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DE4304301A1 - Transportsystem und -verfahren für zueinander auszurichtende Objekte - Google Patents

Transportsystem und -verfahren für zueinander auszurichtende Objekte

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DE4304301A1
DE4304301A1 DE19934304301 DE4304301A DE4304301A1 DE 4304301 A1 DE4304301 A1 DE 4304301A1 DE 19934304301 DE19934304301 DE 19934304301 DE 4304301 A DE4304301 A DE 4304301A DE 4304301 A1 DE4304301 A1 DE 4304301A1
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transport
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transport system
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Richard Buttinger
Winfried Dr Suess
Franz Rauch
Lorenz Ziegltrum
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SUESS KG KARL
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G—PHYSICS
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Description

Die Erfindung betrifft ein Transportsystem und ein -verfahren für zueinander auszurichtende Objekte, insbeson­ dere ein Transportsystem und ein Transportverfahren zum Transportieren von Substraten und Masken zur Ausrichtungs­ stufe einer Belichtungseinrichtung für die Photolithographie in der Halbleitertechnik und der Verbindungstechnik in der Mikrosystemtechnik
Derartige Transportsysteme und -verfahren sollen eine mög­ lichst hohe Transportrate der Objekte ermöglichen, automati­ siert sein, sowie eine saubere Handhabung und eine möglichst genaue Ausrichtung der Objekte zueinander gewährleisten. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung ist die Photolitho­ graphie in der Halbleitertechnik. Die Erfindung erlaubt je­ doch auch den Transport beliebiger Objekte, z. B. in der Mikromechanik, die sehr genau zueinander ausgerichtet werden sollen.
Es ist bekannt, neuerdings Transportroboter für den saube­ ren, schnellen und automatischen Transport von Objekten ein­ zusetzen.
In "Elektronik" Heft 3, 1993, Seite 20, wird ein Substrattransport mittels eines Transportroboters bei der Polysiliziumbeschichtung gezeigt. Im Zentrum eines inte­ grierten System befindet sich ein rotierender Transportrobo­ ter, der die Substrate zu mit dem System verbundenen Bear­ beitungskammern und wieder heraus transportiert.
Bei einer sehr feinen Ausrichtung von Objekten, wie z. B. bei der Ausrichtung von Substrat und Maske in einer Belichtungs­ einrichtung der Photolithographie wirken sich schon geringe mechanische Störungen sehr nachteilig auf die Ausrichtungs­ genauigkeit aus. Bei einem rotierenden Transportroboter kön­ nen Schwingungen auftreten, die sich über seine Halterung bis zu einer Ausrichtungsstufe ausbreiten können. Außerdem lassen sich beim Anfahren und Anhalten des Transportroboters kleine Stöße, die sich gleichfalls negativ auf eine Präzi­ sionsausrichtung auswirken können, nicht vermeiden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Transportsystem und -verfahren zur Verfügung zu stellen, wo­ bei mechanische Störungen durch das Transportsystem bei der Ausrichtung von Objekten zueinander vermieden werden.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge­ löst.
Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, das Transportsystem in ein Ausrichtungs- und ein Roboterteil aufzuteilen, die voneinander stoß- und schwingungsisoliert angeordnet sind. Die genaue Ausrichtung erfolgt dabei nur im Ausrichtungsteil, das keine schwingenden bzw. rotierenden Teile aufweist und vom Roboterteil mechanisch nicht gestört wird.
Der Vorteil der Erfindung liegt in einer sehr genauen Aus­ richtung bei einer hohen Transportrate der auszurichtenden Objekte.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Belichtungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Trans­ portsystems für Substrate und Masken,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Belichtungseinrichtung gemäß
Fig. 1 beim Transport eines Substrats,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Belichtungseinrichtung gemäß
Fig. 1 beim Transport einer Maske,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Seite des Saugkopfes eines Transportroboters, und
Fig. 5 eine erfindungsgemaße Ausführungsform der anderen Seite des Saugkopfes eines Transportroboters.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Transportsystems in Kombination mit einer Belichtungseinrichtung in der Photolithographie für Halblei­ ter.
Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht eine Belichtungseinrich­ tung 19 sowie ein erfindungsgemäßes Transportsystem beste­ hend aus einem Roboterteil 1 und einem Ausrichtungsteil 2. Die Belichtungseinrichtung 19 besteht üblicherweise aus einem Lampengehäuse 20, einem Mikroskop 21, einem Überwa­ chungsbildschirm 22, einer Ausrichtungsstufe 9 und einem Ge­ stell 23. Auf der Belichtungseinrichtung 19 ist das Ausrich­ tungsteil 2 des Transportsystems angeordnet. In der Seiten­ ansicht sind die Ausrichtungsstufe 9 und eine Aufnahmeposi­ tion 8 mit einem Objekt (Substrat oder Maske) dargestellt. Von der Belichtungseinrichtung 19 mit dem Ausrichtungsteil 2 ist das Roboterteil 1 räumlich getrennt angeordnet. In der Seitenansicht sind ein Transportroboter 3, Kassetten 4 für Substrate bzw. Masken, ein erster Greifarm 11 des Trans­ portroboters 3 und eine Steuereinrichtung 24 für den Trans­ portroboter 3 dargestellt. Die Belichtungseinrichtung 19 ist vorzugsweise auf Luftpolstern und der Transportroboter 3 auf Gummipuffern gelagert. Durch ihre räumliche Trennung sind das Roboterteil 1 und das Ausrichtungsteil 2 voneinander ge­ gen Stöße und Schwingungen isoliert.
Die Bestandteile des erfindungsgemäßen Transportsystems wer­ den insgesamt anhand der Fig. 2 und 3 dargestellt.
Das Roboterteil 1 weist Kassetten 4 für Substrate und Mas­ ken, einen ersten Vorausrichter 5 und einen Transportroboter 3 auf. Der Transportroboter 3 hat einen um eine vertikale Achse 10 drehbaren ersten Greifarm 11 zum Transportieren eines Substrats 17 oder einer Maske 18. Der erste Greifarm 11 ist vorzugsweise in seiner Längsrichtung teleskopartig verlängerbar und in vertikaler Richtung positionierbar und hat an seinem einen Ende einen Saugkopf 12 zum Ansaugen eines Substrats 17 oder einer Maske 18 und an seinem anderen Ende einen Positionsscanner 13 zum Orientieren bei der Dreh­ bewegung. Das Ausrichtungsteil 2 weist einen zweiten Voraus­ richter 6, eine Aufnahmeposition 8, eine Ausrichtungsstufe 9, eine Transporteinrichtung 29 zum Transportieren des Substrats 17 oder der Maske 18 von der Aufnahmeposition 8 zur Ausrichtungsstufe 9 und eine Transporteinrichtung 7 zum Transportieren eines Objektes von dem zweiten Vorausrichter 6 zu der Aufnahmeposition 8 auf. Die Transporteinrichtung 7 besteht aus einem zweiten Greifarm 14 mit einem Saugkopf 16, der auf einer Schiene 15 gleitet. Die Objekthalterungen der ersten und zweiten Vorausrichter 5, 6 und der Aufnahmeposi­ tion 8 sind so ausgebildet, daß sie ein Ansaugen des Objekts sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite gestatten. Außerdem sind zusätzlich zu Fig. 1 in den Fig. 2 und 3 ein Ausrichtungsmikroskop 25 und Bedienungselemente 26 dar­ gestellt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsfor­ men der Ober- bzw. der Unterseite des Saugkopfes 12 in der Draufsicht. Es sind nach der Ansaugseite offene Saugkanäle 27 ausgebildet, die mit Vakuumleitungen 28 in Verbindung stehen und unabhängig voneinander steuerbar sind.
Ein erfindungsgemäßes Transportverfahren von Substraten und Masken zu einer Belichtungseinrichtung 19 wird anhand der Fig. 2 und 3 dargestellt. Die schraffierten Teile stellen in Fig. 2 den Transport eines Substrats 17 und in Fig. 3 den Transport einer Maske 18 dar.
Gemäß Fig. 2 entnimmt der erste Greifarm 11 durch Ansaugen an der Unterseite (nicht aktive Seite) ein Substrat 17 aus einer der Kassetten 4 und transportiert es zum zweiten Vor­ ausrichter 6 im Ausrichtungsteil 2. Dort erfolgt eine stoß- und schwingungsisolierte Ausrichtung des Substrats 17, da dafür eine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Der zweite Greifarm 14 der Transporteinrichtung 7 saugt das Substrat 17 an der Unterseite an und transportiert es zur Aufnahmeposi­ tion 8, von der es durch die Transporteinrichtung 29 in die Ausrichtungsstufe 9 transportiert wird.
Nach der Ablage des Substrats 17 am zweiten Vorausrichter 6 entnimmt der erste Greifarm 11 schon während der Vorausrich­ tung des Substrats 17 eine Maske 18 durch Ansaugen an der Oberseite aus einer Kassette 4 und transportiert sie zum ersten Vorausrichter 5 auf dem Roboterteil 1. Dort erfolgt eine Vorausrichtung, die aber nicht schwingungsisoliert ist, da dabei keine so hohe Genauigkeit erforderlich ist. Nach dem Transport des Substrats 17 in die Ausrichtungsstufe 9 transportiert der erste Greifarm 11 die Maske 18 durch An­ saugen an der Oberseite vom ersten Vorausrichter 5 zur freien Aufnahmeposition 8, von der sie in die Ausrichtungs­ stufe 9 transportiert wird.
Nach der Belichtung kann ein Rücktransport des Substrats 17 und der Maske 18 über die Transporteinrichtung 29 und den ersten Greifarm 11 in entsprechende Kassetten 4 erfolgen.
Das erfindungsgemäße Transportsystem und -verfahren gewähr­ leistet außer einer hohen Ausrichtungsgenauigkeit auch einen gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Objektdurchlauf. So erhöht sich der Substratdurchlauf bei einer Belichtungsein­ richtung auf 100 bis 200 Substrate pro Stunde gegenüber 60 Substrate pro Stunde bei den bekannten Belichtungseinrich­ tungen.

Claims (19)

1. Transportsystem für zueinander auszurichtende erste und zweite Objekte mit einem Roboterteil (1) und einem Aus­ richtungsteil (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Robo­ terteil (1) und das Ausrichtungsteil (2) voneinander stoß- und schwingungsisoliert angeordnet sind.
2. Transportsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Roboterteil (1) aufweist
  • a) Kassetten (4) für die Objekte,
  • b) einen ersten Vorausrichter (5) für die ersten Ob­ jekte, und
  • c) einen Transportroboter (3) zum Transport der ersten Objekte aus den Kassetten (4) über den ersten Vor­ ausrichter (5) zu einer Aufnahmeposition (8) auf dem Ausrichtungsteil (2).
3. Transportsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportroboter (3) zum Transport der zweiten Objekte aus den Kassetten (4) zu einem zweiten Voraus­ richter (6), der auf dem Ausrichtungsteil (2) angeordnet ist, vorgesehen ist.
4. Transportsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung (7) zum Transport der zweiten Objekte zwischen dem zweiten Vorausrichter (6) und der Aufnahmeposition (8) des Ausrichtungsteils (2).
5. Transportsystem nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeich­ net durch eine Transporteinrichtung (29) zum Transport der Objekte zwischen der Aufnahmeposition (8) und einer Ausrichtungsstufe (9).
6. Transportsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Transportroboter (3) einen um eine vertikale Achse drehbaren und in Richtung der vertikalen Achse positionierbaren ersten Greifarm (11) aufweist, der vorzugsweise in seiner Längsrichtung teleskopartig verlängerbar ist.
7. Transportsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Greifarm (11) an seinem einen Ende einen Saugkopf (12) und an seinem anderen Ende einen Posi­ tionsscanner (13) aufweist.
8. Transportsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkopf (12) eine Saugeinrichtung sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite aufweist, die unabhängig voneinander steuerbar sind.
9. Transportsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (7) einen zweiten Greifarm (14) aufweist, der auf einer Schiene (15) gleitet.
10. Transportsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Greifarm (14) einen Saugkopf (16) auf­ weist.
11. Transportsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Voraus­ richter (5, 6) und die Aufnahmeposition (8) Objekthalte­ rungen aufweisen, die ein Ansaugen der Objekte durch die Saugköpfe (12 bzw. 16) sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite der Objekte gestatten.
12. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Roboterteil (1) auf Gummi­ puffern und das Ausrichtungsteil (2) auf Luftpolstern gelagert ist.
13. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Objekt ein Substrat (17) und das erste Objekt eine Maske (18) in der Halb­ leitertechnik ist.
14. Verwendung des Transportsystems nach Anspruch 13 bei einer Belichtungseinrichtung (19) für die Photolithogra­ phie.
15. Verfahren zum Transportieren von zueinander auszu­ richtenden ersten und zweiten Objekten mit den Schrit­ ten
  • a) Entnahme eines ersten Objekts aus einer Kassette (4) mittels eines Transportroboters (3),
  • b) Übergabe des Objekts zu einem ersten Vorausrichter (5),
  • c) Transport des ersten Objekts mittels des Trans­ portroboters (3) zu einer von dem Transportroboter
  • (3) stoß- und schwingungsisoliert angeordnetem Auf­ nahmeposition (8), und
  • d) Transport des ersten Objekts zu einer Ausrichtungs­ stufe (9)
16. Verfahren zum Transportieren von zueinander auszu­ richtenden Objekten, insbesondere nach Anspruch 15, mit den Schritten
  • a) Entnahme eines zweiten Objekts aus einer Kassette (4) mittels eines Transportroboters (3),
  • b) Übergabe des Objekts zu einem von dem Transportrobo­ ter (3) stoß- und schwingungsisoliert angeordneten zweiten Vorausrichter (6),
  • c) Transport des zweiten Objekts von dem zweiten Vor­ ausrichter (6) zu einer Aufnahmeposition (8) mittels einer Transporteinrichtung (7), und
  • d) Transport des zweiten Objekts zu einer Ausrichtungs­ stufe (9).
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Objekt eine Maske (18) für die Photolithogra­ phie in der Halbleitertechnik oder die Verbindungs­ technik in der Mikrosystemtechnik ist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Objekt ein Substrat (17) für die Photolitho­ graphie in der Halbleitertechnik oder die Verbindungs­ technik in der Mikrosystemtechnik ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportroboter (3) das Objekt mittels eines ersten Saugkopfes (12) entweder von oben oder von unten ansaugt und so transportiert und die Transporteinrichtung (7) das Objekt mittels eines zwei­ ten Saugkopfes (16) ansaugt und so transportiert.
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