TWI835461B - 門體鎖扣機構及應用其之半導體載具 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種門體鎖扣機構及應用其之半導體載具，門體鎖扣機構包括門板、蓋體及鎖扣模組。門板具第一止擋結構。蓋體對應門板匹配組裝，界定出容置空間以供鎖扣模組設置。鎖扣模組包括旋轉元件、保持元件及彈性元件。保持元件設於旋轉元件上，保持元件具有對應第一止擋結構位置的第二止擋結構。彈性元件位於保持元件與旋轉元件間。彈性元件根據保持元件受力而呈彈性壓縮，第二止擋結構脫離第一止擋結構之限位，進而控制旋轉元件旋轉運作。保持元件未受力時彈性元件彈性復位，第一止擋結構對第二止擋結構呈限位狀態，進而控制旋轉元件無法旋轉運作。

Description

門體鎖扣機構及應用其之半導體載具

本中華民國發明專利申請主張2022年05月27日提出申請之編號為US 63/346,426名稱「DOOR LATCH MECHANISM OF SUBSTRATE POD」之美國臨時專利申請案的國際優先權，前述案件的內容通過引用併入本文，並且成為說明書的一部分。

本發明是有關於一種門體鎖扣機構，且特別是有關於一種應用半導體領域之門體鎖扣機構及應用其之半導體載具。

隨著半導體科技的發展，半導體晶圓、載板(PCB板)、光罩等半導體元件的尺寸不斷演進，其上電路圖形的密度亦愈來愈高。在半導體製程的相關處理中，任何附著在半導體元件上的微粒或其他污染物，除了可能會損壞半導體元件表面外，亦有可能會使得在進行不同半導體製程步驟時，發生製程品質上的問題。隨著圖形密度提高，光學微影所使用光源的波長愈來愈短，半導體製程中對於微粒數以及空間潔淨度的要求越趨嚴苛。

在這樣的情形下，對於用來運送、儲存半導體元件的容器或載具而言，要如何維持內部空間的高度潔淨度，便是一項非常重要的課題。業界發展出一種前開式晶圓盒(FOUP)，晶圓盒的門上設有閂鎖機構以將門與盒體鎖固，在門的外側面設有鑰匙孔以供鑰匙插入而控制閂鎖機構的鎖定 與解鎖。此種閂鎖機構，已知利用一種轉盤來帶動閂鎖件移動，讓閂鎖件與箱體鎖定或解鎖。

在製程中或是在輸送晶圓盒的過程中，會因為移送的自動化機台或其他外力導致晶圓盒受到震動，當晶圓盒受到震動會讓閂鎖機構中的轉盤發生微動而旋轉。當轉盤旋轉角度不大時，會讓鑰匙無法正確插入鑰匙孔，導致晶圓盒的門沒有辦法正常開關。當轉盤旋轉角度過大時，會帶動閂鎖件與箱體解鎖，發生門脫落的問題。除了晶圓盒會有上述的問題，同樣閂鎖機構應用在光罩盒或是載板載具也會產生相同的問題。

因此，要如何避免轉盤意外旋轉所造成的各項問題，係為相關業界亟欲解決的課題。

有鑑於此，本發明係提出一種門體鎖扣機構及應用其之半導體載具，利用門板上之止擋結構與保持元件上之止擋機構相互限位，讓旋轉元件無法旋轉操作，可以避免習知製程中或傳送載具的過程中，因為震動造成旋轉元件發生不預期之轉動所導致的諸多問題。

根據本發明之一方面，提出一種門體鎖扣機構，適用於一半導體載具。門體鎖扣機構包括一門板、一蓋體以及一鎖扣模組。門板具有至少一第一止擋結構。蓋體對應門板匹配組裝，以界定出一容置空間。鎖扣模組設置於容置空間內，鎖扣模組包括一旋轉元件、一保持元件及一彈性元件。保持元件設置於旋轉元件上，保持元件具有一第二止擋結構，其對應第一止擋結構位置。彈性元件位於保持元件與旋轉元件之間，彈性元件根據該保持元件之一受力而呈彈性壓縮，使保持元件之第二止擋結構脫離第一止擋結構之限位，進而控制旋轉元件旋轉運作；反之，保持元件未受力 時，彈性元件呈彈性復位，且第一止擋結構對第二止擋結構呈限位狀態，進而控制旋轉元件無法旋轉運作。

於一實施例中，門板具有貫穿上、下表面之一鎖孔，第一止擋結構位於鎖孔周緣。

於一實施例中，旋轉元件包括一安裝槽，安裝槽對應鎖孔的位置，安裝槽用以安裝保持元件。

於一實施例中，保持元件包括一本體與設置於本體之至少一安裝部，第二止擋結構連接於本體之一端部，且朝向門板方向凸伸，安裝部用以安裝彈性元件，且凸伸方向與第二止擋結構相反。

於一實施例中，旋轉元件包括一安裝槽與位於安裝槽內之至少一貫穿孔，保持元件之本體設置於安裝槽內，安裝部之部分裝設於貫穿孔中，彈性元件位於安裝槽之內底面與本體之一表面之間。

於一實施例中，該安裝部之一端具有一彈性接腳，該彈性接腳具有一凸緣，凸緣之外徑大於貫穿孔之直徑，使彈性接腳穿設於貫穿孔中，並固定於安裝槽之外底面，彈性接腳用以拆卸與安裝於安裝槽。

於一實施例中，其中容置空間設置有一閂鎖元件，閂鎖元件耦接鎖扣模組，鎖扣模組之旋轉元件用以旋轉控制閂鎖元件對門體進行開鎖與解鎖運作。

於一實施例中，其中蓋體更包括一樞軸座，其耦接於鎖扣模組，樞軸座是提供鎖扣模組之樞轉運作。

根據本發明之另一方面，提出一種半導體載具，包括一載具本體以及如前所述的門體鎖扣機構。載具本體具有用以容置半導體元件之一承載空間與位於承載空間之鄰近開口處之至少一閂鎖部。門體鎖扣機構是配置於載具本體上，其中門板及蓋體界定之容置空間設置有一閂鎖元件，閂 鎖元件根據鎖扣模組之操作，閂鎖元件會相對應載具本體之閂鎖部進行開鎖與解鎖運作，進而控制門體鎖扣機構用以覆蓋與開啟承載空間。

本發明之門體鎖扣機構及應用其之半導體載具，其中於門板表面凸設第一止擋結構，而設置於旋轉元件上的保持元件具有第二止擋結構，當保持元件未受力時彈性元件呈彈性復位，此時第二止擋結構被第一止擋結構限位，進而控制旋轉元件無法旋轉操作。當保持元件受力而使彈性元件呈彈性壓縮，第二止擋結構脫離第一止擋結構之限位，用於控制旋轉元件之旋轉操作。本發明實施例之門體鎖扣機構及應用其之半導體載具，其結構簡單、具有維持旋轉元件位置之效果，在製程中或傳輸過程中不會因為震動導致旋轉元件發生不預期的旋轉，可以避免鑰匙孔錯位導致機械手臂無法正常開關門體的問題，亦可避免門體意外脫落的問題。

10:門體鎖扣機構

10a:容置空間

20:載具本體

20a:承載空間

21:閂鎖部

30:半導體載具

50:鑰匙

100:鎖扣模組

110:門板

110a:鎖孔

111:第一止擋結構

111a:抵接面

130:彈性元件

150:保持元件

151:第二止擋結構

153:本體

155:安裝部

156:彈性接腳

157:凸緣

160:樞軸組件

170:旋轉元件

170a:安裝槽

170b:貫穿孔

171:內底面

180:閂鎖元件

190:蓋體

191:樞軸座

H:高度

Z:方向

為讓本發明之上述以及其他特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：[圖1]繪示依照本發明一實施例之半導體載具之示意圖；[圖2]繪示門體鎖扣機構之內部結構示意圖；[圖3]繪示依照本發明一實施例之一個門體鎖扣機構之爆炸圖；[圖4]繪示依照本發明一實施例的保持元件的立體圖；[圖5]繪示鎖扣模組的分解示意圖；[圖6]繪示圖5之另一視角之示意圖；[圖7]繪示鎖扣模組的組裝示意圖；[圖8]繪示圖7之另一視角之示意圖；[圖9]繪示圖2之門體鎖扣機構之部分爆炸圖； [圖10]繪示第二止擋結構與第一止擋結構於限位狀態之示意圖；[圖11]繪示本發明一實施例之門體鎖扣機構之側視剖面圖；[圖12]繪示第二止擋結構脫離與第一止擋結構之限位狀態之示意圖；及[圖13]繪示圖11之保持元件受推遠離門板一距離後之示意圖。

本發明之門體鎖扣機構及應用其之半導體載具，半導體載具可為晶圓載具、光罩盒、載板載具等任何可承載半導體元件的容器。門體鎖扣機構用以裝設在半導體載具之開口處，主要特徵在於：利用門板上之第一止擋結構與保持元件上之第二止擋結構兩者呈現限位狀態，控制旋轉元件無法旋轉運作，據以解決門體沒有辦法正常開關或產生脫落的問題。當保持元件受力而使彈性元件呈現受力壓縮，使第二止擋結構脫離與第一止擋結構之限位，進而可以控制旋轉元件旋轉運作，據以達到鑰匙對位精確性與簡易操作之便利性。以下係以實施例搭配本發明圖式，詳細說明本發明之門體鎖扣機構及應用其之半導體載具。

請同時參照圖1至圖3，圖1繪示依照本發明一實施例之半導體載具之示意圖，圖2繪示門體鎖扣機構之內部結構示意圖，圖3繪示依照本發明一實施例之一個門體鎖扣機構之爆炸圖。

本實施例之半導體載具30包括一載具本體20以及一門體鎖扣機構10。載具本體20具有容置半導體元件之一承載空間20a與位於承載空間20a的鄰近開口處的至少一閂鎖部21。門體鎖扣機構10是配置於載具本體20上，其中門板110及蓋體190界定之容置空間10a設置有一閂鎖元件180。在本實施例中，閂鎖元件180數量為兩個，配置於鎖扣模組100之相對兩側，閂鎖元件180根據鎖扣模組100之解鎖與鎖定操作，使閂鎖元件180會相對應自 載具本體20之閂鎖部21進行向內縮，而呈現解鎖狀態，或是閂鎖元件180會相對應自載具本體20之閂鎖部21進行向外凸伸，而呈現鎖定狀態，進而控制門體鎖扣機構10用以覆蓋與開啟承載空間20a。其中，閂鎖元件180的配置數量不加以限制，可因應需求而作調整，半導體元件可以例如但不限於晶圓、光罩或其他半導體製程所需之半導體基板，以防止水氣、微粒等進入，保持半導體元件的潔淨，並且便利運送。

門體鎖扣機構10包括門板110、蓋體190以及鎖扣模組100。門板110具有至少一第一止擋結構111，蓋體190對應門板110匹配組裝，以界定出容置空間10a。鎖扣模組100設置於容置空間10a內。門體鎖扣機構10是經由鎖扣模組100及與其耦接的閂鎖元件180以可分離之方式與載具本體20對鎖，使得門體鎖扣機構10可以在需要的時候自載具本體20脫離，讓機械手臂可以拾取半導體載具30內所承載的半導體元件(圖中未繪示)。門板110具有貫穿上、下表面之一鎖孔110a，第一止擋結構111位於鎖孔110a周緣。鎖孔110a用來供鑰匙插入。本發明實施例的鎖扣模組100與閂鎖元件180係提供可靠之鎖固，讓門體鎖扣機構10與載具本體20可以確實對鎖，同時鑰匙可以正確進入鎖孔110a與鎖扣模組100中進行開關門的動作。

本實施例的鎖扣模組100設置於容置空間10a內。鎖扣模組100包括一旋轉元件170、一保持元件150以及一彈性元件130。保持元件150設置於旋轉元件170上，保持元件150具有一第二止擋結構151，其對應第一止擋結構111之位置。彈性元件130位於保持元件150與旋轉元件170之間，彈性元件130根據保持元件150之一受力而呈彈性壓縮，使保持元件150之第二止擋結構151脫離第一止擋結構111之限位，進而控制旋轉元件170旋轉運作；反之，保持元件150未受力時，彈性元件130呈彈性復位，且第一止擋結構111對第二止擋結構151呈限位狀態，進而控制旋轉元件170無法旋轉運作。

本實施例的門體鎖扣機構10以具有一對鎖扣模組100為例，分別位於門體鎖扣機構10內的左右兩側，如圖2所示。此對鎖扣模組100具有相同的元件及結構。為了清楚顯示本發明之特徵，以下將以一個鎖扣模組100為例進行說明。

請參照圖3及圖4，圖4繪示依照本發明一實施例的保持元件的立體圖。

保持元件150包括一本體153與設置於本體153之至少一安裝部155，第二止擋結構151連接於本體153之一端部，且朝向門板110方向凸伸(也就是沿著圖3及圖4中的方向Z延伸)，第二止擋結構151亦可自本體153上垂直延伸而成。安裝部155用以安裝彈性元件130，且安裝部155的凸伸方向與第二止擋結構151的凸伸方向相反。本實施例中，本體153為一平板狀結構，兩側之端部各自連接有一個第二止擋結構151。第二止擋結構151包括一對垂直於本體153之立臂。值得注意地是，本發明中第二止擋結構151的形狀及尺寸並不以圖4中繪示者為限制，其目的在於能夠被第一止擋結構111所限位，因此只要是結構上具有足夠強度之設計，均可以應用在本發明實施例的保持元件150中。

請參照圖4以及圖5~圖8，圖5繪示鎖扣模組的分解示意圖，圖6繪示圖5之另一視角之示意圖，圖7繪示鎖扣模組的組裝示意圖，圖8繪示圖7之另一視角之示意圖。

本實施例之保持元件150更包括安裝部155，連接於本體153，安裝部凸伸方向與第二止擋結構151相反。保持元件150通過安裝部155以可移動之方式設置於旋轉元件170上。旋轉元件170具有一安裝槽170a，安裝槽170a對應鎖孔110a(鎖孔110a標是於圖3中)的位置，安裝槽170a用於安裝保持元件150。旋轉元件170還包括位於安裝槽170a內之至少一貫穿孔170b， 保持元件150的本體153設置於安裝槽170a內，安裝部155之部分裝設於貫穿孔170b中，彈性元件130位於安裝槽170a之內底面171與本體153之一表面之間。

彈性元件130套設於安裝部155，彈性元件130之兩端分別抵靠於保持元件150之本體153之一表面及安裝槽170a之內底面171。彈性元件130例如是鋼圈彈簧，或是其他可以彈性壓縮及彈性復位的元件。

更進一步來說，安裝部155之一遠端具有一彈性接腳156，彈性接腳156具有一凸緣157，凸緣157之外徑大於貫穿孔170b之直徑，使彈性接腳156穿設於貫穿孔170b中，並固定於安裝槽170a之外底面，彈性接腳156用以拆卸與安裝於安裝槽170a。當安裝部155穿設於貫穿孔170b時，彈性接腳156先受壓縮穿過貫穿孔170b後彈性回復，使凸緣157抵接於安裝槽170a之外底面。保持元件150通過彈性接腳156以可拆卸之方式設置於旋轉元件170上。

接下來更為詳細地說明本實施例之鎖扣模組100中的元件。請參照圖2及圖9，圖9繪示圖2之門體鎖扣機構之部分爆炸圖。

門體鎖扣機構10之容置空間10a設置有閂鎖元件180，閂鎖元件180耦接鎖扣模組100，鎖扣模組100之旋轉元件170用以旋轉控制閂鎖元件180，使其向外凸伸於蓋體190或內縮於蓋體190，藉以進行門體鎖扣機構10之解鎖與鎖定運作。請同時參照圖1，於一實施例中，閂鎖元件180可以在一收合位置以及一鎖扣位置之間移動。當閂鎖元件180位於鎖扣位置時，閂鎖元件180之一端係凸伸至載具本體20之閂鎖部21以進行卡合鎖扣。而當閂鎖元件180位於收合位置時，便脫離與載具本體20之閂鎖部21之卡合鎖扣，此時門體鎖扣機構10可以脫離載具本體20，自載具本體20上卸下。

本實施例之門體鎖扣機構10更包括一樞軸組件160，用以樞接鎖扣模組100，並提供鎖扣模組100之樞轉運作。蓋體190更包括一樞軸座191， 其耦接於該樞軸組件160，使鎖扣模組100透過樞軸組件160能固定於樞軸座191。樞軸組件160之一側連接於樞軸座191，另一側連接於旋轉元件170，用於將鎖扣模組100以可旋轉之方式設置於蓋體190上。

以下說明第二止擋結構151與第一止擋結構111之限位狀態。

請參照圖10至圖13，圖10繪示第二止擋結構與第一止擋結構於限位狀態之示意圖，圖11繪示本發明一實施例之門體鎖扣機構之側視剖面圖，圖12繪示第二止擋結構脫離與第一止擋結構之限位狀態之示意圖，圖13繪示圖11之保持元件受推遠離門板一距離後之示意圖，。

如圖10及圖11所示，當保持元件150未受力時，彈性元件130呈彈性復位，由於彈性元件130位於旋轉元件170與保持元件150之間，此時其係彈性支撐保持元件150，保持元件150此時鄰接於門板110。此時第二止擋結構151會受到第一止擋結構111的限位，進而控制旋轉元件170無法旋轉運作。本實施例中，門板110上的第一止擋結構111為凸塊，凸出於門板110之表面一高度H。第一止擋結構111具有一抵接面111a，用來供第二止擋結構151抵接而產生限位的效果。更詳盡地來說，第一止擋結構111係為一對凸塊，分別對應設置於可以限位第二止擋結構151之處。

如圖12及圖13所示，當保持元件150朝Z方向的反方向受力被推遠離門板110超過凸塊的高度H時，此時彈性元件130呈彈性壓縮，第一止擋結構111與第二止擋結構151脫離限位狀態。此時保持元件150及與其連動之旋轉元件170便可以被控制進行旋轉運作，不會受到第一止擋結構111的限位。實際操作上，以機械手臂或鑰匙50從鎖孔110a插入，並推動保持元件150朝遠離門板110的方向(Z方向的相反方向)移動時，讓第二止擋結構151脫離第一止擋結構111而呈非限位狀態。接著，藉由鑰匙50施以旋轉力讓旋轉元件170旋轉。此時彈性元件130處於彈性壓縮狀態儲存有勢能。待鑰匙 50自鎖孔110a移出後，彈性元件130呈彈性復位，可以使保持元件150回復到鎖固位置，第一止擋結構111對第二止擋結構151回到如圖10及圖11之限位狀態。

綜上所述，本發明實施例之門體鎖扣機構及應用其之半導體載具，利用門板上之第一止擋結構與鎖扣模組中保持元件之第二止擋結構呈限位狀態，達到維持旋轉元件位置之效果，在製程中或傳輸過程中不會因為震動導致旋轉元件發生不預期的旋轉，使得鑰匙可以正確插入，避免鑰匙孔錯位導致機械手臂無法正常開關門體的問題，亦可避免門體意外脫落的問題。

10:門體鎖扣機構

10a:容置空間

100:鎖扣模組

110:門板

110a:鎖孔

111:第一止擋結構

130:彈性元件

150:保持元件

151:第二止擋結構

170:旋轉元件

190:蓋體

Z:方向

Claims (9)

1. 一種門體鎖扣機構，適用於一半導體載具，該門體鎖扣機構包括：一門板，具有至少一第一止擋結構；一蓋體，其對應該門板匹配組裝，以界定出一容置空間；以及一鎖扣模組，設置於該容置空間內，該鎖扣模組包括：一旋轉元件；一保持元件，設置於該旋轉元件上，該保持元件具有一第二止擋結構，其對應該第一止擋結構位置；以及一彈性元件，位於該保持元件與該旋轉元件之間，該彈性元件根據該保持元件之一受力而呈彈性壓縮，使該保持元件之該第二止擋結構脫離該第一止擋結構之限位，進而控制該旋轉元件旋轉運作，反之，該保持元件未受力時，該彈性元件呈彈性復位，且該第一止擋結構對該第二止擋結構呈限位狀態，進而控制該旋轉元件無法旋轉運作。
2. 如請求項1所述之門體鎖扣機構，其中該門板具有貫穿上、下表面之一鎖孔，該第一止擋結構位於該鎖孔周緣。
3. 如請求項2所述之門體鎖扣機構，其中該旋轉元件包括一安裝槽，該安裝槽對應該鎖孔的位置，該安裝槽用以安裝該保持元件。
4. 如請求項1所述之門體鎖扣機構，其中該保持元件包括一本體與設置於該本體之至少一安裝部，該第二止擋結構連接於該本體之一端部，且朝向該門板方向凸伸，該安裝部用以安裝該彈性元件，且凸伸方向與該第二止擋結構相反。
5. 如請求項4所述之門體鎖扣機構，其中該旋轉元件包括一安裝槽與位於該安裝槽內之至少一貫穿孔，該保持元件之該本體設置於該安裝槽內，該安裝部之部分裝設於該貫穿孔中，該彈性元件位於該安裝槽之內底面與該本體之一表面之間。
6. 如請求項4所述之門體鎖扣機構，其中該安裝部之一端具有一彈性接腳，該彈性接腳具有一凸緣，該凸緣之外徑大於該貫穿孔之直徑，使該彈性接腳穿設於該貫穿孔中，並固定於該安裝槽之外底面，該彈性接腳用以拆卸與安裝於該安裝槽。
7. 如請求項1所述之門體鎖扣機構，其中該容置空間設置有一閂鎖元件，該閂鎖元件耦接該鎖扣模組，該鎖扣模組之該旋轉元件用以旋轉控制該閂鎖元件對該門體進行開鎖與解鎖運作。
8. 如請求項1所述之門體鎖扣機構，其中該蓋體更包括一樞軸座，其耦接於該鎖扣模組，該樞軸座是提供該鎖扣模組之樞轉運作。
9. 一種半導體載具，包括：一載具本體，具有用以容置半導體元件之一承載空間與位於該承載空間之鄰近開口處之至少一閂鎖部；及如請求項1所述之該門體鎖扣機構，是配置於該載具本體上，其中該門板及該蓋體界定之該容置空間設置有一閂鎖元件，該閂鎖元件根據該鎖扣模組之操作，該閂鎖元件會相對應該載具本體之該閂鎖部進行開鎖與解鎖運作，進而控制該門體鎖扣機構用以覆蓋與開啟該承載空間。