KR20220066946A - 반도체 기판의 이송 및 대기 보관용 운송 인클로저를 세정하기 위한 스테이션 및 방법 - Google Patents
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Abstract
운송 인클로저(3)용 세정 스테이션(2)은 적어도 하나의 인젝터(11)를 가지는 다관절 로봇 아암(10)과, 그 도어(6)가 미리 제거된 로딩 포트(8)에 결합된 강성 케이싱(4) 내로 적어도 하나의 인젝터(11)를 도입하고 강성 케이싱(4) 내에서 다관절 로봇 아암(10)의 변위와 동시에 세정 유체로 상기 케이싱(4)의 내부를 스위핑하면서 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위시키도록 다관절 로봇 아암(10)의 구동을 제어하도록 구성된 제어 유닛(12)을 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 기판의 이송 및 대기 보관용 운송 인클로저 세정 스테이션에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 대응하는 세정 방법에 관한 것이다.
운송 인클로저는 하나 이상의 기판을 이송 및 보관을 위해 외부 환경으로부터 분리된 대기압의 제한된 공간을 결정한다. 반도체 제조 산업에서 이러한 인클로저는 한 장비에서 다른 장비로 기판을 이송하거나 2개의 제조 단계 사이에 기판을 보관할 수 있게 한다.
이러한 운송 인클로저는 폴리카보네이트와 같은 플라스틱 재료로 형성되며, 특정 경우에 오염 물질, 특히 유기 또는 기체 오염 물질, 특히 기판에서 방출되는 오염 물질을 농축할 수 있다. 이러한 오염 물질은 기판에 큰 손상을 줄 수 있다. 따라서, 순수한 물과 같은 액체를 사용한 세정으로 인클로저를 정기적으로 세정하는 것이 제공된다. 이러한 습식 세정 단계에서는 인클로저의 후속 건조가 필요하다. 건조는 일반적으로, 가능하게는 산업용 반도체 제조 공정에서 구현하기 위해 길고 집중적일 수 있는 적외선 복사와 관련된 인클로저의 급속 회전 및/또는 감압에 의해 수행된다.
인클로저 내의 오염을 줄이기 위해, 예를 들어 EP2926370 및 EP2272083 문서에 설명된 바와 같이 내부 대기를 가스로 퍼지하는 것이 이미 고려된 바 있다. 이러한 세정 솔루션은 후속 건조 단계를 필요로 하지 않는다는 장점을 제공한다.
EP2926370 문서는 주입 노즐을 구비하고 인클로저의 도어 대신에 인클로저에 결합된 인터페이스로부터 돌출되는 평행육면체 측정 헤드의 사용을 제안한다. 그러나, 내부 벽에 가장 가깝고 특히 5개의 내부 면 각각의 내부 면 상의 노즐에 의한 분사에도 불구하고 측정 헤드는 인클로저의 모든 내부 표면에 접근하는 것이 가능하지 않다. 실제로, 세정되지 않은 데드 존(dead zone)이 인클로저 내부에 남을 수 있다.
EP2272083 문서는 인터페이스로부터 고정되거나 이동 가능한 파이프의 고정 단부 또는 가동 단부에 배치된 퍼지 가스 분사 노즐의 사용을 제안한다. 그러나, 이 솔루션은 인터페이스에서 돌출된 파이프 단부에서 노즐의 이동성이 제한됨은 물론, 노즐이 인클로저의 내부 표면 모두에 접근하는 것도 허용하지 않기 때문에 완전히 만족스럽지 않다.
따라서, 본 발명의 목적 중 하나는 대기 운송 인클로저의 모든 내부 표면을 세정할 수 있는 세정 스테이션 및 방법을 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 주제는 FOUP 또는 FOSB 타입의 반도체 기판의 이송 및 대기 보관을 위한 운송 인클로저용 세정 스테이션이며, 상기 운송 인클로저는 전방 개구와 해당 전방 개구를 폐쇄하는 것을 가능하게 하는 제거 가능한 도어를 구비한 강성 케이싱을 포함하고, 상기 세정 스테이션은 상기 강성 케이싱에 결합될 수 있는 로딩 포트를 포함하고, 상기 세정 스테이션은 또한:
- 적어도 하나의 인젝터를 지지하는 다관절 로봇,
- 그 도어가 미리 제거된 상기 로딩 포트에 결합된 상기 강성 케이싱 내로 상기 적어도 하나의 인젝터를 도입하고, 상기 강성 케이싱 내에서 다관절 로봇 아암의 변위와 동시에 세정 유체로 상기 강성 케이싱의 내부를 스위핑하면서 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 인젝터를 변위시키도록 상기 다관절 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이션은 상기 운송 인클로저의 유기 또는 기체 오염 물질, 특히 공기 중 분자 오염(또는 AMC)으로부터 발생하는 입자 및 기체 종의 세정을 허용한다.
또한, 세정 스테이션은 전용 챔버를 포함하지 않는다. 자체적으로 챔버를 형성하는 것은 운송 인클로저의 케이싱이다. 이 케이싱은 로딩 포트에 결합된 상태로 있는 동안 변위 없이 세정될 수 있다.
다관절 로봇 아암은 프로그래밍 가능하다. 로봇 아암은 운송 인클로저의 케이싱 내부의 특정 형태를 따를 수 있도록 정확하게 변위될 수 있다. 또한, 로봇 아암은 신속하게 변위될 수 있어서 운송 인클로저 당 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 로봇 아암은 반복성을 가져서 세정 공정을 더 잘 제어할 수 있도록 변위될 수 있다. 적어도 하나의 인젝터와 케이싱 사이의 거리가 제어되어 하나의 운송 인클로저로부터 다른 운송 인클로저로 재현 가능하게 인클로저를 세정할 수 있다. 다관절 로봇 아암의 변위와 동시에 세정 유체로 강성 케이싱의 내부를 스위핑하는 것에 의해 강성 케이싱의 내부 표면을 조절 방식으로 균일하고 정밀하게 세정할 수 있다.
세정 스테이션은 또한 단독으로 또는 조합으로 취해진 후술하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다관절 로봇 아암은 예를 들어, 적어도 3개의 축을 포함한다. 적어도 3개의 축을 갖는 다관절 로봇 아암은 적어도 하나의 인젝터와 케이싱 사이의 거리를 제어하면서 모든 3차원 방향으로 운송 인클로저의 강성 케이싱 내부에 대한 적어도 하나의 인젝터의 변위 및 배향의 매우 높은 유연성을 제공한다.
다관절 로봇 아암은 예를 들어, 2개 내지 10개의 인젝터, 예를 들어 하나의 동일한 평면에 배열된 적어도 4개의 인젝터와 같은 적어도 2개의 인젝터를 지지한다. 여러 개의 인젝터를 사용하면 다관절 로봇 아암의 통과 중에 쓸려지는 표면적을 증가시킬 수 있어 세정 시간을 단축시킬 수 있다.
다관절 로봇 아암은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
세정 스테이션은 다관절 로봇 아암의 단부를 세정하는 수단을 포함할 수 있다.
세정 스테이션은 도어를 케이싱으로부터 멀리 변위시키도록 구성된 도어 작동 수단을 포함할 수 있으며, 세정 스테이션은 또한 운송 인클로저의 도어에 세정 유체를 주입하기 위해 도어의 위치를 향하여 배향된 적어도 하나의 추가 인젝터를 포함한다.
세정 스테이션은 도어를 케이싱으로부터 멀어지게 변위시키도록 구성된 도어 작동 수단을 포함할 수 있고, 다관절 로봇 아암은, 세정 유체로 도어의 내부 측면을 스위핑하면서, 추가의 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 도어에 면하는 적어도 하나의 인젝터를 변위시킬 수 있도록 구성된다.
다관절 로봇 아암은 도어를 파지하여 이를 추가적인 세정액 주입기를 향하게 안내하도록 하도록 구성될 수 있습니다.
세정 스테이션은 다관절 로봇 아암을 필터링된 공기의 층류 아래에 배치하는 층류 필터링 유닛을 포함할 수 있다.
세정 스테이션은 운송 인클로저의 내부 벽을 가열하도록 구성된 가열 유닛을 포함할 수 있다.
세정 유체는 예를 들어, 중성 및 건조 가스 또는 퍼지 가스와 수증기의 혼합물 또는 퍼지 가스와 액체의 혼합물이다.
세정 스테이션은 케이싱의 전방 개구에 가스 커튼을 형성하도록 구성된 일렬로 배열된 복수의 퍼지 가스 인젝터를 포함하는, 건조 질소와 같은 퍼지 가스 커튼을 생성하는 장치를 포함할 수 있다. 가스 커튼은 운송 인클로저의 내부와 외부 사이의 유체 연통을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 주제는 전술한 바와 같이 적어도 2개의 세정 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 모듈이며, 세정 스테이션은 세정 스테이션들을 서로 연결하도록 구성된 상보적 결합 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 주제는 전술한 바와 같은 세정 스테이션에서 구현되는 세정 방법이고:
- 운송 인클로저의 강성 케이싱이 로딩 포트에 결합되고,
- 상기 강성 케이싱 내로 적어도 하나의 인젝터를 도입하고, 상기 강성 케이싱 내에서 다관절 로봇 아암의 변위와 동시에 세정 유체로 상기 강성 케이싱의 내부를 스위핑하면서 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 인젝터를 변위시키도록 상기 다관절 로봇 아암의 구동이 제어되는 것을 특징으로 한다.
세정 방법은 또한 단독으로 또는 조합으로 취해진 후술하는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다.
다관절 로봇 아암의 미리 정해놓은 궤적은 학습을 통해 다관절 로봇 아암이 케이싱의 연속적인 직교 좌표를 기억하게 하는 것으로 프로그래밍될 수 있다.
다른 예에 따르면, 다관절 로봇 아암의 미리 정해놓은 궤적은 케이싱의 미리 저장된 모델로부터 프로그래밍된다.
미리 정해놓은 궤적은 예를 들어, 세정 유체 주입 레시피와 관련되며, 상기 레시피는:
- 적어도 하나의 인젝터의 변위 속도,
- 적어도 하나의 인젝터에 의해 주입되는 세정 유체의 유속,
- 주어진 위치에서의 주입 시간,
- 적어도 하나의 인젝터와 강성 케이싱 사이의 거리
중의 적어도 하나의 파라미터를 정의한다.
세정 유체 주입 궤적 및/또는 레시피는 운송 인클로저의 오염 수준의 측정과 같이 운송 인클로저에 대한 정보의 함수로서 선택될 수 있다.
세정 유체에 의한 강성 케이싱의 스위핑 중에, 적어도 하나의 인젝터의 궤적은 연장된 스위핑 단계를 포함할 수 있으며, 이 단계 중에 적어도 하나의 인젝터는 적어도 하나의 인젝터의 일정한 변위 속도 및/또는 적어도 하나의 인젝터와 강성 케이싱 사이의 일정한 거리로 강성 케이싱의 내부를 커버한다.
궤적은 또한 적어도 하나의 인젝터의 변위 속도가 느려지고 및/또는 적어도 하나의 인젝터와 케이싱 사이의 거리가 감소되는 데드 존에서의 적어도 하나의 국부적 스위핑 단계를 포함할 수 있다.
세정 유체에 의한 강성 케이싱의 스위핑의 종료시, 세정 방법은 운송 인클로저가 건조 질소와 같은 퍼지 가스로 채워지는 운송 인클로저의 재생(reconditioning) 단계를 포함할 수 있다.
다른 장점 및 특징은 본 발명의 예시적이지만 비제한적인 예의 설명 및 첨부된 도면을 이해할 때 분명해질 것이다:
도 1은 개별 운송 인클로저에 각각 결합된 3개의 세정 스테이션을 포함하는 세정 모듈의 사시도를 보여준다.
도 2는 도 1의 세정 모듈의 세정 스테이션의 사시도를 보여준다.
도 3은 도어가 개방된 도 2의 운송 인클로저의 사시도를 보여준다.
도 4는 세정 유체로 도어의 내부 측면을 스위핑하도록 추가적인 미리 정해놓은 궤적을 따라 도어에 면하는 적어도 하나의 인젝터를 변위하는 동안의 도 2의 세정 스테이션의 다관절 로봇 아암의 확대도를 보여준다.
도 5는 세정 스테이션에서 구현되는 세정 방법의 일례의 흐름도를 보여준다.
이들 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호를 가진다.
도 2는 도 1의 세정 모듈의 세정 스테이션의 사시도를 보여준다.
도 3은 도어가 개방된 도 2의 운송 인클로저의 사시도를 보여준다.
도 4는 세정 유체로 도어의 내부 측면을 스위핑하도록 추가적인 미리 정해놓은 궤적을 따라 도어에 면하는 적어도 하나의 인젝터를 변위하는 동안의 도 2의 세정 스테이션의 다관절 로봇 아암의 확대도를 보여준다.
도 5는 세정 스테이션에서 구현되는 세정 방법의 일례의 흐름도를 보여준다.
이들 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호를 가진다.
하기 실시예는 여러 예들이다. 설명은 하나 이상의 실시예를 언급하지만, 이는 반드시 각각의 언급이 동일한 실시예와 관련되거나 그 특징들이 단일 실시예에만 적용된다는 것을 의미하지는 않는다. 다른 실시예의 단순한 특징들은 또한 다른 실시예를 제공하기 위해 결합되거나 교환될 수 있다.
도 1은 세정 모듈(1)의 일례를 나타낸다.
세정 모듈(1)은 적어도 2개의 세정 스테이션(2)을 포함하며, 도 1에 도시된 예에서는 3개이다. 세정 스테이션(2)은 세정 스테이션(2)들을 서로 결합하도록 구성된 상보적 결합 수단을 포함할 수 있다.
각 스테이션(2)은 FOUP 타입의 또는 FOSP 타입의 반도체 기판의 운반 및 대기 보관을 위한 운송 인클로저(3)를 세정할 수 있는데, FOUP는 Front-Opening Unified Pod의 약어이고, FOSP는 Front-Opening Shipping Box의 약어이다.
이러한 운송 인클로저(3)는 제어된 환경에서 실리콘 웨이퍼와 같은 300 ㎜ 반도체 기판을 포함하고 처리 또는 측정 목적으로 기계 사이에서 이들 웨이퍼를 이송할 수 있도록 설계되고 폴리카보네이트와 같은 플라스틱 재료로 형성된 박스이다.
FOSB 인클로저는 제조 설비 외부로 웨이퍼를 운반하는 데 사용된다.
도 3에서 더 잘 볼 수 있는 바와 같이, FOUP 또는 FOSP 타입의 반도체 기판의 운반 및 대기 보관을 위한 운송 인클로저(3)는 전방 개구(5)와 해당 전방 개구(5)를 폐쇄할 수 있게 하는 제거 가능한 도어(6)를 구비한 강성 케이싱(4)(또는 쉘)을 포함한다. 전방 개구(5)는 기판이 도입 및 추출될 수 있도록 치수가 정해진다.
세정을 위해, 운송 인클로저(3)에서 기판이 비워진다.
도 1로 돌아가면, 세정 스테이션(2)은 또한 세정 스테이션(2)의 입구 아래에 배열된 로딩 포트(loading port)(8)가 제공된 인터페이스(7)를 포함한다는 것을 알 수 있다. 로딩 포트(8)는 FOUP 또는 FOSP 타입의 운송 인클로저(3)를 수용 및 배치하는 것으로 운송 인클로저의 강성 케이싱(4)에 결합될 수 있다.
로딩 포트(8)는 운송 인클로저(3)의 모델을 식별하도록, 특히 운송 인클로저(3)를 수용하는 세정 스테이션(2)과 실제로 호환되는지 확인하도록 구성된 인식 센서를 포함할 수 있다. 인식 센서는 예를 들어, 이미지 처리에 의해 운송 인클로저(3)를 식별하는 라벨의 내용이 판독될 수 있거나 운송 인클로저(3)의 핸들(9) 모델이 예컨대 그 그레이 레벨 또는 그 형태에 따라 구별될 수 있는 카메라이다.
또한, 세정 스테이션(2)은 일단 운송 인클로저(3)가 개방되면 강성 케이싱(4)에서 실제로 기판이 비워지는 지를 확인할 수 있는 존재 센서를 포함할 수 있다.
세정 스테이션(2)은 또한 적어도 하나의 인젝터(11)(도 4)를 지지하는 다관절 로봇 아암(10) 및 다관절 로봇 아암(10)(도 1)의 구동을 제어하도록 구성된 제어 유닛(12)을 포함한다.
다관절 로봇 아암(10)은 예를 들어, 2개 내지 10개의 인젝터(11), 예를 들어 하나의 동일한 평면에 배열된, 예를 들어 정렬되거나 엇갈리게 배열된, 적어도 4개의 인젝터(11)와 같은, 적어도 2개의 인젝터(11)를 지지한다. 여러 개의 인젝터(11)를 사용하는 것은 다관절 로봇 아암(10)이 통과하는 동안 스위핑되는 표면적을 증가시켜 세정 시간을 단축시킬 수 있다.
인젝터(11)는 가스 및/또는 액체 흡입 시스템에 연결된다.
세정 유체는 예를 들어, 중성 및 건조 가스, 예를 들어 질소 또는 세정 건조 공기, 또는 CDA이다. 인젝터(11)에는 주입된 가스로부터 임의의 오염 입자를 여과하기 위한 입자 필터가 또한 제공된다.
또한, 특히 운송 인클로저(3)의 표면에 잠재적으로 존재하는 불산과 같은 특정 화학 화합물의 세정을 보장하기 위해 습식 가스 혼합물을 주입하는 것이 가능하다. 그러면, 세정 유체는 건조 질소 또는 건조 공기와 같은 퍼지 가스와 수증기의 혼합물을 포함한다.
세정 가스는 또한 퍼지 가스와 액체의 혼합물을 포함할 수 있다. 물과 같은 액체는 예를 들어 세정 방법(100)의 종료시 완전히 증발될 수 있도록 혼합물에 낮은 비율로 주입된다.
인젝터(11)로부터의 가스의 유속은 예를 들어 인젝터(11)당 50 l/min 내지 60 l/min과 같이 40 l/min 초과이고, 유속은 인젝터(11)의 수가 증가함에 따라 감소한다. 인젝터(11)의 직경은 예를 들어 0.8 ㎜와 1.6 ㎜ 사이이다. 퍼지 가스 공급 압력은 예를 들어 4 bar이다.
다관절 로봇 아암(10)은 예를 들어 3개 이상의 축을 갖는, 즉 적어도 3개의 회전축을 포함하는 로봇 아암이다. 적어도 3개의 축을 갖는 다관절 로봇 아암(10)은 적어도 하나의 인젝터(11)와 케이싱(4) 사이의 거리를 제어하면서 모든 3차원 방향으로 운송 인클로저(3)의 강성 케이싱(4)의 내부에 대해 적어도 하나의 인젝터(11)의 변위 및 배향의 매우 큰 유연성을 적어도 제공한다.
다관절 로봇 아암(10)은 예컨대 전동식이거나 공압 실린더를 사용한다. 로봇 아암은 프로그래밍 가능하다. 로봇 아암은 정확하게 변위될 수 있어서 운송 인클로저(3)의 케이싱(4) 내부의 특정 형태를 따를 수 있다. 또한, 로봇 아암은 신속하게 변위될 수 있어서 운송 인클로저(3) 당 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 로봇 아암은 반복성을 가져서 세정 공정을 더 잘 제어하도록 변위될 수 있다.
제어 유닛(12)은 그 도어(6)가 미리 제거된 로딩 포트(8)에 결합된 강성 케이싱(4) 내로 적어도 하나의 인젝터(11)를 도입하고, 강성 케이싱(4) 내에서 다관절 로봇 아암(10)의 변위와 동시에 세정 유체로 강성 케이싱(4)의 내부를 스위핑하면서 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위시키기 위해 다관절 로봇 아암(10)의 구동을 제어하도록 구성된다. 미리 정해놓은 궤적은 예컨대 운송 인클로저(3)의 일반적인 내부 형태를 재현하는 이동으로, 운송 인클로저(3)의 케이싱(4) 내부 표면 전체를 스위핑할 수 있다. 다관절 로봇 아암(10)의 변위와 동시에 세정 유체에 의한 강성 케이싱(4) 내부의 스위핑은 강성 케이싱(4)의 내부 표면을 제어된 방식으로 균일하고 정밀하게 세정할 수 있게 한다.
미리 정해놓은 궤적을 정하는 다관절 로봇 아암(10)의 움직임은 학습에 의해 프로그래밍될 수 있다. 이 방법을 사용하면 다관절 로봇 아암(10)이 케이싱(4)의 연속적인 직교 좌표를 기억하게 하여 궤적을 생성할 수 있다. 이 학습 단계는 공장 출하 단계에서 수행될 수 있다.
다른 방법은 케이싱(4)의 미리 저장된 모델로부터 궤적을 프로그래밍하는 것을 가능하게 한다. 이러한 케이싱(4)의 미리 저장된 모델은 예를 들어 케이싱(4)의 CAD 모델이다.
다른 예에 따르면, 케이싱(4)의 미리 저장된 모델은 카메라와 같은 광학 센서 또는 감지기 또는 근접 센서 또는 음파 센서와 같은 다관절 로봇 아암(10)의 센서를 사용하여 획득된다.
다관절 로봇 아암(10)의 센서는 또한 예컨대 케이싱(4)의 4개 지점을 감지하여 운송 인클로저(3)의 모델을 식별하도록 구성된 인식 센서를 형성할 수 있다.
세정 스테이션(2)은 또한 로딩 포트(8)에 결합된 케이싱(4)으로부터 멀어지게 도어(6)를 변위시키도록 구성된 도어 작동 수단을 포함할 수 있다.
도어 작동 수단은 예컨대, 선형 병진에 의해, 예를 들어 수평으로 도어(6)를 변위시키기 위한 전동 선형 액츄에이터(17)를 포함한다(도 4).
다른 예시적인 실시예에 따르면, 다관절 로봇 아암(10)은 세정 스테이션(2)의 전용 위치에서 운송 인클로저(3)의 케이싱(4)으로부터 도어(6)를 멀리 변위시키는 것을 가능하게 함으로써 도어 작동 수단을 형성하도록 구성된다.
도어 작동 수단은 또한 도어(6)의 잠금 부재를 잠금 및 잠금 해제하도록 구성될 수 있다. 자체로 공지된 도어 잠금 부재는 예를 들어, 운송 인클로저(3)가 폐쇄될 때 운송 인클로저(3)의 강성 케이싱(4)에 반경 방향 또는 측방 슬라이딩 및 결합에 의해 작동되는 도어(6)에 지지된 래치(latch)를 포함한다. 잠금 부재가 잠금 해제되면, 도어 작동 수단은 도어(6)를 가역적으로 고정한다. 그러면, 도어(6)는 예를 들어 반대편의 전방 개구(5) 밖으로 꺼내질 수 있다.
또한, 세정 스테이션(2)은 세정 스테이션(2)의 전용 구역에 배치된 가스 스프레이 헤드와 같은 다관절 로봇 아암(10)의 단부(13)를 세정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
운송 인클로저(3)의 도어(6)를 세정하기 위한 여러 솔루션도 가능하다.
제1 예에 따르면, 세정 스테이션(2)은 운송 인클로저(3)의 도어(6)에 세정 유체를 주입하기 위해 도어(6)의 위치를 향하여 배향된 적어도 하나의 추가 인젝터를 포함한다. 따라서, 운송 인클로저(3)의 도어(6)를 동시에 세정하는 것이 가능하다.
다른 예에 따르면, 다관절 로봇 아암(10)은 세정 유체로 도어의 내부를 스위핑하면서 추가의 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것으로 도어(6)를 향하는 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위할 수 있도록 구성된다(도 4 참조).
또 다른 예에 따르면, 다관절 로봇 아암(10)은 도어(6)를 파지하고 추가의 세정 유체 인젝터 측으로 안내하도록 구성된다.
또한, 오염 물질의 분리를 개선하고 및/또는 공기 중 분자 오염으로부터 유래하는 기체 종의 탈기를 향상시키고 및/또는 적어도 하나의 인젝터(11)에 의해 주입된 습윤 또는 액체 기체 혼합물의 증발을 가속화하기 위해, 세정 스테이션(2)은 적외선 램프와 같은, 운송 인클로저(3)의 내부 벽을 가열하도록 구성된 가열 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 세정 유체가 건조 가스인 경우, 가열 유닛은 세정 유체를 가열하도록 구성될 수 있다.
세정 스테이션(2)은 또한 오염 입자의 배출을 용이하게 하는 입자 수집기 및/또는 입자 계수기 및/또는 세정 이전 및/또는 이후에 운송 인클로저(3)의 세정 상태를 확인하는, 공기 중 분자 오염으로부터 발생하는 기체 종의 분석기를 포함할 수 있다. 입자 수집기는 예를 들어 세정 스테이션(2)의 바닥 아래에 배치되거나 다관절 로봇 아암(10)에 의해 지지될 수 있다.
세정 스테이션(2)은 케이싱(4)의 전방 개구(5)에 가스 커튼을 형성하도록 구성된 일렬로 배열된 복수의 퍼지 가스 인젝터를 포함하는 건조 질소와 같은 퍼지 가스 커튼을 생성하기 위한 장치(18)를 포함할 수 있다. 가스 커튼은 운송 인클로저(3)의 내부와 외부 사이의 유체 연통을 감소시킬 수 있다. 퍼지 가스 커튼을 생성하기 위한 장치는 예를 들어 로딩 포트(8)에 배열된다(도 2).
세정 스테이션(2)은 또한 필터링된 공기의 층류 하에 다관절 로봇 아암(10)을 배치하기 위해 층류 필터링 유닛(14)을 포함할 수 있다(도 1 및 도 2). 층류 필터링 유닛(14)은 세정 스테이션(2)으로 침투하는 외부 공기로부터 발생하는 입자를 필터링하는 공기 필터를 포함한다. 층류 필터링 유닛(14)은 또한 예를 들어, 세정 스테이션(2)의 상부로부터 아래로 층류 내의 필터링된 공기를 확산시키는 유동 확산 수단을 포함한다. 따라서, 층류 필터링 유닛(14)은 공기의 순환에 의해 또는 세정 스테이션(2)에서 이동하는 성분에 의해 생성된 임의의 입자의 침입을 제한하고 그 배출을 제어할 수 있다.
인터페이스(7), 다관절 로봇 아암(10), 적어도 하나의 인젝터(11)에서 세정 유체의 주입을 제어하는 세정 스테이션(2)의 제어 유닛(12)은 예컨대, 특히 도 1에서 볼 수 있는 화면과 키보드를 포함하는 사용자 인터페이스(15)에 연결될 수 있다.
세정 스테이션(2)은 또한 세정 스테이션(2)의 전기 부품의 전부 또는 일부에 전력을 공급하고 이를 수용할 수 있는 전기 캐비넷(16)을 포함할 수 있다. 전기 캐비넷(16)은 유리하게는 층류 필터링 유닛(14)으로부터 떨어져 있어서, 전기 캐비닛(16)에 수용된 다른 부품에 의한 다관절 로봇 아암(10)의 오염을 방지한다. 제어 유닛(12), 사용자 인터페이스(15) 및 전기 캐비닛(16)은 여러 세정 스테이션(2)(도 1)에 공통될 수 있다.
세정 스테이션(2)(도 5)에서 구현되는 세정 방법(100)의 예를 이제 설명한다.
운송 인클로저(3)의 강성 케이싱(4)이 로딩 포트(8)에 결합된다. 이를 위해 작업자 또는 로봇은 로딩 포트(8)에 운송 인클로저(3)를 배치한다. 로딩 포트(8)는 운송 인클로저(3)의 모델을 위치 결정하고 확인한 다음, 운송 인클로저(3)의 강성 케이싱(4)을 고정하고 세정 스테이션(2)의 입구 측으로 전진시킨다.
그러면, 도어 작동 수단은 도어(6)를 잠금 해제하여 도어를 케이싱(4)으로부터 멀어지게 변위시킨다.
그리고 나서, 강성 케이싱(4) 내로 적어도 하나의 인젝터(11)를 도입하고 강성 케이싱(4) 내에서 다관절 로봇 아암(10)의 변위와 동시에 세정 유체로 강성 케이싱(4)의 내부를 스위핑하면서(세정 단계 101) 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위시키기 위해 다관절 로봇 아암(10)의 구동이 제어된다. 미리 정해놓은 궤적은 예를 들어 운송 인클로저(3)의 일반적인 내부 형태를 재현하는 이동으로, 운송 인클로저(3)의 케이싱(4) 내부 표면 전체를 스위핑할 수 있다.
다관절 로봇 아암(10)은 적어도 하나의 인젝터(11)와 결합된 강성 케이싱(4) 사이의 거리가 15 ㎜±5 ㎜와 같이 20 ㎜ 이하가 되도록 제어될 수 있다.
미리 정해놓은 궤적은 세정 유체 주입 레시피와 연관될 수 있고, 레시피는:
- 적어도 하나의 인젝터(11)의 변위 속도,
- 적어도 하나의 인젝터(11)에 의해 주입되는 세정 유체의 유속,
- 주어진 위치에서의 주입 시간,
- 적어도 하나의 인젝터(11)와 강성 케이싱(4) 사이의 거리
중의 적어도 하나의 파라미터를 정의한다.
세정 유체 주입 궤적 및/또는 레시피는 운송 인클로저(3)의 오염 수준의 측정 또는 운송 인클로저(3)의 원점과 같은, 운송 인클로저에 대한 정보의 함수로서 선택될 수 있다.
인클로저(3)의 원점은 예를 들어 인터페이스(7)의 로딩 포트(8)의 인식 센서 및 다관절 로봇 아암(10)의 센서에 의해 식별된다. 예를 들어, 특히 오염을 일으키는 제조 단계에서 비롯된 기판을 운반 및 보관한 운송 인클로저(3)에 대한 세정 유체 주입 시간을 연장하는 것이 가능하다.
운송 인클로저(3)의 오염 수준의 측정은 예를 들어 사전에 수행되고 및/또는 예를 들어 입자 수집기의 출력에 배열된 세정 스테이션(2)의 입자 계수기에 의해 및/또는 기체 종의 분석기에 의해 수행된다. 예를 들어, 높은 입자 측정의 경우 또는 높은 기체 오염 측정의 경우 세정 유체의 유속이 증가되거나 펄스화된다.
예시적인 실시예에 따르면, 세정 유체에 의한 강성 케이싱(4)의 스위핑 중에(세정 단계 101), 적어도 하나의 인젝터(11)의 궤적은 연장된 스위핑 단계(101)를 포함할 수 있으며, 이 단계 중에 적어도 하나의 인젝터(11)는 적어도 하나의 인젝터(11)의 일정한 변위 속도 및/또는 적어도 하나의 인젝터(11)와 강성 케이싱(4) 사이의 일정한 거리로 강성 케이싱(4)의 내부를 커버한다.
적어도 하나의 인젝터(11)와 강성 케이싱(4) 사이에서 평균 거리에 대한 20% 미만인 거리 변화는 예를 들어 "일정한 거리"로 규정될 수 있다. 평균 거리는 예를 들어 15 ㎜±5 ㎜이다.
적어도 하나의 인젝터(11)와 강성 케이싱(4) 사이에서 평균 속도에 대한 20% 미만인 속도 변화는 예를 들어 "일정한 속도"로 규정될 수 있다. 평균 속도(변환 시)는 예를 들어 10 ㎝/s±5 ㎝/s이다.
궤적은 또한 적어도 하나의 인젝터(11)의 변위 속도가 느려지고 및/또는 적어도 하나의 인젝터(11)와 케이싱(4) 사이의 거리가 연장된 스위핑 단계(101a)의 거리 및 속도에 비해 감소되는 적어도 하나의 국부적인 스위핑 단계(101b)를 데드 존에 포함할 수 있다. 평균 거리는 예를 들어 2로 나누며 및/또는 평균 속도는 3을 곱한다.
데드 존은 예를 들어 기판 지지 핑거 또는 케이싱(4)의 코너 또는 케이싱(4)의 퍼지 포트의 필터에 위치된다.
적어도 하나의 국부적 스위핑 단계(101b)는 예를 들어 연장된 스위핑 단계(101a)(도 5)를 따른다. 데드 존은 연장된 스위핑 단계(101a) 중에, 특히 세정 스테이션(2)이 입자 계수기 또는 기체 종 분석기를 포함할 때 식별될 수 있다.
적어도 하나의 국부적 스위핑 단계(101b)는 연장된 스위핑 단계(101)와 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 예컨대, 적어도 하나의 인젝터(11)는 데드 존에서 느려지는 적어도 하나의 인젝터(11)의 변위 속도와 감소되는 적어도 하나의 인젝터(11)와 케이싱(4) 사이의 거리가 일정한 상태로 강성 케이싱(4)의 내부를 커버한다.
세정 유체에 의한 강성 케이싱(4)의 스위핑의 종료시, 세정 방법(100)은 운송 인클로저(3)가 건조 질소와 같은 퍼지 가스로 채워지는 운송 인클로저(3)의 재생 단계(102)를 포함할 수 있다. 퍼지 가스로의 충전은 운송 인클로저(3)의 케이싱(4)의 퍼지 포트를 통해 퍼지 가스를 주입하도록 구성된 로딩 포트(8)의 퍼지 가스 주입 포트를 통해 수행될 수 있다. 재생 단계(102)는 도어(6)의 세정 중에 동시에 수행될 수 있다.
또한, 도어(6)가 다른 수단, 예를 들어 케이싱(4)의 전방 개구(5)를 향하는 퍼지 가스 주입 포트에 의해 개방된 인클로저(3)를 채우는 것이 가능하다. 이 실시예는 운송 인클로저(3)가 도어(6)의 세정에 필요한 몇 초 동안 퍼지 가스로 동시에 채워질 수 있다는 장점을 제공한다.
따라서, 세정 스테이션(2)은 운송 인클로저(3)의 유기 또는 기체 오염물의 세정을 허용하는 것으로 이해된다. 또한, 세정 스테이션(2)은 임의의 전용 챔버를 포함하지 않는다. 자체적으로 챔버를 형성하는 것은 운송 인클로저(3)의 케이싱(4)이다. 이 케이싱(4)은 로딩 포트(8)에 연결된 상태로 유지되는 동안 변위되지 않고 세정될 수 있다.
적어도 하나의 인젝터(11)와 케이싱(4) 사이의 거리는 제어되어, 하나의 운송 인클로저(3)에서 다른 운송 인클로저(3)로 인클로저를 재생 가능하게 세정하는 것을 가능하게 한다.
Claims (20)
- FOUP 또는 FOSB 타입의 반도체 기판의 이송 및 대기 보관을 위한 운송 인클로저(3)용 세정 스테이션(2)으로서, 상기 운송 인클로저(3)는 전방 개구(5)와, 상기 전방 개구(5)를 폐쇄하는 것을 가능하게 하는 제거 가능한 도어(6)를 구비한 강성 케이싱(4)을 포함하고, 상기 세정 스테이션(2)은 상기 강성 케이싱(4)에 결합될 수 있는 로딩 포트(loading port)(8)를 포함하는 세정 스테이션(2)에 있어서,
상기 세정 스테이션(2)은 또한:
- 적어도 하나의 인젝터(11)를 지지하는 다관절 로봇 아암(10),
- 도어(6)가 미리 제거된 상기 로딩 포트(8)에 결합된 상기 강성 케이싱(4) 내로 상기 적어도 하나의 인젝터(11)를 도입하기 위해, 그리고 상기 강성 케이싱(4) 내에서 다관절 로봇 아암(10)의 변위와 동시에 세정 유체로 상기 강성 케이싱(4)의 내부를 스위핑하면서 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위시키기 위해, 상기 다관절 로봇 아암(10)의 구동을 제어하도록 구성된 제어 유닛(12)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 스테이션(2). - 제1항에 있어서, 상기 다관절 로봇 아암(10)은 적어도 3개의 축을 포함하는 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관절 로봇 아암(10)은, 2개 내지 10개의 인젝터(11), 예를 들어 하나의 동일한 평면에 배열된 적어도 4개의 인젝터(11)와 같은 적어도 2개의 인젝터(11)를 지지하는 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다관절 로봇 아암(10)은 적어도 하나의 센서를 포함하는 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다관절 로봇 아암(10)의 단부(13)를 세정하는 수단을 포함하는 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 스테이션은 도어(6)를 케이싱(4)으로부터 멀리 변위시키도록 구성된 도어 작동 수단을 포함하며, 상기 세정 스테이션(2)은 또한 운송 인클로저(3)의 도어(6)에 세정 유체를 주입하기 위해 도어(6)의 위치를 향하여 배향된 적어도 하나의 추가 인젝터를 포함하는 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 스테이션은 도어(6)를 케이싱(4)으로부터 멀어지게 변위시키도록 구성된 도어 작동 수단을 포함하며, 상기 다관절 로봇 아암(10)은, 세정 유체로 도어(6)의 내부 측면을 스위핑하면서, 추가의 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 도어에 면하는 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위시킬 수 있도록 구성되는 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다관절 로봇 아암(10)은 도어(6)를 파지하여 이를 추가적인 세정액 주입기를 향하게 안내하도록 하도록 구성되는 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 다관절 로봇 아암(10)을 필터링된 공기의 층류 아래에 배치하기 위한 층류 필터링 유닛(14)을 포함하는 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운송 인클로저(3)의 내부 벽을 가열하도록 구성된 가열 유닛을 포함하는 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 유체는 중성 및 건조 가스 또는 퍼지 가스와 수증기의 혼합물 또는 퍼지 가스와 액체의 혼합물인 것인 세정 스테이션(2).
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 케이싱(4)의 전방 개구에 가스 커튼을 형성하도록 구성된 일렬로 배열된 복수의 퍼지 가스 인젝터를 구비하는 퍼지 가스 커튼 생성 장치(18)를 포함하는 세정 스테이션(2).
- 세정 모듈(1)로서, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 세정 스테이션(2)을 포함하고, 상기 세정 스테이션(2)은 세정 스테이션들(2)을 서로 연결하도록 구성된 상보적 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 모듈(1).
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 세정 스테이션(2)에서 구현되는 세정 방법(100)으로서:
- 상기 운송 인클로저(3)의 강성 케이싱(4)은 로딩 포트(8)에 결합되고,
- 상기 강성 케이싱(4) 내로 적어도 하나의 인젝터(10)를 도입하기 위해, 그리고 상기 강성 케이싱(4) 내에서 다관절 로봇 아암(10)의 변위와 동시에 세정 유체로 상기 강성 케이싱(4)의 내부를 스위핑하면서 미리 정해놓은 궤적을 추종하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 인젝터(11)를 변위시키기 위해, 상기 다관절 로봇 아암(10)의 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 세정 방법(100). - 제14항에 있어서, 상기 다관절 로봇 아암(10)의 미리 정해놓은 궤적은, 학습을 통해, 다관절 로봇 아암(10)이 케이싱(4)의 연속적인 직교 좌표를 기억하게 하는 것으로 프로그래밍되거나, 또는 상기 다관절 로봇 아암(10)의 미리 정해놓은 궤적은, 케이싱(4)의 미리 저장된 모델로부터 프로그래밍되는 것인 세정 방법(100).
- 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 정해놓은 궤적은 세정 유체 주입 레시피와 관련되며, 상기 레시피는:
- 적어도 하나의 인젝터(11)의 변위 속도,
- 적어도 하나의 인젝터(11)에 의해 주입되는 세정 유체의 유속,
- 주어진 위치에서의 주입 시간,
- 적어도 하나의 인젝터(11)와 강성 케이싱(4) 사이의 거리
중의 적어도 하나의 파라미터를 정하는 것인 세정 방법(100). - 제16항에 있어서, 상기 세정 유체 주입 궤적 및/또는 레시피는 운송 인클로저(3)의 오염 수준의 측정과 같이 운송 인클로저(3)에 대한 정보의 함수로서 선택되는 것인 세정 방법(100).
- 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 유체에 의한 강성 케이싱(4)의 스위핑 중에, 적어도 하나의 인젝터(11)의 궤적은 연장된 스위핑 단계(101a)를 포함하며, 이 단계 중에 적어도 하나의 인젝터(11)는 적어도 하나의 인젝터(11)의 일정한 변위 속도 및/또는 적어도 하나의 인젝터(11)와 강성 케이싱(4) 사이의 일정한 거리로 강성 케이싱(4)의 내부를 커버하는 것인 세정 방법(100).
- 제18항에 있어서, 상기 궤적은 또한, 적어도 하나의 인젝터(11)의 변위 속도가 느려지고 및/또는 적어도 하나의 인젝터(11)와 케이싱(4) 사이의 거리가 감소되는 데드 존에서의 적어도 하나의 국부적 스위핑 단계(101b)를 포함하는 것인 세정 방법(100).
- 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 유체에 의한 강성 케이싱(4)의 스위핑의 종료시, 상기 세정 방법(100)은, 운송 인클로저(3)가 퍼지 가스로 채워지는 운송 인클로저(3)의 재생(reconditioning) 단계(102)를 포함하는 세정 방법(100).
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