KR20030036595A - 저장 장치, 특히 테스트 웨이퍼의 중간 저장장치 - Google Patents

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KR20030036595A
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페데리치 루디
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브룩스-피알아이 오토메이션(스윗질랜드) 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판, 웨이퍼 특히 테스트 웨이퍼 같은 물품을 중간저장하기 위한 저장장치에 관련되는데, 반도체 요소를 제조하는데 이용된다. 본 발명의 목적은 효율적인 방식으로 스택이나 배치에 상기 물품이 조립될 수 있으며 동시에 엄격한 청정실 조건에 부합하는 장치를 제공하는 것이다. 이 때문에 저장장치는 내부 챔버를 포함하는 하우징으로 구비되는데, 로딩/언로딩 영역에서 물품을 하우징으로부터 제거하고 유입시키기 위한 장치가 제공된다. 최소한 하나의 개폐형 오프닝은 로딩/언로딩 영역에서 물품을 처리하기 위한 제 1 처리장체 뿐만 아니라 물품이 제거 및 유입되는 하우징에 제공된다. 물품은 매거진 같은 개방형 이송 저장장치의 내부챔버에 배치될 수 있는데, 내부챔버는 저장장치에 대한 저장위치를 배열한다. 저장장치는 또한 물품의 스택을 제조하기 위한 이송장치로 구비된다. 물품을 위한 이송박스는 하우징(2)의 최소한 하나의 오프닝(6)의 개방측면에 놓일 수 있다. 여러개의 물품은 제 1 처리장치에 의해 직접 그립핑되며, 내부 챔버로 들어간다. 물품은 이미 내부챔버에 배치된 저장장치(25)들 중 하나에 삽입된다. 저장장치(25)는 제 2 처리장치에 의해 내부챔버의 저장위치(43)에 배치될 수 있다. 이송장치는 또한 내부 챔버 내에 제공되고, 최소한 하나의 저장장치(25)로부터 빠져나온 여러개의 물품으로부터 물품 스택을 만들고 내부챔버에 배치된 리시버를 삽입하기 위해 사용된다.

Description

저장 장치, 특히 테스트 웨이퍼의 중간 저장장치{STORAGE DEVICE, ESPECIALLY FOR THE INTERMEDIATE STORAGE OF TEST WAFERS}
반도체 디스크, 유리 플레이트 같이 특별한 방법으로 미리 처리된 기판은 전자요소를 제조하는 기반을 형성한다. 반도체 디스크, 특히 실리콘 디스크는 본 출원서에서 웨이퍼로 설명된다. 전자부품을 제조하기 위해서 이러한 기판은 표면 처리를 위해서 여러 가지 처리단계를 통과해야 한다. 이러한 경우 비가공 웨이퍼가생산되며, 여러 가지 처리단계 사이에서 이송 및 저장 콘테이너에서 중간 저장된다. 각각의 처리 단계가 좋은 결과를 얻기 위해서는 처리 변수를 자주 설정해 주어야 한다. 대부분의 경우 처리변수는 테스트 웨이퍼라고 하는 것을 우선 처리해 봐서 경험적으로 결정된다. 설정될 변수값은 특정한 처리를 여러번 거친 후에 그 상태에 따라 산출된다.
실제로 처리될 테스트 웨이퍼와 웨이퍼는 실제 처리과정으로 이송하기 위해 이송 콘테이너 안으로 웨이퍼 스택으로써 삽입된다. 콘테이너에 제공된 웨이퍼의 개수는 "배치(batch)"(스택-stack)이라고 한다. 배치의 크기는 표준화되어 있으며 대개 25(혹은 13)개의 웨이퍼이다. 그 자체를 처리하기 위해 웨이퍼는 이송 콘테이너로 부터 제거되어야 하며, 처리과정을 수행하기 위해 장치로 공급되어 다시 콘테이너에 놓여야 한다.
최종 처리 및 중간 저장과 관련된 기본적인 문제점은 기판이 불순물과 먼지로부터 보호되어야 한다는 것이다. 아무리 가장 작은 불순물이라도 먼지가 다른 입자들 때문에 기판이 손상된다. 이로 인해서 기판으로부터 제조된 최종 제품의 상당한 거부율(reject rate)이 발생된다. 그러므로 대개 청정실 같은데서 처리작업이 이루어지는데, 이러한 청정실 같은 처리영역은 오염입자에 대해서 일정한 청정도를 나타내어야 한다.
웨이퍼를 중간저장하기 위한 저장장치는 DE 198 47 659에 이미 공지되어 있으며, 웨이퍼는 개방된 채 저장된다. 웨이퍼와 함께 이송 콘테이너를 로딩/언로딩하기 위한 장치가 이러한 저장장치에 제공된다. 또한 각각의 웨이퍼가 그립핑되고수평으로 배열된 저장장치로부터 로딩 및 언로딩 장치로 오게 되는 자유운동 로봇암(robot arm)이 있다. 그러나 이미 공지된 저장장치의 만족스럽지 못한 부분이라면 각각의 웨이퍼 스택의 조립이 비교적 시간이 많이 걸린다는 것이다. 또한 이러한 저장장치는 저장 용량에 비해서 많은 공간을 차지한다. 그러나 저장장치를 깨끗하게 하기 위해서는 많은 돈을 들여 정기적으로 해줘야 한다.
국제 특허 출원 WO 00/22653은 장치의 한 부분에서 카셋트에 있는 웨이퍼를 중간에 저장하고 웨이퍼를 조립할 수 있는 웨이퍼를 위한 분류/저장 장치를 공지한다. 이러한 목적으로 웨이퍼는 FOUP(Front Open Unified Pods)로 설계된 표준 이송박스에서 분류/저장 장치에 있게 된다. FOUP는 락(lock)에서 개방되고 하우징의 제 1 챔버 안으로 완전히 들어간다. 완성된 이송박스는 스톡커(stocker)의 중간 저장에 놓일 수 있거나 개폐 가능한 인터페이스(closable interface)에 올 수 있게 된다. 개폐 가능한 인터페이스는 제 1 챔버를 하우징의 제 2 챔버로부터 분리시키며, 제 2 챔버에서 웨이퍼 스택이 조립될 수 있는 로봇 뿐만 아니라 여러 가지 측정 및 판독장치가 위치한다. 이러한 설비장치로부터 공급되는 웨이퍼 스택은 항상 개별의 웨이퍼를 로봇을 이용하여 FOUP 안에 직접 삽입하여 만들어진다. FOUP은 설비장치로부터 물러나거나 스톡커의 중간 저장 위치에 놓일 수 있다. 이미 공지된 이러한 설비장치는 공간의 문제와 좋은 청정실이 필요하기 때문에 비용 측면에서 만족스럽지 못한 것이다.
본 발명은 기판, 테스트 웨이퍼 같은 웨이퍼 등등을 중간 저장하기 위한 저장장치에 관련되는데, 반도체 제조를 위해 제공되며, 저장치는 내부챔버를 포함하는 하우징을 갖으며, 로딩/언로딩 영역(loading/unloading zone)에서, 물품을 하우징에 삽입하거나 하우징으로부터 제거하기 위한 장치가 제공되는데, 최소한 하나의 개폐형 오프닝이 상기 하우징에 제공되며, 상기 하우징을 통해 물품이 유입 및 제거되고, 제 1 처리장치에 제공되는데, 물품들은 로딩/언로딩 영역에서 처리될 수 있고, 물품들은 매거진(magazine) 같은 개방형 운동이 가능한 저장장치(open transportable storage mean)의 내부챔버에 배열될 수 있으며, 내부 챔버는 저장장치를 위한 저장치를 갖으며, 저장장치는 또한 물품의 스택을 제조하기 위한 이송장치를 갖는다. 본 발명은 또한 청구항 제 12 항을 따른 방법에 관련된다.
도 1은 원래 완전히 닫힌 전면이 부분적인 개방된 본 발명의 저장장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 저장장치의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 저장장치의 로딩/언로딩 영역의 사시도.
도 4는 이송 그립퍼의 그립핑 수단의 정면도.
도 5는 저장장치의 로딩위치 및 감지장치의 정면도.
도 6은 저장위치 및 그립퍼 요소 윙 배열된 저장수단의 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 저장장치의 저장영역의 정면도.
* 부호 설명 *
1 : 저장장치2 : 개폐형 하우징
3 : 저장영역4 : 로딩/언로딩 영역
5 : 로딩/언로딩 스테이션6 : 개폐형 오프닝
7 : 웨이퍼 스택8 : 이송박스
9 : 배치영역10 : 그립퍼
12 : 이송영역14 : 그립퍼 헤드
16 : 그립퍼 카운터 스테이17 : 스트립
그러므로 본 발명의 목적은 효율적인 방식으로 물품의 스택이나 배치를 조립하고, 청정실에 대한 엄격한 요구조건에 부합하는 저장장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명의 따라 초기에 언급된 형식의 저장장치에 의해 달성되는데, 물품에 대한 이송박스는 하우징이 최소한 하나의 오프닝에서 개방된 측면에 위치할 수 있고, 여러개의 물품들은 제 1 처리 장치(handling device)에 의해 그립핑되며, 이송박스에서 내부챔버로 유입된다. 물품들은 내부챔버에 이미 배열된 여러개의 저장장치중 하나에 삽입되며, 저장장치는 제 2 처리 장치에 의해 내부챔버의 저장위치에 놓일 수 있게 되고, 이송장치는 내무 챔버에서 제공되며, 여러개의 물품들은 물품 스택을 조립하기 위해 최소한 하나의 저장장치로부터 빠져나와 내부챔버에 있는 리시버(receiver)에 삽입된다.
그러므로 본 발명을 따른 이송박스는 다중 기능의 저장장치 안으로 들어가지 않는다. 이송박스가 외부 표면의 입자들로 오염될 위험성이 있기 때문에, 저장장치에서 정청실의 수준을 유지하기 위한 비용은 비교적 낮다. 이러한 낮은 비용에도 불구하고 물품들은 오염될 가능성이 또한 낮다.
저장장치는 이송박스에서 제거된 웨이퍼나 기판은 저장장치의 중간 저장위치에, 선호적으로 배치(batch)에 놓일 수 있도록 제공된다. 선호적으로 개방형 매거진(open magazine)인 이러한 저장장치는 저장장치 안에 있는 웨이퍼를 이송하기 위해 운반될 수 있지만, 웨이퍼가 저장장치에서 후퇴할 경우에라도 여전히 저장장치에 남아 있어야 한다.
각각의 웨이퍼를 처리하는 것과 비교해 볼 때, 하나의 저장장치에서 여러개의 웨이퍼를 동시에 이송하는 수단에 의해, 웨이퍼 스택을 형성하기 위해 필요한웨이퍼는 로딩/언로딩 장치로 빠르게 오게 될 수 있다. 또한 오직 하나의 저장장치만이 그립퍼(gripper)에 의해 처리 및 이송될 필요가 있다. 웨이퍼는 이송장치 혹은 로딩/언로딩 영역으로 이송되는 동안 저장장치에 남이 있을 수 있기 때문에, 언로딩으로 인해 웨이퍼에 발생될 수 있는 손상의 위험성은 상당히 감소된다.
또한 저장장치를 세척하는 것이 훨씬 쉬운데, 저장장치로부터 개별적으로 제거되고 외부를 세척할 수 있기 때문이다. 이러한 목적으로 완성된 저장장치를 더 이상 정지시킬 필요가 없다.
본 발명을 따르는 저장장치의 이점은 물품을 처리하기 위한 처리장치가 DE 198 47 659에 공지된 로봇 보다 더 간단한 디자인으로 되어 있다는 것이다. 본 발명의 저장장치에서 오직 하나의 저장장치만이 처리장치에 의해 이송 및 그립핑될 필요가 있다. 웨이퍼가 손상될 가능성에 대해서, 로봇에 의해 웨이퍼를 직접 처리하는 것보다 덜 위험하다. 또한 처리장치에 의해 비교적 적인 개수의 저장 위치에만 접근할 필요가 있다. 상기 전술된 저장장치와 비교해 볼 때 로봇은 각각의 부분에 접근해야 하며, 설계비용이 적게 된다.
저장장치를 이송하기 위해 제공된 처리장치는 저장장치의 설계구성에 따라서 여러 가지 방법으로 구성될 수 있다. 저장장치는 단단히 그핍핑되어야 한다. 그러나 처리장치는 수동 그립퍼를 갖는 것이 선호적이다. 이러한 그립퍼는 처리장치의 암이 운동하는 동안 저장장치를 그립핑하고, 운반한다. 저(jaw)부분이 공급운동을 하는 두 개의 저 그립퍼(two-jaw gripper)의 경우와는 달리 그립퍼 자치의 분리운동은 필요없다.
저장장치는 선호적으로 오픈 카셋트 형태로 구성되며, 웨이퍼에 대한 이송 콘테이너에서 비슷한 방식으로 제공된다. 이러한 저장장치는 서로 나란히 평행하게 위치한 슬롯을 갖으며, 여기에 웨이퍼가 삽입된다. 슬롯은 선호적으로 수직으로 이동하여서 웨이퍼가 평행한 두 개의 디스크 표면과 정렬된다. 저장장치는 가능한 수평으로 움직이는 베이스(base)가 구비된다.
본 발명의 선호되는 실시예에서 로딩 및 언로딩 장치는 각각의 웨이퍼가 저장장치에 삽입되거나 빠져나올 수 있는 싱글 웨이퍼 그립퍼(single wafer gripper)를 갖는다. 상기 그립퍼를 이용하여, 웨이퍼의 논리적 유닛(logical unit)은 중간 저장단계에서 웨이퍼로부터 완전히 자동으로 조립될 수 있다. 그러므로 테스트 웨이퍼의 스택을 조립하고 저장 장치에 삽입하며 스택이 필요할 때까지 저장장치의 저장위치 들 중 하나에 저장장치를 완전 자동으로 저장하는 것이 가능하다. 로딩 및 언로딩 장치가 더 이상 수행할 작업이 없는 동안 웨이퍼 스택은 선호적으로 동시에 조립된다.
그러나 웨이퍼 스택은 저장위치에서 로딩 및 언로딩 장치로 온 저장장치로부터 조립될 수 있다. 개별의 저장장치가 선호적으로 삽입되거나 빠질 웨이퍼 스택에 있는 것보다 많은 스택을 수용할 수 있기 때문에, 웨이퍼 스택은 오직 하나의 저장장치의 웨이퍼들로부터 조립될 수 있다. 그러나 이러한 목적으로 여러개의 저장장치를 이용하는 것이 가능하다.
본 발명을 따른 저장장치는 테스트 웨이퍼의 적층시키고 중간 저장하는데 적합하다. 당연히 반도체 부품을 제조하기 위해 제공된 웨이퍼는 상기 장치에 저장될수 있다. 나머지 기판들과 제조장치들 또한 중간 저장 위치에 놓일 수 있다.
또한 본 발명의 선호적인 실시예는 청구항에 있다. 본 발명은 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1,2는 본 발명의 저장장치(1)를 도시하는데, 개폐형 하우징(closable housing)(2)은 싱글 밀착 내부챔버를 형성한다. 저장 영역(3), 로딩/언로딩 영역(loading/unloading zone)(4) 및 이송영역(12)이 내부챔버에 제공된다. 상기 영역에서 독립적으로 아랫방향으로 공기유동이 발생되며, 전체 하우징에서 청정실 상태가 유지된다.
로딩/언로딩 스테이션(loading/unloading station)(5)은 하우징(2)의 개폐형 오프닝(6) 근처에 위치한다. 로딩/언로딩 스테이션(5)은 도 2에만 도시된 웨이퍼 스택(7)을 이송박스(8)에서 제거하고 저장장치(1)에 삽입하기 위해 사용될 수 있다. 로딩/언로딩 스테이션(5)은 웨이퍼 스택(wafer stack)을 저장장치(1)로부터 이송박스(8)에 삽입하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 목적으로 개방된 쪽이 개폐형 오프닝(6)을 향하는 이송박스(8)는 내부챔버 바깥쪽에 위치한 로딩/언로딩 스테이션(5)의 배치영역(9)에 개방되고 위치할 수 있다. 이러한 이송박스는 FOUP(Front Open Unified Pod) 혹은 SMIF 박스(Standard Mechanical Interface) 같이 표준화되어 있다. 그러므로 하우징에서 오프닝의 클로저 플레이트(closure plate) 및 이송박스를 동시에 개폐하기 위한 장치는 당해업자들에게 이미 친숙하다.
하우징(2)에서 오프닝(6) 반대쪽에 위치한 로딩/언로딩 영역에서 동시에 여러개의 웨이퍼를, 선호적으로 이송 콘베이어의 전체 내용물을 그립핑하기 위한 스택 그립퍼(stack gripper)(10)가 배열된다. 스택 그립퍼(10)처럼 구성된 제 1 처리 장치(handling device)는 병진축(translatory axis)을 따라 이동할 수 있으며, 한스택 당 두 개의 웨이퍼마다 그립퍼를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 그립퍼는 회전 가능한 로드(rod)에 고정된 두 개의 그립핑 헤드(gripping head)(14)를 갖는다. 분명히 도시하기 위해서 도 3은 스택 그립퍼(10)의 두 개의 외부 그립퍼 만을 도시한다. 상기 도시된 두 개의 그립퍼 사이에 하나의 그립퍼가 하나의 웨이퍼 스택에서 두 개의 웨이퍼(15) 마다 나타나도록 여러개의 추가적인 그립퍼가 존재한다.
스택 그립퍼(10)는 또한 종방향으로 이동이 가능한 카운터 스테이(counter stay)(16) 및 슬롯이 구비된 두 개의 스트립(strip)(17)을 갖는 수용장치를 갖는다. 그러므로 웨이퍼는 측면 가장자리에서 웨이퍼와 접촉하고 있는 그립퍼로 카운터 스테이(16) 및 그립핑 헤드(14) 사이에서 고정될 수 있다. 웨이퍼는 두 개의 스트립(17)에 놓일 수 있다. 그립퍼는 서로 연결되며 항상 동일한 운동을 함께 수행한다. FOUP 박스에서 수평으로 배열된 웨이퍼를 제거하기 위해서 스택 그립퍼(10)는 로드(13a,13b)와 수평으로 배열된다. 웨이퍼를 추후에 처리하기 위해서 스택 그립퍼(10)는 웨이퍼가 수직으로 배열된 표면을 갖도록 축(18)에 대해서 약 90°로 회전하게 된다. 이러한 상황이 도 3에 도시되었다. 이러한 스택 그립퍼(10)는 WO 98/15971에 동일 출원인 명의로 공지되어 있다. 스택 그립퍼에 대한 설계 및 운동에 대한 출원 명세서의 내용이 참고로 이용되었다.
로딩/언로딩 영역(4)에 인접하여 있는 이송영역(12)에서 웨이퍼가 스택 그립퍼로부터 제거될 수 있는 이송 그립퍼(20)처럼 구성된 처리 장치가 제공된다. 이러한 목적으로 전술된 스택 그립퍼(10)는 웨이퍼가 수용 수단에 위치하고 수직 방향을 향하는 것과 일직선으로 정해진 이송 지점에 남아있게 된다. 이송 그립퍼(20)로 웨이퍼를 제거하기 위해서 스택 그립퍼의 그립핑 헤드(14)는 웨이퍼를 놓아주어 위쪽 수직방향에서 스택 그립퍼로부터 제거될 수 있도록 한다.
이러한 이송 그립퍼(20)는 동일 출원인 출원 WO 00/03417에 공지된 그립퍼와 동일한 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 종래의 출원 내용이 참고로 이용되었다. 도 3에 도시된 상기 이송 그립퍼(20)는 자유 단부에 제공된 그립핑 수단(23,24)을 갖으며 서로 떨어져 있는 두 개의 동시운동 암(21,22)을 갖는다. 두 개의 암의 기울어진 그립핑 장치(23,24)의 한 단부에 의해 한번에 하나의 웨이퍼가 그립핑되고 처리될 수 있다. 두 개의 그립핑 장치 사이의 거리는 하나의 웨이퍼의 직경보다 작아서 아래쪽에서 위쪽으로 운동할 때 하나의 웨이퍼가 그립핑 수단에 의해 그립핑되고 스택 그립퍼(도 4)로부터 제어될 수 있다. 반대방향으로 운동장치에 의해 하나의 웨이퍼가 스택 그립퍼(10) 혹은 저장수단(25)에 놓일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 그립핑 장치(23,24)는 도면의 평면에 대해서 직각으로 배열된 축(23a,24a)에 대해서 회전할 수 있도록 구성된다. 이러한 장치로 이송 그립퍼(20)를 싱글 웨이퍼 그립퍼와 다중 그립퍼로 구성하는 것이 가능하다. 180°로 회전하여, 제 2 그립핑 수단(26,27)은 서로 반대로 놓이며, 여러개의 웨이퍼를 동시에 처리하기 위해 여러개의 경사진 리시버(receiver)는 앞 뒤로 차례차례 구성된다. 각각의 리시버는 싱글 웨이퍼 그립퍼의 그립핑 장치(23,24)에 제공된 것과 동일하게 형성될 수 있다. 다중 그립퍼의 그립핑 장치(26,27)에서 웨이퍼에 대한 연속적인 리시버 사이의 공간을 적합하게 형성하여, 서로 인접한 웨이퍼(15)가직접 그립핑 되거나 웨이퍼 스택이 제거될 수 있다.
이러한 목적으로 다중 혹은 싱글 웨이퍼 그립퍼의 리시버는 웨이퍼 스택의 각 측면에서 접촉점(28,29)을 갖으며, 그 공간은 웨이퍼 직경 보다 작다. 그립핑 될 웨이퍼와 상관업이 접촉점(28,29)은 항상 웨이퍼(15)의 아래에 위치하고 있다. 자장장치를 따라 직선운동하는 것과는 별개로(도 4의 도면에 수직), 싱글 웨이퍼 그립퍼는 웨이퍼의 두 평면에 대해서 평행하게 이동할 수 있다. 이러한 장치로 싱글 웨이퍼 그립퍼는 변위위치에서 이송위치로 이송될 수 있다. 웨이퍼는 그립퍼에 위해 그립핑되고 위로 솟아오를 수 있다. 그러므로 특정한 웨이퍼는 그립퍼의 두 위치점에 고정되고, 그립퍼 쪽으로 이동하지 않고 상기 그럽퍼에 의해 이송위치로 옮겨지며, 웨이퍼는 초기 스택에서 완전히 벗어난 곳에 있게 된다. 여기서 웨이퍼는 이송 그립퍼에 의해 수용장치로 이동하며 그 안에 삽입된다. 이러한 방식으로 필요한 웨이퍼는 초기 스택에서 제거되며 새로운 웨이퍼 스택을 형성하기 위해 수용장치의 스트립(strip)(17)에 합쳐진다.
이송 그립퍼는 광학 광벽 센서(optical light barrier sensor) 같은 센서장치가(도시 안됨) 이송 그립퍼에 제공되는데, 상기 센서로 웨이퍼가 그립핑되는지, 아니면 이미 두 접촉점에서 그립핑 되었는지를 결정하게 된다. 웨이퍼가 저장장치 혹은 수용장치에 적합하게 삽입되었는지를 결정하기 위한 감지장치가 제공된다.
전술된 싱글 웨이퍼 그립퍼에 대한 대안으로써 다중 그립퍼가 사용될 수 있는데, 이 다중 그립퍼는 동일 출원인에 의해 출원된 CH 1999 1569/99 특허에 공지된 바와 같이 여러개의 싱글 웨이퍼 그립퍼로 구성된다. 이러한 다중 그립퍼에 대해서 개개의 그립퍼는 독립적으로 작동되지만 웨이퍼 스택과 함께 이동할 수 있다. 이러한 다중 그립퍼로 임시 웨이퍼가 초기 스택에서 제거될 수 있고, 수용장치로 이송하여 거기에 놓인다. 이송장치의 구조 및 처리방법에 관해서 CH 1999 1569/99 특허의 내용이 참고로 인용되었다.
그러나 이송 그립퍼가 어떤 구조로 구성되던지 간에, 제거된 웨이퍼를 수직으로 정렬해서 스택 그립퍼(10) 뒤에 있는 카셋트(cassette)나 매거진(magazine) 같이 도 3에 도시된 저장장치(25) 안으로 삽입하게 된다. 이러한 목적으로 저장장치(25)는 로딩 위치(30)(도 1,2)에 있게 된다.
로딩 위치에 이젝터(도 5)가 제공되는데, 저장장치(25)를 통과해서 저장장치에 있는 모든 웨이퍼를 위쪽으로 들어올린다. 이젝터는 저장장치(25)를 따라 형성된 요소인데, 폭은 저장장치(25)의 오프닝 보다 작다. 또한 이젝터는 수직으로 이동할 수 있다. 이젝터(50)는 웨이퍼를 수용하기 위한 슬롯을 갖으며, 상기 슬롯은 저장장치(25)와 동일한 간격을 갖는다. 이러한 장치로 이젝터가 수직 위쪽으로 움직임에 따라 이젝터(50)는 저장장치(25)를 통과할 수 있으며, 웨이퍼 스택은 저장장치로부터 이젝터로 이송될 수있다. 상응하는 아래쪽으로 운동하는 장치로 인해 스택은 저장장치로 삽입될 수 있다.
도 2에 도식적으로 도시된 감지 스테이션(40)은 이송 그립퍼가 웨이퍼를 삽입할 수 있으며, 스택 그립퍼(10)와 로딩 위치(30)와 함께 저장장치 위에 배열된다. 두 개의 병진축(Y,Z)을 따라 이동이 가능한 이송 그립퍼(20)의 범위는 감지 스테이션(40)에서부터 스택 그립퍼(10)까지이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 감지 스테이션(40)은 슬라이더 암(slider arm)(35)을 이용하여 하나의 웨이퍼 혹은 여러개의 웨이퍼(15a)를 동시에 위쪽으로 들어 올릴 수 있는 수직이동 슬라이더(34)를 갖는다. 이러한 경우 웨이퍼(15a)는 슬라이더 암(35)의 세 개 이상의 접촉점(35a,35b,35c)(예, 경사진 롤러)에 안착된다. 슬라이더 암은 웨이퍼에 노치(notch)(36)를 위치시키기 위한 감지장치를 갖는다. 웨이퍼는 오랫동안 알려져 온 노치로 인해 정해진 방식으로 회전 할 수 있도록 배열된다. 또한 접촉점(35a-c)은 슬라이더 암(35)에 대해서 회전 가능하게 구성되며, 특정한 웨이퍼(15a)는 정해진 위치(화살표 37)에서 노치와 함께 정렬될 수 있다. 또한 웨이퍼의 바코드 같이 특정한 웨이퍼의 확인수단이 감지될 수 있는 추가적인 감지장치(도시 안됨)가 제공될 수 있다. 슬라이더 암(35)(화살표 39)에 있는 웨이퍼 직경 라인과 일치하는 수직축(38)에 대해서 슬라이더 암이 회전할 수 있게 된다. 이러한 장치로 웨이퍼는 180°(웨이퍼 플립핑-wafer flipping-이라고 함)로 회전할 수 있다. 웨이퍼 스택의 이러한 변화는 몇가지 처리 과정에서 이점을 제공한다.
로딩/언로딩 영역에서 소위 밀집형 웨이퍼 스택(compacted wafer stack)을 형성하는 것이 가능하다. 밀집된다(compaction)는 것은 서로 인접하게 배열된 웨이퍼가 이송박스에서 이송되는 동안 웨이퍼의 표준 간격 보다 서로에 대해서 간격이 좁은 것을 의미한다. 그러나 일반적으로 밀집된다는 연속적인 웨이퍼가 초기 스택보다 서로에 대해서 간격이 작은 새로운 스택에 웨이퍼가 배열되는 것을 의미한다. 그러므로 밀집된 스택에서 동일한 길이 혹은 높이의 스택에 대해서 더 많은 웨이퍼를 제공할 수 있게 된다. 2,3,4배의 밀집비율에 대해서 웨이퍼는 서로에 대해 원래 간격의 1/2, 3/4 혹은 1/4배가 된다.
본 발명을 따르는 실시예에 도시된 저장장치(1)에서 웨이퍼(15)를 저장장치(25)에 배열하는 이송 그립퍼(20)에 의해 쉽게 밀집될 수 있는데, 각각의 연속적인 리시버는 스택 그립퍼(10)의 그립퍼와 비교해 볼 때 서로에 대해서 간격이 좁다. 이러한 장치로 2,3 혹은 4개의 초기 스택에서 나온 웨이퍼는 초기 스택의 길이에 대해서 배열될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 저장장치의 저장영역(3)에서 저장위치(43)(도 6)는 위로 차례대로 선반형태(shelf-like)의 요소로써 네 개의 열(42a-d)에 배열되는데, 수평으로 정렬된 저장표면(44)에 저장장치(25) 중 하나가 놓일 수 있다. 각각의 선반형태의 요소는 저장장치(25)가 미리 대충 위치를 잡는 동안 그 자체를 정렬시킬 수 있도록 돕는 역할을 한다. 예를 들어, 선반형태의 요소는 저장요소(25)가 놓일 수 있는 여러개의 끝잘린 원뿔형태의 위치화 요소(45)가 구비될 수 있다. 저장장치는 아래쪽에 리세스(recess)가 형성되기 때문에, 각각의 저장장치(43)에 위치시키는 동안, 미리 정해진 위치로 위치화 요소를 따라 슬라이딩한다.
부분적으로 도시된(도 2) 킹크 암 로봇(kink-arm robot) 형태의 처리 장치가 두 쌍으로 정렬된 열(42a,42b;42c,42d) 사이에 제공된다. z 방향으로(도 2에 도시된 표면에 직각) 이동할 수 있는 킹크 암 로봇 과 x-y 평면을 수평으로 이동할 수 있는 킹크 암(47)은 저장위치(43)의 각 열에서부터 거의 동일한 거리만큼 떨어지도록 배열된다. 킹크 암 로봇(46)은 선반형태의 요소 높이 만큼에 놓일 수 있다. 킹크 암 로봇의 암 길이는 킹크 암 로봇이 로딩위치(30)로 접근하도록 선택된다. 이러한 장치로 저장장치를 로딩위치에서 제거하거나 킹크 암 로봇을 이용하여 로딩 위치에 상기 장치를 위치시키는 것이 가능하다.
도 6은 여러 가지의 저장장치(25) 중 하나를 자세히 도시한다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 저장장치는 서로 평행하게 정렬된 두 개의 크로스피스(cross piece)(53,54)를 갖는데, 각각은 웨이퍼(15)를 수직으로 수용하기 위한 슬롯(55,56)이 구성된다. 도면을 간단히 하기 위해서 도 6은 점선으로 하나의 웨이퍼(15)만 도시한다. 두 개의 크로스 피스(53,54)는 저장장치의 앞쪽에 연결된다. 크로스 피스 사이에 이젝터(50)(도 2,5)가 통과할 수 있는 오프닝(57)이 제공된다. 또한 저장장치의 거의 모든 지점에 운반장치(carrying-along mean)가 제공되는데 저장장치는 이송을 위해 선호적으로 수동 그립퍼 요소에 의해 그립핑될 수 있다. 실시예에서 운반장치는 저장장치(25)의 전방표면에 제공된다. 스탑표면(stop surface)에 대해서 돌출된 두 개의 핀 형태로 구성된다. 다른 실시예에서 운반장치는 운반장치는 저장장치의 아래쪽에 리세스로 형성되며, 킹크 암 로봇의 그립퍼 요소가 저장표면(44)에 평행하게 다다른다.
처리 장치의 그립퍼 요소는 저장장치의 운반장치와 접촉하도록 형성되어야 한다. 그러므로 도 6에 도시된 킹크 암 로봇의 그립퍼 요소(59)는 포크 형태(fork-shaped)로 구성된다. 두 개의 포크요소(61,62) 사이의 거리가 저장표면(44)의 길이 보다 길기 때문에, 두 개의 포크 요소는 저장위치의 전방면을 아래쪽으로수직방향으로 지나갈 수 있다. 이러한 경우 핀(58)은 포크요소의 상응하는 리세스(63)로 들어간다. 파지티브 배열(positive arrangement)로 인해서 킹크 암 로봇은 각각의 저장장치(25)를 그립핑하고 로딩 위치(30) 같이 미리 정해진 위치로 이송할 수 있다.
본 발명을 따르는 저장장치를 이용하여 새로운 웨이퍼 스택을 조립하고 산출하기 위해서, 저장장치(25)는 킹크 암 로봇(46)을 이용하여 저장위치(43)에서 우선적으로 그립핑되어 로딩위치(30)로 이동하여 거기에 놓인다. 로딩 위치에서 웨이퍼는 이젝터 수단에 의해 저장장치(25)로부터 들어올려져서 이송 그립퍼(20)에 접근한다. 이송 그립퍼(20)는 새로운 웨이퍼 스택을 형성하기 위해 조립될 웨이퍼들을 저장장치로부터 제거한다. 이송 그립퍼가 특정한 웨이퍼를 배치 그립퍼(batch gripper)에 놓기 전에, 필요할 경우 우선 감지 스테이션으로 전달하며, 노치는 미리 정해진 방법으로 배열되고, 웨이퍼의 앞, 뒤는 180° 회전하여 바뀐다.
두 개 이상의 저장장치로부터 새로운 웨이퍼 스택을 조리하는 것이 필요하다. 이러한 경우, 킹크 암 로봇은 제 1 저장장치를 로딩 위치(40)로 가져오는데, 일정한 개수의 웨이퍼가 저장장치로부터 제거된다. 웨이퍼는 스택 그립퍼에서 수직으로 이송 그립퍼(20)에 의해 즉각적으로 삽입되거나 감지 스테이션으로 온 다음 스택 그립퍼로 가게된다. 킹크 암 로봇이 제 1 저장장치를 저장위치에 놓은 후에, 제 2 저장장치가 로딩위치로 가고 새로운 스택을 위해 웨이퍼를 제거한다. 새로운 스택이 완성될 때까지 또 다른 저장장치로 반복된다. 스택 그립퍼는 웨이퍼를 수평위치로 회전시키고 하우징에 연결된 FOUP박스 안으로 스택을 삽입한다.
도 7에 도시된 바와 같이 하우징의 커버 근처에서 내부 챔버로 들어가는 저장영역(3)의 내의 공기 유동(70)은 몇 개의 독립적인 부분 공기유동(71)으로 분할된다. 이것은 저장위치 근처에서 배플(baffle)(72,73) 같은 유동 장치(flow conducting mean)를 사용하여 이루어질 수 있다. 저장위치(43)의 두 개의 열 사이에서 유입되는 중앙 청정공기 유동은 하우징(2)의 측벽(74) 방향에서 아래쪽으로 기울어진 배플에 의해 두 개의 분리된 공기유동으로 분할된다. 그러므로 공기는 경사진 하단표면을 통해, 측벽(74) 근처 하우징(2)으로 아래쪽에서 하우징으로부터 온다. 또한 웨이퍼에 의해 이미 통과되고 먼지 입자가 다른 불순물을 포함하는 공기유동은 또 다른 저장장치의 웨이퍼와 접촉하지 않는다. 소위 교차오염(cross-contamination)을 피할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판, 웨이퍼 특히 테스트 웨이퍼 등등의 물품을 중간 저장하기 위한 저장장치는 반도체 요소를 제조하기 위해 제공되는데, 상기 저장장치는 로딩/언로딩 영역에서 물품을 하우징에 삽입하고 제거하기 위한 장치가 제공되는 내부 챔버를 포함하는 하우징을 갖으며, 이러한 목적으로 최소한 하나의 개폐형 오프닝이 상기 하우징에 구비되는데, 여기서 물품이 유입 혹은 제거되고, 또한 물품이 로딩/언로딩 영역에서 처리될 수 있는 수단에 의해 제 1 처리장치가 제공되고,
    물품은 매거진 같은 개방향 이송 가능한 저장장치에서 내부챔버에 배열될 수 있으며, 내부 챔버는 저장장치에 대한 저장위치를 갖고,
    저장장치는 또한 물품의 스택을 만들기 위한 이송장치를 갖는데 있어서, 물품을 위한 이송박스는 하우징(20)의 최소한 하나의 오프닝(6)의 개방 측면에 위치할 수 있고,
    여러개의 물품은 제 1 처리장치에 의해 직접 그립핑되고, 내부 챔버 안으로 삽입될 수 있으며, 물품은 내부챔버에 이미 배열된 여러개의 저장장치(25)들 중 하나에 삽입되고,
    저장장치(25)는 제 2 처리장치에 의해 내부챔버의 저장위치(43)에 배열될 수 있으며,
    이송장치는 내부장치 내에 제공되며, 여러개의 물품은 최소한 하나의 저장장치(25)로부터 빠져나올 수 있으며, 물품의 스택을 조립하기 위해 내부챔버에 배열된 리시버에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 저장장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 개별의 저장장치(25)는 각각 하나의 물품을 위한 여러개의 저장위치를 갖는 것을 특징으로 하는 저장장치.
  3. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 저장장치(25)는 웨이퍼(15,15a)에 대한 저장위치를 갖으며, 웨이퍼(15,15a)는 저장위치에 수직으로 배열될 수 있는 것을 특징으로 있는 저장장치.
  4. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 저장장치(25)는 웨이퍼(15,15a)를 위한 저장위치를 형성하는 슬롯인 카셋트 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 저장장치.
  5. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 저장장치(25)는 상기 장치에 의해 처리장치가 운동을 하는 동안 그립핑될 수 있는 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 저장장치.
  6. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 완성된 물품 스택이 이송박스에서 빠져나갈 수 있는 장치에 의해 여러개의 그립퍼에 구비된 스택 그립퍼(10)를 특징으로 하는 저장장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 물품을 위한 이웃은 저장위치 사이의 거리는 스택 그럽퍼(10)의 이웃한 그립퍼 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 저장장치.
  8. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 내부 챔버의 로딩/언로딩 영역(4)에서 최소한 하나의 물품은 저장장치 안으로 유입된 스택으로부터 그립핑되고 로딩 위치(30)에 배열된 저장장치(25)에 삽입될 수 있는 이송 그립퍼(20)를 특징으로 하는 저장장치.
  9. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 최소한 하나의 물품이 위치하는 감지 스테이션에서, 상기 감지 스테이션은 하나의 물품이 물품 표면에 평행한 축에 대해서 180°로 회전할 수 있는 회전장치로 구비되는 것을 특징으로 하는 저장장치.
  10. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 최소한 하나의 물품이 정렬될 수 있고, 물품에 대한 접촉점들이 회전 가능한 감지 스테이션에서, 물품은 기판의 표면에 대해서 직각으로 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 저장장치.
  11. 상기 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 몇 개의 저장장치, 선호적으로 하나의 저장장치를 유동하도록 청정실의 부분 유동을 안내하는 유동장치를 특징으로 하는 저장장치.
  12. 기판이 저장장치의 이송박스에 공급되는 기판의 최소한 하나의 초기 스택으로부터 기판 스택을 제조하기 위한 방법에서, 기판은 저장장치의 하우징 내부챔버 안에 유입되고 초기 스택과 같이 저장장치의 내부 챔버 중간에 저장되며, 기판은 처리장치에 의해 최소한 하나의 저장장치로부터 빠져나오며 기판 스택을 형성하도록 조립되는데 있어서, 기판은 이송박스(8) 없이 내부챔버로 들어가며, 기판들은 최소한 하나의 저장장치(25)에 배치되고, 저장장치는 내부챔버의 저장위치(43)에서 중간 저장을 위해 놓일 수 있으며, 최소한 하나의 저장장치(25)는 웨이퍼와 함께 개별의 저장장치(25)의 저장위치로부터 내부챔버의 로딩 위치(30)로 이송되고, 기판 스택은 여러개의 저장장치(25)로부터 빠져나온 기판에 의해 조립되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 테스트 웨이퍼의 중간저장을 위해 가용되는 것을 특징으로 하는 저장장치의 이용.
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