DE2101335A1 - Transporteinrichtung fur die Bearbei tung von kleinen Werkstucken, insbesondere Komponenten integrierter Schaltungen - Google Patents

Transporteinrichtung fur die Bearbei tung von kleinen Werkstucken, insbesondere Komponenten integrierter Schaltungen

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DE2101335A1 DE19712101335 DE2101335A DE2101335A1 DE 2101335 A1 DE2101335 A1 DE 2101335A1 DE 19712101335 DE19712101335 DE 19712101335 DE 2101335 A DE2101335 A DE 2101335A DE 2101335 A1 DE2101335 A1 DE 2101335A1
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Description

IBM Deutschland Internationale Bäro-Maschinen Gesellächaft mbH
Böblingen, 11. Januar 1971
wi-fr
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 969 031
Transporteinrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken, insbesondere Komponenten integrierter Schaltungen
Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken, mit einem schrittweise fortschaltbaren Drehtisch mit einer Anzahl Halteköpfen, mittels deren die Werkstücke aufeinanderfolgend einer Mehrzahl am umfang des Drehtisches stationär angeordneten Bearbeitungsstationen zugeführt werden, und mit einer Belade- und einer Entladestation für die Werkstücke. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Werkstücke , die im Zuge der Herstellung von Komponenten integrierter Schaltungen verarbeitet werden, wie z.B. Halbleiterplättchen mit einer sensibilisierten Fläche.
Bei dieser Anwendung werden die Halbleiterplättchen, auch als Wafer bezeichnet, einseitig mit einem Photoresist beschichtet und anschließend mit einer Maske abgedeckt, belichtet und schließlich entwickelt, je nachdem, ob positiver oder negativer Photoresist verwendet wird, müssen sodann bestimmte Flächenbereiche gespült werden, und vor dem anschließenden Ätzen ist ein Trockenvorgang erforderlich.
Nach den bekannten Verfahren wird für diese Bearbeitungsgänge
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eine Anzahl Werkstücke auf Trägerplatten aufgesetzt und so aufeinanderfolgend in die betreffenden Bearbeitungsstationen eingelegt, z.B. in ein Entwicklerbad eingetaucht. Ilach dem anschließenden Spülgang werden die Werkstücke mittels Zufuhr von Warmluft, vorzugsweise in einem Ofen, getrocknet. Diese Bearbeitungsmethode ist verhältnismäßig langsam und erfordert eine ständige Beaufsichtigung, und überdies sind die mit dieser Arbeit betrauten Personen den zum Teil schädlichen Dämpfen ausgesetzt. Außerdem ergibt die manuelle Handhabung beim Transport der Werkstücke ein erhöhtes Risiko der Beschädigung einzelner Teile, mit der Folge hoher Ausschußraten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transporteinrichtung für kleine Werkstücke, insbesondere der vorher bezeichneten Art, zu schaffen, mit der der Transport der Werkstücke durch verschiedene Bearbeitungsstationen vollautomatisch durchgeführt werden kann und die dennoch eine gewisse Flexibilität aufweist, indem die Anzahl der Bearbeitungsgänge für die Werkstücke variiert werden kann, ohne daß eine zeitaufwendige Umrüstung der Einrichtung notwendig ist. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß die radial bewegbar geführten, taktweise synchron in die Bearbeitungsstationen einschiebbaren Halteköpfe jeweils zu Haltekopfgruppen zusammengefaßt sind und mit zugeordneten Gruppen von Bearbeitungsstationen derart zusammenwirken, daß die ersten Halteköpfe aller Gruppen zugeordnete erste Bearbeitungsstationen, die zweiten Halteköpfe aller Gruppen zugeordnete zweite Bearbeitungsstationen usw. durchlaufen.
Transporteinrichtungcn, mit denen Werkstücke oder Behälter mit Werkstücken aufeinanderfolgend einer Anzahl in einer Kreisbahn angeordneter Bearbeitungsstationen zugeführt werden, sind in unterschiedlichen Ausführungen und Anwendungen bekannt. Z.B. ist in der USA-Patentschrift 2 916 131 eine Karussellanordnung beschrieben, bei der mittels eines Drehtisches eine Mehrzahl von Behältern schrittweise aufeinanderfolgend in eine ontspre-
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chende Anzahl von Bearbeitungsstationen bzw. Bädern eingetaucht werden kann. Bei dieser bekannten Anordnung werden Werkstücke jeweils in die Bearbeitungsstationen abwärts bewegt und vor dem nächsten Drehschritt wieder aufwärts gefördert. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden demgegenüber die Halteköpfe für die Werkstücke zum Einführen in die Bearbeitungsstationen vorzugsweise jeweils in radialer Richtung auswärts und anschließend wieder einwärts bewegt, und der besondere Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß durch die gruppenweise Anordnung von Halteköpfen und Bearbeitungsstationen unterschiedlich zu bearbeitende, jedoch ähnliche Werkstücke gleichzeitig verarbeitet werden können; ist eine höhere Anzahl von Bearbeitungsvorgängen erforderlich, so kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lediglich durch eine einfache Umrüstung die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge verdoppelt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei Halbleiterplättchen durch eine Mehrzahl von Sprühstationen bzw. gleichartig ausgebildeten Trockenstationen zur Beschichtung bzw. Bearbeitung der unteren Flächen aufeinanderfolgend vollautomatisch transportiert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf
eine Drehtisch-Transporteinrichtung mit Belade- und Entiadestation,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Einrichtung nach
Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere vergrößerte Teilansicht der Einrich
tung nach Fig. 1,
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Fig. 4A eine Alternativausführung der in Fig. 4 dargestellten Anordnung,
Fig. 4B eine Teil-Seitenansicht der Ausführungsform gemäß
Fig. 4A,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Verteiler der Zentral
steuerung der in den Fign. 1 bis 3 dargestellten Einrichtung,
Fig. 6 eine Schnittansicht in der Ebene 6-6 der Fig. 5,
Fig. 7 eine Seitenansicht der in den Fign. 1 und 4 dar
gestellten Einrichtung,
Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht der Darstellung
nach Fig.7,
Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht der Haltekopf-
anordnung der Einrichtung nach den Fign. 1 bis 4,
Fig. 10 eine Schnittansicht einer der am Umfang der Einrichtung nach den Fign. 1 bis 4 verteilten Bearbeitungsstationen ,
Fig. Il ein Zeitdiagramm für den Ablauf der Arbeitsgänge,
Fig. 12 wie die Fign. 12A und 12B zusammenzusetzen sind
und
Fign. 12A,12B ein Blockschaltbild der Einrichtung nach den
Fign. 1 bis 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Transporteinrichtung 10 für die Bearbeitung von Werkstücken 11 besteht aus einem Rahmen 12, in
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dem ein Drehtisch 13 mit radial hin- und herbewegbaren Haltekopf gruppen 25 gelagert ist, wobei jede der Haltekopfgruppen aus zwei Halteköpfen 25A, 25B besteht. Am Umfang des Drehtisches 13 sind eine Anzahl Bearbeitungsstationsgruppen 50 verteilt, in welche die Halteköpfe 25Af 25B zum Zwecke der Bearbeitung der Werkstücke 11 bewegt werden können. Jede Bearbeitungsstationsgruppe 50 besteht aus BearbeitungsStationen 50A, 50B, und der Schrittvorschub des Drehtisches 13 wird so gesteuert, daß jeweils die Halteköpfe 25A in die BearbeitungsStationen 50A und die Halteköpfe 25B in die BearbeitungsStationen 50B bewegt werden.
Zur Zufuhr der Werkstücke 11 zu den Halteköpfen dient eine Beladestation 14 und zur Entnahme eine Entladestation 15, mit pneumatischen Förderkanälen 75 und 76, und gemäß Fig. 1 werden die Werkstücke aus Werkstückträgern 16 und 17 zugeführt bzw. in diese zurückgeführt, die synchron mit den Drehschritten des Drehtisches 13 durch Drehschrittsteuerungen 16A und 17A geschaltet werden.
Die pneumatischen Förderkanäle
Die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 bestehen aus sich unter spitzem Winkel miteinander vereinigenden Kanalteilen 75A, 75B bzw. 76A, 76B. Der Förderkanal 75 ist gemäß den Fign. 7 und 8 aus Seitenwänden 77 und einer Bodenplatte 78 sowie einer in einem bestimmten Abstand darüber angeordneten Lochplatte 79 gebildet, wodurch eine Druckkammer 80 entsteht. Der Druckkammer 80 wird über einen Anschluß 81A Druckluft zugeführt, welche durch die Lochplatte 79 gelangt und in der Druckkammer 80 einen Luftfilm zur berührungsfreien Lagerung der Werkstücke 11 bildet. Aus Fig.8 geht hervor, daß die Förderkanäle 75, 76 unter einer geringen Neigung angeordnet sind, nämlich einem Winkel α » 1 bis 4 gegen die Horizontale. Entsprechend sind auch die pneumatischen Förderkanäle 76 geneigt, und zwar so, daß die an der Entladestation 15 von den Haltekopfgruppen 25 entnommenen Werkstücke zum Werkstückträger 17 gelangen. Die Werkstücke 11 sind, wie noch er-
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läutert werden wird, so ausgerichtet, daß ihre beschichtete Fläche nach unten zeigt.
Um die Werkstücke 11 bei ihrer Zufuhr zum Beladen der Halteköpfe 25A, 25B zur Ruhe zu bringen, ist die Lochplatte 79 gemäß Fig. mit einem Ende 79A neben einer Vertiefung 81 ausgebildet, wobei das Ende 79A unter den Halteköpfen in deren ausgefahrener Stellung liegt. Die Vertiefung 81 stellt eine zur unteren Fläche der Halteköpfe parallele Ebene mit einem geringen Abstand dar. Um zu verhindern, daß ein Werkstück beim Verlassen des Endes 79A der Lochplatte 79 über den Haltekopf hinausgelangt, ist am Umfang der Vertiefung 81 eine Leitschiene 82 vorgesehen, und die Vertiefung 81 wird über einen Anschluß mit Druckluft versorgt, was zur Folge hat, daß die Werkstücke etwas angehoben werden und eine Berührung der Unterseite der Werkstücke mit einem der benachbarten Teile verhindert wird.
Mit dem Einsetzen eines Werkstückes in den pneumatischen Förderkanal 75 beginnt ein Arbeitstakt der Einrichtung, ausgelöst über eine photoelektrische Abtastvorrichtung. Wie Fig. 7 zeigt, sind in der Lochplatte 79 Photozellen 84 und 85 angeordnet, welche die Zufuhr von Werkstücken durch die Kanalteile 75A, 75B feststellen. Hierzu sind oberhalb der Photozellen 84, 85 gefilterte Lichtquellen 86, 87 in einer Halterung 88 befestigt. Beim Transport von Werkstücken mit unbelichteten, sensitivierten Flächen an der Unterseite, wie z.B. Halbleiterwafern, müssen, wie in den Fign. 4 und 7 dargestellt, die Photozellen auf der Unterseite angebracht sein. Zur aufeinanderfolgenden Zufuhr von Werkstücken in den Kanalteil 75B und den Kanalteil 75A ist eine Leitklappe 89 vorgesehen, die aus der in Fig. 4 ausgezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung verstellt werden kann. Eine ähnliche Leitklappe 9O im pneumatischen Förderkanal 76 verhindert, daß beim Entladen an der Einmündung der Kanalteile 776A und 76B die Werkstücke sich gegenseitig berühren und beschädigen, denn die Leitklappe 90 hält in ihrer
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ausgezogen gezeichneten Lage ein im Kanalteil 76 A ankommendes
Werkstück so lange fest, bis das Werkstück aus dem benachbarten
Kanalteil 76B in den pneumatischen Förderkanal 76 gelangt ist.
Die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 sind, wie Fig. 4 und 7
zeigen, mittels ihrer Lagerung an einem Trägerpfosten 91, der
seinerseits auf einer Platte £2 angeordnet ist, leicht demontierbar: Gemäß Fig. 4 ist die Platte 92 mittels Schrauben 92A, B und C befestigt und somit bequem abschraubbar.
Die Werkstückhalteköpfe und deren Steuerung
Die Haltekopfgruppen 25 mit den Halteköpfen 25A, 25B dienen
zum Festhalten der Werkstücke 11 bei deren Transport in die
einzelnen Bearbeitungsstationen 50 und aus diesen Stationen heraus. Gemäß Fig. 9 besteht jeder Haltekopf 25A, 25B aus einem
Block 26 mit einer Anlagefläche 27 an der Unterseite. Diese ist
von einem abgesetzten Ringbereich 30 umgeben, und innerhalb dessen und konzentrisch hierzu ist eine Ringnut 28 angeordnet, die, wie durch Pfeile angedeutet, an Vakuumleitungen 29 angeschlossen ist. Das strichpunktiert dargestellte Werkstück 11 liegt somit
gemäß Fig. 9 in einem gewissen Abstand vom Ringbereich 30 an £ der Anlagefläche 27 an. Der Ringbereich 30 ist über zwei konzentrische Ringnuten 31, 32 und Leitungen 31A bzw. 32A über eine
Kammer 33 an eine Druckquelle angeschlossen. Auf diese Weise
werden die Werkstückfläche benachbart zum Ringbereich 30 und die untere Fläche des Werkstücks 11 frei von Verunreinigungen gehalten.
Die Halteköpfe 25A, 25B einer Haltekopfgruppe 25 sind jeweils
an gemeinsame Vakuum- und Druckleitungen angeschlossen, wozu
je ein Schlauch 124 und 125 für Vakuum bzw. überdruck an einen
Verteiler 140 angeschlossen ist, der die Leitungen zur Versorgung der Halteköpfe 25A, 25B über Kanäle 124A und 125A aufteilt (Fig. 2 und 9).
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Während der Drehbewegung des Drehtisches 13 in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 1 zur Zufuhr der Haltekopfgruppen 25 zu den Bearbeitungsstationen 50 zwischen der Beladestation 14 und der Entladestation 15 ist ein Verteiler ICX) gemäß den Fign. 1, 5 und 6 zur Steuerung des ünterdruckes und des Überdruckes in jedem einzelnen Haltekopf 25A, 25B wirksam. Der Verteiler 1OO ist im oberen Bereich der Einrichtung unter einer Deckplatte 24 angeordnet und besteht aus einer Oberplatte 101 und einer Unterplatte 121, wobei die Oberplatte 101 am Rahmen 12 mittels eines Drehmomentbegrenzers 102 gesichert ist, Fig. 1, 5 und 6. Die Unterplatte 121 ist ihrerseits mittels einer Klammer 122 an einem Basisring 123 (Fig. 3) befestigt, der einen Teil des Drehtisches 13 bildet. Die Unterplatte 121 führt somit zusammen mit dem Drehtisch 13 relativ zur feststehenden Oberplatte 101 eine Drehbewegung aus. Die Schläuche 124 und 125 zur Zufuhr von Unter- und Überdruck zu den Haltekopfgruppen 25 sind, wie Fig. 6 zeigt, mittels Verschraubungen 126 an die Unterplatte 121 angeschlossen, wobei die Schläuche 124 mit Radialkanälen 127 in Verbindung stehen, während die Schläuche 125 an Radialkanäle 128 in der Unterplatte 121 angeschlossen sind; die Radialkanäle 128 sind länger als die Kanäle 127. Jeder der Radialkanäle 127 steht mit zwei axial verlaufenden Kanälen 129 und 130 in Verbindung, die zu einer Dichtungsscheibe
131 mit geringer Reibung führen, welche zwischen der Oberplatte 101 und der Unterplatte 102 angeordnet ist. In ähnlicher Weise münden in die Radialkanäle 128 axiale Kanäle 132, die ebenfalls zur Dichtungsscheibe 131 führen.
In der Oberplatte 101 sind Ringnuten 103, 104 vorgesehen, wobei die letztere mit dem Kanal 129 in Verbindung steht und dadurch den Schlauch 124 mit Vakuum versorgt, während die Ringnut 103 zur Versorgung des Schlauches 125 mit Überdruck mit dem Kanal
132 verbunden ist. Die Ringnuten 103, 104 sind ihrerseits mittels Verschraubungen 103A bzw. 104A an die entsprechenden Druckzufuhrleitungen angeschlossen. Eine weitere Vakuumleitung 130A hat mit
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einer bogenförmigen Nut 13OB (in Fig. 5 gestrichelt gezeichnet) Verbindung, die ihrerseits mit dem Kanal 130 (Fig. 6) verbunden werden kann, der über den Radialkanal 127 an den Schlauch 124 für Unterdruck angeschlossen ist. Eine weitere, an die Oberplatte 101 angeschraubte Leitung 130C ist mit einer bogenförmigen Nut 130D verbunden, die ihrerseits mit dem Schlauch 124 für Unterdruck verbunden werden kann, wenn die betreffende Haltekopfgruppe 25 mit der Entladestation 15 ausgerichtet ist.
Mit der Zuführung eines Werkstücks 11 in die Vertiefung 81 am Anschluß 81A der Lochplatte 79 soll die entsprechende Haltekopfgruppe 25 drucklos sein, bis das Werkstück in der Vertiefung 81 zur Ruhe gekommen ist, so daß die Entstehung einer Turbulenz in der Beladestation 14 verhindert wird. Gemäß Fig. 5 hat das Ende 104B der Ringnut 104 einen bestimmten Bogenmaß-Abstand vom Kanal 129, der seinerseits mit dem Vakuum-Schiauch 124 verbunden ist. Weiterhin ist ein bestimmter Bogenmaß-Abstand des Endes 103B der Ringnut 103 vom Kanal 132 erkennbar, der an den Schlauch 125 für Überdruck angeschlossen ist. Sobald das Werkstück in der Vertiefung 81 zur Ruhe gekommen ist und unmittelbar bevor der Drehtisch 13 in eine Lage gelangt, in welcher eine Haltekopfgruppe 25 in eine Bearbeitungsstation 50 einläuft, wird mittels eines (nicht dargestellten) Ventils über die Leitung 130A.Unterdruck zugeführt und dieser über den Schlauch 124 zu den Halteköpfen geleitet, so daß das Werkstück, wie in Fig. 9 dargestellt, vom Haltekopf angezogen wird.
Bei der Drehung des Drehtisches 13 von der Beladestation 14 zur ersten Bearbeitungsstation 50 ist die Ringnut 104 mit dem Kanal 129 ausgerichtet, wodurch so lange Unterdruck zugeführt wird, bis die Ringnut 104 endet. Gleichzeitig ist beim Beginn der Drehbewegung des Drehtisches 13 der Kanal 132 mit der Ringnut 103 in Verbindung, wodurch dem Schlauch 125 Druckluft zugeführt wird. Nach einer vollständigen Drehung einer Haltekopfgruppe 25 wird, wenn diese die Entladestation 15 erreicht, die Ringnut 104 unwirksam und über die Leitung 130C mittels eines (nicht darge-
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stellten) Ventils dem Kanal 130 Unterdruck zugeführt, der seinerseits mit dem Schlauch 124 in Verbindung steht. Sobald die Haltekopf gruppe 25 eine Erhebung über den Kanalteilen 76A, 76B des pneumatisches Förderkanals 76 erreicht, wird der Leitung 130C Überdruck zugeführt und dadurch das Werkstück in den Förderkanal 76 entladen. Bei der Stellung der Haltekopfgruppe 25 in der Entladestation 15 ist außerdem eine Entlüftungsöffnung 133 mit einer bogenförmigen Nut 133A ausgerichtet (Fig. 5).
Zur Zentrierung der Oberplatte 101 und der Unterplatte 121 dient eine zentrische Ausdrehung 135 in der Oberplatte 101, in die eine Nabe 136 der Unterplatte 121 ragt (Fig. 6). Eine durch einen Bolzen 138 geführte Kugel 137 ermöglicht eine Schwenkbewegung der Oberplatte 101 relativ zur Unterplatte 121, wobei die axiale Sicherung mittels einer Mutter 139 und eines Federringes 140A mit Stiften 141 und 143 sowie Druckfedern 142 und 144 erreicht wird. Mittels dieser Anordnung kann ein bestimmter Ausgangsdruck zwischen der Oberplatte 101 und der Unterplatte 121 eingestellt werden.
Die Schrittsteuereinrichtung
Zur Steuerung des Schrittantriebes für den Drehtisch 13 und für die Hin- und Herbewegung der Haltekopfgruppen 25 sind gemäß Fig. 3 am Basisring 123 Nocken 145 angebracht, und zwar in einer der Zahl der Drehschritte entsprechenden Anzahl und gleichmäßig ain Umfang des Basisringes 123 verteilt. Mit den Nocken 145 wirkt ein als unterbrochenes Schneckengetriebe ausgebildeter Antrieb 146 zusammen, der von einem Elektromotor 147 betrieben wird. Dieser Antrieb ist, obwohl nicht dargestellt, gleichzeitig mit einer im Mittelpunkt der Einrichtung angeordneten Stange 148 verbunden, welche die Hin- und Herbewegung steuert.
Für die Hin- und Herbewegung der Haltekopfgruppen 25 sind gemäß den Fign. 2 und 3 Kipphebel 149 mit dem Außenring 150 eines WIIz-
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lagers 151 verbunden, dessen Innenring 152 mit dem oberen Ende 148A der Stange 148 verdrehfest verbunden ist. Die Kipphebel sind ihrerseits mit je eineiit Winkelhebel 153 gelenkig verbunden, der im Punkt 153A schwenkbar gelagert ist und über eine Gabel 154 und einen Bolzen 156 auf eine radial längsbewegliche, in einem Lagerblock 157 geführte Schubstange 155 antreibend wirksam ist. Der Lagerblock 157 ist mittels einer Tragsäule 158 so mit dem Basisring verbunden, daß bei dessen Drehung die Stange 148, wie in Fig. 3 durch den Doppelpfeil angedeutet ist, eine Auf- und Abhubbewegung ausführt und dementsprechend auch die Schubstangen 155 in radialer Richtung hin und her geschoben werden.
Eine zylindrische Außenwand 159A und eine Abdeckplatte 159 sind mit der Basisplatte 123 verbunden und dienen zum Schutz der zuvor beschriebenen Getriebeteile gegen Verschmutzung.
Die Haltekopfgruppen 25 sind mit den Schubstangen 155 über die Verteiler 140 und Lagerbügel 160 verbunden, welche an den Verlängerungen 124A, 125A an den Halteköpfen 25B, 25A angebracht sind. Aus den Fign. 1 bis 3 geht weiterhin hervor, daß die Schubstangen 155 und die Schläuche 124, 125 von Faltenbälgen 155A umgeben sind. An Anschlußstücken 161 der Lagerbügel 160 sind außerdem bogenförmige Dichtungen 170 angebracht, wobei Federn 162 den Dichtungen 17O eine begrenzte radiale Bewegung relativ zum Drehtisch 13 gestatten. Der Zweck dieser Dichtungen ist im folgenden Abschnitt erläutert.
Die Bearbeitungsstationen
Fig. 1 zeigt eine Anzahl am Umfang des Drehtisches 13 angeordneter Bearbeitungsstationen, wobei, wie bereits erwähnt, jeweils zwei Stationen 50A, 50B benachbart angeordnet sind. In diesen Bearbeitungsstationen werden von der Beladestation 14 bis zur Entladestation 15 aufeinanderfolgend eine Anzahl Bearbeitungsvorgänge für das Werkstück ausgeführt. Bei Halbleiter-Wafern
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kommen beispielsweise folgende Bearbeitungsgänge vor: Aufsprühen von Entwicklungsflüssigkeit, Aufsprühen eines Spülmittels, Aufsprühen eines weiteren Entwicklers, erneutes Spülen, Trocknen durch Zufuhr von Warmluft in zwei aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen.
Die in Fig. 10 dargestellte Sprühstation besteht aus einer Kammer 175 mit einer für die Bearbeitungsstationen einer Gruppe gemeinsamen Glocke 176. Ein Eingang 177 dient zum Einführen eines Haltekopfes 25A, und im oberen Teil der Kammer 175 ist ein Leitkegel 178 angebracht. Zum Aufsprühen einer Flüssigkeit auf die untere Fläche des Werkstückes ist im unteren Teil der Kammer 175 ein Zerstäuber 179 mit einem Zuführkanal 18O und einer Düse 182 angebracht. Der Zerstäuber 179 enthält weiterhin eine Luft-Ringkammer 181. Aus einem Flüssigkeitsbehälter 184 wird das Sprühmittel 183, z.B. Entwicklerflüssigkeit oder ein Spülmittel, mittels durch eine Leitung 185 zugeführter Druckluft zum Zerstäuben der Unterkante des Werkstückes 11 entnommen. Eine Abflußleitung 186 dient zur Entnahme überschüssiger Flüssikeit aus der Kammer 175.
Der Leitkegel 178 dient zur Ablenkung der am Werkstück 11 vorbeigesprühten Flüssigkeit, so daß diese an der Innenseite der Wand der Kammer 175 zur Abflußleitung 186 gelangt. Ein Abluftschlauch 187 an der Rückseite der Glocke 176 dient zum Ableiten der zur Zerstäubung zugeführten Luft, wobei die darin enthaltenen Sprühmittelbestandteile wiedergewonnen werden können.
Beim Einführen des Haltekopfes 25A in die Kammer 175 durch den Eingang 177 hindurch deckt die Dichtung 170, auf der eine weiche Schaumfläche 171 angebracht ist, den Eingang 177 ab und verhindert dadurch das Austreten von Sprühmittel oder Gasen aus der Kammer 175. Beginn und Ende des Sprühvorganges werden über die Druckluftzufuhr gesteuert, wie später noch beschrieben wird.
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Um mit der gleichen, in Fig. 10 dargestellten Sprühstation einen Trocknungsvorgang ausführen zu können, braucht man lediglich den Zerstäuber 179 gegen eine Heißluftdüse auszutauschen.
Werden zur Bearbeitung der einzelnen Werkstücke mehr Bearbeitungsstationen benötigt, als am Umfang des Drehtisches 13 angeordnet sind, so kann die Anzahl der mit der bisher beschriebenen Vorrichtung erreichbaren Bearbeitungsschritte auf einfache Weise verdoppelt werden. Denn bisher ist davon ausgegangen worden, daß die mit den Halteköpfen 25A zugeführten Werkstücke nur den Bearbeitungsstationen 5OA zugeführt werden und die an den Halteköpfen 25B befindlichen Werkstücke nur die Bearbeitungsstationen 5OB durchlaufen; man kann aber auch die Werkstücke zuerst den Bearbeitungsstationen 50B und anschließend den Bearbeitungsstationen 5OA zuführen, denn jede der Bearbeitungsstationen 50A und 50B einer Gruppe 50 ist bezüglich der verwendeten Flüssigkeit, der zugeführten Flüssigkeitsmenge, der Sprühzeit usw. einzeln steuerbar.
Wie bereits erwähnt, können die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 durch Lösen der Schrauben 92A - C auf einfache Weise demontiert und an deren Stelle ein anderes Transportsystem 55 eingesetzt werden. Dieses besteht aus einem Zuführtransportkanal 75' und einem Entnahmetransportkanal 7^'· Der Zuführtransportkanal 75' führt dem Haltekopf 25B der Haltekopfgruppe 25 ein Werkstück zu, während der Entnahmetransportkanal 76' das entladene Werkstück vom Haltekopf 25A abnimmt. Ein über die Zufühifbahn 56 (Fig. 4B) ankommendes Werkstück wird vom Haltekopf 25B in seine Lage unterhalb des Haltekopfes 25A befördert, welcher es daraufhin aufnimmt und durch die Stationen 50A hindurchführt, bis der Entnahmetransportkanal 76' erreicht ist und das Werkstück entladen wird. Auf diese Weise kann, wie zuvor erwähnt, die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge für ein Werkstück verdoppelt werden.
Zum schnellen Transport des Werkstücks vom Haltekopf 25B zum Docket PI 969 031 10 9 8 3 0/1777
Haltekopf 25A für den nachfolgenden Bearbeitungsschritt muß die Zuführbahn 56, deren Aufbau demjenigen der Förderkanäle 75, 76 ähnlich ist, eine mit einer gelochten Bodenplatte 57 versehen sein, deren Schräglage für den schnellen Transport von. einen zum anderen Haltekopf ausreicht. Zum schnellen Anheben des Werkstückes dient eine reaktxonskraftbetriebene Hubvorrichtung 58, gemäß Fig. 4B bestehend aus einer oberen Fläche 53A mit einer Vertiefung 59 zur Aufnahme des aus der Zuführbahn 56 ankommenden Werkstückes. Eine Druckluftquelle 60 erzeugt durch eine gelochte Platte 61 in der Vertiefung 59 hindurch einen Luftfilm zur berührungsfreien Lagerung des Werkstückes. Die Hubvorrichtung 53 kann gemäß der Darstellung in Fig. 4B in mehrere, strichpunktiert angedeutete Lagen angehoben werden, um das Aufnehmen des Werkstückes durch den Haltekopf 25A zu gewährleisten. Die Ruhestellung der Hubvorrichtung 58 ist ausgezogen gezeichnet, während die oberste Stellung gestrichelt gezeichnet ist. Gemäß Fig. B dienen zur Führung der Hubvorrichtung 58 Führungsbuchsen 62, 63, die auf Führungstangen 64 bzw. 65 zwischen oberen und unteren Anschlägen 66 und 67 verschiebbar sind, wodurch die oberste und unterste Stellung der Hubvorrichtung 58 einstellbar und definiert sind. Zum Betrieb der Hubvorrichtung 58 ist an deren Boden ein Schlauch 68 mit seinem nach unten gerichteten Ende 69 angebracht, der unter der Steuerung eines (nicht gezeigten) Ventils mit Druckluft beaufschlagt wird und dadurch das Anheben der Hubvorrichtung 50 bewirkt.
Die zentrale Steuerung
Mittels der in den Fign. 12A und 12B dargestellten Steuerung werden die folgenden Arbeitsvorgänge zentral gesteuert: Zufuhr der Werkstücke zu den Haltekopfgruppen 25, Abfühlung und Feststellung des Vorhandenseins bzw. der Lage der Werkstücke in den Bearbeitungsstationen 50, Auslösen des Sprühvorganges in den einzelnen Bearbeitungsstationen 50 und Start und Stop der Schrittbewegungen beim Transport der Werkstücke. Diese Steuer-
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vorgänge sind anhand des Diagramms in Fig. 11 anhand von drei Zyklen dargestellt.
Zyklus 1 von T bis T läuft nur einmal ab und wird nicht wiederholt, denn er dient zum Starten der Einrichtung, ohne daß Bewegungsschritte ausgeführt werden; während dieser Phase werden die Werkstücke 11 den pneumatischen Förderkanälen 75 zugeführt und von der zugeordneten Haltekopfgruppe 25 aufgenommen.
Zyklus 2 von T bis T betrifft die Schrittbewegungen der Einrichtung. Während dieser Phase werden die Haltekopfgruppen 25 zurückgezogen, der Drehtisch 13 führt eine Drehbewegung um 45 aus, und anschließend werden die Haltekopfgruppen 25 in die Bearbeitungsstationen 50 ausgefahren.
Zyklus 3 von T. bis T ist dem Zyklus 1 insofern ähnlich, als auch hier Werkstücke 11 einer Haltekopfgruppe 25 zugeführt werden. Außerdem erfolgt während dieser Phase eine Bearbeitung, und wenn in der Entladestation Werkstücke an der Haltekopfgruppe sind, werden diese zur Rückführung auf den Werkstückträger 17 freigegeben. Es schließt sich sodann wieder Zyklus 2 von T bis T1 an.
Der Startzeitpunkt T wird bestimmt durch die Betätigung eines
Schalters 200 (Fig. 12A), wodurch eine Zeitgeberschaltung 211 eingeschaltet wird, bestehend aus einem Zeitgeberabschaltkreis 212, einem Zeitgebereinschaltkreis 213 und einem Torzeitgeberkreis 214. Der erste betätigte Teil der Zeitgeberschaltung 211 ist der Ausschaltkreis 212, der während einer bestimmten Zeitspanne, gemäß Fig. 11 insgesamt 1,1 Sekunde dauernd, wirksam ist; mit Ablauf dieser Zeit werden drei Vorgänge ausgelöst: a) ein Auswerfschaltkreis 215 betätigt einen Auswerfer, zum Werkstückträger 16 gehörig, so, daß dieser ein Werkstück durch den pneumatischen Förderkanal 75 über den Kanalteil 75B relativ zum Haltekopf bereitstellt; b) der Zeitgebereinschaltkreis 213 wird erregt und c) der Torzeitgeberschaltkreis 214 wird erregt.
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Dieser schaltet seinerseits die Leitklappe 89 um, gibt die Ladeposition "A" frei und sperrt nach weiteren 0,9 Sekunden die Ladeposition "B". Zu diesem Zeitpunkt hat das erste Werkstück 11 die Leitklappe 89 verlassen, welche nun die Ladeposition "A" sperrt.
Zum gleichen Zeitpunkt schaltet die Zeitgeberschaltung 213 einen Schrittmotor 216 ein, wodurch der Werkstückträger 16 in seine Stellung zum Auswerfen eines zweiten Werkstückes in den pneumatischen Förderkanal 75 weitergeschaltet wird. Um ein zweites Werkstück in die Ladestellung zu bringen, wird nun die erste Zwei-Sekunden-Periode des Zyklus 1 wiederholt, über eine Betriebs artenwähl schaltung 230 und eine Startsteuerschaltung 231 gelangt ein Signal "Einschalt-Zeigeber fertig" zum Zeitgeberausschaltkreis 212, in dessen Folge der Zeitgeberkreis 211 seinen Zyklus erneut durchläuft. Der Zeitgeberausschaltkreis 212 wird nun wieder 1,1 Sekunden lang wirksam, und danach gelangt ein zweites Werkstück aus dem Förderkanal 75 in den Kanalteil 75A in seine Aufnahmeposition. Nun erregt der Zeitgebereinschaltkreis 213 eine Werkstückaufnahmeschaltung 219, und nach einem kurzen Zeitraum von etwa 220 Millisekunden zur Aufnahme des Werkstücks durch die Haltekopfgruppe 25 wird ein Folgeoszillator 220 eingeschaltet und Zyklus 2 zur Zeit TQ eingeleitet.
Während des zweiten Zyklus werden, wie bereits erwähnt, die Bewegungsschritte ausgeführt, wofür in Fig. 11 die obere ausgezogene Linie die Indexzeit darstellt, während die untere Linie die Bewegungszeit der radial hin- und herbewegten Schubstangen 155 darstellt. Bei T = 125 Millisekunden nach TQ sind die die Haltekopfgruppe 25 verstellenden Schubstangen 155 in ihrer zurückgezogenen Lage, und zum Zeitpunkt T g, 125 Millisekunden vor dem Zeitpunkt T ist das Ausfahren beendet. Der waagrechte Verlauf der Linien bedeutet "keine Bewegung", wobei der Vorschubschritt des Drehtisches 13 vom Zeitpunkt T bis zum Zeitpunkt T04, etwa in der Mitte des Zyklus, stattfindet,
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während die Schubstangen 155 stillstehen.
Gleichzeitig, also zur Zeit T , leitet der Folgeoszillator eine Reihe von Vorgängen ein, die auf den Bearbeitungsvorgang im Zyklus 3 hinzielen. Diese Vorgänge sind die folgenden:
1. Bei 42 Millisekunden nach T werden eine Zeitgeberschaltung 223 und der Zeitgeberausschaltkreis 212 zurückgestellt.
2. Bei 198 Millisekunden nach T- wird der Inhalt eines Schieberegisters 221 verschoben. Dieses fühlt über die Photozelle 84 ein zu den Halteköpfen 25B laufendes Werkstück ab und verschiebt die Information "Werkstück vorhanden" in Serie zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen 50. Die zweite Photozelle 85 und das Schieberegister 221 werden für die Bearbeitungsstatxonen "A" benützt. Die Bearbeitung erfolgt somit nur in denjenigen Stationen, in denen entsprechend den Eingabedaten im Schieberegister 221 Werkstücke 11 vorhanden sind. Die durch das Schieberegister 221 gesteuerte Zeitgeberschaltung 223 steuert ihrerseits einen Sprühmagneten 225, welcher das in der Leitung 185 angeordnete Ventil öffnet und dadurch den Zerstäuber 179 in den eingeschalteten Bearbeitugsstationen 50 betätigt.
3. 375 Millisekunden nach der Zeit TQ wird ein Eingangssignal von der Verriegelung der Photozelle 84 über einen Gleichstromverstärker 232 in das Schieberegister 221 verschoben und die Photozelle 84 zurückgestellt.
4. 520 Millisekunden nach TQ werden sämtliche Bearbeitungsstationen auf Vorhandensein eines Werkstücks abgetastet, und zwar durch Feststellung der Ausgangssignale des Schieberegisters 221.
5. 688 Millisekunden nach T wird ein Signal "Stop" wirksam. Der erwähnte Foigeoszillator 220 betätigt eine (nicht dargestellte) Zählerschaltung in einer E'olgesteuerschaltung 226, die zu dem genannten ZeLtpunkt ein Signal zur Betätigung einer Kupplunqsbromssteuerung 227 abgibt, die Kupplungsbremse oiir.Jjhaltet und die Einrichtung bei /50 Mill Lsnkunclen nach Tf-, -i-i:; i.fsh q^nau der Zeitpunkt T1 rim Endo dos Zykluu 2,
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Docket: rf. \<';'i :>*■]
stoppt.
6. Zum Zeitpunkt T , also 750 Millisekunden nach T , wird entweder die Zeitgeberschaltung 223 oder der Verzögerungszeitgeber 224 wirksam.
Die Bearbeitung der Werkstücke beginnt, sobald die beiden ersten Werkstücke von der Haltekopfgruppe 25 aufgenommen und in die Bearbeitungsstationen 5OA und 50B transport worden sind, entsprechend dem Zyklus 3, beginnend mit der Zeit T gemäß Fig. Wenn es sich bei den Werkstücken um Halbleiterwafer handelt, sollen die Werkstücke von einem Entwicklungsvorgang nach dessen Beendigung unmittelbar einem Spülgang zugeführt v/erden. Hierzu dient die Verzögerungszeitgeberschaltung 224. Liegt die Entwicklungszeit unterhalb von vier Sekunden, so wird die Zeitgeberschaltung 224 während der Zeit erregt, die bis zum Ablauf dieser vier Sekunden gemäß der vorherigen Beschreibung unter 6. noch fehlt. Die Bearbeitung wird genau zum Zeitpunkt T beendet, wenn Zyklus 2 beginnt.
Beim vorliegenden Beispiel zu dem Zeitablauf ist es erwünscht, daß Zyklus 2 etwa 750 Millisekunden dauert. Diese Zeit hängt maßgeblich von der Charakteristik des verwendeten Schrittmotors sowie der Kupplung und der Bremse ab. Da diese Zeit aber in gewissen Grenzen variabel ist, legt man den Folgeoszillator 220 zweckmäßig über einen weiten Bereich so einstellbar aus, daß die Zykluszeit mit der echten Indexzeit der Einrichtung übereinstimmt.
Aus Fig. 11 ist weiterhin orsLchtlich, daß dir», gesamte durchschnit fliehe Bearbfiit ungszeit pro Werkstück, im vorliegenden Falle also pro Wafer, gleich der Summe dar Bewuguncjszeit von T bin T and der Bearbnitungszeit von T bis T^ i:;t. Am Ende des Bcwcgungszyklus 2, welcher 750 Millisekunden dauert, wird jede der acht: Hocken 145 um 45° weitergeschaltet, und die Haltkopfgrunpe 25 befindet sich mit je einem Werkstück in dor Ei^arUyi-
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tungsposition, wenn die Bearbeitungszeit beginnt. Mit Ablauf der Zeitgeberschaltung 223 endet die Bearbeitung.
Die Zufuhr der Werkstücke zu den Haltekopfgruppen 25 in allen Zyklen nach den beiden ersten Ladezyklen erfolgt während der Bearbeitungszeit T bis T , so daß Beladen und Bearbeiten der Werkstücke nicht aufeinanderfolgend, sondern gleichzeitig durchgeführt werden. Werden durch die Haltekopfgruppe 25 Werkstücke zur Entladestation 15 befördert, schaltet ein mechanischer Schalter 237 die mit ihm mechanisch verbundene Folgesteuerschaltung 226 ein, die der Freigabeschaltung 233 ein Signal zuführt, woraufhin die beiden Werkstücke von der betreffenden Haltekopfgruppe 25 freigegeben werden (TQ am Ende des Zyklus 2). Die nächste Operation des Zeitgebereinschaltkreises 213 endet mit der Rückstellung der Leitklappe 90 in deren neutrale Stellung, nachdem das Werkstück 11B" passiert hat. Der synchron mit dem Werkstückträger 16 gestoppte Werkstückträger 17 wird gleichzeitig auf die nächste Zeitposition zur Aufnahme des Werkstücks "A" weitergeschaltet, das jetzt von der Leitklappe 90 freigegeben wird und auf den Werkstückträger 17 gelangt.
Wird jedes Werkstück der Reihe nach zuerst in den Bearbeitungsstationen 5OB und dann in den BearbeitungsStationen 50A bearbeitet, so wird zur Betätigung der Hubvorrichtung 58 ein Rücklaufumschaltventil 238 verwendet, welches durch ein Signal vom Zeitgebereinschaltkreis 213 jeweils 0,9 Sekunden nach jeder zweiten Einschaltlage der Schaltung 213 geöffnet wird.
Ein vollständiger Umlauf mit einer bestückten Haltekopfgruppe wird durch Abschalten der Maschine nach Beendigung von Bearbeitung und Schrittvorschub beendet. Das Schieberegister 221 wird durch einen Prüfimpuls von der Folgesteuerung 226 kontinuierlich überprüft. Wenn diese überprüfung anzeigt, daß sich keine weiteren Werkstücke an den Halteköpfen 25 befinden und ein zum Werkstückträger 17 gehörender Positionsfühler 218 anzeigt, daß die volle Position erreicht ist, wird durch ein ÜND-Signal die Maschine abgestellt.
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Docket FI 969 031

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Transporteinrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken, insbesondere Komponenten integrierter Schaltungen, mit einem schrittweise fortschaltbaren Drehtisch mit einer Anzahl Halteköpfen, mittels deren die Werkstücke aufeinanderfolgend einer Mehrzahl am Umfang des Drehtisches stationär angeordneter Bearbeitungstationen zugeführt werden, und mit einer Belade- und einer Entladestation für die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daB die radial bewegbar geführten, taktweise synchron in die Bearbeitungsstationen (5OA, 50B) einschiebbaren Halteköpfe (25A, 25B) jeweils zu Haltekopfgruppen (25) zusammengefaßt sind und mit zugeordneten Gruppen (50) von Bearbeitungsstationen derart zusammenwirken, daß die ersten Halteköpfe (25A) aller Gruppen (25) zugeordnete erste Bearbeitungsstationen (50A), die zweiten Halteköpfe (25B) aller Gruppen (25) zugeordnete zweite Bearbeitungsstationen (50B) usw. durchlaufen.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Bereich der Belade- und der Entladestation (14, 15) angeordnetes selbsttätiges Transportsystem (55) zum Wechseln der Werkstückposition von einem Haltekopf (25B) zu einem benachbarten Haltekopf (25A) der gleichen Gruppe zum Zwecke der Verdoppelung der Bearbeitungsschritte für das Werkstück (11).
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportsystem (55) zum Wechseln der Werkstückposition aus einer im Bereich einer Zuführbahn (56) angeordneten, mit dem Zielhaltekopf (25A) vertikal ausgerichteten Hubvorrichtung (58) mit durch Anschläge (66, 67) bestimmbaren vertikalen Endpositionen besteht.
    Docket FI 969 031 109830/1777
    Leerseite
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