KR100687306B1 - 배출-구동 에스엠아이에프 포드 정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 포드(21) 내부의 웨이퍼들로부터 오염 물질 및/또는 입자들을 제거하기 위하여 일정하게 제어된 효율적인 정화 가스 유량 및 가스 유동 패턴들을 제공하기 위한 시스템이다. 상기 정화 시스템은 경계면에서의 누출을 실질적으로 방지하기 위하여 가스 입구와 제거 라인(23, 25)들 사이의 경계면에 시일을 포함하고 있다.

Description

배출-구동 에스엠아이에프 포드 정화 시스템{EVACUATION-DRIVEN SMIF POD PURGE SYSTEM}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 본 발명의 출원인이 소유하는 아래의 미국 특허 출원들에 관련된 것으로, 그 미국 출원들의 내용 전체는 본 명세서에 참고로 포함된다.

1998년 3월 27일에 출원되어 현재 계류 중인 발명의 명칭이 "운동 결합 호환성 수동 경계면 시일(Kinematic Coupling Compatible, Passive Interface Seal)"인 미국 특허 출원 번호 제 09/049,330 호; 및

1998년 3월 27일에 출원되어 현재 계류 중인 발명의 명칭이 "모듈 에스엠아이에프 포드 브리더, 흡착제 및 정화 카트리지(Modular SMIF Pod Breather, Adsorbent, and Purge Catridges)"인 미국 특허 출원 번호 제 09/049,354 호.

본 발명은 에스엠아이에프(SMIF) 시스템에 관한 것으로, 특히, 가스를 에스엠아이에프(SMIF) 포드(Pod)들 내로 제어 가능하게 주입하고 또한 그 포드들로부터 제어 가능하게 제거할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.

휴렛-팩커드(Hewlett-Packard)사에 의해서 제안된 에스엠아이에프(SMIF) 시스템은 미국 특허 제4,532,970호 및 제4,534,389호에 개시되어 있다. 에스엠아이에프 시스템의 목적은, 반도체 제조 공정을 거치면서 반도체 웨이퍼를 격납하고 이송하는 동안에 반도체 웨이퍼 상으로 입자가 흘러들어 가는 것을 줄이기 위한 것이다. 이와 같은 목적은, 격납 및 이송 동안에 웨이퍼들을 둘러싸고 있는 가스 매체(공기 또는 질소와 같은)가 실질적으로 웨이퍼들에 대해서 정지되어 있는 것을 기구적으로 보장함으로써, 그리고 입자들이 주변 환경으로부터 중간의 웨이퍼 환경 안으로 들어가지 못하게 하는 것을 보장함으로써, 부분적으로 달성된다.

에스엠아이에프 시스템은 3개의 주된 구성 요소를 구비하고 있다. 즉, (1)웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트를 격납하고 이송하기 위하여 사용되는 최소 체적의 밀봉 포드들과; (2)노출된 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트들이 반도체 공정 공구(semiconductor processing tool)의 내부로 그리고 그것의 밖으로 이송될 수 있는 (세척 공기로 채워진) 소형 세척 공간을 제공하기 위하여 반도체 공정 공구 상에 위치된 입력/출력(I/O) 미니 환경부(mini environment)와; 그리고 (3)웨이퍼 또는 카세트들이 입자들에 노출됨이 없이 그 웨이퍼들 및/또는 웨이퍼 카세트를 에스엠아이에프 포드들과 에스엠아이에프 미니 환경부 사이에서 이송하기 위한 경계면. 제안된 에스엠아이에프 시스템의 상세 내용은, 솔리드 스테이트 테크날러지(Solid State Technology), 1984년 7월판, 111-115페이지의, "에스엠아이에프: 브이엘에스아이(VLSI) 제조시 웨이퍼 카세트 이송을 위한 기술"이라는 제하의 미히르 파리크(Mihir Parikh) 및 울리흐 카엠프(Ulrich Kaempf)의 논문에 기술되어 있다.

상기 타입의 시스템들은 0.02마이크론(㎛) 이하로부터 200마이크론(㎛) 이상의 범위에 이르는 입자 크기에 관련되어 있다. 상기 크기를 갖는 입자들은, 반도체 가공 장치들에 사용되는 작은 형상 때문에, 반도체 공정에 매우 큰 손상을 입힐 수 있다. 현재 일반적으로 향상된 반도체 공정들은 1/2 마이크론 및 그 이하의 형상을 사용한다. 0.1 마이크론보다 더 큰 형상을 갖는 원하지 않는 오염 입자들은 실질적으로 1 마이크론 형상의 반도체 장치들을 방해한다. 물론, 그러한 경향은 오늘날 연구 개발실에서 0.1 마이크론 및 그 이하에 도달하는 더 적은 반도체 공정 형상을 갖는 것이다. 장래에, 형상들은 더욱 더 적어질 것이고 더욱 더 적어지는 오염 입자들은 관심의 대상이 될 것이다.

실제에 있어서는, 에스엠아이에프 포드는, 예를 들면 로드 포트(load port)에 있는 미니 환경부와 같은, 웨이퍼 제조 공정실 내의 여러 지지 표면들 상에 설정되고, 그래서 로드 포트 내의 경계면 메커니즘은 포드 내의 웨이퍼들로의 접근을 허여하는 포드 도어를 개방한다. 추가로, 포드는 특별한 공구에서 공정을 기다리는 동안 격납 장소에서 지지될 수 있다. 그러한 격납 장소들은, 계측학적 또는 고처리량 공구들의 경우에는, 국부 공구 버퍼를 포함하거나, 아니면 공구실(tool bay) 내에 많은 수의 포드들을 격납하기 위한 스토커(stocker)를 포함할 수 있다. 포드는 독립형 정화 스테이션에 추가로 위치될 수 있다.

공구 로드 포트, 국부 공구 버퍼, 스토커 또는 정화 스테이션에서, 상기 지지 표면들은 전형적으로 지지 표면으로부터 상향으로 돌출되어 있는 정합 또는 운동 핀(kinematic pin)들을 포함하고 있다. 200mm 포드에서, 지지 표면은 정합 핀 및 이들 정합 핀에 대한 적절한 회전 및 병진 위치 내로 포드를 안내하는 안내 레일들을 포함하고 있다. 300mm 포드에서, 포드의 바닥 표면은 운동 핀들을 수용하기 위한 반경 방향으로 연장된 홈들을 포함하고 있다. 상기 홈들이 각각의 운동 핀들과 맞물릴 수 있도록 포드가 위치되면, 상기 홈들이 상기 운동 핀들 위에 놓여서, 상기 포드와 지지 플랫폼 사이에는 (홈과 핀에) 6개의 접촉점이 확립되어, 상기 포드들이 반복 재현되는 일정한 정확성을 가지고 지지 플랫폼에 소위 운동 방식으로 결합되게 된다. 이러한 운동 결합은, 예를 들면, 슬로컴에 의한, "운동 결합 유체 커플링 및 방법"이라는 제하의 미국 특허 제5,683,118호에 개시되어 있는데, 이 특허 전체를 본 명세서에서 참고로 포함한다. 여러 제조업자들의 포드들이 서로 호환될 수 있도록, 운동 핀들의 크기 및 위치들은 표준화된다. 운동 결합 핀들의 위치 및 치수들에 대한 공업 표준들은 국제 반도체 장비 및 재료("SEMI")에 의해서 결정된다.

때때로, 오염물질 및/또는 입자들을 내보내기 위하여 포드에 통전시킴으로써 오염물질 및/또는 입자들을 포드에서 정화시키는 것이 바람직하기도 하다. 더 긴 기간의 격납 및 특정 공정을 위해서는 비-반응 가스로 포드를 채우는 것도 또한 유익하다. 또한, 포드에 주위보다 더 크거나 낮은 압력을 제공하는 것도 바람직할 것이다. 그러한 정화를 하기 위하여, 포드의 내부를 향하여 그리고/또는 그 내부로부터 유체 흐름을 가능하게 하는 하나 또는 그 이상의 밸브를 포드에 제공하는 것은 알려져 있다. 포드를 향하는 입구 밸브들은 포드를 소정의 가스로 채워줄 수 있는 가압 가스원에 연결될 수 있고, 그리고 출구 밸브들은 상기 포드로부터 나오는 가스를 포집하기 위한 진공원에 연결될 수 있다. 상기 입구 밸브 및 출구 밸브들은, 소정의 가스로 포드를 채우고 그리고/또는 주변부에 대해서 포드 내에 압력차를 제공하는 것을 포함하는 소위 포드 정화를 위하여 사용될 수 있다. 그러한 시스템은, 파리크 등(Parikh et al)에 의한 "입자 여과 시스템을 구비한 밀봉가능하고 운반가능한 용기"라는 제하의 미국 특허 제4,724,874호에 개시되어 있는데, 그 특허는 본 출원인에게 양도되었고, 그 특허의 전체 내용을 본 명세서에 참고로 포함한다. 정화를 위해서 포드의 개방을 필요로 하는 시스템에 비해서, 밸브 시스템은 구성 요소들과 공간을 덜 필요로 하고 일반적으로는 더욱 효율적으로 작동한다.

종래의 정화 시스템은 일반적으로 "푸쉬(push)" 시스템으로 간주될 수 있다. 종래 시스템 내의 가스 유동 입구들은 가압 가스원에 연결되어 있는데, 이는 포드를 통과하는 가스를 밀어낸다. 종래의 시스템에서는, 가압된 유입 가스가 시일(seal) 둘레에서 제조 공정실 안으로 빠져나는 것과는 대조적으로 포드 내로 들어가도록 보장하기 위해 입구에 기밀된 경계면 시일을 형성하는 것이 시도되었다. 한편, 종래의 시스템 내의 가스 유동 출구들은 저압원에 연결되고, 일반적으로는 근접 시일(proximity seal)이라고 칭하는 헐거운 시일을 포함하고 있다. 출구를 통해서 가압 포드의 밖으로 가압되는 가스는 저압원에 의해서 빠져 나오기는 하지만 주변으로 빠져나가지는 못한다.

출구에 기밀 밀봉(tight seal)을 형성하는 종래의 생각은 바람직하지 않다. 그러한 기밀 밀봉으로 인해, 복잡한 압력 센서들 및 유동 제어부들이 사용되지 않는 경우라면 입구의 가압 가스원에 의해서 공급되는 가스 유동보다 포드의 밖으로 빠져나가는 가스 유동이 더 크게 되는 결과가 초래된다. 그러한 압력 센서들 및 유동 제어부가 없는 상태에서, 포드를 둘러싸고 있는 주변 공기, 즉 오염물이 많은 공기들이 경계면 시일 둘레에서 포드 안으로 빨려들어 간다. 따라서, 종래의 출구 시일들은 단지 출구 밸브의 밖으로 가압되는 가스만을 붙잡아 가두게 된다. 위와 같은 근접 시일들은 주변 공기가 시일 둘레에서 빨아 당겨지도록 하는데, 그 정도는 저압원이 포드로부터 빠져나가는 가스의 체적보다 더 큰 체적의 가스를 끌어당기게 되는 정도가 되고, 그에 따라 부압원(negative pressure source)은 포드 내에 부압을 생성하지 않게 된다.

그러한 종래의 정화 시스템들은 다수의 단점들을 가지고 있다. 첫째로, 포드들은 포드들 내로 들어가는 가스의 유동을 저지하는 여러 가지 여과기 및/또는 밸브들을 입구와 출구에 구비하고 있다. 따라서, 종래의 정화 시스템에서는, 효율적인 입구 시일을 제공하는 것이 어렵고, 입구 가스의 50% 정도가 입구 시일 둘레에서 제조 공정실 내로 빠져나가는 것은 드문 일이 아니다. 종래의 시스템들은 포드를 통과하는 유동하는 가스 유동을 주로 입구 가스의 압력에 의해서 제어하는 것을 시도하고 있는데, 이 경우에는 얼마간의 미지의 양의 입구 가스가 시일 둘레에서 빠져나가게 되므로, 포드를 통과하는 가스 유동을 제어하는 것이 어렵고, 그리고 각 포드에서 정화 공정을 균일하게 제어하는 것이 어렵다. 또한, 제조 공정실 내로 빠져나가는 많은 양의 가스는 제조 작업자에게 해를 끼칠 수 있다.

종래의 정화 시스템의 또 다른 단점은 입구 경계면 시일이 장착되는 방식에 관련되어 있다. 경계면 시일 둘레에서의 누설을 방지하기 위하여, 시일은, 일반적으로 아래로 향하는 포드의 무게와, 경계면 시일 및 가압 입구 가스의 상향력의 결과에 의해서 확립된다. 이 경우, 입구에 있는 경계면 시일은 포드의 무게에 대항하는 데 필요한 대향력을 상향으로 가할 수 있게 비교적 단단해야 한다. 그러한 종래의 경계면들이 갖는 문제점은 포드 무게의 하향력이 포드 무게에 대응하는 가압 가스 및 단단한 경계면의 상향력에 정확하게 일치해야 한다는 것이다. 경계면의 상향력이 포드의 하향력에 충분히 일치하지 않는 곳에서, 상기 포드는 경계면에서의 기밀이 이루어지지 않은 상태에서 운동 핀들 상에 안착된다. 한편, 상기 경계면의 상향력이 상기 포드의 하향력에 비해서 큰 곳에서는, 상기 경계면 시일은 포드가 운동 핀들 상에 완전히 안착되는 것을 방해한다. 또한, 시일 상의 포드의 무게는 시일의 강도를 시간이 흐름에 따라서 저하시킨다. 또한, 유입 가스의 유량이 변화할 수 있는데, 그에 따라 포드에 대향하는 가스의 상향력도 변화된다. 이와 같은 요인들은 포드 및 경계면 시일의 상향력과 하향력을 일치시키는 문제를 어렵게 한다.

현재의 정화 시스템이 갖는 또 다른 문제는 포드가 지지 표면 상에 적재되는 각도에 관한 것이다. 300mm 포드의 특징은, 운동 결합이 지지 표면에 대한 포드의 접근 각도에 관계없이 실질적으로 쉽게 이루어질 수 있다는 것이다. 일단 포드가 6 지점 접촉 방식으로 운동 핀들 상에 정착되면, 상기 포드는 지지 표면 상에서 반복 가능한 정해진 정확한 위치에 있게 된다. 그러나, 부분적이긴 하지만 접근 각도의 가변성 때문에, 포드가 지지 표면에 처음에 맞물릴 때, 홈들의 경사 표면들 중 하나 또는 포드의 평평한 바닥은 6 지점 접촉이 이루어지기 전에 핀들 중 어느 것과 맞물릴 것이다. 따라서, 초기 접촉 후에, 상기 포드는 지지 표면에 대해서 넓은 다양한 각으로 위치될 수 있다. 포드가 상기 핀들 위에 정착되고 밸브들이 원하는 위치에서 상기 입구 및 출구 밸브들 위에 정착되는 것은 위와 같은 넓은 다양한 각도에 의해 이루어지는 것이다.

종래의 정화 시스템에서, 양압원(positive pressure source)으로부터의 가스 유동 라인들은 상기 지지 표면 위로 돌출되어 있는 중공 유동 핀들에서 지지 표면에서 끝나고, 그러한 핀들은 상기 포드가 운동 핀들 상에 안착될 때 입구 밸브들 내에 수용된다. 그러나, 위에서 설명한 것처럼, 상기 지지 표면에 대한 포드의 초기 맞물림 각은 0도에서 90도 사이에서 두드러지게 변화할 수 있고, 종래의 유동 핀들 및/또는 경계면 시일들은 여러 낮은 맞물림 각도에서 포드 상에 잡힐 수 있다. 이는 운동 결합을 방해하여서 시간이 지남에 따라서 시일의 마모를 야기한다.

포드 적재의 문제점을 해결하기 위한 시도로서, 지지 표면 내에 "활성" 가스 유동 핀들을 제공하는 것이 알려져 있다. 이러한 활성 핀은, 포드가 임의의 각도에서 지지 표면 상으로 적재될 수 있도록, 초기에는 지지 표면 아래로 후퇴되는 것이다. 이후, 가스 유동 핀들이 상향으로 들어 올려져서 가스 유동 밸브들과 맞물리게 된다. 이러한 활성 시스템들은, 구성 요소들이 적절한 방식으로 그리고 적절한 시간에 들어 올려져서 내려지는 것을 보장하기 위하여 추가 구성 요소들 및 제어를 필요로 한다. 또한, 그러한 활성 시스템들은 위에서 기술한 것과 같은 운동 결합을 방해할 수 있는 포드 상에 상향력을 바람직하지 않게 가하게 된다.

입구 시일 둘레를 빠져나가는 알려지지 않은 가스의 양 때문에 포드를 통과하는 유량을 제어하는 데 있어서의 어려움 이외에, 종래의 정화 시스템에 대한 또 다른 문제는 포드 내의 정화 가스의 유동 패턴을 제공하는 그러한 시스템의 제어 부족이다. 정화 사이클 동안에 포드 내의 웨이퍼들의 각각의 둘레의 가스 유동이 웨이퍼들 각각으로부터의 입자들 및/또는 오염물질을 균일하게 제거하는 것이 바람직하다. 종래의 푸쉬 정화 시스템에서, 주입 가스는, 포드를 통과하여 상부로, 포드의 상부 표면을 횡단하여, 그리고 포드를 존재시키는 대응 벽 아래로 유동하는 경향이 있다. 따라서, 상기 시스템 내의 입자들 및/또는 오염물질들은 하부 웨이퍼들보다 포드내의 상부 웨이퍼들로부터 효과적으로 더욱 정화된다. 역으로, 유동이 상기 포드로부터 빨아 당겨지기만 하는 경우, 상기 가스는 포드의 바닥을 실질적으로 횡단하여 입구로부터 이동한 다음 출구 밸브를 통해서 밖으로 나갈 것이다. 따라서, 입자들 및/또는 오염물질들은 상부 웨이퍼들보다 포드 내의 하부 웨이퍼들로부터 더욱 효과적으로 정화될 것이다. 종래 기술의 시스템들은 출구 유동 압력에 대한 입구 유동 압력의 비율을 제어하여 포드 내의 정화 유동 패턴들을 중점적으로 다뤄보려고 하는 시도는 없었다.

따라서, 본 발명의 장점은 포드내의 웨이퍼들로부터 입자들 및/또는 오염물질들을 제거하기 위한 향상된 정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은, 포드를 통과하는 균일한 가스 유량 및 가스 유동 패턴을 보장하는 일정하게 제어된 효과적인 정화 공정을 제공하는 것이다.

또 다른 장점은 입구 및 출구에서의 가스 누출을 실질적으로 방지하는 기밀 경계면 시일(tight interface seal)들을 포함하는 정화 공정을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 운동 결합과 호환될 수 있고 포드가 간섭없이 실질적으로 수직과 수평 사이의 임의의 각도에서 지지 표면으로부터 적재되거나 제거될 수 있도록 하는 정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 기밀 밀봉을 확립하기 위한 경계면 시일의 강도 및 포드의 무게에 의존하지 않는 정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 작동되거나 제어되는 구성 요소들을 필요로 하지 않는 피동 방식의 경계면 시일을 이용하는 정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 가스 유동 라인과 유동 밸브 사이에 기밀 밀봉을 확립하기 위하여 단순하고 신뢰성 있으며 튼튼한 경계면 시일을 제공하는 것이다.

상기 장점들과 그리고 다른 장점들은, 균일하고 제어된 유효 정화 가스 유량을 제공하며 포드 내의 웨이퍼들로부터 오염 물질들 및/또는 입자들을 균일하게 제거하기 위한 가스 유동 패턴을 제공하는 시스템과 관련한 본 발명에 의해 달성된다. 상기 시스템은 가압된 가스원으로부터 가스를 제공하기 위하여 지지 표면을 통과하는 한 쌍의 가스 공급 라인들 및 진공원을 통하여 포드로부터 가스를 제거하기 위한 지지 표면을 통과하는 한 쌍의 가스 제거 라인들을 포함하고 있다. 시일들은 경계면에서 누출을 실질적으로 방지하기 위하여 가스 입구와 제거 라인들 사이의 경계면들에 제공되어 있다. 신축적인 경계면 시일은 입구 및 출구 라인들의 압력을 이용하여 밀봉(seal)을 확립시키지만, 포드의 무게 또는 경계면의 강도에는 의존하지 않고 밀봉을 확립시킨다. 또한, 정화 시스템은 지지 표면 위로 연장되어 있는 종래의 유체 유동 핀들을 사용하지 않고 입구와 출구에 기밀 밀봉을 확립한다. 경계면의 일반적으로 낮은 형상에 의해서뿐만 아니라 유동 핀들이 없는 이유로 인해서, 포드는 유동 핀들 또는 경계면 시일 상에 붙잡힘이 없이 지지 표면 상에 실질적으로 수평과 수직 사이 범위의 각도로 적재되거나 제거될 수 있게 된다.

출구 제어부에 인가되는 부압은 포드를 통해서 유량을 제어하고, 그리고 가스가 상기 포드를 떠나는 비율은 가스가 포드 내로 들어가는 비율을 제한할 것이다. 바람직한 실시예에서, 입구 유동은 출구 유동과 거의 동일하다. 입구 압력과 출구 압력이 실질적으로 동일한 상태에서, 정화 가스는 실질적으로 균일한 유동 패턴으로 포드의 상부 및 하부 부분들을 통해서 흐르고, 이에 따라 오염 물질 및 입자들이 포드를 통해 웨이퍼들로부터 균일하게 제거될 수 있게 된다.

동일한 입구 및 출구 유동에 대한 또 다른 방식의 작동으로서, 포드 내의 유체의 체적은, 입구 유동이 차단되어 있는 동안 낮은 압력 라인을 통하여 포드 밖으로 가스를 뺌으로서 교체될 수 있다. 포드 내의 줄어든 압력은 입구 및 출구 시일을 포드와 긴밀하게 맞물리도록 해서 시일 둘레의 누출을 실질적으로 방지하게 된다. 배출 중 몇몇 지점에서는, 새로운 체적의 가스로 상기 포드를 다시 채우기 위하여 입구 압력이 작용될 수 있다. 상기 공정은 포드 내의 모든 가스를 제거하고 그리고 새로운 체적의 가스로 포드를 다시 채우기 위하여 반복될 수 있다.

또 다른 작동 방식에 있어서, 유동 제어 시스템은, 소정의 시간 간격 동안 정화 유동을 제공하기 위하여, 또한 그 후에 포드가 지지 표면 상에 안착되어 있는 한은 점적 유동(trickle flow)을 제공하기 위하여, 입구 및/또는 출구 유동 라인들내에 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 입구 및 출구 정화 시스템을 도시하고 있는 지지 표면상의 포드의 개략도이다.

도 2는, 가스가 포드내로 주입되도록 하기 위한 입구와, 가스가 포드로부터 비워질 수 있도록 하는 출구를 포함하고 있는, 포드를 지지하기 위한 지지 표면의 평면도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 정화 시스템과 함께 사용하기 위한 경계면 시일을 포함하고 있는 지지 표면상의 포드의 측면도이다.

도 4a 및 도 4b는 또 다른 실시예에 의한 본 발명과 함께 사용하기 위한 경계면 시일을 포함하고 있는 지지 표면상의 포드의 측면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 두 개의 스테이지 유동 시스템의 개략도이다.

도 6은 도 5에 도시된 두 개의 스테이지 가스 유동 시스템의 작동을 도시한 흐름도이다.

이하, 예시된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 살펴보기로 하자.

본 발명은 도 1 내지 도 6을 참조하여 기술될 것이며, 본 발명은 균일하게 제어된 유효한 정화 가스 유량과 포드 내의 웨이퍼들로부터 오염 물질 및/또는 입자들을 제거하기 위한 가스 유동 패턴을 제공하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 정화 시스템은, 200mm 및 300mm 포드들을 사용하여 작업할 수 있도록 형성되어 있는 것을 포함한 다양한 크기의 에스엠아이에프(SMIF) 시스템과 함께 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 정화 시스템은 모든 관련된 에스엠아이에프 표준치와 호환하여 따를 수 있도록 한다.

도 1은, 그 상단에 지지되어 있는 에스엠아이에프 포드(21)를 구비한 지지 표면(20)의 개략적 측면도이다. 상기 지지 표면(20)은 포드를 지지하기 위하여 제공된 웨이퍼 패브(fab) 내의 어떤 다양한 표면들을 포함할 수 있다. 그러한 표면들은 공구 로드 포트들, 국부 공구 버퍼들과 스토커(stocker)들 내의 포드 선반, 및 독립 정화 스테이션 내의 포드 지지 플랫폼들을 포함하는데, 이에만 한정되는 것은 아니다. 한 쌍의 가스 공급 라인(23)들은 가압 가스원(도 1에 도시되지 않음)으로부터 포드(21)로 가스를 공급하기 위하여 지지 표면(20)을 통하여 연결되어 있다. 유사하게, 한 쌍의 가스 제거 라인(25)들은 진공원(도 1에 도시되어 있지 않음)을 통하여 포드(21)로부터 가스를 제거하기 위하여 지지 표면(20)을 통하여 연결되어 있다.

도 2를 참조하면, 지지 표면(20)은, 포드와 지지 표면 사이에서의 운동 결합을 확립하기 위하여, 포드의 바닥 상에 있는 대응 홈들 내에 장착하기 위한 복수 개의 운동 핀(22)들을 포함하고 있다. 핀(22)들은 200mm 포드를 수용하기 위하여 정합 핀들을 선택적으로 포함할 수 있다. 지지 표면(20)은 또한 지지 표면을 통하여 아래로 제공된 한 쌍의 입구 홀(24)들 및 그 지지 표면을 통하여 아래로 제공되어 한 쌍의 가스 제거 라인(25)에 연결되어 있는 한 쌍의 출구 홀(26)을 포함하고 있다.

바람직한 실시예에서, 입구 홀(24)들은 지지 플랫폼의 후방에 위치되어 있고 출구 홀(26)들은 플랫폼의 전방에 위치되어 있는데, 이에 따라 포드가 지지 플랫폼상에 위치될 때에 입구 홀(24)들은 포드의 후방 아래에 위치될 것이며 출구 홀(26)들은 포드의 전방 아래에 위치될 것이다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 포드를 통과하는 정화 유동은 포드의 후방으로부터 시작해서 전방 쪽으로 발생하게 될 것이다. 이러한 것이 부분적으로나마 유리한 이유는, 포드의 후방이 더 좁으며, 주입된 가스의 확산은 가스 유동이 포드의 전방을 향하여 이동함에 따라 포드의 윤곽을 자연스럽게 따르게 되기 때문이다. 전방 개방 포드 내의 포드 도어가 제거되는 경우에 후방으로부터 추가로 정화하는 것이 바람직하다. 그러한 시스템은 포드의 전체 체적을 횡단하는 유동을 증진하여서, 입자 및/또는 오염물이 인접하는 공정 공구 및/또는 미니 환경부로부터 포드 내로 들어가는 것을 방지한다. 따라서, 입구 및 출구 홀들과 관련하여 개시하고 있는 방향은 포드를 통과하는 정화 유동을 증진시키고 정화 횟수를 줄인다. 지지 표면(20) 내의 입구 및 출구 홀들의 개수 및 위치는 본 발명의 또 다른 실시예들에서 변경시킬 수 있다. 또한, 단 하나의 홀만으로도 지지 표면 상에 위치되어 있는 포드에 대한 가스 유동에 적합한 입구와 출구 모두의 기능을 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 입구 유동은 출구 유동을 교체할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 종래의 푸쉬 정화 시스템들은 다수의 단점을 가지고 있다. 본 발명에 의한 정화 시스템은 가스가 진공원을 통해서 가스 출구로부터 능동적으로 빨아 당겨지는 균형을 이룬 유동 정화 시스템이다. 특히, 기밀 밀봉은 뒤에서 설명하는 것처럼 경계면 시일(50)에 의해서 가스 입구 및 가스 출구 모두에서 확립된다. 입구 및 출구 홀들에서 기밀 밀봉을 제공하고 입구 대 출구 압력의 비율을 제어함으로써, 포드를 통과하는 유량뿐만 아니라 주어진 시간에 포드내의 가스의 양은 일정하게 제어될 수 있다. 포드를 통과하는 가스 유량의 일정한 제어는 정화에 필요한 시간을 줄일 뿐만 아니라 웨이퍼들로부터의 오염 물질 및 입자 제거의 효율과 반복성을 증가시킨다.

바람직한 실시예에서, 입구 유동은 출구 유동과 거의 같지만, 입구 유동은 다른 실시예들의 출구 유동보다 예를 들면 10% 더 높을 수 있다. 발명의 배경에서 설명한 것처럼, 포드를 나가는 유량이 포드 내부로의 유량을 초과하지 않는 것이 중요하다. 따라서, 입구 유동은 출구 유동보다 약간 더 클 수 있다. 당업자라면 알 수 있게 되는 바와 같이, 임계 구멍들은 입구 및 출구 유량을 정확하게 제어하기 위하여 가스 입구 및 가스 출구 라인 내에서 사용될 수 있다. 입구 및 출구 유량을 정확하게 제어하게 되면 출구 유동에 대한 입구 유동의 비율이 1에 도달하게 할 수 있다.

발명의 배경에서 설명한 것처럼, 포드를 통과하는 가스 유량 뿐만 아니라 출구 유동에 대한 입구 유동의 비율을 제어하는 것이 중요하다. 어느 정도는 종래의 정화 시스템들은 상기 변수들을 제어하기 위하여 시도되었고, 그것들은 포드에 대한 입구 및 출구에, 예를 들면 압력 센서들 및 질량 유동 제어기들과 같은 복잡한 모니터링 및 제어 장치를 사용해 왔다. 상기 복잡한 장치들은 부분적으로는 입구에서 필요한데, 그 이유는 얼마나 많은 입구 가스가 실질적으로 포드 내로 들어가는가를 입구 가스 라인 내의 가스 압력으로부터 정확하게 예측하는 것은 입구 시일에서의 누출에 의해 방해받기 때문이다. 또한, 상기 포드로부터 빨아 당겨지는 부압은, 출구에서의 빨아 당겨짐이 포드 내로 흘러들어가는 것으로 측정되는 소정 양의 가스보다 약간 적도록 하기 위해, 감시되고 제어되어야 한다.

역으로, 출구 유동에 대한 입구 유동의 비율 뿐만 아니라, 포드를 통과하는 유량이 쉽게 제어될 수 있는 것이 본 발명의 특징이다. 특히, 포드를 향하는 출구에 기밀 밀봉이 있기 때문에, 포드로부터 빨아들여지는 가스의 유동은 단지 출구 가스 라인 내의 유동에 의해서 정확하게 예측될 수 있다. 포드로부터의 빨아 당겨지는 크기를 알게 되면, 입구 유동을 소정의 수준으로 설정할 수 있는데, 그 수준은 위에서 설명한 바와 같이 포드로부터 나오는 유량보다 약간 더 크거나 동일할 수 있다. 따라서, 종래의 시스템들과 다르게, 단지 출구 가스 라인 내의 유동만이 제어될 필요가 있다. 기술 분야에서 공지된 것처럼, 예를 들면 임계 오리피스들과 같은 단순한 장치들은 출구 유동 라인을 통과하는 가스 유동을 정확하게 제어하기 위하여 그 출구 유동 라인에 연결될 수 있다.

또한, 발명의 배경에서 설명한 것처럼, 시스템이 주로 푸쉬 시스템인 경우에, 가스는 포드 내의 상부 웨이퍼들을 통해서 유동하게 되며, 반면에 빨아당김, 즉 풀(pull) 시스템이 주가 된 시스템에서는, 가스는 포드 내의 하부 웨이퍼들을 통하여 흐르게 된다. 본 발명에 의하면, 입구 및 출구 압력들은 포드를 통과하는 최적의 유동 패턴을 제공하기 위하여 제어될 수 있는데, 이는 가스가 실질적으로 일정한 유동 패턴으로 포드의 상부 및 하부 부분들을 통과하여 흐르고, 그리고 오염 물질 및/또는 입자들이 포드를 통해 웨이퍼들로부터 균일하게 제거되기 위한 것이다. 포드를 통한 실질적으로 균일한 유량을 제공하기 위하여, 입구 압력과 출구 압력 사이의 차이가 실질적으로 일정한 수준으로 유지된다. 또한, 대기가 시스템으로 들어가는 것을 방지하기 위하여 입구 압력을 대기압 위로 유지시키고, 양호한 출구 시일을 형성시키기 위하여 출구 압력을 대기압 아래로 유지시키는 것이 바람직하다. 포드에 대한 입구들 및 출구들의 압력은, 대기압 위의 입구 압력 및 대기압 아래의 출구 압력 뿐만 아니라 일정한 입구 및 출구 압력 차이를 유지시킴과 동시에, 적합한 유동 패턴을 제공하기 위하여, 함께 올려지거나 낮아진다. 상기 최적의 입구 및 출구 압력들은 공기 유동 시각화 기술 및/또는 전산 유체 동력학 모델에 의해서 결정될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 정화 사이클에 있어서, 가스는 분당 약 30리터(lpm: liter per minute)로 각 입구 라인에 공급되어서 약 30 lpm으로 각 출구 라인에서 방출될 수 있다. 포드를 통과하는 낮은 또는 소량의 가스 유동에 있어서, 각각의 입구 라인은 약 0.1 내지 0.5 lpm으로 가스를 제공할 수 있고 각각의 출구 라인은 약 0.1 내지 0.5 lpm으로 가스를 배출할 수 있다. 그러나, 정화 및 소량 공정에 대한 유량들은 다른 실시예에서는 변동될 수 있다는 것을 알 수 있다.

출구를 통한 유량이 포드를 통한 유량을 제어하고, 그리고 가스가 포드를 떠나는 비율이 가스가 포드를 들어가는 비율을 제한하는 것이 본 발명의 특징이다. 위에서 설명한 것처럼, 포드로 공급되는 가스의 유동은 가스가 포드로부터 방출되는 유동을 약간 초과할 것이다. 초과 입구 가스가 더 낮은 출구 유량의 결과로서 포드로 들어가는 것을 방지하는 정도로, 약간의 입구 가스는 입구 시일을 통하여 주변으로 방출된다. 그러나, 종래의 시스템과 다르게, 출구에서의 시일이 긴밀하기 때문에, 그리고 입구에서의 가스 체적이 출구에서의 가스의 체적보다 약간 더 크도록 또는 실질적으로 동일하도록 제어되기 때문에, 입구에서 배출되는 그 가스 양은 작아질 것이다. 예를 들면, 입구 가스가 출구에서보다 10% 더 높은 압력에서 제공되는 곳에서, 겨우 10%의 가스는 입구에서 주변으로 방출될 것이다. 그러한 퍼센티지(percentage)의 가스의 누출은 공장 직원에게 해가 되지 않는다. 또한, 포드를 통과하는 가스의 유동이 출구에서의 가스 유량에 의해서 제어됨으로써, 입구로부터의 가스의 누출은 포드를 통한 유량 또는 포드내의 가스의 제어 및 체적 단일성에 영향을 미치지 않는다.

입구 및 출구 홀(24, 26)들 내의 경계면 시일(50)에 대해서 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 설명한다. 포드(21)는 밸브(42)가 장착될 웰(well)을 한정하는 바닥 표면을 포함하고 있다. 밸브(42)에는 한 방향으로 유체 유동을 허여하는 체크 밸브가 포함될 수 있다. 따라서, 밸브(42)가 입구 홀(24) 위에 위치되어 있는 곳에서, 밸브(42)는 포드(21) 내로의 가스 유동을 허여한다. 역으로, 밸브(42)가 출구 홀(26) 위에 위치되어 있는 곳에서, 밸브는 포드(21) 밖으로의 가스 유동을 허여한다. 입구 및/또는 출구에 사용되는 밸브 타입은 본 발명에서 결정적인 것이 아니며, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 변동될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기 위한 여러 타입의 밸브들은, 이미 참조되었던 미국 특허 출원 제 09/049,330호에 상세하게 기술되어 있다. 입구 및 출구 홀들은 포드(21) 내로 그리고 밖으로 흐르는 가스를 여과하기 위한 공지된 구조의 여과기(44)를 포함할 수 있다. 그러한 여과기들은 마이크론 이하의 입자를 여과하는 테프론 막 여과기 매체로 구성될 수 있다. 상기 여과기(44)는 밸브(42)와 함께 또는 그 밸브없이 사용될 수 있다. 결정적인 것은 아니지만, 본 발명에 따라 사용되는 밸브들 및/또는 여과기들은 단위화될 수 있는데, 이에 따르면 밸브 및/또는 여과기들을 웰(40)로부터 제거하여서 원하는 다른 타입의 밸브 및/또는 여과기로 교체할 수 있게 된다. 그러한 시스템은 위에서 참조된 미국 특허 출원 제09/049,354호에 더욱 상세하게 기술되어 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 경계면 시일(50)은, 지지 표면 상에 있는 각각의 입구 및 출구 홀(24, 26) 내에 바람직하게 장착될 수 있는 그로밋(grommet)(52)을 포함하고 있다. 상기 그로밋은, 가스가 유동될 수 있는 중공 중앙부를 가지고 있는, 바람직하게는 환형이고, 예를 들면, 바이톤(Viton^TM) 또는 다양한 다른 낮은 듀로미터(durometer)의 플루오로엘라스토머(fluoroelastomers)와 같은 엘라스토머 재료로 바람직하게 형성되어 있다. 그로밋(52)은 웰(40)의 형상과 일치하는 횡단면 형상(위에서 도시된)을 가지고 있다. 발명의 배경에서 설명한 것처럼, 종래의 경계면 시일은 기밀 밀봉을 확립하는 데 있어 포드의 무게 및 경계면의 강도에 의존한다. 본 발명에 있어서의 특징은, 밀봉을 확립하는 데 있어 포드의 무게 및 시일의 강도에는 의존하지 않는다는 것이다. 특히, 그로밋(52)은 그 중심에 홀을 가지고 있는 돔(54)을 한정하는 상부 부분을 포함하고 있다. 이완 상태에서, 돔(54)은 지지 표면(20)의 상부 표면보다 약간 위이거나 동일 높이이다. 포드는 일단 운동 핀들 상에 완전히 안착되면 돔(54)의 상부 표면과 가변운 맞물림 상태에 놓인다. 그로밋(52)은 약 20 내지 40밀(mil) 두께로 얇고, 복수개의 굴곡부(55)를 포함하고 있다. 굴곡부(55)와 함께 그로밋(52)의 두께는 그로밋(52)을 신축적으로 하는데, 이는 그로밋(52)이 심지어 포드가 운동 핀 상에 안착하자마자 그로밋(52)과 맞물리는 경우에도 운동 결합을 방해하지 않게 하기 위한 것이다. 또한, 경계면 시일은 포드의 무게를 지지하지 않음으로써, 본 발명에 의한 경계면 시일은 종래의 경계면 시일과 비교하여 시간이 경과해도 마모가 거의 없다.

그로밋(52)이 표면(20) 위로 약간의 거리만큼 연장되어 있는 사실과 함께 돔(54)의 형상에 의해서, 포드는 그로밋(52) 상에 붙잡힘이 없이 실질적으로 수직과 수평 사이의 소정 각도에서 지지 표면 상으로 내려갈 수 있게 된다. 결과적으로 포드는 지지 표면상으로 적재되는 동안 그로밋(52)과 맞물리고, 굴곡부(55)는 그로밋(52)이 측면 방향으로 신축성 있게 이동할 수 있도록 한다. 그러한 맞물림 시의 그로밋(52)의 측면 신축성은, 심지어 중심을 약간 이탈한 그로밋(52) 상에 포드가 안착되는 경우에도, 그로밋(52)이 기밀 밀봉(뒤에서 설명함)을 형성할 수 있게 한다. 추가로, 그로밋의 측면 및 수직 신축성은 경계면에 대한 마모를 줄이게 되는데, 만일 그렇지 않을 경우 그러한 마모는 지지 표면상으로의 포드의 접근이 있자마자 단단한 가스켓과 포드 바닥이 맞물리는 결과로서 일어난다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 일단 포드가 지지 표면(20) 상으로 적절하게 적재되었을 때, 여기서 이러한 적절한 적재 상태는 일례로 포드-인-플레이스(pod-in-place) 센서 등에 의해서 표시될 수 있음, 입구 라인(23)을 통과하는 가스의 유동과 출구 라인(25)을 통한 흡입이 일어난다. 입구에서 가스가 공급 라인들로부터 주입됨에 따라서, 그로밋의 내부의 압력은 그로밋이 팽창할 수 있도록 증가된다. 그로밋의 팽창은 굴곡부(55)를 평평하게 펴면서 돔(54)을 상향 및 외향을 향해서 포드와 맞물려 있는 시일 안쪽으로 이동시킨다. 또한, 본 발명에 따르면 포드를 통해서 가스가 빨아 당겨짐으로써 밀봉이 더 촉진되고 유지될 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 의한 경계면 시일은 공급 라인(23)들로부터 제거 라인(25)으로 흐르는 가스의 유동에 의해서 피동 방식으로 완전하게 기능하게 된다. 그로밋의 또 다른 특징으로는, 더 많은 정화 유량을 위하여 그로밋이 더 큰 범위로 확장하여 더 기밀을 유지하는 밀봉을 확립한다는 데 있다. 그러나, 높은 유량과 커다란 그로밋 팽창에 대해서, 경계면(50)은 운동 결합을 방해하지 않는다.

압력의 증가 및 그로밋(52)의 팽창으로, 입구 유동 및 굴곡부(55)는 두 가지 기능을 달성한다. 먼저, 경우에 따라서는 지지 표면 상의 포드의 위치를 조절하기 위하여 운동 핀(22)들의 높이를 조절하는 것이 필요할 때가 있다. 운동 핀(22)들 중 어느 하나 또는 하나 이상의 높이가 조절되면 지지 표면 위의 웰(40)의 측벽의 높이가 변동될 것이고, 이에 따라 이완 상태에 있는 그로밋과, 핀들 상에 적절하게 안착된 상태에 있는 포드와의 사이에는, 약간의 공간이 존재하게 된다. 그러나, 이렇게 존재할 수 있는 공간은 작으므로, 그러한 공간을 통과하는 가스의 유동은 입구 홀(24)을 통과하는 가스의 유동보다 더 적다. 따라서, 입구 압력의 유입이 있자마자, 그로밋은 위에서 설명한 바와 같이 상향으로 팽창하여 올가가서 시일을 형성하게 된다. 그로밋이 상향으로 올라가는 크기는 포드 바닥과 지지 표면 사이의 공간에 따라서 달라진다. 따라서, 경계면(50)은 포드에 맞물리고 밸브를 봉쇄하기 위한 자신의 높이를 자체 조절할 수 있다.

지지 표면 위의 포드의 높이로 조절하기 위하여 수직 상향으로 이동시키는 것 이외에, 입구 가스 및 굴곡부(55)에 의해서 이루어지는 제 2 기능은, 돔(54)이 반경방향의 외향으로 팽창하여 웰의 측벽상에 수평력을 부과하여 시일을 향상시키는 것이다.

출구 홀(26) 내의 그로밋(52)은 위에서 기술한 바 있는 입구와 관련한 그로밋(52)과 구조 및 작동이 유사하다. 그러나, 이 그로밋은 입구에 존재하는 그로밋과는 다른 상태로 포드와 맞물리게 된다. 배출 압력과 더불어 그로밋(52)의 형상에 의해서 그로밋(52) 바로 위에 국부적으로 낮은 압력이 생성된다. 이와 같은 국부적으로 낮은 압력은 그로밋을 당겨서 그로밋이 포드(21)와 밀봉 맞물림되게 한다. 위에서처럼, 출구 그로밋(52)은 지지 표면(20)의 상부와 거의 동일 높이이고, 포드를 지지 표면에 적재하거나 혹은 그로부터 제거하는 낮은 각도에는 영향을 주지 않는다. 또한, 그로밋은 각기 다른 정도(이는 포드와 지지 표면 사이의 공간에 따라 달라짐)로 상향으로 연장되어 기밀 밀봉을 확립할 수 있도록 수직 방향으로 신축성이 있고, 그리고 중심 이탈 시일에 쉽게 조절할 수 있도록 측방향으로도 신축적이다.

또 다른 실시예에 의한 경계면 시일(50)은 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 경계면 시일(50)은 입구 및 출구 홀(24, 26) 내에 장착되어 있는 환형 벨로우즈(60)를 포함한다. 상기 벨로우즈(60)는, 예를 들면, 바이톤(Viton™) 또는 여타 여러 가지의 저듀로미터 플루오로엘라스토머와 같은 엘라스토머로 바람직하게 형성되어 있고, 가스가 유동할 수 있는 중심을 통과하는 개구를 포함하고 있다.

벨로우즈(60)가 그로밋(52)과는 약간 다른 형상을 갖게 되지만, 입구 및 출구 홀들 내의 벨로우즈(60)는 입구 및 출구 홀들 내의 그로밋(52)과 유사한 방식으로 기능을 한다. 특히, 이완 상태에서, 벨로우즈(60)의 상부 부분(62)은 포드를 적재 또는 제거할 때의 낮은 각도에는 영향을 주지 않도록 하기 위하여 지지 표면(20)의 상부 표면의 약간 위에 또는 동일 높이로 놓여 있다. 또한, 벨로우즈(60)는 상부 부분(62)이 입구 및 출구 홀들에 밀봉을 확립할 때까지 각기 다른 정도(이는 포드와 지지 표면 사이의 공간에 따라 달라짐)로 상향으로 연장될 수 있도록 수직 방향으로 신축될 수 있다. 상기 벨로우즈(60)는 또한 중심 이탈 시일을 쉽게 조절하기 위하여 측면으로 신축될 수 있다. 다른 타입의 경계면 시일들도 입구 및 출구 홀들에 시일을 제공할 수 있는 한은 본 발명에 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러한 추가 경계면 시일들의 예는 이미 참조한 바 있는 미국 특허 출원 제 09/049,330호에 개시되어 있다.

경계면(50)이 운동 결합과 호환될 수 있는 것은 본 발명에 의한 정화 시스템의 특징이다. 특히, 정화 시스템은 지지 표면 위로 연장되어 있는 종래의 유체 유동 핀들을 사용함이 없이 입구 및 출구에서 밀봉을 확립할 수 있다. 경계면 시일(50)의 일반적인 낮은 윤곽(low profile)에 의해서뿐만 아니라 유동 핀들의 생략에 의해, 포드(21)는 유동 핀들 또는 경계면 시일 상에 붙잡힘이 없이 수평과 수직 사이 범위의 각도로 지지 표면(20) 상에 적재되거나 제거될 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 시스템은 작동되는 부재들을 구비한 임의의 능동 방식의 경계면 시스템들도 이용하지 않는다. 피동 방식의 경계면들은 일반적으로 제조하기가 더욱 단순하고 값싸며 시간의 경과에 따른 오작동을 덜 일으키게 된다.

위에서 기술된 정화 및 소량의 유동 공정 이외에, 본 발명은 포드 내의 주어진 체적 가스의 빠른 배출 및 변위를 위하여 바람직하게 사용될 수 있다. 그러한 공정을 시작하기 위하여, 출구 홀들 및 진공원을 통하여 가스가 포드로부터 배출됨과 동시에 유동 라인(23)을 통과하는 가스의 공급이 차단된다. 포드 내의 압력이 감소함에 따라서, 입구 및 출구 홀들에 있는 경계면 시일들과 포드 사이에는 더 기밀 밀봉 맞물림이 이루어진다. 배출하는 동안의 몇몇 지점에서, 예를 들면, 포드 내의 압력이 대기압의 50%인 곳에서는, 포드에 새로운 가스를 공급하기 위하여 가스의 입구 공급이 이루어질 수 있다. 포드 내의 낮은 압력과 각 경계면에서의 기밀 밀봉을 고려하여, 상기 포드는 새로운 가스로 빠르게 다시 채워질 것이다. 포드가 새로운 가스로 다시 채워지는 동안, 진공원은 차단되거나, 포드 밖으로 가스를 빼내기 위한 작동을 계속할 것이다. 이러한 공정은 포드 내의 가스의 모든 체적 또는 실질적으로 거의 모든 체적을 제거하기 위하여, 그리고 새로운 가스 체적으로 포드를 채우기 위하여 반복될 수 있다. 입구 홀 및 출구 홀 각각에 있는 경계면 시일(50)이 긴밀하게 당겨져서 포드와 맞물리게 되는 경우에도, 이러한 맞물림은 운동 핀들 상으로 내리 누르는 포드의 무게를 변경하지 않으며 지지 표면 상에서의 포드의 운동 결합을 방해하지 않는다.

본 발명에 의한 가스 유동 시스템을 작동시키기 위한 시스템의 또 다른 실시예는 도 5 및 도 6을 참조하여 기술하기로 한다. 도 5는 위에서 기술한 바와 같이 가스 공급 라인(23) 및 가스 제거 라인(25)을 포함하고 있는 지지 표면(20) 상에 안착되어 있는 포드(21)의 개략도이다. 가스 공급 라인(23)은 유량 제어 시스템(70)을 통해서 가스 유동을 수용한다. 유사하게, 가스는 유량 제어 시스템(72)을 통해서 가스 제거 라인(25)을 통과하여 포드로부터 배출된다. 바람직하게, 제어 시스템(70, 72)들은 직렬로 작동함으로써, 유량 제어 시스템(70)이 특정 비율로 포드(21)를 향하여 가스를 공급하고 있을 때, 유량 제어 시스템(72)이 동일 비율로 실질적으로 가스를 제공하게 된다. 위에서 언급한 바와 같이, 시스템(70)은 시스템이 가스를 제거하는 것보다 약간 더 큰 비율로 포드(21)에 가스를 제공할 수 있다.

상기 제어 시스템(70, 72)들은, 제어 시스템(72)이 포드(21)로부터 가스의 공급을 제거함과 동시에 제어 시스템(70)이 포드(21)로 가스의 유동을 공급하는 것을 제외하고는 서로 동일하다. 편의상, 시스템(70, 72)들 사이의 동일한 참조 번호는 구조적 및 작동적으로 동일한 구성 요소를 나타내고 있다는 이해의 전제 하에, 단일 시스템을 가지고 설명하기로 한다. 가스 유량 제어 시스템(70)은, 공급원에 있는 가스의 공급을 시작하고 차단하기 위한 밸브(76)를 포함하고 있는, 가압된 가스 공급부(74)를 포함하고 있다. 가스 공급부(74)는, 예를 들면 질소와 같은, 가압 가스의 하우스 공급원(house source)일 수 있다. 선택적으로, 가스 공급부(74)는 초청정 공기의 가압원을 공급하기 위하여, 다양한 여과 시스템과 맞는 압축기와 같은, 가압 가스의 국부 공급부일 수 있다. 가스 공급부(74)가 압축기 여과 시스템을 포함하고 있는 경우, 가스 공급부는 필요에 따라서 쉽게 이송될 수 있다.

유량 제어 시스템(70)은 또한 전원(82)에 연결되어 있는 한 쌍의 솔레노이드 밸브(78, 80)와 각각의 밸브(78, 80)의 유동 라인들 내에 제공된 한 쌍의 임계 오리피스(84, 86)를 포함하고 있다. 당해 기술 분야에서 공지된 것처럼, 임계 오리피스(84, 86)들은 임계 수준 위의 다양한 입력 유량에 적합한 고정된 정확한 유량을 출력할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 임계 오리피스(84)는 고정된 일정한 30 lpm 유량을 출력할 수 있고, 임계 오리피스(86)는 고정된 일정한 0.1 lpm 유량을 출력할 수 있다. 상기 각각의 유량들은 단순히 예시적이고, 유량들은 본 발명의 또 다른 실시예들의 그것보다 더 크거나 작을 수 있다.

도 5 및 도 6의 흐름도를 참조하면, 전원(82)은 제어기를 통해서 포드(21)가 지지 표면(20) 상에 위치된 때를 표시하는 포드-인-플레이스 센서(미도시)에 연결될 수 있다. 포드-인-플레이스 센서 대신에 다양한 다른 센서들을 사용하여 다양한 지지 표면(20)의 임의의 위치에 포드(21)가 존재하고 있음을 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다.

센서를 통해서 지지 표면(20) 상에 포드(21)가 있다는 초기 표시가 있게 되면, 타이머(미도시)가 소정의 시간 간격으로 재설정되어서 감소된다. 소정의 시간 간격은 조절될 수 있다는 것을 알 수 있다. 타이머가 0에 도달하지 않는 한, 전원(82)은 가스가 솔레노이드 밸브(78, 80)를 통과할 수 있도록 양 솔레노이드 밸브(78, 80)에 전압을 공급한다. 솔레노이드 밸브(78, 80)들이 작동하게 되면 가스가 임계 오리피스(84, 86)를 통과하여 흐를 수 있게 되고, 이에 따라 가스 공급 라인(23)은 임계 오리피스(84, 86)로부터의 조합된 출력을 받을 수 있게 된다. 임계 오리피스(84)가 30 lpm을 허용하고 임계 오리피스(86)가 0.1 lpm을 허용하는 실시예에서, 30.1 lpm의 유량이 라인(23)을 통하여 포드(21)로 공급될 것이다. 포드가 지지 표면 상에 유지되는 한, 상기 시간 간격은 끝나지 않고, 전원(82)은 임계 오리피스(84)를 통해서 높은 체적 유동이 유동할 수 있게 하기 위하여 솔레노이드 밸브(78)에 전압을 지속적으로 공급한다.

일단 상기 시간 간격이 끝나면, 제어기는 솔레노이드 밸브(78)로 들어가는 전압을 차단하기 위하여 전원(82)에 신호를 보낸다. 이 때, 포드 쪽으로 들어가는 고체적의 유체 공급이 차단된다. 솔레노이드 밸브(80) 쪽으로 들어가는 전압은 상기 시간 간격의 종료에 의해서 영향을 받지 않고, 저유량 임계 오리피스(86)를 통과하여 포드(21)를 향하는 유동은 줄지 않는다. 언제라도 포드가 지지 표면(20)으로부터 제거되기만 하면, 솔레노이드 밸브(78, 80)로 들어가는 전압은 0이 되고 라인(23)을 통과하는 모든 가스 유동은 차단된다.

도 5에 도시된 시스템은 포드를 통과하는 가스 유동에 대해서 제어된 이중 유량 모드의 작동을 허여하는 것으로, 이에 의하면 포드가 미리 설정된 시간 간격 동안 고유량으로 처음에 정화되고 그 후에 포드는 지지 표면 상에 안착되어 있는 한은 단지 소량 유동만을 가질 수 있다.

위에서 말한 바와 같이, 진공원(88)이, 각 솔레노이드 밸브들에 공급되는 전압에 의존해서, 솔레노이드 밸브(78) 및 임계 오리피스(84), 그리고/또는 솔레이노이드 밸브(80) 및 임계 오리피스(86)를 빨아 당기는 것을 제외하고는, 유동 제거 제어 시스템(72)은 시스템(70)과 동일하게 작동한다. 당업자에 의해서 알 수 있는 바와 같이, 도 5의 유동을 제어하기 위한 시스템은, 단지 가스 제거 라인(25)만이 위에서 언급한 바와 같이 제어 회로를 포함도록, 수정될 수 있다. 그러한 실시예에서, 포드 쪽으로 보내지는 가스의 유동이 포드로부터 나오는 가스의 유동과 동일하거나 초과되는 상태에서, 포드에 유체가 일정한 유량 또는 조절 가능한 유량으로 공급될 수 있다. 유사하게, 입구 유량이 출구 유량과 부합되거나 초과한다는 전제 하에서, 입구 라인은 포드(21)에 제어된 가변 유량을 제공하기 위하여 위에서 기술된 것과 같은 제어 시스템을 포함할 수 있으며 출구 라인은 고정되거나 조절할 수 있는 저압원을 가질 수 있다는 점도 알 수 있다.

당업자들이 이해할 수 있는 바와 같이, 각각의 제어 시스템(70, 72)은 포드(21)로 향하고 또한 그 포드(21)로부터 나오는 주어진 유동을 단순히 개방하거나 차단하기 위한 단지 하나의 솔레노이드 및 임계 오리피스를 포함할 수 있다. 또한, 제어 회로(70, 72)는 두 개 이상의 솔레노이드 밸브들 및 임계 오리피스들을 선택적으로 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 하나의 밸브와 오리피스의 쌍은 포드(21)가 지지 표면(20) 상에 있는 경우면 소량의 유동을 제공하기 위하여 제공될 수 있다. 나머지의 밸브와 오리피스의 쌍들은 유체가 여러 가지 유량에서 여러 시간 간격 동안 유동할 수 있도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 또 다른 실시예에서, 솔레노이드 밸브들 및/또는 임계 오리피스들 각각은, 예를 들면, 높은 정화 유량과 낮은 점적 유량에 각각 대응하는 두 개의 설정 지점을 가지고 있는 하나의 질량 유동 제어기로 교체될 수 있다. 상기 실시예에서, 질량 유동 제어기는, 이 질량 유동 제어기가 고유량과 저유량을 허여하는 시간 간격을 제어하기 위한 관련 제어기를 포함할 수 있다.

비록 본 발명은 여기에서 상세하게 기술되었지만, 본 발명은 여기에 개시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 당업자라면 첨부된 청구범위에 의해서 기술되고 한정된 것과 같은 본 발명의 기술적 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에 여러 가지의 변형, 대체 및 수정들을 가할 수 있다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 입구와 출구를 가진 포드를 통해 가스의 유동을 생성하기 위한 정화 시스템에 있어서,

   입구 및 출구를 가진 지지 플랫폼과;

   상기 지지 플랫폼의 상기 입구와 유체소통이 이루어지는 가스원과;

   상기 지지 플랫폼의 상기 출구와 유체소통이 이루어지는 진공원과;

   포드 외부에 위치된 가스의 유동이 상기 지지 플랫폼의 상기 출구로 빨아들여지는 것을 방지하기 위해 상기 지지 플랫폼의 상기 출구내에 장착되고 또한 포드가 상기 지지 플랫폼에 장착될 때 포드의 출구와 접촉하도록 형성된 상부 부분을 가지는, 출구 시일을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   포드 내부에 위치된 가스의 유동이 포드의 입구 외부로 빨려나가는 것을 방지하기 위해 상기 지지 플랫폼의 상기 입구내에 장착되고 또한 포드가 상기 지지 플랫폼에 장착될 때 포드의 입구와 접촉하도록 형성된 상부 부분을 가지는, 입구 시일을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 시스템.
7. 제5항에 있어서,

   포드의 입구로 유입되는 가스의 유량은 포드의 출구에서 유출되는 가스의 유량과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 정화 시스템.
8. 제5항에 있어서,

   상기 출구 시일은 엘라스토머 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 입구 시일은 엘라스토머 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 시스템.

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