KR20020089463A - 모듈형 선별기 - Google Patents

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KR20020089463A
KR20020089463A KR1020027013756A KR20027013756A KR20020089463A KR 20020089463 A KR20020089463 A KR 20020089463A KR 1020027013756 A KR1020027013756 A KR 1020027013756A KR 20027013756 A KR20027013756 A KR 20027013756A KR 20020089463 A KR20020089463 A KR 20020089463A
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Abstract

본 발명은 특정한 웨이퍼 제조 작업에 의해 요구되는 바와 같이 로드 포트 어셈블리들을 추가하거나 제거하기 위해서 모듈형 구획부가 용이하게 추가되고 제거될 수 있는 모듈형 선별기에 관한 것이다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 모듈형 선별기는 선별기, 웨이퍼 핸들링 로봇, 한 쌍의 정렬기 및 중앙집중 제어기를 위한 소환경을 한정하는 2-와이드 모듈형 구획부를 포함한다. 일 실시예의 모듈형 구획부는, 컨테이너 또는 개방 카세트를 받기 위하여, 그리고 선별기의 소환경 내에서 웨이퍼를 처리하도록 선별기의 소환경으로 카세트를 제공하기 위하여, 나란히 있는 한 쌍의 로드 포트 어셈블리를 포함한다. 본 발명은 제거 가능한 단부 패널을 또한 포함한다. 선별기에 추가적인 모듈형 구획부를 추가해야 할 때, 단부 패널은 제거되고 커넥터 프레임에 의해 대체된다. 커넥터 프레임은 하나의 로드 포트 어셈블리 혹은 두 개의 로드 포트 어셈블리들을 포함하는 추가적인 모듈형 구획부가 원래의 모듈형 구획부에 부착되게 한다. 모듈형 구획부들의 모든 전원 및 제어 구성 요소는 바람직하게 중앙집중 제어기에 위치된다. 추가적인 모듈형 구획부의 부착과 동시에, 추가의 구획을 위한 전원과 신호 연결은 제어기에 플러그로 접속된다. 그 다음에, 제어기는 추가의 구획을 인식하고 3-와이드 선별기 또는 4-와이드 선별기로서 작동하도록 전체 작동 체계를 변경시킨다.

Description

모듈형 선별기{MODULAR SORTER}
휴렛-패커드 컴파니(Hewlett-Packard Company)에 의해 제안된 SMIF 시스템은 미국 특허 제 4,532, 970호와 제 4,534,389호에 개시되어 있다. SMIF 시스템의 목적은 반도체 제조 공정을 통해 웨이퍼를 저장하고 운송하는 동안에 반도체 웨이퍼 상의 입자 유동을 감소시키는 것이다. 상기 목적은 저장 및 이송 중에 웨이퍼를 둘러싸는 (공기 또는 질소와 같은) 가스 매체가 필수적으로 웨이퍼에 대하여 정지되도록 기계적으로 보장하고 또한 주변 환경으로부터 발생된 입자들이 인접한 웨이퍼 환경으로 들어가지 않도록 보장함으로써 부분적으로 달성된다.
SMIF 시스템은 3개의 구성 요소를 구비한다. (1) 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트를 저장하고 이송하도록 사용되는 최소 용적으로 밀봉된 포드(pod), (2) 노출된 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트가 공정 도구의 내부에서 이리저리 이송될 수 있는 소형의 청정 공간을 제공하도록 반도체 공정 도구 상에 위치된 입출력(I/O) 소환경(minienvironment), 및 (3) 웨이퍼 또는 카세트를 미립자들에 노출시키지 않고 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트를 SMIF 포드와 SMIF 소환경 사이에서 이송하기 위한 인터페이스. 하나의 제안된 SMIF 시스템은 "SMIF: VLSI 제조에서의 웨이퍼 카세트 이송을 위한 기술(A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING)"이라는 논문 제목으로 미히르 파리크흐(Mihir Parikh)와 울리히 카엠프(Ulrich Kaempf)에 의해 고체 상태 과학기술(Solid State Technology) 논문집, 1984년 7월호, 페이지 111-115에서 보다 상세하게 개시되어 있다.
웨이퍼 패브(fab) 내에서 웨이퍼를 SMIF 포드와 공정 도구 사이에 이송하기 위해서, 포드는 전형적으로 도구 정면의 로드 포트 어셈블리(load port assembly) 상으로 수동 혹은 자동으로 적하된다. 공정 도구는 일반적으로, 포드가 없을 경우에, 포트 도어(door)에 의해 덮혀지는 출입 포트(access port)를 포함한다. 일단포드가 로드 포트 상에 위치되면, 포트 도어 내의 장치는 포드 쉘(shell)로부터 포드 도어를 풀려지게 하고 그에 따라 포드 도어와 포드 쉘은 분리된다. 그 후에, 공정 도구 내의 웨이퍼 핸들링 로봇은 포드와 공정 도구 사이의 이송을 위하여 포드 또는 카세트의 웨이퍼 슬롯 내에 지지된 특정한 웨이퍼에 접근한다.
하나의 예시로서, 웨이퍼 패브 내의 공정 도구는 많은 다른 기능들을 수행하도록 반도체 제조 공정 동안 여러 지점들에서 사용되는 웨이퍼 선별기이다. 웨이퍼 선별기의 이러한 기능들 중 하나는 웨이퍼 선별기 내에 위치된 여러 개의 카세트들 사이에서 하나 또는 그 이상의 웨이퍼를 이송하는 것이다. 웨이퍼들은 의도된 바와 같이 동일한 순서 또는 재조정된 순서로 카세트들 사이에서 이송될 수 있다. 웨이퍼 선별기의 다른 기능은, 카세트 내에서 웨이퍼의 위치의 지도를 만드는 것과, 카세트 내에서 웨이퍼들의 부정확한 위치를 탐지하는 것이다.
웨이퍼 정렬 및 확인은 또한 정렬기라고 하는 기구에 의해 웨이퍼 선별기에서 실시될 수도 있다. 종래의 정렬기는, 웨이퍼를 지지하고 회전시키는 척(chuck)과, 반경 방향 이탈(radial runout)(즉, 공작물이 척 상의 중심 위치로부터 벗어난 크기 및 방향)과 웨이퍼의 원주를 따라 위치된 노치(notch)의 위치를 확인하기 위한 센서를 포함한다. 정렬기는 일반적으로 공작물을 확인하는 광학 문자 판독(OCR) 표시를 판독하기 위하여 카메라를 또한 포함한다. OCR 표시에는 웨이퍼 노치로부터의 기지의 거리가 규정되어 있으므로, 일단 노치가 위치되면, 웨이퍼가 카메라 아래에 OCR 표시를 위치시키기 위해서 회전된다. 종래의 웨이퍼 선별기에서, 웨이퍼들은 선별기 내에서 또한 제공된 웨이퍼 핸들링 로봇에 의해 정렬기의 척으로 한번에 하나씩 이송된다. 이어서, 척은 반경 방향 이탈이 측정되도록 그리고 노치의 위치가 확인되도록 그리고 OCR 표시가 판독되도록 웨이퍼를 회전시킨다. 그 후에, 웨이퍼는 중심의 로봇에 의해 다시 잡혀져서, 선별기에 위치된 카세트들 중 하나로 돌아간다.
전형적인 웨이퍼 제조 방법은 2-와이드(two-wide) 선별기, 즉 선별기 내로 2개의 웨이퍼 운반 카세트들을 함께 장착할 수 있는 2개가 나란히 있는 로드 포트 어셈블리들을 포함하는 선별기를 이용한다. 그러나, 경우에 따라서, 예를 들어 하나의 카세트로부터의 웨이퍼들을 2개 혹은 3개의 다른 카세트들 내로 분배하거나 반대로 분배하는 것이 바람직한 작업에서는 3-와이드 선별기 장치 혹은 4-와이드 선별기 장치가 요구된다. 좀처럼 사용되지 않지만, 반도체 제조업자는 3-와이드 및 4-와이드 선별기를 제공해야 한다. 4-와이드 선별기가 모든 작업들에서 이용될 수도 있고 단지 특정한 작업에서 필요한 선별기들 중 일부로서 이용될 수 있는 한, 4-와이드 선별기는 웨이퍼 패브에서 가치가 있는 바닥 면적을 차지한다.
종래 웨이퍼 선별기의 다른 단점은 웨이퍼 이송 및 정렬기 작업들이 실행되는 속도에 있다. 종래 선별기들에서, 공작물 핸들링 로봇은 공작물을 카세트로부터 정렬기로 이송해야 하고, 이어서 정렬기는 반경 방향 이탈, 노치 위치 및 OCR 표시를 확인하고 그 다음에 로봇은 웨이퍼를 본래 위치인 최초 카세트로 이송하거나 새로운 카세트로 이송한다. 정렬기가 정렬 작업을 수행하는 동안 로봇은 작업하지 않는 상태로 있고, 로봇이 정렬기들을 왔다갔다하며 웨이퍼를 이송하는 동안 정렬기는 작업하지 않는 상태로 있다. 그러므로, 종래의 공작물 선별기는 시간당 약 200-250개의 상대적으로 낮은 공작물 처리량을 갖는다. 패브 내에 여러 개의 공작물 선별기들이 있을 때, 낮은 공작물 처리량은 상당한 문제가 될 수 있다.
처리량을 증가시키기 위해서 팔이 2개인 로봇을 제공하는 것이 알려져 있다. 이러한 팔이 2개인 로봇은, 발명자가 게노브(Genov) 등이고 발명의 명칭이 "다수의 자유도를 갖는 로봇(ROBOT HAVING MULTIPLE DEGREES OF FREEDOM)"인 미국 특허 제 5,789,890호에 개시되어 있다. 여기서 개시되는 바와 같이, 이러한 로봇들은 전형적으로 카세트로부터 제 1 공작물을 얻을 수 있도록 하기 위해서 서로 파생된 다수의 팔들을 포함하고, 주변에서 회전하여, 제 2 공작물을 얻는다. 이러한 로봇은 초청정 소환경을 유지하는 비용으로 인하여 더 많은 비용이 드는 선별기 내의 공간을 상당히 많이 차지한다. 또한, 전형적인 팔이 2개인 로봇은 값비싸고, 더욱 복잡한 제어를 필요로 한다.
[관련 특허/출원의 상호 참조]
본 출원은 하기 특허 출원과 관련된 것으로, 하기 특허 출원은 본 발명의 소유자에게 양도되고 그 특허 출원 모두는 본 명세서에 포함된다.
2000년 4월 12일자로 출원되어 현재 계류 중에 있는, 발명자가 바브스(Babbs ) 등이고 발명의 명칭이 "공작물들의 병렬 공정용 시스템(SYSTEM FOR PARALLEL PROCESSING OF WORKPIECES)"인 미국 특허 출원 제 09/547,551호와,
1999년 11월 30일자로 출원되어 현재 계류 중에 있는, 발명의 명칭이 "웨이퍼 방향조정 및 판독 장치(WAFER ORIENTING AND READING MECHANISM)"인 미국 특허 출원 제 09/452,059호.
본 발명은 카세트들 및/또는 작업대들 사이에서 반도체 웨이퍼 또는 공작물을 이송하기 위한 소형 선별기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추가적인 모듈형 구획부(modular section)가 추가되거나 제거될 수 있고 공작물 처리 속도가 종래의 선별기보다 증가될 수 있는 모듈형 선별기(modular sorter)에 관한 것이다.
이하에서는 본 발명을 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 2-와이드 모듈형 선별기의 정면을 나타낸 사시도이다.
도 2는 프레임의 일부가 절개된 모듈형 선별기의 후면을 나타낸 사시도이다.
도 3은 2-와이드 모듈형 선별기의 단면을 나타낸 평면도이다.
도 4는 모듈형 선별기 내로 전진한 후의 카세트들의 위치를 보여주는 본 발명에 따른 2-와이드 모듈형 선별기의 단면을 나타낸 평면도이다.
도 5는 단부 패널이 제거된 2-와이드 모듈형 선별기의 프레임의 정면을 나타낸 사시도이다.
도 6은 커넥터 프레임을 거쳐 제 1 모듈형 구획부에 고정되는 단일 모듈형 구획부를 보여주는 모듈형 선별기의 프레임의 사시도이다.
도 7과 도 8은 본 발명에 다른 커넥터 프레임의 정면과 후면을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 3-와이드 모듈형 선별기의 정면을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 3-와이드 모듈형 선별기의 후면을 절개한 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 3-와이드 모듈형 선별기의 단면을 나타낸 평면도이다.
도 12는 모듈형 선별기 내로 전진한 후의 카세트들의 위치를 보여주는 본 발명에 따른 3-와이드 모듈형 선별기의 단면을 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 4-와이드 모듈형 선별기의 정면을 나타낸 사시도이다.
도 14는 트랙에 장착된 웨이퍼 핸들링 로봇을 보여주는 4-와이드 모듈형 선별기의 단면을 나타낸 평면도이다.
도 15는 한 쌍의 웨이퍼 핸들링 로봇들과 두 쌍의 정렬기들을 포함하는 4-와이드 모듈형 선별기의 단면을 나타낸 평면도이다.
도 16과 도 17은 선별기의 반대 측면에 로드 포트 어셈블리들을 포함하는 다른 선택적인 실시예에 따른 선별기의 평면도이다.
도 18과 도 19는 선별기에 인접한 작업대를 포함하는 다른 선택적인 실시예에 따른 선별기의 각기 평면도와 정면도이다.
본 발명의 장점은 선별기에 고정된 로드 포트 어셈블리의 수가 증가될 수 있거나 감소될 수 있는 모듈형 선별기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 모듈형 구획부의 사용을 통해 장비 비용을 감소시키고 장비의 더욱 효율적인 사용을 촉진하는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 정렬기의 유휴(idle) 시간과 공작물 이송 로봇의 유휴 시간을 감소시킴으로써 처리량을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 제어기 구성 요소의 수리, 성능향상 또는 교환을 위하여 용이하게 접근될 수 있는 중앙집중 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 모듈형 선별기에 모듈형 구획부들이 빠르고 용이하게 추가 혹은 제거되는 중앙집중 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 소형 크기의 모듈형 선별기를 제공하는 것이다.
이들과 다른 장점들은 일반적으로 특정한 웨이퍼 제조 설비에 의해 요구되는 바와 같이 로드 포트 어셈블리들을 추가하거나 제거하기 위해서 모듈형 구획부가 용이하게 추가되고 제거될 수 있는 모듈형 선별기에 관하여 설명된 본 발명에 의해 제공된다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 모듈형 선별기는 선별기용 소환경을 한정하는 2-와이드 모듈형 구획부, 웨이퍼 핸들링 로봇, 한 쌍의 정렬기 및 중앙집중 제어기를 포함한다. 일 실시예의 모듈형 구획부는, 컨테이너 또는 개방 카세트를 받기 위하여, 그리고 선별기의 소환경 내에서 웨이퍼를 처리하도록 선별기의 소환경으로 카세트를 제공하기 위하여, 나란히 있는 한 쌍의 로드 포트 어셈블리를 포함한다.
2-와이드 모듈형 구획부 선별기는 추가적인 로드 포트 어셈블리를 갖춘 추가적인 모듈형 구획부를 포함하도록 쉽게 변경될 수 있다. 특히, 본 발명은 2-와이드 모듈형 구획부의 단부에 예를 들어 제거 가능한 볼트로 고정된 제거 가능한 단부 패널(panel)을 포함한다. 선별기에 추가적인 모듈형 구획부를 추가해야 할 때, 단부 패널은 제거되고 커넥터 프레임(connector frame)에 의해 대체된다. 이어서, 하나 혹은 두 개의 로드 포트 어셈블리를 갖는 추가적인 모듈형 구획부는 커넥터 프레임에 부착될 수 있다.
모듈형 구획부의 모든 전원 및 제어 구성 요소는 바람직하게 중앙집중 제어기에 위치된다. 추가적인 모듈형 구획부의 부착과 동시에, 추가의 구획을 위한 전원과 신호 연결은 제어기에 플러그로 접속된다. 그 다음에, 제어기는 제어기 그래픽 인터페이스를 거쳐 입력된 간단한 명령들을 통하여 3-와이드 선별기 또는 4-와이드 선별기로서 작동하도록 구성될 수 있다.
제어기는 선택적으로 추가적인 모듈형 구획부들을 자동적으로 인지하고 이에 따라 작동하도록 시스템을 구성하는 것이 고려된다.
본 발명은 일반적으로 로드 포트 어셈블리들을 추가하거나 제거하기 위해서 모듈형 구획부들이 추가되고 제거될 수 있는 모듈형 선별기에 관한 도 1 내지 도19를 참조하여 기술될 것이다. 본 발명이 표준 기계 인터페이스("SMIF")에 대하여 이하에서 기술되는 동안, 본 발명이 개방 컨테이너와 베어(bare) 카세트들을 포함하는 다른 웨이퍼 이송 시스템과 함께 사용될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명이 반도체 웨이퍼에 대하여 이하에서 기술되는 동안, 본 발명은 사용된 특정한 공작물에 국한되지 않고 선택적인 실시예에서 레티클과 편평한 패널 디스플레이와 같은 다른 공작물이 사용될 수 있음을 알 수 있다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 용어 "반도체 웨이퍼"와 "웨이퍼"는 반도체 제조 공정 동안 어떤 단계에서 웨이퍼로 언급된다. 모듈화된 구획을 갖는 공정 도구를 포함하는 본 발명의 원리는 예를 들어 웨이퍼 상의 직접 회로를 형성하기 위한 공정 도구의 정면 단부에서 또는 공작물을 저장하기 위한 공작물 저장기 내에서와 같이 웨이퍼 패브 내에서 다른 독립형 공정 도구와 함께 사용될 수 있음을 또한 알 수 있다.
도 1 내지 도 4에서는 2-와이드 모듈형 구획부(102a), 웨이퍼 핸들링 로봇(104), 한 쌍의 정렬기(106), 제어기(108) 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) (110)를 포함하는 모듈형 선별기(100)를 보여주고 있다. 상기 모듈형 구획부(102a)은 나란히 있는 한 쌍의 로드 포트 어셈블리(112)들을 포함한다. 어셈블리(112)들은 바람직한 실시예에서 서로 동일하고, 단지 하나의 어셈블리(112)는 이하에서 설명될 것이며, 다음의 설명은 각각의 로드 포트 어셈블리들에 인가된다. 그러나, 선택적인 실시예에서, 로드 포트 어셈블리들이 서로 동일할 필요가 없음을 알 수 있다.
각각의 로드 포트 어셈블리(112)는 SMIF 포드(도시되지 않음)를 받을 수 있고, 하나 또는 그 이상의 웨이퍼(22)들을 운반하는 카세트(20)(도 4)에 접근하도록 SMIF 포드 도어로부터 SMIF 포드 쉘을 분리할 수 있다. 도 1 내지 도 4에서 도시된 로드 포트의 실시예에서, SMIF 포드는 SMIF 포드의 도어가 내부 지지 플레이트 (114)(도 2) 상에 앉혀지고 포드 쉘이 외부 지지 플레이트(116) 상에 앉혀지도록 로드 포트 어셈블리(112) 상에 받아진다. 일단 로드 포트 어셈블리 상에 위치되면, 포트 도어는 실질적으로 내부 지지 플레이트(114) 아래에 제공된 걸쇠 장치(118)에 의해 포드 상단부로부터 분리된다. 본 발명에 제한되지 않지만, 이러한 걸쇠 장치에 관한여, 발명의 명칭이 "향상된 걸쇠 장치를 갖는 밀봉 가능하고 이송 가능한 컨테이너(SEALABLE TRANSPORTABLE CONTAINER HAVING IMPROVED LATCH MECHANISM)"인 미국 특허 제 4,995,430호에서 상세하게 개시되어 있고, 상기 특허는 본 출원의 소유자에게 양도되고 본 명세서에 모두 참조로 포함된다. 도시되지 않지만, 외부 지지 플레이트(116)는 외부 지지 플레이트(116) 상에 포드 상단부를 고정하기 위한 고정 클립(retaining clip)을 포함한다. 일단 분리되면, 외부 지지 플레이트(116) 상에 지지된 포드 상단부를 갖는 외부 지지 플레이트(116)는 로드 포트 어셈블리 (112) 내에서 승강 장치(도시되지 않음)에 의해 내부 지지 플레이트(114)로부터 떨어져 위로 올려진다. 로드 포트 어셈블리(112)에 관하여, 발명의 명칭이 "로드 포트 오프너(LOAD PORT OPENER)"인 미국 특허 출원 제 08/730,643호에서 또한 자세하게 개시되어 있고, 상기 출원은 본 발명의 소유자에게 양도되고 본 명세서에서 참조로 모두 포함된다.
상술된 로드 포트 어셈블리(112)는 소형이라는 장점과 제어기(108)와 같은구성 요소를 위한 로드 포트 어셈블리 아래의 공간이 자유롭다는 장점을 제공한다. 그러나, 모듈형 구획부(102a)에 사용된 로드 포트 어셈블리(112)의 형태가 본 발명에 제한되지 않고 다른 로드 포트 어셈블리들은 로드 포트 어셈블리 아래 또는 다른 곳에 위치된 제어기(108)와 함께 고려된다. 또한, 저부 개방 포드와 함께 작동하는 로드 포트 어셈블리가 개시되는 동안, 정면 개방 통합 포드(FOUPs)와 함께 작동하는 정면 개방 로드 포트 인터페이스가 사용될 수 있음을 알 수 있다. 도 4에서 예를 들어 도시된 바와 같이, 포드 도어와 웨이퍼 카세트를 지지하는 내부 지지 플레이트(114)는, 포드 쉘이 포드 도어로부터 분리된 후에, 내부 지지 플레이트(114)가 선별기(100)의 내부 내로 이송되고 이어서 로봇(104)의 측면에 위치된 내부 지지 플레이트(114)가 로봇을 향하여 회전하도록 이송 및 회전을 위하여 장착될 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 플레이트(114)는, 플레이트(114)와 플레이트 상에 앉혀진 웨이퍼 운반 카세트(20)의 필요한 이송 및 회전을 달성하기 위해서 직선 및/또는 회전의 조합 구동기에 장착될 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 도시된 웨이퍼 핸들링 로봇(104)을 참조하면, 바람직한 실시예에서, 로봇(104)은 수직 축을 따라 이송하기 위하여 베이스(120) 내에 장착된 중앙 마스트(mast)(도면에서 숨겨짐)를 포함한다. 인접 링크(122)는 마스트의 상부 단부에 회전 가능하게 장착되고, 인접 링크(124)는 인접 링크의 대향 단부에 회전하여 장착된다. 로봇(104)은 웨이퍼들을 지지하고 이송하기 위하여 인접 링크에 선회 가능하게 부착된 단부 이펙터(end effector)(126)를 또한 포함한다. 바람직한 실시예에서, 단부 이펙터(126)는 이중 플랫폼 장치를 포함하고, 상기 각 플랫폼은 인접 링크(124)에 대하여 그리고 서로에 대하여 회전할 수 있다. 2개의 플랫폼들은 병렬 웨이퍼 공정을 동시에 수행하기 위해서 웨이퍼가 모듈형 구획부(102a) 내의 양쪽 정렬기(106)들과 양쪽 카세트들 사이에 이송되게 한다. 이중 플랫폼 단부 이펙터(126)와 웨이퍼의 병렬 공정은, 발명의 명칭이 "공작물의 병렬 공정을 위한 시스템(SYSTEM FOR PARALLEL PROCESSING OF WORKPIECES)"인 참조로 미리 포함된 미국 특허 출원에서 자세하게 또한 개시되어 있다.
선택적인 실시예에서, 로봇(104)은 종래의 단일 플랫폼 단부 이펙터 로봇을 포함할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 로봇의 하나의 예시는, 발명의 명칭이 "공작물 핸들링 로봇(WORKPIECE HANDLING ROBOT)"인 미국 특허 출원 제 09/483,625호에 개시되어 있고, 상기 출원은 본 발명의 소유자에게 양도되고 본 명세서에서 모두 참조로 포함된다.
로봇(104)은 모듈형 구획부(102a)의 최소 족적(footprint)을 제공하는 방식으로 모듈형 구획부(102a) 내에서 위치되고, 게다가 도 12에서 예를 들어 도시되고 이하에서 기술되는 바와 같이 로봇(104)은 모듈형 구획부(102a) 내의 양쪽 로드 포트(112)들 뿐만 아니라 모듈형 구획부(102a)에 부착된 제 2 로드 포트 어셈블리 (112c)를 왔다갔다하며 웨이퍼를 이송한다.
모듈형 구획부(102a)의 족적을 감소하게 하는 하나의 설계 특징은 로봇 (104)의 이동을 제어하는 소위 "경로 계획(path planning)" 알고리즘의 사용에 있다. 특히, 어떤 종래의 로봇 알고리즘은 먼저 바람직한 방향으로 로봇 팔을 회전시키고, 회전 후에, 로봇의 회전축으로부터 바람직한 위치로 반경 방향 외부의 직선을 따라 엔드 이펙터를 연장시킨다. 웨이퍼(22)가 (카세트 측면들과의 접촉을 피하기 위해서) 웨이퍼 카세트(20) 밖에서 바로 제거되거나 웨이퍼 카세트(20) 내로 바로 삽입되어야 할 때, 직선 알고리즘을 채택한 로봇은 카세트 밖으로 혹은 안으로 직선으로 웨이퍼를 이송하기 위해서 카세트의 정면으로 직접 이동되어야 한다. 이것을 달성하기 위해서 로봇을 수평 구동 트랙에 올라타게 하는 것이 알려져 있다.
그러나, 로봇이 로드 포트 어셈블리의 정면에서 직접 위치되는 곳에서는, 덮개의 측면들이 로드 포트 어셈블리의 폭 만을 위하여 요구되는 것 보다 더 크게 바깥쪽으로 이동되어야 한다. 이것은 로봇 링크들(122, 124)이 조종되기 위해서 충분한 공차가 요구되기 때문이고, 요구된 공차는 로드 포트 어셈블리만을 위하여 필요한 공간 보다 더 크다.
본 발명에 따라서, 경로 계획 알고리즘을 사용하는, 로봇(104)은, 로드 포트 어셈블리(112)의 정면으로 직접 위치되지 않고, X-Y 데카르트 평면, 특히 로드 포트 어셈블리(112) 상의 카세트 내로 혹은 바깥으로 직선으로 이동할 수 있다. 이것은 로봇의 각도 θ(즉, 기준 축에 대한 로봇 팔의 회전 위치)와 함께 단부 이펙터의 반경 R(즉, 로봇의 회전축으로부터 단부 이펙터의 거리)을 일치시킴으로써 달성된다. 특히, 단부 이펙터가 이송될 때와 동시에 인접 링크가 회전하도록 로봇 이동을 일치시킴으로써, 단부 이펙터의 단부는 로봇의 회전축을 통하여 지나가지 않는 직선 라인으로 이동하도록 제어될 수 있다.
이에 따라서, 로봇(104)은 모듈형 구획부(102a)의 측면들로부터 안쪽으로 위치될 수 있고, 그에 의해 로봇 링크가 조정되기에 충분한 공간을 제공한다. 로봇조정능력을 위한 모듈형 구획부(102a)의 측면들에서의 추가적인 공간이 요구되지 않을 때, 모듈형 구획부(102a)의 족적은 나란히 있는 로드 포트 어셈블리들을 위한 반도체 장비 및 재료 국제(Semiconductor Equipment and Materials International) ("SEMI") 표준에 의해 규정된 최소 수치에 의해 전체적으로 지시될 수 있다. 이러한 최소 족적은 비용이 많이 드는 공간인 웨이퍼 패브 내에서 상당한 공간을 절약하는 장점을 제공한다.
이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 로봇(104)은 도 12에서 도시된 바와 같이 제 1 모듈형 구획부에 고정된 추가적인 모듈형 구획부(102)에 위치되는 제 3 로드 포트 어셈블리(112c)를 왔다갔다하며 웨이퍼를 또한 이송한다. 그러므로, 바람직한 실시예에서, 로봇(104)은 2개의 로드 포트 어셈블리(112)들 사이의 모듈형 구획부(102a) 내에 위치되고, 한편으로는 어셈블리(112b)에 더 가깝게 위치된다. 이렇게, 도 12에서 도시된 바와 같이 다른 모듈형 구획부를 추가함에 따라, 로봇(104)은 각각의 로드 포트 어셈블리(112a, 112b, 112c)에 앉혀진 카세트들로부터의 웨이퍼들에 접근할 수 있다. 로드 포트 어셈블리(112a, 112c)들을 위하여, 상술된 바와 같이 로봇(104)을 향하여 안쪽으로 내부 지지 플레이트(114)를 기울게 하는 것은 내부 지지 플레이트 상의 웨이퍼 카세트들 내로 혹은 바깥으로의 웨이퍼 이송을 또한 쉽게 한다. 로봇(104)이 로드 포트 어셈블리(112c) 보다 로드 포트 어셈블리(112a)에 더 가깝게 위치될 때, 로드 포트 어셈블리(112c) 상의 내부 지지 플레이트는 로드 포트 어셈블리(112a) 상의 내부 지지플레이트(114) 보다 더 큰 각도로 안쪽으로 기울어질 수 있다.
이제 정렬기(106)에 대해 언급하면, 정렬기는, 웨이퍼(22) 상의 중심 및 반경 방향 이탈을 측정하고, 웨이퍼 상의 노치 또는 기준 표시의 위치를 위치시키며, 이어서 각 웨이퍼에 제공된 OCR 또는 다른 식별 표시를 판독한다. 정렬기(106)들은 바람직하게도 서로 동일하므로, 이하에서는 단지 하나의 정렬기(106)에 대하여 설명한다. 다음의 설명은 상기 두 정렬기 모두에 적용된다. 정렬기(106)는 바람직하게 베이스(132) 내에서 회전하여 장착된 척(130)을 포함한다. 일단 웨이퍼(22)가 척(130) 상에 놓여지면, 척은 노치의 위치를 인식하기 위해서 그리고 반경 방향 이탈을 측정하기 위해서 웨이퍼를 회전시킨다. 알려진 구성의 센서(136)는 노치 위치와 반경 방향 이탈을 둘 다 인식하기 위하여 제공된다. 일단 노치의 위치가 인식되면, 웨이퍼는 카메라가 OCR 표시를 판독할 수 있도록 비디오 카메라(134) 아래에 OCR 표시를 위치시키기 위해서 회전된다. 이어서, 웨이퍼는 중심에 엔드 이펙터에 의해 다시 잡혀지고, 카세트(20)로 돌아간다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 각 정렬기(106)는 바람직하게 완충(buffer) 패들(138)을 또한 포함하여, 웨이퍼가 일반적으로 정렬기와 시스템의 처리량을 증가시키도록 완충될 수 있다. 각 정렬기 상의 완충 패들(138)은 제 1 웨이퍼가 처리되는 동안 정렬기로 제 2 웨이퍼를 로봇이 가져올 수 있게 하고, 이어서 제 2 웨이퍼가 처리되는 동안 정렬기로부터 떨어져 제 1 웨이퍼를 로봇이 운반할 수 있게 한다. 이렇게, 정렬기는 로봇이 정렬기를 왔다갔다하며 웨이퍼를 이송하는 동안 휴지 (idle)하지 않고 로봇은 정렬기가 정렬기의 작동을 수행하는 동안 휴지하지 않는다. 완충 패들을 포함하는 정렬기에 관하여, 발명의 명칭이 "웨이퍼 방향조정 및판독 장치(WAFER ORIENTING AND READING MECHANISM)"인 미국 특허 출원 제 09/ 452,059 호에서 보다 자세하게 개시되어 있고, 상기 출원은 참조로 이미 포함되었다. 완충 패들(138)과 함께, 이중 플랫폼 단부 이펙터와 병렬 공정은 4개의 웨이퍼들을 동시에 처리할 수 있어서 종래 선별기들과 비교하여 선별기(100)의 처리량을 상당히 향상시킬 수 있다. 완충 패들(138)은 본 발명의 선택적인 실시예에서 각 정렬기(106)로부터 생략될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 선별기(100)는 선택적인 실시예에서 단일 정렬기(106)만을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
제어기(108)는 제어기의 다양한 구성으로 선별기(100)의 각 모듈형 구획부를 제어할 뿐만 아니라 선별기(100)의 구성 요소의 전체적인 작동 조정을 위한 전기 및 전원 구성 요소를 포함한다. 제어기(108)는 GUI(100)에 걸쳐 작동 피드백과 정보를 또한 제공한다. 바람직한 실시예에서, 제어기(108)는 로드 포트 어셈블리 (102)들 아래에 위치될 수 있다. 그러나, 제어기(108)는 선택적인 실시예에서 선별기로부터 측면, 후면 또는 원거리로 위치될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 선별기(100)가 벽을 등지는 위치에 있을 때, 제어기는 도 9에서 예를 들어 도시된 바와 같이 로드 포트 어셈블리들 아래에 제공된다. 제어기는 선별기로부터 연장하는 한 쌍의 핀(109)들에 의해 선별기에 고정될 수 있다. 정비를 수행하기 위해서, 하나 또는 2개의 핀(109)이 간단히 제거될 수 있고 제어기는 제어기에 접근하도록 선별기로부터 떨어지게 회전된다. 제어기는 다른 장치들에 의해 선별기에 장착될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 베이(bay)와 홈(chase)이 있는 도구 베이 내에서 선별기가 제공되는 경우에, 제어기는 공간이 제한되지 않는 선별기 뒤의 홈 내에 앉혀질수 있다. 선별기가 사용되는 환경에 따라 다른 위치들에서 제어기(108)를 위치시키는 능력은 종래 시스템에서 발견되지 못한 유동성의 레벨을 부가한다.
또한, 모든 전기 및 전원 구성 요소들이 쉽게 접근 가능한 하우징 내에 중앙 집중화되었기 때문에, 제어기(108) 내에서의 정비, 성능향상 및/또는 교체가 종래 웨이퍼 선별기 제어기들에서 보다 상당히 더 쉽게 행해진다.
제어기(108)는, 새로운 모듈형 구획부(102)이 부가될 때, 새로운 구획으로부터 전원 및 신호 연결이 적절한 제어기 포트들에 간단히 연결될 수 있도록 다수의 전원 및 신호 포트들을 포함한다. 일단 추가적인 모듈형 구획부(102)이 이후에 기술되는 바와 같이 부가되면, 기술자는 로봇(104)과 정렬기(106)들 뿐만 아니라 존재하는 모듈형 구획부과 함께 새로운 모듈형 구획부의 작동을 조정하기 위해서 GUI(110)를 통해 제어기를 재구성할 수 있다. 선택적인 실시예에서, 각 모듈형 구획부는 필수적으로 "플러그 앤 플레이(plug and play)" 방식의 구성 요소인 것을 또한 생각할 수 있다. 이러한 선택적인 실시예에서, 제어기는 새로운 모듈형 구획부를 인식하고 그 후에 로봇 (104)과 정렬기(106)들 뿐만 아니라 존재하는 모듈형 구획부과 함께 새로운 모듈형 구획부의 작동을 조정하기 위한 소프트웨어를 포함한다. 상술된 바와 같이, 선별기의 내부로부터 전원 및 신호 구성 요소들을 재 이동시켜서 단일 중앙집중 제어기(108)로 그들을 조합하는 것은 선별기(100) 내에서의 구성 요소들의 정비, 성능향상 및/또는 교체를 또한 용이하게 한다.
로봇(104)을 작동시키는 경로 계획 알고리즘에 부가하여, 로봇과 정렬기의 상대적인 배치는 본 발명에 따른 선별기(100)가 최소 족적을 차지하도록 한다. 특히, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 각 정렬기들의 상부 표면들은 로드 포트 어셈블리 (112) 상의 카세트(20) 내에서 웨이퍼의 가장 낮은 높이 아래에 있다. 그러므로, 정렬기(106)들은 각각의 로드 포트들 상의 카세트들을 왔다갔다하며 웨이퍼를 이송하는 로봇을 방해하지 않고 로봇(104) 근처에 위치될 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 도시된 2-와이드 선별기(100)는 바람직하게 도 10에서 예를 들어 모듈형 구획부들 위의 위치에서 도시된 팬과 여과 장치(140)를 포함한다. 팬과 여과 장치는 유체를 순환시키고 분진들과 오염물질들을 여과하기 위하여 제공될 수 있다. 유체는 오염물질들을 제거하고 선별기 내부를 탈 이온화하기 위하여 청정 공기, 질소 또는 다른 유체일 수 있다. 도 10에서 또한 도시된 바와 같이, 선별기(100)에 추가된 각 추가적인 모듈형 구획부(102)은 바람직하게 상술된 바와 같이 선별기(100)에 추가의 구획의 연결에 의해 제어기(108)로 제어되는 그 자신의 팬과 여과 장치(140)를 포함한다. 선택적인 실시예에서, 추가된 모듈형 구획부 (102)들 상의 추가의 팬과 여과 장치는 모듈형 구획부(102a)에 제공된 팬과 여과 장치(140)가 모든 모듈형 구획부들에 유용하도록 생략될 수 있다. 도 1과 도 9에서 예를 들어 도시된 바와 같이, 팬과 여과 장치 덮개(141)는 팬과 여과 장치(140)를 미학적으로 덮도록 제공될 수 있다. 덮개(141)는 선별기(100)의 구성에 따라 크기가 변할 수 있다. 도 6에서 예를 들어 도시된 바와 같이, 모듈형 구획부(102)은 구획(102)들 내의 정전기를 제거하기 위하여 장치의 상단부에서 장착된 이온화 장치 (143)를 또한 포함할 수 있다. 대부분의 도면들에서 생략되었지만, 각 구획(102)은 도 6에서의 구획(102b)에서 도시된 바와 같이 이온화 장치(143)를 포함할 수 있다.
상술된 바와 같이, 어떤 장치에서는, 3-와이드 및 4-와이드 웨이퍼 선별기가 요구된다. 본 발명과 일치하는, 도 1 내지 도 4에서 도시된 2-와이드 모듈형 구획부 선별기(100)는 추가의 로드 포트 어셈블리들을 구비한 추가적인 모듈형 구획부들을 포함하도록 쉽게 변경될 수 있다. 특히, 도 5에서는, 도 1 내지 도 4에서 도시된 모듈형 선별기(100)의 프레임(142)을 도시하고 있고, 상기 프레임은 제거 가능한 단주 패널(144)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 패널(144)은 패널의 하부 부분을 따라 플랜지(flange)(도시되지 않음)를 포함하고, 상기 플랜지는 프레임 (142)의 베이스에서의 트랙 내에 맞춰진다. 단부 패널(144)의 상단부는 패널(144)의 뒤쪽 측면 상에 핑거(finger)(도시되지 않음)를 포함하는 한 쌍의 턴 키(turn key)(147)를 포함하고, 상기 핑거는 프레임(142)의 상단부 부분(150) 상의 슬롯(도시되지 않음) 내에서 결합된다. 이렇게, 프레임(142)에 제거 가능한 패널을 장착하기 위해서, 패널 상의 하부 플랜지가 트랙(145) 내에서 앉혀질 수 있고, 그 다음에 각각의 턴 키(147)들은 프레임(142)의 단부에 패널을 고정시키기 위해서 상단부 부분(150)의 슬롯 내의 위치로 핑거를 회전시키도록 회전될 수 있다. 프레임으로부터 패널을 제거하기 위해서, 턴 키 (147)들은 회전될 수 있고 패널은 제거된다.
패널(144)이 다른 체결 구성으로 프레임(142)의 단부에 제거 가능하게 장착될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 또한 도시된 바와 같이, 패널(144)은 단부 패널(144)에 형성된 플랜지(152) 내로 프레임(142)의 상단부 부분(15)에 형성된 구멍(148)들을 통하여 아래로 끼워 넣어지는 볼트(146)들에 의해 프레임 (142)에 고정될 수 있다. 프레임(142)의 하부 부분에 형성된 구멍들을 통하여 끼워넣어지는 볼트(146)들을 포함하는 유사한 체결 장치는 프레임(142)에 단부 패널 (144)의 저부 부분을 고정시키도록 사용될 수 있다. (도 5에서 턴 키(147)들과 볼트(146)들이 도시되었지만, 실시예가 하나 또는 다른 체결 시스템을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.) 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 다른 알려진 체결 장치들이 프레임(142)에 단부 패널(144)을 제거 가능하게 결합시키도록 채택될 수 있다.
단부 패널(144)이 바람직하게 프레임(142)에 알맞게 장착되고, 한편으로 주변 환경에서 발생된 오염물질이 선별기의 정면, 후면 및 단부 패널들 사이의 어떤 이음매를 통하여 선별기 내로 유동하는 것을 방지하도록 팬과 여과 장치(140)가 주변 환경 보다 선별기(100) 내에서 더 높은 압력을 발생시키므로, 공기가 새지 않는 밀봉이 제공될 필요는 없다. 각 패널(144)은 바람직하게 선별기(100) 내의 작동을 볼 수 있게 하는 창(154)을 또한 포함할 수 있다.
선별기(100)에 추가적인 모듈형 구획부들을 추가하는 것이 바람직할 때, 제 1 단계는 단부 패널(144)을 제거하는 것이고, 이것은 턴 키(147)들을 회전시킴으로써 또는 볼트(146)들을 제거함으로써 쉽게 달성될 수 있다. (도 5는 생략되어 있는 선별기(100) 내의 모든 작업 구성 요소들이 제거된 상태인 패널(144)을 도시하고, 한편으로 패널(144)은 선별기(100) 내에 있거나 혹은 고정된 선별기(100)의 모든 구성 요소들이 그 자리에 유지되는 동안에도 제거될 수 있음을 알 수 있다.) 도 6에서, 일단 단부 패널(144)이 제거되면, 커넥터 프레임(156)은 제거된 패널(144)과 같은 위치와 같은 방식으로 프레임(142)에 고정된다. 도 7 및 도 8에서 도시된 바와 같이, 커넥터 프레임(156)은 일반적으로 폭이 약 4인치인 직사각형 프레임이고, 커넥터 프레임(156)의 일부분이 프레임(142)으로부터 밖으로 돌출 되도록 프레임 (142)에 부착된다. 새로운 모듈형 구획부(102b)은 프레임(142)으로부터 돌출 되는 커넥터 프레임(156)의 일부분에 새로운 모듈형 구획부(102b)의 프레임(148)을 고정시킴으로써 추가될 수 있다. (또한, 새로운 모듈형 구획부(102b)이 단지 모듈형 구획부의 프레임(158)과 함께 도시되었지만, 새로운 모듈형 구획부에는 모듈형 구획부의 로드 포트 어셈블리와 로드 포트 어셈블리에 고정된 다른 구성요소들이 고정될 수 있다.) 커넥터 프레임(156)은 프레임(158)의 상단부 및 저부에 형성된 구멍 (148)들에 끼워진 한 세트의 볼트(146)들을 포함할 수 있다.
커넥터 프레임(156)은, 프레임에 추가의 강성을 추가하기 위해서 그리고 로드 포트 어셈블리들이 앉혀지는 수평 돌출부(159)가 로드 포트 어셈블리들의 무게로 인하여 기울어지는 것을 방지하기 위해서, 커넥터 프레임의 길이의 중간쯤에 로드 포트 어셈블리들이 설치되는 높이에서 양쪽 모듈형 구획부들(102a, 102b)에 부착되는 보강 버팀대(stiffening brace)(157)를 부가적으로 포함한다. 다른 알려진 체결 장치가 선별기(100) 위에 추가적인 모듈형 구획부(102)들을 고정하도록 사용될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 커넥터 프레임(156)과 새로운 모듈형 구획부가 독립적인 구성 요소들이 되지 않고, 그들은 단일 장치로서 상술된 바와 같이 프레임(142)에 일체적으로 함께 형성되어 부착될 수 있다.
추가적인 모듈형 구획부(102b)의 부착과 동시에, 선별기(100)는 도 9 내지 도 12에서 도시된 바와 같이 3-와이드 장치로 구성될 수 있다. 일단 추가적인 모듈형 구획부가 고정되면, 추가의 구획으로부터 전원 및 제어 연결이 제어기(108) 내로 플러그로 접속된다. 그 다음에 제어기는 새로운 구획(102b)의 추가를 인식하도록 GUI(110)를 통해 구성될 수 있고, 3-와이드 선별기로서 작동하기 위해서 전체적인 작동 장치를 변경시킬 수 있다. 도 9 내지 도 12에서 도시된 3-와이드 선별기의 작동은, 웨이퍼가 각각의 로드 포트들에서의 각각의 3개의 카세트(20)들을 왔다갔다하며 이송되는 것을 제외하고, 도 1 내지 도 4에서 도시된 2-와이드 선별기의 작동과 실질적으로 동일하다.
도 10 내지 도 12에서 특정하게 도시되어 상술된 바와 같이, 새로운 모듈형 구획부(102b)이 추가된 경우에, 로봇(104)은 각각 3개의 로드 포트 어셈블리들에서 카세트들을 왔다갔다하며 웨이퍼를 이송할 수 있다. 도 12에서 특정하게 도시된 바와 같이, 각 로드 포트 어셈블리의 내부 지지 플레이트(114)는 바람직하게 선별기 (100) 내로 이송되고, 로드 포트 어셈블리들(112a, 112c)의 내부 지지 플레이트 (114)들은 로봇을 향하여 부가적으로 회전시키기 위해서 회전하여 장착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 단부 플레이트(144)를 제거하고 상술된 커넥터 프레임(156)을 추가하여, 도 1 내지 도 4에서 도시된 2-와이드 모듈형 선별기는 도 13 내지 도 15에서 예를 들어 도시된 바와 같이 4-와이드 모듈형 선별기로 변경될 수 있다. 4-와이드 선별기(100)는 모듈형 구획부(102)들의 다른 조합으로 형성될 수 있음을 알 수 있다. 4-와이드 모듈형 선별기(100)의 바람직한 실시예는 도 14에서 도시되어 있다. 상기 실시예에서, 2-와이드 모듈형 구획부(102c)은 상술된 바와 같이 커넥터 프레임을 사용하여 도 1 내지 도 4에서 도시된 2-와이드 구획(102a)에 고정된다.
도 14의 실시예에서, 고정되게 장착된 로봇(104)은 로봇(104)의 가장 말단의 로드 포트 어셈블리(112)를 왔다갔다하며 웨이퍼를 이송할 수 없다. 이와 같이, 모듈형 선별기의 바닥에 고정되게 장착된 로봇의 베이스(120)를 갖춘 로봇(104) 대신에, 로봇은 바람직하게 도 14에서 개략적으로 도시된 수평 구동 장치(162)에 장착된다. 이러한 수평 구동 장치(162)는 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 구동 장치 (162)의 실시예는 로봇(120)의 베이스(120)가 장착되는 운반대를 포함하고, 상기 운반대는 모듈형 구획부(102c)과 모듈형 구획부(102a)의 적어도 일부분에 걸쳐지는 트랙들에 번갈아 올라타 진다. 운반대는 제어기(108)에 의해 제어된 선형 구동 혹은 그와 같은 것에 의해 이송될 수 있다.
예를 들어 더 큰 공작물을 사용하는 실시예들에서는, 3-와이드 선별기를 제공할 수 없고, 고정 로봇은 선별기 내에서 모든 로드 포트 어셈블리들과 작업대에 도달한다. 이들 실시예들을 위하여, 2-와이드 모듈형 구획부(102a)에 1-와이드 모듈형 구획부(102b)을 추가하는 구성과 함께, 상술된 바와 같이 수평 구동 장치 (162)가 공작물 이송을 달성하기 위해서 필수적으로 로봇(104)을 조종하도록 사용되는 것이 고려된다.
2-와이드 모듈형 구획부(102c) 대신에, 2개의 독립적인 1-와이드 모듈형 구획부(102b)이 2개의 독립적인 커넥터 프레임(156)을 사용하여 함께 고정될 수 있음을 알 수 있다. 도 6에서 예를 들어 도시된 모듈형 구획부(102b)은 2개의 단일 모듈형 구획부(102b)들이 서로 고정되게 하기 위해서 모듈형 구획부(102a)에서와 같이 제거 가능한 단부 플레이트(144)를 포함한다.
일단 추가적인 모듈형 구획부(102c)이 고정되면, 추가의 구획(102c)으로부터 전원과 제어 연결은 제어기(108)내로 플러그로 접속된다. 제어기(108)는, 새로운 구획의 추가를 인식하고, 4-와이드 선별기로서 작동하기 위해서 수평 구동 장치 (162)에 의해 로봇 이송의 제어를 포함하는 전체 작동 장치를 변경하도록 구성된다.
4-와이드 모듈형 선별기(100)의 다른 선택적인 실시예는 도 15에서 도시되어 있다. 상기 실시예는 상술된 바와 같이 커넥터 프레임(156)을 통해 함께 고정된 2개의 2-와이드 모듈형 구획부(102a, 102c)을 포함한다. 상기 실시예에서, 모듈형 구획부(102c)은 바람직하게 모듈형 구획부(102a)과 동일하다(도시되어 있지 않지만, 제 2 모듈형 구획부(102c)은 도 15에서 도시된 도면에 대하여 구획의 오른쪽 측면에 장착된 GUI(110)를 또한 포함할 수 있다). 2개의 독립적인 제어기들의 설비는 모듈형 구획부들이 바람직하다면 분리되어 혹은 서로 독립적으로 작동하게 한다. 그러나, 도 15에서 도시된 4-와이드 장치는 선택적으로 단일 제어기(18)로 작동할 수 있음을 알 수 있다. 상기 실시예에서, 모듈형 구획부(102c)은 제 2 로봇 (104)을 또한 포함한다. 2개의 로봇들은 4개의 다른 로드 포트 어셈블리(112)들에서의 카세트(20)들 사이로 웨이퍼들을 이송한다. 구획(102a)에서의 로봇(104)은 모듈형 구획부(102a) 내의 2개의 로드 포트 어셈블리들과 모듈형 구획부(102c) 내의 가장 가까운 로드 포트 어셈블리에서의 카세트들 사이로 웨이퍼들을 이송할 수 있다. 유사하게, 모듈형 구획부(102c) 내의 로봇(104)은 모듈형 구획부(102c) 내의 2개의 로드 포트 어셈블리들과 모듈형 구획부(102a) 내의 가장 가까운 로드 포트 어셈블리 사이로 웨이퍼들을 이송할 수 있다. 선택적으로, 양쪽 단부들에서 개방되는, 카세트 선반(도시되지 않음)은 2개의 모듈형 구획부들 사이에 또는 모듈형 구획부(102c) 내에서 정렬기(106)들 위로 장착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 모듈형 구획부(102a) 내의 로봇(104)은 구획(102a)에 가장 가까운 선반들의 개방 단부를 통하여 선반 위로 하나 또는 그 이상의 웨이퍼들을 이송할 수 있고, 모듈형 구획부(102c) 내의 로봇(104)은 구획(102c)에 가장 가까운 선반들의 개방 단부를 통하여 선반으로부터 떨어져 하나 또는 그 이상의 웨이퍼들을 이송할 수 있으며, 혹은 그 반대이다. 선반들은 공작물이 각각의 로봇에 의해 선반들의 정면 단부에서 선반들을 왔다갔다하며 이송할 수 있도록 선반들의 정면 단부에서 선택적으로 혹은 부가적으로 개방될 수 있다.
상기 실시예에서의 모듈형 구획부(102c)은 모듈형 구획부(102a) 내의 하나 또는 2개의 정렬기(106)에 부가하여 하나 또는 2개의 정렬기(106)를 또한 포함한다. 이러한 실시예에서, 로봇(104)들은, 상술된 바와 같이 정렬기가 반경 방향 이탈을 인식하고 노치 위치를 위치시키며 OCR 표시를 판독하도록 그들 각각의 모듈형 구획부들 내에서 정렬기로 웨이퍼를 이송한다.
바람직한 실시예에서, 도 13 내지 도 15에서 도시된 각각의 4-와이드 모듈형 선별기(100)는 상술된 바와 같이 단일 중앙집중 제어기(108)에 의해 제어될 수 있다. 도 15의 실시예에서는, 상술된 바와 같이 제 2 로봇(104)과 잠재적으로 하나 또는 2개의 추가의 정렬기(106)를 포함하고, 로봇들이 서로 방해하지 않고 2개의모듈형 구획부들(102a, 102c) 사이로 웨이퍼를 이송하기 위해서 2개의 로봇들의 작동을 조정하는 단일 또는 2개의 독립적인 제어기(108)들이 있다. 2개의 제어기를 포함하는 실시예에서, 전체 시스템의 제어는 제어기들 사이에서 병렬로 수행될 수 있거나, 제어가 제어기들 사이에서 수행되지 않을 수 있다. 상기 실시예에서, 각 제어기들과 관계된 GUI는 시스템의 실행 시간동안 제어기가 제어하는 것을 지시할 수 있다.
지금까지, 선별기(100)가 선별기의 같은 측면을 따라 장착된 2개 또는 그 이상의 로드 포트 어셈블리들을 구비하는 것으로 기술되어 도시되었다. 그러나 선택적인 실시예에서, 선별기의 한 측면에는 하나 또는 그 이상의 로드 포트 어셈블리들이 포함될 수 있고 반대 측면에도 하나 또는 그 이상의 로드 포트 어셈블리들이 포함될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 실시예들은 도 16 내지 도 18에서 도시되어 있다.
도 16에 관해서는, 다른 부분으로부터 웨이퍼 패브의 한 부분을 격리시키는 것이 경우에 따라서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 패브의 한 부분은 다른 공정들과 같이 높은 청정 공간 내에서 수행되지 않는 화학적 기계적 연마와 같은 작업을 수행할 수 있다. 본 발명에 따라서, 선별기(100)는 웨이퍼 패브 내에서 2개의 환경들 사이의 격리 경계선에 걸터앉을 수 있고, 청정 환경 내에서 발생될 수 있는 오염물질에 대한 위험 없이 2개의 환경 사이에서 웨이퍼를 이송하게 한다(상기 실시예에서, SMIF 시스템은 2개의 환경이 격리 상태로 유지되는 것을 보장하도록 사용되는 것이 바람직하다). 이렇게, 도 16에서, 제 1 환경(160)에서의 공작물들은 제 2 환경(162)으로 이송될 수 있고 오염물질에 대한 위험 없이 벽(164)에 의해 서로 격리될 수 있다. 선택적으로, 로드 포트 어셈블리들이 사용 공간을 고려하여 선별기(100)의 대향 측면 상에 제공될 수 있다.
부가적으로, 도 17에서 도시된 바와 같이, 선별기(100)의 한 측면은 공작물 운반 컨테이너들이 저장되는 저장소(170)(일부 도시)내로 통합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 선별기(100)와 저장소(170)는 선별기와 저장소 사이의 인터페이스들과 같이 작동하는 한 쌍의 로드 포트 어셈블리들(112a, 112b)을 공유한다. 컨테이너 핸들링 장치는 컨테이너들을 로드 포트 어셈블리들(112a, 112b)로 이송하기 위하여 저장소(170) 내에 제공된다. 상기 실시예에서, 공작물들은 로드 포트들(112a, 112b ) 위에 장착된 단지 컨테이너들 사이의 선별기(100) 내에서 로봇(104)에 의해 이송될 수 있다. 선택적으로, 많은 다른 컨테이너들은 컨테이너들로부터의 각 공작물이 선별기의 대향 측면에 있는 어느 로드 포트 어셈블리(112c, 112b) 상의 단일 컨테이너 내로 결합되도록 (2개 이상의 컨테이너들이라면 다른 시간에) 어셈블리들 (112a 및/또는 112b) 위에 장착될 수 있다. 반대로, 어셈블리(112a 또는 112b) 상의 단일 컨테이너로부터의 공작물들은 선별기를 가로질러 어셈블리들(112c, 112d)로 오게 되어 어떤 수의 컨테이너 사이로 분할될 수 있다. 공작물들이 어셈블리들 (112c, 112d) 상의 컨테이너로부터 선별기를 가로질러 로드 포트 어셈블리들(112a, 112b) 상의 하나 또는 그 이상의 컨테이너들로 이송될 수 있음을 또한 알 수 있다. 도 16 및 도 17에서 도시된 실시예는 선택적인 실시예에서 선별기(100)의 각 측면들에 더 많거나 더 적은 수의 모듈형 구획부들 및/또는 로드 포트 어셈블리들을 구비할 수 있다. 선별기의 정면에서 로드 포트 어셈블리(112)들에 부가하여, 적어도 하나의 로드 포트 어셈블리가 정면에 인접한 선별기의 측면에 추가될 수 있음을 또한 알 수 있다.
도 18 및 도 19에서 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 작업대(180)는 로드 포트 어셈블리(112)들을 포함하는 선별기의 정면에 인접하여 선별기(100)의 측면에 결합될 수 있다. 작업대는 상술된 바와 같이 커넥터 프레임(156)을 통해 고정될 수 있다. 도 18 및 도 19에서 도시된 실시예에서, 작업대(180)는 현미경(184)으로 기술자(182)에 의해 공작물들이 검사될 수 있는 장소를 포함한다. 상기 실시예와 일치하여, 각 로드 포트 어셈블리(112) 상의 카세트들로부터의 공작물들은 작업대(180) 내에서의 척(186)으로 로봇(104)에 의해 이송될 수 있고, 이와 동시에 공작물은 검사될 수 있다. 다른 형태의 작업대가 고려된다. 작업대(180)가 로드 포트 어셈블리(112)들을 포함하는 정면에 대향하여 선별기의 후면에 고정되는 것을 또한 고려할 수 있다.
이상에서 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명을 이상에서 개시된 실시예에 제한되지 않음을 주지해야 한다. 당업자들이라면 첨부된 청구범위에서 기재되고 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않으면서 다양하게 변경, 대체 및 수정을 할 수 있다.

Claims (27)

  1. 하나 또는 그 이상의 모듈형 구획부들에 의해 구획된 환경과,
    각각이 반도체 웨이퍼들 중에서 하나의 반도체 웨이퍼를 상기 환경에 제공할 수 있는 로드 포트 어셈블리들로서 그 개수를 변경시킬 수 있는 다수의 로드 포트 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 로드 포트 어셈블리들의 개수는 상기 환경을 한정하는 다수의 모듈형 구획부들에 달려 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 로드 포트 어셈블리의 개수는 2개의 로드 포트 어셈블리들과 4개의 로드 포트 어셈블리들 사이에서 변경되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 모듈형 구획부는 2개의 로드 포트 어셈블리들을 구비한 제 1 모듈형 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 모듈형 구획부는 단일 로드 포트 어셈블리를 구비한 제 2 모듈형 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 모듈형 구획부는 2개의 로드 포트 어셈블리들을 구비한 제 2 모듈형 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  7. 하나의 모듈형 구획부와 두개의 모듈형 구획부들 사이에서 개수를 변경시킬 수 있는 변경 가능한 수의 모듈형 구획부로 구성된 환경과,
    상기 환경 내에 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 도구를 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 변경 가능한 수의 모듈형 구획부가 하나의 모듈형 구획부으로 이루어 질 때 제거 가능한 단부 패널을 또한 포함하고, 상기 제거 가능한 단부 패널은 2개의 모듈형 구획부들을 연결하는 상기 하나의 모듈형 구획부의 단부를 덮는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 변경 가능한 수의 모듈형 구획부가 2개의 모듈형 구획부으로 이루어 질 때 커넥터를 또한 포함하고, 상기 커넥터는 상기 2개의 모듈형구획부들을 연결하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 도구는 반도체 처리 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 도구는 정렬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  12. 제 11 항에 있어서, 반도체 웨이퍼는 제 1 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 정렬기는, 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 지지할 수 있는 척과, 상기 척이 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 동안 제 2 반도체 웨이퍼를 지지할 수 있는 버퍼 패들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  13. 나란히 있는 2개의 로드 포트 어셈블리들을 구비하는 하나의 모듈형 구획부와 나란히 있는 3개의 로드 포트 어셈블리들을 구비하는 2개의 모듈형 구획부들 사이에서 그 개수가 변경되는 변경 가능한 수의 모듈형 구획부로 구성된 환경과,
    상기 환경의 모듈형 구획부가 하나인지 두개인지 여부에 무관하게 상기 환경의 모든 로드 포트 어셈블리 사이에서 반도체 웨이퍼를 이송시킬 수 있는 단일 웨이퍼 처리 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  14. 나란히 있는 적어도 2개의 로드 포트 어셈블리들을 구비하는 제 1 모듈형 구획부으로 형성된 제 1 환경과,
    나란히 있는 적어도 2개의 로드 포트 어셈블리들을 구비하는 제 2 모듈형 구획부으로 형성된 제 2 환경과,
    상기 제 1 및 제 2 환경들을 연결하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 환경에서 상기 적어도 2개의 로드 포트 어셈블리들 사이에 반도체 웨이퍼를 이송할 수 있는 상기 제 1 환경 내의 제 1 웨이퍼 핸들링 로봇을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 환경에서 상기 적어도 2개의 로드 포트 어셈블리들 사이에 반도체 웨이퍼를 이송할 수 있는 상기 제 2 환경 내의 제 2 웨이퍼 핸들링 로봇을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 환경에서 구성 요소들을 제어하는 제 1 제어기를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 2 환경에서 구성 요소들을 제어하는 제 2 제어기를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  19. 제 18 항에 있어서, 정보가 상기 제 1 제어기를 왔다갔다하며 전송되도록 하는 상기 제 1 제어기와 관계된 제 1 그래픽 사용자 인터페이스를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  20. 제 19 항에 있어서, 정보가 상기 제 2 제어기를 왔다갔다하며 전송되도록 하는 상기 제 2 제어기와 관계된 제 2 그래픽 사용자 인터페이스를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  21. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 환경에서 구성 요소를 제어하는 제어기를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 환경 내에 제 1 정렬기를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제 2 환경 내에 제 2 정렬기를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  24. 하나 또는 그 이상의 모듈형 구획부들에 의해 한정된 환경으로서, 상기 환경을 한정하는 상기 하나 또는 그 이상의 모듈형 구획부의 수를 변경시킴으로써 변하는 가변 용적을 갖는 상기 환경과,
    상기 환경 내에서의 적어도 하나의 웨이퍼 핸들링 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  25. 제 1 구성으로 된 제 1 개수의 모듈형 구획부들과, 상기 제 1 개수의 모듈형 구획부들보다 더 많은 개수인 제 2 구성으로 된 제 2 개수의 모듈형 구획부들을 포함하는 환경과,
    상기 환경이 상기 제 1 구성일 때 상기 제 1 개수의 모듈형 구획부들 중 제 1 모듈형 구획부를 밀봉할 수 있는 제거 가능한 단부 플레이트와,
    상기 환경이 상기 제 2 구성일 때 상기 제 2 개수의 모듈형 구획부들 중 제 2 모듈형 구획부에 상기 제 1 모듈형 구획부를 연결할 수 있는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  26. 테두리를 갖는 제 1 모듈형 구획부를 포함하는 다수의 모듈형 구획부를 구비한 환경과,
    상기 다수의 모듈형 구획부가 단지 제 1 모듈형 구획부를 포함할 때 상기 테두리에 고정된 제거 가능한 단부 플레이트와,
    상기 다수의 모듈형 구획부가 상기 제 1 모듈형 구획부에 부가하여 제 2 모듈형 구획부를 포함할 때 상기 테두리에 고정된 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 조작용 독립형 공정 도구.
  27. 2개의 로드 포트 어셈블리들을 구비한 선별기를 필요로 하는 제 1 반도체 웨이퍼 공정과 3개의 로드 포트 어셈블리들을 구비한 선별기를 필요로 하는 제 2 반도체 웨이퍼 공정을 포함하는 반도체 웨이퍼 제조 공정용 선별기를 제공하는 방법으로서,
    (a) 선별기에 2개의 로드 포트 어셈블리들을 포함하는 제 1 모듈형 구획부를 제공하는 단계와, 제 1 모듈형 구획부 내에 포위부를 구획하기 위해 제 1 모듈형 구획부의 단부에 제거 가능한 단부 플레이트를 고정시키는 단계로 이루어진, 제 1 반도체 웨이퍼 공정용 제 1 구성으로된 선별기를 구성하는 단계, 및
    (b) 제 1 모듈형 구획부으로부터 제거 가능한 단부 플레이트를 제거하는 단계와, 제 1 모듈형 구획부의 단부에 제거 가능한 커넥터 프레임을 고정시키는 단계와, 제 1 및 제 2 모듈형 구획부 내에 포위부를 구획하기 위해 제거 가능한 커넥터 프레임에 제 2 로드 포트 어셈블리를 포함하는 제 2 모듈형 구획부를 고정시키는 단계로 이루어진, 제 2 반도체 웨이퍼 공정용 제 2 구성으로된 선별기를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조 공정용 선별기를 제공하는 방법.
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