KR20130126619A - 로봇식 플랜지를 구비한 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너 - Google Patents

로봇식 플랜지를 구비한 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너 Download PDF

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Abstract

300㎜ 이상의 대직경 웨이퍼용으로 적절한 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너는, 컨테이너부의 상부벽상의 상향 연장 플랜지에 부착되도록 수직으로 연장되는 탄력적 절곡 부재를 구비하는 디텐트를 사용하여 별도의 패스너 없이 수직으로 부착되는 착탈가능 로봇식 플랜지를 사용한다. 다수의 상향 및 외향 연장 보강 리브는 컨테이너부의 상부벽으로부터 상향으로 연장되고, 부착 플랜지의 각각의 모든 네 개의 측면에서 컨테이너부의 좌측 및 우측 측벽과 후면을 향해 상부벽을 따라 연장된다. 탄력적 편향가능 부분을 보유 위치에 록킹하기 위해 추가 록킹 편 또는 코어가 로봇식 플랜지의 넥에 삽입되어 보유될 수 있다. 또한, 록킹 편은 플랜지 및 코어의 일부에 의해 형성되는 디텐트 메커니즘을 사용하여 적소에 고정될 수 있다.

Description

로봇식 플랜지를 구비한 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너{FRONT OPENING WAFER CONTAINER WITH ROBOTIC FLANGE}
본 출원은 본 명세서에 원용되는 것으로, 2010년 10월 19일 출원된 미국 가출원 제61/394,751호의 우선권을 주장한다.
컴퓨터 칩과 같은 집적 회로는 실리콘 웨이퍼로부터 제조된다. 실리콘 웨이퍼는 운반 도중 및 제조 공정 단계 중간에 극히 청정하고 오염 없는 환경에서 유지되어야 한다. 또한, 반도체 웨이퍼를 운반하고/하거나 보관하는 컨테이너가 갖추어야 하는 필수적인 또는 바람직한 특성으로는 경량성, 강성, 청결성, 제한된 배출 가스 및 비용 효율적 제조능력 등이 있다. 폐쇄시 컨테이너는 웨이퍼의 밀폐형 또는 준밀폐형 격리를 제공한다. 요컨대, 이런 컨테이너는 웨이퍼를 청결하고, 오염되지 않고, 손상되지 않는 상태로 보존하여야 한다.
플라스틱 컨테이너는 공정 단계 중간에 웨이퍼를 운반하고 보관하는 용도로 수십 년간 사용되었다. 선별된 폴리머 재료는 적절한 특성을 제공한다. 이런 컨테이너는 처리 설비 및 컨테이너 운반 설비/로봇과의 접속을 위해 고도로 제어된 공차를 가진다. 또한, 이런 플라스틱 컨테이너에는 나사와 같은 금속성 패스너를 사용하지 않고 탈부착이 가능한 구성요소를 사용하는 것이 바람직하다. 금속성 패스너는 삽입 및 제거시 입자의 생성을 초래한다.
비용 효율성과 개선된 제조 능력으로 인해 반도체 제조에 사용되는 웨이퍼의 크기는 계속 증가하고 있다. 현재 몇몇 제조 시설에서는 300㎜ 웨이퍼를 사용한다. 웨이퍼의 크기가 증가하고 회로의 집적도가 증가하면서 회로는 점점 더 미세한 입자와 여타의 오염물질에 민감해지게 되었다. 따라서 웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 컨테이너의 크기 또한 증가하였다. 즉, 컨테이너의 크기가 증가함에 따라 웨이퍼가 보다 미세한 입자와 여타의 오염물질에 민감해짐으로 인해 웨이퍼를 청결하고 오염되지 않은 상태로 보존하기 위한 요건이 더 엄격해지게 되었다. 또한, 캐리어는 컨테이너의 상부에 배치되는 로봇식 플랜지에 의한 캐리어의 리프팅을 포함하는 엄격한 로봇 조작 중에도 성능을 유지할 수 있어야 한다.
전면 개방형 웨이퍼 컨테이너는 300㎜ 대직경 웨이퍼를 운반하고 보관하기 위한 업계의 표준이 되었다.
이런 웨이퍼 컨테이너에서 전면 도어는 컨테이너부에 래치 고정될 수 있으며, 웨이퍼가 로봇식으로 삽입 및 제거되는 전면 접근 개구를 폐쇄한다. 컨테이너가 웨이퍼로 완전히 적재되면, 도어는 컨테이너부의 도어 프레임에 삽입되어 래치 고정된다. 안착시 도어의 쿠션은 상향, 하향 및 내향 구속력을 제공한다.
대형 웨이퍼를 유지하고/하거나 운반하기 위한 전면 개방형 플라스틱 컨테이너, 예컨대 300㎜ 용 컨테이너의 제조시에 드러난 문제점은 웨이퍼 적재 중량의 증가로 인해 컨테이너의 상부, 저부, 측면, 전면 및 후면에 사용되는 플라스틱의 확장부(expanse)가 굴절될 수 있다는 것이다. 이는 특히 컨테이너가 해당 컨테이너의 상부에 부착되는 로봇식 플랜지에 의해 픽업될 때 그러하다. 굴절은 도어 프레임 형상을 왜곡함으로써, 즉 본질적으로 도어 프레임을 수직 방향으로 신장시킴으로써 도어 프레임에 대한 도어의 밀봉을 위태롭게 할 수 있다. 또한, 굴절은 웨이퍼의 결합면에서 컨테이너에 영향을 미칠 수 있는데, 보다 구체적으로 웨이퍼 지지체가 웨이퍼에 제공하는 구속력이 변하게 된다.
300㎜ 웨이퍼 컨테이너에는 어떤 방식이든 금속의 사용을 피하는 것이 일반 통념이다. 로봇식 플랜지와 사이드 핸들과 같은 부속품의 부착을 위해서는 인터록킹 플랜지가 사용된다. 결합 구성요소의 일부이자 디텐트(detent)를 형성하는 플라스틱 판 스프링은 로봇식 플랜지와 같은 구성요소를 적소에 보유하기 위해 사용된다. 본 출원의 권리자가 소유하는 것으로, 본 명세서에 원용되는 미국특허 제6,010,008호를 참조하기 바란다. 이런 로봇식 플랜지는 역시 Z 방향으로 연장되는 플랜지를 사용하여 Z 방향으로 연장된다. 디텐트는 협력 구조물을 유지하는 용도로만 작동하고, 디텐트 구조물을 통해 이렇다할 어떤 하중도 전달하지 않고 플랜지에 적절히 배치된 상태로 머무르는데, 예컨대 이런 디텐트의 탄력적 절곡 가능(bendable) 부분은 Z 방향으로 연장되고 X 방향으로 축을 중심으로 절곡된다. 따라서 컨테이너부 연결부에 가해지는 로봇식 플랜지 상의 직접 하중은 주로 Y 방향이며, 수평 연장된 플랜지를 통해 전달된다. 응력 분석 연구에 따르면, 이런 컨테이너가 완전히 적재되어 로봇 플랜지에 의해 로봇식으로 지지될 때 일차 응력은 후면과 전면이 아니라 플랜지에 인접한 상부와 측면에 나타나는 것으로 확인되었다. 구조적 견지에서 보면, 굴절 문제를 최소화하기 위해서 캐리어 부분의 후면에 하중 수반력을 보다 균등하게 잘 분배하는 것이 바람직할 것이다.
이 문제는 웨이퍼의 하중이 캐리어의 측벽을 통해 전부 전달되지 않도록 컨테이너부에 대한 효과적인 안장(saddle) 역할을 하고 컨테이너의 측면 아래로 연장되는 로봇 플랜지를 사용함으로써 어느 정도 처리할 수 있다. 본 명세서에 원용되는 것으로 해당 출원의 권리자에게 양도된 미국특허 제7,347,329호를 참조하기 바란다.
이제 반도체 산업은 더 큰 450㎜ 직경 웨이퍼를 사용하는 단계로 나아가고 있다. 대직경 웨이퍼는 비용 효율성을 제공하긴 하지만, 증가한 취약성, 더 무거워진 중량, 그리고 플라스틱으로 제조된 컨테이너에서 대형 웨이퍼를 취급 및 보관하는 것과 결부된 현재 드러나지 않은 문제들을 역시 야기한다. 상부, 저부, 측면, 전면 및 후면의 플라스틱 확장부와 결부된 굴절 및 이에 대응하는 문제점이 더욱 심각해진다.
처리된 웨이퍼의 크기가 현저히 급증함에 따라, 소형 웨이퍼에는 나타나지 않았던 새로운 문제가 생긴다. 컨테이너에 적재되는 웨이퍼의 개수와 웨이퍼 사이의 간격과 같은 다수의 450㎜ 웨이퍼용 표준이, 기존 설비의 호환성과 비용 압력으로 인해 300㎜ 웨이퍼 컨테이너의 표준과 여전히 동일한 상태로 머물 수 있다. 그리고 물론 웨이퍼의 직경이 커지면서 이에 대응하여 웨이퍼의 무게도 증가한다. 표준화된 300㎜ 컨테이너에 제공되는 것과 동일한 개수의 450㎜ 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 컨테이너는 무게가 대략 40파운드일 것으로 예상된다. 이 무게에서는 수동 조작이 더 힘들어지기 시작한다.
대형 컨테이너용으로 비슷한 두께의 폴리머 벽을 사용하는 것은 컨테이너의 충분한 구조적 강성을 제공할 수 없다. 즉, 폴리머의 치수가 더 커지고 그 확장부가 더 커지기 때문에 적재, 운반, 선적 중에 치수 안정성이 저하될 것으로 예상된다. 벽을 두껍게 하고 상당한 보강 구조물을 추가하는 것은 450㎜ 웨이퍼 컨테이너의 무게를 더 증가시킨다.
또한, 종래의 300㎜ 웨이퍼 컨테이너는 통상적으로 사출 성형된다. 비슷한 사출 성형 작업과 비슷하거나 더 큰 벽 두께를 사용하여서는 더 큰 컨테이너의 치수를 적절히 제어하기가 어려울 것으로 예상된다. 일반적으로, 현재 300㎜ 웨이퍼 컨테이너는 웨이퍼 및 외부 장비와 연계되는 구성요소, 즉 웨이퍼 지지체와 동적 결합 기계 인터페이스를 배치하기 위한 주된 구조 부재로서 쉘(shell)을 사용한다.
또한, 도어를 밀봉식으로 수납하는 개방형 전면부의 면적과 마찬가지로 개방 내부 체적이 현저히 증가할 것이다. 이는 도어와 컨테이너부 간의 더 심각한 밀봉 문제를 제기한다.
보다 큰 치수의 웨이퍼는 또한 현저히 더 큰 처짐을 갖게 되어 취급 및 운반 중에 손상을 입기 쉽고 더 작은 웨이퍼에는 필요없는 독자적 지지체가 필요하게 된다. 처짐이 더 커지게 되면 웨이퍼 사이에 바람직한 간격을 유지하면서, 동시에 로봇 아암에 의해 로봇식으로 웨이퍼를 배치하고 제거하기가 곤란해진다.
따라서, 웨이퍼의 처짐을 최소화하고 컨테이너의 무게를 최소화하는 설계 속성을 갖는 450㎜ 웨이퍼 컨테이너용 전면 개방형 구성을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 도어에 대해 향상된 밀봉 특성을 제공하는 구성이 바람직할 것이다. 또한, 웨이퍼를 로봇식으로 취급하는 동안에도 웨이퍼 컨테이너에 450㎜ 웨이퍼를 충분히 보관할 수 있도록 향상된 웨이퍼 지지를 제공하는 구성이 바람직할 것이다.
본 발명의 실시예에서, 300㎜ 이상의 대직경 웨이퍼에 적절한 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너는, 컨테이너부의 상부벽상의 상향 연장 플랜지에 부착되도록 수직으로 연장되는 탄력적 절곡 부재를 가지는 디텐트를 사용하여 별도의 패스너 없이 수직으로 부착되는 착탈가능 로봇식 플랜지를 사용한다. 본 발명의 실시예에서는, 다수의 상향 및 하향 연장 보강 리브가 컨테이너부의 상부벽으로부터 상향으로 연장되고, 부착 플랜지의 각각의 모든 네 개의 측면에서는 컨테이너부의 좌측 및 우측면과 후면을 향해 상부벽을 따라 연장된다. 본 발명의 실시예에서, 상부벽의 플랜지는 네 개의 측면, 즉 전면, 후면, 좌측면 및 우측면을 가지며, 각 측면은 적어도 하나의 디텐트 메커니즘을 구비하며, 상기 디텐트 메커니즘은, 로봇식 플랜지의 넥(neck)의 하향 배치에 의해 로봇식 플랜지를 포획하여 상향 연장 플랜지와 결합되도록, 그리고 디텐트 메커니즘의 탄력적 편향 가능 부분을 보유 위치로부터 리프팅 플랜지가 설치 및 제거될 수 있는 편향 위치까지 수평으로 편향시키도록 작동한다. 본 발명의 실시예에서는, 탄력적 편향 가능 부분을 보유 위치에 록킹하기 위해 추가 록킹 편이 로봇식 플랜지의 넥에 삽입되어 보유될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 다수의 상향 및 외향 연장 보강 리브가 부착 플랜지의 각각의 모든 네 개의 측면에 인접한 컨테이너부의 상부벽으로부터 연장된다. 리브는 부착 플랜지의 각 측면에 수직으로 정렬될 수 있으며, 컨테이너부의 저부까지 또는 해당 저부를 향해 상면으로부터 벽 아래로 계속하여 연장될 수 있다.
로봇식 부착 플랜지의 후면이 아니라 측면의 하중에 의해 야기되는 편향이 웨이퍼 컨테이너의 후면벽의 현저한 내외향 편향을 야기할 수 있다는 것이 응력 분석을 통해 드러났다. 이 편향은 컨테이너가 로봇식 플랜지에 의해 리프팅될 때의 하중을 공유하도록 부착 플랜지의 후면을 사용함으로써 75%를 초과하는 정도만큼 저감될 수 있다. 따라서 본 발명의 특징이자 이점은 컨테이너의 무게가 부착 플랜지의 모든 네 개의 측면에 의해 공유되도록 부착 플랜지의 전면, 후면 및 측면에서 부착 플랜지에 구조적으로 연결되는 로봇식 리프팅 플랜지에 의해 후면벽의 편향이 최소화되는 컨테이너부이다.
몇몇 실시예는 450㎜ 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너를 포함한다. 웨이퍼 컨테이너는 상부벽, 저부벽, 우측벽, 좌측벽, 후면벽 및 전면 개구를 한정하는 도어 프레임을 가지는 컨테이너부를 포함한다. 웨이퍼 컨테이너는 또한 직사각형 형태의 복수의 측면을 가지는, 상부벽상의 상향 연장 플랜지와, 상향 연장 플랜지에 작동적으로 부착되는 부착 플랜지를 포함한다. 또한, 웨이퍼 컨테이너는, 컨테이너부의 상부벽으로부터 상향으로 연장되고 상향 연장 플랜지의 측면으로부터 컨테이너부의 좌측 및 우측 측벽과 후면벽을 향해 상부벽을 따라 연장되는 다수의 상향 및 외향 연장 보강 리브를 가진다.
다른 실시예에서는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너가 개시된다. 이들 실시예에서, 웨이퍼 컨테이너는 상부벽, 한 쌍의 측벽, 후면벽, 저부벽 및 전면 개구를 한정하는 도어 프레임을 가지는 컨테이너부를 포함한다. 컨테이너는 또한 컨테이너부의 상부벽상의 상향 연장 플랜지와, 컨테이너부의 상부벽상의 상향 연장 플랜지에 부착되도록 수직으로 연장되는 탄력적 절곡 부재를 가지는 디텐트를 사용하여 별도의 패스너 없이 수직으로 부착되는 착탈가능 로봇식 플랜지를 가진다.
다른 실시예는 컨테이너부, 부착 플랜지 및 다수의 보강 리브를 포함하는 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너에 관한 것이다. 컨테이너부는 상부벽, 저부벽, 우측 측벽, 좌측 측벽, 후면벽 및 전면 개구를 가진다. 네 개의 측면을 가지는 부착 플랜지는 상부벽에 작동적으로 부착된다. 마지막으로, 다수의 리브는 부착 플랜지의 각각의 네 개의 측면에 인접한 컨테이너부의 상부벽으로부터 연장되는 다수의 상향 및 외향 연장 보강 리브를 포함하며, 리브는 부착 플랜지의 각각의 네 개의 측면에 대해 수직으로 정렬되고, 컨테이너부의 저부를 향해 상면으로부터 우측 및 좌측 측벽 아래로 더 연장된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 수직으로 배치되는 복수의 캔틸레버식 스냅에 의해 기판 컨테이너의 상부 상의 상부 포트에 수직으로 부착되어 결합되도록 구성되고 복수의 가요성 스프링 부재를 그 내부에 추가로 구비하는 프레임부와, 적소에 고정되도록 프레임부 내부 상의 가요성 스프링 부재와 결합하는 디텐트를 포함하는 내측부를 포함하는 로봇식 플랜지를 포함한다.
본 발명의 실시예는 로봇식 플랜지를 부착하는 방법을 추가로 포함한다. 본 방법은 기판 컨테이너의 상부에 수직으로 부착되어 결합되도록 구성된 프레임부를 준비하는 단계를 포함한다. 본 방법은 기판 컨테이너 상부 상의 포트 내부의 적소에 프레임부를 수직으로 하강시키는 단계와, 디텐트를 사용하여 프레임부를 적소에 스냅 고정하는 단계와, 프레임부 내부에 인터록킹 코어 편을 고정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너를 포함한다. 이런 컨테이너는 컨테이너부, 부착 플랜지 및 보조 왜곡 최소화 구조물을 포함한다. 구체적으로, 컨테이너부는 일반적으로 상부벽, 저부벽, 우측 측벽, 좌측 측벽 및 후면벽을 포함한다. 부착 플랜지는 상부벽에 작동적으로 부착되고, 보조 왜곡 최소화 구조물은 적재 상태 하에서 웨이퍼 컨테이너의 왜곡을 최소화하기 위해 컨테이너를 적어도 부분적으로 둘러싼다.
로봇식 플랜지가 나사 등의 별도의 패스너를 사용하지 않고 부착된다는 것이 본 발명의 실시예의 특징이자 이점이다.
모든 네 개의 측면에 구비된 디텐트 메커니즘에 의한 플랜지의 부착이 단일 인터록킹 코어에 의해 록킹된다는 것이 본 발명의 실시예의 특징이자 이점이다.
로봇식 플랜지에 의해 리프팅될 때 로봇식 플랜지 조립체를 통한 하중이 웨이퍼 컨테이너의 후면벽에 보다 균등하게 분배되어 후면벽의 편향을 최소화하고, 이로써 운반 중에 보다 확고한 웨이퍼 구속을 제공하는 것이 본 발명의 실시예의 특징이자 이점이다.
판 스프링이 하중 전달 방향과 동일한 방향으로 수직으로 연장되어 부착 플랜지의 후방으로 추가적인 구조적 리빙(ribbing)이 이루어질 수 있도록 하는 것이 본 발명의 실시예의 특징이자 이점이다. 종래 기술의 웨이퍼 컨테이너에서와 같이 로봇식 플랜지가 수평으로 활주되는 경우에, 이런 리브는 제외되거나 실질적으로 제외된다. 추가적인 구조적 리빙은 하중이 측면과 후면에 더 균등하게 분산되는 것을 용이하게 한다.
본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태, 즉 로봇식 플랜지의 특징과 구성요소는 450㎜ 웨이퍼 및 300㎜ 웨이퍼를 초과하는 다른 기판 컨테이너에도 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 상부와 로봇식 플랜지 조립체의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동화 플랜지의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인터록킹 코어의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 로봇식 플랜지를 조립하는 단계를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 5와 관련된 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6과 관련된 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 8은 도 5, 도 6 및 도 7과 관련된 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 1의 선 9-9를 따라 취한 것으로, 도 5 내지 도 8과 관련된 조립체를 도시하는 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 상부와 로봇식 플랜지 조립체의 추가 분해도이다.
도 11은 본 발명에 따른 완전히 조립된 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 완전히 조립된 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 컨테이너부의 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 컨테이너부의 사시도이다.
도 15는 본 발명에 따른 보조 왜곡 최소화 구조물을 갖춘 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너의 컨테이너부의 사시도이다.
도면을 참조하면, 상부벽(23)과, 한 쌍의 우측 및 좌측 측벽(24, 25)과, 후면벽(26)과, 저부벽(27)과, 전면 개구(29)를 한정하는 도어 프레임(28)과, 개방형 전면을 폐쇄하도록 구성되는 전면 도어(30)를 가지는 컨테이너부(22)를 일반적으로 포함하는 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너(20)가 도시되어 있다. 도어는 도어 하우징(44) 내부에 배치되는 래치 메커니즘(42)에 접근하는 한 쌍의 키홀(36, 38)을 가진다. 도어는 외면(50), 주연부(54) 및 내면(56)을 가진다. 주연부에는 슬롯(60)이 배치되어, 래치 탭(64) 또는 팁이 도어 프레임 내면의 리세스(70)와 결합 및 분리되도록 도어로부터 연장 및 후퇴될 수 있도록 한다. 시일 또는 가스켓(72)이 도어의 둘레를 따라 형성되어 래치의 작동시 도어를 밀봉식으로 폐쇄하도록 도어 프레임과 결합된다.
자동화 또는 로봇식 플랜지 조립체(76)가 컨테이너부의 상면(78)에 배치된다. 로봇식 플랜지 또는 부착 플랜지(150)는 일반적으로 프레임부(152)와 인터록킹 코어(120)로 구성된다. 로봇식 플랜지(150)는, 리빙(82)으로 형성되는 수직 상향 연장 플랜지(81)에 의해 한정되고, 적어도 네 개의 측면(99)을 포함하며, 직사각형 형상으로 설계되는 소켓(80)으로서 구성되는 수납구(receiver)(77)에 수직으로 부착된다. 상부벽(23)과 일체화되어 상부벽에서 연장되는 상향 연장 플랜지(81)와 리빙은 플랜지의 기부(90)로부터 하향 연장되는 하향 연장 캔틸레버식 스냅(89)으로서 구성되는, 판 스프링(88)의 캐치 너브 또는 후크(86)를 수납하는 개구부(84)를 가진다. 판 스프링과 후크는 개구를 갖춘 협력 리브와 더불어 디텐트 메커니즘(91)을 구성한다. 플랜지 기부는 두 개의 캔틸레버식 스냅을 각각 구비한 네 개의 측면(92, 93, 94, 95)을 가진다. 로봇식 리프팅 선반(98)은 리프팅 로봇에 의해 결합될 수 있도록 기부의 모든 네 개의 측면에서 외향으로 연장된다. 특히 판 스프링은 하중 전달 방향과 동일한 방향으로 수직 연장되며, 수납구와 결합 및 분리될 수 있도록 굴절되거나 수평으로 탄력적으로 절곡된다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 판 스프링의 단부에 테이퍼를 제공하는 쐐기 형상 표면(104)은 플랜지가 단 한 번의 동작으로 삽입될 수 있도록 한다. 테이퍼진 표면이 수납구의 결합면(110)과 결합됨에 따라, 플랜지(150)의 프레임부(152)는 리시버(77) 또는 포트(156) 내부에 배치되고 판 스프링을 내측으로 편향시키기 위해 하향으로 가압된다(도 7 참조). 이어서 너브가 개구부 또는 리세스에 도달하면(도 8 참조), 너브는 상기 개구부 또는 리세스에 스냅 고정된다. 이어서 인터록킹 코어(120)가 개구부에 너브를 고정하기 위해 플랜지의 프레임부의 내부(122)에 의해 한정되는 리세스 내로 가압된다. 특히, 도 2를 참조하면, 플랜지는 코어를 적소에 고정하기 위해 코어가 아래로 가압되어 캐치의 상부에 스냅 고정되는 동안 코어의 캐치(134)와 결합되어 외향으로 편향되는 네 개의 스프링 부재(130)를 가진다.
일반적으로 구성요소는 반도체 웨이퍼용으로 통상 사용되는 폴리머로부터 사출 성형된다. 예컨대, 폴리카보네이트, 플루오로폴리머, 폴리에테르에티르케톤으로부터 사출 성형된다.
도 10에는, 본 발명의 실시예에 따른 로봇식 플랜지(150)의 분해도가 추가로 도시되어 있다. 여기서 로봇식 플랜지(150)는 플랜지의 프레임부(152)와 내측부 또는 인터록킹 코어(120)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 내측부(120)는 프레임부(152) 내부의 가요성 탭 또는 스프링 부재(130)와 결합되어 내측부(120)를 적소에 고정하는 디텐트 또는 캐치(134)를 포함한다. 프레임부(152)는 컨테이너(22)의 상부벽(23)에 한정되는 상부 포트(156)에 장착된다. 보다 구체적으로, 상향 연장 플랜지(81)의 측면(99)에 장착된다. 프레임부(152)는 프레임부(152)가 상부 포트(156) 내로 활주할 때 돌출부(89)가 내향으로 편향되도록 하는 경사진 표면을 갖는 상부 포트(156) 내로 연장되는 캔틸레버식 스냅(89) 형태의 돌출부를 포함한다. 돌출부(89)의 미늘(barb) 또는 디텐트는 프레임부(152)가 자리 잡을 때 리세스 또는 개구부(84) 내로 클립 고정된다.
도 11과 도 12는 컨테이너부(22), 전면 도어(30) 및 여타의 형상부를 포함하는 완전 조립된 웨이퍼 컨테이너(20)를 도시한다. 구체적으로, 컨테이너(22)의 상부벽(23)의 상부 포트(156)에 장착된 완전 조립 로봇식 플랜지(150)가 도시된 정반대 사시도가 도시되어 있다. 또한, 전면 개구(29)의 도어 프레임(28)에 장착된 전면 도어(30)가 도시되어 있다. 컨테이너(20)의 저부에는 컨테이너(20) 외부의 하우징의 저부벽(27)에 근접하게 장착되는 수평 배치형 기부판(200)이 있다. 컨테이너의 양 측면 각각에는 수평 배치형 컨베이어 레일(202)이 있다. 이들 컨베이어 레일은 웨이퍼 컨테이너를 조종하기 위해 사용될 수 있는 지게차와 같은 장비에 의해 사용될 수 있는 이중 수평 컨베이어 레일이다. 컨테이너 양 측면의 컨베이어 레일(202)의 후방부 아래에 배치되는 짧은 리브(204) 세트는 캐리어의 후면으로부터의 자동 진입을 위한 도입 형상부(lead in feature)를 제공한다.
도 13과 도 14는 컨테이너부(22)의 상부 사시도와 저부 사시도를 도시한다. 위에서 언급한 바와 같이, 컨테이너 디자인은 왜곡을 최소화하기 위해 컨테이너를 둘러싸는 리브 디자인을 구비한다. 이들 리브(210)는 하중 전달 상태 중에 컨테이너의 상부벽(23)의 왜곡을 최소화하는 데 특히 유용하다. 이런 왜곡은 지게차 컨베이어 레일(202)이나 로봇식 플랜지(150)에 발생할 수 있다.
이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 서로 평행하게 이격되는 복수의 수직 융기형 리브 부재는 대체로 연속적인 방식으로 컨테이너(22)의 전체 둘레에 걸쳐 결합면(110)의 두 측벽으로부터 연장된다. 상부벽, 측벽 및 저부벽 주위의 연속 경로는 컨테이너(22)의 전체 둘레 또는 전체 주연을 한정한다. 이중 수평 컨베이어 레일(202)이 이들 리브의 경로를 가로지르긴 하지만, 리브는 이들 형상부를 통해 계속 이어지며, 중단되지 않는 것으로 간주해야 한다. 양 측벽에 구비되는 컨베이어 레일(202)은 또한 컨테이너의 길이를 따라서 어느 정도의 선형 강성을 추가로 제공한다. 리브(210)는 플랜지로부터 다른 방향으로 연장될 수 있으며, 크기와 구조 면에서 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 실시예는 서로 이격된 열다섯 개를 초과하는 리브를 가질 수 있다. 몇몇 실시예는 서로 이격된 열 개 내지 열다섯 개의 리브를 가질 수 있다. 몇몇 실시예는 서로 이격된 열 개 미만의 리브를 가질 수 있다. 몇몇 실시예는 일곱 개 내지 열 개의 리브를 가질 수 있다. 또한, 몇몇 실시예는 부착 플랜지(150)의 측면에 균등하게 이격된 네 개 내지 여섯 개 또는 일곱 개 내지 열 개의 리브를 포함한다. 리브(210)는 다양한 크기와 치수를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 리브(210)는 수렴(converging) 구조일 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 리브는 기부에서는 3.9㎜의 폭을 가지고 선단에서는 2.2㎜의 폭을 가진다. 따라서, 각각의 리브(210)는 3.9㎜ 내지 2.2㎜의 평균 폭을 가지게 된다.
리브(202)는 일반적으로 컨네이너 벽으로부터 상향 및 외향으로 연장될 수 있고, 컨테이너의 우측, 좌측, 전면 및 후면 측벽을 향해 연장될 수 있다. 리브(210)는 바람직하게는 컨테이너의 저부벽(27) 및 상부벽(23)을 가로질러 X 방향을 따라 가로방향으로 형성될 수 있으며, 측벽(24, 25)에서는 Y 방향을 따라 수직으로 연장될 수 있다. 리브는 컨테이너(22)의 각 모서리에서 곡면 모서리(226)를 가질 수 있다.
도시된 바와 같은 이격된 리브가 적재 상태에서의 왜곡을 최소화하는 한 가지 수단이긴 하지만, 다양한 여타의 반복 리브 또는 관련 패턴이나 구조 부재도 가능하다.
도 15는 이전 도면에 도시된 리브 구조물에 대한 추가적인 대안적 실시예를 도시한다. 구체적으로, 도시된 컨테이너(22)는 적재 하의 왜곡을 최소화하기 위해 외골격(230)으로 둘러싸인다. 외골격(230)은 다양한 형상을 취할 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 외골격은 하우징 벽 둘레에 안장처럼 연장되는 이차 벽을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이차 벽 세트는 상부벽과 측벽을 둘러쌀 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이차 벽은 컨테이너의 저부면도 둘러쌀 수 있다. 몇몇 실시예에서, 외골격은 컨테이너부와 일체로 형성된다. 다른 실시예에서, 외골격은 벽과 별도로 마련되어 컨테이너 벽에 밀접하게 결합될 수 있다. 외골격의 이차 벽이 외부 환경에 대해 개방되고 접근 가능한 중앙 공동을 둘러싸거나, 아니면 대안으로서 완전히 폐쇄된 구조물로 형성되는 것도 고려할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 외골격은 컨테이너(22)의 외면에 대해 일체로 연속하여 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 외골격은 저부벽에 인접한 지점(250)이나, 컨테이너의 모서리 지점(260) 및 로봇식 플랜지(150)에 인접한 컨테이너의 일부 지점(270)에서만 고정될 수 있다. 대안으로서, 외골격은 외골격의 주연부를 따라 서로 이격된 지점에서 부착될 수 있다.
물론 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단지 예에 지나지 않으며 어떤 식으로든 본 발명의 범위, 적용성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않았다. 오히려 상기 상세한 설명은 기술분야의 기술자에게 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들의 구현을 가능하게 하는 개시를 제공한다. 물론 첨부되는 특허청구범위와 그 합법적 균등례에서 제시되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 요소의 기능과 배열에 대한 다양한 변경이 행해질 수 있다.
이상의 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것이 되도록 의도되었다. 추가적인 실시예는 특허청구범위에 속한다. 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하기 했지만 기술분야의 기술자라면 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 형태와 세부사항에 대한 변경이 행해질 수 있다는 것을 알 것이다.
본 개시에 대한 검토를 통해 본 발명에 대한 다양한 변경이 기술분야의 기술자에게 명백해질 것이다. 예컨대 기술분야의 기술자는 본 발명의 상이한 실시예에 대해 설명된 다양한 특징이 본 발명의 범위 내에서 적절히 조합되고, 분리되고, 다른 특징과 함께, 단독으로 또는 상이한 조합으로 재조합될 수 있음을 인식할 것이다. 마찬가지로 위에서 설명된 다양한 특징은 모두 본 발명의 사상이나 범위에 대한 제한이 아니라 예시적인 실시예로 간주하여야 한다. 그러므로 상기 내용은 본 발명의 범위를 제한하지 않도록 되어있다.

Claims (34)

  1. 450㎜ 직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너로서,
    상부벽, 저부벽, 우측 측벽, 좌측 측벽, 후면벽 및 전면 개구를 한정하는 도어 프레임을 가지는 컨테이너부와,
    직사각형 형상의 복수의 측면을 가지는, 상부벽상의 상향 연장 플랜지와,
    상기 상향 연장 플랜지에 작동적으로 부착되는 부착 플랜지와,
    상기 컨테이너부의 상부벽으로부터 상향으로 연장되고 상기 상향 연장 플랜지의 측면으로부터 상기 컨테이너부의 좌측 및 우측 측벽과 후면벽을 향해 상부벽을 따라 연장되는 다수의 상향 및 외향 연장 보강 리브를 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부착 플랜지는 네 개의 측면을 가지는 프레임부를 포함하고, 각 측면은 적어도 하나의 디텐트 메커니즘을 구비하며, 상기 디텐트 메커니즘은, 로봇식 플랜지의 프레임부의 하향 배치에 의해 상기 부착 플랜지를 포획하여 상향 연장 플랜지와 결합되도록, 그리고 디텐트 메커니즘의 탄력적 편향 가능 부분을 보유 위치로부터 상기 부착 플랜지가 설치 및 제거될 수 있는 편향 위치까지 수평으로 편향시키도록 작동하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  3. 제2항에 있어서, 상기 탄력적 편향 가능 부분을 보유 위치에 록킹하기 위해 상기 부착 플랜지의 프레임부에 삽입되어 보유되는 인터록킹 코어 편을 추가로 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 리브는 서로 평행하게 이격된 방식으로 연장되는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 리브 중 복수개의 리브는 상부벽, 우측 측벽, 좌측 측벽 및 저부벽 둘레에서 상기 컨테이너의 주연부의 둘레를 따라 연장되는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다수의 리브는 상기 컨테이너의 주연부의 둘레를 따라 연장되는 적어도 열다섯 개의 리브를 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  7. 제5항에 있어서, 상기 다수의 리브는 상기 컨테이너의 주연부의 둘레를 따라 연장되는 열 개 내지 열다섯 개의 리브를 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  8. 제5항에 있어서, 상기 다수의 리브는 상기 컨테이너의 주연부의 둘레를 따라 연장되는 일곱 개 내지 열 개의 리브를 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  9. 제1항에 있어서, 상기 다수의 리브 각각은 2.2㎜ 내지 3.9㎜의 평균 두께를 가지는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  10. 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너로서,
    상부벽, 한 쌍의 측벽, 후면벽, 저부벽 및 전면 개구를 한정하는 도어 프레임을 가지는 컨테이너부와,
    상기 컨테이너부의 상부벽상의 상향 연장 플랜지와,
    상기 컨테이너부의 상부벽상의 상기 상향 연장 플랜지에 부착되도록 수직으로 연장되는 탄력적 절곡 부재를 가지는 디텐트를 사용하여 별도의 패스너 없이 수직으로 부착되는 착탈가능 로봇식 플랜지를 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  11. 제10항에 있어서, 인터록킹 코어 부재가 상기 탄력적 절곡 부재를 적소에 록킹하도록 상기 로봇 플랜지 내부에 수용되는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  12. 제11항에 있어서, 450㎜ 직경 웨이퍼를 수용하도록 크기가 설정되는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  13. 제10항에 있어서, 왜곡을 최소화하기 위한 외골격을 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  14. 제10항에 있어서, 추가적인 왜곡 저감을 제공하기 위해 적어도 네 개의 벽에서 컨테이너의 주연부를 둘러싸는 수직 융기된 반복 패턴의 구조 부재를 포함하는, 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  15. 상부벽, 저부벽, 우측 측벽, 좌측 측벽, 후면벽 및 전면 개구를 가지는 컨테이너부와,
    네 개의 측면을 가지며, 상기 상부벽에 작동적으로 부착되는 부착 플랜지와,
    상기 부착 플랜지의 네 개의 측면 각각에 인접한 상기 컨테이너부의 상부벽으로부터 연장되는 다수의 상향 및 외향 연장하는 보강 리브를 포함하며,
    상기 기부는 상기 부착 플랜지의 네 개의 측면 각각에 대해 수직으로 정렬되고 상기 컨테이너부의 저부를 향해 우측 및 좌측 측벽 아래로 상부벽으로부터 추가로 연장되는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  16. 제15항에 있어서, 상기 리브는 인접한 리브들이 서로 평행하게 연장되도록 배치되는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  17. 제15항에 있어서, 복수의 상기 리브는 상기 부착 플랜지의 측면으로부터 상기 컨테이너의 전체 주연부 둘레에서 연장되도록 연속적인 방식으로 상기 상부벽, 우측 측벽, 저부벽 및 좌측 측벽을 가로질러 연장되는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  18. 제15항에 있어서, 균등하게 이격된 네 개 내지 여섯 개의 리브가 상기 부착 플랜지의 네 개의 측면 각각에 인접하게 존재하는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  19. 제15항에 있어서, 균등하게 이격된 일곱 개 내지 열 개의 리브가 상기 부착 플랜지의 네 측면 각각에 인접하게 존재하는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  20. 복수의 수직 배치된 캔틸레버식 스냅에 의해 기판 컨테이너 상부의 상부 포트에 수직으로 부착되어 결합되도록 구성되고, 복수의 가요성 스프링 부재를 내부에 추가로 구비하는 프레임부와,
    적소에 고정되도록 상기 프레임부 내부 상의 상기 가요성 스프링 부재와 결합하는 디텐트를 포함하는 내측부를 포함하는, 로봇식 플랜지.
  21. 제20항에 있어서, 상기 프레임부는 서로 이격된 네 개의 스프링 부재를 포함하는, 로봇식 플랜지.
  22. 제21항에 있어서, 상기 내측부는 여덟 개의 수직 배치된 캔틸레버식 스냅을 포함하는, 로봇 플랜지.
  23. 기판 컨테이너의 상부에 수직으로 부착되어 결합되도록 구성된 프레임부를 준비하는 단계와,
    상기 기판 컨테이너 상부 상의 포트 내부의 적소에 상기 프레임부를 수직으로 하강시키는 단계와,
    디텐트를 사용하여 상기 프레임부를 적소에 스냅 고정하는 단계와,
    상기 프레임부 내부에 인터록킹 코어 편을 고정하는 단계를 포함하는, 로봇 플랜지 부착 방법.
  24. 상부벽, 저부벽, 우측 측벽, 좌측 측벽 및 후면벽을 가지는 컨테이너부와,
    상기 상부벽에 작동적으로 부착되는 부착 플랜지와,
    적재 상태 하에서 웨이퍼 컨테이너의 왜곡을 최소화하기 위해 컨테이너를 적어도 부분적으로 둘러싸는 보조 왜곡 최소화 구조물을 포함하는, 대직경 웨이퍼용 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  25. 제24항에 있어서, 상기 보조 왜곡 최소화 구조물은, 서로 평행하게 이격되는 복수의 수직 융기형 리브 부재를 포함하는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  26. 제25항에 있어서, 상기 리브 부재는 상기 웨이퍼 컨테이너의 주연부를 둘러싸는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  27. 제26항에 있어서, 상기 리브 부재는 상기 웨이퍼 컨테이너와 일체로 형성되는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  28. 제25항에 있어서, 상기 리브는 상기 컨테이너의 적어도 세 개의 벽을 가로질러 연속하여 연장되는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  29. 제24항에 있어서, 상기 보조 왜곡 최소화 구조물은 외골격 구조물을 포함하는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  30. 제29항에 있어서, 상기 외골격 구조물은 상기 컨테이너를 둘러싸는 이차 외벽 세트를 포함하는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  31. 제30항에 있어서, 상기 이차 외벽 세트는 상기 부착 부재의 우측 및 좌측 측면으로부터 상기 컨테이너의 측벽 아래로 수직 방향으로 연장되는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  32. 제29항에 있어서, 상기 외골격은 상기 웨이퍼 컨테이너와 일체로 형성되는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  33. 제29항에 있어서, 상기 외골격은 상기 웨이퍼 컨테이너의 주연부를 둘러싸는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
  34. 제24항에 있어서, 450㎜ 직경 웨이퍼를 수용하도록 구성되는, 대직경 전면 개방형 웨이퍼 컨테이너.
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