KR20010033316A - 반도체 웨이퍼 입출력 취급 시스템 - Google Patents

반도체 웨이퍼 입출력 취급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼(50) 등의 제품을 가공하는 가공 장치(10)에 관한 것으로, 가공 장치(10)는 둘러싸인 청정 가공 챔버(20)를 형성하는 수납부(12)와, 가공 챔버 내에 배치된 적어도 하나의 가공 스테이션을 포함한다. 경계부(14)는 가공될 제품을 담고 있는 포드(51)가 가공 장치로 로딩되거나 가공 장치로부터 언로딩되게 하는 적어도 하나의 경계 포트를 구비한다. 경계부는 매우 청정한 가공 챔버만큼 청정하지 않기 때문에 가공 챔버로부터 청정 상태가 분리된다. 포드와 함께 밀봉하도록 된 제품 추출 기구가 채용된다. 기구는 제품을 경계부에서 대기 분위기 조건에 노출시킴이 없이 포드 내에 담긴 제품을 가공 챔버 내로 추출할 수 있도록 배치된다. 또한, 제품 가공 장치는 경계부 내에 배치된 포드와 함께 밀봉하도록 된 제품 삽입 기구를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

반도체 웨이퍼 입출력 취급 시스템{Semiconductor wafer input/output handling system}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 1996년 3월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 제622,349호의 일부 연속 출원인 1996년 7월 15일자 출원되어 미국 특허 제5,664,337호로 허여된 미국 특허 출원 제680,463호의 연속 출원인 미국 특허 출원 제08/851,480호(대리인 정리 번호 SE10-0121)의 일부 연속 출원으로서, 이들은 본원에서 참고 자료로 인용된다.
연방 후원에 의한 연구 또는 개발에 관한 언급
해당 없음
발명의 배경
본 발명은 예컨대 반도체의 액상 및 기상 가공을 수행하기 위해 사용되는 자동화된 반도체 웨이퍼 가공 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 반도체 웨이퍼, 데이터 디스크, 반도체 기판 및 아주 낮은 오염 수준을 요구하는 유사한 제품에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 개량된 입출력 웨이퍼 취급 시스템을 갖는 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 가공은 집적 회로, 데이터 디스크 및 가공될 유사한 제품의 양이 대량이기 때문에 경제적 중요성이 커지게 되었다. 최근에는 집적 회로 및 데이터 디스크에 사용되는 특징 요소가 크기면에서 현저히 감소하여, 우수한 집적성 및 성능을 제공하고 있다. 또한, 반도체 웨이퍼의 직경은 시간이 갈수록 증가하고 있으며, 각각 가공된 웨이퍼에 비해 큰 규모의 경제성을 제공하고 있다.
반도체 웨이퍼를 가공하기 위해 지금까지 사용되었던 장치 및 방법이 가변적인 정도의 성공으로 이루면서 작동되어 왔으나, 이들은 가공 작업 중에 발생될 수 있는 오염 또는 입자 부가에 관한 문제점을 종종 겪어왔다. 반도체 장치 상에 형성된 개별 요소의 특징 및 기하학적 형상이 작아지고 집적되고 반도체 웨이퍼의 직경이 증가함에 따라, 오염 및 파손에 대한 더욱 엄밀한 제어가 중요하게 되었다.
반도체 제조에서 입자에 의한 오염이 꾸준히 가장 중요한 쟁점이 되고 있다. 모든 형태의 반도체 가공 장치에 있어서, 오염 입자들이 가공 장치 수납부 내로 유입하는 것을 방지하는 것이 극히 중요하다. 이러한 입자들은 웨이퍼 상으로 전사되는 화상의 저하를 일으킴으로써 가공될 웨이퍼 상으로 집적 회로 레이아웃(layout)을 전사하는 데 사용되는 사진 공정(photographic process)에 영향을 미칠 수 있다. 오염 입자들은 제조될 소자의 특성 변경을 초래한다.
오염 입자들의 최대 공급원 중의 하나는 반도체 가공 장치를 둘러싸는 공기 내에 보유되어 존재하는 대기의 먼지이다. 대기 오염량을 감소시키기 위해, 반도체 집적 회로 제조업자는 아주 작은 양의 대기 먼지를 갖는 작업 영역을 제공하기 위한 엄밀한 대책을 수행하였다. 이들 영역들은 "청정실"(clean room)이라고 불린다. 이러한 작업 영역을 형성하여 작업하는 데 아주 많은 비용이 필요하다. 따라서, 특정 소자를 제조하는 데 사용되는 청정실의 개수 및 크기를 제한하는 것이 바람직하게 된다.
전통적인 반도체 가공 장치와 관련된 다른 문제점은 산, 부식제, 용제 및 다른 가공 유체와 같은 독성 및 부식성 유체가 제조 공정에 사용된다는 사실에 관한 것이다. 이러한 가공 유체는 작업자 및 반도체 가공 장치 수납부 외부의 재료에 부식 및 다른 해로운 영향이 가해지는 것을 방지하기 위해 제어된 가공 챔버 내에 저장되어야 한다. 액상 및 기상 가공 유체 모두가 아주 중요하며, 이들 모두는 가공 챔버로의 배출 및 부식되기 쉬운 기계 부품과의 접촉이 방지되어야 한다. 따라서, 제조 중에 가공 챔버 내부의 가공 유체를 충분히 밀봉하여 배출 및 손상의 발생을 방지하는 반도체 가공 장비에 대한 필요성이 존재하여 왔다.
본원의 발명자들은 상기의 문제점을 인식하여 본원에 서술된 장치로써 상기 문제점에 대한 해결책을 찾아냈다. 본 장치는 자동화된 반도체 공정 장비에서 일괄 웨이퍼 취급(batch wafer handling)용의 개량된 시스템을 제공한다. 또한, 본 장치는 표준 웨이퍼 용기 또는 포드(pod)의 사용을 가능하게 하는 가공 시스템을 제공한다. 더욱이, 본 장치는 장착 작업 중의 공기 침투가 최소화됨과 동시에 웨이퍼의 자동화된 연속 가공을 가능하게 하는 다중 웨이퍼 용기 장착용 가공 시스템을 제공한다.
본 장치의 추가 특징에 의하면, 이 장치는 오염 입자들이 가공 챔버 내로 유입되는 것을 방지하고 가공 유체 및 증기들이 이 챔버로부터 배출되는 것을 방지하는 유밀 밀봉부를 제공하는 개량된 도어 작동 및 밀봉 조립체를 구비한다.
발명의 요약
사실상 청정한 대기 내에서 반도체 웨이퍼와 같은 제품을 가공하기 위한 가공 장치가 설명될 것이다. 가공 장치는 둘러싸인 청정 가공 챔버를 형성하는 수납부와, 가공 챔버 내에 배치된 적어도 하나의 가공 스테이션을 구비한다. 경계부는 수납부의 경계 단부에 인접하게 배치된다. 경계 부분은 가공될 제품을 담고 있는 포드가 가공 장치로 로딩되거나 가공 장치로부터 언로딩되는 적어도 하나의 경계 포트를 구비한다. 경계부는 매우 청정한 가공 챔버만큼 청정하지 못하기 때문에 가공 챔버로부터 청정 상태가 분리된다. 포드를 밀봉하도록 설계된 제품 추출 기구가 사용된다. 제품 추출 기구는 제품을 경계부에서 주위의 대기 조건으로 노출시킴이 없이 포드 내에 담긴 제품을 가공 챔버 내로 추출하는 것을 가능하도록 배치된다. 또한, 제품 가공 장치는 경계부 내에 배치된 포드를 밀봉하도록 된 제품 삽입 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 제품 삽입 기구는 적어도 하나의 가공 스테이션에 의한 가공 이후에 제품의 포드 내로의 삽입을 가능하게 하도록 배치된다. 제품 삽입 기구는 제품을 경계부 내에서 주위의 대기 조건으로 노출시킴이 없이 제품을 삽입할 수 있게 한다.
도면의 간단한 설명
도1a는 가공부의 일반 구성 요소와 입출력부의 다양한 스테이션을 도시하는, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 가공 시스템의 사시도이다.
도1b는 일부 주요 구성 요소를 잘 도시하기 위해 일부가 파단된, 본 발명에 의한 반도체 가공 시스템의 전방 사시도이다.
도1c는 반도체 가공 시스템을 통과하는 반도체 웨이퍼의 흐름을 도시하는, 도1a의 반도체 가공 시스템의 평면도이다.
도2는 특정 구성 요소를 보다 잘 도시하기 위해 일 부분이 제거된, 반도체 가공 시스템의 후방 사시도이다.
도3은 도1에 도시된 가공 시스템의 입출력 부조립체의 사시도이다.
도4는 입출력 부조립체에 사용되는 로딩판 사시도이다.
도5a는 입출력 부조립체의 로딩판 및 승강판(elevator plate)과 관련된 웨이퍼 용기의 사시도이다.
도5b는 승강판으로부터 로딩판으로의 웨이퍼 용기의 전달을 도시하는 평면도이다.
도6은 도1에 도시된 가공 시스템의 일부를 형성하는 바람직한 반도체 적재 부조립체의 사시도이다.
도7은 도1에 도시된 가공 시스템의 도킹 조립체의 일부를 형성하는 용기 전달부의 사시도이다.
도8은 도1에 도시된 가공 시스템의 도킹 부조립체의 일부를 형성하는 해치 경계부의 사시도이다.
도9a는 도1에 도시된 가공 시스템의 전달 부조립체의 일부를 형성하는 웨이퍼 전달 코움의 전방 사시도이다.
도9b는 도9a에 도시된 웨이퍼 전달 코움의 후방 사시도이다.
도10은 도9a 및 도9b에 도시된 웨이퍼 코움용 컨베이어의 전방 사시도이다.
도11a는 도1에 도시된 가공 시스템의 일부분을 형성하는 웨이퍼 번칭 코움(wafer bunching comb)의 사시도이다.
도11b는 도11a의 코움의 홈을 도시하는 단면도이다.
도12는 도1에 도시된 가공 시스템의 일부를 형성하고 신규한 도어 작동 및 밀봉 기구를 사용하는 반도체 가공 장치의 사시도이다.
도13은 가공 장치 도어 작동 조립체의 사시도이다.
도14는 개방 위치에 있는 가공 장치 도어의 측단면도이다.
도15는 폐쇄 위치에 있는 가공 장치 도어의 측단면도이다.
발명의 상세한 설명
도1a, 도1b 및 도2는 가공 시스템(10)의 벽을 형성하는 기본 프레임(12)을 포함하는 가공 시스템(10)을 대체로 도시하고 있다. 일반적으로, 가공 시스템(10)은 2개의 주요부, 즉 반도체 제품들을 수용 및 적재하는 경계부(14)와, 예를 들어 액상 및/또는 기상 가공 절차를 사용하여 반도체 제품을 가공하는 하나 이상의 가공 스테이션(3)을 포함하는 가공부(16)로 분할된다.
도시된 바와 같이, 경계부(14)는 바람직하게는 다수의 스테이션으로 분리된다. 개시된 실시예에서, 경계부(14)는 용기 접근 스테이션(5), 적재 스테이션(6), 용기 도킹 스테이션(7), 및 웨이퍼 전달 스테이션(8)으로 구성된다. 작동시, 웨이퍼 용기(51)는 용기 접근 스테이션(5)에서 도어(32)를 통해 가공 시스템(10)으로 삽입된다. 다음, 각각의 용기(51)는 용기가 용기 도킹 스테이션(7)의 구성 요소에 의해 접근되는 시간까지 적재 스테이션(6)에 보관된다. 벽(11)은 스테이션(5, 6, 7)들과 웨이퍼 전달 스테이션(8)을 효율적으로 분리시킨다. 이를 위해, 벽(11)에는 하나 이상의 도어가 구비되는데, 이 도어에 대해 각각의 용기(51)가 밀봉할 수도 있고 또한 용기(51)의 외면에 의한 오염 없이 용기(51) 내에 담긴 웨이퍼의 직접적인 접근을 허용할 수도 있다. 이와 같이, 소정의 용기(51) 내의 웨이퍼는 잠재적인 오염 환경에 노출되지 않고 가공 시스템(10)의 가공부(16)로 삽입될 수도 있다.
도1a 및 도1b를 참조하면, 프레임(12)은 가공 시스템 구성 요소들을 실질적으로 둘러싸서 작업 공간(20)을 형성하는 수납부를 형성하도록 구성되어 있다. 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 소자는 작업 공간(20) 내에서 먼지와 오염물로부터 비교적 보호되면서 유지되고 이동된다. 작업 공간(20)에는 퍼지 가스가 공급될 수 있으며, 그리고/또는 작업 공간(20)은 대기압이나 대기압에서 약간 상승된 압력에서 작동될 수 있다.
가공 시스템(10)의 상부 부분은 주변 환경에 대하여 밀봉되며, 가공 영역(20)으로 들어가기 전에 대기를 필수적으로 여과하기 위해 경계부(14) 위에 중간 필터가 구비되고 가공부(16) 위에 가공 필터가 구비될 수도 있다. 이러한 필터부들은 바람직하게는 HEPA형 한외 여과 필터를 사용한다. 팬 등의 공기 이동 장비는 공기가 필터를 통해서 하방으로 작업 공간(20)으로 이동하도록 한다.
가공 시스템(10)은 또한 프레임(12)의 일부분에 의해 작업 공간(20)으로부터 분리되는 가공 스테이션 정비부와 기기 설치 및 제어부를 구비한다. 이들 부분들은 가공 스테이션과 관련된 여러 장비의 구성 요소의 존재 및 작동으로 인해 오염 수준이 높을 가능성이 있으므로, 이들 부분들을 작업 공간(20)으로부터 분리시키는 것이 바람직하다. 가공 시스템(10)은 바람직하게는 가공 장치(15)의 전방으로 청정실이 접근되고 작업 공간(20)의 후방의 정비부와 기기 설치 및 제어부로 그레이 룸이 접근되면서 웨이퍼 조립 시설 내에 용이하게 장착된다. 이러한 그레이 룸은 청정실보다 오염에 대하여 예방할 필요가 거의 없으며, 그 자체로 조립 및 정비하기에 비용이 적게 든다. 그래서, 전술한 형상은 정비를 보다 전형적으로 필요로 하는 가공 시스템(10)의 일부분에 대하여 용이한 접근을 허용하면서 공장 설비 비용을 감소시킨다.
전방 제어 패널(22)은 경계부(14)에 근접하게 배치되며 작업자의 제어를 허용한다. 제어 패널(22)은 바람직하게는 접촉 스크린 브라운관 제어 디스플레이이므로 손가락이 디스플레이 스크린에 접촉함으로써 다양한 제어 기능을 수행한다. 2차 제어 패널은 제어부 내에 포함될 수도 있으며 작업이 기계의 전후방으로부터 수행될 수 있도록 하기 위해 그레이 룸으로부터 접근될 수도 있다. 사용자가 프로그래밍 가능한 모든 제어 기능과 선택 사항들은 사용자에 의해 작업을 수행하고 가공 시스템(10)을 설정하기 위해 제어 패널 상에 표시되는 것이 바람직하다.
반도체 웨이퍼(50)는 경계부(14)를 통해 가공 시스템(10)의 둘러싸인 작업 공간(20)으로 공급되고 작업 공간(20)으로부터 제거된다. 웨이퍼는 공업 표준 웨이퍼 용기 또는 포드(51) 내의 경계부에 공급된다. 웨이퍼 용기는 상표명 "CAPSIL"로 웨이퍼 용기를 판매하는 엠팍(Empak)과 같은 여러 제조업자로부터 구입 가능하다.
도5a 및 도5b에 잘 도시된 바와 같이, 웨이퍼 용기(51)는, 제거될 때 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 용기 내로 삽입되거나 용기로부터 제거되도록 하는 덮개(52)를 구비한다. 통상, 덮개(52)는 용기(51) 내에서 시각적인 검사와 광학적인 조사를 허용하도록 반투명이다. 웨이퍼 용기(51)는 또한 웨이퍼의 관찰 및 광학적인 조사를 허용하는 창(54)을 포함한다. 창(54)의 대향 측면의 웨이퍼 용기(51)에는 자동화된 장비에 의해 웨이퍼 용기(51)의 조작을 용이하게 하는 특징들이 제공된다. 이러한 특징들은 한 세트의 내부 원형 슬롯(55)들과 한 세트의 외부 원형 슬롯(56)들을 포함한다. 가공 시스템(10)의 개시된 실시예가 이러한 특징들과 상호 작용하는 방식은 이하에 보다 상세하게 설명될 것이다. 웨이퍼 용기(51)들은 밀봉되며 웨이퍼 용기(51)들에는 퍼지 가스가 공급될 수 있다. 용기(51) 내에 위치된 웨이퍼의 수는 변할 수 있지만, 현재 공업 표준 웨이퍼 용기들은 직경이 300 mm인 13개 내지 25개의 웨이퍼에 대한 용량을 통상 갖는다.
개시된 실시예에서, 경계부(14)는 가공될 웨이퍼를 수용하는 입력 부조립체 및 가공된 웨이퍼를 회수하는 출력 부조립체로서 모두 기능한다. 또한, 경계부(14)는 가공되지 않은 웨이퍼와 가공된 웨이퍼 모두에 대하여 유지 또는 적재 성능을 제공할 수 있다. 경계부(14)는 웨이퍼 용기가 가공 시스템(10)으로 로딩되고 가공 시스템(10)으로부터 언로딩되도록 하는 입력/출력 부조립체(30)를 포함한다. 부조립체(30)는 시스템(10)의 개시된 실시예의 스테이션(5) 내에 배치된다.
입력/출력 부조립체는 유입구 도어(32)에 의해 제어 가능하게 개폐되는 유입구를 포함한다. 유입구 도어(32)는 공기 실린더(33) 등에 의해 공압식으로 동력이 부여되므로 안내 트랙(34) 상에서 상하방으로 미끄러져서 유입구를 개폐시킨다. 입력/출력 부조립체(30) 내의 구성 요소들은 유입구 도어(32)가 폐쇄될 때까지 이동하지 않도록 작동되는 것이 바람직하므로, 유입구 도어가 작업자에 대하여 안전 기구로서 기능하게 한다.
유입구 도어(32)가 개방되면, 하나 이상의 웨이퍼 용기(51)는 용기 접근 스테이션(5) 내의 로딩 승강 장치(40) 상에 로딩될 수도 있다. 로딩 승강 장치는 웨이퍼 용기(51)를 수용하기에 적합한 용기 승강판(42)을 포함한다. 개시된 실시예에서, 용기 승강판(42)은 승강판 상에 정렬되도록 장착되는 연결핀(44)들을 구비하며, 공업 표준 웨이퍼 용기(51) 상에 제공된 각각의 내부 슬롯(55, 도5b) 내에 수용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 연결핀(44)들 사이의 승강판(42)의 일부분은 절개되어 거의 파이 형상의 절개부(45)를 형성한다. 이 절개부(45)는 웨이퍼 용기(51)가 로딩판(60)으로 이동되도록 하며, 이에 대해서는 이하에 보다 상세하게 설명될 것이다. 웨이퍼 용기 내부 슬롯(55)이 승강판(42)의 연결핀(44) 상에 위치되는 것을 돕기 위해, 승강판(42)의 상부 모서리에는 적어도 하나의 안내 블록(46)이 구비된다. 승강판(42)은 공압 실린더(48)의 작동에 의해 안내 트랙(47) 상에서 운반되며, 높은 위치로 상승되고 유입구 도어(32)에 인접한 로딩/언로딩 위치로 하강된다.
로딩 승강 장치(40)는 웨이퍼 용기가 가공 시스템 내로 여러 가지 방식으로 로딩되도록 한다. 승강판(42)이 유입구 도어(32)에 인접한 하부 위치에 있으면, 웨이퍼 용기(51)는 사람에 의한 로딩 또는 자동화 로봇에 의한 로딩에 의해 승강판 상에 측방향으로 로딩될 수 있다. 승강판(42)이 높은 위치로 상승되면, 로딩은 높은 운반 시스템의 사용에 의하여 스테이션(5)의 정상부를 통해 배치된 접근 도어를 통해 수직으로 이루어질 수 있다.
높은 위치에 있는 용기 승강판(42)에 의해, 웨이퍼 용기(51)는 입력/출력 부조립체 내의 로딩판(60)으로 로딩될 수 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 로딩판(60)에는 연결핀(62)들이 제공되는데, 로딩판 상의 연결핀(62)들은 웨이퍼 용기 상의 외부 슬롯(56, 도5b)과 정렬되고 외부 슬롯(56)에 의해 수용되기에 적합하다는 점을 제외하고는 승강판(42)의 연결핀(44)들과 유사하다. 로딩판(42)은 또한 웨이퍼 용기를 로딩판에 위치시키는 것을 돕기 위해 적어도 하나의 장착 블록(64)을 포함한다. 선단 모서리(65)에서, 로딩판은 승강판의 절개부(45)보다 약간 작거나 절개부(45)에 상보적인 파이 형상의 돌출부(66)를 구비한다. 도5b에 잘 도시된 바와 같이, 절개부(45)는 이하에 보다 상세하게 설명된 바와 같이 웨이퍼 용기를 승강판(42)으로부터 로딩판으로 이동시키기 위하여 로딩판(60)이 승강판(42)을 통해 이동하도록 하며, 이의 반대도 또한 같다.
로딩판(60)은 유입구 도어(32)에 대하여 화살표(71) 방향으로의 수평 이동을 위해 안내 트랙(70) 상에 장착된다. 수평 구동 기구는, 다른 구동 장치가 사용될 수도 있지만, 바람직하게는 모터 구동 장치 및 벨트 조립체(72)로 구성된다. 제2 장착 및 구동 장치(75)는 로딩판(60)을 장착하며 다양한 장착 장치와 로딩판을 수직축에 대하여 수직으로 그리고 회전되게 이동시키는 구동 장치를 포함한다. 장착 및 구동 장치(75)는 장착판 장치를 통해 로딩판(60)에 연결된 구동 아암(78)을 포함한다. 구동 아암(78)은 바람직하게는 로딩판(60)을 승강시키기 위해 모터 및 리드 스크루 구동 장치(80)에 의해 수직으로 구동된다. 모터 및 하모닉 구동 조립체(82)는 수직축(83)에 대하여 회전 구동을 제공하기 위해 로딩판(60)에 연결된다. 모터 및 하모닉 구동 조립체(82)는 로딩판의 선단 모서리(65)가 유입구 도어(32)에 대면하는 위치로부터 선단 모서리(65)가 용기 적재 부조립체(90, 도1b 참조)에 대면하는 위치로 로딩판을 90°회전시킨다. 각각의 구동 기구는 바람직하게는 로딩판(60)의 위치 결정을 제어하기 위한 점증적인 엔코더와 로딩판(60)의 상대적인 수평, 수직 및 회전 위치를 결정하기 위한 절대적인 엔코더를 포함한다. 구동 기구는 웨이퍼 용기(51)들이 용기 적재 부조립체(90)로 이동되고 용기 적재 부조립체(90)로부터 이동되도록 하기 위해 용기 적재 부조립체(90, 도1b에 도시됨)에 로딩판(60)을 위치시키는 작동을 공동으로 한다.
로딩판(60)은 용기 접근 스테이션(5)의 입력 및 출력 작업을 모두 용이하게 하기 위하여 유입구를 통해 작업자로부터 웨이퍼 용기(51)를 수용하거나 승강판(42) 상에 설치되어 일시적으로 보관된 웨이퍼 용기를 수용할 수 있다. 웨이퍼 용기를 승강판(42)으로부터 로딩판(60)으로 이동시키기 위해, 승강판(42)은 로딩/언로딩 위치로 하강되며, 로딩판(60)은 그 선단 모서리(65)가 유입구 도어(32)에 대면하도록 회전된다. 이 위치에서, 로딩판(60)은 승강판(42)의 아래에 있다. 다음, 로딩판(60)은 로딩판의 파이 형상 돌출부(66)가 승강판(42)의 절개부(45)를 통해 이동하도록 상승될 수도 있다. 도5b에 도시된 바와 같이, 이 작동 중에, 로딩판 상의 연결핀(62)은 웨이퍼 용기(51) 상의 외부 슬롯(56)과 결합되며, 동시에 승강판 상의 연결핀(44)들은 웨이퍼 용기 상의 내부 슬롯(55)으로부터 제거되며, 그래서 웨이퍼 용기(51)가 로딩판(60)으로 완전히 이동된다. 다음, 로딩판(60)은 웨이퍼 용기(51)를 적재 부조립체(90)로 이동시키기 위해 90°회전된다.
도6에 의하면, 적재 조립체(90)는 이로부터 반경 방향으로 연장한 복수개의 아암(94)을 갖는 중심 허브(29)를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 다른 개수의 아암이 사용될 수 있지만 아암의 개수는 6개이다. 각 아암의 단부에 장착된 것은 상부 및 하부 선반(92, 98)을 각각 갖는 용기 캐리어(96)이다. 베어링 및 타이밍 샤프트 장치(99)는 각 용기 캐리어(96)를 아암(94)에 장착한다. 베어링 및 타이밍 샤프트 장치(99)는 각 용기 캐리어(96)의 상부 및 하부 선반(97, 98)이 중심 허브(92)에 대한 아암의 상대 위치에 상관 없이 항상 수평하게 있는 것을 보장하도록 타이밍 벨트와 결합될 수도 있다. 각 아암(94)에 장착된 것은 타이밍 시스템에서 임의의 동작을 감소시키도록 기능하는 신장 피벗 조립체(106)이다. 각 용기 캐리어(96)의 상부 및 하부 선반(97, 98)은 결합핀이 표준 웨이퍼 용기(51) 상의 내부 슬롯(55)과 정렬되도록 각 선반 상에 위치되는 결합핀(102)을 구비한다.
12개의 미리 설정된 인덱스 위치를 갖는 인덱서(104) 형태의 구동 장치는 입/출력 부조립체에 인접한 미리 설정된 로딩 위치로부터 이에 180° 대향되는 미리 설정된 용기 변환 위치로 허브(92)의 축 주위로 용기 캐리어(96)와 아암(94)을 회전시킨다. 절대 엔코더(108)는 아암(94)의 상대 위치를 검출하도록 중심 허브(92) 상에 장착된다.
정상 작동에 있어서, 각 선반들은 간섭 없이 웨이퍼를 완전 완성하는 연속 공정을 용이하게 하도록 선반 상에 장착된 (모두 12개의) 웨이퍼 용기를 가질 것이다. 그러나, 적재 부조립체(90)는 시스템 사용자의 일괄 공정에 따른 12개 이하의 웨이퍼 용기(51)를 취급할 수 있다.
예컨대, 광학 센서와 같은 검출기는 프레임(12)과 고정된 관계로 장착될 수 있고 용기가 중심 허브(92)에 대해 회전됨에 따라 웨이퍼 용기 내의 반도체 웨이퍼를 광학적으로 조사할 수 있도록 위치될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 검출기는 입/출력 부조립체(30)와 용기 적재 부조립체(90) 사이의 경계부에 인접한 위치와 용기 적재 부조립체(90)와 용기 도킹 부조립체(110) 사이의 경계부에 인접한 위치에 위치된다. 이러한 광학 조사는 웨이퍼들이 시스템에 걸쳐 가공됨에 따라 가공 시스템(110)이 모든 웨이퍼의 트랙을 유지하게 허용한다.
작동 중에, 인덱서(104)는 용기 캐리어(96) 중 하나 상의 선반이 입/출력 부조립체(30)에 인접한 미리 설정된 로딩 위치에 도달할 때까지 아암(94)을 회전시킨다. 그런 후, 웨이퍼 용기(51)는 선반 상에 위치될 때까지 로딩판(60)을 이동시키고 웨이퍼 용기(51)상의 내부 슬롯(55)이 선반 상의 결합핀(102)과 정렬될 때까지 로딩판(60)을 회전시키고 내부 슬롯(55)이 결합핀(102)에 의해 수용되도록 로딩판(60)을 하강시킴으로써 로딩판(60)으로부터 각각의 용기 선반으로 전달될 수도 있다. 그런 후, 로딩판(60)은 선반으로부터 제거되도록 다소 회전되어 철수될 수도 있다. 가공을 위해 적재 부조립체(90)로부터 웨이퍼 용기(51)를 언로딩하기 위해서, 웨이퍼 용기(51)를 보유하는 용기 선반과 아암은 웨이퍼 용기가 용기 도킹 스테이션(6)에 배치된 용기 도킹 부조립체(110)에 의해 접근될 수 있도록 허브에 대해 180° 회전될 수 있다.
도2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 용기 도킹 부조립체(110)는 안내 트랙(115)을 따른 직선형 이동을 위한 캐리지(114) 상에 장착된 로봇 아암(112)을 포함하는 로봇 컨베이어(111)를 구비한다. 개시된 실시예의 로봇 아암(112)은 3개의 관절 연결된 세그먼트 - 캐리지(114)에 장착된 하부 또는 제1 세그먼트(116), 타이밍 벨트 장치 등을 통해 제1 세그먼트에 연동된 중간 또는 제2 세그먼트(117) 및 제2 세그먼트에 연동되는 상부 및 제3 세그먼트(118)를 가진다. 이 로봇 아암 구조는 최소한의 공간을 차지하면서 아암이 상향 이동, 하향 이동 및 후향 이동할 수 있게 한다. 제3 세그먼트(118)는 말발굽형 형상을 가지고 로봇 아암이 용기 적재 부조립체(90) 내에서 용기 선반으로부터 웨이퍼 용기(51)를 상승시켜서 분리하게 한다. 제3 세그먼트 상에 위치된 결합핀(122)은 로봇 아암(112)으로의 전달을 완성하도록 웨이퍼 용기(51) 상에서 외부 세트의 슬롯(56)과 접촉하여 이에 수용될 수도 있도록 구성된다.
이 캐리지(114)는 로봇 아암(112)과 함께 용기 전달 부조립체(150)에 인접한 위치로 안내 트랙(115)을 따라 활주한다. 도7에 도시된 바와 같이, 용기 전달 부조립체는 화살표(151) 방향으로의 이동을 위한 직선형 활주부(154) 상에 장착된 도킹판(152)을 구비한다. 결합핀(156)은 웨이퍼 용기(51) 상에서 내부 슬롯(55)과 정렬하도록 도킹판(152) 상에 위치된다. 또한, 도킹판(152)은 웨이퍼 용기(51)의 도어 상에 위치된 홈 등을 래칭하도록 크기가 정해지고 구성된 래치 후크(160)를 수용하기 위한 개구(158)를 구비한다. 래치 후크(160)는 웨이퍼 용기(51)를 래칭하고 래치 해제하도록 래치 후크가 웨이퍼 용기(51)를 향해 및 이로부터 멀리 이동하는 것을 허용하는 공기 활주부 상에 장착될 수도 있다. 롤러 안내부(164)는 웨이퍼 용기와의 래치 후크(160)의 결합 및 접촉을 용이하게 하도록 래치 후크(160) 상에 제공된다. 도킹판(152)에 장착된 오버헤드 프레임(166)은 웨이퍼 용기 내의 웨이퍼의 출현을 검출하기 위한 센서를 내장한다. 광섬유 케이블과 같은 다른 센서는 도킹판 상의 웨이퍼 용기의 출현을 검출하는 데에 사용될 수도 있다.
직선형 활주 장치(154)는 도1b, 도8a 및 도8b에서 도면 부호 180으로 통상 지시되는 해치 경계부에 인접한 위치로 도킹판을 활주시킨다. 해치 경계부(180)는 웨이퍼 전달 스테이션(8)에 배치된다. 이제 도8a 및 도8b에 의하면, 해치 경계부(180)는 웨이퍼 용기(51)의 도어와의 결합을 밀봉하도록 크기가 정해지고 구성된 경계판(184)을 지지하는 해치 덮개(182)를 구비한다. 경계판은 웨이퍼 용기 도어를 사용하여 경계판(184)을 밀봉하는 외주 밀봉부(186)를 지지한다.
진공컵(188)은 웨이퍼 용기 도어와의 진공 밀봉 접촉을 형성하고 도어를 경계판에 고정하도록 경계판의 개구(190)에 끼워진다. 또한, T자형 로킹 키이는 경계판의 개구를 통해 연장하고 웨이퍼 용기 도어의 수용 장치로 삽입된다. 회전식 액츄에이터(194)는 로킹 키이를 회전시켜 웨이퍼 용기 도어가 경계판과 밀봉 결합하도록 로킹된다. 진공컵(188)을 통하는 진공의 손실이 발생하면, T자형 키이는 경계판(184)에 대항하여 용기 도어를 보유하도록 돕는다. 해치 덮개(182)와 경계판(184)은 공압 실린더 조립체(196)에 장착되고, 해치 덮개와 경계판이 웨이퍼 용기에 대해 전방 및 후방으로 그리고 상향 및 하향으로 활주하는 것을 허용하는 실린더 조립체(196a, 196b)로 구성된다.
작동 중에, 용기 도어가 경계판(184)과의 진공 밀봉 관계를 유지하도록 진공컵(188)에 진공이 인가된다. 진공 밀봉은 용기 도어 위에 있을 수도 있는 오염물을 가두고 오염물이 가공부로 진입하는 것을 방지한다. 액츄에이터(194)는 경계판에 대해 용기 도어를 로킹하도록 키이를 회전시킨다. 공압 실린더 조립체(196a)는 경계판(184)과 해치 덮개(182) 후방으로(즉, 용기로부터 멀리) 활주하여, 용기 도어가 경계판과 이동하게 한다. 이는 용기를 개방시키고 가공부의 청정한 환경에 용기 내부를 노출시킨다. 그런 후, 공압 실린더 조립체(196a, 196b)는 웨이퍼 취급 및 가공을 방해하지 않고 도어를 이동시키도록 용기 경계판(184)과 해치 덮개(182)를 용기와 함께 하향으로 그런 후 전방으로 활주시키도록 상호 협동한다.
바람직한 실시예에 있어서, 가공 시스템에는 도2에 도시된 바와 같이 용기 도킹 스테이션(7) 내에 및 이와 근접하게 위치한 2개의 용기 전달 부조립체(150)와 2개의 해치 경계부(180))가 제공된다. 이는 다른 부조립체(150)가 가공된 웨이퍼를 담고 있는 용기(51)를 취급하는 동안 가공되지 않은 웨이퍼를 보유한 웨이퍼 용기(51)를 취급하는 것을 허용하여, 웨이퍼를 효과적으로 취급하게 한다.
웨이퍼는 웨이퍼 전달 스테이션(9)에 배치된 웨이퍼 전달 부조립체(200)에 의해 용기(51)로부터 제거된다. 웨이퍼 전달 부조립체(200)는 캐리지 조립체(230, 도10 참조) 상에 장착된 웨이퍼 코움(202, 도9a 및 도9b 참조)을 구비한다. 이제 도9a 및 도9b에 의하면, 웨이퍼 코움(202)은 외향 연장하는 결합 아암(208)을 갖는 외부 코움 프레임(204)을 포함하고, 각각의 결합 아암은 그 외부 단부에 한세트의 치형부(210)를 운반한다. 외부 코움 프레임의 중간 부분은 중간 세트의 치형부(212)를 또한 운반한다. 상보 형상의 내부 코움 프레임(214)은 그 결합 아암(218)의 각각의 외부 단부 상에 장착된 외부 세트의 치형부(220)와 프레임의 중간 부분 상에 장착된 중간 세트의 치형부(222)를 가진다. 내부 코움 프레임은 외부 코움 프레임 상의 중간 세트의 치형부(212)가 내부 코움 프레임의 개구(224)를 통해 연장하고, 내부 코움 프레임 상의 외부 및 중간 세트의 치형부(220, 222)가 외부 코움 프레임 상의 대응 세트 치형부와 각각 인접하도록 외부 코움 프레임에 인접하게 위치한다.
외부 코움 프레임(204)은 내부 코움 프레임(214)에 대해 수직으로 활주 가능하다. 내부 코움 프레임(214)은 캐리지 조립체(230)와 고정된 위치로 정렬된다. 외부 코움 프레임이 가장 낮은 위치에 있을 때, 외부 코움 프레임 상의 치형부는 "개방" 웨이퍼 코움 위치에서 내부 코움 프레임 상의 치형부와 정렬된다. 이 위치에서, 웨이퍼 코움(202)은 웨이퍼 코움의 치형부가 용기에서 웨이퍼와 끼워질 때까지 개방 웨이퍼 용기 내로 삽입될 수 있다. 웨이퍼는 도9a 및 도9b에 도시된 "폐쇄된" 웨이퍼 코움 위치로 외부 코움 프레임(204)을 다소 상승시킴으로써 웨이퍼 코움 내에 보유된다. 스테핑 모터에 의해 구동되는 리드 스크류와 같은 다양한 기구는 외부 코움 프레임(204)의 상승을 추진하도록 사용될 수 있다. 이 폐쇄 위치에서, 외부 코움 프레임 상의 치형부는 내부 코움 프레임 상의 치형부에 대해 오프셋되어 외부 코움 프레임 치형부 상에서 외팔보형이 되게 한다. 웨이퍼 코움은 웨이퍼가 웨이퍼 코움 내에 위치하고 있는 것을 보장하도록 개별 치형부가 10mm 피치와 같이 수평으로부터 약간의 각으로 하향 경사지도록 설계된다.
웨이퍼 코움 내에 웨이퍼를 적절하게 위치시키는 것을 보장하기 위해서, 웨이퍼 코움에 센서를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 일실시예에 있어서, 센서(226)는 외부 코움 프레임(204) 상의 중간 세트의 치형부(212)의 각각의 치형부에 제공된다.
웨이퍼 코움(202)을 장착하는 캐리지 조립체(230)는 개방 웨이퍼 용기(51)를 향해 그리고 이로부터 멀리 선형 이동하기 위해 안내 트랙(232) 상에 그 자체가 장착된다. 도2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 캐리지 조립체(230)는 웨이퍼 코움을 수평축에 대해 수평 위치로부터 수직 위치로 90° 회전시키기 위해 회전식 모터(236)와 하모닉 구동부(238)와 같은 회전식 구동 조립체를 구비한다. 캐리지 조립체(230)는 웨이퍼 코움이 웨이퍼 번칭 코움(250, 도2 참조)의 형태로 웨이퍼 지지부 상에 웨이퍼를 축적할 수 있도록 웨이퍼 코움을 상승시키기 위한 수직 구동 기구(240)를 또한 구비한다.
도11a 및 도11b를 참조하면, 웨이퍼 번칭 코움(250)은 상부에 일련의 웨이퍼 수용 홈(254)이 제공된 상부면(252)을 구비한다. 각각의 홈은 비교적 좁은 슬롯 구역(258)에 인접해 있는 하방으로 수렴하는 수용 장치 측면(256)들을 갖는다. 슬롯 구역은 실질적으로 평행한 측벽을 갖고, 내부에 수용되는 웨이퍼의 두께보다 약 0 내지 10% 큰 폭을 제공하도록 크기가 결정된다. 수용 장치 측면들은 웨이퍼 표면과의 접촉을 최소화하면서 홈 내부의 웨이퍼의 적절한 삽입을 보장하는 것을 돕는다. 상부면(252)과 그 내부의 슬롯 구역은 웨이퍼의 직경의 세그먼트에 대체로 상응하는 아치형을 형성하도록 치수가 결정된다. 웨이퍼 번칭 코움 내의 홈의 특정 개수는 변화될 수 있다. 전형적으로, 2개의 연결된 웨이퍼가 사용되는 용량에 부합하도록 26 내지 50개의 홈이 있어, 2개의 웨이퍼 용기로부터의 웨이퍼는 한번에 가동될 수 있다. 센서(260)가 홈 내에서 웨이퍼의 적절한 위치 설정을 검출하도록 상부면(252) 상에 제공된다.
웨이퍼 번칭 코움(250)은 웨이퍼 코움의 수직 구동 조립체(240, 도10 참조)가 통과하는 것을 허용하는 크기를 갖는 종방향 슬롯(262)을 갖는다. 수직 구동 조립체(240)는 웨이퍼 코움을 웨이퍼 번칭 코움(250)보다 약간 높게 위치될 때까지 상승시킬 수 있고, 수평 구동 조립체는 수직 구동 조립체가 종방향 슬롯 내에 위치되고 웨이퍼가 웨이퍼 번칭 코움(250) 내의 홈과 정렬될 때까지 웨이퍼 코움을 직선형으로 이동시킬 수 있다. 그리고 나서, 웨이퍼는 제어식으로 웨이퍼 번칭 코움 내의 홈 내부로 하강될 수 있다.
일단, 웨이퍼가 웨이퍼 번칭 코움(250) 내의 제위치에 있게 되면, 도킹 조립체 단차부들은 용기 도어가 웨이퍼 용기 상에서 교체될 수 있고, 그리고 나서 웨이퍼 용기가 경계판으로부터 후퇴되어 적재 부조립체의 웨이퍼 용기 선반 상으로 복귀되어 위치되도록 역전될 수 있다. 그리고 나서, 전체 도킹 및 웨이퍼 전달 공정은 2개의 웨이퍼 용기로부터의 웨이퍼가 웨이퍼 번칭 코움(250) 상에 위치되도록 반복될 수 있다.
도1b, 도1c 및 도2는 가공 시스템 내에서 웨이퍼를 전달하기 위해, 특히 번칭 코움(250)과 가공 스테이션(290)과 같은 하나 이상의 가공 스테이션 사이와, 이들에 대해, 그리고 이들로부터 웨이퍼를 전달하기 위한 로봇식 컨베이어(280)를 도시한다. 로봇식 컨베이어(280)는 장착 비임 또는 선로(282)를 포함하고, 가동 컨베이어 로봇 부조립체(284)가 선로 상에 장착되어 선로에 대해 이동한다.
로봇식 장치는 다양하게 설계될 수 있다. 하나의 설계에서, 로봇식 컨베이어는 상부 아암부(285), 하부 아암부(286) 및 핸드부(287)를 구비한 인조 아암을 포함한다. 반도체 웨이퍼와 결합하고 이들을 각종 개개 또는 복수개의 작업 스테이션으로 전달하기 위한 결합 공구(288)가 핸드부에 장착된다. 적절한 컨베이어 장치 및 가공 시스템의 다른 태양의 보다 상세한 설명이 1996년 8월 13일자로 허여된 미국 특허 제5,544,421호, 1997년 8월 26일자로 허여된 미국 특허 제5,660,517호 및 1997년 9월 9일자로 허여된 미국 특허 제5,664,337호에 개시되어 있고, 상기 특허들은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
도1c는 가공 장치(10)에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 흐름을 도시한다. 도시된 바와 같이, 포드(51)는 먼저 삽입 스테이션(5)에 위치된다. 삽입 스테이션(5)의 구성 부품들은 포드(51)를 회전시키고 적재 스테이션(6)의 적재 부조립체(90) 상에 포드를 위치시키고, 여기서 구성 부품들이 내부에 포함된 웨이퍼를 가공되는 시간까지 보유한다. 포드(51)의 웨이퍼가 가공될 때, 각각의 포드(51)는 하나의 도킹 부조립체(150)에 의해 적재 부조립체(90)로부터 제거된다. 도킹 부조립체(150)는 웨이퍼가 경계 구역의 외기 상태에 노출되지 않고 포드로부터 제거되는 해치(hatch) 경계로 포드를 수송한다. 웨이퍼는 작업 공간 영역(20)의 청정 환경에만 노출된다. 적출 후, 웨이퍼는 가공을 위해 적절한 가공 스테이션(290)으로 웨이퍼를 수송하는 웨이퍼 컨베이어 시스템(280) 상에 있게 된다. 가공 스테이션으로부터 제거된 후, 웨이퍼는 동일한 또는 상이한 포드로 복귀되고, 포드는 웨이퍼를 계면 구역의 외기 상태에 노출시키지 않고 밀봉된다. 그리고 나서, 각각의 도킹 부조립체(150)는 가공된 웨이퍼를 포함하는 포드를 적재 부조립체로 복귀시키고, 여기서 포드가 내부에 포함된 웨이퍼를 작업 공간(20) 내에서 추가로 가공되는 시간까지, 또는 포드가 예를 들면 제어 패널(22)을 통해 지시되는 작동 장치에 의해 스테이션(5)을 통해 제거될 때까지 저장한다.
가공 시스템의 가공 구역은 다양한 구조가 가능한 적어도 하나, 바람직하게는 복수개의 개개의 가공 스테이션(290)을 포함한다. 적절한 가공 스테이션에 대한 보다 상세한 설명과, 가공 스테이션으로의 웨이퍼의 로딩(설치) 및 언로딩에 대한 보다 특정한 설명은 본 명세서에 참조로서 합체된 1997년 9월 9일자로 허여된 미국 특허 제5,664,337호에 개시되어 있다.
도12 내지 도15를 참조하면, 각각의 가공 스테이션(290)은 가공 보울(bowl)을 부분적으로 수용하는 가공 용기(292)를 포함한다. 가공 용기는 또한 도12에 도시된 폐쇄 위치와 가상선으로 도시된 후퇴 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 도어(512)와 결합한다. 가공 시스템(10)의 개시된 실시예는 가공 용기를 위한 향상된 도어 조립체(500)를 포함한다.
도12 내지 도13을 참조하면, 도어 조립체(500)는 가공 용기의 전방벽(502)과 위치적으로 정렬되어 고정된다. 전방벽(502)에는 본 명세서에서 전방벽의 원형 개구(506)에 의해 형성된 접근 개구가 제공된다(도15에 가장 잘 도시됨). 전방벽(502)이 가공 장치의 잔여 부분에 장착된 때, 개구 외주(506)는 가공 장치 보울(294)의 전방벽 내에 형성된 접근 개구(507, 도15 참조)와 정렬되도록 위치된다.
도어 조립체(500)는 도어(512)와 도어 연장 및 후퇴 작동 장치(514)를 장착하는 도어 지지판(510)을 추가로 포함한다. 도어(512)는 강성판(504) 및 보울(294)에 의해 형성된 가공 챔버의 시각적인 관찰을 허용하는 관찰 창(508)을 포함한다. 개시된 실시예의 도어 연장 및 후퇴 작동 장치(514)는 도어 지지판(510)에 결합된 정지 외부 실린더(516), 및 작동 연장 부분(518)을 포함한다. 작동 연장 부분(518)은 외부 실린더에 대한 제어 가능한 연장 및 후퇴를 위해 외부 실린더(516)의 내측에 동심으로 위치된다. 도어 연장 및 후퇴 작동 장치(514)의 추가적인 특징 및 작동은 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도어 지지판(510)은 가공 장치의 보울(294) 내에 포함된 가공 챔버 내부로의 창문(506)을 통한 관찰을 제공하는 관찰 개구(520)를 포함한다. 도어 지지판(510)은 각각의 측면 상에서, 예컨대 종래의 체결구를 사용하는 활주 가능한 안내 브래킷(522)에 체결된다. 각각의 활주 가능한 안내 브래킷(522)은 각각의 공압 밴드 실린더(524)에 활주 가능하게 장착된다. 밴드 실린더(524)는 장착판(528)을 통해 가공 용기의 전방벽(502)에 연결된다. 안내 브래킷(522), 밴드 실린더(524) 및 장착판(528)의 조합은 추가의 안내 또는 지지 블록을 필요로 하지 않는 단순하고 강성인 도어 장착 구조를 제공한다. 안내 브래킷(522)은 도어 조립체가 가공 장치의 보울 내부로 접근을 허용하는 개방 또는 완전히 변위된 위치와 도어 조립체가 접근 개구와 실질적으로 동심으로 정렬되는 폐쇄 위치 사이에서 이동할 수 있도록 실질적으로 직각으로 이동하도록 장착된다. 폐쇄 위치에서, 도어는 접근 개구 내부로 연장될 수 있고, 가공 장치의 보울에 대해 밀봉될 수 있다.
도어 조립체(500)의 단면을 도시하는 도14 내지 도15를 참조하여, 외부 실린더(516)에 대한 연장 부분(518)의 이동이 상세히 설명될 것이다. 이를 위해, 환형 내부 정지 실린더(530)가 환형 플랜지부(532)와 축방향 연장 링부(534)를 갖는다. 환형 플랜지부(532)는 도어 지지판(510)에 대해 외부 측면 상에서 확고하게 장착된다. 장착 지점에서, 환형 플랜지부는 외부 실린더(516)에 의해 대향 측면 상에서 구속된다. 복수개의 체결구들은 장착판(500)에 대해 외부 실린더(516)와 환형 플랜지부(532)를 고정한다.
연장 부분(518)은 내부 실린더 링(530)과 외부 실린더(516) 사이에 동심으로 위치되고, 환형 안내 리셉터클(520)을 한정하는 U자형부(519)를 포함한다. 도14에 도시된 바와 같이, 축방향 연장 링부(534)는 환형 안내 리셉터클(520) 내에 끼워진다. 연장 부분(518)은 또한 환형 피스톤부(540)를 포함한다. 환형 피스톤부(540)는 링부(534)와 외부 실린더(516)에 의해 형성된 환형 피스톤 작동 챔버(542) 내에 배치된다.
피스톤(540)은 피스톤 작동 챔버(542)를 2개의 작동 구획실, 즉 후퇴 챔버 구획실(543) 및 연장 챔버 구획실(544)로 분리한다. 각각의 피스톤 챔버 구획실은 공압 또는 유압 작동유를 보유하도록 되어 있다. 다중 환형 밀봉체(550)는 챔버(543, 544) 내에서 각각의 작동유를 밀봉하도록 피스톤(540)과 연장 부분(518) 둘레에 위치된다.
각각의 작동유 공급 도관은 바람직하게는 각각의 챔버 내에서 작동유의 압력을 증가 또는 감소시키고, 피스톤의 이동을 수행하도록 후퇴 챔버(543) 및 연장 챔버(544)에 제공된다. 도15에 도시된 바와 같이, 유압 작동유가 연장 챔버(544)에 대해 증가된 압력 하에서 공급될 때, 피스톤(540) 상에서 압력차가 생성되고, 이는 연장 부분(518)이 도어 지지판으로부터 멀리 연장하도록 할 것이다. 도15에 도시된 연장 위치로의 연장 부분(518) 및 일체형 피스톤(540)의 이동은 도어를 가공 장치 보울의 전방벽(502) 내에 형성된 접근 개구(506)와 밀봉 결합하도록 이동시켜, 반도체 가공 장치를 폐쇄한다. 환형 도어 밀봉체(551)가 도어(512)의 외주 상에 장착된다. 바람직하게는, 도어 밀봉체는 공지된 기계 가공 기술을 사용하는 테프론으로 형성된다. 도어 밀봉체는 축방향 연장 시라우드부(552)와 환형 설부(554)를 포함한다. 도어가 도15에 도시된 폐쇄 위치에 있을 때, 도어 밀봉체의 시라우드부(552)는 가공 장치의 전방벽 내의 평면 내에 있고, 설부 부분은 가공 장치의 보울의 외측 림에 대항하여 밀봉 결합 상태로 가압하여, 도어와 가공 장치 보울 사이의 밀봉을 달성한다. 도어 밀봉체는 또한, 바람직하게는 도어 밀봉체를 위한 정지부로서 작용하는 플랜지부(555)를 포함한다.
피스톤(540)과 도어 밀봉체(550)의 조합은 높은 신뢰성과 효과적인 도어 폐쇄 및 밀봉 기구를 제공한다. 피스톤의 이동은 연장 부분이 등거리 이동을 보장하도록 외주의 조절을 필요로 하지 않고 항상 등거리로 지지판으로부터 외측으로 도어를 이동하도록 한다. 가공 장치 보울의 외측 림에 대항하여 장착됨으로써, 설부는 효과적인 유체 밀봉과 도어와 가공 장치 상의 어떠한 오정렬에 대해서도 자동적인 보정을 제공한다.
다양한 수정이 본 발명의 기본 기술로부터 벗어나지 않고 전술된 시스템에 대해 만들어질 수 있다. 비록, 본 발명이 하나 이상의 특정 실시예와 관련하여 상당히 상세하게 설명되었지만, 당해 기술 분야의 숙련자들은 본 발명에 대한 변경이 청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (49)

  1. 청정 분위기 내에서 제품을 가공하는 가공 장치에 있어서,
    둘러싸인 청정 가공 챔버를 형성하는 수납부와,
    가공 챔버 내에 배치된 적어도 하나의 가공 스테이션과,
    가공될 제품을 담고 있는 포드가 가공 장치로 로딩되거나 가공 장치로부터 언로딩되게 하는 적어도 하나의 경계 포트를 구비하고 가공 챔버로부터 청정 상태가 분리되며 수납부의 경계 단부에 인접 배치된 경계부와,
    포드와 함께 밀봉하도록 되어 있고, 제품을 경계부에서 대기 분위기 조건에 노출시킴이 없이 포드 내에 담긴 제품을 가공 챔버 내로 추출할 수 있도록 배치된 제품 추출 기구
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제품 가공 장치는 경계부에 배치된 포드와 함께 밀봉하도록 된 제품 삽입 기구를 추가로 포함하며, 상기 제품 삽입 기구는 적어도 하나의 가공 스테이션에 의한 가공 이후에 제품이 포드 내로 삽입되게 하도록 배치되고, 상기 제품 삽입 기구는 제품을 경계부에서 대기 분위기 조건에 노출시킴이 없이 제품을 삽입할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제품 추출 기구는 포드와 함께 자동 밀봉하고 포드 내에 담긴 제품을 자동 추출하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서, 제품 삽입 기구는 포드와 함께 자동 밀봉하고 제품을 포드 내에 자동 삽입하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  5. 제1항에 있어서, 제품을 제품 추출 기구로부터 적어도 하나의 가공 스테이션으로 운반하는 적어도 하나의 컨베이어를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  6. 제2항에 있어서, 제품을 적어도 하나의 가공 스테이션으로부터 제품 삽입 기구로 운반하는 적어도 하나의 컨베이어를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  7. 제1항에 있어서, 경계부는 경계 포트와 제품 추출 기구 사이의 포드 전달 경로를 따라 배치된 적재 스테이션을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  8. 제1항에 있어서, 제품 추출 기구는 포드의 개방 덮개와 함께 밀봉하고 상기 개방 덮개를 제거하는 자동 해치 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  9. 제8항에 있어서, 제품 추출 기구는 포드의 개방 덮개의 제거에 의해 남은 개구를 통해 제품과 결합하여 제거하는 제품 캐리지 조립체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  10. 제2항에 있어서, 제품 삽입 기구는 포드 상의 개방 덮개와 함께 밀봉하고 상기 개방 덮개를 배치시키는 자동 해치 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  11. 제10항에 있어서, 제품 추출 기구는 포드의 개방 덮개의 배치 이전에 존재하는 개구를 통해 제품과 결합하여 삽입하는 제품 캐리지 조립체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  12. 제1항에 있어서, 제품은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  13. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 가공 스테이션은 액상 또는 기상 공정을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 가공 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  14. 제품을 가공하는 가공 장치에 있어서,
    둘러싸인 작업 공간을 내부에 제공하는 수납부와,
    제품을 담고 있는 밀봉된 제품 용기가 가공 장치로 로딩되거나 가공 장치로부터 언로딩되게 하는 적어도 하나의 경계 포트를 구비하고 수납부의 경계 단부에 인접 위치된 경계부와,
    복수개의 밀봉된 제품 용기를 보유하도록 경계부 내에 배치된 제품 적재 부조립체와,
    제품을 경계부에서 대기 분위기 조건에 노출시킴이 없이 용기를 개폐하도록 제품 적재 부조립체로부터 밀봉된 제품 용기를 수용하는 용기 도킹 부조립체와,
    제품 용기로부터 제품을 추출하도록 용기 도킹 부조립체에 의해 노출된 개방 단부를 통해 제품 용기와 협동하는 제품 전달 부조립체와,
    적어도 하나의 가공 스테이션과,
    적어도 하나의 가공 스테이션 및 제품 전달 부조립체로 또는 이들로부터 제품을 운반하는 적어도 하나의 컨베이어를 포함하며,
    상기 가공 스테이션은 가공 스테이션에 대하여 제품이 설치 및 제거되도록 작업 공간으로 개방된 접근 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 제품 가공 장치.
  15. 제14항에 있어서, 경계부 내에 있고 적어도 하나의 경계 포트에 인접한 입력/출력 부조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  16. 제15항에 있어서, 입력/출력 부조립체는 밀봉된 제품 용기를 수용하는 승강 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  17. 제16항에 있어서, 승강 장치는 수직 안내 트랙과, 안내 트랙 상에서 활주 가능하게 결합된 승강 장치 승강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  18. 제15항에 있어서, 입력/출력 부조립체는 밀봉된 제품 용기를 수용하는 로딩판을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  19. 제16항에 있어서, 입력/출력 부조립체는 밀봉된 제품 용기를 수용하는 로딩판을 포함하고, 로딩판 및 승강 장치 승강판에는 로딩판이 승강 장치 승강판을 통해 병진 이동하게 하는 협동부가 제공된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  20. 제18항에 있어서, 로딩판은 수직축을 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  21. 제14항에 있어서, 제품 적재 부조립체는 밀봉된 웨이퍼 용기를 수용하도록 된 복수개의 용기 선반을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  22. 제21항에 있어서, 용기 선반은 중앙 수평 허브로부터 반경방향으로 연장되는 아암 상에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  23. 제14항에 있어서, 제품 적재 부조립체는 중앙 수평 허브로부터 반경방향으로 연장되는 복수개의 아암과, 중앙 수평 허브에 대향하여 각각의 아암 상에 장착된 용기 캐리어와, 밀봉된 웨이퍼 용기를 수용하도록 되어 각각의 용기 캐리어 상에 배치된 적어도 하나의 용기 선반을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  24. 제22항에 있어서, 아암은 중앙 수평 허브를 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  25. 제23항에 있어서, 아암은 중앙 수평 허브를 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  26. 제14항에 있어서, 용기 도킹 부조립체는 밀봉된 제품 용기를 제품 적재 부조립체로부터 수용하는 로봇형 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  27. 제26항에 있어서, 로봇형 컨베이어는 트랙 상에 이동 가능하게 장착된 캐리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  28. 제27항에 있어서, 로봇형 컨베이어는 캐리지에 장착된 로봇형 아암인 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  29. 제28항에 있어서, 로봇형 아암은 캐리지 상에 장착된 제1 세그먼트와, 엘보우 조인트에서 피벗 운동되도록 제1 세그먼트에 연결된 제2 세그먼트와, 밀봉된 웨이퍼 용기와 결합되도록 제2 세그먼트에 연결된 제3 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  30. 제26항에 있어서, 용기 도킹 부조립체는 밀봉된 제품 용기가 결합 위치에 있을 때 진공 로크를 형성하는 해치 경계부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  31. 제30항에 있어서, 해치 경계부는 활주 가능하게 이동되도록 캐리지에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  32. 제30항에 있어서, 용기 도킹 조립체는 밀봉된 제품 용기를 로봇형 컨베이어와 해치 경계부 사이에서 작동하도록 전달하는 용기 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  33. 제32항에 있어서, 용기 전달부는 밀봉된 제품 용기와 결합되도록 된 용기 도킹판을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  34. 제33항에 있어서, 용기 도킹판은 로봇형 컨베이어와 해치 경계부 사이에서 활주 가능하게 이동되도록 캐리지에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  35. 제14항에 있어서, 제품 전달 부조립체는 복수개의 반도체 제품과 직접 결합되는 동시에 제품 용기에 대해 이동시키는 결합 아암 제품 지지부를 위에 갖는 결합 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  36. 제15항에 있어서, 결합 아암은 수평축을 중심으로 회전되도록 캐리지에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  37. 제35항에 있어서, 제품 전달 부조립체는 결합 아암으로부터 복수개의 반도체 제품을 직접 수용하는 복수개의 슬롯을 갖는 제품 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  38. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 가공 스테이션은 반도체 제품이 설치 및 제거되고 개구 외주부에 의해 적어도 부분적으로 형성된 접근 개구를 갖는 하나 이상의 가공될 제품을 수용하는 가공 수납부와, 가공 수납부에 장착된 도어 안내부와, 외부 실린더와 외부 실린더와 동심으로 정렬된 연장 부분을 구비하고 도어 안내부 상에 장착된 도어 조립체와, 연장부를 연장 및 후퇴 위치로 작동시키는 액추에이터와, 도어 조립체와 접근 개구의 개구 외주부 사이를 밀봉하는 밀봉부를 포함하며, 연장 부분은 제어 가능한 연장 또는 후퇴를 위해 외부 실린더에 대해 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  39. 반도체 제품을 가공하는 반도체 가공 장치에 있어서,
    접근 개구 외주 립에 의해 적어도 부분적으로 형성된 접근 개구를 갖고 하나 이상의 가공될 제품을 수용하는 가공 수납부와,
    가공 수납부에 장착된 도어 지지 프레임과,
    고정부와 연장부를 구비하고 도어 지지 프레임 상에 장착된 도어 조립체와,
    연장 부분을 연장 및 후퇴 위치로 작동시키는 연장 부분 액추에이터와,
    도어 조립체와 접근 개구의 외주 립 사이를 밀봉하는 밀봉부를 포함하며,
    연장부는 제어 가능한 연장 또는 후퇴를 위해 고정부에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  40. 제39항에 있어서, 밀봉부는 접근 개구의 외주 립에 대해 밀봉되는 환형 밀봉면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  41. 제39항에 있어서, 연장 부분 액추에이터는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  42. 제41항에 있어서, 피스톤은 환형 형상이고 연장 부분으로부터 일체로 연장되며 환형 챔버 내에 수용된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  43. 제39항에 있어서, 도어 지지 프레임은 접근 개구에 대한 도어 조립체의 병진 이동을 가능하게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  44. 제39항에 있어서, 도어 지지 프레임은 접근 개구에 대한 도어 조립체의 병진 이동을 가능하게 하도록 구성되고 적어도 하나의 도어 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 장치.
  45. 반도체 제품을 가공하는 반도체 가공 장치에 사용되도록 된 도어 조립체에 있어서,
    외주 립에 의해 적어도 부분적으로 형성된 접근 개구를 갖는 가공 수납부에 연결되도록 된 적어도 하나의 안내부와,
    고정 부재 및 연장 부재를 구비하고 안내부 상에 장착된 도어 조립체와,
    연장 부재를 연장 및 후퇴 위치 사이에서 작동시키도록 도어 조립체에 작동 가능하게 결합된 액추에이터와,
    연장 부재가 연장 위치에 있을 때 도어 조립체와 외주 립 사이를 밀봉하도록 도어 조립체 상에 장착된 밀봉부를 포함하며,
    연장 부재는 고정 부재와 동심 정렬 상태로 위치되고 연장 위치와 후퇴 위치 사이에서 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 도어 조립체.
  46. 제45항에 있어서, 액추에이터는 피스톤인 것을 특징으로 하는 도어 조립체.
  47. 제46항에 있어서, 피스톤은 연장 부재로부터 일체로 연장되고 환형 챔버 내에 수용된 것을 특징으로 하는 도어 조립체.
  48. 제45항에 있어서, 도어 조립체는 접근 개구와 정렬된 위치와 변위 위치 사이에서 안내부를 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 도어 조립체.
  49. 제45항에 있어서, 밀봉부는 접근 개구의 외주 립에 대해 밀봉되는 환형 밀봉면을 갖는 것을 특징으로 하는 도어 조립체.
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