DE10116382C2 - Transportbehälter für Wafer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter für Wafer, mit einem oben offenen kastenförmigen Grundkörper, mit zwei Lauf­ schienen an der Unterseite und mit kammförmigen Auflageele­ menten für Wafer an zumindest zwei gegenüberliegenden Innen­ seiten des Grundkörpers.

Solche Transportbehälter dienen zur Aufnahme von bis zu 25 Wafern, die in diesen Behältern zwischen verschiedenen Bear­ beitungsanlagen beziehungsweise zwischen verschiedenen Bear­ beitungsschritten, die in unterschiedlichen Anlagen durchge­ führt werden, hin und hertransportiert werden. Für vollauto­ matische Fertigungsstraßen sind diese Transportbehälter in ihren äußeren Abmessungen genormt und gehorchen beispielswei­ se dem SEMI-Standard. Dies gewährleistet, daß der Transport­ behälter auf den Fertigungsstraßen auch unterschiedlicher Hersteller einsetzbar ist. Ein solcher Transportbehälter muß einerseits einen sicheren Halt für die Wafer gewährleisten, darf diese nicht kontaminieren und muß genormte Abmessungen einhalten, damit die vollautomatische Handhabung einschließ­ lich Transport, Einstellen und Herausnehmen von Wafern sicher und ohne Gefahr eines Waferbruchs erfolgen kann. Insbesondere die automatischen Lade- und Entladevorgänge des Transportbe­ hälters in den Fertigungsanlagen stellen dabei hohe Anforde­ rungen an Maßhaltigkeit und Formbeständigkeit des Transport­ behälters.

Ein gattungsgemäßer und beispielsweise aus dem US-Patent US 4,949,848 bekannter Transportbehälter ist in Fig. 1 darge­ stellt. Zur Einhaltung der oben genannten hohen Anforderungen an Maßhaltigkeit und Formbeständigkeit besteht ein solcher Transportbehälter üblicherweise aus hochwertigen Spezial­ kunststoffen und ist einteilig und durch Spritzguß herge­ stellt. Vorgeschlagene Kunststoffe sind beispielsweise Polye­ theretherketon, PEEK, PFA-Teflon®, perfluoralkoxysubstuierte Polytetrafluorethylenkunststoffe oder andere geeignete inerte Kunststoffe, die zusätzlich noch besondere Eigenschaften be­ züglich geringer Ausgasung und Korrosionsbeständigkeit zei­ gen. Nachteilig an diesen Kunststoffen ist deren hoher Preis, der in Verbindung mit der hohen mechanischen Belastung und dem sich daraus ergebenden schnellen Verschleiß zu hohen Ko­ sten führt. Darüber hinaus ist ein solcher Transportbehälter vorzugsweise elektrisch leitend eingestellt, beispielsweise durch elektrisch leitende Füllstoffpartikel. Durch mechani­ sche Belastung, beispielsweise beim Transport des Behälters oder beim Be- oder Entladen der Wafer kommt es außerdem zu einem Abrieb der Kunststoffoberflächen, wobei die Füllstoff­ partikel freigelegt werden können, die in der Folge zu einer Partikel-Kontamination der Waferoberfläche führen, wobei Strukturierungsfehler und damit schadhafte Bauelemente die Folge sind. Ein hoher Abrieb reduziert außerdem die Maßhal­ tigkeit des Transportbehälters, so daß durch die automati­ schen Be- und Entladevorgänge die Bruchgefahr der nicht mehr exakt gehandelten Wafer erhöht wird. Dies hat einen höheren Waferbruch und damit weiter erhöhte Kosten zur Folge.

Aus der EP 0 692 816 A2 ist ein ähnlicher Transportbehälter bekannt, welcher zusätzlich mit einer Bodenplatte und einem Deckel dicht verschlossen werden kann. Als bevorzugte Mate­ rialien für den Grundkörper werden Polycarbonat, für Boden und Deckel dagegen PBT-Blockcopolymere in einer weichen Ma­ trix angegeben.

Ein weiterer Wafertransportbehälter der genannten Art ist aus der EP 0 692 817 A1 bekannt, der ebenfalls mit Bodenplatte und Deckel verschlossen werden kann. Der Grundkörper kann beispielsweise aus PBT-Kunststoff bestehen, der zum Herstel­ len einer Leitfähigkeit mit Carbonfasern gefüllt sein kann.

Aus der EP 0 571 678 A1 ist ebenfalls ein dreiteiliger Wafer­ transportbehälter bekannt, welcher im Deckel und im Bodenteil kissenartige Polsterelemente aufweist, die beim Transport zwischen die Wafer eingreifen. Die kissenförmigen Polsterele­ mente sind austauschbar mit dem Deckel bzw. dem Bodenteil verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Transportbe­ hälter für Wafer anzugeben, der kostengünstiger als die ge­ nannten einteiligen Spritzgußteile ist und der außerdem die genannten Anforderungen zum sicheren Wafertransport erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen gattungsgemä­ ßen Transportbehälter mit den Merkmalen von Anspruch 1 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.

Die Erfindung schlägt vor, den in seinen äußeren Abmessungen vorgegebenen Behälter nicht mehr einteilig aus einem Spritz­ gußteil zu fertigen, sondern aus unterschiedlichen Kunst­ stoffteilen zusammenzusetzen. So ist der Grundkörper des Transportbehälters aus einem ersten Kunststoffmaterial herge­ stellt, während die Auflageelemente (Anspruch 1) und/oder die Laufschienen (Anspruch 2) aus einem davon unterschiedlichen Kunststoff bestehen. Zusätzlich sind Auflageelemente und/oder Laufschienen über Befestigungselemente in einer lösbaren Wei­ se mit dem Grundkörper verbunden. Dies hat den Vorteil, daß die dem Verschleiß ausgesetzten Teile des Transportbehälters austauschbar sind, ohne daß nach deren Verschleiß ein voll­ ständiges Verwerfen des gesamten Transportbehälters erforder­ lich ist. Darüber hinaus können die funktionellen Teile und insbesondere die Verschleißelemente aus hochwertigem Kunst­ stoff gefertigt werden, der beispielsweise für den direkten Kontakt mit der Waferoberfläche geeignet ist. Das Material für die Laufschienen kann sich von dem Material für den Transportbehälter und die Auflageelemente unterscheiden und beispielsweise aus einem dritten Kunststoff bestehen. Die Auswahl eines dafür geeigneten Materials kann dann unter Ge­ sichtspunkten erfolgen, die sich von der Auswahl beispiels­ weise für die Auflageelemente stark unterscheiden kann. Auf diese Weise wird ein Transportbehälter erhalten, der in sei­ nen verschiedenen funktionellen Elementen optimal auf seinen Bestimmungszweck hin ausgebildet ist, ohne daß der gesamte Transportbehälter aus teuren Spezialkunststoffen gefertigt werden muß. Der Grundkörper kann aus einem mechanisch geeig­ neten kostengünstigen Material bestehen. Ein weiterer Kosten­ vorteil ergibt sich aus der verlängerten Lebensdauer des Grundkörpers, der durch die Erfindung keiner erhöhten mecha­ nischen Belastung mehr ausgesetzt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der für die Auflageelemente verwendete Kunststoff elektrisch lei­ tend eingestellt, beispielsweise mit Hilfe eines Füllstoffs aus elektrisch leitfähigen Partikeln. Der Kunststoff für die Auflageelemente ist beispielsweise und vorteilhaft aus Poly­ sulfan oder Polyetheretherketon ausgewählt.

Das Kunststoffmaterial für die Laufschienen, die einer hohen mechanischen Beanspruchung beim automatischen Transport über Förderstraßen ausgesetzt sind, kann beispielsweise auf hohe Abriebfestigkeit optimiert sein. Für einen solchen Zweck ist beispielsweise Polybutylenterephthlat PBT geeignet. Möglich und vorteilhaft ist es außerdem, die Laufschienen aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen, welches die Vibrationen beim Transport des Transportbehälters über die Förderstraßen min­ dert. Ein solcher Kunststoff ist daher insbesondere weich oder elastisch ausgeführt, wofür beispielsweise Polyamid ge­ eignet ist. Doch können auch andere Elastomere oder Weich­ kunststoffe eingesetzt werden oder die Auswahl unter einem anderen Optimierungsgesichtspunkt erfolgen.

Für die lösbare Befestigung von Laufschienen und Auflageele­ menten mit dem Grundkörper sind alle Arten herkömmlicher Be­ festigungen geeignet, die ein insbesondere einfaches und schnelles Befestigen und Lösen dieser Verbindung erlauben. Befestigungselemente können daher Verschraubungen, mittels steckbarer Stifte herstellbare Verbindungen oder gegenseitig ineinander einrastbare Rastelemente sein. Die lösbaren Ele­ mente, also die Auflageelemente und die Laufschienen bezie­ hungsweise deren Widerpart am Grundkörper sind so ausgestal­ tet, daß zur Befestigung ein gewisses Spiel vorhanden ist, welches eine Justierung beziehungsweise eine Nachjustierung der lösbaren Elemente erlaubt. Eine solche Justierung kann beispielsweise mit einer Lehre erfolgen. Damit gelingt es, die Wafer exakt im Transportbehälter zu platzieren. Die Auflagee­ lemente dürfen dabei weder zu viel noch zu wenig Spiel auf­ weisen, um sowohl ein exaktes Ergreifen der Wafer durch die automatische Anlage und eine verrutschsichere Lagerung der Wafer zu ermöglichen, als auch ein Verklemmen oder Verkanten der Wafer im Transportbehälter zu vermeiden, was ebenfalls zu Waferbruch führen kann.

Zur einfacheren und schnelleren Befestigung von Auflageele­ menten und Laufschienen sind sowohl am Grundkörper als auch den entsprechenden Teilen in der äußeren Form aufeinander ab­ gestimmte und gegenseitig formschlüssige Geometrien vorgese­ hen. Diese erlauben eine schnelle Positionierung, die auf­ grund des dann noch gegebenen Spiels mittels Nachjustierung auf den gewünschten exakten Wert nachgerichtet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen und der dazugehörigen zehn Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Transportbehälter

Fig. 2 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Grundkörper in verschiedenen Ansichten

Fig. 5 zeigt ein Auflageelement in perspektivischer An­ sicht und in Querschnittsansicht

Fig. 6 zeigt ein Auflageelement im Längsschnittdarstellung

Fig. 7 zeigt ein weiteres Auflageelement im Querschnitt

Fig. 8 zeigt eine Laufschiene in perspektivischer Darstel­ lung

Fig. 9 zeigt einen kompletten Transportbehälter im schema­ tischen Querschnitt.

Fig. 10 zeigt einen kompletten Transportbehälter in perspek­ tivischer Darstellung

Fig. 1 zeigt einen mit wenigen Wafern W bestückten bekannten Transportbehälter, der einstückig aus einem Kunststoffspritz­ teil gefertigt ist. Er besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper GK, welches kastenförmig oben offen ausgebildet ist. Zur Aufnahme der Wafer dienen Waferablagen WA, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten in Form von durchgän­ gigen Schlitzen im Grundkörper ausgeführt sind. Diese Schlit­ ze weisen im Querschnitt einen sägezahnähnliches Profil auf. Die auf der Innenseite mit den Schlitzen versehenen Seiten­ wände des Grundkörpers weisen seitlich Schlitze auf, die zum einfacheren Durchtritt von Flüssigkeiten geeignet sind, wel­ che in verschiedenen Verfahrensstufen zur Waferbehandlung eingesetzt werden können. Im unteren Bereich weist der Grund­ körper GK eine Laufschiene LS auf (in der Figur nicht darge­ stellt), in der Fachsprache auch als Runner bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Grundkörpers GK, welcher aus einem einheitlichen Kunststoffmaterial gefertigt ist, beispielsweise als Spritz­ gußteil. Dieser Grundkörper folgt in seinen äußeren Abmessun­ gen dem SEMI-Standard, ist oben offen gestaltet und besitzt weder eine Laufschiene noch ein Auflageelement für die Wafer. Der Grundkörper ist durch verschiedene Profile verwindungs­ steif und formbeständig ausgestaltet und weist insbesondere am oberen Rand von zwei Seitenwänden überstehende Haltela­ schen auf, die zur einfacheren manuellen Handhabung des Transportbehälters beziehungsweise des Grundkörpers geeignet sind. Ein weiterer Haltegriff HG ist auf der Rückwand RW des Grundkörpers GK angeordnet. Auf der Unterseite weist der Grundkörper zwei parallele Fußleisten auf, die sowohl zum Ab­ stellen des Grundkörpers als auch zur Führung des Transport­ behälters in einer Beförderungseinrichtung geeignet sind. Zur Aufnahme der Auflageelemente für die Wafer ist in den beiden Seitenwänden SW1 und SW2 je eine Ausnehmung A angeordnet, die zum Durchstecken, Positionieren und Befestigen von leisten­ förmigen Auflageelementen AE geeignet ist. Wie in der darge­ stellten Ausführung kann die Ausnehmung A hier als keilförmi­ ge Erhebungen ausgebildete Positionierelemente PEA aufweisen, die zur Grobpositionierung eines später einzuführenden Aufla­ geelements dienen.

Fig. 3 zeigt den Grundkörper in perspektivischer Darstellung von unten. Es sind im unteren Bereich der Seitenwand SW ver­ laufende Ausnehmungen für Befestigungselemente BEAU angedeu­ tet, an denen leistenförmige untere Auflageelemente befestigt werden können. Eine Auflageleiste AL für die spätere Lauf­ schiene verläuft parallel zu den Fußleisten und weist eine im wesentlichen parallel zu der durch die untere Kante der Fuß­ leisten FL gebildeten Auflageebene ausgerichtete Oberfläche auf. Auch hier sind Löcher angedeutet, die zur Aufnahme von Befestigungselementen BEL für die Laufschiene dienen. Ein weiteres Detail des erfindungsgemäßen Grundkörpers sind in der Fußleiste FL angeordnete Positionierelemente PEF angedeu­ tet, die die Form zweier in die untere Kante der Fußleiste eingelassener Kerben aufweisen. Im oberen Bereich der Sei­ tenwand SW1 (in der Figur unten dargestellt) befindet sich eine Ausnehmung A_o für das obere leistenförmige Auflageele­ ment. Für Befestigungselemente vorgesehene Löcher BEA_u dienen zur Befestigung der Auflageelemente, beispielsweise zur Auf­ nahme von Edelstahlschrauben als Befestigungselemente.

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Grundkörper in seitli­ cher Darstellung. Hier ist nochmals die obere Ausnehmung AA_u für die oberen Auflageelemente gut zu erkennen. Diese Ausneh­ mung weist hier vier keilförmige Positionierelemente PEA auf, die zur groben Vorpositionierung der Auflageelemente dienen. Die Auflageleiste AL für die Laufschiene verläuft nicht par­ allel zur Unterkante der Fußleisten FL beziehungsweise zur Befestigungsebene E, sondern ist mit einem Winkel von zirka 5° gegen die Ebene E geneigt. Dies führt dazu, daß der Trans­ portbehälter bei einer Auflage der Laufschienen auf För­ derelementen, beispielsweise auf Förderrollen um diese 5° ab­ gekippt ist. Dies hat den Vorteil, daß die in den Auflageele­ menten eingeschobenen Wafer W etwas verkippen und einen si­ cheren Halt beziehungsweise eine größere Auflagefläche in den Auflageelementen erhalten.

Fig. 5 zeigt ausschnittsweise ein Auflageelement in perspek­ tivischer Darstellung (Fig. 5a) beziehungsweise im schemati­ schen Querschnitt (Fig. 5b). Dieses Auflageelement AE weist annähernd parallel zueinander angeordnete keilförmige Rippen AZ auf, wobei zwischen je zwei Rippen AZ eine keilförmige Vertiefung zur Aufnahme eines Wafers ausgebildet ist. Insge­ samt ist es beispielsweise zur Aufnahme von 25 Wafern geeig­ net und weist dementsprechend 26 Rippen AZ auf.

Fig. 6 zeigt ausschnittsweise die rippenförmigen Elemente AZ im schematischen Längsschnitt. Die Rippen sind so abge­ schrägt, daß sie einen keilförmigen Ausschnitt zur Aufnahme des Wafers mit einem Innenwinkel WZ von circa 15° ergeben.

Fig. 7 zeigt einen weiteren Querschnitt durch die Rippe ei­ nes Auflageelements AE_o, das beispielsweise zum teilweisen Durchstecken durch die obere Ausnehmung AA_o geeignet ist. In dem Auflageelement AE_o sind Bohrungen BEA_o vorgesehen, die zur Aufnahme von Befestigungselementen für dieses obere lei­ stenförmige Auflageelement AE_o dienen.

In Fig. 8 ist eine Laufschiene LS schematisch dargestellt, die auf der im unteren Bereich der Seitenwand angeordnete Auflageleiste AL befestigt wird. Dazu weist sie Bohrung BEL auf, die zur Aufnahme von Befestigungselementen geeignet sind.

Nach dem Befestigen der Auflageelemente AE und der Laufschie­ nen LS am Grundkörper wird ein funktionsfähiger Transportbe­ hälter erhalten, der beispielsweise in Fig. 9 im schemati­ schen Querschnitt durch eine Waferebene dargestellt ist. Ein­ weiteres Ausführungsbeispiel mit leicht variierter Geometrie ist in Fig. 10 in perspektivischer Darstellung ausgeführt. Als Auflageelemente dienen hier zwei obere leistenförmige Auflageelemente AE_o, die in der dargestellten Ausführungsform von außen durch die entsprechende Ausnehmung in die Seiten­ wände des Grundkörpers GK eingesteckt sind. Die nach innen weisenden Rippen dienen zur seitlichen Halterung des Wafers W. In der dargestellten Ausführung sind auch die unteren Auf­ lageelemente AE_u leistenförmig ausgebildet und hier von innen im unteren Bereich der Seitenwand befestigt. Sämtliche vier Auflageelemente AE verlaufen zueinander parallel und damit parallel zur Befestigungsebene E. Damit ist gewährleistet, daß sämtliche eingeschobenen Wafer W auf einander entspre­ chenden Punkten des Umfangs gehalten auf gleicher Höhe über der Ebene E gehalten werden. Die von unten am Grundkörper GK befestigten Laufschienen LS weisen mit ihrer Hauptoberfläche in Richtung Befestigungsebene E. In Fig. 10 sind die Befe­ stigungselemente BEA_o für die oberen leistenförmigen Auflage­ elemente AE_o von außen zu erkennen.

In den Figuren wurde der erfindungsgemäße Transportbehälter anhand zweier detaillierter Ausführungsbeispiele dargestellt, welche nur beispielhaft mögliche Umsetzungen des erfindungs­ gemäßen Gedankens darstellen. So ist insbesondere die Form des Grundkörpers GK abwandelbar, wobei als Rahmenbedingungen nur die durch den SEMI-Standard vorgegebene Außenabmessung einzuhalten ist. Insbesondere können Seiten- und Rückwände des Grundkörpers durchbrochen sein, wie es beispielsweise aus dem Stand der Technik nach Fig. 1 bekannt ist. In den Aus­ führungsbeispielen sind vier leistenförmige Auflageelemente AE vorgesehen, deren Anzahl jedoch nicht auf Vier beschränkt ist. Möglich sind weitere Auflageelemente, die vorzugsweise ebenfalls kammförmig beziehungsweise mit sägezahnförmigem Querschnitt ausgebildet sind. Möglich ist es jedoch auch, ei­ nen Transportbehälter mit einer geringeren Anzahl an Auflage­ elementen vorzusehen, beispielsweise mit zwei oder drei Auf­ lageelementen. Für einen sicheren Halt der Wafer müssen diese Auflageelemente dann an geeigneten Positionen des Grundkör­ pers vorgesehen werden, und dann vorzugsweise größere Abmes­ sungen aufweisen. Die Befestigung von Auflageelementen AE und Laufschienen LS wurde ebenfalls nur beispielhaft angedeutet, möglich sind jedoch noch zahlreiche weitere Möglichkeiten der Befestigung. Auch ist es nicht erforderlich, obere Auflagee­ lemente AE_o von außen durchzustecken, möglich ist es auch, diese von innen zu befestigen. Auch die Positionierelemente PEA können beliebig ausgestaltet sein oder entfallen.

Claims (12)

1. Transportbehälter für Wafer,
mit einem oben offenen kastenförmigen Grundkörper (GK),
mit zwei Laufschienen (LS) an der Unterseite,
mit kammförmigen Auflageelementen (AE) für Wafer (W) an Innenseiten des Grundkörpers,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper aus einem einheitlichen ersten Kunststoff besteht, und daß die Auflageelemente leistenförmig mit im Querschnitt sägezahnähnlichem Profil ausgebildet sind und aus einem vom ersten Kunststoff unterschiedlichen, zweiten, höherwertigeren Kunststoff bestehen und über Befestigungselemente (BEA) lösbar mit dem Grundkörper (GK) an zumindest zwei gegenüberliegenden Innenseiten desselben verbunden sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, bei dem auch die Laufschienen (LS) aus einem vom Grundkörper unterschiedlichen Kunststoff bestehen und über Befestigungselemente (BEA) lösbar mit dem Grundkörper (GK) verbunden sind.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Auflageelemente (AE) aus einem zweiten, elek­ trisch leitend eingestellten Kunststoff ausgebildet sind.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Befestigungselemente (BEA) eine Verschraubung, einsteckbare Stifte oder gegenseitig einrastbare Rastelemente umfassen.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Laufschienen (LS) aus einem von erstem und zweitem Kunststoff unterschiedlichen dritten Kunststoff bestehen, der aus einem weichen oder elastischen und dadurch vibrationsdämpfenden oder einem abriebfesten Material ausgewählt ist.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zweite Kunststoff für die Auflageelemente (AE) aus Polysulfan oder Polyetheretherketon PEEK ausgewählt ist und mit elektrisch leitfähigen Partikeln gefüllt ist.

7. Behälter nach Anspruch 6, bei dem der zweite Kunststoff für die Auflageelemente (AE) mit Ruß oder Graphit gefüllt ist.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Laufschienen (LS) zur Vibrationsdämpfung aus Polyamid oder zur Maximierung der Verschleißbeständigkeit aus Poylbutylenterephthalat PBT ausgebildet sind.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei die Befestigungselemente (BEA) für die Auflageelemente (AE) und/oder die Laufschienen (LS) ein Spiel aufweisen, das eine relative Justierung zum Grundkörper (GK) erlaubt.

10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem Grundkörper (GK), Laufschienen (LS) und Auflageelemente (AE) durch Spritzguß gefertigt sind.

11. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Grundkörper (GK) aus Polycarbonat oder Polybutylenterephtalat PBT ausgebildet ist.

12. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem pro Transportbehälter vier Auflageelemente (AE) vorgesehen sind.