專(zhuān)利名稱(chēng)：具有門(mén)閉鎖和襯底夾緊機(jī)構(gòu)的襯底托架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及襯底加工，且更特別地涉及襯底托架以及將它們與加工工具連接的裝置和方法。
相關(guān)申請(qǐng)參照本申請(qǐng)與下列受讓人相同、共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)有關(guān)，其中每個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容合并于此以供參考2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407451號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“System For Transporting Wafer Carriers”(律師編號(hào)6900/L)；2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407339號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Method and Apparatus for Using Wafer Carrier Movement to ActuateWafer Carrier Door Openin/Closing”(律師編號(hào)6976/L)；2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407474號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Method and Apparatus for Unloading Wafer Carrier from WaferCarrier Transport Systems”(律師編號(hào)7024/L)；2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407336號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Method and Apparatus for Supplying Wafers to a Processing Tool”(律師編號(hào)7096/L)；2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407452號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“End Effector Having Mechanism For Reorienting A Wafer CarrierBetween Vertical And Horizontal Orientations”(律師編號(hào)7097/L)；2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407337號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Wafer Loading Station with Docking Grippers at Docking Station”(律師編號(hào)7099/L)；2003年1月27日提交的美國(guó)第60/407087號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Method and Apparatus for Transporting Wafer Carriers”(律師編號(hào)7163/L)；2002年8月31日提交的美國(guó)第60/407463號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Wafer Carrier Handler That Unloads Wafer Carriers Directly From aMoving Conveyor”(律師編號(hào)7676/L 1)；2003年1月27日提交的美國(guó)第60/443004號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Wafer Carrier Handler That Unloads Wafer Carriers Directly From aMoving Conveyor”(律師編號(hào)7676/L2)；2003年1月27日提交的美國(guó)第60/443153號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Overhead Transfer Flange and Support for Suspending Wafer Carrier”(律師編號(hào)8092/L)；2003年1月27日提交的美國(guó)第60/443001號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“System and Methods For Transferring Wafer Carriers BetweenProcessing Tools”(律師編號(hào)8201/L)；及2003年1月27日提交的美國(guó)第60/443115號(hào)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)，其名稱(chēng)為“Apparatus and Method for Storing and Loading Wafer Carriers”(律師編號(hào)8202/L)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件是形成于襯底上的，這些襯底例如有硅襯底、玻璃板等等，通常被稱(chēng)為晶片，用于計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器等。這些器件是經(jīng)由一系列制造步驟，如薄膜沉積、氧化、蝕刻、拋光及熱加工和光刻加工而形成的。雖然經(jīng)常會(huì)在一個(gè)加工裝置上完成多個(gè)制造步驟，但典型的是，至少對(duì)于器件制造所需的某些制造步驟來(lái)說(shuō)，襯底必須傳輸于不同的加工工具之間。
襯底一般儲(chǔ)藏在托架中以備在加工工具和其它地點(diǎn)之間輸送。在許多情況下，襯底托架將其內(nèi)所包含的一個(gè)或多個(gè)襯底完全封裝起來(lái)，使之處于固定體積的氣體或其它氣體中，以減少襯底受特定污染的危險(xiǎn)。一傳統(tǒng)的襯底托架通常有一個(gè)門(mén)，當(dāng)襯底托架與加工工具接口時(shí)，這個(gè)門(mén)必須被開(kāi)啟和/或除去，從而允許將襯底從該襯底托架中抽出。
期望的是，為襯底托架提供一種閉鎖機(jī)構(gòu)，以確保該托架的門(mén)在需要關(guān)閉時(shí)(例如在輸送中)保持在關(guān)閉狀態(tài)。同樣期望的是，在襯底托架中設(shè)置一種夾緊機(jī)構(gòu)，以確保當(dāng)襯底在被輸送到加工工具或從加工工具被運(yùn)走時(shí)，各襯底在托架外殼內(nèi)保持固定。上述閉鎖和夾緊結(jié)構(gòu)典型地需要許多驅(qū)動(dòng)裝置和使用特別設(shè)計(jì)的鍵，這增加了襯底托架的成本和復(fù)雜性。更簡(jiǎn)單、更有成本效率的襯底托架將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)方面，是提供了一種自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，包括(1)一平臺(tái)，用于支撐襯底托架；(2)一開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)，用于在襯底托架由上述平臺(tái)支撐時(shí)開(kāi)啟襯底托架的門(mén)；以及(3)一管道，該管道適于從清潔室的壁上的開(kāi)口延伸到平臺(tái)且至少部分地圍繞該平臺(tái)，上述管道還適于將來(lái)自清潔室壁的氣流導(dǎo)向平臺(tái)并導(dǎo)出管道。
本發(fā)明的第二個(gè)方面，是提供了一種將襯底裝載進(jìn)加工工具的方法。該方法包括以下步驟(1)將襯底托架裝到位于清潔室壁附近的平臺(tái)上，清潔室壁將平臺(tái)與加工工具分隔開(kāi)；(2)至少部分地用管道來(lái)圍繞襯底托架，該管道從清潔室壁上的開(kāi)口延伸到平臺(tái)；(3)當(dāng)襯底托架為平臺(tái)所支撐時(shí)，開(kāi)啟襯底托架的門(mén)；且(4)將氣流從清潔室壁導(dǎo)向平臺(tái)并導(dǎo)出管道。
本發(fā)明的第三個(gè)方面，是提供了一種用來(lái)解鎖襯底托架的裝置。該裝置包括(1)一襯底輸送單元，包括用于支撐襯底托架的支撐結(jié)構(gòu)；及(2)一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是相對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)而被定位的。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于與被支撐結(jié)構(gòu)所支撐的襯底托架的閉鎖機(jī)構(gòu)相互作用，以便用襯底托架的移動(dòng)來(lái)啟動(dòng)襯底托架的解鎖。
本發(fā)明的第四個(gè)方面，是提供了一種用以解除襯底托架的襯底夾緊機(jī)構(gòu)的裝置。該裝置包括(1)一襯底輸送單元，包括用于支撐襯底托架的支撐結(jié)構(gòu)；及(2)一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是相對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)而被定位的。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于與被支撐結(jié)構(gòu)所固定的襯底托架的襯底夾緊機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以便用襯底托架的移動(dòng)來(lái)啟動(dòng)襯底夾緊機(jī)構(gòu)的放松。
本發(fā)明的第五個(gè)方面，是提供了一種通過(guò)使用本發(fā)明的第一和第二個(gè)方面的特征，用來(lái)解鎖襯底托架、及用來(lái)放松該襯底托架的襯底夾緊機(jī)構(gòu)的裝置。本發(fā)明還提供了許多其它方面，以及用來(lái)實(shí)現(xiàn)這些方面的系統(tǒng)和方法。
本說(shuō)明書(shū)及所附權(quán)利要求中所使用的術(shù)語(yǔ)“閉鎖機(jī)構(gòu)”應(yīng)理解為指的是一種對(duì)襯底托架的門(mén)施加力、以使門(mén)保持在閉合位置的機(jī)構(gòu)。“閉鎖”指的是將襯底托架的門(mén)保持在閉合位置。“解鎖”指的是允許襯底托架的門(mén)開(kāi)啟(無(wú)論門(mén)是否實(shí)際上開(kāi)啟)。
借助于本發(fā)明的裝置和方法，襯底托架的門(mén)可以被可靠地閉合，盡管重力或其它外力可能會(huì)趨向于將門(mén)開(kāi)啟。同樣根據(jù)本發(fā)明，包括于襯底托架中的襯底夾緊機(jī)構(gòu)可以確保在襯底托架的輸送過(guò)程中，襯底被保持在襯底托架內(nèi)的一個(gè)穩(wěn)定位置。這可以防止襯底與襯底托架的內(nèi)部之間意外接觸，因而減小了襯底受特定污染或損害的可能性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，與許多傳統(tǒng)襯底托架所采用的相比，這些特征配備有較少的驅(qū)動(dòng)裝置或較少使用特殊設(shè)計(jì)的鍵。
本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的詳細(xì)描述、所附權(quán)利要求和附圖中更充分表現(xiàn)出來(lái)。


圖1為一個(gè)示意性側(cè)面立視圖，展示了依據(jù)本發(fā)明提供的襯底輸送單元；圖2A和2B為依據(jù)本發(fā)明提供的襯底托架的立體圖，分別展示了處于閉合狀態(tài)和開(kāi)啟狀態(tài)的本發(fā)明的襯底托架；圖2C為圖2B中的襯底托架的側(cè)視圖；圖3為一個(gè)放大的局部側(cè)視圖，展示了當(dāng)本發(fā)明襯底托架處于閉合和閉鎖狀態(tài)時(shí)，圖2A～圖2B中的本發(fā)明的襯底托架的一些零件；圖4A為依據(jù)本發(fā)明提供的作為圖1中襯底輸送單元一部分的襯底開(kāi)啟機(jī)構(gòu)的立體圖；圖4B為一個(gè)放大立體圖，展示了圖4A視圖的一部分；圖4C為具有位于圖2A～圖2C中的襯底托架的圖4A的托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)的正面俯視圖；圖5A為一個(gè)示意性立體圖，展示了依據(jù)本發(fā)明提供的一種夾緊機(jī)構(gòu)，而該夾緊機(jī)構(gòu)是包括在圖2A～圖2B所示的襯底托架中的；圖5B為一個(gè)放大的示意性立體圖，展示了圖5A視圖的一部分；
圖5C為圖2A～圖2B所示的襯底托架的實(shí)施例的立體圖，其中去掉了襯底托架的蓋子，且各夾緊部件正夾緊一襯底；圖5D為一個(gè)放大的立體圖，展示了圖5C的一部分的細(xì)節(jié)；圖6A為一個(gè)局部側(cè)視圖，展示了圖5A和5B中夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊部件，其正與襯底夾緊接觸；圖6B為圖5C所示襯底托架的橫截面圖，其中使用了另一種可選擇的夾緊部件結(jié)構(gòu)；圖6C為一個(gè)放大的立體圖，展示了圖6B的一部分的細(xì)節(jié)；圖7A和圖7B分別為類(lèi)似于圖5A和5B的視圖，展示了處于放松狀態(tài)的本發(fā)明的襯底夾緊機(jī)構(gòu)；圖7C為類(lèi)似于圖6B的橫截面圖，不過(guò)所示夾緊部件已縮回；圖7D為一個(gè)放大立體圖，展示了圖7C的一部分的細(xì)節(jié)；圖7E為襯底托架的一個(gè)實(shí)施例的立體圖，其中襯底托架的蓋子被除去且?jiàn)A緊部件從襯底縮回；圖8為襯底裝載站的另一種可選擇的實(shí)施例的立體圖，該襯底裝載站包括可用于本發(fā)明的襯底托架裝卸裝置。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，襯底托架的門(mén)閉鎖機(jī)構(gòu)是通過(guò)該閉鎖機(jī)構(gòu)與一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相互作用而被自動(dòng)解鎖的，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于襯底輸送單元中(該襯底輸送單元舉例來(lái)說(shuō)是例如在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中可能用到的加工工具的襯底輸送單元)。同一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以放松襯底夾緊機(jī)構(gòu)，該襯底夾緊機(jī)構(gòu)可以是襯底托架的一部分(舉例來(lái)說(shuō)，在運(yùn)輸時(shí)固定由襯底托架所儲(chǔ)存的襯底的襯底夾緊機(jī)構(gòu))。
圖1為一個(gè)示意性的側(cè)面主視圖，其展示了一個(gè)加工工具及一相關(guān)的工廠接口，包括根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的襯底輸送單元。在圖1中，參考編號(hào)100表示一個(gè)加工工具的示意性標(biāo)記。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，加工工具100可包括一個(gè)和多個(gè)負(fù)載閂鎖、一個(gè)或多個(gè)傳送室、和/或與上述一個(gè)或多個(gè)傳送室相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)加工室。這些部件均未被單獨(dú)示出?？梢岳斫獾氖牵诩庸な抑?，可以對(duì)在被裝載到加工工具100中的襯底應(yīng)用一種或多種半導(dǎo)體器件制造工藝。
工廠接口(FI)102被連接到加工工具100，以在加工工具100與一個(gè)或多個(gè)包含將被裝載到加工工具100中的襯底的襯底托架之間提供一個(gè)接口。工廠接口102包括清潔室壁103，清潔室壁103使得工廠接口102的內(nèi)部與清潔室環(huán)境105相隔離。工廠接口102包括入口104，一個(gè)或多個(gè)襯底可通過(guò)該入口被輸送到工廠接口102中?？梢允褂靡粋€(gè)以上的入口104?？蛇x擇的的門(mén)106能夠選擇性地關(guān)閉工廠接口102的入口104。(在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖1中所示的門(mén)106可以省去，且工廠接口102可以具有正內(nèi)壓，從而使恒定氣流通過(guò)入口104流出工廠接口102。因此，工廠接口102的正內(nèi)壓便起到阻止微粒/污染物進(jìn)入工廠接口102的作用。)例如，借助于穿過(guò)工廠接口(例如從工廠接口的頂部到工廠接口的底部)的過(guò)濾氣流，和使用高效微粒空氣過(guò)濾器(HEPA)、超低滲透空氣過(guò)濾器(ULPA)或本技術(shù)領(lǐng)域中已知的清潔室等級(jí)的類(lèi)似過(guò)濾器，可在工廠接口102內(nèi)保持正的靜壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可利用在工廠接口102的內(nèi)部和外部之間的0.005～0.2英寸的水壓差(例如使用再循環(huán)的經(jīng)過(guò)過(guò)濾的環(huán)境空氣)。
根據(jù)本發(fā)明，在工廠接口102外部(例如在門(mén)106的外側(cè)和入口104處)設(shè)置襯底輸送單元108。襯底輸送單元108包括襯底托架支撐結(jié)構(gòu)，如支撐平臺(tái)110，本發(fā)明襯底托架112(在稍后描述)可被支撐在其上。
與支撐平臺(tái)110相關(guān)聯(lián)的是托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114，例如電動(dòng)平臺(tái)或氣壓缸，其適于將襯底托架112移向工廠接口102的入口104或?qū)⒁r底托架112從工廠接口102的入口104移走。應(yīng)理解的是，襯底托架也可以通過(guò)夾住襯底托架的夾持器(未示出)來(lái)支撐，例如通過(guò)襯底托架上方的傳送法蘭(未示出)來(lái)吊起襯底托架。夾持器或支撐平臺(tái)110可包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件(例如運(yùn)動(dòng)銷(xiāo)(kinematic pin)、固定件或類(lèi)似部件)，以幫助襯底托架定位。
在圖1中，參考編號(hào)116示意性地代表襯底托架112的門(mén)或可開(kāi)啟部分。在圖1中沒(méi)有單獨(dú)示出包含于襯底輸送單元108中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(在稍后描述)，和設(shè)置在襯底托架112上的閉鎖機(jī)構(gòu)(在稍后描述)。依照本發(fā)明的至少一項(xiàng)實(shí)施例，襯底托架112的運(yùn)動(dòng)引起襯底輸送單元108的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與襯底托架112的閉鎖機(jī)構(gòu)相互作用，從而解鎖襯底托架112的可開(kāi)啟部分116。襯底輸送單元108的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與襯底托架112的閉鎖機(jī)構(gòu)之間的相互作用也可以用來(lái)放松襯底托架112的襯底夾緊機(jī)構(gòu)(圖1中未示)。襯底輸送單元108的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、及襯底托架112的閉鎖機(jī)構(gòu)和襯底夾緊機(jī)構(gòu)將在參照?qǐng)D2A～圖7E進(jìn)行進(jìn)一步描述。
工廠接口102也可以包括襯底搬運(yùn)機(jī)械手，該機(jī)械手未示于圖中，而其適于在襯底托架112和加工工具100之間傳送襯底。
在圖1所示實(shí)施例中，控制器118連接到工廠接口102的門(mén)106和托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114上以控制其操作。
參考編號(hào)120代表一個(gè)或多個(gè)襯底托架存放架(用來(lái)存放一個(gè)或多個(gè)襯底托架)，它們可與襯底輸送單元108相結(jié)合來(lái)進(jìn)行安裝。例如，這一個(gè)或多個(gè)襯底托架存放架120可被放置在如圖所示的襯底輸送單元108的上方。
圖2A為圖1所示本發(fā)明的襯底托架112處于閉合狀態(tài)下的立體圖，而圖2B為與圖2A相似的視圖，展示了處于開(kāi)啟狀態(tài)下的本發(fā)明的襯底托架112。本發(fā)明的襯底托架112包括可容納襯底202(圖2B)的托架外殼200。托架外殼200包括可開(kāi)啟部分204，可開(kāi)啟部分204則包括以樞軸方式安裝在托架外殼200上的門(mén)206。門(mén)206在圖2A所示閉合位置和圖2B所示開(kāi)啟位置之間借助樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
依據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的襯底托架112包括閉鎖機(jī)構(gòu)208。在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的閉鎖機(jī)構(gòu)208可包括一長(zhǎng)管狀的附件210，其被沿托架外殼200的側(cè)壁214布置，最好是沿外壁的底邊212(雖然也可用于其它位置)布置。例如，附件210可以具有方形或矩形的橫截面。也可采用其它形狀。例如，附件210可與托架外殼200一體形成或獨(dú)立于托架外殼200之外。
如圖2C中的側(cè)視圖所示，托架外殼200的可開(kāi)啟部分204可具有一帶傾斜角(例如45°或某個(gè)其它合適角度)的表面216，而且門(mén)206可具有一帶可夸獎(jiǎng)的(complimentary)傾斜角的表面218，因此當(dāng)門(mén)206閉合時(shí)，門(mén)便關(guān)閉而不會(huì)有相對(duì)于托架外殼的可開(kāi)啟部分204的摩擦運(yùn)動(dòng)。因此，可減小門(mén)206關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生微粒的可能性?？稍趲A斜角的表面216、218中的一個(gè)或兩個(gè)表面上覆蓋一種彈性材料，如硅樹(shù)脂，以起到兩者間的密封作用。
圖3為本發(fā)明的襯底托架112的部分側(cè)面主視圖，展示了本發(fā)明的閉鎖機(jī)構(gòu)208的示例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。閉鎖機(jī)構(gòu)208的閉鎖作用是通過(guò)從門(mén)206的右側(cè)301(圖2B)向外伸出的一鍵形物300與可在附件210中滑動(dòng)的一閉鎖部件302之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在所示實(shí)例中，鍵形物300被設(shè)置于門(mén)206的底邊304(圖3)之上。閉鎖部件302具有從附件210的出口308伸出的外端306。閉鎖部件302包括一指形件310，該指形件從閉鎖部件302的外端306向外伸出。因?yàn)樵O(shè)置了指形件310，所以當(dāng)閉鎖機(jī)構(gòu)208處于其閉鎖狀態(tài)時(shí)，如圖3及較后的描述所示，門(mén)206即被閉合(圖2A和3)且閉鎖部件302的指形件310位于鍵形物300的下方。在此位置，指形件310阻止鍵形物300(從而阻止門(mén)206)繞樞軸點(diǎn)P相對(duì)于托架外殼200旋轉(zhuǎn)(例如通過(guò)作用在鍵形物300上的向上的力來(lái)使門(mén)206保持在關(guān)閉位置)。特別是，指形件310的一部分310a接觸鍵形物300的部分300a，如圖3所示。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，鍵形物300的部分300a和/或指形件310的部分310a相對(duì)于水平面傾斜(例如傾角約10～15°，不過(guò)也可采用其它角度或無(wú)角度)。使得指形件310的部分310a傾斜提供了一個(gè)垂直分力，這個(gè)垂直分力可以幫助于封閉襯底托架112。使得鍵形物300的部分300a傾斜，便可通過(guò)在鍵形物300和指形件310的表面上更均勻地分布摩擦接觸來(lái)減小微粒的生成、和/或鍵形物300和/或指形件310的磨損。也可在鍵形物300和/或指形件310上添加低摩擦涂料或低摩擦接觸面(未示出)，以在襯底托架112的開(kāi)啟和/或閉合過(guò)程中減小在鍵形物300和指形件310之間的相互摩擦。此類(lèi)低摩擦涂料/接觸表面的實(shí)例包括聚四氟乙烯(PTFE)或特氟綸(Teflon)、聚四氟乙烯類(lèi)材料、其它低摩擦和/或低微粒生成材料等。
閉鎖機(jī)構(gòu)208也包括一偏置機(jī)構(gòu)如彈簧312。彈簧312被固定在附件210的內(nèi)端313(例如附件210的出口308的對(duì)面端)。彈簧312推動(dòng)閉鎖部件302的內(nèi)端314，使閉鎖部件302向外(在箭頭316所指方向上)朝向門(mén)206的鍵形物300(例如朝向圖3中所示的閉鎖位置)而偏置?？墒褂闷渌?lèi)似的合適的偏置機(jī)構(gòu)。
在閉鎖部件302的外端306上、指形件310從外端306伸出的位置處，形成一臺(tái)階318。當(dāng)閉鎖機(jī)構(gòu)208處于圖3中所示的閉鎖位置時(shí)，閉鎖部件302的臺(tái)階318抵靠到鍵形物300的側(cè)面320上，從而限制閉鎖部件302的向外移動(dòng)。
再參考圖2A和圖2B，雖然在附圖中僅僅展示出了一個(gè)與托架外殼200的側(cè)壁214相關(guān)的閉鎖機(jī)構(gòu)208，但是也設(shè)想了可設(shè)置與托架外殼200的對(duì)面?zhèn)缺谙嚓P(guān)的第二個(gè)閉鎖機(jī)構(gòu)，用以閉鎖門(mén)206的左側(cè)322(圖2B)。
圖4A為依據(jù)本發(fā)明配置的托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的一個(gè)示例性實(shí)施例的立體圖。在此示意性實(shí)施例中，托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400可被設(shè)置于工廠接口102的入口104的附近或者甚至是在入口104之中。通常，托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400可被用在需要有襯底托架112中的襯底202的出入口的任一位置上。
參考圖4A，所展示的托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400是從工廠接口102(圖1)的內(nèi)部，通過(guò)入口104向襯底輸送單元108方向看去的樣子。圖4B為一個(gè)放大的立體圖，展示了襯底開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的一部分401(圖4A)的細(xì)節(jié)。如圖4A、4B中所示，托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的形狀大體與襯底托架112的輪廓相配，且如下面所進(jìn)一步描述及展示的，托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400通常舉例來(lái)說(shuō)借助于矩形管道402，為襯底托架112周?chē)臐崈魵饬魈峁┮粋€(gè)小間隙。也可使用其它構(gòu)造。例如，托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400可包括兩個(gè)側(cè)面的部件，它們具有在入口104附近連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(如下面所描述的)。
參考圖4B，在管道402的側(cè)壁406上形成一凸輪槽404。如先前所結(jié)合的2002年8月31日提交、名稱(chēng)為“Method and Apparatus forUsing Wafer Carrier Movement to Actuate Wafer Carrier DoorOpenin/Closing”(律師編號(hào)6976)的美國(guó)第60/407339號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)中所作的更充分的描述，襯底托架112的門(mén)206可配備一凸輪從動(dòng)件408(圖2A、2C及圖3)，該凸輪從動(dòng)件與托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的凸輪槽404相協(xié)作，以將門(mén)206導(dǎo)向圖2B和2C中所示的開(kāi)啟位置。
如以上援引的共同待決專(zhuān)利申請(qǐng)所述，借助于使襯底托架112相對(duì)于入口104對(duì)接移動(dòng)，便可產(chǎn)生門(mén)206的開(kāi)啟。這里所用的術(shù)語(yǔ)“對(duì)接”或?qū)右苿?dòng)指的是襯底托架朝向一入口的內(nèi)向運(yùn)動(dòng)，襯底是通過(guò)該入口來(lái)交換的，上述入口例如是一個(gè)處于清潔室壁上的入口。類(lèi)似地，“脫離”或脫離移動(dòng)指的是襯底托架從用來(lái)交換襯底的入口離開(kāi)的外向運(yùn)動(dòng)，該入口例如是一個(gè)處于清潔室壁上的入口。圖4B中的箭頭410示意性地表示上述對(duì)接移動(dòng)。
如圖4B所示，一擋塊412被設(shè)置在側(cè)壁406及管道402的凸輪槽404的附近，位于側(cè)壁406的開(kāi)口區(qū)413中。開(kāi)口區(qū)413被構(gòu)造得適于容納閉鎖機(jī)構(gòu)208(該閉鎖機(jī)構(gòu)從托架外殼200的側(cè)壁突出，如圖2A～圖2C所示)。圖4A～圖4B還展示了與托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400并置的托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114(例如一滑板)，并且在托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114上設(shè)置了一運(yùn)動(dòng)銷(xiāo)414，以與在襯底托架112(見(jiàn)圖1)的底部上的一校準(zhǔn)部件(未示出)相互作用，從而將襯底托架112引導(dǎo)到襯底移動(dòng)機(jī)構(gòu)114上的正確位置。通?？墒褂枚鄠€(gè)運(yùn)動(dòng)部件(例如三個(gè)或更多個(gè))來(lái)幫助襯底托架112相對(duì)于襯底移動(dòng)機(jī)構(gòu)114進(jìn)行定位。在托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的擋塊412附近設(shè)置有臺(tái)階416，用于從結(jié)構(gòu)上配合擋塊412，并用于控制襯底托架112和/或托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114(稍后描述)周?chē)臍饬鳌?yīng)理解的是，襯底開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的對(duì)面?zhèn)缺?例如側(cè)壁418)可類(lèi)似地構(gòu)造凸輪槽、用來(lái)容納設(shè)置在與圖2A～圖2C中側(cè)面214相對(duì)的襯底托架112的側(cè)面上的閉鎖機(jī)構(gòu)的開(kāi)口區(qū)、擋塊和/或臺(tái)階。
擋塊412起到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用，以與襯底托架112(圖3)的閉鎖機(jī)構(gòu)208相互作用。(設(shè)置于管道402的側(cè)壁418(圖4A)處的一個(gè)圖中未示的額外的入口擋塊可與襯底托架112的第二閉鎖機(jī)構(gòu)(未示出)相互作用。)特別是，襯底托架112的對(duì)接移動(dòng)可導(dǎo)致閉鎖部件302的指形件310(圖3)與擋塊412相接觸。襯底托架112在對(duì)接中可以接觸或可以不接觸臺(tái)階416。隨著襯底托架112在箭頭410(圖4B)所指方向上繼續(xù)移動(dòng)，閉鎖部件302在該方向上的運(yùn)動(dòng)被擋塊412阻止，導(dǎo)致閉鎖部件302被推入附件210內(nèi)，與彈簧312的偏置力對(duì)抗。因此，鍵形物300從閉鎖機(jī)構(gòu)302的指形件310釋放出來(lái)，讓門(mén)206能夠繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(圍繞點(diǎn)P(圖3))，并通過(guò)前面所述及的凸輪槽404(圖4B)和凸輪從動(dòng)件408(圖3)的相互作用而被開(kāi)啟。
圖4C為圖4A中托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的正面俯視圖，包含設(shè)置在該托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)中的襯底托架112。如圖4C所示，臺(tái)階416通過(guò)在托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400和襯底托架112與托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114之間提供了一個(gè)受控氣隙G(例如由此在其中形成一層狀氣流)，能夠幫助減小來(lái)自工廠接口102(圖1)、穿過(guò)入口104和托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的過(guò)量氣流。例如，可通過(guò)提供介于約0.05到0.15英寸之間的氣隙G，來(lái)產(chǎn)生這樣一個(gè)層狀氣流。也可采用其它氣隙間距。
如上所述，舉例來(lái)說(shuō)可借助穿過(guò)工廠接口(例如從工廠接口的頂部到該工廠接口的底部)的過(guò)濾氣流，并使用高效微?？諝膺^(guò)濾器(HEPA)、超低滲透空氣過(guò)濾器(ULPA)或本技術(shù)領(lǐng)域公知的類(lèi)似的清潔室等級(jí)過(guò)濾器，在工廠接口102內(nèi)保持正靜壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可在工廠接口102的內(nèi)部和外部之間使用0.005到0.2英寸之間的水壓差(例如使用循環(huán)過(guò)濾的環(huán)境空氣)。
從本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面看，門(mén)106(圖1)，在這里也稱(chēng)為“入口門(mén)”，可包含用來(lái)解鎖、容納和支撐襯底托架112的門(mén)116的鍵(未示出)或其它解鎖機(jī)構(gòu)和/或開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)，這例如描述于名稱(chēng)為“WaferCassette Load Station”的美國(guó)第6082951號(hào)專(zhuān)利中，該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容合并于此以供參考。門(mén)106可從平臺(tái)110向后移，然后下降，以此如一般所知地搬運(yùn)(carrying)襯底托架112的門(mén)116?？蛇x擇的是，門(mén)106可沒(méi)有任何X軸上的移動(dòng)，而平臺(tái)110可改為將襯底托架112從入口104(或在清潔室壁103上的其它類(lèi)似開(kāi)口)移走，從而使門(mén)106下降(支撐襯底托架112的門(mén)116)而不接觸襯底托架112，如在前面指出的美國(guó)第6082951號(hào)專(zhuān)利中所描述的。然后，平臺(tái)110可將襯底托架112向后移動(dòng)到入口104(例如使得襯底能夠從那里移走)。無(wú)論在哪種情況下，依據(jù)本發(fā)明，襯底托架112都能夠留在管道402之內(nèi)，并接受從工廠接口102來(lái)的氣流(例如層狀氣流)，如上所述。
層狀氣流趨向于阻止微粒到達(dá)要由此從襯底托架中取出襯底、以將其運(yùn)送到加工工具100的位置。注意，上述層狀氣流和/或正壓工廠接口結(jié)構(gòu)可被用于任何襯底托架(例如單襯底托架、多襯底托架、前開(kāi)式襯底托架(front opening substrate carrier)、前開(kāi)式統(tǒng)集盒(FrontOpening Unified Pod)等)及任何襯底托架門(mén)結(jié)構(gòu)，而無(wú)論襯底托架的移動(dòng)是否被用來(lái)開(kāi)啟和/或關(guān)閉襯底托架的門(mén)。例如，本發(fā)明可被用來(lái)環(huán)繞一入口，襯底經(jīng)過(guò)該入口而被傳送于開(kāi)啟的襯底托架和加工工具之間，從而產(chǎn)生一層狀氣流，該層狀氣流來(lái)自該加工工具一側(cè)，流過(guò)開(kāi)啟的襯底托架(舉例來(lái)說(shuō)，并且從管道402流出)。
現(xiàn)在將參考圖5A～圖7E，描述可被包括在本發(fā)明襯底托架112之中的一種襯底夾緊機(jī)構(gòu)。
圖5A為依據(jù)本發(fā)明所提供的一種示例性襯底夾緊機(jī)構(gòu)500的示意性立體圖。圖5B是一個(gè)放大的立體圖，展示了圖5A中的部分502的細(xì)節(jié)。
本發(fā)明的襯底夾緊機(jī)構(gòu)500通過(guò)夾緊部件504和閉鎖部件302的相互作用來(lái)工作，其中閉鎖部件302的類(lèi)型與上述閉鎖機(jī)構(gòu)208(圖3)相聯(lián)系。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖5A所示，提供了四個(gè)夾緊部件504，包括兩對(duì)夾緊部件504，其中每對(duì)夾緊部件504與一個(gè)對(duì)應(yīng)的閉鎖部件302相結(jié)合。也可使用其它數(shù)目的夾緊部件。
參考圖5B，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)夾緊部件504大體為L(zhǎng)形，具有水平腿506和相對(duì)較短的垂直腿508。也可使用其它形狀或結(jié)構(gòu)。在圖5B中，托架外殼200(圖2A～圖2C)的側(cè)壁由虛線(xiàn)214示意性地表示。每個(gè)夾緊部件504可被可滑動(dòng)地安裝在各自的托架外殼200的側(cè)壁214的孔511(圖2C和下述圖5C)中。
當(dāng)襯底夾緊機(jī)構(gòu)500處于其夾緊狀態(tài)時(shí)，如圖5A、5B所示，閉鎖部件302的內(nèi)部側(cè)面512接觸夾緊部件504的垂直腿508并固定夾緊部件504，從而使夾緊部件504的水平腿506的末端514接觸襯底202的邊緣516。所有四個(gè)夾緊部件504與襯底202同時(shí)接觸可夾緊襯底202(例如，特別是在襯底托架112的輸送過(guò)程中，借此平穩(wěn)地固定襯底202)。
圖5C為襯底托架112的一個(gè)實(shí)施例的立體圖，其中襯底托架112的蓋子(未示出)被除去了。圖5D為一個(gè)放大的立體圖，展示了圖5C中的部分517的細(xì)節(jié)。在圖5C和圖5D所示實(shí)施例中，襯底托架112包括挖空區(qū)域520，該挖空區(qū)域具有傾斜側(cè)壁部分522及不傾斜側(cè)壁部分524(見(jiàn)圖5D)。不傾斜側(cè)壁部分524所具有的直徑近似等于襯底202的直徑(例如，在一個(gè)實(shí)施例中，比襯底202約大0.004到0.005英寸，不過(guò)也可采用其它尺寸)，且傾斜側(cè)壁部分522被傾斜得令襯底202被放下、處于襯底托架112的不傾斜側(cè)壁部分524之中時(shí)，確保襯底202的精確定位。在至少一個(gè)實(shí)施例中，傾斜側(cè)壁部分522與襯底202所在平面約成45°角，不過(guò)也可采用其它角度。
在圖5C和圖5D中，所示夾緊部件504處于夾緊位置；閉鎖部件302延伸到門(mén)206的鍵形物300下方，從而將門(mén)206固定在閉合位置，如前所述(并且如圖5C所示)。如圖5C中進(jìn)一步所展示的，在夾緊位置，閉鎖部件302擠壓每個(gè)夾緊部件504的垂直腿508，從而擠壓每個(gè)夾緊部件504，使之穿過(guò)孔511而與襯底202相接觸。
圖6A為一個(gè)局部側(cè)視圖，展示了其中一個(gè)夾緊部件504與襯底202之間的接觸。如圖6A所示，與襯底202接觸可通過(guò)形成于夾緊部件504的水平腿506的末端514內(nèi)的V形槽526來(lái)完成。也可利用V形槽以外的其它結(jié)構(gòu)來(lái)接觸襯底202。例如，圖6B為圖5C中的襯底托架112的橫截面圖；而圖6C為一個(gè)放大的立體圖，展示了圖6B中的部分525的細(xì)節(jié)，其中夾緊部件504具有一平槽528，該平槽處于水平腿506的末端514中。與所述相同，也可采用其它結(jié)構(gòu)以供襯底202有效夾緊。如圖6B和圖6C進(jìn)一步所示，每個(gè)夾緊部件504的垂直腿508是(例如通過(guò)彈簧530或其它適合的偏置機(jī)構(gòu))被偏置的，倚靠到閉鎖部件302上。
為保護(hù)襯底202不受由于閉鎖機(jī)構(gòu)208產(chǎn)生的污染物和/或由于襯底202和夾緊部件504之間的接觸所導(dǎo)致的損害，(1)可采用薄膜(例如像圖6C中隔膜這樣的柔軟薄膜532)，來(lái)使閉鎖機(jī)構(gòu)208與襯底托架112的潔凈襯底區(qū)533隔離開(kāi)，其中襯底202是被置于上述潔凈襯底區(qū)內(nèi)的(如圖6B和圖6C所示)；和/或(2)每個(gè)夾緊部件504的末端514可設(shè)置有一“軟表面”534，用來(lái)接觸襯底202(如圖6A所示)。例如，柔軟薄膜532可將襯底202與閉鎖機(jī)構(gòu)208的能夠產(chǎn)生微粒的所有移動(dòng)部分隔離開(kāi)(例如閉鎖部件302、夾緊部件504、彈簧530等)。舉例來(lái)說(shuō)，柔軟薄膜532和/或軟表面534可由氨基甲酸乙酯(urethane)、硅氧烷(silicone)等構(gòu)成。
再參考圖5B，在閉鎖部件302的側(cè)面512上形成一凹口536。當(dāng)襯底夾緊機(jī)構(gòu)500如圖5B所示處于其夾緊位置時(shí)，凹口536是在相對(duì)于夾緊部件504的前進(jìn)方向上、以一個(gè)預(yù)先確定的距離來(lái)定位的(如以下進(jìn)一步的描述)。未示出的類(lèi)似凹口是以類(lèi)似方式，相對(duì)于與圖5B的閉鎖部件302相關(guān)聯(lián)的其它夾緊部件504來(lái)定位的。此外，類(lèi)似的凹口(未示出)被設(shè)置于另一閉鎖部件302(圖5A和圖6B)上，并且它們是以類(lèi)似方式，相對(duì)于與其它閉鎖部件302相關(guān)聯(lián)的夾緊部件504來(lái)定位的。
圖7A和圖7B分別是與圖5A和圖5B類(lèi)似的視圖，但展示了處于松開(kāi)(非夾緊)狀態(tài)的襯底夾緊機(jī)構(gòu)500。圖7B為一個(gè)放大圖，展示了圖7A中的部分700的細(xì)節(jié)。
參考圖5A和5B及圖7A和7B，夾緊機(jī)構(gòu)500的松開(kāi)過(guò)程發(fā)生如下。襯底托架112的對(duì)接移動(dòng)是相對(duì)于入口104(圖1)進(jìn)行的。也就是說(shuō)，托架外殼200(在圖5B和圖7B中是用側(cè)壁214來(lái)表示的)、閉鎖部件302、夾緊部件504和襯底202是在圖5B中箭頭702(或圖4B中箭頭410)所指方向上一起移動(dòng)的。參考圖5B，在對(duì)接移動(dòng)過(guò)程中，閉鎖部件302的指形件310與托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400(圖4B)的擋塊412相接觸。因此，閉鎖部件302在箭頭702所指方向上的運(yùn)動(dòng)即被停止。夾緊部件504沿閉鎖部件302前進(jìn)，直到其到達(dá)凹口536為止?？刹捎闷媒Y(jié)構(gòu)如圖6B和6C的彈簧530來(lái)使得夾緊部件504進(jìn)入凹口536，從而讓夾緊部件504移動(dòng)離開(kāi)襯底202并與其脫離接觸。全部四個(gè)夾緊部件504(圖5A)可大體上同時(shí)以相似方式與襯底202脫離接觸，因而解除襯底202的被夾緊狀態(tài)。(作為上述偏置結(jié)構(gòu)的另一種選擇，夾緊部件504，且特別是它的垂直腿508，可通過(guò)某種榫槽結(jié)構(gòu)或其它類(lèi)似的凸輪結(jié)構(gòu)被連接到閉鎖部件302，而使得夾緊部件504被拉進(jìn)凹口536并從襯底202離開(kāi)。)圖7C為一個(gè)與圖6B類(lèi)似的橫截面圖，但其中夾緊部件504縮進(jìn)每個(gè)閉鎖部件302的凹口536中；圖7D為一個(gè)放大的立體圖，展示了圖7C中的部分704的細(xì)節(jié)；且圖7E為襯底托架112的一個(gè)實(shí)施例的立體圖，其中襯底托架112的蓋子706已被除去。如圖7C～圖7E所示，當(dāng)襯底托架112相對(duì)于每個(gè)閉鎖部件302向前移動(dòng)時(shí)，彈簧530使得每個(gè)夾緊部件504偏置，抵靠到閉鎖部件302上，從而使每個(gè)閉鎖部件504進(jìn)入其各自的凹口536中，并通過(guò)孔511而從襯底202縮回。其后，襯底202便可如下面所述從襯底托架112被取走。
參考圖1～圖7E，在操作中，襯底托架112包含要在加工工具100中被加工的襯底202，舉例來(lái)說(shuō)通過(guò)與工廠接口102配合的托架處理機(jī)械手(未示出)，被放置在襯底輸送單元108的支撐平臺(tái)110上?？刂破?18令門(mén)106(如果有的話(huà))開(kāi)啟，并令襯底移動(dòng)機(jī)構(gòu)114將襯底托架112與入口104對(duì)接。襯底托架112的對(duì)接移動(dòng)使得閉鎖部件302的指形件310(圖3)與管道402的擋塊(見(jiàn)圖4B，只顯示了一個(gè))相接觸。隨著襯底托架112繼續(xù)前進(jìn)，閉鎖部件302便與鍵形物300(只顯示了一個(gè)，見(jiàn)圖3)分離并被推入附件210中。同時(shí)，凸輪部件408(圖3，只顯示了一個(gè))進(jìn)入管道402的凸輪槽404(圖4B，只顯示了一個(gè))，并被向下引導(dǎo)，從而使襯底托架112的門(mén)206向下轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖2B、2C和圖7E所示)。同時(shí)，夾緊部件504移動(dòng)到閉鎖部件302的凹口536(圖5B、圖7B和圖7D)中。夾緊部件504進(jìn)入凹口536，從而從襯底202移開(kāi)并解除襯底202的夾緊狀態(tài)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)閉鎖部件302的各個(gè)凹口536是經(jīng)過(guò)定位的，從而當(dāng)凸輪部件408位于凸輪槽404的底部和/或門(mén)206被充分開(kāi)啟時(shí)，夾緊部件504將位于凹口536之內(nèi)。
既然門(mén)206(如果有的話(huà))已被解鎖并被開(kāi)啟，且襯底202已被松開(kāi)，那么襯底202便可從襯底托架112中被取出。工廠接口102的襯底搬運(yùn)機(jī)械手(未示出)將襯底202從襯底托架112中取出，并將襯底202裝載到加工工具100內(nèi)。例如，襯底輸送裝置的葉片(未示出)可伸到襯底202的下面(例如在襯底托架112(圖7C)的區(qū)域533中)，并經(jīng)由挖空區(qū)域520，將襯底202抬起至襯底托架112(圖7B)的區(qū)域708處。然后，襯底202可被裝載到加工工具100之內(nèi)。襯底202在加工工具100中被加工。在襯底202的加工完成以后，襯底搬運(yùn)機(jī)械手將襯底202送回到襯底托架112。
然后，托架移動(dòng)機(jī)構(gòu)114使得襯底托架112與入口104脫離。襯底托架112的脫離運(yùn)動(dòng)致使凸輪從動(dòng)件408被向上導(dǎo)入到凸輪槽404中，從而關(guān)閉門(mén)206。當(dāng)托架外殼200被從托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的擋塊412移走時(shí)，彈簧312的偏置力將閉鎖機(jī)構(gòu)302從附件210中向外推出，使得指形件310與門(mén)206上的鍵形物300相接合。因此門(mén)206再次處于關(guān)閉位置。
通過(guò)閉鎖部件302的同一運(yùn)動(dòng)，閉鎖部件302中的凹口536(圖5B、7B)被從夾緊部件504移開(kāi)。此外作為響應(yīng)，閉鎖部件302的側(cè)面512迫使夾緊部件504與襯底202接觸，從而夾緊襯底202。其中含有被夾緊襯底202的已閉鎖的襯底托架112現(xiàn)在就準(zhǔn)備好從襯底輸送單元108被運(yùn)走，且其可被運(yùn)到另一加工工具，以作進(jìn)一步加工或被運(yùn)到制造設(shè)施的其它地方。
本發(fā)明可用來(lái)確保襯底托架的門(mén)的閉鎖，及確保襯底在襯底托架內(nèi)被夾緊。因此，可避免對(duì)襯底的草率搬運(yùn)或?qū)σr底的損害和/或微粒污染。
以上描述只公開(kāi)了本發(fā)明的示范性實(shí)施例；落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的上述裝置的改進(jìn)型對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是輕而易舉的。例如，雖然本發(fā)明是參照單襯底托架進(jìn)行圖解說(shuō)明的，但同樣可設(shè)想將本發(fā)明應(yīng)用到固定多于一個(gè)襯底的襯底托架上?！皢我r底托架”應(yīng)被理解為意指形狀和尺寸一次只能容納一個(gè)襯底的襯底托架。
如本說(shuō)明書(shū)所示，本發(fā)明的襯底托架既包括本發(fā)明的閉鎖機(jī)構(gòu)，也包括本發(fā)明的襯底夾緊機(jī)構(gòu)。然而，也可依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，提供一種包括閉鎖機(jī)構(gòu)而沒(méi)有襯底夾緊機(jī)構(gòu)的襯底托架，或提供一種具有襯底夾緊機(jī)構(gòu)而沒(méi)有閉鎖機(jī)構(gòu)的襯底托架?？蛇x擇的或者額外的是，夾緊部件504可被設(shè)計(jì)成從襯底202旋轉(zhuǎn)開(kāi)。
本發(fā)明可與任何加工工具，例如完成下列一個(gè)或多個(gè)步驟的加工工具結(jié)合使用沉積、氧化、蝕刻、熱處理、光刻，等等。本發(fā)明的襯底輸送單元可被直接用在加工工具的加載鎖定(load lock)處或在任何其它合適的位置，而不是在工廠接口處使用本發(fā)明的襯底輸送單元。
本發(fā)明是結(jié)合使一襯底托架與一個(gè)加工工具連接來(lái)加以說(shuō)明的。然而，本發(fā)明同樣可用于使一襯底托架連接到一個(gè)計(jì)量位置，連接到一個(gè)化學(xué)/機(jī)械拋光(CMP)裝置，或連接到任何其它可以在襯底托架中輸送襯底的位置或裝置。
取代這里所展示的支撐平臺(tái)110和托架移動(dòng)結(jié)構(gòu)114的是，襯底輸送單元108可具有一夾持器(未示出)，該夾持器起到襯底托架支撐結(jié)構(gòu)的作用，且適于夾持襯底托架112(例如借助襯底托架的頂部法蘭)并將襯底托架112移動(dòng)到入口104或從入口104移走，如前面所結(jié)合的于2002年8月31日(律師編號(hào)7099)提交、名稱(chēng)為“Wafer LoadingStation with Docking Grippers at Docking Station”的美國(guó)第60/407337號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)所公開(kāi)的。例如，圖8為襯底裝載站的一個(gè)可選擇實(shí)施例的立體圖，該襯底裝載站可包括能夠用于本發(fā)明的襯底托架裝卸裝置。在圖8中，參考編號(hào)801代表可選擇的襯底裝載站。參考編號(hào)803代表一個(gè)可選擇的襯底托架裝卸裝置。圖8中的襯底裝載站801一般類(lèi)似于與前面所援引的于2002年8月31日提交的、名稱(chēng)為“Wafer LoadingStation with Docking Grippers at Docking Station”的共同待決的美國(guó)第60/407337號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)(律師編號(hào)7099)所公開(kāi)的裝載站的實(shí)施例。
圖8的襯底托架裝卸裝置803包括一對(duì)垂直導(dǎo)軌805、807和被安裝在垂直導(dǎo)軌805、807上以便垂直移動(dòng)的水平導(dǎo)軌809。支架811被安裝在水平導(dǎo)軌809上以沿水平導(dǎo)軌809而水平移動(dòng)。末端執(zhí)行器813被安裝在支架811上。末端執(zhí)行器813可以包括，舉例來(lái)說(shuō)，能夠改變襯底托架從垂直到水平的方向、且反之亦然的末端執(zhí)行器，如前邊所援引的于2002年8月31日提交的、名稱(chēng)為“End Effector HavingMechanism For Reorienting A Wafer Carrier Between Vertical AndHorizontal Orientations”美國(guó)第60/407452號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)(律師編號(hào)7097)中所描述的。也可使用任何其它合適的末端操縱器，例如通過(guò)襯底托架上方的傳輸法蘭來(lái)夾持襯底托架的末端執(zhí)行器。
可以觀察到，襯底裝載站801有兩列對(duì)接臺(tái)815，不過(guò)也可以使用更少或更多列對(duì)接臺(tái)。每個(gè)對(duì)接臺(tái)815包括多個(gè)對(duì)接夾持器817。每個(gè)對(duì)接夾持器817適于通過(guò)其上方的傳輸法蘭來(lái)一個(gè)支撐襯底托架，且適于對(duì)接和脫離襯底托架(如前所述)。此外，上述對(duì)接夾持器可以由支撐襯底托架(例如通過(guò)該襯底托架的底面)、且移到清潔室壁(或者像工廠接口艙之類(lèi)艙室的前壁)或從清潔室壁移走的對(duì)接平臺(tái)來(lái)代替，其中對(duì)接平臺(tái)是安裝在該清潔室壁上的。
優(yōu)選的是，襯底裝載站801包括一框架F，該框架與垂直導(dǎo)軌805、807和水平導(dǎo)軌809連接。在此方式下，優(yōu)選的襯底裝載站801為組件式的且可被快速安裝和校準(zhǔn)。結(jié)果，襯底裝載站801包括一個(gè)或多個(gè)存放架S(以虛線(xiàn)表示)，存放架S也可被安裝在框架F上。通過(guò)將襯底托架裝卸裝置和一個(gè)或多個(gè)存放架都安裝到框架上，襯底托架裝卸裝置和存放架便相對(duì)于彼此而擁有預(yù)定位置。這不但進(jìn)一步簡(jiǎn)化了安裝和校準(zhǔn)，而且是使用組件式襯底裝載站的另一優(yōu)點(diǎn)。類(lèi)似地，其它機(jī)構(gòu)，如用來(lái)從上方的工廠輸送系統(tǒng)裝載和/或卸載襯底托架的專(zhuān)用機(jī)構(gòu)，可被方便地安裝在框架F上，舉例來(lái)說(shuō)，如前面所援引的于2002年8月31日提交的、名稱(chēng)為“System For Transporting Wafer Carriers”美國(guó)第60/407451號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)(律師編號(hào)6900)所述。
一方面，框架F可被安裝到清潔室壁上的預(yù)定的安裝位置(例如預(yù)先鉆好的螺栓孔等等)，或一個(gè)腔室(例如一工廠接口室)的前壁上的預(yù)定安裝位置。優(yōu)選的是，上述的壁也具有預(yù)定的安裝位置，對(duì)接夾持器或?qū)悠脚_(tái)便安裝到這些預(yù)定安裝位置。此外，壁可具有能夠安裝襯底托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)400的預(yù)定安裝位置。當(dāng)框架F、對(duì)接機(jī)構(gòu)、和襯底托架開(kāi)啟機(jī)構(gòu)均被安裝在同一表面的各預(yù)定位置時(shí)，它們各自的相對(duì)位置是預(yù)定的，且利于襯底裝載站801的安裝和校準(zhǔn)。
雖然本發(fā)明是根據(jù)其典型實(shí)施例而被公開(kāi)的，但是應(yīng)該理解為其它實(shí)施例會(huì)落入由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，包括一平臺(tái)，其適于支撐襯底托架；一開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)，其適于當(dāng)所述襯底托架由所述平臺(tái)支撐時(shí)，開(kāi)啟該襯底托架的門(mén)；及一管道，其適于從一清潔室壁上的開(kāi)口向所述平臺(tái)延伸，且至少部分地圍繞該平臺(tái)；并且，將氣流從所述清潔室壁引導(dǎo)到該平臺(tái)并導(dǎo)出所述管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述襯底托架包括前開(kāi)式襯底托架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述襯底托架包括單襯底托架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述襯底托架包括多襯底托架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述襯底托架包括前開(kāi)式統(tǒng)集盒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)位于所述管道內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)適于利用對(duì)接移動(dòng)來(lái)開(kāi)啟所述襯底托架的門(mén)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述管道適于讓氣流能夠由于所述清潔室壁的開(kāi)口與所述平臺(tái)之間所保持的壓力差、從所述清潔室壁的開(kāi)口到達(dá)所述平臺(tái)，而將氣流從所述清潔室壁導(dǎo)引到所述平臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述氣流包括至少部分環(huán)繞所述襯底托架的層狀氣流。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述清潔室壁包括加工工具的工廠接口的壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)包括入口門(mén)，該入口門(mén)適于解鎖、容納和支撐所述襯底托架的門(mén)，并隨后下降以讓襯底能夠從所述襯底托架被移走。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述入口門(mén)適于從所述襯底托架移走并隨后下降。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，其中所述平臺(tái)適于將所述襯底托架從所述入口門(mén)移走，以讓所述入口門(mén)能夠下降；且然后，將所述襯底托架向后移到所述清潔室壁上的所述開(kāi)口。
14.一種將襯底裝載到加工工具中的方法，包括將襯底托架裝載到平臺(tái)上，所述平臺(tái)位于將該平臺(tái)同所述加工工具隔離開(kāi)的清潔室壁的附近；用從所述清潔室壁上的開(kāi)口延伸到所述平臺(tái)的管道來(lái)至少部分地圍繞所述襯底托架；在所述襯底托架由所述平臺(tái)支撐時(shí)，開(kāi)啟所述襯底托架的門(mén)；將氣流從所述清潔室壁導(dǎo)引到所述平臺(tái)并導(dǎo)出所述管道。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述襯底托架包括前開(kāi)式襯底托架。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述襯底托架包括單襯底托架。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述襯底托架包括多襯底托架。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述襯底托架包括前開(kāi)式統(tǒng)集盒。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中開(kāi)啟所述襯底托架的門(mén)包括使用位于所述管道內(nèi)的開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)來(lái)開(kāi)啟該襯底托架的門(mén)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中開(kāi)啟所述襯底托架的門(mén)包括使用適于利用對(duì)接移動(dòng)的開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)來(lái)開(kāi)啟該襯底托架的門(mén)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將氣流從所述清潔室壁導(dǎo)引到所述平臺(tái)包括讓氣流能夠由于所述清潔室壁的開(kāi)口與所述平臺(tái)之間所保持的壓力差，從所述清潔室壁的開(kāi)口到達(dá)所述平臺(tái)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括在所述清潔室壁的開(kāi)口和所述平臺(tái)之間產(chǎn)生所述壓力差。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在所述清潔室壁的開(kāi)口和所述平臺(tái)之間產(chǎn)生所述壓力差包括令已過(guò)濾空氣流入與所述加工工具相關(guān)的工廠接口。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在所述清潔室壁的開(kāi)口和所述平臺(tái)之間產(chǎn)生所述壓力差包括在所述清潔室壁的開(kāi)口和所述平臺(tái)之間保持約0.0005到0.2英寸的水壓差。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述清潔室壁包括所述加工工具的工廠接口的壁。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將氣流從所述清潔室壁導(dǎo)引到所述平臺(tái)并導(dǎo)出所述管道包括將層狀氣流從所述清潔室壁導(dǎo)引到所述平臺(tái)并導(dǎo)出所述管道。
全文摘要
第一方面，提供一種自動(dòng)開(kāi)門(mén)器，包括(1)適合于支撐襯底托架的平臺(tái)；(2)適合于在襯底托架由平臺(tái)支撐時(shí)開(kāi)啟襯底托架的門(mén)的開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)；及(3)管道。管道適于從清潔室壁上的開(kāi)口延伸到平臺(tái)且至少部分地圍繞平臺(tái)。管道進(jìn)一步適于將來(lái)自于清潔室壁的氣流導(dǎo)向平臺(tái)并導(dǎo)出管道。提供了許多其它方面。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1689141SQ03824438
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月31日
發(fā)明者M·賴(lài)斯, M·R·埃里奧特, R·B·勞倫斯, J·C·哈得根斯, E·A·英格哈特 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司