KR102363921B1 - 설비 모니터링 및 제어를 위한 실시간 가동 캐리어 시스템 - Google Patents

설비 모니터링 및 제어를 위한 실시간 가동 캐리어 시스템 Download PDF

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Abstract

가동 캐리어 모니터링 장치의 실시예들이 개시된다. 이러한 장치는 제조되는 물품을 내부에 수용하도록 구성되고, 수송 시스템에 의하여 제조 설비 내의 여러 위치로 이동되도록 구성되는 하나 이상의 가동 캐리어를 포함한다. 가동 캐리어 제어 시스템은, 가동 캐리어 제어 시스템에 커플링되는 하나 이상의 센서처럼 각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정된다. 통신 시스템은 각각의 가동 캐리어의 내부 안에 또는 외부 상에 위치설정되고, 상기 적어도 하나의 센서, 가동 캐리어 제어 시스템, 및 각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되고, 전력을 상기 가동 캐리어 제어 시스템, 상기 하나 이상의 센서, 및 상기 통신 시스템으로 전달하도록 커플링되는 전력 시스템에 통신가능하도록 커플링된다. 다른 실시예가 개시되고 청구된다.

Description

설비 모니터링 및 제어를 위한 실시간 가동 캐리어 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017 년 4 월 25 일 출원된 미국 출원 번호 제 15/496,461 호 및 2016 년 4 월 29 일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/329,810 호에 대한 특허 협력 조약(PCT) 제 8 조의 우선권을 주장한다.
개시된 실시예들은 일반적으로 설비 모니터링에 관한 것이고, 특히 설비 모니터링 및 제어를 위한 실시간 가동 캐리어 시스템에 관한 것이지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
영업 시설 또는 공장 내부 모니터링 시스템은 일반적으로 대형이고 고정식인 머신 및 검출 시스템이며, 따라서 그들의 검출 범위는 그 위치를 직접적으로 둘러싸는 지역으로 한정된다. 큰 시설을 적절하게 커버하려면 이러한 검출기들이 많이 필요할 것이지만, 그러면 비용이 올라가고 다른 장비를 위해 필요하거나 다른 장비에게 더욱 유용할 수 있는 바닥 공간을 차지하게 될 것이다.
비한정적이고 비-망라적인 실시예들이 후속하는 도면을 참조하여 후술되는데, 여기에서 다르게 규정되지 않는 한 다양한 도면 전체를 통하여 유사한 참조 번호는 유사한 부재를 가리킨다.
도 1a 및 도 1b 는 반도체 제조 설비를 모니터링하기 위한 가동 캐리어 시스템의 일 실시예의 도면이다.
도 2 는 가동 캐리어를 사용하는 모니터링 시스템의 일 실시예의 도면이다.
도 3 은 센서 또는 수집 시스템이 없는 베어(bare) 가동 캐리어의 일 실시예의 3-차원 다이어그램이다.
도 4a 내지 도 4c 는 하나 이상의 온도 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 실시예들의 블록도이다.
도 5 는 하나 이상의 공기 흐름 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 6 은 하나 이상의 습도, 산소, 물, 및/또는 온도 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 7 은 하나 이상의 진동 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 8 은 하나 이상의 입자 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 9 는 하나 이상의 모니터링 카메라를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 10 은 물리적 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 11 은 하나 이상의 위치 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 12a 및 도 12b 는 하나 이상의 내부 위치 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 13 은 샘플 수집 시스템을 포함하는 가동 캐리어의 일 실시예의 블록도이다.
도 14 는 샘플 수집 시스템을 포함하는 가동 캐리어의 다른 실시예의 블록도이다.
도 15 는 모니터링을 위하여 다수의 가동 캐리어 시스템을 사용하는 것의 일 실시예의 도면이다.
가동 캐리어를 사용한 실시간 설비 모니터링 및 제어를 위한 장치, 시스템, 및 방법의 실시예들이 기술된다. 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 구체적인 세부사항 설명되는데, 하지만 당업자는 본 발명이 설명된 세부내용들 중 하나 이상이 없이 또는 다른 방법, 컴포넌트, 재료, 등과 함께 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 몇 가지 실례들에서, 주지된 구조, 재료, 또는 동작은 자세하게 도시되거나 설명되지 않는데, 하지만 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위에 망라된다.
본 명세서 전체에서 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"라고 언급하는 것은 설명된 피쳐, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 설명된 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 결과적으로, "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 어구가 등장한다고 해서 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 피쳐, 구조, 또는 특징은 임의의 적합한 방식으로 하나 이상의 실시예에서 통합될 수도 있다.
다수의 검출 시스템을 가진 공장 내부 모니터링 시스템에서 사용될 수 있는 가동 캐리어 시스템의 실시예들이 후술된다. 개시된 실시예들은 검출 범위를 확장시키고 자동화된 애플리케이션을 증가시킨다. 또한, 일부 실시예들에서 가동 캐리어 시스템은 스마트 스테이션과 함께 사용될 수 있다; 이러한 스마트 스테이션은 중앙 제어, 데이터 송신, 전력 충전, 및 모듈식 교체 방법을 제공한다. 그러면 가동 캐리어 시스템의 사용가능성이 증가되고, 더 많은 검출 아이템 또는 검출 시스템을 포함할 수 있다.
가동 캐리어 시스템의 실시예는 검출 시스템 또는/및 파워 시스템 또는/및 무선 또는 유선 통신 송신 시스템 또는/및 모듈식 입력 및 출력 연결 시스템의 세트를 포함할 수 있다. 스마트 스테이션의 실시예는 모듈식 입력 및 출력 연결 시스템 또는/및 파워 서플라이 시스템 또는/및 무선 또는 유선 통신 송신 시스템 또는/및 스테이션 운영 시스템의 세트 또는/및 검출 시스템들의 세트를 포함할 수 있다.
가동 캐리어 시스템의 실시예는 다수의 검출 시스템과 함께 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 가동 캐리어 시스템은 송신 경로 또는 트랙을 따라 상이한 위치로 이동하여 특정한 측정 포인트 데이터를 획득한다. 또한, 가동 캐리어 시스템은 특정 위치로 이동하고 가동 캐리어의 검출 시스템을 장비로 전달함으로써, 검출 시스템이 장비에 대한 측정을 수행하게 할 수 있다. 또한, 가동 캐리어 시스템의 실시예는 위치로 이동하고, 데이터, 또는 분석물질과 같은 재료를 캐리어 내부 또는 외부로부터 캐리어 시스템 내로 수집하며, 분석물질을 측정을 위해 특정한 분석 머신으로 운반할 수 있다.
가동 캐리어 시스템의 실시예는 자기-구축(self-built)(즉, 온-보드 또는 자체-구비) 파워 시스템과 함께 동작할 수 있다. 자기-구축 파워 시스템이 충전될 필요가 있는 경우, 캐리어 시스템은 스마트 기지국으로 이동할 수 있고 기지국은 파워 공급과 충전을 제공할 수 있다. 가동 캐리어 시스템의 실시예는, 데이터 또는 제어 메시지를 데이터 분석 및 처리를 위해 중앙 제어 시스템으로 송신할 수 있는 무선 또는 유선 통신 송신 시스템에 의해 검출하고 제어한다. 중앙 제어 시스템으로부터의 출력은 시스템 관리자 또는 사용자에게 제공될 수 있고, 그러면 그는 통합된 정보를 사용하여 대응하는 방법 또는 전략을 결정할 수 있다.
가동 캐리어 시스템 및 스마트 스테이션의 실시예들은 모듈식 입력/출력(I/O) 커플링 시스템에 의해 연결될 수 있다. I/O 커플링 시스템 내의 모든 모듈식 커플링은, 이더넷, 분석물질 또는 가스 샘플이 통과하여 스마트 기지국과 가동 캐리어 사이에서 전달될 수 있는 하나 이상의 튜브 등의 상이한 I/O 기능을 제공한다. 모듈식 I/O 커플링 시스템은 편리한 교체 성능을 제공하고, 디자인 변경 시간을 감소시킬 수 있으며, 또한 사용자가 그들의 시스템을 신속하게 설계하도록 도울 수 있다. 스마트 기지국은 다수의 검출 시스템(후술되는 내용 참조)과 함께 통합될 수 있다. 가동 캐리어 시스템으로부터 운반되는 분석물질은 스마트 스테이션 내에서 장비에 의해 검출될 수 있다.
도 1a 및 도 1b 는 모니터링 제조 설비(100)를 위한 가동 캐리어 시스템의 일 실시예를 함께 예시한다. 제조 라인(100)은 예를 들면 반도체 제조에 사용될 수 있지만, 다른 실시예들에서는 다른 목적을 위하여 그리고 도시된 것과 다른 장비와 함께 사용될 수 있다.
도 1a 는 제조 라인(100)의 일반적 레이아웃을 예시한다. 제조 라인(100)은 엔클로저(102) 내에 위치설정되는데, 이것은 건물, 건물 내의 방 또는 베이, 또는 일부 다른 타입의 엔클로저일 수 있다. 하나 이상의 공정 장비 모듈(104)이 엔클로저(102) 내에 위치설정된다. 각각의 공정 장비 모듈(104)은 로드 포트(load port)를 포함하고, 해당 특정 공정 장비 모듈에 의해 수행되는 제조 단계에 관련된 상이한 기능들을 각각 수행하는 하나 이상의 챔버를 포함할 수 있다.
제조 공정은 일반적으로 많은 단계를 수반하고, 각각의 공정 장비 모듈은 전체 제조 공정의 단계들 중 일부만을 수행한다. 결과적으로, 제조 라인(100)에서 제조되는 물품 -반도체 제조 설비에서는 프로세서, 메모리, MEMS 칩, 광학 칩 등이 있는 반도체 웨이퍼 -은 공정의 모든 단계가 수행될 때까지 하나의 공정 장비 모듈로부터 다른 모듈로 이동되어야 한다. 트랙(110)은 설비(102)를 통과해서 휘어져서 수송 가동 캐리어(106)(도 1b)-및 따라서 가동 캐리어 내에서 운반되는 제조되는 물품 -을 다수의 공정 장비 모듈로 운반한다; 예시된 실시예는 P1 내지 P7으로 명명된 일곱 개의 처리 장비 모듈(104)을 가지지만, 다른 실시예는 다른 개수의 모듈을 가질 수 있다. 제조되는 물품이 특정 엔클로저(102) 내의 모든 공정 장비 모듈(104)을 통과해서 이동한 후, 수송 시스템은 가동 캐리어와 함께 엔클로저(102)를 빠져나온다.
도 1b 는 제조 라인(100)을 모니터링하기 위한 가동 캐리어 시스템(150)의 일 실시예를 예시한다. 제조되는 물품은, 제조되는 물품을 흔히 밀봉된 마이크로 환경에서 내부에 운반하는 가동 캐리어(108)를 사용하여 공장 주위에서 이동된다. 가동 캐리어 모니터링 시스템은, 제조되는 물품을 또한 제조 설비 내의 상태를 모니터링하기 위하여 사용될 수 있는 수송 센서, 분석기, 및 샘플링 디바이스로 수송하기 위하여 사용되는 동일한 가동 캐리어(108)를 사용한다. 그 외의 실시예들에서, 가동 캐리어(108)는 센서 및/또는 샘플링 디바이스만을 운반할 수 있거나, 제조되는 물품 및 센서 및/또는 샘플링 디바이스 양자 모두를 운반할 수 있다. 도시된 것과 같은 반도체 설비 실시예에서, 가동 캐리어(108)는 전면-개방 통합 포드(FOUP), 웨이퍼 컨테이너, 또는 기판 컨테이너라고 불리는데 그 이유는 가동 캐리어가 반도체 웨이퍼를 수송하기 위하여 사용된다. 하지만 다른 실시예들에서, 다른 타입의 가동 캐리어가 사용될 수 있다.
수송 시스템은 각각의 제조 설비 주위에서 가동 캐리어(108)를 하나의 공정 장비 모듈(104)의 로드 포트로부터 다른 모듈의 로드 포트로 운반하여, 각각의 가동 캐리어 내에서 운반되는 물품 상에 상이한 제조 단계들이 수행될 수 있게 한다. 도시된 실시예에서, 수송 시스템은 오버헤드 트랙-및-호이스트 시스템이다. 바퀴가 있고 전동화된 캐리지(112)가 트랙(110)을 따라 이동한다. 호이스트(114)가 각각의 바퀴가 있는 캐리지(112)에 탑재되어 가동 캐리어(108)를 z 방향으로 상승시키고 또한 이들을 y 방향(즉, 페이지로 들어가고 나오는 방향)으로 잠재적으로 이동시킴으로써, 가동 캐리어(108)가 다수의 캐리어를 수용할 수 있는 로드 포트 상에 배치될 수 있게 한다. 가동 캐리어 시스템의 다른 실시예는 자동 수송 시스템, 자동 유도 차량(automatic guided vehicles; AGV), 오버헤드 호이스트 전달 및 전면 개방 통합 포드(overhead hoist transfer and Front Opening Unified Pod; OHT & FOUP), 무인 비행기(UFV), 및 반도체 산업, 패널 산업, 물류 산업 등에서 사용되는 다른 이동성 시스템과 같은 다른 시스템으로부터 그들의 이동성을 얻을 수 있다.
모니터링 시스템(150)에서, 하나 이상의 가동 캐리어(108)는 그들의 내부에 또는 그들의 외부에 위치설정된 하나 이상의 센서, 샘플링 시스템, 또는 샘플링 시스템 및 센서 양자 모두를 가지도록 각각 구성될 수 있다. 센서 및 샘플링 시스템은, 가동 캐리어가 수송 시스템에 의하여 설비(102) 주위로 이동될 때 가동 캐리어 내부 또는 외부의 상태를 검출, 측정, 또는 그렇지 않으면 정량적으로 또는 정성적으로 특징짓기 위하여 사용될 수 있다.
각각의 가동 캐리어(108)는 스마트 스테이션(106)(도 2 참조) 또는 설비 내의 공정 장비 모듈(104)의 로드 포트와 맞춤될 수 있다. 각각의 가동 캐리어(108)는, 하나 이상의 가동 캐리어로부터 데이터를 수신할 때 설비(102) 내의 전체 상태를 모니터링하는 중앙 데이터/제어 센터(116)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 또한, 스마트 스테이션(106) 및 공정 장비 모듈(104)은 데이터/제어 센터(116)와 무선 또는 유선으로 통신할 수 있어서, 가동 캐리어가 스마트 스테이션(106) 또는 공정 장비 모듈(104)과 맞춤되면, 가동 캐리어(108) 내의 센서 또는 샘플러로부터의 데이터가 가동 캐리어 자체에 의하여 직접적으로 송신되는 대신에 스마트 스테이션 또는 공정 장비 모듈에 의하여 데이터/제어 센터로 송신될 수 있게 한다. 또한, 데이터/제어 센터(116)는 경고 시스템 또는 긴급 응답 팀(118)과 무선 또는 유선으로 통신할 수 있어서, 이상 상태가 검출된다면 이들이 후속 조치를 하도록 공장으로 보내질 수 있게 한다. 또한, 데이터/제어 센터(116)는 공정 장비 모듈과 역시 무선 또는 유선으로 통신하여 모니터링 측정에 응답하여 공정을 조절할 수 있는 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 2 는 스마트 스테이션(202) 및 가동 캐리어(204)를 포함하는 모니터링 시스템(200)의 실시예를 도시한다. 일 실시예에서 스마트 스테이션(202)은 고정식일 수 있지만, 다른 실시예들에서는 예를 들어 바퀴가 있는 캐비넷 내에 하우징됨으로써 이동식이 될 수도 있다.
스마트 스테이션(202)은, 그 내부에 검출 및/또는 샘플링 시스템(206), 파워 서플라이 시스템(208), 스테이션 운영 시스템(210), 및 유선 또는 무선 통신 시스템(212)이 위치되는 하우징(203)을 포함한다. 검출 및/또는 샘플링 시스템(206), 파워 서플라이 시스템(208), 스테이션 운영 시스템(210), 및 유선 또는 무선 통신 시스템(212)은 모두, 가동 캐리어(204)에 있는 모듈식 커플링 시스템(224)과 호환가능하도록 설계된 모듈식 커플링 시스템(214)에 커플링된다. 예시된 실시예는 컴포넌트와 모듈식 커플링 시스템(214) 사이에 버스-타입 커플링을 가지지만, 다른 실시예들에서 이러한 커플링은 다르게 이루어질 수 있고 반드시 버스여야 하는 것은 아니다.
검출 및/또는 샘플링 시스템(206)은 스마트 스테이션(202) 내에 위치설정되고 모듈식 커플링 시스템(214)의 적어도 하나의 개별 커플러에 커플링된다. 검출 및/또는 샘플링 시스템(206)은 검출 시스템, 샘플링 시스템, 또는 검출 시스템 및 샘플링 시스템 양자 모두일 수 있다. 검출을 위하여, 시스템(206)은 스마트 스테이션 내의 상태 또는 가동 캐리어(204)가 설비(102) 주위에 이동될 때 자신의 환경을 샘플링한 위치의 상태를 검출, 측정, 또는 그렇지 않으면 정량적 또는 정성적으로 특징짓기 위한 검출기 또는 분석기를 포함할 수 있다. 가동 캐리어(204)의 실시예들에서 사용되기 위한, 후술되는 검출기들 중 임의의 것은 스마트 스테이션(202)의 실시예들에서도 사용될 수 있다. 검출 및/또는 샘플링 시스템(206)이 샘플링 시스템으로서 동작하면, 이것은 스마트 스테이션(202) 주위의 환경을 샘플링할 수 있고, 이제 스마트 스테이션 자체 내의 검출기 또는 분석기를 사용하여 샘플을 분석할 수 있거나, 수집된 샘플을 모듈식 커플링 시스템(214)을 통해 가동 캐리어(204)로 전달할 수 있는데, 그러면 가동 캐리어는 분석을 위해서 자신의 검출 시스템을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 샘플링 시스템(206)은 도 13 및 도 14 에 대해서 후술되는 샘플링 시스템과 유사할 수 있다.
파워 서플라이 시스템(208)은 스마트 스테이션(202) 내에 위치설정되고 모듈식 커플링 시스템(214) 내의 적어도 하나의 개별 커플러에 커플링된다. 파워 서플라이 시스템은 스마트 스테이션(202) 내의 다른 컴포넌트에 전력을 제공할 수 있고, 또한 가동 캐리어가 스마트 스테이션에 도킹되면 가동 캐리어(204) 내의 컴포넌트들에 직접적으로 급전하거나, 이러한 경우에는 파워 시스템(218)인 가동 캐리어 자체의 파워 시스템을 충전하기 위해서 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 파워 서플라이 시스템(208)은 외부 파워 서플라이(미도시), 예를 들면 내부에 스마트 스테이션이 위치되는 설비의 전력 서플라이에도 커플링될 수 있다.
스테이션 운영 시스템(210)은 스마트 스테이션(202) 내에 위치설정되고 스마트 스테이션(202) 내의 다른 컴포넌트 - 이러한 실시예에서는 검출 및/또는 샘플링 시스템(206), 파워 서플라이 시스템(208), 및 유선 또는 무선 통신 시스템(212) -에 커플링되며 또한 모듈식 커플링 시스템(214) 내의 적어도 하나의 개별 커플러에도 커플링된다. 일 실시예에서, 스테이션 운영 시스템(210)의 하드웨어는, 하드웨어가 스마트 스테이션 내의 다른 컴포넌트와 데이터를 교환하거나 그 기능을 제어하게 하며 스마트 스테이션에 도킹되면 가동 캐리어와 통신하게 하는 명령을 가지는 소프트웨어와 함께, 프로세서, 메모리, 스토리지 등을 포함하는 범용 컴퓨터일 수 있다. 스테이션 운영 시스템(210)도 스마트 스테이션(202) 내의 다른 컴포넌트 또는 가동 캐리어(204) 내의 컴포넌트로부터 수신된 데이터를 수신, 처리, 및/또는 해석하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 스테이션 운영 시스템(210)은, 역시 요구된 기능을 수행하게 하는 명령을 포함하는 소프트웨어를 가지는 주문형 집적회로(ASIC)와 같은 특수-목적 컴퓨터일 수 있다.
유선/무선 통신 시스템(212)은 스마트 스테이션(202) 내에 위치설정되고 스마트 스테이션(202) 내의 다른 컴포넌트 - 이러한 실시예에서는 검출 및/또는 샘플링 시스템(206), 파워 서플라이 시스템(208), 및 스테이션 운영 시스템(210) -에 커플링되며 또한 모듈식 커플링 시스템(214) 내의 적어도 하나의 개별 커플러 에도 커플링된다. 유선/무선 통신 시스템(212)은 스마트 스테이션(202) 내의 다른 컴포넌트와 통신하여 다른 컴포넌트와 데이터를 교환할 수 있고, 또한 가동 캐리어(204)가 스마트 스테이션(202)에 도킹되면 통신 시스템(220)과 통신하여 데이터를 가동 캐리어와 교환할 수 있다. 또한, 통신 시스템(212)은 데이터를 데이터/제어 시스템(116)(도 1b 참조)과 같은 다른 외부 컴포넌트와 교환하도록 유선 또는 무선으로 통신하도록 커플링될 수 있다.
모듈식 커플링 시스템(214)은, 가동 캐리어가 스마트 스테이션에 도킹되면 스마트 스테이션(202) 내의 컴포넌트를 가동 캐리어(204) 내의 컴포넌트에 커플링하기 위하여 사용된다. 이를 고려하여, 가동 캐리어의 모듈식 커플링 시스템(224)은 모듈식 커플링 시스템(214)과 실질적으로 호환가능할 것이고, 모듈식 커플링 시스템(214)의 각각의 개별 커플러는 모듈식 커플링 시스템(224) 내의 동일한 기능을 위한 대응하는 개별 커플러를 가진다. 도시된 실시예에서 커플링 시스템(214)은 세 개의 커플링(214a-214c)을 가지지만, 다른 실시예들에서는 상이한 개수의 커플링을 가질 수 있다. 커플링 시스템(214) 내의 개별 커플러는 전기식 커플링, 유체 커플링, 통신 커플링, 또는 기계식 커플링을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서 하나의 개별 커플러(214) 및 따라서 대응하는 커플러(224)는 통신을 위한 것인 반면에, 다른 개별 커플러는 유체 샘플이 샘플링 시스템(216)으로부터 검출 시스템(206)으로 전달되게 하는 유체 커플링일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나의 개별 커플러(214) 및 따라서 대응하는 커플러(224)는 스마트 스테이션(202)에 도킹되면 가동 캐리어(204)를 제 자리에 단단히 유지시키는 기계적 커플러일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 개별 커플러는 여러 기능을 가질 수 있다; 예를 들면, 개별 커플러의 쌍은 유체 커플링 및 기계적 커플링 양자 모두로서의 기능을 할 수 있다. 모듈식 커플링 시스템(214 및 224)은 종래의 연결 인터페이스에 비하여 신속한 연결 및 단절이 가능하게 한다.
가동 캐리어(204)는 스마트 스테이션(202)과 유사한 컴포넌트들의 세트를 가진다. 컴포넌트는 하우징(205) 내에 위치설정되고, 이것은 본질적으로 제조 공정에서 사용되는 가동 캐리어이다(도 3 참조). 도시된 실시예에서, 스마트 스테이션(202) 내의 각각의 컴포넌트는 가동 캐리어(204) 내에 대응하는 컴포넌트를 가진다: 가동 캐리어(204) 내의 컴포넌트는 검출 및/또는 샘플링 시스템(216), 파워 서플라이 시스템(218), 제어 시스템(220), 및 유선 또는 무선 통신 시스템(220)을 포함한다. 하지만 가동 캐리어(204)의 다른 실시예는 스마트 스테이션(202) 내의 컴포넌트에 대응하는 컴포넌트들의 세트를 가질 필요가 없다. 일부 실시예들에서 가동 캐리어(204)는 전용 모니터링 시스템일 수 있으며, 즉, 제조되는 물품이 아니라 모니터링 시스템을 구성하는 컴포넌트만을 운반할 수 있다. 하지만 다른 실시예들에서 가동 캐리어는 모니터링 시스템 및 제조되는 물품 양자 모두를 운반할 수 있다.
가동 캐리어(204)에서, 검출 및/또는 샘플링 시스템(216)은 검출/샘플링 시스템(206)과 동일한 기능을 가지고, 유사한 컴포넌트를 포함할 수 있다; 제어 시스템(222)은 스테이션 운영 시스템(210)과 동일한 기능을 가지고 유사한 컴포넌트를 포함할 수 있다; 그리고 유선 또는 무선 통신 시스템(220)은 무선 통신 시스템(212)과 동일한 기능을 가지고 유사한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 주된 차이점은 파워 시스템(218)에 있다. 가동 캐리어(204)가 이동식이기 때문에, 일 실시예에서 파워 시스템(218)은 설비의 전력원과 같은 외부 소스로부터 자신의 전력을 유도하는 파워 시스템이 아니라, 재충전가능하거나 교체가능한 배터리와 같은 자립형 파워 시스템이다. 그리고 파워 시스템(218)이 자립형인 실시예들에서, 가동 캐리어(204) 내의 다른 컴포넌트가 스마트 스테이션(202) 내의 그들의 유사한 대응물보다 낮은 전력 소비를 가지도록 선택하는 것이 바람직할 것이다.
스마트 스테이션(202)에서와 같이, 가동 캐리어(204)의 컴포넌트는 스마트 스테이션(202) 상의 모듈식 커플링 시스템(214)과 호환가능하도록 설계된 모듈식 커플링 시스템(224)에 커플링된다. 도시된 실시예에서 커플링 시스템(224)은 세 개의 커플링(224a-224c)을 가지지만, 다른 실시예들에서는 상이한 개수의 커플링을 가질 수 있다. 커플링 시스템(224) 내의 개별 커플러는 또한 전기식 커플링, 유체 커플링, 통신 커플링, 또는 기계식 커플링을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서 개별 커플러(224)의 개수는 개별 커플러(214)의 개수와 같지만, 다른 실시예들에서는, 상대편에 대응하는 커플러가 없는 임의의 개별 커플러는 필요가 없기 때문에 커플러의 개수가 정확하게 일치해야 할 필요는 없다.
도 3 은 베어(bare) 가동 캐리어(300), 즉, 도 2 에 도시되는 컴포넌트 중 임의의 것이 없는 가동 캐리어의 일 실시예를 예시한다. 그러면, 사실상 베어 가동 캐리어(300)는 내부에 모니터링 시스템의 컴포넌트가 들어가는 하우징(205)이다(도 2 참조). 가동 캐리어(300)는 이러한 경우에 정육면체인 육면체이지만, 다른 실시예들에서 이것은 원통형, 삼각형 등의 그 외의 형상을 가질 수 있다. 가동 캐리어(300)는 상단 및 하단 외면(316) 및 측면(314)을 포함하는 외형을 가진다. 제조되는 물품 및 도 2 에 도시되는 모니터링 시스템 컴포넌트를 수용하기 위하여 후술되는 바와 같이 단일 내부 챔버(304)가 사용될 수 있지만, 가동 캐리어의 다른 실시예는 다수의 내부 챔버를 포함할 수 있다. 내부 챔버(304)는 바닥(306), 벽(308), 뒷벽(310), 및 천정(312)으로 경계가 지어진다. 측벽(318)은 가동 캐리어(300)의 외면과 내벽 사이의 공간을 차지한다; 측벽은 고형이거나, 비어 있거나, 절연될 수 있고, 또는 컴포넌트 또는 컴포넌트들 사이의 연결부를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 가동 캐리어(300)는 내부 챔버(304)를 닫기 위해서 측벽(318) 중 하나에 탑재된 힌지를 사용하여 전면에 부착되는 문(미도시)을 더 포함할 수 있다. 문은 내부 챔버(304)를 밀봉되게 또는 밀봉되지 않게 외부 환경으로부터 밀봉할 수 있다.
도 4a 내지 도 14 는 상이한 타입의 검출 시스템, 샘플링 시스템, 또는 검출 시스템 및 샘플링 시스템을 가지는 가동 캐리어의 실시예들을 기술한다. 이러한 도면에서는 도면을 복잡하게 하지 않기 위해서 검출/샘플링 시스템만이 도시되지만, 물론 도 2 에 도시된 바와 같고 그리고 전술된 바와 같은 가동 캐리어의 다른 컴포넌트들 및 컴포넌트들 사이의 임의의 필요한 상호연결이 도시되지 않더라도 존재할 것이다. 그리고, 개별적으로 설명되지는 않지만, 설명된 센서는 분리되어 사용될 필요가 없고, 임의의 조합으로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 가동 캐리어는 도 4a 내지 도 12b 의 하나 이상의 센서를 도 13 및 도 14 에 도시된 바와 같은 샘플링 시스템과 함께 페어링할 수 있다. 마지막으로, 이러한 도면들에 도시된 가동 캐리어는 FOUP과 같이 반도체 제조를 위해 사용되는 가동 캐리어의 콘텍스트에서 도시되고 설명되지만, 다른 실시예들에서는 상이한 타입의 캐리어가 사용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b 는 하나 이상의 온도 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(400)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(400) 내에 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에서 수송되도록 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 온도 센서(406)가 가동 캐리어의 내부에 위치설정되어 웨이퍼의 온도를 측정한다. 도시된 실시예에서, 온도 센서는 바닥(306)에 위치설정되어 맨 아래의 웨이퍼의 온도를 측정하고, 그 이후에 하나 이상의 온도 센서(406)가 그 위의 웨이퍼의 온도를 측정하기 위하여 웨이퍼들 사이에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서는 하나의 웨이퍼(404), 또는 캐리어의 용량 이내인 다수의 웨이퍼의 온도만이 측정될 수 있지만, 다른 실시예들에서는 모든 웨이퍼의 온도가 측정될 수 있다.
도 4b 는 온도 센서(406)가 웨이퍼의 온도를 측정하기 위하여 이용할 수 있는 메커니즘의 일 실시예를 도시한다. 온도 프루브(408)는 슬라이더(410) 내에 위치설정되고 열도전성 패드(412)와 열적 콘택한다. 슬라이더(410)는 슬리브(414) 내에 홀딩되고, 슬리브에 상대적으로 위아래로 이동할 수 있다. 낮은-힘 스프링(416)도 슬리브(414) 내에 홀딩되고, 패드(412)가 웨이퍼와 접촉하도록 슬라이더(410)를 웨이퍼(404)를 향해 밀어내기 위해 사용된다. 그러면, 온도 프루브(408)가 열도전성 패드(412)를 통해 웨이퍼(404)의 온도를 측정하고, 자신의 판독치를 프루브(408)와 회로부 사이의 배선 연결을 통해 처리 회로부로 전송한다.
도 4c 는 온도 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(450)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(450)는 많은 측면에서 가동 캐리어(400)와 유사하다. 가동 캐리어(450) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 가동 캐리어들(450 및 400) 사이의 주된 차이점은, 가동 캐리어(450)가 가동 캐리어 내의 바닥(306) 근처에 위치설정된 단일 온도 감지 모듈(406)을 포함한다는 것이다. 온도 감지 모듈(406)은 배선(454)에 의해 다수의 웨이퍼(404)에 위치된 다수의 온도 감지 프루브(452)에 커플링된다. 도시된 실시예에서 와이어(454)는 가동 캐리어(300)의 측벽(318)을 통해 라우팅되지만, 다른 배치구성은 배선을 도시된 것과 상이하게, 예를 들면 캐리어의 외부를 따라서 라우팅할 수 있다. 도시된 실시예에서, 온도 감지 프루브(452)는 도 4b 에서 설명된 것과 동일한 프루브일 수 있지만, 다른 실시예들에서는 상이한 종류의 프루브일 수 있다. 이러한 배치구성을 가지면, 온도 감지 모듈(406)은 캐리어 내의 모든 웨이퍼를 포함하여, 캐리어내의 다수의 웨이퍼의 온도를 검출할 수 있다.
도 5 는 하나 이상의 공기 흐름 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(500)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(500) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 공기 흐름 센서(502)는 캐리어의 내부에 위치설정되어, 내부 안에서의 공기 흐름의 양, 예컨대 방향 및 속력을 측정한다. 도시된 실시예에서 공기 흐름 센서(502)는 바닥, 천정, 벽, 및 뒷벽에 위치설정되지만, 다른 실시예는 공기 흐름 센서를 모든 내벽에 위치시켜야 하는 것은 아니고, 다른 실시예는 도시된 것보다 많거나 적은 공기 흐름 센서를 사용할 수 있다. 공기 흐름 센서(504)는 캐리어의 외부 하단, 상단, 및 측면에 위치되어 가동 캐리어(400) 외부 또는 가동 캐리어(400)가 맞춤된 공정 장비 내부 또는 근처에서의 공기 흐름 양, 예컨대 방향 및 속력을 측정할 수 있다. 다른 실시예는 공기 흐름 센서를 모든 외면 상에 위치시켜야 하는 것은 아니고, 다른 실시예는 도시된 것보다 많거나 적은 공기 흐름 센서를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 공기 유량 센서는 캐리어 공기 정화/세정 공정 중에 공정 장비 모듈의 로드 포트에 도킹되면 캐리어 내의 공기 흐름을 모니터링할 수 있다. 흐름 정보는 정화 공기 흐름 압력 또는 총 볼륨을 조절하여 최적의 가동 캐리어 세척 공정을 달성하기 위해서 사용될 수 있다.
도 6 은 습도, 산소, 물 및/또는 온도 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(600)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(600) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. H2O(물), 산소, 온도, 또는 습도 센서(602)가 캐리어의 내부, 또는 캐리어의 바닥 위 또는 근처에 위치설정된다.
센서(602)는 센서 및 캐리어의 내부에 유체 커플링되어 측정하기 위해서 공기를 캐리어의 내부로부터 도입하는 샘플링 튜브(604)를 포함한다. 센서(602)는, 센서를 가동 캐리어의 외부에 유체 커플링하도록 하단 측벽을 통해 연장되어, 캐리어가 캐리어의 외부로부터 측정을 위해서 공기, 예를 들면 주변 공기를 설비로부터 또는 캐리어(600)가 커플링되었던 공정 장비 모듈로부터 공기를 도입할 수 있게 하는 샘플링 튜브(606)를 더 포함한다. 따라서, 센서는 캐리어 내부 또는 머신 또는 캐리어 외부의 환경의 H2O/산소/온도 및 습도 상태를 검출할 수 있다. 다른 실시예들에서, 내부 및 외부 샘플링 튜브의 라우팅은 도시된 것과 다를 수 있다-샘플링 튜브(604 또는 606)는 예를 들어 캐리어(300)의 측벽(318)을 통해 라우팅될 수 있고, 다른 실시예는 내부 및 외부 공기 모두를 샘플링할 필요는 없다.
도 7 은 하나 이상의 진동 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(700)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(700) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 3-축 진동 센서(702)가 캐리어의 내부 챔버 내에, 또는 캐리어 바닥 위 또는 근처에 위치설정되어, 가동 캐리어의 진동, 내부 부품(예를 들어, 웨이퍼)의 진동, 가동 캐리어(700)가 맞춤된 공정 장비 모듈의 진동, 및 환경 내의 진동을 검출한다. 예를 들면, 진동 센서(702)는 캐리어(700)가 트랙(110)을 따라 이동할 때(도 1b 참조) 3-축 진동 을 검출하고 모션 안정성을 검사하기 위하여 사용될 수 있다. 캐리어(700)의 다른 실시예는 도시된 것보다 더 많은 진동 센서를 가질 수 있고, 도시된 것과 다른 진동 센서를 가질 수 있으며, 이들을 도시된 것과 다르게 위치설정할 수 있다.
도 8 은 하나 이상의 입자 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(800)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(800) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 입자 센서(802)는 캐리어의 내부 챔버 내에, 또는 바닥 위 또는 가까이 위치설정된다. 센서(802)는 센서 및 캐리어의 내부에 유체 커플링되어 측정하기 위해서 공기를 캐리어의 내부로부터 도입하는 샘플링 튜브(804)를 포함한다. 센서(802)는, 센서를 캐리어의 외부에 유체 커플링하도록 하단 측벽(318)을 통해 연장되어, 캐리어가 외부로부터 측정을 위해서 공기, 예를 들면 주변 공기를 설비로부터 또는 캐리어가 커플링되었던 공정 장비 모듈로부터 공기를 도입할 수 있게 하는 샘플링 튜브(806)를 더 포함한다. 따라서 센서는 캐리어 내의 입자 오염 또는 캐리어 밖 머신 또는 환경 내의 입자 오염 을 검출할 수 있다. 다른 실시예들에서, 내부 및 외부 샘플링 튜브의 라우팅은 도시된 것과 다를 수 있다-샘플링 튜브(804 및 806)는 예를 들어 캐리어(300)의 측벽(318)을 통해 라우팅될 수 있고, 다른 실시예는 내부 및 외부 공기 모두를 샘플링할 필요는 없다.
도 9 는 하나 이상의 카메라를 포함하는 가동 캐리어(900)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(900) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 카메라는 캐리어의 내부 챔버 내의 다양한 위치에 위치설정될 수 있다: 카메라(904)는 하나 이상의 측벽에 위치설정될 수 있고, 카메라(906)는 내부 챔버의 구석에 위치설정될 수 있으며, 또는 카메라는 바닥 또는 천정에 위치설정될 수 있다. 카메라(902)는 캐리어의 외면에도 위치설정될 수 있다. 카메라(902, 904, 및 906)는, 예를 들어 캐리어의 상태의 시각적 검출, 캐리어의 경로의 시각적 검출, 또는 캐리어가 맞춤된 바 있는 공정 장비 모듈의 상태의 시각적 검출을 위하여 사용될 수 있다.
도 10 은 제품 막 두께와 같은 물리적 특성 또는 화학적 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 가동 캐리어(1000)의 일 실시예의 블록도이다. 가동 캐리어(1000) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 도시된 실시예에서, 물리적/화학적 특성 측정 모듈 또는 센서(1002)는 가동 캐리어(300)의 내부 챔버 내에 위치설정되어, 웨이퍼(404) 중 하나 이상에 증착된 재료의 물리적 특성 (예를 들어, 막 두께, 토포그래피, 반사 지수) 또는 화학적 특성(조성, 불순물)을 모니터링한다. 하지만 다른 실시예에서, 측정 모듈(1002)은 측정하기 위한 웨이퍼를 수용하도록 구성되는 스마트 스테이션(1004) 내에 위치설정될 수 있어서, 웨이퍼 중 하나 이상이 가동 캐리어 내에서 측정되는 대신에, 스마트 스테이션으로 다시 운반되거나 측정되도록 스마트 스테이션으로 전달될 수 있게 한다.
도 11 은 제조 설비 내의 가동 캐리어(1100)의 위치를 결정 및/또는 기록하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 위치 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(1100)의 일 실시예를 도시한다. 또한, 위치 모니터링 센서는 공정 장비 모듈, 머신 부품의 위치, 내부 또는 외부 환경의 검출 또는 샘플링이 설비 내에서 이루어지는 위치를 결정 및/또는 기록할 수 있다. 비록 도면에서는 도시되지 않지만, 하나 이상의 반도체 웨이퍼는 공정 장비 모듈들 사이에서 수송되도록 가동 캐리어(1100)의 내부에 적층될 수 있다.
일 실시예에서는 자신의 위치, 및 따라서 가동 캐리어(1100)의 위치를 결정하는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 유닛(1102)이 캐리어의 내부의 바닥에 위치설정되지만, 다른 실시예들에서는 위성(1104)으로부터의 신호를 수신하여 자신의 위치를 결정할 수 있는 한, GPS 유닛(1102)은 유닛 외부에 또는 내부의 다른 곳에 위치설정될 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 주파수 식별(RFID) 리더기가 캐리어의 상단면 위에, 예를 들면 지붕 위에 위치설정될 수 있는데, 리더기는 거기에서 설비 내에 위치된 하나 이상의 RFID 태그(1106)를 판독함으로써 캐리어(1100)의 위치를 결정할 수 있다. 도시된 실시예에서, RFID 태그(1106)는 캐리어를 이동시키기 위하여 사용되는 수송 시스템(도 1b 참조)의 트랙(110) 상의 공지된 위치에 위치설정되어, RFID 리더기(1104)가 RFID 태그(1106)를 검출하면 트랙에 따른 자신의 위치가 RFID 태그의 위치와 실질적으로 동일하다는 것을 알 수 있게 한다. 다른 실시예들에서, RFID 태그(1106)는 설비 내의 상이한 위치에 위치설정될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 바 코드 리더기(1108)가 캐리어의 외부, 예를 들면 상단면 위에 위치설정될 수 있고, 이것은 거기에서 설비 내에 위치된 하나 이상의 바 코드(1110)를 판독함으로써 캐리어(1100)의 위치를 결정할 수 있다. 도시된 실시예에서, 바 코드(1110)는 수송 시스템의 트랙(110) 상의 공지된 위치에 위치되어, 바 코드 리더기(1108)가 바 코드(1110)를 검출하면 트랙에 따른 자신의 위치가 바 코드의 위치와 실질적으로 동일하다는 것을 알 수 있게 한다. 다른 실시예들에서, 바 코드(1110)는 설비 내의 상이한 위치에 위치설정될 수 있다. 머신 비젼과 같은 다른 검출 방법도 가동 캐리어(1100)의 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
도 12a 및 도 12b 는 하나 이상의 내부 위치 모니터링 센서를 포함하는 가동 캐리어(1200)의 일 실시예를 함께 예시한다; 도 12a 는 상면도이고 도 12b 는 측면도이다. 가동 캐리어(1200) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어(300)의 내부에 적층된다. 하지만 일부 경우에, 웨이퍼(404)는 캐리어 내에서, 예를 들면 파선 윤곽과 함께 웨이퍼(404)에 의해 도시된 것처럼 오정렬될 수 있는데, 도면에서 웨이퍼는 캐리어의 뒷벽에 너무 가까워서 그 결과 손상될 수 있다.
웨이퍼 손상을 막기 위해서, 내부 모니터링 시스템이 캐리어의 내부에 도입되어 내부 웨이퍼의 위치를 검출할 수 있다. 도시된 실시예에서, 광원(1202)은 뒷벽을 따라 캐리어의 바닥에 위치될 수 있어서, 뒷벽을 따라 캐리어의 천정에 위치설정된 검출기(1204)에서 광을 검출할 수 있게 한다. 이러한 구성에서, 광원(1202)에 의해 방출된 빔의 인터럽트가 없으면 웨이퍼(404)는 정확하게 위치설정되는 반면, 빔의 부분적 또는 전체적 인터럽트가 있으면 웨이퍼 중 하나는 위치를 벗어나게 된다. 예시된 실시예는 하나의 검출기만을 도시하지만, 다른 실시예들에서 다수의 검출기, 및 다른 타입의 검출기가 가동 캐리어의 내부 챔버 내의 추가 위치에서 사용될 수 있다.
도 13 은 샘플 수집 시스템을 포함하는 가동 캐리어(1300)의 일 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(1300) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어의 내부에 적층된다.
샘플링 보틀 또는 캐니스터(1302)는 캐리어의 내부, 또는 캐리어의 바닥 위 또는 근처에 위치설정된다. 샘플링 보틀(1302)은 샘플링 캐니스터의 내부 및 캐리어의 내부에 유체 커플링되어 수집을 위해 캐리어의 내부로부터 공기를 도입하는 샘플링 튜브(1304)를 포함한다. 샘플링 보틀(1302)은, 캐리어의 바닥을 따라 연장되어 샘플링 보틀의 내부를 캐리어의 외부에 유체 커플링하여, 가동 캐리어의 외부로부터 공기 -예를 들면 설비로부터의 주변 공기 또는 캐리어가 커플링되었던 공정 장비 모듈로부터의 공기 -를 수집할 수 있게 하는 샘플링 튜브(1306)를 더 포함한다. 샘플링 튜브(1306)가 없는 실시예에서, 외부로부터의 샘플은 가동 캐리어의 문을 엶으로써 간단히 수집될 수 있다. 다른 실시예들에서, 내부 및 외부 샘플링 튜브의 라우팅은 도시된 것과 다를 수 있다-샘플링 튜브는 예를 들어 컨테이너(1300)의 측벽을 통해 라우팅될 수 있고, 다른 실시예는 내부 및 외부 공기 모두를 샘플링할 필요는 없다.
일 실시예에서 샘플링 보틀(1302)은 샘플을 도입할 수 있도록 사전에 진공처리될 수 있지만, 다른 실시예에서 펌프(1308)는 보틀 내로 공기를 도입하기 위해서 샘플링 캐니스터의 내부에 유체 커플링될 수 있다. 샘플링 캐니스터(1302) 내에 수집된 샘플은, 캐리어(1300) 내의 분석기 또는 센서 또는 캐리어(1300)로부터 분리된 분석기 또는 센서, 예를 들면 가동 캐리어(1300)가 추후에 도킹할 스마트 스테이션 내의 분석기 또는 센서에 의한 추후 분석을 위해서 보관될 수 있다. 가동 캐리어(1300)의 또 다른 실시예는 샘플 수집 시스템에 추가하여 센서들을 포함할 수 있다. 예시된 실시예는 가동 캐리어의 내부에 위치된 공기 흐름 센서(1310) 및 가동 캐리어의 외부에 위치된 공기 흐름 센서(1312)를 포함하지만, 임의의 다른 타입의 센서도 샘플 수집 시스템과 함께 사용될 수 있다.
도 14 는 샘플 수집 시스템을 포함하는 가동 캐리어(1400)의 다른 실시예를 도시한다. 가동 캐리어(1400) 내에, 하나 이상의 반도체 웨이퍼(404)가 공정 장비 모듈들 사이에 수송되기 위해서 가동 캐리어의 내부에 적층된다.
흡수제(1403)를 내부에 가지는 트랩 샘플러(1402)가 캐리어의 내부 챔버 내에, 또는 바닥 위 또는 근처에 위치설정된다. 다양한 실시예들에서, 흡수제(1403)는 입상(granular), 벽 코팅, 또는 연속 충진 흡수제의 조합을 포함할 수 있다. 각각의 흡수제는 하나 이상의 특정 화학물질에 대한 화학적 친화도를 가질 수 있는데, 이것은 사용될 정확한 흡수제가 흡수되고 농축될 화학물질들의 개수 및 성질에 따라 달라질 것이라는 것을 의미한다. 사용될 수 있는 흡수제의 예에는 카보팩(cabopack) B, 카보팩 X 등이 있다.
트랩 샘플러(1402)는, 트랩 샘플러의 내부를 가동 캐리어의 내부에 유체 커플링하여 트랩 샘플러가 가동 캐리어의 내부로부터 공기를 수집할 수 있게 하는 샘플링 튜브(1404)를 포함하고, 또한 트랩 샘플러의 내부를 가동 캐리어의 외부에 유체 커플링하도록 가동 캐리어의 바닥을 통해 연장되어 트랩 샘플러가 가동 캐리어로부터 샘플을, 예를 들면 설비로부터의 주변 공기 또는 캐리어가 커플링된 공정 장비 모듈로부터 공기를 수집할 수 있게 하는 샘플링 튜브(1406)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 내부 및 외부 샘플링 튜브의 라우팅은 도시된 것과 다를 수 있다-샘플링 튜브(1304 또는 1306)는 예를 들어 컨테이너(1400)의 측벽을 통해 라우팅될 수 있고, 다른 실시예는 내부 및 외부 공기 모두를 샘플링할 필요는 없다.
일 실시예에서 트랩 샘플러(1402)는 샘플을 도입할 수 있도록 사전에 진공처리될 수 있지만, 다른 실시예에서 펌프(1408)는 트랩 샘플러 내로 공기를 도입하기 위해서 트랩 샘플러의 내부에 유체 커플링될 수 있다. 또한, 히터(1410)는 트랩 샘플러에 열적 커플링되어 내부의 흡수제를 가열하여 흡수제에 의해 포획된 화합물이 방출되는 것을 도울 수 있다. 트랩 샘플러(1402) 내에 수집된 샘플은, 캐리어(1400) 내의 분석기 또는 센서 또는 캐리어(1400)로부터 분리된 분석기 또는 센서, 예를 들면 가동 캐리어가 추후에 도킹할 스마트 스테이션 내의 분석기 또는 센서에 의한 추후 분석을 위해서 보관될 수 있다. 가동 캐리어(1400)의 또 다른 실시예는 샘플 수집 시스템에 추가하여 센서를 포함할 수 있다. 예시된 실시예는 가동 캐리어의 내부에 위치된 공기 흐름 센서(1410) 및 가동 캐리어의 외부에 위치된 공기 흐름 센서(1412)를 포함하지만, 임의의 다른 타입의 센서도 샘플 수집 시스템과 함께 사용될 수 있다.
도 15 는 모니터링을 위하여 다수의 가동 캐리어를 사용하는 일 실시예를 예시한다. 예시된 예에서, 가동 캐리어(1502)는 위치 센서와 함께 공중 분자 오염(AMC) 검출기를 포함할 수 있다. 가동 캐리어(1502)가 공정 장비 모듈(104)을 통과할 때 AMC 또는 AMC의 이상 레벨을 검출하면, 자신의 위치 및 검출된 AMC 레벨을 데이터/제어 센터(116)로 송신할 수 있다. 그러면 가동 캐리어(1502)의 위치를 알고 있는 데이터/제어 센터(116)는 샘플링 시스템이 있는 다른 인접한 가동 캐리어(1504)(예를 들어 도 13 및 도 14 참조)를 지향시켜서 공정 장비 모듈(104)의 로드 포트에 도킹하게 하고 해당 모듈 내의 공기를 샘플링하여, 이것이 가동 캐리어(1502)에 의해 검출된 AMC의 원인인지를 알아볼 수 있게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 가동 캐리어(1504)는 공정 장비 모듈(104)과 실제로 도킹할 필요가 없는 반면에, 실제로 모듈(104) 근처의 공기만을 샘플링할 수 있다.
요약서에서 설명된 것을 포함하여, 실시예들에 대한 위의 상세한 설명은 망라적인 것이라거나 본 발명을 기술된 형태로 제한하려는 의도가 아니다. 본 발명의 특정한 실시예와 본 발명에 대한 예들이 본 명세서에서 예시를 위하여 설명되기는 하지만, 앞선 상세한 설명을 통해 당업자들이 인식할 수 있는 것처럼 본 발명의 범위 내에 속하는 다양한 등가적 변형이 이루어질 수 있다.
후속하는 청구항에서 사용되는 용어들은 본 발명을 상세한 설명 및 청구항에서 개시되는 특정 실시예로 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 범위는 후속하는 청구항에 의하여 전체적으로 결정되어야 하며, 청구항은 확립된 청구항 해석 법리에 따라서 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 가동 캐리어 모니터링 장치로서,
    제조되는 물품을 내부에 수용하도록 구성되고, 수송 시스템에 의하여 제조 설비 내의 여러 위치로 이동되도록 구성되는 하나 이상의 가동 캐리어;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되는 가동 캐리어 제어 시스템;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되는 하나 이상의 센서 - 상기 하나 이상의 센서는, 상기 가동 캐리어 제어 시스템에 커플링되고, 상기 하나 이상의 가동 캐리어 중 적어도 하나의 적어도 내부의 상태를 모니터링함 -;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되고, 적어도 하나의 센서 및 가동 캐리어 제어 시스템에 통신하도록 커플링되는 통신 시스템 - 상기 통신 시스템은 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 가동 캐리어로부터 분리된 위치로 데이터를 송신할 수 있음 -; 및
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되고, 전력을 상기 가동 캐리어 제어 시스템, 상기 하나 이상의 센서, 및 상기 통신 시스템으로 전달하도록 커플링되는 전력 시스템을 포함하는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어 모니터링 장치는 각각의 가동 캐리어 안에 또는 위에 위치설정되는 모듈식 커플링 시스템을 더 포함하고,
    상기 모듈식 커플링 시스템은 상기 전력 시스템, 상기 통신 시스템, 및 상기 가동 캐리어 제어 시스템에 커플링되는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모듈식 커플링 시스템은 전기식 커플링, 유체 커플링, 통신 커플링, 또는 기계식 커플링을 포함할 수 있는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는,
    공중 분자 오염 분석기;
    하나 이상의 온도 프루브를 포함하는 온도 센서;
    공기 흐름 센서;
    물(H2O), 산소, 온도, 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 센서;
    진동 센서;
    입자 센서;
    카메라;
    물리적 또는 화학적 특성을 측정하기 위한 센서;
    위치 센서; 또는
    제조되는 물품의 내부 위치를 검출하는 내부 위치 모니터링 센서를 포함할 수 있는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 가동 캐리어로부터 분리된 위치와 무선 또는 유선으로 통신할 수 있는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어 모니터링 장치는 각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되는 샘플링 시스템을 더 포함하는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 샘플링 시스템은,
    캐니스터;
    상기 캐니스터의 내부에 유체 커플링되고 또한 상기 가동 캐리어의 내부 및 상기 가동 캐리어의 외부 중 적어도 하나에 유체 커플링되는 하나 이상의 샘플링 튜브를 포함하는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 샘플링 시스템은 상기 캐니스터의 내부에 유체 커플링되는 펌프를 더 포함하는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 샘플링 시스템은,
    내부에 흡수제를 포함하는 트랩 샘플러(trap sampler);
    캐니스터의 내부에 유체 커플링되고 또한 상기 가동 캐리어의 내부 및 상기 가동 캐리어의 외부 중 적어도 하나에 유체 커플링되는 하나 이상의 샘플링 튜브를 포함하는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 샘플링 시스템은,
    상기 트랩 샘플러의 내부에 유체 커플링되는 펌프; 및
    상기 트랩 샘플러 내의 흡수제를 가열하도록 상기 트랩 샘플러에 열적 커플링되는 히터 중 적어도 하나를 더 포함하는, 가동 캐리어 모니터링 장치.
  11. 모니터링 시스템으로서,
    제조되는 물품을 내부에 수용하도록 구성되고, 수송 시스템에 의하여 제조 설비 내의 여러 위치로 이동되도록 구성되는 하나 이상의 가동 캐리어;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되는 가동 캐리어 제어 시스템;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되는 하나 이상의 센서 - 상기 하나 이상의 센서는, 상기 가동 캐리어 제어 시스템에 커플링되고, 상기 하나 이상의 가동 캐리어 중 적어도 하나의 적어도 내부의 상태를 모니터링함 -;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되고, 적어도 하나의 센서 및 가동 캐리어 제어 시스템에 통신하도록 커플링되는 통신 시스템 - 상기 통신 시스템은 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 가동 캐리어로부터 분리된 위치로 데이터를 송신할 수 있음 -;
    각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되고, 전력을 상기 가동 캐리어 제어 시스템, 상기 하나 이상의 센서, 및 상기 통신 시스템으로 전달하도록 커플링되는 전력 시스템;
    각각의 가동 캐리어 안에 또는 위에 위치설정되는 모듈식 커플링 시스템 - 상기 모듈식 커플링 시스템은 상기 전력 시스템, 상기 통신 시스템, 및 상기 가동 캐리어 제어 시스템에 커플링됨 -; 및
    상기 가동 캐리어의 모듈식 커플링 시스템과 호환가능한 모듈식 커플링 시스템을 포함하는 스마트 스테이션을 포함하는, 모니터링 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어의 모듈식 커플링 시스템 및 상기 스마트 스테이션의 모듈식 커플링 시스템은 전기식 커플링, 유체 커플링, 통신 커플링, 또는 기계식 커플링을 포함할 수 있는, 모니터링 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 스마트 스테이션은 스마트 스테이션 운영 시스템, 및 검출 시스템, 샘플링 시스템, 파워 서플라이 시스템, 및 유선 또는 무선 통신 시스템 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 검출 시스템, 상기 샘플링 시스템, 상기 파워 서플라이 시스템, 상기 유선 또는 무선 통신 시스템, 및 상기 스마트 스테이션 운영 시스템 중 적어도 하나는 상기 스마트 스테이션의 모듈식 커플링 시스템에 커플링되는, 모니터링 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스마트 스테이션 내의 검출 시스템 및 상기 가동 캐리어 내의 하나 이상의 센서는,
    공중 분자 오염 분석기;
    하나 이상의 온도 프루브를 포함하는 온도 센서;
    공기 흐름 센서;
    물(H2O), 산소, 온도, 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 센서;
    진동 센서;
    입자 센서;
    카메라;
    물리적 또는 화학적 특성을 측정하기 위한 센서;
    위치 센서; 또는
    제조되는 물품의 내부 위치를 검출하는 내부 위치 모니터링 센서를 포함할 수 있는, 모니터링 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어의 통신 시스템 및 상기 스마트 스테이션의 통신 시스템은, 상기 가동 캐리어 또는 상기 스마트 스테이션으로부터 분리된 위치로 무선 또는 유선으로 통신할 수 있는, 모니터링 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어 모니터링 장치는, 각각의 가동 캐리어의 내부 또는 외부에 위치설정되는 샘플링 시스템을 더 포함하는, 모니터링 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어 및 상기 스마트 스테이션 중 적어도 하나의 샘플링 시스템은,
    캐니스터; 및
    상기 캐니스터의 내부에 유체 커플링되고 또한 상기 가동 캐리어의 내부 및 상기 가동 캐리어의 외부 중 적어도 하나에 유체 커플링되는 하나 이상의 샘플링 튜브를 포함하는, 모니터링 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 샘플링 시스템은 상기 캐니스터의 내부에 유체 커플링되는 펌프를 더 포함하는, 모니터링 시스템.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 가동 캐리어 및 상기 스마트 스테이션 중 적어도 하나의 샘플링 시스템은,
    내부에 흡수제를 포함하는 트랩 샘플러;
    캐니스터의 내부에 유체 커플링되고 또한 상기 가동 캐리어의 내부 및 상기 가동 캐리어의 외부 중 적어도 하나에 유체 커플링되는 하나 이상의 샘플링 튜브를 포함하는, 모니터링 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 샘플링 시스템은,
    상기 트랩 샘플러의 내부에 유체 커플링되는 펌프; 및
    상기 트랩 샘플러 내의 흡수제를 가열하도록 상기 트랩 샘플러에 열적 커플링되는 히터 중 적어도 하나를 더 포함하는, 모니터링 시스템.
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