Halte- und Drehvorrichtung für flache Objekte Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Halte- und Drehvorrichtung für flache Objekte, die eine Objektebene definieren, insbesondere für Halbleiter-Wafer, mit einer um eine Rotationsachse drehbaren Greifer-Einrichtung, die eine Mehrzahl von Kantengreifern aufweist und die eingerichtet ist, das Objekt bzw. den Wafer in einer in allen Raumrichtungen definierten Lage zu fixieren, in der die Objekt- ebene senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtet ist, und mit einem mit der Greifer-Einrichtung gekoppelten Rotationsantrieb, der eingerichtet ist, die Greifer-Einrichtung mit dem Objekt um die Rotationsachse in Drehung zu versetzen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Wafer-Inspektionssystem mit einer solchen Halte- und Drehvorrichtung und mit einer auf der Zugriffsseite angeordne- ten und auf die Objekte ausgerichteten Inspektionseinheit.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Halten und Drehen ebener Objekte, insbesondere von Halbleiter-Wafern, mit den Merkmalen: Greifen eines Objektes in dessen Kantenbereich mittels einer Greifer-Einrichtung, wobei das Objekt in einer in allen Raumrichtungen definierten Lage fixiert wird, und Drehen der Greifer-Einrichtung zusammen mit dem Objekt um eine Rotationsachse, die senkrecht zu einer durch das Objekt definierten Objektebene orientiert ist.

Im Folgenden werden zum Bezeichnen der Objektebene auch die Koordinaten „x" und„y" verwendet und in Folge dessen von einer„x-y-Ebene" gesprochen. Die Richtung der auf die x-y-Ebene senkrechten Rotationsachse wird auch als „z-Richtung" bezeichnet.

Die gattungsgemäße Greifer-Einrichtung ist beispielsweise aus der Offen le- gungsschrift DE 10 2004 036 435 A1 bekannt. Sie weist besagte Mehrzahl von Kantengreifern auf, welche jeweils ein Auflageelement und ein Andrückelement umfassen, zwischen denen das Objekt in seinem Kantenbereich eingeklemmt wird. Sie weist weiterhin einen Betätigungsmechanismus einschließlich Aktuator auf, auch als Greifermechanik bezeichnet, mit der die Kantengreifer zum Greifen bzw. Freigeben des Objektes betätigt werden.

Die gattungsgemäße Greifer-Einrichtung erfasst mit ihrer Mehrzahl von Kantengreifern das Objekt so, dass dessen Lage innerhalb der Halte- und Drehvorrichtung und damit in allen 3 Raumrichtungen relativ zu der Halte- und Drehvorrich- tung unbeweglich fixiert und eindeutig definiert ist. Zu diesem Zweck ist beispielsweise bei scheibenförmigen Objekten, wie den Halbleiter-Wafern vorzugsweise eine Anzahl von 3 oder mehr Kantengreifern vorgesehen.

Die Greifermechanik ist bekanntermaßen zusammen mit dem Rotationsantrieb auf einer Seite der Objektebene, der „Halterseite", angeordnet, so dass die gegenüberliegende„Zugriffsseite", abgesehen von den Teilen der Kantengreifer, die im Kantenbereich des Objektes angreifen, meist den Auflageelementen, frei zugänglich ist. Als Kantenbereich des Objektes wird bei den vorstehend genannten Halbleiter- Wafern nur ein Übergangsbereich von den ebenen Oberflächen der Oberseite und der Unterseite zu dem umlaufenden Rand („Apex") verstanden. In diesem Bereich weist der Wafer eine Fase auf, fachsprachlich auch „Bevel" genannt. Eine Berührung der ebenen Oberflächen wird vermieden, da hier der nutzbare Bereich des Wafers beginnt, der nicht beschädigt oder kontaminiert werden darf.

Die Waferoberfläche der frei zugänglichen Zugriffsseite wird bei den eingangs genannten Wafer-Inspektionssystemen in einem hochauflösenden Inspektions- verfahren im Hinblick auf Defekte und/oder Verunreinigungen untersucht. Auch kann bei der Inspektion die Oberflächenrauheit des Wafers bestimmt werden. Das Ergebnis der Inspektion dient zunächst dazu, die Qualität der inspizierten Objekte qualitativ zu bestimmen. Weiterführend können aufgefundene Defekte oder Verunreinigungen parametrisiert und zur Prozesssteuerung an nachfolgen- de Verarbeitungsmodule übergeben werden. So kann die Qualität des Herstellungsprozesses laufend überwacht und kostspielige Fehlproduktionen von Beginn an vermieden werden.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass man bei der Wafer-Inspektion aus Handhabungsgründen die Inspektion der Oberseite, die der Unterseite und die der Kante unterscheidet. Dies hat damit zu tun, dass die Wafer meist in horizontaler Ausrichtung von Prozessschritt zu Prozessschritt übergeben und ein Wenden des Wafers vermieden werden. Deshalb sind stets dieselben Seiten des Wafers nach oben bzw. unten orientiert. Die vorliegend Erfindung findet sowohl in der Inspektion der Oberseite als auch in der Unterseite Anwendung.

Nachdem das Objekt im Kantenbereich sicher von der Greifer-Einrichtung er- fasst und fixiert ist, wird die Greifer-Einrichtung zusammen mit dem Objekt mittels des Rotationsantriebes in Drehung versetzt, wobei sich das Objekt relativ zu der auf die Objektebene ausgerichteten Inspektionseinheit bewegt. Auf diese Weise kann die Oberfläche des Objektes mittels der Inspektionseinheit abgetastet werden. Die Inspektionseinheit weist dazu vorzugsweise einen Abtastkopf auf, der auf einer im wesentlichen radial in Bezug auf die Rotationsbewegung und parallel zu der Objektebene verlaufenden Bahn relativ zu dem Objekt be- wegt wird. Die Bahn verläuft je nach Art der Führung des Abtastkopfes vorzugsweise geradlinig oder kurvenförmig. Das Abtasten der vollständigen Oberfläche des Objektes erfolgt durch eine Überlagerung der Drehbewegung des Objektes mit der Bahnbewegung des Abtastkopfes beispielsweise entlang eines spiral- oder bogenförmigen Pfades. Mit fortschreitender Entwicklung der Herstellung von Halbleiter-Wafern nimmt deren Größe zu, was naturgemäß den Wunsch nach Inspektionsvorrichtungen aufkommen lässt, mit denen sich auch entsprechend große Oberflächen inspizieren lassen. Dies ist jedoch nicht trivial. Da die Dicke der Halbleiter-Wafer nicht proportional mit deren Durchmesser und erst recht nicht proportional mit deren Oberfläche wächst, verringert sich deren Steifigkeit mit zunehmender Größe signifikant. Dies führt zu nicht unerheblichen Verformungen eines horizontal angeordneten, an den Kanten eingespannten Wafers. So kann bei einem Wafer mit einem Durchmesser von beispielsweise 450 mm und einer Dicke von beispielsweise 925 μιτι bereits in Ruhe ein schwerkraftbedingtes Durchbiegen in z-Richtung von etwa 600 μιτι festgestellt werden. Während die Messebene tatsächlich zweidimensional flach ist, beschreibt das Objekt eine gekrümmte Fläche. Die Abstandänderung vom seinem Rand hin zu seiner Mitte beträgt typischerweise etwa 600 μιτι und ist damit so groß, dass die Oberfläche des Wafers aus dem Fokus üblicher optischer Inspektionssysteme gerät, so dass eine zuverlässige Fehlerinspektion in diesem Zustand nicht möglich ist.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass hierin als„Objektebene" die theoretische Ebene bezeichnet wird, in der ein in die Greifer-Einrichtung eingespanntes idealisiertes Objekt orientiert wäre. Im Fall des„idealen Wafers" ist diese Ebene zweidimensional flach. Hiervon weicht der beschriebene tatsächliche Halbleiter- Wafer in vorstehend erwähntem Maße ab. Die Erfindung ist im Übrigen nicht auf solche zweidimensional flachen Objekte beschränkt sondern kann auch auf flache Objekte mit einer per se gekrümmten (idealen) Oberfläche angewandt werden.

Des Weiteren wurde im Fall der Halbleiter-Wafer beobachtet, dass, bedingt durch die beim Drehen der Greifer-Einrichtung und dem Objekt entstehenden Zentrifugalkräfte, die zwischen der Greifer-Einrichtung und dem Objekt auf der Halterseite eingeschlossene Luft radial auswärts beschleunigt wird, was zu einer Druckdifferenz zwischen der Halterseite und der Zugriffsseite des Objektes führt. Ist die Greifer-Einrichtung auf der Oberseite des Wafers angeordnet wirkt eine aus der Druckdifferenz resultierende Kraft der an dem Wafer angreifenden Schwerkraft entgegen und kann diese kompensieren. Die Druckdifferenz ist aber abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Objektes. Aufgrund des allgemeinen Wunsches, den Inspektionsvorgang so zügig wie möglich zu gestalten, möchte man möglichst hohe Rotationsgeschwindigkeiten wählen können. Dabei können aufgrund der gleichzeitig zunehmenden Größe der Halbleiter- Wafer Druckdifferenzen entstehen, die eine erheblich größere Kraft als die Schwerkraft generieren. Der Wafer wird dann bei besagter Konstellation entgegen der Schwerkraft hin zur Halterseite mechanisch verformt, er wölbt sich nach oben. Noch stärker fiele die Verformung bei einer Anordnung der Halterseite auf der Wafer-Unterseite aus, so dass sich die Schwerkraft und die Druckkraft addieren.

Ferner stellt sich nicht selten ein sehr differenziertes Verformungsbild ein. Neben dem Durchbiegen können nämlich die mittels der Greifer-Einrichtung induzierten Klemmkräfte bei dem Objekt eine nicht rotationssymmetrische Verformung bedingen, die der Durchbiegung überlagert ist.

Schließlich ist aufgrund der Drehbewegung die Deformierung nicht statisch. Ist diese Deformierung in Bezug auf die Rotationsachse nicht symmetrisch oder liegt eine exzentrische Fixierung des Objektes vor oder weist ganz allgemein die Kombination aus dem Rotationsantrieb, der Greifer-Einrichtung und dem Objekt eine Unwucht auf, resultieren hieraus Schwingungen des Objektes auch in z- Richtung.

Bei solchen zeit und ortsabhängigen Deform ierungen ist eine Nachführung des Abtastkopfes zur Kompensation der Abstandsänderung zwischen dem Abtast- köpf und der Objektoberfläche schwierig zu realisieren. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, eine Halte- und Drehvorrichtung, ein Wafer-Inspektionssystem mit einer solchen und ein Verfahren der eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass beispielsweise eine Wafer-Inspektion auf einfache Weise und ohne Nachführung des Abtastkopfes möglich ist.

Die Aufgabe wird mit einer Halte- und Drehvorrichtung nach Anspruch 1 , einem Wafer-Inspektionssystem nach Anspruch 17 und einem Verfahren nach An- spruch 18 gelöst.

Die erfindungsgemäße Halte- und Drehvorrichtung der eingangs genannten Art weist eine Einrichtung zur Abstandspositionierung auf, die eingerichtet ist, eine senkrecht zur Objektebene gerichtete Stützkraft berührungslos gegen das Ob- jekt aufzubringen.

Dementsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass mittels der Einrichtung zur Abstandspositionierung senkrecht zur Objektebene eine Stützkraft berührungslos gegen das Objekt aufgebracht wird.

Die Stützkraft wirkt als abstoßende Kraft ausgehend von der Einrichtung zur Abstandspositionierung („gegen das Objekt"). Mit Hilfe der Stützkraft gelingt es, ein etwaiges Schwingen des Objektes in z-Richtung zu dämpfen und/oder das Objekt so zu glätten, dass seine Oberfläche mit der (idealen) Objektebene bis auf praktisch vernachlässigbare Abweichungen zusammenfällt.„Berührungslos" meint hierbei ohne körperlichen Kontakt zwischen Teilen der Einrichtung zur Abstandspositionierung und dem Objekt, um eine Kontamination, Beschädigung oder auch Reibung nach Möglichkeit zu vermeiden. Hierfür kommen prinzipiell alle wirksamen Arten von Levitation in Frage, denen durchaus unterschiedliche Wirkprinzipien zu Grunde liegen können, wie beispielsweise eine Ultraschallevi- tation oder ein Luftkissen.

Eine Halte- und Drehvorrichtung mit einer Einrichtung zur berührungslosen Abstandpositionierung ist aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 045 866 A1 bekannt. Dort wird allerdings im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung jeglicher Kontakt mit der Ober- und Unterseite des Objektes und jede Haltekraft in Richtung der Rotationsachse durch Randgreifer vermieden und deshalb auf Kantengreifer im Sinne der Erfindung verzichtet. Kantengreifern im Sinne der Erfindung zeichnen sich nämlich dadurch aus, dass sie eine Halte- oder Klemmkraft auf das Objekt ausüben, die dazu dient, das Objekt innerhalb der Halte- und Drehvorrichtung so fixieren, dass dessen Lage in allen 3 Raumrichtungen relativ zu der Halte- und Drehvorrichtung definiert ist. Auf die Wirkrichtung kommt es dabei in erster Linie nicht an. Die Halte- oder Klemmkraft kann bei- spielsweise radial in die Objektebene eingeleitet werden, wobei die Fixierung in z-Richtung durch Form- und/oder Reibschluss erfolgt. Bevorzugt haben die Klemmkräfte aber zumindest eine Komponente in z-Richtung, also in Richtung der Rotationsachse, wie beispielsweise aus der eingangs erwähnten Schrift DE 10 2004 036 435 A1 bekannt. Das vorliegende Problem einer mehr oder weni- ger komplexen Verformung und/oder Schwingung des Objektes stellt sich mangels induzierter Klemmkräfte im Fall der DE 10 2006 045 866 A1 folglich nicht.

Wie aus der DE 10 2004 036 435 A1 bekannt, weist die Greifer-Einrichtung der erfindungsgemäßen Halte- und Drehvorrichtung vorzugsweise eine die Kanteng- reifer betätigende Greifermechanik auf, die zusammen mit dem Rotationsantrieb auf einer Halterseite der Objektebene angeordnet ist, so dass die gegenüberliegende Zugriffsseite der Objektebene, abgesehen von Teilen der Kantengreifer, frei zugänglich ist. Diese Anordnung vereinfacht den Zugriff auf eine Seite des Objektes zur Manipulation (Inspektion, Vermessung und/oder Bearbeitung) desselben. Grundsätzlich ist die Orientierung der Greifer-Einrichtung im Raum frei wählbar. In der Praxis ist bei Inspektionseinrichtungen für Halbleiter-Wafer aus bereits erwähn- ten Handhabungsgründen aber stets dieselbe Seite des Wafers nach oben bzw. unten orientiert. Die nach oben weisende Seite ist meist die sogenannte Vorderseite, die nach unten weisende die Rückseite, weshalb man auch zwischen einer Vorderseiten- und Rückseiteninspektion unterscheidet. Die Orientierung der Greifer-Einrichtung kann daher bestimmen, ob die Vorrichtung zur Vorder- Seiteninspektion bei der obenliegenden Zugriffsseite oder zur Rückseiteninspektion bei untenliegender Zugriffseite eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Halte- und Drehvorrichtung kann jedoch auch so ausgestaltet sein, dass gleichzeitig bzw. ohne Umspannen eine Vorderseiten- und Rückseiteninspektion möglich ist, wie nachstehend noch erläutert werden wird.

Bevorzugt ist die Einrichtung zur Abstandspositionierung auf der Halterseite der Objektebene angeordnet.

Dies hat den Vorteil, dass die Zugriffsseite auch frei von Teilen der Einrichtung zur Abstandspositionierung und somit völlig frei zugänglich bleibt. Diese Anordnung kommt dann in Betracht, wenn die gegen das Objekt wirkenden Stützkraft eine in Richtung der Halterseite wirkende, das Objekt verformende Kraft kompensieren soll, beispielsweise also die Schwerkraft bei einer nach oben weisenden Zugriffseite oder bei schnell drehenden Objekten die eingangs beschriebe- ne, sich während der Drehung ausbildende Druckdifferenz.

Aufgrund beispielsweise drehzahlbedingt oder objektbedingt nicht konstanter Betriebsbedingungen ist die Stützkraft vorteilhafterweise einstellbar. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Halte- und Drehvorrichtung einen Abstandssensor auf, der eingerichtet ist, den Abstand eines von der Greifer- Einrichtung fixierten und um die Rotationsachse gedrehten Objektes von einer zur Objektebene parallelen Messebene zu ermitteln. Besonders bevorzugt ist dieser Abstandssensor eingerichtet den Abstand orstaufgelöst zu ermitteln.

Der Abstandssensor kann beispielsweise bei dem eingangs beschriebenen Wafer-Inspektionssystem durch die auf die Objektebene ausgerichtete Inspektionseinheit selbst gebildet werden. Er kann alternativ auch als separater Sensor oder als Profilometer ausgebildet sein, der bzw. das eigens dafür vorgesehen ist, eine topographische Information der Objektoberfläche zu ermitteln. Der Abstandssensor kann beispielsweise in Form wenigstens eines kapazitiven Sensors, eines Laser-Triangulationssensors oder eines konfokalen Abstandssensors ausgestaltet sein. Der Abstandsensor ist vorzugsweise geeignet und eingerichtet, sowohl die Amplitude als auch die Frequenz einer etwaigen Schwingung des Objektes zu erfassen.

Der Sensor kann ein relativ zu der Greifer-Einrichtung ortsfester Einzelsensor sein, mit dem der Abstand im Mittelpunkt des Objektes oder, wenn der Sensor exzentrisch in Bezug auf die Rotationsachse angeordnet ist, auf einer Kreisbahn ermittelt wird. Er kann auch, wie der Abtastkopf einer Inspektionseinheit, auf einer Bahn relativ zur Greifer-Einrichtung beweglich ausgestaltet sein. Auch können mehrere Sensoren über die Messfläche verteilt angeordnet sein, die den Abstand im Mittelpunkt und/oder auf mehreren Kreisbahnen gleichzeitig ermit- teln und so ein differenzierteres räumliches Bild erzeugen.

Eine bevorzugte Weiterbildung der so ausgestalteten Halte- und Drehvorrichtung sieht eine Steuereinheit vor, die mit dem Abstandssensor und der Einrichtung zur berührungsfreien Abstandspositionierung gekoppelt und eingerichtet ist, die Einrichtung zur Abstandspositionierung so anzusteuern, dass der ermit- telte Abstand des Objektes von der Messebene minimale örtliche und/oder zeitliche Variationen aufweist.

Der Sensor und die Steuereinheit können so konfiguriert sein, dass der Abstand vor Beginn des Inspektions- oder Bearbeitungsvorganges (Manipulation) des Objektes oder einmalig, mehrmalig, intermittierend oder permanent während der Drehung des Objektes ermittelt wird. Das ermittelte Abstandssignal dient im ersteren Fall der Kalibrierung der Halte- und Drehvorrichtung, der sich eine einmalige Berücksichtigung einer Abweichung des Abstandes von einem Soll- wert bei der Ansteuerung der Einrichtung zur Abstandspositionierung anschließt. Im Fall einer permanenten Abstandsmessung kann das Abstandsignal als Rückkopplungssignal zur Regelung des Abstandes genutzt werden. In den Zwischenfällen einer wiederholten Abstandsmessung kann das Abstandsignal dazu genutzt werden, die Steuerdaten für die Einrichtung zur Abstandspositio- nierung bei Bedarf nachzujustieren.

Zur Erzielung einer bestmöglichen Schwingungsdämpfung und Ebnung des Objektes ist die Einrichtung zur berührungsfreien Abstandspositionierung vorzugsweise eingerichtet, in ausgewählten Bereichen mit der Stützkraft gegen das Objekt zu drücken.

Dies kann im einfachsten Fall räumlich konstant umgesetzt werden. Ist die Objektform der zu manipulierenden Objekte stets die gleiche, wie beispielsweise ein scheibenförmiger Wafer mit konstantem Durchmesser, kann es ausreichen, eine Einrichtung zur berührungsfreien Abstandspositionierung mit einer festen vorbestimmten Geometrie, so zu wählen, dass ihre Wirkung bei festgelegter (maximaler) Rotationsgeschwindigkeit (im Betriebszustand) im Hinblick auf die Glättung und Schwingungsdämpfung optimiert ist. Eine solche Geometrie kann beispielsweise eine Ringform oder eine Scheibenform sein, die bevorzugt sym- metrisch zur Rotationsachse angeordnet ist. In einer räumlich anpassungsfähigen Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann die Einrichtung zur berührungsfreien Abstandspositionierung mehrere aktive Bereiche zum Aufbringen der Stützkraft aufweisen, die getrennt vonei- nander ansteuerbar sind und somit beispielsweise geeignet sind, komplexere Schwingungsmodi und/oder Deformationen des Objektes räumlich gezielter zu unterdrücken bzw. zu kompensieren.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung zur berührungsfreien Abstandspositionierung eine Sonotrodenanordnung mit wenigstens einem Ultraschallgenerator und wenigstens einer mit dem Ultraschallgenerator gekoppelten, auf die Objektebene ausgerichteten Sonotrode. Als Sonotrode wird hierin ein Werkzeug verstanden, in das mittels des Ultraschallgenerators eine hochfrequente mechanische Schwingung eingeleitet werden kann und das eine Abstrahlfläche aufweist, über die die mechanische Schwingung an die Umgebung abgegeben wird. Erfindungsgemäß ist die Abstrahlfläche dann so angeordnet, dass die an die Umgebung (als Kopplungsme- dium kommt bevorzugt Luft in Betracht) abgegebene Schwingung auf die Objektebene ausgerichtet ist. Durch diese Schwingung wird ein Kraftfeld erzeugt, welches das Objekt abstößt. Diese Art der berührungsfreien Abstandspositionierung macht sich das Prinzip der Ultraschalllevitation zu eigen, welches auch schon in der Offenlegungsschrift DE 10 2006 045 866 A1 beschrieben wurde. Genauer gesagt handelt es sich um das Prinzip, welches bei einem Ultraschallluftlager zum Einsatz kommt. Dabei werden die umgebende Luft oder das umgebende Prozessgas durch den Ultraschall verdichtet. Ein erheblicher Vorteil dieses Prinzips ist, dass keine externe Luftversorgung nötig ist, die beispielsweise eine Kontaminationsgefahr darstellen könnte. Dieses Prinzip bedingt, dass die Abstrahlfläche der Sonotrodenanordnung im Nahfeldabstand zur Objektebene angeordnet ist. In diesem Nahfeldbereich weist das Kraftfeld einen großen Gradienten in z-Richtung auf, so dass das Kräftegleichgewicht zwischen der Levitationskraft und der zu kompensierenden (Schwer- und/oder Auftriebs-) Kraft das Objekt in einem scharf begrenzten Abstandsbereich fixiert.

Als Nahfeld wird der unmittelbare Bereich vor der Abstrahlfläche der Sonotrode verstanden, welcher deutlich kleiner als die Wellenlänge der Schwingung in dem Kopplungsmedium (vorzugsweise Luft) ist. Der Abstand der Abstrahlfläche zur Objektebene bzw. zur Objektoberfläche liegt für Schwingungen im Bereich unter 100 kHz bei maximal wenigen Millimetern und für Schwingungen im Bereich von 1 GHz im Bereich weniger μιτι. Bevorzugt ist die Abstrahlfläche der Sonotrodenanordnung in einem Abstand zur Objektebene bzw. zur Objektober- fläche zwischen 50 μιτι und 500 μιτι angeordnet. Eine bevorzugte Ultraschallfrequenz liegt zur Erzielung eines ausreichenden Wirkungsgrades vorzugsweise im Bereich von 20 kHz bis 100 kHz.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sonotrodenanordnung eine ebene Abstrahlfläche auf, die parallel zu der Objektebene ausgerichtet ist.

Die Parallelität ist aufgrund des Umstandes gefordert, dass die (ideale) Objektebene ja bereits durch die Greifer-Einrichtung vollständig bestimmt ist. Damit die abstoßende Kraft dem Objekt keine davon abweichende Lage aufzuzwingen versucht, ist zunächst eine genaue Parallelität gefordert. Diese ist umso mehr gefordert, je größer die Abstrahlfläche der Sonotrodenanordnung wird. Deshalb ist es vorteilhaft eine, gemessen an der Oberfläche des Objektes, kleine Abstrahlfläche vorzusehen. Bei einer kreisförmigen Fläche sollte der Durchmesser der Abstrahlfläche der Sonotrodenanordnung deshalb nicht größer als die Hälfte des Durchmessers des Objektes sein. Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Abstrahlfläche der Sonotrodenanordnung in wenigstens zwei Teilflächen unterteilt ist und besonders bevorzugt, dass eine entsprechende Anzahl von Ultraschallgeneratoren vorgesehen sind, die eingerichtet sind, die wenigstens zwei Teilflächen der Sonotrodenanordnung einzeln anzusteuern.

Als „Teilfläche" kann ein beliebiger Ausschnitt der Abstrahlfläche verstanden werden, der auf diese Weise angesteuert bzw. betrieben werden kann. Prak- tisch bedingt diese Ausgestaltung, dass die Sonotrodenanordnung wenigstens zwei Sontroden, nachfolgend auch als „Einzelsonotroden" bezeichnet, und wenigstens jeweils einen jeder Sonotrode zugeordneten Ultraschallgenerator umfasst. Die kleinste Teilfläche der Sonotrodenanordnung entspricht dann der Abstrahlfläche einer Einzelsonotrode. Die Sonotrodenanordnung kann jedoch auch eine Vielzahl von Einzelsonotroden und Ultraschallgeneratoren aufweisen. In einem solchen Fall können einzelne wie auch mehrere (nicht alle) zu einem Cluster zusammengefasste Einzelsonotroden Teilflächen unterschiedlicher Gestalt und Größe bilden. Mit einer Vielzahl einzeln ansteuerbarer Sonotroden kann auch eine etwaige mangelnde Planparallelität der Abstrahlfläche der gesamten Sonotrodenanordnung auf einfache Weise elektronisch ausgeglichen werden, indem beispielsweise die Amplitude des Ultraschallsignals ortsabhängig so variiert wird, dass eine schiefe Potentialebene erzeugt wird, die die Abstands- änderung kompensiert.

Dies ist allerdings nicht der einzige Vorteil einer Sonotrodenanordnung mit mehreren separat voneinander ansteuerbaren Teilflächen. Beispielsweise ist es damit auch möglich, asymmetrische Deformierungen des Objektes zielgerichtet auszugleichen und/oder Schwingungen höherer Ordnung zielgerichtet zu dämp- fen, wenn die wenigstens zwei getrennt ansteuerbaren Teilflächen in Kombination mit dem vorstehenden diskutierten Abstandssensor nebst Steuereinheit zum Einsatz kommen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sonotrodenanordnung eine Abstrahlfläche auf, die symmetrisch zur Rotationsachse angeordnet ist. Diese Anordnung trägt der Symmetrie der Rotationsbewegung Rechnung. Eine alternative Ausgestaltung der Einrichtung zur berührungsfreien Abstandspositionierung umfasst einen Fluidstromgenerator und eine mit dem Fluidstrom- generator gekoppelte, auf die Objektebene ausgerichtete Düsenanordnung.

Mit einer solchen Einrichtung wird Luft oder ein anderes Prozessgas gegen das Objekt geblasen, welches auf diese Weise eine abstoßende Kraft erfährt. Mit anderen Worten bildet sich zwischen der Düsenanordnung und dem Objekt ein Luftkissen aus, auf dem das Objekt schwebt. Auch eine solche Anordnung ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2006 045 866 A1 beschrieben. Alle vorstehenden Überlegungen zu einer differenzierten Ansteuerung und Sensorik zur gezielten Unterdrückung von Schwingungen und Ebnung verform- ter Objekte gelten hier gleichermaßen. So kann beispielsweise die Düsenanordnung mehrere Düsen aufweisen, die jeweils mit unterschiedlich starken Fluid- strömen ansteuerbar sind, so dass eine gezielte, lokal unterschiedliche absto- ßende Kraft auf das Objekt wirkt, um komplexere Verformungen des Objektes auszugleichen. Jedoch sind dieser Einrichtung und diesem Verfahren dadurch natürliche Grenzen gesetzt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit des Wirkprinzips gegenüber der des Ultraschallluftlagers geringer ist. Somit kann insbesondere bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten des Objektes die Anwendung dieser Einrichtung nachteilig sein. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht der drehbaren Greifer-

Einrichtung;

Figur 2 eine Unteransicht der Greifer-Einrichtung gemäß Figur 1 ;

Figur 3 eine Seitenansicht der Greifer-Einrichtung gemäß Figur 1 ;

Figur 4 eine Seitenansicht eines Wafer-Inspektionssystems ohne

Einrichtung zur Abstandspositionierung zur Illustration einer Wafer- Verformung;

Figur 5 ein zweidimensionaler Graph zur Darstellung des Verformungsgrades eines eingespannten Wafers in Ruhe;

Figur 6 eine schematische Seitenansicht eines eingespannten Wafers in Ruhe;

Figur 7 eine schematische Seitenansicht eines eingespannten Wafers während der Drehung; Figur 8 eine schematische Seitenansicht eines eingespannten Wafers während der Drehung und unter Verwendung einer ersten Einrichtung zur Abstandspositionierung; Figur 9 eine schematische Seitenansicht eines eingespannten Wa- fers während der Drehung und unter Verwendung einer zweiten Einrichtung zur Abstandspositionierung; Figur 10 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen

Halte- und Drehvorrichtung für flache Objekte;

Figur 1 1 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halte- und Drehvorrichtung für flache Objekte in der Seitenansicht;

Figur 12 eine Ausschnittsvergrößerung der Einrichtung zur Abstandspositionierung aus Figur 1 1 in zwei Stellungen;

Figur 13 eine alternative Ausführungsform der Einrichtung zur Ab- Standspositionierung in zwei Stellungen;

Figur 14 eine schematische Aufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Sonotrodenanordnung; Figur 15 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer

Sonotrodenanordnung;

Figur 16 eine Aufsicht auf die Sonotrodenanordnung gemäß Figur 14 mit einem verfahrbaren Abstandssensor;

Figur 17 eine Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer

Sonotrodenanordnung mit einteiliger Abstrahlfläche; eine Aufsicht auf eine vierte Ausführungsform einer Sono- trodenanordnung mit einer Vielzahl von Einzelsonotroden bzw. Teilflächen; eine Aufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer Sonotrodenanordnung mit Teilflächen unterschiedlicher Geometrie; eine Aufsicht auf eine sechste Ausführungsform einer Sonotrodenanordnung mit einer Vielzahl von Einzelsonotroden und einer Mehrzahl von Abstandssensoren; eine erste Ansteuerkurve für eine Sonotrode und eine zweite Ansteuerkurve für eine Sonotrode.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Greifer-Einrichtung 10 dargestellt, die ein Bestandteil der erfindungsgemäßen Halte- und Drehvorrichtung für flache Objekte, insbesondere für Halbleiter-Wafer, ist. Ein in die Greifer-Einrichtung 10 eingelegter Halbleiter-Wafer 12 ist in Figur 3 gezeigt. Die Greifer-Einrichtung 10 ist in Über-Kopf-Stellung gezeigt, so dass der Halbleiter-Wafer 12 eine von unten im Wesentlichen frei zugängliche Zugriffsseite 14 und eine der Greifer-Einrichtung 10 zugewandte Halterseite 16 hat. Bei einem normalen Wafer-Handling ist die nach unten weisende Seite die Rückseite und die nach oben weisende Seite die Vorderseite des Wafers, so dass die Greifer-Einrichtung 10 in der hier gezeigten Über-Kopf-Stellung zur Rückseiteninspektion dient. Die Greifer-Einrichtung 10 könnte jedoch ohne Einschränkung auch in gedrehter Orientierung zum Einsatz kommen. Die Greifer-Einrichtung 10 weist eine zentrale Aufhängung 18 auf, die zugleich die Drehwelle 20 umfasst, über die die Drehbewegung in die Greifer-Einrichtung 10 eingeleitet und mit dieser auf den Halbleiter-Wafer 12 übertragen wird. Am oberen Ende der Drehwelle 20 ragt eine Schubstange 22 aus der Drehwelle 20 heraus, welche zur Greifermechanik zählt. Ebenfalls zur Greifermechanik zählen vier Haltearme 24, welche in nicht dargestellter Weise innerhalb eines Gehäuses 25 der Greifermechanik schwenkbar angelenkt und mittels der Schubstange 22 betätigbar sind. An ihren freien äußeren Enden weisen die Halterarme 24 zylinderförmige Andrückelemente 26 auf, welche bei Betätigung der Schubstan- ge aus der gezeigten Freigabesteilung in eine Klemmstellung schwenken. In der Klemmstellung liegen sie mit ihren Andrückflächen am unteren Ende gegen den oberen Kantenbereich des Halbleiter-Wafers 12 an und drücken diesen mit seinem unteren Kantenbereich gegen jeweils zugeordnete Auflageelemente 28 an. Oberhalb der Auflageelemente 28 sind schräge Zentrierflächen vorgesehen, entlang der der Halbleiter-Wafer beim Ablegen in der Greifer-Einrichtung 10 in eine zentrierte Position gleiten kann. Wie zuvor beschrieben, stellen die Andrückelemente und Auflageelemente sicher, dass der Halbleiter-Wafer 12 nur in seinem Kantenbereich, vorzugsweise nur im Bereich seiner Fase oder Bevel, berührt wird und zugleich in allen Raumrichtungen (x, y, z) relativ zu der Greifer- Einrichtung 10 in definierter Lage fixiert ist.

Die Andrückfläche der Andrückelemente 26 und die Auflageflächen der Auflageelemente 28 sind vorzugsweise aus einem nicht-reaktiven Material in Bezug auf das Halbleiter-Wafer-Material (Silizium, Gallium, Arsenit, etc.) gebildet, so dass das Material keine Rückstände oder Partikel auf der Waferoberfläche hinterlässt. Ferner ist das Material der Andrückelemente 26 und der Auflageelemente 28 in dem Kontaktbereich vorzugsweise weicher als das Material des Halbleiter-Wafers. Wird die Greifer-Einrichtung 10 zusammen mit dem fixierten Halbleiter-Wafer 12 in Rotation versetzt, wird aufgrund von Reibungseffekten das in dem Zwischenraum 30 befindliche Gas (in der Regel Luft) ebenfalls in Rotation versetzt. Hierdurch treten Zentrifugalkräfte auf, die die Luft in radialer Richtung auswärts beschleunigen, so dass sich in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit ein mehr oder weniger großer Differenzdruck zwischen der Luft in dem Zwischenraum 30 und dem Außenraum 32 insbesondere unterhalb des Halbleiter- Wafers 12 ausbildet. In Figur 4 ist ein Ausschnitt eines Wafer-Inspektionssystems 40 mit einer schematisch vereinfachten Halte- und Drehvorrichtung 42 und einer Inspektionseinheit 44 gezeigt. Die Halte- und Drehvorrichtung 42 ist wieder über Kopf angeordnet, so dass ein darin eingespannter Wafer 46 von seiner Unterseite für den Zugriff der Inspektionseinheit 44 frei zugänglich ist. Die Inspektionseinheit 44 umfasst einen Arm 48, in dem eine Lichtquelle 50, beispielsweise in Form einer Laserdiode, zum Generieren eines Ausgangsichtstrahls 52 angeordnet ist. Der Lichtstrahl 52 wird an einem ersten Ablenkspiegel 54 so umgelenkt, dass er auf die Unterseite des Halbleiter-Wafers 46 trifft. Befindet sich dort ein Defekt, beispielsweise in Form eines Kratzers, eines Ausbruches, eines Abdruckes oder eines Partikels, auf oder in der Oberfläche, so wird daran das Licht gestreut. Das Streulicht 59 wird mittels einer Sammeloptik, hier mittels Spiegeln 56, und weiterer Umlenkspiegel 58 so auf einer Detektoreinheit 60 in dem Arm 48 abgelenkt, dass kein direkter Reflex des Ausgangslichtstrahles 52 auf diesen auftritt. Die Defekterkennung erfolgt in diesem Fall also beispielhaft mittels Dunkelfeld- messung.

Abweichend von der vereinfachten Darstellung der Figur 4, können innerhalb des Strahlengangs weitere optische Elemente, insbesondere Linsensysteme angeordnet sein. Insbesondere kann die Anordnung der Sammelspiegel 56 teilweise oder vollständig durch Linsensysteme ersetzt werden. Wie anhand des Strahlenverlaufes des Streulichtes 59 zu sehen ist, werden im Wesentlichen nur Strahlen auf die Detektoreinheit 60 abgelenkt, die vom Fokus 62 der Sammeloptik 56 ausgehen. Die Vorrichtung ist überlicherweise so einge- richtet, dass der Fokus sich in z-Richtung in der Objektebene oder genauer auf der Oberfläche eines idealerweise eben eingespannten Wafers 46 befindet.

Aufgrund der Schwerkraft einerseits und aufgrund der sich während der Rotation einstellenden Druckdifferenz oberhalb und unterhalb des Wafers 46 anderer- seits greift an dem Wafer in Abhängigkeit von der Drehzahl eine resultierende Kraft an, die den Wafer in die eine oder andere Richtung verformt. Bei niedriger Drehzahl wird der Wafer schwerkraftbedingt durchhängen und die untere gestrichelte Kurve 64 beschreiben. Bei hoher Drehzahl wird sich der Wafer aufgrund des Druckunterschiedes nach oben wölben und eine Kontur mit der oberen Kurve 66 aufweisen. In beiden Extremfällen befindet sich die zu untersuchende Oberfläche des Wafers 46 deutlich außerhalb des Fokus 62, so dass Streulicht unter diesen Bedingungen nur noch stark vermindert auf der Detektoreinheit 60 abgebildet wird. Dies kann zu einer Fehlinterpretation des detektierten Defektes oder gar zum Übersehen von Defekten führen. Deshalb ist es entweder notwen- dig, die Lage des Fokus 62 in Abhängigkeit von der Verformung des Halbleiter- Wafers 46 in z-Richtung nachzujustieren oder dafür zu sorgen, wie es die vorliegende Erfindung tut, dass der Halbleiter-Wafer 46 möglichst exakt in der Objektebene gehalten wird. Der Arm 48, ist über ein Gelenk 68 mit einem nicht dargestellten Gehäuse verbunden, an dem auch die Halte- und Drehvorrichtung aufgehängt ist. An dem vorderen Ende des Armes befindet sich der Abtastkopf 70, der einen Teil des Armes 48 bildet und in dem sich die wesentlichen optischen Komponenten zur Lichtführung befinden. Der Arm ist an dem Gelenk 68 drehbar aufgehängt, so dass sich der Abtastkopf 70 bei einer Schwenkbewegung des Armes auf einem im Wesentlichen radial zu der Rotationsachse der Halte- und Drehvorrichtung 42 verlaufenden Kreisbogenabschnitt bewegt. Diese Schwenkbewegung überlagert mit der Drehbewegung des Halbleiter-Wafers 46 erlaubt es, die gesamte Oberfläche der Halbleiter-Wafer-Unterseite abzutasten.

In Figur 5 ist beispielhaft eine schwerkraftbedingte Deformierung eines großen, scheibenförmigen Halbleiter-Wafers 80 mit einem Durchmesser von 450 mm und einer Dicke von 925 μιτι dargestellt, der in der Greifer-Einrichtung 10 nach den Figuren 1 bis 3 an insgesamt vier näherungsweise punktförmigen Positio- nen 82 eingespannt ist. Man erkennt anhand von Höhenlinien 83, dass der Halbleiter-Wafer 80 von seiner höchsten Erhebung 84 bis hin zu seiner niedrigsten Absenkung 86 sattelförmig deformiert ist und dabei eine Höhendifferenz von mehr als 600 μιτι erreicht. Abweichend von der in Figur 5 dargestellten Deformierung kann beispielsweise bei einer Anordnung von drei in Umfangsrichtung äquidistanten Kantengreifern, eine Deformierung des Objektes mit dreizähliger Symmetrie entstehen. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass mit zunehmender Anzahl von Kantengreifern die Position der Objektkante genauer bestimmt ist und auch das Durchbiegen des Objektes in der einen oder anderen Richtung abnimmt. Allerdings ist zu beachten, dass es grundsätzlich wünschenswert ist, die Anzahl der Kantengreifer und die gesamte Kontaktfläche zwischen den Kantengreifern und der Objektoberfläche zu minimieren, was einer möglichst genau definierten Bestimmung der Objektposition durch Kantengreifer entgegensteht.

Die folgenden Darstellungen in den Figuren 6 bis 9 zeigen schematisch stark vereinfacht eine Seitenansicht einer Halte- und Drehvorrichtung mit eingespanntem Objekt 90 in verschiedenen Betriebszuständen. Der Sachverhalt eines durchhängenden Objektes 90 bei Stillstand der Greifer-Einrichtung ist noch einmal in Figur 6 wiedergegeben. In dieser Seitenansicht ist das Objekt 90 zwischen zwei radial gegenüberliegenden Kantengreifern 92 dargestellt, wobei es schwerkraftbedingt gegenüber der Objektebene 94 nach unten durchhängt. Das Maß der Abweichung ist freilich zu Illustrationszwecken stark überzeichnet. Zusätzlich zu dem schwerkraftbedingten Durchhängen des Wafers sind noch Sekundäreffekte überlagert. Beispielsweise sind die auf den Randbereich des Objektes 90 ausgeübten Klemmkräfte zu nennen, die das Objekt in der Nähe der Kantengreifer zunächst im Wesentlichen horizontal einspannen. In erster Näherung bildet bei hinreichend kleinen Klemmpunkten ein gleichmäßiges Durchhängen die Realität gut genug ab.

Des Weiteren ist zur Illustration in Figur 6 unterhalb des Halbleiter-Wafers 90 ein Abtastkopf 96 dargestellt, der in einer zur Objektebene 94 parallelen Messebene in x- und/oder y-Richtung relativ zu dem Objekt 90 verfahrbar ist. Es ist zu erkennen, dass das durchhängende Objekt 90 im Zentrum zwischen den Kantengreifern 92 mit seiner Unterseite nahe an die Messebene des Abtastkopfes 96 heranreicht und im Randbereich weiter davon entfernt ist. Tatsächlich kann bei realen Inspektionseinrichtungen der Höhenunterschied eines durchhängenden Wafers in der Größenordnung des normalen Abstandes des Abtastkopfes von der zu inspizierenden Oberfläche liegen , so dass die Gefahr besteht, dass die Unterseite des Wafers mit dem Abtastkopf in Berührung kommt, was zu einer Beschädigung des Halbleiter-Wafers 90 und somit zu erheblichen materiellen Verlusten führen kann .

In Figur 7 ist noch einmal der Sachverhalt eines sich aufgrund einer Rotations- bewegung um die Rotationsachse 98 mit einer Ausbuchtung nach oben verformenden Objektes vereinfacht dargestellt. Die Verformung ist der vorstehend erläuterten Druckdifferenz zwischen dem Objekt 90 und der hier nicht dargestellten Greifer-Einrichtung geschuldet. Auch hier ist angedeutet, dass der Wa- fer im Randbereich aufgrund der Fixierung durch die Kantengreifer 92 zunächst im Wesentlichen parallel zu der Objektebene 94 eingespannt ist und sich erst in einigem Abstand zu den Kantengreifern 92 zur Mitte hin elastisch zu verformen beginnt.

In Figur 8 ist die Halte- und Drehvorrichtung erstmals mit einer Einrichtung zur Abstandspositionierung 100 gezeigt. Der Halbleiter-Wafer 90 rotiert um die zentrale Rotationsachse 98. Die dabei gemäß Figur 7 resultierende und den Wafer verformende Auftriebskraft wird in der hier gezeigten erfindungsgemäßen Ausgestaltung durch eine mittels der Einrichtung zur Abstandspositionierung 100 entgegenwirkende Stützkraft kompensiert. Diese abstoßende Stützkraft wird im Zentrumsbereich von oben gegen den Halbleiter-Wafer 90 berührungslos aufgebracht, was anhand des Spaltes 102 zwischen der Objektebene 94 und einer wirksamen Oberfläche 103 der Einrichtung zur Abstandspositionierung 100 verdeutlicht werden soll. „Wirksame Oberfläche" bezeichnet hierbei die Verallgemeinerung der Abstrahlfläche im Fall einer Sonotrodenanordnung als Einrichtung zur Abstandspositionierung.

Die Stützkraft ist (in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Greifer- Einrichtung) so eingestellt, dass sie die Kraftwirkung der Druckdifferenz idealerweise identisch kompensiert, so dass der Halbleiter-Wafer 90 mit der Objekt- ebene 94 zusammenfällt.

In dem hier gezeigten Beispiel weist die Einrichtung zur Abstandspositionierung 100 in x-y-Richtung einen deutlich geringeren Durchmesser (< 50%) als das Objekt 90 auf. Diese Konfiguration ist in den meisten Fällen ausreichend, eine die Auftriebskraft kompensierende Gegenkraft auf den Wafer aufzubringen. Jedoch kann es in Fällen, in denen der Wafer zu weniger symmetrischen Verformungen und/oder zu Schwingungen höherer Ordnung neigt, notwendig werden, die abwärts gerichtete Stützkraft über einen größeren Flächenanteil des Objektes 90 aufzubringen und/oder auf die Oberfläche des Objektes mit lokal und/oder zeitlich veränderlicher Stützkraft einzuwirken, um dieses in eine flache Form zu bringen.

Wie schon erwähnt, ist eine Einrichtung zur Abstandspositionierung mit einem Durchmesser von mehr als 50% des Objektdurchmessers schon deshalb nachteilig, weil schon eine geringfügige Fehlstellung deren wirksamer Oberfläche 103 gegenüber der Objektebene 94 senkrecht zur Rotationsachse 98 zu einer unerwünschten ungleichmäßigen Krafteinwirkung auf das Objekt 90 führt, dessen Lage ansonsten durch seine Fixierung im Randbereich definiert ist. Deshalb sollten die Abmessungen der Einrichtung zur Abstandspositionierung 100 idealerweise so klein wie möglich und so groß wie nötig ausgestaltet sein, um den Halbleiter-Wafer 90 im Rahmen der für die bestimmungsgemäße Manipulation erforderlichen Genauigkeit haltern zu können. Eine alternative Ausgestaltung einer Einrichtung zur Abstandspositionierung 100' ist in Figur 9 gezeigt. Diese weist eine rotationssymmetrische, ringförmige Geometrie mit einer zentralen Öffnung 104 auf. Die Öffnung 104 bietet eine Möglichkeit des Zugangs eines Abstandssensors 106 zu der Oberseite des Halbleiter-Wafers 90. Der Abstandssensor 106 ist in dem gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel der Figur 9 ortsfest und auf das Zentrum des Objektes 90 ausgerichtet. Er ist eingerichtet, einen Relativabstand zu der Objektoberfläche in dessen Zentrum während der Rotation zu überwachen bzw. eine Abstandsänderung zu registrieren. Das ermittelte Abstandssignal kann einer Steuereinheit zugeführt und dazu genutzt werden, die Einrichtung zur Abstandspositionierung 102 so anzusteuern, dass der ermittelte Abstand des Wafer-Zentrums einem vorbestimmten Sollwert entspricht, bei dem das Zentrum des Objektes 90 in der Objektebene 94 zu liegen kommt. Diese Positionierung mag in vielen Anwendungsfällen bereits ausreichend genau sein. Auch kann so eine Schwingungsdämpfung erzielt werden. Das Messsignal des Abstandssensors 106 kann kon- tinuierlich ermittelt und der Steuereinheit als Regelgröße zugeführt werden, so dass auch zeitliche Veränderungen berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird zum Beispiel eine geschwindigkeitsabhängige Deformation des Objektes und das individuelle Deformationsverhalten des Objektes automatisch berücksichtigt. Beispielsweise kann der Sensor aber auch nur während der Beschleunigung der Drehbewegung permanent oder intermittierend genutzt werden, um die Einrichtung zur Abstandspositionierung in dieser Phase kontrolliert an die Rotationsgeschwindigkeit anzupassen. Sobald die Zielgeschwindigkeit erreicht ist und auf andere Weise sichergestellt ist, dass der Halbleiter-Wafer 90 keinen schwankenden Belastungen ausgesetzt ist, kann der Regelkreis unterbrochen werden und die Einrichtung zur Abstandspositionierung 102 mit konstanter Stützkraft operieren.

Figur 10 zeigt eine andere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Halte- und Drehvorrichtung 1 10 für ein flaches Objekt 1 12, wie beispielsweise einen Halbleiter-Wafer. Die Halte- und Drehvorrichtung 1 10 weist eine Greifer- Einrichtung 1 14 mit Kantengreifern 1 16 zum Erfassen des Objektes 1 12 in dessen Randbereich auf. Auf der Oberseite des Objektes 1 12 ist die Greifermechanik, im Wesentlichen bestehend aus einem drehbaren und vertikal feststehenden Träger 1 18, an dessen Enden sich die Auflageelemente 120 befinden, und einem ebenfalls drehbaren und vertikal beweglichen Betätigungsmechanismus 122 für die Andrückelemente 124, mit denen das Objekt 1 12 gegen die Auflageelemente 1 16 angedrückt wird. Mit dem Träger 1 18 ist eine Hohlwelle 125 verbunden, die Teil eines nicht dargestellten Direktantriebes für die Rotationsbewegung ist. Durch die Hohlwelle 125 ist ein zylindrischer Abschnitt 126 einer feststehenden, d.h. nicht mitdrehenden Sonotrode 128 geführt. Gleichwohl kann die Sonotrode in z-Richtung beweglich ausgeführt sein, um aus einer Be- und Entladestellung entfernt von dem Objekt 1 12 in eine Betriebsstellung nahe dem Objekt 1 12 und zurück bewegt werden zu können. Die Sonotrode ist in der Betriebsstellung in geringem Abstand 130 zur Oberseite des Objektes 1 12 dargestellt, der vorzugsweise zwischen 50 und 500 μιτι be- trägt. In diesem Bereich befindet sich die Sonotrode 128 bei den bevorzugten Ultraschallfrequenzen von 20 kHz bis 100 kHz im Nahfeldabstand zu dem Objekt 1 12. Eine Abstandsverstellung der Sonotrode kann auch während des Betriebes in Betracht gezogen werden, um die Stärke der Stützkraft mechanisch zu variieren, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.

Im Nahfeld wirkt eine abstoßende, nach unten gerichtete Stützkraft 132 im Projektionsbereich der Abstrahlfläche 134 der Sonotrode 128 auf das Objekt 1 12. Bei der hier gezeigten Über-Kopf-Anordnung der Halte- und Drehvorrich- tung fällt die Wirkrichtung der Stützkraft 132 mit der Schwerkraft 136 zusammen, die das Objekt 1 12 ebenfalls nach unten zieht. Die Stützkraft 132 und die Schwerkraft 136 sind einer Auftriebs- oder Bernoulli-Kraft 138 entgegen gerichtet, die auf vorstehend beschriebene Druckdifferenzen oberhalb und unterhalb des Objektes 1 12 zurückzuführen ist. Idealerweise ist die Stützkraft 132 durch Wahl eines geeigneten Abstandes 130, einer geeigneten Sonotrodengeometrie, einer geeigneten Ultraschallfrequenz und einer geeigneten Amplitude so eingestellt, dass sie zusammen mit der angreifenden Schwerkraft 136 die Auftriebskraft 138 idealer Weise in jedem Punkt des Objektes 1 12 kompensiert, praktisch aber zumindest so kompensiert, dass dessen Ist-Lage mit der Soll-Lage in der Objektebene bis auf tolerierbare Abweichungen, beispielsweise unterhalb der Messempfindlichkeit einer Inspektionsvorrichtung, übereinstimmt.

Wenn die Einrichtung zur Abstandspositionierung 128, wie hier gezeigt, feststehend, das heißt nicht mitrotierend, ausgeführt ist, hat das einen Einfluss auf die Strömungsdynamik des zwischen der Greifer-Einrichtung 1 14 und dem Objekt 1 12 eingeschlossenen Gases. Ebenso ist der Einfluss der Sonotrodengeometrie zu berücksichtigen, weil beispielsweise die in Figur 9 gezeigte ringförmige Sonotrode eine andere Strömungsdynamik zur Folge hat als ein geschlossene runde und nochmals als beispielweise eine solche Sonotrode mit quadratischer Abstrahlfläche. Daher sind bei der Dimensionierung der Einrichtung zur Ab- standspositionierung 1 14 neben der geforderten Parallelität und neben der benötigten Stützkraft, welche die Größe der Abstrahlfläche mitbestimmt, auch solche Formaspekte zu beachtende Designparameter. In Figur 1 1 ist eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Halte- und Drehvorrichtung 140 gezeigt, bei der die Einrichtung zur Abstandspositionierung in Form einer Sonotrode 142 unterhalb des Objektes 144, die Greifer- Einrichtung 146 jedoch weiterhin oberhalb des Objektes 144 angeordnet sind. Diese Anordnung könnte beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn bauartbedingt keine Auftriebskraft vorherrscht bzw. diese anderweitig kompensiert wird oder wenn die Auftriebskraft jedenfalls so gering ist, dass sie das schwerkraftbedingte Durchhängen des Objektes 144 nicht zu kompensieren vermag oder wenn es aus anderen Gründen beispielsweise nur eine Schwingung des Objektes zu dämpfen gilt.

In diesem Beispiel ist ein in z-Richtung variabler Abstand 148 zwischen der Abstrahlfläche 150 der Sonotrode 142 und der Unterseite des Objektes 144 vorgesehen, der mit Hilfe von Aktuatoren, wie nachfolgend erläutert, eingestellt werden kann. Die Einstellung des Abstandes 148 bietet eine zusätzliche oder alternative Option die Amplitude des Ultraschalls und damit die Stützkraft der Sonotrode und damit die Lage des Objektes 144 kontrolliert zu variieren. Dazu ist eine Steuerungseinheit 152 vorgesehen, die beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit der Greifer-Einrichtung 146 oder ein Abstandssensorsignal und die z-Position der Sonotrode 142 korreliert.

Gleichzeitig ermöglicht die z-Verstellung der Abstrahlfläche 150 der Sonotrode 142 einen besseren Zugang zu der Greifer-Einrichtung 146, der insbesondere bei der Anordnung der Sonotrode 142 unterhalb und der die Greifer-Einrichtung 146 ober halb des Objektes 144 erschwert ist. Es ist ansonsten praktisch un- möglich, das Objekt 144 aufgrund der geringen Abstände in der Betriebsposition der Sonotrode 142 an die Greifer-Einrichtung 146 zu übergeben bzw. in diese einzulegen.

Diesbezüglich wird auf die Figuren 12 und 13 verwiesen. Wie hier gezeigt ist, kann die gesamte Sonotrode 142 in z-Richtung von der Objektebene auf unterschiedliche Weise wegbewegt werden. Hierzu kann beispielsweise neben einer Feinverstellungseinrichtung 154 in z-Richtung, mit der eine kontrollierte Anpassung des Abstandes 148 zur Verstellung der Stützkraft möglich ist, eine Grobverstellungseinrichtung 156 vorgesehen sein, mit der die Sonotrode um ein größeres Maß aus einer Freigabe- oder Be- und Entladestellung, die in Figur 12 als durchgezogene Linie gekennzeichnet ist, in eine Arbeits- oder Betriebsstellung, die in Figur 12 als gestrichelte Linie dargestellt ist, bewegt werden. Die Grobverstellungseinrichtung kann einen elektromotorischen Antrieb beispielsweise mit Schneckentrieb oder eine fluidisch betriebene Zylinder- Kolbenanordnung und die Feinverstellungseinrichtung einen piezoelektrischen Aktuator oder einen Tauch- oder Schwingspulenaktuator aufweisen.

In einer alternativen kinematischen Ausgestaltung der Grobverstellungseinrichtung, kann die Sonotrode 142 aus der in Figur 13 als durchgezogene Linie dargestellten Arbeitsstellung in eine Be- und Entladestellung, die als gestrichelte Linie dargestellt ist, um eine Drehachse 158 verschwenkt werden.

Die Figuren 14 und 15 zeigen jeweils eine Aufsicht auf eine Sonotrodenanordnung in schematisch starker Vereinfachung. Die Sonotrodenanordnung 160 in Figur 14 weist eine viergeteilte Abstrahlfläche auf, die von vier identischen und symmetrisch angeordneten quadratischen Einzelsonotroden 162 gebildet wird. Die Einzelsonotroden 162 sind paarweise in x- und in y-Richtung gleich weit voneinander beabstandet und bilden daher zusammen eine ebenfalls quadratische Abstrahlfläche. Die Sonotrodenanordnung 170 in Figur 15 hat eine kreisförmige Abstrahlfläche und ist ebenfalls symmetrisch in vier gleiche Teilflächen unterteilt, die jeweils von einer kreissegmentförmigen Sonotrode 172 gebildet werden. Im Gegensatz zu der Sonotrodenanordnung 160 sind die Sonotroden 172 in x- und y-Richtung nicht beabstandet. Ein wesentlicher Unterschied ist die Rotationssymmetrie der Sonotrodenanordnung, die bei schnell rotierenden Objekten regelmäßig begünstigt ist, weil sie allein aufgrund ihrer Form keine ungewollte Schwingungsanregung induziert. Weiterhin weisen die Teilflächen 162 und 172 jeweils optionale Durchlässe 164 bzw. 174 auf, durch die bei Bedarf ein Fluidstrom, vorzugsweise ein Luftstrom, abstoßend oder ansaugend, gegen die Oberfläche des Objektes gerichtet werden kann. Es handelt sich hiermit um eine zusätzliche Einrichtung zur Abstandspositionierung, deren Wirkung die der Sonotrode bei Bedarf unterstützen kann.

Die Unterteilung in mehrere Teilflächen kann zu verschiedenen Zwecken dienen. Jede der Sonotroden 162 bzw. 172 kann einzeln angesteuert werden, wenn diesen jeweils einzeln ein Ultraschallgenerator zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Stützkraft beispielweise asymmetrisch auf vorbestimmte Teilbereiche der Objektoberfläche aufgebracht werden, um beispielsweise durch die Kantengreifer ungleichmäßig eingeleitete Klemmkräfte gezielter kompensieren zu können. Ein anderer Aspekt der unterteilten Abstrahlfläche wird anhand von Figur 16 verdeutlicht, die die Sonotrodenanordnung 160 aus Figur 14 zeigt. In dieser Aufsicht ist neben der Sonotrodenanordnung 160 auch ein scheibenförmiger Wafer 166 sowie ein Abtastkopf 168 einer Inspektionseinrichtung oder ein Abstandssensor gezeigt, der auf derselben Seite der Objektebene verfahrbar angeordnet ist, auf der sich auch die Sonotrodenanordnung 160 befindet. Der Abstand zwischen den Teilflächen oder Einzelsonotroden 162 ist so bemessen, dass der Abtastkopf 168 dort hinein passt. Er hat damit trotz der Sonotrodenanordnung Zugang zur Objektoberfläche und kann sogar in radialer Richtung verfahren werden. Dies ermöglicht beispielsweise in Kombination mit einer Anordnung gemäß Figur 1 1 ein Abtasten der Objektoberfläche von der nach unten weisenden Rückseite des Objektes.

Figur 17 zeigt eine andere schematische Aufsicht auf eine alternative Sonotrodenanordnung 180 mit einteiliger Abstrahlfläche, also eine Einzelsonotrode, die eine im wesentlichen kreis- oder scheibenförmige Kontur aufweist und deren Zentrum mit der Rotationsachse eines darunterliegend dargestellten Objektes 182 zusammenfällt. Weiterhin ist ein Abtastkopf 184 einer Inspektionseinrichtung gezeigt, der auf der gleichen Seite der Objektebene angeordnet ist wie die Sonotrode 180. In der Abtsrahlfläche der Sonotrode 180 ist ein ausreichend großes Fenster 186 vorgesehen, in dem sich der Abtastkopf 184 während des Abtastvorgangs relativ und parallel zu der Objektoberfläche bewegen kann, so dass die gesamte Oberfläche des Objektes 182 erfassbar ist. Diese Relativbewegung des Abtastkopfes kann alternativ entlang einer bogenförmigen Bahn 188 oder einer geradlinige Bahn 189 erfolgen, die beide im We- sentlichen radial in Bezug auf die Rotationsachse verlaufen.

In Abwandlung zu der Sonotrodenanordnung bzw. Sonotrode 180 ist in Figur 18 eine Sonotrodenanordnung 190 gleicher Kontur, jedoch mit einer Vielzahl von Einzelsonotroden 192 gezeigt. Die Einzelsonotroden 192 weisen jeweils einzel- ne kreisförmige Teilflächen auf, welche zusammen die Abstrahlfläche der Sonotrodenanordnung 190 bilden. Die Einzelsonotroden 192 können unabhängig voneinander angesteuert werden, wenn diese jeweils zugeordnete Ultraschallgeneratoren aufweisen. Dies erlaubt sowohl über die gesamte Abstrahlfläche eine homogene Stützkraft zu erzeugen, als auch diese bei Bedarf lokal zu variieren. Es kann auf diese Weise ein insgesamt schiefes Kraftfeld oder eine punktuelle Krafteintragung erzeugt werden oder eine Zusammenfassung beliebiger Einzelsonotroden zu Teilflächen mit innerhalb des Rasters der Einzelsonotroden beliebiger Geometrie erfolgen. Insbesondere das schiefe Kraftfeld ermöglicht einen einfachen elektronischen Ausgleich einer etwaigen nicht Parallelität der Sonotrodenanordnung zu der Objektebene.

Figur 19 zeigt eine Sonotrodenanordnung 190 gleicher Kontur wie zuvor, bei der Teilflächen 194 mit unterschiedlichen Geometrien in asymmetrischer Anordnung ausgebildet sind. Diese Teilflächen können virtuell sein, das heißt jede der Teilflächen 194 kann beispielsweise durch eine operative Zusammenfassung (Cluster) von Einzelsonotroden 192 aus Figur 18 gebildet sein. Selbstverständlich, können die Teilflächen in ihrer Anordnung und Geometrie auch körperlich asymmetrisch sein, wenn die Anwendung dies erfordert. Nur ist diese Ausgestaltung grundsätzlich natürlich weniger flexibel als die des Beispiels aus Figur 18.

Eine Weiterbildung der Sonotrodenanordnung aus Figur 18 ist in Figur 20 gezeigt. Diese unterscheidet sich nur darin, dass zwischen den Einzelsonotroden 192 mehrere Abstandssensoren 200 angeordnet sind, die eine gleichmäßige oder ungleichmäßige Verteilung über die Sonotrodenfläche aufweisen können (hier ungleichmäßig). Die Mehrzahl der Abstandssensoren 200 erlaubt das Ermitteln des Abstandes zwischen dem Objekt und der Messebene über eine Mehrzahl verteilter Messpunkte, bzw. während der Drehung des Objektes, über eine Mehrzahl von Kreisbahnen, so dass ein nahezu vollständiges Bild einer Deformierung des Objektes erhalten wird und eine sehr gezielte Kompensation dieser Deformierung in räumlicher wie auch in zeitlicher Hinsicht möglich ist. In diesem Fall kann auf eine Bewegungsmechanik für den Abstandssensor verzichtet werden, was den Aufwand der Vorrichtung verringert. Die Abstandssensoren 200 können wie in den anderen Beispielen beispielsweise laseroptische Triangulationssensoren, kapazitive Sensoren oder konfokale Abstandssensoren sein. Die Einstellung geeigneter Betriebsparameter (im Fall der Inspektionsvorrichtung mit Sonotrodenanordnung als Einrichtung zur Abstandspositionierung beispielsweise bestehend aus Rotationsgeschwindigkeit des Objektes, Amplitude und Frequenz des Ultraschalls der Sonotrodenanordnung oder Einzelsonotroden und, wo einstellbar, Abstand der Abstrahlfläche von der Ob- jektebene) kann empirisch erfolgen, indem zunächst die Topografie der Objektoberfläche (beispielsweise mittels besagter Abstandmessung) in Abhängigkeit von jedem dieser Parameter bestimmt und ein Minimalabweichung der ermittelten Topographie von der ideellen Objektebene iterativ ermittelt wird. Das Resultat eines solchen Kalibrationsvorganges ist ein statischer Parametersatz, der für den zugrunde liegenden Objekttypen verwendet werden kann. Der Parametersatz kann jedoch auch regelmäßig oder kontinuierlich verfeinert werden, wenn die Abstandsinformation, d. h. die Information über die Topographie der Objektoberfläche, regelmäßig überprüft wird. Dies kann im Laufe der Zeit zu einem verbesserten Parametersatz führen. Beides beschreibt die Steuerung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung.

Eine weitere Verbesserung kann sich durch eine Rückkopplung einer während der Manipulation des Objektes überwachten Abstandsinformation, also durch eine Regelung der Betriebsparameter erzielen lassen. Auf diese Weise können selbst kleine Unterschiede, wie beispielsweise geringe Dimensionsabweichungen oder interne Spannungen in dem Material des Objektes oder geringfügige Lageabweichungen des in der Greifer-Einrichtung fixierten Objektes, die auch bei gleichbleibendem Objekttyp auftreten können, in situ kompensiert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben, für jeden Objekttyp spezielle Betriebsbedingungen festzulegen, die der Steuereinheit in Form eines solchen anfänglichen Parametersatzes übergeben werden. Dieser kann beispielsweise in Form einer eigenständigen Datei oder als Zusatz in andere Betriebsparameter, wie beispielsweise Steuergrößen für das Inspektionssystem bzw. Inspektionsverfahren integriert übergeben werden. Beispielsweise können sie in Form eines XML-Betriebsdatensatzes separat oder an bestehende XML-Betriebsdatensätze angefügt der Steuereinheit zugänglich gemacht werden.

Der anfängliche Parametersatz kann ebenso wie die ermittelte Topografieinformation der Steuereinheit, beispielsweise einem Computer, elektronisch zugeführt werden, der dann je nach Programmierung die Steuerung oder Regelung des Systems übernimmt und wahlweise auch den Parametersatz erneuert bzw. überschreibt und ausgibt.

Wie bereits vorstehend erwähnt, können mehrere Einzelsonotroden, die separat ansteuerbar sind, dazu genutzt werden, Vibrationen, Schwingungsmoden höherer Ordnung und irgendwie geartete Deformierungen des rotierenden Objektes zu dämpfen bzw. zu kompensieren. In einigen Fällen ist es möglich, dass schwache Vibrationen oder Unwuchten in der Greifer-Einrichtung, die das Objekt dreht, rhythmische vertikale Deformationen oder Vibrationen in das drehende Objekt induzieren. Aufgrund der fixierten Kantenbereiche des Objektes kann diese Art von Vibrationen theoretisch in Form einer flexiblen Membran mit Fix- punkten modelliert werden. Vorstehend diskutierter Abstandssensor oder ein Profilometer oder die Inspektionseinheit selbst können dazu genutzt werden, diese Vibration unmittelbar zu messen.

Ist die Vibration ermittelt, können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vielzahl von Maßnahmen ergriffen werden, um diesen entgegenzuwirken. Dies kann im einfachsten Fall das globale Aufbringen, d.h. im Fall der Sonotrodenanordnung über deren gesamte Abstrahlfläche, einer räumlich und zeitlich konstanten Stützkraft sein. In differenzierteren Anwendungen kann die Stützkraft auch räumlich und/oder zeitlich variabel aufgebracht werden. Dabei müssen nicht immer alle Vibrationen oder Deformationen kompensiert werden. Es hängt jeweils von der Anwendung (Inspektion, Vermessung oder Bearbeitung) ab, bis zu welchem Grad Vibrationen oder Deformationen des Objektes tolerabel sind. Wird mittels Sensoren, dies können die besprochenen Abstandssensoren oder auch Beschleunigungssensoren sein, ein nicht tolerierbares Maß an Vibrationen festgestellt, kann diese Information auch dazu genutzt werden, mittels der Steuereinheit ein Fehlersignal zu generieren, das einen automatischen Stopp des Rotationsantriebes oder der ganzen Vorrichtung erzwingt oder das zumindest ein Alarmsignal ausgibt, das einen Benutzer dazu veranlassen kann, den Pro- zess anzuhalten.

Andernfalls werden die ermittelten Vibrationsdaten (Amplitude und/oder Frequenz) in der beschriebenen Weise dazu genutzt, entweder die Rotationsge- schwindigkeit zu verändern, so dass die Greifer-Einrichtung mit dem Objekt sich außerhalb einer Resonanzfrequenz bewegt oder die Einrichtung zur Abstandspositionierung anders anzusteuern, also auf dynamischer Basis zu betreiben. So kann die Ausgangsleistung der Sonotroden beispielsweise um ein bestimmtes Maß erhöht oder erniedrigt werden, um die Vibrationen besser zu dämpfen.

Die Sonotrodenleistung der einen oder mehreren Sonotroden kann in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit stetig, beispielsweise linear, exponentiell oder sinusförmig, oder unstetig, beispielsweise in Form von Rechteckpulsen variiert werden. Des Weiteren kann die Sonotrodenleistung der einen oder mehreren Sonotroden in Form einer komplexen Funktion angesteuert werden, welche beispielsweise mehrere Schwingungsmodi des Objektes berücksichtigt.

Eine einfache Ansteuerkurve ist beispielshaft in Figur 21 , zwei komplexere sind in Figur 22 dargestellt. Darin sind jeweils die Ausgangsleistungen der Sonotrode/Sonotrodenanordnung in Abhängigkeit von der Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit der Greifer-Einrichtung bzw. von deren Rotationsantrieb dargestellt. Die Darstellungen sind rein qualitativer Natur. Eine quanitative An- steuerung hängt vor allem von den geometrischen Details der Vorrichtungen und der Objekte und den Wirkungsgraden der elektronischen Komponenten ab.

Wenn ein Objekt bzw. eine Greifereinrichtung mit einem Objekt beispielsweise dazu neigt, während der Beschleunigung bei bestimmten Rotationsgeschwindigkeiten eine oder mehrere diskrete Resonanzen zu durchlaufen und dabei vorbestimmte Schwingungsgrenzen zu überschreiten, können Änderungen in der Sonotrodenleistung helfen, diese resonanten Schwingungen zu dämpfen oder wirksam zu unterdrücken. Deshalb kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Ausgangsleistung der Sonotrode für eine bestimmte Zeitdauer bzw. in einem bestimmtes Drehzahlband zu modifizieren, während der die Greifereinrichtung mit dem Objekt die Resonanz durchläuft, wie dies in der Steuersignalkurve gemäß Figur 21 dargestellt ist. Nach Durchlaufen der Resonanz kehrt die Sonotrode wieder zu der ursprünglichen Ausgangsleistung zurück. Jegliche Änderung der Betriebsparameter, insbesondere derjenigen, die die Ausgangsleistung der Sonotroden bestimmen, erfolgt bevorzugt mit einer bestimmten Geschwindigkeit, um eine plötzliche Zustandsänderung des Systems zu vermeiden und das Objekt zu schonen. Dies ist in der Steuersignalkurve gemäß Figur 22 berücksichtigt. Diese zeigt exemplarisch eine komplexe, nicht lineare Steuersignalkurve für eine Einzelne oder eine Mehrzahl von Sonotroden, die in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit zunimmt (durchgezogene Linie), und eine andere Steuerkurve, die in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit abnimmt (gestrichelte Linie). Die Kurven sollen einem komplexen Vibrationsverhalten entgegen wirken, bei dem das Objekt bei veränderlicher Rotationsgeschwindigkeit mehrere Schwingungsmodi durchläuft.

Durch eine unterschiedliche Ansteuerung von Einzelsonotroden kann zugleich ein zeitlich und lokal veränderliches, symmetrisches oder asymmetrisches, beispielsweise der Rotationsbewegung des Objektes folgendes Kraftfeld gestal- tet werden. Eine solchermaßen asymmetrische Ansteuerung von mehreren Teilflächen oder Einzelsonotroden kann beispielswiese dazu genutzt werden, einer vorherbestimmten oder in situ ermittelten Vibration oder Deformation des Objektes sogar während der Rotation gezielt, d.h. ortsgenau entgegenzuwirken. Somit ist es zusammenfassend möglich, sowohl zeitlich als auch räumlich variierende Ausgangsleistungen der Einrichtung zur Abstandspositionierung zu generieren und damit in höchstem Maße differenziert auf hochkomplexe Deformie- rungen und Schwingungen des Objektes zu reagieren, um diese zu unterdrücken bzw. das Objekt in angemessener Weise zu ebnen.

Obgleich sich vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiele sämtlich auf Objekte mit einer eine idealerweise zweidimensionalen Objektebene beziehen, schließt die Erfindung solche Vorrichtungen nicht aus, in denen flache Objekte mit dreidimensional gekrümmten Objektebenen gehandhabt werden. Dem- entsprechend kann dann beispielsweise die Sonotrodenanordnung eine ebenfalls gekrümmte Abstrahlfläche aufweisen.

Obgleich die Erfindung vorstehend weiterhin anhand von Beispielen aus der Wafer-Inspektion erläutert wurde, können die erfindungsgemäße Halte- und Drehvorrichtung und das erfindungsgemäßen Verfahren auch in anderen Pro- zessen zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Halte- und Drehvorrichtung anstelle der Defekterkennung auch zur Vermessung von Objekten oder zu deren Oberflächenbearbeitung zum Einsatz kommen. Auch können mit der Vorrichtung und dem Verfahren andere Substrate als Halbleiter-Wafer gehandhabt werden. Beispielsweise seien Glaspanels genannt. Schließlich kommt es auch nicht auf die Kontur des Objektes an. Es kann anstelle der beispielhaft gezeigten runden Scheibenform auch mehreckig sein. Auch die Sonotrodenanordnung kann im Rahmen der Erfindung dementspre- chend nach Bedarf andere Konturen aufweisen.

Bezugszeichenliste

10 Greifer-Einrichtung

12 Halbleiter-Wafer

14 Zugriffsseite

16 Halterseite

18 Aufhängung

20 Drehwelle

22 Schubstange

24 Haltearme

25 Gehäuse

26 Andrückelement

28 Auflageelement

30 Zwischenraum

32 Außenraum

40 Wafer-Inspektionssystem

42 Halte- und Drehvorrichtung

44 Inspektionseinheit

46 Halbleiter-Wafer

48 Arm

50 Lichtquelle

52 Ausgangslichtstrahl

54 Ablenkspiegel

56 Sammeloptik, Spiegel

58 Umlenkspiegel

59 Streustrahlung

60 Detektoreinheit

62 Fokus

64 untere Kurve, Durchbiegung 6 obere Kurve, Wölbung 8 Gelenk

0 Abtastkopf 0 Halbleiter-Wafer

2 Halteposition

3 Höhenlinie

4 höchste Erhebung

6 niedrigste Absenkung 0 Objekt

2 Kantengreifer

4 Objektebene

6 Abtastkopf

8 Rotationsachse

100, 100' Einrichtung zur Abstandspositionierung

102 Spalt

103 wirksame Oberfläche

104 Öffnung

106 Abstandssensor

1 10 Halte- und Drehvorrichtung

1 12 Objekt

1 14 Greifer-Einrichtung

1 16 Kantengreifer

1 18 Träger

120 Auflageelement

122 Betätigungsmechanismus 124 Andrückelement

125 Hohlwelle

126 zylindrischer Abschnitt 128 Sonotrode

130 Abstand

132 Stützkraft

134 Abstrahlfläche

136 Schwerkraft

138 Auftriebskraft, Bernoullikraft

140 Halte- und Drehvorrichtung

142 Sonotrode

144 Objekt

146 Greifer-Einrichtung

148 Abstand

150 Abstrahlfläche

152 Steuerungseinheit

154 Feinverstellung

156 Grobverstellung

158 Drehachse

160 Sonotrodenanordnung 162 (Einzel-)Sonotrode, Teilfläche

164 Durchlass

166 Wafer

168 Abtastkopf Sonotrodenanordnung

(Einzel-)Sonotrode, Teilfläche Durchlass

Sonotrodenanordnung, Sonotrode

Wafer

Abtastkopf

Fenster

bogenförmige Bahn

geradlinige Bahn

Sonotrodenanordnung

Einzelsonotrode

Teilfläche

Abstandssensor