TWI822366B - 鎖附導正結構 - Google Patents

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林志銘
周政翰
李柏廷
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Abstract

本發明提出一種鎖附導正結構，適用於半導體載具門。該鎖附導正結構包括上閂鎖部、下閂鎖部、至少一彈性元件以及一驅動元件。上閂鎖部之第一導正部與下閂鎖部之第二導正部為匹配設置，並界定出用以容置彈性元件的容置空間。驅動元件用以同步驅動第一導正部之上連動件與第二導正部之下連動件以反向線性移動，彈性元件根據上連動件與下連動件之間的線性移動幅度呈現相應的彈性壓縮或釋放程度，據以控制上閂鎖部與下閂鎖部呈現開啟狀態或閉鎖狀態。

Description

鎖附導正結構
本發明係有關於一種鎖附導正結構，特別是關於一種可配置於半導體載具門體內部的鎖附（Latch）導正結構。
在半導體領域中，會使用到各種薄板狀的基板材料。具體來說，晶圓便是相當常見的一種基板材料。而晶圓於製程中須被運送至不同工作站進行處理。為了避免晶圓在運送過程中受到汙染或碰撞，承載該些晶圓的容器顯得格外重要。由於該些晶圓在運送或保存期間，都必須保持在一個高潔淨度、氣密性佳、抗靜電防護的載具內，該些半導體載具的機構如何設計將能決定該些晶圓的生產良率。
目前產業應用上最常見的半導體載具種類多半為前開式晶圓傳送盒（FOUP），或是先進製程中會使用到的極紫外光光罩盒等。當開啟、關閉該盒體時，勢必會讓外界環境影響其內所承載的基板。是以，半導體載具的門體如何同時達到有效的氣密性與門體操作的精準性，門閂機構的設計須具備巧思。
如以現存之前開式晶圓傳送盒為例，其門體的門閂結構多藏設於門體內，能減少開啟或關閉門體時直接觸及其內晶圓導致機械碰撞的機率。然而，縱使先前技術已揭露多種設置於前開式晶圓傳送盒（FOUP）的門閂機構，試圖降低操作門體時所導致晶圓的鬆動或摩擦現象，該些機構設計的效果仍有限。
有關於前述先前技術的揭露，其中一常見的解決方案為設置限制件於門體的內側，該些設置雖然的確有效緩衝操作門體時產生的機械力，卻未考量運輸設備（例如：機械手臂、頂式升降搬運頭）搬運半導體載具過程中產生的角度誤差、晶圓鬆動、盒體構件間產生的錯位等。
有鑑於門閂結構係一種精密、複雜的機構，半導體載具發生任一位置的偏移都可能造成操作閂鎖的角度誤差，而當門閂機構無法精確扣合，將影響半導體載具的密封性。據此，有待該所屬領域技術人員針對上述問題開發有效因應方案。
為了解決先前技術的問題，本發明目的為提供一種鎖附導正結構，藉由控制線性位移部件以及具有復位功能的彈性元件，補足因設備旋轉誤差造成的角度偏移。
承上，本發明提供一種鎖附導正結構，適用於一半導體載具門。本發明所述的鎖附導正結構包含一上閂鎖部、一下閂鎖部、至少一彈性元件以及一驅動元件。其中，該上閂鎖部設有一第一導正部，且該第一導正部包含一上連動件。而該下閂鎖部則設有一第二導正部，且該第二導正部包含一下連動件。該第二導正部的位置對應該第一導正部設置，並由該第二導正部及該第一導正部界定出一容置空間。
具體來說，該至少一彈性元件設置於該容置空間中。該驅動元件對接該上連動件及該下連動件。其中，該驅動元件包含一主驅動部與連接該主驅動部之一控制部，該控制部用以控制該主驅動部同步連動該上連動件相對於該下連動件以反向線性移動，該彈性元件根據該上連動件與該下連動件之間的線性移動幅度呈現相應的彈性壓縮或釋放程度，據以控制該上閂鎖部與該下閂鎖部呈現開啟狀態或閉鎖狀態。
以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
本發明鎖附導正結構10為應用於半導體載具之門體的門閂結構（可先參照圖6）。所述「半導體載具」可以是晶圓載具，如晶舟盒（Cassette）、晶圓傳送盒（FOUP）或晶圓運輸盒（FOSB）等，凡是得容納晶圓的容器應皆包含本發明的範圍之中；進一步地，本發明應可合理地被應用至任何需要門閂的半導體容器，例如極紫外光光罩盒（EUV Pod）等，本發明並不加以限制。
首先，請同時參照圖1、圖2、圖3及圖4，圖1係本發明之結構示意圖；圖2為圖1之爆炸示意圖；圖3係本發明上閂鎖部及下閂鎖部之不同視角分解圖；圖4係本發明之局部放大圖。在本實施例中，鎖附導正結構10包含上閂鎖部100、下閂鎖部200、至少一彈性元件400以及驅動元件500。其中，上閂鎖部100及下閂鎖部200的形狀較佳地可設計為扁平舌狀結構，上閂鎖部100及下閂鎖部200根據驅動元件500之作動方式以控制半導體載具門為開啟狀態或閉鎖狀態。在圖2的實施例中，上閂鎖部100及下閂鎖部200上更可開設有至少一個長形孔P。所述長形孔P可具有減輕上閂鎖部100及下閂鎖部200重量的效果。
其中，上閂鎖部100設有第一導正部101。第一導正部101包含上連動件102、第一容置部103以及第一引導部104；第一容置部103位於上連動件102與第一引導部104之間。本實施例中，上閂鎖部100被設計為包含有兩個對稱之第一導正部101，每一個第一導正部101皆具有第一容置部103與第一引導部104，第一引導部104分別位於兩個第一導正部101的外側部，也就是第一引導部104遠離驅動元件500的裝設位置。值得注意的是，上連動件102僅設置於其中一個第一導正部101的內側部，也就是上連動件102鄰近驅動元件500的裝設位置。
其中，下閂鎖部200設有第二導正部201。上閂鎖部100與下閂鎖部200的結構為相匹配設計，第二導正部201的位置對應第一導正部101設置。第二導正部201包含下連動件202、第二容置部203及第二引導部204；第二容置部203位於下連動件202與第二引導部204之間。本實施例中，下閂鎖部200被設計為包含有兩個對稱第二導正部201，每一個第二導正部201皆具有第二容置部203與第二引導部204，第二引導部204分別位於兩個第二導正部201的外側部，也就是第二引導部204遠離驅動元件500的裝設位置。值得注意的是，下連動件202僅設置於其中一個第二導正部201的內側部，也就是下連動件202鄰近驅動元件500的裝設位置。
進一步說明上閂鎖部100與下閂鎖部200的連接關係。第一引導部104與第二引導部204為相互配合的連接結構，例如滑槽與導軌可相對接並線性移動，在此本發明不侷限第一引導部104與第二引導部204的結構設計，只要可互相對接並線性移動即屬於本專利的保護範疇。當第一引導部104與第二引導部204連接後，第一導正部101的位置係對應第二導正部201設置，並由第一導正部101的第一容置部103與第二導正部201的第二容置部203界定出一容置空間300，容置空間300用以容置彈性元件400。上連動件102與下連動件202的配置位置在對角側；驅動元件500對接上連動件102及下連動件202。驅動元件500包含主驅動部501與控制部502，主驅動部501用於對接上連動件102及下連動件202，控制部502用於控制主驅動部501作動。
在本實施例中，主驅動部501較佳設計為齒輪，上連動件102及下連動件202為齒排，齒輪與齒排能彼此嚙合。控制部502用以控制主驅動部501同步連動上連動件102相對於下連動件202以反向線性移動；同時彈性元件400根據上連動件102與下連動件202之間的線性移動幅度呈現相應的彈性壓縮或釋放程度，據以控制上閂鎖部100與下閂鎖部200呈現開啟狀態或閉鎖狀態，詳細作動容後詳述。
承接上述第一導正部101與第二導正部201的結構設計，在此進一步說明本發明具備安裝彈性元件400與驅動元件500的結構穩固性。第一導正部101具有第一止擋部S1；第二導正部201具有第二止擋部S2。第一止擋部S1與第二止擋部S2位於容置空間300之兩端，使得彈性元件400的兩端分別抵靠第一止擋部S1與第二止擋部S2（如圖3中的箭頭A1、A2所示）。
其中，第二導正部201具有一定位孔205，定位孔205位置遠離第二止擋部S2。定位孔205的結構設計可為長條形開孔，可與第一止擋部S1彼此對應裝設固定，第一止擋部S1較佳可設計為T字結構，以增加第一止擋部S1本身的結構堅固程度。藉由第一引導部104與第二引導部204之間相對接並可線性移動設計，界定出彈性元件400位於容置空間300中的穩固性；以及第二導正部201的定位孔205與第一導正部101的第一止擋部S1之間的卡掣設計，使驅動元件500位於兩個對稱第一導正部101與兩個對稱第二導正部201之間，進而提升了上閂鎖部100與下閂鎖部200之間的連接穩固性。其中，彈性元件400可為彈簧，亦可替換為其他任何具有復位功能的彈性零件、材料或其組合，本發明並不加以限制。
承上所述，在了解本發明的結構組成與連接關係之後，接續說明具體運作方式。請同時參圖4、圖5以及圖6，圖5係本發明之解鎖作動示意圖；圖6係本發明鎖附導正結構應用於半導體載具門之開啟狀態與閉鎖狀態示意圖。鎖附導正結構10應用於半導體載具門（圖中未繪示），半導體載具門具有鎖孔（圖中未繪示），當上閂鎖部100及下閂鎖部200處於向外延伸並對應鎖孔對接時，即呈現半導體載具門與半導體載具之間為鎖定狀態（閉鎖）。反之，當上閂鎖部100及下閂鎖部200處於向內收縮並遠離鎖孔時，即呈現半導體載具門與半導體載具之間為解鎖狀態（開啟），半導體載具門可自半導體載具上卸除。
驅動元件500的控制部502為鑰匙孔的結構，能夠利用鑰匙插入鑰匙孔來控制主驅動部501作動。主驅動部501為齒輪，上連動件102及下連動件202為齒排，齒輪嚙合齒排，且齒輪沿單方向旋轉時，上連動件102及下連動件202之齒排以反向線性移動。
承接上段，當半導體載具門與半導體載具之間從鎖定狀態操作為解鎖狀態時，控制部502以順時針旋轉90度，主驅動部501同步連動上連動件102及下連動件202以反向線性移動，使得上閂鎖部100及下閂鎖部200處於向內收縮並遠離鎖孔。詳細來說，上連動件102和下連動件202的齒排原本處於對側角位置，會隨著主驅動部501的齒輪嚙合齒排旋轉位移，而讓上連動件102和下連動件202的齒排趨於並排狀態，此時彈性元件400呈現彈性壓縮狀態，即呈現半導體載具門與半導體載具之間為開啟狀態。
其中，彈性元件400容置於容置空間300中，彈性元件400，如彈簧，會受到第一導正部101的第一止擋部S1與第二導正部201的第二止擋部S2的彼此移動靠近，使得彈性元件400產生彈性壓縮的情況。
其中，本發明為了增加上連動件102和下連動件202的移動行程，第一導正部101包含第一引導限位槽L1，提供下連動件202線性移動行程空間；第二導正部201包括一第二引導限位槽L2，提供上連動件102線性移動行程空間。第一引導限位槽L1與第二引導限位槽L2為對角側配置；第一引導限位槽L1及第二引導限位槽L2較佳可設計為L字形缺口之結構，但本發明不侷限引導限位槽的結構設計型態。
接續，當半導體載具門與半導體載具之間從解鎖狀態操作為鎖定狀態時，控制部502以逆時針旋轉90度，主驅動部501同步連動上連動件102及下連動件202以反向線性移動，使得上閂鎖部100及下閂鎖部200處於向外延伸並對接鎖孔。詳細來說，上連動件102和下連動件202的齒排原本處於並排狀態，會隨著主驅動部501的齒輪嚙合齒排旋轉位移，而讓上連動件102和下連動件202的齒排互相遠離而趨於對側角位置，此時彈性元件400呈現彈性釋放狀態，即呈現半導體載具門與半導體載具之間為閉鎖狀態。
其中，彈性元件400會受到第一導正部101的第一止擋部S1與第二導正部201的第二止擋部S2的彼此移動遠離，使得彈性元件400產生彈性復位的情況。此外，第一容置部103與第二容置部203的至少一部份相互重疊覆蓋；當上閂鎖部100與下閂鎖部200呈現閉鎖狀態時，彈性元件400部份裸露於未重疊覆蓋的容置空間300。配合本實施例之彈性元件400，能使上閂鎖部100與下閂鎖部200滑動過程具有緩衝力，減少兩者之間碰撞的磨損，延長鎖附導正結構10的使用壽命。
綜上所述，不論本實施例之鎖附導正結構10處於閉鎖狀態或開啟狀態，上閂鎖部100與下閂鎖部200之線性相對位移均由上連動件102、下連動件202以及主驅動部501控制至一定的範圍內，使設備旋轉誤差所造成的角度偏移問題得以被解決。換言之，藉由齒輪（主驅動部501）和齒條（上連動件102、下連動件202）間之囓合結構設計，本實施例可以設計特定的移動距離。再搭配彈性元件400以達到自動復位的功能，改善先前技術中由於設備誤差所造成的角度偏移。據此，本發明實施例能有效提升鎖附導正結構10操作上的精密度。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
10:鎖附導正結構 100:上閂鎖部 101:第一導正部 102:上連動件 103:第一容置部 104:第一引導部 200:下閂鎖部 201:第二導正部 202:下連動件 203:第二容置部 204:第二引導部 205:定位孔 300:容置空間 400:彈性元件 500:驅動元件 501:主驅動部 502:控制部 S1:第一止擋部 S2:第二止擋部 L1:第一引導限位槽 L2:第二引導限位槽 P:長形孔 A1:箭頭 A2:箭頭
圖1係本發明之結構示意圖。
圖2為圖1之爆炸示意圖。
圖3係本發明上閂鎖部及下閂鎖部之不同視角分解圖。
圖4係本發明之局部放大圖。
圖5係本發明之解鎖作動示意圖。
圖6係本發明鎖附導正結構應用於半導體載具門之開啟狀態與閉鎖狀態示意圖。
10:鎖附導正結構
100:上閂鎖部
101:第一導正部
102:上連動件
200:下閂鎖部
201:第二導正部
202:下連動件
400:彈性元件
500:驅動元件
501:主驅動部
502:控制部

Claims (10)

  1. 一種鎖附導正結構，適用於一半導體載具門，該鎖附導正結構包括： 一上閂鎖部，設有一第一導正部且該第一導正部包含一上連動件； 一下閂鎖部，設有一第二導正部且該第二導正部包含一下連動件，該第二導正部的位置對應該第一導正部設置，並由該第二導正部及該第一導正部界定出一容置空間； 至少一彈性元件，設置於該容置空間中；以及 一驅動元件，對接該上連動件及該下連動件； 其中，該驅動元件包含一主驅動部與連接該主驅動部之一控制部，該控制部用以控制該主驅動部同步連動該上連動件相對於該下連動件以反向線性移動，該彈性元件根據該上連動件與該下連動件之間的線性移動幅度呈現相應的彈性壓縮或釋放程度，據以控制該上閂鎖部與該下閂鎖部呈現開啟狀態或閉鎖狀態。
  2. 如請求項1所述的鎖附導正結構，其中該第一導正部具有一第一止擋部，該第二導正部具有一第二止擋部，該第一止擋部與該第二止擋部位於該容置空間之兩端，且該至少一彈性元件的兩端分別抵靠該第一止擋部與該第二止擋部。
  3. 如請求項2所述的鎖附導正結構，其中該第二導正部具有一定位孔，該定位孔與該第一止擋部彼此對應裝設固定。
  4. 如請求項1所述的鎖附導正結構，該下連動件與該上連動件的配置位置在對角側。
  5. 如請求項1所述的鎖附導正結構，其中： 該第一導正部，包括一第一容置部與一第一引導部，該第一引導部與該上連動件分別位於該第一容置部的兩側； 該第二導正部，包括一第二容置部與一第二引導部，該第二引導部與該下連動件分別位於該第一容置部的兩側； 其中，該第一容置部與該第二容置部界定出該容置空間，且該容置空間用以容置該至少一彈性元件； 其中，該第一引導部與該第二引導部相對接並且相互以反向線性移動。
  6. 如請求項5所述的鎖附導正結構，其中該第一容置部與該第二容置部的至少一部份相互重疊覆蓋；當該上閂鎖部與該下閂鎖部呈現閉鎖狀態時，該至少一彈性元件部份裸露於未重疊覆蓋的該容置空間。
  7. 如請求項1所述的鎖附導正結構，該第一導正部包括一第一引導限位槽，提供該下連動件線性移動行程空間；該第二導正部包括一第二引導限位槽，提供該上連動件線性移動行程空間。
  8. 如請求項1所述的鎖附導正結構，其中該主驅動部為齒輪。
  9. 如請求項8所述的鎖附導正結構，其中該上連動件及該下連動件為齒排，該齒輪嚙合該些齒排，且該齒輪沿單方向旋轉時，該上連動件及該下連動件之該些齒排以反向線性移動。
  10. 如請求項1所述的鎖附導正結構，其中該至少一彈性元件為彈簧。
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