DE10322772A1

DE10322772A1 - Halte- und Positioniervorrichtung sowie Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Gegenstands

Info

Publication number: DE10322772A1
Application number: DE2003122772
Authority: DE
Inventors: Peter Roider; Walter Pantoulier
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-08-19
Also published as: WO2004105102A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Halte- und Positioniervorrichtung für einen Gegenstand (5) umfasst einen Tragring (2), der eine Tragseite (24) mit wenigstens einer an der Tragseite (24) austretenden Luftstromöffnung (21) aufweist, einen auf der Tragseite (24) angeordneten Drehteller (3) für den Gegenstand (5), der zumindest in einem abgehobenen Zustand vom Tragring (2) um eine zentrale Drehachse drehbar ist, wobei oberhalb des Drehtellers (3) wenigstens ein Axialanschlag (23) zur Begrenzung der Bewegung des Drehtellers (3) in Richtung der Drehachse vorgesehen ist, und wenigstens einen Drehantrieb (4) zur Drehung des Drehtellers (3) um seine zentrale Drehachse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halte- und Positioniervorrichtung für einen scheibenförmigen Gegenstand sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines solchen scheibenförmigen Gegenstands.
Bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen werden eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten mit Halbleiter- oder Nutzenscheiben durchgeführt, zumal eine parallele Durchführung von Verfahrensschritten für eine Vielzahl von auf einer Halbleiter- oder Nutzenscheibe vorliegenden elektronischen Bauteilen besonders kostengünstig möglich ist. Gängige Verfahrensschritte, die auf der Halbleiter- oder Nutzenscheibenebene durchgeführt werden, sind bspw. das elektrische und optische Messen und sowie das Verpacken von aktiven und passiven Bauelementen und Halbleiterchips.
Zur Durchführung dieser Verfahrensschritte müssen die Halbleiter- oder Nutzenscheiben sehr präzise positioniert und zuverlässig in der gewünschten Position gehalten werden. Die dabei bisher zur Anwendung kommenden Haltevorrichtungen sind einem hohen Verschleiß unterworfen und benötigen darüber hinaus intensive Wartung, bspw. Schmierung und regelmäßige Kalibrierung der eingesetzten Haltewerkzeuge.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verschleiß- und wartungsarme Halte- und Positioniervorrichtung für einen insbesondere scheibenförmigen Gegenstand anzugeben, die präzise einstellbar ist und mit welcher der Gegenstand zuverlässig gehalten werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein einfach durchführbares Verfahren zum Bearbeiten eines insbesondere scheibenförmigen Gegenstands anzugeben, mit dem hochgenaue Bearbeitungsergebnisse erreicht werden können.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Halte- und Positioniervorrichtung für einen insbesondere scheibenförmigen Gegenstand weist einen Tragring mit einer Tragseite auf. Auf dieser Tragseite sind Luftstromöffnungen vorgesehen, durch die Druckluft herausgeblasen oder ein Luftstrom angesaugt werden kann. Bei dem scheibenförmigen Gegenstand kann es sich um eine Scheibe aus Halbleitermaterial mit wenigstens einem elektronischen Bauteil oder um eine Nutzenscheibe mit mehreren darauf angebrachten Nutzen bzw. Arrays handeln. Die Halte- und Positioniervorrichtung ist darüber hinaus für jeden beliebigen Gegenstand geeignet, der auf die Halte- und Positioniervorrichtung aufgelegt werden kann und der eine wenigstens in Teilbereichen plane Unterseite aufweist.
Die Halte- und Positioniervorrichtung verfügt weiterhin über einen Drehteller, der einen solchen scheibenförmigen Gegenstand aufnehmen kann. Dieser Drehteller ist auf der Tragseite des Tragrings angeordnet und zumindest in einem abgehobenem Zustand vom Tragring um eine zentrale Drehachse drehbar. Um den Drehteller dabei von der Tragseite abzuheben, kann ein Druckluftstrom angelegt werden, der aus den Luftstromöffnungen austritt. Um zu verhindern, dass sich der Drehteller zu weit vom Tragring entfernt, ist oberhalb des Drehtellers wenigstens ein Axialanschlag zur Begrenzung der Bewegung des Drehtellers in Richtung der zentralen Drehachse vorgesehen. Dabei ist es ausreichend, wenn der Axialanschlag bzw. die Axialanschläge so angeordnet ist bzw. sind, dass ein Anheben des Drehtellers nur um wenige μm möglich ist.
Des weiteren umfasst die Halte- und Positioniervorrichtung wenigstens einen an den Tragring angeflanschten bzw. an dem Tragring befestigten Drehantrieb zur Drehung des Drehtellers um seine zentrale Drehachse. Dieser Drehantrieb kann dabei mit einem manuell antreibbaren Ritzel versehen sein, der an dem Drehteller, insbesondere an dem Außenrand des Drehtellers angreift und diesen in radialer Richtung bezogen auf die zentrale Drehachse drehen kann.
Die erfindungsgemäße Halte- und Positioniervorrichtung kann auch als Chuck bzw. als Bearbeitungstisch bezeichnet werden.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung ist der Drehteller in einem abgehobenen Zustand vom Tragring sehr leicht und mit nur minimalen Reibwiderständen drehbar, wodurch eine hochgenaue Positionierung des Drehtellers sowie des auf dem Drehteller angeordneten Gegenstands erreicht wird. Die rotierende Bewegung des Drehtellers wird dabei mittels Druckluft, mittels Axialanschlägen und mittels eines Drehantriebs erreicht. Eine derartig beschaffene Halte- und Positioniervorrichtung weist nur einen sehr geringen Verschleiß auf und benötigt nur wenig Wartung.
Des weiteren wird durch das Abheben des scheibenförmigen Gegenstands vor dem Ausführen der Drehbewegung auch der ungünstige, durch die normalerweise zwischen dem Drehteller und der darunter angeordneten Auflegeplatte wirkenden Gleit- und Haftreibungskräfte verursachte Slip-Stick-Effekt vermieden, der sich ergibt, wenn der scheibenförmige Gegenstand gedreht wird, solange er auf der Auflegeplatte aufliegt.
Bei Unterbrechung der Druckluftzufuhr wird der Drehteller mit dem darauf angeordneten Gegenstand wieder auf den Tragring abgesenkt. Dabei können ein zwischen dem Tragring und dem Drehteller ausgebildeter konischer Sitz oder eine zusätzliche mechanische Klemme zwischen dem Tragring und dem Drehteller für eine stabile Fixierung und für eine zuverlässige Zentrierung des Drehtellers auf dem Tragring sorgen.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung können die Fixierung und/oder die Zentrierung des Drehtellers auf dem Tragring dadurch gewährleistet oder verbessert werden, indem über die Luftstromöffnungen Luft angesaugt wird und dadurch in den Luftstromöffnungen unter dem Drehteller ein Vakuum oder zumindest ein Unterdruck entsteht. Dadurch kann ein sehr fester Sitz des Drehtellers auf dem Tragring erreicht werden, der auch stabil gegen laterale Kräfte ausgebildet ist. Ein derartig fixierter scheibenförmiger Gegenstand kann sehr zuverlässig und vorteilhaft bearbeitet werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verbreitert sich die Luftstromöffnung bzw. die Luftstromöffnungen zur Tragseite des Tragrings hin. Das Vorsehen von bei herkömmlichen Luftlagerungen üblichen Ventilen direkt unter den Luftstromöffnungen ist dabei nicht nötig. Ebenso kann eine bei solchen herkömmlichen Luftlagerungen notwendige aufwendige Luftzuführungsregelung entfallen, mit der die Höhe des über dem Tragring befindlichen Gegenstands genau eingestellt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Halte- und Positioniervorrichtung ist es ausreichend, wenn durch die Luftstromöffnungen Druckluft mit einem vorbestimmten Luftstrom ausgeblasen werden kann, um den Drehteller in einen durch den Axialanschlag bzw. durch die Axialanschläge definierten abgehobenen Zustand vom Tragring zu versetzen, sowie wenn Luft angesaugt werden kann, um den Drehteller auf dem Tragring zu fixieren. Die erfindungsgemäße Halte- und Positioniervorrichtung benötigt keine aufwendige Luftstromregelung und kann daher kostengünstig hergestellt und betrieben werden.
Wenn wenigstens ein Axialanschlag als auf dem Tragring befestigtes Kugellager und/oder als auf dem Tragring befestigte Exzenterrolle ausgebildet ist, so erfüllt dieses Kugellager auch die Funktion eines Radiallagers, denn der Drehteller kann mit solchen Kugellagern leicht und präzise um vorgegebene Winkel gedreht werden. Solche Kugellager sind auch sehr verschleißarm.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann für je ein Kugellager und/oder für je eine Exzenterrolle auf dem Tragring jeweils ein am Umfangsrand des Drehtellers angeordnetes Widerlager mit Seitenanschlägen vorgesehen sein. Dabei greift zumindest im abgehobenen Zustand des Drehtellers vom Tragring je ein Kugellager in je ein Widerlager ein. Diese Lagerart ist sehr verschleißarm. Der Drehteller mit dem darauf angeordneten scheibenförmigen Gegenstand kann hochgenau in den durch die Seitenanschläge der Widerlager vorgegebenen Winkelbereichen geführt und positioniert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Drehantrieb einen Zahnriemen und ein Zahnriemenantriebs ritzel auf, über das der Zahnriemen geführt ist. Zusätzlich weist der Drehteller wenigstens zwei an seinem Umfangsrand angeordnete Zahnriemenbefestigungen bzw. Zahnriemeneinspannklammern auf, mit denen je ein Ende des Zahnriemens fixiert ist. Ein derartiger Drehantrieb kann einfach und kostengünstig gefertigt werden und arbeitet schon sehr genau.
Die Genauigkeit kann noch weiter erhöht werden, wenn der Drehantrieb zusätzlich mit wenigstens einer Zahnriemenumlenkrolle ausgestattet ist und wenn der Zahnriemen auch über die Zahnriemenumlenkrolle bzw. die Zahnriemenumlenkrollen geführt ist.
Ein vorstehend beschriebener Drehantrieb kann über das Ritzel bzw. über das Zahnriemenantriebsritzel manuell betätigt werden. Zur automatisierten Positionierung des jeweils auf dem Drehteller aufgelegten scheibenförmigen Gegenstands kann der Drehantrieb auch als Schrittmotor ausgebildet sein, der in der Lage ist, den Drehteller nacheinander in mehrere Bearbeitungspositionen zu fahren.
Wenn der Drehteller eine Gitterstruktur zur Aufnahme des scheibenförmigen Gegenstands, insbesondere der Silizium- oder der Nutzenscheibe mit matrixförmig angeordneten Arrays von elektronischen Bauteilen aufweist, so kann bereits beim Auflegen des scheibenförmigen Gegenstands auf die Gitterstruktur eine schon relativ genaue Vorpositionierung des scheibenförmigen Gegenstands auf dem Drehteller erreicht werden, besonders wenn an der Unterseite des scheibenförmigen Gegenstands Ausformungen vorgesehen sind, die in die Aussparungen der Gitterstruktur eingreifen können.
Die Befestigung des scheibenförmigen Gegenstands auf dem Drehteller kann prinzipiell durch alle denkbaren Verbindungsarten erreicht werden. Eine besonders zuverlässige, besonders leicht herstellbare und besonders leicht wieder lösbare Verbindungsmöglichkeit des scheibenförmigen Gegenstands mit dem Drehteller stellt eine Verbindung mittels Unterdruck bzw. mittels Vakuum dar. Dafür kann der Drehteller Nuten, insbesondere Matrixnuten und/oder eine Ringnut, sowie mindestens eine Luftansaugöffnung aufweisen, mittels derer ein Unterdruck bzw. ein Vakuum an die Nuten angelegt werden kann, um den scheibenförmigen Gegenstand mit seiner Rückseite auf dem Drehteller festzuhalten.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Gegenstands, insbesondere einer Halbleiter- oder einer Nutzenscheibe mit wenigstens einem elektronischen Bauteil. Dabei wird zunächst eine vorstehend beschriebene Halte- und Positioniervorrichtung bereitgestellt. Anschließend wird der scheibenförmige Gegenstand mit seiner Rückseite auf den Drehteller aufgelegt. Danach wird der Drehteller mit dem scheibenförmigen Gegenstand durch Anlegen von Druckluft an die Luftstromöffnungen des Tragrings um wenige μm angehoben. Dabei fährt der Drehteller bzw. der Gegenstand auf dem Drehteller gegen den Axialanschlag bzw. gegen die Axialanschläge, die auch als Kugellager ausgestaltet sein können. Dann wird der Drehteller mit dem darauf angeordneten Gegenstand durch Betätigen des Drehantriebs in radialer Richtung, bezogen auf die zentrale Drehachse des Drehtellers, genau positioniert. Im darauffolgenden Verfahrensschritt wird der Drehteller auf dem Tragring abgesenkt und fixiert, indem Luft durch die Luftstromöffnungen des Tragrings angesaugt wird. Dabei entsteht in den Luftstromöffnungen unter dem Drehteller ein Unterdruck bzw. ein Vakuum, wodurch der Drehteller sicher auf dem Tragring fixiert wird. Derart befestigt, können beliebige Bearbeitungsschritte mit dem scheibenförmigen Gegenstand durchgeführt werden, bspw. elektrische und optische Messungen sowie die Verpackung der aktiven und passiven Bauelemente und Halbleiterchips auf der Halbleiter- bzw. Nutzenscheibe.
Mit diesem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren können eine sehr schnelle und sehr genaue Positionierung und Fixierung von scheibenförmigen Gegenständen erreicht werden. Infolge der höheren Genauigkeit, mit der die darauffolgenden Bearbeitungsschritte dabei durchgeführt werden können, wird die Qualität der hergestellten elektronischen Bauelemente erhöht und gleichzeitig der Ausschuss verringert. Auf eine aufwendige Luftzuführungsregelung wird dabei erfindungsgemäß verzichtet, wodurch der Verschleiß und der Wartungsaufwand verringert werden.
Wenn der Gegenstand auf dem Drehteller durch Ansaugen von Luft an im Drehteller vorgesehenen Nuten, insbesondere Matrix- und/oder Ringnuten fixiert wird, so lässt sich die Positionsgenauigkeit des scheibenförmigen Gegenstands noch weiter erhöhen.
Zum Beenden des Verfahrens kann das Ansaugen von Luft durch die Luftstromöffnungen des Tragrings und an den Nuten des Drehtellers über die Luftansaugöffnungen unterbrochen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für eine Automatisierung oder für einen Einsatz in der Massenproduktion.
Unter den Luftstromöffnungen können erfindungsgemäß Vakuumsaugventile zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein solches mit Druckluft betriebenes Vakuumsaugventil in den Tragring eingeschraubt werden kann, wenn es für einen Betriebsdruck von 4 bar – 10 bar und für eine Umgebungs- und Mediumstemperatur von –10°C – +60°C geeignet ist, wenn es Stahl mit einen verzinkten Überzug als Gehäusewerkstoff, einen Normal-Nenn-Durchfluss 1 – 2 (S) von 5 l/min und ein Produktgewicht von 4g aufweist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
1 zeigt eine Explosionszeichnung einer Halte- und Positioniervorrichtung mit einem Tragring, mit einem Drehteller und mit einem Drehantrieb,
2 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie aus 1 durch einen eine Luftstromöffnung aufweisenden Bereich des Tragrings mit aufgesetztem Drehteller,
3 zeigt eine Explosionszeichnung der Halte- und Positioniervorrichtung aus 1 mit einer oberhalb des Drehtellers angeordneten Siliziumscheibe,
4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Halte- und Positioniervorrichtung aus 1 in zusammengesetztem Zustand mit der auf der Oberfläche des Drehtellers aufgesetzten Siliziumscheibe,
5 zeigt eine vergrößerte dreidimensionale Ansicht des Drehantriebs mit abgenommener Abdeckhaube sowie des angrenzenden Teilbereichs des Tragrings und des Drehtellers.
1 zeigt eine Explosionszeichnung einer Halte- und Positioniervorrichtung 1 mit einem Tragring 2, mit einem Drehteller 3 und mit einem Drehantrieb 4.
Die Begriffe "rechts" und "links" werden bezogen auf die x-Achse, die Begriffe "vorne" und "hinten" bezogen auf die y-Achse und die Begriffe "oben" und "unten" bezogen auf die z-Achse der in den 1 – 4 dargestellten Achsenkreuze verwendet. Die 0°-Position ist durch die y-Achse bestimmt.
Oberhalb des Tragrings 2 befindet sich der Drehteller 3 in einer vom Tragring 2 nach oben abgehobenen Position. Der Tragring 2 weist eine im wesentlichen kreisförmige Aussparung mit einem Durchmesser von 30 cm auf. Die Tragseite des Tragrings 2 ist mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. An der 45°-, an der 135°-, an der 225°- und an der 315°-Position der Tragseite 24 sind jeweils längliche Luftstromöffnungen 21 in der Tragseite 24 vorgesehen, die den Auslass für die jeweils mittig in den Luftstromöffnungen 21 angeordneten Luftstromleitungen 22 bilden. Diese Luftstromleitungen 22 sind mit einem in der 1 nicht gezeigten Aggregat verbunden, das in der Lage ist, Luft anzusaugen sowie Druckluft auszublasen. An der 90°-, an der 230°- und an der 310°-Position der Tragseite 24 sind jeweils nach oben aus der Tragseite 24 herausstehende Kugellager 23 vorgesehen.
Die Luftstromöffnungen 21 und die Luftstromleitungen 22 an den 45°- und an den 315°-Positionen der Tragseite 24 sowie das Kugellager 23 an der 310°-Position der Tragseite 24 sind in Fi gur 1 teilweise von dem Drehteller 3 verdeckt. Links an den Tragring 2 schließt sich die hier nicht weiter erläuterte Befestigung der Halte- und Positioniervorrichtung 1 an.
Der Drehteller 3 weist eine im wesentlichen kreisförmige Außenform auf und ist als flache Scheibe ausgebildet. Der Durchmesser des Drehtellers 3 entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Tragrings 2, so dass der Drehteller 3 derart auf den Tragring 2 aufgesetzt werden kann, dass die Tragringrandseite 25 in etwa mit der Randseite des Drehtellers 3 abschließt. Der Drehteller 3 weist insgesamt sechzehn im wesentlichen quadratische Öffnungen auf, die sich von seiner Ober- bis zu seiner Unterseite in einer 4×4-Matrixanordnung über seine Oberfläche erstrecken. Zwischen jeweils benachbarten Öffnungen sind jeweils schmale Gitterstege 31 ausgebildet.
In den Gitterstegen 31 sowie um die äußeren Ränder der Öffnungen sind längliche Matrixnuten 33 in der Oberfläche des Drehtellers 3 angeordnet. Diese Matrixnuten 33 sind mit Luftansaugöffnungen 32 auf der Oberfläche des Drehtellers verbunden. Des weiteren ist auf der Oberfläche des Drehtellers eine Ringnut 34 vorgesehen, die im wesentlichen parallel zum äußeren Rand des Drehtellers 3 in der Oberfläche des Drehtellers 3 verläuft und welche die Öffnungen auf der Oberseite des Drehtellers mit ihren Matrixnuten 33 umschließt. Die Ringnut 34 weist ebenfalls eine Luftansaugöffnung 32 auf. Die Luftansaugöffnungen 32 sind über in 1 nicht gezeigte Luftansaugleitungen mit einem in 1 ebenfalls nicht gezeigten Luftansaugaggregat verbunden, das in der Lage ist, Luft anzusaugen und so einen Gegenstand mit einer planen Unterseite, der auf den Matrixnuten 33 und/oder auf der Ringnut 34 aufliegt, auf der Oberfläche des Drehtellers 3 zu fixieren.
An der 90°-, an der 230°- und an der 310°-Position des Außenrands des Drehtellers 3 sind Widerlager 35 angeordnet, die jeweils untere Anschläge 37 sowie auf ihrer rechten und linken Seite jeweils Seitenanschläge 36 aufweisen. Der Winkel zwischen dem rechten und dem linken Seitenanschlag 36 je eines Widerlagers 35 beträgt in 1 ±4,5°. An der 130°- und der 140°-Position der Randseite des Drehtellers 3 sind in 1 jeweils Zahnriemeneinspannklammern 38 mittels ersten Befestigungsschrauben 39 zu befestigen, wie in 1 schematisch dargestellt.
Neben der rechten Vorderseite der Tragringrandseite 25 ist der Drehantrieb 4 dargestellt, der mit einer Abdeckhaube 44 versehen und mittels zweiten Befestigungsschrauben 45 an der Tragringrandseite 25 anzuflanschen ist, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Der Drehantrieb 4 weist einen von unten nach oben führenden Getriebemotor 46 sowie einen Anflanschbereich 47 auf, dessen Höhe in etwa der Höhe des Tragrings 2 entspricht. Der Drehantrieb 4 wird an der Tragringrandseite 25 befestigt, indem zweite Befestigungsschrauben 45 durch den Anflanschbereich 47 geführt und in der Tragringrandseite 25 verankert werden. Die in 1 jeweils dem Tragring 2 und dem Drehteller 3 zugewandten Seiten des Anflanschbereichs 47 und der Abdeckhaube 44 weisen eine kreisringartige Form mit einer der Außenkrümmung des Tragrings 2 und des Drehtellers 3 entsprechenden Krümmung auf, so dass der Drehantrieb 4 passgenau an dem Tragring 2 befestigt werden kann.
Eine Schnittlinie A-A verläuft rechts vorne durch den Tragring 2, und zwar entlang der Krümmung des Tragring 2 durch die Luftstromöffnung 21.
2 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A durch den Bereich mit der Luftstromöffnung 21 rechts vorne im Tragring 2 und mit aufgesetztem Drehteller 3.
In 2 ist erkennbar, dass die Luftstromleitung 22 mittels eines Schlauchs von unten an den Tragring 2 geführt ist und mit einer zylindrischen Verbreiterung an einer in der Unterseite des Tragrings 2 gebildeten und senkrecht durch den Tragring 2 verlaufenden kreisförmigen Öffnung ansetzt. Das andere Ende des Schlauchs der Luftstromleitung 22 ist an das in 2 nicht gezeigte Luftaggregat angeschlossen.
Der Drehteller 3 setzt gemäß 2 mit einem an der Unterseite des Drehtellers 3 ausgebildeten Gegenlager 30 auf der planen Fläche der Luftstromöffnung 21 auf. Dieses Gegenlager 30 weist dabei eine polierte, besonders glatte Oberfläche auf, wodurch ein besonders luftdichter Abschluss des Gegenlagers 30 mit der Luftstromöffnung 21 entsteht.
3 zeigt eine Explosionszeichnung der Halte- und Positioniervorrichtung 1 mit einer oberhalb des Drehtellers 3 angeordneten Siliziumscheibe 5.
Die oberhalb des Drehtellers 3 dargestellte Siliziumscheibe 5 umfasst insgesamt sechzehn Arrays 51, von denen im Ausführungsbeispiel jedes einzelne Array 51 insgesamt 2012 elektronische Bauteile umfasst. Die Anordnung der Array 51 entspricht im Ausführungsbeispiel der Anordnung der Öffnungen im Drehteller 3. Die Siliziumscheibe 5 weist eine im wesentlichen kreisrunde Form und einen im wesentlichen mit dem Durchmesser des Drehtellers 3 übereinstimmenden Durchmesser auf. Dabei sind an der Außenseite der Siliziumscheibe 5 elektrische Kontaktfixierungen 52 zur Fixierung der Siliziumscheibe 5 auf dem Drehteller 3 vorgesehen, mit denen die Siliziumscheibe 5 im Verhältnis zum Drehteller 3 so positioniert werden kann, dass die Arrays 51 oberhalb der Öffnungen des Drehtellers 3 angeordnet sind.
4 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Halte- und Positioniervorrichtung 1 in zusammengesetztem Zustand mit der auf der Oberfläche des Drehtellers 3 aufgesetzten Siliziumscheibe 5.
Der Drehteller 3 ist dabei so auf den Tragring 2 aufgesetzt, dass er mit seiner planen Unterseite oder mit seinen Gegenlagern 30 die Luftstromöffnungen 21 abdeckt. Die Kugellager 23 des Tragrings 2 greifen in die Widerlager 35 des Drehtellers 3 ein. Die Bewegung des Drehtellers 3 nach oben ist dabei durch die unteren Anschläge 37 begrenzt, in welche die Kugellager 23 eingreifen. Die Bewegung des Drehtellers 3 in Drehrichtung d ist durch die Seitenanschläge 36 begrenzt.
Der Drehantrieb 4 ist in 4 mit seinem Anflanschbereich 47 an dem Außenrand des Tragrings 2 befestigt. Die Abdeckhaube 44 liegt mit ihrer Oberseite fast an dem Außenrand des Tragrings 3 an und schließt nach oben in etwa bündig mit der Oberfläche des Drehtellers 3 ab.
5 zeigt eine vergrößerte dreidimensionale Ansicht des Drehantriebs 4 mit abgenommener Abdeckhaube 44 sowie des angrenzenden Teilbereichs des Tragrings 2 und des Drehtellers 3.
Der Drehantrieb 4 ist dabei mit seinem Anflanschbereich 47 mittels den zweiten Befestigungsschrauben 45 an der Randseite des Tragrings 2 angeschraubt. Der Drehantrieb 4 weist auf der Höhe der Tragseite 24 eine im wesentlichen dreieckige Grundplatte 48 auf, die sich nach außen an die Oberseite des Anflanschbereichs 47 anschließt. Der Getriebemotor 46 setzt von unten an dieser Grundplatte 48 an und ist fest mit einem Zahnriemenantriebsritzel 42 verbunden, das drehbar auf der Oberseite der Grundplatte 48 angeordnet ist. In 5 sind auch die mittels ersten Befestigungsschrauben 39 an die Randseite des Drehtellers 3 angeschraubten Zahnriemeneinspannklammern 38 zu sehen. Zwischen den Zahnriemeneinspannklammern 38 befindet sich eine Exzenterrolle 49, die drehbar gelagert ist und die wie auch die Kugellager 23 zur Fixierung des Drehtellers 3 in radialer Richtung dient.
Ein Zahnriemen 41 ist mit seinen beiden Enden jeweils fest in die Zahnriemeneinspannklammern 38 eingespannt. Auf der Oberseite der Grundplatte 48 sind links und rechts neben dem Zahnriemenantriebsritzel 42 zwei drehbar ausgebildete Zahnriemenumlenkrollen 43 angeordnet, die nach hinten in Richtung zu der Randseite des Drehtellers 3 verschoben sind. Der Zahnriemen 41 ist mit seinen beiden Enden jeweils in den Zahnriemeneinspannklammern 38 fest eingespannt und über das Zahnriemenantriebsritzel 42 sowie über die beiden Zahnriemenumlenkrollen 43 geführt. Durch eine Drehung des Zahnriemenantriebsritzels 42 wird der Zahnriemen 41 über die Zahnriemeneinspannklammern 38, und mit ihm der Drehteller 3 bewegt. Dabei bleibt der Tragring 2 mit dem Drehantrieb 4 ortsfest, so dass sich eine Relativbewegung des Drehtellers 3 bezüglich des Tragrings 2 ergibt.
Nachfolgend ist die Funktionsweise der Halte- und Positioniervorrichtung 1 mit Bezug auf die 1 – 4 erläutert.
Zu Beginn des Bearbeitungsverfahrens liegt der Drehteller 3 mit dem äußeren Rand seiner Unterseite auf der Tragseite 24 des Tragrings 2 auf. Der Drehteller 3 kann auch wie in 2 gezeigt nur mit seinen Gegenlagern 30 in den Luftstromöffnungen 21 des Tragrings 2 aufliegen.
Die Kugellager 23 des Tragrings 2 greifen in die Widerlager 35 des Drehtellers 3 ein, wie in 4 gezeigt. An den Luftstromöffnungen 21 sowie an den Luftstromleitungen 22 des Tragrings 2 liegt noch kein Luftstrom an.
Zunächst wird die Siliziumscheibe 5 so auf die Oberfläche des Drehtellers 3 aufgelegt, dass ihre Arrays 51 oberhalb der Öffnungen des Drehtellers 3 liegen und dass ihre elektrischen Kontaktfixierungen 52 bezüglich des Drehtellers 3 eine vorgegebene Ausrichtung annehmen.
Dadurch ist die Siliziumscheibe 5 bezüglich des Drehtellers 3 schon grobausgerichtet. Nun wird über die Luftstromöffnungen 32 Luft an den Matrixnuten 33 und an der Ringnut 34 angesaugt, wodurch in den Matrixnuten 33 und in der Ringnut 34 ein Unterdruck oder ein Vakuum entsteht. Dadurch wird die Siliziumscheibe 5 – wie in 4 gezeigt – mit ihrer im wesentlichen planen Rückseite fest auf dem Drehteller 3 fixiert, wodurch ein Verrutschen bzw. ein Verschieben der Siliziumscheibe 5 bezüglich des Drehtellers 3 zuverlässig vermieden wird.
Nun wird der Drehteller 3 nach oben von dem Tragring 2 abgehoben, indem aus den Luftstromöffnungen 21 austretende Druckluft an die Luftstromleitungen 22 angelegt wird. Die Abhebehöhe beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 5 μm und ist durch den vertikalen Abstand zwischen den unteren Rändern der Kugellager 23 und den unteren Anschlägen 37 der Widerlager 35 im auf den Tragring 3 aufgesetzten Zustand des Drehtellers 3 genau bestimmt. Ein zu starkes, unerwünschtes Abheben des Drehtellers 3 vom Tragring 2 wird durch das Zusammenwirken der Kugellager 23 mit den Widerlagern 35 zuverlässig vermieden.
Nun wird über die Drehung des Zahnriemenantriebsritzels 42 der Zahnriemen 41 und damit der gesamte Drehteller 3 soweit bewegt, bis sich die auf dem Drehteller 3 fixierte Siliziumscheibe 5 in der exakten Bearbeitungsposition befindet. Der Drehteller 3 ist dabei vom Tragring 2 abgehoben, so dass dabei zwischen dem Tragring 2 und dem Drehteller 3 keine störenden Gleit- und Haftreibungskräfte wirken. Die zwischen den Kugellagern 23 und den Widerlagern 35 wirkenden Reibungskräfte sind vernachlässigbar gering. Somit kann die Positionierung der Siliziumscheibe 5 mit hoher Präzision erfolgen.
Nach dem Erreichen der genauen Positionierung der Siliziumscheibe 5 wird Luft über die Luftstromleitungen 22 angesaugt. Dadurch sinkt der Drehteller 3 wieder auf den Tragring 2 ab, wobei aufgrund der geringen Absinkhöhe von 5 μm die radiale Position der Siliziumscheibe 5 sehr genau erhalten bleibt.
Gleichzeitig entsteht in den Luftstromöffnungen 21 unter der planen Rückseite des Drehtellers 3 ein Unterdruck bzw. ein Vakuum, wodurch der Drehteller 3 mit der darauf angeordneten Siliziumscheibe 5 zuverlässig in Position gehalten wird. Nun ist die Siliziumscheibe 5 exakt ausgerichtet und zuverlässig fixiert. An der Siliziumscheibe 5 bzw. an den Arrays 51 der Si liziumscheibe 5 können nun beliebige Bearbeitungsschritte durchgeführt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die elektronischen Bauteile der Arrays 51 elektrisch und optisch gemessen.
Nach erfolgter Durchführung der Bearbeitungsschritte an der Siliziumscheibe 5 wird das Ansaugen von Luft über die Luftstromleitungen 22 sowie über die Luftstromöffnungen 32 unterbrochen. Die Siliziumscheibe 5 kann nun von der Halte- und Positioniervorrichtung 1 abgenommen und weiterverarbeitet, bspw. zersägt werden.

1: Halte- und Positioniervorrichtung
2: Tragring
21: Luftstromöffnungen
22: Luftstromleitungen
23: Kugellager
24: Tragseite
25: Tragringrandseite
3: Drehteller
30: Gegenlager
31: Gitterstege
32: Luftansaugöffnungen
33: Matrixnuten
34: Ringnut
35: Widerlager
36: Seitenanschläge
37: untere Anschläge
38: Zahnriemeneinspannklammern
39: erste Befestigungsschrauben
4: Drehantrieb
41: Zahnriemen
42: Zahnriemenantriebsritzel
43: Zahnriemenumlenkrollen
44: Abdeckhaube
45: zweite Befestigungsschrauben
46: Getriebemotor
47: Anflanschbereich
48: Grundplatte
49: Exzenterrolle
5: Siliziumscheibe
51: Arrays
52: elektrische Kontaktfixierungen
A: zentrale Drehachse
d: Drehrichtung
x, y, z: Koordinatenachsen

Claims

Halte- und Positioniervorrichtung für einen Gegenstand, – mit einem Tragring (2), der eine Tragseite (24) mit wenigstens einer an der Tragseite (24) austretenden Luftstromöffnung (21) aufweist, – mit einem auf der Tragseite (24) angeordneten Drehteller (3) für den Gegenstand (5), der zumindest in einem abgehobenem Zustand vom Tragring (2) um eine zentrale Drehachse (A) drehbar ist, wobei oberhalb des Drehtellers (3) wenigstens ein Axialanschlag (23) zur Begrenzung der Bewegung des Drehtellers (3) in Richtung der zentralen Drehachse (A) vorgesehen ist, und – mit wenigstens einem Drehantrieb (4) zur Drehung des Drehtellers (3) um seine zentrale Drehachse (A).
Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromöffnung (21) bzw. die Luftstromöffnungen (21) ausgehend von der Luftstromleitung (22) bzw. von den Luftstromleitungen (22) zur Tragseite (24) hin verbreitert ausgebildet sind.
Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Axialanschlag (23) als auf dem Tragring (2) befestigtes Kugellager (23) und/oder als auf dem Tragring (2) befestigte Exzenterrolle (49) ausgebildet ist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für je ein Kugellager (23) und/oder für je eine Exzenterrolle (49) auf dem Tragring (2) jeweils ein am Umfangsrand des Drehtellers (3) angeordnetes Widerlager (35) mit Seitenanschlägen (36) vorgesehen ist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem abgehobenem Zustand des Drehtellers (3) vom Tragring (2) je ein Kugellager (23) des Tragrings (2) in je ein Widerlager (35) des Drehtellers (3), insbesondere in einen unteren Anschlag (37) je eines Widerlagers (35) eingreift.
Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (4) einen Zahnriemen (41) und ein Zahnriemenantriebsritzel (42) aufweist, über das der Zahnriemen (41) geführt ist, wobei der Drehteller (3) wenigstens zwei an seinem Umfangsrand angeordnete Zahnriemenbefestigungen (38) aufweist, mit denen je ein Ende des Zahnriemens (41) fixiert ist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (4) einen Zahnriemen (41), ein Zahnriemenantriebsritzel (42) und wenigstens eine Zahnriemenumlenkrolle (43) aufweist, wobei der Zahnriemen (41) über das Zahnriemenantriebsritzel (42) und über die Zahnriemenumlenkrolle (43) bzw. Zahnriemenumlenkrollen (43) geführt ist, und wobei der Drehteller (3) wenigstens zwei an sei nem Umfangsrand angeordnete Zahnriemenbefestigungen (38) aufweist, mit denen je ein Ende des Zahnriemens (41) fixiert ist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, der Drehantrieb (4) als Schrittmotor ausgebildet ist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehteller (3) eine Gitterstruktur zur Aufnahme eines scheibenförmigen Gegenstands (5), insbesondere einer Siliziumscheibe (5) oder einer Nutzenscheibe (5) mit elektronischen Bauteilen oder mit Arrays (51) von elektronischen Bauteilen aufweist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehteller (3) Matrixnuten (33) und wenigstens eine Luftansaugöffnung (32) aufweist.
Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehteller (3) eine Ringnut (34) und wenigstens eine Luftansaugöffnung (32) aufweist.
Verfahren zum Bearbeiten scheibenförmigen Gegenstands, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: a) Bereitstellen einer Halte- und Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, b) Auflegen eines scheibenförmigen Gegenstands auf den Drehteller (3) der Halte- und Positioniervorrichtung (1), c) Anheben des Drehtellers (3) mit dem scheibenförmigen Gegenstand (5) durch Anlegen von Druckluft an die Luftstromöffnung (21) bzw. Luftstromöffnungen (21) des Tragrings (2), so dass der Drehteller (3) bzw. der Gegen stand (5) auf dem Drehteller (3) gegen den Axialanschlag (23) fährt, d) Positionieren des Drehtellers (3) mit dem Gegenstand (5) durch Betätigen des Drehantriebs (4), e) Absenken des Drehtellers (3) auf dem Tragring (2) durch Unterbrechen der Druckluftzufuhr durch die Luftstromöffnung (21) bzw. durch die Luftstromöffnungen (21) des Tragrings (2), f) Bearbeiten des Gegenstands (5) auf dem Drehteller (3).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt e) oder nach Schritt e) der Drehteller (3) auf dem Tragring (2) fixiert wird, indem durch die Luftstromöffnung (21) bzw. durch die Luftstromöffnungen (21) des Tragrings (2) Luft angesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) der folgende Verfahrensschritt durchgeführt wird: – Fixieren des Gegenstands (5) auf dem Drehteller (3) der Halte- und Positioniervorrichtung (1) durch Ansaugen von Luft an den Matrixnuten (33) und/oder an der Ringnut (34) des Drehtellers (3) über die Luftansaugöffnungen (32).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt f) die folgenden Verfahrensschritt durchgeführt werden: – Beenden des Ansaugens von Luft durch die Luftstromöffnung (21) bzw. durch die Luftstromöffnungen (21) des Tragrings (2), – Beenden des Ansaugens von Luft an den Matrixnuten (33) und/oder an der Ringnut (34) des Drehtellers (3) über die Luftansaugöffnungen (32).