KR20040072727A - 웨이퍼 캐리어 도어 및 모래 시계 형상의 키 슬롯을 갖는래칭 기구 - Google Patents

웨이퍼 캐리어 도어 및 모래 시계 형상의 키 슬롯을 갖는래칭 기구 Download PDF

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KR20040072727A KR10-2004-7010895A KR20047010895A KR20040072727A KR 20040072727 A KR20040072727 A KR 20040072727A KR 20047010895 A KR20047010895 A KR 20047010895A KR 20040072727 A KR20040072727 A KR 20040072727A
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Abstract

웨이퍼 캐리어(100)용 도어(114)는 회전 가능한 작동 부재(170)를 구비한 래칭 기구(160, 200)를 갖는다. 회전 가능 작동 부재는 회전 가능 작동 부재 내의 키 슬롯(222) 내에 삽입된 키(220)를 사용하여 웨이퍼 캐리어 외측으로부터 작동된다. 키 슬롯은 모래 시계 형상으로 형성되고 내마모성 재료로 구성되어 미립자 오염의 발생을 감소시킨다.

Description

웨이퍼 캐리어 도어 및 모래 시계 형상의 키 슬롯을 갖는 래칭 기구 {WAFER CARRIER DOOR AND LATCHING MECHANISM WITH HOURGLASS SHAPED KEY SLOT}
본 발명은 일반적으로 집적 회로의 생산에 사용하기 위한 반도체 웨이퍼 디스크를 지지하고 제한하고 저장하며 정확하게 위치 설정하도록 설계된 웨이퍼 캐리어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 웨이퍼 용기 외피 상의 도어를 고정하도록 래칭 기구를 작동시키기 위한 키 슬롯에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 최종 전자 부품으로 처리하는 것은 통상 웨이퍼가 취급되고 처리되는 많은 처리 단계를 요구한다. 웨이퍼는 매우 고가이며, 매우 섬세하여 물리적인 충격 및 전기적 충격에 의해 쉽게 손상된다. 또한, 성공적인 처리를 위해 극도의 청결함이 요구되며 미립자들 및 다른 오염물들로부터 자유로워야 한다. 그 결과, 웨이퍼의 처리, 취급 및 이송 중 사용하기 위한 특화된 용기 및 캐리어가 개발되었다. 이 용기들은 웨이퍼를 물리적 위험 및 전기적 위험으로부터 보호하고 웨이퍼를 오염으로부터 보호하도록 밀봉될 수 있다.
웨이퍼 캐리어를 밀봉하기 위한 도어 외피와 래칭 기구의 다양한 구성은 본기술 분야에 공지되어 있다. 공지된 래칭 기구는 종종 회전 가능한 작동 부재를 사용한다. 이 작동 부재들은 캠을 포함할 수 있지만, 기어식일 수도 있다. 이러한 기구에서 작동 부재는 통상 대체로 장방형인 단면을 갖는 키를 사용하여 캐리어 외부측으로부터 로봇식으로 회전될 수 있다. 키는 도어의 외부 표면 내의 개구를 통해 회전 가능한 작동 부재에 형성된 키 슬롯으로 삽입된다. 사전에, 키 슬롯은 통상 장방형인 단면을 갖는다.
키가 삽입되도록 키와 키 슬롯 사이에 공차가 제공되어야만 한다. 키가 회전하여 캠 부재를 회전시키면, 이러한 공차는 키가 키 슬롯 내에서 약간 회전할 수 있도록 한다. 키의 모퉁이는 키 슬롯의 측부를 지지하고 키의 회전력이 키 슬롯으로 전달되고 캠 부재와 결합되는 지점이 된다. 키의 상대적으로 작은 영역이 키 슬롯의 측부와 접촉되고, 모든 회전력이 이 작은 영역을 통해 전달되기 때문에, 매우 높은 응력 수준이 접촉하는 지점에서 키와 키 슬롯에 발생하게 된다. 그 결과가 재료의 마모와 원하지 않는 미립자 오염이 발생된다.
장방형 키 슬롯을 사용할 때, 마모 문제를 최소화하기 위해, 키 대 키 슬롯 공차는 상대적으로 작게 유지되어야 한다. 하지만, 감소된 공차는 키의 삽입을 어렵게 하고 키 막힘(key jam)을 유발할 수 있어, 키 슬롯과 키의 손상을 초래한다. 이러한 손상은 원하지 않는 미립자를 유발하여 공정 비효율성과 생산 중단을 유발한다.
증가된 지지 표면을 제공하면서 상대적으로 큰 키 대 키 슬롯 공차를 허용하는 장방형 단면 키와 함께 사용하기 위해 몇몇 종류의 키 슬롯이 요구된다.
본 출원은 2002년 1월 15일 출원된 미국 가출원 제60/349,166호의 35 U.S.C 119(e) 하의 이익을 청구한다.
도1은 일반적인 반도체 웨이퍼 이송 용기의 사시도이다.
도2는 도어 내에 배치된 래치 기구를 도시한 반도체 용기 도어의 사시도이다.
도3은 키와 키 슬롯을 도시한 래치 기구의 부분 사시도이다.
도4는 키가 내부에 배치된 장방형 키 슬롯의 평면도이다.
도5는 사용 시 키가 회전된 후에 키가 내부에 배치된 장방형 키 슬롯의 평면도이다.
도6은 본 발명의 모래 시계 형상의 키 슬롯의 일반적으로 가장 양호한 실시예의 평면도이다.
도7은 본 발명의 모래 시계 형상의 키 슬롯의 다른 실시예의 평면도이다.
도8은 본 발명의 모래 시계 형상의 키 슬롯의 또 다른 실시예의 평면도이다.
본 발명은 키가 키 슬롯과 접촉하는 더 큰 지지 영역을 제공하고 두 부품 사이에 공차를 증가시켜 상술된 요구를 만족시킨다. 본 발명에서, 키 슬롯은 일반적인 모래 시계 형상으로 제조된다. 모래 시계 형상은 키의 모퉁이보다는 키의 평면이 키 슬롯 측부를 지지할 수 있게 하여, 더욱 넓은 영역이 힘을 전달하고 상응하여 재료 응력을 감소시킨다.
키 슬롯의 내부 표면은 폴리이써 이미드(PEI) 플라스틱과 같은 단단한 내마모성 재료로 형성될 수 있어, 재료의 마모와 미립자의 발생을 감소시킨다. 키 슬롯 재료는 접지 가능하도록 전도성일 수 있다. 키 슬롯 내의 키의 회전이 엄격하게 제한된 것일 필요가 없기 때문에, 더 큰 키 대 키 슬롯 공차를 갖는 더 큰 키 슬롯이 사용될 수 있어, 상대적으로 키 삽입이 용이하고 부품의 손상과 키 막힘을 감소시킨다.
따라서, 본 발명의 목적 및 장점은 웨이퍼 캐리어 래치 기구 내에서 키와 키 슬롯 사이의 접촉으로 인한 초래된 미립자 물질의 발생을 감소시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 키 막힘 및 최종 생산 비효율성을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 키의 삽입과 제거로 인한 초래된 키와 키 슬롯의 손상을 감소시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징들은 후속하는 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 일부는 후속하는 설명을 고찰하면 본 기술 분야의 숙련자들에게명확해지거나 또는 거나 본 발명의 실시에 의해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적과 장점은 첨부된 청구범위에 특히 지적된 수단 및 조합에 의해 구현 및 달성될 수 있다.
우선 도1을 참조하면, 웨이퍼 용기(100)가 일반적으로 도시된다. 웨이퍼 용기(100)는, 상부(104), 하부(106), 한 쌍의 대향 측부(108, 110) 및 후방부(112)로 구성되고 폴리카보나이트 플라스틱으로 이루어진 외피 부분(102)을 갖는다. 도어(114)는 외피부(102)의 개방 전방부(116)를 둘러싸서 외피를 완성하며, 도어 리세스(118)에 끼워 맞춤 된다. 웨이퍼 지지부(120(도시되지 않음), 122)들이 외피 내에서 반도체 웨이퍼를 지지하도록 제공된다. 외피 하부(106)의 외부 표면에 장착된 운동학적 커플링(124)은 사용 중 용기의 자동 처리를 용이하게 하고 처리 중 하우징 내에 웨이퍼를 위치시키기 위한 기준 자료를 제공하기 위해 제공된다. 로봇식 견인 플랜지(126)는 외피 상부(104)의 외부 표면상에 장착되어 사용 중 용기(100)의 자동 처리 및 이송을 용이하게 하도록 제공된다.
도2를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 캐리어 도어(114)가 도시된다. 도어(114)는 일반적으로 도어 섀시(150)와 래칭 기구(160, 200)를 포함한다. 기구 커버(300, 302)는 물리적 손상과 오염으로부터 래칭 기구(160, 200)를 보호하고 래칭 기구 부품을 유지 및 안내하도록 제공된다.
도2 및 도3을 참조하면, 래칭 기구(160, 200)의 작동이 이해될 수 있다. 도3에는, 래칭 기구(160)의 부분도가 도시된다. 래칭 아암(162, 164)은 캠부(172, 174)에서 캠 부재(170)와 결합된 캠 종동부(166, 168)을 각각 갖는다. 도2에 도시된 바와 같이, 래칭 아암(162, 164) 각각은 캠 종동부(166, 168)에 대해 대향하는 단부에 래칭부(176, 178)를 갖는다. 키(220)가 키 슬롯(222)에 삽입되어 회전될 때, 캠 종동부(166, 168)는 캠부(172, 174)를 따라 미끄러진다. 캠 부재(170)의 형상으로 인해, 래칭 아암(162, 164)은 방사상으로 병진되어, 래치 개구(180, 182)를 통해 래칭부(176, 178)를 연장 및 후퇴시킨다. 래칭부(176, 178)는 웨이퍼 내의 (도시되지 않은) 리세스에 의해 수용되어 도어가 제 위치에 고정되도록 한다.
도4 및 도5에는 키(220)가 삽입된 장방형 키 슬롯(222)의 평면도가 도시되다. 도4에서, 키(220)는 키 슬롯(222)에 삽입되었지만, 회전력은 인가되지 않았다. 명확함을 위해 확대된 방식으로 도시된 공차 공간(240)은 키(220)를 둘러싸서 키(220)의 삽입을 가능하게 하도록 제공된다. 도5에 도시된 바와 같이 키(220)가 회전되면, 공차 공간(240)은 키(220)가 키 슬롯(222) 내에서 약간 회전할 수 있도록 하여, 키 모퉁이(224, 226)가 키 슬롯 측부(228, 230)와 접촉하여 지지하도록 한다. 키 모퉁이(224, 226)는 상대적으로 작은 영역을 구성하며, 키(220)에 의해 전달된 전체 회전력은 키 모퉁이를 통해 지지된다. 그 결과, 키 모퉁이(224, 226)에서의 키 내의 응력 수준과 접촉 지점에서의 키 슬롯 측부(228, 230) 내의 응력 수준이 상대적으로 높다. 키 모퉁이(224, 226)에서의 응력은 종종 미끄러짐을 초래하는 약간의 모퉁이의 변형과 키 슬롯 측부(228, 230)와의 마찰을 유발하기에 충분히 높다. 그 결과 키 모퉁이(224, 226)와 키 슬롯 벽(228, 230)으로부터 재료가 마모되어, 웨이퍼 처리 작업을 오염시킬 수 있는 원하지 않는 미립자를 발생시킨다.
본 발명의 가장 양호한 실시예가 도6에 도시된다. 도시된 바와 같이, 키 슬롯(222)은 모래 시계 형상을 갖는다. 키 슬롯 측부(328, 330)는 키 슬롯 단부(360, 362)에 대체로 수직인 중심부(332, 334)를 갖는다. 키 슬롯 측부(328)의 외향으로 경사진 부분(336, 338)과 키 슬롯 측부(330)의 경사진 부분(340, 342)은 중심부(332, 334)와 각(α)을 형성한다. 따라서, 중심부(332)는 외향으로 경사진 부분(336, 338) 사이에 배치되고 경사진 부분(334)은 외향으로 경사진 부분(340, 342) 사이에 배치된다. 따라서, 키 슬롯(222)의 좁은 부분은 중심부(332, 342) 사이에 형성된다. 본 기술 분야의 숙련자들은 각(α)이 키(220), 키 슬롯(222) 및 공차 공간(240)의 상대 치수를 기초로 선택될 수 있어, 도시된 바와 같이, 키(220)가 키 슬롯(222) 내에서 각(α)까지 시계 방향으로 회전할 때, 키(220)의 편평한 측부(344, 346)는 경사진 부분(336, 342)을 지지한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 경사진 부분(336, 342)과 접촉하는 키(220)의 상대적으로 넓은 영역과 그에 의한 상대적으로 큰 힘 지지 영역은 접촉 영역에서 매우 낮은 응력 수준을 가능하게 한다. 키 모퉁이(224, 226)에서 활주 접촉이 제거된다. 그 결과 키(220)와 키 슬롯(222)에 대한 손상이 감소되고 미립자 오염이 전체적으로 감소된다. 본 기술 분야의 숙련자들은 키 슬롯(222) 내의 키(220)의 회전을 엄격하게 제한하는 것일 필요가 없기 때문에, 공차 공간(240)이 상대적으로 크게 제작될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 증가된 공차는 키 삽입 중 키 막힘 및 부품의 손상을 감소하도록 작용한다.
미립자 발생은 단단한 내마모성 재료를 구비한 라이닝 키 슬롯(222)에 의해 추가로 감소될 수 있다. 사용된 재료가 최소한 M105의 록웰 경도를 갖는 것이 일반적으로 양호하다. 이러한 목적을 위한 일반적으로 양호한 재료는 폴리이써 이미드(PEI)이다. 다른 양호한 재료는 PEEK 또는 PPS이다. 이러한 플라스틱 재료가 사용된 경우, 카본 섬유 또는 다른 전도성 필(fill)은 접지의 일부로서 사용될 수 있는 전도성 키 슬롯을 형성하도록 사용될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자들은 금속성 재료를 포함하는 임의의 물리적으로 적절한 내마모성 재료가 키 슬롯 라이너로 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 다른 실시예가 도7에 도시된다. 이 실시예에서, 키 슬롯 측부(428, 430)는 내향으로 볼록한 형상을 갖는다. 도시된 바와 같이, 볼록한 형상은 키(220)의 편평한 측부(344, 346)가 키 슬롯 측부(428, 430)를 지지할 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예가 도8에 도시된다. 키 슬롯 측부(528, 530)는 내향으로 배사된 형상을 갖도록 제작된다. 대향 정점(550, 552)은 키(220)의 삽입 중 이 정점들에서의 가능한 마모를 최소화하도록 라운드질 수 있다. 본 발명의 숙련자들은 일반적인 모래 시계 형태를 가지며 키의 편평한 측부와 키 슬롯의 접촉을 유발하는 키 슬롯(222)의 다양한 다른 형태도 가능하며 본 발명의 범주 내에 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징들은 후속하는 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 일부는 후속하는 설명을 고찰하면 본 기술 분야의 숙련자들에게 명확해지거나 또는 거나 본 발명의 실시에 의해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적과 장점은 첨부된 청구범위에 특히 지적된 수단 및 조합에 의해 구현 및 달성될 수 있다.

Claims (26)

  1. 웨이퍼 용기이며,
    최소한 상부, 하부, 한 쌍의 대향 측부, 후방부, 개방 전방부 및 개방 전방부를 폐쇄하기 위한 도어를 갖는 외피를 포함하며,
    상기 도어는 도어 섀시와 최소한 제1 래칭 기구를 포함하고,
    상기 래칭 기구는 최소한 제1 래칭 아암과 상기 래칭 아암에 연결된 회전 가능한 작동 부재를 포함하고,
    상기 회전 가능한 작동 부재는 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯을 갖는 웨이퍼 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부와 한 쌍의 대향 단부를 가지며, 상기 대향한 한 쌍의 측부는 각각 두 외향 경사부들 사이에 배치된 중심부를 가지며, 상기 중심부는 상기 대향 단부들에 대체로 수직하게 배향된 웨이퍼 용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 한 쌍의 대향 측부는 각각 내향하여 볼록한 형상을 갖는 웨이퍼 용기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 한 쌍의 대향 측부는 각각 내향하여 배사된 형태를 갖는 웨이퍼 용기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 키 슬롯은 내마모성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 키 슬롯은 전도성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  7. 웨이퍼 용기이며,
    최소한 상부, 하부, 한 쌍의 대향 측부, 후방부, 개방 전방부 및 개방 전방부를 폐쇄하기 위한 도어를 갖는 외피를 포함하며,
    상기 도어는 도어 섀시와 최소한 제1 래칭 기구를 포함하고,
    상기 래칭 기구는 최소한 제1 래칭 아암과 상기 래칭 아암에 연결된 회전 가능한 작동 부재를 포함하고,
    상기 회전 가능한 작동 부재는 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯을 가지며, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부와 한 쌍의 대향 단부를 가지며, 상기 대향한 한 쌍의 측부는 각각 두 외향 경사부들 사이에 배치된 중심부를 가지며, 상기 중심부는 상기 대향 단부들에 대해 대체로 수직으로 배향된 웨이퍼 용기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 키 슬롯은 내마모성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 키 슬롯은 전도성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  10. 웨이퍼 용기이며,
    최소한 상부, 하부, 한 쌍의 대향 측부, 후방부, 개방 전방부 및 개방 전방부를 폐쇄하기 위한 도어를 갖는 외피를 포함하며,
    상기 도어는 도어 섀시와 최소한 제1 래칭 기구를 포함하고,
    상기 래칭 기구는 최소한 제1 래칭 아암과 상기 래칭 아암에 연결된 회전 가능한 작동 부재를 포함하고,
    상기 회전 가능한 작동 부재는 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯을 가지며, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 대향한 한 쌍의 측부는 각각 내향하여 볼록한 형상을 갖는 웨이퍼 용기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 키 슬롯은 내마모성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 키 슬롯은 전도성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  13. 웨이퍼 용기이며,
    최소한 상부, 하부, 한 쌍의 대향 측부, 후방부, 개방 전방부 및 개방 전방부를 폐쇄하기 위한 도어를 갖는 외피를 포함하며,
    상기 도어는 도어 섀시와 최소한 제1 래칭 기구를 포함하고,
    상기 래칭 기구는 최소한 제1 래칭 아암과 상기 래칭 아암에 연결된 회전 가능한 작동 부재를 포함하고,
    상기 회전 가능한 작동 부재는 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯을 가지며, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 대향한 한 쌍의 측부는 각각 내향하여 배사된 형상을 갖는 웨이퍼 용기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 키 슬롯은 내마모성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 키 슬롯은 전도성 재료로 형성된 웨이퍼 용기.
  16. 웨이퍼 이송 용기이며,
    최소한 상부, 하부, 한 쌍의 대향 측부, 후방부, 개방 전방부 및 개방 전방부를 폐쇄하기 위한 도어를 갖는 외피를 포함하며,
    상기 도어는 도어 섀시와 최소한 제1 래칭 기구를 포함하고,
    상기 래칭 기구는 최소한 제1 래칭 아암과 상기 래칭 아암에 연결된 회전 가능한 캠 부재를 포함하고,
    상기 회전 가능한 캠 부재는 키 슬롯을 가지며, 상기 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 키 슬롯은 단부들의 중간에 좁은 부분을 더 갖는 웨이퍼이송 용기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 키 슬롯은 대체로 모래 시계 형상인 웨이퍼 이송 용기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부와 한 쌍의 대향 단부를 가지며, 상기 대향한 한 쌍의 측부는 두 외향 경사부들 사이에 배치된 중심부를 각각 가지며, 상기 중심부는 상기 대향 단부들에 대체로 수직하게 배향된 웨이퍼 이송 용기.
  19. 제17항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 한 쌍의 대향 측부는 각각 내향하여 배사된 형태를 갖는 웨이퍼 이송 용기.
  20. 제17항에 있어서, 상기 키 슬롯은 내마모성 재료로 형성된 웨이퍼 이송 용기.
  21. 제17항에 있어서, 상기 키 슬롯은 전도성 재료로 형성된 웨이퍼 이송 용기.
  22. 웨이퍼 용기이며,
    최소한 상부, 하부, 한 쌍의 대향 측부, 후방부, 개방 전방부 및 개방 전방부를 폐쇄하기 위한 도어를 갖는 외피를 포함하며,
    상기 도어는 도어 섀시와 최소한 제1 래칭 기구를 포함하고,
    상기 래칭 기구는 최소한 제1 래칭 아암과 상기 래칭 아암에 연결된 회전 가능한 작동 부재를 포함하고,
    상기 회전 가능한 작동 부재는 키 슬롯과 삽입, 회전 및 상기 키 슬롯으로부터 키의 제거로 인해 초래된 미립자의 발생을 감소시키기 위한 수단을 갖는 웨이퍼 용기.
  23. 제24항에 있어서, 상기 삽입, 회전 및 상기 키 슬롯으로부터 키의 제거로 인해 초래된 미립자의 발생을 감소시키기 위한 수단은 대체로 모래 시계 형상을 갖는 상기 키 슬롯을 포함하는 웨이퍼 용기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부와 한 쌍의 대향 단부를 가지며, 상기 대향한 한 쌍의 측부는 각각 두 외향 경사부들 사이에 배치된 중심부를 가지며, 상기 중심부는 상기 대향 단부들에 대체로 수직하게 배향된 웨이퍼 용기.
  25. 제23항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 한 쌍의 대향 측부는 각각 내향하여 볼록한 형상을 갖는 웨이퍼용기.
  26. 제23항에 있어서, 상기 대체로 모래 시계 형상인 키 슬롯은 한 쌍의 대향 측부를 가지며, 상기 한 쌍의 대향 측부는 각각 내향하여 배사된 형태를 갖는 웨이퍼 용기.
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