DE4223327C2 - Waferträger - Google Patents

Waferträger

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Description

Die Erfindung betrifft einen Waferträger nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.
Derartige Waferträger sind beispielsweise aus der US 4,687,097 A bekannt und dienen der Aufnahme von Halbleiterwa­ fern während einer chemischen Behandlung derselben. Insbe­ sondere ist die Erfindung auf Träger für große Wafer bis zu einem Durchmesser von 200 mm und größer gerichtet.
Siliziumwafer bilden die Basis der Produktion einer Vielzahl integrierter Schaltungschips. Diese sind nur wenige Hundert­ stelmillimeter dick und daher sehr zerbrechlich und entspre­ chend schwierig zu handhaben.
Die Wafer werden einer chemischen Behandlung mit Hilfe von Flüssigkeiten bis zu 180°C, manchmal sogar bei höheren Tem­ peraturen, ausgesetzt. Während dieser Behandlung werden die Wafer in herkömmlicher Weise in Waferträgern gehalten, die wiederum von automatischen Handhabungsmechanismen bewegt und transportiert werden. Nach der Behandlung werden die Wafer und die Waferträger relativ schnell auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Bekannte Waferträger sind ferner in der US 4,135,625 A beschrieben, die einen verbesserten Widerstand gegen Verformung und Verwerfung bei einem anderen Aufbau aufweisen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wafer­ träger zu schaffen, der einen verbesserten Widerstand gegen Verformungen und Verwerfungen aufweist, hervorgerufen durch eine relativ schnelle Wärmeübertra­ gung bei einer chemischen Behandlung von Flüssigkeiten mit 180°C und höher.
Diese Aufgabe wird grundsätzlich durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der anschließenden Unteransprüche.
Insbesondere schafft die Erfindung also einen Waferträger mit gegabelten Stirnwandabschnitten und Öffnungen in den Seitenrahmenabschnitten, wodurch der strukturelle Aufbau des Waferträgers erheblich verbessert wird.
In bevorzugter Weise schafft die Erfindung einen Waferträger mit einem abgebogenen Stirnwandabschnitt, bei dem der abge­ bogene Teil im wesentlichen rechtwinklig zu den gegabelten Stirnwandabschnitten angeordnet ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die gegabelten Stirnwandabschnitte, die abge­ bogenen Stirnwandabschnitte und andere Stirnwandabschnitte, die gleiche Dicke aufweisen, um eine Verformung und Verwer­ fung der Waferträger, bedingt durch unterschiedliche Ausdeh­ nungs- und Zusammenziehungsgeschwindigkeiten, in Abhängig­ keit vom Erwärmen und Kühlen während und nach der chemischen Behandlung der Wafer auf ein Minimum herabzusetzen.
Vorteilhafterweise ist die Erfindung gerichtet auf die Schaffung eines Waferträgers, dessen gegabelte Stirnwandab­ schnitte angrenzend an und einstückig mit Flanschen versehen sind, die dem Eingriff mit Handhabungsmechanismen während der verschiedenen chemischen Behandlungen wie Abspülen Trocknen und Übertragen der Wafer, dienen.
Noch ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung liegt in der Schaffung eines derartigen Waferträgers, dessen einer Stirn­ plattenabschnitt in seiner Länge größer ist als der entspre­ chende angrenzende Stirnplattenabschnitt, um mit dem abgebo­ genen Stirnwandabschnitt verbunden zu sein.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß größere Träger zur Aufnahme größerer Wafer geschaffen werden.
Noch ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß grö­ ßere Waferträger eine größere strukturelle Einheitlichkeit und Stabilität aufweisen und einen entsprechenden Widerstand gegen Verformungen und Verwerfungen haben, die während der relativ schnell stattfindenden Wärmeübertragung auftreten können.
Ein Bruch oder eine Beschädigung der Wafer wird auf ein Minimum herabgesetzt. In typischer Weise ist ein Randbereich eines Wafers weniger wünschenswert zur Ausbildung integrierter Schaltungschips. Durch Verwendung von Wafern mit einem größeren Durchmesser können integrierte Schaltungschips in größerer Anzahl aus jedem behandelten Wafer hergestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wafer­ trägers nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Stirnansicht des Waferträgers der Fig. 1;
Fig. 3 eine Teildraufsicht auf den Waferträger ent­ sprechend der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 der Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie 5-5 der Fig. 2; und
Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie 6-6 der Fig. 2.
Der in der Fig. 1 dargestellte Waferträger ist allgemein mit 10 bezeichnet. Er besteht aus einem Paar gerippter Seiten­ rahmenabschnitten 11, die nebeneinander zum Eingriff mit den Siliziumwafern 12 dazwischen angeordnet sind. Die gerippten Seitenrahmenabschnitte 11 sind im Abstand zueinander mit Hilfe eines Paar Stirnrahmenabschnitten 13 und 14 befestigt. Der Stirnrahmenträger 13 ist in typischer Weise in Form eines H's mit dem Waferträger 10 ausgebildet. Der ein­ stückige Waferträger 10 enthält die Seitenrahmenabschnitte 11 und die Endrahmenabschnitte 13 und 14. Er ist in typi­ scher Weise durch Spritzgießen aus PFA-Teflon (Warenzeichen der Fa. E. I. du Pont de Nemours Co.) hergestellt. Hierbei handelt es sich um ein perfluoralkoxy-substiutiertes Poly­ tetrafluorethylen-Kunstharz. Ein weiter Bereich anderer gießbarer Materialien kann zur Herstellung von Trägern für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke verwendet werden.
Jeder gerippte Seitenrahmenabschnitt 11 enthält ein Paar senkrechter Seitenwände 20 mit einer Vielzahl von Waschschlitzen 21 für eine Flüssigkeitsströmung von und zu den Wafern 12. Jeder der Seitenwände 20 ist weiterhin mit einer Vielzahl langgestreckter, nach innen gerichteter Zähne 22 zur Anlage an den Wafern 12 und zum Anordnen dieser im Abstand zueinander versehen.
Ein Paar Flansche 30 sind einstückig an den Seitenwänden 20 ausgebildet. Sie verlaufen nach außen von diesen und sie sind vorgesehen, um der Handhabung durch einen automatischen Robotermechanismus zu dienen. Jeder Flansch 30 weist einen Bolzen 31 oder eine Öffnung 32 zum Eingriff mit einem anderen Bolzen oder einer anderen Öffnung eines anderen Waferträgers 10 während eines Depottransports der Wafer­ träger 12 von einem Waferträger zu einem anderen auf. Die Flansche 30 und die Zähne 32 bilden einen oben offenen Bereich oder eine Zugangsöffnung 33, durch die die Wafer 12 eingeschoben und aus dem Waferträger 10 entfernt werden können und durch die die Strömungsmittelströmung zu und von den Wafern 12 stattfindet.
Ein Paar abgeschrägter Fußstützen 40 sind einstückig mit den Seitenwänden 20 den Flanschen 30 gegenüberliegend ausge­ bildet. Jede Fußstütze 40 weist einen Oberflächenabschnitt 41 zum Eingriff mit den Wafern 12 auf. Der Abstand zwischen den Oberflächenabschnitten 41 ist geringer als der Durch­ messer eines der Wafer 12, um diese Wafer 12 in dem Wafer­ träger 10 zu halten. Die Fußstützen 40 bilden einen offenen Roden oder eine Strömungsmittelöffnung 42, durch die das Strömungsmittel zu den Wafern 12 und von diesen ab strömt.
Jede Fußstütze 40 enthält weiterhin eine Indexkerbe 43, die eine Ausrichtung des Waferträgers auf einem bestimmten Handhabungsmechanismus erlaubt.
Jeder der Seitenrahmenabschnitte 11 enthält weiterhin Seiten­ platten 50, die nach innen und rechtwinklig zu der ent­ sprechenden Seitenwand verlaufen und einen Abschnitt der entsprechenden geneigten Fußstütze 40 bilden. Jeder Seiten­ rahmenabschnitt 11 weist weiterhin eine Flanschabstützplatte 41 auf, die nach außen und rechtwinklig zu der entsprechen­ den Seitenplatte 50 verläuft. Jeder Seitenrahmenabschnitt 11 ist mit einem Flansch 52 versehen, der nach außen und recht­ winklig zu der Flanschabstützplatte 51 und parallel zu der Seitenplatte 50 verläuft. Der Flansch 52 verläuft ungefähr über die halbe Länge der Flanschabstützplatte 51. Der Flansch 52 enthält eine Lippe 53, die mit einem Handhabungs­ mechanismus ein Eingriff gelangen kann. Jeder der Flansch­ abstützplatten 51 enthält eine Indexkerbe 54 zum Eingriff beispielsweise mit einem automatischen Handhabungs mechanismus.
Der H-förmige Stirnrahmenabschnitt 13, die abgeschrägten Fußstützen 40, die Oberflächenabschnitte 41, die Strömungsmittelöffnungen 42, die Indexkerben 43 und die Indexkerben 53, sind in dem US-Patent 4,949,848 erwähnt, auf dessen Offenbarung hier ausdrücklich hingewiesen wird.
Der Stirnrahmenabschnitt 14 weist ein Paar gabelförmiger Stirnwandabschnitte 60 auf, die einstückig mit der Flanschabstützplatte 51 der Seitenrahmenabschnitte 11 ausgebildet ist. Jeder gabelförmige Stirnwandabschnitt 60 ist mit einem Paar Stirnplattenabschnitten 61, 62 versehen, die im Winkel relativ zu der Flanschabstützplatte 51 verlaufen und mit dieser Platte 51 zur Bildung einer dreieckigen Stützsäule 60.1 an jedem der Verbindungspunkte zwischen dem Stirnrahmenabschnitt 14 und den zwei Seitenrahmenabschnitten 11 zusammen arbeiten. Jeder der Stirnplattenabschnitte 61 weist eine größere Länge auf als jeder der Endplattenabschnitte 62 und die Plattenabschnitte verlaufen über die gesamte Länge des Stirnrahmenabschnittes 14.
Der Stirnrahmenabschnitt 14 enthält außerdem einen ersten Zwischenplattenabschnitt 70, der zwischen den gabelförmigen Stirnwandabschnitten 60 grundsätzlich rechtwinklig zu den Seitenwänden 20 verläuft. Ein zweiter Zwischenplattenab­ schnitt 71 verläuft zwischen den Stirnplattenabschnitten 61, parallel aber versetzt zu dem ersten Zwischenplattenab­ schnitt 70. Der zweite Zwischenplattenabschnitt 71 verläuft außerdem zwischen den Fußabstützabschnitten 40. Die parallelen Zwischenplattenabschnitte 70, 71 sind über einen schrägen Zwischenplattenabschnitt 72 verbunden, der außer­ dem zwischen den Stirnplattenabschnitten 61 in einem rechten Winkel verläuft. Per schräge Zwischenplattenabschnitt 72 ist in Bezug auf die parallelen Plattenabschnitte 70, 71 schräg angeordnet und außerdem schräg relativ zu jedem der Stirn­ plattenabschnitte 61, 62 und den Seitenplattenabschnitten 50. Die Plattenabschnitte 70, 71, 72 sind einstückig miteinander und einstückig mit den Plattenabschnitten 61, 62, wie dar­ gestellt, ausgebildet.
Im Betrieb, wenn eine Wärmeübertragung bis zu 180°C oder eine Kühlung nach Behandlung der Wafer 12 stattfindet, wirkt die relative Orientierung der Abschnitte der Stirnrahmen­ teile 40 zusammen, um die Form und den strukturellen Aufbau des Waferträgers 10 aufrechtzuerhalten. Beispielsweise die gabelförmigen Stirnwandabschnitte 16, die versetzten Zwischenplattenabschnitte 70, 71 und der schräge Zwischenplatten­ abschnitt 72, sind Teile, die zusammenarbeiten, um die Form des Waferträgers 10 während der Ausdehnung und des Zusammen­ ziehens, bedingt durch Wärmeübertragung, aufrechtzuerhalten. Darüberhinaus erlaubt die im wesentlichen gleiche Dicke der gabelförmigen Stirnwandabschnitte 16, der Zwischenplatten­ abschnitte 70, 71, 72 und der Platten 50, 51 und 52, eine konstante Erwärmungs- oder Kühlgeschwindigkeit für jeden dieser Abschnitte, so daß das Zusammenziehen oder die Aus­ dehnung jedes dieser Abschnitte in gleicher Weise statt­ findet, so daß eine Verwerfung oder Verschiebung des Wafer­ trägers auf ein Minimum herabgesetzt wird. Dementsprechend wird die Möglichkeit der Beschädigung der Wafer 12, an­ geordnet in einem Waferträger 10, auf ein Minimum herab­ gesetzt.

Claims (12)

1. Waferträger aus gießbarem Kunststoff mit
einem Paar gerippter Seitenrahmenabschnitte (11) zum Eingriff und zum beabstandeten Halten der Wafer (12), und
einem Paar Stirnwandabschnitte (13, 14) zwischen den Sei­ tenrahmenabschnitten (11) zum Halten derselben im Ab­ stand voneinander, wobei
einer der Stirnwandabschnitte (13, 14) ein Paar Stirnrahmenabschnitte (60) und einen Zwischenplattenabschnitt (70) zwischen den Stirnrahmenabschnitten (60) aufweist, wobei jeder Stirn­ wandabschnitt (13, 14) über die Stirnrahmenabschnitte (60) mit den Seitenrahmenabschnitten (11) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnrahmenabschnitte (60) durch Plattenabschnitte (61, 62) unter Ausbildung einer dreieckigen Stützsäule (60.1), die sich jeweils zwischen den Zwischenplattenabschnitten (70) und den Seitenrahmenabschnitten (11) erstreckt, gegabelt sind.
2. Waferträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jedes der gegabelten Stirnrahmenabschnitte (60) ungefähr gleich ist.
3. Waferträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Flansche (30) einstückig von den Seitenrahmen­ abschnitten (11) nach außen verlaufen, um mit einem Handhabungsmechanismus in Eingriff zu gelangen, wobei jeder der gegabelten Stirnrahmenabschnitte (60) angren­ zend an einen der Flansche vorgesehen ist.
4. Waferträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seitenrahmenabschnitt (11) Öffnungen (21) für eine Fluidströmung zu und von den Wafern aufweist.
5. Waferträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der gegabelten Stirnrahmenabschnitte (60) ein Paar von Stirnplattenabschnitten (61, 62) aufweist, von denen ein Stirnplattenabschnitt (61) eine größere Länge auf­ weist als der andere Stirnplattenabschnitt (62).
6. Waferträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar senkrechter Abstützplatten (51) einstückig mit den gegabelten Stirnrahmenabschnitten (60) vorgesehen sind, um eine dreieckige Stützsäule (60.1) angrenzend an die Seitenrahmenabschnitte zu bilden.
7. Waferträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Paar paralleler Zwischenplattenabschnitte (70, 71), übereinander, parallel zueinander und gegenein­ ander versetzt vorgesehen sind, wobei der eine der pa­ rallelen Zwischenplattenabschnitte (70) zumindest teil­ weise zwischen und im Eingriff mit den gegabelten Stirn­ wandabschnitten angeordnet ist; und wobei ein Zwischen­ plattenabschnitt (72) zwischen und verbunden mit den versetzten Zwischenplattenabschnitten (70, 71) angeordnet ist und schräg relativ zu den parallelen Zwischenplat­ tenabschnitten verläuft.
8. Waferträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jedes gabelförmigen Stirnrahmenabschnittes (60) ungefähr gleich ist.
9. Waferträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gabelförmige Stirnrahmenabschnitt (60) ein Paar Stirnplattenabschnitte (61, 62) aufweist, von denen der eine (61) eine größere Länge aufweist als der andere (62).
10. Waferträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Stirnplattenabschnitt (61) mit den gerippten Seitenrahmenabschnitten (11) und jeder der Zwischenplat­ tenabschnitte (70, 71) verbunden und zwischen diesen an­ geordnet ist.
11. Waferträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Stirnplattenabschnitt (61) schräg verlaufend zu jedem der Zwischenplattenabschnitte (70, 71) angeord­ net ist.
12. Waferträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß daß die gabelförmigen Stirnrahmenabschnitte (60) und der schräg verlaufende Zwischenplattenabschnitt (72) wieder­ um schräg zueinander verlaufend angeordnet sind.
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