JP4322681B2 - ウエハ搬送装置の扉および掛止機構 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、集積回路の生産に用いるために、半導体ウエハを支持し、拘束し、格納し、正確に位置決めするように設計されたウエハ搬送装置に関する。更に特定すれば、本発明は、ウエハ・コンテナ用掛止機構に関する。

半導体ウエハを処理して電子素子に仕上げるには、通例多くの処理工程が必要であり、これらの工程においてウエハを取り扱い処理しなければならない。ウエハは非常に貴重であり、しかも極度に取り扱いに注意を要し、物理的および電気的衝撃によって損傷を受けやすい。加えて、処理ができるようにするには、粒子やその他の汚染物のない、最高度の清浄度を要する。その結果、ウエハの処理、取り扱いおよび輸送中に用いるために、特殊なコンテナ即ち搬送装置が開発されている。これらのコンテナは、ウエハを物理的および電気的危険性から保護し、ウエハを汚染物から保護するために密閉することができる。これらのコンテナの重要な特性の１つは、これらが使用の合間に清浄可能であり、可能な限り清浄度の維持を確保しなければならないことである。したがって、搬送装置の組立および分解の容易さは望ましい特徴である。

当技術分野では、密閉可能ウエハ搬送装置の扉の封包物および掛止機構に種々の構成が知られている。当技術分野において公知の掛止機構は、回転可能カム部材を用いることが多い。これらのカム部材は、通例、平面状プラスチック板で形成し、細長い陥凹によってカム面を規定している。初期の設計では、これらのカム面は、カム・フォロワの運動を一方向、通例では、単一の前後半径方向に行わせるだけであり、この運動を掛止部の延出および後退に変換していた。後に、カム部材の軸方向の掛止運動が導入され、密封の理由のためにウエハ搬送装置の扉を一層緊密に固着する手段を提供した。これら軸方向並進手段は、通例、掛止集成体にかなりの数の構成部品を追加した。かかる追加の構成部品のために、製造コストが上昇し、掛止機構の複雑性が高まり、組立および分解の難易度が高まり、摩擦面および切削面の数が増えて発生する粒子の増大を招く。

単純な半径方向移動に加えて、掛止アームに必要な軸方向運動を可能にする、改良したカム・フォロワを有する、回転可能カム作動式掛止機構が特許文献１に開示された。その内容は、この引用により全てが本願にも含まれることとする。この発明は、部分的にカム部材と係合し捕捉するｓ字状カム・フォロワのために、構成部品を削減し、摩擦および切削面を減少させた、安全な扉掛止機構を可能にした。ｓ字状カム・フォロワは、しかしながら、なおもカム内の細長いスロットによって規定されるカム面を必要とした。かかる溝付構造は、中実部材よりも生産が難しい。加えて、カム・フォロワをカム部材と組み合わせるためには、必要な操作工程が増加する。
米国特許第５，９５７，２９２号明細書

ドア掛止機構には、簡素化に向けての一層の改良、および組立の容易さが求められており、更に何らかの方法でカム・フォロワが回転カム部材の縁端に係合し捕捉することが必要である。

本発明は、回転カム部材と共に用いる、縁端捕捉カム・フォロワに対する要望を満たす。本発明では、少なくとも上面と、底面と、１対の対向する側面と、背面と、開放前面と
、開放前面を閉鎖する扉とを備えたエンクロージャ部を有するウエハ・コンテナを提供する。扉は、少なくとも１つの第１掛止機構を有する扉外枠を含む。掛止機構は、回転可能カム部材と、少なくとも１つの掛止アームとを有する。掛止アームは、カム部材の周囲と係合する分岐カム・フォロワ部を有する。本発明は、カム・フォロワのカムとの確実な係合を維持しつつ、掛止機構の簡素化を図る。

本発明の目的および利点は、カム・フォロワが、カム部材と確実に係合し捕捉され、軸方向および半径方向のカム運動に追従することである。
本発明の別の目的および利点は、カム・フォロワが、細長いスロットの代わりに、カム部材の縁端においてカム部材と係合され、カム部材の製造および構成部品の組立を簡略化することである。

本発明の別の目的および利点は、ウエハ搬送装置の扉の掛止機構の組立および清掃のための分解が一層容易になることである。
本発明の更に別の目的、利点、および新規な特徴は、部分的に以下に続く説明に明記され、部分的に以下のことを検討することによって当業者には明白となり、あるいは本発明の実施によって習得することができる。本発明の目的および利点は、添付した特許請求の範囲に特定的に指摘した手段および組み合わせによって実現および達成することができる。

添付図面は、本発明のウエハ・コンテナの実施形態、ならびにその構造および構成部品を図示する。前および後ろ、右および左、上面および底面、上位および下位、ならびに水平および垂直に対する言及はいずれも、説明の便宜上であり、本発明またはその構成部品をいずれの位置的または空間的配向に限定することを意図するのではない。添付図面および本明細書において指定するいずれの寸法も、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の実施形態の潜在的な設計および意図した使用によって変更されることもあり得る。

図１を参照すると、ウエハ搬送装置１００が、自動処理機器１０上に据え付けられている。ウエハ搬送装置１００は、ポリカーボネート・プラスチックで製作したエンクロージャ部１０２を有し、上面１０４、底面１０６、１対の対向側面１０８および１１０、ならびに背面１１２を有する。扉１１４は、エンクロージャ部１０２の開放前面１１６を密閉し、扉の陥凹１１８に嵌入することによって、封じ込みを完成する。ウエハ支持部１２０が、エンクロージャ内部において半導体ウエハを支持するために設けられている。エンクロージャの底面１０６の外面には、使用中にコンテナの自動取り扱いを容易にし、処理の間ハウジング内にウエハを配置するための基準データを与えるために、運動継手(kinematic coupling)１２４が取り付けられている。エンクロージャの上面１０４の外面上には、ロボット昇降フランジ(robotic lifting flange)１２６が取り付けられ、使用中にコンテナの自動取り扱いおよび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、本発明のウエハ搬送装置の扉１１４が図示されている。扉１１４は、大まかに言って、扉外枠１５０、および掛止機構１６０、２００で構成されている。機構蓋３００、３０２が設けられており、掛止機構１６０、２００を物理的損傷や汚染から保護し、掛止機構の構成部品を保持および案内する。

これより図１、図２、および図３を参照すると、掛止機構１６０および２００の構造および動作を理解することができる。図３には、掛止機構１６０の部分図が示されている。掛止アーム１６２および１６４は、各々、カム部１７２および１７４においてカム部材１７０の周囲２５６と係合する、カム・フォロワ部１６６および１６８をそれぞれ有する。図２に示すように、掛止アーム１６２および１６４の各々は、カム・フォロワ部１６６お
よび１６８とは逆側の端部に、掛止部１７６および１７８を有する。キー２２０をキー・スロット２２２に挿入して回転させると、カム・フォロワ部１６６および１６８がカム部１７２および１７４に沿って摺動する。カム部材１７０の形状のために、掛止アーム１６２および１６４は、半径方向に並進し、掛止開口１８０および１８２を介して掛止部１７６および１７８を延出または後退させる。加えて、カム部材１７０は、カム部材１７０の回転軸に平行な掛止アーム１６２および１６４に運動を付与し、密封の目的のために扉１１４を扉陥凹１１８に一層緊密に引き込むことができる。掛止部１７６および１７８は、ウエハ搬送装置内の陥凹（図示せず）によって受容され、扉を適所に固定することができる。

図４に、本発明の現時点における最も好適な実施形態におけるカム部材１７０のカム・フォロワ部１６６およびカム部１７２の部分断面図を示す。カム部１７２は、カム部材１７０の周囲２５６の一部であり、上面２５０および下面２５２を有する。凹部２５４が下面２５２のカム部材１７０の周囲２５６の内側に形成されている。隆起リップ２５８が、カム部材１７０の上面２５０から隆起している。掛止アーム１６２は、カム・フォロワ部１６６を有し、これは上分枝２６０および下分枝２６２に分岐している。上分枝２６０は、カム部１７２上に延び、隆起リップ２５８と係合しており、一方下分枝２６２はカム部１７２の下に延びている。下分枝２６２の上方折返部２６４が、カム部材１７０の凹部２５４と係合している。したがって、カム部１７２は、カム・フォロワ部１６６の分岐部間に保持され、カム・フォロワ部１６６が、カムの回転軸に対して軸方向に付与されるカムの運動に確実に追従ようにしている。加えて、カム部１７２は、カム・フォロワ部１６６および上方折返部２６４の分岐部間にも保持されており、カムが確実に半径方向に追従するようにしている。

図５に、カム・フォロワ部１１６およびカム部１７０の代替実施形態を断面図で示す。この実施形態では、上面２５０が隆起リップ２７０を有し、底面２５２が対向する隆起リップ２７２を有する。カム・フォロワ部１６６は、上分枝２７４および下分枝２７６に分岐している。カム部１７２は、上分枝２７４および下分枝２７６の間に保持され、カム・フォロワ部１６６が、カムの回転軸に対して軸方向に付与されるカム運動に確実に追従するようにしている。上分枝２７４および下分枝２７６は、各々、内方折返部２７８および２８０をそれぞれ有し、これらは、周囲２５６の内側にある隆起リップ２７０および２７２と係合し、カム部１７２を保持し、カム・フォロワ部１６６が、カム部材１７０によって付与される半径方向運動に確実に追従するようにしている。

本発明の別の実施形態を図６に示す。この実施形態では、上面２５０が隆起リップ２８４を有する。この場合も、カム・フォロワ部１６６は上分枝２８６および下分枝２８８に分岐されている。カム部１７２は、上分枝２８６および下分枝２８８間に保持され、カム・フォロワ部１６６が、カムの回転軸に対して軸方向に付与されるカム運動に確実に追従するようにしている。上分枝２８６は、内方折返部２９０を有し、これが周囲２５６の内側にある隆起リップ２８４と係合し、カム部１７２を保持して、カム・フォロワ部１６６が、カム部材１７０によって付与される半径方向運動に確実に追従するようにしている。

図７、図８、および図９は、図４の実施形態の組立方法を示す。最初に、図７に示すように、上分枝２６０をリップ２５８と係合する。カム・フォロワ部１６６をカム部材１７０に向かって前進させると、図８に示すように、カム部１７２が上分枝２６０および下分枝２６２間の分岐部に嵌入する。図９に示すように、カム・フォロワ部１６６を下方に回転させ、上方折返部２６４が凹部２５４と係合する。

上述の特定的な配向に加えて、本発明の範囲内において種々の別の構成も可能であることは勿論認められよう。例えば、図４に示した実施形態では、構造を逆にして、隆起リッ
プ２５８をカム部材１７０の下側に設け、凹部２５４を上側に形成することもできる。かかる実施形態では、カム・フォロワ部１６６も逆となり、分岐部２６２が上分枝となり、分岐部２６０が下分枝となる。

本発明のカム部材およびカム・フォロワは、適した材料または材料の組み合わせであれば、そのいずれでも製作することができる。プラスチック材料が双方にとって現在最も好ましい材料である。好ましくは、カム部材１７０およびカム部１７２を、ＰＰＳのような硬質耐磨耗材料で成形し、一方掛止アームおよびカム・フォロワは、アセタール・プラスチックで成形することが好ましい。カーボン・ファイバまたはその他の導電性フィルをいずれかに添加すれば、導電性を持たせることができ、ＰＴＦＥを添加すれば摩擦を軽減することができる。

前述の説明には多くの特定性が含まれているが、これらは、本発明の範囲を限定するものとして解釈するのではなく、単に本発明の現時点における好適な実施形態の一部の例示を与えるものとして解釈することとする。したがって、本発明の範囲は、提示した例ではなく、添付した特許請求の範囲およびその法的な均等物によって決められることとする。

本発明のウエハ搬送装置および扉の斜視図。 ウエハ搬送装置の扉の斜視図。 扉掛止機構の斜視図。 本発明のカムおよびカム・フォロワの現時点における最も好適な実施形態の断面図。 本発明のカムおよびカム・フォロワの代替実施形態の断面図。 本発明のカムおよびカム・フォロワの別の代替実施形態の断面図。 組立工程を示す、本発明のカムおよびカム・フォロワの現時点における最も好適な実施形態の断面図。 別の組立工程を示す、本発明のカムおよびカム・フォロワの現時点における最も好適な実施形態の断面図。 別の組立工程を示す、本発明のカムおよびカム・フォロワの現時点における最も好適な実施形態の断面図。

Claims (21)

1. 半導体ウエハを保持するためのウエハ・コンテナであって、
   少なくとも上面と、下面と、一対の対向側面と、背面と、開放前面とを有するエンクロージャ部と、
   前記エンクロージャ部内に配置されたウエハ支持部と、
   前記開放前面を閉鎖する扉とを備え、同扉は、
   扉外枠と、
   前記扉外枠上にある少なくとも１つの第１掛止機構であって、
   第１回転軸と、第１の上面及び同第１の上面と対向する第１の下面及び第１の周面からなる第１の部分とを有するとともに、前記第１の上面が前記第１の周面において第１隆起リップ部を有する、回転可能な第１カム部材と、
   第１の１対の分枝を有し、前記第１カム部材の少なくとも第１の部分を囲むように接触係合する第１分岐カム・フォロワ部を有する少なくとも１つの第１掛止アームであって、前記第１の１対の分枝の内第１分枝が前記第１隆起リップ部と係合するように構成され、前記第１の１対の分枝の内第２分枝が前記第１の下面と係合するように構成されている、第１掛止アームと、
   を含む第１掛止機構と、
   を備えていることと、
   該第１カム部材は第１掛止アームを該第１回転軸と直交する径方向に、且つ該第１回転軸に平行な軸方向に移動させるべく調整されることとを特徴とするウエハ・コンテナ。
2. 請求項１記載のウエハ・コンテナにおいて、前記第１カム部材が、更に、
   該第１カム部材の第１の部分に対向して設けられる第２の部分を備えることと、同第２の部分は、第２の上面及び同第２の上面と対向する第２の下面及び第２の周面からなることと、前記第２の上面が前記第２の周面において第２隆起リップ部を有することと、
   前記第１掛止機構が、更に、第２の１対の分枝を有し、前記第１カム部材の第２の部分の少なくとも一部を囲むように接触係合する第２分岐カム・フォロワ部を有する第２掛止アームであって、前記第２の１対の分枝の内第１分枝が前記第１カム部材の第２の部分の第２隆起リップ部と係合するように構成され、前記第２の１対の分枝の内第２分枝が前記第１カム部材の第２の部分の第２の下面と係合するように構成されている、第２掛止アームを備えていることと、
   該第１カム部材は第２掛止アームを該第１回転軸と直交する径方向に、且つ該第１回転軸に平行な軸方向に移動させるべく調整されることを特徴とするウエハ・コンテナ。
3. 請求項１記載のウエハ・コンテナにおいて、前記扉が、更に、前記扉外枠上にて第１掛止機構と隣接する第２掛止機構を備えることと、同第２掛止機構は、
   第２回転軸と、第２の上面及び同第２の上面と対向する第２の下面及び第２の周面からなる第２の部分とを有し、前記第２の上面が前記第２の周面において第２隆起リップ部を有する回転可能な第２のカム部材と、
   第２の１対の分枝を有し、前記第２のカム部材の少なくとも第２の部分を囲むように接触係合する第２分岐カム・フォロワ部を有する少なくとも１つの第２掛止アームであって、前記第２の１対の分枝の内第１分枝が前記第２隆起リップ部と係合するように構成され、前記第２の１対の分枝の内第２分枝が前記第２の下面と係合するように構成されている、第２掛止アームとを備えることと、
   該第２のカム部材は第２掛止アームを該第２回転軸と直交する径方向に、且つ該第２回転軸に平行な軸方向に移動させるべく調整されることを特徴とするウエハ・コンテナ。
4. 半導体ウエハを保持するためのウエハ・コンテナであって、
   少なくとも上面と、下面と、一対の対向側面と、背面と、開放前面とを有するエンクロージャ部と、
   前記エンクロージャ部内に配置されたウエハ支持部と、
   前記開放前面を閉鎖する扉とを備え、同扉は、
   扉外枠と、
   前記扉外枠上にある少なくとも１つの第１掛止機構であって、
   第１面と、同第１面と対向する第２面と、周面とを有する回転可能カム部材であって、前記第１面が前記周面において第１隆起リップ部を有し、前記第２面が前記周面において第２隆起リップ部を有する、回転可能カム部材と、
   １対の分枝を有し、前記カム部材の少なくとも一部を囲むように摺動係合する分岐カム・フォロワ部を有する少なくとも１つの第１掛止アームであって、前記１対の分枝の内第１分枝が前記第１隆起リップ部と係合するように構成され、前記１対の分枝の内第２分枝が前記第２隆起リップ部と係合するように構成されている、第１掛止アームと、
   を含む第１掛止機構と、
   を備えている、ウエハ・コンテナ。
5. 請求項４記載のウエハ・コンテナにおいて、前記第１掛止機構が、更に、前記第１掛止アームと実質的に同一の第２掛止アームを備えているウエハ・コンテナ。
6. 請求項４記載のウエハ・コンテナにおいて、前記扉が、更に、前記外枠上にて第１掛止機構と隣接する第２掛止機構を備えているウエハ・コンテナ。
7. 半導体ウエハを保持するためのウエハ・コンテナであって、
   少なくとも上面と、下面と、一対の対向側面と、背面と、開放前面とを有するエンクロージャ部と、
   エンクロージャ部内に配置されたウエハ支持手段と、
   前記開放前面を閉鎖する扉とを備え、同扉は、
   扉外枠と、
   前記扉外枠上にある少なくとも１つの第１掛止機構であって、
   第１面と、同第１面と対向する第２面と、周面とを有し、前記第１面が前記周面において隆起リップ部を有する、回転可能なカム部材と、
   １対の分枝を有し、前記カム部材の少なくとも一部を囲むように接触する関係にある分岐カム・フォロワ部を有する少なくとも１つの第１掛止アームであって、前記１対の分枝の内第１分枝が前記隆起リップ部と係合するように構成され、前記１対の分枝の内第２分枝が前記第２面と摺動して係合するように構成されている、第１掛止アームと、
   を含む第１掛止機構と、
   を備えていることと、
   該カム部材は第１掛止アームを該回転軸と直交する径方向に、且つ該回転軸に平行な軸方向に移動させるべく調整されることを特徴とするウエハ・コンテナ。
8. 請求項７記載のウエハ・コンテナにおいて、前記第１掛止機構が、更に、前記第１掛止アームと実質的に同一の第２掛止アームを備えているウエハ・コンテナ。
9. 請求項７記載のウエハ・コンテナにおいて、前記扉が、更に、前記外枠上にて第１掛止機構と隣接する第２掛止機構を備えているウエハ・コンテナ。
10. 半導体ウエハを保持するためのウエハ・コンテナであって、
    少なくとも上面と、下面と、一対の対向側面と、背面と、開放前面とを有するエンクロージャ部と、
    前記エンクロージャ部内に配置されたウエハ支持部と、
    前記開放前面を閉鎖する扉とを備え、同扉は、
    扉外枠と、
    前記扉外枠上にある少なくとも１つの第１掛止機構であって、
    周面を有する回転可能カム部材と、
    前記カム部材の少なくとも一部を囲むように係合する関係にある少なくとも１つの第１掛止アームであって、前記周面と係合する手段を有する、第１掛止アームと、
    を有する第１掛止機構とを備え 、
    該カム部材は第１掛止アームを該回転軸と直交する径方向に、且つ該回転軸に平行な軸方向に移動させるべく調整されることとを特徴とするウエハ・コンテナ。
11. 請求項１０記載のコンテナにおいて、前記周面と係合する前記手段は、前記第１掛止アーム上に分岐カム・フォロワを含むコンテナ。
12. 請求項１１記載のコンテナにおいて、前記回転可能カム部材は周面を有し、該周面には、隆起リップ部と、当該周面の内側にある面とがあり、前記分岐カム・フォロワ部は、前記隆起リップ部と係合するように構成された第１分枝と、前記面と係合するように構成された第２分枝とを有するコンテナ。
13. 請求項１１記載のコンテナにおいて、前記回転可能カム部材は、１対の対向する隆起リップ部を備えた周面を有し、前記分岐カム・フォロワ部は１対の分枝を有し、前記分岐カム・フォロワ部の各分岐が、前記１対の対向する隆起リップ部の別個の１つと係合するように構成されているコンテナ。
14. 請求項１０記載のコンテナにおいて、前記第１掛止機構が、更に、前記第１掛止アームと実質的に同一の第２掛止アームを備えているウエハ・コンテナ。
15. 請求項１０記載のウエハ・コンテナにおいて、前記扉が、更に、前記扉外枠上にて第１掛止機構と隣接する第２掛止機構を備えているウエハ・コンテナ。
16. 半導体ウエハを保持するためのウエハ・コンテナであって、
    少なくとも上面と、下面と、一対の対向側面と、背面と、開放前面とを有するエンクロージャ部と、
    前記エンクロージャ部内に配置されたウエハ支持部と、
    前記開放前面を閉鎖する扉とを備え、同扉は、
    扉外枠と、
    前記扉外枠上にある少なくとも１つの第１掛止機構であって、
    周面を有する回転可能カム部材と、
    少なくとも１つの第１掛止アームであって、前記カム部材の周面の少なくとも一部を囲むように連続的に係合する構成とした分岐カム・フォロワ部を有する、第１掛止アームとを備えていることと、
    該回転可能カム部材は第１掛止アームを該回転軸と直交する径方向に、且つ該回転軸に平行な軸方向に移動させるべく調整されることとを特徴とするウエハ・コンテナ。
17. 請求項１６記載のコンテナにおいて、前記回転可能カム部材は、前記周面にある隆起リップ部と、前記周面の内側にある面とを有し、前記分岐カム・フォロワ部が、前記隆起リップ部と係合するように構成された第１分枝と、前記面と係合するように構成された第２分枝とを有するコンテナ。
18. 請求項１６記載のコンテナにおいて、前記回転可能カム部材は、前記周面に１対の対向する隆起リップ部を有し、前記分岐カム・フォロワ部は１対の分枝を有し、前記分岐カム・フォロワ部の各分岐が、前記１対の対向する隆起リップ部の別個の１つと係合するように構成されているコンテナ。
19. 請求項１６記載のコンテナにおいて、前記回転可能カム部材は、前記周面において隆起リップ部を有し、前記分岐カム・フォロワ部は１対の分枝を有し、前記分岐カム・フォロワ部の少なくとも１つの分枝が、前記隆起リップ部と係合するように構成されているコンテナ。
20. 請求項１６記載のコンテナにおいて、前記第１掛止機構が、更に、前記第１掛止アームと実質的に同一の第２掛止アームを備えているウエハ・コンテナ。
21. 請求項１６記載のコンテナにおいて、前記扉が、更に、前記扉外枠上にて第１掛止機構と隣接する第２掛止機構を備えているウエハ・コンテナ。

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