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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme, die ermöglichen,
dass Gas kontrollierbar in SMIF-Boxen bzw. -Gondeln (SMIF Pods)
eingespritzt wird, und insbesondere auf ein Ventil mit passivem Gasfluss,
das zwischen geschlossenen und offenen Positionen durch das Gewicht
der Box betätigt
wird.
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Beschreibung des in Bezug
stehenden Stands der Technik
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Ein
SMIF-System, vorgeschlagen durch die Hewlett-Packard Company, ist
in den US-Patenten Nr.'n
4,532,970 und 4,534,389 offenbart. Der Zweck eines SMIF-Systems
ist derjenige, Partikelflüsse
auf Halbleiter-Wafern während
einer Bevorratung und einem Transport der Wafer durch den Halbleiter-Herstellungsprozess
zu verringern. Dieser Zweck wird, teilweise, durch mechanisches
Sicherstellen, dass, während
der Bevorratung und des Transports, die gasförmigen Medien (wie beispielsweise
Luft oder Stickstoff), die die Wafer umgeben, im Wesentlichen stationär relativ
zu den Wafern verbleiben, und durch Sicherstellen, dass Teilchen
von der Außenumgebung
nicht in die unmittelbare Wafer-Umgebung eintreten, erreicht.
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Ein
SMIF-System besitzt drei Hauptkomponenten: (1) abgedichtete Box
bzw. Kasten mit minimalem Volumen, verwendet zur Aufbewahrung und zum
Transportieren von Wafern und/oder Wafer-Kassetten; (2) eine Eingangs/Ausgangs-(I/O)-Miniumgebung,
angeordnet an einem Halbleiter-Verarbeitungswerkzeug, um einen Miniaturreinraum
(der mit reiner Luft gefüllt
wird) zu schaffen, in dem freigelegte Wafer und/oder Wafer-Kassetten
zu und von dem Inneren des Werkzeugs transportiert werden können; und
(3) eine Schnittstelle zum Überführen der
Wafer und/oder der Wafer-Kassetten zwischen den SMIF-Boxen und der SMIF-Miniumgebung
ohne Aussetzen der Wafer oder der Kassetten den Teilchen. Weitere
Details eines vorgeschlagenen SMIF-Systems sind in dem Dokument
mit dem Titel „SMIF:
A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING", von Mihir Parikh
und Ulrich Kaempf, Solid State Technology, Juli 1984, Seiten 111-115,
beschrieben.
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Systeme
des vorstehenden Typs befassen sich mit Teilchengrößen, die
von unterhalb 0,02 Mikron (μm)
bis oberhalb 200μm
reichen. Teilchen mit diesen Größen können sehr
schädigend
in einer Halbleiterverarbeitung sein, und zwar aufgrund der kleinen
Geometrien, die beim Herstellen von Halbleitervorrichtungen eingesetzt
werden. Typische, fortschrittliche Halbleiterprozesse setzen heutzutage Geometrien
ein, die bei einem halben μm
und darunter liegen. Nicht erwünschte
Kontaminierungsteilchen, die Geometrien haben, die größer als
0,1 μm messen,
beeinträchtigen
wesentlich Halbleitervorrichtungen mit einer Geometrie von 1 μm. Der Trend ist
natürlich
derjenige, kleinere und kleinere Halbleiter-Verarbeitungsgeometrien
zu haben, die sich heute in Untersuchungs- und Entwicklungslaboratorien 0,1 μm und darunter
annähern.
In der Zukunft werden Geometrien kleiner und kleiner werden und
demzufolge werden kleinere und kleinere Kontaminierungsteilchen
von Interesse sein.
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In
der Praxis wird eine SMIF-Box auf verschiedenen Trageflächen innerhalb
einer Wafer-Fabrik aufgesetzt, wie beispielsweise eine Beladebox
in einer Miniumgebung, woraufhin Schnittstellen-Mechanismen in der
Beladeöffnung
die Boxentür öffnen, um
einen Zugang zu den Wafern innerhalb der Box zu ermöglichen.
Zusätzlich
kann eine Box an einem Bevorratungsort gehalten werden, während auf
eine Verarbeitung an einem bestimmten Werkzeug gewartet wird. Solche
Aufbewahrungsorte können
einen lokalen Werkzeugpuffer in dem Fall einer Messtechnik oder
im Fall von Werkzeugen mit einem hohen Durchsatz aufweisen, oder
können
alternativ eine Lagereinrichtung zum Lagern großer Anzahlen von Boxen innerhalb
eines Werkzeugbereichs aufweisen. Eine Box kann zusätzlich an
einer selbstständigen Säuberungsstation
positioniert werden.
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Ob
nun eine Werkzeug-Beladeöffnung,
ein lokaler Werkzeugpuffer, eine Bevorratungseinrichtung oder eine
Reinigungsstation, so umfassen die Trageflächen typischerweise Ausrichtungs-
oder kinematische Stifte, die nach oben von der Trageoberfläche vorstehen.
In Boxen mit 200 mm umfasst die Tragefläche Ausrichtungsstifte und
Führungsschienen,
die die Box in die geeignete rotationsmäßige oder translatorische Position
in Bezug auf die Stifte führen.
In Boxen mit 300 mm umfasst eine Bodenfläche der Boxen sich radial erstreckende
Nuten zum Aufnehmen von kinematischen Stiften. Wenn einmal die Box
so positioniert ist, dass die Nuten in deren jeweiligen kinematischen
Stiften ein greifen, setzen sich die Nuten über die Stifte, um sechs Kontaktpunkte
zwischen der Box und der Trageplattform (an den Nuten und Stiften)
einzurichten, um kinematisch die Box an der Trageplattform mit einer
fixierten und wiederholbaren Genauigkeit zu verbinden. Eine solche kinematische
Verbindung ist zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 5,683,118 mit dem
Titel „Kinematic Coupling
Fluid Couplings and Method",
für Slocum, offenbart,
wobei das Patent hier unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen
wird. Die Größe und der
Ort der kinematischen Stifte sind so standardisiert, dass die Boxen
von verschiedenen Zulieferern miteinander kompatibel sind. Der Industriestandard
für den
Ort und die Dimensionen der kinematischen Verbindungsstifte ist
durch Semiconductor Equipment and Materials International („SEMI") vorgegeben.
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Gelegentlich
ist es von Vorteil, eine Box in Bezug auf Kontaminierungsbestandteile
und/oder Teilchen durch Erzeugung eines Stromflusses durch eine
Box bzw. den Kasten, um die Kontaminierungsbestandteile und/oder
die Teilchen weg zu tragen, zu reinigen. Es kann auch vorteilhaft
sein, eine Box mit einem nicht reaktiven Gas für eine Langzeitbevorratung
und für
bestimmte Prozesse zu füllen.
Zusätzlich kann
es gelegentlich vorteilhaft sein, die Box mit einem Druck höher oder
niedriger als die Umgebung zu versehen. Um ein solches Reinigen
durchzuführen, ist
es bekannt, ein oder mehrere Ventil(e) innerhalb einer Box vorzusehen,
die eine Fluidströmung
zu und/oder von dem Inneren der Box ermöglichen. Einlassventile zu
der Box können
mit einer Druckgasquelle verbunden sein, um die Box mit einem erwünschten
Gas zu füllen,
und Auslassventile können mit
einer Vakuumquelle verbunden sein, um Gas von der Box zu entfernen.
Die Einlass- und Auslassventile können dazu verwendet werden,
die Box zu reinigen, einschließlich
eines Füllens
der Box mit einem erwünschten
Gas, und/oder zum Erreichen eines Druckdifferenzials innerhalb der
Box relativ zu der Umgebung. Ein solches System ist in dem US-Patent Nr.
4,724,874 mit dem Titel „Sealable
Transportable Container Having a Particle Filtering System", für Parikh
et al, zuvor hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen, offenbart.
Relativ zu Systemen, die ein Öffnen
der Box zum Reinigen erfordern, erfordern Ventilsysteme weniger
Komponenten und Raum, und arbeiten allgemein effizienter.
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Ungeachtet
der Mechanismen, mit denen ein Reinigen vorgenommen wird, ist es
erwünscht,
das Reinigungsgas von der Gasquelle nur dann zuzuführen, wenn
eine Box auf der Tragefläche
aufsitzt. Ein Grund ist derjenige, dass das Gas, das in die Box
eingespritzt wird, typischerweise Stickstoff, schädlich für Personal
sein kann, falls es in die Um gebung der Fabrik in großen Mengen
freigesetzt wird. Deshalb ist es bevorzugt, einen Gasfluss dann
zu aktivieren, wenn die Box, die gereinigt werden soll, auf der
Tragefläche
angeordnet ist, und um den Gasfluss zu deaktivieren, wenn die Box
entfernt ist.
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Es
ist bekannt, elektrisch gesteuerte Aktuatoren und/oder Steuereinheiten
vorzusehen, wie beispielsweise eine Massenfluss-Steuereinheit, um
den Gasfluss zu einer Box zu aktivieren, zu deaktivieren und zu
regulieren. Es ist auch bekannt, Sensoren zum Anzeigen des Vorhandenseins
oder des Nichtvorhandenseins einer Box auf der Trageoberfläche vorzusehen.
Jedes dieser Systeme erfordert eine Steuerschaltung zum Übertragen
von Sensor- und Stromsignalen zwischen dem Steuersystem und dem Gasflusssystem.
Dies gestaltet das Steuersystem kompliziert und erhöht auch
die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion an einer oder mehreren
Reinigungsstation(en).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein einfaches
und zuverlässiges
System zum Aktivieren und Deaktivieren eines Gasflusses zu einer
Box bzw. einem Kasten zu schaffen.
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Es
ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein System
zum Aktivieren und Deaktivieren eines Gasflusses zu einer Box zu
schaffen, das nicht zugeordnete, elektrische Verbindungen, eine Stromversorgung,
Sensoren oder Steuereinheiten verwendet.
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Es
ist ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, vollständig einen
Gasfluss in die Umgebung der Wafer-Fabrik abzudichten, wenn eine
Box nicht auf einer Trageplattform vorhanden ist.
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Es
ist ein noch anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Ventil
mit passivem Gasfluss auf der Trageplattform zu schaffen, wobei
das Gasflussventil ein niedriges Profil besitzt, um so die Umsetzung
eines begrenzten Raums zu ermöglichen.
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Es
ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein passendes
Ventil zum Kontrollieren des Gasflusses zu einer Box zu schaffen,
wobei das Ventil in einem oder mehreren der kinematischen Stift(e),
herkömmlich
vorgesehen auf der Trageplattform, eingesetzt sein kann.
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Diese
und andere Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erreicht,
die sich, in bevorzugten Ausführungsformen,
auf ein Ventil bezieht, das in einer Trageplattform für eine Box
zum Aktivieren und Deaktivieren des Gasflusses zu einer Box auf
der Plattform eingesetzt ist. In bevorzugten Ausführungsformen
umfasst das Ventil einen zen tralen Teller, der dazu geeignet ist,
sich zwischen einer ersten, geschlossenen Position, wo der Teller
den Gasfluss durch das Ventil blockiert, und einer zweiten, offenen Position,
wo der Teller einen Gasfluss durch das Ventil zulässt, bewegt
zu werden. Ohne eine Box auf der Trageplattform spannt unter Druck
stehendes Gas von der Gasquelle ausströmseitig des Ventils den Teller
in die erste Position vor, um so einen Gasfluss zu blockieren. In
dieser ersten Position erstreckt sich ein oberer Bereich des Tellers
leicht oberhalb der oberen Oberfläche der Boxen-Trageplattform.
Wenn eine Box auf der Trageplattform aufsitzt, bewegt das Gewicht
der Box den Teller von seiner ersten Position zu seiner zweiten
Position, wo zugelassen wird, dass Gas durch das Ventil und in die
Box hineinfließt,
um ein Reinigen der Box zu ermöglichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Boxen-Trageplattform, umfassend
ein passives Gasflussventil gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht der Boxen-Trageplattform,
dargestellt in 1;
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3 zeigt
eine Querschnitts-Seitenansicht des Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung
in seiner geschlossenen Position, einen Gasfluss durch das Ventil
blockierend;
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4 zeigt
eine Querschnits-Seitenansicht des Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung
in seiner offenen Position, einen Gasfluss durch das Ventil zulassend;
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5 zeigt
eine Querschnitts-Seitenansicht eines Ventils gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, dargestellt in seiner geschlossenen
Position, einen Gasfluss durch das Ventil blockierend;
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6 zeigt
eine Querschnitts-Seitenansicht eines Ventils gemäß einer
weiteren, alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, dargestellt in dessen geschlossener
Position, einen Gasfluss durch das Ventil blockierend;
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7 zeigt
eine Draufsicht einer herkömmlichen
End-Effektor- und Boxen-Trageplattform-Anordnung,
um eine Übergabe
der Box zwischen dem End-Effektor und der Trageplattform zu ermöglichen; und
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8 stellt
einen End-Effektor und eine Boxen-Trageplattform gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, um eine Übergabe
der Box zwischen dem End-Effektor und der Boxen-Trageplattform zu
ermöglichen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1-8 beschrieben,
die sich allgemein auf verschiedene Ausführungsformen eines passiv aktivierten
Gasflussventils zum Aktivieren und Deaktivieren des Gasflusses zu
einer SMIF-Box (SMIF Pod) beziehen. Es sollte verständlich sein,
dass das Strömungsventil
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Boxen bzw. Kästen verschiedener
Größen, umfassend
Boxen mit 200 mm und 300 mm, ebenso wie in Verbindung mit Trägern von
anderen SMIF-Boxen, verwendet werden kann. Weiterhin passt das Gasströmungsventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu allen relevanten SEMI-Standards und lässt sie
zu.
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In
den 1 und 2 nun sind perspektivische Ansichten
einer Trageplattform 20 zum Tragen einer SMIF-Box (nicht
in den 1 oder 2 dargestellt) gezeigt. Die
bevorzugte Ausführungsform der
Trageplattform besitzt einen neuartigen Aufbau, um eine verbesserte Übergabe
einer Box zwischen der Trageplattform und einem End-Effektor zu
erleichtern. Dieser Aspekt der Erfindung wird in Bezug auf die 7 und 8 nachfolgend
beschrieben. Allerdings ist verständlich, dass der Aufbau der
Trageplattform 20 nicht für Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kritisch ist, die nur auf das passive Gasströmungsventil
gerichtet ist. Die Trageplattform 20 kann irgendeine von
verschiedenen Oberflächen
innerhalb einer Wafer-Fabrik, vorgesehen zum Tragen einer Box, aufweisen.
Solche Oberflächen umfassen,
sind allerdings nicht darauf beschränkt, Werkzeug-Belade-Ports,
Pod-Shelves innerhalb
lokaler Werkzeugpuffer und Bevorratungseinrichtungen, und Boxen-Trageplattformen
innerhalb von selbständigen
Reinigungsstationen.
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Die
Trageplattform 20 umfasst eine Vielzahl von kinematischen
Stiften 22 zum Befestigen innerhalb entsprechender Nuten
an dem Boden einer Box, μm
eine kinematische Verbindung zwischen der Box und der Trageplattform
einzurichten. Stifte 22 können alternativ Ausrichtungsstifte
zum Aufnehmen einer Box mit 200 mm aufweisen. Die Trageplattform 20 umfasst
weiterhin ein Paar von Einlasslöchern 24,
die nach unten durch die Trageplattform vorgesehen sind und sich
mit einem jeweiligen Paar von Gasflussleitungen verbinden. Die Gasflussleitungen
von den Einlasslöcher
sind wiederum mit einer Druckgasquelle verbunden, so dass Gas in
die Box über
die Einlasslöcher 24 eingespritzt
wer den kann. Die Trageplattform 20 umfasst weiterhin ein
Paar von Auslasslöchern 26,
vorgesehen nach unten durch die Trageplattform und sich mit einem
Paar von Gasflussleitungen verbindend. Die Gasflussleitungen von den
Auslasslöchern
sind wiederum mit einer Vakuumquelle verbunden, so dass Gas von
der Box durch die Auslasslöcher 26 abgezogen
werden kann. Es ist verständlich,
dass ein Einlassloch 24 oder mehr als zwei Einlasslöcher 24 in
alternativen Ausführungsformen
vorhanden sein können,
und es ist verständlich, dass
null, ein oder mehr als zwei Auslasslöcher 26 in alternativen
Ausführungsformen
vorhanden sein können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Einlasslöcher 24 an
der Rückseite
der Trageplattform angeordnet und die Auslasslöcher 26 sind an der
Vorderseite der Plattform angeordnet. Demzufolge werden, wenn eine
Box auf der Trageplattform angeordnet ist, Einlasslöcher 24 unter
der Rückseite der
Box angeordnet sein, und Auslasslöcher 26 werden unter
einer Vorderseite der Box angeordnet sein. Mit einem solchen Aufbau
kann ein Spülfluss
durch die Box von der Rückseite
zu der Vorderseite der Box auftreten. Jedes der Einlass- und Auslasslöcher umfasst
vorzugsweise eine Zwischendichtung 28, wie sie zum Beispiel
in der United States Patent Application Serial No. 09/049,330, mit
dem Titel „Kinematic Coupling
Compatible, Passive Interface Seal", zuvor unter Bezugnahme darauf eingeschlossen,
beschrieben ist.
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Die
Trageplattform 20 umfasst weiterhin ein Gasflussventil 30 zum
Aktivieren und Deaktivieren eines Gasflusses zu den Einlasslöchern 24.
Wie in den 1 und 2 dargestellt
ist, ist das Ventil 30 von den kinematischen Stiften 22 getrennt.
Allerdings kann, wie nachfolgend erläutert ist, das Ventil 30 in einen
oder in mehrere der kinematischen Stift(e) 22 in alternativen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eingesetzt sein. Eine obere Fläche des Ventils 30 erstreckt
sich vorzugsweise zwei bis drei Millimeter oberhalb der oberen Fläche der
Trageplattform 20. In Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, in denen das Gasflussventil in eine oder mehrere der
kinematischen Stifte integriert ist, wird die Höhe des einen oder der mehreren
kinematischen Stifte um zwei bis drei Millimeter erhöht. Es ist verständlich,
dass diese Dimensionen nur beispielhaft sind und in alternativen
Ausführungsformen
variieren können.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist,
ist nur ein Gasflussventil 30 vorgesehen, wobei das Gasflussventil
einen Gasfluss durch die Einlasslöcher 24 aktiviert
und deaktiviert. Allerdings kann, wie nachfolgend erläutert ist, ein
zweites Gasflussventil 30 hinzugefügt werden, um einen Gasfluss durch
Auslasslöcher 26 zu
aktivieren oder zu deaktivieren.
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Unter
Bezugnahme nun auf die 1 bis 4 wird,
in einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, Gas von einer Druckgasquelle (nicht dargestellt)
zu dem Gasflussventil 30 über eine Gasleitung 32 zugeführt. Wenn
sich das Ventil in einer offenen Position, wie dies nachfolgend erläutert ist,
befindet, fließt
Gas durch das Ventil und verlässt
das Ventil über
eine Gasleitung 34, die wiederum mit beiden Einlasslöchern 24 verbunden
ist. In Ausführungsformen,
die weniger als oder mehr als zwei Einlasslöcher 24 besitzen,
würde die
Gasleitung 34 mit jedem solchen Einlassloch verbunden werden.
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Wie
insbesondere nun die 3 und 4 zeigen,
umfasst das Ventil 30 einen Teller 36, der für eine vertikale
Bewegung innerhalb eines Hohlraums 38, gebildet innerhalb
der Trageplattform 20, montiert ist. Der Teller 36 und
der Hohlraum 38 sind vorzugsweise ringförmig, könnten allerdings von anderen Querschnittsformen
in alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sein. Der Teller umfasst einen Kopfbereich 40 und
einen Schaftbereich 42, der sich nach unten von dem Kopfbereich
erstreckt. Ein O-Ring 44 ist
um den Schaftbereich zu einem Boden des Schaftbereichs hin vorgesehen.
Der O-Ring besitzt vorzugsweise einen größeren Außendurchmesser als die benachbarten
Abschnitte des Schaftbereichs aus Gründen, die nachfolgend erläutert werden.
Der Teller 36 ist vorzugsweise aus einem Material mit geringer
Abnutzung, geringer Ausgasung, wie zum Beispiel Polykarbonat, rostfreiem Stahl
oder Aluminium, gebildet. Der O-Ring 44 ist vorzugsweise
aus einem haltbaren, elastischen Material, wie beispielsweise verschiedene
Elastomere, gebildet.
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Der
die Wand der Trageplattform definierende Hohlraμm 38 umfasst vorzugsweise
einen Kragen 46 zum Tragen des Schaftbereichs 42 des
Tellers 36, um im Wesentlichen eine Bewegung des Tellers
in einer Ebene parallel zu der oberen Oberfläche der Trageplattform 20 zu
verhindern, während
eine Bewegung des Tellers 36 in einer Richtung entlang
eines Pfeils A-A im Wesentlichen senkrecht zu der oberen Fläche der
Trageplattform 20 zugelassen wird. Der Hohlraum 38 umfasst
eine untere Kammer 48, die zu beiden Gasflussleitungen 32 und 34 hin
offen ist.
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Ohne
das Vorhandensein irgendwelcher äußeren Vorspannkräfte wird
die Schwerkraft den Teller in die Position, die in 4 dargestellt
ist, vorspannen. Allerdings wird, wenn einmal Gas von der Druckgasquelle über die
Gasleitung 32 aufgenommen ist, das Gas innerhalb der unteren
Kammer 48 den Teller nach oben zu der Position, die in 3 dargestellt
ist, drücken,
was dadurch das Ventil 30 schließt und einen Gasfluss durch
das Ventil verhindert.
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Insbesondere
dann, wenn sich der Teller 36 nach oben bewegt, greift
der O-Ring 44 in Oberflächen 50 der
Trageplattform 20 ein, um dadurch eine Dichtung zu bilden,
die verhindert, dass Gas innerhalb der unteren Kammer 38 durch
das Ventil zu der Gasflussleitung 34 fließt. Ohne
das Vorhandensein von äußeren Kräften an
dem Teller 36 wird das Ventil 30 in der geschlossenen
Position, dargestellt in 3, verbleiben, μm zu verhindern,
dass Gas in die Umgebung der Wafer-Fabrik entweicht.
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In
der geschlossenen Position der 3 erstreckt
sich der Kopfbereich 40 des Tellers 36 oberhalb
der Oberfläche
der Trageplattform, wie dies vorstehend beschrieben ist. Wie in 4 dargestellt
ist, wird, unter Anordnen einer Box 42 auf einer Trageplattform 20 (dargestellt
mit einer Nut 53 der Box, angeordnet auf dem kinematischen
Stift 22), die Box in den Kopfbereich 40 eingreifen
und das Gewicht der Box wird den Teller von der geschlossenen Position, dargestellt
in 3, zu der offenen Position, dargestellt in 4,
bewegen. insbesondere ist nun, in der offenen Position, dargestellt
in 4, der O-Ring 44 von den Oberflächen 50 so
beabstandet, dass Gas von der Gasquelle über die Leitung 32 hinein,
nach oben durch die Kammer 38 und aus der Gasleitung 34 heraus
fließen
kann. Danach führt
das Gas von der Leitung 34 in die Box 52 über Einlasslöcher 24 und
die Zwischendichtungen 28.
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Wenn
sich das Ventil in der offenen Position, dargestellt in 4,
befindet, um zu verhindern, dass Gas leckagemäßig um den Kopfbereich 40 heraus und
in die Umgebung der Wafer-Fabrik tritt, ist ein zweiter O-Ring 54 innerhalb
des Hohlraums 38 befestigt. Wenn der Teller 38 nach
unten durch das Gewicht der Box bewegt ist, um das Ventil 30 zu öffnen, wird
der O-Ring 54 zwischen einer Oberfläche 56 des Tellers
und einer Oberfläche 58 der
Trageplattform 20 so eingeklemmt, um eine Dichtung zu bilden,
die verhindert, dass Gas hinter den Schaftbereich 42 des Tellers 36 fließt. Der
O-Ring 54 kann alternativ an dem Teller 36 befestigt
werden. Obwohl ein bestimmter Aufbau des Ventils 30 vorstehend
dargestellt ist, ist verständlich,
dass die Größe und der
Aufbau des Tellers 36 und des Hohlraums 38 in
alternativen Ausführungsformen
variieren können,
während
noch die Funktion des Ventils 30 erreicht wird.
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Um
den Teller innerhalb des Hohlraums 38 zu montieren, kann
eine Öffnung 60 auf
der unteren Oberfläche
der Trageplattform 20 vorgesehen werden. Wenn einmal der
Teller durch die Öffnung 60 und
in den Hohlraum 38 hinein montiert ist, kann eine Platte 62 die Öffnung 60 abdichten.
Optional kann ein dritter O-Ring 64 zwischen der unteren
Oberfläche der
Trageplattform 20 und der Platte 62 vorgesehen sein,
um zu verhindern, dass Gas um die Platte 62 herum in die
Umgebung der Wafer-Fabrik entweicht. In einer alternativen Ausführungsform
kann, im Gegensatz zu einem Einsetzen eines Tellers 36 alleine, nach
oben durch die Öffnung 60,
ein vormontiertes Ventil 30, das einen Teller 36 und
umgebende Wände umfasst,
die einen Hohlraum 38 bilden, eine Kassette aufweisen,
die durch die Öffnung 60 eingesetzt
und an der Trageplattform 20 befestigt werden kann. Details
von anderen solchen Kassetten sind in der United States Patent Application
Serial No. 09/049,354 mit dem Titel „Modular SMIF Pod Breather,
Adsorbent, and Purge Cartridges",
zuvor unter Bezugnahme darauf eingeschlossen, offenbart.
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Wie
vorstehend angegeben ist, ist der Teller 36 nach oben als
eine Folge von Gas, das in die untere Kammer 48 über die
Leitung 32 eintritt, um das Ventil 30 ohne eine
Box auf der Trageplattform 20 zu schließen, vorgespannt. Allerdings
kann, in einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, dargestellt in 5, eine
Feder 66 unter Druck zwischen der Platte 62 und
einem Bereich des Tellers 36 vorgesehen werden. Die Feder 66 wird
den Teller 36 nach oben vorspannen, um das Ventil ohne
eine Box auf der Trageplattform 20 zu schließen. Allerdings
wird, unter Anordnen einer Box auf der Trageplattform 20,
das Gewicht der Box nach unten auf den Teller 36 die Kraft
der Feder 66 nach oben übersteigen,
so dass sich der Teller 36 nach unten und in eine offene
Position bewegen wird, die ermöglicht, dass
Gas durch das Ventil strömt.
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In
der Ausführungsform,
die in den 3 und 4 dargestellt
ist, ist der Teller 36 getrennt von den kinematischen Stiften 22.
Allerdings zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
dargestellt in 6, einen Stift 68,
der sowohl als ein kinematischer Stift als auch ein Teller des Ventils 30 arbeitet.
Teile, die mit den Ausführungsformen
der Erfindung, dargestellt in den 4 und 6,
gemeinsam sind, sind mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet.
In dieser Ausführungsform
ist der kinematische Stift 68 nach oben durch das Gas innerhalb
der unteren Kammer 68 und/oder durch eine Feder 66,
wie dies vorstehend beschrieben ist, vorgespannt, so dass eine Oberseite des
kinematischen Stifts ungefähr
zwei bis drei Millimeter oberhalb der Oberseite der anderen, herkömmlichen,
kinematischen Stifte liegt. Diese Höhe kann in alternativen Ausführungsformen
variieren. In dieser Position, dargestellt in 6,
wird eine Gasströmung
durch das Ventil 30 verhindert. Allerdings wird sich, unter
Anordnen einer Box auf der Trageplattform 20, der kinematische
Stift 68 nach unten bewegen, um dadurch das Ventil 30 zu öffnen, um
einen Gasfluss dort hindurch zu ermöglichen. Der kinematische Stift 68 erfüllt zusätzlich alle
Spezifikationen, wie sie in SEMI Standard SEMI E57.1 für kinematische
Stifte angegeben sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Gasströmungsventil 30 nur
in Verbindung mit Einlasslöchern 24 vorgesehen.
Allerdings kann, in einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
ein Gasflussventil zusätzlich
in Verbindung mit Auslasslöchern 26 vorgesehen
werden, um den Gasfluss durch die Auslasslöcher ohne eine Box auf der
Trageplattform zu verhindern. Ein solches Ventil würde identisch
zu einem Ventil 30, verbunden mit den Einlasslöchern 24,
sein, mit dem Zusatz, dass eine Feder 66, wie sie in 5 dargestellt
ist, notwendig ist, um das Ventil in einer geschlossenen Position
ohne eine Box auf der Trageplattform 20 zu halten. Dort,
wo zwei Ventile vorhanden sind, eines für die Einlassgasströmung und
eines für
die Auslassgasströmung,
können
zwei getrennte Vorsprünge
(d.h. der Kopfbereich jedes Ventils) oberhalb der Oberfläche der
Trageplattform vorhanden sein. Alternativ kann ein einzelner Vorsprung
oberhalb der Oberfläche
der Trageplatfform vorhanden sein, der mit den zwei Ventilen verbunden
ist. In einer solchen Ausführungsform
drückt
wiederum, wenn der Vorsprung nach unten durch das Gewicht der Box
gedrückt
wird, der Vorsprung die Teller der zwei getrennten Ventile nach
unten, um jedes der Ventile zu öffnen.
Es ist weiterhin vorstellbar, dass ein einzelnes Ventil zwei getrennte
Räume haben
könnte,
wobei ein Raum einen Fluss zu den Einlasslöchern aktiviert und deaktiviert
und der andere Raum einen Fluss zu den Auslasslöchern aktiviert und deaktiviert.
Dieses Ventil würde
einen einzelnen Schaftbereich haben, der sich durch beide Räume erstreckt,
so dass eine Betätigung
des einzelnen Tellers nach unten durch das Gewicht der Box einen
Gasfluss zu sowohl den Einlass- als auch den Auslasslöchern einleiten
würde (während die
Einlass- und die Auslassströmungen getrennt
gehalten werden).
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Ventil 30 einfach und zuverlässig ermöglichen,
dass Gas zu einer Box strömt,
wenn eine Box auf der Trageplattform vorhanden ist, und eine Gasströmung ohne
eine Box blockiert, wobei alles ohne das Erfordernis von elektronischen
Sensoren und/oder komplizierten Steuereinheiten erfolgt. Zusätzlich ist
es, da das Ventil durch das Gewicht der Box selbst aktiviert wird,
das Ventil viel weniger wahrscheinlich hinsichtlich einer Fehlfunktion
anfällig
oder dafür,
dass es ein falsches Vorhandensein der Box verglichen mit herkömmlichen,
elektronischen Sensoren und Strömungssteuereinheiten
anzeigt.
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Allerdings
wird verständlich,
dass, in alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, das Element 30 anstelle davon,
dass es als ein Gasströmungsventil
arbeitet, einfach als ein mechanischer Sensor arbeitet, um das Vorhandensein
oder das Nichtvorhandensein einer Box auf der Trageplattform 20 anzuzeigen.
In einer solchen Ausführungsform
kann, wenn einmal der mechanische Sensor nach unten als eine Folge
des Gewichts einer Box vorgespannt ist, der mechanische Sensor ein pneumatisches
Signal erzeugen, das zu dem Steuersystem geschickt wird, um die
Gasströmung
zu der Box einzuleiten. Zum Beispiel kann, in einer solchen alternativen
Ausführungsform,
das Ventil 30 mit einer Druckgasquelle verbunden sein,
die eine getrennte und unabhängige
Gasquelle gegenüber
derjenigen ist, die als das Reinigungsgas verwendet wird. Wenn einmal
das Ventil 30 durch das Gewicht der Box betätigt wurde,
würde Gas
von der zweiten Gasquelle durch das Ventil 30 zu einem
zweiten Ventil strömen, das
pneumatisch durch die Gasströmung
von der zweiten, unabhängigen
Gasquelle betätigt
wird. Das zweite Ventil kann zum Beispiel ein hoch reines Membranventil
sein. Dieses hoch reine Ventil ist mit der Reinigungsgasquelle verbunden.
Demzufolge würde,
unter Betätigung
des hoch reinen Ventils, das Reinigungsgas durch das hoch reine
Ventil zu den Einlasslöchern 24 strömen.
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Obwohl
die Erfindung bis hier als ein Ventil beschrieben worden ist, das
in einer horizontalen Trageplattform befestigt ist, wobei sich ein
Bereich des Ventils nach oben durch eine obere Oberfläche der
Plattform erstreckt, ist verständlich,
dass das Ventil 30 in einer nicht horizontalen Oberfläche in alternativen
Ausführungsformen
montiert werden kann. Zum Beispiel ist es, wenn Boxen mit einer
vorderen Öffnung
verwendet werden, bekannt, die Boxen auf einer horizontalen Plattform
zu halten, während
eine Tür
der Box bzw. des Kastens gegen eine vertikale Oberfläche liegt.
Es ist vorgesehen, dass das Ventil 30 horizontal in der
vertikalen Oberfläche innerhalb
eines Bereichs des Ventils 30 montiert sein könnte, der
nach außen
hinter die Vorderseite der vertikalen Oberfläche vorsteht. In diesem Fall
würde das
Ventil 30 dann betätigt
werden, wenn die Box auf der horizontalen Trageplattform geladen
ist, und die Tür
der vertikalen Box käme
mit dem Bereich des Ventils, der über die vertikale Oberfläche hinaus
vorsteht, in Kontakt, und eine Kraft würde darauf ausgeübt werden.
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Es
ist verständlich,
dass, wenn eine Box zu der Trageplattform 20 transportiert
wird, die Box von ihren Seiten oder der Oberseite aus getragen werden könnte. In
solchen Ausführungsformen
kann die Form der Trageplattform 20 quadratisch oder rechteckig
sein. Allerdings ist es auch bekannt, eine Box zu einer Trageplattform 20 auf
einem End-Effektor
zu transportieren, während
sie an deren Bodenfläche gehalten
wird. Ein solches herkömmliches
System ist in 7 dargestellt. Wie hier dargestellt
ist, besitzt die Trageplattform 70 eine Anordnung eines
Hufeisens, einschließlich
von drei primären,
kinematischen Stiften 72. Die primären, kinematischen Stifte sind
so positioniert, um innerhalb eines äußeren Bereichs der Nuten, vorgesehen
an der Unterseite der Box (d.h. ein Bereich der Nuten am weitesten
weg von der radialen Mitte der Box), zu sitzen. Ein End-Effektor 73 umfasst
wiederum drei sekundäre
Stifte zum Tragen der Box während
des Transports, wobei die sekundären
Stifte innerhalb eines inneren Bereichs der Nuten auf der Unterseite
der Box einsitzen (d.h. ein Bereich der Nuten am nächsten zu
der radialen Mitte der Box hin). Um eine Box von dem End-Effektor
zu der Trageplattform zu überführen, bewegt
sich der End-Effektor hinein, und, wenn er geeignet positioniert
ist, lässt
er die Box so ab, dass sie von den sekundären Stiften auf dem End-Effektor zu
den primären
Stiften auf der Trageplattform abgegeben wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, dargestellt in 8, kann
die Trageplattform ein Paar von Fingern 74 umfassen, die
so angeordnet sind, um mit zwei äußeren Fingern 76 und
einem inneren Finger 78 an dem End-Effektor 80 ineinander
zu greifen. Im Vergleich zu End-Effektoren nach dem Stand der Technik,
die kinematische Stifte enthalten, jeweils angeordnet in der sekundären Position,
umfasst der End-Effektor 80 zwei kinematische Stifte 82,
die an der Basis von Fingern 76 in der primären Position
angeordnet sind, und einen kinematischen Stift 84, der
an dem Ende des Fingers 78 in der sekundären Position
angeordnet ist. Dementsprechend umfasst die Trageplattform 20 zwei
kinematische Stifte 22 an den Enden von Fingern 74 in
der sekundären
Position, und einen kinematischen Stift 22 an der Basis
der Finger 74 und dazwischen in der primären Position.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
sind die kinematischen Stifte an dem End-Effektor 80 voneinander
einen größeren Abstand
im Vergleich zu den kinematischen Stiften an einem herkömmlichen End-Effektor
beabstandet, was demzufolge eine größere Tragebasis ergibt, auf
der die Box getragen werden kann. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass
die Box von dem End-Effektor während
des Transports herabfallen wird. Zusätzlich ist herausgefunden worden,
dass eine Tendenz für
eine Box vorhanden ist, um eine Achse zwischen dem kinematischen
Stift 84 an dem vorderen Ende des End-Effektors und irgendeinem
der kinematischen Stifte 82 zu der Rückseite des End-Effektors hin
zu kippen. Dementsprechend sind, gemäß der vorliegenden Erfindung,
die äußeren Finger 76 so
vorgesehen, dass sie eine zusätzliche
Stützung
der Box während
eines Transports verleihen und ein Kippen der Box um eine Achse
zwischen dem kinematischen Stift 84 und irgendeinem der
kinematischen Stifte 82 zu verhindern.
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Obwohl
die Erfindung im Detail hier beschrieben worden ist, sollte verständlich werden,
dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die hier offenbart
sind, beschränkt
ist. Verschiedene Änderungen,
Substitutionen und Modifikationen können durch Fachleute auf dem
betreffenden Fachgebiet vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang
der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche beschrieben und definiert
ist, zu verlassen.