JP4266828B2

JP4266828B2 - 鼓形キースロットを有するウェハーキャリアのドア及びラッチ機構

Info

Publication number: JP4266828B2
Application number: JP2003559903A
Authority: JP
Inventors: エガム，ショーン
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-01-14
Also published as: US20030132136A1; WO2003059782A1; JP2006503421A; AU2003202977A1; US6712213B2; TWI294154B; KR20040072727A; MY135179A; TW200303065A; EP1472159A1; KR100977937B1; WO2003059782B1

Description

本願は、２００２年１月１５日提出の米国仮出願番号第６０／３４９１６６号の米国特許法１１９条（ｅ）に基づく利益を主張するものである。

本発明は、一般的には、集積回路の生産に使用する半導体ウェハーディスクを支持し、保管し、精密に定置するために設計されるウェハーキャリアに関する。より詳しくは、本発明は、ウェハー容器のエンクロージャにドアを固定するためのラッチ機構を作動させるキースロットに関する。

半導体ウェハーを完成電子部品に加工するためには、典型的には、ウェハーを取り扱い加工しなければならない多くの加工段階が要求される。ウェハーは非常に高価であり、極めて壊れ易く、物理的電気的な衝撃により容易に損傷を受ける。さらに、加工を成功させるには、粒子その他の汚染物質が存在しない最大限の清浄度が要求される。そのため、ウェハーの加工や取り扱いや輸送の間に使用するための専用の容器やキャリアが開発されている。こうした容器はウェハーを物理的電気的な障害から保護し、汚染物質からウェハーを密封保護する。

密封可能なウェハーキャリアのためのドア付エンクロージャやラッチ機構に関する様々な構成が当業界では周知である。周知のラッチ機構としては、回転可能な作動部材が頻繁に使用されている。こうした作動部材はカムを有することもあるが、ギアの場合もある。一般的には、このような機構の作動部材は、ほぼ矩形断面を有するキーを使用して、ロボットによってキャリアの外部から回転される。キーは、ドアの外表面の開口部を通って、回転可能な作動部材に形成されているキースロットの中に挿入される。従来より、キースロットは矩形断面が一般的である。

キーの挿入を可能とするためには、キーとキースロットとの間に公差を設ける必要がある。キーが回転されてカム部材の回転が生じると、この公差によってキーはキースロット内を僅かに回転する。キーの角部は、キースロットの側面に支承され、キーの回転力がキースロット及び関連するカム部材に伝達する点となる。キーの比較的狭い領域がキースロットの側面に接触していると、回転力の全てがこの狭い領域を介して伝達されることになるため、キー及びキースロットの側面は接触点において非常に高い応力レベルを受ける。その結果、材料の磨耗が生じ、好ましくない粒子汚染物質が生成される。

矩形キースロットを使用する際の磨耗問題を最小限に抑えるためには、キーとキースロットとの間の公差は比較的小さなものにしておく必要がある。しかし、公差を減らすとキー挿入が困難となりキーの食い込みが生じる可能性がある。その結果、キースロットとキーが破損する。このような破損は好ましくない粒子を生成し、加工の非効率化及び生産の中断を伴うことになる。
米国特許第５９５７２９２号米国特許第４１８５４８１号米国特許第４４４００１０号米国特許第５９１６２８１号

支承表面を増やしながらもキーとキースロットとの間の公差を比較的大きくでき、矩形断面のキーと共に使用するための何らかのキースロットが必要とされている。

本発明は、キーがキースロットと接触する支承領域をより広いものとし、また、両部材間の公差を増やすことも可能とすることによって、上述の要求を満たす。本発明においては、キースロットは概ね鼓形状に形成される。鼓形状によって、キーの角部よりもむしろキーの平坦面がキースロットの側面に支承されることが可能となり、力の伝達がより大きな領域に許容されて、それに対応して材料にかかる応力が減少する。

キースロットの内表面は、例えばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）プラスチックのような硬質の耐磨耗性材料で形成して、材料の磨耗及び粒子の発生を減少することも可能である。キースロットの材料に電気的な伝導性をもたせて、接地への電気的経路を許容することも可能である。キースロット内のキーの回転はそれ程厳密に制限されないので、キー対キースロットの公差がより大きな、より広いキースロットを使用することが可能となり、その結果比較的容易にキーが挿入され、構成部材の損傷がより少なくなり、キーの食い込みもより少なくなる。

したがって、本発明の目的及び利点は、ウェハーキャリアのラッチ機構においてキーとキースロットとの間の接触の結果起こる粒子性物質の発生を減少することにある。

本発明のさらなる目的及び利点は、キーの食い込み及びその結果起こる生産の非効率化を減少させることにある。

本発明のまたさらなる目的及び利点は、キーの挿入及び取外しの結果起こるキーとキースロットの損傷を減少させることにある。

本発明の付加的な目的、利点、及び新規的な特徴は、一部は以下の説明に記載され、一部は以下の記載の考察に基づいて当業者にとって明確となるだろう。あるいは、本発明の実施によって分かる可能性もある。本発明の目的及び利益は、付随する特許請求の範囲に特に指摘されている手段や組合せによって実現達成可能である。

まず、図１を参照すると、ウェハー容器１００が全体的に示されている。ウェハー容器１００はエンクロージャ部１０２を有し、ポリカーボネートプラスチックで構成され、上部１０４、底部１０６、一対の対向側面１０８、１１０、及び背部１１２を備える。ドア１１４はエンクロージャ部１０２の開口前部１１６を封じることによってエンクロージャを完成させ、ドア用凹部１１８に嵌入する。ウェハー支持部１２０（図示せず）、１２２は半導体ウェハーをエンクロージャ内に支持するために設けられている。キネマティックカップリング１２４は、エンクロージャの底部１０６の外表面に取り付けられ、使用中に容器の自動化された取り扱いを容易にしたり、加工中にハウジング内のウェハーの設置を行うための参照データを提供するために設けられている。ロボット持上げフランジ１２６は、エンクロージャの上部１０４の外表面に取り付けられ、使用中の自動化された取り扱い及び容器１００の輸送を容易にするために設けられている。

図２を参照すると、本発明に係るウェハーキャリアドア１１４が示されている。ドア１１４は概ねドア筐体１５０及びラッチ機構１６０、２００から構成される。機構カバー３００、３０２は、ラッチ機構１６０、２００を物理的な損傷及び汚染から防護するためと、ラッチ機構の構成部材をガイドするために設けられている。

次に、図２及び図３を参照すると、ラッチ機構１６０、２００の操作が理解できる。図３においては、ラッチ機構１６０の部分図が示されている。ラッチアーム１６２、１６４は個別にカム追従部１６６、１６８のそれぞれを有し、カム部１７２、１７４においてカム部材１７０と係合する。図２に示すように、ラッチアーム１６２、１６４はラッチ部１７６、１７８を、カム追従部１６６、１６８から反対側の端部に有している。キー２２０がキースロット２２２に挿入されて回転されると、カム追従部１６６、１６８はカム部１７２、１７４に沿って摺動する。カム部材１７０の形状によって、ラッチアーム１６２、１６４は半径方向に並進移動し、ラッチ開口部１８０、１８２を通ってラッチ部１７６、１７８を出し入れさせる。ラッチ部１７６、１７８はウェハーキャリア内の凹部（図示せず）に受け入れられて、ドアを定位置に固定することができる。

図４及び図５においては、キー２２０が挿入される状態の矩形キースロット２２２の上面図が示されている。図４においては、キー２２０はキースロット２２２に挿入されてはいるが、回転力は与えられていない。公差スペース２４０は、分かり易くするために誇張して示されているが、キー２２０を取り囲んでおり、キー２２０の挿入を可能にするために設けられている。図５に示されているように、キー２２０が回転されると、公差スペース２４０によって、キー２２０はキースロット２２２内を僅かに回転可能となり、キー角部２２４、２２６がキースロット側面２２８、２３０に接触し支承される。キー角部２２４、２２６は比較的狭い領域を構成しており、キー２２０によって伝達される回転力は全てそれを介して伝えられる。したがって、キー角部２２４、２２６におけるキー、及び接触点におけるキースロット側面２２８、２３０の応力レベルは比較的高いものとなる。キー角部２２４、２２６における応力は、角部の僅かな変形を引き起こす程高いことが多く、キースロット側面２２８、２３０との摺動摩擦を生むことになる。その結果、キー角部２２４、２２６及びキースロット壁面２２８、２３０から材料が磨耗し、ウェハー加工操作に汚染をもたらす可能性のある、好ましくない粒子が生成される。

本発明の最も好ましい実施形態が図６に示されている。図示されているように、キースロット２２２は鼓形状を有する。キースロット側面３２８、３３０は、キースロット端面３６０、３６２に概ね直交する中央部３３２、３３４を有する。キースロット側面３２８の外向傾斜部３３６、３３８及びキースロット側面３３０の傾斜部３４０、３４２は、中央部３３２、３３４と角度αをなす。したがって、中央部３３２は外向傾斜部３３６と３３８の間に配置され、中央部３３４は外向傾斜部３４０と３４２との間に配置される。そのため、キースロット２２２の狭まった部分は中央部３３２と３３４との間に形成される。当業者であれば、キー２２０、キースロット２２２、及び公差スペース２４０の相対的な寸法に基づいてαを選ぶことができると分かるだろう。そして、図示されているように、キースロット２２２内をキー２２０が角度αまで時計回り方向に回転する際に、キー２２０の平坦側面３４４、３４６が傾斜部３３６、３４２に支承される。傾斜部３３６、３４２と接触し、それゆえ力の支承領域がより広くなっているキー２２０の比較的広い領域により、接触領域においては一層低い応力レベルになる効果がある。キー角部２２４、２２６における摺動接触はなくなっている。その結果、キー２２０及びキースロット２２２への損傷はより小さなものとなり、粒子汚染物質の生成が全体的に減少する。当業者であれば、公差スペース２４０を比較的広くすることが可能であることも分かるだろう。というのは、キースロット２２２内のキー２２０の回転をそれ程厳密に制限する必要がないためである。この大きくなった公差によって、キー挿入中のキーの食い込み及び構成部材の損傷が減少する。

粒子の生成はキースロット２２２を硬質の耐磨耗性材料で内張りすることによってさらに減少させることが可能である。現時点で好ましいのは、ロックウェル硬さが少なくともM１０５の材料を使用することである。この目的のための現時点で好ましい材料は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）である。他の好ましい材料は、ＰＥＥＫ又はＰＰＳである。このようなプラスチック材料が使用される場合、炭素繊維その他の電気的に伝導性のある充填材を使用して、接地への電気的経路の一部として使用可能な電気的に伝導性のあるキースロットを形成することもできる。当業者であれば、金属材料も含めて、物理的に適したどんな耐磨耗性材料も、キースロットの内張り材として使用できることが分かるだろう。

本発明に係るもう一つの実施形態は図７に示されている。この実施形態においては、キースロット側面４２８、４３０は内向凸形状を有している。図示されているように、凸形状によって、キー２２０の平坦側面３４４、３４６はキースロット側面４２８、４３０を支承することが可能となっている。

本発明に係るさらにもう一つの実施形態は図８に示されている。キースロット側面５２８、５３０は内向背斜形状（inwardly directed anticlinal shape）を有するように作られている。対向する頂点５５０、５５２は、キー２２０の挿入中にこの点において生じ得る磨耗を最小限に抑えるために、角を落とすことも可能である。概ね鼓形状の外形を有してキーの平坦面とキースロット側面との接触が生じるような他の多くの代替形状のキースロット２２２も可能であり、本発明の範囲内にあることは、当業者であれば分かるだろう。

典型的な半導体ウェハー輸送容器の斜視図である。ドアに配置されるラッチ機構を示すウェハー容器のドアの斜視図である。キー及びキースロットを示すラッチ機構の部分斜視図である。内部にキーが配置される矩形キースロットの上面図である。使用時においてキーが回転された後の、内部にキーが配置される矩形キースロットの上面図である。本発明に係る鼓形キースロットの現時点で最も好ましい実施形態の上面図である。本発明に係る鼓形キースロットのもう一つの実施形態の上面図である。本発明に係る鼓形キースロットのさらにもう一つの実施形態の上面図である。

Claims

少なくとも上部と、底部と、一対の対向側面と、背部と、開口前部と、を備えるエンクロージャ部及び該開口前部を閉じるドアを有するウェハー容器であって、
前記ドアは、ドア筐体と、少なくとも一つのラッチ機構と、を有し、
前記ラッチ機構は、少なくとも一つのラッチアームと、前記ラッチアームに結合する回転可能な作動部材と、を有し、
前記回転可能な作動部材は鼓形状のキースロットを有し、
前記鼓形状のキースロットは矩形断面のキーを受け入れるように適合し、その結果、前記回転可能な作動部材は前記キーが前記キースロットに受け入れられる際に前記キーを回転させることによって回転可能であることを特徴とする容器。
請求項１に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは、一対の対向側面と、一対の対向端面と、を有し、
前記対向する一対の側面のそれぞれは二つの外向傾斜部の間に配置された中央部を有し、
前記中央部は前記対向端面と直交する方向を向いていることを特徴とする容器。
請求項１に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向凸形状を有することを特徴とする容器。
請求項１に記載の容器であって、
鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向背斜形状（an inwardly directed anticlinal shape）を有することを特徴とする容器。
請求項１に記載の容器であって、
前記キースロットは耐磨耗性材料から形成されることを特徴とする容器。
請求項１に記載の容器であって、
前記キースロットは電気的に伝導性のある材料で形成されることを特徴とする容器。
少なくとも上部と、底部と、一対の対向側面と、背部と、開口前部と、を備えるエンクロージャ部及び該開口前部を閉じるドアを有するウェハー容器であって、
前記ドアは、ドア筐体と、少なくとも一つのラッチ機構と、を有し、
前記ラッチ機構は、少なくとも一つのラッチアームと、前記ラッチアームに結合する回転可能な作動部材と、を有し、
前記回転可能な作動部材は鼓形状のキースロットを有し、
前記鼓形状のキースロットは矩形断面のキーを受け入れるように適合し、その結果、前記回転可能な作動部材は前記キーが前記キースロットに受け入れられる際に前記キーを回転させることによって回転可能であり、
前記鼓形状のキースロットは、一対の対向側面と、一対の対向端面と、を有し、
前記対向する一対の側面のそれぞれは二つの外向傾斜部の間に配置された中央部を有し、
前記中央部は前記対向端面と直交する方向を向いていることを特徴とする容器。
請求項７に記載の容器であって、
前記キースロットは耐磨耗性材料で形成されることを特徴とする容器。
請求項７に記載の容器であって、
前記キースロットは電気的に伝導性のある材料で形成されることを特徴とする容器。
少なくとも上部と、底部と、一対の対向側面と、背部と、開口前部と、を備えるエンクロージャ部及び該開口前部を閉じるドアを有するウェハー容器であって、
前記ドアは、ドア筐体と、少なくとも一つのラッチ機構と、を有し、
前記ラッチ機構は、少なくとも一つのラッチアームと、前記ラッチアームに結合する回転可能な作動部材と、を有し、
前記回転可能な作動部材は鼓形状のキースロットを有し、
前記鼓形状のキースロットは矩形断面のキーを受け入れるように適合し、その結果、前記回転可能な作動部材は前記キーが前記キースロットに受け入れられる際に前記キーを回転させることによって回転可能であり、
前記鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向凸形状を有することを特徴とする容器。
請求項１０に記載の容器であって、
前記キースロットは耐磨耗性材料で形成されることを特徴とする容器。
請求項１０に記載の容器であって、
前記キースロットは電気的に伝導性のある材料で形成されることを特徴とする容器。
少なくとも上部と、底部と、一対の対向側面と、背部と、開口前部と、を備えるエンクロージャ部及び該開口前部を閉じるドアを有するウェハー容器であって、
前記ドアは、ドア筐体と、少なくとも一つのラッチ機構と、を有し、
前記ラッチ機構は、少なくとも一つのラッチアームと、前記ラッチアームに結合する回転可能な作動部材と、を有し、
前記回転可能な作動部材は鼓形状のキースロットを有し、
前記鼓形状のキースロットは矩形断面のキーを受け入れるように適合し、その結果、前記回転可能な作動部材は前記キーが前記キースロットに受け入れられる際に前記キーを回転させることによって回転可能であり、
前記鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向背斜形状を有することを特徴とする容器。
請求項１３に記載の容器であって、
前記キースロットは耐磨耗性材料で形成されることを特徴とする容器。
請求項１３に記載の容器であって、
前記キースロットは電気的に伝導性のある材料で形成されることを特徴とする容器。
少なくとも上部と、底部と、一対の対向側面と、背部と、開口前部と、を備えるエンクロージャ部及び該開口前部を閉じるドアを有するウェハー輸送容器であって、
前記ドアは、ドア筐体と、少なくとも一つのラッチ機構と、を有し、
該ラッチ機構は、少なくとも一つのラッチアームと、該ラッチアームに結合する回転可能なカム部材と、を有し、
該カム部材はキースロットを有し、
前記キースロットは矩形断面のキーを受け入れるように適合し、その結果、前記回転可能な作動部材は前記キーが前記キースロットに受け入れられる際に前記キーを回転させることによって回転可能であり、
該キースロットは一対の対向端面を有し、
前記キースロットは狭められた部分を該二つの端面の中間にさらに有することを特徴とする容器。
請求項１６に記載の容器であって、
前記キースロットは鼓形状であることを特徴とする容器。
請求項１７に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは、一対の対向側面と、一対の対向端面と、を有し、
前記対向する一対の側面のそれぞれは二つの外向傾斜部の間に配置される中央部を有し、
前記中央部は前記対向端面と直交する方向を向いていることを特徴とする容器。
請求項１７に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向背斜形状を有することを特徴とする容器。
請求項１７に記載の容器であって、
前記キースロットは耐磨耗性材料で形成されることを特徴とする容器。
請求項１７に記載の容器であって、
前記キースロットは電気的に伝導性のある材料で形成されることを特徴とする容器。
少なくとも上部と、底部と、一対の対向側面と、背部と、開口前部と、を備えるエンクロージャ部及び該開口前部を閉じるドアを有するウェハー容器であって、
前記ドアは、ドア筐体と、少なくとも一つのラッチ機構と、を有し、
前記ラッチ機構は、少なくとも一つのラッチアームと、前記ラッチアームに結合する回転可能な作動部材と、を有し、
前記回転可能な作動部材は、矩形断面のキーを受け入れるように適合しているキースロットと、前記キースロットに対するキーの挿入・回転・取り外しに起因する粒子の生成を減らすための手段と、を有し、
前記回転可能な作動部材は前記キーが前記キースロットに受け入れられる際に前記キーを回転させることによって回転可能であり、前記キースロットは鼓形状であることを特徴とする容器。
請求項２２に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは、一対の対向側面と、一対の対向端面と、を有し、
前記対向する一対の側面のそれぞれは二つの外向傾斜部の間に配置される中央部を有し、
前記中央部は前記対向端面と直交する方向を向いていることを特徴とする容器。
請求項２２に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向凸形状を有することを特徴とする容器。
請求項２２に記載の容器であって、
前記鼓形状のキースロットは一対の対向側面を有し、
前記一対の対向側面のそれぞれは内向背斜形状を有することを特徴とする容器。