CN1304253C - 防止foup门不正确地插入该容器内的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于防止容器门和容器不正确接合的装置。具体地说，通过至少一个与容器门相连的卡锁指状物不能与容器中的卡锁接合槽相对齐，以防止容器门与容器机械接合。本发明提供一种用于储存和传送半导体晶片的容器，其包括：一容器门；一容器外壳，该容器外壳包括一具有一边缘的开口，其以两种或更多种朝向接收所述的容器门，以及至少两个卡锁接合槽；一卡锁机构，该卡锁机构被安装在所述的容器门上，只有当所述的容器门在两种或更多种朝向中以一种选定的朝向被插入到所述容器外壳中的所述开口内时，所述的卡锁机构才能与所述的卡锁接合槽接合。

Description

防止FOUP门不正确地插入该容器内的系统

技术领域

本发明涉及前部开口一体容器(FOUPs)，尤其是涉及这样的前部开口一体容器，即这种前部开口一体容器具有用于防止FOUP门被不正确地插入到前部开口一体容器内的机构。

背景技术

在美国专利US4532970和US4534389中公开了惠普公司提出的SMIF系统。SMIF系统的目的是在储存晶片期间和在半导体制造过程中传送晶片期间减少流到半导体晶片上的微粒量。通过以机械方式来确保在晶片储存和传送期间晶片周围的气体介质(例如空气或氮气)相对于晶片基本上静止不动，并且通过确保周围环境的微粒不会进入晶片环境附近，从而部分地实现了SMIF系统的目的。

一个SMIF系统具有三个主要部分：(1)小容积且密封的容器，用于储存和传送晶片和/或晶片盒；(2)位于半导体加工工具上的一输入/输出(I/O)小环境，用于(被充满干净空气)提供小型的干净空间，在这个小型的干净空间内，外露的晶片和/或晶片盒可以从加工工具内部来回传送；(3)一接口，用于在SMIF容器和SMIF小环境之间传送晶片和/或晶片盒，并且不会使晶片或晶片盒暴露于微粒中。Mihir Paridh和Ulrich Kaempf于1984年7月在《固态技术》中第111-115页中登载了标题为“SMIF：用于在VLSI制造过程中传送晶片盒的技术”的文章，在这篇文章中更详细地描述了一种SMIF系统。

上述类型的系统涉及范围在0.02微米以下至200微米以上的微粒尺寸。在半导体设备的制造过程中，具有这些尺寸的微粒会对半导体加工造成危害，这是因为在制造半导体设备中采用了很小的几何尺寸。当今，典型的先进的半导体加工过程采用的几何尺寸为半(one-half)微米和以下。几何尺寸大于0.1微米的污染微粒会显著影响1微米几何尺寸的半导体设备。当然，半导体加工的几何尺寸具有越来越小的趋势，当今，在研究和开发实验室中，几何尺寸达到了0.1微米和以下。将来，几何尺寸将会变得越来越小，因此，人们所关注的污染微粒和分子污染物的几何尺寸越来越小。

FOUPs通常包括一竖直朝向的FOUP门，该FOUP门与前部开口一体容器外壳配合，从而形成一密封的超干净的内部环境，晶片可以在这个内部环境中被储存和传送。晶片可以被支撑在可被插入到所说外壳内的一个盒内，也可以采用安装到所说外壳的内部的搁架。

为了在加工期间能在FOUP和加工工具之间传送晶片，通常把一容器装载到位于加工工具前方的一装载口上，从而使容器门位于加工工具的装载口的门附近。然后，使装载口的门内的卡锁键与FOUP门内的卡锁装置接合，以便使FOUP门与FOUP脱开，同时，把FOUP门与装载口的门连接。例如，在授予Bonora等人的名称为“具有改进的卡锁机构的密封地传送容器”的美国专利US 1995430中，公开了这种设置在容器门内的卡锁装置，这项美国专利已被本申请的受让人所拥有。在这篇美国专利文献中所公开的卡锁装置具有两阶段卡锁操作，以便牢固地把容器门卡锁到容器外壳上，如表示现有技术的图1和图2A-2B所示。这种卡锁装置被安装在容器门内，并且包括一锁芯28，该锁芯28与第一及第二可移动的卡锁板30接合。装载口的门包括一对卡锁键，这对卡锁键伸入设置在锁芯中的槽13内，从而可以使锁芯顺时针和逆时针转动。每个锁芯28的转动都会使第一和第二卡锁板30沿相反的方向移动。

图1是容器门内部的前视图，表示出了卡锁装置处于卡锁门操作的第一阶段。当容器门从与装载口的门相接合的状态返回到与容器相接合的状态时，位于装载口的门内的卡锁键就转动所述的锁芯28，使卡锁板30向外移动，从而使位于卡锁板30末端的卡锁指状物14沿着箭头A的方向伸入设置在容器外壳中的槽15内。这些槽15通常包括一横向壁17，该横向壁被设置在容器外壳中，并把槽大致分成两半。所述的指状物14包括一空间19，当所说指状物14被接收在所说槽15内时，所说空间19就会对齐在横向壁17上。

图2A是图1所示的卡锁装置通过线2-2的侧视图。图2B是类似于图2A的侧视图，但表示出的是卡锁门操作的第二阶段。尤其是，锁芯28还包括一对斜道40，从而，当指状物14接合在容器外壳的槽15内之后，进一步转动锁芯，使得与锁芯接合的卡锁板的近端32爬上斜道。这样就使卡锁板绕着位于每块卡锁板的平面内并垂直于卡锁板移动方向的轴线沿着箭头B的方向转动。在所述的第二阶段期间，转动的作用就是拉动容器门，使容器门紧紧地抵靠着容器外壳，从而在容器门和外壳之间形成牢固的气密的密封。

为了把容器门与容器外壳分离开，当容器最初被装载到装载口接口上以便传送晶片时，该装载口的门内的机构就与可转动的锁芯28接合，并沿着与卡锁容器方向相反的方向转动该锁芯。这种转动使得卡锁指状物14与容器外壳分离开，并且允许容器门与容器外壳分离开。

关于FOUP门的国际半导体设备与材料(“SEMI”)标准要求门安装部件的位置，即，可转动的锁芯，卡锁板上的指状物和FOUP外壳中的槽应当围绕一水平轴线对称。这个标准的制定者们认为这有利于允许FOUP门以正确侧面朝上的位置或以颠倒的位置被插入FOUP内。然而，结果却是，安装机构围绕水平轴线的这种对称性具有严重的缺陷，下面将参照图3来描述这种严重的缺陷。

图3表示出了一FOUP 20，该FOUP装有许多晶片21。FOUP门22通常设置有许多突起23，在这些突起23之间形成许多凹槽24.突起23和凹槽24的位置被精确地控制，从而一旦FOUP门被插入到FOUP 20内，且安装在FOUP内的晶片21被插入到凹槽24内，就可防止晶片21发生移位。然而，如果FOUP门被颠倒地插入，那么，这些晶片21就不会在凹槽24内对齐，而且会使突起23与这些晶片21接触。发生这种情况的原因是，在传统的FOUP中，顶部晶片和FOUP顶部内表面之间的距离X不同于底部晶片和FOUP底部内表面之间的距离Y，因此，这些突起和凹槽的位置围绕水平轴线是不对称的。装载口的门上的这些突起与这些晶片之间的接触会对FOUP内的每块晶片造成损伤和/或破坏。于是，对于300毫米的半导体晶片来说，FOUP门不正确地安装到FOUP内会导致重大的经济损失。

当以手动方式使FOUP门返回到空的FOUP时，常常会犯以颠倒位置把FOUP门装载到FOUP内的错误。例如，当对FOUP进行清洁处理之后，技术人员常常以手动方式把FOUP门拿回到FOUP。目前的FOUP门都用一指示器来作出标记，标明FOUP门的顶侧和底侧。然而，当以手动方式把FOUP门插入到FOUP内时，这种标记常被忽视掉或不被理解。

随后，包括被颠倒安装门的空的FOUP被传送到装载口。如上所述，无论门是处于颠倒的位置还是处于正面朝上的位置，传统的装载口都会从FOUP来回地传送FOUP门。因此，一旦被传送到装载口，呈颠倒位置的FOUP门就被照常移去，并且把晶片装载到FOUP内。然而，一旦随后由装载口把FOUP门返回到FOUP，这个颠倒的门就会与晶片相接触，从而会对这些晶片造成毁坏和/或破坏。

发明内容

因此，本发明的一个优点在于提供一种用于防止FOUP门被不正确地插入到FOUP内的系统。

本发明的另一个优点在于提供这样一种机械系统，该机械系统以物理方式阻止FOUP门被不正确地插入到FOUP内，从而防止对其内部的晶片造成损坏。

本发明的另外一个优点在于提供这样一种机械系统，该机械系统用于防止FOUP门被不正确地插入到FOUP内，而且无需对密封的FOUP的表面或外边缘进行改变或添加。

本发明具有上述优点以及其它的优点，在本发明中，位于FOUP顶部边缘处的卡锁板指状物和对应的槽的尺寸、形状和/或位置，不同于位于FOUP底部边缘的卡锁板指状物和对应的槽的尺寸、形状和/或位置。因此，除非在把所述的门插入到FOUP内时所述的FOUP处于正确的正面朝上的方位，否则，所说门不会被正确地配合到所述的FOUP内。于是，当在装载口处接收到密封的FOUP以便进行接收晶片时，FOUP门会处于正确的正面朝上，从而消除了因FOUP门呈颠倒位置而对晶片造成的损害。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行描述，在这些附图中：

图1是现有技术中的FOUP门和外壳内部的前视图；

图2A和2B是现有技术中的FOUP门和外壳内部的侧视图；

图3是现有技术中的FOUP内部的侧视图，图中表示出了FOUP内的一些凹槽，这些凹槽用于防止当FOUP被密封时半导体晶片发生移位；

图4是根据本发明的具有非对称的顶部和底部安装特征的、FOUP门和外壳内部的前视图；

图5是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了图4中的安装特征是怎样防止以颠倒位置把FOUP门连接到FOUP内的；

图6是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了用于防止把FOUP门不正确地安装到FOUP内的非对称安装特征的另一个实施例。

图7是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了图6中的安装特征是怎样防止以颠倒位置把FOUP门与FOUP相连接的；

图8是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了根据本发明另外一个实施例的用于防止把FOUP门不正确地安装到FOUP内的非对称的安装特征；

图9是沿图8中的线9-9的剖面图；

图10是沿图8中的线10-10的剖面图；

图11是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了图8中的安装特征是怎样防止FOUP门以颠倒的位置与FOUP连接；

图12是沿图11中的线12-12的剖面图；

图13是沿图11中的线13-13的剖面图；

图14是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了根据本发明另外一个实施例的用于防止FOUP门被不正确地安装到FOUP内的非对称的安装特征；

图15是沿图14中的线15-15的剖面图；

图16是沿图14中的线16-16的剖面图；

图17是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了图14中的安装特征是怎样防止呈颠倒位置的FOUP门与FOUP相连接；

图18是沿图17中的线18-18的剖面图；

图19是沿图17中的线19-19的剖面图；

图20是FOUP门和外壳内部的侧视图，图中表示出了本发明的用于防止FOUP被不正确地连接到FOUP内的另一个实施例；

图21是FOUP门和外壳内部的侧视图，图中表示出了图20所示实施例是怎样防止呈颠倒位置的FOUP门与FOUP相连接的；

图22是FOUP门和外壳内部的前视图，图中表示出了本发明的用于防止FOUP门被不正确地连接到FOUP内的另外一个实施例。

具体实施方式

下面将参照图4-22对本发明进行描述，图中表示出了涉及用于防止把FOUP门不正确地插入到FOUP内的机构系统的优选实施例。尽管通过描述用于容纳300mm半导体晶片的FOUP来对本发明进行描述，但是，应当知道，本发明可以被用于除FOUP之外且不是用于容纳半导体电晶片的一些容器。例如，本发明可以被用在底部敞开的SMIF容器上。此外，应当知道，本发明还可以被用在用于容纳诸如标准片和平板显示器的一些容器上。此外，尽管在本发明的一些优选实施例中，涉及到用于从物理方面防止以不正确的位置人工地把FOUP门插入到一FOUP内，但是，在另外的实施例中，本发明可以利用一些传感器来防止以不正确地位置把FOUP门插入到FOUP内，这将在后面描述。

参照图4，图中表示出了根据本发明的FOUP的第一实施例，它具有非对称的顶部和底部安装特征。在图中表示出了安装在一FOUP外壳25内部的一FOUP门22(在图4中只表示出了它的下边缘)。除了在后面要描述的卡锁板指状物和FOUP外壳中的槽以外，用于使所说指状物前进和后退以便于与容器外壳接合或脱开的卡锁装置对于本发明来说不是关键性的，在其它的一些实施例中，可以对这些卡锁装置进行改变。本发明中所用的卡锁装置是在发明的背景部分中所描述的卡锁装置，这种卡锁装置包括两个阶段的卡锁操作。在图中，与在发明背景部分中具有相同附图标记的那些部件，其操作方式与在发明背景部分中所描述的操作方式相同。

图4还表示出了位于顶部卡锁板30末端的卡锁指状物100(在这里，顶部，底部，上部，下部是从图纸的视角来说的)。这些指状物100的尺寸和位置被做成当锁芯28驱动并且使顶部卡锁板30前移时适合于配合在容器外壳顶部边缘中对应的槽102内。卡锁装置在底部卡锁板30的末端34还包括一些指状物104。这些指状物104的尺寸和结构被做成能配合在FOUP外壳的底部边缘中对应的槽106内。指状物104和槽106可以象在发明的背景部分中所描述的那样，其中，槽106包括一横向壁108，当下部卡锁板30使指状物104进入槽106内时，该横向壁108与一空间110相对齐。

参照图5，图中表示出了一FOUP门22，该FOUP门22正在被颠倒地插入FOUP内。如图所示，当试图把颠倒地FOUP门插入时，指状物104被阻挡住并且被阻止进入FOUP顶侧的槽102内，而且，指状物100被阻挡住(被壁108阻挡住)，并且被阻止进入FOUP底部的槽106内。于是，如果如图5所示那样试图把所述的门颠倒地插入到FOUP内，那么，锁芯28就被阻止转动，从而使得FOUP门不会与FOUP相连接。

在图4和图5所示实施例中，应当知道，顶部的指状物100和槽102的位置与底部的指状物104和槽106可以被交换。还应当知道，除了图4和图5中所示的形状之外，也可以采用其它的脚状形和指状形，只要满足这样的条件，即，当FOUP门被正确地安装在FOUP内时，顶部和底部的指状物能配合在它们各自对应的槽内，并且当FOUP门被不正确地插入FOUP内时，至少一个顶部成对的指状物和底部成对的指状物不能配合到相邻的槽内。

参照图6和图7，图中表示出了本发明的另一个实施例。在这个实施例中，四个指状物112，116的形状和四条槽114，118的形状可以相互相同，但是，这些指状物可以被设置在卡锁板30上，从而使得只有当所说门位于正面朝上时，指状物112才能配合到槽114内，所述的指状物116才能配合在槽118内。例如，在FOUP顶部设置在卡锁板30上的指状物112可以被设置成靠近FOUP的侧面，而在FOUP底部设置在卡锁板30上的指状物116可以更靠内的与FOUP的侧面间隔开。同样，在FOUP顶部在外壳中的槽114可以被靠近所说侧面设置，并且在FOUP底部在外壳中的槽118被更靠内地与所说侧面间隔开。在这一实施例中，当把正面朝上的FOUP门安装到FOUP内时，位于顶部和底部的这些指状物就可以正确地对齐配合在顶部和底部的所说槽内。但是，如图7所示，当试图翻转FOUP门以颠倒的位置把该FOUP门安装到FOUP内时，指状物116就不能与FOUP顶部的槽114对齐，指状物112也不能与FOUP底部的槽118对齐。本领域普通技术人员都会知道，指状物112，116可以被放置在除了图6和7中所示的位置之外的卡锁板上的其它位置，只要当FOUP门以正面朝上被插入时，这些指状物能与所述的槽对齐，并且当以颠倒的位置把FOUP门向FOUP内插入时，所述的这些指状物就不能与所述的这些槽相对齐。

至此，已经描述了在本发明中可以改变顶部指状物/槽与底部指状物/槽在沿第一方向(即，在图纸平面中的左右方向)的相对位置。然而，也可以改变FOUP顶部的指状物/槽与FOUP底部的指状物/槽沿第二方向(即，从图纸进出的方向)的相对位置。图8-13表示出了这样一个实施例。在这个实施例中，顶部卡锁板可以从卡锁板的近端到末端(即，进入图纸的方向)向下倾斜，从而使得当以正面朝上的方式把FOUP门插入时，指状物120能配合到FOUP外壳的外边缘128的底部处的槽122内。同样，底部卡锁板可以从卡锁板的近端至末端(即，从图纸出来的方向)向上倾斜，从而使得当以正面朝上的方式把FOUP插入时，指状物124能配合到FOUP中的外边缘130顶部处的槽126内。

另一方面，当FOUP门22被颠倒地插入时，如图11-13所示，指状物124不能对齐配合到上边缘128中的槽122内，指状物120不能对齐配合到下边缘130中的槽126内。

图14-19表示出了另外一个实施例，在这个实施例中，在顶部边缘128与在底部边缘130中，指状物和槽的形状可以不同。例如，如图14-16所示，当以正确的位置把FOUP门22安装到FOUP内时，指状物132能配合在上边缘128的槽134内，指状物136能配合在底边缘130的槽138内。但是，如图17-19所示，当以不正确的位置把FOUP门不正确地安装到FOUP内时，指状物136就不能配合到FOUP上边缘128的槽134内，指状物132就不能配合FOUP底边缘130的槽138内。应当知道，在另外可选的实施例中，在FOUP的上边缘和下边缘可以采用不同于图14-19所示形状的指状物和槽的形状，只要满足这样的条件，即，当以正面朝上把FOUP门插入时，上部和下部的指状物的形状与上部和下部的槽的形状相对应，并且，当颠倒地把FOUP门插入到FOUP内时，上部和/或下部的指状物的形状不能配合到相邻的槽内。

这样，通过一些非对称的安装机构就防止了把FOUP门不正确地插入到FOUP内。然而，在其它的一些可选实施例中，可以利用其它的一些机构来阻止FOUP门被不正确地配合在FOUP内。图20和图21表示出了这样一个实施例。在这个实施例中，在FOUP外壳25内部上的某个位置处固定地安装一销钉140，使得销钉在这个位置时不会妨碍晶片的安装，也不会妨碍晶片传入或传出FOUP。例如，这个位置可以是FOUP侧面或角落附近。销钉140可以伸出FOUP的开口端，以便当FOUP门22被正确地安装到FOUP内时，销钉140能被接收在设置于FOUP门内表面中的一孔142内。然而，根据这个实施例，当试图以颠倒的方式把FOUP门插入时，孔142就会位于如图21所示的FOUP的对置一端，这样，销钉140就会抵靠着FOUP门22的内表面，从而可阻止FOUP门22被配合到FOUP内。优选地是，销钉是由一种低磨损材料制造的，以便可以减小微粒的产生。

上面所描述的一些优选实施例以机械的方式来防止FOUP门以颠倒的位置与FOUP手工连接。于是，当在一装载口接收FOUP时，就可以确保FOUP门处于一种正面朝上的位置，并且不会存在FOUP门会与安装在装载口内的晶片相接触的危险。应当知道，上面所描述的各个实施例可以相互组合，以便使上部的指状物和槽与下部的指状物和槽进一步区别开。

在另外一个实施例中，可以不利用机械的方式来防止技术员不正确地把FOUP门插入到FOUP内，而是在装载口设置各种传感器，以确保FOUP门被自动地回到FOUP之前使FOUP门处于正确的朝向。例如，如图22所示，在FOUP门内的其中一块卡锁板30上设置一个通孔150。根据这个实施例。在该孔150下面的FOUP门中一表面可以具有大于卡锁板本身的反射率。这个实施例还可包括一光学传感器，例如安装在容器门中的反射传感器，以便使一光束从容器门发出到FOUP。反射传感器被设置成当以正确的正面朝上的位置把FOUP门正确安装时，来自反射传感器的光束穿过FOUP门盖中的一透明窗口(图中未示)，该光束从孔150通过，并反射回到传感器。然而，如果FOUP门被颠倒，那么，光束就不会被传回到传感器，于是，控制器就能鉴定出FOUP门处于颠倒位置，从而不应把该FOUP门送回到FOUP。在另一种实施例中，FOUP门盖本身可以具有一反射片，该反射片位于该盖的外表面上，该反射片与上面所描述的位于容器门中的光学传感器对齐。在这个实施例中，当FOUP门在正确的正面朝上的位置时，来自光学传感器的信号将从反射片反射回到传感器。但是，如果FOUP门被颠倒，那么，来自光学传感器的信号将不被反射去。于是，控制器就能判定FOUP门是处于正确位置还是处于颠倒的位置，并且相应决定把FOUP门送回到或不送回到FOUP。

尽管已经对本发明进行了详细的描述，但是应当理解，本发明并不局限于在这里所公开的这些实施例。在不脱离本发明的实质和范围的情况下，本领域普通技术人员能对本发明可作出各种改变、替换、和变化。

Claims (9)

1.一种用于储存和传送半导体晶片的容器，包括：

一容器门；

一容器外壳，该容器外壳包括一具有一边缘的开口，其以两种或更多种朝向接收所述的容器门，以及至少两个卡锁接合槽；

一卡锁机构，该卡锁机构被安装在所述的容器门上，只有当所述的容器门在两种或更多种朝向中以一种选定的朝向被插入到所述容器外壳中的所述开口内时，所述的卡锁机构才能与所述的卡锁接合槽接合。

2.一种根据权利要求1所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，其特征在于：构成使得至少一个所述卡锁接合槽距所述边缘比其余所述卡锁接合槽距所述边缘更远。

3.一种根据权利要求1所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，还包括：一卡锁驱动器，该卡锁驱动器与所述卡锁机构相连，用于使所述卡锁机构在一脱开位置和一接合位置之间移动。

4.一种根据权利要求1所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，其特征在于：

所述的卡锁机构包括一对卡锁板，每个所述卡锁板具有两个卡锁指状物。

5.一种根据权利要求1所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，其特征在于：至少一个所述卡锁接合槽与其余所述卡锁接合槽具有不同的构形；

所述的卡锁机构具有多个卡锁指状物，只有当每个所述的卡锁指状物与每个所述的卡锁接合槽对齐并且形状互补时，所述指状物才适于接合所述的卡锁接合槽。

6.一种根据权利要求5所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，还包括：一卡锁驱动器，该卡锁驱动器与所述卡锁机构相连，用于使所述卡锁机构在卡锁位置和未卡锁位置之间移动。

7.一种根据权利要求5所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，其特征在于，至少一条卡锁接合槽被设置成距所述门开口的距离不同于其余所述的卡锁接合槽距所述门开口的距离。

8.一种根据权利要求5所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，其特征在于，至少一条所述的卡锁接合槽被设置成距所述门开口的一边缘的距离不同于其余所述的卡锁接合槽距所述门开口的一边缘的距离。

9.一种根据权利要求1所述的用于储存和传送半导体晶片的容器，其特征在于：所述卡锁机构包括：

一转动锁芯；

一第一卡锁板，其具有机械地固定到所述转动锁芯的近端，以及具有一卡锁指状物的远端，指状物适于接合一个所述的卡锁接合槽；

一第二卡锁板，其具有机械地固定到所述转动锁芯的近端，以及具有一对卡锁指状物的远端，指状物适于接合一个所述的卡锁接合槽。

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