KR20070114365A - 압력 평형 기판 컨테이너 - Google Patents

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KR20070114365A
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배리 그레거슨
데이빗 핼브마이어
스티븐 섬너
브라이언 와이즈맨
앤소니 매티어스 티벤
저스틴 스트라이크
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 입자에 민감한 기판을 포함하기 위한, 포드의 외부와 내부 환경 사이의 압력 평형화를 제공하기 위한 그리고 내부의 입자에 민감한 기판 주위의 가스상 유체 유동을 최소화시키기 위한 포드이다. 포드는 주 포드와, 커버 내에 위치되고 정상 비편의 위치를 가지며 정상 비편의 위치로부터 편의가능한 다이어프램을 포함한다. 양호하게는, 포드는 입자에 민감한 기판을 포함하기 위한 제2 수납부를 형성하는 주 포드 내에 배치된 제2 포드를 포함한다. 포드는 포드에 부착되고 포드의 외부와 포드의 내부 사이에서 가스상 유체 연통을 제공하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 다이어프램은 빠른 압력 변화에 반응하며 필터는 느린 압력 변화에 반응하여 다이어프램이 그 정상 비편의 위치로 복귀되도록 허용한다.
포드, 다이어프램, 반도체 웨이퍼, 기판, 레티클, 기판 컨테이너

Description

압력 평형 기판 컨테이너{SUBSTRATE CONTAINER WITH PRESSURE EQUALIZATION}
본 발명은 반도체 제조에서 입자 오염물 통제가 사용된 기판 캐리어에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 캐리어 내에서 기판 주위의 통제된 환경 내에 압력 평형화 시스템을 갖는 이동가능하고 운반가능한 레티클 캐리어에 관한 것이다.
포토리소그라피(photolithography)는 반도체 제품용 실리콘 웨이퍼의 처리에서 일반적으로 접하는 공정 단계 중의 하나이다. 포토리소그라피에서, 질화규소(silicon nitride)가 퇴적된 웨이퍼 표면은 감광액 폴리머 또는 포토레지스트(photoresist)로 코팅된 후, 원하는 패턴을 갖는 템플릿(template)을 이용하여 방사원에 선택적으로 노광된다. 통상, 포토레지스트로 덮인 웨이퍼 상에 원하는 패턴이 투사되도록 마스크 또는 레티클의 표면을 통하여 자외선이 비춰지거나 그로부터 반사된다. 포토레지스트의 노광된 부분은 화학적으로 변화되고, 이어서 웨이퍼가 노광되지 않은 포토레지스트를 제거하는 화학 매체로 처리될 때 영향을 받지 않고 유지되어 마스크 위의 패턴의 정확한 형상에 따라 변화된 포토레지스트를 웨이퍼 상에 남게 한다. 전형적으로, 웨이퍼는 질화막의 노광된 부분을 제거하여 마스크의 정확한 디자인에 따라 웨이퍼 상에 질화물 패턴을 남겨두는 에칭 공정을 거친다.
본 산업계는 대형 웨이퍼에 더 높은 로직 밀도를 필요로 하는 더욱 더 작은 선폭을 갖는 그리고/또는 더 작은 칩을 생산하는 추세이다. 명백하게, 레티클의 표면에 패턴이 형성될 수 있는 미세 정도와 이러한 패턴이 웨이퍼 표면 상에 충실하게 복제될 수 있는 정도는 최종적인 반도체 제품의 품질에 영향을 주는 요인이다. 패턴이 웨이퍼 표면에 복제될 수 있는 해상도는 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼의 표면에 패턴을 투사하는데 사용되는 자외선의 파장에 의존한다. 최신 포토리소그라피 툴(tool)은 100nm 정도의 최소 특징부 크기를 허용하는 193nm 파장의 원자외선(deep ultraviolet)을 사용한다. 현재 개발 중인 툴은 70nm 이하 크기에서 특징부의 해상도를 허용하는 157nm 극자외선(Extreme Ultraviolet, EUV)을 사용한다.
레티클은 웨이퍼에 복제되는 패턴을 포함하는 매우 평탄한 유리판이다. 전형적인 레티클 기판 재질은 석영이다. 최신 집적 회로의 임계 소자의 작은 크기 때문에, 레티클의 작동 표면(즉, 패턴 표면)은 처리 중에 표면에 손상을 주거나 포토레지스트 층에 투사되는 이미지를 왜곡하여 수용할 수 없는 품질의 최종 제품으로 이르게 하는 오염물이 없도록 유지되어야 하는 것이 필수적이다. 통상, EUV가 포토리소그라피 공정의 일부인 경우, 임계 입자 크기는 비패턴 표면과 패턴 표면에 대해 각각 0.1μm와 0.03μm이다. 전형적으로, 프레임에 부착되고 그에 의해 지지되며 레티클에 부착되는 통상 니트로셀룰로오스에 의해 형성된 얇은 투광성 필름으로 레티클의 패턴 표면은 코팅된다. 그 목적은 오염물을 막고 이미지 평면으로 확산된 이러한 오염물에 의해 잠재적으로 발생되는 인쇄 결함을 감소시키는 것이다. 그러나, EUV는 원자외선 광 포토리소그라피의 레티클 특성을 통한 전달과 반대로 패턴 표면으로부터의 반사를 활용한다. 현재, 본 기술은 EUV에 투광성인 펠리클(pellicle) 재질을 제공하지 않는다. 결과적으로, EUV 포토리소그라피에 채용된 반사형 포토마스크(레티클)는 종래의 포토리소그라피에 사용되는 레티클보다 훨씬 더 오염과 손상에 민감하다. 이러한 상황은 EUV 포토리소그라피의 사용이 예정된 레티클을 수용, 저장, 이송 및 운반하도록 설계된 임의의 컨테이너에 대해 증가된 기능적 요구를 부과한다.
명백하게, 제조, 처리, 운반, 핸들링, 이송 또는 저장 동안의 불필요하며 의도되지 않은 다른 표면과의 접촉은 슬라이딩 마찰 및 마모에 기인한 손상에 대한 레티클의 패턴 표면의 미세한 특징부의 민감도 측면에서 매우 바람직하지 않다. 다음으로, 레티클 표면의 어떤 입자 오염물은 처리 중에 이러한 레티클을 사용하여 얻어지는 어떠한 최종적인 제품에 대해서도 심각한 영향을 주기에 충분한 정도로 레티클을 손상시키기 쉽다. 입자는 레티클을 포함하는 통제된 환경 내부에서 처리, 이송, 운반 중에 발생될 수 있다. 슬라이딩 마찰 및 그에 수반되는 마모가 오염물 입자의 하나의 발생원이다. 예를 들면, 이송 중에 레티클 컨테이너 내부에서 원하는 위치로부터 슬라이딩되는 레티클은 입자의 또 다른 발생원이다. 또한, 위치를 이탈한 이러한 레티클은 컨테이너로부터 자동 회수될 때 오정렬되기 쉬울 수 있고 예기치 못한 품질의 최종적인 제품으로 잠재적으로 유도되는 처리 장치에 위치될 수 있을 것이다. 컨테이너로부터 리소그라피 장치로 레티클을 배치 및 제거하는 동안의 슬라이딩 접촉은 또한 입자의 발생 및 오염의 기회를 발생시킨다. 최 종적으로, 컨테이너의 충격 및 진동은 레티클에 전달될 수 있고 마찰 및 그와 연관된 입자 발생을 일으키는 레티클을 보유하는 구성 요소에 전달될 수 있다.
통상적으로, 레티클은 제조 설비로 운반되며 운반 도중 이들은 하나의 컨테이너에서 사용되고, 제조 설비에서는, 사용 중간에 다른 컨테이너들에 저장된다. 운반 컨테이너는 사용 후 통상 폐기된다. 운반 컨테이너로부터 제조 설비 내에서 레티클이 저장되는 컨테이너로의 레티클 이송은 오염에 대한 다른 기회를 발생시킨다. 레티클에 대한 운반자와 제조 설비 내에서 사용하기 위한 컨테이너에 대한 종래의 요구는 상당히 상이하다. 두 가지 사용 모두를 위한 컨테이너의 조합은 운반자 컨테이너로부터 제조 설비 사용 컨테이너로의 이송 동안 입자의 유입 및 발생의 기회를 제거할 것이지만 설계에 있어 상당한 어려움이 존재한다. 예를 들면, 컨테이너는 고도 및 온도 변화와 관련된 것과 같이 이송 중의 대기압의 잠재적인 큰 변화를 조정할 필요가 있을 것이다. 또한, 제조 설비에서 일어나는 통제된 로봇 이용 전달에서보다는 이송에서의 충격 흡수 능력이 훨씬 더 요구된다.
전술된 고려 사항 중의 일부는 반도체 웨이퍼 기판에 또한 적용 가능하다. 특히 저장, 처리 및 이송 중에 웨이퍼 주위의 통제된 환경에 대한 필요를 인식하면서, 종래에는 입자의 유입이 비교적 없는 상태가 유지될 수 있도록 웨이퍼를 내장하기 위한 컨테이너를 제공하여 웨이퍼에 직접적으로 인접하는 부분의 환경을 통제할 수 있게 하는 격리(isolation) 기술에 대한 해결책이 발전되어 왔다.
통상, 웨이퍼는 운반 컨테이너 내의 제조 설비로 이송된 후 제조 설비의 처리 단계들 사이에서 웨이퍼를 저장하기 위한 개별 컨테이너로 전달된다. 200mm 웨 이퍼는, 통상 이격된 어레이로 에지가 지지되거나 "코인 적재 웨이퍼 운반자(coin stack wafer shipper)" 내의 시트 재료 스페이서에 의해 수직으로 적재되어, 밀봉된 플라스틱 "운반자" 내부에서 운반된다. 제조 설비 내에서 처리 단계 중간에 200mm 웨이퍼를 보유하는 산업 표준 컨테이너는 바닥 개방 도어를 갖는, 표준 기계 인터페이스 포드(standard mechanical interface pod), 즉 SMIF 포드로 알려져 있다. 300mm 웨이퍼에 대해서는, 운반자는 전방 개방 운반 박스(front opening shipping boxes), 즉 FOSBS로 알려지고, 처리 단계의 중간에 웨이퍼를 보유하는 컨테이너는 전방 개방 통합 포드(front opening unified pod), 즉 FOUPS로 알려져 있다. 제조 단계 중간에 제조 설비에 저장된 레티클은 현재 표준화된 SMIF 포드와 유사한 바닥 개방 컨테이너에 저장되는 경우가 많고, 레티클 SMIP 포드, 즉 RSP라고 한다.
기판, 즉 웨이퍼 및 레티클이 이러한 통제된 환경에 있을 때, 통제된 환경 내부에 존재할 수 있는 입자는 통제된 환경에 갇힌 공기의 압력 변화에 기인하여 또는 컨테이너의 급격한 움직임 및/또는 컨테이너의 단순한 개폐에 의해서와 같이 갇힌 공기 체적의 교란에 의해 발생되는 갇힌 공기의 난류에 기인하여 이동될 수 있다. 또한, 얇은 벽으로 된 운반자 또는 FOSB는 통제된 환경 내부에 갇힌 공기의 이동을 발생시키는 고도 관련 압력 변화에 기인한 벽의 움직임을 겪을 수 있다. 온도 변화는 컨테이너 내부에서 대류 흐름을 형성할 수 있다. 컨테이너 및 그 구성요소들의 치수 변화는 지지 및 보유 메커니즘의 기능을 손상시킬 수 있어 컨테이너 내부에서 운반된 기판의 휨 및/또는 웨이퍼 오정렬을 유도하게 된다. 압력 변 동에 의한 컨테이너 벽의 치수 변화는 캐리어의 도어와 커버 사이의 밀봉부를 손상시킬 수 있어 캐리어 내부로의 입자의 유입을 허용한다.
특히 웨이퍼 컨테이너에서의 종래기술의 접근 방법은, 외부 환경과 내부의 통제된 공기 체적 사이에 통기 장치(breathing apparatus)를 이용한다. 통기 장치는 공기가 유동하는 경로를 제공한다. 경로 내부에 개재된 필터는 외부 환경으로부터 캐리어의 통제된 환경 내부로의 입자의 유입에 대한 장벽을 제공할 것으로 기대된다. 그러나 전술한 바와 같이, EUV 포토리소그라피 공정에 사용되는 레티클은 매우 미세하고 미세한 특징부를 가져서 임계 입자 크기는 레티클의 비패턴 표면 및 패턴 표면에 대해 각각 0.1μm와 0.03μm 정도의 크기이다. 이러한 작은 입자 크기에서, 필터는 필터를 가로지르는 유체 유동에 대한 상당한 저항을 일으키는 매우 미세한 기공 크기가 요구되어 이에 따라 더 넓은 필터 표면적을 필요로 한다. 넓은 필터 표면적의 대안은 컨테이너의 운반 시에 발생하는 것과 같은 갑작스런 압력 변화에 대한 더 느린 반응이다. 레티클 SMIF 포드 설계의 목표 중에 하나는 통제된 체적을 최소로 유지해서 입자의 유입에 대해 효과적으로 밀봉될 수 있도록 하는 것이기 때문에, 위와 같은 두 가지 모두는 바람직한 대안이 아니다. 통제된 체적 내부의 압력 평형을 달성하도록 넓은 필터 면적을 제공하면서 레티클이 위치하는 통제된 체적을 최소화하는 것은 양립할 수 없는 목표이다.
발생하거나 그렇지 않으면 유입되거나 또는 통제된 환경 내부에 존재하는 입자가 레티클 위에 안착되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 운반되는, 입자 오염물을 막도록 통제되어야 하는 환경에 대해 레티클이 최소 체적을 갖는 것이 바람직하다. 통제된 체적 내부의 공기는 상대적으로 정적 상태로 유지되는 것이 또한 바람직하다. 예를 들면, 크고 갑작스런 압력 차이에 응답하는 컨테이너 벽의 변형은 입자를 서스펜션이나 연속적인 이동으로 가압하면서 통제된 체적 내부에 압력파를 유도할 수 있다.
운반자로서 사용하기에 적합하고 제조 설비에서의 처리 단계 중간에 기판을 저장하는데 사용하기 적합한 기판 컨테이너가 요구된다. 입자 발생에 대한 향상된 저항성을 제공하고, 컨테이너의 개폐 및 이송 중에 기판 컨테이너 내부에서 입자의 분쇄 또는 움직임을 최소화하는 컨테이너가 요구된다. 통제된 환경으로부터의 공기의 유입과 유출(excursion)없이 통제된 환경 내에 이미 존재하는 공기의 최소한의 난류와 함께 캐리어의 내부의 통제된 환경과 캐리어의 외부의 공기와의 사이의 압력을 효과적으로 평형화하는 압력 평형 시스템이 요구된다.
본 발명은 입자에 민감한 기판을 수납하기 위한, 포드의 외부 환경과 내부 환경 사이의 압력 평형화를 제공하기 위한 그리고 입자에 민감한 기판 주위의 내부의 가스상 유체 유동을 최소화시키기 위한 포드이다. 포드는 베이스와 커버를 포함하는 주 포드를 포함하며, 이 커버는 외측면에 대향하는 오목한 내측면으로 구성되며, 오목한 내측면과 베이스 사이에 제1 체적을 갖는 제1 수납부를 형성하도록 베이스에 제거가능하게 결합되도록 구성되며, 개구를 갖는다. 또한, 포드는 커버 내에 위치된 다이어프램을 포함하고, 다이어프램은 정상 비편의 위치를 가지며, 포드의 외부와 연통하는 제2 체적과 포드의 외부와 유체 연통되지 않는 제3 체적 사이에서 제1 체적을 나누며, 정상 비편의 위치로부터 편의가능하다. 마지막으로, 포드는 주 포드 내에 배치된 제2 포드를 포함하며, 제2 포드는 하부와 상부를 포함하며, 상부는 입자에 민감한 기판을 포함하기 위한 제2 수납부 체적을 특징으로 하는 제2 수납부를 형성하도록 하부와 결부되도록 구성되며, 하부는 그 위에 입자에 민감한 기판을 제거가능하게 보유하기 위한 지지 구조를 포함하고, 상부는 상부가 하부와 결합될 때 입자에 민감한 기판을 보유하기 위한 보유 구조물을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 다이어프램은 내부의 입자에 민감한 기판에 대해 대체로 동심으로 위치설정된다. 작동부의 적어도 일부는 동심인 리지의 구조물을 구비한다. 다른 실시예에서, 다이어프램은 정상 비편의 위치로부터 편의 위치로 이동가능한 작동부를 포함한다. 제2 실시예에서, 작동부는 제1 부분과 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 가스상 유체 불투과성이며 상기 제2 부분은 가스상 유체 투과성이다.
제2 실시예에서, 포드는 포드에 부착되어 포드의 외부와 포드의 내부와의 사이에서 가스상 유체의 연통을 제공하는 필터를 포함한다. 청구항 제1항에 따른 포드는 다이어프램이 작동부를 가지며, 작동부의 적어도 일부는 동심인 리지의 구조물을 구비한다.
양호한 실시예에서, 다이어프램은 탄성 중합체 재료로 형성된다. 다른 실시예는 돔식 벽과, 다이어프램과 모두 동심으로 위치설정되는 제2 포드 내에 위치설정된 주 포드를 구비하는 커버를 안출한다. 제2 포드는 공기 갭을 갖는 제한부에 의해 입자 유입에 대한 장벽을 제공하도록 구성된다. 제3 실시예에서, 주 포드는 탄성 중합체 밀봉부를 구비한다.
제조 시설 내에서 특히 중간 처리 단계에서 레티클(또는 기판)을 보관하기 위한 장치와 운반 장치 양자 모두로서 포드를 이용하기 위해 특히 유용한 빠른 응답 압력 평형화를 제공하는 것이 본 발명의 양호한 실시예의 특징 및 장점이다.
EUV 리소그래피 기술과 사용하기에 특히 적합한 레티클 SMIF 포드를 제공하는 것이 본 발명의 양호한 실시예의 특징 및 장점이다.
도1은 본 발명의 주 실시예에 따른 커버의 사시도이다.
도2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컨테이너의 조립체의 분해도이다.
도3은 본 발명의 주 실시예에 따른 베이스와 베이스 상에 지지된 기판의 사시도이다.
도4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 커버와 제2 포드(pod)의 구성품의 상향 주시 사시도이다.
도5a는 본 발명의 주 실시예에 따른 격리 시스템의 구성품을 포함하는 컨테이너의 조립체의 분해 측단면도이다.
도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 컨테이너의 측단면도이다.
도6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 컨테이너의 측단면도이다.
도6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 컨테이너의 사시 단면도이다.
도7a는 본 발명에 따른 변형되지 않은 구성 상태인 예시적인 밀봉부의 예시도이다.
도7b는 도7a의 예시적인 밀봉부의 변형된 구성의 도면이다.
도8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버와 베이스 사이의 결합을 도시하는 상세 단면도이다.
도8b는 본 발명의 주실시예에 따른 베이스에 접촉하는 커버를 보여주는 커버와 베이스 사이의 결합을 도시하는 상세 단면도이다.
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이어프램의 도면이다.
도10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이어프램의 도면이다.
도11은 본 명세서의 발명을 구체화시키는 전방 개방 웨이퍼 컨테이너의 사시도이다.
도12는 도11의 컨테이너의 저면도이다.
본 명세서의 발명은 레티클 SMIF 포드를 참조하여 주로 설명될 것이지만, 본 발명은 또한 FOUPS, FOSBS, 웨이퍼 SMIF 포드, 그리고 반도체 처리 산업 또는 다른 유사한 산업에 사용된 다른 통제된 환경 컨테이너에 적용가능하다. 도1 내지 도5를 참조하면, 레티클 컨테이너(10)(다르게는 레티클 '포드'로 언급되는)는 일반적으로 레티클(26)을 저장하고, 수송하고 운반하기 위해 레티클 컨테이너(10) 내에 밀폐식으로 밀봉된 환경(22)을 둘러싸도록 베이스(18)(다르게는 '도어'로 언급되는)와 밀봉식으로 정합할 수 있는 커버(14)를 포함한다. 5인치(127밀리미터), 6인치(152.4밀리미터), 7인치(177.8밀리미터), 8인치(203.2밀리미터), 150밀리미터 및 200밀리미터의 직경 레티클을 포함하는 다양한 크기로 이루어질 수 있는 레티 클(26)은 이 밀봉된 환경(22) 내에 위치되며, 레티클 컨테이너(10)의 외부에 존재할 수 있는 입자 오염물로부터 효율적으로 격리된다.
베이스(18)는 다양한 형태의 웨이퍼 제작 장비와의 자동화된 사용을 위해 세미컨덕터 이큅먼트 앤드 머티리얼스 인터내셔널(SEMI; Semiconductor Equipment and Materials International) 기준에 따르는 특성을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 베이스(18)는 본 기술 분야에 잘 알려져 있는 마이크로리소그래피 시스템과 함께 사용되는 레티클 "SMIF"(Standard Mechanical Interface) 포드 상의 유사한 베이스와 적어도 부분적으로 호환성이다. 예컨대, 도6a에 도시된 바와 같이, 베이스(18)는 주연(34)에 의해 형성된 하부면(30)(미도시됨)을 가지며, 하부면은 측방향 면(42)에 의해 상기 하부면(30)으로부터 이격된 상부면(38)에 대향하는 점유면적(36, 미도시됨)을 갖는다. 하부면(30)은 반도체 처리 장비(미도시됨)과 양립할 수 있도록 SMIF 표준에 따른 특성을 갖는다. 또한, SMIF 호환성 베이스(18)는 SEMI 순응성 래치 개방 장치(미도시됨)에 의해 개방될 수 있는 베이스-래치 기구(미도시됨)에 의해 커버(14)에 제거가능하게 결합되도록 구성된다. 참조로써 본 명세서에 합체된 본 출원의 소유자가 소유한 미국 특허 제4,995,430호를 참조하라. 컨테이너 요소는 양호하게는 사출 성형의 공정 또는 다른 적합한 제조 방법에 의해 내구성있는 폴리머로 형성되는 것이 바람직하다. 폴리머는 레티클(26)의 견망을 허용하도록 투명할 수 있다. 요소들은 부가적으로 정전기 분산성(static dissipative)일 수 있다. 포드 요소가 형성될 수 있는 투명한 정전기 분산성 재료의 예시는 폴리메틸 메타크릴레이트이다. 다르게는 포드 요소는 불투명한, 정전기 분산성의 탄소 섬유 충전 폴리카보네이트로 형성될 수 있으며, 레티클(26)이 보일 수 있는 투명한 창(미도시됨)을 포함한다. 또 다르게는, 포드 요소는 투명한 폴리카보네이트로 형성될 수 있다. 폴리카보네이트의 대체물로서, 포드 요소는 난연성 폴리에테르이미드로 형성될 수 있다. 포드 요소가 대체적인 실시예의 다른 요소로 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들은 양호하게는 사출 성형에 의해 형성되지만, 다른 공지된 제조 방법이 또한 고려된다. 예시적인 레티클 SMIF 포드가 에이시스트 테크놀로지스사(Asyst Technologies Inc.)의 미국 특허 제6,216,873호에 기술되며 그 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어있다. EUV 적용예에 SMIF 레티클 포드를 사용하는 것은 미국 특허 제6,906,783호에 개시되며 그 내용은 본 명세서에 참조로서 합체되어있다.
대체로, 레티클(26)은 제1면(54)과 패턴 표면(58)을 갖는다. 상기의 배경기술 부분에서 설명된 바와 같이, 패턴 표면은 아주 미세한 형상부를 가지며 따라서 레티클 컨테이너(10)의 표면과 같은 다른 표면과 접촉할 수 없다. 통상, 레티클(26)은 패턴이 없는, 따라서 레티클 지지 구조와의 접촉에 있어서 손상을 덜 받 는 레티클 표면(54 및 58)들의 주연 부분에서 지지된다. 레티클 컨테이너(10)는 밀봉된 환경(22) 내에서 베이스(18)와 커버(14) 상에 각각 장착된 레티클 지지 기구(100)와 레티클 보유 기구(104)를 포함한다. 도6a와 도6b는 레티클 컨테이너(10)의 전방 단면도와 사시 단면도를 각각 도시한다. 예시적인 실시예에서, 커버(14)와 베이스(18)는 레티클 지지 프레임(200)과 레티클 보유 프레임(208) 상에 위치된 이격된 레티클 지지 패드(218) 상에서, 측방향면(42)에 대체로 수직인 평면 내에서 지지된 레티클(26)과 대체로 직교한다. 레티클 지지 프레임(200)과 레티클 보유 프레임(208)은 베이스(18)와 커버(14)에 각각 부착되고 연장되는 탄성 지지 포스트(110)와 대향 탄성 보유 포스트(112)에 교대로 동작가능하게 결합된다. 지지 및 보유 포스트 양자 모두는 축방향(z-방향) 및 측방향 즉, x 방향 및/또는 y 방향에서 낮은 강성을 갖도록 구성되어서, 이러한 방향에서의 임의의 충격 또는 진동에 반응하여 변형되고 편의되게 한다. 레티클 보유 포스트(112)는 레티클 지지 포스트(110)와 협력하도록 구성되어서 커버(14)가 베이스(18)와 정합될 때, 레티클 보유 포스트(112)와 레티클 지지 포스트(110)가 z방향으로 변형되어서 레티클(26)을 커버(14)와 베이스(18) 사이에 게재된 바람직한 위치에 보유하도록 레티클(26)의 표면(54, 58) 상의 연속적 바이어스를 유지시키도록 한다. 당업자는 레티클 보유 포스트(112)와 레티클 지지 포스트(110)의 배열이 레티클(26)에 대한 장착 베이스 즉, 베이스(18) 및/또는 커버(14)의 진동의 영향을 감소시킬 것이라는 것을 이해할 것이다.
레티클 지지 프레임(200)과 레티클 보유 프레임(208)은 예컨대 탄소 섬유 충전 폴리에테르에테르키톤("PEEK": polyetheretherkeytone)과 같은 대체로 강성의, 정전기적 분산성, 입자 비형성 재료로 형성될 수 있다. 레티클 컨테이너(10)가 탄성 지지 포스트(110)와 탄성 보유 포스트(112)를 편의시키는 경향의 진동 또는 충격 부하를 받을 때, 강성 레티클 지지 프레임(200)과 레티클 보유 프레임(208)은 지지 포스트와 보유 포스트의 편의를 억제하도록 작용하며 질량 감쇠를 제공하는 대체로 하나의 강체로서 이동하여 레티클(26)이 레티클 컨테이너(10) 내에서 바람 직한 구조로 항상 유지되게 한다. 다른 실시예에서, 레티클 보유 프레임(208)은 레티클 지지 프레임(200)과 정합하여 커버(14)를 베이스(18)와 정합시킴으로써 형성된 주로 밀폐식으로 밀봉된 환경(22) 내에 제2 환경(405)을 구비하는 제2 포드(400)를 형성한다. 제2 환경(405)은 밀폐식으로 밀봉된 환경(22)과 유체 연통되지만, 제2 환경(405) 내에 수납된 공기는 포함된 작은 공기의 양과, 밀봉된 환경(22)과, 제2 환경(405) 사이의 만곡된 유체 유동 경로 때문에 상대적으로 난류에 덜 민감하다.
커버(14)와 베이스(18)의 일 실시예에서, 베이스(18)가 공동(432) 내에 완전히 수납되도록 커버(14)의 주연방향 에지(428)는 베이스(18)의 측방향면(42) 주변에 위치된다. 또한, 도7a 및 도7b에 도시된 것과 같은 탄성 중합체 밀봉부(510)가 베이스(18)에 제공된다. 밀봉부(510)는 하부 밀봉면(518)과 상부 밀봉면(522)을 갖는 탄성 중합체 재료(514)의 스트립을 포함한다. 탄성 중합체 핑거부(528)는 하부면(518)으로부터 연장된다. 핑거부(528)는 베이스(18)의 상부면에 형성된 원주 방향 "U" 형상 그루브(532) 내에 억지 끼워맞춤식으로 수용되도록 크기가 정해진다. 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 그루브(532) 내로 완전하게 위치설정되었을 때, 밀봉부(510)는 하부 밀봉면(518)이 베이스(18)의 상부면(38)을 대면하는 상태로 위치된다. 그루브(532)는 상부면(38)의 레티클 보유 프레임(208)의 접촉점(536)에 인접하게 주위에서 동심으로 연장된다. 커버(14)의 내측면(436)은 내측면(36)의 영역을 우회하며 "V"자 형상의 단면 프로파일을 갖는 복수의 이격된 대체로 평행한 에지(548)를 구비한다. 에지(548)는 복수의 에어포켓(568)을 포함하고 그에 의해 외부 환경과 밀봉되고 통제된 환경(22) 사이에 밀봉 장벽을 제공하도록 상부 밀봉면(522) 탄성 중합체 밀봉부(510)와 접촉하도록 크기가 정해지며 위치된다. 다중 밀봉 결합부와 에어 포켓(568)은 통제된 환경(22)과 외부 환경 사이의 유동에 대해 큰 저항을 형성한다. 탄성 중합체 밀봉부와 제2 포드의 탄성 지지부의 기능은 최근에 출원된 그레거슨(Gregerson), 핼브마이어(Halbmaier), 섬너(Sumner), 와이즈맨(Wiseman), 티벤(Tieben), 및 스트라이크(Strike)의 공동 출원 "레티클 포드용 충격 및 진동 격리 시스템"을 참조하면 가장 잘 이해될 수 있으며, 상기 출원의 내용은 참조로서 본 명세서에 합체되어 있다.
도7a 및 도7b에 도시된 예시적인 실시예에서, 밀봉부(510)는 변형되지 않았을 때 그리스 문자 Π와 대체로 유사한 형상이다. Π 형상의 탄성 중합체 밀봉부(510)의 핑거부(528)는 그루브(532) 내에 수용된다. 커버(14)가 베이스(18)와 정합되었을 때, 평행 에지(549)가 Π의 핑거부 사이의 영역에서 다이어프램(510)의 상부에 접촉하고 평행 에지(547, 549)가 그 말단 부근에서 밀봉부(510)에 접촉하도록 세 개의 평행 에지(547, 548, 및 549)가 이격되어 제공된다. 이러한 배열은 커버(14)와 베이스(18)가 서로 정합되는 한, 밀봉부(510)가 커버(14)와 베이스(18)의 두면 모두에 접촉하게 한다. 베이스(18)가 복구될 때, 밀봉부(510)는 베이스(18)와의 최대 접촉 상태로부터 "탄성" 복귀되며, 그에 의해 다이어프램(510)이 베이스(18)에 붙어있었다면 발생될 입자 형성을 회피한다.
밀봉부(510)는 도7a 및 도7b에 도시된 것과 같은 형태를 갖는 중실 또는 중공 부재일 수 있다. 밀봉부는 실리콘 고무, 염화비닐 수지 또는 공지된 다른 적합 한 합성 고무와 같은 비접착성(non-sticky) 재료로 만들어질 수 있다.
도1, 도2, 도4, 도5a, 도6a, 도6b에서 도시된 바와 같이 커버(14)는 캐노피(410)를 포함하고, 상기 캐노피로부터 주연방향으로 연장되어 주연방향 에지(428)에서 종결되는 측벽(420)은, 상기 상부벽으로부터 제거되어 내측면(436)과 공동(432)을 형성한다. 전술한 바와 같이, 베이스(18)와 커버(14)의 정합은 주연방향 에지(428)가 베이스(18)의 측방향면(42)에 인접하고, 베이스(18)가 공동(432) 내에 포함되는 상태로, 커버(14)의 내측면(436)과 베이스(18)의 상부면(38) 사이에 밀폐식으로 밀봉된 통제된 환경(22)을 생성한다.
캐노피(410)는 레티클 컨테이너(10) 내의 통제된 환경(22)과 레티클 컨테이너(10)의 외부를 연통시키기 위한 통기구(444)를 형성하는 구조물을 더 포함한다. 통기구 구멍(444)은 캐노피(410)로부터 상승하며 상측 단부면(456)에서 종결하도록 레티클 컨테이너(10)로부터 멀어지는 외측 주연방향 벽(452)을 구비하는 환형 장착 플랜지(448)에 의해 포위된다. 가요성 다이어프램 캡(460)이 통기구(444) 위로 연장되도록 외측 주연방향 벽(452) 둘레의 부근에 위치설정되고 슬라이드식으로 수용된다. 도3에 도시된 가요성 다이어프램(470)은 상부면(456)에 부착되고 밀봉되며, 적절한 고정 및 보유 수단에 의해 상부면(456)과 통기식 다이어프램 캡(460) 사이에 게재된다. 가요성 다이어프램(470)은 구조적 강성을 제공하는 주연방향 리지와 적절한 고정 및 보유 수단으로 다이어프램과 밀봉식으로 접촉하도록 구성되는 그 주연 부근면(456)의 주연방향 그루브(474)를 갖는 접시 형상이다. 다이어프램은 레티클 컨테이너(10)의 외부의 환경으로부터 통제된 환경(22)을 분리시킨다. 통제 된 환경(22)이 없이 또는 통제된 환경 내부에서의 압력의 변화는, 통제된 환경(22) 내부의 압력과 통제된 환경(22)의 체적 사이의 기능적 관계가 대체로 일정하게 유지되도록 통제된 환경(22)의 체적을 변화시키기 위한 다이어프램의 이동에 의해 균형화된다.
통제된 환경(22)과 외부 환경 사이의 갑작스러운, 큰 압력 차이는 통제된 환경(22) 내부에서 압력파로 이어지는 다이어프램의 크고, 갑작스러운 변형을 요구할 것이라는 것이 당업자에 의해 이해되어야만 한다. 전술한 바와 같이, 이러한 상황은 바람직하지 않다. 도5b에 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예는 외부 환경을 통제된 환경(22)의 체적과 연결시키는 필터식 통로(1000)를 제공한다. 이러한 필터식 통로의 일 실시예는 도9에 도시된 복합체 다이어프램(488)이다. 다이어프램(488)은 구조적 강성을 제공하는 주연방향 리지와, 주연방향 그루브(474)를 구비하며 필터 재료(490)로 형성된 중심 영역을 구비하는 가요성, 접시 형상의 다이어프램이다. 필터 재료(490)는 외부 환경으로부터의 공기가 레티클 컨테이너(10)로 유입될 수 있게 그러나 오염물 입자의 진입은 방지되도록 필터식 통로를 제공함으로써 높은 압력 차이에서 더 빠른 압력 균형 반응을 제공한다. 다이어프램(488)은, 더 자주 발생되지만 필터의 미세한 기공 크기를 통과하기 위한 주위 공기에 대한 유동 경로 저항을 극복할 수 있는 압력 퍼텐셜을 제공하지 않는 비교적 작은 압력 차이에 반응한다. 두번째로, 필터 재료(490)는 다이어프램 필터 조합체가 통제된 환경(22) 내의 공기 체적을 가요성 다이어프램의 갑작스런 운동에 의해 발생된 난류 변위가 아닌, 피스톤 펌프와 매우 유사한 준정적(quasi-static) 방식으로 이 동시키도록 다이어프램의 편의를 변경시킨다.
다른 실시예에서, 가요성 다이어프램(470)은 필터 장벽(미도시됨)을 가로질러 통제된 환경(22)과 연통하도록 컨테이너 본체 내에 적절히 위치되는 도5b에 도시된 유동 경로(1000)가 추가될 수 있다. 일 실시예는 도6b에 도시된 것과 같이 보조적인 필터식 유동 통로를 구비하거나 구비하지 않는 다이어프램으로써 작용하도록 적절한 위치에서 얇은 벽 섹션(1005)을 포함하는 레티클 컨테이너(10)를 제공한다. 양호하게는, 얇은 벽 섹션은 약 7 내지 10%의 체적 변화와 30%의 바람직한 체적의 변화를 수용하도록 편의되며 따라서 컨테이너의 다른 벽들보다 더 많이 편의 될 수 있다. 얇은 벽 섹션은 자동 플랜지(1015) 아래에 존재할 수 있다.
다이어프램의 예시는 멤브레인 가스 필터 등일 수 있다. 필터식 통로를 가로지르는 필터 장벽의 예시는 소결된 파우더 금속 가스 필터로 틀어막힌 레티클 컨테이너(10)를 통한 개구부 구멍 또는 공지된 유사한 것일 수 있다.
레티클 컨테이너(10)의 다른 실시예는 레티클(26)의 상부면과 하부면으로부터 레티클 지지부와 격리 기구를 거쳐 그리고 레티클 컨테이너(10)의 벽을 통해 정전기적 분산을 위한 접지 경로를 제공한다. 레티클(26)은 그에 의해, ESD로부터 보호된다. 이러한 방법 및 장치는 에이시스트 테크놀로지(Asyst Technologies Inc.) 사의 미국 특허 제6,513,654호에 개시되며, 그 내용은 본 명세서에 참조로써 합체되어있다.
도11 및 도12를 참조하면, 300mm 웨이퍼용으로 구성된 전방 개방 웨이퍼 컨테이너(1020)는 쉘부(1030)로부터 도어를 래칭 및 해제시키기 위한 래치 기 구(1026)의 일부로서의 열쇠 구멍(1024)을 구비하는 전방 도어(1022)를 갖는다. 측벽(1040)은 핸들(1042)을 수용할 수 있고, 바닥측(1046)은 운동학적 커플링(1050)을 가지고, 상부측은 로봇식 처리 플랜지(1054)를 갖는 것이 도시되어 있다. 이러한 컨테이너는 전술한 바와 같이 다이어프램을 이용함으로써 본 명세서의 발명을 이용할 수 있다. 압력 평형화를 위해 이러한 컨테이너 내에서 필터(1055)를 이용하는 것은 공지되어 있다. 이러한 컨테이너 내의 웨이퍼는 수평으로 놓여지며 이격된 배열체로 수직으로 적층된다. 다이어프램은 웨이퍼와의 동축방향 정렬을 제공하도록 벽 구조물 내에서 바닥 측에 위치설정될 수 있다. 다이어프램을 위한 다른 적절한 위치는 전방 도어, 상부측, 측벽, 또는 후방벽일 수 있다. 다이어프램(1058)은 분리된 하우징(1060)과 벽을 통한 통기구(1064)와 함께 부착될 수 있다. 하우징은 쉘 위에 조립되거나 용접될 수 있다. 또한, 주위의 더 두꺼운 벽으로부터 분리되어 별개로 이동될 수 있는, 형성된 얇은 벽은 이러한 컨테이너에 적합할 수 있다.
전술한 실시예는 예시적인 것이며, 제한을 의도하지 않는다. 부가적인 실시예가 청구항 내에 있다. 본 발명이 특정한 실시예를 참조하여 설명되었으나, 당업자는 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어나지 않으면서 형태에서 상세하게 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 입자에 민감한 기판을 수납하기 위한, 포드의 외부와 내부 환경 사이의 압력 평형화를 제공하기 위한, 그리고 입자에 민감한 기판 주위의 내부의 가스상 유체 유동을 최소화시키기 위한 포드이며,
    베이스와 커버를 포함하는 주 포드와, 커버 내에 위치된 다이어프램과, 주 포드 내에 배치된 제2 포드를 포함하며,
    커버는 외측면에 대향하는 오목한 내측면을 갖도록 구성되며, 오목한 내측면과 베이스 사이에 제1 체적을 갖는 제1 수납부를 형성하도록 베이스에 제거가능하게 결합되도록 구성되며, 개구를 갖고,
    다이어프램은 정상 비편의 위치를 가지며, 포드의 외부와 연통하는 제2 체적과 포드의 외부와 유체 연통되지 않는 제3 체적 사이에서 제1 체적을 나누며, 정상 비편의 위치로부터 편의가능하고,
    제2 포드는 하부와 상부를 포함하며, 상부는 입자에 민감한 기판을 수납하기 위한 제2 수납부 체적을 특징으로 하는 제2 수납부를 형성하도록 하부와 결부되도록 구성되며, 하부는 입자에 민감한 기판을 제거가능하게 그 위에 보유하기 위한 지지 구조를 포함하고, 상부는 상부가 하부와 결합될 때 입자에 민감한 기판을 보유하기 위한 보유 구조물을 포함하는 포드.
  2. 제1항에 있어서, 다이어프램은 내부의 입자에 민감한 기판에 대해 대체로 동 심으로 위치설정되는 포드.
  3. 제2항에 있어서, 다이어프램은 정상 비편의 위치로부터 편의 위치로 이동가능한 작동부를 포함하는 포드.
  4. 제3항에 있어서, 작동부는 제1 부분과 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 가스상 유체 불투과성이며 상기 제2 부분은 가스상 유체 투과성인 포드.
  5. 제1항에 있어서, 포드에 부착되어 포드의 외부와 포드의 내부 사이의 가스상 유체 연통을 제공하는 필터를 더 포함하는 포드.
  6. 제1항에 있어서, 다이어프램은 작동부를 가지며, 작동부의 적어도 일부는 동심인 리지들의 구조물을 구비하는 포드.
  7. 제6항에 있어서, 다이어프램은 탄성 중합체 재료로 형성되는 포드.
  8. 제7항에 있어서, 커버는 다이어프램의 크기에 근접하도록 크기가 정해진 개구를 구비하는 제1 쉘부와, 제1 쉘부의 상기 개구를 덮는 제2 쉘부로 이루어지며, 상기 제2 쉘부와 다이어프램은 제2 체적을 형성하는 포드.
  9. 제8항에 있어서, 제2 쉘부는 돔식 벽을 포함하며, 상기 제2 쉘부는 돔식 벽으로부터 수평방향에서 측방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 돌출부를 포함하는 포드.
  10. 제1항에 있어서, 주 포드, 제2 포드, 다이어프램은 모두 동심으로 위치설정되는 포드.
  11. 제1항에 있어서, 제2 포드는 공기 갭을 갖는 제한부에 의해 입자 유입에 대한 장벽을 제공하는 포드.
  12. 제1항에 있어서, 베이스는 상향 지향 표면을 가지며, 제2 포드의 상부는 하향 지향 주연방향 립을 갖고, 상기 주연방향 립은 기저부와 접촉하지 않는 상태로 기저부와 대면하여 상기 립과 베이스의 상향 지향 표면과의 사이에서 연장되는 갭을 형성하는 포드.
  13. 적어도 하나의 입자에 민감한 기판을 포함하기 위한 그리고 포드의 외부와 내부 환경 사이의 압력 평형화를 제공하기 위한 그리고 입자에 민감한 기판 주위의 내부의 가스상 유체 유동을 최소화시키기 위한 포드이며,
    도어 프레임을 형성하는 개구를 구비하는 쉘부와,
    상기 도어 프레임 내에 수용되도록 크기설정된 도어로서, 도어를 상기 도어 프레임 내에 고정하기 위해 도어 프레임과 결합하는 인입식 래칭부를 구비하는 래칭 기구를 포함하며, 도어가 내부에 고정된 쉘은 제1 체적을 형성하게 되는 도어와,
    적어도 하나의 입자에 민감한 기판을 통제된 밀봉된 내부 공간에 제거가능하게 보유하기 위해 포드 내에 배치된 기판 지지부와,
    포드에 부착되며 통제된 밀봉된 내부 공간을 외부 환경으로부터 분리하도록 위치설정되고, 포드의 내부와 포드의 외부와의 사이의 압력 차를 보상하도록 편의가능한 다이어프램을 포함하는 포드.
  14. 제13항에 있어서, 기판은 직경이 적어도 300mm인 반도체 웨이퍼이며, 쉘부는 바닥측과, 좌측과, 우측과, 전방측을 가지며, 상기 도어 프레임은 상기 전방측 상에 위치설정되고, 기판 지지부는 포드의 내부의 좌측과 우측에 종렬로 배열된 복수의 웨이퍼 선반을 포함하며, 바닥측은 상부에 운동학적 커플링을 갖는 포드.
  15. 제14항에 있어서, 다이어프램은 쉘에 부착된 탄성 중합체 다이어프램인 포드.
  16. 제14항에 있어서, 다이어프램은 도어 내에 위치설정되는 포드.
  17. 제13항에 있어서, 포드는 추가적인 압력 평형화를 제공하는 가스상 유체 투 과성 필터를 더 포함하는 포드.
  18. 제13항에 있어서, 도어 및 쉘 내에 위치설정된 제2 포드를 더 포함하며, 제2 포드는 상부와 하부를 가지며, 하부는 도어에 부착되고, 상부는 하부에 제거가능하게 위치될 수 있으며, 상부는 쉘이 도어와 결합될 때 쉘과 결합되는 포드.
  19. 복수의 웨이퍼를 보유하기 위한 웨이퍼 포드이며,
    도어와, 도어를 수용하기 위한 쉘부를 포함하고,
    포드의 외부와 유체 연통하는 일측과 포드의 내부와 유체 연통하는 대향측을 구비하는 가요성의 이동가능한 다이어프램과, 포드의 외부와 유체 연통하는 일측과 포드의 내부와 유체 연통하는 대향측을 구비하는 필터를 더 포함하며,
    다이어프램과 필터는 외부에 대한 포드의 내부의 압력 평형화를 제공하는 웨이퍼 포드.
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