DE10228441B4

DE10228441B4 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Beladen einer Doppelseiten-Poliermaschine mit Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE10228441B4
Application number: DE10228441A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. Potempka
Original assignee: Peter Wolters Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: Lapmaster Wolters GmbH
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: US20030010887A1; DE10228441A1; JP2003051532A; JP3894852B2; US6843704B2

Abstract

Verfahren zum automatischen Betrieb einer Doppelseiten-Poliermaschine mit Halbleiterscheiben, wobei die Poliermaschine einen unteren und einen oberen Polierteller, auf dem unteren Polierteiller aufliegende Läuferscheiben mit Aufnahmeöffnungen für die Halbleiterscheiben, eine Abwälzvorrichtung zum Bewegen der Läuferscheiben mittels Rotation und einen gesteuerten Antrieb für die Abwälzvorrichtung umfaßt, mit dem die einzelnen Läuferscheiben in eine vorgegebene Ent- und Beladeposition fahrbar sind, mit folgenden Verfahrensschritten:
– mit Hilfe eines ersten optischen Erkennungssystems wird die Lage der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen einer in der Beladeposition befindlichen Läuferscheibe gemessen und gespeichert,
– wobei die einzelnen Halbleiterscheiben aus einer bereitgehaltenen Position außerhalb der Poliermaschine von Greifmitteln am Beladearm eines Roboters in einer vorgegebenen Folge in die Aufnahmeöffnungen der Läuferscheibe eingesetzt werden und die Vorgänge in einer vorgegebenen Reihenfolge für die einzelnen in der Beladeposition befindlichen Läuferscheiben wiederholt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
– die Greifmittel des Beladearms des Roboters ohne aufgenommene Halbleiterscheibe nacheinander zu den gemessenen...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Beladen einer Doppelseiten-Poliermaschine mit Halbleiterscheiben nach dem Patentanspruch 1.
Die Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen hoher Integrationsdichte stellt extreme Anforderungen an den Grad der Ebenheit, Defektfreiheit und Rauhigkeit hergestellter Halbleiterscheiben. Der letzte Bearbeitungsschritt ist das Polieren der Halbleiterscheibe, nachdem sie zuvor geschliffen wurde. Die beschriebenen Anforderungen werden am ehesten erfüllt, wenn die Halbleiterscheibe beidseitig poliert wird. Hierzu wird eine sogenannte Doppelseiten-Poliermaschine eingesetzt.

Eine Doppelseiten-Poliermaschine ist etwa in DE 195 47 086 A1 beschrieben. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheiben in Aufnahmeöffnungen von sogenannten Läuferscheiben liegen. Die Läuferscheibe liegt ihrerseits auf einem unteren Polierteller, der mit einem Poliertuch beklebt ist. Die Läuferscheiben werden mit Hilfe einer Abwälzvorrichtung in Bewegung gesetzt bzw. gehalten. Ein oberer ebenfalls mit Poliertuch beklebter Polierteller wird auf die Halbleiterscheiben gefahren, und mittels Rotation der Polierteller und Abwälzung der Läuferscheiben unter Hinzufügung von Poliermitteln wird die Doppelseitenpolitur durchgeführt.

In der genannten Druckschrift ist auch beschrieben, wie die Läuferscheiben in eine vorgegebene Be- und Entladeposition gebracht werden. Die Läuferscheiben haben üblicherweise am Umfang eine Zahnung, welche mit inneren und äußeren Zahn- oder Stiftkränzen zusammenwirken. Wird der innere und/oder der äußere Zahnkranz in Drehung versetzt, werden die Läuferscheiben ihrerseits in Drehung versetzt bei gleichzeitigem Umlauf um die vertikale Achse der Maschine. Da die Übersetzungsverhältnisse bekannt sind, kann mit Hilfe eines Positionierantriebs jede Läuferscheibe in einer gewünschten Lage bezüglich eines stationären Punktes angefahren werden (Be- und Entladeposition).

Aus DE 100 07 389 A1 ist ferner bekannt, mit einer Vorrichtung die Halbleiterscheiben nach dem Polieren aus der Doppelseiten-Poliermaschine zu entnehmen. Die bekannte Vorrichtung sieht einen Saugkopf mit einer Mehrzahl von Saugöffnungen vor, mit dem alle Halbleiterscheiben in einer Läuferscheibe gleichzeitig erfaßt werden können. Zu diesem Zweck ist der Saugkopf um eine vertikale Achse drehbar gelagert und kann in eine Drehstellung gebracht werden, in der die Halbleiterscheiben gleichzeitig saugend erfaßt werden können.

Die beschriebene Doppelseitenpolitur von Halbleiterscheiben ist ein sogenannter Batch-Prozeß. Vor dem Start des Prozesses ist eine größere Anzahl von Halbleiterscheiben in die Läuferscheiben einzulegen. Für die Produktionslinien ist es wichtig, daß die Halbleiterscheiben exakt positioniert und ohne Kantenbeschädigung in der richtigen Reihenfolge und ohne aufzuschwimmen eingelegt werden. Derzeit erfolgt das Einlegen manuell mit dem Risiko, daß die Reihenfolge nicht eingehalten wird, die Kanten beschädigt werden und eine oder mehrere Halbleiterscheiben bei Beginn der Abwälzrotation aufschwimmen und innerhalb der Maschine einen Schaden verursachen. Die Halbleiterscheiben und das Poliertuch sowie die Läuferscheiben können zerstört werden und einen größeren Schaden sowie einen Produktionsausfall hervorrufen.

Nach dem Entladen der Halbleiterscheiben wird die Doppelseiten-Poliermaschine gespült, um Poliermittelreste zu entfernen und das Poliertuch sowie die Läuferscheiben naß zu halten. Ein Antrocknen von Poliermitteln birgt die Gefahr von Kratzern während des Polierens. Durch den Spülvorgang ist das Tuch mit Wasser gesättigt und in den Aufnahmeöffnungen bzw. den Nestern in den Läuferscheiben befindet sich Wasser. Dieses Wasser führt unter Umständen zu dem beschriebenen Aufschwimmen mit den unerwünschten Folgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Einlegen von Halbleiterscheiben in Doppelseiten-Poliermaschinen der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Kantenbeschädigung und ein Aufschwimmen der Halbleiterscheiben vermieden wird. Darüber hinaus soll die Einhaltung einer vorgegebenen Reihenfolge der Halbleiterscheiben gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Patentanspruch 1 wird mit Hilfe eines ersten optischen Erkennungssystems die Lage der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen einer in der Beladeposition befindlichen Läuferscheibe mehr oder wenig grob gemessen und gespeichert. Anschließend werden die Greifmittel eines Arms eines Roboters nacheinander zu den gemessenen Mittelpunkten der Aufnahmeöffnung ausgerichtet. Mit Hilfe eines zweiten am Roboterarm angebrachten optischen Erkennungssystems wird während der jeweiligen Ausrichtung des Beladearms bzw. der Greifmittel die exakte Lage des Mittelpunkts der einzelnen Aufnahmeöffnungen ermittelt und gespeichert. Bei den beschriebenen Verfahrensschritten dient der Roboterarm als zweites Meßmittel zur Ermittlung der exakten Lage der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen der Läuferscheibe in ihrer Beladeposition. Das erste Meßmittel ist das erste optische Erkennungssystem, das mehr oder weniger genau die Lage der Mittelpunkte in einem ersten Schritt mißt. Es versteht sich, daß das Koordinatensystem des ersten optischen Erkennungssystems auf das des den Beladearm betätigenden Roboters bezogen ist.

Hat der Rechner des Roboters die exakte Position der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen gespeichert, kann mit Hilfe des Beladearms und seiner Greifmittel das Einsetzen der Halbleiterscheiben erfolgen. Dies geschieht Aufnahmeöffnung für Aufnahmeöffnung in einer Läuferscheibe in einer vorgegebenen Reihenfölge. Hierbei bleibt die Läuferscheibe stationär. Erst wenn die Läuferscheibe beladen ist, wird die nächste Läuferscheibe in die Beladeposition verstellt, und es wird der gleiche Vorgang durchgeführt, wie er oben beschrieben wurde.

Während des Transports vom Roboterarm und der Ausrichtung zu einer zugeordneten Aufnahmeöffnung ist die Halbleiterscheibe annähernd horizontal ausgerichtet. Ein einfaches Absenken in die Aufnahmeöffnung, was ohne Kantenbeschädigung möglich wäre, birgt jedoch die Gefahr des bereits oben beschriebenen Aufschwimmens. Daher sieht Patentanspruch 2 vor, die Halbleiterscheibe nach der Ausrichtung zur Aufnahmeöffnung zunächst in eine gekippte Lage zu bringen und in dieser in die Aufnahmeöffnung abzusenken, wobei die Halbleiterscheibe mit einem Umfangsabschnitt in einem Randbereich der Aufnahmeöffnung aufsetzt. Anschließend wird die Halbleiter scheibe wieder in die horizontale Position gekippt bis zur planen Aufnahme in der Aufnahmeöffnung. Durch das schräge Einsetzen wird zunächst nur relativ wenig Wasser aus der Aufnahmeöffnung verdrängt. Durch das vollständige Einkippen in die Aufnahmeöffnung wird das Wasser zunehmend in einer Richtung aus der Aufnahmeöffnung verdrängt. Das Wasser kann sich auf der Läuferscheibe ablagern, führt jedoch nicht mehr zu dem gefürchteten Aufschwimmen der Halbleiterscheibe.

Der beschriebene Vorgang kann noch dadurch vervollständigt werden, daß mit Hilfe der Greifmittel bzw. des Roboterarms die eingesetzte Halbleiterscheibe vorübergehend unter Druck gesetzt oder in Drehung versetzt wird.

Vor dem Polieren sind die Halbleiterscheiben einem Schleifprozeß unterworfen worden. Sie werden anschließend zur Weiterverarbeitung in Kassetten abgelegt. Der Roboterarm entnimmt die Halbleiterscheiben aus der Kassette, um sie anschließend in die Poliermaschine einzulegen. Es ist zwar denkbar, die Kassetten so anzuordnen, daß der Roboterarm die Halbleiterscheiben lagerichtig aufnimmt, dies birgt jedoch einige Probleme. Daher ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Beladearm die Halbleiterscheiben jeweils einzeln aus der Kassette entnimmt und einzeln in einer Zentrierstation ablegt. Anschließend nehmen die Greifmittel die Halbleiterscheibe exakt zentriert aus der Zentrierstation auf, um sie in eine Aufnahmeöffnung der Läuferscheibe einzulegen. Es ist auch denkbar, das Einlegen der Halb leiterscheiben in die Zentrierstation durch eine getrennte Übergabevorrichtung durchzuführen.

Es hat sich herausgestellt, daß mit Hilfe des Roboterarms auch möglich ist, nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs die Halbleiterscheiben aus den Läuferscheiben zu entfernen. Hierzu wird wiederum in der jeweiligen Belade- oder Entladeposition der Läuferscheiben die Lage der Öffnungen der Läuferscheiben ermittelt. Diese Ermittlung muß nicht so exakt sein wie beim Beladevorgang, weil die Greifmittel auch begrenzt exzentrisch an den Halbleiterscheiben angreifen können, um diese aus den Öffnungen der Läuferscheibe zu entfernen. Das Ermitteln der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen der Läuferscheibe in dem ersten Schritt geht relativ schnell vonstatten, da es unmittelbar nach Wegschwenken der oberen Arbeitsscheibe der Doppelseitenpoliermaschine einsetzen kann. Mit Hilfe des Roboterarms bzw. seiner Greifmittel werden nun die Halbleiterscheiben nacheinander aus den Läuferscheiben entnommen, vorzugsweise in der gleichen Reihenfolge wie sie für den Beladevorgang eingegeben wurden. Jede Halbleiterscheibe wird dann einzeln der nächstfolgenden Station, z.B. der Naßablagestation, zugeführt. Hier kann die Halbleiterscheibe von der Halbleiterablage über eine Wasserrutsche in die bereitgehaltene Kassette transportiert werden.

Die Läuferscheiben bestehen normalerweise aus Stahl. Um eine Beschädigung der Halbleiterscheiben am Rand der Aufnahmeöffnungen zu vermeiden, ist bekannt, den Rand durch einen Kunststoffrahmen zu bilden, der in den konturierten Rand der Läuferscheibe eingespritzt wird. Der Stahlrand der Läuferscheibenöffnung weist zum Beispiel eine Vielzahl von Schwalbenschwanzprofilen auf, um eine wirksame Anhaftung des Kunststoffrahmens zu gewährleisten. Der Kunststoff kann transparent oder auch dunkel gefärbt sein. Damit die Farbe des Kunststoffrahmens die Messung der Aufnahmeöffnungen nicht beeinträchtigt, sieht daher eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das erste und/oder das zweite optische Erkennungssystem die konturierte Kante der Läuferscheiben erfaßt.

Mit der Erfindung soll auch eine Vorrichtung geschaffen werden zur automatischen Be- und Entladung von Doppelseiten-Poliermaschinen mit Halbleiterscheiben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch 9 wiedergegeben. Sie umfaßt einen Mehrachsroboter mit einem Arm, der Greifmittel zum Erfassen einer Halbleiterscheibe an einer Oberfläche aufweist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Greifmittel von mehreren Saugnäpfen gebildet sein, die wahlweise mit einer Vakuumquelle in Verbindung bringbar sind. Der Arm bzw. die Greifmittel können eine beliebige Stelle im Raum annehmen, wie dies bei Robotern allgemein bekannt ist. Ein erstes optisches Erkennungssystem, dessen Gesichtsfeld die Aufnahmeöffnungen einer Läuferscheibe in ihrer Beladeposition erfaßt, mißt die Lage der Mittelpunkte, wobei die Mittelpunktswerte in einem Speicher abgelegt werden. Vorzugsweise ist das erste optische Erkennungssystem stationär angeordnet, vorzugsweise in relativ großer Höhe oberhalb des unteren Poliertellers. Falls dieses genau genug arbeitet, kann es mit dem einen Erkennungssystem sein Bewenden haben. Ein zweites optisches Erkennungssystem kann am Arm angebracht sein. Die Greifmittel werden mit Hilfe der Koordinaten für die gemessenen Mittelpunktslagen zu den Mittelpunkten der Aufnahmeöffnungen ausgerichtet. Anschließend erfolgt mit Hilfe des zweiten optischen Erkennungssystems eine exaktere Erfassung der Mittelpunktslagen, indem zwei oder mehr auf einem Durchmesser der Aufnahmeöffnungen liegende Punkte des Öffnungsrandes erfaßt werden. Die exakten Mittelpunktswerte werden wiederum gespeichert. Die exakten Koordinaten der Mittelpunktswerte dienen dann zum Anfahren der Greifmittel mit einer aufgenommenen Halbleiterscheibe, um diese ohne Kantenbeschädigung in die Aufnahmeöffnung einzusetzen.

Wie schon erwähnt, sind die Greifmittel kippbar ausgeführt. Nach dem schrägen Einsetzen der Halbleiterscheibe wird diese anschließend in die Horizontale gekippt, wobei die Schwenkachse eine Tangente an dem Außenumfang der Halbleiterscheibe ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
1 zeigt schematisch einen Teil einer Draufsicht auf den Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine mit einer Läuferscheibe in ihrer Beladeposition.
2 zeigt teilweise im Schnitt den unteren Polierteller nach 1 sowie schematisch einen Teil des Beladearms und der Greifmittel einer Vorrichtung nach der Erfindung.
3 zeigt vergrößert eine Läuferscheibe für die Doppelseiten-Poliermaschine.
4 zeigt vergrößert eine Einzelheit von 3.
5a bis 5e zeigen eine ähnliche Darstellung wie 2 in den unterschiedlichen Phasen beim Einsetzen einer Halbleiterscheibe mit Hilfe der Greifmittel in eine Aufnahmeöffnung einer Läuferscheibe.
6 zeigt schematisch die Draufsicht auf eine Doppelseiten-Poliermaschine, von der voranstehend nur Teile gezeigt sind.
Die Erfindung sowie das beschriebene Ausführungsbeispiel gehen von einer an sich bekannten Doppelseiten-Poliermaschine aus, wie sie in DE 195 47 086 oder DE 100 07 389 ausführlich beschrieben ist. Sie weist zwei Polierteller auf, wobei der obere Polierteller von dem unteren Polierteller fort verschwenkbar ist, um eine Be- und Entladung von Halbleiterscheiben zu ermöglichen, die in Aufnahmeöffnungen von Läuferscheiben aufgenommen sind, die zwischen den Poliertellern angeordnet sind und mit Hilfe eines inneren und eines äußeren Zahn- oder Stiftkranzes in Drehung und Bewegung versetzt werden können.
In 1 ist ein unterer Polierteller 10 einer Doppelseiten-Poliermaschine angedeutet, der mit einem Poliertuch 12 beklebt ist. Auf dem Poliertuch sind z.B. mehrere Läuferscheiben abgelegt, beispielsweise drei oder fünf, von denen eine bei 14 in den 1 und 2 gezeigt ist. Die Läuferscheibe 14 weist drei Aufnahmeöffnungen 16 auf. Wie aus 3 zu erkennen, weist die flache Läuferscheibe 14 am Umfang eine Zahnung 18 auf, die mit inneren und äußeren Zahn- oder Stiftkränzen der Doppelseiten-Poliermaschine zusammenwirkt. Der äußere Zahn- oder Stiftkranz ist bei 20 in 1 angedeutet. Wie aus 4 zu erkennen, ist die Kante der Aufnahmeöffnungen 16 der aus Stahl gefertigten Läuferscheiben 14 mit einer Schalbenschwanzkonturierung versehen. In die derart konturierte Kante 22 wird ein Kunststoffrahmen 24 eingespritzt. Die Innenkante 26 des Kunststoffrahmens 24 bildet die Öffnungskante für die Aufnahmeöffnung 16. Der Radius R der Kante 26 ist minimal größer als der Radius einer aufzunehmenden Halbleiterscheibe, die in den 1 bis 4 nicht dargestellt ist. Der Radius R beträgt zum Beispiel 150,50 mm, während der Radius der Halbleiterscheibe 150 mm ist.
In 2 ist bei 26 ein Ladearm eines nicht weiter dargestellten Beladeroboters dargestellt, an den ein Beladekopf 28 bei 30 angelenkt ist. Der Beladekopf 28 weist drei oder mehr Saugnäpfe 32 auf, die wahlweise mit einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) verbunden werden können. Der Beladeroboter weist eine Steuerung mit Rechenmitteln auf für die nachfolgend noch beschriebenen Funktionen.
In 2 ist ferner bei 34 ein erstes optisches Erkennungssystem angedeutet, das stationär angeordnet ist. Am Beladekopf 28 ist ein zweites optisches Erkennungssystem 36 angebracht. Mit Hilfe des Beladekopfes 28 können nacheinander nicht dargestellte Halbleiterscheiben in die einzelnen Aufnahmeöffnungen 16 der Läuferscheiben 14 eingesetzt werden. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Läuferscheiben nach und nach in eine Beladeposition zu bringen. Das Einfahren der Läuferscheiben in eine Be- und Entladeposition ist etwa in der DE 100 07 389 ausführlich beschrieben. Es sei angenommen, daß die Läuferscheibe 14 in 1 sich in einer derartigen Beladeposition befindet. Das erste Erkennungssystem 34, z.B. eine entsprechende digitale Kamera, hat ein quadratisches Gesichtsfeld 38 (1), in dem die Läuferscheibe 14 liegt. Das Erkennungssystem 34 kann die Aufnahmeöffnungen 16 erkennen und aus ihrem Rand die Lage der Mittelpunkte 40 messen. Die Lage der Mittelpunkte 40 bzw. ihre Koordinaten werden in einem geeigneten Speicher der Robotersteuerung eingespeichert.
Anschließend wird der Beladekopf 28 in unbeladenem Zustand zu einer ersten Aufnahmeöffnung 16 ausgerichtet, z.B. zu der in 1 linke Aufnahmeöffnung 16. Diese Ansteuerung erfolgt mit Hilfe der gespeicherten Koordinaten für den Mittelpunkt dieser Aufnahmeöffnung. Die beschriebene Messung der Lage der Mittelpunkte ist jedoch für eine exakte Übergabe von Halbleiterscheiben in die Aufnahmeöffnung nicht genau genug. Daher erfolgt bei dem Anfahren des Beladekopfes 28 in die zuvor gemessene Mittelpunktslage eine weitere Messung mit Hilfe des zweiten optischen Erkennungssystems 36, das ebenfalls von einer digitalen Kamera gebildet werden kann. Mit Hilfe dieses Systems kann zum Beispiel eine Vielzahl von Punkten 42 gemessen werden, die an den Schnittpunkten von Durchmessern mit der Kante der Aufnahmeöffnungen 16 liegen. Mit Hilfe dieser Punkte 42 läßt sich die exakte Lage des Mittelpunkts 40 bestimmen und somit die zuvor gespeicherten Mittelpunktsdaten korrigieren. Im Speicher des Roboters sind mithin die Daten für die exakte Mittelpunktslage der Aufnahmeöffnung 16 eingespeichert. Für die anderen Aufnahmeöffnungen 16 wird die exakte Lage der Mittelpunkte in der gleichen beschriebenen Art und Weise ermittelt.
Nachdem die Messung beendet ist, kann das Einlegen der Halbleiterscheiben in die Aufnahmeöffnungen 16 der Läuferscheibe 14 beginnen. Dies ist näher in den 5a bis 5e dargestellt.
Nach jedem Spülvorgang befindet sich in der Aufnahmeöffnung 16 der Läuferscheibe 14 sowie auf dieser selbst DI-Wasser 44. Mit Hilfe des nicht gezeigten Roboters entnimmt der Beladekopf 28 aus einer nicht gezeigten Kassette mit einem Stapel vorbearbeiteter Halbleiterscheiben eine Halbleiterscheibe, setzt sie in einer ebenfalls nicht gezeigten Zentrierstation ab, löst sich von der Halbleiterscheibe in der Zentrierstation und wird exakt zentriert wieder mit der Halbleiterscheibe in Eingriff gebracht. Anschließend wird die Halbleiterscheibe, die in den 5a bis 5e mit 46 bezeich net ist, exakt zur Aufnahmeöffnung 16 der Läuferscheibe 14 ausgerichtet, wie in 5a dargestellt. Durch Absenken und Kippen des Beladekopfes 28 wird die Halbleiterscheibe 46 so in die Aufnahmeöffnung 16 eingesetzt, daß ein Randbereich der Halbleiterscheibe 46 in einem Punkt A an der Kante der Aufnahmeöffnung 16 aufsetzt. Das Wasser 44 unter der schräg liegenden Halbleiterscheibe 46 hat ausreichend Freiraum, um verdrängt zu werden. Danach wird die Halbleiterscheibe 46 um den Punkt A gekippt (siehe auch Pfeil 48), wodurch Wasser 44 in einer Richtung (in den Figuren nach links) entweichen kann. Das Einlegen und gleichzeitige Kippen ist in den 5b bis 5d dargestellt. In 5e liegt die Halbleiterscheibe 46 plan und ohne Kantenbeschädigung in der Aufnahmeöffnung ohne einen Wasserfilm in letzterer. Die Saugnäpfe 32 werden von der Halbleiterscheibe 46 gelöst, und das Wasser ist aus der Aufnahmeöffnung 16 verdrängt worden und sammelt sich auf der Oberfläche der Läuferscheibe 14. Der Beladekopf 28 kann dann für den nächsten Beladevorgang in Betrieb gesetzt werden. Er entnimmt die nächste Halbleiterscheibe aus der Kassette, zentriert die Aufnahme in der Zentrierstation und setzt sie in der beschriebenen An und Weise in der nächsten Aufnahmeöffnung 16 ab. Dies erfolgt in der beschriebenen Weise, bis sämtliche Aufnahmeöffnungen der Läuferscheibe 14 belegt sind. Anschließend wird die nächste, nicht gezeigte Läuferscheibe in die Beladeposition gefahren. Mit Hilfe der beschriebenen Erkennungssysteme werden wiederum die exakten Koordinaten für die Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen dieser Läuferscheibe ermittelt, und die Beladung erfolgt in der beschriebenen Art und Weise, bis in vorgegebener Reihenfolge sämtliche Läuferscheiben der nicht gezeigten Doppelseiten-Poliermaschine beladen sind. Danach kann der bekannte Polierprozeß in Gang gesetzt werden.
Mit dem bereits beschriebenen Roboter läßt sich auch das Entladen der bearbeiteten Halbleiterscheiben vornehmen. Dies soll anhand von 6 erläutert werden. In 6 ist der untere Polierteller zu erkennen sowie die Halterung 100 für den oberen Polierteller, der mit Hilfe eines Arms 102 schwenkbar und auch höhenverstellbar gelagert ist, wie an sich bekannt. Man erkennt außerdem den Arm 28 des mehrachsigen Roboters. Ferner sind zwei Lifter 104 für Halbleiterscheiben vorgesehen, eine Zentrierstation 106, ein Naßeinhorder 108, eine Halbleiterablage 110 sowie eine Wasserrutsche 112 und Kassetten 114. Schließlich ist auch ein Arm 116 stationär angebracht, der eine Beleuchtungseinrichtung für die Läuferscheiben 14 aufweist.
Für das Beladen entnimmt der Roboterarm 28 die Halbleiterscheiben aus den Liftern 104. Sie werden zunächst in die Zentrierstation 106 gebracht, wonach sie vom Roboterarm 28 ein zweites Mal in einer exakt zentrischen Position aufgenommen werden. Nach Prozeßende werden die Läuferscheiben 40 in gleicher Weise positioniert, wie oben beschrieben oder auch in der veröffentlichten Anmeldung DE 100 07 389 . Das Entladen der Halbleiterscheiben erfolgt ebenfalls mit dem Roboterarm und der bereits beschriebenen Greifvorrichtung 28 mit den Saugnäpfen 32, welche weiter oben bereits beschrieben wurden. Damit die Position der Aufnahmeöffnungen 16 der Läuferscheiben 14 erfaßt werden, wird wiederum die stationäre optische Erkennungsvor richtung 34 verwendet. Eine exakte Mittelpunktsbestimmung ist nicht erforderlich, da beim Entnehmen ein geringer Mittenversatz für die Saugnäpfe unkritisch ist. Nachdem die Positionsbestimmung der Aufnahmeöffnungen der Läuferscheiben beendet ist, entnimmt der Roboterarm 28 die Halbleiterscheiben in der gleichen Reihenfolge wie eingelegt.
Jede Halbleiterscheibe wird der Ablage 110 zugeführt. Von dort wird die Halbleiterscheibe über die Wasserrutsche 112 einer bereitgehaltenen Kassette 114 zugeführt.

Claims

Verfahren zum automatischen Betrieb einer Doppelseiten-Poliermaschine mit Halbleiterscheiben, wobei die Poliermaschine einen unteren und einen oberen Polierteller, auf dem unteren Polierteiller aufliegende Läuferscheiben mit Aufnahmeöffnungen für die Halbleiterscheiben, eine Abwälzvorrichtung zum Bewegen der Läuferscheiben mittels Rotation und einen gesteuerten Antrieb für die Abwälzvorrichtung umfaßt, mit dem die einzelnen Läuferscheiben in eine vorgegebene Ent- und Beladeposition fahrbar sind, mit folgenden Verfahrensschritten: – mit Hilfe eines ersten optischen Erkennungssystems wird die Lage der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen einer in der Beladeposition befindlichen Läuferscheibe gemessen und gespeichert, – wobei die einzelnen Halbleiterscheiben aus einer bereitgehaltenen Position außerhalb der Poliermaschine von Greifmitteln am Beladearm eines Roboters in einer vorgegebenen Folge in die Aufnahmeöffnungen der Läuferscheibe eingesetzt werden und die Vorgänge in einer vorgegebenen Reihenfolge für die einzelnen in der Beladeposition befindlichen Läuferscheiben wiederholt werden, dadurch gekennzeichnet, daß – die Greifmittel des Beladearms des Roboters ohne aufgenommene Halbleiterscheibe nacheinander zu den gemessenen Mittelpunktslagen der Aufnahmeöffnungen ausgerichtet werden und – mit Hilfe eines am Beladearm angebrachten zweiten optischen Erkennungssystems während der jeweiligen Ausrichtung der Greifmittel ohne Halbleiterscheibe die exakte Lage der Mittelpunkte der einzelnen Öffnungen ermittelt und gespeichert wird.
Verfahren zum automatischen Betrieb einer Doppelseiten-Poliermaschine mit Halbleiterscheiben, wobei die Poliermaschine einen unteren und einen oberen Polierteller, auf dem unteren Polierteiller aufliegende Läuferscheiben mit Aufnahmeöffnungen für die Halbleiterscheiben, eine Abwälzvorrichtung zum Bewegen der Läuferscheiben mittels Rotation und einen gesteuerten Antrieb für die Abwälzvorrichtung umfaßt, mit dem die einzelnen Läuferscheiben in eine vorgegebene Ent- und Beladeposition fahrbar sind, mit folgenden Verfahrensschritten: – mit Hilfe eines optischen Erkennungssystems wird die Lage der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen einer in der Beladeposition befindlichen Läuferscheibe gemessen und gespeichert – die einzelnen Halbleiterscheiben werden aus einer bereitgehaltenen Position außerhalb der Poliermaschine von Greifmitteln eines Beladearms eines Roboters nach Maßgabe der Lagedaten der Aufnahmeöffnungen in einer vorgegebenen Folge in die Aufnahmeöffnungen der Läuferscheibe eingesetzt, dadurch gekennzeichnet, daß – nach der exakten Ausrichtung zur Aufnahmeöffnung jede Halbleiterscheibe zunächst in einer gekippten Lage in die Aufnahmeöffnung abgesenkt wird mit einer Auflage eines Umfangsabschnitts in einem Randbereich der Aufnahmeöffnung und die Halbleiterscheibe anschließend in eine horizontale Position gekippt wird bis zur planen Aufnahme in der Aufnahmeöffnung – die Vorgänge werden in einer vorgegebenen Reihenfolge für die einzelnen in der Beladeposition befindlichen Läuferscheiben wiederholt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beladen und Bearbeiten der Halbleiterscheiben das Entladen mit den folgenden Schritten erfolgt: – mit Hilfe des optischen Erkennungssystems wird die Lage der Halbleiterscheiben in der Entladeposition der Läuferscheiben ermittelt und – mit Hilfe der Greifmittel des Roboterarms werden die Halbleiterscheiben einzeln nacheinander aus der Läuferscheibe entnommen und der weiteren Bearbeitung zugeführt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnehmen der Halbleiterscheiben in gleicher Reihenfolge stattfindet wie das Beladen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheiben in einer Kassette bereitgehalten werden, der Roboterarm eine aus der Kassette aufgenommene Halbleiterscheibe in einer Zentrierstation ablegt und anschließend von den Greifmitteln zentriert erfaßt und in einer Aufnahmeöffnung einer Läuferscheibe abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe während des Einlegens oder danach unter Druck gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe während des Einlegens oder danach in Rotation versetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Aufnahmeöffnung von einem Kunststoffrahmen gebildet ist, der in eine konturierte Kante der Aufnahmeöffnung eingespritzt wird und das erste und/oder zweite optische Erkennungssystem die konturierte Kante erfaßt.
Vorrichtung zum automatischen Be- und Entladen einer Doppelseiten-Poliermaschine mit Halbleiterscheiben, wobei die Poliermaschine einen unteren und einen oberen Polierteller, auf dem unteren Polierteller aufliegende Läuferscheiben, eine Abwälzvorrichtung zum Bewegen der Läuferscheiben mittels Rotation und einen gesteuerten Antrieb für die Abwälzvorrichtung umfaßt, mit dem auch die einzelnen Läuferscheiben in eine vorgegebene Ent- und Beladeposition fahrbar sind, mit – einem Mehrachsroboter mit einem Beladearm, der Greifmittel zum Erfassen einer Halbleiterscheibe an einer Oberfläche aufweist, der mit Hilfe einer Robotersteuerung einen beliebigen Ort im Raum anfahren kann und – einem ersten optischen Erkennungssystem, dessen Gesichtsfeld die Aufnahmeöffnungen einer Läuferscheibe in ihrer Beladeposition erfaßt und das die Lage der Mittelpunkte der Aufnahmeöffnungen mißt, wobei die Mittelpunktswerte in einem Speicher abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites optisches Erkennungssystem (36), am Beladearm (26) angebracht ist und nach Ausrichtung der Greifmittel (28) zu den Mittelpunkten geeignet ist, mindestens zwei auf einem Durchmesser liegende Punkte des Randes einer Aufnahmeöffnung (16) zu erfassen zur exakten Bestimmung der Lage des Mittelpunkts der Aufnahmeöffnung (16), wobei die exakten Mittelpunktswerte gespeichert werden zwecks Ansteuerung und Ausrichtung der von den Greifmitteln (28) aufgenommenen Halbleiterscheiben (46) zu einer Aufnahmeöffnung (16).
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Erkennungssystem (34) stationär ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Erkennungssystem (34) oberhalb des Beladearms (28) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide optischen Erkennungssysteme (34, 36) eine Kamera mit Bildauswertung aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifmittel (28) Saugnäpfe (32) aufweist, die wahlweise unter Vakuum gesetzt werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifmittel (28) gegenüber dem Beladearm (26) um eine horizontale Achse kippbar ist, wobei die Achse eine Tangente an den Rand einer zentrisch aufgenommenen Halbleiterscheibe (46) darstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentrierstation vorgesehen ist, in der eine zuvor abgelegte Halbleiterscheibe von den Greifmitteln zentrisch aufgenommen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Naßablagestation (110, 112) vorgesehen ist, in der die Halbleiterscheiben nacheinander in einer Kassette (114) transportiert werden.