具有剪切构件的动态销和使用该动态销的衬底载体.pdf

本发明提供了一种适于阻止衬底载体从动态销移出的动态销和一种衬底载体。动态销上的剪切构件与衬底载体的剪切构件相互作用以阻止衬底载体相对于动态销的横向运动。还提供了一种采用动态销的衬底载体处理装置。

1.  一种用于支承衬底载体的动态销，包括：
销体，该销体包括：
倾斜表面，其适于与衬底载体的匹配结构的倾斜表面可滑动地连通，并适于使匹配结构位于动态销上并通过重力与动态销横向对准；和
剪切构件，其适于阻止产生于衬底载体的横向惯性载荷促使衬底载体的匹配结构与动态销不对准。

2.  如权利要求1所述的动态销，其中，剪切构件从销体上伸出。

3.  如权利要求1所述的动态销，其中，剪切构件与倾斜表面相邻接。

4.  如权利要求3所述的动态销，其中，销体的倾斜表面包括向上逐渐变细的截头圆锥体形表面，剪切构件包括从该截头圆锥体形表面向上伸出的圆柱形表面。

5.  如权利要求4所述的动态销，其中，截头圆锥体形表面和圆柱形表面关于公共垂直轴对称地对准。

6.  如权利要求4所述的动态销，其中，剪切构件包括销体的截头圆锥体形表面的末端和在剪切构件末端的平坦表面。

7.  如权利要求6所述的动态销，其中，剪切构件包括位于平坦表面和圆柱形表面之间的不连续边缘。

8.  如权利要求7所述的动态销，其中，不连续边缘包括圆形边缘。

9.  如权利要求7所述的动态销，其中，不连续边缘包括第二向上逐渐变细的截头圆锥体形表面。

10.  如权利要求4所述的动态销，其中，剪切构件包括截头圆锥体形表面的半球形末端和邻接的圆柱形表面。

11.  一种阻止衬底载体的横向运动的方法，包括：
提供用于支承衬底载体的动态销，所述动态销具有倾斜表面和从该倾斜表面向上延伸的剪切构件；
将具有适于与动态销相匹配的结构的衬底载体与动态销相接触地布置，从而使动态销接触匹配结构；
在动态销上通过倾斜表面对准衬底载体；
通过剪切构件阻止对准的衬底载体的横向运动。

12.  如权利要求11所述的方法，其中，阻止横向运动包括将动态销的剪切构件布置在具有大致垂直的壁的衬底载体的匹配结构的一部分的内部，其中衬底载体的匹配结构的该部分和剪切构件适于阻止衬底载体的横向运动。

13.  如权利要求12所述的方法，还包括加速衬底载体以产生衬底载体和动态销之间的惯性载荷。

14.  一种衬底载体，包括：
适于支承衬底并具有底表面的衬底载体本体；
一个或多个位于衬底载体本体的底表面上且适于与动态销对接以使衬底载体在动态销上对准的部件；和
位于衬底载体的底表面上的所述一个或多个部件内部的剪切构件接口，其具有大致垂直的侧面并适于与动态销的剪切构件相对接以阻止衬底载体相对于动态销的横向运动。

15.  如权利要求14所述的衬底载体，其中，剪切构件接口适于容纳动态销的剪切构件。

16.  如权利要求14所述的衬底载体，其中，衬底载体本体的底表面具有三个适于与动态销对接的结构。

17.  一种衬底载体处理装置，包括：
用于支承衬底载体的表面；
一个或多个位于用于支承衬底载体的表面上的动态销，其具有：
用于对准衬底载体的倾斜表面；和
从倾斜表面延伸的剪切构件，用于阻止衬底载体相对于所述一个或多个动态销的横向运动；和
控制装置，该控制装置适于使衬底载体处理装置加速用于支承衬底载体的表面，以产生位于所述一个或多个动态销和支承于其上的衬底载体之间的横向惯性载荷。

18.  如权利要求17所述的衬底载体处理装置，其中，剪切构件从所述倾斜表面向上延伸。

具有剪切构件的动态销和使用该动态销的衬底载体
本申请要求2003年11月13日申请的名称为“具有剪切构件(shearmember)的动态销(kinematic pin)和使用其的衬底载体”的美国临时专利申请No.60/520,054的优先权，这里引入其全部内容供参考。
本申请涉及以下共同指定、共同待审的美国专利申请，这里引入其每一个的全部内容供参考：
2003年8月28日申请的名称为“用于传送衬底载体的系统”的美国专利申请No.10/650,310(代理案(attorney docket)No.6900)；
2003年8月28日申请的名称为“直接从移动式输送带卸载衬底载体的衬底载体处理装置”的美国专利申请No.10/650,480(代理案No.7676)；
2004年1月26日申请的名称为“用于传送衬底载体的方法和装置”的美国专利申请No.10/764,982(代理案No.7163)；
2004年1月26日申请的名称为“用于悬挂衬底载体的高架传送凸缘和支承物(overhead transfer flange and support)”的美国专利申请No.10/764,820(代理案No.8092)。
技术领域
本申请一般涉及半导体衬底载体领域，尤其涉及用于在表面上对准衬底载体和即使在其加速时也能阻止衬底载体的横向运动的方法和装置。
背景技术
在制造半导体器件地工艺中，硅衬底通常被贮存在衬底载体里。接下来，衬底载体通常被具有粘接到其上的动态销的衬底载体支承表面所支承，该动态销设计为与衬底载体的匹配结构(mating features)相配合。当衬底载体被放置在支承表面上以使衬底载体的匹配结构被大致对准、而不必与动态销精确对准时(即在由动态销的几何形状和/或衬底载体的匹配结构所限定的“捕获窗”(capture window)内部)，重力通常足以能够使衬底载体与支承表面的动态销精确对准。
发明内容
本发明提供一种用于支承衬底载体的动态销。本发明的动态销具有一个销体，其具有适于与衬底载体的匹配结构的倾斜表面移动连通、并适于使匹配结构位于其上且与动态销之间通过重力横向对准的倾斜表面。销体还有一个剪切部件，即适于阻止横向惯性载荷(例如由衬底载体引起)促使匹配结构与动态销不对准的构件。
发明还提供了一种包括适于支承衬底并具有底表面的衬底载体本体的发明的衬底载体。一个或多个位于衬底载体本体的底表面上并适于与动态销相对接以使在动态销上对准衬底载体的结构。剪切构件接口位于衬底载体的底表面上的一个或多个结构的内部。剪切构件接口通常具有垂直侧面并适于与动态销的剪切构件对接，从而阻止衬底载体相对于动态销横向运动。
一种阻止衬底载体横向运动的发明方法包括提供用于支承衬底载体的动态销，所述动态销具有倾斜表面和从倾斜表面延伸的剪切构件；将具有适于与动态销相匹配的结构的衬底载体布置为与动态销相接触以使动态销接触衬底载体的匹配结构；通过倾斜表面在动态销上对准衬底载体；并通过剪切构件阻止对准的衬底载体的横向运动。
还提供了一种发明的衬底载体处理装置。本发明的衬底载体处理装置包括用于支承衬底载体的表面、一个或多个位于支承衬底载体的表面上的动态销。每一个动态销具有用于对准衬底载体的倾斜表面和位于倾斜表面上用于阻止衬底载体相对于一个或多个动态销的横向运动的剪切构件。控制装置适于使衬底载体处理装置加速用于支承衬底载体的表面，从而产生位于一个或多个动态销与支承于其上的衬底载体之间的横向惯性载荷。
当衬底载体在动态销上被精确对准时，横向力和切向力如果存在足够大的值，则会趋向于从动态销移出衬底载体，可能导致损坏衬底、衬底载体、或其它设备。发明的动态销、衬底载体、和动态销/衬底载体处理装置系统适于阻止这种移出并且因此当需要显著的衬底载体加速时方便采用。
本发明的其它结构和方案从下述优选实施例、附加权利要求和附图的详细描述将会变得更清楚。
附图的简要描述
图1是从根据本发明的构造的动态销上方看到的透视图；
图2是图1的发明的动态销的侧视图；
图3示出了从包括发明的动态销和发明的衬底载体的组件下方看到的透视图；
图4示出了从图3的组件下方看到的透视图，并对应于图3的局部；
图5是图3和4的组件沿图4所示的参考面截取的分解横截面图；
图6是图3和4的组件沿图4所示的参考面截取的整体的横截面图；
图7是具有包括图1-6的发明的动态销的衬底载体处理装置的装置的正面示意图。
具体实施方式
根据本发明，提供了发明的动态销、发明的衬底载体、和发明的动态销/衬底载体系统，其适于阻止衬底载体从动态销移出，其中所述衬底载体位于所述动态销上，尤其是当这种移出是由通常的水平方向的力引起时。特别是，动态销上的新的剪切构件与衬底载体的新结构相配合以阻止衬底载体相对于动态销的横向运动。下面参照图1-6描述的系统，在抵抗当末端执行器使衬底载体慢下来或加速时所产生的横向惯性力方面特别有效。衬底载体可以包括适于传送仅一个衬底(例如单个衬底载体)或多个衬底(例如多个衬底载体)的衬底载体。
图1是从根据本发明的构造的动态销101上方所看到的透视图，图2是发明的动态销101的侧视图。参照图1和2，动态销101包括含有新的剪切部分105和衬底载体支承部分107的销体103。如图1和2中所示，销体103还可以包括使动态销101与支承板(未示出)中的销固定通孔(未示出)的轴对准的圆柱形定位扩展部分109，和/或，当动态销101被安装在其内部时适于与临近销固定孔的支承板(未示出)的相应表面(未示出)相配合以阻止动态销101扭曲的平板111。
参照图2，剪切部分105可以包括圆柱形部分113，其在动态销101被固定在支承板(未示出)或末端执行器(未示出)上时朝向垂直方向。圆柱形部分113包括适于阻止衬底载体的横向运动的圆柱形表面115，该圆柱形表面115将在下文更详细说明的。剪切部分105还可以包括拐角部分117，其包括曲形表面119(也可采用倾斜的、锥形的或其它形状的表面)。剪切部分105的顶部121在图1和2中示为平坦的，然而也可以接受如半球状的其它形状的顶部。衬底载体支承部分107包括截头圆锥体形的衬底载体支承表面123，其在其顶点被截去。
优选，剪切部分105的圆柱形表面115和衬底载体支承部分107的衬底载体支承表面123为同轴的，例如图2中所示的公共轴125。销体103的其余部分也优选与图2中所示的轴125同轴，但根据本发明，销体103的其余部分也可为偏移或为不规则的形状。
图3示出了从包括发明的动态销101和发明的衬底载体127的组件下方看到的透视图，图4也示出了从动态销101和衬底载体127的组件下方看到的剖视图，图4的剖视图相当于图3的局部129。如图3所示，衬底载体127包括底侧131，其包括底表面133和三个位于底侧119的动态销匹配结构135。动态销匹配结构135包括含有倾斜表面139的运动狭槽137和通常包括垂直表面143的剪切狭槽141。图1和2的动态销101被示为容纳于或匹配于动态销匹配结构135中的一个之中，其细节将在下面参照图4、5和6进一步讨论。在操作中动态销101优选被容纳于(例如匹配于)图3示出的三个动态销匹配结构135之一的内部以提供对衬底载体127的稳定支承，例如三个动态销101被粘接在末端执行器(未示出)上。
参照图4，在内部容纳有动态销101的动态销匹配结构135被更详细的示出。通过垂直表面143限定剪切狭槽141，垂直表面143包括第一平面垂直壁145、与第一平面垂直壁145相平行的第二平面垂直壁147(不明显，仅示出一底边)、在动态销匹配结构135的第一末端的第一半圆柱形垂直壁149(局部隐藏的)、位于动态销匹配结构135的与第一末端相对的第二末端上的第二半圆柱形垂直壁151(由于动态销101而不明显)。如图4所示，剪切狭槽141也可以包括与垂直表面143相连的平面水平壁153。然而平面水平壁153不必为平坦的或水平的或连续表面。此外，优选剪切狭槽141足够深以至平面水平壁153一直保持动态销101的剪切部分105的顶端121畅通无阻。动态销101的剪切部分105示为被容纳于衬底载体127的动态销匹配结构135的剪切狭槽141的内部。
通过倾斜表面139限定运动狭槽137，倾斜表面139包括邻接第一平面垂直壁145的第一平面倾斜壁155、邻接第二平面垂直壁147的第二平面倾斜壁157、邻接第一半圆柱形垂直壁149的第一截头圆锥体形壁159和邻接第二半圆柱形垂直壁151的第二截头圆锥体形壁161。第一和第二平面倾斜壁155、157，沿第一至第四倾斜切线163、165、167(隐藏的)和169，与第一和第二截头圆锥体形壁159和161相接。衬底载体127的运动狭槽137的倾斜表面139适于实现与动态销的类似的倾斜表面，例如动态销101的截头圆锥体形衬底载体支承表面123，之间的移动式直线传送。
如图4所示，动态销101还包括位于动态销101的销固定部分109内部居中的内螺纹孔171(还示出邻接销固定部分109的垫圈173)。内螺纹孔171提供了一种方式，通过这种方式在销固定部分109被放进匹配的通孔(未示出)和平板111已对准支承板(未示出)的相应表面(未示出)后，例如螺孔或螺钉的接合件(未示出)可以将动态销101固定于支承板上(未示出)。其它不同的固定方法可代替刚才所述方法。例如，销固定部分109能够被配置上高精度的外部螺纹(未示出)和销固定部分109能够穿入支承板内部(未示出)的匹配的内螺纹孔(未示出)。
参考面175与衬底载体127的倾斜表面139在第二倾斜切线165和第三倾斜切线167处交叉。
图5是图3和4的发明的动态销101和发明的衬底载体127的组件的分解横截面图，横截面沿如图4中定位和定向并如上所述的参考面175截取。图6是图3和4的发明的动态销101和发明的衬底载体127的整体横截面图，横截面也是沿如图4中定位和定向并如上所述的平面175截取。
参照图5和6，在操作中，动态销101的剪切部分105插入衬底载体127的剪切狭槽中。如图5所示的起初隔离动态销101和衬底载体127的垂直缺口177能够通过动态销101垂直上升以接触衬底载体127、或垂直下降衬底载体127以接触动态销101，而被减为更小，但优选为如图6所示的非零垂直缺口179。前者是一种方案，其最可能是如下的情形，即其中三个动态销101被固定于末端执行器(未示出)上、和末端执行器被用于从例如如高架传送装置的高架传送(OHT)机构移走衬底载体127。后者是一种方案，其可能出现在三个动态销101被粘接于非末端执行器支承表面(未示出)和衬底载体127被末端执行器降低至那个支承表面并被置于三个动态销101上的时候。
当衬底载体支承部分107通过动态销101的衬底载体支承表面123和衬底载体127的倾斜表面139之间的接触支承衬底载体127，以及动态销101的剪切部分105被容纳于衬底载体127的剪切狭槽141内部时，与动态销101不被配置于剪切部分105和衬底载体127不被配置于剪切狭槽141的情形相比，从一种更直接的方式阻止动态销101相对于剪切部分105的横向运动，如沿横向181、即剪切狭槽141延伸的法线方向的运动。
显而易见地，如果图6中的动态销101或衬底载体127被具有沿水平方向181的分力的推动力推动，则取决于剪切部分105和剪切狭槽141之间的密合度，剪切部分105的圆柱形表面115(图2)将与衬底载体127的垂直表面143紧紧接触。由于这种接触沿着与垂直方向对准的表面发生，除非且直至衬底载体127相对于动态销101上移以至衬底载体127的垂直表面147对动态销101的圆柱形表面115时垂直和横向无阻，动态销101和圆柱形表面115之间的横向运动才基本上停止。在进一步关于发明的动态销101和发明的衬底载体127讨论这些方案之前，然而，讨论如果以类似的方式对类似于不具有剪切部分105的动态销101的动态销的组件和类似于不具有剪切狭槽141的衬底载体127的衬底载体采用这种动力会实现什么是有益的。
如果“填满”图5的衬底载体127的动态销匹配结构135以形成现在出现剪切狭槽141的边缘183(另见图4)的平坦表面，和移出动态销101的剪切部分105以形成先前邻接衬底载体支承部分107的剪切部分105的平坦表面，以及如果动态销101被容纳于动态销匹配结构135中，则动态销101的衬底载体支承表面123将与衬底载体127的倾斜表面139相接触。在作了这些变形之后，显而易见地，当衬底载体支承表面123和倾斜表面139之间的静摩擦被克服时，通过与水平方向181一致或具有与水平方向181一致的分力的推动力，能够开始动态销101的衬底载体支承表面123和衬底载体127的倾斜表面139之间的滑动传送。一旦这种滑动传送开始，显而易见地，也许在不考虑足以产生运动摩擦的平滑表面的粗糙度时，在动态销101或衬底载体127上不存在妨碍或阻挠抗拒重力的结构。
如果上面提及的推动力包括来自于衬底载体127的惯性力，如由于在从运动传送带(未示出)移出衬底载体127之后，末端执行器(包括三个动态销101并支承衬底载体127)施加于衬底载体127使其反向加速，或由于此末端执行器施加于衬底载体127使其正向加速从而将衬底载体127放置于移动的传送带(未示出)上，显而易见地如果推动力足够大且作用时间足够长，则能够使衬底载体127完全滑下动态销101、并且变得与末端执行器(未示出)非常不对准或者甚至离开末端执行器(未示出)。
假设与前一段落中相同的起始条件(即没有剪切部分105和没有剪切狭槽141)，同样显而易见地，如果在衬底载体127上采用足够大小的切向力，则衬底载体127将同时滑上和滑下三个动态销101。
再次参见图5和6描述本发明的动态销101和衬底载体127(即，此时具有剪切部分105和剪切狭槽141)，显而易见地与水平方向181一致且趋于使动态销101和衬底载体相对于彼此横向运动的任一横向力或横向分力，将被来自与剪切狭槽141的垂直表面143相接触的剪切部分105(参照图2)的圆柱形表面115的相同大小的反向力抵抗。同样显而易见地除非并直至动态销匹配结构135的垂直表面139对销体103的圆柱形表面115畅通无阻上升时，在衬底载体支承表面123和倾斜表面139之间不可能发生垂直滑动。没有意料之外的和显著的冲击或破坏这个动态销101不可能从动态销匹配结构135上完全移出。
通过图5和6中示出的动态销101和衬底载体127之间的直接的垂直相对运动可以使剪切部分105填满剪切狭槽141。另外，在剪切部分105置入剪切狭槽141之前拐角部分117可以沿倾斜表面139滑动。在后一种方案中，因为拐角部分117优选包括圆形即没有尖锐边缘的曲面119，因此可以预期平滑的滑动。在剪切部分105被置入剪切狭槽141中之后，为保证衬底载体支承部分107继续与动态销101的倾斜表面139传送以使衬底载体127在动态销101顶上对准，在剪切部分105的顶部121(见图2)和动态销匹配结构135的平面水平壁153(见图4)之间优选存在非零的界限距离179。
图7是具有衬底载体处理装置703的装置701的正面示意图，衬底载体处理装置703包括图1-6的发明的动态销101，且在不使用发明的动态销101和发明的衬底载体127时，适于将在衬底载体处理装置的末端执行器705和由此传输的衬底载体之间产生横向运动的加速度向衬底载体传输。
虽然装置701可以是具有适于加速衬底载体以在末端执行器的动态销上施加横向惯性载荷的任意装置，然而装置701和其衬底载体处理装置703优选构成为如在2003年8月28申请的先前引入的美国专利申请序号No.10/650,480(AMAT 7676/SYNX/BG)中公开的高速系统。特别是，装置701优选包括多个在其上暴露衬底载体(此时优选适于传输仅一个衬底的衬底载体)、并在其上加载和从其上卸载衬底的对接部位(dockingstations)707。
衬底载体处理装置703优选包括垂直支承物709和与垂直支承物709相结合以此沿其垂直运动的水平支承物711。末端执行器705被结合以沿水平支承物711水平运动，控制装置713控制装置701以使末端执行器705可以加速、且与被运动高架传输系统传输的衬底载体或衬底载体支承物的速度相匹配，以此传递位于其间的衬底载体(具有在衬底载体上的最小的冲击)。衬底载体处理装置703接下来减速并把衬底载体传输到其中一个对接部位707。当装置701被设置为用于这种运动传递时，在不使用参照图1-6的上述发明的剪切销和衬底载体的情况下，惯性载荷可能导致衬底载体从末端执行器的动态销移出。
前面的描述仅公开了发明的一种优选实施例，落入发明范围内的上面公开的装置的变型对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。例如，发明的动态销可以被用于参照图7示出和描述的衬底载体处理装置之外的其它类型的衬底载体处理装置。在可支承衬底载体的存储架或负载端上应用发明的动态销也是有益的。
销体、剪切构件和剪切狭槽的具体形状可做变型。事实上，衬底载体匹配结构不必由狭槽组成，可由圆形或椭圆形缺口等代替。另外，匹配结构可以包括与动态销的相应孔、缺口或凹陷剪切构件相匹配的向下突起。
多个剪切构件可代替单个剪切构件位于单个动态销上。
虽然本发明主要参照晶片做出描述，然而应理解为发明也可应用于其他衬底，如构图的或未构图的掩模、中间掩模、硅衬底、玻璃板等，和/或用于传输和/或处理这些衬底的装置。
因此，虽然已经结合其典型实施例公开了本发明，但是应当理解为由下述权利要求限定的其它实施例可以落入发明的精神和范围内。