DE10028569A1 - Vorrichtung zum Positionieren scheibenförmiger Objekte - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Positionieren scheibenförmiger Objekte (1) soll die Produktivität bei der Untersuchung von Vorder- und Rückseiten der Objekte erhöhen und die negativen Auswirkungen eines großflächigen Kontakts zwischen einer Halterung (9) und dem Objekt auf die Materialeigenschaften des Objekts verringern. Die Vorrichtung umfaßt einen drehbaren Tisch (2), der in einer xy-Einstellebene eingestellt werden kann und eine Plattform (3) aufnimmt. An der Plattform ist ein gabelförmiger Rahmen (8) so angebracht, daß er um eine Drehachse drehbar ist, die zur Oberfläche der Plattform senkrecht ist und deren Neigungswinkel in bezug auf die xy-Einstellebene eingestellt werden kann. An den Gabelenden besitzt der gabelförmige Rahmen eine weitere Drehachse, die senkrecht zur Drehachse des gabelförmigen Rahmens ist und um die eine rahmenförmige Objekthalterung (9) so angebracht ist, daß sie in der rahmenförmigen Halterung drehbar ist, um das Objekt zu drehen. Die rahmenförmige Objekthalterung, die das Objekt an seinem Kantenbereich trägt, umgibt ein Zentrum (M), durch das eine zur Einstellebene parallele Schwenkachse verläuft. Der Neigungswinkel der zweiten Drehachse wird in bezug auf die xxy-Einstellebene eingestellt. Vorrichtungen dieser Art können für die Positionierung flacher Objekte im Raum und insbesondere für die Untersuchung von Halbleiterwafern oder flachen Platten verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Erzielung verschiedener Neigungswinkel ebener Objekte in bezug auf eine Bezugsebene und einer Drehung des Objekts um eine Achse, die zur Oberfläche des Objekts senkrecht ist. Vorrichtungen dieser Art können für die Positionierung flacher Objekte, insbesondere für die Untersuchung von Substraten wie etwa von Halbleiterwa­ fern oder von flachen Platten, verwendet werden.

Technische Lösungen, die bisher bekannt sind, arbeiteten auf der Grundlage eines dreidimensional einstellbaren Aufnahmeelements für die zu untersu­ chenden Halbleiterwafer, wobei das Element mit einer Unterdrucksaugvor­ richtung versehen ist, die dazu dient, den Wafer zu halten. Das Aufnahmeele­ ment hält den Halbleiterwafer während des Untersuchungsprozesses und ermöglicht kraft seiner Konstruktion eine Drehbewegung bei unterschiedlichen Neigungswinkeln in bezug auf den Beleuchtungsstrahlweg oder die Untersu­ chungsrichtung.

In einem bekannten Positionierungssystem dieser Art, wie es beispielsweise in US 5 096 291 offenbart ist, wird von einer Halterung Gebrauch gemacht, die so angelenkt ist, daß ihr die Ausführung der Bewegungen möglich ist. Betäti­ gungselemente in Form von Mitnehmern übertragen die Bewegungen an die Halterung von einem Ring, dessen Neigungswinkel einstellbar ist und der mit einer drehbaren Spindel konzentrisch gekoppelt ist.

Alle Lösungen, die mit Hilfe einer Unterdrucksaugvorrichtung arbeiten, besitzen den Nachteil, daß die Betrachtung von hinten stark eingeschränkt ist.

Wenn der Halbleiterwafer wie bisher durch einen stark oberflächenartigen Kontakt gehalten wird, kann eine Migration eine unerwünschte Durchschlags­ wirkung auf die beabsichtigten Wafereigenschaften haben. Darüber hinaus gehen jüngere technologische Anforderungen dahin, daß der Halbleiterwafer nur in einem eng definierten Kantenbereich mit Halterelementen in Kontakt gebracht werden darf. Der gesamte hintere Bereich ist als Kontaktfläche ebenfalls ungeeignet.

Das aus US 5 096 291 bekannte System hat eine weitere Einschränkung aufgrund der Verwendung von Mitnehmern zur Folge, die lediglich die Erzielung eines eingeschränkten Bewegungsbereichs durch die Halterung zulassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Produktivität bei der Untersu­ chung der Vorder- und Rückseiten scheibenförmiger Objekte zu erhöhen und die nachteilige Auswirkung eines großflächigen Kontakts zwischen der Halterung und dem scheibenförmigen Objekt auf die Materialeigenschaften des scheibenförmigen Objekts zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Positionieren scheibenförmiger Objekte nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren unabhängigen Ansprüchen sowie in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Vorrichtung umfaßt einen Tisch, der in einer xy-Einstellebene eingestellt und um eine zur Einstellebene senkrechte erste Drehachse gedreht werden kann und eine Plattform aufnehmen soll. An der Plattform ist ein gabelförmi­ ger Rahmen so angebracht, daß er um eine zu ihrer Oberfläche senkrechte zweite Drehachse drehbar ist, wobei sein Neigungswinkel in bezug auf die Einstellebene einstellbar ist. An seinen Gabelenden besitzt der gabelförmige Rahmen eine dritte Drehachse, die zur zweiten Drehachse senkrecht ist und um die eine rahmenförmige Objekthalterung so angebracht ist, daß sie in dem gabelförmigen Rahmen drehbar ist, um das Objekt zu drehen. Die rahmenför­ mige Objekthalterung, die das Objekt an seinem Kantenbereich trägt, umgibt ein Zentrum, durch das eine Schwenkachse verläuft, die zur Einstellebene parallel ist und den Neigungswinkel der zweiten Drehachse in bezug auf die Einstellebene einstellen soll.

Der Tisch, der in der xy-Einstellebene eingestellt werden kann, gewährleistet, daß die Übertragung des Objekts zur rahmenförmigen Objekthalterung genau passend erfolgen kann, wobei jegliche Verschiebung des Objekts auf Unter­ stützungselementen vermieden werden kann. Außerdem ergibt sich eine positive Wirkung auf die Produktivität, da es möglich ist, Arbeitsschritte wie etwa eine Vorausrichtung des Objekts und hierzu erforderliche Vorrichtungen wegzulassen.

Durch eine gekrümmte Führung, in der die Plattform für die Einstellung des Neigungswinkels in bezug auf den Tisch angebracht ist, wird eine stabile Basis für die Drehung des Objekts erzeugt. Eine Anbringung, die gut unterhalb des Objekts ausgeführt werden kann, kann dadurch einfach von dem Bereich des unterstützten Objekts getrennt und somit vor Teilchen geschützt werden. Da die Schwenkachse der gekrümmten Führung, die parallel zur Einstellebene orientiert ist, durch das Zentrum der rahmenförmigen Objekthalterung ver­ läuft, steht die Neigung der Plattform mit der Neigung des Objekts in einer direkten Verbindung.

Die Drehung um die erste Drehachse kann ebenfalls in sehr stabiler Weise unterhalb des Objekts ausgeführt werden und ermöglicht eine einfache Anpassung der Vorrichtung an die Handhabungsrichtung eines Systems höherer Stufe.

Der Drehantrieb für den gabelförmigen Rahmen, mit dessen Hilfe die Drehung des Objekts um seine Mittelsenkrechte erzielt werden kann, kann ebenfalls zum großen Teil unterhalb des Objekts und in wirtschaftlicher Weise angeord­ net werden. Die Mittelsenkrechte kann durch Drehen des gabelförmigen Rahmens, durch Neigen der Plattform und folglich des Objekts relativ zur Ein­ stellebene und durch eine Drehung des Tisches, die diesen Bewegungen überlagert ist, auf alle erforderlichen Winkel im Raum eingestellt werden.

Der einzige Antrieb, der für die Drehung des Objekts um 180° vorgesehen ist, kann bei geringen Kosten in ein Gehäuse eingesetzt werden. Grundsätzlich kann das Objekt in alle Positionen geschwenkt werden, selbst wenn das Objekt momentan gedreht wird.

Die rahmenförmige Objekthalterung ist mit Klemmvorrichtungen versehen, zwischen denen der Kantenbereich des Objekts eingeklemmt werden kann, wenn das Objekt gehalten wird, wobei die Klemmvorrichtungen Auflagen für den Kantenbereich sowie Kontaktdruckelemente umfassen, die zum Objekt bewegt werden können, um den Kantenbereich des Objekts gegen die Aufla­ gen zu pressen, und vom Objekt wegbewegt werden können, um die Klemm­ vorrichtungen zu lösen. Es ist vorteilhaft, wenn für die Ermöglichung der Einstellung jedes Kontaktdruckelements jedes Kontaktdruckelement an einem Federelement befestigt ist, das an der rahmenförmigen Objekthalterung vorgesehen ist, und zu dem zu haltenden Objekt vorbelastet ist, wobei mit dem Federelement ein Zugelement in Eingriff ist, das betätigt werden kann, um die Klemmvorrichtung freizugeben. Als Zugelement sind insbesondere einge­ klemmte Drähte geeignet, die aus einer formerhaltenden Legierung hergestellt sind und bei Erwärmung ihre Länge reduzieren. Es ist möglich, die Drähte einfach durch Verbinden mit einer elektrischen Schaltung zu erwärmen. Es ist außerdem vorteilhaft, daß für eine Reduzierung der Kontaktflächen des zu haltenden Objekts die Auflagen und die Kontaktdruckelemente gekrümmte Oberflächen besitzen, die im eingeklemmten Zustand mit angefasten Kanten des Kantenbereichs des Objekts in Eingriff sind, und daß jede Klemmvorrich­ tung mit einem Sensor an der rahmenförmigen Objekthalterung versehen ist, um den eingeklemmten und nicht eingeklemmten Zustand des Objekts zu erfassen. Die rahmenförmige Objekthalterung umfaßt ferner einen offenen Bereich für einen Zugriff einer Handhabungsvorrichtung, um das Objekt zuzuführen und zu entfernen.

Die besonderen Vorteile der rahmenförmigen Objekthalterung sind, daß keine problematischen Beleuchtungsschatten oder Behinderungen bei der Betrach­ tung der interessierenden Fläche am Objekt entstehen, wenn dieses untersucht wird. Das Objekt hat keinerlei Flächenkontakt, sondern lediglich einen Punktkontakt mit seiner schrägen Kante auf den gekrümmten Auflagen, die aus einem Inertmaterial hergestellt sind und keinerlei Kratzspuren hinterlassen. Da die Klemmvorrichtungen mit dem Objekt in Bereichen in Eingriff sind, in denen im Produktionsprozeß keine Strukturierung erfolgt, kann das Objekt nahezu vollständig und von beiden Seiten betrachtet werden. Durch Vorsehen einer ausreichend großen Anzahl von Klemmvorrichtungen kann sichergestellt werden, daß irgendwelche Kerben oder Abflachungen, die im Klemmbereich zufällig vorhanden sein könnten, nicht zu einem erheblichen Klemmverlust führen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 ein Bewegungsachsensystem, das in der Positionierungsvorrichtung verwendet wird;

Fig. 2 die Positionierungsvorrichtung mit einem darin befindlichen Objekt in horizontaler Stellung;

Fig. 3 die Positionierungsvorrichtung in einer perspektivischen Darstel­ lung von unten;

Fig. 4 die Positionierungsvorrichtung in einer Rückansicht, in der das Objekt geneigt ist;

Fig. 5 ein grundlegendes Diagramm zur Erläuterung der Erfassung der Position des Objekts;

Fig. 6 die Positionierungsvorrichtung in einer perspektivischen Darstel­ lung von vorn und von oben, wobei das Objekt geneigt ist;

Fig. 7 eine ummantelte rahmenförmige Objekthalterung;

Fig. 8 eine Einzelheit der geöffneten Objekthalterung; und

Fig. 9 einen Schaltplan zur Erläuterung der Funktionsweise der Objekthalterung.

Das Diagramm von Fig. 1, das die Bewegungsachsen erläutert, soll verdeutli­ chen, wie ein scheibenförmiges Objekt 1, z. B. ein Halbleiterwafer oder eine flache Platte, mit der betrachteten Vorrichtung im Raum positioniert werden kann, um untersucht zu werden.

Das Objekt 1, das für eine Untersuchung der Vorderseite und der Rückseite um eine Drehachse W gedreht werden kann, kann zunächst um eine Drehachse δ gedreht werden, die durch das Zentrum M des Objekts 1 verläuft und in der gezeigten Untersuchungsposition der Mittelsenkrechten des Objekts 1 ent­ spricht. Wenn im betrachteten Beispiel ein Halbleiterwafer verwendet wird, verläuft die Drehachse W längs seines Durchmessers. Die Drehachse δ kann in bezug auf eine vertikale z-Achse eines Bezugssystems längs eines kreisförmi­ gen Bogens B durch eine Schwenkbewegung um unterschiedliche Neigungs­ winkel geneigt werden. Die zugeordnete Schwenkachse verläuft ebenfalls durch das Zentrum M und ist zu einer xy-Einstellebene parallel, die im Bezugssystem eine horizontale Stellung einnimmt. In der in Fig. 1 gezeigten Position stimmt die Schwenkachse mit der Drehachse W überein. Den Ein­ stellungen um die Drehachse W und die Drehachse δ sowie der Einstellung der Neigung in bezug auf die vertikale z-Achse und folglich in bezug auf die xy- Einstellebene können eine Drehbewegung um die z-Achse und xy-Translati­ onsbewegungen in der xy-Einstellebene überlagert werden.

Das bisher mittels eines Achsenmodells veranschaulichte Positionierungssy­ stem wird nun hinsichtlich seiner strukturellen Konfiguration erläutert.

In der Positionierungsvorrichtung nach Fig. 2 befindet sich das Objekt 1 in Form eines zu positionierenden Halbleiterwafers in einer Position, in der sowohl die Zuführung als auch die Entfernung des Objekts 1 stattfinden kann. In dieser horizontalen Stellung, in der das Objekt 1 parallel zur xy-Einstell­ ebene ausgerichtet ist, stimmen die Drehachse δ und die vertikale z-Achse des Bezugssystems überein.

Ein xyϕ-Tisch 2, der in der xy-Einstellebene eingestellt und um die z-Achse gedreht werden kann, trägt eine Plattform 3, deren Neigungswinkel in bezug auf die xy-Einstellebene durch eine Schwenkbewegung um eine Schwenk­ achse S mittels einer gekrümmten Führung eingestellt werden kann.

Hierzu sind an dem xyϕ-Tisch 2 Führungsschienen 4, 5, in denen die Plattform 3 mit Hilfe von Gleitern 6, 7 geführt wird, befestigt. Ein gabelförmiger Rahmen 8, der an der Plattform 3 so angebracht ist, daß er um eine zur Oberfläche der Plattform 3 senkrechte und der δ-Achse entsprechende Achse drehbar ist, wirkt als Träger für eine rahmenförmige Objekthalterung 9. Die rahmenförmige Objekthalterung 9 umgibt ein Zentrum M', das im Fall des betrachteten Objekts 1 mit dem Zentrum M des letzteren übereinstimmt. An seinen Gabelenden weist der gabelförmige Rahmen 8 Lager und Antriebsele­ mente 10, 11 auf, mittels derer die rahmenförmige Objekthalterung 9 drehbar um eine der Drehachse W entsprechende Achse angebracht ist. Durch die Drehung der rahmenförmigen Objekthalterung 9 kann das Objekt 1 für eine Untersuchung beider Seiten gedreht werden. Der gabelförmige Rahmen 8 besitzt eine entsprechende Weite. Die Schwenkachse S, die zur xy-Einstell­ ebene parallel ist, verläuft durch das Zentrum M', so daß das Objekt 1 durch die Schwenkbewegung ebenfalls in bezug auf die xy-Einstellebene geneigt wird. Falls das Objekt 1 ein Halbleiterwafer ist, stimmt im vorliegenden Beispiel die Schwenkachse S mit dem Durchmesser des Halbleiterwafers überein.

Die Unteransicht der Positionierungsvorrichtung in Fig. 3 zeigt einen großen Teil der Komponenten des xyϕ-Tisches 2 und seiner Antriebseinrichtung. Eine Positionierungsplatte 16, die in x- und y-Richtung auf Wälzlagern 13, 14 und 15 verschoben werden kann, ist auf einer Grundplatte 12 vorgesehen, die am Fußgestell befestigt ist. An der Positionierungsplatte 16 sind Servomotoren 17 und 18 für die x-Richtung bzw. für die y-Richtung befestigt. Die Kraftübertra­ gung erfolgt durch Antriebsspindeln 19, 20, deren Spindelmuttern durch die Rotoren der Servomotoren 17, 18 gebildet sind. Die Antriebsspindeln 19, 20 sind mittels Befestigungsvorrichtungen 21, 22 befestigt und mit der Grund­ platte 12 mit Hilfe von Blattfederkupplungen verbunden. Von den Blattfeder­ kupplungen ist nur diejenige, die mit 23 bezeichnet ist und sich bei der Antriebsspindel 19 für die Einstellung der x-Richtung befindet, gezeigt. Schließlich ist an der Positionierungsplatte 16 eine Tischplatte 24 in der Weise angebracht, daß sie um die z-Achse mittels (nicht gezeigter) Lager drehbar ist, wobei die von einem Antriebsmotor 25 erzeugte Leistung an die drehbare Tischplatte 24 mittels eines (ebenfalls nicht gezeigten) Zahnriemenantriebs übertragen wird. Falls einer der Servomotoren 17, 18 eingeschaltet wird, wer­ den die Positionierungsplatte 16 und der entsprechende Servomotor 17 oder 18 in bezug auf die Grundplatte 12 verschoben. Die Blattfedern der Blattfeder­ kupplungen besitzen jeweils in einer zur entsprechenden Verschiebungsrich­ tung senkrechten Richtung eine Stabilisierungswirkung.

Da sich die Positionierungsplatte 16 in bezug auf die Grundplatte 12 unabhän­ gig von den Wirkungen der Blattfederkupplungen frei bewegen kann, sind Transportbefestigungen 26 für den Transport vorgesehen, durch die beide Platten 12, 16 miteinander verbunden werden können.

Unter der Plattform 3 befindet sich ein Antriebsmotor 27 (siehe Fig. 4) für den gabelförmigen Rahmen 8 und ein Antriebsmotor 28 (siehe Fig. 2, in Fig. 4 um der Klarheit willen nicht gezeigt) für die gekrümmte Führung. Das Objekt 1 ist außerdem gegenüber Teilchen von den beiden Motoren 27, 28 abgeschirmt, die ebenso wie zugeordnete Zahnräder und Führungselemente durch ein becherförmiges Teil 29 (siehe Fig. 4, in Fig. 2 um der Klarheit willen nicht gezeigt) eingeschlossen sind.

Das Teil 29 dient ferner als Befestigungselement für sechs Sensoren 30, 31, 32, 33, 34 und 35, die die Position des Objekts 1 erfassen, wenn dieses der Positionierungsvorrichtung zugeführt wird, insbesondere, wenn es mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Handhabungsarms zur rahmenförmigen Objekthalte­ rung 9 transportiert wird. Entsprechende Öffnungen im Teil 29 lassen eine klare Sicht auf das Objekt 1 zu. Von den Sensoren sind in Fig. 4 nur vier, die mit 30, 31, 34 und 35 bezeichnet sind, gezeigt. Die anderen Sensoren 32 und 33 können in der Grunddarstellung von Fig. 5 gesehen werden, mit deren Hilfe die Ausrichtung der Positionierungsvorrichtung in bezug auf das zuzuführende Objekt 1 genauer beschrieben wird.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind für den Ausrichtprozeß die Servomotoren 17 und 18, die auf dem xyϕ-Tisch 2 für die Einstellung in den x- und y-Richtungen vorgesehen sind, mit Steuervorrichtungen 36, 37 verbunden, die mit Ausgän­ gen einer Einheit 38 für die Bestimmung von Positionierungsvektoren verbun­ den sind. Die Eingänge der Einheit 38 sind mit den Sensoren 30, 31, 32, 33, 34 und 35 verbunden.

Sobald das Objekt 1 über der rahmenförmigen Objekthalterung 9, die sich in einer horizontalen Stellung befindet, positioniert ist, werden die Auflage­ punkte des Objekts 1 in bezug auf die erforderliche Zufuhrposition mit Hilfe der Sensoren 30, 31, 32, 33, 34 und 35 bestimmt. Daraus berechnet die Einheit 38 Positionierungsvektoren, die in die entgegengesetzte Richtung zum ent­ sprechenden Auflagepunkt zeigen, um die entsprechenden manipulierten Variablen für die Servomotoren 17 und 18 in den Steuervorrichtungen 36, 37 zu bestimmen. Dies hat eine Einstellung des xyϕ-Tisches 2 in der xy-Einstell­ ebene zur Folge. Dieser Prozeß wird solange fortgesetzt, bis keiner der Sensoren 30, 31, 32, 33, 34 und 35 das Vorhandensein des Objekts 1 in seinem Erfassungsbereich erfassen kann. Die Positionierungsvorrichtung ist relativ zum Objekt 1 in die Zufuhrposition bewegt worden.

Um die Plattform 3 mit Hilfe der gekrümmten Führung zu neigen, ist ein Neigungsantrieb vorgesehen, wie in Fig. 6 gezeigt ist, wobei in diesem Neigungsantrieb der Antriebsmotor 28 mit einem Spindelantrieb 39 verbunden ist, der einen Pfosten 40 längs einer geradlinigen Führung 42 in der mit 41 bezeichneten Richtung einstellt. Auf dem Pfosten 40 sitzt eine Hülse 44, die vertikäl in Richtung des Pfeils 43 verschoben werden kann und mit der Plattform 3 mittels eines drehbar angebrachten Antriebselements 45 in Eingriff gelangen kann. Falls der Pfosten 40 in der Richtung 41 bewegt wird, wird die Plattform 3 auf der gekrümmten Führung geschwenkt. Da die Plattform 3 während der Schwenkbewegung wegen ihrer Verbindung mit der gekrümmten Führung unterschiedliche vertikale Stellungen einnimmt, ist während der Kraftübertragung zum geradlinigen Antrieb ein Höhenausgleich erforderlich. Diesem Zweck dienen die auf dem Pfosten 40 verschiebbare Hülse 44 und die drehbare Anbringung des Antriebselements 45.

Für den betrachteten besonderen Fall des Haltens eines Halbleiterwafers be­ sitzt die rahmenförmige Objekthalterung 9, die in den Fig. 7 und 8 im einzel­ nen dargestellt ist, einen ringförmigen Entwurf und enthält einen offenen Be­ reich 46 für den Zugriff einer Handhabungsvorrichtung, um das Objekt 1 zuzuführen und zu entfernen. Entlang des kreisförmigen Rings sind acht Klemmvorrichtungen 47 in der Weise verteilt, daß sie in vier Paaren einander gegenüberliegen. Die Anzahl der einzelnen Halterungen gewährleistet ein zuverlässiges Halten des Objekts 1 selbst dann, wenn eine der Klemmvorrich­ tungen 47 wegen der besonderen Form des Objekts 1 funktionslos ist. Um das Objekt 1 zu halten, sind vertikal einstellbare Auflagen 48, die in einer gemein­ samen Auflageebene liegen, an einem angewinkelten Unterstützungskörper 49 in der Weise befestigt, daß sie in den durch den kreisförmigen Ring umschlos­ senen Raum vorstehen. Die Auflagen 48 sind aus einem Inertmaterial herge­ stellt und besitzen eine gekrümmte Oberfläche, so daß nur ein einziger Punktkontakt mit dem Kantenbereich eines darauf liegenden Objekts 1 vorhanden ist. Die Objekthalterung 9 sollte die Objekte 1 nur in einem Kantenbereich halten, der nicht für die Ausbildung strukturierter Bereiche im Herstellungsprozeß vorgesehen ist. Es ist vorteilhaft, wenn das Objekt 1 auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Fasen im Kantenbereich aufliegt. Die andere Fase ist für einen Kontakt mit kugelförmigen Kontaktdruckele­ menten 50 vorgesehen, die ebenso aus einem Inertmaterial, Keramik oder Saphir, hergestellt sind. Die Kontaktdruckelemente 50 machen das Objekt 1 unbeweglich, wobei ein Bereich unterhalb ihres Durchmessers das Objekt 1 gegen die Punktauflagen 48 preßt. Die notwendige Kontaktdruckkraft wird durch Blattfedern 51 erzeugt, die mit einem Ende an ersten Haltesockeln 52 befestigt und in Richtung zum Objekt 1, das durch die Klemmung zwischen den Auflagen 48 und den Kontaktdruckelementen 50 unbeweglich gemacht werden soll, vorbelastet sind. Die Kontaktdruckelemente 50 sind mit dem anderen, frei beweglichen Ende der Blattfeder 51 befestigt. Die Gegenkraft, die für die Aufhebung der Unbeweglichmachung erforderlich ist, wird mit Hilfe von Zugelementen erzeugt, die mit den Blattfedern 51 über Hebel 53 in Eingriff sind, die vom einzuklemmenden Objekt 1 weggerichtet sind. Die Zugelemente sind als Drähte 54 entworfen, die aus einer formerhaltenden Legierung hergestellt sind. Aus Sicherheitsgründen sind die Drähte 54 als Doppelpaar vorhanden, so daß ein Fehler eines einzelnen Drahts nicht zu einem Ausfall der Klemmvorrichtung 47 führt. Ein Ende jedes der Drähte 54 ist am Hebel 53 eingeklemmt, während das andere Ende an zweiten Haltesoc­ keln 55 eingeklemmt ist. Die Haltesockel 52 und 55 sind auf einer Leiterplatte 56 befestigt und werden ähnlich wie die Blattfeder 51 und die Drähte 54 aus einem leitenden Material hergestellt. Aus Gründen der Reinheit ist der Unter­ stützungskörper 49 an seiner Oberseite zusammen mit der Leiterplatte 56, die auf ihm angebracht ist, durch einen Teilverschlußring 57 verschlossen, der für eine Abtrennung des Objekts 1 von der Leiterplatte 56 nur Öffnungen für die Auflagen 58 und die Kontaktdruckelemente 50 hat.

Die Zugkraft wirkt auf die Drähte 54 durch Erwärmung, die sich aus der Zufuhr elektrischen Stroms ergibt, so daß sich die Drähte 54 verkürzen und dadurch die Blattfedern 51 zusammen mit den Kontaktdruckelementen 50 zurück- und vom Objekt 1 wegbewegen. Diese Betätigung erfordert keinerlei Unterstützungen und erfolgt daher vollständig ohne Teilchenerzeugung in der Umgebung des Objekts 1.

Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Wirkung der acht Klemmvorrichtungen 47. Schaltungskomponenten 58, die in Reihe geschaltet sind, repräsentieren die Klemmvorrichtungen 47, wobei jeder der vier Widerstände 59, die sie enthält, einem der vier Drähte 54 entspricht. Die Gesamteinheit, die aus den Schaltungskomponenten 58 gebildet ist, wird von einer Stromquelle 60 mit einem konstanten Strom versorgt. Ein Spannungsmesser 61 wird verwendet, um den erhöhten Gesamtspannungsabfall zu messen, der bei einer Fehlfunk­ tion auftritt. Dies kann auftreten, wenn in einem der Drähte 54 ein Fehler auftritt. Falls jenseits dieses tolerierbaren Falls eines Fehlers in einem einzigen Draht beide Drahtpaare unterbrochen sind, übernimmt eine Dioden-Nebenlei­ tung 62 die Leitungsfunktion, so daß ein Gesamtausfall aller Klemmvorrich­ tungen 47 verhindert wird und der momentane Betrieb einer Freigabe der Klemmung sichergestellt ist.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, werden in Verbindung mit den angewinkelten Blattfeder-Endabschnitten 64 an den freibeweglichen Enden der Blattfedern 51 Sensoren 63 verwendet, um zwischen den Klemm- und Freigabezuständen des Objekts 1 zu unterscheiden, in denen sich die Klemmvorrichtungen 47 befinden kann. Aufgrund der unterschiedlichen Ablenkungen der Blattfeder- Endabschnitte 64 in den beiden Zuständen werden die Sensoren 63 im Ein­ klemmzustand nicht aktiviert, während sie im Zustand der Freigabe in die Erfassungszonen der Sensoren 63 vorstehen, wodurch ein Signal erzeugt wird.

Die kugelförmigen Kontaktdruckelemente 50 sind außerdem mit einem Befe­ stigungselement versehen, das im vorliegenden Beispiel die Form eines zylindrischen Stifts 65 hat, der vom Kontaktdruckelement 50 zum Objekt 1 vorsteht und im Normalbetrieb das Objekt 1 nicht berührt. Der zylindrische Stift 65 verhindert, daß das Objekt 1 die Blattfeder 51 über die gebildete Kugelkante hinweg schiebt, so daß das Objekt herausfallen könnte, wenn während der Untersuchung der Rückseite eine die Nennwerte übersteigende Stoßwirkung auftritt. Die Blattfedern 51 sind so bemessen, daß der normale Umdrehbetrieb kein Problem bildet.

Obwohl die obige Beschreibung und die Zeichnung die vorliegende Erfindung darstellen, können Fachleute selbstverständlich Änderungen vornehmen, ohne vom wahren Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung abzuwei­ chen.

Claims (26)

1. Vorrichtung zum Positionieren von im wesentlichen ebenen Objekten (1),
gekennzeichnet durch
einen Tisch (2), der in einer xy-Einstellebene eingestellt und um eine zur xy-Einstellebene senkrechte erste Drehachse (z) gedreht werden kann und ein Plattform (3) aufnimmt, die eine Oberfläche und eine zur Oberfläche senkrechte zweite Drehachse (δ) besitzt, deren Neigungswinkel in bezug auf die xy-Einstellebene eingestellt werden kann,
einen gabelförmigen Rahmen (8), der an der Plattform (3) so angebracht ist, daß er um die zweite Drehachse (δ) drehbar ist, und
eine rahmenförmige Objekthalterung (9), die das Objekt (1) in seinem Kantenbereich trägt und ein Zentrum (M') umgibt, durch das eine zur xy-Einstellebene parallele Schwenkachse (S) verläuft, und die den Neigungs­ winkel der zweiten Drehachse (δ) in bezug auf die xy-Einstellebene einstellt,
wobei der gabelförmige Rahmen (8) Gabelenden mit einer dritten Drehachse besitzt, die zur zweiten Drehachse (δ) senkrecht ist und um die die rahmenförmige Objekthalterung (9) so angebracht ist, daß sie im gabelförmi­ gen Rahmen (8) drehbar ist, um das Objekt (1) zu drehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (3) für die Einstellung des Neigungswinkels in bezug auf die xy- Einstellebene an einer gekrümmten Führung (4, 5, 6, 7) angebracht ist, deren Schwenkachse zur xy-Einstellebene parallel ist und die durch das Zentrum (M) der rahmenförmigen Objekthalterung (9) verläuft, wobei die Neigung der Plattform (3) mit der Neigung des Objekts (1) in einer direkten Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmige Objekthalterung (9) mit Klemmvorrichtungen (47) versehen ist, zwischen die der Kantenbereich des Objekts (1) eingeklemmt ist, wenn es gehalten wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtungen (47) Auflagen (48) für den Kantenbereich und Kontakt­ druckelemente (50) umfassen, die zum Objekt (1) bewegt werden können, um den Kantenbereich des Objekts (1) gegen die Auflagen (48) zu pressen, und vom Objekt (1) wegbewegt werden können, um die Klemmvorrichtung (47) freizugeben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermöglichung der Einstellung jedes Kontaktdruckelements (50) jedes Kon­ taktdruckelement (50) an einem an der rahmenförmigen Halterung (9) vorge­ sehenen Federelement (51) befestigt ist, zu dem zu haltenden Objekt (1) vorbelastet ist und mit einem Zugelement (54), das betätigt werden kann, um die Klemmvorrichtung (47) freizugeben, in Eingriff ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement durch eingeklemmte Drähte (54) gebildet ist, die aus einer formerhaltenden Legierung hergestellt sind und bei Erwärmung ihre Länge verkürzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (54) mit einer elektrischen Schaltung verbunden sind, um sie erwärmen zu können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Verringerung der Kontaktbereiche mit dem zu haltenden Objekt (1) die Auflagen (48) und die Kontaktdruckelemente (50) gekrümmte Oberflächen besitzen, die im eingeklemmten Zustand mit angefasten Kanten des Kantenbe­ reichs des Objekts (1) in Eingriff sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmige Objekthalterung (9) einen offenen Bereich für einen Zugriff einer Handhabungsvorrichtung für die Zuführung und Entfernung eines Objekts (1) umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmvorrichtung (47) mit einem Sensor (63) an der rahmenförmigen Objekthalterung (9) versehen ist, der den eingeklemmten und den nicht eingeklemmten Zustand des Objekts (1) erfaßt.

11. Halbleiterobjekt-Positionierungsvorrichtung zum Halten und Bewegen eines im wesentlichen ebenen Halbleiterobjekts (1),
gekennzeichnet durch
eine Objekthalterung (9), die ein mittiges Durchgangsloch besitzt, das so bemessen und geformt ist, daß es das Objekt (1) aufnehmen kann, so daß gegenüberliegende ebene Seiten des Objekts (1) auf gegenüberliegenden Seiten der Objekthalterung (9) im wesentlichen vollständig sichtbar sind, und
einen Bewegungsmechanismus (8) zum Bewegen der Objekthalte­ rung (9), der einen mit der Objekthalterung (9) verbundenen Antrieb für eine Kippbewegung der Objekthalterung (9) und des durch die Objekthalterung (9) gehaltenen Objekts (1) um ungefähr 180° umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekthalterung (9) eine allgemeine Ringform mit einem offenen Querschnitt durch die Ringform aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekthalterung (9) Auflagen (48), die sich in das Durchgangsloch erstrecken, und Kontaktelemente (50), die in das Durchgangsloch hinein und aus diesem hinaus beweglich sind, um Abschnitte des Objekts (1) an seinem äußeren Umfang zwischen den Auflagen (48) und den Kontaktelementen (50) zu halten, umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus ein gabelförmiges Rahmenelement (8) aufweist, wobei die Objekthalterung (9) mit Enden gegenüberliegender Arme des gabelförmigen Rahmenelements (8) drehbar verbunden ist.

15. Halbleiterobjekt-Positionierungsvorrichtung zum Halten und Bewegen eines im wesentlichen ebenen Halbleiterobjekts (1),
gekennzeichnet durch
eine Objekthalterung (9), die einen Rahmen mit einem Aufnahmebereich besitzt, der so bemessen und geformt ist, daß er das Objekt (1) aufnehmen kann,
einen Bewegungsmechanismus (8), der mit der Objekthalterung (9) verbunden ist, um diese zu bewegen, und
Sensoren (30 bis 35), die mit dem Bewegungsmechanismus (8) auf einer ersten Seite der Objekthalterung (9) verbunden sind und Sensorwege durch den Aufnahmebereich besitzen, um einen äußeren Umfang eines Objekts (1), das auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite der Objekthalte­ rung (9) gehalten wird, zu erfassen und auf die Positionierung im Aufnahme­ bereich zu warten,
wobei der Bewegungsmechanismus (8) die Objekthalterung (9) anhand der Eingangssignale von den Sensoren (30 bis 35) in eine vorgegebene Position relativ zum Objekt (1) bewegt, um das Objekt (1) an einer vorgegebe­ nen Position im Aufnahmebereich aufzunehmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (30 bis 35) optische Sensoren sind, die mit einer Unterseite eines becherförmigen Elements (29) verbunden sind, das sich unter der Objekthalte­ rung (9) befindet, wobei sich die Sensorwege durch Löcher in dem becherför­ migen Element (29) erstrecken.

17. Halbleiterobjekt-Positionierungsvorrichtung zum Halten und Bewegen eines im wesentlichen ebenen Halbleiterobjekts (1),
gekennzeichnet durch
eine im allgemeinen ringförmige Objekthalterung (9),
ein gabelförmiges Rahmenelement (8), das mit der Objekthalterung (9) verbunden ist, um diese zu neigen, und
eine gekrümmte Führung (4, 5, 6, 7) zum Neigen des gabelförmigen Rahmenelements (8) relativ zu einem Unterstützungstisch (2), wobei die gekrümmte Führung gekrümmte Führungsschienen (4, 5), die mit dem Unterstützungstisch (2) verbunden sind, und Gleiter (6, 7), die mit dem gabelförmigen Rahmenelement (8) verbunden sind, umfaßt, wobei die Gleiter (6, 7) Aussparungen besitzen, in denen die Führungsschienen (4, 5) gleitend aufgenommen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekthalterung einen im allgemeinen ringförmigen Rahmen (9) aufweist, der im Querschnitt der Ringform einen offenen Spalt besitzt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Motor zum Drehen des gabelförmigen Rahmenelements (8).

20. Halbleiterobjekt-Halterung zum Halten eines im wesentlichen ebenen Halbleiterobjekts (1)
gekennzeichnet durch
einen Rahmen (9) mit einem Aufnahmebereich für die Aufnahme des Objekts (1), und
Kontaktelemente (50), die mit dem Rahmen (9) so verbunden sind, daß sie zwischen einer Einwärtsposition im Aufnahmebereich und einer Auswärtsposition außerhalb des Aufnahmebereichs beweglich sind,
wobei die Kontaktelemente (50) dann, wenn sie sich in ihren Einwärtspositionen befinden, Abschnitte des Objekts (1) zwischen ihren Unterseiten und oberen Flächen von Auflagen (48) auf dem Rahmen (9) im Aufnahmebereich festklemmen können.

21. Halterung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Leiter­ platte (56), die sich im Rahmen (9) befindet.

22. Halterung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Bewegungsele­ mente (54), die zwischen dem Rahmen (9) und den Kontaktelementen (50) vorhanden sind, um die Kontaktelemente (50) zu bewegen, wobei die Bewe­ gungselemente (54) aus einer formerhaltenden Legierung hergestellt sind.

23. Halterung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (50) mit dem Rahmen (9) durch Blattfedern (51) verbunden sind.

24. Halterung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Sensoren (63), die direkt durch Abschnitte der Blattfedern (51) aktiviert werden.

25. Halterung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (50) am Rahmen (9) durch Federn (51) beweglich angebracht sind und die Halterung (9) Zugelemente (54) aufweist, um die Kontaktele­ mente (50) zu bewegen und die Federn (51) abzulenken.

26. Halterung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente aus einer formerhaltenden Legierung hergestellt sind und die Halterung (9) eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Zugelemente (54) umfaßt.