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Vorrichtung zum Lagern von kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen, insbesondere zum Lagern von Halbleiterwafern - Dokument DE102006028057A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006028057A1 19.04.2007
Titel Vorrichtung zum Lagern von kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen, insbesondere zum Lagern von Halbleiterwafern
Anmelder Dynamic Microsystems Semiconductor Equipment GmbH, 78315 Radolfzell, DE
Erfinder Rebstock, Lutz, 78343 Gaienhofen, DE;
Meichsner, Michael, 78345 Moos, DE
Vertreter Witte, Weller & Partner, 70178 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 09.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028057
Offenlegungstag 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse B65G 49/07(2006.01)A, F, I, 20060609, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B65G 1/04(2006.01)A, L, I, 20060609, B, H, DE   H01L 21/67(2006.01)A, L, I, 20060609, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Vorrichtung zum Lagern von kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen, insbesondere zum Lagern von Halbleiterwafern (20), besitzt eine Vielzahl von zumindest teilweise übereinander angeordneten Trägerkörpern (18) zum Aufnehmen der Gegenstände. Jeder Trägerkörper besitzt eine Vielzahl schlitzförmiger Aufnahmen, in die die Gegenstände vertikal oder horizontal ausgerichtet eingesetzt werden können. Eine Handlingeinheit (82) dient zum automatisierten Einsetzen und Entnehmen eines plattenförmigen Gegenstandes in die bzw. aus den Trägerkörpern (18). Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Trägerkörper (18) zumindest einseitig offene, kastenartige Elemente, in denen die Gegenstände raumfest gelagert sind. Des Weiteren ist eine Umhäusung vorgesehen, die einen gemeinsamen Reinraum für die Vielzahl der Trägerkörper und die Handlingeinheit bildet.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lagern von kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen, insbesondere zum Lagern von Halbleiterwafern und anderen Gegenständen, die bei der Herstellung von Halbleiterprodukten verwendet werden, mit einer Vielzahl von zumindest teilweise übereinander angeordneten Trägerkörpern zum Aufnehmen einer Vielzahl von plattenförmigen Gegenständen, wobei jeder Trägerkörper eine Vielzahl schlitzförmiger Aufnahmen besitzt, in die plattenförmige Gegenstände eingesetzt werden können, und mit einer ersten Handlingeinheit zum automatisierten Einsetzen und Entnehmen eines plattenförmigen Gegenstandes in eine bzw. aus einer der schlitzförmigen Aufnahmen.

Eine solche Vorrichtung ist aus US 2002/0094257 A1 bekannt.

Die Herstellung von hochintegrierten elektronischen Schaltungen und anderen empfindlichen Halbleiterbauelementen erfolgt heutzutage in Fabriken („Fabs"), in denen sogenannte Halbleiterwafer eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten durchlaufen. Halbleiterwafer sind kreisförmige Scheiben aus einem Halbleitermaterial, wie etwa Silizium, auf denen durch verschiedene Belichtungs-, Ätz- und Dotierprozesse Mikrostrukturen ausgebildet werden. Typischerweise wird der Wafer zunächst mit einer Oxidschicht und einem darüber angeordneten, lichtempfindlichen Lack überzogen. Anschließend wird der Lack durch eine Fotomaske (das sogenannte „Retikel") belichtet. Die Fotomaske bildet die gewünschte Mikrostruktur auf den Wafer ab. Nach einem Entwicklungsschritt wird der Fotolack an den unbelichteten Stellen entfernt und gibt die Oxidschicht frei. In einem nachfolgenden Ätzprozess wird (nur) die freigelegte Oxidschicht entfernt. Das nun stellenweise freiliegende Halbleitermaterial kann dann durch Dotierprozesse (gezieltes Einbringen von Fremdmaterial) in seinen Materialeigenschaften verändert werden, wodurch sich die gewünschten Mikrostrukturen ergeben. Typischerweise werden diese Prozessschritte in verschiedenen Ausprägungen mehrfach durchgeführt, bis eine hochintegrierte elektronische Schaltung oder beispielsweise ein Flüssigkristallbauelement fertig gestellt ist.

Der überwiegende Teil der Prozessschritte findet unter Reinraumbedingungen statt, d.h. unter Umgebungsbedingungen, die mit hohem Aufwand möglichst frei von Verunreinigungen, Fremdstoffen und dergleichen gehalten werden. Jede Verunreinigung des Wafers durch Fremdstoffe kann nämlich dessen Materialeigenschaften in einer nicht gewünschten Weise verändern, was dazu führen kann, dass eine gesamte Produktionscharge unbrauchbar wird.

Für einen effizienten Produktionsbetrieb ist es erforderlich, die Halbleiterwafer vor und nach den einzelnen Prozessschritten zwischenzulagern. Darüber hinaus müssen Halbleiterwafer auch aus anderen Gründen zwischengelagert werden, beispielsweise als Vorrat bzw. Ausgangsmaterial für eine neue Produktionscharge, als „Füllmaterial" zum Auffüllen von nur teilweise befüllten Produktionsanlagen (um beispielsweise in einem Ofen eine definierte Temperaturverteilung zu gewährleisten), oder als Testwafer zum Testen eines Produktionsprozesses. Auch bei der Lagerung der Wafer muss gewährleistet sein, dass die Wafer frei von Verunreinigungen und Fremdstoffen gehalten werden.

In den modernen Fabriken werden die Wafer zwischen den einzelnen Produktionsanlagen häufig in speziellen Transportboxen, den so genannten FOUPs, transportiert. Auch die Lagerung von Wafern geschieht häufig in diesen FOUPs, die durch einen Deckel verschlossen werden können. Die inneren und äußeren Abmessungen der FOUPs sind exakt spezifiziert, da das Be- und Entladen sowie der Transport der FOUPs typischerweise mit automatisierten Handlingsystemen erfolgt. Bei der Lagerung von Wafern in FOUPs bestimmen die Innen- und Außenabmessungen der FOUPs den Raumbedarf bzw. die Lagerkapazität. Ein Lagersystem für Wafer unter Verwendung von FOUPs ist beispielsweise in EP 1 197 990 A1beschrieben. Auch eine FOUP ist in dieser Druckschrift dargestellt.

DE 103 29 868 A1 beschreibt ein Lagersystem für Wafer, bei dem die Wafer in einer horizontalen Ausrichtung auf einem Karussell abgelegt sind, das unter Reinraumbedingungen gehalten wird. Die horizontale Lagerung der Wafer entspricht der Praxis bei FOUP-basierten Lagersystemen, da auch dort die Wafer aufgrund der automatisierten Handlingsysteme für die FOUPs in horizontaler Ausrichtung gelagert werden. Dementsprechend sind alle Handlingsysteme darauf ausgerichtet, die Wafer in horizontaler Ausrichtung aufzunehmen und abzulegen.

In der eingangs genannten US 2002/0094257 A1 ist ein Lagersystem für Retikel beschrieben, bei dem die einzelnen Retikel in vertikaler Ausrichtung auf übereinander angeordneten Karussellen gehalten werden. Ganz allgemein ist gesagt, dass ein solches System auch zur Lagerung von Halbleiterwafern verwendet werden kann, ohne jedoch auf die diesbezüglichen Besonderheiten einzugehen. Beispielsweise muss ein Retikel „nur" vor Staub und anderen Körperteilchen geschützt werden, die eine Verfälschung der im Belichtungsschritt abgebildeten Mikrostruktur hervorrufen können. Demgegenüber müssen die Halbleiterwafer auch vor gasförmigen Fremdstoffen geschützt werden, die unerwünschte Fremdatome in das Halbleitermaterial einbringen können. Außerdem erfordern Lagersysteme für Retikel aufgrund der anderen geometrischen Abmessungen im Vergleich zu Wafern andere Handling- und Ablagesysteme.

Die Lagerung von Wafern und anderen kontaminationsempfindlichen Gegenständen außerhalb von FOUPs und anderen Transportbehältern birgt das Risiko, das ein einzelner kontaminierter Gegenstand eine große Anzahl anderer in dem Lager abgelegter Gegenstände kontaminiert. Andererseits erfordert die Lagerung von Wafern und anderen kontaminationsempfindlichen Gegenständen in FOUPs und entsprechenden Transportbehältern relativ viel Lagerplatz. Dies ist besonders problematisch, weil die Wafergröße in modernen Halbleiterfabriken zunehmend ansteigt, d.h. es werden zunehmend größere Halbleiterwafer eingesetzt. Moderne Halbleiterfabriken verwenden beispielsweise Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm sowie entsprechend große FOUPs, während ältere Produktionsanlagen in der Regel mit 200 mm-Wafern arbeiten.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Lagern von kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen und insbesondere zum Lagern von Halbleiterwafern anzugeben, die eine platzsparende Lagerung und gleichzeitig eine flexible Handhabung ermöglicht. Insbesondere soll die neue Vorrichtung die Lagerung einer großen Anzahl von 300 mm-Wafern auf einer geringen Lagerfläche unter Reinraumbedingungen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Trägerkörper zumindest einseitig offene, kastenartige Elemente sind, in denen die Gegenstände raumfest gelagert sind, ferner mit einer Umhäusung, die einen gemeinsamen Reinraum für die Vielzahl der (offenen) Trägerkörper und die erste Handlingeinheit bildet. Vorzugsweise bildet die Umhäusung einen zumindest weitgehend barrierefreien Reinraum für die Vielzahl der offenen Trägerkörper und die erste Handlingeinheit, d.h. innerhalb der Umhäusung befinden sich keine Schottwände, die die Trägerkörper und die erste Handlingeinheit voneinander trennen.

Die neue Vorrichtung verwendet also ein Konzept, bei dem die zu lagernden Gegenstände, insbesondere also Halbleiterwafer, praktisch offen in dem Reinraum gelagert werden, in dem sich auch die Handlingeinheit befindet. Die erste Handlingeinheit kann daher sehr schnell auf die einzelnen Gegenstände zugreifen bzw. diese in den Trägerkörpern ablegen. Außerdem kann die neue Vorrichtung aufgrund des offenen Lagerkonzeptes recht kleinbauend, d.h. mit einem kleinen "footprint" realisiert werden.

Andererseits wird durch die Trägerkörper eine Unterteilung des offenen Lagerraums realisiert, wodurch die Gefahr von Kreuzkontaminationen zwischen den eingelagerten Gegenständen erheblich reduziert wird. Vorteilhafterweise sind die Trägerkörper ortsfest an einem feststehenden Trägergestell befestigt, d.h. weder die Trägerkörper noch die darin aufgenommenen Gegenstände werden bei der Lagerung bewegt (abgesehen von den Bewegungen der Gegenstände mit Hilfe der Handlingeinheit). Die raumfeste bzw. unbewegte Lagerung der Gegenstände verhindert, dass die Gegenstände an den schlitzförmigen Aufnahmen reiben und/oder anschlagen. Damit wird das Risiko von Abrieb und daraus folgenden Kreuzkontaminationen sowie das Risiko von Beschädigungen erheblich reduziert.

Die Trägerkörper sind hier zumindest einseitig offen, kastenartige Elemente, deren Außenabmessungen vorteilhafterweise wesentlich kleiner sind als die standardisierten Abmessungen der bekannten FOUPs. Dies ist in vorteilhafter Weise möglich, weil die erste Handlingeinheit optimal an das Einlegen und Entnehmen von Gegenständen aus den kastenartigen Trägerkörpern angepasst sein kann, wohingegen FOUPs kompatibel zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Handlingsystemen innerhalb einer Halbleiterfabrik sein müssen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung, die weiter unten noch näher beschrieben wird, nehmen die kastenartigen Trägerkörper beispielsweise Halbleiterwafer mit einem sog. Pitch-Abstand von lediglich 2,5 mm auf, was deutlich geringer ist als der Pitch-Abstand bei standardisierten FOUPs.

Insgesamt kombiniert die neue Vorrichtung verschiedene Aspekte von bekannten Lagersystemen, wobei sie die offene Lagerung der kontaminationsempfindlichen Gegenstände innerhalb eines "großen" Reinraums beinhaltet, in dem auch die erste Handlingeinheit angeordnet ist. Andererseits wird der "große" Reinraum mit Hilfe der Trägerkörper in einzelne Fächer unterteilt, die seitlich, nach oben und nach unten durch die entsprechenden Wände der Trägerkörper abgeschottet sind. Jeder Trägerkörper nimmt beispielsweise 50 oder 100 Gegenstände auf. Die neue Vorrichtung ermöglicht hierdurch eine platzsparende und gleichzeitig flexible Handhabung, da die einzelnen Trägerkörper wahlfrei mit den Gegenständen beladen werden können. Die raumfeste bzw. unbewegte Lagerung der Gegenstände trägt zu einer sicheren und kontaminationsfreien Lagerung bei. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Gegenstände in den Trägerkörpern vertikal gelagert.

Mit dieser Ausgestaltung wird eine besonders platzsparende Lagerung mit einer sehr hohen Packungsdichte ermöglicht. Grund hierfür ist, dass die Gegenstände, insbesondere Halbleiterwafer, bei einer vertikalen Lagerung mit einem wesentlich schmaleren Greifelement „von außen" am Rand erfasst werden können, während das Greifelement bei einer horizontalen Lagerung zumindest teilweise zwischen die Wafer einfahren muss, was einen entsprechenden Zwischenraum erfordert. So beträgt der Pitch-Abstand der einzelnen Wafer bei einer Lagerung in FOUPs etwa 10 mm, während der Abstand der Wafer voneinander bei der neuen Vorrichtung auf etwa 2,5 mm reduziert werden kann. Die horizontale Lagerung von runden Wafern auf Karussellen benötigt ebenfalls viel „Leerraum". Die höhere Packungsdichte führt zu einer deutlichen Steigerung der Lagerkapazität bei geringem Raumbedarf. Außerdem lassen sich die Gegenstände bei vertikaler Lagerung sehr effizient mit einem Reinigungsgas umspülen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind eine Vielzahl der Trägerkörper nebeneinander angeordnet und sie umgeben die erste Handlingeinheit zumindest teilweise, insbesondere von zumindest zwei Seiten. Vorzugsweise umgibt die Vielzahl der Trägerkörper die erste Handlingeinheit in etwa kreisförmig.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders platzsparende Realisierung der neuen Vorrichtung bei gleichzeitig großer Lagerkapazität. Außerdem ist in dieser Ausgestaltung ein sehr schneller Zugriff auf die eingelagerten Gegenstände möglich. Die besonders bevorzugte Ausgestaltung mit einer in etwa kreisförmigen Anordnung der Trägerkörper ist optimal, um einen sog. SCARA-Roboter als erste Handlingeinheit einzusetzen. SCARA-Roboter besitzen einen Gelenkarm, der lediglich in einer Horizontalebene beweglich ist, und zwar radial zu einem Kreismittelpunkt, an dem der Gelenkarm drehbar gelagert ist. SCARA-Roboter sind sehr schnell und sie benötigen im Vergleich zu Sechs-Achs-Robotern nur einen geringen Bewegungsraum. Daher kann mit dieser Ausgestaltung eine sehr hohe Lagerdichte auf sehr geringem Footprint realisiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung definiert die Vielzahl der Trägerkörper einen Kreismittelpunkt, wobei die erste Handlingeinheit im Bereich des Kreismittelpunktes angeordnet ist.

Diese Ausgestaltung optimiert die neue Vorrichtung weiter auf die Verwendung eines kleinbauenden und schnellen SCARA-Roboters, da die Trägerkörper in dieser Ausgestaltung alle auf der radialen Bewegungsbahn eines solchen Roboters angeordnet sind. Die Ausgestaltung ermöglicht eine sehr schnelle Einlagerung und Entnahme von Gegenständen. Des weiteren ist die Bahnsteuerung der Handlingeinheit vereinfacht.

In einer weiteren Ausgestaltung sind auch die Gegenstände in den Trägerkörpern auf den Kreismittelpunkt ausgerichtet.

Diese Ausgestaltung vereinfacht die Bewegungsabläufe der ersten Handlingeinheit noch weiter, und sie ermöglicht eine noch schnellere Handhabung der einzelnen Gegenstände. Wenn die Gegenstände in den Trägerkörpern vertikal gelagert sind, ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass die Gegenstände an ihrer der ersten Handlingeinheit zugewandten Seite einen geringeren Pitch-Abstand aufweisen als an ihrer Außenseite, die weiter entfernt von der ersten Handlingeinheit angeordnet ist. Die Gegenstände stehen dann in etwa V-förmig in den Trägerkörpern zueinander, wodurch ein Düseneffekt erreicht wird, wenn die Trägerkörper von außen nach innen mit einem Reinigungsgas durchströmt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die erste Handlingeinheit einen Arm auf, der lediglich in eine Horizontalebene beweglich ist, wobei der Arm an einem Schlitten angeordnet ist, der in Vertikalrichtung verfahrbar ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die erste Handlingeinheit ein SCARA-Roboter ist, der an dem Vertikalschlitten angeordnet ist.

Die Vorteile eines SCARA-Roboters wurden bereits weiter oben erwähnt. Alternativ hierzu könnte die erste Handlingeinheit jedoch einen Arm aufweisen, der mit Hilfe eines Kreuzschlittens in der Horizontalebene und in Vertikalrichtung verfahren wird. Diese Ausgestaltungen ermöglichen einen kleinen Footprint und einen schnellen Zugriff auf die einzelnen Gegenstände.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Handlingeinheit ein Sechs-Achs-Roboter.

Ein Sechs-Achs-Roboter ermöglicht äußerst komplexe Bewegungen. Infolgedessen können die einzelnen Trägerkörper innerhalb eines zur Verfügung stehenden Footprints flexibler verteilt werden. Außerdem lassen sich die einzelnen Trägerkörper einfacher und kostengünstiger realisieren, insbesondere wenn eine vertikale Lagerung der Gegenstände gewünscht ist, weil ein Sechs-Achs-Roboter die sich daraus ergebenden, komplexen Bewegungsbahnen relativ einfach ausführen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Vorrichtung eine zweite Handlingeinheit, die dazu ausgebildet ist, die Gegenstände in die Umhäusung oder aus der Umhäusung zu transferieren. Vorzugsweise ist die zweite Handlingeinheit dazu ausgebildet, die Gegenstände einzeln in die Umhäusung bzw. aus der Umhäusung zu transferieren. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die zweite Handlingeinheit ebenfalls ein SCARA-Roboter ist.

Eine Ausgestaltung mit zumindest zwei Handlingeinheiten erhöht zunächst den Aufwand und damit die Kosten für die neue Vorrichtung. Es hat sich jedoch gezeigt, dass vor allem die Verwendung von zwei SCARA-Robotern eine sehr kleinbauende und effiziente Realisierung ermöglicht, weil SCARA-Roboter einerseits sehr schnell sind und die eingeschränkten Bewegungsbahnen der SCARA-Roboter andererseits durch die Verwendung von zwei Handlingeinheiten optimal kompensiert werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Handlingeinheit einen ersten Greifarm mit zumindest zwei ersten Greifelementen auf, wobei der erste Greifarm zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Halteposition verstellbar ist.

In dieser Ausgestaltung ist der erste Greifarm in der Lage, einen vertikal gelagerten Gegenstand ohne Umgreifen in eine horizontale Lage zu bringen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das neue Lagersystem zum Lagern von Wafern dient, da die Wafer im normalen Prozessablauf horizontal gehalten werden, beispielsweise horizontal in FOUPs eingelegt werden. Daher lässt sich die Vorrichtung in dieser Ausgestaltung besonders einfach in die Produktionsabläufe bestehender Fabriken integrieren. Außerdem ist das Umorientieren der Gegenstände mit dem ersten Greifarm schnell und kostengünstig möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die zumindest zwei ersten Greifelemente an einer Greifzange angeordnet, die einen Kreisbogen mit einem Winkelbereich von mehr als 180° überspannt.

Vorzugsweise nimmt die Greifzange den zu lagernden Gegenstand nur an dessen Rändern auf. Außerdem ist es bevorzugt, wenn der Gegenstand etwa mittig in der Ebene gehalten wird, die von der Greifzange aufgespannt wird.

Diese Ausgestaltungen sind besonders vorteilhaft, wenn das neue Lagersystem zum Einlagern von Wafern oder anderen kreisförmigen Gegenständen in vertikaler Ausrichtung dient. Die Greifzange umgibt den gehaltenen Gegenstand dann in einem Umfangsbereich, der mehr als die Hälfte des Gesamtumfangs einnimmt. Die Greifzange kann den Gegenstand dadurch im wesentlichen allein aufgrund der Schwerkraft halten, d.h. der Gegenstand muss nicht über einen starken Klemmmechanismus geklemmt werden. Dies reduziert die Gefahr von Beschädigungen des eingelagerten Gegenstandes. Wenn der Gegenstand zudem etwa mittig zu der von der Greifzange aufgespannten Ebene gehalten wird, ist eine besonders dichte Packung der Gegenstände in den einzelnen Trägerkörpern möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Handlingeinheit einen zweiten Greifarm mit zumindest zwei zweiten Greifelementen auf, wobei die zweiten Greifelemente an einem Armteil angeordnet sind, der außerhalb einer durch die zweiten Greifelemente aufgespannten Ebene liegt.

Ein derartig ausgebildeter zweiter Greifarm ist besonders vorteilhaft, um die Gegenstände in einer horizontalen Ausrichtung von oben aufzunehmen. Insbesondere ist es mit einem solchen zweiten Greifarm möglich, einen Wafer in horizontaler Ausrichtung in eine FOUP einzulegen. Die bevorzugte Ausgestaltung macht es daher möglich, dass die Handlingeinheit einen eingelagerten Wafer direkt in eine FOUP einsortiert. Dadurch kann auf einen so genannten Sorter verzichtet werden, der bei den bisherigen, FOUP-basierten Lagersystemen benötigt wird, um eine Produktionscharge in einer FOUP zusammenzustellen.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Handlingeinheit einen Trägerwinkel mit zumindest zwei freien Enden auf, an denen der erste und der zweite Greifarm angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Trägerwinkel etwa L-förmig ausgebildet, wobei der erste Greifarm um eine Drehachse drehbar ist, die parallel und vorzugsweise koaxial zu einem Schenkel des L-förmigen Trägerwinkels liegt.

Diese Ausgestaltung ist eine besonders platzsparende und kostengünstige Möglichkeit, um die beiden Greifarme so an der Handlingeinheit anzuordnen, dass sie mit wenigen Aktoren betätigt werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Vorrichtung ein Trägergestell, an dem die Trägerkörper lösbar befestigt sind, wobei die Umhäusung zumindest eine Tür aufweist, die einen direkten Zugang zu den Trägerkörpern ermöglicht. Vorzugsweise ist die zumindest eine Tür im rückseitigen Bereich der Trägerkörper angeordnet.

Diese Ausgestaltung ermöglicht einen bequemen Zugang zu den Trägerkörpern für den Fall, dass eine manuelle Entnahme erforderlich ist, beispielsweise aufgrund eines Systemausfalls.

In einer weiteren Ausgestaltung weist jeder Trägerkörper eine Bodenwand und eine Rückwand auf, die etwa L-förmig zueinander angeordnet sind, wobei eine Öffnung zwischen der Bodenwand und der Rückwand verbleibt. Vorzugsweise besitzt jeder Trägerkörper ferner Seitenwände, und es ist weiter bevorzugt, wenn alle Wände luftdicht geschlossen sind.

Derartige Trägerkörper sind besonders vorteilhaft, um das Risiko einer Kreuzkontamination zwischen den eingelagerten Wafern zu reduzieren. Aufgrund der Rückwände bilden die zumindest teilweise übereinander angeordneten Trägerkörper eine „Trennwand" zwischen einem vorderen und einem hinteren Raumbereich, wobei die Wafer in dem vorderen Raumbereich, also vor den Rückwänden, gelagert sind. Die voneinander getrennten Raumbereiche lassen sich vorteilhaft nutzen, um ein Reinigungsgas, wie etwa gefilterte und getrocknete Luft, in einem kontinuierlichen Strom zu den Wafern zu führen und wieder abzuführen. Aufgrund der Bodenwände und der bevorzugten Seitenwände sind die kontaminationsempfindlichen Gegenstände weiter voneinander getrennt.

In einer weiteren Ausgestaltung verbleibt im Bereich zwischen der Rückwand und der Bodenwand eine Öffnung.

Eine Öffnung im Eckbereich zwischen der Bodenwand und der Rückwand ermöglicht eine optimale Ableitung der Abluft mit etwaigen Kontaminationen, ohne dass die Abluft in einen der anderen Trägerkörper gelangt.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt jeder Trägerkörper einen Anschluss zum Zuführen eines Reinigungsgases. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn jeder Anschluss zum Zuführen des Reinigungsgases mit einem Ventil versehen ist, so dass die Zufuhr des Reinigungsgases individuell gesteuert werden kann.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders effiziente Spülung mit einem Reinigungsgas. Mit Hilfe der Ventile kann der Gasstrom an die Befüllung der Trägerkörper angepasst werden, so dass ein gleichmäßiger Gasstrom erreicht wird.

Vorzugsweise ist ein Gebläse zum Erzeugen des kontinuierlichen Gasstroms in einem Bereich oberhalb der Trägerkörper angeordnet, weil die etwaigen Kontaminationen dann sehr effizient nach unten abgeführt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt jeder Trägerkörper ein Verriegelungselement, um die in den Aufnahmen gehaltenen Gegenstände gegen Herausfallen zu sichern. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungselement ein Bügel, der quer vor allen in dem Trägerkörper gehaltenen Gegenständen verläuft und wahlweise an dem Trägerkörper befestigt und/oder geschlossen werden kann.

Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn Trägerkörper bei einem Systemausfall manuell aus dem Lagersystem entnommen werden sollen.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die schlitzförmigen Aufnahmen in jedem Trägerkörper als kammartige Leisten ausgebildet, die in Längsrichtung (also quer zu den eingestellten Gegenständen) verschiebbar sind.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und schnelle Justierung der Schlitzabstände in den einzelnen Trägerkörpern. Insbesondere lassen sich die schlitzförmigen Aufnahmen in dieser Ausgestaltung sehr einfach so justieren, dass die Gegenstände aufrecht gehalten und daher auch dann ohne Probleme aus den Trägerkörpern entnommen bzw. in diese eingesetzt werden können.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in einer vereinfachten, geschnittenen Draufsicht,

2 die Vorrichtung aus 1 mit einer geöffneten Tür zur manuellen Entnahme eines Trägerkörpers,

3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Trägerkörpers zur Aufnahme von Halbleiterwafern in einer geschnittenen Seitenansicht (Linie III-III in 4),

4 den Trägerkörper aus 3 mit einer Vielzahl von eingestellten Wafern in einer Ansicht von vorne,

5 eine vereinfachte Teildarstellung der Handlingeinheit zum Be- und Entladen der Trägerkörper gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,

6 eine vereinfachte Darstellung der Handlingeinheit aus 5 in einer gegenüber 5 um 90° verschwenkten Betriebsposition, und

7 eine vereinfachte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung in einer geschnittenen Draufsicht,

8 die Vorrichtung aus 7 in einer Schnittebene unterhalb der Schnittebene aus 7,

9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in einer vereinfachten, teilweise geschnittenen Seitenansicht, und

10 eine Teilansicht des Ausführungsbeispiels aus 9.

In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 besitzt eine Umhäusung 12, in deren Innenraum eine Handlingeinheit 14 und ein Trägergestell 16 mit einer Vielzahl von Trägerkörpern 18 angeordnet sind. Die Umhäusung 12 umgibt die Handlingeinheit 14, das Trägergestell 16 und die Trägerkörper 18 vollständig, so dass der Innenraum der Umhäusung 12 gegenüber der Außenwelt abgeschlossen ist. Auf der Oberseite der Umhäusung 12 (hier nicht dargestellt) sind in an sich bekannter Weise Filtereinheiten sowie ein Gebläse angeordnet, um innerhalb der Umhäusung 12 einen von oben nach unten gerichteten Luftstrom zu erzeugen, der eine Reinraumatmosphäre schafft.

Jeder Trägerkörper 18 ist dazu ausgebildet, eine Vielzahl von kontaminationsempfindlichen Gegenständen aufzunehmen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Gegenstände Halbleiterwafer 20, die in einer vertikalen Ausrichtung in die Trägerkörper 18 eingestellt sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann jeder Trägerkörper 100 Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm aufnehmen. Der relative Abstand der eingelagerten Wafer voneinander beträgt dabei etwa 2,5 mm.

Die Handlingeinheit 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein 6-achsiger Roboter, der im Bereich einer Ecke der Umhäusung 12 angeordnet ist. Das Trägergestell 16 mit den Trägerkörpern 18 umgibt die Handlingeinheit 14 etwa C-förmig. Dabei verlaufen die Schenkel des Trägergestells 16 weitgehend parallel zu den Innenwänden der Umhäusung 12. Mit der Bezugsziffer 22 sind zwei Türen in den Seitenwänden der Umhäusung 12 bezeichnet, durch die ein manueller Zugriff auf die Trägerkörper 18 von hinten möglich ist. In 2 ist schematisch dargestellt, wie ein Trägerkörper 81, der lösbar an dem Trägergestell 16 befestigt ist, durch eine der Türen 22 entnommen werden kann. Für den Fall, dass die im Trägerkörper 81 gelagerten Wafer auch bei der Entnahme unter Reinraumbedingungen gehalten werden sollen, kann ein mobiler Reinraum bzw. ein entsprechendes Zelt (hier nicht dargestellt) vor der Entnahme des Trägerkörpers 81 an die Umhäusung 12 angebaut werden.

Die Handlingeinheit 14 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Greifarm 24 und einen zweiten Greifarm 26, die weiter unten anhand 5 noch näher erläutert werden. Mit der Bezugsziffer 28 ist eine Ablage bezeichnet, auf der ein Wafer 20 in horizontaler Ausrichtung abgelegt werden kann. Die Ablage ist bevorzugt ein so genannter Prealigner mit einem Cognex-Leser. Der Prealigner richtet einen abgelegten Wafer in einer definierten Position exakt aus. Mit dem Cognex-Leser wird die Waferidentifizierung eingelesen.

Mit der Bezugsziffer 30 ist eine Klappe bezeichnet, durch die eine FOUP 32 in an sich bekannter Weise mit den Wafern 20 beladen werden kann. Umgekehrt können Wafer 20 aus einer FOUP 32 durch die Klappe 30 entnommen und in der Vorrichtung 10 eingelagert werden.

In den 3 und 4 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Trägerkörper 18 in zwei Ansichten dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor.

Der Trägerkörper 18 besitzt eine Rückwand 38, eine Bodenwand 40 und zwei Seitenwände 42, 44, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel jeweils geschlossen (luftundurchlässig) sind. Im Eckbereich zwischen der Rückwand 38 und der Bodenwand 40 ist jedoch eine Öffnung freigelassen, d.h. die Rückwand 38 und die Bodenwand 40 schließen nicht aneinander an. Die Öffnung 46 ermöglicht einen weitgehend wirbelfreien Luftstrom 48 von schräg oben nach schräg unten durch den Trägerkörper 18 und somit an den vertikal angeordneten Wafern 20 vorbei. Trotz des geringen relativen Abstandes zwischen den einzelnen Wafern 20 tritt der Luftstrom 48 zwischen den einzelnen Wafern 20 hindurch und sorgt dafür, dass etwaig vorhandene Partikel und Fremdstoffe schräg nach unten aus dem Trägerkörper 18 entfernt werden.

Innerhalb des Trägerkörpers 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel vier kammartige Leisten mit schlitzartigen Aufnahmen 50, 52, 54, 56 angeordnet. Die schlitzartigen Aufnahmen 5056 sind so ausgebildet, dass sie einen Wafer 20 mit einem Durchmesser von D = 300 mm in einer vertikalen Ausrichtung halten können. Wie in 3 gezeigt ist, halten die schlitzförmigen Aufnahmen 5056 den Wafer 20 im Wesentlichen an seiner Unter- und Rückseite, wodurch eine Entnahme mit der Handlingeinheit 14 sehr einfach möglich ist. Die Außenabmessungen des Trägerkörpers 18 betragen in diesem Ausführungsbeispiel etwa d1 = 330 mm, d2 = 330 mm und d3 = 280 mm.

Wie in der Seitenansicht der 3 zu erkennen ist, besitzen die Seitenwände 42, 44 im vorderen, oberen Eckbereich (also etwa diametral gegenüber von der Öffnung 46) eine Ausnehmung 58, in die wahlweise ein Haltebügel 60 eingelegt werden kann. So lange die Trägerkörper 18 an dem Trägergestell 16 montiert sind, wird der Haltebügel 60 nicht benötigt und ist daher nicht in der Ausnehmung 58 angeordnet. Wenn es jedoch gewünscht ist, einen Trägerkörper 18 von dem Trägergestell 16 abzunehmen, wird der Haltebügel 60 in die Ausnehmung 58 eingelegt, um ein Herausfallen der Wafer 20 aus dem Trägerkörper 18 zu verhindern. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt jeder Trägerkörper 18 einen Handgriff (hier nicht gezeigt), der mit dem Haltebügel 60 verbunden ist, so dass eine Entnahme des Trägerkörpers 18 an dem Handgriff nur möglich ist, wenn der Haltebügel 60 in der Ausnehmung 58 angeordnet ist.

In den 5 und 6 sind die Details der Handlingeinheit 14 näher dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor.

Wie bereits oben erwähnt, besitzt die Handlingeinheit 14 einen ersten Greifarm 24 und einen zweiten Greifarm 26. Der erste Greifarm 24 ist hier als Greifzange ausgebildet, mit der sich ein Wafer 20a in vertikaler Ausrichtung an den Rändern fassen lässt. Die Greifzange 24 umgibt den Wafer 20a an seinem Außenumfang in etwa C-förmig. An den freien Enden der Greifzange 24 sind erste Greifelemente 64, 66 angeordnet. Wie in 5 dargestellt ist, umgibt die Greifzange 24 den Wafer 20a hier entlang eines Kreisbogens oder Umfangsbereichs, der einen Winkelbereich &agr; von mehr als 180° überspannt. Die ersten Greifelemente 64, 66 können den Wafer 20a daher ohne feste Klemmung und im Wesentlichen allein aufgrund der Schwerkraft halten. Zur Aufnahme und zum Ablegen eines Wafers 20a in einem der Trägerkörper 18 können die ersten Greifelemente 64, 66 geöffnet werden, wobei in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel nur die Greifelemente 66 beweglich sind.

Der zweite Greifarm 26 ist hier mit einem Y-förmigen Armteil ausgebildet, an dessen Enden zweite Greifelemente 68, 70 angeordnet sind. Wie in 6 dargestellt ist, spannen die zweiten Greifelemente 68, 70 eine Ebene 72 auf, die unterhalb des Armteils liegt. Ein Wafer 20b wird mithilfe der Greifelemente 68, 70 in der Ebene 72 gehalten. Demgegenüber wird der Wafer 20a in der Greifzange 24 in einer Ebene gehalten, die von der Greifzange 24 aufgespannt wird. Andererseits ist der Umfangsbereich des Wafers 20b am zweiten Greifarm 26 weitgehend frei, was es ermöglicht, den Wafer 20b mithilfe des zweiten Greifarms 26 direkt in einer FOUP 32 abzulegen bzw. aus einer FOUP 32 zu entnehmen. Daher können Wafer 20 mithilfe des zweiten Greifarms 26 auch horizontal übereinander gestapelt werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Greifzange 24 und der zweite Greifarm 26 an den freien Enden eines L-förmigen Trägerwinkels 74 angeordnet. Der Trägerwinkel 74 ist um eine Achse 76 drehbar, die koaxial zu demjenigen Schenkel des Trägerwinkels 74 liegt, an dem der erste Greifarm 24 angeordnet ist. Dies ermöglicht es, einen Wafer 20a in vertikaler Ausrichtung aus einem der Trägerkörper 18 zu entnehmen und durch eine 90°-Drehung um die Achse 76 in eine horizontale Ausrichtung zu bringen. In der horizontalen Ausrichtung kann der Wafer 20a auf der Ablage 28 abgelegt werden. Dort wird er dann mit dem zweiten Greifarm 26 aufgenommen und in eine FOUP 32 überführt. Umgekehrt kann ein Wafer 20b in horizontaler Ausrichtung aus einer FOUP 32 entnommen und auf der Ablage 28 abgelegt werden, von wo er mithilfe des Greifarms 24 aufgenommen und in vertikale Ausrichtung gebracht werden kann, um ihn in einen der Trägerkörper 18 abzulegen.

Wie in 4 anhand eines Pfeils 62 dargestellt ist, sind die schlitzförmigen Aufnahmen 5056 jeweils als kammartige Leisten ausgebildet, die in Längsrichtung 62 verschiebbar sind. Hierdurch ist es möglich, die Aufnahmen 5056 so zueinander auszurichten, dass die Wafer 20 in der vertikalen Ausrichtung gehalten werden, ohne in den Aufnahmen 5056 zu verkanten, und zwar selbst dann, wenn die Schlitzbreite der Aufnahmen 5056 geringfügig größer ist als die Dicke der einzelnen Wafer 20.

Die Vorrichtung 10 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen besonders gut zum Lagern von Wafern geeignet. Insbesondere kann aufgrund der separaten („bare") Lagerung der Wafer auf einen Sorter verzichtet werden, da die Vorrichtung 10 mithilfe der beschriebenen Handlingeinheit 14 in der Lage ist, Wafer 20aus beliebigen Trägerkörpern 18 in einer FOUP 32 zusammenzustellen. Besonders vorteilhaft lässt sich die neue Vorrichtung 10 aufgrund dieser Eigenschaft nutzen, wenn sie mit einem so genannten FOUP-Stocker, also einem Lagersystem für FOUPs, kombiniert wird. In dieser Ausgestaltung kann eine vollautomatische Bestückung von FOUPs mit Wafern 20 ohne den bislang benötigten Sorter realisiert werden. Aufgrund der vertikalen Lagerung der Wafer und der damit verbundenen, hohen Packungsdichte ist eine hohe Lagerkapazität bei geringen Raumanforderungen möglich. Die Lagerung der einzelnen Wafer in separaten, kastenförmigen Trägerkörpern gewährleistet außerdem, dass Kreuzkontaminationen zwischen verschiedenen Wafern 20 trotz der „offenen" Lagerung weitgehend ausgeschlossen sind.

Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils dieselben Elemente wie zuvor.

Die 7 und 8 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 80 bezeichnet ist. Bei der Vorrichtung 80 umgibt eine Vielzahl von Trägerkörpern 81 eine Handlingeinheit 82 kreisförmig. Die Handlingeinheit 82 ist hier ein SCARA-Roboter mit einem Gelenkarm 84, der lediglich radial in einer Horizontalebene parallel zur Betrachtungsebene in 7 und 8 beweglich ist. Der Gelenkarm 84 ist im Kreismittelpunkt 86, der durch die kreisförmige Anordnung der Trägerkörper 81 definiert wird, drehbar gelagert. Damit kann der Gelenkarm 84 Bewegungen innerhalb der Horizontalebene und radial zum Kreismittelpunkt 86 ausführen. Der Gelenkarm 84 ist optimal geeignet, um Gegenstände 20, insbesondere Halbleiterwafer, in Radialrichtung aus den Trägerkörpern 81 zu entnehmen bzw. in die Trägerkörper 81 einzulegen.

Bei der Vorrichtung 80 sind eine Vielzahl von Trägerkörpern 81 ferner übereinander angeordnet, ähnlich wie dies in 9 und 10 für ein ähnliches Ausführungsbeispiel in seitlicher Ansicht dargestellt ist. Damit die Handlingeinheit 82 die verschiedenen vertikalen Ebenen der Trägerkörper 81 erreichen kann, ist der SCARA-Roboter mit dem Gelenkarm 84 an einem Schlitten 87 gelagert, der entlang von zwei Führungsschienen 88 in Vertikalrichtung (also senkrecht zur Betrachtungsebene in 7 und 8) verfahren werden kann.

Die Trägerkörper 81 sind hier ähnlich aufgebaut wie die Trägerkörper 18 aus den 3 und 4. Sie sind hier insbesondere dazu ausgebildet, Wafer 20 in vertikaler Ausrichtung aufzunehmen. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel besitzen die Trägerkörper 81 hier jedoch in der Draufsicht ein kreisringabschnittsförmiges Profil, so dass sich durch die Anordnung der Trägerkörper 81 nebeneinander der Kreisring ergibt. Jeder Trägerkörper 18 ist somit an seiner Außenseite, die von der Handlingeinheit 82 abgewandt ist, breiter als an seiner Innenseite, die der Handlingeinheit 82 zugewandt ist. Des Weiteren sitzen die Wafer 20 in den Trägerkörpern 81 in einer V-förmigen Anordnung. Jeder Wafer 20 ist auf den Kreismittelpunkt 86 ausgerichtet. Durch diese Anordnung der Wafer 20 ergibt sich ein Düseneffekt beim Durchströmen der Trägerkörper 81 mit einem Reinigungsgas von außen nach innen.

Vorteilhafterweise besitzen die Trägerkörper 81 in diesem Ausführungsbeispiel Anschlüsse 90 zum Zuführen des Reinigungsgases. Die Anschlüsse 90 sind hier an der breiteren Rückseite der Trägerkörper 81 angeordnet, so dass die Trägerkörper 81 von der Rückseite her mit dem Reinigungsgas durchspült werden können. Außerdem besitzt jeder Anschluss 90 ein hier nicht näher dargestelltes Ventil 91, mit dem die Anschlüsse 90 wahlweise geöffnet oder geschlossen werden können. Damit ist es möglich, die Trägerkörper individuell mit Reinigungsgas zu durchspülen, was besonders von Vorteil ist, wenn die Trägerkörper 81 unterschiedlich beladen sind.

8 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung 80 entlang einer Schnittebene, die in etwa der Schnittebene VIII-VIII aus 9 entspricht. Wie man aus der Draufsicht in 8 erkennen kann, „fehlen" in den unteren Lagen der Vorrichtung 80 einige Trägerkörper 81. In dem so erhaltenen Freiraum ist eine zweite Handlingeinheit 92 und ein Prealigner 94 angeordnet.

Die erste Handlingeinheit 92 ist dazu ausgebildet, einen aus dem Trägerkörper 81 entnommenen Wafer 20 auf den Prealigner 94 abzulegen. Dazu ist die Handlingeinheit 82 in der Lage, einen in vertikaler Ausrichtung aus den Trägerkörpern 18 entnommenen Wafer in eine horizontale Lage zu bringen und auf dem Prealigner 94 abzulegen. Der Prealigner 94 richtet den Wafer 20 in horizontaler Lage exakt aus. Anschließend wird der Wafer 20 mit der zweiten Handlingeinheit 92 erfasst und dann in einer Ein/Ausgabestation 96 in eine FOUP 32 eingelegt. Es versteht sich, dass die Ein-/Ausgabestation 96 einen luftdichten Anschluss an die Umhäusung 12 der Vorrichtung 80 besitzt, so dass der Wafer 20 kontaminationsfrei in die FOUP 32 eingelegt werden kann. Umgekehrt kann die zweite Handlingeinheit 92 einen Wafer 20 aus einer FOUP 32 an der Ein-/Ausgabestation entnehmen und auf den Prealigner 94 ablegen. von dort wird der Wafer 20 mit der ersten Handlingeinheit 82 aufgenommen und in einen der Trägerkörper 81 eingelagert.

Wie in den 7 und 8 vereinfacht dargestellt ist, ist die zweite Handlingeinheit 92 hier ebenfalls ein SCARA-Roboter mit einem Gelenkarm, der lediglich in einer Horizontalebene und radial zu einem Kreismittelpunkt bewegbar ist.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 und 8 besitzt die Ein-/Ausgabestation 96 zwei Aufnahmen zum Beladen einer FOUP 32. Dies ist von Vorteil, weil die Vorrichtung 80 dadurch die Funktion eines Sorters erfüllt, d.h. sie ist in der Lage, Wafer 20 aus einer FOUP 32 in eine andere FOUP 32 umzulagern und ggf. neu zu sortieren.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor.

Im Prinzip ist die Vorrichtung 100 mit der Vorrichtung 80 aus den 7 und 8 identisch, d.h. sie besitzt eine Vielzahl von Trägerkörpern, die vertikal übereinander und kreisförmig um eine Handlingeinheit 82 herum angeordnet sind. Der einzige Unterschied zu der Vorrichtung 80 besteht hier darin, dass die Wafer 20 in horizontaler Ausrichtung in den Trägerkörpern 102 gelagert sind. Damit entfällt die Notwendigkeit, dass die Handlingeinheit 82 die Wafer 20 beim Einlagern und Entnehmen aus den Trägerkörpern 102 um 90° drehen muss. Im Übrigen entspricht die Vorrichtung 100 der Vorrichtung 80 aus den 7 und 8.

Um die Bewegungsbahn der ersten Handlingeinheit 82 zu verdeutlichen, ist die erste Handlingeinheit 82 hier in zwei vertikalen Endpositionen dargestellt, von denen eine mit der Bezugsziffer 82' bezeichnet ist.

In der seitlichen Darstellung in 9 ist erkennbar, dass die Vorrichtung 100 (ebenso wie die Vorrichtung 80) oben eine Gebläse- und Filtereinheit 104 aufweisen, die einen Strom eines Reinigungsgases, insbesondere gefilterte Luft, durch den Innenraum der Umhäusung 12 erzeugen. Wie in 10 anhand einer Teilansicht dargestellt ist, saugt die Gebläse- und Filtereinheit 104 Umgebungsluft oberhalb der Vorrichtung 100 an. Die angesaugte Umgebungsluft wird gereinigt und getrocknet und anschließend in den Innenraum der Umhäusung geführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die gereinigte Luft über Anschlüsse 90 an der Rückseite der einzelnen Trägerkörper 102 geführt, und sie gelangt von dort in die einzelnen Trägerkörper 102. Der Luftstrom bzw. das Reinigungsgas tritt also an der Rückseite der Trägerkörper 102 ein, tritt an der geöffneten Vorderseite der Trägerkörper 102 aus und fließt von dort nach unten, wie dies bei der Bezugsziffer 106 in 10 vereinfacht dargestellt ist. Wie bereits weiter oben erwähnt, wird durch diese Strömungsrichtung bei vertikaler Lagerung ein Düseneffekt erreicht, der die Reinigungswirkung noch verstärkt. Eine gute Durchströmung lässt sich jedoch auch bei der horizontalen Lagerung erreichen, wie sie in den 9 und 10 dargestellt ist. Des weiteren ist es prinzipiell auch möglich, die Wafer von innen nach außen zu durchspülen, wie dies in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 der Fall ist.

Wie schon anhand der Ausführungsbeispiele in den 7 bis 10 ersichtlich ist, können einzelne Merkmale der dargestellten Ausführungsbeispiele auch untereinander kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Vorrichtung 10, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, zum Lagern von Wafern in horizontaler Ausrichtung zu verwenden, wenn die Trägerkörper 18 entsprechend ausgebildet sind. Wenngleich eine vertikale Lagerung aufgrund der höheren Packungsdichte und der besseren Durchströmung bevorzugt ist, gibt es einige Anwender, die eine horizontale Lagerung bevorzugen. Des Weiteren können auch die Trägerkörper 18 aus den 1 und 2 mit Anschlüssen 90 versehen sein, um eine individuelle Durchströmung der Trägerkörper zu erreichen. Vorzugsweise sind die Anschlüsse dann im oberen vorderen bereich der Trägerkörper angeordnet. Umgekehrt können die Trägerkörper 81 und 102 aus den Ausführungsbeispielen in den 7 bis 10 auch von innen nach außen durchströmt werden, wie dies anhand der 3 und 4 erläutert wurde. Des Weiteren ist es beispielsweise möglich, eine kreisförmige Anordnung von Trägerkörpern mit einem Sechs-Achs-Roboter als Handlingeinheit zu kombinieren.

Abschließend sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die vorliegende Erfindung auch zum Lagern von anderen kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen verwendet werden kann, beispielsweise also zum Lagern von Retikeln. Es versteht sich, dass die kastenartigen Trägerkörper 18 mit den schlitzförmigen Aufnahmen 5056 dann an die Außenabmessungen der Retikel angepasst sein müssen. Ebenso müssen die Greifelemente der Handlingeinheit 14 an die Außenabmessungen der Retikel angepasst sein.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Lagern von kontaminationsempfindlichen, plattenförmigen Gegenständen (20), insbesondere zum Lagern von Halbleiterwafern, mit einer Vielzahl von zumindest teilweise übereinander angeordneten Trägerkörpern (18; 81; 102) zum Aufnehmen einer Vielzahl von plattenförmigen Gegenständen (20), wobei jeder Trägerkörper (18; 81; 102) eine Vielzahl schlitzförmiger Aufnahmen (5056) besitzt, in die plattenförmige Gegenstände (20) eingesetzt werden können, und mit einer ersten Handlingeinheit (14; 82) zum automatisierten Einsetzen und Entnehmen eines plattenförmigen Gegenstandes (20) in eine bzw. aus einer der schlitzförmigen Aufnahmen (5056), dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerkörper (18; 81; 102) zumindest einseitig offene, kastenartige Elemente sind, in denen die Gegenstände (20) raumfest gelagert sind, ferner mit einer Umhäusung (12), die einen gemeinsamen Reinraum für die Vielzahl der Trägerkörper (18; 81; 102) und die erste Handlingeinheit (14; 82) bildet. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegestände (20) in den Trägerkörpern (18; 81; 102) vertikal gelagert sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der Trägerkörper (18; 81; 102) nebeneinander angeordnet sind und die erste Handlingeinheit (14; 82) zumindest teilweise umgeben, und zwar vorzugsweise in etwa kreisförmig. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Trägerkörper (81; 102) einen Kreismittelpunkt (86) definiert, wobei die erste Handlingeinheit (82) im Bereich des Kreismittelpunktes (86) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände (20) in den Trägerkörpern (86) auf den Kreismittelpunkt ausgerichtet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinheit (82) einen Gelenkarm (84) aufweist, der lediglich in einer Horizontalebene beweglich ist, wobei der Gelenkarm (84) an einem Schlitten (87) angeordnet ist, der in Vertikalrichtung verfahrbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinheit (14) ein 6-Achs-Roboter ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zweite Handlingeinheit (92), die dazu ausgebildet ist, die Gegenstände (20) in die Umhäusung (12) oder aus der Umhäusung (12) zu transferieren. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinheit (14) einen ersten Greifarm (24) mit zumindest zwei ersten Greifelementen (64, 66) aufweist, wobei der erste Greifarm (24) zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Halteposition verstellbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Greifelemente (64, 66) an einer Greifzange (24) angeordnet sind, die einen Kreisbogen mit einem Winkelbereich (&agr;) von mehr als 180° überspannt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinheit (14) einen zweiten Greifarm (26) mit zumindest zwei zweiten Greifelementen (68, 70) aufweist, wobei die zweiten Greifelemente (68, 70) an einem Armteil angeordnet sind, der außerhalb einer durch die zweiten Greifelemente (68, 70) aufgespannten Ebene (72) liegt. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinheit (14) einen Trägerwinkel (74) mit zumindest zwei freien Enden aufweist, an denen der erste und der zweite Greifarm (24, 26) angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Trägergestell (16), an dem die Trägerkörper (18; 81; 102) lösbar befestigt sind, wobei die Umhäusung (12) zumindest eine Tür (22) aufweist, die einen direkten Zugang zu den Trägerkörpern (18; 81; 102) ermöglicht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trägerkörper (18; 81; 102) zumindest eine Bodenwand (40) und eine Rückwand (38) aufweist, die etwa L-förmig zueinander angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen der Rückwand (38) und der Bodenwand (40) eine Öffnung (46) verbleibt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trägerkörper (81; 102) einen Anschluss (90) zum Zuführen eines Reinigungsgases besitzt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trägerkörper (18; 81; 102) ein Verriegelungselement (60) besitzt, um die in den Aufnahmen (5056) gehaltenen Gegenstände (20) gegen Herausfallen zu sichern. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Aufnahmen (5056) in jedem Trägerkörper (18; 81; 102) als langgestreckte kammartige Leisten ausgebildet sind, die in Längsrichtung (62) verschiebbar sind.






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