TW201633429A - 基板容器、用於基板容器之閥總成、沖洗模組及其替換方法 - Google Patents

基板容器、用於基板容器之閥總成、沖洗模組及其替換方法 Download PDF

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Abstract

一種基板容器包含：一容器部，具有一開口側或底部；以及一門，用以密封地閉蓋該開口側或底部，該門及該容器部其中之一界定一進出結構。該基板容器包含一止回閥總成，該止回閥總成係相對於該進出結構被保持，以提供與該基板容器之一內部之流體連通。該止回閥總成包含一墊圈，該墊圈係由一彈性材料形成。一閥座設置於該墊圈內，該閥座根據一態樣係與該墊圈一體形成且根據另一態樣係由一單獨件形成。一彈性閥，根據一態樣係為一彈性傘形閥，設置於該墊圈內且被保持為嚙合該閥座，藉此限制流體相對於該基板容器之該內部流經該止回閥總成。

Description

基板容器、用於基板容器之閥總成、沖洗模組及其替換方法 【優先權聲明】
本申請案主張2014年12月1日提出申請之第62/086,022號美國臨時申請案之優先權。
一般而言，在加工成批之矽晶圓或磁碟之前、期間及之後使用基板容器或載體來運輸及/或儲存該等晶圓或碟片。該等晶圓可被加工成積體電路，且該等碟片可被加工成用於電腦之儲存磁碟。術語晶圓、碟片及基板在本文中可互換使用，且除非另有指示，否則此等術語其中之任一者可係指半導體晶圓、磁碟、平板基板、光罩及其他此種基板。
將晶圓碟片加工成積體電路晶片常常涉及多個步驟，在該等步驟中，在各種加工站處加工並在複數加工步驟之間儲存及運輸該等碟片。由於碟片之細微性質及其對粒子或化學品所造成污染之敏感性，在整個此程序中恰當地保護該等碟片係為重要的。已使用晶圓容器來提供此種 必要保護。另外，由於碟片之加工通常係為自動化的，因此有必要將碟片相對於加工設備進行精確定位，以對晶圓進行機器人取出及***。一晶圓容器之另一用途係為在運輸期間牢固地固持晶圓碟片。除非另有指示，否則術語晶圓容器、載體、匣盒、運輸倉/儲存倉等在本文中可互換使用。
在半導體晶圓或磁碟之加工期間，顆粒之存在或產生會造成極顯著之污染問題。在半導體行業中，污染被視作單一最大良率損失原因。隨著積體電路之大小不斷減小，能夠污染一積體電路之粒子之大小亦已變得更小，此使得將污染物減至最低更加關鍵。呈粒子形式之污染物可係由諸如載體與晶圓、與載體蓋或罩殼、與儲存架、與其他載體或者與加工設備之摩擦或刮擦等磨損而產生。另外，諸如灰塵等顆粒可經由蓋及/或罩殼中之開口或接縫而被引入至罩殼中。因此，晶圓載體之一關鍵功能係為保護其中之晶圓免受此等污染物影響。
容器通常用以將晶圓或碟片軸向地排列於複數狹槽中且藉由或接近該等晶圓或碟片之周邊邊緣來支撐該等晶圓或碟片。傳統上，該等晶圓或碟片係沿一徑向方向向上或橫向地自該等容器取出。該等容器可具有：一殼部，具有一下部開口；一門，用以閂鎖至該下部開口中；以及一離散載體，擱置於該門上。第4,995,430號及第4,815,912號美國專利中例示了此種構形(稱為一SMIF匣)於，該二專利係由本申請案之所有人擁有且二者皆以引用方式併入本文中。另外，晶圓載體總成可具有複數前開口以及閂鎖至該等前開口上之複數門(該等晶圓載體總成稱為前開口統一匣(front opening unified pod；FOUP)或前開口裝運盒(front opening shipping box；FOSB))，且闡述於例如第6,354,601號、第5,788,082號及第6,010,008號美國專利中，所有該等美國專利皆以引用方式併入本文中。在某些構形 中，底部蓋或底部門、前部門或者容器部已具備複數開口或通路，以便於將諸如氮氣或其他淨化氣體等氣體引入及/或排出至晶圓載體總成中，進而置換可能具有污染物之環境空氣。
此項技術中已知的晶圓容器及光罩容器已使用各種連接或耦合機構來將晶圓容器之流動通路以流體方式介接至流體供應源及壓力源或真空源。此種附裝及密封需要可能具有複雜構形之專門化組件。某些當前設計包含一種止回閥，該止回閥具有一框架、一柱塞、複數O形環及一金屬彈簧，該等組件其中之一或多者皆可能經由顆粒或其他污染物之產生而導致晶圓污染。另外，某些沖洗閥設計在安裝期間易於受到壓縮力，此可能使止回閥之一框架變形且導致洩漏。
根據本發明之一態樣，一種基板容器包含：一容器部，具有一開口側或底部；以及一門，用以密封地閉蓋該開口側或底部，該門及該容器部其中之一界定一進出結構。該基板容器另外包含一止回閥總成，該止回閥總成係相對於該進出結構被保持，以提供與該基板容器之一內部之流體連通。該止回閥總成包含一墊圈(grommet)，該墊圈係由一彈性材料形成。一閥座設置於該墊圈內，該閥座根據一態樣係與該墊圈一體形成且根據另一態樣係由一單獨件形成。一彈性閥，具體而言根據一態樣係為一彈性傘形閥，設置於該墊圈內且被保持為嚙合該閥座，藉此限制流體相對於該基板容器之該內部流經該止回閥總成。
一止回閥總成內之部件數目被實質上減少，在某些情形中，僅包含二部件：一彈性墊圈，具有界定一或多個閥座之內部結構；以及一相關聯彈性傘形止回閥。該彈性閥選擇地可在該墊圈內反轉，以限制流體 沿一相反方向流經該止回閥總成。根據另一態樣，一止回閥總成僅包含三部件：一彈性墊圈、該墊圈內之一實質上剛性殼體、及一彈性傘形閥。
根據另一態樣，一止回閥總成相對於一墊圈被端對端地設置成一堆疊構形。亦揭示用於止回閥總成之各種殼體及保持機構。亦揭示其他止回閥總成、止回閥模組及相關聯方法。
2‧‧‧晶圓容器總成
4‧‧‧晶圓載體
6‧‧‧底部門/區段
8‧‧‧罩殼部
10‧‧‧環境大氣
12‧‧‧元件
14‧‧‧開口
16‧‧‧開口
20‧‧‧閥總成或模組
22‧‧‧閥總成或模組
23‧‧‧容器總成
24‧‧‧門
26‧‧‧容器部
30‧‧‧前開口
32‧‧‧容器內部
35‧‧‧晶圓擱架
36‧‧‧鑰匙進出孔洞
38‧‧‧閂鎖機構
39‧‧‧凹部
40‧‧‧門框架
41‧‧‧閂鎖尖端
48‧‧‧前向沖洗口
50‧‧‧沖洗墊圈
51‧‧‧進出結構或墊圈接納結構
52‧‧‧底部
54‧‧‧後向沖洗口
56‧‧‧止回閥
60‧‧‧沖洗塔
62‧‧‧墊圈
64‧‧‧止回閥
66‧‧‧中央軸線
100‧‧‧止回閥總成
105‧‧‧墊圈
110‧‧‧閥座
115‧‧‧傘形止回閥
120‧‧‧閥座
125‧‧‧方向
130‧‧‧中央孔
135‧‧‧沖洗主體殼體
140‧‧‧圓周突出部或密封環
145‧‧‧過濾器
150‧‧‧O形環
155‧‧‧進出結構或接納結構
157‧‧‧止回閥總成
158‧‧‧墊圈
160‧‧‧殼體
162‧‧‧傘形止回閥
165‧‧‧閥座
170‧‧‧閥座
172‧‧‧殼體內部結構
175‧‧‧圓周保護側壁
180‧‧‧止回閥模組
200‧‧‧止回閥總成
203‧‧‧沖洗墊圈
205‧‧‧框架
210‧‧‧柱塞
215‧‧‧彈簧
220‧‧‧O形環
225‧‧‧O形環
230‧‧‧管狀環境之控制結構
240‧‧‧止回閥模組
245‧‧‧傘形閥
250‧‧‧中央孔
255‧‧‧閥塊
260‧‧‧過濾器
265‧‧‧過濾帽
270‧‧‧閥體
275‧‧‧界面表面
300‧‧‧止回閥總成
305‧‧‧閥座
310‧‧‧傘形止回閥
315‧‧‧中央孔
320‧‧‧O形環
325‧‧‧圓周凹槽
330‧‧‧沖洗墊圈或其他彈性界面
335‧‧‧過濾組件
340‧‧‧控制結構
342‧‧‧內部擋塊
350‧‧‧沖洗模組
355‧‧‧閥殼體
360‧‧‧閥座
365‧‧‧閥座
370‧‧‧傘形止回閥
375‧‧‧中央孔
380‧‧‧過濾格柵
385‧‧‧過濾器
390‧‧‧隔膜界面
395‧‧‧外沖洗主體
400‧‧‧O形環
405‧‧‧凹槽
420‧‧‧基板容器總成
425‧‧‧構形
430‧‧‧構形
W‧‧‧晶圓
第1圖係為根據本發明一實施例之一基板容器總成之一分解立體圖；第2圖係為第1圖所示總成之一實例性底部蓋之一仰視圖；第3圖係為根據本發明一實施例之一前開口基板容器之一立體圖；第4圖係為第3圖所示基板容器之一仰視圖；第5圖係為根據本發明一實施例之一接納結構之一立體圖；第6圖係為根據本發明一實施例之一止回閥模組之一分解圖；第7圖係為由第6圖所示組件形成之一已組裝模組之一剖視圖；第8圖係為第6圖至第7圖中所示之一墊圈之一俯視立體圖；第9圖係為根據本發明一替代實施例之一止回閥總成之一俯視立體圖；第10圖係為第9圖所示總成之一剖視立體圖；第11圖顯示第9圖至第10圖所示總成之組成部件及一完整之總成模 組；第12圖至第13圖顯示根據本發明一實施例之複數止回閥模組組件及一欲替換之已安裝止回閥模組；第14圖係為根據本發明一實施例之一其他止回閥模組之一分解圖；第15圖係為根據本發明另一實施例之一止回閥模組之一分解圖；第16圖係為呈已組裝形式之第15圖所示模組之一立體圖；第17圖係為第15圖所示模組以及安裝於一周圍結構中之複數組件之一分解圖；第18圖係為呈已組裝及已安裝形式之第17圖所示模組之一剖視圖；第19圖係為根據本發明另一實施例之一止回閥模組之一分解圖；第20圖係為呈已組裝形式之第19圖所示模組之組件之一立體圖；第21圖係為第20圖所示組件之一分解圖；第22圖係為組裝成一替代構形之第20圖所示組件之一立體圖；第23圖係為安裝成一出口構形之第19圖所示模組之一剖視圖；第24圖係為安裝成一入口構形之第19圖所示模組之一剖視圖；以及第25圖為一基板容器總成之一示意圖，其中第24圖所示模組安裝成一入口構形及一出口構形。
第1圖例示其中可實施本發明實施例之一實例性晶圓容器總成2。容器總成2包含一晶圓載體4、一底部門6及一罩殼部(enclosure portion)8。底部門6適以與罩殼部8可密封地相耦合，以界定可與環境大氣10隔離之一內部空間。如第1圖中所示，晶圓載體2可包含複數元件12，元件12可將複數矽晶圓或其他基板固持及定位於晶圓載體2內。通常，元件12將該等基板固持及定位成使得相鄰晶圓間之接觸最小化，此可減少在加工及/或運輸期間可能發生的對該等基板之損壞。
第2圖更詳細地例示一實例性底部門6。區段6包含呈開口14、16之形式之複數進出結構。根據一實施例，開口14便於將氣體或其他流體輸送物引入至容器總成2中。類似地，開口16便於將氣體或其他流體輸送物自容器總成2中移除，例如，俾使位於容器總成2內之氣體或流體可被排放至環境大氣。因此，根據一實施例，開口14係為一入口，而開口16係為一出口。雖然第2圖例示其中底部門6包含二開口14、16之一實施例，但本發明涵蓋底部門6中設置有四、五、六或更多進出結構之實施例且此處於本發明之範疇內。亦應理解，本發明之實施例可實施於容器總成2或類似容器之一區段中，該區段係為一不可拆卸且不可打開之區段。
如第2圖中所例示，開口14、16容置根據本發明實施例的一般以20、22例示之閥總成或模組或者與該等閥總成或模組相關聯地設置。閥總成20定位於開口14處或開口14內以對開口14進行密封，且閥總成22定位於開口16處或開口16內以對開口16進行密封。閥總成20、22各自抵靠其對應開口14、16之內部形成一密封，且各自提供用於使氣體或其他流體通過之至少一孔或通路。此項技術中具有通常知識者將認識到，開口14、16及閥總成20、22之大小、橫截面形狀及其他特徵可係根據一特定晶圓容器 總成或環境之氣體流動要求、操作壓力及其他特性而定。將參照第6圖至第25圖來闡述閥總成20、22及相關聯組件之特定實施例。
第3圖至第4圖例示其中可實施本發明實施例之一晶圓容器總成23之另一構形，其稱為一前開口統一匣(front opening unified pod；FOUP)或前開口裝運盒(front opening shipping box；FOSB)。容器總成23大體包含一門24及一容器部26。容器部26具有通向容器內部32中之一前開口30，在容器內部32中，複數晶圓W被保持於複數晶圓擱架35上。門24具有局部地例示於門罩殼之內部中之複數鑰匙進出孔洞36及一閂鎖機構38。複數閂鎖尖端41嚙合容器部之門框架40中之複數凹部39。
容器總成23因一對前向沖洗口48及一對後向沖洗口54而具有沖洗能力。口48、54具有緊固至進出結構或墊圈接納結構51中之沖洗墊圈50，進出結構或墊圈接納結構51位於容器總成23之底部52上且選擇地與各該口48、54相關聯。根據本發明之實施例，止回閥56被***至該等墊圈中，以形成控制沖洗氣體流體流動方向之閥總成。另外，例示被構形為沖洗塔(purge tower)60之管狀環境之控制組件，沖洗塔60選擇地接納墊圈62及止回閥64。將參照第6圖至第25圖來闡述閥總成、墊圈、止回閥及相關聯組件之特定實施例。
第5圖例示根據本發明一實施例設置於一基板容器之一壁或蓋(例如，容器總成23之底部52或側蓋)中的一種類型之進出結構或接納結構51。結構51構成用於供流體傳入或傳出容器總成23之一入口或出口結構，且被構造成沿著中央軸線66接納及/或容置閥總成及模組。本發明中所涵蓋之進出結構或保持結構充當沖洗口且選擇地包含具有專門適以可密封地嚙合墊圈或閥總成及模組之幾何形狀之保持結構。該等墊圈及總成/模組 本身選擇地包含用於與相關聯進出結構或保持結構之某些內部特徵形成不透流體之接觸的各種密封特徵。
第6圖至第25圖例示根據本發明態樣可實施於晶圓載體(諸如第1圖至第5圖中所例示之彼等晶圓載體)或其他類型之載體及容器的門、側壁、底部壁、沖洗管或其他組件中或相對於該等組件實施之各種閥總成及模組。
第6圖至第25圖另外例示根據本發明實施例用於密封基板容器中之開口或口的各種類型之墊圈或其他結構。一般而言，該等墊圈或結構包含一主體，該主體內設置有一孔，該孔沿著該主體之主軸線延伸。另外，本發明之墊圈實施例包含與該孔設置於一起之一操作元件(operation element)。該操作元件可包含一止回閥，該止回閥可調節氣體或其他流體穿過該孔、一過濾器、一感測器或其組合之流動。在本發明中所採用之止回閥可在該孔內被定向成使得該等墊圈可用於密封基板容器門及/或罩殼上之入口開口及出口開口二者。另外，墊圈主體之設計選擇地可便於對開口進行密封，而不需要附裝至墊圈之其他O形環。此外，本發明之墊圈實施例可將一墊圈主體、一止回閥及/或一過濾器組合至一體式匣筒或模組中，此可改良墊圈之總體密封能力且可便於較容易地構造基板容器總成。在某些實施例中，該等墊圈具有自約1/8英吋至約1英吋之一軸向高度，而在其他實施例中，該等墊圈可具有自約3/8英吋至約¾英吋之一軸向高度。另外，本發明之墊圈實施例可具有自約¼英吋至約1.5英吋之一直徑，而在其他實施例中，該等墊圈可具有自約12英吋至約¾英吋之一直徑。此項技術中具有通常知識者將認識到，本發明涵蓋墊圈之軸向高度及直徑之其他範圍且此處於本發明之範疇內。
該等墊圈可以若干方式區別於此項技術中已知之O形環。舉例而言，墊圈構形提供大體具有一圓柱形構形之一彈性元件，其中一孔延伸穿過該彈性元件，該孔本身具有一圓柱形構形。該孔之長度足以完全地或實質上容納***於該孔中之一操作組件之整個長度。該墊圈較佳具有被配置成與墊圈之軸線正交之至少一平坦表面。此表面可用於有效地為作為一沖洗系統之一部分之一管嘴或噴嘴提供一安放表面(seating surface)。在體積上，該墊圈較佳大於該操作組件或該墊圈內所容納之任一相關聯結構。該墊圈較佳具有沿一軸向平面截取之一橫截面積，藉此該墊圈之該橫截面積大於軸向延伸穿過該墊圈之開口之橫截面積。該墊圈之一軸向長度較佳大於軸向延伸穿過該墊圈之開口或孔之直徑。本文中所述之墊圈選擇地具有一非圓形立面橫截面、複數圓柱形內面向表面、複數圓柱形外面向表面及複數平坦端表面。
轉至本發明之特定態樣，第6圖至第8圖例示一第一類型之止回閥總成100。止回閥總成100包含一墊圈105，墊圈105具有界定一閥座110之一內部結構108。內部結構108及閥座110實質上設置於墊圈105的沿著其軸向長度之一中點處，但本發明亦涵蓋沿著軸向長度之其他位置。墊圈105選擇地係為一沖洗墊圈，其界定適以密封地連接至一沖洗噴嘴之一沖洗墊圈界面，該沖洗噴嘴用於將氣體引入一基板容器之內部或自一基板容器之內部抽出。
一傘形止回閥115設置並固持於墊圈105內，以嚙合/脫離閥座110且藉此限制或容許流體流經止回閥總成100。穿過墊圈105之內部結構108之孔口118容許流體沿著墊圈105之軸向長度流動。
如第7圖中所例示，舉例而言，傘形止回閥115被定向成使得 如箭頭125所示沖洗氣體或其他流體被容許流出基板容器內部以經由止回閥總成100排出。傘形止回閥115嚙合閥座110以不容許流體沿一相反或進入方向流動。
墊圈105之內部結構108在結構108的與第一閥座110相對之一側上另外界定第7圖中所例示之一第二閥座120。將傘形止回閥115在墊圈105內定向成嚙合及脫離閥座120而非閥座110允許流體沿與由箭頭125指示之方向相反之一方向流動，例如，以經由止回閥總成100進入且進入至基板容器內部中。隨後，傘形止回閥115嚙合閥座120以不容許流體沿一相反或排出方向流動。
根據一實施例，如在第8圖中所觀察到，傘形止回閥115自墊圈105之一頂側被壓入配合至墊圈105之中央孔130中，例如以達成流動進入。另一選擇為，同樣如在第8圖中所觀察到，傘形止回閥115自墊圈105之一底側被壓入配合至中央孔130中，以達成流動排出。因此，墊圈105被構造成將閥115保持於第7圖中所例示之一第一位置中，在該第一位置中，閥115嚙合及脫離閥座110以容許流體僅沿一個方向流經總成100，如箭頭25所示(排出)。墊圈105亦被構造成將閥115保持於一第二位置中(例如，如在第8圖中所觀察到，自墊圈105之頂側被***)，以容許流體僅沿與箭頭125相反之一第二方向流動(進入)。墊圈105、內部結構108及閥座110、120共同形成一實質上「H」形橫截面，如第7圖中所示。
根據一實施例，墊圈105係藉由射出模製一熱塑性彈性體或澆注一類橡膠化合物(諸如FKM)來製造。因此，墊圈內部結構108及閥座110、120係與墊圈105被一體形成為單件式。墊圈105及閥座110、120係為彈性的且具有相關聯之彈性性質。舉例而言，傘形止回閥115亦係藉由射出 模製相同或類似材料而形成。根據一實施例，傘形止回閥115之一開裂壓力(cracking pressure)係介於約0.5英吋水與約5英吋水之間(介於約0.125千帕與約1.25千帕之間)。此項技術中具有通常知識者在閱讀本發明後將明瞭墊圈105及閥115之其他適合製造製程。
由彈性材料形成傘形閥115及閥座110、120其中之一或多者會提供若干優點，包含容易組裝、非臨界相對大小、優越密封效能及達成此等優點所需之部件數目之減少。舉例而言，止回閥總成100係僅由二件(彈性閥115及彈性墊圈105，彈性墊圈105具有一體式內部彈性閥座)形成。閥及墊圈能以最小出錯可能性被容易地組裝以達成快速及有效安裝。一種特定大小或形狀之墊圈並不限於接納一種特定大小或形狀之閥，此使複數部件能夠進行互換且達成較大組裝靈活性。另外，與例如金屬彈簧或其他組件相較，彈性組件較不可能產生顆粒污染。
返回至第6圖，墊圈105及其相關聯閥被密封地接納於沖洗主體殼體135內。墊圈105選擇地包含一或多個圓周突出部或密封環140，以抵靠沖洗主體殼體135之內表面進行密封。另外，過濾器145設置於墊圈105與沖洗主體殼體135之一內部之間。本專利申請案通篇中所揭示之過濾器145及其他過濾器之實施例包含適合技術(諸如HEPA過濾等)之粒子過濾器。沖洗主體殼體135亦選擇地包含一O形環150，以輔助與關聯於一基板容器總成之進出結構或接納結構155形成一密封連接。舉例而言，沖洗主體殼體135藉由保持夾156或藉由其他適合保持結構被相對於基板容器總成保持於結構155內。沖洗主體135、墊圈105、閥11及過濾器145共同形成一止回閥總成或模組，該止回閥總成或模組可在與各種類型之基板容器相關聯之進出結構中容易地進行安裝及替換。
第9圖至第11圖例示止回閥總成157之一其他實施例，其中墊圈158接納例如由一實質上剛性塑膠材料形成之一殼體160。殼體160以與參照第6圖至第8圖所述之方式類似之一方式將傘形止回閥162保持為與閥座165或170嚙合，閥座165或170形成於殼體內部結構172之相對側上。內部結構172及閥座165、170設置於殼體160的沿著其軸向長度之一實質上中點處，且設置於墊圈158的沿著其軸向長度之一實質上中點處，但本發明亦涵蓋較靠近殼體160及墊圈158之端進行放置之形式。舉例而言，由一實質上剛性材料形成殼體160及閥座165、170而非將其模製為彈性墊圈158之一整體部分會對可作用於墊圈158上之外部壓縮力提供額外結構阻力。
止回閥162選擇地與先前所述實施例之止回閥115相同，或者被構造成不同形狀或大小以配合一特定殼體160。與先前實施例一樣，殼體160內可容置不同大小或形狀之閥162，此提供較大製造及庫存靈活性以及其他優點。殼體160界定一圓周保護側壁175以環繞傘形止回閥162。具有保護側壁175之殼體160保護傘形止回閥162免於變形或免受可由作用於墊圈158上之外部壓力(例如，在***至與一基板容器相關聯之進出結構或其他結構中後)造成之其他損壞。止回閥總成157係僅由三件形成：彈性閥162、殼體160及墊圈158。墊圈158及殼體160與結構172共同界定一實質上「H」形橫截面，如第10圖中所示。墊圈158與殼體160及傘形止回閥162被共同***至殼體178中，以形成完整之止回閥模組180，此皆顯示於第11圖中。止回閥模組180係容易地以可拆卸方式安裝於一適合基板容器之相關聯保持結構或進出結構中。
本發明之一態樣包含以如第6圖至第8圖或第9圖至第11圖中所示之止回閥總成或模組來改裝或替換一現有止回閥總成或模組。根據第 12圖至第13圖中所示之一實例，欲替換之止回閥總成200包含一沖洗墊圈203、設置於墊圈203內之一框架205、支撐柱塞210之一框架205、一彈簧215及複數O形環220、225，所有此等組件皆安裝於一管狀環境之控制結構230(第13圖)或者其他進出結構或接納結構內。舉例而言，倘若安裝力、其他力或正常磨損已使止回閥總成200被損壞或以其他方式需要替換，則本發明之態樣涉及自結構230拆卸總成200並將其替換為第9圖至第11圖所示止回閥模組180或第6圖至第8圖所示止回閥模組。另一選擇為，可藉由自沖洗墊圈203內拆卸框架205及其相關聯組件並將其替換為殼體160及相關聯傘形止回閥162來實現修復。在某些狀況下，諸如第12圖至第13圖所示沖洗設計之沖洗設計可能因彈簧215之存在而具有基板被污染之風險，從而使以所述方式進行替換提供額外優點。
第14圖顯示根據本發明一實施例適合與各種基板容器一起使用之一其他止回閥模組240。模組240包含***及保持於一閥塊(valve block)255之一中央孔250內之一彈性傘形閥245。過濾器260及過濾帽265設置於彈性或實質上剛性閥塊255之端內或該端處。閥塊255搭扣至一閥體270中或以其他方式保持於閥體270內。閥體270之一界面表面275密封地連接至與一基板容器相關聯之一進出結構或其他結構。與先前實施例一樣，傘形閥245可以一相反定向(即，自閥體255內，如第14圖中所觀察到)被***至孔250中，以反轉可允許之流體流動方向。
作為一其他實施例，第15圖至第16圖分別例示處於未組裝狀態及已組裝狀態之一止回閥總成300。總成300包含將一彈性傘形止回閥310保持於一中央孔315內之一實質上剛性閥座305。一O形環320保持於閥座305之一圓周凹槽(circumferential groove)325內，以將閥座305密封至一周圍 結構。如第17圖至第18圖中所示，總成300與一沖洗墊圈或其他彈性界面330及例如呈一過濾盤組(filter disc pack)之形式之一過濾組件335組合且堆疊於該二者之間，以形成安裝於管狀環境之控制結構340內之一模組。根據一實施例，過濾組件335緊靠一控制結構340之一內部擋塊(internal stop)342，以防止過度***。與先前所述實施例一樣，可反轉閥310相對於閥座305之定向或者閥310及閥座305共同相對於一周圍結構之定向，以反轉模組中之可允許流動方向。
第19圖至第24圖例示根據本發明另一實施例之一沖洗模組350。模組350包含選擇地由一彈性材料形成且界定閥座360、365之一閥殼體355。一彈性傘形止回閥370被接納於殼體355之一中央孔375內。一過濾格柵(filter grate)380及一過濾器385與一止回閥370及複數剩餘組件進行流體連通。殼體355及其相關組件被接納於一經射出模製之隔膜界面390內，隔膜界面390本身被接納及保持於一外沖洗主體395內以形成一完整之模組350。在使用中，一選用O形環400被接納於沖洗主體395之一凹槽405內且使沖洗主體395及模組300相對於一周圍結構密封地嚙合。
舉例而言，第20圖至第21圖顯示傘形止回閥370以一出口構形被抵靠閥座360壓入配合至孔375中，從而允許流體相對於一相關聯基板容器僅沿一向外或排出方向流動。舉例而言，第22圖顯示閥370以一入口構形被自殼體355之一相對端壓入配合至中央孔375中，從而允許流體相對於一相關聯基板容器僅沿一向內或進入方向流動。根據本發明之實施例，第23圖顯示其中傘形止回閥370被安裝成一出口構形之已組裝模組350，且第24圖顯示其中傘形止回閥370被安裝成一入口構形之已組裝模組350。
第25圖顯示第24圖所示模組350相對於基板容器總成420安 裝成一前向構形及一反向構形。在構形425中，模組350充當一流體出口，從而允許流體僅遠離基板容器總成420之內部流動。在構形430中，模組350被沿與構形425之方向相反之一方向***至容器總成420之接納結構中，從而使模組350充當一流體入口且因此允許流體僅朝基板容器總成420之內部流動。第25圖之二模組350可在結構上相同或實質上相同，但在安裝時相對於彼此反轉，以允許流體相對於基板容器僅沿相反方向流動。
在操作中，在第25圖中及本發明別處所揭示之入口配置及出口配置可在一沖洗活動期間協同地發揮作用，在該沖洗活動中，基板容器之內部中之現有空氣或氣體被新引入之空氣、氣體或其他流體置換。一真空源藉由一出口噴嘴選擇地耦合至容器之內部體積，該出口噴嘴適以與本文中所揭示之一相關聯閥總成或模組之一接觸表面介接。當藉由出口噴嘴向一相關聯彈性墊圈中施加一力時，該墊圈會壓縮，但維持其抵靠容器之相關聯進出結構或保持結構之密封內表面及抵靠閥總成或閥模組之外表面所進行之密封。
在真空與一基板容器之內部體積相耦合時，該體積中之現有流體被經由如本文中所述之一出口抽出基板容器，同時替換流體被經由一入口(包含經由一相關聯過濾器)抽入。在一相關實施例中，一替換流體源經由幾何形狀與出口噴嘴類似之一入口噴嘴與內部體積相耦合，且以出口噴嘴與出口墊圈或總成/模組相耦合之相同方式與一入口墊圈或總成/模組相耦合。在另一實施例中，不使用出口噴嘴。入口噴嘴將經加壓替換流體載運至容器之內部體積中，且被置換流體簡單地經由出口配置而排出。
根據本發明態樣之止回閥總成及模組提供勝過先前技術之若干優點。在某些情形中，該等總成及模組被設計成可容易地互換，從而 使得容易地以一個模組/總成修復及替換另一模組/總成。與例如金屬彈簧相較，彈性組件降低污染物進入一基板容器之內部之風險。一止回閥總成內之部件數目被實質上減少，在某些情形中，被減少至僅二件：一墊圈，具有界定一或多個閥座之內部結構；以及一相關聯傘形止回閥。本文中所揭示之實施例降低在安裝期間損壞組件之可能性，從而降低止回閥洩漏之可能性。本發明之實施例可與容置多個不同基板及大小之容器(例如300毫米及450毫米矽晶圓)一起使用。另外，根據本發明實施例之止回閥用於控制各種氣體或其他流體(例如潔淨之乾燥空氣、氮氣或其他適合沖洗氣體)進入及排出各種微環境。本發明之態樣亦提供勝過例如共同受讓之第7,201,276號美國專利中所揭示之鴨嘴型止回閥之優點，該美國專利以引用方式併入本文中。作為一實例，本文中所揭示之傘形閥在一流動阻礙位置中正常地或自然地閉合，而一鴨嘴型閥在一閉合位置中需要被預加載一壓力。
通常，本文中所揭示之各種墊圈、總成及模組可與其被設置於的接納結構或與其被設計成用於密封的開口具有相同橫截面形狀。舉例而言，在一實施例中，墊圈具有一大體圓柱形狀及一大體圓形橫截面。然而，此項技術中具有通常知識者將認識到，在本發明之精神內具有多種墊圈主體幾何形狀(例如錐形幾何形狀)。在一實施例中，本文中所揭示之入口墊圈及出口墊圈或入口模組及出口模組係為相同部件。因此，本發明之各種組件可用於使用相同組成元件來密封入口開口及出口開口二者。在相關實施例中，在本申請案通篇中所揭示之複數傘形止回閥係為相同部件。本發明之墊圈及模組更包含用於牢固地固持過濾器及相關組件之保持特徵。因此，本文中所述之各種模組及組件可形成為複數經預組裝之操作子總成。第8,727,125號及第8,783,463號美國專利中揭示墊圈、閥及相關聯組 件之其他特徵，該等美國專利以引用方式併入本文中。第6,428,729號美國專利中闡述其中可實施本發明實施例之其他載體，該美國專利特此以引用方式併入本文中。
本發明之墊圈、閥及其他組件可由適合在半導體加工應用中使用之任何材料(包含聚合物及彈性體)構成。在某些實施例中，墊圈主體及凸緣可由一含氟彈性體構成。含氟彈性體之實例係由杜邦陶氏彈性體公司(Dupont Dow Elastomers)以商標名Viton®所出售。另外，在某些實施例中，彈性墊圈主體或墊圈可具有一含氟聚合物或其他惰性聚合物，該含氟聚合物或其他惰性聚合物被塗佈至墊圈之表面上以將彈性物質與基板容器之內部隔離。一般而言，聚合物或含氟聚合物塗層應具有某一撓性，俾使彈性墊圈主體之密封特性得以維持。
上文所述之實施例意欲係為說明性而非限制性的。申請專利範圍內亦具有其他實施例。雖然已參照特定實施例闡述了本發明，但熟習此項技術者將認識到，可在形式及實質上作出改變，此並不背離本發明之精神及範疇。
23‧‧‧容器總成
24‧‧‧門
26‧‧‧容器部
30‧‧‧前開口
32‧‧‧容器內部
35‧‧‧晶圓擱架
36‧‧‧鑰匙進出孔洞
38‧‧‧閂鎖機構
39‧‧‧凹部
40‧‧‧門框架
50‧‧‧沖洗墊圈
51‧‧‧進出結構或墊圈接納結構
52‧‧‧底部
56‧‧‧止回閥
60‧‧‧沖洗塔
62‧‧‧墊圈
64‧‧‧止回閥
W‧‧‧晶圓

Claims (28)

  1. 一種基板容器，包含：一容器部，具有一開口側或底部；一門，用以密封地閉蓋該開口側或底部，該門及該容器部其中之一界定進出結構(access structure)；複數晶圓擱架(wafer shelf)，用於固持複數晶圓，該等擱架定位於該門及該容器部其中之一上；一二件式止回閥總成(check-valve assembly)，該止回閥總成係相對於該進出結構被保持，以提供與該基板容器之一內部之流體連通；該止回閥總成包含：一墊圈(grommet)，該墊圈係由一彈性材料形成；一彈性閥座(elastomeric valve seat)，設置於該墊圈內，該彈性閥座係與該墊圈一體形成；以及一彈性閥，設置於該墊圈內，該彈性閥可與該彈性閥座嚙合以限制流體相對於該基板容器之該內部流經該止回閥總成，且該彈性閥可自該彈性閥座脫離以容許流體相對於該基板容器之該內部流經該止回閥總成。
  2. 如請求項1所述之基板容器，其中該彈性閥包含一傘形閥(umbrella valve)，該傘形閥被設置成在該墊圈內與該閥座密封地嚙合，以限制流體流經該止回閥總成。
  3. 如請求項1或2所述之基板容器，其中該墊圈係為一沖洗墊圈(purge grommet)，該沖洗墊圈被構造成密封地連接至一沖洗噴嘴，該沖洗噴嘴 用於將流體引入至該基板容器之該內部或將流體自該基板容器之該內部抽出。
  4. 如請求項1、2或3所述之基板容器，更包含：一沖洗主體殼體(purge body housing)，適以密封地接納該墊圈且密封地連接至該基板容器；以及一過濾器，設置於該沖洗墊圈與該沖洗主體殼體之一內表面之間。
  5. 如請求項1所述之基板容器，其中該閥座係為一第一閥座，該墊圈更包含一第二閥座，該第二閥座與該第一閥座相對地設置於該墊圈內，該第二閥座係與該墊圈一體形成；其中該墊圈被構造成將該彈性閥保持於一第一位置中，在該第一位置中，該彈性閥嚙合及脫離該第一閥座以容許流體相對於該基板容器之該內部僅沿一方向流經該止回閥總成；更其中該墊圈被構造成將該彈性閥保持於一第二位置中，在該第二位置中，該彈性閥嚙合及脫離該第二閥座以容許流體相對於該基板容器之該內部僅沿一第二方向流經該止回閥總成，該第二方向相反於該第一方向。
  6. 如請求項1所述之基板容器，其中該閥座係沿著該墊圈之一軸向長度實質上設置於該墊圈之一中點處。
  7. 一種止回閥總成，適於控制流體流向一基板容器或自一基板容器流出，該止回閥總成包含：一沖洗墊圈，適以與該基板容器可操作地相耦合； 一閥座，設置於該沖洗墊圈內；以及一彈性傘形止回閥，設置於該沖洗墊圈內，用以嚙合該閥座以控制流體相對於該基板容器流經該沖洗墊圈；其中該閥座與該沖洗墊圈一起界定一實質上「H」形橫截面。
  8. 如請求項7所述之止回閥總成，其中該沖洗墊圈係由一彈性材料形成；更其中該閥座與該沖洗墊圈係為單件式。
  9. 如請求項7所述之止回閥總成，其中該沖洗墊圈係由一彈性材料形成；更其中該止回閥總成包含一殼體，該殼體界定該閥座且保持該彈性傘形止回閥，該殼體係由一實質上剛性材料構造而成，且該殼體設置於該彈性沖洗墊圈內。
  10. 如請求項7所述之止回閥總成，更包含：一沖洗主體殼體，該沖洗墊圈係設置於該沖洗主體殼體內；以及一過濾器，設置於該沖洗墊圈與該沖洗主體殼體之一內表面之間。
  11. 一種基板容器，包含：進出結構，用於與該基板容器之一內部進行流體連通；位於該容器之該內部中的複數間隔開之實質上水平基板擱架；一彈性、實質上圓柱形之界面，其係容易地與該進出結構以可拆卸方式耦合；一殼體，被接納於該界面內，該殼體界定至少一閥座；以及一彈性傘形止回閥，被緊固於該殼體內，以藉由嚙合該至少一閥座來控制流體流經該界面； 其中該殼體係由一實質上剛性材料形成，以保護該彈性傘形止回閥免受損壞。
  12. 如請求項11所述之基板容器，其中該殼體界定一第一閥座及一第二閥座，該殼體被構造成將該彈性傘形閥在一第一位置中緊固為選擇性地嚙合該第一閥座且容許流體僅沿一第一方向流動；該殼體更被構造成將該彈性閥在一第二位置中緊固為選擇性地嚙合該第二閥座且容許流體僅沿一第二方向流動，該第二方向相反於該第一方向。
  13. 如請求項11所述之基板容器，其中該殼體係由一實質上剛性材料形成且被壓入配合(press-fit)至該界面中。
  14. 如請求項13所述之基板容器，其中該界面係為一沖洗墊圈界面。
  15. 一種基板容器，包含：一容器部，具有界定一容器內部之一容器壁，該容器部更具有設置於該內部中之複數間隔開之實質上水平基板擱架；至少一實質上管狀環境之控制組件(tubular environmental control component)，用於引導流體流入該容器內部中；一止回閥總成，設置於該控制組件內，適以容許流體經由該控制組件流入該基板容器中，該止回閥總成包含：一實質上圓柱形之閥座部；以及一彈性傘形止回閥，被固持於該閥座部內，以實質上不容許流體經由該控制組件流出該容器；以及一彈性界面，與該止回閥總成堆疊於一起，該彈性界面之一端與該止回閥總成之一端密封地嚙合，且該彈性界面之一外圓周密封地連接至 該控制組件。
  16. 如請求項15所述之基板容器，更包含：一過濾組件，與該止回閥總成堆疊於一起，該過濾組件與該止回閥總成之另一端密封地嚙合且與該彈性界面相對地設置於該另一端處。
  17. 如請求項16所述之基板容器，其中該過濾組件抵靠(abut against)於該控制組件內之一擋塊(stop)，以防止過度***於該控制組件內。
  18. 如請求項15所述之基板容器，其中該閥座部係呈一圓柱形盤之形狀且界定一圓周凹槽(circumferential groove)；更其中該基板容器包含設置於該凹槽內之一O形環，以將該止回閥總成密封地連接至該控制組件。
  19. 如請求項15所述之基板容器，其中該閥座部係由一實質上剛性材料形成。
  20. 一種基板容器，包含：一外容器部，界定一容器內部；複數間隔開之實質上水平基板擱架，位於該容器內部中；至少一個孔口(port)，界定於該外容器部中，該孔口適以與該容器內部進行流體連通；以及一沖洗模組，與該至少一個孔口可操作地耦合且適以容許及不容許與該容器內部進行流體連通，該沖洗模組包含：一閥體殼體，該閥體殼體界定一第一閥座及一第二閥座；以及一彈性傘形止回閥，被固持於該閥體殼體內，該閥體殼體被構造成將該彈性傘形止回閥在一第一位置中固持為嚙合及脫離該第一閥座以容許流體僅流入該容器內部中；該閥體殼體被構造成將該 彈性傘形止回閥在一第二位置中固持為嚙合及脫離該第二閥座以容許流體僅流出該容器內部。
  21. 如請求項20所述之基板容器，其中該閥體殼體係為實質上剛性的且界定一中央孔(central bore)，該彈性傘形止回閥自其一端被壓入配合至該中央孔中以嚙合及脫離該第一閥座；該彈性傘形止回閥自其一相對端被壓入配合至該中央孔中以嚙合及脫離該第二閥座。
  22. 一種沖洗模組，適以與一基板容器中之至少一孔口耦合以容許及不容許與該基板容器之一內部進行流體連通；該沖洗模組包含：一閥體殼體，該閥體殼體界定一閥座；一彈性傘形止回閥，設置於該殼體內，用以密封地接觸該閥座以不容許與該基板容器之該內部進行流體連通；一射出模製之隔膜界面(injection-molded diaphragm interface)，適以接納該閥體殼體；一過濾器，被設置成與該止回閥進行流體連通；以及一沖洗主體，適以接納該隔膜界面；其中該沖洗模組適以在該隔膜界面處流體連接至該基板容器，以容許及不容許與該基板容器之該內部進行流體連通。
  23. 如請求項22所述之沖洗模組，其中：由該閥體殼體界定之該閥座係為一第一閥座；該閥體殼體更界定一第二閥座；該閥體殼體適以將該彈性傘形止回閥保持為接觸該第一閥座或該第二閥座；以及 該沖洗模組適於以同一定向連接至該基板容器，以充當使流體流向該基板容器之一入口或使流體流出該基板容器之一出口，此端視該彈性傘形止回閥是被保持為接觸該第一閥座還是該第二閥座而定。
  24. 如請求項22所述之沖洗模組，其中該沖洗模組適於以一第一定向操作地連接至該基板容器，以充當用於流體連通至該基板容器之一入口；更其中該沖洗模組適於以一第二定向操作地連接至該基板容器，以充當用於自該基板容器流體連通而來的一出口。
  25. 一種基板容器，包含：一外容器部，界定一容器內部；複數間隔開之實質上水平基板擱架，位於該容器內部中；至少二流體孔口，界定於該外容器部中，該等孔口適以與該容器內部進行流體連通；一第一沖洗模組，相對於該二孔口其中之一沿一第一方向被***，該第一沖洗模組適以容許與該容器內部進行流體連通，該第一沖洗模組包含：一閥體殼體，該閥體殼體界定一閥座；以及一彈性傘形止回閥，被固持於該閥體殼體內，該閥體殼體被構造成將該彈性傘形止回閥在一位置中固持為嚙合及脫離該閥座以容許流體相對於該容器內部僅沿一個方向流動；以及一第二沖洗模組，與該第一沖洗模組相同，相對於該二孔口其中之另一者沿與該第一方向相反之一方向被***，用以容許流體相對於該容器內部僅沿相反方向流動。
  26. 一種被一基板容器所接納之一沖洗模組之替換方法，該方法包含：自與該基板容器相關聯之進出結構拆卸一原始沖洗模組，該原始沖洗模組包含一框架及一彈簧負載柱塞(spring-loaded plunger)；以及將一替換沖洗模組***至曾從中拆卸該原始沖洗模組之該進出結構中，該替換沖洗模組包含：一彈性墊圈；一閥座，設置於該墊圈內；以及一彈性傘形閥，適以接觸該閥座，以隔斷與該基板容器之一內部之流體連通。
  27. 如請求項26所述之方法，其中***一替換沖洗模組包含***包含被一體形成為單件式之一彈性墊圈及一彈性閥座的一沖洗模組。
  28. 如請求項26所述之方法，其中***一替換沖洗模組包含***包含一彈性墊圈及由一實質上剛性材料形成且設置於該墊圈內之一閥座的一沖洗模組。
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