DD250035A3 - Verfahren zur automatischen oberflaechenpruefung von planflaechen - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, ohne Unterbrechung des Werkstueckflusses und mit einfachen technischen Mitteln durch ein Sortieren von Halbleiterscheiben eine Ausschussbearbeitung zu vermeiden und damit die Produktivitaet vorhandener Anlagen besser auszunutzen und die Ausbeute erhoehen zu koennen. Gemaess der Erfindung wird dies dadurch geloest, dass zwischen der Planflaeche und einer planen Pruefflaeche ein Fluidpolster definierter Hoehe erzeugt wird und anschliessend das Werkstueck - durch einen Kraftimpuls angestossen- auf der Planflaeche gleitet. Die dabei zurueckgelegte Wegstrecke ist ein direktes Mass fuer die Oberflaechenguete der Planflaechen, welches zum Vergleich mit anderen Planflaechen herangezogen wird, um ein Sortieren von Werkstuecken zu ermoeglichen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Auf vielen Gebieten der Technik ist erforderlich, Werkstücke hinsichtlich ihrer Oberflächengüte zu prüfen. Werden Planflächen auf Werkstücken gefordert, ist es notwendig, die Ebenheit dieser Planflächen zu prüfen. Die Erfindung kann dabei angewandet werden, um derartige Werkstücke zu prüfen und gleichzeitig entsprechend des Prüfergeb'nisses zu sortieren. Neben möglichen Anwendungen in metall- oder glasverarbeitenden Bereichen wird die Erfindung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen angewandt, um Halbleiterscheiben hinsichtlich ihrer Oberflächengüte, d.h. der Ebenheit der Planflächen, die indirekter Ausdruck der Versetzungen ist, zu prüfen und diese geprüft zu sortieren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Werkstückoberflächen werden mit Verfahren geprüft, die sich im wesentlichen in drei Gruppen aufteilen lassen:

— mechanische Verfahren durch Abtasten

— optische Verfahren mit einer Auflichtbetrachtung

— pneumatische Prüfverfahren.

Einen Vertreter der pneumatischen Prüfverfahren stellt die Funktionsweise der in dem WP 158579 beschriebenen Vorrichtung zum Sortieren von keramischem Flachgeschirr dar. Dabei werden die zu prüfenden Werkstücke— in diesem Falle Teller — auf einer Transportbahn bewegt und in einer Kontrollstation flach abgedeckt.

Dabei entsteht ein Raum, der je nach Geradheit der Teller mehr oder weniger dicht ist. Dieser Raum wird mit einem Gasdruck beaufschlagt. Der sich in diesem Raum einstellende Druck ist ein Maß für die Geradheit der Werkstücke und wird — entsprechend umgeformt — einem Schwellwertschalter zur Auswertung zugeführt.

Nach einer zweckentsprechenden Konstruktion wäre diese Vorrichtung für das Anwendungsgebiet derErfindung einsetzbar.

Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Werkstücke unter der Kontrollstation positioniert und damit der Werkstücktransport unterbrochen werden müssen. Weiterhin ist es nachteilig, daß ein Sortieren der Werkstücke im Anschluß an die Prüfung zusätzlich vorgenommen werden muß.

Außerdem treten bei Werkstücken, z. B. Halbleiterscheiben, die eine Flexibilität aufweisen, durch die Druckbeaufschlagung Verfälschungen des Prüfergebnisses auf.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, mittels eines Verfahrens zur automatischen Oberflächenprüfung von Planflächen mit einfachen technischen Mittein Halbleiterscheiben zu sortieren, um eine Weiterverarbeitung fehlerhafter Scheiben zu vermeiden und damit die Produktivität vorhandener Anlagen besser ausnutzen und die Ausbeute erhöhen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Ebenheit oder Rauhigkeit von Planflächen an Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben prüfen zu können, ohne daß der Werkstückfluß unterbrochen werden muß und wobei das Sortieren unmittelbar durch den Prüfprozeß erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur automatischen Oberflächenprüfung von Planflächen gelöst.

Dabei wird das Werkstück mit einer seiner Planflächen auf eine Prüffläche aufgelegt.

Zwischen der Plan-und der Prüffläche wird ein Fluidpolster erzeugt. Wesentlich dabei ist, daß dieses Fluidpolster eine definierte, stets reproduzierbare Höhe aufweist, was auf verschiedenen Wegen realisiert werden kann. Eine Möglichkeit besteht darin, das Werkstück aus einer genau einzustellenden Höhe auf die Prüffläche fallen oder kippen zu lassen, wodurch zwischen Plan- und Prüffläche ein Fluidpolster eingeschlossen wird, was die genannten Forderungen erfüllt, wenn alle Werkstücke gleiche Masse aufweisen.

Eine weitere erkennbare Möglichkeit besteht darin, nachdem das Werkstück mit der zu prüfenden Planfläche auf der Prüffläche aufliegt, zwischen diese beiden Flächen ein Fluid einzublasen und damit ein Fluidpolster zu erzeugen, was die genannten Voraussetzungen erfüllt, wenn die Menge des Fluids dosiert wird.

Ist das Fluidpolster aufgebaut, wird das Werkstück mit einer Kraft beaufschlagt, deren Wirkungslinie parallel zu der Prüffläche verläuft. Die Größe der Kraft wird so eingestellt, daß das Werkstück auf dem Fluidpolster gleitet. Diese Größe ist stets konstant zu halten.

Während der Bewegung des Werkstückes auf dem Fluidpolster wird ständig die Dicke des Fluidpolsters — zumindest auf indirektem Wege — gemessen.

Bei einer Möglichkeit einer indirekten Messung wird die Tatsache ausgenutzt, daß eine Proportionalität zwischen der Dicke bzw. Höhe des Fluidpolster und der Transportgeschwindigkeit besteht. So wird die Transportgeschwindigkeit gemessen. Eine starke Änderung der Transportgeschwindigkeit signalisiert ebenfalls eine große Verringerung der Fluidpolsterhöhe.

Erreicht die Höhe des Fluidpolsters einen vorbestimmten Schwellwert, werden die Werkstücke in Sortierklassen, die jeweils einem Schwellwert entsprechen, einsortiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die schematische Darstellung einer möglichen Einrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren realisiert wird.

Dem Ausführungsbeispiel liegt das Problem des Sortierens von Halbleiterscheiben zugrunde. Die Behandlung von Halbleiterscheiben erzeugt in vielen Fällen eine Deformation der Scheibenoberfläche.

Ursachen dafür können beispielsweise in Hochtemperaturprozessen oder Lackbeschichtungen liegen. In jedem Falle ist eine solche Deformation der Halbleiteroberflächen für nachfolgende Bearbeitungsschritte, wie z. B. Belichtungsprozesse, unerwünscht oder sie sind sogar kennzeichnend für die Unbrauchbarkeit der Halbleiterscheiben. Aus diesem Grunde ergibt sich die Notwendigkeit des Sortierens der Halbleiterscheiben.

Mit der Erfindung kann dieser Sortierprozeß mit einfachen Mitteln effektiv und ohne wesentlichen Eingriff in den Transportprozeß durchgeführt werden.

In eine Eingabestation 1 werden die Halbleiterscheiben 2 eingebracht. Dabei werden sie aus einer für alle Halbleiterscheiben gleichen Höhe auf die Prüffläche 3 flächig fallengelassen. Somit entsteht ein Luftpolster zwischen der Unterseite der Halbleiterscheibe 2 und der Prüffläche 3. Eine Krafteinwirkung auf die Halbleiterscheibe 2 wird dadurch realisiert, daß die Prüffläche 3 in ihrer Längserstreckung geneigt ist, so daß die Hangabtriebskraft die Halbleiterscheibe 2 auf dem Luftpolster gleitend bewegt.

Während dieser Bewegung nimmt die Höhe des Luftpolsters unter der Halbleiterscheibe 2 ab. Die Rate der Abnahme ist abhängig davon, in welchem Maße die Form der Halbleiterscheibe 2 von einer planen Form abweicht. Bei planflächigen Halbleiterscheiben 2 wird die Höhe des Luftpolsters langsamer abnehmen, wohingegen Halbleiterscheiben 2 mit Verwerfungen zu einem raschen Abnehmen der Luftpolsterhöhe führen. Somit ist die Sinkgeschwindigkeit ein Maß für die Oberflächengüte der Halbleiterscheiben.

Gemäß der Erfindung wird nun diesem Eigensinken ein Transportprozeß überlagert, so daß automatisch ein Sortieren anhand der zurückgelegten Wegstrecke erfolgt. Zur Ausnutzung dieses Effekts sind neben der geneigten Prüffläche 3 eine Vielzahl von Sortierflächen 4 angeordnet. Jedem Sortierfach 4 ist eine Prallfläche 5 zugeordnet, die von einer Steuerschaltung 6 gesteuert wird, welche einen Schwellwertschalter 7 und eine Zeitsteuerung 8 enthält.

Jeder Prallfläche 5 ist eine Sensorkombination zugeordnet, die jeweils einen ersten Sensor 9 und einen zweiten Sensor 10 enthält.

Über ein optisches Signal des ersten Sensors 9 und ein optisches Signal des zweiten Sensors 10 wird eine der Geschwindigkeit der Halbleiterscheiben reziprok proportionelle Zeitdifferenz ermittelt. Die Zeitsteuerung 8 ruft einen Schwellwert, der der jeweiligen Sensorkombination entspricht, auf und es wird ein Vergleich der Zeitdifferenz zwischen erstem Sensor 9 und zweitem Sensor 10 mit dem Schwellwert durchgeführt.

Claims (2)

1. Verfahren zur automatischen Oberflächenprüfung von Planflächen, welche sich auf mindestens einer Seite von Werkstücken befinden, insbesondere von HL-Scheiben bei denen diese zu prüfenden Flächen einem gasförmigen Prüfmedium ausgesetzt werden, gekennzeichnet dadurch, daß ein Werkstück mit einer Planfläche auf eine Prüffläche aufgelegt und zwischen der zu prüfenden Planfläche und der Prüffläche ein Fluidpolster mit definierter, stets reproduzierbarer Höhe erzeugt wird, daß das zu prüfende Werkstück mit einer Kraft, deren Wirkungslinie parallel zu der Prüffläche verläuft, beaufschlagt wird, daß während der damit eintretenden Bewegung des Werkstückes die Höhe des Fluidpolsters zumindest indirekt gemessen und bei Erreichen von vorbestimmten Schwellwerten die Werkstücke in Sortierklassen, die den Schwellwerten entsprechen, einsortiert werden.

2. Verfahren zur automatischen Oberflächenprüfung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Messung der Dicke des Fluidpolsters auf indirektem Wege durch Änderung der Transportgeschwindigkeit gemessen wird.