DE60123366T2 - Halter für eine substratkassette und vorrichtung ausgerüstet mit diesem halter - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Halter für eine Kassette für Substrate, der eine Grundplatte umfasst, an welcher ein Führungselement befestigt ist, das mit mindestens zwei Führungen versehen ist, wobei die Kassette zwischen den Führungen angeordnet werden kann, die ermöglichen, die Kassette in Bezug auf die Grundplatte auszurichten, und wobei die von der Grundplatte abgewandte Seite der Führungen konisch nach innen verläuft.
• Ein derartiger Halter wird in vielen Anlagen eingesetzt, die bei der Herstellung von diskreten und integrierten Halbleiterprodukten verwendet werden. Die Erfindung betrifft somit auch eine mit einem derartigen Halter ausgerüstete Vorrichtung.
• Ein Halter der eingangs erwähnten Art ist aus der US-Patentschrift 5,246,218 bekannt, die am 21. September 1993 veröffentlicht wurde. In dieser Patentschrift wird ein Halter für eine Substratkassette beschrieben, die eine Grundplatte mit einem daran befestigten Führungselement umfasst, wobei das Führungselement zwei separate, zueinander parallel verlaufende Führungen einschließt. Der Kassettenhalter kann zwischen den Führungen ausgerichtet werden, deren an der Kassette anliegende Oberseite nach unten konisch zuläuft. Dieses Führungsprofil mit Ausrichtwirkung erleichtert die exakte Anordnung der Kassette zwischen den Führungen. Nach der Anordnung der Kassette zwischen den Führungen werden die Substrate durch einen Roboter, der Teil eines den Halter umfassenden Gerätes ist, aus der Kassette entnommen, behandelt und wieder in die Kassette zurückgelegt. Zu diesem Zweck ist der Halter mit einem Hebemechanismus gekoppelt. Dadurch können die Substrate eines nach dem anderen auf gleicher Höhe in der Kassette abgelegt oder aus ihr entnommen werden. Nachdem alle Substrate behandelt worden sind, wird die Kassette zwecks weiterer Behandlung in ein anderes Gerät mit ähnlichen Merkmalen überführt.
• Ein Nachteil des bekannten Halters besteht darin, dass die Kassette im Halter nicht immer völlig gleich positioniert bzw. ausgerichtet ist. Dadurch werden das Einbringen der Substrate in die Kassette oder ihre Entnahme aus der Kassette behindert, was zu Schäden an den Substraten führen kann. Auch sind Schäden an der Kassette oder der Anlage möglich.
• Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Halter zu schaffen, bei dem eine Substratkassette stets völlig gleich angeordnet und ordnungsgemäß ausgerichtet ist. Außerdem sollte die Montage bzw. Demontage des Halters einfach sein, und vor allem sollte seine Herstellung einfach und kostengünstig sein.
• Um diese Aufgabe zu lösen wird ein Halter nach Anspruch 1 geschaffen. In dem erfindungsgemäßen Halter läuft die der Grundplatte zugewandte Seite der Führungen ebenfalls nach innen konisch zu. Dadurch wird erreicht, dass der der Kassette am nächsten liegende Teil des Halters nur eine vergleichsweise niedrige Höhe aufweist und vor allem in einem Abstand über der Grundplatte an die Kassette angrenzt. Aufgrund dessen ist insbesondere das Risiko reduziert, dass sich die Kassette neigt und/oder dass sie kippt, nachdem sie zwischen den Führungen angeordnet wurde. Der der Kassette am nächsten liegende Teil der Führungen kann außerdem in einem vergleichsweise geringen Abstand von der Kassette positioniert sein, z. B. in einem Abstand von nur einem Millimeter. Aufgrund dessen kann die Kassette sehr genau auf der Grundplatte angeordnet und in Bezug auf diese ausgerichtet werden, trotzdem sie sich nach wie vor leicht in den Halter einsetzen lässt, selbst wenn sie sich aus einer anderen Richtung, bezogen auf die Position nach der Ausrichtung, nähert, was ein wichtiger Vorteil ist.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die der Grundplatte zugewandte Seite spiegelsymmetrisch in Bezug auf die von der Grundplatte abgewandte Seite. Dies hat eine Reihe wichtiger Vorteile. Vor allem ist jetzt weniger von Bedeutung, wie das Führungselement auf der Grundplatte angeordnet ist. Der Grund dafür ist, dass die Oberseite identisch mit der Unterseite ist. Außerdem vereinfacht sich aufgrund dieser Symmetrie auch die Herstellung des Führungselements. All dies gilt insbesondere dann, wenn das Führungselement wie bei dem bekannten Halter aus zwei einzelnen Teilen gebildet ist, die außerdem spiegelsymmetrisch sind und jeweils mindestens eine Führung umfassen. Vorzugsweise zeigen die Führungen bei Betrachtung in Querschnittsrichtung ein nach innen gerichtetes Trapezprofil. Dadurch können die Vorteile der Erfindung auf einfache Art und Weise optimiert werden.
• Bei einer besonders günstigen Modifikation sind das Führungselement und die Grundplatte mit entsprechenden Öffnungen in Form eines gestreckten Schlitzes versehen, deren Längsrichtungen im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind und mit deren Hilfe das Führungselement mittels Schrauben und Muttern abnehmbar an der Grundplatte befestigt ist. Aufgrund dessen kann die gewünschte Position des Halters leicht eingestellt werden, wenn das Führungselement an der Grundplatte befestigt wird. Außerdem kann auch eine zwischendurch eventuell erforderliche Anpassung der Position ohne weiteres vorgenommen werden. In diesem Zusammenhang ist die Grundplatte an zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Außenseiten des Führungselements vorzugsweise mit Teilstrichen versehen. Dadurch ist es einfacher, das Führungselement exakt und reproduzierbar an der Grundplatte zu befestigen. Die Schrauben und Muttern sind vorzugsweise so ausgeführt, dass die Schraube bis zu einem abnehmbaren Anschlag gelockert werden kann. Aufgrund dessen ist einerseits eine vollständige Demontage möglich, und andererseits ist ausgeschlossen, dass sich die Schrauben und/oder Muttern bei einer zwischenzeitlichen Anpassung der Position vollständig lösen und dadurch eine Beschädigung der Vorrichtung verursachen.
• Das Führungselement des Halters umfasst vorzugsweise zwei spiegelsymmetrische Führungselemente, wovon jedes mindestens eine Führung, vorzugsweise drei Führungen bildet, die jeweils an eine einzige Seite der Kassette angrenzen. Eigentlich umfasst der Halter somit nur eine Art von Führungselement. Dadurch werden sowohl der Zusammenbau als auch die Herstellung des Halters weiter vereinfacht. Damit die Kassette leicht im Halter angeordnet werden kann, ist das Führungselement vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt. Ein besonders geeignetes Material ist ein hochmolekulares Polyethen. Dieses Material kann außerdem leicht gereinigt werden und ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Führungselements.
• Durch die Erfindung wird auch eine Vorrichtung für die Herstellung von Halbleiterprodukten gemäß der Erfindung geschaffen, versehen mit einem erfindungsgemäßen Halter wie in Anspruch 9 definiert. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht die Herstellung von Produkten in großen Stückzahlen und ist leicht instand zu halten. Vorzugsweise umfasst eine derartige Vorrichtung Erkennungsmittel, die signalisieren, wenn die Kassette für die Substrate zwischen den Führungen positioniert ist. Bei der bekannten Vorrichtung hat sich herausgestellt, dass diese Erkennungsmittel nicht in der Lage waren, jede nicht ordnungsgemäß und ungenau positionierte Kassette zu erkennen. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Kassette im Wesentlichen perfekt positioniert ist, ist eine Erkennung nur erforderlich und nützlich, um auszuschließen, dass die Vorrichtung ohne darin befindliche Kassette betrieben wird.
• Außer den zur Verarbeitung der (Halbleiter-)Substrate erforderlichen Teilen umfasst die Vorrichtung vorzugsweise Mittel zum Anordnen der Kassette im Halter bzw. zum Herausnehmen der Kassette aus dem Halter, ferner Mittel zur Höheneinstellung des Halters und weitere Mittel zum Anordnen von Substraten in der Kassette oder zum Herausnehmen von Substraten aus der Kassette.
• Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen) erläutert und verständlich.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halters, der mit einer Kassette mit Substraten versehen ist,
• 2 eine schematische Querschnittsansicht rechtwinklig zur Zeichnungsebene und längs der Linie II-II des in 1 dargestellten Halters, und
• 3 eine schematische Querschnittsansicht rechtwinklig zur Zeichnungsebene und längs der Linie III-III des in 1 dargestellten Halters.
• Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet, und insbesondere die Dickenabmessungen sind der besseren Deutlichkeit wegen übertrieben. Einander entsprechende Bereiche sind soweit möglich mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halters, der mit einer Kassette mit Substraten versehen ist. 2 und 3 sind schematische Querschnittsansichten rechtwinklig zur Zeichnungsebene und längs der Linien II-II bzw. III-III des in 1 dargestellten Halters. Der Halter 10 umfasst eine Grundplatte 3, die in diesem Fall aus zwei Teilen 3 gebildet ist, an der ein Führungselement 4 befestigt ist, das in diesem Fall aus zwei Führungselementen 4A und 4B gebildet ist. Die Führungselemente 4A und 4B umfassen jeweils eine Führung 5, in diesem Fall drei Führungen 5A, 5B, 5C bzw. 5D, 5E und 5F, wovon jede an mindestens eine Seite, d. h. in diesem Beispiel an drei Seiten, einer Kassette 1 mit Substraten 2 grenzt. Die Seite 6 des Führungselements 4, die von der Grundplatte 3 abgewandt ist, siehe 2 oder 3, läuft nach innen konisch zu. Aufgrund dessen kann die Kassette 1 leichter im Halter 10 positioniert werden.
• Gemäß der Erfindung läuft auch die Seite 7 der der Grundplatte 1 zugewandten Seite des Führungselements 3 nach innen konisch zu. Dadurch befindet sich der der Kassette 1 am nächsten liegende Teil der Führung 5 in einem Abstand von der Grund platte 3. Aufgrund dessen kann einerseits der kleinste Abstand zwischen der Führung 5 und der Kassette 1 sehr klein sein, beispielsweise ca. 1 mm, sodass die Kassette 1 sehr genau positioniert werden kann, und die Kassette 1 kann andererseits trotzdem nach wie vor sehr leicht im Halter 10 positioniert werden. Aufgrund dieser Konstruktion ist insbesondere das Risiko, dass die Kassette 1 im Halter 10 schief positionier wird, d. h. in Bezug auf die Grundplatte 3 geneigt wird, sehr klein. Wenn die Kassette 1 nicht ordnungsgemäß positioniert ist, wird ein mit der Vorrichtung verbundener, aber in der Zeichnung nicht gezeigter Sensor nicht aktiviert. Aufgrund aller vorstehend genannten Aspekte ist das Risiko, dass die Kassette 1 nicht ordnungsgemäß positioniert wird, z. B. in Bezug auf bewegliche, in der Zeichnung nicht gezeigte Teile eines Gerätes, zu dem der Halter 10 gehört, sehr klein. Solch ein Gerät ist z. B. ein Gerät, das üblicherweise bei der Herstellung von Halbleiterprodukten verwendet wird, wie etwa ein Ätz- oder ein Photoresistgerät. Aufgrund der exakten Positionierung ist das Risiko einer Beschädigung der Kassette 1 und insbesondere der Substrate 2 sehr gering. Infolgedessen ist bei der Herstellung von Halbleiterprodukten wie z. B. ICs (Integrated Circuits, integrierte Schaltungen), die einen erfindungsgemäßen Halter 10 umfassen, der Ausschussanteil gering, was zu einer wesentlichen Reduzierung des Selbstkostenpreises führt.
• In diesem Beispiel, siehe 3, weist das Profil 8 der Teile der Führungen 5, die an die Kassette 1 grenzen, eine Trapezform auf. Dieses Profil 8 kann leicht hergestellt werden und die gewünschten Eigenschaften lassen sich leicht optimieren. Beide Führungselemente 4 sind mittels Schrauben 11 und Muttern 12, die sich in entsprechenden Öffnungen der Teile 4, 3 befinden, an den Grundplattenteilen 3 befestigt, wobei die Öffnungen jeweils die Form von Schlitzen aufweisen, deren Längsrichtungen senkrecht zueinander sind. Aufgrund dessen kann das zu befestigende Führungselement 4, hier die Führungselemente 4A, 4B, mit dem Ziel der Positionierung der Kassette 1 in der gewünschten endgültigen Stellung leicht in alle Richtungen bewegt werden. Die Endabschnitte der Schrauben 11 sind in diesem Beispiel mit einer Anschlagmutter 14 versehen, sodass das Führungselement 4 zwecks (zwischenzeitlicher) Neupositionierung sicher gelockert werden kann, d. h. ohne dass Teile des Halters 10 zu Boden oder in das Gerät fallen. Die (Neu-)Positionierung des Führungselements 4 wird durch die auf der Grundplatte 3 vorgesehenen Teilstriche 13 wesentlich erleichtert.
• Ein wichtiger zusätzlicher Vorteil eines erfindungsgemäßen Halters 10 besteht darin, dass der Halter und insbesondere das Führungselement 4 aufgrund der Symmet rie der oberen Fläche 6 und der unteren Fläche 7 leicht hergestellt werden können. Er ist auch einfacher zu verwenden, da das Führungselement 4 in umgekehrter Stellung auf der Platte 3 platziert werden kann. Dies gilt noch mehr für dieses Beispiel, bei dem das Führungselement 4 aus zwei einzelnen und dennoch spiegelsymmetrischen Führungselementen 4A, 4B gebildet ist. Auch ein Vertauschen von links und rechts, falls erforderlich in Verbindung mit einem Vertauschen von oben und unten, ist jetzt möglich. Die Herstellung beider Führungselemente 4A, 4B ist eigentlich eine Herstellung eines einzigen Typs des Führungselements 4 und kann mit einer computergesteuerten Fräsmaschine ausgeführt werden.
• Im vorliegenden Fall sind die Führungselemente 4A, 4B aus einem hochmolekularen Polyethen hergestellt, bei dem es sich um ein Material handelt, das sowohl einen niedrigen Reibungskoeffizienten als auch andere günstige Eigenschaften wie z. B. eine gute Verarbeitbarkeit aufweist. Außerdem ist das Material beständig gegen Isopropanol und Aceton, sodass es mit diesen Substanzen gut gereinigt werden kann. In diesem Beispiel sind die Abmessungen des Halters 10 angepasst an die Abmessungen der Kassette 1, bei der es sich um einen kastenförmigen Körper 1 handelt, bei dem eine Seite offen ist und eine Seitenfläche mit einem Vorsprung 15 versehen ist, dessen Abmessungen durch die Anzahl und den Durchmesser, z. B. 8 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm), der Substrate 2, die darin angeordnet werden sollen, bestimmt sind. Die Höhe der Führungselemente 4A, 4B beträgt im vorliegenden Beispiel 25 mm und die Höhe des Teils der Führungselemente, der sich parallel zur Kassette 1 erstreckt, beträgt in diesem Beispiel etwa 12 mm. Breite und Höhe der Seitenflächen 6, 7 betragen etwa 7 mm. Diese Abmessungen sind außerdem darauf zugeschnitten, eine zufriedenstellende Funktion des oben erwähnten Positionssensors zu erzielen. In diesem Beispiel befinden sich Aussparungen 16 in den Führungselementen 4A, 4B zwischen den Führungen 5. Die Grundplatte 3 hat in diesem Beispiel eine Dicke von 5 mm, ist aus eloxiertem Aluminium hergestellt und mit Bohrungen 17 versehen, um sie an dem Gerät zu befestigen, zu dem der Halter 10 gehört. Die für den Halter verwendeten Materialien Polyethen und Aluminium haben den wichtigen zusätzlichen Vorteil, dass während des Betriebs keine Metall- oder Staubpartikel gebildet werden, die sich nachteilig auf den Produktionsprozess von z. B. ICs auswirken.
• Weitere Besonderheiten, die ein Gerät betreffen, zu dem der Halter 10 dieses Beispiels gehört, sind eingangs sowie in der hierin erwähnten US-Patentschrift aufgeführt. Die Erfindung ist nicht auf die hierin beschriebene Ausführungsform beschränkt und im Rahmen der Erfindung sind für den Fachmann viele Varianten und Modi fikationen möglich. Beispielsweise können die Abmessungen des Halters und seiner Bestandteile im Hinblick auf einen anderen Standarddurchmesser der Substrate anders gewählt werden. Außerdem kann der Halter aus anderen Materialien wie etwa Teflon hergestellt werden. Außer ICs können auch diskrete Halbleiterprodukte mit Hilfe des erfindungsgemäßen Halters hergestellt werden.
• Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Anwendung des Halters nicht auf ein (Plasma-)Ätzgerät beschränkt ist. Ein erfindungsgemäßer Halter kann auch in anderen Verarbeitungsgeräten vorteilhaft verwendet werden, z. B. in einem Photoresist-, Epitaxie-, Diffusions- oder Ionenimplantationsgerät usw.
• Ferner wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der Erfindung der Kassettenhalter leicht in alle Richtungen, d. h. in die X-, Y- und Z-Richtung, bewegt werden kann.

Claims (10)

1. Halter (10) für eine Kassette (1) für Substrate, der ein an einer Grundplatte (3) befestigtes Führungselement (4) umfasst, das mindestens zwei Führungen (5) umfasst, die ermöglichen, die Kassette (1) in Bezug auf die Grundplatte (3) auszurichten, wobei die Führungen (5) einen Raum dazwischen begrenzen, sodass die Kassette (1) auf der Grundplatte (3) zwischen den Führungen angeordnet werden kann, wobei das Führungselement (4) eine der Grundplatte (3) zugewandte Fläche, eine gegenüberliegende, von der Grundplatte (3) abgewandte Fläche, und eine nach innen, dem Zwischenraum zugewandte Seitenfläche (6, 7) aufweist, wobei die Seitenfläche (6, 7) eine erste Seitenfläche (7) umfasst, die sich von der der Grundplatte (3) zugewandten Fläche in Richtung der gegenüberliegenden Fläche erstreckt, die erste Seitenfläche (7) zur Grundplatte (3) geneigt ist, sodass sie sich nach innen in Richtung des Zwischenraums erstreckt, und eine zweite Seitenfläche (6), die sich von der gegenüberliegenden Fläche zu der der Grundplatte (3) zugewandten Fläche erstreckt, wobei die zweite Seitenfläche (6) zur Grundplatte (3) geneigt ist, sodass sie sich nach innen in Richtung dieses Zwischenraums erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffenden, der Grundplatte zugewandten Flächen an der Grundplatte befestigt sind und diese dabei berühren.
2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seitenfläche (7) in Bezug auf die zweite Seitenfläche (6) spiegelsymmetrisch ist.
3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (5) im Querschnitt betrachtet ein trapezförmiges, nach innen gerichtetes Profil (8) zeigen.
4. Halter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (4) und die Grundplatte (3) mit entsprechenden Öffnungen (9A, 9B) in Form eines gestreckten Schlitzes (9A, 9B) versehen sind, deren Längsrichtungen im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind und mit deren Hilfe das Führungselement (4) mittels Schrauben (11) und Muttern (12) abnehmbar an der Grundplatte (3) befestigt ist.
5. Halter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (3) an zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Außenseiten des Führungselements (4) mit Teilstrichen (13) versehen ist.
6. Halter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (3), die Schrauben (11) und die Muttern (12) aus Aluminium hergestellt sind.
7. Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (4) zwei spiegelsymmetrische Führungselemente (4A, 4B) umfasst, wovon jedes mindestens eine Führung (5B, 5E) und vorzugsweise drei Führungen ((5A, 5B, 5C), (5D, 5E, 5F)) umfasst, die jeweils an eine einzige Seite der Kassette (1) grenzen.
8. Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (4) aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt ist, z. B. aus einem hochmolekularen Polyethen.
9. Vorrichtung für die Herstellung von Halbleiterprodukten in Halbleitersubstraten, die mit einem Halter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit Erkennungsmitteln ausgestattet ist, die signalisieren, dass die Kassette (1) für die Substrate (2) im Halter (10) vorhanden ist.