DE3510933A1

DE3510933A1 - Handhabungsvorrichtung fuer plaettchen

Info

Publication number: DE3510933A1
Application number: DE19853510933
Authority: DE
Inventors: Earl M. San Jose Calif. Jensen; Guillermo L. Mountain View Calif. Toro Lira
Original assignee: Nanometrics Inc
Current assignee: Nanometrics Inc
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1985-11-14
Anticipated expiration: 2005-03-27
Also published as: GB2156451A; JPH0240216B2; GB2156451B; DE3510933C2; US4604020A; GB8506310D0; JPS60227438A

Description

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N 4380-D

HANDHABÜNGSVORRICHTÜNG FUR PLÄTTCHEN

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Plättchen, insbesondere IC-Halbleiter-Plättchen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem Mechanismus zur Handhabung der sehr
empfindlichen Halbleiter-Plättchen während des Herstellungs-

IQ Verfahrens und insbesondere mit einem System zum automatischen Transfer derartiger Plättchen zwischen einer Position, die unter atmosphärischem Druck steht und einer eingerasteten Position auf einem Probentisch in einer Hochvakuumkammer, ohne daß dabei ein merklicher Vakuumverlust
auftritt.

Halbleiterschaltungsbauelemente werden durch eine photographische Verkleinerung und durch einen Druck verschiedener Schaltungselemente auf die Oberfläche einer dünnen
Scheibe oder eines Plättchens aus einem Material wie Silizium hergestellt. Eine große Anzahl derartiger Schaltkreise werden auf das Plättchen aufgedruckt. Auf diese Weise können hundert und mehr derartiger Schaltungen, von denen jede eine Fläche von ca. 6,35 mm im Quadrat (1/4 inch square) einnimmt und jede vielleicht Tausende von Transistoren oder anderen Schaltungselementen enthält, über die photographisch reduzierte Maske auf jede Scheibe bzw. auf jedes Plättchen gedruckt werden, die einen Durchmesser von 10,16 bis 12,7 cm (4 bis 5 inch) aufweisen. Bei diesen Mikroschaltkreisen müssen die Leitungen, welche die verschiedenen Bauelemente
miteinander verbinden, extrem dünn und eng voneinander beabstandet sein, wobei die Leiter und Abstände dimensionsmäßig typischerweise in der Größenordnung von 2 μπι liegen.

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Die anhaltenden Versuche, eine weitere V.erkleinerung;.±n den Dimensionen zu erhalten werden zu noch dünneren Leitern und noch engeren Abständen führen.

Die Zielsetzungen und die Ergebnisse einer Verkleinerung der Schaltkreise sind daher noch schnellere Elektronik,. Kostenersparnis und Miniaturisierung elektronischer Systeme, bei denen diese Schaltkreise verwendet werden. Eine Verkleinerung der Schaltkreise führt jedoch auch bei den Herstellern derselben zu Problemen. So können beispielsweise Bruchstellen in den extrem dünnen Leitern oder Kurzschlüsse zwischen den eng benachbarten Leitern und den Schaltungselementen nur mittels stark vergrößernder, manueil betätigter optischer Mikroskope oder mittels Elektronenmikroskopen ermittelt werden, wobei letztere noch wirksamer sind, da sie eine höhere Vergrößerung und eine erheblich bessere Auflösung aufweisen.

Eine elektronenmikroskopische Überprüfung erfolgt in einer evakuierten Probenkammer des Mikroskops. Das Ein- bzw. Ausbringen der Proben aus der Probenkammer des Mikroskops führt zwangsläufig dazu, daß das Vakuum unterbrochen wird und daß es notwendig ist, die Vakuumkammer vor der Untersuchung der nächsten Probe wieder zu evakuieren. Verschiedene mechanische Handhabungssysteme wurden bereits entwikkelt, um die Handhabung eines Halbleiterplättchens während dessen Einbringen in die Kammer, während dessen Anbringung auf dem Probentisch und während der anschließenden Entfer-

go nung aus der Kammer minimal zu halten. Einige dieser Vorrichtungen verwenden komplizierte Antriebsbewegungsabläufe, wie beispielsweise Vorrichtungen, die einen Schwenk und eine Verlängerung bzw. ein Zurückziehen ermöglichen, Drehvorrichtungen usw., was zu extrem komplizierten mechanischen

ok Systemen führt, die es umgekehrt notwendig machen, große Türen in der Probenkammer zu öffnen, was zu einem Verlust des gesamten Vakuums im Inneren der Kammer führt. Der vor-

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liegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Handhabung von Plättchen, insbesondere IC-Halbleiter-Plättchen zu schaffen, die einen automatischen Transport eines Plättchens

durch eine sehr kleine Türe in der Probenkammer und in ei-5

ne verriegelte Lage auf dem Probentisch ermöglichen und

nach Vervollständigung der elektronenmikroskopischen Überprüfung die Entfernung des Plättchens durch die Türe der Kammer, ohne daß hierbei das Vakuum in derselben vollständig verloren geht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch 10

den Gegenstand des Hauptanspruches gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Mit der Erfindung wird es möglich, die Evakuierung der Kammern auf das gewünschte Vakuum nach einem Probenwechsel

in kürzester Zeit durchzuführen. Das erfindungsgemäße System vermeidet die Probleme, die bei den bekannten Systemen auftreten.

Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Handhabung bzw.

ein System zur Handhabung geschaffen mit einem in einer Schiene gehalterten Plättchenhalter und mit einem Mikroskoptisch, der automatisch auf Plättchen verschiedener Größe einstellbar ist. Der Plättchenhalter befindet sich anfangs in einer abdichtbaren äußeren Kammer. Er wird mittels

einer Kette bewegt, die ihn durch ein kleines schlitzartiges und abdichtbares Tor zwischen der Probenkammer des Mikroskops und der äußeren Kammer verschiebt. Ein Magnet auf der Transportkette stellt eine magnetische Kupplung mit einem zweiten Magneten her, der über dem Boden der abge-

dichteten äußeren Kammer angeordnet ist, wobei ein Motor über die Kette und die Magnete den Plättchenhalter linear verschiebt. Der Plättchenhalter enthält einen Mechanismus, der bei einer Berührung des Mikroskopprobentisches das Plättchen in seiner Lage auf dem Probentisch freisetzt, und speziell ausgebildet ist, um Plättchen verschiedenen Durchmessers festklemmen zu können.

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Wenn der Plättchenhalter ein zweites Mal in Kontakt mit dem Probentisch tritt, nimmt er das Plättchen auf, um es aus der Probenkammer durch das schlitzförmige und abdichtbare Tor in die äußere Kammer hinauszuführen, so daß

er anschließend von der Uberprüfungs- bzw. Untersuchungsstation entfernt werden kann. Der einzige Vakuumverlust in der Probenkammer ergibt sich daher durch den Eintritt einer kleinen Luftmenge, die in die abdichtbare äußere Kammer während des Aufbringend und Entfernens eines Plättchens vom Plättchenhalters eintritt.

Die beiliegenden Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung bei der an der Probenaufnahmekammer des Mikroskops ein Plättchentransportmechanismus befestigt ist.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den

Transportmechanismus bezüglich der in Fig. 1 mit den Linien 2-2 bezeichneten Schnittebene.

Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine äußere Kammer und einen Antriebsmeachnismus längs der Linien 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die durch die Linien

4-4 in Fig. 1 festgelegte Schnittebene und

zeigt den in der abdichtbaren äußeren Kammer

aufgenommenen Plättchenhalter sowie den Probentisch in der Probenkammer des Mikroskops.

Die Fig. 4A

und 4R sind porr-pokt.! vi sehe· Darst c 1 l.unq<?n , wclrh«* zwei Formen von Plättchenanschlägen auf dem Probentisch in der Probenkammer darstellen.

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Fig. 5 zeigt eine Schnittseitenansicht längs der Linien 5-5 von Fig. 3.

₅ Die Fig. 6

und 7 zeigen Draufsichten, aus denen der Betrieb des Probentisches während des Aufbringens des Plättchens auf denselben ersichtlich ist.

_in Fig. 8 zeigt eine Schnittdarstellung längs der Linien

8-8 von Fig. 7 des Probentisches.

Fig. 8A zeigt einen Ausschnitt aus der Schnittdarstellung der Fig. 8 zur detaillierteren Erläute-

. _r rung des Freigabemechanismus des Plättchens

am Ende des Plättchenhalters.

Fig. 9 zeigt eine Endvertikalansicht auf den Probentisch in einem Schnitt längs der Linie 9-9 von Fig. 8.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf den Probentisch

nach Aufbringen des Plättchens auf denselben

bis 14 zeigen Draufsichten auf den Probentisch vor

und während der Aufbringung des Plättchens, während der Arretierung desselben auf dem Probentisch und nach der Entfernung des Plättchenhalters .
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In Fig. 1 ist schematisch eine Probenkammer 10 eines Elektronenmikroskops dargestellt, an die eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind der

Elektronenstrahlgenerator sowie die verschiedenen einem 35

Elektronenmikroskop zugehörigen Linsen, die im allgemeinen über der dargestellten Probenkammer angeordnet sind.

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An der Seite der Probenkammer 10 ist die Vorrichtung zur Handhabung 14 für IC-Plättchen befestigt. Sie enthält eine mit Scharnieren befestigte und abdichtbare obere Türe 16, die auf der Oberseitenfläche eines Gehäuses 18 angebracht ist, welches das System zur Handhabung der Plättchen aufnimmt. Die Vorrichtung zur Handhabung 14 enthält des weiteren einen Antriebsmotor 20, der den Transport des Plättchenschlittens bzw. -halters im Inneren des Gehäuses 18 IQ in die Probenkammer 10 und aus dieser bewerkstelligt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht längs der Ebene die in Fig. l durch die Linien 2-2 festgelegt ist und zeigt die Halterung des Antriebsmotors 20 an einem Winkelarm 22, der an die Außenfläche der Probenkammer 10 angeschraubt ist. Man erkennt aus Fig. 2, daß ein auf der Motorwelle befestigtes Zahnrad 24 in Eingriff mit einer schleifenförmig umlaufenden endlosen flexiblen Antriebskette 26 steht, welche von Spannrädern 28 und 30 getragen wird, die drehbar an der Unterseite oder an dem Boden des Gehäuses 18 an derartigen Lagen befestigt sind, daß die AntriebsKette 26 wesentlich senkrecht zur Außenfläche der Probenkammer 10 verläuft. An einem Punkt der endlosen flexiblen Antriebskette 26 ist ein Arm 32 befestigt, der einen Magnet 34 trägt, welcher bewirkt, daß der Plättchenhalter wie im folgenden noch näher beschrieben wird längs einer Führung in die Probenkammer 10 bewegt wird.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 1, der vertikal durch den Endbereich des Systems zur Handhabung von IC-Plättchen verläuft. Man erkennt hier wiederum den Motor 20 für die Betätigung der Antriebskette 26 sowie den Arm 32, an dem ein rechteckförmiger Wagen bzw. Schlitten 34 befestigt ist. Der Schlitten ist geradlinig längs einer Bewegungsbahn verschiebbar, die senkrecht zur äußeren Oberfläche der Probenkammer 10 verläuft, wobei er

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von geradlinigen Lagern 36 getragen ist, die in Stützkanälen parallel zu den äußeren Seitenflächen des Wagens geführt sind, sowie den Innenwandungen .38, die unter dem Boden des Gehäuses 18 gebildet sind. Die gesamte Länge des Bodens des Gehäuses zwischen seinen Innenwandungen 38 enthält einen Abschnitt 40 aus nicht eisenhaltigem Material, der ■ ' so dünn ist, daß er praktisch gerade noch eine ausreichende Festigkeit aufweist, um sich nicht zu verbiegen oder zu brechen, wenn er den Druckdifferenzen zwischen atmosphärischem Druck und dem Druck in der Probenkammer ausgesetzt wird.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Motor 20 und der von der Antriebskette 26 in Bewegung gesetzte Schlitten 34 einen Magnet 42 enthalten, der eine planare Oberseitenfläche aufweist, die im minimalen Abstand parallel zu der unteren Oberfläche des dünnen Bodenabschnitts 40 verläuft. In einem ähnlichen Abstand von dem dünnen Abschnitt 40 aus nicht eisenhaltigem Material des Bodens, jedoch über diesem,

^Δ ist ein zweiter Magnet 44 angeordnet, der geeignet polarisiert ist um,durch den dünnen Bereich 40 des Bodens von dem äußeren Magneten 42 angezogen zu werden. Dieser zweite oder innere Magnet 44 ist in einem Schlitten bzw. Wagen 46 gehaltert, welcher in der dargestellten Weise in Lagern

^ΔΌ eine Linearverschiebung parallel zu dem äußeren Wagen bzw. Schlitten 34 durchführen kann. Der innere Schlitten 46 ist von dem Gehäuse 18 eingeschlossen und wird aufgrund der magnetischen Kopplung zwischen dem von dem Motor 20 angetriebenen externen Magneten 42 und dem inneren Magneten 44

linear längs seiner Schienen verschoben, um der geradlinigen Bewegung des vom Motor angetriebenen externen Magneten 42 zu folgen.

Man erkennt aus der Schnittdraufsicht von Fig. 4 und aus der Vertikalansicht von Fig. 5, daß der innere Schlitten einen Halter 48 für IC-Plättchen haltert. Der Halter 48 ist

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ein längliches Teil, das einen allgemein dreieckförmig verlaufenden Ansatz 50 enthält zur Halterung des Plättchens der sich in dem Gehäuse 18 befindet, und dessen Scheitel benachbart zu dem Ende des Gehäuses liegt, das der Probenkammer 10 zugekehrt ist, wenn die Schlitten 46 und 34 eine Lage einnehmen, bei der sie sich an dem äußeren bzw. entgegengesetzten Ende des Gehäuses 18 befinden. Man erkennt am besten aus Figur 4, daß der Ansatz 50 des Trägers 48 sich in Richtung auf ein Tor 52 erstreckt, welches schwenkt>^ar angelenkt ist und dicht schließt. Dies geschieht derart, daß der Ansatz 50 durch das Tor 52 in das Innere der Probenkammer 10 hindurchtreten kann, und, wie im folgenden im Einzelnen beschrieben wird, ein IC-Plättchen in die Probenkammer 10 und auf einen Probentisch 54 bringen kann, auf dem es in einer bestimmten Lage festgehalten wird.

Fig. 4 zeigt einige Einzelheiten des Probentisches 54, der später noch im Einzelnen dargestellt und erläutert wird. Auf dem Probentisch 54 ist ein kreisförmiges Postament 56 befestigt, das einen freien Kreissektor von etwa 60° aufweist, welcher dem Plättchen-Träger 48 zugekehrt ist, und symmetrisch zur Mittelachse desselben verläuft. Ein Mittelbereich 58 in dem Bodenteil des offenen Sektors trägt eine Mittelbohrung und mit Gewinde versehene Schraubenlöcher zur Befestigung des Postaments 56 auf dem Probentisch 54. Benachbart zu den Kanten des offenen Sektors verlaufen rechtwinklige Schlitze 60, von denen jeder ein Gleitstück 62 trägt, das sich in Richtung auf die äußeren Enden der Schlitze 60 erstreckt, um in Eingriff mit dem Rand eines

QQ Plättchens zu treten. Jedes Gleitstück 62 wird normalerweise in einer Lage nahe der Mitte des Probentisches 54 gehalten, was mittels einer Feder 64 geschieht, welche mit einem Ende an dem Gleitstück 62 und mit dem entgegengesetzten Ende an einem kleinen, fest angebrachten Befestigungsarm 66

g5 an dem inneren Ende des Schlitzes 60 befestigt ist. Die Feder 64 übt daher eine Zugwirkung auf das Gleitstück 62

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* aus und versucht, es in Richtung auf die Mitte des Postaments 56 zu ziehen.

Die Oberseitenfläche des allgemein kreisförmigen Postaments 56 enthält einen rechteckförmigen Schlitz, der slich von dem Scheitel des offenen Sektors bis zum entgegengesetzten Rand des Postaments 5 6 erstreckt und längs einer Geraden verläuft, die koaxial mit der Längsachse des Plättchen-Halters 48 ausgerichtet ist. In diesem rechteckförmigen Schlitz

IQ ist über eine Schwalbenschwanzführung ein rechteckförmiger Block 68 gleitend verschiebbar gelagert. An dem inneren Ende des rechteckförmigen Blocks 68 sind dünne Kabel 70 befestigt, welche um kleine Rollen 72 herumgeführt sind, die am äußeren Ende des Sektors in den Schlitzen 60 gehaltert sind. Die Kabel verlaufen von dort zurück durch die Schlitze 60 zu den äußeren Enden der Gleitstücke 62, welche mit den Plättchen in Eingriff treten sollen. Auf diese Weise bewirkt eine lineare Verschiebung des rechteckförmigen Blocks 68 weg von der Mitte des Postaments 56, daß die mit den Plättchen in Berührung tretenden Gleitstücke 62 in Richtung auf die äußeren Enden der Schlitze 60 und gegen die Kraft der Federn 64 gezogen werden, welche versuchen, die Gleitstücke zurückzuziehen.

nie Figuren 4A und 4B zeigen zwei Ausführungsformen von Anschlägen 74 für die Plättchen, welche die äußeren Enden des rechteckförmigen Schlitzes und des in diesem gleitend verschiebbar geführten rechteckförmigen Blocks 68 überbrükken. Die gekrümmt verlaufende Stirnfläche des Anschlages 74 von Fig. 4A ist derart geformt, daß sie in Eingriff mit dem gekrümmt verlaufenden Rand eines IC-Plättchens tritt, wobei sie nach unten einwärts in der dargestellten Weise abgeschrägt ist, um die Kante des Plättchens zu erfassen. Die gerade schräg nach innen und unten verlaufende Stirnfläche des in Figur 4B gezeigten Anschlags 74 kann in entsprechender Weise bei Plättchen verwendet werden, die un-

terschiedlich gestaltete Kanten aufweisen, wobei dieser Anschlag als Art Universalanschlag dient. Die Stirnflächen von jedem dieser Anschläge 74 enthalten zwei kleine Schlitze 76. Wie im Einzelnen im Zusammenhang mit den Figuren ° und folgende erläutert werden wird, dienen die Schlitze 76 zur Aufnahme von Stiften 78, welche in dem Ende des Ansatzes 50 des Plättchen-Trägers 48 angebracht sind und durch die Wirkung eines in dem Plättchen-Trägers 48 angeordneten Solenoids 80 nach oben ausfahrbar sind, so daß sie in die kleinen Schlitze 76 eintreten, um die Kante der Plättchen zu erfassen, wenn diese aus der Probenkammer 10 entfernt werden sollen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Draufsicht auf den Plättchen-Träger 48 und das Postament 56 auf dem Probentisch 54 zur Erläuterung des Betriebes des Plättchen-Trägers 48 und der mit dem Plättchen in Eingriff tretenden Gleitstücke Der Ansatz 50 des Trägers 48 haltert ein Plättchen 82, das strichliert angedeutet ist. Das vordere Ende bzw. der Scheitel des Ansatzes 50 ist so ausgebildet, daß er einen Stoßblock 84 enthält, der ein allgemein rechteckförmiges Glied ist, das in Eingriff mit dem gleitend verschiebbaren rechteckformigen Block 68 bringbar ist. Wenn daher der Plättchen-Träger 48 einwärts, d.h. in Richtung des Pfeiles 86 verschoben wird, drängt der Stoßblock 84 den rechteckformigen Block 68 nach außen, wie dies durch den Pfeil 87 angedeutet ist, so daß die an dem rechteckformigen Block 68 befestigten Kabel 70 die Gleitstücke 62 gegen die Kraft der Federn 64 in etwa radial nach außen verschieben, wie ·dies durch die Pfeile 89 angedeutet ist.

Die Figuren 7 und 8 erläutern den weiteren Betrieb der Handhabungsvorrichtung für die IC-Plättchen, wenn der Ansatz 50 weiter in Richtung des Pfeiles 86 verschoben wird, wobei der Stoßblock 84 an dem inneren Ende des gleitend verschiebbaren rechteckformigen Blocks 68 anliegt. Vorste-

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hend war bereits erwähnt, daß der gleitend verschiebbare Block 68 in einer Schwalbenschwanznut in der Oberfläche des Postaments 56 geführt ist, was im einzelnen in der Endansieht der Figur 9 dargestellt ist. Der Block 68 kann sich daher von der Kante des Postamentes 56 um eine kleine, in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 88 bezeichnete, Strecke hinaus erstrecken, um zuzulassen, daß sich die führende bzw. vordere Kante des Plättchens 82 in seine erwünschte Lage auf dem

^q Postament begibt. Eine schwalbenschwanzförmige Hülse 90 ist daher in der Schwalbenschwanznut verschiebbar und der gleitend verschiebbare Block 68 ist seinerseits innerhalb der Schwalbenschwanzhülse 90 gleitend verschiebbar. Kleine Federn 92, die zwischen die Schwalbenschwanzhülse 90 und

2g den Befestigungsarm 66 gespannt sind, drängen dabei die Schwalbenschwanzhülse 90 in Richtung auf die Mitte des Postaments 56, wobei eine nach oben ragende Lippe 94 am äußeren Ende des gleitend verschiebbaren rechteckförmigen Blocks 68 die Schwalbenschwanzhülse 90 zurückzieht in

2Q Richtung auf die Mitte des Postaments 56 und zwar mittels der Wirkung der längeren Federn 64.

Während des Beschickungsvorgangs mit den IC-Plättchen muß die untere Oberfläche desselben mit einem ausreichenden

ok Abstand über den Gleitstücken 62 geführt werden, um eine versehentliche Berührung und ein darauf zurückzuführendes Verkratzen oder eine Beschädigung des dünnen und empfindlichen Halbleitermaterials des Plättchens zu verhindern. Das Postament ist daher, wie in Fig. 8 gezeigt, gekippt, und

g₀ zwar um eine horizontale Drehachse, die senkrecht zur Mittellängsachse der Plättchenladevorrichtung verläuft, und etwa durch die Stirnfläche der Anschläge 74 für die Plättchen verläuft, so daß der Plättchen-Träger 48 die vordere Kante der Plättchen 82 in ihre erwünschte Lage an der

„j- zurückspringenden Stirnfläche des Plättchenanschlags 74 bringt. Der Mechanismus, der das Verschwenken des Probentisches 54 und des Postaments 56 bewirkt, ist bei der bevorzugten Ausführungsform von einem Rechner gesteuert

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und bildet keinen Teil der Erfindung. Falls es jedoch erwünscht ist, kann der Schwenkmechanismus für das Postament auch manuell betätigt sein, oder durch einen geeigneten

Nocken gesteuert werden, der auf dem Plättchen-Träger 4 8 5

befestigt ist, und mit einem Betätigungshebel für die Verkippung in der Probenkammer 10 zusammenwirkt, nachdem er in diese eintritt. Fig. 8a zeigt im Detail den Betrieb eines solenoidbetätigten Plättchenaufnahmemechanismus, der an dem Plättchen-Träger 48 befestigt ist, und dazu dient, das Plättchen während seines Transfers zwischen dem Postament 56 und dem Träger freizusetzen und aufzunehmen. Der Mechanismus enthält einen kleinen Tragbügel 96, der um eine horizontale Querachse unter der Oberfläche eines

Querteils 97 am vorderen Ende bzw. Scheitel des Ansatzes 15

50 schwenkbar gelagert ist. Der Bügel enthält äußere Endstücke, die nach oben gebogen sind, so daß sie die Stifte 78 bilden, die im Zusammenhang mit Fig. 4 erwähnt worden waren, welche die vordere Kante eines Plättchens halten

und freisetzen. Der Bügel ist des weiteren an dem Schwenk-20

punkt abgebogen, so daß ein kurzer Hebelbereich 98 entsteht, an dessen Ende eine Feder 99 befestigt ist, welche den Bügel 96 so vorspannt, daß die Stifte 78 im Normalfalle nach oben ragen und in Berührung mit der Vorderkante des

Plättchens treten. Das Ende des Hebelbereichs 98 ist des 25

weiteren mittels eines dünnen Drahtes 100 mit dem im Zusammenhang mit Fig. 4 erwähnten Solenoid 80 verbunden.

Wenn das Plättchen 82 zuerst in dem Gehäuse 18 auf den Träger 48 aufgebracht wird, geschieht dies derart, daß

seine vordere gekrümmte Kante an den Stiften 78 des Aufnahmemechanismus anliegt. Wenn dann das Plättchen in seine erwünschte Lage in dem Postament angekommen ist, bewirkt eine Betätigung des Solenoids 80, die manuell oder computergesteuert erfolgen kann, ein Zurückziehen der Stifte 68,

so daß das Plättchen losgelassen und freigesetzt wird.

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Wenn ein leerer Plättchenträger 48 in den Mechnismus des

Postaments 56 eingeführt wird, werden umgekehrt die zu diesem Zeitpunkt von dem Solenoid 80 zurückgezogenen Stifte 78 durch Freigabe des Solenoids ausgefahren, so daß sie 5

das Plättchen ergreifen, damit dieses aus der Probenkammer

10 herausgebracht werden kann.

Fig. 10 erläutert den Betrieb des Postamentmechanismus bei der Entfernung des als Ladegerät wirkenden Ansatzes 50,

nachdem ein Plättchen 82 auf dem Postament 56 abgelegt worden ist. Mit der Wegbewegung des Ansatzes 50 in Richtung des Pfeiles 102, endet der von dem am Ende des Ansatzes 50 angebrachten Stoßblock 84 auf den gleitend verschiebbaren Block 68 ausgeübte Druck und der Block 68 wird in Richtung

des Pfeiles 103 durch die Kraft der Federn 64 und die Verbindungskabel 70 zurückgezogen. Die Federn 64 ziehen dabei die für den Eingriff mit dem Plättchen vorgesehenen Gleitstücke 62 bis zu einem Punkt zurück, bei dem diese an der Kante des Plättchens 82 anliegen, um das Plättchen auf die-

se Weise zwischen drei wesentlich gleich beabstandeten Punkten des Anschlags 74 und der beiden Gleitstücke 6 2 festzuhalten. Es soll hier erwähnt werden, daß jedes der dünnen Kabel 70, nachdem es um die Rollen 72 herumgelaufen ist, um zweite Rollen 104 herum und von dort zu den Gleit-

stücken 62 verläuft. Die zweiten Rollen 104 sind mit den Federn 64 verbunden, welche den gleitend verschiebbaren rechteckigen Block 68 vollständig zurückziehen, nachdem die Gleitstücke 62 in Eingriff mit der Kante des Plättchens getreten sind. Der Betrieb des Rollensystems wird im folgen-

den im einzelnen anhand der Figuren 11 bis 14 beschrieben.

Die Figuren 11 bis 14 zeigen in schematischer Darstellung die verschiedenen Betriebsschritte von dem Postament 56 des Probentisches 54, wobei zum besseren Verständnis hierzu unnötige Teile weggelassen sind. Fig. 11 zeigt diejenige

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■*· Lage, welche die Bauelemente des Postaments im Normalfalle, d.h. bei Nichtbenutzung einnehmen. Die Federn 64 sind entspannt, wobei sie die mit dem Plättchen in Eingriff bringbaren Gleitstücke 62 nach innen verschoben haben. Die kleinen Federn 92 haben des weiteren die Schwalbenschwanzhülse 90 zurückgezogen, welche den gleitend verschiebbaren rechteckförmigen Block 68 trägt.

Fig. 12 zeigt einen Betriebszustand bei dem der Stoßblock 84 des Plättchen-Lademechanismus teilweise in den Postamentmechanismus eingeführt ist, und gegen den gleitend verschiebbaren Block 68 drückt. Die Verschiebung des Blocks in Richtung des Pfeiles 87 bewirkt einen Zug auf die Kabel 70, welche die Gleitstücke 62 gegen die Kraft der Federn 64 nach außen ziehen. Es versteht sich, daß die gekrümmte Vorderkante des Plättchens 82 an den Stiften 78 des Drahtbügels 96 gemäß Figur 8a anliegt.

Fig. 13 zeigt die Lage, welche die verschiedenen Bauelemente einnehmen, nachdem der Lademechanismus für die Plättchen voll eingeführt ist. An diesem Punkt hat das Ende des an dem Ansatz 50 angebrachten Stoßblocks 84 den gleitend verschiebbaren Block 68 und dessen Schwalbenschwanzhülse 90 in ihre maximal ausgefahrene Position verschoben, wodurch die Gleitstücke 62 in ihre äußersten Lagen ausgefahren sind. Die Vorderkante des Plättchens 82 liegt nun an der zurückspringenden Stirnfläche des Anschlags 74 an, und die solenoidbetätigten Haltestifte 78 liegen in den Schlitzen 76 des Anschlags 74 und sind bereit durch die Betätigung des Solenoids 80 zurückgezogen zu werden. Es versteht sich, daß die Kabel 70 von den Gleitstücken 62 nicht nur um die Rollen 104 und 72 verlaufen, sondern auch um zusätzliche Rollen 106, welche benachbart zu dom Befestigungsarm 66 angebracht sind, und dazu dienen, eine Abnutzung der Kabel an don Kanten des Schlitzes 60 zu verhindern.

Fig. 14 zeigt die von den verschiedenen Bauelementen eingenommene Lage, nachdem das Plättchen auf dem Tisch abgelegt wurde und der Plättchen-Träger aus der Vakuumkammer in Richtung des Pfeils 107 verschoben wurde. Federn 64 haben die Gleitstücke 62 in Berührung mit der Kante des Plättchens 82 gebracht, das des weiteren an der nach unten eingezogeenen Fläche des Plättchen-Anschlags 74 anliegt und somit in seiner Lage arretiert ist. Die Federn 64 haben des weiteren

den gleitend verschiebbaren rechteckigen Block 68 soweit 10

zurückgezogen, bis die nach oben stehende Lippe 94 eine weitere Einwärtsverschiebung des Blocks 68 beendet. Wenn der Plättchen-Träger 48 durch das Tor 52 hindurchgetreten ist, das die Vakuumkammer mit der äußeren Kammer verbindet,

wird das Tor 52 dicht verschlossen, so daß die äußere 15

Kammer gegenüber der Vakuumkammer abgedichtet ist. Die äußere Türe 16 auf der abdichtbaren äußeren Kammer kann anschließend geöffnet werden, falls dies erwünscht ist, ohne daß hierbei das Vakuum im Inneren der Vakuum- bzw. Probenkammer beeinträchtigt wird. In entsprechender Weise

müssen bei den Beschickungsvorgängen die äußere Türe 16 oder die Aussenkammer geöffnet werden, während das innere Tor 52 abgedichtet ist, um einen Vakuumverlust zu verhindern. Anschließend wird die äußere Türe 16 geschlossen und der Plättchen-Transportmechanismus bewirkt den Transfer des

Plättchens durch das Tor m die Vakuumkammer, wobei es lediglich zu einem geringen Vakuumverlust kommt, nachdem das Volumen der unter Atmosphärendruck stehenden Luft in der äußeren Kammer klein ist gegenüber dem Volumen in der Vakuumkammer. Es tritt daher nur ein geringer Druck-

anstieg in der Vakuumkammer auf, der durch entsprechendes Pumpen rasch wieder auf den erwünschten Betriebsdruck verringert werden kann.

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Claims

Paiw itanwälte · European Patent Attorneys Kan/lei/Office: Hüggonstraße 17 · D-8000 München 19 26. März 1985 D|ze. N 4380-D NANOMETRICS INCORPORATED 690 East Arques Avenue Sunnyvale, CA 94086 USA HANDHABUNGSVORRICHTUNG FÜR PLATTCHEN Patentansprüche: 25

1. Handhabungsvorrichtung für Plättchen zum Transfer derselben von einem unter Atmosphärendruck stehenden. Bereich in das Innere einer Vakuumkammer und aus dieser heraus, gekennzeichnet durch: ein abdichtbares Tor (52), welches durch eine Seitenwandung in das Innere der Vakuumkammer (10) führt, und eine Breite aufweist, die ausreicht, um ein Plättchen (82) hindurchzuschieben;
eine mit einer abdichtbaren Türe (16) versehene, abdichtbare Außenkammer, die mit einem Ende die Öffnung des Tores (52) umgebend an die Außenwandung der Vakuumkammer an-

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schließt und gegenüber derselben abgedichtet ist; einen in der Außenkammer längs einer Führungsbahn verschiebbaren Plättchenträger (46;48), der an einem ersten benachbart

zu dem Tor (52) belegenen Endbereich (50) ein Plättchen ο

(82) aufnimmt, und der an seinem zweiten Ende einen ersten Magneten (44) benachbart zu einer ersten Außenfläche einer Aussenwandung (40) der äußeren Kammer trägt; einen zweiten Magneten (42),der benachbart zu der Außenseite der genannten Außenwandung (40) der äußeren Kammer verschiebbar ist, und magnetisch mit dem ersten Magneten (40) gekoppelt ist, so daß bei einer Bewegung des zweiten Magneten (42) der Plättchen-Träger (46;48) längs dessen Führungsbahn verschoben wird; und

einen Probentisch (54;56) der im Inneren der Vakuumkammer 15

(10) angeordnet ist und Mittel enthält, um ein Plättchen

(82) darauf von dem Endbereich (50) des Plättchen-Trägers (46;48) zu entfernen , mit einem stationären Anschlag (74) für die Plättchen (82) und einem Paar von voneinander beabstandeten mit dem Plättchen (82) in Eingriff bringbaren Gliedern (62) die radial nach außen von dem Anschlag (74) in Richtung auf das Tor (50) bewegbar sind, im Ansprechen auf Kräfte, welche durch die Einwärtsbewegung des Plättchen-Trägers (46;48) auf ein gleitend verschiebbar gelagertes Glied (68) ausgeübt werden, wobei die mit dem Plättchen 25

in Eingriff bringbaren Glieder (62) von Federn (64) in Anlage an den Rand des Plättchens (82) drängbar sind, nachdem das Plättchen (82) von dem Plättchen-Träger (46;48) entfernt ist.

2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkammer einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die abdichtbare Türe (16) an der Oberseite der Außenkammer, vorzugsweise benachbart

zu der Wandung der Vakuumkammer angebracht ist. 5

4. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn für den beweglichen Plättchen-Träger (46;48) geradlinig verläuft und vorzugsweise parallel zu einer Achse, die senkrecht zu der Öffnung des Tors (52) bzw. der Seitenwandung der Vakuumkammer verläuft.

5. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gleitend ver-15

schiebliche Glied (68) auf dem Objekttisch (56) derart

gelagert ist, daß die Vorderkante des Plättchen-Trägers (48) bei dessen Bewegung in die Vakuumkammer (10) mit dem gleitend verschiebbaren Glied (68) in Eingriff bringbar ist.
20

6. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Magnet (42) in einem Schlitten (34) gelagert ist, der parallel

zur Führungsbahn des Plättchen-Trägers (46;48) verschiebbar 25

ist, vorzugsweise mittels eines außerhalb der äußeren Kammer angeordneten Endloskettenantriebes (20 - 26) betätigbar ist.

7. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden 30

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der abdichtbaren äußeren Kammer klein ist im Vergleich zu dem Volumen der Vakuumkammer (10)

8. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden 35

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Plättchen-Träger (46;48) über ein Lager in horizontal ver-

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laufenden Schienen geführt ist, welche in inneren Seitenwandungen (38) der äußeren Kammer angebracht sind, so daß der erste Magnet (44) benachbart und im minimalen Abstand

von einem dünnen Innenbodenbereich (40) in der äußeren 5

Kammer führbar ist, und daß der zweite Magnet (42) über eine Lagerung (36) in Schienen geführt ist, die in der äußeren Seitenwandung (38) der äußeren Kammer angebracht sind und benachbart sowie in minimalem Abstand von dem

äußeren Boden (40) der äußeren Kammer. 10

9. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Plättchen-Träger (48) ein Paar von vertikal verschiebbaren Stiften

(78) trägt, die an dem vorderen Ende des Plättchen-Trägers 15

(48) angebracht sind, wobei die Stifte mittels eines Solenoids (80) betätigbar sind, das an dem Plättchen-Träger (48) unterhalb des für die Aufnahme des Plättchens (82) vorgesehenen Oberflächenbereichs (50) angebracht ist,

und dazu dient im Bereich des Probentisches (54,56) in 20

Eingriff mit der vorderen Kante des Plättchens zu treten bzw. dieses feizugeben.

10. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Anschlag (74) eine Vorder-

kante aufweist, deren Gestalt der Form des Plättchens (82) entspricht, wobei die Vorderkante ein Paar von Schlitzen (76) trägt, die voneinander beabstandet sind und dazu dienen, die Stifte (78) aufzunehmen, die am vorderen Ende des

Plättchen-Trägers (48) angebracht sind, wobei die Vorder-30

kante des Anschlags (74) nach unten abgeschrägt zurückspringt, um die Kante eines Plättchens festzuhalten.

11. Handhabungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander be-

abstandeten mit dem Plättchen (82) in Eingriff bringbaren

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Glieder (62) in Schlitzen (60) verschiebbar sind, welche sich radial nach außen von dem stationären Anschlag (74) in Richtung auf das Tor (52) erstrecken, wobei jedes der

Glieder (62) unter der Vorspannung einer Feder (64) steht, ■ 5

welche das entsprechende Glied (62) in Richtung auf den Anschlag (74) drängt, wobei die Feder (64) zwischen einer ersten Rolle (104) und einem stationären Glied (66) auf dem Probentisch (54,56) eingespannt ist, und jedes der Glieder (62) an einem Kabel (70) befestigt ist, das um die erste Rolle (104) und um eine zweite Rolle (72) am extremen äußeren Ende des Schlitzes (60) verläuft und an dem gleitend verschiebbaren Glied (68) befestigt ist.

12. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Probentisch (54,56) bezüglich seiner vertikalen Achse verschwenkbar ist in eine Richtung auf das Tor (52) um sicherzustellen, daß die Bodenfläche eines Plättchens (82) auf dem Plättchen-Träger (84) während des Einbringvorgangs im Abstand 20

von den das Plättchen (82) ergreifenden Gliedern (62) verbleibt.