KR0141546B1

KR0141546B1 - 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용 자동 조립기/분해기 장치

Info

Publication number: KR0141546B1
Application number: KR1019940038854A
Authority: KR
Inventors: 라퐁드 앙드레
Original assignee: 윌리엄 티.엘리스; 인테내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1998-07-15
Also published as: TW306049B; JP2618210B2; EP0663686A1; KR950024295A; DE69403890T2; DE69403890D1; US6026561A; EP0663686B1; JPH07221170A

Abstract

자동 용기 조립기 장치(800)의 목적은 COAST 용기의 구성 요소 즉, 생산 라인에서 처리할 웨이퍼(138), 카세트 저장실(123), 단일 웨이퍼 홀더(130)를 조립 하기 위한 것이다. 실질적으로 조립기 장치는 케비넷의 내부 공간에 송풍기에 의해 생성되는 청정 여과 가스 유동이 제공되므로 그 안에는 외기에 비해 압력이 약간 높은 청정 가스상 소형 분위기가 형성된다. 케비넷은 적절한 수의 요소들을 수동으로 안전하게 채워질 수 있도록 구성된 수직 저장기(804)를 포함한다. 일반적으로 웨이퍼는 다증 웨이퍼 흘더(130') 안에 수용된다. 이러한 요소들은 인입 로드록 장치(810)을 통하여 캐비넷 안으로 도입되어 작업자에 의해 테이블(806)위에 놓여진다. 그 다음, 작업자는 상기 요소들을 조작 글러브(805)를 통해 저장기의 그 각각의 저장소(815) 안에 배치한다. 캐비넷에는 적재 로드록 장치(808)내에서 요소들의 완전한 조립을 수행하기 전에 각 종류의 요소들 중 어느 한 요소를 연속으로 자동 파지하기 위한 자동 조작기 기구(807)이 설치된다. 상기 조작기 기구는 실질적으로 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 회전하는 헤드(822)로 구성되며, 각각이 특정 요소에 알맞게 구성된 다수의 취급기(822A, 822B, 822c)를 구비한다. 이러한 요소들이 일단 적절히 조립되어 용기를 형성하게 되면 용기의 내부 공간은 초 순수 증성 가스로 가압된다. 더욱이, 적재 로드록 장치는 또한 상기 조립된 가압 용기를 COAST 생산 라인의 외부 격벽 컨베이어(402)의 IN 스테이션(402-I) 상에 풀어놓으며 이와 함께 생산 라인을 제어하는 호스트 컴퓨터에 식별 데이타를 제공하도록 구성된다. 이와 아주 유사한 구조를 가지며 반대의 단계를 수행하는 분해기 장치에도 상기와 유사한 이치가 적용된다.

Description

가압 밀봉 가능한 운반형 용기용 자동 조립기/분해기 장치

제1도는 COAST[무오염, 전 자동화, 단일 피가공물/웨이퍼 처리 (Contami nation-free, global Automation, Single u·orkpiece/wafer Treatment ) 개념에 따라 용기의 기본 요소 즉, 카세트 저장실, 웨이퍼 흘더 및 웨이퍼를 개략적으로 도시한 분해 사시도.

제2도는 제2a도 및 제2b도로 구성되는 도면으로, 그 각각의 도면은 각각이 다수의 웨이퍼를 수용하도록 되어 있을 때의 카세트 저장실과 웨이퍼 홀더를 도시하는 도면.

제3도는 COAST 개념에 따라 3개의 혁신적의 기본 구성 부재 즉, 가압 밀봉 가능한 운반형 용기, 가압 인터페이스 장치, 가스 분배 장치가 표준 지능형 가요성 내부 격벽(intra-bay)/외부 격벽(extra-bay) 컨베이어 시스템 및 플로어형 컴퓨터 시스템(FCS: Floor Computer System)과 결합되면 생산 라인의 일부를 형성하게 되는 급송 장치를 개략적으로 도시하는 사시도

제4도는 COAST 개념에 따른 생산 라인을 기반으로 한 완전 자동화 및 컴퓨터

화 컨베이어의 대표적인 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

제5도는 본 발명의 자동 조립기 및 분해기 장치를 개략적으로 도시한 사시

제6도는 제5도의 자동 조립기 장치를 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도,

제7도는 자동 조작기 및 제6도의 적재/하역 로드록 장치를 개략적으로 도시한 부분 분해 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

15:생산 라인100:용기

123:카세트 저장실130:단일 웨이퍼 홀더

130':다중 웨이퍼 홀더138:반도체 웨이퍼

402:컨베이어800:조립기 장치

800':분해기 장치801:캐비넷

804:수직 저장기805:조작 글러브

본 발명은 자동 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운반형 용기를 가압 밀봉 가능하도록 구성된 자동 조립/분해 장치에 관한 것이다. 상기 용기가 일단 조립되어 가압되면, 그 용기는 피가공물, 통상적으로는 반도체 웨이퍼를 외기와의 압력차가 양인 보호성 가스 분위기 하에 저장할 수 있다. 그 결과, 오염물이 용기 안으로 침입하는 것이 방지된다.

보호 가스 분위기하에서 반도체 웨이퍼를 저장하기 위한 가압 밀봉 가능한 운반형 용기에 대한 출원으로는 1992년 8월 4일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 92480109.5호가 있다.

가압 밀봉 가능한 운반형 용기와 처리 장치 사이에서 반도체 웨이퍼를 운반하기 위한 인터페이스 장치에 대한 출원으로는 1992년 8월 4일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 9248011.1호가 있다.

가압 밀봉 가능한 운반형 용기를 처리하고 저장하기 위한 가스 분배 장치를 구비하는 급속 장치에 대한 출원으로는 1992년 8월 4일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 92480110.3호가 있다.

운반형 용기를 가압 밀봉하도록 구성된 생산 라인 구조를 기반으로 한 완전 자동화 및 컴퓨터화 컴베이어에 대한 출원으로는 1992년 8월 4일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 92480112.5호가 있다.

상기 첫번째의 출원은 가압 밀봉 가능한 운반형 용기의 집합에 관한 것이다. 용기(바람직하기로는 웨이퍼 홀더가 설치된 용기)는 하나의 반도체 웨이퍼를 외기(일예로, 대기)와의 압력차가 양인 보호 가스 분위기하에서 저장한다. 상기 네 가지 발명의 군은 기본적인 구성이다. 상기 두번째 출원은 용기와 처리 장치(또는공구)의 인터페이스를 위한 가압 인터페이스 장치의 집합에 관한 것이다. 상기 인터페이스 장치의 역할은 상기 웨이퍼를 처리하기 위하여 상기 용기로부터 상기처리 장치로 그리고 이와 반대로 상기 보호 가스 분위기를 깨뜨리지 않으면서 이송시키는 것이다. 상기 셋째 출원은 다른 처리 단계들 간의 웨이퍼 공전 시간 중에 상기 보호 가스 분위기를 여전히 유지시키면서 용기를 처리하고 저장하기 위한 가스 분배 시스템을 구비하는 급승 장치의 집합에 관한 것이다. 상기 넷째 출원은 상기 요소들을 종래의 컨베이어 수단과 컴퓨터 시스템을 가지고 최적으로 통합하여 결과적으로는 컴퓨터 통합 생산(CIM:Computer Integrated Manufacturing)환경에서 연속 흐름 생산(CFMContinuous Flow Manufacturing)과 완전히 양립하며, 탄력성 있으며, 모듈 방식인 완전 자동화 및 컴퓨터 화된 생산 라인에 관한 것이다. 이러한 네가지의 미공개 특허 출원 모두를 본 명세서에서 참고한다.

상기 발명들은 3가지 주요 원리를 기본으로 하고 있다.

1. 기본적으로, 상기용기는 하나의 반도체 웨이퍼를 저장하도록 구성된다. 진보된 반도체 웨이퍼 처리에 있어서의 최근의 경향은 처리의 균일성과 질을 이유로 하여 단일 웨이퍼 처리(SW. Single Ivafer Treatment) 쪽으로 발전하여 가고 있다. 특히, 단일 웨이퍼 처리 장치들이 플라즈마 향상 화학 중착(PECVD:Plasma Chemical Vapor Deposition) 단계, 반응성 이온 에칭(RIE:Reactive IonEtching) 단계, 급속 열 어닐링(RTA:Rapid Thermal Anneal) 단계 등에서 널리 사용되고 있다.

2. 반도체 웨이퍼는 처리 장치에서 처리하는 코스를 제외하고는 외기 압력보다 높은 정압을 유지하는 보호 가스 분위기에 의해 영구적으로 둘러싸인다. 이러한 목적을 위해 상기 용기에는 필요하면 언제든지 활성화되는 압축된 초 순수 중성 가스로 충전된다. 그 결과, 용기 안으로 오염물이 침투하는 것이 방지된다.

3. 상기 용기와 인터페이스 장치와 급송 장치는 모두가 종래의 컨베이어와 완전히 부합되도록 특별히 설계된다 컨베이어는 기계 자동화 및 컴퓨터 화에 완전히 적합하게 되는 편리하고 저렴한 운반 시스템으로 널리 알려져 있다

이러한 관점에서 출원인의 발명자들은, 기본적으로는 무오염, 전자동화, 단일 피가공물/웨이퍼 처리(Contamination-free, global Automation, Single workpiece/luafer Treatment)라는 표제어로 표현되는 새로운 생산 개념을 착상하여 발전시켰다. 이하에서는 상기 새로운 개념을 두문자어인 COAST로 칭한다.

반도체 웨이퍼(이하에서는 웨이퍼라고 한다)는VLSI 칩을 제조하기 위한 기재이다. 통상적으로 캐리어 또는 지그에 저장된 웨이퍼는 아주 청정한 환경에서 처리 및 운반된다. 그 이유는 아주 작은 티끌 또는 먼지 입자가 반도체 웨이퍼를 또 다른 처리에서 사용할 수 없게 하기 때문이다. 따라서, 입자 오염을 억제하는 것이 VLSI 칩의 생산 효율, 고 수율 및 수익 생산을 위해서는 필수 불가결하다. 보다 작은 라인 한정을 위한 설계 규정에 대한 요구가 증가하고 있으므로 입자의 수를 보다 더 억제하는 데 전력을 기울이는 것과 크기가 더 작아진 입자를 제거하는 것이 필요하다. 일예로, 이러한 입자들은 도전성 라인들 사이의 공간에 불완전한 에칭을 야기할 수 있어서 결국은 최종 제품 칩의 전기 장애를 일으킨다.주 입자 오염원은 사람, 장치, 설비(청정실을 포함) 및 화학적인 것이지만 사람과 청정실 설비로부터 떨어져나와 제공된 입자는 가장 주된 오염원임에 틀림없다.한편, 화학적 오염이라고 하는 또 다른 종류의 오염이 있다. 대기에 존재하고 있는 화학 화합물의 분자도 또한 오염원이며, 특히, 용제의 분자는 방식충이 강한 자외선에 노출되고 있는 동안에 그 방식충에 해로운 영향을 미친다.

최근까지는, 청정실(여기서 모든 처리 단계를 수행)이 반도체 웨이퍼를 제조하는 데 있어 널리 이용되고 있다. 일예로, 종래의 등급 1로 분류 지정된 청정실 에 있어서, 웨이퍼는 대체로 어떤 다른 보호책이 없이 지그 안에 유지된 상태로 청정실의 어느 한 처리 구역으로부터 다른 처리 구역으로 이송된다. 이에 따른 이송으로 인해 첫번째의 웨이퍼 오염이 발생하는데, 그 이유는 대개가 사람이 있 기 때문이다. 그 결과 상기 청정실과 같은 청정실 내에 장착된 모든 처리 장치는 일반적으로 대 용적으로 되어 있고 많은 불편한 점을 갖고 있다. 우선, 재순환 공기 내의 화학적 오염을 억제하는 것은 복잡하고 이에 따라 설치 비용이 많이 들기 때문에 극적인 도전이다. 또한, 이러한 청정실의 개발 및 유지 비용이 현실적으로 방해가 되고 있다. 또한 주목해야 할 사항은 벽, 마루 바닥, 공기 조화 등 이 있음으로 해서 청정실 내에 생산 라인을 설치할 때의 융통성이 작다는 것이다. 끝으로, 플로어 제어 시스템(FCS)의 호스트 컴퓨터에 의해 생산 라인에서 가공 처리되는 웨이퍼를 쫓아가며 관리하는 것은 어려우며 많은 수작업을 필요로 한다. 이러한 결과, 1 등급 이하의 대용적 청정실을 적정 비용으로 건설하는 것은 불가능한 것으로 여겨지고 있다.

이러한 문제점은 웨이퍼와 처리 장치 모두를 위한 초청정 소형 찬경(일예로,1등급)을 기반으로 하는 소위 소형 청정실 개념의 도입에 따라 부분적으로 해소되었다. 기본적으로는, 웨이퍼를 지그 안에 저장된 채로 향상된 청정 포위 공간 안으로 이송하여 즉시 그 안에 저장한다. 이에 따라 초청정도 요건들은 단지 소형 환경에만 국한시키고 청정실의 나머지 부분들은 평균 청정도(일예로, 10 내지 100등급)로 유지시킨다. 이러한 해결책은 이하에서 설명하는 바와 같이 입자 오염을 상당히 줄이게 되었지만 화학적 오염 문제에 대해서는 여전히 손대지 못한 상태임을 알 수 있다.

이러한 해결책에 대한 주요 기술적 공헌이라고 알려진 것으로는 상표명이 스탠더다이즈드 미케니컬 인터페이스[Standardized Mechanical InterFace(표준화 기계적 인터페이스):SMIF]인 개념이다. SMIF 개념은 미히르 파리크흐(MihirParish)와 얼리치 캠프(Ulrich Kaempf)의 SMIF:VLSI 제조시의 웨이퍼 카세트 이송 기술(SMIF:a technology for wafer cassette transfer in VLSImanufacturing) 이라는 논문[솔리드 스테이트 테크놀로지(Solid State Technolog'), 1994년 7월, 111-115 페이지]에 최초로 기재되었다(참고 자료3)또 다른 상세 내용은 모두가 휴렛-팩카드 캄파니(Hewlett-Packard Company)에 양도된 미합중국 특허 제4,532,970호 명세서(참고 자료4)와 미합중국 특허 제 4,534,389호 명세서(참고 자료5)에서 찾아볼 수 있다. 기본적으로, SMIF 개념의원리에 따르면, 그 제안 내용은 다수의 웨이퍼를 이송하고 저장하는 중에는 그 다수의 웨이퍼를 청정 포위 공간 안에서 계속해서 가스상 분위기에 둘러싸이게 한다는 것이다 상기 웨이퍼들은 억세스가 인터페이스 장치에 의해 제어되는 처리 장치에서 가공 처리된다. 상기 웨이퍼들은 상기 인터페이스 장치를 통하여 처리 장치 안으로 도입되어서 청정 분위기로 둘러싸인다. 이에 따라 소형 환경으로 둘러 싸인 휴대용 웨이퍼 소형 환경 및 처리 장치의 인터페이스 장치가 SMIF 개념의 2가지 기본 특징이다.

통상적으로는 SMIF 박스라고 하는 청정 포위 공간은 기밀 및 확실한 밀봉을 위하여 박스 기부와 밀봉 결합되어 웨이퍼 지그를 포위하는 상부 또는 커버로 기본 구성된다 표준형 지그는 직경이 약20내지 25cm인 웨이퍼를 수용한다. 일반적으로, 웨이퍼는 캐리어 안에 저장되고, 결국은 오염 방지용 진공 밀봉 플라스틱 포켓에 싸여서 이것들만으로 웨이퍼 공급기에 의하여 운반된다. 이와 유사하게 지그 및 SMIF 박스는 상기와 유사한 플라스틱 포켓에 싸여서 그 각각의 공급기에 의하여 운반된다. 청정실 내에서 이러한 구성 부재의 플라스틱 포켓이 벗겨지고, 웨이퍼는 지그 안에 저장되고 지그는 SMIF 박스 안에 고정되어서 이송 박스 역할을 하게 된다. 이러한 모든 작업은 수동으로 수행된다. 따라서 SMIF박스 안에서 웨이퍼를 둘러싸고 있는 가스상 매체는 웨이퍼 지그가 상기 SMIF 박스 안에 포위될 때에 지배적인 특정 분위기를 야기한다. 이 결과. SMIF 박스 안에 있는 웨이퍼는, 초순수 가압 중성 가스 안에 포위되는 COAST 용기 내의 웨이퍼와는 달리 화학적 오염으로부터 양호하게 보호되지 않는다. COAST 용기를 고려하게 되는 한은 초소형 환경의 개념에 대해 언급할 수가 있다. SMIF 박스는 현재 생산 준비가 되어 있다. SMIF 박스를 어느 한 처리 장치로부터 다른 처리 장치로, 또는 저장 스테이션으로부터 어느 한 처리 장치로 및 그 반대로 운반하는 데 있어서 통상적으로는 수동으로 운반된다. 선택적으로, 표준형 SMIF 시스템은, 대표적으로는 로보트 운반 차량으로서 무선 링크를 통하여 FCS에 의하여 제어되는 일반적으로는 자동 안내 차량(AGV:Automated Guided Vehicle)이라고 하는 자동 운반 및 처리 시스템을 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 표준형 SMIF 박스에 의하면 중간 라이너가 설치된 경우라 하더라도 웨이퍼는 전체적으로 클램핑되지 않으며 약간만 이동한다. AGV를 적재/하역하는 작업은 충격 제공 원인이 되기 때문에 SMIF 박스는 입자 오염에 대해 완전히 보호되지 않는다. SMIF 박스가 일예로 부딪치게 될 때는 언제든지 수 많은 작은 입자들이 웨이퍼 표면으로부터 떨어져나와서 잠재적 오염물로서의 행로를 찾아 간다. SMIF 박스 안에는 대단히 많은 수의 웨이퍼가 저장되기 때문에 입자 오염이 거의 대부분 발생한다는 것은 분명한 사실이다.

SMIF 박스는 캐노피라고 하는 인터페이스의 포트에, 일반적으로는 그 상부에 위치하며, 이들 사이에는 기밀 밀봉이 이루어진다. 그 다음, 웨이퍼를 수용하는 지그 용기가 SMIF 박스로부터 꺼내어져서 승강기/조작기에 의하여 처리 장치 포트에 아주 근접한 위치까지 운반된다. 이어서, 웨이퍼가 지 그로부터 꺼내어져서 처리 장치 챔버 안으로 작업자가 조작 글러브로 수동으로 도입시키거나 또는 적재/하역 로보트를 이용하여 자동으로 도입시킨다.

따라서 기부 SMIF 박스는 비청정 분위기 내에서 적절한 처리 장치로 운반되는데, 여기서 웨이퍼는 전체 제조 설비를 청정시키지 않고도 오염이 없이 제어된 청정 환경에서 가공 처리된다.

COAST 해결책은 SMIF 개념과 일치하기는 하지만, 포위부, 인터페이스 장치 또는 캐노피, 저장 스테이션이 상당히 개선되었다(포위부는 초 순수 중성 가스로 가압됨), 또한 COAST 개념에 따르면 AGV는 컨베이어 시스템으로 교체되기 때문에 더 이상 필요하지 않다.

본 발명은 기본적으로는 COAST 개념의 교시 내용에 따라 설치된 임의의 생산 라인의 효율을 더 향상시키기 위한 추가 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, (1)용기의 필수적인 부재 즉, 웨이퍼, 웨이퍼 흘더, 카세트 저장실을 조립하여 조립 용기를 제조하는 작업과, (2) 상기 용기를 가압하는 작업과, (3) 조립된 가압 용기를 컨베이어에 적재하는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 자동 조립기 장치를 포함한다. 상기 조립기 장치에는 또한 웨이퍼 및/또는 용기를 식별하는 수단과상기 (3)의 적재 작업 전이나 또는 동시에 FCS의 데이타를 초기화하는 수단을 설치 한다.

기본적으로 상기 조립기 장치는 격벽에 의하여 분할된 2개의 격실을 포함하는 캐비넷으로 구성된다. 상기 캐비넷의 전체 내부 공간에는 송풍기에 의하여 발생되어 여과된 청정 가스 유동이 공급되므로 그 안에는 외기에 비해 압력이 약간 높은 청정 가스상 소형 환경이 형성된다. 캐비넷에는 우선 적절한 수의 상기 용기 부재들이 수동으로 안전하게 채워지도록 되어 있다. 이러한 요소들을 수용하는 미가공료 구성 부재들은 작업자에 의해 인입 로드록(input loadlock) 장치를 통하여 캐비넷 안으로 도입되어 테이블 위에 놓여진다. 그 다음 작업자는 요소들을 캐비넷으로부터 뽑아내어 이것들을 조작 글러브를 껴서 승강기의 각각의 저장실에 놓는다. 일반적으로 웨이퍼들은 다중 웨이퍼 흘더 또는 임의의 상용 지그안에 수용핀다. 캐비넷에는 각 종류의 요소들을 적재 로드록(load loadlock) 장치 안에 완전히 조립하기 전에 상기 각 종류 중 어느 한 요소를 연속, 자동으로 파지하는 자동 조작기 기구가 설치된다. 조작기 기구는 기본적으로는 X, Y. 2 방향으로 이동하는 회전 헤드로 구성되며, 이 조작기 기구에는 각각이 특정 요소에 적합하게 구성된 다수의 처리 파지기가 설치된다. 이러한 요소들이 일단 조립되어 용기를 형성하게 되면 그 용기의 내부 공간은'초 순수 중성 가스로 가압된다.더욱이, 적재 로드록 장치는 또한 조립된 가압 용기를 생산 라인의 외부 격벽 컨베이어의 IN 스테이션 상으로 해제하도록 구성되며 그리고 프로세스 초기화를 위해 FCS의 호스트 컴퓨터에 식별 데이타를 제공하도록 구성되어 있다.

본 발명의 장치는 또한 조립된 가압 용기를 컨베이어로부터 하역하는 반대의 작동을 자동으로 수행할 수 있으며 또한 조립된 가압 용기를 분해하여 처리된 웨이퍼를 (또 다른 처리를 하기 위하여) 회수하고 용기의 다른 요소들은 세정하기 위하여 회수하는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 자동 분해 .장치를 포함한다. 그러나 조립 및 분해 장치는 효율을 높이고 비용을 절감하기 위해 단일의 조립/분해 장치로 결합할 수도 있다.

따라서 본 발명의 주 목적은 용기의기본 요소들 즉, 카세트 저장실, 웨이퍼홀더 및 웨이퍼를 조립(분해)할 수 있는 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립(분해) 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 안에 초소형 환경을 형성하도록 구성된 수단을 포함하며, 단일의 반도체 웨이퍼를 저장하는 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립기 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용기의 내부 공간을 가압하기 위하여 용기를 압축중성 가스 공급 설비로 연결시키기 위한 수단을 포함하며, 단일의 반도체 웨이퍼를 저장하는 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립기 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 화학적 오염을 피하기 위해 상기 중성 가스는 초 순수한 것으로 하는, 단일의 반도체 웨이퍼를 저장하는 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립기 장치를 제공하기 위한 것이다

본 발명의 또 다른 목적은 생산 라인의 기반인 컨베이어를 완전 자동화 및 컴퓨터화 하도록 구성된 것으로, 단일의 반도체 웨이퍼를 저장하는 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립(분해) 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립된 가압 용기를 컨베이어 상에(또는 컨베이어로부터) 자동 적재(또는 하역)도 가능하게 하는 것으로, 단일의 반도체 웨이퍼를 저장하는 가압 밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립(분해) 장치를 제공하기 위한 것이다

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼 및/또는 용기 상에 새겨진 데이타를 비접촉 방식으로 판독하도록 구성된 것으로, 단일의 반도체 웨이퍼를 저장하는 가압밀봉 가능한 운반형 용기용의 자동 조립(분해) 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 특징인 신규한 구성들을 첨부된 특허 청구의 범위에 기재하였다. 그러나 본 발명 그 자체와 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 첨부된 도면을 참고하는 예시된 양호한 실시예의 하기 상세한 설명을 참고하면 아주 잘 이해할 수 있을 것이다.

제1도는 COAST 개념에 따른 신규한 가압 밀봉 가능한 운반형 용기(100)의 기본 요소들을 도시하는 도면이다. 기본적으로, 상기 용기는 기밀 밀봉을 위해 해제 가능한 도어 수단, 대표적인 것인로는 피벗 장착된 커버(124)에 의해 정상적으로 긴밀히 폐쇄되는 슬롯형 접근 개구(104)가 마련된 하우징(102)로 실질적으로 구성되는 박스형 카세트 저장실(102)를 포함한다. 제1도에 도시된 바와 같이 하우징 저부의 외부면은 그 전체 표면을 가로지르는 2개의 흠형 위치 결정 안내부 (l13A, l13B)를 구비한다. 이와 유사하게, 하우징 상부의 외 부면에는 상기 저부 의 안내부에 대응하는 2개의 레일형 위치 결정 안내부(l14A, l14B)가 마련된다. 또한, 하우징 저부의 외부면에 2개의 중심 결정 구멍(l15A, l15B)가 마련되며, 하우징 상부의 외부면에 상기 저부의 구멍에 대응하는 2개의 중심 결정 핀(l16A,l16B)가 마련된다. 상기 구멍과 핀은 카세트 저장실을 이동시키거나 또는 정확한 위치에 클램핑시키는 데 있어 아주 유용하다. 카세트 저장실 내부 공간에는 적정량의 가압 초 순수 중성 가스가 채워진다. 상기 가스는 압축 가스 공급 설비로부터 신속 접속, 비복귀 밸브와 고 효율 필터를 포함하는 가스 주입 밸브 수단(129)을 거쳐서 공급된다. 카세트 저장실 내부 공간에 퍼져 있는 압력은 그 공간이 조금이라도 오염되는 것을 방지하기 위해서 외기에 대한 압력차가 양(약 5000 Pa)인 상태가 되도록 유지시킨다. 카세트 저장실은 플라스틱과 같은 투명한 비오염 재료로 제조하는 것이 바람직하다. 웨이퍼나 용기에 부착된 식별 데이타가 적절한 판독기에 의해 곧바로 자동으로 판독되어 플로어 제어 시스템의 호스트 컴퓨터에 보내어질 수 있도록 하는 바 코드 태그를 부착한다. 카세트 저장실은 구멍들이 마련된 천공 내벽을 포함한다. 상기 천공 내벽은 상기 용기의 내부 공간 내에서 2개의 영역 즉, 상기 가스 주입 밸브 수단과 관련하여 저장실을 적절히 형성하는 제1 영역 또는 저장실과 웨이퍼 흘더(130)을 수용하도록 하는 제2 영역 또는 수용부를 구획한다. 카세트 저장실은 상기 흘더를 안에 견고하고 정확하게 유지시키는 수단(일예로, 108a, 108b, 108c)를 포함한다. 웨이퍼 흘더(130)은 슬롯형 접근 개구(132)를 구비하며 하나의 웨이퍼(138)을 둘러싸는 케이싱(132)로 구성된다. 웨이퍼 홀더(130)은 웨이퍼 가공 처리 단계 시퀀스의 개시시와 종료시에 상기 접근 개구(132)를 통해서 상기 수용부 안으로 삽입 및 상기 수용부로부터 제거되도록 되어 있다. 케이싱(131)의 측면은, 케이싱(131)이 하우징(102)의 내부 공간 안에 정확하게 로킹되도록 하기 위하여 하우징(102)의 (도시되지 않은) 대응하는 클램핑 장치 안에 맞물리는 탄성 탭(140a, 140b)를 포함한다. 탭(140a, 140b)각각에는 지부가 설치되므로 처리 공정의 종료시에 웨이퍼 흘더(130)은 이송 개구 (132)를 통해 삽입된 클립핑 해제 파지기를 이용하여 카세트 저장실(123)으로부터 제거된다. 웨이퍼 흘더(130)은 그 배면에 경유 구멍을 마련하여서 저장실로부터 홀더 내부 공간 안으로 유동하는 가스가 구멍을 먼저 통과하고 그 다음으로 경유 구멍을 통과하게 함으로써 홀더 내부 공간 안으로 쉽게 침투하지 못하도록 한다.홀더는 플라스틱 또는 순수 SiOa(수정)와 같은 투명한 비오염 재료로 제조하는 것이 바람직하다 홀더는 웨이퍼를 그 안에 약하지만 견고하게 유지시키는 유지 수단을 포함한다. 제1도를 참고하면, 카세트 저장실(123)에는 장착되지 않은 상태 에서 반 개방 위치에 있는 피벗 회동 커버(124)가 마련되며, 웨이퍼(138)을 부분적으로 둘러싸는 웨이퍼 홀더(130)은 도시를 위해 카세트 저장실에 완전히 삽입되어 있지 않다. 웨이퍼(138)을 완전히 둘러싸는 흘더(130)이 일단 상기 수용부 안 에 완전히 삽입되게 되면 커버(124)가 기밀 밀봉을 위해 닫히고 용기(100)가 가압 되어서 안전하게 운반 또는 저장할 수 있게 된다. 선택적으로 카세트 저장실 (123)은 상부 및 하부 보호 겔을 포함할 수도 있다.

사실상, 직접적인 웨이퍼 판독은 바로 자신의 머리 글자 인쇄 처리가 수행되는 경우에 장래의 반도체 웨이퍼 제조에 있어 중요하게 된다. 후속하는 처리 공정 단계 또는 칩 제조 이후, 일예로 보수 현장을 고려하여 일부 통상적인 처리 공정 변수를 웨이퍼 상에 직접 기록한다는 것을 쉽게 생각할 수 있다. 이러한 목적을 위해 카세트 저장실(123)의 일부분 일예로, 하우징(102), 흘더(130) 및 보호셀(있는 경우)은 스테인리스강과 같은 불투명 재료로 제조되고, 여기에 웨이퍼 식별 데이타 판독을 위한 투명 창이 부착된다.

실질적으로, 용기(100)의 주요 특징은 (웨이퍼를 둘러싸거나 또는 둘러싸지 않는) 웨이퍼 홀더(130)을 내장하는 내부 공간을 가압하에서도 영구적으로 유지하며, 짧은 시간의 이송시를 제외하고는 최대의 안전을 위해 가압 초 순수 중성 가스 공급 설비에 계통적으로 연결된다. N2와 같은 초 순수 중성 가스가 (상기 가스 공급 설비에 연결된) 가스 주입기를 가스 주입 수단(129, 제1도)의 신속 접속 밀봉 플러그에 삽입시킴으로써 통상적인 방식으로 상기 용기 안에 도입된다. 상기 가스 주입기는 상기 가스 주입 수단에 적합하게 구성된 후퇴가능한 노즐로 구성된다. 이론적으로는, 카세트 저장실(123)은 웨이퍼 흘더(130)을 사용하지 않고 도 단일 웨이퍼를 가압 보호 분위기에 쉽게 저장할 수 있도록 구성될 수 있다.그러나 고 등급 제품 웨이퍼(일예로 64Mbit 및 그 이상의 DRAM 칩, VLSI 및 ULSI양극 칩)를 제조하는 데 있어서는 웨이퍼 홀더를 사용하는 것이 필수적이다.

단일 웨이퍼 처리 방법은 COAST 개념의 기본이고 밝은 전망을 나타내고 있지만, 일예로, Ga,As 웨이퍼(실리콘 웨이퍼와 비교할 때 직경이 더 작음)를 위해서나 또는 세정, 고열 처리 등과 같은 일부 특정 처리 공정 단계를 위해서 배치(batch) 처리 공정을 위한 다수의 웨이퍼 처리에 대한 요구는 아직도 지속되고 있다. 최근까지도 대부분의 웨이퍼 공급자들은 미가공료 웨이퍼를 캐리어 안에 저장해서 진공 밀봉된 플라스틱 포켓 안에 싸서 운반하고 있다. 제1도와 관련하여 설명한 바와 같은 용기(100)는 단일 웨이퍼를 저장, 이송, 다루기에 아주 적합하게 되어 있지만, 다중 웨이퍼 흘더가 필요한 다수의 웨이퍼를 쉽게 수용할 수 있도록 구성할 수 있다. 따라서 이하에서는 다중 웨이퍼 배치 처리 공정에 적합하도록 구성되는 변형예에 대해 제2도를 참조하여 설명한다.

제2도는 제2a도 및 제2b도로 구성되는데, 제2a도는 제2b도의 다중 웨이퍼 흘더(130')을 수용하기에 적합하도록 구성한, 제1도의 카세트 저장실(123)로부터 단번에 바로 도출된 카세트 저장실(123')의 실질적인 요소를 개략적으로 도시하는 것이다. 결국. 상기 다중 웨이퍼 흘더도 제1도의 웨이퍼 홀더(130)으로부터 바로 도출된다. 대응하는 요소에 대해서는 그에 대응하는 도면 부호를 붙인다. 주목 해야 할 점은, 접근 개구(104')이 비교적 크기가 크므로 하나가 아닌 두 개의 가스 주입 밸브 수단(129')을 하우징 박스(102')의 양 측면에 사용하는 것이 바람직하다는 것이다.

제2b도는 대응하는 웨이퍼 흘더(130')을 나나내는 것으로, 그 케이싱(131)은 다수의 웨이퍼(138)을 수용하도록 구성된다. 도면을 간단하게 도시하기 위하여 하우징(102') 및 케이싱(131')의 세부에 대해서는 제2b도에 도시하지 않았다. 이송 개구(132')은 그 측면에 통상적인 축성 형상을 마련하는 일련의 슬롯을 포함한다. 제2b도의 웨이퍼 흘더(130')에는 상기 슬롯과 연관된 (도시되지 않은) 경유 구멍 세트가 역시 마련된다. 끝으로, 발포 폴리우레탄 등과 같은 일편의 연성 비오염 재료가 커버(124')의 내면에 부착되어 커버(124')이 닫히자마자 웨이퍼를 (용기(100)에 일단 삽입된) 홀더(131')에 클램핑 유지시킨다.

제2도로부터 분명한 것은, 단지 부차적인 조정(실질적으로는 크기 변경에 한정제2b만이 필요하다는 것이다. 그러나 일부 처리 공정 장치는 플루오로웨어 인코 포레이티드(FLHOROWARE Inc. )에서 설계 제조된 공지의 H-바아 모델과 같은 상용으로 구입 가능한 다중 웨이퍼 캐리어를 수용하도록 설계할 수도 있다.

[COAST 제조 공정 ]

제3도는 결정된 처리 공정 영역(10)용으로 제공되는 부분 설비의 개략적 사시도로서, COAST 개념의 3가지 주요 혁신적인 기본 구성 부재 즉, 용기, 가압 인터페이스 장치, 급송 장치를 도시하고 있다. 다수의 용기(100), 2개의 인터페이스 장치(200), 하나의 급승 장치(300)이 제3도에 도시되어 있다. 가요성 내부 격벽 벨트 컨베이어 시스템(401)은 상기 처리 영역(10) 내에서 (다를 수 있는) 다수의 처리 공정 장치(500)로 및 그로부터 용기를 이송하는 것을 보장한다. 종래의 컴퓨터 시스템(600)은 범용 호스트 컴퓨터 또는 워크 스테이션(601), 국부 지역 네트워크(Local Area Network:LAN)(602) 및 전체 작동 제어를 위하여 처리 영역(10)용으로 제공되는 마이크로 제어기(603)을 포함한다. 상기 컴퓨터 시스템 (600)은 플로어 컴퓨터 시스템(Floor Computer System:FCS)이라고 한다. 마이크로 제어기(603)은 처리 장치 안에 분포된 국소 인텔리전스 즉, 급승 시스템(300)등과 인터페이스한다. 다수의 바 코드 태그 판독기(6런)가 제3도에 도시되어 있다. 끝으로, 압축 초 순수 중성 가스 공급원(701)과, 매니폴드(703), 내면이 전해 연마된 고품질 스테인리스강 파이프의 회로망 및 제어된 가스 유동의 이송을위한 적절한 수의 전자 밸브와 압력 조절기/제어기를 포함하는 이송 불럭(702)를포함하는 가스 공급 설비(700)이 제3도에 도시되어 있다. 초 순수 중성 가스를 사용하면 전적으로 웨이퍼의 입자 오염 및 화학적 오염을 피할 수 있다. 주목해야 할 점은, 전체 작동 제어를 위해서 필요한 가스 공급 분배 회로망 및 전선 회로망은 도면을 간단하게 나타내기 위하여 제3도에 도시하지 않았다. 이와 같이 제3도는 대표적으로는 반도체 웨이퍼 처리 공정용의 생산 라인의 기반인 전자동, 컴퓨터화 컨베이어의 부분 개략도이다. 또한. 처리 영역(10)에 기여하기 위한 외부 격벽 컨베이어(402)가 그 우회 스테이션(402A)와 함께 급송 장치(300) 역할을 하도록 부가된다. 급송 장치는 실질적으로 취급 로보트(301)과 수직 저장기(302) 로 이루어지며 그 지지체는 가스 공급 설비에 연결된다. 컨베이어(401, 402) 각각은 컨베이어 이송 시스템(400)의 내부 격벽 및 외부 격벽 요소이다.

이하에서는 제3도의 부분 생산 라인의 작동에 대해 아주 간략히 설명한다.호스트 컴퓨터(601)이, 외부 격벽(402)의 주 벨트에 의해 화살표(12) 방향으로 이송되는 다수의 인입 용기(100) 중에서 특정 용기(100)을 우회 스테이션(402,4)로 이송할 것인지 결정하는 것에 대해 생각해보기로 한다. 용기가 우회 스테이션 (제2b)의 인입 포트에 이르면, 경사 레버 또는 (도시되지 않은) 피스톤이 상기 용기를 안으로 밀어 넣게 되어, 용기는 레버가 정지하게 되는 중앙 인입/배출 포트 구역에 도달할 때까지 우회 스테이션(402A)의 보조 벨트에 의해 이동하게 된다.그 다음 취급기의 취급 로보트(301)은 상기 용기를 파지하여 그 용기를 수직 저장기(302)의 비어 있는 지지 스테이션 안에 위치시키게 된다. 상기 용기는 (도시되지 않은) 상기 가스 주입 수단을 거쳐서 상기 가스 공급 설비에 즉시 연결된다.

지금부터는 수직 저장기(302)에 저장된 용기(100)이 처리 영역(10)의 처리장치(500)에서 대응하는 인터페이스 장치(200)를 거쳐서 처리되는 것에 대해 생각해보기로 한다. 용기는 먼저 상기 가스 주입 수단으로부터 해제된다. 그 다음,처리 로보트는 용기의 크기를 재어서 용기가 놓여지는 내부 격벽 컨베이어(401)의 우회 스테이션(401A)의 중앙 인입/배출 포트 구역 안으로 이동시킨다 이어서,(도시되지 않은) 레버가 용기(100)을 컨베이어(401)의 주 벨트로 향하여 밀어 낸 다. 그 다음 용기(제3도에서는 하나의 용기(100)만이 도시될)는 대응하는 인터페이스 장치(200) 전방의 우회 스테이션(401B)의 인입 포트에 도달할 때까지 화살표 (13) 방향으로 이송된다. 이어서 (도시되지 않은) 경사 레버를 계속 사용하여 상기 용기를 인입 포트 안으로 밀어 넣어서 가압 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션 나머지 구역을 향해 이동시킨다. 용기가 가압 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션 나머지 구역에 도착하기 전까지는 용기는 한 쌍의 제어 클램핑 작동 장치에 의해 파지되고 이와 동시에 상기 초 순수 중성 가스 공급 설비(700)의 배출구(704)에 연결된다. 처리 장치(500)이 호스트 컴퓨터의 제어하에서 이용 가능해지기 전까지는 상기 용기는 IN 섹견 나머지 구역 안에 있게 된다. 이 기간 동안에 용기의 내부 공간 안에는 공칭 압력이 유지된다. 정상 작동 상태하에서, 상기 나머지구역에서의 대기 시간은 아주 제한된다. 호스트 컴퓨터의 요구에 따라 용기는 IN섹션 나머지 구역을 향해 이동된다. 인터페이스 장치의 포트 뚜껑을 먼저 올리고, 그 움직임이 끝날 때 용기(100)의 U자형 피벗 회동하는 커버(124, 제1도)가 개방되고 이 커버의 측면은 인터페이스 장치 하우징에 형성된 슬롯 안에 활주 가능하게 맞물린다 이 단계 중에 용기와 인터페이스 장치 모두의 내부 공간 압력은 순간적으로 증가하여 오염물이 안으로 조금이라도 침투하는 것을 방지하기에 효과적인 가스 커튼을 형성하게 된다. 이 단계의 종기에 용기 접근 개구에는 IN섹션 포트 창이 기밀되게 닫혀져서 이들 사이에 기밀 밀봉이 유지되고 이에 따라 2개의 내부 공간 사이에는 전체적으로 연속성이 보장된다. COAST 개념에 따르면,용기 및 어느 한 인터페이스 장치의 내부 공간은 모두 가압되기 때문에 이러한 전체 예비 단계 중에 웨이퍼가 오염의 영향을 받지 않는다. 필요한 경우에는, 웨이퍼를 이송 로보트에 의해 용기로부터 하역해서 처리 장치(500), 통상적으로는 처리 장치의 전처리(또는 적재) 스테이션으로 이송하고 그 다음 처리 장치 챔버 안 에서 처리한다. 처리 종료시에, 웨이퍼를 처리 장치(500)의 후처리(또는 하역) 스테이션에서 입수해서 인터페이스 장치의 포트 구역 안으로 다시 이송하여 용기 내에 후속하여 적재한다. 웨이퍼 처리 중에는 채워져 있는 용기를 IN 섹션으로부터 OUT 섹션으로 이송한다. 용기가 OUT 섹견 포트 창과 계속해서 기밀 밀봉을 유지하면서 그 창에 대해 가해질 때까지 제2 쌍의 제어 클램핑 작동기 장치에 의해 상기한 바와 같은 공정이 이루어진다. 또 다른 이송 로보트가 처리 장치의 후처리 스테이션으로부터 웨이퍼를 집어서 용기 안으로 이송한다. 이 때 상기 제2 쌍의 제어 클램핑 작동기 장치는, 상기한 바와 같은 이유로 해서 보호 분위기를 계속해서 깨뜨리지 않으면서 상기 용기를 OUT 섹션의 나머지 구역으로 되돌려 이동시킨다. 결국, 포트 뚜껑이 닫히고, 용기의 피벗 선회 커버가 (스프링 복원력에 의해) 자동으로 닫히혀서 장기고, 이에 따라 웅기 내부 공간이 기밀 밀봉된다. 안에 동봉된 웨이퍼는 다시 가압 보호 가스 분위기에 둘러싸인다. 마지막으로,호스트 컴퓨터(601)에 의해 제기된 요구에 따라 용기(100)은 우회 스테이션(401B)의 배출 포트로 되돌려 이동되고 또 다른 처리를 위해서 또는 급송 장치(300)의 수직 저장기(302) 안에 다시 저장되도록 하기 위해서 컨베이어(401) 상으로 밀어 넣어 진다.

참고하면, COAST 개념에 적합하도록 구성되며, 제1도에 도시된 바와 같은 처리 영역(10) 둘레의 상기 기반 구성 부재를 포함하는 대표적인 제조 라인 (15)이 개략적으로 도시되어 있다. 루프형 외부 격벽 컨베이어(402) 둘레에 보다 많은 생산량을 위하여 브릿지가 마련되도록 구성된다. 처리 영역(10)은, 용기 (100)을 도면 부호 402A와 같은 우회 스테이션을 거쳐 적절한 처리 장치(500)으로 이송 및 분배하는 외부 격벽 컨베이어(402)의 외부에 배치된다. 간단히 도시하기 위하여 제4도에는 내부 격벽 컨베이어(401)만 도시하였다. 이와 유사하게 몇개의 기타 다른 처리 영역을 점선으로 도시하였다. 외부 격벽 및 내부 격벽 컨베이어 의 판단 가능한 위치에 설치된 제1도의 바 코드 태그 판독기는 제4도에는 도시하지 않았다.

처리 영역(10)은, 상기한 바와 같은 조절 역할을 하며 특히 용기를 저장하고 용기를 컨베이어(402, 401)로 및 그로부터 이송하는 급송 장치(300)과 결합된다.선택적으로, 제조 시뮬레이션에 따른 보다 많은 생산량을 위해 처리 영역(10)의 외부 격벽 컨베이어(402) 역할을 하도록 하기 위한 인입/배출 급송 장치라고 하는 또 다른 급송 장치를 설치할 수도 있다. 통상적으로 상기 급송 장치는 작업자에 의해 수동으로 적재된다. 용기 요소들을 조립하는 작업은 SMIF 박스의 조립에 대하여 앞에서 설명한 작업과 아주 유사하다. 일단 조립된 용기는 저장기의 비어 있는 저장소(bin)에 활주 가능하게 맞물려 즉시 가압된다.

상기한 바와 같이, 조립된 용기를 제조하기 위하여 용기 요소들을 조립하는 작업과 용기를 분해하는 그 반대의 작업은 작업자에 의해 수동으로 수행된다 이러한 작업을 자동으로 수행하도록 하는 것이 본 발명의 주 목적이다. 실질적으로, 본 발명의 자동 조립기 장치는 조립 작업뿐만 아니라 조립된 가압 용기를 가압하고 FCS의 호스트 컴퓨터의 제어하에서 컨베이어 상에 적재하는 작업도 자동으로 수행하도록 구성된다. 그 반대의 작업은 분해기 장치에 의해 자동으로 수행된다. 상기 조립기 장치(800)과 분해기 장치(800')을 제4도에 점선으로 개략적으로 도시하였다. 상기 조립기 장치와 분해기 장치 각각은 컨베이어(402)의 IN 스테이션(402-I)과 OUF 스테이션(402-0)과 각각 연관된다.

[COAST 자동 조립기/분해기 장치 ]

본 발명의 용기 자동 조립기/분해기(A/D) 장치의 주요 목적은 제1도에 도시된 용기(100)를 구성하는 서로 다른 요소들 또는 적어도 상기 용기의 주요 요소 즉, 생산 라인에서 처리할 웨이퍼(138), 카세트 저장실(123), 단일의 웨이퍼 홀더 (130)을 조립/분해하기 위한 것이다. 상기한 바와 같이, 단일 웨이퍼 흘더를 사용하는 것은 고 품질 수준의 반도체 처리를 위해서 바람직하다. 보호 씰과 같은 용기의 다른 선택적 요소들도 처리될 수 있다.

조립기 장치의 기능적 역할은 4가지가 있다. 첫째, 상기 요소들 즉, 웨이퍼, 카세트 저장실, 단일 웨이퍼 홀더가 적절한 수로 수동으로 안전하게 채워지도록 구성된다 둘째, 각 종류의 한가지 요소 즉, 카세트 저장실(123). 다음으로 단일 웨이퍼 흘더(130), 마지막으로 가공 처리할 웨이퍼 흘더(138)을 연속적으로 자동 파지하는 수단을 포함한다 셋째, 상기 요소들이 일단 적절하게 조립되어 용기를 형성하면 대표적으로는 질소인 초 순수 중성 가스가 들어 있는 상기 용기의 내부 공간을 가압하는 수단을 더 포함한다. 넷째, 조립된 가압 용기를 외부 격벽 컨베이어(402)의 IN 스테이션(402-I) 상에 해제하고 이와 동시에 FCS의 호스트 컴퓨터(601, 제3도)에 데이타를 초기화하기 위한 정보를 제공하여 식별된 용기 /웨이퍼를 제조 사이클로 진입시킬 준비를 한다. 상기 요소들을 분해하기 위하여 용기를 컨베이어로부터 집어내기 위한 반대의 단계를 정확히 수행하는 분해기 장치에도 상기와 동일한 이치가 적용된다. 처리된 반도체 웨이퍼는 지그 안에 저장 되지만, 나머지 다른 요소들 즉, 웨이퍼 흘더 및 카세트 저장실은 후속해서 세정하기 위해 수집된다. 이 단계에서, 처리된 웨이퍼는 오염에 덜 민감해지게 된다.이 결과, 상기 조립된 가압 용기를 분해하기 위하여 상기 조립된 가압 용기가 분해기 장치에 의해 집어내어 질 때까지 웨이퍼를 생산 라인에서 후속 처리하기 위해 조립된 가압 용기를 조립기 장치 밖으로 해제하는 순간에도, COAST 개념에 따른 것으로 보이는 웨이퍼의 전체적인 보호가 달성된다.

상기한 바와 같이 공급기는 통상적으로는 캐리어 안에 저장된 미가공 웨이퍼를 이송한다. 상기 캐리어를 본 발명의 제2도에 도시된 다중 웨이퍼 흘더(130')으로 간주하기로 한다. 다중 웨이퍼 흘더는 이송 박스에 고정되고, 결과적으로는 오염 방지를 위한 진공 밀봉된 플라스틱 포켓으로 싸인다. 다가오는 장래에 기대 되는 제2b 같이 웨이퍼 직경이 현재의 20cm를 초과하는 경우에는 복수개가 아닌 단일 웨이퍼 캐리어에 저장된 단일 웨이퍼가 표준 이송물이 될 것이다. 결과적으로 조립기 장치(800) 내에 인입되는 초기 요소들은 단일 웨이퍼 흘더와 카세트 저장실의 수에 대응하는 다수의 웨이퍼를 저장하는 하나(또는 다수의) 다중 웨이퍼 흘더이다. 카세트 저장실과 단일 웨이퍼 홀더는 또한 상기와 유사한 진공 밀봉 플라스틱 포켓으로 이송되어 싸인다.

제5도를 참고하면, 외부 격벽 컨베이어(402) 역할을 하도록 이용되는 조립기 및 분해기 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 제5도의 좌측에 도시된 조립기 장치(800)은 기본적으로 (1) 조립 즉, 소위 조립된 용기를 제조하기 위하여 요소들을 적절히 파지하여 이들을 끼워 맞추는 작동과, (2) 조립된 용기를 가압하는 작동과, (3) 적재 즉, 상기 조립된 가압 용기를 컨베이어 상에 풀어놓는 작동을 하도록 제공된다. 이러한 모든 작동은 청정 소형 분위기에서 수행되므로 나중에 설명하는 바와 같이 웨이퍼는 입자 오염 또는 화학적 오염에 대해 실질적으로 보호된다. 적재하기 전에 용기/웨이퍼는 조립기 장치와 대이타 초기화 정보를 받은 FCS에 의해 식별된다.제5도에 도시된 분해기 장치(800')은 하역 및 분해 작동을 하도록 제공된다. 조립기 장치(800)과 분해기 장치(800')은 실질적으로 동일하지만, 이들 간에 사소하게 다른 점에 대해서는 이하에서 설명한다. 이와 관련하여 그 차이점들에 대해서는 실질적으로 조립기(800)을 참고하여 공통적으로 기재한 내용을 가지고 설명한다.

조립기 장치(800)은, 4개의 측벽(801A 내지 801D)와 선택적으로는 상부 및 하부 판으로 구성되며 제5도의 분해도에 부분적으로 도시한 여러가지 기구를 둘러 싸는 캐비넷(801)로 구성된다. 상부 커버 판은 캐비넷의 내부를 부분적으로 도시하기 위한 예시의 목적으로 제거하였다. 상부 및 하부 판은, 캐비넷(801) 위에 설치되는 고 청정 필터가 설치된 통기성 천장판이라야 할 필요는 없다. 바람직하기로는, 캐비넷(801)의 전체 내부 공간에 (도시되지 않은) 송풍기에 의해 적정 습도가 생성된 여과된 청정 가스 유동이 제공되어서 외기에 비해 압력이 약간 높은 청정 가스상 소형 분위기가 마련되는 것이 종다. 기본적으로 캐비넷(801)은 격벽(803)에 의해 분할되는 2개의 격실(802A, 802B)를 포함한다 이러한 관점에서 분해기 장치(800·)은 동일한 구조를 갖는다. 분해기 장치(800')에 대해 예시의 목적으로 보다 상세히 살펴보기로 한다. 제5도에서 제1 분해 부분인 캐비넷 (801·)을 통하여 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이 격실(802'A)는, 각각이 한쌍의 조작 글러브(805')에 각각 대향하는 3개의 인접한 승강기로 구성되는 승강기 구조체(804·)을 포함한다. 상기 승강기들은, 이하에서 설명하는 바와 같이 형성되는 격실(802'A)의 청정 소형 분위기에서 작업자가 피가공물을 조작할 수 있도록 하는 수동 포트로서 사용된다. 이러한 목적을 위해 캐비넷(801')은 작업 테이블 (806') 및 (도시되지 않은 투명 창)을 더 포함한다. 또한 주목되는 점은, 작업자용의 특별한 의복이 필요하지 않다는 것이다. 제5도의 다른 분해 부분인 조립기 장치(800)을 참고하면, 격실(8025) 안에 자동 조작기 기구(807)이 도시되어 있는데, 그 기구의 역할은 용기의 서로 다른 요소들을 파지하는 것이다. 상기 분해부분에는 또한 로드록 장치(808)이 마련되어 있는데, 이하에서는 이것을 적재 로드록 장치라고 한다. 이 장치는 조립기 장치의 주요 부재이고, 이에 따라 상기장치에는 비교적 복잡한 기구가 마련된다. 첫째로, 상기 장치는 용기의 요소들을 조립하기 위한 조작기 기구(제2b)과 협동한다. 둘째로, 상기 장치는 일단 조립된용기를 가압하도록 구성된다. 끝으로, 상기 장치는 또한 용기를 적재 로드 로크 장치(808)로부터 외부 격벽 컨베이어(402)의 (도시되지 않은) IN 스테이션으로 풀어늠기 전에 FCS의 호스트 컴퓨터를 위해 용기/웨이퍼를 식별하는 역할도 한다. 이리한 목적을 위해, 상기 장치(808)에는 캐비넷(801) 격실(802B)의 내부 공간과IN 스테이션 바로 위의 외기 간에 연통되도록 하는 이송 개구가 마련된다. 끝으로, 웨이퍼를 배향시키며 웨이퍼 상에 내장된 정보를 판독하는 웨이퍼 배향/식별 장치도 도시되어 있다 조립기 장치(800)의 캐비넷(801)의 우측면 즉, 벽(801B) 상에 인입 로드록 장치(810)이라고 하는 또 다른 로드록 장치가 부착된다. 그 구조는 적재 로드록 장치(808)에 비해 덜 복잡하다. 유사하게, 상기 장치(810)에는 (조작자가 서 있는) 외기와 작업 테이블(806) 바로 위의 캐비넷(801) 격실(802A)의 내부 공간이 연통되도록 하는 이송 개구가 마련된다. 작업자는 이 인입 로드록 장치를 사용하여 용기 요소들을 캐비넷(801)의 격실(802A) 안쪽으로 도입하는데, 여기서 상기 용기 요소들은 상기 작업 테이블 위에 놓인다. 상기한 바와 같이 용기를 형성하는 요소들은 바로 이용 가능하지 않고 다만 진공 밀봉 플라스틱 포켓 안으로 공급되어 그 안에 둘러싸인다.

제5도의 분해기 장치(800')의 좌측면 즉, 벽(801D') 상에 배출 로드록 (output loadlock) 장치(810')이 부착된다. 작업자는 상기 배출 로드록 장치를 이용하여 격실(802'B) 안에서 일단 분해된 용기 요소들을 꺼낸다. 하역 로드록(unload loadlock) 장치(도시되지 않음)는 분해기 장치(800')의 벽(801'B) 상에부착된다. 상기 하역 로드록 장치는 웨이퍼가 제조 사이클을 완전히 마쳤을 제2b도격벽 컨베이어(402)의 (도시되지 않은) OUT 스테이션과 격실(802'B)이 연통되게 한다. 제조 사이클의 종기에, 용기는 분해 작업을 받기 이전의 하역 작업을 하는 동안에 집어진다. 조립기/분해기 장치의 캐비넷 구조의 세부에 대해서는 이하에서 제6도와 관련하여 설명한다. 제6도는 양호한 실시예의 조립기 장치(800)의 배 면도이 다.

제6도를 참고하면,인입 로드록 장치(810)은 전방 면과 후방 면 상에 2개의 이송 개구가 마련된 (도시되지 않은) 벽(801B)에 대해 부착된 박스형 케이스(811)으로 실질적으로 구성된다. 상기 이송 개구들은 외기와 격실(802a)의 내부 공간을 연통시킨다. 상기 이송 개구들 각각은 수동으로 제어되는 작동기(813A, 813B) 각각의 제어하에서 도어(812A, 812B)에 의해 폐쇄된다. 일입 로드록 장치(810)의 내측에는 상기 요소들을 둘러싸는 플라스틱 포켓 상에 부착되는 먼지를 털어내기 위하여 청정 공기류를 송풍하는 (도시되지 않은) 공기 송풍기와 상기 먼지를 빨아들이는 (도시되지 않은) 진공 청소기가 마련되어 있다. 공기 송풍기 및 진공 청소기는 구성 부재가 인입 로드록 장치(810) 안으로 도입되자마자 작동된다. 상기 인입 로드록 장치는 용기 조립 작동에 필요한 요소들을 작업자가 서 있는 외기로부터 조립기 장치(800)의 내부 공간으로 이송하도록 설계된다. 상기한 바와 같이 상기 요소들은 적어도 하나의 다중 웨이퍼 홀더(130')과 적절한 수의 카세트 저장실(123) 및 단일 웨이퍼 홀더(130)을 포함한다. 플라스틱 포켓들은 모두가 작업 자에 의해 캐비넷(801)의 내측에서 제거된다. 제6도로부터 분명한 바와 같이, 승강기 구조(804)는 각 요소에 대해 하나씩인 3개의 독립한 수직 승강기(804A 내지 804c)로 구성된다. 카세트 저장실과 단일 웨이퍼 흘더의 수는 다중 웨이퍼 흘더 (130· )에 의해 운반되어 조립되는 웨이퍼의 수에 대응한다. 각각의 승강기는 제조 시뮬레이션 및 다중 웨이퍼 흘더 용량 등에 의해 요구되는 수만큼의 지지 스테이션 또는 저장소(bin)을 지지하는 튜브(814)로 만들어진 스테인리스 강 프레임으로 구성된단. 각각의 승강기들은 특정 요소들을 처리하도록 제공되기 때문에 그에 적합하다. 저장소들은 요소의 크기에 따라서 서로 적절한 간격을 유지하면서 수직 기등에 중첩된다. 중앙 승강기(804B)의 저장소(815B)들 사이의 공간은 카세트 저장실(123)을 수용하도록 구성되고, 최우측 승강기(804c)의 저장소(815c)들 사이의 공간은 단일 웨이퍼 홀더(130)을 수용하도록 구성된다. 제6도에는 다중 웨이퍼 흘더(130')을 지지하는 저장소(815A) 하나만을 예시를 위해 도시하였다 그러나 대 직경(일예로, 30cm)의 웨이퍼가 공급기에 의해 공급되는 경우에는 승강기(804A)를 변경시켜야 한다. 저장소(815A)는 필요하지 않을지라도, 웨이퍼를 수용하기 위해서는 튜브(814)의 내면 상에 (제2b도에 도시된 웨이퍼 홀더(130')의 슬롯으로 예시된 바와 같은) 슬롯은 형성시킬 수 있다 승강기(804B 및 804c)의 계단식 증가는 그 각각의 간격에 의해 제공된다. 이와는 달리, 승강기(804A)의 계단식 증가는 다중 웨이퍼 흘더(130') 내의 두 웨이퍼 사이의 간격을 형성하는 것이다. 한편, 각 기등의 저장소들에는 그 각각의 요소들을 중앙 정렬시켜서 유지하는 적절한 수단이 마련된다. 일에로, 카세트 저장실(123)의 수용부인 저장소 (815B)에는 핀(816a, 816b)가 마련된다. 작업자는 일단 카세트 저장실을 인접하여 중첩되는 2개의 저장소(815B) 사이에 활주가능하게 맞물리게 하고, 카세트 저장실의 구멍(l15A, 1153)를 상기 핀(816a, 816b)와 중심 정렬시켜서 카세트 저장실이 그 위에 클램핑되게 카세트 저장실을 내려 놓는다. 이와 유사하게 다중 웨이퍼 홀더(130')과 단일 웨이퍼 흘더(130)도 그 각각의 저장소에 임의의 적절한 수단을 이용하여 적절히 삽입 및 클램핑된다. 일예로, 다중 웨이퍼 흘더(130·)은 저장소(815A)를 제공하고 이와 함께 케이스 저부의 외부면 상에 3개의 하부 패드 (제1도의 단일 웨이퍼에 대해서는 도면 부호 1저장소내지 136c)에 대응하는 오목부를 제공함으로써 클램핑된다. 3개의 승강기가 인접하게 배치되어 제6도에 도시한 통상의 벽형 형상을 제공한다. 작업 테이블(806)은 작업자가 나중에 설명하는 바와 같은 필요한 일부 수동 작업을 할 수 있도록 한다.

실질적으로 자동 조작 기구(807)은 X-Y 스테이지에서 Z 방향으로 이동할 수도 있는 회전하는 취급 공구(817)로 구성된다. 상기 취급 공구는 우선 2개의 레일(819a, 819b)를 따라서 X 방향으로 이동하도록 작동 가능한 카트 또는 테이블 (818)을 포함한다. 카트(818)은 2개의 레일(821a, 821b)을 따라서 Y 방향으로 이동하도록 작동 가능한 또 다른 카트(820)을 지지한다. 회전하는 취급 공구(817)은 실질적으로 회전 작동 가능하고 Z 방향으로 이동하도록 작동 가능하며 3개의 다른 이송 취급기(822A 내지 822c)이 설치된 회전 헤드(822)로 구성된다. 상기 이송 취급기들은 하나가 다른 하나에 대해 120° 로 배향되며, 그 각각은 그 각각의 요소 즉, 웨이퍼, 카세트 저장실, 단일 웨이퍼 흘더를 안전하고 정확하게 취급할 수 있도록 구성되어 있다.

제6도는 또한 적재 작업 중에 여러가지 요소들이 IN 스테이션 (402-I) 상에 풀어 놓아지기 전에 안에서 조립되어 용기(100)을 형성하도록 설계된 로드록 장치 (808)을 도시하고 있다. 적재/하역 로드록 장치(808)은 기본적으로 각각의 도어 (8254, 825B)에 의해 폐쇄되는 전방 및 후방 이송 개구(824A, 824B)가 마련된 박스형 케이스(823)으로 구성된다. 상기 도어는 호스트 컴퓨터의 제어하에서 잭 (826.A, 826B)에 의해 자동으로 작동된다. 상기 도어는 역할에 대해서는 이하에서 설명하는 모터(827)을 더 포함한다. 끝으로, 제6도는 또한 배향기(828) 및 판독 (가능하다면 기록도 가능한) 장치(829)를 포함하는 웨이퍼 배향/식별 장치(809)를 도시하고 있다. 회전하는 취급 공구(817)와 적재/하역 로드록 장치(808)의 상세한 구조는 제6도의 부분 분해도를 확대 도시한 제7도와 관련하여 설명한다.

제7도를 참고하면, 이송 취급기(822A)는 표준 진공 작동식 포크형 파지기(823)로 구성되며 웨이퍼를 부드립게 취급하기 위한 비오염 플라스틱 패드를 구비한다. 이송 흘더(822B)는 카세트 저장실(123, 제1도)의 대응하는 핀(l15A, l15B)를 수용하도록 구성된 2개의 구멍(831a, 831b)가 마련된 판(830)과 파이프(833a,833b)를 거쳐서 진공 공급원에 연결되어 필요할 때는 언제든지 카세트 저장실을 견고하게 유지시키는 흡입 장치(832)로 구성된다. 끝으로, 이송 홀더(822c)는 진공 작동 패들(paddle)(834)와 단일 웨이퍼 흘더 접근 개구 안에 삽입되도록 구성된 립(lip)(836a, 836b)와 일체로 형성된 2개의 측방 스러스트(thrust)(835a,835b)를 포함한다. 립에는 분해 작동 중에 단일 웨이퍼 흘더를 카세트 저장실로부터 쉽게 꺼낼수 있도록 하기 위해 클립핑 해제 수단(837a, 837b)이 장착된다.클립핑 해제 수단은 측방으로 이동 가능한 단단한 플라스틱으로 제조된 L자형 슬라이드로 구성된다. 슬라이드(837a, 837b)가 대응하는 탄성 탭(140a, 140b)를 굽히는 데 요구되는 다른 운동에 대해서는 제1도의 확대도로부터 이해할 수 있게 된다. 제7도는 또한 적재 로드록 장치(808)의 내부도 도시하고 있다. 2개의 중심 정렬 레일(838a, 838b)는 로드록 장치의 전면과 후면에 부착된다. 상기 2개의 레일은 용기(100)의 홈형 위치 결정 가이드(113a, 113b)에 맞도록 되어 있으며 로드록 장치의 내측으로 용기를 중심 정렬 시키는 데 사용된다. 2개의 타이밍 벨트 (839a, 839b)는 모터(827)에 의해 모터 축(840), 공전축(841), 기어(842a, 842b),풀리(843a, 843b)를 거쳐서 구동된다. 상기 벨트의 용도는 일단 조립된 용기 (100)가배출 이송 개구(824B)를 통과 이동되도록 하는 것이다. 이러한 목적을 위해 타이밍 벨트(839a, 839b) 각각에는 수지부(finger)(844a, 844b)가 마련된다.작동기 장치(845)는 실린더 및 피스톤(846)으로 형성된 잭이 표준형으로 구성된다 2개의 버튼 또는 핀(848a, 848b)를 구비하는 (제7도에 도시된 것보다는 큰)금속 판(847)이 피스톤 상에 고정된다. 버튼(848a, 848b)는 카세트 저장실(123,제1도)의 외부 저부면에 형성된 대응하는 구멍(l15A, l저장소B)에 맞물린다. 금속판 (847)에는 제어되는 진공 공급원(도시되지 않음)에 연결된 진공 패드(849a, 849b)가 설치된다. 작동기 장치(845)는 상기 금속 판(847)을 Z 방향으로 상하 이동시킨다. 로드록 장치(808)은, 호스트 컴퓨터의 제어하에서 작동되며 단일 웨이퍼 홀더(130)와 웨이퍼(138)이 안에 삽입되기 전에 베어링(128a, 128b) 상으로 가압 함으로서 카세트 저장실 커버(124)를 개방하는 역할을 하는 2개의 소형 잭(850a,850b)을 더 포함한다 이러한 목적을 위해, 잭(850a, 850b) 각각의 피스톤은 베어링(128a, 128b, 제1도)에 대해 필요한 운동을 제공하도록 형상이 이루어진 스키드(skid)형 부품(851a, 851b) 각각에 의해 종결된다. 이러한 부품의 특정 해머형 종결부는 제7도의 부분 확대도에 도시되어 있다. 더욱이, 적재 로드록 장치(808)은 노즐(853), 실린더(854), 호스(855)로 구성된 후퇴 가능한 가스 공급 시스템 (852)를 포함한다 끝으로, 적재 로드록 장치(808)은 후방 도어(8258)의 배면에 장착되는 식별 시스템(856)을 포함한다.

캐비넷(801, 801') 및 이와 관련된 기구는 실질적으로 동일하고, 다만 로드록 장치 및 그와 관련된 이송 개구가 대칭 위치에 설치된다. 또한, 배출 로드록 장치(810')은 인입 로드록 장치(810)에 설치되는 공기 송풍기 및 진공 청소기가 필요 없기 때문에 인입 로드록 장치(810)과는 다른 구조를 가질 수 있다. 조립기 장치(800) 및 분해기 장치(800')은 평균 청정 분위기 실(이 경우 공기 송풍기 및 고청정 필터를 캐비넷(801) 위에 설치하여 청정 소형 분위기를 마련하는 것이 필요하다)이나 청정실에 배치된다.

이하에서는 대표적인 조립 작동에 대해 제5도 내지 제7도를 참고하여 설명한다.

모든 저장소저장소소들이 없는 것으로 생각한다. 따라서 예비 단계는 저장소에 그 각각의 요소들을 채우는 단계로 구성된다. 우선, 작업자는 인입 로드록 장치(810)의 전방 도어(812A)를 열고(후방 도어(812B)는 닫혀 있음), 다수의 웨이퍼를 수용하고 있는 다중 웨이퍼 홀더(130')을 도입하여 전방 도어(812A)를 닫는다. 상기한 바와 같이 다중 웨이퍼 흘더(130')은 일반적으로 이송 박스 안에 고정되는데, 이것은 결국 진공 밀봉 플라스틱 포켓 안에 싸인다. 플라스틱은 가스 방출 및 ESD 효과를 제거하는 특수 재료로 제조된다 공기 송풍기는 도어(812A)가 열리자마자 가동되어 플라스틱 포켓에 부착되어 있을 수 있는 먼지를 털어낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이어서, 작업자는 송풍기를 정지시키고 후방 도어(812B)를 열고 이송 박스를 싸는 플라스틱을 조작 글러브(805)를 통해서 잡아서 작업 테이블(806) 위에 올려 놓는다. 다음으로, 작업자는 플라스틱 포켓을 벗겨내어 작업 테이블(806)에 마련된 (도시되지 않은) 구멍을 통하여 투하하여 (도시되지 않은) 폐기물 바스켓에 수집되게 한다. 폐기된 플라스틱 포켓을 수집하는 상기 폐기물 바스켓에는 벽(801A)의 (도시되지 않은) 도어를 통해 접근할 수 있다. 이송 박스는또한상기 구멍을 통해 비워진다. 끝으로, 작업자는 다중웨이퍼 홀더(130')을 승강기(804i4)의 비어 있는 저장소(815A)(제6도에는 저장소(815A)만 도시됨) 안으로 삽입한다. 웨이퍼 홀더가 하나 이상 필요한 경우에는 상기 작업은 반복되는데, 이 경우 승강기(804A)에는 적절한 수의 저장소(815A)가 마련된다. 3개의 승강기가 적절히 채워질 때까지 저장소(815B, 815c)에 다른 요소들을 채우기 위한 동일한 작업이 반복된다. 작업자가 자기 앞의 저장소를 비우도록 하는 이동 명령을 내리면 각 승강기는 하나의 증가 계단을 이동시킨다. 일예로, 작업자가 캐비넷 바닥의 페달을 밟으면 소정의 이동 명령이 자동으로 이루어진다.

요소들이 조립기 장치의 그 각각의 저장소에 일단 저장되면, 상기 3가지 작동은 (1) 각 종류의 요소들 중 한 용기 요소를 파지하는 단계와, (2) 조립된 용기를 제조하기 위하여 상기 요소들을 조립하는 단계와, (3) 용기를 가압하는 단계와, (4) FCS의 호스트 컴퓨터에 웨이퍼/용기 데이타를 초기화 하는 단계와, 끝으로 (5) 조립 및 가압된 용기를 외부 격벽의 TN 스테이션 상에 적재하는 단계를 포함한다.

이하에서 상기 단계들의 순서에 대해 설명한다. 우선,회전하는취급기 (822B)를 승강기(804B)의 저장소(815B) 앞에 위치시키기 위하여 헤드(822)를 회전시킨다. 헤드(822)는 Z축 상의 상부 위치에 있으므로 취급기(822B)의 상승은 카세트 저장실의 상부와 파지되는 카세트 저장실 바로 위의 저장소의 저부 사이의 공간 간격에 대응한다. 카트(818)은 헤드(822)가 상기 간격에 대향하는 승강기 (804)의 전방에 위치할 때까지 레일(819a, 819b) 상에서 X 방향으로 이동한다.이와 동시에, 카트(820)은 취급기(822B)의 판(830)이 카세트 저장실 위에 위치되어 구멍(831a, 831b, 제7도)이 카세트 저장실(123)의 핀(l16A, l16B)과 정렬될때까지 레일(821a, 821b) 에서 Y 방향으로 이동한다. 이어서 헤드(822)가 하강하도록 명령내려지고 홉입 장치(832)는 카세트 저장실을 흡입하도록 작동된다. 카세트 저장실이 파지되면, 헤드(822)는 상부 위치로 올려져서 카세트 저장실이 핀(816a, 816b)로부터 해제된다. 카트(820)은 후방으로 이동하고 카트(818)은 전방으로 이동하며, 헤드(822)는 90° 회전해서 카세트 저장실을 적재 로드록 장치 (808)의 도어(825A) 전방에 이격되게 위치시킨다. 도어(825A)가 개방되고 카트 (818)이 X 방향으로 작동되므로 카세트 저장실이 이송 개구(824A)를 통해 도어 (825A)로부터 우측 먼 곳에 도입되고 중심 정렬 레일(838a, 838b) 상에 이들과 완전히 정렬되도록 적절히 위치된다. 카세트 저장실은 헤드(822)를 하향으로 이동시킴으로써 중심 정렬 레일(838a, 838b) 상에 조용히 내려놓아진다. 후속해서(또는 동시에) 작동기 피스톤(846)은 판(847)이 카세트 저장실 저부와 접촉하여 핀 (848a, 848b)을 카세트 저장실(123)의 구멍(l15A, l15B) 안에 맞물리게 할때까지 작동기 장치(845)에 의해 상부 방향으로 작동한다 이어서 상기 카세트 저장실 은 흡입 패드(832)에 의해 대기로 풀려나고, 판(847)의 2개의 진공 패드(849a849b)는 현재 레일(838a, 838b) 상에 유지되고 있는 카세트 저장실을 핀(848a848b)에 의해 야기되는 클램핑 작동과 진공 패드(849a, 849b)에 의해 야기되는 흡입 효과의 조합에 의해 카세트 저장실을 홉입하도록 작동된다. 2개의 작은 잭(850a, 850b)는 커버(124)의 베어링(128a, 128b) 상에서 밀어내는 작동을 하여 커버를 개방한다. 헤드(822)는 상부 위치에 놓여져서 판(830)의 구멍(831a,831b)를 핀(l16A, 1168)로부터 해제시키고, 카트(818)은 X 방향에서 후방으로 이동한다. 조작기 기구(807)은, 단일 웨이퍼 흘더와 웨이퍼가 이 순서대로 그 각각에 대응하는 파지기에 성공적으로 삽입되게 하기 위하여 상기 처리 공정을 반복하도록 준비된다. 요소가 파지될 때마다 대응하는 승강기는 하나의 증가에 의해 상승되어 다른 요소를 자동 조작기 기구(807)에 제공하게 된다. 단일 웨이퍼 홀더(130)이 파지되어 카세트 저장실 내측에 삽입되어서 그 안에 클립핑된다. 끝으로, 웨이퍼(138)이 파지되고, 배향 장치(828) 상에 놓여지고, 이어서 데이타 판독용 식별 장치(829)에 적절히 제공되고, 그 다음 단일 웨이퍼 홀더 내부 공간 안에 삽입된다 웨이퍼 식별 데이타는 호스트 컴퓨터로 보내진다. 이어서 용기를 구성하는 서로 다른 요소들이 조립된다. 용기 도어(124)가 계속 열려 있는 상태에서 카세트 저장실이 도입되고 클램핑되자마자 후퇴 가능한 공급 시스템의 노즐 (853)은 용기의 가스 주입 밸브 수단(129)의 순간 접속부 안에 삽입되어 초 순수 중성 가스 유동이 약 0.35m/s로 내측에 분배되어서 웨이퍼를 보호 분위기에 둘러 싸이게 한다. 헤드(822)는 후방으로 이동하고 잭(850a, 850b)는 용기 도어(124)가 스키드형 부품(851a, 851b)의 작동에 의해 부드럽게 닫히도록 제어 가능하게 작동된다. 결국, 전방 도어(825A)는 잭(826A)의 작동에 의해 닫힌다. 이어서 용기를 구성하는 모든 요소들이 조립되어 그 내부 공간이 가압되고, 용기 데이타가 식별 장치(856)에 의해 판독되므로 최종 웨이퍼/용기의 데이타가 호스트 컴퓨터로 들어가서 웨이퍼 제조 사이클을 초기화 한다. 끝으로, 조립된 가압 용기는 컨베이어(402)의 IN 스테이션(402-1) 상에 풀어 놓아지도록 준비된다

이하에, 적재의 최종 단계에 대해 상세히 설명한다. FCS가 용기(100)을 IN스테이션(402-1) 상으로 해제할 것을 명령하면, 노즐(853)이 분리되고 배면 도어(825B)가 개방된다. 배면 도어(8253)가 개방되면 즉각 가스 공급 시스템(852)가작동되어 적재 로드록 장치(808) 내부 공간 내에 약간의 과도 압력을 형성하여 내부에 오염물의 침입을 방지한다. 동시에, 금속판(847)은 핀(848a, 848b)를 취출하기 위해 하강하고, 동시에 패드(849a, 849b)에 적용된 진공을 차단하고 모터 (827)을 작동시킨다. 타이밍 벨트(838a, 838b)가 작동되면 각 수지부(844a, 844b)는 콘베이어(402)의 IN 스테이션(402-I) 상의 용기(100)을 밀게 된다. 용기(100)이 해제되면 배면 도어(825B)는 IN 스테이션(402-1)로 해제되고 다른 조립작업 이 진행된다.

웨이퍼의 제조 사이클 최종 단계를 마치면, FCS는 하역을 위해 콘베이어 (402)의 OUT 스테이션(402-0)으로 용기(100)를 보내는 명령을 부여한다. 분해기 장치(800·)의 저장소(bin)은 조립기 장치(800)에 저장된 용량과 같은 용량의 비어있는 다중 웨이퍼 흘더를 지지하는 단 하나의 저장소(815'A)을 제외하고는 모두 비어 있는 상태로 한다. FCS의 요청이 있으면 용기는 미리 개방해 둔 배면 도어 (825'B)를 통해 하역 로드록 장치(808')의 내부 공간 내의 레버(도시 않음)에 의해 밀리게 된다. 이 때, 배면 도어(825'B)는 폐쇄되고, 용기를 자동적으로 취출되도록 용기의 해체 동작이 수행된다. 분해 동작은 기본적으로 상술한 바 조립동작에 관한 역순으로 이루어진다. 무엇보다도, 웨이퍼는 상기 비어 있는 다중 웨이퍼 흘더 내에 파지 및 저장된다. 이 때, 상술한 클립핑 해제 수단을 이용하여 단일 웨이퍼 흘더가 취출된다. 최종적으로,카세트수용기도 파지한다. 카세트 수용기와 단일 웨이퍼 홀더는 승강기(804')의 각 저장소(815'B, 815'c) 내에 저장된다. 감압 단계는 전혀 필요 없기 때문에 하역 로드록 장치(808')에는 적재 로드록 장치(808)과는 달리 가스 공급 시스템(852)이 제공되어 있지 않다.다중 웨이퍼(130')이 만재되면, 작업자는 조작 글러브(805')을 통하여 플라스틱 포켓으로 감싼다. 다음에, 작업자는 배출 로드록 장치(810')을 거쳐서 분해기 장치(800')으로부터 포켓을 취출한다. 처리된 웨이퍼는 다음에 있을 지 모를 생산 라인 외측의 칩 검사. 다이싱, 피킹 등의 추가 처리 단계를 위한 대기 상태가 된다. 마찬가지로, 작업자는 카세트 용기와 단일 웨이퍼 홀더를 차후 세척을 위해 웨이스트 버킷에 수집한다

물론, FCS 제어 하에 생산 라인의증가 작업을 위해서는 처리 장비를 나중에 모든 필요한 (작업자가 일부 공급하고 있는)데이타/정보를 FCS가 사용 가능한 형태로 제공하고, 또 역으로 그에 웅답할 수 있도록 해 두어야 한다 이들 데이타는 웨이퍼 처리 중에 수집된 변수 처리 데이타, 장비 능력 데이타(다운, 웨이퍼 대기, 처리 완료, 전체 코스 처리 등), 공지의 제어 데이타 및 셋업 데이타를 포함한다.

더 이상 필요한 것은, 공전 시간을 제거하거나 적어도 상당히 감소시키고 최종적으로 적정 시간(Just-in time) 관리 모드에서 작업하기 위해 동력학적으로 제어된 이동을 행하여 CFM 모터에 부응하는 것이다. FCS는 공장 내에서 웨이퍼,장비, 유체 등 모든 관련 부분의 이력 동일성(history identity)과 상황을 인지해야 한다. FCS는 능력 및 웨이퍼 처리 스케줄을 기초로 하여 차후의 웨이퍼 처리를 위해 용기를 콘베이어 및 장비로 정착한 시간에 이동시킨다. FCS는 기본적으로 실시 간이어야 하며 주 산출량 손실에 이어지는 처리 에러를 회피하기 위해 인간의 개입 없이 작동할 수 있어야 한다. 장비가 처리할 웨이퍼를 위해, 또는 웨이퍼 처리 후에 웨이퍼를 장비로부터 제거하지 않아서 발생되는 긴 대기 시간 동안 공전을 해야 하는 상황은 연속 제조 작업 흐름의 효율에 손실을 가져온다.독립적인 실시간 자동 작동 FCS를 얻기 위해서는 이들 정보를 전자적으로 포획해야 한다.

제4도에 도시한 COAST 생산 라인(15)은 본 발명의 조립/해체 장치를 장착한 경우, 미가공 웨이퍼 스테이지에서 처음부터 완전 자동화되고 컴퓨터 화된다. 게다가, 웨이퍼가 조립기 장치(800)에 의해 콘베이어 상에 적재되면 즉시 FCS의 식별 및 초기화가 완료된다. 용기 각각에는 식별 태그가 제공되어 있고 콘베이어에는 적절한 판독기가 장착되기 때문에 용기/웨이퍼의 물리적인 위치와 상황을 항상 결정할 수 있다. 결국, 용기는 콘베이어에 의해 반송되는지 반송 장치에 저장되는지 또는 처리 장비에서 처리되는지 여부에 관계 없이 FCS에 의해 영구적으로 트래킹되고 식별된다. 신규한 용기는 직접 웨이퍼 데이타 식별 판독에 매우 적합하다.

[COAST 개념의 잠재적 적용 ]

우선, 주 용도는 상술한 바와 같은 칩의 제조 분야에 있어서 뿐만 아니라 이 산업에서 오랫동안 사용된 미가공 웨이퍼, 포토 마스크, 레티클의 제조 또는 취급에 있어서 반도체 장치 제조에서 명백히 발견할 수 있다.

CO.457 개념은 예를 들어 세라믹 기판, 컴팩트 디스크(CD)-오디오 또는 RO증가자기 디스크 등 다른 기술 분야에서도 명백하고 직접적인 용도를 발견할 수 있다

특히, 그로부터 얻어지는 신규한 가압 밀봉 가능한 휴대용 용기, 신규한 가압 인터페이스 장치, 가스 분배 시스템을 구비한 신규한 반송 장치, 그리고 신규한 증가화 및 컴퓨터 화된 용기식의 생산 라인도 오염 방지 상태에서 공작물 제조를 요하는 어떤 경우에도 적용할 수 있음은 물론이다. 다시 말하면, 초청정작업에 적당한 조건하에 피가공물을 제조할 필요가 있는 경우에는 거대한 청정실과 그 관련 설비를 요하지 않는다. 예를 들어, COAST 개념을 기계, 식품, 화학 등에도 착장 적용할 수 있고 유전 공학, 바이러스학 등의 분야에도 사용할 수 있다

Claims

COAST[무오염, 전 자동화, 단일 미가공물/웨이퍼 처리(Contamination-free,global Automation, Single workpiece/wafer Treatment)] 용기(100)의 필수 요소 즉, 카세트 저장실(123), 단일 웨이퍼 흘더(130), 반도체 웨이퍼(138)을 자동 조립하고, 생산 라인(15)의 컨베이어(402) 상에 조립된 용기를 풀어놓기 전에 상기 조립된 용기를 가압하며, 평균 청정실(average cleanliness room) 내에서 작동 가능한 조립기 장치(800)에 있어서, 적어도 하나의 격실(802)를 한정하는 전방 벽과 후방 벽과 2개의 측벽을 포함하는 캐비 넷(801)과, 각각이 상기 요소들 중 한 종류를 적절히 지지하도록 구성된 서로 다른 종류의 저장소(bin)(815)가 마련된 캐비넷의 내측에 장착된 수직 저장기 수단(804)와, 상기 요소들을 외측으로부터 캐비넷 안에 도입하기 위한 인입 로드록 ( loadlock) 수단(810)과, 상기 요소들을 캐비넷 안에서 조작하고 특히 상기 요소들을 상기 저장기 수단의 그 각각의 저장소 안에 정확히 배치하는 조작(manipulating) 수단(805)와, 캐비넷 내측에 장착되며 상기 컨베이어에 인접한 위치에서 캐비넷의 외측과 인터페이스하는 적재 로드록(load loadlock) 기구(808)과, 각 종류의 요소들을 상기 저장기 수단의 그 각각의 저장소로부터 상기한 순서대로 연속적으로 자동 파지하며, 상기 적재 로드록 기구 내에서 조립 용기를 최종적으로 제조하도록 자동 조립을 하기 위하여 상기 적재 로드록 기구와 협동하는 자동 조작기(manipulator) 기구(807)과, 상기 적재 로드록 기구에 연결되어 상기 조립 용기를 가압하도록 구성된 초순수 압축 중성 가스 공급 수단(852)과, 조립 가압 용기를 상기 적재 로드록 기구의 내부로부터 상기 컨베이어의 IN스테이션(402-I)로 이송하는 이송 기구(827, 839)와, 캐비넷 안에 외기에 비해 압력을 약간 높게 한 청정 소형 분위기를 마련하도록 청정 공기를 캐비넷의 상부로부터 저부로 송풍하는 공기 순환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
제1항에 있어서, 상기 공기 순환 수단은 송풍기 조립체와, 필터와, 캐비넷의 천장에 설치된 습도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼에 기록된 식별 데이타를 판독하기 위하여 캐비넷 내측에 있는 웨이퍼 배향 및 식별(orientation and identification) 수단(809)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
제3항에 있어서, 상기 식별 수단이 상기 웨이퍼에 기록하기 위한 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 요소들이 캐비넷의 내부 공간 안에 도입될 때 상기 요소들을 지지하는 작업 테이블(806)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
제5항에 있어서, 상기 조작 수단은 작업자가 상기 작업 테이블 위에서 상기 요소들을 처리할 수 있게 하는 다수의 조작 글러브(glove)로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장기가 3개의 승강기(804A,804B, 804c)로 구성되고, 상기 승강기 각각에는 공간과 형상이 한 종류의 요소에 적합하도록 구성된 다수의 중첩 저장소가 마련된 것을 특징으로 하는 조립기 장치 .
제7항에 있어서, 상기 승강기는 작업자의 제어에 의해 상향 또는 하향으로점진적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 저장기와 조합되어 상기 캐비넷 내측에 2개의 격실(802.4, 802B)를 구획하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적재 로드록 기구가 처리 공정을 초기화 하기 위하여 생산 라인을 제어하는 호스트 컴퓨터와의 통신 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립기 장치
상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작기 기구는 X, Y, Z 방향으로 이동 가능한 회전하는 헤드(822)로 구성되며, 각각이 요소론 안전하게 파지하고 다루도록 구성된 다수의 취급기(822.4, 822B, 822c)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조립기 장치.
가압 조립된 COAST[무오염, 전 자동화, 단일 피가공물/웨이퍼 처리 (Contaminat ion-free, global Automation, Single workpiece/wafer Treatment ) ]용기(100)의 필수 요소 즉, 생산 라인(15)의 컨베이어(402) 상에서 입수할 수 있는 반도체 웨이퍼(138), 카세트 저장실(123), 단일 웨이퍼 홀더(130)을 자동 분해하고, 평균 청정실(average cleanliness room) 내에서 작동 가능한 분해기 장치 (800')에 있어서 , 적어도 하나의 격실(802')을 한정하는 전방 벽과 후방 벽과 2개의 측벽을 포함하는 캐비 넷(801')과, 상기 조립 가압 용기를 상기 컨베이어의 IN 스테이션(402-I)로부터 내부로 이송하기 위한 이송 기구(827 , 839')이 설치된 상기 컨베이어에 인접한 위치에서 캐비넷의 외측과 인터페이스하는 하역 로드록(unload loadlock) 기구(808')과, 각각이 상기 요소들 중 한 종류를 적절히 지지하도록 구성된 서로 다른 종류의 저장소(bin)(815')이 마련된 캐비넷의 내측에 장착된 수직 저장기 수단(804· )과, 상기 용기를 자동으로 분해하기 위하여 상기 하역 로드록 기구와 협동하여 각 종류의 요소들이 상기 저장기 수단의 그 각각의 저장소에 배치되기 전에 상기 요소들을 상기한 순서대로 연속적으로 파지하도록 구성된, 캐비넷 내측의 자동 조작기 (manipulator ) 기구(807')과, 상기 요소들을 캐비넷 안에서 조작하고 특히 상기 요소들을 상기 저장기 수단의 그 각각의 저장소로부터 제거하는 조작(manipulating) 수단(805)와, 캐비넷 안에 외기에 비해 압력을 약간 높게 한 청정 소형 분위기를 마련하도록 청정 공기를 캐비넷의 상부로부터 저부로 송풍하는 공기 순환 수단과, 상기 요소들을 상기 케비넷의 내측으로부터 꺼내는 배출 로드록 수단(810·)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분해기 장치.