CH683420A5 - Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Substratkassette. - Google Patents

Description

1

CH 683 420 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Substratkassette, insbesondere Waferkassette in Waferbearbeitungs- und/ oder -inspektionseinrichtungen, mit einer Kassetten-auflageplatte, die über ein justierbares, mehrachsiges Führungssystem mit einer auf einem Gehäuse angeordneten Grundplatte verbunden ist, und mit an der Kassettenauflageplatte vorgesehenen Arretiereinrichtungen für Waferkassetten, die an der Unterseite Längsstege und mindestens einen Quersteg aufweisen.

Substratkassetten dienen zum Transport und der Lagerung von Substraten wie Wafer, Glasplatten, Harddisks, usw. Die Substrate werden in den Kassetten so gehalten, dass die Oberflächen der Substrate weder durch die Kassettenauflageflächen noch durch deren benachbart abgelegte Substratplatten berührt werden können.

Solche Substratkassetten haben ein breites Anwendungsgebiet in der heutigen Halbleiterindustrie. Bei Systemen, die solche Substratplatten verarbeiten und/oder inspizieren, muss dafür gesorgt werden, dass die Substrate problemlos aus den Substratkassetten entnommen werden können, bzw. die Substratplatten nach einer Bearbeitung bzw. Inspektion automatisch wieder in vorbereitete Substratkassetten abgelegt werden können.

Um daher eine genau definierte Position der Substrate in einem Bearbeitungssystem voraussetzen zu können, muss sich die Substratkassette in einem solchen System auf einfache Art möglichst exakt haltern lassen, sowie gegebenenfalls gemäss angestrebter Lage positionieren lassen, d.h. ein Operator einer Inspektions-Einrichtung muss in der Lage sein möglichst schnell eine vorgesehene Position einer Kassette einzustellen.

Mit der EP -A- 0 445 654 ist bereits eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff bekannt geworden, die eine Lösung vorstehend beschriebenen Problems aufzeigt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Substratkassetten neben dem eigentlichen Tragkorb mit Halterippen, an ihrer Unterseite zwei parallel verlaufende Längsstege und einen senkrecht zu den Längsstegen verlaufenden Quersteg aufweisen. Im Bereiche der Verbindungssteilen Längsstege-Quersteg sind auf der Kassettenauflageplatte Arretierstifte angeordnet, so dass die Halterung und die seitliche Führung sowie die Führung in der Ladebzw. Entladerichtung der Substratkassetten nach deren Aufsetzen gewährleistet ist. Das justierbare, mehrachsige Führungssystem besteht aus drei verstellbaren Auflagekugelschrauben, die in die Grundplatte eingeschraubt sind, sowie aus zwei an der Kassettenauflageplatte befestigten Schrauben und zwei Federn, die derart angeordnet sind, dass die Kassettenauflageplatte mittels der Federn über die Schrauben gegen die Auflagekugelschrauben ge-presst wird. Durch Verstellen der Auflagekugelschrauben kann die Kassettenauflageplatte höhenverstellt und nivelliert werden.

Vorstehend beschriebene Vorrichtung hat allerdings den Nachteil, dass sie nicht für die Aufnahme verschiedener Substratkassetten-Typen (beispielsweise verschiedener Substratkassetten-Hersteller) geeignet ist, sondern lediglich einen bestimmten Kassettentyp aufnehmen kann. Die im Handel erhältlichen Substratkassetten weisen im allgemeinen keine genormten Gemeinsamkeiten auf und unterscheiden sich in ihren Formen, Abmessungen und Materialien erheblich, wobei die Abmessungen durch die Grösse der Substratplatten, welche die Substratkassette aufnehmen soll, bedingt ist. Wegen dem Verwendungszweck, wie beispielsweise Transport, Nassprozesse, thermische Prozesse und Lagerung, können die Substratkassetten durch Form und Material bedingte weitere Unterschiede aufweisen. Schliesslich wiesen Substratkassetten eine Alterung auf, die durch Abnutzung, Beschädigungen und Hitzeeinwirkung hervorgerufen wird und bewirkt, dass sich die Form der Substratkassetten verändern kann.

Weiterhin kann bei vorstehend beschriebener Vorrichtung die Kippung der Substratplatten gegenüber der Substratkassette nicht ausgeglichen werden. Derartige Kippungen treten auf, wenn die Substratkassette nur einen Teil der Substratplatten aufnehmen kann und die Substratplatten daher unter Umständen zu einem beträchtlichen Teil aus dieser herausragen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff zu schaffen, welche die verschiedensten Substratkassetten-Ty-pen bei einfachster Halterung und Positionierung aufzunehmen vermag, und bei welcher die Substratplatten in eine Lage bebracht werden können, die eine einwandfreie Weiterverarbeitung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Hierbei bestehen die Arretierungseinrichtungen aus zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen, welche anpassbare Ausnehmungen für die Aufnahme des Quersteges einer Waferkassette aufweisen. An der Kassettenauflageplatte ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Führungsschienen quer zu ihrer Längsrichtung verschiebbar sind und nach dem Aufsetzen der Waferkassette mit den Innenseiten der Längsstege in Berührung gebracht werden können. Mit einer an der Kassettenauflageplatte angebrachten Nivellierungsanordnung kann eine Schieflage von Substratplatten gegenüber der Waferkassette ausgeglichen werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Sub-stratkassetten-Typen durch einen einfachen Einstellvorgang in eine genaue Position gebracht und an ihren Querstegen, die verschiedenen Dicken, und ihren Längsstegen, die verschiedene Abstände voneinander aufweisen können, spielfrei gehalten werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mittels der Nivellierungsanordnung eine Schieflage von Substratplatten gegenüber der Substratkassette ausgeglichen werden kann, indem die Substratkassette in eine Kipplage bringbar ist, so dass die Substratplatten eine stets parallel zur Lade- bzw. Entladerichtung verlaufende Stellung einnehmen.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 683 420 A5

4

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung einer Waferinspek-tionseinrichtung mit zwei auf den erfindungsgemäs-sen Vorrichtungen aufgesetzte Waferkassetten,

Fig. 2a einen Teilschnitt der Vorrichtung gemäss Fig. 1,

Fig. 2b einen Teilschnitt der Vorrichtung gemäss Fig. 1 in einer gegenüber der Fig. 2a um 90° gedrehten Darstellung,

Fig. 3 eine Draufsicht einer Kassettenauflageplatte der Vorrichtung,

Fig. 4a einen Teilschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles einer Führungsschiene der Vorrichtung, und

Fig. 4b einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles der Führungsschiene der Vorrichtung.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine erste Waferkassette und mit 2 eine zweite Waferkassette bezeichnet. Die Waferkassetten 1, 2 sind auf Vorrichtungen 3, 4 angeordnet, die nachfolgend anhand der Fig. 2a bis Fig. 4b näher beschrieben werden. Zwischen den Vorrichtungen 3, 4 ist ein Handiingroboter 5 angeordnet. Ein Inspektionstisch 6 ist über eine Konsole 7 und eine Tischplatte 9 starr mit einem Chassis 8 verbunden. Die Vorrichtungen 3, 4 und der Handlingsroboter 5 sind auf der Tischplatte 9 befestigt, wobei der Handlingsroboter 5 zum Inspektionstisch 6 hin genau ausgerichtet ist, um eine präzise Übergabe von Wafern zu gewährleisten.

Gemäss den Fig. 2a und Fig. 2b ist auf einem Gehäuse 10 eine Grundplatte 11 befestigt, die über ein mehrachsiges, justierbares Führungssystem mit einer Kassettenauflageplatte 12 verbunden ist. Das Führungssystem besteht aus zwei an der Kassettenauflageplatte 12 befestigten Schrauben 13, 14 zwei Federn 15, 16 und drei verstellbaren Auflagekugelschrauben 17, 18, 19 die in die Grundplatte

11 eingeschraubt sind. Hierbei sind die Federn 15, 16 so angeordnet, dass die Kassettenauflageplatte

12 über die Schrauben 13, 14 gegen die Auflagen-kugelschrauben 17, 18, 19 gepresst wird. Mit den Auflagekugelschrauben kann die Kassettenauflageplatte 12 höhenverstellt und nivelliert werden. Nach der Justage wird die Position der Kassettenauflageplatte 12 über Klemmschrauben 22 und 23 fixiert. Die Kassettenauflageplatte 12 weist einen Schalter 20 auf, der durch einen Quersteg 21 der durch strichpunktierte Linien angedeuteten Waferkassette 1 betätigbar ist. Dieser Schalter ist so ausgelegt, dass er bereits auf leichtes Anheben der Waferkassette 1 anspricht. Mit 24 und 25 sind Arretierungseinrichtungen bildende Führungsschienen einer Verschiebeeinrichtung bezeichnet, die nachstehend anhand der Fig. 3, 4a und 4b näher beschrieben wird. Mittels der Führungsschienen 24, 25 kann die Waferkassette 1 an Längsstegen 28, 29 und am Quersteg 21, der in Ausnehmungen der Führungsschienen 24, 25 eingreift, gehalten werden, und ist auf diese Weise gegen Verrutschen in Längs- und Querrichtung gesichert.

Nach den Fig. 3 und Fig. 4a weist die Verschiebeeinrichtung eine Führungsstange 30 mit einem Rechtsgewinde 31 und einem Linksgewinde 32 auf. An den Enden der an der Kassettenauflageplatte 12 gelagerten Führungsstange 30 sind Stellräder 26, 27 angebracht. Die Führungsschienen 24, 25 bestehen je aus einem Oberteil 50 und einem Unterteil 51, wobei das Oberteil 50 an der Oberseite, und das Unterteil 51 versenkt an der Unterseite der Kassettenauflageplatte 12 angeordnet ist, und wobei Oberteil 50 und Unterteil 51 über Bolzen 52, 53 miteinander verbunden sind (Fig. 4a). In der Kassettenauflageplatte 12 sind Führungsöffnungen 33, 34, 35, 36 vorgesehen, in welchen die Führungsschienen 24, 25 mittels der Bolzen 52, 53 geführt sind. Die Unterteile 51 weisen je eine Bohrung mit Rechtsbzw. Linksgewinde auf, und sind derart auf dem betreffenden Gewinde 31, 32 der Führungsstange 30 aufgeschraubt, dass bei Verdrehung der Stellräder 26, 27 die Verschiebung der Führungsschienen 24, 25 gegenläufig und spiegelbildlich gegenüber einer Mittelachse 37 der Kassettenauflageplatte 12 erfolgt. An den Führungsschienen 24, 25 sind je zwei Kompensationsteile 40, 41 bzw. 42, 43 exzentrisch drehbar angebracht, mittels welchen anpassbare Ausnehmungen für die Aufnahme verschieden dik-ker Querstege 21 von verschiedenen Waferkassetten 1 gebildet werden können. Hierbei wird bei gestrichelt gezeichneten, hochgeklappten Kompensationsteilen die breiteste, und bei heruntergeklappten die schmälste Ausnehmung gebildet (Fig. 4a). Vier in die Kassettenauflageplatte 12 eingeschraubte, gegenüber dieser höhenverstellbare Nivellierbolzen 44, 45, 46, 47 bilden eine Nivellierungsanordnung, mit welcher eine Schieflage von Substratplatten gegenüber dem Boden der Waferkassette 1 ausgeglichen werden kann. Die Nivellierbolzen sind derart angeordnet, dass zwei äussere Nivellierbolzen 44, 46 für die Abstützung der Vorderseite des Bodens von kleineren Waferkassetten 1 vorgesehen sind. Die Einstellung der Nivellierbolzen kann über Klemmschrauben 48 gesichert werden.

In der Fig. 4b ist mit 55 ein mit den Führungsschienen 24, 25 steckbar verbundenes Führungsteil bezeichnet, das zwei Einkerbungen 56, 57 unterschiedlicher Abmessungen aufweist. Diese Einkerbungen 56, 57 sind an den gegenüberliegenden Seiten des Führungsteiles 55 angebracht, wobei je nach Dicke des Quersteges 21 der Führungsteil 55 mit der entsprechenden Einkerbung nach oben auf die Führungsschienen 24, 25 aufgesteckt wird.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird wie folgt gearbeitet:

Die Vorrichtung wird üblicherweise einmalig zur Position des Handlingroboters 5 justiert. Nach dem Aufsetzen der Waferkassette 1 bzw. 2 auf die zugeordnete Vorrichtung 3 bzw. 4 und deren Befestigung mittels der Verschiebeeinrichtung und den Führungsschienen 24, 25 auf der Kassettenauflageplatte 12, wird die Kassettenauflageplatte 12 mittels der Auflagekugelschrauben 17, 18, 19 höhenverstellt und nivelliert, bis eine genaue, durch den Handlingsroboter 5 bestimmte Übergabeposition erreicht wird und die Substratplatten in der Waferkassette 1 bzw. 2 parallel zur Lade- bzw. Entladerich-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 683 420 A5

6

tung des Handlingroboters 5 liegt. Hierbei wird der Einstellvorgang durch geeignete, nicht dargestellte Messvorrichtungen kontrolliert.

Beim Wechseln einer Waferkassettengrösse oder eines -Typs reduziert sich die Einstellung der Vorrichtung auf das Zustellen der Führungsschienen 24, 25 derart, dass diese an der Innenseite der Längsstege 28, 29 der Waferkassette 1 bzw. 2 anliegen.

Bei verformten Waferkassetten oder bei Waferkassetten deren Boden nicht parallel zu den Substratplatten in der Waferkassette gefertigt ist, kann eine Nivellierung mitteis der Nivellierbolzen 44, 45, 46, 47 vollzogen werden. Je nach Querstegdimensionen wird schliesslich durch Kippen der Kompensationsteile 40, 41 bzw. durch Drehen des Führungsteils 55 die ensprechende Einkerbung 56, 57 gewählt. Die Waferkassette 1 bzw. 2 wird nun spielfrei am Quersteg 21 mittels der Einkerbung 56 bzw. 57 und an den Längsstegen 28, 29 über die Führungsschienen 24, 25 gehalten.

Nach der derartig erfolgten Positionierung der Waferkassetten 1 und 2 beginnt der Inspektionsvorgang, wobei der Handlingroboter 5 eine Substratplatte aus der ersten Waferkassette 1 nimmt und zum Inspektionstisch 6 transportiert. Nach erfolgter Inspektion, bei weicher kleinste Partikel, Kristallfehler, metallische Verunreinigungen, Polierfehler, Kratzer, Implantationsinhomogenitäten und andere Defekte auf der Oberfläche der Substratplatte visuaii-siert werden, wird die Substratplatte mittels des Handlingroboters 5 beispielsweise in der zweiten Waferkassette 2 abgelegt.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer Substratkassette, insbesondere Waferkassette in Waferbearbeitungs- und/oder -inspektionseinrich-tungen, mit einer Kassettenauflageplatte (12), die über ein justierbares, mehrachsiges Führungssystem mit einer auf einem Gehäuse (10) angeordneten Grundplatte (11) verbunden ist, und mit an der Kassettenauflageplatte (12) vorgesehenen Arretiereinrichtungen für Substratkassetten (1, 2), die an der Unterseite Längsstege (28, 29) und mindestens einen Quersteg (21) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, - dass die Arretiereinrichtungen aus zwei parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen (24, 25) bestehen, welche anpassbare Ausnehmungen für die Aufnahme des Quersteges (21) der Substratkassette (1) aufweisen,

- dass eine an der Kassettenauflageplatte (12) angeordnete Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Führungsschienen (24, 25) quer zu ihrer Längsrichtung verschiebbar sind,

- wobei nach dem Aufsetzen der Substratkassette (1) die Führungsschienen (24, 25) durch Betätigung der Verschiebeeinrichtung mit den Innenseiten der Längsstege (28, 29) der Substratkassette (1) in Berührung gebracht werden, und

- dass an der Kassettenauflageplatte (12) eine Nivellierungsanordnung vorgesehen ist, mit welcher eine Schieflage von Substratplatten gegenüber dem Boden der Substratkassette (1) ausgleichbar ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Verschiebung der Führungsschienen (24, 25) gegenläufig und spiegelbildlich gegenüber einer Mittelachse (37) der Kassettenauflageplatte (12) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Verschiebeeinrichtung eine Führungsstange (30) mit einem Rechtsgewinde (31) und einem Linksgewinde (32) aufweist,

- dass die Führungsstange (30) an der Kassettenauflageplatte (12) gelagert ist und an ihren Enden Stellräder (26, 27) angebracht sind,

- dass die Führungsschienen (24, 25) aus je einem Oberteil (50) und einem Unterteil (51) bestehen, die über Bolzen (52, 53) miteinander verbunden sind, wobei die Kassettenauflageplatte (12) Führungsöffnungen (33, 34, 35, 36) aufweist, in welchen die Führungsschienen (24, 25) mittels der Bolzen (52, 53) geführt sind, und

- dass die Unterteile (51) eine Bohrung mit Rechtsbzw. Linksgewinde aufweisen und auf dem betreffenden Gewinde (31, 32) der Führungsstange (30) aufgeschraubt sind.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass die anpassbare Ausnehmung für die Aufnahme des Quersteges (21) zwei Kompensationsteile (40, 41 bzw. 42, 43) aufweist, die exzentrisch drehbar an den Führungsschienen (24, 25) angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass die anpassbaren Ausnehmungen für die Aufnahme des Quersteges (21) durch ein Führungsteil (55) gebildet sind, das an gegenüberliegenden Seiten zwei Einkerbungen (56, 57) unterschiedlicher Abmessungen aufweist, wobei das Führungsteil (55) je nach Dicke des Quersteges (21) mit der entsprechenden Einkerbung (56, 57) nach oben an der Führungsschiene (24, 25) steckbar befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Nivellieranordnung aus vier in die Kassettenauflageplatte (12) eingeschraubte, gegenüber dieser höhenverstellbare Nivellierboizen (44, 45, 46, 47) besteht, die derartig angeordnet sind, dass zwei äussere Nivellierbolzen (44, 46) für die Abstützung der Vorderseite des Bodens von grösseren Substratkassetten (1, 2), und zwei innere Nivellierbolzen (45, 47) für die Abstützung der Vorderseite des Bodens von kleineren Substratkassetten (1, 2) vorgesehen sind.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4