CN1486388A - 横向浮动的卡锁锁芯组件 - Google Patents

Abstract

一种横向浮动的卡锁锁芯组件(28)，它包括可移动地安装在旋转的卡锁活动凸轮(32)中的卡锁键接收器(60)。通道门(26)中的卡锁键(33)接收到卡锁键接收器中，该接收器能横向移动，以保证卡锁键适当地固定在接收器中。一旦接收到接收器，扭矩可从卡锁键经卡锁键接收器传递到卡锁活动凸轮上。

Description

横向浮动的卡锁锁芯组件

本申请要求美国临时申请序号为60/255,625，申请日为2000年10月13日的优先权，该申请所公开的内容在这里作为参考。

技术领域

本发明涉及一种前部开口的一体容器，即FOUPs，尤其涉及用于FOUP门或通道门的横向浮动的卡锁锁芯组件(latch hub assembly)，以提高卡锁组件的容差用于与驱动卡锁键啮合，并在通道处将FOUP误差降到最小。

背景技术

美国专利US4532970和US4534389公开了由Hewlett-Packard公司提出的SMIF系统。SMIF系统的目的是在半导体制造过程中的晶片存储和运输期间，减少半导体晶片上的微粒通量。这个目的部分由机械完成，以保证在存储和运输期间，晶片周围的气态介质(如空气或氮气)相对于晶片是基本稳定的，并且保证微粒不会从周围环境直接进入到晶片环境中。

SMIF系统具有三个主要的部件：(1)用于存储和传递晶片和/或晶片盒的最小容积密封的容器(pod)；(2)位于半导体处理工具上的输入/输出(I/O)的微型环境，以提供微型的洁净空间(填充有洁净的空气)，晶片和/或晶片盒暴露在该空间中，从而可被传送出入于处理工具内部；(3)在SMIF容器和SMIF微型环境之间传递晶片和/或晶片盒的界面，从而不需要将晶片或晶片盒暴露在微粒中。SMIF系统的其它细节在由Mihir Parikh和UlrichKaempf的题为“SMIF：晶片盒在VLSI制造中的传递技术”的文件中有所描述，该文件的出处为1984年7月出版的固态工艺第111-115页。

上述类型的系统涉及的微粒尺寸为0.02-200um。这些尺寸的微粒在半导体装置的制造中由于其微小的几何形状，因而在半导体处理中极有危害性。目前一般应用于半导体处理中的几何尺寸为≤1/2um。几何尺寸大于0.1um的不希望的污染微粒基本会影响1um的几何半导体装置。当然，越来越小的半导体处理几何体会成为趋势，目前在研究和发展实验室中约为≤0.1um。将来几何尺寸会越来越小，而且越来越小的污染微粒和分子杂质会成为研究焦点。

FOUP一般由与FOUP外壳配合的竖向的FOUP门组成，以提供密封超净的内部环境，以使晶片便于在其中存储和运输。该晶片既支撑在安装于外壳内部的晶片盒中，也支撑在安装于外壳内部的架子上。

为了在FOUP和晶片加工盒中的处理工具之间传递晶片，FOUP一般手动或自动地加载于工具前部加载端口上，从而容器门与处理工具的容器门邻接。容器门包括一对旋转的卡锁键，该卡锁键适于配合在FOUP门中的各个槽中以完成两个目的。一旦门彼此邻接定位，并且卡锁键位于槽中，则卡锁键的旋转启动FOUP门中的卡锁组件，以使FOUP门脱离FOUP。名称为“带有改进型卡锁器械的密封传送盒”，专利权人为Bonora等的美国专利US4995430，公开了FOUP门中的卡锁组件的细节，该专利也属于本申请人。第二，卡锁键在槽中的旋转使FOUP门与通道门配合，从而随后可使晶片同时移出两扇门，并远离通道，以使晶片可在FOUP和处理工具之间传递。在完成晶片处理的基础上，通道门使FOUP门返回到FOUP。就这一点而言，卡锁键沿相反方向的旋转使通道和FOUP门脱离，并再使FOUP门与FOUP配合。

有必要精确和反复地控制加载端口处FOUP门前表面的位置，以保证FOUP门与通道门的完全啮合。为了达到所需的位置，普通的加载通道组合系统包括在水平支撑表面上的运动学的点，该点配合于位于FOUP底部上的槽中，以将FOUP支撑在固定的和可重复的位置上。但是，普通的前部开口的加载端口组件会出现问题，即当位于运动学的点上的FOUP水平表面被精确定位时，并不能精确地控制FOUP门前表面的实际位置，并且该位置可能会变化，如在约25密耳的范围内变化。变化的原因包括FOUP的翘曲、不合适的构形和容差，FOUP门在FOUP中不合适的位置，及运动学上的点的位置中的容差。

由于通道门卡锁键适当地安装在FOUP门槽中的最大容差约为士5密耳，所以FOUP和通道门的期望位置和实际的相对位置之间的变化很重要。比上述更大的变化会导致卡锁键和由FOUP槽确定的壁之间有接触，从而会产生微粒。在此该变化很重要，它还可导致“通道处的FOUP误差”，此处加载端口控制器确认误差，并停止处理。随后加载端口处于空载，直到技师发现问题。由于在晶片加工盒中有几百个加载端口，每一个都对由于卡锁键和FOUP槽没有对齐而在端口处的FOUP误差很敏感，所以这个问题会产生很关键的影响，并成为晶片制造者注重的问题。现有技术试图解决这个问题，包括卡锁键和槽的倾斜，但结果仅起到缓解问题的部分作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种位置容差系统，从而即使在最初没有对齐的情况下，也可使卡锁键正确地配合于FOUP槽中。

本发明的另一个目的是提供一种横向浮动的卡锁锁芯组件，该组件可易于与现有的卡锁组件设计结合使用。

本发明的另一个目的是提供一种横向浮动的卡锁锁芯组件，该组件可有效地将扭矩从卡锁键传递到卡锁组件上。

本发明的另一个目的是提供一种横向浮动的卡锁锁芯组件，该组件可适配于FOUP门中，而不需改变FOUP门或FOUP的外部构形或尺寸。

本发明由最佳实施例描述关于横向浮动的卡锁锁芯组件的这些和其它优点。在最佳实施例中，横向浮动的卡锁锁芯组件包括可转移地安装在可旋转的卡锁活动凸轮中的插锁键接收器。在将FOUP推到加载通道组件时，在通道门(port door)中的卡锁键容纳到卡锁键接收器中，这样便于横向地传送，以保证卡锁键适当地固定在接收器中。一旦容纳到接收器中，扭矩从卡锁键经卡锁键接收器传递到卡锁活动凸轮上。额外的或其它目的是在通道门中的卡锁键可转移地安装在通道门中的驱动锁芯中，从而卡锁键本身可横向位移以保证卡锁键适当地安装在FOUP中的卡锁组件中。

附图说明

下面参照附图描述本发明，其中：

图1是根据本发明的FOUP的后透视图；

图2A是根据本发明的用于接收FOUP的加载端口组件前透视图；

图2B是根据本发明，用于接收到横向浮动的卡锁锁芯组件中的卡锁键的放大透视图；

图3是根据本发明的FOUP门和外壳内部的前视图，示出了一对包括横向浮动的卡锁锁芯组件卡锁组件；

图4是根据本发明的FOUP门和外壳内部的前视图，其中切割掉卡锁板以示出横向浮动的卡锁锁芯组件。

图5A是根据本发明的卡锁活动凸轮的放大侧视图；

图5B是根据本发明的卡锁活动凸轮的前视图；

图6A是根据本发明的卡锁键接收器的侧视图；

图6B是根据本发明的卡锁键接收器的前视图；

图7是根据本发明的组合的横向浮动的卡锁锁芯组件的前视图，包括位于卡锁活动凸轮中的横向中心的卡锁键接收器；

图8是根据本发明的横向浮动的卡锁锁芯组件的前视图，包括在卡锁活动凸轮中平移到第一侧边的卡锁键接收器；

图9是根据本发明的横向浮动的卡锁锁芯组件的前视图，包括在卡锁活动凸轮中平移到第二侧边的卡锁键接收器；

图10是根据本发明的横向浮动的卡锁锁芯组件的前视图，包括在卡锁活动凸轮中平移到第二侧边并旋转的卡锁键接收器；

图11A是根据本发明的卡锁活动凸轮的另一个实施例的前视图；

图11B是根据图11A安装在卡锁活动凸轮中的卡锁键接收器的前视图；

图12A是根据本发明的另一个实施例的卡锁活动凸轮的前视图；

图12B是根据图12A的安装在卡锁活动凸轮中的卡锁键接收器的前视图；

图13A是根据本发明的另一个实施例的卡锁活动凸轮的前视图；

图13B是根据本发明另一个实施例的卡锁键接收器的前视图；

图13C是横向浮动的卡锁锁芯组件的前视图，包括图13A的卡锁活动凸轮和图13B的卡锁键接收器；

图14A是根据本发明另一个实施例的卡锁活动凸轮的前视图；

图14B是根据本发明另一个实施例的卡锁键接收器的前视图；

图14C是横向浮动的卡锁锁芯组件的前视图，包括图14A的卡锁活动凸轮和图14B的卡锁键接收器；

图15是横向浮动的卡锁锁芯组件的实施例，包括边对边的中心弹簧。

具体实施方式

本发明将参照附图1-15进行详细描述，其中最佳实施例涉及FOUP门，该门包括横向浮动的卡锁锁芯组件。在最佳实施例中，横向浮动的卡锁锁芯组件与其它普通的卡锁锁芯组件联合，以在FOUP中与FOUP门配套或非配套使用。

现在参照附图1，该图示出了300mm的FOUP20的透视图，它包括与FOUP外壳24紧密配合的FOUP门22，以便位于其中的一个或多个工件形成密闭的环境。(当FOUP位于通道上时，容器门20的后部通常面向通道门。为清楚起见，在图1中以其他方式示出。)当容器门20为300mm的FOUP时，容器的尺寸和类型并不限于本发明。为了在FOUP20和加工工具29(图2A)之间传送工件，将FOUP加载于与加工工具前部的通道门26相邻的加载端口25处。在工具29中进行的加工工序的类型不只限于本发明，还可有任何各种测试，监控和/或加工工序。

现在参照附图1、2A和2B，FOUP门包括面向通道门26前表面30的盖板31。该门26包括一对卡锁键33，以适于接收在横向浮动的卡锁锁芯组件的对应的一对槽62中，下面将有所描述。为了使FOUP和通道门闭锁在一起，可将FOUP门22固定在容器前板27上，随后预先将FOUP向上推进到达通道门，从而将竖向定位的卡锁键33接收在竖向定位的槽62中。

图3为拆下盖板31时FOUP门22的前视图。门22固定在FOUP外壳24内，从图3中可见其边缘绕FOUP门的周边。在FOUP门22中安装有一对卡锁组件，每个卡锁组件都含有本发明的横向浮动的卡锁锁芯组件，和一对卡锁板30。该卡锁板30包括在其远端的凸指14以固定在FOUP外壳的凹槽15中。在横向浮动卡锁锁芯组件28由卡锁键33旋转的情况下，凸指14与FOUP外壳24中的凹槽15啮合和不啮合，由此使FOUP门与FOUP配合和不配合。

除了根据本发明的锁芯组件28的横向浮动特征之外，本发明还详细涉及了由US4995430公开的，由Bonora等发明的，名称为“带有改进型卡锁器械的密封传送盒”，该专利也属于本发明人，该专利在这里供参考之用。尽管不限定本发明，但卡锁组件最好具有两个阶段的操作工序。在第一个操作工序中，安装在横向浮动卡锁锁芯组件28上的销42驱动卡锁板将凸指14横向延伸进入凹槽15中。随后在第二个操作工序中再旋转横向浮动的卡锁锁芯组件28，卡锁板30向上支承在组件28上的斜面40上，从而卡锁板在相对于图3的纸面枢轴地旋入和旋出，其旋转轴垂直于板的传送方向。凹槽15中的凸指14的枢转在第二个操作工序中拉动FOUP门使其与FOUP外壳紧密配合，以保证FOUP中的密封环境。

图4为FOUP内部的前视图，卡锁板30被截去一部分以示出本发明的两个横向浮动的卡锁锁芯组件28的细节。两个卡锁锁芯组件28彼此相同，下面就用单个的组件28表示实际应用中的两个组件28。现在参照附图4和附图5A-10的放大图，横向浮动的卡锁锁芯组件28一般包括安装在卡锁活动凸轮32中的用于横向传送的卡锁键接收器60。一般地，卡锁键接收器在卡锁活动凸轮32中横向移动或者浮动，以作为与从卡锁键33到浮动的卡锁锁芯组件28的传送力矩的十字联轴节操作，即使在卡锁锁芯组件没有与卡锁键精确对准的情况下。

最好参照附图5A和5B，卡锁的活动凸轮32的一个实施例包括一对形成一内部区域44的半圆壁43，一对凹进凸轮的轨道空间46。卡锁活动凸轮32的后部可包括凸毂48或一些其它的机械结构，以可旋转地将横向浮动的卡锁锁芯组件安装在FOUP门中。

卡锁键接收器60包括用于接收卡锁键33的凹槽62和一对凸翼66。如图4和7所示，卡锁键接收器60位于凹座44内，而凸翼66位于轨道空间46内。由于这种设置，卡锁键接收器60可自由地侧边对应侧边地在卡锁活动凸轮中横向移动，如图8和9所示。在本发明的一个实施例中，可在10-30密耳之间从中心位置移动到每一侧边。但应该理解，在本发明的其它实施例中卡锁键接收器的运动范围可略大或略小。

在最佳实施例中，卡锁键接收器由FOUP门的盖板31夹持在凹座区域44中。卡锁活动凸轮和卡锁键接收器最好由低摩擦系数的材料制成，从而卡锁键接收器可相对容易地在凹座区域44和轨道空间46中移动。该轨道空间46的直径仅稍大于凸翼66的直径，以使卡锁键接收器能够在卡锁活动凸轮中相对横向地传动，而基本防止卡锁键接收器相对于卡锁凸轮有相对的转动。

在操作中，当FOUP20推进到通道门26时，卡锁键33的斜边35(图2B)会导致卡锁键接收器60在凹槽62中横向地向左或向右滑动，此时，在FOUP推进的基础上该凹槽62没有直接与卡锁键33对齐。凹槽62还包括斜边以便于使键33在凹槽62中适当地定位。即使FOUP与通道门之间略微没有对齐，但接收器60的横向移动可保证卡锁键在本发明的浮动卡锁锁芯组件28中适当地定位。

卡锁键33一旦定位在凹槽62中，便开始旋转以将FOUP门从FOUP上分离出来，以使FOUP门与通道门配合。尤其是，扭矩从卡锁键传递到卡锁键接收器60，再传递到卡锁活动凸轮处，以导致凸翼66作用在轨道空间46的壁上，从而卡锁键接收器60和卡锁活动凸轮32一同旋转，如图10所示。这样，本发明的系统可有效地将扭矩从通道门中的卡锁键传递到FOUP门中的卡锁组件，同时提供有位置的容差系统，以将由于卡锁键和卡锁组件没有对齐而导致的、通常在通道口存在的FOUP误差降低到最小或完全避免。在如图10所示的旋转的基础上，卡锁键由盖板31锁定在凹槽62中。

图11A-15示出了本发明的横向浮动的卡锁锁芯组件28的另一个实施例。与上述部件类似的标号表示类似的结构和操作。

图11A和11B示出了包含卡锁活动锁芯70的实施例，它包括突起的半圆部分71。该突起的半圆部分71类似于前面描述的半圆壁43，但不延伸到凸轮70的外圆周中。但是，同半圆壁43一样，半圆部分71形成凹座部分44和轨道空间46，以接收卡锁键接收器60，如图11B所示。

图12A和12B示出了本发明的另一个实施例，半圆部分71简单地缩小以突出牢固地安装在卡锁活动凸轮73上的窄条72。如图12B所示，每一对突起部分71之间形成轨道空间46以接受凸翼44，这样可使卡锁键接收器60在卡锁活动凸轮73上横向平移。突起部分71可防止接收器60与凸轮73之间相对转动。而在键33驱动接收器60运动时，凸轮73与接收器60一同旋转。

图13A-13C示出了横向浮动的卡锁锁芯组件28的另一个实施例。该实施例包括带有两对平行的突起轨道76的卡锁活动凸轮75，每一对之间都形成轨道空间46，如图13A所示。图13B示出了包含有上述凸翼66和凹槽62的卡锁键接收器78。如图13C所示，接收器78适于在由两对轨道76形成的轨道空间46中横向平移，并且凸翼46作用在轨道上，从而凸轮75可与接收器78一同旋转。

图14A-14C示出了横向浮动的卡锁锁芯组件28的另一个实施例。该实施例包括含有一对横向有间隔的突起轨道82的卡锁活动凸轮80。该实施例还包括卡锁键接收器84，该接收器包含凹槽62和一对在接收器84的后侧中的椭圆形凹座86。在操作中，如图14C所示，卡锁键接收器84安装在卡锁活动凸轮80上，从而椭圆形凹座86安装在突起的轨道82之上。轨道82的长度比凹座86的长度短，从而接收器可横向地浮动在轨道之上，但轨道的宽度比凹座的宽度略窄，从而接收器84的任何旋转都被传递到凸轮80上。应该理解，在其他实施例中轨道84和凹座86在接收器和凸轮上的相对位置是可以转换的。

这里已经公开了横向浮动的卡锁锁芯组件的一些实施例。但是本领域所属普通技术人员应正确评估其它构形的可能的各种变化，以约束卡锁键接收器在卡锁活动凸轮中横向浮动，同时有效地将扭矩从通道门中的卡锁键传递到FOUP门中的卡锁组件上。

基于这种观点，卡锁键接收器自由地在卡锁活动凸轮中横向浮动已被公开。在本发明的其它实施例中，卡锁键接收器也可偏离于最初的位置，例如卡锁活动凸轮的中心位置。图15为这样一个实施例。在该实施例中，卡锁键接收器60由一对安装在部分71和接收器60之间的弹簧90偏离卡锁活动凸轮70的中心位置。该弹簧使接收器在啮合卡锁键33时而横向移动，但当卡锁键离开接收器时，便使接收器返回到卡锁活动凸轮的原始的中心位置。应该理解偏离机构如弹簧可应用于上述实施例中的任何一个。本领域所属普通技术人员应想到能够提供偏离的其它各种偏离机构，以使接收器在卡锁活动凸轮中偏离原始的位置。

基于这种观点，横向浮动的组件作为FOUP中的卡锁组件的一部分已被公开。但是，除该组件之外或者其他组件，本发明试图将卡锁键33安装成使其横向移动。在该实施例中，卡锁键可横向移动地安装在驱动锁芯上，随后再旋转地安装在通道门中，并由通道门后面或远离通道门的发动机驱动旋转。根据该实施例，卡锁键33可包括如上述凸翼66的部件，以如上所述位于驱动锁芯上的轨道空间上。这样，卡锁键33可横向平移，以保证卡锁键在卡锁组件中的适当装配，同时也可保证扭矩从驱动锁芯通过卡锁键传递到FOUP中的卡锁组件上。

尽管已经详细描述了本发明，但应该理解本发明并不仅限于所公开的实施例。本领域所属普通技术人员在不脱离本发明的构思和范围的基础上可对本发明做出各种变化，置换和修正。

Claims (18)

1.一种用于带有盒子和盒门的SMIF容器的卡锁组件，它包括：

一安装在位于旋转轴上的所述盒门上的旋转部件，所述旋转部件具有一对轨道；

一适于接收卡锁键的卡锁键接收器，并具有一对适于配合所述轨道的凸翼，从而所述卡锁键接收器可在与所述旋转轴基本垂直的平面内移动；

一对卡锁臂，每个卡锁臂具有与所述旋转部件配合的近端，和适于接收到盒子中的远端。

2.根据权利要求1所述的卡锁组件，其中所述旋转部件还包括用于在所述旋转部件旋转时驱动该对卡锁臂的销。

3.根据权利要求1所述的卡锁组件，其中所述旋转部件还包括用于在所述旋转部件旋转时枢转该对卡锁臂的斜面。

4.根据权利要求1所述的卡锁组件，其中还包括夹持与所述轨道空间配合的该对配合凸翼的盖板。

5.一种用于带有盒子和盒门的SMIF容器的卡锁组件，它包括：

一安装在位于旋转轴上的所述盒门上的旋转部件，所述旋转部件具有一对轨道空间和凹座；

一适于接收卡锁键的位于所述凹座中的卡锁键接收器，所述卡锁键接收器具有适于与所述轨道空间配合的一对配合凸翼，从而卡锁键接收器可在与所述旋转轴基本垂直的平面中移动；

一对卡锁臂，每个卡锁臂具有与上述旋转部件配合的近端，和适于接收到盒子中的远端。

6.根据权利要求5所述的卡锁组件，其中还包括用于将卡锁键接收器完全保持在所述凹座中心的制动机构。

7.根据权利要求5所述的卡锁组件，其中所述旋转部件可旋转地连接在容器门上。

8.根据权利要求5所述的卡锁组件，其中卡锁键接收器带有居中的开口，带有适于使卡锁键适当地定位的斜边。

9.根据权利要求5所述的卡锁组件，其中所述卡锁组件适于使容器门卡锁到前部开口容器中的容器外壳。

10.一种用于带有盒子和盒门的SMIF容器的卡锁组件，它包括：

一安装在位于旋转轴上的所述盒门上的旋转部件，所述旋转部件具有两对突起的轨道，每对突起的轨道形成轨道空间；

一适于接收卡锁键的位于两对突起轨道之间的卡锁键接收器，所述卡锁键接收器具有一对适于与轨道空间配合的配合凸翼，从而卡锁键接收器可在与所述旋转轴基本垂直的平面中移动；

一对卡锁臂，每个卡锁臂具有与上述旋转部件配合的近端，和适于接收到盒子中的远端。

11.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中每对突起的轨道包括细长的平行的突起轨道。

12.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中还包括用于将卡锁键接收器完全保持在所述两对突起轨道之间居中的制动机构。

13.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中所述旋转部件可旋转地连接在容器门上。

14.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中旋转部件还包括用于在旋转部件旋转时驱动该对卡锁臂的销。

15.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中所述旋转部件还包括用于在所述旋转部件旋转时枢转该对卡锁臂的斜面。

16.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中还包括用于旋转地将上述旋转部件安装到容器门上的凸毂。

17.根据权利要求10所述的卡锁组件，其中还包括夹持与所述轨道空间配合的该对配合凸翼的盖板。

18.一种用于带有盒子和盒门的SMIF容器的卡锁组件，它包括：

一安装在位于旋转轴上的所述盒门上的旋转部件，所述旋转部件具有一对突起的轨道；

一适于接收卡锁键的、并具有一对适于配合所述突起轨道的椭圆形凹座的卡锁键接收器，，从而卡锁键接收器可在与所述旋转轴基本垂直的平面中移动；

一对卡锁臂，每个卡锁臂具有与所述旋转部件配合的近端，和适于接收到盒子中的远端。

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