KR100303075B1 - 집적회로 웨이퍼 이송 방법 및 장치 - Google Patents

집적회로 웨이퍼 이송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

전자 집적회로 웨이퍼와 같은 물체를 진공 처리하기 위한 장치로서, 진공상태 하에서 카세트내의 웨이퍼를 운반하기 위한 캐리어와, 그리고 진공상태하에서 유지되는 운반챔버를 갖춘 처리장치를 포함한다. 카세트는 캐리어의 바닥 덮개 부재와 같은 기능을 수행하는 가동벽 상에서 지지된다. 운반챔버는 상승가능한 단의 형태를 이루고 있는 가동벽을 갖추고 있다. 가동벽은 최외부 위치에서 운반챔버를 밀봉하여 폐쇄시킨다. 카세트가 웨이퍼 처리 장치위로 장착되는 경우, 밀봉하여 폐쇄된 작은 계면챔버는 가동벽들 사이에서 연장된다. 승강 기구에 의해서 카세트를 운반챔버 내로 하강시키기 전에 진공 펌프를 이용하여 계면챔버를 진공상태로 만든다.

Description

집적회로 웨이퍼 이송방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 환경 인터페이스 시스템을 갖춘 웨이퍼 처리장치의 부분 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 지역 2의 부분 상세 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 웨이퍼 처리 장치 12 : 베이스
14 : 완충 챔버 15 : 환경 제어수단
16 : 측벽 18 : 주챔버 개구부
20 : 상부벽 22 : 승강기구
26 : 스테이지 부재 32 : 스크류 드라이브
42 : 웨이퍼 캐리어 46 : 바닥 덮개 부재
52 : 반도체 웨이퍼 54 : 덮개 밀봉
56 : 베이스 부재 58 : 캐리어 챔버
60 : 탄성 중합체 밀봉 68 : 인터페이스 챔버
70 : 인터페이스 포트 72 : 인터페이스 펌프 수단
76, 77 : 데이터 블록 79 : 압력 센서
80 : 분할 벽 82 : 이송 챔버
본 발명은 중간에 존재하는 비제어 환경으로부터 오염물질을 도입하지 않고, 제어된 환경들 사이에서 재료, 부품 또는 다른 물체를 운반하기 위한 시스템에 관한 것이며, 특히 고밀도 전자 집적회로를 제조하기 위한 공정에 적용되는 시스템에 관한 것이다.
집적회로의 제조에 있어서 발생하는 심각한 문제점은 집적회로가 형성되는 웨이퍼 위나 그 주변에 미립자 및 다른 형태의 오염물질이 존재한다는 것이다. 예를 들어 웨이퍼를 주위 공기에 노출시키게 되면 산화, 질화, 그리고 수증기 또는 다른 불순물의 흡수에 의해서 웨이퍼 표면이 변형된다. 이러한 웨이퍼 표면의 변형 때문에 다음의 처리과정을 진행하기 전에 웨이퍼 표면을 준비시키는 추가의 단계가 필요하게 된다. 미립자 오염의 주요한 공급원 중 하나는 사람이다. 즉, 미립자들은 사람의 신체로부터 배출되며, 반도체 처리 설비 내부에서 움직이는 장비 작업자에 의해 발생된다. 이와 같은 문제점은 여러 가지 형태의 기계화되고 자동화된 처리 시스템 및 이 처리 시스템 사이와 처리 시스템 내에서 웨이퍼를 이송하기 위한 폐쇄된 캐리어의 개발을 촉진시켰다. 그러나, 그와 같은 기구들도 잠재적인 미립자 발생기가 된다. 그러므로, 보다 더 작은 입자들까지도 제거하고 더욱 우수한 집적 회로를 제조하기 위해서 장치의 치수는 점점 작게 설계되어 왔다.
보노라(Bonora) 등이 획득한 미국 특허 제 4,995,430호에는 밀봉 가능하게 이송 가능한 콘테이너가 개시되어 있다. 반도체 웨이퍼를 위한 표준 기계적 인터페이스(SMIF : Standardized Mechanical Interface) 포드(pod), 포드 또는 캐리어를 제공하는 하나의 구성에 있어서, 상기 캐리어는 박스, 박스 도어, 또는 상기 박스의 바닥을 밀봉하여 폐쇄하는 패널 및 상기 박스내의 패널 상에 지지된 웨이퍼 카세트를 포함한다. 캐리어를 수용하기 위한 공정 작업대(processing station)는 로딩 포트(loading port), 포트 도어 또는 플랫폼을 갖춘 보호용 캐노피(canopy)를 포함한다. 플랫폼은 캐노피 내에서 패널 및 카세트와 함께 낮아질 수 있는 포트를 폐쇄하고, 박스는 포트에서 보유된다. 공정 작업대는 또한 조정기를 포함하는데, 조정기는 웨이퍼를 처리하기 위해서 하강된 패널로부터 카세트를 이동시킬 수 있고, 패널 상에 있는 카세트를 교체할 수 있다. 패널은 최종적으로 카세트와 함께 박스로 상승한다. 재조립된 캐리어는 로딩 포트로부터 이완된다. 보나라(Bonara) 등의 특허에는 또한 패널과 박스 사이, 박스와 포트 사이, 그리고 플랫폼과 포트 사이에 위치하는 분리형 밀봉(separate seal)이 개시되어 있다. 로드 포트에 장착되고 박스를 통해서 유체 연결된 유체 분사/추출기는 박스 내에서 공간을 번갈아 진공상태로 만들고 가압함으로써, 캐리어의 내부를 세척하기 위한 수단을 제공한다. 보나라(Bonara) 등의 특허에는 패널과 플랫폼의 외부면상에 위치하게 될 입자들이 패널을 플랫폼과 함께 동시에 낮춤으로써, 패널과 플랫폼 사이에 걸리게 되는 내용이 또한 개시되어 있다.
많은 웨이퍼의 동시 처리 장치에는 진공 로드 로크가 구비되어 있다. 데이비스(Davis) 등이 획득한 미국 특허 제 5,044,871호에는 진공 웨이퍼 캐리어가 개시되어 있는데, 이 진공 웨이퍼 캐리어는 로드 로크의 상부 챔버내에서 수직으로 움직일 수 있는 스테이지 상에 위치한다. 스테이지가 낮추어졌을 때, 캐리어의 덮개는 캐리어의 카세트가 로드 로크의 하부 챔버 내로 낮추어지는 동안에, 상부 챔버의 바닥 부분에 의해서 지지된다. 상부 챔버에는 로드 로크 덮개가 구비되어 있는데, 로드 로크 덮개는 캐리어가 상부 챔버 내로 위치된 후에 폐쇄된다. 상부 챔버는 진공 포트와 정화 포트를 갖추고 있고, 상부 챔버의 바닥과 스테이지 사이에는 진공 밀봉이 제공된다. 한 구성에 있어서, 다른 진공 밀봉이 캐리어의 덮개와 상부 챔버 바닥 사이에 제공된다. 캐리어가 웨이퍼를 이송 및 저장하는 동안에 진공이 유지되며, 캐리어의 덮개는 압력차에 의해서 보호된다.
보나라(Bonara) 등과 데이비스(Davis) 등의 발명에도 불구하고, 작업대와 작업대 사이에서 예민한 물품들이 미립자들에 의해서 오염되는 것을 방지하기 위해 종래의 시스템은 여전히 다음과 같은 하나 이상의 결점을 가진다.
첫째로, 작업공정이 대기압보다 낮은 압력에서 수행되는 경우, 비교적 큰 용적은 공정 개시 전에 진공상태가 되어야 한다. 이것은 데이비스(Davis)등의 로드 로크에 대하여 해당된다. 상부 로크 챔버 또는 하부 로크 챔버는 어느 것이든지 로딩 사이클 동안에 진공상태가 된다. 마찬가지로, 보나라(Bonara) 등은 번갈아 진공을 조성하고 캐리어를 가압함으로써, 캐리어를 세척하기 위한 캐리어의 진공 상태 조성을 발표하였다.
둘째로, 데이비스(Davis) 등이 발표한 하부 로크 챔버는 상부 로크 챔버 및 미립자에 의해 오염되기 쉬우며, 미립자들은 스테이지로 떨어지거나 도는 캐리어의 바닥 표면에 달라붙을 것이다. 마찬가지로, 보나라(Bonara) 등이 발표한 패널과 플랫폼은 이러한 타입으로 오염되기 쉽다. 오염물질은 패널과 플랫폼 사이에서 필수적으로 걸리지 않으며, 캐리어와 스테이지 또는 플랫폼 사이의 공간이 진공상태가 될 때 제거되거나 또는 움직이게 된다. 미립자들은 처리공정 동안에 웨이퍼에 의해서 공유되는 환경으로 이동한다.
그러므로, 위와 같은 결점 없이 제어된 환경 사이에서 캐리어를 이용하여 웨이퍼를 이송할 수 있는 시스템이 필요하다.
본 발명은 제1 챔버와 제2 챔버를 주위 공기로 오염시키지 않고 제1 챔버의 함유물을 제2 챔버로 이동시킬 수 있게 한다.
본 발명의 한가지 특성에 있어서, 본 발명의 장치는 주위 공기에 의한 오염을 야기하지 않으면서, 물체를 제1 환경으로부터 제2 환경으로 이송하기 위한 시스템으로서, (a) 내부에 제1 환경을 갖추고 있는 제1 하우징으로서, 대상물을 지지하고 제1 하우징을 폐쇄하기 위한 가동벽을 갖춘 제1 하우징, (b) 내부에 제2 환경을 갖추고 있는 제2 하우징으로서, 제2 하우징을 폐쇄하기 위한 가동벽을 갖춘 제2 하우징, (c) 제1 하우징의 가동벽이 제2 하우징의 가동벽과 근접(proximate contact)하도록 제1 하우징을 제2 하우징에 대하여 위치시키기 위한 수단으로서, 두 개의 가동벽 사이에서 인터페이스 용적이 연장되는 수단, (d) 인터페이스 용적을 진공상태로 만들기 위한 통로로서, 제1 챔버와 제2 챔버가 각각의 가동벽에 의해서 페쇄될 때, 제1 챔버와 제2 챔버로부터 고립되는 통로, (e) 제2 하우징의 가동벽을 제2 하우징 내로 이동시키기 위한 수단, 및 (f) 제1 하우징의 가동벽 및 대상물을 제2 하우징 내로 이동시키기 위한 수단을 포함한다.
인터페이스 용적을 배기시키는 대신에, 챔버들이 가압되면 인터페이스 용적은 통로를 통해서 가압될 수 있다.
본 발명의 시스템은 인터페이스 용적이 진공상태가 될 때까지, 제2 하우징의 가동벽이 제2 하우징 내부로 이동하는 것을 방지하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시스템은 제1 하우징을 제2 하우징에 밀봉하여 연결하기 위한 인터페이스 밀봉을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 하우징의 가동벽은 각각의 하우징을 밀봉하여 폐쇄하기 위한 제1 및 제2 벽 밀봉수단을 갖추고 있다. 인터페이스 용적은 하우징이 각각의 가동벽에 의해서 폐쇄될 때, 인터페이스 밀봉수단과 제1 및 제2 벽 밀봉수단에 의해서 제한된다.
인터페이스 밀봉수단은 제2 하우징의 외부면과 접촉하기 위해서 제1 하우징 상에 위치된 제1 탄성 중합체 링 밀봉을 포함할 수 있따. 제1 벽 밀봉수단은 제1 하우징의 내부면과 접촉하기 위해서 제1 하우징의 가동벽 상에 위치된 제2 탄성 중합체 링 밀봉을 포함할 수 있다. 제3 벽 밀봉수단은 제2 하우징의 내부면과 접촉하기 위해서 제2 하우징의 가동벽 상에 위치된 제3 탄성 중합체 링 밀봉을 포함할 수 있다.
인터페이스 용적은 시스템의 효율적인 작동을 보다 용이하게 하기 위해서 제1 및 제2 챔버의 결합된 용적의 약 1% 보다 크지 않은 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 카세트가 다수의 집적회로 웨이퍼를 고정시킬 수 있게 하고, 제1 하우징이, 이격된 다수의 웨이퍼를 고정시키기 위한 웨이퍼 캐리어 폐쇄부가 될 수 있게 하여, 제2 하우징이 반도체 웨이퍼 처리장치의 일부분이 될 수 있게 하는 데에 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 시스템을 이용하는 방법을 또한 포함한다. 제1 챔버의 함유물을 제2 챔버 내로 이동시키기 위한 본 발명에 따른 방법은, (a) 제1 챔버의 가동벽을 제2 챔버의 가동벽에 접촉하도록 위치시키는 단계로서, 인터페이스 용적이 두 개의 가동벽 사이에서 확장되는 단계, (b) 인터페이스 용적을 진공상태로 만들거나 또는 통로를 통해서 인터페이스 용적 전체에 걸쳐서 가스를 추가하는 단계, (c) 제2 챔버의 가동벽을 제2 챔버로 이동시키는 단계, 및 (d) 제1 챔버의 가동력과 제1 챔버의 함유물을 제2 챔버 내로 이동시키는 단계를 포함한다.
일반적으로 벽들은 가동벽들 사이에서 잔류하고 있는 오염물질이 제2 챔버를 오염시키는 것을 방지하고 오염의 발생을 방지하기 위해서, 동시에 이동한다. 두 개의 가동벽은 벽들을 이동시키는 상기 두 단계 (c) 및 (d) 동안, 즉 벽들이 함께 이동하는 동안에 접촉상태로 유지될 수 있다. 제2 챔버의 가동벽은 수평으로 배치될 수 있다. 벽들은 이동시키는 단계 (c) 및 (d)는 벽들의 하강을 포함한다.
대상물이 제2 챔버 내에서 감소된 압력 하에 있을 때, 본 발명의 방법은 챔버들을 각각의 진공상태 하에서 유지시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명은 대향하는 표면들 및 가동벽들 사이에 존재하는 용적을 안전하게 정화하는 한편 챔버들로부터 많은 용적의 공기를 빼내고 진공상태로 만들어야만 하는 필요성을 제거하였다.
두 개의 챔버를 연속적으로 진공상태에 유지시킴으로써, 진공상태 하에서 수행되어야 하는 공정 단계를 위해 큰 용적의 공기를 빼낼 필요가 없어지게 된다. 또 인터페이스 용적은 각각 챔버로부터 분리된 곳으로 빠르게 배기될 수 있다. 이에 따라 배기하는 동안 가동벽들 사이에서 움직이게 될 오염물질들에 의해 챔버 특히 제2 챔버가 오염되는 것이 방지된다.
제1 챔버가 초기에 초대기압(superatmospheric) 또는 부대기압(subatmospheric) 상태 하에 있을 때, 제2 챔버 내의 압력은 초기의 제1 챔버 압력과 대략적으로 일치하도록 조절된다. 본 발명의 방법은 인터페이스 용적이 진공상태로 되거나 가압되어 인터페이스 용적의 압력이 제2 챔버의 압력과 거의 같아지기에 충분한 정도로 될 때까지, 제2 챔버벽의 이동을 방지하는 추가의 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 가동벽의 이동을 방지하는 단계는 인터페이스 용적이 대략 초기의 제1 챔버 압력에 도달할 때까지 계속 수행될 수 있다.
이러한 특징과 다른 특징들, 그리고 본 발명의 장점은 하기의 설명과, 첨부된 청구범위 및 도면을 통해서 보다 양호하게 이해될 것이다.
본 발명은 매우 작은 입자들과 다른 오염물질들을 배척하는 한편, 처리될 대상물을 효율적으로 저장 및 이송하도록 하는 환경 인터페이스 시스템(environmental interface system)에 관계된다. 비록, 본 발명은 부대기압 조건 하에서 물품을 이송하는 용도에 관하여 주로 설명되고 있지만 초대기압 조건 하에서 물품을 이송하는 용도로서도 적당하다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 반도체 웨이퍼 처리장치(10)는 베이스(12)와 완충 챔버(buffer chamber; 14)를 포함한다. 완충 챔버(14)는 베이스(12) 위로 규정되고, 오염물질이 없는 내부 환경을 조성하기 위해서 유체 연통된 환경 제어수단(15)을 갖추고 있다. 오염물질이 없는 내부 환경이란 통상적으로 부분적인 진공상태, 즉, 하기에서 설명되는 바와 같은 웨이퍼 처리에 적합한 상태를 의미한다.
완충 챔버(14)는 베이스(12)로부터 위쪽으로 뻗어 있는 측벽(16)에 의해서 밀봉 한정된다. 측벽(16)은 완충 챔버(14)의 상부벽(20)을 지지한다. 주챔버 개구부(18)가 상부벽(20)에 형성된다. 베이스(12)에 의해서 지지되는 인덱싱 승강기구(22)는 기둥 부재(24)와 스테이지 부재(26)를 포함한다. 스테이지 부재(26)는 기둥 부재(24)의 상단부에 고정 가능하게 연결되어 있다. 기둥 부재(24)와 스테이지 부재(26)는 승강축(28)상에 수직으로 움직일 수 있다. 베이스(12) 아래에 장착된 기둥 지지 조립체(30)는 기둥 부재(24)를 측방향으로 지지한다. 기둥 부재(24)는 스크류 드라이브(32)에 나사 연결된다. 스크류 드라이브(32)는 종래의 수단(도시되지 않음)에 의해 베이스(12) 아래에서 고정 가능하게 지지된다. 기둥 부재(24)는 통상적인 방법에 의해 스크류 드라이브(32)에 의해서 상승 및 하강된다. 스크류 드라이브(32)는 스테퍼(stepper) 모터(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 제어기(미도시)에 대하여 반응한다.
스테이지 부재(26)는 외부로 연장된 플랜지 부분(34)을 갖추고 있다. 플랜지 부분(34)은 스테이지 부재(26)가 스크류 드라이브(32)에 의해서 완전히 상승될 때 상부벽(20)과 밀봉 결합하는, 탄성 중합체의 스테이지 밀봉(36)을 갖추고 있다. 축방향으로 연신될 수 있는 벨로우즈 부재(38)는 완충 챔버(14) 내에서 연장되는 기둥 부재(24)의 일부분을 둘러싼다. 벽 부재(40)는 지지 조립체(30)를 지지하기 위해서 베이스(12) 아래로 뻗어 있다. 벨로우즈 부재(38)는 스테이지 부재(26)와 벽 부재(40)의 바닥 말단부 사이에서 밀봉 연결된다.
그러므로 완충 챔버(14)는 베이스(12), 측벽(16), 상부벽(20) 및 스테이지 부재(26)에 의해서 한정되는 하우징에 의해 전체적으로 둘러싸일 수 있다. 따라서 반도체 회로 웨이퍼를 처리하기에 적당한 진공이 될 수 있는 부대기압 이송 챔버 압력(Pr)을 갖는 조절된 환경은, 스테이지 부재(26)가 상부벽(20)과 밀봉 결합하는 경우, 환경 제어 수단(15)에 의해서 완충 챔버(14)내에 유지되어, 완충 챔버(14)가 주위 공기로부터 밀봉 고립되게 할 수 있다. 스테이지 부재(26)는 제1도에 도시된 바와 같이, 상승 위치에 있을 때 상부벽(20)에 형성된 주챔버 개구부(18)를 폐쇄한다. 그러므로 스테이지 부재(26)는 완충 챔버(14)의 가동벽으로서 기능한다.
반도체 회로 웨이퍼 캐리어(42)는 완충 챔버(14)의 상부벽(20) 상에 밀봉 장착될 수 있다. 웨이퍼 캐리어(42)는 폐쇄부(44), 상부(45) 및 바닥 덮개 부재(46)에 의해서 형성된 하우징을 갖추고 있다. 웨이퍼 카세트(48)는 바닥 덮개 부재(46) 상에 해제 가능하게 위치한다. 웨이퍼 카세트(48)는 웨이퍼 카세트를 바닥 덮개 부재(46)에 제거 가능하게 고정시키기 위한 걸쇠 조립체(50)를 갖추고 있으며, 수직으로 이격된 다수(통상적으로 25개)의 수평 지향 반도체 웨이퍼(52)를 고정시킨다. 웨이퍼 캐리어(42)의 바닥 덮개 부재(46)는 상부를 향하고 있는 탄성 중합체 덮개 밀봉(54)을 지지한다. 덮개 밀봉(54)은 폐쇄부(enclosure portion; 44)의 베이스부재(56)와 결합된다. 바닥 덮개 부재(46)가 폐쇄부(44)의 베이스 부재(56)와 밀봉 결합할 때, 밀봉된 캐리어 챔버(58)가 웨이퍼 캐리어(42) 내에 제공된다. 덮개 밀봉(54)은, 웨이퍼 캐리어(42) 내에서의 적어도 부분적으로 진공인 캐리어 압력(Pc)을 유지하기에 효과적이다. 스테이지 부재(26)는, 움직이는 동안 바닥 덮개 부재(46)가 스테이지 부재(26) 위의 제 위치에 유지되도록 하기 위한 플랫폼 걸쇠(plaftorm latch; 59)를 갖추고 있다. 걸쇠(59)는 장치(10) 상에 캐리어를 놓은 뒤에 활성화된다. 걸쇠(59)는 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)의 처리 사이클을 완수한 후 통상적인 방식으로 해제된다. 스테이지 부재(26)는 아래에 설명하는 바와 같이 완충 챔버(14) 내로 이동된다.
웨이퍼 처리 장치의 상부벽(20)은 아래를 향하고 있는 탄성 중합체 밀봉(60)을 갖추고 있다. 탄성 중합체 밀봉(60)은 밀봉 랜드(sealing land; 62)와 결합한다. 밀봉 랜드(62)는 베이스 부재(56)의 하면에 형성된다. 베이스 부재(56)의 외부 주변 단부(64)는 밀봉 랜드(62) 약간 아래 및 경사 안내 플랜지(66) 내로 뻗어 있다. 안내 플랜지(66)는 상부벽(20)으로부터 위쪽으로 뻗어 있다. 스테이지 부재(26)가 완전하게 상승하는 경우 인터페이스 챔버(68)는, 웨이퍼 캐리어(42)의 바닥 덮개 부재(46)와 스테이지 부재(26) 사이 및 주챔버 개구부(18) 내에 형성되며, 인터페이스 압력(Pl)을 가진다.
본 발명의 중요한 특징은 인터페이스 챔버(68)에 인터페이스 포트(interface port; 70)가 구비되어 있다는 것이다. 인터페이스 포트(70)는 인터페이스 챔버(68)와 유체 연통(fluid communication)되고, 승강기구(22)에 의해 스테이지 부재(26)를 낮추기 위한 준비로서 인터페이스 챔버(68) 내를 배기시키기 위해 인터페이스 펌프 수단(72)에 유체 연결된다. 인터페이스 펌프 수단(72)에 의해서 인터페이스 챔버(68)의 진공을 원하는 압력(Ps), 즉 캐리어 압력(Pc)와 거의 동일한 압력으로 조성하고, 이송 챔버 압력(PT)을 캐리어 압력(Pc)와 거의 동일하게 유지시킨 후, 웨이퍼 카세트(48)는 승강기구(22)에 의해 바닥 덮개 부재(46)와 함께 스테이지 부재(26) 상의 완충 챔버(14) 내로 하강된다.
본 발명의 또 다른 중요한 특징은 웨이퍼를 위한 미소 환경(microenvironment)을 제공하는 웨이퍼 캐리어(42)가, 웨이퍼 이송을 수행하기 위해서 분리형 하우징 내에 위치될 필요가 없다는 점이다. 그러므로 웨이퍼 캐리어(42)는 이송 도중에 주위에 노출되는데, 이 점에서 웨이퍼 캐리어가 놓이는 상부 로드 로크 챔버가 필요한 데이비스(Davis) 등의 미국 특허 5,044,871호의 장치와 다르다. 즉 로드 로크의 상부 챔버를 진공 상태로 할 필요가 없기 때문에, 장비가 덜 복잡해지고, 빠르고 효과적인 이송이 이루어진다. “주위 조건(ambient conditions)”이라 함은 웨이퍼 캐리어가 이송되는 환경을 의미하며, 이는 청정 룸(room) 또는 다른 제어되거나 비제어된 환경일 수 있다.
인터페이스 챔버(68)는 인터페이스 용적(Vl)을 갖는다. 인터페이스 용적(Vl)은 완충 챔버(14)의 챔버 용적(VT)과 캐리어 챔버(58)의 캐리어 용적(Vc)보다 훨씬 작다. 이에 따라 캐리어 챔버(58)의 신속한 진공 조성이 용이해져, 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)의 스루풋이 향상된다. 예를 들면 반도체 웨이퍼(52)의 직경이 200㎜일 때, 캐리어 용적(Vc)은 10리터가 될 수 있으며, 마찬가지로 완충 챔버 용적(VT)도 10리터가 될 수 있다. 이와는 대조적으로, 인터페이스 용적은 일반적으로 겨우 약 100㏄ 정도이다. 인터페이스 용적은,바닥 덮개 부재(46)(250㎜ 직경 이내) 아래의 인터페이스 챔버(68) 평균 깊이 0.4㎜, 260㎜의 주챔버 개구부(18) 직경 내 평균 깊이 5㎜를 기초로, 단지 40㏄일 수도 있다. 따라서 인터페이스 용적은 캐리어 용적(Vc)의 약 2%보다 작고, 완충 챔버 용적(VT)의 약 2%보다 작으며, 완충 챔버(14) 및 캐리어 챔버(58)의 결합 용적의 약 1%보다 작다. 인터페이스가 확실히 배기되도록, 인터페이스에 홈(grooves)이 포함될 수 있다.
인터페이스 포트(70)(통로로서 언급됨)는 압력 센서(79)에 유체 연결(fluid-connected)되는 것이 바람직하다. 압력 센서(79)는 제어기(33)에 센서 신호(X)를 제공하여, 캐리어 챔버(58) 내에서 인터페이스 압력(Pl)이 캐리어 압력(Pc)과 일치하도록 낮아질 때까지 스테이지 부재(26)를 그 폐쇄 위치로부터 하강시키기 위해 스크류 드라이버(32)가 활성화되는 것을 방지한다. 이 목적을 위해 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)와 함께 사용되는 각각의 웨이퍼 캐리어(42)는 10-5Torr와 같은 소정의 압력까지 배기될 수 있다. 그러므로 바람직한 압력은 대략적으로 10-5Torr가 된다. 본 발명의 이러한 형태에서 인터페이스 챔버(68)에 대한 압력 센서(79)는, 감지된 인터페이스 압력(Pl)이 미리 결정된 원하는 압력(Ps)으로 떨어질 때, 제어기(33)로 신호를 보내도록 작동한다. 따라서 완충 챔버(14)는 환경 제어 수단(15)에 의해서 미리 결정된 동일한 압력으로 유지된다. 다른 압력들이 완충 챔버(14) 내에서 이용될 때, 제어기(33)는 승강기구(22)의 작동 전에 완충 챔버(14) 내에 미리 결정된 압력을 복원시키기 위해서 환경 제어 수단(15)으로 신호를 보내도록 작동한다. 또한 환경 제어 수단(15)은 제어 수단(15)에 의한 응답을 검증하기 위해, 환경 신호(Z)로 표시되는 피드백 신호를 제어기(33)로 제공한다.
제1도에 도시된 바와 같이, 캐리어(42)는 반도체 웨이퍼 처리 장치(10) 상의 데이터 입력 수단(78)에 대하여 캐리어 챔버(58) 내의 압력을 나타내기 위하여 데이터 블록(76)을 갖추고 있다. 데이터 입력 수단(78)은 데이터 신호(Y)를 제어기(33)로 제공한다. 데이터 블록(76)은, 단순하게는, 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)에 의해서 처리되는 웨이퍼의 형태 또는 다른 바람직한 처리 매개 변수와 캐리어 압력(Pc)이 표기된 라벨이다. 데이터 통신 분야의 일반적인 기술 분야에 있어서, 데이터 블록(10)의 다른 형태들은 비휘발성 메모리 및 움직일 수 있는 기계적인 표시를 갖춘 전자 회로를 포함한다. 제1도에서 (77)로 표시된 바와 같이, 데이터 블록(76)은 실제적인 캐리어 압력(Pc)에 반응하며, 폐쇄부(44)를 통해서 캐리어 챔버(58)에 유체 연결되는 것이 바람직하다. 따라서 데이터 입력 수단(78)에는 데이터 통신 분야에 잘 알려져 있는 종래의 키패드, 전자 인터페이스 또는 위치 변환기가 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 데이터 블록(76)은 위에서 언급한 바와 같은 데이터 입력 수단(78)에 의해서 실질적인 캐리어 압력(Pc)의 신호를 제어기(33)로 제공하도록 작동한다. 환경 신호(Z)는 이송 챔버 압력(PT)의 표시에 대응한다. 따라서 제어기(33)는, 환경 신호(Z)가 인터페이스 신호(Y)와 대략적으로 일치하도록 유지되는 동안에, 센서 신호(X)가 인터페이스 신호(Y)와 대략적으로 일치할 때까지, 스크류 드라이버(32)의 활성화를 방지하기 위해서 종래의 방식으로 작동한다.
위에서 언급한 바와 같이, 완충 챔버(14)의 이송 챔버 압력(PT)은 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)에 의해서 제공되는 다양한 웨이퍼 처리 과정과 호환될 수 있는 적당한 압력으로 조절될 수 있다. 스테이지 부재(26)가 주챔버 개구부(18)를 밀봉하여 폐쇄하지 않을 때, 웨이퍼는 항상 이송 챔버 압력(PT) 하에 있다. 이와 달리 제1도에서 완충 챔버(14)는 분할 벽(80)에 의해서 이송 챔버(82)로부터 밀봉 분리되며, 완충 챔버(14)와 이송 챔버(82) 사이에서 종래의 수단(도시되지 않음)에 의해 일련의 웨이퍼(52)의 이송을 가능하게 하기 위해서, 슬릿 밸브(도시되지 않음)가 분할 벽(divider wall; 80)에 제공된다. 그러나 10-10Torr와 같은 진공을 조성하도록 이송 챔버(82)를 진공 상태로 만드는 것이 바람직할 때는, 이송 챔버(82)를 완충 챔버(14)로부터 압력-고립(pressure-isolating)시킨다. 이송 챔버(82)의 내부에는 CVD 또는 플라즈마 증착, 세척 및 에칭 등과 같은 처리를 받도록 웨이퍼를 이송하기 위해서, 로봇이 제공될 수 있다. 이와 달리 이송 챔버(82) 자체가 이러한 처리를 위해 사용될 수도 있다.
제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구성은 반도체 웨이퍼 처리 장치(10) 위로부터 반도체 웨이퍼 처리 장치(10) 상에 위치된 웨이퍼 캐리어(42)를 구비하며, 웨이퍼 카세트(48)는 승강기구(22)의 작동에 의해 완충 챔버(14) 내로 하강한다. 이와 달리 베이스(12)는 뒤집어질 수 있으며, 웨이퍼 캐리어(42)도 뒤집어 질 수 있고, 웨이퍼 캐리어(42)는 반도체 웨이퍼 처리 장치(10) 아래로부터 삽입될 수 있다. 이와 달리 웨이퍼 캐리어(42)는, 도면에 나타난 바와 같이 반도체 웨이퍼(52)가 수평이 아닌 수직 방향을 향한 상태로, 그리고 승강기구(22)가 수직이 아닌 수평으로 작동하는 상태로, 반도체 웨이퍼 처리 장치(10)의 일면에 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 이용에 있어서, 웨이퍼 캐리어(42)는 안내 플랜지(66)의 안쪽에 있는 베이스 부재(56)와 함께 완충 챔버(14)의 상부 벽(20) 상에 위치한다. 인터페이스 펌프 수단(72)에 의해서 인터페이스 포트(70)를 통해서 인터페이스 챔버(68) 내에 진공이 조성된다. 인터페이스 챔버(68) 내의 압력(Ps)이 캐리어 내의 압력(Pc)과 거의 동일할 때, 완충 챔버(14)의 상부벽(20)이 상승 기구(22)에 의해 하강되며, 그 결과 제1도에 도시된 바와 같이 웨이퍼 캐리어(42)의 바닥 덮개 부재(46) 뿐만 아니라 웨이퍼 카세트(48)가 완충 챔버(14) 내로 하강된다. 따라서 반도체 웨이퍼(52)는 처리를 위한 접근이 가능하게 된다.
반도체 웨이퍼(52) 쪽으로의 하강 및 접근은 3가지 방식으로 이루어질 수 있다. 첫째로 상부벽(20)이 단계적으로 하강할 수 있다. 즉 상부벽은 한번에 하나의 반도체 웨이퍼에 접근하도록 낮추어진다. 둘째로 상부벽(20)은 완충 챔버(14)의 바닥으로 줄곧 낮추어질 수 있으며, 그 위치에 남아 모든 반도체 웨이퍼로 접근할 수 있다. 셋째로 상부벽(20)은 상기 둘째 방법에서와 같이 최하부 위치로 하강한 후에, 단계적으로 상승된다. 이에 의해 한번에 하나씩 반도체 웨이퍼 접근이 가능해진다.
만약 웨이퍼 캐리어(42)가 진공에 있으면, 웨이퍼 캐리어(42)에 가해지는 대기압은 스테퍼 모터에 의해서 제공할 수 있는 것보다 더 큰 힘을 기둥 부재(24)에 가하게 된다. 그와 같은 상황에서는, 웨이퍼 캐리어(42)를 제 위치에 장착하기 전에, 스테퍼 모터를 먼저 분리시킬 필요가 있다. 스테퍼 모터가 분리된 후, 웨이퍼 캐리어(42)는 제위치에 놓이고, 이 위치에서 고정된다. 다음에, 웨이퍼 캐리어(42)는 다른 모터를 사용하여 하강된다. 이후 스테퍼 모터가 재결합되어, 웨이퍼 카세트(48)를 단계적으로 상승 또는 하강시킨다.
비록 본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 다른 실시예도 실시 가능한 것이다. 예를 들면, 완충 챔버(14)와 캐리어 챔버(58) 내의 환경은 부 대기압 조건으로 조성할 필요가 없으며, 비 대기 환경(non-ambient environment), 즉 낮은 온도 환경; 높은 온도 환경; 질소, 아르곤, 산소 또는 이와 유사한 대기와 같은 특정의 기상 환경(gaseous environment); 고압 환경 및 이들의 조합이 될 수 있다. 이와 같은 조건에서 필요한 것은 단지 인터페이스 챔버(68) 내의 환경을 인터페이스 포트(7)를 통해서 수정하는 것뿐이다. 또 캐리어 챔버(58) 내의 대상물은 웨이퍼 카세트(48)일 필요는 없고, 다른 어떤 물체가 될 수 있다. 또 만약 대상물이 웨이퍼 카세트(48)면, 반도체 웨이퍼(52)를 고정시킬 필요는 유리 웨이퍼 또는 다른 제품들은 고정시킬 수 있다.
그러므로 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 특허청구 범위의 사상 및 범위를 제한하지 않는다.

Claims (23)

  1. 제1 챔버 및 제2 챔버가 모두 가동벽을 갖추고 있으며, 상기 제1 챔버의 가동벽은 함유물(contents)을 지지하고 있으며, 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 주변 공기로 오염시키지 않고 상기 제1 챔버의 함유물을 상기 제2 챔버로 이송하기 위한 방법으로서, (a) 상기 제1 챔버의 가동벽을 상기 제1 챔버의 가동벽과 근접(proximate contact)하도록 위치시키는 단계로서, 상기 두 개의 가동벽 사이에서 인터페이스 용적이 연장되는 단계; (b) 상기 제1 챔버 및 제2 챔버로부터 고립되어 있는 통로를 통해서 상기 인터페이스 용적의 함유물을 변화시키는 단계로서, 상기 함유물은 상기 인터페이스 용적으로부터 상기 통로를 통한 배기 그리고 상기 통로를 통한 가스에 의한 가압, 또는 이들 중 어느 하나에 의해서 변화되는 단계; (c) 상기 제2 챔버의 가동벽을 상기 제2 챔버 내로 이동시키는 단계; 및 (d) 상기 제1 챔버의 가동벽 및 함유물을 상기 제2 챔버 내로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가동벽을 이동시키는 단계 (c) 및 (d)가 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가동벽들을 이동시키는 단계들이 수행되는 동안에 상기 두 개의 가동벽을 접촉상태로 유지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 챔버의 가동벽은 수평으로 배치되어 있으며, 가동벽을 이동시키는 단계들에 상기 가동벽들을 하강시키는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 함유물을 변화시키는 단계는 상기 통로를 통해서 상기 인터페이스 용적을 진공 상태로 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 챔버를 진공상태로 유지시키는 단계 및 상기 제2 챔버를 진공상태로 유지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 인터페이스 용적이 상기 제2 챔버 내에서 유지되는 압력과 같은 압력에 도달할 때까지, 상기 제2 챔버로의 가동벽의 이동을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 부 대기압인 초기의 제1 챔버 압력으로 상기 제1 챔버를 유지하는 단계 및 상기 초기의 제1 챔버 압력에 가깝도록 제2 챔버의 압력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 인터페이스 용적의 압력이 상기 초기의 제1 챔버 압력과 같아질 때까지 상기 가동벽들의 이동을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제5항에 있어서, 제1 챔버내의 압력은 부 대기압이며, 상기 인터페이스 용적의 압력이 상기 제1 챔버 내의 압력과 같아질 때까지 상기 가동벽들의 이동을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 챔버는 상기 가동벽을 포함하는 하우징 내에 위치하며, 상기 위치시키는 단계는, 상기 하우징을 주위환경에 노출되도록 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 주위 공기에 의해 오염됨이 없이 대상물을 제1 환경으로부터 제2 환경으로 이송하기 위한 시스템으로서, (a) 내부에 제1 환경을 갖추고 있는 제1 하우징으로서, 상기 대상물을 지지하고 상기 제1 하우징을 폐쇄하기 위한 가동벽을 갖춘 제1 하우징, (b) 내부에 제2 환경을 갖추고 있는 제2 하우징으로서, 상기 제2 하우징을 폐쇄하기 위한 가동벽을 갖춘 제2 하우징, (c) 상기 제1 하우징의 가동벽이 상기 제2 하우징의 가동벽과 근접하도록 상기 제1 하우징을 상기 제2 하우징에 대하여 위치시키기 위한 로케이터(locator)로서, 상기 두 개의 가동벽 사이에서 인터페이스 용적이 연장되는(extending) 로케이터; (d) 상기 인터페이스 용적을 진공상태로 만드는 것 그리고 상기 인터페이스 용적에 가스를 추가하는 것, 또는 이 둘 중 어느 하나를 수행하기 위해서 상기 인터페이스 용적과 유체 연통(fluid communication)되는 통로로서, 상기 제1 챔버와 제2 챔버가 각각의 가동벽에 의해서 페쇄될 때, 상기 제1 챔버와 제2 챔버로부터 고립되는 통로, (e) 상기 제2 하우징의 가동벽을 상기 제2 하우징 내로 이동시키기 위한 수단; 및 (f) 상기 제1 하우징의 가동벽 및 상기 대상물을 상기 제2 하우징 내로 이동시키기 위한 수단을 포함하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 통로를 통해서 인터페이스 용적 내에 진공을 조성하기 위한 진공 조성수단(evacuator)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 인터페이스 용적이 진공 상태가 될 때까지 상기 제2 하우징 가동벽이 제2 하우징 내로 이동하는 것을 방지하는 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1 하우징을 상기 제2 하우징에 밀봉 연결시키기 위한 인터페이스 밀봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 하우징 및 제2 하우징의 가동벽은 상기 제1 하우징 및 제2 하우징을 밀봉하여 폐쇄하기 위한 제1 벽 밀봉과 제2 벽 밀봉을 각각 갖추고 있으며, 인터페이스 용적은 상기 하우징들이 각각의 가동벽에 의해서 폐쇄되는 경우, 인터페이스 밀봉, 제1 벽 밀봉 및 제2 벽 밀봉에 의해서 경계가 정해지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 인터페이스 밀봉이, 상기 제1 하우징의 외부면과 접촉하기 위한, 상기 제2 하우징 상의 제1 탄성 중합체 링 밀봉(elastomeric ring seal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 벽 밀봉은, 상기 제1 하우징의 내부면과 접촉하기 위한, 상기 제1 하우징의 가동벽 상의 탄성 중합체 링 밀봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 벽 밀봉은, 상기 제2 하우징의 내부면과 접촉하기 위한, 상기 제2 하우징의 가동벽 상의 다른 탄성 중합체 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제12항에 있어서, 상기 인터페이스 용적이, 상기 제1 챔버와 제2 챔버의 결합용적의 1%보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제13항에 있어서, 상기 대상물은 다수의 집적회로 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 카세트이며, 제1 하우징은 웨이퍼 캐리어 폐쇄부(enclosure)이고, 제1 하우징은 반도체 웨이퍼 처리장치의 일부분인 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제12항에 있어서, 상기 제2 하우징은 상부를 갖추고 있고, 상기 통로가 상기 상부를 통해서 상기 인터페이스 용적 내로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제12항에 있어서, 상기 로케이터는, 상기 제1 하우징의 가동벽이 상기 제2 하우징의 가동벽과 근접하도록 상기 제1 하우징이 위치될 때, 상기 제1 하우징이 주위 조건(ambient conditions)에 노출되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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