CH713413B1 - Detection device for determining position information. - Google Patents

Detection device for determining position information. Download PDF

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CH713413B1
CH713413B1 CH00992/07A CH9922007A CH713413B1 CH 713413 B1 CH713413 B1 CH 713413B1 CH 00992/07 A CH00992/07 A CH 00992/07A CH 9922007 A CH9922007 A CH 9922007A CH 713413 B1 CH713413 B1 CH 713413B1
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detection device
gripper
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CH00992/07A
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Mayer Herbert
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Tec Sem Ag
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detektionseinrichtung zur Ermittlung von Positions- und/oder Anwesenheitsinformationen von Substraten aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, sowie einen Greifer zur Handhabung von Substraten aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, der mit der erfindungsgemässen Detektionseinrichtung versehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion von Abweichungen einer Ist- von einer Soll-Position eines Substrats aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile. Unter Zuhilfenahme einer Detektionseinrichtung zur Ermittlung von Positions- und/oder Anwesenheitsinformationen von Substraten aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, die einen Sensor zur Ermittlung der Positionsinformation unter Zuhilfenahme eines auf eine Soll-Position gerichteten Lichtstrahls eines Lichtemitters aufweist, soll eine Möglichkeit geschaffen werden, mit der Fehlpositionierungen von Substraten aus dem Bereich der Fertigung von elektronischen Bauteilen ermittelt werden können, insbesondere Fehlpositionen, die während oder vor einem Transportvorgang vorliegen bzw. sich ergeben. Es wird deshalb vorgeschlagen, dass der Lichtemitter mit zumindest einem Lichtstrahl (2) auf eine Oberfläche (4) eines Substrats (5) richtbar ist, sowie dass ein mit zumindest einer lichtsensitiven Sensorfläche versehener Sensor (15) vorgesehen ist, wobei mit dem Sensor Positionsinformationen zu einer Auftreffstelle des von der Oberfläche (4) des Substrats reflektierten Lichts (2a) des Lichtstrahls auf der Sensorfläche ermittelbar sind.The invention relates to a detection device for determining position and / or presence information of substrates from the field of manufacturing electronic components, as well as a gripper for handling substrates from the field of manufacturing electronic components, which is provided with the inventive detection device. Furthermore, the invention relates to a method for detecting deviations of an actual from a desired position of a substrate from the field of manufacturing electronic components. With the aid of a detection device for determining position and / or presence information of substrates from the field of production of electronic components, which has a sensor for determining the position information with the aid of a directed to a desired position light beam of a light emitter, a possibility is to be created can be determined with the incorrect positioning of substrates from the field of production of electronic components, in particular faulty positions that occur during or before a transport process or arise. It is therefore proposed that the light emitter with at least one light beam (2) on a surface (4) of a substrate (5) can be directed, and that provided with at least one light-sensitive sensor surface sensor (15) is provided, wherein with the sensor position information to a point of impact of the surface (4) of the substrate reflected light (2a) of the light beam can be determined on the sensor surface.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Detektionseinrichtung zur Ermittlung von Positions- und/oder Anwesenheitsinformationen von Substraten aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, die einen Sensor zur Ermittlung der Positionsinformation mittels einer Auswerteeinheit unter Zuhilfenahme eines auf eine Soll-Position gerichteten Lichtstrahls eines Lichtemitters aufweist.Description: [0001] The invention relates to a detection device for determining position and / or presence information of substrates from the field of production of electronic components, comprising a sensor for determining the position information by means of an evaluation unit with the aid of a directed to a desired position light beam of a light emitter having.

[0002] In der industriellen Fertigung von elektronischen Bauteilen, wie beispielsweise elektronischen Schaltkreisen in Form von Prozessoren oder Speicherbausteinen, LCD-Displays oder von anderen Flachbildschirmen oder sonstigen Substraten etc., müssen regelmässig Objekte innerhalb einer Fabrik transportiert und zwischengelagert werden. Bei diesen Transportaufgaben können sowohl die zu fertigenden Objekte selbst zum Transport anstehen, oder aber Hilfsmittel, die zur Fertigung benötigt werden. Als Beispiel für letztgenannte Transportaufgabe sind insbesondere Reticles zu nennen, die von einer Lagerstelle, in der sie zwischen ihren Einsätzen zwischengelagert werden, zu einer Produktionseinrichtung, insbesondere einem Stepper, transportiert werden müssen. Bei solchen, so weit wie möglich zu automatisierenden Transportaufgaben, müssen die zu transportierenden Objekte in vorbestimmter Weise aufgenommen und ebenfalls vorbestimmter Weise abgesetzt werden. Hierbei treten immer wieder Fehler auf, insbesondere ein Verkippen der Objekte, die mit gängigen Sensoren zur blossen Detektierung der Anwesenheit bzw. Abwesenheit der Objekte nicht erfasst werden können. Das gleiche Problem tritt insbesondere auch bei der Handhabung von Wafern auf.In the industrial production of electronic components, such as electronic circuits in the form of processors or memory modules, LCD displays or other flat screens or other substrates, etc., objects must be regularly transported within a factory and stored. In these transport tasks, both the objects to be manufactured can be pending for transport, or aids that are required for production. As an example of the latter transport task, particular mention must be made of reticles that have to be transported from a storage location in which they are temporarily stored between their operations to a production facility, in particular a stepper. In such transport tasks to be automated as far as possible, the objects to be transported must be picked up in a predetermined manner and also be deposited in a predetermined manner. Again and again errors occur, in particular a tilting of the objects, which can not be detected by conventional sensors for the mere detection of the presence or absence of objects. The same problem occurs especially in the handling of wafers.

[0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit einer Detektionseinrichtung der eingangs genannten Art Fehlpositionierungen von Substraten aus dem Bereich der Fertigung von elektronischen Bauteilen ermitteln zu können, insbesondere Fehlpositionen, die während oder vor einem Transportvorgang vorliegen bzw. sich ergeben.The invention is therefore based on the object to provide a way to be able to determine with a detection device of the type mentioned incorrect positioning of substrates from the field of production of electronic components, especially faulty positions that are present during or before a transport process or arise.

[0004] Diese Aufgabe wird bei einer Detektionseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch den mit zumindest einem Lichtstrahl auf eine Oberfläche eines Substrats richtbaren Lichtemitter sowie den mit zumindest einer lichtsensitiven Sensorfläche versehenen Sensor gelöst, wobei mit dem Sensor Positionsinformationen und/oder Anwesenheitsinformationen über eine Auftreffstelle des von der Oberfläche des Substrats reflektierten Licht des Lichtstrahls auf der Sensorfläche ermittelbar sind.This object is achieved according to the invention in a detection device of the type mentioned by the directable with at least one light beam on a surface of a substrate light emitter and provided with at least one light-sensitive sensor surface sensor, with the sensor position information and / or presence information on a point of impact of the reflected light from the surface of the substrate of the light beam can be determined on the sensor surface.

[0005] Die Aufgabe wird zudem durch einen Greifer und ein Verfahren gemäss den Ansprüchen 9 und 10 gelöst.The object is also achieved by a gripper and a method according to claims 9 and 10.

[0006] Die Erfindung nutzt den sich aus einer Fehlpositionierung eines Substrats in der Regel ergebenden Kippwinkel des Substrats gegenüber seiner Soll-Position. Mittels eines auf eine Oberfläche des Substrats gerichteten Lichtstrahls ergibt sich dann aufgrund des Kippwinkels der Substratoberfläche im Vergleich zur Soll-Position des Substrats ein anderer Reflexionswinkel des Lichtstrahls. Dieser Reflexionswinkel, bzw. die Abweichung des reflektierten Lichtstrahls von einer Sollauftreffstelle auf dem Sensor, kann mittels eines hierfür geeigneten Sensors detektiert werden. Ein solcher Sensor sollte daher in der Lage sein, Lichteinfall auf dem Sensor an einer anderen Stelle als einer Sollstelle des Sensors detek-tieren zu können. Mit einer solchen Detektionseinrichtung kann zudem eine Anwesenheitskontrolle durchgeführt werden, bei der ermittelt wird, ob sich an der Soll-Position überhaupt ein Substrat befindet. Auf eine nicht vorhandene Anwesenheit eines Substrats kann beispielsweise geschlossen werden, wenn auf keines der Sensorelemente reflektiertes Licht auftrifft und die Sensorelemente dementsprechende Signale abgeben.The invention uses the resulting from a malpositioning of a substrate usually tilt angle of the substrate relative to its desired position. By means of a directed onto a surface of the substrate light beam is then due to the tilt angle of the substrate surface in comparison to the desired position of the substrate, a different angle of reflection of the light beam. This reflection angle, or the deviation of the reflected light beam from a target impact location on the sensor, can be detected by means of a sensor suitable for this purpose. Such a sensor should therefore be able to detect light incidence on the sensor at a location other than a desired location of the sensor. With such a detection device, moreover, a presence check can be carried out in which it is determined whether there is any substrate at the desired position. A non-existent presence of a substrate can be concluded, for example, if no reflected light impinges on any of the sensor elements and the sensor elements emit corresponding signals.

[0007] In einer konstruktiv einfachen Ausführungsform kann der Sensor nur zwei flächige Sensorelemente aufweisen. Auf das eine der Sensorelemente sollte der Lichtstrahl auftreffen, wenn sein Reflexionswinkel dem Soll-Reflexionswinkel entspricht und sich das jeweilige Objekt damit in seiner Soll-Position befindet. Das andere Sensorelement ist hingegen so positioniert, dass der Lichtstrahl auf dieses Sensorelement auftrifft, wenn das jeweilige Objekte von seiner Soll-Position abweicht. Auf die Soll-Position oder eine Abweichung davon kann auch geschlossen werden, wenn der Lichtstrahl auf beide Sensorelemente auftritt, jedoch für die Sensorelemente unterschiedliche Anteile an auftreffenden Lichtmengen aufgrund der resultierenden Signale der Sensorelemente ermittelt werden können. Der Sensor kann hierzu für seine vorzugsweise mindestens zwei Sensorelemente beispielsweise im Wesentlichen gleichzeitig und unabhängig voneinander Informationen über von der Oberfläche des Substrats auf die Oberflächen der zumindest zwei Sensorelemente reflektiertes Licht des Lichtstrahls ermitteln. Bei solchen Ausführungsformen der Erfindung kann beispielsweise das Verhältnis der Ausgangssignalamplituden der Sensorelemente als Kriterium für einen Rückschluss auf die Einnahme der Soll-Position oder einer Abweichung davon dienen.In a structurally simple embodiment, the sensor may have only two flat sensor elements. On the one of the sensor elements, the light beam should strike if its reflection angle corresponds to the desired reflection angle and the respective object is thus in its desired position. The other sensor element, however, is positioned so that the light beam impinges on this sensor element when the respective objects deviates from its desired position. On the desired position or a deviation thereof can also be concluded when the light beam occurs on both sensor elements, but different proportions of incident light quantities due to the resulting signals of the sensor elements can be determined for the sensor elements. For this purpose, the sensor can determine, for example, substantially simultaneously and independently of one another, information about its light reflected from the surface of the substrate onto the surfaces of the at least two sensor elements for its preferably at least two sensor elements. In such embodiments of the invention, for example, the ratio of the output signal amplitudes of the sensor elements can serve as a criterion for a conclusion on the assumption of the desired position or a deviation thereof.

[0008] In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor zumindest vier, in Form von flächigen Quadranten angeordnete, vorzugsweise identische Sensorelemente aufweisen, von denen sämtliche dazu geeignet sind, einen Zustand mit Lichtbeaufschlagung von einem solche ohne Lichtbeaufschlagung durch Abgabe von unterschiedlichen Signalen zu unterscheiden. Die Sensorelemente sollten vorzugsweise zudem in der Lage sein, Signalamplituden zu erzeugen, die zur auftreffenden Lichtmenge zumindest in etwa proportional sind. Ein solcher Sensor kann in Bezug auf eine Sollposition des jeweiligen Objekts, sowie in Bezug auf den Lichtemitter, in vorteilhafter Weise so angeordnet sein, dass der reflektierte Lichtstrahl bei einer Soll-Position des zu detektierenden Objekts bzw. Substrats im Wesentlichen im Bereich eines Zentrums der vier Quadranten auf diese auftrifft.In a preferred embodiment, the sensor may comprise at least four, arranged in the form of flat quadrants, preferably identical sensor elements, all of which are adapted to distinguish a state with light exposure of such without exposure to light by delivery of different signals. The sensor elements should also preferably be able to generate signal amplitudes at least approximately proportional to the incident light quantity. Such a sensor can advantageously be arranged with respect to a desired position of the respective object, and with respect to the light emitter such that the reflected light beam at a desired position of the object or substrate to be detected substantially in the region of a center of the four quadrants hit this.

[0009] Da bei einer Soll-Position des jeweiligen Objekts aus der Fertigung elektronischer Bauteile auf sämtliche vier Quadranten im Bereich des Zentrums zumindest näherungsweise die gleiche Lichtmenge reflektiert wird, geben sämtliche vier Quadranten zumindest näherungsweise das gleiche Signal ab. Befindet sich das Objekt hingegen nicht in seiner erwarteten Soll-Position, so wird zumindest eines der Sensorelemente mit einer grösseren Lichtmenge als andere der vier Sensorelemente bestrahlt. Dies führt bei dem zumindest einen Sensorelement zu einem Signal, das sich von den Signalen unterscheidet, die von weniger stark bestrahlten Sensorelementen resultieren. Die Ausgangssignale der Sensorelemente können miteinander verglichen werden, beispielsweise mittels geeigneter Software, und so kann gegebenenfalls auf eine Abweichung von der Soll-Position geschlossen werden.Since at a desired position of the respective object from the production of electronic components to all four quadrants in the region of the center at least approximately the same amount of light is reflected, all four quadrants give at least approximately the same signal. On the other hand, if the object is not in its expected desired position, then at least one of the sensor elements is irradiated with a larger amount of light than other of the four sensor elements. In the case of the at least one sensor element, this results in a signal which differs from the signals which result from sensor elements which are less heavily irradiated. The output signals of the sensor elements can be compared with each other, for example by means of suitable software, and so may be concluded if necessary to a deviation from the desired position.

[0010] In einer anderen bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsform kann ein PSD-Sensor (Position Sensitive Detector) verwendet werden, der sowohl in analoger als auch in diskreter Ausführung bekannt ist. Analoge PSD-Sensoren sind beispielsweise als flächige Halbleiter bekannt und liefern im Gegensatz zu diskreten PSD-Sensoren kontinuierliche Positionsinformationen. Ein im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeigneter analoger PSD-Sensor kann beispielsweise eine flächige, in der Regel rechteckige, pin-Diode aufweisen, deren Funktionsprinzip darauf basiert, dass sich bei einer punktförmigen Belichtung der pin-Diode ein lokaler Widerstand ändert. Dies wiederum führt zu einer Änderung der Ströme, die über vier an den Rändern angeordnete Elektroden fliessen, wobei im Bereich jeder Seitenkante der pin-Diode jeweils eine der Elektroden angeordnet ist. Mittels Messung der vier Ströme kann durch Anwendung von an sich bekannten Formeln die Auftreffstelle des Lichtstrahls auf der Sensorfläche als (x, y)-Koordinaten bestimmt werden. Derartige Sensoren werden beispielsweise von dem Unternehmen HAMAMATSU unter der Produktbezeichnung PSD S5990-01 angeboten. Derartige Sensoren haben im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass die Messung in weiten Bereichen im Wesentlichen lichtintensitätsunabhängig ist und damit sowohl die Positionen von stark reflektiven als auch von schwach reflektiven Objekten bestimmt werden können.In another preferred embodiment of the invention, a PSD sensor (Position Sensitive Detector) can be used, which is known in both analog and discrete execution. Analog PSD sensors are known, for example, as flat semiconductors and, in contrast to discrete PSD sensors, provide continuous position information. An analogue PSD sensor which is suitable in connection with the present invention can, for example, have a planar, generally rectangular, pin diode whose operating principle is based on a local resistance being changed in the case of a point-like exposure of the pin diode. This in turn leads to a change in the currents, which flow over four electrodes arranged at the edges, wherein in each case one of the electrodes is arranged in the region of each side edge of the pin diode. By means of measurement of the four streams, the impact point of the light beam on the sensor surface can be determined as (x, y) -coordinates by applying formulas known per se. Such sensors are offered for example by the company HAMAMATSU under the product name PSD S5990-01. In the context of the present invention, such sensors have the advantage that the measurement is essentially light intensity-independent over a wide range, and thus the positions of highly reflective as well as weakly reflective objects can be determined.

[0011] Als diskrete PSD-Sensoren sind insbesondere CCD- oder CMOS-Kameras bekannt, die jeweils ebenfalls als Detektionseinrichtung für die vorliegende Erfindung geeignet sind. Zudem können im Zusammenhang mit der Erfindung als ebenfalls zweckmässige Ausführungsform auch Matrixsensoren eingesetzt werden, bei denen sowohl zeilen- als auch spaltenweise die Beleuchtungsstärke jedes Pixels mit einem Schwellenwert verglichen werden. Beleuchtete Pixel können somit ermittelt werden, wobei die Position der beleuchteten Pixel innerhalb der Matrix der gesuchten Positionsinformation des Lichtstrahls entspricht.As discrete PSD sensors CCD or CMOS cameras are known in particular, which are each also suitable as a detection device for the present invention. In addition, in connection with the invention as a likewise expedient embodiment, it is also possible to use matrix sensors in which the illuminance of each pixel is compared with a threshold both in rows and in columns. Illuminated pixels can thus be detected, the position of the illuminated pixels within the matrix corresponding to the searched position information of the light beam.

[0012] Unabhängig von den hier beschriebenen Funktionsprinzipien sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jedoch jegliche Sensoren geeignet, bei denen aufgrund einer Auftreffstelle eines Lichtstrahls auf einer Fläche Positionsinformationen über die Auftreffstelle ermittelbar sind.Regardless of the functional principles described herein, however, in the context of the present invention, any sensors are suitable in which position information about the point of impact can be determined on the basis of an impact point of a light beam on a surface.

[0013] Die Detektionseinrichtung lässt sich besonders kompakt gestalten, wenn Mittel vorgesehen sind, mit denen sich der auf das jeweilige Objekt gerichtete Lichtstrahl und der vom Objekt reflektierte Lichtstrahl zumindest abschnittsweise in einer Weise ausrichten lassen, durch die sie entlang des gleichen Wegs ausgerichtet sind oder zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Dies ermöglicht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Sensor in der Nähe des Lichtemitters angeordnet ist.The detection device can be made particularly compact if means are provided with which the light beam directed onto the respective object and the light beam reflected from the object can be aligned at least in sections in a manner by which they are aligned along the same path or at least partially parallel to each other. This allows a preferred embodiment of the invention, in which the sensor is arranged in the vicinity of the light emitter.

[0014] Prinzipiell kann die erfindungsgemässe Detektionseinrichtung als eigenständige (stand-alone) Einrichtung vorgesehen sein, die unabhängig von anderen Funktionseinheiten bewegbar und einsetzbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass die Detektionseinrichtung an einem Greifer zur Handhabung eines Objekts aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile angeordnet ist. Mit einer solchen erfindungsgemässen Ausgestaltung lassen sich die bei bzw. während einer Handhabung eines Objekts auftretenden Fehlpositionierungen der Objekte bereits während der Handhabung besonders schnell und zuverlässig detektieren. Können während der Handhabung bereits Fehlpositionierungen erkannt werden, so ermöglicht dies, in diesem Stadium Korrekturmassnahmen einzuleiten und eine fehlerhafte Übergabe des jeweiligen Objekts an beispielsweise eine Produktionseinrichtung, wie einen Stepper, zu vermeiden. Inkorrekt angeordnete Objekte, wie beispielsweise Reticles, können bei einer automatisierten Übergabe beschädigt werden, was durch Einsatz der vorliegenden Erfindung somit verhindert werden kann. Da insbesondere Reticles und bereits (teil)prozessierte Wafer einen immensen finanziellen Wert darstellen können, unterstützt die vergleichsweise sehr kostengünstig ausführbare Erfindung, den Wert solcher Substrate zu sichern.In principle, the detection device according to the invention can be provided as a stand-alone device, which can be moved and used independently of other functional units. In a preferred embodiment, however, it is provided that the detection device is arranged on a gripper for handling an object from the field of manufacturing electronic components. With such an embodiment according to the invention, the malpositioning of the objects occurring during or during handling of an object can already be detected particularly quickly and reliably during handling. If erroneous positioning can already be detected during handling, this makes it possible to introduce corrective measures at this stage and to avoid erroneous transfer of the respective object to, for example, a production facility, such as a stepper. Incorrectly arranged objects, such as reticles, can be damaged in an automated transfer, which can thus be prevented by use of the present invention. Since, in particular, reticles and already (partially) processed wafers can represent an immense financial value, the invention, which is relatively inexpensive to implement, supports the value of such substrates.

[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Greifer einen Trägerteil und einen relativ zum Trägerteil beweglichen Greiferteil aufweisen, wobei der Greiferteil zur Ausführung seiner Relativbewegungen am Trägerteil geführt sein kann. Der Greiferteil weist zumindest ein Greifelement auf, mittels dem eine Handhabung von zumindest einem Substrat durchführbar ist. Die Detektionseinrichtung kann in zumindest zwei Baugruppen unterteilt sein, wobei eine Baugruppe mit optisch wirksamen Elementen am Trägerteil und eine andere Baugruppe am Greiferteil angeordnet sein kann. Hierbei kann mit Vorteil insbesondere der Sensor am Trägerteil angeordnet sein. Zumindest ein Teil der optischen Elemente, mit denen einem Lichtstrahl eine Richtung zur Substratoberfläche und/oder von der Substratoberfläche zum Sensor gegeben wird, kann hingegen am Greiferteil angeordnet sein.In a preferred embodiment of the invention, the gripper may comprise a carrier part and a gripper part which is movable relative to the carrier part, wherein the gripper part may be guided on the carrier part for carrying out its relative movements. The gripper part has at least one gripping element, by means of which a handling of at least one substrate can be carried out. The detection device may be subdivided into at least two subassemblies, wherein one subassembly with optically active elements may be arranged on the carrier part and another subassembly on the gripper part. In this case, the sensor can advantageously be arranged on the carrier part. On the other hand, at least some of the optical elements with which a light beam is given a direction to the substrate surface and / or from the substrate surface to the sensor can be arranged on the gripper part.

[0016] Bei einer solchen Lösung folgt einerseits die Detektionseinrichtung passiv, d.h. ohne mit einer eigenen Antriebseinrichtung versehen zu sein, jeder Bewegung des Greifers und ist daher mit besonders geringem technischen Aufwand in der Lage, in jeder Relativposition des Greiferteils in Bezug auf den Trägerteil Positionsinformation zu liefern. Andererseits ist zumindest in bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsformen bei einer günstigen Aufteilung der einzelnen Bauelemente der Detektionseinrichtung auf die beiden Baugruppen keine Datenverbindung oder sonstige kabelgebundene Verbindung zwischen der am Greiferteil angeordneten Baugruppe und der am Trägerteil angeordneten Baugruppe erforderlich. Dies reduziert sowohl den erforderlichen technischen Aufwand als auch die Gefahr von Abrieb, mit dem die empfindlichen Substrate aus dem Bereich der Fertigung von elektronischen Bauteilen kontaminiert werden könnten.In such a solution, on the one hand, the detection device follows passively, i. E. without being provided with its own drive means, each movement of the gripper and is therefore with very little technical effort able to provide position information in each relative position of the gripper part with respect to the support member. On the other hand, at least in preferred inventive embodiments with a favorable distribution of the individual components of the detection device on the two modules no data connection or other wired connection between the assembly arranged on the gripper part and arranged on the support member assembly is required. This reduces both the required technical effort and the risk of abrasion, with which the sensitive substrates from the field of manufacturing of electronic components could be contaminated.

[0017] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Die Erfindung wird anhand von einem in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert, es zeigt:Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown purely schematically in the figures, it shows:

Fig. 1 eine Prinizipdarstellung für eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Detektionseinrichtung;Fig. 1 is a Prinizipdarstellung for a preferred embodiment of a detection device according to the invention;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Sensor gemäss der Ausführungsform aus Fig. 1 ;Fig. 2 is a plan view of a sensor according to the embodiment of Fig. 1;

Fig.3 einen Greifer zur Handhabung eines Reticles, der mit der Ausführungsform einer erfindungsgemässen Detektionseinrichtung aus Fig. 1 versehen ist;3 shows a gripper for handling a reticle, which is provided with the embodiment of a detection device according to the invention from FIG. 1; FIG.

Fig.4 der Greifer aus Fig. 3 mit einem Reticle in einer Aufnahme-/Übergabeposition;4 shows the gripper of Figure 3 with a reticle in a receiving / transfer position.

Fig. 5 einen Ausschnitt der Teildarstellung von Fig. 3.5 shows a detail of the partial view of Fig. 3rd

[0018] Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer Detektionseinrichtung weist ein Laserdiodenmodul 1 auf, dessen Laserstrahl 2 mittels einer Abbildungsoptik 3 auf eine Oberfläche 4 eines Objekts 5 aus dem Bereich der Fertigung von Elektronikbauteilen bzw. -geräten gerichtet wird. Als letztgenannte kommen insbesondere Wafer, Reticles, sowie Substrate von Flachbildschirmen (-Monitoren) in Frage, wobei dies keine abschliessende Aufzählung sein soll.The embodiment of a detection device shown in Fig. 1 comprises a laser diode module 1, the laser beam 2 is directed by means of an imaging optical system 3 on a surface 4 of an object 5 from the field of manufacture of electronic components or devices. Wafer, reticles and substrates of flat screens (monitors) are particularly suitable as the latter, although this is not intended to be exhaustive.

[0019] Das Laserdiodenmodul 1 kann beispielsweise das von dem Unternehmen Laserex Technologies, Adelaide, Australien unter der Produktbezeichnung LDM4V-650-36 angebotene Laserdiodenmodul verwendet werden. Das Laserdiodenmodul 1 kann zur Erzielung eines möglichst parallelen Laserlichtstrahls 2 mit einer nicht dargestellten Kollimationsoptik versehen sein, und Laserlicht mit einer Wellenlänge von ca. 650 nm und mit einer Leistung von 3 mW ausstrahlen. Der durch eine Blende 6 mit einem Durchmesser von beispielsweise 1 mm durchtretende Laserlichtstrahl 2 trifft dann auf einen mit zwei parallelen Oberflächen 7a, 7b versehenen und an sich vorbekannten Polarisator 7, der in Bezug auf seine Oberflächen 7a, 7b gegenüber der optischen Achse 8 des Laserlichtstrahls um 45° nach vorne geneigt ist. Der Polarisator 7 lässt lediglich solches Licht durchtreten, das eine in der Zeichenebene von Fig. 1 liegende Schwingungsebene aufweist. Das restliche Licht des Laserlichtstrahls 2 wird an der Oberfläche 7a des Polarisators 7 nach oben abgelenkt.The laser diode module 1 can be used, for example, the laser diode module offered by the company Laserex Technologies, Adelaide, Australia under the product name LDM4V-650-36. To achieve as parallel a laser light beam 2 as possible, the laser diode module 1 can be provided with collimating optics, not shown, and emit laser light with a wavelength of approximately 650 nm and with a power of 3 mW. The passing through a diaphragm 6 with a diameter of for example 1 mm laser beam 2 then strikes a provided with two parallel surfaces 7a, 7b and known per se polarizer 7, with respect to its surfaces 7a, 7b relative to the optical axis 8 of the laser light beam inclined by 45 ° to the front. The polarizer 7 allows only such light to pass through which has a plane of oscillation lying in the drawing plane of FIG. The remaining light of the laser light beam 2 is deflected upward at the surface 7a of the polarizer 7.

[0020] Das durch den Polarisator 7 parallel zur optischen Achse 8 durchtretende Licht trifft anschiessend auf eine Bikonvexlinse 9 sowie auf ein in geringem Abstand hinter der Bikonvexlinse 9 angeordnetes λ/4-Plättchen 10. Letztgenanntes wirkt in an sich bekannter Weise als Zirkularpolarisator auf das aus dieser Richtung kommende und durchtretende Licht. Das nun hinter dem λ/4-Plättchen 10 zirkulär polarisierte Licht trifft auf einen geneigten Spiegel 12. Dieser befindet sich im Strahlengang hinter dem λ/4-Plättchen 10 in einem Abstand zur Bikonvexlinse, der geringer ist als die Brennweite der Bikonvexlinse 9. Der Spiegel 12 ist um 45° gegenüber der optischen Achse 8 geneigt und lenkt hierdurch den Laserlichtstrahl mit einem Reflexionswinkel von 90° nach oben auf eine Oberfläche 4 des jeweiligen Reticles 14, nämlich auf dessen Unterseite. Der Spiegel 12 ist zudem so angeordnet, dass sich die Oberfläche 4 des Reticles 5 in der Brennweite der Bikonvexlinse 9 befindet (zumindest in Bezug auf die Soll-Position des Reticles), d.h. die Summe der Abstände Bikonvexlinse 9-Spiegel 12 einerseits und Spiegel 12-Oberfläche 4 andererseits, entspricht der Brennweite der Bikonvexlinse 9, die beispielsweise 30 mm betragen kann.The light passing through the polarizer 7 parallel to the optical axis 8 light hits anschießend on a biconvex lens 9 and a small distance behind the biconvex lens 9 arranged λ / 4-plate 10. The latter acts in a conventional manner as a circular polarizer on the light coming from this direction and passing through. The now behind the λ / 4-plate 10 circularly polarized light strikes an inclined mirror 12. This is located in the beam path behind the λ / 4 plate 10 at a distance from the biconvex lens, which is less than the focal length of the biconvex lens 9. Der Mirror 12 is inclined by 45 ° relative to the optical axis 8 and thereby directs the laser light beam with a reflection angle of 90 ° upwards on a surface 4 of the respective reticle 14, namely on the underside thereof. The mirror 12 is also arranged so that the surface 4 of the reticle 5 is in the focal length of the biconvex lens 9 (at least with respect to the target position of the reticle), i. the sum of the distances biconvex lens 9 mirror 12 on the one hand and mirror 12 surface 4 on the other hand, corresponds to the focal length of the biconvex lens 9, which may be for example 30 mm.

[0021] Von der Oberfläche 4 des Reticles 5 wird der Lichtstrahl wieder auf den Spiegel 12 reflektiert, der wiederum das nun in entgegengesetzter Richtung entlang der optischen Achse 8 verlaufende Licht zum λ/4-Plättchen 10 ablenkt. In Bezug auf diese Richtung wirkt das λ/4-Plättchen 10 auf das immer noch zirkulär polarisierte Laserlicht nun als Linearpolarisator, der bei einem Durchtritt des Lichts dieses in eine Ebene polarisiert, die senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 1 ausgerichtet ist. Diese Wirkung tritt jedoch nur bei zuvor zirkulär polarisiertem Licht auf, weshalb eventuell vorhandenes Streulicht zumindest weitestgehend nicht in dieser Weise polarisiert wird.From the surface 4 of the reticle 5, the light beam is reflected back to the mirror 12, which in turn deflects the now running in the opposite direction along the optical axis 8 light to λ / 4 plate 10. With respect to this direction, the λ / 4 plate 10 acts on the still circularly polarized laser light now as a linear polarizer, which polarizes in a passage of the light of this in a plane which is aligned perpendicular to the plane of Fig. 1. However, this effect occurs only in previously circularly polarized light, which is why any existing scattered light is at least largely polarized in this way.

[0022] Im weiteren Strahlengang bewirkt die Bikonvexlinse 9 nun eine Parallelisierung des Laserlichts, das in der Folge als Wesentlich paralleler Strahlengang auf die rückseitige Oberfläche 7b des Polarisators 7 auftrifft. Aufgrund der Polarisationsrichtung des auftreffenden Laserlichts wird dieses weitestgehend vollständig reflektiert und tritt im Wesentlichen nicht durch den Polarisator 7 hindurch. Da eventuell vorhandenes Streulicht hingegen nicht die gleiche Polarisationsrichtung aufweist wie das Laserlicht, wird das Streulicht nicht reflektiert. Solches Streulicht weist höchstens zu einem sehr geringen Anteil die gleiche Polarisationsrichtung auf wie das Laserlicht und wird zumindest weitestgehend nicht reflektiert.In the further beam path, the biconvex lens 9 now effects a parallelization of the laser light, which impinges on the rear-side surface 7b of the polarizer 7 in the sequence as essentially parallel beam path. Due to the polarization direction of the incident laser light, this is largely completely reflected and substantially does not pass through the polarizer 7. On the other hand, since any scattered light that exists does not have the same polarization direction as the laser light, the scattered light is not reflected. Such scattered light has at most to a very small extent the same polarization direction as the laser light and is at least largely not reflected.

[0023] Das vom Polarisator reflektierte Laserlicht trifft nun auf einen Sensor 15, der im Ausführungsbeispiel vier flächige, in einer ebenen Fläche angeordnete Sensorelemente 15a, 15b, 15c, 15d aufweist. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Sensorelemente 15a-d in Form von vier Quadranten angeordnet, die entlang von zwei zueinander senkrecht stehenden (virtuellen) Trennlinien 16, 17 voneinander getrennt sind. Die Ebene der Sensorelemente 15a-d ist hierbei senkrecht zur optischen Achse 8a des vom Polarisator 7 kommenden Laserlichts ausgerichtet. Bei den Sensorelementen handelt es sich um photosensitive Dioden, wie sie am Markt frei angeboten werden. Derartige Sensorelemente erzeugen ein proportional zu der auf sie auftreffenden Lichtmenge bestimmter Wellenlängen analoges elektrisches Signal.The laser light reflected by the polarizer now encounters a sensor 15, which in the exemplary embodiment has four planar, arranged in a flat surface sensor elements 15a, 15b, 15c, 15d. As can be seen in FIG. 2, the sensor elements 15a-d are arranged in the form of four quadrants which are separated from one another along two mutually perpendicular (virtual) separation lines 16, 17. In this case, the plane of the sensor elements 15a-d is aligned perpendicular to the optical axis 8a of the laser light coming from the polarizer 7. The sensor elements are photosensitive diodes, as they are freely available on the market. Such sensor elements generate an analog electrical signal proportional to the amount of light of particular wavelengths impinging on them.

[0024] Die auf die Sensorelemente auftreffende Lichtmenge kann insbesondere dann in Bezug auf die ursprünglich vom Laser emittierte Lichtmenge vergleichsweise gering sein, wenn das vermessene Substrat Glas oder einen sonstigen (teil-)durchlässigen und damit nur beschränkt reflektiv wirkenden Werkstoff aufweist. Insbesondere in diesen Fällen kann der Einfluss durch Streulicht aus der Umgebung und oder durch von der Detektionseinrichtung selbst erzeugtes Streulicht ganz erheblich sein. Derartiges nicht gewolltes Streulicht kann beispielsweise durch Reflexion oder Brechung an der Linse 9 entstehen. Mit dem λ/4-Plättchen können diese in besonders ungünstigen Fällen auftretenden Effekte weitestgehend vermieden werden.The amount of light impinging on the sensor elements can be comparatively low in particular in relation to the amount of light originally emitted by the laser, if the measured substrate has glass or some other (partially) permeable and thus only limited reflective material. In particular, in these cases, the influence of stray light from the environment and or by stray light generated by the detection device itself can be quite significant. Such unintended scattered light can arise, for example, by reflection or refraction on the lens 9. With the λ / 4 plate these effects occurring in particularly unfavorable cases can be largely avoided.

[0025] Eine Abweichung eines in einer beliebigen (in Fig. 1 nicht dargestellten) Aufnahme angeordneten Reticles von einer Soll-Position kann nun durch eine von einer Sollstelle abweichenden Auftreffstelle des Lichtstrahls auf dem Sensor festgestellt werden. Befindet sich das Objekt, hier das Reticle 14, in seiner Soll-Position, dann trifft der vom Laserdiodenmodul kommende Laserlichtstrahl senkrecht auf die Oberfläche 4 des Reticles 5. Dies führt zu einer Reflexion des Laserlichtstrahls mit einem Reflexionswinkel von 0°. Der von der Oberfläche 4 und im Folgenden vom Spiegel 12 reflektierte Lichtstrahl 2a gelangt somit zumindest im Wesentlichen entlang der optischen Achse 8 zum Polarisator. Letztgenannter reflektiert den Laserstrahl dann ebenfalls entlang der optischen Achse 8a, die exakt in den Schnittpunkt der beiden Trennlinien 16, 17 führt. Da der reale Lichtstrahl nicht linienförmig ist, sondern eine räumliche Ausdehnung in alle Richtungen quer zur Richtung der optischen Achse aufweist, treffen im Schnittbereich der beiden Trennlinien 16, 17 auf die vier Sensorelemente im Wesentlichen jeweils gleiche Anteile des Laserlichts auf. Dies bedeutet, die vier Sensorelemente 15a-d geben zumindest näherungsweise identische Signale ab. Die Signale der Sensorelemente 15a-d können nun einer Auswerteeinheit zugeführt und dort automatisiert miteinander verglichen werden. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise Bestandteil einer Maschinensteuerung oder Anlagensteuerung sein. Wird hierbei das hier beschriebene Kriterium identischer Signale festgestellt, so kann automatisiert auf eine Übereinstimmung der Ist-Position des Reticles mit der Soll-Position geschlossen werden.A deviation of a in any (not shown in FIG. 1) receiving reticles from a desired position can now be determined by a deviating from a reference point impingement of the light beam on the sensor. If the object, here the reticle 14, is in its nominal position, then the laser light beam coming from the laser diode module strikes the surface 4 of the reticle 5 perpendicularly. This leads to a reflection of the laser light beam with a reflection angle of 0 °. The light beam 2a reflected by the surface 4 and subsequently by the mirror 12 thus reaches the polarizer at least substantially along the optical axis 8. The latter then likewise reflects the laser beam along the optical axis 8a, which leads exactly into the intersection of the two separating lines 16, 17. Since the real light beam is not linear, but has a spatial extension in all directions transverse to the direction of the optical axis, meet in the intersection region of the two separation lines 16, 17 on the four sensor elements substantially equal proportions of the laser light. This means that the four sensor elements 15a-d emit at least approximately identical signals. The signals of the sensor elements 15a-d can now be fed to an evaluation unit and compared there automatically with each other. The evaluation unit can be part of a machine control or system control, for example. If in this case the criterion of identical signals described here is determined, it is possible to automatically conclude that the actual position of the reticle coincides with the desired position.

[0026] Besteht hingegen eine Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des Reticles 5 in seiner jeweiligen Aufnahme, so wird der Laserlichtstrahl von der Oberfläche 4 unter einem von 0° abweichenden Winkel α reflektiert. Dies führt dazu, dass der reflektierte Laserlichtstrahl auf dem Spiegel 12 auf einer anderen Stelle auftrifft als der ankom-mende Lichtstrahl. Folglich wird der reflektierte Lichtstrahl 2a zwar parallel zur optischen Achse 8, aber mit Abstand zu dieser von der Bikonvexlinse 9 zum Polarisator 7 geführt. Der abweichend von der optischen Achse 8 auf den Polarisator auftreffende Lichtstrahl wird dann vom Polarisator zum Sensor 15 reflektiert. Hier trifft der Laserlichtstrahl wiederum mit Abstand zur optischen Achse 8a nicht gleichmässig auf sämtliche vier der Sensorelemente. Der Laserlichtstrahl trifft vielmehr mit zumindest einem überwiegenden Anteil auf zwei oder auf nur eines der Sensorelemente 15a-d. Durch Vergleich der Signale sämtlicher Sensorelemente kann der Unterschied der Signalhöhen festgestellt und hierdurch auf eine Verkippung, d.h. eine Abweichung, von der Soll-Position geschlossen werden.If, on the other hand, there is a deviation between the actual position and the desired position of the reticle 5 in its respective receptacle, then the laser light beam is reflected by the surface 4 at an angle α deviating from 0 °. This results in the reflected laser light beam impinging on the mirror 12 at a different location than the incoming light beam. Consequently, the reflected light beam 2a, although parallel to the optical axis 8, but at a distance from the biconvex lens 9 to the polarizer 7 out. The deviating from the optical axis 8 incident on the polarizer light beam is then reflected by the polarizer to the sensor 15. Here again, the laser light beam does not impinge uniformly on all four of the sensor elements at a distance from the optical axis 8a. Rather, the laser light beam strikes at least a predominant proportion of two or only one of the sensor elements 15a-d. By comparing the signals of all the sensor elements, the difference in signal levels can be detected and thereby reduced to tilt, i. a deviation to be closed by the target position.

[0027] Durch die Ermittlung des Sensorelements 15a-d mit der höchsten Signalstärke kann auch zumindest die ungefähre räumliche Ausrichtung des Kippwinkels α des Reticles 5 festgestellt werden. Da jedes Sensorelement einem Richtungsbereich des Kippwinkels α von ca. 90° zugeordnet ist, kann aufgrund eines Signals von einem der Sensorelement 15a-d auch auf die ungefähre Richtung geschlossen werden, in die das Reticle geneigt bzw. verkippt ist.By determining the sensor element 15a-d with the highest signal strength and at least the approximate spatial orientation of the tilt angle α of the reticle 5 can be determined. Since each sensor element is associated with a directional range of the tilt angle α of approximately 90 °, it is also possible to deduce the approximate direction in which the reticle is tilted or tilted on the basis of a signal from one of the sensor elements 15a-d.

[0028] In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann sowohl die Richtung als auch die Grösse des Kippwinkels α relativ genau ermittelt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Sensor vorgesehen sein, der in der Lage ist, Richtung und Abstand der Auftreffstelle des Lichtstrahls in Bezug auf den Schnittpunkt 18 der optischen Achse 8a auf der Sensorfläche zu bestimmen. Hierzu kann die proportionale Abhängigkeit des Betrags des Kippwinkels α und des genannten Abstands A genutzt werden. Zudem besteht auch ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Richtung des Winkels ß, den die Verbindungslinie zwischen dem Schnittpunkt 18 und der Auftreffstelle 19 des Lichtstrahls mit einer Bezugslinie, beispielsweise der Trennlinie 17, einschliesst sowie der räumlichen Richtung des Kippwinkel a. Um diese Parameter bestimmen zu können kann beispielsweise ein nicht näher dargestelltes zweidimensionales CCD-Feld als Sensor vorgesehen sein, der eine Vielzahl von Sensorelementen aufweist, die in Spalten und Reihen angeordnet sind. Jedem der Sensorelemente ist hierbei ein bestimmter Wert des Winkels ß sowie ein bestimmter Wert des Abstand zum Schnittpunkt 18 zugeordnet. Ebenso kann als Sensor auch eine CMOS-Kamera vorgesehen sein.In another, not shown embodiment, both the direction and the size of the tilt angle α can be determined relatively accurately. For this purpose, for example, a sensor can be provided which is able to determine the direction and distance of the point of impact of the light beam with respect to the point of intersection 18 of the optical axis 8a on the sensor surface. For this purpose, the proportional dependence of the amount of the tilt angle α and said distance A can be used. In addition, there is also a functional relationship between the direction of the angle β, which includes the connecting line between the intersection point 18 and the point of impingement 19 of the light beam with a reference line, such as the dividing line 17 and the spatial direction of the tilt angle a. In order to be able to determine these parameters, it is possible, for example, to provide a two-dimensional CCD field (not shown in more detail) as a sensor which has a plurality of sensor elements which are arranged in columns and rows. Each of the sensor elements in this case a certain value of the angle ß and a certain value of the distance to the intersection point 18 is assigned. Likewise, as a sensor, a CMOS camera can be provided.

[0029] Schliesslich kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch ein PSD-Sensor zur Ermittlung von Informationen über eine Abweichung der Ist- von der Soll-Position vorgesehen sein. Aufgrund der mit wenig technischem Aufwand verbundenen und der im Wesentlichen lichtintensitätsunabhängigen Auswertbarkeit der Messergebnisse eignen sich hierfür insbesondere analoge PSD-Sensoren. Bei solchen PSD-Sensoren kann beispielsweise auch eine im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung günstige Justierbarkeit möglich sein, wonach sowohl die x- als auch die y-Koor-dinate für die Soll-Position des zu vermessenden Objekts dem Mittelwert des Differenzbetrags zwischen dem maximalen und dem minimalen Messsignal entspricht oder einfach auf den Wert Null eingestellt werden kann. Die Soll-Position kann damit sowohl in x- als auch in y-Richtung exakt in die Mitte des jeweils zur Verfügung stehenden Messbereichs gelegt werden. Dies hat zur Folge, dass bei gleich grossen Abweichungen von der Soll-Position in entweder die eine oder in die andere Richtung - jeweils in Bezug auf die x- oder die y-Koordinatenachse - die Messgrössen jeweils identische Beträge aufweisen und sich diese in Abhängigkeit von der Abweichungsrichtung nur durch das Vorzeichen der Messgrössen unterscheiden. Dies gilt sowohl für Messungen in x- als auch in y-Richtung und führt ebenfalls zu einer erleichterten Aus-wertbarkeit der Messsignale. Ein im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeigneter PSD-Sensor, der eine solche Justierbarkeit beispielsweise mittels Software ermöglicht, wird beispielsweise vom Unternehmen HAMAMATSU unter der Produktbezeichnung PSD S5990-01 angeboten.Finally, in a further preferred embodiment, a PSD sensor for determining information about a deviation of the actual from the desired position may be provided. Due to the low technical complexity and the essentially light intensity-independent evaluability of the measurement results, analogue PSD sensors are particularly suitable for this purpose. In such PSD sensors, for example, a favorable adjustability in connection with the present invention may be possible, according to which both the x and the y coordinates for the desired position of the object to be measured are the mean value of the difference between the maximum and corresponds to the minimum measurement signal or can simply be set to the value zero. The desired position can thus be placed exactly in the middle of the respectively available measuring range both in the x and in the y direction. This has the consequence that with the same size deviations from the desired position in either the one or the other direction - in each case with respect to the x or y coordinate axis - the measured quantities each have identical amounts and these depending on the direction of deviation differ only by the sign of the measured quantities. This applies both to measurements in the x and in the y direction and likewise leads to easier evaluation of the measurement signals. A suitable in connection with the present invention PSD sensor, which allows such adjustability, for example by means of software is offered for example by the company HAMAMATSU under the product name PSD S5990-01.

[0030] In den Fig. 3 bis 5 ist ein Greifer 20 dargestellt, wie er für die automatisierte Handhabung von Reticles in Fabriken zur Produktion von elektronischen Bauteilen, wie beispielsweise Prozessoren, Speicherbausteinen und dergleichen, benutzt werden kann. Der Greifer 20 kann an einer an sich vorbekannten Handhabungsvorrichtung, wie beispielsweise hier einem höhenverstellbaren Drehteller 21, angeordnet und von diesem im Raum bewegt werden. Je nach Anwendungsfall können auch Handhabungsvorrichtungen (Roboter) mit zusätzlichen oder anderen Bewegungsachsen vorgesehen sein.3 to 5 a gripper 20 is shown, as it can be used for the automated handling of reticles in factories for the production of electronic components, such as processors, memory modules and the like. The gripper 20 can be arranged on a previously known handling device, such as here a height-adjustable turntable 21, and moved by this in space. Depending on the application, handling devices (robots) may be provided with additional or different axes of movement.

[0031] Der Greifer 20 weist einen Trägerteil 22 auf, der am Drehteller 21 angebracht und von diesem bewegt wird. Am Trägerteil 22 ist ein Greiferteil 23 des Greifers 20 angeordnet, der mittels eines Antriebs relativ zum Trägerteil 22 beweglich ist (Fig. 4), insbesondere um eine lineare Hubbewegung auszuführen. Der Greiferteil 23 ist gabelförmig ausgebildet und weist eine Querstrebe 24 auf, an der zwei Längsstreben 25, 26 angeordnet sind. Zwischen den beiden mit Abstand und parallel zueinander ausgerichteten Längsstreben 25, 26 kann ein Reticle 5 aufgenommen werden. Das Reticle 5 liegt hierbei mit seinem Pellicle-Teil zwischen den beiden Streben 25, 26 des Greiferteils 23, während der obere Glasteil des Reticles mit seinem Randbereich auf den beiden Streben 25, 26 aufliegt.The gripper 20 has a support member 22 which is mounted on the turntable 21 and moved by this. On the support part 22, a gripper part 23 of the gripper 20 is arranged, which is movable relative to the carrier part 22 by means of a drive (FIG. 4), in particular in order to carry out a linear lifting movement. The gripper part 23 is fork-shaped and has a transverse strut 24 on which two longitudinal struts 25, 26 are arranged. A reticle 5 can be received between the two longitudinal struts 25, 26 aligned at a distance and parallel to one another. The reticle 5 lies here with its pellicle part between the two struts 25, 26 of the gripper part 23, while the upper glass part of the reticle rests with its edge region on the two struts 25, 26.

[0032] Um ein Reticle 5 auf diese Weise aufzunehmen wird der Greiferteil 23 mittels des Roboters zunächst vor dem Reticle positioniert, das sich in einer Aufnahme, beispielsweise eines Reticle-Stockers oder einer Transportbox, befinden kann. Anschliessend wird der Greiferteil 23 aus der in Fig. 3 gezeigten Neutralposition relativ zum Trägerteil 22 auf das Reticle in eine Aufnahme-/Übergabeposition verfahren, sodass sich der Pellicle-Teil des Reticles 5 zwischen den beiden Streben 25, 26 befindet. Anschliessend wird der Greiferteil 23 nach oben verfahren, wodurch der Glasteil des Reticles 5 zur Auflage auf den beiden Streben 25, 26 kommt und hierdurch angehoben wird. Das Reticle 5 ist nun vom Greifer 20 aufgenommen und kann durch Zurückziehen des Greiferteils 23 in dessen Neutralposition aus der Aufnahme entnommen werden. Das Reticle 5 steht nun zum Transport bzw. einer Übergabe, beispielsweise an einen Stepper, bereit.In order to receive a reticle 5 in this way, the gripper part 23 is first positioned by means of the robot in front of the reticle, which can be located in a receptacle, for example a reticle stocker or a transport box. Subsequently, the gripper part 23 is moved from the neutral position shown in FIG. 3 relative to the carrier part 22 on the reticle into a receiving / transfer position, so that the pellicle part of the reticle 5 is located between the two struts 25, 26. Subsequently, the gripper part 23 is moved upward, whereby the glass part of the reticle 5 comes to rest on the two struts 25, 26 and is thereby raised. The reticle 5 is now received by the gripper 20 and can be removed by retracting the gripper part 23 in its neutral position from the recording. The reticle 5 is now ready for transport or a transfer, for example, to a stepper ready.

[0033] Im Zusammenhang mit der Handhabung des Reticles 5 kann die Information von Interesse sein, ob sich das Reticle auf dem Greifer 20 in einer Soll-Position befindet. Um dies detektieren zu können ist der Greifer 20 mit einer erfindungsgemässen Detektionseinrichtung versehen, wie sie in den Fig. 1 und 2 prinzipiell gezeigt ist. Hierbei ist das Laserdiodenmodul 1, der Polarisator 7 sowie der Sensor 15 als erste Baugruppe zusammengefasst und innerhalb eines Gehäuses 27 angeordnet seitlich am Trägerteil 22 befestigt. Eine zweite Baugruppe der Detektionseinrichtung ist am Greiferteil 23 im Bereich der Querstrebe 24 und der Längsstrebe 26 angeordnet. Hierzu befindet sich in der Querstrebe eine Durchgangsbohrung 29, in der die Bikonvexlinse 9 sowie das λ/4-Plättchen 10 angeordnet sind. Wie insbesondere Fig. 5 zu entnehmen ist, ist an der Innenseite der Längsstreben 26 der Spiegel 12 angebracht. Das Laserdiodenmodul und der Polarisator einerseits, sowie die Bikonvexlinse, das λ/4-Plättchen sowie der Spiegel andererseits sind hierbei so zueinander ausgerichtet, dass sie entlang einer gemeinsamen optischen Achse 8 angeordnet sind. Daran ändert sich auch nichts, wenn der Greiferteil 23 in die Aufnahme-/Übergabeposition verfahren wird und sich damit der Abstand der beiden Baugruppen der Detektionseinrichtung vergrössert. Die Detektionseinrichtung ist sowohl in der Neutralposition (Fig. 3), als auch in der Aufnahme-/Übergabeposition (Fig. 4) als auch in jeder Position dazwischen einsatzfähig. Dies gilt sogar während Verfahrbewegungen zwischen den beiden Endpositionen des Greiferteils 23. Mittels der in den Greifer integrierten Detektionseinrichtung kann, während der Greifer ein Reticle erfasst hat, jederzeit eine eventuelle Verkippung des Reticles auf dem Greifer gegenüber einer Soll-Position durch Detektion festgestellt werden. Die Funktionsweise der in den Greifer integrierten Detektionseinrichtung stimmt hierbei mit der zuvor beschriebenen Funktionsweise überein.In connection with the handling of the reticle 5, the information may be of interest as to whether the reticle on the gripper 20 is in a desired position. To be able to detect this, the gripper 20 is provided with a detection device according to the invention, as shown in principle in FIGS. 1 and 2. Here, the laser diode module 1, the polarizer 7 and the sensor 15 is combined as a first assembly and mounted within a housing 27 laterally attached to the support member 22. A second assembly of the detection device is arranged on the gripper part 23 in the region of the transverse strut 24 and the longitudinal strut 26. For this purpose, there is a through hole 29 in the transverse strut, in which the biconvex lens 9 and the λ / 4 plate 10 are arranged. As can be seen in particular from FIG. 5, the mirror 12 is attached to the inside of the longitudinal struts 26. The laser diode module and the polarizer on the one hand, and the biconvex lens, the λ / 4 plate and the mirror on the other hand are aligned with each other so that they are arranged along a common optical axis 8. This also changes nothing if the gripper part 23 is moved into the receiving / transfer position and thus increases the distance between the two modules of the detection device. The detection device can be used both in the neutral position (FIG. 3) and in the pickup / transfer position (FIG. 4) as well as in any position therebetween. This is true even during traversing movements between the two end positions of the gripper part 23. By means of the integrated in the gripper detection device, while the gripper has detected a reticle, any eventual tilting of the reticle on the gripper against a desired position can be detected by detection. The mode of operation of the detection device integrated in the gripper coincides with the above-described mode of operation.

[0034] Es ist hierbei bevorzugt, wenn bereits unmittelbar nach der Aufnahme des Reticles durch den Greifer eine Lagebestimmung des Reticles auf dem Greifer durchgeführt wird. Wird hierbei eine Abweichung der Anordnung des Reticles im bzw. auf dem Greifer von der Soll-Position festgestellt, so kann das Reticle unmittelbar nach seiner Aufnahme wieder abgesetzt und ein neuer Versuch zur positionsgerechten Aufnahme unternommen werden. Durch die Durchführung einer Korrektur der Fehlpositionierung unmittelbar nachdem sie entstanden ist, wird die unproduktive Zeit der Handhabungseinrichtung möglichst gering gehalten.It is hereby preferred if a position determination of the reticle on the gripper is already carried out immediately after the reception of the reticle by the gripper. If a deviation of the arrangement of the reticle in or on the gripper from the desired position is detected, the reticle can be set down again immediately after it has been taken up and a new attempt can be made to position-correct the position. By performing a correction of the incorrect positioning immediately after it has arisen, the unproductive time of the handling device is kept as low as possible.

[0035] Der Greifer weist auf jeder Längsstrebe 25, 26 jeweils eine vordere und eine hintere Auflagestelle zur jeweils näherungsweise punktförmigen Auflage von Reticles im Greifer auf (nicht dargestellt). Die vier Auflagestellen liegen in einer gemeinsamen Ebene, welche der Soll-Position des jeweiligen Reticles entspricht. Insbesondere im Bereich der Auflagestellen können in Bezug auf diese erhabene seitliche Zentrierelemente vorgesehen sein, die verhindern sollen, dass das Reticle beim Transport verrutscht. Bei der Aufnahme eines Reticles kann es nun Vorkommen, dass das Reticle anstelle auf der Auflagestelle auf zumindest einem dieser erhöhten Zentrierelemente und/oder auf den Längsstreben 25, 26 zu liegen kommt. Das Reticle ist hierdurch für den Transport nicht gesichert. Zudem ergibt sich eine Verkippung des Reticles, die sich quantitativ aus der Länge der «angehobenen» Reticlekante (Substratkante) und der Höhe der Zentrierung ermitteln lässt. Die beschriebene Sensorik kann sich diesen Effekt zu Nutze machen und misst mittels Reflexion des Laserstrahls am Reticle genau diese Schräglage.The gripper has on each longitudinal strut 25, 26 each have a front and a rear support point for each approximately point-shaped support of Reticles in the gripper (not shown). The four support points lie in a common plane, which corresponds to the desired position of the respective reticles. In particular, in the area of the support points can be provided with respect to these raised lateral centering, which should prevent the reticle from slipping during transport. When taking up a reticle, it may now happen that the reticle comes to lie on at least one of these raised centering elements and / or on the longitudinal struts 25, 26 instead of on the support point. The reticle is thus not secured for transport. In addition, there is a tilting of the reticle, which can be quantitatively determined from the length of the «raised» reticle edge (substrate edge) and the height of the centering. The described sensor technology can make use of this effect and measures precisely this oblique position by means of reflection of the laser beam on the reticle.

[0036] Mit der am Greifer angeordneten Detektionseinrichtung kann auch überprüft werden, ob ein Reticle oder ein sonstiges Substrat vom Greifer 20 verkippfrei wieder abgesetzt bzw. übergeben wurde. Hierzu kann eine Reflexionsmessung durchgeführt werden unmittelbar nachdem das Reticle vom Greifer auf eine Aufnahme abgesetzt wurde und sich die Auflagestellen des Greifers nur geringfügig unterhalb der Unterseite des Reticles befinden. Insbesondere in dieser Position des Greifers lässt sich mit der Detektionseinrichtung des Greifers eine mögliche Verkippung des Reticles in der greiferfremden Aufnahme mit ausreichender Genauigkeit bestimmen.With the arranged on the gripper detection device can also be checked whether a reticle or other substrate from the gripper 20 was tilted off again or handed over. For this purpose, a reflection measurement can be carried out immediately after the reticle has been deposited by the gripper on a receptacle and the support points of the gripper are only slightly below the bottom of the reticle. In particular, in this position of the gripper can be determined with sufficient accuracy with the detection device of the gripper a possible tilting of the reticle in the gripper-foreign recording.

[0037] In nicht dargestellten anderen Ausführungsformen kann der Greifer zur Aufnahme anderer Substrate als Reticles ausgebildet sein, insbesondere zur Aufnahme von Wafern. Der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise des Greifers und insbesondere der Detektionseinrichtung kann hierbei gegenüber der Ausführungsform der Fig. 3 bis 5 unverändert bleiben.In other embodiments, not shown, the gripper for receiving other substrates may be formed as reticles, in particular for receiving wafers. The basic structure and the mode of operation of the gripper and in particular of the detection device can in this case remain unchanged with respect to the embodiment of FIGS. 3 to 5.

Bezugszeichenliste [0038] 1 Laserdiodenmodul 2 Laserlichtstrahl 2a reflektierter Lichtstrahl 3 Abbildungsoptik 4 Oberfläche 5 Objekt (Reticle) 6 Blende 7 Polarisator 7a Oberfläche 7b Oberfläche 8 optische Achse 8a optische Achse 9 Bikonvexlinse 10 λ/4-Plättchen 12 Spiegel 15 Sensor 15a-d Sensorelement 16 Trennlinie 17 Trennlinie 18 Schnittpunkt 19 Auftreffstelle 20 Greifer 21 Drehteller 22 Trägerteil 23 Greiferteil 24 Querstrebe 25 Längsstrebe 26 Längsstrebe 27 GehäuseREFERENCE SIGNS LIST 1 Laser diode module 2 Laser light beam 2a Reflected light beam 3 Imaging optics 4 Surface 5 Object (reticle) 6 Aperture 7 Polarizer 7a Surface 7b Surface 8 Optical axis 8a Optical axis 9 Biconvex lens 10 λ / 4 plate 12 Mirror 15 Sensor 15a-d Sensor element 16 Dividing line 17 Dividing line 18 Intersection 19 Impact point 20 Gripper 21 Turntable 22 Carrier part 23 Gripper part 24 Cross strut 25 Longitudinal strut 26 Longitudinal strut 27 Housing

Claims (10)

Patentansprücheclaims 1. Detektionseinrichtung zur Ermittlung von Positions- und/oder Anwesenheitsinformationen von Substraten aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, die einen Sensor zur Ermittlung der Positionsinformation mittels einer Auswerteeinheit unter Zuhilfenahme eines auf eine Soll-Position gerichteten Lichtstrahls eines Lichtemitters aufweist, gekennzeichnet, durch den mit zumindest einem Lichtstrahl (2) auf eine Oberfläche (4) eines Substrats richtbaren Lichtemitter sowie den mit zumindest einer lichtsensitiven Sensorfläche versehenen Sensor (15), wobei mit dem Sensor Positionsinformationen und/oder Anwesenheitsinformationen zu einer Auftreffstelle des von der Oberfläche (4) des Substrats reflektierten Lichts des Lichtstrahls auf der Sensorfläche ermittelbar sind.1. Detection device for determining position and / or presence information of substrates from the field of manufacturing electronic components, which has a sensor for determining the position information by means of an evaluation unit with the aid of a directed to a desired position light beam of a light emitter, characterized by the with at least one light beam (2) on a surface (4) of a substrate directable light emitter and provided with at least one light sensitive sensor surface sensor (15), wherein the sensor position information and / or presence information to a point of impact of the surface (4) of Substrate reflected light of the light beam can be determined on the sensor surface. 2. Detektionseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den mit zumindest zwei lichtsensitiven Sensorelementen (15a, 15b, 15c, 15d) versehenen Sensor (15), mit dem im Wesentlichen gleichzeitig und unabhängig voneinander Positionsinformationen zu einer Auftreffstelle des von der Oberfläche (4) des Substrats reflektierten Lichts des Lichtstrahls auf zumindest einem der mindestens zwei Sensorelementen ermittelbar sind.2. Detection device according to claim 1, characterized by the at least two light-sensitive sensor elements (15a, 15b, 15c, 15d) provided sensor (15), with the substantially simultaneously and independently of each other position information to a point of impact of the surface (4) of the Substrate reflected light of the light beam can be determined on at least one of the at least two sensor elements. 3. Detektionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinheit Signale der Sensorfläche zuführbar sind und in Abhängigkeit der Signale der Sensorfläche eine mögliche Abweichung der Ist-Position des Substrats von einer Soll-Position oder eine Anwesenheit oder ein Fehlen des Substrats in einer Soll-Position automatisiert feststellbar ist.3. Detection device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation unit signals can be fed to the sensor surface and in dependence of the signals of the sensor surface a possible deviation of the actual position of the substrate from a desired position or a presence or absence of the substrate in a target position can be determined automatically. 4. Detektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Sensorsignale das Vorhandensein eines möglichen Kippwinkels, insbesondere eines räumlichen Kippwinkels, des Substrats in Bezug auf eine Soll-Position derart feststellbar ist, dass Mittel der Detektionseinrichtung zur Ermittlung von Informationen über einen möglichen Kippwinkel vorgesehen sind, mit denen in Abhängigkeit von einer Abweichung einer Auftreffstelle des reflektierten Lichts auf dem Sensor (15) mit einer maximalen Intensität des auftreffenden Lichts von einer Sollstelle der maximalen Lichtintensität auf dem Sensor Informationen über den Kippwinkel feststellbar sind.4. Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that in dependence of the sensor signals, the presence of a possible tilt angle, in particular a spatial tilt angle of the substrate with respect to a desired position is determined such that means of the detection device for determining information about a possible tilt angle is provided, with which information about the tilt angle can be determined depending on a deviation of a point of impact of the reflected light on the sensor (15) with a maximum intensity of the incident light from a desired location of the maximum light intensity on the sensor. 5. Detektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Lichtemitter, insbesondere einen Laser, dessen Licht auf eines oder mehrere folgender optisch aktiver Elemente gerichtet ist: - eine Sammellinse, - einen Zirkularpolarisator, wie beispielsweise ein λ/4-Plättchen, und - einen Spiegel (12), wobei das vom Lichtemitter ausgesandte Licht zumindest eines der optisch aktiven Elemente sowohl auf einem Weg vom Lichtemitter zur Oberfläche (4) des jeweiligen Substrats als auch auf dem Weg von der Oberfläche zum Sensor durchläuft, und eine Anordnung des Sensors (15) vorgesehen ist, bei welcher ein Polarisator (7) vom Substrat reflektiertes Licht auf den Sensor (15) reflektiert.5. Detection device according to one of the preceding claims, characterized by a light emitter, in particular a laser whose light is directed to one or more of the following optically active elements: - a converging lens, - a circular polarizer, such as a λ / 4-plate, and - a mirror (12), wherein the light emitted by the light emitter passes through at least one of the optically active elements both on a path from the light emitter to the surface (4) of the respective substrate and on the way from the surface to the sensor, and an arrangement of the sensor ( 15) is provided, in which a polarizer (7) reflects light reflected from the substrate onto the sensor (15). 6. Detektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) mit vier, vorzugsweise gleichen, in Form von Quadranten zueinander angeordneten lichtsensitiven Sensorelementen versehen ist.6. Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (15) with four, preferably the same, is provided in the form of quadrants to each other arranged light-sensitive sensor elements. 7. Detektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Sensorelemente, die in einer Ebene in Form von Reihen und Spalten angeordnet sind, und durch eine Auswerteeinheit, mit der aufgrund von Signalen der in Reihen und Spalten angeordneten Sensorelemente (15a, 15b, 15c, 15d) Informationen über die Richtung und/oder den Betrag eines räumlichen Kippwinkel des Substrats in Bezug auf eine Soll-Position ermittelbar sind.7. Detection device according to one of the preceding claims, characterized by sensor elements which are arranged in a plane in the form of rows and columns, and by an evaluation unit with which due to signals of the arranged in rows and columns sensor elements (15a, 15b, 15c, 15d) information about the direction and / or the amount of a spatial tilt angle of the substrate with respect to a desired position can be determined. 8. Greifer (20) zur Handhabung von Substraten aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, der mit Greifelementen zur Aufnahme von zumindest einem Substrat, sowie einer optischen Detektionseinrichtung zur Ermittlung einer Fehlpositionierung und/oder Anwesenheit eines Substrats versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, und einen Trägerteil (22) und einen relativ zu diesem beweglichen und mit Aufnahmeelementen zur Aufnahme von zumindest einem Substrat versehenen Greiferteil (23) aufweist, wobei eine erste Baugruppe mit optisch aktiven Elementen der Detektionseinrichtung am Trägerteil und eine zweite Baugruppe mit optisch aktiven Elementen der Detektionseinrichtung am Greiferteil angeordnet ist, und mittels der Detektionseinrichtung in jeder beliebigen Relativposition zwischen dem Trägerteil (22) und dem Greiferteil (23) Informationen über eine Fehlpositionierung und/oder Anwesenheit eines im Greifer angeordneten Substrats ermittelbar sind, wobei am Trägerteil des Greifers zumindest der Lichtemitter sowie der Sensor angeordnet sind.8. gripper (20) for handling substrates from the field of manufacturing electronic components, which is provided with gripping elements for receiving at least one substrate, and an optical detection device for detecting a mispositioning and / or presence of a substrate, characterized in that the Detection device according to one of claims 1 to 7 is formed, and a support member (22) and a relative to this movable and provided with receiving elements for receiving at least one substrate gripper part (23), wherein a first assembly with optically active elements of the detection device on Carrier part and a second module with optically active elements of the detection device is arranged on the gripper part, and by means of the detection device in any relative position between the carrier part (22) and the gripper part (23) information about a mispositioning and / or presence of a gripping he arranged substrate can be determined, wherein at least the light emitter and the sensor are arranged on the carrier part of the gripper. 9. Verfahren zur Detektion von Abweichungen einer Ist- von einer Soll-Position eines Substrats aus dem Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile, insbesondere bei einer Anordnung von zumindest einem Substrat in einem Greifer, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl (2) auf eine Oberfläche (4) des Substrats gerichtet wird und aufgrund einer Position des Auftreffens eines von der Oberfläche (4) reflektierten Lichtstrahls auf einen Sensor (15) auf eine Übereinstimmung oder Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position geschlossen wird.9. A method for detecting deviations of an actual and a desired position of a substrate from the field of production of electronic components, in particular in an arrangement of at least one substrate in a gripper, characterized in that a light beam (2) on a surface ( 4) of the substrate, and due to a position of impact of a light beam reflected from the surface (4) on a sensor (15) being made to coincide or deviate from the actual position from the target position. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mögliche Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position des Substrats durch Ermittlung von zwei Koordinaten, insbesondere von kartesischen Koordinaten - oder davon abhängigen Messgrössen - der Auftreffstelle des Lichts auf einer Sensorfläche des Sensors (15) vorgenommen wird.10. The method according to claim 9, characterized in that a possible deviation of the actual position of the target position of the substrate by determining two coordinates, in particular of Cartesian coordinates - or dependent thereon variables - the point of impact of the light on a sensor surface of the sensor (15).
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