CN1298595C - 晶片封闭件密封结构、密封部件以及晶片密封件 - Google Patents

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Abstract

一种晶片容器，它包括一个带有门框的壳体，该壳体限定了一个用于插入和取出晶片的开口，以及一个用于插入门框中的门。门包括一个晶片封闭件密封结构，用于用壳体的门框气密地密封门。该晶片封闭件密封结构包括一个环绕门的内表面的周边设置的第一沟槽；和一第二沟槽，该第二沟槽与第一沟槽相邻设置，并与门的周边横向间隔开。密封结构包括一个设置于第一和第二沟槽之间的支承部件。密封结构还包括一个弹性体密封部件，该弹性体密封部件具有一个适于摩擦插入第二沟槽中并在门周围延伸的第一部分，和一个当门和壳体接合在一起时向下悬臂到第二沟槽中的第二部分。

Description

晶片封闭件密封结构、密封部件以及晶片密封件
技术领域
本发明一般涉及封闭件。更特别地，本发明涉及用于保持在半导体加工设备中被加工的晶片的可密封封闭件、晶片封闭件密封结构以及密封部件。
背景技术
半导体晶片在加工过程中经过多种步骤。晶片加工通常需要将多个晶片从一个工位运送到另一个工位由专门的设备加工。作为加工过程的一部分，可在容器中将晶片临时储存或输送到其它工厂或最终用户。晶片运动经过各种环境会使晶片暴露于潜在的晶片损坏污染物。为了保护晶片不暴露于有害的污染物，将晶片容纳在专用容器中，这些窗口不仅将晶片与外部污染物隔离开，而且将污染物的产生减到最少。这些容器的一个共同特征包括一个当关闭时由胶带密封的门或封闭件。
由于在半导体晶片中每单位面积的电路数量增加，每个电路的尺寸相应减小，使颗粒形式的污染物更成问题。能够损害电路的颗粒尺寸减小，并接近分子水平。在半导体晶片的制造、加工、运输和储存全部阶段中必须进行颗粒控制。这个产业正在朝着将越来越大的晶片加工成半导体的方向前进。三百毫米(300mm)晶片很平常。
晶片载体可由多种材料制成，在几乎所有情况下都包括热塑材料。早期的容器，包括封闭件和关闭件，都由高可模制塑料如聚乙烯制成，见美国专利No.4248346。其它容器保持如美国专利No.5273159中公开的刚性h杆载体，而其它容器则由聚碳酸酯封闭件部分构成，带有模制在狭槽中的更软且更有弹性的盖，例如参见美国专利No.5586658。
半导体制造设备中使用的多数晶片容器具有一个置于门和晶片容器的壳体之间的密封件。此外，晶片容器还能够与加工设备密封接合。这些晶片容器一般称作“SMIF”箱(密封机械界面)或运输模块，因为门关闭容器或壳体的开放底部。这些容器必须满足刚性结构和性能要求，因为它们永远暴露于恶劣的工作条件下。另外，它们必须能够用机械人或手工手段机械锁定，且必须提供超常的隔离，如在简单地关闭门后可气密密封。
在用于300毫米晶片的半导体加工设备中使用的容器一般使用前开口模块。用于SMIF箱和运输模块的常规密封件是简单地在轴向方向压缩在门和壳体之间而提供密封的相对简单的弹性体密封件。通过这种方式，壳体部分接触弹性体密封件的聚碳酸酯会时常粘结到密封件上并不经意地损坏密封件。门的永久打开和关闭会将密封件移动到位置之外，并引出密封件的一个突出和摇摆部分，这会不经意地抓住一片加工设备，导致灾难性的晶片破裂或者会使容器不可密封。
因此，晶片封闭件需要一种密封结构来增强晶片封闭件的气密密封，并防止弹性体密封件的运动。因此需要一种解决前述问题及其它相关问题的晶片封闭件密封结构。
发明内容
本发明的一个目的和优点在于，密封部件(或垫圈)牢固地抓持在门周边上，有效地防止不经意的移位。
本发明优选实施例的目的和优点在于，晶片封闭件密封结构可防止弹性体密封部件横向移动超过门的周边。
本发明的特别实施例的另一个目的和优点在于，晶片封闭件密封结构可防止在去除门之后密封部件与晶片封闭件壳体的门框之间的不经意的粘连。
本发明优选实施例的另一个目的和优点在于，当它断裂或由于疲劳而处于其有效寿命的终点时，可很容易地更换。
一种晶片容器，它包括一个带有门框的壳体，该壳体限定了一个用于插入和取出晶片的开口，以及一个用于插入门框中的门。该门包括一个晶片封闭件密封结构，用于用壳体的门框气密地密封门。
根据本发明的一个方面，在具有壳体的晶片封闭件的门中结合一个晶片封闭件密封结构，在密封晶片封闭件之后，门的一部分内表面接触壳体。该晶片封闭件密封结构包括一个环绕门的内表面的周边设置的第一沟槽；和一第二沟槽，该第二沟槽与第一沟槽相邻设置，并与门的周边横向间隔开。晶片密封结构包括一个设置于第一和第二沟槽之间的支承部件。晶片密封结构还包括一个弹性体密封部件，该弹性体密封部件具有一个适于摩擦插入第二沟槽中并在门周围延伸的第一部分。该弹性体密封部件还包括一个设置于支承部件以及第一沟槽上方的第二部分，当用门密封晶片封闭件壳体之后，密封部件的第二部分偏移而进入第一沟槽中。
在一个优选实施例中，晶片封闭件密封结构的支承部件包括多个立柱，该多个立柱与密封部件中的多个对应的小孔接合，从而防止密封部件的横向运动。在该示意性实施例中，密封部件为L形，密封部件的第二部分构造成长于密封部件的第一部分(如加长)，并构造成以悬臂形式移动。
在一个优选实施例中，密封部件的第二悬臂部分具有一个未弯曲的“正常”位置，门具有一个环绕周边延伸的周边凸缘。该周边凸缘的位置靠近第二悬臂元件的末端，从而向所述第二悬臂元件提供保护和隔离。该周边凸缘还可在门与壳体之间提供接合表面。
基于上述目的，本发明提供一种用在前部开口晶片封闭件的门上的晶片封闭件密封结构，在密封所述晶片封闭件之后所述门的一部分内表面适于接触壳体，所述晶片封闭件密封结构包括：环绕所述门的内表面的周边设置的第一沟槽；第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽相邻设置，并与所述门的周边横向间隔开，所述第一和第二沟槽适于由设置于这些沟槽之间的支承部件分开；以及弹性体密封部件，所述弹性体密封部件具有适于摩擦插入第二沟槽中并在所述门周围延伸的第一部分，并具有适于设置在所述支承部件以及所述第一沟槽上方的第二部分，其中在用所述门密封晶片封闭件壳体之后，所述密封部件的第二部分适于偏移而进入第一沟槽中。
在其他方面，所述支承部件包括多个突出部件，所述多个突出部件适于与所述密封部件中的多个对应的小孔接合，从而防止所述密封部件的横向运动。所述密封部件的所述第二部分适于从所述第一部分延长并悬置出来。所述密封部件为L形，所述密封部件的第二部分构造成长于所述密封部件的所述第一部分。所述多个突出部件包括包含从所述门的内表面向上突出的立柱和凸缘的组中的至少一个。所述密封部件的所述第二部分包括头部，所述头部与所述密封部件的所述第一部分横向间隔开，且当所述门与晶片密封部件壳体接合时适于形成气密密封。所述密封部件构造成从所述门的圆周表面凹陷。所述密封部件包括实质上与所述门的内表面共面的上表面。
本发明还提供一种用在晶片封闭件门中的晶片封闭件密封部件，所述封闭件门包括环绕门的内表面周边设置的第一沟槽，所述晶片封闭件密封部件包括适于摩擦插入第二沟槽中的第一部分，所述第二沟槽与所述第一沟槽相邻设置并与所述门的周边间隔开；适于设置在所述第一沟槽以及支承部件上方的第二部分，所述支承部件将所述第一和第二沟槽分开，其中在用门密封晶片封闭件壳体之后，所述密封部件的第二部分适于偏移而进入所述第一沟槽中；以及还包括多个小孔，所述多个小孔适于与多个从支承部件突出的对应的突出部件接合，从而防止所述密封部件从所述门横向运动。
在其他方面，所述突出部件包括包含立柱和凸缘的组中的至少一个。所述密封部件的所述第二部分适于从第一部分延长并悬置出来。所所感密封部件的所述第二部分包括与所述密封部件的所述第一部分横向间隔开的头部。所述小孔为细长形并与所述第二沟槽共面。所述密封部件的第一部分的顶面不与密封部件的第二部分的顶面共面。
本发明也提供一种晶片封闭件，它包括用于容纳晶片的壳体；以及门，所述门适于与所述壳体密封接合，并包括晶片封闭件密封结构；所述晶片封闭件密封结构包括环绕所述门的内表面的周边设置的第一沟槽；第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽相邻设置，并与所述门的周边横向间隔开，所述第一和第二沟槽适于由设置于这些沟槽之间的支承部件分开；以及弹性体密封部件，所述弹性体密封部件具有适于摩擦插入所述第二沟槽中并在所述门周围延伸的第一部分，并具有适于设置在所述支承部件以及所述第一沟槽上方的第二部分，其中在用门密封晶片封闭件壳体之后，所述密封部件的所述第二部分适于偏移而进入所述第一沟槽中。
在其他方面，所述支承部件包括多个立柱，所述多个立柱适于与所述密封部件中的多个对应的小孔接合，从而防止所述密封部件的横向运动。所述密封部件为L形，所述密封部件的所述第二部分构造成悬置而长于所述密封部件的所述第一部分。所述密封部件还包括头部，所述头部设置在所述第二部分上，并与所述第一部分横向间隔开。
附图说明
图1是体现本发明的晶片载体或封闭件的透视图；
图2是晶片封闭件门的内侧立面视图，表示本发明的晶片封闭件密封结构的一个示例实施例的一部分；
图3是一部分晶片封闭件门的立面图，表示本发明晶片封闭件密封结构的一个示例实施例；
图4是根据本发明的一个示例实施例，与密封部件接合的晶片封闭件门的一部分的剖视图；。
图4A是晶片封闭件门的一个替换实施例，密封件没有到位；
图5是本发明晶片封闭件门和密封部件的另一个实施例的剖视图；
图6是穿过立柱所取的图5中晶片封闭件门实施例的剖视图；以及
图7是与门接合的图5中晶片封闭件门实施例的剖视图。
具体实施方式
图1中示出适于与本发明一起使用或者作为其一部分的现有技术前开口输送模块20。“输送模块”是用于半导体晶片或调制盘封闭件(或容器)的一个通用术语，用于输送、储存和/或运送晶片和调制盘。本示例中，晶片封闭件20大致由一个壳体22构成，该壳体22具有一个门框23，该门框23限定了一个用于将晶片插入壳体中和从中取出的前部开口25。壳体22包括多个狭槽32，用于定位晶片34而在输送和储存过程中进行容放。门框23构造成一个用于接收门24的带凸缘的结构形状，并包括密封表面40、壁42以及锁闩接收件46。当在这里使用时，门框不应限制为包括与封闭件部分分开的结构，也不是封闭件的附加结构或与之一体的结构。相反，这里的门框限定为壳体22上接收门24的部分。图示的x-y坐标轴是为了易于说明。门以及晶片沿z轴线插入门中和从中取出。Y轴线是垂直的，x轴线横向延伸。
现在参照图2，门24大致包括一个具有外表面62的内壁51和一个周向表面28，当晶片容器20密封时该圆周表面28与门框23接触。门24还包括一个密封件26，该密封件26环绕门24的周边延伸并与门24的圆周表面相邻。当容器20关闭时密封件26操作而与壳体20密封接合。
门24具有一个轴线A1，而封闭件部分具有一个轴线A2。为了将门正确插入门框中，轴线A1和A2应当对准。当门插入到门框中时，门这样在轴线方向移动。当这里使用“径向”时，它指的是与轴线A1或A2正交的方向或方位，参照密封件26，还可包括与密封件上与从门轴线向外的一个纯矢量相对的特定部分正交的任何方向。密封件26还可以认为是密封衬垫。
参照图2-4，门24包括一个设置于门的内表面51上的晶片封闭件密封结构50。门24还包括一组晶片缓冲垫56，当门到位时该组晶片缓冲垫56向晶片提供一个略微偏压的约束。这些缓冲垫可通过塑料卡入式连接器适当地连接在连接点58。门封闭件部分可以构造成使得所述部件之间仅有的接触点是与用于门框接合的密封件和用于门框接触的门导引件。可替换地，可在封闭件部分中设置补充止动部分，从而当密封件适当弯曲时使门探底。图1中去除了一部分外部门板62，从而露出门的内部空间64以及一部分闩锁机构66。该闩锁机构可如授权给David L.Nyseth并由本发明所有人所有的美国专利No.5711427中公开的那样操作。这里将用于全部公开内容的上述专利引入。
再次参照图2、3和4，封闭件密封结构50包括一第一沟槽52，该第一沟槽52由一个周边凸缘52.5和一个中间凸缘53限定。该第一沟槽环绕门24的内表面51的周边设置。一第二沟槽54靠近第一沟槽52设置，并与门的周边进一步径向向内间隔开。本实施例中构造成凸缘53的支承部件设置在沟槽52和54之间。密封结构50还包括弹性体密封部件26，该密封部件26具有一个摩擦插入环绕门延伸的第二沟槽54中的第一部分26.1。密封部件26还包括一第二悬臂部分26.6，该第二悬臂部分26.6设置在支承部件53以及第一沟槽上方。在用门24密封壳体22之后，密封部件26的第二悬臂部分26.6向下弯曲进入第一沟槽52中。通过这种方式，可防止密封部件26移动超过门24的周边，并防止当容器20从一个位置移动到另一个位置时密封部件26被其它处理设备捕捉。在该示例实施例中，第二悬臂部分26.6包括一个基本上与门24的内表面51共面的表面27。密封部件26的宽度可以是约0.530英寸。
更特别地参照图2、3和4，这些附图表示出本发明的晶片封闭件密封结构的一个示例实施例。在该示例实施例中，支承部件53由多个突出部件构成，这些突出部件构造成从内表面51垂直突出的设置于沟槽52和54之间的立柱53.1。立柱53.1与密封部件26中的多个对应的小孔26.9接合并从中穿过，从而有效地防止密封部件26的纵向或横向运动。立柱53.1和小孔26.9沿门24的周边设置(见图3)。在该示例实施例中，密封部件26为L形，密封部件的第二支腿部分26.6构造成长于第一支腿部分26.1。在另一个示例实施例中，立柱53.1是可与对应的狭槽小孔接合的凸缘53.1。
图3和4表示从顶部和截面观察的密封部件26的一部分，包括第一部分26.1和悬臂部分26.6以及密封部件小孔26.9。对于图4A，示出没有密封部件26的一部分门24，具有设置于沟槽52内部的第一沟槽52和第二沟槽54。此外，加长立柱53.1沿门24的内部定位，并邻接门的周边。
如图4中点划线所示，本发明的密封部件26提供了悬臂部分26.6，当壳体和门24接合在一起时该悬臂部分26.6可弯曲而容纳壳体22。在该示例实施例中，封闭件密封结构50分别包括第一和第二沟槽52和54，一个支承部件53以及密封部件26，它们相结合操作而在壳体22与门24之间提供气密密封。封闭件密封结构50允许门多次从壳体中移出，而密封部件不会从其位置中偏离。与其它现有技术设计不同，密封部件26不是由周向张力保持在门的周边上，这种周向张力会由于材料疲劳而使密封部件滑落或断裂。密封部件26还凹陷在门24中，从而避免密封部件从门偏离或剥落。在一个相关实施例中，密封部件26可沿框架23位于壳体22上，只要门框中包括类似的沟槽52和54以及支承部件53来紧固或接合密封部件26，并避免密封部件剥落或滑动。
现在参照图5、6和7，示出封闭件密封结构50的另一个实施例，包括具有基本上L形结构的密封部件26。在该示例实施例中，第一部分26.1接合在形成于门框24中的沟槽54中。为了进一步的结构支承，部分26.1包括一个在内表面51的方向上突出的部分，以及两个局部上表面27.1和27.2，这两个局部上表面27.1和27.2不仅提供了附加的结构强度，而且在悬臂部分26.6处增强了柔韧性。上表面27.1平行于上表面27.2，但不与之共面。本实施例中，悬臂部分26.6还包括一个头部26.8，当壳体与门24装配在一起时，该头部26.8伸入第一沟槽52中或者与之接合。对于图6B，示出的本实施例元件53.1具有与密封部件26的表面27.1共面的高度。该示例支承部件53.1向密封部件26提供了横向支承。
图7示出当门24密封在壳体22的门框23中时密封部件26.9的第二部分26.6的弯曲的一个例子。要注意的是，在门和门框如停止在界面60之前，密封部件的末端或头部26.8可能不接触沟槽52的底部52.1。
在一个示例实施例中，晶片容器20，特别是门框的主结构部件可由刚性塑料如聚碳酸酯模制而成。相似地，包括沟槽52和54、支承部件53和凸缘53.1的门的主结构部分可由聚碳酸酯模制而成。晶片缓冲垫可适当地由耐磨损合成塑料如聚醚醚酮(PEEK)和聚聚四氟乙烯制成。弹性体密封部件26可由可从Dupont Corporation获得的Viton这样的弹性体制成，或者由通用的乙丙二烯烃单体或类似的弹性体材料制成。
在不脱离其精神和实质属性的情况下，本发明可以其它具体方式体现；因此需要将目前的实施例在所有方面看作是示意性而不是限制性的，参照附属权利要求，而不是前面的说明书来显示本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用在前部开口晶片封闭件的门上的晶片封闭件密封结构，在密封所述晶片封闭件之后所述门的一部分内表面适于接触壳体，所述晶片封闭件密封结构包括：
环绕所述门的内表面的周边设置的第一沟槽；
第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽相邻设置，并与所述门的周边横向间隔开，所述第一和第二沟槽适于由设置于这些沟槽之间的支承部件分开；以及
弹性体密封部件，所述弹性体密封部件具有适于摩擦插入第二沟槽中并在所述门周围延伸的第一部分，并具有适于设置在所述支承部件以及所述第一沟槽上方的第二部分，其中在用所述门密封晶片封闭件壳体之后，所述密封部件的第二部分适于偏移而进入第一沟槽中。
2.如权利要求1所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述支承部件包括多个突出部件，所述多个突出部件适于与所述密封部件中的多个对应的小孔接合，从而防止所述密封部件的横向运动。
3.如权利要求1所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述密封部件的所述第二部分适于从所述第一部分延长并悬置出来。
4.如权利要求3所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述密封部件为L形，所述密封部件的第二部分构造成长于所述密封部件的所述第一部分。
5.如权利要求2所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述多个突出部件包括包含从所述门的内表面向上突出的立柱和凸缘的组中的至少一个。
6.如权利要求3所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述密封部件的所述第二部分包括头部，所述头部与所述密封部件的所述第一部分横向间隔开，且当所述门与晶片密封部件壳体接合时适于形成气密密封。
7.如权利要求1所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述密封部件构造成从所述门的圆周表面凹陷。
8.如权利要求7所述的晶片封闭件密封结构，其特征在于，所述密封部件包括实质上与所述门的内表面共面的上表面。
9.一种用在晶片封闭件门中的晶片封闭件密封部件，所述封闭件门包括环绕门的内表面周边设置的第一沟槽，所述晶片封闭件密封部件包括：
适于摩擦插入第二沟槽中的第一部分，所述第二沟槽与所述第一沟槽相邻设置并与所述门的周边间隔开；
适于设置在所述第一沟槽以及支承部件上方的第二部分，所述支承部件将所述第一和第二沟槽分开，其中在用门密封晶片封闭件壳体之后，所述密封部件的第二部分适于偏移而进入所述第一沟槽中；以及
还包括多个小孔，所述多个小孔适于与多个从支承部件突出的对应的突出部件接合，从而防止所述密封部件从所述门横向运动。
10.如权利要求9所述的晶片封闭件密封部件，其特征在于，所述突出部件包括包含立柱和凸缘的组中的至少一个。
11.如权利要求9所述的晶片封闭件密封部件，其特征在于，所述密封部件的所述第二部分适于从第一部分延长并悬置出来。
12.如权利要求11所述的晶片封闭件密封部件，其特征在于，所述密封部件的所述第二部分包括与所述密封部件的所述第一部分横向间隔开的头部。
13.如权利要求9所述的晶片封闭件密封部件，其特征在于，所述小孔为细长形并与所述第二沟槽共面。
14.如权利要求9所述的晶片封闭件密封部件，其特征在于，所述密封部件的第一部分的顶面不与密封部件的第二部分的顶面共面。
15.一种晶片封闭件，它包括：
用于容纳晶片的壳体；以及
门，所述门适于与所述壳体密封接合，并包括晶片封闭件密封结构；
所述晶片封闭件密封结构包括：
环绕所述门的内表面的周边设置的第一沟槽；
第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽相邻设置，并与所述门的周边横向间隔开，所述第一和第二沟槽适于由设置于这些沟槽之间的支承部件分开；以及
弹性体密封部件，所述弹性体密封部件具有适于摩擦插入所述第二沟槽中并在所述门周围延伸的第一部分，并具有适于设置在所述支承部件以及所述第一沟槽上方的第二部分，其中在用门密封晶片封闭件壳体之后，所述密封部件的所述第二部分适于偏移而进入所述第一沟槽中。
16.如权利要求15所述的晶片封闭件，其特征在于，所述支承部件包括多个立柱，所述多个立柱适于与所述密封部件中的多个对应的小孔接合，从而防止所述密封部件的横向运动。
17.如权利要求16所述的晶片封闭件，其特征在于，所述密封部件为L形，所述密封部件的所述第二部分构造成悬置而长于所述密封部件的所述第一部分。
18.如权利要求15所述的晶片封闭件，其特征在于，所述密封部件还包括头部，所述头部设置在所述第二部分上，并与所述第一部分横向间隔开。
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