DE102008002756A1

DE102008002756A1 - Vorrichtung zum Vermessen oder Inspizieren von Substraten der Halbleiterindustrie

Info

Publication number: DE102008002756A1
Application number: DE102008002756A
Authority: DE
Inventors: Tillmann Ehrenberg
Original assignee: Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-08-06
Also published as: US20090189157A1; US7906978B2

Abstract

Es ist eine modulare Station zum Handhaben von Bauteilen oder Substraten, insbesondere von Halbleitersubstraten, offenbart. Die Station umfasst einen Basisrahmen (14) und einen Modulrahmen (13), die über mindestens ein selbst justierendes Kupplungselement (8) lösbar miteinander gekoppelt sind. Der Modulrahmen (13) und der Basisrahmen (14) befinden sich im gekoppelten Zustand in exakt definierter räumlicher Anordnung zueinander.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen oder Inspizieren von Substraten der Halbleiterindustrie. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die einen Basisrahmen umfasst, an den ein Modul über einen Modulrahmen lösbar montiert ist.
Substrate der Halbleiterindustrie werden in Inspektionsmaschinen oder Koordinaten-Messmaschinen gehandhabt, inspiziert und/oder gemessen. Substrate für die Halbleiterindustrie sind z. B. Wafer, Masken für die Herstellung von Wafern oder Flat Panel Displays. Die inspizierten und/oder vermessen Substrate können bspw. scheibenartige Wafer sein, die meist aus Silizium oder Galliumarsenid bestehen. Substrate können aber auch Masken sein, auf denen Strukturen aufgebracht sind oder aufgebracht werden und die als Vorlage für die Belichtung der Wafer dienen. Bei der Herstellung sowie bei der Inspektion der Halbleiter-Wafer werden die Substrate in Kassetten unterschiedlicher Art zu verschiedenen Arbeitsstationen transportiert und müssen dort in die jeweilige Arbeitsstation eingeführt werden. Der Transport kann manuell oder automatisiert erfolgen.
Die Arbeitsstationen dienen unterschiedlichen Zwecken für die Behandlung der Substrate wie die Inspektion, Vermessung oder Bearbeitung der Substrate. Bei der Inspektion der Substrate werden diese insbesondere hinsichtlich unerwünschter Partikel auf den Substraten oder auf Fehler in den Strukturen auf oder in der Oberfläche der Substrate optisch inspiziert. Die Inspektion kann durch den Benutzer oder automatisiert mit Hilfe einer elektronischen Kamera erfolgen. In solchen oder auch in separaten Arbeitsstationen können zudem Messungen auf den Substraten vorgenommen werden. Bei der Koordinaten-Messmaschine werden bevorzugt die Breiten (CD), Abstände oder Dicken der Strukturen vermessen. Die Systeme oder Vorrichtungen für diese Anwendungen der Inspektion und/oder Vermessung umfassen meist eine zentrale Arbeitsstation, an die mindestens ein weiteres Modul angebaut werden kann. Mit dem weiteren Modul können weitere Untersuchungen und/oder Handhabungen am Substrat ausgeführt werden.
Weitere übliche Anforderungen an derartige Systeme sind eine hohe Zuverlässigkeit, eine einfache Bedienbarkeit und eine Servicefreundlichkeit. Gleichzeitig wird eine hohe Anforderung an das Handling der Substrate gestellt, wie hinsichtlich der Sicherheit, Geschwindigkeit und Sauberkeit des Handling. Die Übergabe der Substrate von dem System an das Modul wird einmal justiert, damit der Handlingroboter eine definierte Übergabeposition kennt. Wird nun das Modul zu Servicezwecken entfernt soll gewährleistet sein, dass bei der erneuten Befestigung des Moduls am System die einmal justierte Position wieder eingenommen wird.
Das Handling der Substrate bedeutet dabei die Übergabe der Substrate von dem Substrat-Zuführungsmodul in eine der Arbeitsstationen. Dabei ist es wichtig, dass die Substrate zielsicher und ohne Beschädigung in die Arbeitsstation und schließlich wieder zurück zu dem Substrat-Zuführungsmodul gelangen.
Die DE 42 35 677 A1 offenbart eine Transportvorrichtung für Werkstücke in einer Kammer einer Vakuumbehandlungsanlage, bei der die Werkstücke im Bereich einer Öffnung transportiert werden. Da die Handhabung der Werkstücke bezüglich der Öffnung in derselben Ebene erfolgt, lassen sich mehrere Kammern modular zu einer Anlagenkonfiguration zusammenstellen.
Die EP 0 899 776 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Zwischenlagerung von Wafern in einer Wafer-Bearbeitungsanlage mit Hilfe einer Austauschvorrichtung. Ein Entnahmebereich kann beliebig an einer vorderen oder seitlichen Seitenwand der Austauschvorrichtung angeordnet werden.
Keine dieser beiden Veröffentlichungen trifft eine Aussage über die Art der Verbindung oder über die verwendeten Verbindungselemente zwischen den zu verbindenden Einheiten.
Die DE 100 53 232 C2 beschreibt ein System aus einem oder mehreren Substrat-Zuführungsmodulen und mindestens einer Arbeitsstation, die an zwei oder mehr verschiedenen Seitenwänden Verbindungselemente aufweist, die mit entsprechenden Verbindungselementen in mindestens jeweils einer Seitenwand der Substrat-Zuführungsmodule zusammenwirken. Als derartige Verbindungselemente werden insbesondere sog. kinematic couplings genannt.
Für viele Bearbeitungs- und Inspektionsschritte ist es von großer Bedeutung, dass die verschiedenen Bereiche, zwischen denen eine Übergabe von Substraten erfolgen kann, in exakt definierter räumlicher Ausrichtung zueinander angeordnet sind. In der Regel ist deshalb eine genaue Justierung der Module zueinander unumgänglich. Bei allen bekannten Verbindungsmöglichkeiten zwischen mehreren Modulen einer Arbeitsstation ist die Übergabeposition der Substrate an die Station weiterhin von entscheidender Bedeutung. Die exakte Übergabeposition kann nur dadurch gewährleistet werden, dass die Stationen exakt gegeneinander bzw. gegen die Arbeitsstation justiert werden.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die die modulare Gruppierung mehrerer Module um ein System ermöglicht, wobei der Justageaufwand reduziert und die Servicefreundlichkeit erhöht ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Es ist von Vorteil, wenn die Vorrichtung zum Vermessen oder Inspizieren von Substraten der Halbleiterindustrie, einen Basisrahmen umfasst, an den ein Modul über einen Modulrahmen lösbar montiert ist. Der Modulrahmen ist dabei über mindestens zwei selbst justierende Kupplungselemente und mindestens ein Ausrichtelement lösbar mit dem Basisrahmen verbunden. Im verbundenen Zustand befinden sich der Basisrahmen und der Modulrahmen in exakt definierter räumlicher Ausrichtung zueinander.
Es ist bevorzugt, wenn zwei selbst justierende Kupplungselemente und ein Ausrichtelement vorgesehen sind. Das Kupplungselement ist von selbst justierender Art, so dass die exakte Position der miteinander gekoppelten Teile durch die Gestaltung des Kupplungselements vorgegeben ist. Der Modulrahmen und der Basisrahmen befinden sich im gekoppelten Zustand in exakt definierter räumlicher Anordnung zueinander, so dass nach einem Kupplungsvorgang keine weitere Justierung der Station mehr notwendig ist. Die räumliche Justierung einer Station in Bezug auf die Basis bzw. das gesamte System muss nur einmal vorgenommen werden und bleibt dann bei späteren Entkoppelungs- und Kupplungsvorgängen erhalten, unabhängig davon, wie oft oder an welcher Stelle die modulare Station angekoppelt wird. Das erfindungsgemäße selbst justierende Kupplungselement erleichtert zudem alle Arten von Servicearbeiten, da nach einer Trennung der Kupplung die Teile jederzeit wieder montiert werden können, ohne dass eine aufwändige zusätzliche Montage erforderlich wäre.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen modularen Station sieht vor, dass das wenigstens eine Kupplungselement wenigstens zwei Elemente umfasst, die miteinander in Eingriff bringbar und in einer Endlage in exakt definierter räumlicher Anordnung zueinander stehen. Die wenigstens zwei Elemente des Kupplungselements können insbesondere durch einen Zapfen einerseits und durch eine damit korrespondierende Aufnahme andererseits gebildet sein. Vorzugsweise sind der Zapfen und die damit korrespondierende Aufnahme so ausgebildet, dass der Zapfen in definierter Richtung in die Aufnahme einlegbar und innerhalb dieser bis zu einer definierten Endlage verschiebbar ist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Aufnahme einerseits eine gewisse Toleranz beim Einlegen des Zapfens aufweist, so dass dieser innerhalb eines bestimmten Bereiches zur Aufnahme gebracht werden kann, dass jedoch andererseits die Aufnahme und der Zapfen durch ihre jeweilige Formgebung eine eindeutige räumliche Zuordnung definieren und daher dafür geeignet ist, eine modulare Station zur Handhabung von Substraten in exakter Weise in eine Maschine mit mehreren solcher Stationen zu integrieren.
Für die Verbindung des Moduls mit der Basis sind bei der bevorzugten Ausführungsform zwei selbst justierende Kupplungselemente und ein Ausrichtelement vorgesehen. Der Modulrahmen weist für jedes Kupplungselement eine Führung auf, in die das Kupplungselement eingepasst ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Zapfen in der definierten Endlage innerhalb der Aufnahme spielfrei festgelegt ist. Dabei ist es sinnvoll, wenn der Zapfen und die Aufnahme wenigstens zwei unterschiedliche Anlageflächen für zwei unterschiedliche Richtungskomponenten aufweisen. So kann bspw. der Zapfen einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, der in definierter Endlage in einer korrespondierenden ersten Anlagefläche mit halbkreisförmigem Querschnitt aufgenommen ist. Zudem kann der Zapfen einen an den zylindrischen Abschnitt grenzenden Absatz aufweisen, der in definierter Endlage an einer korrespondierenden zweiten Anlagefläche anliegt. Zudem ist es sinnvoll, dass die zweite Anlagefläche der Aufnahme annähernd senkrecht zur ersten Anlagefläche orientiert ist.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Station kann vorsehen, dass das wenigstens eine Kupplungselement in wenigstens einer Richtung justierbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Kupplungselement in einer Richtung annähernd senkrecht zur Verschiebungsrichtung zwischen einer Kontaktierungsposition und der Endlage justierbar ist. Vorzugsweise werden die Kupplungsele mente nach ihrer Montage fixiert, was bspw. durch einfache Klemmung mittels einer Verschraubung erfolgen kann. Die miteinander im Eingriff stehenden Flächen des wenigstens einen Kupplungselements sind vorzugsweise einer Feinbearbeitung unterzogen und können bspw. exakt geschliffen und/oder geläppt sein, wodurch sich eine hochgenaue Maßhaltigkeit der Flächen und damit eine sehr exakte Passung der Kupplungselemente nach einem erfolgten Justierungsvorgang gewährleisten lässt.
Der Basisrahmen kann bspw. Bestandteil einer Handhabungs-, Bearbeitungs- und/oder Inspektionsmaschine sein, die mehrere modulare Stationen aufnimmt. Der Modulrahmen ist dabei Bestandteil eines Handhabungs-, Bearbeitungs- und/oder Inspektionsmoduls einer komplexeren Maschine. Die modularen Stationen können mit Hilfe der erwähnten Kupplungselemente, die jeweils an gleicher Position angeordnet sind, nahezu beliebig umgehängt und ausgetauscht werden, wobei jeweils eine optimal justierte Endlage gewährleistet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Handhabungs-, Bearbeitungs- und/oder Inspektionssystem für Bauteile und/oder Substrate, insbesondere für Halbleitersubstrate, die wenigstens ein Gehäuse und/oder einen Rahmenabschnitt zur Aufnahme mehrerer modularer Stationen gemäß wenigstens einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfasst, die mittels jeweils einem oder mehreren Kupplungselementen lösbar und in exakt definierbarer räumlicher Zuordnung zum Gehäuse bzw. zum Rahmenabschnitt koppelbar sind.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt eine räumliche Darstellung eines Handhabungs-, Bearbeitungs- und/oder Inspektionssystem für Bauteile und/oder Substrate.
2 zeigt eine beispielhafte Anordnung mehrerer Stationen, die mittels Kupplungselementen miteinander verbunden sind.
3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausführungsform einer modularen Station, die mittels mehrerer Kupplungselemente an einem Basisrahmen verankerbar ist.
4 zeigt eine andere perspektivische Ansicht der modularen Station entsprechend 3.
5 zeigt weiterhin eine andere perspektivische Ansicht der modularen Station entsprechend 3 und 4.
6 zeigt eine andere perspektivische Ansicht der modularen Station entsprechend 5.
7 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines zweiteilig ausgebildeten Kupplungselements zur Verbindung der Station mit dem Basisrahmen.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kupplungselements entsprechend 7.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kupplungselements entsprechend 8.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kupplungselements entsprechend 9.
11 zeigt eine Frontansicht der am Basisrahmen verankerten modularen Station.
12 zeigt eine schematische Seitenansicht der am Basisrahmen verankerten modularen Station.
Die räumliche Darstellung der 1 zeigt in beispielhafter Weise eine mögliche Konfiguration einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zur Handhabung, Bearbeitung und/oder Inspektion für Bauteile und/oder Substrate der Halbleiterindustrie. Die Vorrichtung 1 kann bspw. ein Substrat-Zuführungsmodul 2 und eine Arbeitsstation 3 umfassen. Die äußere Gesamtansicht zeigt zudem einen Bildschirm 4, mit dessen Hilfe ein Benutzer seine über eine Eingabeeinrichtung 5 vorgenommenen Eingaben kontrollieren oder den Status des Substrathandling verfolgen oder Ergebnisse der Arbeitsprozesse in der Arbeitsstation 3 betrachten kann etc. Auf dem Bildschirm 4 können auch im Falle einer in der Arbeitsstation 3 installierten Kamera Bilder vom Substrat dargestellt werden. Ggf. kann auch das Substrat direkt mit einem Mikroskop über einen Mikroskopeinblick 6 beobachtet werden. Das Substrat-Zuführungsmodul 2 kann wahlweise zwei oder mehr Beladungszugänge 7 für zuzuführende Substrate aufweisen.
Die schematische Darstellung der 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung (Stand der Technik) mehrerer Stationen, die mittels Kupplungselementen 8 miteinan der verbunden sind. Dargestellt ist eine seitliche Anordnung des Substrat-Zuführungsmoduls 2 an der Arbeitsstation 3, die mit der Eingabeeinrichtung 5 ausgestattet ist. Die Eingabeeinrichtung 5 definiert die Vorderseite der Arbeitsstation 3 bzw. des Systems 1 aus Substrat-Zuführungsmodul 2 und Arbeitsstation 3.
Das Substrat-Zuführungsmodul 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel so gegenüber der Arbeitsstation 3 orientiert, dass es mit Substraten von der Vorderseite her über seine Beladungszugänge 7 beladen werden kann. Normalerweise sind zwei solcher Beladungszugänge 7 vorgesehen. Dabei werden offen gestaltete oder geschlossene Kassetten verwendet, die manuell durch den Benutzer oder durch Automatisierung z. B. mittels eines Roboters (nicht dargestellt) in die Beladungszugänge 7 eingeführt werden. Die Kassetten können mit Substraten gefüllt sein oder sie können auch leer sein, je nach vorgesehenem Arbeitsablauf. Beispielsweise können alle Kassetten gefüllt sein und es werden die Substrate zuerst an der einen Kassette entnommen, in die Arbeitsstation 3 eingeführt und nach ihrer Behandlung dort wieder zurück in dieselbe Kassette gegeben. Anschließend wiederholt sich dieser Vorgang für die nächste Kassette, während der Benutzer die Kassette mit den bearbeiteten Substraten abholt und dafür eine neue Kassette mit Substraten in den freien Beladungszugang 7 einführt. Andererseits können die Substrate auch der einen Kassette entnommen und nach Durchgang durch die Arbeitsstation 3 in die andere, zunächst leere Kassette einsortiert werden. Insgesamt versteht sich dabei von selbst, dass anstelle von zwei Beladungszugängen 7 wahlweise nur ein einziger Beladungszugang 7 oder auch drei oder mehr Beladungszugänge 7 vorgesehen werden können.
Das Substrat-Zuführungsmodul 2 und die Arbeitsstation 3 sind miteinander durch mechanische Kupplungselemente 8 verbunden. Die Kupplungselemente 8 stellen eine variable und dennoch präzise Verbindung her. Die Verbindung muss deshalb präzise sein, damit der Transfer der Substrate zwischen dem Substrat-Zuführungsmodul 2 und der Arbeitsstation 3 reibungslos und schnell erfolgen kann. Vorteilhafterweise ist ein fester Übergabepunkt 10 innerhalb der Arbeitsstation 3 für die Übergabe der Substrate vorgesehen. Eine präzise Verbindung mit den Kupplungselementen 8 ermöglicht somit auch eine präzise Übergabe. Als Verbindungs- bzw. Kupplungselemente 8 können insbesondere sog. kinematic couplings eingesetzt werden, die beim Zusammenbau des Systems 1 aus verschiedenen modularen Stationen 2 und 3 eine automatische Justierung bewirken. Durch die leichte Lösbarkeit und die reproduzierbare, präzise Wiederankopplung von Substrat-Zuführungsmodul 2 und Arbeitsstation 3 durch die Kupplungselemente 8, werden Wartungsarbeiten wesentlich erleichtert.
Wahlweise können die Kupplungselemente 8 an allen Seitenwänden 11 der Arbeitsstation 3 und/oder an allen Seitenwänden 12 des Substrat-Zuführungsmoduls 2 oder auch nur an Einzelnen der Seitenwände 11 und 12 angeordnet sein, je nachdem, welcher Grad der Variabilität gewünscht ist. Sind die Kupplungselemente 8 jeweils an allen Seitenwänden 11 bzw. 12 angeordnet, so sind möglichen Konfigurationen aus einer variablen Anzahl an unterschiedlichen modularen Stationen kaum Grenzen gesetzt.
Die 3 und 4 zeigen in perspektivischen Schemadarstellungen ein Ausführungsbeispiel, wie das Modul über einen Modulrahmen 13 am Basisrahmen 14 des Systems befestigt wird. In der hier dargestellten Ausführungsform erfolgt die Montage über zwei Kupplungselemente 8 und ein Ausrichtelement 8a. Somit ist eine passgenaue und präzise Verbindung einer modularen Station an einer größeren Systemeinheit möglich. Der Modulrahmen 13, mit den zwei Kupplungselementen 8 und dem Ausrichtelement 8a, ist am Basisrahmen 14 lösbar befestigt. Der Basisrahmen 14 kann bspw. Teil einer Arbeitsstation sein oder in einem Gehäuse eines Handhabungs-, Bearbeitungs- und/oder Inspektionssystems angeordnet sein. Wahlweise kann der Basisrahmen 14 auch anders gestaltet sein, solange eine vertikale Verankerungsfläche für die Kupplungselemente 8 vorhanden ist. Die 3 und 4 zeigen den Basisrahmen 14 und den Modulrahmen 13 in nicht verbundenem Zustand. Das Ausrichtelement 8a hat ein Gewinde 32 ausgebildet, in das eine Schraube 34 über eine Montagelasche 36 den Modulrahmen 13 am Basisrahmen 14 befestigt. Die Montagelasche 36 hat eine Öffnung 38 für die Schraube 34 ausgebildet, die wesentlich größer ist, als deren Durchmesser. Mittels der größeren Öffnung 38 ist somit, unabhängig von der Positionierung des Modulrahmes 13 in den Kopplungselementen 8, das Gewinde 32 immer für die Schraube zugänglich.
Die 5 und 6 zeigen in perspektivischen Schemadarstellungen den Basisrahmen 14 und den Modulrahmen 13 in verbundenem Zustand. Wie anhand der 3 bis 6 erkennbar ist, erlauben die zwei Kupplungselemente 8 ein vertikales Aufsetzen des Modulrahmens 13 in definierter Position am Basisrahmen 14 und das Absenken um einen definierten Weg, wobei das Ausrichtelement 8a wahlweise so ausgestaltet sein kann, dass der Modulrahmen 13 nach dem Absenken durch Verschrauben fixiert wird, wie insbesondere anhand der 3 verdeutlicht ist. Die zwei Kupplungselemente 8 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgestaltet, dass der Modulrahmen 13 nur in vertikaler Richtung abgesenkt und abgehoben werden kann, während andere Bewegungskomponenten ausgeschlossen sind.
Wie anhand der folgenden Figuren näher ausgeführt wird, weisen die zwei Kupplungselemente 8 jeweils zusätzliche Befestigungsschrauben 25 zur Klemmung der Zapfen 15 in den Aufnahmen 16 auf. Mittels dieser Klemmungen werden die zunächst gleitend montierten Zapfen 15 in den zwei Kupplungselementen 8 nach Erreichen ihrer vorgesehenen Endlage durch Anziehen der Befestigungsschrauben 25 unverschiebbar fixiert.
Die 7 bis 10 zeigen verschiedene Detailansichten des zweiteilig ausgebildeten Kupplungselements 8 zur Verbindung des Modulrahmens 13 mit dem Basisrahmen 14. Das Kupplungselement 8 gemäß der vorliegenden Ausführungsvariante umfasst im Wesentlichen einen zylindrischen Zapfen 15, der mit einer korrespondierenden Aufnahme 16 in Eingriff bringbar ist. Der Zapfen 15 ist in die Aufnahme 16 einlegbar und innerhalb dieser bis zu einer definierten Endlage verschiebbar. Der Zapfen 15 ist am Modulrahmen 13 innerhalb einer Führung 30 eingepasst befestigt. Die Aufnahme 16 selbst ist am Basisrahmen 14 montiert. Selbstverständlich ist jedoch auch eine kinematische Umkehrung möglich, bei der der Zapfen 15 am Basisrahmen 14 und die Aufnahme 16 am Modulrahmen 13 angeordnet sein kann. Die grundsätzliche Funktionsweise des Kupplungselements 8 ändert sich hierdurch nicht.
Wesentlich für die Funktion des Kupplungselements 8 ist, dass der Zapfen 15 in seiner definierten Endlage innerhalb der Aufnahme 16 spielfrei fixiert ist. Um dies zu gewährleisten, sind am Zapfen 15 sowie an der Aufnahme 16 jeweils mehrere Anlageflächen für zwei unterschiedliche Richtungskomponenten vorgesehen. So weist der Zapfen 15 einen zylindrischen Abschnitt 17 auf, der in definierter Endlage in einer mit dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 17 korrespondierenden ersten Anlagefläche 18 der Aufnahme 16 mit halbkreisförmigem Querschnitt aufgenommen und gelagert ist.
Weiterhin weist der Zapfen einen an den zylindrischen Abschnitt 17 grenzenden Absatz 19 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel eine scheibenförmige Gestalt mit jeweils planen Stirnflächen 20 aufweist. Eine an den zylindrischen Abschnitt 17 grenzende innere Stirnfläche 20 liegt in der definierten Endlage flächig an einer korrespondierenden zweiten Anlagefläche 21 der Aufnahme 16 an. Die Stirnfläche 20 ist senkrecht zur Außenmantelfläche des zylindrischen Abschnittes 17 angeordnet, so dass zwangsläufig auch die zweite Anlagefläche 21 senkrecht zur Oberfläche der ersten Anlagefläche 18 orientiert ist. Die Stirnflächen 20 und die damit korrespondierende zweite Anlagefläche 21 sorgen für die axiale Festlegung des Zapfens 15 in der Auf nahme 16, während der in der ersten Anlagefläche 18 liegende zylindrische Abschnitt 17 des Zapfens 15 für dessen radiale Festlegung sorgt.
Weiterhin weist der scheibenförmige Absatz 19 des Zapfens 15 an seiner Mantelfläche 22 zwei gegenüberliegend angeordnete, parallele weitere Anlageflächen 23 auf, die in definierter Endlage des Zapfens 15 spielfrei an gegenüber liegenden dritten Anlageflächen 24 der Aufnahme 16 anliegen und für eine zusätzliche Fixierung des Zapfens 15 sorgen. Ebenfalls bildet der scheibenförmige Absatz 19 zusammen mit den dritten Anlageflächen 24 einer Verdrehsicherung, wenn die Befestigungsschraube 25 angezogen werden soll. Die dritten Anlageflächen 24 sind senkrecht zur zweiten Anlagefläche 21 und parallel zur ersten Anlagefläche 18 angeordnet.
Mittels der dem Absatz 19 gegenüberliegend angeordneten Befestigungsschraube 25 kann der Zapfen 15 am Modulrahmen 13 über das jeweilige Kupplungselement 8 befestigt und ggf. in axialer Richtung noch verschoben werden, hierzu sollte die Stirnfläche 20 noch nicht an der zweiten Anlagefläche 21 anliegen. Die einmalige Justierung der zwei Kupplungselemente 8 erfolgt vorzugsweise mittels geeigneter Messeinrichtungen und muss auch bei wiederholtem Umbau und/oder Austausch der modularen Stationen normalerweise nicht mehr verändert werden, da die zwei oder mehr Kupplungselemente 8 eine exakt reproduzierbare Montierbarkeit der Modulrahmen 13 an den Basisrahmen 14 ermöglichen.
Die verschiedenen Anlageflächen, die für die exakte Positionierung des Zapfens 15 in der Aufnahme 16 sorgen, sind vorzugsweise exakt auf Maß gearbeitet, bspw. nach der Formgebung geschliffen und/oder geläppt, so dass die miteinander im Eingriff stehenden Flächen eine möglichst gute Justierung mit geringsten Toleranzen erlauben.
Eine Grundplatte 26 der Aufnahme 16 kann mittels geeigneter Verschraubungen am Basisrahmen 14 verankert werden, wobei diese Verschraubung vorzugsweise starr und möglichst spielfrei zu erfolgen hat, um nicht durch unerwünschte Elastizitäten Maßabweichungen bei der Montage der modularen Stationen zu verursachen. Die Verschraubungen werden durch die gezeigten vier Klemmschrauben 27 gebildet, die jeweils an den Ecken der Grundplatte 26 angeordnet sind.
Die schematische Frontansicht der 11 zeigt eine am Basisrahmen 14 verankerte modulare Station mit ihrem Modulrahmen 13. Die Darstellung der 12 zeigt eine schematische Seitenansicht der am Basisrahmen 14 verankerten modularen Station. In dieser Ansicht ist das Ausrichtelement 8a als reine Einsteckhalterung erkenn bar, die lediglich mit der Schraube 34 befestigt wird. Während die beiden Kupplungselemente 8 dadurch fixiert sind, dass die Zapfen 15 von oben in die Aufnahmen 16 eingehängt werden, wonach die Befestigungsschrauben 25 angezogen werden, wird beim Ausrichtelement 8a die Schraube 34 in eine korrespondierende hohlzylindrische Öffnung 38 und bleibt nach dem Einschrauben und Festziehen in seiner Endlage dort axial in einer Richtung fixiert.
Die Grundplatten 26 sind mittels Gegenplatten 29 am Basisrahmen 14 verschraubt, ggf. mit einer dämpfenden Zwischenlage 40 aus Kunststoff, wie dies anhand der 12 erkennbar ist.
Der Basisrahmen 14 kann ggf. justierbare Füße 31 aufweisen, kann jedoch wahlweise auch integraler Bestandteil eines Gehäuseabschnittes und gegenüber diesem in eine eindeutig definierte räumliche Lage gebracht sein.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

1: Vorrichtung
2: Substrat-Zuführungsmodul
3: Arbeitsstation
4: Bildschirm
5: Eingabeeinrichtung
6: Mikroskopeinblick
7: Beladungszugänge
8: Kupplungselement
8a: Ausrichtelement
10: Übergabepunkt
11: Seitenwände
12: Seitenwände
13: Modulrahmen
14: Basisrahmen
15: Zapfen
16: Aufnahme
17: zylindrischer Abschnitt
18: erste Anlagefläche
19: Absatz
20: Stirnfläche
21: zweite Anlagefläche
22: Mantelfläche
24: dritte Anlageflächen
25: Befestigungsschraube
26: Grundplatte
27: Klemmschrauben
29: Gegenplatten
30: Führung
31: Füße
32: Gewinde
34: Schraube
36: Montagelasche
38: Öffnung
40: Zwischenlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4235677 A1 [0006]
- EP 0899776 A1 [0007]
- DE 10053232 C2 [0009]

Claims

Vorrichtung zum Vermessen oder Inspizieren von Substraten der Halbleiterindustrie, wobei die Vorrichtung einen Basisrahmen (14) umfasst, an den ein Modul über einen Modulrahmen (13) lösbar montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulrahmen (13) über mindestens zwei selbst justierendes Kupplungselement (8) und mindestens ein Ausrichtelement (8a) lösbar mit dem Basisrahmen (14) verbunden ist, wobei sich im verbundenen Zustand der Basisrahmen (14) und der Modulrahmen (13) in exakt definierter räumlicher Ausrichtung zueinander befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei selbst justierende Kupplungselemente (8) und ein Ausrichtelement (8a) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes selbst justierende Kupplungselement (8) wenigstens zwei Elemente (16, 17) umfasst, die miteinander in Eingriff bringbar und in einer Endlage in exakt definierter räumlicher Anordnung zueinander stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die wenigstens zwei Elemente (16, 17) des Kupplungselements (8) durch einen Zapfen (15) einerseits und durch eine damit korrespondierende Aufnahme (16) andererseits gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Zapfen (15) in definierter Richtung in die Aufnahme (16) einlegbar und innerhalb dieser bis zu einer definierten Endlage verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Zapfen (15) in der definierten Endlage innerhalb der Aufnahme (16) spielfrei festgelegt ist.
Station nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Zapfen (15) und die Aufnahme (16) wenigstens zwei unterschiedliche Anlageflächen (18, 21) für zwei unterschiedliche Richtungskomponenten aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Zapfen (15) einen zylindrischen Abschnitt (17) aufweist, der in definierter Endlage in einer korrespon dierenden ersten Anlagefläche (18) mit halbkreisförmigem Querschnitt aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Zapfen (15) einen an den zylindrischen Abschnitt (17) grenzenden Absatz (19) aufweist, der in definierter Endlage an einer korrespondierenden zweiten Anlagefläche (21) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die zweite Anlagefläche (21) der Aufnahme (16) annähernd senkrecht zur ersten Anlagefläche (18) orientiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die wenigstens zwei Kupplungselemente (8) in wenigstens einer Richtung justierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Modulrahmen (13) für jedes Kopplungselement (8) eine Führung (30) aufweist, in die das Kopplungselement (8) eingepasst ist.