保护装置、具有至少一个保护装置的晶圆运输容器、具有该保护装置的保护系统及方法与流程
本发明涉及根据权利要求1前述部分的保护装置、具有根据权利要求18所述的至少一个保护装置的晶圆运输容器、根据权利要求21所述的保护系统以及使用根据权利要求23所述的保护装置的方法。
背景技术：
根据现有技术，保护装置是已知的。
特别地，本发明的目的在于提供一种具有有利的保护特性的通用装置。该目的根据本发明藉由权利要求1、18、21和23的特征实现，而本发明的有利实施和进一步发展可根据从属权利要求获得。
技术实现要素：
本发明提出一种保护装置，特别是用于晶圆运输容器的保护装置，具有至少一个正配合(positive-fit)单元，其配置为至少用于保护晶圆运输容器的晶圆运输容器开启元件，该晶圆运输容器开启元件藉由关闭机构保持在其关闭位置。
藉由实施根据本发明的保护装置，尤其实现了有利的保护特性，特别是在故障安全行为(fail-safebehavior)方面。这有利地允许实现特别是晶圆运输容器高水平的防故障性能、功能安全性和/或操作安全性。有利地，能够避免晶圆运输容器的非故意开启，特别是晶圆运输容器内容物的损坏，例如脱落，尤其是在晶圆运输容器的关闭机构发生故障的情况下。这也有利地允许避免对晶圆运输容器，特别是晶圆运输容器开启元件和/或外部元件的损坏，其可能被落下部件击中。此外，可有利地减小晶圆运输容器的内容物暴露于晶圆运输容器周围环境大气的程度，其结果尤其可至少部分地防止包含在环境大气中的颗粒进入晶圆运输容器内部。有利地，可避免由于晶圆运输容器内容物的损坏、晶圆运输容器本身的损坏和/或外部元件的损坏而产生的成本。特别是在高度自动化的晶圆生产环境中，部件松散地四处放置和/或在没有控制的情况下脱落将导致生产停工，并因此由于机器和/或运输路径的损坏和/或堵塞而产生巨大的成本，这种成本可有利地藉由利用保护装置实施适当的保护而避免。
“保护装置”尤其理解为配置为保护至少一个关闭机构的装置，其中关闭机构与保护装置优选地彼此分开地实施。特别地，保护装置配置为用于保护晶圆运输容器，其已藉由关闭机构关闭，以防止尤其是在关闭机构发生故障的情况下意外和/或非故意的开启。特别地，保护装置的安全元件仅在关闭机构发生故障，特别是完全故障的情况下接合。特别地，关闭机构和保护装置，特别是正配合单元，使用不同的功能和/或不同的物理力，例如压力和/或摩擦力，以保护处于关闭位置的晶圆运输容器开启元件。特别地，保护装置，特别是保护装置的正配合单元实施了就该关闭机构而言为多余的关闭机构。特别地，保护装置，尤其是保护装置的正配合单元，就该关闭机构而言至少部分地实施了不同的冗余物。特别地，保护装置，尤其是保护装置的正配合单元配置为藉由被动的冗余物和/或备用的冗余物来保护关闭机构。或者，保护装置，特别是保护装置的正配合单元也可就该关闭机构而言至少部分地实施为均匀的冗余物。“配置”特别是指具体编程、设计和/或配备。配置为用于特定功能的对象尤其应理解为该对象在至少一个应用状态和/或操作状态下实现和/或实施了该特定功能。
“晶圆运输容器”特别是指具有可关闭的内部空间的运输容器，其中该内部空间配置为容纳至少一个晶圆。特别地，晶圆运输容器配置为至少用于运输直径至少200mm，优选至少300mm，且优选至少450mm的晶圆。特别地，晶圆运输容器至少配置为用于运输至少一个晶圆，优选至少三个晶圆，有利地至少五个晶圆，特别有利地至少十个晶圆，优选至少二十五个晶圆且优选地不多于一百个晶圆。特别地，该晶圆运输容器实施为可携式。特别地，晶圆运输容器体现为可真空密封的。优选地，晶圆运输容器是真空晶圆运输容器，其特别配置为在其内部产生和/或维持真空环境。特别地，晶圆运输容器配置为在真空环境下储存晶圆。“真空环境”特别是一种大气环境，应理解为其压力低于300hpa，优选地低于1hpa，优选地低于10-3hpa且优选地低于10-6hpa。特别地，晶圆运输容器在真空环境下具有高水平的密封性，其中特别地晶圆运输容器的泄漏率小于10-4mbar*l/s，优选地小于10-5mbar*l/s，有利地小于10-6mbar*l/s，特别有利地小于10-7mbar*l/s，优选地小于10-8mbar*l/s且优选地小于10-9mbar*l/s。或者，晶圆运输容器可配置为在标准大气和/或特定组合的大气环境如氮大气环境中储存和/或保持晶圆。关闭机构尤其实施为真空关闭机构。特别地，在适当关闭的状态下，晶圆运输容器开启元件藉由大气压力保持在关闭位置。在适当关闭状态下，晶圆运输容器内部的压力小于晶圆运输容器外部的压力，因此特别地关闭晶圆运输容器的关闭力取决于晶圆运输容器内部与外部大气环境之间的压力差。或者，关闭机构也可体现为机械关闭机构和/或磁性关闭机构。“关闭位置”特别是指晶圆运输容器开启元件的定位区域，特别是晶圆运输容器开启元件的位置，其中晶圆运输容器开启元件至少基本上关闭晶圆运输容器的内部，优选完全地关闭，特别是藉由将晶圆运输容器开启元件定位在晶圆运输容器的基体的开口附近和/或藉由将晶圆运输容器开启元件直接邻接于基体的开口上。晶圆运输容器开启元件尤其体现为盖子，该盖子尤其以可与晶圆运输容器的基体完全分离和/或可从其上移除的方式实施。或者，晶圆运输容器开启元件可体现为盖板和/或滑动元件。优选地，晶圆运输容器开启元件形成晶圆运输容器的底板。可以想到，晶圆运输容器包括一个以上的晶圆运输容器开启元件，其中优选地，晶圆运输容器开启元件的所有关闭机构都藉由保护装置保护。
“正配合单元”特别地理解为配置为藉由保护装置实现正配合连接以进行保护的单元。“正配合连接”特别是指两个结构部件，尤其是正配合单元的两个结构部件至少部分几何接合，优选地用于力传递。该正配合单元尤其体现为锁定杆单元，优选地包括至少一个锁定杆元件和至少一个锁定杆凹部，其中该锁定杆元件可接合到该锁定杆凹部中，特别是为了实施和/或准备正配合连接。“准备正配合连接”尤其理解为锁定杆元件位于由锁定杆凹部实施的空腔内，而不接触锁定杆凹部的壁。“实施正配合连接”尤其应理解为锁定杆元件以与锁定杆凹部的壁接触的方式位于由锁定杆凹部实施的空腔内。特别地，正配合单元实施晶圆运输容器开启元件的紧急锁定，其特别地配置为在关闭机构失效的情况下将晶圆运输容器开启元件保持在关闭位置。
进一步提出一种正配合单元，包括至少一个正配合凹部和至少一个正配合元件，其中正配合凹部和正配合元件配置为在适当保护的情况下以无接触方式彼此联结，特别是在保护装置的保护状态和保护装置的非保护状态下。这尤其允许实现有利的保护特性，其可特别地导致晶圆运输容器高水平的防故障性能、功能安全性和/或操作安全性，同时有利地避免例如因摩擦而产生的颗粒。特别是在洁净室环境和/或真空环境中，使多个颗粒最小化提供了很大的优点，这样可避免损坏敏感的工件(例如晶圆)和/或密封件的泄漏(例如真空密封件)。有利地，正配合凹部与正配合元件的接触并且因此可能产生颗粒的情形仅发生在关闭机构失效并且保护装置作用的保护情况下。
正配合凹部尤其实施了锁定杆凹部、锁定杆开口和/或锁定杆接合。正配合元件尤其实施了突出部，突出部配置为接合在该正配合凹部中以进行保护。特别地，正配合元件实施了锁定杆元件。正配合元件尤其体现为相对于正配合凹部，特别是用于建立和/或释放正配合连接。或者，正配合凹部可体现为相对于正配合元件移动，特别是用于建立和/或释放正配合连接。“适当的保护”特别是指藉由关闭机构稳定和/或真空密封地保护晶圆运输容器开启元件，特别是在储存阶段和/或运输阶段期间。“保护状态的适当释放”特别是指根据晶圆运输容器基体的晶圆运输容器开启元件的给定模式而实施的受控释放。保护状态的适当释放优选地在晶圆运输容器与装载和/或卸载站联结的状态下执行。藉由正配合凹部和正配合元件“以无接触方式彼此联结”尤其应理解为当藉由正配合单元建立保护和/或当藉由正配合单元维持保护时，正配合凹部和正配合元件没有相互接触的点。
如果保护装置至少部分地与晶圆运输容器一体地体现，特别是与晶圆运输容器的基体一体地体现，则可有利地实现高度安全性，特别是可以有利地避免保护装置的损失和/或遗忘安装保护装置。“一体地体现”特别是指至少藉由物质与物质结合地连接，例如经由焊接过程、胶合过程，注塑成型过程和/或本领域技术人员认为合适的其他过程，和/或有利地形成为单件，例如经由一个铸件制造和/或经由一个组件或多个组件注塑成型过程制造，并且有利地来自单一胚料的制造。
此外，本发明提出保护装置包括至少一个复位元件，该复位元件配置为使正配合单元，特别是正配合元件，至少部分地重新偏转到保护位置和/或将正配合单元，特别是正配合元件，保持在保护位置。这有利地允许实现保护装置的高度安全性，特别是在故障安全功能方面。特别地，以这种方式，保护状态有利地实施为基本状态。此外，以这种方式有利地，在保护释放之后和/或有效释放终止之后自主地建立保护位置。复位元件优选地体现为可弹性变形的元件，例如弹簧，其中特别地，弹簧可特别地体现为可挠性弹簧、压缩弹簧、盘簧、扭力弹簧，空气弹簧和/或气体压缩弹簧。替代地或附加地，复位元件还可包括与弹簧不同的复位元件，例如互斥的磁铁和/或由可弹性变形的材料制成的元件，例如橡胶。除此之外，复位元件、正配合元件和/或正配合凹部能够替代地藉由致动马达移动、控制和/或调节。“保护位置”尤其实施为正配合单元的位置，特别是正配合元件的位置，其中特别是以无接触方式，关闭机构被保护和/或正配合元件接合到正配合凹部中。
此外提出保护装置包括至少一个腔室，该腔室尤其可气密地与环境隔离，并且包括配置为允许腔室中的内部压力相对于参考压力变化的压力连接通道，其中压力差根据腔室的内部压力和参考压力计算，并配置为影响正配合单元的保护状态。以这种方式，尤其可实现有利的保护性能。此外，尤其可产生设置正配合单元特别有利的方法，该方法尤其没有机械驱动部件，因此有利地降低了复杂性。此外能够有利地使用已经存在的真空系统来操作正配合单元，因此有利地降低了复杂性。“腔室”尤其体现为结构部件中至少大部分封闭的中空空间，特别是在保护装置中。“大部分”特别是指至少51％，优选至少88％，有利地至少75％，优选至少85％，尤其优选至少95％。特别地，除了压力连接通道之外，腔室实施为真空密封。特别地，腔室配置为在保护装置的至少一个操作状态下被抽真空。压力连接通道至少配置为腔室内部与腔室外部的环境和/或大气的连接。压力连接通道尤其体现为腔室壁中的孔、腔室壁中的穿透、腔室的开口、管道、柔性管和/或腔室内部和外部之间另外的形成通道的连接。优选地，压力连接通道朝向真空泵单元的连接元件取向，特别是垂直向下。在保护装置与真空泵单元的联结中，特别是在晶圆运输容器与装载和/或卸载站的联结中，压力连接通道配置为与真空泵单元的抽吸元件真空密封地联结。压力连接通道和抽吸元件的联结优选地与晶圆运输容器和装载和/或卸载站的联结同时和/或自动地实施。特别地，抽吸元件与装载和/或卸载站的真空夹紧装置一体地体现，该真空夹紧装置配置为藉由负压使晶圆运输容器与装载和/或卸载站张紧。抽吸元件优选地体现为真空夹紧装置的通道的开口。特别地，压力连接通道没有用于与真空泵单元联结的联结元件，特别是单独的联结元件。特别地，压力连接通道与抽吸元件的联结藉由压力连接通道的开口和抽吸元件的开口的直接接触来实现。将单独的联结元件分开有利地降低了复杂性。“腔室内部压力的变化”特别是指腔室内部压力的降低和/或增加达至少80％。“参考压力”特别是指环境压力，优选为标准大气压，如1013.25hpa，且优选地为洁净室大气压，例如1013.35hpa。保护情形(safeguardingstatus)尤其实施为保护装置的保护状态(safeguardedstate)和/或保护装置的非保护状态(non-safeguardstate)，特别是正配合单元的。“受压力差影响的保护情形”应特别理解为保护装置的保护状态和/或保护装置的非保护状态是根据压力差而产生，其中，特别优选地是在超过参考压力80％的大压力差的情况下，非保护状态特别是自动发生，和/或在低压力差的情况下，特别是低于参考压力80％的压力差，保护状态特别是自动发生。
如果至少一个复位元件至少大部分布置于腔室内，这有利地允许紧凑的结构。“至少大部分在内部”应特别理解为至少51％，优选至少66％，有利地至少75％，特别有利地至少85％，优选地至少95％且特别优选地100％。
此外提出，正配合单元包括至少一个被可移动地支承的正配合元件，其中正配合元件相对于腔室至少一个腔室壁，特别是复位元件支承其上的腔室壁的位置取决于压力差。以这种方式可有利地实现正配合单元的致动，特别是用于保护关闭机构的目的，所述致动没有机械致动元件。这有利地允许将颗粒产生保持在低水平。或者，正配合凹部能够以根据压力差可移动的方式被支承。特别地，该位置包括至少两个稳定位置，其中，在第一稳定位置，正配合元件至少部分地和/或无接触地接合在正配合凹部中，并且在第二稳定位置中，正配合元件与正配合凹部没有接合。第一稳定位置和第二稳定位置之间的移动特别地连续地和/或没有稳定的中间位置的实施。
如果正配合单元，特别是正配合元件配置为在压力差超过极限压力差时采取非保护位置，可有利地实现正配合单元的正常状态，尤其是自动地引起正配合单元的正常状态，如果压力连接通道朝向环境敞开则建立该正常状态，实现为保护装置的保护状态。这有利地允许高度安全性，特别是在保护装置尤其是晶圆运输容器处于储存状态和/或运输状态时。“极限压力差”尤其实施为压力差，其中由于腔室内部压力与参考压力之间的压力差而作用于正配合元件上的压力具有与复位力尤其是复位元件的弹簧弹力至少基本相同的值。特别地，极限压力差至少大于环境压力的80％，优选至少大于90％，优选至少大于95％并且尤其优选地至少大于99％，其优选是标准大气压1013.25hpa且优选为洁净室大气压1013.35hpa。
另外提出，保护装置包括至少一个另外的腔室，该另外的腔室在保护装置的保护状态下以及保护装置的非保护状态下具备与环境压力相同的内部压力。这有利地允许在保护装置内产生内部压力差。此外，待抽真空的腔室的容积可有利地保持为小，由此可有利地实现保护正配合单元和/或释放正配合单元的保护的高调节速度。特别地，腔室和另外的腔室具有至少一个共用的腔室壁，该腔室壁优选地体现为真空密封和/或可移动。特别地，腔室和/或另外的腔室的内部容积可变，特别是取决于腔室和另外的腔室之间可移动腔室壁的位置。另外的腔室特别地永久朝向环境敞开。另外的腔室中的内部压力尤其对应于参考压力。
除此之外，提出保护装置包括至少一个被可移动地支承的设定元件，该设定元件至少部分地界定腔室和另外的腔室。这有利地允许产生取决于腔室和另外的腔室的相应内部压力的移动，特别是独立于电和/或机械驱动元件。设定元件尤其实施为腔室和另外的腔室的共用腔室壁。设定元件尤其以可气密地移动的方式被支承。设定元件尤其体现为气密密封的可平移移动的活塞。设定元件在保护装置内的位置以及腔室和另外的腔室的容积取决于腔室和另外的腔室之间的压力差。
如果设定元件配置为根据腔室和另外的腔室的内部压力的压力差、腔室的内部容积和/或另外的腔室的内部容积而变化，已经存在的真空系统则可有利地用于操作正配合单元，由此可有利地降低复杂性。
还提出，保护装置包括至少一个额外的另外的腔室，其配置为在至少一个运行状态下，特别是在保护装置的非保护状态下，具有不同于环境压力特别是参考压力的内部压力。这有利地允许将保护装置内的压力分布最佳化。
如果保护装置包括配置为允许正配合单元，特别是正配合元件和/或正配合凹部平移移动的线性轴承，能够有利地提供正配合单元至少一部分的高水平移动性。除此之外，通过线性轴承可将颗粒产生保持在低水平。线性轴承尤其实施为滑动轴承和/或滚珠轴承。还可考虑，线性轴承至少部分地与正配合单元一体体现，特别是至少与引导元件，尤其是支承杆一体体现，引导正配合元件。
此外，若压力连接通道配置为特别是气密地联结，而没有柔性管和/或没有单独的联结元件，则至少腔室具有装载和/或卸载站的真空夹紧装置，该装置配置为至少将至少一个晶圆装载到晶圆运输容器中和/或从晶圆运输容器中卸载出来，有利地能够使用已经存在的真空系统来操作正配合单元，因此有利地有助于降低复杂性。
除此之外，提出保护装置包括至少一个紧急保护和/或紧急释放元件，其特别地实施为凸轮机构并配置为用于保护装置特别是正配合单元的手动紧急保护和/或紧急释放。以这种方式，能够有利提供保护装置的手动操作，从而有利地允许操作者例如在紧急情况下容易地进行干预。
如果紧急保护和/或紧急释放元件至少部分地布置在另外的腔室中，这有利地允许紧凑的结构。尤其，紧急保护和/或紧急释放元件不能完全从另外的腔室中移除。特别地，在紧急释放的情况下，紧急保护和/或紧急释放元件至少部分地移出另外的腔室。紧急保护和/或紧急释放元件尤其可从保护装置外部看到。特别是，如果紧急保护和/或紧急释放元件已被致动以建立手动非保护状态，则从外部可以容易地感知到。这有利地允许避免意外的连续手动释放。紧急保护和/或紧急释放元件“至少部分地布置在另外的腔室中”尤其应理解为在正常状态下紧急保护和/或紧急释放元件尤其不因保护装置特别是形状配合单元的手动释放而被拉出，紧急保护和/或紧急释放元件至少50％的体积、优选至少65％的体积、较佳至少75％的体积，优选至少75％的体积，尤佳不超过90％的体积由另外的腔室的腔室壁包围，和/或在藉由拉出紧急保护和/或紧急释放元件造成的保护装置，特别是正配合单元的非保护状态下，紧急保护和/或紧急释放元件至少35％的体积、优选至少50％的体积、较佳至少65％的体积，特别优选地不超过80％的体积被另外的腔室的腔室壁所包围。
也提出保护装置包括至少一个状态感测器，该状态感测器配置为感测保护装置的保护状态，特别是保护装置的正配合单元的正配合元件的位置。这有利地允许保护状态的自动和/或电子读出，由此尤其可促进远程监控。此外，可有利地实现高水平的操作安全性，特别是例如在藉由装载和/或卸载站移除和/或打开晶圆运输容器开启元件之前，能够提供保护装置尤其是正配合单元的保护状态的自动检查。这有利地允许降低因保护装置的故障导致损坏的危险。状态感测器尤其实施为磁感测器。替代地或附加地，状态感测器可包括至少一个光学感测器，例如相机和/或光障壁，和/或接触感测器。
此外，提出一种晶圆运输容器，具有至少一个保护装置，该保护装置配置为在保护情况下防止晶圆运输容器开启元件从晶圆运输容器的基体完全移除，特别是在晶圆运输容器的关闭机构失效的情况下。藉由根据本发明的晶圆运输容器的实施方式，尤其可实现有利的保护特性，特别是在故障安全行为方面。以这种方式，可有利地实现特别是晶圆运输容器高水平的防故障性能、功能安全性和/或操作安全性。可想到保护装置允许晶圆运输容器开启元件的部分移除和/或允许减小将晶圆运输容器开启元件压在晶圆运输容器的基体上的压力。特别地，晶圆运输容器的保护装置可包括多个单独体现的保护模组，每个保护模组具有至少一个正配合单元，其保护晶圆运输容器开启元件的关闭机构。特别地，保护装置单独实施的保护模组优选地以规则的方式隔开围绕晶圆运输容器开启元件和/或围绕晶圆运输容器的基体沿周向布置。特别地，若晶圆运输容器没有与装载和/或卸载站联结的操作状态下，关闭机构没有和/或不能将晶圆运输容器开启元件保持在关闭位置处，则提供保护情况。
在至少一个保护装置与晶圆运输容器的基体一体体现的情况下，可有利地促成简单的结构。
除此之外，提出晶圆运输容器，特别是至少晶圆运输容器开启元件包括至少一个正配合凹部，该正配合凹部实施另外的压力连接通道，该另外的压力连接通道配置为用于抽空保护装置额外的另外的腔室。这有利地允许促成保护装置至少一个腔室，特别是保护装置额外的另外的腔室与真空泵系统的简单联结。
此外，提出一种保护系统，特别是真空保护系统，具有至少一个保护装置，具有晶圆运输容器并具有装载和/或卸载站，该装载和/或卸载站配置为至少用于将晶圆装载到晶圆运输容器和/或从晶圆运输容器中卸载出来。根据本发明的保护系统的实施方式特别地允许实现有利的安全特性，尤其是在故障安全行为方面。以这种方式，可有利地实现特别是晶圆运输容器的高水平的防故障性能、功能安全性和/或操作安全性。
如果保护系统包括配置为至少用于将装载和/或卸载站上的晶圆运输容器真空夹紧在装载和/或卸载位置上并用于改变腔室中的内部压力的真空泵单元，则可有利地保持低的复杂性，特别是有利地仅需要一个真空系统，而不是两个单独的真空系统。此外，有利地能够容易地相互调节各自的吸入速率以改变腔室中的内部压力并相互真空夹紧。这有利地允许确保保护装置的安全元件，特别是正配合单元，仅在晶圆运输容器藉由真空夹紧装置成功和/或正确地固定在装载和/或卸载站上时才释放。特别地，只有在晶圆运输容器成功和/或正确地固定在装载和/或卸载站上时，才建立真空泵单元与腔室的压力连接通道的联结。特别地，真空泵单元包括一个单独的泵，其配置为完成两个工作，特别是真空夹紧的工作和释放保护装置尤其是正配合单元的工作。或者，真空泵单元可包括用于不同工作的多个泵。
除此之外，提出一种使用具有至少一个正配合单元的保护装置的方法，其中晶圆运输容器的晶圆运输容器开启元件藉由关闭机构保持在其关闭位置，藉由正配合单元进行保护。特别地，根据本发明的方法的实施方式允许实现有利的保护特性，尤其是关于故障安全行为方面。以这种方式，可有利地实现特别是晶圆运输容器的高水平的防故障性能、功能安全性和/或操作安全性。
进一步提出，藉由保护装置的腔室中内部压力的改变来实现正配合单元的保护和/或释放。以这种方式，特别地因为可省去单独的机械和/或电驱动单元，复杂性可有利地保持在低水平。
此外提出，在关闭机构无故障正常操作中，晶圆运输容器开启元件通过正配合单元以无接触方式进行保护，其中，在关闭机构发生故障的情况下，建立了正配合单元，特别是正配合单元的正配合元件与晶圆运输容器开启元件的接触，以将晶圆运输容器开启元件保持在关闭位置附近。这有利地允许避免在无故障正常操作中产生颗粒，特别地是因为避免了在无故障正常操作中以及正配合单元的保护和/或释放中的表面摩擦。特别地，在关闭机构发生故障的情况下，晶圆运输容器开启元件从晶圆运输容器的基体脱离。结果，晶圆运输容器开启元件例如因重力而移动离开晶圆运输容器的开口。晶圆运输容器开启元件的移动导致正配合单元的正配合元件与晶圆运输容器开启元件的正配合凹部的接触，结果晶圆运运输容器开启元件保持在其原始位置附近。上述附近尤其实现为包括处于其关闭位置的晶圆运输容器开启元件在至少一个方向上，优选垂直于晶圆运输容器开启元件主延伸平面的方向上偏离其关闭位置最大10mm，优选最大5mm，有利地最大3mm，优选不大于2mm并且特别优选至少0.5mm的区域。结构单元的“主延伸平面”尤其应理解为平行于恰好包围结构单元的最小假想矩形长方体的最大侧面区域，且特别地延伸穿过长方体的中心点的平面。
根据本发明的保护装置、根据本发明的晶圆运输容器、根据本发明的保护系统和根据本发明的方法在此并不限于上述应用和实施形式。特别地，为了实施本文所述的功能，根据本发明的保护装置、根据本发明的晶圆运输容器、根据本发明的保护系统和根据本发明的方法可包括多个相应的元件、结构组件和单元以及与此处提到的数值不同的方法步骤。
附图说明
根据以下的附图说明，其他优点将变得显而易见。附图中，示出了本发明的示例性实施例。图式、说明书和权利要求包含多个特征的组合。本领域技术人员将有目的地单独考虑这些特征并发现更多有利的组合。其中：
图1是根据本发明的保护系统的示意图，其具有根据本发明的保护装置、晶圆运输容器和装载和/或卸载站；
图2是保护系统的示意俯视图；
图3是保护系统的剖视图，其中保护装置处于保护状态；
图4是保护系统的剖视图，其中保护装置处于非保护状态；
图5是由保护装置的紧急保护元件和/或紧急释放元件引起保护装置处于非保护状态的剖视图；和
图6是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出具有保护装置的保护系统56。保护系统56实施为真空保护系统。保护装置实施为用于晶圆运输容器的保护装置。保护装置包括三个保护模组60(也参照图2)。或者，保护装置可包括不是三个的多个保护模组60。保护系统56包括晶圆运输容器16。晶圆运输容器16配置为用于储存和/或运输晶圆46。晶圆运输容器16配置为用于真空运输晶圆46。晶圆运输容器16以可真空密封的方式实施。晶圆运输容器16实施为真空晶圆运输容器。
晶圆运输容器16包括基体52。基体52包围了晶圆运输容器16内部的大部分。基体52具有开口62(参照图3)。储存在晶圆运输容器16中的晶圆46可通过开口62从晶圆运输容器16中取出和/或引入到晶圆运输容器16中。开口62的直径大于晶圆46的直径。晶圆运输容器16包括晶圆运输容器开启元件14(参见图3)。晶圆运输容器开启元件14配置为用于关闭晶圆运输容器16的开口62。晶圆运输容器开启元件14以可从基体52移除的方式实施。保护装置配置为在保护情况下防止晶圆运输容器开启元件14从晶圆运输容器16的基体52中完全移除。
保护系统56包括装载和/或卸载站44。装载和/或卸载站44配置为将晶圆46装载到晶圆运输容器16中和/或从晶圆运输容器16卸载。为了装载和/或卸载晶圆46，装载和/或卸载站44通过从基体52释放晶圆运输容器开启元件14来打开晶圆运输容器16。为了打开晶圆运输容器16，装载和/或卸载站44使晶圆运输容器开启元件14沿装载和/或卸载方向64移动。装载和/或卸载方向64至少基本上垂直于晶圆运输容器开启元件14的主延伸平面延伸。在开启时，晶圆运输容器开启元件14藉由装载和/或卸载站44下降到装载和/或卸载站44的内部。在晶圆运输容器16的装载和/或卸载中，基体52的内部空间真空密封地连接到装载和/或卸载站44的内部空间。装载和/或卸载站44配置为将从晶圆运输容器16卸载的晶圆46向前运输到至少一个处理模组(未示出)和/或至少一个运输模组(未示出)。
保护系统56包括真空泵单元58。真空泵单元58配置为在装载和/或卸载站44上真空夹紧处于装载和/或卸载位置的晶圆运输容器16。真空泵单元58包括真空泵66。真空泵单元58包括真空夹紧装置42。真空泵66配置为产生真空夹紧装置42的负压。真空夹紧装置42配置为藉由负压将晶圆运输容器16牢固地保持在相对于装载和/或卸载站44的表面68的预期装载和/或卸载位置。
图2示出保护系统56的俯视图。真空夹紧装置42包括真空夹紧元件70。真空夹紧装置42包括相应的真空夹紧元件72。真空夹紧元件70布置在装载和/或卸载站44上。真空夹紧元件70实施为在装载和/或卸载站44的表面68中的通道状加深部。相应的真空夹紧元件72布置在晶圆运输容器16上。相应的真空夹紧元件72实施为从基体52水平突出的耳形扁平凸起。在装载和/或卸载位置，相应的真空夹紧元件72完全覆盖真空夹紧元件70。在真空夹紧时，真空泵单元58在真空夹紧元件70、72之间产生负压，导致由环境压力引起的压力将相应的真空夹紧元件72压在真空夹紧元件70上。由于真空夹紧元件70、72之间的负压，基体52被牢固地压在装载和/或卸载站44的表面68上。
保护系统66包括对准机构74。对准机构74配置为使晶圆运输容器16相对于装载和/或卸载站44对准。对准机构74包括多个以螺栓状方式实施的凸起76。凸起76布置在晶圆运输容器16的基体52上。对准机构74包括多个空腔78，每个空腔78配置为容纳对应的凸起76。空腔78布置在装载和/或卸载站44的表面68上。
图3示出保护系统56沿中心地延伸穿过保护模组60并在图2中由附图标记a表示的截面的截面。在图3所示的情况下，晶圆运输容器16和装载和/或卸载站44处于非联结状态。在图3所示的情况下，保护装置处于保护状态。晶圆运输容器16包括关闭机构12。关闭机构12配置为将晶圆运输容器开启元件14保持在关闭位置。关闭机构12实施为真空关闭机构。在关闭位置，晶圆运输容器开启元件14关闭晶圆运输容器16的基体52的开口62。由于晶圆运输容器16内部空间中的真空，晶圆运输容器开启元件14藉由外部压力被压抵于晶圆运输容器16的基体52上。关闭机构12包括密封元件80。关闭机构12的密封元件80配置为至少基本上以气密方式密封关闭机构12。关闭机构12的密封元件80实现为o形环。可替代地或附加地，关闭机构12的密封元件80可包括唇形密封件和/或硫化密封件。
保护装置包括正配合单元10。正配合单元10配置为用于保护晶圆运输容器16的晶圆运输容器开启元件14，其藉由关闭机构12保持在其关闭位置。
正配合单元10包括正配合凹部18。正配合凹部18配置为部分地容纳正配合单元10的正配合元件20。正配合凹部18实施为晶圆运输容器开启元件14中的凹槽。或者，正配合凹部18可具有任何其他形状，优选适合正配合元件20的形状。在晶圆运输容器16与装载和/或卸载站44的联结状态下，正配合凹部18朝向装载和/或卸载站44的内部空间敞开。正配合单元10包括正配合元件20。正配合元件20配置为部分地接合于正配合凹部18中。正配合元件20部分地实施为杆状锁定杆。正配合凹部18和正配合元件20配置为在适当保护的情况下以未接触方式彼此联结。正配合凹部18和正配合元件20配置为在关闭机构12意外故障的情况下以接触方式彼此联结。
保护模组60包括模组基体82。模组基体82形成保护模组60外边界的一部分。正配合元件20部分地布置在模组基体82内。正配合元件20部分地被模组基体82包围。模组基体82包括开口84。正配合元件20部分地延伸穿过模块基体82的开口84。正配合元件20不与模组基体82的开口84接触。如此，在正配合元件20移动的情况下，可有利地将颗粒产生保持在低水平。
保护装置部分地实施为与晶圆运输容器16成一体的。保护装置实施为与晶圆运输容器16的基体52成一体的。模组基体82实施为与晶圆运输容器16的基体52成一体的。正配合元件20以可相对于模组基体82移动的方式被支承。保护装置包括引导元件90。引导元件90配置为引导正配合元件20的移动。引导元件90实施为圆形引导杆。引导元件90和正配合元件20实施为彼此成一体的。
保护装置包括线性轴承40。线性轴承40配置为允许正配合单元10的平移移动。线性轴承40配置为允许正配合元件20的平移移动。线性轴承40包括两个轴承元件86、88。轴承元件86、88实施为滑动轴承。轴承元件86、88形成滑动衬套。在正配合元件20的移动中，轴承元件86、88相对于晶圆运输容器16保持静止。轴承元件86、88由塑料材料或涂有塑料的金属实施。或者，线性轴承40可包括不同于两个的多个轴承元件86、88，例如一个轴承元件86、88或三个轴承元件86、88。此外，线性轴承40可替代地或另外地包括至少一个滚珠轴承。此外，正配合元件20，尤其是引导元件90，也可例如以至少引导元件90包括滑动表面的方式与线性轴承40实施为一体的，该滑动表面尤其藉由涂层实现。
保护装置包括腔室24。腔室24在保护模组60的内部形成中空空间。腔室24包括压力连接通道26。压力连接通道26配置为联结腔室24与真空夹紧装置42。真空夹紧装置42包括抽吸通道100。抽吸通道100流体连接到真空泵66。在压力连接通道26与真空夹紧装置42联结时，抽吸通道100气密地连接到压力连接通道26。压力连接通道26至抽吸通道100的连接实施为无联结元件和柔性管的，而仅藉由保护模组60在装载和/或卸载站44的表面68上的紧密邻接来实现。
除了压力连接通道26之外，腔室24以气密方式与环境隔离。腔室24具有内部容积34。压力连接通道26配置为允许腔室24中的内部压力相对于参考压力变化。压力连接通道26形成用于真空泵单元58的连接元件。可通过压力连接通道26抽空腔室24。压力连接通道26实施为腔室24的腔室壁28中的孔。压力连接通道26布置在保护模组60的下侧。压力连接通道26沿着在晶圆运输容器16与晶圆运输容器16的基体52联接的状态下至少基本垂直于晶圆运输容器开启元件14的主延伸平面的方向延伸。压力连接通道26在保护状态和非保护状态下均通向腔室24。限定腔室24的腔室壁28与模组基体82分开地实施。限定腔室24的腔室壁28与模组基体82螺纹连接。这有利地允许保护模组60的简单组装和/或维护。限定腔室24的腔室壁28实施为可无损拆卸。或者，限定腔室24的腔室壁28的至少一部分可与晶圆运输容器16实施成一体的。
腔室24的内压与参考压力之间的差异构成压力差。实现压力差以影响正配合单元10的保护状态。正配合元件20相对于腔室24不动的腔室壁28的位置取决于压力差。如果压力差超过极限压力差，则正配合单元10配置为采取非保护位置。如果压力差低于极限压力差，则正配合元件20不与正配合凹部18接合。如果压力差低于极限压力差，则正配合单元10配置为采取保护位置。如果压力差超过极限压力差，则正配合元件20与正配合凹部18接合。极限压力差实现为压力差的极限值。
保护装置包括复位元件22。复位元件22配置为将正配合单元10重新偏转到保护位置。复位元件22配置为将正配合单元10保持在保护位置。复位元件22实施为压缩弹簧。复位元件22的复位力沿平行于正配合元件20的主延伸方向延伸的方向作用。这里，物体的“主延伸方向”尤其理解为平行于刚好完全包围物体的最小几何长方体的最长边缘延伸的方向。复位元件22的复位力至少间接地作用于正配合元件20。复位元件22的复位力将正配合元件20压入保护位置。复位元件22布置在腔室24内。复位元件22紧靠在腔室壁28背离晶圆运输容器16的内表面上。复位元件22部分地接合在引导元件90周围。背离晶圆运输容器16的腔室壁28包括突起92。突起92实施为圆柱形。突起92配置为部分地容纳复位元件22。突起92配置为例如在晶圆运输容器16移动的情况下有利地防止复位元件22滑动。
保护装置包括另外的腔室30。另外的腔室30具有内部容积36。在保护装置的保护状态和保护装置的非保护状态下，另外的腔室30具有与环境压力相同的内部压力。环境压力实施为大气压或洁净室大气压。从晶圆运输容器16来看，另外的腔室30布置在腔室24之前。引导元件90布置在另外的腔室30内。线性轴承40布置在另外的腔室30内。保护装置包括被可移动地支承的设定元件32。被可移动地支承的设定元件32实施为可移动活塞。被可移动地支承的设定元件32部分地界定腔室24。被可移动地支承的设定元件32部分地限定另外的腔室30。腔室24和另外的腔室30藉由被可移动地支承的设定元件32彼此气密地密封。被可移动地支承的设定元件32包括密封元件94。被可移动地支承的设定元件32的密封元件94实施为o形环。可替代地或另外地，被可移动地支承的设定元件32的密封元件94可包括唇形密封件和/或硫化密封件。
引导元件90被引导通过被可移动地支承的设定元件32。引导元件90经由固定(fixation)装置98固定地连接到被可移动地支承的设定元件32。固定装置98包括
保护装置包括状态感测器50。状态感测器50配置为感测保护装置的保护状态。状态感测器50分配给装载和/或卸载站44。状态感测器50配置为将保护装置的保护状态传送给装载和/或卸载站44。以此方式，能够有利地防止在保护装置，尤其是正配合单元10的保护仍然有效时通过装载和/或卸载站44打开晶圆运输容器开启元件14的开启程序的启动，因此有利地避免了对于晶圆运输容器16的损坏。状态感测器50包括磁感测器，其能够捕获保护模组60的组件，尤其是引导元件90和/或正配合元件20的移动和/或位置。
保护装置包括额外的另外的腔室38。额外的另外的腔室38配置为在至少一个运行状态下具有与环境压力不同的内部压力。从晶圆运输容器16来看，额外的另外的腔室38布置在另外的腔室30之前。从晶圆运输容器16来看，额外的另外的腔室38布置在腔室24之前。额外的另外的腔室38气密地密封另外的腔室30。保护装置包括额外的密封元件102。保护装置额外的密封元件102配置为将另外的腔室30和额外的另外的腔室38以气密方式彼此隔离。保护装置额外的密封元件102实施为可压缩的。保护装置额外的密封元件102配置为在正配合元件20和/或引导元件90移动时被压缩和/或扩张。保护装置包括传递元件104。传递元件104配置为将引导元件90和/或正配合元件20的运动传递到保护装置额外的密封元件102上。传递元件104实施为与引导元件90一体的。传递元件104实施为与正配合元件20一体的。保护装置额外的密封元件102实施为边缘焊接的波纹管元件。边缘焊接的波纹管元件由金属制成。正配合元件20部分地布置在额外的另外的腔室38中。额外的另外的腔室38以通过模组基体82的开口84通向外部的方式实施。在晶圆运输容器16的非联结状态下，额外的另外的腔室38中的内部压力与环境压力相同。
与图3类似，图4示出保护系统56沿着中心地延伸穿过保护模组60并在图2中用附图标记a表示的截面的截面。在图4所示的情况下，晶圆运输容器16及装载和/或卸载站44处于联结状态。在图4所示的情况下，保护装置处于非保护状态。在非保护状态下，腔室24经由压力连接通道26被抽空，因此被可移动地支承的设定元件32沿远离晶圆运输容器16的方向推动。由此，腔室24的内部容积34减小，并且额外的另外的腔室38的内部容积130增加。此外，正配合元件20因此以大部分缩回到额外的另外的腔室38中的方式布置。保护装置额外的密封元件102被压缩。
在晶圆运输容器16中实施的正配合凹部18形成另外的压力连接通道54。另外的压力连接通道54配置为用于抽空保护装置额外的另外的腔室38。藉由另外的压力连接通道54抽空额外的另外的腔室38的可能性限于晶圆运输容器16与装载和/或卸载站44联结时的状态。在晶圆运输容器16与装载和/或卸载站44的联结状态下，压力连接通道54实现额外的另外的腔室38与在晶圆运输容器开启元件14下侧与装载和/或卸载站44上侧之间气密地被隔离的间隙106的联结。间隙106中的内部压力与腔室24中的内部压力联结。腔室24中的内部压力和间隙106中的内部压力，以及因此的额外的另外的腔室38中的内部压力也经由真空泵单元58的真空泵66产生。真空泵单元58配置为用于改变腔室24中的内部压力。
保护装置包括紧急保护和/或紧急释放元件48。紧急保护和/或紧急释放元件48配置为用于保护装置的手动紧急保护和/或手动紧急释放。紧急保护和/或紧急释放元件48至少部分地布置在另外的腔室30中。紧急保护和/或紧急释放元件48可移动地支承于另外的腔室30中。为了紧急释放，操作者将紧急保护和/或紧急释放元件48从另外的腔室30中拉出。紧急保护和/或紧急释放元件48实施为从保护模组60中伸出的拉出杆。
图5示出保护系统56沿延伸穿过保护模组60并在图2中以附图标记b表示的另外的截面的另一截面。在图5所示的情况下，保护装置的安全元件已经由紧急保护和/或紧急释放元件48释放。紧急保护和/或紧急释放元件48配置为在紧急释放时使被可移动地支承的设定元件32朝向腔室24移位。紧急保护和/或紧急释放元件48配置为在紧急释放时将正配合元件20推向腔室24。紧急保护和/或紧急释放元件48配置为在紧急释放时取消正配合元件20与正配合凹部18的接合。紧急保护和/或紧急释放元件48包括凸轮机构108。凸轮机构108配置为将紧急保护和/或紧急释放元件48的运动转换成被可移动地支承的设定元件32和/或正配合元件20垂直于紧急保护和/或紧急释放元件48的移动的移动。凸轮机构108包括斜面110和销112。斜面110布置在紧急保护和/或紧急释放元件48上。斜面110将紧急保护和/或紧急释放元件48具有小材料厚度的点与紧急保护和/或紧急释放元件48具有较大材料厚度的点进行连接。销112布置在被可移动地支承的设定元件32上。在保护装置的保护状态下，销112抵靠紧急保护和/或紧急释放元件48具有小材料厚度的点。当紧急保护和/或紧急释放元件48在垂直方向上被拉出时，斜面110沿着在垂直方向上固定的销112移动。紧急保护和/或紧急释放元件48的材料厚度沿斜坡110增加，因此销112必须水平偏转。在保护装置的紧急释放状态下，销112抵靠紧急保护和/或紧急释放元件48具有较大材料厚度的点。当紧急保护和/或紧急释放元件48接着移回至另外的腔室30中时，复位元件22使被可移动地支承的设定元件32和/或正配合元件20偏转回到保护状态的初始位置。
图6示出了使用保护装置的方法的流程图。在至少一个方法步骤114中，运输和/或储存晶圆运输容器16。在上述运输期间和/或上述储存期间，在至少一个方法步骤116中，通过关闭机构12保持在其关闭位置的晶圆运输容器开启元件14被正配合单元10保护。在关闭机构12的无故障正常操作中，在至少一个方法步骤120中，晶圆运输容器开启元件14以无接触方式被正配合单元10保护。在关闭机构12发生故障的情况下，在至少一个方法步骤118中，建立正配合单元10与晶圆运输容器开启元件14的接触。在此，建立正配合单元10与晶圆运输容器开启元件14的接触，以确保晶圆运输容器开启元件14保持在关闭位置附近。在至少一个方法步骤122中，晶圆运输容器16与装载和/或卸载站44联结。在至少一个方法步骤124中，经由保护装置的腔室24中内部压力的改变产生正配合单元10的保护和/或释放。为了保护晶圆运输容器开启元件14，在至少一个方法步骤128中，藉由在腔室24和另外的腔室30之间压力差的减少，将正配合元件20移动至保护位置。为了释放晶圆运输容器开启元件14的保护，在至少一个方法步骤126中，藉由在腔室24和另外的腔室30之间压力差的增加，将正配合元件20移动至非保护位置中。
附图标记
10正配合单元
12关闭机构
14晶圆运输容器开启元件
16晶圆运输容器
18正配合凹部
20正配合元件
22复位元件
24腔室
26压力连接通道
28腔室壁
30另外的腔室
32设定元件
34内部容积
36内部容积
38额外的另外的腔室
40线性轴承
42真空夹紧装置
44装载和/或卸载站
46晶圆
48紧急保护和/或紧急释放元件
50状态感测器
52基体
54另外的压力连接通道
56保护系统
58真空泵单元
60保护模组
62开口
64装载和/或卸载方向
66真空泵
68表面
70真空夹紧元件
72相应的真空夹紧元件
74对准机构
76凸起
78空腔
80密封元件
82模组基体
84开口
86轴承元件
88轴承元件
90引导元件
92突起
94密封元件
96另外的密封元件
98固定装置
100抽吸通道
102额外的密封元件
104传递元件
106间隙
108凸轮机构
110斜面
112销
114方法步骤
116方法步骤
118方法步骤
120方法步骤
122方法步骤
124方法步骤
126方法步骤
128方法步骤
130内部容积
a截面
b截面
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