TWI394695B - 一種具有橢圓門閂結構之前開式晶圓盒 - Google Patents
一種具有橢圓門閂結構之前開式晶圓盒 Download PDFInfo
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Description
本發明係關於一種前開式晶圓盒，特別是關於一種配置於前開式晶圓盒之門體內的門閂結構。
半導體晶圓由於需經過各種不同流程的處理且需配合製程設備，因此會被搬運到不同的工作站。為了方便晶圓的搬運且避免受到外界的污染，常會利用一密封容器以供自動化設備輸送。請參考第1圖所示，係習知技術之晶圓盒示意圖。此晶圓盒是一種前開式晶圓盒(Front Opening Unified Pod, FOUP)，係具有一盒體10及一門體20，盒體10內部係設有複數個插槽11可水平容置複數個晶圓(未顯示於圖中)，且在盒體10之一側面係具有一開口12可供晶圓的載出及載入，而門體20具有一個外表面21及一個內表面22，門體20係藉由內表面22與盒體10的開口12相結合，用以保護盒體10內部的複數個晶圓。此外，在門體20的外表面21上配置至少一個門閂開孔23，用以開啟或是封閉前開式晶圓盒。在上述前開式晶圓盒中，由於半導體晶圓係水平地置於盒體10內部，因此，在前開式晶圓盒搬運過程中需有一晶圓限制件(wafer restraint)，以避免晶圓因震動而產生異位或往盒體10的開口12方向移動。
請參考第2圖所示，係一美國第6,736,268號公告專利所揭露之一種前開式晶圓盒之門體示意圖。如第2圖所示，門體20之內表面22配置有一凹陷區域24，此凹陷區域24係從內表面22的頂端221延伸到底端222且係在左右二個門閂結構230(於門體內部)之間，而在凹陷區域24中再進一步配置有晶圓限制件模組，此晶圓限制件模組係由左右二個晶圓限制件100所組成，而在每一個晶圓限制件100上係具有複數個晶圓接觸頭110，以利用此晶圓接觸頭110頂持其相對的晶圓，避免晶圓在傳送過程中因震動而異位或往盒體之開口方向移動。然而，上述晶圓限制件模組係設置於門體20內表面22的凹陷區域24之中，這使得晶圓僅能貼平門體20其內表面22或僅能稍微落入凹陷區域24，無法有效地讓晶圓落入凹陷區域24以縮短前開式晶圓盒前後徑的尺寸。此外，晶圓限制件模組與晶圓摩擦所產生的微粒粉塵容易累積在凹陷區域24內，在清潔上需先把晶圓限制件模組與門體20內表面22之凹陷區域24分離，如此反覆的分離及組裝，容易造成晶圓限制件模組的鬆脫。
此外，於另一件美國第5,711,427號公告專利中係揭露出前開式晶圓盒之門體20中的門閂結構230示意圖。如第3圖所示。門體20與盒體10的結合方式主要是在門體20中(即外表面21及內表面22之間)的兩側分別設置活動式插梢231，且在盒體10開口處之邊緣附近設有插孔13(請參考第1圖)可與插梢231相對應，並利用設於門體20外表面21上之門閂開孔23(請參考第1圖)的轉動，使插梢231與插孔13互相結合進而達到將門體20固定於盒體10之目的，其中利用門閂開孔23的轉動來控制插梢231的往返活動係透過一個圓形之凸輪232即可達成。
而在半導體廠的實際操作中，前開式晶圓盒的開啟主要係藉由一晶圓裝載機構，晶圓裝載機構係至少具有一開啟閂(Latch key)，晶圓裝載機構係利用此開啟閂***前開式晶圓盒之門體20外表面21上的門閂開孔23，並轉動凸輪232以帶動活動式插梢231完成開啟或是封閉前開式晶圓盒。此外，根據SEMI所制定的各項標準當中，其中針對開啟閂以及門閂開孔的大小訂有一標準規格，然而依此規格所設計之前開式晶圓盒，會使得開啟閂與門閂開孔配合轉動時，產生約9.44度的制動誤差，因此當前開式晶圓盒水平放置時，若開啟閂與門閂開孔之間的誤差大於約9.44度時，開啟閂將無法轉動門閂開孔以帶動凸輪轉動，而致使門體無法順利開啟。
另外，其他已揭露的前開式晶圓盒之門體中的門閂結構之美國專利還有US5,915,562、US5,957,292、US6622883、US6902063等。這些門閂結構都是為了使門體與盒體接合時，達到氣密之目的，其活動式插梢會在縱向方向上產生位移，以便藉由活動式插梢將一彈性之氣密件卡固，以期同時達到關閉前開式晶圓盒以及氣密之目的。然而，這些習知的門閂結構專利皆是由複雜的機械結構來組成，除了會增加故障率外，也會在操動的過程中，產生過多的機械摩擦，而造成晶圓的污染；此外，使用活動式插梢的位移來卡固彈性氣密件，其氣密的效果欠佳，無法長時間保持氣密。
且，在目前常見的前開式晶圓盒之門體20內表面上還會配置有一些限制件，以便門體20蓋合於盒體10時，這些限制件會與晶圓接觸，使得晶圓被完全固定，以降低晶圓在前開式晶圓盒中因運輸過程而產生異位。而為了避免限制件與晶圓接觸時，力量太大而造成晶圓的碰撞及摩擦，因此，如第4圖所示，有一些美國專利即揭露一種將彈性元件86配置在門閂結構230中的凸輪232及門體20之間，當凸輪232轉動並帶動活動式插梢231封閉前開式晶圓盒的過程中，此彈性元件86可以發揮阻尼的效果，使得配置於門體20內表面上的限制件可以在和緩且平順的狀態下與晶圓接觸，如此便可解決碰撞及摩擦的問題，另外與該設計相關之美國專利還包括US6,880,718、US7,168,587、US7,182,203等。然而，這種類似側向牽引的方式，容易在活動式插梢231移動之方向上產生一偏移力量，會造成無法卡入盒體10之插孔13中，致使盒體10與門體20無法順利蓋合，進而造成製程上的困擾。
依據先前技術之前開式晶圓盒之門體結構中，其門閂皆是由複雜的機械結構來組成，除了會增加故障率外，也會在操動的過程中，產生過多的機械摩擦，而可能造成晶圓的污染。為此，本發明之一主要目的在於提供ㄧ種前開式晶圓盒中配置有橢圓凸輪之門閂結構，使其滑動裝置僅於單一平面上進行往返運動，故可以簡化門閂之結構。
本發明之另一主要目的 在於提供ㄧ種 前開式晶圓盒中配置 有 橢圓凸輪之門閂結構，可藉由嵌合部與滑槽之配合，使其橢圓凸輪帶動滑動裝置於單一平面上進行往返運動時，可降低往返運動時的摩擦力，故可以降低污染。
本發明之又一主要目的 在於提供ㄧ種 前開式晶圓盒中配置 有 橢圓凸輪之門閂結構，可藉由導正結構與V型溝槽(V型缺口)之相互干涉，使得開啟閂之角度有誤差時，也能準確的***門閂開孔並使橢圓凸輪作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔之間產生的制動誤差，使門體得以順利開啟。
本發明之再一主要目的 在於提供ㄧ種 前開式晶圓盒中配置 有 橢圓凸輪之門閂結構，可藉由導正結構與狹長彈片之相互干涉，使得開啟閂之角度有誤差時，也能準確的***門閂開孔並使橢圓凸輪作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔之間產生的制動誤差，使門體得以順利開啟。
本發明之還有一主要目的 在於提供ㄧ種 前開式晶圓盒中配置 有 橢圓凸輪之門閂結構，可藉由定位結構與定位缺口之相互配合，使橢圓凸輪轉動至水平或垂直時，可具有自動定位之功能。
本發明之還有一主要目的 在於提供ㄧ種 前開式晶圓盒中配置 有 橢圓凸輪之門閂結構，可藉由彈片結構與定位缺口之相互配合，使橢圓凸輪轉動至水平或垂直時，可具有自動定位之功能。
本發明還有一主要目的在於提供ㄧ前開式晶圓盒中配置有橢圓凸輪之門閂結構，其可在門體之內表面上配置晶圓限制件，可以有效地固定晶圓。
本發明還有一主要目的在於提供ㄧ前開式晶圓盒中配置有橢圓凸輪之門閂結構，其橢圓凸輪圓心處之制動部可由高分子塑膠材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低晶圓盒內之污染。
為達上述之各項目的，本發明揭露一種前開式晶圓盒，主要包括一盒體，盒體內部係設有複數個插槽以容置複數個晶圓，且在盒體之一側面係形成一開口可供複數個晶圓之輸入及輸出，以及一門體，係具有一外表面及一內表面，門體係以內表面與盒體之開口相結合，並用以保護盒體內部之複數個晶圓，其中前開式晶圓盒之特徵在於：門體之內表面配置一凹陷區域且凹陷區域係位於兩凸出平台之間，每一凸出平台內部配置一門閂結構，而門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於橢圓凸輪中央位置之制動部，至少一對V型溝槽配置於橢圓凸輪之一表面上， 且於橢圓凸輪之表面上設有 至少一滑槽，一對各具有一嵌合部之滑動裝置且每一嵌合部係嵌入於滑槽中，致使滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上，以及一設於滑動裝置上之導正結構，藉由制動部來控制橢圓凸輪之轉動，使得滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。
本發明接著揭露一種前開式晶圓盒，主要包括一盒體，盒體內部係設有複數個插槽以容置複數個晶圓，且在盒體之一側面係形成一開口可供複數個晶圓之輸入及輸出，以及一門體，係具有一外表面及一內表面，門體係以內表面與盒體之開口相結合，並用以保護盒體內部之複數個晶圓，其中前開式晶圓盒之特徵在於：門體之內表面配置一凹陷區域，且凹陷區域係位於兩凸出平台之間，每一凸出平台內部配置一門閂結構，而門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於橢圓凸輪中央位置之制動部，且於 橢圓凸輪 之較長與較短直徑之相對兩端上配置複數個V型缺口，橢圓凸輪 之一表面上設有 至少一滑槽，一對各具有一嵌合部之滑動裝置且該對嵌合部係嵌入於滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上，以及一導正結構配置於靠近滑動裝置與橢圓凸輪相互嵌合之一端，且導正結構由一導正輪以及配置於該導正輪上的至少一對導正撥桿所組成，藉由制動部來控制橢圓凸輪之轉動，使得滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。
本發明另揭露一種前開式晶圓盒，主要包括一盒體，盒體內部係設有複數個插槽以容置複數個晶圓，且在盒體之一側面係形成一開口可供複數個晶圓之輸入及輸出，以及一門體，係具有一外表面及一內表面，門體係以內表面與盒體之開口相結合，並用以保護盒體內部之複數個晶圓，其中前開式晶圓盒之特徵在於：門體之內表面配置一凹陷區域且該凹陷區域係位於兩凸出平台之間，每一凸出平台內部配置一門閂結構，而門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於門閂之橢圓凸輪中央位置之制動部， 橢圓凸輪之一表面上設有 至少一滑槽、一對各具有一嵌合部之滑動裝置，且該對嵌合部嵌入滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於橢圓凸輪上、一配置於橢圓凸輪中央處之導正結構、以及一框設於導正結構之上的狹長彈片，藉由制動部來控制橢圓凸輪之轉動，使得滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。
由於本發明係揭露一種前開式晶圓盒，其具有一盒體及一門體，盒體內部係設有複數個插槽可水平容置複數個晶圓，且在盒體之一側面係具有一開口可供晶圓的載出及載入，而門體由其內表面與盒體的開口相結合，用以保護盒體內部的複數個晶圓。此外，在門體的外表面上配置至少一個門閂開孔，用以開啟或是封閉前開式晶圓盒。由於，本發明所利用到的一些前開式晶圓盒之結構與上述相同，故其詳細製造或處理過程，故在下述說明中，並不作完整描述。而且下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本發明特徵有關之示意圖。此外，為使本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖示及圖號。
首先，前開式晶圓盒(FOUP)之基本結構(請參考第2圖)，包括門體20之內表面22配置一凹陷區域24，凹陷區域24係位於兩凸出平台25之間，每一凸出平台25內部各配置一門閂結構230。接著，請參考第5A圖，係本發明之門閂結構第一實施例之上視圖。如第5B圖所示，每一門閂結構30係由具有一對V型溝槽311之橢圓凸輪31、一對各具有一嵌合部321之滑動裝置32、一個設於滑動裝置32上之導正結構322、以及一對與滑動裝置32連接成一體之定位彈片33所組成；其中，上述之導正結構322位於滑動裝置32之一端且大致呈U型。此外，在橢圓凸輪31之表面上設有至少一滑槽312，使一對滑動裝置32之嵌合部321分別嵌入於滑槽312中，藉此即可將一對滑動裝置32嵌設於橢圓凸輪31上；接著請參考第5C圖，在橢圓凸輪31之長短軸直徑之兩端各設有至少一相對之定位缺口313，以及在橢圓凸輪31具有滑槽312之一面上另凸設有一橢圓平台314，此橢圓平台314之面積較橢圓凸輪31之面積為小，而橢圓凸輪31上之V型溝槽311，即是設在橢圓平台314直徑較大之兩端上。
在本發明之第一實施例中，橢圓凸輪31可以是金屬材質(如不鏽鋼等)，其也可以是高分子塑膠材料(如鐵氟龍、PEEK等)所形成，本發明並不加以限制。如第5B圖所示，橢圓凸輪31之圓心處另設有一制動部315，當晶圓裝載機構之開啟閂(未顯示於圖中)***門體20之門閂開孔23後，即會與制動部315連接，以帶動橢圓凸輪31轉動。由於帶動橢圓凸輪31轉動的過程中，開啟閂與制動部315相接觸，因此本發明之制動部315可由高分子塑膠材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低晶圓盒內之污染。
接著，請參考第6A圖至第6E圖，係本發明之第一實施例之橢圓凸輪轉動過程之示意圖。本實施例藉由控制橢圓凸輪31之轉動，可使得滑動裝置32往返於一對插孔13(如第1圖所示)與一對閂孔26(如第2圖所示)中，其作動方式如第6A圖至第6E圖依序呈現，為一順時鐘方向轉動90度之示意圖，藉由橢圓凸輪之長軸距離，用以將滑動裝置32推出閂孔26並***插孔13中。反之亦然，若將橢圓凸輪轉動過程由如第6E圖至第6A圖依序呈現時，為即當橢圓凸輪轉動過程以一逆時鐘方向轉動90度之示意圖時，可以將滑動裝置32抽出插孔13並收回閂孔26中。此機械原理乃係由於橢圓凸輪31具有一較長之直徑X及一較短之直徑Y(如第5A圖所示)，因此當橢圓凸輪31轉動時，滑動裝置32會伴隨橢圓凸輪31半徑之變化所致。此外，特別要強調的是，藉由上述橢圓凸輪31之轉動方式，亦可使滑動裝置32之導正結構322與橢圓凸輪31之V型溝槽311兩者相互干涉，以使橢圓凸輪31轉動至一定角度時，橢圓凸輪31會自動旋轉至一定位，使滑動裝置32推出或收回於閂孔26中。
進一步說明本實施例之導正結構322與V型溝槽311相互干涉方式：當橢圓凸輪31轉動位置為第6A圖時，(即一對滑動裝置32之定位結構323之定位部325(請參考第5B圖)與橢圓凸輪31較短之直徑Y之兩端之定位缺口313接觸)，導正結構322與橢圓平台314僅接觸並相互抵制；當橢圓凸輪31轉動位置為第6B圖時，因為橢圓凸輪31半徑變長，會使得滑動裝置32向外部伸出，且因滑動裝置32與定位彈片33連接一體之故，定位彈片33亦會受到滑動裝置32之牽引而接受到一壓力；當橢圓凸輪31轉動至第6C圖時(自第6A圖之位置轉動至第6C圖約為68度)， 導正結構322會與橢圓凸輪31之V型溝槽311的一頂點 接觸並相互抵制 ，而此時定位彈片33所 受到的壓力會大於第6B圖；當橢圓凸輪31轉動至第6D圖時(即轉動之角度大於68度)，導正結構322與V型溝槽311接觸並相互抵制之處已通過其頂點，因此定位彈片33所受到的壓力會小於的第6C圖，而此時受到定位彈片33壓力釋放之故，橢圓凸輪31會自動轉至第6E圖，導正結構322會滑入V型溝槽311之兩頂點之間並且停滯。而經由上述動作，此時的滑動裝置32已被推出閂孔26並***位於盒體10上的插孔13當中，使得門體20鎖合盒體10上。在本實施例中，而當本發明之前開式晶圓盒水平放置時，晶圓裝載機構(Load Port)之開啟閂(未顯示於圖中)之角度誤差即使大於9.44度，仍可與橢圓凸輪31作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔23之間產生的致動誤差，使門體得以順利鎖合或開啟。同樣地，而若欲使門體20脫離盒體10時，則係由第6E圖之位置以逆時針方向轉動，至第6C圖時約轉動22度，而當轉動角度大22度時，導正結構322會立即離開V型溝槽311，並完成開啟動作。
除了上述橢圓凸輪31之作動方式以外，請再參考第5B圖。本發明在靠近滑動裝置32與橢圓凸輪31相互嵌合之一端，另設有一定位結構323，此定位結構323係為一簍空之彈片結構324，並具有一定位部325突出自彈片結構324，而此定位結構323係與滑動裝置32係連接為一體，並以射出成型之方式所製成，當橢圓凸輪31自動旋轉至一定位時，如第6A圖所示橢圓凸輪31轉動至水平定位時，或如第6E圖所示橢圓凸輪31轉動至垂直定位時，定位結構323上的定位部325將可與定位缺口313相互卡合定位，以提供自動對準定位並停止之功能。
請參考第7A圖，為本發明門閂結構之第二實施例之上視圖，而第7A圖為門閂結構之正面示意圖，第7C圖為第7B圖之反面示意圖。如第7B圖所示，每一門閂結構40係由一個橢圓凸輪41，並於橢圓凸輪41上的四個圓周頂點處分別具有一對形成一個V型缺口411之橢圓凸輪41、一對各具有一嵌合部421(如第7C圖所示)之滑動裝置42、以及一個設於滑動裝置42上之導正結構422所組成。接著請參考第7C圖，在橢圓凸輪41之表面上設有至少一滑槽412，使一對滑動裝置42之嵌合部421分別嵌入於滑槽412中，藉此即可將一對滑動裝置42嵌設於橢圓凸輪41上。此外，配置在橢圓凸輪41長短直徑之相對兩端上的V型缺口411之結構，請參考第7B圖，其V型缺口411係為由一具有較長一邊之長邊41L與較短一邊之短邊41S所形成。另外，導正結構422係設於靠近滑動裝置42與橢圓凸輪41相互嵌合之一端，此導正結構422由一個導正輪423及配置於導正輪423上的一對導正撥桿424所組成，而此對導正撥桿424係凸出自導正輪423之邊緣且設於相鄰之處。此外，導 正輪423於兩個導正撥桿424之間的位置上，進一步可配置至少一對定位缺口426。
在本實施例中，橢圓凸輪41可以是金屬材質(如不鏽鋼等)，其也可以是高分子塑膠材料(如鐵氟龍、PEEK等)所形成，本發明並不加以限制。如第7B圖所示，橢圓凸輪41之圓心處另設 有一制動部415，當晶圓裝載機構(Load Port)之開啟閂***門體20之門閂開孔23後，即會與制動部415連接。由於帶動橢圓凸輪41轉動的過程中，開啟閂與制動部415相接觸，因此，為了降低開啟閂與制動部415接觸之摩擦，本發明之制動部415可由高分子塑膠材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低晶圓盒內之污染。
接著，請參考第8A圖至第8E圖，係本發明第二實施例之橢圓凸輪轉動過程之示意圖。本實施例藉由控制橢圓凸輪41之轉動，可使得滑動裝置42往返於一對插孔13(如第1圖所示)與一對閂孔26(如第2圖所示)中。首先，當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔26結合時(即要將前開式晶圓盒之門體20關閉時)，其作動方式如第8A圖至第8C圖依序呈現，係將橢圓凸輪41以逆時鐘方向轉動90度，將滑動裝置42推出閂孔26並***插孔13中；而當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔26脫離時(即要將前開式晶圓盒之門體20打開時)，其作動方式如第8C圖至第8E圖依序呈現，係將橢圓凸輪41以順時鐘方向轉動90度，將滑動裝置42抽出插孔13並收回閂孔26。上述之機械原理係由於橢圓凸輪41具有一較長之直徑X及一較短之直徑Y(如第7A圖所示)，因此當橢圓凸輪41轉動時，滑動裝置42會伴隨橢圓凸輪41半徑之變化所致。此外，藉由橢圓凸輪41之轉動方式，亦可使滑動裝置42之導正結構422與橢圓凸輪41之V型缺口411兩者相互干涉，以使橢圓凸輪41轉動至一定角度時，橢圓凸輪41會自動旋轉至一定位使滑動裝置42推出或收回閂孔26中。
接著，進一步說明本實施例之導正結構422與V型缺口411相互干涉方式說明如下：當橢圓凸輪41轉動位置為第8A圖時，導正撥桿424卡設於V型缺口411之短邊41S當中；當橢圓凸輪41被開啟閂以逆時針方向轉動時(即自第8A圖之位置轉動至第8C圖約為68度)，V型缺口411之長邊41L會推動導正撥桿424進而帶動導正輪423轉動，因為橢圓凸輪41半徑變長，會使得滑動裝置42向外部伸出；而當橢圓凸輪41轉動至第8B圖位置時，V型缺口411之一端正位於一對導正撥桿424之間且與其接觸並相互抵制；當橢圓凸輪41繼續逆時針轉動(即轉動之角度大於68度)，導正撥桿424將會依V型缺口411之長邊41L自動滑入V型缺口411當中，使用導正結構422停止並且一個導正撥桿424會接觸並相互抵制於V型缺口411之短邊41S，此時橢圓凸輪41逆時針轉動之角度約為90度時，如8C圖所示。而經由上述動作，滑動裝置42已會被推出閂孔26並***插孔13中，使得門體20鎖合至盒體10上；在本實施例中，當本發明之前開式晶圓盒水平放置時，晶圓裝載機構(Load Poet)之開啟閂(未顯示於圖中)之角度誤差即使大於9.44度，仍可與橢圓凸輪41作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔23之間產生的致動誤差，使門體得以順利鎖合或開啟。接著，若欲使門體20脫離盒體10時，則係由第8C圖之位置以順時針方向轉動約68度(即至第8D圖所示)，而當轉動角度大68度時，導正撥桿424會立即離開V型缺口411，並完成門體20開啟動作。
除了上述圓凸輪41之作動方式以外，本發明再揭露一種在滑動裝置42上另設有一彈片結構425之實施例。請再請參考第7B圖，彈片結構425之兩端係自滑動裝置42之中空結構內的兩側向 中間延伸會合成一第三端，以形成一近似T型結構，故此彈片結構425與滑動裝置42係連接為一體，並以射出成型之方式所製成，此外，再將此第三端嵌入導正輪423上的一個定位缺口426上，當橢圓凸輪41自動旋轉至一定位時，如第8A圖所示橢圓凸輪41轉動至水平定位，或如第8C圖所示橢圓凸輪41轉動至垂直定位，彈片 結構425的T型結構之第三端會分別與一對定位缺口426相互卡合定位，以提供自動對準定位並停止之功能。
再接著，請參考第9A圖，為本發明門閂結構50之第三實施例之上視圖。如第9B圖所示，每一門閂結構50係由一橢圓凸輪51、一對各具有一嵌合部521之滑動裝置52、一個設於橢圓凸輪51中央處之導正結構53以及一框設於導正結構53之上的狹長彈片54所組成，其中，狹長彈片54之材質可以是具有彈性之材質，例如高分子塑膠材料、橡膠材料等，本發明並不加以限制。
本實施例在橢圓凸輪51之表面上設有至少一滑槽512，使一對滑動裝置52之嵌合部521分別嵌入於滑槽512中，藉此即可將一對滑動裝置52嵌設於橢圓凸輪51上。此外，本實施例之導正結構53包含一個矩形 凸緣 531且其內側形成具有一圓形內槽532之矩形 凸緣 531、一對滾輪533、以及一軸承534，其中矩形 凸緣 531內側之一相對角落各設有一個穿孔535貫穿矩形 凸緣 531之內側及外側，使得每一穿孔535中分別設置於一個滾輪533；另於圓形內槽532之圓心處設有一中空圓柱536，其中，橢圓凸輪51、矩形 凸緣 531以及中空圓柱536係為一體成形而製成 ；此外，更有一軸承534套設於中空圓柱536上，而此軸承534之邊緣具有一凹槽之圓環 534a，並於圓環534a之凹槽中配置複數個滾珠534b。本實施例即係藉由軸承534的使用，除了可增加橢圓凸輪51轉動的順暢度之外，亦可減少因摩擦而產生的微粒，避免晶圓盒內受到污染。
接著說明本實施例之詳細作動過程。首先，在本實施例中，橢圓凸輪51可以是金屬材質(如不鏽鋼等)，其也可以是高分子塑膠材料(如鐵氟龍、PEEK等)所形成，本發明並不加以限制。接著，請參考第9B圖所示，橢圓凸輪51之圓心處另設有一制動部513，此制動部513為一長方形結構，並以其長軸方向與橢圓凸輪51之直徑X水平配置(如第9A圖所示)，而導正結構53又設於制動部513上，並以其未設置滾輪533之一對角落分別與制動部513之兩寬邊重疊相接。當晶圓裝載機構(Load Port)之開啟閂***門體20之門閂開孔23後，即會與制動部513連接。由於帶動橢圓凸輪41轉動的過程中，開啟閂與制動部513相接觸，因此，本發明之制動部513可由高分子塑膠材料所製成，其中特別是使用具有高耐磨耗性的聚醚醚酮材料(PEEK)，可減少因往返運用而產生的微粒，降低晶圓盒內之污染。
接著，請參考第10A圖至第10C圖，係本發明第三實施例之橢圓凸輪轉動過程之示意圖。本實施例藉由控制橢圓凸輪51之轉動，可使得滑動裝置52往返於一對插孔13(如第1圖所示)與一對閂孔26(如第2圖所示)中。首先，當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔26結合時(即要將前開式晶圓盒之門體20關閉時)，其作動方式如第10A圖至第10C圖依序呈現，係將橢圓凸輪41以一順時鐘方向轉動90度，以將滑動裝置52推出閂孔26並***插孔13中；而當要使滑動裝置42上的插孔13與閂孔26脫離時(即要將前開式晶圓盒之門體20打開時)，其作動方式如第10C圖至第10A圖依序呈現，係將橢圓凸輪41以一逆時鐘方向轉動90度，以將滑動裝置52抽出插孔13並收回閂孔26。上述之機械原理，乃係由於橢圓凸輪51具有一較長之直徑X及一較短之直徑Y(如第9A圖所示)，因此當橢圓凸輪51轉動時，滑動裝置52會伴隨橢圓凸輪51半徑之變化所致。此外，藉由上述橢圓凸輪51之轉動方式，亦可使滑動裝置52之一端、橢圓凸輪51之導正結構53與狹長彈片54三者相互干涉，以使橢圓凸輪51轉動至一定角度時，橢圓凸輪51會自動旋轉至一定位使滑動裝置52推出或收回閂孔26中。
再接著，針對上述之滑動裝置52之一端、橢圓凸輪51之導正結構53與狹長彈片54三者相互干涉之方式說明如下：當橢圓凸輪51轉動位置為第10A圖時，滑動裝置52與狹長彈片54接觸並相互抵制，而狹長彈片54之內緣又與導正結構53矩形 凸緣 531之一側面相鄰接觸，因此狹長彈片54係框設於導正結構53上之開口寬度約等於矩形凸緣531之寬度。當橢圓凸輪51順時針轉動時(自第10A圖之位置轉動至第10B圖約為45度)，狹長彈片54與矩形 凸緣 531接觸方式由側面相鄰接觸改變為以滾輪533接觸，且滾輪533亦會順著狹長彈片54之內緣滑動，此時狹長彈片54之開口寬度約等於矩形 凸緣 531對角線之長度。當橢圓凸輪51繼續順時針轉動(即轉動之角度大於45度)，狹長彈片54之開口大小會伴隨矩形凸緣531之轉動而遞減，此時狹長彈片54會產生一回覆力而使得滾輪533受到擠壓而自動滑動至以矩形 凸緣 531之一側面與狹長彈片54之內緣相鄰接觸為止，如第10C圖所示，而此時狹長彈片54框設於導正結構53上之開口寬度約等於矩形凸緣531之寬度；而經由上述動作，滑動裝置52會被推出閂孔26並***插孔13當，使得門體20鎖合盒體10上；在本實施例中，而當前開式晶圓盒水平放置時，晶圓裝載機構(Load Port)之開啟閂(未顯示於圖中)之角度誤差即使大於9.44度，仍可與橢圓凸輪51作動，以補償並消除開啟閂與門閂開孔23之間產生的致動誤差，使門體得以順利鎖合或開啟。接著若欲使門體20脫離盒體10時，則係由第10C圖之位置以逆時針方向轉動，至第10B圖時約轉動約45度，而當轉動角度大45度時，矩形凸緣531的轉動會改變狹長彈片54開口寬度的改變，使狹長彈片54產生一回覆力而促使滾輪533之滑動，並完成開啟動作。此外，藉由雙滾輪533與狹長彈片54的相互配合，亦可大幅降低因摩擦而產生的微粒，避免晶圓盒內受到污染。
接著，請參閱第11圖所示，係本發明之一種晶圓盒之示意圖。此晶圓盒係一種前開式晶圓盒，主要係包括一盒體10及一門體20，在盒體10的內部係設有複數個插槽11以容置複數個晶圓，且在盒體10的其中一個側面係有一開口12可提供晶圓的輸入以及輸出，而門體20則是具有一外表面21及一內表面22，門體20的外表面21係配置至少一個門閂開孔(未顯示於圖中)，用以開啟或是封閉前開式晶圓盒，而在門體20的內表面22約中間處係配置有一凹陷區域24且凹陷區域24係位於兩凸出平台25之間，其中兩凸出平台25之內部係配置著前述之門閂結構60。此凹陷區域24的主要目的係用來承接盒體10內部的複數個晶圓，以減少整個晶圓盒的前後徑尺寸，而在兩凸出平台25上各配置一晶圓限制件模組60，除了可限制晶圓往開口方向移動外，也可用來控制晶圓進入凹陷區域24的量。
上述門體20內表面22凹陷區域24的長度係與盒體10內部的插槽11間距及晶圓數量有關。以12吋的晶圓而言，對於晶圓之間的間距，產業間已有標準規定，以期達到最大的晶圓承載密度同時能容納機器手臂伸入進行晶圓輸入及輸出；而目前常見的晶圓盒係大約可容置25片晶圓。然而，本發明凹陷區域24的寬度及深度，則可較有彈性，當門體20的厚度維持不變時，將凹陷區域24的深度設的較大，則可允許晶圓較進入凹陷區域24，而此時凹陷區域24的寬度也需隨之增大。
此外，本發明之門體20的內表面22係可以為一平面，可以係沒有凹陷的，而在內表面22與外表面21之間配置有至少一個門閂結構(如前述的元件30、40、50)，而一較佳之實施例中係配置有一對門閂結構。由於門閂結構30、40、50與前述之實施例相同，故不再贅述。此外，為了使門體20與盒體10蓋合時，能夠固定已放置於盒體10中的複數個晶圓，因此可以在上述平面的內表面22上配置有至少一限制件模組60或接近中央區域的地方配置有至少一限制件模組，如第11圖所示。
很明顯地，本發明之門閂結構在橢圓凸輪的帶動下，其只進行前進及後退之往返運動，而沒有在任何縱向(即垂直)方向上產生位移，因此，本發明之門閂結構係一較簡單的設計。當本發明之門體與盒體蓋合時，橢圓凸輪係帶動一對滑動裝置向門體之邊緣移動，然後將滑動裝置之前端平面穿過門體上的閂孔並卡固在盒體開口處邊緣附近並與閂孔相對應之插孔中。最後，可再經由一充氣裝置對配置於門體與盒體之間的氣密件(未顯示於圖中)進行充氣，以使得盒體內部與外部隔離。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相似技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧盒體
100‧‧‧晶圓限制件
110‧‧‧晶圓接觸頭
11‧‧‧插槽
12‧‧‧開口
13‧‧‧插孔
20‧‧‧門體
21‧‧‧外表面
22‧‧‧內表面
221‧‧‧頂端
222‧‧‧底端
23‧‧‧門閂開孔
230‧‧‧門閂結構
231‧‧‧插梢
232‧‧‧凸輪
24‧‧‧凹陷區域
25‧‧‧凸出平台
26‧‧‧閂孔
30‧‧‧門閂結構
31‧‧‧橢圓凸輪
311‧‧‧V型溝槽
312‧‧‧滑槽
313‧‧‧定位缺口
314‧‧‧橢圓平台
315‧‧‧制動處
32‧‧‧滑動裝置
321‧‧‧嵌合部
322‧‧‧導正結構
323‧‧‧定位結構
324‧‧‧彈片結構
325‧‧‧定位部
33‧‧‧定位彈片
40‧‧‧門閂結構
41‧‧‧橢圓凸輪
411‧‧‧V型缺口
41L‧‧‧長邊
41S‧‧‧短邊
415‧‧‧制動處
412‧‧‧滑槽
42‧‧‧滑動裝置
421‧‧‧嵌合部
422‧‧‧導正結構
423‧‧‧導正輪
424‧‧‧導正撥桿
425‧‧‧彈片結構
426‧‧‧定位缺口
50‧‧‧門閂結構
51‧‧‧橢圓凸輪
512‧‧‧滑槽
513‧‧‧制動部
52‧‧‧滑動裝置
521‧‧‧嵌合部
53‧‧‧導正結構
531‧‧‧矩形凸緣
532‧‧‧圓形內槽
533‧‧‧滾輪
534‧‧‧軸承
534a‧‧‧圓環
534b‧‧‧滾珠
535‧‧‧穿孔
536‧‧‧中空圓柱
54‧‧‧狹長彈片
60‧‧‧限制件模組
86‧‧‧彈性元件
X、Y‧‧‧直徑
第1圖 係習知之前開式晶圓盒之示意圖。
第2圖 係習知之前開式晶圓盒之門體示意圖。
第3圖 係習知之前開式晶圓盒之另一門體示意圖。
第4圖 係習知之前開式晶圓盒之又另一門體示意圖。
第5A圖係本發明之一種前開式晶圓盒之門體示意圖。
第5B圖係本發明門閂結構之示意圖。
第5C圖係本發明橢圓凸輪之立體示意圖。
第6A圖~第6E圖係本發明門閂結構作動之示意圖。
第7A圖係本發明之一種前開式晶圓盒之門體示意圖。
第7B圖係本發明門閂結構之正面示意圖。
第7C圖係本發明門閂結構之反面示意圖。
第8A圖~第8E圖係本發明門閂結構作動之示意圖。
第9A圖係本發明之一種前開式晶圓盒之門體示意圖。
第9B圖係本發明門閂結構之示意圖。
第10A圖~第10C圖係本發明門閂結構作動之示意圖。
第11圖係本發明之一種前開式晶圓盒之示意圖。
30‧‧‧門閂結構
31‧‧‧橢圓凸輪
311‧‧‧V型溝槽
312‧‧‧滑槽
313‧‧‧定位缺口
314‧‧‧橢圓平台
315‧‧‧制動處
32‧‧‧滑動裝置
321‧‧‧嵌合部
322‧‧‧導正結構
323‧‧‧定位結構
324‧‧‧彈片結構
325‧‧‧定位部
33‧‧‧定位彈片
Claims (10)
- 一種前開式晶圓盒，主要包括一盒體，該盒體內部係設有複數個插槽以容置複數個晶圓，且在該盒體之一側面係形成一開口可供該複數個晶圓之輸入及輸出，而該盒體開口處之一邊緣配置至少一對插孔，以及一門體，係具有一外表面及一內表面且於該門體之邊緣配置至少一對與該對插孔相應之閂孔，該門體係以該內表面與該盒體之該開口相結合，並用以保護該盒體內部之該複數個晶圓，其中該前開式晶圓盒之特徵在於：該門體之該內表面配置一凹陷區域且該凹陷區域係位於兩凸出平台之間，每一該凸出平台內部配置一門閂結構，該門閂結構包括一橢圓凸輪及一制動部配置於該橢圓凸輪之中央位置，至少一對V型溝槽配置於該橢圓凸輪之一表面上並配置於該橢圓平台直徑較大之兩端，且於該橢圓凸輪之該表面上設有至少一滑槽，而於該滑槽之一面上配置一橢圓平台，一對各具有一嵌合部之滑動裝置且該對嵌合部係嵌入於該滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於該橢圓凸輪上，以及一設於該滑動裝置上之導正結構，藉由該制動部來控制該橢圓凸輪之轉動，使得該滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。
- 如申請專利範圍第1項所述之前開式晶圓盒，其進一步於具有至少一相對之定位缺口配置於該橢圓凸輪直徑之兩端。
- 如申請專利範圍第4項所述之前開式晶圓盒，其中該滑動裝置上進一步配置一定位結構且該定位結構由一簍空之彈片結構與一定位部所組合而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之前開式晶圓盒，其進一步包含一對定位彈片，該定位彈片係與該滑動裝置連接成一體。
- 如申請專利範圍第1項所述之前開式晶圓盒，其中該橢圓凸輪及該制動部之材料係自下列組合中選出：金屬材料或高分子塑膠材 料。
- 如申請專利範圍第1項所述之前開式晶圓盒，其進一步於該兩凸出平台上各配置至少一限制件模組。
- 一種前開式晶圓盒，主要包括一盒體，該盒體內部係設有複數個插槽以容置複數個晶圓，且在該盒體之一側面係形成一開口可供該複數個晶圓之輸入及輸出，而該盒體開口處之一邊緣配置至少一對插孔，以及一門體，係具有一外表面及一內表面且於該門體之邊緣配置至少一對與該對插孔相應之閂孔，該門體係以該內表面與該盒體之該開口相結合，並用以保護該盒體內部之該複數個晶圓，其中該前開式晶圓盒之特徵在於：該門體之該內表面配置一凹陷區域，且該凹陷區域係位於兩凸出平台之間，每一該凸出平台內部配置一門閂結構，該門閂結構包括一橢圓凸輪及一配置於該橢圓凸輪中央位置之制動部，且於該橢圓凸輪之較長與較短直徑之相對兩端上配置複數個V型缺口，該橢圓凸輪之一表面上設有至少一滑槽，一對各具有一嵌合部之滑動裝置且該對嵌合部係嵌入於該滑槽中，致使該對滑動裝置嵌設於該橢圓凸輪上，以及一導正結構配置於靠近該滑動裝置與該橢圓凸輪相互嵌合之一端，且該導正結構由一導正輪以及配置於該導正輪上的至少一對導正撥桿所組成，藉由該制動部來控制該橢圓凸輪之轉動，使得該滑動裝置往返於該對插孔與該對閂孔中。
- 如申請專利範圍第9項所述之前開式晶圓盒，其中每一該V型缺口具有一較長之長邊與一較短之短邊。
- 如申請專利範圍第9項所述之前開式晶圓盒，其進一步包括一彈片結構配置於該滑動裝置上，該彈片結構之兩端係自滑動裝置之中空結構內的兩側向中間延伸會合成一第三端。
- 如申請專利範圍第9項所述之前開式晶圓盒，其中該導正輪進一步具有至少一對定位缺口設於與該對導正撥桿相對應之處，其中，該彈片結構之該第三端與該對定位缺口相互卡合定位。
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