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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gehäuse, und genauer gesagt auf
eine Gehäusehülle, die
eine unabhängig
gehaltene Kassette umschließt,
die ein genaues, steuerbares und wiederholbares Positionieren von
Wafern in Bezug auf eine Fläche
gestattet, an der das Gehäuse
gehalten ist.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Ein
SMIF-System, das von der Hewlett-Packard Company vorgeschlagen wurde,
ist in den US-Patenten mit den Nummern 4,532,970 und 4,534,389 offenbart.
Der Zweck eines SMIF-Systems besteht darin, die Teilchenflussdichten
auf Halbleiterwafer während
der Lagerung und dem Transport der Wafer durch den Halbleiterherstellungsprozess
zu vermeiden. Dieses Ziel wird zum Teil dadurch erreicht, dass mechanisch
sichergestellt wird, dass während
der Lagerung und des Transportes das gasförmige Medium (wie beispielsweise
Luft oder Stickstoff), das die Wafer umgibt, im Wesentlichen stationär relativ
zu den Wafern ist, und indem sichergestellt wird, dass Partikel
von der Umgebung nicht in die unmittelbare Waferumgebung eintreten.
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Ein
SMIF-System umfasst drei Hauptkomponenten: (1) Abgedichtete Gehäuse mit
minimalem Volumen, die dazu verwendet werden, die Wafer und/oder
die Waferkassetten zu lagern und zu transportieren; (2) eine Eingabe/Ausgabe(I/O)-Mini-Umgebung,
die an einem Halbleiterverarbeitungswerkzeug angeordnet ist, um
einen Miniatur-Reinraum zu erzeugen (nachdem sie mit Reinluft gefüllt wurde),
in dem freiliegende Wafer und/oder Waferkassetten in und aus dem
Inneren des Verarbeitungswerkzeugs transferiert werden können; und
(3) eine Schnittstelle zum Transferieren der Wafer und/oder Waferkassetten
zwischen den SMIF-Gehäusen
und der SMIF-Mini-Umgebung, ohne die Wafer oder die Kassetten Partikeln
auszusetzen. Weitere Einzelheiten eines vorgeschlagenen SMIF-Systems
sind in dem Paper mit dem Titel "SMIF:
A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING" von Mihir Parikh
und Ulrich Kaempf, Solid State Technology, Juli 1984, auf den Seiten
111-115 beschrieben.
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Systeme
der zuvor genannten Art befassen sich mit Partikelgrößen im Bereich
von weniger als 0,02 µm
bis oberhalb von 200 µm.
Partikel mit diesen Größen können bei
der Halbleiterverarbeitung aufgrund der geringen Geometrien, die
bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden, sehr
schädlich
sein. Typische hochentwickelte Halbleiterprozesse verwenden heutzutage
Geometrien in der Größenordnung
von einem halben µm
und weniger. Unerwünschte
Kontaminationspartikel, die Geometrien in der Größenordnung von mehr als 0,1 µm aufweisen,
stören
wesentlich bei Halbleitervorrichtungen mit 1 μm-Geometrie. Der Trend geht
natürlich dahin,
kleinere und kleinere Halbleiterverarbeitungsgeometrien zu verwenden,
die sich heutzutage in Untersuchungs- und Entwicklungslaboratorien
0,1 µm und
weniger annähern.
Zukünftig
werden die Geometrien noch kleiner und kleiner, so dass auch immer kleinere
Kontaminationspartikel und molekulare Verunreinigungen interessant
werden.
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In
der Praxis wird ein SMIF-Gehäuse
innerhalb einer Waferproduktion auf verschiedenen Stützflächen abgesetzt,
wie beispielsweise an einer Beladungsöffnung zu einer Mini-Umgebung,
woraufhin die Schnittstellenmechanismen in der Beladungsöffnung die
Gehäusetür öffnen, um
einen Zugang zu den Wafern zu gestatten, die in dem Gehäuse enthalten
sind. Zudem kann ein Gehäuse
an einem Lagerort gehalten sein, während es auf eine Verarbeitung an
einem bestimmten Werkzeug wartet. Derartige Lagerorte können einen
lokalen Werkzeugspeicher im Falle von Messtechnikwerkzeugen oder
Werkzeugen mit hohem Durchsatz aufweisen, oder sie können alternativ
ein Lager zum Aufbewahren einer großen Anzahl von Gehäusen innerhalb
einer Werkzeug-Bay ("tool
bay") umfassen.
Ein Gehäuse
kann zusätzlich
an einer alleinstehenden Reinigungsstation positioniert sein.
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Unabhängig davon,
ob es sich um eine Werkzeugbeladungsöffnung, einen lokalen Werkzeugspeicher,
ein Lager oder um eine Reinigungsstation handelt, umfassen die Stützflächen normalerweise
Registrierungsstifte oder kinematische Stifte, die aufwärts von
der Stützfläche vorstehen.
Bei 300 mm-Gehäusen
umfasst eine Bodenfläche
der Gehäuse
in sich radial erstreckende Nuten zur Aufnahme von kinematischen
Stiften.
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Sobald
das Gehäuse
derart positioniert ist, dass die Nuten mit den entsprechenden kinematischen
Stiften in Eingriff sind, werden die Nuten über den Stiften gelagert, um
sechs Kontaktpunkte zwischen dem Gehäuse und der Stützplattform
(an den Nuten und Stiften) zu erzeugen, um das Gehäuse kinematisch
mit der Stützplattform
mit konstanter und wiederholbarer Genauigkeit zu verbinden. Eine
solche kinematische Verbindung ist beispielsweise in dem US-Patent
Nr. 5,683,118 von Slocum mit dem Titel "Kinematic Coupling Fluid Couplings and
Method" offenbart,
wobei dieses Patent durch die Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen ist.
Die Größe und Position
der kinematischen Stifte sind standardisiert, so dass die Gehäuse verschiedener
Zulieferer miteinander kompatibel sind. Der Industriestandard für die Position
und die Abmessungen der kinematischen Verbindungsstifte sind durch
Semiconductor Equipment and Materials International ("SEMI") festgelegt.
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Allgemein
können
Wafer innerhalb eines Gehäuses
gemäß einer
oder zwei Konfigurationen gehalten werden. Bei einer ersten Konfiguration
können die
Wafer innerhalb einer entfernbaren Kassette aufgenommen sein, die
mehrere Ablagen zum Halten der Wafer in einer ebenen Ausrichtung
aufweist. Die Kassette umfasst normalerweise kinematische Stifte oder
Nuten an ihrer Bodenfläche,
die zu entsprechenden kinematischen Nuten oder Stiften passen, die
an einer oberen Fläche
des Bodens des Gehäuses
vorgesehen sind. Entsprechend sind Wafer bei der ersten Konfiguration
durch die Waferkassette gehalten, die wiederum nahe des Gehäuses gehalten ist,
das wiederum an einer Stützfläche gehalten
ist. Die zweite Konfiguration zum Halten von Wafern innerhalb eines
Gehäuses
ist das so genannte kassettenlose Gehäuse. Derartige Gehäuse werden
ausschließlich
für Anwendungen
verwendet, die nach vorne geöffnet
werden, und umfassen mehrere Ablagen, die an den Seitenwänden des
Gehäuses
selbst ausgebildet sind, um die Wafer in einer ebenen Ausrichtung
zu halten. Ein Beispiel eines solchen Gehäuses ist in dem US-Patent Nr.
5,476,176 von Gregerson mit dem Titel "Reinforced Semiconductor Wafer Holder" offenbart.
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Das
Dokument WO 97/03222 offenbart ein Gehäuse mit einer Gehäusehülle, die
einen Innenraum sowie einen Deckel, einen Boden und Seiten zwischen
dem Deckel und dem Boden aufweist. Kinematische Nuten sind an dem
Boden der Gehäusehülle derart
angeordnet, dass sie im Gebrauchszustand an kinematische Stifte
an einer Stützfläche ankoppeln.
Ein Paar von Waferstützsäulen ist
innerhalb des Gehäuses
positioniert und dazu geeignet, die Halbleiterwafer zu halten.
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Gehäuse sind
normalerweise aus Kunststoff und verschiedenen Polymeren ausgebildet,
wie beispielsweise Polycarbonat. Diese Materialien erlauben eine
effektive und preiswerte Herstellung eines Materials mit geringem
Gewicht, das einfach transportiert werden kann und normalerweise
transparent ist, um die darin aufgenommenen Wafer betrachten zu
können.
Während
es denkbar ist, dass Gehäuse aus
verschiedenen Metallen hergestellt werden können, werden Metallgehäuse normalerweise
bei der Waferherstellung teilweise aufgrund ihres Gewichtes und
ihres ionischen Kontaminationsvermögens missbilligt.
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Die
gewünschten
Materialeigenschaften der Waferkassetten zur Aufnahme der Wafer
unterscheiden sich von denjenigen der Gehäuse. Es ist wünschenswert,
dass die Waferkassetten steifer, temperatur- und verschleißwiderstandsfähiger als
die Gehäuse
sind, und dass die Waferkassetten statisch dissipativ sind. Wenigstens
aus diesen Gründen
werden die Waferkassetten und die Gehäuse normalerweise aus verschiedenen
Materialien hergestellt. Ein bevorzugtes Material, aus dem Waferkassetten
hergestellt werden, ist Polyetheretherkeyton oder "PEEK". Teilweise aufgrund
seines Gewichtes, seiner Kosten und der fehlenden Transparenz ist
PEEK normalerweise kein gutes Material für die Herstellung eines Gehäuses.
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Sobald
die Gehäuse
und die Waferkassetten unabhängig
voneinander hergestellt wurden, werden normalerweise die Gehäusehüllen und
Waferstützeinrichtungen
aneinander bei nach vorne öffnenden Gehäusen befestigt,
um auf diese Weise die Waferkassette an einer Bewegung in Bezug
auf die Gehäusehülle in allen
sechs Freiheitsgraden der Bewegung zu hindern. Das heißt, dass
die Waferstützeinrichtung
daran gehindert wird, sich entlang der entsprechenden X-, Y- und
Z-Achsen zu bewegen, und auch daran gehindert wird, sich um die
X-, Y- und Z-Achsen in Bezug auf die Gehäusehülle zu drehen. Man verlässt sich
dabei auf die Steifheit der Gehäusehülle, um
die Waferstütreinrichtung
in einer ordnungsgemäßen Position
zu stabilisieren und diese Position beizubehalten.
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Es
hat sich jedoch herausgestellt, dass herkömmliche Gehäusehüllen in Bezug auf die Erzeugung
einer präzisen,
steuerbaren und wiederholbaren Positionierung der Waferstützeinrichtungen
innerhalb der Gehäuse
etwas unwirksam sind. Ein Grund hierfür besteht darin, dass inhärente Spannungen
innerhalb der Gehäusehülle eine
geringfügige
Wölbung
oder Deformierung der Gehäusehülle nach
einiger Zeit hervorrufen. Zudem sind Mechanismen an Stützflächen vorgesehen,
wie beispielsweise solche an Beladungsöffnungen, um das Gehäuse physisch
zu greifen und im engen Eingriff sowohl mit der horizontalen Stützfläche als
auch mit der vertikalen Beladungsöffnung zu sichern. Ein solches
Greifen und ein solcher Eingriff des Gehäuses kann eine weitere Deformation
der Gehäusehülle hervorrufen. Zudem
haben Gehäuse
ein Gewicht in der Größenordnung
von etwa 9 Kilo (20 Pfund). Wenn die Gehäuse an einem Griff, der an
einem Deckel des Gehäuses
angeordnet ist, wie es häufig
der Fall ist, angehoben werden, können sich die Gehäusehüllen geringfügig in der
vertikalen Richtung verlängern, wodurch
die Seiten der Gehäusehülle einwärts gezogen
werden. Eine Deformation der Gehäusehülle aufgrund
einer der zuvor beschriebenen Zustände wird direkt auf die Waferstützeinrichtung übertragen, die,
wie es zuvor beschrieben wurde, normalerweise mit der Gehäusehülle bei
nach vorne öffnenden
Gehäusen
verbunden ist.
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Die
Deformation oder die Wölbung
der Gehäusehülle kann
entsprechend die Positionierung und Steuerung der Waferstützeinrichtungen
und der Wafer in Bezug auf jede der X-, Y- und Z-Achsen sowie die
Ebenheit der Wafer innerhalb der Waferstützeinrichtung negativ beeinträchtigen.
Herkömmliche Verarbeitungswerkzeuge
verwenden eine Stützfläche als
eine Referenzebene, auf der ein Gehäuse gelagert wird. Ein Waferzugangswerkzeug
zum Anordnen von Wafern in und zum Entnehmen derselben aus dem Gehäuse geht
davon aus, dass die Wafer in einer vorbestimmten Höhe oberhalb
der Referenzebene angeordnet sind. Jede Änderung in Bezug auf die erwartete
X-, Y- und/oder Z-Position der Wafer oder in Bezug auf ihre Ebenheit
relativ zur Stützfläche kann
den Waferzugang durch das Waferzugangswerkzeug nachteilig beeinträchtigen
und/oder die Wafer aufgrund eines unerwarteten Kontaktes zwischen
den Wafern und dem Waferzugangswerkzeug oder den Waferstützeinrichtungen
beschädigen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein System
zum präzisen
Positionieren von Wafern an einer bekannten, steuerbaren und wiederholbaren
Position in Bezug auf eine Stützfläche geschaffen
wird.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
eine Kassette direkt an einer Stützfläche befestigt
werden kann, wie beispielsweise an derjenigen einer Beladungsöffnung,
während
die Wafer gleichzeitig innerhalb eines Gehäuses eingefasst sind, um die
Wafer in Bezug auf Verunreinigungen und/oder Partikel zu isolieren.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
Gehäuse-Positionierungsmechanismen
an einer Beladungsöffnung
ein Gehäuse
sicher an einer Öffnung
positionieren können, ohne
eine genaue, steuerbare und wiederholbare Positionierung der Wafer
in Bezug auf die Beladungsöffnung
aufs Spiel zu setzen.
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Es
ist noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine
Kassette geschaffen wird, die aus einem Gehäuse entfernt werden kann, so dass
das Gehäuse
und/oder die Kassette gereinigt werden kann und/oder die Kassette
in einem bestimmten Gehäuse
ausgetauscht werden kann.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein System zum Entfernen
einer elektrostatischen Ladung von den Wafern bereitgestellt wird.
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Es
ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass eine Kassette geschaffen
wird, die eine modulare Konstruktion aufweist, bei der die Stützstrukturkomponenten
individuell entfernt und durch Komponenten der gleichen oder einer
anderen Konfiguration und/oder aus dem gleichen oder einem anderen
Material ersetzt werden können.
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Noch
ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Gehäusehülle mit dünnen Wänden ausgebildet
werden kann, wodurch das Gewicht und die Herstellungskosten des
Gehäuses
verringert werden, während
gleichzeitig ein starres gesteuertes Positionieren der Wafer innerhalb der
Gehäusehülle geschaffen
wird.
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Diese
und andere Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erzielt.
Das Gehäuse
umfasst bevorzugt eine Förderplatte,
die an seiner Bodenfläche
befestigt ist, wobei die Förderplatte
drei kinematische Nuten aufweist, um eine kinematische Kopplung
an kinematischen Stiften einer Stützfläche zu etablieren, an der das
Gehäuse
gelagert ist. Die Kassette kann verschiedene Konfigurationen aufweisen, wobei
jede dieser Konfigurationen dazu geeignet ist, mehrere Wafer an
einer konstanten, steuerbaren und wiederholbaren Position in Bezug
auf eine Fläche
zu halten, an der das Gehäuse
gehalten ist, und zwar im Wesentlichen unabhängig von einem Wölben oder Deformieren
der Gehäusehülle.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Kassette ein Paar von starren Stützsäulen, die
an den Seiten des Gehäuses
angeordnet sind, und eine Deckelplatte, die sich zwischen den Stützsäulen erstreckt
und diese verbindet. Die Stützsäulen umfassen
bevorzugt mehrere Ablagen, wobei jeweils eine Ablage von jeder Säule gemeinsam
eine Ebene definieren, in der ein einzelner Halbleiterwafer sicher
gehalten werden kann. Bei dieser Ausführungsform sind Stützsäulen bevorzugt
durch die Gehäusehülle an der
Förderplatte
an oder in der Nähe
der kinematischen Kopplungen befestigt. Die Deckelplatte verbessert
ferner die Steifheit der Kassette. Auf die Deckelplatte kann alternativ
verzichtet werden, so dass eine Waferstützstruktur übrig bleibt, die allein ein
Paar von Stützsäulen umfasst,
das starr an der Förderplatte
befestigt ist.
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Bei
weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die Kassette eine Bodenplatte mit
Schenkeln aufweisen, die direkt an der Förderplatte durch die Gehäusehülle verbunden
sind. Direkt mit der Förderplatte
verbunden kann die Höhe
und die horizontale Ebenheit der Bodenplatte präzise, steuerbar und wiederholbar
beibehalten werden. Ein Paar von Waferstützsäulen kann, wie es zuvor beschrieben
wurde, an der Bodenplatte befestigt sein, und ferner kann eine Deckelplatte,
wie es zuvor beschrieben wurde, vorgesehen sein.
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Bei
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die keine Bodenplatte aufweisen, ist
ein Bodenbereich der Stützsäulen mit
Gewindebohrungen versehen, bevorzugt zwei solcher Bohrungen pro Stützsäule. Schrauben,
die an oder in der Nähe
der Position der kinematischen Kopplung angeordnet sind, sind aufwärts durch
die Förderplatte
durch ein Loch in der Gehäusehülle und
in die Gewindebohrungen in den Stützsäulen eingesetzt, um die Stützsäulen an
der Förderplatte
zu befestigen, und zwar im Wesentlichen unabhängig von der Gehäusehülle. Ein O-Dichtring
kann ferner zwischen dem Gehäuse und einem
Boden der Stützsäulen um
die Gewindebohrung angeordnet sein, so dass eine luftdichte Dichtung
erzeugt wird, um zu verhindern, dass Partikel und/oder Verunreinigungen
in das Gehäuse
eindringen, wenn die Schrauben angezogen werden. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
sind die Waferstützsäulen, die
Befestigungsschrauben und die kinematischen Nuten jeweils elektrisch
statisch dissipativ, so dass eine elektrostatische Ladung in den Wafern
von den Wafern durch die Stützsäulen, die Befestigungsschrauben,
die kinematischen Nuten und schließlich abwärts durch die kinematischen
Stifte entfernt werden kann. Bei einer Ausführungsform der Kassette, die
eine Bodenplatte aufweist, kann die Bodenplatte mehrere Schenkel
aufweisen, die sich abwärts
von der Bodenplatte erstrecken, wobei die Schenkel mit Gewindebohrungen
versehen sind, um die Bodenplatte an der Förderplatte mit Hilfe der Befestigungsschrauben
zu befestigen, wie es zuvor beschrieben wurde.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
entweder die Stützsäulen oder
die Bodenplatte Schenkel aufweisen, die sich abwärts durch ein Loch erstrecken,
das in dem Gehäuse
ausgebildet ist. Eine Bodenfläche
jedes solchen Schenkels umfasst bevorzugt eine kinematische Nut,
die zu den entsprechenden Stiften an einer Stützfläche des Gehäuses passt, so dass die Stifte und
Nuten gemeinsam eine kinematische Kopplung direkt zwischen der Kassette
und der Stützfläche bilden.
Eine Hülse
mit einer ringförmigen
Dichtung, wie beispielsweise ein O-Dichtring, kann an jedem der Löcher in
dem Gehäuse,
durch die sich ein Kassettendeckel erstreckt, befestigt sein, so
dass die Hülsen
und der O-Ring gemeinsam eine dichte Dichtung zwischen dem Gehäuse und
den Stützstrukturschenkeln
bilden. Diese dichte Dichtung verhindert, dass Verunreinigungen
und/oder Partikel in das Gehäuse zwischen
der Gehäusehülle und
den Stützstrukturschenkeln
eindringen können.
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Ein
oberer Bereich der Kassette kann eine sich aufwärts erstreckende Rippe aufweisen,
die zwischen ein Paar von Rippen passt, die an einer Innendeckelfläche des
Gehäuses
ausgebildet sind und sich von dieser abwärts erstrecken. Die Rippenanordnung
verhindert eine starke seitliche Bewegung der Stützsäulen innerhalb des Gehäuses, wie
beispielsweise dann, wenn auf das Gehäuse ein Stoß ausgeübt wird. Bei Ausführungsformen
der Erfindung, die eine Deckelplatte aufweisen, kann die Rippenanordnung
etwa in der Mitte der Deckelplatte angeordnet sein. Bei Ausführungsformen
der Erfindung, die keine Deckelplatte aufweisen, kann die Rippenanordnung
an einer oder an beiden Stützsäulen vorgesehen
sein, bevorzugt an der Rückseite
der Stützsäulen.
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Selbst
bei den Ausführungsformen
der Kassette mit der zuvor beschriebenen Rippenanordnung ist es
ein Merkmal der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, dass die Kassette nicht an dem Deckel oder an den Seiten
der Gehäusehülle befestigt
ist. Somit stützt
die Kassette die Wafer in einer konstanten, wiederholbaren und steuerbaren
Position, und zwar im Wesentlichen nicht beeinträchtigt durch eine Deformation
der Gehäusehülle.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben,
wobei:
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1 eine
Vorderansicht einer Gehäusehülle und
einer Waferkassette ist, die an einer Stützfläche gelagert ist;
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2 eine
geschnittene Draufsicht entlang der Linie 2-2 in 1 ist,
welche die Gehäusetür zeigt;
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3 eine
Querschnittansicht entlang der Linie 3-3 in 1 ist, welche
die Gehäusetür zeigt;
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4A eine
vergrößerte Vorderquerschnittansicht
einer Stützsäule ist,
die an der Förderplatte befestigt
ist;
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4B eine
vergrößerte Vorderquerschnittansicht
einer Stützsäule ist,
die an der Förderplatte gemäß einer
alternativen Ausführungsform
befestigt ist;
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5A bis 5C Draufsichten
von alternativen Konfigurationen der Kassettendeckelplatte sind;
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6 eine
Vorderansicht einer Gehäusehülle und
einer Waferkassette gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Vorderansicht einer Gehäusehülle und
einer Waferkassette gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
Vorderansicht einer Gehäusehülle und
einer Waferstützstruktur
mit einem Paar von Waferstützsohlen
ist;
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9 eine
vergrößerte Seitenansicht
einer Rippenanordnung zum Beschränken
einer seitlichen Bewegung der Waferkassette relativ zu der Gehäusehülle ist;
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10 eine
Vorderansicht einer Gehäusehülle und
einer Waferkassette ist, die ferner einen Griff gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst;
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11 eine
entlang der Linie 11-11 in 10 geschnittene
Draufsicht ist;
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12 eine
Querschnittansicht ist, die eine zu der in 11 dargestellten
Rippenanordnung alternative Rippenanordnung zeigt;
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13 eine
vergrößerte Vorderansicht
eines Schenkels einer Waferkassette ist, die durch eine Gehäusehülle und
an einem kinematischen Stift an einer Stützfläche gelagert ist; und
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14 eine
entlang der Linie 14-14 in 13 geschnittene
Draufsicht ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 14 beschrieben.
Es sollte klar sein, dass das Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung
derart konfiguriert sein kann, das in diesem Wafer mit verschiedenen Größen aufgenommen
werden können,
einschließlich
200 mm und 300 mm Wafer, und es sollte ferner klar sein, dass das
Gehäuse
gemäß der vorliegenden Erfindung
andere Werkstücke
als Wafer aufnehmen kann, wie beispielsweise Masken und flache Anzeigetafeln.
Die Begriffe "Wafer" und "Halbleiterwafer", wie sie hierin
verwendet werden, beziehen sich auf ein Wafersubstrat, wie es in
jedem der verschiedenen Stufen des Halbleiterwaferherstellungsprozesses
vorkommen kann.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 bezieht
sich die vorliegende Erfindung allgemein auf ein Gehäuse 20,
das eine Kassette 22 an Punkten in dem Gehäuse aufnehmen
kann, die direkt oberhalb oder in der Nähe der kinematischen Verbindung
zwischen dem Gehäuse 20 und
einer Stützfläche 24 angeordnet
sind. Selbst wenn sich die Gehäusehülle neigt
oder sich in anderer Art und Weise deformiert, verbleiben die drei
Kontaktpunkte zwischen dem Gehäuse
und der Stützfläche an den
kinematischen Kopplungen stets an einer konstanten, steuerbaren und
wiederholbaren Position. Die vorliegende Erfindung macht sich diese
Tatsache zunutze, indem die Kassette an oder in der Nähe der drei
kinematischen Kopplungspunkte gehalten wird. Ferner ist die Stützstruktur
nicht an dem Deckel oder an den Seiten der Gehäusehülle befestigt. Entsprechend
verbleibt die Position der Kassette und der in dieser gehaltenen Wafer
in ähnlicher
Art und Weise an einer konstanten, steuerbaren und wiederholbaren
Position, und sie wird durch eine Gehäusehüllendeformation, die auftreten
kann, im Wesentlichen nicht beeinträchtigt. Zusätzlich zu der Aufrechterhaltung
einer präzisen Positionierung
der Waferkassette innerhalb der Gehäusehülle, wozu herkömmliche
Gehäusehüllen dick ausgebildet
werden mussten, um die Steifheit zum Halten der Waferkassette zu
erzeugen, können
wenigstens die Seiten- und Deckelbereiche der Gehäusehülle gemäß der vorliegenden
Erfindung dünner ausgebildet
werden, da die Gehäusehülle gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht dazu verwendet wird, die Positionierung der Waferkassette
aufrechtzuerhalten. Indem die Gehäusehülle dünner ausgebildet wird, können das
Gesamtgewicht des Gehäuses
und die Materialkosten bei der Gehäuseherstellung verringert werden.
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Wie
es in den 1 und 2 gezeigt
ist, ist das Gehäuse 20 ein
nach vorne offenes Gehäuse
mit einer Gehäusehülle 21 zum
Umgeben von einem oder mehreren Wafern 23 und umfasst eine
vordere Öffnung,
durch die Wafer 23 in dem Gehäuse angeordnet und aus diesem
entnommen werden können. Das
Gehäuse 20 umfasst
ferner eine vertikal ausgerichtete Tür 25, die an die Gehäusehülle an die
vordere Öffnung
in einer bekannten Art und Weise gekoppelt werden kann, um den Innenraum
des Gehäuses
gegenüber
der Umgebung abzudichten. Hierzu siehe beispielsweise US-Patent
Nr. 4,995,430 von Bonora et al. mit dem Titel "Sealable Transportable Container Having Improved
Latch Mechanism",
das sich auf das Ankoppeln der Gehäusetür an der Gehäusehülle bezieht.
Es sollte klar sein, dass das Gehäuse 20 verschiedene
Behälter
zur Aufnahme verschiedener Werkstücke aufweisen kann.
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Das
Gehäuse 20 umfasst
vorzugsweise eine Förderplatte 26,
die an einer äußeren Bodenfläche des
Gehäuses
befestigt ist. Die Förderplatte 26 umfasst
bevorzugte drei kinematische Nuten 27, die auf drei entsprechenden
kinematischen Stiften 29 in einer Stützfläche 24 lagern, um
eine kinematische Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Stützfläche zu erzeugen,
wie es in dem Abschnitt "Hintergrund der
Erfindung" beschrieben
wurde. Die Kassette 22 ist direkt an der Förderplatte 26 durch
das Gehäuse 21 des
SMIF-Gehäuses 20 befestigt,
wie es nachfolgend beschrieben wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind das SMIF-Gehäuse 20 und
die Förderplatte 26 bevorzugt
aus Polycarbonat oder verschiedenen anderen Polymeren ausgebildet.
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Die
Kassette 22 kann eine Vielzahl von Konfigurationen aufweisen,
die jeweils Komponenten zum Halten von einem oder mehreren Wafern 23 umfassen.
Eine bevorzugte Ausführungsform
der Kassette 22 besteht aus einem Paar von Waferstützsäulen 28 und
einer Deckelplatte 26, die sich zwischen den Stützsäulen erstreckt
und diese verbindet. Jedoch können
alternative Ausführungsformen
der Waferkassette 22, wie es nachfolgend beschrieben wird, alternativ
oder zusätzlich
eine Bodenplatte 48 umfassen, an der die Stützsäulen 28 befestigt
sind. Ferner kann sowohl auf die Deckel- als auch auf die Bodenplatten
verzichtet werden, wodurch eine Waferstützstruktur erzeugt wird, die
nur die Waferstützsäulen 28 umfasst,
die direkt an der Förderplatte 26 befestigt sind.
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Die
Stützsäulen 28 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Waferkassette sind an den Seiten der Gehäusehülle 21 befestigt,
die an die vordere Öffnung
des Gehäuses
angrenzen. Säulen 28 umfassen
bevorzugt mehrere Ablagen 30, wobei eine Ablage von jeder
Säule zusammen
eine Ebene definieren, in der ein einzelner Halbleiterwafer sicher gehalten
werden kann. Bei Ausführungsformen
der Erfindung können
die Ablagen einer Säule
zwei erhabene Punkte und die Ablagen der anderen Säule einen
erhabenen Punkt (nicht dargestellt) aufweisen, wobei die drei erhabenen
Punkte zusammen eine Stützebene
definieren, in welcher der Wafer ruhen kann. Es sollte klar sein,
dass bei weiteren Ausführungsformen
der Erfindung die Anzahl von erhabenen Punkten an den Ablagen größer als
drei sein kann, oder dass alternativ vollständig auf die erhabenen Punkte
verzichtet werden kann. Die Mehrzahl von Ablagen hält gemeinsam
die Mehrzahl von Wafern in einer parallelen, beabstandeten und koaxialen Beziehung.
Bei einer Ausführungsform
der Erfindung stützen
die Ablagen 30 die Wafer derart, dass jeder Wafer von dem
nächsten
benachbarten Wafer um einen Abstand von etwa 10 mm getrennt ist.
Dieser Abstand kann bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
variieren. Die Höhe
der Waferstützsäulen 28 sowie
die Höhe
des Gehäuses 20 können bei
alternativen Ausführungsformen
variieren, um verschiedene Anzahlen von Wafern zu halten.
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Die
Waferstützsäulen 28 sind
bevorzugt aus einem stabilen, steifen Material ausgebildet, das
einen geringen Verschleiß,
eine geringe Partikelbildung und eine geringe statische Ableitung
aufweist. Bei einem bevorzugten Material für die Säulen kann es sich um verschiedene
Polymere, einschließlich
mit Kohlenstofffasern gefülltes
Polyetheretherkeyton ("PEEK"), oder um verschiedene
Metalle handeln, wie beispielsweise chemisch vernickeltes Aluminium oder
Quarz. Wie es nachfolgend genauer beschrieben ist, sind die Säulen 28 bei
einer bevorzugten Ausführungsform
bevorzugt statisch dissipativ, um elektrostatische Ladungen von
den Wafern zu dissipieren.
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Unter
Bezugnahme auf die 1, 3 und 4A ist
die Kassette 22 bevorzugt direkt an der Förderplatte 26 an
oder in der Nähe
der kinematischen Verbindungen durch die Gehäusehülle befestigt. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
umfasst die Kassette, welche die Waferstützsäulen 28 aufweist,
vier Befestigungspunkte an der Förderplatte 26,
und zwar zwei innerhalb jeder Waferstützsäule 28. Ein derartiger
Befestigungspunkt der Stützsäulen an
der Förderplatte
ist genauer in 4A gezeigt. Wie es in dieser
Figur dargestellt ist, ist eine Schraube 32 durch eine
zentrale Öffnung 28 in
der Förderplatte 26 (in 4A der
Klarheit halber schraffiert dargestellt) eingesetzt, wobei die zentrale Öffnung 80 durch
einen ringförmigen
Ansatz 82 definiert ist, der in der Förderplatte ausgebildet ist
und der sich aufwärts
von dieser erstreckt. Ein Bodenbereich der zentralen Öffnung 80 umfasst
eine Stufe 81, an der sich der Kopf der Schraube 32 abstützen kann.
Die Gehäusehülle 21 umfasst
eine Öffnung 84,
um durch diese einen oberen Bereich 86 des Ansatzes 82 aufzunehmen.
Der Boden der Stützsäulen umfasst
einen ringförmigen
Ansatz 88, der gegen den oberen Bereich 86 des
Absatzes 82 ruht. Somit steht die Stützsäule 28 bei einer bevorzugten
Ausführungsform
in direktem Kontakt mit der Förderplatte 26 und ist
direkt an dieser gehalten. Ein Bodenbereich der Stützsäulen umfasst
eine Gewindebohrung 38, die in diesen zur Aufnahme der
Schraube 32 ausgebildet ist. Durch Drehen der Schraube 32 in
die Bohrung 38 können bildet
ist. Durch Drehen der Schraube 32 in die Bohrung 38 können die
Stützsäulen 28 an
der Förderplatte 26 befestigt
werden. Ein O-Ring 40 kann zwischen der Gehäusehülle 21 und
einer unteren Fläche
der Stützsäule vorgesehen
sein, wobei der O-Ring durch Drehen der Schraube 32 innerhalb
der Gewindebohrung 38 zusammengedrückt wird, um das Eindringen
von Verunreinigungen und/oder Partikeln in das Gehäuse 20 zu
verhindern. Es sollte klar sein, dass der O-Ring 40 bei
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung unterhalb der Gehäusehülle 21 vorgesehen
werden kann.
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Eine
alternative Ausführungsform
der Befestigung der Stützsäulen 28 an
der Förderplatte 26 ist in 4B dargestellt.
Bezugsziffern, die denjenigen in den 4A und 4B entsprechen,
bezeichnen identische Komponenten. Die Förderplatte 26 in der in 4B dargestellten
Ausführungsform
umfasst ein angesenktes Loch 34. Eine Bodenfläche der
Gehäusehülle 21 umfasst
in ähnlicher
Art und Weise ein Loch 36, das mit dem Loch 34 fluchtet.
Ein Boden im Bereich der Stützsäulen umfasst
eine Gewindebohrung 38, die in diesem zur Aufnahme der
Schraube 32 ausgebildet ist. Durch Drehen der Schraube 32 in die
Bohrung 38 können
die Stützsäulen 28 an
der Förderplatte 26 befestigt
werden. Ein O-Ring 40 kann zwischen der Gehäusehülle 21 und
einer unteren Fläche
der Stützsäule vorgesehen
werden, um ein Eindringen von Verunreinigungen und/oder Partikeln in
das Gehäuse 20 zu
verhindern. Anschlagblöcke 39 können ferner
in der Nähe
des O-Rings vorgesehen sein, um das Maß zu begrenzen, dass der O-Ring
zusammengedrückt
wird, und um genau die Höhe
der Stützsäulen 28 über der
Förderplatte 26 zu
steuern.
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Jede
Stützsäule ist
bevorzugt an der Förderplatte
an zwei Befestigungspunkten mit Hilfe einer Schraube 32 befestigt,
wie es in 3 gezeigt ist. Ein solcher Befestigungspunkt
für jede
Stützsäule ist
in Richtung der Vorderseite des Gehäuses im Wesentlichen direkt
oberhalb der beiden vorderen kinematischen Kopplungen angeordnet.
Wenn die Stützsäulen an
den Seiten der Gehäuse
angeordnet sind, und wenn die hintere kinematische Kopplung an einer Mitte
des Gehäuses
angeordnet ist, fluchtet der zweite Befestigungspunkt für jede Waferstützsäule mit der
hinteren kinematischen Kopplung, er ist jedoch nicht direkt oberhalb
derselben angeordnet. Der Boden der Gehäusehülle 21 kann steifer
als die restlichen Seiten der Gehäusehülle ausgebildet sein, oder er
kann eine Rippe oder einen Bereich mit größerer Dicke umfassen, der vertikal
mit der hinteren kinematischen Kopplung und den beiden hinteren
Verbindungspunkten für
die Stützsäulen 28 an
der Förderplatte 26 fluchtet,
um die Steifheit der Gehäusehülle an der
Förderplatte 26 fluchtet,
um die Steifheit der Gehäusehülle an den
hinteren Befestigungspunkten der Stützsäulen zu erhöhen.
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Zusätzlich zu
den Stützsäulen sind
die Schrauben 32, welche die Stützsäulen mit den Förderplatten
verbinden, bevorzugt statisch dissipativ, ebenso wie die kinematischen
Nuten 27. Zudem sind die Schrauben 32, die näher an der
Vorderseite der Stützsäulen 28 und
des Gehäuses 20 angeordnet sind,
bevorzugt innerhalb der oder im Eingriff mit den vorderen kinematischen
Nuten an dem Boden der Förderplatte 26 angeordnet.
Entsprechend kann eine elektrostatische Ladung von den Wafern weg
von den Wafern durch die kinematischen Stifte über die Waferstützsäulen 28,
die Schrauben 32 und die kinematischen Nuten an dem Boden
der Förderplatte 26 gezogen
werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst
eine bevorzugte Ausführungsform
der Kassette 22, wie es zuvor angezeigt wurde, ferner eine Deckelplatte 26,
die zwischen den entsprechenden Stützsäulen 28 an einem oberen
Bereich der Säulen angeordnet
ist und diese befestigt. Die Deckelplatte 26 kann einteilig
mit den Stützsäulen 28 ausgebildet sein,
oder sie kann alternativ an den Stützsäulen mit Hilfe von herkömmlichen
Befestigungsmitteln befestigt sein. Die Deckelplatte kann aus verschiedenen Polymeren
ausgebildet sein, wie beispielsweise PEEK, oder aus verschiedenen
Metallen, wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung oder Quarz, und
sie kann aus dem gleichen oder aus einem anderen Material als die
Stützsäulen 28 hergestellt
sein. Die Deckelplatte 46, die in 1 gezeigt
ist, umfasst eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche. Es sollte
jedoch klar sein, dass die Deckelplatte 26 eine Vielzahl
verschiedener Formen aufweisen kann, einschließlich diejenige einer massiven
Platte mit runden und/oder geraden Kanten, die derart ausgebildet ist,
dass sie in etwa die gleiche Größe wie ein
Wafer aufweist, wie es in 5A gezeigt
ist. Es wurde beobachtet, dass der oberste Wafer innerhalb einer
Waferkassette aufgrund von elektrostatischen Ladungsänderungen
in der Gehäusehülle am stärksten zu
erhöhten
Partikelablagerungsgeschwindigkeiten neigt. Wenn die Deckelplatte 46 als
massive Platte ausgeführt
ist, schirmt die Deckelplatte den obersten Wafer von diesen erhöhten Partikelablagerungsgeschwindigkeiten
ab, wodurch die Ablagerung von Partikeln und/oder Verunreinigungen
an dem obersten Wafer verringert wird. Ferner kann die Deckelplatte 46 eine massive
Platte mit einer zentralen Öffnung
oder mit einer Mehrzahl von ausgeschnittenen Bereichen aufweisen, wie
es jeweils in den 5B und 5C gezeigt
ist. Andere Deckelplattenkonfigurationen sind möglich.
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Die
Kassette 22 gemäß der bevorzugten Ausführungsform,
welche die Waferstützsäulen 28 und
die Deckelplatte 46 aufweist, ist nicht an den Deckel-
oder Seitenbereichen der Gehäusehülle 21 befestigt.
Dies bietet einen starken Vorteil gegenüber herkömmlichen Systemen dahingehend,
dass eine Deformation und/oder ein Wölben der Gehäusehülle 21 im
Wesentlichen keine Wirkung oder keinen Einfluss auf die Kassette 22 und
die darin gelagerten Wafer 23 hat. Entsprechend können die
Wafer genau, wiederholbar und steuerbar in Bezug auf die Stützfläche 24 positioniert
werden, auf der die Wafer gehalten sind.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in der Vorderansicht der 6 gezeigt
ist, kann die Kassette 22 aus den Stützsäulen 28 ausgebildet
sein, die an einer Bodenplatte 48 befestigt sind, die wiederum
an der Förderplatte 36 befestigt
ist. Die Bodenplatte 48 kann mehrere Schenkel 50 aufweisen,
die sich abwärts
von einer Bodenfläche
der Bodenplatte erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Bodenplatte drei Schenkel 50 aufweisen, die an
der Bodenplatte an Positionen angeordnet sind, die im Wesentlichen den
Positionen der kinematischen Verbindungen entsprechen. Es sollte
klar sein, dass mehr als drei Schenkel an der Bodenplatte 48 bei
alternativen Ausführungsformen
vorgesehen sein können.
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Die
Schenkel 50 sind bevorzugt an der Förderplatte 26 durch
die Gehäusehülle 21 mittels Schrauben 32 und
O-Ringen 40 befestigt, wie es zuvor unter Bezugnahme auf
die 4A und 4B beschrieben
wurde, welche die Befestigung der Stützsäulen 28 an der Förderplatte
zeigen. Wenn die Bodenplatte direkt an der Förderplatte an oder in der Nähe der kinematischen
Kopplungen (3) befestigt ist, können die
Höhe und
die horizontale Ebenheit der Bodenfläche der Bodenplatte 48 präzise, steuerbar
und wiederholbar beibehalten werden. Wenn die Bodenplatte derart
positioniert ist, sollte klar sein, dass gemäß der vorliegenden Erfindung
verschiedene Konfigurationen der starren Waferkassetten und Stützstrukturen
an dieser befestigt oder gehalten sein können, wobei die Wafer innerhalb
der Kassette oder der Stützstruktur
präzise,
steuerbar und wiederholbar in Bezug auf die Fläche 24 positioniert
sind, an der das Gehäuse
gehalten ist. Während
die Waferstützsäulen 28 bei
dieser Ausführungsform
in der gleichen Position relativ zu dem Gehäuse angeordnet sein können, wie
es zuvor beschrieben relativ zu dem Gehäuse angeordnet sein können, wie
es zuvor beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Bodenplatte
selbst eine präzise,
steuerbare und wiederholbare Positionierung der Stützstruktur
unabhängig von
einer Gehäusedeformation
schafft, und die Waferstützsäulen müssen nicht
an der Bodenplatte oberhalb oder in der Nähe der kinematischen Verbindungen
befestigt sein. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform
ist die Kassette 22 gemäß 6 nicht
an den Seiten oder am Deckel der Gehäusehülle 21 befestigt.
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Die
Waferstützsäulen können integral
mit der Bodenplatte 48 ausgebildet sein, oder sie können alternativ
an der Bodenplatte 48 nach der Herstellung derselben befestigt
werden. Die Bodenplatte 48 kann aus verschiedenen Polymeren
hergestellt sein, wie beispielsweise PEEK, oder aus verschiedenen
Metallen, wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung oder Quarz,
und sie kann aus dem gleichen oder einem anderen Material als die
Stützsäulen 28 hergestellt
sein. Zudem kann die Bodenplatte 48 in jede der Formen
geformt werden, die zuvor in Bezug auf die Deckelplatte 46 beschrieben
wurden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in der Vorderansicht der 7 gezeigt
ist, kann die Kassette 22 eine Bodenplatte 48,
Waferstützsäulen 28 und
eine Deckelplatte 46 aufweisen, wobei jedes dieser Elemente
zuvor beschrieben wurde. Vorliegend können die Waferstützsäulen 28 an
der Bodenplatte 48 befestigt sein, und die Deckelplatte 46 kann
an einem oberen Bereich der Säulen
befestigt sein, um eine starre, vierseitige Stützstruktur für die Wafer
zu erzeugen. Jedes Paar von Stützsäulen, Deckelplatte
und Bodenplatte kann separat aneinander angeordnet werden, so dass
die Kassette aus verschiedenen Materialien hergestellt sein kann.
Wenn es gewünscht
wird, die Kassette abzuändern,
wie beispielsweise durch Verringern oder Vergrößern der Höhe der Säulen, so kann die Kassette
ferner demontiert werden, so dass die neuen Bauteile eingesetzt
werden können.
Die vierseitige Struktur kann alternativ integral in einem einzelnen Herstellungsprozess
hergestellt werden.
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Bei
noch einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, die in der Vorderansicht der 8 gezeigt
ist, kann die vorliegende Erfindung eine Waferstützstruktur aufweisen, die allein
aus einem Paar von Waferstützsäulen 28 gebildet
ist, das starr, wie es zuvor beschrieben, durch die Gehäusehülle 21 an
der Förderplatte 26 befestigt
ist.
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Die
Form der Kassette 22 macht die Kassette empfänglicher
für eine
Seitenbewegung (von der Vorderseite des Gehäuses und der Kassette aus betrachtet)
als jede andere Art von Bewegung, wie beispielsweise dann, wenn
das Gehäuse
einen Stoß erfährt. Um
eine starke Seitenbewegung der Stützsäulen innerhalb des Gehäuses zu
verhindern, können Deckelbreiche
der Waferkassette 22 oder die Stützsäulen selbst gemäß weiterer
alternativer Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Rippe 42 umfassen, die
zwischen einem Paar von Rippen 44 positioniert ist, das
an einem Deckel der Gehäusehülle 21 befestigt
ist und sich von diesem abwärts erstreckt,
wie es in den Vorderansichten der 6 und 8 gezeigt
ist. Fachleuten sollte klar sein, dass die Positionen der Rippe 42 und
der Rippen 44 umgekehrt werden können, so dass die Rippen 44 an oberen
Bereichen der Kassette 22 angeordnet sind, und dass die
Rippe 42 an der Gehäusehülle 21 befestigt
ist und sich von dieser abwärts
erstreckt, wie es in 7 gezeigt ist. Jede der zuvor
beschriebenen Ausführungsformen
der Kassette 22 kann die Rippenanordnung mit der Rippe 42 und
den Rippen 44 aufweisen. Die Stützstruktur, die in 8 gezeigt
ist, kann ebenfalls die Rippenanordnung umfassen (8).
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Wenn
sich eine Stützsäule 28 nach
links oder rechts bewegt (in Bezug auf eine Ansicht durch eine Vorderseite
des Gehäuses),
so kommt die Rippe 42 mit einer der Rippen 44 in
Kontakt, um eine Bewegung der Stützsäule 28 über diesen
Punkt hinaus zu verhindern. Bei einer Ausführungsform mit der Rippenanordnung
verhindern die Rippen 44 bevorzugt, dass sich die Rippe 42 um
eine Entfernung bewegt, die größer als
etwa 1 mm ist, und bevorzugt weniger als 0,5 mm von ihrer Ruheposition
beträgt.
Es sollte klar sein, dass der Abstand zwischen der Rippe 42 und
den Rippen 44 größer oder
kleiner als derjenige von alternativen Ausführungsformen der Erfindung sein
kann. Bei einer alternativen Ausführungsform der Rippenanordnung,
die in 9 gezeigt ist, kann die Rippe 42 Vorsprünge 42a und 42b umfassen,
um einen engen Sitz zwischen der Rippe 42 und den Rippen 44 zu
erzeugen. Die Vorsprünge
können
alternativ an den Rippen 44 vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform
kann sich die Kassette weiterhin frei in den restlichen fünf Graden
der Bewegung bewegen (d.h. ein Versetzen in einer Ebene senkrecht zu
der Achse, in der die Stützstruktur
beschränkt
ist, und eine Drehung um die drei Achsen), so dass diese Arten der
Gehäusehüllendeformation
nicht auf die Kassette übertragen
werden.
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Bei
Ausführungsformen
der Erfindung, die keine Deckelplatte aufweisen, wie beispielsweise diejenige,
die in den 6 und 8 gezeigt
ist, ist die Rippenanordnung bevorzugt an den entsprechenden Stützsäulen 28 in
der Nähe
der Rückseite der
Säulen 28 angeordnet
(in Bezug auf eine Ansicht der Stützsäulen, wie sie in 3 gezeigt
ist). An der Rückseite
der Stützsäulen ist
die Rippenanordnung am nächsten
an dem Punkt angeordnet, an dem die Wafer mit der Rückseite
der Stützsäulen in
Eingriff kommen, der somit eine Position der Wafer in der X-Y-Ebene
definiert. Bei Ausführungsformen
der Erfindung, die eine Deckelplatte aufweisen, wie beispielsweise
diejenige, die in 7 gezeigt ist, ist die Rippenanordnung
bevorzugt in der Mitte der Deckelplatte angeordnet.
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Die
Gehäusehülle in den 10 bis 12 umfasst
eine Öffnung 70 in
der oberen Fläche
der Hülle
zur Aufnahme eines Griffes 72, der an der Gehäusehülle mit
herkömmlichen
Mitteln befestigt ist, um einen Transport des Gehäuses zu
gestatten. Der Griff kann eine Rippe 42 umfassen, die abwärts von einer
Bodenfläche
des Griffes und durch das Loch 70 in der Gehäusehülle vorsteht.
Diese Rippe kann gespreizt ausgebildet oder mit Rippen 44 einer
Kassette in Eingriff sein. Ein O-Ring (nicht gezeigt) kann um den
Umfang des Griffes oder der abwärts
vorstehenden Rippe vorgesehen sein, um eine luftdichte Verbindung
zwischen dem Griff und der Gehäusehülle sicherzustellen.
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Wie
es in 11 gezeigt ist, kann die Rippenanordnung
dieser Ausführungsform
dazu verwendet werden, eine Bewegung in einem Bewegungsfreiheitsgrad
teilweise zu verhindern. Bei der in 12 gezeigten
alternativen Ausführungsform
können
die Rippen 44 durch eine Wand 45 ersetzt werden,
die vollständig
um die Rippe 42 ausgebildet ist, um eine Seitenbewegung
und Vor- und Zurückbewegungen
der Kassette in Bezug auf das Gehäuse zu verhindern, wodurch
teilweise die Bewegung in zwei Freiheitsgraden verhindert wird.
Wenn die Rippe 42 jedoch in der Mitte der Gehäusehüllenoberseite
angeordnet ist, ist jede seitliche Bewegung oder Vor- und Zurückbewegung
der Gehäusehülle minimal.
Ein weiteres Merkmal der in den 10 bis 12 dargestellten
Ausführungsform
besteht darin, dass die zuvor beschriebene Rippenanordnung dazu
verwendet werden kann, eine statische Ladung von den Wafern durch
die Kassette und den Griff in der Gehäusehülle zu dissipieren.
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Bislang
war die Kassette 22 mit Hilfe von Schrauben 32,
die durch die Förderplatte
und die Gehäusehülle und
in einer Gewindebohrung in einem Bodenbereich der Kassette eingesetzt
sind, mit der Förderplatte
und den darauf vorhandenen kinematischen Verbindungen verbunden.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Gehäusehülle 21 mehrere Löcher 52 aufweisen,
wie es in 13 gezeigt ist, so dass sich
ein Schenkel 54, der an dem Boden der Kassette befestigt
ist, durch diese erstrecken kann. Bei dieser Ausführungsform
fluchten die Schenkel 54 bevorzugt mit den kinematischen
Stiften 29 (13 und 14), und
umfassen kinematische Nuten 27 an ihren entsprechenden
Bodenflächen,
die direkt auf den kinematischen Stiften 29 in der Stützfläche 24 gelagert sind.
Entsprechend ist die Kassette 22 bei dieser Ausführungsform
direkt auf den kinematischen Stiften auf der Stützfläche gehalten, um eine Position
der Wafer innerhalb der Stützstruktur 22 in
Bezug auf die Stützfläche genau,
steuerbar und wiederholbar zu definieren, und zwar im Wesentlichen
unabhängig von
der Gehäuseposition.
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Bei
der in 13 gezeigten Ausführungsform
ist die Gehäusehülle 21 mit
einem ringförmigen Ansatz 60 ausgebildet,
der eine mit einem Gewinde versehene Außenfläche aufweist, um die eine ringförmige Hülse 62 aufgenommen
werden kann. Die Hülse
kann einen Dichtring 64 umfassen, wie beispielsweise einen
O-Ring, der raumfest um den Schenkel 54 sitzt, der durch
das Loch 52 vorsteht, um auf diese Weise zu verhindern,
dass Partikel und/oder Verunreinigungen in das Loch 52 um
den Schenkel 54 eintreten.
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Die
Löcher 52,
durch die sich die Schenkel erstrecken, weisen einen geringen Durchmesser
in der Größenordnung
von etwa 25,4 mm auf (1 inch) auf. Diese geringe Größe verhindert
im Wesentlichen, dass eine Deformation des Gehäusehüllenbodens die Position der
Schenkel oder das Kassette beeinträchtigt. Zudem erleichtert es
die geringe Größe der Löcher 52,
eine luftdichte Dichtung mit den O-Ringen 64 zu erzeugen.
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Es
sollte klar sein, dass die Kassette 22, die gemäß dieser
Ausführungsform
einen Schenkel 54 aufweist, zusätzlich jede der zuvor beschriebenen Kassettenkomponenten
umfassen kann. Insbesondere kann der Schenkel 54 an einer
Bodenfläche
eines Paars von Stützsäulen 28 durch
diese selbst befestigt sein. Zudem oder alternativ kann eine Kassette 22 mit
Schenkeln 54 eine Deckelplatte 46 und/oder eine
Bodenplatte 48 aufweisen. Bei einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Kassette 22, die Schenkel 54 aufweist,
wie es zuvor beschrieben wurde, selbst an einer Stützfläche verwendet
werden, ohne dass um diese ein Gehäuse 20 angeordnet
ist.
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Bei
jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen sollte klar sein,
dass die Kassette 22 aus dem Gehäuse 20 entfernt werden
kann, um diese zu reinigen, durch eine neue oder andere Kassette zu
ersetzen oder zu einem anderen Zweck. Bei den Ausführungsformen,
die Schrauben 32 aufweisen, wie es in den 4A und 4B gezeigt
ist, können die
Schrauben entfernt und die Kassette anschließend aus dem Gehäuse entnommen
werden, und bei den Ausführungsformen,
die Schenkel 54 aufweisen, wie es in 13 gezeigt
ist, kann die Hülse 42 entfernt
werden, um ein Herausnehmen der Kassette zu gestatten. Eine Vorrichtung
kann vorgesehen werden, um die Schrauben und/oder die Kassette automatisch
aus dem Gehäuse
zu entnehmen. Alternativ kann dies manuell erfolgen.