專利名稱：帶防護(hù)罩機(jī)構(gòu)的倒置壓力容器的制作方法
相關(guān)的專利申請(qǐng)這份申請(qǐng)涉及并要求8/4/2000申請(qǐng)的未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/632770號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域這項(xiàng)發(fā)明涉及在需要極高的清潔度的加工操作中使用的和在升高的壓力和溫度下工作的壓力容器，具體地說(shuō)涉及促使在生產(chǎn)環(huán)境中裝載和關(guān)閉在自動(dòng)化的晶片處理過(guò)程中使用的壓力容器變得更容易和更清潔的壓力容器設(shè)計(jì)和防護(hù)罩機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于實(shí)施需要有能夠裝載待加工的晶片或其它物體的殼體或壓力容器，允許加工流體或加工所必需的材料在殼體已被密封而且其中的壓力和溫度升高或變動(dòng)之后進(jìn)入和排出的加工，在半導(dǎo)體工業(yè)中有，在諸如醫(yī)藥工業(yè)之類的其它工業(yè)中也有一般的需求。某些加工對(duì)于污染是更加關(guān)鍵的，而且要求快速和精確地控制溫度、壓力和引入壓力容器的加工流體的體積和時(shí)間。為了增加在生產(chǎn)模式中用來(lái)實(shí)施這些加工的要求以及逐漸完善這些加工本身，需要改進(jìn)壓力容器則是十分清楚的。
這份揭示具體地涉及在清潔度要求極高的操作中使用的和在升高的即高達(dá)10,000psi(磅/平方英寸)以上的壓力下操作的壓力容器，而且進(jìn)一步涉及促使在生產(chǎn)環(huán)境中用于自動(dòng)化晶片處理過(guò)程的壓力容器的裝載和鎖定變得更容易和更清潔的壓力容器設(shè)計(jì)和孤立的蓋子鎖定機(jī)構(gòu)。
采用這些標(biāo)準(zhǔn)的加工的例子包括MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))器件的制造，其中加工助劑是在液態(tài)和超臨界狀態(tài)下使用的二氧化碳。其它實(shí)際的和預(yù)期的加工助劑在與二氧化碳相比需要高得多的溫度和壓力的超臨界狀態(tài)條件下操作。其它與半導(dǎo)體有關(guān)的清潔度要求苛刻的應(yīng)用(例如光刻膠的剝離、晶片的清洗、微粒的清除、干抗蝕劑的顯影和材料的沉積)全都因同樣的壓力容器缺陷而受到損害，這些缺陷包括在引起污染的關(guān)閉不適合快速和自動(dòng)化關(guān)閉的關(guān)閉機(jī)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生微粒、關(guān)于容器的自動(dòng)裝載和卸載的問(wèn)題和關(guān)于器械在生產(chǎn)線中的整合問(wèn)題。
在許多當(dāng)前在用的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備中，壓力容器是通過(guò)垂直地穿過(guò)與正在加工的晶片相比直徑相同或更大的頂部開口放置裝載的，而且是用相反的動(dòng)作卸載的。容器通常是通過(guò)手工操作螺栓或用機(jī)械方法把加工容器的法蘭及其蓋子的法蘭一起夾緊沿著周界形成壓力密封。這種器械和方法是緩慢的而且傾向于引進(jìn)由于機(jī)械界面和配合表面的不斷磨損造成的微粒污染。微粒是立即在裝載和加工環(huán)境中生成的，而且不可避免地將正在加工的材料污染到某種程度。
這些污染物在半導(dǎo)體工業(yè)中是引起特別關(guān)注的，即使痕量的污染物也依然足以困擾產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。當(dāng)這些周邊法蘭鎖定機(jī)構(gòu)為了更快的關(guān)閉或生產(chǎn)被半自動(dòng)化的時(shí)候，污染問(wèn)題簡(jiǎn)單地出在如果沒人照顧變得越來(lái)越糟的空轉(zhuǎn)模式中。
在早期技術(shù)有許多例子。一個(gè)這樣的例子是有快速開門組件的高壓鍋。它通常由艙室法蘭、旋轉(zhuǎn)鎖定環(huán)和門法蘭組成。門和容器是僅僅通過(guò)旋轉(zhuǎn)鎖定環(huán)被夾緊和松開的。隨著環(huán)旋轉(zhuǎn)，楔形的配合表面迫使艙室法蘭壓緊密封墊，從而提供防泄漏的靜態(tài)密封。由于相對(duì)滑動(dòng)的楔子彼此接觸造成生成微粒而且使碎片進(jìn)入運(yùn)動(dòng)，最終導(dǎo)致污染加工過(guò)程，超過(guò)可接受的公差。
在生產(chǎn)環(huán)境中與傳統(tǒng)的壓力容器有關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是難以使它們適應(yīng)半導(dǎo)體工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)晶片處理機(jī)器人。復(fù)雜的運(yùn)送系統(tǒng)對(duì)于裝載和取出被加工的材料的自動(dòng)化往往是必不可少的，包括在晶片在加工位置之間的水平和垂直傳送之間的復(fù)雜的轉(zhuǎn)換。新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期將為群集工具組合體作準(zhǔn)備，在這種情況下旋轉(zhuǎn)傳送系統(tǒng)在被連接起來(lái)的晶片加工機(jī)器之間移動(dòng)晶片。下面的揭示正是定位于這種需要和這種環(huán)境。
用來(lái)在打開和關(guān)閉位置之間移動(dòng)基座的馬達(dá)和垂直的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和由另一個(gè)馬達(dá)和橫向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成的用來(lái)楔形鎖定基座使之與壓力艙呈密封關(guān)系以便定義在其內(nèi)部實(shí)施加工的加工空間的基座鎖定系統(tǒng)也被包括在內(nèi)。
另一個(gè)目的是避免由于關(guān)閉和鎖定系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)起來(lái)的松散的微粒和碎片污染加工環(huán)境，為此提供在裝載和卸載區(qū)域之間包圍基座頂部和壓力艙的防護(hù)物、基座橫向支撐結(jié)構(gòu)和垂直驅(qū)動(dòng)和關(guān)閉位置鎖定機(jī)構(gòu)。
進(jìn)一步的目的是為處理需要控制艙室內(nèi)部的壓力和溫度的加工作準(zhǔn)備，為此提供與艙室內(nèi)部的加工空間連通的進(jìn)口歧管和出口歧管，歧管可以連接到用來(lái)在受控的壓力下把加工流體遞送到加工空間并且清除來(lái)自那里的副產(chǎn)品的加工流體控制源上。另外，還提供在加工空間的頂部中可用流體管線連接到外部的流體溫度控制系統(tǒng)上的熱交換臺(tái)板、合并到基座中同樣可用流體管線連接到外部的流體溫度控制系統(tǒng)上的熱交換臺(tái)板以及為了感知加工空間中的溫度而配置的可與外部的流體溫度控制系統(tǒng)建立通信連接的熱電偶傳感器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是為加工流體通過(guò)壓力艙的中心加工腔的最佳的流動(dòng)和分布作準(zhǔn)備。為此目的，提供把進(jìn)口歧管連接到中心加工腔的分叉式流入通道和把加工腔連接到出口歧管的匯聚式流出通道。
為了進(jìn)一步支持減少加工的污染的目的，有垂直地放置在基座頂部下面、有供基座穿過(guò)它操作的中心孔和供附著在它上面的基座使用的橫向支撐的水平支架結(jié)構(gòu)。有垂直伸縮的波紋管，其上端通過(guò)波紋管上端的法蘭附著在基座頂部周圍，其下端通過(guò)波紋管下端的法蘭附著到支架上孔的周界上以致環(huán)繞著基座并且把橫向支撐結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)和鎖定機(jī)構(gòu)與上面的裝載和加工環(huán)境隔離。
本發(fā)明的其它的目的和優(yōu)勢(shì)對(duì)于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人從下面的詳細(xì)描述將變得非常明顯，其中我們僅僅展示和描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案，簡(jiǎn)單地作為我們預(yù)計(jì)在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方面的最佳方式的例證。如將要實(shí)現(xiàn)的那樣，在不脫離本發(fā)明的情況下，本發(fā)明可以有各種不同的實(shí)施方案，而且它的一些細(xì)節(jié)可以在各個(gè)不同的明顯的方面進(jìn)行調(diào)整。
圖2是優(yōu)選實(shí)施方案的側(cè)視剖面圖，其中基座和鎖定塊分別在打開和回縮位置。
圖3是為了圖解說(shuō)明在打開位置的基座被局部切開的優(yōu)選圖4是優(yōu)選實(shí)施方案的平面圖，它圖解說(shuō)明在機(jī)器背后的連接板螺栓頭和鎖定塊驅(qū)動(dòng)螺桿馬達(dá)和變速箱。
圖5是展示優(yōu)選實(shí)施方案的上層隔艙的放大的側(cè)視剖面圖，它圖解說(shuō)明有加工流體和加熱流體供應(yīng)管線的加工艙室，其中基座和波紋管處于打開和關(guān)閉位置之間的中間位置。
圖6是穿過(guò)優(yōu)選實(shí)施方案的加工艙室剖開的平面圖，它圖解說(shuō)明影響通過(guò)加工空間的流體流動(dòng)的導(dǎo)向葉片和流動(dòng)通道。
圖7是穿過(guò)優(yōu)選實(shí)施方案的連接板和基座柱狀體剖開的平面圖，它圖解說(shuō)明在柱狀體的每個(gè)側(cè)面上的基座導(dǎo)桿和導(dǎo)桿支座。
圖8是穿過(guò)優(yōu)選實(shí)施方案的連接板和鎖定塊剖開的平面圖，它圖解說(shuō)明鎖定塊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，LVDT傳感器和氣動(dòng)的位置傳感器/互鎖。
圖9是優(yōu)選實(shí)施方案的鎖定塊和基座底部的放大的側(cè)視剖面圖。


圖10是優(yōu)選實(shí)施方案的基座鎖定楔的組成部分的側(cè)視圖和平面圖的各個(gè)方面的組合投影。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明對(duì)于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人，本發(fā)明容許有許多變化。下面是優(yōu)選實(shí)施方案的描述，但不應(yīng)該被解釋成對(duì)權(quán)利要求范圍的限制。
在此描述的優(yōu)選實(shí)施方案是用于加工半導(dǎo)體晶片或處理對(duì)壓力和溫度敏感的其它小制品的生產(chǎn)的群集工具組合體的組成部分。它是有用來(lái)在溫度和壓力精確受控的循環(huán)環(huán)境中穿過(guò)加工流體流進(jìn)行處理的獨(dú)立的關(guān)門機(jī)構(gòu)和專門配置的加工空間的倒置壓力容器。它符合SEMI/MESC(半導(dǎo)體/模塊化設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))的群集工具幾何學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。它預(yù)期最大的工作壓力在4500psi(磅/平方英寸)的數(shù)量級(jí)上，而且在腔體設(shè)計(jì)尺寸為200毫米直徑、總的加工空間為大約四分之三升的實(shí)施方案中，該結(jié)構(gòu)需要抵抗來(lái)自加工空間內(nèi)部的高達(dá)400,000磅的力。優(yōu)選實(shí)施方案的溫度范圍是-20到+150攝氏度。更高的壓力和溫度對(duì)于某些加工可能是需要的，而且是單純的性能設(shè)計(jì)。由于在本發(fā)明的實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、材料和使用方面的差異，在這份揭示中沒有全部或部分地表達(dá)或暗示有關(guān)本發(fā)明的任何特定樣品的實(shí)際的安全程度、安全措施或支撐。
假定本發(fā)明的壓力容器被連接到在受控的壓力下供應(yīng)加工所需要的加工流體、借助加工空間中的熱交換器實(shí)施溫度控制、除掉流出的加工副產(chǎn)品用于再循環(huán)或其它適當(dāng)?shù)奶幚?、以及提供?zhǔn)備整合到生產(chǎn)過(guò)程中的必要的計(jì)算機(jī)控制和操作員接口的適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)加工供應(yīng)和控制系統(tǒng)上。壓力容器和相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)是按互鎖和安全特性適合加工條件的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置的。
這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案如同下面描述那樣是作為加工半導(dǎo)體晶片的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分為群集工具組合體配置的。它可適用于在并入或與水平的機(jī)器轉(zhuǎn)移運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)、晶片處理機(jī)器人系統(tǒng)、或任何其它用來(lái)在加壓條件下把準(zhǔn)備加工的制品遞送和裝載到基座的頂部敞口中的傳送系統(tǒng)組合的自動(dòng)化系統(tǒng)中用于其它升高壓力/溫度的加工的其它系統(tǒng)。垂直操作的基座能夠?qū)⒕?、單一的晶片或其它被加工的物體裝入用于加工的壓力容器，然后為了挑選和進(jìn)一步傳送再一次運(yùn)送到外面。用來(lái)操縱基座的舉起和鎖定機(jī)構(gòu)被完全罩住，以便將由舉起和鎖定機(jī)構(gòu)生成的任何微粒狀物質(zhì)和投入運(yùn)動(dòng)的任何碎片與裝載和加工環(huán)境隔離。
參照附圖，有底面裝載口的倒置加工艙室10用螺栓固定到本身也用螺栓固定到下層支撐板2上的前連接板3和后連接板4上。這個(gè)組件用框架1支撐著。安排在這個(gè)組件內(nèi)部的是可垂直移動(dòng)的基座50，一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)，其上端終止于大的圓形平頂即裝載平臺(tái)，該平臺(tái)表面在被用來(lái)關(guān)閉底面裝載口的時(shí)候作為地板對(duì)倒置壓力艙10起作用?；?0相對(duì)于加工艙室10能在上面的關(guān)閉位置和較低的打開位置之間垂直地移動(dòng)。移動(dòng)是借助安裝在框架1上的基座驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和變速箱52轉(zhuǎn)動(dòng)在基座50的底部的提升螺母59中的垂直取向的基座驅(qū)動(dòng)螺桿54引起的。
加工艙室10是機(jī)器加工出來(lái)的而且是為了在其內(nèi)部提供尺寸適合單一晶片的直徑和厚度的最后的晶片腔8而配置的。具體地參照?qǐng)D6，被導(dǎo)流葉片7分開的流動(dòng)通道6促使流入和流出晶片腔8的加工流體在進(jìn)口和出口歧管14和18之間呈均勻分布。進(jìn)口和出口流動(dòng)通道6和晶片腔8的組合構(gòu)成壓力艙內(nèi)部的加工空間。
具體地參照?qǐng)D7，基座50是與兩個(gè)在其垂直的壁面上對(duì)置平臺(tái)一起成形的，在每個(gè)平臺(tái)內(nèi)都機(jī)械加工出垂直的溝槽或凹槽55。橫截面與凹槽55精確地一致而且附著在本身被安裝在支架5上的各自的可調(diào)的導(dǎo)桿支座58上的對(duì)置的青銅基座導(dǎo)桿56在基座50的垂直運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)隨時(shí)為基座提供橫向支撐和準(zhǔn)直。導(dǎo)桿對(duì)滑行界面是被潤(rùn)滑的。
支架5把加工艙室10和下層支撐板2之間的區(qū)域分成上層和下層隔艙，上層隔艙是發(fā)生加工艙室的裝載和卸載的區(qū)域而且為了避免在加工艙室的裝載和卸載期間污染加工過(guò)程將其實(shí)際的清潔度維持在最高水平是至關(guān)重要的。為此目的，波紋管60通過(guò)波紋管法蘭62和64附著到支架5和基座50上，以便將基座和鎖定塊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與上層隔艙隔離。
回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D1、2和5，加工流體進(jìn)口管線12經(jīng)進(jìn)口歧管14被連接到艙室10的前面，以便為加工流體提供進(jìn)入加工空間和晶片腔8的流入路徑。加工流體出口管線16經(jīng)出口歧管18被連接到加工艙室10的后面，以便為加工的副產(chǎn)品提供離開加工空間和晶片腔8流出路徑。流體進(jìn)口和出口管線是連接到用來(lái)在非常高的壓力下受控地供應(yīng)加工流體的適當(dāng)?shù)募庸ち黧w供應(yīng)源上。被圖解說(shuō)明的實(shí)施方案的流體管線12和16是四分之一英寸內(nèi)徑的，但是兩條管線或其中之一可能是更大的或更小的，取決于具體的加工要求和管線體積和控制閥位置對(duì)壓力艙內(nèi)的加工空間的影響。兩個(gè)歧管14和18或其中之一可能被修改，以便將致動(dòng)器與加工控制系統(tǒng)相連接的控制閥并入。
優(yōu)選的實(shí)施方案采用馬達(dá)和橫向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在基座處于關(guān)閉位置的時(shí)候在基座下面以一種形式或另一種形式插入楔形結(jié)構(gòu)。具體地參照?qǐng)D8-10，一對(duì)鎖定塊90借助用于從基座50的底部的對(duì)置側(cè)面往中間閉鎖的鎖定塊螺桿92相互鎖定。鎖定塊螺桿92按允許鎖定塊90壓在嵌入下層支撐板2的變硬的支撐板2A上滑動(dòng)的高度被支撐在附著到下層支撐板2上的螺桿支架中。鎖定塊90是與變硬的底板91一起成形的，后者壓在變硬的支撐板2A上并且在鎖定塊90為運(yùn)動(dòng)而被操作的時(shí)候在該支撐板上滑動(dòng)。如上所述，鎖定塊90是借助螺桿92互鎖的，而且能在沒有基座的垂直運(yùn)動(dòng)的縮回位置和當(dāng)基座升起頂住壓力艙10進(jìn)入關(guān)閉位置的時(shí)候在基座50的底部下面的鎖定位置之間一起移動(dòng)。
變硬的有兩度坡度或楔形角的鋼制鎖定楔的組成部分101和102被分別安裝在鎖定塊90的頂部和基座50的底部，以便作為對(duì)在低速/高扭矩下鎖定塊螺桿馬達(dá)98和變速箱96施加給鎖定塊90的水平的閉合力的響應(yīng)提供力的垂直分量非常高的滑行界面。在楔形組成部分101和102之間的滑行界面具有由鎖定塊90在打開位置和鎖定位置之間的運(yùn)動(dòng)范圍提供的大約三英寸的水平行程。適當(dāng)?shù)幕瑵?rùn)劑可以被應(yīng)用于所有的滑行界面。
就楔形組成部分101和102的兩度坡度的楔角而言由此產(chǎn)生的垂直距離大約為1/8英寸，所以基座50必須在鎖定塊90被驅(qū)動(dòng)之前與艙室10一起借助馬達(dá)和變速箱52在螺桿54上升起到完全閉合的1/8英寸范圍內(nèi)。比較小的坡度可以被用來(lái)獲得比較大的鎖定力，而鎖定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的垂直分量則相應(yīng)地比較小。
附著到安裝在支架5上鄰近基座50的垂直桿上用來(lái)感知基座邊緣的上面的和較低的接近傳感器57和58控制基座50被馬達(dá)和變速箱52驅(qū)動(dòng)的范圍。在感受到基座50即將到達(dá)上限時(shí)，馬達(dá)和變速箱52是停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而鎖定塊90可以被啟動(dòng)，以使基座50與加工艙室10密封。提升螺母59配置在基座50的底部?jī)?nèi)留有一些垂直間隙，以避免鎖定塊90彼此咬合時(shí)使基座驅(qū)動(dòng)螺桿處于拉伸狀態(tài)。
參照?qǐng)D8，用于鎖定塊90的控制機(jī)構(gòu)包括為了監(jiān)視鎖定塊90在其正常的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的位置而配置的LVDT(線性變量位移傳感器)傳感器91。鎖定塊驅(qū)動(dòng)馬達(dá)98是雙速無(wú)電刷的直流電機(jī)。鎖定塊90如同LVDT傳感器91所感知的那樣在高速/低扭矩下被驅(qū)動(dòng)到楔形組成部分101和102恰好差一點(diǎn)咬合的預(yù)定位置。然后，馬達(dá)98被切換到低速/高扭矩并且再一次如同LVDT傳感器91所感知的那樣被驅(qū)動(dòng)到預(yù)定的最終鎖定位置。氣動(dòng)的互鎖閥93在鎖定塊90被完全閉合進(jìn)入鎖定位置的時(shí)候開始工作，從而允許在已被關(guān)閉和鎖定的壓力艙內(nèi)開始加工。
參照?qǐng)D5，嵌入基座50頂部的浮動(dòng)密封件51在基座升起到關(guān)閉位置和鎖定塊90被置于鎖定位置的時(shí)候?yàn)榧庸た臻g提供非常高的壓力密封能力。浮動(dòng)密封在技術(shù)上是已知的，具有適合解決高壓加工艙室的周界密封問(wèn)題的自緊密封特征。
為了在基座被關(guān)閉和鎖定時(shí)提供加工空間的快速溫度控制，在晶片腔8的頂部中安裝了加熱臺(tái)板20，而且類似的加熱臺(tái)板80并入基座50。在臺(tái)板80上的晶片槽9是為接受自動(dòng)化加工交付的晶片、在艙室為了加工而被關(guān)閉的時(shí)候舉起晶片并且將它保持在兩個(gè)臺(tái)板之間、以及在加工周期結(jié)束和基座下降的時(shí)候把經(jīng)過(guò)加工的晶片提交給自動(dòng)化的撿拾器準(zhǔn)備的。為了溫度控制和依照預(yù)期的程序循環(huán)，與臺(tái)板20和80之間必要的熱交換是借助加熱/冷卻流體通過(guò)各自與適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂葡到y(tǒng)相連接的管線組合22和82的循環(huán)完成的。加工艙室的熱電偶30安裝在出口歧管18上，是為了感知艙室10的加工空間內(nèi)部的溫度而配置的，并且連接到加工控制系統(tǒng)上。
如同對(duì)熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將顯而易見的那樣，在本發(fā)明的范圍內(nèi)有許多有用的實(shí)施方案。例如，基座可以借助安裝在下層支撐板上這樣偏轉(zhuǎn)使其在內(nèi)部延伸的楔形鎖舌與一組從基座柱狀體周圍向外延伸的等間隔的楔形鎖舌滑動(dòng)地接合的旋轉(zhuǎn)-啟動(dòng)的鎖舌環(huán)代替優(yōu)選實(shí)施方案的線性滑移鎖定塊的機(jī)構(gòu)鎖定在關(guān)閉位置。環(huán)和基座的楔形鎖舌有類似于優(yōu)選實(shí)施方案的楔形鎖定塊組成部分的傾斜的或略微傾斜的界面。旋轉(zhuǎn)-鎖定機(jī)構(gòu)以與優(yōu)選實(shí)施方案相同的方式借助支架和波紋管配置與裝載和卸載隔艙隔絕。
作為另一個(gè)例子，基座可能有其它的各種不同的橫截面，包括正方形、槽形或工字梁?；赡苁强招牡幕蛘咴谛疽厣嫌袆傂缘膫?cè)緣，在這種情況下為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施方案的波紋管的隔離功能，側(cè)緣可以與有法蘭密封到支架上的膜片狀的柔韌的卷壁結(jié)構(gòu)一起成形。另一個(gè)實(shí)施方案可以有可垂直操作的活塞膜片(在本文中被更精確地描述為基座側(cè)緣膜片)把基座的頂部密封到支架上，以便以同樣的方式屏蔽或隔離橫向支撐和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。支架實(shí)施方案延伸到在壓力艙的艙口即底面口周圍的一部分或全部殼體，有門或開口允許傳送機(jī)械在兩個(gè)加工周期之間從敞開的基座頂部上插入和取出被加工的制品或晶片，在殼體底部有中心孔允許基座穿過(guò)它操作，而基座側(cè)緣膜片被密封到中心孔的邊緣上，以便將裝載和卸載環(huán)境全部包容在殼體之內(nèi)。
用于基座的橫向支撐結(jié)構(gòu)只要它為垂直移動(dòng)的基座結(jié)構(gòu)提供連續(xù)的橫向支撐就可以有各種不同的配置。導(dǎo)桿、溝槽和直線軸承只要它們被防護(hù)罩隔絕不與垂直的驅(qū)動(dòng)和鎖定機(jī)構(gòu)一起暴露在敞口壓力艙的裝載環(huán)境中就都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
作為第三個(gè)例子，優(yōu)選實(shí)施方案的連接板框架結(jié)構(gòu)可以是為了在基座下降和壓力容器打開以適應(yīng)水平的晶片機(jī)器轉(zhuǎn)移運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)或機(jī)器人從相對(duì)的側(cè)面放置和取出晶片時(shí)雙向或機(jī)器轉(zhuǎn)移接近裝載平臺(tái)和晶片插槽而配置的。另外，特別適合壓力比較高的系統(tǒng)，連接板和螺栓系統(tǒng)能夠用大型閉合軛結(jié)構(gòu)來(lái)代替，而本發(fā)明的倒置壓力艙和基座和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)都安排在該閉合之內(nèi)，以致軛提供維持基座和壓力艙之間的閉合壓力的結(jié)構(gòu)連接。
作為第四個(gè)例子，為了在延長(zhǎng)的生產(chǎn)周期期間在壓力容器計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的幫助下將基座和壓力容器之間的閉合力維持在可接受的范圍內(nèi)，諸如基座的反壓力、鎖定塊馬達(dá)的扭矩和鎖定塊的閉合壓力之類的數(shù)據(jù)可以用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞑粩嗟貙?duì)趨勢(shì)信息進(jìn)行監(jiān)視，然后可以用這些趨勢(shì)信息對(duì)啟動(dòng)、停止和用于鎖定塊的運(yùn)動(dòng)和基座高度的齒輪移動(dòng)位置進(jìn)行飛擊式調(diào)整。作為補(bǔ)充的例子，基座的提升機(jī)構(gòu)可以是健壯到足以將基座重量提升到預(yù)先鎖定的閉合高度并且其設(shè)計(jì)允許鎖定動(dòng)作有額外的小幅度的垂直運(yùn)動(dòng)的液壓機(jī)構(gòu)、螺紋螺桿機(jī)構(gòu)或任何其它的提升方式或延伸機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的目的和優(yōu)勢(shì)可以借助在權(quán)利要求書中具體指出的手段和組合被進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)和獲得。因此，附圖和描述實(shí)際上被認(rèn)作是說(shuō)明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)在升高的壓力和溫度下實(shí)施自動(dòng)化工業(yè)加工的帶防護(hù)罩機(jī)構(gòu)的倒置壓力容器系統(tǒng)，其中包括有底面裝載口的壓力艙；直接安排在所述的壓力艙下面用來(lái)打開和關(guān)閉所述的裝載口的垂直移動(dòng)的基座，所述基座的頂部當(dāng)所述基座上升到關(guān)閉位置的時(shí)候作為所述壓力艙的地板，當(dāng)所述基座下降到打開位置的時(shí)候作為裝載平臺(tái)；用來(lái)在所述的打開位置和所述的關(guān)閉位置之間移動(dòng)所述的基座的裝置；用來(lái)鎖定所述的基座使之與所述的壓力容器成密封關(guān)系以便定義當(dāng)所述的基座處于所述的關(guān)閉位置之時(shí)在其中實(shí)施加工的加工空間的裝置；用來(lái)保護(hù)所述的移動(dòng)裝置和所述的鎖定裝置使之免于暴露在所述基座的所述頂部和所述壓力艙之中的裝置；當(dāng)所述的壓力艙處于關(guān)閉和密封狀態(tài)的時(shí)候用來(lái)控制其內(nèi)部的壓力的裝置；以及當(dāng)所述的壓力艙處于關(guān)閉和密封狀態(tài)的時(shí)候用來(lái)控制其內(nèi)部的溫度的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的用來(lái)控制壓力的裝置包括與所述的加工空間連通的進(jìn)口歧管和出口歧管，所述的歧管可連接到用來(lái)在受控的壓力下把加工流體遞送到所述的加工空間和清除來(lái)自那里的副產(chǎn)品的加工流體控制源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的用來(lái)控制溫度的裝置包括在所述的加工空間的頂部中可用流體管線連接到外部的流體溫度控制系統(tǒng)上的熱交換臺(tái)板、同樣可用流體管線連接到所述的外部的流體溫度控制系統(tǒng)的合并到所述的基座上的熱交換臺(tái)板、以及為了感知所述的加工空間中的溫度而配置的而且可與所述的外部的流體溫度控制系統(tǒng)建立通信連接的熱電偶傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的加工空間包括中心腔體、把所述的進(jìn)口歧管連接到所述的腔體上的分叉式流入通道、以及把所述的腔體連接到所述的出口歧管上的匯聚式流出通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的移動(dòng)裝置包括位于所述的基座下面并且與它連接的馬達(dá)和垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及用來(lái)為所述的基座提供橫向支撐的裝置，所述的鎖定裝置包括用來(lái)在所述的關(guān)閉位置把至少一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)插在所述的基座下面的馬達(dá)和橫向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的楔形結(jié)構(gòu)包括一對(duì)可滑移地安裝在下層支撐板上的對(duì)置的互鎖的鎖定塊，所述的鎖定塊可以一起在避開所述基座的移動(dòng)范圍的被隔開的未鎖定位置和在所述的基座下面相鄰的鎖定位置之間橫向移動(dòng)，所述的鎖定塊的頂部表面可以以某個(gè)楔形角與所述基座的底部滑移地接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的楔形結(jié)構(gòu)包括安裝在下層支撐板上的旋轉(zhuǎn)-啟動(dòng)(rotate-to-actuate)的鎖舌環(huán)有被等間隔地隔開的在內(nèi)部延伸的楔形鎖舌，所述的鎖舌環(huán)是可偏轉(zhuǎn)的，以致與所述的在內(nèi)部延伸的鎖舌以所述的楔形角在被等間隔地隔開的一組從所述基座的底部向外延伸的鎖舌下面滑動(dòng)地接合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的倒置壓力容器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在垂直方向上位于所述基座的所述頂部下面、所述的移動(dòng)裝置和所述的鎖定裝置上面的水平支架結(jié)構(gòu)，所述的支架有所述的基座穿過(guò)它操作的中心孔，所述的用來(lái)提供橫向支撐的裝置附著到它上面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的防護(hù)裝置包括可垂直伸縮的波紋管，其上端通過(guò)波紋管上端的法蘭附著在所述基座的所述頂部周圍，其下端通過(guò)波紋管下端的法蘭附著到所述的支架上，以致環(huán)繞著所述的基座和所述的用來(lái)提供橫向支撐的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的防護(hù)裝置包括為了把所述的基座的所述的頂部密封到所述的支架上而配置的可垂直操作的活塞膜片。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的用來(lái)提供橫向支撐的裝置包括在所述基座的對(duì)置側(cè)面上的兩個(gè)有垂直的導(dǎo)槽配置在其中的平臺(tái)，所述的導(dǎo)槽與安裝在附著于所述的支架上的導(dǎo)桿支座中的保持精密地一致的靜止的導(dǎo)桿接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的防護(hù)裝置包括圍繞著所述的下面的口的殼體，所述的殼體與用來(lái)插入和取出加工制品的傳送機(jī)構(gòu)連通，所述的殼體有供所述的基座穿過(guò)它操作的下面的中心孔；以及基座側(cè)緣膜片，其中心部分是圍繞著所述的基座的所述的頂部密封的，其法蘭被密封到所述的中心孔的邊緣上。
13.一種用來(lái)在升高的壓力和溫度下實(shí)施自動(dòng)化工業(yè)加工的帶防護(hù)罩機(jī)構(gòu)的倒置壓力容器系統(tǒng)，其中包括有底面裝載口的壓力艙；直接安排在所述的壓力艙下面用來(lái)打開和關(guān)閉所述的裝載口的可垂直移動(dòng)的基座，所述的基座的頂部在所述的基座升起到關(guān)閉位置的時(shí)候作為所述的壓力艙的地板，在所述的基座下降到打開位置的時(shí)候作為裝載平臺(tái)；在垂直方向上位于所述基座的所述頂部的下面并且有供所述的基座穿過(guò)它操作的中心孔的水平支架結(jié)構(gòu)；位于所述的支架下面與所述的基座連接的馬達(dá)和垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；用來(lái)為所述的基座提供橫向支撐的裝置，所述的裝置包括在所述基座的對(duì)置側(cè)面上的有垂直的導(dǎo)槽配置在其中的兩個(gè)平臺(tái)，所述的導(dǎo)槽與安裝在附著到所述的支架上的導(dǎo)桿支座中的精確地一致的靜止的導(dǎo)桿接合；在所述的支架下面由馬達(dá)和橫向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成用來(lái)把至少一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)在所述的基座處于所述的關(guān)閉位置的時(shí)候插在它的下面以便定義一個(gè)在其范圍內(nèi)實(shí)施所述的加工的密封的加工空間的鎖定機(jī)構(gòu)；垂直伸縮的波紋管，其上端通過(guò)波紋管上端的法蘭附著在所述的基座的所述的頂部周圍，其下端通過(guò)波紋管下端的法蘭附著到所述的支架上，以致環(huán)繞著所述的基座和所述的用來(lái)提供橫向支撐的裝置；與所述的加工空間連通的進(jìn)口歧管和出口歧管，所述的歧管可連接到用來(lái)在受控的壓力下把加工流體遞送到所述的加工空間并且清除來(lái)自那里的副產(chǎn)品的加工流體控制源上；在所述的加工空間的頂部中可通過(guò)流體管線連接到外部的流體溫度控制系統(tǒng)上的熱交換臺(tái)板；合并到所述的基座上同樣可通過(guò)流體管線連接到所述的外部的流體溫度控制系統(tǒng)上的熱交換；為感知所述的加工空間中的溫度而配置的可與所述的外部的流體溫度控制系統(tǒng)建立通信連接的電偶傳感器，所述的加工空間進(jìn)一步包括中心腔體、把所述的進(jìn)口歧管連接到所述的腔體上的分叉式流入通道、和把所述的腔體連接到所述的出口歧管上的匯聚式流出通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的楔形結(jié)構(gòu)包括一對(duì)可滑移地安裝在下層支撐板上的對(duì)置的和互鎖的鎖定塊，所述的鎖定塊在避開所述基座的移動(dòng)范圍的被隔開的非鎖定位置和在所述的基座下面相鄰的鎖定位置之間一起橫向移動(dòng)，所述的鎖定塊的頂部表面可以某個(gè)楔形角與所述基座的底部滑移地接合。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的加工包括半導(dǎo)體晶片的超臨界流體加工。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的倒置壓力容器系統(tǒng)，所述的超臨界流體包括二氧化碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的倒置壓力容器系統(tǒng)，其被合并到用來(lái)加工半導(dǎo)體晶片的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中。
全文摘要
用來(lái)實(shí)施需要升高的壓力和溫度的自動(dòng)化工業(yè)加工的倒置壓力容器(10)系統(tǒng)有用來(lái)打開和關(guān)閉底面裝載口的垂直移動(dòng)的基座(50)，其中基座驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(52)和鎖定機(jī)構(gòu)(90)位于基座(80)頂部的下面并且與打開的艙室(10)隔離。艙室(10)可連接到壓力控制和加工流體供應(yīng)系統(tǒng)(30)上，并且有接到用于溫度控制的外部來(lái)源上的熱交換器。加工流體是通過(guò)分叉式流入和匯聚式流出加工流體通道(6、7)橫跨中心加工腔(8)分布的。
文檔編號(hào)H01L21/677GK1446127SQ01813784
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2001年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月4日
發(fā)明者羅伯特·法默爾, 黑科·莫瑞特茲, 喬納森·托伯特, 莫漢·查安德瑞, 詹姆斯·特塞奧尼斯 申請(qǐng)人:S·C·流體公司