WO2005006407A1 - Vorrichtung zum lagern und/oder transportieren von plattenförmigen substraten in der fertigung von elektronischen bauteilen - Google Patents

Vorrichtung zum lagern und/oder transportieren von plattenförmigen substraten in der fertigung von elektronischen bauteilen Download PDF

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storage
storage elements
substrates
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Jakob Blattner
Rudy Federici
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Definitions

  • the present invention relates to a device for storing plate-shaped, in particular disc-shaped, substrates, as are customary in the production of electronic components.
  • Such substrates can in particular be so-called wafers or test wafers.
  • a device according to the invention in particular several substrates can preferably be stored horizontally.
  • the invention also relates to a method for handling such substrates in connection with their storage.
  • test wafers are used to optimize processing processes. As a rule, no electronic components are manufactured from such test wafers. They only serve to empirically optimize process parameters by processing test wafers with different process parameters and subsequently using measurements to determine which values of the process parameters are used for the wafers that are actually to be processed. In addition to the wafers mentioned, such test wafers are another important area of application for the present invention.
  • Transport containers are also used for this purpose, which have a plurality of storage elements on which a substrate can generally be arranged in each case.
  • Such transport containers are often standardized, for example as so-called FOUP transport boxes.
  • FOUP transport boxes there is a need to be able to arrange the substrates with the smallest possible distance from one another.
  • the object of the invention is therefore to create a device with which several, preferably horizontally mounted substrates can be stored with the smallest possible distance from one another and possibly transported. At least in preferred developments, it should also be possible to create clean room conditions within the device in the simplest possible way.
  • a tool is to be provided with which substrates can be removed from the device in spite of their minimal distance from one another.
  • Yet another aspect of the invention relates to a method for placing or removing substrates from the device.
  • the object is achieved by a device as set out in claim 1. It is particularly advantageous here if, between a plurality, preferably between all, each of the successive storage elements, their respective distance can be changed from a storage distance to a larger access distance. The consequence of this is that, in the storage state, the smallest possible so-called pitch distance between successive storage elements and thus also substrates can be achieved.
  • the storage distance is essentially only limited by a minimum distance that should be maintained to ensure that the surfaces of the substrates do not touch.
  • the invention therefore makes it possible to store wafers or other substrates in a highly compressed manner. Nevertheless, the invention enables the advantage of being able to access each of the substrates contained in the closed storage individually.
  • all of the existing successive bearing elements can have their distance from one another changed for access purposes. This means that each substrate stored in the device can be accessed individually. The distance is preferably increased parallel to the stacking direction of the storage elements.
  • devices according to the invention can be designed to store substrates in a horizontal or vertical orientation or in any orientation in between.
  • the enlargement of the bearing distance towards the access distance is achieved by moving the lower of the two bearing elements to be separated from one another downward. Again, it may be necessary for some or all of the lower of the two storage elements (between which a Switzerland ⁇ 'ffsabstand is to be achieved) following storage elements also move downward.
  • the lower of the two bearing elements to be spaced apart can be moved downward and the upper bearing element upward.
  • a particularly advantageous embodiment according to the invention can be achieved by mounting elements which are arranged directly on top of one another.
  • the storage elements can be closed in a ring and each have a plurality of supports, on each of which a substrate can be arranged.
  • supports can be angled upwards relative to the at least approximately round rings and have support surfaces for supporting a substrate.
  • the bearing elements can be removed or inserted individually from the stack of bearing elements.
  • a storage element can be removed or inserted at any point in the stack without other storage elements having to be moved beforehand or afterwards for this purpose. This can be used, for example, to replace a storage element with another storage element, to transport a substrate together with its storage element, or to reduce or enlarge a stack.
  • the storage capacity can also be adapted to the respective conditions with very little effort.
  • Such a solution also offers the possibility of removing a substrate together with its bearing element from the stack and transporting it within a process plant or a factory.
  • the number of contacts required between handling devices and the respective substrate itself can be considerably reduced.
  • Such contacts always harbor the risk that the respective substrate will be damaged.
  • bearing rings can be provided with sealing elements, which then seal a possible gap between the bearing elements when they take up the intended spacing from one another.
  • the resulting advantageous encapsulation of the device towards the outside can also be achieved by other sealing means.
  • the tower or stack created by a large number of bearing elements arranged one above the other can have a tendency to instability, in particular when an access distance between two bearing elements is generated.
  • the device can be provided with stabilizing elements.
  • Such stabilizing elements can for example be centering elements which are attached to the bearing elements and exactly align the bearing elements with respect to one another.
  • Another possibility are lateral guide elements which are arranged on the outside next to the bearing elements and which prevent the tower from tipping over.
  • a transport device with which a plurality of substrates can be transported simultaneously in a comparatively small space.
  • transport devices according to the invention can be used to achieve significantly more compact transport containers with the same transport capacity than the FOUP boxes customary today which were already mentioned at the beginning.
  • the extremely high-density storage of the substrates which can be achieved with the invention is particularly advantageous in connection with transport devices which are provided for transport outside a factory, since the costs and the technical outlay for transport increase with the size of the transport container. But even within a factory, the use of such compact transport boxes or transport boxes, which have the same dimensions as before, a significantly higher holding capacity for substrates can be of great advantage.
  • a transport container can also be advantageous, in which only one storage element with its substrate can be accommodated.
  • a storage element according to the invention can be provided with or without a transport container for transport within a factory on a conveyor belt or other conveying device. Further advantageous embodiments result from the claims, the description and the drawing.
  • Figure 1 is a side view of an inventive device.
  • FIG. 2 shows a detailed illustration from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detailed illustration from FIG. 1 from above
  • FIG. 4 shows an illustration of the device according to FIG. 1 from above;
  • FIG. 6 shows a schematic sequence drawing with elements of the device according to the invention and of a tool according to the invention
  • FIG. 7 shows an overall representation of a storage device according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows a detailed illustration of the device according to the invention in accordance with the exemplary embodiment according to FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a perspective detailed illustration according to FIG. 8.
  • FIG. 10 shows a representation of the installed device according to FIG. 7 from above;
  • FIG. 12 shows a detailed illustration according to FIG. 10
  • FIG. 13 is a perspective view of a bearing ring according to the embodiment of FIG. 7;
  • FIG. 14 is a top view of the bearing ring of FIG. 13.
  • FIG. 15 shows a side view of the bearing ring according to FIG. 13;
  • FIG. 16 shows a detailed illustration according to FIG. 15 with the wafer wafer placed on it;
  • FIG. 17 shows a representation of the guide elements from above according to the embodiment according to FIG. 7;
  • FIG. 18 shows a perspective illustration according to FIG. 17
  • FIG. 19 shows a side view according to FIG. 17;
  • FIG. 29 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention in a perspective illustration
  • FIG. 30 shows a stack from FIG. 29 with storage elements according to the invention
  • 31, 32 show two different states during a separation of storage elements for access
  • 33 is a perspective view of a stack in an access state
  • 35 shows a transport container according to the invention.
  • a stack 12 of bearing rings 10 is arranged, which lies on the bottom (not shown). With the exception of the lowest bearing ring, each bearing ring 10 stands with a stacking area directly on the bearing ring 10 arranged below it. From above the stack 12 is flowed through with a clean air system 20 with a downward directed clean air flow in such a way that a clean room is formed in the closed state. In the open state shown, the clean air flow serves to maintain a dust and particle-free environment within the device.
  • a handling device 32 can be controlled via a control panel 30, with which the stack of bearing rings can be selectively opened. In the exemplary embodiment shown here, this is done by means of a tool 50 matched to the device.
  • mounting elements 16 supports
  • the mounting elements 16 are angled slightly upwards and point inwards (with respect to the bearing rings 10). They each have a flat, slightly downwardly inclined support surface and thus form a storage location for a wafer 40.
  • the tool 50 the two Hebet laugh 52 and 54, is moved at a certain azimuthal position on the stack 12 of storage rings and then engages with the upper lifting surface under the bearing ring 10a. Thereafter, the bearing ring 10a is moved up a certain distance until the lower lifting surface engages the bearing ring 10b. Then the lower bearing ring 10b is raised again by a certain path, with all the bearing rings lying above it being lifted further. In this position, the wafer, which rests on the bearing ring 10b, can be accessed free of elements of the device or other wafers, as can be seen from FIG. 5d. This wafer can now be removed by the gripper 60. In principle, the same procedure can be followed for inserting a wafer into the device and depositing it on the bearing ring 10b with regard to the creation of an access space for the bearing ring 10b.
  • the tool 50 can be rotated around the stack 12 of the storage elements 10 in order to be able to assume any position on the circumference of the stack.
  • the stack 12 is rotated or moved in some other way and the tool is fixed with respect to its position on the circumference of the stack or can only be rotated by a small pivoting angle.
  • the stack 12 of the bearing rings 10 is stabilized in that its position is held outside by three vertical rods (not shown in more detail). This prevents the stack 12 from tilting.
  • at least one guide pin can be guided vertically through the bearing elements.
  • the projections 14 on the mounting rings 10 are offset in a step-like manner, so that the projection of the higher mounting ring is offset, for example clockwise - azimuthally (in the circumferential direction) by slightly more than the width of the projection.
  • the measure relates to the design of the tool 50 of this exemplary embodiment, in which the lower lifting surface 52 is offset to the left with respect to the upper lifting surface 54 by a little more than a projection width.
  • the lateral guides are arranged in such a way that an engagement in the stack is not only for removal and reinsertion of wafers 40, but also for the exchange of storage rings 10 is made possible.
  • guide elements 80 which are located far apart from one another are arranged on both sides of the bearing rings and allow the bearing rings 10 to be pulled out horizontally.
  • these guide elements 80 are provided with rolling or sliding elements.
  • the tool of the device engages in each of three bearing rings, that is to say also in the bearing ring 10c, which is arranged below the bearing ring 10b.
  • This bearing ring 10c is held at its level so that the - e.g. caused by the pressure of the arrangement - tension when relieved cannot lead to an independent lifting of the remaining bearing rings below.
  • embodiments according to the invention are also possible in which the substrates are not stored on storage elements in such a way or not at all in a compressed manner, for example in the so-called “1/1 pitch” provided as standard.
  • the spreading described above can also be quite useful in order to prevent the lifting of the bearing elements located below.
  • an intermediate ring can be arranged between two successive bearing rings, against which the two respective bearing rings bear.
  • the distance between successive substrates within the storage device can be varied via the height of the storage rings.
  • the same storage elements can always be used.
  • This possible configuration according to the invention also shows that in In connection with the invention, the bearing elements do not necessarily have to follow one another directly.
  • a plurality of stacks 12 of bearing rings 10 are provided.
  • the individual bearing rings are not shown as such, but only their entirety in the form of the respective stack 12.
  • Each of the stacks 12 can also be arranged with its respective lower bearing ring on a lower base plate 111.
  • the storage elements as well as the base plate 111 and the end cover 110 form an overall essentially closed container.
  • Each of the base plates 111 is fastened to an axis which can be moved in the Z direction (i.e. vertically), as a result of which all the bearing rings 10 can be moved directly between two arms 112 which are stationary in the Z direction.
  • Each of the two arms 112 contains opening tools 114, which are discussed in more detail below, with which the respective stack 12 can be opened at any desired location for access to a specific substrate or a specific storage ring 10.
  • the opening tools can be moved and the at least one stack can be arranged in a stationary manner.
  • each opening tool 114 has a lower and an upper gripping part 116, 117.
  • the upper gripping part 11 is here formed with a plurality of gripping elements 117 ′ arranged one above the other.
  • Successive gripping elements 117 ' form a groove 118 between them, the groove width of which is greater than the height of the bearing rings 10 in the region of their outer circumference, which is also shown in a perspective cutout in FIG. 33. Since the distance between successive grooves 118 corresponds to the distance between successive bearing rings 10, a bearing ring with a section of its circumferential region can be arranged in each groove 118.
  • the lower gripping part 116 is designed in basically the same way, while a middle gripping part 119 only has a stepped contact surface. If it is now possible to access a specific storage ring 10 for removing or inserting a wafer, first all stacks 12 (FIG. 29) are moved together in the Z direction. As a result, the storage ring 10b provided for access is brought to the same position in the Z direction in which the middle gripping part 119 is also located. The two arms 112 can then be pivoted toward the stack 12, so that the bearing ring 10b is located with a peripheral section directly above the contact surface of the middle gripping part 119. On this bearing ring 10b the following bearing rings 10 are arranged in the grooves of the upper gripping part, while the following bearing rings 10 are located in grooves of the lower gripping part 116.
  • the base plate 111 itself can also be arranged with its webs in the lower gripping part 116, as shown in FIG. 32.
  • the relative movement required for this can only be placed in the stack, only in the opening tool or a partial movement in each case both in the stack and in the opening tool.
  • the upper gripping part 117 is lowered by a predetermined small path S1 in the Z direction and the lower gripping part 116 is lowered by a likewise predetermined path S2.
  • the amount of the route S1 can be greater than the amount of the route S2.
  • the middle gripping part 119 can remain in its original Z position. As a result, a situation arises as shown in FIG. 32.
  • the wafer to be removed is now at a sufficient distance from the next higher storage ring 10 as well as from the next lower wafer for handling by an automatic handling machine.
  • the next lower wafer can now be located approximately in the plane of the bearing ring 10b, the wafer of which is accessed.
  • bearing ring 10b Since it is essentially only for a release or separation of the bearing rings 10 and their wafers, there is a relative movement between the bearing ring 10b to be exempted and the one above and / or possibly also the one below arrives - arranged bearing ring arrives further possible motion distributions are explained below.
  • the relative movement (s) can of course also be generated in other ways than shown here.
  • the partial stack 12 ' which is arranged above the bearing ring 10b to be accessed (upper partial stack) only to be held in its current Z position during the separating process.
  • the distance to the upper partial stack 12 ' is generated by a downward movement in the Z direction of the middle gripping part 119 - and thus also of the bearing ring 10b - and of the lower partial stack 12 " arranged below it.
  • the movement of the middle gripping part 119 can, for example, thereby
  • the lower partial stack 12 ′′ arranged below the bearing ring 10b can, on the other hand, continue this movement by means of the lower gripping part 116 until the lower gripping part 116 also abuts a stop or otherwise stops its movement.
  • the upper partial stack 12 ' is again held in a fixed position in its Z position by the upper gripping part 117.
  • the access space is created by a downward movement of the remaining bearing elements 10 in the Z direction, in which, for example, the base plate 111 is moved downward.
  • All movements directed downwards or upwards in the Z direction can be carried out in whole or in part by utilizing gravity and / or by drive means such as hydraulic, pneumatic, electrical and spring-elastic drive means.
  • drive means such as hydraulic, pneumatic, electrical and spring-elastic drive means.
  • Such drive means also enable a functionally reliable closing of the bearing device after access to one of the bearing elements.
  • the bearing rings are only approximately circular. Rather, they have four sections 122 which are offset by 90 ° to one another and run essentially in a straight line. Due to the straight line, it is possible to arrange these sections with a larger contact surface in the grooves of the gripping parts or on their contact surfaces.
  • the bearing rings have a plurality of centering domes 123, which serve to be able to stack the bearing rings 10 as precisely as possible on one another.
  • the centering domes 123 engage in the respective centering domes 123 of a bearing ring 10 adjacent in the stacking direction.
  • the centering domes 123 can be used to avoid means that would otherwise be required in addition to the bearing rings for their exact alignment with one another or relative to the base plate 111.
  • Clean room conditions can be generated within the storage container composed of at least the bearing rings 10, the lower base plate 111 and the end cover 110, as is indicated in FIG. 30.
  • the means provided for this purpose for generating clean room conditions are not shown in detail. These means can be used to create an atmosphere in the interior of the storage container that is under increased pressure, for example a nitrogen or pure air atmosphere. With predetermined leaks in the storage container, a targeted outflow of the respective gas from the interior of the storage container can be achieved and the penetration of particles from the outside into the interior of the container can be avoided. These leaks can be achieved, for example, by omitting a seal or by incomplete sealing between the bearing rings.
  • FIG. 35 shows a transport container 200 according to the invention, which is composed of storage rings 10 arranged one above the other and directly on top of one another, a base plate 21 1 and an end cover 210. Since the bearing rings again have sealing elements (not shown), together with the end cover and the base plate, they form a sealed transport container 200 for substrates.
  • the transport container 200 can be secured against inadvertent opening by means of closures, for example two clamps (not shown in more detail), which each encompass both the end cover 210 and the base plate 211.
  • Successive storage rings 10 can in advantageous developments of the invention are mutually articulated in ways not shown. As a result, the distance between the bearing elements 10 can be increased in a particularly simple manner and at the same time a cohesion between the bearing elements can be created.
  • Such a linkage can be, for example, a type of scissor linkage.
  • the transport container 200 shown is inserted into an outer, lockable transport box.
  • the seals against external influences can take place through the outer transport box.

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Abstract

Um eine dicht gepackte, im Wesentlichen horizontale Lagerung von Waferscheiben (40) zu ermöglichen, bei der ein vereinfachter Zugriff zu jeder dieser Waferscheiben (40) möglich ist, wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Lagerungselementen (10), wobei die Lagerungselemente (10) Mittel (16) zur Auflage der Waferscheiben (40) aufweisen. Die Lagerungselemente (10) weisen Vorsprünge (14) zum Anheben auf, mit deren Hilfe ein bestimmtes Lagerungselement (10a) sowie alle über diesem sie bestimmten Lagerungselement (l0a) angeordneten Lagerungselemente (10) um eine vorbestimmte erste Höhe - zur Ausbildung eines Eingriffsspaltes - angehoben werden können. Mit den Vorsprüngen (14) kann auch das unter dem besagten Lagerungselement (10a) angeordnete Lagerungselement (l0b) um eine vorbestimmte zweite Höhe zur Ausbildung einer Zugriffsfreiheit angehoben werden.

Description

Vorrichtung zum Lagern und/oder Transportieren von plattenförmigen Substraten in der Fertigung von elektronischen Bauteilen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lagern von plattenförmigen, insbesondere scheibenförmigen, Substraten, wie sie in der Fertigung von elektronischen Bauteilen üblich sind. Derartige Substrate können insbesondere sogenannte Wafer oder Testwafer sein. Mit einer erfindungsgemässen Vorrichtungen können insbesondere mehrere Substrate vorzugsweise horizontal gelagert werden. Ausserdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Handhabung von solchen Substraten im Zusammenhang mit deren Lagerung.
Elektronische Bauteile werden üblicherweise aus etwa kreisförmigen Halbleiterscheiben, sogenannten Wafern, erzeugt. Diese Substrate müssen verschiedenen Prozessanlagen zugeführt werden, in denen die Substrate im wesentlichen Oberflächen behandelt werden. In diesem Zusammenhang ist es oftmals erforderlich, die Substrate zwischen zu lagern, wenn nach Abschluss der Prozessierung in einer Prozessanlage die Substrate nicht unmittelbar folgend einer anderen Prozessanlage zugeführt werden können. Es ist üblich, die Substrate dann in einer Speichervorrichtung unter Rein- bzw. Reinstraumbedingungen (nachfolgend insgesamt „Reinraumbedingungen" genannt) zwischen zu lagern. Da die Kosten zur Erzeugung von Reinraumbedingungen im wesentlichen von der Grosse des Raumes abhängig sind, wird in der Regel angestrebt, die Substrate mit möglichst geringem Abstand zueinander zu lagern.
Trotz des möglichst geringen Abstandes zueinander ist es oftmals erforderlich bestimmte einzelne Wafer aus der Lagervorrichtung entnehmen zu können, ohne hierbei andere Substrate zu entnehmen. Der Abstand aufeinander folgender Substrate innerhalb solchen Lagervorrichtungen wird deshalb dadurch begrenzt, dass noch ein Zugriffsabstand vorhanden ist, in den ein Greifer einführbar ist, um das entsprechende Substrat zu erfassen und zu entnehmen.
Um Prozessierungsvorgänge optimieren, zu können, werden sogenannte Testwafer verwendet. Aus solchen Testwafem werden in der Regel keine elektronischen Bauteile gefertigt. Sie dienen lediglich dazu auf empirische Weise Prozessparameter zu optimieren, indem Testwafer mit unterschiedlichen Prozessparametern prozessiert werden und nachfolgend anhand von Messungen ermittelt wird, welche Werte der Prozessparameter bei den eigentlich zu prozessierenden Wafern verwendet werden. Ausser den erwähnten Wafern sind auch derartige Testwafer ein weiteres bedeutsames Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung.
Des Weiteren kann es erforderlich sein, Wafer innerhalb oder auch ausserhalb einer Fabrik in einem Behältnis zu transportieren. Auch hierfür werden Transportbehälter eingesetzt, die mehrere Lagerungselemente aufweisen, auf denen jeweils in der Regel ein Substrat angeordnet werden kann. Derartige Transportbehälter sind oftmals genormt, beispielsweise als sogenannte FOUP-Transportboxen. Auch hier besteht das Bedürfnis die Substrate mit möglichst geringem Abstand zueinander anordnen zu können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der mehrere, vorzugsweise horizontal gelagerte Substrate, mit möglichst geringem Abstand zueinander gelagert und gegebenenfalls transportiert werden können. Zumindest in bevorzugten Weiterbildungen sollen zudem auf möglichst einfache Weise auch innerhalb der Vorrichtung Reinraumbedingungen geschaffen werden können. Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung soll ein Werkzeug bereitgestellt werden, mit dem Substrate trotz ihres möglichst geringen Abstandes zueinander aus der Vorrichtung entnommen werden können. Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einordnen oder Herausnehmen von Substraten aus der Vorrichtung.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in Anspruch 1 wiedergegeben ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn zwischen einer Vielzahl, vorzugsweise zwischen sämtlichen, jeweils aufeinander folgenden Lagerungselementen ihr jeweiliger Abstand von einem Lagerungsabstand zu einem hierzu vergrösserten Zugriffsabstand veränderbar ist. Dies hat zur Folge, dass im Lagerungszustand ein möglichst geringer sogenannter Pitchabstand zwischen aufeinander folgenden Lagerungselementen und damit auch Substraten erzielbar ist. Der Lagerungsabstand wird im wesentlichen nur durch einen Mindestabstand begrenzt, der eingehalten werden sollte, um sicherzustellen, dass sich die Oberflächen der Substrate nicht berühren. Mit der Erfindung sind daher sehr hoch verdichtete Lagerungen von Wafern oder anderen Substraten möglich. Trotzdem ermöglicht die Erfindung den Vorteil, auf jedes der in der geschlossenen Lagerung enthaltenen Substrat einzeln zugreifen zu können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei sämtlichen der vorhandenen aufeinanderfolgenden Lagerelementen ihr Abstand zueinander zu Zugriffszwecken verändert werden. Damit kann auf jedes in der Vorrichtung gelagerte Substrat einzeln zugegriffen werden. Die Vergrösserung des Abstandes erfolgt vorzugsweise parallel zur Stapelrichtung der Lagerungselemente. Grundsätzlich können erfindungsgemässe Vorrichtungen konstruktiv ausgelegt sein, um Substrate in einer horizontalen oder in einer vertikalen Ausrichtung oder in beliebigen Ausrichtungen dazwischen zu lagern.
Im Zusammenhang mit der Erfindung kann es zweckmässig sein, die zur Vergrösserung des Abstandes von zwei aufeinander folgenden Lagerungselementen erforderliche Relativbewegung dadurch zu erzielen, dass das bei einer horizontalen Ausrichtung der Substrate obere Lagerungselemente angehoben werden. In Abhängigkeit der Lagerungsabstände der Lagerungselemente kann es hierbei erforderlich sein einige oder sämtliche darüber befindliche Lagerungselemente mit anzuheben.
In einer anderen Ausgestaltung wird die Vergrösserung des Lagerabstandes hin zum Zugriffsabstand dadurch erreicht, dass das untere der beiden voneinander zu trennenden Lagerungselemente nach unten bewegt wird. Auch hier kann es erforderlich sein, einige oder sämtliche auf das untere der beiden Lagerungselemente (zwischen denen ein Zugπ'ffsabstand erzielt werden soll) folgenden Lagerungselemente ebenfalls nach unten zu bewegen.
Schliesslich kann auch in einer weiteren alternativen Ausführungsform das untere der beiden gegeneinander zu beabstandenden Lagerungselementen nach unten und das obere Lagerungselement nach oben bewegt werden. Im Zusammenhang mit der Erfindung sind somit eine Vielzahl von Varianten von Relativbewegungen denkbar, um Lagerungselemente voneinander zu trennen und einen Zugriff auf einen Lagerungsbereich von zumindest einem der Lagerungselemente zu ermöglichen.
Eine besonders vorteilhafte erfindungsgemässe Ausgestaltung lässt sich durch Lagerungselemente erzielen, die unmittelbar aufeinander angeordnet sind. Die Lagerungselemente können dabei ringförmig geschlossen sein und jeweils mehrere Auflager aufweisen, auf denen jeweils ein Substrate angeordnet werden kann. Die Auflager können beispielsweise gegenüber den zumindest etwa runden Ringen nach oben abgewinkelt sein und Auflageflächen zur Auflagerung eines Substrates aufweisen.
Hierdurch ist es auch möglich, das Gehäuse der Vorrichtung durch die Lagerungselemente selbst auszubilden. Innerhalb des Gehäuses können Reinraumbedingungen erzeugt und aufrecht erhalten werden. Mit einer solchen Ausgestaltung kann ein sonst erforderliches zusätzliches Gehäuse vermieden werden. Des Weiteren lässt sich damit auch das Problem einer sonst ebenfalls erforderlichen Zugriffsöffnung im Gehäuse und die Positionierung des zu entnehmenden bzw. einzuführenden Substrates vor der Zugriffsöffnung auf günstige Weise vermeiden. Trotzdem kann es in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung auch zweckmäsig sein, um die Lagerungselemente herum ein Gehäuse anzuordnen, das mit einer Einführ- /Entnahmeöffnung für Substrate und/oder Lagerungselemente versehen sein kann.
Es ist hierbei besonders bevorzugt, wenn die Lagerungselemente einzeln aus dem Stapel von Lagerungselementen entnommen oder eingefügt werden können. Besondere Vorteile lassen sich dann erzielen, wenn ein Lagerungselement an einer beliebigen Stelle des Stapels entnommen oder eingefügt werden kann, ohne dass zuvor oder danach zu diesem Zweck andere Lagerungselemente bewegt werden müssen. Dies kann beispielsweise dazu dienen, ein Lagerungselement gegen ein anderes Lagerungselement auszutauschen, ein Substrat zusammen mit seinem Lagerungselement zu transportieren, oder auch um einen Stapel zu verkleinern oder zu vergrössem. Hierdurch kann mit sehr geringem Aufwand auch die Lagerungskapazität den jeweiligen Bedingungen angepasst werden. Um dies zu erreichen kann es zweckmässig sein, wenn die Lagerungselemente aufeinander stapelbar sind, ohne dass sie eine lösbare oder unlösbare Verbindung zueinander aufweisen.
Mit einer solchen Lösung bietet sich auch die Möglichkeit, ein Substrat zusammen mit seinem Lagerungselement aus dem Stapel zu entnehmen und innerhalb einer Prozessanlage oder einer Fabrik zu transportieren. Hierdurch lässt sich die Anzahl der erforderlichen Kontakte zwischen Handhabungseinrichtungen und dem jeweiligen Substrat selbst erheblich reduzieren. Derartige Kontakte bergen stets die Gefahr in sich, dass das jeweilige Substrats beschädigt wird. Um das Gehäuse nach aussen abzudichten, können Lagerungsringe mit Dichtungselementen versehen sein, die dann einen möglichen Spalt zwischen den Lagerungselementen abdichten, wenn diese den vorgesehenen Lagerungsabstand zueinander einnehmen. Die hierdurch erzielbare vorteilhafte Einkapselung der Vorrichtung gegen aussen lässt sich auch durch andere Dichtungsmittel erzielen.
Der durch eine Vielzahl von übereinander angeordneten Lagerelementen entstehende Turm bzw. Stapel kann insbesondere bei der Erzeugung eines Zugriffsabstandes zwischen zwei Lagerungselementen zur Instabilität neigen. Um dies zu vermeiden kann die Vorrichtung mit Stabilisierungselementen versehen sein . Solche Stabilisierungselemente können beispielsweise Zentrierungselemente sein, die an den Lagerungselementen angebracht sind und die Lagerungselemente gegeneinander exakt ausrichten. Eine andere Möglichkeit sind seitliche Führungselemente, die aussen neben den Lagerelementen angeordnet sind und die ein Kippen des Turms verhindern.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung kann mit ihr auch eine Transportvorrichtung ausgebildet werden, mit der sich mehrere Substrate gleichzeitig auf vergleichsweise geringem Raum transportieren lassen. Aufgrund den bereits erwähnten Eigenschaften der Erfindung lassen sich mit solchen erfindungsgemässen Transportvorrichtungen bei gleicher Transportkapazität deutlich kompaktere Transportbehälter realisieren, als die eingangs bereits erwähnten heute üblichen FOUP- Boxen.
Die mit der Erfindung erzielbare extrem hochverdichtete Lagerung der Substrate ist insbesondere im Zusammenhang mit Transportvorrichtungen von Vorteil, die zum Transport ausserhalb einer Fabrik vorgesehen sind, da die Kosten und der technische Aufwand für einen Transport mit der Grosse des Transportbehälters zunehmen. Aber auch innerhalb einer Fabrik kann die Anwendung solcher kompakter Transportboxen bzw. Transportboxen, die bei gleichen Abmessungen wie bisher eine deutlich höhere Aufnahmekapazität für Substrate aufweisen, von grossem Vorteil sein. In diesem Zusammenhang kann auch ein Transportbehälter von Vorteil sein, in dem lediglich ein Lagerungselement mit seinem Substrat aufgenommen werden kann. Ein erfindungsgemässes Lagerungselement kann mit oder ohne Transportbehälter zum Transport innerhalb einer Fabrik auf einem Förderband oder einer sonstigen Fördereinrichtung vorgesehen sein. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird anhand den in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung von der Seite;
Fig. 2 eine Detaildarstellung aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Detaildarstellung aus Fig. 1 von oben;
Fig. 4 eine Darstellung der Vorrichtung gemäss Figur 1 von oben;
Fig.5 a-d einen Ablauf der Öffnung der Vorrichtung zur Entnahme oder zur Einordnung einer Waferscheibe;
Fig .6 ei ne schematische Ablaufzeichnung m it Elementen der erfindungsgemässen Vorrichtung und eines erfindungsgemässen Werkzeuges;
Fig.7 eine Gesamtdarstellung einer Speichervorrichtung gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine Detaildarstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7;
Fig. 9 eine perspektivische Detaildarstellung gemäss Fig. 8;
Fig. 10 eine Darstellung der eingebauten Vorrichtung gemäss Fig. 7 von oben;
Fig. 12 eine Detaildarstellung gemäss Fig. 10;
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Lagerungsrings gemäss des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7;
Fig. 14 eine Ansicht von oben auf den Lagerungsring nach Fig. 13;
Fig. 15 eine Seitenansicht des Lagerungsrings nach Fig. 13; Fig. 16 eine Detaildarstellung nach Fig. 15 mit aufgelegter Waferscheibe;
Fig. 17 eine Darstellung der Führungselemente von oben gemäss der Ausführung nach Fig. 7;
Fig. 18 eine perspektivische Darstellung gemäss Fig. 17;
Fig. 19 eine Seitenansicht gemäss Fig. 17;
Fig. 20-23 einen Ablauf eines Anhebens der oberen Lagerungsringe, Freistellen des zu bearbeitenden Lagerungsringes und Herunterhaltens der darunter liegenden Lagerungsringe mit dem Werkzeug (jeweils ohne Darstellung der Lagerungsringe);
Fig. 24-28 den Vorgang des Anhebens der oberen Lagerungsringe, Freistellen des zu bearbeitenden Lagerungsringes und Herunterhaltens der darunter liegenden Lagerungsringe mit dem Werkzeug (jeweils mit Darstellung der Lagerungsringe);
Fig. 29 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung ;
Fig. 30 ein Stapel aus Fig. 29 mit erfindungsgemässen Lagerungselementen;
Fig.31 , 32 zwei unterschiedliche Zustände während einer Trennung von Lagerungselementen für einen Zugriff;
Fig. 33 eine perspektivische Darstellung eines Stapels in einem Zugriffzustand;
Fig.34 eine perspektivische Detaildarstellung eines Lagerungsrings mit einem darauf angeordnetem Wafer;
Fig. 35 ein erfindungsgemässer Transportbehälter.
In einer in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichneten Vorrichtung ist ein Stapel 12 von Lagerungsringen 10 angeordnet, der unten aufliegt (nicht dargestellt). Mit Ausnahme des untersten Lagerungsring steht jeder Lagerungsringe 10 mit einem Stapelbereich unmittelbar auf dem jeweils unter ihm angeordneten Lagerungsring 10 auf. Von oben wird der Stapel 12 mit einer Reinluftanlage 20 so mit einem nach unten gerichteten Reinluftstrom durchströmt, dass im geschlossenen Zustand ein Reinraum ausgebildet wird. Im dargestellten geöffneten Zustand dient der Reinluftstrom, um innerhalb der Vorrichtung eine staub- und partikelfreie Umgebung zu erhalten.
Über ein Bedienpult 30 ist eine Handhabungseinrichtung 32 steuerbar, mit der der Stapel von Lagerungsringen selektiv geöffnet werden kann. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht dies mit mittels einem auf die Vorrichtung abgestimmten Werkzeug 50.
In den Lagerungsringen 10 sind - wie in Fig. 3 dargestellt - drei Halterungselemente 16 (Auflager) angeordnet, auf denen ein scheibenförmiger Wafer 40 gelagert werden kann. Die Halterungselemente 16 sind leicht nach oben abgewinkelt und weisen nach innen (in Bezug auf die Lagerungsringe 10). Sie weisen jeweils eine ebene, leicht nach unten geneigte, Auflagefläche auf und bilden so eine Lagerungsstelle für einen Wafer 40 aus.
In Fig. 2 ist der geöffnete Zustand der Lagerungsringe 10 dargestellt. Dabei werden sämtliche Lagerungsringe oberhalb desjenigen Lagerungsringes, auf den ein Zugriff vorgesehen ist, um einen bestimmten Betrag nach oben angehoben. Hierdurch entsteht ein Zugriffsraum. Allerdings sind die Lagerungsringe 10 - und damit auch die Wafer - derart dicht gepackt, dass der vorgesehene Wafer noch nicht ohne weiteres Untergriffen werden kann, da dieser zum nächst unteren Wafer einen sehr geringen Abstand aufweist. Aus diesem Grund wird der auf den angehobenen Teilstapel 12' nach unten folgende Lagerungsring - nachfolgend oder gleichzeitig - ebenfalls um einen bestimmten Betrag angehoben. Diese Hubhöhe kann beispielsweise der Höhe entsprechen, mit der die Wafer 40 durch die abgewinkelten Halterungselemente 16 nach oben vom ringförmigen Teils des Lagerungsrings beabstandet sind. Durch diese Massnahme ist trotz der im Lagerungszustand der Vorrichtung grosse Packungsdichte jeder Wafer gut zugänglich. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann der entsprechende Wafer 40 nach seiner Entnahme durch einen Handhabungsautomaten einem weiteren Handhabungsvorgang oder Prozess zugeführt werden.
In den Fig. 5a bis 5d ist der oben beschriebene Öffnungsvorgang im Detail dargestellt. Das Werkzeug 50, das zwei Hebet lachen 52 und 54 aufweist, wird an einer bestimmten azimutalen Position auf den Stapel 12 von Lagerungsringen hin bewegt und greift dann mit der oberen Hebefläche unter den Lagerungsring 10a. Danach wird der Lagerungsring 10a um einen bestimmten Weg nach oben bewegt, bis die untere Hebefläche an den Lagerungsring 10b angreift. Dann wird der untere Lagerungsring 10b um einen wiederum bestimmten Weg angehoben, wobei alle darüber liegenden Lagerungsringe weiter mit angehoben werden. In dieser Position ist auf den Wafer, der auf dem Lagerungsring 10b aufliegt, frei von Elementen der Vorrichtung oder anderen Wafern, zugreifbar, wie dies aus Fig. 5d ersichtlich ist. Durch den Greifer 60 kann nun also dieser Wafer entnommen werden. Zum Einfügen eines Wafers in die Vorrichtung und dessen Ablage auf dem Lagerungsring 10b kann in Bezug auf die Erzeugung eines Zugriffsraums für den Lagerungsring 10b in prinzipiell gleicher Weise vorgegangen werden.
In der dargestellten Ausführungsform kann das Werkzeug 50 um den Stapel 12 der Lagerungselemente 10 herumgedreht werden, um jede beliebige Position am Umfang des Stapels einnehmen zu können. In einer anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass der Stapel 12 gedreht oder in sonstiger Weise bewegt wird und das Werkzeug in Bezug auf seine Position am Umfang des Stapels fest steht oder nur um einen kleinen Schwenkwinkel drehbar ist.
In der hier dargestellten erfindungsgemässen Ausgestaltung wird der Stapel 12 der Lagerungsringe 10 dadurch stabilisiert, dass seine Position aussen durch drei nicht näher dargestellte vertikale Stangen gehalten wird. Dies verhindert ein Kippen des Stapels 12. Alternativ hierzu kann zumindest ein Führungsstift vertikal durch die Lagerungselemente hindurchgeführt sein.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die Vorsprünge 14 an den Lagerungsringen 10 treppenartig gegeneinander versetzt, so dass jeweils der Vorsprung des höheren Lagerungsringes beispielsweise im Uhrzeigersinn - azimutal (in Umfangsrichtung) um etwas mehr als die Breite des Vorsprunges versetzt ist. Die Massnahme steht mit der Ausgestaltung des Werkzeuges 50 dieses Ausführungsbeispiels in Verbindung, bei dem die untere Hebefläche 52 nach links gegenüber der oberen Hebefläche 54 um etwas mehr als eine Vorsprungsbreite versetzt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäss den Fig. 7 - 28 sind die seitlichen Führungen so angeordnet, dass ein Eingriff in den Stapel nicht nur zum Herausnehmen und Wiedereinsetzen von Wafern 40, sondern auch zum Austausch von Lagerungsringen 10 ermöglicht wird. Hierzu sind auf beiden Seiten der Lagerungsringe 10 weit auseinander liegende Führungselemente 80 angeordnet, die ein horizontales Herausziehen der Lagerungsringe 10 zulassen. Diese Führungselemente 80 sind im Ausführungsbeispiels mit Roll- oder Gleitelementen versehen. Bei einer solchen Vorrichtung ist es möglich, dass auch während des Betriebs der Anlage an dieser Wartungsarbeiten durchgeführt werden können, ohne dass die gesamte Anlage ausser Betrieb gesetzt werden müsste. Wartungsarbeiten können beispielsweise darin bestehen, Lagerungselemente auszutauschen, zu entfernen oder den Stapel mit zusätzlichen Lagerungselementen zu versehen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird von der bereits erwähnten Spreizlösung Gebrauch gemacht. Dabei greift das Werkzeug der Vorrichtung in jeweils drei Lagerungsringe ein, also auch in den Lagerungsring 10c, der unterhalb des Lagerungsrings 10b angeordnet ist. Dieser Lagerungsring 10c wird dabei in seinem Niveau gehalten, so dass die - z.B. durch den Druck der Anordnung entstandene - Spannung bei Entlastung nicht zu einem selbständigen Anheben der unten verbleibenden Lagerungsringe führen kann.
Schliesslich sind auch erfindungsgemässe Ausführungsformen möglich, bei denen die Substrate nicht derart oder gar nicht verdichtet auf Lagerungselementen gespeichert werden, beispielsweise in dem als Standard vorgesehenen sogenannten „1/1 pitch". Hierdurch kann ein Zugriff auf ein Substrat möglich sein ohne einen Abstand zu einem oder mehreren benachbarten Lagerungselementen zu verändern. Trotzdem kann auch in einer solchen Anordnung das vorstehend beschriebene Spreizen zum Verhindern des selbständigen Anhebens der unten liegenden Lagerungselemente durchaus sinnvoll sein.
Um den Grad der Verdichtung auf besonders einfache Weise variieren zu können, kann jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Lagerungsringen ein in den Figuren nicht dargestellter Zwischenring angeordnet sein, gegen den die beiden jeweiligen Lagerungsringe anliegen. Über die Höhe der Lagerungsringe kann der Abstand aufeinander folgender Substrate innerhalb der Lagervorrichtung varriert werden. Trotz dieser Variatiönsmöglichkeit können stets die gleichen Lagerungselemente zum Einsatz kommen. Diese mögliche erfindungsgemässe Ausgestaltung zeigt auch auf, dass im Zusammenhang mit der Erfindung die Lagerungselemente nicht unbedingt unmittelbar aufeinander folgen müssen.
Bei der in Fig. 29 gezeigten erfindungsgemässen Ausführungsform sind mehrere Stapel 12 von Lagerungsringen 10 vorgesehen. In der Darstellung von Fig. 29 sind die einzelnen Lagerungsringe als solche nicht gezeigt, sondern nur ihre Gesamtheit in Form des jeweiligen Stapels 12. Auf jedem Stapel 12 ist ein oberer Abschlussdeckel 110 angeordnet, der beispielsweise auf dem obersten Lagerungsring aufsitzen kann (s. auch Fig. 30). Jeder der Stapel 12 kann zudem mit seinem jeweiligen unteren Lagerungsring auf einer unteren Bodenplatte 111 angeordnet sein. Die Lagerungselemente sowie die Bodenplatte 111 und der Abschlussdeckel 110 bilden einen insgesamt im wesentlichen geschlossenen Behälter aus.
Jede der Bodenplatten 111 ist an einer in Z-Richtung (d.h. vertikal) verfahrbaren Achse befestigt, wodurch sämtliche Lagerungsringe 10 unmittelbar zwischen zwei in Z-Richtung ortsfesten Armen 112 verfahrbar sind. Jeder der beiden Arme 112 enthält nachfolgend noch näher erörterte Öffnungswerkzeuge 114, mit denen der jeweilige Stapel 12 an jeder beliebigen Stelle für einen Zugriff auf ein bestimmtes Substrat oder einen bestimmten Lagerungsring 10 geöffnet werden kann. In einer anderen Ausgestaltung können die Öffnungswerkzeuge verfahrbar und der zumindest eine Stapel ortsfest angeordnet sein.
Anhand von Fig. 31 und 32 werden die beiden Öffnungswerkzeuge näher erläutert, von denen jeweils eines in einem der beiden parallel zur Ebene der Wafer schwenkbaren Arme 1 12 angeordnet ist. Wie insbesondere aus Fig. 32 ersichtlich ist, weist jedes Öffnungswerkzeug 114 einen unteren und einen oberen Greifteil 116, 117 auf. Der obere Greifteil 1 17 ist hierbei mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Greifelementen 117' ausgebildet. Aufeinander folgende Greifelemente 117' bilden zwischen sich eine Nut 118 aus, deren Nutbreite grösser ist als die Höhe der in Fig. 33 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung ebenfalls dargestellten Lagerringe 10 im Bereich ihres äusseren Umfangs. Da der Abstand aufeinander folgender Nuten 118 dem Abstand aufeinander folgender Lagerungsringe 10 entspricht, kann in jeder Nut 118 ein Lagerungsring mit einem Abschnitt seines Umfangsbereichs angeordnet werden.
Der untere Greifteil 116 ist in prinzipiell gleicher Weise ausgebildet, während ein mittlerer Greifteil 119 lediglich eine gestufte Auflagefläche aufweist. Soll nun zur Entnahme oder zum Einsetzen eines Wafers auf einen bestimmten Lagerungsring 10 zugegriffen werden können, so werden zunächst sämtliche Stapel 12 (Fig. 29) gemeinsam in Z-Richtung verfahren. Hierdurch wird der für den Zugriff vorgesehene Lagerungsring 10b in Z-Richtung auf die gleiche Position gebracht, in der sich auch der mittlere Greifteil 119 befindet. Anschliessend können die beiden Arme 112 auf den Stapel 12 zugeschwenkt werden, so dass der Lagerungsring 10b mit einem Umfangsabschnitt unmittelbar über der Auflagefläche des mittleren Greifteils 119 befindet. Auf diesen Lagerungsring 10b nach oben folgende Lagerungsringe 10 sind hierbei in den Nuten des oberen Greifteils angeordnet, während sich nach unten folgende Lagerungsringe 10 in Nuten des unteren Greifteils 116 befinden.
Falls auf einen Lagerungsring 10 zugegriffen werden soll, der sich im Bereich der Bodenplatte 111 befindet, so kann auch die Bodenplatte 111 selbst mit ihren Stegen im unteren Greifteil 116 angeordnet sein, wie dies in Fig. 32 gezeigt ist. Gleiches gilt für den oberen Greifteil 117 und den Abschlussdeckel 112, der ebenfalls an seinem Umfang mit entsprechenden Stegen versehen ist.
Zur Erzeugung eines Zugriffsabstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Lagerungsringen kann die hierfür erforderliche Relativbewegung nur in den Stapel, nur in das Öffnungswerkzeug oder jeweils eine Teilbewegung sowohl in den Stapel als auch in das Öffnungswerkzeug gelegt werden. In einer dieser möglichen Ausgestaltungen wird der obere Greifteil 117 um einen vorbestimmten geringen Weg S1 in Z-Richtung nach oben und der untere Greifteil 116 um einen ebenfalls vorbestimmten Weg S2 nach unten abgesenkt. Der Betrag des Weges S1 kann hierbei grösser sein als der Betrag des Weges S2. Der mittlere Greifteil 119 kann hingegen in seiner ursprünglichen Z-Position verbleiben. Als Ergebnis hiervon stellt sich eine Situation ein, wie sie in Fig. 32 gezeigt ist. Der zu entnehmende Wafer weist nun für eine Handhabung durch einen Handhabungsautomaten sowohl einen ausreichenden Abstand zum nächst höheren Lagerungsring 10 als auch zum nächst unteren Wafer auf. Der nächst untere Wafer kann sich nun in etwa in der Ebene des Lagerungsringes 10b befinden, auf dessen Wafer zugegriffen wird.
Da es zur Freistellung bzw. Trennung von Lagerungsringen 10 und deren Wafern im wesentlichen nur auf eine Relativbewegung zwischen dem freizustellenden Lagerungsring 10b und dem hierzu darüber - und/oder gegebenenfalls auch dem unter ihm - angeordneten Lagerungsring ankommt werden nachfolgend weitere mögliche Bewegungsverteilungen erläutert. Die Relativbewegung(en) können selbstverständlich auch auf weitere Weisen als hier dargestellt erzeugt werden.
So ist es beispielsweise möglich, dass der Teilstapel 12', der oberhalb dem Lagerungsring 10b angeordnet ist, auf den zugegriffen werden soll (oberer Teilstapel) während des Trennvorgangs in seiner momentanen Z-Position nur gehalten wird. Der Abstand zum oberen Teilstapel 12' wird durch eine in Z-Richtung nach unten gerichtete Verfahrbewegung des mittleren Greifteils 119 - und damit auch des Lagerungsringes 10b- sowie des unter ihm angeordneten unteren Teilstapels 12" erzeugt. Die Bewegung des mittleren Greifteils 119 kann beispielsweise dadurch gestoppt werden, dass er gegen einen Anschlag stösst. Der unterhalb des Lagerungsringes 10b angeordnete untere Teilstapel 12" kann hingegen mittels des unteren Greifteils 116 diese Bewegung fortsetzen, bis auch der untere Greifteil 116 gegen einen Anschlag stösst oder auf sonstige Weise seine Bewegung stoppt. Hierdurch ist auch unterhalb des auf dem Lagerungsring 10b angeordneten Substrates 121 genügend Raum, um einen Greifer zwischen das Substrat 121 und dem Lagerungsring 10b hineinzufahren.
In einer anderen Ausführungsform wird der obere Teilstapel 12' wiederum in seiner Z- Position durch den oberen Greifteil 117 positionsfest gehalten. Der Zugriffsraum wird durch eine in Z-Richtung nach unten gerichtete Bewegung der restlichen Lagerungselemente 10 geschaffen, in dem beispielsweise die Bodenplatte 111 nach unten gefahren wird. Durch eine unterschiedliche Begrenzung der Fahrwege des Lagerungsringes sowie des unteren Teilstapels kann auch zwischen diesen ein Abstand erzeugt werden.
Sämtliche in Z-Richtung nach unten oder oben gerichtete Bewegungen können ganz oder teilweise durch Ausnutzung der Schwerkraft und/oder durch Antriebsmittel wie beispielsweise hydraulische, pneumatische elektrische und federelastische Antriebsmittel ausgeführt werden. Derartige Antriebsmittel ermöglichen auch eine funktionssichere Schliessung der Lagervorrichtung nach einem Zugriff auf eines der Lagerungselemente.
Aus Fig. 33 und 34 sind weitere Details der im Zusammenhang mit diesen erfindungsgemässen Ausführungsbeispielen bevorzugt zum Einsatz kommenden Lagerungsringen 10 ersichtlich. Demnach sind die Lagerungsringe nur näherungsweise kreisrund. Sie weisen vielmehr vier um 90° zueinander versetzte und im wesentlichen geradlinig verlaufende Abschnitte 122 auf. Durch den geradlinigen Verlauf ist es möglich diese Abschnitte mit einer grösseren Kontaktfläche in den Nuten der Greifteile bzw. auf deren Auflageflächen anzuordnen.
Ausserdem weisen die Lagerungsringe mehrere Zentrierdome 123 auf, die dazu dienen, die Lagerungsringe 10 möglichst exakt aufeinander stapeln zu können. Hierbei greifen die Zentrierdome 123 in die jeweiligen Zentrierdome 123 eines in Stapelrichtung benachbarten Lagerungsringes 10 ein. Durch die Zentrierdome 123 lassen sich Mittel vermeiden, die sonst zusätzlich zu den Lagerungsringen für deren exakte Ausrichtung zueinander bzw. relativ zur Bodenplatte 111 erforderlich wären.
Innerhalb des sich aus zumindest den Lagerungsringen 10, der unteren Bodenplatte 111 sowie dem Abschlussdeckel 1 10 zusammengesetzten Lagerbehälters können Reinraumbedingungen erzeugt werden, wie dies in Fig. 30 angedeutet ist. Die hierfür vorgesehenen Mitteln zur Erzeugung von Reinraumbedingungen sind nicht näher dargestellt. Mit diesen Mitteln lässt sich im Inneren des Lagerbehälters eine gegenüber der Umgebung unter erhöhtem Druck stehende Atmosphäre schaffen, beispielsweise eine Stickstoff- oder Reinstluftatmosphäre. Mit vorbestimmten Undichtigkeiten des Lagerbehälters kann eine gezielte Abströmung des jeweiligen Gases aus dem Inneren des Lagerbehälters erreicht und das Eindringen von Partikeln von Aussen in das Innere des Behälters vermieden werden. Diese Undichtigkeiten können beispielsweise durch Weglassung einer Abdichtung oder durch eine unvollständige Abdichtung zwischen den Lagerungsriήgen erreicht werden.
In Fig. 35 ist ein erfindungsgemässer Transportbehälter 200 gezeigt, der sich aus übereinander und unmittelbar aufeinander angeordneten Lagerungsringen 10, einer Bodenplatte 21 1 sowie einem Abschlussdeckel 210 zusammensetzt. Da die Lagerungsringe wiederum nicht dargestellte Dichtungselemente aufweisen bilden sie zusammen mit dem Abschlussdeckel und der Bodenplatte einen abgedichteten Transportbehälter 200 für Substrate. Mit Verschlussmitteln, beispieslweise zwei nicht näher dargestellte Klammern, die jeweils sowohl den Abschlussdeckel 210 als auch die Bodenplatte 211 umgreifen, kann der Transportbehälter 200 gegen ein ungewolltes Öffnen gesichert werden. Aufeinander folgende Lagerungsringe 10 können in vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung in nicht näher dargestellten Weisen gegenseitig angelenkt sein. Hierdurch kann eine Vergrösserung des Abstandes von Lagerungselementen 10 auf besonders einfache Weise erreicht und gleichzeitig ein Zusammenhalt zwischen den Lagerungselementen geschaffen werden. Eine solche Anlenkung kann beispielsweise eine Art Scherenanlenkung sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der dargestellte Transportbehälter 200 in eine äussere verschliessbare Transportbox eingesetzt wird. In diesem Fall können die Abdichtungen gegen äussere Einflüsse durch die äussere Transportbox stattfinden.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Lagern von plattenförmigen Substraten, insbesondere von Wafern- oder Testwafern, wie sie vor allem in der Fertigung von elektronischen Bauteilen vorkommen, wobei die Vorrichtung β mehrere in einer Stapelrichtung aufeinander folgende Lagerungselemente aufweist, die jeweils zur Aufnahme von zumindest einem Substrat vorgesehen sind,
• die Lagerungselemente jeweils mit Mitteln zur Auflage der Substrate verseheh sind, und die Lagerungselemente einen Stapelbereich aufweisen, der zur Anordnung des jeweiligen Lagerungseiements innerhalb eines Stapels von Lagerungselementen vorgesehen ist.
2 . Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungselemente direkt aufeinander stapelbar sind.
3 . Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungselemente zur Erzeugung eines vergrösserten Abstandes von zwei aufeinanderfolgenden Lagerungselementen an ihrem Stapelbereich handhabbar sind, wodurch eines der Lagerungselemente für eine Ablage oder eine Entnahme eines Substrats zugänglich wird.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eins vergrösserten Abstandes eine Relativbewegung zwischen den beiden Lagerungselementen ausführbar ist.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungselemente als zumindest näherungsweise in sich geschlossene Lagerungsringe ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Auflage als nach innen und oben gerichtete Vorsprünge ausgebildet sind, durch die ein Substrat oberhalb eines Ringabschnitts des Lagerungselements auflegbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge eine horizontal ausgerichtete Auflagefläche aufweisen.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinander angeordnete Lagerungselemente einen zumindest seitlich, vorzugsweise vollständig, abgeschlossenen Raum ausbilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung von Reinluft, mit denen sich in dem abgeschlossenen Raum eine Reinraumatmosphäre erzeugen lässt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich mit den Reinraummitteln im Inneren- der Vorrichtung ein Überdruck erzeugbar ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Mittel für eine vorbestimmte Abströmung eines Gases von innerhalb der Vorrichtung nach Aussen.
1 2 . Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Erhöhung einer Kippsicherheit und/oder einer Positioniergenauigkeit von übereinander angeordneten Lagerungselemente.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet, durch zumindest ein an einem der Lagerungselemente ausgebildeten Zentriermittel, das jeweils mit einem Zentriermittel eines in Stapelrichtung nachfolgenden Lagerungselementes zur Erhöhung der Kippsicherheit zusammenwirkt.
1 4 . Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Werkzeug zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Lagerungselementen, das mit einer ersten Kontaktfläche zum Kontaktieren eines oberen Lagerungselements, sowie einer zweiten Kontaktfläche zum Kontaktieren eines unteren Lagerungselements versehen ist, wobei Bewegungsmittel vorgesehen sind, mit denen eine Relativbewegung zwischen zumindest einem der Lagerungselemente und zumindest einer der Kontaktflächen ausführbar ist, um einen Abstand zwischen den Lagerungselementen zu vergrössern.
1 5. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktflächen des Werkzeuges in Stapelrichtung der Lagerungselemente zueinander versetzt sind.
16. Vorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche 14 und 15, gekennzeichnet durch eine relative Verfahrbarkeit der beiden Kontaktflächen.
17. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in einer Ebene parallel zu Oberflächen der scheibenförmigen Substraten beweglich ist.
18. Transportbehälter zum Transport von Substraten in einem verschliessbaren Raum, wobei der Transportbehälter Lagerungselemente aufweist, auf denen jeweils ein Substrat angeordnet werden kann, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13.
19. Verfahren zur Handhabung eines scheibenförmigen Substrats, insbesondere eines Wafers, wie er zur Herstellung von Halbleiterbauelementen vorgesehen ist, wobei zur Annäherung eines Werkzeugs, das zwei Kontaktflächen aufweist, an ein bestimmtes Lagerungselement innerhalb eines Stapeis von separierbaren Lagerungselementen eine erste Relativbewegung ausgeführt wird, mit der ersten Kontaktfläche das bestimmte Lagerungselement und mit dem zweiter zweiten Kontaktfläche ein benachbartes Lagerungselement jeweils kontaktiert wird, nachfolgend eine zweite Relativbewegung ausgeführt wird, durch die mittels dem Werkzeug ein Abstand der beiden Lagerungselemente in Stapelrichtung vergrössert wird.
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