DE19731183A1

DE19731183A1 - Behälter für Halbleiterplättchen (Wafer)

Info

Publication number: DE19731183A1
Application number: DE19731183A
Authority: DE
Inventors: David L Nyseth
Original assignee: Fluoroware Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: KR100283960B1; JPH1070184A; IT1293423B1; CN1179007A; GB9714702D0; JP3280282B2; SG50867A1; FR2750962B1; KR980012234A; GB2315261A; HK1010279A1; US5711427A; NL1006528C2; MY126374A; FR2750962A1; ITTO970605A1; CN1135200C; DE19731183C2; GB2315261B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Behälter für Halbleiterplättchen (Wafer), insbesondere einen Waferbehälter, mit einem Deckel oder einer Tür, um den Behälter mit dem darin befindlichen Wafer zu verschließen.

Es werden verschiedene Verfahren zur Aufnahme von Wafern in Behälter für deren Lagerung oder Versand verwendet. Einige Behälter besitzen vertikale Schlitze für die Wafer sowie einrastbare obere Abdeckungen oder Deckel aus elastischem Kunststoff. Passive Kissen, die an der oberen Abdeckung angebracht sind, werden durchgebogen, wenn die Wafer durch das Aufrasten der oberen Abdeckung gesichert werden.

Die Halbleiterindustrie verarbeitet mittlerweile größere Wafer mit einem Durchmesser von bis zu 300 mm und geht mehr und mehr dazu über, Träger und Transportbehälter mit einer ausschließlich horizontalen Waferausrichtung zu verwenden. Die größeren Behälter, die zur Aufnahme der größeren Wafer erforderlich sind, führen dazu, daß die Herstellung und Verwendung herkömmlicher passiver elastischer Kissen schwieriger ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Waferbehälter besitzt eine offene Vorderseite, die mit einem Türaufnahmerahmen und einer in ihrer Größe dem Türaufnahmerahmen angepaßten Tür versehen ist. Der Türaufnahmerahmen besitzt auf zwei gegenüberliegenden Seiten Schlitze, und die Tür ist mit Verriegelungselementen versehen, die aus dem Randbereich der Tür ausgefahren und eingezogen werden, wenn die Tür in die Schlitze eingesetzt bzw. aus den Schlitzen herausgenommen wird, um die Tür am Türaufnahmerahmen zu verriegeln bzw. zu entriegeln. Die Tür besitzt außerdem Waferaufnahmearme, die nach innen auf die Wafer gerichtet sind, um die genannten Wafer zu sichern, wenn die Tür aufgerastet ist. Die einziehbaren Verriegelungselemente und die Waferhaltearme sind mit einer im Innern der Tür angebrachten drehbaren Nocke verbunden. Die Nocke ist mit genockten Oberflächen versehen, die so ausgelegt sind, daß zuerst die Tür verriegelt wird und anschließend die Waferhaltearme ausgefahren werden.

Ein Vorteil und ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Tür neben der Verriegelungseinrichtung auch eine Waferhalterung enthält. Diese Verriegelung und Halterung erfolgt durch eine einzige Drehung eines Türgriffs.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Mechanismus im Innern der Tür angeordnet ist, wodurch die Erzeugung und die Verteilung von Partikeln durch den Türmechanismus auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Türmechanismus die Verriegelung und die Waferaufnahme in einer geeigneten Abfolge ausführt.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die genockten Oberflächen in der drehbaren Nocke eine Feststellvorrichtung enthalten können, mit der es auf einfache Weise möglich ist, die Tür in der verriegelten Position und den Waferaufnahmearm in der Halteposition zu sichern.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Waferbehälters mit Tür.

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht der Waferbehältertür, bei der ein Teil der oberen Abdeckung entfernt ist, um den Mechanismus sichtbar zu machen.

Fig. 3 ist eine Perspektivansicht der drehbaren Nocke.

Fig. 4 ist eine Perspektivansicht eines Verriegelungsarms.

Fig. 5 ist eine Perspektivansicht eines Waferaufnahmearms.

Fig. 6 ist eine Perspektivansicht einer Stellgliedplatte eines Waferaufnahmearms.

Fig. 7 ist eine Querschnittansicht eines mit der Rückwand verbundenen Kniehebels.

Fig. 8 ist eine Perspektivansicht einer Waferaufnahmeschiene.

Fig. 9 ist eine Vorderansicht des Innern der Türrückwand.

Fig. 10A ist eine schematische Ansicht der Tür in geschlossenem Zustand.

Fig. 10B ist eine schematische Ansicht der Anordnung der Waferaufnahmearme.

Fig. 11A ist eine schematische Ansicht des Türmechanismus mit ausgefahrenen Verriegelungsarmen.

Fig. 11B ist eine schematische Ansicht der Waferaufnahmearme in einer Position, in der sie die Wafer nicht festhalten, wobei diese Position mit der in Fig. 11A dargestellten Position des Mechanismus übereinstimmt.

Fig. 12A ist eine schematische Ansicht des Mechanismus in einer vollständig verriegelten Position mit ausgefahrenen Verriegelungsarmen.

Fig. 12B ist eine schematische Ansicht, die mit der Position des Mechanismus entsprechend Fig. 12A übereinstimmt, wobei die Waferaufnahmearme distal angeordnet sind und die Wafer festhalten.

Fig. 13A ist eine schematische Ansicht der Tür während einer Öffnungsphase mit vollständig ausgefahrenen Verriegelungsarmen.

Fig. 13B entspricht der Position des Mechanismus gemäß Fig. 13A, wobei die Waferaufnahmearme in ihrer eingezogenen Position von den Wafern losgelöst sind.

Fig. 14A ist eine schematische Ansicht der Tür, wobei sich der Wafermechanismus in seiner vollständig entriegelten Position befindet, um die genannte Tür öffnen zu können.

Fig. 14B entspricht der Position des Mechanismus gemäß Fig. 14A und zeigt die von den Wafern losgelöst bleibende Waferaufnahmearme.

Fig. 15 ist eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform einer Tür nach der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Wir betrachten Fig. 1. Darin ist ein Waferbehälter 20 dargestellt, der, allgemein ausgedrückt aus einem Behälterteil 22 und einer dazugehörigen Tür 24 besteht. Der Behälterteil besitzt eine Mehrzahl an Waferschlitzen 28, um Wafer W in horizontale Ebenen einschieben und aus diesen Ebenen herausziehen zu können. Diese Schlitze werden durch die Waferrillen 32 und die Waferhalterippen 36 gebildet. Der Behälterteil besitzt allgemein eine offene Vorderseite 40, eine geschlossene Oberseite 42, eine geschlossene linke Seite 44, eine geschlossene Rückseite 46, eine geschlossene rechte Seite 48 und eine geschlossene Unterseite 50. In der Figur wird der Behälter auf einer Geräteschnittstelle 52 angebracht dargestellt.

Die Tür 24 läßt sich auf einem Türaufnahmerahmen 60 aufsetzen und einrasten. Der Türaufnahmerahmen 60 besitzt zwei Paare gegenüberliegender Rahmenelemente, ein vertikales Paar 64 und ein horizontales Paar 68. Die vertikalen Rahmenelemente besitzen ein Paar Öffnungen oder Schlitze 72, 74, die zur Aufnahme und Verriegelung der Tür am Behälterteil 22 verwendet werden. Die Tür besitzt ein in der Mitte angebrachtes drehbares Element 80 mit einem Handgriff 81, der sich in einer Vertiefung 84 der vorderen Abdeckung 86 befindet. Die vordere Abdeckung 86 ist Teil der Türeinfassung 90, die auch den Türrandteil 94 und eine Rückwand 96, die in dieser Darstellung nicht sichtbar ist, enthält. Die vordere Abdeckung 86 ist mit geeigneten mechanischen Halterungen 98 befestigt.

Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht der Tür 20, bei der ein Teil der vorderen Abdeckung 86 entfernt ist, wodurch der Türmechanismus 100 sichtbar wird. Einzelne Komponenten des Mechanismus sind in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellt, darunter eine drehbare Nocke 110, ein Waferaufnahmearm 112 mit daran angebrachten Kniehebeln 113 und eine Stellgliedplatte 120 des Waferaufnahmearms.

Wir betrachten die Fig. 2 und 3. Die drehbare Nocke 110 besitzt ein Paar Verriegelungsarm-Nockenöffnungen 114, die die Nockenoberflächen 116 bilden. Die Nockenöffnungen 114 besitzen gegenüberliegende Enden 123 mit einer Feststellvorrichtung 122, die an einem der Enden durch ein hervorstehendes Kunststoffelement gebildet wird. Die Feststellvorrichtung 122 wird durch das Hinzufügen einer Feststellvorrichtungsöffnung 124 elastisch gemacht. Die drehbare Nocke 110 besitzt außerdem ein Paar gegenüberliegender Waferaufnahmenockenöffnungen 130, die die genockten Waferaufnahmeoberflächen 132 bilden. Darüber hinaus wird durch ein in einer der Nockenoberflächen 132 hervorstehendes Element eine Nockenfeststellvorrichtung zur Waferhalterung 134 geschaffen, die durch eine Feststellvorrichtungsöffnung 136 neben einem Ende 138 der Waferaufnahmenockenöffnung 130 elastisch gemacht wird. Die drehbare Nocke besitzt in der Mitte eine Bohrung 150, die zur Positionierung und Befestigung der drehbaren Nocke 110 auf der Rückwand 96 der Tür mit Hilfe der Welle 152 verwendet wird.

Wir betrachten die Fig. 2 und 4. Jeder Verriegelungsarm 118 umfaßt einen Verbindungsteil 160 und ein Paar ausfahrbarer Teile 162, die einen Verriegelungsteil 164 umfassen, der so ausgelegt ist, daß er in die Vertiefungen oder Öffnungen 72, 74 im Türaufnahmerahmen 60 einrastet. Jeder Verriegelungsarm ist außerdem mit einem Nockenfolgestift 166 versehen, der als aus dem im allgemeinen flachen Teil 168 des Arms 118 herausragender Teil ausgeprägt ist.

Wir betrachten die Fig. 5, 7 und 8. Jeder Waferaufnahmearm 112 enthält einen Waferrand-Aufnahmeteil 170, die Kniehebel 113 mit einem Anschlußschlitz 174 und eine Drehzapfenoberfläche 176. Der Waferrand-Aufnahmeteil 170 besteht aus Hytrel.

Wir betrachten Fig. 6. Dargestellt ist die Stellgliedplatte 120 des Waferaufnahmearms, die mit einem Nockenfolgestift 196 und mit Scharnieren 195 ausgestattet ist.

Die Verriegelungsarme 118 befinden sich zwischen der drehbaren Nocke 110 und der Stellgliedplatte 120. Die Größe der Verriegelungsteile ist so bemessen, daß sie durch die im Türrandteil 94 befindlichen Schlitze 216 ausgefahren und eingezogen werden können. Die Nockenfolgestifte 166 laufen in die Nockenfolgeöffnung 118 und weiter in die Rückwandrille 200. Die obere Abdeckung ist am Türrandteil 94 montiert und bildet zusammen mit ihm den Türrahmen 90. Der relativ begrenzte Platz zwischen der Vorderwand und der Rückwand dient zur Stabilisierung und Halterung des Mechanismus 100.

Die Bestandteile sind wie folgt montiert. Wir betrachten die Fig. 2 und 9. Die Rückwand 96 der Tür besitzt vier Öffnungen 186, die wie die Ecken eines Rechtecks angeordnet sind. Die Rückwand besitzt vier zylinderförmige Stifte 190, von denen jeder in einer der Öffnungen steckt und fest mit der Rückwand verbunden ist. Die Stifte 190 sind in ihrer Größe so bemessen, daß sie in den Kniehebel 113 einrasten, so daß eine Drehung des Kniehebels 113 auf dem Stift 190 möglich ist. Der Schlitz 174 des Kniehebels 113 ist über einen Stift 194 im Scharnier 195 mit der Stellgliedplatte 120 des Aufnahmearms verbunden. Jede Stellgliedplatte 120 ist mit einem Nockenfolgestift 196 ausgestattet, der auf den Nockenoberflächen 132 des Waferaufnahmearms entlang läuft und auch in den in der Rückwand 96 befindlichen Vertiefungen oder Rillen 200 entlang läuft. Die genannten Rillen befinden sich in erhöhten Flächen 202, die von der Rückwand aus in Richtung der Vorderwand abgesetzt sind. Ebenfalls von der Rückwand 96 aus nach oben abgesetzt ist eine Mehrzahl drehbarer Nockenhalteleisten 210, auf denen die drehbare Nocke 80 entlang läuft. Die genannten Leisten können mit Nasen 212 versehen sein, mit denen die Halterung der Tischnocke 110 erleichtert wird. Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel verwendet Schlitze 186 anstatt der im allgemeinen quadratischen Öffnungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Darüber hinaus befinden sich die Stifte 190 jeweils in der Mitte der Schlitze 186 und nicht, wie in Fig. 2, seitlich in der Öffnung.

Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen. Wie aus der Darstellung in Fig. 2 sowie nachfolgend in den Fig. 10A und 10B bis 14A und 14B ersichtlich ist, wird die Tür entweder von Hand oder von einem Roboterarm zuerst in den Türaufnahmerahmen 60 des Behälterteils 22 eingesetzt. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 wird die drehbare Nocke gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Der Kontakt des Nockenfolgestifts 166 des Verriegelungsarms mit den genockten Oberflächen 116 in der drehbaren Nocke führt dazu, daß der Verriegelungsarm aufgrund der bestimmten Form der genannten Nockenöffnung 114 nach außen gleitet. Wenn der Verriegelungsarm 118 ausfährt, dann erstrecken sich die Verriegelungsteile 164 durch die Öffnungen 216 und in die Schlitze 72, 74 auf den vertikalen Rahmenteilen des Türaufnahmerahmens 60. Siehe hierzu insbesondere Fig. 11A. Die Waferaufnahmearme werden an dieser Stelle nicht ausgefahren. Durch eine weitere Drehung des genockten Waferteils gemäß Darstellung in Fig. 12A wird der Verriegelungsarm 118 nicht wesentlich bewegt, jedoch werden dadurch die Nockenfolgestifte 196 der Stellgliedplatten 120 der Waferaufnahmearme nach außen gedrängt, wodurch sich die Kniehebel 113 drehen und die seitliche Bewegung der Stellgliedplatte 120 in eine nach außen zu den Wafern hin gerichtete Bewegung des Waferaufnahmearms 112 umwandeln. In diesem Sinne stellt Fig. 12B die Waferaufnahmearme bezüglich des Türrahmens in einer entfernten Position und in einer Waferhalteposition dar. Wenn die Nocke um 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, bewegen sich die Nockenfolgestifte 196 und 166 an den Feststellvorrichtungen 134, 122 vorbei und verriegeln dadurch die Nocke in der in den Fig. 12A und 12B dargestellten Position. Um die genannte Tür zu entriegeln und zu entfernen, wird die Nocke im Uhrzeigersinn gedreht, und zwar zuerst in die in den Fig. 13A und 13B dargestellte Position, in der die Waferaufnahmearme 112 von den Wafern weg in die in den Fig. 13A und 13B dargestellte Position eingezogen werden, an der auch die Verriegelungsarme 118 aus den Schlitzen im Türaufnahmerahmen eingezogen werden.

Fig. 15 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem das Mittel für das Ausfahren und das Einziehen der Verriegelungsteile und das Mittel zur Bewegung des Waferhalteglieds zwischen einer nahen und einer entfernten Position anstatt genockter Oberflächen und Nockenfolgestifte die Verbindungen 211, 212 und die Gelenke 213 umfassen. In dieser Konfiguration kann das drehbare Glied 110 in der über der Mitte gelegenen Verriegelungsposition des Glieds 212, die durch die gestrichelten Linien und die Kennzeichnung durch die Ziffer 216 dargestellt ist, verriegelt werden. In der in dieser Figur dargestellten Konfiguration werden die vollständige Betätigung des Verriegelungsarms und des Waferaufnahmearms ungefähr durch eine Achteldrehung des drehbaren Glieds 110 erreicht. Der Pfeil 219 gibt die Drehrichtung zum vollständigen Ausfahren der Verriegelungsarme 118 und der Waferaufnahmearme 112, die in dieser Ansicht nicht dargestellt sind, an.

Die einzelnen Teile des Türmechanismus 100 können aus Kohlefaser- Polycarbonat bestehen, um eine statische Dissipationseigenschaft zu gewährleisten. Die Vorderwand und die Rückwand der Tür können aus Polycarbonat bestehen.

Claims

1. Behälter für Halbleiterplättchen (Wafer) zur Aufnahme von kreisförmigen Wafern mit Randbereichen in einer horizontal-axial ausgerichteten Konfiguration, wobei der Behälter einen Behälterbereich und eine dazu passende Tür umfaßt, und wobei der Behälterteil folgendes umfaßt:
eine offene Vorderseite, eine geschlossene linke Seite, eine geschlossene Rückseite, eine geschlossene rechte Seite, eine geschlossene Oberseite, eine geschlossene Unterseite, einen offenen Innenraum und einen im allgemeinen rechtwinkligen Türrahmen, der mit einem Türsitz zur Aufnahme der Tür versehen ist, wobei, wenn die Tür vom genannten Türrahmen aufgenommen wird, die genannte Tür an den Randbereichen der Wafer anliegt, und wobei der Türrahmen mit einem Verriegelungsteil versehen ist;
wobei die passende Tür folgendes umfaßt:
einen Türrahmen mit einem äußeren Sitzbereich, auf den der Türrahmen paßt;
eine drehbare Nocke innerhalb des Rahmens, die mit diesem Rahmen drehbar verbunden ist, wobei die Nocke von außerhalb des Gehäuses aus drehbar ist, wobei die Nocke eine genockte Verriegelungsarmoberfläche und eine genockte Waferaufnahmearmoberfläche besitzt;
einen nach außen beweglichen Verriegelungsarm, der mit einem Nockenfolgestift ausgestattet ist, der mit der genockten Verriegelungsarmoberfläche verbunden ist, wobei, wenn die Nocke gedreht wird, der Verriegelungsarm den Verriegelungsteil des Türrahmens einrastet;
einen Waferhaltemechanismus, der einen nach innen und nach außen beweglichen Waferaufnahmearm und einen Stellgliedarm, der mit dem Waferaufnahmearm verbunden ist, umfaßt, wobei der Stellgliedarm mit einem Nockenfolgestift ausgestattet ist, der mit der genockten Waferaufnahmearmoberfläche verbunden ist, wobei, wenn die Nocke gedreht wird, der Stellgliedarm den Waferaufnahmearm nach außen ausfährt, um die Randbereiche der Wafers aufzunehmen, wodurch die Wafers in eine sichere Festhalteposition gelangen.

2. Behälter nach Anspruch 1, wobei der Türaufnahmerahmen eine Öffnung und der Verriegelungsarm einen Einschubteil besitzt, wobei dieser Einschubteil in die Öffnung eingeschoben werden kann, um die genannte Tür im Behälterteil zu verriegeln.

3. Behälter nach Anspruch 1, wobei die genockten Oberflächen so konfiguriert sind, daß der Verriegelungsarm den Verriegelungsteil betätigt, bevor der Waferaufnahmearm die Randteile der Wafer greift.

4. Behälter nach Anspruch 1, wobei der Waferaufnahmemechanismus weiterhin einen Kniehebel umfaßt, der über einen Drehzapfen mit dem Türrahmen verbunden ist, wobei der Kniehebel zwei Enden aufweist, von denen ein Ende mit dem Waferaufnahmearm und das andere Ende mit dem Stellgliedarm verbunden ist, so daß die Längsbewegung des Stellgliedarms innerhalb des Rahmens in eine nach innen gerichtete Bewegung des Waferaufnahmearms umgewandelt wird.

5. Behälter nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der genockten Oberflächen eine Feststellvorrichtung aufweist, die so positioniert ist, daß sie den betreffenden Nockenfolgestift festhält, wenn der Waferaufnahmearm ausgefahren wird.

6. Behälter für Halbleiterplättchen (Wafer), der einen Behälterbereich mit einem Türaufnahmerahmen, der eine Türöffnung besitzt, umfaßt, wobei der Türaufnahmerahmen mindestens eine Verriegelungsöffnung besitzt, wobei der Behälter weiterhin eine Tür umfaßt, wobei diese Tür einen Verriegelungsteil, der in die genannte Verriegelungsöffnung ausgefahren werden kann, einen Waferaufnahmearm, der von der genannten Tür aus ausgefahren werden kann, Waferaufnahmearm, der von der genannten Tür aus ausgefahren werden kann, um die Wafer im genannten Behälter zu greifen, und einen Türmechanismus zur Verriegelung der Tür mit dem Türaufnahmerahmen umfaßt, wobei der Mechanismus so konfiguriert ist, daß er nacheinander zuerst den Verriegelungsteil und danach den genannten Waferaufnahmearm ausfährt.

7. Verriegelbare Tür für einen Waferbehälter, der einen Türaufnahmerahmen mit zwei gegenüberliegenden Seiten aufweist und wobei jede der genannten gegenüberliegenden Seiten mit Vertiefungen versehen sind, wobei die Tür folgendes umfaßt:
einen Türrahmen mit einem äußeren Randbereich mit gegenüberliegenden Rändern, wobei der äußere Randbereich so bemessen ist, daß er in den Türrahmen paßt, wobei der äußere Randbereich mindestens zwei Öffnungen in gegenüberliegenden Randbereichen aufweist, die neben den Vertiefungen auf gegenüberliegenden Seiten des Türrahmens liegen, wenn die Tür im Türrahmen sitzt;
ein drehbares Glied, das drehbar mit dem Türrahmen verbunden ist, wobei das drehbare Glied von außerhalb des Rahmens drehbar ist;
ein Paar gegenüberliegender Gleitverriegelungsarme, wobei jeder dieser Verriegelungsarme neben einer der entsprechenden Öffnungen einen ausfahrbaren Verriegelungsteil besitzt, wobei jedes der genannten ausfahrbaren Teile so positioniert ist, daß er durch die entsprechende Öffnung ausgefahren und eingezogen werden kann;
ein stehendes Waferaufnahmeglied, das außerhalb des Rahmens positioniert ist und zum Türrahmen hin sowie vom Türrahmen weg bewegt werden kann;
drehbaren Glieds jedes der Verriegelungsteile durch die entsprechende Öffnung in eine Ausfahrposition ausfahren und und in eine Einziehposition einziehen zu können; und
ein zweites Mittel, um das drehbare Glied mit dem stehenden Waferaufnahmeglied zu verbinden, um das stehende Waferaufnahmeglied zwischen einer Position in der Nähe des Rahmens und einer zum Rahmen entfernten Position zu bewegen, wenn das drehbare Glied gedreht wird.

8. Waferbehältertür nach Anspruch 7, die weiterhin ein Mittel zur Begrenzung der Bewegung des genannten Waferaufnahmeglieds weg vom Rahmen, jedoch nur, wenn die ausfahrbaren Teile nicht in der eingezogenen Position sind, umfaßt.

9. Waferbehältertür nach Anspruch 7, die weiterhin ein Mittel zur Begrenzung der Einziehbewegung der ausfahrbaren Teile durch die entsprechenden Öffnungen, jedoch nur, wenn sich das Waferaufnahmeglied nicht in der entfernten Position befindet, umfaßt.