KR101106869B1 - 예정되지 않은 이벤트에 반응하여 이동하는컨베이어로부터 자동으로 회수하는 웨이퍼 로딩 스테이션 - Google Patents

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로버트비. 로렌스
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제프리씨. 허드젠스
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Abstract

본 발명의 일 실시예로서, 기판 캐리어들을 기판 캐리어 이송 시스템과 교환하도록 적응되는 기판 로딩 스테이션은, 전력 결함 또는 비상 운전정지와 같은 예정되지 않은 이벤트의 발생시 기판 로딩 스테이션의 엔드 이펙터를 기판 캐리어 이송 시스템의 이동가능한 컨베이어로부터 떨어지게 하도록 적응되는 바이어싱 엘리먼트를 포함한다. 제 2 실시예로서, 무정전 전력 공급기는 컨트롤러를 통해, 상기 예정되지 않은 이벤트 발생시 기판 캐리어 핸들러가 기판 캐리어 이송 시스템으로부터 상기 엔드 이펙터를 회수하도록 하고, 이를 위해 필요한 전력을 제공한다. 또한, 많은 다른 실시예들이 본 발명에 제공된다.
컨베이어, 기판 로딩, 엔드 이펙터, 기판 캐리어, 이송

Description

예정되지 않은 이벤트에 반응하여 이동하는 컨베이어로부터 자동으로 회수하는 웨이퍼 로딩 스테이션{WAFER LOADING STATION THAT AUTOMATICALLY RETRACTS FROM A MOVING CONVEYOR IN RESPONSE TO AN UNSCHEDULED EVENT}
도 1은 처리 도구 및 결합 기판 캐리어 로딩과 저장 장치의 종래 장치의 상부 평면도이다.
도 2a는 본 발명에 따라 제공된 기판 로딩 스테이션의 전면 입면도이다.
도 2b는 기판 로딩 스테이션의 제 1 센서의 예시적인 실시예를 설명하는데 유용한 도 2a의 기판 로딩 스테이션의 일 부분의 측면 입면도이다.
도 2c는 도 2a의 기판 로딩 스테이션의 예시적인 제 2 센서를 도시하는 도 2A 의 엔드 이펙터의 일 부분의 사시도이다.
도 2d는 도 2c의 일 부분의 확대 사시도이다.
도 2e는 캐리어 체결 부재의 일 부분을 검출하기 위해 위치된 제 2 센서를 도시하는 도 2의 엔드 이펙터의 일 부분의 사시도이다.
도 3은 기판 캐리어를 이동 컨베이어로부터 언로링하기 위해서 본 발명에 따라 수행되는 예시적인 공정을 설명하는 흐름도이다.
도 4a-4e는 도 3의 공정의 다양한 단계를 도시하는 개략적인 측면도들이다.
도 5는 기판 캐리어를 이동 컨베이어 상으로 로딩하기 위해서 본 발명에 따 라 수행되는 예시적인 공정을 설명하는 흐름도이다.
도 6a-6e는 도 5의 공정의 다양한 단계를 도시하는 개략적인 측면도들이다.
도 7a 및 7b는 도 2와 유사한 기판 로딩 스테이션의 단순화된 전면 입면도들이다.
도 7c-7d는 도 4a-4e 및 6a-6e와 유사한 이동 컨베이어를 도시하는 단순화된 개략 측면도들이다.
도 8a-8d는 본 발명의 엔드 이펙터에 대한 예시적인 동작 프로파일이다.
도 9a-9b는 기판 캐리어 이송 시스템의 회전 가능한 컨베이어에 인접한, 본 발명에 따른 기판 캐리어 로딩 스테이션의 측면 입면도이고, 기판 로딩 스테이션은 바이어싱 장치를 포함한다.
도 10은 도 9a-9b의 기판 캐리어 로딩 스테이션의 기판 캐리어 핸들러를 도시하는 후면 입면도이고, 기판 캐리어 핸들러는 기판 캐리어 핸들러의 각각의 수직 가이드에 결합된 바이어싱 장치를 포함한다.
도 11은 컨트롤러에 동작하게 결합된 도 9a-9b의 기판 캐리어 로딩 스테이션의 기판 캐리어 핸들러를 도시하는 후면 입면도이고, 컨트롤러는 중단없는 전력 공급기에 또한 결합된다.
도 12는 컨베이어로부터 멀어지게 기판 로딩 스테이션의 엔드 이펙터를 이동시키기 위한 선택적인 회수(retraction) 메커니즘의 단순화된 전면 입면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
801: 기판 캐리어 로딩 스테이션 803: 컨베이어
805: 기판 캐리어 이송 시스템 807: 기판 캐리어
808: 기판 캐리어 지지 부재 809: 바이어싱 장치
811: 엔드 이펙터 815: 기판 캐리어 핸들러
본 출원은 2002년 8월 31일에 제출된 미국 가출원 60/407,463호 및 2003년 1월 27일에 제출된 미국 가출원 60/443,004호로부터 우선권을 주장하는 "이동 컨베이어로부터 직접 기판 캐리어들을 언로딩하는 기판 캐리어 핸들러"라는 명칭으로, 2003년 8월 28일에 제출된 미국 특허출원 10/650,480호(사건 번호 7676)에 관한 것이다.
본 출원은 또한 2003년 11월 13일에 제출된 미국 가출원 60/520,140호로부터 우선권을 주장한다. 각각의 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 다음의 함께 양도된, 동시 계속중인 미국 특허출원들에 관한 것이고, 상기 출원들 각각은 본 발명의 목적을 위해서 전체적으로 참조된다:
"기판 캐리어들을 이송하기 위한 시스템"이라는 명칭의 2003년 8월 28일에 제출된 미국 특허출원 10/650,310호(사건 번호 6900);
"기판 캐리어 도어를 개폐를 작동시키기 위해 기판 캐리어 이동을 사용하는 방법 및 장치"라는 명칭의 2003년 8월 28일에 제출된 미국 특허출원 10/650,312호(사건 번호 6976);
"기판 캐리어 이송 시스템으로부터 기판 캐리어들을 언로딩하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 2003년 8월 28일에 제출된 미국 특허출원 10/650,481호(사건 번호 7024);
"기판들을 처리 도구에 공급하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 2003년 8월 28일에 제출된 미국 특허출원 10/650,479호(사건 번호 7096);
"수직 수평 방향들 사이에 웨이퍼 캐리어를 방향전환하는 메커니즘을 가지는 엔드 이펙터"라는 명칭의 2002년 8월 31일에 제출된 미국 가출원 60/407,452호(사건 번호 7097/L);
"도킹 스테이션에서 도킹 그리퍼들을 가지는 웨이퍼 로딩 스테이션"이라는 명칭의 2002년 8월 31일에 제출된 미국 가출원 60/407,337호(사건 번호 7099/L);
"도어 래칭 및 기판 클램핑 메커니즘을 가지는 기판 캐리어"라는 명칭의 2003년 8월 28일에 제출된 미국 특허출원 10/659,311호(사건 번호 7156);
"기판 캐리어들을 이송하기 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 2004년 1월 26일에 제출된 미국 특허출원 10/764,982호(사건 번호 7163);
"기판 캐리어를 매달기 위한 오버헤드 이송 플렌지 및 지지대"라는 명칭의 2004년 1월 26일에 제출된 미국 특허출원 10/764,820호(사건 번호 8092);
"웨이퍼 캐리어를 저장하고 로딩하기 위한 장치 및 방법"이라는 명칭의 2003년 1월 27일에 제출된 미국 가출원 60/443,115호(사건 번호 8202/L);
"기판 이송 시스템에 대한 고속 로더의 보정"이라는 명칭의 2003년 11월 13일에 제출된 미국 가출원 60/520,180호(사건 번호 8158/L); 및
"컨베이어들 사이의 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치 및 방법"이라는 명칭의 2003년 11월 13일에 제출된 미국 가출원 60/520,035호(사건 번호 8195/L) 각각은 본 발명에 전체적으로 참조된다.
본 발명은 일반적으로 반도체 장치 제조 시스템들에 관한 것이고, 더 상세하게 제조 설비내에 기판 캐리어들의 이송에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조는 일반적으로 실리콘 기판, 유리판등과 같은 기판에 관하여 공정 흐름을 수행하는 단계를 포함한다.(상기 기판들은 또한 패터닝되든지 아니든지 웨이퍼로 언급된다.) 상기 단계들은 연마, 증착, 에칭, 포토리소그래피, 열처리등을 포함할 수 있다. 보통 다수의 다양한 공정 단계들이 다수의 처리 챔버들을 포함하는 하나의 처리 시스템 또는 "도구"에서 수행될 수 있다. 그러나, 다른 공정들이 제조 설비 내에 다른 처리 위치들에서 수행되는 것을 요구하는 경우가 일반적이고, 따라서 기판들은 하나의 처리 위치들로부터 다른 위치까지 제조 설비 내에서 이송되는 것이 필요하다. 제조될 반도체 장치에 따라, 제조 설비 내에 많은 서로 다른 처리 위치들에서 수행되는 것이 요구되는 비교적 많은 수의 처리 단계들이 있을 수 있다.
밀폐 포드(pod), 카세트, 컨테이너등과 같은 기판 캐리어들 내에서 기판들을 하나의 처리 위치로부터 다른 위치로 이송하는 것이 일반적이다. 또한, 자동 안내 차량, 오버헤드 이송 시스템, 기판 캐리어 처리 로봇등과 같은 자동 기판 캐리어 이송 장치들을 이용하고, 제조 설비내에 여러 위치들로 기판 캐리어들을 이동시키거나, 또는 기판 캐리어 이송 장치로부터 또는 기판 캐리어 이송 장치까지 기판 캐리어들을 이송하는 것이 일반적이다.
개개의 기판에 대해서, 최초 기판 형성에서부터 완제품 기판으로부터 반도체 디바이스를 자르는 것까지의 전체 제조공정은 주간 또는 월간으로 측정되는 경과시간을 요구한다. 일반적인 제조 설비에서, 많은 수의 기판들이 "미완성품(work in progress)"(WIP)으로서 소정 시간에 존재할 수 있다. WIP로 제조 설비에 존재하는 기판들은 매우 많은 작업 자본의 투자를 나타내고, 기판당 제조 비용을 증가시킨다. 따라서 제조설비에서 소정의 기판 처리량에 대한 WIP의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 그렇게 하기 위해서, 각각의 기판을 처리하는 전체 경과시간은 감소되어야 한다.
일 실시예에서, 기판들을 처리 툴에 공급하는데 이용되는 장치가 제공된다. 상기 장치는 기판 캐리어를 제 1 도킹 스테이션에 이송(transport)하는데 이용되는 기판 캐리어 핸들러(handler)를 포함한다. 기판 캐리어 핸들러는 기판 캐리어를 지지하는데 이용되는 엔드 이펙터(end effector)를 포함한다. 컨트롤러는 기판 캐리어 핸들러에 결합되고, 기판 캐리어가 이동하는 동안에, 기판 캐리어 핸들러의 엔드 이펙터가 기판 캐리어 컨베이어로부터 분리되기 위해 기판 캐리어 핸들러를 제어하도록 동작한다. 컨트롤러는 비상 운전정지(shutdown) 또는 전력 손실과 같은 예정되지 않은 이벤트에 반응하여 컨베이어로부터 엔드 이펙터를 자동으로 회수하도록(retract) 동작한다. 이러한 몇가지 실시예에서, 상기 장치는 상기 예정되지 않은 이벤트가 발생했을 때, 컨트롤러 및/또는 기판 캐리어 핸들러에 전력을 공급하는 무정전(uninterruptible) 전력 공급기에 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기판 캐리어 이송 시스템에 또는 기판 캐리어 이송 시스템으부터 기판 캐리어들을 이송하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 이송 경로를 교차하는데 이용되는 기판 캐리어 핸들러를 포함하는데, 그 경로를 따라서 기판 캐리어 이송 시스템이 기판 캐리어들을 이송한다. 따라서, 기판 캐리어 핸들러는 기판 캐리어 이송 시스템으로부터 또는 기판 캐리어 이송 시스템에 기판 캐리어를 집거나(pick) 또는 배치시킬 수 있다. 바이어싱 메커니즘은, 적어도 기판 캐리어 핸들러의 일 부분을 기판 캐리어 이송 시스템이 기판 캐리어들을 이송하는 경로로부터 멀어지게 이동시키기 위해서, 기판 캐리어 핸들러에 결합되고, 기판 캐리어 핸들러에 힘을 인가하는데 이용된다.
또 다른 실시예에서, (1)경로를 따라서 기판 캐리어들을 이송하는데 이용되는 기판 캐리어 이송 시스템과 (2)기판 캐리어 이송 시스템에 또는 기판 캐리어 이송 시스템으부터 기판 캐리어들을 집거나 또는 배치시키기 위해서 상기 경로를 교차하는데 이용되는 기판 캐리어 핸들러 사이의 상호작용을 조절하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 (1) 경로 ― 상기 경로를 따라서 기판 캐리어 이송 시스템이 기판 캐리어들을 이송함 ― 를 선택적으로 교차하는데 이용되는 기판 캐리어 핸들러를 제공하는 단계; (2) 상기 기판 캐리어 핸들러와 상기 경로 사이의 교차부를 제거하기 위해서, 상기 기판 캐리어 핸들러에 힘을 공급하는데 이용되는 바이어싱 메커니즘을 제공하는 단계; (3) 상기 기판 캐리어 핸들러가 바이어싱 메커니즘의 상기 힘에 대항해서 엔드 이펙터를 이동시키고 상기 경로로 이동시키는데 충분한 제 1 전원을 상기 기판 캐리어 핸들러에 공급하는 단계; (4) 상기 기판 캐리어 핸들러와 상기 경로 사이의 교차부를 만들기 위해서, 상기 기판 캐리어 핸들러가 상기 엔드 이펙터를 상기 경로로 이동시키게 하는 단계; (5) 상기 교차부에 있는 동안에 상기 제 1 전원으로부터 상기 기판 캐리어 핸들러를 제거하는 단계; 및 (6) 상기 교차부를 제거하기 위해서, 상기 바이어싱 메커니즘의 힘이 상기 엔드 이펙터를 상기 경로로부터 멀어지게 이동시키게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 실시예들은 다음 상세한 설명, 첨부한 청구항들 및 도면들로부터 더 명백하게 나타날 것이다.
기판 로딩 스테이션의 기판 캐리어 핸들러는 평행한 수직 가이드들을 따라서 수직으로 이동할 수 있는 수평 가이드, 및 수평 가이드를 따라서 수평으로 이동할 수 있는 엔드 이펙터를 포함한다. 기판 캐리어들을 이송하고("기판 캐리어 컨베이어") 기판 로딩 스테이션을 통과하는 이동 컨베이어로부터 언로딩하기 위해서, 엔드 이펙터는 기판 캐리어의 속력과 실질적으로 일치하는 속력으로(예, 수평 방향으로 기판 캐리어의 속도와 실질적으로 일치시킴으로써) 수평 가이드를 따라서 이동된다. 또한, 엔드 이펙터는 기판 캐리어와 인접한 위치에서 유지될 수 있다. 따라서, 엔드 이펙터는 기판 캐리어의 속력과 실질적으로 일치시키는 동안에 기판 캐리어의 위치와 실질적으로 일치시킬 수 있다. 비슷하게, 컨베이어의 위치 및/또는 속력이 실질적으로 일치될 수 있다.
엔드 이펙터가 기판 캐리어의 속력(및/또는 위치)과 실질적으로 일치하는 동안에, 엔드 이펙터는 수직 가이드를 따라서 위쪽으로 수평 가이드를 이동시킴으로써 상승되고, 그 결과 엔드 이펙터는 기판 캐리어와 접촉하고 기판 캐리어는 기판 캐리어 컨베이어로부터 분리된다. 기판 캐리어는 유사하게 로딩하는 동안에 엔드 이펙터와 컨베이어의 속력(및/또는 위치)을 실질적으로 일치시킴으로써 이동하는 기판 캐리어 컨베이어 위로 로딩될 수 있다. 본 발명에 따라, 전력 고장 또는 에너지 중단과 같은 예정되지 않은 이벤트가 발생했을 때, 엔드 이펙터를 컨베어어 경로로부터 제거하는 장치 및 방법이 제공된다. 상기 장치 및 방법은 도 9-11을 참조하여 자세히 설명된다.
앞서 참조된, 2003년 8월 28일 출원된 "System For Transporting Substrate Carriers"라는 명칭의 U.S. 특허 출원 No. 10/650,310(대리인 문서 번호 6900)은 기판 캐리어 이송 시스템이 사용되는 제조 설비의 동작 동안 일정한 움직임을 위해 기판 캐리어들을 위한 컨베이어를 포함하는 기판 캐리어 이송 시스템을 개시하고 있다. 일정하게 움직이는 컨베이어는 제조설비내에서 기판의 용이한 이송을 위한 것으로, 제조 설비에서 각각의 기판의 "드웰(dwell)" 시간을 감소시킴으로써 WIP를 감소시키고 자본 및 제조비용을 감소시킨다. 이러한 방식으로 제조 설비를 동작시키기 위해, 기판이 움직이는 동안 컨베이어로부터 기판을 언로딩하고, 컨베이어로 기판을 로딩하는 방법 및 장치가 제공되어야 한다.
본 발명의 적어도 하나의 특징에 따라, 기판 로딩 스테이션에서 기판 캐리어 핸들러는 평행한 수직 가이드를 따라 수직으로 이동가능한 수평 가이드, 및 수평 가이드를 따라 수평하게 이동가능한 엔드 이펙터(end effector)를 포함한다. 기판 캐리어를 이송하고, 기판 로딩 스테이션 옆을 통과하는 이동 컨베이어("기판 캐리어 컨베이어")로부터 기판 캐리어를 언로딩하기 위해, 엔드 이펙터는 기판 캐리어가 기판 캐리어 컨베이어에 의해 이송될 때 기판 캐리어의 속도와 실질적으로 일치(예를 들어, 실질적으로 수평 방향의 기판 캐리어 속도와 실질적으로 일치됨)하는 속도로 수평 가이드를 따라 이동된다. 게다가, 엔드 이펙터는 기판 캐리어가 이송됨에 따라 기판 캐리어에 인접한 위치에 유지될 수도 있다. 따라서, 엔드 이펙터는 기판 캐리어의 속도에 실질적으로 부합하면서, 실질적으로 기판 캐리어의 위치에 부합할 수도 있다. 마찬가지로, 컨베이어 위치 및/또는 속도가 실질적으로 부합될 수도 있다.
엔드 이펙터가 실질적으로 기판 캐리어의 속도(및/또는 위치)에 부합하면서, 수직 가이드를 따라 수평 가이드를 상방향으로 이동시킴으로써 엔드 이펙터가 상승됨으로써, 엔드 이펙터는 기판 캐리어와 접촉하고 기판 캐리어 컨베이어로부터 기판 캐리어를 분리시킨다. 유사하게, 기판 캐리어는, 로딩 동안 엔드 이펙터 및 컨베이어 속도(및/또는 위치)에 실질적으로 부합함으로써 움직이는 기판 캐리어 컨베이어로 로딩될 수도 있다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 있어서, 엔드 이펙터와 기판 캐리어 컨베이어 사이의 기판 캐리어 핸드오프는 엔드 이펙터와 기판 캐리어 사이의 실질적으로 0의 속도 및/또는 가속도로 행해진다. 이하에서 다양한 본원 발명의 다른 특징이 설명된다.
도 1은 통상의 처리 툴(113)에 인접한 기판 캐리어 저장용 위치의 통상의 로딩 및 저장 장치(111)를 도시하는 평면도이다. 로딩 및 저장 장치(111)와 처리 툴(113) 사이에 위치한 팩토리(factory) 인터페이스(FI)(115)가 도시된다. 로딩 및 저장 장치(111)는 크린 룸 벽(117)의 제1 면에 인접하여 위치되며, 팩토리 인터페이스(115)는 크린 룸 벽(117)의 제2 면에 인접하여 위치한다. 팩토리 인터페이스(115)는 크린 룸 벽(117)에 평행한 트랙(미도시)을 따라 수평하게 이동할 수 있고, 로딩 및 저장 장치(111)에 존재하는 하나 이상의 기판 캐리어(120)로부터 기판(미도시)을 끄집어 낼 수도 있는 FI 로봇(119)을 포함한다. FI 로봇(119)은 기판을 처리 툴(113)의 로드 락 챔버(121)로 운반할 수도 있다.
도 1에 도시된 로드 락 챔버(121)는 처리 툴(113)의 이송 챔버(123)에 결합된다. 또한 처리 챔버(125) 및 보조 처리 챔버(127)가 이송 챔버(123)에 연결된다. 각각의 처리 챔버(125) 및 보조 처리 챔버(127)는 산화, 박막 증착, 에칭, 열처리, 가스 제거, 냉각 등을 실행하기 위해 배치될 수 있다. 기판 핸들링 로봇(129)은 처리 챔버(125, 127) 및 로드 락 챔버(121) 사이에서 기판(131)과 같은 기판들을 이송하도록 이송 챔버(123) 내에 배치된다.
로딩 및 저장 장치(111)는 기판 캐리어에 포함된 기판이 처리 툴(113)에 의해 프로세싱되기 전 또는 후에 기판 캐리어를 저장하기 위한 하나 이상의 기판 캐리어 저장 선반(133)을 포함한다. 로딩 및 저장 장치(111)는 또한 하나 이상의 도킹 스테이션(도시되지는 않았지만, 예를 들어 저장 선반(133) 아래에 위치할 수도 있음)을 포함한다. 기판 캐리어는 FI 로봇(119)에 의해 도킹 스테이션으로부터 기판을 끄집어내기 위해 도킹 스테이션에 도킹될 수도 있다. 또한, 팩토리 로드 위치(135)가 로딩 및 저장 장치(111)에 포함될 수도 있는데, 여기서 자동 가이딩된 자동차(AGV)와 같이, 기판 캐리어 전송 장치는 기판 캐리어를 배치하거나 끄집어 낼 수 있다.
로딩 및 저장 장치(111)는 팩토리 로딩 위치(135), 저장 선반들(133) 및 도킹 스테이션들 사이에 기판 캐리어를 이동시키는데 적용되는 기판 캐리어 핸들러(137)를 더 포함한다.
제조 설비 내에서 기판의 이송을 용이하게 하는 전술한 목적과 일맥상통하게, (예를 들어, 드웰 시간을 줄여서 진보적이고 경제적으로 작업하기 위해) 일정하게 움직이는 기판 캐리어 컨베이어에 의해 로딩 및 저장 장치와 같은 기판 로딩 스테이션으로, 또는 그로부터 기판 캐리어를 이송하는 것도 바람직하다. 결론적으로, 본 발명에 따라, 기판 캐리어 컨베이어가 움직이는 동안, 기판 캐리어를 기판 캐리어 컨베이어로부터 언로딩하고, 기판 캐리어를 기판 캐리어 컨베이어로 로딩할 수 있는 진보적인 기판 로딩 스테이션이 제공된다.
본 발명의 실시예는 도 2a-6e를 참조하여 설명될 것이다. 도 2a는 본 발명에 따라 제공된 기판 로딩 스테이션(201)의 정면 입면도이다. 비록 도 2a에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)이 도1과 관련하여 설명된 처리 툴 및/또는 팩토리 인터페이스와 관련되어 있음을 이해해야 한다.
기판 로딩 스테이션(201)은 하나 이상의 로드 포트 또는 유사한 위치들을 포함할 수도 있는데, 여기서 기판 또는 기판 캐리어들은 처리 툴(예를 들어, 비록 도킹/언도킹 이동을 사용하지 않는 전송 위치가 사용될 수도 있지만, 하나 이상의 도킹 시스템(203))로 및/또는 그로부터 이송을 위해 배치된다. 도 2a에 도시된 특정 실시예에서, 기판 로딩 스테이션(201)은 각각 4개의 도킹 스테이션의 두 열(205)에 배치된, 8개의 도킹 스테이션 전체를 포함한다. 다른 수의 열 및/또는 도킹 스테이션(203)이 사용될 수도 있다. 각각의 도킹 스테이션(203)이 도킹 스테이션(203)에 기판 캐리어(207)를 지지 및/또는 도킹하고, 기판(미도시)이 도킹 스테이션(203)에서 기판 캐리어(207)로부터 추출되고 (예를 들어, 도1의 팩토리 인터페이스 로봇(119)과 같은 팩토리 인터페이스 로봇에 의해) 도1의 처리 툴(113)과 같은 처리 툴로 이송되도록 적용된다. 본 발명의 일 실시예에 따라서 기판 캐리어(207)는 단일 기판 캐리어이다. "단일 기판 캐리어"는 한번에 단 하나의 기판만을 수용하는 크기와 형태를 갖는 기판 캐리어를 의미한다. 또한 하나 이상의 기판을 수용하는 기판 캐리어(예를 들어, 25개 또는 소정의 개수)가 사용될 수도 있다. (택일적으로, 하나 이상의 도킹 스테이션(203)이 기판 캐리어 없이 기판을 직접 지지하는데 사용될 수도 있다.) 각각의 도킹 스테이션(203)은 예를 들어, 앞서 참조된, "Wafer Loading Station with Docking Grippers at Docking Stations"(대리인 문서 번호 7099)라는 명칭의 미국 특허출원 60/407,337(2002.8.31 출원)에 기재된 바와 같이 구성될 수도 있다. 다른 도킹 스테이션 구성이 사용될 수도 있다.
각각의 도킹 스테이션(203)은 기판이 팩토리 인터페이스(예를 들어, 도 1의 팩토리 인터페이스)로 전송되는 통로인 포트(209)를 포함할 수도 있다. 기판(207)을 현수하는데 적용되고 도킹된 위치와 언도킹된 위치 사이에 현수된 기판 캐리어를 이동시키는데 적용되는 도킹 그립퍼(211)가 각각의 포트(209)에 인접해 있다. 이동가능한 스테이지 또는 다른 지지부(미도시)는 택일적으로 각각의 도킹 스테이션(203)에서 각각의 기판 캐리어(207)를 (예를 들어, 하부로부터 또는 다른 곳으로부터) 지지 및/또는 도킹/언도킹하는데 사용될 수도 있다. 각각의 포트(209)는 또한 일 양태에서, 언도킹된 위치에서 도킹된 위치로 이동함에 따라 기판 캐리어(207)를 개방시키기 위해 기판 캐리어의 도킹 움직임을 사용하여 적용되는 기판 캐리어 오프너(213)를 포함할 수 있는데, 이에 대해서는, 앞서 참조된 "Method and Apparatus for Using Substrate Carrier Movement to Actuate Substrate Carrier Door Opening/Closing"(대리인 문서 번호 6976)이란 명칭의 미국특허출원 10/650, 312(2003.8.28 출원)에 개시되어 있다. 각각의 기판 캐리어는 예를 들어, 캐리어 도어 래칭 및/또는 기판 클램핑 특성을 가질 수 있는데, 이에 대해서는 앞서 참조된 "Substrate Carrier having Door Latching and Substrate Clamping Mechanism"(대리인 문서 번호 7156)이란 명칭의 미국특허출원 10/650, 311(2003.8.28 출원)에 개시되어 있다. 다른 기판 캐리어 오프너, 도어 래칭, 및/또는 기판 클램핑 구조가 사용될 수도 있다.
기판 로딩 스테이션(201)은 또한 본 발명과 관련하여 동작하는 기판 캐리어 핸들러(215)를 포함할 수도 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 기판 캐리어 핸들러(215)는 한 쌍의 수직 가이드(217, 219), 및 수직 가이드(217, 219) 상에서 수직 움직임을 위해 장착된 수평 가이드(221)를 포함한다. 벨트 구동 또는 리드 스크류 및 관련된 모터 또는 모터들(미도시) 또는 다른 적절한 메커니즘이 수직 가이드(217, 219)를 따라 수직 이동을 위해 수평 가이드(221)를 구동시키기 위해 제공된다. 지지부(223)가 수평 가이드(221)를 따라 수평 이동을 위해 수평 가이드(221) 상에 장착된다. 벨트 구동 또는 리드 스크류, 및 관련된 모터 또는 모터들(미도시) 또는 다른 적절한 메커니즘이 수평 가이드(221)를 따라 수평하게 지지부(223)를 이동시키기 위해 제공된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 수직 가이드(217, 219)는 Bosch 사의 Part No. 1140-260-10, 1468mm와 같은 일체형 가이드/구동 메커니즘을 각각 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수평 가이드(221)는 또한 Bosch 사의 Part No. 1140-260-10, 1468mm와 같은 일체형 가이드/구동 메커니즘을 각각 포함할 수 있다. 다른 가이드/구동 메커니즘 시스템이 사용된다.
엔드 이펙터(225)는 지지부(223) 상에 장착된다. 엔드 이펙터는 예를 들어, 기판 캐리어(예를 들어, 하나의 기판 캐리어(207))를 지지하기 위해 적용된 수평으로 향한 플랫폼(227)의 형태일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 플랫폼(227)은 동역학적 핀 또는 다른 동역학적 위치 구조물(229)을 가질 수 있다. (비록 단지 두 개의 동역학적 구조물(229)이 도 2a에 도시되었지만, 3개 이상과 같은 다른 수의 동역학적 핀 또는 특성이 플랫폼(227)에 제공될 수도 있다.) 동역학적 구조물(229)은 기판 캐리어를 플랫폼(227) 상의 적절한(유리한) 위치로 유도할 수 있도록 오목부 또는 다른 형태의 구조물(도2에 미도시)과 공조할 수도 있다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)는 예를 들어, 수직에서 수평으로, 그리고 역으로, 앞서 참조된 "End Effector Having Mechanism For Reorienting A Wafer Carrier Between Vertical And Horizontal Orientations"(대리인 문서 번호 7097)이란 명칭의 미국특허출원 60/407,452(2002.8.31 출원)와 같이 기판 캐리어의 방향을 변경시킬 수 있는 엔드 이펙터를 포함할 수 있다. 다른 적절한 엔드 이펙터가 또한 사용될 수도 있다.
화살표(231)로 개략적으로 표시된, 연속적으로 또는 다른 방식으로 이동하는 컨베이어가 기판 로딩 스테이션(201) 및 기판 캐리어 핸들러(215) 위에 배치된다. 컨베이어(231)는 기판 캐리어와 같은 기판 캐리어들을 기판 로딩 스테이션(201)으로 그리고 그로부터 전송하는데 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서, 연속적으로 이동하는 컨베이어(231)가 스테인레스 스틸 리본 또는 유사한 재료와 같이 구현될 수 있는데, 이에 대해서는 앞서 참조된 "Method and Apparatus for Transporting Substrate Carriers"(대리인 문서 번호 7163)이란 명칭의 미국특허출원 10/764, 982(2004.1.26 출원)에 개시되어 있다. 본 발명은 유사하게 연속적으로 또는 다른 방식으로 이동하는 컨베이어의 소정의 다른 타입으로 사용될 수도 있다.
기판 로딩 스테이션(201)은 (1) 컨베이어의 움직임 및/또는 위치를 검출하기 위한 하나 이상의 센서(233, 235); (2) 컨베이어(231)의 소자(예를 들어, 이하에서 도4A-4E, 6A-6E 및 7C-7D를 참조하여 설명되는 바와 같이, 컨베이어(231)에 의해 전송되는 기판 캐리어를 지지하기 위해 사용된 소자); 및/또는 (3) 컨베이어(231)에 의해 이송되는 기판 캐리어를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 센서(233)는 기판 로딩 스테이션(201)에 장착될 수도 있고, 센서(235)는 엔드 이펙터(225)에 장착될 수도 있다. 다른 센서 위치가 (예를 들어, 빔 센서, 반사 기초 센서 등을 통해) 소정의 적절한 센서로 사용될 수 있다.
도2B는 센서(233)의 실시예를 설명하는데 유용한 기판 로딩 스테이션(201)의 측면 입면도의 일부이다. 도2B를 참조하면, 센서(233)는 컨베이어(231)의 속도 및/또는 위치; 및/또는 기판 캐리어의 위치 (및/또는 기판 캐리어가 이하에 설명되듯이 컨베이어(231)에 의해 전송되는 속도)를 검출하기 위해 제1 센서 쌍(233a, 233a')를 포함한다. 센서(233)는 또한 기판 캐리어(207)가 컨베이어(231)에 의해 전송되는지의 여부를 검출하기 위해 제2 센서 쌍(233b, 233b')을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 센서 쌍(233a, 233a')은 컨베이어(231)의 상부에 장착될 수도 있으며, 제2 센서 쌍(233b, 233b')은 기판 캐리어가 (예를 들어, 기판 로딩 스테이션(201)의 프레임(F)에 연결된 장착 브라켓(B)을 통해, 또는 다른 적절한 장착 메커니즘을 통해) 도2B에 도시된 바와 같이, 컨베이어(231)에 의해 전송되는 상부에 장착될 수도 있다. 각각의 센서 쌍은 예를 들어, Banner 사의 모델 No. M126E2LDQ 광 소스 및 모델 No. Q23SN6RMHSQDP에 수신기를 포함할 수 있다. 다른 센서 장치/타입이 사용될 수 있다. 센서(235)의 실시예가 도2C-E 및 도3을 참조하여 이하에서 설명된다.
컨트롤러(237)(도 2a)는 센서(233, 235)로부터의 입력을 수신하고 이하에서 설명될 기판 캐리어 핸들러(215)의 동작을 제어하기 위해 센서(233, 235) 및 기판 캐리어 핸들러(215)에 연결될 수 있다. 두 개의 센서(233, 235) 보다 많거나 더 적은 센서가 제공될 수 있으며, 센서(233, 235)는 도 2a 및 2B에 도시된 위치와 다른 위치에 장착될 수 있다. 컨트롤러(237)는 기판 로딩 스테이션(201)이 작용하는 처리 툴을 제어하기 위해 동일한 컨트롤러, 또는 독립된 컨트롤러가 사용될 수도 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 컨베이어(및/또는 컨베이어에 의해 이송되는 기판 캐리어)의 속력은 직접적으로(간접적으로 컨베이어 속력을 측정하는 센서(233)를 채택하는 대신) 측정될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에서 도시된 바와 같이, 1이상의 인코더들(240a, 240b)(이하에서 설명됨)이 컨베이어(231)에 결합되어 직접적으로 컨베이어(231)(및 그에 의해 이송되는 임의의 기판 캐리어들)의 속력을 측정하고 컨트롤러(237)에 속력 정보를 제공할 수 있다. 2이상 또는 2이하의 인코더들이 채택될 수 있다. 예를 들어, 각 인코더는 U.S. 디지털 인코더(예를 들어, HDS6 구상(quadrature) 인코더) 또는 임의의 다른 적절한 인코더를 포함할 수 있다. 선형 인코더, 리졸버(Resolver) 또는 다른 위치 디바이스 또한 컨베이어 속력 및/또는 위치를 측정하는데 채택될 수 있다.
도 3은 컨베이어(231)로부터 기판 캐리어(207)를 언로딩하기 위하여 본 발명에 따라 기판 로딩 스테이션(201)에 의해 수행될 수 있는 예시적인 과정을 도시하는 흐름도이다. 도 4a - 4E는 측면도로서 도 3의 과정의 단계들을 도시한다.
컨베이어(231)로부터 기판 캐리어(207)를 언로딩하는 작동이 실행되는 경우, 기판 캐리어 핸들러(handler)(215)의 수평 가이드(221)가 수직 가이드들(217, 219)상부 단부들(217a, 219a) 근처에 배치되며, 지지부(223)가 수평 가이드(221)의 업스트림면(221a)(도 2a의 관점에서, 컨베이어(231)가 우측에서 좌측으로 이동하는 경우 우측에서 좌측으로의 이동이 채택될 수 있음에도 좌측면) 근처에 배치된다.
도 3의 과정은 단계(301)에서 시작하며 단계(303)로 진행한다. 단계(303)에서, 컨트롤러(237)는, 컨베이어(231)에 의해 이송되며 기판 로딩 스테이션(201)에 의해 컨베이어(231)로부터 언로딩되는 기판 캐리어(207)("타겟 기판 캐리어(207)")의 존재를 나타내는 신호(예를 들어, 센서(233 또는 235)로부터의 신호)를 수신한다. 예를 들어, 도 2b를 참조하여, 센서 쌍(233b, 233b')과 관련된 광선(L)이 타겟 기판 캐리어(207)에 의해 차단되는 경우 센서 쌍(233b, 233b')은 타겟 기판 캐리어(207)를 검출할 수 있다. 센서 신호를 수신하자 마자, 타겟 기판 캐리어(207)의 위치와 속력에 실질적으로 일치시키기 위하여 지지부(223)(그에 부착된 엔드 이펙터(end-effector)를 구비함)가 컨베이어(231)와 과 같은 이동 방향(예를 들어, 도 2a에서 우측 방향)으로 가속되도록 컨트롤러(237)가 기판 캐리어 핸들러(215)를 제어한다(도 3의 단계(305)). 도 4a는 도 3의 과정의 이러한 단계를 도시한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)의 위치와 속력을 일치시키기 위하여 그 엔드 이펙터(225)를 가속(단계(305))하기 전에, 컨트롤러(237)는 컨베이어(231)의 속력을 결정하기 위해 센서(233)(또는 1이상의 인코더들(240a, 240b))를 채택한다. 컨베이어(231)의 위치 역시 결정될 수 있다. 언급된 바와 같이, 센서(233)는 컨베이어(231)의 속력(및/또는 컨베이어(231)에 의해 이송되는 기판 캐리어(207)의 속력)을 검출하기 위한 제 1 센서 쌍(233a, 233a'), 및 기판 캐리어(207)가 컨베이어(231)에 의해 이송되는지 여부를 검출하기 위한 제 2 센서 쌍(233b, 233b')를 포함한다. 그러한 속력 및/또는 위치 결정은 각 타겟 기판 캐리어(207)의 언로딩 전에 또는 그 도중에 주기적으로, 연속적으로 또는 소정의 간격을 두고 실행될 수 있다.
컨베이어(231)의 속력에 기초하여, 컨트롤러(237)는, 엔드 이펙터(225) 및 타겟 기판 캐리어(207)의 속력 및 위치와 실질적으로 일치시키도록, 엔드 이펙터(225)의 운동 프로파일과 그 운동 프로파일에 따른 엔드 이펙터(225)의 직접 운동을 결정할 수 있다. 컨베이어(231)의 속력이 예정된 속력 범위(예를 들어, 엔드 이펙터(225)가 예정된 운동 프로파일에 따라 가속되고, 이동되고 및/또는 위치되는 경우, 그 엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)에 적절하게 정렬될 것을 확실히 보장하는 범위) 내에 있다면, 컨트롤러(237)는 단지 엔드 이펙터(225)가 언로딩 작동의 실행을 시작(예를 들어, 가속 시작)할 수 있게 하며; 그렇지 않은 경우에는 도 3의 과정은 종료하도록, 운동 프로파일이 "예정"될 수 있다. 그러한 예정된 운동 프로파일은 컨베이어(231)의 속력이 측정되지 않는 경우에도 채택될 수 있다(예를 들어, 컨베이어(231)의 가정된 속력이 엔드 이펙터(225)가 예정된 운동 프로파일에 따라 가속되는 경우 타겟 기판 캐리어(207)에 적절하게 정렬되어지는 것을 확실하게 보장하는 예정된 속력 범위 내에 유지된다).
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컨트롤러(237)는, 예를 들어, 예정된 운동 프로파일들의 룩업 테이블(look up table), 운동 프로파일을 계산하는 알고리즘 등을 사용하여 엔드 이펙터(225)에 대한 운동 프로파일을 결정하기 위해 컨베이어(231)의 속력을 이용한다. 컨베이어 속력 보다는 기판 캐리어 속력이, 운동 프로파일을 결정하기 위해 또는 엔드 이펙터(225)에 대한 예정된 운동 프로파일을 채택하기 위하여 측정되고 채택될 수 있음이 이해될 것이다. 각각의 운동 프로파일은 언로딩 작동중 엔드 이펙터(225)에 의해 채택되는 가속, 감속, 상승 및 하강(이하에서 설명됨) 모두를 포함할 수 있다.
언급된 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 컨베이어(231)는 (예를 들어, 스테인리스강 또는 다른 적절한 재료의) 리본형 밴드를 포함할 수 있는데, 이는 이미 통합된 2004년 1월 26일자 미국 특허 출원 제 10/764,982호의 발명 명칭 "기판 캐리어들을 이송하기 위한 방법 및 장치(Methods and Apparatus for Transporting Substrate Carriers)"(대리인 문서 번호 제 7163호)에서 설명된다. 상기 실시예에서, 컨베이어(231)에는 예정된 간격으로 그 컨베이어(231)를 따라 이격되는 슬롯(slot)들 또는 다른 개구부들(예를 들어, 도 2b의 슬롯(231a))이 제공될 수 있는데, 컨베이어(231)의 슬롯들이 센서 쌍(233a, 233a')으로 이동하는 경우 그 슬롯들을 통해 센서 쌍(233a, 233a')(도 2b)의 광선이 통과할 수 있다. 컨베이어(231)를 통한(컨베이어의 2개의 연속적인 슬롯들을 통한) 2개의 연속적인 센서 쌍(233a, 233a')의 광선 투과들 사이의 시간을 측정하고 2개의 연속적인 슬롯들 사이의 거리로부터, 컨베이어(231)의 속력이 결정될 수 있다. 각 기판 캐리어(207) 위의 슬롯(231a)들의 위치는 컨트롤러(237)에 컨베이어(231) 및/또는 기판 캐리어(207) 위치 정보를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시예에서, 인코더들(240a, 240b)(도 2a)는 직접적으로 컨베이어 속력을 읽기 위하여 채택될 수 있다. 예를 들어, 각 인코더(240a, 240b)는 컨베이어 속력 정보를 컨트롤러(237)에 제공할 수 있으며 에러 체크 또는 신뢰성 절차의 일부로서 컨트롤러(237)는 인코더들(240a, 240b)로부터 수신된 정보를 비교할 수 있다. 상기 속력 모니터링은 주기적으로, 연속적으로, 또는 다른 임의의 간격을 두고 수행될 수 있다. 직접적으로 컨베이어 속력을 측정함으로써(예를 들어, 1이상의 인코더들 또는 다른 위치 디바이스들을 통해), 그리고 센서(233)(예를 들어, 슬롯(231a)들도)를 통해 밴드 위치를 결정함으로써, 엔드 이펙터(225)와 컨베이어(231) 사이의 기판 캐리어들의 핸드오프(handoff)들이, 컨베이어(231)가 동작중인 동안, 이하에서 추가적으로 설명되는 바와 같이 정확하게 실행될 수 있다.
도 4a에서, 타겟 기판 캐리어(207)는, 기판 캐리어(207)의 상부 플랜지(flange)(402)를 결합시키는 캐리어 결합(engagement) 부재(401)로 컨베이어(231)에 의해 이송되는 것으로 도시된다. 기판 캐리어(207)를 지지하기 위한 다른 구성들이 채택될 수 있다(예를 들어, 측면들, 저면 등으로 기판 캐리어(207)를 지지하기 위한 1이상의 장치). 캐리어 결합 부재(401)에 대한 상기 구성은 이미 통합된 2004년 1월 26일자 미국 특허 출원 제 10/764,820호의 발명 명칭 "Overhead Transfer Flange and Support for Suspending Substrate Carrier"(대리인 문서 번호 제 8092호)에서 설명된다.
화살표(403)는 컨베이어(231) 운동 방향을 나타낸다. 기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)는 도 4a에서 타겟 기판 캐리어(207) 하부의 위치에 도시되며 실질적으로 타겟 기판 캐리어(207)의 속력과 일치하는 속력으로 컨베이어(231)와 같은 방향(화살표(405)로 지시된 방향)으로 이동된다. 이로써, 엔드 이펙터(225)의 속도는 타겟 기판 캐리어(207)의 속도(예를 들어, 속력 및 방향)와 실질적으로 일치한다. 또한, 엔드 이펙터(225)는 위치는 타겟 기판 캐리어(207)의 위치와 실질적으로 일치한다. 보다 일반적으로는, 엔드 이펙터(225)의 운동은 타겟 기판 캐리어(207)의 운동(속도 및/또는 위치)과 실질적으로 일치한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 일치함"은, 기판 캐리어가, 그 기판 캐리어 내에 포함된 기판을 손상시키거나 잠재적으로 해로운 입자들을 발생시키지 않으면서 이동하는 컨베이어 및/또는 캐리어 결합 부재 상에 로딩되고/로딩되거나 그로부터 언로딩될 수 있도록 충분하게 일치함을 의미한다.
도 4a에서 도시된 실시예에서, 타겟 기판 캐리어(207)는 컨베이어(231)와 함께 이동한다. 따라서, 엔드 이펙터(225)의 속력, 속도, 운동 및/또는 위치는 또한 컨베이어(231)의 속력, 속도, 운동 및/또는 위치와 실질적으로 일치한다. 컨베이어(231)가 타겟 기판 캐리어(207)와의 관계에서 다른 속도로 이동하거나 또는 전혀 이동하지 않는 실시예들도 있을 수 있다. 예를 들어, 캐리어 결합 부재(401)는 그 자신이 컨베이어(231)를 따라 타겟 기판 캐리어(207)를 이동시킬 수 있다. 이 실시예에서, 엔드 이펙터(225)의 속력, 속도 및/또는 위치는 컨베이어(231)의 속력, 속도 및/또는 위치와 실질적으로 일치하지 않는다.
본 발명의 1이상의 실시예들에서, 엔드 이펙터(225)는 컨베이어(231) 상의 타겟 기판 캐리어(207)의 존재를 검출하는 트리거(또는 개시(launch)) 센서(예를 들어, 도 2b의 센서 쌍(233b, 233b'))과 동일한 위치에 위치될 수 없다. 상기 예들에서, 엔드 이펙터(225)와 트리거 센서의 다른 위치들을 보상하기 위해 단계(305)에서 엔드 이펙터(225)의 가속을 지연시키는 것이 필요할 수 있다. 이러한 "개시 오프셋(launch offset)"은, 예를 들어, 엔드 이펙터(225)와 트리거 센서 사이의 거리, 컨베이어(231)의 속력 등에 의존할 수 있다. 개시 오프셋(launch offset)은 엔드 이펙터(225)를 위한 운동 프로파일로부터 분리되거나 그에 통합될 수 있다.
다시 도 3을 참조하여, 단계(307)에서, 엔드 이펙터(225)에 대한 타겟 기판 캐리어(207)의 위치가 검출된다(예를 들어, 센서(235)(도 2a)로부터의 신호 또는 신호들을 통해). 예를 들어, 센서(235)가 Banner, Inc.로부터 입수가능한 모델 번호 QS30 센서 시스템 등과 같은 광원/검출기 쌍을 포함한다면, 엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)에 대하여 적절하게 위치되는 경우(예를 들어, 엔드 이펙터(225)가 기판 캐리어(207)에 대해 적절히 위치되는 경우에만 센서(235)를 향하는 빛을 반사하는 경사진 노치(notch)와 같은 적절한 반사 표면 및/또는 표면 지형(topography)을 제공함으로써), 센서(235)는 그 센서(235)에 의해 단지 검출되기만 하는, 타겟 기판 캐리어(207)을 향한 광선을 발산할 수 있다. 도 2c는, 엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)에 대해 적절하게 위치되는 경우 타겟 기판 캐리어(207)의 일부에 형성된 노치(243)로부터 반사되는 광선(241)(도 2d)을 검출하도록 배치되는 예시적인 센서(235)를 도시하는, 엔드 이펙터(225)의 일부에 대한 사시도이다. 도 2d는 도 2c의 일부에 대한 확대 사시도이다. 도 2c-2d에서 도시된 바와 같이, 센서(235)는 적절한 브래킷(bracket) 또는 다른 지지 구조물(247)을 통해 엔드 이펙터(225)에 결합될 수 있다. 다른 구성들도 채택될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)에 대하여 적절하게 위치되지 않는다면, 도 3의 과정은 종료한다. 또는, 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟 기판 캐리어(207)에 대한 엔드 이펙터(225)의 위치에 대하여 임의의 필요한 조절이 이루어질 수 있다(단계(309)). 예를 들어, 컨트롤러(237)는, 운동 핀(229)들(도 4a)이 타겟 기판 캐리어(207)의 정렬 구조물(예를 들어, 오목 또는 다르게 성형된 형상물(407)) 아래에 적절하게 위치되는 것을 확실히 보장하기 위하여 센서(235)로부터 적절한 정렬 신호가 수신될 때까지, 엔드 이펙터(225)를 가속하거나 및/또는 감속할 수 있다. 단계들(307 및 309)은 타겟 기판 캐리어(207)와 엔드 이펙터(225)가 운동중인 동안 실행되며, 엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207) 아래에 실질적으로 그 속력과 일치하는 동안 위치되도록 실행되는 것이 이해될 것이다. 따라서, 엔드 이펙터(225)는 타겟 기판 캐리어(207)가 운동중인 동안에 그 타겟 기판 캐리어(207)에 인접하여 그 하부에 남도록 이동된다. 타겟 기판 캐리어(207)와 엔드 이펙터(225)의 상대 위치가 많은 횟수(또는 연속적으로) 검출되고 조절될 수 있으며, 엔드 이펙터(225)의 속력 및/또는 위치가 타겟 기판 캐리어(207)의 속력 및/또는 위치와 실질적으로 일치된 상태로 남아 있는 것을 확실히 보장하기 위하여 피드백 제어 루프(미도시)가 채택될 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명의 또 하나의 실시예에서, 단계들(307 및 309)은 생략될 수 있다(예를 들어, 컨베이어(231)의 속력과 엔드 이펙터(225)의 개시 시간/위치와 상관 관계에 있는 예정된 운동 프로파일이 채택되는 경우). 그러한 실시예에서, 센서(235)가 생략될 수 있다.
센서(235) 대신에 또는 그에 부가하여, 인코더(240a 및/또는 240b)가 언로딩 작동중 컨베이어 속력을 모니터링하기 위하여 채택될 수 있다. 언로딩 작동중 컨베이어 속력의 전체 편차에 응답하여, 컨트롤러(237)는 언로딩 작동을 중지시킬 수 있다(예를 들어, 엔드 이펙터(225)가 컨베이어(231) 또는 기판 캐리어들이 이송되는 것을 방해하지 않는 것을 확실히 보장하는 또 다른 운동 프로파일을 채택함으로써). 또는, 작은 컨베이어 속력 편차에 대하여, 적절한 언로딩(또는 로딩) 작동을 보장하기 위하여 컨트롤러(237)가 엔드 이펙터 위치를 조절(예를 들어, 가속 또는 감속에 의해)할 수 있다. 그에 의하여, 엔드 이펙터(225), 센서(233), 인코더들(240a 및/또는 240b) 및/또는 컨트롤러(237)를 포함하는 폐쇄 루프 시스템은 컨베이어 속력 편차에도 불구하고 적절한 언로딩(또는 로딩)을 확실히 보장할 수 있다.
엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)에 대하여 적절히 위치된다고 가정하며, 도 3의 과정 중의 단계(307) 및/또는 단계(309) 다음에 단계(311)가 따른다. 단계(311)에서는, 계속하여 엔드 이펙터(225)의 수평 속력(및/또는 순간 위치)을 타겟 기판 캐리어(207)의 속력(및/또는 순간 위치)과 실질적으로 일치시키면서, 엔드 이펙터(225)가 상승(예를 들어, 엔드 이펙터(225)를 상승시키기 위하여 수평 가이드(221)가 수직 가이드들(217, 219) 상으로 상승됨)되도록 컨트롤러(237)가 기판 캐리어 핸들러(215)를 제어한다. 엔드 이펙터(225)의 상승은 그 운동 핀(229)들이 타겟 기판 캐리어(207)의 저면 상에서 오목 형상(407)과 결합되는 것을 야기한다. 따라서, 엔드 이펙터(225)는 컨베이어(231)가 기판 캐리어(207)를 이송하는 높이로 이동된다. 이러한 방법으로, 엔드 이펙터(225)는 타겟 기판 캐리어(207)의 저면에 접촉한다(도 4b에서 도시된 바와 같이). 본 발명의 1이상의 실시예들에서는, 도 8a-D를 참조하여 이하에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 엔드 이펙터(225)는 바람직하게는 실질적으로 0의 속도 및/또는 가속도로 타겟 기판 캐리어(207)에 접촉된다. 엔드 이펙터(225)는 상승이 계속됨에 따라(엔드 이펙터가 계속해서 타겟 기판 캐리어(207)와 수평 속도 및/또는 위치가 실실적으로 일치하는 동안), 타겟 기판 캐리어(207)(및 특히 그의 상부 플랜지(402))는 도 4에 도시된 바와 같이, 컨베이어(231)의 캐리어 결합 부재(401)와의 결합으로부터 상승된다.
다음, 도 3의 단계(313)에서, 컨트롤러(237)는 엔드 이펙터(225)의 수평 동작이 약간 감소되도록 기판 캐리어 핸들러(225)를 제어하여, 타겟 기판 캐리어(207)가 감속된다. 감속도는 화살표(403)로 표시된 방향으로 타겟 기판 캐리어(207)가 이동되도록 계속되나, 컨베이어(231) 보다는 느린 속도이다. 이는 도 4d에 도시된 것처럼, 캐리어 결합 부재(401)(타겟 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)와 맞물림)가 플랜지(402) 전방으로 이동되게 한다. 일단 캐리어 결합 부재(401)가 플랜지(402) 아래로부터 이동되면(도 4d에 도시된 것처럼), 엔드 이펙트(225)는 다시 가속되어, 엔드 이펙터(225)와 그 위에서 지지되는 타겟 기판 캐리어(207)의 수평 속도는 컨베이어(231)의 수평 속도와 실질적으로 일치되어 컨베이어(231)에 의해 이송되는 또 다른 기판 캐리어(예를 들어 도 4d의 기판 캐리어(409))와 타겟 기판 캐리어(207)의 충돌이 방지된다.
도 3의 단계(315)에서, 엔드 이펙터(225)는 컨베이어(231)로부터 타겟 기판 캐리어(207)를 하강시키도록 (수직 가이드(217, 219)를 따라 수평 가이드(221)를 하강시킴으로써)하강된다. 타겟 기판 캐리어(207)의 하강은 도 4e에 도시된다. 다음 그위에서 지지되는 타겟 기판 캐리어(207)를 갖는 엔드 이펙터(225)는 감속되어(도 3, 단계(317)) 정지된다. 개시된 것처럼, 본 발명의 적어도 일 실시예에서, 상기 개시된 엔드 이펙터(225)의 가속, 감속, 상승 및/또는 하강은 엔드 이펙터(225)에 대해 결정된 동작 프로파일에 의해 형성될 수 있다. (예시적인 동작 프로파일은 도 8a-8D를 참조로 이하 설명됨).
단계(319)에서, 기판 캐리어 핸들러(215)는 도킹 스테이션(203)(도 2a)중 하나로 엔드 이펙터(225) 상에서 지지되는 타겟 기판 캐리어(207)를 이송할 수 있다. 선택적으로, 로딩 스테이션(201)이 하나 이상의 저장 선반 또는 다른 저장 위치(예를 들어, 도 2a에 가상으로 도시되며 기판 캐리어를 저장하는 저장 선반(239))를 포함하는 경우, 기판 캐리어 핸들러(215)는 저장 위치중 하나로 타겟 기판 캐리어(207)를 이송할 수 있다. (다른 및/또는 보다 많은 저장 위치가 사용될 수 있다.) 다음 도 3의 프로세스가 단계(321)에서 종료된다.
타겟 기판 캐리어(207)가 도킹 스테이션(203)중 하나에 위치된다고 가정하면, 타겟 기판 캐리어(207)는 기판 캐리어 핸들러(215)에 의해 각각의 도킹 스테이션(203)의 도킹 그립퍼(211)로 이송된다. 다음 타겟 기판 캐리어(207)는 도킹 스테이션(203)에 도킹되어, 도킹 스테이션(203)의 기판 캐리어 오프너(213)에 의해 개방되어 타겟 기판 캐리어(207)로부터 (예를 들어, 도 1의 FI 로봇(119)과 같은 기판 핸들러에 의해) 타겟 기판이 선택될 수 있다. 추출된(extracted) 기판은 기판 로딩 스테이션(201)과 관련된 처리 툴(예를 들어, 도 1의 처리 툴(113))로 이송되어 하나 이상의 제조 프로세스가 처리 툴에 의해 기판에 적용될 수 있다. 처리 툴에서의 프로세싱 완료시, 기판은 도킹 스테이션(203)에서 타겟 기판 캐리어(207)로 복귀되고 타겟 기판 캐리어(207)는 도킹 스테이션(203)으로부터 폐쇄되고 도킹해제(undocked)될 수 있다. 다음 기판 캐리어 핸들러(215)는 타겟 기판 캐리어(207)를 도킹 스테이션(203)으로부터 컨베이어(231) 바로 아래 위치로 이송한다(예를 들어, 기판 캐리어(207)는 저장 위치(239)와 같은 저장 위치에서 저장되기 보다는 컨베이어(231)로 복귀된다고 가정한다). 즉, 엔드 이펙터(225) 상에서 지지되는 기판 캐리어(207)로, 수평 가이드(221)는 수직 가이드(217, 219)의 상단부(217a, 219a) 부근으로 이동할 수 있고, 지지체(223)는 수평 가이드(221)의 상류 단부(221a)로 이동할 수 있다. 다음 기판 캐리어(207)는 도 5-6E를 참조로 개시된 바와 같이 컨베이어(231) 상에 다시 이송될 수 있다.
컨베이어(231) 상에 타겟 기판 캐리어(207)를 로딩하기 위한 본 발명의 방법에 따라 수행되는 예시적인 프로세스는 도 5-6E를 참조로 개시된다. 도 5는 본 발명의 기판 캐리어 로딩 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 도 6a-6E는 도 5의 프로세스의 다양한 스테이지를 나타내는 개략적 측면도이다.
도 5의 프로세스는 단계(501)에서 개시되어 단계(503)로 이어진다. 단계(503)에서 컨트롤러(237)는 컨베이어(231)의 빈(vacant) 캐리어 결합 부재(401)의 존재를 나타내는 신호를 (예를 들어, 센서(233 또는 235)로부터) 수신한다. 상기 신호에 응답하여, 단계(505)에서, 컨트롤러(237)는 기판 캐리어 핸들러(215)를 제어하여, 엔드 이펙터(225)는 (컨베이어(231)를 이송하는 타겟 기판 캐리어(207)로) 빈 캐리어 결합 부재(401)(및/또는 컨베이어(231))의 동작에 거의 부합하도록 수평 가이드(221)를 따라 가속된다. 예를 들어, 엔드 이펙터(225)의 속도 및 위치는 수평 방향으로 빈 캐리어 결합 부재(401)의 속도 및 위치와 거의 일치된다. 상기 설명된 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)는 트리거 센서(예를 들어, 도 2b의 센서쌍(223b, 223b'))와 동일한 위치에 위치되지 않을 수 있다. 이 대신, 엔드 이펙터(225)와 트리거(또는 개시(launch)) 센서의 상이한 위치를 보상하도록 단계(505)에서 엔드 이펙터(225)의 가속을 지연시키는 것이 요구된다.
본 발명의 적어도 일 실시예에서는, 엔드 이펙터(225)를 가속시키기 이전에, 빈 캐리어 결합 부재(401)의 위치 속도와 거의 부합되도록(단계(505)), 컨트롤러(237)는 센서(233) 또는 컨베이어(231)에 결합된 하나 이상의 인코더(240a, 240b)를 사용하여 컨베이어(231)의 속도를 검출한다. 또한 컨베이어(231)의 위치를 결정할 수 있다. 컨베이어(231)의 속도를 기초로, 컨트롤러(237)는 엔드 이펙터(225)에 대한 동작 프로파일을 결정하고 엔드 이펙터(225)의 속도 및 위치가 (타겟 기판 캐리어(207)와) 거의 일치되도록 상기 동작 프로파일에 따라 엔드 이펙터(225)의 동작을 타겟 기판 캐리어(207)가 로드되는 빈 캐리어 결합 부재(401)에 지시한다. 동작 프로파일은, 컨베이어(231)의 속도가 예정된 속도 범위(예를 들어, 엔드 이펙터(225)가 예정된 동작 프로파일에 따라 가속되는 경우 빈 캐리어 결합 부재(401)와 적절히 정렬되는 범위)내에 있는 경우 컨트롤러(237)가 엔드 이펙터(225)만이 (예를 들어 가속을 시작하는) 로드 동작의 수행을 시작하게 하도록, "예정될 수 있다"; 그렇지 않으면, 도 5의 프로세스는 종료된다.
선택적으로, 컨트롤러(237)는 예를 들어, 예정된 동작 프로파일의 검사표, 동작 프로파일을 계산하는 알고리즘 등을 사용하여, 엔드 이펙터(225)에 대한 동작 프로파일을 결정하기 위해 컨베이어(231)의 속도를 사용할 수 있다. 동작 프로파일을 결정하기 위해서는 컨베이어 속도 보다 캐리어 결합 부재 속도가 측정되고 사용될 수 있으며 엔드 이펙터(225)에 대해서는 예정된 동작 프로파일을 이용할 수 있다. 각각의 동작 프로파일은 로드 동작 동안 엔드 이펙터(225)에 의해 사용되는 가속, 감속, 상승 및 하강(이하 개시됨) 모두를 포함한다. (예시적인 동작 프로파일은 도 8a-8D를 참조로 이하 개시됨).
도 6a는 엔드 이펙터(225)가 컨베이어(231), 및 타겟 기판 캐리어(207)가 로드되는 캐리어 결합 부재(401) 아래 및 약간 뒤의 타겟 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)와 거의 일치되는 속도로 이동하는 것을 나타낸다. 이러한 방식으로, 타겟 기판 캐리어(207)는 타겟 기판 캐리어(207)의 이송 동안 플랜지(402)가 캐리어 결합 부재(401)를 방해하지 않고 (이하 개시되는 것처럼 컨베이어(231)로) 상승된다. 일반적으로, 타겟 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)는 타겟 기판 캐리어(207)가 타겟 기판 캐리어(207)가 로드되는 캐리어 결합 부재(401)및 타겟 기판 캐리어(207)가 로드되는 캐리어 결합 부재(401)와 연속하는(follow) 캐리어 결합 부재(및/또는 그위에 위치되는 기판 캐리어)와 접촉하지 않고 상승되는 임의의 위치에 위치될 수 있다.
단계(505)이 단계(507)로 이어지며, 상기 단계(507)는 타겟 기판 캐리어(207)와 캐리어 결합 부재(401)의 상대적 수평 위치를 (예를 들어, 도 2a의 센서(235)에 의해) 감지한다. 예를 들어, 센서(235)가 광원/검출기 쌍을 포함하는 경우, 센서(235)는 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 결합 부재(401)를 기준으로 적절히 위치될 때(도 2c-2d를 참조로 상기 개시된 바와 같이) 센서(235)에 의해서만 검출되는 빈 캐리어 결합 부재(401)(또는 컨베이어(231))를 향해 광빔을 방출할 수 있다.
도 2e는 캐리어 결합 부재(401)가 컨베이어(231)에 결합되는 캐리어 결합 부재(401)의 일부(249)를 검출하도록 위치된 센서(235)를 나타내는 엔드 이펙터(225) 일부의 개략도이다. 특히, 캐리어 결합 부재(401)의 부분(249)은 엔드 이펙터(225)가 로드 위치에 대해 캐리어 결합 부재(401) 아래에 적절히 위치되는 경우, 센서(235)를 향해 후방으로 (센서(235)에 의해 방출되는) 광빔(241)을 반사시키는 각도에 있는 노치(251)를 포함한다. 다른 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 인코더(240a, 240b) 또는 컨트롤러(237)에 이러한 정보를 제공할 수 있는 컨에이어 속도를 직접 (예를 들어 연속적으로) 측정하는 다른 위치결정 장치가 로드(또는 언로드) 동작 동안 컨베이어를 추적할 수 있다(track).
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 결합 부재(401)를 기준으로 적절히 위치되지 않는다면, 도 5의 프로세스는 종료된다. 선택적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 단계(509)에서 임의의 필수적인 조절이 타겟 기판 캐리어(207)와 캐리어 결합 부재(401)의 상대적 수평 위치결정에서 이루어질 수 있다(예를 들어, 타겟 기판 캐리어(207)가 이하 개시된 것처럼 상승되는 경우 캐리어 결합 부재(401)와 플랜지(402)가 접촉하지 않도록). 예를 들어, 컨트롤러(237)는 적절한 정렬 신호가 센서(235)로부터 수신될 때까지 엔드 이펙터(225)를 가속 및/또는 감속시킬 수 있다. 이러한 위치 조절동안, 타겟 기판 캐리어(207)의 수평 속도 및 컨베이어(231) 및/또는 캐리어 결합 부재(401)의 수평 속도는 거의 일치되게 유지된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 단계(507, 509)는 생략될 수 있다(예를 들어, 예정된 동작 프로파일이 컨베이어(231)의 속도 및/또는 엔드 이펙터(225)의 론치 시간/위치를 교정되어 사용되는 경우). 이러한 실시예에서, 센서(235)는 생략될 수 있다.
엔드 이펙터(225)가 단계(501)에서 빈 캐리어 결합 부재를 기준으로 적절히 위치되었다고 가정하면(도 6b), 엔드 이펙터(225)는 수직 가이드(217, 219)(도 2a)를 따라 수평 가이드(221)를 상승시킴으로써 상승되어, 타겟 기판 캐리어(207) 및 특히 그의 플랜지(402)는 캐리어 결합 부재(401)의 레벨이 된다. 도 6b에 도시된 것처럼, 플랜지(402)는 캐리어 결합 부재(401) 약간 위에(예를 들어 하기 도시된 것처럼 로딩을 위해) 위치된다.
다음, 단계(513) 및 도 6c에 도시된 것처럼, 타겟 기판 캐리어(207)는 컨베이어(231)의 캐리어 결합 부재(401) 상의 타겟 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)로 이동되도록 가속된다. 다음 타겟 기판 캐리어(207)는 감속되어, 타겟 기판 캐리어(207)의 수평 속도는 컨베이어(231)의 수평 속도와 거의 일치된다. 다음, 도 6d 및 단계(515)에 도시된 것처럼, 엔드 이펙터(225)는 하강되어 (컨베이어(231)의 수평 속도와 실질적으로 일치하도록 계속하면서) 컨베이어(231)의 캐리어 결합 부재(401)와 타겟 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)가 맞물리게 되어, 캐리어 결합 부재(401)에서 타겟 기판 캐리어(207)가 처리된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 타겟 기판 캐리어(207)는 바람직하게 도 8a-8B를 참조로 하기 보다 상세히 설명되는 바와 같이 거의 제로 속도 및/또는 가속으로 캐리어 결합 부재(401)와 접촉한다. 컨트롤러(237)의 제어하에서 기판 캐리어 핸들러(215)는 엔드 이펙터(225)를 하강을 계속하여(예를 들어, 컨베이어(231)의 수평 속도와 실질적으로 일치되도록 계속하면서), 엔드 이펙터(225)의 동적(kinematic) 핀(229)이 타겟 기판 캐리어(207)의 하부 상에 피쳐(407)로부터 해체될 수 있다. 단계(517)의 예시적 결과는 도 6e에 도시된다.
엔드 이펙터(225)가 타겟 기판 캐리어(207)로부터 해체된 후에, 단계(519)에서 엔드 이펙터(225)는 감속되어(예를 들어, 정지되어) 도 5의 프로세스가 종결된다(단계(521)). 반면, 컨베이어(231)의 캐리어 결합 부재(401)에 의해 그의 플랜지(402)를 통해 지지되는) 타겟 캐리어(207)는 컨베이어(231)에 의해 로딩 스테이션(201)으로부터 이송된다. 상기 개시된 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서는, 상기 개시된 엔드 이펙터(225) 가속, 감속, 상승 및/또는 하강은 엔드 이펙터(225)에 대해 결정되는 동작 프로파일에 의해 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 제공된 기판 로딩 스테이션(201), 및 특히 컨트롤러(237)의 제어 하에서 동작하는 기판 캐리어 핸들러(215)는 이동 컨베이어상에 기판 캐리어를 로드하고 이동 컨베이어로부터 기판 캐리어를 언로드하는 기능을 한다. 이러한 방법에서, 본 발명의 기판 로딩 스테이션 및 기판 캐리어 핸들러는 제조 설비, 생산 진행에 있어 기판 정지 시간, 및 작업 자본 및 제조 비용을 감소시킨다.
본 발명에 따라, 컨트롤러(237)는 도 3 및 도 5의 프로세스중 하나 또는 둘다를 수행하도록 프로그램될 수 있다. 또한 도 3 및 도 5의 프로세스는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 물건에 내장될 수 있다. 각각의 컴퓨터 프로그램 물건은 컴퓨터에 의해 판독가능한 매체(예를 들어, 캐리어 파 신호, 플로피 디스크, 하드 드라이브, RAM 등)로 수행될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)은 전력 결함(failure), 비상 운전정지(이하 설명됨) 등이 발생시 컨베이어(231)로부터 엔드 이펙터(225)를 자동적으로 회수(retract)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(237)는 전력 차단, 비상 운전정지 등과 같은 예정되지 않은 차단에 반응하여 컨베이어(231)로부터 엔드 이펙터(225)(및/또는 수평 가이드(221)를 자동적으로 회수시키는 엔드 이펙터 회수 루틴을 포함할 수 있다. 더욱이, 엔드 이펙터(225) (및/또는 수평 가이드(221))는 전력이 기판 로딩 스테이션(201)으로부터 제거될 때 엔드 이펙터(225)(및/또는 수평 가이드(221))가 자동으로 회수되도록(retract) 바이어싱될 수 있다. 스프링, 중력, 공기 실리더, 볼 스크루, 리드(lead) 스크루, 등과 같은 적절한 바이어싱 메커니즘이 사용될 수 있다. 상기 언급한 엔드 이펙터 회수의 루틴(routine)은 예컨대 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수 있다.
기판 로딩 스테이션(201)의 구조에 영향을 미칠 수 있는 예시적인 파라미터들은 예컨대 (1) 컨베이어 속도; (2) 기판 캐리어 핸들러(handler)(215)가 엔드 이펙터(225)를 이동시킬 수 있는 수평 및/또는 수직 속도; (3) 기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)에 적용될 수 있는 수평 및/또는 수직 가속 및 감속; (4) 기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)의 수평 및 수직 이동 범위; (5) 컨베이어(231)에 의해 이송된 인접한 기판 캐리어(207)들 사이의 거리; (6) 컨베이어(231)가 기판 캐리어(207)를 이송시킨 상승 높이(elevation); (7) 기판 캐리어(207)가 기판 캐리어(207)를 이송시키는데 사용된 컨베이어(231)의 캐리어 결합 부재(engagement member)(401)를 제거하도록(clear) 상승되는 수직 거리; (8) 각각의 기판 캐리어(207)의 높이(수직 크기(dimension)); (9) 캐리어 맞물리 부재(401)로부터 해제된(release) 후에, 컨베이어(231)에 의해 이송되는 기판 캐리어가 해제된 기판 캐리어와 부딪히지(strike) 않고 해제된 기판 캐리어(207) 위를 통과하도록 기판 캐리어(207)가 하강할 거리; (10) 사용된 캐리어 결합 부재의 타입; 및/또는 (11) 다른 유사한 파라미터들을 포함한다.
예컨대, 본 발명의 적어도 일 실시예에서, 본 발명의 기판 캐리어 핸들러(215)는 (1) 컨베이어(231)의 수평 속도보다 크거나 같은 엔드 이펙터(225)에 대한 최대 수평 속도를 얻어야 하고; (2) 컨베이어 캐리어 결합 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)의 맞물림을 해제하고 제거되기에 충분한 상승 높이까지 엔드 이펙터(225)를 상승시키며; (3) 컨베이어 속도와 일치시키기 위한 제 1 수평 속도 및 도킹 스테이션(203)까지 및 도킹 스테이션으로부터 기판 캐리어(207)를 이송시키기 위한 제 2 수평 속도와 같은 두 개 이상의 수평 속도로 이동시키며; (4) 기판 캐리어(207)를 컨베이어(231)로부터 맞물림을 해제하거나 내려놓기(hand off) 위한 제 1 수직 속도, 및 기판 캐리어(207)를 도킹 스테이션(203)까지 및 도킹 스테이션으로부터 이송시키기 위한 제 2 수직 속도와 같은 두 개 이상의 수직 속도로 이동시키며; 및/또는 (5) 기판 캐리어(207) 내에 담겨진 기판 또는 기판들을 손상시키지 않으면서 엔드 이펙터(225)에 의해 지지된 (그리고 컨베이어(231)와 기판 캐리어가 맞물리거나 맞물림이 해제되는데 필요한) 기판 캐리어(207)의 모든 가속 및 감속을 수행할 수 있어야 한다.
마찬가지로, 기판 캐리어 핸들러(215)는 가장 낮은 도킹 스테이션(203)과 맞춰지도록(service) 충분히 낮은 레벨까지 엔드 이펙터(225)를 낮추기 위해 동작해야 한다. (만약 가장 낮은 도킹 스테이션(203)보다 낮은 저장 선반(shelf) 또는 다른 저장 위치가 존재하는 경우, 기판 캐리어 핸들러(215)는 가장 낮은 저장 선반/위치와 맞춰지게(service) 엔드 이펙터(225)를 낮추도록 추가로 동작해야 한다). 수평 가이드(221) 상에 제공된 엔드 이펙터(225)에 대한 이동(travel)의 수평 범위, 및 엔드 이펙터(225)를 이동시키기 위한 메커니즘은 엔드 이펙터(225)가 컨베이어 속도와 실질적으로 일치하는 수평 속도로 가속되고, (컨베이어(231) 상에서 이송되는 다른 기판 캐리어와 충돌을 방지하면서) 컨베이어(231)로부터 기판 캐리어(207)를 맞물림을 해제하거나 및/또는 컨베이어(231)와 기판 캐리어(207)를 맞물리고, 수평 가이드(221)에 의해 제공된 이동의 이용가능한 모든 수평 범위내에서 절반까지 감속될 수 있어야 한다.
본 발명의 기판 로딩 스테이션에 대한 하나 이상의 실시예에서는 상기 설명한 피처/파라미터의 일부 또는 모두가 포함되도록 고려되었다.
본 발명의 기판 로딩 스테이션(21)의 특정 실시예를 설계하는 것 및/또는 콘트롤러(237)를 프로그래밍하는 것이 고려될 수 있는 다양한 요소들과 파라미터들이 도 7a-7d를 참조하여 설명된다. 도 7a와 7b는 도 2a와 유사한 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)에 대한 간단한 등각도이다. 도 7c-7d는 도 4a-4e 및 6a-6e와 유사한, 컨베이어(231)와 맞물리는 및/또는 컨베이어(231)로부터 맞물림이 해제되는 동안 기판 캐리어에 대한 간단한 측면도이다.
기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)의 수평 범위는 도 7a에 도시되어 있다. 엔드 이펙터(225)와 지지부(support)(223)는 기판 캐리어 핸들러(215)의 수평 가이드(221)를 따라 엔드 이펙터(225) 이동의 상위 제한(upstream limit)에 있는 위치 (701)에서 실선(solid outline)으로 도시되었다. 엔드 이펙터(225)와 지지부(223)는 수평 가이드(221)를 따라 엔드 이펙터(225) 이동의 하위 제한에 있는 위치 (702)에서 가상으로 도시되었다. 도 7a에 도시된 거리(DHR)는 엔드 이펙터(225) 이동의 최대 수평 범위를 나타낸다.
상기 논의된 설계 요소에 의해 영향을 받는 것에 추가하여, 이동(DHR)의 수평 범위의 선택은 도킹 스테이션(203) 또는 선반(239)의 위치설정(도킹 스테이션 또는 선반의 수 및/또는 수평 스팬(span)), 기판 로딩 스테이션(201)에 대한 바람직한 풋프린트, 기판 로딩 스테이션(201)에 결합된 팩토리 인터페이스 또는 처리 툴의 크기, 및/또는 유사한 것에 의해 영향 받을 수 있다.
엔드 이펙터(225)의 수직 이동 범위는 도 7b에 도시되어 있다. 엔드 이펙터(225), 지지부(223) 및 수평 가이드(221)는 엔드 이펙터(225)의 수직 이동 범위의 상위 한계에서 (703)에서 실선으로 도시되어 있다. 상기 위치에서, 엔드 이펙터(225)는 컨베이어(231)의 캐리어 결합 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 제거하기에 충분히 높은 상승 높이(EH)에 있다(도 4b-4d 참조).
계속해서 도 7b를 참조하면, 엔드 이펙터(225), 지지부(223) 및 수평 가이드(221)는 엔드 이펙터(225)의 수직 이동 범위의 하위 제한에서 (704)에서 가상으로 도시되어 있다. 상기 위치에서, 엔드 이펙터(225)는 기판 로딩 스테이션(201)의 가장 낮은 도킹 스테이션(또는 저장 위치)와 맞춰지는데(service) 필요한 가장 낮은 상승 높이인 상승 높이(EL)에 있다. 도 7b에 도시된 거리(DVR)는 엔드 이펙터(225)의 최대 수직 이동 범위를 나타낸다(DVR=EH-EL). 다른 수직 이동 범위가 사용될 수 있다.
컨베이어(231)와 기판 캐리어(207)를 맞물리거나 맞물림을 해제하기 위한 동작에 영향을 미치는 파라미터들은 도 7c-7d에 예시되어 있다. 도 7c는 컨베이어(231)에 의해 이송되는 두 개의 인접한 기판 캐리어(207)를 이격시키는 거리(DS)를 도시한다. 이격 거리(DS)는 캐리어 맞물리 부재(401)들 사이의 거리(DCEM)보다 작지만 상기 거리(DCEM)와 관련하며, 기판 캐리어(207)의 수평 크기(dimension)와 관련한다. 거리(DS)를 증가시키면 로딩 및 언로딩 동작 동안 공간 및/또는 상승, 하강을 위한 시간 주기, 기판 캐리어(207)의 가속 및/또는 감속을 크게함으로써 로딩 및 언로딩 동작을 용이하게 한다. 그러나, 일반적으로 거리(DS)를 증가시키는 것은 컨베이어(231)에 의해 이송될 수 있는 기판 캐리어의 수를 감소시킨다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서는, 기판 캐리어(207)를 컨베이어(231)로부터 맞물림을 해제시키기 위해, 엔드 이펙터(225)가 기판 캐리어(207)의 바닥의 적어도 상승 높이(ECB)와 같은 상승 높이까지 이동 피처(kinematic feature)(229)를 상승시킨다. 특히, 이동 피처(229)는 (캐리어 결합 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 제거하기 위해) 기판 캐리어(207)를 지지하는 캐리어 결합 부재(401)의 시트의 높이(HCEM)와 상승 높이(ECB)를 더한 것과 같거나 더 큰 상승 높이까지 상승한다. 맞물림이 해제된 기판 캐리어(207)를 낮추기 이전에, 엔드 이펙터(225)는 캐리어 결합 부재(401)가 플랜지(402)의 길이(LF) 보다 큰 전체 거리만큼 기판 캐리어(207) 위로 이동하도록 감속된다. 다양한 다른 파라미터들이 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)과 기판 핸들러(215)의 구조에 영향을 줄 수 있다.
상기 설명은 본 발명의 예시로서만 개시되었으며; 본 발명의 범위에 속하는 상기 설명한 장치와 방법의 변형은 당업자에게 용이하게 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 예시된 기판 캐리어 핸들어의 두 개의 수직 가이드를 사용하는 대신에, 하나의 수직 가이드만을 사용할 수 있다. 또한, 기판 캐리어 핸들러는 수직 가이드를 따라 수직 이동을 위해 결합된 수평 가이드 대신에 수평 가이드를 따라 수평 이동을 위해 결합된 수직 가이드와 배치될 수 있다.
기판 캐리어 핸들러가 수평 가이드를 따라 이동하기 위해 장착된 수직 가이 드를 포함하는 경우, 컨베이어로부터 기판 캐리어를 맞물림을 해제하기 위해 엔드 이펙터를 상승시키거나 기판 캐리어를 컨베이어에 내려놓기 위해 엔드 이펙터를 낮추는 것은 (한 쌍의 수직 가이드와 관련한 수평 가이드를 상승시키는 것보다는) 수직 가이드를 따라 엔드 이펙터를 상승 또는 하강시킴으로써 이루어질 수 있다. (수직 가이드 또는 가이드들을 따라 수평 가이드(221)를 상승/하강시키는 것에 추가하여 또는 이들 대신에) (도시되지 않은 벨트 드라이브 또는 리드 스크루와 같은) 액추에이터가 기판 캐리어를 컨베이어(231)로부터 맞물림을 해제시키기 위해 수평 가이드(221)와 관련한 엔드 이펙터(225)를 상승시키도록 또는 기판 캐리어를 컨베이어(231)에 내려놓기 위해 수평 가이드(221)로 향하여 엔드 이펙터(225)를 하강시키도록 기판 캐리어 핸들러(215)의 지지부(223) 상에 제공될 수 있다.
본 발명은 수직 방향으로 기판 캐리어를 이송시키는 컨베이어로부터 기판 캐리어를 언로딩하고 컨베이어 위로 기판 캐리어를 로딩하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 엔드 이펙터(225)는 수직 및 수평 방향 사이에서 기판 캐리어의 방향을 재조정하기 위해 방향재조정 메커니즘(reorientation mechanism)을 포함하며, 이는 2002년 8월 31일자 출원된 "수직 및 수평 방향 사이에 기판 캐리어의 방향을 재조정하기 위한 메커니즘을 갖는 엔드 이펙터"란 제목의 미국 특허 출원 번호 제 60/607,452호(대리인 문서 번호 7097)에 개시되어 있다.
본 발명은 하나의 기판 캐리어와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 하나 이상의 기판을 홀딩하는 기판 캐리어와 함께 사용될 수 있다.
여기에 예시된 기판 로딩 스테이션의 특정 실시예는 다수의 수직 스택 내에 배치된 도킹 스테이션을 포함한다. 그러나, 상기-예시된 기판 로딩 스테이션은 도킹 스테이션들의 단 하나의 수직 스택, 단 하나의 도킹 스테이션 또는 도킹 스테이션들의 두 개 이상의 수직 스택을 포함할 수 있다. 기판 로딩 스테이션은 하나 이상의 저장 선반 및/또는 저장 선반이 아닌 하나 이상의 다른 기판 저장 시설을 포함할 수 있다.
여기 도시된 예시적인 기판 로딩 스테이션에서, 도킹 스테이션은 기판 캐리어가 도킹 및 언도킹 위치 사이에서 이동을 정지시키는 도킹 그리퍼(gripper)를 포함하는 것으로 도시되었다. 선택적으로, 도킹 스테이션은 기판 캐리어의 바닥 또는 측부 등을 통해 아래로부터 기판 캐리어를 지지하면서 도킹 및 언도킹 위치 사이에서 기판 캐리어를 이동시키는 도킹 슬래드(sled) 또는 플랫폼을 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명은 수직 및 수평 가이드가 결합된 프레임을 포함하는 기판 로딩 스테이션에 사용된다. 이러한 방식으로, 바람직한 기판 로딩 스테이션은 모듈화되고 빠른 설치와 눈금 측정이 이루어질 수 있다. 기판 로딩 스테이션이 하나 이상의 저장 선반(도 2a의 저장 선반(239))을 포함하는 경우에, 각각의 저장 선반은 프레임 상에 장착될 수 있다. 기판 캐리어 핸들러와 저장 선반 또는 선반들을 프레임에 장착시킴으로써, 기판 캐리어 핸들러와 저장 선반들은 서로에 대해 미리 설정된 위치를 갖는다. 이는 설치 및 눈금 측정을 더 용이하게 하며, 모듈화된 기판 로딩 스테이션을 사용하는 또 다른 장점을 갖는다. 유사하게, 오버헤드 팩토리 이송 시스템으로부터 기판 캐리어를 로딩 및/또는 언로딩하기 위한 전용 메커니즘과 같은 다른 메커니즘이 여기서 설명된 것처럼 프레임에 바람직하게 장착될 수 있으며, 이는 2003년 8월 28일자 출원된 "기판 캐리어를 이송시키기 위한 시스템"이란 제목의 미국 특허 출원 제10/650,310호(대리인 문서 번호 6900)에 개시되어 있다.
일 실시예에 있어서, 프레임은 세정 룸 벽, 또는 챔버의 전방벽 상에 미리 설정된 장착 위치(미리 드릴링된 홀, 등)에 장착될 수 있다. 바람직하게, 벽은 도킹 그리퍼 또는 도킹 플랫폼이 장착되는 미리 설정된 장착 위치를 갖는다. 추가로, 벽은 기판 캐리어 개구 메커니즘이 장착될 수 있는 미리 설정된 장착 위치를 가질 수 있다. 프레임, 도킹 메커니즘, 및 기판 캐리어 개구 메커니즘이 동일한 표면상에서 미리 설정된 위치에 각각 장착될 때, 각각에 대한 상대 위치가 미리설정되고, 기판 로딩 스테이션의 설치와 눈금 측정이 용이해진다.
비록 여기 개시된 컨베이어는 상기 기판 로딩 스테이션(201)을 위치설정하는 것처럼 예시되었지만, 선택적으로 컨베이어가 기판 로딩 스테이션의 높이에 또는 그 아래에 있거나 기판 로딩 스테이션에 인접하여 위치한 또 다른 위치에 있도록 고려될 수 있다.
여기 예시된 기판 로딩 스테이션은 처리 툴, 계측 위치 또는 기판이 이송될 수 있는 임의의 또 다른 위치에 기판을 제공하는데 이용될 수 있다.
상기 설명으로부터, 본 발명의 기판 로딩 스테이션은 기판 로딩 스테이션의 도킹 스테이션으로부터 처리 툴의 로드 락 챔버까지 기판을 이송시키는 팩토리 인터페이스(FI) 로봇을 갖는 팩토리 인터페이스(FI)와 관련하여 설치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 선택적으로, 팩토리 인터페이스는 제거될 수 있으며, 로드 락 챔버는 기판을 기판 로딩 스테이션의 도킹 스테이션으로부터 직접 이송시키는 기판 핸들러를 포함할 수 있다. 또 다른 선택으로서, 처리 툴은 진공 하에서 보다는 대기압에서 동작하여 로드 락 챔버가 제거되도록 동작할 수 있다.
도 8a-8d는 엔드 이펙터(225)에 대한 예시적인 이동(motion) 프로파일을 나타낸다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 이동(motion) 프로파일이 사용되는 경우, 센서(233)("발진(launch)" 센서)만이 사용될 필요가 있다(센서(235)는 제거될 수 있다). 도 8a를 참조하면, 곡선 C1은 로드 동작 동안의 x 축(컨베이어(231)가 진행하는 수평 방향)에 따른 엔드 이펙터 속도를 나타낸다. 곡선 C2는 로드 동작 동안의 z 축(수직 방향)에 따른 엔드 이펙터 속도를 나타낸다. 곡선 C3는 엔드 이펙터 z 축 위치를 나타내고, 곡선 C4는 로드 동작 동안의 엔드 이펙터 x 축 위치를 나타낸다. 도 8b는 도 8a와 유사하나, 확대된 z 축 위치 데이터를 보여준다. 도 8c - 도 8d는 도 8a - 도 8b와 유사하나, 언로드 동작 동안의 엔드 이펙터에 대한 x 축 속도(곡선 C1'), z 축 속도(곡선 C2'), z 축 위치(곡선 C3') 및 x 축 위치(곡선 C4')를 보여준다. 도 8a - 도 8b는 (예를 들어, 기판 캐리어의 크기를 보상하기 위하여) 기판 캐리어 로드 동작 상태 동안 더 낮은 z 위치에서의 z 축 위치 데이터(곡선 C3)를 보여준다.
도 8a - 도 8b 및 곡선 C1 - C4를 참조하면, 엔드 이펙터(225)는 로드 동작 동안에 도 5를 참조하여 설명된 바와 유사한 상승, 하강, 및 가속을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6a - 도 6e를 더 참조하면, 로드 동작을 위한 트리거 신호를 수신(단계 503)한 이후에, 엔드 이펙터(225)의 속도는 시간 T1과 T2 사이에서 x 방향(곡선 C1)으로의 컨베이어(231)의 속도와 일치하도록 가속된다(단계 505 및 도 6a). 그 이후에, 시간 T3와 T4 사이에서, 엔드 이펙터(225)(곡선 C3)는 예를 들어, 컨베이어(231) 상에 로딩될 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)가 기판 캐리어(207)를 수신하기로 되어 있는 캐리어 결합 부재(carrier engagement member)(401) 위에 있도록 컨베이어(231)의 레벨로 상승된다(단계 511 및 도 6b).
시간 T5와 T6 사이에서, 엔드 이펙터(225)는 컨베이어(231)의 속도 이상으로 가속되고(곡선 C1) (그 다음, 컨베이어(231)의 속도로 다시 감소되며), 그 결과 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)는 캐리어 결합 부재(401) 위에 배치된다(단계 513 및 도 6c). 시간 T7에서, 캐리어 결합 부재(401) 위에 배치된 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 사용하여, 엔드 이펙터(225)가 하강되고(곡선 C3) 플랜지(402)가 캐리어 결합 부재(401)에 접촉될 때(시간 T8에 도시됨) 멈춘다. 그 다음 엔드 이펙터(225)는 시간 T9까지 하강되고, 기판 캐리어(207)는 캐리어 결합 부재(401) 상에 남아 있는다. 그에 의하여, 기판 캐리어(207)는 거의 제로인 속도 및/또는 가속도로 컨베이어(231)로 이송된다(예를 들어, 시간 T8에서)(단계 515 및 517, 및 도 6d-E). 예를 들어, 엔드 이펙터(225)는 플랜지(402)가 캐리어 결합 부재(401)와 맞물릴 때 멈추기 때문에, 기판 캐리어(207)의 이송은 z 방향으로 거의 제로 속도 및 가속도로 행해진다. 마찬가지로, x 방향으로의 엔드 이펙터 속도는 일정하고 캐리어 교환 동안의 컨베이어(231)의 속도와 일치되기 때문에(곡선 C1), 기판 캐리어(207)의 이송은 x 방향으로 거의 제로 가속도로 행해진다. 부가하여, 적어도 일 실시예에서, 기판 캐리어 이송 동안에 y 방향으로 아무런 운동도 발생하지 않는다. 따라서, 기판 캐리어 이송은 3 방향으로 거의 제로 가속도로 수행될 수 있고, 적어도 2 방향으로 거의 제로 속도로 수행될 수 있다. 시간 T9 이후에, 엔드 이펙터(225)가 감속된다(단계 519 및 곡선 C1).
도 8c - 도 8d 및 곡선 C1 - C4를 참조하면, 엔드 이펙터(225)는 언로드 동작 동안에, 도 3를 참조하여 설명된 바와 유사한 상승, 하강, 및 가속을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4a - 도 4e를 참조하면, 언로드 동작을 위한 트리거 신호를 수신(단계 303)한 이후에, 엔드 이펙터(225)는 시간 T1과 T2 사이에서 x 방향(곡선 C1')으로의 컨베이어(231)의 속도와 일치하도록 가속된다(단계 305 및 도 4a). 그 이후에, 시간 T3와 T4 사이에서, 엔드 이펙터(225)는 운동학적 피쳐(kinematic feature)들(229)이 컨베이어(231)로부터 언로딩될 기판 캐리어(207)의 오목한 피쳐들(407)에 맞물리도록 상승된다(곡선 C3')(단계 311 및 도 4b). 시간 T4에서, 엔드 이펙터(225)는 운동학적 피쳐들(229)이 오목한 피쳐들(407)과 맞물릴 때(곡선 C2' 및 C3') 상승을 멈춘다. 시간 T4와 T5 사이에서, 엔드 이펙터(225)는 캐리어 결합 부재(401)로부터 떨어지도록 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 리프팅시키기 위하여 더 상승된다(단계 311 및 도 4c). 그에 의하여, 기판 캐리어(207)는 (예를 들어, 캐리어 결합 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)를 리프팅시키기에 앞서 시간 T4에서의 z 축 운동 정지로 인하여, 그리고 엔드 이펙터(225)와 컨베이어(231) 사이의 속력 일치로 인하여 x, y 및/또는 z 방향으로) 거의 제로 속도 및/또는 가속도로 캐리어 결합 부재(401)로부터 언로딩된다. 시간 T5 이후에, 엔드 이펙터(225)는 감속 및 재가속되고(단계 313 및 곡선 C1'), 도 8c - 도 8d에서 도시되고 이전에 설명된 바와 같이 캐리어 결합 부재(401)를 제거하기 위하여 하강된다(단계 315 및 곡선 C3').
따라서, 이동하는 컨베이어로부터/컨베이어상으로 기판 캐리어를 언로딩/로딩하는 것은 하나 이상의 방향으로, 보다 바람직하게는 2 방향으로, 가장 바람직하게는 모든 방향으로 거의 제로 속도 및/또는 가속도로 행해질 수 있다. 수직 방향으로 거의 제로 속도 및 가속도가 바람직하고, 거의 제로 속도 및/또는 가속도보다 오히려, 제로 속도 및/또는 가속도가 언로딩/로딩 동안 더 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는 "제로 속도" 또는 "제로 가속도"는 예를 들어, 컨베이어 높이, 컨베이어 속도, 액츄에이터 반복가능성 등과 같은 시스템 변동들, 컨트롤러 분해능, 액츄에이터 분해능, 및 엔드 이펙터 위치 허용오차 등과 같은 시스템 한계, 및/또는 이와 유사한 것을 고려하여 가능한 제로에 근접한 것을 의미한다. "거의 제로 속도" 또는 "거의 제로 가속도"는 기판 캐리어 내에 포함된 기판을 손상시키지 않으면서 그리고/또는 잠재적으로 손상 입자들을 발생시키지 않으면서 기판 캐리어가 이동하는 컨베이어 및/또는 캐리어 결합 부재로부터 언로딩 그리고/또는 이동하는 컨베이어 및/또는 캐리어 결합 부재 상으로 로딩될 수 있도록 충분히 제로에 근접한 것을 의미한다. 예를 들어, 기판 캐리어는 비교적 작은 속도로 접촉될 수 있다. 일 실시예에서, 엔드 이펙터는 수직으로 급속하게 상승할 수 있고, 그 다음 기판 캐리어에 접촉하기에 앞서 비교적 작은 또는 거의 제로 속도로 느려질 수 있다. 유사한 작은(또는 거의 제로인) 가속도가 또한 채택될 수 있다. 유사한 로드 동작들이 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 기판들 또는 기판 캐리어들이 약 0.5 G 이하의 힘으로 수직 방향으로 접촉되고, 또 다른 실시예에서, 약 0.15 G 이하의 힘으로 접촉된다. 다른 접촉력 값이 채택될 수도 있다.
본 발명은 주로 단지 하나의 기판를 포함하는 기판 캐리어를 이동하는 컨베이어로부터/컨베이어상으로 언로딩/로딩하는 것을 참조하여 설명되었지만, 다수의 기판들을 포함하는 기판 캐리어들이 이동하는 컨베이어로부터 언로딩될 수 있거나 또는 이동하는 컨베이어 상으로 로딩될 수 있다. 부가하여, 본 발명은 단일 기판 캐리어들 및 다수 기판 캐리어들 둘 다를 운반하는 시스템들 내에 채택될 수 있다(예를 들어, 25 기판 캐리어 전면 개구 통합 포드(substrate carrier front opening unified pod)들). 마찬가지로, 본 발명은 이동하는 컨베이어로부터 각각의 기판들을 언로딩하기 위해 그리고/또는 이동하는 컨베이어 상으로 각각의 기판들을 로딩하기 위해 채택될 수 있다(예를 들어, 폐쇄된 기판 캐리어 내에 포함되지 않은 기판들). 예를 들어, 기판들은 개방 기판 캐리어, 기판 지지대, 기판 트레이(tray), 또는 엔드 이펙터(225)(또는 그 변형된 버전)가 엔드 이펙터 이동 및/또는 운동 프로파일들을 사용하여 컨베이어의 기판 운반 장치 상에 기판을 직접 두거나 기판 운반 장치로부터 기판을 제거할 수 있게 하는 다른 기판 운반 장치를 사용하는 컨베이어를 경유하여 운반될 수 있다. 그에 의하여, 상기 각각의 기판들은 도킹 스테이션 또는 다른 로드 포트로, 또는 바람직하다면 로드 락 챔버 및/또는 처리 툴 안으로 직접 이송될 수 있다. 예를 들어, 기판은 엔드 이펙터(225)로부터 팩토리 인터페이스 및/또는 처리 툴의 기판 핸들링 로봇(substrate handling robot)에 직접 이송될 수 있다(예를 들어, 직접적인 "블레이드 대 블레이드" 이송을 통해 또는 중간 이송 위치를 통해). 다수의 각각의 기판들은 유사하게 이동하는 컨베이이로부터/컨베이어상으로 언로딩/로딩될 수 있다.
전술한 설명과 관련하여, 본 발명의 기판 캐리어 로딩 스테이션은 기판 캐리어들이 기판 캐리어 이송 시스템의 컨베이어를 따라 고속으로 운반되고 있을 때 기판 캐리어들과 상호작용하도록 적응된다. 컨베이어로부터 선택된 기판 캐리어를 제거하는 프로세스 동안에, 예를 들어, 기판 캐리어 핸들러의 엔드 이펙터는 이송 시스템에 의하여 운반되고 있는 선택된 기판 캐리어의 속도 또는 속력와 일치하도록, 그리고 선택된 기판 캐리어에 의해 점유된 이동하는 컨베이어에 대한 위치와 일치하도록 운동(또는 "개시된(launched)") 상태로 설정된다.
이러한 양 기능(즉, 속력-일치 및 위치-일치)은 엔드 이펙터가 이송 시스템으로부터 그리고 이송 시스템이 고속으로 운반하는 기판 캐리어들로부터 안전하게 수직으로 분리될 때 로딩 스테이션에 의하여 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 기능들과 로딩 스테이션의 제 3 기능을 바람직하게 동시에 결합하는 것, 즉 선택된 기판 캐리어의 상승을 일치시키기 위하여(상승-일치) 이송 시스템에 대해 엔드 이펙터의 상승을 변화시키는 것은 로딩 스테이션과 이송 시스템 사이의 일시적인 교차 주기를 시작한다. 이러한 일시적 교차로부터 의도치 않은 충돌(엔드 이펙터와 선택된 기판 캐리어 사이의 의도된 접촉을 배제)에 대한 증가된 위험이 발생한다.
로딩 스테이션 및 이송 시스템이 일시적으로 교차할 때, 로딩 스테이션의 컴포넌트들, 이송 시스템의 컴포넌트들, 선택된 기판 캐리어, 및 가장 가능한 복수 개의 근처 기판 캐리어들은 모두 바람직하게 비교적 높은 속력로 진행하고, 상기 컴포넌트들과 기판 캐리어들 사이의 충돌에 기인한 손상에 대한 잠재성을 증가시킨다.
기판 캐리어 제거 프로세스 동안, 로딩 스테이션과 이송 시스템 사이의 일시적인 교차는 엔드 이펙터가 선택된 기판 캐리어와 접촉하기 이전에도 엔드 이펙터의 부분들(예를 들어, 동적인 핀들)이 이송 시스템에 의해 운반되고 있는 기판 캐리어들의 부분들과 동일한 높이를 점하기 시작할 때 시작될 수 있다. 일시적인 교차는 엔드 이펙터가 선택된 기판 캐리어와 접촉하여 선택된 기판 캐리어를, 이송 시스템이 선택된 기판 캐리어를 지지하고 있을 수 있도록 하는 컨베이어의 기판 캐리어 지지 부재로부터 리프팅시킨 바로 이후의 시간 주기동안 계속될 수 있다. 예를 들어, 상기 시간 주기동안, 엔드 이펙터의 일부 또는 전부는 계속하여 인접한 기판 캐리어들 및 이송 시스템에 의해 운반되고 있는 다른 근처 기판 캐리어들과 동일한 상승을 차지할 수 있다(예를 들어, 기판 캐리어 제거 프로세스 동안 제거되도록 선택되지 않은 기판 캐리어들). 단지 엔드 이펙터가 엔드 이펙터 및 선택된 기판 캐리어를, 이동하는 컨베이어 및/또는 이송 시스템에 의하여 운반되는 나머지 기판 캐리어들로부터 추출하기 위하여 충분한 범위까지 수직으로 이동된 이후에만, 이송 시스템과 로딩 스테이션 사이의 일시적인 교차 주기가 마감되고, 대응하여 의도치 않은 충돌에 대한 증가된 위험이 제거된다. 비록 로딩 스테이션이 선택된 기판 캐리어를 이송 시스템 상에 배치하는 프로세스는 기판 캐리어 제거 프로세스와 상이하지만, 기판 캐리어 배치 프로세스 또한 이송 시스템과 로딩 스테이션 사이에 유사한 일시적인 교차 주기를 요구한다. 예를 들어, 배치 프로세스의 일시적인 교차 주기는 회전하는 컨베이어 상에 이미 배치된 기판 캐리어들의 흐름의 "평면을 끊는"(또는 상승에 진입하는) 선택된 기판 캐리어로 시작할 수 있고, 전체 엔드 이펙터(이제는 비어 있음)가 상기 평면을 통해 다시 통과할 때까지 계속된다.
기판 캐리어 제거 및 배치 프로세스가 순조롭게 수행되도록 로딩 스테이션과 이송 시스템 사이의 일시적인 교차 주기동안 로딩 스테이션의 엔드 이펙터와 이송 시스템의 회전하는 컨베이어 사이의 상대적 운동에 대한 세심한 제어가 필요하다. 이러한 주기동안 엔드 이펙터와 이동하는 컨베이어 사이의 상대적 운동에 대한 제어의 손실은 의도치 않은 충돌을 야기할 수 있는 적어도 3가지 구별되는 기능장애, 예를 들어, 1) 엔드 이펙터가 의도된 속도로 계속 이동되고, 회전에 대한 컨베이어의 이동력(motive force)은 갑자기 감소 또는 제거되어, 컨베이어는 느려지고 그리고/또는 휴지 상태가 됨; 2) 컨베이어는 의도된 속도로 계속 회전하고, 선형 운동(예를 들어, 기판 캐리어 핸들러의 수평 가이드에 의해 제공됨)에 대한 엔드 이펙터의 동력은 갑자기 감소 또는 제거되어, 엔드 이펙터는 느려지고 그리고/또는 휴지 상태가 됨; 3) 컨베이이와 엔드 이펙터는 둘 다 각각의 동력 일부 또는 전부를 잃고 상이한 비율로 느려짐을 일으킬 수 있다. 엔드 이펙터의 수직 운동(예를 들어, 기판 캐리어 핸들러의 수직 가이드에 의해 제공됨)에 대한 동력의 손실과 같은, 의도치 않은 충돌의 발생에 기여할 수 있는 다른 가능한 기능 장애 모드들 또한 발생할 수 있다.
정상적인 동작 동안, 전체 시스템의 상이한 컴포넌트들, 예를 들어, 센서들, 고정밀 액츄에이터 및 프로세스 컨트롤러 또는 컨트롤러들은 로딩 스테이션의 엔드 이펙터와 이송 시스템의 회전하는 컨베이어 사이의 상대적 운동을 세심하게 제어하기 위하여 협동하도록 적응된다. 그러나, 이송 시스템과 로딩 스테이션 간의 일시적인 교차 주기 동안에 계획되지 않은 사건들이 이러한 협동을 훼손할 수 있고 세심한 제어를 방해하거나 파괴하여, 잠재적으로 기판 또는 장비의 손상을 야기한다.
상기 계획되지 않은 사건의 예는 기판 캐리어 배치 또는 제거 동안 이송 시스템 기능의 중단 또는 로딩 스테이션의 기판 캐리어 핸들러 기능의 중단을 야기하도록 위협하는 제조 설비 내의 정전이다. 특별히 관심있는 기능들은 이송 시스템의 컨베이어 회전 기능, 기판 캐리어 핸들러의 수평 가이드의 속력-일치 기능, 및 기판 캐리어 핸들러의 수직 가이드의 상승-일치 기능을 포함한다.
또 다른 상기 사건은 이송 시스템 또는 로딩 스테이션 그 자체의 비상 운전정지(shutdown), 또는 전체 제조 설비의 비상 운전정지이다. 비상 운전정지는 다수의 상이한 원인들(예를 들어, 키 시스템 또는 메커니즘의 기능 장애)에 응답하여 다수의 상이한 이유들(예를 들어, 기능 장애 중인 시스템 근처의 인적 상해 방지 또는 WIP 기판 또는 인접 시스템 및 메커니즘에 대한 손상 방지)에 대해 자동으로 또는 수동으로 트리거될 수 있다.
따라서, 본 발명은 예정되지 않은 이벤트 발생시, 가장 바람직하게는 정전 또는 비상 운전정지와 같은 예정되지 않은 시점에 발생하는 경향이 있는 사건들의 발생시 제거되어야 하는 전술한 바와 같은 교차 상태를 야기하는 방법 및 장치를 포함한다. 또한, 이송 시스템 및 로딩 스테이션 사이의 상기된 속력 일치, 위치 일치 및 상승 일치의 순차적 중지를 보장하는 방법들 및 장치들의 실시예들은 제공된다.
이송 시스템으로부터 로딩 스테이션의 엔드 이펙터를 회수하기 위한 방법들 및 장치들의 예시적인 실시예들은 도 9a-9b, 10 및 11을 참조하여 하기에 기술된다.
도 9a-9b는 기판 캐리어 이송 시스템(805)의 회전 가능한 컨베이어(803)에 인접하게 도시된, 본 발명에 다른 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)의 측입면도이다. 도시된 바와같이, 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)은 기판 캐리어 지지 부재(808)에 의해 컨베이어(803)를 따라 운반되는 선택된 기판 캐리어(807)상에서 본 발명에 따른 언로드 과정의 일부를 수행한다. 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)은 바이어싱 장치(809)를 포함한다. 바이어싱 장치(809)는 언로드 또는 로드 동작 동안 전력이 손실되는 경우(예를들어, 전력 고장 또는 비상 운전정지) 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)의 엔드 이펙터(811)가 컨베이어(803)로부터 벗어나게 하는 충분한 이동력을 생성하기 위한 충분한 에너지를 저장하기 위해 제공된다. 도 9a-9b를 참조하여, 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)은 프레임(813) 및 상기 프레임(813)에 의해 지지되고 결합되는 기판 캐리어 핸들러(handler)(815)를 더 포함한다. 기판 캐리어 핸들러(815)는 엔드 이펙터(811), 엔드 이펙터(811)가 이동 가능하게 결합되고(예를들어, 지지부 819를 통해) 엔드 이펙터(811)가 실질적으로 수평 선형 경로(도시되지 않음)를 따라 가이드되도록 제공되는 수평 가이드(817), 및 수평 가이드(817)가 이동 가능하게 결합되고 수평 가이드(817)가 실질적으로 수직 선형 경로(도시되지 않음)를 따라 가이드되도록 제공되는 적어도 하나의 수직 가이드(821)를 포함한다.
도 9a-9b에 도시된 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)의 바이어싱 장치(809)의 예시적인 실시예는 푸싱 메커니즘(825)을 포함한다. 푸싱 메커니즘(825)은 바람직하게 인클로저(827), 탄성 부재(829) 및 플런저(plunger)(831)를 포함한다. 탄성 부재(829)는 바람직하게 인클로저(827)내에 압축 가능하게 밀봉되고 플런저(831)는 인클로저(827)에 관련하여 상호간 이동을 위해 탄성 부재(829)에 동작 가능하게 결합된다. 플런저(831)는 도 9a-9b에 도시된 바와같이 기판 캐리어 핸들러(815)의 수평 가이드(817)에 결합되도록 제공된 원거리 단부(833)를 포함한다. 도 9a-9b의 바람직한 실시예에서, 바이어싱 장치(809)는 컴팩트한 모양 및 우수한 정렬을 위한 기판 캐리어 핸들러(815)의 수직 가이드(821)에 고정되게 결합된다. 다른 덜 바람직한 실시예들(도시되지 않음)은 바이어싱 장치(809)가 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)의 프레임(813)에 고정되게 결합되는 특정 실시예와 같은 바이어싱 장치(809)에 대한 다른 결합 모드들을 포함한다.
동작시, 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)의 바이어싱 장치(809)는 보유된 에너지를 끌어내서 기판 캐리어 핸들러(815)의 수평 가이드(817)에 대한 이동력을 생성 및 제공한다. 바이어싱 장치(809)에 의해 생성된 이동력은 적어도 기판 캐리어 핸들러(815)의 수직 가이드(821)에 대한 힘이 상당히 감소되거나 전체적으로 차단할때 바람직하게 동작한다. 이때, 바이어싱 장치(809)는 이동력을 수평 가이드(817)에 제공하고 기판 캐리어 로딩 스테이션(801) 및 기판 캐리어 이송 시스템(805)(상기된 바와같이) 사이의 교차 조건에 대응하는 제 1 높이(835)(도 9a)에서 벗어나게 엔드 이펙터(811)를 이동시키도록 상기 수평 가이드(817)에게 아래쪽으로 힘을 가한다. 바람직하게, 바이어싱 장치(809)는 제 1 높이(835)에서 제 2 높이(837)(도 9b)로 엔드 이펙터(811)에게 힘을 가하고 여기에서 상기된 교차 조건은 기판 캐리어 이송 시스템(805)에 의해 계속 이송된 기판 캐리어(807) 및 기판 캐리어(841) 사이의 포지티브 수직 틈(839)의 존재로 표현되는 바와같이 더 이상 존재하지 않는다.
바람직한 실시예에서, 바이어싱 장치(809)에 의해 생성된 이동력은 충분히 커서, 중력과 결합될때, 총 힘은 수직 가이드(821)에 의해 생성된 위쪽 힘의 부재시에도 수직 가이드(821)를 따라 아래쪽으로 기판 캐리어 핸들러(815)의 수평 가이드(817)에게 힘을 가하기에 충분하다. 또한 바람직한 실시예에서, 바이어싱 장치(809)에 의해 생성된 이동력은 기판 캐리어 핸들러(815)의 수직 가이드(821)가 수평 가이드(817)를 상승시키지 못하게 하고, 예를들어 높은 정밀성 및/또는 제어성뿐 아니라, 수직 가이드(821)의 예상된 수명에 걸쳐서 반복적 및 신뢰적으로 제 2 높이(837)에서 제 1 높이(835)로 상승시키지 못하게 너무 크지 않다. 도 9a-10a의 푸싱 메커니즘(825)에 의해 제공된 바이어싱 장치(809)의 예시적인 실시예에 관하여, 당업자는 푸싱 메커니즘(825)의 탄성 부재(829)가 예를 들어 코일 스프링 또는 공기 실린더 같이 본 발명에 따라 많은 다른 형태를 가질 수 있다는 것이 인식될 것이다.
도 10은 도 9a-9b에 도시된 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)의 기판 캐리어 핸들러(815)를 도시하는 후입면도이다. 도 10에 도시된 바와같이, 바이어싱 장치(809)는 기판 캐리어 핸들러(815)의 각각 두개의 수직 가이드들(821)에 결합된다. 상기 장치는 대략 동등하게 두 개의 폭넓게 이격된 바이어싱 장치(809) 사이에서 이동력의 생성을 분할하여, 기판 캐리어 핸들러(815)의 수평 가이드(817)에 균형잡힌 이동력을 적용시킬 수 있다.
도 11은 컨트롤러(843)에 동작 가능하게 결합되는 도 9a-9b 및 10의 기판 캐리어 핸들러(815)를 도시하는 후면 입면도이고, 상기 컨트롤러(843)는 무정전(uninterruptible) 전력 공급기(845)에 추가로 결합되고 무정전 전력 공급기(845)로부터 공급된 전력을 통해 기판 캐리어 핸들러(815)를 동작시키도록 제공되어 예를들어 전력 고장 또는 비상 운전정지의 경우에(예를들어, 무정전 전력 공급은 전력을 컨트롤러 843 및 기판 캐리어 핸들러 815에 공급할 수 있다), 기판 캐리어 로딩 스테이션(801)(도 9a-9b)의 컨베이어(803)(도 9a-9b)로부터 기판 캐리어 핸들러(815)의 엔드 이펙터(811)가 회수되게 한다. 도 11에 도시된 바와같이, 도 9a-9b 및 10의 바이어싱 장치(809)는 기판 캐리어 핸들러(815)의 수직 가이드들(821)이 없다. 무정전 전력 공급기(845)는 기판 캐리어 핸들러(815)가 기판 캐리어 이송 시스템(805)(도 9a-9b)과의 교차부에서 엔드 이펙터(811)를 회수하도록 하고, 정상 전력이 없을때 컨트롤러(843) 및 기판 캐리어 핸들러(815)에 비상 전력을 제공하게 한다.
동작시, 기판 핸들러(815) 및 기판 캐리어 이송 시스템(805)(도 9a-9b)이 기판 캐리어 제거 과정시 일시적으로 교차하는 동안, 예정되지 않은 이벤트, 즉 전력 고장 또는 비상 운전정지가 발생한다. 전력 고장 또는 비상 운전정지와 같은 예정되지 않은 이벤트의 발생후 활성화되도록 제공될 수 있는 무정전 전력 공급기(845)는 활성화된다. 무정전 전력 공급기(845)는 비상 전력을 컨트롤러(843)에게 제공하여 컨트롤러(843) 기능의 중단을 방지하고, 컨트롤러(843)에게 명령하여 기판 캐리어 핸들러(815)를 동작시켜서 기판 캐리어 핸들러(815)가 예정되지 않은 이벤트 시간시 존재하는 기판 캐리어 핸들러(815) 및 기판 캐리어 이송 시스템(805)(도 9a-9b) 사이의 일시적 교차를 제거한다. 컨트롤러(843)는 이에 따라 기판 캐리어 핸들러(815)를 동작시키고, 일시적 교차는 바람직하게 예정되지 않은 이벤트의 발생후 가능한한 바로 제거된다.
바람직한 실시예에서, 컨트롤러(843)는 소정 회수 루틴에 따라 기판 캐리어 핸들러(815)를 제어하도록 구성된다. 상기 하나의 실시예에서, 소정 회수 루틴은 컨트롤러(843) 상에 잔류하는 컴퓨터 코드를 포함한다. 다른 상기 실시예에서, 소정 회수 루틴은 컨트롤러(843)와 다르게 저장되지만 예정되지 않은 이벤트의 발생후 컨트롤러(843)에 의해 액세스 가능한 컴퓨터 코드를 포함한다.
일실시예에서, 컨트롤러(843)는 연속된 전력 공급기(845)에서 기판 캐리어 핸들러(815)로 비상 전력을 분배하기 위하여 제공되어, 기판 캐리어 핸들러(815)는 교차를 제거하기 위하여 계속 기능한다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 무정전 전력 공급기(845)는 기판 캐리어 핸들러(815)에 직접적으로 전력을 제공하여, 컨트롤러(843)가 전력을 간접적으로 분배하는 것을 불필요하게 한다. 바람직한 실시예에서, 컨트롤러(843)는 수평 가이드(817)뿐 아니라 수직 가이드들(821)이 교차 제거에 참여하게 하고, 수평 가이드(817)는 기판 캐리어 이송 시스템(805)(도 9a-9b)(특히 기판 캐리어 지지 부재 808를 가짐(도 9a-9b))와의 수평 틈을 제공하게 기능하고 수직 가이드들(821)은 필요한 만큼 수직 틈을 제공하게 기능한다. 덜 바람직한 실시예에서, 컨트롤러(843)는 수직 가이들(821)만이 수직 틈을 제공하기 위한 교차 제거시 참여하게 한다.
다른 실시예에서 컨트롤러는 제공되어 컨트롤러가 무정전 전력 공급기로부터 전력을 수신할때마다, 기판 캐리어 핸들러의 엔드 이펙터는 컨베이어의 이송 경로에서 회수된다.
도 12는 컨베이어(803)에서 벗어나게 기판 로딩 스테이션(801)의 엔드 이펙터(811)를 이동시키기 위한 다른 회수 메커니즘의 간략화된 전면 입면도이다. 도 12를 참조하여, 연장부(1201)는 적어도 하나의 수직 가이드들(821)내에 부착되거나 형성된다. 캠 표면(1203)은 도시된 바와같이 연장부(1201)상에 형성된다. 다른 캠 표면 모양은 사용될 수 있다.
스위치(1205)는 수평 가이드(817)에 장착되고, 롤러(1207)는 스위치(1205)에 결합되고 연장부(1201)의 캠 표면(1203)을 따라 회전하게 제공된다. 연장부(1201)는 엔드 이펙터(811)(및/또는 엔드 이펙터 811에 의해 지지되는 캐리어 807) 및 컨베이어(803)(또는 컨베이어 803에 의해 지지되는 캐리어 807) 사이의 원하지 않는 교차가 발생하는 영역에 엔드 이펙터(811)가 진입할때 롤러(1207)가 연장부(1201)와만 접촉하도록 배치된다.
도 12에 추가로 도시된 바와같이, 에어 실린더(1209)는 수평 가이드(817)상으로 엔드 이펙터(811)를 바이어싱하기 위하여 사용된다. 예를들어, 기판 로딩 스테이션(801)의 정상 동작 동안, 에어 실린더(1209)는 완전히 연장될 수 있다(도시된 바와같이).
수평 가이드(817)가 수직 가이드들(821)을 따라 상승될때, 롤러(1208)는 연장부(1201)의 캠 표면(1203)과 접촉하고 스위치(1205)쪽으로 이동하고, 스위치(1205)를 활성화시킨다. 스위치(1205)의 활성화는 엔드 이펙터(811)가 전력 결함 또는 다른 예정되지 않은 이벤트(상기됨)에 응답하여 수평 가이드(817)쪽으로 회수도록 할 회로(도시되지 않음)를 형성하게 한다. 예를들어, 에어 실린더(1209)는 전력 결함 또는 다른 예정되지 않은 이벤트에 응답하여 회수(retract)되도록 할 수 있다. 연장부(1201) 및 스위치(1205)로 인해, 엔드 이펙터(811)의 회수는 엔드 이펙터(811)(및/또는 엔드 이펙터 811에 의해 지지되는 캐리어 807) 및 컨베이어(803)(또는 컨베이어 803에 의해 지지되는 캐리어 807) 사이의 원하지 않는 교차가 발생하는 위치에 엔드 이펙터(811)가 배치될때만 발생하는 것이 주의된다. 즉, 엔드 이펙터(811)는 만약 수평 가이드(817)가 연장부(1201) 아래에 있으면 회수하지 않을 것이다(전력 결함 또는 다른 예정되지 않은 이벤트의 경우). 따라서, 엔드 이펙터(811)의 회수로 인해 엔드 이펙터(811)(및/또는 캐리어 807) 및 저장 위치들 및/또는 도킹 스테이션들(일반적으로 참조 번호 1211에 의해 표현됨) 사이의 우연한 충돌들은 방지될 수 있다.
본 발명이 기판들을 참조하여 우선적으로 기술되었지만, 패턴화되거나 패턴화되지 않을때마다 본 발명이 실리콘 기판, 마스크, 레티클, 유리판 등 같은 여러 "기판들" 및/또는 상기 기판들을 이송 및/또는 처리하기 위한 장치들에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 본 발명이 예시적인 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 다른 실시예들은 다음 청구항들에 의해 정의된 바와같이 본 발명의 사상 및 범위내에 속할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명에 의하면, 전력 고장 또는 에너지 중단과 같은 예정되지 않은 이벤트가 발생했을 때, 엔드 이펙터를 컨베어어 경로로부터 제거하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치로서,
    제 1 도킹 스테이션에 기판 캐리어를 이송하는 기판 캐리어 핸들러 ― 상기 기판 캐리어 핸들러는 상기 기판 캐리어를 지지하는 엔드 이펙터를 포함함 ―; 및
    상기 기판 캐리어가 이동하는 동안, 상기 기판 캐리어 핸들러의 상기 엔드 이펙터가 기판 캐리어 컨베이어로부터 상기 기판 캐리어를 결합해제(disengage)하기 위해 상기 기판 캐리어 핸들러를 제어하도록 동작하며 상기 기판 캐리어 핸들러에 결합되는 컨트롤러 ― 상기 컨트롤러는 예정되지 않은(unscheduled) 이벤트에 응답하여 상기 컨베이어로부터 상기 엔드 이펙터를 자동으로 회수하도록(retract) 동작됨 ―
    를 포함하는 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 예정되지 않은 이벤트는 상기 컨트롤러가 무정전(uninterruptible) 전력 공급기로부터 전력을 수신하는 것인, 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 예정되지 않은 이벤트는 비상 운전정지(emergency shutdown) 루틴인, 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 예정되지 않은 이벤트는 전력 손실인, 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러와 결합되고 전력 손실의 이벤트시 상기 컨트롤러에 전력을 공급하는 무정전 전력 공급기를 더 포함하는, 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무정전 전력 공급기는 상기 기판 캐리어 핸들러에 추가로 결합되고 전력 손실의 이벤트시 상기 기판 캐리어 핸들러에 전력을 공급하는, 처리 툴에 기판들을 공급하는 장치.
  7. 기판 캐리어 이송 시스템으로 또는 기판 캐리어 이송 시스템으로부터 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치로서,
    기판 캐리어 이송 시스템으로부터 또는 기판 캐리어 이송 시스템으로 기판 캐리어를 집거나(pick) 또는 배치하기 위해, 상기 기판 캐리어 이송 시스템이 기판 캐리어들을 이송하는 이송 경로와 교차하는 기판 캐리어 핸들러; 및
    상기 기판 캐리어 핸들러와 결합되고, 상기 기판 캐리어 이송 시스템이 기판 캐리어들을 이송하는 상기 경로로부터 상기 기판 캐리어 핸들러의 적어도 일부분을 멀리 이동시키기 위해, 예정되지 않은 이벤트에 응답하여 상기 기판 캐리어 핸들러에 힘을 가하는, 바이어싱 메커니즘
    을 포함하는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 핸들러의 일부분은 기판 캐리어를 집거나 배치하도록 구성된 엔드 이펙터인, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 핸들러는 상기 엔드 이펙터의 속도 및 위치가 상기 경로를 따라 이송되는 기판 캐리어의 속도 및 위치와 동시에 일치되도록 상기 경로를 따라 상기 엔드 이펙터를 추가로 이동시키는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 핸들러는 상기 이송 경로와 선택적으로 교차하도록 구성되는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 바이어싱 메커니즘은 상기 기판 캐리어 핸들러가 상기 이송 경로와 교차하고 있을 때에만 상기 기판 캐리어 핸들러에 힘을 가하는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 바이어싱 메커니즘은 엔드 이펙터를 상기 경로로부터 멀어지게 이동시키기 위한 에너지를 저장하는 탄성(resilient) 엘리먼트를 포함하는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 바이어싱 메커니즘은 스프링을 포함하는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 바이어싱 메커니즘은 에어 실린더를 포함하는, 기판 캐리어들을 이송하기 위한 장치.
  15. 경로를 따라 기판 캐리어들을 이송하는 기판 캐리어 이송 시스템과 상기 기판 캐리어 이송 시스템으로부터 또는 상기 기판 캐리어 이송 시스템으로 기판 캐리어들을 집거나 또는 기판 캐리어들을 배치하기 위해 상기 경로와 교차하는 기판 캐리어 핸들러 사이의 상호작용을 조절하는 방법으로서,
    기판 캐리어 이송 시스템이 기판 캐리어들을 이송하는 경로와 선택적으로 교차하는 기판 캐리어 핸들러를 제공하는 단계;
    상기 기판 캐리어 핸들러와 상기 경로 사이의 교차를 없애기 위해 상기 기판 캐리어 핸들러에 힘을 가하는 바이어싱 메커니즘을 제공하는 단계;
    상기 기판 캐리어 핸들러가 상기 바이어싱 메커니즘의 힘에 대항하여 엔드 이펙터를 상기 경로로 이동시키도록 하기에 충분한 제 1 전원을 상기 기판 캐리어 핸들러에 인가하는 단계;
    상기 기판 캐리어 핸들러와 상기 경로 사이에 교차부가 형성되도록 상기 기판 캐리어 핸들러가 상기 엔드 이펙터를 상기 경로로 이동시키도록 하게 하는 단계;
    상기 교차부에 있는 동안 상기 제 1 전원의 상기 기판 캐리어 핸들러를 제거하는 단계; 및
    상기 교차부를 없애기 위해 상기 바이어싱 메커니즘의 힘에 의해 상기 경로로부터 멀어지게 상기 엔드 이펙터를 이동시키는 단계
    를 포함하는, 기판 캐리어 이송 시스템 및 기판 캐리어 핸들러 사이의 상호작용을 조절하는 방법.
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