KR20030019552A - 레티클 저장 및 회수 시스템 - Google Patents

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KR20030019552A KR10-2003-7000063A KR20037000063A KR20030019552A KR 20030019552 A KR20030019552 A KR 20030019552A KR 20037000063 A KR20037000063 A KR 20037000063A KR 20030019552 A KR20030019552 A KR 20030019552A
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미첼 웨이스
존 티. 히키
피터 제이. 비. 티그
데이비드 조단
조나단 고단
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프라이 오토메이션, 인코포레이티드
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Abstract

청정 분위기내에서 레티클을 안전하고 효과적으로 저장하기 위한 저장 및 회수 시스템(100)이 제공된다. 폐쇄된 저장 유닛(110)은 레티클, 및 청정 분위기를 필요로 하는 웨이퍼 등과 같은 물품을 저장하기 위해 제공되며, 그 저장 유닛은 오염물질의 양을 최소화하고 반도체 제조 청정실에 사용되기에 적합하다. 회수 유닛(120)은 또한 폐쇄된 저장 유닛(110)과 별도로 제공되어, 저장 유닛(110)의 노출이 최소화되도록 레티클이 저장 유닛(110)을 출입하기 전에 레티클에 접근 및 스테이징(staging)한다. 저장 유닛(110)은 레티클을 저장하기 위한 다수의 베이(202)를 가지는 가동 저장 매트릭스(200)를 포함한다. 가동 저장 매트릭스(200)는 폐쇄된 저장 유닛의 외측에 위치된 구동 기구(210)에 의해 선택적으로 이동 또는 회전되어, 저장 유닛(110)에는 오염물질 발생 성분이 실질적으로 없게 된다.

Description

레티클 저장 및 회수 시스템{RETICLE STORAGE AND RETRIEVAL SYSTEM}
집적된 반도체 회로 제조시에, 각각의 포토리소그래피(photolithography) 프로세스와 관련된 여러 가지 상이한 레티클들을 반복적으로 취급하여야 하는 많은 포토리소그래피 프로세스들이 실시된다. 레티클들은 반도체 웨이퍼상에 형성될 패턴(pattern)의 마스크(mask)를 포함한다. 다수의 포토리소그래피 프로세스로 인해, 반도체 제조 청정실은 수백 또는 수천의 레티클 및 웨이퍼를 저장하여야 한다. 제조 프로세스의 가장 중요한 요소로서, 레티클은 손실, 손상 및 오염에 대해 최고 정도로 보호되도록 설계된다. 포토리소그래피 프로세스에 어떠한 혼란이 발생한 경우, 장시간의 스테퍼 아이들(stepper idle) 시간, 생산량 감소 및 제품 선적기일에 맞춘 납기 실패 등과 같이 비용이 소요되는 결과가 초래될 것이다. 그에 따라, 안전하고 효율적인 방식으로 레티클을 저장하고 회수하는 방식이 요구되고 있다.
현재의 저장 및 회수 시스템은 하나의 저장 유닛내에 모든 레티클을 저장 및 수용하도록 디자인되어 있다. 종래의 시스템에서, 유닛의 큰 고장은 적어도 일시적으로 제조 작업을 불가능하게 하고 저장된 전체 재고 레티클을 파괴할 수도 있다. 이러한 통상적인 저장 유닛은 두개의 소정 크기의 선형 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 타입 장치내의 물질 저장용 베이(bay)를 포함한다. 청정실 제조 작업을 위해 필요한 모든 물질을 저장하기 위해, 큰 저장 유닛이 요구된다. 저장 유닛의 높이가 청정실의 천장에 의해 제한되기 때문에, 유닛의 길이는 필요한 저장 베이를 수용할 수 있을 정도로 충분히 길어야 한다. 그에 따라, 유닛은 넓은 밑넓이를 필요로 하고, 이는 디자인 및 제조 청정실의 레이아웃(layout)을 바람직하지 못하게 제한하게 된다.
저장 물질을 베이로부터 회수하기 위해 회수 기구가 사용된다. 그러나, 회수 기구는 유닛에 걸쳐 큰 필요로 하고 길이를 필요로 하기 때문에, 회수 프로세스중에 그 회수 기구의 반복성에 문제가 발생한다. 특히, 회수 기구는 매트릭스내의 각 베이를 정밀하게 이동하는데 어려움을 가진다. 정밀하지 못한 이동은 매트릭스내의 원하는 위치에 도달하였을 때 회수 기구가 오정렬되게 할 수 있으며, 이는 물질에 접근할 때 손상을 초래할 수도 있다. 회수 기구가 그리드의 외측 엣지(edge)의 위치로 이동함에 따라, 이러한 부정확한 이동이 누적되어 물질에 상당한 손상을 줄 가능성이 증대된다. 또한, 유닛의 비교적 짧고 넓은 비대칭적 구성으로 인해, 그 유닛을 통한 균일한 공기유동을 유지하기가 곤란하다. 특히, 공기유동이 균일하지 않기 때문에, 공기 순환이 충분치 못한 그리드 부분에 오염물질이 축적될 것이고 공기 순환이 과다한 곳에서는 난류에 의해 오염물질이 생성될 것이다. 결과적으로, 유닛의 상기 영역들에서 저장 물질에 대한 손상 가능성이 커지게 된다.
미립자가 표면에 쌓이고 그 표면을 오염시키는 것을 방지하기 위해, 필터링된 공기의 연속적인 유동이 저장 물질에 대해 요구된다. 청정실 장비 디자인의 하나의 목적은 저장된 물질에 걸쳐 필터링된 공기를 균일하게 직접 공급하는 것이다. 통상적으로, 반도체 청정실 시설내의 필터링된 공기의 유동 방향은 수직방향이며, 그에 따라 필터링된 공기는 천장을 통해 유입되고, 수직하방으로 이동되며, 천공된 바닥을 통해 배출된다. 인접 장비가 배출된 공기로부터의 오염물질 또는 미립자에 노출될 위험이 감소되도록, 실내로의 미립자 배출을 최소화하기 위해 바닥에서 또는 바닥에 인접하여 배기함으로써 공기중 오염물질을 제어하기 위한 공기유동을 사용하는 장비가 바람직하다. 대부분의 프로세스 장비들은, 개구가 형성된 또는 천공된 상단부 및 필터링된 공기를 통과시키기 위한 바닥의 벤팅(venting)시스템을 그 장비가 갖도록 구성함으로써, 청정한 필터링된 공기의 주요 공급원으로서 실내에서의 자연적인 수직 공기 유동을 이용한다.
장비의 저장 챔버내에서 공기유동 품질을 보다 양호하게 제어하길 원하는 경우, 가압 공기가 장비내의 도관 및 필터 소자를 통해 제공되어 "사용 지점(point of use)" 필터를 이용하여 물질에 보다 근접하여 필터링된 공기를 발생시킨다. 특히, 몇몇 장비 타입은 팬(fan)(또는 송풍기), 및 필터 소자를 포함하는 하부시스템 또는 모듈(module)을 포함한다. 팬 필터 유닛(FFUs)으로 알려진 그러한 하부시스템은 공기유동의 보다 양호한 제어를 제공한다. 팬은 필터 소자 물질을 통해 공기를 가압하는 정압(正壓)을 발생시킨다. 많은 팬 필터 유닛(FFUs)은 송풍기 출력을 위한 조정부 또는 가변 제어부를 구비하며, 상기 조정부 또는 가변 제어부는 발생되는 공기의 압력 및 속도 모두를 제어할 수 있다.
통상적으로, 팬 필터 유닛은 모듈내로 함께 패키지화되어(packaged), 송풍기가 편평한 필터 소자 바로 뒤쪽에 배치되고 팬의 출력이 필터 소자를 통해서만 배기되게 하는 하우징에 의해 둘러싸이게 된다. 그리고, 팬 필터 유닛은 공기유동이 하향되도록 하기 위한 상단 장착 유닛으로서, 또는 수평 공기유동을 발생하기 위한 측면 장착 유닛으로서 장비내에 위치된다. 넓은 표면적의 필터에 걸쳐 균일한 공기유동을 발생시키는 송풍기의 성능은 종종 필터를 빠져나가는 공기유동율의 불규칙성을 초래한다. 넓은 필터링 범위를 요구하는 시스템에서, 통상적으로 다수의 팬 필터 유닛이 충분히 균일한 배출 공기를 발생시키기 위한 열(array)로 조합된다.
청정실 디자인의 다른 목적은 필터 소자의 표면을 떠난 후 시스템을 통한 균일한 공기유동 이송을 보장하는 것이다. 비-균일, 난류성, 또는 적은 공기유동 또는 공기 유동이 없는 저장 챔버내의 영역은 비대칭적 체적, 공기유동 방향의 변화, 다수의 공기유동 방향, 및 제어되지 않은 벤팅으로부터 기인될 것이다. 일부 공지된 시스템들은 팬 필터 유닛을 포함하고 배기 속도를 조정하여 주변 분위기에 대해 높은 내부 압력이 생성 및 유지되도록 한다. 결과적으로, 오염물질이 실내로 유입되는 것이 감소된다.
그러나, 이러한 시스템들은 저장 및 회수 시스템내의 저장 챔버의 큰종횡비(aspect ratio) 체적에서 요구되는 필터링된 공기의 균일한 유동을 생성시킬 수 없다. 그러한 저장 챔버내에서, 수직 유동 방향은 실내의 선반내에 수평방향으로 저장된 기판 또는 레티클의 바닥면에 미립자가 쌓이는 것을 방지하지 못한다. 또한, 레티클의 엣지들을 거쳐 이동하는 공기 유동은 레티클의 손상 및 오염을 야기할 수 있는 난류를 종종 일으킨다.
또한, 상부 챔버내의 레티클에 존재하는 미립자 오염물질이 분리될 수 있다. 따라서, 시스템을 통해 하향 이동하는 공기내에 보다 높은 오염물질 농도가 초래되고, 하부 저장 위치에 저장된 레티클 또는 기판들은 보다 오염물질에 노출될 위험이 크다. 챔버의 측부를 따라 장착된 다수의 사각형/평판형 팬 필터 유닛은 내측을 향한 수평의 공기 유동을 발생시킬 것이다. 그러나, 이동가능한 저장 위치에 팬 필터 유닛이 인접하기 때문에, 난류의 발생 없이 배기 공기를 배기시키기 위한 효과적인 수단이 없어서 공기가 저장 위치를 통과한 후에 챔버의 중심에서 합쳐지는 경향이 있다. 그러한 저장 챔버는 또한 저장 레티클의 적재 및 하역을 용이하게 하기 위한 접근 지점을 필요로 할 것이다. 그러한 접근 지점에, 필터 소자를 위치시킬 수 없을 것이며, 그에 따라 균일한 공기유동의 파괴가 그 영역에서 초래될 것이다.
따라서, 레티클, 웨이퍼, 및 유사 물품들을 청정실 분위기내에서 안전하고 정확하게 저장 및 회수할 수 있는 레티클, 웨이퍼 및 유사 물품용 저장 및 회수 시스템을 구비하는 것이 요구된다. 통과 공기의 유동을 균일하고도 최적으로 제어함으로써 오염을 최소화하는 시스템 역시 요구된다.
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 U.S.C. §119(e)에 따라 2000년 7월 6일자로 출원된 가명세서 출원 제 60/216,194 호를 기초로 우선권을 주장하며, 상기 가명세서 출원의 기재 내용은 본 명세서에서 인용된다.
연방정부 후원의 연구 또는 개발과 관련한 선언문 N/A
도 1a 및 도 1b 는 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템을 도시한 도면.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템의 내부를 도시한 단면도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템을 위한 지지 및 구동 기구를 도시한 도면.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템을 위한 측면 지지부를 도시한 도면.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템을 위한 공기 복귀 패널을 도시한 측면 지지부의 절개도.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 레티클 이송 유닛의 일부를 도시한 상세도.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 레티클 수납부와 저장 및 회수 시스템의 측면도.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 레티클 이송 유닛용 풀리 시스템을 도시한 도면.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템용 공기 필터 시스템을 도시한 도면.
도 10 은 본 발명의 실시예에 따른 공기 필터 시스템의 구성요소를 도시한 전개도.
도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 확산기 조립체를 도시한 도면.
도 12a 및 도 12b 는 본 발명의 실시예에 따른 확산기 조립체용 지지부 및 채널을 도시한 도면.
도 13 은 본 발명의 실시예에 따른 폐쇄 챔버내의 확산기 조립체를 도시한 도면.
도 14 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐쇄 챔버내의 확산기 조립체를 도시한 도면.
본 발명은 청정 분위기내에서 레티클을 안전하고 효과적으로 저장하기 위한 저장 및 회수 시스템에 관한 것이다. 폐쇄된 저장 유닛은 레티클, 및 청정 분위기를 필요로 하는 웨이퍼 등과 같은 물품을 저장하기 위해 제공되며, 그 저장 유닛은 오염물질의 양을 최소화하고 반도체 제조 청정실에 사용되기에 적합하다. 회수 유닛은 또한 폐쇄된 저장 유닛과 별도로 제공되어, 저장 유닛의 노출이 최소화되도록 레티클이 저장 유닛을 출입하기 전에 레티클에 접근 및 스테이징(staging)한다.
저장 유닛은 레티클을 저장하기 위한 다수의 베이를 가지는 가동(可動) 저장 매트릭스를 포함한다. 바람직하게, 가동 저장 매트릭스는 베이들이 원둘레에 배치된 원통형이다. 가동 저장 매트릭스는 폐쇄된 저장 유닛의 외측에 위치된 구동 기구에 의해 선택적으로 이동 또는 회전된다. 구동 기구는 가동 저장 매트릭스를 이동 및 회전시켜, 접근 포트(port)가 원하는 베이 또는 베이의 기둥과 정렬되게 한다. 구동 기구가 가동 저장 매트릭스와 접근 포트를 정렬시킨 후에, 레티클 이송 유닛이 대응 베이로부터 소정의 레티클을 회수한다. 레티클에 접근하기 위해 가동 저장 매트릭스를 회전시킴으로써, 레티클 이송 유닛이 필요로 하는 이동 거리는 상당히 감소된다. 그에 따라, 취급 손상 및 오염이 최소화되도록, 레티클이 반복적으로 보다 정밀하게 회수되고 저장될 수 있다.
저장 유닛이 최소한으로만 노출되는 저장 및 회수 작업중을 제외하고 저장 유닛이 본질적으로 폐쇄되도록 시스템이 디자인된다. 또한, 저장 유닛은 모터, 이동 부분, 회로, 및 기타 오염물질 발생 부품이 실질적으로 없도록 디자인된다. 예를 들어, 가동 저장 매트릭스를 이동시키기 위한 구동 기구와 같은 저장 유닛의 작동과 관련한 특징부들은 저장 유닛의 외부에 위치된다. 저장 유닛으로부터 그러한 부품들을 제거함으로써, 이러한 오염물질 공급원이 감소되거나 또는 제거된다.
시스템의 조밀함(compactness) 및 대칭적 디자인으로 인해, 공기가 저장 유닛을 통해 균일하게 순환된다. 유닛을 통한 공기 유동의 균일성을 증대시키기 위해, 공기는 저장 유닛으로부터 벤팅된다. 저장 유닛을 통해 필터링된 공기가 균일하게 순환되고 벤팅됨에 의해, 레티클에 노출되는 잠재적인 오염물질의 양이 시스템 전체를 통해 최소화된다. 조밀한 디자인에 의해 시스템이 적은 밑면적을 이용함으로써, 제조 공간내에서 시스템을 보다 탄력적으로 배치할 수 있다.
본 발명의 기타 측면, 특징 및 이점들을 이하에서 보다 상세히 설명한다.
첨부 도면과 관련한 본 발명의 이하의 설명을 참조하면 본 발명을 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b 는 본 발명의 실시예에 따른 저장 및 회수 시스템(100)을 도시한다. 이러한 저장 및 회수 시스템(100)은 청정 환경을 필요로 하는 웨이퍼 및 기타 물품들에도 적합하다는 것을 이해하여야 한다. 시스템(100)은 레티클 저장을 위한 폐쇄된 저장 유닛(110), 레티클에 접근하기 위한 회수 유닛(120), 시스템(100)의 작동을 제어하기 위한 제어부(130), 필터링된 공기를 저장 유닛(110)에 공급하기 위한 공기 공급부(140), 및 저장 유닛(110)을 출입할 때 레티클을 스테이징하기 위한 스테이징 영역(150)을 포함한다. 이하에서 도면과 관련하여 보다 상세하게 설명될 저장 유닛(110)은 그 저장 유닛(110)을 시스템의 나머지 부분과 실질적으로 분리함으로써 오염물질 양을 최소화시키는 환경에서 레티클을 저장한다. 특히, 모터, 이동 부분, 회로 및 그와 유사한 부분들은, 저장 유닛(110)의 내부로부터 실질적으로 제거되도록, 저장 유닛(110)의 외측에 위치되도록 디자인된다. 저장 유닛(110)은 초기 적재 및 이후의 내부 유지보수를 위한 접근 패널(112)을 포함하며, 하나 이상의 접근 패널(112)은 저장 유닛(110)으로부터 공기를 벤팅하기 위한 벤트(114)를 가진다. 시스템(100) 후방의 회로부(170)가 도 1b 에 도시되어 있다. 후방 전기 접근 패널(172, 174)은 회로부(170)에 제공된다.
저장 유닛(110)과 분리된 회수 유닛(120)은 저장 유닛(110)으로 및 그 저장 유닛(110)으로부터 레티클을 위치시키고 그리고 회수하는데 사용된다. 레티클 이송 유닛 및 접근 포트(다른 도면에 도시되어 있음)는 레티클의 저장 및 회수 완료를 위한 회수 유닛(120)내에 포함된다. 회수 유닛(120)은 내부의 레티클에 접근하기 위해 개방되는 관찰 창문(123)을 가지는 도어(122)를 포함한다. 필요한 접근 관점에서 가능한 한 오염물질을 최소화하도록, 회수 유닛(120)은 폐쇄된다. 이동 부분들, 모터들, 및 회로들은 회수 유닛(120)내에 포함되나, 오염물질이 불필요하게 유입되는 것을 방지하도록 격리된다. 회수 유닛(120)은 또한 측면 관찰 창문(124) 및 하나 이상의 벤팅 패널(126)을 포함한다.
바람직하게, 가동(可動) 아암(132)이 제어부(130)를 회수 유닛(120)에 부착하여, 제어부(130) 작동중에 레티클의 저장 및 회수가 관찰될 수 있게 한다. 가동 아암(132)은 제어부(130)가 최적으로 위치될 수 있게 한다. 바람직하게, 제어 소프트웨어가 작동하기에 충분한 마이크로프로세서 및 메모리를 가지는 컴퓨터가 제어부로서 사용된다. 스테이징 영역(150)은, 레티클을 그 스테이징 영역의 상부면에 위치시키기 위해, 도어(122)에 인접 배치된다.
공기 공급부(140)는 시스템(100)의 상단 또는 측면에 부착된다. 공기 공급부(140)는 필터링된 공기를 저장 유닛(110)에 공급하며, 그 공기 공급부(140)는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명할 것이다. 본 실시예에서, 공기 공급부(140)는 저장 유닛(110)의 상단부에 부착된다. 그러나, 다른 실시예에서, 시스템(100)이 실내의 천장 높이에 의해 제한 받는 경우, 공기 공급부(140)는 저장 유닛(110)의 측면에 부착될 것이다.
시스템의 일 실시예가 도 2 에 일부 절개 도시되어 있다. 시스템의 내부에 대한 보다 상세한 설명은 도 2 내지 도 5 와 관련하여 제공될 것이다. 도시된 저장 유닛(110)의 내부는 가동 저장 매트릭스(200), 상단 및 하단 매트릭스 지지부(220, 222), 그리고 저장 프레임 지지부(230)를 포함한다. 본 실시예에서, 가동 저장 매트릭스(200)는 베이 지지부(204) 사이에 위치된 다수의 베이(202)를 포함하는 원통형 회전식 컨베이어(carousel)이다. 베이(202)는 소정 레티클을 유지하기 위한 적절한 크기로 디자인된다. 비록 본 실시예에서 가동 저장 매트릭스(200)를 원통형 회전식 컨베이어로서 구성하였지만, 가동 저장 매트릭스(200)가 저장 유닛(110)내에서 회전가능하거나 또는 이동가능한 한도내에서, 가동 저장 매트릭스(200)를 예를 들어 삼각형, 사각형, 또는 팔각형과 같은 다른 형상 및 구성으로 디자인할 수도 있다. 가동 저장 매트릭스(200)는 베이(202)와 베이 지지부(204)를 정렬하기 위한 상단 및 하단 매트릭스 지지부(220, 222)를 포함한다. 필요에 따라 가동 저장 매트릭스(200)의 높이를 기초로 정렬을 유지하기 위해, 부가적인 이격부재(206)가 베이 지지부(204)들 사이에 위치될 수 있다.
하단 매트릭스 지지부(220)는 결합 기어(300)와 결합된다. 본 실시예에서, 가동 기어(300)는 하단 매트릭스 지지부(220)의 원형 개구부 보다 약간 작은 원형이며, 그에 따라 기어(300)와 하단 매트릭스 지지부(220)는 서로 꼭(tightly) 끼워진다. 기어(300)와 하단 매트릭스 지지부(220)가 미끄러짐 없이 함께 이동하도록, 하단 매트릭스 지지부(220)의 탭(tab)(도시 안 됨)과 결합되는 노치(302, 302)를 기어(300)에 형성할 수도 있다. 기어(300) 및 하단 매트릭스 지지부(220)내의 개구부는 원형 이외의 다른 형상을 가질 수 있다.
기어(300)는 저장 유닛(110)의 하부-바닥(225)상에 위치된다.하부-바닥(225) 위쪽의 가동 저장 매트릭스(200)의 베이(202)내에 저장된 레티클들은 하부-바닥(225) 아래쪽의 가동 부분, 모터 및 회로와 격리된다. 기어(300)는 하부-바닥(225) 아래쪽으로 연장하며 벨트(212)에 의해 저장 매트릭스 구동 모터(210)에 연결된다. 본 실시예에서, 구동 모터(210)는 저장 유닛(110)과 멀리 떨어져서 회수 유닛(120) 아래에 위치되어 오염물질이 저장 유닛(110)내로 유입될 가능성을 줄인다.
저장 유닛(110)을 폐쇄하기 위해 패널(112) 및 기타 표면 또는 덮개가 저장 프레임 지지부 사이에 위치될 수 있도록, 저장 프레임 지지부(230)는 하부-바닥(225)의 모서리에 부착된다. 회수 유닛(120)에 인접한 저장 유닛(110)의 표면은, 중앙 기둥을 접근 포트로서 개방된 상태가 되게 하면서 상기 표면의 양측부를 덮는 한 쌍의 패널을 포함한다. 각각의 저장 프레임 지지부(230)는 전체 길이에 걸쳐 연장하는 공기 복귀 통로(400)를 포함한다. 각각의 저장 프레임 지지부(230)는 또한 하부-바닥(225) 약간 위쪽의 공기 벤트(410)를 포함한다. 저장 프레임 지지부(230)는 가변 공기 복귀 패널(500)을 포함하며, 상기 공기 복귀 패널은 공기가 저장 유닛(110)의 내부로부터 공기 복귀 통로(400)로 배출되는 것을 허용한다. 저장 유닛(110)을 통해 균일한 공기 유동이 얻어지도록, 가변 공기 복귀 패널(500)은 배출되는 공기의 양을 변화시킬 수 있도록 디자인된다.
일반적으로, 보다 적은 공기가 배출되게 허용하는 공기 복귀 패널(500)들이 저장 유닛(110)의 하단에 인접하여 배치되는 한편, 보다 많은 공기가 배출되게 허용하는 공기 복귀 패널(500)들은 저장 유닛(110)의 상단에 인접 배치된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 공기 복귀 도관은 다수의 천공된 공기 복귀 패널(502, 504, 506, 508, 510, 및 512)을 갖도록 구성되며, 이 때 복귀 영역 개구의 백분율은 하단에서 5%의 복귀 영역 개구로부터 최상단 공기 복귀 패널(512)에서 50%의 복귀 영역 개구까지 변화된다. 공기 복귀 패널(502, 504, 506, 508, 510, 및 512)의 목적은, 저장 유닛(110)내의 높이에 따라 각 공기 복귀 패널로 유입되는 공기유동량의 균일성에 영향을 미칠 수 있는 유체 정역학(流體 靜力學; hydrostatic) 압력 차이 및 마찰 손실을 보상하기 위한 것이고 그리고 공기 복귀 통로(400)내로의 유량을 조절하기 위한 것이다. 결과적으로, 저장 유닛(110)의 전체 높이에서 균일한 수평 유동 패턴이 생성된다.
필요한 천공의 백분율 개방 영역은 저장 유닛(110)의 특정 기하학적 형상에 따라 달라지기 때문에, 공기 복귀 통로(400)의 단면적, 전체 체적 공기 유량, 기타 백분율 개방 영역 값, 공기 패널의 수량, 및 천공부의 변화율이 고려될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적 실시예에서, 가변 공기 복귀 패널은 5% 공기 복귀 개구를 가지는 공기 복귀 패널(502), 10% 공기 복귀 개구를 가지는 공기 복귀 패널(504), 20% 공기 복귀 개구를 가지는 공기 복귀 패널(506), 30% 공기 복귀 개구를 가지는 공기 복귀 패널(508), 40% 공기 복귀 개구를 가지는 공기 복귀 패널(510), 50% 공기 복귀 개구를 가지는 공기 복귀 패널(512)을 포함하도록 구성된다. 복귀 영역 개구부들은 각 공기 복귀 패널로 유입되는 공기의 양에 비례하지 않는다는 것을 알 수 있다. 목적은 상단으로부터 하단까지 도관내로 균일한 양(체적 유량 CFM)이 유입되도록 하고 이를 유지하는 것이다. 제한된 천공율과, 파이프유동과 관련한 마찰 손실 및 공기 도관 통로(400)내의 가변 공기 유동 속도(그 속도는 베이스를 향해 점점 증가됨)의 도움이 없는 경우, 공기는 저항이 적은 경로로 유동하는 경향을 가질 것이다. 이 경우, 도관의 외부 배기 포트에 가장 인접한 최하단 공기 복귀 패널로 공기의 큰 분율이 도입될 것이고, 따라서 공기 공급부(140)로부터 공기 복귀 통로(400)까지 높이에 따른 균일한 수평 유량을 방해할 것이다. 본 발명의 실시예에 따라 구성된 공기 복귀 패널은 저장 유닛(110)내에서 균일한 수평 유동 패턴을 유지하기 위한 것이다.
도 2 에는 회수 유닛(120)도 일부 절개 도시되어 있다. 회수 유닛(120)은 저장 유닛(110)에 인접한 표면에 있는 두개의 프레임 지지부(240)와 회수 유닛(120)의 반대쪽 전방면에 있는 두개의 프레임 지지부(242)를 포함한다. 패널, 도어, 벤트 및 창문(122, 123, 124, 126 및 128)은 이들 지지부(240, 242) 사이에 위치되어 회수 유닛(120)을 폐쇄한다. 레티클 이송 지지부(250)가 제어부(130)에 응답하여 프레임 지지부(240)의 길이를 따라 수직방향으로 이동되도록, 가동 레티클 이송 지지부(250)는 프레임 지지부(240)의 안내부(252)내에 위치된다.
레티클 이송 유닛(260)은, 제어부(130)로부터의 명령에 응답하여 수평, 수직, 후방 및 전방으로의 이동을 허용하는 방식으로, 회수 유닛(120)내에 연결된다. 레티클 이송 유닛(260)은 지지 하우징(264)에 부착된 레티클 수납부(garage)(262)를 포함한다. 레티클 수납부(262)는, 저장 유닛(110)으로부터 또는 그 저장 유닛(110)을 향해 이동할 수 있도록 지지 하우징(264)의 트랙(266)에 활주가능하게 결합됨으로써, 가동 저장 매트릭스(200)를 향해 또는 그 매트릭스(200)로부터 레티클을 공급 및 회수하는데 사용된다. 지지 하우징(264)은 레티클 이송 유닛(260)의 수평방향 이동을 허용하는 모듈 지지부(250)의 트랙(254)에 활주가능하게 결합된다. 결과적으로, 레티클 이송 유닛(260)은 저장 유닛(110)의 전방면을 따라 임의 좌표로 정밀하게 이동될 수 있어, 적절한 베이(202)로부터 원하는 레티클에 접근할 수 있다.
도 6 내지 도 8 은 레티클 이송 유닛(260) 및 그 레티클 이송 유닛(260)의 시스템과의 관계를 보다 자세히 도시하고 있다. 덮여진 입구 포트(610), 이송 블록(620), 본체(630)가 레티클 수납부(262)의 부분으로서 포함된다. 레티클의 저장 또는 회수 중에, 작업자는 원하는 레티클을 본체(630)로부터 위치시키거나 또는 복귀시킨다. 저장 경우에, 소정 레티클은 본체(630)상에 위치되고, 그 후에 레티클은 이송 블록(620)과 접촉하고 입구 포트(610)를 통해 본체(630)를 따라 활주하며, 그 후에 이송 블록(620)으로부터 연장하는 파지부(622)가 사용되어 레티클을 가동 저장 매트릭스(200)의 원하는 베이(202)내로 레티클을 위치시킨다. 회수 경우에, 이송 블록(620)의 파지부(622)는 소정 베이(202)로부터 그리고 본체(630)상의 입구 포트(610)를 통해 레티클에 접근하고, 그 후에 작업자에 의해 복귀를 위해 이송 블록(620)으로부터 접촉됨으로써 이송 본체(630)를 따라 레티클이 활주한다. 트렉킹 기구(800)가 사용되어 프레임 지지부(240)를 따라 레티클 이송 유닛(260)을 이동시킨다. 트렉킹 기구(800)는 프레임 지지부(240)를 따라 하부 하우징(810)을 안내하기 위한 풀리(820) 및 휘일(wheel)(820)용 하부 및 상부 하우징(810, 812)을 포함한다.
도 9 및 도 10 은 공기 공급부(140)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 공기 공급부(140)는 측면 장착된 필터 모터(910) 및 공기 필터 유닛(920)을 포함한다. 공기 필터 유닛(920)은 저장 유닛(110) 상단에서 가동 저장 매트릭스(200)의 바로 위쪽에 위치되고 필터 모터(910)에 연결된다. 필터 유닛(920)은 가동 저장 매트릭스(200)의 중심을 통해 연장하는 필터(922), 둥근 지붕(924), 및 필터 유닛(920)을 저장 유닛(110)에 연결하기 위한 필터 장착부(926)를 포함한다. 장력 로드(rod)(930)는 필터(922)를 통해 연장하고 임펠러(impeller)(940)에 연결된다. 임펠러(940)는 임펠러 하우징(942, 943) 및 임펠러 장착부(945)를 포함한다. 저장 유닛(110)내의 압력을 감지하기 위한 압력 센서(950)는 둥근 지붕(924)상에 위치된다. 상단(960) 및 핑거 가드(finger guard)(962)가 공기 필터 유닛(920)의 상단부를 덮는다.
도 11 은 필터링된 공기의 균일한 유동을 저장 매트릭스내에서 발생시키기 위한 공기 확산 조립체(1100)에 관한 본 발명의 실시예를 도시한다. 확산 조립체(1100)는 저장 매트릭스내의 중심에 위치되고, 하나 이상의 튜브형 필터 소자(1120, 1122), 확산 조립체(1100)의 상단에 부착된 공기 공급원(1110), 및 확산 조립체(1100)의 하단에 부착된 단부 캡(1130)을 포함한다. 바람직하게, 튜브형 필터 소자(1120, 1122)는 원통형이다. 그러나, 다수의 편평한 면(평면)상에 구성된 필터 소자들도 사용될 수 있는 필터 소자(1120, 1122)의 다른 예이다.
필터 소자(1120, 1122)는 그 필터 소자를 통한 공기유동이 가능하기 위해서는 큰 차압(differential pressure)(저장 영역(1140, 1142)내의 압력(P2)은 확산조립체(1100)내의 압력(P1)보다 상당히 작다)을 필요로 하도록 충분히 공기유동을 제한하는 물질로 제조된다. 특히, 충분히 큰 차압(P1>>P2)에 노출되었을 때 필터 소자(1120, 1122)의 전체 표면을 빠져나가는 공기의 유동이 원하는 균일성을 달성할 정도로 상기 물질이 균일할 것이다. 팬 또는 송풍기(1112)는 확산 조립체(1100)의 상단에 직접 장착되어 가압 공기를 제공할 수 있다. 그 대신에, 팬 또는 송풍기가 멀리 떨어져 장착되고 도관 시스템(도시 안 됨)을 이용하여 연결될 수 있다.
필터 소자(1120, 1122)에 의해 생성된 배압(背壓)은 공기가 확산 조립체(1100)로 유입됨에 따라 잔류 감소 유동 속도(residual downward flow velocity) 및 입구 속도(entrance velocity) 효과에 반대되는 작용을 한다. 그에 따라, 큰 종횡비(길이/지름)를 가지는 확산기 조립체는 배출되는 유동의 균일성에 영향을 미치지 않고 구성될 것이다. 확산 조립체(1100)내부의 내부 정압이 전체적으로 동일하기 때문에, 배출 유동을 발생시키는 모티브(motive) 힘 역시 균일할 것이고, 도 11 의 화살표로 도시한 바와 같이 확산 조립체(1100)의 전체 표면을 가로질러 균일한 공기유동이 초래된다. 주변 분위기가 개방되었거나 또는 대칭적으로 벤팅되는 챔버내에 있는 경우, 본 확산 조립체(1100)는 균일한 공기 유동을 충분히 발생시킨다. 원통형 필터 소자(1120, 1122)가 수직방향 대칭축을 형성하게 설치되는 경우, 공기유동은 수평이고, 확산 조립체(1100)의 표면을 따라 높이에 관계없이 균일한 속도로 반경방향을 따라 배출된다.
공기가 확산 조립체(1100)를 빠져 나오면, 공기유동의 균일성이 유지될 것이요구된다. 초기에, 확산 조립체(1100)를 빠져나오는 공기는 반경방향 외측으로 이동하고, 공기 경로가 반경을 따라 커짐에 따라, 그에 대응하는 비율로 속도가 감소된다. 저장된 레티클에 대한 최적의 공기 유량을 유지하기 위해, 저장 매트릭스는 제 12a 및 도 12b 에 도시된 바와 같은 쐐기형 단면의 다수의 저장 기둥(1211-1221)을 포함한다. 저장 기둥(1211-1221)의 쐐기형 단면의 각도는 공기 유동이 통과하고 저장된 레티클이 지지되는 측면 채널들(1230-1240)이 평행하도록 정해진다. 그에 따라, 필터링된 공기가 저장 위치를 통과함에 따라, 공기 유동 속도의 추가적인 감소가 발생하지 않고, 필터 소자(1120, 1122)의 표면으로부터의 반경방향 거리에 관계없이 저장 레티클은 그 저장 레티클의 전체 상단 및 하단 표면에 걸쳐 균일한 공기 유량에 노출된다.
확산 조립체(1100)가 폐쇄 챔버(1300)내에 있는 경우에, 공기를 제거하는 방법은 또한 챔버(1300)내의 결과적인 공기 유동의 균일성에 영향을 미친다. 전술한 바와 같이, 반도체 장비를 바닥에서 또는 바닥에 인접해서 벤팅시키는 것이 바람직하다. 비록, 확산 조립체(1100)가 균일한 공기유동을 발생시키지만, 하나 이상의 벤트(1310, 1312)가 챔버(1300)의 하단에 인접하여 배치된다면, 확산 조립체(1100)의 표면을 빠져나오는 공기유동은 저항이 적은 경로를 따르는 경향이 있다. 따라서, 확산 조립체(1100)의 하단을 빠져나오는 공기는 벤트(1310, 1312)에 인접하기 때문에 챔버(1300)로부터 빠져나오기 위한 보다 짧은 통과 경로를 가지며, 수평방향으로 계속 이동하려는 경향을 가진다. 그러나, 확산 조립체(1100)의 상단을 향해 배출되는 공기는 보다 긴 이동 거리를 가지고, 화살표로 도시된 바와 같이 확산조립체(1100)를 빠져나온 직후에 하향 유동 성분을 가지는 경향이 있다.
비대칭적 벤팅에 의한 공기 유동의 이러한 교란 경향에 대한 반대작용을 위해, 도 14 에 도시된 바와 같이 공기 복귀 시스템이 본 발명의 실시예에 제공된다. 이러한 실시예에서, 공기 복귀부(1410, 1412)로 유입되기 전에 챔버(1400)내에서 공기유동의 균일성을 유지하면서, 공기는 균일 방식으로 수집되고 배기 지점으로 이송된다. 공기 복귀부(1410, 1412)는 중앙 확산 조립체(1100) 및 저장 영역(1140, 1142) 둘레에 위치되어 저장 매트릭스의 외측 폐쇄부를 형성하는 중공(中空) 챔버(도관)이다.
저장 매트릭스와 마주하는 공기 복귀부는 천공되며, 본 발명의 일 실시예에서, 다수의 천공된 패널의 사용을 통해 챔버(1400)내의 공기가 통과하여 유입되도록 허용한다. 일반적으로 백분율 개방 영역으로 표현되는 공기 복귀부(1410, 1412)의 패널에 대한 천공 스케쥴(schedule)은 챔버(1400)내의 높이의 함수로서 비-균일하다. 보다 작은 천공 스케쥴은 챔버(1400)의 하단에 인접하여 사용되어 공기 유동에 대한 제한(공기 유동에 대한 저항)을 부가하며, 점차로 증대되어서 챔버(1400)의 상단에 인접하여 보다 큰 천공 스케쥴을 가져 공기 유동을 촉진한다. 결과적으로, 이동 거리와, 야기되는 마찰적 유동 손실 모두의 효과는 공기 복귀부(1410, 1412)에서 반작용(counteract)된다.
챔버(1400)내의 높이의 함수로서 공기 복귀부(1410, 1412)에 가해지는 적절한 천공 스케쥴에 의해, 확산 조립체(1100)의 표면으로부터 공기 복귀부(1410, 1412)로 유입될 때까지의 배출 시간에서 공기 유동의 방향 및 균일성이 유지된다.공기 복귀부(1410, 1412)내에서 이동하는 공기가 더이상 균일하지 않지만, 공기 유동이 이미 저장된 레티클을 통과하였기 때문에 저장된 레티클에 걸친 필터링된 공기의 균일한 속도를 유지하는 챔버(1400)의 기능에는 더이상 영향이 없다. 비대칭 배기의 효과에 반작용하기 위해 필요한 특정 천공 스케쥴은 챔버의 특정 기하학적 형상, 종횡비, 공기 복귀 단면적, 및 원하는 특정 공기 유량에 따라 달라지며, 공지된 유동 분석 방정식, 컴퓨터 모델링 또는 실험의 적용을 통해 결정될 수 있을 것이다.
조정가능한 배기 포트(1420, 1422)가 공기 복귀부(1410, 1412)와 조합 사용되어 청정실에 대해 정압이 유지되도록 각 공기 복귀부(1410, 1412)내의 공기 유량을 추가로 제어할 수 있다. 조정가능한 배기 포트(1420, 1422)는 또한 공기 배기에 영향을 미칠 수 있는 인접 장비 또는 벽과 같이 저장 및 회수 시스템을 직접 둘러싸는 환경의 결과로서의 어떠한 부정적인 영향에도 반작용할 수 있다.
이상에서 개시된 본 발명의 개념내에서도 전술한 기술에 대한 개량 및 변형이 가능하다는 것을 소위 당업자는 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 청구범위의 사상 및 범위내에서만 제한된다고 보아야 한다.

Claims (14)

  1. 물품 저장 및 회수 시스템으로서:
    물품을 저장하기 위한 다수의 베이를 가지는 가동 저장 매트릭스, 상기 가동 저장 매트릭스상에 장착되는 베이스 유닛, 및 상기 베이스 유닛에 연결되는 구동 유닛을 포함하는 폐쇄된 저장 유닛;
    상기 저장 유닛과 분리되어 있는 폐쇄된 회수 유닛으로서, 상기 저장 유닛의 접근 통로를 통해 상기 저장 유닛과 회수 유닛 사이에서 물품을 통과시키고 상기 가동 저장 매트릭스로부터 물품을 회수하기 위한 레티클 이송 유닛, 상기 구동 기구에 연결되어 상기 가동 저장 매트릭스를 이동시키기 위한 구동 모터, 및 상기 물품을 회수하기 위해 상기 레티클 이송 유닛을 정위치시키는 트랙을 포함하는, 폐쇄된 회수 유닛;
    상기 물품의 회수 및 저장을 위해 상기 가동 저장 매트릭스를 정위치시키도록 상기 레티클 이송 유닛 및 상기 구동 모터를 제어하는 제어부; 및
    필터링된 공기를 상기 저장 유닛으로 균일하게 공급하고 이어서 내부에서 순환된 후에 상기 저장 유닛으로부터 필터링된 공기를 배기하기 위한 공기 순환기를 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 매트릭스내의 중심에 위치되어 상기 물품 저장용의 다수의 베이내에서 필터링된 공기의 균일한 유동을 발생시키는 확산기 조립체를 더 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 확산기 조립체는 균일하게 제한적인 필터 매체를 가지는 하나 이상의 필터 소자 및 상기 저장 매트릭스내에서 필터링된 공기의 균일한 공급을 발생시키는 가압 공기 공급부를 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 확산기 조립체는 필터링된 공기를 균일하게 통과시키고 유지하기 위해 상기 베이에 평행한 저장 슬롯을 생성하는 다수의 쐐기형 기둥을 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 저장 매트릭스를 둘러싸고 상기 확산기 조립체로부터의 필터링된 공기의 비대칭적 벤팅에 반작용하는 다수의 공기 복귀부를 더 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 공기 복귀부들은 수직 배향되고, 상기 저장 매트릭스내의 높이가 높아질 수록 벤팅되는 공기의 양을 증대시키는 가변식 공기 유입구 배열을 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 폐쇄된 저장 유닛은 상기 공기 복귀부가 필터링된 공기의 균일한 유동을 위한 충분한 배압을 생성시키도록 다수의 조정가능한 배기포트를 포함하는 물품 저장 및 회수 시스템.
  8. 청정 분위기에서 레티클을 저장 및 회수하기 위한 시스템으로서:
    레티클을 저장하기 위한 다수의 베이를 가지는 원통형 저장 매트릭스, 상기 원통형 저장 매트릭스상에 장착되는 회전가능한 베이스 유닛, 및 상기 회전가능한 베이스 유닛에 연결되는 구동 유닛을 포함하는 폐쇄된 저장 유닛;
    상기 저장 유닛과 분리되어 있는 폐쇄된 회수 유닛으로서, 상기 저장 유닛의 접근 통로를 통해 상기 저장 유닛과 회수 유닛 사이에서 레티클을 통과시키고 상기 원통형 저장 매트릭스로부터 레티클을 회수하기 위한 레티클 이송 유닛, 상기 구동 기구에 연결되어 상기 원통형 저장 매트릭스를 회전시키기 위한 구동 모터, 및 상기 레티클을 회수하기 위해 상기 레티클 이송 유닛을 정위치시키는 트랙을 포함하는, 폐쇄된 회수 유닛;
    상기 레티클의 회수 및 저장을 위해 상기 원통형 저장 매트릭스를 정위치시키도록 상기 레티클 이송 유닛 및 상기 구동 모터를 제어하는 제어부; 및
    필터링된 공기를 상기 저장 유닛으로 균일하게 공급하고 이어서 내부에서 순환된 후에 상기 저장 유닛으로부터 필터링된 공기를 배기하기 위한 공기 순환기를 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 저장 매트릭스내의 중심에 위치되어 상기 레티클 저장용의 다수의 베이내에서 필터링된 공기의 균일한 유동을 발생시키는 확산기 조립체를 더 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 확산기 조립체는 균일하게 제한적인 필터 매체를 가지는 하나 이상의 원통형 필터 소자 및 상기 저장 매트릭스내에서 필터링된 공기의 균일한 공급을 발생시키는 가압 공기 공급부를 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 확산기 조립체는 필터링된 공기를 균일하게 통과시키고 유지하기 위해 상기 베이에 평행한 저장 슬롯을 생성하는 다수의 쐐기형 기둥을 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 저장 매트릭스를 둘러싸고 상기 확산기 조립체로부터의 필터링된 공기의 비대칭적 벤팅에 반작용하는 다수의 공기 복귀부를 더 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 공기 복귀부들은 수직 배향되고, 상기 저장 매트릭스내의 높이가 높아질 수록 벤팅되는 공기의 양을 증대시키는 가변식 공기 유입구 배열을 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 폐쇄된 저장 유닛은 상기 공기 복귀부가 필터링된공기의 균일한 유동을 위한 충분한 배압을 생성시키도록 다수의 조정가능한 배기 포트를 포함하는 레티클 저장 및 회수 시스템.
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