CN1666058A - 用于制造工具和其他设备的可调支撑件 - Google Patents

Abstract

一个可调支撑架(30)支撑基底上方的设备。主体(56)具有一个螺纹套管(58)。轴(60)具有一个支撑该设备的支撑端和一个拧入主体的螺纹套管来调节支撑件高度的螺纹端。隔离支承组件(70)安置在轴的支撑端，提供该设备的隔离。四条腿(46)连接到主体上。每条腿具有一个垂直的槽式元件(80)和一个对角斜撑件(90)，该槽式元件(80)与基底接触，该对角斜撑件(90)将垂直槽式元件结合到主体。这些腿的长度是可以独立延伸的。腿伸长组件(116)可以用于伸长支撑架的高度。

Description

用于制造工具和其他设备的可调支撑件

本国优先权

本非临时专利申请要求序列号为60/388,681的临时申请的优选权，该临时申请的题目为“Quad-pod(四腿组件)”，由Zoltan A.Kemeny在2002年6月13日提交的。

技术领域

本发明总的来说涉及设备支撑件，特别涉及用于制造工具和其他设备的可调支撑件。

背景技术

半导体器件通常用在多种类型的电子产品和消费品的电路构造中。集成电路和半导体器件在使用高专用化和所有权的设备和加工过程的专门结构的工厂被制造。单独的半导体元件的小本质包括高集成电路，高可靠性以及它们对污染的敏感度的要求需要使用除尘室和专用的制造工具。

用于半导体制造的工具和设备通常放在两个种类之一：产生振动的工具和接收振动的工具。振动产生工具的例子包括化学机械抛光机(CMP)和其他转动或摆动机器。对振动敏感的工具的例子包括光学器件，例如燃烧工具和蚀刻器、扫描电子显微镜和检查工具。

半导体除尘室通常设计具有升高的地板，该地板构造具有许多矩形板，这些矩形板悬置在混凝土基层、分级厚板或者其他坚实的基底之上。升高的地板设有电路、布线、管道、通风、管道支架和排水系统的通道，上述的电路、布线等沿基底并围绕基底延伸。在除尘室中的半导体制造工具和其他设备必须安装到工作台、底板、支架或者其他组件上，以稳定和牢固的方式在活地板之上支撑工具的质量，并使设备之间的任何振动的传递最小化。如果源于转动机器的任何振动被传递到振动敏感设备，由这种振动敏感设备进行的制造过程可能被损坏。例如，许多光学燃烧器或蚀刻器是纳米级的高精度工具。设备中的任何振动可以引起跳动或模糊光学焦点并产生集成电路中的缺陷。

制造工具经常安装到由刚性支座或“象腿”支撑的工作台或底板，所述支座或“象腿”是位于工具工作台的每个角或支撑面积下的短支架。升起的地板安置在设备支撑件周围。现有技术的支座的一个例子如图1所示。制造工具10，如半导体除尘室中的CMP，由调平器支腿12支撑，每个支腿12具有脚14。调整螺母16转动以伸长和缩短支腿12，平衡制造工具10并为其提供支撑。

另一个已知的工具支撑件使用了一个刚性的焊接框架组件来支撑重型设备，例如，在数百到数千磅的范围。工具支撑件使用一个相互连接的槽钢形成的框架结构，它们是被焊接或用螺栓固定到基底上。每个框架组件通常定制而建造，以便装配在基底上的现有结构中和其周围，例如管道、水渠和排水管。框架组件很重，而且修建和维修都很费时并昂贵，并且易于增加除尘室环境的污染。框架组件的刚性构造使得在设备和除尘室布置中的移动或改变变得困难和不灵活。如果需要移动设备，经常需要对于框架组件重要的计划和重新工作，以满足基底坡度和排水系统的要求，并避开在新区域内的已有结构和障碍。很多时候，框架组件必须完全重建。即使有仔细的测量和设计，由于许多商人进入和接触除尘室地板通道空间，也可以引起不可预见的复杂性。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一个用于支撑基底上方的设备的支撑件，该支撑件包括：具有一个螺纹套管的主体；轴，该轴具有一个支撑该设备的支撑端和一个拧入主体的螺纹套管来调节支撑架高度的螺纹端；以及结合到主体的第一、第二和第三腿，其中每条腿包括一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该槽式元件与基底接触，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

在另一个实施例中，本发明是一个可调高度的设备支撑架，包括一个主体和结合到该主体的第一、第二和第三腿，该主体具有一个螺旋拧入主体中的可伸长的轴，其中每条腿具有一个垂直的槽式元件和一个将垂直槽式元件结合到主体的对角斜撑件。

在又一个实施例中，本发明是用于支撑基底上方的设备的方法，包括提供一个用于支撑该设备的轴，转动穿过主体的轴的螺纹端以便升高和降低该设备，以及用第一、第二和第三腿支撑该主体，其中每条腿具有一个与基底相接触的垂直槽件和一个将垂直槽件结合到主体的对角斜撑件。

附图说明

图1示出了现有技术的制造工具的支撑件；

图2示出了带有活地板和工具支座组件的半导体除尘室；

图3a-3c示出了支撑半导体制造工具的四腿组件；

图4a和图4b示出了四腿组件的特征；

图5a和图5b示出了带有更短的腿的四腿组件；

图6a和图6b示出了带有振动隔离支承组件和系紧杆的四腿组件；

图7a和图7b示出了具有腿延长件的四腿组件；

图8a和8b示出了四腿组件头部件；

图9a和9b示出了带有垂直管状件和对角斜撑件的腿部件；

图10a-10c示出了带有不同kick angle结构的对角斜撑件；

图11a和11b示出了用于将管螺丝锁定在位的锁紧螺母；

图12示出了用于减少四腿组件头部件的轮缘直径的接头圆盘；

图13示出了用于四腿组件头部件的旋转头组件；

图14示出了电缆系紧组件；

图15示出了钩环和链系紧组件；以及

图16a和图16b示出了用于手动转动管螺丝的活动扳手。

具体实施方式

半导体制造除尘室区域如图2所示。活地板20包括多个矩形板22，矩形板由支架24所支撑，支架24被搁在混凝土基层、分级厚板或者其他坚实的基底25上。板22可以是24平方英寸，由铝制造。活地板20围绕工具支座组件26。工具支座组件26包括一个底板或工作台28，在底板或工作台28上安装半导体制造工具或设备。底板28由四个支撑组件30(下文称为四腿组件)支撑，这些支撑组件30与基底25接触。底板28高出邻近的活地板面板22，或者与邻近的活地板面板22齐平。对角支杆32、直拉杆34和对角地板斜撑杆36通过将四腿组件30作为一个刚性的支柱结构的支撑框架系统保持在一起，为工具支座组件26提供了刚性。

四腿组件30是负载的工具架或支撑件，适于在半导体设备上的除尘室安装，该半导体设施用于安装制造工具和其他设备。四腿组件30构造有除尘室相容材料和保护涂层。半导体制造工具包括已知的用于产生振动的设备如化学机械抛光机(CMP)和其他转动和摆动机器，以及对振动敏感的设备如光学燃烧工具和蚀刻器、扫描电子显微镜和检查工具。

制造工具可以安装在刚性底板28上，底板28由一个或多个四腿组件30支撑。作为另一种选择，制造工具40可以直接安装到一个或多个四腿组件30上，如图3a所示。四腿组件30位于制造工具40的每个角或其他加载面下方，以保持工具在基底25上方的理想高度。图3b进一步表示支撑制造工具40的一个角的四腿组件30的细节。四腿组件30的高度可被调整为，制造工具40的底面位于活地板20之下、与其平齐或在其之上。活地板20可以容易地放置在制造工具40的所有侧，以便方便的接近该设备。图3c示出了位于活地板20上面的、带有四腿组件30的制造工具40，四腿组件30穿过一个活地板面板20中的切口延伸，以便支撑制造工具的一个角。

图4a示出了四腿组件30的进一步的细节。四腿组件30包括四条腿46，每个都具有调平器螺丝和旋转角组件48。在其他实施例中，四腿组件30可能具有三条腿46或五条或更多的腿46。调平器螺丝的螺丝杆被旋入螺母50，该螺母50被焊接在每条腿46的底部上。地震夹或带52由螺母50锁定，在地震的情况下，或假如工具支座组件26震动或碰撞，它将四腿组件30稳固地锚固到基底25。旋转脚适合于基底上用于排水的坡度。腿46是焊接的钢管和管部件，具有一个垂直管或者槽式元件80和一个对角斜撑件90。腿46的对角斜撑件用销或插孔安装到头部或主体56。头部56具有一个螺纹套管58。管螺丝60是外螺纹插孔螺丝轴，用于支撑、提升和使制造工具40和/或底板28水平。管螺丝60拧入具有内螺纹的套管58中。为了在重载下升高容易，车缧纹为方形轮廓、小螺距并有特富龙(teflon)涂层。管螺丝60使四腿组件30在高度上可以调整，以适合基底25和制造工具40之间的任何距离或间隙。腿46也可以使用调平器螺丝和旋转脚组件48独立的被调整，以解决基底25中和其周围的不平、高度的变化、沟槽、结构和障碍物。

为了减少腿46的根部的弯矩，环62被用来将腿46保持在一起。腿46用螺栓、焊接或销钉固定到环62上。环62包括附加的孔64来容纳斜撑件、系梁和撑杆。腿46垂直管部件的顶部也具有焊接螺母66来容纳斜撑件、系梁和撑杆。管螺丝60由焊接的圆形头部68形成顶部，该头部68支撑振动隔离支承组件70。隔离支承组件70提供对从基底25接收的振动的隔离，用于振动敏感的制造工具和其他设备。隔离支承组件70还具有旋转头72，以在工作中，也就是当进行提升操作时容纳底座或工具水准测量。控制杆臂74有助于升高，可以利用它用手拧动管螺丝60。在不使用时或水平空间有限时，控制杆臂74从头部78拧下。头部78还具有工具套筒扳手孔，以容纳活动扳手或其他专用工具来用手转动管螺丝60。与夹52相似的地震夹76连接到头部72用于锚固底板28或制造工具40。四腿组件30的侧视图如图4b所示。

四腿组件30被放置在底板28和/或制造工具40的每个角或需要载荷支撑的其他位置。腿46与用于坚固基础的基底25接触。腿46接近基底25的部分，也就是垂直管部件80和调平器螺丝和旋转脚组件48，机械地彼此隔离。基底25附近在垂直管部件80或组件48上或其周围的腿46之间，没有独立的支撑。因此，使用分离和独立的垂直槽式元件80，四腿组件30可以被转动和定向从而腿46跨过或避开基底上和周围任何结构和障碍物。换句话说，腿46可以越过侧边现有结构和障碍物、在其下方、围绕或沿着侧边现有结构和障碍物放置，这些现有结构和障碍物如管道系统、水管、管道支架和排水系统。调平器螺丝和旋转脚组件48可以被调整，当保持四腿组件30的中心线在垂直公差内，解决基底的任何变形和坡度。控制杆臂74转动管螺丝60以升高或降低四腿组件30的整体高度并使隔离支承组件70和旋转头72与底板28和/或制造工具40接触并支撑底板28和/或制造工具40。通过转动管螺丝60可以在高度上调整四腿组件30，以便在基底25之上的任何所需高度上支撑制造工具40。组件48和管螺丝60的螺纹特性使四腿组件30升高、降低、拉平和对准几乎任何制造工具。在一个实施例中，重约120磅的四腿组件30可以支撑高达8000磅的负载。四腿组件30提供了六个自由度：x方向、y方向和z方向的位移，以及每个位移相应的转动。

四腿组件30被设计并建造为适合活地板高度和坡度的变化、腿位置、混凝土地板中用于排水、沟槽线的倾斜，而且跨过并避开了(水、电、气)管线、箱室、管道和其他固定结构。四腿组件30可以在工厂或现场被组装，包括套筒杆、斜撑件、撑杆、电缆和锚地。四腿组件30是刚性的、坚固的，而且重量轻，可以由容易运输的元件在现场被快速安装。附件、固定设备和锚固螺栓以及其他硬件都是一个尺寸装配并可以相互替换的。

图5a示出了具有用于腿46的较短垂直管部件的四腿组件30的另一个变形，适合浅的活地板20。图中具有相同或相似功能的元件用相同的附图标记表示。在这个实施例中，当没有接收任何结构附件时，由于腿46较短，用于腿46的垂直管部件80的顶部盖有塑料塞82。对角斜撑件90在头部56和环62之间通过槽86可转动的固定，用于腿46的自由转动，以避开基底25上或其周围的障碍物例如管道、箱室、管件和其他机械结构。头部56使用固定螺丝钉84以将套管58锁定在位，使用固定螺丝钉88将对角斜撑件90锁定在位。固定螺丝钉94将头部68锁定在位。头部68承受一个浅的、高载荷、短行程的振动隔离支承组件96，该组件96具有承受基座板的球形顶部(圆头)件。隔离支承组件96被设计为减少从振动产生工具和设备传递到基底25的振动，振动产生工具和设备由四腿组件30支撑。四腿组件30的较短变形的侧视图如图5b所示。

图6a示出了带有隔离支承组件98的短四腿组件30组件，该隔离支承组件98具有旋转头100以支撑底板28和/或制造工具40。隔离支承组件98为四腿组件30提供了坚固的、长行程振动隔离特性。头部100的顶部独立于隔离支承组件98而旋转，以便在升高和调平制造工具40时提供转动自由度和安装、操作的简单性。图6a还示出了包括螺纹杆108的拉杆组件106。杆108拧入垂直管部件80。螺母110固定拉杆组件106到底板28，提供地震连续特性，将底板28压下到四腿组件30，四腿组件30又如图4a所示用夹子52锚固到基底25。图6b表示了带有隔离支承组件98和旋转头100的短四腿组件30。

图7a示出了带有振动隔离支承组件98和旋转头100的四腿组件30组件。腿延长组件116提供了延伸四腿组件30垂直长度和增加其载荷承受能力、同时减少了腿46上的应力的机构。带有腿延长组件116的四腿组件30组件可以在高于基底25的更大的高度上支撑重载，而不需扣住。腿延长组件116包括垂直管或者槽式元件118，被插入斜撑或撑杆一拉杆件122的套管120。垂直管80也滑入套管120中并由固定螺丝钉124固定。腿延长组件116是一个调节器，它使多个腿延长组件被添加以进一步地增加四腿组件30高度。使用一个或多个腿延长组件116，四腿组件30的高度可以在0.5到7.5英尺或更大的范围内。图7b表示了带有腿延长组件116的四腿组件30组件的侧视图。

图8示出了带有管螺  60和头部68的四腿组件头部件。控制杆臂74被螺栓或拧入头部68中，转动管螺丝60。头部68还具有固定螺丝钉孔132来固定匹配的隔离支承组件70或98、旋转头72、底板28或制造工具40。内螺纹孔(tapped hole)134设有锚固地震夹或工具腿下压件。图8b表示四腿组件头部件的侧视图。

图9a示出了带有套管式垂直管延长件140的腿46。对角斜撑件90被焊接到管延长件140上。延长件140具有一个被插入垂直管部件80的长度。延长件140可以被调节以增加腿46的整个长度。锁紧螺母144将延长件140所要的长度保持在适当的位置上。腿延长件140提供了腿46长度的单独调整，解决了基底25中和其周围的不平坦和结构。图9b表示了带有套管式垂直管延长件140的腿46的侧视图。图10a-10c示出了带有不同的kick angle构造的对角斜撑件90。

图11a示出了用于将管螺丝60锁定在适当位置的锁紧螺母150。锁紧螺母150包括扳手孔152，用于用手的简单操作，锁定工具入口和手指边缘154。锁紧螺母150将管螺丝60紧固地保持在位并防止任何松动、移动或振动。图11b表示了锁紧螺母150的俯视图。

图12表示了用于减小头部68轮缘直径的接头圆盘158。在四腿组件30的一些较低载荷支承的应用情况下，理想的是使用较小直径的隔离支承组件和旋转轴承。接头圆盘158安装到如图8a所示的标准尺寸的头部68上。每个接头圆盘158可以改变尺寸以承受不同的隔离支承组件和旋转轴承。

图13示出了旋转头组件160，其安装在头部68与底板28和/或制造工具40之间以适合于承载表面的任何不平放置或水平测量。旋转头组件160具有球形盖162，球形盖162坐在相匹配的盖座164内，盖座164具有特富龙涂层用于平滑旋转。盖162相对盖座164有角度地并定向地自由转动，使四腿组件30保持垂直，同时为承载表面提供坚固和均匀的支撑。当基底25不水平或不平时，旋转头组件160也是有用的。当底板28保持水平时，四腿组件30的中心线可以偏离垂直的。

图14表示一个在腿46和制造工具40之间的电缆系紧组件170。电缆系紧组件170在一端具有一个吊环172，在另一端具有线圈174，还具有互连电缆176和电缆夹178。吊环172保持制造工具40，同时线圈174包围腿46，以便在地震时或者假如工具基座组件26震动或碰撞的情况下，锚固制造工具或被支撑的设备。底板28具有电缆176的穿过孔。

图15表示了制造工具系紧组件的替换实施例，具有连接在腿46和制造工具40之间的联锁的钩环和链组件180。钩环和链组件180提供了一个锚，用于从制造工具40通过底板28到四腿组件30、最终借助夹52到基底25的地震连续。

图16示出了带有手柄192和焊接夹具194的活动扳手190。活动扳手与孔130配合，用以手动转动管螺丝60并调整四腿组件头部件的高度。在一个替换实施例中，可以使用电动机来转动管螺丝60并调整四腿组件头部件的高度。

如前述图中所示的，四腿组件30由可互换的元件组合而构成。这些特点使四腿组件30易于适应基底25的承载要求、空间、结构、障碍物和表面定向。四腿组件30可以放置在许多现有结构和障碍物内或其周围，同时解决了基底表面的平坦性和水平的变化。四腿组件30可以被调整到很大的高度范围，以配合基底25上面制造工具40的间隙要求。四腿组件30支撑制造工具40是随环境和条件而变化的。四腿组件30很容易被取下并是可移动的，以便布置和支撑其他设备。

四腿组件30有很多其他的应用。四腿组件30能够用在建造、改造和其他需要支撑物体的区域。四腿组件30为固定框架组件提供了方便并节省成本的可供选择的办法，并可适于安装在现有环境内和周围。

本发明结合优选实施例进行了描述。本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以作形式上和细节上的改变，等同物可以替代本发明的元素。在不背离本发明的实质范围内，根据本发明的教导，可以作许多修改以适合特殊状态或材料。因此，本发明意在不限于实施本发明所披露的具体实施例，而是本发明将包括落入权利要求范围内的所有实施例。

Claims (28)

1.一种用于支撑基底上的设备的支撑件，包括：

一个具有螺纹套管的主体；

一根轴，该轴具有一个支撑该设备的支撑端和一个拧入主体的螺纹套管来调节支撑件高度的螺纹端；以及

结合到主体的第一、第二和第三腿，其中每条腿包括一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该槽式元件与基底接触，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

2.如权利要求1所述的支撑件，还包括一条第四腿，该腿具有一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该槽式元件与基底接触，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

3.如权利要求1所述的支撑件，其中所述腿的垂直槽式元件在基底附近的部分被机械地隔离以避开构造物。

4.如权利要求1所述的支撑件，还包括放置在所述轴的支撑端的隔离支承组件，用于提供对设备的隔离。

5.如权利要求4所述的支撑件，其中所述隔离支承组件包括旋转头用来以自由转动的方式支撑该设备。

6.如权利要求1所述的支撑件，其中所述腿在长度上是可延长的。

7.如权利要求1所述的支撑件，还包括结合到腿的腿延长组件，用于延长支撑件的高度。

8.如权利要求1所述的支撑件，还包括可调整的旋转脚，它结合到与基底接触的垂直槽式元件。

9.如权利要求1所述的支撑件，还包括用于将所述腿稳固到基底的夹具。

10.如权利要求1所述的支撑件，还包括结合到轴的控制杆臂，用于转动轴的螺纹端。

11.如权利要求1所述的支撑件，其中所述对角斜撑件以象用销钉一样的方式被固定到主体上，用于所述腿的自由转动。

12.一种四腿支撑架，包括：

一根具有一个支撑端和一个螺纹端的轴；

一个被结合的用来容纳该轴的螺纹端的主体；以及

结合到主体的至少四条腿，其中每条腿都包括一个垂直的槽式元件和一个将垂直槽式元件结合到主体的对角斜撑件。

13.如权利要求12所述的四腿支撑架，其中所述主体包括一个被结合的用于容纳该轴的螺纹端的螺纹套管。

14.如权利要求12所述的四腿支撑架，还包括一个放置在该轴的支撑端的隔离支承组件。

15.如权利要求12所述的四腿支撑架，其中所述腿在长度上是可延长的。

16.如权利要求12所述的四腿支撑架，还包括结合到腿的腿延长组件，用于延长四腿支撑架的高度。

17.如权利要求12所述的四腿支撑架，其中所述对角斜撑件以象用销钉一样的方式被固定到主体上，用于所述腿的自由转动。

18.一种高度可调的设备支撑架，包括：

一个包括可延长轴的主体，该可延长轴拧入该主体；以及

结合到该主体的第一、第二和第三腿，其中每条腿包括一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

19.如权利要求18所述的高度可调的设备支撑架，还包括一条第四腿，该腿具有一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

20.如权利要求18所述的高度可调的设备支撑架，还包括放置在所述可延长轴的一端的隔离支承组件。

21.如权利要求20所述的高度可调的设备支撑架，其中所述隔离支承组件包括一个可自由转动的旋转头。

22.如权利要求18所述的高度可调的设备支撑架，其中所述腿在长度上是可延长的。

23.如权利要求18所述的高度可调的设备支撑架，还包括结合到腿的腿延长组件，用于延长高度可调的设备支撑架的高度。

24.一种支撑在基底上的设备的方法，包括：

提供一根支撑该设备的轴；

转动该轴的螺纹端穿过主体，以便升高和降低该设备；以及

用第一、第二和第三腿支撑该主体，其中每条腿包括一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该槽式元件与基底接触，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

25.如权利要求24所述的方法，还包括步骤：提供一条第四腿，该腿具有一个垂直的槽式元件和一个对角斜撑件，该槽式元件与基底接触，该对角斜撑件将垂直槽式元件结合到主体。

26.如权利要求24所述的方法，还包括步骤：提供一放置在所述轴的支撑端的隔离支承组件。

27.如权利要求24所述的方法，还包括步骤：延长所述腿的长度。

28.如权利要求24所述的方法，还包括步骤：提供一结合到腿的腿延长组件，用于延长该设备的高度。

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