KR101457731B1 - 운송 포드 인터페이스 장치 및 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가스 분석기에 연결되도록 구성된 샘플링 프로브(15)와, 커플링 위치에서 운송 포드(1)상의 접근 도어(5)와 커플링될 수 있고 그리고 운송 포드(1)내에 수용된 분석할 가스량이 샘플링 프로브(15)에 의해 접근 가능한 후퇴 위치에서 인터페이스(6)의 베이스(14)를 향해 상기 도어(5)를 이동시킬 수 있는 액추에이터(7)를 포함하는 운송 포드(1) 인터페이스(6)에 관한 것이다. 본 발명은, 인터페이스가 적어도 후퇴 위치에 있을 때, 액추에이터(7)와 베이스(14) 사이에 밀봉을 제공하도록 배치되어 분석할 가스량을 분리시키는 적어도 하나의 조인트(31)를 포함하는 것에 특징이 있다.

Description

운송 포드 인터페이스 장치 및 분석 장치{TRANSPORT POD INTERFACE}
본 발명은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS : micro-electro-mechanical systems), 또는 웨이퍼 또는 마스크와 같은 반도체용의 운송 및/또는 저장 포드 인터페이스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 운송 포드의 내부 분위기를 측정 및 조절하기 위한 적어도 하나의 인터페이스를 포함하는 반도체 제조 장치용의 분석 스테이션 또는 입력/출력 챔버와 같은 분석 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 및/또는 기구 반송 룸의 무균실 및 내부 분위기의 오염도는 제조 프로세스가 어떠한 오염의 경우에도 신속하게 반응할 수 있도록 영구적으로 제어된다.
다양한 제조 스테이지 사이에 있어서, 기판은, 후에 사용을 위해 저장하거나 또는 반도체 제조 프로세스에서 다음 스텝으로 이동시키도록, FOUP("Front Opening Unified Pod")로서 공지된 표준화된 사이드-오프닝 포드 또는 SMIF("Standard Mechanical Interface")로서 공지된 바닥-오프닝 포드에서 분리된다.
그러나, 기판 저장 및/또는 운송 포드는, 몇몇의 경우에 오염물질, 특히 유기, 아민 또는 산성 오염물질이 축적될 수 있는 다공성 환경에 있다.
기존의 반도체 제조 처리 프로세스에 있어서, 기판에는 프로세스 가스가 장전되어 있다. 이들 가스는 기판으로부터 해제되며, 운송 포드의 벽 및 내부 환경으로 방출되며, 이에 의해 이들을 오염시킨다. 다음에, 이들 포드에 저장된 기판은 이들 오염되는 분위기에 노출될 수 있다.
이들 오염물질은 부분/10억으로 측정될 정도로 작은 미량일지라도 기판에는 매우 해롭다. 따라서, 모든 필요한 탈오염물질 수단을 신속하게 취할 수 있도록 하기 위해서 미량의 가스 오염물질을 검출하기 위해 운송 포드의 내부 분위기를 또한 분석하는 것이 필수적이다.
가스 분석기가 실시간 가스 분석을 실행하도록 운송 포드의 내부 분위기와 직접 연통되도록 가스 분석기 및 인터페이스 수단을 포함하는, 기판의 오염을 테스트하기 위한 장치를 어떻게 구성하는 가는 이미 공지되어 있다.
이들 인터페이스 수단은, 운송 포드의 개구부 둘레에 샘플링 챔버를 형성하는 수집기를 포함하며, 그 하부 도어가 적어도 부분적으로 개방될 수 있게 하는 표준화된 운송 포드와 상호작용하도록 설계된 어댑터를 포함한다. 사이드 오리피스는 가스 분석기를 수집기내의 샘플링 챔버의 내부와 연결시킬 수 있다.
그러나, 운송 포드가 개방될 때, 주변 대기는 또한 포드내로 관통되고, 내부의 봉입된 조성물을 희석시킨다. 따라서, 단지 가스의 실제 조성물, 특히 운송 포드의 오염 상태에 가까워지는 결과만이 얻어질 수 있다.
가스를 오염시키는 미량을 측정하는 품질을 더욱 개선하기 위해서, 본 발명은, 반도체 제조 장치용의 분석 스테이션 또는 입력/출력 챔버와 같은 분석 장치에 합체될 수 있어서, 운송 단부 또는 저장 포드내에서 분석을 실행하고 희석 현상이 크게 감소되는 인터페이스를 개시하고 있다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명의 요지는, 가스 분석기에 연결되도록 구성된 샘플링 프로브와, 커플링 위치에서 작업하도록 접근할 수 있도록 운송 포드와 커플링될 수 있으며 그리고 상기 운송 포드내에 수용된 분석할 가스량이 상기 샘플링 프로브에 의해 접근 가능한 후퇴 위치(retracted position)에서 인터페이스의 베이스를 향해 도어를 이동시킬 수 있는 액추에이터를 포함하는 운송 포드 인터페이스 장치(transport pod interface appratus)를 제공한다. 운송 포드 인터페이스 장치는, 상기 도어에 커플링될 플레이트에 대향된 플레이트와, 상기 베이스의 적어도 하나의 벽의 양자와 일정한 접촉을 이루며, 적어도 인터페이스가 후퇴 위치에 있을 때, 액추에이터와 상기 베이스 사이의 공간이 분석할 체적을 분리시키도록 기밀로 하는 방식으로 구성되어 있는 적어도 하나의 밀봉 조인트를 포함한다.
밀봉 조인트(31)는, 액추에이터를 후퇴 위치로 이동시킴으로써 밀봉 조인트를 적어도 부분적으로 가압하도록 구성될 수 있다.
액추에이터는 도어와 커플링시키기 위한 플레이트와, 상기 도어에 커플링된 플레이트를 이동시키기 위한 실린더를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 밀봉 조인트는 실린더를 둘러싼다.
다른 실시예에 있어서, 밀봉 조인트는 상기 도어에 커플링된 플레이트에 대향된 플레이트의 표면상에 고정된다.
또다른 실시예에 있어서, 밀봉 조인트는 상기 베이스의 적어도 하나의 벽에 고정된다.
주변 밀봉 조인트는, 상기 포드의 커버의 에지가 인터페이스와 접촉되는 영역상에 위치될 수 있다.
인터페이스는 도어에 커플링된 플레이트의 면과 도어 자체 사이에 있는 가스량을 분리시킬 수 있는 추가의 밀봉 조인트를 포함할 수 있다.
인터페이스는 SMIF(Standard Mechanical Interface) 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)일 수 있는 적어도 하나의 표준화된 운송 포드와 커플링될 수 있다.
또한, 본 발명은 운송 포드의 내부 분위기를 측정 및 조절하기 위한 적어도 하나의 인터페이스를 포함하는 반도체 제조 장치용의 분석 스테이션 또는 입력/출력 챔버와 같은 분석 장치를 제공한다.
다른 장점 및 특징은 본 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부 도면을 참조하면 명확해질 수 있다.
도 1은 커플링 위치에서의 본 발명의 인터페이스의 제 1 실시예의 개략도,
도 2는 후퇴 위치(retracted position)에서의 도 1의 인터페이스의 개략도,
도 3은 운송 포드에 커플링된 인터페이스의 제 2 실시예의 개략도,
도 4는 운송 포드에 커플링된 인터페이스의 제 3 실시예의 개략도.
반도체 또는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS : micro-electro-mechanical systems)의 제조 프로세스에 있어서, 웨이퍼 및 마스크와 같은 기판은, FOUP("Front Opening Unified Pod")로서 공지된 사이드-오프닝 포드 또는 SMIF("Standard Mechanical Interface")로서 공지된 바닥-오프닝 포드일 수 있는 표준화된 운송 및/또는 저장 포드내에서 프로세스의 스텝 사이에서 통상적으로 운송 및/또는 저장된다.
이들 운송 및/또는 저장 포드 및 그 내부 대기는 대기압에서 공기 또는 질소를 함유하고 있다.
포드내에 함유된 가스는, 예를 들면 테스팅 스테이션을 형성하기 위한 무균실내에 위치된 분석 스테이션, 또는 기판 또는 포드 자체의 오염에 대한 테스트를 위한 적어도 하나의 인터페이스를 포함하는 반도체 제조 기구 입력/출력 챔버와 같은 분석 장치에 의해 분석될 수 있다.
도 1은 에지(4)를 갖는 커버(3)를 포함하는 SMIF 운송 포드를 도시한 것이며, 상기 커버(3)는 접근 도어(5)에 의해 덮여질 수 있으며, 상기 도어의 사이즈는 기판을 삽입 및 제거하기에 접합하게 되어 있다.
포드(1)(pod)는 상당히 기밀이지만, 기밀도의 레벨은, 커버(3)와 도어 사이의 밀봉 조인트(9)를 통해 적은 누설이 이뤄질 수 있는 정도이다.
도어(5)는 도 1에 도시된 바와 같이 액추에이터(7)를 거쳐서 포드 인터페이스(6)에 커플링된 후에 바닥으로부터 개방 또는 폐쇄된다.
인터페이스(6)는 예를 들면 회전 핑거(10)의 1/4 회전시켜서 커버(3)의 에지(4)를 구속함으로써 포드(1)의 커플링을 제 위치에 로킹시킬 수 있다.
이러한 이유 때문에, 적어도 2개의 회전 핑거(10)는 커버(3)의 양 측면에 위치될 수 있으며, 각각 공기 또는 전기 잭과 같은 잭(11)에 의해 회전된다.
바람직하게, 인터페이스(6)는 주변 밀봉 조인트(12)를 포함하며, 이 조인트는 포드(1)의 커버(3)의 에지(4)가 인터페이스(6)와 접촉되는 영역에 위치되어 있다.
조인트(12)는 포드(1)와 인터페이스(6) 사이에 있는 체적을 커버(3)에 커플링된 인터페이스(6) 외측의 대기로부터 분리시킬 수 있다. 조인트(12)는 구속하는 회전 핑거(10)에 의해 적어도 부분적으로 가압된다.
또한, 본 발명의 인터페이스(6)는 샘플링 프로브(15)를 포함하며, 이 프로브의 흡입 오리피스(16)는 베이스(14)와 그 주변 벽(도 1 참조)에 의해 둘러쳐진 개방 공간(13)으로 비워진다.
소경(몇 ㎜ 정도)의 튜브의 길이부의 형태로 구성된 샘플링 프로브(15)는 가스 분석기(도시하지 않음)에 연결되도록 구성되어 분석할 가스를 샘플링하고 이것을 분석기를 향해 보낸다.
분석기를 향해 가스를 보내도록 튜브의 길이부에 펌핑 장치가 추가되어, "스니퍼(sniffer)" 샘플링 프로브(15)를 형성할 수 있다.
인터페이스(6)의 액추에이터(7)는 커플링 위치(도 1)와 후퇴 위치(도 2) 사이의 개방 공간(13)내에서 이동할 경우 이동 가능하게 장착되어 있다.
바람직하게, 액추에이터(7)는 이 액추에이터가 도어(5)와 커플링될 수 있도록 플레이트(17)를 구비해야 한다.
플레이트(17)는 접근 도어(5)의 치수와 대략 동일한 치수를 갖고 있으며, 바람직하게 예를 들면 위치설정 핀(21)을 사용하여 포드(1)를 액추에이터(7)에 대해 위치설정하기에 적합하다.
도어(5)와 플레이트(17)의 커플링은 잭-작동식 로킹 수단(25)을 1/4 회전시킴으로써 제 위치에 로킹될 수 있다.
바람직하게, 밀봉 조인트(22)는, 플레이트(17)의 표면과 도어(5) 사이에 있는 체적을 분리시키기 위해 함께 커플링되는 액추에이터(7)의 플레이트(17)와 운송 포드(1) 사이에 위치되어 있다.
액추에이터(7)는, 인터페이스(6)의 개방 공간(13)내에서 화살표(27)로 표시된 바와 같은 하방향으로 플레이트(17)를 이동시키고, 그리고 이에 의해 플레이트에 커플링된 도어(5)를 이동시키기 위해, 예를 들면 전기-작동식 잭과 같은 잭(19)을 더 포함한다.
인터페이스(6)내에서 도어(5)에 커플링된 플레이트(17)의 이동을 안내하도록 가이드(23)가 포함되어 있다.
따라서, 액추에이터(7)는 커플링 위치에서 운송 포드(1)의 접근 도어(5)에 커플링될 수 있으며, 운송 포드(1)에 수용된 분석할 가스량이 프로브(15)에 접근가능한 후퇴 위치에서 인터페이스(6)의 베이스(14)를 향해 포드(1)의 도어(15)를 이동시킬 것이다.
플레이트(17)가 따라서 이동되는 경로는, 프로브(15)가 포드(1)를 개방시킴으로써 본래 도입되는 추가적인 양의 가스를 가능한한 가압하면서 분석할 가스량에 접근할 수 있도록 가능한한 짧게 이동되는 것이 중요하다.
따라서, 추가적인 양의 가스는 가능한한 작게 되고, 측정할 가스의 희석이 제한될 것이다.
더욱이, 이것은 플레이트(17)의 단부와 개방 공간(13)을 둘러싸는 벽 사이의 컨덕턴스와, 플레이트(17)의 이동의 힘과 속도에 있어서 모두 유리하며, 이에 의해 플레이트(17)가 커플링 위치로부터 후퇴 위치로 이동될 때 분석할 가스량이 누출되는 가스의 유동을 최소화도록 설계될 수 있다.
따라서, 플레이트(17)의 하방 이동에 의해 플레이트(17)의 커플링 위치에서 개방 공간(13)내에서 플레이트(17) 아래에 포함되어 있는 공기를 추출할 수 있으며, 이에 의해 측정할 가스량의 희석이 제한된다.
포드(1)내의 가스의 어떠한 희석도 최소화하기 위해서, 본 발명의 인터페이스(6)는 적어도 하나의 밀봉 조인트(31)를 더 포함하며, 이 조인트는 적어도 후퇴 위치(도 2 참조)에서, 액추에이터(7)와 베이스(14) 사이의 공간이 밀봉되어 분석할 가스량을 분리시키는 것이 보장되도록 구성된다.
바람직하게, 입술모양 또는 모따기된 원환체형상 밀봉 조인트(31)가 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 밀봉 조인트(31)는 포드(1)의 도어(5)에 커플링된 표면에 대향된 플레이트(17)의 표면상에 체결된다.
밀봉 조인트(31)는, 액추에이터(7)를 후퇴 위치로 이동시켜서 밀봉 조인트(31)를 적어도 부분적으로 가압하도록 구성되어 있다.
인터페이스(6)가 가스 분석을 실행하도록 작동 모드에 있을 때, 운송 포드(1)는 우선 위치설정 핀(21)을 이용하여 커플링 위치에서 플레이트(17) 상부에 위치된다.
다음에, 인터페이스(6)는 포드(1)의 커버(3)의 에지(4)상의 핑거(10)를 회전시킴으로써 포드(1)의 커플링을 로킹하고, 이와 동시에 이러한 작동은 인터페이스(6)와 커버(3) 사이에 위치된 조인트(12)를 적어도 부분적으로 가압한다.
다음에, 잭(25)은 도어(5)와 플레이트(17)의 커플링을 제 위치에 로킹시키기 위한 수단을 작동시키며, 함께 커플링된 플레이트(17)와 운송 포드(1) 사이의 밀봉 조인트(22)를 부분적으로 가압한다.
다음에, 잭(19)은 커플링 위치(도 1 참조)로부터 후퇴 위치(도 2 참조)까지의 개방 공간(13)내로 가이드(23)를 따라 액추에이터(7)를 하방으로 이동시킨다.
후퇴 위치를 향한 액추에이터(7)의 이동으로 인해 플레이트(17) 아래에 수용된 공기를 하방으로 추출한다.
잭(19)의 이동이 종료시에, 액추에이터(7)는 밀봉 조인트(31)를 부분적으로 가압하며, 이에 의해 도 1 및 도 2에 점 패턴으로 도시된 측정할 공기량을 분리시킨다.
이에 의해 분석할 가스량은 인터페이스(6)에 커플링된 된 포드(1)내에 수용된 것을 외측의 주변 대기로부터 분리되며, 그에 따라 측정이 이뤄지는 동안 희석 될 수 없다.
다음에, 프로브(15)는 분석할 가스를 샘플링하고, 이것을 인터페이스(6)가 오염 분석을 실행하는 도 2에 도시된 분석기를 향해 보낸다.
매우 적은 시간 지연을 갖고, 그리고 미량 가스(ppb 정도)에 의한 매우 낮은 오염 레벨을 검출하기에 충분한 민감도가 있는 실시간 분석을 위해서, 하나의 선택사항은 가스 분석기를 이용하는 것이며, 이러한 가스 분석기에 있어서 이온 이동도(mobility of ion)는 예를 들면 이온 이동도 분광측정기(IMS : Ion Mobility Spectrometer)의 기구 개념 또는 이온 부착 질량 분석계(IAMS : Ion Attachment Mass Spectrometer)로서 공지된 기술을 이용하여 측정된다.
도 3 및 도 4는 2개의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 밀봉 조인트(31)는 도어(5)에 커플링된 것과 대향인 플레이트(17)의 표면과 베이스(14) 사이에 위치되어 있다.
도 3에 도시된 제 2 실시예에 있어서, 밀봉 조인트(31)는 인터페이스(6)의 베이스(14)의 적어도 하나의 벽에 체결되어 있다. 이에 의해, 측정할 가스량은, 잭(19)이 이동을 정지하고 그리고 액추에이터(7)가 후퇴 위치에 도달될 때 분리된다.
도 4에 도시된 제 3 실시예에 있어서, 밀봉 조인트(31)는, 포드(1)의 도어(5)에 커플링된 표면에 대향된 플레이트(17)의 표면과, 그리고 후퇴 위치로 이동될 때 플레이트(17)가 이동되는 인터페이스(6)의 베이스(14)의 적어도 하나의 벽의 양자와 일정하게 접촉되어 있다.
이러한 실시예에 있어서, 측정될 가스량은 인터페이스(6)가 포드(1)와 커플링될 때부터 액추에이터(7)가 후퇴 위치로 될 때까지 분리된다.
변형예로서, 밀봉 조인트(31)는 베이스(14)의 벽의 내부 주변에 의해 형성된 각도로 위치될 수 있다.
또한, 밀봉 조인트(31)는 잭(19)을 둘러싸도록 설계될 수 있으며, 그 결과 잭(19)의 운동에 의해 변위될 수 있는 어떠한 입자도 측정할 가스량에 도달되지 않는다.
분석할 가스량을 분리시킬 수 있는 밀봉 조인트(31)를 포함하는 인터페이스(6)를 사용함으로써, 측정할 가스량이 반송 포드(1)를 둘러싸는 대기에 의해 상당히 희석됨이 없이, 미량의 가스 오염물질을 실시간 분석을 실행할 수 있다.
이러한 설비는 간단히 실시되며, 이동 부품에 의해 야기될 수 있는 기판의 추가 오염의 위험이 없이 실행될 수 있다.
또한, 인터페이스는 기판을 포함하는 포드로부터 기판을 제거할 필요없이 그리고 표준화된 운송 포드의 구조를 변경시키지 않고 측정을 실행할 수 있게 한다.
본 발명의 정신을 벗어남이 없이, 다중 인터페이스가 설계될 수 있으며, 각 인터페이스는 상이한 샘플링 프로브와 결합되며, 가스 분석기를 포함하는 단일 분석 장치 뿐만 아니라 복합 시스템에 연결된다.

Claims (10)

  1. 가스 분석 장치에 접속되는 샘플링 프로브와, 액추에이터를 포함하는 운송 포드 인터페이스 장치(transport pod interface apparatus)에 있어서,
    상기 액추에이터가 커플링되어 있는 위치와 후퇴된 위치 사이에서 운송 포드 인터페이스 장치의 개방 공간 내에서 이동 가능하게 장착되어 있고,
    커플링되어 있는 위치에 있어서, 액추에이터의 플레이트가, 운송 포드의 접근 도어와 커플링되고,
    후퇴된 위치에 있어서, 액추에이터가, 액추에이터에 커플링된 접근 도어를 운송 포드 인터페이스 장치의 베이스를 향해서 이동하고, 상기 베이스가 개방 공간의 경계로 되고, 운송 포드 내에 수용된 분석할 가스량이 액추에이터의 후퇴된 위치에 있어서 샘플링 프로브에 의해 접근되는 것이 가능하고,
    상기 운송 포드 인터페이스 장치가 액추에이터의 플레이트에 있어서 접근 도어가 커플링된 표면과 반대측의 표면과, 베이스의 적어도 하나의 벽에 일정하게 접촉되어 있는 적어도 하나의 밀봉 조인트를 포함하고, 적어도 액추에이터가 후퇴된 위치인 경우, 분석할 가스량을 분리시키는 방식으로, 액추에이터와 상기 베이스의 사이가 밀봉되는 것을 확실하게 하도록 구성된
    운송 포드 인터페이스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 조인트는, 상기 액추에이터를 상기 후퇴된 위치로 이동시킴으로써 상기 밀봉 조인트를 적어도 부분적으로 가압하도록 구성되어 있는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 도어와 커플링되는 플레이트와, 상기 도어와 커플링된 플레이트를 이동시키는 잭을 포함하는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밀봉 조인트는 상기 잭을 둘러싸는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 밀봉 조인트는 상기 도어에 커플링된 표면에 대향된 플레이트의 표면상에 체결되어 있는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 밀봉 조인트는 상기 베이스의 적어도 하나의 벽상에 체결되어 있는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 포드의 커버의 에지가 상기 운송 포드 인터페이스 장치와 접촉되어 있는 영역내에 주변 밀봉 조인트가 위치되어 있는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어에 커플링된 플레이트의 표면과 상기 도어 자체 사이에 수용된 체적을 분리시킬 수 있는 추가의 밀봉 조인트를 더 포함하는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송 포드 인터페이스 장치가 적어도 하나의 표준화된 SMIF(Standard Mechanical Interface) 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod) 운송 포드와 커플링될 수 있는
    운송 포드 인터페이스 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 운송 포드 인터페이스 장치를 포함하는
    분석 장치.
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