DE19830639A1 - Waferträger - Google Patents

Waferträger

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David L Nyseth
Dennis J Krampotich
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Fluoroware Inc
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Description

Die Erfindung betrifft einen Waferträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verschiedene Arten von Waferträgern zur Aufnahme und zum Transport von Wafern sind bekannt, so beispielsweise Behälter mit vertikal angeordneten Schlitzen zur Aufnahme der Wafer und einem auf der Oberseite aufschnappbaren, gegebenenfalls klappenartigen Deckel aus flexiblem Plastikmaterial Hierbei sind die Deckel gewöhnlich innenseitig mit einem passiv wirkenden Kissen versehen, das mit den Wafern beim Schließen des Behältern in Eingriff gebracht wird.
In der Halbleiterindustrie geht man zu immer größeren Waferdurchmessern über, die inzwischen 300 mm und mehr erreichen können, wobei es wünschenswert ist, daß die Wafer ausschließlich horizontal in diesen positioniert werden. Die größeren Durchmesser sind in bezug auf passiv wirkende Kissen in der Herstellung und im Gebrauch problematisch.
Auch die Deckel allgemein in der bisherigen Ausführung sind wegen der größeren Waferdurchmesser und der damit verbundenen großen Zugangsöffnungen der Behälter problematisch.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Waferträger zu schaffen, der sich für größere Waferdurchmesser eignet.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Hierdurch läßt sich ein Waferträger schaffen, der einen Deckel mit einer einfachen Verriegelungseinrichtung aufweist, die keine metallischen Teile benötigt, mit wenigen Bauteilen auskommt und effektiv und verläßlich ist.
Auch können Waferhalterungen im Deckel vorgesehen sein, die sowohl passiv als auch aktiv sein können, wobei sie im letzteren Fall mit Betätigung der Verriegelungseinrichtung ebenfalls betätigt, d. h. mit den Wafern in Eingriff gebracht werden, wobei dies gegebenenfalls in geeigneter Abfolge geschieht.
Ein Sichern des Verriegelungszustands des Deckels kann ebenfalls vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform eines Waferträgers.
Fig. 2 zeigt perspektivisch eine weitere Ausführungsform eines Deckel für den Waferträgers von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt den Deckel von Fig. 1 auseinandergezogen perspektivisch.
Fig. 4a und 5a zeigen unterschiedliche Stellungen einer Verriegelung des Deckels von Fig. 1 bzw. 2.
Fig. 4b und 5b zeigen Schnitte entsprechend den Linien 18B-18B bzw. 19B-19B der Fig. 4a bzw. 5a.
Fig. 6 zeigt auseinandergezogen Verriegelungselemente.
Fig. 7 zeigt eine Ansicht entsprechend Fig. 4b bzw. 5b mit einer anderen Riegelposition.
Fig. 8 zeigt den Deckel von Fig. 1 bzw. 2 von der Innenseite mit einer Ausführungsform einer Waferhalterung.
Fig. 9 zeigt einen aufgeschnittenen Deckelausschnitt.
Fig. 10 bis 12 zeigen eine Ausführungsform einer Anlenkung einer Waferhalterung.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Waferhalterung.
Fig. 14 und 15 zeigen einen Teil einer Betätigungseinrichtung für die Waferhalterung von Fig. 13.
Fig. 16 zeigt einen Teil der Waferhalterung von Fig. 13.
Fig. 17 zeigt die Innenseite des Deckels für die Waferhalterung von Fig. 13.
Bei der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsform umfaßt der Waferträger einen Behälter 222 mit einem Deckel 224. Der Behälter 222 besitzt eine offene Frontseite 240, während die anderen Seiten 242, 244, 246, 248 und 250 geschlossen sind. Die Bodenseite 250 umfaßt einen Anschlußstück 252 zum Verbinden mit einer Maschinenausrüstung. Der Behälter 222 kann eine Vielzahl von Wafern W axial ausgerichtet in im wesentlichen horizontalen Ebenen angeordnet aufnehmen und besitzt frontseitig einen allgemein rechteckigen Aufnahmerahmen 260 mit zwei Paaren von gegenüberliegenden Rahmenteilen, einem Paar von vertikalen Rahmenteilen 264 und einem Paar von horizontalen Rahmenteilen 268. Die horizontalen Rahmenteile 268 besitzen jeweils zwei Riegelaufnahmen 272, 274 mit einem Schlitz 275.
Der Deckel 224 umfaßt ein Paar von Außenwänden, nämlich eine linke und eine rechte Außenwand 285 und 286. Der Deckel 224 besitzt ferner einen Deckelrandabschnitt 294, der einen Außenrand umfaßt, der einen Deckelsitz 295 bildet, der mit dem Aufnahmerahmen 260 in Eingriff bringbar ist. Die Außenwände 285, 286 haben Öffnungen 296, die Teil einer Verriegelungsanzeige 297 bilden. Der Deckelrandabschnitt 294 ist mit vier Schlitzen 299 entsprechend den Riegelaufnahmen 272, 274 versehen. Jede Außenwand 285, 286 ist hierbei mit einem Schlüsselloch 278 versehen.
Gemäß Fig. 2 besitzt der dort dargestellte Deckel 224 zusätzlich zu den zwei Schlüssellöchern 278 zwei manuell betätigbare Handgriffe 302. Hierbei ist in Fig. 2 eine linke Außenwand 304 des Deckels 224 mit dem dortigen Handgriff 302 in vertikaler Position und damit mit einem sich durch einen Schlitz 299 herauserstreckenden Riegel 306 (der gegenüberliegende ist nicht sichtbar) und eine rechte Außenwand 307 mit dem dortigen Handgriff 302 in horizontaler Position ensprechend einem zurückgezogenen Riegel 306 dargestellt.
Zu jedem Schlüsselloch 278 (und Handgriff 302) gehört ein Verriegelungsmechanismus 300, der eine über einen in das Schlüsselloch 278 eingesteckten Schlüssel oder über den Handgriff 302 drehbare Steuerscheibe 310 und zwei Sätze 311 von hiervon betätigten Teilen umfaßt. Die Steuerscheibe 310 besitzt ein Paar von ersten Steuerkurven 314 und ein weiteres Paar von zweiten Steuerkurven 315. Die Sätze 311 umfassen jeweils eine Riegel- und eine Hubeinrichtung, die aus einem oder mehreren Teilen gebildet sein können und hier aus einem Riegel 318 und einer Hubschiene 319 bestehen.
Jeder Riegel 318 umfaßt hierbei einen allgemein rechteckigen, ebenen Abschnitt 359 und zwei Enden 361, 362, von denen letzteres den Verriegelungsabschnitt 306 bildet. Das zur Steuerscheibe 310 benachbarte Ende 361 trägt einen Nocken 366. Außerdem sind an der der Hubschiene 319 zugewandten Seite eine Rampe 368 und Führungsrippen 370 zwischen den beiden Enden 361, 362 vorgesehen.
Jeder Hubschiene 319 besitzt ein Paar von dem Riegel 318 zugewandten Führungsrippen 374 zum Eingriff mit den Führungsrippen 370 zum Verhindern einer seitlichen Bewegung von Hubschiene 319 und Riegel 318 gegeneinander. Die Hubschiene 319 besitzt an einem Ende 380 benachbart zum Ende 361 des Riegels 318 einen Nocken 382 und am gegenüberliegenden Ende 390 eine mit der Rampe 368 beim Verriegeln zusammenwirkende Rampe 394.
Die Funktionsweise des Mechanismus 300 ist aus den Fig. 4a, 4b, 5a, 5b und 7 ersichtlich. Wenn der Deckel 224 vom Behälter 222 entfernt wird, werden die Verriegelungsabschnitte 306 in den Innenraum 404 des Deckels 224 zurückgezogen, vgl. Fig. 4a, 4b. Fig. 4a und 5a entsprechen einer Frontansicht der rechten Seite des Deckels 224 mit entfernter rechter Wand 286. Eine Drehung der Steuerscheibe 310 im Uhrzeigersinn wird unter Verwendung eines in das Schlüsselloch 278 eingesetzten Schlüssels oder durch Drehung des Handgriffs 302 bewirkt. Die Steuerkurven 314, 315, die vom Mittelpunkt der Steuerscheibe 310 unterschiedlichen radialen Abstand haben, sich aber über den gleichen Winkelbereich erstrecken, sind bezüglich eines ersten Bogens 411 von etwa 22,50° der Drehung radial im wesentlichen gleich zueinander beabstandet. Während dieser ersten Teildrehung bewegt sich jeder Satz 311 von Riegel 318 und Hubschiene 319 zusammen von der in Fig. 4b dargestellten Position zu derjenigen von Fig. 7. Während der weiteren Drehung über den nächsten Bogen 412 von 22,50° der Steuerscheibe 310 bleibt der Riegel 318 relativ mit der Steuerkurve 314 fixiert, die in diesem Bereich im wesentlichen einen festen radialen Abstand vom Mittelpunkt der Steuerscheibe 310 besitzt. Während der Drehung über den Bogen 411 wird der Riegel 318 in bezug auf den Deckel 224 in Richtung des Pfeils 414 entsprechend der y-Koordinate des Koordinatensystems 425 von Fig. 5b verschoben. Während der Drehung über den Bogen 412 wird der Hubarm 319 von der in Fig. 7 dargestellten Position und der Verriegelungsabschnitt 306 des Riegels 318 in einer zweiten Richtung gemäß Pfeil 415 entsprechend der z-Achse des Koordinatensystems 425 in die in Fig. 5b gestrichelte Position bewegt. Wenn dies geschieht, wird der Deckel 224 in bezug auf den Behälter 222 einwärts gezogen, um so eine sichere Abdichtung zwischen dem Aufnahmerahmen 260 und dem Deckelrandabschnitt 294 über einen Elastomerring 420 zu erhalten.
Gemäß Fig. 5a ist eine Anzeigeöffnung 430, die Teil der Verriegelungsanzeige 297 ist, links der Achse 434 der Steuerscheibe 310 positioniert. Dies entspricht der Position der Anzeigeöffnung 296 in der rechten Frontwand 286 von Fig. 3. Wenn daher die Steuerscheibe 310 vollständig im Uhrzeigersinn gedreht ist und sich die Verriegelungsabschnitte 306 in einer vollständig ausgeschobenen und auswärts gedrückten Position befinden, vgl. Fig. 21, sind die Anzeigeöffnungen 430 und 296 miteinander ausgerichtet und liefern eine visuelle Anzeige für den vollständig verriegelten Zustand des Deckels 224.
Die Steuerscheibe 310 kann eine zusätzliche fünfte Steuerkurve 440 aufweisen, die zur Betätigung einer Waferhalterung 470 dient.
In Fig. 8 ist die Innenwand 460 des Deckel 224 dargestellt, wobei auf einer Fläche 462 hiervon ein Paar von Waferhalterungen 470 angeordnet sind. Letztere können so konzipiert sein, daß sie nur auf dem Deckel 224 befestigt sind und passiv wirken (zumal der Deckel 224 durch dem Mechanismus 300 in Richtung auf die Wafer W bewegt wird), oder daß sie einwärts in Eingriff mit dem Wafern W schwenkbar sind und somit aktiv wirken. Ein Mechanismus für die letztere Ausführungsform ist in den Fig. 8 bis 12 dargestellt.
Gemäß Fig. 9 steht mit der Steuerkurve 440 ein Nocken 474 in Eingriff, der Teil einer Gleitschiene 476 ist, die über Führungsstücke 482 mit Führungen 479 im Deckel 224 in Eingriff steht. Die Gleitschiene 476 umfaßt endseitig Führungsschlitze 486, die Führungsstifte 490 aufnehmen, die an einem Kolben 494 befestigt sind, der sich durch eine Öffnung 500 in der Innenwand 460 erstreckt und mit einer Buchse 504 in Eingriff steht sowie mit einem O-Ring 506 abgedichtet ist, vgl. Fig. 8. Die Gleitschienen 476 werden ferner durch die rechten und linken Außenwände des Deckels 224 gehalten.
Wenn die Steuerscheibe 319 aus der in Fig. 9 dargestellten Position im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die Gleitschiene 476 nach links in x-Richtung bewegt, wodurch der Führungsstift 490 im Führungsschlitz 486 in Richtung des Pfeils 509 bewegt wird. Dies entspricht einer Bewegung des Kolbens 494 zum Inneren des Behälters 222. Dementsprechend werden die Waferhalterungen 470 in Richtung auf die Wafer W bewegt und stehen mit diesen in Eingriff, wenn der Deckel 224 am Behälter 222 verriegelt ist.
In den Fig. 13 bis 16 ist eine weitere Ausführungsform einer aktiven Waferhalterung 112 dargestellt, die ebenso wie die vorhergehende Ausführungsform paarweise verwendet werden kann. Ersichtlich umfaßt jede Waferhalterung 112 einen Waferkanteneingriffsabschnitt 170 und Kniehebel 113, die einen Verbindungsschlitz 174 und eine Schwenkfläche 176 aufweisen. Der Waferkanteneingriffsabschnitt 170 besteht geeigneterweise aus Hytrel.
Gemäß Fig. 14 gehört zur Waferhalterung 112 ein Betätigungsglied 120 mit einem Nocken 196 und Angeln 195. Der Nocken 196 steht mit der entsprechenden Steuerkurve 440 der Steuerscheibe 310 in Eingriff.
Wie insbesondere aus Fig. 17 ersichtlich, besitzt die Rückwand 96 des Deckels 224 vier Öffnungen 186, die entsprechend den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind. Die Rückwand 96 besitzt vier hiermit einstückig ausgebildete, und an einer jeweiligen Öffnung 196 angeordnete, zylindrische Stifte 190, die mit den Kniehebeln 113 in Schnappeingriff stehen, so daß sich der Kniehebel 113 um den zugehörigen Stift 190 drehen kann. Der Schlitz 174 des Kniehebels 113 steht mit dem Betätigungsglied 120 über einen nicht dargestellten Stift in der Angel 195 in Eingriff. Der Nocken 196 des Betätigungsglieds 120 steht mit der Steuerkurve 440 und ferner mit einer zugehörigen Vertiefung 200 in der Rückwand 96 in Eingriff. Die Vertiefungen 200 sind in Vorsprüngen 202, die sich von der Rückwand 96 in Richtung zur Frontwand 86 erstrecken, angeordnet. Ferner ist auf der Rückwand 96 eine Vielzahl von Stützrippen 210 vorgesehen, auf denen die Steuerscheibe 310 aufliegt. Die Stützrippen 210 können endseitig Nasen zum Halten der Steuerscheibe 310 an Ort und Stelle besitzen. - Die Ausführungsform gemäß Fig. 17 verwendet schlitzförmige Öffnungen 186, zu denen die Stifte 190 mittig positioniert sind. Stattdessen kann man auch im wesentlichen quadratische Öffnungen verwenden, wobei die Stifte 190 seitlich von den Öffnungen 186 angeordnet sind.
Die Steuerkurve 440 der Steuerscheibe 310 kann derart gestaltet sein, daß die Waferhalterungen 112, 470 erst in dem Moment ausgefahren werden, wenn sich die Riegel 318 in Verriegelungsposition befinden. Beim Lösen des Deckels 224 von Behälter 222 werden dann auch zunächst durch entsprechende Drehung der Steuerscheibe 310 die Waferhalterungen 112, 470 zurückgezogen, um danach die Riegel 318 in ihre Entriegelungsposition zurückzuführen.
Die einzelnen Teile des Mechanismus 300 können geeigneterweise aus kohlenstoffaserverstärktem Polycarbonat hergestellt werden, um eine statische Elektrizität ableitende Ausführung zu erhalten. Front- und Rückwand des Deckels 224 können aus Polycarbonat hergestellt sein.
Zwecks Sicherung des verriegelten Zustands der Riegel 318 kann wenigstens eine der entsprechenden Steuerkurven 314, 315 mit einer einwärts ragenden Rastnase versehen sein, benachbart zu der eine entsprechende Ausnehmung in der Steuerscheibe 310 vorgesehen ist, damit die Rastnase beim Überlaufen durch den Nocken 366, 382 elastisch nachgebend weggedrückt wird.

Claims (18)

1. Waferträger mit einem Behälter (222) zur Aufnahme von Wafern (W), der eine durch einen Deckel (224) verschließbare Zutrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (222) einen mit wenigstens einer Verriegelungsöffnung (272, 274) versehenen Aufnahmerahmen (260) für den Deckel (224) aufweist, wobei der Deckel (224) in seinem Innenraum eine von außen drehbare Steuerscheibe (310) mit wenigstens zwei Steuerkurven (314, 315) trägt, von denen eine mit einem Riegel (318) zum Verschieben von diesem in bezug auf die wenigstens eine Verriegelungsöffnung (272, 274) und die andere mit einem Hubelement (319) zum Verschieben von diesem in bezug auf den Riegel (318) zum Bewegen des in Verriegelungsstellung befindlichen Riegels (318) senkrecht zu seiner Ausschubrichtung gekoppelt ist.
2. Waferträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (318) und das Hubelement (319) über einen Nocken (366, 382) mit der zugehörigen Steuerkurve (314, 315) in Eingriff stehen.
3. Waferträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (318) und/oder das Hubelement (319) mit einer Rampe (368, 394) versehen sind, die mit einer Rampeneingriffsfläche (394, 368) zusammenwirkt.
4. Waferträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement (319) eine parallel zum Riegel (318) verlaufende Hubschiene ist.
5. Waferträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (318) und die Hubschiene (319) über Führungsrippen (370, 374) in bezug zueinander geführt sind.
6. Waferträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Steuerkurven (314, 315) derart ist, daß der Riegel (318) zuerst ausgeschoben und dann senkrecht zu seiner Ausschubrichtung bewegt wird.
7. Waferträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (224) und/oder der Behälter (222) um die Zutrittsöffnung eine umlaufende Dichtung (420) aufweist.
8. Waferträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (224) an der dem Behälter (222) zugewandten Seite wenigstens eine Waferhalterung (112, 470) trägt.
9. Waferträger mit einem Behälter (222) zur Aufnahme von Wafern (W), der eine durch einen Deckel (224) verschließbare Zutrittsöffnung aufweist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (224) an der dem Behälter (222) zugewandten Seite wenigstens eine Waferhalterung (112, 470) aufweist, die über eine im Innenraum des Deckels (224) von außen drehbare Steuerscheibe (310) in bezug auf das Innere des Behälters (222) verstellbar ist.
10. Waferträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (310) eine Steuerkurve (440) aufweist, die einen Nocken (196, 474) aufnimmt, der mit der Waferhalterung gekoppelt ist.
11. Waferträger nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (310) wenigstens eine Steuerkurve (314, 315) zum Betätigen eines Riegels (318) trägt.
12. Waferträger nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (310) mit einer im Deckel (224) geführten Gleitschiene (476) gekoppelt ist, die endseitig Stellelemente (486, 490) trägt, die über vertikal zur Innenwand des Deckels (224) geführte Verbindungselemente (494) mit der Waferhalterung (470) verbunden sind.
13. Waferträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (494) ein Kolben ist, der in einer Buchse (504) geführt ist.
14. Waferträger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente (486, 490) einen Führungsschlitz (486) umfassen, der einen darin geführten, mit dem Verbindungselement (494) verbundenen Stift (490) aufnimmt.
15. Waferträger nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (310) mit einem im Deckel (224) verschiebbaren Betätigungsglied (120) gekoppelt ist, die mit die Waferhalterung (112) tragenden und bezüglich des Deckels (224) verschwenkbaren Kniehebeln (113) gelenkig verbunden ist.
16. Waferträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebel (113) über Stifte oder Stege (190) an der Innenwand des Deckels (224) im Bereich von hierzu benachbarten Öffnungen (186) schwenkbar sind.
17. Waferträger nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (120) den Nocken (196) trägt, der bis in eine sich in Verschieberichtung des Betätigungsglieds (120) erstreckende Führung (200, 202) im Deckel (224) ragt.
18. Waferträger nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Waferhalterungen (112, 470) durch die Steuerscheibe (310) dann betätigbar sind, wenn die Riegel (318) sich bereits im wesentlichen in Verriegelungsposition befinden.
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