DE19537193A1 - Waferträger mit Polsterungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Waferträger zum Halten einer großen Anzahl von Wafermaterialien, wie Silizium-Halbleiterwafern, die eine Waferpolsterungseinrichtung aufweist, die zum Sichern der im Waferträger enthaltenen Wafer durch Anpressen mit elastischer Spannkraft dient. Hierdurch soll einem Rütteln der Wafer während des Transports und der Handhabung des Waferträgers vorgebeugt werden.

Mit zunehmendem Fortschritt in der Halbleiterindustrie ist es üblich, eine große Anzahl von Silizium-Halbleiterwafern zu handhaben, zu lagern oder zu transportieren. Um die Wafer vor mechanischer Beschädigung und Verunreinigung während dieser Vorgänge zu schützen, ist es üblich, eine Vielzahl von Wafern in einem Waferträger unterzubringen. Dieser besteht aus einem Trägerboden, in welchen eine Waferkassette eingesetzt wird, die die Wafer in aufrechter Position stehend enthält, wobei ein kleiner Zwischenraum zum jeweils nächsten Wafer eingehalten wird, und einer darauf angebrachten Abdeckung, die mit dem Trägerboden verbunden ist, um staubfreie Bedingungen für die Wafer zu gewährleisten.

Um die Wafer vor Stößen im Waferträger während des Transports und der Handhabung zu schützen, wird herkömmlicherweise die Abdeckung des Waferträgers auf ihrer Unterseite mit einer Waferpolsterungsvorrichtung versehen, die dazu dient, die im Waferträger enthaltenen Wafer durch Pressen mit elastischer Spannkraft zu sichern, um ein Rütteln der Wafer zu verhindern.

Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung zeigt einen perspektivischen Blick auf einen in Teile zerlegten typischen Waferträger gemäß dem Stand der Technik, der eine Waferkassette a, die eine Vielzahl von Wafern W hält, die jeweils in aufrechter Position stehen, so wie sie in die Nuten der Seitenwände der Waferkassette a eingesetzt wurden, einen Behälterboden b, in welchen die Waferkassette a eingesetzt wird, eine Dichtung c, die die Waferkassette a und den Behälterboden b luftdicht verbindet, wenn die Kassette a in den Boden b eingesetzt wird, eine Abdeckung d, die auf dem Behälterboden b nach Einsetzen der Waferkassette a in den Boden b angebracht wird, und eine Waferpolsterung e aufweist, die aus einem rechtwinkligen Rahmen e1 und einem Paar von Schuhen e2 in Form eines gezahnten Kamms besteht. Jeder Schuh e2 ist mit dem Rahmen e1 entlang einer der gegenüberliegenden Seiten des rechtwinkligen Rahmens e1 befestigt und erstreckt sich horizontal. Die Waferpolsterung e ist üblicherweise an der Unterseite der Abdeckung d befestigt. Wenn die Waferkassette a, die die Wafer W hält, in den Trägerboden b eingesetzt wird und die Abdeckung d, die mit der Waferpolsterung e auf der unteren Oberfläche versehen ist, auf dem Behälterboden b angebracht und daran befestigt wird, kommen die Kammzähne der Schuhe e2, die elastische Spannkraft besitzen, mit mäßigem Druck mit dem oberen Außenrand der Wafer W in Kontakt. Hierdurch werden die Wafer W heruntergepreßt und in dieser Position sicher gehalten, so daß einem Rütteln vorgebeugt wird.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen anderen Waferträger gemäß dem Stand der Technik, der eine Abdeckung g aufweist, die mit einem Paar doppelter Polsterungsrippen h versehen ist, die sich nach unten erstrecken, um den Kontakt mit den Wafern W1 herzustellen, die durch die sich nach unten erstreckenden Polsterungsrippen h nach unten gepreßt werden.

Fig. 3 zeigt als weitere Alternative gemäß dem Stand der Technik eine Abdeckung j, die auf der unteren Oberfläche mit einer gewölbten Blattfeder i versehen ist, die mit den Wafern in Kontakt kommt und diese elastisch herunterpreßt, wenn die Abdeckung j auf dem Behälterboden, der die Waferkassette enthält, in der sich die Wafer befinden, angebracht wird.

Bei dem Waferträger gemäß dem Stand der Technik, wie er in den Fig. 4a und 4b gezeigt ist, ist die Abdeckung auf der Unterseite mit einem Paar sich nach unten erstreckender Waferhalter m entlang der Mittellinie der Abdeckung k und einem Paar elastischer Polsterungsschuhe n versehen, die jeweils mit der Abdeckung k entlang einer der gegenüberliegenden Seiten verbunden sind. Wenn die Abdeckung k auf dem Behälterboden angebracht wird, der die Wafer W2 enthält, die jeweils eine nach oben gerichtete Orientierungsfläche besitzen, wie in Fig. 4b gezeigt, treten die Waferhalter m mit den Wafern W2 in der Mitte der Orientierungfläche in Berührung, während die Schuhe n mit den Wafern W2 an den Schultern in Kontakt kommen und sie elastisch nach unten pressen, wobei die Schuhenden nach oben gebogen werden.

Diese Waferpolsterungsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, wie sie in den Figuren gezeigt sind, haben jeweils verschiedene Nachteile. Beispielsweise weisen die Polsterungen e2, h, m und n, wie sie z. B. in den Fig. 1, 2, 4a und 4b gezeigt sind, jeweils ein elastisches, freitragendes Bauteil auf, das nur an einem Ende durch die Abdeckung oder den Rahmen gehalten und elastisch gebogen wird, wenn es mit den Wafern in Kontakt kommt, so daß die Bauteile zu einer fortlaufenden Deformation im gebogenen Teil aufgrund von elastischer Ermüdung neigen. Dieses Problem ist besonders wichtig, wenn der waferhaltende Waferträger nach langer Lagerungszeit transportiert wird, da wegen der Abnahme der elastischen Spannkraft, durch die die Wafer nach unten gepreßt werden, Rütteln, Bewegungen, Reiben u.ä. der Wafer während des Transports verursacht werden, was schließlich zu Verschmutzung aufgrund von Staubpartikeln führt, die durch Reibung zwischen Wafern oder zwischen Wafern und der Waferpolsterungsvorrichtung entstehen.

Das in Fig. 3 gezeigte Baumuster ist andererseits relativ sicher, was das Problem der elastischen Ermüdung der Waferpolsterungsvorrichtung betrifft, weil das gebogene Blattfederbauteil i nicht freitragend ist, sondern an beiden Enden an der Abdeckung j fixiert ist. Ein Nachteil dieses Baumusters der Waferpolsterungsvorrichtung ist der, daß das gebogene Blattfederbauteil i, das den größten Teil des Wafers unterhalb der Waferpolsterungsvorrichtung bedeckt, die Sichtbarkeit der im Waferträger enthaltenen Wafer sehr stark verringert, was das Zählen der Wafer behindert und die Arbeitseffektivität ungünstig beeinflußt.

Weiterhin muß in Betracht gezogen werden, daß die Waferpolsterungsvorrichtung ohne Rücksicht auf die Art der Markierung für die kristallografische Orientierung des Wafers, die eine Orientierungskerbe, wie in Fig. 2 durch W1 gezeigt, oder eine Orientierungsgerade, wie in den Fig. 4a und 4b durch W2 gezeigt, sein kann, ein effizientes Halten der Wafer gewährleisten soll. Namentlich ist eine Waferpolsterungsvorrichtung, die für die Wafer W1 mit einer Orientierungskerbe einsetzbar ist, nicht immer einsetzbar für Wafer W2 mit einer Orientierungsgerade oder umgekehrt, so daß die Wafer gerüttelt werden oder Staubteilchen entstehen können.

Die vorliegende Erfindung hat demzufolge die Aufgabe, einen neuen und verbesserten Waferträger zur Verfügung zu stellen, der mit einer Waferpolsterungsvorrichtung versehen ist, die von den oben beschriebenen Problemen und Nachteilen frei ist, wie sie bei den bekannten Waferpolsterungsvorrichtungen von Waferträgern auftreten.

Die Aufgabe wird durch den Waferträger gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß einer weiteren unabhängigen Ausführungsform kann das nach oben gerichtete Ende des Kammzahns mit dem rechtwinkligen Rahmen der Waferpolsterungsvorrichtung formschlüssig verbunden sein, anstatt die Unterseeite der Abdeckung zu erreichen.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Sicht eines herkömmlichen, in Teile zerlegten Waferträgers mit einer Waferpolsterungsvorrichtung.

Die Fig. 2, 3, 4a und 4b zeigen jeweils einen senkrechten Querschnitt zur Veranschaulichung der Waferpolsterungsvorrichtungen verschiedener Art in einem herkömmlichen Waferträger.

Die Fig. 5a und 5b zeigen jeweils einen senkrechten Querschnitt eines erfindungsgemäßen Waferträgers zur Veranschaulichung der Waferpolsterungsvorrichtung, und

Fig. 5c zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite der Abdeckung des erfindungsgemäßen Waferträgers mit der daran befestigten Waferpolsterungsvorrichtung.

Fig. 6 zeigt einen senkrechten Querschnitt der Waferpolsterungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Waferträgers zur Verdeutlichung einer speziellen Ausführungsform.

Im Folgenden wird die Waferpolsterungsvorrichtung, die im erfindungsgemäßen Waferträger verwendet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 5a zeigt einen senkrechten Querschnitt des erfindungsgemäßen Waferträgers mit einer Waferpolsterungsvorrichtung 4 vor Anbringen der Abdeckung 3 auf den Behälterboden 2. Die Waferkassette 1, die eine große Anzahl von Wafern W in aufrechter Position enthält, wird in den Behälterboden 2 eingesetzt. Dann wird die Abdeckung 3, die mit der Waferpolsterungsvorrichtung 4 versehen ist, auf dem Behälterboden 2 angebracht und luftdicht entlang der Umrandung damit verbunden. Die Waferpolsterungsvorrichtung 4 ist ein zusammengesetztes Teil, das aus einem rechtwinkligen Rahmen 5 (siehe Fig. 5c), der mit der Abdeckung 3 insofern verbunden ist, als er an den Aufnahmen 7 der Abdeckung 3 in demontierbarer Weise befestigt ist, und einem symmetrischen Paar Polsterungsschuhe 6 mit elastischer Spannkraft besteht. Der Polsterungsschuh 6 hat den Aufbau eines gezahnten Kammes, dessen Kammzähne in Längsrichtung angeordnet sind. Jeder der Polsterungsschuhe 6 ist mit seiner ungezahnten Basis A mit dem Rahmen 5 entlang einer der sich gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 5 verbunden. Jeder der Kammzähne B, der sich von der ungezahnten Basis A nach unten erstreckt, ist zuerst nach innen, wobei eine U-förmige Biegung C gebildet wird, und dann nach oben entlang des Teils D gebogen, wobei die Unterseite der Abdeckung 3 mit dem Zahnende E erreicht wird.

Wenn die Abdeckung 3, die mit der Waferpolsterungsvorrichtung 4 an seiner Unterseite ausgerüstet ist, auf dem Behälterboden 2 angebracht wird, der die Wafer W enthält, wie in Fig. 5b gezeigt ist, werden der Behälterboden 2 und die Abdeckung 3 miteinander an dem Schnapperschloß 8 eingerastet, wobei jeder der Wafer W in der Waferkassette 1 an den Schulterteilen in den Zwischenraum zwischen zwei Rippen 9 (Fig. 5c) auf den U-Bogenteilen C der benachbarten Kammzähne der Polsterungsschuhe 6 eingesetzt wird. Alternativ kann anstelle des Einsetzens des Wafers W in den Zwischenraum zwischen die angeflanschten Rippen 9 der benachbarten Kammzähne auch jeder der Kammzähne mit einem Schlitz versehen sein, in welchen der Wafer W eingesetzt und in dieser Position gesichert wird.

Da das Ende E jedes Kammzahnes des Polsterungsschuhs 6 die Unterseite der Abdeckung 3 erreicht, wird der Polsterungsschuh 6 nicht durch freitragende Abstützung, sondern an der ungezahnten Basisposition A und an den Zahnenden E doppelt gehalten, so daß der Wafer W nach unten gedrückt und in die gewünschte Position in die Nut in der Waferkassette 1 gebracht wird. Auch bei mäßigem Druck der Waferpolsterungsvorrichtung 4 beim Anbringen der Abdeckung 3 auf den Behälterboden 2 erfolgt dies zuverlässig. Als Folge der Doppellagerung der Polsterungsschuhe 6 an der ungezahnten Basis A und an den gezahnten Enden E der Kammzähne, die die Unterseite der Abdeckung 3 erreichen, wird der unerwartete Vorteil erhalten, daß neben der verbesserten Zuverlässigkeit der Waferhalterung die Spannung im Kammzahn auf die ungezahnte Basis A und die Zahnenden E aufgeteilt wird, so daß bei den Polsterungsschuhen 6 kein Ermüdungsproblem mehr auftritt, das anderenfalls aufgrund der einseitigen Spannung auf die ungezahnte Basis A unvermeidlich ist.

Fig. 6 zeigt einen senkrechten Querschnitt zur Veranschaulichung einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Waferpolsterungsvorrichtung 14 mit Angabe der Winkel, die die einzelnen Teile der Polsterungsschuhe 16 zur Senkrechten bilden. Der Polsterungsschuh 16, der an der ungezahnten Basis A mit dem rechtwinkligen Rahmen 15 verbunden ist, erstreckt sich zuerst abwärts mit einer Neigung des gezahnten Teils B nach innen mit einem Winkel von 2° bis 5° oder, typischerweise 3° zur Senkrechten, gefolgt von einer Biegung nach innen, um eine U-förmige Wendung entlang des Teils C zu machen und dann unter einem Winkel von 50° bis 70° oder, typischerweise 55° wieder nach oben zu steigen, um sich letztendlich aufwärts zu biegen, so daß die aufwärtsstrebenden Teile D einen Winkel von 2° bis 5° oder, typischerweise 3° gegen die Senkrechte bilden. Bei dieser speziellen Ausführungsform kann die Dicke der Polsterungsschuhe 16, die abhängig vom speziellen elastischen Material, aus dem die Polsterungsschuhe 16 gebildet werden, gering sein, beispielsweise 0,5 bis 3,0 mm dick.

Es ist möglich, wie in Fig. 6 gezeigt, daß, neben den oben beschriebenen Polsterungsschuhen 16, die Abdeckung des Waferträgers an der Unterseite mit einem symmetrischen Paar von Waferhaltern 17 versehen ist, ähnlich den Waferhaltern m, wie sie in den Fig. 4a und 4b gezeigt sind. Hierdurch kann die Waferhalterung verbessert werden, wenn die Wafer eine Orientierungsgerade besitzt, wie das bei den Wafern W2 der Fall ist, die in den Fig. 4a und 4b gezeigt sind.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung keines der Zahnenden E, die die Unterseite der Abdeckung 3 erreichen, mit der Abdeckung 3 in Verbindung steht, sondern nur mit ihr in Kontakt tritt, besteht die Möglichkeit, daß das Zahnende E mit dem Rahmen 5 dadurch verbunden wird, daß er an einer geeigneten am Rahmen befindlichen Aufnahme in ähnlicher Weise wie an der ungezahnten Basis A zusammenwirkt. Diese Ausführungsform ist wirksam, wenn die Unterseite der Abdeckung nicht glatt ist, sondern Vorsprünge oder Aushöhlungen hat, so daß nicht alle Kammzähne, die eine einheitliche Länge besitzen, die Unterseite der Abdeckung erreichen können. Wenn notwendig, ist der rechtwinklige Rahmen der Polsterungsvorrichtung integral mit Innenstreben versehen, die parallel zur Richtung der Rahmenseiten verlaufen, mit denen die ungezahnte Basis A der Polsterungsschuhe verbunden ist. Daran sind die Zahnenden E der Polsterungsschuhe 6 befestigt.

Die Materialien, aus denen die einzelnen Teile des erfindungsgemäßen Waferträgers gebildet werden, sind nicht besonders eingeschränkt, sondern können aus herkömmlichen Polymermaterialien ausgewählt werden, einschließlich thermoplastischer Harze wie Polyolefine, z. B. Polyethylen und Polypropylen, ABS-Harze, Polystyrole, Polycarbonate, Poly(butylenterephthalate) und ähnlichen, sowie aus thermoplastischen Elastomeren wie solchen, die auf Polyestern basieren, solchen, die auf Polyolefinen basieren, solchen, die auf Polystyrol basieren und ähnliche. Obwohl nicht besonders darauf beschränkt, soll mindestens die Abdeckung des Waferträgers aus transparentem Polymermaterial bestehen, um die Sichtbarkeit der im Waferträger enthaltenen Wafer zu gewährleisten. Es ist wichtig, daß die Waferpolsterungsvorrichtungen oder im besonderen die Polsterungsschuhe aus einem polymeren Material gebildet werden, das die Fähigkeit besitzt, gute elastische Spannkraft ohne das Problem der elastischen Ermüdung zu entwickeln.

Claims (2)

1. Waferträger zur Halterung einer großen Anzahl von Wafermaterialien, in Form einer Anordnung, die folgende Teile aufweist:

• a) einen Behälterboden zur Halterung einer großen Anzahl von Wafermaterialien;
• b) eine Abdeckung, die auf dem Behälterboden anbringbar und mit diesem formschlüssig ist; und
• c) eine Waferpolsterungsvorrichtung als zusammengesetztes Teil, das aus einem elastischen Material hergestellt und an der Unterseite der Abdeckung angebracht ist, bestehend aus einem rechtwinkligen Rahmen und einem Paar Polsterungsschuhe, von denen jeder die Form eines gezahnten Kammes mit Zähnen aufweist, an dem rechtwinkligen Rahmen auf einer der einander gegenüberliegenden Seiten befestigt ist und sich nach unten erstreckt, wobei die Kammzähne entlang der Richtung der Rahmenseite angeordnet sind, an der die Polsterungsschuhe befestigt sind, und jeder Kammzahn nach innen und dann nach oben in Form des Buchstaben U gebogen ist, und das Ende des Zahns die Unterseite der Abdeckung erreicht.

2. Waferträger zur Halterung einer großen Anzahl von Wafermaterialien, in Form einer Anordnung, die folgende Teile aufweist:

• a) einen Behälterboden zur Halterung einer großen Anzahl von Wafermaterialien;
• b) eine Abdeckung, die auf dem Behälterboden anbringbar und mit diesem formschlüssig ist; und
• c) eine Waferdämpfungsvorrichtung als zusammengesetztes Teil, das aus einem elastischen Material hergestellt und an der Unterseite der Abdeckung angebracht ist, bestehend aus einem rechtwinkligen Rahmen und einem Paar Polsterungsschuhe, von denen jeder die Form eines gezahnten Kammes mit Zähnen aufweist, an dem rechtwinkligen Rahmen auf einer der einander gegenüberliegenden Seiten befestigt ist und sich nach unten erstreckt, wobei die Kammzähne entlang der Richtung der Rahmenseite angeordnet sind, und an die Polsterungsschuhe befestigt sind und jeder Kammzahn nach innen und dann nach oben in Form des Buchstaben U gebogen ist, und das Ende des Zahns den rechtwinkligen Rahmen erreicht und damit formschlüssig verbunden ist.