KR970006725B1 - 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너, 가압식 인터페이스 장치, 가스 공급 분배 시스템을 갖는 운송장치, 및 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인 구조 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너, 가압식 인터페이스 장치, 가스 공급 분배 시스템을 갖는 운송장치, 및 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인 구조

제1도는 코우스트(COAST) 개념에 따른 3개의 혁신적인 베이스 구성요소에 대한 개략적인 사시도로서, 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너, 가압식 인터페이스장치, 및 가스분배 시스템을 구비한 운송장치를 나타내며, 상기 가스분배 시스템이 표준 지능 유연성 내부 베이/외부 베이컨 베이어 시스템(standard intelligent flexible intra-bay/extra-bay conveyor system) 및 플로어 컴퓨터 시스템(Floor computer system：FCS)에 통합되어 있는 것을 나타낸 도면.

제2a도는 베이스 하우징(base housing)의 등각 사시도로서, 상기 베이스 하우징의 구조를 상세히 나타내도록 보이지 않는 선을 제거하지 않은 상태로 도시한 도면.

제2b도는 제2a도의 a-a 선을 따라 절취한 베이스 하우징의 절단도.

제3도는 피봇식 커버와 가스 주입 밸브수단이 제공된 제2a도의 베이스 하우징을 구비한 카셋트 저장소의 개략적인 사시도.

제4a도는 웨이퍼(wafer)를 둘러싸는 대표적인 웨이퍼 홀더(holder)의 등각사시도로서, 보이지 않는 선이 제거되지 않은 상태로 나타낸 도면.

제4b도는 제4a도의 b-b 선을 따라 절취한 제4a도의 홀더의 절단도.

제5도는 제2b도의 베이스 하우징의 하반부와 제4b도의 웨이퍼 하우징을 서로 조립한 상태에서의 절단도.

제6도는 상이한 구조의 웨이퍼 홀더를 사용한 제5도의 조립체를 나타낸 도면.

제7도는 몇 개의 선택적인 부품을 더 포함하는 COAST 개념의 컨테이너를 형성하게 되는 카셋트 저장소와 홀더 조립체의 개략적인 분해사시도.

제8a도는 제3도의 카셋트 저장소를 나타낸 도면.

제8b도는 다수의 웨이퍼를 수납하였을때의 제4도의 홀더를 나타낸 도면.

제9a도는 상업적으로 구입가능한 대표적인 웨이퍼 카셋트를 나타낸 도면.

제9b도는 제9a도의 카셋트를 수납하였을때의 제3도의 카셋트 저장소를 나탸낸 도면.

제10도는 COAST 개념의 가압식 인터페이스 장치를 구성하는 각종 부품들을 통상적인 방법에 의해 두부분으로 나타낸 개략적인 분해사시도.

제11도는 제10도의 각종 부품들이 조립된 상태를 나타낸 것으로, 제10도의 가압식 인터페이스 장치의 개략적인 사시도.

제12a도 내지 제12o도는 웨이퍼 운반의 시퀀스(sequence)를 상세히 나타낸 것으로, 웨이퍼 운반(로우딩/언로우딩) 작동에 대한 여러 작동단계에서의 가압식 인터페이스 장치의 개략적인 사시도.

제13도는 웨이퍼를 단일 웨이퍼 컨테이너로부터 다중 웨이퍼 컨테이너로 운반하기에 적합한 제11도의 가압식 인터페이스 장치의 변형예를 나타낸 도면.

제14도는 COAST 개념에 따른 운송장치의 타워형 실시예의 개략적인 사시도.

제15도는 제14도의 장치의 기본 부분이 되는 조작 로보트트의 바람직한 실시예를 나타낸 도면.

제16도 및 제17도느 제15도의 조작 로보트트의 두가지 변형예를 나타낸 도면.

제18도는 제14도의 운송장치의 벽형 변형예를 나타낸 도면.

제19도는 COAST 개념에 따른 완전히 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인 구조이 제1실시예를 나타낸 도면.

제20도는 제19도의 제조라인 구조의 변형예를 개략적으로 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100：컨테이너 101, 201, 308：프레임

102, 202：하우징 123：저장소

124：피봇식 커버 129：카스 주입 밸브 수단

205A, 205B：포트윈도우 229a∼c, 311：가스 공급 시스템

234：작동기 장치 244：가스 주입 밸브수단

300：운송장치 302：저장고

309：지지 스테이션 400：컨베이어

500：처리장치 600：컴퓨터 시스템

601：호스트 컴퓨터 604：바 코드 판독기

본 발명은 소재(workpiece)의 운반 및 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 외부환경에 의해 정의 압력차(positive differential pressure)를 갖는 보호 가스 환경에서, 통상 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)와 같은 소재를 그내에 저장할 수 있는 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너(container)의 집합체(family)에 관한 것이다. 그 결과, 컨테이너에 오염물질들의 유입이 방지된다.

또한, 본 발명은 컨테이너 취급 및 인터페이스 시스템(interface system)에 관한 것으로, 특히 보호 가스 환경내에 반도체 웨이퍼를 밀폐하는 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너와 처리장치 또는 다른 컨테이너 간에, 상기 보호 가스 환경을 파괴하는 일 없이 반도체 웨이퍼와 같은 소재를 안전하게 운반할 수 있는 가압식 인터페이스 장치(pressurized interface apparatus)의 집합체에 관한 것이다.

본 발명은 또한 컨테이너 취급 및 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 가스 공급 분배시스템을 구비하여 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너들을 취급하고 저장하기 위한 운송장치의 집합체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너를 저장, 취급, 운반하기에 적합한, 다수의 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어를 사용한 제조라인 구조(manufacturing line architectures)에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라 함)는 VLSI 칩들을 제조하기 위한 기본 재료이다. 통상적으로 캐리어(carriers)들이나 지그(jig)들 내에 저장되는 웨이퍼들은 극히 청결한 환경에서만 취급되고 운반될 수 있는데, 그 이유는 아주 미세한 오염물질이나 먼지 입자들 이라도 다음 공정에서 웨이퍼들을 사용할 수 없게 하기 때문이다. 따라서, VLSI 칩들을 제조하는데 있어 비용의 효율성, 고 생산성 및 이윤의 측면에서 입자의 오염을 제어하는 것은 절대적이다. 설계 규정들은 점차 보다 소형의 라인 한정을 요구하므로, 다수의 입자들을 더욱더 제어해야 되고 매우 작은 크기의 입자들 이라도 제거해야할 필요가 있다.

예를 들어, 오염 입자들은 전도성 라인간의 공간에서 불완전한 에칭(etching)을 야기시키는 원인이 되므로 최종 칩들에 전기적인 결함을 발생시킨다.

현재, VLSI 칩들에 집적된 반도체 장치들을 제조하는데 매우 소형의 기하학적 크기(geometry)가 사용되고 있으므로, 입자의 크기가 0.1㎛ 이하인 경우라 하더라도 반도체 제조시에 매우 큰 손상을 가하게 된다. 오늘날, 전형적인 반도체 제조공정은 0.5㎛인 기하학적 크기를 제조라인들에 사용하고 있으므로, 0.05㎛ 보다 큰 기하학적 크기를 갖는 입자들은 실질적으로 0.5㎛ 기하학적 크기를 갖는 장치들을 방해하게 된다. 오늘날, 반도체 장치가 0.1㎛ 및 그 이하까지 접근할 수 있는 매우 소형의 기하학적 크기를 갖도록 연구, 개발하는 추세에 있으므로, 매우 소형의 입자에 의한 오염은 아주 중대하게 되었다.

입자의 주 오염원으로는 개인의 신체(personal), 설비물, [클린룸(clean room：청정실)을 포함하는] 장치물, 및 화학물질을 들 수 있다. 설비물 및 화학물질내에 있는 입자들은 제조공정 결함(process defects)이라 부른다. 제조공정 결함을 최소로 하기 위해서는, 제조장치의 제작자가 기계에서 생성된 입자들이 웨이퍼들에 도달되는 것을 방지해야 하며, 가스 및 액체 화학물 공급자는 더욱 청결한 물질을 공급해야 한다. 개인 및 클린룸 설비에서 발생된 입자들은 분명히 가장 중요한 오염원이다. 이들 입자는 쉽게 이온화 되므로, 웨이퍼 표면상에 결함을 야기시키게 된다.

반도체 산업에 있어서 입자에 의한 오염을 철저히 제어하기 위해서, HEPA(High Efficiency Particulate Air：고효율 미립자 공기) 필터 및 공기 재순환 시스템을 갖는 개선된 정밀한(및 고가의) 클린룸을 제작하기 위한 노력이 계속되어 왔다. 오늘날 까지의 통상적인 요건은 클린룸내의 청정도를 허용 가능한 수준까지 달성하기 위해서, 필터 효율이 99.99999%가 되게 하고 또한 분당 공기 교환이 10번까지 완전하게 이루어지게 하는 것이다. 사실상, 여러사람, 장비의 유형 및(필터, 팬(fans)등을 구비하는) 설치물들이 클린룸 환경내에 존재하기 때문에, 클린룸은 소망하는 바와 같은 입자가 없는 상태로 유지될 수 없다. 특히, 개선된 클린룸을 사용하여 이러한 여러 요인에 의한 입자 방출을 감소시킨다 하더라도, 이들이 이러한 입자 방출물들을 완전히 포함하지 않을 수는 없다. 더구나, 클린룸을 0.1㎛ 및 그 이하의 크기를 갖는 입자가 없는 상태로 유지하는 것은 실제로 불가능하다.

사실상, 정격등급(rated class)이 1이하인 클린룸을 만들기란 거의 불가능하다. 또한, 재순환 공기내의 화학 물질의 오염을 제어하는 것은, 복잡하고 값비싼 설비를 필요로 하므로 매우 어렵다. 더구나, 이런 클린룸을 개발하고 유지하는데는 실제로 엄청난 비용이 소요된다. 또한, 벽(walls)들, 플로어(floors)들, 공기조화 시스템들(conditioning systems) 등의 존재로 인해, 이런 클린룸내에 제조라인을 설치하는데 있어서 융통성이 낮음을 알야야 한다. 나아가, 플로어 제어 시스템(Floor Control System) (FCS)의 호스트 컴퓨터(host computer)에 의해, 이런 제조라인에서 처리된 웨이퍼를 추적(tracking)하고 관리하기가 어렵고 또한 많은 수동 조작을 필요로 한다.

웨이퍼들은 입자오염에 대해 단지 부분적으로만 보호되며 또한 화학물질의 오염에 대해서도 불충분하게 보호된다. 예를 들면, 포토레지스트(photoresists)들은 재순환 공기내에 포함된 미량의 화학물질(chemical product traces)에 더욱 민감하다. 이것은 재순환 공기가 그러한 관점에서 사용되는 경우 문제점을 더욱 증가시키게 되는 바, 그 이유는 HEPA 필터들이 입자 오염도를 상당히 감소시킬 수 있으나 오염 화학물질의 분자들에 대해서는 아무런 효과가 없기 때문이다.

웨이퍼 입자오염을 감소시켜 제품의 생산성을 증대시키기 위해서, 단독으로 또는 클린룸 개념과 조합하여 사용될 웨이퍼들을 저장 및 운반하기 위한 것으로, 상기 캐리어들 대신에 개선된 청정 밀폐체를 설계하기 위한 많은 기법들이 최근에 제시되어 왔었다.

이런 밀폐체들과 관련되는 한, 그것이 개방형(open type) 또는 폐쇄형(closed type)인가에 따라 달라지는 2가지의 기본적인 사고의 유형이 있다. 전자의 경우, 밀폐체는 공기 세정장치(air cleaning device), 전원(power source)인 밧데리, 팬유닛, 미립자 공기필터를 갖는 컨테이너로 구성된다. 공기 세정장치에 직접 연결된 저장 챔버(storing chamber)는 여과된 공기 흐름을 수용하는 제1개구와 웨이퍼들을 수납하는 캐리어 또는 홀더(holder)를 로딩(loading) 및 언로딩(unloading) 하는 제2개구를 구비하며, 이들 개구는 서로 대면하여 있다. 그 결과, 층형 스트림(laminated stream) 내의 여과된 공기 흐름의 대부분은 웨이퍼들의 표면을 따라 상당히 고속으로 통과하여, 웨이퍼들을 주위 공기내에 함유된 입자의 침투로 부터 보호하고, 상기 웨이퍼 표면에 원래 부착된 바람직하지 않는 입자들을 제거한다.

이러한 제1 접근 방법은 마이너스와 워스트 사(Meissner and wurst GmbH)에 양도된 미합중국 특허 제4963069호(참고문헌 D1)에 개시되어 있다. 상기 특허에서 추구하고자 하는 것은 층형 가스프름에 의해 청정효과를 달성하는데 있다. 이 특허에서는 컨테이너가 팬유닛과 대향면 상에서 개방되기 때문에, 컨테이너를 폐쇄하는 도어가 없다는 것에 주목하기 바란다.

이러한 접근 방법의 변형에는 클린터널(clean tunnel) 내에서 이동하는 통상적인 웨이퍼 캐리어를 갖는 것으로 구성되어 있다. 이러한 구현방법에 따르면, 서로 이격된 다수의 공기 송풍기(a plurality of air blowers)는 클린터널의 측벽을 따라 배치되어 있으므로, 외부공기는 HEPA 필터를 지나서 터널영역내로 공급된다. 터널영역내에서 생성된 청정공기(clean air)는 공기 출구 및 각 송풍기 영역내의 흡입구로 분배되어 순환한다. 그러므로, 일정한 청정공기 흐름은 전체의 웨이퍼 캐리어의 운반동안 클린터널내의 웨이퍼들을 지지하는 캐리어들 위로 순환될 수 있다. 이러한 접근방법의 일예가 산끼 고오교 가부시끼 가이샤(sanki kogyo kk)에 양도된 미합중국 특허 제4660464(참고문헌 D2)에 설명되어 있다. 이 특허의 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 터널의 물리적인 구현은 비교적 복잡하고 또한 공간소비가 많다. 이러한 접근방법은 과도한 구현설비(heavy implementation)가 필요하므로 융통성(flexibility)이 부족하게 되는 폐단이 있다.

비록 개념적으로는 간단할지라도 개방형 컨테이너 접근방법은 현재 및 향후의 제조 요건들을 충족시킬 수 없는 것으로 보여지며, 지금까지 대부분의 기술자들은 폐쇄형 즉, 웨이퍼들이 기밀적으로 밀봉되는 밀폐체들에 더욱 의존하는 것으로 보인다. 폐쇄형의 밀폐체도 기밀밀봉을 확실히 할 수 없으므로 개방형 접근방법이 고려되었다. 밀폐체가 손상되면, 웨이퍼들은 즉각 오염될 것이다. 그러나, 개방형 접근방법에 대해서도, 예를 들어 공기 세정장치나 밧데리에서 결함이 발생되는 경우 동일한 문제점이 존재하게 된다. 또한, 이러한 접근 방법은 충격에 신뢰성이 없고 개발비용이 매우 많이 든다(필터를 자주 교환할 필요가 있다)

그점에 있어서, 종래에 주로 폐쇄형 밀폐체가 사용되었으며, 이것은 표준화된 기계적 인터페이스(Standardized Mechanical InterFace(SMIF)] 개념으로 알려져 있다. SMIF 개념은 미하이어 파리크 및 울리크 캠프(Mihir Parikh와 UIrich Kaempf)가 1984년 7월 솔리드 스테이트 테크놀러지(Solid State Technology)(111-115페이지) (참고문헌 D3)에 기고한 SMIF：VLSI 제조에서 웨이퍼 카셋트를 운반하는 기술(a technology for wafer cassette transfer in VLSI manufacturing) 논문에 최초로 설명되었다. 보다 상세한 것은 휴렛트 팩카드 캄파니사에 양도된 미합중국 특허 제4532970호(참고문헌 D4) 및 동 제4534389호(참고문헌 D5)의 명세서에 찾아볼 수 있다. 본질적으로, SMIF 개념의 원리에 따르면, 웨이퍼들은 운반, 저장 및 처리하는 동안, 상기 웨이퍼를 둘러싸고 있는 일반적으로 공기와 같은 가스질의 매체가 상기 웨이퍼에 대해 실질적으로 정지상태에 있도록 기계적으로 확실하게 함으로써, 입자가 웨이퍼상에 흐르는 것을 크게 제한하여 입자오염을 감소시키는데 있다. 따라서, 기본적인 SMIF 개념의 근본적인 특징은 다수의 웨이퍼들이 청정 밀폐체 내의 정지상태의 가스 분위기에 영구히 둘러싸이도록 되어 있는 것이다.

이것을 구현하게 되면, 기본적으로 4개의 주요부분을 구비하는 표준 SMIF 시스템을 얻을 수 있다.

첫째로, 소형 박스(small box)는 정지된 청정가스 내부 환경을 갖는 것으로 베이스 SMIF 박스(base SMIF bax)로 불리우며, 이 소형 박스는 웨이퍼 카셋트를 기밀적으로 확실히 밀폐시키는 박스 베이스(box base)와 밀봉적으로 정합하는 박스 상부 또는 커버로 구성되어 있다. 웨이퍼들을 둘러싸는 가스 상태의 매채는 웨이퍼 카셋트가 베이스 SMIF 박스내에 밀폐됨과 동시에 제공되는 특정한 환경에서 발생된다. 표준 카셋트는 약 25개의 웨이퍼를 달고 있다.

베이스SMIF 박스는 웨이퍼들을 처리장치에, 및 상이한 처리장치들 간에 저장, 운반하고 그리고 이들로부터 저장, 운반하는데 사용된다.

둘째로, 베이스 SMIF 인터페이스 장치라 불리는 인터페이스장치(interface apparatus)는 특정한 처리장치의 입구 및 출구를 완전히 덮는 제거가능한 덮개(romovable canopy)로 구성되어 있다.

이 덮개는 처리장치와 접속시키기 위해(덮개 내부공간이라 불리는) 미립자가 없는 정지된 공기체적을 분리한다. 상기 처리장치로는 통상적으로 마스크 얼라이너(mask aligner), 증발기, RIE 에칭기등이 있다. 한편, 처리장치내의 내부환경은 개별적으로 유지되고 세정되므로, 상기 처리장치는 클린룸내에 단독으로 설치할 필요가 없다.

SMIF 상자는 덮개 포트(canopy port)라 불리는 덮개 상부의 인터페이스 포트(interface port)에 배치되어 그것과 함께 기밀 밀봉을 형성한다.

다음에, 웨이퍼들을 지니는 카셋트는 SMIF 상자에서 취출된 후에, 승강기 및 매니풀레이터 조립체(manipulator assembly)에 의해 처리를 위해 상기 입구/출구 근처로 운반된다. 다음에, 웨이퍼들은 카셋트로부터 취출된 후에, 글러브 포트(glove port)를 통해 그리퍼(gripper)를 조작하는 조작자에 의한 수동이나 또는 로딩/언로딩/로보트의 사용에 의한 자동으로 처리장치 챔버내에 이송된다. 그러므로, 베이스 SMIF 박스는 청결하지 않은 분위기(non-clean atmosphere) 내에서, 적절한 처리장치로 이송될 수 있는바, 이 처리장치에서 웨이퍼들이 오염되는 일 없이 그리고 전체적인 제조설비를 세정할 필요없이 제어된 청정환경 내에서 처리된다.

셋째로, 웨이퍼 처리 대기시간(idle time) 중에 베이스 SMIF 박스를 저장하기 위해서는, 다수의 랙(racks)이나 구획벽돌(compartments)을 구비한 통상적인 저장 스테이션(storage station)이 필요하다.

넷째로, 베이스 SMIF 박스를 베이스 SMIF 인터페이스 장치들과 저장 스테이션 사이에서 이송하기 위한 운반시스템이 제공된다. 통상적으로, 베이스 SMIF 박스는 한 처리장치로부터 다른 처리장치로 또는 저장 스테이션으로부터 한 처리장치로 및 그 반대로 수동으로 운반한다.

그러나, 이와는 달리, 표준 SMIF 시스템은 무선 링크(wireless link)를 통해 FCS에 의해 제어되는〔통상적으로는 자동 안내차량(automated Guided Vehicle) (AGV)이라 불리는〕로보트식 차량과 같은 자동운반 및 취급 시스템을 더 포함하는 것이 바람직할 수도 있다.

위에서 설명한 표준 SMIF 시스템은 앞에서 언급한 4개의 기본 구성요소：SMIF 박스, (처리장치를 둘러싸는) SMIF 인터페이스 장치, 저장 스테이션과(자동화된) 로보트식 차량 운반수단 뿐만 아니라, 많은 다양한 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그점에 있어서, 많은 관련 참고문헌이 있다.

예를들면, 전형적인 베이스 SMIF 박스는 어시스트 테크놀로지스 인코포레이티드 사(ASYST Technologies Inc.)에 양도된 미합중국 특허 제4674939호(참고문헌 D6)에서, 특히 제3도에 도시되어 있다. 상기 특허에 의하면, 다수의 웨이퍼들을 수용하기 위한 내부공간을 갖는 밀봉 운반가능한 박스가 설명되어 있다. 이 SMIF 박스는 박스상부 또는 커버와 상기 박스 상부를 지지하는 박스 베이스를 갖는다. 또한, 상기 SMIF 박스는 박스를 개방하고 폐쇄하는 박스 도어(box door)를 갖는다. 박스 도어는 상기 내부 공간내의 웨이퍼들을 지지하는 카셋트를 수납하기에 적합한 지지체가 된다. 카셋트내의 웨이퍼들은 박스 도어로 꺼낼 수 있다. SMIF 박스가 덮개포트의 상부에 하향으로 위치된 다음 이것에 견고하게 고정되어 밀봉되면, 덮개 내부의 승강기는(웨이퍼 카셋트가 부착되는) 박스 도어를 갖는 덮개 포트 도어를 하방으로 그리고 박스밖으로 취출하도록 작동된다.

다음에, 카셋트내의 웨이퍼들은 처리장치 챔버내에서 적절한 후속 처리를 위해 덮개 포트 도어/박스 도어 조립체로부터 취출된다.

박스 상부는 덮개 포트 위치에서 기밀 밀봉을 유지하여, 먼저 입자가 덮개 내부공간으로 침투되는 것을 방지한다. 모든 개개의 구성 요소들은 서로에 대해 세심하게 조절되어, 그들 사이에 먼지-차단 밀봉(dust-tight seal)을 형성한다.

상기 SMIF 박스는 불편한 점이 많다. 특히, 이 SMIF 박스는 다수의 기계적인 부품들이 필요하고 또한 이들 부품의 조립이 매우 복잡하다. 그러나, 주요한 단점은 SMIF 박스가 충분히 기밀적으로 밀봉될 수 없기 때문에, 특히 운반도중에 SMIF 박스가 방해를 받을때 및 웨이퍼들이 처리되지 않는 대기시간 중에 SMIF 박스들이 최적의 클린룸 상태하에서 저장되어 있지 않을때 여전히 입자오염이 발생할 수 있다는 점이다.

SMIF 박스가 예를 들어 충돌에 의해 방해를 받을 때마다, 많은 소형 미립자들은 표면에서 이탈되어 SMIF 박스내에 있는 반도체 웨이퍼 위로 오염물질로서 유동하게 된다. 특히, SMIF 박스내에 저장된 웨이퍼들의 수가 많아질 수록, 실리콘 입자들에 의한 이러한 오염은 더욱더 쉬워진다. 사실상, SMIF 박스가 오염되면, 컨테이너의 내면에 대한 소형 미립자들의 인력이 매우 크기 때문에 상기 오염 입자를 제거하는 것은 매우 어렵다. 또한, SMIF 박스의 형상 및 구조로 인해 입자들이 쉽게 갇히게 된다. 따라서, 상기 소형입자들을 제거하기 위한 문지르기(scrubbing) 및 세정(washing) 기법이 개발되었으나, 이들 기법은 번거로울 뿐만 아니라 앞에서 언급한 많은 상이한 기계적인 부품들과 이들의 복잡한 조립으로 인해 효과적인 것이 못된다.

한편, 화학물질의 오염에 대한 문제는 관련이 없는바, 이것은 웨이퍼들을 둘러싸는 가스 상태의 매체는 카셋트가 SMIF 박스내에 적재됨과 동시에 공급되는 분위기, 즉 잠재적으로 존재하는 오염 화학분자들에 대해 특별한 주의를 기울일 필요가 없는 청정 공기 분위기가 되기 때문이다.

그러므로, 이러한 전체적인 오염을 감소시키는데 실제로 효과적인 밀폐체를 개선할 필요성이 여전이 남아 있었다. 그러나, 입자 오염에 관련되는 한, 이러한 심각한 문제를 해결하려는 시도, 즉 베이스 SMIF 박스에 대한 2가지의 중요한 개선이 최근에 이루어졌다.

어시스트 테크놀로지스 인코포레이티드 사에 양도된 미합중국 특허 제4739882(참고문헌 D7)에 의하면, 첫번째 개선은 카셋트를 둘러싸는 SMIF 박스의 내부 공간에 라이너(liner)를 삽입하는데 있다(제3도 참조). 바람직한 실시예에 있어서, 상기 라이너는 박스 상부와 박스 베이스 사이에 위치되고 반-강성 물질(semi-rigid material)로 제조된 상부 라이너를 구비하며, 상기 상부라이너는 오목한 형상을 유지하며 다른 기계 지지체와 관계없이 카셋트 또는 홀더를 둘러싼다.

다른 바람직한 실시예에서, 라이너는 박스도어의 표면상에 결합되기전에 적합한 베이스 라이너(base liner)를 더 포함한다. 이 베이스 라이너는 베이스와 박스 도어사이에 힘을 가하는 밀봉 립(sealing lip)을 그 외주부 둘레에 구비하여 베이스와 박스 도어사이에 먼지-차단 밀봉을 제공한다. 상부 라이너는 박스 상부와 박스 베이스 사이에 힘을 가하는 가압수단을 갖는다. 상부 라이너는 박스 베이스상에 안착된다.

전형적으로, 상부 라이너는 기계적인 지지체가 텐트 형상(tent shape)으로 지지되게 하는 얇은 가요성 플라스틱 라이너이다.

상부 라이너는 열가소성 플라스틱, 예를 들어 비닐, 아크릴 또는 플루오로플라스틱(fluoroplastic)과 같은 비-오염물질(non-contaminating material)로 제조된다. 열가소성 플라스틱은 잘 알려진 기법에 의해 비교적 얇거나 두꺼운 투명한 필름들로 제조될 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 이런 열가소성 플라스틱 필름들은 극히 소형의 오염 입자들을 적게 발생시키는 방법에 의해 제조된다. 플루오로플라스틱은 폴리테트라플루오에틸렌(polytetrafluorethylene) 및 그것의 공중합체들에 대한 관용명(generic name)이다. 이런 잘 알려진 플루오로플라스틱의 하나로는 테프론(TEPLON) (듀퐁사의 상표명)을 들 수 있다.

라이너들은 본질적으로 사용후에 폐기 가능한 것이다.

전형적으로, 라이너는 한번 또는 여러번 사용된 후에 폐기된다.

라이너는 예상 처리조건 하에서 1주 내지 3주 정도 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 라이너의 환경은 가능한 청결하지만, 앞에서 설명한 바와 같이 충돌에 의해 발생된 오염물질들이 존재하게 한다.

라이너의 외면상에 집적된 오염물질들은 라이너를 오염시키게 되고, SMIF 박스의 개방시에 다음 처리단계에 대한 잠재적인 오염원이 되게 한다. 라이너를 교체함으로써, 컨테이너는 전체의 SMIF 박스 자체를 교체할 필요없이 그것의 원래의 청정 상태로 회복된다.

비록 입자오염이 이런 라이너들의 존재로 인해 상당히 감소 되었지만, 오염물질들은 여전히 웨이퍼 표면상에 잔류하였다.

또 다른 개선은 어시스트 테크놀로지스 인코포레이티드사에 양도된 미합중국 특허 제4724874호(참고문헌 D8)에 개시되어 있다. 상기 특허에서,개선된 SMIF 박스는 바로 위에서 설명한 미합중국 특허 제4739882호에 개시된 SMIF 박스와 유사한 구조를 갖는다. 이 SMIF 박스는 주로 주입기/추출기 조립체가 밸브내에 밀봉상태로 삽입될 때 박스의 내부공간과 펌프사이를 연통시키기 위한 박스 도어내의 밸브 및 도관을 구비한 것에 특징이 있다.

미합중국 특허 제4724874호의 제2도 내지 제4도에 도시된 바와 같이, 이러한 조립체는 포트 플레이트(Port plate)를 통해 장착된다.

도관은 그것을 통과하는 예를 들어 공기(또는 질소)와 같은 가스를 여과하는 필터를 갖는다. 또한, 미합중국 특허 제4724874호에 따르면, 덮개포트상에 일단 고정된 SMIF 박스는 상기 필터를 통과하는 내부공기를 교번적으로 가압하고 배출시킴으로써 세정된다.

그러므로, 공기는 SMIF 박스를 개방하는 일 없이 SMIF 박스의 내부공간을 완전히 순한할 수 있다.

마찬가지로, 베이스 SMIF 인터페이스 장치도 또한 상기 가스 세정의 개선을 고려하여 수정되어 있다. 따라서 상기 장치는 가스를 개선된 SMIF 박스에 공급하는 수단을 포함한다. 또한, 덮개 내부공간도 펌프(제2도에서 부호 102)에 연결되므로, 덮개의 주위압력 역시 독립적으로 제어된다. 그 결과, 개선된 SMIF 박스 내부공간을 상기 주입기/추출기 조립체를 통해 상기 펌프에 연결시킴으로써, 웨이퍼 카셋트가 개선된 SMIF 박스로부터 회수되어 처리장치로 진입되기 전에 웨이퍼들을 세정할뿐 아니라 상기 개선된 SMIF 박스의 내부공간과 덮개의 내부공간 사이의 압력을 일치시킬 수 있다.

미합중국 특허 제4724874호에 따르면, 종래 베이스 SMIF 박스에 공급되었던 공기를 영구히 정적인 상태로 되게 하는 접근방법은 아마도 그것이 충분히 만족시키는 것으로 판명되지 않았기 때문에 더이상 사용되지 않는다. 사실상, 종래의 베이스 SMIF 개념에는 박스내에 있는 공기를 가능한 최소한의 양으로 교란하여 웨이퍼들을 SMIF 박스로부터 처리장치로 이송하는 원리가 포함되어 있었다. 이러한 접근방법의 정정은, 공기가 여러가지 취급/운반 단계중에 비교적 정적인 또는 정체상태로 유지되므로, 밀폐된 청정환경내의 어떤 미립자도 웨이퍼들을 손상시키지 않는다는 것이다.

미합중국 특허 제4724874호에 의하면, 정체 상태의 공기 역시 정적인 인력에 의해 간단히 손상을 일으킬 수 있는 많은 입자들을 갖는다는 것이 발견되었다. 미합중국 특허 제4739882호와 관련하여 위에서 언급한 이런 문제점을 해결하려는 첫번째 시도는 웨이퍼 카셋트와 박스 상부 사이에 폐기 가능한 라이너를 삽입하는 것이었다.

공기를 영구히 정적인 상태로 되게 하는 접근방법이 오염과 손상을 야기시킨다는 것을 인식함으로써, 개방형 밀폐체의 여러점에서 유사하게 실시한 바와 같은 일시적으로 동적인 세정을 하기 위한(미합중국 특허 제4724874호에서 언급된) 필요성이 발생되었다.

웨이퍼들이 노출되는 SMIF 박스 내부공간의 내부 환경에 대한 이러한 공기세정은 밀폐된 공기를 연속적으로 가압/배출함으로써 수행된다.

이 목적은 우선 입자들을 해방시킨 다음에, 이들을 후속 제거작업을 위해 모으는 것이다. 따라서, 최종적인 결과는 SMIF 박스 내부공간의 가압/배출을 사용하지 않는 베이스 SMIF 정적인 공기 접근방법과는 상당히 다르게 된다. 공기 세정단계는 카셋트내에 밀폐된 전체의 웨이퍼 상에 수행되는 바, 이것은 SMIF 박스가 덮개 포드상에 고정될 때만 수행된다는 점을 알아야 한다. 따라서, 개선된 SMIF 개념은 본질적으로 오염문제의 해결책에 대한 혼합접근 방법인 것이다.

웨이퍼들은 저장 및 운반되는 동안에 정적인 공기 환경내에 밀폐되지만 처리되기 전에 활발한 동적인 공기흐름세정을 받게 된다.

요약하면, 미합중국 특허 제4724874호(특히 제4도)에 설명된 궁극적인 SMIF 해결책은 기본적으로 개선된 인터페이스 장치와 함께 사용하기 위한 개선된 SMIF 박스로 구성된다.

개선된 SMIF 박스의 구조는 또한 웨이퍼 카셋트를 수용하기 위한 내부공간을 갖는 하우징을 구비한다. 플라스틱 라이너는 상기 내부공간에 삽입되어 카셋트를 감싼다. 라이너 형성물질은 가요성이 요구되기 때문에 플라스틱으로 제한하는 것으로 여겨진다. 박스는 긴밀한 밀폐를 이루도록 설계된 박스 상부 및 박스 도어를 갖는다.

앞에서 설명한 포트 플레이트는 박스 상부와 밀봉상태로 정합된다.

포트 도어(port door)는 밀봉면을 가지며 포트 플레이트에 고정된다.

박스 도어는 상기 포트 도어를 기계적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 비교적 정교한 감금기구(latch mechanism)를 갖는다. 그런데, 개선된 SMIF 박스는, 이것이 덮개포트상에 고정될 때, 포트 플레이트를 통하여 밀봉상태로 삽입되는 주입기/추출기를 경유하여 그의 내부공간과 펌프사이의 연통을 제공하는 도관 및 밸브를 더 구비한다. 도관은 그것을 통과하는 유체를 여과하기 위한 필터를 갖는다.

마찬가지로 개선된 SMIF 인터페이스 장치도 여전히 특정한 처리장치에 적합하며 그의 입구/출구를 덮는 덮개로 구성된다. 상기 인터페이스 장치는, 덮개포트 이외에도, SMIF 박스로부터 웨이퍼 카셋트를 취출하여 이것을 처리장치 입구/출구로 운반하며 그리고 그 반대로도 수행하는데에 필요로 하는 모터구동 승강기/매뉴풀레이터 조립체를 구비한다. 미합중국 특허 제4724874호의 제2도로 부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 상기 장치는 비교적 복합한 기구이며 잠재적인 웨이퍼 오염원이 된다. 그런데, 개선된 인터페이스 장치는 상기 개선된 SMIF 박스 및 덮개의 내부공간과 펌프를 연결시키는 수단을 더 포함한다. 이 특허의 개시에 따르면, 예를 들어 개선된 SMIF 박스가 덮개포트상에 고정될 때, 가스 세정이 오직 상응하는 기간동안 국부적인 영역에서 수행되는 것이 요구된다.

이러한 궁극적인 SMIF 해결에 따르면, 저장 스테이션 및 운반기법이 베이스 SMIF 해결책에 관련되는 한, 미합중국 특허 제4724874호에는 아무런 큰 개선점이 제시되지 않았다.

결국, 비록 베이스 SMIF 해결책이 어느정도 개선되었다 하더라도, 다음에서 분석되는 바와 같이, 상기 궁극적인 SMIF 해결책에는 다수 주요한 결점이 여전히 남아 있다.

특히, SMIF 박스가 충분히 기밀 밀봉되지 않는 경우 SMIF 박스의 내부공간이 가압되지 않기 때문에, 외부 환경으로 부터의 입자들이 인접한 내부 웨이퍼 환경내로 유입되는 것을 완전히 막을 수는 없다.

따라서, 완벽하게 밀봉한 SMIF 박스를 제조하는 것은 매우 어렵고 비용이 많이 든다.

최근의 실험에 의하면, 소형의 미립자들이 SMIF 박스와 같은 표면에 부착되는 경우, 미립자들은 공기순환 및 여과 기법에 의해 효과적으로 제거될 수 없는 것으로 나타났다. 사실상, 개선된 SMIF 박스내의 공기(또는 다른 불활성 가스)를 순환시키고 여과하는 것으로는 박스 내면과 접촉하여 들러붙어 부착되어 있는 오염물질들을 쉽게 제거할 수 있다.

개선된 SMIF 박스가 덮개 포트상에 고정될때만 수행되는 공기 세정단계중에, 비교적 많은 양의 가스가 그 내에 투입되어 웨이퍼들 위로 직접 흐른다. 여과가 100% 완벽하게 되지 않기 때문에, 웨이퍼들에 걸쳐 퍼져있는 여과된 가스에 잔류하는 입자들이 그위에 참착되어, 다시 말해서 실제로 추구했던 것의 역효과가 일어날 것이다.

따라서, 웨이퍼들은 모든 전체의 제조단계동안 입자오염을 효과적으로 차단하지 못한다.

또한, 미합중국 특허 제4724874호에는 화학물질의 오염에 대한 사항이 전혀 언급되어 있지 않는바, 이것은 상기 공기 세정단계 동안 사용된 공기가 펌프에 의해 가압된 주변공기이기 때문일 것이다.

따라서, 개선된 SMIF 박스내에 저장된 웨이퍼들은, 상기 박스가 덮개포트에 장착될 때, 오염된 화학분자들을 함유하는 환경과 접촉하게 된다.

상기 SMIF 박스의 구조는 상당히 복잡하므로, SMIF 박스의 상이한 여러 부품들을 세정하기가 어렵다. 더구나, 작업자가 상기 부품들을 수동으로 조립하게 되므로, 이것 또한 SMIF 박스에 대한 잠재적인 오염원이 된다.

SMIF 박스들은 쉽게 쌓을 수 없으며 전형적으로 장기간 사용하도록 설계된다.

위 설명으로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, SMIF 박스들은 다수의 웨이퍼들을 달고 있는 카셋트를 수용하기에 적합하도록 되어 있다.

위에서 설명한 SMIF 박스들 중 어느것도 단일 웨이퍼를 운반하도록 명확히 설계된 것은 하나도 없었다. 오늘날, 실리콘 웨이퍼들이 반도체 산업에서 가장 널리 사용되며, 실리콘 웨이퍼 직경의 계속적인 증가로 SMIF 박스들의 무게는 더 무거워지고 취급하기가 힘들어지고 있다. 25개의 실리콘 웨이퍼들을 수용하는 SMIF 박스의 무게는 약 5kg 이다. 따라서, 200mm 직경을 갖는 웨이퍼들은 다수의 실리콘 웨이퍼 SMIF 박스들에 대해 극단적인 제한이 되는 것으로 여겨진다. 그래서, 카셋트의 용량이 커질수록 취급/운반 단계들 중에 실리콘 입자들에 의한 오염의 위험성이 커지게 된다.

한편, 진보된 웨이퍼 처리의 현재의 추세는 제조공정의 균일성 및 품질의 이유로 인해 단일 웨이퍼 처리(Single Wafer Treatment) (SWT) 쪽으로 발전되고 있다. 단일 웨이퍼 처리장치들은 PECVO, RIE, RTP 및 그밖의 공정에서 폭넓게 사용된다. CVD A1과 같은 단지 몇개의 공정은 그의 낮은 침착률(low deposition rate)로 인해 이러한 방법에 의해서는 구현될 수 없다. 그래서 일괄처리(batch processing)가 요구된다. 전형적인 진보된 단일 웨이퍼 처리장치들은 웨이퍼 이송 로보트를 구비한 시스템 구조를 사용하며, 상기 로보트는 다중 웨이퍼 카셋트 내에 저장된 웨이퍼를 통상적으로 진공하에서 작동하는 단일 웨이퍼 처리 챔버에 그리고 그것으로 부터 이송한다. 이점에 있어서, SMIF 박스는, 웨이퍼가 단일 웨이퍼 처리장치에서 처리될 때, 다른 웨이퍼들은 대기중에 있고 또한 쉽게 오염되기 때문에 적합한것으로 여겨지지 않는다. 더구나, SMIF 박스가 상이한 장치들에서 처리될 웨이퍼들을 수용하고 있는 경우, 개개의 웨이퍼 후속 처리공정(wafer follow-up process)이 비록 가능하긴 해도 상당히 번거롭다.

또한, 지금까지의 단일 웨이퍼 처리(SWT)의 접근방법은 컴퓨터 통합 생산(Computer Integrated Manufacturing) (CIM) 환경에서 연속 흐름 생산(Continuous Flow Manufacturing) (CFM) 방식 개념의 요구조건을 충족시키기에 적합한 유일한 방법으로 여겨지며, 이 점에 있어서 SMIF 박스는 여전히 적합한 것으로 보이지 않는다. CFM은 선행시간(lead time), 즉 대기시간(idling time)을 감소시키기 위한 기법을 의미한다. 특히, 칩들을 보다 신속하게 제조하기 위해서는 일련의 여러 처리단계를 최적화하는 것이 중요하다. CIM 환경(CIM environment)은 컴퓨터 제어하에 완전히 자동화된 설비, 예를 들어 제조라인을 의미한다.

그러나, 다수의 웨이퍼들을 동시에 처리할 수 있는 것이 계속적으로 요구되고 있다. 예를들면, 반도체 물질의 특성으로 인해 예를들어 칼륨 비소(GaAs) 웨이퍼들은 실리콘 웨이퍼들과 비교해 볼때 더 작은 직경을 갖거나, 또는 처리 공정의 특성으로 인해 예를들어 헹굼(rinsing)/침지(dipping) 단계는 통상 일괄처리에 의해 완성된다. 더욱 일반적으로, 이러한 요구는 상이한 기술분야에서 다른 형태의 소재들에 대해서도 존재할 수 있다. 그러므로, 광범위한 사용 목적상, 어떤 가가치의 혁신적인 폐쇄형 밀폐체는 일괄처리에 적합한 능력을 갖도록 설계되어야 한다.

개선된 인터페이스 장치와 관련되는 한, 여전히 어떤 관점에 있어서는 적합하지 않다. 우선, 기계적인 관점에서 보면 상당히 정교한 실행을 필요로 한다. 특히, 위에서 설명한 취출 단계는, 미하중국 특허 제4724874호의 제3호에 도시된 바와 같이, 주로 카셋트의 무게(5kg) 때문에 특히 포트 도어와 박스 도어간의 덮개포트에서 복잡한 잠금/해제(latch/release) 기구들을 필요로 한다.

또한, 이런 복잡한 기구는 잠재적인 웨이퍼 오염원이 된다. 더구나, 덮개는 많은 부피의 내부공간을 갖게 형성된다. 비용을 낮추기 위해 공기를 내부 분위기로서 사용하면, 노출된 실리콘에 바람직하지 않은 산화작용을 일으킨다. 반대로, 질소를 사용하는 경우, 덮개의 커다란 부피로 인해 비용이 매우 많이 들게 된다.

SMIF 박스들은 여전히 대형 저장 스테이션(위에서 인용한 미합중국 특허 제4724874호의 제4도 참조)의 개개의 랙들이나 구획벽들내에 저장된다. 위에서 설명한 바와 같이, 모든 처리는 수동으로 이루어지거나 또는 로보트식 운반차량(robotic vehicle)을 필요로 한다. 후자의 경우에 있어서는 중량이 비교적 무겁게 되고 비용이 많이 들게 된다. 통상적으로, 로보트식 운반차량은 전자 방사 방출물질(electromagnetic radiation emitting material)을 갖게 되는 안내라인이나 트랙을 따라 이동한다. 전자 방사(electromagnetic radiation)는 광전지 센서에 의해 검출될 수 있다. 로보트식 운반차량은 무선주파수 통신 링크(radio frequency communication link)에 의해 제어된다. 무선주파수 신호들은 특성에 있어 연속적이고, 정보량의 전달이 느리며, 공자내에서 사용되는 다른 장치로부터 전자방해를 받을 수도 있다.

최종적으로, 완전한 개시를 위해, SMIF 박스의 영구적이며 효율적인 동일 문제점이, 예를 들면 어시스트 테크놀로지스 인코포레이티드사에 양도된 국제 공개 특허 제87/03979호(참고문헌 D9)에 설명된 SMIF 해결책에 언급되어 있다. 그러나, SWT 접근방법에 따르면, 많은 이유 때문에 상당히 바람직한 것으로, 종래의 SMIF 해결책에 따라 실행한 바와 같은 카셋트내에 수용된 다수의 웨이퍼들을 추적하는 대신에 그의 적절한 처리를 위해 각 웨이퍼를 개별적으로 영구히 추적하는 플로어 컴퓨터 시스템(Floor Computer System) (FCS)의 호스트 컴퓨터를 구비하는 것이 매우 바람직하다.

앞에서의 설명으로 부터 명백한 바와 같이, 상기 제안된 궁극적인 SMIF 해결책에 의한 구현은 많은 결함과 본질적인 제한을 가져온다. 결과적으로, 웨이퍼 오염을 전체적으로 제거하고, 전체적으로 덜 복잡하며, SWT 접근방법 및 CIM 환경에서의 CFM 개념에 대한 요건에 보다 적합한 효과적인 새로운 해결방안을 강구할 필요성이 요구된다.

따라서, 본 출원의 발명자들은 새로운 제조개념을 착상하여 개발하였다. 베이스 SMIF 개념의 기본적인 특징은 유지되면서, 웨이퍼들을 보호하기 위해〔그리고, 초 클린룸(ultra clean room)의 요구를 제거하기 위해〕정적 가스상태의 분위기를 갖는 청정한 밀폐체를 제공한다. 개선된 SMIF 개념의 2가지 특정한 특징이 또한 포함되어 있다：보호성이 라이너를 구비하며, 덮개의 내부공간이 개선된 SMIF 박스의 내부공간 압력과 일치되도록 가압될 수 있는 광범위한 아이디어가 포함된다. 새로운 개념은 기본적으로 다음의 키이 워드(key words)：무오염(contamination-free), 전 자도(global Automation) 및 단일 소재/웨이퍼 처리(Single workpiece/Wafer Treatment)로 설명되어 있다. 따라서, 이 새로운 개념은 이하에서 첫문자를 따서 코우스트(COAST)라고 칭해질 것이다.

사실상, COAST 개념은 적어도 3가지 점에서 상기 궁극적인 SMIF 해결방안과는 상당히 다르다. 첫째로, 주 목적은 (미합중국 특허 제4724874호에 설명되어 있는 바와 같은) 개선된 웨이퍼 가스 세정 기법을 더이상 개발할 필요가 없고, 그 대신에 화학물질 및 입자 오염 모두를 포함하는 웨이퍼 오염의 잠재적인 위험을 제거하는 것이다.

상기 목적은 무오염 소재를 제조하는데 있다. 둘째로, 인간의 개입을 최소로 감소시키는데 그 목적이 있다. 이런 목적을 위해서, 모든 개입 요소들은 전자동 개념에 완전히 적합하도록 설계되어 있다.

셋째로, 근본적으로 장래의 반도체 웨이퍼 처리에 사용될 것으로 여겨지는 SWT접근 방법에 토대를 두고 있다.

COAST 개념에 따르면, 단일 웨이퍼는 처리공정 전, 후에 저장, 운반 및 처리되는 한편, 이 웨이퍼는 전체적인 격리의 목적상 외부 환경에 대해 정의 압력차(positive differential pressure)를 갖는 초순도의 중성가스로 구성된 보호가스 환경에 의해 영구히 둘러싸여 있게 된다. 전체 웨이퍼 처리단계가 진행되는 경우 어떠한 때에도 분리 고장(isolation breakdown)은 일어나지 않는다.

따라서, 이러한 환경은 거의 정적인 상태에 있게 되므로, 이 COAST 개념은 베이스 SMIF 개념의 정적인 공기 접근법에 부합되지만, 이러한 가압된 중성가스 보호환경의 발생 및 보존을 필요로 한다.

명백히, COAST 개념은 컴퓨터 통합생산 환경에서 연속 흐름 제조 개념에 따르는 것을 목적으로 하는 것으로, 현재 및 향후에 진보된 반도체 장치 제조에 있어서 매우 중요하게 될 것이다.

COAST 개념은 3개의 기본 혁신적인 요소로 표현된다. 첫째, 단일의 실리콘 웨이퍼를 가압된 가스 보호환경내에 저장하는 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너들의 집합체이다. 둘째, 상기 컨테이너들에 적용되는 가압식 인터페이스 장치들의 집합체이다. 이 인터페이스 장치는, 상기 가스 보호환경을 파괴하는 일 없이(상기 인터페이스 장치에 결합된) 컨테이너와 처리장치 사이에서 웨이퍼 운반동작을 자동으로 수행한다. 세째, 처리 대기 기간중에 이러한 다수의 컨테이너를 처리하고 저장함과 아울러 그 내에 상기 가스 보호환경을 영구히 유지하기에 적합한 것으로, 가스 분배시스템을 구비한 운송장치(dispatching apparatus)의 집합체이다. 이러한 3개의 현신적인 기본 요소들은, 특히, 통상적인 컨베이어(conveyors)들과 사용될 수 있게 하고 그리고 CIM 환경에서 위에서 설명한 CFM 개념에 부합하도록 정보 처리시스템(information handing system)과 전체적으로 호환될 수 있게 설계되어 있다. 따라서, 이들 요소들은, 내부-베이(intra-bay) 및 외부-베이(extra-bay) 섹션들을 갖는 통상적인 컨베이어와 표준 컴퓨터 시스템에 결합될때, 뛰어난 융통성(flexibility) 및 모듈성(modularity)을 갖게 되는 다수의 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인을 형성하게 된다. 상기 기본적인 신규한 요소들의 본질적인 특징들은 이하에서 설명할 것이다.

1. 컨테이너(container)

COAST 개념에 의하면, 신규한 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너는, 기본적으로 해제가능한 도어 수단(releasable door means)에 의해 통상 견고하게 밀폐된 접근 개구(access opening)를 구비하며, 그의 내부공간에 적절한 양의 압축된 초순도의 중성 가스(pressured ultra-pure neutral gas)를 기밀 밀봉하고, 그내에 수용하는 박스형 카셋트 저장소(box-shaped cassette reservoir)를 포함한다.

정상상태(컨테이너 문이 폐쇄됨)에서, 컨테이너 내부에 공급되는 압력(Pcont라 함)은 외부환경(분위기)에 대해 작은 정의 압력차 △P(전형적으로 △P=5000pa)를 발생시키기 위해 제1 또는 공칭값(nominal value) P를 갖는다. 공칭압력(nominal pressure) P는 오염물질이 컨테이너 내부공간으로 침입하는 것을 방지할 수 있을 정도로 충분히 커야하지만 지나치게 커서는 안된다. 공칭압력이 과도하게 되면, 특히 상기 도어수단의 바람직하지 않은 개방을 야기시킬 수 있다. 이러한 가스는(고 효율 필터를 갖는) 가스 주입밸브 수단을 통해 압축된 초순도의 중성가스 공급설비에 의해 공급된다. 엄청난 양의 가스를 덮개 환경(canopy environment)내에 공급하여야 하는 종래의 기본적인 SMIF 해결책과는 달리, 본 발명의 컨테이너는 제한된 양의 가스만을 밀폐한다. COAST 개념의 컨테이너는 가능한 기밀 밀봉을 이루도록 제조된다. 그러나, 저장 및 운반도중에 약간의 가스 누출이 있다. 더구나, 위에서 설명한 운반작업 중에 약간의 가스 손실도 있다.

바람직한 실시예로서, 카셋트 저장소는 상기 컨테이너 내부공간을 2개의 영역, 즉 상기 저장소를 적절히 형성하는 것으로 상기 가스 주입 밸브수단과 연관된 제1영역과 웨이퍼 또는 바람직하게는 웨이퍼 홀더를 수용하기에 적합한 제2영역 또는 수납용기(receptacle)로 분할하는 드릴가공된(구멍이 형성된) 내부벽(drilled inner wall)을 구비한다. 홀더는 단일 웨이퍼를 밀폐하는 이송개구(transfer opening)를 구비하며, 웨이퍼 처리단계 시퀀스의 시작과 종료시에 상기 접근 개구를 통해 상기 수납용기 내에 삽입되고 상기 수납용기로 부터 제거되기에 적합하게 되어 있다. 한편, 홀더는 미세한 곤통공돌(via-holes)을 갖도록 설계된 케이싱(casing)을 포함하여, 저장소로부터 홀더 내부공간 내로 흐르는 가스가 그내에 용이하게 침투하지 않도록 한다. 홀더는 웨이퍼를 그내에 부드러우면서도 견고하게 유지하는 수단을 갖는다. 또한, 홀더는 기본적인 SMIF 해결책(미합중국 특허 제4724874호)의 라이너와 카셋트 양자의 역할을 하게 되며, 이 홀더는 플라스틱 또는 순수한 Sio₂(석영)과 같은 투명하고 오염되지 않은 물질로 제조하는 것이 바람직하다. 이것은 폐기 가능하거나 세정 가능할 수 있다. 예를 들어, 홀더가 석영으로 제조되는 경우, 이것은 재 사용을 위해 세정할 수 있다. 마찬가지로, 바람직한 실시예에서, 카셋트 저장소는 플라스틱 같은 투명하고 오염되지 않은 물질로 제조하는 것이 바람직하며, 또는 이 캇세트 저장소가 스테인레스 스틸과 같은 불투명한 물질로 제조되는 경우, 투명한 윈도우를 구비하여 웨이퍼에 부착된 식별 데이타(identification data)가 예를 들어 바코드 판독기(bar code reader) 같은 적절한 판독기에 의해 직접 자동적으로 판독될 수 있어야 한다.

상기 도어수단들은, 기밀 밀봉을 형성하기 위해, 접근 개구 및 폐쇄수단〔통상, 복원스프링(draw-back spring)〕을 둘러싸는 오-링(o-ring)과 같은 밀봉수단을 구비한 피봇식 커버(pivoting cover)로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도어 수단은 상기 피봇식 커버를 자동으로 개방하기 위해 가압식 인터페이스 장치의 정면에 제공된 대응 수단과 협력하기에 적합한 해제수단(release means)들을 더 포함하는 것이 바람직하다.

필요할 때마다, SWT 접근 방법과는 달리, 홀더는 다른 형태의 다중 웨이퍼 컨테이너(multiple wafer container version)를 충족시키도록 단일 웨이퍼 대신에 다수의 웨이퍼를 수용할 수 있게 쉽게 개조될 수 있다. 또한, 컨테이너 수납용기는 상업적으로 구입 가능한 웨이퍼 홀더 또는 표준 카셋트를 포함한 여러형태의 다중웨이퍼 홀더를 수용할 수 있게 쉽게 개조될 수 있다.

더구나, 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너의 전체적인 설계는 통상적인 컨베이어에 의해 운반될 수 있게 되어 있다.

결국, 본 발명은 일련의 처리장치 내에서 처리될 웨이퍼를 저장 및 운반하는 통상적인 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 해결은 웨이퍼가 압축된 초순도 중성가스 보호환경내에 영구적으로 밀폐되므로 어떤 오염원도 방지하게 되는 비교적 간단한 컨테이너에 의해 달성된다. 컨테이너는 적층가능하며 단일 웨이퍼 처리 접근법에 완전히 적합하다(필요에 따라서는 다중 웨이퍼 일괄처리에 쉽게 적용할 수 있다). 근본적으로, COAST 개념은 그내에 정적 가스 환경을 구비한 폐쇄형 밀폐체 접근 방법과 부합하게 된다. 그처, 기본적인 SMIF 해결책과는 달리, 공기 또는 불활성 가스로 구성되는 정적상태의 가스(stagnant gas)는 더이상 대기압 상태로 있지 않으며, 필연적으로 외부환경에 대해 압력하에서 영구적으로 유지되는 압축된 초 순도의 중성가스로 있게 된다. 그 결과, 먼지입자들 및 화학 오염물질이 상기 외부환경으로 부터 컨테이너 내로 침투되는 것이 항시 방지된다.

공기 및 CO2와 같은 일부 불활성 가스는 실리콘 웨이퍼 표면과 반응하여 바람직하지 않은 산화층을 형성하게 되는 바, 이 산화층은 다음에 반드시 제거되어야 한다.

2. 가압식 인터페이스 장치

또한 COAST 개념에 따르면, 전형적인 단일 IN/OUT 섹션형(single IN/OUT section version)에 제한되는 바람직한 제1실시예에 있어서, 신규한 가압식 인터페이스 장치는 본질적으로 2개의 개구를 구비한 박스형 하우징을 포함한다. 이 2개의 개구는, 박스형 하우징의 정면에 배치된 제어식 덮개수단(controlled lid means)에 의해 폐쇄되는 포트 윈도우(port window)와, 상기 포트 윈도우에 대향되어 그 사이에 포트 영역 또는 하중 구속 챔버(loadlock chamber)를 형성하는 연통 게이트(communication gate)이다. 이 연통 케이트는 인터페이스 장치의 내부공간과 처리장치 챔버간을 직접 또는 간접적으로 연통을 가능케 한다. 챔버내에서 수행되는 응용 또는 특정한 처리단계에 따라, 연통 게이트는 덮개수단을 구비할 수도 있다. 또한, 인터페이스 내부공간은 인터페이스 하우징에 삽입된 특정한 가스 주입 밸브수단을 통하여 상기 가스 공급설비와의 연결에 의해 직접적으로, 또는 응용에 따라 처리장치 자체에 의해 간접적으로 발생되는 가압된 보호 가스환경을 포함한다. 정상적으로, 정상 상태에서 인터페이스 내부공간은 컨테이너 내부공간이 위에서 설명한 정의 압력차 △P를 유지하기 위한 압력과 동일한 공칭압력 P에 있게 된다. 운반 로보트는 인터페이스 내부공간에 장착되어, 컨테이너 내에 저장된 웨이퍼를 파지하여 그것을 처리하기 위한 처리장치로 운반하는 역할을 한다. 가압식 인터페이스 장치는 정지영역(rest zone)과 작동영역(active zone)을 갖는 하우징 정면에 인접한 컨테이너 수납영역을 더 포함한다. 또한, 상기 가압식 인터페이스 장치는 가스 공급수단을 갖는 작동기 수단(actuator means)을 포함하여, 컨테이너는 대기시간 동안 가압식 인터페이스 장치의 정지영역에 있게 되고, 상기 컨테이너는 상기 압축된 초 순도의 중성가스 공급설비에 견고히 지지되고 영구히 연결된다. 작동기 수단은 웨이퍼 언로딩이 이루어지기 전에 컨테이너가 포트윈도우와 밀봉상태로 정합되도록 컨테이너를 파지하여 컨테이너를 정지영역에서 작동영역까지 운반하는 역할을 한다.

웨이퍼를 컨테이너로 부터 언로딩하여 이 웨이퍼를 처리 장치내로 운반하는 방법은 이하에서 설명한다.

컨테이너가 대기상태, 즉 작동기 수단에 의해 포트 윈도우의 정면의 정지영역에 견고히 유지되고 가스가 공급되어 있다고 가정하자.

인터페이스 내부공간은 상기 공칭압력 P로 가압된다. 일단 호스트 컴퓨터가 운반동작을 명령하면, 포트 윈도우를 폐쇄하는 덮개(lid)가 개방된다. 인터페이스 내부공간은 그내에 존재하는 정의 압력차의 결과로 인해 가스 스트림(gas stream)이 즉각 외부로 흐르기 때문에 오염으로 부터 보호된다. 그러나, 덮개의 이러한 개방 단계동안, 제2압력 P가 인터페이스 내부공간에 순간적으로 가해져서 외부로 흐르는 가스 스트림의 적절한 유속 V(전형적으로 V=0.4m/s)을 보장하게 된다. 이러한 제2압력 또는 송풍기 압력(blower pressure)은, 덮개가 개방될 때, 인터페이스 내부공간의 더 양호한 보호를 위한 효율적인 보호 가스 차단막(protective gas curtain)을 형성하는데 그 목적이 있다. 다음에, 컨테이너는 작동기 수단에 의해 개방된 포트 윈도우 쪽으로 당겨진다. 컨테이너가 더 가까이 이동함에 따라, 컨테이너 도어는 점차로 개방되며, 같은 이유로, 밀폐된 웨이퍼는 오염되지 않는다. 마찬가지로, 도어의 이러한 개방단계 동안, 상기 송풍기 압력 P는 순간적으로 컨테이너 내부 공간에 가해진다. 사실상, 컨테이너 및 포트영역으로부터 외측으로 흐르는 가스 스트림은 어떤 오염물질도 2개의 내부 공간내에 침입하는 것을 방해하는 효율적인 보호 가스 차단막을 형성한다.

작동기 수단은, 그의 접근 개구가 하우징의 정면에 밀봉상태로 정합되어 그것과 기밀 밀봉을 형성할 때까지, 컨테이너를 이동시킨다. 앞에서 설명한 접근 개구를 둘러싸는 오링은 그점에 있어서 유용하다. 이렇게 함으로써 컨테이너의 결합과정이 종료한다. 이제, 컨테이너는 작동영역에 있게 되고 준비상태에 있게 된다. 접근 개구가 포트 윈도우와 정합되어 있기 때문에, 특정한 요구가 처리장치로 부터 달리 없다면, 2개의 내부공간은 공칭압력 P로 유지되는 공통 내부공간으로 통합된다. 결국, 웨이퍼는 컨테이너로 부터 안전하게 취출되어 다음 처리를 위해 처리장치 챔버내로 탑재될 것이다.

물론, 처리후에 웨이퍼를 컨테이너내에 탑재하는 역 단계들로 수행되어야 한다. 이제, 컨테이너를 분리하여 작동영역으로 부터 컨테이너가 고정되고 가스가 공급되는 정지영역까지 컨테이너를 이동시키는 공정이 수행된다. 따라서, 운반 IN(unload) 및 운반 OUT(load) 작동이 어떠한 웨이퍼 오염없이 실행된다. 컨테이너는 짧은 시간동안 개방되므로, 상기 미세 관통공들의 존재로 인해 오직 매우 적은량의 가스만이 웨이퍼 위를 흐르게 된다. 그점에 있어서, COAST 개념은 정적 상태의 가스환경의 기본적인 SMIF 개념에 따르는 것으로 여겨질 수 있다.

이러한 바람직한 실시예에 있어서, 신규한 인터페이스 장치의 정면에는 그의 자동 개방을 위해 도어수단과 협력하는 수단이 제공되어 있다.

다른 실시예에 있어서, 신규한 인터페이스 장치는 앞에서 설명한 다중 웨이퍼 컨테이너에 쉽게 적용할 수 있다. 따라서, 단일 웨이퍼 컨테이너와 다중 웨이퍼 컨테이너 사이로 웨이퍼를 이송하는 것과 그 반대의 경우에도 더 적용할 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 신규한 가압식 인터페이스 장치는 앞에서 설명한 하나의 섹션과 동일한 2개의 섹션〔IN 및 OUT 섹션(IN ans OUT sections)이라 함〕을 갖는 2중 섹션형으로 구성된다. 그러나, 이 경우에, 컨테이너 운반장치는 그들 사이에 배치되는 것이 요구된다.

결국, 그것의 유형이 어떠한 것이든 간에, 신규한 가압식 인터페이스 장치는 컴퓨터 시스템의 완전제어 하에서 통상적인 컨베이어와 작동하기에 적합하다.

3. 가스 분배 시스템을 구비한 운송장치

또한, 상기 COAST 개념에 의하면, 가스 분배 시스템을 갖는 신규한 운송장치(dispatching apparatus)가 제공되며, 이 운송 장치는, 특히 웨이퍼 처리의 대기기간 동안, 상기 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너를 지지 스테이션(support station)내에 저장한다.

이러한 목적을 위해서, 이 운송장치는 컨테이너를 상기 가스 공급 설비에 영구적으로 연결하기에 적합하게 되어 있다. 더구나, 운송장치는 컨테이너들을 상기 지지스테이션과 컨테이너 사이에 운반하는 기능을 갖는다.

운송장치는 기본적으로 2개의 부품 즉, 지지 스테이션 또는 지지빈(support bins) 들이 그위에 고정되는 튜브들을 갖는 타워형 튜브 프레임(tower-shaped tubular frame)과, (Z 또는 수직방향 운동을 하는) 승강기 및 컨테이너 설계에 적합한 파지수단(gripping means)을 구비한(회전운동과 수평면으로 신장하는) 조작 로보트(handling robot)를 갖는 3차원 자동 조작기를 포함한다.

COAST 개념의 주요한 특징은, 각각의 상기 지지 스테이션이 상기 가스 밸브수단에 적합하고 또한 상기 압축된 초순도의 중성가스 공급설비에 연결된 가스 주입 수단을 구비하는 것이다.

운송장치는 구조적으로 통상적인 컨베이어와 함께 작동하기에 적합하도록 되어 있으며 또한 상기 컴퓨터 시스템에 의해서 완전히 제어된다.

대표적인 운반작동은 다음과 같다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템이 저장을 위해 컨베이어 위로 이동하는 컨테이너를 운송장치의 선택된 지지 스테이션으로 운반하도록 결정하면, 자동 조작기는 우선 그의 파지수단으로 컨테이너를 파지하도록 작동된다. 다음에, 컨테이너는 3차원 자동 조작기에 의해 적절히 이동되어 상기 선택된 지지 스테이션내에 놓이게 된다. 이 컨테이너는 적절한 중심결정 및 위치결정 수단에 의해 그내에 정확하게 중심이 맞추어지고 잠겨진다.

다음에, 가스 주입수단은 컨테이너 가스 주입밸브내에 삽입되며, 파지 수단은 해제된다. 컨테이너 내부공간은 상기 공칭압력 P로 유지된다.

3차원 자동 조작기는 이제 다른 운반동작을 준비하게 된다.

4. 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인

위에서 명백한 바와 같이, 3개의 개시된 신규한 기본 요소들은 표준 컴퓨터 시스템의 제어하에서 통상의 컨베이어와 작동하기에 적합하고, 이러한 형태의 편리한 운반 시스템으로 부터 얻게 되는 커다란 장점들을 가질 수 있도록 특별히 설계되었다. 이러한 것들 중에서, 장점으로는 신뢰성, 단순화, 식별 데이타(예를 들어, 바 코드) 판독기의 적응성, 낮은 제조비용 및 용이한 전 기계적 자동화를 들 수 있다.

따라서, 상기 COAST 개념에 따르면, CIM 환경에서 CFM 개념에 부합되는 다수의 완전 자동화 및 컴퓨터화된 제조라인이 제공된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 전 자동은 COAST 개념의 한 기본적인 특징이다. 이러한 제조라인은 모두가 융통성 및 모듈성에 있어 동일한 뛰어난 장점을 갖는 많은 다양한 구조로 구성할 수 있다.

전형적으로, 신규한 운송장치는 통상적인 컨베이어와 작동하기에 적합하며, 특히 그 사이로 이송하기 위한 표준 바이-패스 스테이션 구조체(standard by-pass station construction)에 쉽게 결합된다. 분명히, 운송장치는 CFM 개념의 효율적인 구현을 위해 상기 신규한 제조라인에서 중요한 역할을 수행한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제조라인 구조는; a) 다수의 처리장치에서 후속처리를 위해, 해제가능한 도어 수단으로 밀봉된 접근개구 및 가스 주입 밸브수단을 구비하고, 웨이퍼를 밀폐하는 박스형 하우징으로 구성된, 위에서 설명한 형태의 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너와; b) 컨베이어 운반수단과; c) 압축된 초순도의 중성가스 공급원 및 이송 시스템을 포함한 분배 가스 공급 설비수단과; d) 위에서 설명한 형태의 가스분배 시스템을 갖는 운송장치 수단으로, 상기 가스 공급 설비 수단에 연결된 가스 주입수단을 각기 갖는 다수의 지지 스테이션 또는 지지빈을 지지하는 프레임으로 구성된 것으로, 컨테이너를 저장하기 위한 저장수단과, 상기 컨테이너를 상기 지지빈과 상기 컨베이어 운반수단 사이에서 운반하는 조작수단을 포함하는 상기 운송장치 수단과; e) 상기 컨테이너를 수납하고, 상기 컨테이너 내에 밀폐된 웨이퍼를 위에서 설명한 형태의 상기 처리장치들중 하나에 이송하기에 적합한 인터페이스 장치 수단으로, 어떤 컨테이너를 상기 컨베이어 운반수단으로부터(으로) 수납하는 (이송하는) 컨테이너 수납수단과, 상기 컨테이너 수납수단과 상기 처리장치를 인터페이스 하는 해제가능한 덮개 수단을 구비하며, 상기 목적을 위해 웨이퍼를 컨테이너와 처리장치 사이에서 이송하는 운반로보트 수단을 포함하는 가압식 포트영역 또는 하중구속 챔버와, 상기 컨테이너 수납 수단에 위치될 때 상기 컨테이너를/에 이송/가스 공급하기 위한 작동/가스 공급수단을 구비한 상기 인터페이스 장치 수단과; f) 상기 컨베이어 운반 수단, 운송장치 수단, 가스 공급 설비수단, 인터페이스 장치수단과 상기 처리장치를 전체적으로 제어하는 컴퓨터 수단을 포함한다.

따라서, 본 발명의 주 목적은, 외부 오염물질의 어떠한 침입도 막을 수 있도록 적절한 가압 중성가스 환경내에 밀폐된 단일 반도체 웨이퍼를 저장하기 위한, 접근 개구를 구비한 가압식 밀봉운반 가능한 컨테이너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 중성가스 환경을 압력하에서 유지할 수 있도록 압축 중성가스 공급설비에 연결하기 위한 가스 주입 밸브 수단을 구비하고, 단일 반도체 웨이퍼를 저장하기 위한 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기본적인 SMIF 해결책의 보호 라이너 및 웨이퍼 카셋트가 이송개구를 구비하고 수납용기 내에 수용된 홀더에 통합되어 있는 단일 반도체 웨이퍼를 저장하기 위한 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 어떠한 오염물질들의 침입도 막을 수 있도록 다수의 웨이퍼를 적절한 가압 중성가스 환경내에 저장하기 위한 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 웨이퍼가 보호가스 환경내에 저장되는 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너와 처리장치 또는 다른 장치 사이로 상기 보호가스 환경을 파괴하는 일 없이 반도체 웨이퍼를 이송하기 위한 가압식 인터페이스 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가스공급 분배 시스템을 구비하며, 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너를 처리하고 저장하기 위한 운송장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 컨테이너 내에 밀폐된 실리콘 웨이퍼를 처리장치에서 처리함에 있어서 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너를 저장하고, 취급하고, 운반하기 위한 완전 자동화 및 컴퓨터화된 제조라인을 제공하는 것이다.

본 발명의 신규한 특징은 첨부한 특허청구의 범위에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명자체, 본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부한 도면과 관련하여 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 참조하면 잘 이해될 것이다.

제1도는 COAST 개념의 3개의 신규한 기본 요소; 컨테이너, 가압식 인터페이스 장치 및 운송장치를 도시하는 것으로, 사전 설정된 처리 영역(10) 전용의 부분 설비에 대한 개략적인 사시도를 나타낸다. 다수의 컨테이너(100), 2개의 인터페이스장치(200)와 하나의 운송장치(300)가 제1도에 도시되어 있다.

가요성 내부-베이 벨트 컨베이어 시스템(flexible intra-bay belt conveyor system)(401)은 상기 처리 영역(10)내의 (서로 다를 수 있는) 처리장치들로 및 이들 장치로 부터 컨테이너 운반을 확실히 한다. 통상적인 컴퓨터 시덮(600)은 다목적 호스트 컴퓨터 또는 작업 스테이션(work station) (601), 근거리 네트워크(Local Area Network) (LAN) (602), 전체적인 작동 제어를 위한 이러한 처리영역(10) 전용의 마이크로-제어기(micro-controller) (603)를 포함한다.

이러한 컴퓨터 시스템(600)은 플로어 컴퓨터 시스템(Floor Computer System) (FCS)이라 부를 수 있다. 마이크로-제어기(603)는 처리장치, 운송시스템(300) 등에 분산된 지역적인 지능요소(local intelligence)와 인터페이스한다. 다음의 설명에서, 판독역할은 호스트 컴퓨터(601)에 할당되었지만, 어떤 지능요소는 마이크로-제어기(603)에 위임되었다는 것을 이해하여야 한다. 다수의 바 코드 판독기(bar code readers)가 일괄적으로 부호(604)로 제1도에 도시되어 있다. 최종적으로, 가스 공급설비(700)는, 압축된 초순도의 중성가스 공급원(701)과, 매니폴드(703)를 갖는 분배블럭(702)과, 전기 연마 내부 다듬질면을 갖는 고품질의 스테인레스 파이프 네트워크와, 제어된 가스흐름 분배를 위한 적절한 수의 전기 밸브 및 압력조절기/제어기를 포함하며, 이 가스 공급장치는 제1도에 도시되어 있다. 출구(704)는 3개의 압력값(O), (P) 및 (P)으로 분배를 허용하며, 반면에 출구 (705)는 오직 2개의 압력값(O), (P)으로 분배를 허용한다. 이러한 압력값들은 이후에 설명할 것이다. 초 순도의 중성가스를 사용하면 웨이퍼의 화학 오염을 완전히 피하게 된다. 간결성을 위해, 상기 전체적인 작동 제어에 필요한 가스 공급분배 네트워크 및 전선 네트워크는 제1도에 도시하지 않았다. 그와 같이, 제1도는 대표적으로 반도체 웨이퍼 처리를 위한 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인의 부분적인 개략도를 도시한 것으로 여길 수 있다. 또한 처리 영역(10)을 도와주도록, 바이-패스 스테이션(by-pass station) (402)을 갖는 외부-베이 컨베이어(extra-bay conveyor)(402)가 부가되어 있다.

컨베이어(401) (402)는 컨베이어 운반-시스템(400)의 내부-베이 및 외부-베이 요소이다.

선택적으로, 인터페이스 장치(200), 내부-베이 컨베이어(401)와 처리장치(500)는 굵은 입자 차단용 보호체(umbrella) (11) 내에 결합할 수 있다. 휴대 가능한 추가 작동 보호체는, 이것이 수리 또는 설치조정 목적으로 챔버를 개방하는 것이 요구될 경우, 처리장치의 상부로서 사용될 수 있다. 작동 보호체는 상기 챔버내의 청정환경에 적합한 조건들을 만든다.

COAST 개념의 바람직한 일 실시예에 있어서, 컨테이너는 정면상에 개구가 제공된 박스형 하우징을 포함하며 이 개구에의 접근은 정지상태에서 기밀 밀봉을 위해 컨테이너에 확고하게 가해지는 피봇식 커버(pivoting cover)에 의해 제어된다. 컨테이너는 압축된 초순도의 중성가스 공급설비에 연결되어 그내에 가압 내부공간을 형성하는 가스 주입 밸브수단을 더 포함한다. 이와 같이, 상기 하우징은 카셋트 저장소(cassette reservoir)라 부르게 될 것이다. 카셋트 저장소는 드릴가공된(구멍이 형성된) 내부벽(drilled inner wall)을 가지며, 이 내부벽은 2개의 영역, 즉 상기 가스 주입 밸브수단에 연결되어 상기 카셋트 저장소를 적절히 형성하는 제1영역과 홀더(holder)를 수용하기에 적합한 제2영역 또는 수납용기를 구획한다. 상기 구멍이 형성된 내부벽은 가스가 저장소와 수납용기 사이를 쉽게 순환하고 흐르는 것을 허용하는데 있다. 웨이퍼 홀더는 그의 정면상에 이송개구를 구비하여 내부공간을 형성하는 밀폐체이다.

웨이퍼는 상기 이송개구를 통해 상기 홀더 내부공간내에 삽입되며, 웨이퍼가 이 홀더 내부공간에서 지지수단에 의해 유지된다.

웨이퍼 홀더의 배면에는 미세한 관통공이 제공되어 있으므로, 그내에 밀폐된 웨이퍼는 외부공기에 대해 정의 압력차를 갖는 상기 중성가스의 환경에 의해 둘러싸여 있다. 컨테이너 내부 공간은 외부공기 압력, 예를 들어 대기압 보다 높은 정적인 공칭압력 P를 갖는다. 전형적으로, 공칭압력 P는 외부공기압 이상인 약 5000pa 이다. 구멍이 형성된 림(perforated rim)은 이송개구를 둘러싸며, 컨테이너 피봇식 커버의 개방시에 보호가스 차단막을 형성한다.

상기 바람직한 실시예에서, 가압식 인터페이스 장치는 기본적으로 처리능력을 증진시키기 위한 2개의 동일한 입력(IN) 및 출력(OUT) 섹션을 포함한다. IN 섹션은 우선 정지영역 및 작동영역을 구비하고 컨테이너를 수납하기 위한 컨테이너 수납영역을 포함한다. 정지영역에서, 컨테이너는, 이것이 앞에서 설명한 상기 공칭압력을 유지하도록 대기상태로 남아 있는 한, 상기 가스 공급설비(700)의 출구(704)에 견고하게 고정되고 연결된다.

또한, IN 영역은 컨테이너와 대면하는 측면상의 포트덮개에 의해 폐쇄된 포트윈도우를 구비한 하우징으로 구성된 포트영여과, 대향 측면상의 처리장치의 챔버와 직접 연통하게 되는 연통 게이트를 포함한다. 포트영역 내부공간에 장착된 운반 로보트는 웨이퍼를 컨테이너와 처리장치의 입력포트(프로세스 스테이션)사이에서 이송한다. 유사한 구조가 OUT 섹션에 제공된다. 대표적인 실시예에서, IN 및 OUT 섹션은 공통의 내부 공간을 갖는다. 공통의 내부공간은 상기 초순도의 중성가스 공급설비에 연결된 가스 주입 밸브수단 또는 적절한 경우 챔버 공기에 의해서 가압된다. 컨테이너 운반장치는 빈 컨테이너를 IN 및 OUT 섹션의 정지영역 사이에서 이동시킨다. IN섹션은 컨테이너로 부터의 웨이퍼를 포트영역을 통해 처리장치내로 이송하는데 사용된다. OUT 섹션은 역 운동을 위해 사용된다.

또한, 상기 바람직한 실시예에서, 가스 분배 시스템을 갖는 운송장치는 우선 컨테이너를 처리하고 저장하는 수단을 포함한다. 이러한 목적을 위해, 상기 운송장치는 회전식 헤드상에 고정된 승강기와, 컨테이너를 파지하는 파지수단을 갖는 조작 로보트를 구비하는 자동 조자기(automatic handler)를 포함한다.

이 운송장치는 수직형 저장고(vertical stocker)의 타워형 프레임에 고정되어 저장중에 컨테이너를 지지하는 지지수단을 더 포함한다.

COAST 개념에 따르면, 상기 지지수단은 가스 주입수단을 구비하며, 상기 가스주입수단은 컨테이너가 저장되는 기간동안 상기 초순도의 중성가스 공급설비(700)와 영구적으로 확실하게 결합된다.

상기 바람직한 실시예에서, 컨베이어 운송시스템은 상기 인터페이스 및 운송장치에 근접한 위치에서 표준 바이-패스 스테이션을 갖도록 설계된 통상적인 가요성 벨트 컨베이어를 구비한다.

다시 제1도를 참조하면, 내부-베이 컨베이어(401)에 의해 이송되는 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너(100)와 운송 장치(300) 내에 저장된 다수의 여러 부품들이 도시되어 있다.

후자는, 처리 대기중에 즉 웨이퍼가 2개의 연속 처리단계 사이에서 대기상태에 있는 기간중에, 예를 들어 적절한 처리장치(500)가 즉각 이용될 수 없을때에 다수의 컨테이너(100)를 저장하는 역할을 한다.

COAST 개념에 따르면, 운송장치(300)는 웨이퍼를 처리하는 동안 컨테이너의 연속적인 흐름을 조절하는 중요한 역할을 한다.

운송장치(300)는 기본적으로 자동 조작기(301) 및 수직형 저장고(302)를 포함한다. 실제로, COAST 개념의 원리에 완전히 따르면, 수직형 저장고(302)는 컨테이너에 결합하도록 설계되어 있으며, 특히 상기 초순도의 중성가스 공급설비(700)에 그것이 직접 연결되도록 허용한다. 저장고에 저장된 각 컨테이너(100)의 가스 주입 밸브수단은 가스 회수용 출구(705)에 영구히 결합된다. 자동 조작기(301)는 기본적으로 파지수단이 제공된 연장 아암(extending arm)을 갖는 조작 로보트를 구비한다. 조작 로보트는 수직운동 승강기상에 고정되며 또한 회전할 수 있다. 수직형 저장고는 상기 가스 공급설비(700)에 연결된 가스 주입수단을 각기 구비한 다수의 지지 스테이션 또는 지지빈을 지지하는 튜브를 갖는 타워형 프레임을 포함한다. 그 결과, 위에서 설명한 처리대기 시간동안, 상기 중성가스의 적절한 압력이 처리될 웨이퍼를 밀폐하는 컨테이너의 내부공간 내에서 유지된다. 호스트 컴퓨터(601)는, 그내에 저장된 정보에 따라 처리의 긴급도 및 장치의 이용도에 의거하여 컨테이너(100)가 운반되어야 할지 및 특정 처리장치(500)가 컨테이너를 수납하여야 할지를 결정한다. 호스트 컴퓨터의 제어에 의해, 운송장치(300)는 조작 로보트의 작동으로 지정된 컨테이너(100)를 내부-베이 가요성 컨테이너(401)의 바이-패스 스테이션(401A)의 입력/출력 포트로 운반한다. 컨테이너(401), (402)는 예를 들어 프랑스공화국 바레이르 마르씨 소재의 뉴 트랜스 시스템사로 부터 상업적으로 구입 가능한 모델 JETSTREAM 또는 CARRYLINE과 같은 통상적인 가요성 공기 트랙 또는 벨트 컨베이어이다. 그밖에 다른 어떤 유형의 컨베이어도 사용할 수 있다. 이런 컨베이어는 컴퓨터 제어하에 완전 자동화 되기에 적합하게 되어 있으며, 그에 따라 지능 컨베이어(intelligent conveyor)라고 부른다. 2개의 상이한 유형의 바이-패스 스테이션이 제1도에 도시되어 있다. 예를 들어, 바이-패스 스테이션(401A)은 그것의 중앙부에 있는 오목부에 의해 형성된 단일 입력/출력 포트를 갖는 반면에, 바이-패스 스테이션(401B)은 2개의 분리된 입력 및 출력 포트로 구성된다. 컨테이너의 필요한 방향전환은 제1도에 도시되지 않는 다수의 레버, 피스톤, 독립 제어식 보조 밸트 등을 응용함으로 이루어질 수 있는 바, 이러한 방향전환은 당업자에게는 통상적인 것에 지나지 않는다. 어떠한 컨테이너의 위치설정 및 처리단계와 컨테이너 내에 밀폐된 대응 웨이퍼의 조건은 불변적으로 호스트 컴퓨터(601)의 제어하에 결정된다. 이것은 예를 들어 컨테이너(100)의 표면상에 부착된 바코드를 지니는 라벨(label)을 컨베이어를 따라 정확하게 배치되어 있는 (위에서 설명한) 바코드 판독기와 조합 시킴으로써 간단히 달성될 수 있다. 그밖에 다른 어떤 유형의 비접촉 식별 시스템도 적절할 수 있다. 예를 들어, 프랑스 공화국 파리 75010 소재의 BALOGH SA 사로 부터 구입할 수 있는 OF73/EOR71라 칭하는 완전자동 추종 시스템(full automatic follow-up system)이 사용될 수 있다.

대표적인 운송장치의 작동은 다음과 같다. 주 벨트 컨베이어(402)에 의해 화살표(12) 방향으로 운반되는 진입 컨테이너(100)의 흐름 내에서, 호스트 컴퓨터(601)가 지정 컨테이너(100)를 바이-패스 스테이션(402A) 내로 운반할 것을 결정한다고 가정하자.

상기 컨테이너가 바이-패스 스테이션(402A)의 입력포트에 도달하면, 틸트 레버(tilt lever) 또는 피스톤(도시되지 않음)은 이 컨테이너를 그내로 밀고, 컨테이너는 레버가 컨테이너를 정지시키는 중앙 입력/출력 포트영역에 도달할때까지 바이-패스 스테이션(402A)의 보조벨트에 의해 이동된다. 다음에, 조작기(301)의 조작 로보트는 컨테이너를 파지한 뒤 그것을 수직형 저장고(302)의 텅빈 지지 스테이션에 놓는다. 이것은 상기 가스 주입수단을 통해 상기 가스 공급설비에 즉시 연결된다.

이제는 수직형 저장고(302)에 저장된 상기 컨테이너(100)가 대응 인터페이스장치(200)를 통해 처리장치(500)로 진행되는 것으로 가정한다. 컨테이너는 우선 상기 가스 주입수단으로 부터 분리된다.

다음에 조작 로보트는 컨테이너를 파지하여 그것이 놓여지게 되는 내부-베이 컨베이어(401)의 바이-패스 스테이션(401A)의 중앙 입력/출력 영역으로 이동시킨다. 다음에, 레버(도시되지 않음)는 컨테이너(100)를 컨베이어(401)의 주 벨트쪽으로 밀어낸다. 다음에, 컨테이너는, 그것에 대응 인터페이스 장치(200)의 정면에 위치한 바이-패스 스테이션(401B)의 입력포트에 도달할때까지, (제1도에서 한 컨테이너(100)로 도시한 바와 같이) 화살표(13)로 표시된 방향으로 운반된다. 다음에 컨테이너는 틸트 레버(도시되지 않음)에 의해 상기 입력포트내로 밀려 들어간 뒤 가압식 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션 정지영역 쪽으로 이동된다. 컨테이너가 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션 정지영역내에 도달되면, 이 컨테이너는 한쌍의 제어식 체결 작동기(controlld clamping actuator device)에 의해 파지됨과 동시에 상기 초 순도의 중성가스 공급설비(700)의 출구(704)에 연결된다.

컨테이너는, 처리장치(500)가 호스트 컴퓨터 제어하에 이용될 수 있을때까지, IN 섹션의 정지영역에서 머무른다. 이 기간동안, 컨테이너 내부 공간은 공칭압력 P로 유지된다. 정상 작동 상태에서, 상기 정지영역에서의 대기시간은 상당히 제한된다. 이어서 호스트 컴퓨터의 명령에 따라, 컨테이너는 IN 섹션 포트영역으로 이동된다.

인터페이스 장치 포트 덮개는 일단 상승되고, 이동의 종료시에 (U형인) 컨테이너의 피봇식 커버는 개방되고 커버의 측면부는 인터페이스 장치 하우징 내에 형성된 슬롯내에 미끄럼 결합된다.

이 단계 동안, 송풍기 압력 P는 순간적으로 및 연속적으로 2개의 내부공간에 가해져서 그내에 어떠한 오염물질의 침입도 방지할 수 있는 효율적인 가스 차단막을 발생시킨다. 이 단계의 종료시에, 컨테이너 접근 개구는 포트 윈도우와의 기밀 밀봉을 이루기 위해, IN 섹션 포트 윈도우와 밀봉적으로 결합되어 2개의 내부공간 사이에 전체적인 연속성을 확실하게 형성한다. COAST 개념에 따르면, 컨테이너의 내부공간과 인터페이스 장치들 중 하나가 모두 가압되므로, 어떠한 외부 오염도 이러한 전체적인 예비단계 동안 웨이퍼에 나쁜 영향을 끼치지 않을 것이다. 필요하다면, 웨이퍼가 운반 로보트에 의해 컨테이너로 부터 취출되어 처리장치(500), 전형적으로 선-처리(pre-process) 또는 로딩 스테이션으로 운반된 후에, 처리장치 챔버에서 처리된다. 처리의 종료시에, 웨이퍼는 처리장치(500)의 후-처리(post-process) (또는 언로딩) 스테이션 내에 놓이게 되며, 다음에 컨테이너로의 후속 탑재를 위해 인터페이스 장치의 포트영역 내로 다시 운반된다. 웨이퍼 처리중에, 텅빈 컨테이너는 IN 섹션에서 OUT 섹션으로 운반된다. 컨테이너가 OUT 섹션 포트 윈도우로 이동되어 포트 윈도우와 기밀 밀봉을 형성할때까지 한쌍의 제2 제어식 체결 작동기 장치에 의해 위에서 설명한 동일한 절차가 진행된다. 또 하나의 운반 로보트는 처리장치 후-처리 스테이션으로부터 웨이퍼를 집어올려 그것을 컨테이너내로 운반한다. 이제, 상기 항쌍의 제2 제어식 체결 작동기 장치는 위에서 설명한 바와 같은 이유로 가스의 격리를 파괴하지 않고 컨테이너를 OUT 섹션의 정지 영역으로 후퇴 이동 시킨다. 포트 덮개가 폐쇄되고, 차례로 컨테이너 피봇식 커버는(복원 스프링에 의해) 자동으로 폐쇄되어 잠겨져서 컨테이너 내부공간을 기밀적으로 밀봉시킨다. 컨테이너 내에 밀폐된 웨이퍼는 가압된 보호 가스 환경으로 다시 둘러싸인다. 결국, 호스트 컴퓨터(601)에 의한 명령에 따라, 컨테이너(100)는 바이-패스 스테이션(401B)의 출력포트로 후퇴 이동한 후 추가 처리 또는 수직형 저장고(302) 내에 다시 저장되도록 컨베이어(401) 상에 밀려 올라간다.

컨테이너

단일 웨이퍼 컨테이너(Single Wafer Container) (SWC)

COAST 개념의 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너의 바람직한 실시예에 대한 설명은 제2도 내지 7도와 관련하여 단일 웨이퍼 응용 내용으로 이루어질 것이다.

제2도는 제2a도 및 제2b도로 구성된다. 제2a도는 컨테이너의 구조를 상세히 나타내는 등각사시도로서, 프레임(101)이라 부르는 컨테이너(100)의 기본 구성요소를 투시적으로 도시한 것이다.

제2b도는 제2a도의 프레임(101)을 a-a 선을 따라 취한 절단도로서 프레임의 하반부를 나타낸 것이다.

제2도를 참조하면, 프레임(101)은 기본적으로 저면, 상면과 정면 및 배면을 포함한 4개의 측면을 구비한 대체로 6 면체 또는 박스형 하우징(102)으로 구성된다. 이 프레임(101)은 예를 들어 성형 플라스틱 재료로 제조되어 일체형 또는 분리형이 될 수 있는 강성 부분으로 형성된다. 하우징(102)은 정면에 슬롯형 접근 개구(slot-shaped access opening) (104)와, 측면에(고 효율 필터 및 급속 밀봉 연결 가스 주입밸브가 후에 삽입되는) 구멍(105)을 구비한 내부공간(103) (도시되지 않음)을 형성한다. 접근 개구의 크기 및 형상은 처리될 소재에 따라 결정된다. 하우징(102)은 상기 내부공간(103)을 측방향으로 2개의 영역으로 규정하는 구멍이 형성된 내부벽(106)을 구비하는 것이 바람직하다. 내부벽(106)은 그내에 형성된 구멍(107)을 갖는다.

내부벽의 갯수, 위치 및 크기는 다음의 상세한 규정에 의해 처리될 소재에 따라 형성된다. 구멍(107)은 저장소(103A)와 수납용기(103B)간에 가스흐름의 적절한 순환을 확실하게 하는 역할을 한다. 제2도는 내부벽 측면의 중앙에 인접하여 있는 직경이 1cm 인 2개의 구멍을 갖는 대표적인 설계를 나타낸 것으로, 이 설계는 직경이 20cm인 실리콘 웨이퍼 응용에 적합하다고 생각된다. 구멍(105)에 인접한 제1영역(103A)은 상기 저장소를 적절히 나타낸다. 접근 개구(104)를 통해 접근 가능한 제2영역(103B)은 웨이퍼 또는 바람직하게는 웨이퍼 홀더를 수용하는 저장용기가 될 것이다. 나중에 설명하게 되는 바와 같이, COAST 개념의 웨이퍼 홀더를 사용하는 경우 많은 장점이 있다. 하우징 하부의 내면은 부호(108a, 108b, 108c)로 표시된 웨이퍼 홀더 위치 결정 지지체를 구비한다. 마찬가지로, 하우징 상부의 내면은 부호(108a', l 08b', 108c')로 표시된 대응 지지체를 구비한다. 내부벽(106)은 영역(103B) 내에서 부호(109a, 109b, 109c)로 표시된 웨이퍼 홀더 위치결정 스토퍼를 구비하며, 접근 개구(104) 부근에서 내부벽(106)의 2개의 대향 측면상에 웨이퍼 홀더 체결장치(110a, 110b)를 갖는다. 각 하우징의 외부측면은 프레임(101)이 작동기장치 상에 장착된 후퇴가능한 핑거(retractable finger)에 의해 견고하게 파지될 수 있게 하는 막힌구멍(blind hole)을 구비한다. 제2도에 도시한 바와 같이, 막힌구멍(111A)은 요홈(112A) 내에 형성하는 것이 바람직하다. 유사한 구조의 막힌구멍(111B)이 다른 측면의 요홈(112B)내에 형성되어 있다. 마모를 제한하도록 막힌구멍(112A, 112B) 내에 금속 삽입체들을 삽입할 수도 있다. 일단 후퇴가능한 핑거가 대응하는 막힌구멍(111A, 111B)내에 결합되면, 프레임(101)은 안전하고 정확하게 이동될 수 있다. 요홈의 형상은 요홈이 용이한 수동조작을 위한 핸들로서 사용되거나 또는 2개(또는 그 이상의)의 프레임을 조립하기 위한 클립을 수용하는데 사용될 수 있도록 설계할 수 있다. 하우징(102)은 3개의 X, Y와 Z 축을 따라서 상이한 외부 위치결정/중심결정 수단을 갖는다. 무엇보다도, 제2도에 도시한 바와 같이, 하우징 하부의 외면은 그의 전체 표면을 가로지르는 2개의 홈형 위치결정 안내부(grove-shaped positioning guides) (113A, 113B)를 갖는다. 반대로, 하우징 상부의 외면은 2개의 레일형 위치결정 안내부(rail-shaped positioning guides) (114A) (114B)를 대응하여 구비한다. 또한 하우징 하부의 외면은 프레임을 이동시키거나 또는 예를 들어 하부에 대응하는 중심결정 핀 또는 버튼을 구비한 저장고(302)의 지지 스테이션 내에서 프레임의 정확한 위치결정/중심결정을 하는데 유용한 2개의 중심결정 구멍(115A, 115B)을 구비한다.

더구나, 상기 버튼이 상기 구멍에 적절히 결합되면, 컨테이너(100)는 완벽하고 안전하게 위치결정한다. 또한, 하우징 상부의 외면은 프레임(101)의 용이한 적재와 자동 조작기(301)의 조작 로보트에 대한 정확한 위치 결정을 허용하도록 설계된 대응 중심결정 핀(116A, 116B)을 구비한다. 선택적으로, 하우징(102)은 아래에 설명한 바와같이 검출 또는 시각적인 검사를 위한 관측 플러그를 수용할 수 있는 구멍(117)을 그 배면상에 갖는다. 하우징(102)은 접근 개구(104)를 기밀적으로 밀폐하기 위한 도어수단(도시되지 않음)을 수용하도록 설계되었다. 위에서 설명한 바람직한 실시예에 있어서, 이후에 설명한 바와 같이, 상기 도어 수단은 피봇식 커버이다. 이러한 목적을 위해, 하우징(102)은 상기 피봇식 커버의 피봇(pivot)과 하우징 기밀 밀봉을 위한 복원 스프링을 수용하기에 적합한 구멍이 형성된 요소(118A, 118B)를 갖는다(여기서, 하우징 하부는 적재 목적상 여전히 대응하는 요홈(119A, 119B)을 갖는 것에 주목해야 한다). 선택적으로, 하우징(102)은 2개의 커버 잠금 오목부(120A, 120B)를 더 구비하여, 피봇식 커버가 이후에 설명하게 되는 바와 같이 밀봉을 위해 접근 개구(104)에 가해직 될 때 전체적인 잠금을 확실하게 한다. 또한, 피봇식 커버는 컨테이너가 운반중에 충격이나 진동을 받는 경우에도 열려서는 않된다. 위에서 설명한 복원 스프링은 이러한 목적을 충족시키도록 설계되어 있다. 하우징(102)은 표준 접착 또는 고정기법을 사용하여 상이한 구성부분들로 일체화 되거나 또는 조립되는 단일 성형 부품으로 구성할 수도 있다.

하우징의 내부 구조는 단순화 시키고 최소의 거칠기(asperity)를 갖게 하여 그의 세정을 용이하게 하는 것이 바람직 하다.

개구(104)의 부근에 있는 하우징(102) 일부(A)의 상세구조는 제2도의 확대도에 도시되어 있다. 하우징(102)의 정면은 플랜지(121)를 구비하며, 이 플랜지(121)의 역할에 대해서는 제4도와 관련하여 이후에 설명될 것이다. 최종적으로, 오링(122)이 개구(104)의 외주부에 있는 홈에 장착되어 피봇식 커버(및 다음에 설명한 바와 같은 인터페이스 장치 하우징의 정면)와 협동하여 그것과 기밀 밀봉을 형성한다. 예를 들어, 하우징 정면등의 밀봉판 상에서 직접 경화되는 VAT 사가 판매하는 VATON 밀봉재와 같은 다른 밀봉수단이 밀봉판, 예를 들어 하우징 정면에 직접적으로 가황되며 기밀성(tightness), 청결도, 내구성(lasting)에서 탁월한 특성을 갖는다. 다른 방법으로, 오링은 하우징 정면의 외주면에 장착할 수도 있다. 이것으로 오링(122)을 구비한 하우징(102)을 포함하는 프레임(101)에 대한 설명은 더 이상 하지 않겠다.

제3도는 상기 바람직한 제1실시예에 따라 카셋트 저장소(123)를 나타낸다. 위에서 설명한 바와 같이, 저장소(123)는 적절한 해제가능한 도어수단이 제공되는 프레임(101)을 갖는다.

상기 바람직한 실시예에 따르면, 상기 도어수단은 카셋트 저장소(123)의 기본요소이다. 상기 도어수단은 접근 개구(104)를 밀폐하고 외부대기로부터 공동(cavity) 또는 하우징 내부공간을 밀봉하여 외부 환경과 격리시키기 위한 것이다. 피봇식 커버(124)는 측면(124A, 124B)과 정면(124C)을 갖는 U형상이다. 측면(124A)은 구멍이 형성된 요소(118A)와 핀(126A)등과 협동하는 구멍(125A)을 구비한다.

유사한 구조가 이러한 점에서 측면(124B)에 제공되어, 커버(124)가 피봇 조립체의 결과로서 충분히 회전운동 가능하도록 한다. 다음에 설명하는 바와 같이, U형 커버(124)는, 그것이 수평으로 위치되면, 즉 인터페이스 포트윈도우에 접근하면, 터널 역할을 할 거이다.

피봇 조립체는 각 핀(126A, 126B)에 결합된 복원 스프링(도시되지 않음)을 더 포함하여, 커버 정면(124C)이 기밀 밀봉을 위해 정상시 오링(122)에 확고하게 접촉되게 한다. 선택적으로, 측면(124B)은 또한 그의 요홈내에 형성된 볼 멈춤장치(127B)를 갖는다. 이 볼 멈춤장치는 하우징(102)의 측면상의 오목부(120B)와 협동하여 커버(124)가 위에서 설명한 복원 스프링의 폐쇄 작용으로 인해 개구(104)에 대해 확고하게 고정되면 잠금 정도를 증진시키게 된다.

동일한 구조가 측면(124A)에 제공된다. 각 측면〔예를 들어, (124B)〕은 로울러 베어링(예를 들어, 128B)을 구비하며, 이 로울러 베어링은 컨테이너(100)가 인터페이스 포트 하우징의 정면에 오게되면 커버(124)를 자동으로 상승시키는데 사용하게 될 것이다. 카셋트 저장소(123)는, 그 구조의 제2주요부로서, 〔역지밸브(nonreturn valve)를 갖는〕신속 연결 밀봉 플러그(quick connect seal plug) (129A)와 구멍(105)에 수용된 조립체를 형성하는 고효율 필터(129B)를 구비한 가스 주입 밸브수단(129)을 더 포함한다. 신속 연결 밀봉 플러그 및 고효율 필터는 각기 프랑스 공화국 베르사유 소재의 리 캄파니 에스에이(LEE COMPANY SA) 및 밀리포어사(MILLIPORE Corp.) 또는 폴사(PALL Corp.)로 부터 구입할 수 있다. 초 순도의 중성가스는 가스 제조업자들에 의해 품질이 보증될 가스원으로 부터 공급되므로, 어떠한 웨이퍼 화학오염도 발생할 수 없다. 필터(129B)는 주입기가 신속 연결 밀봉 플러그 내에 삽입될 때 발생될 수 있는 금속 입자들 같은 바람직하지 않은 입자들을 여과하는 역할을 한다. 요약하면, 카세트 저장소(123)은 피봇식 커버(124)와 가스주입 밸브수단(129)을 구비한 프레임(101)으로 이해하여야 한다.

제4a도 및 4b도로 구성된 제4도와 관련하여 웨이퍼 홀더구조를 설명하게 될 것이다. 제4a도는 상기 바람직한 제1실시예에 따라, 실리콘 웨이퍼가 그내에 밀폐된 웨이퍼 홀더의 등각 사시도로서, 보이지 않는 선이 제거되지 않는 상태로 웨이퍼 홀더를 투시적으로 도시한 것이다. 제4b도는 제4a도의 웨이퍼 홀더를 b-b 선을 따라 취한 절단도로서 웨이퍼 홀더의 하반부를 나타낸다.

비록 웨이퍼 홀더의 사용이 필수사항은 아니더라도(예를 들어, 소재가 세라믹 기판인 경우, 이 웨이퍼 홀더는 필수요소가 아니다). 웨이퍼 홀더를 적어도 진보된 모든 반도체 응용에서 사용하는 것이 매우 바람직 하다.

제4도를 참조하면, 웨이퍼 홀더(130)는 기본적으로 웨이퍼 삽입/취출용의 슬롯형 이송개구(132)를 구비한 케이싱(131)으로 구성된다. 케이싱의 대략적인 형상은 내부벽(106)(제2도)에 의해 하우징(102)의 내부공간으로 규정된 바와 같은 수납용기 영역(103B)에 폭넓게 결합할 수 있도록 설계되어 있다. 이송개구(132)와 대향되어 있는 케이싱(131)의 후부는 케이싱(131)의 수납용기(103B)와 내부공간(134) 사이에 가스 연통을 제공하기 위한 미세한 관통공(133)을 구비한다. 이 관통공(133)은 구멍(107)(제2도)과 협동하여, 이후에 더 상세히 설명하는 바와 같이 고효율 필터(129B)에서 여과되지 않은 입자에 의한 웨이퍼 오염의 가능성을 무시할 수 있을 정도로 설계되어 있다. 케이싱(131)의 외측 상면 및 저면은 각기 3개의 패드(pad) (135a, 135b, 135c) 및 (135a', 135b', 135c') 를 갖는다. 패드(135)는 하우징(102)의 각 지지체(108)와 협동하여 케이싱이 카세트 저장소의 수납용기(103B)(제2도) 내부에 정확하고 우수하게 결합되도록 한다.

또한, 케이싱(131)은 홀더(130)가 카셋트 저장소(123)의 수납용기(103B)내에 정확히 중심이 맞추어 지도록 하우징(102)의 각 스토퍼(109a, 109b, 109c)와 협동하는 스토퍼(136a,136b, 136c)를 갖는다. 스토퍼(109c, 136c)는 또한 정확하게 결합되고, 케이싱의 형상에 따라 구멍이 형성된 내부벽(106)과 케이싱(131)의 후부벽 및 측벽 사이에 작은 틈새를 형성하여 그 사이로 가스가 순환될 수 있도록 설계되어 있다. 제4a도에 도시한 바와 같이, 케이싱(131)의 내부 측면은 2개의 연성 회전 패드(137a, 137b)를 구비한다. 제4a도에 표시한 회전 패드(137c)는 커버정면(124c)의 배면〔제3도에서 점선으로 나타낸 부호(137c) 참조〕상에 실제로 고정됨을 알아야 한다.

이들 회전 패드는 모두 케이싱(131) 내로의 웨이퍼 삽입 및 그것으로 부터의 웨이퍼 취출을 용이하게 하도록 제한된 이동 탄성을 갖는다.

회전 패드(137)는 실리콘 웨이퍼(138)를 수용하기 위한 U형 외형을 갖는다. 위에서 설명한 바와 같이, 이들 패드는 어느 정도의 탄성을 허용하도록 예를 들어 탄성편에 의해 고정된다 특히, 회전패드(137C)를 커버의 내면(124C) 상에 고정하는데 이러한 탄성재를 사용하는 것이 바람직한 바, 그 이유는 커버(124)가 닫혀질 때 이 탄성편이 웨이퍼(138)의 보호성을 향상시키기 때문이다. 지지패드(139a, 139b, 139c)는 웨이퍼를 부드럽게 지지하기 위해 필요하다. 회전 패드와 지지 패드는 협동하여 컨테이너의 처리 및 운반동안 충격 및 진동에 의한 유해한 미립자 발생을 저지한다. 회전 패드(137)는 TEFLON(듀퐁사의 상품명)으로 제조하는 것이 유리하다. 지지 패드(139)는 케이싱 몸체와 함께 성형된다. 회전 패드는 그의 에지 주변부에서만 웨이퍼 표면과 접촉되도록 설계되어 있으므로, 기능칩(functional chips)들은 충격시 충격을 받지 않게 된다. 그 결과, 웨이퍼(138)는 종래의 베이스 SMIF 해결책과는 달리 확실하게 보호된다. 지지 패드는 웨이퍼 배면과 접촉한다. 다른 구조의 지지 패드도 마찬가지로 설계될 수 있다. 또한, 케이싱(131)의 측면은 하우징(102) (제2도)의 체결장치(110a, 110b)에 결합되어 캐이싱(131)을 수납용기(103B) 내로 정확하게 고정시키는 2개의 탄성 탭(resilient tab) (140a, 140b)을 갖는다. 상기 탄성 탭(140a, 140b)은 각기 귀 형상부(ear)를 구비하여, 웨이퍼 홀더(130)가 웨이퍼 처리의 종료시 이송개구(132)를 통해 진입한 분리 그리퍼(declipping gripper)에 의해 카셋트 저장소(123)로 부터 취출되게 한다. 케이싱의 정면상에 있는 림(rim) (141)은 이송개구(132)의 외주부에 배치된 다수의 구멍(142)을 구비하며, 이 구멍(142)의 벽에 대해서는 이후에 설명될 것이다. 구멍의 직경은 대략 1 내지 5mm의 범위이다.

케이싱(131)은 비오염 플라스틱으로 제조된다. 비오염 물질로는 예를 들어, 비닐, 아크릴 또는 플루오로플라스틱과 같은 열가소성 플라스틱(thermoplastics)을 들 수 있다. 열가소성 플라스틱은 잘 알려진 기법에 의해 비교적 얇거나 또는 두꺼운 투명한 필름으로 성형될 수 있다. 플루오로플라스틱은 폴리테트라 플루오에틸렌과 그것의 공중합체들에 대한 관용명이다. 이러한 잘 알려진 플루오로플라스틱의 하나는 TEPLON(듀퐁사의 상품명)이다.

이 케이싱은 단일의 사출성형체로 형성되거나 또는 케이싱(131)의 2개의 상반부 및 하반부를 아교접착(gluing) 또는 접착(bonding)에 의해 조립함으로써 형성될 수 있다. 케이싱(131)의 구조는 단순하므로, 케이싱은 효율적이며 쉽게 세정할 수 있다. 그러나, 케이싱은 폐기가능한 것이 바람직하며, 즉 각각의 완전한 처리 사이클 후에 또는 필요하다면 처리공정 중에라도 폐기할 수 있는 것이 바람직하다. 케이싱(131)은 순수한 SiO2 또는 석영으로 제조할 수 있다. 후자의 경우, 케이싱(131)이 더 비싸지게 되고 제조하기가 힘들기 때문에, 이것을 재 사용하기 전에 완전히 세정하는 것이 바람직할 것이다. 스테인레스 스틸과 같은 그밖의 다른 물질도 고려할 수 있지만, 명백한 구조적응이 요구될 것이다.

림(141)이 플랜지(21)와 어떻게 정합하는지를 명확히 하기 위해, 케이싱(131) 및 림(141)의 상세한 구조가 제4도의 확대도에 도시되어 있다. 개구(132)는 실제로 2개의 병렬배치된 부-개구(sub-opening)：즉 웨이퍼 홀더내의 웨이퍼(138)와 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 개구(132A)와, 진공 작동 그리퍼가 그내에 삽입되어 웨이퍼를 약간 들어 올려서 이것을 취출(삽입과는 반대 방향으로 이동)하기 전에 웨이퍼를 파지하기 위한 개구(132B)로 구성되어 있다. 홀더(130)가 접근개구(104)에 미끄럼 이동되어 결합되면, 구멍이 형성된 림(141)의 배면은, 이것이 우수한 주변정합을 위해 플랜지(121) (제2도)에 접촉할 때까지 측방향으로 이동된다.

제5도에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 홀더(130)가 카셋트 저장 수납용기(103B)내에 삽입되면, 잔여 내부공간은 (제5도에서 명백한 바와 같이) 수납용기 배면과 지지체(108, 135)의 존재로 인해 수납용기의 상부 및 하부상에도 웨이퍼 홀더를 완전히 둘러싸는 공간(volume)을 형성한다. 이러한 잔여 내부공간은 〔상기 피봇식 커버(124)가 개방될 때〕상기 구멍(142)을 통해 외부공기와 실질적으로 연통되는 내부챔버(103'B)라고 부르게 될 것이다.

제6도 제5도의 조립체를 나타낸 것으로, 상이한 형상의 설계를 갖는 웨이퍼 홀더(130)를 도시한다. 상이한 점은 단지 제4도의 웨이퍼 홀더의 돌출 배면 형상을 더이상 표시하지 않는 홀더 케이싱의 형태 또는 형상에 있다.

제7도는 우선〔접근 개구(104)를 나타내도록 피봇식 커버(124)를 부분적으로 제거한〕제3도의 카셋트 저장소(123)와 웨이퍼(138)를 밀페하는 웨이퍼 홀더(130)를 도시한 것이다.

또한, 제7도는 카셋트 저장소(123)의 작동을 개선하기 위해 그것에 결합될 수 있는 일부 다른 요소들을 나타낸다. 따라서, 컨테이너(100)는 기본적으로 카셋트 저장소(123)와 홀더(130)로 구성되어 있다. 선택적으로, 카셋트 저장소(123)는 상부 및 하부 보호 셀(upper and lower protective shells) (143, 144)을 가질 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 프레임(101)의 바람직한 물질로는 플라스틱 이므로, 컨베이어 상에서 컨테이너의 운반중에 많은 조작 및 미끄럼 동작으로 인하여 카셋트 저장소(123)는 조기 마모될 수 있다. 이러한 셀(143, 144)들을 상기 모든 조작/운반 단계 동안 카셋트 저장소를 보호하기 위하여 스테인레스 스틸과 같은 단단한 강성 재질로 제조된다.

밀접한 결합을 위해, 상부셀(143)은 레일형 위치결정 안내부(145A, 145B)와, 대응버튼(116A, 116B)에 결합하는 중심결정 버튼(146A, 146B)을 상응하게 구비한다〔이 경우, 안내부(114A, 114B) 및 핀(116A, 116B)에 대음됨을 주목하기 바란다〕. 셀(143)의 플랜지는 요홈(112A, 112B) 내에 끼워지도록 설계된 돌출부재(143A, 143B)를 갖는다. 유사한 구조의 대응 홈(147A, 147B)이 하부셀(144)에 제공되어 있다.

이 하부셀은 구멍(115A,115B) (제2도 참조)에 대응하는 2개의 중심결정 구멍(도시되지 않음)을 더 갖는다. 상호 끼워맞춤에 의해 상부와 하부 내마모성 셀(143, 144)은 카셋트 저장소(123)의 상부 및 하부 외면에 확고하게 결합되어 카셋트 저장소를 뛰어나게 보호함과 아울러 위에서 설명한 적재능력을 가능케 한다.

또한, 플로어 제어 시스템의 호스트 컴퓨터로 컨테이너를 식별하기 위해, 라벨이나 바 코드 태그(bar code tag) (148)가 카셋트 저장소(123)의 배면에 부착되며, 이 경우 직접적인 웨이퍼 식별 데이타 판독은 없게 된다. 컨테이너는 처리 작업이 수행되는 여러 위치로 운반된다. 예를 들면, 일련의 처리단계에 걸쳐서 반도체 웨이퍼를 밀폐하는 컨테이너의 진행을 검출하는 대표적인 원격 식별 시스템은 바 코드 식별 기술을 토대로 하고 있다. 각 컨테이너는 바 코드 판독기 유니트(bar code reader unit)의 판독 범위 내에서 응답하도록 부호화된 광학적으로 인식할 수 있는 바 코드 태그를 구비한다.

판독기 유니트는 변조 광빔 신호(modulated light beam signal)를 부호화된 바 코드 태그로 전달한 뒤, 광학 수신기에 의해 집속된 반사된 광빔을 판독하고 디코드(decode)하여 컨테이너를 뛰어나게 변함없이 식별한다. 제1도에 도시한 바와 같이, 이러한 유형의 판독기 유니트(604)는 컨베이어 시스템(400)의 적절한 위치에 정확히 배치된다. 그러나, 판독기 유니트에서 발생된 정보는 호스트 컴퓨터에 의해 다수의 처리장치를 통해 각 반도체 웨이퍼의 진행을 검출할 수 있게 한다. 산화알루미늄, 스테인레스 스틸, KAPTON과 같은 폴리 이미드 합성수지(polymide synthetic resin), TEFLON과 같은 불소 합성수지(perfluorinated synthetic resins), 폴리에스테르 합성수지 및 세라믹으로 된 상업적으로 구입할 수 있는 바코드 태그 기재(bar code tag substrate)는 모든점에서 적합하다. 그러나, 예를 들어, 적외선 신호 또는 그와 유사한 것에 토대를 둔 비접촉식 웨이퍼 데이타 식별시스템의 사용도 생각할 수 있다. 본 발명의 개선된 단일 웨이퍼 컨테이너 설계는, 칩이 시스템내에 패키지되면 필드(field)를 포함한 처리중 뿐만 아니라 제조 후에도 각 웨이퍼 및 이 웨이퍼로 부터 제조된 칩을 철저하게 추적하는 중요한 장점을 갖는다. 웨이퍼의 발전과정을 알게되면, 통계 유지에 유용한 데이타 베이스를 구축할 수 있거나 또는 신뢰성 향상을 위한 정확한 실행을 피드백(feedback) 시킬 수 있게 된다. 오늘날까지, 일부 데이타는(제조기간, 제조장치 등을 식별하도록) 칩 배면상에 이미 기록되어 있음을 주목하기 바란다.

이러한 추세는 장래에 예를 들어 초밀도 마이크로프로세서(ultra dense microprocessors)에 대한 기술이 엄청나게 향상되지 않는다면 분명히 지속될 것이다.

사실상, 직접적인 웨이퍼 판독은 매우 지능화된 처리가 행해진다면 장래의 실리콘 웨이퍼 제조에 중요하게 될 수도 있다.

일부 대표적인 프로세스 파라미터(process parameter)가 후속처리 단계시에 또는 칩 제조후라도, 즉 수리(보수)시에 고려되도록 웨이퍼상에 직접 기록될 것이라는 것을 쉽게 생각할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 카셋트 저장소의 일부 구성요소, 즉 프레임(101), 홀더(130) 및/또는 셀(143, 144)이 스테인레스 스틸과 같은 불투명한 재질로 제조되는 경우, 직접적인 웨이퍼 식별 데이타 판독을 위해 투명한 윈도우를 그것에 적용할 수 있다.

필요한 경우, 한개 또는 수개의 특정한 내부가스 파라미터로 조정된 관측 플러그(149)를 프레임(101)의 선택적인 구멍(117) (제2도)에 삽입시킬 수 있다. 일부의 경우/응용에 있어서, 조작자가 수납용기(103A)에 밀폐된 가스의 습도, 온도, 순도등과 같은 일부 파라미터를 시각적으로 검출하는 것이 요구될 수도 있다. 최종적으로, 탄성클립(resilient clip) (150A, 150B)이 각 하우징의 측면상에 있는 상기 요홈(112A, 112B)내에 각기 삽입되어 2개의 컨테이너를 서로 체결할 수 있다.

다수의 컨테이너는 처리 또는 운반을 위해 쉽게 적재할 수 있다.

제7도에는 피봇식 커버(124)가 분리된 상태에서 절반정도 개방된 위치에 있고 또한 웨이퍼 홀더가 도시의 목적상 카셋트 저장소 내에 완전히 삽입되지 않은 상태에서 웨이퍼(138)를 부분적으로 수납한 카셋트 저장소(124)가 도시되어 있다. 일단 웨이퍼(138)를 완전히 수납한 홀더(130)가 수납용기(103B) 및 기밀 밀봉을 위해 폐쇄된 커버(124) 내로 완전히 삽입되면, 컨테이너(100)는 운반 또는 저장할 수 있다. 이 컨테이너는 조작자에 의해 수동으로 또는 예를 들어 지능 가요성 컨베이어(400)에 의해 자동으로 운반할 수 있으며 또는 제1도를 참조하여 위에서 설명한 바와 같은 운송장치(300) 내에 저장할 수도 있다.

본질적으로, 컨테이너(100)의 주요한 특징은(웨이퍼를 수납하거나 또는 수납하지 않는) 웨이퍼 홀더(130)를 수용한 컨테이너의 내부공간(103)을 압력하에서 영구적으로 유지하며 또한 운반중의 짧은 기간을 제외하고 최대의 안전을 위해 압축된 초순도의 중성가스 공급설비(700)에 정확하게 연결되게 하는 것이다. N2, Ar, He와 같은 초순도의 중성가스는 (상기 가스 공급설비에 연결된) 가스 주입기를 신속 연결 밀봉플러그(129A) (제3도 참조)에 삽입하는 통상적인 방법으로 컨테이너에 도입된다. 아래에 설명한 바와 같이, 가스 주입기는 상기 가스 주입수단에 적합한 후퇴가능한 노즐이 될 것이다. N2는 그것의 낮은 제조비용으로 인해 바람직한 가스이다. ALRCO 사가 판매하고 있는 ULPT(Ultra Low Particulate Design) 가스 캐비넷 시스템은 가스 공급설비(700)에 매우 적합한 시스템이다.

피봇식 커버(129)가 닫히고, 압축 중성가스가 상기 가스 주입 밸브수단을 통해 주입될 때, 가스는 컨테이너(100)의 내부 공간에 유입되기 전에 고 효율 필터(129B)로 여과된 다음 수납용기(103A)를 채운다. 다음에, 가스는 구멍(107)을 통해 수납용기(103B)를 통과하여 상기 잔여공간(103'B)을 채운다. 대표적으로, 구멍직경 크기는 2mm 내지 10mm 정도이다. 웨이퍼 홀더(130)는 컨테이너(100) 내에서 가스로 완전히 둘러싸인다. 가스는 수납용기(103A)로 부터 챔버(103'B) 내로 통과함으로써 잔류할 수 있는 유입 입자들을 포획하는 제1차단효과(first baffling effect)를 발생시킨다. 다음에, 가스는 마침내 관통공(133)을 통과하여 케이싱(131)의 내부 공간(34)을 채운다.

이것은 또한 구멍(107)과 관통공(133)이 편위되어 있고 그리고 관통공(133)이 매우 작기 때문에 매우 효율적인 제2 차단효과(second baffing effect)를 발생시키게 된다. 컨테이너이 내부공간은 외부환경으로 부터 오염물의 침입을 방지하기에 충분한 공칭압력 P로 유지되지만, 이 압력은 피봇식 커버의 어떤 바람직하지 않은 개방을 피하기 위해서는 피봇식 커버(124) 상에 과도한 압력이 가해지지 않도록 너무 높지 않아야 한다.

따라서, 홀더(130) 내에 밀폐된 웨이퍼(138)는 외부환경에 대해 적절한 정의 압력차 △P로 상기 중성가스에 의해 충분히 둘러싸이게 된다.

관통공이 갯수, 크기, 배향과 배치는 수납용기(103A)로 공급된 여과 공기에 남아있는 잔류 오염입자들이 웨이퍼 표면에 도달할 가능성이 실질적으로 거의 없도록 설계할 수 있다. 관통공의 직경 크기는 0.2mm 내지 2mm 정도이며, 서로에 대하여 2 내지 5mm 정도의 사전 결정된 거리만큼 이격되어 있다. 따라서, 상기 잔류 입자들을 포획하고 이들 입자가 웨이퍼에 도달하는 것을 변경시키는 매우 효율적인 추가 보호효과를 얻을 수 있다. 내부벽(106)의 구멍(107)과 케이싱(131) 배면의 관통공(133)을 조합시킴으로써 이러한 2가지 차단 효과를 발생시킬 수 있게 되는바, 이것은 입자 포획(particulate trapping)의 관점에서 보면 본 발명의 COAST 개념에 의한 탁월한 점이다.

공칭압력 p의 바람직한 범위는 외부환경에 대해 약 500∼10000pa의 정의 압력차 △P를 발생시키는 1.055∼1.1×10⁵pa이다.

전형적인 평균값은 약 5,000pa이다. 비록 컨테이너가 가능한한 기밀 밀봉이 되도록 정상적으로 설계되었다해도, 특히 컨베이어 운반도중이나 또는 컨테이너를 저장고에 장기간 저장해야 할 필요가 있는 경우에 약간의 가스누출의 가능성이 있을 수 있다. 이것은 가스를 주기적으로 보충해야 하는 이유중 하나가 된다. 각 웨이퍼의 운반을 위해 컨테이너 피봇식 커버를 개방시킬 필요가 있는 바, 이것은 무시할 수 없는 가스누출을 야기시키는 원인이 된다.

피봇식 커버(124)가 개방될 때, 웨이퍼를 외부오염으로부터 어떤 방법으로 보호하는지를 살펴보기로 한다. 정상적으로, 컨테이너는 상기 가스 공급설비(700)에 연결되므로, 상기 공칭압력 P로 가압된 보호 중성가스 환경은 컨테이너 내부공간 내에서 유지된다. 피봇식 커버(124)가 개방될 때, 송풍기 압력 P가 상기 내부공간에 가해지는 것이 바람직하다. 그 목적은 최대한의 보호를 위해 적절한 가스 유속 V를 갖고 외부로 흐르는 바람직한 가스 스트림을 만들기 위한 것이다. 구멍(107)은, 커버(124)가 개방위치에 있을 때, 충분한 충형 가스 흐름이 웨이퍼 홀더의 모든 밀폐면위를 지나도록 설계되어 있다. 그러나, 이러한 구멍(107)은 그의 크기가 실질적으로 중요한 것이 아니기 때문에 정밀하게 가공되지 않아도 된다. 다음에, 이러한 가스 흐름은 구멍(142)을 통과한 후, 수평 또는 경사지게 배향되어 웨이퍼(138)를 어떠한 오염물질의 침입으로 부터 보호하는 가스 차단막을 형성한다. 마찬가지로, 구멍(142)의 갯수, 크기, 배향과 배치도 피봇식 커버(124)가 개방될 때 웨이퍼 보호용 효율적인 가스 차단막을 형성하도록 설계할 수 있다. 가스 차단막 생성의 이러한 시간중에, 웨이퍼는 구멍(107)과 관통공(133)의 크기비율(size rate)로 인해 상당히 정적인 환경내에 있음을 주목하기 바란다.

컨테이너(100)는, 피봇식 커버(124)가 개방되어 있을때, 상기 가스 공급설비(700)에 연결되어 있으므로 상기 보호 가스 차단막의 생성을 유지하게 된다. 따라서, 컨테이너는 원하는 시간 동안 이 위치에 머무를 수 있다. 한편, 미합중국 특허 제4724874호와 관련하여 동적 세정효과가 요구되면, 관통공(133)의 직경크기를 확대시키는 것으로 충분하다.

이론적으로, 카셋트 저장소(123)는 웨이퍼 홀더(130)를 사용하지 않고 단일 웨이퍼를 가압보호환경내에 저장하도록 쉽게 개조할 수 있다. 이 경우에, 웨이퍼는 그러한 점에 바로 적용되는 지지수단(180)(제2도)에 의해서 카셋트 저장소내에 유지될 것이다.

그러나, 위에서 설명한 제1 차단효과만을 얻을 수 있을 것이다.

하지만, 위에서 설명한 바와같이 내부벽(106)의 구멍(107)과 웨이퍼 홀더(130) 후방벽의 관통공(133)을 조합하여 위에서 설명한 제2차단 효과를 생성시키는 것은 고가치 웨이퍼 제품(high value product wafers)들(예를 들어, 64메가비트 및 그 이상의 DRAM 칩, VLSI와 VLSI 바이폴라 칩)이 제조되는 한 필연적인 것으로 보인다. 마찬가지로, 어떤 특정한 응용의 경우, 구멍이 없는 홀더림(holder rim)도 사용할 수 있다. 생성된 가스차단막은 홀더 개구를 통해 샤워효과(shower effect)로 대체될 필요가 있다. 이 경우에, 관통공(133)은 위에서 설명한 것보다 더 큰 직경으로 설계되어야 한다.

COAST개념의 기본 원리에 따르면, 다른 컨테이너 설계를 쉽게 구상할 수도 있다. 특히, 구멍이 형성된 내부벽(106)은 내부공간(103)을 상부와 하부 영역으로 분할하는 구멍이 형성된 플레이트(drilled plate)로 할 수있다. 상부 영역은 저장소를 형성하고 하부 영역은 수납용기를 형성하게 된다. 이러한 구멍이 형성된 플레이트 아래에서, 공기는 웨이퍼 홀더의 전체 표면상에서 방해받는 일 없이 하방으로 흐른다. 마찬가지로, 피봇식 커버로 위에서 설명한 도어 수단을 다른 해결책으로, 예를 들어 마그네틱 도어(magnetic door), 수직형 셔터, 진공도어 등으로 구현할 수 있다.

결국, 컨테이너(100)는 비교적 간단한 구조적인 설계로 구성되며 그것의 밀봉을 확실히 하기 위한 어떤 복잡한 잠금기구(latching mechanism)도 필요치 않다. 제1도에 도시한 바와 같이, 벨트 컨베이어로 처리하고, 저장고에 저장하는 것은 용이하다.

더구나, 컨테이너의 뛰어난 설계는 웨이퍼 식별 데이타의 직접 판독을 위한 투명한 물질 또는 윈도우의 사용을 가능케 한다. 컨테이너의 기밀구조 및 작은 부피(공간)의 저장소로 인해, 컨테이너는 고가의 초순도이 중성가스로 저렴한 비용으로 충전될 수 있다. 기밀 밀봉을 형성하게 되면, 예를 들어 가스 공급설비에 고장이 일어날 경우에도, 컨테이너에 실질적인 자율성(autonomy) 및 안전성(safety)을 제공한다.

유연한 회전 및 지지패드를 사용하면, 처리 및 운반하는 중에 상기 패드와 웨이퍼간에 발생된 마찰로부터 필연적으로 일어나는 실리콘 입자의 발생을 현저하게 감소시킬 수 있다.

다중 웨이퍼 컨테이너(Multiple Wafer Container) (MWC)

실제로, 단일 웨이퍼 처리 접근방법은 COAST 개념의 기본이 되며 장래에 아주 유망해 보이지만, 일괄처리에 대한 다수의 웨이퍼를 처리하는 요구는 예를 들어(실리콘 웨이퍼와 비교할 때 더 작은 직경을 갖는) GaAs 웨이퍼의 경우나 또는 세정, 고온 열처리 등과 같은 어떤 특정한 처리단계의 경우에 지속될 것이다. 제2도 내지 7도와 관련하여 설명한 바와같은 컨테이너(100)는 단일웨이퍼 저장, 운반 및 처리에 아주 적합하지만, 다중 웨이퍼 홀더가 요구되는 경우 다수의 웨이퍼를 수용하도록 쉽게 개조될 수 있다. 따라서, 그런 관점에서 다중 웨이퍼 일괄처리에 적합한 다른 변형예들을 포함하여 제2바람직한 실시예를 제8도 및 9도를 참조하여 설명하기로 한다.

제8도는 제8a도 및 제8b도로 구성된다. 제8a도는 제2도 및 3도의 실질적인 카셋트 저장소(123)를 제8b도의 다중 웨이퍼 홀더(130')를 수납하기에 적합하도록 변형시킨 카셋트 저장소(123')를 개략적으로 도시한 것이다. 제8b도의 다중 웨이퍼 홀더는 제4도의 웨이퍼 홀더(130)를 직접적으로 변형시킨 것이다. 서로 대응하는 구성요소는 대응부호로 표시하였다. 접근 개구(104')의 크기가 상대적으로 크기 때문에, 하우징 박스(102')의 양 측면상에는 한개의 가스주입 밸브수단 대신에 2개의 가스주입 밸브수단(129'A, 129'B)을 사용하는 것이 바람직하다. 제8도로 부터 명백한 바와 같이, 크기의 변경에만 실질적으로 제한된 약간의 조절이 요구될 뿐이다. 그러나, 제2도에 도시된 2개의 구멍(109)은 제8도에서 전 셋트의 구멍쌍(107')이 되며, 각 웨이퍼(138)에 대해 한쌍의 구멍이 있다.

내부벽(106) (제2도)에 있는 구멍(107)의 갯수, 크기 및 배치에 대해 위에서 설명한 내용이 실시예에 적용된다.

제8b도는 다수의 웨이퍼(138)를 저장하기에 적합한 대응 웨이퍼 홀더(130')를 나타낸다. 간결성을 위하여, 하우징(102') 및 케이싱(131')의 일부 상세한 구조는 제8b도에 도시하지 않았다.

이송개구(132')는, 제4도의 홀더와 비교해 볼때, 그의 내부 측면에 성곽모양의 형상을 제공하는 일련의 슬롯을 구비한다. 제8b도의 웨이퍼 홀더(130')는, 상기 슬롯에 대응하는, 이 경우에는 상기 셋트의 구멍쌍과 폭넓은 관계로 대응하는 한 세트의 관통공(133')(도시되지 않음)을 구비한다. 그 결과, 위에서 설명한 오염물질의 효율적인 포획이 어느정도 얻어진다. 최종적으로 폴리우레탄 발포체(polyurethane foam) 또는 그 유사물(도시되지 않음)과 같은 연질의 발포체편을 커버(124') (제8a도)의 내부면(도시되지 않음)상에 부착하여, 커버(124')가 닫혀질 때 웨이퍼를 〔컨테이너(100')내에 삽입된〕 홀더(131') 내에서 안전하게 유지되게 한다.

일부의 처리장치는 플루오로웨어사(FLUOROWARE Inc.)가 설계하고 제작한 공지의 H형 바(H-bar) 모델과 같은 상업적으로 구입가능한 다중 웨이퍼 캐리어(multiple wafer carrier)를 수용할 수 있도록 설계할 수 있다. 제9a도는 플루오로웨어사에 양도된 미합중국 특허 제4949848(참고문헌 D10)의 제1도에 대응하는 도면으로, 제8a의 다중 웨이퍼 컨테이너(123')내에서 카셋트로 사용되기에 적합한 이러한 전형적인 웨이퍼 캐리어를 약간 변경하여 나타낸 것이다.

제9a도를 참조하면, 웨이퍼 캐리어(151)는 수평 인덱싱바(horizontal indexing bar)(154)를 지지하는 플랜지(153)를 갖는 H형 단부벽(H-shaped and wall) (152)를 구비하며, 상기 수평 인덱싱바(154)는 통상 웨이퍼 캐리어를 인덱싱하기 위해 사용된다. 이런 캐리어들은 플루오로웨어사로부터 A192-80M 및 그 유사한 상품명 하에 상업적으로 구입 가능한 것이다.

제9b도에 도시한 바와 같이, 따라서 제8a도의 카셋트 저장소(123')〔피봇식 커버(124')는 도시되지 않음〕는 이런 유형의 캐리어에 적합하도록 변형할 수 있다. 이 경우에 있어서, 카셋트 저장소(123)의 유일한 변형은 하우징(102)의 하부의 내면상에 H형 바 암식 부착장치(H-bar female attachment system)(155)를 제공하는 것이다. 웨이퍼 홀더(130)(제4도)의 설명과 관련하여 위에서 설명한 장점, 특히 홀더(130)의 구멍(142)에 의해 형성되는 제2 오염 포획효과 및 가스 차단막 효과는 더이상 얻어지지 않는다.

가압식 인터페이스 장치(Pressured Interface Apparatus)

COAST 개념의 인터페이스 장치는 매우 다양한 잠재력을 갖는다. 특히, 이것은 단일 웨이퍼 컨테이너(SWC)와 처리장치(PE)를 또는 단일 웨이퍼 컨테이너와 다중 웨이퍼 컨테이너(NWC)를 인터페이스 하도록 설계되어 잇다.

SWC/PE 인터페이스 장치

제10도는 COAST 개념의 가압식 인터페이스 장치(200)를 이중 포트형(dual-port version)으로 형성하는 상이한 부품들의 부분 분해도를 나타낸 것으로, 상기 가압식 인터페이스 장치는 각기 입력 포트〔선-처리(pre-process) 또는 로드 스테이션(load station)〕 및 출력포트〔후-처리(post-process) 또는 언로드 스테이션(unload station)〕를 구비한 가장 통상적인 처리장치에 적합한 2개의 독립 IN/OUT 섹션으로 구성된다. 통상, 전형적인 처리장치는 상기 포트와 상기 처리 챔버 사이를 적절히 인터페이스하느 하중구속부(loadlock)를 포함한다.

상기 스테이션은 상기 가스 공급 설비(700)와 연결될 수도 있고 또는 연결되지 않을 수도 있다.

제10도에 도시한 2중 포트형에 있어서, 인터페이스 장치(200)는 우선 기본적으로 배면에 림(203)(rim)을 구비한 박스형 하우징(202)으로 구성된 프레임(201)을 갖는다. 하우징(202)은 제10도의 좌측 대부분에 도시된 바와 같이 (하우징의 상면은 제거되었음) 내부 공간(204)을 갖는다. 제10도에서, 내부공간(204)은 IN 섹션 및 OUT 섹션 모두에 공통이다. 그러나, 각 섹션에 대해 한개씩 2개의 독립 내부공간을 만드는 분리벽을 또한 생각할 수 있다. 하우징(202)의 정면에는 2개의 포트 윈도우(205A, 205B)가 제공되어 있다.

마찬가지로, 프레임(201)의 배면에도 상기 선-처리 및 후-처리 스테이션과 각기 연통하는 2개의 대응 연통 게이트(205'A, 205'B)가 제공되어 있다. 한 포트 윈도우와 한 연통 게이트 사이의 내부공간은 포트영역(port zone)이라 부른다. 한쌍의 노치(notches) (206a, 206b) 및 한쌍의 밀대(thrusts) (207a, 207b)가 포트 윈도우(205A)의 측면상에 배치되어 있다. 유사한 구조의 노치(206c, 206d) 및 밀대(207c, 207d)가 포트 윈도우(205B)에도 제공되어 있다. 각 밀대(207a∼207d)는 각기 구멍(208a∼208d)을 구비한다. 덮개 작동기 장치(209A)는 하우징(202)의 상면에 고정되어 있다. 제10도에 도시한 바와 같이, 이 작동기 장치는, 그 장치를 하우징 상면에 부착시키는 고정수단(210A), 잭(jack) (211A), 신축 아암 또는 피스톤(212A)과 포크형 해드(fork-shaped head) 또는 요크(yoke) (213B)를 포함한다. 제10도에 도시한바와 같이, 도어수단은, 요크(213A)를 통해 아암(212A)에 의해 그의 이동이 제어되는 피봇식 덮개(pivothing lid)(214A)와, 상기 덮개상에 고정된 구멍형 돌출부(bored protruding ear)로 구성된다. 덮개(214A)는 구멍(208a, 208b) 및 핀(도시되지 않음)과 각각 협동하는 2개의 막힌 구멍(215a, 215b)을 구비하여, 이동형 아암(212A)이 후퇴되면 그의 회전운동을 확실하게 한다. 유사한 구조의 덮개 작동기 장치(209B)와 덮개(214B)는 각기 포트 윈도우(205A, 205B)를 통해 내부 공간(204) 내로의 접근을 제어 가능하게 허용하거나 또는 방지하는 역할을 한다. 덮개(214A, 214B)는 일단 닫히게 되면, 내부 공간(204)의 기밀밀봉을 완전히 유지하는 역할을 한다. 제10도의 좌측에 되어 있는 바와 같이, 회전이동 조작기(216B)는, 이동형 아암(217B) 및 표준진공 작동식 포크형 그리퍼(fork-shaped gripper)(218B)를 구비하며, 내부공간(204)내의 하우징 하부의 내면상에 장착되어 고정된다. 예를 들어, 조작기(216B) 몸체는 하우징(202)의 요홈(220B)에 결합되는 구동모터를 감싸는 돌출부(219B)를 갖는다.

그러나, 잠재적인 오염원을 더 제거하기 위해, 돌출부(219B)는 하우징의 외부에 설치할 수도 있다. 유사한 구조의 회전 이동 조작기(216A)(제10도에 도시되지 않음)가 제공된다.

인터페이스 장치(200)는 각 포트영역(또는 섹션)에 대해 하나씩 2개의 정지 컨테이너 수납영역(two rest container receiving zone)을 더 포함한다. IN 섹션에서, 컨테이너 수납영역은 기본적으로 2개의 중심결정 레일(222A, 222B)을 구비하는 중심결정 지지체(221A)로 구성되며, 이 중심결정 지지체(221A)는 개구(205A) 아래의 하우징(202) 우측하부에 형성된 요부(223A)에 부분적으로 결합된다. 레일(222a, 222b)은 대응 홈(224a, 224b)에 결합된다. 유사한 구조의 중심결정 지지체(221B)가 제공되고, 이 중심결정 지지체(221B)는 홈(224c, 224d)과 결합되는 레일(222c, 222d)을 구비하며 또한 요부(223B)에 결합된다. 각 컨테이너 수납 영역은 2개의 영역, 즉 하우징 정면에서 떨어진 정지영역(rest zone)과 하우징 정면에 근접되어 있는 작동영역(active zone)으로 세분화되어 있다. 중심결정 지지체(221A, 221B)는 상기 작동영역에서 구멍을 구비하거나 또는 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

인터페이스 장치(200)의 IN섹션은 포트 윈도우(205A)를 둘러싸는 한쌍의 체결 작동기 장치(225a, 225b)를 더 구비한다.

작동기 장치(225a)는 정상적으로 포트 윈도우(205A) 우측의 하우징(202) 측면에 부착된다. 이 작동기 장치(225)는 잭(226a), 이동형 아암 또는 피스톤(227a), 신축 가능한 핑거(228a)와 노즐(230a) 및 호스(231a)를 갖는 신축 가능한 가스 공급 시스템(229a)을 포함한다. 호스(231a)는 초순도의 압축 가스 공급설비(700)에 연결된다. 작동기 장치(225a)의 신축 가능한 가스 공급시스템(229a)이 필요치 않다는 점을 제외하고는 유사한 구조의 작동기 장치(225b)가 제공된다. 작동기 장치(225b)는 구멍(232b) 내에 결합된다. 포트 윈도우(205B)와 관련하여 유사한 구조의 작동기 장치(225c, 225d)가 제공된다. 정상적으로, 가스 공급 시스템(229a, 229c)은 피봇식 커버(124)의 개방시에 보호 가스 차단막을 형성하기 위해서 필요하다.

그러나, 때때로 어떤 특정한 응용(예를 들어, 소재가 세라믹 기판인 경우)의 경우, 이들은 단지 선택적일 수 있다. 최종적으로, 다른 유형의 체결 작동기 장치도 생각할 수 있다.

또한, 인터페이스 장치(200)는 컨테이너를 IN 섹션의 정지 영역으로 부터 OUT 섹션의 정지영역까지 이동시키는 컨테이너 운반장치(233)를 포함한다. 이 컨테이너 운반장치(233)는 기본적으로 지지체(236)의 홈(223)내에서 미끄럼 운동하는 작동기 장치(234)를 포함한다.

작동기 장치(234)는 잭(238)과 이동형 아암(239)을 포함한다. 2개의 버튼 또는 핀(241a, 241b)을 갖는 (제10도에 도시한 것보다 큰) 금속판(240)은 상기 작동시 장치(234) 위에 고정된다. 후자의 버튼은 컨테이너(100)(제2도)의 외측 하면에 형성된 대응 구멍(115A, 115B)내에 결합된다. 작동기 장치(234)는 금속판을 수직방향으로 상하이동 시킨다.

다음에 설명한 바와 같이, 인터페이스 장치는 가스 주입 밸브 조립체와 결합이 되는 구멍(242)을 선택적으로 구비할 수 있다. 이러한 구멍의 위치는 중요하지 않으며, 예를 들어 구멍은 하우징 정면의 중앙에 위치될 수도 있다. COAST 개념에 따르면, 2개의 포트영역을 형성하는 하우징 내부공간(204)이 가압되어 외부환경으로 부터의 오염을 피하는 것이 중요하다. 이러한 목적을 위해서, 이 하우징 내부공간은 완전히 기밀밀봉되어, 포트 윈도우(205A, 205B)를 통해 고가의 초순도 가스의 어떠한 불필요한 가스 누출도 방지해야 된다.

제10도의 부분(C) 확대도는 위에서 설명한 노치(206b), 밀대(207b)와 구멍(208b)의 상세한 구조를 나타낸다. 밀대(207b) 돌출부의 2개의 하부각은 둥글게 되어 있다. 유사한 구조가 다른 밀대(207a, 207c, 207d)에도 제공되어 있다. 이 적합한 형상은 피봇식 커버(124)의 자동개방을 위해 피봇식 커버(124)의 롤러 베어링(128A, 128B)과 협동한다. 또한, 제10도에는 덮개(214A, 214B)가 포트 윈도으(205A, 205B)의 외주부에서 하우징 정면과 기밀 밀봉을 이루도록 하는 오링(243A, 243B)이 점선으로 도시되어 있다.

요약하면, 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션은 기본적으로 2개의 영역, 즉 중심결정 지지체(221A)로 구성되는 컨테이너 수납 영역과, 포트 윈도우(205A)와 (제11도에 도시된) 연통 게이트(205)A 사이에 위치한 하우징 내부공간(204)의 일부에 대응하는 포트영역으로 구성된다. 유사한 구조가 OUT 섹션에도 제공된다. 내부공간(204) 내에 제공되는 환경 및 압력은 일반적으로 처리장치의 선-처리 및 후-처리 스테이션의 환경 및 압력이 되는데, 그 이유는 연통 게이트(205'A, 205'B)는 정상적으로 개방되고 덮개(214A, 214B)는 정상적으로 포트 윈도우(205A, 205B)를 기밀하게 밀봉하기 때문이다. 그러나, 다음에 설명한 바와 같이, 그밖의 다른 상황도 고려할 수 있다.

제10도로 부터 명백한 바와 같이, OUT 섹션은 모든 점에 있어서 IN 섹션과 동일하다. 단일 IN/OUT 섹션만을 갖는 인터페이스 장치도 통상적으로 웨이퍼를 개별적으로 처리하며 한 입력/출력 포트만을 갖는 급속 열처리 어닐(Rapid Thermal Anneal) (RTA) 스테이션과 같은 처리장치용으로 설계할 수 있음을 주목해야 한다.

제11도는, 하우징(202)의 상면이 투명하다는 가정하에, 제10도의 부품들을 도시한 사시도로서, 상이한 부품들이 적절히 조립되어 2중-섹션 인터페이스 장치(200)를 구성한 것을 나타낸다.

가스 주입 밸브 수단(244)은 모든 점에서 가스 주입 밸브 수단과 유사할 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있으며, 이 가스 주입 밸브 수단은 제8도의 구멍(242)에 삽입되고, 가압 목적을 위해 호스(245)를 통해 가스 공급설비(700)에 연결된다. 이와는 달리, 가압원은 연통 게이트를 통한 처리장치 자체일 수도 있다.

제11도에는 명료하게 도시되어 있지 않지만, 컨테이너 운반장치(233)는 2개의 중심결정 지지체(221A, 221B)로 규정된 평민 아래에 근소한 센티미터로 떨어져 위치되어 있다. 작동기 장치를 제어하는 전선, 가스공급설비의 배관조직 등은 간결성을 위하여 제11도에 도시하지 않았다. 선택적으로, 제거가능한(투명한) 커버(246)는 인터페이스 장치(200)의 먼지 보호용으로 유익하게 사용되는데, 이것은 청정한 공기와 연관 될 수 있거나 또는 연관되지 않을 수도 있다.

제11도는 인터페이스 장치(200)의 다른 특성 및 특징들을 명확히 나타낸다. 이 인터페이스 장치의 단순하고 울퉁불퉁한 외관 이외에도, 상기 인터페이스 장치는 어떤 통상적인 처리장치에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 충분한 CIM 환경의 CFM 개념에 따르는 통상적인 컨베이어에 폭넓게 사용을 할 수 있는 큰 융통성의 잠재력을 갖는다. 또한, 결함이 있는 인터페이스 장치는 사전 인증된 예비 유니트(spare pre-qualified unit)로 신속하고 용이하게 교체할 수 있다. 또한, 이러한 인터페이스 장치는 그내에 배치된 부품의 감소로 인해 하우징 내부공간(204) 내에서 고도의 청정도를 얻을 수 있음을 주목해야 한다. 제11도에 도시된 실시예에 따르면, 잠재적인 주요 오염원은 2개의 회전 운반 조작기(216A, 216B)이다. 그러나, 특정한 처리장치(500)가 웨이퍼를 처리하기 위해 이것을 적절히 배합시킬 필요가 있을 때, 최소한의 설계변경을 통하여, 표준 웨이퍼 배향장치를 인터페이스 하우징 내부공간(204)에 도입할 수 있다.

필요한 경우, 바코드 판독기 또는 그와 유사한 장치가 웨이퍼 배향 장치에 결합될 수 있다. 더우기, 하우징 내부공간의 체적이 작기(초순도의 가스의 소비가 감소되기)때문에, 생산 및 개발비용이 최소화 된다. 결국, 이 인터페이스 장치는 다수의 상이한 소재에도 적용되는 바, 그 이유는 예를 들어 소재 크기가 변경되는 경우 오직 하우징의 정면만을 변경시키면 되기 때문이다. COAST 개념의 가압식 인터페이스 장치가 하중구속부로 작동하므로, 이것은 선-처리 및 후-처리 스테이션과 위에서 설명한 처리장치의 하중구속부를 대신하도록 설계할 수도 있다.

인터페이스 장치(200)의 전체작동은 제12a도 내지 12o도를 참조하면 이해할 수 있을 것이다. 제12a도 내지 12o도는 실리콘 웨이퍼(138)를 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션(운반 IN 동작)을 통하여 컨테이너(100)로 부터 처리장치 챔버로 운반하는 기본 시퀀스 작동단계를 나타낸다. 역작동, 즉 일단 처리된 실리콘 웨이퍼를 인터페이스 장치(200)의 OUT 섹션(운반 OUT 동작)을 통하여 처리장치 챔버로부터 컨테이너(100)로 운반하는 작동이 또한 도시되어 있다. 제12a도 내지 12o도는, 하우징 상면이 회전 운반 조작기(216A, 216B)의 연속운동과 처리될 웨이퍼(138)의 상이한 각각의 위치를 나타내도록 투명하다고 가정하여, 인터페이스 장치(200)를 도시한 것이다. 상기 웨이퍼(138)는 연속으로 취출 및 탑재되는 컨테이너(100)내에 밀폐되어 있다.

다음의 설명은 제2도 내지 5도 및 제8도 내지 9도와 각기 관련하여 위에서 설명한 바와 같은 컨테이너 및 인터페이스 장치에 대해 한 설명을 포함한다.

제12a도에 도시된 초기 위치에서, 덮개(214A, 124B)는 기밀상태로 닫혀 있다. 인터페이스 하우징 내부공간(204)은 초순도의 중성 가스로 가압되어 있다. 체결 작동기 장치(225a, 225b)의 이동형 아암(227a, 227b)은 신장하는 한편, 체결 작동기 장치(225c, 225d)의 이동형 아암(227c, 227d)은 그들 각각의 정지위치로 후퇴 이동한다.

컨테이너 운반장치(233)의 금속판(240)은 하부 위치에 있게 된다.

벨트 컨베이어(401)의 바이-패스 스테이션(401B)의 입력 및 출력포트가 또한 제12a도에 도시되어 있다.

제1시퀀스 단계에서, 컨테이너 내의 웨이퍼는 제12a도의 인터페이스 장치(200)에 부착된 처리장치(500)(도시되지 않음)에서 처리되는 바, 벨트 컨베이어(401)상에 운반된 상기 컨테이너(100)는 IN 섹션의 컨테이너 수납영역내로 밀어진다. 주 벨트 컨베이어(401)로 부터 IN 섹션까지의 운반은 매우 다양한 방법, 예를 들면 상기 입력포트를 형성하는 〔상기 컨베이어(401)와 수직인〕횡단 회전벨트에 결합되고 또한 IN 섹션의 정면에 배치된 레버(도시되지 않음)의 작동에 의해서 수행될 수 있다. 이와 달리, 컨테이너(100) (제2도)의 버튼(116A, 116B)에 결합되는 구멍을 갖는 잭(jack)에 의해 작동되는 신장아암(도시되지 않음)도 컨테이너를 끌어 당기는데 사용할 수 있다. 횡단 회전벨트가 그의 출력 포트로 역운동하는 유사한 구조의 벨트가 OUT 섹션에 제공된다. 컨테이너(100)의 롤러베어링(128A, 128B)은, 그들이 각기 밀대(207a, 207b)와 유연하게 접촉할 때, 정지부재로서 효과적으로 사용된다. 컨테이너(100)를 IN 섹션 정지영역에서 정확히 위치결정 하기 위한(신축 가능한 레버, 센서등을 구비한) 그밖의 다른 시스템들도 고려할 수 있다.

곧바로 체결 작동기 장치(225a, 225b)의 신축가능한 핑거(retractable fingers) (228a, 228b)와 신축 가능한 노즐(230a)은 신장하여 막힌 구멍(111A, 111B) (제2도) 및 가스 주입 밸브방치(129)에 각기 삽입되어, 컨테이너(100)와 완전히 체결됨과 동시에 컨테이너에 가스를 공급한다. 이제 가스가 영구히 공급되어 있는 컨테이너(100)는 호스트 컴퓨터(601)가 요구한 시간동안 IN 섹션의 정지 영역내에 머무를 수 있다. 중심결정 지지체(221A)의 위치결정 레일(222a,222b)은 정확한 컨테이너 위치결정을 위해 컨테이너의 홈(113A, 113B) (제2도)과 협동한다. 필요하다면, 작동기 이동형 아암(227a, 227b)의 극히 정확한 신장을 위해 컨테이너이 장확한 위치를 검출하는 근접센서(proximity sensors)를 사용할 수 있다.

제12b도는 이러한 처리단계에서 컨테이너 수납영역(221A)의 정지 영역에서 대기위치에 있는 컨테이너(100)를 나타낸다. 2개의 컨테이너 및 인터페이스 하우징의 내부공간은 공칭압력 P에 있게 된다.

다음 단계는 포트 윈도우(205A)를 닫고 있는 덮개(214A)를 개방하는 데 있다. 이러한 목적을 위해, 작동기 장치(209A)가 작동되고, 아암(212A)이 후퇴 이동되어 요크(213A)에 연결된 기구에 의해 덮개(214A)를 회전시킨다. 이 단계의 종료시에, 피봇식 덮개(214A)는 제12c도에 도시한 바와 같이 수평상태로 된다. 덮개(214A)가 개방되면, 인터페이스 장치(200)의 내부공간(204)은 충분히 가압되어 있으므로 중성가스의 연속적인 흐름이 포트 윈도우(205A)로 부터 즉시 방출된다. 덮개(214A)가 개방되기 직전에, 하우징 내부공간(204)은 송풍기 압력으로 가압되므로, Pint=P가 된다. 사실상, P 값은 포트 윈도우(205A)를 통과하는 가스 스트림이 대략 0.2-2m/s 범위의, 바람직 하게는 V=0.4m/sec 정도의 충분한 가스 유속을 갖도록 선택된다.

일단 덮개(214A)가 완전히 개방되면, 인터페이스 내부공간의 압력은 공칭압력(Pint=P)으로 감소된다. 작동기 장치(225a, 225b)는 컨테이너를 끌어 당기게 되고, 롤러 베어링(128A, 128B)은 앞에서 설명한 그의 특수한 형상 또는 외형으로 인해 캠의 역할을 하는 밀대(207a, 207b)쪽으로 가압된다. 그 결과, 컨테이너 커버(124)는 점차적으로 개방되는 반면에, 컨테이너(100)는 계속 전진하여 포트 윈도우(205A)에 더욱 근접하게 된다. 피봇식 커버(124)가 개방되면, 연속적인 가스흐름은 컨테이너(100)의 구멍(142)을 통해 그리고 어느 정도는 이송개구(132)를 통해 빠져나가 위에서 설명한 효율적인 가스 차단막을 형성함으로써 밀폐된 웨이퍼의 완전한 보호를 확실히 한다. 상기 단계 동안, 상기 송풍기 압력 P이 컨테이너의 내부공간에 인가되어 동등한 가스 유속 V를 보장한다. 제3도로 부터 명백한 바와 같이, 피봇식 커버(124)는 U형(U-shaped)으로 형성되어 있다. 상기 피봇식 덮개가 수평으로 놓이면, 역 U형이 되어 컨테이너가 정지영역으로 부터 작동영역까지 이동할 때 부가적인 보호원인 터널형 구조(tunnel-like structure)를 형성한다. 컨테이너 및 인터페이스 포트 환경으로 부터 내부로 발생된 2개의 가스 스트림은 위에서 설명한 바와 같은 중심결정 지지체(221A)에 형성된 구멍(aperture 또는 perforation)을 통해 외측하방으로 흐른다. 컨테이너(100)는 그의 정면이 인터페이스 하우징 정면과 밀봉상태로 정합할때 까지 계속 이동한다. 다음에, 컨테이너(100)의 오링(122)은 그들 사이에 뛰어난 기밀 밀봉을 확실하게 한다. 제12d도는 이러한 처리단계에서의 컨테이너 위치를 나타낸다. 컨테이너(100)는 대기상태로 컨테이너 IN 섹션 수납영역의 작동영역에 머무른다. 컨테이너(100)의 피봇식 커버(124)는 수평으로 위치되고 덮개(214A) 아래에 놓인다. U형 피봇식 커버(124)의 측면(124A, 124B)은 인터페이스 하우징 정면의 슬롯(206a, 206b) (제10도)에 미끄럼 결합된다.

컨테이너(100) 내에 밀폐된 압축가스는 웨이퍼 홀더(130)의 모든면 상에서 층모양으로 흐르므로, 구멍(142)을 통해 외부로 빠져 나가기 전에 웨이퍼 홀더를 완전히 감싸서 컨테이너 접근 개구 근처에 상기 효율적인 가스 차단막을 확실하게 생성한다. 그 결과, 이러한 모든 중요한 작동중에, 웨이퍼는 외부환경에 대해 정의 압력차를 갖는 보호 가스환경에 의해 둘러싸이므로, 컨테이너가 인터페이스 하우징 정면과 견고한 밀봉상태로 정합할 때까지 어떠한 오염물질의 침입도 방지하게 된다. 상기 단계의 종료시에, 양 내부공간은 단일 환경으로 합쳐지며, 필요한 경우 다음에 가스 주입 밸브장치(129, 244)와 가스 공급 설비와의 연결을 차단할 수도 있다. 상기 단일 환경을 안정화 시키기 위해서는 대기시간이 짧은 것이 바람직하다. 이 단계가 매우 신속히 완료된다면, 단지 저장소 내에 수용된 공기에 의해서 생성된 가스차단막은 적절하다고 생각할 수 있다. 만일 그러하다면, 이때 가스 공급설비에의 연결이 필수 요건이 될 수 없지만, 다른 운반 IN/OUT 작동이 요구되는 경우 저장소는 다시 채울 필요가 있다.

모든 이러한 단계 중에, 위에서 설명한 포획 효과를 형성하기 위한, 수납용기와 홀더 내부공간 사이의 가스 순환을 제한하는 구멍(107)과 관통공(133)간의 크기비(size ratio)로 인해, 웨이퍼는 실질적으로 정적인 환경내에 있다는 것을 주목해야 한다. 또한, 제12b도 내지 12d도의 단계 시퀀스는 가스 손실을 제한하도록 신속히 완료 된다(대략 2초).

제12e도 내지 12h도는, 운반 IN 작동동안, 회전조작기(216A)의 상이한 이동과 웨이퍼(138)의 각기 상이한 위치를 나타낸다.

우선, 이동형 아암(217A)은 포트 윈도우(205A)를 통해 신장되며, 진공 작동시 포크형 그리퍼(218A)는 웨이퍼 홀더(130) 내의 웨이퍼(138) 아래에 결합된다. 그리퍼는, 그것이 최종위치에 도달할 때까지, 즉 웨이퍼에 대해 중심이 결정될 때까지, 부-개구(sup-opening) (132B)내로 서서히 이동한다. 다음에, 조작기(216A)는 이동형 아암(217A)을 약간 들어 올리게 되므로, 그리퍼(218A)는 웨이퍼의 배면과 서서히 접촉한다. 다음에, 그리퍼(218A)에 부착된 진공작동 수단이 작동되어 웨이퍼가 흡입에 의해 견고하게 파지되게 한다(제12e도). 다음에, 이동형 아암(217A)의 후퇴이동과 제1의 90°회전(제12f도)의 결과로 인해, 웨이트(138)는 컨테이너(100)로 부터 끌어당겨서 윈도우 포트(205A)를 통해 하우징 내부공간(204)으로 운반된다. 다음에 조작기(216A)는 다시 90°회전하여, 이동형 아암(217A)이 다시 신장되어 웨이퍼를 연통 게이트를 통해 이동시키도록 허용된다(제12g도). 웨이퍼는 처리장치(500)의 선-처리 스테이션 아래에 놓이게 되어 비로서 웨이퍼의 처리를 할 수 있게 된다.

이동형 아암(217A)은 내부공간(204) 안쪽으로 후퇴하게 된다.

이렇게 함으로써 컨테이너(100)를 언로딩하고 그리고 처리장치의 선-처리 스테이션을 로딩하기 위한 운반 IN 작동이 종료된다. 이와 동시에 또는 이어서, 컨테이너(100)는 분리된다. 즉, 컨테이너는 작동기 장치(225a, 225b)에 의해 정지영역으로 밀어진다(제12h도).

이러한 단계동안, 커버(124)와 덮개(214A)는 계속하여 닫혀지는 반면에, 컨테이너 및 하우징 내부 공간은 위에서 설명한 가스 차단막을 형성하는 2개의 내부환경으로 부터 발생된 보호가스 스트림으로 인해 여전히 오염되지 않는다. 비록 그밖에 다른 변형도 생각할 수 있지만, 대표적인 구성은 피봇식 커버(124) 또는 덮개(214A 또는 214B)가 개방될 때마다 원하는 유속 V를 발생시키도록 상기 송풍기 압력 P를 가하는 것이다. 따라서, 2개의 내부공간은, 가급적 컨테이너가 작동영역에 놓일 때, 즉 상기 2개의 내부공간이 공통 내부공간에 합쳐질 때를 제외하고는, 처리장치의 유형에 따르는 단일환경을 갖고 공칭압력 P로 정상 유지된다. 그러나, 위에서 설명한 2개의 기본 압력값 P 및 P 이상을 필요로하는 더욱 정교한 구성을 사용할 수 있다.

예를 들면, 2개의 송풍기 압력이 P₁P₂인 압력 P₁과 P₂를 사용할 수 있으므로, 컨테이너가 정합을 위해 인터페이스 하우징 정면과 접촉중에 있을 때, P_cont=P₁및 P_int=P₂를 갖는다.

압력값 P₁과 P₂는 서로 다르지만 차이는 그다지 크지 않다.

다음 표1은 결합단계 동안 2개의 각 내부공간내의 압력값 P_cont및 P_int를 요약한 것이다. 반대인 분리단계는 완전히 대칭이 된다.

다음에, 회전 조작기(216A)는 180°회전되어 제12a도에 도시한 초기 위치로 진행한다. 다음에, 컨테이너(100)는 제12b도와 관련하여 설명한 역방향 이동의 결과로, 핑거(228a, 228b) 및 노즐(230a) 후퇴에 의해 체결상태로 부터 해제된다. 다음에, 컨테이너(100)는 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션 정지영역에서 OUT 섹션 정지 영역으로 운반된다. 이러한 목적을 위해, 컨테이너 운반장치(233)의 작동기 장치(234)는 우선 구동되어 컨테이너(100)의 버튼(241a, 241b)과 구멍(115a, 115b)이 완전히 정렬될때까지 금속판(240)이 컨테이너 아래를 통과하도록 한다. 먼저, 금속판(240)은 작동기 장치(234)에 의해 상승되어 컨테이너(100)를 체결한 다음에, 재상승되어 컨테이너를 약 5cm 정도 들어올려 작동기 장치(225b, 225c) 위를 통과시킨 후, 컨테이너가 OUT 섹션 정지영역 위에 위치될 때까지 컨테이너를 측방향으로 이동시킨다.

다음에 작동기 장치(234)는 금속판(240)을 하강 시키므로서, 컨테이너(100)는 컨테이너 홈(113, 113B)과 협동하는 위치결정 레일(222c, 222d)에 의해 위치결정 지지체(221B) 아래에 완전히 정렬되어 놓인다. 결국, 작동기 장치(234)는 그의 초기 위치로 이동된다.

일단 컨테이너(100)가 OUT 섹션 정지영역에 정확히 정렬되어 위치하게 되면, 체결 작동기 장치(225c, 225d)는 제12b도 및 12c도와 관련하여 설명한 이동 시퀀스를 수행하도록 작동된다. 제12j도에 도시한 바와 같이, 컨테이너(100)가 OUT 섹션의 정지영역에 잔류하는 동안, 덮개(214B)는 분리된다. 제12k도는, 제12d도와 관련하여 위에서 설명한 단계의 시퀀스에 따라, 포트 윈도우(205B)와 밀봉상태로 정합되는(OUT 섹션 컨테이너 수납영역의 작동영역내에 있는) 컨테이너(100)의 각 위치를 나타낸다. 이제, 처리된 웨이퍼는 언로딩하는 처리단계의 후-처리 스테이션에서 얻을 수 있다. 그리퍼(218B)는 초기위치에 있다.

회전 조작기(216B)는 다음 시퀀스에 의해 웨이퍼를 후-처리 스테이션으로 부터 컨테이너(100) 내로 운반한다. 조작기(216B)는 우선 그의 축을 중심으로 약 180°회전되고, 이동형 아암(217B)은 연통 게이트(205'B)를 통해 신장되어 진공작동식 포크형 그리퍼(218B)가 웨이퍼 아래에 위치되게 하여 진공수단의 작동에 의해 웨이퍼를 파지한다.

다음에, 이동형 아암(217B)은 제12도에 도시한 바와 같이 후퇴하여 90°회전한다. 이동형 아암은 다시 90°회전하여 신장되어 웨이퍼를 컨테이너 내로 삽입시킨다(제12m도). 결국, 상기 진공수단은 해제되고, 웨이퍼는 그리퍼(218B)로 부터 자유롭게된 다음에, 서서히 하강하여 지지패드(139a, 139b, 139c)상에 머무르고, 그리고 회전패드(137a, 137b)에 부분적으로 삽입된다.

다음에, 이동형 아암(217B)은 후퇴한다. 컨테이너를 분리하는 단계의 시퀀스는 제12g도 및 12h도와 관련하여 설명한 것과 동일하다. 가스가 컨테이너 내에 적절히 공급되므로, 컨테이너(100)는 필요로 하는 한 제12n도에 도시한 바와 같이 OUT 섹션의 정지영역에 안전하게 잔류할 수 있다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼가 후-처리(언로딩)스테이션으로 부터 컨테이너로 운반되는 운반 OUT 작동이 종료하게 된다.

호스트 컴퓨터가 컨테이너(100)를 다시이동시키도록 결정하면, 작동기 장치(225c, 225d)는 바이-패스 스테이션(401B)의 출력포트에 있는 횡단 컨베이어 벨트위로 컨테이너(100)를 밀어낸다.

핑거(228c, 228d) 및 노즐(230c)은 후퇴하고, 이동형 아암(227c, 227d)도 또한 후퇴한다. 가스 공급설비(120)에 더이상 체결되어 있지 않고 또한 연결되어 있지도 않은 컨테이너(100)는 주 벨트 컨베이어(401) 쪽으로 이동되어, 다음 공정 또는 처리를 위해 이용할 수 있다.

주목할 점은, 작동기 장치(225c, 225d)의 이동형 아암의 길이는 바이-패스 스테이션(401B)의 보조 벨트위에 또는 예를 들어, 텔레스코우프형 아암(telescopic arm)을 사용하여 컨베이어(401)의 주 벨트위에 컨테이너를 직접 배치하기에 적합해야 한다는 것이다.

단일 웨이퍼 컨테이너 및 비가압식 표준 처리장치를 포함하는 바람직한 실시예를 참조하여 인터페이스 장치(200)를 설명하였다.

인터페이스 장치 내부공간은, 가스 주입 밸브 수단(244)을 초순도의 가스 공급설비에 연결시킴으로써, 가압되는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 변경예를 고려할 수 있다.

무엇보다, 인터페이스 장치는 단일 IN/OUT 포트구조 또는 분리된 IN 및 OUT 섹션을 구비하거나 구비하지 않은 2중 포트구조로 구성될 수 있다. 후자의 경우는 제10도 및 제11도와 관련하여 설명되었다. 제10도 및 11도의 2중 포트구조에 따르면, IN 및 OUT 섹션은 나란히 배치되지만, IN 섹션과 OUT 섹션은 겹쳐놓을 수도 있다. 후자의 경우, 컨테이너 운반장치(233)는 측방향 대신 수직방향으로 작동될 것이다.

또한, 외부 제어 피봇식 덮개(214A, 215B)를 구비한 가압식 인터페이스 장치(200)에 대해 설명하였으며, 이것은 매우 바람직한 해결책이다. 그러나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그밖에 다른 해결책들, 즉 내부 피봇식 덮개 또는 다른 유형의 도어 시스템을 쉽게 생각할 수 있을 것이다. 예를 들어, 셔터도어(shutter door)는, 다이니폰 스크린 매뉴팩추어링사(Dainppon Screen Mtg. Co., Ltd)에 양도된 유럽 특허 제462459호(참고문헌 D10)에 설명된 바와 같은 셔터 개방/폐쇄 기구에 의해, 또는 열리고 닫히는 셔터도어(shutter) 또는 플라스마-썸사(PLASMA-THERN Inc)에 양도된 미합중국 특허 제4584045(참고문헌 D11)의 제2도에 도시된 바와 같은 슬라이드 도어에 의해서 상, 하로 이동한다. 그러나, 덮개수단으로 구현된 상기 설명한 해결책은 매우 간단하다. 또한, 도어수단은 필요한 경우에는 언제든지 연통 게이트(205'A, 205'B)에 적용할 수 있음을 유의해야 한다.

후자의 경우, 인터페이스 포트영역은 전적으로 컨테이너와 처리장치 챔버간의 하중 구속부와 함께 작동할 것이다.

SWC/MWC 인터페이스 장치

제13도는 제11도의 2중 포트 가압식 인터페이스 장치(200)가 상이한 유형의 컨테이너 사이에서 로드/언로드 작동을 수행 하도록 어떻게 적용될 수 있는지를 나타낸다. 제13도에 도시한 실시예에서, 단일 웨이퍼 컨테이너(100)내에 저장된 웨이퍼는 다중 웨이퍼 컨테이너(100')(제8도) 또는 (100)(제9도)내로 운반 된다. 제13도를 참조하면, 하우징 커버는 여전히 투명한 것으로 가정하였으며, 기본적으로 인터페이스 장치(200')는 단일 포트형 하우징(202)으로 구성되며, 상기 단일 포트형 하우징의 정면 및 배면은 그것과 결합이 되는 컨테이너의 크기에 적합하게 되어 있다.

그 결과, 하우징(202')은 보다 큰 내부공간(204')을 형성하는 (제13도에 도시된) 대체로 입방체 형상을 갖는다. 하우징 정면에 관한한, 그 구조는 제11도에 도시한 것과 아주 유사하다. 포트 윈도우(205)(제13도에 도시 되지 않음)를 닫는 덮개(214'A)는 작동기 장치(209'A)에 의해 제어된다. 작동기 장치(225'a, 225'b)는 하우징(202')의 측면들에 제공되며, 상기 하우징(202')은 단일 웨이퍼 컨테이너(SW 컨테이너)(100)가 그 위에 안착되는 중심결정 지지체(221'A)를 구비한다. 하우징 정면은, 호스(245')를 통해 가스공급설비(700)에 연결된 가스 주입 밸브수단(244')과, 컨테이너의 피봇식 커버(224)를 자동으로 개방하기 위한 호스(245') 및 밀대(207'a, 207'b)를 포함한다. 최소의 변경을 통하여, 작동기 장치(209'A)가 밀대(207'c, 207'd) 고정이 되는 크로스 바(cross bar)(247)상에 다른 방식으로 부착되어 있음을 주목하기 바란다. 회전 운반 조작기(216')는 승강기 피스톤(248)에 의해 Z방향(상,하방향)으로 구동될 수 있다. 아주 유사한 구조가 하우징(202')의 배면에도 제공되어 있으며, 상기 하우징의 배면에는 중심결정 지지체(221'B), 작동기 장치(225'c, 225d), 밀대(207'c, 207d)와, 제1포트 윈도우(205)(제13도에 도시하지 않음)와 면하는 제2포트 윈도우(205')를 닫는 덮개(214'B)를 들어 올리기 위한 작동기 장치(209'B)가 제공되어 있다. 인터페이스 장치(200')가 동일 유형 또는 상이한 유형의 컨테이너들 사이에서 웨이퍼의 운반을 적절히 수행하는데 적합하지만, 이것은 최적의 작동은 가져오지 못하며 상당량의 가스 손실이 있게 된다.

다중 웨이퍼 컨테이너(100/)가 채워지기 전에, 많은 컨테이너(100)가 웨이퍼를 언로딩하기 위해 하우징 정면과 접촉되게 하는데에는 많은 단계가 필요하다. 이러한 단계의 시퀀스는 전체적으로 제12b도 내지 12h도와 관련하여 설명한 시퀀스로 부터 도출된다.

SW 컨테이너가 그내에 웨이퍼를 구비하여 연속으로 탑재되도록 하기 위해서는 전용 운송장치(300) 내에 저장될 수도 있다. 위에서 명확히 설명한 바와 같이, 다중 웨이퍼 컨테이너의 사용은 COAST 개념의 필수사항은 아니다. 인터페이스 장치(200')는 인덱싱수단(indexing means)을 구비한 리프트 장치(lift device)에 의해 지지되는 위에서 설명한 컨테이너 더미와 작동할 수 있도록 적합하게 할 수 있다.

물론, 역운반, 즉 다중 웨이퍼 컨테이너에 저장된 웨이퍼를 다수의 단일 웨이퍼 컨테이너 내로 운반하는 것도 가능하다.

인터페이스 장치(200')의 다른 실시예에서, 제1포트 윈도우(205)는 마찬가지로 다중 웨이퍼 컨테이너에 적합하도록 되어 있으며, 회전운반 조작기(216)는 더이상 Z방향으로 이동하지는 않지만, 제2포트 윈도우(205')를 통해 처리장치에서 다중 웨이퍼 카셋트〔예를 들어, 제9a도의(151)〕를 직접 운반하도록 다중 웨이퍼 카셋트 전체를 파지하기에 적합하게 되어 있다.

가스 공급 분배시스템을 구비한 운송장치

CFM 개념에 따르는 대기시간을 최소로 하는 것이 필요하다.

그러므로, 웨이퍼 처리를 빠르게 하기 위해서는 컨테이너를 저장하지 않는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 실용적인 관점에서 보면, 제조공정의 흐름을 조절하고 작업량의 균형을 맞추는 것이 요구된다.

한편, 제조라인의 구성요소 중에서는 잠재적인 고장의 원인이 되는 전자부품(바 코드 판독기등)과 컴퓨터 시스템이 포함되어 있다.

따라서, 제조공정의 흐름을 원하는 바에 따라 조절하려면 버퍼 시스템(buffer system)이 필요하다. COAST 개념의 운송장치는 모든 면에서 CFM 개념에 완전히 부합하도록 되어 있다. 제1도와 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, OCAST 개념의 운송장치의 첫번째 역할은 컨테이너(100)를 최상의 상태로 저장하는 것, 다시 말해서 다른 처리장치(500)에서 웨이퍼 처리공정이 진행되고 있는 대기시간 동안 초순도의 압축 중성가스 공급설비(700)에 컨테이너(100)를 연결시켜 두는 것이다. 두번째 역할은 컨테이너를 취급하는 것, 다시 말해서 컨테이너를 저장고로 부터 컨베이어로 또는 그 반대로 운반하거나, 2개의 컨베이어, 예를 들면, 내부베이 컨베이어와 외부베이 컨베이어 사시에서 컨테이너를 반송하는 것이다.

다음에 제14도의 바람직한 실시예를 참조하면, 호스트 컴퓨터의 제어하에 완전 자동화된 운송장치(300)는 신규한 3축 자동 조작기(301)와 수직형 저장고(302)를 기본구성으로 하고 있다.

자동 조작기(301)는 수직형 승강기(304)를 지지하는 회전형 베이스(303)를 갖추고 있으며, 승강기(304)의 끝에는 조작 로보트(305)가 고정되어 있다. 이 조작 로보트(305)는 파지수단(307)을 구비한 신축 가능한 수평 아암(306)으로 이루어진다.

수직형 저장고(302)는 생산 시뮬레이션(simulation)에서 필요로 하는 만큼의 지지 스테이션 또는 지지빈(309)을 받쳐주기 위한 튜브형 스테인레스 스틸 프레임(308)으로 구성된다. 지지빈(309)은 수직 컬럼에 겹체 쌓여있고, 이러한 수직 컬럼은 조작기(301)의 회전축선을 중심으로 하는 원상에 위치 설정 된다. 이 결과, 제14도에 도시한 것과 같은 타원형 구조가 이루어진다, 제14도의 확대도에 더욱 상세히 도시한 바와 같이, 각각의 지지번(309)은 잭(313)으로 작동되며 호스(314)를 통해 중성가스 공급설비(700)의 출구(705)에 연결된 제거 가능한 노즐(312)으로 구성된다. 컨테이너(100)내에 밀폐된 가스의 압력과 품질은 필요한 경우 언제든지 관측 플러그(제5도의 149)를 통해 정확하게 가시적으로 제어할 수 있다.

가스 공급 시스템(311)은 코너 플레이트(315)에 의해 지지판(310) 상에 고정된다. 모든 개개의 호스(314)는 가스 공급설비(700)에 접속되어 있다.

상기 바람직한 실시예에서, 노즐(312)은 컨테이너 내에서의 가스흐름을 자동 조절한다. 노즐이 신장되었을 때, 즉 컨테이너(100)의 존재시, 가스흐름은 노즐(312)을 통하여 컨테이너 내부공간에 공급되며, 노즐이 수축되었을 때, 즉 컨테이너(100)의 부재시, 가스흐름은 차단된다. 따라서, 전기적 또는 공압적 지령만 주어지면 노즐은 움직이게 되어 있는 것이다.

운송장치(300)의 다른 실시예에 따르면, 프레임(308)을 이루고 있는 튜브는 중공이므로, 가스 공급설비(700)와 지지빈 간의 가스 운반용으로 사용할 수 있다. 이를 위해서는, 호스(314)를 상기 튜브에 직접 연결시켜야 한다. 또다른 실시예에서, 파이프는 상기 중공튜브내에 배치된다.

운송장치(300)는 내부베이 컨베이어(401)〔또는 외부베이 컨베이어(402)〕와 저장고(302) 사이에서 또는 컨베이어 자체 사이에서 컨테이너가 원활하게 반송될 수 있도록 한다.

다음에, 빈(309)과 로보트(305)의 상세구조를 제15b도를 참조하여 설명하기로 한다. 각각의 빈(309)은 컨테이너(100)를 용이하게 수용할 수 있도록 되어 있다. 이러한 목적으로, 지지판(310)은 2개의 측벽(310A, 310B)과, 컨테이너(제2도의 100)의 대응 구멍(115A, 115B)에 결합되는 2개의 위치결정 버튼(315A, 315B)을 구비한다.

로보트(305)에 관한한, 파지수단(307)은 다양한 방법으로 설계할 수 있다. 제15도에 도시한 바와 같이, 파지수단(307)은 우선 2개의 구멍(317A, 317B)을 구비한 플랜지(316)를 포함하며, 이 구멍에는 컨테이너(100)의 외부 상부면에 형성된 핀 또는 버튼(116A, 116B)이 결합된다. 크로스바(cross-bar)(318)는 플랜지(316)에 고정되며 그위에 고정된 2개의 그리퍼장치(319A, 319B)를 지탱한다. 그리퍼 장치(319A)는 잭(320A), 피스톤(321A)과 조오(jaw)(322A)로 구성된다. 조오(322A)는 컨테이너의 체결을 위해 요홈(112A)에 결합되는 패드(323A)를 그의 단부에 구비한다.

그리퍼 장치(319B)의 구조도 이와 유사하다. 일단 작동되면, 2개의 조오(322A, 322B)는 약 15∼30°로 회전되어 컨테이너(100)를 체결한다.

각각의 빈은 컬럼 내에서의 그것의 위치(Z 좌표), 공장에서의 컬럼의 식별번호 및 저장고의 식별번호에 의해 식별되며, 호스트 컴퓨터의 메모리에 기억되어 있는 그 자신의 어드레스(address)를 갖는다. 또한, 라벨이 각 빈의 정면에 부착되어 있으므로, 자동 조작기 고장시에는, 빈의 위치 및 그 내부에 수납된 컨테이너를 알아 낼 수 있다. 따라서, 조작자는 처리장치 내에서 처리되어야 할 컨테이너가 수납된 빈을 한눈에 알아볼 수 있는 것이다. 운송장치(300)는 그것의 독창적인 설계로 인해 종래의 컨베이어와 잘 협동할 수 있을 뿐만 아니라 높이가 다른 컨베이어에도 쉽게 적용할 수 있다. 표준형 처리장치는 서로 다른 높이에 입력/출력 포트를 가지므로 경사진 컨베이어 부분을 구비한 운송장치(300)는 포트 높이 적응의 문제를 쉽게 해결할 수 있다. 또한, 운송장치는 리프트 장치로서 사용할 수도 있다는 점에 유의해야 할 것이다.

제16도 및 17도는 제15도의 파지수단(307)의 2개의 변형예를 도시한 것으로, 이 변형예의 특징은 높이를 감소시키므로써 보다 많은 수의 컨테이너(100)를 운송장치(300)의 특정한 저장 컬럼에 적재할 수 있는 것이다. 제16도의 변형에는 2개의 작동기 장치(319'A, 319'B)를 구비한 플랜지(316)를 갖는 점에서 상당히 유사하다. 다만, U자형 부분(324A, 324B)이 필요한 관계로 조오(322'A, 322'B)의 구조만 상이하다.

제17도는 단 하나의 공통적인 작동기 장치(319')와 완전히 상이한 조오 시스템을 채용하고 있는 다른 변형에를 나타낸다.

상기 조오 시스템은 수직방향 대신에 수평방향으로 회전운동을 하도록 되어 있다. 다른 변형에, 예를 들면, 전자식, 진공식 또는 공압식 파지수단을 채용할 수도 있음은 물론이다.

운송장치(300)의 전반적인 작동에 관해서 설명하면 다음과 같다. 특정 처리단계를 수행하기 위한 처리장치가 이용 가능할 때, 예를 들면 대응 인터페이스 장치(200)의 IN 섹션에 더이상 컨테이너(100)가 존재하지 않을 때, 호스트 컴퓨터(601)은 운송장치(300)의 저장고(302)에서 어떤 웨이퍼가 상기 단계를 기다리고 있는지를 알아 낸다. 그러므로, 장치의 이용가능성, 현시점에서 웨이퍼의 처리순위, 장치의 셋업 파라미터등을 고려해서 FCS 논리조정에 의해 정해진 계획표에 따라, 호스트 컴퓨터(601)는 상기 장치로 이동되어야 할 웨이퍼 및 컨테이너를 결정한다. 호스트 컴퓨터는 주 기억장치의 내용에 의거하여 저장고(302)의 어느 빈(309) 내에 컨테이너(100)가 저장되고 있는지를 판단한다. 제14도 및 제15도에 대해 설명하면, 로보트(305)는 초기위치, 다시 말해서 아암(306)이 후퇴한 바이-패스 스테이션(401a)의 입력/출력 포트의 정면에 있는 것으로 가정한다.

호스트 컴퓨터의 제어에 따라 자동 조작기(301)는 아암(306)을 회전시켜, 그것이 정해진 빈(309)의 정면에 올때까지 승강기(304)를 따라 수직으로 이동시킨 꿀 다음에, 아암(306)이 신장되어서 소정의 컨테이너(100)상에 플랜지(316)를 정렬상태로 위치시킨다. 이어서, 아암(306)은 플랜지(316)가 컨테이너의 상부에 닿을 때까지 서서히 내려가서, 컨테이너의 핀(116A, 116B)이 플랜지(316)의 구멍(317A, 317B)에 결합되도록 한다. 다음에, 잭(320A, 320B)이 작동하여 컨테이너를 파지할 때까지 그리퍼(319A, 319B)를 회전시킨다. 그후, 노즐(312)은 수축되어 가스 공급설비(700)와의 가스연결을 차단하며, 아암(306)은 약간 위로 이동하여 지지판(310)의 핀(315A, 315B)으로 부터 컨테이너(100)를 분리한다. 아암(306)은 다시 후퇴하여, 수직 하방으로 이동된 후 회전되어 바이-패스 스테이션(401A)의 입력/출력 포트의 정면에 컨테이너(100)를 위치시킨다.

아암(306)은 다시 신장되어 바이-패스 스테이션(401A)의 보조 컨베이어 벨트 약간 위에서 (예를 들면, 1MM 또는 그 미만) 컨테이너를 지탱한다. 작동기 장치(320A, 320B)가 작동되어 조오(322A, 322B)는 벌어지고, 로보트(305)는 약간 상승하여 컨테이너(100)의 핀(116A, 116B)이 플랜지(316)로 부터 분리되도록 한다.

아암(306)은 후퇴되고 로보트(305)는 다음 동작을 수행할 준비를 한다. 일단 컨테이너(100)가 바이-패스 스테이션(401A)의 보조 벨트상에 놓여지면, 그것은 컨베이어(401)로 밀려들어가서 소정의 처리장치(500)까지 이동된다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 다른 기법을 쉽게 사용하여 벨트 컨베이어 상에 컨테이너를 정숙하게 위치시킬 수 있을 것이다. 이렇게 하면 충격과 진동이 최소화된다. 위에서 설명한 바와 같이 바코드 판독기(제1도의 604)는 컨베이어(401)를 따라 적절하게 배치되어 컨테이너(100)의 배면상에 부착된 식별라벨태그(148)를 접촉없이 판독할 수 있기 때문에, 컨테이너의 위치는 계속 점검된다. 호스트 컴퓨터의 주기억장치에 상기 빈(309)이 비어있다는 사실을 알려지고 컨테이너 궤적시트는 갱신된다. 위에 설명한 모든 동작은, 호스트 컴퓨터 제어를 따라 컨테이너 위치를 검출하여 보조 벨트 제어용 모터에 전류를 통하게 하는 적절한 센서를 채용하면 용이하게 실행할 수 있다.

제18도는 제14도의 타워형 저장고(302)의 변형예로서 벽형 저장고(wall-shaped stocker)(302')를 구비한 운송장치(300')를 나타낸다. 이 변형예의 저장고는 더많은 저장용량을 필요로 하거나 제조라인 레이아웃 조건을 충족시켜야 하는 경우에 유용하다.

제18도에서, 제14도의 것과 유사한 구성요소들은 그에 대응하는 참조번호로 표시되어 있다. 이경우, 번호 303'로 표시한 회전형 베이스는 바닥부상에 고정된 직선트랙(325)을 따라 이동되어야 한다.

상기 변형예를 설게함에 있어서는 많은 융통성이 발휘될 수 있다는 점에 유의해야 할 것이다.

제14도와 18도에서 명백한 바와 같이, COAST 개념이 인터페이스 장치는 융통성이 있고, 모듈화 할 수 있으며, 종래의 컨베이어에 완전하게 적용할 수 있으므로, 사용자의 모든 잠재적 욕구를 중족시킬 수 있다.

완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인

미래의 고성능 반도체칩을 제조하려는 제조업자들은 여러가지의 어려움에 직면하고 있는 바, 그중 가장 중요한 것은 웨이퍼의 오염을 확실히 방지하거나 적어도 상당히 감소시켜야 하는 것이다. 기타 중요한 입자, 예를 들면, 고객으로 부터 부단히 요구되고 있는 품질, 높은 수율, 낮은 원가, 선생시간의 단축등은 웨이퍼 오염과 밀접한 관계를 갖고 있다. 한편, 반도체 기술은 칩 집적도를 증가시키는 쪽으로 발전해 왔기 때문에, 단위 구성요소의 크기가 최소화되고 공정의 복잡성이 증가되는 추세에 있다. 고성능 바이폴라 구조체의 경우에는 천가지 이상의 조작/처리 공정을 필요로 한다.

이러한 목표를 성취하기 위해서는 제조공정을 자동화하는길 밖에 없다. COAST 개념에 의해 제안된 완전 자동화 방법은 모든 점에서 상당히 만족할만한 해결방안이다. 이것은 기계적 자동화 및 컴퓨터화의 양자를 모두 의미한다. 기계적 자동화는 조작/운반 시스템 및 처리장치를 자동화하는 것을 의미한다. 컴퓨터화는 영구적인 웨이퍼 추적을 위해 웨이퍼 식별장치의 복합 네트워크와 결합된 플로어 제어 시스템이라 불리우는 능률적인 정보관리 시스템을 갖는 것을 의미한다. 상기 두가지 기술을 결합하면 전자동 컴퓨터 제어 제조 라인이 된다.

물론, FCS 제어하에 제조라인이 전자동으로 작동하기 위해서, 처리장치는 FCS에서 이용할 수 있는, 바꾸어 말해서 FCS에 대해 응답하는 형태로 모든 필요한 데이타/정보(일부는 조작자에게 제공됨)를 제공할 수 있어야 한다. 이러한 데이타는 웨이퍼 처리중에 수집된 파라메트릭 처리 데이타, 장치 유용성 데이타(하강, 웨이퍼 대기, 처리완료, 처리진행중…), 현장 제어 데이타(in-situ control data)와 셋업 데이타(set-up data)를 포함한다. 이러한 데이타는 미가공 웨이퍼(raw wafers) 망선(reticles), 포토레지스트 등의 반도체 웨이퍼 처리에서 필요로 하는 중간제품의 유용성에 관한 논리 데이타를 더 포함한다.

마찬가지로, 그것들은 전형적으로 조작자에 의해 기입되었던 FCS로 부터의 명령들을 받아들일 수 있어야 한다. 그런데 이러한 망선들은 그같은 제조라인에 의해 그들의 적절한 위치에 운반되고, 취급되고, 저장될 수 있어야 한다는 것을 유의해야 한다. 그리고 조작자들은 필요한 경우 어느곳에서나 석판인쇄공구(lithography tool)에 데이타들을 입력시킬 수 있어야 한다.

대기시간을 없애거나 적어도 상당히 감소시키고, CFM 개념에 부응하고, 그결과 적기(just-in time) 관리방식의 조작이 이루어지도록 하기 위해서는 장치의 운동을 능동적으로 제어할 필요가 있다. 플로어 제어 시스템은 공장내의 모든 중간개입 요소들, 즉 웨이퍼, 장치, 유체등의 배경 및 상태를 알아야 한다.

상기 시스템은 유용성 및 웨이퍼 처리 스케줄링을 기초로 하여 웨이퍼를 추가적으로 처리하기 위한 장치로 컨테이너를 이동시킨다.

상기 시스템은 본질상 실시간이어야 한다. 수율을 감소시키는 주요 원인은 처리공정상의 실수를 피하기 위해서는 인간의 개입없이 작동해야 한다. 처리하고자 하는 웨이퍼를 기다리거나 처리후 웨이퍼가 장치에서 이탈되는 것을기다리기 위한 장치의 대기시간이 길어지면, 연속적 제조흐름 라인의 능률이 저하된다. 자율적인 실시간 자동화 FCS를 실현하기 위해서는 이러한 모든 정보르 전자적으로 포착해야 한다.

결국, 문제점을 발생시 제조라인을 복구하여 정상가동이 이루어지도록 하기 위해서는, 조작자(또는 가동상태를 알아야 할 필요성이 있는 라인 관리 책임자)는, 예를 들면, 터미날을 통해서, 설비의 내부 또는 외부에 있는 FCS의 다른 부분을 점검할 수 있어야 한다. 다시 말해, 웨이퍼 제조설비는 분산된 컴퓨터 네트워크를 가져야 한다.

결론적으로, 자동화의 섬(islands of automation)을 구축하는 것이 중요하기는 하지만, 위에서 설명한 목표는 제조라인의 각 부분이 자동화 공장의 완전한 구성원이 되고 FCS가 수신 데이타의 흐름을 소화해 내고 그 결과 정확한 동작을 실행할 수 있을 경우에 한해서 완전히 성취될 수 있을 것이다.

위에서 설명한 바와 같이, 종래의 SMIF 방법은 전자동 컴퓨터 제어 제조라인에 대한 총괄적인 해결책이 되기는 어렵다.

COAST 개념에 따르면, 위에서 개시한 3개의 신규한 요소 즉, 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너, 가압식 인터페이스 장치 및 운송장치를, 통상적인 컨베이어 시스템과 풀로어 제어 시스템이라 부르는 표준형 분산 정보 관리 시스템에 결합시키는 것을 제안하고 있다. 위의 요소들을 최적의 방식으로 통합하면, 능률적이고, 융통성이 좋고, 모듈화 되고, 성능이 우수한 제조라인을 구축할 수 있다. 이러한 제조라인은, 후술하는 바와 같이, 조작에 필요한 인간의 개입을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 사고나 고장의 발생시 복구능력이 뛰어나다.

제19도는 표준형 분산 정보관리 시스템과 결합된 종래의 내부베이 컨베이어와 외부베이 컨베이어 모두를 포함하는 제조라인 구조의 제1실시예를 개략적으로 도시한다.

제19도에는 COAST 개념에 적합하게 설계된 제조라인 구조(15)가 도시되어 있는바, 이 제조라인 구조는 상술한 기본 구성요소들을 구비한 것으로, 루프형상의 외부베이 컨베이어(402)의 둘레에 배열된다. 처리영역(10-1)은, 단일 포트 혹은 이중포트 인터페이스 장치(201-1, 202-1…)를 통해서 충분한 수의 처리장치(501-1, 502-1…)로 컨테이너(100)를 반송하여 분배하는 내부베이 컨베이어(401-1)의 둘레에 배열되어 있으며, 상기 처리장치(501-1, 502-1…)는 동일한 것일 수도 있고 서로 다른 것일 수도 있다.

예를 들면, 인터페이스 장치(201-1, 202-1)는 제10도 내지 12도와 관련하여 위에서 설명한 바와 같은 2중 포트 형태의 것으로 되어 있다.

이와는 달리, 처리장치(503-1)는 2개의 원격 단일 포트 인터페이스 장치(203-1, 204-1)를 사용한다. 결국, 처리장치(504-1)는 단일 포트 인터페이스 장치(205-1)만을 사용하는 것이다. 컨베이어(401-1)에 형성된 바이-패스 스테이션은 참조번호 401A-1…로 표시하였다.

다수의 바 코드 판독기(604A-1…)는 내부 베이 컨베이어(401-1)의 적절한 위치에 설치되어 있다.

처리 영역(10-1)은 운송장치(300-1)와 연관되어 있고, 이 운송장치는 위에서 설명한 조절역할, 특히 컨테이너를 저장하고 그것을 컨베이어(402)(401-1)로 부터 또는 컨베이어를 향해 운반한다.

또한, 외부베이 컨베이어(402)는 바코드 판독기(604'A…)를 구비한다. 생산 시뮬레이션에 따르면, 많은 처리량을 얻기 위해 또 다른 운송장치를 처리 영역(10-1)의 양쪽에 설치할 수 있다. 다른 처리영역(10-2…10-N)을 제조라인 구조(15)의 외부 베이스 컨베이어(402) 내에 설치할 수도 있다.

제19도에는, 입력/출력 버퍼 운송장치(300, I/O)가 바이패스 장치(402 I/O)를 마주보고 있는 것으로 도시되어 있다.

운송장치(300 I/O)에는 제2의 외부 베이스 컨베이어(도시되지 않음)를 체인으로 연결하여 수동이나 자동으로 컨테이너를 탑재한다.

제조라인 구조(15)는 호스트 컴퓨터(601), 근거리 통신망(Local Area Network)(602), 각 처리 영역에 대한 한개씩 배치된 다수의 영역 마이크로제어기(603-1, …)로 구성된 플로어 제어 시스템(600)을 더 포함한다. 또한, 제조라인 구조(15)는 처리영역(10-1) 전용의 극히 순수한 압축 중성가스 공급설비(700-1)를 더 포함한다. 그러나, 전체 제조라인(15)에 대하여 중앙 가스 공급설비(700)를 설치하는 것도 고려할 수 있다. 극한 클린룸이 아닌 평균 클린룸에서 작동하는 제조라인(15)을 갖는 것도 COAST 개념의 커다란 장점 중 하나이다.

제20도는 다른 제조라인 구조(16)를 나타낸 것으로, 이 도면에서 처리 영역(10-1)은 개략적으로만 도시하였다. 처리 영역(10-1…)은 많은 처리량을 위해 브릿지(bridge)(402AA'…)를 구비한 중앙의 선형 외부베이 컨베이어(402)의 바깥쪽에 배치된다.

제20도에서, 운송장치(300' I/O)는 일반적으로 벽형상으로 되어 있으며, 2개의 수직형 저장고(302' A, 302' B)와 위에서 설명한 바와 같이 레일(325)을 따라 이동하는 자동조작기(301')를 갖는다. 예를 들면, 수직형 저장고(302' A)는 처리대상의 웨이퍼(미가공 웨이퍼)를 수납하고 있는 컨테이너를 저장하며, 저장고(302' B)는 모든 처리 공정을 경유한 에이퍼(완제품 웨이퍼)를 수납하고 있는 컨테이너를 저장한다. 그밖에 다른 형태의 제조라인 구조도 고려할 수 있다.

다음으로, 제1도 및 19도를 참조하여 본 발명에 따른 장치의 작동을 상세하게 설명한다.

컨테이너(100)가 처리장치(501-1)의 인터페이스 장치(201-1)의 1N 섹션 정지영역으로 밀려들어가면, 클램핑 후 중성가스 공급설비(700-1)에 접속된다. 이 컨테이너의 식별사항은 판독기(604A-1)에 의해 호스트 컴퓨터(601)로 보내진다. 필요에 따라, 호스트 컴퓨터(601)는 특성 처리장치(501-1)가 수납 웨이퍼에 대하여 실행하고자 하는 처리공정과 맞는 것인지를 점검하여 잘못된 처리가 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 처리장치와 처리공정이 서로 맞는 것이면, 컨테이너를 개방하고, 웨이퍼를 취출하고, 제12a도 내지 12e도와 관련하여 설명한 바와 같이, 인터페이스 포트영역 내로 전달하는 절차가 개시된다. 웨이퍼가 처리되는 시간동안, 호스트 컴퓨터(601)는 처리장치로 부터 처리공정의 진행사항을 지속적으로 통지 받는다.

처리공정이 종료되면, 웨이퍼는 제12j도 내지 제12n도와 관련하여 설명한 절차에 따라 인터페이스 장치의 OUT 섹션에서 다시 컨테이너(100) 내에 수납된다. 처리장치(501-1)는 처리공정이 종료 되었다는 사실과 웨이퍼의 루트시이트 데이타(route sheet data)가 갱신되었다는 사실을 호스트 컴퓨터(601)에 통지한다. 이에 따라, 호스트 컴퓨터(601)는 상기 컨테이너에 대한 처리공정에 착수한다.

만약, 다른 처리장치에서 처리되어야 할 컨테이너가 동일한 운송장치(300-1)에 의해 동일한 처리영역(10-1) 내로 공급되었을 경우에는, 지정된 처리장치가 존재하면 컨테이너(100)를 그 장치로 직접 보내고, 그렇지 않으면 운송장치(300-1)로 보내어 일시적으로 저장한다. 그후, 상기 컨테이너는 내부 베이스 컨테이너(401-1)에 실려서 다음의 처리장치 또는 운송장치(300-1)로 반송된다.

다른 처리영역, 예를 들면 10-1(도시하지 않음)에서 다음 처리공정을 실행하고자 할 경우에, 호스트 컴퓨터(601)는 운송장치(300-1)에 지령을 내려서, 컨테이너(401-1)의 바이-패스 스테이션(401A-1)으로 부터 원하는 컨테이너(100)를 집어올린 다음, 그것을 주 컨베이스(402) 쪽으로 이동되는 바이-패스 스테이션(402A)상에 낙하 시키는데 필요한 모든 동작을 수행토록 한다. 이어서, 컨테이너는 정해진 처리장치가 위치해 있는 운송장치(300-1)로 이동된다. 위에서 설명한 것과 같은 종류의 추가적인 운송장치(300')는 제조라인(15)상의 운송장치에 이용 가능한 여유공간이 없을 때의 곤란성을 극복하기 위한 버퍼로서만 사용할 수 있다. 컨테이너(100)가 운송장치(300-1)의 바이-패스 스테이션의 입력/출력 포트상에 놓여 있으며, 로보트(305-1)는 컨테이너를 파지하여 그것을 호스트 컴퓨터(601)에 의해 지정된 비어 있는 빈으로 옮기라는 지령을 받게 되며, 이때 호스트 컴퓨터의 주기억 장치는 갱신된다. 즉시 이용할 수 있는 처리장치가 없으면, 호스트 컴퓨터(601)는 컨테이너가 후속처리를 위해 대기중 이라는 것을 인식하여 렝 처리하는데에 적합한 처리장치가 어느 것인지를 알아낸다. 이에 적합한 처리장치가 이용 가능한 상태로 되면, 상기 컨테이너를 그 처리장치로 이동 시킨다.

또한, COAST 개념의 제조라인은 고장시의 복구 작업도 용이하게 되어 있다.

호스트 컴퓨터(601)가 고장난 경우, 각 처리영역의 마이크로 제어기는 그것과 관계된 컨테이너의 위치 및 상태에 관한 모든 데이타를 기억시켜 둔다. 조작자는 상기 처리영역을 수동으로 구동시킬 수 있지만, 자동공정이 재개될때에 대비해서 호스트 컴퓨터의 전자 루트 시이트 데이타를 갱신하기 위해서는, 조작자가 각 웨이퍼에 대하여 이루어진 모든 수동처리조작의 내용을 마이크로 제어기에 수동으로 직접 입력시켜야 한다.

운송장치가 고장난 경우, 조작자는 호스트 컴퓨터를 통해 처리대상의 컨테이너가 어느 곳에 있는지를 알아내서 그것을 적절한 처리장치의 IN 섹션 정지영역상에 손으로 직접 옮겨 놓을 수 있다.

또한, 조작자는 호스트 컴퓨터(601)를 통해 다음에 어떤 조작을 완료해야 하는지 그리고 가공상태의 웨이퍼를 수납하고 있는 컨테이너를 어느 빈에 저장해야 하는지를 알아낸다. 조작자는 운송장치의 내부 및 외부에서 이루어진 모든 수동조작 내용을 호스트 컴퓨터(601)에 입력시켜야 한다.

요컨대 모든 컨테이너는 처리장치 또는 운송장치를 출입할 때마다 자동적으로 식별되므로, 호스트 컴퓨터는 당해 컨테이너가 어디에 있는지 그리고 그 컨테이너에 대하여 다음에 수행할 처리조작이 무엇인지를 계속해서 알 수 있다. 이러한 정보가 누락되면, 경보가 발생하여 조작자에게 고장 및 에러를 알려준다. 이에 따라, 수정 작업이 이루어진다. 호스트 컴퓨터에 기록된 데이타는 피드-백 동작을 위한 통계분석 및 처리장치 셋업 파라메터의 조절에 유용하다.

그러므로, 상술한 제조라인 및 그것의 변형에는 다음에 열거한 3가지 기능을 실행할 수 있기 때문에, 제19도와 20도를 참고로 설명한 상기 해결책은 CFM 개념에 따라 웨이퍼 제조공장을 자동화하기 위한 효과적이고도 저렴한 접근방법이라고 할 수 있다.

1. 전지역 자동화

a) 자동 웨이퍼 추적; 각 컨테이너는 식별표를 달고 있고 컨베이어는 적절한 판독기를 구비하고 있기 때문에 그것의 물리적인 위치 및 상태를 언제든지 알아낼 수 있다. 따라서, 컨테이너는 컨베이어에 의해 이송중이건, 운송장치내에 저장되어 있건, 처리장치 내에서 처리중이건 관계없이 FCS에 의해서 지속적으로 추적되고 식별된다. 본 발명의 컨테이너는 웨이퍼의 데이타 식별표시 내용을 직접 판독하기에 특히 적합하다.

b) 자동 컨테이너 운반 및 운송; 컨테이너를 처리장치 사이에서 또는 처리영역 내에서 이동시키는 작업은 인간이 전혀 개입하지 않고도 호스트 컴퓨터의 베어하에 종래의 컨베이어 및 본 발명의 운송장치에 의해 자동적으로 수행된다.

c) 자동처리장치 로딩/언로딩; 웨이퍼를 처리장체 로딩/언로딩하는 모든 동작은 안전하게 실행된다. 이러한 동작들을 신규한 이터페이스 장치를 통해서 호스트 컴퓨터의 제어하에 완전히 자동적으로 수행될 수 있다.

2. 오염이 없는 웨이퍼 제조

제조라인 내에서 이루어지는 운반, 로딩/언로딩, 저장 및 운송의 모든 단계는 대기압보다 놓은 압력의 초순도의 중성가스 보호 환경중에 웨이퍼를 위치시킨 상태에서 완료된다. 따라서, 모든 처리공정이 완료될 때까지 오염물질의 침입을 방지할 수 있다.

3. 단일 웨이퍼 처리

본 발명의 컨테이너 및 인터페이스 장치는 향후 불가피할 것으로 보이는 단일 웨이퍼 전략 쪽으로 이행하기에 매우 적합하게 되어 있다.

COAST 개념의 응용 가능성

무엇보다도, 상기 개념의 중요한 용도는 위에서 설명한 칩의 제조 및 반도체 업계에서 널리 이용되고 있는 미가공 웨이퍼, 포토마스크(photomasks), 망선등의 제조나 취급을 비롯한 반도체 장치의 제조공정에서 찾아 볼 수 있을 것이다.

COAST 개념은 다른 기술분야, 예를 들면, 세라믹 기판, 컴팩트 디스크(CDS), 롬(ROM), 자기 디스크의 제조라인에도 직접 적용할 수 있을 것이다.

결론적으로, 본 발명의 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너, 가압식 인터페이스 장치, 가스분배시스템을 갖춘 운송장치, 그리고 제조라인에 맞춰서 완전 자동화되고 컴퓨터와된 컨베이어는 소재를 오염없이 가공해야 하는 모든 기술분야에 적용할 수 있을 것이다.

바꾸어 말해서, 본 발명에 의하면, 대형 클린룸 시설이나 과도한 투자비용을 들이지 않고도 소재를 극히 청결한 상태로 가공할 수 있는 것이다. 예를 들면, 상기 COAST 개념은 의약, 식품, 화학물질 등의 제조에까지 확장시켜서, 유전공학, 미생물학등의 분야에도 응용할 수 있다.

Claims (16)

1. 적어도 한 소재(workpiece)(138)를 저장하며, 거의 평행 6면체형 카셋트 저장소(123)를 구비한 가입식 밀봉 운반 가능한 컨테이너(pressurized sealable transportable container)(100)에 있어서; 정면상에 주 접근 개구(main access opening)(104)를 갖는 박스형 하우징(box-shaped housing)(102)과; 상기 주 접근 개구(104)와 정합허여 밀봉 내부공간(103)을 형성하는 도어수단(124); 압축된 초순도의 중성가스 공급설비(700)에 연결되기에 적합한 상기 하우징내에 삽입되어, 외부환경에 대해 정의 압력차(positive differential pressure) ΔP를 갖는 상기 내부공간내에 사전 결정된 정적 제1또는 공칭압력(nominal pressure) P를 형성하기 위한 가스 주입 밸브수단(129)과; 상기 소재를 상기 내부공간 내에서 확고하고 정확히 유지하는 지지수단(108)를 포함하는 가입식 밀봉 운반 가능한 컨테이너.
2. 적어도 한 소재(138)를 저장하며, 거의 평행 6면체형 카셋트 저장소(123)를 구비한 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너(pressurized sealable transportable container)(100)에 있어서; 정면상에 주 접근 개구(main access opening)(104)를 갖는 박스형 하우징(box-shaped housing)(102)과; 상기 주 접근 개구(104)와 정합하여 제1밀봉 내부공간(103)을 형성하는 도어수단(124)과; 상기 제1내부공간에 수용된 상기 소재를 밀폐하는 홀더(holder)(130)와; 압축된 초순도의 중성가스 공급설비(700)에 연결되기에 적합한 상기 하우징에 삽입되어, 외부환경에 대해 정의 압력차 ΔP를 갖는 상기 제1 내부공간 내에 사전 결정된 정적 제1 또는 공칭압력 P를 형성하기 위한 가스 주입 밸브수단(129)과; 상기 홀더를 상기 제1 내부공간내에 확고하고 정확히 유지하는 홀더 지지 및 위치결정수단(holder support and positioning means)(108, 109, 110)을 구비하되; 상기 홀더(130)는; 정면상에 이송개구(transfer opening)(132)를 이루는 구멍이 형성 림(perforated rim)(141)을 구비하여 제2 내부공간(134)을 형성하는 제어가능한 케이싱(131)과; 상기 케이싱의 배면상에 형성되어 상기 제1 및 제2 내부공간 사이로 가스를 순환시키는 판통공 수단(Via-hole means)(133)과; 상기 소재를 상기 제2 내부공간내에 확고하고 정확히 유지하는 소재 지지수단(137, 140)으로 구성되어 있는 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너.
3. 제2항에 있어서, 적어도 한 구멍(107)을 구비하고, 상기 내부공간(103)을 2개의 영역, 즉 상기 가스 주입 밸브수단과 직접연결된 저장소라 부르는 제1영역(103A)과 상기 홀더를 수용하는 수납용기라 부르는 제2영역(103B)으로 분리하는 구멍이 형성된 내부벽(drilled inner wall)(106)을 더 포함하는 가압식 밀봉 운반가능한 컨테이너.
4. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 가스 주입 밸브수단(129)은 역지밸브(non-return valve)(129A) 및 고효율 필터(129B)를 갖는 신속연결 밀봉 플러그(quick connect seal plug)를 포함하는 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너.
5. 해제 가능한 도어수단(reieasable door means)(124)으로 밀봉된 접근개구(104) 및 가스 주입 밸브수단(129)을 구비한 박스형 하우징(102)으로 구성된 형태의 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너 내의 처리될 소재를 특정한 환경으로 및 그 반대로 운반하며, 단일 (IN/OUT) 섹션을 가입식 인터페이스 장치(200)에 있어서; 상기 접근개구와 대향되어 있고 상기 특정한 환경과 연통하는 제1개구(205A) 및 제2개구(205'A)를 구비하며, 상기 내부공간(204)을 형성하는 포트영역(port zone)을 포함하는 박스형 프레임(201)과, 구동수단(209A)에 의해 제어되며, 상기 제1 개구를 밀봉하여 포트영역을 부하구속 챔버(loadlock chamber)처럼 작동되게 하는 덮개수단(lid means)(214A)과; 상기 포트영역에 장착된 소재 파지수단(218A)을 구비하는 운반 조작기 수단(transfer handler means)(216A)과; 상기 제1 개구 정면에 위치하여, 제1 대기위치 또는 상기 제1 개구에 인접한 제2 작업위치에 컨테이너를 수납하는 컨테이너 수납수단(221A)과; 컨테이너를 상기 제1 위치로 부터 상기 제2 위치까지 및 그 반대로 체결 및 이동시키는 체결/작동수단(225a, 225b)을 포함하는 가압식 인터페이스 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 포트영역은 압축된 초순도의 중성가스 공급설비(700)에 연결된 가스 주입 밸브수단(245)을 통해서 가압되는 가압식 인터페이스 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 체결/작동수단은 상기 가스 공급설비에 연결된 가스 주임 수단(229a)을 더 포함하는 가압식 인터페이스 장치.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 컨테이너가 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 이동할 때, 상기 해제 가능한 도어 수단을 자동으로 개방하는 개방수단(207)을 더 포함하는 가압식 인터페이스 장치.
9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 분리된 IN 및 OUT 섹션이 상기 내부공간(204)을 공유하도록 하는, 상기 단일(IN/OUT) 섹션의 모든 점에 대해 유사한 독립섹션을 더 포함하는 가압식 인터페이스 장치.
10. 제9항에 있어서, 컨테이너를 IN 섹션의 제1위치에서 OUT섹션의 제1위치로 이동시키는 컨테이너 운반장치(233)을 더 포함하는 가압식 인터페이스 장치.
11. 해제 가능한 도어수단(124)으로 밀봉된 접근개구(104) 및 가스 주입 밸브수단(129)을 구비한 박스형 하우징(102)으로 구성된 형태의 다수의 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너(100)를 취급하고 저장하는, 가스 공급 분배 시스템을 갖는 운송장치(dispatching apparatus)(300)에 있어서; 회전형 헤드(303)를 갖는 베이스 부재, 상기 베이스 부재상에 고정된 승강기 아암(304), 상기 승강기상에 고정되며, 연신 아암(306) 및 컨테이너 파지수단(307)을 갖는 조작 로보트(handling robot)(305)를 구비한 자동 조작기(301)와; 프레임(308)에 부착된 다수의 지지 스테이션 또는 지지빈(support bin)을 갖는 적어도 한 튜브로 형성된 상기 프레임을 구비하며, 각 지지빈은, 저장시간 동안 외뷰환경에 대해 컨테이너 내에서 정의 압력차 ΔP를 유지하기 위해, 한편이 상기 가스주입 밸브수단에 연결되고 다른 한편은 압축된 초순도의 중성가스 공급설비(700)에 연결된 가스 주입수단(311)을 구비하는, 수직형 저장고(302)(vertical stocker)를 포함하는 운송장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 가스 주입 수단은 후퇴 가능한 노즐(312)을 작동시키는 잭(jack)(313)을 포함하는 운송장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 노즐이 상기 컨테이너 가스 주입 밸브수단내로 신장될 때 가스 공급설비에 대한 연결이 이루어지고, 반대로 상기 노즐이 후퇴될 때(어떠한 컨테이너도 존재하지 않음) 연결이 차단되는 운송장치.
14. 다수의 처리장치(500)에서 제품의 처리를 위해 제품을 저장, 처리 및 운반하며 청정한 환경내에 설치되어 있는 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인 구조(fully automated and computerized converyor based manufacturing line architecture)에 있어서; a) 해제 가능한 도어 수단(124)으로 밀봉된 접근개구(104) 및 가스 주입 밸브수단(129)을 구비하고, 소재를 그내에 밀폐하는 박스형 하우징(120)으로 구성된 형태의 가압식 밀봉 운반 가능한 컨테이너(100)와; b) 컨베이어 운반수단(401-1)과; c) 압축된 초순도의 중성가스 공급원(701-1) 및 이송 시스템(702-1)을 포함한 가스 공급 설비수단(700-1)과; d) 가스분배 시스템(300-1)을 갖는 운송장치 수단으로, 상기 가스 공급 설비수단(700-1)에 연결된 가스 주입 수단을 각기 갖는 다수의 지지 스테이션 또는 지지빈을 지지하는 프레임으로 구성된 것으로, 컨테이너를 저장하기 위한 저장/가스공급 수단(302-1)과, 상기 컨테이너를 상기 지지빈과 상기 컨베이어 운반수단 사이에서 운반하는 조작수단(handling means)(301-1)을 포함하는 상기 운송 장치 수단과; e) 상기 컨테이너를 수납하고, 상기 컨테이너 내에 밀폐된 소재를 처리장치(501-1)로 이송하기에 적합한 가압식 인터페이스 장치 수단(201-1)으로, 어떤 컨테이너를 상기 컨베이어 운반수단으로 부터/으로 수납하는/이송하는 컨테이너 수납수단과, 상기 컨테이너 수납수단과 상기 처리장치를 인터페이스하는 운반 로보트 수단을 구비한 가압식 포트영역 또는 부하 구속 챔버와, 상기 컨테이너를 상기 컨테이너 수납 수단상에 이송하는 작동기 수단을 구비한 상기 가압식 인터페이스 장치 수단과; f) 상기 컨테이너 운반수단, 운송장치 수단, 가스 공급 설비 수단, 인터페이스 장치수단과 상기 처리장치를 전체적으로 제어하는 컴퓨터 수단(600)을 포함하는 완전 자동화 및 컴퓨터화 된 컨베이어 베이스 제조라인 구조.
15. 제14항에 있어서, 상기 컨베이어 운반수단(401-1)은 관련된 운송장치와 함께 사전 결정된 처리영역(10-1)에서 대응 처리장치(501-1;…)에 고정된 다수의 가압식 인터페이스 장치(201-1;…)를 도와주는 내부-베이 컨베이어인 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인 구조.
16. 제14항 또는 15항에 있어서, 각각의 관련된 운송장치(300-1…300-N)를 통해 다수의 처리 영역(10-1…10-N)을 도와주는 외부-베이 컨베이어(402)를 더 구비한 완전 자동화 및 컴퓨터화된 컨베이어 베이스 제조라인 구조.