Brevet FR2483377A1 — publié le 19811204

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour le transport automatique et la mise on position pat voie pneumatique d'objets on forme de disque et présentant au moins une phase d'orientation. L'orientation des objets suivant les coordonnées x, y ainsi que # suive d'une compensation de l'erreur angulaire, doit s'effectuer sur un porte-objet pouvant titre réglé dans le plan horizontal. L'invention concerne notamment la mise en position automatique de disques semi- conducteurs et de substrats en verre lors de la fabrication de composants micro-électroniques et le dispositif suivant l'invention sert alors à la mise on place préalable des disques. Les dispositifs connus à i ce jour pour la mise en place d'objets on forme de disque utilisent on majeure partie des organe de transport et de transfert mécaniques on connaît, par exemple par les brevets US 3 902 615 et 3 865 254, des voies de transport qui sont constituées par des bandes transporteuses ou des bras pivotants.Le processus de mise en position proprement dit suivant les coordonnées x, y ainsi que # s'effectue mécaniquement ou pneumatiquement on amenant les objets ou les disquessemi- conducteurs á se mettre on position au contact de butées & BR L'inconvénient des dispositifs de mise en position connus réside dans le fait qu'il n'est pas possible d'asso- cier de façon continue le transport des disques et le processus d'ajustement de ces derniers. Il est en outre nécessaire do prévoir un nombre plus ou moins important de déplacements pour permettre aux disques & ajuster d'attein- dre leur position nominale.Les dispositifs de mise en position connus ne permettent généralement pas un ajustement automatique de disques de substrat à deux phases d'orientation et leur adaptation & des disques de diamètres diffé- rente exige une mise en oeuvre importants. Jusqua'à ce jour il n'est en outre pas possible d'utiliser des disques d'épaisseurs fortement différentes0 Les dispositifs de mise en position connus ne permettent pas d'utiliser des substrats semi-conducteurs et des substrats en verre pour la fabrication de gabarits de dimensions itportantes. En vue de corriger l'erreur angulaire fréquente dot disques semi-conducteurs il est connu, par exemple par le brevet DD 123 848, de placer le disque sur une calotte sphérique. La force qui amène la surface du disque dans la position horizontale précise est cré & mécaniquement. L'invention a pour but de créer une variante productive et économique pour des dispositifs de ce type grâce á un système de transport et de mise en position penumatique qui est destiné à des objets en forme de disque présentant plusieurs phases d'orientation.Un principe de transport, d'ajustement et de commande uniforme permet, d'une part, d'abaisser le prix de revient par rapport aux systèmes connus mécano-pneumatiques ou pneumatiques-opto-électroniques et, d'autre part, pour la première fois un ajustement entié rement automatique de disques à deux phases d'orientation0 Par rapport à des dispositifs connus l'ajustement en hauteur -des disques par des moyens pneumatiques est inclus dans le cycle d'ajustement automatique ce qui permet de renoncer aux éléments fonctionnels destinés & cette opération dans des dispositifs connus, La présente invention a pour objet de créer un système. compact de transport et de mise en position pour des objets en forme des disque et présentant au moins une phase d'orientation.Le développement d'un système de transport et de mise en position préalable de fonctionnement rapide, permettant une sélection de phase et présentant une précision d'ajustement élevée des objets selon les coordonnées x, y ainsi que ff, est particulièrement important lorsque le dispositif est utilisé pour l'exposition par recouvrement de disques semi-conducteurs et en association avec des installations microphotographiques. Il est important que la compensation de l'erreur angulaire de position des objets fasse partie du processus d'ajustement automatique commandé pneumatiquement. Les problèmes ci-dessus sont résolus conformément à l'invention par un procédé qui est caractérisé par les opérations suivantes a) dans un poste de mise en position préalable l'objet est mis en rotation au moyen d'une force de pression et son bord est exploré pneumatiquement. Lorsque l'objet atteint la phase d'orientation il est immobilisé grâce à une dépression (vide) et est maintenu par cette dernière dans la position exacte jusqu'à l'opération sui- vante. b) au début de l'opération suivante l'objet est déplacé par de l'air comprimé et dans une position angu- laire constante, sur une voie de transport pour arriver sur une plaque porte-objet pouvant ttre pivotée dans tous les sens, l'objet étant appliqué contre des butées de la plaque porte-objet est maintenu dans cette position par une dépression (vide). La mise en position de l'objet suivant les coordonnées x, y ainsi que # est alors terminée. c) la compensation de l'erreur angulaire s'effectue au moyen d'une plaque de référence qui est commandée pneumatiquement dans le plan vertical. La plaque do référence exerce une force commandée de façon définie sur l'objet et la surface de ce dernier est ajustée horizontalement. d) après la compensation de l'erreur angulaire la plaque porte-objet est maintenue immobile par voie pneu matique. On peut alors precéder à l'usinage et à la fin de cette opération l'objet est évacué pneumatiquement de la plaque porte-objet vers un magasin ou vers un autre dispo sitit. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est constitué par un poste de mise en position préalable équipé d'un moyen de serrage à vide, suivi par une voie de transport et par un dispositif pour la compensation de l'erreur angulaire qui coorte une plaque porte-objet fixée sur une calotte sphérique et une plaque de référence disposée audessus de la plaque porte-objet tout en étant déplaçable dans le plan vertical. La plaque porte-objet est également équipée d'un moyen de serrage & vide pour maintenir les objets.Le poste de mise en position préa- lable, la voie de transport et le dispositif de cospen- sation de l'erreur angulaire présentent des butées latéraies fixes ainsi que plusieurs buses pour le transport et pour le mise en position des objets. Le poste de mise en position préalable comporte conformément à l'invention les buses suivantes inclinées de 45; par rapport & sa surface : des buses dirigées dans le sens du transport et assurant l'avance de l'objet, des buses dirigées vers la butée fixe pour assurer l'tppli- cation de l'Objet contre cette dernière et au moins deux buses orientées en sens contraire.Le poste de mise eu position préalable présente en outre les buses suivantes dirigées perpendiculairement par rapport à sa surface : plusieurs buses pour créer des coussins d'air, deux buses manométriques qui sont disposées directement sur la butée latérale fixe et dont l'intervalle correspond sensiblement à la longueur de la phase d'orientation de l'objet ainsi qu'un frein à vide, qui est Mitué vu dans le sens du transport, en amont d'un doigt déplaçable formant butée. Les buses de la voie de transport remplissant les fonctions de transport et d'orientation sont dirigées vers la butée latérale en étant inclinées de 45- par rapport à la direction de transport. La plaque porte-objet comporte un frein i vide analogue & celui du poste de mise en position préalable et disposé en amont de la butée fixe vu dans le sens du tran- port, ainsi que des buses de transport et d'orientation analogues & celles de la voie de transport; et des buses de transport pour l'évacuation des objets vers un dispo- sitar collecteur après leurusinage. La plaque de référence nécessaire & la correction de l'erreur angulaire estconduite verticalement dans un guide et elle peut Entre déplacée au moyen d'un soufflet commandé par de l'air comprimé0 Le poste de mise en position préalable comporte avantageusement une buse pour produire une pression antagoniste par rapport aux buses commandant la rotation de l'objet afin d'obtenir une application précise de l'objet en forme de disque contre la butée fixe. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détailée qui suit Une forme de réalisation dê l'objet de l'invention est représentée, à -titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue de dessus de l'ensemble du di- positif comprenant un poste de mise en position préalable, la plaque porte-objet d'une table mobile et une voie de transport d'une longueur appropriée assurant la liaison entre les deux postes ainsi que des voies de transport 1 et 5 pour l'amenée et l'évacuation des objets. La figo 2 montre en plan le poste 2 pour la mie en position et la sélection des objets en fonction de la phase principale. La fig. 3 est une sue de dessus de la plaque porte objet de la partie mobile pour l'ajustement précis des obj eta, La fig. 4 montre en coupe le dispositif pour la compensation angulaire des objets en forme de disque. La fig. 5 est la représentation schématique d'une variante de la commande pneumatique. Le dispositif décrit ci-après constitue un groupe fonctionnel à l'intérieur d'une installation photolithographique. Les objets sont des disques semi-conducteurs. Conformément à la fig. 1 le dispositif comporte une voie de transport 1 d'une longueur appropriée et équipée de buses à air comprimé 6 pour l'avance des objets. La voie de transport or délimitée latéralement par des butées Il assure la liaison entre un récipient de transport non représenté et le poste de mise en position préalable 2. Les buses de transport 6, les buses d'application 14, les buses d'orientation 15, les buses 13 créant des coussins d'air et les buses 16 créant une force antagoniste sont inclinées de 45 par rapport à la surface de la plaque et sont orientées dans le sens des flêches0 Le poste de mise en position préalable 2 comporte on outre des anneaux de serrage par vide 10, un frein i vide 9 et deux buses manométriques 7.Un doigt de hutée escamotable 12 est prévu perpendiculairement & la butée fixe Il. La voie de transport 3 destinée au déplacement des objets orientés en phase assure la liaison entre le poste de mise en position préalable 2 et la plaque porte-objet 4. La table mobile 18 (fig. 4), par exemple une table de précision à deux coordonnées, constitué avec la plaque porteobjet 4 (fig. 3) le prolongement de la voie de transport 3. La plaque porte-objet 4 est équipée de buses d'orientation 8, de buses d'avance 6, d'un frein i vide 9 et d'anneaux de serrage à vide 10 disposés concentriquement. Deux butées fixes Il sont placées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre sur la plaque porte-objet 4. Une voie de transport 5 (fig. 1) comportant des buses d'avance 6 assure la liaison entre la plaque porte-objet 4 et un magasin collecteur non représenté. Des butées latérales Il (guides) délimitent la voie de transport 5. Comme cela- ressort de la fig. 4, la table 18 porte par l'intermédiaire d'un guide élastique 19, une calotte composée d'une calotte sphérique 20 et d'un coussinet 21 et qui sert de support & la plaque porte-objet 4. La plaque de référence 29 montée=dans un guide 28 et reliée w un soufflet métallique 27, est disposée au-dessus de la plaque porte-objet 4. Le soufflet métallique 27 peut titre alimentée en air comprimé par 11 intermédiaire d'un conduit et d'une vanne 25. Un dispositif limiteur de charge 26 est prévu afin de limiter la pression dans le soufflet métallique 27. L'intervalle délimité par la calotte sphérique 20 et le coussinet 21 peut Stre mis sous pression ou sous vide par l'intermédiaire des conduits 22, 23 et la vanne 24. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant. Un objet (disque) prélevé d'un magasin est poussé par de l'air comprimé, émis par les buses 6 dans le poste de mise en position préalable 2 en passant sur le voie de transport 1. Le frein & vide 9 arrête l'objet en amont et à proximité immédiate du doigt de butée 12 faisant saillie de la plaque de mise en position préalableoe Un signal déclenché par le frein à vide (fig. 5) commande l'arrêt des buses d'avanc 6 et du frein à vide 9 et l'alimentation en air comprimé des buses 13, 14 et 15. Le disque appliqué contre les butées 11 et 12 tourne alors autour de son propre axe. Un choix judicieux du rapport de pression entre les buses 14 et 15 permet de tourner la face principale du disque en assurant la mise en phase jusqu'à ce que celle-ci soit parallèle à la butée 11 et soit appliquée contre cette dernière avec une force définie En conséquence, la phase principale du disque st arrêtée par la butée 11 et non la phase secondaire lors de la rotation du disque. L'intervalle entre les buses monométriques 7 correspond à la longueur de la phase principale du disque ce qui permet la sélection sûre de la phase principale.Les buses manométriques 7 réalisée sous la forme d'un système pneumatique buse-plaque de robondissement, délivrent un signal lorsque les buses manométriques 7 à proximeté de la butée 11 sont recouvertes par le disque. Ce signal est alors traité pneumatiquement et commande, d'une part, l'arrêt des buses 13, 14, 15 et d'autre part, la mise en service des anneaux de serrage à vide 10 ce qui a pour effet un freinage immédiat du disque en rotation. Les buses 15 sont alimentées par de l'air comprimé présentant un train d'impulsions déterminé (par exemple 2 Hz). On obtient une mise en place très précise et reproductible du disque par sa phase principale contre la butée 11 lorsque par l'intermédiaire d'une commutation pneumatique temporisée, on arrête passagèrement l'action des anneaux de serrage à vide 10 et on alimente les buses 13, 14, 16 en air comprimé avant la fin de l'ajustement préalable. Après abaissement du doigt de butée 12 le disque maintenu en place par le vide séjourne dans le poste de mise en position prélable 2 2 jus- qu'à réception d'un signal de commande émis par un calcule teur. Dès réception d'un signal de commande correspondant et après abaissement du doigt de butée 12, le disque est déplacé sur la voie de transport 3 par l'air comprimé provenant des buses de transport et d'orientation 8, et arrive sur la plaque porte-objet 4 où il est freiné par un frein & vide 9 avant d'atteindre la butée 11.Un signal délivré par le frein à vide 9 (fig. 2) interrompt l'alitentation en air comprimé des buses 8 et 9 et les anneaux de serrage á vide 10 immobilisent le disque. une combi- maison pneumatique logique permet ensuite d'annuler le serrage par vide de la calotte 20/21 gracie & la vanne 24 et d'alimenter en air comprimé provenant du conduit 23, l'espace délimité par le coussinet 21 et la partie sphérique 20.La calotte sphérique 20 flottant sur le coussin d'air ainsi formé et portant le disque maintenu en place par vide sur la plaque porte-objet 4, est ramenée parallèlement au plan de la table par la plaque de référence 29 qui est abaissée par l'intermédiai du soufflet 27 alimenté en air comprimé à partir de la vanne 25. Le dispositif limiteur,de charge 26 permet de régler la course c'est-à-dire l'allongement du soufflet 27 afin de faire agir sur le disque toujours la même force et d'exclure tout danger,de destruction.Après un certain laps de temps déterminé par une commande pneumatique temporisée la calotté sphérique 20 est immobilisée dams le coussinet 21 par le vide créé par l'intermédiaire du conduit 22 et de la vanne 24 et la soufflet 27 est déchargé grtce à la fermeture de la vanne 25 et revient à sa position initiale. Le disque peut ensuite Stre soumis & BR L'avantage du procédé suivant l'invention réside dans le fait que tous les transports, orientations, mesures et combinaisons logiques peuvent Strie réalisés & BR REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le transport automatique et le mise en position d'objets en forme de disque présentant au moins une phase d'orientation par rapport aux coordonnées x, ys et ainsi que ff et pour la compensation subséquente de l'erreur angulaire par voie pneumatique caractérisé en ce que a) dans un poste de mise en position préalable l'objet est mis en rotation an moyen de l'air comprimé tout en explorant pneumatiquement son bord ;; lors de la détection de la phase d'orientation l'objet est immobilisé par l'action d'une dépression et est maintenu danscette position par la dépression jusqu'à l'émission d'un signal de commande, b) après l'émission du signal de commande, l'objet est déplacé, dans une position angulaire constante, par de l'air comprimé sur une voie de transport vers une plaque porte-objet pouvant pivoter dans tous les sens et est appli- qué et maintenu serré par le vide contre des butées, a) la compensation de l'erreur angulaire s'effectue au moyen dune plaque de référence qui est commandée pneuma tiquement dans le sens vertical et qui exerce une force prédéterminée sur l'objet pour régler horizontalement la surface de ce dernier, d) la plaque porte-objet est immobilisée pneumatiquement après la compensation de l'erreur angulaire. 2- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 constitué par un poste de mise en position préalable des objets au moyen d'un serrage par vide suivi d'une voie de transport et d'un dispositif de compensation de l'erreur angulaire comprenant une plaque porto-objet fixée sur une calotte sphérique et au-dessus de laquelle se trouve une plaque de référence réglable en hauteur, la plaque porte-objet présentant également un dispositif de serrage par vide pour les objets et le poste de mise en position préalable, la voie de transport et le dispositif de compensation de l'erreur angulaire étant munis de butées latérales fixes tout en présentant une série de buses différentes pour le transport et la mise en position des objets, caractérisé en ce que le poste de mise en position préalable (2) comporte les buses suivantes inclinées de 45 par rapport à sa surface : des buses d'avance (6) dirigées dans le sens de transport des buses d'application (14) orientées vers la butée fixe (11) et au moins deux buses de rotation (15) orientée en sens contraire ainsi que les buses suivantes dirigées perpendiculairement à la surface s des buses (13) créant des coussins d'air, deux buses manométriques (7) qui sont disposées directement au niveau de la butée latérale fixe (11) et dont l'intervalle correspond sensiblement à la longueur de la phase d'orientation de l'objet et un frein à vide (9) qui, vu dans le sens de transport, est situé on amont d'un doigt de butée escamotable (12), en ce quelles buses de la voie de transport (3) remplissant la fonction de buses de transport et d'orientation (8) sont inclinées de 45- par-tapport & BR la direction de transport tout en étant dirigées vers la butée latérale (11), et ce que la plique porte-objet (4) comporte des buses d'avance (6) des buses de transport et d'orientation (8) ainsi qu'un frein à vide (9) disposé on amont de la butée fixe (11) et en ce que la plaque de référence (29) est montée de façon à pouvoir ttre déplacée verticalement au moyen d'un soufflet (27) commandé par de l'air comprimé, dans un guide vertical (28). 3 - Dispositif suivant la revendication 2, carac- toril en ce que le poste de mise en position préalable (2) comporte une buse (16) créant une force antagoniste par rapport aux buses de rotation (15).