DE69329368T2

DE69329368T2 - Flache Verschlussdose für einen flachen Gegenstand in einer spezialen Atmosphäre

Info

Publication number: DE69329368T2
Application number: DE69329368T
Authority: DE
Inventors: Claude Doche
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: EP0593366B1; US5549205A; DE69329368D1; EP0593366A1; KR940009017A; FR2697000A1; FR2697000B1; JP3819942B2; KR100296846B1; JPH06199379A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft das Speichern bzw. Lagern und Transportieren flacher Gegenstände in einer speziellen Atmosphäre, insbesondere im Rahmen ihrer Herstellung oder ihrer Bearbeitung: Die Erfindung betrifft insbesondere Siliciumscheiben, die von ultrareiner Atmosphäre umgeben sind. Diese Siliciumscheiben oder -platten werden auf dem Gebiet der Elektronik und der Mikroelektronik zur Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet. Jedoch kann die Erfindung bei jedem flachen Gegenstand angewandt werden, der einzeln in einer flachen Dose gelagert wird.

STAND DER TECHNIK UND PROBLEMSTELLUNG

Im Rahmen der Herstellung elektronischer Schaltungen auf runden Siliciumscheiben werden die verschiedenen Operationen in den Arbeitsstationen in ultrareiner Atmosphäre durchgeführt. Unter diesen Bedingungen muss in dem Innenvolumen dieser Arbeitsstationen konstant eine ultrareine Atmosphäre herrschen. Dasselbe gilt für die Volumen, in denen die Gegenstände zwischen den Arbeitsstationen bewegt werden.
So kennt man Räumlichkeiten, "Reinräume" genannt, deren gesamte Atmosphäre auf einem sehr hohen Reinheitsniveau gehalten wird. Bekannt ist auch, die flachen Gegenstände bei ihrem Transport zwischen zwei Bearbeitungsstationen in Spezialbehältern oder Tunneln zu befördern, deren Innenvolumen ständig mit ultrareiner Luft gespült werden.
Verständlicherweise sind solche Einrichtungen zur Einschließung dieser flachen Gegenstände in ultrareine Atmosphäre zwischen zwei Bearbeitungsstationen entsprechend kompliziert und folglich teuer. Dasselbe gilt für die Installationen der Reinräume". Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu beseitigen, indem eine Lösung vorgeschlagen wird, die ermöglicht, auf diese Einrichtungen zur Einschließung dieser flachen Gegenstände beim Lagern und Transportieren zwischen mehreren Bearbeitungsstationen in ultrareiner Atmosphäre zu verzichten.
In dem Patent EP-A-0 273 791, dessen Inhaber der vorliegende Anmelder ist, wird die Organisation des Lagerns und Transportierens von Siliciumscheiben von einem Schrank zum nächsten mit Hilfe eines belüfteten Tragbehälters beschrieben. Eine Belüftung ist im Innern des Behälters eingerichtet, wobei der eigene Luftstrom alle Scheiben in Längsrichtung bestreicht.
Durch das Patentdokument WO-A-92 02950 kennt man die Benutzung von Kassetten, um Siliciumscheiben zu lagern. Jede Kassette wird in eine Einordnungsvorrichtung gegeben, die sich ihrerseits außerhalb einer sauberen Räumlichkeit oder eines Reinraums befindet. Jede Kassette umfasst eine Tür, angebracht auf einer ihrer Seiten, was ermöglicht, die Zugangsöffnung der Kassette zu verschließen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Anmelder schlägt die Verfolgung dieses Konzepts vor, darin bestehend, das jeden Gegenstand umgebende Volumen von ultrareiner Atmosphäre auf das Mindestmaß zu reduzieren, indem man für einen flachen Gegenstand eine flache Verschlussdose mit einer speziellen Atmosphäre verwendet.
Erfindungsgemäß hat die Dose die in Anspruch 1 genannten Charakteristika.
Die bevorzugte Ausführungsart der Erfindung sieht vor, dass der Innenquerschnitt der Dose eine horizontale Ellipse ist, und dass die seitlichen Inneneinrichtungen zum Festhalten des Gegenstandes durch die beiden Hauptscheitel der Ellipse gebildet werden.
In Abhängigkeit von den verschiedenen Bearbeitungssystemen der flachen Gegenstände umfasst die Dose ein System zur Verankerung auf dem Aeraulikblock, um die Befestigung der Dose an einem Handhabungsorgan des Bearbeitungssystems zu ermöglichen.
Im Rahmen der EDV-Verwaltung der Bearbeitung der in den Dosen enthaltenen Gegenstände ist es vorteilhaft, wenn jede Dose auf ihrem Aeraulikblock eine Informatik- bzw. EDV-Karte besitzt, die aktiviert werden kann, sodass man Informationen auslesen oder einschreiben kann, die diese Dose und den in ihr enthaltenen Gegenstand betreffen.
Vorzugsweise umfasst die Dose ein Schließ- und Öffnungssystem der Tür. Dieses System kann ein Blockiersystem vom Typ der Verkapselung bzw. des Verschlusses mit Hilfe eines Hebels sein, dessen horizontale Handhabungsstange aus dem Dosengehäuse vorsteht, um eine Betätigung des Schließ- und Öffnungssystems zu ermöglichen.
Bei der bevorzugten Ausführung der Dose erstrecken sich die Öffnungen jeweils über die ganze Seitenfläche und der Aeraulikblock umfasst einen Diffusor, der die gesamte Länge der zweiten Öffnung einnimmt, um mittels einer quasi laminaren Strömung das Innere der Dose mit einem die spezielle Atmosphäre bildenden Gas zu spülen.
Der Diffusor kann eine gleichmäßig perforierte Wand sein, z. B. ein Gitter, wobei die Form des Diffusors so gewählt wird, dass er den Gegenstand hinten blockiert.
Bei einer anderen Ausführung kann der Diffusor eine halbsteife, herausnehm- und austauschbare Filterhülle sein, die den Gegenstand umgibt und ermöglicht, ihn mit der Spezialatmosphäre zu umspülen, wobei diese Filterhülle eine seitliche Öffnung hat, um den Gegenstand hineinstecken zu können.
Diese Filterhülle ist vorzugsweise elastisch und an der Tür befestigt, um die Blockierung des Gegenstands gegen die Innenseite der Tür und den Zugang zum Gegenstand durch einen Endfinger eines Roboters des Typs "pick and place" sicherzustellen.

LISTE DER FIGUREN

Die Erfindung und ihre Charakteristika werden besser verständlich durch die nachfolgende Beschreibung, bezogen auf die beigefügten vier Figuren:
Fig. 1, die die erfindungsgemäße Dose in einem Lagergestell zeigt;
Fig. 2, die den Öffnungs- und Schließmechanismus der Tür der erfindungsgemäßen Dose im Schnitt zeigt;
Fig. 3, die eine erste Ausführung der Innenseite der erfindungsgemäßen Dose im Schnitt zeigt;
Fig. 4, die eine zweite Ausführung der Innenseite der erfindungsgemäßen Dose im Schnitt zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Ausführung betrifft z. B. eine Anwendung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen auf Siliciumscheiben oder -platten, könnte aber auch die Herstellung von flachen Bildschirmen betreffen.
Wie die Fig. 1 zeigt, hat die erfindungsgemäße Dose eine flache, quadratische oder rechtwinklige Form mit einer geringen Dicke. Sie muss einen Gegenstand wie z. B. eine Siliciumscheibe oder -platte 1 aufnehmen können. Dazu umfasst die Dose hauptsächlich ein Gehäuse 2, in dessen Innern sich der Gegenstand 1 befindet. Das Gehäuse kann aus Kunststoff oder aus Metall sein. Es wird vorzugsweise aus einem Profil hergestellt, dessen Form und Rippung eine gute Steifigkeit gewährleisten.
Einen weiteren wesentlichen Teil des Gehäuses bildet die Tür 10, die das Gehäuse 2 an einer ersten Öffnung auf der ersten Seite 3 des Gehäuses 2 verschließt, vorzugsweise über die gesamte Länge dieser Seite. Das Schließen und Öffnen dieser Tür 10 erfolgt durch eine Verriegelungs- und Entriegelungseinrichtung, in dieser Fig. 1 durch eine Handhabungs- Querstange 11 symbolisiert, die mittels zweier Hebel 13 um eine die Tür durchquerende horizontale Achse 12 schwenkbar ist.
Erfindungsgemäß ist der dritte Hauptteil ein Aeraulikblock 20, der Tür 10 gegenüberstehend an einer zweiten Seite 4 des Gehäuses 2 angebracht, vorzugsweise über die gesamte Länge dieser zweiten Seite 4. Die Funktion dieses Aeraulikblocks 20 ist die Verteilung eines Luft-, Gas- oder Spezialatmosphärenstroms im Innern des Gehäuses 2, sodass die Siliciumscheibe 1 von diesem Luftstrom umspült wird. Dieser letztere kann auch dazu dienen, die Innenwände des Gehäuses 2 zu bestreichen. Zu diesem Zweck umfasst der Aeraulikblock 20 einen Aeraulikanschluss 21, durch den der Aeraulikblock 20 mit Spezialatmosphäre versorgt wird. Anzumerken ist, dass diese ultrareine Spezialatmosphäre Gas oder Stickstoff sein kann.
Der Aeraulikblock 20 umfasst vorzugsweise ein Verankerungs- bzw. Befestigungssystem 22, das sich außerhalb befindet, so dass die Dose an einem geeigneten Handhabungsorgan festgemacht werden kann.
Der Aeraulikblock 20 kann auch durch eine Informatikkarte 23 vervollständigt werden, die sich auf der Außenseite 24 des Aeraulikblocks 20 befindet. Diese Informatikkarte 23 ist so angeordnet, dass sie jederzeit aktiviert werden kann. So kann man bei dieser Karte Informationen einschreiben oder auslesen. Diese Informationen betreffen vorzugsweise den in dem Gehäuse 2 der Dose enthaltenen Gegenstand 1, und insbesondere Informationen, die seine Bearbeitung und seine Herstellung und die Arbeitsstationen betreffen, die diese Siliciumscheibe 1 schon durchlaufen hat oder noch durchlaufen muss.
In der Fig. 1 befindet sich die Dose in einem Fach 31 eines Lager- oder Transportgestells 30. Ein solches Gestell 30 kann Einrichtungen für eine Verbindung mit der Informatikkarte 23 haben.
Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung des Schließ- und Öffnungssystems der Tür 10 in Form eines Verkapselungs- bzw. -Schnappverschluss-Systems mit Hebel, wie es zum Verschließen von Limonadenflaschen verwendet wird. Es besteht hauptsächlich aus einer Querstange 11, die sich außerhalb des Gehäuses zwischen zwei Hebeln 13 befindet, mit denen sie starr verbunden ist. Das Ganze ist schwenkbar um die horizontale Achse 12. Eine Drehung des Ganzen, bestehend aus den beiden Hebeln 13 und der Querstange 11, bewirkt auch die Drehung eines in den Hebeln 13 befindlichen Gelenkpunkts 14, während zwei Traghebel 15 die Tür 10 seitlich festhalten, vor der ersten Seite 3 des Gehäuses 2. Man sieht, dass eine vollständige Drehung ermöglicht, diesen Gelenkpunkt 14 über eine Stellung hinaus zu bewegen, in der die Tür 10 schon maximal am Gehäuse 2 anschlägt. Jenseits dieser Stellung ist die Tür mit dem Gehäuse 2 verriegelt.
Die Querstange 11 ist so montiert bzw. konzipiert, dass sie immer außerhalb des Gehäuses 2 bleibt.
Eine Dichtung 16 kann auf der Innenseite der Tür 10 angebracht werden, um eine vollständige Abdichtung des Gehäuses 2 sicherzustellen.
In der Fig. 3, in der man das Innere des Gehäuses 2 der Dose im Schnitt sieht, kann man auf der Innenseite der Tür 10 eine Innenspannbacke 11 sehen, mit einer kleinen Vertiefung 18 in der Mitte. Diese Innenspannbacke 17 hält die Siliciumscheibe 1 im Innern des Gehäuses 2 nach dem Schließen der Tür 10 fest.
Auf der anderen Seite dieser Figur sieht man den Aeraulikblock 20 sowie seinen Aeraulikanschluss 21, der im Innern eines Innenvolumens 24 mündet. Ein Spezialatmosphären-Diffusor vervollständigt den Aeraulikblock 20.
Eine erste Ausführung des Diffusors, dargestellt in dieser Fig. 3, zeigt eine gitterartige Lochplatte 25. Die durch den Aeraulikanschluss 21 im Innern des Innenvolumens 24 des Aeraulikblocks 20 eintreffende Luft wird ins Innere des Innenvolumens 5 des Körpers 2 geblasen.
Ein solcher Reinluft- oder Stickstoffstrom kann also den in einer Dose enthaltenen Gegenstand, z. B. eine Siliciumscheibe, umspülen. Die Geschwindigkeit und der Durchsatz des in das Innere des Volumens 5 geblasenen Gases sind derart, dass im Innem des Volumens 5 eine laminare oder quasi laminare Strömung erzielt wird, sodass die Siliciumscheibe 1 gleichmäßig und ohne Turbulenzen umspült wird. Die Lochplatte 25 kann so ausgebildet sein, dass sie den Gegenstand 1 blockiert. Wenn nämlich ihre Form zu der Form der Siliciumscheibe 1 komplementär ist, kann die Lochplatte 25 dazu beitragen, den Gegenstand im Innern des Gehäuses 2 festzuhalten.
Die Fig. 4, die das Innenvolumen 5 des Gehäuses 2 darstellt, zeigt ein Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Dose, das durch seitliche Einrichtungen zum Festhalten des Gegenstands 1 im Innern des Gehäuses gebildet wird. Dieser Gegenstand wird in dem Gehäuse 2 nämlich ohne Berührung der oberen und unteren Flächen 6 und 7 festgehalten. So kann der durch den Diffusor 25 der Fig. 3 gebildete Luftstrom die beiden Seiten der Siliciumscheibe 1 vollständig umgeben und derart ihre aeraulische Umspülung sicherstellen.
Die in der Fig. 4 dargestellte Ausführung zeigt, dass der Querschnitt des Innenvolumens des Körpers 2 eine Ellipse sein kann, deren beiden Hauptscheitel 8 ein Lagerfach für die Siliciumscheibe 1 bilden. Der Raum zwischen dieser Siliciumscheibe 1 und jeweils der oberen und der unteren Fläche 6 und 7 des Innenvolumens 5 des Gehäuses 2 muss ausreichend sein, um eine quasi laminare Strömung zu ermöglichen, und dem Endfinger eines Roboters zu ermöglichen, unter die Siliciumscheibe 1 zu gelangen, um diese letztere greifen zu können. Ein Roboter des Typs "pick and place" eignet sich für diese Art von Operationen und ist mit einer solchen erfindungsgemäßen Dose kompatibel.
In der Fig. 4 ist strichpunktiert eine Hülle 9 angedeutet, die die Siliciumscheibe 1 umgibt. Diese Hülle 9 hat eine Öffnung 29, die derjenigen der ersten Seite des Gehäuses 2 entspricht und um diese herum befestigt ist. Der hintere Teil diese Hülle 39 ist an die Form der Siliciumscheibe 39 angepasst.
Eine solche Filterhülle 9 ist herausnehmbar, d. h. austauschbar. Zudem ist sie halbsteif, besitzt aber eine Elastizität, die konstant bestrebt ist, die Siliciumscheibe 1 gegen die Tür 10 zu drücken. Die Hülle 9 hat also beim Schließen der Tür 10 das Bestreben, die Siliciumscheibe 1 gegen diese Tür 10 und noch genauer in die Vertiefung 18 der Spannbacke 17 der Tür 10 zu drücken. Der Halt der Siliciumscheibe 1 in Längsrichtung ist also sichergestellt.
Diese Filterhülle 9 ermöglicht auch, den aus dem Aerauikblock 20 austretenden ultrareinen Strom aus Luft oder Stickstoff um die Siliciumscheibe 1 herum zu verteilen. Die erste Ausführung des Diffusors in Form einer perforierten Wand 25 wird dann weggelassen, da die Filterhülle die Funktion der homogenen Verteilung des ultrareinen Stroms aus Luft oder Stickstoff auf beiden Seiten der Siliciumscheibe 1 übernimmt.
Man erhält also eine dichte Dose, die die Siliciumscheibe 1 in eine Umgebung einschließt, die an ihre Bearbeitung oder Herstellung angepasst ist.
Es ist auch möglich, im Innern der Dose unterschiedliche Drücke herrschen zu lassen, z. B. einen leichten Überdruck, um den Schutz während der Transporte und der Lagerung der Siliciumscheibe 1 zu gewährleisten. Ebenso kann im Innern der Dose ein Teilvakuum hergestellt werden, wenn Dichtungen zwischen der Tür 10 und dem Gehäuse 2 und zwischen dem Gehäuse 2 und dem Aeraulikblock 20 angebracht werden.
Die erfindungsgemäße Dose kann also aktiv werden, d. h. dass das Innenvolumen 5 des Gehäuses 2 dank des Aeraulikblocks 20 durch den ultrareinen Luftstrom gespült wird. Der Schutz der Siliciumplatte 1 gegen eine eventuell verunreinigte Umgebung ist also auch bei einer offenen Tür 10 gewährleistet. Ebenso sind die inneren Wände des Innenvolumens 5 des Rands 2 geschützt. Man kann also die Dose öffnen, um die Siliciumscheibe 1 zu entnehmen und einer Bearbeitungsstation zuzuführen. Zu diesem Zweck ist ein mechanisches Einrastsystem 27 an der Außenwand 28 der Tür 10 vorgesehen, um die Dose mit der Tür eines äußeren Systems, z. B. einer Arbeitsstation, zu verbinden. Die Dose kann also zusammen mit der Bearbeitungsstation geöffnet werden, und die durch den Aeraulikblock 20 in sie hineingeblasene Atmosphäre kann die gleiche wie die sein, die im Innern der Bearbeitungsstation herrscht. Ebenso verhält es sich bei der Wiedereinführung der Siliciumscheibe 1 in die Dose, nach ihrer Behandlung in der Bearbeitungsstation.
Selbstverständlich kann der Gegenstand der Erfindung auch auf anderen Gebieten als dem der ICs eingesetzt werden. Er kann jede Art von Bearbeitung bzw. Behandlung oder Handhabung von flachen Gegenständen in kontrollierter Atmosphäre oder unter Vakuum betreffen.

Claims

1. Flache Verschlussdose eines flachen Gegenstands (1) in einer speziellen Atmosphäre, umfassend:

- ein flaches Gehäuse (2), das auf einer ersten Seitenfläche (3) eine erste Öffnung besitzt und seitliche Inneneinrichtungen zum Festhalten des Gegenstands (1), wobei die Dose horizontal angeordnet ist und der Gegenstand (1) die obere Wand (6) und die untere Wand (7) des Innenvolumens (5) des Gehäuses (2) nicht berühren darf, und

- eine seitliche Tür (10), die der Öffnung der ersten Seitenfläche (3) des Gehäuses (2) gegenüberstehen muss, und dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält::

- einen Aeraulikblock (20), der sich auf einer Öffnung einer zweiten, der ersten Seitenfläche (3) entgegengesetzten Seitenfläche (4) des Gehäuses (2) befindet und der mit einer Einrichtung (21) zur Realisierung einer speziellen Atmosphäre verbunden werden kann, um die spezielle Atmosphäre, das Vakuum mit einbezogen, durch die zweite Öffnung (4) im Innern des Gehäuses (2) zu verteilen bzw. herzustellen;

- eine Innenspannbacke (17), auf der Innenseite der Tür (10) befestigt, um den Gegenstand (1) in Längsrichtung zu blockieren;

- ein Einrastsystem (27), auf der Außenfläche (28) der Tür (10) angebracht, um die Tür (10) der Dose mit einer Tür eines äußeren Systems zu verbinden, in dessen Innern der in der Dose enthaltene Gegenstand (1) eingeführt werden soll.

2. Dose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenquerschnitt des Innenvolumens (5) des Gehäuses (2) eine horizontale Ellipse ist, wobei die seitlichen Inneneinrichtungen zum Festhalten des Gegenstands (1) durch die Scheitel (8) der Hauptachse der Ellipse gebildet werden.

3. Dose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Verankerungssystem (22) umfasst, das an dem Aeraulikblock (20) befestigt ist, um die Befestigung des Gehäuses an einer externen Handhabungsvorrichtung zu ermöglichen.

4. Dose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Informatikkarte (23) umfasst, befestigt an der Außenoberfläche (24) des Aeraulikblocks (20), die für das Auslesen und Einschreiben von Informationen aktiviert werden kann, die den in der Dose enthaltenen Gegenstand (1) betreffen.

5. Dose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schließ- und Öffnungssystem der Tür (10) umfasst.

6. Dose nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließ- und Öffnungssystem vom Typ der Verkapselung mit Hilfe eines Hebels ist, dessen horizontale Handhabungsstange (11) aus dem Gehäuse (2) vorsteht, um seine Betätigung zu ermöglichen.

7. Dose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (3, 4) des Gehäuses (2) sich jeweils über die Gesamtheit ihrer entsprechenden Seitenfläche (3, 4) erstreckt, und dass der Aeraulikblock (20) einen Diffusor besitzt, der in der gesamten zweiten Öffnung angeordnet ist, um eine quasi laminare Strömung eines die spezielle Atmosphäre bildenden Gases ins Innere des Gehäuses (2) zu blasen.

8. Dose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor durch eine perforierte Wand (25) gebildet wird.

9. Dose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Wand (25) eine Form hat, die so gewählt wurde, dass sie die Blockierung des Gegenstands (1) sicherstellt.

10. Dose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor in Form einer herausnehmbaren, austauschbaren und halbsteifen, den Gegenstand umgebenden Filterhülle (9) realisiert wird, die eine seitliche Öffnung (29) zur Einführung des Gegenstands (1) hat und ermöglicht, die Atmosphäre um den Gegenstand (1) herum zu blasen.

11. Dose nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Filterhülle (9) elastisch ist und an der Tür (10) befestigt ist, um die Blockierung des Gegenstands (1) in Längsrichtung gegen die Innenseite der Tür (10) und den Zugang zum Gegenstand (1) durch einen Endfinger eines Roboters des Typs "pick and place" sicherzustellen.