DE102008047597A1

DE102008047597A1 - Kinematic pin for use in wafer loading and unloading unit of load-port package centering system in semiconductor manufacturing device, has base plate with opening at front surface, where head has spherical surface

Info

Publication number: DE102008047597A1
Application number: DE200810047597
Authority: DE
Inventors: Günter Brunner; Johann Rothenaicher
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-07-22

Abstract

The kinematic pin (11) has a base plate with an opening (31) at a front surface, where a head has a spherical surface. The head is mounted in the opening of the base plate in a pivoted manner. The dimensions of the head are designed, such that the head is kinematically connected with an extension attached at a surface of a container for receiving of semiconductor wafers. The head and the base plate are made of polyetheretherketone. An independent claim is also included for a load-port package centering system for use in a wafer processing system.

Description

Die Erfindung betrifft Pins zur kinematischen Kopplung von Waferbehältern an Be- und Entladestationen von Waferbearbeitungsanlagen. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Loadport-Hordenzentriersystem zur Verwendung in Waferbearbeitungsanlagen.The The invention relates to pins for the kinematic coupling of wafer containers at loading and unloading stations of wafer processing plants. Furthermore The invention also relates to a loadport Hordenzentriersystem for Use in wafer processing equipment.

Die Herstellung von Halbleiterscheiben, insbesondere von Siliciumscheiben, bekanntlich auch Wafer genannt, umfasst eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten. Üblicherweise wird zu Beginn ein Einkristall aus Halbleitermaterial gewachsen, der zumeist eine zylindrische Form aufweist. Dieser Einkristall wird in Scheiben zertrennt, wobei die Scheiben anschließend mechanisch (Schleifen, Läppen, Kantenverrunden), chemomechanisch (Polieren) und chemisch (Reinigen, Ätzen) bearbeitet werden, um insbesondere Scheiben mit perfekt plan-parallelen Flächen, defektfreien Kanten und guter Geometrie (Ebenheit) zu erhalten. Oftmals erfolgen des weiteren thermische Behandlungen der Halbleiterscheiben, um die Kristalleigenschaften zu beeinflussen (z. B. Gettern von metallischen Kontaminationen durch Sauerstoffpräzipitate) oder um die Halbleiterscheibe mit einer epitaktischen Schicht zu versehen.The Production of semiconductor wafers, in particular silicon wafers, Also known as wafer, includes a variety of processing steps. Usually At the beginning, a single crystal of semiconductor material is grown, which usually has a cylindrical shape. This single crystal is cut into slices, with the slices afterwards mechanical (grinding, lapping, edge rounding), chemo-mechanical (Polishing) and chemically (cleaning, etching) are processed, in particular slices with perfectly plan-parallel surfaces, defect-free edges and good geometry (evenness). Often, further thermal treatments of the semiconductor wafers, to influence the crystal properties (eg gettering of metallic contamination by oxygen precipitates) or to the semiconductor wafer with an epitaxial layer Mistake.

All diese Bearbeitungsschritte erfordern ganz spezielle Maschinen und Anlagen. Es ist also notwendig, die Halbleiterscheiben nach Beendigung eines Bearbeitungsschritts z. B. an einer Poliermaschine zu einer anderen Anlage, z. B. einem Ofen zur thermischen Behandlung zu transportieren. Der Transport der Halbleiterscheiben erfolgt dabei üblicherweise in speziell zu diesem Zweck erhältlichen Transportbehältern, die entweder manuell auf Wägen oder mittels eines automatischen Transportsystems von einer Anlage zur anderen gebracht werden. Bei diesen Transportbehältern kann es sich um Kassetten, Boxen, Schalen oder Boote handeln, die zur Aufnahme von Halbleiterscheiben geeignet sind (übliche Bezeichnungen sind z. B. Open cassette, FOUP, FOSB usw.). FOSB steht für „Front Opening Shipping Box”. Ein derartiger Behälter ist beispielsweise in der US 6,581,264 beschrieben. FOUP steht für „Front Opening Unified Pod”, die mit der Entwicklung der 300 mm-Wafertechnologie die zuvor für kleinere Waferdurchmesser verwendeten SMIF („Standard Mechanical InterFace”) ersetzten.All these processing steps require very special machines and systems. It is therefore necessary, the semiconductor wafers after completion of a processing step z. B. on a polishing machine to another system, eg. B. to transport a furnace for thermal treatment. The transport of the semiconductor wafers usually takes place in specially available for this purpose transport containers, which are brought either manually on weighers or by means of an automatic transport system from one system to another. These transport containers may be cassettes, boxes, trays or boats suitable for receiving semiconductor wafers (common names include, for example, open cassette, FOUP, FOSB, etc.). FOSB stands for "Front Opening Shipping Box". Such a container is for example in the US 6,581,264 described. FOUP stands for "Front Opening Unified Pod" which, with the development of 300 mm wafer technology, replaced the SMIF ("Standard Mechanical InterFace") previously used for smaller wafer diameters.

Aufgrund der zumeist parallelen Anordnung der Scheiben in einer Reihe in solchen Behältern werden diese oftmals auch Horden genannt. Das Design der Behälter ist u. a. in den SEMI („Semiconductor Equipment and Materials International”)-Normen SEMI E15 und E19 spezifiziert.Due to the mostly parallel arrangement of the discs in a row in such containers, these are often called hordes. The design of the containers is among others in the SEMI ("Semiconductor Equipment and Materials International") - standards SEMI E15 and E19 specified.

Um ein reibungsloses Be- und Entladen der Transportbehälter bzw. der Anlagen, an denen die Halbleiterscheiben bearbeitet werden sollen, zu gewährleisten, umfassen die Anlagen üblicherweise spezielle Entladestationen. Die Entnahme von Halbleiterscheiben aus dem auf der Entladestation befindlichen Transportbehälter erfolgt zumeist automatisch mittels speziellen Greifern, Vakuumsaugern u. ä.Around a smooth loading and unloading of the transport container or the plants where the semiconductor wafers are processed To ensure that the equipment usually includes special Unloading stations. The removal of semiconductor wafers from the on the unloading station located transport container takes place usually automatically by means of special grippers, vacuum cups u. ä.

Aufgrund des weitgehend robotergesteuerten Waferhandlings sollen die Transportbehälter möglichst exakt ausgerichtet und vor allem zentriert auf der Entladestation platziert werden, um Handlingsfehler zu vermeiden.by virtue of the largely robot-controlled wafer handling should the transport container as possible precisely aligned and, above all, centered on the unloading station be placed to avoid handling errors.

Dies wird durch kinematische Kopplung von Behälter und Entladestation versucht zu erreichen.This is achieved by kinematic coupling of container and unloading station tried to reach.

Kinematische Kopplung beschreibt grundsätzlich Vorrichtungen, die es ermöglichen, Bauteile bezüglich ihrer kinematischen Freiheitsgrade zu beschränken („Confinement”). Ein typisches Beispiel für eine kinematische Kopplung besteht aus drei oder mehreren radialen z. B. V-förmigen Öffnungen (Löcher, „Holes”) in einem ersten Bauteil, die mit den ebenfalls wenigstens drei auf einem Stift („Pin”) sitzenden Halbkugeln eines zweiten Bauteils ineinandergreifen. Jede Hemisphäre hat zwei Kontaktpunkte; insgesamt gibt es bei drei Stift-Loch bzw. Pin-Hole-Kopplungen also sechs Kontaktpunkte, genug um alle sechs Freiheitsgrade des zu fixierenden Bauteils zu beschränken.kinematic Coupling basically describes devices that use it allow components with respect to their kinematic degrees of freedom confinement. A typical one Example of a kinematic coupling consists of three or more radial z. B. V-shaped openings (Holes, "holes") in a first component, the with at least three on a pin ("pin") seated hemispheres of a second component interlock. each Hemisphere has two contact points; altogether there are three pin-hole or pin-hole couplings so six contact points, enough for all six degrees of freedom of the component to be fixed restrict.

Die Be- und Entladestationen in der Halbleiterindustrie (in der Fachwelt auch „load ports” genannt) enthalten zu diesem Zweck üblicherweise kinematisch gekoppelte Stifte bzw. Pins („kinematic coupling Pins”). Durch diese Pins soll die exakte Positionierung der Behälter gewährleistet werden. In die Transportbehälter sind üblicherweise drei V-förmige Vertiefungen eingearbeitet, die die ebenfalls drei Pins aufnehmen. Die Pins bestehen üblicherweise aus Metall, während die Transportbehälter aus Kunststoff gefertigt sind. Die SEMI-Norm SEMI E57-0600 (Reapproved 0305) beschreibt die mechanische Spezifikation der kinematischen Kopplung zur Ausrichtung und zur Halterung von Scheibenbehältern speziell für die 300 mm-Technologie. Ein entsprechendes Kinematic Coupling-System ist beschrieben in WO 03/041937 A1 wie auch in WO 02/44060 A1 , vgl. 1.The loading and unloading stations in the semiconductor industry (also referred to in the art as "load ports") usually contain kinematic-coupled pins or pins ("kinematic coupling pins") for this purpose. These pins are to ensure the exact positioning of the container. In the transport container usually three V-shaped recesses are incorporated, which also accommodate the three pins. The pins are usually made of metal, while the transport containers are made of plastic. The SEMI standard SEMI E57-0600 (Reapproved 0305) describes the mechanical specification of kinematic coupling for aligning and holding disk containers specifically for 300mm technology. A corresponding kinematic coupling system is described in WO 03/041937 A1 as well as in WO 02/44060 A1 , see. 1 ,

EP 0778586 A1 zeigt in 6 ebenfalls ein Kinematic-Coupling System mit Pins 101a-c und Vertiefungen 120d-f. In 3 dieser Patentanmeldung sind verschiedene Formen von Pins dargestellt (sphärisch, konisch bzw. Kegelstumpf oder Pyramidenstumpf). EP 0778586 A1 shows in 6 also a kinematic coupling system with pins 101a-c and recesses 120d-f. In 3 various forms of pins are shown in this patent application (spherical, conical or truncated cone or truncated pyramid).

Es hat sich nun gezeigt, dass es bei den im Stand der Technik bekannten Entladestationen und Transportbehältern des Öfteren zu Störungen kommt, da die Transportbehälter nicht die korrekte Position auf der Entladestation einnehmen, indem sie nicht zentriert, sondern z. B. schief aufsitzen. Wird diese Störung nicht rechtzeitig erkannt, ergeben sich möglicherweise bei der gesamten Horde Schäden an den Scheiben beim Zugriff der Roboter und Aufnahme der Scheiben durch den Greifer (Kratzer, Brüche, Aufnahmefehler). Ein automatisches Erkennen solcher Störungen ist im Stand der Technik nicht möglich, da die Loadports üblicherweise Druckstifte aufweisen, die unabhängig davon, ob die Transportbehälter korrekt aufsitzen oder zentriert sind, nur das Vorhandensein eines Transportbehälters zu erkennen ermöglichen, indem diese Druckstifte von den Transportbehältern nach unten gedrückt werden.It has now been found that there are often disturbances in the unloading stations and transport containers known in the prior art comes because the transport container not take the correct position on the unloading station by not centered, but z. B. crooked. Failure to detect this fault in time may result in damage to the discs throughout the horde when the robots access the discs and pick up the discs (scratches, breaks, picking errors). An automatic detection of such disturbances is not possible in the prior art, since the loadports usually have pressure pins that, regardless of whether the transport containers are correctly seated or centered, allow only the presence of a transport container to recognize by these pressure pins from the transport containers down be pressed.

Damit stellte sich dem Erfinder die Aufgabe, nach den Ursachen dieser Störungen zu suchen und das Equipment entsprechend zu modifizieren, so dass sich derartige Fehler vermeiden lassen.In order to the inventor set himself the task, after the causes of this Looking for faults and modifying the equipment accordingly, so that such mistakes can be avoided.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.These Task is solved by the invention.

Die im Stand der Technik beobachteten Probleme sind auf unterschiedliche Reibungskoeffizienten von Transportbehälter-Material (Kunststoff) und Metallpin zurückzuführen. FOUPs bestehen üblicherweise aus Polycarbonaten, Kohlenstoffpulver und gemahlenem Fiberglas. Open Cassettes (OC) bestehen aus Poylethersulfon (PES). FOSBs bestehen meist entweder aus Polycarbonaten, evtl. mit geringem Anteil an PTFE (Polytetrafluorethylen, „Teflon”) oder Farbstoffen (z. B. weiß), oder aus Polybutylenterephthalat (PBT).The Problems observed in the prior art are different Coefficient of friction of transport container material (plastic) and metal pin. FOUPs usually exist made of polycarbonates, carbon powder and ground fiberglass. Open Cassettes (OC) consist of polyethersulfone (PES). FOSBs mostly exist either made of polycarbonates, possibly with a small proportion of PTFE (polytetrafluoroethylene, "Teflon") or Dyes (eg white), or polybutylene terephthalate (PBT).

Zwischen Metallpin gemäß Stand der Technik (einteiliger Metallstift) und Vertiefung des Transportbehälters herrscht Haft- bzw. Gleitreibung. Dabei spielt auch das Eigengewicht des Transportbehälters eine entscheidende Rolle.Between Metal pin according to the prior art (one-piece Metal pin) and depression of the transport container prevails Adhesive or sliding friction. It also plays the weight of the Transport container a crucial role.

Der Erfinder hat erkannt, dass sich die Unterschiede in den Reibungskoeffizienten durch eine Oberflächenbeschichtung der Metallpins, z. B. Beschichtung mit Fluorkunststoffen wie PTFE (Polytetrafluorethylen), PFA (Perfluoralkoxylalkan) oder FEP (Perfluorethylenpropylen), durch Verwendung eines anderen Pin-Materials wie z. B. PEEK (Polyetheretherketon) oder POM (Polyoxymethylen, auch Acetal oder Polyacetal) vermindern lassen, wodurch Reibung und Adhäsion zwischen Horde und Loadport ebenfalls reduziert werden. Die Verwendung von PEEK und PTFE ist aber auch bereits aus WO 03/041937 A1 bekannt.The inventor has recognized that the differences in the coefficients of friction are due to a surface coating of the metal pins, e.g. B. coating with fluoroplastics such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (Perfluoralkoxylalkan) or FEP (Perfluorethylenpropylen), by using a different pin material such. As PEEK (polyetheretherketone) or POM (polyoxymethylene, also acetal or polyacetal) can be reduced, whereby friction and adhesion between the horde and load port are also reduced. The use of PEEK and PTFE is also already out WO 03/041937 A1 known.

Als besonders vorteilhaft und bislang nicht dem Stand der Technik zuzurechnen oder durch ihn nahegelegt, wird jedoch ein neu entwickelter mehrteiliger Pin angesehen, der die bislang beobachtete Haft- bzw. Gleitreibung in Rollreibung überführen lässt, indem Radkopf- bzw. Drehkopfpins zur Anwendung kommen, der es aber darüber hinaus auch ermöglicht, unterschiedliche Materialien bzw. Beschichtungen einzusetzen und somit eine höhere Flexibilität gewährleistet.When particularly advantageous and not yet attributable to the prior art or suggested by him, however, is a newly developed multipart Pin considered that the previously observed adhesive or sliding friction in rolling friction, by Radkopf- or turret pins are used, but it about it also allows different materials or Use coatings and thus a higher flexibility guaranteed.

Rollreibung oder Rollwiderstand entsteht bekannterweise beim Rollen (Abwälzen) eines Körpers auf einer Unterlage (Wälzbahn). Wenn die Haftreibung zwischen Körper und Unterlage größer ist als die Summe der übrigen im Auflagepunkt auf den Körper wirkenden tangentialen Kräfte, dann rollt der Körper ohne Schlupf, und es wirkt auf ihn reine Rollreibung; bei Gleitschlupf kommen Gleitreibungsanteile dazu.rolling friction or Rolling resistance is known to occur when rolling (rolling) a body on a base (Wälzbahn). When the stiction between body and underlay gets bigger is the sum of the rest in the point of contact with the body acting tangential forces, then the body rolls without slippage, and it works on him pure rolling friction; with slip come sliding friction shares.

In ihrer idealisierten Form ist rollende Bewegung reibungs- und damit verlustfrei. Die Reibungsverluste beim Rollen entstehen durch die Deformation der nicht ideal starren Körper (Energieverlust durch Dissipation im Material).In In its idealized form, rolling motion is frictionless and so on lossless. The friction losses during rolling arise through the Deformation of not ideal rigid bodies (energy loss through Dissipation in the material).

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass unabhängig vom verwendeten Hordentyp (Kassette, Box usw.) die Horde selbsttätig ihre korrekte, selbst-zentrierte Position auf dem Loadport einnimmt und Störfälle durch unkorrekt sitzende Horden vermieden werden, wenn erfindungsgemäße Pins zur kinematischen Kopplung verwendet werden.It has now surprisingly found that independent the horde used automatically by the used type of box (cassette, box etc.) its correct, self-centered position on the loadport and incidents caused by incorrectly sitting hordes be avoided when pins according to the invention kinematic coupling can be used.

Bei Tests verschiedener Pin-Materialien und Rad- bzw. Drehkopfausführungen hat sich ergeben, dass eine Bestückung des Loadports mit einem Drehkopfpin und zwei Radkopfpins, wobei als Pin-Material jeweils PEEK zum Einsatz kommt, insbesondere bei manuellem Beladen der Loadports mit Transportbehältern ganz besonders vorteilhaft ist: der Operator setzt den Transportbehälter zunächst auf einem im vorderen Bereich des Loadports angebrachten Drehkopfpin auf (Kopplung zwischen v-förmiger Öffnung und Drehkopfpin) und bringt dann die beiden Radkopfpins in die beiden anderen v-förmigen Öffnungen des Transportbehälters ein.at Tests of various pin materials and wheel or rotary head designs has emerged that equipping the loadport with a turret pin and two Radkopfpins, where as pin material respectively PEEK is used, especially when manually loading the loadports with transport containers is particularly advantageous: the Operator first sets up the transport container a turret pin attached to the front of the loadport on (coupling between V-shaped opening and Drehkopfpin) and then brings the two Radkopfpins in the two other v-shaped openings of the transport container one.

Erfolgt die Bestückung der Loadports automatisch, z. B. indem ein Roboter den Transportbehälter von oben auf den Loadport setzt, ist die Verwendung von drei Radkopfpins ganz besonders bevorzugt.He follows the loading of the loadports automatically, z. B. by a Robot transport container from above on the loadport is the use of three Radkopfpins is particularly preferred.

Die Erfindung betrifft daher zum einen neue Pins zur Verwendung in Loadports und zum anderen ein Loadport-Horden-Zentriersystem.The The invention therefore relates, on the one hand, to new pins for use in loadports and on the other hand a loadport hurdle centering system.

Der erfindungsgemäße kinematische Pin zur Verwendung in Wafer Be- und Entladestationen von Anlagen zur Halbleiterfertigung, umfassend einen Grundkörper und einen Kopf, wobei der Grundkörper eine Öffnung an einer Stirnfläche aufweist, der Kopf eine sphärische Oberfläche aufweist und in der Öffnung des Grundkörpers drehbar gelagert ist, wobei der Kopf in seiner Dimensionierung so gestaltet ist, dass er sich mit einer an einer Oberfläche eines Behälters zur Aufnahme von Halbleiterscheiben angebrachten Vertiefung kinematisch koppeln lässt.The kinematic pin according to the invention for use in wafer loading and unloading stations of plants for semiconductor production, comprising a base body and a head, wherein the base body has an opening on an end face, the head has a spherical surface and is rotatably mounted in the opening of the base body, wherein the head is dimensioned in such a way that it can be kinematically coupled with a mounted on a surface of a container for receiving wafers recess.

Vorzugsweise handelt es sich beim Kopf des Pins um eine Scheibe bzw. ein Rad („Radkopf-Pin”), vgl. 2. Aufgrund seiner speziellen Konstruktion lässt sich ein derartiger Pin auch als Rollen-Pin bezeichnen. Die Vertiefungen der Behälter zur Aufnahme von Halbleiterscheiben weisen üblicherweise eine V-förmige Form auf. Die Konstruktion der Radkopfpins stellt sicher, dass das Rad in der V-förmigen Öffnung des Behälters zum Querschnitt des z. B. zylindrischen Grundkörpers einen rechten Winkel einnimmt oder anders ausgedrückt, dass die beiden Kontaktpunkte bzw. -linien mit der Spitze des V-förmigen Vertiefung ein gleichschenkliges Dreieck bilden.The head of the pin is preferably a disk or a wheel ("wheelhead pin"), cf. 2 , Due to its special construction, such a pin can also be called a roller pin. The recesses of the containers for receiving semiconductor wafers usually have a V-shaped form. The design of the Radkopfpins ensures that the wheel in the V-shaped opening of the container to the cross section of z. B. cylindrical body occupies a right angle or, in other words, that the two contact points or lines with the top of the V-shaped recess form an isosceles triangle.

Es ist aber auch bevorzugt, als Kopf des Pins ein konusförmiges Bauteil in der Art eines Drehkopfs zu verwenden („Drehkopf-Pin”), vgl. 3.However, it is also preferred to use a cone-shaped component in the manner of a rotary head as the head of the pin ("turret pin"), cf. 3 ,

Vorzugsweise ist der Pin beider Varianten auf dem Loadport verschraubt oder eingepresst.Preferably the pin of both variants is bolted or pressed on the loadport.

Bevorzugt ist es, eine entsprechende Bohrung im unteren Teil des Pins vorzusehen, die ein Gewinde umfasst „drilled and threaded-Typ”). Die Art der Befestigung auf dem Loadport entspricht im Wesentlichen dem Stand der Technik, wie er schematisch in 1a) gezeigt ist.It is preferred to provide a corresponding bore in the lower part of the pin, which includes a thread "drilled and threaded type"). The type of attachment to the load port essentially corresponds to the prior art, as shown schematically in FIG 1a ) is shown.

Ebenfalls bevorzugt ist es jedoch, ein zusätzliches zylindrisches Bauteil im unteren, dem Pinkopf gegenüberliegenden Bereich vorzusehen, welches mit einem Gewinde versehen ist („Schrauben-Typ”).Also it is preferred, however, an additional cylindrical Component in the lower, the Pinkopf opposite area provided which is threaded ("screw type").

Pins, die in den Loadport eingepresst werden, sind ebenso bevorzugt. Diese umfassen einen Passbolzen, während die Loadports entsprechende Passöffnungen beinhalten.pins, which are pressed into the loadport are also preferred. These include a dowel pin, while the loadports corresponding passport openings include.

Die Befestigung der scheiben- oder konusförmigen beweglichen Teile erfolgt derart, dass ein leichter Austausch dieser Teile möglich ist, so dass je nach Anwendung abhängig vom verwendeten Scheibenbehälter (FOUP, FOSB, Open Cassette) und je nach Anlagen- und Loadporttyp ein Austausch des Pinkopfes (Scheibe, Konus, Material) ohne großen Aufwand zu bewerkstelligen ist.The Attachment of the disc or cone-shaped movable Parts are made such that easy replacement of these parts possible is, depending on the application depending on the used Disc container (FOUP, FOSB, Open Cassette) and depending on Plant and load port type a replacement of the Pinkopfes (disc, cone, Material) can be accomplished without great effort.

Vorzugsweise wird der Pinkopf mittels Nuten auf dem Pingrundkörper gehalten. Jede bekannte Art der Befestigung des Pinkopfes, die eine Roll- bzw. Drehbewegung des Pinkopfes gewährleistet, ist ebenso geeignet.Preferably The Pinkopf is held by grooves on the Pingrundkörper. Any known type of attachment of the Pinkopfes, a rolling or ensures rotational movement of the Pinkopfes is the same suitable.

Erfindungswesentlich ist die Beweglichkeit des Pinkopfes und die Mehr-, mindestens Zweiteiligkeit des Pins.essential to the invention is the mobility of the Pinkopfes and the multi, at least bipartite of the pin.

Dies sind die unterscheidenden, Patent begründenden Merkmale im Vergleich zum Stand der Technik, in dem die Pins für Loadports stets ohne bewegliche Pinköpfe gestaltet sind, zumal die Pins im Stand der Technik zwar mitunter auch Köpfe mit sphärischen Flächen umfassen, die jedoch unbeweglich und nicht austauschbar sind (einteilige Pins).This are the distinctive, patent-based features compared to the prior art in which the pins for Loadports are always designed without moving pimples, especially since the pins in the prior art sometimes heads with spherical surfaces, but they are immovable and are not interchangeable (one-piece pins).

Die Scheibenbehälter-Vertiefungen weisen vorzugsweise eine V-förmige Form auf. Dies entspricht dem Stand der Technik handelsüblicher FOUPs und FOSBs, z. B. wie beim Modell F300-1003 von Entegris, Inc. oder dem 300 mm FOUP von Shin-Etsu Polymer Co., Ltd., die beide der Norm SEMI E47.1/E62 entsprechen.The disc container recesses preferably have a V-shaped form. This corresponds to the state of the art commercial FOUPs and FOSBs, z. As in the model F300-1003 from Entegris, Inc. or the 300 mm FOUP from Shin-Etsu Polymer Co., Ltd., both of which Standard SEMI E47.1 / E62 correspond.

Das erfindungsgemäße Loadport-Horden-Zentriersystem umfasst eine Oberfläche einer Wafer Be- und Entladestation, auf der wenigstens drei kinematische Pins nach Anspruch 1 angebracht sind, geeignet zur präzisen kinematischen Kopplung der Oberfläche der Be- und Entladestation und einer Oberfläche eines Behälters zur Aufnahme von Halbleiterscheiben, wobei die wenigstens drei auf der Oberfläche der Be- und Entladestation angebrachten kinematischen Pins mit den wenigsten drei auf der Oberfläche des Behälters zur Aufnahme von Halbleiterscheiben vorhandenen Vertiefungen zusammenwirken.The inventive loadport hurdle centering comprises a surface of a wafer loading and unloading station, on which at least three kinematic pins according to claim 1 are mounted, suitable for precise kinematic coupling of the surface the loading and unloading station and a surface of a container for receiving semiconductor wafers, wherein the at least three the surface of the loading and unloading station attached kinematic Pins with the least three on the surface of the container cooperate to accommodate semiconductor wafers existing depressions.

Der verwendete Loadport (ohne Pins) entspricht dem Stand der Technik, z. B. dem System Fixload^TM der Fa. Brooks Automation Inc., dem 300 mm FOUP Load Port der Fa. Kensington Laboratories LLC oder dem FOUP Load Port TAS300 von TDK Corp., die allesamt SEMI E15.1 entsprechen.The load port used (without pins) corresponds to the prior art, for. Brooks Automation Inc.'s Fixload ^™ system, Kensington Laboratories LLC's 300mm FOUP Load Port or TDK Corp.'s FOUP Load Port TAS300, all of them SEMI E15.1 correspond.

Erfindungswesentlich ist, dass die bislang verwendeten Pins (vgl. 1) nach SEMI E57 durch erfindungsgemäße Pins ersetzt werden.Essential to the invention is that the previously used pins (see. 1 ) to SEMI E57 be replaced by pins according to the invention.

In SEMI E57 wird von 6 kinematischen Pins gesprochen, die in Zweierpaaren auf dem Loadport angeordnet sind. Es werden aber auch im Stand der Technik üblicherweise je nach Anwendung jeweils nur drei kinematische Pins verwendet, entweder die drei äußeren oder die drei inneren Pins.In SEMI E57 is spoken by 6 kinematic pins, which are arranged in pairs of two on the load port. However, depending on the application, in each case only three kinematic pins are used in the prior art, either the three outer pins or the three inner pins.

Die Befestigung der Pins in den Loadport-Öffnungen erfolgt mittels Verschrauben oder Einpressen, weitgehend analog zum Stand der Technik.The Fixing the pins in the loadport openings done by screwing or pressing, largely analogous to the state of the technique.

Erfindungswesentlich für das neue Loadport-Zentriersystem ist die Beweglichkeit der Pinköpfe nach Anspruch 1. Es handelt sich um Pins mit einer beweglichen Scheibe bzw. einem Rad oder einem Drehkopf (allgemein: bewegliches Bauteil mit sphärischer Oberfläche).Essential to the invention for the new loadport centering is the mobility of the pigtails according to claim 1. These are pins with egg ner movable disk or a wheel or a rotary head (in general: movable component with a spherical surface).

Ganz besonders bevorzugt ist, jeweils zwei Radkopf-Pins und einen Drehkopf-Pin zu verwenden.All Particularly preferred is in each case two wheel head pins and a rotary head pin to use.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist ein besonderer Vorteil auch des neuen Loadport-Systems, dass die leichte Austauschbarkeit der Pinköpfe eine leichtere Handhabbarkeit und eine höhere Flexibilität gewährleistet.As mentioned earlier, a special advantage is also the new loadport system that the easy interchangeability of the Pink pots easier handling and a higher Flexibility guaranteed.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre unterscheidenden Merkmale gegenüber dem Stand der Technik anhand von Figuren erläutert.in the Following are the invention and its distinguishing features compared with the prior art explained with reference to figures.

1 zeigt schematische Darstellungen zweier handelsüblicher Formen von Kinematic Pins, wie sie von der Fa. Brooks Automation Inc. unter der Bezeichnung „KP-3000 300 mm Kinematic Coupling Pins” mit Loadports für 300 mm-Wafer-Produktionsanlagen vertrieben werden. 1 shows schematic representations of two commercial forms of Kinematic Pins, as sold by the company. Brooks Automation Inc. under the name "KP-3000 300 mm Kinematic Coupling Pins" with load ports for 300 mm wafer production equipment.

1a) zeigt einen Pin 11 mit Gewindebohrung (nicht dargestellt), der mittels einer Schraube 41 in einer Öffnung 31 von Loadport 21 befestigt wird. 1a ) shows a pin 11 with threaded hole (not shown) by means of a screw 41 in an opening 31 from loadport 21 is attached.

1b) zeigt einen Pin 11, der in eine entsprechende Öffnung 31 des Loadport 21 gepresst wird. 1b ) shows a pin 11 which is in a corresponding opening 31 the loadport 21 is pressed.

Beim Gewinde-Pin umfasst der Loadport beispielsweise eine 1 mm tiefe Bohrung mit 12 mm Durchmesser für eine 8 mm-Gewindeschraube.At the Threaded pin, the loadport includes, for example, a 1 mm deep 12 mm diameter hole for an 8 mm threaded screw.

Beim Press-Pin umfasst der Loadport eine gebohrte Passöffnung von 0.375 mm Durchmesser, in die der einen Passbolzen enthaltende Pin gepresst wird.At the Press pin, the loadport includes a drilled fitting opening of 0.375 mm diameter, in which the one fitting bolt containing Pin is pressed.

2 zeigt einen Pin gemäß erster Ausführungsform („Rollen- bzw. Radkopf-Pin”). 2 shows a pin according to the first embodiment ("wheel head pin").

Der Pin 52 beinhaltet einen Rollen- bzw. einen Radkopf 62, einen zylindrischen Grundkörper 82 sowie eine Gewindeschraube 92, geeignet zum Verschrauben des Pins 52 in einem Loadport gemäß Stand der Technik.The pin 52 includes a roller or a wheel head 62 , a cylindrical body 82 as well as a threaded screw 92 , suitable for screwing the pin 52 in a loadport according to the prior art.

Beispiel:Example:

Es handelt sich z. B. um eine M8x1 Gewindeschraube. Der zylindrische Grundkörper 82 hat einen Durchmesser von 12 mm. Die Gesamtlänge des Pins 52 beträgt 60 mm. Der Rollen bzw. Rad-Kopf 62 weist ebenfalls einen Durchmesser von 12 mm auf. Die Oberfläche des Radkopfs 62 ist gekrümmt (Krümmungsradius 15 mm).It is z. B. a M8x1 threaded screw. The cylindrical body 82 has a diameter of 12 mm. The total length of the pin 52 is 60 mm. The wheels or wheel head 62 also has a diameter of 12 mm. The surface of the wheel head 62 is curved (radius of curvature 15 mm).

Radkopf 62 ist mittels Nieten 72 am zylindrischen Grundkörper 82 von Pin 52 befestigt. Andere Befestigungsarten, die eine Drehbewegung von Radkopf 62 ermöglichen, sind ebenfalls denkbar. Erfindungswesentlich ist schließlich, dass die Haftreibung gemäß Stand der Technik in Rollreibung übergeführt wird. Wie dies im Einzelnen durch das Design der kinematischen Pins bzw. der Pinköpfe bewerkstelligt wird, bleibt dem Fachmann überlassen. Daher sollten die in dieser Anmeldung beschriebenen, besonders geeigneten Ausführungsformen nur Beispiele darstellen und den grundlegenden Erfindungsgedanken in keiner Weise einschränken.wheel head 62 is by riveting 72 on the cylindrical base body 82 from pin 52 attached. Other types of fastening, a rotary motion of wheel head 62 allow, are also possible. Finally, it is essential to the invention that the static friction according to the prior art is converted into rolling friction. How this is done in detail by the design of the kinematic pins or the potholes, is left to the expert. Therefore, the particularly suitable embodiments described in this application should only serve as examples and in no way limit the basic spirit of the invention.

3 zeigt einen Pin gemäß zweiter Ausführungsform („Drehkopf-Pin”). 3 shows a pin according to the second embodiment ("turret pin").

Der Pin 53 umfasst einen Drehkopf 63, einen zylindrischen Grundkörper 83 sowie eine Gewindeschraube 93, geeignet zum Verschrauben des Pins 53 in einem Loadport gemäß Stand der Technik.The pin 53 includes a turret 63 , a cylindrical body 83 as well as a threaded screw 93 , suitable for screwing the pin 53 in a loadport according to the prior art.

Beispiel:Example:

Es handelt sich um eine M8x1 Gewindeschraube. Der zylindrische Grundkörper hat einen Durchmesser von 12 mm. Die Gesamtlänge des Pins beträgt 60 mm.It is an M8x1 threaded screw. The cylindrical body has a diameter of 12 mm. The total length of the pin is 60 mm.

Der Drehkopf 63 hat eine konische Form (Kegelstumpf). Ausgehend vom zylindrischen Grundkörper 83 weist der Drehkopf 63 zunächst einen Krümmungsradius von 2 mm, dann 15 mm, erneut 2 mm und schließlich oben wieder einen Krümmungsradius von 15 mm auf. Es handelt sich also um einen Kegelstumpf mit nichtgekrümmter Basis, gekrümmten Kanten (Krümmungsradius 2 mm) und einer gekrümmten Oberfläche (Krümmungsradius 15 mm).The turret 63 has a conical shape (truncated cone). Starting from the cylindrical base body 83 points the turret 63 first a radius of curvature of 2 mm, then 15 mm, again 2 mm and finally up again a radius of curvature of 15 mm. It is therefore a truncated cone with a non-curved base, curved edges (radius of curvature 2 mm) and a curved surface (radius of curvature 15 mm).

Alternativ umfassen die Pins 52 bzw. 53 keine Gewindeschrauben, sondern Öffnungen mit Gewinde, geeignet zum Verschrauben auf einem Loadport z. B. mittels einer M5-Schraube.Alternatively, the pins include 52 respectively. 53 no threaded screws, but threaded holes, suitable for screwing on a load port z. B. by means of an M5 screw.

Für bestimmte Zwecke ist die Verwendung längerer Pins 52 bzw. 53 bevorzugt. Die Pins 52 bzw. 53 weisen in diesem Fall zum Beispiel eine Länge von 85 mm auf, wobei der zylindrische Grundkörper 82 bzw. 83 entsprechend länger ist.For certain purposes, the use of longer pins 52 respectively. 53 prefers. The pins 52 respectively. 53 In this case, for example, have a length of 85 mm, wherein the cylindrical body 82 respectively. 83 is longer.

Beispiele für getestete und erfolgreiche Anwendungen der neuen Pins und des neuen Loadport-Zentriersystems in der Halbleiterfertigung:
An folgenden Geräten und Anlagen wurden die neuen Loadport-Systeme und die neuen Pins erfolgreich eingesetzt:
SP1-Messgerät (Z. B. Messung der Wafergeometrie), Sorter (z. B. Transfer von Wafern von FOUP nach FOSB, z. B. Innolas Sorter), FOUP/FOSB Stocker (Muratec), Einmessen zum Polieren (EzP), Kantenverrunden (EMTEC/Accretech), DSP-Anlage (DSP = Doppelseitenpolitur), Messgerät an LFE-Ätzanlage (LFE = Laminar Flow Etching).Examples of tested and successful applications of the new pins and the new loadport centering system in semiconductor manufacturing:
The following devices and systems have successfully used the new loadport systems and the new pins:
SP1 measuring device (eg wafer geometry measurement), sorters (eg transfer of wafers from FOUP to FOSB, eg Innola's sorter), FOUP / FOSB Stocker (Muratec), polishing for polishing (EzP), Kan thinned round (EMTEC / Accretech), DSP system (DSP = double-sided polish), measuring device to LFE etching system (LFE = Laminar Flow Etching).

In allen diesen Fällen zeigt sich eine hervorragende Hordenpositionierung auf dem Loadport, weitgehend ohne jegliche Störfälle. Als besonders geeignet erwiesen sich Systeme mit zwei Radkopfpins (2) und einem Drehkopfpin (3).In all these cases shows an excellent Hordenpositionierung on the load port, largely without any incidents. Systems with two wheelhead pins ( 2 ) and a turret pin ( 3 ).

Im Stand der Technik beobachtete Handlingsfehler lassen sich vermeiden: z. B. keine Kratzer beim Handling an SP1-Anlage. Die neuen Pins stellen also eine wesentliche Verbesserung dar.in the State of the art observed handling errors can be avoided: z. For example, there are no scratches when handling the SP1 system. The new pins represent a significant improvement.

Weiterhin wurde untersucht, wie sich das Abnutzungsverhalten der neuen Pins darstellt. Dazu wurde direkt an einem Loadport eine Versuchsanlage aufgebaut, die einen Radkopfpin mit einer Kraft von 100 N in die V-förmige Öffnung einer Waferkassette presst. Durch 100.000 entsprechende Zyklen konnte eine Einsatzdauer von drei Jahren simuliert werden. Dabei zeigten sich keinerlei signifikanten Veränderungen an der Oberfläche des Pinkopfes.Farther was investigated how the wear behavior of the new pins represents. For this purpose, a pilot plant was set up directly at a loadport, a Radkopfpin with a force of 100 N in the V-shaped opening presses a wafer cassette. By 100,000 corresponding cycles could a Duration of use of three years. It showed up no significant changes on the surface of the pinkhead.

Schließlich wurde der Einsatz der neuen Pins auf etwaige Kontaminationen hin untersucht, z. b. auf über die Luft beförderte Partikel.After all The use of the new pins was a sign of possible contamination examined, z. b. transported over the air Particle.

Dies ist in der Waferproduktion, die bei vielen Prozessen Reinraumbedingungen nach Reinraumklasse 10 gemäß US Federal Standard 209e erfordert, immer dann zwingend, wenn neue Materialien eingeführt werden sollen.This is in wafer production, which in many processes clean room conditions to clean room class 10 according to the US Federal Standard 209e requires, always compelling, when new materials are introduced should be.

Die neuen Pins zeigten bzgl. Partikelkontaminationen keinerlei Auffälligkeiten im Vergleich zum Stand der Technik herkömmlicher Pins.The New pins showed no abnormalities regarding particle contamination compared to the prior art conventional pins.

Bei der Untersuchung auf Metalle (Fe, Ni, Cr) traten ebenfalls keine signifikanten Änderungen der Basislinie auf.at The investigation on metals (Fe, Ni, Cr) also did not occur significant changes in the baseline.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6581264 [0003]
WO 03/041937 A1 [0009, 0016]
WO 02/44060 A1 [0009]
EP 0778586 A1 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- SEMI E15 and E19 [0004]
- SEMI standard SEMI E57-0600 [0009]
- Standard SEMI E47.1 / E62 [0035]
- SEMI E15.1 [0037]
- SEMI E57 [0038]
- SEMI E57 [0039]

Claims

Kinematic pin for use in wafers and unloading stations of semiconductor manufacturing equipment, comprising a main body and a head, wherein the main body has an opening on an end face, the Head has a spherical surface and in rotatably supported the opening of the body is, with the head being designed in its dimensions, that he is with one on a surface of a container Kinematically mounted for receiving semiconductor wafers depression can be coupled.

A kinematic pin according to claim 1, wherein the base body has a cylindrical shape.

A kinematic pin according to claim 1 or 2, wherein the Head has a disc shape.

A kinematic pin according to claim 1 or 2, wherein the Head is cone-shaped.

Kinematic pin according to one of claims 1 to 4, being on the head opposite side of the main body a component comprising a threaded bore or a threaded screw is attached, suitable for screwing of the pin on the surface of the loading and unloading station.

Kinematic pin according to one of claims 1 to 4, being on the head opposite side of the main body a component comprising a fitting bolt attached, suitable for pressing the pin into a corresponding Passport opening on the surface of the loading and unloading station.

Kinematic pin according to one of claims 1 to 6, with the head by means of rivets on the body is held.

Kinematic pin according to one of claims 1 to 7, wherein head and body made of PEEK (polyetheretherketone) are made.

Kinematic pin according to one of claims 1 to 8, with threaded hole, threaded screw or dowel pin out are made of stainless steel.

Loadport hurdle centering system comprising a surface a wafer loading and unloading station, on the at least three kinematic Pins are mounted according to claim 1, suitable for precise kinematic coupling of the surface of the loading and unloading station and a surface of a container for receiving of semiconductor wafers, wherein the at least three on the surface The loading and unloading station attached kinematic pins with the fewest three on the surface of the container for holding cooperate of semiconductor wafers existing recesses.

Loadport hurdle centering system according to claim 10, with the kinematic pins on the surface of the and unloading station screwed or pressed.

Loadport hurdle centering system according to claim 11, being exactly three kinematic pins on the surface of the Loading and unloading station are mounted, with two of the pins one disc-shaped head and one of the pins a cone-shaped head exhibit.

Loadport hurdle centering system according to claim 11, being exactly three kinematic pins on the surface of the Loading and unloading station are attached and all a disc-shaped Head have.