TW200301949A - Wafer enclosure sealing arrangement for wafer containers - Google Patents
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Description
200301949 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於外殼。本發明特別係有關於可密封之外 殻,於半導體處理設備運作時用於容置晶圓。 【先前技術】 半導體晶圓於處理實施需歷經多道程序。一般晶圓處理 中爲使不同設備進行處理,會經過由一工作站到另一工作 站搬運複數個晶圓之過程。處理流程中,晶圓需暫時存放 或裝載在容器中,轉移到其他廠區或終端使用者手中。晶 圓的搬動中會面臨不问環境’而可能使晶圓暴露於被污染 物污染的潛在危險。爲了保護晶圓使其不受有害污染物威 脅,晶圓會儲存在特製容器中,使其不僅能與外界污染物 隔離並使污染物產生減低到最少程度。此類容器通常於關 閉狀態時具有可活動拆除門或密封體來關閉容器或另利用 有膠帶纏繞來關閉容器。 於半導體晶圓每單位面積電路數目增加的同時,每一電 路相對地面積亦隨之縮減而使得污染物的問題更形棘手。 微粒物的出現會使電路損壞,其粒徑小至分子級大小亦有 殺傷力。微粒控制不論是製造、處理、搬運與儲存等各階 段皆受到嚴格控管。產業趨勢中半導體所處理晶圓將越來 越大。300 mm晶圓已經成爲一般規格尺寸。 晶圓載體的材質可能爲多種金屬,大多例子中還可能包 括熱塑性塑膠。早期的容器包括了容器與密封體,其構成 材料爲例如聚乙烯(polyethelene)等模造成型塑膠,揭露於 5 326\專利說明書(補件)\92-〇2\91133363.doc 200301949 美國第4,24 8,3 46號專利。其他容器有的具有剛性柵欄 (h-ba〇載體,揭露於美國第5,27 3,159號專利,而其他則具 有經由凹槽模造成型之聚碳酸酯容器部件,與更軟、彈性 更佳的封蓋。可參見美國第5,5 8 6,65 8號專利之具體例。 大多半導體製造設備使用之晶圓容器中皆具有一密封 體位於容器門與晶圓容器殻體之間。尙且,該晶圓容器可 密封地與該處理設備相閉合。此類晶圓容器一般稱爲SMIF 物料盒(密封機械介面)或搬運模組,因爲容器門會關閉容 器或殼體的開口底部。這些容器需具備嚴格的框架與效能 要求,因爲容器暴露在各式開放變動環境中。此外,他們 還必須能具有能被自動機械或手動機械載卸特性並且能提 供特別的隔離功能,例如於門關閉後尙可緊閉地調整大小 之功能。 3 00 mm晶圓之半導體處理設備中所採用爲前開模組型 容器。傳統SMIF物料盒與搬運模組所用之密封體一般爲 簡易式的彈性體密封體,於門與殻體軸線方向間藉由簡單 之壓縮執行密封功能。藉此法,與彈性密封體相接觸殻體 部件之聚碳酸酯有時會黏著到密封體上無意中損傷密封 體。門的經常開啓關閉有可能會導致密封體位置偏移並使 得密封體部分突出或搖晃,進而無意中使處理設備誤觸密 封體,使晶圓發生破裂之嚴重後果或使容器無法確實密封。 因此,密封布置爲晶圓外殼之所具必須要件,使晶圓外 殻密封緊密得以強化,避免彈性密封體的移動。因此,我 們需要一種能解決上述以及其他問題的晶圓外殼密封布 6 326\專利說明書(補件)\92-〇2\91133363.doc 200301949 置。 【發明內容】 一種晶圓容器包括一具有門框之殼體,設置一開口用於 晶圓置入與移出,以及一用於插入門框之門。該門包括一 晶圓外殼密封布置用於緊密地密封該殼體之該門與門框。 依據本發明之一態樣,將晶圓外殼密封布置接合於與晶 圓外殼殼體中的門,藉由該門之一內表面部分於密封晶圓 外殼時係設於與該殼體相連接。該晶圓外殻密封布置包括 一第一凹槽約位於該門內表面周緣,以及一第二凹槽鄰近 該第一凹槽橫向分佈於該門之周緣。該密封布置包括一支 持構件位於該第一凹槽與該第二凹槽。該晶圓外殻密封布 置尙有一彈性密封構件其具有一第一部件係設爲藉摩擦力 插入於該第二凹槽中延伸環繞該門。此外該彈性密封構件 尙具有一第二部件係設爲覆蓋該支持構件與該第一凹槽, 其中於密封該門與該晶圓外殻殻體時,該密封構件之第二 部件係設爲彎折插入該第一凹槽中。
一較佳具體例中’該晶圓外殻密封布置之支持構件包括 複數個柱係設爲與該密封構件之相對應複數個孔相接合以 防止該密封構件橫向移動。於本具體例中,該密封構件係 爲L型,密封構件第二部件設計長於第一部件,並以懸臂 方式移動V 於一具體例中,密封構件之第二部件具有一非彎曲「常 態」部位,而該門具有一周緣凸緣延伸環繞該周緣。該周 緣凸緣位置大約設於接近第二懸臂部件藉以保護與隔離第 二懸臂部件。周緣凸緣同時能作爲門與殼體間之關閉表面。 7 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc 200301949 本發明之一目的與益處在於提供一密封構件(或丨 牢固地密封門之周緣防止外漏意外發生。 本發明較佳具體例之一目的與益處在於提供一 殻密封布置防止彈性密封構件發生門周緣以外之 動。 本發明之一特定具體例之目的與益處在於該晶 密封布置能於移除門時防止密封構件與晶圓外殻殼 間發生意外黏著現象。 本發明較佳具體例之另一目的與益處爲該密封 時或老舊疲勞時易於更換。 【實施方式】 圖1描繪一先前技術之一開口搬運模組20,其可 明結合或搭配使用。搬運模組爲一槪略性用語意指 儲存或/及運送半導體晶圓或光罩之殼體(或容置物: 中,晶圓外殼20 —般包括一殻體22其具有門框23 開口 25用於晶圓置入與移出。殼體22包括複數個 於搬運或儲存時固定晶圓34。門框23設計爲凸緣 納門24,其包括了一密封表面40、牆面42與閂槽 計。使用時,門框的定義不應受限於爲容器部分的 架或是容器的附加框架或容器的一整合框架。正確 爲,門框爲殻體22的一部份用於容置門24。在此透: 軸的註記可便利解說之進行。晶圓從門置入與移出 爲ζ軸。y軸爲垂直,而X軸則沿橫向延伸。 參閱圖2,門24 —般包含一內牆面51其具有外 與周緣表面2 8,當晶圓外殻2 0密封時周緣表面2 8 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc 塾圈)可 晶圓外 橫向移 圓外殻 體門框 件破損 與本發 搬送、 )。本例 構成前 槽孔32 狀以容 46之設 分離框 定義應 過 X-y - ζ 的動線 表面62 與門框 8 200301949 23相接。門24同時包括一密封構件26延伸門24周緣並 臨接於門24之周緣。密封構件26用途爲當晶圓外殻20 密封時,能與殼體22緊密接合在一起。 門24具有軸線A 1而密封部件具有軸線A2。爲了能將門 確實扣入門框中,軸線A 1與A2應成一列。當門扣進門框 時’門可因此而在一軸線方向移動。當提及「輻射地」時, 其係描述與△1或A2呈垂直的方向或定位,並且配合密封 構件26同時表示任何方向垂直於密封構件之一特定部位 作爲由門軸向外之一純向量。密封構件26也可以一密封墊 圈表示之。 參考圖2〜4,門24包括一外殼密封布置50位於門之內 牆面51。門24更包括一組晶圓墊56,當門在適當的位置 時,其提供部分抑制位置偏差功能。這些晶圓墊可藉由塑 膠快黏連接器(plastic snap-in connectors)妥善附加到連接 點5 8。門外殼部分可藉由設計使上述構件間的接觸部分僅 爲密封體與門框以及門導(door guide)與門框相連結處。或 者,可另提供輔助障礙部件於外殻設計中,使門關到底時 仍能留有適當空間給密封體延伸。圖1中並未標示完整之 外表面62,這是爲了便利標示內部空間64以及閂機制66。 上述閂機制運作可參見由本發明擁有人與David L. Nyseth 所共有之美國第5,71 1,427號專利中所揭露之方法。此方 法在此收爲本文參考文獻。 再參閱圖2、3、4,外殼密封布置50包括一第一凹槽52 由周緣凸緣52.5與中間凸緣53所構成。內牆面位於門24 之內牆面51周緣。第二凹槽54位置鄰近第一凹槽52,其 9 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.d〇c 200301949 輻射地更靠近門的周緣。一支持構件’於本具體例設爲中 間凸緣5 3,位於凹槽5 2與5 4間。外殻密封布置5 0更包 括彈性密封構件2 6,該構件具有第一腳部件2 6.1摩擦地扣 入環繞門之第二凹槽5 4。密封構件2 6也包括一第二懸臂 部件2 6.6,該部件位於中間凸緣/支持構件5 3蓋過第一凹 槽。密封構件26之第二懸臂部件26.6於關閉殼體22與門 2 4時向下偏斜進入第一凹槽5 2。藉此方式,密封構件2 6 得以不至移動超出門24周緣以外,並於容器20兩地搬運 時也得以不會勾到其他處理設備。於本具體例中,第二懸 臂部件26.6包括一表面27與門24之內牆面5 1大致地位 於同一平面。密封構件26的寬度可爲0.530 inch。 再參考圖2、3及4,圖中描繪根據本發明之晶圓外殼密 封布置之一具體例。於本具體例中,支持構件5 3包括複數 突出構件,其被設爲柱5 3.1置於凹槽5 2、5 4之間垂直突 出於內牆面5 1。柱5 3 . 1接合同時突出於對應密封構件26 之密封構件孔26.9,藉以防止密封構件26的橫向移動。柱 5 3.1與構件孔26.9位置就在門24的周緣上(參見圖3)。於 本具體例中,密封構件26爲L形,其第二懸臂部件26.6 長度設計爲長於第一腳部件26.1。另一具體例中,柱53.1 爲凸緣5 3 .1,其能與對應槽孔相接合。 圖3、4分別由頂面與橫剖面方式描繪密封構件26部分, 其包括第一腳部件26.1、第二懸臂部件26.6與密封構件孔 2 6.9。參考圖4A中對於門24的描繪,其中不包括密封構 件26,包括第一凹槽52與位於第一凹槽52之第二凹槽 54。另外,有柱53.1位於門24內面臨接於門周緣。 10 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc 200301949 本發明之密封構件26具有第二懸臂部件26.6提供彈性 調整,如圖4中虛線所示,於殼體與門24接合時容納殼體 22。於本具體例中,外殻密封布置50分別包括第一凹槽 52與第二凹槽54,以及支持構件53與密封構件26爲一組 合作爲殻體2 2與門24間的彈性密封。外殻密封布置5 0 使門由殻體2 2中來回移出而不需將密封構件由原位置移 開。不同於先前技術設計,密封構件26並非藉由周緣張力 附著在門周緣上,運用周緣張力方式於材料疲乏後,會使 密封構件掉落或破損。密封構件26爲凹陷於門24中藉以 防止密封構件移動或由門上脫落。一相關具體例中,密封 構件26可沿門框23置於殼體22上,但類似凹槽52、54 以及支持構件5 3需整合到門框中以固定接合密封構件26 避免密封構件脫落或滑落。 參閱圖5、6及7,描繪另一外殼密封布置50之具體例, 其中密封構件26大致爲L形。於本具體例中,第一腳部 件26.1與形成於門24內之凹槽54相接合。爲強化支持部 件26.1具有一部份突出於內牆面51方向以及上表面27.1 與2 7 · 2,藉此不僅提供加強框架強度並且也強化了懸臂部 件2 6 · 6的彈性。上表面2 7.1與上表面2 7 · 2相平行但並不 位於同一平面。於本具體例中,懸臂部件2 6 · 6同時包括一 頭部部件26.8於殻體與門24接合時,延伸進入或與第一 凹槽52相接合。參考圖6B,此具體例構件53.1其高度與 密封構件26之上表面27.1係爲同平面。此具體例構件531 提供密封構件2 6之橫向支撐。 圖7描繪當門24與殼體22之門框23接合時,密封構件 11 326\ 專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc 200301949 孔2 6.9之第二懸臂部件26.6偏斜狀態之具體例。請注意 於門與門框停止於例如一接面60前,密封構件之頭部部件 2 6.8的頂或頭部不可碰觸到第一凹槽52之底部52.1。 於一具體例中,晶圓外殻20之主要框架構件,特別是門 框,可由剛性塑膠例如聚碳酸酯等模造鑄造。同樣地,主 要門框架部件包括凹槽5 2、5 4及支持構件5 3與凸緣5 3. 1 亦可由聚碳酸酯(polycarbonate)模造鑄造。晶圓墊可由抗磨 損聚合塑膠如聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)與聚 四氟乙烯(polytetrafluorethylene,PTFE)材質製造。彈性密 封構件26可藉由彈性體如杜邦公司提供之Vi ton®,或通 用乙烯-丙烯-非-共軛二烯橡膠 (ethylenepropylenediene)單體或相類似彈性材質製造。 本發明可在不離開本發明之精神及基本特徵下做各種 特定的例示;因此本具體例應被視爲舉例性而非限制性 者,且本發明之範圍爲由隨付之申請專利範圍所限定而並 非由上述說明所限制。 【圖式簡單說明】 圖1係包含本發明之一晶圓載體或容器之透視圖。 圖2係晶圓外殼門之內部前視圖大致描繪根據本發明之 晶圓外殼密封布置具體例中之部分。 圖3係描繪根據本發明之晶圓外殻密封布置具體例中晶 圓外殼門之前視圖。 圖4係描繪根據本發明具體例之連結到密封構件之晶圓 外殼門部分橫剖面圖。 圖4 A係描繪另一晶圓外殻門具體例沒有安裝密封件時 12 326\專利說明書(補件)\92_〇2\91133363.doc 200301949 之橫剖面圖。 圖5係描繪另一具體例中之晶圓外殼門與根據本:胃0月& 密封構件之橫剖面圖。 圖6係描繪圖5中具體例之晶圓外殼門之柱之橫剖面圖。 圖7係描繪圖5中具體例之晶圓外殼門與門連結時之橫剖 面圖。 【元件符號說明】 20 晶圓容器 22 殼體 23 門框 2 4 門 25 前開口 26 密封構件 26.1 第一腳部件 26.6 第二懸臂部件 26.8 頭部部件 26.9 密封構件孔 27 表面 27.1 > 27.2 上表面 28 周緣表面 32 槽孔 34 晶圓 4〇 密封表面 42 牆面 46 閂槽 13
326\專利說明書(補件)\92_〇2\91133363 .doc 200301949 50 外 5 1 內 52 第 52.1 底 52.5 周 53 中 53.1 柱 54 第 56 晶 58 連 60 接 62 外 64 內 66 閂 殻密封布置 牆面 一凹槽 部 緣凸緣 間凸緣/支持構件 二凹槽 圓墊 接點 面 表面 部空間 機制 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc
Claims (1)
- 200301949 拾、申請專利範圍 1 · 一種晶圓外殼密封布置,用於前開口晶圓外殼之門, 該門之一內表面部分於密封晶圓外殼時係設於與該殻體相 連接,該晶圓外殼密封布置包含: 一第一凹槽,約位於該門之內表面周緣; 一第二凹槽,鄰近該第一凹槽,橫向分佈於該門之周 緣,該第一凹槽與該第二凹槽係設爲被一支持構件所分 隔;以及 一彈性密封構件,具有一第一部件,係設爲藉摩擦力插 入於該第二凹槽中延伸環繞該門,此外尙具有一第二部 件,係設爲覆蓋該支持構件與該第一凹槽,其中於密封該 門與該晶圓外殼殼體時,該密封構件之第二部件係設爲彎 折插入該第一凹槽中。 2.如申請專利範圍第1項之晶圓外殻密封布置,其中該 支持構件包括複數個突出構件,係設爲與該密封構件之相 對應複數個孔相接合以防止該密封構件橫向移動° 3 .如申請專利範圍第1項之晶圓外殻密封布置’其中該 密封構件之第二部件係設爲以懸臂方式延伸自該第一部 件。 4.如申請專利範圍第3項之晶圓外殻密封布置’其中該 密封構件係爲L型,該密封構件之第二部件長度設計係長 於該密封構件之第一部件。 5 .如申請專利範圍第2項之晶圓外殻密封布置’其中該 突出構件係爲柱與凸緣所構成群組中之至少一種’由該門 的內表面向外突出。 15 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc 200301949 6 ·如申請專利範圍第3項之晶圓外殻密封布置,其中該 密封構件的第二部件包括一頭部部件,與該密封構件的第 一部件呈橫向分佈,係設爲該晶圓外殻關閉時形成一密封 體與外界隔絕。 7 .如申請專利範圍第丨項之晶圓外殻密封布置,其中該 · 密封構件係以凹陷方式裝置於該門之周緣表面。 ^ 8 ·如申請專利範圍第7項之晶圓外殻密封布置,其中該 密封構件包括一上表面,大致與該門之內表面位於同一平 面。 春 9 ·如申請專利範圍第1項之晶圓密封布置,其中該密封 構件係用爲橫向地延伸超出該密封構件之第二部件之一半 長度。 1 〇. —種晶圓外殻密封構件,用於晶圓外殼門,該外殻門 包括一第一凹槽,約位於該門內表面周緣,該晶圓外殻密 封構件包含: 一第一部件,藉摩擦力插入於一第二凹槽中,該第二凹 槽鄰近該第一凹槽橫向分佈於門之周緣’以及 鲁 一第二部件,係設爲覆蓋該第一凹槽與設爲覆蓋用於分 隔該第一凹槽與該第二凹槽之一支持構件,其中於密封該 門與一晶圓外殻殼體時,該密封構件之第二部件係設爲彎 折插入該第一凹槽中。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之晶圓密封構件’更包括複 · 數個孔,係設爲與由該支持構件突出之相對應複數個突出 - 構件相接合,以防止該密封構件橫向移動。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之晶圓外殼密封構件’其中 16 32G\專利說明書(補件)\92-〇2\911:33363.doc 200301949 該突出構件係爲柱與凸緣所構成群組中之至少一種。 1 3 ·如申請專利範圍第1 〇項之晶圓外殻密封構件,其中 該密封構件之第二部件係以懸臂方式延伸自該第一部件。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之晶圓外殻密封構件,其中 該第二部件包括一頭部部件,與該密封構件的第一部件呈 橫向分佈。 1 5 ·如申請專利範圍第11項之晶圓外殼密封構件,其中 該複數個孔係伸長並與該第二凹槽位於同一平面。 1 6.如申請專利範圍第1 〇項之晶圓外殼密封構件,其中 該密封構件之第一部件之一頂表面與該密封構件之第二部 件之一頂表面並不位於同一平面。 17.—種晶圓外殻,包含: 一殼體,係設爲容納複數個晶圓;以及 一門,係設爲密封地關閉該殼體以及包括一晶圓外殼密 封布置, 該晶圓外殼密封布置包括: 一第一凹槽,約位於該門之內表面周緣; 一第二凹槽,鄰近該第一凹槽,橫向分佈於該門之周 緣,該第一凹槽與該第二凹槽係設爲被一支持構件所分 隔;以及 一彈性密封構件,具有一第一部件係設爲藉摩擦力插入 於該第二凹槽中延伸環繞該門,此外尙具有一第二部件係 設爲覆蓋該支持構件與該第一凹槽,其中於密封該門與該 晶圓外殼殼體時,該密封構件之第二部件係設爲彎折插入 該第一凹槽中。 17 326\專利說明書(補件)\92-02\91133363.doc 200301949 1 8.如申請專利範圍第1 7項之晶圓外殻’其中該支?寸構 件包括複數個柱,係設爲與該密封構件之相對應複數個孔 相接合,以防止該密封構件橫向移動。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之晶圓外殼,其中該密封構 件係爲L型,該密封構件之第二部件係以懸臂方式設計長 度長於該密封構件之第一部件。 20·如申請專利範圍第17項之晶圓外殻,其中該密封構 件更包括一頭部部件,位於該第二部件並與該第一部件呈 橫向分佈。 18 326\ 專利說明書(補件)\92-〇2\91133363.doc
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