CH699754B1 - Speichervorrichtung für eine Zwischenlagerung von Objekten für die Produktion von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Abstract

Bei einer Speichervorrichtung (1) für eine Zwischenlagerung von für die Produktion von Halbleiterbauelementen vorgesehenen Objekten, wie Substrate, Wafer, Reticles, und dergleichen soll eine Möglichkeit für eine bessere Vermeidung von Verunreinigungen von offen gelagerten Objekten aus der Fertigung von elektronischen Bauteilen erzielt werden. Die Speichervorrichtung weist ein Gehäuse auf, das einen Innenraum umschliesst. Das Gehäuse ist mit einer verschliessbaren Öffnung versehen durch die Objekte in das Gehäuse einführbar und aus dem Gehäuse ausführbar sind, die mit einer Reinraumeinrichtung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von Reinraumbedingungen innerhalb des Gehäuses versehen ist, die eine Handhabungseinrichtung innerhalb des Innenraums aufweist, mittels der Objekte im Innenraum handhabbar sind Die Speichervorrichtung weist auch eine Vielzahl von Lagerplätzen für die Anordnung von Objekten in offenen transportablen Speichermitteln auf. Es wird hierzu vorgeschlagen, dass die Reinraumeinrichtung mit einer Mehrzahl von Fan/Filtereinheiten versehen ist, die jeweils nur bestimmten Lagerplätzen zugeordnet sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung für eine Zwischenlagerung von für die Produktion von Halbleiterbauelementen vorgesehenen Objekten, wie Substrate, Wafer und Reticles, wobei die Speichervorrichtung ein Gehäuse aufweist, das einen Innenraum umschliesst, das Gehäuse mit einer verschliessbaren Öffnung versehen ist, durch die Objekte in das Gehäuse einführbar und aus dem Gehäuse ausführbar ist, mit einer Reinraumeinrichtung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von Reinraumbedingungen innerhalb des Gehäuses versehen ist, eine Handhabungseinrichtung innerhalb des Innenraums aufweist, mittels der Objekte im Innenraum handhabbar sind, und eine Vielzahl von Lagerplätzen für die Anordnung von Objekten in offenen transportablen Speichermitteln aufweist.

[0002] Grundlage für die Herstellung von elektronischen Bauteilen sind in bestimmter Weise prozessierte Substrate, wie Halbleiterscheiben, Glasplatten oder dergleichen. Halbleiterscheiben, insbesondere Siliziumscheiben, werden in diesem Zusammenhang üblicherweise als Wafer bezeichnet. Für die Produktion von elektronischen Bauelementen müssen diese Substrate zu ihrer Oberflächenbearbeitung verschiedene Prozessstufen durchlaufen. Dabei werden beispielsweise Roh-Wafer (unprozessierte Wafer) hergestellt und in der Regel zwischen dem Durchlaufen von einzelnen Prozeßstufen in Transportbehältern zwischengelagert und transportiert. Damit die einzelnen Prozeßstufen gute Arbeitsergebnisse liefern, ist es häufig erforderlich, Prozessparameter einzustellen. In vielen Fällen werden die optimalen Prozeßparameter empirisch ermittelt, in dem zunächst sogenannte Test-Wafer die Bearbeitungs-Prozesse durchlaufen. Anhand deren Zustand nach einem oder mehrmaligen Durchlaufen der Bearbeitungs-Prozesse unter Einstellung von unterschiedlichen Werten können die passenden Parameter abgeleitet und anschließend Produktions-Wafer die Prozesse durchlaufen.

[0003] Sowohl Test- als auch Produktionswafer müssen für den Transport zu dem eigentlichen Bearbeitungsprozeß als Waferstapel in einem Transportbehälter eingeführt werden. Die Anzahl der in einem Behälter vorgesehenen Wafer wird auch als „Batch“ (Stapel) bezeichnet. Die Batch-Größe ist genormt und beträgt üblicherweise 25 (oder 13) Wafer. Die Batches werden in der Regel für die einzelnen Prozesse zusammengestellt und den einzelnen Prozeßanlagen zugeführt. Hierzu sind bereits Speichervorrichtungen mit einem Gehäuse bekannt, das mit zumindest einer verschliessbareh Öffnung zum Ein- und Ausführen von Objekten, wie Wafern, und zumindest einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Roboter zur Handhabung der Wafer versehen ist. Derartige Speichervorrichtung weisen zudem matrixartig angeordnete Lagerplätze auf, in denen die Objekte vorübergehend zwischengelagert werden können, bis sie in der Produktion wieder benötigt werden. Da die Objekte oftmals stapelweise (batchweise) in der Produktion verarbeitet werden, sind schon Speichervorrichtungen bekannt geworden, mit denen Stapel (Batch) von Objekten Innerhalb der Speichervorrichtung zusammengestellt und ausgeführt werden können. Diese Möglichkeit besteht beispielsweise bei der WO 02/05320. In derartigen gattungsgemässen Speichervorrichtungen werden die Objekte offen gelagert und gehandhabt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass im Inneren des Gehäuses Reinraumbedingungen geschaffen und aufrecht erhalten werden. Üblicherweise sind hierzu auf dem Dach der Speichervorrichtung grosse Ventilator- und Filtereinheiten vorgesehen, mit denen grosse Mengen an Luft von oben in das Innere des Gehäuses angesaugt und gereinigt werden. Da angestrebt wird, dass ein Luftstrom nicht mehrmals über gelagerte Objekte strömt und dadurch Partikel von einem Objekt zum anderen trägt, sind umfangreiche Gaslettelemente erforderlich, mit denen im Inneren des Gehäuses vorbestimmte Luft- bzw. Gasströme Ober die Objekte geleitet werden. Trotz dieser technisch aufwendigen Luftleitmassnahmen kann eine Kreuzkontamination von einem Objekt zu einem anderen nicht ausgeschlossen werden. Zudem erfordern Wartungsarbeiten an der zentralen Reinraumeinrichtung einen vergleichwesie grossen Aufwand, insbesondere müssen Massnahmen getroffen werden, damit die Abschaltung der Reinraumeinrichtung nicht zur Verunreinigung der offen gelagerten Objekten führt.

[0004] Gemäss einem ersten Aspekt liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit für eine Speichervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die sich noch besser Verunreinigungen von offen gelagerten Objekten aus der Fertigung von elektronischen Bauteilen vermeiden lassen.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Speichervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reinraumeinrichtung mit einer Mehrzahl von Filter-/Lüftereinheiten versehen ist, die nachfolgend und in den Ansprüchen auch als Ventilator-/Filtereinheiten bezeichnet werden und jeweils nur bestimmten Lagerplätzen zugeordnet sind. Durch die Verwendung einer Vielzahl von einzelnen und insbesondere autonomen Ventilator-/Filtereinheiten können diese nun deutlich kleiner ausfallen als die bisher benutzten sehr voluminösen an einer zentralen Stelle angeordneten Ventilator-/Filtereinheiten. Dadurch ist wiederum eine Anordnung von Ventilator-/Filtereinheiten im Innenraum der Speichervorrichtung und insbesondere direkt bei den Lagerplatzen möglich, was die Strecke, den ein Luftstrom zum Erreichen von Lagerobjekten benötigt, deutlich verkürzt. Es müssen daher im Vergleich zu bisherigen Lösungen nur noch geringe Volumenströme erzeugt und nur über kurze Strecken in vorbestimmter Weise geleitet werden. Die verkürzten Strecken senken auch die Wahrscheinlichkeit, dass der Luftstrom auf seinem Weg zu einem Objekt Partikel aufnehmen und dann eines der Objekt mit den so aufgenommenen Partikel kontaminieren kann.

[0006] Es lassen sich durch eine solche erfindungsgemässe Lösung auch dezentrale Ionisationssysteme vermeiden, da die Luftströmungsgeschwindigkeiten der erzeugten Reinluft aufgrund geringerer zurückzulegender Wege gering gehalten werden und so eine Aufladung der umströmten Wafer vermieden werden kann. Eine prinzipiell mögliche Vermeidung von Ionisationssystemen kann zu einer erheblichen Reduzierung des technischen Aufwands von gattungsgemässen Speichervorrichtungen führen. In diesem Zusammenhang kann auch nach einer vorbestimmten Benutzungszeit von Speichermitteln deren automatischer Austausch gegen andere Speichermittel vorgesehen sein. Die Speichermittel können z.B. zu ihrer Reinigung oder, da es sich vorzugsweise um Standard-Carrier handelt auch incl. Wafer und ohne diese umzuladen, zum Einbringen in den Produktionsprozess aus der Speichervorrichtung ausgeführt werden.

[0007] Diese Vorteile kommen in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besonders zum Tragen, bei der jedem einzelnen Lagerplatz für ein Speichermittel genau eine Ventilator-/Filtereinheit zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform hat somit jeder Lagerplatz seine eigene Ventilator-/Filtereinheit zur Produktion eines Reinluftstroms. In anderen Ausführungsformen kann auch eine Gruppe von Lagerplätzen, insbesondere eine Gruppe zueinander benachbarter Lagerplätze, jeweils einer einzigen bestimmten Ventilator-/Filtereinheit zugeordnet sein, wobei diese Ventilator-/Filtereinheiten nur diese ihr zugewiesenen Lagerplätze mit einem Reinraumluftstrom versorgt.

[0008] Eine besonders bevorzugte erfindungsgemässe Lösung kann vorsehen, dass die Ventilator-/Filtereinheiten hinter jeweils einem Lagerplatz angeordnet sind und diesen von aussen nach innen in Richtung auf eine Mitte der Speichervorrichtung mit einem Luftstrom, insbesondere einen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Luftstrom durchströmt. Eine solche Lösung bietet sich insbesondere bei einer in Bezug auf einen Grundriss symmetrischen, beispielsweise einer ringförmigen, Anordnung von Lagerplätzen innerhalb der Speichervorrichtung an. Da bei dieser Lösung keiner der Luftströme auf einen Lagerplatz einer andere Ventilator-/Filtereinheit trifft, ist hier eine Kreuzkontamination von Objekten mit Partikeln aus anderen Objekten zugeordneten Luftströmen besonders gering.

[0009] Es ist ferner bevorzugt, wenn die Ventilator-/Filtereinheiten als autonome Module ausgebildet sind, die lösbar am Lagerplatz befestigt sind und bei Bedarf unabhängig von restlichen Komponenten des jeweiligen Lagerplatzes ausgetauscht werden können. Eine zweckmässige leichte Erweiterbarkeit von erfindungsgemässen Speichervorrichtungen lässt sich dadurch erzielen, wenn zudem eine Ventilator-/Filtereinheit zusammen mit einem oder mehreren Lagerplätzen für ein oder mehrere Speichermittel als austauschbare Baugruppe ausgebildet ist. Ebenso kann es vorgesehen sein, daß mehrere Lagerplätze genau einer von mehreren Ventilator-/Filtereinheiten zugeordnet sind und diese mehreren Lagerplätze und die eine Ventilator-/Filterainheit als austauschbare Baugruppe ausgebildet sind. Solche Baugruppen können sich dadurch auszeichnen, dass sie Standard-Carrier aufnehmen können und für ihren einen oder für ihre mehreren Lagerplätze eine individuelle Luftversorgung sicher stellen. Ausserdem können sie mit Vorteil eine mechanische An-/Abdock-Möglichkeit zwischen einem Carrier und der Ventilator-/Filtereinheit ermöglichen. Mit solchen Positionierhilfsmittel lassen sich die Speichermittel auch bei einer automatisierten Handhabung sicher und reproduzierbar in vorbestimmten Positionen vor der jeweiligen Ventilator-/Filtereinheit positionieren. Durch eine Ausbildung solcher kompletten Lagerplätze als Baugruppe, in die auch eine oder mehrere Ventilator-/Filtereinheiten integriert sein können, lassen sich die hierdurch entstehenden Lagermodule zudem auch in einem anderen Zusammenhang als der erfindungsgemässen Speichervorrichtung verwenden, beispielsweise auch für manuell beschickte Regale für Speichermittel, wie offene Carrier.

[0010] In einer weiteren günstigen Ausführungsform kann die Speichervorrichtung mit einem oder mehreren Drucksensoren versehen sein, mit dem anhand von gemessenen Druckwerten innerhalb der Speichervorrichtung die Steuerung der Ventilator-/Filtereinheiten vorgenommen wird.

[0011] Gemäss einem zweiten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde mit möglichst wenig Aufwand eine sichere Positionierung der Handhabungseinrichtung vor den jeweiligen Lagerplätzen und deren Aufnahmen für einzelne Objekte zu ermöglichen.

[0012] Diese Aufgabe wird bei einer Speichervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die mit Detektionsmitteln versehene Handhabungseinrichtung gelöst, die sowohl zur Erkennung von Positionsinformationen des jeweiligen Lagerplatzes als auch zur Erkennung von einzelnen Objekten in den Speichermitteln vorgesehen sind. Insbesondere mit Mitteln zur Erkennung von Positionsinformationen der Lagerplätze lässt sich ein vollautomatischer Teach-in Vorgang mittels der Handhabungseinrichtung vornehmen. Anders als bei vorbekannten Lösungen sind hierzu keine manuellen Eingriffe eines Bedieners erforderlich. Trotzdem können mit der erfindungsgemässen Lösung schnell, genau und sicher die Positionen der Lagerplätze ermittelt und in einer Steuerung abgelegt werden.

[0013] Aus dem Stand der Technik sind kaum Speichervorrichtungen bekannt, die in ihrem Inneren eine Handhabung von sowohl den Speichermitteln als auch von einzelnen gespeicherten Objekten ermöglicht, beispielsweise um Stapel von Objekten zusammenstellen zu können. Bei den bekannten Speichervorrichtungen, die dies ermöglichen sind hierzu mehrere Roboter innerhalb der Speichervorrichtung vorgesehen, was jedoch den Platzbedarf (Footprint) der Speichervorrichtungen in einer Fabrik erhöht. Zudem erhöht dies das Volumen innerhalb der Speichervorrichtung, In dem Reinraumbedingungen geschaffen werden müssen. Gemäss einem weiteren Aspekt liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde bei möglichst geringem Platzbedarf der Speichervorrichtung eine grosse Flexibilität in Bezug auf die Handhabung innerhalb der Speichervorrichtung von Objekten zu ermöglichen.

[0014] Diese Aufgabe wird bei einer Speichervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mehrere Endeffektoren an der nur einen Handhabungseinrichtung automatisiert austauschbar sind. Durch die mehreren Endeffektoren/Greifer innerhalb der Spelchervorrichtung und durch deren automatisierten Tausch an der Handhabungseinrichtung können auf überraschend einfach Weise weitere Handhabungseinrichtungen innerhalb der Speichervorrichtung vermieden werden, ohne hierdurch auf Funktionalität der Speichervorrichtung verzichten zu müssen. Im Gegenteil, durch beliebige Erweiterung der Handhabungseinrichtung mit Endeffektoren lässt sich deren Funktionalität sowie die Funktionalität von erfindungsgemässen Speichervorrichtungen auf einfache Weise erweitern. So können beispielsweise unterschiedliche Typen von Wafern gleichzeitig In der Speichervorrichtung bevorratet und mittels unterschiedlichen Greifern gehandhabt werden. Hierdurch kann eine Kreuzkontamination der unterschiedlichen Wafertypen vermieden werden. Zudem verringert der Verzicht auf weitere Handhabungsvorrichtungen die von der Speichervorrichtung benötigte Stellfläche innerhalb einer Fabrik.

[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindundung kann die Handhabungseinrichtung einen Endeffektor aufweisen, der mit Detektionsmittel zur Detektion von Positionsinformationen von Lagerplätzen versehen ist. Mit diesem Detektionsmittel können in einem Teach-In-Schritt einer Steuerung Positionsinformationen über die einzelnen Lagerplätze der Speichervorrichtung insbesondere anhand einer Positionsbestimmung von geometrisch vorbestimmten Detektionsobjekten der Lagerplätze mitgeteilt und abgelegt werden. Die auf diese Weise ermittelten Positionsinformationen können nachfolgend genutzt werden, um mit der Handhabungseinrichtung die jeweiligen Lagerplätze anzufahren. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Detektionsmittel an einem Endeffektor angebracht sein, der zusätzlich mit Handhabungsmittel, wie einem Greifer, versehen ist.

[0016] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Handhabungseinrichtung mit einem austauschbaren Endeffektor zur Handhabung von jeweils einem einzelnen Wafer sowie mit einem ebenfalls wechselbaren Endeffektor zur Handhabung von Speichermitteln, wie einem Carrier, versehen sein.

[0017] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

[0018] Die Erfindung wird anhand von in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine erfindungsgemässe Speichervorrichtung; <tb>Fig. 2<SEP>die Speichervorrichtung aus Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung; <tb>Fig. 3<SEP>ein Teil der in Reihen und Spalten vorgesehenen Lagerplätze der Speichervorrichtung mit darin angeordneten Carriern; <tb>Fig. 4<SEP>zwei Lagerplatten von Lagerplätzen als bauliche Einheit; <tb>Fig. 5<SEP>die Lagerplatten aus Fig. 4 mit darauf angeordneten Carriern; <tb>Fig. 6<SEP>ein Lagerplatz mit Carrier- und Filter-Lüfereinheit in einer Seitenansicht; <tb>Fig. 7<SEP>die Lagerplätze aus Fig. 3 in einer Ansicht von hinten; <tb>Fig. 8<SEP>der Lagerplatz aus Fig. 6 in einer isometrischen Darstellung; <tb>Fig. 9<SEP>ein Teach-In-Endeffektor mit intergriertem Wafer-Einzelgreifer; <tb>Fig. 10<SEP>ein Endeffektor für einen Roboter zur Handhabung von Wafer-Carriern; <tb>Fig. 11<SEP>ein aus dem Gehäuse der Speichervorrichtung herausfahrbares Gestell mit darauf angeordnetem Roboter und Ein-/Ausgabestationen.

[0019] In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemässe Speichervorrichtung 1 für Wafer gezeigt. Diese hat ein im Querschnitt etwa quadratisches Gehäuse 2, das als obere Abdeckung mehrere Bleche 3 aufweist Im Gegensatz zu vorbekannten Speichervorrichtungen ist hier keine zentrale - in der Regel auf dem Stocker angebrachte FFU (Fan Filter Unit) vorgesehen, mit der Luft aus der Umgebung angesaugt, gereinigt und ins Innere des Stockers geleitet wird. Drei der vier Seitenwände des Gehäuses 2 werden ebenfalls aus Blechen 3a gebildet. In der vorderen Seitenwand 4 sind für das Ein- und Ausführen von Speichermitteln sowie von in den Speichermitteln angeordneten Speicherobjekten wie Wafer zwei verschliessbare Ein-/Ausgabeeinrichtungen 5 vorgesehen. Die restliche Fläche der vorderen Seitenwand 4 wird ebenfalls durch Bleche abgedeckt. Die Ein-/Ausgabeeinrichtungen können ausserhalb des Innenraums eine nicht näher dargestellte Ablage aufweisen, auf der transportable Speichermittel für Wafer, im Ausführungsbeispiel Carrier, abgesetzt werden können. Die Carrier können hierbei Speichermittel sein, wie sie in verschliessbaren Transportbehältern vorgesehen sind, mit denen die Speicherobjekte, wie Wafer, innerhalb einer Produktionsstätte von elektronischen Bauteilen transportiert werden. Zudem sind die Ein-/Ausgabeeinrichtungen 5 mit Schliessmitteln, wie vertikal verfahrbaren Glasscheiben versehen.

[0020] Wie dies in der Schnittdarstellung von Fig. 2 zu erkennen ist, ist innerhalb des Gehäuses 2 ein mehrachsiger -Roboter 6 angeordnet, dessen Reichweite unter anderem bis zur nicht dargestellten Ablage ausserhalb des Gehäuses 2 reicht. Somit ist die Roboterkinematik in der Lage Carrier 7 (ohne Transportbehälter) von der Ablage aufzunehmen und ins Innere des Gehäuses einzuführen. Ebenso ist er in der Lage Carrier 7 aus dem Gehäuse 2 auszuführen und auf der Ablage abzusetzen. Derartige Kinematiken, wie beispieslweise 6-Achsen-Roboter, werden samt Robotersteuerung beispielsweise vom Unternehmen Stäubli Tec-Systems GmbH (www.staeubli.de) unter der Bezeichnung Serie TX angeboten.

[0021] Des Weiteren ist im Inneren des Gehäuses 2 in unmittelbarer Nähe zur Ein-/Ausgabeeinrichtung eine nicht näher dargestellte, an sich bekannte Einrichtung zum Ausrichten von Wafern anhand von Kerben (Notch), Erkennen von Wafern In den Aufnahmepositionen der Carrier einschliesslich möglicher Fehlpositionierungen, sowie zum Lesen von Identifizierungsmarkierungen (ID) an den Wafern angeordnet (Wafer Aligner Mapper & ID Reader Einrichtung) vorgesehen. Zur Durchführung dieser Aufgaben wird, der jeweilige Carrier, in dem die Wafer angeordnet sind, mittels des Roboters 6 zur Einrichtung gebracht und dort an einer vorbestimmte Position abgesetzt. Nachdem die genannten Funktionen an den in dem Carrier angeordneten Wafern durchgeführt worden sind kann der jeweilige Carrier mit dem Roboter von der Einrichtung abgeholt und entweder zur Ein-/Ausgabeeinrichtung oder einem der nachfolgend erörterten Speicherplätze gebracht werden.

[0022] Die Speichervorrichtung ist in ihrem Innenraum mit einer Vielzahl von etwa in einem quadratischen Grundriss angeordneten Speicherplätzen 10 versehen, wobei die Speicherplätze 10 matrixartig in Spalten und Reihen angeordnet sind, wie dies in Fig. 2 und in Fig. 3 zu erkennen ist. Jeder Speicherplatz 10 ist hierbei mit einer Lagerplatte 11 (Fig. 4 und 5) versehen, die an einem Gestell lösbar befestigt ist, beispielsweise mittels Steckverbindungen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind jeweils zwei Lagerplatten 11 als bauliche Einheit zusammengefasst. Die Speichervorrichtung 1 weist sowohl einzelne Lagerplatten als auch solche, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, auf. Mittels der Lagerplatten 11 werden autonome, d.h. von anderen Speicherplätzen oder baulichen Einheiten von mehreren Speicherplätzen unabhängige Lagereinheiten für Carrier ausgebildet. Jede der Lagerplatten 11 weist Positionierhilfsmittel zur vorbestimmten lagegenauen Anordnung eines einzigen Carriers auf. Bei den Positionierhilfsmitteln handelt es sich um in einer SEMI-Norm definierte Schnittstellen. An einer vorderen Stirnseite der Lagerplatten 11 weist jede der Lagerplatten jeweils zwei in ihren Dimensionen und Positionen vorbestimmte Geometrien (z.B. Stifte oder Ausfräsungen) auf. Sämtliche Lagerplatten weisen diese Geometrien stets an der gleichen Stelle auf. Optional können die Lagerplätze auch mit Niveaueinstellelemente versehen sein, mit denen ein Kippwinkel für die Carrier 7 vorgesehen und eingestellt werden kann. Mittels der Niveaueinstellelemente kann insbesondere eine vorbestimmte Neigung der Carrier von 5° - in Bezug auf eine Horizontale - nach hinten erreicht werden, wie dies in Fig. 6 für eine Lagereinheit mit darauf angeordnetem Carrier 7 dargestellt ist. Diese Neigung stellt sicher, dass Wafer aus ihren Aufnahmen im Carrier 7 nicht unbeabsichtigt herausrutschen können. Zudem wird hierdurch ein Luftstrom der nachfolgend noch näher beschriebenen Filter-/Lüftereinheiten 12 effektiver über die Wafer-Oberfläche geleitet.

[0023] Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weisen die Einschub- und Entnahmeöffnungen sämtlicher Carrier 7 somit zum Roboter 6 hin, der in Bezug auf den quadratischen Grundriss der matrixartig angeordneten Speicherplätze etwa mittig angeordnet ist. Bei den einzelnen Carriern 7 des dargestellten Ausführungsbeispiels handelt es sich um durch die Organisation SEMI genormte Standard-Carrier. Die Carrier 7 sind an der Innenseite ihrer beiden Wände mit sich jeweils gegenüberliegenden Stegen versehen, die jeweils paarweise eine Aufnahme für einen einzelnen Wafer ausbilden. Diese Carrier 7 sind auch an ihrer Rückseite offen. An der Oberseite des Carriers ist ein Griff vorgesehen, mit dem der Carrier 7 manuell getragen werden kann. Zudem ist der Carrier beidseitig an seiner Oberseite mit einer Profilierung versehen, die zur automatisierten Handhabung des Carriers 7 mittels des Roboters 6 genutzt werden kann. Eine solche Handhabung kann beispielsweise darin bestehen, gefüllte oder leere Carrier 7 von der Ein-/Ausgabeeinrichtung 5 zu einer Lagerplatte 11 zu überführen oder Carrier von einer Lagerplatte zur bereits genannten Einrichtung zum Ausrichten, Erkennen und zur Identifikation von Wafern zu bringen.

[0024] Im Bereich der Rückseite jeder Lageplatte und somit im Innenraum der Speichervorrichtung - ist jeweils ein Filter-/Lüftereinheit (FFU) 12 angeordnet, dessen Breite etwa der Breite der Lagerplatte 11 und dessen Höhe etwa der Höhe der Carrier 7 entspricht. Jeder Speicherplatz 10 des Ausführungsbeispiels ist jeweils mit einer eigenen Filter-Lüftereinheit versehen, die nur jeweils diesem einem Speicherplatz zugeordnet ist. Jede Filter-/Lüftereinheit ist am jeweiligen Lagerplatz lösbar befestigt, so dass sie unabhängig von anderen Fifter-/Lüftereinheiten 12 und unabhängig von der ihr zugeordneten Lagerplatte 11 bei Bedarf gegen eine andere Filter-/Lüftereinheit 12 ausgetauscht werden kann. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, ergibt sich aufgrund dieser Zuordnung von jeweils einer Filter-/Lüftereinheit 12 zu jedem Speicherplatz auch eine matrixartige Anordnung von Filter-/Lüftereinheiten 12.

[0025] Jede Filter-/Lüftereinheit saugt von hinten mittels ihres Lüfters und somit durch die FFU Luft an, reinigt sie mittels des in ihr enthaltenen Filters und richtet den gereinigten Luftstrom auf die hintere Öffnung des Carriers 7. Der jeweils nur einem Carriern zugeordnete Luftstrom dieser jeweils einen Filter-/Lüftereinheit 12 durchströmt den jeweiligen Carrier 7, streicht hierbei näherungsweise parallel zur etwa horizontalen Ausrichtung der Waferoberflächen über diese und tritt an einer vorderen Öffnung des jeweiligen Carriers wieder aus. In anderen Ausführungsbeispielen könnte jeweils einer Baugruppe von Lagerplätzen jeweils eine Filter-/Lüftereinheit zugeordnet sein. Durch den auf diese Weise ausgerichteten Luftstrom werden eventuell auf den Waferoberflächen angeordnete Partikel weggetragen und die Ablage von Partikeln auf den Waferoberflächen wird verhindert, Somit ist jedem Carrier 7 und jedem Speicherplatz 10 vorzugsweise ein eigener Luftstrom zugeordnet, der unmittelbar hinter dem jeweiligen Speicherplatz 10 erzeugt wird. Der jeweilige Luftstrom ist in etwa diametral auf die jeweils gegenüberliegende Seitenwand der Speichervorrichtung 1 gerichtet. Im Bereich des Roboters 6 treffen die bereits den ihnen zugeordneten Carriern 7 durchströmten Luftströme aufeinander, so dass sie spätestens hier gebremst werden und in der Speichervorrichtung gegenüberliegende Carrier nicht erreichen. Somit durchströmt jeder Luftstrom nur nur einen Carrier bzw. nur die Carrier die in einer Baugruppe von Lagereinheiten gelagert werden. Im Inneren der Speichervorrichtung herrscht somit ein leichter Überdruck. Die Luft wird von hier aus durch eine definierte Abflussmöglichkeit (beispielsweise nach unten) nach aussen abgeleitet.

[0026] In der Speichervorrichtung kann zudem ein Teil der Speichervorrichtung 1 als Bufferbereich vorgesehen sein, beispielsweise um gerade eingeführte Carrier bzw. unmittelbar zur Ausgabe vorgesehene Carrier zwischenzulagem, bis die Ein-/Ausgabeeinrichtung für eine weitere Handhabung frei ist. Dieser Bufferbereich kann vorzugsweise Lagerplätze in der Nähe der Ein-/Ausgabeeinrichtung umfassen, um Handhabungswege des Roboters kurz zu halten. Der konstruktive Aufbau des Bufferbereichs unterscheidet sich somit in diesem Ausführungsbeispiel von anderen Speicherplätzen für Carrier nicht. Lediglich in der Funktion der Bufferplätze, nämlich für eine kurzfristige Zwischenlagerung von Carriern bis der Roboter für deren Handhabung frei ist, liegt im Vergleich zum Rest der Speicherplätze ein Unterschied vor. Es kann deshalb auch vorgesehen sein, daß mittels einer Softwarezuordnung frei bestimmbar und auch veränderbar ist, welche Lagerplätze als Bufferbereich vorgesehen sind. Zudem können zusammenhängende Bereiche von Speicherplätzen unterschiedlichen Speicherobjekten zugeordnet werden, beispielsweise (Produktions)Wafer und Test-Wafer oder Silizium-Wafer und kupferbeschichtete-Wafer.

[0027] Der Roboter 6 ist mit drei verschiedenen Endeffektoren/Greifern versehen, die er abwechselnd an seiner Greifer-Schnittstelle anordnen und gegen jeweils einen anderen der drei Endeffektoren/Greifer selbst tauschen kann. Der Roboter 6 weist hierzu ein an sich bekanntes Grelferwechselsystem auf. Beim ersten, in Fig. 8 dargestellten Endeffektor handelt es sich im einen Teach-In Endeffektor15, mit dem die räumlichen Positionen der einzelnen Speicherplätze 10 in Bezug auf das räumliche Koordinatensystem des Roboters 6 ermittelt und abgespeichert werden. Der Teach-in Endeffektor 15 (der auch gleichzeitig als Carrier- oder Wafer-Endeffektor ausgebildet sein kann) weist hierzu als mögliche geeignete Sensorik eine Lichtschranke 16 auf, mit der der Roboter die räumliche Position der unteren und oberen Kontur sowie der Stirnseite von Positionsstiften der Lagerplatten vermisst und diese Positionsdaten in seiner Steuerung ablegt. Dies wird einmalig für sämtliche Lagerplätze der Speichervorrichtung vorgenommen. Solange die Speichervorrichtung nicht ausser Betrieb genommen wird und nicht Veränderungen in Bezug auf die Lagerplätze vorgenommen werden, muss dieser vollständig selbständig durchgeführte Teach-In Vorgang nicht wiederholt werden. Da die räumliche Relativposition eines Carriers auf einer Lagerplatte in Bezug auf die beiden Positonsstifte der jeweiligen Lagerplatte 11 vorbestimmt ist und die Aufnahmen der Carrier mit einem vorbestimmten Pitch-Abstand angeordnet sind, Ist der Roboter nun in der Lage den Carrier und die in den Aufnahmen angeordneten Wafer aufzufinden.

[0028] Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist am Endeffektor 15 des Roboters auch ein Wafer-Einzel-Greifer 17 zur Handhabung von einzelnen Wafer ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen könnte dieser auch als separater Greifer ausgebildet sein, der dann ebenso wie der Teach-In Endeffektor über eine definierte Schnittstelle automatisiert am Roboter angebracht werden kann. Zur Aufnahme eines Endeffektors verfährt der Roboter 6 an eine Stelle in der Speichervorrichtung, an der die Endeffektoren abgelegt sind und nimmt den jeweiligen Endeffektor auf, beispielsweise den Teach-In-Endeffektor mit integriertem Wafer-Einzel-Greifer 17. Letzterer ist als gabelförmiger Greiferausgebildet, an dem eine Auflage für Wafer ausgebildet ist.

[0029] Die im Ausführungsbeispiel als Lichtschranke 16 im Bereich der Gabelenden des Greifers 17 ausgebildete Sensorik des Teach-in-Endeffektors, die einen Lichtemitter und einen Lichtsensor aufweist kann auch dazu benutzt werden eine An-/Abwesenheit von Wafer in Carriern und/oder Fehlpositionierungen von Wafern zu erkennen. Mit dieser Lichtschranke 16 fährt der Wafer-Einzelgreifer einen Carrier ab, wenn er auf zumindest einen der Wafer des entsprechenden Carriers zugreifen soll. Hierbei wird mittels der Lichtschranke 16 im Bereich einer vorderen Öffnung des jeweiligen Carriers die An- oder Abwesenheit von Wafern in den einzelnen Aufnahmen des Carriers geprüft. Ebenso wird detektiert, ob in einer Aufnahme in an sich unzulässiger Weise mehr als ein Wafer oder aber ein Wafer über Kreuz in zwei Aufnahmen angeordnet ist. Diese Informationen werden in der Steuerung des Roboters bzw. In der Steuerung der Speichervorrichtung abgelegt. Anschliessend führt der Greifer 17 unter Verwendung der nun zur Verfügung stehenden Belegungsinformationen über den Carrier die anstehende Handhabungsaufgabe durch, beispielsweise eine Entnahme eines Wafers aus dem Carrier aus einer bestimmten Aufnahme des Carriers. Mit dem Wafer-Einzelgrelfer 17 ist es insbesondere möglich, in einem Carrier einen neuen Wafer-Stapel zusammenzustellen. Hierzu können mittels des Wafer-EinzelgGreifers 17 Wafer aus unterschiedlichen Carriern entnommen und in einem der Carrier in dessen Aufnahmen angeordnet werden. Auch hierzu können mittels der Lichtschranke Belegungsinformationen von den betroffenen Carriern ermittelt und bei den Handhabungsvorgängen berücksichtigt werden.

[0030] Sofern in der Speichervorrichtung unterschiedliche Objekte, beispielsweise Silizium-Wafer und kupferbeschichtete Wafer gleichzeitig gelagert sind kann es sinnvoll sein, mehrere Wafer-Einzelgreifer 17 in der Speichervorrichtung zur Verfügung zu haben. Durch Wechsel der Wafer-Einzelgreifer 17 und eine Verwendung der jeweiligen Wafer-Einzelgreifer für stets nur den gleichen Wafer-Typ kann hierdurch eine Kreuzkontamination von Wafern vermieden werden.

[0031] In Fig. 10 ist schliesslich ein dritter Endeffektor des Roboters gezeigt, nämlich ein Carrier-Greifer 20 zur Handhabung von Carriern 7. Mit diesem Greifer 20 kann der Roboter Carrier 7 auf Lagerplatten in ihre vorbestimmte Position absetzen, beispielsweise nach dem ein Carrier mit dem Greifer von der Ein-/Ausgabeeinrichtung 5 übernommen wurde. In gleicher Weise kann mit dem Carrier-Greifer 20 ein leerer oder besetzter Carrier aus der Speichervorrichtung hinausgeführt werden.

[0032] Zudem ist Im Bereich von einer Aufnahme für die Endeffektoren am Roboter eine in Fig. 9 dargestellte Kamera 18 zusammen mit einer Beleuchtung für das Kamerabild angeordnet. Das von der Kamera 18 aufgenommene Bild kann aussen an der Speichervorrichtung oder an einer sonstigen geeigneten Stelle auf einem Monitor zur Überwachung der Handhabungsvorgänge in der Speichervorrichtung genutzt werden. Zudem befindet sich oberhalb der Kamera 18 ein Ionisationsmittel 19, mit dem im Bereich des Greifers statische Aufladungen vermieden werden sollen.

[0033] Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist die als Roboter 6 ausgebildete Handhabungseinrichtung zusammen mit den Ein-/Ausgabeeinrichtungen 5 der Speichervorrichtung auf einem verschieb- bzw. verfahrbaren Gestell 22 angeordnet. Dieses kann zu Wartungszwecken der Speichervorrichtung aus dem Gehäuse 2 entfernt werden. Dadurch wird der Roboter aus dem sensiblen Speicherbereich der in der Speichervorrichtung offen gelagerten Wafern herausgeschoben und kann ausserhalb der Speichervorrichtung gewartet werden. Mit einer solchen Lösung kann zudem vermieden werden, dass zur Wartung der Speichervorrichtung diese an anderen Seitenwänden als der vorderen Seitenwand geöffnet werden und von diesen Seiten zugänglich sein muss. Dies verringert ebenfalls die erforderliche Steilfläche der Speichervorrichtung.

Bezugszeichenliste

[0034] 1 Speichervorrichtung 2 Gehäuse 3 Bleche 4 vordere Seitenwarid 5 Ein-/Ausgabeeinrichtung 6 Roboter 7 Carrier 10 Speicherplatz 11 Lagerplatte 12 Filter-/Lüftereinheit 15 Teach-in-Endeffektor 16 Lichtschranke 17 Wafer-Einzelgreifer 18 Kamera 19 Ionisationsmittel 20 Carrier-Greifer 22 Gestell

Claims (11)

1. Speichervorrichtung (1) für eine Zwischenlagerung von für die Produktion von Halbleiterbauelementen vorgesehenen Objekten, wie Substrate, Wafer und Reticles, wobei die Speichervorrichtung ein Gehäuse(2) aufweist, das einen Innenraum umschliesst, das Gehäuse mit einer verschliessbaren Öffnung versehen ist, durch die Objekte in das Gehäuse einführbar und aus dem Gehäuse (2) ausführbar sind, mit einer Reinraumeinrichtung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von Reinraumbedingungen innerhalb des Gehäuses (2) versehen ist, eine Handhabungseinrichtung innerhalb des Innenraums aufweist, mittels der Objekte im Innenraum handhabbar sind, und eine Vielzahl von Lagerplätzen für die Anordnung von Objekten in offenen transportablen Speichermitteln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinraumeinrichtung mit einer Mehrzahl von Ventilator-1Filtereinheiten (12) versehen ist, die jeweils nur bestimmten Lagerplätzen zugeordnet sind.

2. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Mehrzahl von Ventilator/Filtereinheiten (12) jeweils eine Ventilator-/Filtereinheit (12) nur einem Lagerplatz für nur ein Speichermittel zugeordnet ist.

3. Speichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einige der Ventilator-/Filtereinheiten (12) vollständig im Innenraum der Speichervorrichtung (1) befinden.

4. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplätze in Reihen und Spalten angeordnet sind und zumindest einige der-Ventilator-/Filtereinheiten (12) sich bei dem jeweiligen Lagerplatz befinden.

5. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Ventilator-/Filtereinheiten (12) jeweils im Bereich eines Lagerplatzes angeordnet sind und jeweils zur Erzeugung eines im wesentlichen horizontal in die Mitte der Speichervorrichtung (1) gerichteten Reinluftstroms vorgesehen sind.

6. Speichervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ventilator-/Filtereinheiten (12) so angeordnet ist, dass ein von ihr erzeugter Luftstrom im Bereich einer Rückseite eines der transportablen Speichermittel eintritt, das Speichermittel durchströmt und im Bereich einer Vorderseite des Speichermittels aus letzterem austritt.

7. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest mehrere der Ventilator-/Filtereinheiten (12) als Module ausgebildet sind und unabhängig und separat von anderen Ventilator-/Filtereinheiten (12) der Speichervorrichtung (1) austauschbar sind.

8. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplätze als Module ausgestaltet sind und mit Lagerplatten (11) zur Anordnung eines Speichermittels sowie mit einer der Ventilator-/Filtereinheiten (12) versehen sind.

9. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung mit Detektionsmitteln versehen ist, die sowohl zur Erkennung von Positionsinformationen des jeweiligen Lagerplatzes als auch zur Erkennung von einzelnen Objekten in den Speichermitteln vorgesehen sind.

10. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Endeffektoren an der Handhabungseinrichtung automatisiert austauschbar sind.

11. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen transportablen Speichermittel in die Speichervorrichtung (1) ein- und ausführbar sind.