CN1218364C - 带有叠置适配器板的晶片搬运器 - Google Patents

Abstract

一种前部开口的晶片容器(30)具有带透明壳体的容器部分(32)和关闭开口的前部的门(34)。容器部分(32)在壳体底部上具有机械接口，如运动偶接器(56)，以及在壳体顶部处的插口(73)，以容纳附件，尤其是机器人提升凸缘或适配器板(50)。适配器板(50)理想地具有相配合的机械接口部分，以允许晶片搬运器叠置。在优选实施例中，插口(73)具有滑动支承部(72、74)，该滑动支承部带有根切部分(75)，用于保持机器人提升凸缘或适配器板(50)。附件理想地具有定位在附件上的棘爪，以可释放地将所述附件闭锁到容器部分(32)的特定位置处。

Description

带有叠置适配器板的晶片搬运器

本申请要求2000年12月4日提交的临时申请60/251025的优先权，所述申请合并于此作为参考。

技术领域

本申请涉及用于半导体晶片的搬运器，并尤其涉及一种用于存储和运输晶片的可闭合容器。

背景技术

在半导体加工工业中，多年来利用一般称为运输模块的可密封外壳在各加工步骤之间和/或各设备之间存放和运输晶片。半导体基片以易于由诸如颗粒的污染物损坏而著称。采取特殊的措施来消除洁净室和在该处存放晶片并将晶片加工成电路的其他环境中的污染物。

对于200mm范围内或更小的晶片，已经利用公知为SMIF箱(标准化的机械接口)的容器，来提供清洁的密封小环境。这些箱的示例在美国专利4532970和4534389中示出。这种SMIF箱一般利用透明的盒形壳体，该壳体具有下部门框架或凸缘和可闩锁的门，而下部门框架或凸缘限定了一个开口的底部。门框架夹紧到加工设备上，而加工设备的门以及封闭开口底部的下部SMIF箱的门同时从壳体向下下降到所述加工设备内的密封加工环境中。位于SMIF箱门的上表面内侧上、并承载有晶片的一个单独的H杆载体随着箱门下降，以用来接近和加工所述晶片。在这种箱中，在存放和运输过程中晶片的重量直接作用在门上。

半导体加工工业朝着使用更大和更重的晶片、特别是30mm晶片的方向发展。用于这种晶片的运输模块利用前部开口的门来插入和去除晶片，而与从模块向下降落的底部的门相反。这个门并不支承晶片的负荷，而是一容器部分将承载晶片的负荷，该容器部分包括一个洁净的塑料(诸如聚碳酸酯)壳体和其他元件的容器部分，用来支承晶片，其他元件由低发粒(lowparticle generating)的塑料(诸如聚醚醚酮(polyetheretberketone))模制而成。这种容器部分必须由组装到一起的多个部件制成。

对于这种300mm模块的工业标准在模块的底部需要一个机械接口，诸如运动偶接器，以便反复并精确地将模块相对于加工设备对准。这允许机器人操纵装置接合模块前侧上的门，打开门，并以所需大小的精度夹紧并移动特定水平布置的晶片。使晶片参照设备机械接口定位在特定高度并取向以便晶片在机器人去除和插入所述晶片的过程中不会错位(located)和损坏是至关重要的。

300mm晶片尺寸和重量上显著大于200mm模块；因此，需要结构上更坚固的模块来运输成批的晶片。一般对于200mm的SIMF箱，模块仅简单地通过抓住壳体的门凸缘和门的接合点处的下边缘来手工运送。对于底部开口的箱，在壳体顶部设置了手柄。为了承载更大、更重和庞大的用于300mm晶片的模块，侧部手柄是适当的。对于特定的用途，可以专门借助于机器人装置移动300mm模块。这种机器人装置通过提升搬运器顶部上表面上的凸缘来完成任务。

在加工、存放或运输过程中，在给定范围内将尽可能多的晶片容器组装到一起是有益的。尤其在空间非常珍贵的工厂(fab)中，将装载或未装载的晶片容器叠置可以节省空间，并可以轻易接近多个晶片容器。通常，在给定范围内可存放的晶片容器越多则越好。

300mm晶片容器底部上的机械接口在该容器与配备有运动偶接器的加工设备连接时提供了一个非常稳定的定位机构，然而，迄今为止，一个在一个之上地叠置这种晶片容器伴随着危险，并且，一般这种晶片搬运器不可叠置。需要一种在少量空间内稳定叠置晶片搬运器的装置。

另外，在半导体搬运器或容器中的任何位置处使用金属紧固件或其他金属零件是非常不期望的。金属零件在摩擦或刮擦时会产生高度损坏性的颗粒。模块与紧固件的组装会导致这种摩擦和刮擦。从而，要避免使用需要金属紧固件或其他金属零件的运输模块。从而，要避免利用金属紧固件的叠置装置。

发明内容

前部开口的晶片容器具有带透明壳体的容器部分和关闭前部开口的门。容器部分在壳体底部上具有机械接口，如运动偶接器，并一般在壳体顶部具有插口，以接收诸如机器人提升凸缘的附件。适配器板理想地具有相配合的机械接口部分，以允许晶片搬运器叠置。在优选实施例中，该插头具有滑动支承导引部，该导引部具有根切部分，用于保持机器人提升凸缘或适配器板。附件理想地具有定位在附件上的棘爪，以便将所述附件可释放地闭锁在容器部分上的位置处。

本发明的特征和优点在于晶片容器可以具有传统的机器人操纵特征，并也具有可靠叠置的能力。叠置适配器板可拆卸地放置在或固定到容器部分上，以便为要叠置于其上的晶片容器的机械接口提供一个可靠基座。多个晶片容器可以叠置到一起以便节省工厂空间。

本发明特定实施例的其他特征和优点在于叠置适配器板为适配器板所支承的上部晶片容器提供了三点接触，并为支承适配器板的下部晶片搬运器提供了三点接触。

附图说明

图1是具有附着到容器部分顶部上的机器人凸缘的现有技术晶片搬运器的透视图；

图2是带有运动偶接器机械接口的晶片搬运器的透视图，且从该机械上移下相配合的叠置适配器；

图3是叠置适配器的正视图；

图4是图3中的叠置适配器的透视图；

图5是图3和4中的叠置适配器的透视图；

图6是根据本发明的叠置的一对晶片搬运器的透视图。

具体实施方式

对于这种机械接口，图1示出现有技术的晶片容器30。这种搬运器包括容器部分32、门34、和机器人凸缘36、以及手柄44。这种晶片搬运器具有多个水平的晶片狭槽，它们由定位在容器部分内的多对晶片架形成。图2示出另一种类型的晶片容器，类似地也具有容器部分32、手柄33，并也示出了构造成运动偶接器的第一构型的机械接口48。运动偶接器具有三个沟槽49，如在美国专利5755332、5944194、6010008和6010009中所描述的。这些专利都合并于此作为参考。运动偶接器已被证明是有效的机械接口并且是300mm晶片搬运器的工业标准。运动偶接器具有相配合的各部分，一个部分具有三个凸起，如定位在等边三角形三个顶点处的部分球形，而另一部分具有容纳该局部球形的三个沟槽，以可重复并精确地将两个部分座靠到一起。这种运动偶接器部分可以如通过注模单独形成，并适当地附着到容器部分底部上。这种部分在本申请共同拥有者的美国专利6216874中说明。由此所述专利合并于此作为参考。另外，机械接口可以是容器部分的一个整体部分，或可以是结构框架的一部分，如在美国专利6010008中所公开的。叠置适配器50被示出处于特定位置上，以便与图2中的运动偶接器相接合。

图3、4和5示出叠置适配器的优选实施例。该适配器板具有主体部分54，主体部分54带有顶侧55和底侧58，顶侧具有运动偶接器部分56，而底侧58具有附着部分59。运动偶接器部分包括至少三个圆形的凸起60，并如图所示，具有另外一组三个辅助凸起62。三个支腿63水平延伸，并且每个支腿具有所述至少三个凸起中的至少一个。各凸起可以单独形成，并用适当的紧固件68附着；或者，各凸起与主体部分一体模制。底侧58包括三个晶片搬运器接触部分66，它们靠近运动偶接器凸起而放置在顶侧上。另外，接触部分70构造成与机器人凸缘的基底相对应，以代替机器人凸缘协同地与晶片搬运器顶部接合。适配器还具有作用为棘爪的钩形元件71。

图6示出容器部分32的插口部分73，其容放诸如机器人提升凸缘或叠置适配器板的附件。插口部分可以具有一对滑动导引元件72、74，它们具有限定狭槽78、79的根切部分75、76，根切部分可以与水平方向成一定角度，以允许附件楔入到位，使附件进一步固定在容器部分上。同样，闩锁部分80可以容放附件上的棘爪，以便可释放地在插口部分处固定附件。图6也示出在利用根据本发明的叠置适配器一个在另一个之上叠置过程中的一对晶片搬运器。

参照图4，两个楔形元件88、90与插口部分上的狭槽78、79配合。用于运动偶接器叠置适配器板的附着部分可以具有一个附着部，该附着部构造成与机器人凸缘的附着部相同，如图所示。机器人凸缘和叠置适配器板可以适当地通过注模热塑性塑料(如碳纤维或碳填充的聚碳酸酯)形成。可以利用其他塑料，诸如金属的其他材料也是适当的。对于碳填充的塑料，碳提供了理想的防静电(static dissipative)特性。叠置适配器板可以导电地连接到容器部分的运动偶接器上，其上附着适配器板，以用来通过叠置的晶片搬运器构成一条导电路径。

在替换的实施例中，机器人凸缘可以保持原位，而叠置适配器板可以构造成与所述机器人凸缘配合，并优选地直接附着到机器人凸缘上。在另一实施例中，叠置适配器可以围绕或覆盖机器人凸缘而配装到容器部分的顶部上。在不具有插口或机器人凸缘的晶片搬运器中，叠置适配器的特定实施例可以接合晶片搬运器上的其他可用的顶部结构。在特定实施例中，叠置适配器可以永久固定到晶片搬运器的顶部上或与之成为一体。在特定实施例中，叠置适配器板可以如美国专利6010009等所示的开口的晶片搬运器上。

在不背离本发明精髓或基本属性前提下，本发明可以以其他特定形式实施；因此，本实施例在各个方面都被认为是说明性的，而非限制性的，本发明的范围应参照所附的权利要求书，而不是前面的描述。

Claims (17)

1.一种晶片容器系统，包括：

a)带有开口的前部、顶部和底部的容器部分；

b)用于关闭开口的前部的门；

c)在容器部分底部上的机械接口，该机械接口具有多个形成在其底面上的凹槽；

d)在容器部分顶部上的插口部分；以及

e)叠置适配器板，其具有顶侧和底侧，所述底侧适于与插口部分接合，所述顶侧具有多个圆形凸起，该圆形凸起适于接合在单独晶片容器的机械接口中的多个凹槽中，其中，所述叠置适配器板不是紧固到所述容器部分上，由此所述叠置适配器板利于多个晶片容器的叠置。

2.如权利要求1所述的晶片容器系统，其中，所述叠置适配器板的顶侧具有至少三个圆形凸起。

3.如权利要求1所述的晶片容器系统，其中，所述叠置适配器板的底侧具有三个容器部分接触部分，它们向下延伸并靠近所述至少三个圆形凸起定位。

4.一种用于叠置多个晶片容器的叠置适配器板，该容器分别具有顶部、底部和在所述底部上的运动偶接器，叠置适配器板适于接合晶片容器，并具有面朝上的运动偶接器部分，该运动偶接器部分适于接合其上叠置的单独的晶片容器的运动偶接器。

5.如权利要求4所述的叠置适配器板，其中，适配器板具有用于将该板可拆卸地附着到晶片容器上的棘爪。

6.一种晶片容器系统，包括容器部分，该容器部分其中具有多个狭槽，用于固定多个晶片，容器部分还包括顶部、底部、位于底部的机械接口、以及适于可拆卸地与晶片容器的顶部接合的适配器板，在单独的晶片容器叠置于其上时，适配器板适于与所述单独的晶片容器的机械接口接合。

7.如权利要求6所述的叠置适配器板，其中，适配器板具有用于将该板可拆卸地附着到晶片容器上的棘爪。

8.如权利要求6所述的叠置适配器板，其中，该适配器板还包括三个支腿，这三个支腿水平延伸且彼此等间隔。

9.如权利要求6所述的叠置适配器板，其中，该机械接口是运动偶接器，适配器板具有水平延伸的三个支腿，而所述三个支腿中每一个具有向上指向的圆形凸起，用于接合其上叠置的单独的晶片容器的运动偶接器。

10.一种晶片容器系统，包括容器部分，该容器部分其中具有多个狭槽，用于固定多个晶片，容器部分还包括顶部、底部、位于底部的机械接口、以及在晶片容器顶部处的叠置适配器，该机械接口包括三个沟槽，作为运动偶接器的一个部分，适配器板包括至少三个圆形凸起，该圆形凸起包括运动偶接器的相配合的部分，由此多个所述晶片容器可以通过彼此正好相邻的运动偶接器的两个部分叠置到一起。

11.一种晶片容器叠置系统，包括：

至少第一和第二晶片容器，每个所述晶片容器具有外壳部分，而外壳部分至少具有底部和顶部，每个晶片容器还具有位于所述底部上的机械接口部分；以及

用于利于所述第一和第二晶片容器叠置的装置，所述装置可拆卸地附着到所述第一晶片容器的顶部上，并与所述第二晶片容器的机械接口相接合。

12.如权利要求1所述的晶片容器叠置系统，其中，所述用于利于叠置的装置包括至少一个叠置适配器板，所述板具有顶侧和底侧，所述顶侧在所述第二容器叠置其上时适于与所述第二晶片容器的机械接口部分相接合，所述底侧适于接合所述第一晶片容器的所述顶部。

13.如权利要求12所述的晶片容器叠置系统，其中，每个所述机械接口部分是运动偶接器。

14.如权利要求13所述的晶片容器叠置系统，其中，所述每个运动偶接器具有三个圆形沟槽，而所述适配器板具有三个圆形凸起，用于接合所述沟槽。

15.如权利要求12所述的晶片容器叠置系统，其中，所述第一晶片容器具有适配器板容纳部分，而所述适配器板的所述底侧具有可拆卸地与所述适配器板容纳部分相接合。

16.如权利要求15所述的晶片容器叠置系统，其中，所述适配器板容纳部分是机器人操纵凸缘。

17.一种叠置晶片容器的方法，包括：

提供一个叠置适配器板，该适配器板具有顶侧和底侧，所述顶侧适于与晶片容器的机械接口部分相接合，而所述底侧适于与晶片容器的顶部接合；

将所述叠置适配器板放置在第一晶片容器的顶部上；以及

通过将第二晶片容器的机械接口部分与所述叠置适配器板相接合而将第二晶片容器叠置在所述第一晶片容器上。

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