DE2705790A1

DE2705790A1 - Verpackungssystem fuer halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE2705790A1
Application number: DE19772705790
Authority: DE
Inventors: George Marshall Macleod; James Francis Riley
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1978-03-09
Also published as: CA1107691A; JPS5333051A; BE851857A; GB1567972A; US4091919A

Description

DR BERG DIPL-IWG. STA^JF DIPL.-ING. SCHWABE DP DP. SANDNiAlR

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Anwaltsakte: 27 8l3

Monsanto Company

St. Louis Missouri/USA

Verpackungssystem für Halbleiterscheiben

Die Erfindung betrifft ein Verpackungsäystem für Halbleiterscheiben, um diese einwandfrei zu verpacken und ohne Beschädigungen transportieren zu können,und betrifft insbesondere ein System zur Langzeitlagerung und -aufbewahrung derartiger Halbleiterscheiben.

Elektronische Einrichtungen, wie Transistoren und integrierte Schaltungen, werden aus Halbleiterstrukturen, vorzugsweise aus Silizium hergestellt. Derartige Strukturen werden durch eine epitaxiale Abscheidung von Silizium oder ähnlichen Materialien über einem Träger oder Substratscheibchen aus demselben Material hergestellt. Im allgemeinen müssen die Halbleiterscheibchen aus einkristallinem Silizium mit genau gesteuerten Konzentrationen von Dotierungsmaterial hergestellt sein. VII/XX/ha

19-21-0249 AGW 809810/0558

VNi 9182?2 t Manchen (0. MauerkirchrrsiniUe 45 Banken: Bayerische Vrreiutwnk München 45JMO

91704} Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bmk München JW0002624

«83310 TELEX: 05245*0 BERCd PoM«hert München 63J4J-IO*

Üblicherweise haben die Halbleiterscheiben eine hochpolierte Oberfläche, welche, sei es während der Lagerung oder während eines Transports, nicht mit irgendeiner anderen Überfläche in Berührung kommen darf. Es nicht nämlich festgestellt worden, daß wenn diese polierte Oberfläche mit irgendeiner anderen Fläche in Berührung kommt, die Oberfläche dazu neigt, verschmutzt und beschädigt zu werden. Diese leichten Beschädigungen der Oberfläche sowie deren Verunreinigungen beeinträchtigen oft ganz wesentlich weitere Verarbeitung der Halbleiterscheibchen, beispielsweise das Wachsen von Epitaxialschichten oder die Herstellung von Halbleitereinriditungen. Bisher hat auch oft der Transport von Halbleiterscheiben zwischen verschiedenen Bearbeitungsschritten zu ernsthaften Schwierigkeiten geführt, da 63 nicht immer möglich war, die Halbleiterscheiben in einer vollkommen reinen, atmosphärischen Umgebung zu halt3n. Ferner sind oft aus Versehen zufällige Berührungen mit der Oberfläch derartiger Halbleiterscheiben vorgekommen, wodurch dann die anschließenden Verarbeitungsschritte nutzlos geworden und der Wert der Plättchen zerstört war.

In den letzten Jahren sind versuchsweise mehrere Verpackungsanordnungen verwendet worden, um ein Zerkratzen und Verschmutzen von Halbleiterscheiben zu vermeiden. Eine früher verwendete An ordnung für Siliziumscheiben bestand darin, die Scheiben ähnlich wie Münzen oder Tabletten in Glasröhrchen oder -fläschchen mit Papierlagen zwischen den einzelnen Scheiben übereinander zu schichten. Lies führte jedoch zu Papierfasern bzw. FIusen auf den Scheiben, und ein Zerkratzen der Oberfläche wurde

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nicht vermieden, da dies oft beim Auspacken vorkam.

Bei einem anderen Verpackungsverfahren werden einzelne Kunststoffdosen oder -behältnisse für jede Scheibe verwendet, wobei die Behältnisse mit Schaumgummilagen unter und über jeder Scheibe versehen waren. Diese Art der Verpackung, bei welcher es oft zu einer Verschmutzung der Scheiben durch beschädigten oder zerrissenen Schaumgummi kam, war jedoch verhältnismäßig teuer und im Gebrauch sehr zeitaufwendig.

Eine Zeitlang wurden auch Pergamentbeutel verwendet, aber es war schwierig, die Scheiben in die Beutel zu stecken und aus diesen herauszunehmen. Außerdem waren die Beutel oft nicht vollkommen frei von Verschmutzungen; darüber hinaus schützen sie die Scheiben nicht vor einem Zerbrechen.

Eine wesentliche Verbesserung stellte dann die Einführung von "schalenartig vertieften" Scheibenverpackungen aus geformten Kunstharzmaterial dar, bei welchem eine flache, ebene Oberfläche Aussparungen oder "Vertiefungen" aufwies, welche jeweils eine Scheibe aufnehmen konnten. Wegen der vielen Vorteile wurden derartige Kunststoffverpackungen in großem Umfang verwendet, aber auch sie schützen die Scheiben nicht vollständig vor einer Ver schmutzung durch Kunstharzfasern, Gleit- oder Trennmittel für Formen, Lösungsmittel oder andere in Dampfform vorliegende Verunreinigungen. Obwohl sie einen gewissen Schutz bieten, schützen sie die Halbleiterscheiben nicht ganz vor einem Zerbrechen. Auch müssen die Scheiben für eine weitere Verarbeitung von Hand aus den

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Verpackungen herausgenommen werden, und es ist besonders anzu>streben, derartige von Hand vorzunehmende Schritte zu vermeiden.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Lagerung derartiger Scheiben besteht darin, daß über eine längere Zeitdauer die Scheiben dazu neigen, zu oxidieren. Hierdurch wird dann eine Oxidschicht erzeugt, welche eine anschließende Verarbeitung der Scheiben zu elektronischen Anordnungen beeinträchtigen kann, und da die Oxidschicht ohne eine besondere Behandlung wirtschaftlich nicht entfernt werden kann, können dadurch die Scheiben für eine weitere Verwendung vollständig ungeeignet werden. Eine deratige Oxidation kommt vor, wenn die Scheiben in einer atmosphärischen Umgebung gelagert werden und durch Feuchtigkeit oder andere Umgebungsbedingungen beeinflußt werden, die außerhalb der Kontrolle der Scheibenhersteller oder -käufer liegen. In jedem Fall wird durch die Oxidation als solche die Lagerungsfähigkeit der Halbleiterscheiben stark herabgesetzt.

Außer den Schwierigkeiten aufgrund einer Verschmutzung und einer Oxidation der Halbleiterscheiben, ergibt sich bei ihrem Transport bzw. bei einem Versenden zu Kunden die Schwierigkeit, ihre strukturelle Unversehrtheit auch während ungünstigen Transportbedingungen aufrechtzuerhalten. Beispielsweise stellt das Herunterfallen oder überhaupt eine rauhe, unsachgemäße Behandlung während des Transports oder Versands, wodurch die Halbleiterscheiben zerbrechen können, eine weitere große Schwierigkeit dar. Das Zerbrechen nur einer Halbleiterscheibe in einer Verpackung kann den Verlust von mehreren weiteren Scheiben zur Folge laben, da die

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kleinen scharfen Bruchstücke einer zerbrochenen Scheibe sich als Staub auf andere Scheiben in der Verpackung legen können oder deren Oberflächen sogar stark zerkratzen können. Die anderen Scheiben in der Verpackung müssen daher entweder vor einer weiteren Verwendung kostspielig gereinigt werden oder sie sind durch die Kratzer unbrauchbar geworden.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Verpackungssystem für Halbleiterscheiben geschaffen werden mit welchem die Halbleiterscheiben sauber und einwandfrei verpackt und ohne Beschädigung transportiert werden können,und eine Langzeitlagerung derartiger Scheiben geschaffen ist, ohne daß sie verschmutzen oder oxidieren; ferner soll gemäß der Erfindung ein System geschaffen werden, um derartige Halbleiterscheiben so zu verpacken und zu transportieren, daß die kritischen Oberflächen der Scheiben nicht irgendeine andere Fläche berühren oder von anderen Scheiben in derselben Packung berührt werden; darüber hinaus soll gemäß der Erfindung ein System geschaffen werden, um Halbleiterscheiben in einer Weise handhaben zu können, daß ihre kritischen Oberflächen nicht verschmutzt werden, und ein Transport sowie ein Versand derartiger Scheiben ohne irgendeine Beschädigung möglich ist, selbst wenn die Versandpackungen gemäß der Erfindung einer groben Behandlung ausgesetzt sind, herunterfallen oder während des Transports stark gestoßen werden; auch soll ein System zum Transportieren und Versenden derartiger Scheiben in Behältern geschaffen werden, welche sich gut für eine Massenherstellung eignen, leicht zu reinigen sind und ohne weiteres wieder verwendet werden können und welche mit verhältnismäßig niedrigen Kosten pro Einheit herge-

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stellt werden können. Schließlich soll ein System ml>cvV4wp«kckungen für Halbleiterscheiben geschaffen werden, welche schnell mit Scheiben geladen und ohne eine Beschädigung der Scheiben schnell wieder entladen werden.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verpackungssystem für Halbleiterscheiben erreicht, welches einen rohrförmigen äußeren Behälter und einen rohrförmigen inneren Behälter, d.h. eine Kassette aufweist, der bzw. die von dem äußeren Behälter aufgenommen werden können, da die Längsachsen des inneren und äußeren Behälters in derselben Axialrichtung verlaufen. Der innere Behälter kann eine Vielzahl Scheiben aufnehmen, die in Abständen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Insbesondere kann der äußere Behälter, der die Form eines Metallzylinders aufweist, hermetisch bzw. luftdicht abgedichtete Enden haban, wobei zumindest eine Endwandung abnehmbar ist. Der innere Behälter paßt im allgemeinen konzentrisch in den äußeren Behälter in der Weise, daß der innere Behälter Seitenwandungen, die elastisch federnd in einem vorgegebenen Abstand von den entsprechenden inneren Seitenwandungen des äußeren Behälters angeordnet sind, und Endwandungen aufweist, welche ^elastisch federnd in vorgegebenem Abstand von den entsprechenden Enden des äußeren Behälters angeordnet sind. Der äußere und der innere Behälter sind beide mit einem Fluid gefüllt, das in dem äußeren Behälter eingeschlossen ist, und welches die Scheiben nicht verschmutzen oder mit ihnen chemisch reagieren kann. Folglich sind die Scheiben in einer sauberen bzw. reinen Umgebung gehalten, wodurch eine Langzeitänderung in ihren Kenndaten verhindert ist. Außerdem ist dadurch wirksam verhindert, daß Schläge oder Stöße, die auf den äußeren Behälter

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ausgeübt werden, zu irgendeiner Beschädigung einer der in dem inneren Behälter untergebrachten Scheiben führen kann.

Gemäß der Erfindung ist somit ein Verpackungssystetn für Halbleiterscheiben geschaffen, um diese sauber und einwandfrei zu verpacken und ohne Beschädigung zu transportieren. Hierbei weist das erfindungsgemäße System rohrförmige äußere und innere Behälter auf, wobei der innere Behälter von dem äußeren Behälter aufgenommen wird, da die Längsachsen der beiden Behälter in derselben Axialrichtung verlaufen. Ferner weist der innere Behälter Einrichtungen auf, um eine Vielzahl von Halbleiterscheiben in vorgegebenein Abstand einander gegenüberliegend zu halten. Das System schafft dadurch eine verschlossene Behälteranordnung, durch die verhindert ist, daß außerhalb das äußeren Behälters befindliche Schmutzstoffe die Scheiben in dem inneren Behälter verschmutzen können. Durch stoßdampdende Einrichtungen in den Behältern ist ferner verhindert, daß durch Stöße oder Schläge, die auf den äußeren Behälter ausgeübt werden, die Halbleiterscheiben beschädigt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Verpackung gemäß der Erfindung, in welcher die Kassette oder der innere Behälter der Verpackung teilweise entfern^ dargestellt ist;

Fig. 2 eine Endansicht der erfindungsgemäßen Verpackung, bei welcher eine derartige Kassette in einem äußeren Behälter

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dargestellt ist, der hierzu zum Teil entfernt ist;

Fig. 3 eine Draufsicht der Kassette mit einem mit ihr fest verbundenen Griff, wobei der Griff strichpunktiert dargestellt ist, um ihn in einer herausgezogenen Lage zu zeigen;

Fig. k eine Endansicht der Kassette;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Kassette, die teilweise entfernt ist, um einige eingesetzte Scheiben in der Kassette zu zeigen, während andere in der Kassette vorgesehene Stellen für Scheiben leer sind;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fic;. 3, wobei die Kassette ohne eingesetzte Scheiben wiedergegeben ist;

Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, in der aber eine Kassette dargestellt ist, wenn eine strichpunktiert dargestellte Scheibe in der Kassette eingesetzt ist; und

Fig. 8 eine perpektivische Ansicht einer Überführungs- oder
Transporthalterung des erfindungsgemäßen Systems.

Bezüglich der Offenbarung der Erfindung wird wegen der großen Klarheit und Anschaulichkeit ausdrücklich auf die Zeichnungen Bezug genommen. Ferner sind in den verschiedenen Ansichten die gleichen bzw. einander entsprechende Teile mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.

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In den Fig. 1 und 2 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 11 bezeichnete Halbleiterscheibenverpackung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Verpackung 11 weist einen in seiner Gesamtheit mit 13 bezeichneten, rohrförmigen, zweiteiligen inneren Behältsr oder eine entsprechende Kassette auf, welche in einem äußeren Behälter 15 aus Metall untergebracht ist. Der äußere Behälter ist entsprechend rohrförmig ausgebildet und hat die Form eines zylindrischen Bechers oder einer zylindrischen Dose mit glatten Seitenwandungen 17 und glatten, flächigen,einander gegenüberliegenden Endwandungen 19 und 21. Vie dargestellt, paßt der innere Behälter 13 im allgemeinen konzentrisch in den äußeren Behälter 15, wobei die Längsachsen der beiden rohrförmigen Behälter in derselben Richtung verlaufen. Die Längsachsen fallen zusammen und sind in Fig. 2 mit 22 bezeichnet.

Der innere Behälter I3, der im folgenden mit Kassette bezeichnet wird, kann eine Vielzahl Halbleiterscheiben aufnehmen, die im allgemeinen kreisförmige Scheiben sind und in vorgegebenen Abständen einander gegenüberliegend in der Kassette so angeordnet sind, daß jede der Scheiben im allgemeinen quer zu der Längsachse sowohl des inneren als auch des äußeren Behälters ausgerichtet ist. Die Kassette 13 ist insbesondere gut zur Aufnahme dünner Siliziumscheiben geeignet, welche bis auf eine kleine Fläche entlang einer Seite_; die für eine kristallographische Ausrichtung vorgesehen und bestimmt ist, im allgemeinen kreisförmig sind. Der Durchmesser einer Scheibe beträgt im allgemeinen etwa 89 mm und die kleine Fläche hat im allgemeinen eine Profiltiefe von etwa 2 mm. Durch Sekundärflächen können die Scheibentypen gekennzeichnet werden.

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Wie ohne weiteres einzusehen ist, sind die Seitenwandun^en (wie beispielsweise dia Saitenwandung 23) der Kassette elastisch federnd in einem vorgegebenen Abstand von der Innenseite der entsprechenden Seitenwandungen 17 des äußeren Behälters 15 durch elastisch federnde, fe3t damit verbundene Vorsprünge angeordnet, welche sich an den Innenflächen (die beispielsweise mit 25 bezeichnet sind) des äußeren Behälters Ip abstützen,wobei diese Vorsprünge elastisch nachgiebig ausgebildet sind. In ähnlicher Weise weist die Kassette 13 mit 27a, 27b sowie mit 23a und 28b bezeichnete Endwandungen auf, die elastisch federnd in einem vorgegebenen Abstand von den entsprechenden Enden 19 und 21 des äußeren Behälters 15 angeordnet sind. Dieser Abstand ist in ähnlicher Weise durch elastisch federnde, starr verbundene Vorsprünge an der Kassette geschaffen, welche elastisch nachgiebig sind, wenn die Kassette I3 in den äußeren Behälter 15 eingebracht ist.

Insbesondere weist die Kassette I3 eine untere Hälfte 29 und eine obere Hälfte 3I auf, wobei jede Hälfte eine entsprechend geformte Einheit vorzugsweise aus einem elastisch federnden, nicht ausgehärteten Kunstharzmaterial und vorzugsweise aus gespritztem Polypropylen ist, welches weiß pigmentiert ist.

Bezüglich anderer Materialien, die wegen der schädlichen Wirkung auf in der Kassette untergebrachte Scheiben und wegen möglicher Langzeitänderungen im Hinblick auf die Elastizität der Kassette verwendet werden können, sollte vorzugsweise ein nicht plastifiL- ziertes bzw. nicht aushärtendes Kunstharzmaterial oder eine Ma-

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terial verwendet werden, dessen Molekulargesicht ohne Verwendung von leicht flüchtigen Weichmachern oder ähnlicher Komponenten gesteuert werden kann. Zu den möglichen Materialien, welche verwendet werden können, gehören Polyäthylen, Polykarbonat und Tetraäthylenfluorkohlenstoff-Materialien, die unter dem Warenzeichen "Teflon" verkauft werden, sowie verschiedene Polymere, Kopolymere oder Terpolymere entweder von natürlichen oder pegmentgefüllten Materialien. Ein entsprechendes Pigment weist einen niedrigen Prozentsatz an TiO auf. In jedem Fall ist ein Material erforderlieh, das einen (hohen) ürad an Elastizität oder Biegsamkeit aufweist, um bestimmte Vorsprünge der Kassette, die zum Dämpfen von Stößen oder Schlägen verwendet werden, mit geforderten, nicht verformbaren, elastisch federnden Eigenschaften zu schaffen*

Die Ka3setfcenhälftan 29 und 3* sind entlang einer Drehachse 32 gelenkig miteinander verbunden, welche in Längsrichtung entlang einer Seite der Kassette und parallel zu der Achse der Rohrform verläuft. Da3 Gelenk wird von einem kleinen, stiftförmigen, zylindrischen Ansatz 33 gebildet, der von jeder der unteren Hälfte 29 vorsteht und von einer bogenförmig bzw. kreisförmig ausgebildeten Ausnehmung 35 in einem zungenartigen Ansatz 37 aufgenommen ist, der nach unten von einer Eckenkante der oberen Hälfte 31 vorsteht. Jede Ausnehmung 35 verläuft (kreis-) bogenförmig um den entsprechenden Ansatz 33 herum, so daß die zwei gelenkig miteinander verbundenen Hälften geöffnet werden können und außerdem voneinander getrennt werden können, nachdem sie geöffnet worden sind, wobei die Hälften nur auseinanderzuziehen sind. Dies erleichtert ein Laden bzw. Einsetzen von Scheiben in die Kassette und eine Überführung bzw. einen Transport der Scheiben von der

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unteren Hälfta 29 der Kassette aus, wenn eine in Fig. 8 dargestellte Transporthalteruns verwendet wird.

Wie aus den Zeichnungen zu ersehen, ist ein Trennen der Gelenkelemente über einem bogenförmigen Winkelbereich etwa der ersten 80° bis 90° beim Öffnen der Hälften 29 und 31 durch die Schulter 40 eines Randes 39 verhindert, welcher um die rechteckige Öffnung der unteren Hälfte 29 herum verläuft, gegen welche Schulter sich ein bogenförmiger Rand kl des Ansatzes 37 abstützt.

Wenn die Kassettenhälften geschlossen sind, greifen sie dicht ineinander, wobei ihre öffnungen dicht und genau ineinander passen und sich decken, um eine staubfreie Abdichtung zwischen den Hälften zu schaffen, um dadurch zu verhindern, daß einzelne Verunreinigungen in die Kassette eindringen, wenn sie geschlossen ist. Diese Abdichtung ist mittels einer Nase oder eines Ansatzes k3 geschaffen, welche von dem Umfangsrand 39 der unteren Hai-te 29 nach oben vorsteht und in eine entsprechende Rille 45 eines Umfangsrandes k7 der oberen Hälfte 31 paßt (siehe hierzu insbesondere Fig. 6).

In Fig. 3 sind (strichpunktiert dargestellt) Scheiben W in der Kassette 13 in einem vorgegebenen Abstand einander gegenüberliegend gehalten, wie oben beschrieben ist, wobei jede Scheibe quer zu der Längsachse der rohrförmigen Ausbildung der Verpackung ausgerichtet ist, und wobei insbesondere jede Scheibe in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse liegt.

Die Umfangsrander der Scheiben werden von in Abständen voneinander

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angeordneten Nuten aufgenommen, die durch nach innen vorstehende, fest damit verbundene Ansätze k$ festgelegt sind, die sich bogenförmig entlang von Teilen auf der Innenseite von flächigen Seitenwandungen 51 und in ähnlicher Weise entlang eines Teils einer flächigen Bodenwandung 53 der Kassettenhälfte 29 erstrecken. Der Querschnitt der Nut ist folglich durch Flächen der Ansätze 49 fest gelegt, welche von den Böden der Nuten (d.h. an deren tiefsten radialen Bereich) zum Inneren der Kassette hin auseinandergehen bzw. divergent sind. Folglich ist verhindert, daß die kritischen Oberflächen der Scheiben mit den Nutflächen in Berührung kommen. Auf diese Weise kommen immer nur die Umfangsränder der Scheiben mit Teilen der Kassette in Berührung.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß mit kritischer Oberfläche inner die saubere, vorbereitete Fläche einer Scheibe bezeichnet ist, welche weiter zu verarbeiten ist. Beispielsweise können, wenn es Scheiben aus Silizium sind, entweder eins Seite (Fläche) oder auch beide Seiten (Flächen) auf eine äußerst saubere Hochglanzpolitur gebracht sein, auf welcher eine Epitaxialschicht aufzubringen ist oder eine andere Verarbeitung von dem Kunden vorgenommen wird, welcher derartige Scheiben zum Her stellen von integrierten Schaltungen oder anderen Siliziumhalbleitereinrichtungen kauft. Irgendeine Verschmutzung (wie sie beispielsweise von einer Berührung mit einem Finger herrühren kann) oder ein Kratzer (der beispielsweise davon herrühren kann, daß sie mit irgendeiner anderen Scheibe oder einem anderen Gegenstand in Berührung gekommen ist), eine chemische Verschmutzung oder Oxidation macht diese kritische Oberfläche für eine weitere

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Verarbeitung unbrauchbar. Irgendwelcher Staub oder Stoffpartikel auf dieser kritischen Oberfläche können es\erf orderlich machen, daß die Scheibe nochmals sorgfältig zu reinigen ist, was jedoch einen unangenehmen zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand bedeutet. Aus diesem Grund werden derartige Scheiben vor dem Versand und Transport zu dem sie verarbeitenden Kunden oder Benutzer am besten mit sogenannten Vakuum-"Pinzetten" unter äußerst sauberen Bedingungen behandelt. Dieselben Überlegungen gelten auch für andere Arten von Halbleiterscheiben mit sauberen,vorbehandelten Oberflächen, welche in dem obigen Sinn kritisch sind.

In Fig. 5 ist am beaten dargestellt, wie durch die Anaätze k*-) Nuten 50 mit sich verjüngenden Flächen geschaffen sind und wie diese Anaätze verhindern, daß die kritischen Flächen einander berühren. Nur di 3 Uafnng3icanten oder -Ränder der Sch jib ϊπ Ivönnan die Seitanflachen der Nuten berühren. Wenn die Kassettsnhälften 29 und 31 geschlossen sind, werden dia Scheiben jedoch elastisch federnd von fest damit verbundsnen, angefornten Fingern 55 gehalten, die jeweils die Form von schwachen bzw. schmalen, elastisch federnden_;stegförmigen Rippen haben, die an dem Umfang jeweils einer der entsprechenden Scheiben anliegen und diese stützen. In Fig. 6 ist dargestellt, daß jeder derartige Finger einer solchen Rippe 55 von der Innenseite der Kassette, aber in einer Richtung vorsteht, welche einen kleinen Winkel zu einem normalen, sonst in derselben Ebene liegenden Radius bildet, der zu der Achse von der Stelle aus verläuft, an welcher der Finger mit der Kassettenhälfte verbunden ist.

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In Fig. 7 ist dargestellt, daß jeder derartige Finger 55 elastisch nachgibt und sich anpaßt, wenn Scheiben in der Kassette vorhanden sind. Es sind jeweils vier derartige Finger in gleichem Abstand uni jede Scheibe herum angeordnet. Sie stellen daher auch die einzige Einrichtung dar, um jede Scheibe zu tragen bzw. zu halten und dienen al3 eine erste radiale stoßdämpfende Einrichtung, durch die verhindert ist, daß durch in radialer Richtung auf eine Packung 11 (und damit auf die Xassette Ij) ausgeübte Stöße oder Schläge die Scheiben beschädigt werden. In Fig. ist auch gezeigt, daß die Finger 55 normalerweise verhindern, daß der Umfang einer der Scheiben mit dem Boden einer der Nuten in Berührung kommen, die zwischen den Scheibenabstand haltenden Vorsprüngen k<) gebildet sind.

Jn Fig. 1 und 2 sind Einrichtungen vorgesehen, um die Kassette 13 in dem äußeren Behälter I5 stoßdämpfend zu tragen.3ina zweita radiale stoßdämpfende Einrichtung, die verhindert, daß in radialer Sichtung auf eine Verpackung 11 ausgeübte Stöße oder Schläge Scheiben in der Kassette I3 beschädigen, wei3t eine Anzahl 3tarr verbundener bzw. angegossener Rippen 57 auf, die jeweils die Form eines dünnen Steges aufweisen, der in radialer Richtung nach außen von den Außenflächen, d.h. den Seitenwandungen der Kassette vorsteht . Diese Rippen oder Ansätze 57 liegen, wie zu sehen ist, jeweils in einer quer verlaufenden Ebene, können statt dessen aber auch in Ebenen liegen, die im allgemeinen in Längsrichtung bezüglich der Verpackung d.h. parallel zu der Achse 22 verlaufen. Die dargestellte Ausbildung mit quer verlaufenden Rippen wird jedoch bevorzugt.

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Vie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Rippen 57 in einem
gleichmäßigen Abstand voneinander um den Umfans der Kassette
13 herum angeordnet, und wenn die Kassette in den äußeren Behälter 13 eingesetzt wird, sind die Rippen 57 so elastisch federnd und nachgiebig, daß sie eine radiale stoßdämpfende Auflage bzw. Halterung für die Kassette in dem äußeren Behälter, d.h. eine radiale stoßdämpfende Verbindung zwischen der Kassette und dem äußeren Behälter schaffen, um dadurch zu verhindern, daß in radialer Richtung auf die Verpackung ausgeübte Stöße oder Schläge Scheiben in der Kassette beschädigen bzw. beschädigen können.

Die einander gegenüberliegenden Enden der Kassette 13 sind jeweils mit einer Reihe von Anssätzen oder Vorsprüngen 59 versehen, die als eine axiale stoßdämpfende Einrichtung dienen, um dadurch in axialar Richtung eine stoßdänipfende Verbindung zwischen der Kassette und dem äußeren Behälter 15 zu schaffen. Durch die Ansätze oder Vorsprung« 59 ist somit verhindert, daß in axialer
Richtung (d.h. in Längsrichtung) auf die Verpackung ausgeübte
Stöße oder Schläge in ihr untergebrachte Scheiben beschädigen.

In Fig. 3 sind die Ansätze 59 von der oberen Hälfte 31 der
Kassette getragen und weisen die Form von schmalen angeformten Rippen oder von etwa rechteckigen Stegen auf, die sich jeweils im allgemeinen in Längsrichtung von den Endteilen eines Randes k"? aus erstrecken. Insbesondere sind diese Rippen oder Ansätze 59 an jedem Ende der Kassettenhälfte 3I in zwei Gruppen von fünf Ansätzen ausgebildet, die in gleichmäßigen Abständen entlang eines Teils des Randes kf angeordnet sind, der auf einer Seite

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der Achse 22 liegt, wobei jeder der Ansätze in jeder Gruppe in einer Richtung verläuft, welche unter einem kleinen winkel in radialer Richtung nach außen bezüglich der Achse 22 angeordnet sind. Dies erleichtert ein elastisches Nachgeben der Ansätze 59i wenn sie gegen die innere Fläche eines entsprechenden Endes 19 oder 21 des äußeren Behälters 15 gedrückt werden.

In Fig. 1 ist die elastische, biegsame Beschaffenheit der Vorsprünge 51 dargestellt, wenn eine Kassette 13 in den äußeren Behälter 15 eingebracht ist und sie an den Endflächen 19 und anlief t; selbstverständlich sind die Längsabmessungen des äußeren Behälters entsprechend gewählt.um ein elastisches Nachgeben der Ansätze oder Vorsprünge an den beiden Endflächen der Kassette zu schaffen, vrenr; heide Endendes äußeren Behälters 15 ⁰^ gebracht sind. Obwohl diese elastisch nachgebende Beschaffenheit und dia elastisch federnden Eigenschaften der Ansätze oder Vorsprünge hauptsächlich dia axiale Stoßdämpfung der Kassette 13 in dem äußeren Behälter 15 schaffen, tragen die Ansätze 57 infolge ihres elastisch federnden Widerstands auf die Längsbewegung der Kassette in dem äußeren Behälter zu einer derartigen axialen Stoßdämpfung bei, da eine gewisse statische Reibung zwischen diesen Ansätzen 57 und der Innenfläche 25 des äußeren Behälters besteht.

Der äußere Behälter 15 weist die Form eines Bechers bzw· einer Dose-J mit Wandungen und zwei Endflächen aus Stahl auf, welcher mit Zinn galvanisch überzogen ist. Die Enden 19 und 21 des äußeren Behälters sind durch einen herkömmlichen doppelten Falz, trie er bei Konservendosen bekannt und angewendet wird, gesichert

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und hermetisch d.h. luftdicht abgedichtet. Zumindest eine der Endwandungen 19 und 21 wird zuerst angebracht, bevor die Kassette 13 in den äußeren Behälter eingebracht wird. Die Verpackungsvorbereitungen werden weiter unten genauer erläutert. Die Falze, welche die Enden 19 und 21 sichern, sind an den Stellen 6l bzw. 63 dargestellt. Diese Falze weisen jeweils eine nicht dargestellte Dichtung bzw. exnenDichtring auf, um eine gasdichte hermetische Abdichtung zu schaffen.

Eine Verpackung gemäß der Erfindung kann geöffnet werden, indem ein Dosenöffner herkömmlicher, oder auch in Haushalten üblicher Ausführung verwendet wird,um eines dsr Enden 19 oder 21 entlang einer Schnsidlinie aufzuschneiden, wobei dann das aufgeschnittene offene Ende entf-arnt wird, damit die !Cassette herausgenommen werden kann.

Um das Herausnehmen einer Kassette 13 zu erleichtern, ist eine T-förmiger Griff 67 als ein angeformter Teil der Kassette vorgesehen, der an jedem Ende der Kassette mittels eines dünnen.von dem Rand 57 vorstehenden Steges oder Ansatzes 69 gelenkig angebracht ist. Normalerweise liegt jeder Griff 67 allgemein ausgedrückt in einer Ebene, welche parallel zu der Ebene derEndwandung der Kassette verläuft, an welcher er angebracht ist} hierbei liegt der Griff an der Fläche dieses Endes der Kassette an· Er ist in dieser mittels eines kleinen Ansatzes 71 am oberen Ende des Griffes gehalten, welcher in eine entsprechende Ausnehmung 73 an jedem Ende der Kassettenhälte 31 paßt. Der Griff wird in dem Gelenk 69 aus dieser Lage in die Lage gedreht, die in Fig.

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strichpunktiert dargestellt ist und wird dann ergriffen, um die Kassette aus dem äußeren Behälter herauszunehmen.

Daß sich die Kassettenhälften 29 und 31 öffnen, ist durch einen hakenartigen Verschluß verhindert, welcher eine fest damit verbundene Zunge 75 aufweist, welche vom Rand k7 der oberen Hälfte 31 der Kassette vorsteht und sich in eine schlitzartige Öffnung 77 erstreckt, welche in dem Rand 39 der unteren Kassetten__hälfte 29 ausgebildet ist, wobei die Zunge eine Nase 79 hat, welche normalerweise mit einem unteren Rand oder Ansatz der Öffnung in Eingriff kommt. Die Zunge kann heruntergedrückt werden, um die Nase außer Eingriff von Öffnungsansatz zu bringen, wodurch dann die Zunge aus der Öffnung zum Öffnen der Kassettenhälften 29 und 31 herausgezogen werden kann.

Wenn die äußere Kassette vollständig .luftdicht verschlossen ist, wird sie (15 einschließlich der Kassette 13) mit einem Fluid gefüllt, das chemisch nicht mit den Scheiben reagiert und es dadurch ermöglicht, daß die Scheiben über eine lange Zeit ohne irgendeine nennenswerte Änderung ihrer physikalischen (und damit auch elektrischen) Kennwerte gelagert werden können. Hierzu wird daher vorzugsweise trockenes, reines Stickstoffgas verwendet, welches einen Druck hat, der etwas größer als der normale Atmosphärendruck auf Meeresniveau ist. Hierdurch ist eine Qualitätsminderung der Scheiben nicht nur durch eine Verschmutzung durch Partikel, sondern auch aufgrund einer Reaktion .nit Dampf, Sauerstoff oder anderen atmosphärischen Verunreini-

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gungen vermieden.

Die einzelnen Verfahrensschritte, um eine Verpackung 11 gemäß der Erfindung zu erhalten, sind zum Teil aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen, weisen jedoch noch weitere Merkmale auf, die nachstehend zum besseren Verständnis der Erfindung erläutert werden.

Bevor die Scheiben in eine Kassettenhälfte eingesetzt werden, sind beide Hälften 29 und Jl in einem entsprechenden Reinigungsmedium, wie beispielsweise in fluoriertem Kohlenwasserstoff, der unter dem Warenzeichen "FiIEON" zu haben ist, oder in einer azeotropen Mischung mit Azeton, was unter dem Warenzeichen "FREON TA" zu haben ist, mittels Ultraschall gereinijr, worauf eine Trocknung mit Dampf folgt. Der äußere Behälter 15 wird auf dieselbe Weise gereinigt und getrocknet.

Xm Anschluß an eine derart scharfe Rein igung der Kassette und des äußeren Behälters werden vorbereitete Scheiben aus Halbleitermaterial in die untere Hälfte 29 der Kassette mit Hilfe der sogenannten Vakuum-"Pinzetten" eingebracht bzw. eingesetzt, um dadurch ein Beschädigen, Verkratzen oder Verschmutzen der Scheiben zu vermeiden. Eine Kassette kann 25 Plättchen mit dem oben angegebenen Durchmesser (von etwa 89mm) aufnehmen, wobei zwischen den Plättchen ein Abstand von etwa k, 8mm vorgesehen ist und jedes Plättchen eine Dicke von etwa 0,6mm hat. Die Gelenkteile der oberen Hälfte 31 werden dann in die entsprechenden Gelenkteile der unteren Hälfte 29 eingesetzt, und die zwei

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Hälften -werden dann gegeneinandergedrückt, damit der hakenartige Verschluß eingreift bzw. einschnappt. Hierdurch werden dann die Vorsprünge oder Ansätze 55 in einen "vorbelasteten" Zustand gebogen, und wie oben erläutert, tragen die Ansätze Jede Scheibe allein und für sich, wodurch bekanntlich keine der Scheiben in Berührung aiit dem Boden einer der Nuten 50 kommt.

Die geladene Kassette 18 wird dann in den äußeren Behälter 15 eingesetzt, wobei bereits eines eeiner Enden durch einen Doppelfalz abgedichtet ist. Der äußere Behälter wird dann auf ein Vakuum von 20 bis 25 mmHg ausgepumpt und durch hindurchströtnenden, trockenen Stickstoff mit einem hohen Reinheitsgrad gereinigt. Da der Stickstoff einen Druck hat, der etwas größer

(0,07 bis 0,1-Ί kp/ciTi^- bzw. 1 bis 2 psi überdruck) als der atmosphärische Druck auf Meereshöhe ist, wird das andere Ende des äußeren Behälters in der richtigen Lage aufgesetzt und dann durch Doppelfalzung abgedichtet, wobei dann die von den Enden der Kassette vorstehenden Ansätze 59 durch das Zusammendrücken in einen gebogenen oder "vorbelasteten bzw. vorgespannten" Zu stand kommen, solange die Verpackung verschlossen bleibt.

Wenn die Kassette 13 aus dem äußeren Behälter 15 in der oben beschriebenen Weise herausgenommen wird, wird eine Überführung bzw. ein Transport der Scheiben in der Kassette zu einer Verarbeitungseinrichtung oder -anlage dadurch erleichtert, daß ein in Fig.8 dargestellter und in seiner Gesamtheit mit 75 bezeichneter Überführungsbehälter bzw. eine entsprechende Einrichtung verwendet wird. Der überlührungsbehälter 75 wird nachstehend

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der Einfachheit halber als eine Führung bezeichnet, da seine Aufgabe darin besteht, Scheiben aus der Kassettenhälfte 29 zu einer herkömmlichen Scheibenverarbeitungseinrichtung zu führen bzw. zu leiten.

Die Führung 75 weist eine rechteckige Form auf und ist vorzugsweise als Ganzes aus Kunstharzmaterial gespritzt, wie beispielsweise demselben Material, was für eine Kassette 13 verwendet wird. Die Führung 75 weist ein Paar einander gegenüberliegender paralleler Seitenwände 77 und 79 aufι welche durch parallele Endwandungen dl und 83 sowie ein Paar zu den Endwandungen 8l und 83 paralleler Stege 83 und 87 in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, um dadurch obere und unters Öffnungen 89 und 91 mit einer rechteckigen Form festzulegen. Obwohl die Stege 85 und 87 quer verlaufen, d.h. die rechteckigen Öffnungen 83 und 91 in drei Abschnitte unterteilen, dienen die Stage nur dazu, eine gewisse Versteifung zu schaffen, und nicht dazu,die Öffnungen 89 und 91 in Abschnitte zu unterteilen.

Die Öffnungen 89 und 91 und insbesondere die Öffnung 91 haben eine Form, die der rechteckigen Öffnung der unteren Kassettenhälfte 29 angepaßt ist und dieser entspricht. Folglich paßt die Öffnung 91 zu der Öffnung der Kassettenhälfte 29 und stimmt mit dieser überein. Die Führung 75 kann an der Kassettenhälfte 29t da ihre Öffnungen genau übereinstimmen, angebracht oder eingehängt werten; zu diesem Zweck weist sie ein Paar ges chlitzter Ansätze 37' an zwei ihrer Ecken auf, die den Ansätzen 37 der oberen Kissettenhälfte 31 entsprechen. Die Schlitze 15'der

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av

Ansätze 37' nehmen dann die Voraprünge 33 der unteren Kaseettenhälfte 29 auf. Eine Zunge 75', welche der Zunge 75 der oberen Kassettenhälfte 31 entspricht, weist eine Nase 79' auf, die mit der einen Ansatz oder eine Art Haken aufweisenden Öffnung 77 der unteren Kassettenhälfte in Eingriff kommt.

Die obere Öffnung 89 ist durch eine teilweise angeflanschte Fläche 93 festgelegt, die zu der Scheibenverarbeitungseinrichtung der vorbeschriebenen Art paßt. Hierzu weist die Fläche 93 ein Paar rechteckiger Vorsprünge 95 auf, welche in Öffnungen einer derartigen Verarbeitungseinrichtung passen, und ist mit einem Paar kreisförmiger Öffnungen 97 versehen, welche entsprechende Ansätze der Verarbeitungseinrichtung aufnehmen.

Jede.der Seitenwände 77 und 79 weist eine Anzahl in Abstände voneinander angeordneter Nuten 99 auf, die durch Vorsprünge festgelegt sind, die sich in vertikaler Richtung, parallel und nebeneinander angeordnet entlang der Innenflächen der Seitenwände Ti und 79 erstracken. Die Nuten 99 haben einen Querschnitt, der im wesentlichen gleich oder identisch dem Querschnitt der Nuten 50 der Kassettenhälften ist. Venn daher die Führung 75 an der Kassettenhälfte 29 angebracht und eingehängt wird, stellen die Nuten 99 tatsächlich Verlängerungen der Nuten 50 der Kassettenhälfte 29 dar, die sich dann zwischen derunteren Öffnung $1 und der oberen Öffnung 89 erstrecken.

Um Scheiben von der Kassette zu der Scheibenvecarbeitungs einrichtung zu überführen, werden die Kassettenhälftan getrennt,

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die Führung 75 wird an der unteren Kassettenhälfte 29 angebracht und eingehängt, und die Führung wird dann gegenüber der Scheibenverarbeitungseinrichtung angeordnet, wobei die Anordnung so ausgerichtet wird, daß die Öffnung 89 nach unten zeigt, so daß die Scheiben in den Nuten 99 aufgrund der Schwerkraft nach unten gleiten und folglich in einer entsprechenden Lage der Scheibenverarbeitungseinrichtung zugeführt werden. Auf diese Weise werden die Scheiben überführt, ohne daß ihre kritischen Flächen berührt werden bzw. miteinander in Berührung kommen. Sie bleiben folglich frei von einer Beschädigung und sauber bis zu dem Zeitpunkt, wo sie verarbeitet werden.

Die erfindungsgemäße Verpackung ist einem Schlag- bzw. einen Falltest unterzogen worden, um dadurch ihre Leistungsfähigkeit zu zeigen und um nachzuweisen, daß die Scheiben in ihr vor einer Beschädigung geschützt sind. BeispielsweL se wurden wiederholt Fallversuche von Hand auf einem Kunststoff-Fliesenoder Plattenboden aus einer Höhe von etwa l,22ni durchgeführt, wobei die Verpackung verschieden ausgerichtet aufgeschlagen und aufgetroffen ist, nämlich entweder zuerst auf eine Endwandung, oder zuerst auf eine Seitenwandung oder zuerst auf eine Kante (d.h. sie traf dann sogar unter einem Winkel auf). Bei derartigen wiederholten Fallversuchen wurde keine Beschädigung an Siliziumscheiben in den Verpackungen festgestellt.

Außerdem wurden erfindungsgemäße Verpackungen mit Siliziumschei· ben in Pappkartons angeordnet und über große Entfernung en trans· portiert und dann als Ergebnis festgestellt, daß nur ein sehr

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kleiner Bruchteil der so verpackten Plättchen gebrochen war.

Bei langen Lagerungen schafft die erfindungsgemäße Verpackung einen sehr guten Langzeitschutz, der sich zumindest über Monate und möglicherweise über Jahre erstreckt, gegenüber einer
Verschmutzung der Scheiben oder einer Veränderung ihrer elektrischen oder anderer physikalischer Kennwerte. Langzeit-Lagerungsversuche dauern noch an und sind noch nicht beendet.

Derartige insoweit durchgeführte Versuche zeigen jedoch, daß
die Verpackung eine lange Lagerung von Scheiben schafft, ohne
daß eine Verschmutzung oder ein Qualitätsverlust auch bei extremen Temperaturen zvi3chen -45,6°C (-5O°F) und 60°C (l40°F) auftreten. Zum Vergleich zeigen Siliziumscheiben in herkömmlxchen Verpackungen eine zunehaende Verschlechterung der Oberflächenschichten bei einer längeren Lagerung bei einer Temperatur von etwa 32,2°C (90°F).

Pa ten tar sprüche

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Le e rs e

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Claims

Patentansprüche

Verpackungssystem für Halbleiterscheiben, um sie sauber zu verpacken und ohne Beschädigung zu transportieren, wobei das System einen rohrförmigen Innenbehälter aufweist, der von einem Außenbehälter aufgenommen ist wobei die Längsachsen des Innen- und Außenbehälters in derselben Axialrichtung verlaufen und der Innenbehälter Einrichtungen aufweist, um eine Anzahl Scheiben in vorgegebenem Abstand in Gegenüberlage zueinander in dem Innenbehälter zu halten, gekennzeichnet durch Abdichteinrichtungen (75 bis 79)ι die zumindest einem der Behälter (13, 15) zugeordnet sind, um zu verhindern, daß dia Scheiben (W) in dem inneren Behälter (13) durch Verunreinigungen von außerhalb des äußeren Behälters (15) verunreinigt werden, wobei die Abdichteinrichtung einen luftdichten Verschluß für ein Fluid in dem äußeren Behälter (15) schafft, wobei die Scheiben ('«) sich in der Pluidumgebung befinden und diese ein chemisch nicht reagierendes Gas unter einem Druck aufweist, der größer als der Umgebungsdruck außerhalb des äußeren Behälters (15) ist, und durch stoßdämpfende Einrichtungen (55t 57t 59)· die zumindest einem der Behälter (13· 15) zugeordnet sind, um zu verhindern, daß durch auf den äußeren Behälter (15) ausgeübte Stöße oder Schläge die Scheiben (W) beschädigt werden.

2. Verpackungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (55) in den inneren Behälter (13),

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ORlQlNAL INSPECTED

um eine Anzahl der Scheiben (W) in vorgegebenem Abstand und in Gegenüberlage voneinander in dem inneren Behälter (13) zu halten und zu tragen, durch axiale stoßdämpfende Einrichtungen (59)» um eine stoßdämpfende Verbindung in axialer Richtung zwischen dem inneren (13) und dem äußeren Behälter (15) entlang deren Längsachsen zu schaffen, und durch radiale stoßdämpfende Einrichtungen (55)i um eine stoßdämpfende Verbindung zwischen dem inneren (13) und dem äußeren Behälter (15) im allgemeinen radial zu den Längsachsen zu schaffen.

3· Verpackungssystem für Halbleiterscheiben, um sie sauber zu verpacken und ohne Beschädigung zu transportieren, wobei das System einen rohrförmigen äußeren Behälter und einen rohrförmigen inneren Behälter aufweist, der von dem äußeren Behälter aufgenommen werden kann, da die Längsachsen der beiden Behälter in derselben Axialrichtung verlaufen, und wobei der innere Behälter eine Anzahl Scheiben in vorgegebenem Abstand und in Gegenüberlage zueinander halten und aufnehmen kann, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Behälter (15) die Form einer zylindrischen Metalldose mit luftdicht verschlossenen Endwandungen (19« 21) aufweist, von denen zumindest eine abnehmbar ist, daß der innere Behälter (13) im allgemeinen konzentrisch in den äußeren Behälter (15) paßt, daß der innere Behälter (13) Seitenwandungen (23), die in einem vorgegebenen Abstand elastisch federnd von der Innenseite der entsprechenden Seitenwandung (17) des äußeren Behälters (15) angeordnet sind, und Endwandungen (27a, 27b; 28a, 28b ) aufweist, die elastisch federnd von den entsprechenden Endwandungen (19,

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21) des äußeren Behälters (15) angeordnet sind, und daß der äußere (15) und der innere Behälter (13) mit einem Fluid gefüllt sind, das in dem äußeren Behälter (15) dicht abgeschlossen ist, wobei die Fluidumgebung die Scheiben (W) nicht verunreinigt und nicht chemisch mit ihnen reagiert, wodurch die Scheiben (W) in einer sauberen Umgebung gehalten sind und dadurch eine Langzeitveränderung der Kennwerte der Scheiben (W) verhindert ist und ferner verhindert ist, daß durch auf den Außenbehälter (15) ausgeübte Stöße oder Schläge die Scheiben (W) beschädigt werden.

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