TW201408560A - 具有門接合密封墊的晶圓容器 - Google Patents

Abstract

本發明藉由提供一種彈性體密封墊來滿足業內對效能更佳且更耐久之晶圓容器密封結構之需求，該彈性體密封墊在隔開容器之內部與外部方面具有增強之密封能力、具有更佳地保持於凹槽中的特性、以及能更強地密封凹槽以阻止經由密封墊-凹槽嚙合部出現洩漏並在清洗期間使進入凹槽之水最小化或消除進入該凹槽之水。該晶圓容器可為一種前開式晶圓容器，包含一容器部及一門，該容器部與該門其中之一具有徑向安裝之一密封墊，該密封墊具有複數個相對之橫向突出部，當該密封墊安裝於一凹槽中時，該等相對之橫向突出部沿一遠離一安裝方向之方向偏轉離開一正常位置，在該密封墊安置於該凹槽中之後，該等橫向突出部阻擋該密封墊移出。當該門安置於該容器部中時，一芯部及一懸臂指狀構件嚙合該門與該容器部其中之另一者。該密封墊上之其他橫向突出部有效地密封該密封墊與凹槽表面間之路徑。

Description

具有門接合密封墊的晶圓容器

本申請案係關於容器，更具體而言，係關於具有能密封地附裝之前門之晶圓容器。

半導體晶圓在加工期間會經受諸多步驟。此通常需要在各工作站或設施之間運送複數個晶圓。半導體晶圓易碎且易被物理接觸或震動以及被靜電所損壞。另外，半導體之製造製程對由微粒或化學物質所造成之污染極其敏感。因此，為降低污染物對晶圓之有害影響，已開發出專用容器以使污染物之產生最小化並將晶圓與該等容器外部之污染物隔離。此等容器通常包含一可移除式門，該可移除式門具有將該門與容器主體緊密密封之襯墊或其他構件。

隨著半導體按比例變小，換言之，隨著每單位面積之電路數目增多，呈微粒形式之污染物問題較以前更為嚴重。可破壞一電路之微粒之大小減小且正接近分子水平。因此，在半導體晶圓之製造、加工、運送、及儲存之所有階段中均期望達成更佳之微粒控制。

晶圓載具通常係由熱塑性材料製成。早期容器(例 如美國專利第4,248,346號中所揭露之容器)係由極具塑模性能之塑膠(例如聚乙烯)製成。後來的容器(例如美國專利第5,273,159號中所揭露之容器)具有剛性h桿形載具，且常常由聚碳酸酯在狹縫中模製而成，且具有更軟、更有彈性之封蓋，例如在美國專利第5,586,658號中所揭露。美國專利第4,248,346號、第5,273,159號、及第5,586,658號中的每一者均以引用方式全文併入本文中。

某些先前容器具有一門-容器部密封墊，且亦具有密封地嚙合至加工裝備之能力。此等容器被稱為「標準機械介面(Standard Mechanical Interface；SMIF)盒」(其中門使容器部之一底部開口閉合)、或前開式統一標準盒(Front Opening Unified Pod；FOUP)及前開式運輸箱(Front Opening Shipping Box；FOSB)(其中門使一正面開口閉合)。此等容器對結構之要求及對效能之要求極高。舉例而言，其必須可藉由自動方法與人工方法二者以機械方式密封地閂鎖，且必須僅藉由將門閉合並閂鎖於該容器之定位上便可進行氣密性密封。

用於標準機械介面盒與運送模組二者之傳統密封墊通常為相對簡單的彈性體密封墊，此等彈性體密封墊被沿一軸向簡單地壓縮於門與容器部之間以提供密封。此等密封墊，尤其當聚碳酸酯材料被彈性體密封墊接觸到時，趨於變得非常黏並使打開操作不一致、密封墊之預期使用壽命縮短以及密封不充分。在門自動打開期間，該等密封墊會黏著至門框架並自門中安置該等密封墊之容納凹槽中拉出，此已成為一個問題。另外，密封墊與門框架之間、以及密封墊與門上之容納凹槽之間的洩漏已超出預 期。

此外，在晶圓容器清洗期間，習知之密封墊頗成問題。該等密封墊或者需要在清洗之前移除、或者可能會留存被滯留於密封墊與容納凹槽之間的水。此滯留的水在晶圓加工操作期間成為污染物且不可接受。

因此，業內需要一種具有更佳效能且更耐久之密封結構，其用於密封一晶圓容器之門與殼體且可在清洗作業期間保持於定位上、並且在正常操作期間不會自容納凹槽脫離。

本發明藉由提供一種彈性體密封墊來滿足業內對效能更佳且更耐久之晶圓容器密封結構之需求，該彈性體密封墊在隔開容器之內部與外部方面具有增強之密封能力、具有更佳地保持於凹槽中的特性、以及能更強地密封凹槽以阻止經由密封墊-凹槽嚙合部出現洩漏並在清洗期間使進入凹槽之水最小化或消除進入該凹槽之水。

根據本發明，一種晶圓容器包含一容器部，該容器部具有一門框架及一門，該門框架沿一軸向界定用於晶圓插入及移出之一開口，該門可沿一軸向插入並可安裝於該門框架中以閉合正面開口並密封該容器部。在本發明之一實施例中，一連續之彈性體密封墊自周邊向內圍繞門延伸。該密封墊位於沿一軸向延伸且鄰近該門之周邊的一容納凹槽中。

本發明之各實施例之一特徵及優點在於，複數個橫 向突出部自一中心芯部之每一側延伸出以嚙合凹槽之相對側。相較無突出部之一單一本體部，具有突出部之芯部易於插入凹槽中，乃因該等橫向突出部、一基座及突舌部(尤其藉由可輕微地向上傾斜之該等突舌部)可易於偏轉及壓縮以減小密封墊在插入期間之有效寬度並繼而阻止密封墊之移出。在移出時需要使該等突舌部壓縮並繼而反轉至一輕微向下之角度以供移出，此需要較插入力更大之力。此外，第一突出部及第二突出部提供橫向密封以阻止水在清洗期間進入該凹槽或使進入該凹槽之水最小化。此容許不移除密封墊便可對門進行清洗，進而提供了優於傳統密封墊(尤其是徑向安裝密封墊)之一優點。

作為另外一種選擇，框架之尺寸可使得當門安裝就位時，彈性體密封墊之橋接部在該門之密封表面與門框架之密封表面之間被填隙壓縮。

本發明之一特徵及優點在於易於安裝及移出。該安裝係為一簡單之壓配合式「軸向」安裝，且不會使襯墊變形，而在一「徑向」安裝中則需要使襯墊變形。

本發明之一特徵及優點在於，由於僅存在一種使密封墊配合於凹槽之方式，故非對稱設計能提供一失效保護(fail safe)安裝。

本發明之一特徵及優點在於提供無過度閉合壓力之增強密封。一C形部位於密封墊之頂部並提供

20‧‧‧晶圓容器

22‧‧‧容器部

24‧‧‧門

26‧‧‧頂部

30‧‧‧自動凸緣

32‧‧‧底部

34‧‧‧左側

36‧‧‧右側

40‧‧‧門框架

42‧‧‧門開口

44‧‧‧內部開口

46‧‧‧晶圓擱架

48‧‧‧晶圓

49‧‧‧密封拐角部

50‧‧‧朝前之平面

51‧‧‧朝內之平面

52‧‧‧閂鎖構造

53‧‧‧拐角

54‧‧‧鑰匙孔

56‧‧‧內表面

58‧‧‧晶圓襯墊

60‧‧‧周邊

62‧‧‧密封墊/彈性體密封墊

64‧‧‧凹槽

68‧‧‧底部安置表面

70、72‧‧‧側表面

73‧‧‧上凸緣部/上凸緣/凸肩部

74‧‧‧凸肩表面

76‧‧‧拐角

80‧‧‧中心芯部/芯部

81‧‧‧C形部

82‧‧‧密封墊之底部

84‧‧‧密封墊之頂部

85‧‧‧橫向突出部

86‧‧‧底部基座部

90‧‧‧突舌部

92‧‧‧第一沿橫向突出之上部凹槽嚙合突出部/第一凹槽嚙合突出部

94‧‧‧第二沿橫向突出之上部凹槽嚙合突出部

98‧‧‧凹口部

100‧‧‧懸臂指狀構件

112‧‧‧朝外之部

113‧‧‧朝內之部

114‧‧‧密封墊腔

115‧‧‧密封墊之上部

118‧‧‧突舌部

a‧‧‧中心軸線

第1圖係為根據本發明之一晶圓容器之立體圖；第2圖係為第1圖所示晶圓容器之門之立體圖，顯示該門之朝內表面及密封墊；第3圖係為根據本發明之一密封墊之安裝之剖面圖；第4圖係為第3圖中開始之安裝之剖面圖，其中密封墊安置於密封墊容納凹槽中；第5圖係為在將門插入並安置於門框架中之前，該門與該門框架上之密封墊之剖面詳視圖；第6圖係為第5圖所示門與門框架之剖面詳視圖，該門與該門框架處於與被閂鎖至容器部上之門相對應之一完全安置位置；第7圖係為例示門完全嚙合於容器部中之剖面立體詳視圖，其中門中之密封墊嚙合容器部；第8圖係為在另一實施例中門與門框架上之密封墊，其中在清洗期間之排水性得到增強；以及第9圖係為本發明另一實施例之剖面詳視圖。

參照第1圖、第2圖及第7圖，其例示用於容納複數個晶圓之一可密封容器。晶圓容器20大致包含一容器部22及一門24。該容器部包含具有一自動凸緣30之一頂部26、具有一 三凹槽式動態耦合件(圖未示出)之一底部32、一左側34、一右側36、及一門框架40，並界定通往一開口之內部(open interior)44之一門開口42，開口之內部44具有用於支撐晶圓48之晶圓擱架46。該容器部具有被構造為一密封拐角部49之一密封嚙合部，密封拐角部49具有一朝前之平面50、一朝內之平面51及一拐角53。

參照第2圖至第7圖，門24包含一對具有鑰匙孔54之閂鎖構造52、具有晶圓襯墊58之一內表面56、一周邊60及固持於一凹槽64中之一密封墊62。該凹槽朝內延伸至該門中並鄰近該門周邊。當將該門安裝於該門框架中時，該凹槽面向該容器部之內部。該凹槽大致被構造成一通道，該通道具有一底部安置表面68、二相對側表面70、72、及一上凸緣部73或凸肩及一上凸緣或凸肩表面74。該上凸緣部在一拐角76處鄰接該二相對側其中之一。

繼續參照第2圖至第7圖，彈性體密封墊62圍繞門周邊並自該門周邊向內設置於該門之內側，該密封墊之大小適以固持於該凹槽中，該彈性體密封墊在橫截面中具有一中心芯部80，該中心芯部自該密封墊之底部82延伸至該密封墊之頂部84，該密封墊具有複數個橫向突出部85。該等突出部界定位於該中心芯部之該底面處之一底部基座部86、一對相對突舌部90。如第4圖所示，當該密封墊被插入該凹槽中時，該等突舌部之大小相對於該凹槽適以向上偏轉，俾使該等突舌部以壓縮方式抓持該等側壁並提供一阻止自該凹槽移出該密封墊之抵抗力。第一及第二沿 橫向突出之上部凹槽嚙合突出部92、94，第一凹槽嚙合突出部92嚙合該凹槽之一側表面72且第二凹槽嚙合部具有一凹口部98並於該凹口部處嚙合該凹槽之相對側表面70與凸肩部或上凸緣73。該第一凹槽嚙合突出部與該第二凹槽嚙合部、及位於該第一凹槽嚙合部與該第二凹槽嚙合部中間之中心芯在該凹槽之該二相對側表面之間被沿橫向壓縮。該密封墊更包含一懸臂指狀構件100，懸臂指狀構件100係自中心芯部傾斜地沿橫向延伸並位於該上凸緣部上方。

參照第5圖、第6圖、及第7圖，當門被接納於用於閉合容器部之正面開口之門框架中時，拐角密封部嚙合傾斜延伸之指狀構件以使該指狀構件向下偏轉，並更於芯部80處嚙合密封墊之頂部84。此會壓縮C形部81。該密封墊具有如橫截面中所示在該密封墊芯之長度上延伸之一中心軸線a。該軸線將密封墊分隔成一朝外之部112與一朝內之部113。顯然，當該密封墊嚙合門框架時，僅外部被壓縮，因此對該密封墊之上部115產生一旋轉力而將該密封墊壓迫壓至凸肩部73上，進而增強該密封墊與門間之密封。

參照第8圖，正常位置處於110處之另一指狀物沿內壁設置並在清潔期間提供增強之保護，以使水不會侵入密封墊腔114中。

參照第9圖，此實施例具有五個不同且分開之密封部，該等密封部具有阻止密封墊移出之凹槽表面及突舌部118。

容器部組件可由注射成型之聚合物形成，例如由聚 碳酸酯形成。密封墊係由肖式A硬度可為30-60之一熱塑性彈性體形成。

本申請案各部分中之上述參考文獻出於所有目的而以引用方式全文併入本文中。

本說明書(包括以引用方式併入之參考文獻、包括任何隨附請求項、摘要及圖式)中所揭露之所有特徵、以及所揭露之任何方法或製程之所有步驟可按任意組合方式加以組合，但其中至少某些此等特徵及/或步驟相互排斥之組合除外。

本說明書(包括以引用方式併入之參考文獻、任何隨附請求項、摘要及圖式)中所揭露之每一特徵可被代之以具有相同、等效或類似作用之替代特徵，除非另有明確說明。因此，除非另外明確說明，每一所揭露之特徵只是一系列同類的等價或類似特徵之一實例。

本發明並非僅限於前述實施例之細節。本發明可擴展至本說明書(包括以引用方式併入之任何參考文獻、任何隨附請求項、摘要及圖式)所揭露特徵之任何新穎特徵或任何新穎組合、或者擴展至所揭露之任何方法或製程之步驟之任何新穎步驟或任何新穎組合。本申請案所有部分中之上述參考文獻出於所有目的而以引用方式全文併入本文中。

儘管上文係例示及闡述本發明之具體實例，然而熟習此項技術者應理解，任何經計算能達成相同目的之安排皆可取代本文所示之具體實例。本申請案旨在涵蓋本發明標的物之修改 及變化形式。因此，本發明旨在由隨附申請專利範圍及其法律等效內容、以及以下的例示性態樣界定。本發明之上述態樣實施例僅描述其原理，而不應被視為限制性說明。熟習此項技術者將可思及本文所揭露之發明之其他潤飾，且所有此等潤飾皆應被視為處於本發明之範圍內。

20‧‧‧晶圓容器

22‧‧‧容器部

24‧‧‧門

26‧‧‧頂部

30‧‧‧自動凸緣

34‧‧‧左側

36‧‧‧右側

40‧‧‧門框架

42‧‧‧門開口

44‧‧‧內部開口

46‧‧‧晶圓擱架

48‧‧‧晶圓

49‧‧‧密封拐角部

50‧‧‧朝前之平面

51‧‧‧朝內之平面

52‧‧‧閂鎖構造

53‧‧‧拐角

54‧‧‧鑰匙孔

Claims (13)

1. 一種基板容器，具有一容器部，該容器部具有一門框架及一門，該門框架界定一開口側，該門用以閂鎖至該門框架並使該開口側閉合，該門與該門框架其中之一具有一圍繞該其中之一的一周邊延伸之凹槽，在該凹槽中安裝有一密封墊，該密封墊可嚙合該門與該門框架其中之另一者以將該門密封至該容器部，該密封墊具有：一底座部，安置於該凹槽之底部中；一芯部，自該底座延伸至該密封墊之一頂部；複數對相對之突出部，用於嚙合該凹槽之相對側壁並自該芯部延伸出，其中至少一對突出部之大小係在對應於該至少一對突出部之一位置處大於該凹槽，藉此該等突出部向上傾斜並阻止該密封墊自該凹槽中移出。
2. 一種前開式晶圓容器，包含一容器部及一門，該容器部與該門其中之一具有一徑向安裝之密封墊，該徑向安裝之密封墊具有複數個相對之橫向突出部，當該密封墊安裝於一凹槽中時，該等相對之橫向突出部沿一遠離一安裝方向之方向偏轉離開一正常位置，在該密封墊安置於該凹槽中之後，該等橫向突出部阻擋該密封墊移出。
3. 如請求項1或2所述之前開式晶圓容器，其中該等相對之突出部被構造成為自該凹槽移出該密封墊，需要進行壓縮並轉換至沿一朝向該安裝方向之方向偏轉。
4. 如前述請求項中任一項所述之前開式晶圓容器，其中該密封墊具有一基座部，該基座部安置於該凹槽之該底部中，且該 凹槽具有朝該底部漸縮之複數個側壁表面。
5. 如請求項1或2所述之前開式晶圓容器，其中該密封墊處於該門中且具有一嚙合該門框架之C形部。
6. 一種用於容納至少300毫米之大直徑晶圓之前開式晶圓容器，該晶圓容器包含一容器部，該容器部具有由一門框架界定的一開口之正面、一門，該門用於密封地閂鎖至該容器部之該門框架中，該門具有一用於接納一密封墊之凹槽，該凹槽圍繞該門之一周邊延伸且其內具有一密封墊，該密封墊具有至少五個與該門密封墊之中的該門接觸的不同且分離之接觸區域。
7. 如請求項6所述之前開式晶圓容器，其中該密封墊具有複數個突舌部(tang)，該等突舌部在被插入於該凹槽中時將該密封墊可釋放地鎖定於定位上。
8. 如請求項6所述之前開式容器，其中當該門被插入該門框架中時，該密封墊接納凹槽面對該容器部。
9. 如請求項6所述之前開式容器，其中該密封墊具有一C形部，當該門密封地嚙合並被閂鎖至該容器部時，該C形部被壓縮。
10. 如請求項6所述之前開式容器，其中該凹槽係由一朝內之壁及一朝外之壁界定，且其中該朝外之壁具有一位於該密封墊之該頂部之下的凸肩部，且其中該密封墊具有一嚙合該凸肩部之表面之橫向突出部。
11. 如請求項6所述之前開式晶圓容器，其中在該密封墊與界定 該凹槽之表面之間存在七個不同且分開之密封嚙合體(sealing engagement)。
12. 一種用於容納複數個晶圓之可密封容器，該容器包含：一容器部，該容器部具有一頂部、一底部、一左側及一右側，該頂部、該底部、該左側及該右側界定一用於接納該等晶圓之內部空間，該容器部在內部鄰近該左側及該右側具有相對之擱架，該容器部具有位於該容器部之該底部之一動態耦合件，該容器部具有由一門框架界定之一開口側，該門框架鄰接該頂部、該底部、該左側及該右側並呈現出一框架周邊，該框架周邊具有一拐角密封部，該拐角密封部包含一朝前之平面以及一朝內之表面並界定一拐角，該朝內之表面自該朝前之平面向後延伸；一門，可接納於該門框架中，以密封地閉合該容器部之該開口側，該門具有一內側並呈現出一門周邊，該門周邊具有一凹槽，該凹槽鄰近該門周邊而向內延伸至該門內，當該門安裝於該門框架中時，該凹槽面對該容器部之該內部，其中該凹槽被構造成一通道並由一底部安置表面、二相對側表面、以及一上凸緣部界定而成，該上凸緣部在一拐角處鄰接該二相對側其中之一；以及一彈性體密封墊，圍繞該門周邊並自該門周邊向內設置於該門之內側，該密封墊之大小適以固持於該凹槽中，該彈性體密封墊在橫截面中具有一中心芯部，該中心芯部自該密封墊之底部延伸至該密封墊之頂部，該密封墊具有：一底部基座部，位於該中心芯部之底部；一對相對之突舌部，自該 中心芯部沿橫向向外突出，當該密封墊被插入該凹槽中時，該等突舌部之大小相對於該凹槽適以向上偏轉，俾使該等突舌部以壓縮方式抓持該等側壁並提供一阻止自該凹槽移出該密封墊之抵抗力；一第一及一第二沿橫向突出之上部凹槽嚙合突出部，該第一凹槽嚙合突出部嚙合該凹槽之一側面，且該第二凹槽嚙合部具有一凹口部並在該凹口部處嚙合該凹槽之該相對側表面以及該上凸緣，該第一凹槽嚙合突出部、該第二凹槽嚙合部、及位於該第一凹槽嚙合部與該第二凹槽嚙合部中間之該中心芯在該凹槽之該二相對側表面之間被沿橫向壓縮，該密封墊更包含一指狀構件，該指狀構件係自該中心孔部傾斜地沿橫向延伸並位於該上凸緣上方；其中當該門被接納於該門框架中而使該容器部之該正面開口閉合時，該拐角密封部嚙合該傾斜延伸之指狀構件，以使該指狀構件向下偏轉，且該拐角密封部更於該芯部處嚙合該密封墊之該頂部。其中該凹槽被構造成一通道，且由一底部安置表面、二相對側表面、以及一上凸緣部界定而成，其中該上凸緣部在一拐角處鄰接該二相對側其中之一。
13. 一種將一密封墊安裝於一大直徑晶圓容器之一門之一凹槽中之方法，該方法包含：插入該密封墊，該密封墊具有複數個橫向突舌部，該等橫向突舌部沿一遠離插入方向之方向偏轉並嚙合界定該凹槽之側壁，藉此將該密封墊可釋放地鎖定於該凹槽中。