KR19980042372A - 카세트반송기구 - Google Patents

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KR19980042372A
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Abstract

본 발명은 반도체웨이퍼 등의 피처리체가 수납된 카세트를 카세트가 세트되는 대기위치와 카세트로부터 피처리체가 꺼내어지는 피처리체반출위치의 사이에서 반송하기 위한 카세트반송기구에 관한 것으로서,
복수의 피처리체를 지지하는 카세트가 수용되는 카세트챔버와, 카세트챔버에 형성되어 카세트챔버에 대한 카세트의 반출입을 허용하는 카세트반출입구와, 카세트챔버에 형성되어 카세트반출입구의 개구방향에 대하여 소정의 각도를 이루어 개구하고 카세트챔버에 대한 피처리체의 반출입을 허용하는 피처리체반출입구와, 카세트챔버 내에 승강 가능하게 설치된 승강대와, 승강대에 회전 가능하게 부착되어 피처리체반출입구의 개구방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 연장되는 샤프트와, 샤프트에 고정되어 카세트의 바닥면을 받는 바닥면지지부와 카세트의 배면을 받는 배면지지부를 갖고, 이들 지지부에 의하여 지지되는 카세트를 피처리체반출입구의 개구방향으로 향하는 카세트지지대와, 승강대의 승강동작에 따라서 샤프트를 회전시킴으로써 카세트지지대를 카세트챔버 내의 제 1 위치와 카세트챔버 외의 제 2 위치의 사이에서 회전시키는 회전기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

카세트반송기구
본 발명은 반도체웨이퍼 등의 피처리체가 수납된 카세트를 카세트가 세트되는 대기위치와 카세트로부터 피처리체가 꺼내어지는 피처리체반출위치의 사이에서 반송하기 위한 카세트반송기구에 관한 것이다.
일반적으로 반도체웨이퍼에 대하여 각종 처리, 예를 들면 성막처리나 에칭처리나 열산화처리 등을 실시하기 위해서는 우선 다수장, 예를 들면 25장의 웨이퍼가 수납된 카세트가 카세트챔버 내에 수용된다. 카세트챔버 내에 수용된 카세트 내의 웨이퍼는 그 후 진공분위기하 반송아암에 의하여 트랜스퍼챔버를 통하여 프로세스챔버로 보내어진다.
카세트를 카세트챔버 내에 세트하는 경우 카세트는 그 웨이퍼반출입구가 위를 향하게 된 상태에서 카세트챔버의 스테이지에 설치된다. 그 후 카세트는 카세트챔버 내에 편입된 도개교(跳開橋)식의 구동기구에 의하여 대략 90도 회전되면서 카세트챔버 내에 거두어들여지고, 그 웨이퍼반출입구가 윗방향에서 수평방향으로 방향지워진다.
일반적으로 1개의 반송아암을 구비한 1개의 트랜스퍼챔버에 대하여 복수, 예를 들면 2개의 카세트챔버가 접속되어 있다. 따라서 1개의 반송아암이 2개의 카세트챔버 내의 각 카세트에 액세스할 수 있도록 각 카세트는 수평방향으로 방향지워진 그 웨이퍼반출입구가 반송아암의 진퇴방향을 향하도록 방향지워진다.
도 12는 상기한 일련의 동작에 의하여 반동체웨이퍼(W)를 프로세스챔버에 보내어 처리하는 클러스터툴장치를 나타내고 있다. 이 클러스터툴장치는 2개의 프로세스챔버(2, 4)와, 프로세스챔버(2, 4)에 접속된 1개의 트랜스퍼챔버(6)와, 트랜스퍼챔버(6)에 접속된 2개의 카세트챔버(8, 10)로 주로 구성된다. 각 챔버끼리는 기밀하게 폐쇄 가능한 게이트밸브(G)를 통하여 서로 연통 가능하게 되어 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이 트랜스퍼챔버(6)내에는 각 카세트챔버(8, 10)내의 카세트(C)에 수용되어 있는 반도체웨이퍼(W)의 반입·반출을 실시하는 굴절신장 및 회전 가능한 예를 들면 다관절식의 반송아암(12)이 설치되어 있다.
시스템 전체의 구성 또는 그 밖의 조건에 따라서 일반적으로 카세트(C)는 그 자체가 도면 중 X축방향을 향하도록, 또한 그 웨이퍼반출입구(14)가 위를 향하게 된(Z축방향을 향하는) 상태에서 각 카세트챔버(8, 10)의 게이트도어(G1)의 외측의 스테이지에 재치되지 않으면 안된다. 따라서 카세트(C)를 카세트챔버(8, 10)내에 거두어들이는 동시에 1개의 반송아암(12)에 의하여 2개의 카세트챔버(8, 10)내의 각 카세트(C, C)로부터 반도체웨이퍼(W)를 꺼내기 위해서는 카세트(C)를 수직으로 일으키면서 수평방향으로 회전시켜서 웨이퍼반출입구(14)를 반송아암(12)의 중심방향(진퇴방향(A))으로 향하지 않으면 안된다.
이와 같은 동작을 실행하는 장치는 예를 들면 미국특허 제 5186594호나 미국특허 제 5507614호에 개시되어 있다. 미국특허 제 5186594호에 있어서, 웨이퍼반출입구(14)가 위를 향하게 된 상태에서 카세트챔버(8)의 외측의 스테이지에 재치된카세트(C)는 도개교식의 구동기구에 의해 도면 중 Y축방향으로 90도 회전됨으로써 카세트챔버(8)내에 거두어들여지는 동시에 윗쪽(Z축방향)을 향하고 있던 웨이퍼반출입구(14)가 수평방향(X축방향)으로 향해진다. 다음으로 카세트(C)는 피봇기구에 의해 도면 중 Z축방향으로 소정의 각도(θ)만큼 회전됨으로써 그 웨이퍼반출입구(14)가 아암(12)의 중심측으로 향해진다(도 14 참조). 또 특허 제 5507614호에 있어서는 중력방향에 대하여 소정의 각도를 갖고 방향지워진 경사축이 회전됨으로써 카세트(C)가 단숨에 소정의 포지션에 위치되고 웨이퍼반출입구(14)가 아암(12)의 중심측으로 향해진다.
그런데 미국특허 제 5186594호의 장치에서는 도개교식의 구동기구 외에 피봇기구가 필요로 되기 때문에, 즉 카세트(C)를 Y축방향으로 90도 회전시키는 구동기구와 카세트(C)를 Z축방향으로 소정 각도 회전시키는 구동기구가 별개로 필요하게 되기 때문에 결과적으로 진공챔버내에 있어서의 구동기구가 복잡하고, 또한 많아지며 제조비용이 높아지는 동시에 발생하는 파티클이 증대하는 문제가 있다. 또 미국특허 제 5507614호의 장치는 경사방향으로 연장되는 회전축을 회전구동하는 구조를 이루기 때문에 수평방향의 회전구동과 비교하여 회전기구부로 편중된 부분이 많아지고, 그 만큼 파티클의 발생량이 많아져 버린다. 또 카세트(C)를 경사방향으로 회전시키기 때문에 회전에 요하는 공간이 커져서 챔버가 대형화해 버린다.
본 발명의 목적은 반도체웨이퍼 등의 피처리체가 수납된 카세트를 카세트가 세트되는 대기위치와 카세트로부터 피처리체가 꺼내어지는 피처리체반출위치의 사이에서 반송하는 카세트반송기구를 제공하는 것에 있으며, 특히 카세트챔버 내에서의 파티클의 발생을 억제하며, 또한 카세트챔버의 소형화를 꾀할 수 있는 동시에 카세트챔버 내에서 카세트의 웨이퍼반출입구를 피처리체반출방향, 즉 반송아암의 액세스방향을 향할 수 있는 카세트반송기구를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적은 이하의 카세트반송기구에 의하여 달성된다. 즉 이 카세트반송기구는 복수의 피처리체를 지지하는 카세트가 수용되는 카세트챔버와, 카세트챔버에 형성되어 카세트챔버에 대한 카세트의 반출입을 허용하는 카세트반출입구와, 카세트챔버에 형성되어 카세트반출입구의 개구방향에 대하여 소정의 각도를 이루어 개구하고 카세트챔버에 대한 피처리체의 반출입을 허용하는 피처리체반출입구와, 카세트챔버 내에 승강 가능하게 설치된 승강대와, 승강대에 회전 가능하게 부착되어 피처리체반출입구의 개구방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 연장되는 샤프트와, 샤프트에 고정되어 카세트의 바닥면을 받는 바닥면지지부와 카세트의 배면을 받는 배면지지부를 갖고, 이들 지지부에 의하여 지지되는 카세트를 피처리체반출입구의 개구방향으로 향하는 카세트지지대와, 승강대의 승강동작에 따라서 샤프트를 회전시킴으로써 카세트지지대를 카세트챔버 내의 제 1 위치와 카세트챔버 외의 제 2 위치의 사이에서 회전시키는 회전기구를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 관련되는 카세트반송기구를 갖는 클러스터툴장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 카세트반송기구의 카세트챔버의 내부구조를 개략적으로 나타내는 측면도.
도 3은 도 2의 3-3선을 따르는 단면도.
도 4는 도 2에 나타내어진 카세트챔버 내에서 카세트지지대가 웨이퍼수수위치에 세트된 상태를 나타내는 사시도.
도 5는 도 2에 나타내어진 카세트챔버의 회전기구에 의하여 카세트가 회전된 상태를 나타내는 사시도.
도 6은 도 2에 나타내어진 카세트챔버의 회전기구에 의하여 카세트가 90도 회전된 상태를 나타내는 사시도.
도 7A는 카세트반송기구를 구성하는 아암부의 동작의 제 1 형태를 나타내는 측면도.
도 7B는 카세트반송기구를 구성하는 아암부의 동작의 제 2 형태를 나타내는 측면도.
도 8은 카세트챔버 내에서 카세트의 웨이퍼반출입구가 반송아암의 액세스방향으로 향해진 상태를 나타내는 도면.
도 9는 카세트가 카세트지지대와 함께 회전되어 카세트챔버의 외측에 위치된 상태를 나타내는 도면.
도 10은 카세트반송기구를 구성하는 카세트포트대의 측면도.
도 11은 카세트의 사시도.
도 12는 카세트챔버를 갖는 전형적인 클러스터툴장치의 사시도.
도 13은 도 12의 클러스터툴장치를 윗쪽에서 본 단면도.
도 14는 카세트를 웨이퍼수수위치에 세트하는 종래의 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 클러스터툴장치 2, 4: 프로세스챔버
6: 트랜스퍼챔버 12: 반송아암
18, 20: 카세트챔버 19: 카세트반입반출기구
21: 챔버용기 22: 카세트반입구
34: 승강대 35: 승강로드
40: 메인샤프트 44: 카세트지지대
48: 피니언기어 60: 고정랙
62: 카세트포트대 64: 아암부
68: 아암본체 70: 선회축
81: 벨트 86: 카세트재치대
92: 웜톱니바퀴 94: 구동모터
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 일련의 동작에 의하여 반도체웨이퍼(W)를 프로세스챔버에 보내어 처리하는 클러스터툴장치(1)를 나타내고 있다. 이 클러스터툴장치(1)는 2개의 프로세스챔버(2, 4)와, 프로세스챔버(2, 4)에 접속된 1개의 트랜스퍼챔버(6)와, 트랜스퍼챔버(6)에 접속된 2개의 카세트챔버(18, 20)로 주로 구성된다. 각 챔버끼리는 기밀하게 폐쇄 가능한 게이트밸브(G)를 통하여 서로 연통 가능하게 되어 있다. 트랜스퍼챔버(6) 내에는 각 카세트챔버(18, 20) 내의 카세트(C)에 수용되어 있는 반도체웨이퍼(W)의 반입·반출을 실시하는 굴절신장 및 회전 가능한 예를 들면 다관절식의 반송아암(12)이 설치되어 있다. 카세트챔버(18, 20)의 게이트도어(G1)에 면하는 장치(1)의 외측에는 카세트(C)를 카세트챔버(18, 20)에 대하여 반출입하기 위한 카세트반입반출기구(19)가 설치되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 카세트챔버(18, 20)는 예를 들면 알루미늄제의 직사각형상의 챔버용기(21)를 갖고 있다. 챔버용기(21)의 한쪽의 측면에는 카세트(C)가 통과할 수 있는 카세트반입구(22)가 설치되어 있다. 이 카세트반입구(22)는 게이트도어(G1)에 의하여 개폐된다. 챔버용기(21)의 다른쪽의 측면의 상부에는 개폐 가능한 게이트밸브(G)를 통하여 트랜스퍼챔버(6)에 접속되는 웨이퍼반출구(24)가 설치되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이 카세트반입구(22)는 도면 중 X방향을 향하여 개구하고 있으며, 웨이퍼반출구(24)는 X방향에 대하여 소정의 각도(θ)(예를 들면 22. 5도)를 이루는 방향, 즉 트랜스퍼챔버(6) 내에 설치된 반송아암(12)의 카세트챔버(18, 20)에 대한 액세스방향(A)을 향하여 개구하고 있다.
또한 카세트(C)는 그 내부에 예를 들면 25장의 반도체웨이퍼(W)를 수용 가능하다. 또 카세트(C)는 도 11에 나타내어지는 바와 같이 반도체웨이퍼(W)가 반입·반출되는 웨이퍼반출입구(14)를 갖고, 웨이퍼반출입구(14)의 반대측의 측면이 배면(26)으로서 형성되어 있다. 또 카세트(C)는 손잡이(28)가 설치된 상면(30)과 바닥면(32)을 갖고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이 챔버용기(21) 내에는 승강대(34)가 설치되어 있다. 이 승강대(34)의 하면에는 승강로드(35)가 접속되어 있다. 승강로드(35)는 예를 들면 O링시일(36)을 통하여 챔버용기(21)의 바닥부(21A)를 기밀하게 관통하고 있으며 승강기구(38)에 의하여 승강동작된다.
도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이 카세트반입구(22)의 근처에 위치하는 승강대(34)의 한쪽부에는 2개의 베어링(46)(도 3 참조)을 통하여 메인샤프트(40)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 메인샤프트(40)는 웨이퍼반출구(24)에 대하여 평행하게 연장되어 있다. 즉 메인샤프트(40)는 카세트챔버(18, 20)에 대한 반송아암(12)의 액세스방향(A)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되고 도면 중 Y방향에 대하여 소정의 각도(θ)(예를 들면 22. 5도)를 이루고 있다. 메인샤프트(40)의 양단에는 후술하는 회전기구(58)의 일부를 구성하는 피니언기어(48)가 고정설치되어 있다. 파티클의 발생을 억제하기 위해 이 피니언기어(48)는 바람직하게는 경도가 비교적 높은 수지에 의하여 형성되어 있다. 또 메인샤프트(40)에는 보조대(42)가 나사(50)에 의하여 고정되어 있다(도 3 참조). 따라서 보조대(42)는 메인샤프트(40)와 일체로 회전한다.
도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이 보조대(42)에는 L자상의 카세트지지대(44)가 부착되어 있다. 이 카세트지지대(44)는 카세트(C)의 바닥면(32)을 받아서 지지하는 바닥면지지부(52)와, 카세트(C)의 배면(26)을 받아서 지지하는 배면지지부(54)로 이루어진다. 이 경우 바닥면지지부(52)는 예를 들면 3개의 높이조정나사(57)(도 2에서는 2개의 조정나사(57)만이 나타내어져 있다)를 통하여 보조대(42)에 부착되어 있다. 배면지지부(54)는 바닥면지지부(52)에 대하여 직각으로 접합되고 후술하는 카세트반송아암부(64)의 카세트받이부(76)(도 1 참조)가 착탈 가능한 오목상의 착탈구멍(61)을 갖고 있다(도 4 참조). 또 카세트지지대(44)는 보조대(42)가 수평으로 위치결정된 도 2(도 4)의 상태에서 배면지지부(54)가 반송아암(12)의 액세스방향(A)을 향하도록 보조대(42)에 부착되어 있다. 또한 높이조정나사(57)를 조정함으로써 카세트지지대(44)의 높이조정 및 수평레벨조정을 실시할 수 있다.
도 2 및 도 4에 명확하게 나타내어져 있는 바와 같이 챔버용기(21)의 바닥부(21A)에는 피니언기어(48)와 맞물림 가능한 위치에 2개의 고정랙(60)이 수직으로 세워 설치되어 있다. 파티클의 발생을 억제하기 위해 이들 고정랙(60)은 바람직하게는 경도가 비교적 높은 수지에 의하여 형성되어 있다.
고정랙(60)은 피니언기어(48)와 함께 카세트지지대(44)를 회전시키는 회전기구(58)를 구성하고 있다. 즉 고정랙(60)은 승강로드(35)의 승강동작에 동반하여 승강하는 피니언기어(48)와 맞물리고 피니언기어(48)를 회전시킴으로써 메인샤프트(40)를 회전시키며 보조대(42)를 통하여 메인샤프트(40)에 고정된 카세트지지대(44)를 회전시킨다. 또한 구체적으로는 고정랙(60)은 피니언기어(48)를 90도 회전시킬 수 있도록, 또 하강하는 피니언기어(48)를 도면 중 반시계방향으로 회전시키고, 또한 상승하는 피니언기어(48)를 도면 중 시계방향으로 회전시키도록 그 톱니형상과 높이치수가 설정되어 있다. 즉 회전기구(58)는 승강대(34)가 하강할 때에는 카세트지지대(44)를 반시계방향으로 90도 회전시켜서 카세트반입구(22)로부터 카세트챔버(18, 20)의 외측으로 돌출시키는 동시에 승강대(34)가 상승할 때에는 카세트지지대(44)를 시계방향으로 90도 회전시켜서 카세트챔버(18, 20)의 내측에 위치시킨다.
또한 승강대(34)에 대하여 카세트지지대(44)를 위치결정하기 위해 승강대(34)의 상면에는 볼록부(69)가 설치되고 카세트지지대(44)를 지지하는 보조대(42)의 하면에는 볼록부(69)와 걸어맞춤 가능한 오목부(71)가 설치되어 있다(도 2 참조).
도 1에 나타내는 바와 같이 카세트(C)를 카세트챔버(18, 20)에 대하여 반출입하기 위한 카세트반입반출기구(19)는 복수의 카세트(C)를 재치 가능한 카세트포트대(62)와, 카세트포트대(62)와 카세트챔버(18, 20)의 사이에서 카세트(C)의 수수를 실시하는 카세트반송아암부(64)에 의하여 구성되어 있다. 1개의 아암부(64)에 의하여 2개의 카세트챔버(18, 20)에 대한 카세트(C)의 수수를 실시할 수 있도록 카세트반송아암부(64)의 기부는 2개의 카세트챔버(18, 20)의 중간선(66)상에 위치되어 있다.
도 7에도 나타내는 바와 같이 아암부(64)는 통상의 아암본체(68)를 갖고 있다. 아암본체(68)의 기부는 중간선(66)상에 위치된 선회 가능한 선회축(70)에 대하여 고정되어 있다. 선회축(70)은 승강기구(72)에 의하여 소정의 스트로크만큼 상하방향으로 승강된다. 아암본체(68)의 선단에는 베어링(75)을 통하여 카세트받이축(74)이 회전 자유롭게 지지되어 있다. 카세트받이축(74)의 상단에는 카세트(C)의 배면(26)과 직접적으로 접촉하여 이를 지지하는 직사각형상의 카세트받이부(76)가 부착되어 있다. 카세트받이축(74)의 기부에는 대구경풀리(78)가 고정되고 선회축(70)의 상단에는 소구경풀리(80)가 고정되며 양 풀리(78, 80)간에는 벨트(81)가 놓여져 있다. 따라서 아암본체(68)를 선회시키기 위해 선회축(70)을 회전시키면 벨트(81)가 회전하고 카세트받이축(74)도 소정의 각도만큼 회전한다. 본 실시예에서는 특히 도 8에 나타내는 바와 같이 카세트포트대(62)에 카세트(C)를 수수하는 제 1 위치(실선으로 나타낸다)와 카세트챔버(18(20))에 카세트(C)를 수수하는 제 2 위치(파선으로 나타낸다)의 사이에서 카세트받이부(76)를 이동시키기 위해 아암본체(68)가 각도(θ2)만큼 선회된다. 또 상기 제 1 위치에서 X방향을 향하는 카세트받이부(76)가 상기 제 2 위치에서 반송아암(12)의 액세스방향(A)을 향하도록 양 풀리(78, 80)의 직경이 설정되어 있다. 즉 아암본체(68)가 각도(θ2)만큼 선회되면 벨트(81)의 회전에 동반하여 카세트받이축(74)이 아암본체(68)의 선회방향과 동일방향으로 각도(θ)(22. 5도)만큼 회전하도록 양 풀리(78, 80)의 직경이 설정되어 있다. 양 풀리(78, 80)의 직경이 이와 같이 설정되어 있는 한 아암본체(68)와 카세트받이축(74)의 선회동작관계는 아암본체(68)가 도 8의 상태에서 180도 회전한 상태에서도 성립한다. 즉 상기 선회동작관계는 카세트포트대(62)와 카세트챔버(18)의 사이만이 아니라 카세트포트대(62)와 카세트챔버(20)의 사이에서도 성립한다(도 1 참조).
카세트포트대(62)의 상세한 구조가 도 10에 나타내어져 있다. 도시와 같이 카세트포트대(62)는 긴 이동대(84)를 갖고 있다. 이동대(84)상에는 소정의 피치로 카세트재치대(86)가 설치되어 있다. 도 8에 상세하게 나타내는 바와 같이 카세트재치대(86)는 직사각형상의 판재로 이루어지고 카세트반송아암부(64)의 카세트받이부(76)가 착탈 가능한 오목상의 착탈구멍(88)을 갖고 있다. 이동대(84)의 하면에는 회전톱니바퀴(90)와 맞물리는 톱니(82)가 형성되어 있다. 회전톱니바퀴(90)에는 구동모터(94)의 회전구동축에 부착된 웜톱니바퀴(92)가 맞물려 있다. 따라서 구동모터(94)의 구동에 의하여 웜톱니바퀴(92)가 회전되면 회전톱니바퀴(90)가 회전하여 이동대(84)가 수평방향으로 이동된다. 또한 이동대(84)는 예를 들면 구동벨트나 리니어가이드 등에 의하여 이동되어도 좋다.
다음으로 상기 구성의 카세트챔버(18, 20) 및 카세트반입반출기구(19)의 동작에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 4는 반도체웨이퍼(W)를 지지하는 카세트(C)가 캠버용기(21)의 윗쪽의 웨이퍼수수위치에 위치결정된 상태를 나타내고 있다. 이 상태에 있어서, 카세트지지대(44)는 반송아암(12)의 액세스방향(진퇴방향)(A)으로 향해져 있다(X축방향에 대하여 소정의 각도(θ)를 이루어 방향지워져 있다). 따라서 카세트지지대(44)에 재치되는 카세트(C)도 그 웨이퍼반출입구(14)가 챔버용기(21)의 웨이퍼반출구(24)에 대향되는 동시에 트랜스퍼챔버(6) 내의 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 향해져 있다. 또 이 때 카세트(C)의 하중은 카세트지지대(44)의 바닥면지지부(52)에 의하여 지지되어 있다.
도 2 및 도 4의 상태에서 카세트(C)를 챔버용기(21)의 외측으로 배출(unload)하기 위해 우선 승강기구(38)에 의하여 승강로드(35)가 아래쪽으로 이동되고 승강대(34)가 강하된다. 승강대(34)가 소정의 높이까지 강하되면 메인샤프트(40)의 양측에 고정된 피니언기어(48)가 용기(21)의 바닥부(21A)로부터 일어서는 고정랙(60)의 톱니와 맞물린다. 피니언기어(48)와 고정랙(60)이 맞물린 상태에서 다시 승강대(34)가 강하되면 피니언기어(48)가 도면 중 반시계방향으로 회전하면서 랙(60)을 따라서 하강하고 피니언기어(48)와 일체의 메인샤프트(40)도 반시계방향으로 회전하면서 하강한다(도 5 참조). 따라서 메인샤프트(40)에 고정되어 있는 보조대(42) 및 카세트지지대(44)도 반시계방향으로 회전하면서 하강하고 수평방향을 향하고 있던 카세트(C)의 웨이퍼반출입구(14)가 서서히 윗쪽을 향하게 된다.
이와 같이 하여 카세트지지대(44)가 반시계방향으로 회전되면서 소정의 높이까지 하강되면 카세트지지대(44)와 함께 카세트(C)가 카세트반입구(22)로부터 챔버용기(21)의 외측으로 돌출된다. 그리고 카세트지지대(44)가 반시계방향으로 90도 회전한 시점에서 승강대(34)의 강하가 정지되고 카세트지지대(44)의 그 이상의 회전이 정지된다. 이 때의 상태가 도 6 및 도 9에 나타내어져 있다. 도시와 같이 배면지지부(54)는 수평방향으로 유지된 상태에서 카세트반입구(22)로부터 챔버용기(21)의 외측으로 돌출해 있다. 따라서 카세트(C)도 챔버용기(21)의 외측으로 돌출하는 동시에 그 하중이 배면지지부(54)에 의하여 지지되어 웨이퍼반출입구(14)가 윗쪽(Z축방향)으로 향해져 있다. 물론 이 상태에 있어서도 배면지지부(54) 및 카세트(C)는 X축방향에 대하여 소정의 각도(θ)를 이루어 방향지워지고 반송아암(12)의 액세스방향(진퇴방향)(A)으로 향해진 채로 되어 있다.
카세트지지대(44) 및 카세트(C)가 도 6의 상태로 세트되면, 다음으로 카세트반입반출기구(19)의 선회축(70)이 각도(θ2)만큼 회전된다. 이에 따라 선회축(70)에 고정된 아암본체(68)는 도 8 및 도 9에 실선으로 나타내는 제 1 위치에서 파선으로 나타내는 제 2 위치로 각도(θ2)만큼 선회된다. 따라서 아암본체(68)의 선단에 설치된 카세트받이부(76)는 벨트(81)의 구동에 의해 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 향해지고 배면지지부(54)의 아래쪽에 위치된다(도 7A 참조).
카세트받이부(76)가 도 7A에 나타내는 위치에 위치되면 승강기구(72)가 구동되어 선회축(70)이 소정의 프트로크만큼 상승된다. 즉 아암본체(68)가 소정의 거리만큼 상승하고 카세트받이부(76)가 배면지지부(54)의 착탈구멍(61)(도 4 참조)을 통하여 상승한다. 따라서 카세트(C)는 그 배면(26)에 접촉하는 카세트받이부(76)에 의하여 들어 올려져서 카세트지지대(44)로부터 이간된다(도 7B 참조).
다음으로 도 7B의 상태에서 선회축(70)이 앞서의 회전방향과 역방향으로 회전되고 아암본체(68)가 제 1 위치(도 8의 실선위치)를 향하여 선회된다. 즉 카세트(C)가 카세트포트대(62)로 이동된다. 이 때 카세트받이부(76)를 지지하는 카세트받이축(74)은 착탈구멍(61)의 개방단을 통하여 배면지지부(54)로부터 이탈한다.
아암본체(68)가 제 2 위치에서 각도(θ2)만큼 선회되어 제 1 위치에 위치되면 카세트받이부(76)는 벨트(81)의 구동에 의해 X방향으로 방향지워진다. 따라서 카세트받이부(76)상의 카세트(C)도 X방향으로 향해진다. 또 이와 같이 아암본체(68)가 제 1 위치에 위치될 때 카세트받이축(74)은 이동대(84)의 이동에 의하여 카세트수수위치에 미리 대기하고 있는 소정의 카세트재치대(86)의 착탈구멍(88)의 개방단을 통하여 착탈구멍(88)내에 침입한다. 따라서 카세트(C)는 카세트받이축(74)의 선단에 부착된 카세트받이부(76)에 의하여 카세트재치대(86)의 상측에서 지지된다. 이 상태에서 다음으로 선회축(70)이 소정의 거리만큼 강하되면 카세트받이부(76)가 카세트재치대(86)의 착탈구멍(88)을 통하여 아래쪽으로 이동하고 카세트받이부(76)에 의하여 지지된 카세트(C)가 카세트재치대(86)상에 수수된다. 이 때 카세트(C)는 그 반출입구(14)가 윗쪽(Z방향)으로 향해진 상태에서 카세트재치대(86)상에 재치된다.
또한 카세트(C)가 재치되어야 할 카세트재치대(86)의 선택, 즉 소망하는 카세트재치대(86)의 카세트수수위치로의 이동은 구동모터(94)를 통한 회전톱니바퀴(90)의 회전구동에 의해 이동대(84)를 수평방향으로 적절히 이동시킴으로써 실시된다.
한편 카세트포트대(62)상의 카세트(C)를 카세트챔버(18, 20) 내에 반입하는 경우에는 상기한 조작과 완전히 반대의 조작을 실시하면 좋다. 즉 우선 오퍼레이터에 의하여 미처리의 반도체웨이퍼(W)가 수용된 카세트(C)가 카세트포트대(62)의 카세트재치대(86)상에 재치된다. 이 경우 카세트(C)는 X방향으로 방향지워지고, 또한 그 반출입구(14)가 윗쪽으로 향해진 상태에서 카세트재치대(86)상에 재치된다. 다음으로 이동대(84)가 수평으로 이동되어 카세트(C)가 재치된 카세트재치대(86)가 카세트받이부(76)가 대기하는 카세트수수위치에 위치된다.
카세트(C)가 카세트재치대(86)와 함께 카세트수수위치에 위치되면 선회축(70)의 상승에 의하여 카세트받이부(76)가 카세트재치대(86)의 착탈구멍(88)을 통하여 윗쪽으로 이동하고 카세트(C)가 카세트받이부(76)에 의하여 지지되어 카세트재치대(86)로부터 이간된다. 다음으로 이 상태에서 아암본체(68)가 제 1 위치로부터 각도(θ2)만큼 선회되어 제 2 위치에 위치되고 상기한 조작과 반대의 조작을 거쳐서 카세트(C)가 도 6의 상태에서 대기하고 있는 카세트지지대(44)의 배면지지부(54)상에 수수된다. 이 경우 카세트(C)와 함께 아암본체(68)가 제 2 위치로 선회되기 전에 회전기구(58)에 의하여 카세트지지대(44)가 반시계방향으로 90도 회전되고 챔버용기(21)의 외측으로 돌출된다. 그 후 승강대(34)가 상승되면 카세트지지대(44)도 상승되면서 90도 시계방향으로 회전되고 바닥면지지부(52)가 수평상태로 세트된다. 이 상태에서는 상기한 바와 같이 카세트지지대(44)와 카세트(C)의 웨이퍼반출입구(14)가 반송아암(12)의 액세스방향(진퇴방향)(A)으로 향해진다. 그리고 이 상태에서 다시 승강대(34)가 소정의 높이까지 상승되면 도 2에 나타내는 바와 같이 카세트(C)의 웨이퍼반출입구(14)가 반송아암(12)의 액세스방향(A)을 향하여 개구하는 챔버용기(21)의 웨이퍼반출구(24)에 대향된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면 X방향으로 방향지워지고, 또한 웨이퍼반출입구(14)가 윗쪽으로 향해진 상태에서 카세트포트대(62)상에 재치된 카세트(C)를 카세트반입반출기구(19)에 의하여 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 향하면서 카세트챔버(18, 20)에 수수할 수 있다. 또 본 실시예에 따르면 승강로드(34)를 윗쪽으로 이동시키는 것 만으로 웨이퍼반출입구(14)가 윗쪽을 향하도록 수평으로 눕혀진 카세트(C)를 수직으로 일으키면서 카세트챔버(18, 20) 내에 반입하여 웨이퍼수수위치에 직교하는 메인샤프트(40)를 중심으로 카세트(C)가 회전되기 때문에 카세트챔버(18, 20)에 수수된 카세트(C)는 메인샤프트(40)를 중심으로 하는 90도의 회전만에 의하여 그 웨이퍼반출입구(14)가 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 향해진다.
이와 같이 본 실시예에 있어서, 카세트(C)는 카세트챔버(18, 20)의 외측에 배치된 카세트반입반출기구(19)에 의하여 미리 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 방향지워지는 동시에 반송아암(12)의 액세스방향(A)을 향하여 배치된 카세트지지대(44)상에 수수된다. 그리고 메인샤프트(40)를 중심으로 하는 카세트지지대(44)의 회전만에 의하여 카세트는 그 웨이퍼반출입구(14)가 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 향해진다. 따라서 카세트(C)를 반송아암(12)의 액세스방향(A)으로 향하기 위한 구동기구를 카세트챔버(18, 20) 내에 설치할 필요가 없다. 그 결과 카세트챔버(진공챔버)(18, 20) 내에 있어서의 구동기구가 적어지고 파티클의 발생이 억제된다. 이에 대하여 미국특허 제 5186594호에서는 카세트(C)를 Y축방향으로 90도 회전시키는 구동기구와 카세트(C)를 Z축방향으로 소정 각도 회전시키는 구동기구를 카세트챔버 내에 별개로 설치할 필요가 있기 때문에 카세트챔버 내에 있어서의 구동기구가 복잡하고, 또한 많아지며 제조비용이 높아지는 동시에 발생하는 파티클이 증대한다. 카세트(C)를 Z축방향으로 회전시키는 구동기구를 필요로 하지 않는 본 실시예의 카세트챔버(18, 20)에 따르면 미국특허 제 5186594호의 장치에 비하여 구동기구가 적은 만큼 파티클의 발생이 억제되어 구조가 간단하기 때문에 비용의 삭감을 꾀할 수 있다.
또 본 실시예의 카세트챔버(18, 20)는 경사방향으로 연장되는 회전축이 없기 때문에 미국특허 제 5507614호의 경사축과 같이 회전기구부에 편중된 부분이 없고 파티클의 발생량이 적다. 또 카세트(C)를 경사방향으로 회전시키지 않고 완료되기 때문에 회전에 요하는 공간이 작게 완료되고 챔버(18, 20)를 콤팩트하게 제조할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 피처리체로서 반도체웨이퍼가 사용되었지만, 이에 한정되지 않고 유리기판이나 LCD기판 등을 사용할 수도 있다. 또 본 실시예의 카세트챔버(18, 20)는 클러스터툴장치에 적용되었지만 다른 장치에 적용할 수도 있다. 또 본 실시예에서는 2개의 카세트챔버(18, 20)에 대하여 1개의 카세트반입반출기구(19)가 겸용되고 있지만 각 카세트챔버(18, 20)에 대응하여 개별로 카세트반입반출기구(19)를 설치해도 좋다.

Claims (8)

  1. 복수의 피처리체를 지지하는 카세트가 수용되는 카세트챔버와,
    상기 카세트챔버에 형성되어 카세트챔버에 대한 카세트의 반출입을 허용하는 카세트반출입구와,
    상기 카세트챔버에 형성되어 상기 카세트반출입구의 개구방향에 대하여 소정의 각도를 이루어 개구하고, 카세트챔버에 대한 피처리체의 반출입을 허용하는 피처리체반출입구와,
    카세트챔버 내에 승강 가능하게 설치된 승강대와,
    상기 승강대에 회전 가능하게 부착되어 상기 피처리체반출입구의 개구방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 연장되는 샤프트와,
    상기 샤프트에 고정되어 카세트의 바닥면을 받는 바닥면지지부와 카세트의 배면을 받는 배면지지부를 갖고, 이들 지지부에 의하여 지지되는 카세트를 상기 피처리체반출입구의 개구방향을 향하는 카세트지지대와,
    승강대의 승강동작에 따라서 샤프트를 회전시킴으로써 카세트지지대를 카세트챔버 내의 제 1 위치와 카세트챔버 외의 제 2 위치의 사이에서 회전시키는 회전기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기구는 상기 제 1 위치에서 카세트지지대의 바닥면지지부를 수평방향으로 위치시키고 상기 제 2 위치에서 카세트지지대의 배면지지부를 수평으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기구는 카세트챔버에 설치되어 승강대의 승강방향을 따라서 연장되는 랙과, 샤프트에 고정되어 랙과 맞물리는 피니언기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    랙과 피니언기어의 적어도 한쪽이 수지에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    카세트가 세트되는 카세트포트대와, 카세트포트대와 카세트챔버의 카세트지지대의 사이에서 카세트를 수수하는 반송수단을 구비하고, 상기 반송수단은 카세트를 상기 피처리체반출입구의 개구방향을 향한 상태에서 카세트지지대에 수수하는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반송수단은 지지축과, 지지축을 중심으로 선회 가능한 아암과, 아암의 선단에 부착되어 카세트를 지지하는 지지부를 갖고, 상기 지지부는 아암의 선회에 동반하여 그 선회방향과 동일방향으로 소정량 회전함으로써 지지하는 카세트를 카세트지지대에 수수하는 수수위치에서 카세트를 상기 피처리체반출입구의 개구방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 반송수단은 승강, 또한 회전 가능한 제 1 회전축과, 제 1 회전축에 고정된 아암과, 제 1 회전축에 고정된 제 1 풀리와, 아암의 단부에 회전 가능하게 부착된 제 2 회전축과, 제 2 회전축에 고정된 제 2 풀리와, 제 1 풀리와 제 2 풀리에 놓여진 벨트와, 제 1 회전축에 부착되어 카세트를 지지하는 지지부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 카세트포트대는 상기 카세트반출입구의 개구방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 연장되는 이동대와, 이동대를 구동시키는 구동수단과, 이동대상에 설치되어 카세트가 재치되는 복수의 카세트재치대를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 카세트반송기구.
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