KR100815574B1 - 침지 처리 시스템에서 한 세트의 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 에지 파지장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로일렉트로닉 기판 처리 장치는 서로 공간을 둔 제 1 및 제 2 지지구조를 포함하며, 상기 제 1 지지 구조는 제 1 지지 구조의 길이를 따라 연장한 일련의 상부 노피를 형성하는 일련의 상부 이빨과 제 1 지지구조의 길이를 따라 연장한 일련의 하부 노치를 형성하는 일련의 하부 이빨을 갖는다. 각각의 상부 및 하부 노치는 제 2 지지 구조쪽으로 개구되어 있으며, 상부 및 하부 노치는 소정의 오프셋거리로 서로 오프셋되어 마이크로일렉트로닉 장치의 에지가 제 1 및 제 2 지지 구조사이에 지지될때 제1 지지 구조의 상부 및 하부노피내에서 다르게 고정된다.
반도체웨이퍼

Description

침지 처리 시스템에서 한 세트의 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 에지 파지장치 및 방법{EDGE GRIPPING DEVICE AND METHOD FOR HANDLING A SET OF SEMICONDUCTOR WAFERS IN AN IMMERSION PROCESSING SYSTEM}
본 특허 출원은 35 U.S.C. 119(e)규정에 의해 2001년 11월 13일자로 출원되고 본 출원의 양수인이 소유하고 있는 미국 가특허출원 제 60/338,044호를 기초로 우선권 주장을 하였으며, 그 전 내용이 여기에 인용된다.
본 발명은 여러 습식 처리, 세척 및 건조 작업 동안 반도체 웨이퍼와 같은 웨이퍼를 지지하고 핸들링하는데 이용되는 웨이퍼 지지 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 침지 처리 시스템으로 재료를 이송하는 에지 파지장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 통상적으로 집적회로와 기타 마이크로일렉트로닉 장치를 만들기 위해 이용된다. 일반적으로 이 웨이퍼는 표면적에 비해 매우 얇고 깨지기 쉬운 재료로 된 디스크이다. 예를 들어, 300mm 직경 실리콘 웨이퍼는 두께가 대략 0.775mm로 될 수 있다. 이들 웨이퍼는 흔히 마이크로일렉트로닉 장치의 제조중에 여러 처리단계를 거치는데, 이 처리 단계 동안, 웨이퍼를 매우 청결하게 유지하고 웨이퍼표면의 긁힘, 깨짐 또는 다른 손상으로부터 보호하는 것이 중요하다.
반도체 웨이퍼 처리에 관련된 많은 단계는 유체 처리 탱크에 하나의 웨이퍼 또는 일군의 웨이퍼를 위치시키는 단계를 포함하는데, 여기서 웨이퍼는 웨이퍼 표면의 화학적인 에칭과 같은 특정 결과를 얻기 위해 여러 처리 용액에 노출되거나 용액이 가해진다. 사용되는 일반적인 처리 유체는 산성 용액, 염기성 용액 및 고 산화성 용액을 포함한다. 각각의 처리 단계 후, 웨이퍼 상에 남아있는 오염물질 및/또는 처리 유체는 또 다른 처리를 위한 웨이퍼의 준비 또는 웨이퍼의 처리의 최종단계로서 일반적으로 개별 헹굼 단계에서 헹구어 진다.
처리 및 헹굼 용액은 웨이퍼가 탱크 내에 위치되는 공정에서 이 처리 탱크에 순차적으로 가해질 수 있으며, 유체들은 각 순차적인 처리 및 헹굼 작업을 위해 탱크로 유입된 후 배출된다. 대안적으로, 웨이퍼는 하나의 처리 탱크에서 다른 처리 탱크로 이송되고, 상이한 용액이 상이한 처리 탱크 내의 웨이퍼에 순차적으로 가해질 수 있다. (헹굼 공정 후와 같은)다음 처리 단계들 사이에서 요구되는 부가적인 처리 단계는 건조 단계라고 하는데, 이 건조 단계에서 웨이퍼 표면에 남아 있는 액적 또는 막이 이소프로필 알콜(IPA) 증발 건조기와 같은 장비를 이용하여 표면으로부터 제거된다. 이 부가적인 건조 단계는 이들 입자가 액적의 증발로 인해 웨이퍼 표면에 침적되기 전에 오염입자를 포함하는 액적을 제거하는데 특히 유익할 수 있다.
일군 또는 한 세트의 웨이퍼를 처리할 때, 각각의 웨이퍼는 여러 처리 및 헹굼 용액의 적절한 흐름을 허용하도록 인접 웨이퍼로부터 충분히 떨어져 있음으로써 각각의 웨이퍼의 모든 표면에 균일한 표면처리를 제공하는 것이 바람직하다. 게다가, 각 웨이퍼의 임계면(critical surface)에 대해 방해받지 않고 처리 및 헹굼 유체를 제공하도록 각 웨이퍼는 여러 처리 및 헹굼 단계에 걸쳐서 가능한 한 외주면에 근접하여 고정되는 것이 중요하다. 사실, 현재 웨이퍼 처리 가이드라인은 각각의 웨이퍼의 외측 3mm 만을 핸들링하도록 허용되며, 이는 웨이퍼의 불안정 부분으로 간주 되고 웨이퍼의 배타적인 영역으로 불리 운다. 각각의 웨이퍼의 추가적인 불안정 영역의 발생을 피하기 위해, 예를 들어 각각의 웨이퍼의 외측 1mm 와 같은, 웨이퍼의 에지에 매우 근접하여 웨이퍼를 핸들링하는 것이 바람직하다.
여러 처리 단계에 걸쳐서 웨이퍼를 고정하기 위해 일반적으로 사용되는 두개의 기본 기술은 웨이퍼 지지대 또는 카세트를 갖는 시스템과 이 카세트를 사용하지 않는 시스템을 포함한다. 일반적으로 이용되는 카세트를 기반으로 한 시스템의 일 예는 도 1에 개략적으로 도시되어 있는데, 이 도1에서, 일군의 반도체 웨이퍼가 유체 및 메가소닉(megasonic) 에너지를 이용하여 세척된다. 이 세척 시스템(10)은 하나 또는 일군의 반도체 웨이퍼(14)를 포함하는 탱크(12)를 포함하며, 여기서 웨이퍼(14)는 웨이퍼 지지대(16)에 의해 지지된다. 이 실시예에서, 웨이퍼(14)는 4개의 웨이퍼 지지대(16)에 의해 지지되며, 이 지지대는 여러 처리 작업을 위해 여러 탱크 간을 웨이퍼(14)와 함께 이동하는 카세트 부분이거나 웨이퍼가 탱크 로벗 또는 기타 웨이퍼 제거 장치를 이용하여 취출될 때 탱크 내에 남아있는 웨이퍼 지지 시스템 부분이다.
카세트를 이용하지 않는 웨이퍼 처리 시스템에서, 여러 웨이퍼가 한 종류 이상의 장치에 고정 및 이동되며, 이 장치들은 하나의 처리 단계 동안만 특정 웨이퍼들과 함께 있는다. 예를 들어, 웨이퍼의 공급은 탱크 로벗에 의해 하나의 처리 탱크 영역으로부터 다른 처리 탱크 영역으로 이송될 수 있고, 별도의 엘레베이터 로벗이 탱크 로벗으로부터 웨이퍼를 취출하여 처리탱크로 내려보낼 수 있다. 이들 엘레베이터 로벗은 각각의 탱크 내에서 웨이퍼를 처리 및 이송하는 동안 웨이퍼를 지지하기 위해 상술한 것과 같은 일반적인 방법으로 웨이퍼를 지지할 수 있다. 즉, 이 형태의 구성에서 웨이퍼는 도 1의 웨이퍼 지지대(16)와 유사하게 배열되고 웨이퍼의 바닥 에지를 따라 위치된 웨이퍼 지지대에 위치될 수 있다. 이 구성에 이용되는 웨이퍼 지지대에는 웨이퍼가 놓일 수 있는 홈 또는 이빨이 설치되어 있지만 웨이퍼는 어떠한 이동가능한 장치에 의해 적극적으로 고정되지 않는다.
상술한 시스템의 형태에서, 웨이퍼의 표면으로부터 바람직하지 않은 오염물질 제거를 돕기 위해 탱크에 유체를 가하고 부가적인 에너지를 시스템에 가함으로써 웨이퍼를 처리하는 것이 일반적이다. 도 1을 다시 참조하면, 메가소닉 트랜스듀서 어레이(18)가 이용되어 탱크(12)의 저부로부터 메가소닉 에너지를 가한다. 이 에너지는 탱크의 저부로부터 오므로, 웨이퍼 지지대(16) 직하로부터 오는 에너지는 위로 이동하여 웨이퍼 지지대(16)와 만날 때 왜곡된다. 따라서, 웨이퍼 지지대(16) 직상 영역은 웨이퍼의 나머지 영역보다 메가소닉 에너지에 덜 노출되어 이 영역에 있어서의 웨이퍼 세척효과를 감소시킨다. 이 영역을 웨이퍼의 "섀도우영역"이라고 하는데 이 영역은 때때로 웨이퍼의 불안정 영역 또는 전체적으로 불안정한 웨이퍼로 될 수 있으며, 이러한 이유는 이 영역이 허용가능한 양보다 많은 오염물을 포함하기 때문이다. 섀도우 영역은 많은 양의 메가소닉 에너지를 웨이퍼에 가하거나 여러 소오스로부터 메가소닉 에너지를 가하는 것과 같은 여러 기술을 이용함으로써 감소되거나 제거될 수 있다. 그러나, 복잡하고 시간을 소요하는 기술들은 처리의 효율성과 비용의 효과성을 감소시키고 메가소닉 에너지에 대한 과도한 노출로 인해 웨이퍼 특성 또는 소자가 깨질 위험을 야기한다. 따라서, 이상적으로는 전체 웨이퍼가 바람직한 세척 작용을 얻는 데 충분한 양으로만 메가소닉 에너지의 균등한 양에 노출되어야한다.
웨이퍼에 도달하는 메가소닉 에너지에 대한 방해를 최소화하는데 이용되는 카세트를 기반으로 한 시스템의 일예가 미국특허 제6,264, 036호(Mimken 등)에 개시되어 있다. 이 특허의 카세트는 두개의 실질적으로 평행한 로드로 형성되어 있고, 각각의 로드는 운반될 물체를 수용하기 위해 상호 떨어져 있는 노치를 갖는다. 카세트는 로드들 사이로 연장되는 한쌍의 지지부재를 포함하는 데, 이들은 평탄한 물체가 로드 사이에 고정되고 노치에 놓이도록 서로 떨어져 있다. 로드 사이에 위치한 웨이퍼의 각 측부는 대략 웨이퍼의 중앙선에 있는 지점에서 그리고 중앙선 아래로 약간 떨어져 있는 다른 지점에서 카세트의 각각의 측부와 접촉하도록 카세트가 설계되어 있기 때문에, 기본적으로 웨이퍼는 웨이퍼의 양측부상의 중앙선 아래의 두 지점에서 중력에 의해 일차적으로 고정된다. 상술했듯이, 카세트는 여러 처리 단계를 걸쳐서 이동할 때 디스크의 면에 도달하는 메가소닉 에너지에 대한 방해가 감소되는 부가적인 장점을 가지고 웨이퍼를 고정하도록 설계되어 있다.
웨이퍼가 지지표면과 접촉하는 지점의 수가 감소하기 때문에, 상술한 카세트가 디스크 표면으로의 더 양호한 유체의 접근을 제공하지만, 웨이퍼가 인접한 웨이퍼를 향해 또는 이로부터 멀리 기우는(tip) 경향이 증가하게 된다. 특히, 웨이퍼상에 매우 높게 위치한 두개 만의 접촉 로드를 갖는 카세트 시스템은 웨이퍼의 저면에 매우 근접하게 위치된 4개의 접촉 로드를 포함하는, 도 1의 시스템보다 덜 안정한 시스템일 수 있다. 일반적으로, 탱크의 유체가 카세트에 실려서 다른 탱크로 운반될 수 있으며, 이는 뒤에 있는 탱크의 유체를 오염시킬 수 있으므로 카세트에 기초한 시스템들은 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 디스크를 서로에 대하여 및 주위의 구조물에 대해 매우 안정하게 고정하면서 웨이퍼 표면의 방해를 최소화하고, 또한 카세트 없이 웨이퍼를 이동함으로써 유체의 운반(carry-over)을 최소화하는 웨이퍼 고정 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치는 적어도 하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판을 침지 처리하기 위해 제공된다. 이 장치는 지지판으로부터 연장되며 적어도 하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판을 지지하도록 서로 작동할 수 있게 떨어져 있는 제 1 및 제 2 지지구조체를 포함한다. 이 제 1 지지구조체는 제 1 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 상부 노치를 형성하는 일련의 상부 이빨을 가지며, 각각의 상부 노치는 제 1 및 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 장치의 에지를 수용하기 위해 제 2 지지구조체 쪽으로 개방되어 있다.
제 1 지지 구조체는 또한 제 1 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 하부 노치를 형성하는 일련의 하부 이빨을 가지며, 각각의 하부 노치는 제 1 및 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 장치의 에지를 수용하기 위해 제 2 지지구조체 쪽으로 개방된다. 마이크로일렉트로닉 장치의 에지가 제 1 지지구조체와 제 2 지지구조체 사이에서 지지될 때, 제 1 지지구조체의 상부 및 하부 노치 내에 고정되도록 상부 및 하부 노치는 제 1 소정의 이격(off-set) 거리로 서로 이격되는 것이 바람직하다.
마이크로일렉트로닉 기판 핸들링의 제 2 지지구조체는 제 2 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 상부 노치를 형성하는 일련의 상부 이빨과 제2 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 하부 노치를 형성하는 일련의 하부 이빨을 더욱 포함할 수 있으며, 각각의 상부 노치는 제 1 지지구조체와 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 장치의 에지를 수용하기 위해 제 1 지지구조체 쪽으로 개방되어 있으며, 각각의 상기 하부 노치는 제 1 및 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 장치의 에지를 수용하기 위해 지지구조체 쪽으로 개방되어 있다.
마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치에 있어서, 마이크로일렉트로닉 장치의 에지가 제 1 및 제 2 지지구조체 사이에서 지지될 때 제 2 지지구조체의 상부 및 하부 노치 내에 고정되도록 상부 및 하부 노치는 제2 소정의 이격거리로 서로 이격될 수 있다.
본 발명이 첨부된 도면을 참고하여 더욱 설명될 것이다.
도 1은 반도체 웨이퍼 세척의 선행기술 시스템의 개략적인 정면도이다.
도 2는 여러 지지 열의 이빨을 갖는 지지로드를 포함하는 엘레베이터, 처리 탱크 및 이송 로벗을 구비한 본 발명에 의한 침지 처리 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본발명에 의해 처리 탱크에 웨이퍼를 고정하고 침지하기 위해 두개의 지지 로드를 갖는 엘레베이터의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따라 웨이퍼를 처리영역에 및 처리영역으로부터 이송하는 이송로벗의 사시도이다.
도 5는 웨이퍼가 엘레베이터와 이송 로벗 사이에서 이송할 때의 지점에서 단일 웨이퍼를 고정하는 도 4의 이송로벗과 도 3의 엘레베이터의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 다수의 노치를 형성하는 이빨의 열의 일 실시예를 갖는 웨이퍼 지지로드의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 엘레베이터의 일부분의 상면도이다.
도 8은 웨이퍼 지지 로드의 일부분을 포함하는 가상선으로 둘러싸인 도 7의 엘레베이터 부분의 확대 상면도이다.
도 9는 두개의 인접한 이빨 사이에 노치의 단일 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 지지 로드의 상부 지지 열의 몇몇 이빨의 개략적인 측면도이다.
도 10은 두개의 인접한 이빨사이에 노치의 단일 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 지지로드의 하부 지지 열의 몇몇 이빨의 개략적인 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따라 서로에 대하여 이격된 노치와, 두 열의 이빨 및 지지 로드의 일부분의 상면도이다.
도 12는 본 발명에 따라 도 11의 노치와 이빨의 이격방향과 반대방향으로 서로에 대하여 이격된 노치와 두 열의 이빨 및 다른 지지 로드의 일부분의 상면도이다.
도 13은 한쌍의 지지로드 사이에 위치된 웨이퍼를 갖는 엘레베이터 일부분의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 엘레베이터 장치의 단면도이다.
도 15 및 도 16은 가상선에 의해 둘러싸여 있고 엘레베이터의 지지 바를 안정화하는 구조를 도시한 도 14의 부분들의 확대도이다.
도 17은 본 발명에 따라 다수의 노치를 형성하는 이빨의 열의 다른 실시예를 갖는 웨이퍼 지지 로드의 사시도이다.
도2의 개략도에는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 시스템(20)의 일 실시예가 예시되어 있다. 웨이퍼 핸들링 시스템(20)은 처리 탱크(22), 웨이퍼(28)를 탱크(22) 안 및 밖으로 이동시키는 엘레베이터(24), 및 웨이퍼를 탱크(22) 영역과 또 다른 처리 탱크나 웨이퍼 처리 장비 같은 다른 위치 사이에서 웨이퍼를 이송하는 이송 로벗(26)을 포함한다.
본 발명의 웨이퍼(28)는 제 1 및 제 2의 일반적으로 반대로 마주하는 면을 갖는 기판 또는 물체를 포함할 수 있다. 웨이퍼는 실리콘 및 갈륨 비소화물 같은 반도체물질, 사파이어, 석영 및 유리와 같은 절연물질, 구리와 같은 금속성 물질, 또는 실리콘-갈륨 비소화물 하이브리드 기판과 같은 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다. 웨이퍼는 또한 세라믹 등으로 형성된 것과 같은 하이브리드 마이크로일렉트로닉스 제조를 위한 기판을 포함할 수 있다. 웨이퍼는 그 위에 부분적으로 또는 전체적으로 형성된 마이크로일렉트로닉 장치를 포함할 수 있거나 아직 전처리되지 않은 웨이퍼 일 수도 있다. 마이크로일렉트로닉 장치는 예를 들어, 평탄한 평판 디스플레이 제조용 소자, 마이크로 전기-기계-시스템(MEMS)장치, 전기적 상호 접속 장치 및 시스템, 광소자 및 대용량 저장 장치용 부품을 포함할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 핸들링 시스템은 단일의 웨이퍼를 처리하는 데 이용될 수 있지만, 웨이퍼 처리 시스템의 하나 이상의 단계에서 동시 처리를 위해 함께 지지되거나 이송되는 다수의 웨이퍼를 처리하는데에도 사용될 수 있다는 장점이 있다. 반도체 웨이퍼(또는 기판)와 같은 웨이퍼들은 FOUP(front opening unified pod) 같은 이송장치에서 웨이퍼 처리 시스템으로 함께 전달될 수 있다. 웨이퍼는 25, 50 또는 52 개의 웨이퍼 세트들로 처리되는 것이 바람직하나, 본 발명의 원리는 어떤 수의 웨이퍼에 적용되어도 좋다. 한 세트의 웨이퍼가 웨이퍼 처리 시스템에서 처리를 위해 FOUP로부터 다른 운반 장치로 전달될 수 있다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 핸들링 시스템에 의해 처리되는 웨이퍼는 통상 한 세트 또는 다수의 웨이퍼로 아래에 설명되나, 동일한 원리가 단일의 웨이퍼에도 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
처리탱크(22)는 특별한 처리공정을 위해 유지되는 다수의 웨이퍼를 수용하는 크기를 갖는 침지형 용기인 것이 바람직하다. 예시되어 있듯이, 처리탱크(22)는 특정한 세트의 웨이퍼(28)를 수용하기 위해 형상이 일반적으로 직사각형이지만, 상이한 형상 및 크기의 웨이퍼를 수용하도록 다른 형상과 크기일 수 있다. 어느 경우든 탱크의 크기는 인접한 웨이퍼들 사이와 한 세트의 웨이퍼의 최외부 표면들과 주변 탱크벽 사이에 처리 유체를 충분히 흐르게 하는데 요구되는 유체 흐름 요건 및 한 세트의 웨이퍼를 수용하며 탱크에 침지된 한세트의 웨이퍼(28)를 덮는데 요구되는 처리 액체의 양을 수용하도록 설계되는 것이 바람직하다. 탱크와, 이 탱크를 채우는데 요구되는 유체의 해당 양을 최소화하기 위해 웨이퍼가, 예를 들면 300mm 웨이퍼들 사이의 5mm 공간과 같은, 처리중 매우 인접하도록 위치되는 것이 바람직하다. 이들 웨이퍼가 서로 매우 근접하게 위치된다는 사실과 액체가 탱크에 존재할 때 웨이퍼들 사이의 표면장력의 존재로 인해, 웨이퍼가 여러 처리 및 웨이퍼 이송 작업에 걸쳐서 확고하게 고정되고 그 위치를 일관되게 유지할 수 있다는 것이 중요하다.
또한 도 3을 참조하면, 엘레베이터(24)는 지지판(30)을 포함하며, 이 지지판(30)으로부터 두개의 강체 지지 비임(32)이 연장된다. 각각의 지지비임(32)은 제 1단부(34)가 지지판(30)의 뒤쪽에 인접하고 지지비임(32)의 제 2단부(36)가 브래킷(38)에 연결되도록 지지판(30)의 면에 실질적으로 수직하게 설치되는 것이 바람직하다. 지지비임(32)은 또한 용접 또는 기계적인 부착 장치와 같은 종래의 부착 방법을 이용하여 지지판(30)과 브래킷(38)에 부착되거나, 3개의 부분이 단일재료로 제조되고/또는 기계가공될 수 있다. 일반적으로 T형상의 단면을 갖는 브래킷(38)의 하나의 바람직한 구성에 있어서, 슬라이드 부분(40)이 가이드 트랙(42)(도 2)과 협동하여 엘레베이터(24)를 수직 방향으로 이동하게 한다. 종래에 공지되거나 최근에 개발된 어떠한 가이드 및 슬라이드 장치도 가이드 트랙(42)을 따라 엘레베이터(24)를 이동 및 안내하기 위해 이용될 수 있다. 또한 종래 또는 개발된 구동 장치(도시하지 않음)가 가이드 트랙(42)을 따라 엘레베이터(24)를 구동하기 위해 이러한 가이드 및 슬라이드 장치 내에 합체될 수 있다. 예를 들어, 드라이브가 지지판(30)에 종래방식대로 회전할 수 있게 설치되도록 래크가 가이드 트랙(42)을 따라서 설치되어서 지지판(30)이 트랙을 따라 수직으로 이동할 수 있도록 구동된다. 대안적으로, 유압 또는 공기압 실린더가 지지판(30)의 운동을 제공할 수 있고 이러한 운동의 크기는 실린더의 행정에 의해 좌우된다. 다른 전기, 공기압, 유압 및 기계적인 구동 장치가 지지판(30)을 이동시키며 피구동 부품에 구동력을 제공하도록 사용될 수 있다.
엘레베이터(24)는 지지판(30)의 정면으로부터 수직방향으로 연장하는 제 1 웨이퍼 지지 로드(44)와, 웨이퍼 지지로드(44)에 실질적으로 평행한 방향으로 지지판(30)의 정면으로부터 수직방향으로 연장하는 제 2 웨이퍼 지지 로드(46)를 포함한다. 지지로드(44, 46)는 용접, 패스너 등의 종래의 방식대로 지지판(30)에 부착될 수 있다. 그러나, 웨이퍼가 지지될 때 지지판(30)에 대하여 로드(44, 46)의 바람직하지 않은 운동을 최소화하도록 지지로드(44,46)들이 지지판(30)에 단단히 부착되는 것이 바람직하다. 지지로드(44, 46)는 영구히 지지판(30)에 부착되거나 단일 엘레베이터(24)가 여러 상호 교환 가능한 지지로드와 함께 이용될 수 있도록 제거할 수 있게 부착될 수도 있다. 대안적으로, 로드(44, 46)는 지지판(30)에 대해 제어되면서 이동가능한 것이 바람직하다. 예를 들어, 로드(44, 46)는 웨이퍼(28)의 위치에 평행한 x방향으로 진자 운동(swing away motion)에 의해 이동 될 수 있다.
지지로드(44, 46)는 특정한 엘레베이터로 처리될 수 있는 특정수의 웨이퍼를 수용하도록 만들어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 50개의 웨이퍼의 세트가 함께 처리되는 경우, 지지로드(44, 46)는 처리를 위해 서로 떨어져 있는 50개 이상의 웨이퍼를 효과적으로 처리하기 위해 충분히 길어야 한다. 그러나, 적은 수의 웨이퍼도 많은 수의 웨이퍼를 수용할 수 있는 지지로드에 의해 고정될 수 있다.
지지로드(44, 46)는 상부 지지열(48)과 하부 지지열(49)을 포함하는데, 이들 각각은 아래에 설명되어 있듯이 다수의 노치를 포함하는 것이 바람직하다. 지지 로드는 대체로 두개의 지지열을 포함한다. 따라서, 지지 로드(44, 46)는 최상측 지지열이 웨이퍼의 수평 중앙선 약간 아래로 있으면서, 웨이퍼의 수평 중앙선에 가능한 한 근접한(즉, 가능한 한 3시 및 9시 위치에 근접한)점에서 로드 사이에 놓인 웨이퍼(28)를 접촉하도록 서로 충분히 떨어져 있는 것이 바람직하다. 웨이퍼와의 접촉점이 웨이퍼 중앙선으로부터 약 10도 내에 있도록 지지로드가 위치하는 것이 바람직하다. 특히 웨이퍼 아래로부터 도입되는 메가소닉 에너지에 대한 섀도잉 효과는 메가소닉 트랜스듀서로부터 오는 에너지와의 수직방향 중첩을 최소화하도록 지지로드를 설계, 위치조절 함으로써 감소된다. 다시 말해, 지지로드(44, 46) 중 적어도 일부는 웨이퍼(28)에 대해 거의 대각선 방향으로 정반대인 것이 바람직하다. 하나의 바람직한 실시예에서, 지지로드(44, 46)는 지지로드 사이에 유지된 웨이퍼의 중앙에 대하여 6시위치로부터 약 63도에 각각 위치되어 있다. 이 각도는 특정 시스템의 요건에 따라 63도보다 크거나 작을 수도 있다. 이러한 위치(즉 지지로드(44, 46)가 웨이퍼 아래에 위치)에 의해 웨이퍼는 중력에 의해 지지로드(44, 46)에 지지 될 것이다. 따라서, 지지로드(44, 46)는 웨이퍼가 이 지지로드 사이로 아래로 미끄러질 수 있도록 서로 너무 멀리 떨어져 있지 않아야 한다. 게다가, 지지로드(44, 46) 사이의 거리는 특정 웨이퍼의 공칭 직경에 대해 공차범위의 최하단에 있는 웨이퍼(즉, 허용가능한 제조 공차에 의한 허용가능한 직경을 갖는 가장 작은 웨이퍼)를 수용하도록 선택되어야 한다. 마지막으로, 하나의 바람직한 실시예에서, 지지로드(44, 46)는 후술하듯이, 이송 로벗(26)의 지지로드가 통과하도록 서로로부터 떨어져야 한다.
이송 로벗(26)은 수평 가이드 트랙(50)을 따라 위치된 것으로 도2에 도시 되어 있다. 로벗(26)은 처리탱크(22)위에 있지 않도록 수평으로 위치되어 있다. 도시되어 있듯이, 이송 로벗(26)은 한 세트의 웨이퍼(28)를 처리탱크(22)로 이송하거나 탱크(22)에서 최근에 처리된 한 세트의 웨이퍼(28)를 이 탱크로부터, 다른 침지 탱크 또는 제조 작업에서의 또 다른 형태의 체류장소와 같은, 또 다른 처리장소 쪽으로 운반한다.
도시되어 있듯이, 이송 로벗(26)은 제 1면(54)과 대향하는 제 2면(56)을 갖는 지지판(52)를 포함한다. 도시된 브래킷(58)은 지지판(52)의 제 2면(56)으로부터 연장되는 것으로 도시되어 있다. 브래킷(58)은 가이드 트랙(50)과 협동하여 이송로벗(26)을 가이드 트랙(50)을 따라 수평방향으로 미끄러지게 하는 슬라이드 부품(도시하지 않음)을 포함하는 것이 바람직하다. 가이드 트랙(42)에 대해 상술했듯이, 종래에 공지되거나 최근에 개발된 가이드 및 슬라이드 장치는 가이드 트랙(50)을 따라 브래킷(58)을 수평으로 슬라이딩 이동시키는데 이용될 수 있다. 게다가, 종래 또는 개발된 구동 장치는 브래킷(58)을 가이드 트랙(50)을 따라 구동시키기 위해 가이드 및 슬라이드 시스템 내에 합체될 수 있다. 가이드 트랙(50)은 가이드 트랙(42)과 디자인이 유사하여, 브래킷(58)의 연장부가 가이드 트랙(50)의 가이드부(도시하지 않음)를 따라 활주할 수 있다. 또는, 가이드 트랙(50)은 가이드 트랙(42)과 상이한 구성 및/또는 구동을 가질 수 있다. 전기, 공기압, 유압 및 기계적인 구동 장치가, 가이드 트랙(42)에 대하여 위에서 제시한 것과 같이, 이송 로벗(26)을 이동하고 피구동 부품에 구동력을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
또한 도 4를 참조하면, 여기서 이송 로벗(26)은 로벗의 여러 면을 보기 좋게 하기 위해 도 2에 도시된 것과 반대방향에서 도시했다. 이송로벗(26)은 하부 위치 조절 또는 위치 조절 바(60) 와 한쌍의 각이진 지지바(62)를 포함한다. 바(60, 62)는 지지판(52)의 제 1면(54)으로부터 수직한 방향으로 연장되며 서로 평행한 것이 바람직하다. 바(60, 62)는 용접, 패스너등과 같은 종래의 방법에 의해 지지판(52)에 부착될 수 있다. 그러나, 이들 바(60, 62)는 지지판(52)에 대한 바(60, 62)의 바람직하지 않은 운동을 최소화 하도록 지지판(52)에 단단히 부착되는 것이 바람직하다. 바(60, 62)는 지지판(52)에 영구히 부착되거나 이들 바의 어느 하나 또는 모두가 제거되어 대치될 수 있도록 제거가능하게 부착될 수도 있다. 또한, 바(60,62)는 지지판(52)에 대해 제어되면서 이동가능한 것이 바람직하다. 엘레베이터(24)의 지지로드와 마찬가지로, 바(60,62)는 통상적으로 함께 처리되는 적어도 특정 수의 웨이퍼를 수용하도록 만들어지는 것이 바람직하다. 또한 바(60, 62)는 대응하는 엘레베이터(24)가 적어도 처리를 위해 설계된 웨이퍼의 동일수를 처리하는데 효과적으로 설계되어야 바람직하다. 엘레베이터의 지지로드와 이송 로벗의 지지 및 위치조절 바는 웨이퍼의 동일한 또는 다를 수를 처리하도록 되어 있지만, 엘레베이터와 이송 로벗은 양자 모두 적어도 처리해야할 웨이퍼 수를 수용할 수 있는 것이 바람직하다.
도시되어 있듯이, 위치 조절 바(60)는 단면이 원형이며 위쪽으로 대면하는 면의 부분을 따라 형성되는 다수의 홈(64)을 포함하는데 이 홈은 웨이퍼와 접촉한다. 각각의 홈(64)은 웨이퍼가 서로 떨어져 있는 것과 동일한 거리로 각각 인접한 홈으로부터 떨어져 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하여, 홈(64)은 위치 조절바(60)가 연장되는(즉, 바(60)의 길이를 따라) 방향으로 웨이퍼의 적절한 위치조절을 돕는 역할을 하여 웨이퍼가 이송 로벗내에 매우 안정하게 고정되고 인접 웨이퍼로의 기울음(tipping) 및 접촉을 방지하게 된다. 동시에, 웨이퍼 면과 홈면 사이의 접촉을 최소화하도록 각각의 홈(64)이 설계되는 것이 바람직하여, 이렇게 하여 웨이퍼 표면에 흠(mark)이 생성되는 것을 최소화한다. 홈(64)은 이 홈에 놓인 웨이퍼가 홈바닥면에 "닿거나(bottom out)" 안착되지 않을 정도의 깊이인 것이 바람직하다.
더구나, 홈(64)의 일차적 의도가 바(60)의 길이를 따라 서로에 대하여 웨이퍼를 위치조절하기 위함이기 때문에, 웨이퍼는 홈에 의해 실질적으로 지지되지 않고 홈(64)의 빗면들(flanks)과 접촉한다. 예를 들어 서로에 대해 웨이퍼를 위치조절 하는 데 도움이 될 수 있는 유연한 재료로 된 바(bar)와 같은, 위치 조절 바(60)의 다른 구성 역시 본 발명에 의해 고려된다.
이송 로벗(26)의 지지바(62)는 각각의 바(62)가 부분적으로 위쪽으로 각이지고 부분적으로 다른 바(62) 쪽을 향하는 평탄면(66)을 포함하도록 서로 거울대칭이다. 각각의 면(66)은 홈과 웨이퍼 표면사이의 접촉량을 최소화하면서 웨이퍼를 충분히 지지하도록 된 다수의 홈(68)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 위치조절바(60)의 홈(64)은 지지바(62)의 홈과 정렬되어 로벗(26)에 의해 이송되는 웨이퍼가 모든 3개의 바(60, 62)의 홈에 의해 동시에 지지 및/또는 위치될 수 있다.
위치조절 바(62)는 웨이퍼에 대해 충분한 위치조절을 제공하기 위해 서로로부터 적당한 거리로 떨어져 있는 것이 바람직하다. 이 위에 놓인 웨이퍼는 중력에 의해 일차적으로 지지되고, 지지바(62)에 의해 안착되고(cradled), 홈 사이의 공간에 의해 서로에 대해 위치되고, 위치 조절 바(60)에 의해 기울어짐이 방지된다. 즉, 지지바(62)와같이, 적어도 두개의 지지바가 웨이퍼의 원주방향으로 예를 들면 그 사이에 안착되어 있는 웨이퍼의 중앙에 대해 6시 방향으로부터 약 55도가 되도록 위치되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 지지바(62)는 본 실시예에서 대략 4시 및 8시 위치에 위치될 수 있다. 게다가, 바(60)는 본 실시예에서 6시 위치로부터 약 10도에 위치된다. 그러나, 바(60, 62)는 본 발명의 장점을 성취하기 위해 웨이퍼의 중앙에 대해 그리고 서로에 대해 많은 상이한 위치에 위치될수 있다는 것을 알수 있다. 예를 들어, 바(60, 62)는 웨이퍼의 저점에 대해 대칭 위치에서 웨이퍼를 지지하거나 달리 위치될 수 있다. 아래에서 상세히 설명되어 있듯이, 바(60, 62)는 엘레베이터의 지지로드 사이에서 간섭이 발생함이 없이 통과하도록 서로 충분히 근접하여 위치되는 것이 바람직하다.
상기 설명이 3개의 지지바(60, 62)를 설명했을 지라도, 이송 로벗(26)은 3개보다 많거나 적은 이러한 연장 부품을 포함할 수 있다. 게다가, 위치조절 및 지지바(60, 62)는 상이한 크기 또는 형상의 부품을 수용하도록 도시되고 설명된 것과 는 다른 방식으로 또는 특정 구성에 대한 바람직한 것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 위치조절 바(60)는 원형이 아닌 단면을 가질 수 있고, 지지바(62)는 곡선 또는 기타 형상의 면을 가질 수 있거나 원형 또는 다른 단면을 가질 수 있다. 어떤 경우에도, 여러 지지바는 어떤 웨이퍼 및/또는 부품도 충분히 안정되고 이송 로벗(26)의 운동 중 손상이 방지되도록 이들을 적절히 지지해야 한다.
작업시, 한 세트의 반도체 웨이퍼(28)를 이송 로벗(26)에 제공하기 위해 종래의 어떤 방식도 이용될 수 있다. 도2에 도시되어 있듯이, (가상선으로 부분적으로 도시된) 한 세트의 웨이퍼(28)가 바(60)에 의해 안내되거나 위치 설정되고 지지바(62)의 각이진 면(66), 특히 이들 바의 홈이 있는 면에 의해 지지된다. 이송 로벗이 한 세트의 웨이퍼(28)를 적재할 때 일반적으로 탱크(22) 위에 있지 않도록 수평으로 위치된다. 이때, 엘레베이터(24)는 탱크(22)위 및 수평 가이드 트랙(50)아래에 위치하는 것이 바람직하다. 엘레베이터(26)가 이송 로벗(26)으로부터 웨이퍼의 이송을 수용하기 전에 이 엘레베이터가 어떤 웨이퍼(28)도 적재하고 있지 않는 것이 바람직하지만, 적어도 엘레베이터(24)는 이송 로벗(26)에 의해 전달된 웨이퍼(28)의 수를 수용하기에 충분하도록 비어 있어야 한다. 이송 로벗(26)은 가이드 레일(50)을 따라 수평으로 활주하여서 처리 탱크(22) 위에 위치한다. 이때 엘레베이터(24)는 탱크(22) 바로 위 및 이송 로벗(26) 바로 아래에 위치된다.
다음, 웨이퍼 지지로드(44, 46)가 이송 로벗(26)에 의해 적재된 웨이퍼(28)와 접촉할 때까지 엘레베이터(24)는 수직으로 위쪽으로 이동한다. 도 5는 이러한 상태를 도시한 것으로, 다른 부품들이 잘 보이도록 하나만의 웨이퍼(28)가 도시되어 있다. 특히, 도 5는 웨이퍼 지지 로드(44, 46)가 웨이퍼를 지지 및 이송하고 있는 바(60, 62)로부터 웨이퍼(28)를 들어올리기 시작하고 있는 지점을 도시한다. 본 발명의 여러 지지 바와 지지로드에 대하여 간단히 설명했듯이, 엘레베이터(24)의 웨이퍼 지지로드(44, 46)의 최 내면이 간섭없이 바(62)주위를 통과할 수 있게 최 외각 바(이 실시예에서는 지지바(62))가 서로 충분히 근접하도록 이송 로벗(26)의 바(60, 62)가 서로 떨어져 있어야 한다. 엘레베이터(24)가 수직으로 상승함에 따라 지지로드(44, 46)는 지지바(62)의 외면을 통과한다. 이때, 웨이퍼(26)의 최 외면은 로드(44, 46)의 지지열(48, 49)에 의해 지지되고 있다. 웨이퍼 (28)를 포함하는 엘레베이터(24)의 가장 낮은 부분(웨이퍼가 엘레베이터(24)의 가장 낮은 구조체 아래로 연장되기 때문에, 본 실시예에서는 웨이퍼(28)의 가장 아래 면)이 탱크(22)와 이송 로벗(26)의 맨 위면 위에 위치할 때까지 엘레베이터(24)가 가이드 트랙(42) 위로 수직으로 이동을 지속하게 된다. 이송 로벗(26)은 수평의 어느 한 방향으로 이동하여서 로벗(26)은 가이트 트랙(42)을 따른 엘레베이터의 수직 운동을 방해하지 않도록 위치된다.
바람직한 처리 작업을 할 수 있도록 웨이퍼(28)가 탱크(22) 내에 위치될 때까지 웨이퍼(28) 세트를 갖는 엘레베이터(24)가 가이드 트랙(42)을 따라 처리 탱크(22) 쪽으로 수직으로 아래로 이동한다. 특히, 웨이퍼가 하강 되었을 때, 또는 웨이퍼가 존재한 후 탱크에 더해지는 처리 유체에 웨이퍼가 완전히 침지되도록 엘레베이터(24)가 웨이퍼를(28)를 위치시키는 것이 바람직하다. 웨이퍼(28)는 처리 탱크(22) 내에서 화학적 에칭, 헹굼 및/또는 건조와 같은 단일 처리 공정 또는 여러 처리공정을 거친다.
웨이퍼(28)의 처리가 완료될 때, 엘레베이터(24)의 최 하면이 가이드 트랙(50)을 따른 이송 로벗(26)의 수평 운동과 간섭하지 않도록 충분히 높을 때까지 엘레베이터(24)가 가이드 트랙(42)을 따라 수직으로 위쪽으로 이동한다. 이송 로벗이 엘레베이터(24) 바로 아래 및 처리 탱크(22) 바로 위로 다시 위치할 때까지 이송 로벗(26)은 수평으로 이동한다. 엘레베이터(24)로부터 이송 로벗(24)으로 웨이퍼(28)를 이송하기 위해, 웨이퍼(28)의 저면이 지지 바(60, 62)와 접촉할 때 까지 엘레베이터(24)가 가이드 트랙(42)을 따라 수직으로 아래로 이동한다. 엘레베이터(24)는 수직으로 아래로 이동을 지속하여 로드(44, 46)가 지지 바(62)의 맨 바깥 에지 외측을 통과함으로써 웨이퍼(28)를 엘레베이터(24)의 지지바(60, 62)위에 다시 적재한다. 이송 로벗(26)을 가이드 트랙(50)을 따라 자유롭게 수평으로 이동시키기 위해, 이송 로벗(26)의 맨아래 면이 엘레베이터(24)의 맨 윗면을 통과할 수 있을 때까지 엘레베이터(24)는 수직으로 아래로 이동한다. 이송 로벗(26)은 이송 웨이퍼(28)를 또 다른 위치로 이송시키기 위해 수평으로 이동할 수 있다.
상술한 공정이 웨이퍼(28)를 엘레베이터(24)로 및 엘레베이터로부터 이송하기 위해 동일한 이송 로봇(26)을 이용할 지라도, 하나의 이송 로벗은 웨이퍼를 엘레베이터(24)로 가져가기 위해 이용되고 다른 이송 로벗은 웨이퍼를 엘레베이터(24)로부터 다른 위치로 이송하는데 이용될 수 있다. 하나이상의 이송 로벗이 이용되면, 이송 로벗의 운동이 서로 간섭하지 않도록 웨이퍼 핸들링 시스템이 구성되어야 한다. 이것은 여러 이송 로벗의 수평운동을 자유롭게 하기 위해 서로 떨어져 있는 여러 가이드 트랙을 포함하는 웨이퍼 핸들링 시스템을 이용하여 성취될 수 있다.
엘레베이터(24)는 수직, 즉 y방향으로 이동할 수 있고 이송 로벗(26)은 도 2에 도시된 각각의 가이드 트랙을 따라 수평방향, 즉 x방향으로 이동할 수 있다. 그러나, 엘레베이터(24) 및 로벗(26)은 이들 부품에 대해 확대된 운동범위(즉, x, y 및/또는 z방향)를 제공하기 위해 두개까지의 부가적인 운동 축을 따라 이동될 수 있다. 예를 들어, 엘레베이터(24)는 z방향(즉, 웨이퍼(28)의 평면에 수직)으로 이동가능하여 이송 로벗이 방해 없이 엘레베이터를 이동하여 통과할 수 있는 공간을 제공한다. 게다가, 임의의 또는 모든 바(60, 62) 또는 지지 로드(44, 46)가 아래의 미국특허에 설명되어 있듯이, 이동되고 있는 기타 부품 또는 웨이퍼에 대해 공간을 제공하기 위해 각각의 지지판에 대해 이동 가능하다(아래: 2001년 11월 13일 출원된 미국특허 가특허출원 제 60/338,044호는 본 발명의 양수인이 소유하고 본원이 우선권을 주장한 것으로 그 전 내용이 본 명세서에서 인용되고 있음).
상술했듯이, 엘레베이터(24)는 지지판(30)의 정면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 웨이퍼 지지로드(44, 46)를 포함하고, 각각의 지지로드(44, 46)는 상부 지지 열(48)과 하부 지지열(49)을 포함하는 것이 바람직하다. 지지열의 여러 변형예가 본 발명의 이송 및 처리 작업에 이용될 수 있다. 예를 들어, 단일 지지 로드상의 지지열(48, 49)은 서로 동일하며 웨이퍼 또는 기타 평면 물체가 이들 사이에 위치되도록 정렬될 수 있다. 다른 예를 들면, 단일 지지로드(예를 들어 지지로드(44))상의 지지열(48, 49)은 서로 다르지만, 다른 지지로드(예를 들어 지지로드(46)) 상의 지지열의 거울상일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 엘레베이터(24)는, 상술했듯이, 단일 지지로드 상에 두개의 지지열을 갖는 것이 아니라 각각의 상부 지지 열과 하부 지지열에 대해 별도의 지지 구조체를 가질 수 있다. 따라서, 여러 지지열을 지닌 지지로드를 가지고 있는 엘레베이터에 관한 여기에 포함된 설명은 각각의 개별 지지열에 대해 별도의 지지구조체를 갖는 엘레베이터에 동등하게 적용할 수 있다. 사용하고 있는 특정 공정 및 웨이퍼에 따라서 지지로드 사이의 유사한 또는 동일한 지지열의 여러 조합이 가능하다.
웨이퍼 면의 처리와 건조를 위해, 지지열이 여러 방식으로 구성될 수 있지만, 고정 장치의 형태에 의해 접촉되는 웨이퍼 면들 사이에 포집될 수 있는 유체의 양을 최소로 하는 것이 바람직할 수 있다.
도 6은 엘레베이터(24)의 지지판(30)과 같은 엘레베이터 장치로부터 연장될 수 있는 지지로드(46)의 일실시예의 사시도를 도시한다. 대안적으로, 지지로드(46)는 지지될 웨이퍼 세트의 직경과 대응하는 거리로 적어도 하나 이상의 스페이싱 장치에 의해 지지로드(46)로부터 떨어져 있는 제 2 지지로드(도시하지 않음)를 갖는 것이 바람직한, 그러나 반드시 필요한 것은 아닌, 카세트 구조의 일부분일 수 있다. 도시되어 있듯이, 상부 지지열(48)은 다수의 V형상의 이빨(70)을 갖되 이 각각의 한쌍의 인접한 이빨(70) 사이에는 V형상의 홈 또는 노치(72)가 형성되어 있다. 하부 지지열(49)은 다수의 V형상의 이빨(74)을 포함하되 이 각각의 한쌍의 인접한 이빨(74) 사이에는 V형상의 홈 또는 노치가 형성되어 있다. 지지 로드(46)는 단단한 구조를 위해 내부 지지로드를 갖는 기계가공된 이빨을 슬리이브에 제공하는 것과 같은 여러 방식으로 조립될 수 있다.
웨이퍼와 노치 내의 지지 이빨 사이의 유체 포집 양을 최소화하기 위해, 도 17은 엘레베이터(24)의 지지판(30)과 같은 엘레베이터 장치로부터 연장되는 지지로드(446)의 또 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 도시되어 있듯이, 상부 지지열(448)은 다수의 V형상의 이빨(470)을 포함하되, 이 각각의 쌍의 인접한 이빨(470) 사이에는 V형상의 홈 또는 노치(472)가 형성되어 있다. 하부 지지열(449)은 다수의 V형상의 이빨(474)을 포함하되, 이 각각의 쌍의 이빨(474) 사이에는 V형상의 홈 또는 노치(476)가 형성되어 있다. 본 실시예의 이빨(470, 474)은 가능한 한 얇게 되어 있고, 도 6의 실시예의 이빨보다 더 얇다. 다시 말해, 이빨의 두께는 최소화하는 것이 바람직하다. 이 이빨의 최소 두께는 이빨이 위치하는 여러 처리 환경에서 웨이퍼에 대해 충분한 구조적 지지를 제공하는 이빨의 능력에 의해 기능적으로 제한된다. 상부 및 하부 지지열이 동일한 두께이면서 얇은 이빨을 갖거나, 상부 지지열은 하부 지지열의 이빨과는 다른 두께의 이빨을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
얇은 이빨이 한세트의 웨이퍼를 지지하는데 이용되는 경우, 이빨은 이 이빨이 엘레베이터에 의해 고정되고 있는 웨이퍼의 중량 및 압력으로 인해 구부러지거나 변형되지 않도록 충분히 강해서 웨이퍼에 대해 적절한 구조적 지지를 제공하여야 한다. 일 예에서, 웨이퍼가 지지되는 노치와 웨이퍼 사이의 유체 포집을 최소화하기 위해 이빨(470, 474)은 폭이 약 10mm 보다 작은 것이 바람직하고, 더 바람직하기로는 대략 3mm 보다 작은 것이 바람직하고, 더 바람직하기로는 대략 1mm이다. 이빨은 폭이 약 1mm 일 수 있으나, 이빨의 재료 및 이빨의 크기와 같은 기타 많은 인자에 따라 달라진다. 게다가, 상이한 처리 유체 및 온도 변화를 받을 때도 이빨의 재료는 일관되게 안정되는 것으로 선택되는 것이 중요하다.
도 17의 얇은 이빨은 기본적으로 평판 또는 다수 형성된 노치 및 이빨을 갖는 스트립으로 형성될 수 있거나 다양한 다른 구성 및 형상을 할 수 있으나, 이 모든 것은 웨이퍼와 이 웨이퍼가 유지되는 노치사이의 유체 포집을 최소화하도록 되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상부 및 하부 지지열(448, 449)은 이빨 및 홈을 포함하는 재료의 단일 스트립을 포함하거나, 지지로드의 길이를 따라 인접한 이빨 사이에 홈을 제공하도록 떨어져 있는 한 세트의 개별 이빨로 구성될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 노치는 형상이 원추형일 수 있고, 도시된 것보다 더 둥글 수 있다. 노치는 평탄하고 각이진 부분 모두를 가질 수 있다. 게다가, 모든 노치와 모든 인접한 이빨이 서로 동일한 것이 바람직하나, 특정한 열에서의 이빨과 노치가 서로 다를 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 7은 상술 했듯이, 엘레베이터(24)의 일부분의 상면도로서 (도 17에 도시된 형태의) 지지로드(444, 446)가 지지판(30)으로부터 연장되어 있다. 이 도면에서 양 웨이퍼 지지 로드(444, 446)의 상부 지지열(448)과 하부 지지열(449)이 분명하게 도시되어 있고, 도 8은 도 7의 점선에 의해 둘러싸인 웨이퍼 지지 로드(446) 부분의 확대도이다. 이 도면에서, 지지로드(446)가 엘레베이터의 지지판(30)에 연결된 것으로 도시되어 있지만, 지지로드는 상술했듯이, 웨이퍼를 지지하여 이송하는데 이용되는 카세트의 일부분일 수 있다. 어느 경우든, 이빨(470)은 V자 형상을 하고 이 각각의 이빨(470)의 첨부는 약간 둥굴게 되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 각각의 이빨(470)은 그의 첨부에 날카로운 부분, 사각 첨부, 하나 이상의 곡선면을 갖거나, 지지 로드(446)의 연장 방향에 수직한 에지 및 이 연장 방향에 대해 각이진 또 다른 에지를 갖는 것과 같은 구성을 할 수도 있다. 다시 말해, 이빨과 노치의 정확한 칫수와 구성은 본 발명에 따라 같은 기능의 여러 형태를 취할 수 있다.
상부 지지열(448)의 이빨(470)은 서로 균등하게 떨어져 있는 것이 바람직하며, 이 각각의 쌍의 인접한 이빨(470)사이에 홈 또는 노치(472)가 형성되어 있다. 각각의 노치(472)는 일반적으로 V자 형상으로 되는 것이 바람직하며, 이 이빨(470)의 설계와 관련하여 상술했듯이 노치의 저부에 약간 둥근 부분이 형성되어 있으며, 노치(472)는 본 발명에 따라 같은 기능의 여러 형태를 취할 수 있다.
예를 들어, 노치(472)의 저부는 더 각이 지거나, 더 사각이거나, 상이한 형상일 수 있다. 어떤 경우에도, 이빨(470)과 노치(472)의 설계는 웨이퍼를 지지하는데 적합하도록 선택되어야 한다. 하부 지지열(449)의 이빨(474)과 노치(476)도 상부 지지열(448)의 이빨(470) 및 노치(472)에 대하여 상술한 것과 같은 원리로 선택 및 설계되는 것이 바람직하다.
하나의 바람직한 실시예에서, 노치(472)는 도 8에 도시되어 있듯이 각 α를 갖고 노치(476)는 각 β를 갖는다. 이들 각 α 및 β가 서로 같을 수 있지만, 웨이퍼와 인접한 지지면 사이의 유체 포집을 최소화하면서 웨이퍼를 적절히 지지하도록 이들 각을 서로 다르게 형성함으로써 여러 장점이 발견되었다. 특히, 노치각을 크게 함으로써 웨이퍼와 이 웨이퍼가 놓이는 노치 사이에 유체의 포집이 최소화될 수 있는 반면(즉, 유체의 흐름을 더 자유롭게 하고), 노치각을 작게 함으로써 도 9 및 도 10에 도시되어 있듯이, 노치 내에서의 웨이퍼 지지 능력이 향상된다.
특히, 도 9는 다수의 이빨(80)을 예시하며, 각각의 이빨은 이빨각 γ를 갖는다. 각각의 이빨(80)이 이빨의 첨부에 대해서 일반적으로 대칭적이고 바람직하게는 각각이 동일하고 동일한 각 γ 를 갖기 때문에, 기본적인 형상은 한쌍의 이빨(80) 사이의 해당 노치(82)가 그 면들 사이에서 동일한 각 γ를 갖는다는 것을 나타낸다. 두께 t를 갖는 웨이퍼(81)의 일부분이 대략적으로 도시되어 있는 바, 웨이퍼가 노치(82) 내에 위치되어서 노치를 두 부분으로 분할함으로써 일부분은 웨이퍼(81) 좌측에, 다른 부분은 웨이퍼(81)의 우측에 위치된다. 웨이퍼(81)가 도시되어 있듯이 노치(82)의 중앙에 있도록 위치하는 경우, 웨이퍼(81)의 양측 상의 두 부분은 각 γ의 크기의 거의 반인 각γ'를 갖는다. 유사하게, 도 10은 다수의 이빨(84)을 도시한 것으로, 각각은 이빨각δ를 갖는다. 각 이빨(82)이 이빨의 첨부에 대해서 대칭적이고 동일한 각 δ를 갖기 때문에, 기본적인 형상은 한쌍의 이빨(80) 사이의 해당 노치(82)가 그 면들 사이에 동일한 각 δ를 갖는다. 두께 t를 갖는 웨이퍼(81)의 일부분이 개략적으로 도시되어 있는바, 웨이퍼가 노치(86) 내에 위치되어서 노치를 두 부분으로 분할한다. 웨이퍼(81)가 도시된 바와 같이 노치(86)의 중앙에 오도록 위치될 때, 웨이퍼 양쪽의 두 부분은 각각 각 δ의 약 반이 되는 각 δ'를 갖는다.
도시되어 있듯이, 각 δ'가 각 γ'보다 크다. 이빨과 노치각 δ에 대응하며 큰 각인 δ'는 웨이퍼 면과 인접한 노치면사이에 상당히 큰 공간을 제공하여서 이 공간에서의 유체의 흐름을 상당히 자유롭게 한다. 반대로, 웨이퍼(81)와 이빨(80)사이의 작은 각 γ'는 웨이퍼면과 인접한 노치면 사이에 상당히 작은 공간을 제공한다. 유체 흐름에 대한 이 작은 공간은 공간 내에서 유체 포집을 크게 하는 경향이 있다. 그러나, 노치(82)의 작은 각과 큰 깊이는 접촉할 웨이퍼에 대해 보다 넓은 빗면(flank)을 제공하고 웨이퍼 직경의 전 공차를 수용한다. 따라서, 웨이퍼는 노치(82)의 뿌리와 접촉하지 않아서 유체 포집이 적게 되는 경향이 있다. 인접한 상부 이빨의 첨부 사이의 거리는 웨이퍼의 로벗 이송을 위한 동일한 인입을 제공하기 위해 인접한 하부 이빨의 첨부 사이의 거리와 같다.
본 발명의 바람직한 실시예는 단일 지지로드 내에서 큰 이빨각과 작은 이빨각의 장점을 이용한다. 특히 도 17의 지지바(446)를 참조하면, 상부 지지열(448)의 이빨(470)은 하부 지지열(449)의 이빨(474)보다 작은 각을 가져서 하부 이빨(474)보다 상부 이빨(470)이 웨이퍼의 중앙선에 더 접근하여 웨이퍼와 접촉한다. 웨이퍼의 중앙선에 더 접근하는 이빨(470)의 경우, 웨이퍼와 노치면 사이의 공간이 비교적 작을지라도 중력이 노치면과 웨이퍼 사이의 공간으로부터 유체를 이탈시키는데 도움을 준다. 더구나, 하부 지지열(449)의 이빨(474)의 보다 큰 각은 유체의 흐름을 더 자유롭게 하여 웨이퍼와 상부 지지열(448)의 중앙선으로부터 멀리 있는 영역에서 유체 포집이 작아진다. 그러나, 중력은 웨이퍼와 노치면 사이의 상대적으로 큰 공간으로부터 유체를 이동시키는데 또한 도움을 준다. 이 방법으로, 큰 이빨각과 작은 이빨각의 장점이 단일부품에서 이용될 수 있다.
하나의 특정한 바람직한 실시예에서, 상부 지지열(448)의 노치(472)의 각α는 약 30도이고 하부 지지열(449)의 노치(476)의 대응하는 각 β는 약 60도이다. 이빨각의 조합에서, 각 α가 각 β보다 작은 조건을 만족하는 한, 각 α는 30도보다 크거나 작을 수 있고 각 β는 각 60도보다 크거나 작을 수 있다.
그러나, 이빨각의 조합은 본 발명의 범위 내에 있는 이빨각의 많은 가능한 조합중 하나의 예로서 간주된다. 여기서 특정 각은 상술한 잇점의 바람직한 조합을 제공하도록 선택된다.
상술한 이빨각의 조합에 의해 성취된 장점이 바람직할지라도, 이빨각의 다른 가능한 조합은 하부 지지열(449)의 노치의 각 β보다 큰 각 α의 노치를 가진 상부 지지열(448)을 갖는 지지 바라는 것을 알 수 있다. 유체 흐름이 이 조합에서 다를 수 있지만, 큰 각과 작은 각을 이용하는 장점이 여전히 성취될 것이다. 게다가, 지지바가 두개 이상의 지지열을 가질수 있으며, 여러 열은 상술한 작은 각과 큰 각의 장점을 제공하도록 선택된 노치각을 포함할 수 있다. 마지막으로, 엘레베이터 또는 카세트와 같은 특정 장치는 서로 떨어져 있는 여러 지지바를 가질 수 있으며 이 지지바는 서로의 거울상이거나 각각 노치각이 다른 조합을 포함할 수 있다.
도 11은 상부 지지열(102)과 이 지지열(102)에 평행한 하부 지지열(104)을 갖는 웨이퍼 지지바(100)의 일부분의 또 다른 구성을 도시한다. 상부 지지열(102)은 다수의 노치(108)에 의해 서로 떨어져 있는 다수의 이빨(106)을 포함한다. 하부 지지열(104)은 다수의 노치(112)에 의해 서로 떨어져 있는 다수의 이빨(110)을 포함한다. 이 실시예의 이빨은 도 6에 도시된 폭넓은 형태의 것이지만 여기서 설명한 동일한 원리가 도 17에 도시된 것과 같은 얇은 이빨을 갖는 지지바에 유사하게 적용된다.
예시되어 있듯이, 상부 열(102)의 이빨(106)은 지지바(100)의 길이를 따라 하부 열(104)의 이빨(110)로부터 이격(offset)되어 있고 상부 열(102)의 노치(108)는 대응하는 거리로 하부 열(104)의 노치(112)로부터 이격되어 있다.
본 실시예에서 두개의 열이 서로 이격한 거리는 상부 지지열(102)의 노치(108) 중 하나의 중앙선과 하부 지지열(104)의 노치(112)중 하나의 중앙선 사이에서 지지열(102, 104)에 수직하게 측정된 거리 D로 나타나 있다. 상부 및 하부 지지열의 노치와 이빨 사이의 이격은 하나의 웨이퍼(114)가 노치(108, 112) 내에 위치된 것으로 도시된 지지바에 웨이퍼 지지구조를 제공한다. 웨이퍼는 제 1면(116)과 대향하는 제 2면(118)을 갖는다. 웨이퍼(114)의 중앙선과 노치(112)의 중앙선이 실질적으로 일치하도록 웨이퍼(114)의 일부분이 노치(112)내에 위치되어 있다. 그러나, 노치(108) 내에 위치된 웨이퍼(114)의 부분은 웨이퍼(114)의 중앙선이 노치(108)의 중앙선과 일치하지 않도록 이격되어 있다. 대신, 제 2웨이퍼 면(118)이 전방 빗면(122)을 포함하는 노치(108)의 어떠한 부분과도 실질적으로 접촉하지 않으면서 제 1 웨이퍼면(116)이 노치(108)의 후방 빗면에 대하여 위로 가압되도록 지지열 (102, 104)이 충분히 이격되는 것이 바람직하다. 다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 도 17에 대하여 설명된 얇은 이빨의 구성은 설명한 바와 같이 이격되어 있는 이빨 구성에 이용될 수 있는 것이 바람직하다. 특히, 얇은 이빨의 상부 열이 얇은 이빨의 하부 열로부터 이격될 때, 각각의 웨이퍼는 (도 10에 도시된 것처럼)이빨의 하부 열의 노치 중앙에 놓일 수 있지만 도 9의 노치(82)에 도시된 웨이퍼(81)의 위치와 반대로 이빨의 상부 열의 노치측부, 즉 빗면에 대하여 가압될 수 있다.
도 12는 엘레베이터 또는 카세트와 같은 장치에 있어서의 도 11의 지지바(100)로부터 떨어져 있는 다른 지지바(200)의 하나의 바람직한 구성을 도시한다. 지지 바(200)는 상부 지지열(202)과 이 지지열(202)에 실질적으로 평행한 하부 지지열(204)을 갖는다. 상부 지지열(202)은 다수의 노치(208)에 의해 서로 떨어져 있는 다수의 이빨(206)을 포함한다. 하부 지지열(204)는 다수의 노치(212)에 의해 서로 떨어져 있는 다수의 이빨(210)을 포함한다. 지지바(100)와 마찬가지로, 이 지지바(200)의 이빨은 도 6에 도시된 폭 넓은 형태를 하지만 여기서 설명한 같은 원리가 도 17에 도시된 것과 같은 얇은 이빨을 갖는 지지바에 유사하게 적용된다. 예시되어 있듯이, 상부 열(202)의 이빨(206)은 지지바(200)의 길이를 따라 하부 열(204)의 이빨(210)로부터 이격되어 있고 상부 열(202)의 노치(208)는 대응하는 거리로 하부 열(204)의 노치(212)로 부터 이격되어 있다. 본 실시예의 두개의 열이 서로 이격된 거리는 상부 지지열(202)의 노치(208) 중 하나의 중앙선과 하부 지지열(204)의 노치(212) 중의 하나의 중앙선 사이에서 지지열(202, 204)에 수직하게 측정된 거리 D'로 도시되어 있다. 이 구성이 지지 바(100)의 구성과 유사하지만, 지지바(200)의 상부 열(202)과 하부 열(204)이 지지바(100)의 이격 방향의 반대 방향으로 이격되어 있다. 따라서, 제 1 웨이퍼 면(116)의 후방 빗면(220)을 포함하는 노치(208)의 어떤 부분과도 실질적으로 접촉하지 않는 반면, 노치(208) 내에 위치된 웨이퍼(114)의 제 2면(118)은 노치(208)의 전방 빗면(222)에 대하여 가압된다.
두개의 지지 바(100, 200)를 포함하는 엘레베이터 또는 카세트의 정면도가 도 13에 도시되어 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 지지바(100)는 지지바(200)의 오른쪽에 위치되어 있고, 지지바(100, 200)는 특정 웨이퍼 직경에 대응하는 거리로 서로로부터 떨어져 있으며 서로 실질적으로 평행하다. 바람직하기로는, 하부 지지열(104)의 노치(112)와 하부 지지열(204)의 노치(212)는 지지바(100, 200)의 길이를 따라 서로 실질적으로 정렬되어 있다. 이 방법에서, 하부 열(102)의 노치(108)와 상부 열(202)의 노치(208)는 서로 반대방향으로 이격되어 있다. 따라서, 4개의 지지열(102, 104, 202, 204)의 노치 내에 지지되고 있는 웨이퍼는 하부 지지열의 노치의 중앙에 놓여지지만 상부 지지열의 이격된 이빨에 의해 대향력이 웨이퍼의 반대쪽에 가해지기 때문에 웨이퍼에 비틀림힘이 가해질수 있다. 다시 도 11과 도 12를 참조하면, 웨이퍼면(116)은 반대 웨이퍼면(118)이 전방 빗면(222)에 대해 가압되는 동시에 후방 노치 빗면(120)에 대해 가압된다. 웨이퍼의 대향 에지상의 대향력이 가해진 비틀림힘에 의해 웨이퍼를 어떤 위치에 "고정(lock)"하는 경향이 있다. 동등한 힘을 웨이퍼의 양쪽에 가하기 위해, 지지바(100)의 이빨의 열 간의 이격거리 D와 지지 바의 이빨의 열 간의 이격거리 D'가 같거나 거의 같아야 한다.
두개의 바를 가지는 엘레베이터의 하나의 특정 구성은 직경이 300mm의 최고 52개의 웨이퍼 배치(batch)를 수용하도록 설계되며 조립되어 있다. 각각의 지지바는 이빨의 상부 열과 이빨의 하부 열을 갖고 이 이빨의 상부 및 하부 열은 수직방향으로 대략 1.25인치로 서로 떨어져 있다. 지지바는 지지바의 길이를 따라 연장되는 강철바에의해 지지된 플루오로폴리머 재료의 슬리이브로 구성되어 있다. 이빨은 플루오로폴리머 재료의 슬리이브내로 기계가공되어 있다. 각각의 지지바의 이빨의 상부 및 하부 열 사이의 이격은 대략 0.050인치이며, 이 이격 방향은 하나의 지지바에 대해선 지지판을 향하고 다른 지지바에 대해서는 지지판으로부터 멀어진다. 이에 의한 반대 이격은 각각의 웨이퍼 평면에 비틀림힘을 가해 웨이퍼를 이빨 사이의 안정한 위치에 고정 시킨다.
노치의 빗면을 따라서만 이빨의 상부 열과 웨이퍼 사이의 접촉이 이루어진다. 즉, 웨이퍼의 한쪽은 전방 노치 빗면과 접촉하고 웨이퍼의 다른 쪽은 후방 노치 빗면과 접촉한다. 지지바가 일단부에서 지지판에만 접촉하기 때문에, 바의 편향이 금속 지지에 부착된 강체 금속 봉의 사용에 의해서 감소하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 노치의 이격 열을 가지는 하나의 지지 바가 상부 및 하부 지지열 사이에서 정렬된 노치를 갖는 지지바와 단일 장치에서 쌍으로 되어 있다. 이 경우에, 이빨의 하나의 상부 열과 이빨의 양 하부 열이 실질적으로 동일평면에 있도록 양 지지바의 하부 노치가 실질적으로 서로 정렬되어 있다. 하나의 지지 바만이 이격 노치를 이용하기 때문에, 각각의 웨이퍼의 한쪽 만이 노치 측면에 대해서 가압될 것이다. 이러한 배열로, 웨이퍼들은 이격 양에 상당하는 수직각으로 이격 방향으로 기울어지는 경향이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 지지바는 양 지지바가 동일한 방향으로 상부 및 하부 지지열 사이에서 이격된 노치의 열을 갖는다. 이 경우에, 각각의 웨이퍼의 오른쪽과 윈쪽이 웨이퍼가 지지되는 노치의 같은 노치 측면에 대향하여 가압될 수 있고(예를 들어, 웨이퍼의 양쪽이 정면 노치 측면에 대향하여 가압될 수 있다) 웨이퍼가 이격 방향으로 기우는 경향이 있다.
상술한 구성과 상이한 이빨각의 여러 장점이 단일 구조 또는 장치에 결합됨으로써 어떤 특징만을 이용할 경우 성취되는 장점보다 더 큰 장점을 성취하게 된다. 예를들어, 도 3의 엘레베이터(24)는 지지바의 길이를 따라 하부 지지열로부터 이격된 상부 지지열을 갖는 (지지바(44)와 같은) 제 1 지지 바를 포함하는 것이 바람직하다. 게다가, 상부 지지열은 제 1각을 갖는 다수의 이빨을 포함하고 하부 지지열은 제 1각보다 큰 제 2각을 갖는 다수의 이빨을 포함한다. 엘레베이터는 제 1지지바로부터 떨어져 있으며 열들이 제 1 지지 바 상에서 서로 이격된 방향과 반대방향으로 하부 지지열로부터 이격된 상부 지지열을 갖는 (지지바(46)과 같은) 제 2 지지바를 더 포함하는 것이 바람직하다. 더 바람직하기로는, 상부 지지열의 이빨은 약 30도의 각도를 가지고 하부 지지열의 이빨은 약 60도의 각도를 갖는다. 이렇게 하여서, 이 엘레베이터에 의해 고정되고 있는 한 세트의 웨이퍼가 웨이퍼를 웨이퍼 중앙선 부근에 단단히 고정할 수 있는 부가적인 장점을 제공하는 이격된 이빨에 의해 단단히 고정되어 질 것이며, 따라서 메가소닉 세척 공정에서 메가소닉 에너지의 방해를 최소화한다. 안정성을 제공하기 위해 작은 각이진 이빨을 갖는 상부 열과 더 양호한 유체 흐름을 제공하기 위해 하부 열이 크게 각이진 이빨을 갖는 하부 열을 갖는 장점과 본 장점을 결합함으로써 더 좋은 웨이퍼 처리를 제공할 수 있다.
엘레베이터 구조의 많은 부가적인 변형이 웨이퍼 상에서 수행되는 특정 처리 단계에 의존하여 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되며 간주된다. 예를 들어, 이빨의 각도는 상이한 수용능력과 유체 흐름을 제공하기 위해 변화될 수 있고 이격 방향과 양은 바람직한 안정성과 웨이퍼의 크기에 따라 변할 수 있다. 어떠한 경우에, 엘레베이터의 두개의 웨이퍼 지지 바가 서로의 거울상이 되는 것이 바람직하지만, 다른 경우에는, 웨이퍼의 반대쪽이 서로 다르게 고정되도록 각각의 지지바가 다른 지지바에 대한 상이한 이빨 구조와 각도를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 특정 엘레베이터가 두개이상의 지지 바를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 더구나, 특히 이빨각과 위치에 관한 상술한 많은 개념이 이송 로벗 또는 기타 장치에 용이하게 이용됨으로써 이빨각과 이격된 이빨에 대해 설명된 여러 장점을 제공한다.
특정 엘레베이터가 전술한 특징의 일부 또는 전부를 포함하지만, 부품사이의 매우 엄격한 허용오차를 유지함으로써 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하기 위해 웨이퍼를 치수적으로 안정하게 유지하는 지지 바가 이들 실시예에서 바람직할 수 있다. 이는 본 발명의 엘레베이터 장치같은 장비가 일단부에서만 지지판에 부착된 매우 긴 바를 포함하는 경우에는 상당히 어렵다. 지지바는 기계적인 패스너, 용접등과 같은 종래의 여러 방법을 이용하여 엘레베이터의 지지판에 부착될 수 있다.
대안적으로, 도 14-16은 지지판으로부터 수직방향으로 연장되는 지지 로드를 고정하는 본 발명의 구성을 도시한다.
먼저, 도 14를 참조하면, 엘레베이터(300)의 하나의 바람직한 실시예의 단면도가 도시된 것으로 이 엘레베이터는 기계적으로 강한 지지 비임(304)이 연장되는 지지판(302)을 포함한다. 지지 비임(304)은 지지판(302)의 제 1측부(306)에 수직하게 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 지지 비임(304)의 제 1단부(308)는 기계적인 패스너로 지지판(302)의 제 1측부(306)에 연결되어 있고 지지 비임(304)의 제 2단부(310)는 기계적인 패스너에 의해 브래킷(312)에 연결되어 있다. 이용되는 기계적인 패스너는 지지 비임(304)을 지지판(302)에 단단히 부착하는 적절한 크기의 스크루, 캡 스크루 및 볼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 용접 및 기타 방법이 이용될 수 있다. 브래킷은 엘레베이터가 이동하는 가이드 트랙(도시하지 않음)과 직접 협동하거나 이 가이드 트랙과 협동하는 다른 부품에 연결될 수 있도록 브래킷(312)이 설계되는 것이 바람직하다.
엘레베이터(300)는 지지판(302)의 제 2측부(316)로부터 수직한 방향으로 연장되는 웨이퍼 지지 바(314)를 더 포함한다. 지지 바(314)는 (도 16에 확대 도시된)지지판(302)에 부착된 제 1단부(318)와 (도 15에서 확대 도시된)제 1단부(318)로부터 떨어진 제 2 말단부(320)를 포함한다. 본 발명에 따라, 웨이퍼 지지바(314)는 웨이퍼를 고정하는(도시하지 않은) 이빨의 상,하 열을 더 포함한다. 이들 이빨은 플루오로폴리머 재료의 슬리이브 내로 기계가공되어 있다. 플루오로폴리머 재료는 작업조건(예를 들어, 온도) 변화에 의해 팽창 및 수축하는 경향이 있기 때문에, 지지 바(314)는 금속과 같은 매우 단단한 재료로 되는 것이 바람직한 상부 로드(322)와 하부 로드(324)를 더 포함한다. 웨이퍼 또는 기타 부품이 지지되는 경우 로드가 실질적으로 편향하거나 변형되지 않도록 로드(322, 324)의 크기와 재료는 지지바(314)에 대해 필요한 강도와 강성을 제공하도록 선택되어져야 한다.
플루오로폴리머 재료의 슬리이브로 기계가공된 이빨은 보이지는 않지만, 로드(322, 424) 위와 아래에 있는 슬리이브의 부분이 도 14-16에서 볼수 있다. 특히, 슬리이브는 상부 로드(322) 위의 상부 슬리이브부(326), 하부 로드(324) 아래의 하부 슬리이브부(328) 및 두개의 로드(322, 324) 사이의 중간 슬리이브부(330)를 포함한다. 슬리이브를 고정하기 위해, 금속판인 것이 바람직한 제 1유지판(340)이 두개의 로드(322, 324)사이에 수직으로 위치되어 있고 중간 슬리이브부(330)의 단부와 강체 단부 캡(342) 사이에 수평으로 위치되어 있다. 지지바(314)의 반대 단부에서, 금속판이 바람직한 제 2 유지 판(344)이 로드(322, 324) 사이에 유사하게 위치되어 있다.
엘레베이터(300)의 부품들을 조립하는 하나의 바람직한 방법은 상술한 장점을 성취하도록 여러 단계를 걸쳐 성취될수 있다. 특히, 플루오로폴리머 재료의 슬리이브는 지지판(302)의 제 2측부를 덮는 퍼플루오로알콕시(PFA) 판 상의 짝을 이루는 보스(mating boss)들에 용융용접된다. 플로오로폴리머(예를들어, PFA 또는 폴리비닐다인 플루오라이드(PVDF))의 융용 용접은 이 재료가 용접될 슬리이브 및 지지판(302)에 근접유지된 비 접촉 가열 판의 이용을 포함한다. 각각의 부품의 재료가 용융된 상태에 도달하는 경우 이들 부품은 부품을 적절히 정렬시키도록 안내하면서 작은 힘으로 기계적으로 함께 프레스된다. 용융된 재료는 일측에서 다른 측으로 분자레벨로 확산하여서 재료가 냉각되고 재결정할 때, 조인트는 붙기 전의 재료와 동일한 기계적인 특성(예를 들어, 하중 대 연신율, 피로, 내구성, 열팽창 등)을 나타낸다. 이 처리는 열가소성 수지에 이용가능한 가장 강력한 형태의 본드 중 하나인 재료사이의 퓨젼 본드(fusion bond)를 만든다. 퓨젼 본딩의 다른 방법은 스핀 용접 또는 진동 용접이 이용될 수 있고 이러한 용어는 기술분야에서 통상 알려져 있다.
이 슬리이브 어샘블리는 지지판 (302), 상부 로드(322), 하부 로드(324), 강체 단부 캡(342), 지지비임(304) 및 여러 부품을 고정하는 캡 스크루를 포함하는 사전에 조립된 금속 구조물에 고정된다. 지지 바(314)의 대향 단부 상의 유지판(340, 344)은 도 14-16에 도시된 바와 같이 위치되어 진다. PFA 판은 지지판(302)에 대향하여 일시적으로 클램프되어 있다. 다음에는 세트 스크루(348, 350)의 각 단부가 끼워지고 지지바(314) 각 단부의 홈(recess)의 바닥부에 대하여 유지판(340, 344)을 부드럽게 프레스하기 위해 조여진다. 세트 스크루(348, 350)가 지지판(302)에 대해 바람직한 위치에 있을 때까지 세트 스크루는 지지판(302)으로 또는 이로부터 멀리 플루오로 폴리머 재료의 슬리이브를 이동하도록 조절될 수 있다. 이들 도면에서는 볼 수 없지만, 엘레베이터(300)는 지지 비임(304)으로부터 떨어져서 지지판(302)으로부터 연장되는 다른 지지 비임을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 지지판에 대해 이들 지지비임을 조립하고 부착하는 동일한 방법이 사용되는 것이 바람직하며, 이 지지 비임은 비임을 바람직한 위치에 위치하기 위해 세트 스크루의 조절을 통해 지지 비임(304)과 지지판(302)에 대해 조절되어서 본 발명에 따라 바람직한 정렬 또는 두개의 지지 비임 상의 이빨 간의 이격을 제공한다. 일단 부품이 바람직한 위치에 있는 경우, 세트 스크루(348, 350)는 어샘블리가 적당히 조절된 후에 스크루의 바람직하지 않은 운동을 방지하기 위해 택(tack) 용접되는 것이 바람직하다.
여러 실시예를 참고하여 본 발명을 설명했다. 여기서 확인된 특허 또는 특허 출원의 전체 개시 내용은 본 명세서에 인용되어 진다. 전술한 상세한 설명 및 예는 이해를 분명히 하기위해서만 주어진 것이며 이로부터 어떠한 제한도 가해지지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위에서 벗어 나지 않으면서 여러 변경이 실시예로 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 엘레베이터 또는 카세트에 이용하기 위해 설명된 구성과 이빨 구조의 변경은 이송 로벗 또는 탱크 로벗 또는 이동 또는 침지 웨이퍼와 다른 기능을 수행하는 장치에 이용된다. 본 발명의 범위는 여기에 설명된 구조로 제한되지 않으며, 이 구조와 동등물 및 클레임의 언어에 의해 설명된 구조에 의해서만 제한된다.

Claims (27)

  1. 지지부재로부터 연장되며 하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판을 지지하기 위해 작동가능하게 서로 떨어져 있는 제 1 및 제 2 지지구조체를 포함하여서 하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판을 침지 처리하는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치에 있어서,
    상기 제 1 지지구조체가 제 1 지지구조체의 길이를 따라 연장되며 제1 및 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 기판의 에지를 수용하도록 제2 지지구조체 쪽으로 개방되는 일련의 상부 노치를 형성하는 일련의 상부 이빨을 구비하되, 상부 이빨은 기판과 맞물려서 일련의 상부 이빨 방향으로 기판을 가압하도록 상부 이빨의 연장방향에 대해 각이진 기판 맞물림 빗면을 가지며,
    또한, 상기 제 1 지지구조체가 제 1 지지구조체 길이를 따라 연장되며 제1 및 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 기판의 에지를 수용하도록 제 2 지지구조체 쪽으로 개방되는 일련의 하부 노치를 형성하는 일련의 하부 이빨을 구비하며,
    마이크로일렉트로닉 기판의 에지가 제 1 지지구조체와 제 2 지지구조체 사이에서 지지될 때 상기 제 1 지지구조체의 상부 및 하부 노치 내에 고정되도록 상부 및 하부 노치가 소정의 이격 거리(상부 노치 중 하나의 중앙선과 하부 노치 중 하나의 중앙선 간에 수직하게 측정된 거리)로 서로 이격된 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 지지 구조체가 제 2 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 상부 노치를 형성하는 일련의 상부 이빨을 구비하되, 각각의 상부 노치는 제1 및 제2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 기판의 에지를 수용하도록 제 1 지지구조체 쪽으로 개방되며,
    또한, 상기 제 2 지지구조체가 제 2 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 하부 노치를 형성하는 일련의 하부 이빨을 구비하되, 각각의 하부 노치는 제 1 및 제 2 지지구조체에 의해 지지될 때 마이크로일렉트로닉 기판의 에지를 수용하도록 제 1 지지구조체 쪽으로 개방되는 마이크로일렉트로닉 기판의 핸들링 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    마이크로일렉트로닉 기판의 에지가 제 1 지지구조체와 제 2 지지구조체 사이에서 지지될 때 제 2 지지구조체의 상부 및 하부 노치 내에 고정되도록 상부 및 하부 노치가 제 2 소정의 이격 거리로 서로 이격된 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상부 및 하부 노치가 서로 정렬되어 있는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    제 2 지지구조체의 각각의 하부 노치가 제 1 지지구조체의 하부 노치 중 하나와 정렬되어 있는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    제 2 지지구조체의 각각의 상부 노치가 제 1 지지구조체의 상부 노치 중 하나와 정렬되어 있는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    제 1 지지구조체가 하나의 지지 바를 더 포함하는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 지지구조체가 하나의 지지 바를 더 포함하는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    제 1 지지구조체의 상부 노치는 제 1 지지구조체의 하부 노치로부터 제 1 이격 방향으로 이격되어 있으며, 제 2 지지구조체의 상부 노치는 제 2 지지구조체의 하부 노치로부터 제 2 이격 방향으로 이격되어 있으며,
    상기 제 1 이격 방향이 제 2 이격 방향과 반대인 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    일련의 상부 노치의 각 노치는 각각의 인접한 노치와 동일한 형상이며, 일련의 하부 노치의 각 노치는 각각의 인접한 노치와 동일한 형상인 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  11. 제 3항에 있어서,
    제 2 지지구조체의 일련의 상부 노치의 각 노치는 각각의 인접한 노치와 동일한 형상이며, 제 2 지지구조체의 일련의 하부 노치의 각 노치는 각각의 인접한 노치와 동일한 형상인 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    일련의 상부 노치의 각 노치는 상부 노치각을 갖는 V 형상이며, 일련의 하부 노치의 각 노치는 하부 노치각을 갖는 V 형상을 갖되, 상부 노치각과 하부 노치각이 서로 상이한 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상부 노치각이 하부 노치각보다 작은 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상부 노치각은 30도이고 하부 노치각은 60도인 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판이 각각 주 직경을 갖는 한 세트의 웨이퍼이며, 제 1 및 제 2 지지구조체는 제 1 및 제 2 지지구조체 사이에 한 세트의 반도체 웨이퍼를 지지하기 위해 서로 떨어져 있는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 일련의 상부 이빨과 일련의 하부 이빨이 마이크로일렉트로닉 기판에 대하여 지지 구조를 제공하면서 마이크로일렉트로닉 기판이 제 1 지지구조체와 제 2 지지구조체 사이에 지지될 때, 상부 및 하부 이빨과 마이크로일렉트로닉 기판 사이에서의 유체 포집을 최소화하기 위해 두께가 얇은 일련의 이빨로 구성되는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    일련의 상부 및 하부 이빨의 각 이빨 두께가 10mm 이하인 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    일련의 상부 및 하부 이빨의 각 이빨 두께가 1mm인 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  19. 한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판의 침지 처리용 핸들링 시스템에 있어서,
    `기판 처리 탱크와,
    한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판을 탱크로 및 탱크로부터 하강, 유지 및 상승시키는 엘레베이터를 포함하되, 상기 엘레베이터는 지지판과, 이 지지판의 제 1면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 기판 지지 바와, 제 1 및 제 2 기판 지지 바에 의해 고정되는 한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판을 탱크로 및 탱크로부터 하강, 유지 및 상승시키는 엘레베이팅 장치를 포함하며, 제 1 지지 바는 제 2 지지 바의 내면과 마주하는 내면을 갖고, 제 1 및 제 2 지지 바의 내면은 제 1 거리로 서로 떨어져 있으며,
    상기 핸들링 시스템이 한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판을 탱크로 및 탱크로부터 이송하는 이송로벗을 또한 포함하되, 이 이송 로벗은 지지판, 지지판의 제 1면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 기판 지지구조체와, 한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판을 엘레베이터로 이송하는 제 1 위치로부터 기판을 다른 위치로 이송하는 제 2 위치로 이동시키는 로벗 이송장치를 포함하되, 제 1 및 제 2 기판 지지구조체는 내면 및 외면을 가지며, 기판 지지구조체의 내면들은 서로 마주보며 기판 지지 구조체의 외면들은 제 2 거리로 서로 떨어져 있고, 엘레베이터의 제 1 및 제 2 지지바의 내면들 사이의 제 1 거리는 이송 로벗의 제 1 및 제 2 기판 지지구조체의 외면들 사이의 제 2거리보다 큰 마이크로일렉트로닉 기판의 핸들링 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판이 한 세트의 반도체 웨이퍼인 마이크로일렉트로닉 기판의 핸들링 시스템.
  21. 처리 탱크에서 한 세트의 마이크로일렉트로닉 기판을 침지 처리하는 방법에 있어서,
    지지판, 이 지지판의 제 1 면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 기판 지지바를 포함하는 에레베이터를 처리 탱크 위 및 수평으로 연장되는 가이드 레일 아래에 수직으로 위치시키는 단계와,
    지지판, 이 지지판의 제 1 면으로부터 연장되는 제 1 및 제 2 기판 지지구조체를 포함하는 이송 로벗으로 한 세트의 기판을 제공하는 단계와,
    처리 탱크 위 및 엘레베이터 위로 위치할 때까지 가이드 레일을 따라 이송 로벗을 이동시키는 단계와,
    엘레베이터의 지지바가 이송로벗의 기판 지지구조체 외측을 통과하여 한 세트의 기판과 접촉할 때까지 가이드 트랙을 따라 엘레베이터를 상승시키는 단계와,
    엘레베이터가 완전히 이송 로벗 위에 있을 때까지 엘레베이터를 더 상승시켜서 한 세트의 기판을 이송 로벗의 지지구조체로부터 엘레베이터의 지지 바로 이송하는 단계와;
    이송로벗이 엘레베이터의 아래에 있지 않을 때까지 이송 로벗 가이드 레일을 따라 이송 로벗을 이동시키는 단계와;
    한 세트의 기판을 처리 탱크에 위치시키기 위해 엘레베이터를 이송하는 단계로 구성된 마이크로일렉트로닉 기판의 침지 처리 방법.
  22. 하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판을 침지 처리하는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치에 있어서,
    이 장치가 지지부재로부터 연장되며 하나 이상의 마이크로일렉트로닉 기판을 지지하도록 작동가능하게 서로 떨어져 있는 제 1 및 제 2 지지구조체를 포함하되,
    상기 제 1 지지구조체는 상부 노치각을 갖는 V 형태의 일련의 상부 노치를 형성하며 제 1 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 일련의 상부 이빨과, 하부 노치각을 갖는 V 형태의 일련의 하부 노치를 형성하며 제 1 지지구조체의 길이를 따라 연장되는 이빨을 구비하고,
    상기 일련의 상부 이빨은 기판과 맞물려서 일련의 상부 이빨 방향으로 기판을 가압하도록 이빨의 연장방향에 대해 각이진 기판 맞물림 빗면을 가지며,
    상부 노치각과 하부 노치각이 서로 다르며 상부 노치와 하부 노치는 서로 이격되어 있는 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상부 이빨의 이빨각이 하부 이빨의 이빨각보다 작은 마이크로일렉트로닉 기판 핸들링 장치.
  24. 삭제
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  26. 삭제
  27. 삭제
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