KR20070054683A - 승강기 기반의 도구 적재 및 버퍼링 시스템 - Google Patents

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KR20070054683A
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길크리스트 율리시스
마이클 엘. 부파노
포스나이트 윌리엄
크리스토퍼 호프메이스터
제랄드 엠. 프리드만
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브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
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Abstract

기판 처리 장치가 제공된다. 상기 장치는 케이싱, 적재 포트 접면부, 및 캐리어 보유 스테이션을 갖는다. 상기 케이싱은 기판을 처리하기 위한 처리 장치를 내부에 갖는다. 상기 적재 포트 접면부는 기판을 상기 처리 장치에 적재하기 위하여 케이싱에 연결된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은 상기 케이싱에 연결된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 상기 적재 포트 접면부에 보유하기 위하여 적합화된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은, 상기 캐리어 보유 스테이션으로부터의 기판 이송 캐리어의 교체를 위한 고속교체부를 제공하기 위하여 구성된다.

Description

승강기 기반의 도구 적재 및 버퍼링 시스템{Elevator-based tool loading and buffering system}
[관련 출원과의 상호 참조]
이 출원은 2004년 8월 23일에 출원된 미국 가출원 제60/604,099호의 수혜를 주장하며, 그 전체는 참조로서 여기에 포함된다.
여기에 개시된 예시적인 실시예들은 집적회로 제조설비 내에서 사용되는 저용량 기판 캐리어를 이송 및 저장하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서는 제조설비에 걸쳐 소요되는 웨이퍼 주기 시간를 저감시키고 공정진행 중 작업의 양을 저감시키며, 웨이퍼의 안전성을 향상시킴에 대한 요구가 있다. 연구결과에 따르면, 단일 웨이퍼 캐리어로 이동함에 의하여 웨이퍼 주기 시간과 공정 중 웨이퍼들(WIP; wafers in process)이 현저히 저감된다고 한다. 차세대 웨이퍼 크기(450mm)에 부가하여, 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductor; ITRS)은 단일 기판 캐리어를 요구한다. 단일 웨이퍼 또는 저용량 캐리어를 이용하면 얻어지는 장점에는, 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 처리 도구(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 처리 도구 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 처리 도구 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.
즉, 종래의 처리 도구의 종래의 적재 포트(load port) 또는 캐리어 대 도구 접면부(interface)는, 상기 제조설비 내에 저용량 캐리어를 도입할 때, 원하는 고속의 캐리어 공급을 처리(즉, 제거를 위한 독출(reading), 접면(interface), 또는 받음(receiving))할 수가 없다. 종래의 캐리어 대 도구 접면부(interface)의 일 예가 미국 특허공보 2003년 3월 6일에 공표된 제2003/0044261호에 개시되어 있는데, 여기서 반도체 재료 처리 시스템은 처리 도구의 전방 단부에 집적되거나 또는 장착될 수 있는 EFEM 이다. 상기 개시된 종래의 EFEM 은, 정합하는 입출력 포트(I/O ports) 및 상기 입출력 포트에 도킹(docking)/도킹해제(undocking)하기 위한 왕복 포드(shuttle pods)에 대응되는 캐리어 (FOUP) 입출력 포트 및 포드 전진판(pod advance plates)을 갖는다. 상기 전술된 예는 종래 처리 도구의 대표적인 종래의 캐리어-도구 접면부이다. (기판 또는 웨이퍼를 상기 도구에 적재(load) 또는 이탈(unload)시키기 위하여) 상기 포드들이 결합되는 입출력 포트는 선형적으로 또는 축방향으로 분포된다. 예를 들자면, 캐리어-도구 접면부의 전방을 따른 각 단위 폭(상기 캐리어 폭에 대응)마다 단 하나의 입출력 포트가 있는 경우이다. 이로써 종래의 도구에서는 상기 도구 전방의 단위 폭마다 단일의 캐리어만이 접면된다. 이 선형의 접면부 구조는 상기 사용되는 캐리어가 저용량의 것인 때에 도구 적재 이탈을 상당히 제한한다. 또한 상기 종래 접면부에서 입출력 포트에 대한 포드 도킹을 위한 포드 전진판의 도입은 두 평면들(즉, 포드와 전진판 간의 안착 접면부 및 포드와 포트 간의 포트 접면부)을 따른 포드 정합에 관련되는 것이 일반적인데, 이러한 상태 조건은 그 본질상 상기 도구에 대한 캐리어 공급 속도에 대응되는 유해한 영향에 의하여 지나치게 구속된다. 또한 먼저 포드를 상기 포드 전진판에 정합시키고 그 포드 전진판으로 하여금 포드를 상기 입출력 포트와 다시 접촉/정합시키게 하는데에 소요되는 시간은 달성가능한 캐리어 공급 속도에 불리하게 작 용한다. 이들은 종래의 캐리어-도구 접면의 문제들 중의 일부일 뿐으로서, 그 문제들은 아래에서 상세히 설명되는 예시적인 실시예에 의하여 극복된다.
다른 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 와, 브룩스 오토메이션 사의 출원 제10/682,808에서 찾아볼 수 있는데, 이들 모두는 여기에 그 전체가 참조로서 포함된다.
예시적인 실시예에 따라 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 장치는 케이싱, 하측 포트 접면부(low port interface) 및 캐리어 보유 스테이션(carrier holding station)을 갖는다. 상기 케이싱(casing)은 내부에 기판 처리를 위한 처리 장치를 갖는다. 상기 적재 포트 접면부는 기판을 상기 처리 장치 내로 적재하기 위하여 케이싱에 연결된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은 케이싱에 연결된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은 적어도 하나의 기판 이송 캐리어(substrate transport carrier)를 상기 적재 포트 접면부에 보유하도록 적합화된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은, 캐리어 보유 스테이션으로부터의 기판 이송 캐리어의 교체를 위한 고속교체부를 제공하도록 구성된다.
다른 예시적인 실시예에 따라, 기판 처리 장치가 제공된다. 이 장치는 케이싱, 적재 포트 접면부(load port interface), 캐리어 보유 스테이션, 및 캐리어 적재및버퍼링 시스템(carrier loading and buffering system)을 갖는다. 상기 케이싱은 내부에 기판을 처리하기 위한 처리 장치를 갖는다. 상기 적재 포트 접면부는 기판을 처리 장치 내로 적재하기 위하여 케이싱에 연결된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은 케이싱에 연결된다. 상기 캐리어 보유 스테이션은 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 상기 적재 포트 접면부에 보유하도록 적합화된다. 상기 캐리어 적재및버퍼링 시스템은 상기 기판 이송 캐리어를 보유 스테이션에 적재하고 그로부터 이탈시키기 위하여 캐리어 보유 스테이션과 통신한다. 캐리어 적재및버퍼링 시스템은 상기 기판 이송 캐리어를 제1 이송 경로를 따라 이동시킬 수 있는 제1 캐리어 이송 시스템과 접면한다. 또한 상기 캐리어 적재및버퍼링 시스템은 상기 이송 캐리어 를 제2 이송 경로를 따라 이동시킬 수 있는 제2 캐리어 이송 시스템과 접면(interface)한다.
본 발명의 전술된 사항들과 다른 특징들은 아래와 같은 첨부도면을 참조하여 뒤이은 상세한 설명에서 설명된다.
도 1 내지 1a 는 각각 예시적인 실시예에 따른 특징이 포함된 기판 처리 시스템을 도시하는 개략적인 입면도와 평면도이고;
도 2a 내지 2b 는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 도시하는 개략적인 정면도와 측부 입면도이고;
도 3 은 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 도시하는 다른 개략적 입면도이고;
도 3a 는 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 승강기 이송을 도시하는 개략적인 평면도이고;
도 4a 내지 4f 는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 시스템에 사용되는 기판 캐리어를 도시하는 개략적인 입면도이고;
도 5a 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 시스템에 사용되는 기판 캐리어를 도시하는 개략적 사시도이고;
도 5b 내지 5d 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 캐리어를 도시하는 개략적 사시도와 부분 입면도이고;
도 6 은 도 5b 내지 5d 에 도시된 기판 캐리어에 접면된 일 실시예에 따른 처리 시스템의 적재 포트를 도시하는 개략적 단면도이고;
도 7 은 일 예시적인 실시예에 따른 기판 캐리어와 처리 시스템의 처리 도구 캐리어 보유 스테이션의 개략적 평면도이고;
도 8a 내지 8b 는 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 캐리어와 처리 시스템의 적재 포트 부분을 각각 도시하는 개략적 입면도 및 평면도이고;
도 9 내지 10 은 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 캐리어와 적재 포트 부분을 도시하는 다른 개략적 평면 단면도이고;
도 11, 11a 내지 11b 는 일 예시적인 실시에에 따른 기판 캐리어 접면부와 적재 포트 부분을 각각 도시하는 개략적 사시도 및 입면도이고;
도 12a 내지 12b 는 일 예시적인 실시에에 따른 것으로서 도킹된 위치와 도킹되지 않은 위치에 있는 기판 캐리어 및 적재 포트 부분을 도시하는 개략적 입면도이고;
도 13a 내지 13e 는 다른 예시적인 실시예에 따른 캐리어 및 적재 포트 간의 가능한 결합을 도시하는 다른 개략적 부분 입면도 및 사시도이고;
도 14 는 적재 포트와 캐리어 간의 능동 결합을 도시하는 개략적 입면도이며, 도 15a 내지 15c 는 다른 예시적인 실시예에 따라 도 14 의 결합에 사용된 캐리어를 도시하는 사시도이고;
도 16a 내지 16f 는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 캐리어와 적재 포트 간의 능동 결합을 도시하는 다른 개략적 부분 입면도이고;
도 18 은 상기 처리 시스템의 처리 도구 및 캐리어를 도시하는 개략적 입면도이고;
도 18a 는 도 18 에 도시된 캐리어 및 적재 포트 부분을 도시하는 부분 단면도이고, 도 18b 는 도 18 의 처리 도구 및 캐리어의 적재 포트 프레임, 적재 포트 도어, 캐리어 도어, 및 캐리어 간의 단일한 네 방향 밀봉 접면(interface)을 도시하는 개략도이고;
도 19a 내지 19g 는 다른 예시적인 실시예에 다른 적재 포트 부분, 캐리어/캐리어 도어, 및 캐리어 도어 개방기를 각각 도시하는 개략도이고;
도 20a 내지 20c 는 일 방향에서 본 것으로서, 상이한 구성의 적재 포트 모듈 및 버퍼를 구비한 처리 도구 접면부를 도시하는 개략적인 입면도이고;
도 20d 는 다른 방향에서 본 것으로서, 처리 도구 접면부 부분, 버퍼, 및 적재 포트 모듈을 도시하는 다른 개략적 입면도이고;
도 21a 내지 21b 는 다른 예시적인 실시예에 따른 캐리어 이송 시스템과 처 리 도구를 도시하는 개략적 평면도와 입면도이고;
도 22 는 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 도구, 이송 시스템, 이송 운반기, 및 운반기 충전 스테이션(vehicle charge station)을 도시하는 개략적 입면도이고;
도 23a 내지 23b 는 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 도구, 캐리어 보유 스테이션, 및 이송 시스템으로서 다른 각도에서 본 개략적 입면도이고;
도 24a 내지 24c 는 각각 도 23a 의 처리 도구 적재 포트 부분의 개략적 평면도 및 측부 입면도와 다른 위치에 있는 것으로 도시된 기판 캐리어가 도시되어 있고;
도 25a 내지 25b 는 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 도구, 이송 시스템, 캐리어, 및 캐리어 운반기를 도시하는 개략적 평면도 및 사시도이고;
도 26a 내지 26b 는 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 도구, 이송 시스템, 캐리어, 및 캐리어 운반기를 도시하는 개략적 평면도 및 사시도이고;
도 27 은 종래 기술에 따른 처리 도구 및 캐리어의 전방 단부 부분을 도시하는 개략적 입면도이고;
도 28a 내지 28b 는 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 도구 및 캐리어의 전방 단부 부분을 다른 방향에서 도시하는 개략적 입면도이다.
도 1 내지 1a 를 참조하면, 제조설비(FAB) 내에 배치되고 개시된 실시예의 특징들이 포함된 기판 처리 시스템의 개략적 입면도와 평면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 실시예를 참조로 하여 개시된 실시예에 대해 설명하지만, 그 개시된 실시예는 다른 변형된 형태의 실시예로 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한 임의의 적합한 크기, 모양, 또는 형태의 요소나 재료가 사용될 수 있다.
도 1 내지 1a 에 도시된 예시적인 실시예의 기판 처리 시스템(10)은 임의의 적합한 처리 시스템의 대표적인 것이며, 일반적으로는 처리 도구(12)(하나가 예시를 위한 목적으로 도시됨) 이송 시스템(6) 및 제어기(300)을 포함한다 (제조설비 내에 구성된 다른 예시적인 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 평면도와 사시도인 도 25a 내지 25b 및 도 26a 내지 26b 도 참조). 상기 이송 시스템(6)은 제조설비 내의 처리 도구(12)와 연결된다. 상기 이송 시스템(6)은 제조설비 내의 처리 도구(12)와 연결된다. 상기 이송 시스템(6)은 상기 처리 도구(12)들 간에 기판 캐리어(C)를 이송시킬 수 있다. 상기 처리 도구(12)는 적재/이탈 접면부(14) 및 버퍼 스테이션(buffer station; 16)을 가질 수 있다. 상기 적재/이탈 접면부(14)는 상기 처리 도구에 기판을 적재/이탈시키기 위한 캐리어를 보유한다. 상기 버퍼 스테이션(16)은 상기 적재/이탈 스테이션(14)과 이송 시스템(6) 간의 중간에 캐리어를 위한 캐리어 버퍼(carrier buffer)를 제공한다. 취급 시스템(handling system; 8)은 캐리어를 처리 도구(12)와 이송 시스템(6) 간에 이동시킨다. 상기 제어기(300)은 처리 도구(12), 적재/이탈 접면부(14), 취급 시스템(8), 및 이송 시스템(6)에 연결된다. 상기 취급 시스템(8)은, 미처리 웨이퍼를 수용하는 캐리어가 이송 시스템(6)으로부터 회수되고 적재/이탈 접면부(14)로 직접 이동되거나 또는 국부적 대기열 버퍼(local queuing buffer; 16) 내에 선택적으로 저장되도록, 기판 캐리 어(C)를 처리 도구(12)의 근처에서 취급(handle)한다. 상기 적재 순서가 역으로 진행되면 기처리 기판(processed substrate)이 상기 이송 시스템(6)으로 되돌려져 전환된다. 적재/이탈 접면부(14) 또는 버퍼(16)와 취급 시스템(8) 간의 접면은, 캐리어를 인접한 적재 위치들(14A 내지 14D) 또는 저장 위치들(16A 내지 16D)로 그리고 그로부터 이동시킴에 의하여 캐리어(C)의 "고속 교체"를 동시적으로 가능하게 하거나 또는 그것이 신속하게 연이어 이루어지게 하는데, 이는 아래에서 상세히 설명될 것이다. 상기 취급 시스템은 임의의 원하는 수의 캐리어 이송 시스템들이 상기 처리 도구(12)에 접면하는 것을 가능하게 한다. 상기 처리 도구(12)의 적재/이탈 접면부(14)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 다중으로 적층된 캐리어들 각각과 독립적으로 접면할 수 있다.
상기 이송 시스템(6) (이것의 개략적인 평면도는 도 1a 에 도시되어 있음) 은 하나 이상의 이송 시스템을 포함할 수 있다. 또한 상기 이송 시스템(6)은, 예를 들어 안내되는 운반기(V)(일체를 이루는 호이스트(hoist)는 구비될 수도 있고 구비되지 않을 수도 있음)와 다양한 형태의 컨베이어 시스템 또는 안내로(guideway; G)를 포함할 수 있다. 상기 도구 적재/이탈 접면부(14) 및/또는 버퍼 스테이션(16) 간을 접면하는 취급 시스템(8)은 동일 또는 상이한 형태의 다중 이송 시스템(예를 들어, 운반기(vehicle) 기반의 이송 시스템과 컨베이어(conveyor) 기반의 이송 시스템)과 동시에 접면하도록 구성될 수 있는데, 상기 이송 시스템은 종래의 25 웨이퍼 FOUP 를 이송시키도록 설계된 것도 포함된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 안내로 또는 컨베이어 시스템(G)은 상기 운반기(V)가 이송되는 미리 정해진 거리를 횡단하는 경로를 제공한다. 상기 안내로는, 상기 운반기가 안내로(G)를 따라 횡단할 수 있도록 임의의 원하는 형태의 안내부(guidance)를 상기 운반기(V)에 제공할 수 있는 임의의 적합한 형태(예를 들어, 레일, 트랙, 이동 벨트, 고정된 표면)를 가질 수 있다. 또한 상기 안내로는 상기 운반기에 기동 수단(motive means)을 제공할 수 있다. 상기 운반기(V)(도 1 내지 1a 에는 하나가 도시되어 있으나, 임의의 원하는 수의 운반기가 안내로(G)를 따라 이동할 수 있다)는 상기 안내로(G) 상의 컨베이어 수단에 의하여 이동되거나 또는 스스로 이동할 수 있다. 상기 안내로(G)가 처리 스테이션(12) 및 장치(12)에 대해 오버헤드로, 즉 그 위에 배치된 것으로 도시되었으나, 변형된 실시예에서 상기 안내로(G)는 상기 장치(10) 및 처리 스테이션에 대해 임의의 원하는 위치에 배치될 수 있다. 또한 도 1a 에 도시된 바와 같이, 상기 안내로(G)는 취급 시스템(8)과의 접면부(I)를 제공하도록 구성된다. 이 실시예에서, 상기 접면부(I)는 개략적으로 상기 안내로에 있는 개구(O)로서 도시되었는데, 상기 개구는, 상기 캐리어(C)가 도구(12)를 보좌하는(serving) 취급 시스템(8)과 운반기(V) 간에 전달될 때 상기 안내로를 통과하는 것을 가능하게 한다. 변형된 실시예에서, 상기 안내로와 장치 사이에 있으며 캐리어가 상기 장치로부터 이탈되고 그에 적재될 수 있는 곳인 접면부는 임의의 다른 원하는 구성(즉 그 장치는 상기 안내로로부터 이격되어 있을 수 있다)을 가질 수 있다. 도 2a 내지 2b 는 다른 예시적인 실시예에 따라 안내로가 바닥 높이에 배치된 처리 도구(12)와 이송 시스템(6)을 각각 다른 방향(즉, 정면 및 측면)에서 도시하는 개략적 입면도이다.
전술된 바와 같이, 도 1 에 도시된 기판 처리 도구 또는 장치(12)는 단지 대표적인 것일 뿐이고, 여기에 개시된 예시적인 실시예에 대하여 설명된 본 발명의 특징들은 임의의 다른 적합한 처리 장치에 대해서도 동등하게 적용될 수 있는 것이다. 상기 기판 처리 장치는 기판 처리 도구, 저장기(stocker), 또는 분류기(sorter)와 같은 임의의 원하는 형태를 가질 수 있다. 적합한 기판 처리 도구의 일 예는 GX 시리즈의 처리 도구인데, 이는 브룩스 오토메이션 아이엔씨(Brooks Automation, Inc)에서 구할 수 있다.
상기 처리 도구(12)는 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. 예를 들어, 도 1 에 도시된 도구(12)는 전술된 GX 시리즈의 도구와 같은 처리 도구의 환경적 전방 단부 모듈(environmental front end module ;EFEM)일 수 있다. 일반적으로, 처리 도구의 EFEM은 재료 침전(deposition), 리소그래피(lithography), 에칭, 기판 세정과 같은 다양한 반도체 제조 공정이 잠재적인 오염없이 수행될 수 있도록 하기 위하여, 불활성 가스 또는 진공과 같은 격리된 분위기를 갖는 처리 챔버(processing chamber)에 결합된다. 이러한 도구의 구성은 도 1b 에 도시된 예시적인 실시예에서 볼 수 있는데, 이는 아래에서 상세히 설명될 것이다. 상기 처리 도구 챔버 내의 분위기는 임의의 원하는 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어 상기 처리 도구(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 1 에 도시되고 전술된 상기 처리 도구(12)는 내부 분위기를 훼손시키지 않고 기판이 적재되거나 또는 이탈(unload)되는 것을 가능하게 하는 적재/이탈 접면부 또는 적재 포트(14)를 갖는다.
도 1 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 도구(12)는 다중-도크 적재 포트(14)를 갖는다. 도 1 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 적재 포트(14)는 도구(12)의 전방면(12F)에 결합된다. 상기 "전방"이라는 용어는 주어진 기준 프레임에서 도구의 일 측부를 지칭하기 위하여 편의상 사용되는 것이고, 변형된 실시예에서 상기 적재 포트는 상기 도구의 임의의 원하는 면(상측면과 하측면을 포함)에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 예를 들어 도구(12)가 처리 도구의 EFEM을 나타낼 때에, 상기 도구 내의 처리 구성요소들(예를 들어, 기판 이송 로봇, 적재 잠금장치, 이송 챔버, 처리 모듈)은 도 1 에 도시된 도구의 전방면(12F)의 뒤 또는 후방에 (패널로 투사하는 축을 따라) 배치될 수 있다. 상기 적재 포트(14)는 상기 도구의 면(12F)에 대해 일체를 이루거나, 또는 적합한 장착 접면부에서 상기 도구의 면(12F)에 부착된 모듈형 부분(이에 대해서는 후술된다)일 수 있다. 상기 적재 포트(14)는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 그 내부에 적재용 개구를 가지는 것이 일반적인데, 그 개구를 통하여 기판이 상기 도구(12)로 전달되거나 그로부터 전달되어 나올 수 있다. 또한 상기 적재 포트(LP)는, 방비가 없다면 상기 개구가 외부 분위기에 노출되는 때에 적어도 챔버 내부의 분위기가 훼손되지 않도록 유지시킬 수 있기에 충분한 것으로서 상기 개구를 닫거나 막을 수 있는 닫음부재(폐쇄물)를 가질 수 있다. 적재 포트의 적합한 예들은 1998년 6월 30일자 미국 특허 제5,772,386호; 2000년 6월 6일자 미국 특허 제6,071,059호; 2002년 4월 23일자 미국 특허 제6,375,403호; 2002년 10월 8일자 미국 특허 제6,461,094호; 2003년 8월 26일자 미국 특허 제6,609,876호; 및 2005년 11월 4일자 미국 특허 제6,837,663호;에 개시되어 있는데, 이들은 그 전체가 여기에 참조로서 포함된다. 상기 적재 포트(14)는 기판 캐리어(C)가 상기 적재 포트에 도킹되는 것을 가능하게 하는 적합한 지지부(support)를 갖는 캐리어 보유 또는 도킹 스테이션을 가질 수 있는데, 이로써 기판은 그 적재 포트의 개구(들) 중의 하나를 통과하는 이송 경로를 따라 캐리어와 도구(12) 간에 전달될 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 적재 포트(12)는 각 적재 개구마다, 관련된 도킹 스테이션(아래에서 상세히 설명됨)을 가질 수 있다. 상기 적재 개구 및 관련된 도킹 스테이션은 적재 개구/도킹 스테이션 짝(즉 하나의 도킹 스테이션에 하나의 적재 개구가 대응)들로 배치될 수 있다. 이하에서, 적재 개구/도킹 스테이션 경로를 의미할 때 도킹 스테이션이라는 용어가 사용될 것이다. 적재 포트(14)의 적재 포트 도킹 스테이션(14A 내지14D)은 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 캐리어 지지부(구조물)(14AF 내지 14DF)는 각 도킹 스테이션(14A 내지 14D)의 위치를 나타내기 위하여 도시되었다(캐리어(C)들은 몇몇 도킹 스테이션 지지부들에 배치되어 있음). 이 실시예에서, 상기 캐리어 지지 부(14AF 내지 14DF)는 대응되는 도킹 스테이션의 적재 개구(이해되는 바와 같이, 캐리어(C)가 도킹 스테이션에 배치되는 도 1 내의 영역은 적재 개구의 위치를 지시한다)에 인접하여 배치된 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 변형적인 실시예에서, 상기 도킹 스테이션의 캐리어 지지부는 상기 적재 개구에 대한 임의의 다른 원하는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 주어진 도킹 스테이션에 대한 캐리어 지지부는 그 적재 개구로부터 이격될 수 있고, 다른 도킹 스테이션의 다른 적재 포트 적재 개구는 상기 주어진 도킹 스테이션의 캐리어 지지부와 적재 개구 사이에 배치될 수 있다. 또한 도 1 에 도시에 도시된 바와 같이, 상기 적재 포트(14)의 도킹 스테이션(14A 내지 14D)들은 서로 실질적으로 유사하다. 각 도킹 스테이션(14A 내지 14D)은 유사한 캐리어들(C)(동일한 구성과 용량을 갖는 캐리어들)에 접면할 수 있다. 변형된 실시예에서, 상기 적재 포트는 상이한 구성/용량의 캐리어와 접면할 수 있는 상이한 도킹 스테이션을 가질 수 있다.
전술된 바와 같이, 이 예시적인 실시예에 따른 상기 적재 포트(14)는 다중 도킹 스테이션(14A 내지 14D)(도 1 에는 예시를 위하여 네 개의 도킹 스테이션들(14A 내지 14D)가 도시되었으나, 변형된 실시예에서는 그보다 많거나 또는 적은 수의 도킹 스테이션이 제공될 수 있음)를 갖는 다중-도크(multi-dock) 적재 포트이다. 도시된 실시예에서, 상기 도킹 스테이션들(14A 내지 14D)들은 서로에 대해 수직으로 이격되어 있다. 상기 도킹 스테이션들은 원한다면 수직의 열로 실질적으로 정렬되거나, 또는 대각선 방향으로의 정렬이나 지그재그 형태(staggered arrangement)로의 정렬과 같은 임의의 원하는 구성으로 수직 및 수평으로 이격될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 도킹 스테이션(14A 내지 14D)들은 종래의 25 웨이퍼 FOUP를 위한 종래의 적재 포트 도킹 개구에 대응하도록 치수가 정해진다. 예로서, 이 실시예에서, 상기 적재 포트(14)는 네 개의 도킹 스테이션들(14A 내지 14D)을 가지고, 캐리어가 도킹되기 위한 공간을 포함하는 상기 네 개의 도킹 스테이션들의 공간 외피(space envelope)는 BOLTS-M 접면 기준(BOLTS-M interface standard)(SEMI E63)에 의하여 정의되는 단일의 종래 25 웨이퍼 FOUP 적재 포트의 공간 외피와 실질적으로 동일하다. 상기 예시적인 실시예의 적재 포트(14)의 도킹 스테이션(14A 내지 14D)은 적합한 수의 저용량 캐리어(C)를 동시에 취급할 수 있어서 도구의 처리량이 종래의 도구에 비하여 악화되지 않는다. 변형된 실시예에서, 적재 포트 도킹 스테이션의 수 및 크기는 원하는 바에 따라 달라질 수 있고, (모든 적재 포트 도킹 스테이션들을 포괄하는) 상기 적재 포트 도킹 영역은 임의의 원하는 크기 및 형상의 공간 외피를 가질 수 있다. 나아가 캐리어의 상기 적재 포트 도킹 스테이션에서의 고속 교체 교환 능력(아래에서 설명됨)은 상기 도구의 처리량을 향상시킨다.
이제 도 5a 를 참조하면, 도 1 의 처리 시스템(10)에 사용될 수 있는 대표적인 기판 캐리어(C)가 도시되어 있다. 캐리어(C)와 유사한 특징을 갖는 기판 캐리어의 적합한 예는 2005년 8월 19일에 출원되고 대리인 도킷(docket) 번호가 390P011935-US (PAR)이며 발명의 명칭이 '저용량 캐리어 및 그 사용방법'(Reduced Capacity Carrier and Method of Use)인 미국 특허 출원에 개시되는데, 이는 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다. 상기 기판 캐리어(C)는 일반적으로 내부에 기 판(S)들의 배치를 위한 하나 이상의 기판보유(C14) 슬롯들을 갖는 케이싱(11)을 갖는다. 상기 기판들은 200, 300, 450mm 또는 임의의 다른 직경을 갖는 반도체 웨이퍼와 같은 임의의 원하는 기판, 또는 평판형 디스플레이 용의 레티클(reticle) 또는 평판일 수 있다. 상기 캐리어 캐이싱은 캐리어 내부에 제어된 분위기를 보유할 수 있다. 도 5a 에 도시된 예시적인 실시예에서, 캐리어(10)는 아래에서 보다 상세히 설명되는 캐리어 도어를 개방하는 적재 포트 도킹 스테이션(14A 내지 14D)에 기구학적으로 도킹되기 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 5a 에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 도어(13)는 예를 들어 종래의 SEMI 기준의 FOUP 캐리어에 유사한 방식으로의 핀 배치(pin locating)를 위한 슬롯(slot; 22A)과 홀(hole)을 가질 수 있고, 싱글(single) 또는 듀얼(dual)의 캠 메카니즘(cam mechanism)으로 잠금될 수 있다.
다시 전술된 도 11 을 참조하면, 상기 도구(12)는 원하는 수의 캐리어 버퍼 위치(16A 내지 16D)들을 갖는 버퍼 스테이션(16)을 가질 수 있다. 도 1 에는 예시를 위한 목적으로 네 개의 버퍼 위치(16A 내지 16D)가 도시되어 있으나, 변형된 실시예에서는 상기 버퍼 스테이션이 원하는 바에 따라 그보다 많거나 적은 버퍼 위치들을 가질 수 있다. 이 실시예에서 각 버퍼 위치는 기판 캐리어(C)를 보유할 수 있고, 변형된 실시예에서 임의의 원하는 수의 캐리어들이 하나의 버퍼 위치에 버퍼링(buffering)될 수 있다. 상기 버퍼 스테이션(16)은 상기 도구(12)와 캐리어 이송 시스템(6)을 연결하는 캐리어 취급 시스템(20)의 범위 내, 그리고 적재 포트(14)에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 버퍼 스테이션(16)은 적재 포트(14)와 이송 시스템(6) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 1 에 도시된 실시예에서, 상기 버퍼 스테이션(16)은 상기 버퍼 스테이션 아래의 적재 포트(14)와 버퍼 스테이션 위의 오버헤드(over head) 이송 시스템(6) 사이에 배치된다. 따라서, 적재 포트(14)와 이송 시스템(6) 간을 통과하는 캐리어 취급 시스템(20)은, 상기 이송 시스템(6)의 운반기(V)에의 적재 및/또는 적재 포트 도킹 스테이션에의 적재를 위한 버퍼 위치(16A 내지 16D)에 캐리어들을 줄지어 대기시킬 수 있다. 이제 도 2a 내지 2b 를 참조하면, 이 예시적인 실시예의 상기 도구(12')는, 따로 설명되는 바를 제외하고는 도구(12)와 유사한 것으로서, 위의 적재 포트(14')와 아래의 바닥 레버 이송 시스템(floor lever transport system; 6') 사이에 배치된 버퍼 스테이션(16B')을 갖는다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 도구(12')는 다른 버퍼 스테이션(16V')을 갖는다. 상기 제2 버퍼 스테이션(16V')은 (하측의) 버퍼 스테이션(16B')으로부터 적재 포트의 반대(즉 상측) 측부에 배치되어, 상기 적재 포트(14')가 실질적으로 상기 버퍼 스테이션들(16V', 16B') 사이에 개재된다. 변형된 실시예에서, 상기 버퍼 스테이션은 상기 이송 시스템으로부터 적재 포트의 반대측 측부에 배치될 수 있다. 도 1 내지 1a 및 도 2a 내지 2b 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 버퍼 스테이션은 대응하는 적재 포트들과 실질적으로 정렬된다 (예를 들어, 버퍼 스테이션(16)과 적재 포트(14) 및 버퍼 스테이션들(16V', 16B')과 적재 포트(14')). 변형된 실시예에서, 대응되는 도구를 위한 적재 포트와 상기 버퍼 스테이션은 서로에 대해 수직으로 이격될 수 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 이 예시적인 실시예에서 (버퍼 스테이션(16)뿐만 아니라) 적재 포트(14)는 이송 운반기 적재/이탈 스테이션(6S)와 실질적으로 정렬되어, 이송 시스템(6)의 이송 운반기(V)가 접면부에서 캐리어의 전달을 위하여 위치되는 곳에 있게 된다. 유사하게, 도 2a 내지 2b 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 적재 포트(14')와 버퍼 스테이션(16V', 16B')는 이송 시스템(6)의 적재/이탈 스테이션(6S')와 정렬된다. 이해되는 바와 같이, 상기 예시적인 실시예의 이송 시스템(6, 6')은 상기 도구(12, 12')의 적재 포트(14, 14')를 가로지르는 이송 경로를 제공한다. 도 1a 를 참조하면, 이송 시스템(6)은 적재 포트(14)를 넘어 가로지르고 화살표(M)에 의하여 표시된 이송 운반기(V)용 이동 경로를 정의한다. 이해되는 바와 같이, 상기 이송 운반기(V)는, 운반기가 상기 안내로의 개구(O)에 걸칠 수 있게 하고 취급 시스템(20)의 구조에 간섭을 받지 않고 상기 개구를 넘어 이동할 수 있게 하는 안내로(G)에 대한 접촉 구성을 갖는다. 도 2a 내지 2b 를 참조하면, 상기 운반기(V1')의 이동 경로(도 2a 에 화살표(M')로서 표시됨)는 버퍼 스테이션(16B')를 통하여 가로지른다. 상기 버퍼 스테이션(16B')과 취급 시스템(20')은, 이송 시스템(6') 상의 운반기(V1')가 상기 버퍼 스테이션 및 취급 시스템(L), 예를 들어 운반기(V1)의 통행을 허용하는 간극을 가로지르는 버퍼 스테이션과 취급 시스템 구조물 다리(bridge)를 통해 이동하는 것을 허용하도록 구성된다. 변형된 실시예에서, 상기 이송 시스템 은, 이송 시스템 안내로 또는 상기 이송 시스템 안내로에 의해 지지되고 그를 따라 이동하는 이송 운반기가 상기 처리 도구의 적재 포트를 위한 도킹 스테이션을 통과하여 횡단하도록 위치될 수 있다.
다시 도 1 을 참조하면, 상기 적재 포트 도킹 스테이션(14A 내지 14D)은 취급 시스템(20)에 의하여 적재/이탈될 수 있고, 원한다면 수동으로(manually) 그렇게 될 수도 있다. 유사하게, 상기 취급 시스템(20)은 임의의 원하는 버퍼 위치(16A 내지 16D)에 캐리어를 적재하거나 그로부터 이탈시킬 수 있다. 이 실시예에서 상기 취급 시스템(20)은 상기 도구(12)의 전방면의 전방에 그리고 도구 스테이션의 오른손 버전(right-hand tool station version)(즉, 상기 도구 전방면으로부터의 앞측 방향(즉 도 1 의 면으로부터 나오는 방향)을 기준으로 할 때, 상기 적재 포트/버퍼 스테이션은 취급 시스템에 대해 오른쪽에 있다)이라 불릴 수 있는 것 내의 버퍼 부분(16) 및 적재 포트(14)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 취급 시스템(20)을 따라 있는 적재 포트(14)/버퍼 부분(16)은, 종래의 EFEM 시스템에 부착된 종래의 두 인접한 적재 포트에 전형적으로 알맞은 정도의 공간을 차지하는 공간 외피를 가질 수 있다. 변형된 실시예에서, 상기 도구는 더 많은 적재 포트 위치들을 가질 수 있다(도 1 에 가상선으로 표시된 바와 같이, 상기 취급 시스템의 반대측 측부에 다른 적재 포트 위치가 제공될 수 있다). 도구 스테이션은 오른손 버전(right-hand version)과 왼손 버전(left-hand version)으로 제작될 수 있는데, 이에 의하여 승강기와 적재 포트 위치들이 반대로 되고 상기 처리 도구에 추가적인 용량이 가용하게 된다. 도 2a 내지 2b 는 왼손 버전의 예시적인 실시예를 도시한 다.
여전히 도 1, 도 2a 내지 2b 를 참조하면, 이 실시예의 취급 시스템은 일반적으로 안내로(21)와 캐리어 승강기(또는 리프트(lift); 22)를 포함하는 승강장치(20)이다. 상기 승강기는 캐리어를 다수의 높이위치들 중에 전달하여 이송 시스템(예를 들어 오버헤드 이송시스템(6), 바닥 레벨 이송 시스템(6'), 종래의 컨베이어 시스템(미도시), 또는 수동 전달 시스템(manual delivery system)), 버퍼 안착부(buffer nest; 16A 내지 16D), 및 적재 포트 도크(loadport dock; 14A 내지 14D)에 접근할 수 있게 한다. 이 실시예에서, 상기 안내로(21)는 실질적으로 수직으로 방향잡히고 상기 (오버헤드) 이송 시스템(6)(또는 이송 시스템(6'))으로부터 적어도 다중 도크 적재 포트(14, 14')까지 연장된 것으로 도시되었다. 또한 도 1 을 참조하면, 이 예시적인 실시예에서 상기 안내로(21)는 적재 포트(14)의 아래로 컨베이어 시스템(CV)까지 또는 인간환경공학적인 수동 적재(manual loading)를 위한 위치까지 연장될 수 있다. 변형된 실시예에서, 상기 안내로는 원하는 방향으로 방향잡힐 수 있고, 또한 임의의 원하는 길이로 연장될 수 있다. 도 3a (승강장치(20의 평면도를 개략적으로 도시하고 있음) 에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 상기 안내로(21)는 일반적으로 캐리어 리프트(22)를 위한 지지부와 이송 경로 모두를 형성하는 레일, 트랙, 또는 벨트(21A, 21B)를 포함한다. 이 실시예에서, 두 개의 레일들(21A, 22B)은 예시를 위한 목적으로 도시되었고, 상기 안내로(21)는 임의의 원하는 수의 레일/가이드를 포함할 수 있다. 상기 레일들(21A, 21B)은 도 3a 에 도시된 실시예에서 전체적으로 둥근 단면을 가지고 유사한 것으로 개략적으로 도시되 었으나, 상기 레일들(21A, 21B)은 상이한 단면을 가질 수 있고, 상기 리프트들(22A, 22B)이 레일에 이동가능하게 결합되는 것을 가능하게 하는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있는데, 이는 원하는 경우에 상기 리프트들이 도 3 의 화살표(Z)에 의하여 표시된 방향으로 안내로(21)를 따라서 양방향으로 이동할 수 있도록 된다.
도 3a 에는 두 개의 캐리어 리프트(22A, 22B)가 도시되어 있는데, 임의의 원하는 수의 리프트들이 안내로(21)에 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 리프트(22A)는 가이드 레일(21A)을 가로질러 장착되고, 리프트(22B)는 가이드 레일(21B)을 따라 가로질러 장착된다. 위에서 설명된 바와 같이, 리프트(22A, 22B)에 유사한 추가적인 리프트가 원하는 바에 따라 레일들(21A, 21B) 모두 또는 그 중의 하나를 따라 가로지르도록 배치될 수 있다. 이 실시에에서, 리프트들(22A, 22B)은 전체적으로 유사하다. 각 리프트는 베이스 부분(base section; 22C, 22C')을 가지고, 상기 베이스 부분으로부터 연장되는 캐리어 파지부(캐리어 gripper) 또는 캐리어 지지부 부분(carrier support section; 22D, 22D')과 상기 가이드 레일 상에 리프트를 보유한다. 상기 베이스 부분(22C, 22C')은 레일(21A, 21B)과 결합하는 임의의 원하는 구성을 가질 수 있다. 상기 베이스 부분(22C, 22C') 또는 레일(21A, 21B) 또는 이들 모두에는 모터 또는 다른 동기 시스템(motive system, 미도시)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 동기 시스템은 상기 리프트를 독립적으로 그리고 도 3 의 화살표(Z)에 의하여 표시된 방향으로 레일들(21A, 21B)을 따라 양방향으로 이동시킬 수 있는 전기 서보모터(electric servomotor), 스테퍼 모터(stepper motor), 자기 리니어 모터(magnetic linear motor), 또는 공압식 액튜에이터와 같은 다른 적 합한 액튜에이터를 포함할 수 있다. 변형된 실시예에서, 베이스 부분들(22C, 22C')은 무한 루프/벨트 구성에 의하여 레일(21A, 21B) 상에서 이동될 수 있다. 그 경우, 상기 리프트는 벨트에 고정적으로 장착되어 벨트와 실질적으로 일체를 이루어 이동할 수 있다. 그 경우, 일 베이스 부분(22C)은 일 방향(예를 들어 윗 방향)으로 이동하되 타 베이스 부분(22C')은 반대방향(예를 들어 아랫 방향)으로 이동될 수 있다.
도 3a 에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 리프트의 캐리어 지지부 부분(22D, 22D')은 캐리어(C)를 리프트에 보유하는 구성을 가진 지지부(support) 팔(arm), 가지(tyne), 손가락(finger)과 같은 지지부 부재들을 갖는다. 도 3a 에 도시된 지지부 부분(22D, 22D')의 구성은 개략적인 것이고 예시적인 것일 뿐이다. 변형된 실시예에서, 상기 지지부 부분은 리프트들 중의 하나 또는 두 개 모두가 비었을 때 서로에 대해 지나갈 수 있고 캐리어를 지지하는 다른 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 상기 캐리어 지지부 부분(22D, 22D')은 도 3a 에 각각 보유(또는 닫힘) 위치와 해제(또는 개방) 위치에 있는 것으로 도시되었다. 상기 캐리어 지지부 부분(22D, 22D')의 지지부 부재들은 캐리어의 표면(CF) 또는 원하는 특징물들과 협력하는 형상을 가질 수 있다. 상기 지지부 부분(22D, 22D')은 작동은, 전기식 또는 공압식 스프링이 탑재된 솔레노이드(solenoid)와 같은 임의의 적합한 액튜에이터에 의하여 이루어질 수 있다. 도 3a 에서 볼 수 있는 바와 같이, 레일들(21A, 21B) 각각에 있는 리프트들(22A, 22B)은 캐리어(C)를 보유하는 적어도 하나의 캐리어 리프트(22A, 22B)를 지나서 이동할 수 있다. 상기 캐리어 지지부 부분(22D, 22D')은 하나 이상의 캐리어를 (예를 들어 수직 적층식으로) 보유하도록 구성될 수 있다. 이는 주어진 리프트에서의 캐리어의 고속 교체를 가능하게 한다. 일 캐리어가 주어진 리프트(21A, 21B)로부터 분리 및 실현되면서, 다른 캐리어가 동일한 리프트에 의하여 파지 및 포획될 수 있다. 변형된 실시예에서는, 추가적인 리프트가 동일한 안내로 또는 동일한 칼럼(column) 내의 상이한 안내로에 추가될 수 있다. 상기 포함된 추가적인 리프트는, 잉여의 캐리어 전달 메카니즘을 통해 과오 대처 시스템(fault tolerance system)을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 전술된 "고속 교체"를 수행할 수 있는 능력도 제공할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 캐리어 리프트들(21A, 21B)은 공통의 수직 통행로 또는 공간을 횡단할 수 있다. 예를 들어 채워진 리프트(22A)와 빈 리프트(22B), 또는 두 개의 빈 리프트들은 도 3a 에 도시된 바와 같이 상기 공통 통행로 또는 공간 내에서 서로를 지나 통행할 수 있다. 상기 도구 버퍼 제어 시스템(300)(도 3 참조)은, 캐리어를 구비한 두 리프트들이 동일한 통행로 또는 공간을 차지하기 전에 하나의 캐리어(C)를 그 각각의 리프트로부터 버퍼 선반(buffer shelf)으로 이동시킨다. 도 3 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 안내로는 설명된 바와 같이 최하측의 캐리어 전달 위치를 지나 연장될 수 있어서, 작동불능인 리프트가 그 안내로로부터 밖으로 보내질 수 있게 되고, 이로써 상기 도구 버퍼가 시스템을 통하여 캐리어들을 계속해서 순환시키는 것이 가능하게 된다. 상기 작동불능인 캐리어는 상기 연장된 위치로 수동으로(manually) 이동되거나 또는 능동 리프트와 같은 다른 기계적 장치에 의하여 이동될 수 있다. 변형적으로, 상기 안내로(21)는 수직의 원형구조(carousel)와 같이 연속적인 구조로 이루어질 수 있다. 각 리프트는, 캐리어를 피동적(passive)일 수 있는 적재 포트 도킹 스테이션 또는 버퍼 위치와 승강기 칼럼(20) 간에 (도 3 에 화살표(X)로 표시된 방향) 수평으로 이동시킬 수 있는 능동 요소(즉 원동기)를 수용할 수 있다.
다시 도 3 을 참조하면, 승강기(22M)의 다른 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예의 승강기(22M)는, 리프트(22A, 22B)에 유사한 하나 이상의 리프팅 요소(lifting element)에 고정된 또는 조정가능한 수직 피치(pitch)로 장착된 수개의 플랫폼(platform; 22M1 내지 22M4)(예로서 네 개의 플랫폼이 도시되었으나, 임의의 원하는 갯수가 사용될 수 있음)을 갖는다. 상기 플랫폼은 기판 캐리어를 위하여 수직으로 병진하는 매거진(magazine)을 형성한다. 상기 캐리어 플랫폼 피치는 상기 적재 포트 도크(14A 내지 14D)의 그것과 버퍼 위치(16A 내지 16D)를 실질적으로 일치시킬 수 있다. 이송 시스템의 각 적재 포트 도크 스테이션, 버퍼, 위치, 및/또는 캐리어에는 능동적인 수평 이동 장치가 채택될 수 있다. 상기 수평 이동 장치는 캐리어를 이송 시스템으로부터 적재 포트 및 버퍼 위치로 이동시키고, 다시 도 3 에 도시된 화살표(X1, X2)에 의하여 각각 표시된 방향으로 되돌려질 수 있다. 변형적으로, 상기 능동적 수평 이동 요소는, 사용되는 능동 요소의 양을 줄이기 위하여, 전달이 이루어지는 높이에 그라운드(ground)될 수 있다. 또 다른 변형된 실시예에서, 상기 도구 스테이션은 피동 적재 포트 매거진(passive load port magazine), 피동 버퍼 안착부(passive buffer nest)를 가질 수 있고, 자율 이동이 가능한 기판 캐리어를 이용할 수 있다.
상기 적재 포트 도크들(14A 내지 14D), 또는 버퍼 선반들(16A 내지 16D)과 승강기 시스템(20) 간의 이동 움직임 중의 캐리어 궤도는 수평 평면에서 구현될 수 있다. 예를 들어 피동 안착 캐리어(passive nesting carrier)를 스테이션 또는 도킹 특징물(미도시)에 결합 및 결합분리시키기 위해서, 상기 리프트(21)의 작은 수직 움직임을 도입함에 의하여 상기 캐리어를 집고 배치시킬 수 있다. 수직 및 수평의 이동을 용이하게 하기 위하여, 상기 안착된 캐리어(C)들 간의 최소 피치는 증가될 수 있다. 도 1 내지 3 에 도시된 실시예에서, 캐리어의 이동은 상기 안착된 캐리어를 수평 병진이동 및 구속시킴에 의하여 달성될 수 있는데, 원하는 경우, 상기 구속은 이동가능한 래치(latch) 또는 유지하는 힘의 작용으로써 이루어지며, 이는 상기 캐리어가 고정된 알려진 위치에 남게 됨을 야기한다. 상기 유지하는 힘은 자기적 끌림, 유압, 또는 다른 알려진 수단에 의하여 가해질 수 있다. 승강기 시스템(20)에서의 이송 중, 및 적재 포트 도크(14A 내지 14D) 또는 버퍼 스테이션(16A 또는 16D)으로 및 그로부터의 캐리어의 이동 중의 상기 리프트(22)의 움직임 제어는 제어기(300)에 의하여 수행된다.
이제 도 4 를 참조하면, 상기 수평 이동을 수행하기 위하여, 상기 원동력의 결합 및 전달뿐만 아니라 캐리어의 안내부와 지지부를 위한 수단이 제공될 수 있다. 지지부 및 안내부는 도 4a 내지 4f 에 도시된 실시예에 도시된 바와 같이, 예를 들어 휠(wheel), 레일(rail), 미끄럼 판(skid plate), 공기 베어링(air bearing), 자기력 등과 같은 다양한 구성에 의하여 얻어질 수 있다. 도 4a 에는 일 실시예에 따른 캐리어(C1)이 도시되어 있는데, 여기서 캐리어 프레임(CA)은 수직 및 측방향의 지지부 양자를 제공하기 위하여 장착된 휠(CWV, CWH)을 갖는다. 도 4b 에서, 캐리어(C2)의 일 예시적인 실시예가 휠(WV, WH)에 대해 안착되어 있다(상기 승강장치(20 또는 도구 스테이션(12) 중의 일 측에 지지되는 지지 트랙(T)에 장착되는 것이 가능하다). 도 4c 에 도시된 예시적인 실시예에서, (캐리어가 지지되는 지지 구조물 또는 캐리어 프레임(CA) 중의 일측에 장착되는) 미끄럼 판(SV, SH)은 상기 캐리어(C3)를 이동가능하게 지지한다. 도 4d 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 지지 트랙(T1) 및/또는 캐리어 프레임은 캐리어(C4)를 지지 및 안내하기 위한 공기 베어링 또는 자기 베어링(mag bearings; BV, BH)을 포함한다. 도 4e 에서, 상기 캐리어(C5)는 도시된 바와 같이 이동가능한 컨베이어(벨트 또는 롤러; Tc)에 안착되고, 측부 가이드 레일(SGR)에 의하여 측방향으로 안내된다. 도 4f 에서, 상기 캐리어(C6) 프레임은 거기에 장착되고 지지 레일(TR)에 타는(riding) 홈이 형성된 휠(CWG)을 갖는다. 선형적 움직임은, 벨트, 로프, 나사, 로봇 팔 링크, 또는 나사가 형성된 롤러 메카니즘을 구동하는 회전식 모터에 의하여, 또는 공압식 액튜에이터 등의 선형 모터에 의하여 구현될 수 있다. 그렇게 구현된 상기 선형적 움직임은 예를 들어 기계적 간섭, 마찰, 자기력, 또는 유체 압력에 의하여 캐리어에 결합될 수 있다.
이제 도 7 을 참조하면, 일 예시적인 실시예에 따른 승강장치(20)로부터 (적재 포트(14)의; 도 1 내지 3 참조) 적재 포트 도킹 스테이션(14A)에 위치되는 캐리어(C)의 평면도가 도시되어 있다. 상기 예시적인 실시예에 따른 접근은, 상기 캐 리어(C)를 상기 측부로부터 상기 적재 포트 개구 벽(12W)의 후측에 상대적으로 가까운 위치로 수평으로(화살표(X)에 의하여 표시된 방향으로) 진행시키는 것이다. 상기 적재 포트 개구 벽의 후측(12W)과 평행이동된 각 캐리어의 전방면(CFF) 사이에는 작은 간극(G)이 형성될 수 있다. 도 7 에 도시된 상기 도킹 스테이션(14A) 상의 캐리어(C)의 위치는 정합 위치 또는 정합 전 위치(pre registration position)일 수 있는데, 상기 캐리어(C)는 후술되는 바와 같이 그 위치로부터 간극(G)을 좁혀 없앰에 의하여 정합될 수 있다. 접촉시, BOLTS 평면에서의 도킹은 전체적인 캐리어의 상기 적재 포트 개구에 대해 수직한 수평 평행이동에 의하여 종래와 같이 수행되는데, 여기에는 시간이 소요된다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 종래의 전방 개구 캐리어의 전방 도킹은 그 하측부(캐리어가 이동) 와 전방면 양자를 따르는 캐리어의 정합(이로써 캐리어 적재 포트 접면부를 밀봉하고, 캐리어 도어와 결합한다)을 사용한다. 결과적인 상태는 과도한 구속이다.
이제 도 8a 를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 적재 포트 도킹 스테이션(LP14A), 버퍼 위치(B16A, B16B), 및 캐리어(C)의 확대된 입면도가 도시되어 있다. 캐리어(C)는 전술된 캐리어와 실질적으로 동일하다. 상기 적재 포트 도킹 스테이션(LP14A)은 도 1 의 적재 포트 도킹 스테이션(14A 내지 14D) 또는 도 2a 내지 2b 에 도시된 적재 포트 도킹 스테이션(14A' 내지 14B') 중의 임의의 하나에 실질적으로 유사하다.
전방-개방형 캐리어의 경우, 여기에서 설명되는 예시적인 실시예에서와 같이 위치 정합을 위한 전방면(front face)을 이용하면, 종래의 300mm FIMS (front opening interface mechanical standard) 호환 접면부의 단점, 즉 수직 충전 접면부(vertical charging interface)와 수평 도킹 접면부를 동시에 제어하는 것이 극복된다. 전술된 바와 같이 종래의 캐리어에 있어서의 이와 같은 조건은 과도하게 구속된 것으로서, 이는 기판 적재 포트와 캐리어에 대한 원하지 않는 오염의 가능성을 높이는 캐리어와 적재 포트 간의 전방 접면부에서의 간극을 유지함에 의하여 수용된다.
도 8a 에 도시된 바와 같이, 상기 단일-평면 접면부는 하측 접면부 및 종래 시스템의 관련된 이동 메카니즘을 제거하여, 저장/버퍼 위치(예를 들어, 도 2a 내지 2b 참조) 내 또는 적재 포트에서의 고밀도 수직 패키징(packaging)의 가능성을 허용한다. 도시된 실시예에서, 캐리어(C)의 안착을 위하여 지지부 또는 선반(LPS)이 제공될 수 있으나 정합 특징물은 제공되지 않는다. 정합에 과도한 구속을 발생시키지 않기 위하여, 상기 선반 및/또는 캐리어 다리(leg)는, 캐리어가 상기 선반 상에 자유롭게 안착되었을 때 정합 위치에 대해 상대적으로 맞춰지도록 배치될 수 있다. 후술되는 바와 같이 상기 캐리어의 정합은 캐리어가 선반으로부터 들려지는 것으로 귀결된다. 또한 도 8b 를 참조하면, 적재 포트 도킹 스테이션(LP14)에 접면된 캐리어(C)의 평면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 상기 지지 선반은 캐리어(C)를 위한 정합 특징물을 한정할 수 있는데, 이로써 전방 캐리어 구조물(C6)의 하측부는 편평한 표면(LPSF) 상에 정합된다. 최상측 또는 상측 캐리어 부분(C8)은 클램프 메카니즘(LP10)에 의하여 고정되는데, 이는 상기 캐리어를 적재 포트로 부터 외팔보 형태로 지지한다. 특히 클램프(LP10)가 결합됨에 따라서, 상기 캐리 어(C)의 후방은 그 피동(passive) 지지부 위치로부터 들린다. 전방 편평 정합 표면(LPSF)은 하측 접면부에 대해 오염 방지부(contamination shield)로서 기능할 수도 있다. 클램프 메카니즘(CP10)은 도시된 바와 같이 대향하는 클램프 부분들(LP12, LP14)을 갖는다. 상기 클램프 부분들은 도시된 바와 같이 위치들(R1 내지 R4)(클램프(LP12)에 대해)과 위치들(L1 내지 L2)(클램프(LP14)에 대해) 간에 각각 이동가능하고, 클램프 부분(LP12)은 회전 및 병진의 움직임이 둘 다 가능하며, 클램프 부분(LP14)은 도 11의 화살표(11)에 의하여 표시된 방향으로의 횡단 움직임만이 가능하다. 클램프 부분(LP12)은 4절 링크에 의하여 구동될 수 있는데, 그것은 클램프 부분(LP14)이 캐리어 플랜지와 결합하여 상기 포트 쪽으로 당긴다. 상기 캐리어(C)가 (도킹 스테이션 또는 승강기의) 메카니즘 또는 손에 의하여 상기 측부로부터 화살표(X)에 의해 표시된 방향으로 이동되는 것을 가능하게 하기 위하여, 상기 클램프 부분(LP12)은 R1 으로 표시된 위치로 후퇴한다. 상기 두 개의 클램프 부분들(LP12, LP14)은 링크(도 8b 의 특징물(LP13)로서 개략적으로 도시됨)에 의하여 함께 연결되어 단일 구동축을 가능하게 한다. 도 8b 에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(C)는 기구학적 특징물들(C10, C11)을 가지는데, 이들은 상기 닫는 클램프 부분들(LP12, LP14)에 의하여 각각 결합됨으로써 상기 캐리어 면의 안착 표면을 당겨서 이를 적재 포트(LP)의 결합 표면에 대해 보유한다. 상기 클램프 메카니즘은 상기 포트 개구의 측부에 배치되어 상기 접면 영역에 들어가는 미립자 오염의 가능성을 최소화할 수 있다.
캐리어(C)의 적재 포트 도킹 스테이션에 대한 정합의 다른 예시적인 실시예 가 도 9 에 도시되어 있다. 이 실시예에서 캐리어(C)는 부드러운 후방 힘의 사용에 의하여 포트에 대해 전진 및 고정된다. 이 예시적인 실시예에서, 팽창 주머니(LP10; bladder)가 캐리어(C)의 전진 및 전방 접면부에 대한 고정에 사용된다. 인접한 (또는 동일한) 주머니가 비워져서 캐리어(C)를 상기 포트로부터 후퇴시키는 능력을 가질 수 있다. 상기 주머니(LP70)는 퇴거(retract) 중에 캐리어(C)를 고정시키는 진공 컵(LP72)을 갖는다. 임의의 적합한 부드러운 주머니 또는 유체 작동식 벨로우즈 장치가 사용될 수 있다. 변형된 실시예에서, 임의의 다른 원하는 부드러운 작동 시스템이 사용될 수 있다. 이 구성은 종래의 FIMS 적재포트의 종래의 왕복이동(shuttle) 메카니즘(1축)과 종래의 캐리어 홀드-다운(hold-down)(전형적으로 2축) 메카니즘을 제거한다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 도킹 스테이션의 접면부는 인접한 피동 정합 리드-인(lead-in; LP40)을 포함한다. 상기 리드-인은 바람직하게는 포트의 측부에 위치되어, 상기 접면부 영역에 들어가는 미립자 오염의 가능성을 최소화한다. 이 실시예의 캐리어(C)의 전방에는 캐리어의 측방 측부에 배치된 기구학적 면들(안착 표면들)(C1O', C11')이 있다. 상기 적재 포트 도킹 스테이션 리드 인(LP40)은 보완적인 기구학적 접면부(LP60')를 갖는데, 이는 안착 표면들(LP62', LP64') 및 가이드에 대해 피동적이어서 캐리어의 결합용 기구학적 면들(C1O', C11')과 결합함으로써, 캐리어를 안내하고 그와 결합하여, 캐리어가 도 10 에 도시된 캐리어(C)에 유사하게 적재 포트 접면부로부터 외팔보로 지지된다. 상기 적재 포트 개구 주변의 적합한 밀봉부재(예를 들어, 오-링(0-ring))는 상기 캐리어 케이싱과 적재 포트 간의 밀봉을 확실하게 한다.
이제 도 10 을 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 적재 포트 도킹 스테이션에 접면된 캐리어(C'')의 평면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 벨로우즈(LP70'')는 래칭(latching)과 캐리어 도어의 제거를 위하여 사용된다. 이 실시예에서, 상기 캐리어(C'')의 적재 포트 접면부에 대한 전진 및 정합은 도 8a 내지 8b 의 캐리어(C)에 유사하게 수행된다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서 캐리어 도어(C13'')는, 그 도어가 닫힌 위치에 있고 보유기(retainer)가 팽창되는 때에 캐리어 프레임(미도시)의 요홈에 결합하는 것으로서 도어(C13'') 상에 있는 팽창가능한 주변의 보유기(C02'')에 의하여 캐리어 개구의 프레임에 보유된다. 변형된 실시예에서, 상기 도어 보유기는 임의의 적합한 공압 작동식 부재(예를 들어 핀, 볼)일 수 있다. 다른 변형예에서, 상기 캐리어 도어의 팽창가능한 보유기는 상기 도어와 캐리어 케이싱 간의 밀봉부재로서도 기능할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 캐리어 개구 프레임은 도어(C13'')와 캐리어 케이싱 간의 접면부를 밀봉하는 별도의 밀봉부(C03'')를 가질 수 있다. 이해되는 바와 같이, 전술된 바와 같은 캐리어(C'')의 적재 포트에 대한 정합은 벨로우즈(LP70'')가 도 13 에 도시된 바와 같이 캐리어 도어와 접촉하게 되는 것으로 귀결된다.
캐리어 도어와 접촉하면, 상기 벨로우즈는 (적합한 시스템에 의하여)(미도시) 비워져서 그것을 압착하게 되고, 그로써 상기 캐리어 도어를 고정 및 퇴거시킨다. 상기 포트 도어(LP4'') 상의 안내 정합 핀(LP6'')은, 캐리어 도어(C13'')가 캐리어로부터 퇴거하고 캐리어로 복귀할 때 상기 포트 도어에 대한 캐리어 도어의 정렬을 유지하기 위하여 사용된다. 상기 캐리어 도어의 오리피스 또는 개 구(C13V'')는 진공이 상기 도어(C13'')로 들어가고 도어의 팽창가능한 주변 보유기를 수축시키는 것을 가능하게 한다. 상기 벨로우즈의 탄성력 (또는 상기 포트 도어에 위치된 별도의 기계적 스프링(LP8'')은, 상기 수축가능한 보유기(C02'')가 도어(C13'')의 제거 전에 접힐 수 있도록 하는 치수를 가질 수 있다. 상기 포트 벨로우즈(LP70'')의 환기(여과도 가능) 시, 상기 탄성력은 도어(C13'')를 캐리어로 다시 삽입하고, 상기 접힐 수 있는 보유기는 다시 캐리어 플랜지에 결합한다.
이 예시적인 실시예에 따른 적재 포트 도킹 스테이션(P14A)(도킹 스테이션(14A)와 유사)을 위한 지지면(LPS)과 캐리어(C5) 간의 대표적인 접면부가 도 11 에 도시되어 있다. 도 11 에서 상기 캐리어(C5)는 명확화를 위하여 상기 적재 포트 면으로부터 이격된 위치에 있는 것으로 도시되었다. 상기 도면에서, the 적재 포트 지지면(LPS)은, 적재 포트의 기판 적재 개구(LPO)를 형성하는 적재 포트 면 또는 판 상에 있는 것으로 도시되었다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 적재 포트 지지면은 캐리어의 접면 측부(C515)을 대면하는 임의의 표면일 수 있다. 상기 캐리어의 접면 측부(C515)는 아래에서 설명되는 바와 같이 기구학적 결합 특징부(C516)를 갖는다. 또한 이제 도 11a 및 11b 를 참조하면, 도 11 에 도시된 캐리어 적재 포트 접면부의 개략적인 입면도가 도시되어 있는데, 여기서 캐리어는 각각 도킹된 위치와 도킹해제된 위치에 있다. 도킹된 위치에서, 상기 적재 포트 지지면(LPS) 및 캐리어 상의 기구학적 결합 특징부들(C516)은 결합되어 정합되고, 캐리어를 원하는 위치에 보유하며, 적재 포트 개구(LPO)에 대해 정렬시킨다.
이해되는 바와 같이, 상기 기구학적 결합 특징부들은 임의의 원하는 구성을 가질 수 있다. 일 예시적인 구성이 도 12a 내지 12b 에 도시되어 있는데, 이들은 캐리어(C5A)가 적재 포트에 대해 도킹된 위치와 도킹해제된 위치에 있는 상태의 평면도를 도시한다. 이 실시예에서 상기 캐리어는 (예를 들어 측부 플랜지 상에) 측방향으로 돌출된 표면(C516 AF)을 갖는다. 상기 적재 포트는 보충적인 지지면(LPSA)을 한정하는 돌출부를 갖는다. 도 13a 내지 13b 에는 상기 기구학적 결합의 다른 예시적인 구성이 도시되어 있다. 이 실시예에서 캐리어(C510B)는 적재 포트 지지부 표면(LPSB)을 대면하는 면 상에 경사진 가이드 노치(guide notch; C516B)를 가질 수 있다. 적재 포트 지지부 표면은 상기 캐리어의 노치(C516B)에 결합하기 위한 보충적이고 경사진 패드 부분(LPS1)을 가질 수 있다. 상기 적재 포트 상의 돌출부는 고정된 것이거나 또는 스프링에 의해 지지된 것일 수 있다. 상기 노치 및 돌출부의 경사진 면은 상기 캐리어를 원하는 위치로 안내하도록 방향이 정해진다. 도 13b 에서, 상기 적재 포트 상의 경사진 돌출부는 둥근 핀의 형상을 갖는다. 도 13c 에 도시된 예시적인 구성에서, 상기 캐리어는 적재 포트의 보충적이고 경사진 면에 결합하는 것으로서 모서리가 깍인 외측면(C516C)을 갖는다. 도 130 에 도시된 예시적인 구성에서, 상기 캐리어는 도 13a 의 돌출부(PLS1)에 유사한 적재 포트 상의 보충적인 돌출부에 의하여 결합되는 경사진 구멍(C516D)을 갖는다. 도 13e 에는 기구학적 결합(C516E)이 도시되어 있는데, 이는 결합 핀들을 가진 수 부분(male portion), 고정 홀을 가진 암 부분(female portion)(상기 수 부분을 두 방향으로 배치시킴), 및 상기 결합용 핀이 일 방향으로 부유(float)할 수 있게 결합되는 연장된 슬롯을 갖는다.
이제 도 14 를 참조하면, 전-자석 결합부를 구비한 적재 포트(LP)에 정합된 캐리어(C610)의 입면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어(C610)는 상기 캐리어 케이싱에 부착 또는 포함된 적합한 재료(C616)(예를 들어, 스텐레스 스틸)를 가질 수 있다. 상기 적재 포트에는 적합한 영구/전자석 척(chuck; LPM)이 제공될 수 있다. 적합한 영구/전자석 척의 예는 도 17 에 도시되어 있는데, 이는 코일 내에 배치된 영구자석 쌍 또는 영구자석을 가지며, 상기 코일에 전류가 흐르는가에 따라서 상기 척을 온/오프(on/off)시킨다. 상기 척은 캐리어의 보유를 위해 작동되고 캐리어의 해제를 위하여 작동해제(deactivation)된다. 도 15a 내지 15c 에는 도시된 다양한 위치에 있는 자기 재료(C616A, C616B, C616C)를 구비한 캐리어(C610A, C610B, C610C)의 다양한 예시적인 실시예들이 도시되어 있다. 이해되는 바와 같이, 자기 보유는 이동하는 부품과 관련되지 않기 때문에, 실질적으로 오염의 발생이 없는 매우 청정한 접면으로 귀결된다.
캐리어와 적재 포트 간의 기구학적 결합은 능동적 기계 결합(도 8A 및 8B 에 도시된 결합 특징부에 유사)일 수 있다. 능동적 기계 결합부들의 다른 예시적인 실시예들은 도 16a 내지 16e 에 도시되어 있다. 도 16a 에서, 적재 포트는 캐리어(C710A) 상의 특징부와 결합하는 회전형 클램프 부분(CP750A)을 갖는다. 도 16b 에 도시된 실시예에서, 적재 포트는 팽창가능한 장치(LP750B)(예를 들어, 주머니)를 갖는데, 이는 캐리어(C710B)의 요홈/공동으로 들어간다. 적합한 유체원(source of fluid)(미도시)이 적재 포트 도킹 스테이션에 제공된 관을 통해 상기 주머니에 연결된다. 팽창과 수축을 위하여 상기 주머니 내로 도입되고 그로부터 제거되는 상기 유체는 중앙 제어기에 의하여 제어된다. 상기 캐리어 공동(C716B)은, 상기 장치가 상기 공동 내에서 확대되어 캐리어를 적재 포트로 당길 때 상기 확대가능한 장치의 표면과 결합하고 상기 캐리어를 원하는 위치에 정합시키는 딱 들어맞는 면들을 갖는다. 도 16c 에 도시된 실시예에서, 솔레노이드에 의하여 작동되는 적재 포트 상의 클램프(LP 750C)는 정합을 위해 캐리어(C710C)의 표면에 대해 반대되는 방향으로 이동된다. 도 16 에는 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서 적재 포트 도킹 스테이션은 캐리어(C710D)를 위한 받침대(fulcrum)를 한정하는 부재(LP750D)와 캐리어가 정합되었을 때 안착하게 되는 정지 표면(LP750DS)을 갖는다. 상기 캐리어는 부재(LP750D)에 의하여 제공되는 받침대 상에 지지되는 결합구순부(engagement lip; C716D)를 가지고, 상기 캐리어는 정지부(LP750DS)에 안착될 때까지 진입위치(C710D')로부터 회전된다. 도 16e 에 도시된 실시예에서, 그 결합은 도 16 에 도시된 것과는 실질적으로 반대인 방식으로 이루어지는데, 받침대 부재(LP750E)는 하측에 있고, 캐리어(C710E)는 상측으로 회전되어 그 정합위치로 가게 된다. 이 실시예에서, 능동 후크(hook; LP750EH)는 도킹 스테이션 구조물에 대해 상기 적재 포트에 이동가능하게 장착되어 상기 캐리어를 정합위치에 보유한다.
적재 포트 도킹 스테이션에의 캐리어의 정합이 완료되면, 상기 적재 포트를 통해 캐리어와 도구 간에 기판용 전달 경로를 설정하기 위해, 적재 포트에 대한 캐리어의 개방이 진행될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 상기 캐리어는 캐리어 도어가 제거(또는 작동)됨에 의하여 개방된다. 다시 도 1 을 참조하면, 이 실시예에서 적재 포트의 각 도킹 스테이션(14A 내지 14D)은 캐리어 도어 개방기(14AR 내지 14DR)를 가질 수 있는데, 이들은 전술된 바와 같이 도킹 스테이션에 정합된 캐리어의 캐리어 도어에 결합될 수 있고, 상기 도어를 제거할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 적재 포트 도킹 스테이션에 도킹된 캐리어(C) 각각에의 접근이 독립적으로 제공되도록 하기 위하여, 각 캐리어 도어 개방기는 상기 캐리어 도어의 결합 및 제거를 위하여 (아래에서 상세히 설명되는 바와 같이) 독립적으로 작동될 수 있다. 변형된 실시예에서, 둘 이상의 도킹 스테이션들의 캐리어 도어 개방기들 (예를 들어, 도 1 의 개방기(14AR 내지 14BR)에 유사한 캐리어 도어 개방기)이 함께 종속화되어 둘 이상의 도킹된 캐리어의 캐리어 암(carrier arm)을 동시에 결합 및 개방할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 적재 포트 상의 캐리어 도어 개방기는 상기 캐리어 도어의 구성에 일반적으로 일치하여, 상기 캐리어 도어의 임의의 잠금 메카니즘과 결합, 체결, 및 작동할 수 있다. 예를 들어 캐리어(C)가 도 5a 에 도시된 예시적인 실시예에 따른 도어(즉, SEMI 기준에 따라 구성된 키(key) 체결 및 도어 개방기 핀 배치용 홀과 슬롯(22A)을 구비한 도어)를 가지면, 상기 적재 포트 도킹 스테이션(14A 내지 14D)의 도어 개방기 결합 접면부(미도시)는 캐리어 도어 상의 결합하는 홀과 슬롯들에 들어맞는 배치용 핀(pin)과 키를 갖는다. 도 1 의 도킹 스테이션(14A 내지 14D)에 유사하고 대표적인 적재 포트 도킹 스테이션의 캐리어 도어 개방기의 다른 예시적인 실시예는 전술된 도 10 에 도시되어 있다.
이제 도 5b 내지 5d 를 참조하면, 또 다른 예시적인 실시예에 따른 캐리어(C810)이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 캐리어는 도어(C813)(이 실시예 중 캐리어의 반대 측 상에는 다른 도어(813A)가 도시되어 있는데, 이는 상기 캐리 어가 어느 한 측부로 도킹 스테이션에 접면하는 것을 허용하거나, 또는 다른 장치가 캐리어의 어느 한 측부 개구에 접면하는 것을 허용한다)를 갖는다. 변형된 실시예에서, 상기 캐리어는 더 적거나 또는 많은 도어들을 가질 수 있다. 이 실시예의 도어(813, 813A)는, 캐리어 도어에서 작용하고 도 17 에 도시되어 있으며 앞서 설명된 영구/전-자석 척(chuck)에 유사한 척(C815)을 구비한 잠금 시스템(C818)을 구비한 캐리어 케이싱에 고정될 수 있다. 이 실시예에서, 상기 자석 재료는 도어(C813)에 위치될 수 있다. 상기 영구/전-자석 척(C815)는 캐리어 케이싱 내에 배치될 수 있다. 전술된 바와 같이, 예를 들어 상기 캐리어가 도킹된 때 상기 장치에 전류를 인가하면 상기 척이 작동/작동해제된다. 도 6 에는 일 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 적재 포트 캐리어 도어 개방기(LPR)는 적재 포트 도킹 스테이션에 도킹된 캐리어(C810)로부터 캐리어 도어(C813)을 제거하는 영구 전-자석 척(LPR2)을 갖는다. 달리 기재되는 경우를 제외하고, 도 6 에 도시된 상기 적재 포트 도킹 스테이션은 도 1 에 도시된 도킹 스테이션(14A 내지 14D)와 유사하다. 상기 캐리어 도어에 있는 영구 전-자석 척(LPR2)은 도 17 에 도시된 영구 전자석 척과 실질적으로 유사하다. 상기 도킹 스테이션에 대한 캐리어(C810)의 정합이 이루어지면, 작동시 척(LPR2)이 상기 도어를 포획할 수 있도록 상기 캐리어 도어(C813)가 상기 LPR 에 충분히 가깝게 배치된다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 도어 개방기(LPR0)와 캐리어 도어 간에는 접면부를 밀봉하는 밀봉부가 제공될 수 있다. 변형된 실시예에서, 상기 캐리어 도어는, 상기 도어 개방기 척(척(LPR2)과 유사)의 작동이 캐리어 도어와 도어 개방기 간의 상대적인 이동을 야 기하지 않도록 도어 개방기와 접촉될 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 캐리어 척(C815)과 상기 도어 개방기 척(LPR2)의 작동은, 상기 캐리어 척(C815)이 작동해제되기 전의 어떤 적합한 시간에 또는 실질적으로 동시적으로 일어나도록 제어기(300)(도 1 참조)에 의하여 개시된다. 상기 캐리어 상의 캐리어 도어(C813)의 교체는, 상기 캐리어 도어 개방기 척(LPR2)의 작동해제 전에 또는 그와 함께 작동되는 캐리어 척(C815)와 실질적으로 유사하되 반대의 방식으로 이루어진다. 도 6 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 도킹 스테이션은 상기 정합된 캐리어(C810)에 통신과 전원을 제공하기 위한 결합부(LP40)를 가질 수 있다. 상기 결합부는 기계적인 접면부(예를 들어 플러그)를 갖는 것으로 도시되었으나, 상기 결합부는 무선 주파수 또는 광학적 수단을 포함하는 임의의 적합한 형태일 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 상기 캐리어가 상기 도구에 대해 개방될 때 캐리어 내부 또는 도구(12) 내부의 오염이 방지될 것이 매우 요망된다. 상기 도구에 대한 가능한 오염의 근원은 외부대기, 캐리어의 내부, 또는 캐리어의 외부로부터 온다(이는 상기 캐리어가 다양하고 원하지 않는 가스류를 보유하고 있을 수 있기 때문인데, 그러한 가스류로서는 예를 들어 웨이퍼 제조설비 공정 중에 있는 이전의 도구로 개방되었을 때 캐리어에 들어온 가스류가 있다). 말하자면, 캐리어 오염의 근원은 외부 대기와 적재 포트 외부로부터 올 수 있다. 이제 도 18 을 참조하면, 처리 모듈과 기판 캐리어(C1010) 간의 접면을 위해 제공되는 소형-환경부(mini-environment; ME)를 갖는 대표적인 도구(1012)(도 1 의 처리 도구(12)와 유사함)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 의 도구(12)에 관하여 전술된 바와 같이, 상기 소형-환경부(ME)는 원하는 가스류 또는 혼합물(예를 들어, N2, AR, AR/02, 외부 대기와 상이한 매우 건조한 공기)을 구비한 제어된 분위기를 가질 수 있다. 상기 소형-환경부 내부의 분위기는 상기 캐리어(C1010) 내부의 분위기와도 상이할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서 상기 소형-환경부는 단일의 대표적인 도킹 스테이션(LP1014)을 구비한 적재 포트를 갖는 것으로 도시된다. 상기 도킹 스테이션은 도 4 에 도시된 도킹 스테이션(14a 내지 14d)와 일반적으로 유사하다. 도 18a 은 적재 포트 도킹 스테이션(LP1014)과 그에 정합된 캐리어(C1010)의 부분 단면도이다. 이 실시예에서, 상기 적재 포트 도킹 스테이션은 적재 포트의 기판 이송 개구를 실질적으로 닫는 캐리어 도어 제거기(LPR)를 갖는다. 도어 제거기(LPR)와 적재 포트 프레임 간의 적합한 밀봉부(1116)는 상기 소형-환경부를 외부로부터 밀봉한다. 변형된 실시예에서, 상기 도어 제거기는 적재 포트 개구를 닫지 않을 수 있다. 또한 상기 소형-환경부 내측의 가스 압력(P2)은 캐리어 압력(P4) 또는 외부 압력(P3) 보다 클 수 있다. 상기 캐리어 면을 소형-환경부에 밀봉시킴에 의하여, 잠재적으로 유해한 가스류(예를 들어, 외부 대기, 캐리어 내부로부터의 원하지 않는 가스류)에 대한 웨이퍼 노출이 도 18 에 도시된 바와 같이 제어될 수 있다. 상기 밀봉은 (예를 들어, 도 25a 에 도시된 캐리어와 캐리어 도어 간의 밀봉부(1112), 캐리어와 적재 포트 간의 밀봉부(1110), 캐리어 도어와 적재 포트 도어 제거기 간의 밀봉부(1114), 및 적재 포트 도어 제거기와 적재 포트 간의 밀봉부(1116)와 같은) 다중 밀봉부에 의하여 달성되거나, 또는 단일의 일체형 밀봉부에 의하여 달성될 수 있다. 전술된 바와 같이, (도 5a 에 도시된 것과 같이 캐리어 도어에 사용될 수 있는 것과 같은) 키가 상기 캐리어와 소형 환경부 적재 포트 도킹 스테이션 간의 접면부에 존재할 수 있고, 상기 캐리어(C1010)는 (a) 전방 배치 및 (b) 전방 밀봉 양자 모두에 해당함으로써, 상기 캐리어의 배치 및 결합 작용도 캐리어를 적재 포트 도킹 스테이션에 대해 밀봉시켜서, 소형-환경부 자체에도 밀봉시킬 수 있다. 캐리어와 적재 포트 간의 접면부에 있는 갇힌 공기는 공-체적 밀봉(zero-volume sealing; 캐리어(ClOlO), 캐리어 도어 (C1013), 적재 포트 도어 제거기 (LPR), 및 적재 포트(LP1014) 간의 공-체적 접면 상태를 개략적으로 도시하는 도 18b 참조)에 의하여 제거될 수 있다. 도 18a 에 도시된 공체적이 아닌 접면부의 경우, 갇힌 공기는 소제(purging)에 의하여 제거될 수 있는데, 이와 같은 경우에 밸브는 상기 소형환경부로부터의 적재 포트 도킹 스테이션의 소제 도관(1118)에서 개방되고, 상기 소형-환경부 가스류는 (도어 제거기(LPR)와 캐리어 도어(C108) 간에 한정되는) 빈공간(VO)으로 도입되며, 배출 밸브(1120)에 의해 비워진다. 상기 예시적인 실시예에서, 전용의 소제 도관이 있을 수도 있지만, 변형적으로는 상기 소형-환경부로부터의 소제 도관 및 밸브가 개방에 의하여 상기 빈공간(VO)을 소제할 수 있는 프레임 및 도어 제거기 간의 밀봉부(1116)에 의하여 형성될 수도 있다. 상기 캐리어(1010)의 내부 영역도 소제될 수 있는데, 예를 들어 상기 포트 도어 제거기(LPR)와 소형-환경부 적재 포트(LP1014) 간의 밀봉부(1116)가 개방되기 전에 캐리어의 내부를 상기 가스류에 노출시킴(예를 들어, 먼저 밀봉부(1112)를 열음)으로써 소제될 수 있다. 여기서, 상기 캐리어 내부가 소형환경부에 노출되는 때에, 상기 웨이퍼가 노출되는 가스류는 캐리어가 그 가스류를 수용하 는 곳과 동일한 곳에 잔존한다. 이 방식으로, 캐리어는 웨이퍼가 노출되고 효과적으로 제어되는 가스류를 가지고 도구들 간에 이동될 수 있다. 변형된 실시예에서, 다양한 표면들에 대한 가열, 냉각, 대전(charged), 또는 그 밖의 방법 적용에 의하여 입자의 이동과 이끌림을 더 제어할 수 있다.
도 19a 내지 19g 는 캐리어들(C1 내지 C2)을 도시하고, 캐리어 도어 제거 메카니즘 또는 대표적인 적재 포트 도킹 스테이션이 많은 예시적인 실시예들에 따라 도시되어 있다. 두 개의 캐리어들과 도킹 스테이션들(14A, 14B)이 도시되어 있지만, 이 특징들은 적재 포트의 도킹 스테이션이 하나 이상인 경우에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 19a 를 참조하면, 도어의 개방과 닫음은 메카니즘(30A, 30B)에 유사한 1 내지 n 의 메카니즘의 이용에 의하여 수행될 수 있는데, 여기서 n 은 적재 포트 당 도킹 스테이션의 수이다. 모든 도킹 스테이션(14A, 14B)에 하나의 도어 개방기(30A, 30B)를 채택하면, 웨이퍼 접근 절차(sequence)에 완전한 유연성이 허용된다. 이는 도 19a 에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 각 도어 개방 및 닫음 메카니즘(30A, 30B)은 대응되는 적재 포트 도킹 스테이션에서 특정 캐리어(C1 내지 C2)를 위해 작동할 수 있다. 도어 개방기 메카니즘(3OA, 3OB)은 실질적으로 유사하다. 각 도어 개방기 메카니즘(3OA, 3OB)은 배치핀, 결합키와 같은 결합 특징물과 교차잠금기(interlock)를 가져서 상기 캐리어의 도어(CDl, CD2)에 결합될 수 있다. 도 19a 에 도시된 바와 같이, 상기 도어 개방기 메카니즘은 상기 적재 포트 접면부 개구(140)를 적어도 부분적으로 막거나 닫을 수 있는 폐쇄물(closure; 30C)을 포함할 수 있다. 상기 도어 개방기 메카니즘(3OA, 3OB)은, 후술되는 바와 같이, 막음 위치(미도시)로부터 도 19a 에 도시된 개방 위치(안막음 위치)로 작동될 수 있다. 막음 위치에서, 상기 도어 메카니즘은 상기 결합 특징물로 상기 캐리어 도어(CDl, CD2)와 결합할 수 있다. 또한 상기 결합 특징물은 서보모터 또는 공압식 액튜에이터와 같은 것에 의하여 작동되어, 상기 도어(CD1)를 캐리어에 보유하고 있는 잠금수단(미도시)의 결합 뿐만 아니라 그 해제도 야기할 수 있다. 또한 상기 결합 특징물은 상기 도어 개방기 메카니즘(30A)에 캐리어 도어(CD1)를 결합시키거나 잠그기 위하여 작동될 수 있고, 또는 상기 도어 메카니즘에 캐리어 도어를 보유하기 위하여 전용 잠금수단(예를 들어, 진공)이 제공될 수 있다 각 도어 개방기 메카니즘(30A, 30B)은, 각 도어 개방기 메카니즘(30A, 30B)을 막음 위치와 개방 위치 간에 독립적으로 이동시키기 위한 모터 또는 공압식 액튜에이터와 같은 적합한 액튜에이터(30)를 가질 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 개방 위치에서, 상기 도어 개방기 메카니즘은 상기 적재 포트를 통한 캐리어로의 또는 캐리어로부터의 기판의 이송을 위하여 실질적으로 비제한적인 접근을 제공한다. 도 19a 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 캐리어 도어(CD1)는, 예를 들어 힌지에 의하여 막음 위치와 개방 위치 간의 호(arc; θ)를 따라서 피봇(pivot)될 수 있다. 도 19c 내지 19d 는 각각 다른 예시적인 실시예에 따른 적재 포트 도킹 스테이션의 도어 개방기의 개략적인 전방 입면도와 평면도이다. 이 예시적인 실시에에서, 각 캐리어 도어(CDl, CD2)는, 화살표(X, Y)에 의하여 표시된 방향에 의해 정의되는 평면에 있는 대응하는 도어 개방기 메카니즘(3OA', 3OB')에 의하여 병진이동된다. 도 19c 내지 19d 에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 도어 개방기(3OA', 3OB')는 도 19c 의 화살표(X, Y)에 의하여 표시된 방향으로 상기 도어 개방기의 실질적인 선형의 움직임을 발생시킬 수 있는 적합한 작동 메카니즘(공압식 또는 전기식 구동장치)에 연결된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 방향(X)은 (적재 포트 개구를 한정하는) 적재 포트의 면 평면(12W)에 대한 평면의 밖으로 방향이 정해진다. 상기 Y 방향은 적재 포트 면 평면(12W)을 측방향으로 따라 방향이 정해진다. 상기 이동 방향(X, Y)은 각각 상기 면 평면에 대해 수직이거나 평행하지 않을 수 있고, 서로에 대해 수직을 이루지 않을 수 있다. 도 19a 에 도시된 실시예에서와 같이, 그리고 도 19c 내지 19d 에 도시된 바와 같이, 상기 도어 개방기는 서로에 대해 독립적으로 작동될 수 있고, 상기 도어 개방기의 이동 경로 및 그에 따른 캐리어 도어(CD1', CD2')의 개방 위치와 닫힌 위치 간의 이동 경로는 상기 도어 제거기 또는 캐리어 도어와, 다른 적재 포트 도킹 스테이션의 기판 적재 개구(140)를 통하는 기판 이송 경로 간에 간섭되지 않는다. 따라서 이 실시예에서 도킹 스테이션에서 각 캐리어에 대한 접근은 독립적으로 제공된다.
도 19f 내지 19g 에서, 각 도어(CDl''', CD2''' , CD3''')는 적재 포트의 뒷평면(12w)에 실질적으로 평행한 평면 내에서 상기 도어 개방기 메카니즘(30A''', 3OB''' , 3OC''')에 의하여 피봇된다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 도어 개방기 메카니즘(3OA''' , 30B''', 30C''') 각각은 도시된 바와 같이 적재 포트 개구(140)의 반대 측부에 배치될 수 있다. 각 개방기 메카니즘은 대응되는 도어(CDl''', CD2''' , CD3''')를 반대 방향으로 피봇시킬 수 있다(메카니즘(30A, 30C)은 반시계방향으로 회전하고 메카니즘(30B)은 시계방향으로 회전한다). 변형된 실시예에서, 양 메카니즘은 상기 도어를 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다. 이 실시예에서, 상기 도어 개방기 메카니즘은 상기 도어를 화살표(Xl, X2, X3)에 의하여 표시된 방향으로 병진이동시켜서, 상기 도어들이 서로 간섭되지 않도록 자유롭게 회전될 수 있는 위치로 이동시킬 수 있다. 도 19e 에 도시된 예시적인 실시에에서, 상기 도어 개방기 메카니즘은 상기 도어(CD1'')를 막음 위치로부터 닫힌 캐리어의 전방에 있는 위치(S)로 또는 캐리어가 위치되지 않은 적재 포트 개구로 이동시킬 수 있다.
변형된 실시예에서, 감소된 수의 도어 제거기 메카니즘(즉, 개구보다 적은 수의 메카니즘)이 채택될 수 있는데, 그 각각은 하나 이상의 도크 위치에서 도어를 개방하고 닫을 수 있다. 도 19b 에 도시된 도구 스테이션의 예시적인 실시예는 1 내지 n 의 캐리어 도어들과 선택적으로 결합할 수 있는 단일의 메카니즘(130)을 적재 포트(14, 도 1 참조) 각각에 채택하는데, 이는 임의의 조합이 동시에 개방 및/또는 닫힘될 수 있도록 하기 위함이다. 이 경우, 상기 메카니즘(130)은 캐리어 도어들과 결합하기 위한 특징물을 갖는 다중 도어 결합 스테이션을 갖는다. 특징물(130A, 130B)은 선택적으로 작동되어 캐리어 도어를 잠금 또는 잠금해제 할 수 있다(예를 들어 동시에 상이한 도어를 잠금 및 잠금해제하거나, 또는 도어들이 결합되지 않은 때에 다른 도어들을 잠금/잠금해제 함).
상기 도어 제거 과정은, 표준적인 13 또는 25 기판 FOUP 를 제거하는 데에 현재 사용되는 과정과 유사할 수 있음이 파악된다. 그러나, 다른 도어 개방 메카 니즘과 방법은 개시된다. 예를 들어, 상기 캐리어 도어는 상측으로부터 하측으로 회전(swing)되어 개방됨으로써, 상기 기판들을 로봇 조작기(robotic manipulator)에 노출시킬 수 있다. 상기 메카니즘은, 캐리어를 개방하기 위하여 도어를 닫는 래치(latch)를 해제(unlatch)하고 상기 도어를 아래로 회전시킬 필요가 있을 수 있고, 상기 캐리어를 닫기 위하여 상기 도어를 위로 회전시키고 상기 도어를 닫는 래치를 걸어야(latch) 할 필요가 있을 수 있다. 또한 상기 도어는 밀봉된 기구(balloon) 접면부에 의하여 막힐 수 있는데, 상기 기구 접면부에서 상기 개방 및 닫음 메카니즘은 캐리어를 닫기 위하여 기구 밀봉부를 부풀리고 캐리어를 개방하기 위하여 가스를 비워내는 가스 전달 및 제거 시스템에 의하여 제어될 수 있다.
적은 웨이퍼-수 캐리어를 채택함에 따른 결과는, 캐리어의 총수량의 증가 및 공장에 걸친 도킹/도킹해제 빈도(frequency)의 증가이다. 그렇기 때문에 상기 도구 버퍼 시스템용 제어 소프트웨어의 전체적인 복잡성은 현저히 증가된다. 또한, 공장 제어 소프트웨어와의 통신에 대한 요구(특히 처리방법과 매개변수들의 다운로드에 대한 요구)가 결과적으로 증대되는바, 이는 통신 대기(communication latency)에 대한 민감도 증가를 동반하는데, 이는 캐리어 당 처리 시간이 유사하게 감소되기 때문이다. 웨이퍼 처리가 지연되지 않도록 하기 위하여, 처리지침이 상기 캐리어보다 먼저 상기 도구에 급송(dispatch)되고, 그 도착시에 확인될 수 있다. 그러한 운영틀(scheme)을 수용하기 위하여, 상기 예시적인 실시예의 캐리어(C)로서는, 처리장치(processor) 또는 메모리 모듈(미도시)과 같은 내장된 지능체를 수용할 수 있는 "지능형(smart)" 캐리어가 고려될 수 있다. 상기 지능체는 현재 도구를 위한 상기 정보를 지니는데, 향후 처리 단계를 위한 정보를 지니는 것도 가능하다. 제어기(300, 도 1 참조)와 같은 하드웨어는 상기 캐리어에 그러한 데이터를 입력하고 그로부터 데이터를 독출하기 위하여 시스템 전반에 걸쳐서 채택된다. 통신 시간(Communication time)은 시리얼 데이터 교환(serial data exchange)을 호스트(host)에 대한 백그라운드 업데이트(background update)에 앞서고 그에 뒤따르는 정보의 싱글 타임-크리티컬 트랜스퍼(single time-critical transfer)로 교체함에 의하여 전달 시간으로부터 분리된다.
도 23a 내지 23b 를 참조하면, 또 다른 예시적인 실시예에 따른 오버헤드 이송 시스템(100T)과 도구 스테이션(112)의 개략적인 전방 및 측부 입면도가 도시되어 있다. 도 23a 내지 23b 에 도시된 바와 같이, 도구 스테이션(112)은 전술된 도구 스테이션(12)과 실질적으로 유사하지만, 캐리어의 수직 병진이동을 실행하기 위하여 승강장치(20가 아닌 오버헤드 호이스트(100T)를 사용한다는 점에서는 상이하다. 상기 적재용 호이스트는 상기 이송 시스템의 일부로서 오버헤드 트랙 운반기(100V)에 고정되거나, 또는 변형적으로는 하나 이상의 도구에 사용되는 전용의 "갠트리(gantry)" 크레인 시스템(100T)의 일부로서 오버헤드 트랙 운반기(100V)에 고정될 수 있다. 후자의 경우, 호이스트는 잉여를 제공하고 요구에 부응하기 위하여 원하는 바에 따라 추가될 수 있다.
도 23a 에는 오버헤드 호이스트(100H)에 의하여 올려지고 내려져서 도킹 스테이션(114A 내지 114D), 버퍼 위치(116A 내지 116B), 및 이송 시스템(100T)에 접면하는 캐리어 매거진(carrier magazine; 100C)이 도시되어 있다. 유연한 호이스 트의 단부에서의 횡방향(화살표(Y)에 의해 표시)의 캐리어 움직임으로부터 발생되는 반력에 대처하기 위한 새로운 접근이 요망된다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 캐리어 매거진(100M)은 기계적 래치(latch), 자기적 인력, 또는 유체 압력, 또는 다른 작동가능한 지지 시스템(100L)을 구비한 적재 포트 도크(114A 내지 114D)에 도킹된다. 상기 래칭 수단(100L; latching means)은, 캐리어가 승강하는 매거진(100M) 및 적재 포트 도킹 스테이션(114A 내지 114D)으로 이송되거나 또는 그로부터 이송되는 때에 발생하는 반력(reaction force)을 오프셋(offset)시키는 지지부를 제공한다(유사한 방식으로, 상기 캐리어 매거진은 버퍼 위치 지지부(116A 내지 116B)로의 측방향 캐리어 이송을 위하여 안정적으로 보유될 수 있다). 변형적으로, 이동 질량체(100B) 또는 자이로스코프(gyroscope)에 의하여 반대로 작용하는 힘이 생성되어, 상기 캐리어 이송 중 승강하는 매거진에 가해지는 측방향의 움직임을 보상할 수 있다. 또 다른 변형된 실시에에서, 상기 유연한 호이스트는 실질적으로 경직된 릴 부재(reeled member)로 교체될 수 있다. 상기 호이스트로부터 승강하는 매거진으로의 경직된 부재는, 캐리어가 승강하는 매거진과 적재 포트 도킹 스테이션으로 이송되거나 그로부터 이송되는 중에 발생하는 반력을 오프셋시킨다.
다른 방식으로서, 예시적인 실시예는 호이스트-기반의 적재가 모든 도킹 위치들에 대해 위로부터 접근하는 것을 가능하게 한다. 도 24a 내지 24c 를 참조하면, 다중 도킹 레벨들(levels)(선반들(shelves))(214A 내지 214C)을 구비한 적재 포트(214)가 도시되어 있는데, 이는 각각 화살표(Z1 내지 Z3)로 표시된 바와 같이 캐리어에 대한 위로부터의 직접적인 접근을 제공할 수 있다. 적재 포트는 캐리어 가 적재되고 이탈되며 간극(G)에 의해 이격된 "도킹해제" 위치와, 웨이퍼들이 접근될 수 있는 "도킹" 위치(도 24a, 24c)를 가질 수 있다. 최상측의 도킹 위치(214A)를 제외한 모든 위치(예를 들어 도킹 위치(214B 내지 214C)에서, 참조 화살표(42, 43) 으로 표시된 외향 회전(swing-out) 움직임은 캐리어를 도킹 위치에서 도킹해제 위치로 이동시켜서 상측 접근성을 제공한다. 상기 적재 포트 도킹 선반들(214B, 214C)은 회전 또는 수평적으로 횡단(Y2, Y3)하여 상기 오버헤드 이송시스템(OHT)이캐리어를 전달할 수 있는 위치로 간다. 상기 캐리어(200C)가 도킹 선반(214C 내지 214B)에 위치된 후, 상기 선반은 적재 포트 개구 경계 내에서 수평적으로 횡단되거나 또는 회전될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 호이스트(hoist)는 미처리 캐리어에 의한 기처리 캐리어의 교체를 허용하는 전술된 바와 같은 메카니즘을 가진다.
캐리어의 추가적인 저장(즉, 국부적인 도구 버퍼링과는 다른, 공장의 대량 저장)이 요망되면, 전술된 적재 시스템이 잉여 버퍼 위치와 함께 원격으로 이용되어 적재포트의 교체에 이용될 수 있다. 상기 버퍼 위치들은 처리 도구에 부착되거나 또는 바닥이나 천장천장정될 수 있는 홀로 선 랙(stand-alone rack)일 수 있다. 또한 버퍼 위치들은 이송 시스템 트랙의 측부에 부착되거나 그 아래에 바로 배치된 랙일 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, (도 1 에 도시된 적재 포트(14)와 같은) 적재 포트, 버퍼(예를 들어, 도 1 의 버퍼(16)), 및 취급 시스템(20)(예를 들어, 도 1 의 취급 시스템(20))은 모듈로 된 것일 수 있다. 도 20a 내지 20c 에는 적재 포트 모듈(2014), 버퍼 모듈(2016), 및 취급 시스템 모듈(2020)의 세 예시적인 구성 의 전방이 도시되어 있다. 달리 설명되는 바를 제외하고, 상기 적재 포트 모듈(2014), 버퍼 모듈(2016), 및 취급 시스템 모듈은 도 1 에 도시되고 앞서 설명된 적재 포트(14), 버퍼(16), 및 취급 시스템(20)과 실질적으로 유사하다. 도 20a 에는 취급 시스템 모듈의 좌측(도구 BOLTS 평면으로부터 외향을 대면)에 있는 버퍼 모듈과 적재 포트가 도시되어 있다. 변형된 실시예에서, 상기 구성은 도 20a 에 도시된 구성에 대칭된 것일 수 있다. 또한 버퍼는 적재 포트의 바로 아래 또는 위에 배치될 수 있다. 또한 도 9b 및 9c 에는 상기 취급 모듈(2020)의 양측에 배치된 버퍼 모듈(2016U, 2016B)과 적재 포트 모듈(2014)이 도시되어 있다. 변형된 실시예에서, 상기 적재 포트 모듈은 상기 취급 모듈의 일 측에 있고 상기 버퍼 모듈은 그 타 측에 있을 수 있다. 상기 모듈들(2014, 2016U, 2016B, 2020)은 상기 모듈 접면부(2022X)에서 서로에 대해 관련될 수 있다. 상기 모듈 접면부(2022X)는 각 모듈이 장착 및 정합되는 곳을 한정하여, 각 모듈은 적합한 접면부 기준선(2026)(예를 들어, 제조설비 바닥 또는 다른 적합한 기준선)을 기준으로 다른 모듈에 관련된다. 또한 상기 취급 모듈은, 상기 설비의 바닥과 천장 사이의 임의의 높이에 배치된 유효적재물(payload) 이송 시스템(2006)(도 1 의 이송 시스템(6)와 유사)에 대해 상대적으로 정합될 수 있다. 상기 모듈들은 임의의 원하는 순서로 조립될 수 있다. 상기 모듈들을 결합하는 일 예시적인 방법으로서, 상기 적재 포트 모듈(2014)이 도구의 BOLTS 평면에 장착되고(도 9d 참조), 상기 취급 모듈(2020)이 적재 포트 모듈에 장착되며, 상기 버퍼 모듈(2016V, 2016B)이 상기 취급 모듈(2020)에 장착될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 모듈들은 서로에 대해 미리 조립된 후에, 조립체(2024)로서 상기 BOLTS 평면에 장착될 수 있다. 일단 상기 제조설비 내에 있게 되면, 어떤 모듈이든지 상기 시스템의 작동 매개변수(parameter)들의 변화를 수용할 수 있도록 변경될 수 있다. 상기 접면 기준(2026)은, 모듈(2020) 및 제어기(300)의 취급 시스템의 "공장" 지침으로서 사용될 수 있다. 모든 모듈들은 다양한 작동 시나리오(scenario)에 맞는 미리 정해진 수 많은 유효적재물 중 임의의 것을 수용할 수 있도록 개별적으로 구성될 수 있다. 이러한 다양성은 상기 취급 시스템에 장착된 유효적재물 조작기(manipulator; 미도시)의 작동범위 또는 버퍼 위치 또는 적재 포트 도킹 스테이션에서의 유효적재물의 수직 피치(vertical pitch)에 있을 수 있다. 또한 상기 조작기는 특정 유효적재물을 수용하기 위하여 다양한 "단부-작동체(end-effector)"를 채택할 수 있다. 상기 단부 작동체는 패들(paddle), 포크(fork), 기계적 파지장치(gripper), 자기적 척(chuck), 또는 그 목적에 맞는 특정의 임의적 장치일 수 있다. 가변적 구성이 가능하기 때문에, 상기 취급 시스템 모듈은 상기 접면 기준에 대해 자기 학습(self teaching)할 수 있다. 일단 모듈들의 구성이 시스템으로서 조립되면, 적합한 인터페이스 장치(터치스크린 또는 이와 동등한 것)에 의하여 제어기(300)로 주어지는 지시가 상기 취급 시스템으로 하여금 시스템 구성에 맞는 순서와 요구되는 위치를 설정하는 자기 학습 루틴(routine)을 구동하게 할 수 있다. 이것은 모듈들의 특정 관계를 판단하는 광-전기 형태 등의 센서를 사용하는 루틴의 적용 등에 의하여 수많은 방법으로 수행될 수 있다. 일단 이 관계 정보가 수집되면, 상기 제어기 내에 존재하는 미리 학습된 루틴이 상기 시스템 내의 유효적재물의 조작을 넘겨받는다.
이제 도 21a 내지 21b 를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 분로(shunt) 이송 시스템 또는 분로(2004)에 의하여 연결된 도구 또는 도구 스테이션(2012, 2012')의 평면도 및 입면도가 도시되어 있다. 상기 도구 스테이션(2012, 2012')은 서로에 대해, 그리고 도 1 에 도시된 도구 스테이션(12)과 일반적으로 유사하다. 각 도구 스테이션(2012, 2012')은 버퍼(2016V, 2016V') 적재 포트(2014, 2014') 및 취급 시스템(2020, 2020')을 가질 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 버퍼, 적재 포트 및 취급 시스템은 각 도구 스테이션에서 상이할 수 있다. 상기 분로는 둘 이상의 도구 스테이션들(2012, 2012') 및 특히 둘 이상의 상기 연결된 스테이션의 시스템들을 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 분로는 일 도구 스테이션의 버퍼를 다른 도구 스테이션의 버퍼, 적재 포트, 및 취급 시슨템에 연결할 수 있고, 그 역도 가능하다. 상기 분로는 임의의 수의 도구 스테이션들을 임의의 원하는 조합으로 상호 연결할 수 있다. 상기 분로(2004)는 축적하는 컨베이어의 일 부분과 같은 전용의 일방향 또는 쌍방향 캐리어 전달 장치일 수 있다. 변형적으로, 상기 분로(2004)는 임의의 수의 도구들 간에 또는 그 중의 중앙 캐리어 이송 시스템과 병행적으로 채택된 임의의 운반기-기반 이송 장치 또는 컨베이어-기반 이송 장치(오버헤드 이송 장치(OHT)를 포함)에 의하여 제공될 수 있다. 도 21b 에는 일 버퍼 레벨(level)의 연결이 도시되어 있으나, 다중 레벨의 연결도 가능하다. 또한 상기 분로(2004)는 자기 학습의 목적을 위하여 각 도구 스테이션의 전술된 접면 기준(도 20b 참조)에 정합(register)할 수 있다.
도 22 에는 취급 시스템(2220)에의 접근을 위하여 적재, 이탈, 또는 대기열 의 위치에 있는 이송 운반기와 (적재 포트(2014), 버퍼(2016B)를 구비한) 다른 도구 스테이션(2212)이 도시되어 있다. 저장된 에너지(배터리 및/또는 초고용량 축전지)에 의하여 동력을 공급받는 운반기들은, 상기 도구 스테이션에 있는 버퍼/적재 포트 또는 취급 시스템의 공간 외피(envelope) 내의 충전 영역(2240)에서 재충전될 수 있다. 상기 충전은, 그 지점의 상류측 또는 하류측은 물론, 상기 운반기의 하측, 상측, 또는 옆으로부터의 접촉식 또는 비접촉식(유도식(inductive)) 수단에 의하여 수행될 수 있다. 상기 충전 영역은 원하는 바에 따라 배치될 수 있는 바, 상기 운반기(V)는 내부적인 처리 시간을 이용하여 적재, 이탈, 또는 대기열에 있는 중에 충전될 수 있다. 이 위치들에서의 운반기 충전은 다른 운반기의 통행을 방해하지 않을 것이다. 충전 전원 공급 및 전기장치(미도시)는 모듈의 형태로 패키지화되어, 원하는 위치에 모듈로서 장착될 수 있다.
도 25a 에는 도 1 및 2a 내지 2b 에 도시되고 앞서 설명된 바 있는 도구 스테이션(12, 12')과 실질적으로 유사한 도구 스테이션(2512)의 제조설비 배치상태(layout)의 예시적인 평면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 적재 포트 버퍼와 승강기는 상기 도구 스테이션의 전방에 배치될 수 있고, 처리 통로(aisle)에서의 공간 중 예를 들어 대략 18인치를 차지할 수 있다. 도 26a 에는 다른 예시적인 실시예의 배치상태를 도시하는 평면도가 도시되어 있는데, 여기서 상기 도구(2612)의 적재 포트(2614), 버퍼(2616), 및 승강기(2620)는 상기 도구의 측부로 방향전환되어, 상기 적재 포트의 깊이만큼 상기 처리 통로의 폭을 저감시킬 수 있게 된다(예를 들어 일 측당 18인치이므로, 양 측을 합하여 총 대략 36인치). 이 실시예에 서, 상기 적재 포트, 버퍼, 및 취급 시스템은 상기 도구와 일렬로 있게된다. 상기 적재 포트와 버퍼는 상기 도구와 취급 시스템 사이에 개재된다. 만일 이 배치상태에서 전방 개구 캐리어(C)가 사용되면, 상기 유효적재물은 캐리어(C13) 도어가 EFEM 의 측부를 대면하도록 방향전환될 수 있다. 이 배치상태에서, 도구의 수동 적재를 위한 접근은, 낮은 높이의 운반기 교통으로 인하여 상기 처리 통로를 자유롭게 두고 조작기의 간섭이 없는 도구 추적 영역으로부터 수행될 수 있다. 도 26a 에 도시된 바와 같이, 운반기(V)는 그 유효적재물(예를 들어, 캐리어(C))을 적당한 방향으로 운반할 것이다. 도 25b 및 26b 는 설명된 각 배치상태를 도시하는 사시도이다.
도 28a 에 도시된 바와 같이, 도구 스테이션(2812)의 적재 포트(2814)는 LED와 같은 포트 상태 표시기(2860)를 가질 수 있는데, 이는 적재 포트 모듈에 포함되어 캐리어의 존재, 캐리어의 안착, 작업중, 준비, 등을 포함하는 포트의 상태를 표시할 수 있다. 도 28b 에는 다른 예시적인 실시예에 따른 구성이 도시되어 있는데, 여기서 상기 상태 표시는 적재 포트 모듈(2814)이 아니라 캐리어(C) 자체에 있다. 상기 상태는 국부적으로 발생되거나(예를 들어, 적당한 안착을 감지하는 센서는 상기 캐리어 내부에 있음), 또는 무선 전송장치 또는 기계적 결합장치와 같은 것에 의하여 상기 적재 포트로부터 캐리어로 전달될 수 있다. 유사하게, 상기 표시 장치를 발광시키는 전원은 상기 적재 포트에 의하여 공급되거나, 또는 캐리어 내부의 전기 에너지와 같이 저장된 것일 수 있다. 도 27 에는 종래의 EFEM 의 상태 표시기를 도시한다.
전술된 설명은 본 발명을 예시하는 것임에 불과한 것임이 이해되어야 한다. 다양한 변형과 응용이 본 발명을 벗어나지 않고 본 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의하여 고안될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 그러한 변형, 응용, 및 변화들 모두를 포함하도록 의도된다.
본 발명은 집적회로 제조설비 내에서 사용되는 저용량 기판 캐리어를 이송 및 저장하기 위한 장치 및 방법에 이용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판을 처리하기 위한 처리 장치를 내부에 구비한 케이싱;
    상기 처리 장치 내에 기판을 적재하기 위하여 케이싱에 연결된 적재 포트 접면부; 및
    상기 케이싱에 연결된 캐리어 보유 스테이션으로서, 상기 적재 포트 접면부에 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 보유하도록 적합화되고, 상기 캐리어 보유 스테이션으로부터의 적어도 하나의 기판 이송 캐리어의 교체를 위한 고속교체부를 제공하도록 구성된 캐리어 보유 스테이션;을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 보유 스테이션과 캐리어 이송 시스템 간에 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 전달하기 위하여 상기 캐리어 보유 스테이션을 캐리어 이송 시스템에 연결시키는 승강기 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 승강기 시스템은 상기 케이싱에 고정적으로 연결된 프레임을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 기판을 처리하기 위한 처리 장치를 내부에 구비한 케이싱;
    상기 처리 장치 내에 기판을 적재하기 위하여 케이싱에 연결된 적재 포트 접면부;
    상기 케이싱에 연결된 캐리어 보유 스테이션으로서, 상기 적재 포트 접면부에 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 보유하도록 적합화된 캐리어 보유 스테이션; 및
    상기 캐리어 보유 스테이션으로부터의 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 적재 및 이탈시키기 위하여 상기 캐리어 보유 스테이션과 통신하는 캐리어 적재및버퍼링 시스템으로서, 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 제1 이송 경로를 따라 이동시킬 수 있는 제1 캐리어 이송 시스템 및 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 제2 이송 경로를 따라 이동시킬 수 있는 제2 캐리어 이송 시스템과 접면하는 캐리어 적재및버퍼링 시스템;을 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 캐리어 이송 시스템은 서로에 대해 이격된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 적재및버퍼링 시스템은 상기 제1 및 제2 캐리어 이송 시스템들에 걸쳐서 제1 및 제2 캐리어 이송 시스템들을 서로에 대해 연결시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 처리하기 위한 처리 장치를 내부에 구비한 케이싱;
    상기 처리 장치 내에 기판을 적재하기 위하여 케이싱에 연결된 적재 포트 접면부로서, 상기 적재 포트 접면부는 다수의 적층된 개구를 가지고, 각 개구는 그 개구를 통하는 대응되는 기판 이송 경로를 한정하며 상기 대응되는 기판 이송 경로를 막기 위해 이동가능한 폐쇄물을 갖는 적재 포트 접면부; 및
    상기 케이싱에 연결된 캐리어 보유 스테이션으로서, 기판의 적재 및 이탈을 위해 상기 적재 포트 접면부에 적어도 하나의 기판 이송 캐리어를 보유하도록 적합화된 캐리어 보유 스테이션;을 포함하고,
    각 폐쇄물은, 폐쇄물이 상기 대응되는 기판 이송 경로를 막는 막음 위치로부터 상기 대응되는 기판 이송 경로가 폐쇄물에 의하여 막히지 않는 안막음 위치로 서로에 대해 독립적으로 이동할 수 있는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각 개구를 통하는 상기 대응되는 이송 경로가 상기 적층된 개구들 중의 다른 하나의 다른 기판 이송 경로에 대해 독립적으로 막히고 막히지 않을 수 있도록, 각 폐쇄물이 막음 위치와 안막음 위치 간에 독립적으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 폐쇄물의 막음 위치와 안막음 위치 간의 이동이 상기 적재 포트 접면부를 통한 다른 기판 이송 경로의 막음을 야기하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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