KR100281257B1 - 회전가능하고 수평으로 연장가능한 웨이퍼 홀더를 구비한 웨이퍼 운송 모듈 - Google Patents

회전가능하고 수평으로 연장가능한 웨이퍼 홀더를 구비한 웨이퍼 운송 모듈 Download PDF

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히가시 데츠로
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Abstract

웨이퍼 운송 모듈(10)은 수평 웨이퍼 취급기(11)를 수직 웨이퍼 처리기(12)와 연결하며, 제1포트(36)와 제2포트(38)를 갖는 진공 배기가능한 하우징(26)을 구비하고, 제1포트(36)는 수평 웨이퍼 취급기(11)와 연통하며 웨이퍼(35)가 수평 위치로 관통할 수 있는 크기이고 상기 제2포트(38)는 수직 웨이퍼 처리기(12)의 로드/언로드 스테이션과 연통하며 웨이퍼(35)가 수직 위치로 관통할 수 있는 크기이다. 운송 모듈(10)은 웨이퍼 홀더(25)를 구비하며, 이 웨이퍼 홀더는 웨이퍼(35)를 받침대(52) 위에서 지지하고 받침대(52)와 웨이퍼(35)를 제1포트(36) 부근의 수평 위치와 제2포트(38) 부근의 이와 정렬하는 수직 위치 사이에서 경사축(28) 주위로 회전시킨다. 웨이퍼 홀더(25)는 수직 위치판(52)과 웨이퍼(35)를 제2위치로부터 제2포트(38)를 통해 수직 처리기(12)의 로드/언로드 스테이션 (46)으로 연장시킨다. 웨이퍼 처리후는 순서가 역전되어 웨이퍼(35)를 수평 웨이퍼 취급기(11) 쪽으로 복귀시킨다.

Description

회전가능하고 수평으로 연장가능한 웨이퍼 홀더를 구비한 웨이퍼 운송 모듈
반도체 기판 또는 웨이퍼의 제작은 오염물질이 없는 진공 환경을 요한다. 취급 또는 처리중에 발생하는 분진이나 먼지는 웨이퍼를 손상시킬 수 있다. 분진에 의한 웨이퍼 오염 가능성을 줄이기 위해서는 웨이퍼를 수직으로 배치시켜 유지하면서 처리하는 것이 바람직하다.
본 출원인의 미국 특허 제 4,909,695 호에는 로드/언로드 스테이션과, 수평축 주위로 등간격 이격된 복수개의 처리 스테이션을 포함하는 수직 웨이퍼 처리 장치가 개시되어 있다. 상기 수직 웨이퍼 처리 장치 캐리어는 웨이퍼를 수직 방향으로 유지하는 적어도 하나의 웨이퍼 유지 링을 구비하며, 통상 하나의 스테이션에 대한 웨이퍼 홀딩 링은 하나이다. 웨이퍼를 처리하기 위해, 캐리어는 웨이퍼를 회전 목마 방식으로 각각의 처리 스테이션 쪽으로 연속해서 회전시킨다. 각각의 스테이션에서 하나의 처리 단계가 수행되며, 이 처리는 로드/언로드 스테이션에서 시작 및 종결된다.
다른 형태의 웨이퍼 처리 장치는, 웨이퍼 취급 모듈의 외부 주위에 연결될 수 있는 복수개의 웨이퍼 처리 모듈에 연결된 중앙 수평 웨이퍼 취급 모듈 또는 장치를 구비한다. 수평 웨이퍼 취급 장치는 로보트 아암을 가지며, 이 로보트 아암은 웨이퍼에 대해 소정의 처리를 수행하기 위해서 웨이퍼를 이동시키기 위해 다른 처리 모듈중 어느 하나로 연장될 수 있다. 이런 형태의 웨이퍼 처리 시스템에 의해, 여러가지 형태의 웨이퍼를 처리하는데 있어서의 범용성이 얻어지며 생산량은 웨이퍼 로봇이 임의의 선택된 처리 순서에 따라 하나 이상의 모듈 내외로 각각의 웨이퍼를 이동시킬 수 있기 때문에 증대된다. 또한, 주위의 처리 모듈은 필요한 특정 형태의 웨이퍼 처리에 적합해지도록 변화될 수 있다. 본 출원인의 미국 특허 제 5,154,730호에는 상기 형태의 수평 웨이퍼 취급 장치에 연결될 수 있는 스퍼터링 모듈이 개시되어 있다.
불행히도, 일부 웨이퍼 제작 응용에 있어서 상기 접근은 생산량을 떨어뜨리는데, 이는 각각의 모듈에서 단 하나의 제작 단계가 발생하기 때문이다. 부가의 모듈이 취급 모듈에 연결되거나 추가될 수 있지만 이는 시스템의 전체 복잡성을 증대시키며 또한 소요 공간도 커진다.
본 발명의 목적은 수직 웨이퍼 처리 장치의 무오염 장점을 수평 웨이퍼 취급 장치에 의해 제공되는 처리 성능의 향상된 범용성(versatility)과 조합하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최소의 소요 공간만으로 고도의 웨이퍼 처리 범용성과 고도의 웨이퍼 처리 능력을 달성하는 것이다.
웨이퍼를 수평 웨이퍼 취급 장치에서 수직 웨이퍼 처리 장치로 이송하기 위한 본 발명의 웨이퍼 운송 장치로서, 수평 웨이퍼 취급 장치와 연통하고 웨이퍼가 수평 위치로 통과할 수 있는 크기의 제1포트를 갖는 진공 배기 가능한 하우징과, 상기 하우징내에 수용되고 웨이퍼를 수용하여 제1포트에 인접하게 수평 위치로 유지시키는 웨이퍼 홀더와, 상기 유지된 웨이퍼를 수직 위치로 위치시키기 위해 웨이퍼 홀더를 경사축 주위로 회전시키는 수단을 포함하는 웨이퍼 운송 장치에 있어서, 상기 장치는 웨이퍼를 수평 웨이퍼 취급 장치와 수직 웨이퍼 처리 장치사이에서 이송시키기 위한 웨이퍼 운송 모듈이며, 상기 하우징은 수직 웨이퍼 처리 장치와 연통하고 웨이퍼가 수직 위치로 통과할 수 있는 크기의 제2포트를 가지며, 상기 회전 수단은 유지된 웨이퍼를 수직 위치로 제2포트와 정렬하여 위치시키고, 상기 모듈은 수직 웨이퍼 처리 장치로의 이동을 용이하게 하기 위해 웨이퍼 홀더를 제2포트를 통해 수직 웨이퍼 처리 장치의 로드/언로드 스테이션으로 수평 연장시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 웨이퍼 운송 모듈은 수평의 웨이퍼 취급기를 수직의 웨이퍼 처리기와 연결한다. 발명의 웨이퍼 운송 모듈은, 수평의 웨이퍼 취급기와 연통하고 웨이퍼가 수평으로 통과할 수 있는 크기의 제1포트와 웨이퍼를 수용하는 하우징을 구비한다. 웨이퍼 운송 모듈은 또한, 수직 웨이퍼 처리기와 연통하고 웨이퍼가 수직으로 통과할 수 있으며 하우징의 벽과 평행한 제2포트를 구비하며, 상기 하우징 벽에는 제2하우징 포트가 형성된다.
상기 웨이퍼 홀더는 수평 웨이퍼 취급기내의 로보트로 부터 수평 방향으로 웨이퍼를 수용하며, 웨이퍼를 수평 받침대(pedestal)에 고정시키고, 웨이퍼와 받침대를 경사축 주위로 수직 방향으로 회전시키며, 수직 유지되는 웨이퍼를 운송 모듈에서 수직 웨이퍼 처리기의 로드/언로드 스테이션으로 수직 연장시킨다.
상기 웨이퍼 운송 모듈에 사용된 웨이퍼 홀더가 경사축 주위로 회전하므로 한번의 회전 운동은 웨이퍼를 제1포트에 근접한 수평 위치에서 제2포트에 근접 정렬하는 수직 위치로 이동시킨다. 상기 웨이퍼 홀더는 이후 수직으로 유지되는 웨이퍼를 수직 웨이퍼 처리기쪽으로 이동시키기 위해 제2포트를 통해 로드/언로드 스테이션으로 수평 연장시킨다. 웨이퍼 처리가 완료된 후에는 순서가 역으로 되어 웨이퍼를 수평 웨이퍼 취급기측으로 복귀시킨다.
상기 운송 모듈은 최소의 공간만을 차지하면서 수평 웨이퍼 취급기를 수직 웨이퍼 처리기와 효과적으로 연결시킨다. 상기 웨이퍼 운송 모듈은 수평의 웨이퍼 처리 및 취급 시스템과 수직의 웨이퍼 처리 및 취급 시스템을 결합시키며, 이로 인해 웨이퍼 제작자는 웨이퍼 생산량을 최대화시키고, 처리 단계의 소정 시퀀스 선정에 있어서의 범용성을 최적화시키며, 또한 웨이퍼가 분진에 의해 오염될 가능성을 최소화시킬 수 있다.
양호한 실시예에서는 하우징의 인접하는 측벽에는 제1 및 제2포트가 형성된다. 웨이퍼 운송 모듈은 또한 웨이퍼 유지 받침대를 갖는 웨이퍼 홀더를 부가로 구비한다. 상기 웨이퍼 홀더는 경사 터릿(an inclined turret)에 장착되며, 웨이퍼 홀더와 받침대를 수평 위치와 수직 위치 사이에서 이동시키기 위해 상기 터릿에 대해 회전할 수 있다. 웨이퍼 운송 모듈은 또한 제2포트와 대향하여 위치하는 하우징의 측벽에 장착된 피스톤을 구비한다. 웨이퍼 홀더와 받침대가 수직으로 위치하여 제2포트와 정렬 될 때 피스톤은 수평으로 연장되어 웨이퍼 홀더와 받침대를 제2포트를 통해 수직 웨이퍼 처리 장치의 로드/언로드 스테이션으로 후퇴시킨다.
웨이퍼 홀더는 또한 받침대로부터 외향 연장될 수 있고 그쪽으로 후퇴가능한 복수개의 핀을 부가로 구비한다. 이들 핀은 받침대 아래에 그리고 웨이퍼 홀더내에 위치하는 판상에 지지된다. 받침대가 수평이고 핀이 연장되면 웨이퍼는 수평 웨이퍼 취급기로부터 관통 연장되는 로보트 아암을 거쳐 제1포트를 통해 상기 핀상에 수용될 수도 있다. 핀이 후퇴함에 따라 웨이퍼는 그 뒷면이 지지될 때까지 받침대 쪽으로 하강한다.
받침대의 외부에는 복수개의 클램프가 반경방향으로 위치한다. 이들 클램프는 반경방향 외향의 개방 위치와 반경 방향 내향의 폐쇄 위치 사이를 이동한다. 상기 클램프는 폐쇄 위치에 있을 때, 그 둘레에 인접하는 웨이퍼의 앞면을 결합시킨다. 핀이 연장되면, 클램프는 개방 위치로 된다.
웨이퍼가 클램프에 의해 받침대상에 유지되고 받침대와 웨이퍼가 제1포트에 인접하여 수평으로 위치되면, 웨이퍼 홀더는 받침대와 웨이퍼를 경사축 주위로 회전시켜 제2포트와 정렬상태로 수직 위치로 이동시킨다. 이후 피스톤은 웨이퍼 홀더를 수평으로 연장시키며, 제2포트를 통해 유지되는 받침대와 웨이퍼를 구비한다.
상기 웨이퍼의 앞면은 제2포트를 통해 수평 연장되자마자, 수직 웨이퍼 처리 장치에 의해 지지된 웨이퍼 유지 링에 의해 지지되는 스프링 편의된 태브와 접촉한다. 웨이퍼가 태브에 의해 그 앞면에 결합되면, 웨이퍼 홀더에 의해 지지되고 받침대의 외부에 반경방향으로 위치하는 복수개의 작동기는 수직 웨이퍼 처리기의 웨이퍼 유지링과 상호 작용하여 링에 의해 유지되는 롤러를 회전시키므로써 웨이퍼의 뒷면과 결합시킨다. 이들 롤러는 받침대 자체와 간섭하지 않고 웨이퍼 뒤로 이동하도록 받침대 측부의 절취부로 회전해 들어간다. 웨이퍼가 웨이퍼 유지링의 태브와 롤러 사이에 수직으로 유지되면 클램프는 그 개방 위치로 반경방향 외향 이동한다. 웨이퍼 홀더 링에는 반경방향 내향의 노치가 형성되는데 이는 클램프를 웨이퍼 유지링과 간섭시키지 않고 반경방향 외향 이동시킬 수 있게 한다. 이후 웨이퍼 홀더는 모듈 내부로 후퇴한다. 운송 모듈을 수직의 웨이퍼 처리기로부터 고립시키기 위해 게이트 밸브가 폐쇄될 수도 있다.
제1웨이퍼가 수직 웨이퍼 처리기쪽으로 이동된 후, 제2웨이퍼가 수평 웨이퍼 취급기로부터 얻어져서 수직 웨이퍼 처리기의 다음 웨이퍼 유지링으로 이동될 수도 있다. 이 과정은 수직 웨이퍼 처리기의 웨이퍼 유지링 전부가 웨이퍼를 유지할 때 까지 계속된다.
수직 처리 장치에 의한 웨이퍼 처리가 종료된 후, 상기 순서는 역으로 된다. 먼저, 기처리된 웨이퍼가 수직 웨이퍼 처리 장치의 로드/언로드 스테이션에 위치하면 게이트 밸브가 열린다. 웨이퍼 홀더는 이후 웨이퍼 뒤쪽 부근의 위치로 제2포트를 통해 수평으로 연장된다. 이후 클램프는 반경 방향 내향 폐쇄되어 웨이퍼의 앞면과 접촉한다. 웨이퍼 홀더에 의해 지지되는 작동기는 롤러를 회전시켜 웨이퍼의 뒷쪽면과의 접촉을 해제시키고 따라서 웨이퍼는 클램프에 의해 받침대에 대해 수직으로 유지된다. 웨이퍼 홀더는 이후 제2포트를 통해 하우징 내부로 수평으로 후퇴한다. 후퇴이후, 웨이퍼 홀더는 웨이퍼와 받침대를 경사축 주위로 수직 위치에서 수평 위치로 제1포트와 근접하여 회전시킨다. 이후 이들 클램프는 웨이퍼로부터 반경방향 외측으로 이동된다. 판은 이후 상향 이동하여 핀을 연장시키고 웨이퍼를 받침대에서 위로 상승시키며 이로 인해 로보트 아암은 웨이퍼를 수평 웨이퍼 취급 장치쪽으로 후퇴시킬 수 있다.
통상적으로, 핀, 클램프, 작동기의 작동 순서와 타이밍, 웨이퍼 홀더의 회전, 웨이퍼 홀더의 신장 및 후퇴는 단일의 프로그램식 제어기에 의해 제어된다. 통상적으로, 이 제어기는 마스터 제어기에 작동상 연결되며, 이 마스터 제어기는 수직 웨이퍼 처리 장치와, 웨이퍼 운송 모듈 및 수평의 웨이퍼 취급 장치와, 기타 웨이퍼 취급 및 처리 장치 또는 모듈에 의해 수행되는 웨이퍼 처리의 전체 순서를 조정(coordinate)한다.
본 발명의 상기 및 기타 특징은 이하의 상세한 설명과 도면을 참고하여 보다 쉽게 이해될 것이다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 제조에 사용되는 운송 모듈에 관한 것으로, 특히 수평 웨이퍼 취급(handling) 장치와 수직 웨이퍼 처리(processing) 장치 사이에서 웨이퍼를 이동시키는 웨이퍼 운송 모듈에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 수평 웨이퍼 취급 장치와 수직 웨이퍼 처리 장치 사이에 연결되는 웨이퍼 운송 모듈을 구비하는 웨이퍼 처리 시스템의 개략 평면도이다.
제2도는 제1도의 2-2 선상에서 취한 단면도이며, 이는 모듈내의 제1포트에 인접하여 수평 위치로 회전되어 웨이퍼가 모듈과 수평 웨이퍼 취급기 사이를 수평 위치로 통과할 수 있게 하는 웨이퍼 운송 모듈내의 웨이퍼 홀더를 도시한다.
제3도는 제2도와 유사한 단면도로서, 수직 위치로 회전되어 모듈내 제2포트와 정렬된 웨이퍼 홀더를 도시한다.
제4도는 제3도와 유사한 단면도로서, 제2포트를 통해 수직 웨이퍼 처리 장치의 로드/언로드 스테이션으로 수평 연장되는 웨이퍼 홀더를 도시한다.
제5도는 제2도, 3도, 4도에 도시된 웨이퍼 홀더의 부분 단면 평면도이다.
제6도는 제5도의 6-6 선상에서 취한 웨이퍼 홀더의 단면도이다.
제7도는 공동 작용하여 로드/언로드 스테이션에서의 웨이퍼 운송을 오프셋시키는 운송 모듈 및 수직 웨이퍼 처리기의 한 세트의 부품들의 확대 단면 개략 도시도이다.
제 1 도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 수평 웨이퍼 취급 장치(11)와 수직 웨이퍼 처리 장치(12) 사이에 연결되는 웨이퍼 운송 모듈(10)을 도시한다. 수평의 웨이퍼 취급 장치(11)는 중앙에 위치하는 로보트 아암(14)을 구비하며, 이 로보트 아암은 중심축(15) 주위로 회전할 수 있고 한장의 웨이퍼를 연결된 다양한 다른 웨이퍼 취급 모듈 사이에서 이동시키기 위해 중심축(15)에 대해 근접 및 이격 방향으로 반경 방향 신축 이동가능하다.
제 1 도는 본 발명의 모듈(10)을 사용하는 웨이퍼 처리 시스템의 특정 형상을 도시한다. 제 1 도는 웨이퍼 취급 장치(11)에 연결되는 두개의 로드/로크 모듈(18, 19)을 도시한다. 로드/로크 모듈(18,19) 각각은 수평으로 적층된 복수개의 웨이퍼(비도시)를 유지하는 카세트를 구비한다. 상기 수평 웨이퍼 취급 장치(11)에는 다른 웨이퍼 처리 모듈(21, 22)이 연결된다. 전술했듯이, 필요할 경우 웨이퍼 처리 시스템은 최적의 웨이퍼 처리 성능과 범용성을 제공하기 위해 상기 형태의 추가의 상호 연결된 모듈을 구비할 수도 있다. 모듈의 형상과 작동 순서는 처리될 웨이퍼의 형태에 의해 결정될 것이다.
본 발명의 웨이퍼 운송 모듈(10)을 상기 형태의 웨이퍼 시스템의 장점을 수직의 회전목마 형태의 웨이퍼 처리 장치(12)에 의해 제공되는 비오염 환경의 장점과 조합할 수 있다. 본 발명의 웨이퍼 운송 모듈(10)은 제 1 도에 도시된 바와 같이 회전목마 형태의 수직 웨이퍼 처리 장치(12)를 수평 웨이퍼 취급 장치(11)와 연결할때 특히 유리하지만, 임의의 수평 웨이퍼 처리 또는 취급 모듈/장치를 다른 수직의 웨이퍼 취급 또는 처리 모듈/장치와 연결하는데 사용될 수도 있다.
제 2 도에 도시했듯이, 웨이퍼 운송 모듈(10)을 진공 배기 가능한 (evacuatable) 하우징(26) 내부에 장착되는 웨이퍼 홀더(25)를 구비한다. 웨이퍼 홀더(25)는 수평에서 대략 45°각도 구부러진 경사축(28)에 위치하는 샤프트 또는 터릿(27)에 의해 지지된다. 메인 회전 피드스루(feedthrough)(29)는 터릿(27)을 경사축(28) 주위로 회전시킨다. 웨이퍼 홀더(25)와 터릿(27)은 베이스(30)에 장착된다. 피스톤(32)은 베이스(30)를 진공 배기가능한 하우징(26)의 측벽(31)에 연결시킨다. 하우징(26)은 또한 상부 커버(33)와 하부 개구(34)를 가지며, 상기 개구를 통해 진공 펌프(비도시)는 하우징(26)을 진공 배기시킬 수 있다.
상기 진공 배기 가능한 하우징(26)은 제1측벽(37)에 형성된 제1포트(36)를 구비한다. 제1포트(36)의 크기는 웨이퍼(35)가 수평 방향으로 관통할 수 있게 되어 있다. 특히 제1포트(36)는 로보트 아암(14)이 웨이퍼(35)를 유지하면서 수평의 웨이퍼 취급 장치(11)에서 연장되어 웨이퍼 운송 모듈(10) 내부로 이동할 수 있게 한다. 하우징(26)은 또한 제2측벽(39)에 형성된 제2포트(38)를 구비한다. 제2 측벽(39)은 피스톤 측벽(31)에 대향하여 위치한다. 제2포트(38)의 크기는 웨이퍼 (35)가 제2측벽(39)과 평행하게 위치하여 수직 위치로 관통할 수 있게 되어 있다.
웨이퍼(35)는 웨이퍼 운송 모듈(10)을 제1포트(36)와 제2포트(38)를 통해 진입 및 후퇴시킨다. 통상적으로, 게이트 밸브(41)(제 1 도)는 웨이퍼 운송 모듈(10)이 수평 웨이퍼 취급기(11)로부터 격리되도록 제1포트(36)를 폐쇄시킬 수 있으며, 게이트 밸브(42)는 웨이퍼 운송 모듈(10)이 수직 웨이퍼 처리기(12)로부터 격리되도록 제2포트(38)를 폐쇄시킬 수 있다. 제1포트(36)를 통해 수용한 웨이퍼(35)를 제2포트(38)를 통해 수직 웨이퍼 처리기(12)쪽으로 이동시키기 위해, 웨이퍼 홀더(25)는 제 3 도에 도시했듯이, 웨이퍼(35)를 경사축(28) 주위로 수직 위치로 제2포트(38)와 정렬하여 회전시킨다. 이후 피스톤(32)은 제 4 도에 도시하듯이, 베이스(30), 터릿(27), 웨이퍼 홀더(25)를 수평으로 지나서 제2포트(38)를 통과하여 수직 웨이퍼 처리기(12)의 로드/온로드 스테이션(46)으로 이동한다. 수직 웨이퍼 처리기(12)는 부가의 웨이퍼 처리 스테이션(47, 48, 49)을 구비하며, 이들 웨이퍼 처리 스테이션을 통하여 웨이퍼(35)가 웨이퍼 처리 단계를 수행하기 위해 회전목마 형태로 축(50) 주위로 연속해서 이동할 수도 있다. 수직 웨이퍼 처리기(12)에 의해 수행되는 웨이퍼 처리 단계들은 웨이퍼(35)가 로드/언로드 스테이션(46)으로 복귀될때 종료된다.
제 5 도 및 제 6 도에 도시하듯이, 웨이퍼 홀더(25)는 운송중에 웨이퍼(35)의 뒷쪽과 접촉하는 받침대(52)를 구비한다. 복수개의 (통상은 세개) 핀(53)이 받침대 (52)내에 수용된다. 이들 핀(53)은 받침대(52)로부터 외향 신장되고 내향 수축되게 되어 있다. 통상적으로, 상기 핀(53)은, 받침대(52) 뒤에 평행하게 배치되는 판(56)에 장착된다. 판(56)은 받침대(52)의 바닥에 브래킷 결합되는 내측 선형 작동기(50)에 장착된다. 판(56)은 작동기(57)에 의해 받침대(52)에 대해 근접 및 이격 이동하여 핀(53)을 받침대(52)에 대해 신장 및 수축되게 되어 있다. 이들 핀(53)은 받침대(52)가 제1포트(36) 부근에서 수직 위치에 있을때 신장 및 수축된다. 상승 또는 신장될때 핀(53)은 로보트 아암(14)이 웨이퍼(35)를 포트(36)를 통해 핀(52) 위의 위치로 이동시킬 수 있게 한다. 로보트 아암(14)(제 1 도)은 이후 웨이퍼(15)를 핀(53)상으로 하강시킨다. 판(56)의 하향 이동을 통한 핀(53)의 후퇴는 웨이퍼(35)를 받침대(52) 바로 위에 위치시킨다.
웨이퍼 홀더(25)는 또한 받침대(52)의 반경 방향 외부에 위치하는 복수개의 (통상 세개) 클램프(54)를 구비한다. 이들 클램프(54)는 외부의 개방 위치와 내부의 폐쇄 위치 사이에서 반경 방향으로 이동한다. 폐쇄 위치에 있을때의 클램프(54)는 웨이퍼(35)를 받침대(52)상에 유지하기 위해 그 주위에서 웨이퍼(35)의 앞면과 접촉한다.
각각의 클램프(54)는 받침대(52) 아래에서 웨이퍼 홀더(25)내에서 연장되는 레버(58)에 연결된다. 각각의 레버(58)는 캠 롤러(60)를 각 레버(58)의 바닥 단부에서 중앙 회전 작동기, 또는 캠작동(camming) 장치(63)의 아치형 캠 표면(62)과 결합 유지하기 위해 스프링(59)에 의해 위쪽으로 스프링 편의된다. 상기 캠작동 장치(63)는 브래킷(57)에 장착되며 중심축(64) 주위로 받침대(52)를 통해 회전할 수 있다. 이 회전은 아치형 캠 표면(62)이 캠 롤러(60)를 승강시켜 레버(58)를 받침대(52)에 대해 승강 이동시키고 그로인해 각각의 클램프(54)를 개폐시킨다. 웨이퍼(35)가 클램프(54)에 의해 받침대(52)에 타이트하게 유지되면, 웨이퍼 홀더(25)는 경사축(28) 주위로 180°회전하여 웨이퍼(35)를 수평 및 수직 위치 사이에서 이동시킨다.
웨이퍼 홀더(25)는 또한 받침대(52) 외부에 반경 방향으로 위치하는 복수개의 작동기(65)를 구비한다. 작동기(65)는 본 발명의 웨이퍼 운송 모듈(10)과 수직 웨이퍼 처리기(12) 사이에서 웨이퍼(35)를 이동시키기 위해 로드/언로드 스테이션 (46)에서 수직 웨이퍼 처리기(12)의 웨이퍼 취급 링(66)(제 4 도)과 협력한다.
특히 작동기(65)는 작동기 헤드(69)에 연결된 한쌍의 살(tines)(68)을 구비한다. 제 6 도에 도시하듯이, 작동기 헤드(69)는 회전 작동기(71)에 의해 구동되는 회전 피드스루(70)에 연결된다. 작동기(71)는 케이블(73)을 거쳐 공급된 전기 신호에 의해 전기적으로 구동된다. 선형 작동기(57)와 중앙 캠작동 장치(63)에 전력 신호를 보내는 케이블(73) 및 기타 케이블(74, 75)은 터릿(27)을 통해 베이스(30)를 통과하고 피스톤(32)을 거쳐 하우징(26) 밖으로 나가는 루트를 갖는다.
제 7 도에 도시하듯이, 상기 살(68)은 웨이퍼 홀더(25)가 로드/언로드 스테이션(46)으로 이동했을때 지지부재(78)내의 중공리세스(76)내로 이동하며 상기 지지부재(78)는 슬리브(80)를 통해 연장되고 나사 구멍(82)을 거쳐 링(66)에 나사 결합되는 볼트(79)에 의해 웨이퍼 유지 링(66)에 고정된다. 슬리브(80)는 지지부재(78)가 링(66)에 대해 회전할 수 있게 한다. 지지부재(78)는 롤더(84)를 지지하며, 상기 롤러는 살(68)이 회전하면 회전하여 웨이퍼(35)의 뒷쪽면(85)과 접촉한다. 웨이퍼(35)의 앞면(86)은 스프링 로딩된 태브(88)에 의해 롤러(86)에 대향하여 유지된다. 이 단계는 받침대(52) 주위의 이격된 세 위치 각각에서 발생한다.
제 5 도는 세개의 핀(53)에 대한 세개의 수직 회전 피드스루(70)의 각 위치를 도시한다. 세 세트의 회전 피드스루(70) 및 핀(53)이 도시되어 있으나, 본 발명은 필요하다면 추가의 핀(53)과 피드스루(70)를 고려해 볼 수도 있다. 하나의 클램프(54)는 한 세트의 핀(53) 및 회전 피드스루(70)과 연관된다. 다시 제 5 도에 도시되어 있듯이, 세개의 클램프(54)가 도시되어 있으나, 이 숫자는 필요하다면 증가될 수 있다. 상기 클램프(54)는 축(64)에 대해 반경방향 내측으로 웨이퍼(35)와 접촉하는 폐쇄 위치(제 6 도)로 이동한다. 웨이퍼(35)의 에지가 점유하는 위치는 도면부호 90으로 표시된다. 개방 위치(제 2 도)에서, 클램프(54)는 웨이퍼(35)의 에지(90)의 반경방향 외부에 위치한다.
전술했듯이, 각각의 클램프(54)는 레버(58), 스프링(59) 및, 캠 롤러(60)에 연결되며, 캠 롤러(60)는 중앙 회전 작동기(63)의 캠면(62)에 얹힌다. 또한, 레버(58)들을 상호 연결하기 위한 복수개의 회전 피드스루(92)에는 각각의 클램프(54)가 제공된다. 회전 피드스루(92)는 웨이퍼 홀더(25)내에 위치하지만 받침대(52)와 축(64)에 대해 접선 방향으로 외향 연장하며 각각의 회전 피드스루(92)는 각각의 클램프(54)가 위치하는 절취 영역(94) 내부로 연장된다. 웨이퍼 처리 기술에서 알려져 있듯이, 회전 피드스루는 진공 환경에서 이동해야 하는 가동 부분에 적절한 인터페이스를 제공한다. 세개의 절취 영역(94) 각각을 회전 피드스루(92)가 웨이퍼 홀더(25) 외부에 위치한 클램프(54)를 웨이퍼 홀더(25) 내부에 위치한 각각의 레버(54)와 결합시킬 수 있다. 아치형의 간극 노치(95)는 작동기 회전 피드스루(70)가 웨이퍼 유지링(60)의 롤러(84)를 로드/언로드 스테이션(46)에서 도중에 웨이퍼(35) 뒤에서 회전시킬 수 있기에 충분한 거리만큼 웨이퍼(35)의 에지(90)를 지나 반경방향 내측으로 연장된다.
작동시에, 로보트 아암(14)은 웨이퍼(35)가 지지되고 게이트 밸브(41)가 개방된 상태에서 수평 웨이퍼 취급기(11)에서 포트(36)를 통해 웨이퍼 홀더(25)의 상향 연장된 핀(53)위의 위치로 연장된다. 로보트 아암(14)은 웨이퍼(35)를 핀(53)상에 위치시키기 위해 하향 이동한다. 로보트 아암(14)은 이후 포트(36)를 통해 후퇴하고 게이트 밸브(41)는 폐쇄된다.
핀(53)의 후퇴는 웨이퍼(35)를 받침대(52) 바로 위에 위치시킨다. 이후 캠 작동 장치(63)는, 캠면(62)이 캠 롤러(60)에 작용하여 레버(58)를 받침대(52)로부터 멀리 이동시키고 그로인해 클램프(54)를 내측으로 이동시켜 웨이퍼(35)의 상부와 접촉시키도록 축(64) 주위로 회전한다. 이후 웨이퍼 홀더(25)는 축(28) 주위로 회전하여 받침대(52)와 유지된 웨이퍼(35)를 제2포트(38)와 정렬하여 수직 위치시킨다. 이후 게이트 밸브(42)가 개방된 상태에서 피스톤(32)은 베이스(30), 터릿(27), 웨이퍼 홀더(25)를 수평으로 연장하며 따라서 웨이퍼 홀더(25), 받침대(52)와, 웨이퍼(35)는 포트(38)를 통해 수직 웨이퍼 처리기(12)의 로드/언로드 스테이션(46)으로 수평으로 이동된다. 이 위치에서 웨이퍼(35)의 앞면은 웨이퍼 취급 링(66)에 장착된 적어도 세개의 스프링 로딩된 태브(88)와 인접하게 또는 접촉하여 위치한다.
웨이퍼 홀더(25)의 수평 운동은 작동기 헤드(63)의 살(68)을 웨이퍼 유지링(66)에 회전가능하게 고정된 지지부재(78)의 중공 영역(76)으로 이동시킨다. 작동기(70)의 회전은 살(68)과 각각의 지지부재(78)를 회전시키고 이는 롤러(84)를 받침대(52)내의 아치형 간극 노치(95)를 통해 그리고 웨이퍼(35)의 뒷쪽면(85)과 접촉상태로 이동시킨다. 웨이퍼(35)가 롤러(84)와 스프링 로딩된 태브(88)사이에 결합되면, 캠 작동장치(63)는 다시 축(64) 주위로 회전하여 캠 롤러(60)와 그 각각의 레버(58)를 받침대(52)쪽으로 이동시키고 그로인해 클램프(54)를 외측 에지(90)를 지나 반경방향 외측으로 이동시킨다. 이후 피스톤(32)은 웨이퍼 홀더(25)를 제2포트(38)를 통해 하우징(26) 내부로 다시 수평 후퇴시키며, 게이트 밸브(42)는 웨이퍼 운송 모듈(10)을 수직 웨이퍼 처리기(12)로부터 격리시키기 위해 폐쇄된다.
웨이퍼 홀더(25)는 수평 웨이퍼 취급기(11)로부터 제2의 웨이퍼(35)를 수용하기 위해 수평 위치로 다시 회전될 수도 있다. 이 다음의 웨이퍼(35)는 또한 수직 위치로 회전되며 이후 수직 웨이퍼 처리기(12)의 회전 목마(비도시)에 장착된 다음의 웨이퍼 유지링(66)으로 이송될 포트(38)를 통해 유사하게 연장된다. 이 과정은 네개의 웨이퍼(35)가 수직 웨이퍼 처리기(12) 쪽으로 이동될 때까지 유사하게 계속될 수도 있다. 수직 웨이퍼 처리기(12)가 로드/언로드 스테이션(46)을 포함하여 넷이상의 스테이션을 가지면, 넷 이상의 웨이퍼(35)가 상기 방식으로 수직 웨이퍼 처리기(12)쪽으로 이동될 수도 있다.
수직의 웨이퍼 처리기(12)가 각각의 스테이션에 대해 하나의 웨이퍼(35)로 완전히 로딩된 후, 처리된 웨이퍼는 회전 목마의 다음 회전시에 로드/언로드 스테이션(46)으로 복귀될 것이다. 이후 웨이퍼 홀더(25)는 웨이퍼(35)를 하우징(26) 내부로 다시 후퇴시켜 수평 위치로 회전시키고 웨이퍼(35)를 로보트 아암(14)에 의해 후퇴시키기 위해 수평 위치에서 수직 상향으로 연장된다. 이후, 웨이퍼 홀더는 로드/언로드 스테이션(46)에서 비어 있는 웨이퍼 유지링(66)쪽으로 이동될 제2의 웨이퍼(35)로 기다릴 것이며, 웨이퍼 홀더(25)는 축(28) 주위로 회전하여 제2포트 (38)를 통해 로드/언로드 스테이션(46)으로 수평 연장되어 다음 웨이퍼 유지링(66)에 의해 유지된 다음 웨이퍼(35)를 후퇴시킨다. 이 과정은 수직 웨이퍼 처리기에 의해 처리된 웨이퍼(35) 전부가 수평의 웨이퍼 취급기(11)쪽으로 하나씩 복귀하여 수직 웨이퍼 처리기(11)가 비워질 때까지 계속될 것이다.
수평 웨이퍼 취급기(11)와 수직 웨이퍼 처리기(12) 사이에서 웨이퍼(35)를 이동시키는 특정 순서는 제조될 웨이퍼(35)의 형태와 모든 웨이퍼 취급 및 처리 모듈의 특정한 구성과 순서에 따라 변화할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼(35)를 수평 웨이퍼 취급 장치(11)에서 수직 웨이퍼 처리 장치(12)로 이송하기 위한 웨이퍼 운송 장치로서, 수평 웨이퍼 취급 장치(11)와 연통하고 웨이퍼(35)가 수평 위치로 통과할 수 있는 크기의 제1포트(36)를 갖는 진공 배기 가능한 하우징(26)과, 상기 하우징(26)내에 수용되고 웨이퍼(35)를 수용하여 제1포트(36)에 인접하게 수평 위치로 유지시키는 웨이퍼 홀더(25)와, 상기 유지된 웨이퍼(35)를 수직 위치로 위치시키기 위해 웨이퍼 홀더(25)를 경사축(28) 주위로 회전시키는 수단(27)을 포함하는 웨이퍼 운송 장치에 있어서, 상기 장치는 웨이퍼(35)를 수평 웨이퍼 취급 장치(11)와 수직 웨이퍼 처리 장치(12) 사이에서 이송시키기 위한 웨이퍼 운송 모듈(10)이며, 상기 하우징(26)은 수직 웨이퍼 처리 장치(12)와 연통하고 웨이퍼(35)가 수직 위치로 통과할 수 있는 크기의 제2포트(38)를 가지며, 상기 회전 수단(27)은 유지된 웨이퍼(35)를 수직 위치로 제2포트(38)와 정렬하여 위치시키고, 상기 모듈(10)은 수직 웨이퍼 처리 장치(12)로의 이동을 용이하게 하기 위해 웨이퍼 홀더(25)를 제2포트(38)를 통해 수직 웨이퍼 처리 장치(12)의 로드/언로드 스테이션으로 수평 연장시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 홀더(25)를 수평으로 연장시키는 수단은 제2포트(38)와 정렬하여 대향 위치하는 피스톤(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피스톤(32)과 제2포트(38)는 하우징(26)의 대향하는 측벽(31, 39)에 위치하고 제1포트(36)는 상기 대향하는 측벽(31, 39) 사이의 측벽(37)에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경사축(28)은 수평에 대해 45°각도로 위치하며 웨이퍼 홀더(25)는 웨이퍼(35)를 수평 위치와 수직 위치 사이에서 180°회전시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 홀더(25)는 웨이퍼(35)가 수용되어 유지되는 지지면을 갖는 받침대(52)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 웨이퍼 유지 수단(25)은, 받침대(52) 외부에 반경 방향으로 위치하는 작동 수단(65)을 부가로 포함하며, 상기 작동 수단(65)은, 운송 모듈(10)과 수직 웨이퍼 처리 장치(12) 사이에서의 운송을 위해 상기 수직 처리 장치(12)와 협력하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 웨이퍼 유지 수단(25)은, 받침대(52)로부터 외향 연장될 수 있고 받침대내로 후퇴할 수 있는 복수개의 핀(53)과, 핀(53)이 후퇴할 때 웨이퍼(35)를 받침대(52) 위에 유지시키기 위해 폐쇄 위치로 이동되어 웨이퍼(35)의 앞면과 결합되는 복수개의 클램프(54)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 웨이퍼 유지 수단(25)은, 받침대(52)의 웨이퍼 지지면에 대향하여 이와 평행하게 배치되고 핀(53)을 지지하는 판(56)과, 핀(53)을 각각 신장 및 후퇴시키기 위해 상기 판(56)을 받침대(52)에 대해 근접 및 이격 이동시키는 수단(57)을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 웨이퍼 유지 수단(25)은, 그 각각이 각각의 클램프(54)에 단단히 연결되는 복수개의 레버(58)와, 그 각각이 각각의 클램프(54)를 받침대(52)의 반경방향 외측의 개방 위치로 편의시키는 복수개의 스프링 수단(59)과, 받침대(52)와 대향하는 판(56) 측부에서 웨이퍼 홀더에 위치하며 그 각각이 각각의 레버(58)와 결합하는 복수개의 캠면(62)을 갖는 중앙 작동기(63)와, 중앙 작동기의 회전에 의해 캠면(62)이 레버(58)를 받침대(52)에 대해 근접 및 이격 이동시켜 클램프(54)를 개폐시키도록 중앙 작동기를 회전시키는 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 운송 장치.
  10. 수직 장치(12)에 대한 웨이퍼의 근접 및 이격 이동을 수용하기 위해 하나의 로드/언로드 스테이션(46)과 복수개의 처리 스테이션(47, 48, 49)을 갖는 회전목마형 수직 웨이퍼 처리 장치(12)와, 웨이퍼(35)가 수평 위치로 관통할 수 있는 크기의 하나 이상의 포트와 웨이퍼(35)를 상기 포트를 통해 신장 이동 및 후퇴시키기 위한 웨이퍼 지지 수단(14)을 가지며 웨이퍼(35)를 수평 위치로 이동시키는 수평 웨이퍼 취급 장치(11)와, 상기 수평 웨이퍼 취급 장치(11)의 하나 이상의 포트와 연통하는 모듈 제포트(36)와 상기 수직 웨이퍼 처리 장치(12)의 로드/언로드 스테이션(46)과 연통하는 모듈 제2포트(38)를 가지며 상기 수직 장치(12)와 수평 장치(11) 사이를 연결하는 제1항의 웨이퍼 운송 모듈의 조합.
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