KR20070045322A - 저용량 캐리어 및 그 사용방법 - Google Patents

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마이클 엘. 부파노
윌리암 포스나이트
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제랄드 엠. 프리드만
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Abstract

기판 이송 장치가 제공된다. 상기 장치는 케이싱과 도어를 갖는다. 상기 케이싱은 그 내부에 제어된 환경을 형성하도록 적합화된다. 상기 케이싱은 케이싱 내에 적어도 하나의 기판을 보유하기 위한 지지부를 그 내부에 갖는다. 상기 케이싱은 기판 이송 시스템이 통과하여 케이싱 내의 기판에 접근할 수 있는 기판 전달 개구를 한정한다. 상기 도어는 케이싱에 있는 기판 전달 개구를 닫기 위하여 케이싱에 연결된다. 상기 케이싱은, 상기 장치로부터의 기판을 다른 기판과 교체하되 기판 이송 시스템의 퇴거와 관계없고 케이싱 내에의 기판 적재와 독립적으로 교체하는 것을 가능하게 하는 고속 교체 요소를 형성하는 구조물을 갖는다.

Description

저용량 캐리어 및 그 사용방법{Reduced capacity carrier and method of use}
[관련된 출원에 대한 참조]
본 출원은 2004년 8월 19일에 출원된 미국 가출원 제60/603,361호의 수혜를 주장하며, 그 전체는 여기에 참조로서 포함된다.
집적회로 제조설비(FAB) 내에서 사용되는 저용량 기판 캐리어(carrier)를 위한 장치와 방법이 개시된다. 종래의 경우인 13 또는 25 개의 웨이퍼(wafer)들보다 작은 수의 용량을 갖는 측부개방형 캐리어(side-opening carrier)는, SEMI E47 기준에 정의된 FOUP 에 유사한 방식으로 제작될 수 있되, 감소된 높이와 중량을 특징으로 한다.
반도체 산업에서는, 제조설비에 걸쳐 소요되는 웨이퍼 순환 시간을 감소시키고, 웨이퍼 안전을 향상시킬 뿐만 아니라 공정진행 중 작업의 양을 감소시키기 위한 움직임이 있다. 연구결과에 따르면, 단일 웨이퍼 캐리어를 사용하면, 웨이퍼 순환 시간과 공정 중 웨이퍼들(WIP; wafers in process)이 현저하게 감소된다. 차세대 웨이퍼 크기(450mm)에 부가하여, 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductor; ITRS)은 단일 기판 캐리어를 요구한다. WIP의 감소, 공정 전환 시간(process changeover time)의 감소, 및 제품 진입 시간(product ramp time)의 향상이 포함된다. 문제는, 13 또는 25 개의 웨이퍼용 캐리어에 비하여 캐리어 이동 동작들의 수가 많기 때문에 공장의 처리속도(pace)가 효과적으로 높게 유지되기 위해서는, 단일 기판 캐리어들이 처리도구(process tool)와 재료이송 시스템 모두의 처리능력에 맞게 운용되어야 한다는 것이다. 단지 하나의 슬롯(slot)만이 있는 경우에 있어서의 문제점의 일 예를 들 수 있다. 상기 처리도구 내의 로봇은 캐리어 내의 웨이퍼를 빨리 교체(고속 교체)할 수 있는 능력을 가질 것이 요망되는데, 이로써 그 캐리어는 미처리 웨이퍼를 갖는 다른 캐리어로 교체되어 그 도구를 분주하게 유지할 수 있다. 종래의 단일 날 3축 로봇의 경우와 같이, 많은 그러한 도구들은 고속 교체의 능력을 가지고 있지 않다. 단지 하나의 슬롯만이 있는 경우에 있어서의 문제점의 다른 예를 들 수 있다. 캐리어를 집적회로 제조설비 내의 도구들로 이송하는 재료 이송 시스템은 캐리어를 고속으로 공급하고 또한 처리도구 적재 포트(port)에서 캐리어들을 빠르게 교체할 수 있는 능력을 가질 것이 요망되는데, 이로써 그 도구에 있는 일 캐리어가 미처리 웨이퍼를 갖는 다른 캐리어에 의하여 교체되어 그 도구를 분주하게 유지할 수 있다. 종래의 300mm 제조설비에 구현되었던 종래의 고가이송(overhead transport; OHT) 기반의 재료 이송 시스템의 경우와 같이, 많은 그러한 재료 이송 시스템들은 캐리어들을 고속으로 공급하는 능력 또는 고속 교체 능력을 갖지 못한다. 따라서 보다 높은 캐리어 이동 속도를 용이하게 하는 캐리어와 그 캐리어를 이용하는 방법을 제 공할 필요가 있다.
이송 시스템, 캐리어, 및 개방기(opener)는 미국 특허 6,047,812; RE38,221 E; 6,461,094; 6,520,338; 6,726,429; 5,980,183;와, 미국 특허 공보 2004/0062633, 2004/0081546, 2004/0081545; 2004/0076496 에서 찾아볼 수 있는데, 이들 모두는 여기에 그 전체가 참조로서 포함된다.
예시적인 일 실시예에 따르면, 기판 이송 장치가 제공된다. 이 장치는 케이싱(casing) 및 도어(door)를 갖는다. 상기 케이싱은 그 내부에 제어된 환경을 형성하도록 적합화된다. 상기 케이싱은 그 내부에 케이싱 내에 있는 적어도 하나의 기판을 보유(hold)하기 위한 지지부를 갖는다. 상기 케이싱에는 기판 이송 시스템이 통과하여 케이싱 내의 기판에 접근할 수 있는 기판 전달 개구(substrate transfer opening)가 한정되어 있다. 상기 도어는 케이싱의 기판 전달 개구를 닫기 위하여 케이싱에 연결된다. 상기 케이싱은, 상기 장치로부터 기판을 다른 기판으로 교체함에 있어서 기판 이송 시스템의 퇴거(retract)가 없고 케이싱에의 기판 적재와 독립적으로 그 교체가 이루어지는 것을 가능하게 하는 고속 교체 요소를 형성하는 구조를 갖는다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 제조설비 내에서 작업대상물을 처리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 작업대상물들이 로트(LOT)로 처리(process)되는 작업대상물 처리 흐름(stream)을 한정하는 작업대상물 처리 스테이션(station)들을 상기 제조설비에 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 작업대상물 처리 흐름 내의 작업대상물 처리 스테이션들 간에 하나 이상의 작업대상물들을 운반하기 위한 캐리어를 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 캐리어는 작업대상물 보유 영역들을 미리 정하는데, 그 각각은 작업대상물의 보유를 위해 적합화된다. 또한 상기 방법은, 상기 캐리어에 의한 상기 작업대상물 처리 흐름 내의 일 작업대상물 처리 스테이션으로부터 다른 작업대상물 처리 스테이션으로의 이송을 위하여, 선택가능한 갯수의 작업대상물들을 갖는 가상의 작업대상물 로트를 상기 캐리어에 설정하는 단계를 포함한다.
전술된 본 발명의 사항들과 다른 특징들은 하기의 상세한 설명에서 설명되는바, 아래와 같은 첨부도면을 참조하여 설명된다.
도 1a 내지 1b 는 각각, 일 실시예에 따른 특징들이 포함된 기판 이송 장치 및 기판 처리도구의 측부 입면도와, 집적회로 제조설비 내의 다수의 처리도구들과 이송 장치의 평면도이고;
도 2a 는 도 1a 의 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 사시도이고;
도 2b 는 상기 이송 장치를 도시하는 입면도이고;
도 2c 는 상기 이송 장치를 도시하는 단면 입면도이고;
도 2d 는 상기 이송 장치를 도시하는 절개 사시도이고;
도 2e 는 상기 이송 장치를 도시하는 평면도이고;
도 3a 는 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 입면도이고;
도 4a 내지 4b 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치의 다른 측부를 각각 도시하는 개략적 입면도들이고;
도 4c 는 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 입면도이고;
도 4d 는 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치의 개략적 입면도이고;
도 5 내지 5a 는 각각, 상기 이송 장치의 닫음가능한 개구의 입면도와 상기 개구의 부분 단면도로서, 이들 모두 제1조건에서의 닫음가능한 개구를 도시하고;
도 6 내지 6a 는 각각, 다른 조건에서의 개구를 도시하는 다른 입면도 및 다른 부분 단면도이고;
도 7 은 도 5 내지 5a 에 도시된 개구를 위한 다양한 닫음상태를 도시하는 입면도이고;
도 8a 내지 8b 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치의 개략적 평면도와 입면도를 각각 도시하고;
도 8c 내지 8f 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 각각 도시하는 다른 개략적 입면도들이고;
도 9 는 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 사시도이고;
도 10 은 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 장치의 적재 포트 접면부(load port interface)와 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 부분 입면도이고;
도 11 은 도 10 에 도시된 적재 포트 접면부와 이송 장치의 개략적 평면도이고;
도 12 는 다른 예시적인 실시예에 따른 적재 포트 접면부, 이송 장치 보유 스테이션, 및 기판 이송 장치의 개략적 평면도이고;
도 13 은 다른 예시적인 실시예에 다른 기판 맵퍼(substrate mapper), 적재 포트 접면부, 및 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 평면도이고;
도 14 는 다른 예시적인 실시예에 따른 다수의 기판 이송 장치와 기판 처리 장치의 적재 포트 접면부의 개략적 입면도이고;
도 15 는 도 14 에 도시된 적재 포트 접면부 개구 및 하나의 기판을 이송하는 장치를 도시하는 개략적 사시도이고;
도 16a 내지 16b 는 각각, 이송 장치가 도킹(docking) 위치와 비(非)도킹 위치에 있을 때의 도 15 의 이송 장치와 적재 포트 접면부 개구를 도시하는 개략적 입면도이고;
도 17a 내지 17b 는 각각 다른 예시적인 실시예에 따라 도킹 위치 및 비도킹 위치에 있을 때의 적재 포트 접면부 개구와 이송 장치를 도시하는 개략적 입면도들이고;
도 18a 및 18b 는 각각, 다른 예시적인 실시예에 따른 적재 포트에 대한 기판 이송 장치 접면부를 도시하는 개략적 부분 입면도이고;
도 19 및 20a 내지 20c 는 다른 상이한 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 각각 도시하는 개략적 입면도와 개략적 사시도들이고;
도 21a 내지 21e 는 또 다른 상이한 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 입면도들이고;
도 22 및 22a 내지 22b 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시하는 개략적 사시도와 부분 입면도로서, 상기 이송 장치는 도 22a 내지 22b 에서 다른 형태로 도시되었으며;
도 23 은 도 22 에 도시된 이송 장치의 개략적 단면도로서, 적재 포트 접면부에 도킹된 장치를 도시하고;
도 24 는 종래기술에 따른 자기 초크(chock)를 도시하는 개략적 단면도이고;
도 25 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 것으로서, 상기 도구에 결합된 기판 이송 장치와 기판 처리도구의 개략적 입면도이고;
도 25a 는 도 25 에 도시된 도구에 접면(interface)된 이송 장치를 도시하는 부분 입면도이고;
도 25b 는 도 25 에 도시된 처리도구의 적재 포트 도어, 처리도구 상의 적재 포트의 프레임, 이송 장치 도어, 및 이송 장치 간의 밀봉 접면부를 도시하는 개략도이다.
도 1a 를 참조하면, 개시된 실시예들의 특징들이 포함된 기판 이송 장치 또는 기판 캐리어(10)의 개략적 입면도와, 제조설비(FAB)에 위치된 기판 처리 장치(PT)가 도시되어 있다. 개시된 실시예들은 도면들에 도시된 실시예들을 참조로하여 설명될 것이지만, 개시된 실시예들은 많은 변형된 형태로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한 임의의 적합한 치수, 모양, 또는 요소나 재료의 형태가 사용될 수 있다.
도 1a 에 도시된 캐리어(10) 및 기판 처리 장치(PT)는 대표적인 것일 뿐이며, 여기에 개시된 예시적인 실시예들에 대하여 기술된 본 발명의 특징들은 임의의 다른 적합한 캐리어와 처리 장치에 동등하게 적용될 수 있다. 상기 기판 처리 장치는 기판 처리도구, 저장기(stocker), 또는 분류기(sorter)와 같은 임의의 원하는 형태일 수 있다. 적합한 기판 처리도구의 일 예는 GX 시리즈의 처리도구인데, 이는 브룩스 오토메이션 아이엔씨(Brooks Automation, Inc)에서 구할 수 있다. 상기 처리 장치는 여기에서 처리도구(PT)로도 호칭될 수 있는데, 이는 내부 공간 또는 챔버(들)(chamber(s))을 한정하는 인클로져(enclosure) 또는 케이싱(casing)을 가질 수 있고, 그 내부의 챔버 분위기(chamber atmosphere)는 상기 도구의 외부 분위기에 대해 상대적으로 제어될 수 있다. 상기 챔버 내의 분위기는 임의의 원하는 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어 상기 처리도구(PT) 챔버는 매우 여과된(즉, 클린룸(clean room) 품질의) 공기를 챔버 내부로 도입시킬 수 있는 팬 여과 유닛(fan filtration unit)(미도시)을 가져서, 45nm 노드(node) 이하의 선폭까지 가능한 집적회로 제조설비에 적합한 클린룸 분위기를 그 내부에 형성 및 유지할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 챔버는 상기 내부 분위기를 외부로부터 격리시킬 수도 있다. 그러한 실시예에서, 상기 챔버는 불활성 가스 분위기를 보유하거나 또는 진공 상태를 보유할 수 있다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 상기 처리도구(PT)는 내부 분위기를 훼손시키지 않고 기판이 그 도구에 적재되거나 또는 그로부터 이 탈(unload)되는 것을 가능하게 하는 적재접면부 또는 적재 포트(LP)를 갖는다. 이해될 수 있는 바와 같이, 아래에서 매우 상세히 설명될 상기 적재 포트(LP)는 거기에 개구(들)(opening(s))이 있어서, 그를 통하여 기판들(S1, S2)이 상기 도구(PT)를 출입하여 전달될 수 있다. 상기 적재 포트(LP) 또한, 상기 개구를 닫거나 막는 것이 가능하여 상기 개구가 달리 외부 분위기에 노출될 때 적어도 챔버 내부 분위기가 훼손되지 않게 유지하기에 충분한 폐쇄물(closure)(미도시)을 가질 수 있다.
도 1a 에 보이는 바와 같이, 상기 기판(S)은 캐리어(10) 내에 있는 채로 상기 처리도구로 이송되거나 그로부터 이송되어 나올 수 있다. 상기 캐리어(10)는, 기판(S)이 제조설비 내의 처리도구들 간에 이송될 때 기판에 원하지 않는 오염이 가해지는 것을 방지하기 위하여 그 내부에 제어된 환경을 제공할 수 있는 케이싱을 가질 수 있다. 이제 도 1b 를 참조하면, 제조설비의 일부분과 대표적인 처리도구들(PT, PT2)의 평면도가 도시되어 있다. 상기 처리도구들(PT, PT2)은, 둘 다 상기 제조설비 내에 설치된 제조 규약(protocol)에 따라 기판(S)을 어떠한 형태로 처리/취급할 수 있다는 점에서 일반적으로 유사할 수 있다. 상기 처리도구들(PT, PT2)은 제조설비 내에 임의의 원하는 방식으로 배치될 수 있으나, 도 1b 에는 예시적으로 서로 인접하게 배치된 것으로 도시되었는데, 이는 상기 기판들을 위한 제조 규약(도 1b 에 있는 화살표(M)으로 표시)의 기준 프레임(frame) 내의 처리도구들(PT, PT2) 간의 관계를 도식적으로 보이기 위한 것이다. 따라서 이 예시적인 실시예에서는 PT2 가 처리도구(PT) 다음의 제조 공정에 배치된(또는 이어지는) 임의의 처리도구를 나타낸다. 제어기(CONT)는 상기 도구들(PT, PT2)을 제어하고, 규약(M)을 수행하기 위한 프로그램에 따라 캐리어(10)를 이동시킨다.
상기 캐리어(10)는 후술되는 바와 같이 저용량의 캐리어이다. 상기 캐리어(10)는 처리도구(PT, PT2)의 적재 포트에 접면(interface)되어 기판이 캐리어로부터 도구로 이송되거나 그 역이 수행되는 것을 허용할 수 있다. 상기 도구(PT)는 상기 적재 포트 개구를 통하여 도구와 캐리어 간에 기판들을 이송시킬 수 있는 로봇(R)을 가질 수 있다. 상기 로봇은 임의의 적합한 형태일 수 있고, 예를 들어 단일 단부 작동체(effector)를 구비한 3축 로봇 또는 스카라(scara)일 수 있다. 상기 로봇은 연장된 위치(여기에서 상기 단부 작동체는 캐리어에 있는 기판들을 잡거나/배치시키기 위해 배치될 수 있다)로 이동될 수 있고, 퇴거 또는 배터리(battery) 위치를 가질 수 있다. 상기 캐리어(10)는, 후술되는 바와 같이 배터리로 퇴거할 필요없이 상기 로봇이 기판들을 교체하는 것을 가능하게 하는 고속 교체 요소를 가질 수 있다. 또한 상기 캐리어(10)는 후술되는 바와 같이 기판 버퍼(substrate buffer)를 상기 처리도구에 제공할 수 있다. 나아가, 상기 캐리어(10)는 기판 슬롯(substrate slot)들을 가질 수 있는데, 이는 처리도구들 간의 가상 기판 로트(virtual substrate lot)들을 형성하는 캐리어(10) 내의 적재량이 변화되는 것을 가능하게 하며, 이는 아래에서 설명된다.
도 1b 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 기판 캐리어(10)는 기판(S)(도 1 참조)의 배치를 위한 두 개의 슬롯들(12, 14)과 케이싱(11)을 갖는다. 상기 기판(S)은 200, 300, 450nm (또는 임의의 다른 직경) 의 반도체 웨이퍼와 같은 임의의 원하는 기판이거나, 평판형 디스플레이용의 평편한 패널 또는 레티클(reticle) 일 수 있다. 상기 캐리어 케이싱은 상기 캐리어 내측의 제어된 분위기를 유지할 수 있다. 상기 캐리어(10)는 상기 캐리어 도어를 개방할 적재 포트(LP)에의 운동학적인(kinematic) 도킹을 위한 특징물(16)과 측부 개방 도어(13)를 가질 수 있다. 변형된 실시예에서, 예를 들어 플랜지, 가이드, 또는 롤러와 같은 다른 도킹용 구성물 및 도어가 제공될 수 있다. 다른 변형된 실시예에서, 상기 캐리어는 하측이 개방된 것일 수 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어는 자신이 오버헤드 호이스트, 유사한 재료 이송 장치, 또는 대체적인(alternate) 재료 이송 장치를 이용하여 취급되는 것을 가능하게 하는 특징물(20)을 가진다. 도 2a 내지 2b 에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 도어는 예를 들어 현재의 SEMI 기준의 FOUP 캐리어에 유사한 방식으로의 핀 배치(pin locating)를 위한 슬롯(slot)과 홀(hole)을 가질 수 있고, 싱글(single) 또는 듀얼(dual)의 캠 메카니즘(cam mechanism)으로 잠금될 수 있다. 도 2a 는 듀얼 캠 메카니즘(22A)을 갖는 도어를 구비한 캐리어(10A)(도 1a 의 캐리어(10)에 유사)의 예시적인 실시예를 도시하는 개략적 사시도이다. 상기 캠 메카니즘은 캐리어 도어(14A)를 캐리어 케이싱에 해제가능하게 잠글 수 있는 임의의 적합한 캠을 이용한 메카니즘일 수 있다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 상기 캠 메카니즘들은 실질적으로 서로 유사하다. 이 예시적인 실시예에서, 각 캠 메카니즘은 잠금 부재(L)를 측방향으로 작동시킨다. 이것은 상기 캐리어의 높이가 최소화되는 것을 가능하게 한다. 변형된 실시예에서, 상기 잠금 부재는 상기 캐리어의 기준 프레임에 대해 임의의 원하는 방향으로 작동될 수 있다. 상기 캐리어의 도어(13A)는, 적재 포트(미도시)에 있는 적재 포트 키(keys LP)가 상기 캠 메카니즘에 결합 하여 캠 메카니즘을 작동시키는 것을 가능하게 하는 개구를 갖는다. 도 2b 는 싱글 캠 메카니즘(22B)을 구비한 캐리어(10B)(그 밖에는 캐리어(10)와 유사함)의 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 싱글 캠 메카니즘(22B)은 실질적으로 동시에 회전되어 반대 방향(예를 들어 측방향)으로 도어(14B)를 잠그거나 또는 잠금해제하는 두 개의 잠금 부재들을 포함한다. 이 실시예에서 상기 도어에의 핀 배치를 위한 구멍(20B)들은 상기 캠 메카니즘과의 간섭을 피하기 위해 원하는 대로 배치된다.
다시 도 1a 를 참조하면, 이 실시예에서 캐리어(10)는, 캐리어 이송 중에 하나의 슬롯(12, 14)이 기판들로 채워질 수 있도록 캐리어(10)가 적재된다. 상기 도구(CT)의 적재 포트(LP)에 대한 도킹 시에, 캐리어(10)는 채워진 하나의 기판 슬롯(14)과 하나의 빈 기판 슬롯을 가질 수 있다. 상기 캐리어의 두 슬롯들(12, 14) 중 임의의 하나가 채워질 수 있다(그리고 도 1a 는 단지 예시만을 위하여 슬롯(14)이 채우전 것을 도시한다). 상기 두 개의 슬롯(12, 14)은, 상기 캐리어가 상기 처리도구에서 고속 교체를 위하여 사용될 수 있는 버퍼로서 작용하는 것을 가능하게 한다. 처리도구 내의 로봇에 단지 하나의 슬롯만이 있는 종래의 경우, 저용량 캐리어들은 캐리어 내의 웨이퍼를 빨리 교체할 수 있는 능력을 가져야 하는데, 그래야 상기 캐리어가 미처리 웨이퍼를 갖는 다른 캐리어에 의하여 교체될 수 있어서 상기 도구가 분주하게 유지될 수 있다. 단지 하나의 날/단부 작동체만을 가지는 종래의 로봇과 같은 경우, 많은 처리도구들은 그러한 능력을 가지지 못한다. 그 경우, 상기 로봇은 미처리 웨이퍼를 캐리어로부터 집어서 처리도구 내에 배치시키고, 기처리 웨이퍼를 상기 도구로부터 집어서 캐리어 내에 배치시킨다. 이와 대조 적으로 본 실시에에 따른 캐리어(10)는 두 개의 슬롯들(12, 14)이 있어서, 하나의 날을 가진 로봇(single blade robot)(R)이 기처리 웨이퍼(S2)를 미사용 슬롯(12)에 배치시키고, 다른 슬롯(14)으로부터 미처리 웨이퍼(S)를 집으며, 훨씬 빠르게 진행한다. 또한 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 기처리 웨이퍼(52)는 캐리어(10) 내에 있는 채로 공정 규약(도 1b 에서 화살표(M)로 표시) 내의 다음 처리도구(PT2)로의 후속 이송을 위하여 슬롯(12)(종전의 버퍼 슬롯이 이에 웨이퍼를 보유하는 슬롯이 됨) 내에 잔존할 수 있다. 이것은 제조설비의 처리량은 물론, 처리도구(PT)의 처리량도 촉진시킨다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 캐리어(10)의 슬롯들(12, 14) 내의 기처리 기판들(S, S2)의 배치는 상기 캐리어(10) 내의 슬롯 위치와는 독립적이다. 예로서, 만일 도구(PT)에 도달하여 주어진 전기처리 기판(S, S2)이 캐리어(10)의 하측 슬롯(14)에 배치되어 있다면, 그 동일한 기판(S, S2)은 처리된 후에 다음 도구로의 이송을 위하여 캐리어(10)의 어느 한 슬롯(12, 14)에 배치되어 있을 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 처리도구와 제조설비의 처리량을 증가시키기 위해서, 상기 기처리 기판(S2)은 처리를 위해 그 기판을 최초로 도구(PT)로 가져온 캐리어가 아닌 다른 캐리어(10)로 복귀될 수 있다. 예를 들어 미처리 기판을 도구(PT)로 가져오는 최초의 캐리어(도 1b 에서 캐리어(10')로 표시됨)는 기판의 처리를 기다리기 위하여 도구(PT)에서 잔존하지 않고, 기판 처리 중에 (적재된 상태 또는 적재되지 않은 상태로) 다른 도구(PT2)로의 공정 방향(M)으로 이송될 수 있다. (최대 처리량을 위하여) 다른 미처리 웨이퍼(S)로 적재될 수 있는 다른 캐리어(10)는, 먼저 적재된 기판(S2)의 처리 완료와 동시에 상기 도 구(PT)에 도킹될 수 있다. 따라서 상기 기처리 기판(S2)은 원래의 캐리어(10') 보다는 캐리어(10)에 배치될 수 있고, 버퍼 슬롯(12)은 기판들의 고속교체를 용이하게 하여 상기 캐리어로부터 미처리 기판(S)을 이탈시키고 기처리 기판(S2)을 적재하는 것을 빠르게 할 뿐만 아니라 적재된 캐리어(10) 내 기처리 기판(S2)의 배치도 허용한다. 기처리 기판(S2)은 버퍼 슬롯(12)이었던 곳에 잔존할 수 있는데, 이는 전술된 것처럼 기판 보유 슬롯이 되고, 앞서 기판을 보유했었지만 지금은 빈 슬롯(14)은 이제 버퍼 슬롯이 될 수 있다. 즉 버퍼 슬롯은 상기 기판이 처리되지 않은 채 상기 도구로 옮겨졌었던 슬롯(하측)이 아닌 캐리어(10) 내의 다른 슬롯 위치(상측 슬롯)에 있을 수도 있는 것이다. 따라서 캐리어의 하측 슬롯에 있는 채로 도구로 오는 기판은 캐리어의 상측 슬롯에 있는 채로 떠날 수 있고, 그 역도 가능한 것이다. 이는 상기 캐리어(10)가 고속 교체 후 즉시 닫히는 것을 가능하게 하고, 캐리어에 적재된 기판들의 추가적 재배치없이 캐리어가 제조설비 내의 다음 도구(PT2)로 이동될 준비가 되는 것을 가능하게 한다. 상기 제어기는, 특정 슬롯 위치를 특정 기판에 관련시키지 않고 주어진 캐리어(10)가 주어진 적재된 기판(S2)을 보유하는 것을 기록한다. 제어기(CONT) 내에서 상기 특정 기판(S, S2)을 추적하는 것은, 주어진 캐리어 내에 다수의 기판 슬롯들이 있음에도 불구하고 관련된 캐리어 내의 관련된 기판 슬롯들에 의하기 보다는 관련된 캐리어에 의하여 이루어질 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 종래의 캐리어들은 1, 13, 및 25 개의 슬롯들을 갖는 캐리어임에 반하여, 상기 캐리어의 하나의 웨이퍼 슬롯(12, 14)은 선택적으로 채워지거나 비워질 수 있다는 점에서 자유재량적인 웨이퍼 슬롯일 수 있다. 상기 두 슬롯 캐리어는 하나의 웨이퍼만을 이송시킴에도 사용될 수 있다. 추가적인 또는 자유재량적인 슬롯은 상기 캐리어에서의 고속 교체를 가능하게 하기 위하여 사용될 수 있다. 이것과 슬롯들 내 웨이퍼의 독립적인 배치는 순환 시간(cycle time)의 추가적인 저감을 가능하게 하고 오버헤드(overhead) 적재 포트를 저감시킬 것이다. 상기 두 슬롯 캐리어(10)는 제조설비 내 캐리어들의 수가 적어지는 것을 가능하게 할 것인데, 이는 그들이 고속의 웨이퍼 교체 시간을 제외하고는 본질적으로 일정한 이동 중에 있을 수 있기 때문이다. 변형적인 실시예에서, 상기 캐리어(10)는 두 개의 기판들을 이송하기 위하여 사용될 수 있다. 각 슬롯을 포함하는 웨이퍼 지지부(12, 14)는 가장자리 및/또는 가장자리 제외 영역에 의하여 웨이퍼를 지지하는 형상을 가질 수 있다(도 2C 참조).
도 3a 를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따라 한 조의 센서(a sensor suite)를 갖는 캐리어(10C)가 도시되어 있다. 캐리어(10C)는 웨이퍼의 존재와 웨이퍼의 위치를 판단하기 위한 일체형 또는 내장형 센서들을 포함할 수 있다. 이 센서들은 상기 캐리어(10)가 적재 포트(LP)에 도킹될 때 읽혀질 수 있다. 도 3a 에 도시된 예시적인 실시예에서, 캐리어(10C)(캐리어(10, 10A)에 유사함)에는 내장되었거나 일체화된 센서들(24)이 제공될 수 있는데, 이들은 예를 들어 기판의 위치와 존재의 감지를 가능하게 한다. 이송 캐리어(10D)(전술된 수용기(container; 10, 1OA, 1OB, 1OC)와 유사함)의 대표적인 단면도를 도시하는 도 2d 를 참조하면, 상기 센서(24)들은 캐리어 케이싱 내부에 장착될 수 있고, 그 수용기 내측의 기판의 존재를 감지할 수 있다. 도 2d 내지 도 2e 에 도시된 실시에에서, 센서(24D)들 은 기판 슬롯들(12, 14)을 형성하는 구조물 또는 지지물 상에 배치될 수 있다. 변형된 실시예에서, 상기 센서(24)들은 센서가 슬롯(12, 14)에 있는 기판을 감지하는 것을 허용하는 상기 수용기 내의 임의의 다른 위치에 배치될 수도 있다. 도 2d 에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯들(예시를 위한 목적으로 슬롯(14D)만이 도 2d 에 도시되었음) 각각은 상기 슬롯에 있는 웨이퍼의 특성을 검출하기 위한 센서(24D)들을 갖는다. 변형된 실시예에서, 일 슬롯의 센서들은 상기 수용기의 슬롯들(12, 14) 중의 임의의 하나에 있는 기판을 감지할 수 있도록 배치되거나 또는 달리 구성될 수 있다. 상기 센서들은 전기-광학적(예를 들어, 광원과 검출기(포토셀(photo cell) 또는 고체촬성소자(CCD; Charge Coupled Device)) 또는 용량형 센서(capacitative sensor)와 같이 상기 기판의 존재를 감지할 수 있는 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 상기 센서(24)들은 웨이퍼 존재 센서(24DP) 및 웨이퍼 위치 센서(24DL)와 같은 다수의 구별된 센서들을 포함할 수 있다. 도 2d 에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 웨이퍼 위치 센서(24DL)는 웨이퍼 중심잡기(centering)를 가능하게 하도록 배치될 수 있다. 래스터 스캔 레이저(raster scan laser) 또는 전하결합소자(CCD)와 같은 웨이퍼 식별인자(ID) 독출기(reader)(24DI)는 각 슬롯에 있는 웨이퍼 상에 암호화된 식별인자 정보를 독출하도록 배치된다. 변형된 실시예에서, 상기 웨이퍼 식별인자 독출기는 상기 웨이퍼의 무선주파수 집적회로(RFIC)의 웨이퍼 식별인자 정보를 갖는 프로그램에 질의할 수 있는 적합한 무선주파수 질의 유닛(RF interrogation unit)일 수 있다. 상기 센서(24)들은 예를 들어 웨이퍼 상의 피두셜(fuducial)을 감지함으로써 상기 슬롯 내의 웨이퍼의 방향을 감지할 수 있다. 예를 들어 식별인자 코드(ID code)를 독출하는 센서(24DI)는 미리 정해진 기준에 대한 코드의 위치를 감지할 수 있고, 따라서 웨이퍼의 방향을 식별할 수 있다(이 경우 상기 식별인자 코드는 웨이퍼의 주변부에 있을 것이다). 상기 센서(24)들은 적합한 소통 링크(28)에 의하여 전원공급 및 제어 패키지(26)(도 3a 참조)에 연결된다. 상기 전원공급 및 제어 패키지(26)는 상기 캐리어 케이싱(11)에 일체로 될 수 있어서, 적재 포트에 도킹되었을 때 뿐만 아니라 이송 중에도 센서와의 소통(통신; 신호전달)과 전원공급을 계속적으로 제공할 수 있다. 상기 제어/전원 패키지(26)는, 그 패키지(26)를 모듈로서 장착하고 제거하는 것을 용이하게 하기 위하여 소통 링크(28)에 제공되고 수용기 케이싱에 결합되는 적합한 결합기(coupling; 예를 들어, "플러그 앤 플레이(plug and play)" 결합기)에 의하여 제거될 수 있는 것일 수 있다. 또한 소통 링크(28)는, 상기 수용기(10)가 적재 포트와 도킹된 때 센서(24)들이 적재 포트(LP)(도 1a 참조)의 전원 및 제어 시스템에 소통가능하게 결합되는 것을 허용하는 적합한 포트 또는 링크(28P)(예를 들어 무선 링크와 같은 것)를 포함할 수 있다. 따라서 상기 내장된 센서(24)들은, 상기 수용기가 적재 포트에 도킹된 때 또는 이송 중 어느 때라도 임의의 원하는 때에 웨이퍼의 슬롯 위치, 방향, 및 위치는 물론 웨이퍼를 식별할 수도 있다. 추가적으로, 상기 내장된 센서들은, 무선주파수(RF) (무선주파수 집적회로(RFIC; 25)와 같은 적합한 전자장치가 센서(24) 내에 포함될 수 있음) 또는 바코드(미도시)와 같은 것에 의하여, 상기 도구 또는 공장 내의 위치를 식별할 수 있다. 캐리어 및 웨이퍼의 특정 정보가 자유롭게 공유되어 제조설비 내의 도구들 또는 제조설비의 처리량에 현실적으로 연속적으로 영향을 미치는 소통을 제거할 수 있도록, 연산장치(processor), 기억장치(memory), 및 소통장치(미도시)가 (패키지(26) 내에 또는 상기 수용기 케이싱에 달리 장착되어) 제공되어 도구들(PT, PT2), 중앙 제어기(CONT), 이송 제어기(CONT), 또는 다른 적합한 접속장치(interface)와 소통할 수 있다. 일 예로서, 캐리어(10C)에 의하여 제공된 상기 센서 및 소통 기능은 적재 포트 또는 로봇의 맵퍼와 적재 포트의 웨이퍼 미끄럼이탈(slideout) 센서를 필요없게 할 수 있고, 상기 중앙 제어기(CONT)를 통하거나 또는 직접적으로 상기 도구로 로트와 처리방법(recipe) 정보를 제공할 수 있다. 나아가 상기 기억 및 소통 기능은 웨이퍼 방향과 같은 웨이퍼의 다른 특정 정보가 그 웨이퍼와 함께 "여행"하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어 주어진 웨이퍼(S, S2)에 대해 정렬장치를 이용하는 등에 의하여 미리 정해진 방향이 일단 설정되면, 그 방향 정보는 상기 주어진 웨이퍼를 보유하는 수용기(10C)의 수용기 기억장치에 저장되어 후속하는 적재 포트에서 원하는 바에 따라 독출될 수 있다. 이는 종래 시스템에서 사용되는 안전한 웨이퍼 맵핑(mapping)과 소통 단계들을 제거함으로써 처리량을 더욱더 향상시키는 결과로 귀결될 것이다.
이제 도 4a 내지 4b 를 참조하면, 기판 캐리어(100)가 도시되어 있는데, 이는 기판의 배치를 위한 하나 이상의 슬롯(112, 114, 116, 118)과 추가적인 버퍼링을 위한 부가적인 또는 자유재량적인 슬롯(112, 114, 116, 118)을 갖는 다른 예시적인 실시예이다. 도시된 실시예에서, 총 4 개의 슬롯들(112, 114, 116, 118)이 제공되는데, 변형적인 실시예에서는 그보다 많거나 적은 수의 슬롯들이 제공될 수 도 있다. 예시를 위한 목적으로, 도 4a 에는 상기 캐리어(100)에는 두 개의 슬롯에 기판(S)이 구비된 것으로 도시되었고, 기판들은 원하는 바에 따라 더 많이 또는 적게 적재될 수 있다. 말하자면, 더 많거나 적은 버퍼 또는 자유재량적 슬롯이 상기 캐리어 내의 총합적인 슬롯 중에 제공될 수 있다. 상기 캐리어(100)는 달리 기술되는 바를 제외하고는 캐리어(10)에 실질적으로 유사할 수 있고, 측부 개방 도어 및 상기 캐리어 도어를 개방할 적재 포트(도 1a 의 적재 포트(LP)와 유사)에의 운동학적 도킹을 위한 특징물을 가질 수 있다. 변형된 실시예에서는, 예를 들어 플랜지, 가이드 또는 롤러와 같은 다른 도어와 도킹 구성물이 제공될 수 있다. 다른 변형적인 실시예에서, 상기 캐리어 케이싱의 개구는 케이싱의 하측에 있을 수 있다. 또한 상기 캐리어는 오버헤드 호이스트, 유사한 재료 이송 장치, 또는 대체적인 재료 이송 장치를 이용하여 취급될 수 있는 특징물을 가진다. 상기 도어는 싱글 또는 듀얼 캠 메카니즘에 의하여 잠길 수 있고, 예를 들어 SEMI 기준의 FOUP 캐리어에 유사한 방식과 같은 핀 배치를 위한 슬롯과 홀을 가질 수 있다. 전술된 캐리어(10)와 유사하게, 상기 캐리어(100)의 슬롯들(112, 114, 116, 118) 내의 기판(S)의 배치는 캐리어 내 슬롯들의 상대적 위치와는 독립적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 최상측 슬롯(112)은 캐리어(100)(도 1a 에 도시된 도구(LP)에 있는 캐리어(10)와 유사함)가 상기 도구에서 버퍼로서 기능하는 것을 가능하게 하기 위하여 예약될 수 있는데, 그것은 전술된 바와 같이 처리도구에서의 고속 교체를 위하여 이용될 수 있다. 남아 있는 슬롯들은 상기 도구 또는 공장에 의하여 유연하게 사용될 수 있는 자유재량적 슬롯들일 수 있다. 일 예를 들자면 상기 제조설 비가 제조물을 진입(ramp)시키는 경우이다. 이 경우 주어진 도구를 위한 "보급경로(pipeline)"가 채워지지 않는다. 따라서 만일 종래의 단일 웨이퍼 캐리어가 사용된다면, 보급경로를 채우기 위하여, 다수의 캐리어들이 깔대기 형태로 모아져서 미처리 웨이퍼들을 제조설비로 이송함으로써 상기 처리도구 보급경로를 채울 것이 요망된다. 그러나, 상기 캐리어(100)(또는 캐리어(10))의 자유재량적 슬롯(들)은 진입 중에 미처리 웨이퍼들로 채워질 수 있어서, 제조물 진입(VP) 중의 재료 이송 취급 단계들과 병목현상들을 저감시킬 수 있다. 상기 캐리어(100)의 자유재량적 슬롯들은 안정상태의 제조 중에는 적재되지 않을 수 있다. 두 번째 예로서는 상기 제조설비가 일시적인 잠복(latency) 또는 병목현상을 가지는 경우이다. 이 경우 만일 종래의 단일 웨이퍼 캐리어가 사용되면, 상기 잠복 또는 병목현상이 주어진 도구의 제조작업을 정지시키거나, 아니면 상기 병목현상이 해소될 때까지 캐리어들이 버퍼링(buffering; 대기)될 것을 요구할 것이다. 그러나 상기 캐리어(100)(또는 캐리어(10))의 자유재량적인 슬롯들은 해소 또는 재료이송 가능성을 대기하는 중에 기처리 웨이퍼들에 의하여 채워질 수 있다. 여기에는 두 가지의 경우가 예시되었으나, 적은 양의 웨이퍼, 또는 단일의 웨이퍼와 추가적인 기처리 웨이퍼 또는 미처리 웨이퍼 또는 테스트 웨이퍼로 안정적 상태를 유지하는 중에 사용되는 것이 최적인 경우, 캐리어(100)(또는 도 1a 내지 1b 의 캐리어(10))에 기판 보유 슬롯과 자유재량적 슬롯을 제공하는 것이 상기 도구들과 공장에 의한 상기 캐리어의 추가적인 저장 및 버퍼링 용량(상기 자유재량적 슬롯들에 의하여 한정됨)의 일반적인 사용이 가능하게 되는데, 이 경우에는 제조 조건 또는 장비의 상태가 유연하게 흐 름을 유지할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 변형적으로, 상기 캐리어는 네 개의 기판들을 이송하기 위하여 사용될 수도 있다. 상기 다수의 슬롯을 갖는 설계방안이 유연한 웨이퍼 급송(dispatch)과 조합되면, 공장에 걸쳐서 최적의 갯수의 캐리어가 사용되어 웨이퍼가 최적으로 이송되는 것이 가능하게 된다.
또한 상기 다(多)-웨이퍼 캐리어를 "가상" 로트 크기 전달 수용기로 사용하는 것이 고찰된다. 가상 로트라는 용어는, 주어진 도구(도 1a 의 도구(PT)에 유사함)에 있는 캐리어(100) 내로 적재된 상기 기판들(예를 들어 도 4a 에 도시된 S, SL)이 앞서 존재하는 기판 제조 로트에 대응되지 않거나 그를 나타내지 않을 수 있는 상태를 의미한다. 차라리, 기판(S, S2)에 의하여 형성되는 가상 로트(lot V)의 형성을 정의하거나 또는 그에 영향을 미치는 것은 기판(S, S2)의 상기 캐리어 내로의 배치인데, 그 가상 로트는 캐리어 내로 기판이 적재되기 전에 존재하지 않았을 수 있는 로트이다. 예를 들어 기판들(S, S2)은 다양한 제조 로트들에 각각 대응할 수 있다(도 4a 에 LOT I 및 LOT II 로서 시각적으로 표시됨). 각 로트(I, II)는 그와 관련된 것으로서 고유의 또는 대응되는 제조 규약(즉 처리방법, 타이밍)을 가질 수 있다. 상이한 실제 로트들(I, II)에 있는 기판들(S, S2)뿐만 아니라 각 제조 로트(I, II)(여기에서 이것은, 가상 로트와 대조되도록, 실제 로트로 호칭될 수 있음)와 관련된 제조 규약은 제어기(CONT)에 기록된다. 실제 로트(I, II)는 그에 대응되는 하나 이상의 기판을 가질 수 있다. 각 실제 로트(I, II)에 있는 기판은 로트의 제조 규약에 따라 제조설비를 통해 진행될 수 있는데, 예를 들어 그 목적은 기판(S, S2)이 동일한 처리도구에서 처리되고, 실질적으로 동시에 그 도구로부터 이탈될 준비가 되는 것으로 귀결된다. 상기 제어기(CONT) 내의 관리 소프트웨어 시스템은 상기 처리도구들과 캐리어 이송 시스템의 상태를 관찰하는데, 그 처리도구들에는 현재 기판(S, S2)이 있는 도구들과 기판(S, S2)이 각각의 처리 과정(cycle)(실제 로트 I, II 에 대응됨)으로 들어가게 되는 도구들(도 1b 의 도구(PT2)와 유사)이 포함되고, 상기 캐리어 이송 시스템은 제조설비의 제조효율(예를 들어 운용 중인 설비의 재고를 감소시키거나 또는 처리량을 최적화시키는 것)을 증가시키기 위하여 웨이퍼 이송을 (상기 캐리어를 단순히 이송 장치로 사용하여) 관리하는 것이다. 이 예에서, 기판들(S, S2)은 둘 다 제조 규약 내의 동일한 뒤잇는 도구로 이송될 수 있다. 예를 들어, 상기 후속 도구(예를 들어 도 1b 에 있는 도구(PT2)에 유사함)가 보관된 기판(S, S2)을 처리하기 위하여 이용될 수 있다면, 상기 기판(S, S2)은 둘 다 캐리어(100)에 적재될 수 있고, 상기 캐리어는 상기 실제 로트(I, II)로부터의 추가적인 웨이퍼들이 현재의 도구에서 처리되기까지 기다리기 전에 후속의 도구로 전달될 수 있다. 따라서 상이한 실제 로트들(LOT I, II)로부터의 기판들(S, S2)은 캐리어 내에서 가상 로트(V)를 형성하도록 조합될 수 있다. 상기 설정된 가상 로트는 일시적이거나 또는 상기 제조설비 내의 다수의 도구들에 대한 이송에 대해 유지될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 자유재량적 슬롯들의 가용성과 함께 상기 기판들을 캐리어(100)의 슬롯들(112, 114, 116, 118)에 독립적으로 배치시킬 수 있는 능력은, 상기 수용기가 가상 기판 로트를 설정하는 것을 가능하게 한다. 상기 이송되는 로트 크기는 제조 흐름의 최적화 요구에 따라 변화할 수 있다.
다른 특징들은 도 4c 내지 도 4d 에 도시된 예시적인 실시예들에 따른 캐리어에 대해 제공될 것이다. 그 하나의 특징은 캐리어/수용기를 개방하지 않고 캐리어 및/또는 그 내부의 웨이퍼를 식별할 수 있는 능력이다. 캐리어(10)와 유사하게, 무선주파수(RF) 태그(tag)가 사용되거나 또는 웨이퍼의 측부에 바코드가 반복적으로 사용되는 경우와 같이, 웨이퍼의 방향 또는 캐리어의 방향에 무관하게 식별인자가 독출될 수 있고 측부 독출, 상측 독출, 또는 경사 독출이 가능한 웨이퍼 또는 캐리어 식별을 달성하기 위한 특징물이 제공된다. 일 예로서, 상기 웨이퍼에는 바코드 또는 다른 광학적 식별인자가 제공될 수 있고, 캐리어(100B)(도 4d 참조)의 케이싱 내에 형성된 포트(30)(미도시)를 통해 외부의 독출기(21)에 의하여 보여질 수 있다. 변형적으로는, 무선주파수 태그(미도시)가 고정적인 무선주파수 독출기(도 4d 의 외부 독출기(21)와 유사하게 배치됨)와 조합되어 제공될 수 있는데, 이는 상기 캐리어가 원격의 독출기의 범위 내에 있을 때 동시에 또는 연속적으로 캐리어 내의 웨이퍼들 상에 있는 태그에 질의하여 그로부터 독출한다. 유사하게, 상기 캐리어는 상기 제조설비 내의 위치와 캐리어를 식별하기 위하여 원격 독출기(21)에 의하여 독출될 수 있는 식별 표지를 갖는 RFIG(도 2d 의 태그(25)와 유사함) 또는 식별 표지를 갖는다. 다른 예시적인 실시예에서, 상기 독출기(24I)(도 4c 참조)는 캐리어 내의 웨이퍼 조합을 식별하기 위하여 캐리어(100A), 웨이퍼에 상설된 것일 수 있다. 이 특징물들은, 원하는 경우, SEMI E84 핸드쉐이크(handshakes)와 같은 종래의 캐리어 - 도구 핸드쉐이크를 제거하도록 조합되어 제공될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 도구 도킹 시 또는 그 전에 핸드쉐이크를 갖는 독출 및 식별이 상기 재료 제어 시스템, 공장의 중앙 제어기, 도구 제어기에 직접 발생되거나, 또는 예를 들어 공장 측에서 제조설비 수준에서 추적되는 웨이퍼와 캐리어의 정보(제조방법, 목적지, 위치, 로트, 식별인자 등)에 부가된 독출이 발생될 수 있다. 이 특징물들은, 포드(pod) 내의 또는 포드를 통한 맵핑과 더 조합될 수 있는데, 여기서 그 특징물들은 포드(pod) 상에 제공되어 광학적 경로를 허용한다.
다시 도 4b 를 참조하면, 이 실시예에서 상기 캐리어(100)는 캐리어와 관련된 다양한 운용 상태 및/또는 건전성 상태(health condition)를 운용자에게 표시하기 위한 표시 패널 또는 장치(102)를 가질 수 있다. 상기 표시 장치(102)는 도 4b 에 대표적으로 도시되었고, 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 표시 장치는 각 조건에 따라 온/오프(on/off)를 전환시키는 적합한 논리 회로에 연결된 표시용 등(light)일 수 있는데, 이로써 대응되는 조건을 표시하는 등이 발광하게 된다. 변형적인 실시예에서, 상기 캐리어의 표시 장치는 상기 캐리어의 상태에 따라 디스플레이(display) 상에 원하는 표지를 생성하도록 프로그램되고 적합한 제어기에 의하여 운용되는 액정표시소자(LCD) 디스플레이와 같은 그래픽 디스플레이일 수 있다. 상기 표시 패널 내의 표지(102A 내지 102E)에 의하여 표시될 수 있는 상태의 예들로서는, 적재 포트에 대한 캐리어의 적절/부적절한 접면, 캐리어 도어의 개방/닫힘, 캐리어 내부의 환경 상태(예를 들어, 도어의 밀봉이 실패한 경우 또는 도어가 적절히 안착되지 않은 경우), 기판 선반 적재/이탈 상태, 기판 정렬/비정렬 상태, 및 (독립적으로 전원이 공급되는 캐리어의 경우) 배터리 상태가 있 다. 전술된 바는 단지 예에 불과할 뿐이고, 변형된 실시예들에서는 더 많거나 적은, 또는 임의의 다른 원하는 상태들이 상기 표시 장치에 의하여 표시될 수 있다.
변형된 실시예에서, 상기 포드는 상측 또는 하측으로 개방된 구성으로 제공되거나, 또는 다른 실시예에서는 여닫이(clamshell) 형태로 개방되어 제공될 수 있다. 변형된 실시예에서, 다른 개방 형태도 제공될 수 있다. 그러한 예는 도 5 내지 도 5a 와 도 6 내지 도 6a 에 도시되어 있는바, 여기에서 캐리어(210)는 풍선 또는 벨로우즈(bellows) 형태의 도어를 포함하는데, 여기에서는 예를 들어 팽창, 수축, 또는 진공화가 아닌 다른 도어를 개방하고 닫기 위한 추가적인 작동이 도입되지 않는다. 도 5 내지 도 5a 와 도 6 내지 도 6a 는, 각각의 닫힌 위치와 개방된 위치가 도시된 능동적 도어(214)(상기 수용기 케이싱의 기판 이송 개구를 개방하고 닫기 위한 것)를 구비한 캐리어(210) 각각의 입면도와 그에 대응되는 단면도이다. 상기 수용기(210)는 전술된 수용기(10, 100)와 실질적으로 유사하고, 달리 설명된 바를 제외하고는 유사한 특징들을 갖는다. 도어(214)는 그 도어의 구성 자체가 개방과 닫음을 실행하기 위하여 변화한다는 점에서 능동 도어이다. 이 실시예에서 상기 도어(214)는 유체(가스/공기)에 의하여 작동되지만, 변형된 실시예에서는 능동 도어가 임의의 적합한 기계적 또는 전기적 수단에 의하여 작동될 수도 있다. 이 경우 도어(214)는 실질적으로 유사하면서도 서로 대향하는 부분들(214A, 214B)을 갖는 것으로 도시되었다. 변형된 실시예에서 상기 도어는 단일의 작동 부분을 가질 수도 있다. 이 실시예에서 각 도어 부분은 일반적으로 풍선 부재(215)(도어(214)를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 다양한 종래의 풍선들을 도시 하는 도 7 도 참조)를 포함한다. 상기 풍선 부재(215)는 일반적인 오프셋(offset) 구성을 갖는데, 임의의 적합한 구성이 사용될 수도 있다. 상기 풍선 부재(215)는 상기 풍선 부재에 유체를 공급하고 그로부터 유체를 이끌어 냄으로써 각각 그 풍선을 팽창시키고 수축시키기 위한 연결부를 제공하는 목 부분(neck portion)을 가진다. 상기 풍선 부재는 팽창되면 상기 도어를 닫고(도 5a 에 도시된 바와 같이), 수축되면 도어(214)를 개방시킨다(도 6a 참조). 상기 수용기 케이싱의 개구는 사기 도어(214)가 닫혔을 때 도어 풍선 부재의 외부 표면 주위에 밀봉을 형성할 수 있는 임의의 적합한 형상을 가진다. 상기 수용기(210)는 풍선 부재(215) 및 유체 공급및배출부(202V) 간의 유체 소통을 허용하는 적합한 유체관을 포함한다. 상기 유체 공급/배출부(202V)는 역작용이 가능한 솔레노이드 펌프와 같은 형태로 상기 수용기(210)의 일체를 이룰 수 있다. 상기 책임 펌프는, 상기 수용기(210)가 접면되어 풍선 부재(215)를 진공화시키고 도어(214)를 개방하기 위하여 작동할 때 적합한 신호에 의하여 작동될 수 있다. 상기 수용기의 도킹해제(undocking) 전에, 상기 펌프는 역으로 상기 풍선 부재(215)를 팽창시키고 도어(214)를 닫는다. 또는, 상기 도어의 작동 유체 공급원(202V)은 적재 포트 또는 제조설비에 위치될 수 있고, 상기 수용기(210)에는 적재 포트에의 도킹 시에 상기 공급원와 결합되는 적합한 접면부(예를 들어, 고속 이탈 결합체 240/242)가 제공될 수 있다. 상기 접면부는 예를 들어 상기 적재 포트의 작동 유체 공급원(202V)에 맞는 충전및방출부를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 아래에 설명된 캐리어의 도어는 제거가능한 것일 수 있고 진공 걸음(latching) 및 보유가 제공될 수 있는데, 이 경우 래치(latch)는 (도 5 의 풍선 부재(215)에 어느 정도 유사하지만 (중간 도어 부재에 고정) 상기 포드 상에 도어를 유지시키는 풍선을 구비한 홈 내의 팽창가능한 밀봉부이고 상기 밀봉부가 압축되면 제거용 도어를 보유하고 동일한 진공을 갖는 도어를 해제할 수 있다. 이와 같은 방식으로 동시적인 파지 및 잠금해제/잠금 특징이 제공될 수 있다.
도 8a 내지 8b 에는 다른 예시적인 실시예에 따른 다른 캐리어(310)가 도시되어 있는데, 여기서 캐리어가 핸드오프(handoff)없이 제조설비 내의 다른 운송장치(vehicle)로 자동으로 급송될 수 있도록, 상기 캐리어에는 운송장치 구동, 제어, 및 소통과 같은 능력을 가진 능동 이송 특징물(350)이 제공될 수 있다. 예를 들어 측부 레일, 상측 레일, 롤러, 저감 또는 제거된 밀봉 플랜지 또는 다른 특징물과 같이 두 가지 동작없이 핸드오프를 허용하는 수동 이송 특징물들이 제공될 수 있다. 롤러 또는 바퀴보다는, 볼 또는 캐스터(caster)가 다방향 이동성을 위하여 상기 캐리어를 지지하고 이송하는데에 제공될 수 있다.
도 8b 에는 캐리어 프레임(CA)이 수직 및 측방향으로의 지지를 제공하기 위해 거기에 장착된 바퀴(CWV 및 CWH)를 갖는 실시예에 따른 캐리어(100C1)이 도시되어 있다. 도 8b 에서, 캐리어(100C2)의 예시적인 실시예는 바퀴(WV 및 WH)(도구 스테이션(tool station) 또는 다른 구조물에 지지하는 지지 트랙(T) 상에 장착될 수 있음)에 안착된다. 도 8c 에 도시된 예시적인 실시예에서, (캐리어가 지지되는 지지 구조물 또는 캐리어 프레임(CA)에 장착되는) 미끄럼판(SV, SH)은 캐리 어(100C3)를 이동가능하게 지지한다. 도 8e 에 도시된 예시적인 실시예에서, 지지 트랙(T1) 및/또는 캐리어 프레임은 캐리어(100C4)를 지지 및 가이드하기 위한 공기 베어링 또는 자기 베어링(BV, BH)을 포함한다. 도 8f 에서, 캐리어(100C5)는 이동가능한 컨베이어(conveyor; Tc)(벨트 또는 롤러) 상에 지지되고, 도시된 측부 가이드 레일(SGR)에 의해 측방향으로 가이드된다. 도 8b 에서, 캐리어(100C6)는 지지 레일(TR)을 타고 캐리어에 장착된 홈파인 바퀴(CWG)를 갖는다. 벨트, 로프, 엄지 나사, 로보틱 암 링크(robotic arm link), 또는 비스듬한 롤러 메카니즘을 구동하는 회전형 모터에 의하거나, 또는 리니어 모터(linear motor), 공압식 액튜에이터 등에 의하여 선형 움직임이 구현될 수 있다. 그렇게 구현된 상기 선형 움직임은 예를 들어 기계적 간섭, 마찰, 자기력, 또는 유체 압력에 의하여 상기 캐리어에 결합될 수 있다. 캐리어의 적층(stacking)을 허용하기 위하여 적층 특징물(미도시)들이 제공될 수 있다. 상기 캐리어가 수동적이되 다른 능동 요소에 의하여 이동될 수 있는 것을 가능하게 하는 밀고 당기는 특징물이 상기 캐리어의 하나 이상의 측부에 제공될 수 있다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 더 정확한 배치와 밀봉을 가능하게 하기 위하여 슬롯이 형성된 플랜지(915)와 같은 도킹 특징물(460)이 도킹면(docking face; 413) 상에 제공될 수 있다. 도 9 에 도시된 실시예에서, 상기 도킹 특징물(460)은 예시를 위하여 이송 개구를 갖는 캐리어의 측부(413)에만 배치되어 있다. 변형된 실시예에서, 상기 도킹 특징물(413)은 적재 포트(LP)와 어떤 방식으로 접면하는 캐리어의 임의의 측부 또는 표면 상에 배치될 수 있다. 상기 도킹 특징물들은 운동학적인 것인데, 이는 그들이 도구 또는 상기 적재 포트의 원하는 위치에 대해 캐리어를 스스로 정렬 및 배치시키도록 구성되기 때문이다. 적재 포트와의 도킹 중의 정확한 배치를 위한 가이드 표면(462, 463)을 갖는 캐리어를 제공하는 적합한 구성이 사용될 수 있지만, 상기 특징물(4B)들은 일반적으로 경사진 홈의 구성을 갖는 것으로 대표적으로 도시되었다. 도 9 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 도킹 특징물들(460)은 적재 포트의 배치 특징물(LPS)을 보충하고 그와 협력하여, 예를 들어 캐리어(410)이 도킹 위치로 자발적으로 이동할 때와 같은 때에 캐리어를 도킹 위치로 안정적으로 안내한다. 상기 도어는 측부 개방형, 상측 개방형, 힌지에 의한 여닫이형이거나, 또는 슬롯이나 링크연결체(linkage)에 구비된 측부에 힌지 결합된 것일 수 있어서, 미립자의 생성을 최소화시키면서 개방을 허용할 수 있다. 상기 캐리어의 대향하는 측부들 상의 두 도어들은 어느 방향으로부터든 기판의 제거 및/또는 삽입을 용이하게 하기 위하여 협력할 수 있다. 상기 캐리어는 제1방향으로 이동가능한 (전술된) 바퀴들과 예를 들어 도킹을 위한 제1방향을 가로지르는 제2방향으로 이동가능하고 캐리어 스프링이 구비된 운반체(carriage) 상에 제공될 수 있다. 추가적으로, 걸음(latching)은 무력화되어 상기 도어를 걸음해제(unlatching)시킬 수 있는 영구자석 또는 전자석의 래치와 같이 움직임이 없거나 수동적인 부품으로 수행될 수 있다. 도 10 을 참조하면, 예를 들어 적재 포트(LP) 또는 도 1a 의 유사한 도구(PT)인 도구의 접면부에 도킹된 저용량 기판 캐리어(410)의 입면도가 도시되어 있고, 이 실시예의 캐리어(410)는 달리 설명되는 바를 제외하고는 전술된 캐리어(10, 100)와 유사하다. 캐리어(410)는 예시적인 목적을 위하여 다섯 개의 기판 슬롯들을 갖는 것으로 도시되었지만, 변형된 실시예에서 상기 캐리어는 임의의 원하는 갯수의 기판 슬롯들을 가질 수 있다. 상기 캐리어(410)들은 고밀도 팩(dense pack)의 구성으로 불릴 수 있게 배치된 것으로 도시되었다. 도 10 에 도시된 실시예에서, 상기 캐리어(410)들은 수직 적층 구성으로 도시되었으나, 변형된 실시예에서는 상기 캐리어 팩이 임의의 원하는 방식으로 적층 또는 배치될 수 있다. 도 10 에 도시된 바에 따르면, 상기 캐리어(410)들은 측부(예를 들어 전방) 개방형이다. 또한 상기 캐리어(410)들은, 상기 캐리어의 다른 측부/면 상에서의 캐리어와 적재 포트 구조물 간의 추가적인 정합(registration)이 없도록 상기 적재 포트(LP)의 면에 캐리어를 정합시키기 위해 전방면(440)(즉 기판 개구(442)가 배치된 캐리어의 면/측부)을 사용한다.
전방-개방형 캐리어의 경우, 상기 예시적인 실시예에서 설명된 바와 같이 위치 정합을 위하여 전방면을 사용하는 것은, 종래의 300mm 전방개방 접면 기계 기준 (FIMS; front opening interface mechanical standard) 호환 접면부, 즉 수평 도킹 접면과 수직 장전(charging) 접면부를 동시에 제어하는 것에서의 결함을 극복한다. 종래 캐리어들의 이 조건은 과도하게 구속된 것이고 전방 접면부에서의 적재 포트와 캐리어 간의 간극을 유지함에 의하여 수용되는데, 이는 상기 기판 적재 포트 및 캐리어에 대한 원하지 않는 오염의 가능성을 높인다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 그러한 단일-평면 접면부는 하측 접면부 및 관련된 왕복 메카니즘(shuttle mechanism)을 제거하여, 저장/버퍼 위치에서 또는 적재 포트에서의 고밀도 수직 패키징(packaging)의 가능성을 허용한다. 도시된 실시 예에서, 지지부 또는 선반(LPS)은 상기 캐리어를 지지하도록 제공되지만 정합용 특징물은 없다. 정합에 대한 과도한 구속의 발생을 제거하기 위하여, 상기 선반 또는 캐리어의 다리는 캐리어가 선반 상에 자유로이 안착될 때 캐리어가 정합 위치에 대해 맞춰지도록 배치된다. 후술될 바와 같이, 캐리어의 정합은 캐리어가 선반으로부터 들리는 것으로 귀결된다. 또한 도 12 를 참조하면, 적재 포트(LP)에 접면된 캐리어(410)의 평면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 지지 선반은 캐리어(410)를 위한 정합 특징물을 한정할 수 있는데, 이로써 전방 캐리어 구조물(446)의 하측은 편평한 표면(LPSF)에 정합될 수 있다. 상기 상측부(448)는 상기 캐리어를 적재 포트로부터의 외팔보 방식으로 지지하는 클램프 메카니즘(clamp mechanism; 460)에 의하여 고정된다. 특히 상기 클램프(460)이 결합된 것과 같이, 상기 캐리어(410)의 후방은 그 수동적인 지지 위치로부터 들어올려진다. 또한 상기 전방의 편평한 정합 표면(LPSF)은 하측 접면부에 대한 오염 차폐부로서 기능할 수 있다. 상기 클램프 메카니즘(460)은 도시된 바와 같이 대향하는 클램프 부분들(462, 464)을 갖는다. 상기 클램프 부분(460)은 R1 내지 R4 의 위치 사이에서 이동될 수 있고, 상기 클램프 부분(464)은 L1 내지 L2 의 위치 사이에서 이동될 수 있으며, 도시된 바와 같이 클램프 부품(462)은 회전과 횡단 이동 둘 다가 가능하고, 클램프 부품(464)은 도 11 의 화살표(Y)에 의하여 표시된 방향으로의 횡단 이동만이 가능하다. 클램프 부품(462)은, 클램프 부품(462)의 결합을 야기하고 캐리어 플랜지를 상기 포트를 향해 당길 수 있으며 네 개의 바를 가진 링크구조물로 작동될 수 있다. 캐리어(410)가 메카니즘에 의하여 상기 측부로부터 화살표(X)로 표 시된 방향으로 위치되는 것을 가능하게 하기 위하여, 상기 클램프 부품(462)은 R1 으로 표시된 위치로 퇴거한다. 상기 두 개의 클램프 부품들(462, 464)은 링크(도 11 에 특징물(463)으로서 개략적으로 도시됨)에 의하여 서로 연결되어 단일 구동 축을 가능하게 할 수 있다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(410)는 운동학적 특징물들(450, 451)을 가지는데, 이들은 각각 닫는 클램프 부품들(462, 464)에 의하여 결합되어 상기 캐리어 면의 안착 표면을 적재 포트(LP)의 결합 표면으로 끌어당기고 보유한다. 상기 클램프 메카니즘은 상기 접면 영역으로 들어가는 미립자 오염물의 잠재적 위험을 최소화하기 위하여 상기 포트 개구의 측부에 위치될 수 있다.
적재 포트에 대한 캐리어(410') 정합의 다른 예시적인 실시예가 도 12 에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어(410')는 부드러운(compliant) 후방 힘을 이용하여 상기 포트에 대해 접근 및 고정될 수 있다. 상기 예시적인 실시예에서는, 팽창 주머니(470)가 사용되어 상기 캐리어(410')를 진입시키고 그것을 전방 접면부에 대해 고정시킨다. 인접한 (또는 동일한) 주머니는 상기 포트로부터 캐리어(410')를 퇴거시키기 위하여 비워질 수 있는 능력을 가질 수 있다. 상기 주머니(470)는 퇴거 중에 상기 캐리어(410')를 고정시키는 진공 컵(472)을 가질 수 있다. 임의의 적합한 부드러운 주머니 또는 유체 작동형 벨로우즈 장치가 사용될 수 있다. 변형된 실시예에서, 임의의 다른 원하는 부드러운 작동 시스템이 사용될 수 있다. 이 구성은 종래의 왕복 메카니즘(1축) 및 종래의 FIMS 적재 포트의 캐리어를 잡아 누르는(전형적으로는 2축) 메카니즘을 제거한다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 전방 접면부는 인접한 수동 정합 도입부(lead-in)를 포함한다. 상기 도입부는 상기 포트의 측부에 배치되어 상기 접면 영역에 진입하는 미립자 오염의 가능성을 최소화하는 것이 바람직하다. 이 실시예에서 캐리어(410')의 전방은 상기 캐리어의 측방향 측부에 위치된 운동학적 면(facet)(안착 표면)들(450', 451')을 갖는다. 상기 적재 포트는 보충적이고 운동학적인 접면부(460')를 갖는데, 이는 상기 캐리어가 도 10 의 캐리어(410)에 유사하게 적재 포트 접면부로부터 외팔보로 지지될 수 있도록 가이드와 안착 표면들(462', 464')에 수동적이어서 상기 캐리어를 안내하고 결합되어 상기 캐리어의 결합용 운동학적 면들(450', 451')에 결합된다. 상기 적재 포트 개구 주변에 있는 적합한 밀봉부재(예를 들어, 오-링(0-ring))(453')은 상기 캐리어 케이싱과 적재 포트 간의 밀봉을 확실히 한다.
이제 도 13 을 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 적재 포트에 접면된 캐리어(410")의 평면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 캐리어 도어의 걸음(latching)과 제거를 구현하기 위하여 벨로우즈(470")가 사용된다. 이 실시예에서 상기 캐리어(410")의 적재 포트 접면부로의 진입과 정합은 도 10 내지 도 11 에 도시된 캐리어(410)에 유사하게 수행될 수 있다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 캐리어 도어(413")가, 상기 도어가 닫힌 위치에 있고 보유기(retainer)가 팽창된 때 캐리어 프레임(미도시)의 요홈과 결합하는 도어(413") 상의 수축가능한 주변의 보유기(402")에 의하여 캐리어 개구의 프레임에 보유될 수 있다. 변형된 실시예에서, 상기 도어 보유기는 임의의 적합한 공압 작동식 부재(예를 들어 핀, 볼)일 수 있다. 다른 변형된 실시예에서, 상기 수축가능한 캐리어 도어의 보유기는 상기 도어와 캐리어 케이싱 간의 밀봉 부재로서도 기능할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 캐리어 개구 프레임은 도어(413")와 캐리어 케이싱 간의 접면을 밀봉하는 별도의 밀봉부재(403")를 가질 수도 있다. 이해되는 바와 같이, 상기 적재 포트에 대한 캐리어(410")의 정합은, 전술된 바와 같이 상기 벨로우즈(470")를 도 13 에 도시된 바와 같이 캐리어 도어와 접촉시키는 결과를 낳는다.
상기 캐리어 도어와의 접촉 시에, 상기 벨로우즈는 (도시되지 않은 적합한 시스템에 의하여) 비워져서 그것을 압착함으로써, 상기 캐리어 도어를 퇴거 및 고정시킨다. 상기 포트 도어(LP4) 상의 안내하는 정합 핀(CPG)은 그것이 캐리어로부터 퇴거하거나 캐리어로 복귀할 때 포트 도어에 대해 캐리어 도어(413")의 정렬을 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 캐리어 도어에 오리피스(orifice) 또는 개구(413V)가 있으면, 진공이 도어(413")로 진입하는 것이 가능하게 되고, 상기 도어의 수축가능한 주변의 보유기를 수축시킬 수 있다. 상기 벨로우즈의 탄성력(또는 상기 포트 도어에 위치된 별도의 기계적 스프링(LP8))은, 상기 도어(413")가 제거되기 전에 수축가능한 보유기(408")가 접히도록 그 크기가 정해질 수 있다. 상기 포트 벨로우즈(470")의 환기(여과될 수 있음) 시, 상기 탄성력은 도어(413")를 캐리어 내로 다시 넣고, 상기 접힐 수 있는 보유기는 캐리어 플랜지에 다시 결합된다.
이제 도 14 를 참조하면, 또 다른 예시적인 실시예에 따라 버퍼(LPB)의 버퍼 위치에 배치된 캐리어(510)와 적재 포트 접면부의 입면도가 도시되어 있다. 달리 기술되는 바를 제외하고는 상기 캐리어(510)는 전술된 캐리어(10, 100)와 유사하다. 또한 상기 적재 포트에 대한 접면도 다르게 기술되는 바를 제외하고는 도 1a 및 도 10 의 적재 포트(LP)에 관한 설명과 유사하다. 상기 적재 포트(LP) 상의 캐리어와 버퍼(LPB)의 구성 및 배치는 단지 예시적인 것이다. 이 예시적인 실시예에서는 상기 캐리어들 각각이 캐리어 도어가 배치된 캐리어의 측부(515)에 있는 적재 포트(LP)에 정합 및 접면된다. 그 측부(이에 대해 기판이 가장자리가 걸쳐지도록 배향(방향이 정해짐)됨)는 캐리어의 전방으로 칭해질 수 있다. 변형된 실시예에서는, 전술된 바와 같이, 캐리어의 하측(즉 기판의 하측을 대면하는 캐리어의 측부)에 도어 또는 캐리어 폐쇄물이 배치될 수 있다. 도 10 에 도시된 캐리어 적재 포트 접면부와 유사하게, 이 예시적인 실시예의 캐리어는 상기 적재 포트의 지지면(LPS)으로부터 외팔보 형태로 지지될 수 있다. 이 예시적인 실시예의 적재 포트 지지면(LPS)과 캐리어(510) 간의 대표적인 접면은 도 15 에 도시되어 있다. 도 15 에서 상기 캐리어(510)는 명료화를 위하여 적재 포트로부터 이격된 위치에 있는 것으로 도시되었다. 이 도면에서, 상기 적재 포트 지지면(LPS)은, 적재 포트의 적재용 개구(LPO)를 형성하는 적재 포트 면 또는 판 상에 있는 것으로 도시되었다. 이해되는 바와 같이, 상기 적재 포트 지지면은 상기 캐리어의 접면 측부(515)를 대면하는 임의의 표면일 수 있다. 상기 캐리어(515)의 접면 측부는 후술되는 바와 같이 운동학적 결합 특징물(516)을 갖는다. 이제 도 16a 및 도 16b 를 참조하면, 도 15 에 도시된 캐리어 적재 포트 접면의 개략적인 입면도가 캐리어가 각각 도킹된 위치와 도킹되지 않은 위치에 있는 상태로 도시되어 있다. 도킹된 위치에서, 상기 적재 포트 지지면(LPS)과 캐리어 상에 있는 운동학적 결합 특징물(516)들은 결합되어 정합하여 상기 캐리어를 상기 적재 포트 개구(LPO)에 대해 정렬시키고 원하는 위치에 보유한다.
이해되는 바와 같이, 상기 운동학적 결합 특징물들은 임의의 원하는 구성을 가질 수 있다. 하나의 예시적인 구성이 도 17a 내지 17b 에 도시되어 있는데, 이는 상기 적재 포트에 대해 도킹된 위치와 도킹되지 않은 위치에 있는 캐리어(510A)의 평면도이다. 이 실시예에서 상기 캐리어는 측방향으로 돌출된 표면(516AF)들을 갖는다(예를 들어, 측부에 있는 플랜지). 상기 적재 포트는, 보충적인 지지면(LPSA)를 한정하는 돌출부들을 갖는다. 도 18a 내지 도 18b 에는 상기 운동학적 결합물의 다른 예시적인 구성이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어(510B)는 적재 포트 지지 표면(LPSB)을 대면하는 면에 있는 경사진 가이드 노치(tapering guide notch; 516B)를 가질 수 있다. 상기 적재 포트 지지 표면은 캐리어의 노치(516")와 결합하기 위한 보충적인 경사진 패드 부분(LPSI)을 가질 수 있다. 상기 적재 포트 상의 돌출부는 고정된 것이거나 또는 탄성적으로 지지된 것일 수 있다. 상기 노치와 돌출부의 면에 있는 경사부(taper)는 상기 캐리어를 원하는 위치로 안내하도록 그 방향이 정해진다. 도 18b 에서, 상기 적재 포트 상의 경사진 돌출부는 둥글게 처리된 핀의 형상을 갖는다. 도 18c 에 도시된 예시적인 구성에서, 상기 캐리어는 적재 포트의 보충적인 각진 면들과 결합하고 외측 모서리가 깍인 면(416C)들을 갖는다. 도 18d 에 도시된 예시적인 구성에서, 상기 캐리어는 도 18a 의 돌출부(LPSI)에 유사한 적재 포트 상의 보충적인 돌출부에 의하여 결 합되는 경사진 구멍(516D)을 갖는다. 도 18 에는 운동학적 결합부(516E)가 도시되어 있는데, 이는 결합핀을 구비한 수 부분(male portion)과, (상기 수 부분을 두 방향으로 배치시키는) 고정홀을 갖는 암 부분(female portion)과, 일 방향으로 부유(float)하는 결합핀에 결합되는 연장된 슬롯을 갖는다.
도 19 를 참조하면, 전자석 결합체를 구비한 적재 포트(LP)에 정합된 캐리어(610)의 입면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어(610)는 캐리어 케이싱에 부착되거나 이에 포함된 (스텐레스 스틸과 같이) 적합한 자석 재료(616)를 가질 수 있다. 상기 적재 포트에는 적합한 영구/전자석 척(chuck)(LPM)이 제공된다. 적합한 영구/전자석 척의 예는 도 24 에 개시되어 있는데, 이는 일반적으로 코일에 배치된 하나 또는 한 쌍의 영구자석을 가지고, 상기 코일을 통해 전류가 흐름에 따라 상기 척을 온(on) 및 오프(off) 시킨다. 상기 척이 작동되면 캐리어가 보유되고, 작동해제되면 캐리어를 놓아준다. 도 20a 내지 20c 에는 도시된 바와 같이 상이한 위치에 있는 자석 재료(616A, 616B, 616C)를 구비한 캐리어(610A, 610B, 610C)의 다양한 예시적인 실시예들이 도시되어 있다. 이해되는 바와 같이, 자기적 보유는 이동하는 부품과 관련되지 않기 때문에, 실질적으로 오염 생성이 없는 매우 청정한 접면으로 귀결된다.
상기 적재 포트와 캐리어 간의 운동학적 결합은 능동적인 기계적 결합일 수 있다(도 10 및 11 에 도시된 결합 특징물에 유사하게). 능동적인 기계적 결합의 다른 예시적인 실시예들은 도 21a 내지 21e 에 도시되어 있다. 도 21a 에서 적재 포트는 캐리어(710A) 상의 특징물에 결합하는 회전형 클램프 부분(750)을 갖는다. 도 21b 에 도시된 실시예에서, 상기 적재 포트는 캐리어(710B)의 요홈/공동으로 받아들여지는 확대가능한 장치(예를 들어 주머니(bladder))를 갖는다. 상기 캐리어 공동(716B)은 상기 장치가 캐리어로 확대되어 적재 포트에 대해 당겨질 때 상기 확대가능한 장치의 표면과 결합하고 상기 캐리어를 원하는 위치에 정합시키는 딱 들어맞는 면들을 갖는다. 도 21c 에 도시된 실시예에서, 상기 적재 포트 상의 솔레노이드 작동식 클램프(750C)들은 정합을 위하여 캐리어의 표면에 반대되는 방향으로 이동된다. 도 21d 에는 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 적재 포트는 캐리어(710D)를 위한 받침대(fulcrum)를 한정하는 부재(750D)와 캐리어가 정합되었을 때 안착하게 되는 정지 표면(750DS)을 갖는다. 상기 캐리어는 부재(750D)에 의하여 제공되는 받침대 상에 지지되는 결합구순부(engagement lip; 716D)를 가지고, 상기 캐리어는 정지부(750DS)에 안착될 때까지 진입위치(710D')로부터 회전된다. 도 21e 에 도시된 실시예에서, 그 결합은 도 27D 에 도시된 것과는 실질적으로 반대인 방식으로 이루어지는데, 받침대 부재(750E)는 하측에 있고, 캐리어(710E)는 상측으로 회전되어 그 정합위치로 가게 된다. 이 실시예에서, 능동 후크(hook; 750EH)는 상기 적재 포트에 장착되어 상기 캐리어를 정합위치에 보유한다.
이제 도 22 및 22a 내지 22b 를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 캐리어(810)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어는 캐리어의 대향하는 측부들에 있는 도어(813, 813A)를 갖는다. 이것은 상기 캐리어의 어느 일 측부라도 적재 포트에 접면되는 것을 가능하게 한다. 또한 캐리어가 어느 쪽 면으로 접면되는 것을 가능하게 하기 위하여 적합한 결합물(미도시)들이 제공될 수 있다. 변형 된 실시예에서 상기 캐리어는 더 많은 도어들을 가질 수 있다. 이 실시예의 상기 도어들(813, 813A)은 도 24 에 도시되고 앞서 설명된 영구/전자석 척에 유사한 잠금 시스템(818)에 의하여 상기 캐리어 케이싱에 고정될 수 있다. 이 실시예에서, 상기 도어(813, 813A)에는 자석 재료가 배치될 수 있다. 상기 영구/전자석 척은 상기 캐리어 케이싱에 배치될 수 있다. 전술된 바와 같이, 예를 들어 상기 캐리어가 도킹될 때, 상기 장치에 전류를 인가하면, 상기 척을 작동/작동해제시킬 수 있다. 도 23 에는 일 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 적재 포트 캐리어 도어 개방기(LPD)는 캐리어 도어(913)를 캐리어(910)로부터 제거하기 위한 영구전자석 척(950)을 갖는다. 이 실시예에서, 상기 캐리어에는 상기 도어를 캐리어에 고정시키는 영구/전자석 척(917)이 제공될 수도 있다.
다시, 도 25 에는 처리 모듈과 기판 캐리어(1010) 간의 접면을 위하여 제공된 소형-환경부(mini-environment; ME)를 갖는 대표적인 도구(도 1a 의 처리도구(PT)와 유사함)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1a 의 도구(PT)에 대해 전술된 바와 같이, 상기 소형-환경부(ME)는 원하는 가스류(gas species)/또는 혼합물(예를 들어 NZ, NZ, AR, AR/02, 외부 대기와는 다른 매우 건조한 공기)로 제어되는 분위기를 갖는다. 또한 상기 소형-환경부 내측의 분위기는 상기 캐리어(1010) 내부의 분위기와도 상이할 수 있다. 이송된 웨이퍼가 유해한 가스류에 오염/노출되는 것을 방지하기 위하여, 외부 공기 또는 캐리어 분위기에 의하여 상기 소형-환경부가 오염되는 것과 외부 대기에 의하여 캐리어 내부가 오명되는 것을 방지할 것이 요망된다. 도 25 에 도시된 바와 같이, 상기 소형환경부를 향한 캐리어 면을 밀봉함으 로써, 유해(offensive) 가스류로의 웨이퍼 노출 가능성은 제어될 수 있다. 상기 밀봉은 단일의 집적화된 밀봉부 또는 다수의 밀봉부들(예를 들어 도 25a 에 도시된, 캐리어와 캐리어 도어 간의 밀봉부(1112), 전술된 캐리어와 적재 포트 간의 밀봉부에 유사한 캐리어와 적재 포트 간의 밀봉부(1110), 캐리어 도어와 적재 포트 도어 간의 밀봉부(1114), 및 적재 포트 도어와 적재 포트 간의 밀봉부)에 의하여 이루어질 수 있다. 열쇠(key)는 상기 캐리어와 소형환경부 간의 접면에 있을 수 있는데, 이는 (a) 전방 배치 및 (b) 전방 밀봉이어서, 상기 캐리어의 배치 및 결합 작용도 상기 캐리어를 소형환경부에 밀봉시킬 수 있다. 갇힌 공기(trapped air)는 영-체적(zero-volume)에 의하여 제거될 수 있다. 밀봉(영 체적을 개략적으로 도시하는 도 25b 참조)은 캐리어(1010), 캐리어 도어(1013), 적재 포트 도어(LPD), 및 적재 포트(LP) 간을 접면시킨다. 도 25a 에 도시된 영-체적 접면의 경우에 있어서의 갇힌 공기는, 상기 소형환경부로부터 밸브가 열리고 소형-환경부 가스류가 그 빈 공간으로 도입되며 배출 밸브를 통하여 비워지는 경우과 같은 소제(purging)에 의하여 제거될 수 있다. 변형적으로 상기 캐리어(1010)의 내부 영역도 소제될 수 있는데, 예를 들어 상기 포트 도어(LPD)와 소형-환경부(LP) 간의 밀봉부(1116)가 개방되기 전에 상기 캐리어의 내부를 가스류에 노출시킴(예를 들어, 먼저 밀봉부(1112)를 개방함)으로써 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 캐리어 내부가 소형환경부에 노출되는 때, 상기 웨이퍼가 노출되는 가스류는 캐리어가 그 가스류를 포함하는 곳과 동일한 곳에 남는다. 이 방식으로, 캐리어는 웨이퍼가 노출되는 가스류가 효과적으로 제어되는 상태로 도구들 간을 이동할 수 있게 된다. 변형된 실시예 에서, 입자 이동 및 유인을 더 제어하기 위하여, 다양한 표면들이 가열, 냉각, 대전(charged)되거나 또는 그 밖의 방법이 적용될 수 있다. 앞서 설명된 것들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것임이 이해되어야 한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 응용을 도출해 낼 수 있다. 따라서 본 발명은 그러한 변형예들, 응용예들, 및 변화예들을 포함하도록 의도된 것이며, 그들은 첨부된 청구항들의 범위에 속한다.
본 발명은 집적회로 제조설비 내에서 사용되는 저용량 기판 캐리어를 위한 장치에 이용될 수 있다.

Claims (28)

  1. 그 내부에서 제어된 환경을 형성하도록 적합화된 케이싱으로서, 케이싱 내부에 있는 적어도 하나의 기판을 보유하기 위한 지지부들을 그 내부에 가지고, 케이싱 내에 있는 적어도 하나의 기판에 접근하는 기판 이송 시스템이 통과할 수 있는 기판 전달 개구를 한정하는 케이싱; 및
    상기 케이싱에 있는 기판 전달 개구를 닫기 위한 것으로서 상기 케이싱에 연결된 도어;를 포함하고,
    상기 케이싱은, 기판 이송 시스템의 퇴거가 없고 또한 케이싱 내에의 기판 적재와 기판 이송 장치의 기판 처리 용량에 대해 독립적으로, 상기 장치로부터의 일 기판을 다른 기판으로 교체하는 것을 가능하게 하는 고속 교체 요소를 형성하는 구조를 갖는 기판 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 장치와 기판 이송 장치를 정합시키기 위한 정합 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 전달 개구는 케이싱의 측부에 위치되어 있고, 상기 정합 시스템은 상기 케이싱의 동일한 측부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속 교체 요소는 케이싱 내에 기판 버퍼를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속 교체 요소는 상기 케이싱 내의 다른 기판을 보유하기 위한 다른 지지부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속 교체 요소는 상기 케이싱 내에 선택적으로 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 10 개보다 적은 기판을 운반할 수 있는 저용량 캐리어인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱은, 케이싱 내에 있는 적어도 하나의 기판의 미리 정해진 특성을 식별하기 위한 검출기를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 검출기는 적어도 하나의 기판의 식별 표지를 독출하기 위한 독출기인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  10. 작업대상물들이 작업대상물 로트로 처리되는 작업대상물 처리 흐름을 정의하는 작업대상물 처리 스테이션들을 제조설비에 제공하는 단계;
    상기 작업대상물 처리 흐름 내의 작업대상물 처리 스테이션들 간에 하나 이상의 작업대상물을 운반하고, 각각이 작업대상물을 보유하기 위하여 적합화되고 미리 정해진 작업대상물 보유 영역을 갖는 캐리어를 제공하는 단계; 및
    상기 작업대상물 처리 흐름 내에서 상기 캐리어에 의한 일 작업대상물 처리 스테이션으로부터 다른 작업대상물 처리 스테이션으로의 이송을 위하여, 선택가능한 수의 작업대상물들을 갖는 가상의 작업대상물 로트를 상기 캐리어에 설정하는 단계;를 포함하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다른 작업대상물 처리 스테이션은 상기 작업대상물 처리 흐름 내에서 상기 일 작업대상물 처리 스테이션에 대하여 다음 위치에 있는 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 가상의 작업대상물 로트는 상기 작업대상물 로트와는 상이한 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가상의 작업대상물 로트를 구성하는 작업대상물의 수는 상기 적어도 하나의 작업대상물 로트의 일부분인 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가상의 작업대상물 로트 내에는 상기 적어도 하나의 작업대상물 로트 내보다 많은 수의 작업대상물이 있는 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 가상의 로트는 상기 일 작업대상물 처리 스테이션 또는 다른 작업대상물 처리 스테이션의 미리 정해진 특성에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 특성은 상기 일 작업대상물 처리 스테이션에 의하여 처리된 기처리 작업대상물의 처리 상태인 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 특성은 상기 다른 작업대상물 처리 스테이션에 의하여 처리된 기처리 작업대상물의 처리 상태인 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐리어에 상기 가상의 로트의 작업대상물 수의 작업대상물 식별을 위한 내장 검출기를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 작업대상물들의 수 중의 적어도 하나 상에 있는 작업대상물 식별 표지를 독출할 수 있는 독출기인 것을 특징으로 하는 제조설비 내 작업대상물들의 처리방법.
  20. 내부에 제어된 환경을 형성하도록 적합화되고, 내부에 적어도 하나의 기판을 보유할 수 있는 크기를 가지며, 기판이 통과하여 출입할 수 있는 기판 전달 개구를 한정하는 케이싱;
    상기 케이싱에 있는 기판 전달 개구를 닫기 위하여 상기 케이싱에 연결된 도어; 및
    상기 케이싱 내에 배치된 보유 스테이션들로서, 그 각각은 기판을 보유할 수 있고, 보유 스테이션들 중의 적어도 하나는 적어도 하나의 기판이 상기 기판 장치에 적재된 경우 상기 이송 장치가 적재 상태에 있을 때 기판을 보유하는 기판 보유 스테이션이며, 상기 보유 스테이션들 중의 적어도 다른 하나는 상기 이송 장치가 적재 상태에 있을 때 다른 기판을 선택적으로 보유하는 자유재량적 보유 스테이션이고, 상기 적어도 하나의 보유 스테이션과 상기 적어도 하나의 다른 보유 스테이션 각각은 선택적으로 기판 보유 스테이션과 자유재량적 보유 스테이션으로 전환될 수 있는 보유 스테이션들;을 포함하는 기판 이송 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보유 스테이션은 기판 처리 로트 크기를 변경하도록 선택적으로 전환되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보유 스테이션은 기판 처리 로트 크기를 증가시키도록 선택적으로 전환되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보유 스테이션은 상기 장치에 기판들이 적재되는 때에 가상의 기판 처리 로트의 생성을 야기하도록 선택적으로 전환되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 가상의 기판 처리 로트는 상기 기판 보유 스테이션 내의 기판과 상기 자유재량적 보유 스테이션 내의 다른 기판에 의하여 형성되고, 상기 기판과 다른 기판은 상이한 처리 로트로부터의 것인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판 보유 스테이션 내의 기판을 식별하기 위하여 상기 케이싱에 연결된 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 케이싱의 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 검출기는 기판 보유 스테이션 내의 기판 상에 있는 기판 식별 표지를 독출할 수 있는 독출기인 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 자유재량적 보유 스테이션은 상기 장치 내에 기판 버퍼를 한정하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
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