KR100418107B1 - Container with vacuum-actuated mechanical latch and graffiti - Google Patents
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Abstract
기밀 밀봉 가능한 컨테이너 (10) 에 부착할 수 있는 진공 작동 기계 래치 (34) 가 기술된다. 래치 (34) 는 컨테이너 (10) 의 도어 (12) 에 부착되거나, 형성되거나, 또는 아니면 결합된다. 래치 (34) 는 처리 장치 (14) 에 의해 용이하게 맞물리고 분리된다. 또, 래치 (34) 는 마모된 미진의 양을 최소화 하도록 설계되고, 더욱이 발생된 어떤 미진을 격리시킨다. 또한, 도어 (12) 가 컨테이너 (10) 에 래치될 때에, 래치 (34) 는 충돌하거나 진동하는 것에 의해 용이하게 제압당하지 않는다. 래치 (34) 의 유도면 (88) 은 래치 (34) 가 제 1 잠금위치 쪽으로 강제될 때에 마찰을 최소화시키도록 각이 진다.A vacuum actuated mechanical latch 34 that can be attached to an airtight sealable container 10 is described. The latch 34 is attached, formed or otherwise coupled to the door 12 of the container 10. The latch 34 is easily engaged and separated by the processing device 14. In addition, the latch 34 is designed to minimize the amount of worn dust, and further isolates any dust generated. In addition, when the door 12 is latched to the container 10, the latch 34 is not easily overpowered by colliding or vibrating. Guide surface 88 of latch 34 is angled to minimize friction when latch 34 is forced toward the first locking position.
Description
반도체 제조에 사용되는 재료의 오염에 대한 민감성은 반도체 제조자에게는 대단히 중요하다. 표준 기계 인터페이스 시스템 (standardized mechanical interface system) (SMIF)은 예민한 재료의 처리, 수송 및 저장시에 공중 분산된 분진이나 증기로부터 오염되는 것을 감소시키도록 설계되어 왔다. SMIF 시스템은 예민한 재료로 제조된 반도체 기판을 수송하는데 사용되는 기밀 밀봉 가능한 컨테이너를 포함한다. SMIF 카셋트는 SMIF 컨테이너내에 반도체 기판을 수용하도록 통상적으로 사용된다. 반도체 기판은 웨이퍼, LCD, 평판 표시장치를 포함할 수 있으며, 또는 메모리 디스크를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 반도체 웨이퍼를 대상으로 하며, 이는 반도체 웨이퍼로 본원을 제한하는 것이 아니다.Sensitivity to contamination of materials used in semiconductor manufacturing is of great importance to semiconductor manufacturers. Standardized mechanical interface systems (SMIF) have been designed to reduce contamination from airborne dust or vapors during the processing, transportation and storage of sensitive materials. The SMIF system includes an airtight sealable container used to transport semiconductor substrates made of sensitive materials. SMIF cassettes are commonly used to receive semiconductor substrates in SMIF containers. The semiconductor substrate may include a wafer, LCD, flat panel display, or may include a memory disk. For the sake of explanation, a semiconductor wafer is intended, which is not intended to limit the present application to a semiconductor wafer.
반도체 웨이퍼의 처리, 수송 및 저장시에, 반도체 웨이퍼는 해로운 분진으로부터 격리되는 것이 중요하다. 반도체 웨이퍼에 손상을 주는 분진의 크기는 반도체의 기하학적 크기에 따라 결정된다. 반도체의 기하학적 크기가 작아지면, 제거되어야 할 분진의 크기 역시 줄어든다. 주변 분위기내의 증기나 정전기의 존재 또한 웨이퍼 자체를 포함하여 반도체 제조에 손상을 준다. 그래서, 기체배출(outgassing) 특성이 적은 재료의 사용이 요구된다.In the processing, transportation and storage of semiconductor wafers, it is important that the semiconductor wafers are isolated from harmful dust. The size of the dust that damages the semiconductor wafer is determined by the geometry of the semiconductor. As the geometry of the semiconductor becomes smaller, the amount of dust to be removed also decreases. The presence of vapor or static electricity in the ambient atmosphere also damages semiconductor fabrication, including the wafer itself. Thus, the use of materials with low outgassing properties is required.
반도체 웨이퍼를 내장하는 SMIF 시스템의 미세한 마모가 유해성 분진을 발생시킬 수 있음이 밝혀졌다. 정전기는 마모된 유해성 분진을 SMIF 컨테이너나 또는 반도체 웨이퍼 자체로 유인한다. 분진이 SMIF 컨테이너의 내면에 흡입되면, 컨테이너를 이동시킬 때 분진이 공중분산될 수 있고, 반도체 웨이퍼상에 가라앉은 후에 반도체 웨이퍼를 손상시킨다. SMIF 컨테이너내에서 공기 또는 다른 가스를 순환시키고 여과하여도 SMIF 컨테이너의 내면에서 분진을 쉽게 제거할 수 없게 된다. SMIF 컨테이너가 세척된다 하더라도, 컨테이너의 내면으로 유인된 분진을 그 컨테이너로부터 완전히 제거하기가 곤란하다.It has been found that minute wear of SMIF systems containing semiconductor wafers can generate hazardous dust. Static electricity attracts worn hazardous dust into SMIF containers or the semiconductor wafer itself. If the dust is sucked into the inner surface of the SMIF container, the dust may be air dispersed when moving the container and damages the semiconductor wafer after sinking on the semiconductor wafer. Circulation and filtration of air or other gases in the SMIF container does not easily remove dust from the inside of the SMIF container. Even if the SMIF container is cleaned, it is difficult to completely remove dust attracted to the inner surface of the container from the container.
반도체 웨이퍼의 수송, 처리 및 저장시에 적절한 청정 환경의 유지가 중요하다. 자동 처리 장비는 반도체 웨이퍼가 유해성 분진과 접촉 및 노출되는 것을 최소화 하도록 개량되어 왔다. 또한, 컨테이너 또는 격리 구조는 웨이퍼를 보호하고 처리 장비에 의해 로버트식으로 조작될 수 있도록 개량되어 왔다. 전형적으로, 격리구조 또는 SMIF 컨테이너는 도어나 뚜껑에 의해 외부환경과 기밀 밀봉되고, 처리공구의 포트 도어에 의해 청정한 최소한의 환경에서 사용될 때에만 열린다. 이와 같은 방법에 있어서, 오염 위험이 실질적으로 줄어든다. 따라서, 청정한 환경에서 처리 장비에 의해 분리되지 않는 경우에는, SMIF 컨테이너의 도어가 기밀 밀봉되는 것이 중요하다.Maintaining a suitable clean environment during the transport, processing and storage of semiconductor wafers is important. Automatic processing equipment has been modified to minimize the contact and exposure of semiconductor wafers with hazardous dust. In addition, the container or isolation structure has been modified to protect the wafer and to be Robert-operated by processing equipment. Typically, the isolation or SMIF container is hermetically sealed to the outside environment by a door or lid and only opened when used in a minimal, clean environment by the port door of the processing tool. In this way, the risk of contamination is substantially reduced. Therefore, it is important that the door of the SMIF container is hermetically sealed if it is not separated by the processing equipment in a clean environment.
기밀 밀봉이 형성되면, 도어는 컨테이너에 고정되어 유지되어야 한다. 여러 가지 래칭 배열이, 기계 운동량과 분진 발생을 최소화 시키면서, 도어를 컨테이너에 고정하는 다양한 래칭 조립체가 개발되어 있다. 갈라퍼 (Gallagher) 등에게 허여된 미국특허 제 5,291,923 호 (' 923 특허) 에 이런 장치가 개시되어 있다. 이 특허는 가요성의 붕괴식(collapsible)막이나 또는 브래이더(bladder) 타입 밀봉을 개시하고 있다. 진공은, 매니폴드를 통하여, SMIF 컨테이너를 밀봉하는데 사용되는 밀착 부재의 내측에 가해진다. 진공이 가해지면, 밀봉부을 붕괴시키고 그에 따라 도어를 분리시킬 수 있게 된다. 진공이 해제되면, 밀봉부는 서서히 그 최초 형태로 팽창한다. 밀봉부가 최초 형태로 팽창하여 도어를 컨테이너에 밀봉시키는데 걸리는 시간을 줄이기 위해, 정(positive)을 가할 수도 있다.Once the airtight seal is formed, the door must remain fixed in the container. Various latching arrangements have been developed for various latching assemblies that secure doors to containers while minimizing mechanical momentum and dust generation. Such a device is disclosed in US Pat. No. 5,291,923 ('923 patent) to Gallagher et al. This patent discloses flexible collapsible membranes or bladder type seals. Vacuum is applied through the manifold to the inside of the contact member used to seal the SMIF container. When a vacuum is applied, it is possible to break the seal and thus detach the door. When the vacuum is released, the seal slowly expands to its original form. In order to reduce the time it takes for the seal to expand to its original form and seal the door to the container, a positive may be applied.
갈라퍼 등에 의해 개시된 조립체는 다양한 환경에서 효과적 임이 밝혀졌다. 그러나, 심한 충돌이나 진동이 발생하면 도어가 컨테이너로부터 분리되어 컨테이너내에 저장된 반도체 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 전형적인 제조 설비 시설에서는 이와 같은 충돌이나 진동은 대단히 자주 발생한다. 또, 그 진공 조립체는 가공설비가 도어를 컨테이너에 대하여 분리시키거나 결합시키는데 필요한 시간을 증가시킨다. 그래서, 신속하게 결합되거나 또는 분리될 수 있으면서, 충돌이나 진동으로 쉽게 분리되지 않는 래칭부재가 필요하다.The assembly disclosed by Galper et al. Has been found to be effective in a variety of environments. However, severe collisions or vibrations may cause the door to be detached from the container and contaminate the semiconductor wafers stored in the container. In a typical manufacturing facility, such collisions and vibrations occur very often. In addition, the vacuum assembly increases the time required for the processing equipment to separate or engage the door to the container. Thus, there is a need for a latching member that can be quickly joined or separated and that is not easily separated by collision or vibration.
파리크 (Parikh) 등에게 허여된 미국특허 제 4,724,874 호에 개시된 바와 같은, 여러 가지 래치들이 일부 성공적으로 사용된다. 그러나, 래치가 결합할 때와 분리될 때에 분진이 발생되지 않는 래치들을 설계하는 노력은 성공적이지 못하였다. 상술한 바와 같이, 발생한 분진은 그 양이 적더러도 반도체 웨이퍼를 손상시킬 수 있다.Various latches have been used some successfully, as disclosed in US Pat. No. 4,724,874 to Parih et al. However, efforts to design latches that do not generate dust when the latches engage and disengage have been unsuccessful. As described above, the generated dust can damage the semiconductor wafer even if the amount is small.
따라서, 무엇보다도, (1) 처리설비에 의해 효과적으로 결합하고 분리될 수 있어야하며, (2) 컨테이너의 충격이나 진동에도 잘견뎌야 하며, (3) 래치 작동시에 오염성 분진의 발생을 최소화 시키며, (4) 래치로부터 마모된 분진을 격리해서 제거하여 그 분진이 컨테이너의 내용물을 오염시키지 못하도록 하는 래치가 필요하다. 본 발명의 목적은 이와 같은 래치를 제공하는 데 있다.Therefore, above all, (1) it must be able to be effectively combined and separated by the processing equipment, (2) must withstand the shock or vibration of the container, (3) minimize the generation of contaminant dust during latch operation, ( 4) A latch is needed to isolate and remove worn dust from the latch so that the dust does not contaminate the contents of the container. An object of the present invention is to provide such a latch.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명은 도어를 컨테이너의 개구 (opening) 에 고정시키는데 사용될 수 있는 진공 작동형 기계식 래치를 제공한다. 래치는 작동시에 분진의 발생이 최소화 되도록 설계된다. 래치는 또한 래치에 의해 발생된 분진을 분리시켜 제거하도록 설계되어, 분진이 컨테이너의 내부나 주변 환경을 오염시키지 못하도록 한다. 진공 작동형 기계식 래치는 모든 종류의 기밀 밀봉된 컨테이너상에서 사용될 수 있지만, 그러나, 설명을 위하여 SMIF 컨테이너를 기준으로 설명한다. 당업자는 그 진공 작동형 기계식 래치가 다른 형태나 또는 다른 크기의 컨테이너상에서 사용되도록 변형할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.The present invention provides a vacuum actuated mechanical latch that can be used to secure a door to the opening of a container. The latch is designed to minimize dust generation during operation. The latch is also designed to isolate and remove dust generated by the latch, so that the dust does not contaminate the interior or surrounding environment of the container. Vacuum operated mechanical latches can be used on all types of hermetically sealed containers, but are described with reference to SMIF containers for explanation. Those skilled in the art will appreciate that the vacuum actuated mechanical latch can be modified for use on containers of other shapes or sizes.
바람직한 실시예에 있어서, 진공 작동형 기계식 래치는 하우징과, 플런저와, 압축 스프링을 포함한다. 하우징은 그 안에 제공된 모티스(mortise)를 갖기 때문에, 플런저가 모티스내의 제 1 잠금위치와 제 2 후퇴 위치(개방위치) 사이에서 미끄러질 수 있다. 모티스는 하우징의 외면에서 연장하여, 하우징내에 개구를 형성한다. 모티스는 하우징내에서 끝나고, 모티스의 폐쇄단을 형성한다. 플런저가 제 1 잠금위치에 있는 경우, 플런저의 일부는 하우징의 개구를 통하여 하우징에서 바깥쪽으로 연장한다. 압축 스프링은 모티스를 통하여 제 1 잠금위치 쪽으로 플런저를 편향시키는 기능을 한다. 덕트는 모티스쪽으로 연장하고, 이를 통해 스프링력을 극복할 수 있는 진공이 가해짐으로써, 제 1 잠금위치에서 제 2 후퇴위치(개방위치)까지 플런저를 작동시킨다.In a preferred embodiment, the vacuum actuated mechanical latch includes a housing, a plunger and a compression spring. Since the housing has a mortise provided therein, the plunger can slide between the first locking position and the second retracted position (opening position) in the mortis. The mortis extends from the outer surface of the housing, forming an opening in the housing. The mortis ends in the housing and forms the closed end of the mortis. When the plunger is in the first locking position, a portion of the plunger extends out of the housing through the opening of the housing. The compression spring serves to bias the plunger through the mortis toward the first locking position. The duct extends towards the mortise, whereby a vacuum is applied to overcome the spring force, thereby actuating the plunger from the first locking position to the second retracted position (open position).
래치는 컨테이너에 기밀 밀봉된 도어의 외부밑면에 부착된다. 컨테이너는 4 개의 밀폐된 면과, 밀폐된 상부와, 개방된 바닥을 갖는다. 개방된 바닥은 립(lip)이 둘러싼다. 컨테이너의 립 내면상에는 오목부가 형성된다. 플런저가 제 1 잠금위치에 있을 때에, 각각의 오목부는 상응하는 래치의 플런저와 결합됨으로써, 도어를 컨테이너에 고정시킨다. 물론, 래치를 컨테이너내에 일체로 형성할 수 있고, 도어내에 형성된 오목부에 래칭되게 할 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 래치들은 컨테이너의 각 내면과 결합하게 된다. 당업자는, 컨테이너 또는 포드 (pod) 가 예컨대 원통형인 경우, 컨테이너에 대하여 도어를 밀봉 고정하는데는 동일 간격으로 이격된 세 개의 래치면 충분하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The latch is attached to the underside of the door hermetically sealed to the container. The container has four sealed sides, a sealed top and an open bottom. The open floor is surrounded by a lip. A recess is formed on the lip inner surface of the container. When the plunger is in the first locking position, each recess engages with the plunger of the corresponding latch, thereby securing the door to the container. Of course, the latch can be integrally formed in the container and can be latched in the recess formed in the door. In a preferred embodiment, the respective latches engage with each inner surface of the container. One skilled in the art will appreciate that if the container or pod is, for example, cylindrical, three latches spaced at equal intervals are sufficient to seal secure the door to the container.
도어가 컨테이너에 고정되는 경우, 진공이 래치에 가해져서 래치를 오목부에서 후퇴시킨다. 래치가 진공에 의해 후퇴되는 경우에, 래치내의 분진이 진공에 의해 래치로부터 추출됨으로써, 분진이 컨테이너의 내부나 또는 외부 환경을 오염시키지 못하게 한다. 스프링이 플런저를 잠금위치 쪽으로 편향시키도록 진공이 감소되는 경우, 플런저가 모티스를 통하여 미끄러질 때에 발생하는 분진을 제거하는 역압이 발생되도록 약간의 진공을 가할 수도 있다.When the door is secured to the container, vacuum is applied to the latch to retract the latch from the recess. When the latch is retracted by vacuum, the dust in the latch is extracted from the latch by the vacuum, so that the dust does not contaminate the inside or outside environment of the container. If the vacuum is reduced such that the spring biases the plunger toward the locked position, a slight vacuum may be applied to generate a back pressure that removes dust that occurs when the plunger slides through the mortis.
모티스의 폐쇄단 근처의 모티스 쪽으로 연장하는 덕트를 통하여 진공이 가해진다. 압축 스프링력을 충분히 극복할 수 있는 진공이 덕트를 통하여 가해짐으로써, 플런저와 헤드를 모티스 쪽으로 끌어 당긴다. 플런저 헤드가 하우징에서 돌출하면, 플런저는 제 1 잠금위치에 있게 되고, 플런저 헤드가 모티스 쪽으로 후퇴하면, 플런저는 제 2 후퇴위치(개방위치)에 있게 된다. 압축 스프링에 의해 가해지는 힘은 컨테이너가 충돌 또는 진동되는 경우에도, 플런저를 잠금위치에서 충분히 유지시킬 수 있어야 한다.Vacuum is applied through a duct extending towards the mortis near the closed end of the mortis. A vacuum is applied through the duct to sufficiently overcome the compression spring force, pulling the plunger and head towards the mortis. When the plunger head protrudes from the housing, the plunger is in the first locking position and when the plunger head retracts toward the mortis, the plunger is in the second retracted position (open position). The force exerted by the compression spring should be able to sufficiently hold the plunger in the locked position, even if the container collides or vibrates.
바람직한 실시예에 있어서, 플런저와 모티스는 명백히 조화된 형상을 가진다. 플런저는, 일단에 형성된 헤드 및 타단에 형성된 안착부를 구비한 통 (barrel) 으로 구성된다. 압축 스프링은 플런저의 안착부와, 모티스의 폐쇄단 사이에 위치한다. 통은, 타단으로부터 헤드쪽으로 연장되고 제 1 대경부에서 제 1 소경부까지 경사진 쇼울더(shoulder)를 포함한다. 이 경사부는 플런저가 하우징으로부터 완전하게 미끄러지지 않도록 보장하는 정지부로서 기능한다.In a preferred embodiment, the plunger and mortis have a clearly matched shape. The plunger is composed of a barrel having a head formed at one end and a seating portion formed at the other end. The compression spring is located between the seat of the plunger and the closed end of the mortis. The barrel includes a shoulder extending from the other end toward the head and inclined from the first large diameter portion to the first small diameter portion. This ramp serves as a stop to ensure that the plunger does not slip completely from the housing.
플런저는 통 부분의 종축선을 따라 플런저 쪽으로 연장하는 오목부를 가질 수 있다. 압축 스프링의 일부는 상기 오목부내에 위치될 수 있다. 부가적으로, 환형 채널을 안착부의 평면내에 형성할 수도 있다. 가스켓이나 0 - 링은 안착부에 형성된 채널내에 위치할 수 있다. 플런저가 진공에 의해 제 2 개방위치로 당겨지면,0 - 링은 모티스의 폐쇄단과 밀봉 가능하게 맞닿는다.The plunger may have a recess extending toward the plunger along the longitudinal axis of the barrel portion. A portion of the compression spring may be located in the recess. In addition, an annular channel may be formed in the plane of the seat. Gaskets or zero rings may be located in the channel formed in the seat. When the plunger is pulled into the second open position by vacuum, the 0-ring sealably contacts the closed end of the mortis.
플런저가 모티스의 폐쇄단에 대하여 밀봉되면, 진공 압력이 변한다. 이러한 압력변화는, 처리설비에 대하여, 래치가 제 2 개방 위치까지 후퇴되었다는 것을 나타내는 지표로서 사용될 수 있다. 플런저가 모티스의 폐쇄단에 대하여 밀봉하기 전에, 래치에 의해 발생된 미립자는 진공에 의해 흡입되고, 나아가 어떤 유해성 분진으로부터 반도체 웨이퍼를 격리시킨다.When the plunger is sealed against the closed end of the mortis, the vacuum pressure changes. This change in pressure can be used as an indicator that the latch has been retracted to the second open position relative to the processing facility. Before the plunger seals against the closed end of the mortis, the particulates generated by the latches are sucked by the vacuum and further isolate the semiconductor wafer from any harmful dust.
바람직한 다른 실시예에 있어서, 래치는 도어 자체내에 형성된다. 도어는 4 개의 래치 모두에 대하여 하우징으로 기능한다. 도어의 측면 각각에는 모티스가 제공됨으로써, 플런저는 제 1 잠금위치와 제 2 후퇴위치 (개방위치) 사이의 모티스내에서 미끄러질 수 있다. 덕트가 도어의 밑면에서부터 각각의 모티스내로 연장한다. 이러한 구성에서, 처리 장치의 포트 도어는 도어의 외측 주변을 밀봉할 수 있으므로, 복수의 래치의 덕트 모두를 중앙 진공 라인에 연결시키는 매니플드를 형성한다.In another preferred embodiment, the latch is formed in the door itself. The door functions as a housing for all four latches. Each side of the door is provided with a mortise so that the plunger can slide in the mortise between the first locking position and the second retracted position (open position). Ducts extend into each mortis from the bottom of the door. In this configuration, the port door of the processing apparatus can seal around the outer periphery of the door, thereby forming a manifold that connects all of the ducts of the plurality of latches to the central vacuum line.
바람직한 또 다른 실시예에 있어서, 래치는 플런저의 헤드에 부착된 가요성 일래스토머릭(elastomeric) 밀봉부를 포함한다. 그 밀봉부는 모티스의 캐비티내에 진공챔버를 만들고 더욱이 플런저와 스프링을 외부환경과 격리시킨다.In another preferred embodiment, the latch includes a flexible elastomeric seal attached to the head of the plunger. The seal creates a vacuum chamber in the mortis cavity and further isolates the plunger and spring from the outside environment.
이와 같은 진공 작동형 기계식 래치에 의해 세 가지 이상의 이점이 제공되며, 이러한 이점은 본원을 제한하는 것이 아니다. 첫째, 도어와 컨테이너는 확고하게 함께 고정된다. 둘째, 래치가 작동되면, 공기의 쿠션이 플런저를 모티스내에 띄우도록 모티스와 플런저 사이에 존재함으로써, 플런저가 모티스내에서 미끄러질 때에 모티스와 플런저 간에 서로 긁히는 것을 감소시킨다. 셋째, 진공은 발생될 수 있는 어떤 분진도 래치로부터 인출하는 기능한다. 따라서, 상기 설계는 몇 가지 독특한 이점을 제공한다.Such a vacuum actuated mechanical latch provides three or more advantages, which do not limit the present application. First, the door and the container are firmly fixed together. Second, when the latch is actuated, a cushion of air is present between the motis and the plunger to float the plunger into the mortis, thereby reducing the scraping between the motis and plunger when the plunger slides in the mortis. Third, the vacuum functions to draw any dust that may be generated from the latch. Thus, the design offers several unique advantages.
따라서 본 발명의 주목적은 도어를 컨테이너에 고정시키는 진공 작동형 기계식 래치를 제공하는 데에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a vacuum actuated mechanical latch that secures a door to a container.
본 발명의 또 다른 목적은 충돌력이나 또는 진동력에 의해 손상되지 않는 SMIF 컨테이너용의 래치를 제공하는 데에 있다.It is still another object of the present invention to provide a latch for an SMIF container which is not damaged by a collision force or a vibration force.
본 발명의 또 다른 목적은 래치에 의해 발생된 분진의 양을 최소화하고 격리시키는 기계식 래치를 제공하는 데에 있다.It is another object of the present invention to provide a mechanical latch that minimizes and isolates the amount of dust generated by the latch.
본 발명의 또 다른 목적은 자동처리설비에 의해 용이하게 결합하면서도 효과적으로 이탈될 수 있는 래치를 제공하는 데에 있다.Still another object of the present invention is to provide a latch which can be easily released while being easily coupled by an automatic treatment facility.
본 발명의 또 다른 목적은 래치가 개방위치에 있다는 것을 처리설비에 지시할 수 있는 수단을 포함하는 래칭 시스템을 제공하는 데에 있다.It is a further object of the present invention to provide a latching system comprising means for instructing the processing facility that the latch is in the open position.
본 발명의 또 다른 목적은 래치내에 포함된 이동 기구의 대부분을 외부환경으로부터 분리하여 밀봉시키는 래칭 시스템을 제공하는 데에 있다.It is still another object of the present invention to provide a latching system that seals most of the moving mechanism included in the latches from the external environment.
본 발명의 또 다른 목적은 래치를 작동시키는 데에 필요한 외부진공의 정도를 감소시킬 수 있는 래칭 시스템을 제공하는 데에 있다.It is yet another object of the present invention to provide a latching system that can reduce the degree of external vacuum required to operate the latch.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적과, 상기 및 기타 특징과 이점들은 첨부도면과 청구항과 관련하여 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명을 살펴보면 당업자에게는 자명하게 될 것이다.These and other objects, and these and other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon examination of the following detailed description of the preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings and claims.
본 발명은 일반적으로 도어 또는 뚜껑을 컨테이너에 고정시키는데 사용되는 기계식 래치(latch)에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 도어를 컨테이너에 래치시켜서 도어를 기밀 밀봉 위치로 유지시키는 진공 작동형 기계식 래치에 관한 것이다. 컨테이너를 충돌시키거나 또는 진동시켜도 래치는 컨테이너로부터 이탈되거나 또는 분리되지 않는다.The present invention generally relates to a mechanical latch used to secure a door or lid to a container. More specifically, the present invention relates to a vacuum actuated mechanical latch that latches a door in a container to hold the door in a hermetically sealed position. When the container is collided or vibrated, the latch does not leave or detach from the container.
도 1 은 처리장치의 일부를 위로 상승시킨 도어와 컨테이너를 도시하는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a door and a container in which a part of a processing device is lifted up;
도 2 는 래치를 도어에서 제거시킨 것을 도시하는 사시도이다.2 is a perspective view showing the latch removed from the door.
도 3 은 플런저를 제 1 잠금 위치로 하여 도 2 에 도시된 형태의 래치 하우징의 바닥 정지부를 도시하는 평면도이다.3 is a plan view showing the bottom stop of the latch housing of the type shown in FIG. 2 with the plunger in the first locking position.
도 4 는 도 2 에 도시된 형태의 래치 하우징의 상부 정지부를 도시하는 밑면도이다.4 is a bottom view showing the upper stop of the latch housing of the type shown in FIG.
도 5 는 플런저를 제 2 후퇴위치(개방위치)로 하여 도 2 에 도시된 형태의 래치 하우징의 바닥 정지부를 도시하는 평면도이다.FIG. 5 is a plan view showing the bottom stop of the latch housing of the type shown in FIG. 2 with the plunger in the second retracted position (open position); FIG.
도 6 은 도 3 에 도시된 형태의 플런저를 도시하는 사시도이다.FIG. 6 is a perspective view illustrating the plunger of the type shown in FIG. 3. FIG.
도 7 은 압축스프링을 제거하여 도 3 에 도시된 형태의 플런저를 도시하는 평면도이다.FIG. 7 is a plan view of the plunger of the type shown in FIG. 3 with the compression spring removed. FIG.
도 8 은 처리장치의 바람직한 선택예에 따라 위로 상승시킨 도어와 바람직한 선택적인 플런저를 도시하는 평면도이다.8 is a plan view showing a raised door and a preferred optional plunger in accordance with a preferred embodiment of the processing apparatus.
도 9 는 플런저를 제 1 잠금 위치로 하여 래치 하우징의 바닥 정지부의 바람직한 선택예를 도시하는 평면도이다.9 is a plan view showing a preferred example of the bottom stop of the latch housing with the plunger in the first locking position.
도 10 은 플런저를 제 1 잠금 위치로 하여 래치 하우징의 바닥 정지부의 바람직한 또 다른 선택예를 도시하는 평면도이다.10 is a plan view showing another preferred alternative of the bottom stop of the latch housing with the plunger in the first locking position.
먼저, 도 1 을 살펴보면, 보통 컨테이너 (10) 와, 반도체 웨이퍼 처리 공구 (14) 의 포트 도어 위에 올려진 도어 (12) 가 도시되어 있다. 컨테이너 (10) 는 봉합 상부 (16) 와 측벽 (18) 을 가진다. 립 (20) 은 둘레를 따라 연장하여 컨테이너 (10) 의 개방단 (22) 을 형성한다. 밀봉면 (24) 은 립 (20) 의 내부 (26) 상에 형성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 래칭 오목부 (28) 는, 컨테이너 (10) 의 각각의 내측상에서, 밀봉면 (24) 아래의 립 (20) 의 내부 (26) 내에 형성된다.First, referring to FIG. 1, a
도어 (12) 는 평면형이고 컨테이너 (10) 의 밀봉면 (24) 에 대하여 밀봉되도록 크기를 가진다. 압축성 밀봉부 (30) (도시되지 않음) 가 립 (20) 의 밀봉면 (24) 과 결합하는 도어 (12) 의 상부면 주변부 (32) 와 정렬된다. 컨테이너 (10) 에 대하여 도어 (12) 를 기밀 밀봉하려면 약 5 파운드의 압축력이 필요하다.The
래치 (34) 가 종래의 수단에 의해 도어 (12) 에 부착되어 래치 오목부 (28) 와 상응하도록 배열된다. 도어 (12) 가 밀봉 가능하게 컨테이너 (10) 에 결합할때, 약 5 파운드 미만의 압축력으로 래치 (34) 각각이 상응하는 컨테이너 (10) 의 오목부 (28) 와 결합함으로써, 도어 (12) 의 이탈을 방지한다. 결합된 래치 (34) 는 또한 도어 (12) 가 컨테이너 (10) 와 밀봉식으로 결합된 상태로부터 이동하거나 진동되는 것을 방지한다. 컨테이너가 잘못 취급되거나 거꾸로 된다 하여도, 래치는 컨테이너 (10) 에서 도어 (12) 의 이탈을 방지한다.The
반도체 제조 공정시에 사용되는 여러 가지 장치들은 주위의 분진, 증기 또는 정전하를 줄이는 특성을 보유해야 한다. 컨테이너 (10) 는 폴리탄소염과 부피가 약 10 - 30 % 인 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE) 를 조합하여 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도어 (12) 는 바람직하게 폴리탄소염으로 제조되고, 래치 (34) 는 가스배출이 적고, 마찰계수가 낮으며, 절연계수가 높은 재료로 바람직하게 제조된다. 이런 재료 중 하나가 E,I. dupont de Nemours & Co. (Inc.) 에서 시판되는 DELRIN (상표) 이다.The various devices used in the semiconductor manufacturing process must have the property of reducing ambient dust, vapor or static charge. The
다음, 도 2 에는 래치 (34) 가 개략적으로 도시되어 있다. 대해 살펴보면, 래치 (34) 는 하우징 (36) 과, 플런저 (38) 와 압축스프링 (40) 을 포함한다. 도 3 내지 도 7 에 도시된 바와 같이, 플런저 (38) 의 형상은 하우징 (36) 이 상부 및 하부 부재 (42 및 44) 로 구성됨을 나타낸다. 당업자는, 하우징이 하나의 단일 부재로 구성될 수 있도록, 플런저의 형상을 변경할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상부 및 하부 부재 (42 및 44) 는 자체의 태핑 나사를 구비한 보어 (46) 를 통하여 체결될 수 있거나 또는 다른 공지의 수단에 의해 함께 결합될 수 있다. 지금부터 래치 (34) 의 특정요소를 보다 상세히 설명하겠다.Next, latch 34 is schematically shown in FIG. 2. In view, the
다음은 도 3 과 도 4 에 대하여 살펴보면, 상부 및 하부 하우징 부재(42 및 44) 가 보다 상세히 도시되어 있다. 상부 하우징 (42) 은 안에는 상부 모티스 (50) 가 형성되어 있고, 하부 하우징의 안에는 하부 모티스 (52) 가 형성되어 있다. 상부 및 하부 하우징 부재 (42 및 44) 가 정렬되어 결합되면, 상부 및 하부 모티스 (50 및 52) 는 서로 정렬되어 하우징 (36) 의 모티스 (48) 를 형성한다. 상부 및 하부 모티스 (51 및 52) 는 동일하다.3 and 4, the upper and
일반적으로, 모티스 (48) 는, 모티스의 밀봉단 (54) 까지 하우징 (36) 쪽으로 부분적으로 연장된다. 모티스의 개방단 (56) 은 하우징 (36) 의 외단면 (58) 상에 형성된다. 도 3 내지 도 7 에 도시된 바람직한 실시예에 있어서, 모티스 (48) 는 플런저 (38) 의 전체형상을 갖는다. 모티스 (48) 는 제 1원통부 (60) 와, 그 제 1 원통부 (60) 에서부터 그보다 좀 더 작은 제 2 원통부 (64) 까지 경사진 경사부 (62) 를 가진다. 제 2 원통부 (64) 는 하우징 (36) 의 외단면 (58) 으로 개방된 캐비티 (66) 까지 연장한다 (도 4 참조). 진공 덕트 (68) 가 바닥 하우징 (44) 의 바닥면 (70) 에서부터 모티스 (48) 의 밀봉단 (54) 쪽으로 연장한다.In general, the
도 6 및 도 7 에는 플런저 (38) 가 개략적으로 도시되어 있다. 사용시에 플런저 (38) 는 제 1 밀폐 잠금위치(도 3 에 도시됨) 와 제 2 개방위치(도 5 에 도시됨) 사이에서 미끄럼운동을 위해 모티스 (48)내에 설치된다. 플런저 (38) 는 일단에 형성된 헤드 (78) 와 타단에 형성된 안착부 (80) 를 갖는 통이나 몸체 (76) 를 갖는다. 경사진 쇼울더 (82) 는 플런저 (38) 의 안착부 (80) 부근에서 시작하는 대경부 (84) 에서 제 2 소경부 (86) 까지 통 (76) 의 종축선을 따라 경사진다. 플런저 (38) 의 헤드 (78) 는 플런저가 컨테이너 (10) 의 오목부 (28) 쪽으로 가압될 때에 마찰을 최소화 시키는 경사진 유도면 (88) 을 가진다.6 and 7 show a
플런저 (38) 의 안착부 (80) 는 통 (76) 의 종축선을 따라 통 (76) 쪽으로 연장하는 오목부 (90) 를 가진다. 압축 스프링 (40) 이 상기 오목부 (90) 에 삽입되어서, 더 긴 압축 스프링의 사용을 허용한다. 도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 압축 스프링 (40) 은 모티스 (48) 의 폐쇄단 (54) 과 플런저 (38) 사이에 위치한다. 압축 스프링 (40) 은 플런저 (38) 를 제 1 잠금위치 쪽으로 편향시키는 크기를 가진다.The seating
바람직한 실시예에 있어서, 환형 채널 (92) 은 안착부 (80) 의 평면의 주변을 따라 형성된다. 교체 가능한 가스켓 또는 0 - 링 (94) 은 안착부 (80) 의 채널 (92) 내에서 결합될 수 있다. 진공 덕트 (68) 의 직경은 안착부 (80) 의 외경과 0 - 링 (94) 의 내경 보다 작다. 플런저 (38) 가 제 2 개방위치로 후퇴하면, 0 - 링 (94) 은 모티스 (48) 의 폐쇄단 (54) 에 대하여 밀봉한다. 당업자는, 진공 덕트 (68) 가 하우징 (36) 의 외면에서부터 모티스 (48) 의 다른 부위로 연장할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 모티스 (48) 의 폐쇄단 (54) 쪽으로 덕트 (68) 를 연장시키면, 플런저 (38) 를 제 2 개방위치로 후퇴시키는데 필요한 진공양을 최소화 시키게 된다.In a preferred embodiment, the annular channel 92 is formed along the periphery of the plane of the
플런저 (38) 의 쇼울더 (82) 와 모티스 (48) 의 경사부 (62) 는, 압축 스프링 (40) 이 플런저 (38) 를 잠금위치로 가압할 때에, 쇼울더 (82) 가 모티스 (48) 의 경사부 (62) 에 대하여 정지부로서 기능하도록 크기를 가짐으로써, 플런저 (38) 의 이동거리를 제한시킨다 (도 3 및 도 5 참조).The
플런저 (38) 의 헤드 (78) 는 모티스 (48) 의 개방단 (56) 보다 약간 작은 크기를 가진다. 립 (96) 은 플런저의 헤드 (78) 상에 형성된다. 플런저의 헤드 (78) 가 하우징 (36) 의 개구 (56) 를 통하여 가압되면, 립 (96) 은 모티스 (48) 의 개방단 (56) 의 내부 주변면 (98) (도 4 참조) 과 접촉하여, 개방단 (56) 을 봉쇄한다. 헤드 (78) 의 립 (96) 이 봉쇄위치에 있으면, 플런저 (38) 의 미끄럼운동으로부터 발생되는 분진도 모티스 (48) 내에 포획된다. 진공이 가해져서 래치 (34) 를 컨테이너 (10) 로부터 이탈시키면, 진공은 모티스 (48) 내에 함유된 분진을 흡입하여 가져간다.The
당업자는, 스프링 (40) 의 편향력이 극복되어야만 플런저 (38) 가 후퇴 위치(개방위치)로 이동 할 것이라고 즉시 이해할 것이다. 본 발명에 있어서, 진공이 진공덕트 (68) 를 통해 가해져서 스프링 (40) 을 극복하게 된다. 플런저 (38) 를 이동시키는데 진공을 사용하면, 플런저 (38) 와 모티스 (48) 사이에 공기 쿠션을 발생하여 스크랩핑 (scrapping) 을 줄이는 이점을 또한 제공한다. 이와 같은 진공은 또한 래치 (34) 내에 형성될 수 있는 어떤 분진도 진공을 통을 흡입하도록 기능한다. 플런저 (38) 가 후퇴위치(개방위치)로부터 잠금위치로 편향되면, 공기 큐손을 발생시키고 또한 래치 (34) 를 통하여 덕트 (68) 밖으로 분진을 흡입하기에는 충분하나, 스프링 (40) 의 편향력을 극복하기에는 충분하지 않은 정도의 진공이 가해진다.Those skilled in the art will immediately understand that the biasing force of the
다음은 도 8 을 참조하면, 도어 (12) 가 그 도어 (12) 자체내에 형성된 래치 (34) 를 갖는 바람직한 선택예가 도시된다. 도어 (12) 는 모든 4 개의 래치 (34) 에 대한 하우징 (36) 으로 기능한다. 모티스 (48) 는 도어 (12) 의 각 단부상에 제공됨으로써, 플런저 (38) 는, 모티스 (48) 내에서, 제 1 잠금위치와 제 2 후퇴위치(개방위치) 사이에서 미끄러진다. 각각의 진공덕트 (68) 는 도어 (12) 의 바닥면 (100) 에서부터 각 모티스 (48) 의 폐쇄단 (54) 쪽으로 연장한다. 종래 구조의 교환 가능한 밀봉부 (102) 가 처리장치(14)의 포트도어(104)의 주위에 위치한다. 이 실시예에서, 처리 장치 (14) 의 포트 도어 (104) 는 도어 (12) 의 외부 바닥면 (100) 을 밀봉하고, 다수의 래치 (34) 의 진공덕트 (68) 모두를 중앙선 (108)을 통하여 중앙진공용기 (106) 에 연결시키는 매니폴드를 형성한다.Referring next to FIG. 8, a preferred alternative is shown in which the
지금부터 도 9 에 대하여 살펴보면, 또 다른 바람직한 래치의 바닥 절반부가 도시되어 있다. 모티스 (48) 의 페쇄단 (54) 근처에서, 진공 캐비티 (112) 가 모티스내에 형성된다. 캐비티는 플런저 통 (76) 이 미끄러지는 개구 (114) 를 가진다. 교체 가능한 벨로우 (116) 의 일단은 진공 캐비티 (112) 의 외측상에서 모티스 (48) 내의 홈 (118)에 부착된다. 벨로우 (116) 의 타단은 플런저 (38) 의 헤드 (78) 에 부착됨으로써, 플런저 (38) 의 대부분을 외부환경으로부터 밀봉시킨다. 진공이 가해질 때 까지, 대기압은 벨로우 (116) 를 안쪽으로 밀린 상태로 유지시키게 된다. 플런저 (38) 가 제 1 잠금위치와 제 2 후퇴위치(개방위치)사이에서 이동함에 따라 벨로우가 접히도록, 벨로우 (116) 는 가요성 일래스토머릭 폴리머로 바람직하게 제조된다. 벨로우는 또한 처리 장치 진공의 흡입능력을 향상시킨다.Referring now to FIG. 9, another preferred bottom half of the latch is shown. Near the
도 10 은 래치 (34) 의 또 다른 바람직한 선택예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는, 단일의 접이식 벨로우는 종래의 수단을 사용하여 일단을 하우징 (36) 에 부착시키고, 타단을 플런저 (38) 의 헤드 (78) 에 부착시킴으로써, 플런저 (38) 의 대부분을 외부환경으로부터 밀봉시킨다. 모티스 (48) 의 캐비티 (66) 는 진공캐비티 (112) 로 기능한다. 당업자는, 벨로우의 가요성 탄성이 압축스프링 (40) 의 필요성을 제거함으로서, 가해지는 진공의 양이 감소할 때 플런저를 제 1 잠금위치로 가압한다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 당업자는, 벨로우 (116) 또는 스프링 (40) 중 하나가 플런저를 제 1 잠금위치로 강제하는 수단으로 작용할 수 있으며, 여기서 스프링과 벨로우는 제 2 개방위치로 후퇴할 수 있는 것을 알 수 있을 것이며, 이에 의해 본원 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 플런저 (38) 가 벨로우 (116) 에 의해 하우징 (36) 내에 밀봉되기 때문에, 0 - 링 (94) 은 필요하지 않을 수도 있다. 종래구조의 리테이너 링 (120) 은 하우징 (36) 의 외단면 (58) 에 대하여 벨로우 (116) 를 수용하도록 사용된다.10 illustrates another preferred alternative of the
본 발명의 구조적인 특징을 설명하였듯이, 지금부터는 사용 모드를 설명한다. 도 1에 도시된 바람직한 실시예에 있어서, 사용자는 도어 (12) 를 처리 장치 (14) 의 포트 도어 (104) 위에 중심을 맞추어서, 각각의 래치 (34) 가 처리 장치 (14) 의 흡입부 (110) 와 정렬되도록 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 음 (negative) 의 진공이 각각의 흡입부 (110) 를 통하여 가해짐으로써, 플런저 (38) 를 제 1 잠금위치에서 제 2 개방위치로 유도한다. 당업자는 플런저 (38) 를 제 2 개방위치로 끌어 당기기에 충분한 흡입력을 발생시키는데 필요한 시간을 최소화 시키는데 진공 용기 (106) 가 킬 필요하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또, 이 용기는 래치 (34) 가 개방위치에 있다는 것을 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 래치 (34) 에 진공이 가해지면, 플런저 (38) 는 제 2 개방위치 쪽으로 흡입된다. 일단 0 - 링 (94) 이 모티스의 폐쇄단 (54) 에 대하여 밀봉되면, 용기 (106) 내의 압력이 변화하게 되어, 래치 (34) 가 완전히 후퇴하였음을 나타낸다. 압력 게이지는 처리 장치 (14) 와 소통하여 연결될 수 있는데, 여기서, 압력 변화가 일단 소정의 문턱값에 도달하면, 프로세서 또는 사용자는 래치 (34) 가 제 2 개방위치에 있다는 것을 추측할 수 있다.As the structural features of the present invention have been described, the mode of use will now be described. In the preferred embodiment shown in FIG. 1, the user centers the
래치 (34) 가 (진공 용기내의 압력을 모니터링 함으로써) 개방위치에 있다는것을 처리 장비 또는 사용자가 인식하게 되면, 반도체 웨이퍼를 수용하는 카셋트를 도어 (12) 의 상부에 위치시키고, 그 후 컨테이너 (10) 를 도어 (12) 위까지 하강시킨다. 밀봉부 (30) 를 가압하고 컨테이너와 도어를 기밀 밀봉하기 위해, 도어 (12) 에 힘을 가한다. 스프링 (40) 이 플런저 (38) 를 편향시키기에 충분할 만큼 진공을 해제한다. 압축 스프링 (40) 은 모티스 (48) 의 개방단 (56) 을 통하여 제 1 잠금위치까지 플런저 (38) 를 가압한다. 그 후, 컨테이너 (10) 에 대한 압축력이 해제될 것이다. 컨테이너는 래치된 상태로 되어 도어에 대하여 기밀 밀봉된다.When the processing equipment or the user realizes that the
도어 (12) 를 컨테이너 (10) 로부터 이탈시키려면, 사용자는 흡입부 (110) 를 각각의 래치 (34) 에 정렬시켜서, 음의 진공을 래치 (34) 에 가한다. 진공은 플런저 (38) 를 후퇴된 제 2 개방위치로 유도한다. 따라서 도어 (12) 는 컨테이너 (10) 로부터 분리될 수 있다.To disengage the
여기에서는 본 발명은, 특허법과 일치시켜서 새로운 원리를 제공하는 데 필요한 정보를 당업자에게 제공하고 필요한 이와 같은 특정의 구성요소로 구성되어 사용하기 위하여 좀 더 상세히 서술되었다. 그러나, 본 발명은 특히 여러 가지의 장치에서 수행될 수 있으며, 장치 세부 사항과 작동 절차와 함께, 여러 가지 정정이 본 발명 자체의 범위를 벗어나지 않고서 수행될 수 있는 것으로 이해된다.Herein, the present invention has been described in more detail in order to provide those skilled in the art with information necessary to provide new principles in accordance with patent law, and to make use of such specific components as necessary. However, it is to be understood that the present invention may be carried out in particular on various devices, and that, in addition to the device details and operating procedures, various corrections may be made without departing from the scope of the invention itself.
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