KR20160102564A - 카세트 위치 결정 장치 및 반도체 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카세트 위치 결정 장치 및 반도체 처리 장치를 제공한다. 상기 카세트 위치 결정 장치는 수평적으로 배치되고 승강 장치에 연결되는 위치 결정 베이스플레이트, 상기 위치 결정 베이스플레이트 상에 위치되고, 상기 위치 결정 베이스플레이트의 일단에 회전 가능하게 연결된 일단을 갖는 회전식 위치 결정 플레이트, 상기 회전식 위치 결정 플레이트 상에는 위치 결정 조립체가 제공되고, 및 상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래에 배치되는 지지 기둥을 포함한다. 상기 지지 기둥이 상기 위치 결정 베이스플레이트에 대해 미리 설정된 최고의 위치까지 상승하면, 상기 회전식 위치 결정 플레이트가 상기 지지 기둥에 의해 밀어 올려지고 상기 위치 결정 베이스플레이트에 대해 기울어지게 회전하도록, 상기 지지 기둥 및 상기 위치 결정 베이스플레이트는 서로에 대해 상대적으로 수직 방향으로 이동 가능하고, 상기 지지 기둥이 미리 설정된 최저의 위치에 위치되면, 상기 회전식 위치 결정 플레이트 및 상기 위치 결정 베이스플레이트는 상기 지지 기둥 상에 적층된다. 상기 카세트 위치 결정 장치 및 상기 반도체 처리 장치에서, 카세트 내의 모든 웨이퍼들의 수평 방향의 위치들은 일치되고, 이에 따라, 기계 암에 의해 반출되는 웨이퍼들은 상기 기계 암 상에서 고유하게 지정된 위치에 위치된다.

Description

카세트 위치 결정 장치 및 반도체 처리 장치{Cassette positioning device and semiconductor processing apparatus}
본 발명은 마이크로전자 처리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 카세트 위치 결정 장치 및 반도체 처리 장치에 관한 것이다.
카세트로부터 웨이퍼를 반출하는 것은 다수의 반도체 처리 장치를 위한 자동 이송의 첫 단계이므로, 웨이퍼-반출(wafer-taking)의 효율성 및 신뢰성은 웨이퍼의 고도화된 자동화 생산을 실현하기 위해 중요한 필요 조건들 중의 하나이다.
도 1은 반도체 처리 장치의 원리를 도시하는 블록도이고, 도 2는 카세트 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 처리 장치는 로딩 챔버(13), 이송 챔버(2) 및 반응 챔버(3)를 포함한다. 로딩 챔버(13)는 복수의 웨이퍼들(6)을 수용하는 카세트(1)를 지탱하기 위해 사용된다. 도 2에 도시된 카세트(1)의 내부의 좌측벽, 우측벽 및 후방 측벽(즉, 도 2의 카세트(1)의 출입 방향의 측면이 아닌, 세 측면의 세 측벽들)에는 각각 웨이퍼들(6)을 유지하기 위한 슬롯들(slots)이 제공되고, 웨이퍼들(6)은 좌, 우 및 후방 측벽들 상의 슬롯들에 의해 수평 방향으로 유지된다. 복수의 슬롯들이 카세트(1)의 좌, 우 및 후방 측벽들 상에서 수직 방향으로 이격되는 방식으로 배치됨에 따라, 복수의 웨이퍼들(6)은 카세트(1) 내에서 수직 방향으로 이격되는 방식으로 제공될 수 있다. 실제 응용에 있어서, 웨이퍼들(6)은 도 2의 화살표 방향을 따라 카세트(1)로부터 반출되거나, 카세트(1) 내로 반입된다. 이송 챔버(2) 내에는, 카세트(1)와 반응 챔버(3) 사이의 웨이퍼들(6)을 이송하기 위해 사용되는 기계 암(mechanical arm, 4)이 제공된다. 기계 암(4)이 카세트(1)로부터 어느 웨이퍼(6)라도 꺼낼 수 있게 하기 위하여, 수직 방향으로 선형 이동하도록 카세트(1)를 구동시키는데 사용되는 카세트 승강 장치(5)가 카세트(1)의 하단에 더 제공된다.
또한, 카세트(1)와 카세트 승강 장치(5) 사이에, 카세트(1)의 수평적 위치 및 수평도(levelness)를 결정하기 위해 사용되는 카세트 위치 결정 장치(cassette positioning device)가 더 제공된다. 도 3은 기존의 카세트 위치 결정 장치를 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 카세트 위치 결정 장치는, 나사들(11)을 통해 카세트 승강 장치(5)의 연결 플레이트(10)에 고정되고, 카세트(1)를 지탱하기 위해 사용되는 위치 결정 플레이트(7)를 포함한다. 더하여, 카세트 위치 결정 장치는, 위치 결정 플레이트(7) 상에 각각 제공되고, 카세트(1)가 위치 결정 플레이트(7) 상에 위치될 때, 카세트(1)의 수평 이동을 제한하기 위해 사용되는 위치 결정 스토퍼(8) 및 U자형 위치 결정 블록(9)을 포함한다. 게다가, 위치 결정 플레이트(7)의 평평함을 조절하기 위해 사용되는 고정 나사들(set screws, 12)이 위치 결정 플레이트(7) 상에 더 제공된다. 카세트(1)의 실장 과정에서, 작업자는 카세트(1)를 위치 결정 플레이트(7) 상에 놓아 두며, 위치 결정 스토퍼(8) 및 U자형 위치 결정 블록(9)을 이용하여 카세트(1)의 수평적 위치를 제한하고, 고정 나사들(12)을 이용하여 카세트(1)의 평평함을 조절한다.
상기 카세트 위치 결정 장치의 실제 응용에 있어서, 다음의 문제가 불가피하게 존재한다. 도 4a는 기계 암과 카세트 사이의 상대적 위치를 도시하는 평면도이고, 도 4b는 기계 암과 카세트 사이의 상대적 위치를 도시하는 정면도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 기계 암(4)을 이용하여 카세트(1)의 웨이퍼들(6)을 반출하는 과정에서, 일반적으로 기계 암(4)의 초기 위치의 중심(O1)과 카세트(1) 내의 웨이퍼 반출 위치 중심(O2) 사이의 수평적 공간(A)을 설정하는 것이 필요하다. 그리고, 카세트(1) 내의 웨이퍼들(6)의 각각에 대한 수평적 공간(A)은 고유하므로, 기계 암(4)에 의해 반출되는 각각의 웨이퍼(6)는, 기계 암(4) 상에서 고유하게 지정된 위치에 위치될 것이 보장된다. 그러나, 작업자는 카세트(1)를 수동으로 위치 결정 플레이트(7) 상에 놓아 두므로, 이러한 작업은, 예컨대, 속도, 힘, 각도 또는 그와 유사한 것들의 요인들에 기인하여, 종종 카세트(1) 내의 일부 웨이퍼들(6)의 중심(도 4b에 도시된 바와 같은 d/2의 위치, 여기서 d는 웨이퍼(6)의 직경이다)이 웨이퍼 반출 위치 중심(O2)로부터 벗어나게 하는 원인이 된다. 이러한 웨이퍼들(6)은, 기계 암(4)에 의해 반출될 때, 기계 암(4) 상에서 고유하게 지정된 위치로부터 벗어날 것이다. 결과적으로, 기계 암(4) 상의 각각 다른 웨이퍼들(6)의 위치들은 고유하지 않으며, 이는 후속의 이송 및 처리의 효율성을 감소시킬 뿐만 아니라, 웨이퍼들(6)의 손상을 야기할 수 있다.
실제 응용에 있어서, 기계 암 상의 각각 다른 웨이퍼들의 비고유한 위치들의 문제를 해결하기 위하여, 추가적인 웨이퍼 정렬 장치가 기계 암과 협력하도록 제공될 수 있지만, 웨이퍼 정렬 장치는 그 비용이 높고, 유지 보수가 불편하다. 만일 웨이퍼 정렬 장치가 반도체 처리 장치에 적용된다면, 반도체 처리 장치의 제조 및 사용 비용은 증가될 것이다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 기술적 문제들의 적어도 하나를 해결하는 것을 목표로 하며, 카세트 내의 모든 웨이퍼들의 수평 방향의 위치들을 일치되게 함으로써, 기계 암에 의해 반출되는 웨이퍼들이 기계 암 상에서 고유하게 지정된 위치에 위치될 수 있고, 나아가 이송 및 처리의 효율성이 향상된 카세트 위치 결정 장치 및 반도체 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 카세트를 수용하는 로딩 챔버 내에 배치되고, 수직 방향으로 선형 이동하도록 승강 장치에 의해 구동되는 카세트 위치 결정 장치가 제공된다. 상기 카세트 위치 결정 장치는, 수평적으로 배치되고 상기 승강 장치에 연결되는 위치 결정 베이스플레이트; 상기 위치 결정 베이스플레이트 상에 위치되고, 상기 위치 결정 베이스플레이트의 일단에 회전 가능하게 연결된 일단을 갖는 회전식 위치 결정 플레이트; 및 상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래에 배치되는 지지 기둥을 포함하고, 상기 회전식 위치 결정 플레이트는 상기 카세트를 지탱하기 위해 사용되고, 상기 회전식 위치 결정 플레이트 상에는 상기 회전식 위치 결정 플레이트 상의 상기 카세트의 위치를 제한하기 위해 사용되는 위치 결정 조립체가 제공되고, 상기 지지 기둥이 상기 위치 결정 베이스플레이트에 대해 미리 설정된 최고의 위치까지 상승하면, 상기 회전식 위치 결정 플레이트가 상기 지지 기둥에 의해 밀어 올려지고 상기 위치 결정 베이스플레이트에 대해 기울어지게 회전하도록, 상기 지지 기둥 및 상기 위치 결정 베이스플레이트는 서로에 대해 상대적으로 수직 방향으로 이동 가능하고, 상기 지지 기둥이 미리 설정된 최저의 위치에 위치되면, 상기 회전식 위치 결정 플레이트 및 상기 위치 결정 베이스플레이트는 상기 지지 기둥 상에 적층된다.
상기 카세트 위치 결정 장치는 서로 협력하여 작동하는 회전축 및 베어링을 포함하는 회전 연결 조립체를 더 포함하고, 상기 회전축 및 상기 베어링 중 하나는 상기 위치 결정 베이스플레이트에 고정적으로 연결되고, 상기 회전축 및 상기 베어링 중 다른 하나는 상기 회전식 위치 결정 플레이트에 고정적으로 연결되고, 상기 회전축 및 상기 베어링 모두의 중심축들은 상기 위치 결정 베이스플레이트가 위치되는 면에 평행할 수 있다.
상기 회전 연결 조립체는 2개로 제공되고, 상기 2개의 회전 연결 조립체들은 상기 위치 결정 베이스플레이트의 일단의 양측에 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 지지 기둥은 상기 로딩 챔버에 고정적으로 연결될 수 있다.
상기 카세트 위치 결정 장치는 상기 수직 방향으로 선형 이동하도록 상기 지지 기둥을 구동시키기 위해 사용되는 지지 기둥 승강 기구를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 기둥 승강 기구는 받침대 및 선형 구동원을 포함하되, 상기 받침대는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 상기 선형 구동원을 고정시기기 위해 사용되고, 상기 지지 기둥의 하단은 상기 선형 구동원의 구동축에 연결되고, 상기 지지 기둥의 상단은 상기 수직 방향으로 상기 로딩 챔버를 통과하여 상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래의 위치까지 신장되고, 상기 선형 구동원은, 상기 수직 방향으로 선형 이동하도록 상기 지지 기둥을 구동시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 선형 구동원은 선형 모터 또는 선형 실린더를 포함할 수 있다.
상기 선형 구동원은 선형 실린더이고, 상기 지지 기둥 승강 기구는, 상기 지지 기둥이 상기 수직 방향으로 선형 이동할 때, 상기 지지 기둥을 감속 및 완충하기 위해 사용되는 완충기를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 기둥 승강 기구는 받침대, 회전 구동원, 및 전달 조립체를 더 포함하되, 상기 받침대는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 상기 회전 구동원을 고정하기 위해 사용되고, 상기 회전 구동원은 회전 동력을 제공하기 위해 사용되고, 상기 전달 조립체는 상기 회전 구동원에 의해 제공된 상기 회전 동력을 선형 동력으로 변환시키키 위해, 그리고, 상기 선형 동력을 상기 지지 기둥에 전달하기 위해 사용되고, 상기 지지 기둥의 하단은 상기 전달 조립체에 연결되고, 상기 지지 기둥의 상단은 상기 수직 방향으로 상기 로딩 챔버를 통과하여 상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래의 위치까지 신장될 수 있다.
상기 지지 기둥 상에는 벨로즈(bellows)가 씌워져 배치되고, 상기 벨로즈는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 밀봉 방식으로 연결되는 상단, 및 상기 지지 기둥에 밀봉 방식으로 연결되는 하단을 가질 수 있다.
상기 지지 기둥 승강 기구는 서로 협력하여 작동하는 가이드 포스트 및 선형 베어링을 더 포함하되, 상기 가이드 포스트는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 고정적으로 연결되는 상단을 가지며, 상기 수직 방향에 평행하고, 상기 선형 베어링은 상기 지지 기둥에 연결될 수 있다.
다른 기술적 해결책으로서, 본 발명은 로딩 챔버, 이송 챔버 및 공정 챔버를 포함하는 반도체 처리 장치를 더 제공한다. 상기 로딩 챔버는 카세트를 수용하기 위해 사용되고, 상기 로딩 챔버의 바닥부에는, 카세트 위치 결정 장치를 통해 상기 카세트에 연결되어 위치를 결정하는 승강 장치가 제공되고, 상기 이송 챔버 내에는, 상기 승강 장치와 협력하여 상기 카세트 내의 웨이퍼들을 반출 또는 반입하기 위해, 그리고, 상기 공정 챔버 내로 또는 상기 공정 챔버로부터 상기 웨이퍼들을 이송하기 위해 사용되는 기계 암이 제공되고, 상기 카세트 위치 결정 장치는 본 발명에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치이다.
본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다.
본 발명에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치에 있어서, 회전식 위치 결정 플레이트의 일단을 위치 결정 베이스플레이트의 일단에 회전 가능하게 연결하고, 회전식 위치 결정 플레이트 아래에 배치되는 지지 기둥이 위치 결정 베이스플레이트에 대해 상대적으로 수직 방향으로 이동 가능하게 함으로써, 지지 기둥이 미리 설정된 최고의 위치까지 상승하면, 회전식 위치 결정 플레이트는 지지 기둥에 의해 밀어 올려질 수 있고, 위치 결정 베이스플레이트에 대해 기울어지게 회전한다. 그렇게 해서, 작업자가 수동으로 카세트를 회전식 위치 결정 플레이트 상에 올려둔 후 카세트가 기울어질 수 있게 되면(즉, 웨이퍼의 반출을 위한 카세트의 전단이 상방으로 기울어진다), 카세트 내의 모든 웨이퍼들은, 중력의 작용 하에, 카세트 후면의 슬롯들로 자동으로 미끄러져 들어간다. 따라서, 카세트 내의 모든 웨이퍼들의 수평 방향의 위치들은 일치된다. 이 후, 지지 기둥이 미리 설정된 최저의 위치에 위치하게 되면, 회전식 위치 결정 플레이트는 위치 결정 베이스플레이트 상으로 하강하고, 이 때, 기계 암에 의해 반출되는 웨이퍼들은 기계 암 상에서 고유하게 지정된 위치에 모두 위치될 수 있고, 이에 따라, 이송 및 처리의 효율성이 향상되고, 웨이퍼들의 손상이 감소된다.
본 발명에 의해 제공되는 반도체 처리 장치에 있어서, 본 발명에 의해 제공되는 상기의 카세트 위치 결정 장치를 채용함으로써, 카세트 내의 모든 웨이퍼들의 수평 방향의 위치들은 일치될 수 있게 되어, 기계 암에 의해 반출되는 웨이퍼들은 기계 암 상에서 고유하게 지정된 위치에 모두 위치될 수 있다. 이에 따라, 이송 및 처리의 효율성이 향상되고, 웨이퍼들의 손상이 감소된다.
도 1은 반도체 처리 장치의 원리를 도시하는 블록도이고, 도 2는 카세트 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 기존의 카세트 위치 결정 장치를 도시하는 사시도이다.
도 4a는 기계 암과 카세트 사이의 상대적 위치를 도시하는 평면도이다.
도 4b는 기계 암과 카세트 사이의 상대적 위치를 도시하는 정면도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 I 영역의 확대도이다.
도 5c는 회전 연결 조립체의 단면도이다.
도 5d는 카세트가 기울어진 상태인 경우의 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치의 개략도이다.
도 5e는 카세트가 수평 상태인 경우의 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치의 개략도이다.
도 6은 다른 예에 따른 회전 연결 조립체의 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 제2 실시예에 의해 제공되는 위치 결정 장치의 개략도이다.
도 7b는 도 7a의 II 영역의 확대도이다.
도 8은 다른 예에 따른 지지 기둥 승강 기구의 개략도이다.
당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 해결책에 대한 보다 나은 이해를 제공하기 위하여, 본 발명에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치 및 반도체 처리 장치가 아래의 첨부 도면들과 함께 자세히 설명될 것이다.
(제1 실시예)
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치의 사시도이다. 도 5b는 도 5a의 I 영역의 확대도이다. 도 5c는 회전 연결 조립체의 단면도이다. 도 5d는 카세트가 기울어진 상태인 경우의 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치의 개략도이다. 도 5e는 카세트가 수평 상태인 경우의 본 발명의 제1 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치의 개략도이다. 도 6은 다른 예에 따른 회전 연결 조립체의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예는 카세트 위치 결정 장치를 제공한다. 카세트 위치 결정 장치는, 카세트(33)를 수용하는 로딩 챔버(20) 내에 배치되고, 웨이퍼를 카세트(33)로부터 반출하거나 카세트(33) 내로 반입하는 기계 암(미도시)과 협력하기 위해 승강 장치(31)에 의해 구동되어 수직 방향으로 선형 이동한다.
카세트 위치 결정 장치는 위치 결정 베이스플레이트(21), 회전식 위치 결정 플레이트(22) 및 지지 기둥(23)을 포함한다. 위치 결정 베이스플레이트(21)는 수평적으로 배치되어 승강 장치(31)에 연결된다. 본 실시예에서, 승강 장치(31)는 그의 상단에 수평적으로 제공되는 연결 플레이트(32)를 구비하고, 위치 결정 베이스플레이트(21)는 나사들(24)을 통해 연결 플레이트(32)에 연결 및 고정됨으로써, 승강 장치(31)에 연결된다. 바람직하게, 위치 결정 베이스플레이트(21) 상에는, 위치 결정 베이스플레이트(21)의 수평도(levelness)를 조절하기 위해 사용되는 수평 조절 나사(25)가 더 제공된다.
회전식 위치 결정 플레이트(22)는 위치 결정 베이스플레이트(21) 상에 배치되고, 그의 일단은 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단에 회전 가능하게 연결된다. 회전식 위치 결정 플레이트(22)는 카세트(33)를 지탱하는데 사용된다. 더하여, 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상에는, 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상의 카세트(33)의 위치를 제한하기 위해 사용되는 위치 결정 조립체가 제공된다.
본 실시예에서, 회전식 위치 결정 플레이트(22) 및 위치 결정 베이스플레이트(21)는, 회전식 위치 결정 플레이트(22)의 일단이 회전 연결 조립체를 통하여 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단에 회전 가능하게 연결되는 방식으로 서로 연결된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 2개의 회전 연결 조립체들이 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단의 양측에 대칭적으로 배치된다. 각각의 회전 연결 조립체는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 협력하여 작동하는 회전축(28) 및 베어링(30)을 포함한다. 회전축(28)은 위치 결정 베이스플레이트(21)에 고정적으로 연결되고, 수평 방향에 평행하다. 구체적으로, 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면 상에서, 두 개의 제1 돌출부들이 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단(좌측 단부)의 양측에 각각 제공되고, 각각의 제1 돌출부의 내부에는 수평 방향으로 그의 두께를 관통하는 제1 관통홀이 제공된다. 이에 맞추어, 회전식 위치 결정 플레이트(22)의 단부면(좌측 단부) 상에서, 두 개의 제2 돌출부들이 두 개의 제1 돌출부들의 내측면에 인접한 위치에 각각 제공되고, 각각의 제2 돌출부의 내부에는 수평 방향으로 그의 두께를 관통하는 제2 관통홀이 제공된다. 제1 및 제2 관통홀들은 동축 정렬된다. 각각의 회전 연결 조립체에 대해서, 회전축(28)은 순차적으로 제1 및 제2 관통홀들을 통과하고, 그의 일단(우측 단부)은 두 개의 나사들(29)을 통해 제1 돌출부에 고정적으로 연결된다. 베어링(30)은 제2 관통홀 내에 위치하여 그의 내부에 회전축(28)을 수용하고, 회전식 위치 결정 플레이트(22)에 고정적으로 연결된다.
실제 응용에 있어서, 다음의 연결 방식이 회전 연결 요소를 통해 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단과 회전식 위치 결정 플레이트(22)의 일단을 회전 가능하게 연결하기 위해 채용될 수 있다. 이 연결 방식은 다음과 같은 점에서 앞서 설명한 방식과 상이하다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(28)은 회전식 위치 결정 플레이트(22)에 고정적으로 연결되고, 수평 방향에 평행하다. 베이링(30)은 위치 결정 베이스플레이트(21)에 고정적으로 연결된다. 이러한 방식으로도, 회전식 위치 결정 플레이트(22)의 일단은 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 구체적인 연결 방식은 도 5a 내지 도 5e에 도시된 바와 유사하므로, 여기서는 반복하여 설명하지 않는다. 더하여, 회전식 위치 결정 플레이트(22)의 일단과 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단을 회전 가능하게 연결하는 또 다른 방식이 또한 채용될 수도 있다.
지지 기둥(23)은 회전식 위치 결정 플레이트(22) 아래에 제공되고, 로딩 챔버(20)에 고정적으로 연결된다. 구체적으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 지지 기둥(23)의 하단은 로딩 챔버(20)의 바닥 벽에 고정적으로 연결된다. 또한, 위치 결정 베이스플레이트(21)의 내부에는 지지 기둥(23)이 통과할 수 있는 관통홀이 제공되고, 지지 기둥(23)의 상단은 수직 방향으로 상기 관통홀을 통과하여 회전식 위치 결정 플레이트(22) 아래의 위치까지 상방으로 신장된다. 승강 장치(31)가 베이스플레이트(21)를 구동시켜 수직 방향으로 선형 이동시키면, 지지 기둥(23) 및 위치 결정 베이스플레이트(21)는 수직 방향의 직선을 따라 서로에 대해 상대적으로 이동한다. 즉, 위치 결정 베이스플레이트(21)는 로딩 챔버(20)에 대해 상대적으로 상승 또는 하강하도록 회전식 위치 결정 플레이트(22)를 구동시키는 반면, 지지 기둥(23)은 로딩 챔버(20)에 대해 상대적으로 고정된다. 도 5d 및 도 5e에 도시된 바와 같이, 지지 기둥(23)의 상단은 수직적으로 위치 B에 항상 위치되는 반면, 승강 장치(31)에 의해 구동되는 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면은 수직 방향으로 위치 C1까지 하강하거나, 수직 방향으로 위치 C2까지 상승할 수 있다. 웨이퍼들이 카세트(33) 내로 로딩 된 후, 위치 결정 베이스플레이트(21)는 승강 장치(31)에 의해 구동되어 위치 C1까지 하강하고, 이 때, 회전식 위치 결정 플레이트(22)는 지지 기둥(23)에 의해 밀어 올려지고 위치 결정 베이스플레이트(21)에 대해 기울어지도록 회전한다. 그렇게 해서, 작업자가 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상에 수동으로 카세트(33)를 올려 놓은 경우, 카세트(33)는 기울어질 수 있다(도 5d에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 반출을 위한 카세트(33)의 전단은 상방으로 기울어지고, 도면에서 웨이퍼 반출 또는 웨이퍼 반입의 방향은 A로 도시된다). 더하여, 카세트(33) 내의 웨이퍼들은, 중력의 작용 하에, 자동으로 카세트(33)의 후단의 슬롯들로 미끄러져 들어가고, 따라서, 카세트(33) 내의 모든 웨이퍼들의 수평 방향의 위치들은 일치된다. 이 후, 위치 결정 베이스플레이트(21)는 승강 장치(31)에 의해 구동되어 위치 C2까지 상승하고, 이 때, 지지 기둥(23)의 상단은, 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면 보다 낮은 위치까지, 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면에 대해 상대적으로 하강한다. 그렇게 해서, 회전식 위치 결정 플레이트(22)와 위치 결정 베이스플레이트(21) 사이의 끼인각(included angle)은 점진적으로 0(zero)으로 감소한다. 즉, 회전식 위치 결정 플레이트(22)는 점진적으로 위치 결정 베이스플레이트(21) 상으로 하강한다. 이러한 방식으로, 카세트(33) 내의 모든 웨이퍼들의 수평적 위치들은 일치되고, 따라서, 기계 암에 의해 웨이퍼들이 반출될 때, 웨이퍼들은 각각 기계 암 상에서 고유하게 지정된 위치에 위치하게 된다. 그러므로, 하나의 웨이퍼를 정확하게 반출하기 위하여 기계 암의 위치를 반복적으로 조절할 필요가 없으며, 이에 의해 이송 및 처리의 효율성이 향상되고, 나아가, 기계 암 상의 웨이퍼의 부적절한 위치로 인해 웨이퍼가 떨어지거나 손상되는 경우가 방지된다.
본 실시예에서, 상기의 위치 C1은 위치 결정 베이스플레이트(21)에 대한 회전식 위치 결정 플레이트(22)의 경사각에 따라(즉, 위치 결정 베이스플레이트(21)에 대해 상대적으로 상승할 때, 지지 기둥(23)이 도달할 수 있는 미리 설정된 최고의 위치에 따라) 결정될 수 있다. 마찬가지로, 상기의 위치 C2는, 지지 기둥(23)이 위치 결정 베이스플레이트(21)에 대해 상대적으로 미리 설정된 최저 위치까지 하강하고, 미리 설정된 최저 위치에서 지지 기둥(23)의 상단이 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면보다 낮은 것이 보장되도록 설정되어야 한다.
본 실시예에서, 위치 결정 조립체는 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상에 제공되는 U자형 위치 결정 블록(26) 및 두 개의 위치 결정 스토퍼들(27)을 포함한다. 위치 결정 조립체는, 카세트(33)가 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상에 놓여진 후 카세트(33)의 수평 이동을 제한하기 위해, 그리고, 회전식 위치 결정 플레이트(22)가 기울어질 때 카세트(33)가 회전식 위치 결정 플레이트(22)에 대해 미끄러지는 것을 방지하기 위해 사용된다. 물론 실제 응용에 있어서, 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상에 카세트(33)가 배치된 후 카세트(33)의 수평 이동이 제한될 수 있는 한, 다른 구조를 구비한 위치 결정 조립체가 채용될 수 있다.
본 실시예에서, 두 개의 회전 연결 조립체들이 위치 결정 베이스플레이트(21)의 일단의 양측에 대칭적으로 제공되고, 이러한 방식으로, 회전식 위치 결정 플레이트(22)가 지지 기둥(23)에 의해 안정적으로 밀어 올려질 수 있고, 이에 따라 위치 결정 장치의 구조적 안정성이 향상될 수 있음을 주목해야 한다. 물론 실제 응용에 있어서, 회전 연결 구조체(들)의 개수는, 특정한 조건에 따라, 하나 또는 3개 이상일 수도 있다.
(제2 실시예)
도 7a는 본 발명의 제2 실시예에 의해 제공되는 위치 결정 장치의 개략도이다. 도 7b는 도 7a의 II 영역의 확대도이다. 도 8은 다른 예에 따른 지지 기둥 승강 기구의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 실시예에 의해 제공되는 카세트 위치 결정 장치는 또한 위치 결정 베이스플레이트(21), 회전식 위치 결정 플레이트(22) 및 지지 기둥(23)을 포함한다. 위치 결정 베이스플레이트(21), 회전식 위치 결정 플레이트(22) 및 지지 기둥(23)는 상기 제1 실시예에서의 그것들과 동일한 기능 및 구조를 가지므로, 여기서 반복 설명하지 않는다. 본 실시예와 상기 제1 실시예 사이의 차이점들에 대해서만 아래에서 설명될 것이다.
구체적으로, 카세트 위치 결정 장치는, 수직 방향으로 선형 이동하도록 지지 기둥(23)을 구동시키기 위해 사용되는 지지 기둥 승강 기구(34)를 더 포함한다. 이 경우, 위치 결정 베이스플레이트(21)가 로딩 챔버(20)에 대해 상대적으로 고정되면, 지지 기둥(23)은 수직 방향으로 선형 이동하도록 지지 기둥 승강 기구(34)에 의해 구동될 수 있다. 그렇게 해서, 지지 기둥(23)의 상단이 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면 보다 높은 위치로 상승하면, 지지 기둥(23)은 회전식 위치 결정 플레이트(22)를 밀어 올리고, 회전식 위치 결정 플레이트(22)는 위치 결정 베이스플레이트(21)에 대해 기울어지게 회전한다. 이에 따라, 회전식 위치 결정 플레이트(22) 상의 카세트(33)는 기울어지게 된다. 또한, 지지 기둥(23)의 상단이 위치 결정 베이스플레이트(21)의 상부면 보다 낮은 위치로 점진적으로 하강하게 됨에 따라, 회전식 위치 결정 플레이트(22)와 위치 결정 베이스플레이트(21) 사이의 끼인각은 점진적으로 0(zero)로 감소되고, 따라서, 회전식 위치 결정 플레이트(22)는, 중력의 작용 하에, 점진적으로 위치 결정 베이스플레이트(21) 상으로 하강한다. 지지 기둥(23)의 상승 및 하강 과정 동안, 위치 결정 베이스플레이트(21)가 로딩 챔버(20)에 대해 상대적으로 고정 상태를 유지하는 것은 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
지지 기둥 승강 기구의 구조는 도 7b와 함께 아래에서 상세히 설명될 것이다. 구체적으로, 지지 기둥 승강 기구는 받침대(341) 및 선형 구동원(342)을 포함한다. 받침대(341)는 선형 구동원(342)을 로딩 챔버(20)의 바닥부에 고정시키기 위해 사용된다. 지지 기둥(23)의 하단은 선형 구동원(342)의 구동축에 연결된다. 로딩 챔버(20)의 바닥부에는 관통홀이 제공되고, 지지 기둥(23)은 관통홀을 통해 로딩 챔버(20)의 내부로 진입하여 회전식 위치 결정 플레이트(22) 아래의 위치까지 신장된다. 선형 구동원(342)은, 수직 방향으로 선형 이동하도록 지지 기둥(23)을 구동시키는데 사용된다. 선형 구동원(342)은 선형 모터(linear motor) 또는 선형 실린더(linear cylinder)를 포함한다.
바람직하게, 본 실시예에서, 선형 구동원(342)은 선형 실린더이다. 지지 기둥(23)의 이동 안정성의 향상을 위해, 지지 기둥 승강 기구는, 지지 기둥(23)이 수직 방향으로 선형 이동할 때 지지 기둥(23)을 감속 및 완충하기 위한 완충기(347)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 지지 기둥 상에는 벨로즈(bellows, 34)(또는 파형관)가 씌워져 배치된다. 벨로즈(343)의 상단은 로딩 챔버(20)의 바닥부에 밀봉 방식으로 연결되고, 지지 기둥(23)이 로딩 챔버(20) 내로 진입 시 통과하는 관통홀은 벨로즈(343) 내에 위치한다. 벨로즈(343)의 하단은 지지 기둥(23)에 밀봉 방식으로 연결된다. 벨로즈(343)에 의해, 로딩 챔버(20)는 그의 내부의 진공 상태를 보장하도록 밀봉될 수 있다.
더 바람직하게, 지지 기둥 승강 기구는, 서로 협력하는 가이드 포스트(guide post, 345) 및 선형 베어링(346)을 포함한다. 각각의 선형 베어링(346)은 플랜지와 같은 고정 부재를 통해 지지 기둥(23)에 고정적으로 연결된다. 각각의 가이드 포스트(345)는 로딩 챔버(20)의 바닥부에 고정적으로 연결되는 상단, 및 선형 베어링(346)을 통과하는 하단을 갖는다. 각각의 가이드 포스트(345)는 선형 베어링(346)에 대해 상대적으로 수직 방향으로 이동할 수 있다. 선형 구동원(342)이 지지 기둥(23)을 구동시켜 이동하게 하면, 선형 베어링(346)은, 지지 기둥(23)이 수직 방향으로 선형 이동하는 것을 안내하기 위하여, 가이드 포스트(345)를 따라 미끄러지도록 지지 기둥(23)에 의해 구동된다.
본 실시예에서, 선형 구동원(342)이 지지 기둥 승강 기구의 전원의 역할을 하는 것에 주목해야 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실제 응용에 있어서, 회전 구동원이 또한 전원으로서 채용될 수 있다. 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 지지 기둥 승강 기구는 받침대(341), 회전 구동원(342') 및 전달 조립체(transmission assembly)를 포함한다. 받침대(341)는 로딩 챔버(20)의 바닥부에 회전 구동원(342')을 고정시키기 위해 사용된다. 회전 구동원(342')은 회전 동력을 제공하기 위해 사용된다. 전달 조립체는 회전 구동원(342')에 의해 제공되는 회전 동력을 선형 동력으로 변환시키고, 변환된 선형 동력을 지지 기둥(23)에 전달하기 위해 사용된다. 지지 기둥(23)의 하단은 전달 조립체에 연결된다. 로딩 챔버(20)의 바닥부에는 관통홀이 제공되고, 지지 기둥(23)의 상단은 관통홀을 통해 수직 방향으로 로딩 챔버(20)를 통과하여 회전식 위치 결정 플레이트(22) 아래의 위치까지 신장된다.
본 실시예에서, 전달 조립체는 스크류(348) 및 스크류(348)의 나삿니(threads)와 함께 협력하여 작동하는 너트(349)를 포함한다. 스크류(348)는 회전 구동원(342')의 구동축에 연결되고, 너트(349)는 지지 기둥(23)의 하단에 연결된다. 스크류(348)가 회전되도록 회전 구동원(342')에 의해 구동되면, 스크류(348)는 나삿니를 통해 수직 방향으로 이동하도록 너트(349)를 구동시킨다. 이렇게 해서, 지지 기둥(23)은 동시에 상승 또는 하강한다. 바람직하게, 협력하여 작동하는 가이드 포스트(345) 및 선형 베어링(346)은 또한 지지 기둥(23)을 안내하도록 제공될 수 있다.
또 다른 기술적 해결책으로, 본 발명은, 로딩 챔버, 이송 챔버 및 반응 챔버를 포함하는 반도체 처리 장치를 더 제공한다. 로딩 챔버는 카세트를 수용하기 위해 사용되고, 승강 장치는 로딩 챔버의 바닥부에 제공되고, 카세트 위치 결정 장치를 통해 카세트에 연결되어 위치를 결정한다. 승강 장치와의 협업을 통하여 웨이퍼들을 반출 또는 반입하기 위해 사용되는 기계 암이 이송 챔버의 내부에 제공된다. 상기의 카세트 위치 결정 장치는 본 발명의 상기 실시예들에서 제공된 카세트 위치 결정 장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 반도체 처리 장치에서, 본 발명의 상기 실시예들에서 제공되는 상기의 카세트 위치 결정 장치를 채용함으로써, 카세트 내의 모든 웨이퍼들의 수평 방향의 위치들이 일치되어, 기계 암에 의해 반출되는 웨이퍼들은 기계 암 상에서 고유하게 지정된 위치에 위치될 수 있다. 이에 따라, 이송 및 처리의 효율이 향상되고 웨이퍼들의 손상이 방지될 수 있다.
상기의 구현 예들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 이용된 예시적인 구현 예들일 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 다양한 변형 및 향상이 본 발명의 사상 및 본질을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있으며, 이러한 변형 및 향상은 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (12)

  1. 카세트를 수용하는 로딩 챔버 내에 배치되고, 수직 방향으로 선형 이동하도록 승강 장치에 의해 구동되는 카세트 위치 결정 장치에 있어서,
    수평적으로 배치되고, 상기 승강 장치에 연결되는 위치 결정 베이스플레이트;
    상기 위치 결정 베이스플레이트 상에 위치되고, 상기 위치 결정 베이스플레이트의 일단에 회전 가능하게 연결된 일단을 갖는 회전식 위치 결정 플레이트; 및
    상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래에 배치되는 지지 기둥을 포함하고,
    상기 회전식 위치 결정 플레이트는 상기 카세트를 지탱하기 위해 사용되고, 상기 회전식 위치 결정 플레이트 상에는 상기 회전식 위치 결정 플레이트 상의 상기 카세트의 위치를 제한하기 위해 사용되는 위치 결정 조립체가 제공되고,
    상기 지지 기둥이 상기 위치 결정 베이스플레이트에 대해 미리 설정된 최고의 위치까지 상승하면, 상기 회전식 위치 결정 플레이트가 상기 지지 기둥에 의해 밀어 올려지고 상기 위치 결정 베이스플레이트에 대해 기울어지게 회전하도록, 상기 지지 기둥 및 상기 위치 결정 베이스플레이트는 서로에 대해 상대적으로 수직 방향으로 이동 가능하고,
    상기 지지 기둥이 미리 설정된 최저의 위치에 위치되면, 상기 회전식 위치 결정 플레이트 및 상기 위치 결정 베이스플레이트는 상기 지지 기둥 상에 적층되는 카세트 위치 결정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    서로 협력하여 작동하는 회전축 및 베어링을 포함하는 회전 연결 조립체를 더 포함하고,
    상기 회전축 및 상기 베어링 중 하나는 상기 위치 결정 베이스플레이트에 고정적으로 연결되고, 상기 회전축 및 상기 베어링 중 다른 하나는 상기 회전식 위치 결정 플레이트에 고정적으로 연결되고,
    상기 회전축 및 상기 베어링 모두의 중심축들은 상기 위치 결정 베이스플레이트가 위치되는 면에 평행한 카세트 위치 결정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 연결 조립체는 2개로 제공되고,
    상기 2개의 회전 연결 조립체들은 상기 위치 결정 베이스플레이트의 일단의 양측에 대칭적으로 배치되는 카세트 위치 결정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 기둥은 상기 로딩 챔버에 고정적으로 연결되는 카세트 위치 결정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 방향으로 선형 이동하도록 상기 지지 기둥을 구동시키기 위해 사용되는 지지 기둥 승강 기구를 더 포함하는 카세트 위치 결정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지 기둥 승강 기구는 받침대 및 선형 구동원을 포함하되,
    상기 받침대는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 상기 선형 구동원을 고정시기기 위해 사용되고,
    상기 지지 기둥의 하단은 상기 선형 구동원의 구동축에 연결되고, 상기 지지 기둥의 상단은 상기 수직 방향으로 상기 로딩 챔버를 통과하여 상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래의 위치까지 신장되고,
    상기 선형 구동원은, 상기 수직 방향으로 선형 이동하도록 상기 지지 기둥을 구동시키기 위해 사용되는 카세트 위치 결정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 선형 구동원은 선형 모터 또는 선형 실린더를 포함하는 카세트 위치 결정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선형 구동원은 선형 실린더이고,
    상기 지지 기둥 승강 기구는, 상기 지지 기둥이 상기 수직 방향으로 선형 이동할 때, 상기 지지 기둥을 감속 및 완충하기 위해 사용되는 완충기를 더 포함하는 카세트 위치 결정 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지 기둥 승강 기구는 받침대, 회전 구동원, 및 전동 조립체를 더 포함하되,
    상기 받침대는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 상기 회전 구동원을 고정하기 위해 사용되고,
    상기 회전 구동원은 회전 동력을 제공하기 위해 사용되고,
    상기 전달 조립체는 상기 회전 구동원에 의해 제공된 상기 회전 동력을 선형 동력으로 변환시키키 위해, 그리고, 상기 선형 동력을 상기 지지 기둥에 전달하기 위해 사용되고,
    상기 지지 기둥의 하단은 상기 전달 조립체에 연결되고, 상기 지지 기둥의 상단은 상기 수직 방향으로 상기 로딩 챔버를 통과하여 상기 회전식 위치 결정 플레이트 아래의 위치까지 신장되는 카세트 위치 결정 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 지지 기둥 상에는 벨로즈(bellows)가 씌워져 배치되고,
    상기 벨로즈는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 밀봉 방식으로 연결되는 상단, 및 상기 지지 기둥에 밀봉 방식으로 연결되는 하단을 갖는 카세트 위치 결정 장치.
  11. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 지지 기둥 승강 기구는 서로 협력하여 작동하는 가이드 포스트 및 선형 베어링을 더 포함하되,
    상기 가이드 포스트는 상기 로딩 챔버의 바닥부에 고정적으로 연결되는 상단을 가지며, 상기 수직 방향에 평행하고,
    상기 선형 베어링은 상기 지지 기둥에 연결되는 카세트 위치 결정 장치.
  12. 로딩 챔버, 이송 챔버 및 공정 챔버를 포함하되,
    상기 로딩 챔버는 카세트를 수용하기 위해 사용되고, 상기 로딩 챔버의 바닥부에는, 카세트 위치 결정 장치를 통해 상기 카세트에 연결되어 위치를 결정하는 승강 장치가 제공되고,
    상기 이송 챔버 내에는, 상기 승강 장치와 협력하여 상기 카세트 내의 웨이퍼들을 반출 또는 반입하기 위해, 그리고, 상기 공정 챔버 내로 또는 상기 공정 챔버로부터 상기 웨이퍼들을 이송하기 위해 사용되는 기계 암이 제공되고,
    상기 카세트 위치 결정 장치는 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 따른 카세트 위치 결정 장치인 반도체 처리 장치.
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