DE2101335B2

DE2101335B2 - Werkstückzuführ- und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken

Info

Publication number: DE2101335B2
Application number: DE2101335A
Authority: DE
Inventors: Claude Georges Fishkill N.Y. Metreaud (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-01-15
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1979-05-23
Also published as: US3675563A; FR2075182A5; JPS5142916B1; DE2101335A1; DE2101335C3; GB1315222A

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückzuführ- und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken, mit einem schrittweise fortschaltbaren Drehtisch mit einer Anzahl von Halteköpfcn, mittels deren die Werkstücke aufeinanderfolgend einer Mehrzahl von 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 einseitig mit einer Photowiderstandsschicht versehen und anschließend mit einer Maske abgedeckt, belichtet und schließlich entwickelt, je nachdem, ob eine positive oder negative Photowiderstandssdiicht verwendet wird; sodann müssen bestimmte Flächenbereiche gespült werden, und vor dem anschließenden Ätzen ist ein Trockenvorgang erforderlich.

Durch die US-Patentschrift 3416440 ist eine Vorrichtungdieser Art bekannt, welche zur Durchführung derartiger Bearbeitungsvorgänge, nämlich zum automatischen Aufbringen von elektrischen Schaltungsmustern auf Trägerplatten dient und speziell darauf gerichtet ist, daß die Unterschiede in der Dicke der Werkstücke selbsttätig ausgeglichen werden, derart, daß die Platten ohne manuelle Einstellung oder besondere Überwachung unabhängig von ihrer Dicke stets mit der Oberfläche in der gewünschten Arbeitsebene zu liegen kommen.

Nach den bekannten Verfahren wird für derartige Bearbeitungsgänge eine Anzahl Werkstückt: auf Trägerplatten aufgesetzt und so aufeinanderfolgend in die betreffenden Bearbeitungsstationen eingelegt, z. B. in ein Entwicklerbad eingetaucht. Nach 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.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden 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 Bcarbeitungsstation-jn unterschiedlich zu bearbeitende, jedoch ähnliche Werkstücke gleichzeitig verarbeitet werden können; ist eine höhere Anzahl von Bearbeitungsvorgängen erforderlich, so kann mit der erfinüungsgemäßen Einrichtung lediglich durch eine einfache Umrüstung die Anzahl der Bcarbeitungsvorgänge 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 zeigt

Fig. 1 inschematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Drehtisch-Transporteinrichtung mit Bcladc- und Entladestation,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Einrichtung nach Fig. I,

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der Fig. 2,

21 Ol 335

Fig. 4 eine weitere vergrößerte Teilansicht der Einrichtung nach Fig. 1,

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 Zentralsteuerung der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Einrichtung,

Fig. 6 eine Schnittansicht in der Ebene 6-6 der Fig. 5,

Fig. 7 eine Seitenansicht der in den Fig. 1 und 4 dargestellten Einrichtung,

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht der Darstellung nach Fig. 7,

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht der Haltekopfanordnung der Einrichtung nach den Fig. 1 bis 4,

Fig. IO eine Schnittansicht einer der am Umfang der Einrichtung nach den Fig. 1 bis 4 verteilten Bearbcitungssiationen,

Fig. 11 ein Zeitdiagramm für den Ablauf der Arbeitsgänge,

Fig. 12 wie die Fig. 12A und 12B zusammenzusetzen sind, und

Fig. 12 A, 12Bein Blockschaltbild der Einrichtung nach den Fig. 1 bis 4.

Die in Fig. 1 dargestellte Zufuhr- und Haltevorrichtung 10 für die Bearbeitung von Werkstücken 11 besteht aus einem Rahmen 12, in dem ein Drehtisch 13 mit radial hin- und herbewegbaren H al te kopf gruppen 25 gelagert ist, wobei jede der H al te kopf gruppe η 25 aus zwei Halteköpfen 2SA, 2SB besteht. Am Umfang des Drehtisches 13 sind eine Anzahl Bearbeitungsstations gruppe η 50 verteilt, in weiche die Halteköpfe 2SA, 25 B zum Zwecke der Bearbeitung der Werkstücke 11 bewegt werden können. Jede Bearbeitungsstationsgruppe 50 besteht aus Bearbeitungsstationen SOA, 5OB, und der Schrittvorschub des Drehtisches Yl wird so gesteuert, daß jeweils die Halteköpfe 25/4 in die Bearbeitungsstationen SOA und die Halteköpfe 2SB in die Bearbeitungsstationen 50B bewegt werden.

Zur Zufuhr der Werkstücke 11 zu den Halteköpfen dient eine Beladestation 14 und zur Entnahme eine Entladesiation 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 16/4 und 17/1 geschaltet werden.

Die pneumatischen Förderkanäle

Die pneumatischen Förderkanal 75, 76 bestehen aus sich unter spitzem Winkel miteinander vereinigenden Kanalteilen ISA, 7SB bzw. 76/1, 765. Der Förderkanal 75 ist gemäß den Fig. 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 81/1 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 unter einer geringen Neigung angeordnet sind nämlich hinein Winkel α = 1 bis 4° gegen die Horizontale. Entsprechend sind auch die pneumatischen Förderkanäle 76 geneigt, und zwar so, daß die cn der Entladestation 15 von den Halteko^fgruppen 25 entnommenen Werkstücke zum Werkstückträger 17 gelangen. Die Werkstücke 11 sind, wie noch erläutert werden wird, so ausgerichtet, daß ihre beschichtete Fläche nach unten zeigt.

Um die Werkstücke 11 bei ihrer Zufuhr zum Beladen der Halteköpfe 2SA, 25B zur Ruhe zu bringen, ist die Lochplatte 79 gemäß Fig. 7 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 79/4 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 angeloben werden und eine Berührung der Unterseite der 'A'erkstücke 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 ISA, ISB 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. auch »Wafer« genannte Halbleiterplättchen, müssen, wie in den Fig. 4 und 7 dargestellt, die Photozellen auf der Unterseite angebracht sein. Zur aufeinanderfolgenden Zufuhr von Werkstücken in den Kanalteil 75 B und den Kanalteil 75/4 ist eine Leitklappe 89 vorgesehen, die üus der in Fig. 4 ausgezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung verstellt werden ka:.n. Eine ähnliche Leitklappe 90 im pneumatischen Förderkanal 76 verhindert, daß beim Entladen an der Einmündung der Kanalteile 76/1 und 76S die Werkstücke sich gegenseitig berühren und beschädigen, denn die Leitklappe 90 hält in ihrer ausgezogen gezeichneten Lage ein im Kanalteil 76/1 ankommendes Werkstück so lange fest, bis das Werkstück aus dem benachbarten Kanalteil 76Ö in den pneumatischen Förderkanal 76 gelangt ist.

Die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 sind, wie Fig. 4 und 7 zeigen, mittels ihrer Lagerung an einem Trägeipfosten 91, der seinerseits auf einer Platte 92 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 H al te kopf gruppe η 25 mit den Halteköpfen 25/4, 25ß diener, zum Festhalten der Werkstücke 11 bei deren Transport in die einzelnen Bearbeitungsstationen 50 und aus diesen Stationen heraus. Gemäß Fig. 9 besteht jeder Haltekopf 2SA, 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. Dasstrichounktiertdareestellte Werkstiirk it lieot

somii 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 31/1 bzw. 32/1 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 2SA, 2SB einer Haltekopfgruppe 25 sind jeweils an gemeinsame Vakuum- und Druckleitungen angeschlossen, wo/u je ein Schlauch 124 und 125 für Vakuum bzw. Überdruck an einen Verteiler 140 angeschlossen ist, der die Leitungen zur Versorgung der Haltcköpfe 2SA, 2SB über Kanäle 124/1 und 125/1 aufteilt (Fig. 2 und 9).

Während der Drehbewegung des Drehtisches 13 in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. I zur Zufuhr der Haltekopfgruppcn 25 zu den Bearbeitungsstationen 5ö zwischen der umladestation i4 und der hntladestation 15 ist ein Verteiler 100 gemäß den Fig. 1, 5 und (S zur Steuerung des Unterdruckes und des uberdrukkes in jedem einzelnen Haltekopf 2SA, 2SB wirksam. Der Verteiler 100 ist im oberen Bereich der Einrichtung unter einer Deckplatte 24 angeordnet und besteht aus einer Obcrplatte 101 und einer Unterplattc 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

126 in Verbindung stehen, während die Schläuche 125 an Radialkanäle 128 in der Unterplatte 121 angeschlossen sind; die Radialkanäle 128 sind langer 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 Ϊ29 in Verbindung steh! 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 103/1 bzw. 104/1 an die entsprechenden Druckzufuhrleitungen angeschlossen. Eine weitere Vakuumleitung 130/1 hat mit einer bogenförmigen Nut 130ß (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 81/1 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 1045 der Ringnut 104 einen bestimmten Bogenmaß-Abstand vom Kanal 129, der seinerseits mit dem Vakuum-Schlauch 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 130/1 Unterdruck zugeführt und dieser über den Schlauch 124 zu den Haitcköpfen geleitet, so daß das Werkstück, wie in Fig. 9 dargestellt, vom Haltekopf angezogen wird.

Bei der Drehung des Drehtisches 13 von der Beiadcstation 14 zur ersten Bcarbeitungsstation 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 Schlaue.! 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 dargestellten) Ventils dem Kanal 130 Unterdruck zugeführt, der seinerseits mit dem Schlauch 124 in Verbindung steht. Sobald die Haltekopfgruppe 25 eine Erhebung über den Kanalteilen 76/1, 765 des pneumatischen 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 133/1 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 140/1 mit Stiften 141 und 143 sowie Druckfedern 142 und 144 erreicht wird. Mitteis 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, una zwar in einer der Zahl der Drehschritte entspreche den Anzahl und gleichmäßig am Umfang des Basisringes 123 verteilt. Mit den Nocken 145 wirkt ein als unterbrochenes Schnekkengetriebe 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 148erbunden, weiche die Hin- und Herbe-

wcgung stciierl.

Für die Hin- und Herbewegung der Haltekopfgruppen 25 sind gemäß den Fig. 2 und 3 Kipphebel 149 mit dem Außenring 150 eines Wälzlagers 151 verbunden, dessen Innenring 152 mit dem oberen EZndc 148/4 tier Stange 148 verdrehfest verbunden ist. D'" Kipphebel 149 sind ihrerseits mit je einem Winkc/hebel 153 gelenkig verbunden, der im Punkt 153/4 schwenkbar gelagert ist und über eine Gabel

154 und einen Bolzen 156 auf eine radial 'ängsbewegliehe. in einem Lagcrhlock 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 lig. 3 durch den Doppclpfeil angedeutet ist, eine Auf- und Abhubbewegung ausführt und dementsprechend auch die Schubstangen 155 in radialer Richtung hin und her geschoben werden.

Füne zylindrische Außenwand 159/1 und eine Abdeckplatte 159 sind mit der Basisplatte 123 verbunden und dienen zum Schutz der zuvor beschriebenen Getricbeteilc gegen Verschmutzung.

Die Haltekopf gruppen 25 sind mit den Schubstangen 155 über die Verteiler 140 und l.agcrbügel 160 verbunden, welche an den Verlängerungen 124/1, 125/1 an den Halteköpfen 25 Ii. 2SA angebracht sind. Aus den Fig. I bis 3 geht weiterhin hervor, daß die Schubstangen 155 und die Schläuche 124, 125 von Faltcnhälgcn 155/1 umgeben sind. An Anschlußstükken 161 der Lagerbügel 160 sind außerdem bogenförmige dichtungen 170 angebracht, wobei Federn 162 den Dichtungen 170eine begrenzte radiale Bewegung rclati\ zum Drehtisch 13 gestatten. Der Zweck dieser Dichtungen ist im folgenden Abschnitt erläutert.

Die Bearbeitungsstationen

Fig. I zeigt eine Anzahl am Umfang des Drehtisches 13 angeordneter Bearbeitungsstationen, wobei, wie bereits erwähnt, jeweils zwei Stationen 50/1, 50B benachbart angeordnet sind. In diesen Bearbcitungsstationen werden von der Beladcstation 14 bis zur Entladestation 15 aufeinanderfolgend eine Anzahl Bearbeitungsvorgänge fin das Werkstück ausgeführt. Bei Halbleiter-Wafern kommen beispielsweise folgende Bearbeitungsvorgänge vor: Aufsprühen von ErUwicklürsgsflüssigkcit, 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 25-4, und im oberen Tei! 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 180 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 Flüssigkeit 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 /um Ableiten der zur Zerstäubung zugeführtcn Luft, wobei die darin enthaltenen Sprühmittclbestandteile wiedergewonnen werden können.

Beim Einführen des Haltekopfes 25/4 in die Kammer 175 durch den Eingang 177 hindurch deckt die Dichtung 170, auf der eine weiche Schaumstoffflächc 171 angebracht ist, den Eingang 177 ab und verhindert dadurch das Austreten von Sprühmittel oder Gasen aus der Kammer 175. Beginn und Ende des Sprühvorgangcs werden über die Druckluftzufuhr gesteuert, wie später noch beschrieben wird.

Um mit der gleichen, in Fig. 10 dargestellten Sprühstation einen Trocknungsvorgang ausführen zu können, braucht man lediglich den Zerstäuber 179 ecBcn eine Heißliiffdüsc »nv/utauu-hrn

Werden zur Bearbeitung der einzelnen Werkstücke mehr Bearbcitungsstationen 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 25/4 zugeführtcn Werkstücke nur den Bearbeitungsstationen 50/4 zugeführt werden und die an den Halteköpfen 25/J befindlichen Werkstücke nur die Bearbcitungsstationen 505 durchlaufen; man kann aber auch die Werkstücke zuerst den Bearbeitungsstationen 50W und anschließend den Bearbcitungsstationen 50/4 zuführen, denn jede der Bearbeitungsstationen SOA und SOH 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 92/4-C auf einfache Weise demontiert und an deren Stelle ein anderes Transportsystem 55 eingesetzt werden. Dieses besteht aus einem Zuführtransportkanal 75' und einem Entnahmctransportkanal 76'. Der Zuführtransportkanal 75' führt dem Haltekopf 25B der Haltekopfgruppc 25 ein Werkstück zu, während der Entnahmetransportkanal 76' das entladene Werkstück vom Haltekopf 25/4 abnimmt. Ein über die Zuführbahn 56 (Fig. 4B) ankommendes Werkstück wird \om Haltekopf 25B in seine Lage unterhalb des Haltekopfes 25/4 befördert, welcher es daraufhin aufnimmt und durch die Stationen 50/4 hindurchfiihrt, 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 25θ zum Haltekopf 25A für den nachfolgenden Bearbeitungsschritt muß die Z lführbahn 56, deren Aufbau demjenigen der Förderkanäle 75, 76 ähnlich ist, eine mit einer gelochten Bodenplatte 57 versehen sein, deren Schräglage für den schnellen Transport vom einen zum anderen Haltekopf ausreicht. Zum schnellen Anheben des Werkstückes dient eine reaktionskraftbetriebene Hubvorrichtung 58, gemäß Fig. 4B bestehend aus einer oberen Fläche 58/4 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 58 kann gemäß tier Darstellung in Fig. 4B in mehrere, strichpunktiert angedeutete Lagen angehoben werden, um das Aufnehmen des Werkstückes durch den Haltckopf 2SA zu gewährleisten. Die Ruhestcllungder 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 Fuhrungsstangen 64 bzw. 65 /wischen oberen und unteren Anschlägen 66 und 67 verschiebbar sind, wodurch die oberste und unterste Stellung der Hubvorrichtung 58einstellbar und definiert sind. Zum Betrieb der Hubvorrichtung 58 ist an deren Boden ein Schlauch 68 mit seinem nach unten gerichteten Finde 69 angebracht, der unter der Steuerung eines (nicht gezeigten) Ventils mit Druckluft beaufschlagt winl und dadurch das Anheilen der Hubvorrichtung 58 bewirkt.

Die zentrale Steuerung

Mittels der in den Fig. 12 A und 12 B dargestellten Steuerung werden die folgenden Arbeitsvorgänge zentral gesteuert: Zufuhr der Werkstücke zu den I IaI-tekopfgruppen 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 heim Transport der Werkstücke. Diese Steuervorgänge sind anhand des Diagramms in Fig. I 1 anhand von drei Zyklen dargestellt.

Zyklus 1 von V₁ bis Y₁₁ läuft nur einmal ab und wird nicht wiederholt, denn er dient zum Starten der Hinrichtung, ohne daß Bewegungsschritte ausgeführt werden; während dieser Phase werden die Werkstücke 11 den pneumatischen Förderkanälen 75 zugeführt und von der zugeordneten Haltekopf gruppe 25 aufgenommen.

Zyklus 2 von V₁₁ bis V₁ 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 V₁ bis V₁₁ 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 V₀ bis V₁ an.

Der Startzeitpunkt V₁ 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 weren drei Vorgänge ausgelöst: a) ein Auswerf schaltkreis 215 betätigt einen Auswerfer, zum Werkstückträger 16 gehörig, so, daß dieser ein Werkstück durch den pneumatischen Förderkanal 75 über den Kanaltci! 75S relativ zürn Haltekopf bereitstellt; b) der Zeitgebereinschaltkreis 213 wird erregt i«7id c) der Torzeitgeberschaltkreis 214 wird erregt. Dieser schaltet seinerseits die Leitklappe 89 um, gibt die Ladeposition »/)« f round sperrt nach weiteren 0,9 Sekunden die Ladeposition »ß«. Zu diesem Zeitpunkt hat das erste Werkstück 11 die Leitklappe 89 verlassen, welche nun die Ladeposition »/1« sperrt.

Zum gleichen Zeitpunkt schaltet die Zcitgeberschaltung 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-Sekunde-Pei iode des Zyklus 1 wiederholt. Über eine Betriebsartenwählschaltung 230 und eine Startsteuerschaltimg 231 gelangt ein Signal »Hinschalt-Zeitgeber fertig'! zum Zeitgeberausschaltkreis 212, in dessen Folge der Zeitgeh'ikreis 211 seinen Zyklus erneut durchläuft. Der Zeitgeberaussehaltkreis 212 wird nun wieder 1,1 Sekunden lani» wirksam, nml ihniiuli uelunut pin /weife·. Werkstück aus dem Förderkanal 75 in den Kanalteil 75/1 in seine Aufnahmeposition. Nun erregt der Zeitgebereinschaltkreis 213 eine Werkstückaulnahmeschaltung 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 V₁₁ eingeleitet.

Während des /weiten Zyklus werden, wie bereits erwähnt, die Bewegungssehritte 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 V₁₁₁ = 125 Millisekunden nach V₁₁ sind die die Haltekopfgruppe 25 verstellenden Schubstangen 155 in ihrer zurückgezogenen Lage, und zum Zeitpunkt V_11n, 125 Millisekunden vordem Zeitpunkt V₁₁ ist das Ausfahren beendet. Der waagerechte Verlauf der Linien bedeutet -keine Bewegung·, wobei der Vorscliubschritt des Drehtisches 13 vom Zeitpunkt V₁₁, bis zum Zeitpunkt T₁₁₄, etwa in der Mitte des Zyklus, stattfindet, während die Schubstangen 155 stillstehen.

Gleichzeitig, also zur Zeit V_n. leitet der Folgeoszillator 220 eine Reihe von Vorgängen ein, die auf den Bearbeitungsvorgang im Zyklus 3 hinzielen. Diese Vorgänge sind die folgenden:

1. Bei 42 Millisekunden nach V₁₁ werden eine Zeitgeberschaltung 223 und der Zeitgeberausschaltkreis 212 zurückgestellt.

2. Bei 198 Millisekunden nach V₁₁ wird der Inhalt eines Schieberegisters 221 verschoben. Dieses fühlt über die Photozelle 84 ein zu den Halteköpfen 25 B 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 Bearbeitungsstationen »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 Bearbeitungsstationen 50 betätigt.

3. 375 Millisekunden nach der Zeit V₁₁ wird ein

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Hingangssignal von der Verriegelung der Photozclle 84 über einen Gleichstromverstärker 232 in das Schieberegister 221 verschoben und die Photozelle 84 zurückgestellt.

4. 520 Millisekunden nach T₁₁ werden sämtliche Bearbeitungsstationen auf Vorhandensein eines Werkstücks abgetastet, und zwar durch Feststellung der Ausgangssignale des Schieberegisters 221.

5. 688 Millisekunden nach V₁₁ wird ein Signal »Stop« wirksam. Der erwähnte Folgcos/illator 220 betätigt eine (nicht dargestellte) Zählerschaltung in einer Folgesteuerschaltung 226. die zu dem genannten Zeitpunkt ein Signal zur Betätigung einer Kupplungsbreinssteuerung 227 abgibt, die Kupplungsbrcmsc 228 einschaltet und die Hinrichtung bei 750 Millisekunden nach V₁₁. das ist genau der Zeitpunkt V₁ am finde des Zv-

f>. Zum Zeitpunkt V₁, also 750 Millisekunden nach V₁₁, wird entweder die Zeitgebcrschaltimg 223 oder der Verzögerungszeitgeber 224 wirksam.

Die Bearbeitung der Werkstücke beginnt, sobald die beiden ersten Werkstücke von der Haltekopfgruppe 25 aufgenommen und in die Bearbcituugsstationen 50/1 und 50/? transportiert worden sind, entsprechend dem Zyklus 3, beginnend mit der Zeit V₁ gemäß Fig. II. Wenn es sich bei den Werkstücken um Halbleiterwafer handelt, '.ollen die Werkstücke von einem fintvvicklungsvorgang nach dessen Beendigung unmittelbar einem Spülgang zugeführt werden. Hierzu dient die Verzögerungszeitgebersehaltung 224. Liegt die Hntwieklungszeit unterhalb 'on vier Sekunden, so wird die Zeitgeberschaltung 224 während der Zeit erregt, die bis zum Ablauf dieser vier Sekunden gemäß der vorherigen Beschreibung unter f>. noch fehlt. Die Bearbeitung wird genau /um Zeitpunkt V₁₁ beendet, wenn Zyklus 2 beginnt.

Beim vorliegenden Beispiel zu dem Zeitabiauf ist es erwünscht, daß Zyklus 2 etwa 750 Millisekunden dauert. Diese Zeit hängt maßgeblich von der C'ruuakteristik des verwendeten Schrittmotors sowie der Kupplung und der Bremse ab. Da diese Zeit aber in gewissen Grenzen variabel ist, legt man den Folgeos-/illator 220 zweckmäßig über einen weiten Bereich so einstellbar aus. daß die Zykluszeit mit tier echten Indexzeit der Hinrichtung übereinstimmt.

Aus Fig. I 1 ist weiterhin ersichtlich, daß die gesamte durchschnittliche Bearbeitungszeit pro Werkstück, im vorliegenden Falle also pro »Wafer«, gleich der Summe der Bewegungszeit von V₁₁ bis V₁ und der Bearbeitungszeit von V₁ bis V₁₁ ist. Am Ende des Bcwcgungszyklus 2, welcher 750 Millisekunden dauert, wird jede der acht Nocken 145 um 45° writcrguschaltet, und die Haltkopfgruppe 25 befindet sich mit je einem Werkstück in der Bearbeitungsposition, wenn die Bearbeitungszeit beginnt. Mit Ablauf der Zeitgcberschaltung 223 endet die Bearbeitung.

Die Zufuhr der Werkstücke zu den Haltekopf gruppen 25 in allen Zyklen nach den beiden ersten L.ade-/yklen erfolgt während der Bearbeitungs/eit V₁ bis V_n. so daß Beladen und Bearbeiten der Werkstücke nicht aufeinanderfolgend, sondern gleichzeitig durchgeführt werden. Werden durch die Haltekopfgruppc 25 Werkstücke zur Hntladcstution 15 befördert, schaltet ein mechanischer Schalter 237 die mit ihm mechanisch verbundene Folgesteuerschaltung 226 (.in. die der ricigai>csciiaiiuug 233 ein Signal zuführt, woraufhin die beiden Werkstücke von der betreffenden Haltekopf gruppe 25 freigegeben werden ( V₁₁ am linde des Zyklus 2). Die nächste Operation des Zeitgebereinschaltkreises 213 endet mit der Rückstellung der Leitklappe 90 in deren neutrale Stellung, nachdem das Werkstück »fl« passiert hat. Der synchron mit dem Werkstückträger 16 gestoppte Werkstückträger 17 wiril gleichzeitig auf die nächste Zeitposition /in Aufnahme des Werkstücks »/1« 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 50 H und dann in den Bearbeitungsstationen 50/1 bearbeitet, so wird /ur Betätigunu der Hubvorrichtung 58 ein Rücklaufumschaltventil 238 verwendet, welches durch ein Signal vom Zeitgebereinschal t kreis 213 je wc ils (l,^l> Sekunde η nach jeder /weiten Hinschaltlage der Schaltung 213 geöffnet wird.

Hin vollständiger Um!; if mit einer Ix¹St₁ICkICn HaI-tekopfgruppe wird durch Abschalten der Maschine nach Beendigung von Bearbeitung und Schrittvorschub beendet. Das Schieberegister 221 wird durch einen Prüfimpuls von der Folgesteuerung 2**» kontinuierlich überprüft. Wenn diese Überprüfung anzeigt, daß sich keine weiteren Werkstücke an den Halteköpl'en 25 befinden und ein /um Werkstückträger 17 gehörender Pi'Mtionsfühler 218 anzeigt, daß die volle Position erreich ist. wird durch ein UND-Sienal die Maschine abgestellt.

Hierzu K) Blatt Zeichnungen

Claims

21 Ol 335 Patentansprüche:

1. Werkstückzuführ- und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken, mit einem schrittweise fortschaltbaren Drehtisch mit einer Anzahl von Halteköpfen, mittels deren die Werkstücke aufeinanderfolgend einer Mehrzahl von am Umfang des Drehtisches stationär angeordneten Bearbeitungsstationen zugeführt werden, und mit einer Belade- und einer Entladestation für die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die radial bewegbar geführten, taktweise synchron in die Bearbeitungsstationen (SOA, SOB) einschiebbaren Halteköpfe (2SA, 2SB) jeweils zu Haltekopfgruppen (25) zusammengefaßt sind und mit zugeordneten Gruppen (50) von Bearbeitungsstationen derart zusammenwirken, daß die ersten Halteköpfe (25/4) aller Gruppen. (25) zugeordnete erste Bearbeitungsstationen (59/4), die zweiten Halteköpfe (25 ß) aller Gruppen (25) zugeordnete zweite Bearbeitungsstationen (50 B) usw. durchlaufen.

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 (25 B) zu einem benachbarten Haltekopf (2SA) der gleichen Gruppe.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportsystem (55) zum Wechseln der Werkitiickp·-jition aus einer im Bereich einer Zuführbthn (56) angeordneten, mit dem Zielhaltekopf (2SA) vt tikal ausgerichteten Hubvorrichtung (58) mit durch Anschläge (66, 67) bestimmbaren vertikalen Endpositionen besteht.