KR20040020829A - 기판 캐리어 전달용 시스템 - Google Patents

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KR20040020829A
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제프리씨. 허드젠스
에릭에이. 엥글하르트
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마틴알. 엘리어트
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

반도체 제조 장치에서, 이송기는 기판 캐리어를 전달한다. 기판 캐리어는 이송기를 정지시키지 않고 이송기로부터 언로딩하고 이송기상에 로드된다. 로드 및/또는 언로드 기구는 이송기의 수평 속도를 일치시키면서 언로딩 동작 동안 이송기로부터 기판 캐리어를 들어올린다. 유사하게, 로드 동작 동안, 로드/언로드 기구는 이송기의 수평 속도를 일치시키면서 기판 캐리어를 이송기와 맞물리게 하강한다. 캐리어를 가지지 않은 각각의 기판은 이송기로부터 유사하게 로드 및/또는 언로드될수있다.

Description

기판 캐리어 전달용 시스템{SYSTEM FOR TRANSPORTING SUBSTRATE CARRIERS}
본 출원은 2002년 8월 31일 출원된 미국 가출원 No.60/407,451을 우선권으로 주장하며, 상기 가출원은 본 명세서에서 참조된다.
본 발명은 광범위하게는 반도체 장치 제조 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 반도체 기판이나 유리 기판 등과 같은 기판을 제조하는 제조 설비 내에서 기판 캐리어의 전달과 관련한 것이다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 발명은 이하의 공동으로 양도된 공동 미국 출원과 관련되며, 이들 출원은 여기서 참조된다.
2002년 8월 31일 출원되었고, "웨이퍼 캐리어 도어를 개방/폐쇄하기 위해 웨이퍼 캐리어 이동을 이용하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Using Wafer Carrier Movement to Actuate Wafer Carrier Door Opening/Closing)"(서류 번호 제 6976/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,339;
2002년 8월 31일 출원되었고, "웨이퍼 캐리어 전달 시스템으로부터 웨이퍼 캐리어를 언로딩하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Unloding Wafer Carriers from Wafer Carrier Transport System)"(서류 번호 제 7024/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,474;
2002년 8월 31일 출원되었고, "프로세싱 툴로 웨이퍼를 공급하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Supplying Wafers to a Processing Tool)"(서류 번호 제 7096/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,336;
2002년 8월 31일 출원되었고, "수직 및 수평 배향 사이에서 웨이퍼 캐리어를 재배향하기 위한 기구를 가지는 엔드 이펙터(End Effector Having Mechanism For Reorienting A Wafer Carrier Between Vertical And Horizontal Orientations)"(서류 번호 제 7097/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,452;
2002년 8월 31일 출원되었고, "도킹 스테이션에서 도킹 그리퍼를 구비한 웨이퍼 로딩 스테이션(Wafer Loading Station with Docking Grippers at Docking Station)"(서류 번호 제 7099/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,337;
2002년 8월 31일 출원되었고, "도어 래칭 및 웨이퍼 고정 기구를 가지는 웨이퍼 캐리어(Wafer Carrier Having Door Latching and Wafer Clamping Mechanisms)"(서류 번호 제 No.7156/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,340;
2002년 8월 31일 출원되었고, "이동 캐리어로부터 웨이퍼 캐리어를 언로딩하는 웨이퍼 캐리어 핸들러(Wafer Carrier Handler That Unloads Wafer Carriers Directly from a Moving Conveyor)"(서류 번호 제 7676/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/407,463;
2003년 1월 27일 출원되었고, "이동 캐리어로부터 웨이퍼 캐리어를 직접 언로딩하는 웨이퍼 캐리어 핸들러(Wafer Carrier Handler That Unloads Wafer Carriers Directly from a Moving Conveyor)"(서류 번호 제 7676/L2)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/443,004;
2003년 1월 27일 출원되었고, "웨이퍼 캐리어를 전달하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Transporting Wafer Carriers)"(서류 번호 제 7163/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/443,087;
2003년 1월 27일 출원되었고, "웨이퍼 캐리어를 현수하기 위한 오버헤드 전달 플랜지 및 지지물(Overhead Transfer Flange and Support for Suspending WaferCarrier)"(서류 번호 제 8092/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/443,153;
2003년 1월 27일 출원되었고, "프로세싱 둘 사잉에 웨이퍼를 전달하기 위한 시스템 및 방법(System and Methods for Transferring Wafer Carriers Between Processing Tools)"(서류 번호 제 8201/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/443,001;
2003년 1월 27일 출원되었고, "웨이퍼 캐리어를 저장 및 로딩하기 위한 방법 및 장치(Apparatus and Method for Storing and Loading Wafer Carriers)"(서류 번호 제 8202/L)이란 제목의 미국 특허 가출원 제 60/443,115.
통상적으로 반도체 장치의 제조는 실리콘 기판이나 유리 기판 등과 같은 기판과 관련한 일련의 절차를 실행하는 것을 포함한다. (상기 기판은 특허되었든지 특허되지 않았든지 무관하게 웨이퍼로 언급된다.) 이러한 단계는 연마, 증착, 에칭, 포토리소그래피, 열 처리 등을 포함한다. 통상적으로 다수의 상이한 프로세싱 단계가 단일 프로세싱 시스템 또는 복수의 프로세싱 챔버를 포함하는 "툴"에서 실행될 수도 있다. 그러나, 제조 설비 내의 다른 프로세싱 위치에서 다른 절차가 실행되는 것이 통상적이며, 결론적으로 기판이 하나의 프로세싱 툴에서 다른 프로세싱 툴로 제조 설비 내에서 전달되는 것이 필요하다. 생산될 반도체 타입에 따라, 제조 설비 내의 매우 많은 상이한 프로세싱 툴/위치에서 요구되는 상대적으로 많은 처리 단계가 있다.
밀봉된 포드(sealed pod), 카세트, 콘테이너 또는 개방 트레이(open tray)와 같은 기판 캐리어를 통해 하나의 프로세싱 위치로부터 또 다른 프로세싱 위치로 기판을 전달하는 것이 일반적이다. 또한 제조 시설내 툴로부터 툴까지 기판 캐리어를 이동시키기 위해 또는 기판 캐리어 전달 장치로부터 또는 기판 캐리어 전달 장치까지 기판 캐리어를 전달하기 위해 자동화 유도 차량, 오버헤드 전달 시스템, 기판 캐리어 핸들링 로봇 등과 같은 자동화 기판 캐리어 전달 장치를 사용하는 것이 일반적이다.
개별 기판에 대해, 기판 형성시부터 완성된 기판에서 개별 반도체 장치를 절단하는 전체 장치 제조 처리는 수주 또는 수개월에 걸리는 경과 시간이 필요할 수 있다. 따라서 무의미한 추가 시간을 줄이기 위해 기판 전달 시간을 줄이는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 기판 캐리어가 전달 시스템을 따라 이동하는 동안 기판 캐리어 전달 시스템으로부터 기판 캐리어(또는 이송된 기판들)를 언로딩하고 기판 캐리어 전달 시스템 상에서 기판 캐리어(또는 이송된 기판들)를 로딩하는 것을 제공한다. 따라서, 전달 시스템은 기판 제조 시설이 개선된 효율로 동작하도록 계속해서 작동할 수 있다.
본 발명의 제1 특징에 따라서, 기판 캐리어 전달 시스템이 제공된다. 본 발명의 제1 특징에 따른 전달 시스템은 기판 캐리어를 전달하기에 적합한 이송기, 및 이송기가 기판 캐리어를 이동시키는 동안 이송기로부터 기판 캐리어를 로딩 및/또는 언로딩하기에 적합한 로드/언로드 기구를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 언로드 기구는 기판 캐리어가 이송기에 의해 전달되는 속도와 실질적으로 일치하도록 적합하게 될 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, "실질적으로 일치한다"는 것은 기판 캐리어가 기판 캐리어에 담겨진 기판을 손상시키거나 또는 잠재적인 손상 부분을 발생시키지 않고 이동 이송기로부터 언로딩 및/또는 (캐리어 결합 부재 위의) 이동 이송기로 로딩될 수 있도록 충분히 일치한다는 것을 의미한다.
본 발명의 제2 특징에 따라서, 기판 캐리어 전달 시스템을 동작시키는 방법이 제공된다. 이러한 본 발명의 특징에 따른 방법은 기판 캐리어를 이동시키는 이송기를 사용하는 단계 및 기판 캐리어가 이송기를 따라 이동하는 동안 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하는 단계를 포함한다. 마찬가지로 이러한 두 가지 특징은 이동 이송기로부터 (캐리어를 사용하지 않고) 개별 기판을 로딩 및/또는 언로딩하는데 사용될 수 있다.
추가로 본 발명의 특징은 기판 또는 기판 캐리어가 이송기를 따라 이동하는 동안 기판 또는 기판 캐리어를 이송기로 및 커베이어로부터 전달하는데 사용된 특정 기구를 포함한다.
본 발명의 다른 특징부 및 특징은 이하 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명, 청구범위 및 첨부된 도면으로부터 더 명확하게 나타날 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제공된 기판 캐리어 전달 시스템의 일부분에 대한 개략적인 평면도.
도 2는 도 1의 기판 전달 시스템의 일부분인 로드/언로드 기구를 도시하는 개략적인 측면도.
도 3a와 도 3b는 도 1의 기판 캐리어 전달 시스템의 일부분인 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하기 위한 동작을 개략적으로 도시하는 측면도.
도 4a 내지 도 4f는 도 2의 로드/언로드 기구 중 하나에 의해 수행된 기판 캐리어 언로딩 동작을 도시하는 일련의 개략적인 측면도.
도 5a 내지 도 5f는 도 2의 로드/언로드 기구 중 하나에 의해 수행된 기판 캐리어 로딩 동작을 도시하는 일련의 개략적인 측면도.
도 6은 본 발명의 기판 캐리어 전달 시스템에 대한 대안적인 실시예로서 도 1과 유사한 개략적인 평면도.
도 7a는 본 발명에 따라 제공된 기판 로딩 스테이션의 정면도.
도 7b는 기판 로딩 스테이션의 제 1 센서에 대한 실시예를 설명하는데 유용한 도 7a의 기판 로딩 스테이션의 일부분에 대한 측면도.
도 7c는 도 7a의 기판 로딩 스테이션의 예시적인 제 2 센서를 도시하는 도7a의 엔드 이펙터(end effector)의 일부분을 도시하는 투시도.
도 7d는 도 7c의 일 부분을 나타내는 확대 사시도.
도 7e는 캐리어 결합 부재의 일부분을 검출하도록 위치된 제 2 센서를 도시하는 도 7a의 엔드 이펙터의 일부분을 도시하는 투시도.
도 8은 이동 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하는, 본 발명에 따라 수행되는 예시적 프로세스를 나타내는 순서도.
도 9a 내지 도 9e는 도 8 프로세스의 다양한 스테이지를 나타내는 측면도.
도 10은 이동 이송기 상에 기판 캐리어를 로딩하는, 본 발명에 따라 수행되는 예시적 프로세스는 나타내는 순서도.
도 11a 내지 도 11e는 도 10 프로세스의 다양한 스테이지를 나타내는 측면도.
도 12a 내지 도 12b는 도 7a와 유사한, 발명의 기판 로딩 스테이션의 간략화된 정면 측면도.
도 12c 내지 도 12d는 도 9a 내지 도 9e 및 도 11a 내지 도 11e에 유사한, 이동하는 이송기를 나타내는 측면도.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 엔드 이펙터(end effector)에 대한 예시적 이동 프로파일을 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 기판 캐리어 전달 시스템12 : 이송기
14 : 기판 캐리어16 : 핸들
22 : 엔드 이펙터24 : 서스펜션 어셈블리
26, 26' : 기판 로딩 스테이션28 : 제조 툴
30 : 로드 락31 : 인터페이스 챔버
32 : 로드/언로드 기구36 : 로드/언로드 부재
37 : 바아 기구40 : 원형 경로
201 : 로딩 스테이션203 : 도킹 스테이션
207 : 기판 캐리어211 : 결합 그리퍼
213 : 기판 캐리어 오프너215 : 핸들러
217, 219 : 수직 가이드221 : 수평 가이드
225 : 엔드 이펙터229 : 동적 핀
231 : 이송기233, 235 : 센서
237 : 제어기239 : 저장 선반
240a, 240b : 엔코더401 : 캐리어 체결 부재
402 : 플랜지
본 발명에 따라, 기판 캐리어는 기판 캐리어 전달 시스템(예를 들어, 이송기)에 의해 이송되어, 개별 기판 또는 기판 캐리어 언로딩 및 로딩 작업동안 연속적으로 이동된다. 로드/언로드 기구는 제조 툴 또는 제조 툴 그룹과 결합될 수 있으며 전달 시스템이 이동하는 동안 전달 시스템에 대해 기판 또는 기판 캐리어를 로딩 및/또는 언로딩하도록 동작한다. 각각의 로드/언로드 기구는 적재 또는 적하 동작 동안 이동하는 로드/언로드 부재를 포함하여, 동작하는 전달 시스템에 대해 로드/언로드 부재가 기판 또는 기판 캐리어의 해체 또는 결합하는 동안 전달 시스템이 기판 또는 기판 캐리어를 보유하는 속도에 거의 일치되도록 한다. 따라서, 로딩 및/또는 언로딩 부재는 젠틀(gentle) 기판/기판 캐리어 처리를 위해 조절된다. 또한, 적재 및/또는 적하 부재는 정확하고 반복적인 기판/기판 캐리어 변위를 위해 조절될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일면에 따라 제공된 기판 캐리어 전달 시스템의 일부를 나타내는 상부도이다. 도면부호 "10"은 개략적인 기판 캐리어 전달 시스템을 나타낸다. 기판 캐리어 전달 시스템(10)은 기판 캐리어(14)를 전달하는 오버헤드 전달 시스템 또는 이송기를 포함한다. 도 1에는 이송기(12)의 경로 일부만이 도시된다. 이송기는 제조 설비에서 각 공정 위치마다 연장되는 넓은 뱀형상 경로를 수반하는 것이 바람직하다.
기판 캐리어(14)는 밀봉처리된 포드(pod), 개방형 카세트를 포함하는 임의의 형태의 기판 캐리어, 또는 기판(들)이 이송되는 동안 1개 이상의 기판을 고정할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 각각의 기판 캐리어(14)는 단일 기판 캐리어, 즉, 한번에 1개 단지 1개의 기판만을 보유하는 기판 캐리어이다. 기판 캐리어(14)는 개략적으로, 예로서 본 명세서에서 참조로 하는, 예를 들어, 2001년 1월 5일 출원된 공동-계류중이며 공동 양도된 특허출원 제09/755,394호(서류 번호 제 5092), 또는 2002년 8월 31일 출원된 공동 양도된 특허출원 제 60/407,340호(서류 번호 제 7156/L)에 개시된 것 또는 다른 기판 캐리어로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 것처럼, 각각의 기판 캐리어(14)는 기판 캐리어(14)의 측면(18)(하나만 도시됨)상에 장착된 핸들(16)(도면에 단지 한개만 도시됨) 및 하향-면(downwardly-facing) V자 형상 노치(20)를 포함한다. V자 형상 노치(20)는 이송기 시스템의 일부인 바아-형상 엔드 이펙터(22)에 의해 결합되며 서스펜션 어셈블리(24)에 의해 이송기(12)에 접속된다. 각각의 서스펜션 어셈블리(24)는 2개의 엔드 이펙터(22)를 포함하며, 도면에는 단지 한개만이 도시된다. 2개의 엔드 이펙터는 각각 기판 캐리어(14)의 핸들(16)중 하나와 각각 결합된다. 따라서, 이송기(12)는 서스펜션 어셈블리(24) 및 핸들(16)을 통해 이송기(12)로부터 현수된 기판 캐리어(14)를 갖는 기판 캐리어(14)를 이송시킬 수 있다.
상기 참조용 '394 특허출원으로부터 알 수 있듯이, 기판 캐리어(14)는 선택적으로 기판 캐리어(14)의 측면(18)으로부터 상향 돌출되는 바아-형상 핸들을 갖출 수 있고, 이송기 시스템은 상기 선택적 설계에 다라 기판 캐리어의 바아-형상 핸들과 결합되도록 상향-면(upward-facing) 노치가 형성된 엔드 이펙터를 포함할 수 있으며, 도면에는 도시되지 않는다.
도면에는 도시되지 않았지만, 이송기(12)의 서스펜션 어셈블리(24)는 기판 캐리어가 이송기(12)로 부터 현수되고 이송기(12)에 의해 이송되는 동안 기판 캐리어(14)의 록킹을 최소화시키기 위해 하향 연장되는 제한(restraint) 장치를 포함할 수 있다. 이러한 제한 장치는 상기 참조용 '394 특허 출원에 개시되어 있다. 다른 기판 캐리어 설계를 사용할 수 있다. 예를 들어, 오버헤드 이송 플랜지 또는 기판 캐리어를 현수시키기 위한 다른 기구를 갖는 기판 캐리어를 사용할 수 있다.
다시 도 1을 참조로, 이송기(12)는 기판 로딩 스테이션(26)을 통과한다. 기판 로딩 스테이션(26)은 도면에 단지 일부만이 도시된 제조 툴(28)의 정면에 위치된다. 구체적으로는, 상기 도면은 제조 툴(28)의 로드 락(30)만을 도시한다. 제조 툴(28)이 극히 예시적임은 명백할 것이다. 다른 제조 툴들은 로드 락을 포함하지 않을 수 있고, 더 많거나 더 적은 개수의 로드 락을 포함할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프로세싱 툴은 통상의 팩토리 인터페이스 챔버(31)를 포함한다. 종래의 팩토리 인터페이스 챔버들은 기판 캐리어 또는 기판 지지체로부터 하나 이상의 기판을 추출하여 상기 기판을 상기 프로세싱 툴(예, 로드 락 또는 프로세싱 챔버)로 수송하는 하나 이상의 기판 핸들러(handler)를 포함한다. 모든 제조 툴들이 팩토리 인터페이스 챔버를 사용/포함하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 기판 로딩 스테이션(26) 및 제조 툴(28)은 이송기(12)에 의해 제공되는 제조 설비에서 많은 기판 프로세싱 위치들 중 하나만을 나타낸다.
이하에서 더 상세히 설명되는 로드/언로드 기구들은 상기 기판 로딩 스테이션(26)에 인접하여(바람직하게는 그 하면의 근처 또는 내부) 장착된다. 각 로드/언로드 기구는 이송기(12)가 이동하는 동안 이송기(12)로부터 기판 캐리어(14)를로드 및/또는 언로드하는데 사용될 수 있다.
기판 로딩 스테이션(26)은 각각의 기판 또는 기판 캐리어들이 기판을 프로세싱 툴로 전달하도록 배치되는 하나 이상의 로드 포트 또는 유사한 위치들을 포함할 수 있다(예를 들어, 도킹/언도킹 이동을 하지 않는 전달 위치가 사용될 수 있음에도 불구하고 하나 이상의 도킹 스테이션). 상기 로드 포트는 밀봉된 기판 캐리어의 도어를 열기 위한 자동 도어 오프너를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 로딩 스테이션(26)은 기판 캐리어를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 로케이션을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기판 로딩 스테이션(26)은 각 기판 또는 기판 캐리어를 지지하기 위한 엔드 이펙터가 도 7a에 도시된 바와 같이 결합되는 수평 및 수직 선형 가이드로 이루어지는 기판 핸들러를 포함한다. 바람직하게는, 기판 로딩 스테이션(26)은 수직으로 적층되는 다수의 도킹 스테이션 및/또는 저장 로케이션을 포함한다.
상기 기판 로딩 스테이션은 바람직하게는 기판 캐리어들이 이송기(12) 및 기판 로딩 스테이션과, 수직 적층된 다수의 도킹 스테이션 및/또는 저장 위치들 사이에서 전달되어, 상기 수직 적층된 다수의 도킹 스테이션 및/또는 저장 위치의 저면, 및 그에 인접한 수직 전달 채널에 의해 형성되는 툴 밀봉부(tool envelope)내에 남겨진다. 다른 실시예에서, 상기 기판 저장 위치는 그들간에 전달 채널을 갖는 수직 적층된 한 쌍의 도킹 스테이션 및/또는 저장 위치를 포함할 수 있고, 기판 캐리어들이 이송기(12)와 기판 로딩 스테이션, 및 다수의 수직 스택들 사이에 전달되어 상기 한 쌍의 수직 스택 및 그들간의 전달 채널에 의해 형성되는 툴 밀봉부내에 남겨진다.
상기 이송기로부터 기판 또는 기판 캐리어를 로딩/언로딩하기 위한 기구는 상당히 변형될 수 있고, 상기 기판 캐리어가 접촉되는 지점에서 대체로 이송기(12)의 속도와 일치하는 기능을 달성할 수 있다. 로드/언로드 기구는 도킹 스테이션(들) 및/또는 저장 위치(들)의 저면(또는 상기 툴 밀봉부 내부) 내부에서 동작하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 범주내에서 어떤 기구는 이동 이송기와 그 속도가 대체로 일치하여 그로부터 로드/언로드 기판 캐리어가 떨어질 수 있다. 본 발명에서 언급되는 상기 로드/언로드 기구는 극히 예시적인 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 로드/언로드 기구는 회전 기구일 수 있다(예를 들면, 도 1 내지 6에서 참조로 추가로 설명되거나, 그 전체가 본 발명에서 참조로 포함되는 공동 특허 동시출원번호 (AMAT No. 7024), "기판 캐리어 수송 시스템으로부터 기판 캐리어들을 언로딩하기 위한 방법 및 장치"에서 기술되는 바와 같은 회전 경로를 따라 움직이는 회전 플랫폼 또는 아암). 다른 실시예에서, 상기 로드/언로드 기구는 도 7a 내지 도 13d에 참조로 추가 설명되는 것처럼, 기판 로딩 장치(26)의 기판 핸들러를 포함할 수 있다.
도 2는 회전 로드/언로드 기구를 갖는 예시적인 기판 로딩 스테이션(26)을 통과하는 위치에서 이송기(12)의 개념적 측면도이다. 도 2에서, 기판 로딩 스테이션(26)의 전면(34)이 개념적으로 나타난다. 도 2 및 도 3a에 도시된 것처럼, 본 실시예에서, 각각의 로드/언로드 기구(32)는 도면에서 두개의 바아(bar:38)가 도시된 4개의 바아 기구(37)상에 장착되는 로드/언로드 부재(36)를 포함한다. 도면을간단히 하기 위해, 이송기(12)는 도 2의 화살표(12), 및 서스펜션 조립체(24)로 개념적으로 나타낸다(도 3a에는 생략됨). 상기 4개의 바아 기구(37)는 로드/언로드 부재(36)가 도 3a의 "40"으로 나타낸 원형 경로에서 움직이도록 한다. 원형 경로(40)는 수직면에 형성된다.
도 2에서 다수의 기판 또는 기판 저장 선반 및 다수의 도킹 스테이션들이 도시된다. 도 2에서 도시되지 않았지만, 로딩 스테이션(26)은 또한 기판 또는 기판 캐리어 핸들러를 포함할 수 있다. 바람직한 특징에 있어서, 기판/기판 캐리어 핸들러는 도 7a에 도시한 것과 유사하며, 기판/기판 캐리어 핸들러는 수직/수평 선형 가이드 및 이 수직/수평 가이드를 따라 선형적으로 이동하도록 되어 있는 엔드 이펙터를 구비한다.
도 3a은 이송기(12)의 개략적인 측면도이며, 로드/언로드 기구(32)에 접근하는 이송기(12)의 서스펜션 어셈블리(24)에 결합된 기판 캐리어(14)를 나타내고 있다. 도 3a은 본 위치에 있는 로드/언로드 기구를 나타낸다. 로드/언로드 기구(32)는 로드/언로드 부재(36)가 위쪽으로 이동한 다음, 원형 경로(40)에서 계속해서 이동하여, 로드/언로드 부재(36)가 기판 캐리어(14)와 접촉하여[이 예에서는 기판 캐리어(14)의 바닥면(42)] 이송기(12)의 서스펜션 어셈블리(24)와의 결합에서 기판 캐리어(14)를 들어올리는 지점에서 기판 캐리어(14)[및 이송기(12)]의 수평 속도와 거의 일치하는 수평 속도 성분을 갖도록 작동한다. 따라서, 로드/언로드 부재(36)에 의한 기판 캐리어(14)의 결합시 로드/언로드 부재(36)에 관련된 기판 캐리어(14)의 이동은 거의 전적으로 수직 방향이다. 이로써 이송기(12) 상에기판 캐리어(14)를 로드하는 것은 기판 캐리어(14)를 거의 진동시키지 않고 달성된다.
로드/언로드 기구(32)는 도시하지 않은 모터를 구비하여 4개의 바아 기구(37)를 구동할 수도 있다. 모터는 4개의 바아 기구(37), 그에 따라 로드/언로드 부재(36)를 원형 경로(40)를 통한 로드/언로드 부재(36)의 이동 코스에 대해 변화하는 회전 속도로 구동시키도록 프로그래밍 된 제어기(C)에 의해 제어될 수 있다. 대안으로, 캠 장치(도시 생략)가 4개의 바아 기구(37) 및 로드/언로드 부재(36)를 가변 회전 속도로 구동시킬 수도 있다. 혹은 이송기(12)에 결합되어 그로부터 구동되는 구동 기구에 의해 로드/언로드 기구가 구동되게 할 수도 있다.
로드/언로드 부재(36)는 충격 흡수제를 포함하는 플레이트 형태일 수도 있다. 그러나, 로드/언로드 부재의 구조에 있어 무게를 줄이기 위해, 리프팅 프레임 형태로 할 수도 있고, 그리고/또는 기판 캐리어(14)의 바닥면(42)과 접촉하는 에어 솔레노이드 상에 핀을 가질 수도 있다.
도 3b는 본 위치에 또 로드/언로드 기구(32)를 나타내며, 이송기(12)의 서스펜션 어셈블리(24)에 의해 이전에 결합되어 로드/언로드 기구(32)에 의해 서스펜션 어셈블리(24)를 들어올린 기판 캐리어(14)를 수용하는 도 3a과 유사한 도면이다. 도 3b는 또한 이동을 계속하며 로드/언로드 기구(32)와 떨어져 이동하는 서스펜션 어셈블리(24)를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4f는 로드/언로드 기구(32)가 이송기(12)로부터 기판 캐리어(14)를 언로드하는 동작을 보다 상세히 설명하는 도면의 시퀀스이다[도면을간단히 하기 위해, 도 4a 내지 도 4f에서 이송기(12)는 도시하지 않는다].
도 4a는 로드/언로드 기구(32)에 의해 이송기(12)로부터 언로드될 기판 캐리어(14)의 접근을 기다리는 본 위치에 있는 로드/언로드 기구(32)를 나타낸다. 기판 캐리어(14)가 접근할 때, 도시한 예에서 로드/언로드 기구(32)는 도 4a의 본 위치에서 도 4b에 나타낸 위치로 이동하며, 이는 본 위치와 로드/언로드 기구(32)의 원형 경로(49)의 정점 사이의 중간이다.
도 4c는 로드/언로드 기구(32)가 그 사이클에서 아래로부터 기판 캐리어(14)와 접촉하여 이송기(12)로부터 기판 캐리어(14)를 들어올려 결합을 푸는 위치에 있는 것을 나타낸다. 도 4c로 나타낸 시점에서, 로드/언로드 부재(36)는 로드/언로드 부재(36)가 기판 캐리어(14)의 속도와 거의 일치하는[즉, 이송기(12)의 속도와 거의 일치하는] 속도로 수평 이동하는 것에 의한 회전 속도로 이동한다. 따라서, 도 4c로 나타낸 시점에서 로드/언로드 부재(36)와 기판 캐리어(14) 사이에 상대적인 수평 이동이 거의 없다. 따라서, 로드/언로드 부재(36)는 이송기(12)와의 결합에서 기판 캐리어(14)를 진동 없이 들어올린다. 본 발명의 일 실시예에서, 로드/언로드 부재(36)는 약 1G 이하의 기판 캐리어(14)에 상승 가속도를 주어 기판 캐리어(14) 내에 포함되는 입자 발생 및/또는 기판 손상(개별적으로 도시하지 않음)을 피한다.
도 4d로 나타낸 언로드 동작의 다음 단계에서, 로드/언로드 기구(32)는 그 사이클의 정점에서 이송기(12)와의 결합에서 기판 캐리어(14)를 들어올린다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 4c 및 도 4d에 나타낸 위치 사이의 수직 거리는 1/2 인치 정도가 될 수 있다. 기판 캐리어(14)는 기판 캐리어(14)의 바닥면(42)에 의해 로드/언로드 부재(36)에 지지되며, 예를 들어 수평 방향으로 감속되어, 이송기(12)의 서스펜션 어셈블리(24)(도 3a)의 엔드 이펙터(22)(도 3a)를 기판 캐리어(14) 앞으로 이동시킨다.
도 4e는 언로드 사이클의 다음 단계를 나타내며, 여기서 기판 캐리어(14)를 지지하는 로드/언로드 기구(32)는 그 정점 및 본 위치 사이의 중간점에 있다. 그리고 도 4f는 본 위치 뒤에서 언로드된 기판 캐리어(14)를 지지하는 로드/언로드 기구를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5f는 도 4a 내지 도 4 f와 같은 도면의 시퀀스이지만, 기판 캐리어(14)를 이송기(12)에 로드하는 동작을 설명한다. 도 4a 내지 도 4f에서와 같이, 도면을 단순하게 하기 위해서 상기 이송기(12)는 도 5a 내지 도 5f에서는 도시되지 않는다.
도 5a는 원래 위치에 있는 로드/언로드 기구(32)를 도시하는데, 상기 이송기(12) 상으로 로드될 기판 캐리어(14)를 지지한다. 상기 이송기(12)의 빈 서스펜션 조립체(24)가 접근할 때, 상기 로드/언로드 기구(32)는 도 5b에 도시된 위치로, 즉 원래 위치와 정점 사이의 중간으로, 이동되고, 도 5c에 표시된 바와 같이, 정점까지 계속하여 이동된다. 상기 로드/언로드 기구(32)는 도 5d에 예시된 사이클의 포인트쪽으로 그리고 그를 통과하여 원형 경로(40)(도 3a)를 따라 계속하여 이동된다. 도 5d는 상기 로드/언로드 기구(32)가 상기 이송기(12)의 엔드 이펙터(22)들과 맞물리도록 상기 기판 캐리어(14)를 하강시키는 것을 도시한다. 도 5d에 도시된 위치에서, 상기 로드/언로드 기구(32)는 상기 이송기(12)의 속도와 일치하는 수평속도 성분(즉, 수평속도)을 초래하는 회전속도에서 회전되고 있다. 그래서 상기 엔드 이펙터(22)들에 의해서 상기 기판 캐리어(14)가 맞물릴 때의 상기 이송기(12)의 엔드 이펙터(22)들에 대한 상기 기판 캐리어(14)의 운동은 실질적으로 전적으로 수직방향이고, 그래서 상기 기판 캐리어(14)를 실질적으로 진동시키지 않고서 상기 이송기(12) 상의 상기 기판 캐리어(14)의 로딩을 달성한다.
도 5e는 정점과 원래 위치 사이의 중간점에 있고, 더 이상 상기 기판 캐리어(14)를 지지하지 않는, 로드/언로드 기구(32)를 도시하는데, 여기서 상기 기판 캐리어는 상기 이송기(12) 상으로 로딩되어 있다. 도 5f는 원래 위치로 되돌아간, 기판 캐리어(14)가 없는, 로드/언로드 기구(32)를 보여준다.
상기 참조된 '394 특허출원에 개시된 장치에서와 같이, 센서들(도시되지 않음)이 기판 캐리어들(14)의 위치를 트래킹하기(track) 위해서 사용될 수 있다. '394 특허출원의 개시로부터 이해되는 바와 같이, 하나의 상기 센서는 상기 이송기(12)가 상기 기판 캐리어(14)들을 전달하는 경로의 대향 측면 상에 배치된 광 빔 송신기 및 광 빔 수신기를 포함하는 관통(through) 빔 센서일 수 있다. 상기 관통 빔 센서들은 상기 기판 캐리어들(14)의 에지를 리딩하고(leaing) 트레일링(trailing)하는 통로를 트래킹하기 위해 사용될 수 있다. 만일 상기 기판 캐리어들(14)의 중심을 트래킹하는 것을 원한다면, 반사기(도시되지 않음)가 상기 기판 캐리어들(14)의 표면(즉, 최하부 면(42)) 상에 위치될 수 있고 기판 캐리어 전달 경로의 동일 측면 상의 송신기와 수신기를 가진 센서들이 제공될 수 있다.상기 센서 수신기들로부터의 신호는 상기 기판 캐리어 전달 시스템(10)용 제어기(도시되지 않음)에 제공될 수 있다.
상기 기판 캐리어(14)는 자신의 전면을 전달되고 있는 방향으로 향하면서 전달될 수 있다. 상기 기판 캐리어(14)의 측면을 의미하는 "전면(front side)"은 기판 또는 기판들이 상기 기판 캐리어(14)로부터 인출될(extracted) 수 있는 개구를 가진다. 만일 상기 기판 캐리어(14)가 자신의 전면을 전달될 방향을 향한 채로 상기 이송기(12)에 의해 전달된다면, 상기 기판 캐리어(14)의 전면이 제조 장비(28)의 로드 락(load lock)(30) 쪽으로 나타나도록 하기 위해서 상기 기판 캐리어(14)를 (도 1에 도시된 관점에서 시계 반대방향으로 90°)회전시킬 필요가 있을 수 있다. 상기 기판 캐리어(14)를 회전시킬 목적으로, 상기 로드/언로드 기구(32)는 상기 참조된 '394 특허출원에 개시된 타입의 회전가능한 플랫폼(platform)(도시되지 않음) 상에 실장될 수 있다.
이런 방식으로 상기 기판 캐리어(14)를 회전시키는 것과 택일적으로, 도 6에 도시된 본 발명의 일실시예가 제공될 수 있다. 도 6은 도 1과 유사하지만, 상기 이송기(12)의 이동 경로에 직각으로 확장하도록 설치된 기판 로딩 스테이션(26')을 도시하는, 상부 평면도이다. 만일 도 2의 것과 같은 로드/언로드 기구가 사용된다면, 네개의 바아(bar)들은, 상기 이송기(12)가 이동하는 방향으로 회전할 수 있도록, 도 2에 도시된 방위으로부터 90°회전될 것이다.
도 6의 실시예에서, 제조 툴(28)이 자신의 로드 락들(30)을 기판 캐리어들(14)이 이송기(12)에 의해 전달되는 방향쪽으로 향한 채로 설치된다는 것이 보일 것이다. 계속하여, 상기 기판 캐리어들(14)이 자신의 전면을 전달 방향쪽으로 향한 채로 전달된다고 가정하면, 상기 로드 락들(30)의 전면에서 부터 또는 전면으로 부터 기판 또는 기판들을 탈출시키기 위해서 상기 기판 캐리어들(14)을 도 6에서와 같이 회전시킬 필요가 없다.
단지 하나의 제조 툴(28)만이 도 6에서 도시되고 있지만, 2000년 3월 2일에 출원된 미국 특허 출원 제09/517,227호에 따른 기술에 따라, 도 6에 도시된 제조 툴(28)과 평행하고 이송기(12)와 멀리 떨어져서 설치된 하나 이상의 추가적인 제조 툴들(28)을 수용하기 위해서 이송기(12)로부터 멀리 확장하는 기판 로딩 스테이션(26')을 가지는 것이 추가로 예상된다. 상기 '227 특허 출원은 본 명세서에 전체적으로 참조로서 편입되어 있다.
작동중에, 상기 이송기(12)는 상기 제조 설비내에서 기판 캐리어들(14)을 계속하여 위치에 따라 전달할 수 있다. 기판 캐리어(14)는 이송기 및 기판 캐리어가 이동하는 동안 이송기(12)로부터 기판 로딩 스테이션(26 또는 26')에서 로드/언로드 기구에 의해 언로딩된다. 기판 캐리어(14)는 회전하거나, 그렇지 않으면 필요한 경우 재배치(reorient)되어, 기판 캐리어의 개구부가 제조 툴(28)과 대향하게 되고, 기판 로딩 장치와 관련된 기판 캐리어 핸들러(예를 들어, 도 7a에 도시된 것과 같은)는 로드/언로드 기구(32)로부터 기판 캐리어(14)를 제거한다. 기판 캐리어 핸들링 로봇은 제조 툴(28)에 대한 도킹 스테이션(docking station)(도 7a를 참조하여 부가하여 설명)에 기판 캐리어(14)를 배치시키거나 또는 기판 캐리어 핸들어(예를 들어, 도 7a에 도시된 것과 같은)에 의한 제조 툴의 도킹 스테이션으로의후속적인 전달을 대기하기 위하여 기판 로딩 스테이션(26)의 저장 선반(storage shelf) 상에 기판 캐리어(14)를 배치시킨다. 하나의 태양으로, 기판 로딩 스테이션(26)은 미국 특허 제 6,283,692호에 개시된 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)의 베이 분포 저장고(Bay Distributed Stocker)와 같은 하나 이상의 수직 스택 저장 선반을 구비한 장치를 포함할 수 있다. 대안적인 기판 로딩 스테이션은 도 7a 내지 도 13d를 참조하여 설명된다.
로드 포트에서 한 번, 기판 캐리어는 개방될 수 있고 일반적인 방식으로 제조 툴(28)에 인터페이싱될 수 있다. 도 1의 팩토리 인터페이스 챔버(31)를 채택하지 않는 태양에서, 기판 또는 기판들은 기판 캐리어로부터 취출될 수 있고, 대기압에서 하나 이상의 기판을 받은 이후에 폐쇄되어 진공압까지 펌핑하는 로드 락(30)을 경유하여 제조 툴(28) 내로 반입될 수 있다. 그 이후에 기판 또는 기판들은 취출되어 당업계에 공지된 프로세싱을 위한 제조 툴의 하나 이상의 프로세싱 챔버(미도시)에 전달된다. 프로세싱 이후, 기판 또는 기판들은 로드 락으로 반환되고, 그 다음에 로드 락은 대기압까지 공기를 내보낸다(vent). 그 이후에, 기판 또는 기판들은 기판 캐리어(14) 안으로 다시 로딩되고 기판 캐리어는 폐쇄된다. 기판 캐리어 핸들링 로봇은 기판 캐리어를 로드/언로드 기구(32)로 전달하고, 가능한 기판 캐리어가 기판 로딩 스테이션(26)의 저장 선반 상에 저장된 이후에 상기 전달을 수행한다.
이전에 설명된 바와 같이, 로드/언로드 기구는 기판 캐리어를 이송기가 이동하는 동안 비어있는 이송기(12)의 서스펜션 어셈블리(24) 상에 로딩한다.이송기(12)는 기판 로딩 장치로부터 다른 프로세싱 위치로 기판을 전달하고, 상기 다른 프로세싱 위치에서 기판 캐리어는 이송기를 정지시키지 않은 상태로 다시 언로딩된다.
이제 로드/언로드 기구와 같은 기판 로딩 스테이션의 기판 핸들러를 채택하는 기판 로딩 스테이션의 대안적인 실시예가 도 7a 내지 도 13e를 참조하여 설명될 것이다. 도 2 내지 도 6의 회전 로드/언로드 기구는 로드 및/또는 언로드 동작을 위하여 기판 핸들러를 사용하는 것에 부가하여 도 7a의 기판 로딩 스테이션 내부에, 또는 대안적으로 거기에 채택될 수 있다. 따라서, 로드/언로드 기구(32)는 도 7a에서 점선으로 도시된다.
도 7a는 본 발명에 따라 제공되는 기판 로딩 스테이션(201)의 정면도이다. 도 7a에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)은 도 1과 관련하여 설명된 종류의 프로세싱 툴 및/또는 팩토리 인터페이스와 관련될 수 있다.
기판 로딩 스테이션(201)은 처리 장치 내외로 전달하기 위해 기판 또는 기판 캐리어가 위치되는 하나 이상의 로딩 포트 또는 유사 위치를 포함한다(예를 들어, 하나 이상의 도킹 스테이션(203), 그러나 도킹/도킹해제 이동을 채용하지 않는 전달 위치가 도입될 수도 있다). 도 7a 에 도시된 특정 실시예에서, 기판 로딩 스테이션(201)은 각각 4개의 도킹 스테이션으로 이루어진 두개의 종렬(205)로 배치된 총 8개의 도킹 스테이션(203)을 포함한다. 다른 개수의 종렬 및/또는 도킹 스테이션을 채용할 수도 있다. 각각의 도킹 스테이션(203)은 도킹 스테이션(203)에서 기판 캐리어(207)를 지지 및/또는 도킹하며 그리고 도킹 스테이션(203)에서 기판 캐리어(207)로부터 기판(도시 안 됨)이 추출되고 도 1 의 프로세싱 툴(113)와 같은 처리 장치로 전달(예를 들어, 도 1 의 팩토리 인터페이스 로봇(31a)과 같은 팩토리 인터페이스 로봇에 의해)될 수 있도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 기판 캐리어(207)는 단일 기판 캐리어이다. "단일 기판 캐리어"는 한 번에 하나의 기판만을 수용하도록 크기가 정해지고 성형된 기판 캐리어를 의미하는 것으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, 하나 이상의 기판을 수용하는 기판 캐리어도 이용될 수 있다(예를 들어, 25개 또는 기타 개수). (대안으로, 하나 이상의 도킹 스테이션(203)은 기판 캐리어 없이 기판에 바로 적용될 수 있다.) 예컨대, "도킹 스테이션에서 도킹 그리퍼를 갖춘 웨이퍼 로딩 스테이션(Wafer Loading Station with Docking Gripers at Docking Stations)"이라는 발명의 명칭을 가지는, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,337호(2002년 8월 31일)에 기재된 바와 같이, 각각의 도킹 스테이션(203)이 구성될 수 있다. 다른 도킹 스테이션 구성을 사용할 수도 있다.
각각의 도킹 스테이션(203)은 포트(209)를 포함할 수 있는데, 이 포트(209)를 통해 기판이 팩토리 인터페이스[예컨대, 도 1의 팩토리 인터페이스(115)]에 이송된다. 인접하는 각각의 포트(209)는 기판 캐리어(207)를 현수하고 이러한 현수된 기판 캐리어를 도킹 위치와 언도킹 위치 사이에서 이동시키게 된다. 각각의 도킹 스테이션(203)에서 각각의 기판 캐리어(207)를 도킹/언도킹 및/또는 (아래로부터 또는 다른 상태로) 지지하는데 이동식 스테이지 또는 다른 지지체(도시 안됨)가 대안으로 사용될 수 있다. 각각의 포트(209)는 기판 캐리어 오프너(213)를 포함할 수 있는데, 일 양상에서, "웨이퍼 캐리어 도어를 개방/폐쇄 작동시키기 위해 웨이퍼 캐리어 이동을 사용하는 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR USING WAFER CARRIER MOVEMENT TO ACTUATE WAFER CARRIER DOOR OPENING/CLOSING)"라는 발명의 명칭을 가지는, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,339호(2002년 8월 31일)에 기재된 바와 같이, 이 기판 캐리어 오프너(213)는 언도킹 위치로부터 도킹 위치로 이동할 때 기판 캐리어(207)를 개방시키도록 기판 캐리어(207)의 도킹 이동을 사용하도록 되어 있다. 예컨대, "웨이퍼 클램핑 기구와 도어 래칭을 갖춘 웨이퍼 캐리어(WAFER CARRIER HAVING DOOR LATCHING AND WAFER CLAMPING MECHANISMS)"라는 발명의 명칭을 가지는, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,340호(2002년 8월 31일)에 기재된 바와 같이, 각각의 기판 캐리어(207)는 기판 클램핑 피쳐 및/또는 캐리어 도어 래칭을 구비할 수 있다. 다른 기판 캐리어 오프너, 도어 래칭, 및/또는 기판 클램핑 구성이 사용될 수 있다.
기판 로딩 스테이션(210)은 또한 본 발명에 따라 작동하는 기판 캐리어 핸들러(215)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 기판 캐리어 핸들러(215)는 한 쌍의 수직 가이드(217, 219) 및 이 수직 가이드 상에서의 수직 이동을 위해 장착된 수평 가이드(221)를 포함한다. 수직 가이드(217, 219)를 따라 수평 가이드(221)를 수직 이동시키기 위해 구동시키는데 벨트 드라이브 또는 리드 스크류 및 연관된 모터 또는 모터들(도시 안됨) 또는 다른 적합한 기구가 제공된다. 수평 가이드(221)를 따라 수평 이동시키기 위해 수평 가이드(221) 상에 지지체(223)가 장착되어 있다. 수평 가이드(221)를 따라 수평으로 지지체(223)를 이동시키기 위해 벨트 드라이브 또는 리드 스크류 및 연관된 모터 또는 모터들(도시 안됨) 또는 다른 적합한 기구가 제공된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 수직 가이드(217, 219)는 Bosch, Inc.로부터 구매가능한 부품 No. 1140-260-10, 1768mm과 같은 일체형 가이드/드라이빙 기구를 각각 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수평 가이드(221)는 Bosch, Inc.로부터 구매가능한 부품 No. 1140-260-10, 1468mm과 같은 일체형 가이드/드라이빙 기구를 각각 포함할 수 있다. 다른 가이드/드라이빙 기구 시스템들이 사용될 수도 있다.
이러한 지지체(223) 상에는 엔드 이펙터(225)가 장착된다. 예컨대, 이 엔드 이펙터(225)는 기판 캐리어(예컨대, 기판 캐리어(207)중 하나)를 지지하게 되는 수평-배향식 플랫폼(227)의 형태일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 플랫폼(227)은 동적 핀 또는 다른 동적 포지셔닝 피쳐(229)를 구비할 수 있다. [도 7a에서는 2개만의 동적 피쳐(229)가 도시되어 있지만, 3개 또는 그 이상과 같은 기타 다른 수의 동적 핀 또는 피쳐가 플랫폼(227) 상에 제공될 수 있다.] 동적 피쳐(229)는 기판 캐리어(207)의 바닥에서 오목부 또는 그 외의 다른 형상의 피쳐(도 7a에는 도시 안됨)와 협력할 수 있어서, 플랫폼(227) 상의 정확한 포지셔닝 안으로 기판 캐리어(207)을 안내한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)는 예컨대, "수평 배향과 수직 배향 사이에서 웨이퍼 캐리어를 재배향시키기 위한 기구를 갖춘 엔드 이펙터(End Effector Having Mechanism For Reorienting A Wafer Carrier Between Vertical And Horizontal Orientations)"라는 발명의 명칭을 가지는, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,452호(2002년 8월 31일)에 기재된 바와 같이, 수직으로부터 수평으로 그리고 그 반대로 기판 캐리어의 배향을 변화시킬 수있는 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.
화살표(231)로 개략적으로 나타낸 연속적인 또는 이와 다른 이동식 이송기는 기판 캐리어 핸들러(215)와 기판 로딩 스테이션(201) 위에 위치된다. 이러한 이동식 이송기(231)는 기판 로딩 스테이션(201)으로 그리고 기판 로딩 스테이션(201)으로부터 기판 캐리어(207)와 같은 기판 캐리어들을 이송하게 된다. 본 발명의 일 실시예에서, 연속적인 이동식 이송기(231)는, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,087호(2002년 1월 27일)에 기재된 바와 유사한 물질 또는 스테인레스 강의 리본으로서 구현될 수 있다. 본 발명은 유사하게 임의의 다른 유형의 연속적인 또는 그 이외의 이동식 이송기와 함께 사용될 수 있다.
기판 로딩 스테이션(201)은 (1)이송기; (2)이송기(231)의 부품들[예컨대, 도 9a 내지 도 9e, 도 11a 내지 도 11e, 및 도 12c 내지 도 12d를 참조하여 아래에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 이송기(231)에 의해 이송되는 기판 캐리어를 지지하는데 사용되는 부품들]; 및/또는 (3) 이송기(231)에 의해 이송되는 기판 캐리어들의 위치 및/또는 이동을 검출하기 위한 하나 이상의 센서(233, 235)를 포함할 수 있다. 예컨대, 센서(233)는 기판 로딩 스테이션(201) 상에 장착될 수 있고, 센서(235)는 엔드 이펙터(225) 상에 장착될 수 있다. 임의의 적합한 센서들(예컨대, 비임 센서들, 반사-본위 센서들(reflection-based sensors) 등을 사용할 때, 다른 센서 위치가 채용될 수 있다.
도 7b는 센서(233)의 예시적인 실시예를 설명하는데 유용한, 기판 로딩 스테이션(201)의 일부분의 측면도이다. 도 7b를 참조하면, 센서(233)는 이송기(231)의속력 및/또는 위치; 및/또는 기판 캐리어의 위치[및/또는, 아래에 보다 상세히 기술하는 바와 같이 기판 캐리어(207)가 이송기(231)에 의해 이송되는 속력]를 검출하기 위한 제 1 센서 쌍(233a, 233a')을 포함한다. 센서(233)는 또한 이송기(231)에 의해 기판 캐리어(207)가 이송되는지를 검출하기 위한 제 2 센서 쌍(233b, 233b')을 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 센서 쌍(233a, 233a')은 이송기(231)의 높이(elevation)에서 장착될 수 있고, 제 2 센서 쌍(233b, 233b')은 기판 캐리어들이 도 2b에 도시된 바와 같이 이송기(231)에 의해 이송되는 높이에서 장착될 수 있다(예컨대, 기판 로딩 스테이션(201)의 프레임(F)에 연결된 장착 브래킷(B)에 의해, 또는 다른 적합한 장착 기구에 의해). 각각의 센서 쌍은 예컨대, Banner, Inc.에서 구매가능한 모델 No. Q23SN6RMHSQDP 리시버 및 모델 No. M126E2LDQ 광원을 포함할 수 있다. 다른 센서 배열체/타입을 사용할 수도 있다. 센서(235)의 예시적인 실시예들은 도 7c 내지 도 7e 및 도 8을 참조하여 아래에 보다 상세히 기재되어 있다.
센서(233, 235)에 그리고 기판 캐리어 핸들러(215)에는 제어기(237)(도 7a)가 연결될 수 있어서, 아래에 보다 상세히 기술하는 바와 같이, 센서(233, 235)로부터 입력(input)을 수신하고, 기판 캐리어 핸들러(215)의 작동을 제어한다. 2개보다 많거나 또는 적은 수의 센서(233, 235)가 제공될 수도 있으며, 도 7a 및 도 7b에 도시된 위치들 이외의 위치에 센서(233, 235)가 장착될 수도 있다. 제어기(237)는 기판 로딩 스테이션(201)이 제공하는 프로세싱 툴의 작동을 제어하는데 사용되는 것과 동일한 제어기일 수도 있고, 또는 별도의 제어기일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, [이송기 속력를 간적접으로 측정하기 위해 센서(233)를 사용하지 않고] 이송기의 속력(및/또는 이송기에 의해 이송되는 기판 캐리어의 속력)는 직접 측정될 수 있다. 예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이, 이송기(231)에는 하나 이상의 엔코더(240a, 240b)(아래에 기재됨)가 연결되는데, 이 엔코더들은 이송기(231)의 속력(및 이송기에 의해 이송되는 임의의 기판 캐리어들의 속력)를 직접 측정하고, 제어기(237)에 속력 정보를 제공한다. 2개 보다 많거나 또는 적은 수의 엔코더들을 사용할 수 있다. 각각의 엔코더는 예컨대, U.S. 디지털 엔코더(예컨대, HDS6 직교 엔코더) 또는 임의의 다른 적합한 엔코더를 포함할 수 있다. 이송기 속력 및/또는 위치를 측정하는데 리니어 엔코더, 리졸버, 또는 다른 포지셔닝 장치를 사용할 수도 있다.
도 8은 이송기(231)로부터 기판 캐리어(207)를 언로딩하도록 본 발명에 따라 기판 로딩 스테이션(201)에 의해 실행될 수 있는 예시적인 프로세스를 도해하는 플로우 챠트이다. 도 9a 내지 도 9e는 도 8의 프로세스의 스테이지를 도해하는 개략적인 측면도이다.
이송기(231)로부터 기판 캐리어(207)를 언로딩하는 작동을 실행할 때, 기판 캐리어 핸들러(215)의 수평 가이드(221)는 수직 가이드(217, 219)의 상단(217a, 219a) 근처에 위치되며, 지지체(223)는 수평 가이드(221)의 상류측(221a) 근처에 위치된다[도 7a에서, 우측에서 좌측으로의 이동이 실행될 수 있지만, 이송기(231)가 우측에서 좌측으로 이동한다면, 좌측편].
도 8의 프로세스는 단계(301)에서 시작하며 단계(303)으로 진행된다.단계(303)에서, 제어기(237)는 [예컨대 센서(233 또는 235)로부터의] 신호를 수신하여, 이송기(231)에 의해 이송되고 기판 로딩 스테이션(201)에 의해 이송기(231)로부터 언로딩되는 기판 캐리어(207)["타깃 기판 케리어(207)"]의 존재를 나타낸다. 예컨대, 도 2b를 참조하면, 센서 쌍(233b, 233b')과 연관된 라이트 비임(L)이 타깃 기판 캐리어(207)에 의해 블로킹될 때, 센서 쌍(233b, 233b')이 타깃 기판 캐리어(207)를 검출할 수 있다. 센서 신호가 수신되면, 제어기(237)는 [부착된 엔드 이펙터(225)와 함께] 지지체(223)가 이송기(231)와 동일한 방향으로(예컨대, 도 7a에서 우측으로) 가속되도록 기판 캐리어 핸들러(215)를 제어하여, 지지체(223)를 타깃 기판 캐리어(207)의 위치 및 속력에 거의 일치(matching)시킨다[도 8에서 단계(305)]. 도 9a는 도 8의 프로세스의 이러한 스테이지를 도시한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 타깃 기판 캐리어(207)의 위치 및 속력에 거의 일치시키도록 엔드 이펙터(225)를 가속시키기에[단계(305)] 앞서, 제어기(237)는 센서(233)[또는 엔코더(240a, 240b)중 하나 이상]를 사용하여 이송기(231)의 속력를 결정한다. 이송기(231)의 위치를 또한 결정한다. 상술한 바와 같이, 센서(233)는 이송기(231)의 속력[및/또는 이송기(231)에 의해 기판 캐리어(207)가 이송되는 속력]를 검출하기 위한 제 1 센서 쌍(233a, 233a')(도 7b)과, 이송기(231)에 의해 기판 캐리어(207)가 이송되는지를 검출하기 위한 제 2 센서 쌍(233b, 233b')을 포함할 수 있다. 이러한 속력 및/또는 위치 결정은 각각의 타깃 기판 캐리어(207)의 언로딩에 앞서 또는 언로딩 동안 주기적으로, 연속적으로 또는 어떤 다른 기간에 실행될 수 있다.
이송기(231)의 속력에 근거하여, 제어기(237)는 엔드 이펙터(225)를 위한 모션 프로파일(motion profile)을 결정하고, 이 모션 프로파일에 따라 엔드 이펙터(225)의 모션이 타깃 기판 캐리어(207) 및 엔드 이펙터(225)의 속력 및 위치에 거의 일치되도록 인도할 수 있다. 이송기(231)의 속력가 예정된 속력 범위(예컨대, 예정된 모션 프로파일에 따라 엔드 이펙터(225)가 가속, 이동 및/또는 위치된다면, 엔드 이펙터(225)가 타깃 기판 캐리어(207)와 적절하게 정렬되는 것을 보장하는 범위) 내에 있다면, 이러한 모션 프로파일은 "예정(predetermine)"될 수 있어서, 제어기(237)는 언로딩 작동의 실행을 단지 시작(가속 작동을 시작)할 수 있게 한다. 이송기(231)의 속력가 예정된 속력 범위 내에 있지 않다면, 도 8의 프로세스는 종료한다. [예컨대, 엔드 이펙터(225)가 예정된 모션 프로파일에 따라 가속되는 경우, 엔드 이펙터(225)가 타깃 기판 캐리어(207)와 정렬되는 것을 보장하는 예정된 속력 범위 내에 이송기(231)의 속력가 유지된다고 가정해서] 이송기의 속력가 측정되지 않을 지라도, 이러한 예정된 모션 프로파일이 사용될 수 있다.
제어기(237)는 예컨대, 예정된 모션 프로파일의 색인표(look up table), 모션 프로파일을 계산하기 위한 알고리즘 등을 사용하여, 엔드 이펙터(225)에 대한 모션 프로파일을 결정하기 위해 이송기(231)의 속력를 사용할 수 있다. 모션 프로파일을 결정하기 위해, 또는 엔드 이펙터(225)에 대한 예정된 모션 프로파일을 사용할 지를 결정하기 위해 이송기 속력가 아니라 기판 캐리어 속력를 측정하여 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 각각의 모션 프로파일은 언로딩 작동 동안 엔드 이펙터(225)에 의해 사용되는 상승율, 하강률, 가속력 및 감속력를 모두 포함할 수있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 이송기(231)는, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,087호(2002년 1월 27일)에 기재된 바와 같이, (예컨대, 스테인레스 강 또는 다른 적합한 물질로 이루어진) 리본형 밴드를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 이송기(231)에는 이송기(231)를 따라 소정의 간격으로 이격된 슬롯들 또는 다른 구멍들[예컨대, 도 7b의 슬롯(231a)]이 제공되는데, 이송기(231)의 슬롯들이 센서 쌍(233a, 233a')(도 7b)에 의해 이동할 때, 센서 쌍(233a, 233a')의 라이트 비임이 이 슬롯들을 통과한다. (이송기 내의 2개의 연속하는 슬롯을 통해) 센서 쌍(233a, 233a')의 라이트 비임의 2개의 연속하는 전송 사이의 시간을 측정함으로써, 그리고 이들 2개의 연속하는 슬롯 사이의 거리를 알고 있으므로, 이송기(231)의 속력를 결정할 수 있다. 각각의 기판 캐리어(207)(도 7c) 위의 슬롯(231a)의 위치는 또한 이송기(231) 및/또는 기판 캐리어(207)의 위치 정보를 또한 제공한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 이송기 속력를 바로 판독하기 위해 엔코더(240a, 240b)(도 7a)를 사용할 수 있다. 예컨대, 엔코더(240a, 240b) 각각은 제어기(237)에 이송기 속력 정보를 제공하고, 제어기(237)는 에러 체크 또는 컨피던스 경로의 일부분으로서 엔코더(240a, 240b)로부터 수신된 정보를 비교한다. 이러한 속력 모니터링은 주기적으로, 연속적으로 또는 다른 시간 간격에서 실행될 수 있다. (예컨대, 하나 이상의 엔코더 또는 다른 포지셔닝 장치에 의해) 이송기 속력를 바로 측정함으로써, 그리고 센서(233)[예컨대, 그리고 슬롯(231a)]에 의한 밴드 위치의 위치를 결정함으로써, 아래에 보다 상세히 기술하는 바와 같이, 이송기(231)가 모션 중에 있는 동안, 엔드 이펙터(225)와 이송기(231) 사이에서의 기판 캐리어의 핸드오프(handoffs)를 정밀하게 실행할 수 있다.
도 9a에 도시된 타깃 기판 캐리어(207)는 기판 캐리어(207)의 상부 플랜지(402)와 맞물리는 캐리어 맞물림 부재(401)에 의해 이송기(231)에 의해 이송된다. 기판 캐리어(207)를 지지하기 위한 다른 구성[예컨대, 측면, 바닥 등에 의해 기판 캐리어(207)를 지지하는 하나 이상의 기구들]을 사용할 수 있다. 이러한 캐리어 맞물림 부재(401)를 위한 하나의 구성은 상기 병합된 미국특허출원 제 60/443,153호(2003년 1월 27일)에 개시되어 있다.
화살표(403)는 이송기(231)의 모션 방향을 나타낸다. 도 9a에서, 기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)는 타깃 기판 캐리어(207)의 아래의 위치에 있는 것으로 도시되어 있고, 타깃 기판 캐리어(207)의 속력와 거의 일치되는 속력에서 이송기(231)와 동일한 방향으로 [화살표(405)로 표시된 바와 같이] 이동된다. 이로써, 엔드 이펙터(225)는 타깃 기판 캐리어(207)의 속도(예컨대, 속력 및 방향)와 거의 일치된다. 또한, 엔드 이펙터(225)는 타깃 기판 캐리어(207)의 위치와 거의 일치된다. 보다 전체적으로, 엔드 이펙터(225)는 타깃 기판 캐리어(207)의 모션(속도 및/또는 위치)와 일치된다. 여기에 사용된 바와 같이, "거의 일치"이라는 용어는, 기판 캐리어 내부에 포함된 기판에 손상을 주지 않고/또는 잠재적으로 손상된 부품을 발생시키지 않고, 이동하는 이송기 및/또는 캐리어 맞물림 부재 상에 기판 캐리어가 로딩 및/또는 언로딩될 수 있도록 충분히 일치된다는 것을 의미한다.
도 9a에 도시된 실시예에서, 타깃 기판 캐리어(207)는 이송기(231)와 함께 이동된다. 따라서, 엔드 이펙터(225)는 또한 이송기(231)의 속력, 속도, 모션 및/또는 위치와 거의 일치된다. 이송기(231)가 타깃 기판 캐리어(207)에 대해 상이한 비율로, 또는 전혀 다르게 이동하는 실시예들도 있다. 예컨대, 캐리어 맞물림 부재(401)는 이송기(231)를 따라 타깃 기판 캐리어(207)를 자체로 이동시킬 수 있다. 이러한 후자의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)는 이송기(231)의 속력, 속도 및/또는 위치와 거의 일치되지 않을 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)는 트리거(또는 런치) 센서[예컨대, 도 2b의 센서 쌍(233b, 233b')]와 동일한 위치에 위치하는데, 이 트리거 센서는 이송기(231) 상에서 타깃 기판 캐리어(207)의 존재를 검출한다. 이러한 경우에, 단계(305)에서, 트리거 센서와 엔드 이펙터(225)의 상이한 위치를 보정하기 위해 엔드 이펙터(225)의 가속도를 지연시키는 것이 필요할 수 있다. 이러한 "런치 오프셋"은 예컨대, 엔드 이펙터(225)와 트리거 센서 사이의 거리, 이송기(231)의 속도 등에 좌우된다. 런지 오프셋은 엔드 이펙터(225)에 대한 모션 프로파일과 별도이거나, 또는 이 모션 프로파일로 이루어질 수도 있다.
도 3을 참조하면, 단계(307)에서, [예컨대, 센서(235)(도 7a)로부터의 신호 또는 신호들에 의해] 엔드 이펙터(225)에 대한 타깃 기판 캐리어(207)의 위치를 검출한다. 예컨대, 센서(235)가 Banner, Inc.로부터 구매가능한 모델 No.QS30 센서 시스템 등과 같은 광원/검출기 쌍을 포함한다면 타깃 기판 캐리어(207)를 향해 센서(235)가 라이트의 비임을 방사할 수 있는데, 이 타깃 기판 캐리어(207)는 [엔드 이펙터(225)가 기판 캐리어(207)에 대해 적절하게 위치될 때에만 센서(235)를 향해 라이트를 반사하는 경사진 노치와 같은 적절한 반사면/표면 토포그래피를 기판 캐리어(207)에 제공함으로써] 엔드 이펙터(225)가 타깃 기판 캐리어(207)에 대해 적절하게 위치된다면 센서(235)에 의해서 단지 검출된다. 도 7c는 엔드 이펙터(225)가 타깃 기판 캐리어(207)에 대해 적절하게 위치될 때 타깃 기판 캐리어(207)의 일부분 내에 형성된 노치(243)로부터 반사된 라이트 비임(241)(도 7d)을 검출하도록 위치된 예시적인 센서(235)를 도시하는, 엔드 이펙터(225)의 일부분의 사시도이다. 도 7d는 도 7c의 일부분의 확대 사시도이다. 도 7c 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 센서(235)는 적합한 브래킷 또는 다른 지지 구조체(247)를 통해 엔드 이펙터(225)에 연결될 수 있다. 다른 구성을 사용할 수도 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)가 타깃 기판 캐리어(207)에 적절하게 위치되지 않는다면, 이때 도 3의 프로세스가 종료된다. 대안으로, 본 발명의 다른 실시예에서, 타깃 기판 캐리어(207)에 대한 엔드 이펙터(225)의 위치의 임의의 필요한 조절이 실행될 수도 있다. 예컨대, 동적 핀(229)(도 9a)이 타깃 기판 캐리어(207)의 정렬 피쳐[예컨대 오목 형상 또는 그외 다른 형상의 피쳐(407)] 아래에 적절하게 위치되는 것을 보장하도록 센서(235)로부터 적절한 정렬 신호가 수신될 때까지, 제어기(237)는 엔드 이펙터(225)를 가속 및/또는 감속시킬 수 있다. 단계(307) 및 단계(309)는 타깃 기판 캐리어(207) 및 엔드 이펙터(225)가 모션 중일 때 실시되며, 그리고 엔드 이펙터(225)가 타깃 기판캐리어(207) 아래에 위치되는 한편 그와 거의 일치되는 속력을 가지도록 실시된다. 따라서, 엔드 이펙터(225)는 타깃 기판 캐리어(207)가 모션 중에 있는 동안 타깃 기판 캐리어(207) 아래에 인접하여 유지되도록 이동된다. 타깃 기판 캐리어(207)와 엔드 이펙터(225)의 상대위치가 여러번(또는 계속적으로) 인지되고 조절되며, 엔드 이펙터(225)의 위치 및/또는 속도를 타깃 기판 캐리어(207)의 위치 및/또는 속도와 충분히 일치되어 유지되도록 피드백 제어 루프(도시되지 않음)가 채용되는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러나 본 발명에 의한 또다른 실시예에 있어, 307 및 단계(309)는 생략될 수 있다.[예를 들어, 만일 이송기(231)의 속도와 엔드 이펙터(225)의 시작 시간/위치를 서로 연결시키는 미리 정해진 모션 프로파일이 적용된 경우이다.] 그러한 실시예의 경우에는 센서(235)는 생략될 수 있다.
센서(235)의 위치에 또는 이에 부가하여, 엔코더(240a 및/또는 240b)가 언로딩 작동동안 이송기 속도를 모니터하기 위해 채용될 수 있다. 언로딩 작동동안 이송기 속도에 있어 총 편차에 반응하여, 제어기(237)는 언로딩 작동을 중지할 수 있다.[예를 들어, 또다른 모션 프로파일을 채용하여 엔드 이펙터(225)가 이송기(231) 또는 그 부근으로 이동하는 기판 캐리어를 방해하지 않도록 한다.] 대안적으로, 이송기의 속도 변화가 작을 경우에는 적합한 언로딩(또는 로딩) 작동을 확인하기 위하여 제어기(237)가 (예를 들어, 가속도나 감속도를 통하여서) 엔드 이펙터의 위치를 조절할 수 있다. 이에 대하여 엔드 이펙터(237)를 포함하는 폐 루프 시스템, 센서(233), 엔코더(240a 및/또는 240b) 및/또는 제어기(237)는 이송기의 속도 변화에도 불구하고 적합한 언로딩(또는 로딩) 작동을 확인할 수 있다.
상기 엔드 이펙터(225)가 상기 타깃 기판 캐리어(207)에 대하여 적합하게 위치하였다고 가정하면, 단계(311)가 단계(307) 및/또는 단계(309) 뒤에 따른다. 단계(311)에서, 제어기(237)는 기판 캐리어 핸들러(215)를 조절하고 엔드 이펙터(225)는 상승하고 [예를 들어, 수평 가이드(221)은 엔드 이펙터(225)를 들어 올리기 위하여 수직 가이드(217,219)의 위로 올라간다.] 그동안 엔드 이펙터(225)의 수평 속도(및/또는 순간 위치)는 타깃 기판 캐리어(207)의 속도 (및/또는 순간 위치)와 계속해서 충분히 일치하게 된다. 엔드 이펙터(225)의 상승은 엔드 이펙터에 위치한 동적 핀(229)이 타깃 기판 캐리어(207)의 바닥에 위치한 오목부(407)에 결합되도록 한다. 이 때 엔드 이펙터(225)는 이송기(231)가 기판 캐리어(207)을 나르는 높이로 이동된다. 이러한 방법으로 엔드 이펙터(225)는 타깃 기판 캐리어(207)의 바닥에 닿는다.(도 5b에 보여지는 바와 같다.) 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예에 있어서, 엔드 이펙터(225)는 바람직하게는 도 13a 내지 도 13d에 관하여 하기에 더 기술된 바와 같이 실제적으로 0의 속도 및/또는 가속도를 가지고 타깃 기판 캐리어(207)에 닿는다. 엔드 이펙터(225)가 계속 상승함에 따라 [그동안 엔드 이펙터(225)는 계속해서 타깃 기판 캐리어(207) 와 수평 속도 및/또는 위치가 실제적으로 일치한다.] 도 9c에 도시된 바와 같이, 타깃 기판 캐리어(207) 그리고 특별하게는 그 상측 플랜지(402)는 이송기(231)의 캐리어 체결 부재(401)와의 결합으로부터 상승된다.
다음으로 도 8의 단계(313)에서, 제어기(237)는 기판 캐리어 핸들러(215)를 조절하여 엔드 이펙터(225)의 수평 운동을 조금씩 감속시키고, 이에 따라 타깃 기판 캐리어(207)가 감속된다. 감속의 정도는 타깃 기판 캐리어(207)가 화살표(403)가 지시하는 방향으로 계속 이동할 수 있는 정도이나 이송기(231)보다는 느린 속도이다. 이는 [타깃 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)에 로딩되어 있는] 캐리어 체결 부재(401)가 도 9d에 지시한 것과 같이 플랜지(402)의 앞으로 이동할 수 있도록 한다. (도 9d에 보여지는 것처럼) 플랜지(402)의 아래로부터 캐리어 체결 부재(401)가 이동해 나올 때, 엔드 이펙터(225)는 다시 가속하게 되고, 엔드 이펙터(225)의 수평 속도와 거기에 지지되는 타깃 기판 캐리어(207)는 이송기(231)에 의해 운반되는 다른 기판 캐리어들이 타깃 기판 캐리어(207)와 충돌하지 않도록 이송기(231)[예를 들어, 도 9d에서 기판 캐리어 (409)]의 수평 속도에 대체적으로 일치하게 된다.
도 3의 단계(315)에서, 엔드 이펙터(225)는 이송기(231)로부터 타깃 기판 캐리어(207)를 낮추기 위하여 [예를 들어, 수직 가이드(217,219)를 따라 수평 가이드(221)가 하강함으로써] 하강한다. 타깃 기판 캐리어(207)의 하강은 도 9e에 도시되어 있다. 엔드 이펙터(225)에 지지되는 타깃 기판 캐리어(207)를 가지는 엔드 이펙터(225)는 이 때 감속하게 되고[도 8의 단계(317)], 결국 멈추게 된다. 상기에서 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 적어도 하나 이상의 실시예에서 상기 기술한 엔드 이펙터(225)의 가속, 감속, 상승 및/또는 하강은 엔드 이펙터(225)에 대하여 결정된 모션 프로파일에 의해 결정된다. ( 실험적인 모션 프로파일은 도 13a 내지 도 13d에 대하여 하기에서 설명한다.)
단계(319)에서, 기판 캐리어 핸들러(215)는 도킹 스테이션들(203) 중의 하나로 엔드 이펙터(225)위에 지지된 타깃 기판 캐리어(207)를 이동시킨다.(도 7a) 대안적으로, 만일 로딩 스테이션(201)이 하나 또는 그 이상의 저장 선반 또는 다른 저장 스테이션들을 포함한다면 [예를 들어, 도 7a에 점선으로 표시된, 기판 캐리어를 저장하도록 하는 저장 선반(239)], 기판 캐리어 핸들러(215)는 타깃 기판 캐리어(207)를 상기 저장 스테이션 중의 하나로 이동하게 된다. (다른 및/또는 더 많은 저장 스테이션이 채용될 수 있다.) 이 때 도 8의 과정은 단계(321)에서 종료하게 된다.
타깃 기판 캐리어(207)가 도킹 스테이션(203)들 중의 하나로 오게 되면, 타깃 기판 캐리어(207)는 각각의 도킹 스테이션(203)의 결합 그립퍼(211)에 기판 캐리어 핸들러(215)에 의해 놓이게 된다. 이 때 타깃 기판 캐리어(207)는 도킹 스테이션(203)에 결합하게 되고, 타깃 기판 캐리어(207)로부터 [예를 들어, 도 1의 FI 로봇(119)과 같은 기판 핸들러에 의해] 타깃 기판을 검출하기 위하여 도킹 스테이션(203)의 기판 캐리어 오프너(213)에 의해 열리게 된다. 검출된 기판은 기판 로딩 스테이션(201)와 결합된 프로세싱 툴[예를 들어, 도 1의 프로세싱 툴(113)]로 이동하게 되고 하나 또는 그 이상의 제조 과정이 처리장치에 의해 상기 기판에 적용되게 된다. 프로세싱 툴에서의 과정이 완결되면, 상기 기판은 도킹 스테이션(203)에 위치한 타깃 기판 캐리어(207)로 되돌려지게 되고 상기 타깃 기판 캐리어(207)는 닫히고 도킹 스테이션(203)으로부터 해제된다. 이 때 기판 캐리어 핸들러(215)는 상기 타깃 기판 캐리어(207)를 상기 도킹 스테이션(203)으로부터 이송기(231) 바로 아래 위치로 이동시킨다.[예를 들어, 기판 캐리어(207)가 저장 위치(239)와 같은 저장 위치에 저장되는 것보다 이송기(231)를 되돌아 온다고 가정하자.] 엔드 이펙터(225)의 위에 지지된 기판 캐리어(207)를 가지고, 수평 가이드(221)는 수직 가이드(217, 219)의 상측 단부(217a, 219a) 근처로 이동하고, 지지체(223)는 수평 가이드(221)의 상측 단부(221a)로 이동하게 된다. 이때 기판 캐리어(207)은 도 10 내지 도 11e를 참조하여 하기 설명한 것과 같이 이송기(231)롤 되돌아 전달된다.
이송기(231) 위에 타깃 기판 캐리어(207)를 로딩하기 위한 본 발명에 따른 실시과정을 도 10 내지 도 11e를 참고하여 지금부터 설명한다. 도 10은 본 발명에 따른 기판 캐리어 로딩 과정을 나타낸 플로우 차트이다. 도 11a 내지 도 11e는 도 10의 과정에 따른 다양한 단계를 보여주기 위한 개략적인 측면도이다..
도 5의 프로세스는 단계(501)에서 시작하여 단계(503)까지 계속된다. 단계(503)에서 제어기(237)은 [예를 들어, 센서(233 또는 235)로부터] 이송기(231)의 빈 캐리어 체결 부재(401)의 존재를 인지하는 신호를 받는다. 이 신호에 반응하여, 단계(505)에서는 제어기(237)은 기판 캐리어 핸들러(215)를 조절하여,[이송기(231)로 전달되는 타깃 기판 캐리어(207) 를 가지는] 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 체결 부재(401)[및/또는 이송기(231)]의 움직임과 적절하게 일치하도록 수평 가이드(221)을 따라 가속된다. 예를 들어, 엔드 이펙터(225)는 수평방향으로 빈 캐리어 체결 부재(401)의 속도와 위치와 적절하게 일치하게 된다. 상기에서 서술한 것과 같이, 하나 또는 그 이상의 실시예에서 엔드 이펙터(225)는 트리거 센서[예를 들어, 도 7b의 센서 쌍 (233b, 233b′)]와 동일한 위치에 위치해서는 안된다.그러한 상황에서는, 단계(505)에서 엔드 이펙터(225)와 트리거 센서의 위치차를 보정하기 위하여 엔드 이펙터(225)의 가속도를 지연할 필요가 생긴다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 엔드 이펙터(225)의 가속전에 엔드 이펙터(225)를 빈 캐리어 체결 부재(401)의 속도와 위치에 적절하게 일치시키기 위하여[단계(505)], 제어기(237)은 이송기(231)의 속도를 결정하기 위하여 이송기(231)에 커플된 하나 또는 그 이상의 엔코더(240a,240b) 또는 센서 (231)를 채용한다. 또한 이송기(231)의 위치를 결정한다. 이송기(231)의 속도에 근거하여, 제어기(237)은 엔드 이펙터(225)의 모션 프로파일과, 타깃 기판 캐리어(207) 가 올려지는 빈 캐리어 체결 부재(401)와 [기판 캐리어(207)을 그 위에 가지고 있는] 엔드 이펙터(225)의 속도 및 위치를 적절하게 일치시키기 위한, 상기 모션프로파일에 따른 엔드 이펙터(225)의 직접 모션을 결정한다. 모션 프로파일은 미리 결정되어서 제어기(237)은 만일 이송기(231)의 속도가 미리 정해진 속도 범위[예를 들어, 만일 엔드 이펙터(225)가 미리 정해진 모션 프로파일에 따라 가속된 경우, 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 체결 부재(401)와 적합하게 정렬되는 것이 확실한 범위] 안에 들어온 경우에만, 엔드 이펙터(225)가 로딩 작동의 수행(예를 들어, 가속)을 시작하도록 한다; 그렇지 않다면 도 10의 프로세스가 종료한다.
이와 달리, 제어기(237)은, 예를 들어, 미리 결정된 모션 프로파일의 조사표를 사용하거나 또는 모션 프로파일을 계산하기 위한 알고리즘을 사용하는 등 엔드 이펙터(225)의 모션프로파일을 결정하기 위하여 이송기(231)의 속도를 채용할 수 있다. 엔드 이펙터(225)의 미리 결정된 프로파일의 채용여부를 결정하거나 모션프로파일을 결정하기 위하여 이송기 속도보다 오히려 캐리어 체결 부재 속도를 측정하고 적용하는 것이 좋다. 각각의 모션프로파일은 로딩작동 동안 엔드 이펙터(225)에 적용되는 가속도, 감속도, 승강, 그리고 (하기에 기술된) 하강을 모두 포함한다.(예시적인 모션프로파일은 도 13a 내지 도 13d와 관련하여 하기에 기술되어 있다.)
도 11a는 이송기(231)와 적절하게 일치되는 속도로 움직이며, 타깃 기판 캐리어(207)가 로딩된 캐리어 체결 부재(401)보다 아래에서 조금 뒤에 위치한 타깃 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)와 적절하게 일치되는 속도로 움직이는 엔드 이펙터(225)를 나타낸 것이다. 이러한 방법으로 타깃 기판 캐리어(207) 는 하기에 기술한 것과 같이 이송기(231)로 타깃 기판 캐리어(207) 를 전달하는 동안 캐리어 체결 부재(401)에 의해 방해되어지는 플랜지(402) 없이 상승할 수 있다. 일반적으로, 타깃 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)는 타깃 기판 캐리어(207)가 로딩되는 캐리어 체결 부재(401)에 따라오는 캐리어 체결 부재(및/또는 그위에 위치한 기판 캐리어) 및 타깃 기판 캐리어(207)가 로딩되는 캐리어 체결 부재(401)에 연결되지 않고 타깃 기판 캐리어(207) 가 승강되도록 하는 장소에 위치한다.
단계(505) 뒤에는[예를 들어, 도 7a의 센서(235)에 의해] 타깃 기판 캐리어(207)와 캐리어 체결 부재(401)의 상대적 수평위치를 감지하는 단계(507)가 뒤따른다. 예를 들어, 만일 센서(235)가 광 소스/ 감지기로 구성된다면, (도 7c 내지 도 7d에서 이와 관련하여 이미 기술한 과 같이) 센서 235는 빈 캐리어 체결 부재(401)로 광선을 쏘아 만일 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 체결 부재(401)에 대하여 상대적으로 적합하게 위치하고 있는 경우에만 센서(235)에 의해 검지되도록 한다.
도 7e는 이송기(231)에 캐리어 체결 부재(401)를 연결하는 캐리어 체결 부재(401)의 일부분(49)을 감지하기 위하여 위치한 센서(235)를 도시한 엔드 이펙터(225)의 일부분를 나타낸 사시도이다. 특별하게는, 캐리어 체결 부재(401)의 일부분(249)은 로딩작동시 캐리어 체결 부재(401)아래에 엔드 이펙터(225)가 적합하게 위치한 경우 상기 센서(235)쪽으로 광선을 되돌려 보내기 위해 구부러진 노치(251)를 포함한다. 다른 구성도 채용될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 엔코더(240a,240b) 또는 직접 이송기의 속도를 측정하는 위치 측정장치가 (예를 들어,계속적으로) 제어기(237)에 그러한 정보를 제공함으로써 제어기(237)은 로딩작동 동안 이송기의 위치를 추적하게 된다.
본 발명에 의한 실시예중 적어도 하나에 있어서, 만일 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 체결 부재(401)에 대하여 적합하게 위치하지 않는다면, 이 때 도 7의 프로세스는 종료한다. 대안적으로, 본 발명에 의한 다른 실시예에 있어서, [예를 들어, 타깃 기판 캐리어(207) 가 하기에 설명한 것과 같이 상승할 때 플랜지(402)가 캐리어 체결 부재(401)에 닿지 않는 것을 확인하기 위하여] 단계(509)에서 타깃 기판 캐리어(207) 와 캐리어 체결 부재(401)의 상대적 수평 위치를 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 제어기(237)는 센서(235)로부터 적절한 정렬 신호가 받아들여질 때까지 엔드 이펙터(225)를 가속 및/또는 감속한다. 그러한 위치조정 동안, 타깃 기판 캐리어(207)의 수평 속도와 이송기(231) 및/또는 캐리어 체결 부재(401)의 수평 속도는 적당하게 일치되게 유지된다. 그러나 본 발명의 또 다른 실시예에서, [예를 들어, 만일 이송기(231)의 속도 및/또는 엔드 이펙터(225)의 착수 시간/위치 와 관련된 미리 정해진 모션 프로파일이 있다면] 단계(507 및 509)는 생략가능하다. 그러한 실시예에 있어서, 센서(235)는 생략가능하다.
만일 엔드 이펙터(225)가 빈 캐리어 체결 부재(401)에 대하여 적합하게 위치하고 있다고 가정한다면, 단계(511)에서, 도 11b에서 보이는 것처럼, 수직 가이드(217,219)(도 7a)를 따라 수평 가이드(221)가 상승함으로써, 엔드 이펙터(225)는 상승하고, 타깃 기판 캐리어(207)와 특별하게는 그 플랜지(402)가 캐리어 체결 부재(401)의 수준까지 오게 된다. 도 11b에 보이는 바와 같이, (예를 들어, 하기에 설명하는 것과 같이 그 위에 로딩하는 동안) 플랜지(402)는 캐리어 체결 부재(401)의 약간 위에 위치한다.
다음으로, 도 11c에서 보여지고 단계(513)에서 나타나는 것처럼, 타깃 기판 캐리어(207)는 이송기(231)의 캐리어 체결 부재(401) 위에 타깃 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 가져오기 위하여 가속된다. 이 때 타깃 기판 캐리어(207)는 감속되고, 타깃 기판 캐리어(207)의 수평 속도는 다시 이송기(231)의 수평 속도와 적절하게 일치된다. 다음으로 도 11d에 도시되고 단계(515)에서 나타난 것처럼, 타깃 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 이송기(231)의 캐리어 체결 부재(401)와 체결되도록 가져오기 위하여, [계속해서 이송기(231)의 수평 속도와 적절하게 일치하는 동안에] 엔드 이펙터(225)는 하강하고, 이에 의하여 타깃 기판 캐리어(207)를 캐리어 체결 부재(401)에 놓게 된다. 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 타깃 기판 캐리어(207)는 도 13a 내지 도 13b를 참조하여 하기에 더 기술하는 것처럼 대체적으로 제로의 속도 및/또는 가속도를 가지고 캐리어 체결 부재(401)에 접하는 것이 바람직하다. 제어기(237)에 의해 조절되는 기판 캐리어 핸들러(215)는 계속해서 엔드 이펙터(225)를 하강시키고, [예를 들어, 이송기(231)의 수평 속도와 계속해서 적절하게 일치하도록 하는 동안] 엔드 이펙터(225)의 동적 핀(kinematic pin; 229)은 타깃 기판 캐리어(207)의 바닥의 부분(407)으로부터 떨어지게 된다. 단계(517)의 예시적인 결과는 도 11e에 도시되어 있다.
엔드 이펙터(225)가 타깃 기판 캐리어(207)로부터 떨어진 후에, 단계(519)에서 엔드 이펙터(225)는 감속한다.(예를 들어, 정지한다.) 그리고 도 5의 과정은 종료한다.[단계(521)] 그러는 동안 이송기(231)의 캐리어 체결 부재(401)에 의해 그 플랜지(402)를 통하여 지지되던 타깃 기판 캐리어(207)는 로딩 스테이션(201)으로부터 이송기(231)에 의하여 전달된다. 상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 기술된 엔드 이펙터(225)의 가속, 감속, 승강 및/또는 하강은 엔드 이펙터(225)를 위해 결정된 모션 프로파일에 의해 정해진다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 로딩 스테이션(201), 그리고 특별하게는 제어기(237)의 조절에 의해 작동하는 기판 캐리어 핸들러(215)는 움직이는 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하고, 움직이는 이송기로 기판 캐리어를 로딩하기 위한 기능을 한다. 이러한 방법으로 본 발명의 기판 로딩 스테이션과 기판 캐리어 핸들러는 조립설비, 진행중 작업, 그리고 작업 자본 및 제조 비용에서의 기판 정지 시간을 줄일 수 있다.
본 발명에 따라, 제어기(237)는 도 8 및 도 10의 프로세스 중 하나 또는 모두를 수행하도록 프로그램될 수 있다. 또한 도 8 및 도 10의 프로세스는 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해서 구체화될 수 있다. 각각의 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 의해 읽어질 수 있는 매체(예를 들어, 캐리어 파동 신호, 플로피 디스크, 하드 드라이브, 랜덤 액세스 메모리 등)에 의해 수행된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에 있어서, 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)은 전원이 꺼지거나, 긴급한 중단 등의 상황이 발생하면, 이송기(231)로부터 엔드 이펙터(225)를 자동적으로 회수하도록 형성된다. 예를 들어, 제어기(237)은 전원이 꺼지거나 긴급한 중단 등의 상황과 같은 미리 정해진 방해에 대응하여 이송기(231)로부터 엔드 이펙터(225)[및/또는 수평 가이드(221)]를 자동적으로 회수하도록하는 엔드 이펙터 회수 루틴을 포함하고 있다. 더 나아가, 엔드 이펙터(225)[및/또는 수평 가이드(221)]는 편향되어, 엔드 이펙터(225)[및/또는 수평 가이드(221)]는 전원이 기판 로딩 스테이션(201)으로부터 로딩되면 자동적으로 회수된다. 스프링, 중력, 에어 실린더, 볼 스크류, 리드 스크류 등과 같은 적합한 편향 기구가 채용될 수 있다. 상기에서 언급한 엔드 이펙터 회수 루틴은 예를 들어 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 프로그램 결과로서 수행될 수 있다.
기판 로딩 스테이션(201)의 설계에 영향을 미치는 전형적인 파라미터는, 예를 들어, (1)이송기 속도; (2)기판 캐리어 핸들러(215)가 엔드 이펙터(225)를 움직일 수 있는 수평 및/또는 수직 속도; (3)기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)에 적용될 수 있는 수평 및/또는 수직 가속도 및 감속도; (4)기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)의 수평 및 수직 이동 거리; (5)이송기(231)에 의해서 이동될 수 있는 근접한 기판 캐리어(207) 사이의 거리; (6)이송기(231)가 기판 캐리어(207)을 운반할 수 있는 높이; (7)기판 캐리어(207)를 운반하는 이송기(231)의 캐리어 체결 부재(401)를 언로딩하기 위해 기판 캐리어(207)이 들어올려져야 하는 수직 거리; (8)기판 캐리어(207) 각각의 높이(예를 들어, 수직 높이) (9)기판 캐리어가 해제된 기판 캐리어(207)에 부딪히지 않고 해제된 기판 캐리어 의 위로 지나기 위하여 이송기(231)에 의해 전달되도록 하는, 캐리어 체결 부재(401)로부터 해제된 후, 기판 캐리어(207)가 하강해야 하는 거리; (10)적용되는 캐리어 체결 부재의 종류; 및/ 또는 (11)다른 유사한 파라미터들이다.
예를 들어, 본 발명에 따른 적어도 하나의 실시예에서, 본 발명의 기판 캐리어 핸들러(215)는 (1)이송기(231)의 수평 속도보다 크거나 또는 같은 엔드 이펙터(225)의 최대 수평 속도를 가져야 하며 (2)이송기 캐리어 체결 부재(401)로부터 기판 캐리어를 언로딩하고 떨어지도록 엔드 이펙터(225)를 충분한 높이만큼 들어올릴 수 있어야 하며; (3)도킹 스테이션(203)으로 그리고 도킹 스테이션(203)으로부터 기판 캐리어(207)를 운반하기 위한 제 2 수평 속도 및 이송기 속도와 일치하기 위한 제 1 수평 속도와 같이 둘 또는 그 이상의 수평 속도로 이동할 수 있어야 하며; (4)도킹 스테이션(203)으로 그리고 도킹 스테이션(203)으로부터 기판 캐리어(207)를 운반하기 위한 제 2 수직 속도 및 이송기(231)에 기판 캐리어(207)를 놓아두거나 이송기(231)로부터 기판 캐리어(207)를 떼어내기 위한 제 1 수직 속도와 같은 둘 또는 그 이상의 수직 속도로 움직일 수 있어야 하며; (5)기판캐리어(207) 안에 담겨진 하나 또는 그 이상의 기판들의 손상없이 엔드 이펙터(225)에 의해 지지되는 기판 캐리어(207)의 [그리고 이송기(231)로부터 떨어지거나 로딩되기 위하여 기판 캐리어에 요구되는] 가속과 감속이 잘 수행될 수 있어야 한다.
또한, 기판 캐리어 핸들러(215)는 가장 낮은 도킹 스테이션(203)까지 작용할 수 있도록 엔드 이펙터(225)를 충분히 낮은 위치까지 낮출 수 있도록 작동되어야 한다.[만일 가장 낮은 도킹 스테이션(203)보다 더 낮은 곳에 저장 선반이나 저장 스테이션이 위치한다면, 기판 캐리어 핸들러(215)는 반드시 가장 낮은 저장 선반/스테이션에 작용할 수 있도록 엔드 이펙터(225)를 낮게 더 이동시킬 수 있어야 한다.] 수평 가이드(221)에 제공되는 엔드 이펙터(225)의 수평 이동 범위, 그리고 엔드 이펙터(225)의 이동을 위한 기구는, 반드시 엔드 이펙터(225)가 이송기 속도와 적절하게 일치될 수 있는 수평 속도로 가속될 수 있고, [이송기(231)로 전달되는 다른 기판 캐리어들과의 충돌을 피하면서] 이송기(231)에 기판 캐리어(207)를 로딩하고 및/또는 이송기(231)로부터 기판 캐리어(207)을 언로딩할 수 있어야 한다. 그리고 수평 가이드(221)에 의해 제공되는 가능한 모든 수평이동범위 내에서 정지하기 위하여 감속할 수 있어야 한다.
본 발명인 기판 로딩 스테이션의 하나 또는 그 이상의 실시예에서는 상기 기술된 형상/파라미터들의 모두 또는 일부가 포함된다.
도 12a 내지 도 12d를 참조하여 지금부터 살펴볼 제어기(237)(도 7a)의 프로그래밍과 및/또는 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)의 특별한 장치를 설계하기위하여 다양한 요소들과 파라미터들이 고려되어야 한다. 도 12a와 12b는 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201)의 단순화된 정면도이고, 도 7a와 유사하다. 도 12c 내지 도 12d는 도 9a 내지 도 9e 및 도 11a 내지 도 11e와 유사한데, 이송기(231)로부터 언로딩되고 및/또는 이송기(231)에 로딩되는 동안의 기판 캐리어의 단순화된 작동 측면도이다.
기판 캐리어 핸들러(215)의 엔드 이펙터(225)의 수평 범위는 도 12a에 도시되어 있다. 엔드 이펙터(225)와 지지체(223)는 기판 캐리어 핸들러(215)의 수평 가이드(221)를 따라 이동하는데, 엔드 이펙터(225)의 상측 이동 제한 범위의 위치가 실선으로 보여진다. 엔드 이펙터(225)와 지지체(223)는 기판 캐리어 핸들러(215)의 수평 가이드(221)를 따라 이동하는데, 엔드 이펙터(225)의 하측 이동 제한 범위의 위치가 가상선으로 보여진다. 도 12a에 도시된 거리 DHR은 엔드 이펙터(225)의 최대 수평 이동 범위를 나타낸다.
수평이동 범위(DHR)의 선택은, 상기에서 기술된 설계 요소의 영향을 받는데, 도킹 스테이션(203)과 선반(239)의 위치[예를 들어, 도킹 스테이션 또는 선반의 수평 길이 및/또는 수량] 기판 로딩 스테이션(201)의 바람직한 밑넓이, 기판 로딩 스테이션(201)과 결합하는 작업도구 또는 공장의 인터페이스의 크기 등에 의한 영향을 또한 받는다.
엔드 이펙터(225)의 수직 이동 범위가 도 7b에 도시되어 있다. 엔드 이펙터(225), 지지체(223) 그리고 수평 가이드(221)가 엔드 이펙터(225)의 수직이동범위의 상측제한선인 "703"에 실선으로 보여진다. 그 위치에서, 엔드 이펙터(225)는 EH의 높이를 가지고, 그 높이는 이송기(231)의 캐리어 체결 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 언로딩할 정도로 충분한 높이이다.(도 9b 내지 도 9d 참조)
도 12b를 계속 언급하면, 엔드 이펙터(225), 지지체(223) 그리고 수평 가이드(221)가 엔드 이펙터(225)의 수직이동 범위의 하한 제한선인 "704"에 가상으로 보여진다. 그 위치에서, 엔드 이펙터(225)는 EL의 높이이고, 기판 로딩 스테이션(201)의 최저 도킹 스테이션(또는 저장 대)에 적용하기 위하여 요구되는 최저 높이이다. 도 12b에 도시된 거리(DVR)는 엔드 이펙터(225)의 최대 수직 이동 범위이다. (예를 들어, DVR= EH-EL) 다른 수직 이동 범위가 적용될 수 있다.
이송기(231)로부터 기판 캐리어(207)를 로딩하고 언로딩하기 위한 작동에 영향을 미치는 파라미터들은 도 12c 내지 도 12d에 도시되어 있다. 도 12c는 이송기(231)에 의해 전달되는 두개의 근접한 기판 캐리어들(207)이 분리된 거리(DS)를 보여준다. 분리거리(DS)는 캐리어 체결 부재(401)사이의 거리(DCEM)와 관련되나 이보다는 작고, 또한 기판 캐리어(207)의 수평 치수와 관련되어 있다. 거리(DS)를 증가시키는 것은 로딩 및 언로딩 작업동안 기판 캐리어(207)을 승강, 하강, 가속 및/또는 감속을 위하여 더 큰 공간 및/또는 시간 간격를 제공함으로써 로딩 및 언로딩 작업을 쉽게 한다. 그러나, 거리(DS)를 증가시키는 것은 대개, 이송기(231)에의해 이송될 수 있는 기판 캐리어의 수를 감소시킨다.
도 12d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 이송기(231)로부터 기판 캐리어(207)를 연결해제하기 위해, 엔드 이펙터(225)는 기판 캐리어(207)의 적어도 바닥의 고도(ECB)와 동일한 고도까지 동적 피쳐(229)를 상승시킨다. 보다 구체적으로, 기판 캐리어(207)를 지지하는 캐리어 맞물림 부재(401)의 시트의 높이(HCEM)에 고도(ECB)를 가산한 것과 동일 또는 그 이상의 고도까지(예컨대, 캐리어 맞물림 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 제거하기 위해) 동적 피쳐(229)가 상승된다. 연결해제된 기판 캐리어(207)를 하강시키기 전에, 플랜지(402)의 길이(LF) 이상의 총 거리만큼 캐리어 맞물림 부재(401)가 기판 캐리어(207)의 전방으로 이동할 수 있도록 엔드 이펙터(225) 감속된다. 본 발명의 기판 로딩 스테이션(201) 및 기판 캐리어 핸들러(215)의 구성에 다수의 다른 파라미터가 영향을 줄 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예만을 개시한 것이며, 본 발명의 범위 내에 해당하는 방법들 및 상기 개시된 장치의 변경예는 당업자에게 명확할 것이다. 예컨대, 상술한 기판 캐리어 핸들러(215) 내에 2개의 수직 가이드를 사용하는 대신, 하나만의 수직 가이드를 사용할 수도 있다. 또한, 수직 가이드를 따라 수직 이동을 위해 연결된 수평 가이드 대신에, 기판 캐리어 핸들러는 수평 가이드를 따라 수평 이동을 위해 연결된 수직 가이드에 의해 정렬될 수 있다.
기판 캐리어 핸들러가 수평 가이드를 따라 이동을 위해 장착된 수직 가이드를 포함하는 경우, 이송기로부터 기판 캐리어를 연결해제하기 위한 엔드 이펙터의 상승, 또는 이송기에 기판 캐리어를 핸드오프하기 위한 엔드 이펙터의 하강은, (예컨대, 한 쌍의 수직 가이드에 대해 수평 가이드를 상승시키는 것에 의해서가 아니라) 수직 가이드를 따라 엔드 이펙터를 상승 또는 하강시킴으로써 실행될 수 있다. [수직 가이드 또는 가이드들을 따라 수평 가이드(221)를 상승/하강시키는 것에 추가로 또는 그 대신에] 이송기(231)로부터 기판 캐리어를 연결해제시키도록 수평 가이드(221)에 대해 엔드 이펙터(225)를 상승시키기 위해, 또는 이송기(231)에 기판 캐리어를 핸드 오프시키도록 수평 가이드(221)를 향해 엔드 이펙터(225)를 하강시키기 위해, 기판 캐리어 핸들러(215)의 지지체(223) 상에 (도시되지 않은 벨트 드라이브 또는 리드 스크류와 같은) 액츄에이터가 제공될 수 있다.
본 발명은 수직 배향으로 기판 캐리어를 이송하는 이송기 상에 기판 캐리어를 로딩하고, 이 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 엔드 이펙터(225)는 수직 배향과 수평 배향 사이에 기판 캐리어를 재배향시키기 위한 재배향 기구를 포함할 수 있는데, 이는 "수직 및 수평 배향 사이에서 웨이퍼 캐리어를 재배향시키기 위한 기구를 갖춘 엔드 이펙터(End Effector Having Mechanism for Reorienting a Wafer Carrier Between Vertical and Horizontal Orientations)"라는 발명의 명칭의, 상기 병합된 미국특허출원 제 60/407,452호(2002년 8월 31)에 개시되어 있다.
본 발명은 하나의 기판 캐리어에 관해 도시되어 있지만, 본 발명은 하나 이상의 기판을 유지시키는 기판 캐리어 또는 캐리어에 의해 전달되지 않는 개별 기판과 함께 사용될 수 있다.
여기에 도해된 기판 로딩 스테이션의 특정 실시예는 복수의 수직 스택으로 배열된 도킹 스테이션을 포함한다. 그러나, 상술한 기판 로딩 스테이션은 하나만의 수직 스택의 도킹 스테이션, 하나만의 도킹 스테이션 또는 2개 이상의 수직 스택의 도킹 스테이션을 포함할 수도 있다. 기판 로딩 스테이션은 하나 이상의 저장 선반, 및/또는 저장 선반이 아닌 하나 이상의 기판 캐리어 저장 설비를 포함할 수 있다.
도 7a에 도해된 예시적인 기판 로딩 스테이션에서, 도킹 스테이션은 도킹 위치와 언도킹 위치 사이에 기판 캐리어를 이동시키도록 기판 캐리어를 현수하는 도킹 그리퍼를 포함하도록 도시되어 있다. 대안으로, 도킹 스테이션은 도킹 슬레드 또는 플랫폼을 포함할 수 있는데, 이는, 도킹 위치와 언도킹 위치 사이에서 기판 캐리어를 이동시키는 동안, 기판 캐리어의 바닥 또는 측면들 등에 의해 아래로부터 기판 캐리어를 지지한다.
바람직하게, 본 발명은 수직 및 수평 가이드들이 연결되는 프레임을 포함하는 기판 로딩 스테이션 내에 사용된다. 이러한 방법으로, 바람직한 기판 로딩 스테이션은 모듈이며, 설치되고 교정될 수 있다. 이 경우에, 기판 로딩 스테이션은 하나 이상의 저장 선반[예컨대, 도 2a의 저장 선반(239)]을 포함하며, 각각의 저장 선반은 또한 프레임 상에 장착될 수 있다. 기판 캐리어 핸들러 및 저장 선반 또는 선반들 모두를 프레임에 장착함으로써, 기판 캐리어 핸들러 및 저장 선반은 서로에 대해 예정된 위치를 가진다. 이것은 설치 및 교정을 보다 용이하게 하고, 모듈의기판 로딩 스테이션을 사용하는 다른 장점이 된다. 유사하게, 오버헤드 팩토리 이송 시스템으로부터 기판 캐리어를 로딩 및/또는 언로딩하기 위한 봉헌된 기구는, 도 2를 참조하여 개시된 바와 같이, 프레임 상에 유리하게 장착된다. 이와 달리, 프레임은 두 개 이상의 개별 프레임을 포함할 수 있는데, 예를 들면, 기판 또는 기판 캐리어 핸들러가 프레임들 중 하나의 프레임에 결합되고 선반은 서로 결합된다. 이 같은 프레임은 두 개 이상의 프레임 부품의 정렬을 용이하게 하도록 정렬 피처를 포함할 수 있다.
일 양상에서, 프레임은 클리닝 룸의 벽 위 또는 챔버(예컨대, 팩토리 인터페이스 챔버)의 전방벽 상에서 예정된 장착 위치(사전 드릴링된 볼트 구멍 등)에 장착될 수 있다. 바람직하게, 벽은 또한 예정된 장착 위치를 가지는데, 이 장착 위치에는 도킹 크리퍼 또는 도킹 플랫폼이 장착된다. 또한, 벽은, 기판 캐리어 오프닝 기구가 장착될 수 있는 예정된 장착 위치를 구비할 수 있다. 프레임, 도킹 기구, 및 기판 캐리어 오프닝 기구가 동일한 표면 상의 예정된 위치에 각각 장착될 때, 이들 각각의 상대 위치는 예정되어 있고, 기판 로딩 스테이션의 설치 및 교정이 용이하게 된다.
상술한 이송기는 기판 로딩 스테이션(201) 위에 위치되는 것으로 도해되어 있지만, 대안으로, 이송기가 기판 로딩 스테이션의 높이에, 또는 그 아래에, 또는 기판 로딩 스테이션와 인접하게 위치된 다른 위치에 있을 수 있음을 고려할 수 있다.
여기에 도시된 기판 로딩 스테이션은 프로세싱 툴, 계측적 위치, 기판이 이송될 수 있는 다른 위치에 기판을 제공하는데 이용될 수 있다.
상술한 설명으로부터, 본 발명의 기판 로딩 스테이션은 (도 1의 시스템에서와 같이) 기판 로딩 스테이션의 도킹 위치로부터 프로세싱 툴의 로드 로크 챔버에 기판을 이송시키는 FI 로봇을 갖춘 팩토리 인터페이스(FI)와 연결하여 설치될 수 있음을 이해할 것이다. 대안으로, 팩토리 인터페이스가 제거될 수 있으며, 로드 로크 챔버가 기판 핸들러를 포함할 수도 있는데, 이 기판 핸들러는 기판 로딩 스테이션의 도킹 스테이션으로부터 직접 기판을 이송한다. 다른 대안으로서, 프로세싱 툴이 진공하에서가 아닌 대기압에서 작동될 수 있어서, 로드 로크 챔버가 제거될 수 있다.
도 13a 내지 도 13d는 엔드 이펙터(225)의 예시적인 모션 프로파일이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 이러한 모션 프로파일이 사용될 때, 센서(233)(예컨대, "런치" 센서)만이 사용될 필요가 있다[예컨대, 센서(235)가 제거될 수 있다]. 도 13a를 참조하면, 커브(C1)는 로딩 작동 동안 x-축(이송기(231)가 이동하는 수평 방향)을 따라 엔드 이펙터 속도를 도시한다. 커브(C2)는 로딩 작동 동안 z-축(수직 방향)을 따라 엔드 이펙터 속도를 나타낸다. 커브(C3)는 엔드 이펙터 z-축 위치를 도시하며, 커브(C4)는 로딩 작동 동안 엔드 이펙터 x-축 위치를 도시한다. 도 13b는 도 13a와 유사하지만, 확대된 z-축 위치 데이타를 나타낸다. 도 13c 및 도 13d는 도 13a 및 도 13b와 유사하지만, 언로딩 작동 동안 엔드 이펙터(225)에 대한, x-축 속도(커브 C1'), z-축 속도(커브 C2'), z-축 위치(커브 C3') 및 x-축 위치(C4')를 나타낸다. 도 13a 및 도 13b는 (기판 캐리어의 크기를 보정하기 위해) 기판 캐리어 로딩 작업을 개시하는 동안의 하부 z-축 위치에서의 z-축 위치 데이타(커브 C3)를 나타냄을 주목한다.
도 13a 및 도 13b와 커브 C1 내지 C2를 참조하면, 엔드 이펙터(225)는 로딩 작동 동안 도 5와 관련하여 상술된 바와 유사한 상승, 하강 및 가속을 실행할 수 있다. 예컨대, 도 10 및 도 11a 내지 도 11e를 참조하면, 로딩 작동을 위해 트리거 신호를 수신한 후(단계 503), 시간(T1)과 시간(T2)사이에서 엔드 이펙터(225)는 x-방향으로 이송기(231)의 속도와 일치되도록 가속된다(C1)[단계(505) 및 도 11a]. 이후에, 시간(T3)과 시간(T4)사이에서, 엔드 이펙터(225)(커브 C3)는 이송기(231)의 레벨로 상승되어[단계(511) 및 도 11b], 예컨대, 이송기(231) 상으로 로딩되는 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)는 기판 캐리어(207)를 수용하게 되는 캐리어 맞물림 부재(401) 위에 있다.
시간(T5)과 시간(T6)사이에서, 엔드 이펙터(225)는 이송기(231)의 속력 이상으로 가속되어(이후, 이송기(231)의 속력으로 돌아가서 감속된다), 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)가 캐리어 맞물림 부재(401) 위에 위치된다[단계(513) 및 도 11c]. 시간(T7)에서, 캐리어 맞물림 부재(401) 위에 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)가 위치되면, 플랜지(402)가 캐리어 맞물림 부재(401)와 접촉할 때 엔드 이펙터(225)는 하강하고(커브 C3) 정지된다(시간(T8)에 도시된 바와 같이). 이후, 엔드 이펙터(225)는 시간(T9)까지 하강하고, 기판 캐리어(207)는 캐리어 맞물림 부재(401) 상에 유지된다. 이에 의해, 기판 캐리어(207)는 거의 제로 속도 및/또는 가속도로 이송기에 이송된다(예컨대, 시간(T8)에서)[단계(515) 및 단계(517) 및 도11d 및 도 11e]. 예컨대, 플랜지(402)가 캐리어 맞물림 부재(401)와 맞물릴 때 엔드 이펙터(225)가 정지하기 때문에, 기판 캐리어(207)의 이송은 z-방향으로 거의 제로 속도와 가속도로 실행된다(커브 C2). 유사하게, x-방향으로의 엔드 이펙터의 속도는 캐리어 교환동안 일정하고 이송기(231)의 속도에 일치되기 때문에, 기판 캐리어(207)의 이송은 x-방향으로 거의 제로 가속도로 실행된다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 기판 캐리어 이송 동안 y-방향으로 어떠한 모션도 발생되지 않는다. 따라서, 기판 캐리어 이송은 2개 이상의 방향으로 거의 제로 속도로, 그리고 3개의 방향으로 거의 제로 가속도로 실행될 수 있다. 시간(T9) 다음에, 엔드 이펙터(225)는 감속된다[단계(519) 및 커브 C1].
도 13c 및 도 13d 및 커브 C1 내지 커브 C4를 참조하면, 엔드 이펙터(225)는 언로딩 작동 동안 도 8과 관련하여 설명된 바와 유사한 상승, 하강, 및 가속을 실행할 수 있다. 예컨대, 도 8, 도 9a 내지 도 9e를 더 참조하면, 언로딩 작동을 위해 트리거 신호를 수신한 후[단계(303)], 시간(T1)과 시간(T2) 사이에서 엔드 이펙터(225)는 x-방향으로 이송기(231)의 속도를 가속시키고 일치시킨다(커브 C1')[단계(305) 및 도 9a]. 이후에, 시간(T3)과 시간(T4) 사이에서, 엔드 이펙터(225)가 상승되어, 동적 피쳐(229)는 이송기(231)로부터 언로딩되도록 기판 캐리어(207)의 오목형상 피쳐(407)와 맞물린다[단계(311) 및 도 9b]. 시간(T4)에서, 동적 피쳐(229)가 오목형상 피쳐(407)와 맞물릴 때 엔드 이펙터(225)는 상승을 정지한다(커브 C2' 및 커브 C3'). 시간(T4)과 시간(T5) 사이에서, 캐리어 맞물림 부재(401)로부터 떨어져서 기판 캐리어(207)의 플랜지(402)를 상승시키도록 엔드이펙터(225)는 더 상승된다[단계(311) 및 도 9c]. 이에 의해, 기판 캐리어(207)는 거의 제로 속도 및/또는 가속도로 캐리어 맞물림 부재(401)로부터 언로딩된다[예컨대, 캐리어 맞물림 부재(401)로부터 기판 캐리어(207)를 상승시키기 전에 시간(T4)에 z-축 모션의 중단으로 인해, 그리고 엔드 이펙터(225)와 이송기(231) 사이의 속력 일치으로 인해 x, y 및/또는 z-축 방향으로]. 시간(T5)에 이어서, 도 13c 및 도 13d에 도시된 바와 같이 그리고 상술한 바와 같이, 엔드 이펙터(225)는 감속시키고 재가속시키며[단계 (313) 및 커브 C1'] 하강시켜서, 캐리어 맞물림 부재(401)를 제어한다.
따라서, 이동 이송기로부터/이송기 상에 기판 캐리어의 언로딩/로딩은 거의 제로 속도 및/또는 가속도를 가지고, 하나 이상의 방향으로, 보다 바람직하게 2개 방향으로, 가장 바람직하게 모든 방향으로 실행된다. 언로딩/로딩 동안, 수직 방향으로 거의 제로 속도 및 가속도가 바람직하고, 거의 제로 속도 및/또는 가속도 보다는 제로 속도 및/또는 가속도가 보다 바람직하다. 여기에서 사용된, "제로 속도" 또는 "제로 가속도"는 이송기 높이, 이송기 속력, 액츄에이터 반복성 등과 같은 주어진 시스템 변화도(variations), 제어기 분해능(resolution), 액츄에이터 분해능, 엔드 이펙터 위치 오차 등과 같은 시스템 제한(limitations), 및/또는 기타 등등이 가능한 제로에 가깝다는 것을 의미한다. "거의 제로 속도" 또는 "거의 제로 가속도"는, 기판 캐리어 내에 포함된 기판에 손상을 주지 않고/또는 잠재적으로 손상을 줄 수 있는 미립자들을 발생시키지 않고, 기판 캐리어를 이동 이송기 및/또는 캐리어 맞물림 부재로부터 언로딩하고/또는 이들의 위에 로딩하기에 충분히 제로에 가깝다는 것을 의미한다. 예컨대, 기판 캐리어는 비교적 작은 속도로 접촉될 수 있다. 일 실시예에서, 엔드 이펙터는 수직으로 신속하게 상승될 수 있고, 이후, 기판 캐리어와 접촉하기 전에 비교적 작거나 또는 거의 제로 속도로 서서히 하강할 수 있다. 유사하게, 작은 (또는 거의 제로) 가속도도 사용될 수 있다. 유사하게 로딩 작동이 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 기판들 또는 기판 캐리어들은 약 0.5G의 힘 미만으로 수직 방향으로 접촉되며, 다른 실시예에서는 0.15G의 힘 미만으로 수직 방향으로 접촉된다. 다른 값의 접촉력이 사용될 수도 있다.
본 발명은 이동 이송기로부터/이동 이송기 상에 하나의 웨이퍼 캐리어만을 포함하는 기판 캐리어의 언로딩/로딩에 대해서 주로 설명되었지만, 다수의 기판들을 포함하는 기판 캐리어도 유사하게 이동 이송기로부터/이동 이송기 상에 언로딩/로딩될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 하나의 기판 캐리어와 다수의 기판 캐리어(예컨대, 25개의 기판 캐리어 프론트 오프닝 통합식 포드) 모두를 이송하는 시스템 내에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명은 이동 이송기로부터 개별의 기판들(예컨대, 폐쇄된 기판 캐리어 내에 포함되지 않는 기판들)을 언로딩하고/또는 이동 이송기 상에 개별의 기판들을 로딩하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 유사하게 엔드 이펙터 이동 및/또는 모션 프로파일을 사용하여 엔드 이펙터(225)(또는 이들의 변경예)가 이송기의 기판 이송 장치로부터 기판을 제거시키거나 또는 기판 상에 기판을 직접 위치시키게 할 수 있는 개방 기판 캐리어, 기판 지지체, 기판 트레이 또는 다른 기판 이송 장치를 사용하여, 기판들을 이송기를 통해 이송할 수 있다. 이에 의해, 원한다면, 도킹 위치 또는 다른 로드 포트로, 또는 로드 로크 챔버 또는 프로세싱 툴 안으로 이러한 개별의 기판들을 바로 이송할 수 있다. 예컨대, [예컨대, "블레이드 대 블레이드(blade-to-blade)" 이송에 의해, 또는 중간 이송 위치를 통해]엔드 이펙터(225)로부터 프로세싱 툴 및/또는 팩토리 인터페이스의 기판 조종 로봇에 바로 기판을 이송할 수 있다. 유사하게, 이동 이송기로부터/이동 이송기 상에 다수의 개별의 기판들을 언로딩/로딩할 수 있다.
본 발명은 이송기로부터 개별 기판 및/또는 기판 캐리어를 언로딩하고, 이송기를 정지시키지 않고 이송기로 개별 기판 및/또는 기판 캐리어를 로딩하는 것을 가능하게 한다. 결론적으로, 이송기는 제조 설비의 작동 동안 연속적으로 작동할 수 있다. 이는 각각의 기판의 제조 동안 경과되는 총 시간을 줄이고 기판 산출량의 주어진 수준에 대해 개선적으로 작업을 감소시키고 제조 설비에서 생산된 반도체 장치 당 제조 비용을 줄이는 것을 포함하여, 제조 설비의 더욱 효과적인 작업을 초래한다.
기판 캐리어 전달 시스템(10)은 하나의 제조 툴과 관련하여 도시되었지만, 다수의 제조 툴 및 많은 종류의 진공 또는 비 진공 제조 툴 및/또는 예를 들면 세척, 폴리싱 또는 도량 도구와 같은 다른 기판 프로세싱 장비와 관련하여 기판 캐리어 전달 시스템(10)을 설치하는 것이 고려된다.
더욱이, 각각의 로드/언로드 기구(32)는 이송기(12)상의 로딩 기판 캐리어로 배타적으로 제공될 수 있거나 이송기(12)로부터 언로딩 기판 캐리어로 제공될 수 있는 것이 고려될 수 있으며, 이와 달리 이송기(12)로부터 기판 캐리어의 로딩 및 언로딩을 위한 로드/언로드 기구(32) 모두 또는 일부가 사용되는 것이 고려된다.
더욱이, 도 1의 실시예는 기판 로딩 스테이션(26)과 관련된 두 개의 로드/언로드 기구(32)를 가지는 것으로서 도시되었지만, 이와 달리 오직 하나의 로드/언로드 기구(32) 또는 3개 이상의 로드/언로드 기구(32)가 단일 기판 로딩 스테이션(26)과 관련될 수 있다는 것이 고려된다.
본 발명은, 이송기(12)에 매달리는 동안 기판 캐리어(14)가 이송기(12)에 의해 전달되는 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은, 기판 캐리어가 이송기에(예를 들면 상부에) 매달리지 않는 이송기와 관련하여 적용되는 것이 고려된다.
도 2 내지 도 5f의 실시예에서, 로드/언로드 기구(32)는 로드/언로드 부재(36)가 회전 방식으로 이동을 위해 장착되는 4개의 바아 기구(37)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 4개의 바아 링키지가 180도 이상 회전하게 적용되는 본 발명의 실시예에서, 링키지의 4개의 바아는 싱귤렐러티(singularities)를 방지하도록 밴드 또는 다른 유사한 기구에 의해 결합될 수 있다.
4개의 바아 기구외에 다른 타입의 회전가능한 장착 기구가 사용되는 것이 고려된다(예를 들면, 수직 또는 수평 배향된 개별 기판 또는 단일 기판 또는 다수의 기판을 지지하는 기판 캐리어를 언로딩하도록 적용될 수 있는 회전 아암 또는 다른 회전가능한 플랫폼). 또한, 로드/언로드 부재(26)의 이동 경로가 원형이 아닌 곡선을 형성할 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들면, 타원형의 이동 경로가 적용될 수 있다.
회전 또는 비 회전 경로를 따르는, 임의의 로드/언로드 기구가 개별 기판 또는 도 13a 내지 도 13d를 참조하여 설명된 바와 같은 하나 이상의 방향으로 기판 캐리어와 제로 또는 실질적인 제로 속도 및/또는 가속으로 유사하게 접촉할 수 있다(바람직하게는 접촉 바로전에 수직 방향으로 정지하는 또는 실질적으로 정지하는 이동). 예를 들면, 회전 로드/언로드 기구는 기판 또는 기판 캐리어와 접촉하기 전에 하나 이상의 방향으로 가속이 순간적으로 거의 정지될 수 있다(예를 들면 상승이 정지될 수 있다). 또한 회전 및 비 회전 성분(예를 들면 결합된 리프트 핀을 가지는 4개의 바아 플랫폼)을 가지는 로드/언로드 기구는 로드/언로드 부재와 기판/캐리어 사이 또는 기판/캐리어와 설비 전달 에이전트/시스템 사이에 접촉이 발생하기 전 또는 바로 전에 하나 이상의 방향으로 제로 또는 실질적인 제로 속도 및/또는 가속이 나타나도록 적용될 수 있다.
로드/언로드 기구(32)는 기판 로딩 스테이션과 관련하여 상술되고 도시되어 있다. 이와 달리 로드/언로드 기구(32)는 존재하는 기판 로딩 장치없이(즉, 기판 핸들러 및 광학 저장 선반없이) 제조 툴용 도킹 스테이션 또는 로드 포트와 관련될 수 있다.
따라서, 본 발명은 예시적인 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 다음의 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 정신 및 범위 내에 다른 실시예들이 해당될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명은 기판 캐리어가 전달 시스템을 따라 이동하는 동안 기판 캐리어 전달 시스템으로부터 기판 캐리어(또는 이송된 기판들)를 언로딩하고 기판 캐리어 전달 시스템 상에서 기판 캐리어(또는 이송된 기판들)를 로딩하는 것을 제공하여, 전달 시스템은 기판 제조 시설이 개선된 효율로 동작하도록 계속해서 작동할 수 도록 하는 효과가 있다.

Claims (34)

  1. 기판 전달 시스템으로서,
    기판 캐리어를 전달하기 위해 사용된 이송기, 및
    이송기가 기판 캐리어를 옮기면서 이송기로부터 기판 캐리어를 언로드하기 위해 사용되는 언로드 기구를 포함하는,
    기판 전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로드 기구에 결합되고 기판 캐리어가 컨베이이어에 의해 전달되는 속도에 언로드 기구의 속도를 일치시키면서 언로드 기구를 상승시키기 위해 사용되는 제어기를 더 포함하는,
    기판 전달 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 기판 캐리어가 이송기에 의해 전달될때 언로드 기구가 수직 방향으로 영의 속도 또는 그 이하의 속도로 기판 캐리어와 접촉하도록 하기 위해 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이송기는 다수의 서스펜션(suspension) 어셈블리를 포함하고, 각각의 서스펜션 어셈블리는 상기 이송기로부터 각각의 기판 캐리어를 서스펜드하기 위하여 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 언로드 기구가 상승될때 상기 서스펜션 어셈블리중 하나로부터 기판 캐리어를 분리하기 위하여 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 기판 캐리어가 상기 이송기에 의해 전달될때 수직 방향으로 영의 속도 또는 그 이하의 속도로 기판 캐리어를 접촉시키기 위하여 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 원형 경로를 통해 이동시키기 위해 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 원형 경로는 수직 평면에 형성되는,
    기판 전달 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 4개의 바아 기구를 포함하는,
    기판 전달 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어는 단일 기판 캐리어인,
    기판 전달 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 이송기가 이동할때 이송기상에 기판 캐리어를 로드하기 위해 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 비회전 경로에서 이동시키기 위하여 사용되는,
    기판 전달 시스템.
  13. 기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법으로서,
    기판 캐리어를 이동시키기 위하여 이송기를 사용하는 단계, 및
    기판 캐리어가 상기 이송기를 따라 이동하는 동안, 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하는 단계를 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하는 단계는 언로드 기구를 이동시켜서 언로드 기구가 기판 캐리어와 접촉할때 기판 캐리어가 이송기를 따라 이동하는 속도와 언로드 부재의 속도를 일치시키는 단계를 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 언로드 기구는 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 기판 캐리어와 접촉하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 이송기가 이동할때, 기판 캐리어를 이송기상에 로딩하는 단계를 더 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    이송기상에 기판 캐리어를 로딩하는 단계는 로드 기구를 이동시켜 기판 캐리어가 로드 기구에 의해 전달될때 이송기가 이동하는 속도와 기판 캐리어의 속도가 일치시키는 단계를 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어는 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 이송기와 접촉하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    하나의 단일 기구 함수는 로드 기구 및 언로드 기구으로서 기능하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    기판 캐리어가 이송기로부터 분리된후 반원 경로에서 기판 캐리어를 이동시키는 단계를 더 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 반원 경로는 수직 평면에 형성되는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    이송기로부터 기판 캐리어를 언로딩하는 동안 비회전 경로를 따라 기판 캐리어를 이동시키는 단계를 더 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템 작동 방법.
  23. 기판 캐리어 전달 시스템으로서,
    기판 캐리어를 전달하기 위하여 사용되는 이송기와,
    이송기가 이동하는 동안 이송기상에 기판 캐리어를 로드하기 위하여 사용되는 로드 기구, 및
    기판 캐리어가 이송기를 따라 이동하는 동안 이송기로부터 기판 캐리어를 언로드하기 위하여 사용되는 언로드 기구를 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 로드 기구 및 언로드 기구는 접촉시 기판 캐리어와 이송기 사이의 속도, 및 기판 캐리어와 언로드 기구 사이의 속도를 일치시키기 위하여 사용되는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    로딩 동안 기판 캐리어는 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 이송기와 접촉하고,
    언로딩 동안, 언로드 기구는 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 기판 캐리어와 접촉하는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  26. 기판 캐리어 전달 시스템으로서,
    기판 캐리어를 전달하기 위해 사용되는 이송기, 및
    기판 캐리어가 이송기를 따라 이동하는 동안 이송기로부터 기판 캐리어를 언로드하고, 이송기가 이동하는 동안 이송기상에 기판 캐리어를 로드하기 위하여 사용되는 로드/언로드 기구를 포함하는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 로드/언로드 기구는 접촉시 기판 캐리어와 이송기 사이의 속도, 및 기판 캐리어와 로드/언로드 기구 사이의 속도를 일치시키기 위하여 사용되는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    로딩 동안, 기판 캐리어는 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 이송기와 접촉하고,
    언로딩 동안, 로드/언로드 기구는 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 기판 캐리어와 접촉하는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 이송기는 다수의 서스펜션 어셈블리를 포함하고, 각각의 서스펜션 어셈블리는 이송기로부터 각각의 기판을 서프펜드하기 위하여 사용되는,
    기판 캐리어 전달 시스템.
  30. 기판 로딩 스테이션으로서,
    기판이 프로세싱 툴에 로딩되거나 프로세싱 툴로부터 로딩되는 로드 포트,
    팩토리 전달 기구로 또는 팩토리 전달 기구로부터 기판 캐리어를 로딩 또는언로딩하기 위한 로드/언로드 기구를 포함하는데, 로드/언로드 기구가 처음에 기판 캐리어와 접촉할때 팩토리 전달 기구를 따라 이동하는 기판 캐리어 속도와 일치하도록 사용되는 로드/언로드 기구, 및
    로드/언로드 기구 및 로드 포트 사이의 기판 캐리어를 전달하기 위한 장치를 포함하는,
    기판 로딩 스테이션.
  31. 제 30 항에 있어서,
    기판 캐리어를 저장하기 위한 적어도 하나의 저장 쉘프를 더 포함하고, 상기 로드/언로드 기구와 로드 포트 사이에서 기판 캐리어를 전달하기 위한 장치는 적어도 하나의 저장 쉘프에 및 상기 저장 쉘프로부터 기판 캐리어를 전달하기 위하여 사용되는,
    기판 로딩 스테이션.
  32. 제 31 항에 있어서,
    기판 캐리어를 전달하기 위한 장치는 기판 캐리어 핸들러가 수직 및 수평으로 이동하도록 하는 엔드 이펙터 및 다수의 라이너 가이드를 가진 기판 캐리어 핸들러를 포함하는,
    기판 로딩 스테이션.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 로드/언로드 기구는 회전 가능한 부재를 포함하는,
    기판 로딩 스테이션.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 로드/언로드 기구는 실질적으로 영의 가속도 또는 그 이하의 가속도로 기판 캐리어와 접촉시키기 위하여 사용되는,
    기판 로딩 스테이션.
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