JPH06239404A - プレート状の基板を保持しかつ搬送する方法および装置 - Google Patents

プレート状の基板を保持しかつ搬送する方法および装置

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JPH06239404A
JPH06239404A JP3037303A JP3730391A JPH06239404A JP H06239404 A JPH06239404 A JP H06239404A JP 3037303 A JP3037303 A JP 3037303A JP 3730391 A JP3730391 A JP 3730391A JP H06239404 A JPH06239404 A JP H06239404A
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Warehouses Or Storage Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレート状の基板、特にウェーハをハンドリ
ング装置によって検査兼製作機械、特にウェーハ検査装
置に保持かつ／または搬送する方法において、特にウェ
ーハを信頼性良くかつ穏やかに、極めて小さなスペース
に中間載置して、把持しかつ、搬送することができるよ
うにする。 【構成】 ウェーハ３１をウェーハ板平面で互いに向か
い合った２つの支持部材２９，３０の間で緊定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレート状の基板、特
にウェーハをハンドリング装置によって検査兼製作機
械、特にウェーハ検査装置に保持かつ／または搬送する
方法であって、前記ハンドリング装置に設けられた可動
のアームにグリッパを装備し、該グリッパに、搬送した
いウェーハを支持部材を介して固定可能にし、前記グリ
ッパにウェーハを固定するための手段を設ける形式のも
のに関する。さらに本発明はこのような形式の方法を実
施するための装置に関する。
【０００２】さらに、本発明は保持かつ／または搬送し
たいプレート状の基板、特にウェーハを無接触式に認識
する方法および装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】このような基板もしくはウェーハは、加
工および／または検査を行いたい場合に、一般にウェー
ハカセットから取り出されて、加工テーブルおよび／ま
たは検査テーブルに設けられた支持台に中間載置され、
相応する加工および／または検査の後に別のウェーハカ
セットに最終ストックされなければならない。
【０００４】いかなる種類の汚染をも阻止するために、
加工および／または検査したいウェーハは加工過程およ
び／または検査過程の間、特別な雰囲気中に位置してい
る。さらに搬送時でも、一度搬送装置内でとられた位置
が変わってしまうことを阻止しなければならない。
【０００５】新しいサブマイクロメトリ・テクノロジ
（ＳｕｂｍｉｋｒｏｍｅｔｒｉｅーＴｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｉｅｎ）は基板およびウェーハの汚染のない前面だけを
絶対的に要求しているのではなく、粒子のない裏面をも
要求している。
【０００６】たとえばウェーハ裏面の汚染だけでも既に
マイクロリソグラフィ照射の焦点ずれを生ぜしめてしま
う。したがってたとえば多くの基板、たとえばマスクに
用いられるガラス基板に対する標準的要件としては、両
面共に絶対的に汚染なしの状態でなければならないこと
が云える。
【０００７】さらに、相応するグリッパによる基板もし
くはウェーハの確実で信頼性のよい自動的な把持も、高
い速度で作業するウェーハ加工装置および／または検査
装置の絶対的な要件である。
【０００８】このようなグリッパ装置の第１の可能性
は、グリッパに、真空装置を有する収容装置を装備する
ことにあり、この場合、吸込開口を介して、検査したい
ウェーハがプレート状の表面の一部にわたって前記収容
装置に吸い込まれ、こうしてこのウェーハが搬送可能と
なる（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９１７２６０
号明細書参照）。
【０００９】したがって、上記ドイツ連邦共和国特許出
願公開明細書に記載されている配置形式では、ウェーハ
が少なくとも部分的にその最も敏感な表面で吸い込ま
れ、これによってこの場所での汚染が不可避となる。さ
らに、このようなウェーハまたは基板は極端に薄い板で
あって、耐曲げ性の材料からは成っていない。このよう
に緊定されたウェーハにおいてたとえば旋回運動時に行
われるような片側負荷に基づき、ハンドリング時に破断
を甘受しなければならなくなる。このことは、このよう
な形式のシステムでは許容され得ない欠点である。
【００１０】真空下で吸い込まれるこのような基板にお
いて無視できない別の欠点は、真空の消滅時に基板が緊
定部から脱落して、破損されてしまうという事実であ
る。このことは、このように片側で吸い込まれる基板に
おいてグリッパの旋回運動時に不意に、または側方での
滑脱に基づいて、つまり不正確な位置決めに基づいて真
空の消滅が行われてしまうような場合にも云える。
【００１１】２つのフレキシブルに案内された支持部材
を介してグリッパ装置を実現する第２の可能性（ドイツ
連邦共和国特許出願公開第３４０２６６４号明細書）は
既に、実施しようとする運動形式の理由だけで全く認容
不可能である。この場合に提案されているようなベルト
駆動装置の使用は運動時に極めて大きな汚染危険と不安
定性と変動とを生ぜしめ、ひいてはその直接の結果とし
てシステム振動を生ぜしめてしまう。
【００１２】さらに、特に上で説明したような装置では
別の欠点として、グリップしたいウェーハの認識に関す
る欠点が残っている。すなわち、このような認識は、検
査の開始時にロボットシステムに伝送される座標系が安
定的に保持され得る場合にしか確実に行われない訳であ
る。たとえ予防手段がとられて検査装置が振動遮断され
て支承されていても、このようにして達成可能な精度や
信頼性を充分であると認めることはできない。
【００１３】それどころか、このような形式のハンドリ
ング装置では搬送もしくは加工したいウェーハを把持す
る前にその都度前記運動が新たな位置整定後に制御され
て行われ得るように配慮しなければならない。このこと
は特に、ウェーハが保管状態において一般に標準カセッ
ト内に位置していて、この標準カセットが、互いに隣接
して位置する２つのウェーハの間に極めて小さな間隔し
か提供していないという理由にも基づいている。
【００１４】もとよりこのようなハンドリング装置は、
ウェーハが検査のために存在しているか、または存在し
ていないのかを認識することができると望ましい。比較
的大きな距離を介して対象物を無接触に認識するために
は、特に光学レンズ系が使用されており、この場合、特
に次の２つの変化形が用いられている。すなわち、第１
の変化形では、光源に設けられた送信器と受信器とが、
認識したい対象物が送信器と受信器との間に位置するよ
うに配置されており、また第２の変化形では、送信器か
ら対象物を介して反射させられたか、または散乱させら
れた光が受信器によって検出されるようになっている。
【００１５】上記第１の形式のシステムは一般に極めて
信頼性良く作動するが、しかしこのようなシステムに
は、送信器と受信器とが構成スペース的に互いに分離さ
れていなければならないという欠点がある。このこと
は、コンパクトな構造を不可能にしている。上記第２の
形式のシステムはさらに信頼性が悪い。それというの
は、表面の性質とジオメトリとが大きな影響を及ぼすか
らである。その代り、このシステムは送信器機の運動を
許し、このことは、しばしば有利になる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の方法を改良して、基板、特にウェーハを
信頼性良くかつ穏やかに、極めて小さなスペースに中間
載置して、把持しかつ、搬送することができるような方
法を提供することである。さらに、本発明の課題はこの
ような方法を実施するための有利な装置を提供すること
である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、第１の支持部材が位置固定に配置
されていて、第２の支持部材が搬送したいウェーハの周
縁部に対して接線方向で運動可能であるグリッパに設け
られた少なくとも２つの支持部材の間に、搬送したいウ
ェーハをばね弾性的に緊定し、光検出装置の送信器と受
信器とをグリッパに配置し、送信器によって送信された
光ビームの焦点が検出したい基板の周縁部に位置するよ
うに前記光ビームを収束させるようにした。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ウェーハを特に信頼性
良くかつ穏やかに中間載置して、把持しかつ、搬送する
ことができる。
【００１９】本発明の改良形では、送信された光ビーム
の焦点が検出したいウェーハの周縁角隅に位置調節され
る。このことにより、グリッパの極めて精密な自動的な
制御を実現することができるようになる。
【００２０】したがって、本発明は次のような基本思
想、つまり、保持して搬送したいウェーハを専らその外
縁部でのみ把持し、これによって高価なウェーハ表面の
いかなる汚染をも回避するという基本思想に基づいてい
る。さらに、ばね弾性的な緊定に基づき、ウェーハ板の
破断を生ぜしめてしまうような外縁部の過度に高い機械
的負荷が形成されることが回避される。光検出装置の送
信器と受信器とを同一の構成部材、つまりグリッパに組
み合わせて配置することにより、極めてスペース節約型
の配置形式が提供される。
【００２１】本発明の有利な実施態様は請求項２以下に
記載されている。
【００２２】本発明により使用される光検出装置は前で
説明した２つの形式の方法の利点を兼ね備えている。そ
れというのは、光ビームの遮断を必要とするような前記
第１の形式の方法の信頼性が得られると同時に、送信器
と受信器とが同一の構成部材、つまりグリッパに収納さ
れることに基づき、検出過程時の運動も同じく問題とな
らないからである。
【００２３】本発明の別の実施態様では、光検出装置の
送信器と受信器との間に反射面を配置して、反射させら
れた光ビームが直接に絞りを通って受信器に戻るように
することができる。この場合、光ビームの焦点に対象
物、たとえばウェーハの周縁角隅が持ち込まれると、光
ビームは遮断される。焦点における直径が極めて小さく
形成されていてよいので、受信器に入射する光線の変化
は既に極めて小さいか、もしくは極めて薄い対象物で
も、もしくは既に小さな移動距離でも極めて大きくな
る。したがって、このような小さな焦点の理由で、ウェ
ーハ板の周縁角隅を極めて正確に検出することができ
る。
【００２４】光検出装置の極めて小さな可動性におい
て、反射性の表面が、運動面積に相当する大きさの寸法
を有していることはもちろん極めて重要である。
【００２５】
【実施例】以下に、本発明の２つの実施例を図面につき
詳しく説明する。
【００２６】図１には、主としてウェーハを検査するた
めに用いられるような基板表面用の検査装置が示されて
いる。このような装置を用いて極小の粒子と共に、結晶
欠陥、金属不純物、研磨誤差、スクラッチ、ウェーハ内
注入均一性およびウェーハにおけるその他の効果を視覚
化することができる。
【００２７】この装置はフローボックス１を有してお
り、このフローボックスは測定室２に所要の純度の雰囲
気を生ぜしめる。測定室２自体は帯電防止性の透明なプ
ラスチックプレート１１によって覆われている。これに
よって、煙突効果に基づいて所望の層流が得られる。
【００２８】ハンドリング装置は空力透過性のテーブル
プレート３に固定されている。さらに、前記検査装置は
第１の基板カセットレシーバ４とロボット５と第２の基
板カセットレシーバ６とを有している。検査過程は測定
テーブル７で実施される。
【００２９】ハンドリング装置は同じく流れ透過性の支
持フレーム８に構成されている。
【００３０】通常の測定経過は次のようにして行われ
る。
【００３１】基板カセットレシーバ４に位置する第１の
基板カセット９からロボットアームによって１つの基板
が取り出されて、測定テーブル７に搬送され、この場所
で固有の検査過程が実施される。測定後にロボット５は
基板を取り出して、第２の基板カセットレシーバ６に設
けられた第２の基板カセット１０に引き渡す。この場合
に特に重要となるのは、基板が搬送時でも、検査目的の
ための貯え時でも、テーブルプレート３から大きな距離
をおいて位置していないことである。
【００３２】図２はウェーハ検査装置の詳細図を示して
いる。ロボット５のロボットアーム２０には、グリッパ
２２とグリッパ駆動装置２３とから成るグリップ装置２
１が停止状態で、つまり前作業位置で示されている。基
板認識装置２５のレーザビーム２４はミラー保持装置２
７を介して位置整定可能なミラー２６に向けられてい
る。ミラー２６は、レーザビーム２４が再び基板認識装
置２５に反射させられるように調節されている。
【００３３】基板認識装置２５とミラー２６との間に
は、第１のウェーハカセット２８が設けられている。レ
ーザビーム２４はこのウェーハカセット２８を通って支
承なく基板認識装置２５からミラー２６に到達して、再
び前記基板認識装置に戻ることができる。ウェーハカセ
ット２８にウェーハ３１が存在していると、レーザビー
ム２４はもはや基板認識装置には戻らない。このような
前提条件のもとで、グリッパ２２に設けられたクランプ
ピン３０は上方旋回させられ、これによってグリッパは
２つの隣接したウェーハの間で、正確にウェーハ表面上
に位置するまでウェーハカセットに侵入することができ
る。
【００３４】図３はロボット５のロボットアーム２０を
引き出された状態で、つまりウェーハを充填されたウェ
ーハカセット２８からウェーハ３１をグリップする際の
作業位置で示している。この場合にウェーハ３１はグリ
ップ位置に旋回させられたクランプピン３０と支持部材
２９との間に締め付けられる。この位置でウェーハ３１
はグリッパ駆動装置２３に設けられたウェーハばね３２
のばね緊定力によって保持される。取り出しのためにロ
ボット５は、ロボットアーム２０が引き戻される前にウ
ェーハ３１を少しだけ持ち上げる。
【００３５】図４は開いた状態、つまりクランプしてい
ない状態における第１実施例の側面図を示している。こ
の状態において、圧力室４０には正圧が存在しており、
この正圧はシリンダピストンばね４２と溝付ピストンば
ね４８とウェーハクランプばね４３とのばね力に抗して
シリンダピストン４１と溝付ピストン４６とをグリッパ
２２の方向にシフトしている。シリンダピストン４１と
溝付ピストン４６とは互いに独立して運動可能である。
溝付ピストン４６によって長手方向運動時に、溝４４と
溝ピン４５とによって規定された回転運動が実施され
る。この場合に溝付ピストン４６は前記回転運動を溝付
ピストン連行体４７に伝達する。この溝付ピストン連行
体自体は引張兼押圧ロッド４９およびクランプピン３０
と固く結合されている。
【００３６】図５はウェーハを載積された状態における
第１実施例の側面図を示している。この場合に圧力室４
０に正圧は生ぜしめられない。シリンダピストンばね４
２はシリンダピストンを停止位置に押圧する。溝付ピス
トン４６は溝付ピストンばね４８によって戻され、この
場合に溝４４に沿って回転させられる。溝付ピストン４
６と溝付ピストン連行体４７との間の結合は、クランプ
ピン３０と引張兼押圧ロッド４９とによってクランプさ
れたウェーハ３１によって許される限りまでにしか溝付
ピストン連行体４７が溝付ピストン４６の長手方向運動
を実施しないように構成されている。溝付ピストン連行
体４７は溝付ピストン４６から離れ、ウェーハクランプ
ばね４３は引張兼押圧ロッド４９を介してクランプピン
３０をウェーハ３１に押し付け、ひいてはウェーハ３１
を支持部材２９に押し付ける。
【００３７】図６は第１実施例の平面図を示している。
この場合には、特にウェーハ３１の位置と、クランプピ
ン３０によってとられた位置（クランプされた状態で）
とが認められる。グリップアームには、レーザ光源５０
（送信側）と対応する受信器５１とが示されている。こ
の場合に、レーザ光源５０から送信されたレーザビーム
２４は往路２４ａを介してミラー２６に案内されて、復
路２４ｂを介して反射させられる。
【００３８】図７は第２実施例の側面図を示しており、
この第２実施例では、ニューマチックシリンダ６０が、
直線ガイド６２に支承されたキャリッジ６９をシフトす
る。ニューマチックシリンダ操作ロッド７１とキャリッ
ジ６９との間の結合は減衰部材７２を介してゆるく形成
されている。キャリッジ６９はばね６１によってニュー
マチックシリンダ操作ロッド７１に押圧される。グリッ
パ２２はキャリッジ６９と固く結合されている。開放さ
れた状態において、ニューマチックシリンダ６０には正
圧が生ぜしめられ、この正圧はグリッパ２２に固定され
たクランプピン６３，６４を支持部材２９から離れる方
向で移動させる。ニューマチックシリンダ６０内の正圧
が低下すると、キャリッジ６９はグリッパ２２およびク
ランプピン６３，６４と共にばね６１によって、ウェー
ハ３１が支持部材２９に設けられたクランプピン７０に
接触するまで支持部材２９の方向ｘに移動させられる。
【００３９】図８は第２実施例の平面図を示している。
この場合には、ロボットアーム２０に対するキャリッジ
６９の位置に応答するスイッチ６５が設けられている。
レーザ光源５０は光学レンズ系６８を有しており、この
光学レンズ系はロボットアーム２０の引き戻された状態
においてレーザビーム２４を、検出したいウェーハ３１
の所定の位置に収束させる。受信器５１は、レンズ（図
示しない）と、フィルタ（図示しない）と、このフィル
タに前置された絞り６６とを備えた光学レンズ系６７を
有している。これらの成分は基板認識装置の信頼性と精
度とを高めている。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーハ検査装置の全体を示す斜視図である。
【図２】図１に示したハンドリング装置を準備位置で示
す詳細図である。
【図３】図１に示したハンドリング装置を作業位置で示
す詳細図である。
【図４】本発明の第１実施例による装置を開いた状態で
示す側方断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による装置をウェーハ載設
状態で示す側方断面図である。
【図６】本発明の第１実施例による装置の平面図であ
る。
【図７】本発明の第２実施例による装置の側方断面図で
ある。
【図８】本発明の第２実施例による装置の平面図であ
る。
【符号の説明】
１ フローボックス、 ２ 測定室、 ３ テーブルプ
レート、 ４ 基板カセットレシーバ、 ５ ロボッ
ト、 ６ 基板カセットレシーバ、 ７ 測定テーブ
ル、 ８ 支持フレーム、 ９，１０ 基板カセット、
２０ ロボットアーム、 ２１ グリップ装置、 ２
２ グリッパ、 ２３ グリッパ駆動装置、２４ レー
ザビーム、 ２４ａ 往路、 ２４ｂ 復路、 ２５
基板認識装置、 ２６ ミラー、 ２７ ミラー保持装
置、 ２８ ウェーハカセット、２９ 支持部材、 ３
０ クランプピン、 ３１ ウェーハ、 ３２ ウェー
ハばね、 ４０ 圧力室、 ４１ シリンダピストン、
４２ シリンダピストンばね、 ４３ ウェーハクラ
ンプばね、 ４４ 溝、 ４５ 溝ピン、 ４６溝付ピ
ストン、 ４７ 溝付ピストン連行体、 ４８ 溝付ピ
ストンばね、 ４９ 引張兼押圧ロッド、 ５０ レー
ザ光源、 ５１ 受信器、 ６０ ニューマチックシリ
ンダ、 ６１ ばね、 ６２ 直線ガイド、 ６３，６
４ クランプピン、 ６５ スイッチ、 ６６ 絞り、
６７，６８ 光学レンズ系、 ６９ キャリッジ、
７０ クランプピン、 ７１ ニューマチックシリンダ
操作ロッド、 ７２ 減衰部材

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレート状の基板をハンドリング装置に
    よって基板製作兼検査機械に保持かつ／または搬送する
    方法であって、前記ハンドリング装置に設けられた可動
    のアームにグリッパを装備し、該グリッパに、保持もし
    くは搬送したいウェーハを支持部材を介して固定可能に
    し、前記グリッパにウェーハを固定するための手段を設
    ける形式のものにおいて、保持もしくは搬送したいウェ
    ーハをウェーハ板の平面で互いに向かい合って位置する
    少なくとも２つの支持部材の間に緊定し、この場合、前
    記支持部材の少なくとも１つを位置固定に配置し、摺動
    可能に構成された少なくとも１つの別の支持部材を、搬
    送したいウェーハの周縁部に接線方向で接近可能で前記
    ウェーハにばね弾性的に当接可能に構成することを特徴
    とする、プレート状の基板を保持しかつ搬送する方法。
  2. 【請求項２】 前記両支持部材を細長い少なくとも１つ
    の結合部分を介して互いに結合させ、前記支持部材のう
    ちの少なくとも１つを、搬送したいウェーハの周縁部に
    数個所で当接させる、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記ハンドリング装置の可動のアームに
    設けられたグリッパに配置された光検出装置を介して、
    保持もしくは搬送したいウェーハの位置を無接触に検出
    し、この場合、送信された光ビームをウェーハ板に収束
    させる、請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１項記載
    の方法を実施する装置において、前記支持部材が細長い
    前記結合部分の長手方向の延びに対して垂直方向で突出
    するように配置されていることを特徴とする、プレート
    状の基板を保持しかつ搬送する装置。
  5. 【請求項５】 細長い前記結合部分に、該結合部分の長
    手方向の延びに対して平行に回転ガイドが設けられてお
    り、摺動可能に構成された方の支持部材がクランプピン
    として構成されており、該クランクピンが停止位置から
    作業位置に少なくとも９０度だけ回転させられるように
    なっている、請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記両支持部材が、保持したいウェーハ
    に対して複数の当接縁部を有しており、空間的に前記可
    動のアームの近くに支承された支持部材が、摺動可能な
    支持部材として構成されている、請求項４記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記回転ガイドが第１のピストン／シリ
    ンダ装置を介して作動可能であり、該ピストン／シリン
    ダ装置に設けられたピストンが、長手方向軸線に対して
    斜めに延びるスリット溝を有しており、該スリット溝に
    変向ピンが配置されていて、前記ピストンが溝ばねのば
    ね力に抗して前記クランプピンの方向に摺動可能であ
    る、請求項５記載の装置。
  8. 【請求項８】 第１のピストン／シリンダ装置が第２の
    ピストン／シリンダ装置と結合されており、該第２のピ
    ストン／シリンダ装置がウェーハクランプばねのばね力
    に抗して摺動可能である、請求項６記載の装置。
  9. 【請求項９】 第１のピストン／シリンダ装置が第２の
    ピストン／シリンダ装置と組み合わされていて、１つの
    ユニットを形成している、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 細長い前記結合部分がフォーク状の構
    造を有しており、該結合部分の端部分にクランプピンの
    回転ガイドが支承されている、請求項４から８までのい
    ずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記支持部材が切欠き状に延びるウェ
    ーハ支持面を有しており、該ウェーハ支持面にプラスチ
    ック被覆体が被覆されている、請求項４から１０までの
    いずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記光検出装置が、光ビームを送信す
    る送信器と、ウェーハカセットのミラー後壁の内側で反
    射させられた光ビームを受信する受信器とから成ってお
    り、前記送信器と前記受信器とが共に、グリッパの可動
    のアームに配置されている、請求項４から１１までのい
    ずれか１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】 送信器としてレーザ光源が設けられて
    いる、請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 プレート状の基板をハンドリング装置
    によって基板製作兼検査機械に保持かつ／または搬送す
    る装置であって、前記ハンドリング装置に設けられた可
    動のアームがグリッパを備えており、該グリッパに、保
    持もしくは搬送したいウェーハが支持部材を介して固定
    可能であり、前記グリッパにウェーハを固定するための
    手段が設けられている形式のものにおいて、保持もしく
    は搬送したいウェーハが、ウェーハ板の平面で互いに向
    かい合って位置していてウェーハの周縁部に対して接線
    方向で運動可能でかつ、該周縁部にばね弾性的に当接可
    能である少なくとも２つの支持部材の間で緊定可能であ
    ることを特徴とする、プレート状の基板を保持しかつ搬
    送する装置。
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