流體介質粒子隔離系統的製作方法
2023-05-20 07:42:41 2
專利名稱：流體介質粒子隔離系統的製作方法
背景技術：
1、發明領域本發明涉及防止無汙染介質受到汙染的系統及其方法，尤其涉及一種位於一無汙染介質區域以及一汙染粒子生成介質區域之間的流體介質粒子隔離系統。
2、背景信息在某些工業及其應用領域需要保持一個無汙染環境。這種需求意味著必須將受到汙染的介質和無汙染介質隔離並分開。對生產半導體的晶片的處理就是體現這種需求的一個很好的實例。可能汙染製造半導體晶片的粒子必須受到隔離。
製造半導體的晶片被儲存在一個被稱作是存儲及輸送系統的大型無汙染環境中。晶片被儲存在無汙染容器中或通過一個被稱作輸送系統的機器而由儲存區域移入或移出。所述輸送系統採用線性的或轉動的驅動機構將晶片輸送至存儲區域或由其中取出。這些驅動機構必然會產生汙染晶片的粒子。晶片受到這些粒子的汙染是裝置失效以及在生產過程中報廢的主要原因。
因此，為了將包圍晶片的介質與處於粒子產生區域的介質隔離，很多技術被採用。其中一個技術是將產生粒子的機器所處的區域用一真空裝置清掃乾淨。
這一技術某種程度上減少了粒子從受到汙染介質區域進入到無汙染介質區域。但是這一真空技術的缺點和局限是在包含有晶片的無汙染區域(乾淨區域)和產生粒子的機械設備所處的汙染區域之間必須具有一個可伸縮的機械分隔裝置。該可伸縮的機械分隔裝置通常是由柔性塑料或金屬製成的密封帶。所述密封帶必須是可伸縮的，以便機械致動器可以進行諸如將晶片移出或放入存儲裝置中的輸送工作。使用柔性機械帶以使得真空裝置產生有效的壓差並且有助於汙染粒子與晶片機械隔離的一個明顯的問題是當機械致動器穿過密封帶時，機械密封帶產生汙染粒子。
目前隔離介質以防汙染的現有技術包括在無汙染介質區域和一相鄰的可能具有汙染的區域之間採用一物理屏障。這些屏障或者包括可移動的機械部分或者與可移動的機械部分相撞。當移動的機械部分彼此接觸或摩擦時，它們必然會產生能夠汙染一無汙染區域的粒子。發明人為Weisler等
公開日為1977年4月1日、專利號為5,615,988的美國專利揭示並描述了這樣一種系統。該專利公開了一種晶片輸送系統，該系統具有移動輸送系統以便於輸送在存儲區域的運載器中的晶片。在壁面上的一個門將存儲區域與輸送區域分隔。所述門的打開可以存取運載器中的晶片。所述輸送系統移動通過所述門而拾取晶片。所有這些移動部件將造成粒子的釋放，通常被稱作「磨損」，其能夠汙染晶片。
在上面所述的機械密封的情況中，所述機械密封是柔性的，從而可以允許一傳送機構從一個介質區域移動至另一介質區域以拾取晶片。這些部件在一起發生摩擦並產生汙染。防止汙染的方式包括通過使得一介質區域的壓力增大或採用一真空裝置而產生一壓差。在最常見的應用領域，機械密封與壓差的組合會產生一偏壓，並且能夠使得介質從一介質區域向另一相鄰介質區域進行單向流動。通常是遠離無汙染介質區域而流向產生汙染粒子的介質區域。雖然這些方法有用，但是這些方法對於防止汙染粒子回流進入無汙染介質區域不是完全有效，尤其當機械密封與輸送機構接觸時。
因而本發明的一個目的是製造一種不同於現有裝置的流體介質隔離器，當一輸送系統的動作臂移動時，該隔離器不具有與其它部件發生接觸、滑動或摩擦的部分。
本發明的另一個目的是提供一種流體介質隔離器，所述隔離器能夠將乾淨介質從無粒子的晶片處理區域(乾淨區域)輸送至粒子生成受汙染區域(髒的區域)。
另外本發明的一個目的是提供一種流體介質隔離器，所述隔離器通過一包括彎曲介質區的屏障將無汙染區域和汙染生成區域隔離。
本發明的另一個目的是提供一種流體介質隔離器，所述隔離器位於一輸送系統的動作臂的兩側，並且通過一線性致動器而前後移動。
本發明的另一個發明目的是提供一種流體介質隔離器，所述隔離器安裝在一動作臂的兩側，並且通過一徑向致動器而順時針或逆時針轉動。
本發明的另一發明目的是提供一種裝置，所述裝置將一介質區域與相鄰的介質區域隔離，所述兩個介質區域具有共同連接。
本發明的另一個發明目的是提供一種裝置，該裝置能夠將介質從一個區域單向運輸至另一個區域，同時從一個區域至另一區域的回流偏離。
本發明的另一發明目的是提供一種流體介質隔離器，所述隔離器能夠將介質從一介質區域輸送至另一介質區域，並且沿一個方向工作。
本發明的另一發明目的是提供一種流體介質隔離器，所述隔離器包括一個將無汙染介質區域與汙染生成區域分開的曲折通道，以及一個流體輸送裝置，所述輸送裝置穿過所述曲折通道，隨所述輸送系統而移動。
本發明的最後一個目的是提供一種流體輸送裝置，該裝置包括將流體介質從一腔室輸送至另一腔室的多個腔室或單元，所述腔室或單元安裝在曲折通道中，隨所述輸送系統致動器移動。所述流體輸送裝置隨著輸送裝置的每次移動而單向工作，從而使得流體無回流的單向流動，進而防止由一驅動系統產生的任何粒子汙染無汙染介質區域。
本發明的系統及方法將一介質區域與另一介質區域機械地分開，並且在兩區域之間進行流體介質的傳輸。介質區域被一對相鄰的其間形成有一曲折或彎曲通道的壁面分開。曲折通道由在所述壁面內側表面上交錯排列的隔板或葉片形成。交錯排列的隔板在壁面的整個長度上延伸，從而在壁面之間的曲折通道內形成一介質區域。所述壁面將無汙染介質區域和受到汙染的介質區域分開，並且在與無汙染介質區域連通的一端具有一入口，在另一相對端具有一通往受汙染介質區域的出口。因此壁面之間的空間在兩個介質區域之間形成一個連續的曲折通道。
在壁面之間的曲折通道內同軸整體形成的一系列腔室或單元形成一個泵。系列腔室或單元安裝在晶片輸送動作臂上，以便於在壁面之間的曲折或彎曲通道內線性往復運動。所述系列腔室形成一個推進器，所述推進器隨著所述輸送系統的動作臂的移動而在所述壁面之間上下移動，從而推動介質從無汙染區域流向受到汙染的區域。
所述系列具有預定長度的腔室或單元垂直或沿軸向偏離每一相鄰的腔室，並且沿水平方向從所述曲折通道的入口向出口偏離。每一單元具有一個入口以及一個出口，其中外側壁面緊鄰其它壁面但是與其它壁面間隔開，同時每一單元將曲折通道分隔開。沒有任何接觸或連接在一起的部分。所述單元的布置使得流體介質從一個單元的出口流向相鄰單元。每一單元的入口的頂部敞開，其尺寸略大的出口將介質引導或排至相鄰單元。在每一單元中的引導曲面為介質的流動導向，並加強了介質從入口至出口的流動，進而將其中的介質排至相鄰的單元。系列腔室或單元中的每一個對曲折通道中的介質開放，並且沿軸向偏離，同時在每一單元中具有一個轉換曲面，這些腔室或單元偏置並且只沿著從入口向出口流動的方向促進介質的流動，從而使得汙染粒子基本不會回流或進入無汙染介質區域。
實驗表示，所述系統能夠實現雜質從受汙染介質區域向無汙染介質區域的零進入。這就表明受汙染粒子沒有流入無汙染介質區域，或者只是很少的無法精確地檢測到的粒子進入無汙染介質區域。因此，本身實際上沒有移動部件並且只是通過與晶片輸送系統的機械連接而移動的系統被證明是有效且效果顯著的介質隔離屏障。
在第二個實施例中，流體介質輸送系統由一對相交的圓柱體構成，所述圓柱體具有交錯排列形成一環形曲折通道的環形隔板。所述外部圓柱體具有一個與所述內部圓柱體相配合的裙邊，從而形成一個進入由所述多個環形阻尼隔板構成的曲折通道的入口。一個驅動系統安裝在所述圓環形曲折通道的中部，該通道被多個構成從曲折通道抽吸的流體介質的出口的孔包圍。
我們發現圓柱形系統通過一個圓柱體相對於另一圓柱體的轉動而工作，從而使得流體介質最好通過出口由一個無汙染介質區域排至受到汙染的介質區域。形成曲折通道的隔板本身起到使得介質從入口向出口或排出孔流動的推進器的作用。
在一個可替換的圓柱體隔離器的實施例中，一個沿圓周方向偏離的結構為弧形腔室的推進器可以在曲折通道內一體形成。每一腔室或單元具有一個入口以及一個將介質排至除第一以及最後一個腔室之外的相鄰腔室的出口。多個腔室可以與曲折通道的輪廓相吻合，但是必須遠離曲折通道的壁面足夠的距離，以防止任何可能產生汙染粒子的接觸。
在後一個實施例中，形成推進器的多個腔室或單元能夠在圓柱形隔離器的曲折通道內轉動或往復運動，從而形成從入口至出口或下一孔的顯著的流動。
下面將參照附圖對本發明上述以及其它的目的、優點以及新穎的特徵進行詳細的描述，其中
圖1是按照本發明具有流體介質粒子隔離系統的一種半導體晶片儲存及運輸系統的頂視圖；圖2是沿圖1中線2-2的流體介質粒子隔離系統的剖視圖；圖3是沿圖2中線3-3的流體介質粒子隔離系統的局部放大剖視圖；圖4是流體介質粒子隔離系統的流體介質傳輸推進器的等角視圖；圖5表示了流體介質粒子隔離系統的流體介質傳輸系統的操作；圖6是沿圖5中線6-6的流體介質傳輸推進器的一個單元的腔室或單元的局部剖視圖；圖7是為了便於對本發明的理解而示意性地表示了沿一線性路徑的流體介質粒子隔離推進器的多個單元；圖8與圖2類似，顯示了對流體介質粒子隔離器的推進器產生泵作用的傳輸系統驅動器的運動；圖9是流體介質隔離系統後部的另一視圖，其示出了沿圖3中線9-9的流體介質傳輸系統中的驅動器平臺；圖10是按照本發明構造的一個圓柱形流體介質粒子隔離系統的可選實施例；圖11是沿圖10中線11-11的圓柱形流體介質粒子隔離系統的剖視圖；圖12是圖10所示圓柱形流體介質粒子隔離系統內部的分解視圖；圖13是圖10所示圓柱形流體介質傳輸系統的可選實施例的剖視圖14是圖13所示實施例內部結構的分解視圖。
本發明的詳細描述圖1表示用於存儲或去除運載器(未示出)中的半導體晶片的一晶片存儲和傳輸系統10以及一個輸送系統12。存儲系統10中的腔室或存儲區14是一防止所存儲的需處理的半導體晶片受到汙染的無汙染環境。驅動系統16用於移動輸送系統12，以便存儲或去除半導體運載器或臺架以進行處理。存儲系統10的無汙染腔室14儘可能地不包含汙染粒子是非常重要的。
驅動系統16使得輸送系統旋轉且垂直地移動以接近所存儲的晶片。驅動系統16具有能夠生成汙染粒子的移動部分。由於驅動系統16隨著動作臂13向內向外的移動而使得輸送系統12垂直且旋轉地運動，以拾取和去除或存儲半導體晶片運載器，因此其必須與存儲系統10的無汙染腔室或區域14隔離。因而驅動系統16被一個由外殼19分隔開的汙染腔室或區域18包圍，並且通過流體介質隔離器20而工作。流體介質隔離器20將乾淨的介質從無汙染腔室或區域14移動至粒子產生或汙染區18。這就可以防止驅動系統16產生的任何汙染粒子移至無汙染腔室或腔室或區域14。
流體介質隔離器20安裝在驅動系統致動器或工作檯32的兩側，從而使得輸送系統12在一線性致動器的作用下前後移動，或者在一徑向致動器的作用下順時針或逆時針運動。流體介質隔離器20能夠將介質以單向方式從無汙染區域14移動至汙染區域18，同時偏離回流方向以防止粒子進入無汙染區域14。
流體介質隔離器20的作用是將無汙染腔室或區域與汙染產生區域18隔離，並且無需任何獨立的移動部件而單向移動無汙染區域。
圖2至圖7詳細地示出了按照本發明的流體介質隔離器20。流體介質隔離器20包括第一壁22，所述第一壁22具有隔板或鰭狀物24，該隔板或鰭狀物24與一和第二壁28相連的類似隔板或鰭狀物26交錯排列。具有交錯排列的隔板24和26的兩個壁部22和28形成了一個如圖3所示的連通無汙染區域14及受到汙染的或汙染產生區域18的曲折路徑25。交錯排列的隔板34和26之間的腔室23形成了曲折路徑25。圖3示出了五個腔室23。輸送系統12的動作臂13以及所有電纜連接件經由這一曲折路徑而從汙染生成區域18到達無汙染區域14。壁部22和28之間的曲折路徑25將無汙染區域14與受到汙染的區域18隔離。
本發明的一個獨特的方面是提供了一個一體的抽動系統，該抽動系統無需任何單獨的移動部件即可加強流體介質由無汙染區域14向受到汙染區域18的流動。推進器30通過在壁部22和28之間的具有壓差的曲折路徑25內的移動而構成一個抽動系統，該曲折路徑內的壓差可以加強流體介質從無汙染區域14向受到汙染區域18流動。通過輸送驅動系統16以及致動器或平臺32的移動，形成於推進器30的殼體中的多個腔室在曲折路徑25中運動，以便移動輸送系統12。因此，隨著輸送或驅動系統16在存儲系統10中的上下移動，推進器30安裝於致動器平臺32上以隨著系統的移動而移動。推進器30的容器或腔室緊鄰流體介質隔離器20的壁部或鰭狀物運動，但是與壁部或鰭狀物分離以防任何粒子的生成。
圖4以圖解的形式概括地示出了推進器30，同時圖5示出了其操作過程。
推進器30包括多個在其各單元內形成的腔室，各單元的形狀取決於流體介質隔離器壁部22和28之間的曲折路徑25。每一腔室或單元具有一個入口以及一個出口。所述入口朝曲折路徑25的內部敞開，同時所述出口與曲折路徑中的下一緊鄰的單元相連，以排出流體介質。在本發明的最佳實施例中，從一單元到另一相鄰單元的出口的橫截面面積大於對曲折路徑25中的介質開放的入口的橫截面的面積。
推進器30具有多個類似活塞結構的並且具有一運動軸線31的開放單元。所述單元包括一組長方形或正方形的小單元以及一個轉換或導向面，所述小單元具有由四個壁面形成的腔室，所述轉換或導向面產生多個稜形導向單元。圖5以及圖6所示的推進器30具有10個小單元，附圖標記從33到42。這些小單元均與運動軸線31平行。除了單元33，其它單元實質上均採用如圖7所示的形狀。下面只對最後一個導向單元42進行詳細描述。
圖7是導向單元42的橫截面圖，其中導向單元42由四條互相正交並且均與運動軸線31平行的壁面43、44、45以及46構成。導向單元42的頂部47打開(圖6)，底部48被一個成形的傾斜底面50封閉，所述底面50用作一個轉換或導向面50。所述底面50是一個從壁面44向下傾斜至壁面46的曲面。轉換或導向面50的上部52是外凸的，下部54是內凹的。在每一單元33至42中，四個壁面43、44、45以及46連同轉換面50形成一個腔室。
通過壁面43的一個進入口55在轉換面50的上邊緣開口，同時流體經由底面垂直排向不具有開口的壁面45。通過壁面46且在轉換面50下部邊緣上方的出口56接收已轉向90度的流體介質。
應當知曉，所有底部轉換或導向面50(密封面)從上方看(參見圖6)直接有序地從每個導向面33至42，從導向面33的開口部58至導向面42的出口56接收空氣。由於導向面33是最上面的導向面，因此其不同於其它導向面，在其側壁不具有一入口。正如圖中所示，導向面33至42沿軸向組合在一起，因此形成一個連續的路徑(在頂部開口)，該路徑沿每一底部轉換或導向面形成，並且在每個導向單元和緊鄰的下一個導向單元之間發生90度的轉向。其結果是沿這些成形的底部導向面形成一個曲折空氣路徑，通過直接由單元33的頂部流向單元44的頂部而加強流動。當推進器總成向上移動時，其結果是流體介質從導向單元42的腔室流向出口56。由於底部導向面共同形成一個封閉面，因此當推進器30反向運動時，空氣不會相應地反向流動。唯一的反向通道是通過出口56。
圖6以及圖7示出了一個有用的例外。為了便於對本發明的理解，圖7示出了以線性路徑排列的多個單元33至42。正如圖5以及圖6所示，各單元將採用由隔離器壁面22和28以及隔板24形成的曲折路徑。例外的是在單元36中具有一個底部轉換或導向面62，該導向面橫貫第三以及第四單元35和36之間的出口60。流體介質由出口60部分向下排入底部導向面62，部分進入頂部單元36的入口64。這就在兩個方向形成了有限且受控的流體介質旁路，不會產生顯著的反流，從而有助於流體介質由上至下流入轉換面50。
幾乎橫貫出口60的中心的轉換或導向面62在曲折路徑25的中心產生一個壓力屏障(圖3)，這一點將在下面予以詳細描述。
導向單元33至42被一個護罩或外殼環繞，所述護罩或外殼由具有交錯排列的隔板或葉片24的壁面22和28形成，所述隔板或葉片緊鄰推進器30的表面，但是不與其接觸。由於摩擦接觸會產生汙染粒子，所以應避免。這種裝置在低壓差狀況下工作，並且介質最好由較高的壓力梯度流向較低的壓力梯度(包括汙染粒子)。
每一底部轉換或導向面50的形狀是一成形的外凸及內凹形狀的組合，其中每一導向單元的橫截面的尺寸是1英寸×3/4英寸。一個有用的導向面從頂部向底部軸向延伸大約1英寸，並且橫貫壁面。通過使相鄰單元出口的尺寸在某種程度上大於單元頂部的入口的尺寸，介質的流動可以得以改善。這就是說，單元之間的出口的橫截面尺寸大於每一單元頂部入口的橫截面尺寸。這可通過使得每一出口的高度大於每一單元頂部的每一入口的最大尺寸而得以實現。所述出口的橫截面面積最好比所述入口的橫截面面積至少大5％。外凸面52以及內凹面54的曲率半徑是相同的，並且大約是1/2英寸。
正如前面所述，推進器30包括多個等長的導向單元，所述導向單元連接在一起並且環繞通過曲折路徑25。每一導向單元33至42形成一個將流體介質從乾淨區域14移動至包含粒子的受汙染區域18的腔室。在每一單元中形成的腔室具有一個底部轉換或導向面50，所述導向面50為流體介質從一單元的入口通過一出口而流向具有一相同轉換底面的相鄰腔室提供一導向。每一底部轉換面50軸向或垂直偏離一個距離，該距離和形成不同大小的腔室的轉換面的高度相等。
轉換面50由大致具有等半徑的內凹以及外凸面構成。每一轉換面50的寬度與單元的寬度相同，同時其高度幾乎是其寬度的兩倍。單元33至42最好至少三個為一組，並且其中一個單元具有一個在第一組(單元33至35)和第二組(單元37至39)之間的另一過渡轉換。
在所有情況下，從一個單元的一腔室通往緊鄰的相連腔室的出口尺寸大於腔室頂部的入口的尺寸。這就使得流體介質從較高壓力梯度向較低壓力梯度的流動性增強，所述流動經由推進器30從隔離器入口27流向隔離器出口29(圖3)，入口以及出口使得隔離器20的整體長度得以延展。在過渡單元36中形成的腔室具有一個轉換面，所述轉換面大致由第一單元組中的單元35的出口60的中心部穿過。這一結構使得轉換面60下方的一部分流體介質得以排出，其中來自第一單元組的一部分流體介質排入過渡單元36的入口64。
這樣作是基於如下兩個理由。第一個理由是在曲折路徑25的中心處形成一個壓力屏障(圖3)。因此當在一個非常低的壓差下工作時，輔助的中心壓力穩步下降，並且在介質被隔離的兩個腔室之間形成一個純淨空氣(流體介質)的壓力屏障。第二個理由是使得形成於流體介質隔離器20的相應側的任何真空作用最小化。在第四個單元36的過渡腔室之後的剩餘的在單元37至42中的六個腔室將流體介質從純淨空氣側14導入「髒的」(受到汙染的)低壓側。
圖7示出了單元33至42中的多個腔室，為了便於對本發明的理解以及表示流體介質在隔離器20中的流動，所有腔室位於同一平面。第一組導向單元33至35的三個腔室通過出口43以及45將流體介質從單元33中的第一腔室輸送至單元34中的相鄰腔室以及與單元34緊鄰的單元35的腔室內，並且通過出口60傳送至過渡單元36。第四導向單元36的過渡腔室橫貫出口60的中部。因而第一組三個腔室內的部分流體介質從過渡面62的下方經由第四導向單元36的底部排出。
正如前面所述，這樣作的原因是為了在曲折路徑25的中部產生一個壓力屏障。因而如果系統在非常低的壓差下工作時，附加的中心壓力均勻擴散，且在介質受到隔離的兩個腔室之間產生一個純淨空氣的壓力屏障。採用過渡腔室的另一個原因是使得在隔離器20的相應側產生的任何真空效應最小化。剩餘的在單元37至42中的六個腔室分組具有由轉換面50確定的按順序增大的容積，並且將流體介質從乾淨區域40排入受到汙染(即髒的)的低壓區域18。
在最佳實施例中，單元組33、34、35，單元組36、37、38、39以及單元組40、41、42中的每一個導向單元大致為4英寸長。具有四個單元的第二單元組軸向偏離具有三個單元的第一單元組，同時具有三個單元的第三單元組軸向偏離具有三個單元的第二單元組。這就使得形成於每一單元中的腔室軸向偏離一個大致等於底部轉換面50的高度的距離，以便於流體介質如圖6和圖7所示從入口流向相鄰單元的出口。過渡或壓力屏障導向單元36具有一個由第三腔室35橫貫出口60的轉換面62，所述轉換面使得在推進器30下方並且在曲折路徑25的中部產生一壓力屏障的部分流體介質排出。
推進器30如圖5所示工作。該圖示出了流體介質由形成於單元33至42中的腔室頂部流入，並且強行從一個腔室經轉換流入緊鄰的相連腔室直至經由導向單元42中最後一個腔室內的出口56排入受到汙染的區域18。
如圖8以及圖9所示，所述系統具有一對位於介質隔離器20中的推進器30以及31。推進器30位於輸送系統致動器22的上方(圖2)，同時推進器31位於輸送系統致動器22的下方。因而隨著驅動系統16(圖1)使得致動器32以及輸送平臺12在晶片存儲系統10中上下移動(圖8)，推進器30以及3 1的腔室將流體介質沿曲折路徑25從純淨空氣側14輸送至受到汙染側18，以防半導體晶片受到任何汙染。推進器31和推進器30是相同的，但是反向布置。即如圖6所示的安裝在致動器32上的推進器30正面朝下。
推進器30以及31安裝在致動器32上，其穿過曲折路徑25並且在其中運動，以便於移動或存儲在儲存系統10內的臺架或半導體晶片運載器。致動器或工作平臺32和曲折路徑12的形狀相適應，並且可以是一組連接在輸送系統12以及驅動系統16之間的平板。系統的電纜33也穿過曲折路徑並且和驅動輸送機構12的工作平臺32的形狀相適應。
最好如圖8以及圖9所示，在工作平臺32的上下兩側具有兩個推進器30以及31，以利用在曲折路徑25中的工作平臺32的垂直移動。因此在工作平臺上方的推進器30以及在工作平臺32下方的推進器31隨著致動器每次在曲折路徑25中的上下移動而提供一個雙重的吸入作用(圖8)。這就有效且幾乎連續地使得流體介質從無汙染區域14向受到汙染的區域18進行單向流動。
在工作平臺32下方的推進器31與從無汙染區域14向受到汙染的或汙染產生區域18轉換的推進器30相同。即第二、第三以及隨後的單元均由相鄰的單元沿軸向或垂直方向朝致動器32偏離。這就產生或加強了介質由無汙染區域14向受到汙染的區域18的流動。
圖10至圖12示出了一個可選實施例。從中可發現與先前實施例的流體介質隔離器20相同的工作原理可應用於圖10至圖12所示的圓柱形結構。在圖10中，所示的圓柱形流體介質隔離器60包括一個與第二圓柱體64配合的第一圓柱體62。圓柱體62具有多個圓柱形的隔板或鰭狀物66，所述隔板或鰭狀物66與圓柱體64內的多個圓柱形隔板68交錯排列。圓柱體62具有一個接納驅動軸70的插座，所述驅動軸70與安裝在圓柱體64中心處的驅動系統74相連。因此驅動系統74能夠使得圓柱體62相對於圓柱體64可轉動地受到驅動，或反之。圓柱體62的中心部環繞驅動軸70設置有多個排放孔76。
在圓柱體62以及64中交錯排列的隔板或鰭狀物66和68在圓柱體之間形成了一個曲折通路78。可以發現，圓柱體62相對於圓柱體64的轉動或往復運動(或反之)將使得穿過入口65的流體介質如同箭頭所示通過曲折通路78流出或通過孔或通道76排出，而無需前面實施例所示的諸如活塞或推進器一類的任何輔助抽吸裝置。因此圓柱形的流體介質粒子隔離器75能夠應用於任何特定的區域，所述區域對需連續使得流體介質由無汙染區域流向受到汙染的或汙染生成區域是非常重要的。圓柱體62圍繞圓柱體64的轉動形成流體介質由圖中箭頭80所指的從進口或入口65向出口或通道76的連續流動，並且能夠防止任何回流或回復壓力，使得無汙染的流體介質有效地流出圓柱形的流體介質隔離器60。
圓柱形的流體介質隔離器75可以選擇添加一推進器，所述推進器的形狀與隔板66和68之間的曲折通路的曲率相配合。在這種情況下，所述推進器可以在入口處65具有多個腔室，所述每個腔室與相鄰腔室沿圓周方向分隔直至最後一個腔室將流體介質導入環繞出口或通道76的區域中。在這一可替換的實施例中，圓柱體62以及64可以保持靜止，同時在曲折通道78內的推進器可轉動或往復運動，以將無汙染的流體介質從入口65導入出口76。
圖13以及圖14示出了另一最佳實施例。這一實施例與圖10至圖12所示的實施例相似，也是一個圓柱形流體介質隔離器的優化設計。所述實施例採用了一個與一第二圓柱體86交錯排列的第一圓柱體82，所述第一圓柱體82具有一個一體的或安裝的推進器84，所述第二圓柱體86具有圓柱形的隔板或環88和90。
在這一實施例中，一對相同的整體推進器84安裝在圓柱體82中。整體推進器84具有弧形的矩形部92以及94，所述矩形部具有用於安裝交錯排列的環88和90的空間。弧形矩形部92和94與線性推進器的單元33至42相似。弧形矩形部92以及94具有轉換面，所述轉換面引導或使得流入形成於上部96以及98中的腔室內的流體介質通過出口100流至中心區域102，進而通過圓柱體86中的孔或通道104排出。安裝於圓柱體82中的驅動系統106通過一個驅動軸108與圓柱體86相連。因此驅動系統106使得圓柱體82轉動或往復運動，從而迫使空氣通過腔室92以及94進入上部96以及98，進而進入中心部102，並通過通孔104排出。
交錯排列的隔板或環88以及90與弧形矩形部92以及94之間的凹槽結合，以提供一個從一入口108經由系統至出口104的曲折流動。
上面描述了一個獨特的流體介質隔離系統，該系統將機械劃分的一個區域與另一區域中的流體介質分離並在它們之間運輸。所述系統包括一個流體介質隔離器，所述隔離器具有一個連通無汙染區域與受到汙染區域的曲折流體通道。所述曲折流體通道包括一系列安裝於相鄰壁面上的交錯排列的隔板或鰭狀物，從而形成一個輸送流體介質的通道。在第一個實施例中，安裝於一致動器上的用於移動一半導體晶片輸送系統的一系列腔室或單元用作一個將流體介質單向由無汙染區域輸送至受到汙染區域的泵。在推進器中的每一腔室或單元對在曲折通道中的流體介質開放，並且通過一出口與軸向偏離的相鄰腔室相連。每一腔室或單元包括一個轉換面或導流板，所述轉換面或導流板能夠增強進入一腔室或單元的介質被輸送至下一個相鄰的單元。在每一單元中的導流板或轉換面的結構為曲面，其能夠限制回流壓力並有效地將進入曲折通道的流體介質輸送至下一相鄰的腔室。流體介質從一腔室向另一腔室或從一單元向另一單元的流動是通過在一單方向偏流的曲形轉換面而得以實現的。
在另一實施例中，一個圓柱形的流體介質隔離器具有一對交錯排列並具有隔板的圓柱體，所述隔板形成一個從外圓周向中心部的曲折通道。另一個實施例是具有一個弧形推進器，所述弧形推進器位於兩個圓柱體之間或者安裝在其中一個圓柱體中。環繞一個驅動軸的多個通孔形成一個使得流體介質流過流體介質隔離器的出口，所述驅動軸使得一圓柱體相對於另一圓柱體或一推進器相對於圓柱體轉動。
在一最佳實施例中，一個圓柱體相對於另一圓柱體轉動或往復運動，從而通過曲折通道將流體介質排至經過其中一個圓柱體中心處的通孔。或者，一個推進器可以具有和線性推進器相似的曲折通道，但是其形狀和其中一個圓柱體的外形相配合，或者和其中一個圓柱體成為一體。所述推進器可以在兩個圓柱體之間的曲折通道內往復移動，從而使得流體介質從在曲折通道起始端的入口處流向在圓柱形流體隔離器中心處的出口。
本發明並不局限於附圖所示的實施例，以及通過實施例所進行的描述，而應該按照權利要求所給定的範圍。
權利要求
1.一種流體介質粒子隔離系統，包括一個曲折通道，所述曲折通道由多個腔室形成，所述腔室的一側對乾淨的流體介質區域開放，另一側對受到汙染的流體介質區域開放；一個推進器裝置，用於將乾淨的流體介質從所述乾淨的流體區域抽吸並通過所述曲折通道將所述流體強行導入所述受到汙染的流體介質區域；所述推進器包括多個單元，所述多個單元在所述曲折通道的每一腔內構成腔室，所述每個腔室和在相鄰腔內的相鄰腔室互連，從而使得所述流體流過所述曲折通道；所述推進器安裝於一移動的平臺上，以便於在所述多個腔中往復移動；從而流體介質從所述乾淨的流體介質區域被輸送到所述受到汙染的流體介質區域，因此將乾淨的流體介質區域與汙染粒子隔離。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於在所述多個腔室的每一腔室內包括一個成型轉換表面，用於引導並加強流體從每一腔室的入口流向每一腔室的出口。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於所述曲折通道由多個被隔板分開的順序排列的腔構成。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於所述曲折通道由一個第一隔板形成，所述第一隔板與形成從所述乾淨區域到達所述曲折通道的一個第二隔板疊置並交錯排列；在所述多個腔室側壁上形成的後續隔板形成多個腔。
5.如權利要求2所述的系統，其特徵在於所述曲折通道由五個順序排列的腔構成。
6.如權利要求2所述的系統，其特徵在於由所述多個腔室構成的一個推進器安裝在所述可往復的平臺的相對側，從而使得所述系統為一雙向作用泵。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於所述推進器由形成所述曲折通道的每一相鄰腔組中的至少三個腔室構成。
8.如權利要求7所述的系統，其特徵在於所述多個腔室中的每一腔室沿軸向偏離一相鄰的腔室。
9.如權利要求8所述的系統，其特徵在於每一腔室偏離一相鄰腔室，偏離量等於所述轉換面的軸向長度。
10.如權利要求2所述的系統，其特徵在於在所述每一腔室內的每一轉換面具有一個能夠使得流體從一腔室向一相鄰腔室的流動加強的曲率。
11.如權利要求10所述的系統，其特徵在於所述從每一腔室到一相鄰腔室的出口尺寸大於進入每一腔室的入口尺寸。
12.如權利要求10所述的系統，其特徵在於所述每一腔室的出口的尺寸至少比每一腔室的入口的尺寸大5％。
13.如權利要求11所述的系統，其特徵在於所述在每一腔室內的成形轉換表面具有一恆定的曲率。
14.如權利要求13所述的系統，其特徵在於所述成形轉換表面是緊鄰所述出口的每一腔室的底面。
15.如權利要求14所述的系統，其特徵在於所述成形轉換表面具有一個外凸曲率以及一個內凹曲率。
16.如權利要求15所述的系統，其特徵在於所述外凸曲率以及所述內凹曲率具有相同的曲率半徑。
17.如權利要求16所述的系統，其特徵在於所述每個成形轉換表面的高度大致等於所述出口的高度。
18.如權利要求17所述的系統，其特徵在於在所述推進器的所述過渡腔室之一內的一個成形轉換表面橫交前面的一個腔室的一出口，從而使得在所述推進器下方的所述流體介質的一部分排出。
19.如權利要求18所述的系統，其特徵在於所述成形轉換表面幾乎由前面一個腔室的出口的中心部穿過。
20.如權利要求19所述的系統，其特徵在於所述移動平臺從所述受到汙染的流體介質區域至所述乾淨的流體介質區域通過所述曲折通道。
21.如權利要求20所述的系統，其特徵在於所述移動平臺與在所述受到汙染區域內的一個驅動系統相連，以便於在所述曲折通道內軸向移動。
22.如權利要求2所述的系統，其特徵在於所述曲折通道包括一個第一壁面、一個第二壁面，所述第二壁面與所述第一壁面彼此平行並間隔一定距離，以及垂直於所述第一及第二壁面延伸的多個交錯排列的隔板；一個位於所述乾淨流體介質區域的入口，所述入口形成於所述第一以及第二壁面之間的一端，一個通向所述受到汙染流體介質區域的出口，所述出口形成於所述第一以及第二壁面之間的另一端。
23.如權利要求22所述的系統，其特徵在於在每一壁面上至少具有兩個交錯排列的隔板。
24.如權利要求23所述的系統，其特徵在於在每一壁面上具有三個交錯排列的隔板，從而在所述入口以及所述出口之間形成五個腔。
25.如權利要求22所述的系統，其特徵在於所述入口以及所述出口在所述第一及所述第二壁面的整個長度上延伸。
26.一種流體介質隔離系統，包括一個第一圓柱體；一個形成於一入口並且與所述第一圓柱體配合的第二圓柱體；一個形成於所述第一及第二圓柱體中心處的出口；以及至少一個在所述第一圓柱體上形成的環形隔板，所述環形隔板與在所述第二圓柱體上的至少一個環形隔板交錯排列以形成一個曲折通道；一個將所述第一圓柱體與所述第二圓柱體連接的驅動器，所述驅動器適於將所述圓柱體之一相對於另一個轉動；因此流體介質流入所述入口，並由所述出口排出，從而將在所述第一及第二圓柱體一側的流體介質與在所述第一及第二圓柱體另一側的流體介質隔離。
27.如權利要求26所述的流體介質隔離系統，其特徵在於在所述第一及第二圓柱體之一上至少具有兩個所述交錯排列的環形隔板。
28.如權利要求27所述的流體介質隔離系統，其特徵在於包括一個推進器，所述推進器在所述第一及第二圓柱體之間的所述曲折通道中形成。
29.如權利要求28所述的流體介質隔離系統，其特徵在於所述推進器一體形成於所述圓柱體之一上。
30.如權利要求29所述的流體介質隔離系統，其特徵在於所述推進器包括在所述圓柱體之一中的所述環形隔板之間形成的多個弧形腔室；所述弧形腔室的結構使得流體介質由所述入口流向所述相互配合的第一及第二圓柱體的中部，並通過所述出口排出。
31.如權利要求30所述的流體介質隔離系統，其特徵在於所述入口沿所述相互配合的第一及第二圓柱體的圓周方向延伸。
32.如權利要求2所述的系統，其特徵在於所述推進器具有10個穿過所述曲折通道的腔室。
33.如權利要求32所述的系統，其特徵在於所述一個腔室的出口與所述下一個相鄰腔室的出口成90度。
34.如權利要求33所述的系統，其特徵在於所述腔室在多個等長且大致相同的單元中形成。
35.如權利要求34所述的系統，其特徵在於所述至少三個單元構成一組，所述每組與前面的一組沿軸向方向偏離。
全文摘要
本發明涉及一種流體介質粒子隔離系統(20)，所述系統具有一形成於一對壁面(22，28)之間且具有一入口以及一出口的曲折通道(25)。所述入口對一乾淨區域(14)敞開，同時出口對一受到汙染區域(18)敞開。所述壁面(22，28)包括形成曲折通道(25)並將其分隔成多個腔室(23)的隔板(26)。一個具有多個打開的單元(33－42)並且為一活塞結構(31)的推進器(30)位於曲折通道(25)中，並且具有一個平行於壁面(22，28)的運動軸線(31)。每一單元(42)形成一個將在低壓情形下的流體介質從乾淨區域(14)輸送至受到汙染區域(18)的腔室，從而防止在受到汙染區域(18)產生的粒子進入乾淨區域(14)。每一單元包括四個壁面(43，44，45，46)，同時每一單元具有一個底表面(48)，該底表面被成形以便為流體介質從一單元通過出口(56)流向下一單元提供一過渡(50)。
文檔編號B65G49/00GK1468133SQ01817029
公開日2004年1月14日 申請日期2001年6月22日 優先權日2000年8月8日
發明者保羅·S·惠倫, 保羅 S 惠倫 申請人:英特貝自動化有限公司