KR20020047037A - 소규모 환경 내에서의 카세트 버퍼링 - Google Patents

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Abstract

공정 기구에 부착된 소규모 환경(120) 내에서 하나 이상의 카세트(110)를 버퍼링하기 위한 SMIF 인터페이스를 개시한다. 상기 인터페이스는 포트 도어(112)와 이 포트 도어를 중심으로 주위에 인접한 포트 플레이트(114)로 구성된 장입 포트를 포함한다. SMIF 인터페이스 및/또는 공정 기구는 장입 포트가 카세트를 이것의 이송 포드(106)로부터 분리시킨 후에 카세트를 저장하기 위한 적어도 하나의 선반(121)을 포함한다. 작동에 있어서, 제1 카세트가 공정 기구 안에 위칙되고 제2 포드가 장입 포트 상에 안착되어 있는 동안에, 카세트는 포드로부터 분리되어서 저장 선반 상에 저장된다. 제1 카세트에 대한 공정 처리가 완료되면, 제2 카세트는 공정 기구 상에 장입된다. 제1 카세트는 포드로 복귀되어 장입 포트로부터 제거된다. SMIF의 소규모 환경 내에 카세트의 버퍼를 제공하게 되면, 공정 기구는 이 공정 기구가 유휴되지 않도록 하기 위하여 포드를 인터페이스에 주기적으로 공급하는 것과는 무관하게 된다.

Description

소규모 환경 내에서의 카세트 버퍼링{CASSETTE BUFFERING WITHIN A MINIENVIRONMENT}
휴렛-팩커드 캄파니(Hewlett-Packard Company)가 제안한 SMIF 시스템(standardized mechanical interface system)은 미국 특허 제4,532,970호 및 제4,534,389호에 개시되어 있다. SMIF 시스템의 목적은 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 저장하고 및 이송하는 도중에 반도체 웨이퍼 상에 쌓이는 입자 플럭스(particle flux)를 감소시키기 위한 것이다. 이와 같은 목적은 저장 및 이송 중에 웨이퍼를 둘러싸는 (공기 또는 질소와 같은) 가스상 매체가 웨이퍼에 대해서 실질적으로 정지되는 것이 기계적으로 보장되게 하고 또한 입자들이 외기로부터 중간 웨이퍼 환경 안으로 들어오지 않도록 함으로써 부분적으로 달성된다.
SMIF 시스템은 다음의 세가지 구성 부재, 즉 (1) 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트의 저장 및 이송에 사용되는 최소 체적의 밀봉 포드와, (2) 노출된 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트가 공간 내부에서 공정 기구 안으로 그리고 공정 기구 밖으로이송되게 하는 소형화 청정 공간(청정 공기로 채워진 경우)이 마련될 수 있도록 반도체 공정 기구에 위치된 입/출력(I/O) 소규모 환경과, (3) 웨이퍼 또는 웨이퍼 카세트가 입자에 노출되지 않게 하면서 SMIF 포드와 SMIF 소규모 환경 사이에서 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트를 이송하기 위한 인터페이스를 구비한다. SMIF 시스템에 관한 보다 상세한 내용은 미히르 패리크흐(Mihir Parikh)와 얼리치 카엠프(Ulich Kaempf)의 "SMFI: VLSI 제조시의 웨이퍼 카세트 이송을 위한 기술(SMIF: A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING)"이라는 제하의 논문「반도체 기술(Solid State Technology), 1984년 7월 발행, 111쪽 - 115 쪽」에 기재되어 있다.
상기한 유형의 시스템은 하한 0.02 미크론 내지 상한 200 미크론 범위의 입자 크기와 관련된 것이다. 반도체 장치의 제조에 있어서는 작은 배치 구조(small geometry)가 채용되기 때문에, 위와 같은 크기의 입자는 반도체 공정에서 큰 피해를 입힐 수 있다. 현재 진보되어 있는 대표적인 반도체 공정은 1/2 미크론 이하의 배치 구조(geometry)를 채용하고 있다. 0.1 미크론을 초과하는 기하학적 크기를 갖는 예기치 않은 오염 입자는 0.5 미크론 배치 구조의 반도체 장치에 실질적으로 해가 된다. 물론 최근 추세는 연구 개발실에서 현재 0.1 미크론 이하에 접근하여 있는 반도체 처리 배치 구조를 더욱 더 작게 하는 것에 맞추어지고 있다. 장래에는, 배치 구조가 더욱 더 작아질 것이고 그에 따라 더욱 더 작은 입자 및 분자 오염물이 관심의 대상이 될 것이다.
일반적으로 SMIF 포드는 웨이퍼가 안에 저장되고 이송되는 밀봉 환경을 제공할 수 있는 포드 선반(pod shell)과 정합되는 포드 도어로 구성된다. 소위 "바닥 개방" 포드가 공지되어 있는데, 여기서 포드 도어는 포드의 바닥에 수평으로 마련되고, 웨이퍼는 카세트 안에 지지되어 결국은 포드 도어 상에 지지된다. 또한, 포드 도어가 안에서 수직 평면에 위치되어서 웨이퍼가 포드 선반 내에 장착된 카세트 안이나 혹은 포드 선반 내에 장착된 선반에 지지되는 "전방 개방" 포드를 마련하는 것도 공지되어 있다. 전방 개방 포드와 바닥 개방 포드 모두에 있어서, 포드 도어는 밀봉 포드 환경의 일부로서 포함된 내부 표면과 웨이퍼 제조 환경에 노출되는 외부 표면을 포함한다.
종래의 SMIF 시스템에서는, 반도체 웨이퍼와 같은 피가공재(workpiece)를 웨이퍼 제조 장치 내의 SMIF 포드와 공정 기구 사이에서 이송하기 위하여 통상적으로 포드를 공정 기구의 전방의 소규모 환경(mini-environment)의 장입 포트(load port) 상에 수동 혹은 자동으로 장입했다. 그 후, 장입 포트 내의 기기가 포드 선반을 포드 도어로부터 탈거시키고 이어서 SMIF 인터페이스 내의 기기가 선반을 도어로부터 분리시킴으로써 카세트 및/또는 웨이퍼가 이송될 수 있게 한다. 그 후, 피가공재 처리 로봇이 피가공재를 공정 처리용 공정 기구로 이송하고 그리고 그 공정 기구 밖으로 이송한다. 피가공재가 공정 기구에서 처리되어서 포드로 복귀된 후, SMIF 인터페이스는 선반과 도어를 서로 결합시키고 이어서 포드는 장입 포트로 이송되고, 이에 따라 다음의 포드가 공정 기구로 보내져서 공정 처리가 반복된다.
현재 반도체 웨이퍼 제조는 장비를 갖추는 비용이 10억 달러를 초과하고 그 비용의 약 80%는 공정 기구(process tool)의 비용이다. 따라서, 이러한 공정 기구의 활용을 극대화하는 것이 바람직한데, 그러한 공정 기구가 노는 시간을 최소화하기 위한 실질적인 노력이 기울여지고 있다. 상당한 유휴 시간을 방지하기 위해 하나 이상의 공정 기구에 국부 기구 버퍼를 기구 장입 포트에 인접하게 포함시키는 것이 공지되어 있다. 국부 기구 버퍼는, 멀리 위치한 스토커(stocker)로부터 포드를 지속적으로 회수할 필요는 없이 오히려 그로부터의 주기적인 공급에 따라, 포드가 공정 기구에 국부적으로 인접하게 저장되도록 하며 공정 기구 장입 포트로 신속하게 이송될 수 있게 한다. 종래의 국부 기구 버퍼(local tool buffer)는 일반적으로 도1에서 공정 기구(12)에 인접한 도면 부호 10으로 나타내고 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 포드 처리 로봇(14)은 포드(16)를 다수의 국부 선반(18)과 공정 기구(12) 상의 기구 장입 포트(20) 사이에서 이송시킬 수 있다.
도1에 도시된 바와 같은 종래의 국부 버퍼는 여러 가지 단점을 갖고 있다. 먼저, 종래의 국부 버퍼는 웨이퍼 제조 장치 내에 상당한 크기의 공간을 차지하는데, 그 공간은 비용을 할증시킨다. 둘째, 국부 기구 버퍼는 포드를 장입 포트에 주기적으로 공급할 수 있지만, 포드를 장입 포트 상에 초기 장입할 때에는 물론이고 카세트 내에서 피가공재를 가공 처리한 후에 카세트를 포드로 복귀시키는 것이 완료된 때에 카세트를 포드 내부로부터 분리하는 데 있어 귀중한 시간이 여전히 소모된다. 이 시간 동안 공정 기구는 놀게 된다. 제2 포트 상의 포드로부터 나온 피가공재에 대한 공정 처리가 이루어지는 동안에 카세트가 제1 포트 상의 포드로부터 분리되거나 혹은 그에 복귀할 수 있도록 공정 기구 상에 2개의 장입 포트를 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러나 특정의 공정 기구 구조에서는 제2 장입 포트를 제공하는 것이 가능하지 않다. 또한, 2개의 장입 포트를 지지할 수 있는 공정 기구는 각각의 장입 포트에 대한 구성 요소를 이중으로 필요로 하고, 이에 따라 비용이 증가하고 작동이 복잡해진다. 더욱이, 2개의 장입 포트는 공정 기구의 전방 단부에 추가의 공간을 차지하게 되는데, 이러한 공간은 비용을 할증시킨다.
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 피가공재를 저장 및 이송 포드(pod)로부터 공정 기구(process tool)로 이송하는 것에 관한 것으로, 특히 포드가 공정 기구에 인접한 소규모 환경 내에서 버퍼링 가공될 수 있도록 한 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래의 국지적 기구 버퍼의 사시도이다.
도 2는 카세트를 저장하는 SMIF 인터페이스 프레임에 장착된 선반을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 측면도이다.
도 3은 카세트를 저장하는 SMIF 인터페이스 프레임에 장착된 선반을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 사시도이다.
도 4는 카세트 핸들 위에 위치된 본 발명에 따른 그리퍼(gripper) 기계 장치의 측면도이다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 다양한 위치를 보여주는 측면도이다.
도 5k는 본 발명에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 선택적인 실시예의 측면도이다.
도 6a 내지 6j는 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 다양한 위치를 보여주는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 사시도이다.
도 7a 내지 7l은 도 7의 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 다양한 위치를 보여주는 측면도이다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 또 다른 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링시스템 작동의 측면도이다.
도 9a 내지 도 9j는 본 발명의 또 다른 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 다양한 위치를 보여주는 측면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 선반을 위한 선택적인 구성을 보여주는 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템 작동을 보여주는 사시도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 또 다른 선택적인 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템 작동을 보여주는 부분 사시도이다.
따라서 본 발명의 목적은 공정 기구에 부가되는 SMIF 인터페이스의 소규모 환경 내에 2개 이상의 카세트를 저장하기 위한 카세트 버퍼를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이전의 피가공재 카세트에 대한 공정 처리가 완료되자마자 새로운 피가공재 카세트가 공정 기구 안으로 장입될 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정 기구 안에 카세트를 장입하는 공정을 공정 기구에 포드를 공급하는 시퀀스로부터 분리시키기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 카세트 장입을 위해 현재 사용되고 있는 기계 장치를 기구의 재료 처리량을 개선하는 추가 기능을 수행하는 데 활용하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정의 피가공재 로트(lot)와 관련된 어떠한 확인 정보의 소실이 없이도 피가공재 로트들을 어느 한 포드 내의 장입 포트로 보내고 제2 포드 안으로 이송할 수 있도록 하는 소위 "SMART 태그"라고 하는 기술을 가지고 작동시키기 위한 것이다.
본 발명의 이러한 목적과 다른 이점들은 양호한 실시예에 있어서는 공정 기구에 부가되는 소규모 환경 내에서 2개 이상의 카세트를 버퍼링하기 위한 시스템과 관계되는 본 발명에 의해 제공된다. 본 발명은 공정 기구의 전방 단부에 부착되는 프레임 상에 장착되는 SMIF 인터페이스의 일부로서 제공된다. SMIF 인터페이스는, 포트 도어와 이를 중심으로 주변에 위치하는 포트 플레이트로 형성된 장입 포트와, 포트 플레이트에 장착된 소규모 환경을 포함한다. 장입 포트는 카세트 이송 포드를 수용하고 또한 포드 선반을 포드 도어로부터 분리시키기 위하여 제공된다. 그 후에, 인터페이스 내의 병진 기계 장치가 포트 플레이트와, 포트 플레이트 상에 지지된 포드 선반과, 소규모 환경을 들어올린다. 포트 플레이트가 상향 이동할 때, 피가공재 카세트가 위에 지지되어 있는 포트 도어는 정지 상태를 유지한다.
본 발명에 따르면, 제1 카세트의 웨이퍼에 대해 공정 처리가 이루어질 때에, 적어도 제2 카세트는 이것의 포드로부터 분리되어 공정 기구 내에나 혹은 그에 인접하게 저장된다. 따라서, 제1 카세트에 대한 공정 처리가 완료되면 카세트는 공정 기구의 유휴 시간을 최소화하기 위하여 신속하게 교체된다. 양호한 실시예에서, 선반은 SMIF 인터페이스 프레임 내에 카세트가 장입 포트와 선반 아래의 공정 기구 사이에서 이송될 수 있게 하는 높이에 장착된다. 다른 실시예에서는, 선반이 공정 기구 내에 장착되고, 이에 따라 선반에 저장된 카세트는 이전의 웨이퍼 로트에 대한 공정 처리가 완료되면 공정 기구 내의 공정 처리 위치 안으로 신속하게 이송될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 저장 선반은 공정 기구로의 접근 포트에 대향하는 포트 도어의 일 측면 상의 포트 도어 바로 뒤에서 장입 포트 소규모 환경 내에 위치된다. 소규모 환경이 다른 위치의 선반은 물론이고 하나 이상의 선반을 포함한다는 점은 주지이다. 또 다른 실시예에서는, 제1 카세트에 대한 공정 처리가 이루어질 때에 카세트를 파지하고 저장하기 위한 그리퍼(gripper)가 포트 플레이트의 저면에 마련될 수 있다.
작동에 있어서, 제1 카세트가 공정 기구 내에 위치되어 있는 동안에 제2 포드는 장입 포트 상에 안착되고 카세트는 포드로부터 분리되어서 저장 선반에 저장된다. 제1 카세트에 대한 공정 처리가 완료되면 제2 카세트가 공정 기구 안으로 장입된다. 제1 카세트는 제2 카세트의 포드로 복귀하여 장입 포트로부터 제거된다. 이어서 새로운 포드로부터 나온 카세트가 장입 포트에 안착되고 그 포드로부터 분리되어 저장 선반에 저장된다. 이와 같은 공정은 각각의 예정된 카세트에 대한 공정 처리가 완료될 때까지 계속된다. SMIF 인터페이스 및/또는 공정 기구 내에 카세트의 버퍼를 제공하게 되면, 공정 기구는 이것이 유휴되지 않도록 하기 위해 인터페이스에 포드를 주기적으로 공급하는 것에 더 이상 의존하지 않게 된다.
특정의 피가공재 로트와 관련된 정보를 그 피가공재 로트가 안에 유지되는 포드에 부착된 태그(tag)로 전송하여 그 태그 안에 저장하는 SMART 태그 또는 이와 유사한 기술을 매개로 하여 제조 장치를 통하여 특정의 피가공재 로트를 추적할 수 있다는 것이 알려져 있다. 본 발명에 따르면, 피가공재 로트는 제1 포드 내의 장입 포트로 보내져서 제2 포드로 이송된다. SMART 태그 또는 이와 유사한 기술을 이용하는 본 발명의 실시예에서, 제2 포드 상의 태그에 저장된 정보는 새로운 피가공재 로트를 구비하는 제2 포드가 장입 포트를 떠나기 전에 재기록되고, 이에 따라제2 포드는 그 안에 저장된 새로운 피가공재의 로트를 정확하게 확인할 수 있다.
이하에서는 일반적으로 공정 기구에 부착된 SMIF 소규모 환경 내에서 카세트를 버퍼링하는 시스템에 관련된 도 2 내지 도 13b를 참조하여 본 발명을 설명한다. 버퍼링 반도체 웨이퍼 카세트와 관련하여 본 발명을 설명하는 과정에서, 평판 디스플레이와 십자선(reticle)과 같은 여타 다른 피가공재를 포함하는 카세트도 역시 본 발명에 사용됨을 알 수 있다.
도 2 및 도 3에는 반도체 웨이퍼를 처리하는 공정 기구(103)의 전방 단부 상의 프레임(105)에 장착된 SMIF 인터페이스(100)가 도시되어 있다. 본 발명은 공정 전 및/또는 후에 웨이퍼를 하우징하기 위한 그들 자신의 소규모 환경을 포함하는공정 기구나 혹은 그들 자신의 소규모 환경을 구비하지 않는 공정 기구를 가지고 작동시키는 데 적합하다. SMIF 인터페이스(100)는 SMIF 포드(104)가 위에 수동 또는 자동으로 장입되는 수평 배향 장입 포트(102)를 포함한다. 도 5a에 일례로 도시된 바와 같이, 포드(104)는 선반(106)과 도어(108)(포드 도어와 선반은 도면을 명확하게 하기 위하여 도 2 및 도 3에서 생략함)를 포함한다. 도어(108)는 반도체 웨이퍼 카세트(110)가 저장되고 이송되는 밀봉된 소규모 환경을 구획하도록 선반(106)과 일치된다.
장입 포트(102)는 포트 도어(112)와, 포트 도어(112)를 둘러싸는 포트 플레이트(114)를 포함한다. 장입 포트(102)의 상부에 적당히 위치될 때에, 포드 도어(08)는 포트 도어(112)와 접촉하도록 배치되고 선반(106)의 외부 림(rim)은 포트 플레이트(114)와 접촉하도록 배치된다. 포트 도어(112)는 고정되고 되풀이되는 위치에서 카세트(110)를 지지하기 위한 정합 구조(registration feature)를 그 표면 상에 바람직하게 포함한다. 장입 포트(102)는 포트 플레이트에 선반을 고정시키기 위해서 선반(106)과 맞물려서 회전하는 포트 플레이트에 래치(latch)도 또한 포함한다. 선반(106)과 맞물리고 그 맞물림이 해제되는 래치의 이동은 종래의 솔레노이드 또는 모터에 의해 달성되며, 그 작동은 시스템용 중앙처리장치(CPU)(도시되지 않음)에 의해 제어된다.
포트 도어(112)의 내부는 일단 포드가 장입 포트 위로 장입되면 포드 선반으로부터 포드 도어를 분리시키는 종래의 분리 기계 장치를 포함한다. 이러한 분리 기계 장치에 관한 상세 내용은 일례로 발명의 명칭이 "향상된 래치 기계 장치를 구비하는 밀봉 가능하고 이송 가능한 포드(Sealable Transpotable Pod Having Improved Latch Mechanism)"인 보노라(Bonora) 등에 의한 미국 특허 제 4,995,430호에 개시되어 있는데, 상기 특허는 본 출원의 소유자에게 양도되었고 본 명세서에서는 이 특허 전체를 참고로 포함한다.
본 발명은 포트 플레이트(114)에 부착된 소규모 환경(120)을 또한 포함한다. 소규모 환경(120)은 이 안에 수용된 웨이퍼 카세트(110)를 웨이퍼 제조 장치(wafer fab) 내의 환경으로부터 분리시키기 위해서 제공된다. 팬 및 필터 유닛(122)은 입자 및/또는 오염 물질이 웨이퍼 제조 장치 내의 환경으로부터 소규모 환경(120) 내로 들어가는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 팬 및 필터 유닛(122)은 (도 2에 도시된 바와 같이) 소규모 환경(120)의 기부(base)에 그리고/또는 (도 5a 내지 도 9j에 도시된 바와 같이) 프레임(105)의 상부에 제공된다. 바람직하기로는, 팬 및 필터 유닛은 소규모 환경 내로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 소규모 환경(120)의 압력을 주변 환경의 압력보다 더 높게 유지시킨다. 공정 기구가 팬 및 필터 유닛을 포함하는 것이 역시 바람직함을 알 수 있다.
포트 플레이트(114)와 소규모 환경(120)은 샤시(chassis)(116)에 부착된다. 드라이브 너트(도시되지 않음)는 예를 들어 테이퍼 베어링 또는 롤러 베어링에 의해 공지의 방식으로 샤시(116) 내에서 회전 가능하게 장착되며, 그 드라이브 너트는 결국 프레임(105)의 한 측면을 따라 연장되는 정지 장착형 리드 나사(118) 둘레에 나사 체결된다. 스텝퍼(stepper) 또는 브러시리스(brushlees) 모터와 같은 종래의 구동 모터는 샤시(116)에 또한 장착되며, 그 모터는 CPU로부터의 제어 신호에응답하여 드라이브 너트를 회전시킨다. 드라이브 너트가 한 방향으로 회전하면 포트 플레이트(114)와 소규모 환경(120)이 올라가고, 그 반대 방향으로 드라이브 너트가 회전하면 포트 플레이트(114)와 소규모 환경이 내려간다. 포트 플레이트 (114)에 지지된 선반(106)은 포트 플레이트와 함께 위쪽 및 아래쪽으로 이동한다. 포트 플레이트(114)가 위쪽으로 이동할 때, 포드 도어(108)와 그 위에 안착된 웨이퍼 카세트(110)는 공정 기구로의 접근 포트에 인접한 정지 장착 포트 도어(112) 상에 안착된 채로 유지된다.
당업자들이라면 이해하고 있는 바와 같이, 선택적 실시예에서는 포트 플레이트(114)를 올리고 내리는 데 있어 전술된 것과 다른 구조를 사용할 수 있다. 부가적으로, 포트 플레이트가 정지된 채로 유지되며 포트 도어가 그 위에 지지된 포드 도어 및 카세트와 함께 포트 플레이트로부터 떨어져 내려가는 인덱서형(indexer-type) 장입 포트와 같은 것을 장입 포트의 선택적인 구성으로 하는 것도 고려된다.
바람직한 실시예에서, 쉴드(shield)(119)는 포트 플레이트(114)에 고정되게 부착되어 포트 플레이트(114)로부터 위로 연장한다. 포트 플레이트(114)와 소규모 환경(120)이 그들의 가장 낮은 위치에 있을 때, 쉴드(119)는 공정 기구 내로 입자가 들어가는 것을 방지하기 위해서 공정 기구로의 접근 포트를 덮는다. 공정 기구는 부가적으로 공정 기구 내로의 공기의 유동을 방지하기 위해서 주변 환경의 압력보다 더 높은 압력으로 유지된다. 포트 플레이트와 소규모 환경이 아래쪽으로 이동할 때, 쉴드(119)는 또한 상향으로 이동하여서 접근 포트를 덮지 않도록 하여 웨이퍼 카세트(110)가 접근 포트를 통하여 공정 기구 내로 이송될 수 있도록 한다.
바람직한 실시예에서, 쉴드(119)는 바람직하게 한 쌍의 인접하고 평행한 패널을 포함한다. 포트 플레이트와 소규모 환경이 그들의 최상부 위치에 있을 때, 패널은 서로 겹쳐진다. 포트 플레이트와 소규모 환경이 아래쪽으로 내려갈 때, 두 패널은 함께 아래로 이동한다. 패널이 아래쪽으로 이동하는 중의 어떤 지점에서는 어느 한 패널의 상부 가장자리는 프레임(105)의 상부 부분과 결합되는데, 이 대 패널은 고정된 채로 유지된다. 제2 패널은 포트 플레이트가 포트 도어와 다시 일치할 때까지 포트 플레이트와 소규모 환경과 함께 아래로 계속 이동한다. 쉴드(119)의 두 패널은 이렇게 포트 플레이트와 소규모 환경이 하부 위치에 있을 때 오염물질이 공정 기구(103)로 들어가는 것을 방지한다.
SMIF 인터페이스(100)는 포트 도어와 저장 선반(121)(이에 대해서는 이하에서 설명함)과 공정 기구 (103) 사이에 웨이퍼 카세트들(110)을 이송하는 것이 가능한 이송 어셈블리(124)를 또한 포함한다. 이송 어셈블리(124)는 왕복 운동이 가능하게 프레임(105)에 장착되고, 이송 아암(126)과 그리퍼 기계 장치(128)를 포함한다. 이것의 원위치(도시되지 않음)에서, 아암(126)과 그리퍼 기계 장치(128)는 최소의 공간을 차지하도록 프레임(105)의 수평 풋프린트(footprint) 내에서 바람직하기로는 완전히 수직으로 배향된다. 아암(126)은 샤프트(130)에 의해 샤시(131)에 회전 가능하게 지지된다. 드라이브 너트(도시되지 않음)는 예를 들어 테이퍼 베어링 또는 롤러 베어링에 의해 공지된 방식으로 샤시(131)내에서 회전 가능하게 장착되고, 그 드라이브 너트는 결국 리드 나사(118) 둘레에 나사 결합된다. 이에 따라, 포트 플레이트(114)와 아암 어셈블리(124) 모두는 리드 나사(118)를 따라 이송된다. 스텝퍼 또는 브러시리스 모터(도시되지 않음)와 같은 종래의 구동 모터는 또한 샤시(131)에 장착되고, 그 모터는 CPU로부터의 제어 신호에 응답하여 드라이브 너트를 회전시킨다.
아암(126)의 인접 단부를 샤프트(130)에 회전 가능하게 장착시키는 것과는 무관하게 독립되어 있는 그리퍼 기계 장치(128)는 아암(126)과 그리퍼 기계 장치가 개별적으로 동시에 회전하도록 아암(126)의 말단 단부에 회전 가능하게 장착된다. 그러퍼 어셈블리의 일 실시예에서, 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 그리퍼 기계 장치(128)는 카세트를 파지하고 풀어주는 이동 조(jaw)(129)를 포함하는 작동 그리퍼를 포함하여 이루어진다. 선택적인 실시예에서, 도 4에서 도시된 바와 같이, 그리퍼 기계 장치(128)는 실질적으로 "C"형 단면을 포함한다. 이러한 형태를 갖춘 그리퍼 기계 장치는 카세트(110)의 상부 표면에 종래의 방식으로 제공된 핸들(144)을 위 및 둘레에서 수평으로 이동하는 것이 가능하다. 핸들은 이송 중에 카세트와 그리퍼 기계 장치 사이의 어떤 상대 운동도 방지하기 위해서 그리퍼 기계 장치 내에 형성된 핀(134)과 일치하는 멈춤쇠(detent)(146)를 포함한다.
당업자에게 알려진 바와 같이, CPU는 아암(126)과 그리퍼 기계 장치(128)의 회전 및/또는 이송을 제어하고, 이에 따라 그리퍼 기계 장치(128)는 웨이퍼 카세트(110)를 파지하여서 이를 포트 도어(112)와 선반(121)과 공정 기구(103)로 이송하고 또한 이로부터 이송해 올 수 있도록 적절히 위치된다. 부가적으로, 이후에 설명하는 바와 같이, 카세트가 그리퍼 기계 장치(128)에 의해 일단 파지되면,그리퍼 기계 장치는 바람직하게 90도 회전하고 이에 따라 웨이퍼가 수직으로 향하게 된다.
본 발명은 하나 또는 그 이상의 선반(121)이 프레임(105), 공정 기구(103), 및/또는 장입 포트의 소규모 환경 내에 위치시키는 것을 고려했다. 바람직한 실시예의 선반(121)은, 바람직하기로는 소규모 환경(120), 프레임(105) 및/또는 공정 기구(103) 내에서 팬 및 필터 유닛에 의해 발생되는 공기 유동을 방지하기 위하여 유동 공기가 통과할 수 있도록 하는 슬래트(slat) 또는 기타 다른 개구들(openings)을 포함한다. 선반(121)은 그 위에 안착된 카세트의 고정된 반복 가능한 위치를 보장하기 위해서 정합 구조(registration feature)를 부가적으로 포함한다.
이하에서는 도 5a 내지 도 5j를 참고하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 카세트 버퍼링 시스템의 작동에 대하여 설명하는데, 이들 도면 각각은 장입 포트(102)와 공정 기구(103)의 전방에 부착된 소규모 환경(103)의 측면도를 나타내는 것이다. 본 실시예에 따르면, 선반은 바람직하기로는 이하에서 설명하는 바와 같이 이송 어셈블리(124)가 카세트를 포트 도어로부터 선반(121) 아래의 공정 기구 내로 이송할 수 있도록 하는 높이에서 SMIF 인터페이스 프레임(105)에 지지된다. 선반(121)은 바람직하기로는 프레임(105)의 측면에 장착되고, 이에 따라 이송시킬 카세트를 위한 선반(121)의 전방 및 뒤에서(즉, 도 5a 내지 도 5j에서 왼쪽과 오른쪽 각각에) 빈 공간이 생긴다. 선반(121)의 폭은, 쉴드 또는 포트 플레이트의 병진 운동을 방해하지 않도록 하고 공정 기구에 장착된 프레임의 요구 수평 풋프린트를 증가시키지 않도록 하기 위해서, 프레임(105) 내에 완전히 맞추어지는 것이 바람직하다. 이러한 선반은 하나가 도시되었지만, 하나 이상의 선반이 프레임(105)에서 서로에 대하여 위 아래로 또는 측면 대 측면에 제공될 수 있음을 알 수 있다.
웨이퍼 공정 처리를 시작하면, 웨이퍼 카세트(C1)를 구비하는 포드(104)는 장입 높이에서 장입 포트(102)로 장입된다. 장입 높이는 SEMI 표준에 의하면 지면으로부터 900mm로 설정되어 있다. 그 후, 위에서 설명하고 도 5b에 도시한 바와 같이, 포트 플레이트와 소규모 환경(120)은 상향으로 이동하여 포드 도어(108)로부터 포드 선반(106)을 분리하여 카세트(C1)를 남겨두며, 포드 도어는 소규모 환경(120) 내의 포트 도어(112) 상에 위치하게 된다. 쉴드(119) 또한 도면에 도시되어 있다. 도 5a에 있어서, 쉴드는 프레임(105) 내의 개구를 덮고 있는 것으로 도시되어 있다. 도 5b에 있어서, 쉴드는 포트 플레이트(114)와 소규모 환경(120)과 함께 이들을 관통하여 카세트를 이송하기 위해서 프레임 내의 개구까지 들어 올려진다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 일단 선반(106)이 도어(108)로부터 분리되고 나면, 이송 조립체(124: 도 5a 내지 도 5j에서는 도시되어 있지 않음)는 프레임(105)을 관통하여 공정 기구(103) 내부로 카세트(C1)를 이송한다. 도시하지는 않았지만, 일단 공정 기구 내에서, 카세트와 분리된 공정 챔버 사이의 웨이퍼 취급 로봇이 웨이퍼를 이송한다. 상술한 바와 같이, 충분한 공간이 선반(121) 아래에 제공되므로, 카세트는 선반(121)의 아래의 공정 기구 내로 이송되어진다. 선택적으로, 이송 기계 장치는 카세트(C1)를 선반(121) 위를 지나서 이송하고 이후에 공정기구(103) 내로 이송할 수도 있다. 카세트가 공정 기구 내에 위치하고 난 이후에는, 포트 플레이트(114) 및 소규모 환경(120)은 장입 높이까지 하강되어 다시 한번 더 포드 선반(106)을 포드 도어(108)에 결합시키게 된다. 이 상태는 도 5d에 도시되어 있다.
본 발명에 따른 카세트 버퍼링 시스템은 공지된 구조의 가청 및/또는 가시 경보 장치(123)를 부가적으로 포함한다. 일단 카세트(C1)가 공정 기구(103) 내로 이송되고 도 5d에 도시된 바와 같이 포드(104)와 함께 결합되면, 경보 장치(123)는 작업자에게 포드(104)를 제거할 준비가 되어 있고 신규한 포드로 대체된다는 것을 표시하는 가청 및/또는 가시 신호를 생략할 수 있다. 또한, 경보 장치(123)는 장입 포트가 신규한 포드를 수용할 준비가 되어 있음을 표시하는 페이지를 한 명 이상의 작업자들에게 송신하는 것도 가능하다. 예를 들어 도 5e에서 도시된 것과 같이, 일단 포드가 제거되고 일례로 웨이퍼 카세트(C2)를 포함하는 신규한 포드로 대체되면, CPU는 경보 장치(123)를 끌 수도 있다. 경보 장치(123)는, 특히 포드를 장입 포트 상으로 자동적으로 장입하는 것을 포함하는 선택적인 실시예에서는 생략할 수도 있다.
도 5f에서 도시된 바와 같이, 카세트(C1)가 공정 기구(103) 내에 위치하는 것과 동시에, 카세트(C2) 주위의 포드 선반(106)은 포드 도어로부터 분리되고, 이송 조립체(124)는 카세트(C2)를 저장 선반(121)으로 이송하게 된다. 이는 카세트(C1)로부터의 웨이퍼 상에서 처리가 수행되고 있는 동안에 발생한다.
도 5f에서 도시된 바와 같이, 포트 플레이트는 카세트(C1)의 후방 단부가 포트 플레이트 아래에서 소규모 환경(120)의 내부로 약간 돌출하도록 충분히 높게 들어 올려진다. 도 5k에서 도시된 선택적인 실시예에 있어서, 카세트(C1)는 공정 기구에 부가된 베젤(bezel), 또는 공간(127) 내로 돌출할 수도 있다. 이 실시예에 있어서, 카세트는 이송 조립체에 의해서 선반(121) 아래의 공정 기구 내로 장입될 수도 있으며, 이후에 공정 기구 측으로부터 선반(121) 상으로 상승되어진다. 이 선택적 실시예의 결과는 포트 플레이트의 수직 스트로크가 감소하게 되어 포트 플레이트가 선반(121) 위로 상승하지 않는다는 것이다.
도 5f 또는 도 5k 중 하나의 실시예를 참고로 하면, 상술한 바와 같이, 그리퍼 기계 장치는 바람직하게도 카세트를 선반(121)으로 이동시킴에 따라서 카세트를 90°회전시키며, 따라서 웨이퍼는 수직으로 되고, 카세트의 개방 단부는 상향으로 면하게 된다. 카세트는 통상적으로 카세트를 안정하게 유지하는 후방부에서의 구조물을 구비한다. 웨이퍼의 수직 위치는 한편으로는 소규모 환경(120) 및/또는 프레임(105) 내의 팬 및 필터 유닛(122)에 의해서 선반(121) 상에 유지되면서도 카세트를 관통하는 공기 유동을 가능하게 한다. 선택적 실시예에 있어서, 카세트는 선반(121)으로 이송되는 경우에 회전하지 않을 수도 있고, 이에 따라 웨이퍼는 수평 방향으로 배향된다.
카세트(C1) 상에서의 처리가 종료된 후에, 도 5g에 도시된 바와 같이 카세트(C1)는 이송 조립체(124)에 의해서 공정 기구(103)로부터 포트 도어(112) 상에 위치되어 유지된 포드 도어로 복귀 이동하게 된다. 그 후에, 이송 기계 장치(124)는 카세트(C2)로 이동하여 카세트(C2)를 선반(121)으로부터 공정기구(103)로 이송시키며, 이 때 카세트(C2) 내에서의 웨이퍼의 공정 처리를 수행할 수 있게 된다.
도 5i에서 도시된 바와 같이, 카세트(C2)로부터의 웨이퍼의 처리가 발생함에 따라서, 포트 플레이트(114) 및 소규모 환경(120)은 장입 높이까지 하강되어 다시 한번 더 포드 도어(108)를 포드 선반(106)에 결합시켜서 웨이퍼 카세트(C1)) 주위에서의 밀봉된 환경을 제공한다. 경보 장치(123)는 상술한 바와 같이 다시 한번 더, 도 5j에 도시된 바와 같이 장입 포트(102)가 시스템으로부터 멀어지도록 이송될 준비가 되었고, 또한, 예를 들어 카세트(C3)를 포함하는 신규한 포드를 장입 포트(102) 상에 위치시킬 준비가 되었음을 표시하는 가청 및/또는 가시 신호를 발하게 된다. 도 5i 및 도 5j에서 도시된 시스템의 위치는 도 5d 및 도 5e에서 도시된 위치와 동일하다. 시스템은 소정 숫자의 웨이퍼 로트의 처리가 완료될 때까지 도 5d 내지 도 5i에서 도시된 위치를 관통하여 계속 순환하게 된다. 최종 카세트가 공정 기구(103) 내로 장입된 이후에, 장입 포트(102) 상에 빈 포드(104)가 장입된다. 이 빈 포드의 선반(106) 및 도어(108)는 분리되며, 최종 카세트 상의 처리가 종료된 이후에, 이 카세트는 상술한 바와 같이 빈 포드 내로 장입되고, 따라서 장입 포트(102)로부터 멀리 운반될 수 있게 된다.
본 발명의 대안적인 실시예는 도 6a 내지 도 6j에서 도시된다. 이 선택적 실시예의 구성 및 작동은 도 5a 내지 도 5j에서 도시된 것과 유사하지만, 차이점은 선반(121)이 대신에 공정 기구(103) 내에 직접 장착된다는 것이다. 제 1 카세트(C1)는 상술한 바와 같이 공정 기구(103) 내로 장입되고, 분리된 처리 챔버내에서 카세트(C1)로부터 웨이퍼를 처리하는 도중에, 제 2 카세트는 상술한 바와 같이 선반(121) 상으로 장입된다. 이들 단계는 도 6a 내지 도 6f에서 도시되어 있다. 일단 카세트(C1)로부터의 처리가 종료되면, 이송 조립체(124)는 도 6g에 도시된 바와 같이 카세트(C1)를 공정 기구(103)로부터 포드 도어(108)로 이송하게 된다. 그 후, 이송 조립체(124)는 도 6h에 도시된 바와 같이 카세트(C2)를 선반(121)으로부터 공정 기구(103) 내의 처리 위치로 이송하게 된다. 도 6i에서 도시된 바와 같이, 카세트(C2)로부터의 웨이퍼를 처리하는 중에, 포트 플레이트(104) 및 소규모 환경(120)은 하강되어 포드(104)와 함께 결합하게 되고, 경보 장치(123)는 장입 포트(102)로부터 멀리 카세트(C2)를 이송시킬 준비가 되었음을 표시하는 신호를 전송하게 된다. 도 6j에 도시된 바와 같이, 예를 들어 카세트(C3)를 구비하는 신규한 포드는 이후에 장입 포트 상에 위치되어지며, 처리는 이후에 반복된다.
본 발명의 추가적인 선택적 실시예가 도 7a 내지 도 7l에 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 단일 선반(121)이 소규모 환경(120)의 내벽에 고정되어 있기 때문에, 소규모 환경(120) 및 포트 플레이트(114)와 함께 상하로 이동하게 된다. 선반(121)은 선반이 선반(121) 및 포트 도어(112) 사이에서 접촉 또는 간섭 없이 수직으로 이동하게 됨에 따라서 고정된 포트 도어(112)를 포함하여 수평 평면을 관통하여 통과할 수 있는 방식으로 장착된다. 이 실시예에 있어서, 수평 방향의 단면을 관통하는 소규모 환경(120)의 크기는 선반(121) 및 포트 도어(112)의 양자를 수용하기 위해서 상술한 실시예에 대해서 상대적으로 증가될 수도 있다. 유리한 실시예에 있어서, 선반은 포트 도어(112)의 바로 뒤에, 즉 공정 기구(103)에 대한 접근포트에 대향하는 포트 도어의 측면 상에 위치할 수도 있다. 선반(121)은 유리하게는 고정 및 반복 가능한 위치에 카세트를 지지하기 위한 표면 상의 눈금 표시와, 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 이들을 관통하여 공기를 유동시키기 위한 개구를 포함할 수도 있다.
도 7은 공정 기구(103)의 전방에 부착된 장입 포트(102) 및 소규모 환경(120)의 투시도이다. 도 7a 내지 도 7l은 각각 소규모 환경(120) 내에서 하나 또는 그 이상의 카세트를 버퍼링하기 위한 도 7의 시스템의 다양한 위치의 측면도를 나타낸 것이다. 웨이퍼 처리의 시작에 있어서, 웨이퍼 카세트(C1)를 구비하는 포드(104)는 장입 높이에서 장입 포트(102) 내로 장입된다. 이후에, 상술한 바와 또한 도 7b에서 도시된 바와 같이 포트 플레이트와 소규모 환경(120)은 상향으로 이동하여 포드 도어로부터 포드 선반(106)을 분리하여 카세트(C1)를 남겨두며, 포드 도어(108)는 소규모 환경(120) 내의 포트 도어(112) 상에 위치하게 된다. 쉴드(119) 또한 도면에 도시되어 있다. 도 7a에 있어서, 쉴드는 프레임(105) 내의 개구를 덮고 있는 것으로 도시되어 있으며, 또한 쉴드는 포트 플레이트(114)와 소규모 환경(120)과 함께 프레임(105) 내의 개구와 공정 기구(103)의 내부를 노출시키도록 들어 올려진다.
일단 선반(106)이 도어(108)로부터 분리되고 나면, 이송 조립체(124: 도 7a 내지 도 7l에서는 도시되어 있지 않음)는 공정 기구(103) 내부로 카세트(C1)를 이송한다. 이후에, 포트 플레이트와 소규모 환경(120)은 다시 한번 더 장입 높이까지 하강되어 포드 선반(106)을 포드 도어(108)에 결합시킨다. 이 상태는 도 7c에 도시되어 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이 일단 카세트(C1)가 공정 기구(103)로 이송되고, 포드(104)가 함께 결합되고 나면, 경보 장치(123)는 작업자에게 포드(104)를 제거할 준비가 되어 있고 신규한 포드로 대체될 준비가 되었음을 나타내는 가청 및/또는 가시 신호를 발할 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 일단 포드가 제거되고, 예를 들어 웨이퍼 카세트(C2)를 포함하는 신규한 포드에 의해서 대체된다면, CPU는 경보 장치(123)를 끌 수도 있다. 도 7f에 도시된 바와 같이, 카세트(C1)가 공정 기구(103) 내에 위치되는 것과 동시에, 카세트(C2) 주위의 포드 선반(106)은 포드 도어로부터 분리되며, 또한 도 7f에 도시된 바와 같이 이송 조립체(124)는 소규모 환경(120) 내에 장착된 저장 선반(121)으로 카세트(C2)를 이송하게 된다. 이는 카세트(C1) 내에서 웨이퍼 상에서의 처리가 발생하고 있는 도중에 발생한다.
카세트(C1) 상에서의 처리가 종료된 이후에, 도 7g에 도시된 바와 같이 카세트(C1)는 이송 조립체(124)에 의해서 공정 기구(103)로부터 포트 도어(112) 상에 위치되어 유지된 포드 도어로 되돌아 이동하게 된다. 이후에, 도 7h에 도시된 바와 같이, 포트 플레이트 및 소규모 환경(120)은 장입 높이까지 하강되어 다시 한번 더 포드 도어(108)를 포드 셀(106)에 결합시켜서 웨이퍼 카세트(C1) 주위에서의 밀봉된 환경을 제공하게 된다.
일단 카세트(C1) 주위에서의 포드(104)가 밀봉이 되면, 도 7i에 도시된 바와 같이, 장입 포트(102)와 소규모 환경(120)은 다시 한번 더 상향으로 이동하여 이송 조립체(124)에 의해서 도 7j에 도시된 바와 같이 공정 기구(103) 내로 이송되는 저장된 카세트(C2)를 위한 경로를 치우게 된다. 도 7i에 도시된 바와 같이, 포드 도어(108)는 포드 선반(106)에 결합된 채로 유지되므로, 포드 도어(108) 및 카세트(C1)는 포트 플레이트와 포드 선반과 함께 상향으로 이동하게 된다.
도 7g 내지 도 7j에 대해 상술한 바와 같이, 카세트(C1)는 포드 내에서 들어 올려져서 공정 기구 내로 장입되는 카세트(C2)에 대한 경로를 치우게 된다. 대안적으로, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 카세트(C2)는 카세트(C1)가 공정 기구로부터 제거되고 포트 도어(112) 상에 위치된 직후에 바로 공정 기구 내로 장입될 수 있다. 보다 상세하게는, 이송 아암 조립체(124)는, 도 8b에 도시된 바와 같이 포트 도어(112) 상의 카세트(C1)를 위로 카세트(C2)를 이송하여, 도 8c에 도시된 바와 같이 공정 기구(103) 내로 이송하게 된다. 또한, 포트 도어는 (엄지 나사(118) 또는 다른 선형 구동 조립체 중의 하나 상에서) 수직 이동하도록 장착되어, 카세트(C1)를 하강시켜서 공정 기구 내로의 카세트(C2)의 이동을 가능하게 고려할 수도 있다.
도 7g 내지 도 7j 또는 도 8a 내지 도 8c 중의 하나의 실시예에 따라서 공정 기구(103) 내에 카세트(C2)가 위치되고 처리된 이후에는, 장입 포트(102) 및 소규모 환경(120)은 다시 한번 더 장입 높이까지 하향 이동하여 도 7k에 도시된 바와 같이 도어(108)와 함께 선반(106)과 결합하게 되며, 이와 동시에, 카세트(C1)를 포함하는 포드는 장입 포트(102)로부터 멀리 이송될 준비가 된다. 경보 장치(123)는 다시 한번 더 상술한 바와 같이 장입 포트(102) 상의 포드가 시스템으로부터 멀리 이송될 준비가 되었고, 예를 들어 카세트(C3)를 포함하는 신규한 포드가 도 7l에 도시된 바와 같이 장입 포트(102) 상으로 하강될 준비가 되었다는 것을 표시하는가청 및/또는 가시 신호를 발하게 된다. 도 7k 및 도 7l에 도시된 시스템은 도 7c 및 도 7d에 도시된 시스템과 동일하다. 시스템은 소정 숫자의 웨이퍼 로트의 처리가 완료될 때까지 도 7c 내지 도 7k에서 도시된 위치를 관통하여 계속 순환하게 된다. 최종 카세트가 공정 기구(103) 내로 장입된 이후에, 장입 포트(102) 상에 빈 포드(104)가 장입된다. 이 빈 포드의 선반(106) 및 도어(108)는 분리되며, 최종 카세트 상의 처리가 종료된 이후에, 이 카세트는 상술한 바와 같이 빈 포드 내로 장입되고, 따라서 장입 포트(102)로부터 멀리 운반될 수 있게 된다.
따라서 본 발명이 단일 저장 선반(121)을 포함한 카세트 버퍼링 시스템에 관계하여 별개로 기술되었을지라도, 소규모 환경(120)이 두 개 이상의 저장 선반(121)을 포함한다는 것은 주지이다. 그러한 일 실시예는 도 9a 내지 도 9j를 통해 나타내어졌다. 상기 실시예에서, 제 2 저장 선반(121)은 도 7a 내지 도 7l에 나타내어진 저장 선반(121) 바로 아래에 직접 설치된다. 단일 선반(121)을 포함한 실시예에서와 같이, 두 개의 선반(121)은 선반이 포트 도어(112)와 접촉 또는 간섭 없이 수직으로 이동하는 것처럼 정지 포트 도어(112)를 포함한 수평면을 관통할 수 있는 방법을 통해 장착된다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 카세트(C1)가 공정 기구(103)내부에 장입될지라도, 카세트(C2)는 도 7a 내지 도 7f에 도시된 시스템의 단계 및 위치에 따라서 소규모 환경(120)내부 선반(121) 위에 장입된다. 그 후, 본 선택적 실시예에 따르면, 장입 포트(102)와 소규모 환경(120)은 도 8b에 나타내어진 바와 같이 장입 높이보다 더 아래로 낮춰진다. 그 후 경고부(alert)(123)는 장입 포트상의 빈 포드가일례로 도 9c에 나타낸 바와 같이 카세트(C3)를 포함하는 새로운 포드로 대체될 수 있음을 나타낸다. 다음, 처리가 공정 기구(103)내에서 연속적으로 이루어지는 바와 같이, 셀 (108), 포트 플레이트(114) 및 소규모 환경(120)이 도 9d에 도시된 바와 같이 위로 향하여 상승하고, 이동 조립체(124)는 카세트(C3)를 도 9e에 도시된 바와 같이 제 2 저장 선반(121)으로 이동시킨다.
카세트(C3)의 처리가 완성되자마자, 카세트(C1)가 포트 도어(112) 상에 설치된 포드 도어(108)로 이동 조립체(124)에 의해 이동되고, 포트 플레이트는 포드 선반이 도 9f에 도시된 바와 같이 그 안에 포함된 카세트(C1)를 갖춘 포드 도어와 다시 결합될 수 있도록 낮춰진다. 그 후, 도 7g 내지 도 7j와 관련하여 설명한 바와 같이, 그 안에 포함된 카세트(C1)를 갖춘 포드는 도 9g에 나타낸 바와 같이 상승되고, 저장된 카세트 중 하나, 예를 들면, 카세트(C2)는 도 9h에 나타낸 바와 같이 공정 기구(103) 내부로 그의 저장 선반(121)으로부터 이동 조립체(124)에 의해 이동된다. 선택적으로, 카세트(C2)는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 실시예에 따른 관점에서 공정 기구내부로 이동될 수 있다. 카세트(C2)가 공정 기구(103) 내에 있을 때, 포트 플레이트는 장입 높이로 다시 낮추어진다. 이 경우, 경고부(123)는 장입 포트상의 포드가 도 7j에 도시된 바와 같이 일례로 카세트(C4)를 포함한 포드와 같이 새로운 포드로 쉽게 대체될 수 있음을 나타낸다. 추가로 두 개 이상의 선반(121)이 서로에 대해서 수직으로 제공하는 것도 고려할 수 있다.
도 9a 내지 도 9j에 도시된 다수 저장 선반(121)을 포함한 선택적 실시예에서, 두 개의 저장 선반(121)은 서로에 대해 수직으로 배열된다. 도 10에 도시된 또다른 선택적 실시예에서, 소규모 환경(120) 내부 저장 선반은 서로에 대해서 나란히 배열될 수 있다. 이 실시예에서, 그리퍼 기구(128)는 차례로 이동 아암(126)에 장착되어진 공지된 구축의 수평 슬라이드(140)에 장착될 수 있다. 슬라이드에 대한 그리퍼 기구의 결합 및/또는 이동 아암에 대한 슬라이드의 결합은 그리퍼 기구가 이동 이암에 관계하여 회전과 수평 이동할 수 있도록 회전 구성 요소를 포함한다. 이 실시예에 따르면, 카세트가 포드로부터 분리되자마자, 이동 아암에 의해 이동되고, 측부 저장 선반 중 하나로 및 그 후 공정 기구 내부로 이동한다. 추가로 소규모 환경이 서로에 대해 상하로 나란히 배향된 선반들의 이차원 결합을 포함하는 것도 고려할 수 있다.
지금까지는, 선반(121)이 카세트의 하부 표면으로부터 카세트(110)를 지지하는 것으로 기술되었다. 도 11A에 나타내어진 본 발명의 선택적 실시예에서, 선반(121)이 일반적으로 카세트(110)상에 형성된 플랜지(110a)를 체결함으로써 카세트(110)를 지지하기 위한 크기로 이루어진 C-형상 리지(ledge)(121a)를 대신 구성할 수 있다. C-형상 리지(ledge)(121a)에 반대되는 것으로서, 도 11b에 도시된 바와 같이, 선반(121)은 프레임(105), 공정 기구(103) 및/또는 소규모 환경(120)에 장착되고 카세트(110)의 플랜지(110a)를 지지함으로서 카세트를 수용하기 위해 떨어져 일정한 간격을 이룬 두 개의 개별 리지(121b 및121c)를 구성한다.
또 다른 선택적 실시예에서, 능동(active) 또는 확동(positive) 그리퍼(gripper)가 공정 기구(103) 내에서 제 2 카세트의 처리가 이루어지는 동안 제 1 카세트를 지지하기 위해 포트 플레이트 내에 또는 바로 아래에 제공된다. 이와 같은 선택적 실시예가 도 12a 및 12b에 일부 도시되었다. 도 12a 및 12b의 실시예에서, 포트 플레이트(114)(도 12a 및 도 12b에서 부분 단면도로 나타내어짐)는 능동 그리퍼(152)를 포함한다. 그리퍼(152)는 일반적으로는 포트 플레이트 내부에 수축된 상태로 존재한다. 작동에 있어서, 그리퍼 기구(128)가 포트 도어로부터 카세트(110)를 파지하고, 앞에서 설명하고 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 카세트를 90°로 회전시킨 후, 그리퍼 기구(128)는 카세트가 포트 플레이트(114)의 근처에 위치될 때까지 위로 카세트를 상승시킨다. 그 후, 그리퍼(152)는 아래로 회전하여 안으로 회전하고, 이에 따라 각 그리퍼의 부분(152a)이 그리퍼(152) 상에 카세트(110)를 지지하기 위해 종래의 방식으로 카세트(110)상에 형성된 플랜지(110a)와 결합된다.
그리퍼(152)는 그리퍼 가장자리 근처에 형성된 정지부(153)를 포함한다. 플랜지(110a)가 부분(152a)위에 있도록 카세트가 상승되고 그리퍼가 위치내부로 회전되자마자, 이동 기구는 카세트(100)의 상부 가장자리(110b)가 정지부(153)에 접할 때까지 수평으로 카세트를 이동시킨다. 이 경우, 그리퍼 기구(128)는 카세트로부터 분리된다. 처리된 카세트가 공정 기구로부터 제거되고 포드 도어 상에 설치된 후, 이동 조립체(124)는 그 후 그리퍼 상에 지지된 카세트(110)를 체결한다. 그 후에 그리퍼(152)는 그들의 원위치로 되돌아가고, 이동 조립체(124)는 처리를 위해 공정 기구 내부로 카세트(110)를 이동시킨다.
도 12b에 나타내어진 본 발명의 실시예는 그리퍼(152)가 수동, 즉 도 12b에 도시된 바와 같이 고정된 상태로 포트 플레이트의 바닥에 장착된 것을 제외하고 도12a의 것과 유사하다. 도 12b의 실시예에 따르면, 이동 조립체(124)는 포트 플레이트(114)의 바닥에 가깝게 수평으로 카세트(110)를 이동시키고, 따라서 플랜지 (110a)는 그리퍼(152)의 부분(152a) 위에 설치된다.
정지부(153)는 플랜지(110a)가 부분(152a) 위로 이동하는 것과 같이 상부 가장자리(110b)가 정지부(153)에 대항하여 위에 있도록 부분(152a) 상에 제공된다. 그 후, 이동 조립체(124)는 그리퍼(152) 상에 지지되도록 카세트를 낮추고, 그 후 그리퍼 기구(128)는 카세트(110)로부터 분리된다. 상기 정지부(153)는 그리퍼(152)로부터 카세트(110)를 자유롭게 하기 위해 정지 부위로 플랜지(110)를 이동시키고 카세트를 상승시키도록 이동 조립체(124)를 허용하는 높이로 제공된다.
포트 플레이트(114)의 바닥에 또는 내부에 고정된 다른 형태의 능동 또는 확동 그리퍼가 선택적 실시예에 사용될 수 있다는 것은 주지이다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,788,458,호는 수직 축에 대하여 포트 플레이트에 피벗식으로 장착된 한 쌍의 그리퍼를 기술하고 있다. 그러한 그리퍼는 도 12a 및 12b에 도시된 본 발명의 실시예에 따라서 사용될 수 있다. 특히, 그리퍼 기구(128)는 카세트(110)의 플랜지(110a)가 포트 플레이트 그리퍼의 수평면에 위치될 때까지 카세트(110)를 수직으로 병진시킨다. 상기 관점에서, 포트 플레이트 그리퍼는 카세트를 지지하고 붙잡기 위해 플랜지(110a)와 체결 상태에서 안으로 향하여 회전된다. 상기 미국 특허 제 5,788,458호는 본 발명의 소유자에게 양도되었고, 본 명세서에서는 그 전체를 참고로 포함한다.
또한, 그리퍼는 프레임(105)에 고정되게 장착된다. 이러한 실시예는 도 13a및 13b에 도시되었다. 이러한 선택적 실시예에서, 그리퍼(160)는 볼트, 나사 또는 다른 체결구(162)에 의해 프레임에 고정된다. 하나 또는 두개의 그리퍼(160)는 그리퍼가 안내 나사(118)를 따라 이동하는 이동 조립체(124)의 섀시(116)와 같은 구성 요소에 방해받지 않도록 하기 위하여 브라킷(164)을 통하여 프레임(105)으로부터 일정한 간격을 이룬다. 이 실시예에서, 이동 조립체는 카세트(110)의 플랜지(110a)가 도시된 바와 같이 그리퍼(160) 상에 지지되도록 카세트를 위치시킬 수 있다.
이상에서 설명된 여러 가지 실시예는 다수의 저장 선반(121)을 제공하기 위해 결합될 수 있다. 예를 들면, 제 1 선반(121)은 (도 5a 내지 도 5J에서와 같이) 프레임(105)에 제공되고, 제 2 선반(121)은 (도 7a 내지 도 7l에서와 같이) 소규모 환경(120)에 제공되고, 그리고/또는 그리퍼(152)는 (도 12a 및 도 12b에서와 같이) 포트 플레이트의 바닥에 고정된다. 여타 다른 구성들도 고려될 수 있다.
이상에서는 양호한 작동 방식이 설명되었지만, 여러 가지 다른 작동 방식도 고려될 수 있다. 예를 들면, "더미(dummy)" 웨이퍼를 포함한 카세트가 저장 선반에 저장되는 것이 고려될 수 있다. 어떤 공정 기구는 적당하게 처리될 한 벌을 위해 임의 수의 웨이퍼, 예를 들면 25개의 웨이퍼를 필요로 한다. 그러나, 웨이퍼 카세트는 단지 23개의 웨이퍼만을 포함할 수 있다. 이 경우에, 능동 카세트를 형성하는 23개 웨이퍼가 공정 기구 내에 장입될 수 있고, 그 후 상기 능동 카세트는 나머지 두개의 웨이퍼를 제공하는 더미 웨이퍼를 포함한 카세트로 교체될 수 있다. 처리 공정이 완성된 후, 두 개의 더미 웨이퍼는 그들의 카세트로 되돌아가고, 상기카세트는 다시 절환되고, 원래의 23개 웨이퍼는 능동 카세트로 되돌아간다. 선택적으로, 모니터링 웨이퍼를 포함한 카세트는 저장 선반에 버퍼링된다. 이 경우에, 능동 카세트를 형성하는 웨이퍼가 공정 기구 내부에 장입된 후에 카세트가 절환될 수 있고, 모니터링 웨이퍼가 공정 기구에 더해진다. 처리 공정이 완성된 후, 모니터링 웨이퍼는 그의 카세트로 되돌아가고, 카세트는 다시 절환되고, 능동 웨이퍼는 그의 능동 카세트로 되돌아간다. 각각의 모니터링 웨이퍼가 처리된 후, 모니터링 웨이퍼를 포함한 카세트는 제거되어서 시험되고, 모니터링 웨이퍼를 포함한 새로운 카세트는 저장 선반에 저장된다.
또한, 양호한 실시예에서 카세트는 공정 기구가 자유로워지기만 하면 언제나 공정 기구 내부로 장입될 수 있는데, 카세트는 이용이 가능한 저장 선반 (121)이나 공정 기구(103)로 이송되게 고려할 수도 있다. 카세트가 저장 선반 또는 공정 기구로 이송시킬 것인가에 대한 결정은 카세트가 소규모 환경 내부에 장입될 때 존재하는 하나 이상의 조건을 바탕으로 시스템 소프트웨어에 의해 제어된다. 선택적으로, 작업자는 장입된 카세트가 이송될 수 있는 결정을 만들 수 있다. 또한, 두 개 이상의 선반을 포함한 실시예에서는, 카세트가 임의의 이용 가능한 선반으로 장입될 수 있고, 부가적으로는 선반들 사이로 이동될 수 있다.
포드 상에 IR 태그(tag)이나 RF 필(pill)이 제공되는 것이 공지되었고, 태그 또는 필은 포드 내부에 포함된 웨이퍼에 관련되며 이를 확인하는 정보를 수용 및/또는 전달하는 전자 장치를 포함한다. 그러한 RF 필 및 이것을 사용하는 시스템은, 일례로 로씨(Rossi) 등에 의해 출원된 미국 특허 제 4,827,110호 및 제4,888,473호와 쉰들리(Shindley)에 의해 출원된 미국 특허 제 5,339,074에 기술되었다. 카세트 자신에 IR 필을 제공하는 것도 공지되었다. IR 태그 및 그의 사용을 위한 시스템이 매네이(Maney) 등에 의해 출원된 미국 특허 제5,097,421호, 제 4,974,166호 및 제5,166,884호에 기술되었다. 상기 특허 각각은 본 발명의 소유자에게 양도되었고, 본 명세서에서는 그 전체를 참고로 포함한다.
본 발명에 따르면, 포드는 제 1 카세트를 갖춘 장입 포트(102) 상에 장입되었지만, 제2 카세트로 이동한다. 따라서, 본 발명은 새로운 카세트가 특정 포드 내에 장입된 후, 새로운 카세트 내의 웨이퍼와 관련한 정보가 포드의 RF 필 또는 IR 태그에 전달되고 저장되도록 RF 또는 IR 시스템과 병존하여 이용된다. 따라서, 특정의 웨이퍼 로트를 위한 확인 정보 및 기타 다른 정보는 웨이퍼가 이송되어지는 포드에 항상 정확하게 저장된다.
본 명세서에서는 본 발명을 세부적으로 기술하였지만, 본 발명은 여기에서 개시한 실시예에 한정되지 않는다. 당업자들이라면 청구 범위에 기재하고 그에 의해 한정되는 본 발명의 기술 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서도 본 발명을 여러 가지로 변경하고 대체하고 수정할 수 있다.

Claims (10)

  1. 프레임에 의해 공정 기구의 전방 단부에 부착되는 것으로, 피가공재를 저장하고 이송하기 위한 포드와 피가공재를 처리하기 위한 공정 기구 사이의 카세트 내에 안착되는 피가공재 이송용 인터페이스에 있어서,
    포드를 수용하기 위한 장입 포트와, 카세트가 포드로부터 분리된 후에는 그 카세트 둘레에 보호 포위부를 제공하기 위하여 상기 장입 포트에 부착된 소규모 환경과, 소규모 환경과 프레임과 공정 기구에 의하여 구획된 공간 내에 장착되는 적어도 하나의 선반을 포함하고, 카세트는 공정 기구로의 제공을 위하여 장입 포트에서 포드로부터 분리되고, 선반은 카세트를 공정 기구 안으로 이송하기 전에 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장 선반과 상기 장입 포트와 상기 공정 기구 사이에 카세트를 이송하기 위한 이송 아암 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선반이 하나의 선반을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선반이 프레임에 장착되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선반이 공정 기구 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 선반이 소규모 환경 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선반이 카세트를 카세트의 저면으로부터 지지하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선반이 카세트를 카세트 상에 형성된 플랜지로부터 지지하는 것을 특징으로 하는 인터페이스.
  9. 카세트를 저장 및 이송 포드로부터 공정 기구 안으로 장입시키고 그 카세트를 공정 기구로부터 다시 포드로 복귀시키는 방법에 있어서,
    제1 포드를 공정 기구의 전방 단부에 부착된 장입 포트 상에 위치시키는 단계(a)와, 제1 카세트를 제1 포드로부터 분리시키는 단계(b)와, 제1 카세트를 장입 포트로부터 공정 기구 안으로 장입시키는 단계(c)와, 제2 포드를 장입 포트 상에 위치시키는 단계(d)와, 제2 카세트를 제2 포드로부터 분리시키는 단계(e)와, 상기단계(c)에서 공정 기구 안에 장입된 제1 카세트로부터 나온 피가공재에 대한 처리 공정이 이루어지는 동안에 제2 카세트를 저장 선반에 장입시키는 단계(f)와, 제1 카세트로부터 나온 피가공재에 대한 처리 공정이 완료된 때에 제1 카세트를 처리 공정 기구로부터 제거시키는 단계(g)와, 상기 단계(g)에서 제1 카세트가 제거된 후에 제2 카세트를 저장 선반으로부터 공정 기구 안으로 장입시키는 단계(h)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 단계(g)에서 제1 카세트가 공정 기구로부터 제거된 후에 제1 카세트를 제2 포드 안으로 장입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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