TWI606962B

TWI606962B - 具有門導件及密封件的晶圓容器

Info

Publication number: TWI606962B
Application number: TW105132917A
Authority: TW
Inventors: 馬修Ａ富勒; 貝瑞葛雷格森; 麥克Ｓ亞當斯
Original assignee: 恩特葛瑞斯股份有限公司
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2017-12-01
Also published as: CN103262230B; JP2017059840A; TW201702152A; KR20140018846A; WO2012054644A2; KR101899614B1; WO2012054644A3; US9673075B2; CN103262230A; JP2013541851A; US20130319907A1; JP6114193B2; TW201231363A; TWI591000B; JP6337061B2

Description

具有門導件及密封件的晶圓容器

[相關申請案]

本申請案主張以下美國臨時專利申請案之優先權：於2010年10月20日提出申請且名稱為「具有門導件及密封件的晶圓容器(WAFER CONTAINER WITH DOOR GUIDE AND SEAL)」之美國臨時專利申請案第61/394,776號、於2010年12月9日提出申請且名稱為「具有門導件及密封件的晶圓容器(WAFER CONTAINER WITH DOOR GUIDE AND SEAL)」之美國臨時專利申請案第61/421,309號、以及於2011年8月12日提出申請且名稱為「具有門導件的晶圓容器(WAFER CONTAINER WITH DOOR GUIDES)」之美國臨時專利申請案第61/523,218號，所有該等申請案皆係以引用之方式全文併入本文中。

本發明係關於用於例如半導體晶圓等易損壞之基板(sensitive substrate)之容器，更具體而言，係關於此類容器之門與門框架間之介面。

例如電腦晶片等積體電路(integrated circuit；IC)係由半導體晶圓製成。該等晶圓於製作積體電路之製程中經歷大量步驟。此一般需要自一個工作站運輸複數個晶圓至另一工作站，以供由專門設備進行處理。作為處理程序之一部分，可將晶圓暫時儲存於容器中或於容器中裝運至其他工廠或最終使用者。此類設施內(intra-facility)移動及設施外(extra-facility)移動可生成潛在之晶圓破壞性污染物或使晶圓暴露於潛在之晶圓破壞性污染物中。為降低污染物對晶圓之有害影響，已開發出專門容器來最小化污染物之生成以及隔離晶圓與容器外部之污染物。該等容器所共有之一主要特徵在於，該等容器設置有可移除之門或蓋以使得能夠存取內部之晶圓。

塑膠容器被用於在各製程步驟之間運輸及儲存晶圓已達數十年之久。此類容器具有嚴格受控之容差，以介接處理設備以及用於運輸該等容器之設備/機械手臂。此外，較佳係於此類塑膠容器中利用無需使用例如螺釘等金屬扣件即可附裝及可移除之組件，乃因金屬扣件於被插入及移除時可引起微粒生成。

用於運輸及/或儲存半導體晶圓之容器之附加、所需或可取特性包含輕量化、有剛性、潔淨、氣體排放量有限、以及具有具成本效益之可製造性(cost effective manufacturability)。當容器被封閉時，該等容器使晶圓氣密性地隔離或接近氣密性地隔離。簡言之，此類容器需要保持晶圓潔淨、無污染且不受損壞。另外，載具需在劇烈之自動搬運中保持其性能，此種自動搬運包括藉由位於容器頂部之自動凸緣來提升載具。

前開式晶圓容器已成為用於運輸及儲存大直徑300毫米晶圓之行業標準。在此類容器中，前門可閂鎖於一容器部之一門框架內並封閉一正面存取開口，晶圓係經由該正面存取開口藉由機械手臂而插入及移出。當容器裝滿晶圓時，該門被插入至該容器部之門框架中並閂鎖至該門框架。當進行安放時，該門上之襯墊(cushion)為晶圓提供向上、向下及向內之約束。

大致呈一連續之彈性體材料環形式之一密封件緊固於該門之周緣上以提供密封。通常，藉由插入一基座部至該門之周緣上之一溝槽中及/或將密封件穩固於延伸貫穿該密封件中之孔之釘栓(peg)上而附裝此類密封件。密封材料「環」常常小於該溝槽之圓周。此已證明能使密封件良好地固持於圓角上，但密封件中之張力幾乎無助於在該門之頂部、底部及側面之大的直線區域中將該密封件固持於溝槽中。尤其是當為容納更大晶圓而增大晶圓容器中之開口時，會遭遇密封之均勻性及一致性問題。

半導體行業如今正趨於使用甚至更大之450毫米直徑之晶圓。直徑更大之晶圓儘管提供成本效益，然而亦會提供增大之易碎性(fragibility)、更大之重量，並具有與搬運及儲存該等更大晶圓於由塑膠製成之容器中相關聯之尚未發現之難題。與頂部、底部、側面、正面及背面上之塑膠區域相關聯之偏斜及相關問題加劇，因容器表面之偏斜而使門與門框架間之介面發生不均勻密封及畸變所導致之門密封問題亦加劇。

隨著半導體晶圓之尺寸增大，形成於該等晶圓上之電路之密度亦增大，進而使該等電路更易因越來越小之微粒及其他污染物而產生缺陷。簡言之，隨晶圓尺寸之增大，容器之尺寸亦在增加，並且因晶圓更易受更小之微粒及其他污染物之影響，故使晶圓保持潔淨及無污染之要求已變得更加嚴格。

存在若干與先前晶圓搬運裝置或容器相關聯之關於顆粒生成之缺點。在一容器之使用壽命中，蓋或門以自動與手動方式被附裝及移除多次。對於每一次附裝及移除，門邊緣之一部分皆可能會刮擦容器之門框架。此可導致生成鬆散微粒，該等鬆散微粒可藉由空氣傳播而停留於所容納之晶圓上。同等重要地，晶圓搬運器件或容器之門通常包含接觸並支撐晶圓邊緣之襯墊或通道。最佳地，此類襯墊或通道被設計成與容器中之晶圓容置通道相呼應地操作，以穩固地固持複數個晶圓。若一門未被且無法被準確且重複地居中於一門框架內，則門襯墊或通道與晶圓之間便可發生過度接觸及後續之微粒生成。

微粒生成之問題亦可能歸因於製造門及容器之過程。容器及門通常係利用例如聚碳酸酯等塑膠藉由射出成型(injection molding)而形成。成型部件之收縮及翹曲係為此類成型製程中所固有的。儘管塑膠射出成型技術極為先進，然而來自同一模具之不同組件之間仍可存在個別偏差。儘管微小偏差一般不會損害門在封閉一容器時之功能，然而該等偏差可改變工作尺寸以致於增大門與門框架間之接觸(以及所導致之微粒生成)。尺寸變化亦可由模具本身因正常磨損而生成。當門與容器之組件之容差被迭加或相加時，此問題加劇。

因該等晶圓載具係自動地打開及關閉，故出現又一缺點。該等載具係由多個設備打開，各該設備可能會以不同方式設置。而且，此類設備可能會未經調整並經受磨損。因而，此類設備可能未被理想地校準，進而導致出現不可取及/或過度之門-框架接觸並導致過度磨損及/或微粒生成情形。

因此，業內需要提供一種晶圓容器，該晶圓容器能解決此等問題其中之一或多者，當該等問題出現於用於450毫米直徑及更大晶圓之容器時尤其如此。

本發明之實施例能滿足業內對如下晶圓容器之需求：該晶圓容器能減少或減輕與因載荷所引起之過度容器壁偏斜以及與過量顆粒生成相關聯之問題其中之一或多者，當此等問題出現於用於450毫米直徑及更大之晶圓之容器時尤其如此。

在一實施例中，一種適用於大直徑晶圓之前開式晶圓容器使用一彈性密封墊，該彈性密封墊被配置並成型為一具有圓角之矩形框架。該彈性體材料可夾置於一密封墊固持框架與一門外殼構件之間。在本發明之一實施例中，該密封墊固持框架覆蓋門之內表面之一很大部分。在本發明之一實施例中，該密封墊固持框架具有一門導引構件，該門導引構件圍繞該門之周緣延伸，並且若該門在被插入至門框架中時未被理想地對準，則該門導引構件與該門框架上之一類似結構相配合而提供一導引動作，藉此抑制因組件間之摩擦接觸而導致之顆粒生成。該門導引構件與相配合之門框架部分可各具有錐形表面，該等錐形表面彼此配合並嚙合。

在本發明之一實施例中，密封墊材料被配置成一具有一相對均勻之厚度之片狀材料。密封件之一暴露尖端向外延伸以嚙合殼體部之門框架之一側壁。在其他實施例中，對於被模製成型之密封墊材料，該密封墊不具有相對均勻之厚度。在本發明之一實施例中，該密封墊固持框架可與晶圓襯墊一體成型。在另一實施例中，該密封墊材料係包覆成型(overmolded)於該密封墊固持框架上。

在一實施例中，晶圓襯墊與密封件間之前門之內表面係由一上覆於密封墊層上之單一整體式框架提供，其中該密封墊材料之周緣邊緣自該門向外沿徑向突出，以嚙合該門框架之朝內表面。

在本發明之一實施例中，在一前開式晶圓容器之一門中，該門之周緣具有三個暴露於該周緣處之不同層：一門基座部、一彈性密封件以及一密封墊框架。

在本發明之一實施例中，密封構件提供一互鎖部，該互鎖部被插入至一圓周溝槽中，該圓周溝槽圍繞門開口延伸。該密封構件具有一本體部，該本體部具有一穩固至該門之被固持部以及一自該被固持部延伸之向外延伸部。該向外延伸部可為L形狀，並包括一徑向延伸部以及一軸向延伸部，其中該軸向延伸部界定該互鎖部。該密封構件可為無終點的，即環形的。該密封構件可具有門框架伸長抵制部件，該等門框架伸長抵制部件可穩固該門框架，尤其是該門框架之中部頂部及中部底部，俾當該容器由容器部之頂部(例如由附裝至該容器之一自動凸緣)支撐時且尤其是當該容器載有晶圓時，與該密封構件相關聯之門抑制該門框架之垂直伸長。各實施例之具體態樣可包含該密封構件處於圓周張力下，該圓周張力可增大該密封構件之有效硬度(durometer)並增強該徑向延伸部對向外延伸部之徑向擴展之抗性。當該軸向延伸部向上且沿一遠離該容器部之方向轉動時，可出現此類徑向擴展。一剛性制動器(rigid stop)可定位成與該延伸部之容器部側相對，以阻止或減小所述轉動。可利用由具有非彈性體品質或彈性體特性小於該彈性密封件本體部之材料形成之一傾斜條帶，以更有助於該軸向延伸部抵抗由該門框架中之伸長應力所造成之向上且遠離該容器部之轉動。

在一實施例中，密封墊固持框架亦形成一周緣門導件及框架形狀固持器，其中一突出部(projection)沿「z」方向突出並圍繞該門之周緣延伸，該突出部之內表面上具有一錐度(taper)。該周緣門導件係用以使一對應之大致V形凹槽嚙合該門框架上之一相匹配錐形表面。

在一實施例中，一半導體晶圓載具具有一殼體、一門以及單獨形成之門導件，該殼體具有一門框架，該門框架界定一開口以用於插入及移出晶圓，該門係用於封閉並密封該開口，且該等門導件係用於控制該門與該殼體間之介面。在某些實施例中，該等門導件各包含沿該門之周邊延伸之細長構件，並居中地定位於該門之一、二或四個周邊側表面上。各該門導件皆提供沿「x」方向與「y」方向之設置(即定位)功能(「z」方向係為該門插入至該門框架中及自該門框架移出之方向)。

在一實施例中，該等門導件具有一沿周緣延伸之細長且薄之肋，該肋適配至該門框架中之一狹槽中。每一門導件皆可具有一U形開口，其中使該U形之支腿傾斜以在對邊緣進行定位時提供一導件，其中在該門被插入至該門框架中之前及之時，該U型沿「z」方向向內朝向該殼體及殼體門框架。適配至該狹槽中之肋可被固定(即與該門框架接觸並嚙合)，或者可與該門框架分離而不與該門框架直接接觸。在一較佳實施例中，該門具有一垂直中心線及一水平中心線，並且一門導件以門中心線為中心而定位於頂部周緣側上。一門導件可類似地定位於側向周緣側及底部周緣側上，各該側向周緣側及該底部周緣側皆係以相應之門中心線為中心。每一門導件皆可具有二定位部，其中各該定位部皆提供導引表面以用於沿x方向及y方向定位該門。

在一實施例中，每一門導件皆可具有一棘爪(例如一舌形棘爪)，該棘爪嚙合該門框架中之一狹槽。每一門導件皆可具有二棘爪。進一步，每一門導件皆可具有容置器以用於嚙合該門框架上之突出部，反之亦然。該等突出部及容置器可為楔形形狀以提供一確定性的導入(definitive and guided-in)鎖定位置。因此，在各實施例中，該導件沿該門之周緣邊緣延伸且其在附裝時無需使用單獨之扣件。

在一實施例中，該等導件係由包含聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate；PBT)或乙醛縮二乙醇(acetal)之一混合物形成。在本上下文中，此等材料似乎具有一良好之低微粒生成特性，即在門邊緣與門框架嚙合期間使微粒生成最小化。

在替代實施例中，該等導件可除門之外亦附裝至門框架上或者不附裝至門上。當該等導件附裝至門與門框架二者上時，該等導件可以一偏置或面對面配合關係進行附裝。該等導件可與或不與例如揭露於美國專利第6,206,196號及第6,464,081號中之隅角導件一起使用，該二美國專利皆係以引用之方式全文併入本文中。

根據一實施例，一種用於半導體晶圓之前開式容器包含：一殼體部，包含一頂壁、一底壁、一對側壁、一後壁、及與該後壁相對之一門框架，該門框架界定一正面開口，該門框架具有複數個相交之側壁，該等側壁形成複數個門框架隅角，各該側壁於相鄰門框架隅角間界定一傾斜部；以及一門，可移除地容置於該門框架中以用於封閉該正面開口，該門包含一本體部，該本體部具有複數個相交之周緣面。該容器更包含複數個門導件，各該門導件設置於該等周緣面其中之一個別周緣面上，俾當該門容置於該門框架中時，各該門導件嚙合該門框架之該等傾斜部其中之一個別傾斜部。

根據一實施例，該門框架可界定一朝外之凹槽，該朝外之凹槽自各該傾斜部向內並平行於該正面開口之一前緣延伸。各該門導件可界定一邊緣，該門導件之該邊緣係嚙合於該凹槽中，俾當該門容置於該門框架中時，使該門與該殼體部互鎖。該凹槽可大致為V形形狀並具有一嚙合表面，且該門導件之該邊緣可具有一嚙合表面，當該門導件之該邊緣容置於該凹槽中時，該邊緣之該嚙合表面係被順應地設置成面對該凹槽之該嚙合表面。

在一實施例中，該本體部之各該周緣面界定一門導件凹槽，且該等門導件其中之一個別門導件係容置於各該門導件凹槽中。各該門導件可具有至少一個嚙合結構，該至少一個嚙合結構係由該門導件凹槽中之一對應嚙合結構容置。該至少一個嚙合結構可為一嚙合凸片(engagement tab)，且該對應嚙合結構可為一開孔。

在一實施例中，該容器之該門可包含一彈性密封件，該彈性密封件圍繞該門之一周緣延伸，當該門被容置於該門框架中時，該彈性密封件嚙合該門框架上之一結構，以氣密性地密封該殼體部。該容器亦可包含一晶圓襯墊，該晶圓襯墊係設置於該門之一背面上。該門導件可由一低微粒生成材料製成，該低微粒生成材料可為乙醛縮二乙醇或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。

在另一實施例中，一種用於半導體晶圓之前開式容器包含一殼體部，該殼體部包含一頂壁、一底壁、一對側壁、一後壁、及與該後壁相對之一門框架。該門框架界定一正面開口以及一朝前之凹槽，該朝前之凹槽圍繞該門框架之一內周緣而平行於該門框架之一前緣延伸。一門可移除地容置於該門框架中以用於封閉該正面開口。該門包含一本體部，該本體部具有一背面及設置於該背面上之一密封墊總成。該密封墊總成包含一密封墊框架及一密封墊。該密封墊框架界定一圍繞該門之一周緣延伸之細長突出部，該密封墊係固持於該密封墊框架與該本體部之間。該密封墊包含一側向突出密封部。該密封墊框架之該突出部係容置於該門框架之該凹槽中，俾當該門容置於該門框架中時，使該門與該門框架互鎖，且當該門容置於該門框架中時，該密封墊之該側向突出密封部嚙合並密封該門框架之一側壁。在一實施例中，該密封墊總成包含一一體成型之晶圓襯墊。在某些實施例中，該密封墊總成實質上覆蓋該門之該本體部之整個該背面。在另一實施例中，該密封墊可包覆成型於該密封墊框架上。

在一實施例中，該朝前之凹槽大致為V形形狀並具有一嚙合表面，且該密封墊總成之該突出部具有一嚙合表面，當該突出部容置於該凹槽中時，該突出部之該嚙合表面係被順應地設置成面對該凹槽之該嚙合表面。

在另一實施例中，一種用於半導體晶圓之前開式容器包含一殼體部，該殼體部包含一頂壁、一底壁、一對側壁、一後壁、及與該後壁相對之一矩形門框架，該門框架界定一正面開口，而該門框架係由複數個側壁界定，該等側壁延伸於該矩形門框架之隅角之間，各該側壁於相鄰隅角間界定一傾斜部。一矩形門可移除地容置於該門框架中以用於封閉該正面開口，該門包含一本體部，該本體部具有四個相交之周緣面。該容器更包含複數個門導件，各該門導件設置於該等周緣面其中之一個別周緣面上，俾當該門容置於該門框架中時，使各該門導件嚙合該門框架之該等傾斜部其中之一個別傾斜部。

在一實施例中，該門框架界定一朝外之凹槽，該朝外之凹槽自各該傾斜部向內並平行於該正面開口之一前緣延伸。各該門導件界定一嚙合結構，該門導件之該嚙合結構係嚙合於該凹槽中，以當該門容置於該門框架中時，使該門與該殼體部互鎖。在某些實施例中，該凹槽大致為V形形狀並具有一嚙合表面，且該門導件之該嚙合結構具有一嚙合表面，當該門導件之該嚙合結構容置於該凹槽中時，該嚙合結構之該嚙合表面係被順應地設置成面對該凹槽之該嚙合表面。在某些其他實施例中，該本體部之各該周緣面界定一門導件凹槽，且該等門導件其中之一個別門導件係容置於各該門導件凹槽中。各該門導件可具有至少一個嚙合結構，該至少一個嚙合結構係由該門導件凹槽中之一對應嚙合結構容置。

本發明之一優點及特徵在於，藉由使該門之門框架嚙合部於該門框架嚙合部與門基座之間具有一密封墊層，能提供一減震特性。此會減少震動波(例如由閂鎖機構之操作而引起)向容器部中之傳送，此類震動波隨後可自該容器部之內表面發射微粒。

本發明之一優點及特徵在於，一密封墊嚙合實質上於z-x平面或z-y平面中延伸之一密封表面。自門周緣延伸之密封墊唇緣向外延伸以實質上垂直地嚙合該密封表面。該門框架中之輕微畸變對密封完整性之影響被最小化。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，一圓周密封件包含一彈性本體構件以及一剛性化條帶構件(rigidizing strip member)，該剛性化條帶構件圍繞該彈性本體構件延伸並粘附至該彈性本體構件。該剛性化條帶構件具有一不同之硬度計硬度。

本發明之實施例之一優點及特徵在於一圓周密封件，該圓周密封件係呈一環形狀並包含一彈性本體構件以及一條帶構件，該條帶構件圍繞該環之長度延伸。該條帶構件可提供一嚙合表面。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，為一晶圓容器之門提供可移除之門導件，該等可移除之門導件居中於該門之一周緣面上。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，減少因門與門框架間之摩擦接觸而生成之顆粒數量。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，有利於使門居中於門框架內。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，減少因安裝於門上之襯墊與半導體晶圓邊緣間之摩擦接觸而生成之顆粒數量。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，增大門與門框架間之可容許容差。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，導件可以可移除地附裝於一門上之各種位置處。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，導件係由一耐磨之相對硬且低摩擦之材料製成。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，藉由使容器之門與殼體部互鎖而減少一容器殼體之頂部、底部、側面及/或正面之偏斜。

本發明之實施例之一優點及特徵在於，降低當門自殼體部移除時空氣進入容器之速度，藉此抑制顆粒散佈至殼體之內部。

20‧‧‧前開式晶圓容器

22‧‧‧殼體部/容器部

24‧‧‧前門

26‧‧‧頂壁

27‧‧‧底壁

28‧‧‧側壁

30‧‧‧側壁

32‧‧‧後壁

34‧‧‧門框架

35‧‧‧外邊緣

36‧‧‧正面開口

42‧‧‧頂側

46‧‧‧底側

54‧‧‧外邊緣

55‧‧‧互鎖溝槽

55a‧‧‧傾斜嚙合表面

56‧‧‧閂鎖螺栓凹槽

57‧‧‧內邊緣

58‧‧‧凸起部

60‧‧‧晶圓支撐結構

62‧‧‧狹槽

64‧‧‧自動提起凸緣

66‧‧‧運動耦合器

68‧‧‧本體部

70‧‧‧背面

72‧‧‧正面

74‧‧‧頂部周緣面

76‧‧‧側部周緣面

78‧‧‧側部周緣面

80‧‧‧底部周緣面

82‧‧‧前面板

84‧‧‧鑰匙孔

86‧‧‧閂鎖螺栓

87‧‧‧晶圓緩衝構件

88‧‧‧晶圓襯墊

89‧‧‧向前突出唇緣

89a‧‧‧傾斜嚙合表面

90‧‧‧晶圓嚙合部

92‧‧‧密封墊構件/凹槽

94‧‧‧密封墊框架總成

96‧‧‧密封墊框架

97‧‧‧向前突出唇緣

98‧‧‧密封墊

100‧‧‧晶圓緩衝構件

102‧‧‧前門

104‧‧‧門框架

106‧‧‧容器部

108‧‧‧閂鎖構件

109‧‧‧容置器

110‧‧‧密封構件/彈性密封墊

111‧‧‧被固持部/密封墊

112‧‧‧向外延伸部

113‧‧‧彈性本體

114‧‧‧軸向延伸部

116‧‧‧徑向延伸部

117‧‧‧基座部

120‧‧‧內部固持框架

130‧‧‧條帶部

136‧‧‧垂直表面

140‧‧‧傾斜內表面

144‧‧‧凹槽

148‧‧‧向外延伸傾斜突出

150‧‧‧密封部

160‧‧‧突出

164‧‧‧凹槽

202‧‧‧突出部

204‧‧‧側向突出唇緣

205‧‧‧側壁

206‧‧‧朝內表面

208‧‧‧朝外表面

210‧‧‧晶圓

212‧‧‧下部傾斜表面

214‧‧‧嚙合結構

216‧‧‧鉤

218‧‧‧嚙合結構

220‧‧‧傾斜突出

222‧‧‧閂鎖機構

300‧‧‧晶圓容器

302‧‧‧殼體部/殼體/容器部

304‧‧‧門

306‧‧‧底壁

308‧‧‧頂壁

310‧‧‧側壁

312‧‧‧側壁

314‧‧‧後壁

316‧‧‧門框架

318‧‧‧開口

320‧‧‧傾斜部

322‧‧‧底側

324‧‧‧側

326‧‧‧側

328‧‧‧頂側

330‧‧‧外邊緣

332‧‧‧細長突出部

334‧‧‧凹槽

336‧‧‧閂鎖螺栓凹槽

338‧‧‧凸起部

340‧‧‧自動提起凸緣

342‧‧‧運動耦合器

344‧‧‧本體部

346‧‧‧背面

348‧‧‧正面

350‧‧‧頂部周緣面

352‧‧‧側部周緣面

354‧‧‧側部周緣面

356‧‧‧底部周緣面

358‧‧‧前面板

360‧‧‧鑰匙孔

361‧‧‧閂鎖螺栓

362‧‧‧門導件凹槽

364‧‧‧垂直門中心線

366‧‧‧水平門中心線

368‧‧‧內壁

370‧‧‧側壁

372‧‧‧側壁

374‧‧‧底壁

376‧‧‧溝槽

378‧‧‧導件嚙合開孔

379‧‧‧中心導件嚙合開孔

380‧‧‧導件嚙合開孔

382‧‧‧導件凸片

384‧‧‧隅角門導件容置凹槽

386‧‧‧隅角

388‧‧‧隅角

390‧‧‧隅角

392‧‧‧隅角

394‧‧‧門導件

396‧‧‧整體式細長本體部

398‧‧‧凸片

400‧‧‧端

402‧‧‧端

404‧‧‧肋

406‧‧‧底部邊緣

408‧‧‧中心定位凸片

410‧‧‧嚙合凸片

412‧‧‧棘爪

414‧‧‧內側

416‧‧‧楔形突出部

418‧‧‧溝槽

420‧‧‧頂部邊緣

422‧‧‧支腿

424‧‧‧支腿

426‧‧‧側面/傾斜邊緣

428‧‧‧導件表面

430‧‧‧彈性密封墊

431‧‧‧凹槽

432‧‧‧凸肩

434‧‧‧傾斜嚙合表面

436‧‧‧傾斜嚙合表面

490‧‧‧側壁

500‧‧‧晶圓襯墊

11-11‧‧‧剖面

19-19‧‧‧剖面

閱讀以上結合附圖對各種實施例所作之詳細說明，可更徹底地理解本發明之該等實施例，在附圖中：第1圖係為根據本發明一實施例之一前開式晶圓容器之分解等距正視圖；第2圖係為第1圖所示容器之一前門總成之一實施例之分解等距視圖；第3圖係為第1圖所示容器之一前門總成之另一實施例之分解等距視圖；第4圖係為第1圖所示容器之局部剖面圖，繪示嚙合於殼體部之門框架中之前門總成；第5圖係為一前門總成之分解圖，繪示被對準以供放置於門本體上之晶圓襯墊總成；第6圖係為一前門襯墊總成之等距視圖，其中襯墊材料實質上於門之整個朝內表面上延伸；第7圖係為第6圖所示前門襯墊總成之背面之等距視圖；第8圖係為經由一容器部及前門總成之一隅角所截取之剖面圖，其中該前門總成係於該門框架中處於一第一插入階段；第9圖係為第8圖所示容器部及前門總成之隅角之剖面圖，其中該前門總成係於該門框架中處於一第二插入階段；第10圖係為第8圖所示容器部及前門總成之隅角之剖面圖，其中該前門總成完全固定於該門框架中；第11圖係為於第1圖所示剖面11-11處所截取之局部剖面圖；第12圖係為根據本發明一替代實施例，與一容器部之一門框架嚙合之一門之局部剖面圖；第13圖係為根據本發明另一實施例之一前開式晶圓容器之分解等距正視圖；第14圖係為第13圖所示前開式晶圓容器之組合等距正視圖；第15圖係為第13圖所示容器之門框架之底部邊緣之等距視圖，繪示傾斜之門導件嚙合部及互鎖部件；第16圖係為第13圖所示晶圓容器之門總成之背面之等距視圖；第17圖係為第16圖所示門總成之側面門導件其中之一者之詳細視圖；第18圖係為第16圖所示門之頂部門導件之詳細視圖；第19圖係為於第14圖所示剖面19-19處所截取之經由底部門導件之局部剖面圖；第20圖係為第16圖所示門之背面之等距視圖，其中省略門導件以顯示門導件嚙合開孔；第21圖係為第16圖所示門之側面之局部等距視圖，繪示門導件處於一被對準以供插入於容置凹槽中之位置；第22圖係為第16圖所示門總成之一門導件之內側之等距視圖；以及第23圖係為第22圖所示門導件之外側之等距視圖。

儘管本發明可作出各種修改及替代形式，然而在圖式中以舉例方式顯示並在上文中詳細說明本發明之細節。然而，應理解，並非旨在限制本發明於所述之特定實施例。相反，旨在涵蓋處於本發明之精神與範圍內之所有修改形式、等效形式及替代形式。

出於本申請案之目的，可能會以術語「x」方向、「y」方向及「z」方向來說明相關方向，並且此等關於容器部件之標識係依據作為第1圖、第13圖及第14圖之一部分而提供之方向標示。

現在參照第1圖，一前開式晶圓容器20大體上包含一殼體部22以及一前門24。殼體部22大體上包含一頂壁26、一底壁27、側壁28、30、一後壁32、及一門框架34，門框架34界定一正面開口36。另外，閂鎖螺栓凹槽56界定於門框架34之頂側42與底側46其中之每一者中。每一閂鎖螺栓凹槽56皆由一凸起部58環繞。朝外之互鎖溝槽55界定於門框架34之內邊緣57處。晶圓支撐結構60可設置於殼體部22內，以於複數個狹槽62中容置晶圓。可分別於殼體部22之頂部外表面及底部外表面上設置此項技術中習知之一自動提起凸緣64及一運動耦合器(kinematic coupling)66。

前門24大體上包含一本體部68，本體部68具有一背面70、一正面72、一頂部周緣面74、側部周緣面76、78、以及一底部周緣面80。一對閂鎖凹槽(圖未示出)界定於正面72中，並由一前面板82覆蓋。每一閂鎖凹槽皆容置一閂鎖機構(圖未示出)，該閂鎖機構可藉由一鑰匙而操作以選擇性地使閂鎖螺栓86延伸及縮回而嚙合於容器部22之閂鎖螺栓凹槽56中，進而將前門24穩固於門框架34中，該鑰匙可插穿過前面板82中之鑰匙孔84。該等閂鎖結構可大體上具有如美國專利第4,995,430號、第7,182,203號或第7,168,587號中所揭露之配置，所有該等美國專利皆係為本申請案之擁有者擁有並以引用之方式併入本文中。

在第2圖所示之一實施例中，前門24包含一晶圓緩衝構件87，晶圓緩衝構件87具有一晶圓襯墊88，晶圓襯墊88具有複數個晶圓嚙合部90。晶圓緩衝構件87定位於本體部68之背面70上，其中密封墊構件92插置於該二者之間。顯而易見，在所示實施例中，晶圓緩衝構件87實質上覆蓋整個背面70。晶圓襯墊88容置於本體部68中所形成之凹槽92中，其中凹槽92自該門之頂部延伸至該門之底部並相對於該門之左側及右側而居中地定位。該凹槽具有不同深度，其中最深部分係沿凹槽92之垂直中線延伸。晶圓緩衝構件87界定圍繞其整個周緣之一向前突出唇緣89。

參照第3圖，其繪示前門24之一替代實施例。一密封墊框架總成94大體上包含一密封墊框架96以及一密封墊98。密封墊98可或者如圖所示與密封墊框架96相分離地成型，或者利用通常所知之包覆成型技術而包覆成型於密封墊框架96上。密封墊框架96界定圍繞其整個周緣之一向前突出唇緣97。一晶圓緩衝構件100係獨立於密封墊框架總成94並包含晶圓襯墊88，晶圓襯墊88具有複數個晶圓嚙合部90。晶圓緩衝構件100夾置於密封墊框架總成94與本體部68之間。而且，晶圓襯墊88容置於本體部68中所形成之凹槽92中。

第4圖係以局部剖面圖形式繪示完全嚙合於門框架34中之前門24。晶圓緩衝構件87之向前突出唇緣89容置於門框架34之一大致V形之互鎖溝槽55中，其中唇緣89之一傾斜嚙合表面89a鄰接互鎖溝槽55之一傾斜嚙合表面55a。夾置於晶圓緩衝構件87與本體部68間之密封墊構件92具有一突出部202，突出部202包含一側向突出唇緣204。唇緣204嚙合並密封門框架34之側壁205。應理解，晶圓緩衝構件87之一朝內表面206可與本體部68之一朝外表面208成一略微不同之角度以壓縮密封墊構件92並提供一夾緊力(clamping force)，進而更佳地將密封墊構件92穩固於定位上並防止密封墊構件92發生任何滑動或位錯(dislocation)。

應理解，傾斜表面55a與傾斜表面89a之對接嚙合形成前門24與容器部22間之一互鎖，進而趨向於抵制頂壁26、底壁27、側壁28、30、門框架34以及前門24之向外偏斜。舉例而言，當容器20載有晶圓並利用自動提起凸緣64而被提起時，該等晶圓之重量將施加一力，該力趨向於使頂壁26與底壁27遠離彼此偏斜，尤其是於正面開口36處。在前門24如第4圖所示嚙合於門框架34中時，晶圓緩衝構件87之向前突出唇緣89於互鎖溝槽55中之嚙合使得門24能夠承受張力載荷，進而抵制頂壁26與底壁27之偏斜。

第8圖至第10圖繪示前門24於門框架34中之各順次之嚙合階段。在第8圖中，前門24係與門框架34對準，其中密封墊構件92之突出部202位於門框架34之外邊緣54內。當前門24如第9圖所示推進至門框架34中時，晶圓210之前緣嚙合晶圓嚙合部90之下部傾斜表面212，進而使晶圓向上移動。突出部202開始嚙合門框架34之側壁205。在第10圖中，當前門24推進至完全嚙合於門框架34中時，晶圓210之邊緣位於V形晶圓嚙合部90中。晶圓緩衝構件87之向前突出唇緣89容置於互鎖溝槽55中，其中唇緣89之傾斜表面89a鄰接互鎖溝槽55之傾斜表面55a。唇緣204嚙合並密封門框架34之側壁205，進而密封殼體部22之內部並防止晶圓210受外部污染物之影響。

如第5圖至第7圖所示，晶圓緩衝構件87可穩固至本體部68之背面70，本體部68於背面70上設置有鄰近各該側部周緣面76、78之複數個嚙合結構214，嚙合結構214嚙合晶圓緩衝構件87上之對應鉤216。若需要，可於更靠近背面70之側向中點處提供額外之嚙合結構218，嚙合結構218可嚙合晶圓緩衝構件87上所對應設置之鉤，以進一步將晶圓緩衝構件87穩固於定位上。

第2圖及第11圖繪示在本發明之某些實施例中晶圓緩衝構件87之另一有利態樣。晶圓襯墊88之每一晶圓嚙合部90皆具有彈性，並在晶圓被完全嚙合時用作一彈簧來施加一有限之力至每一晶圓，進而將該等晶圓保持於定位上並緩衝晶圓所受之物理震動。根據所示實施例，每一晶圓嚙合部90皆具有一傾斜突出220，傾斜突出220鄰近外側邊緣。當晶圓緩衝構件87設置於本體部68上時，此傾斜突出220被設置成鄰近前門24之閂鎖機構222。傾斜突出220之頂側係為當前門24被推進至門框架34中時晶圓210之第一接觸點。當每一晶圓210施加一更大力至晶圓嚙合部90時，晶圓嚙合部90會偏斜。因初始接觸發生於傾斜突出220處，故由晶圓嚙合部90之彈簧作用施加之力所引起之緩衝載荷會更多地沿閂鎖機構222施加至本體部68，其中前門24因閂鎖螺栓86嚙合於閂鎖螺栓凹槽56中而更能夠抵抗向外偏斜。因此，因該緩衝載荷而導致之容器20之畸變相對最小化。應理解，在其他實施例中，晶圓210之第一初始接觸點可不用在傾斜突出220之底部邊緣以達成相同之效果。

某些實施例之另一有利態樣係由圍繞各該閂鎖螺栓凹槽56之凸起部58提供。該等凸起部58係與門框架34之側壁205之微小向外斜坡耦合，使前門24能夠與門框架34相間隔，尤其是於外邊緣35處。在使用中，當於門框架34中移除及更換前門24時，空氣可能會因氣密性密封而向內移動至殼體部22中。藉由使前門24與門框架34相隔更遠而提供之更大間隙可使空氣速度低於原本將產生之空氣速度，藉此減小顆粒夾帶於空氣中並載送至殼體部22中而污染內部晶圓之可能性。進一步，凸起部58可於閂鎖位置處最小化前門24與門框架34間之間隙，藉此最小化閂鎖螺栓86當嚙合於閂鎖螺栓凹槽56中時之未被支撐長度並減小前門24沿「z」方向之可能畸變。

參照第12圖，其繪示一替代實施例，該替代實施例使前門102嚙合於容器部106之門框架104中。閂鎖構件108延伸及縮回至門框架104上之容置器109中，以可移除地將該門穩固於該門框架中。密封構件110或密封墊具有彈性本體113，彈性本體113具有被固持部111，被固持部111係藉由夾置於該門之框架或基座部117與內部固持框架120之間而被固持。彈性本體113亦具有一未被固持之向外延伸部112。向外延伸部112具有一徑向延伸部116以及一軸向延伸部114。該密封件之容器部側上定位有由一不同材料(較佳係為一聚合物材料)形成之條帶部130，條帶部130可為非彈性的並自該內部固持框架(條帶部130可粘附至該內部固持框架)向外徑向延伸至彈性密封墊110之朝內(朝該容器部)垂直表面136上，且隨後向內傾斜並粘附至該彈性密封墊之傾斜內表面140以供插入於凹槽144中。該條帶部可形成一門框架嚙合部，以主要地或排他性地接觸該門而非該彈性本體部。門框架嚙合條帶部130圍繞該門框架之內周邊沿圓周方向延伸，並嚙合門框架104之向外延伸傾斜突出148。如圖所示，該條帶部可順應於其嚙合之該門框架之形狀。該彈性本體及該門框架嚙合條帶部界定一密封部150。該門框架嚙合條帶部可由一具剛性及彈性之聚合物帶材形成，且較佳地圍繞該門無終端地(endlessly)延伸並例如藉由包覆成型而粘附至彈性密封墊材料。該嚙合條帶部可形成該密封部與該門之嚙合之全部，或者該彈性密封墊之一部分亦可直接接觸並密封該門。由此，該嚙合條帶部可提供一相較該彈性密封墊材料而較少粘附至該門框架之密封嚙合，進而使得更易於移除該門。

第12圖亦例示密封墊111穩固於內部固持框架120與該門之基座部117間之另一實施例。框架120夾緊至門基座部117之一向內延伸(朝該容器部延伸)之突出160上，其中密封構件110亦於框架120中之凹槽164處夾置於該框架與該突出之間且亦於其中受到壓縮。儘管僅於該門之頂部處顯示一橫截面，然而例如密封構件、條帶部、突出、凹槽等介接組件及部件較佳圍繞該門之整個外周緣以及該門框架之整個內周緣延伸。

應理解，晶圓容器20之任何或全部組件一般可由通常用於半導體晶圓之聚合物射出成型。此類材料包括但不限於聚碳酸酯(polycarbonate)、含氟聚合物(fluoropolymer)以及聚醚醚酮(polyetheretherketone)。

根據本發明另一實施例之一種晶圓容器300繪示於第13圖至第23圖中，並大體上包含一殼體部302以及一門304。如第13圖及第14圖所示，殼體部302大體上包含一底壁306、一頂壁308、側壁310、312、一後壁314、及位於該殼體正面上之一門框架316，門框架316界定一開口318以用於容置門304。傾斜部320鄰近門框架316之每一側322、324、326、328之中點而界定於門框架316之內周緣上，各該傾斜部320沿如第13圖所示之「z」軸方向朝外邊緣330傾斜。一細長突出部332鄰近每一傾斜部320並於每一傾斜部320內側沿「z」軸方向向外延伸，進而界定平行於門框架316之外邊緣330延伸之一大致V形之凹槽334。另外，閂鎖螺栓凹槽336界定於門框架316之底側322及頂側328其中之每一者中。每一閂鎖螺栓凹槽336皆被一凸起部338環繞。一晶圓支撐結構(圖中未示出)可設置於殼體部302內部，以於該結構中所界定之複數個狹槽中容置晶圓(圖未示出)。可於殼體302之頂部外表面及底部外表面上分別設置此項技術中已知之一自動提起凸緣340及一運動耦合器342。

如第13圖至第23圖所示之門304大體上包含一本體部344，本體部344具有一背面346、一正面348、一頂部周緣面350、側部周緣面352、354、以及一底部周緣面356。一對閂鎖凹槽(圖中未示出)界定於正面348中，並由一前面板358覆蓋。每一閂鎖凹槽皆容置一閂鎖機構(圖中未示出)，該閂鎖機構可藉由一鑰匙而操作以選擇性地使閂鎖螺栓361伸出及縮回，該鑰匙可插穿過前面板358中之鑰匙孔360。晶圓襯墊500設置於背面346上。

根據本發明之一實施例，頂部周緣面350、側部周緣面352、354、以及底部周緣面356其中之每一者皆界定一門導件凹槽362。頂部周緣面350及底部周緣面356中之凹槽362係居中於垂直門中心線364上，而側部周緣面352、354中之凹槽362係居中於水平門中心線366上。

如第20圖所示，每一門導件凹槽362皆係由內壁368、側壁370、372以及底壁374界定。溝槽376界定於側壁370、372以及底壁374其中之每一者中，並圍繞凹槽362之周緣延伸。底壁374亦界定導件嚙合開孔378、380、以及中心導件嚙合開孔379。一對導件凸片(guide tab)382鄰近凹槽362之每一端自內壁368向外延伸。

本體部344亦可於門304之隅角386、388、390、392其中之每一者處界定隅角門導件容置凹槽384。每一凹槽384皆可容置此項技術中已知之一隅角門導件(圖中未示出)，以協助將門304定位於門框架316中。

門導件394繪示於圖式中，並大體上包含一整體式細長本體部 396，整體式細長本體部396係由一具有一低摩擦係數及有利之低微粒生成特性之聚合物材料(例如聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或乙醛縮二乙醇之一混合物)形成。凸片398自每一端400、402沿側向向外延伸。肋404設置於底部邊緣406上，並且中心肋404包含一中心定位凸片408。嚙合凸片410鄰近每一端400、402而向下延伸，並包含棘爪412。內側414亦具有鄰近每一端400、402而界定之一楔形突出部416，每一突出部416皆界定一溝槽418。頂部邊緣420係界定於支腿422、424間之一大致U形之開口中。該U形開口之側面426可如圖所示略微傾斜。

門導件394其中之一可移除地容置於本體部344之頂部周緣面350、側部周緣面352、354、以及底部周緣面356中之每一門導件凹槽362中。如第21圖所示，藉由使每一溝槽418與其中之一導件凸片382對準並向下推進門導件394而插入該門導件394。當向下推進導件394時，凸片398被容置於溝槽376中並於溝槽376中滑動，溝槽376係界定於每一側壁370、372中。當導件394被完全插入時，肋404容置於底壁374中之溝槽376中，其中中心定位凸片408延伸貫穿中心導件嚙合開孔379。嚙合凸片410被容置貫穿於導件嚙合開孔378、380中，並且棘爪412嚙合於底壁374之後面以將導件394穩固於定位上。當導件394位於定位上時，導件表面428朝外。

如第13圖所示，藉由使門304對準由殼體部302之門框架316所界定之開口，將門304嚙合於門框架316中。當門304推進至框架316中時，門導件394之導件表面428嚙合門框架316之內周緣上之傾斜部320並於該等傾斜部320上滑動。傾斜部320之微小斜度有助於將門304導引至所欲位置。此外，用於界定頂部邊緣420的U形開口之傾斜邊緣426亦可有助於將門304沿「x」方向及「y」方向定位並居中於門框架316中。當門304完全嚙合於框架316中時，可致動閂鎖機構以移動閂鎖螺栓361至閂鎖螺栓凹槽336中而將門304穩固於定位上。

如第19圖之剖面圖所示，當門304於框架316中處於完全嚙合位置時，導件394之頂部邊緣420嚙合於凹槽334中。頂部邊緣420可位於凹槽334中(即接觸並嚙合於凹槽334中)，或者可分離而並不直接接觸。容置於門304上之凹槽431中之彈性密封墊430嚙合門框架316上之凸肩(shoulder)432，以達成該容器之氣密性密封。使導件394之頂部邊緣420嚙合於凹槽334中可用於將門304「互鎖」於框架316中，以抑制門304之意外脫離並抑制因該容器受到機械震動而損壞氣密性密封件之完整性。進一步，應理解，藉由使門導件394之頂部邊緣420上之傾斜嚙合表面434貼靠地嚙合凹槽334中之傾斜嚙合表面436，可形成門304與容器部302間之一互鎖，進而趨向於抵制頂壁308、側壁310、312、底壁306、門框架316以及門304之向外偏斜。舉例而言，當容器300載有晶圓並利用自動提起凸緣340而被提起時，該等晶圓之重量將施加一力，該力趨向於使頂壁308與底壁306遠離彼此偏斜，尤其是於正面開口318處。藉由如第19圖所示使門304嚙合於門框架316中，門導件394之向前突出頂部邊緣420會嚙合於凹槽334中而使門304能夠承載張力，藉此抵制頂壁308與底壁306之偏斜。

更進一步，據信相較先前已知之僅使用隅角門導件之方式，使門導件394在垂直門中心線364上居中地定位於頂部周緣面350及底部周緣面356上、以及使門導件394在水平門中心線366上居中地定位於側部周緣面352、354上能更佳地沿「x」方向、「y」方向及「z」方向放置及定位門304。應理解，根據本發明實施例之門導件394可在不存在隅角導件之情況下單獨使用，或者若欲提供額外之定位精度，則可結合隅角導件一起使用。

某些實施例之另一有利態樣係由圍繞各該閂鎖螺栓凹槽336之凸起部338提供。該等凸起部338係與圍繞其整個周緣之門框架316之側壁490之微小向外斜坡相耦合，使門304能夠與門框架316間隔開，尤其是於外邊緣330處。在使用中，當於門框架316中移除及更換門304時，空氣可能會因氣密性密封而向內移動至殼體部302中。藉由使門304與門框架316相隔更遠而提供之更大間隙可使空氣速度低於原本所將產生之空氣速度，藉此減小顆粒夾帶於空氣中並載送至殼體部302中而污染內部晶圓之可能性。進一步，凸起部338可於閂鎖位置處最小化門304與門框架316間之間隙，藉此最小化閂鎖螺栓361當嚙合於閂鎖螺栓凹槽336中時之未被支撐長度並減小門304沿「z」方向之可能畸變。

上述說明提供可供透徹理解本發明各種實施例之大量具體細節。熟習此項技術者將顯而易見，可在不利用某些或全部該等具體細節之條件下實踐本文所揭露之各種實施例。在其他實例中，為避免不必要地掩蓋本發明，在本文中未詳細說明此項技術中之通常知識者習知之組件。應理解，儘管在上述說明中述及各種實施例之諸多特性及優點以及各種實施例之結構及功能之細節，然而本揭露內容僅為例示性的。可構造出仍採用本發明之原理及精神之其他實施例。因此，本申請案旨在涵蓋本發明之任何修改形式或變化形式。

為解釋本發明之申請專利範圍，茲明確表明，除非在請求項中提及具體術語「用於...之手段(means for)」或「用於...之步驟(step for)」，否則不援引35 U.S.C.之第112部分、第六段之規定。