KR101475420B1 - 캐리어 가스 시스템 및 기판 캐리어와 로드포트의 연결 - Google Patents

캐리어 가스 시스템 및 기판 캐리어와 로드포트의 연결 Download PDF

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Abstract

단일 구조의 챔버에 캐리어 및/또는 캐리어 안에 있는 기판 카세트로 압력을 가하는 것과 챔버에서 캐리어로 가스를 방출하여 캐리어 내에서 압력을 유지하는 것을 포함하여 기판 캐리어를 가압하는 방법을 제공한다.
Figure R1020097007390
기판, 캐리어 로드포트 커플링

Description

캐리어 가스 시스템 및 기판 캐리어와 로드포트의 연결{Carrier gas system and coupling substrate carrier to a loadport}
예시된 실시예들은 기판 캐리어를 로드포트에 연결하고 기판 캐리어를 정화(purge)하는 것에 대한 것이다.
(관련 출원 참조)
본 출원은 2006년 9월 14일에 출원된 미국임시특허출원(U.S. Provisional Patent Application) 제60/825,704호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 본원에 전체적으로 참조로서 결합된다.
현재 사용 중인 기판 캐리어(예: 반도체 기판 이송용 FOUP(front opening unified pods))는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 등과 같은 고분자 물질로 제작된다. 이런 물질의 분자 구조는 질소나 아르곤과 같은 불활성 가스의 분자 크기보다 더 크다. 이런 이유에서 캐리어 소재는 불활성 기체를 담기에 충분하지 않을 수 있다. 기체가 캐리어 쉘을 통해 확산되어 전부 사라지게 되기 때문이다. 분자 구조가 가스의 분자 크기보다 더 작고 밀도가 높은 소재를 사용할 수도 있지만, 그렇게 되면 캐리어 무게가 불필요하게 증가하게 된다. 이 가스들은 수분이나 산소의 영향을 받 기 쉬운 물질이 기판에 쌓이게 되는 기판 주위 환경을 통제하는데 사용된다. 현재 가스 정화 시스템은 자체 가스 공급 시설에 배관으로 연결되어 캐리어에 계속 가스를 주입하여 누출량을 보정하는 스토리지 네스트를 사용한다. 기판 캐리어를 따라 이동하는 별도의 기체 용기를 사용하는 방법도 제시되어 있다.
또한, 기존의 기판 캐리어는 툴과 정합, 즉 정렬되도록 마련된 캐리어 하단면에 있는 요소를 통해 로드포트에 기계적으로 연결되어 있다. 전면 열림식 캐리어의 경우, 기판에 접근할 수 있도록 열리는 도어는 캐리어의 한쪽에 있으며, 하단면과 수직을 이루고 있다. 도어 로케이팅(locating) 및 래칭(latching) 요소는 해당 로드포트 요소와 맞물린다. 따라서, 기판 캐리어에는 두 개의 플레인이 생기게 되며, 이 두 플레인은 맞물리는 로드포트 플레인과 관련하여 정렬이 되어야 한다. 이로 인해, 캐리어가 허용 오차 범위 내가 아니거나 로드포트가 올바르게 조정되지 않은 경우 인터페이스의 품질에 부정적인 영향을 받게 된다. 뿐만 아니라, 두 플레인 사이의 관계를 유지하는 것과 관련된 복잡한 기능 때문에 각 포트 생산 비용이 더 많이 들 수 있다. 기존의 기판 캐리어의 한 가지 예는 미국 특허 제5,895,191호에서 볼 수 있다. 이 특허는 한 번의 수직축 이동으로 탈거할 수 있는 쐐기형 도어를 형성하는 비스듬한 밀봉면에 대해 설명하며, 캐리어 하단면을 사용하여 캐리어 위치를 맞춘다.
캐리어에 배치된 기체 정화 시스템과 로드포트 커플링이 있으면 유리하다. 로드포트 커플링이 있으면 캐리어를 툴에 정렬시켜 기판 접근을 위한 도어를 여는 자유도가 감소하기 때문이다.
예시된 실시예에서는, 기판 캐리어에 압력을 가하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 단일 구조의 챔버에 캐리어 및/또는 캐리어 안에 있는 기판 카세트로 압력을 가하는 단계 및 챔버에서 캐리어로 기체를 방출하여 캐리어 내에서 압력을 유지하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서는 기판 이송 시스템을 제공한다. 이 시스템은 기판을 외부 분위기로부터 사실상 분리시켜 이송하는 케이싱이 있는 기판 이송 캐리어가 포함한다. 이 케이싱은 기판을 유지할 수 있는 적어도 하나의 챔버와 외부 분위기와 다른 챔버 분위기를 포함하고, 이동식 가스 공급 장치가 케이싱에 연결되어 있어서 가스 공급 장치와 케이싱이 하나의 유니트로서 이동가능하다. 가스 공급 장치는 공급할 가스를 담고 있으면서 적어도 하나의 챔버로 가스를 제어하는 방식으로 배출할 수 있도록 구성되어 있으므로 챔버 공기를 소정의 압력으로 유지할 수 있다.
한 실시예에서는, 기판 캐리어를 포트에 연결하는 방법을 제공한다. 이 방법은 캐리어의 적어도 하나의 상단 정합 요소를 포트의 적어도 하나의 요소 중 해당되는 것과 맞물리게 하는 단계, 캐리어를 회전시키는 단계, 그리고 캐리어의 적어도 하나의 하단 정합 요소를 포트의 적어도 하나의 하단 정합 요소 중 해당하는 것과 맞물리는 단계를 포함한다.
본 실시예의 상술한 측면들 및 다른 특징들이 첨부된 도면들을 참조하여 하기에 설명된다.
도 1, 도 1A 및 도 1B는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 가스 시스템들의 개략적인 평면도들이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 FAB의 개략적인 도면이다.
도 3A 내지 도 3C는 예시적인 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 또 다른 시스템을 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 방법을 도시한다.
도 6는 예시적인 실시예에 따른 또 다른 방법을 도시한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 가스 시스템의 개략적인 평면도이다. 본 발명의 주요 특징을 도면의 실시예 및 아래 나오는 설명을 기준으로 설명하기는 하지만, 그런 주요 특징을 많은 다른 실시 형태로 실시할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 뿐만 아니라, 임의의 적절한 크기, 모양, 유형의 소자나 소재도 사용할 수 있다.
도 1에는 기판 캐리어(100)가 도시되어 있다. 상기 기판 캐리어는 하단 열림식 캐리어(100), 전면 열림식 통합 포드(front opening unified pod, FOUP) (예를 들어, 측면 열림식) (도 1A의 참조 번호(100') 참조) 또는 그 외의 적절한 기판 이송 장치이다. 캐리어(100)는, 예를 들어 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이용 플랫 패널, 레티클/마스크 또는 기타 적절한 기판이나 물품이다. 반도체 웨이퍼는, 예를 들어 200 mm, 300 mm, 450 mm 또는 기타 적절한 웨이퍼이다. 기판 캐리어(100)는 자동 자재 처리 시스템이 전체에 배치된 이송 시스템의 부분일 수 있다(예: FAB 내 의 다양한 스테이션(210-270)으로 캐리어를 이송하는 제조 시설(fabrication facility, FAB)(200), 도 2 참조).
캐리어에는, 예를 들어 고분자 소재와 같은 적절한 임의의 소재로 구성된 쉘(110) 및/또는 도어(도 1에는 나오지 않음)가 있을 수 있다. 고분자 소재에는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 등과 그 외의 소재들이 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 쉘(100)은 챔버(160) 외부의 분위기와 격리할 수 있는 환경에서 기판 또는 워크피스(workpiece, 120)를 이송할 수 있는 챔버 또는 내부 캐비티(160)를 한정한다. 도 1에 나오는 캐리어(100)의 형태는 단지 예시된 것일 뿐이며 다른 실시예에서는 캐리어는 적절한 형태를 가질 수 있다. 캐리어(100)는 도면에 하단 열림식 캐리어로 표현되어 있다. 즉, 도면에 나오는 것처럼 캐리어 내에서 기판(120)을 지지하도록 챔버(160) 내에 카세트(130)를 수용할 수 있다. 다른 실시예에서는, 캐리어는 카세트를 포함하지 않을 수 있다.
기판 카세트(130)는 일반적으로, 도면에 나오는 것처럼, 기판 지지대 선반(125)들이 분산되어 한 줄 또는 한 스택의 지지대를 구성하거나 하나 이상의 기판을 개별적으로 지지할 수 있는 선반이 있는 장형 지지대를 포함한다. 다른 실시예에서는 캐리어가 더 많은 또는 더 적은 기판을 지지하는 지지대 선반을 포함할 수 있다. 카세트(130)는 아래에서 설명하는 것처럼 베이스(140)를 또한 포함한다. 카세트(130)는 캐리어 구조물에 탑재하거나 달리 부착할 수 있다. 다른 실시예에서는, 캐리어(100)는 카세트를 포함하지 않을수 있으며 기판 지지대가 일체형이거나, 또는 캐리어 구조물과 단일 구조물일 수 있다.
도면에 나오는 실시예에서는, 베이스(140)는 가스 챔버(150)를 포함할 수 있으며, 베이스(140)와 일체형이거나 단일 구조물인 임의의 적절한 형태 및/또는 크기인 속인 빈(hollow) 다른 볼륨을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서는 챔버(150)를 카세트 내의 임의의 위치에 배치할 수 있다. 예를 들어, 챔버(150)는, 예를 들어 카세트의 측면, 뒷면, 상단 등과 같은 카세트의 적절한 부위와 통합할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 챔버(150)를, 예를 들어 캐리어 도어, 상단, 하단, 측면 등과 같은 캐리어의 적절한 부위와 통합할 수 있다.
도 1A를 참조하면, 다른 실시예의 캐리어(100')가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 캐리어는 측면 또는 전면 로딩 캐리어(예: FOUP형 캐리어)가 된다. 캐리어(100')는 캐리어(100)와 실질적으로 비슷하다. 캐리어(100')는 쉘(110'), 도어(145), 캐비티(160) 및 적절한 기판 지지대를 포함한다. 캐리어(100')는 위에서 설명한 것과 같은 적절한 기판(120)을 이송하도록 구성할 수 있다. 다른 실시예에서 캐리어(110')는 위에서 설명한 카세트(130)와 실질적으로 비슷한 기판 카세트를 포함하도록 구성할 수 있다. 이 예에서, 챔버(150)는 캐리어(100')의 도어(145) 내에 결합할 수 있다. 다른 실시예에서는, 챔버(150)를 캐리어(100')의 적절한 부분 내에 결합하거나 부착할 수 있다.
도 1B에 나오는 또 다른 실시예에서는, 챔버가 커플링(155)을 통해 캐리어(100'')에 연결될 수 있는 착탈식 모듈(150')이다. 모듈(150')은 캐리어(100'')의 원하는 부분에 부착할 수 있다. 다른 실시예에서는 챔버(150) 또는 모듈(150')을 카세트 내에 결합할 수 있다. 한 실시예에서는, 챔버를 보충하기 위하여 모 듈(150')을 제거 및/또는 교체할 수 있고, 캐리어(100'')에 연결되었을 때 보충할 수 있다. 커플링은 빠른 연결/분리 커플링이나 나사산식 커플링을 포함하는 적절한 임의의 커플링을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 착탈식 모듈(150')은 캐리어(100'')의 적절한 부위(예: 캐리어 상단, 하단, 측면)에 부착하도록 구성할 수 있다. 한 실시예에서는, 착탈식 모듈(150')을 연결면(예: 캐리어에서 프로세싱 툴의 적절한 부품과 연결하거나 맞물리는 면)에 부착하고 캐리어(100'') 및 연결되거나 맞물린 장치 사이의 인터페이스 역할을 하도록 구성할 수 있다. 이 실시예에서 챔버(150)를 캐리어 또는 툴의 로드 록을 정화(purge)하는데 사용할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
챔버(150)는 챔버 내에 들어 있는 가스 분자보다 분자 구조가 더 작은 소재로 만들어 도 2에 나오는 것처럼 기체가 챔버 벽을 통해 누출되어 분위기 중으로 방출되지 않게 할 수 있다. 챔버(150)는, 예를 들어 금속이나 고분자와 같은 것으로 만들 수 있다. 또한 챔버(150)는 횡단면이 얇은 벽을 포함하여, 밀도가 높은 소재로 인한 무게 증가를 최소화할 수 있다. 다른 실시예에서는 챔버 소재의 횡단면을 원하는 다른 형태로 만들 수 있다. 다른 실시예들에서는, 챔버를 카세트와 동일한 소재로 만들 수도 있고 캐리어에 밀도가 높은 소재로 만든 라이너를 장착할 수도 있다.
챔버(150)는, 캐리어(100)의 내부 압력을 조절하여 캐리어(100)가 과도한 압력을 받지 않게 하는 체크 밸브를 통해 캐리어의 내부 캐비티(160)나 포드(100)에 연결할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 챔버(150)를 적절한 방식(예: 전자 제어식 밸브, 적절한 조절 밸브 또는 직접 연결)으로 캐리어의 내부 캐비티에 연결할 수 있다.
가스 챔버(150)는 임의의 적절한 방식으로 충전 또는 보충할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나오는 기판 프로세싱 영역이나 제조 시설(200)을 보면, 툴(240, 250)의 로드포트를 하우스(house) 또는 중앙의 가스 저장 장치(270)에 배관으로 연결하여 캐리어(100)를 로드포트에 놓으면 로드포트의 가스 라인과 챔버 사이의 적절한 커플링 또는 피팅이 맞물리게 할 수 있다. 예를 들어, 캐리어에 연결된 퍼지 라인을 사용하여 로드포트에서 캐리어를 정화할 수 있다. 커플링은 압력 작동식 커플링이나 빠른 연결/분리 커플링과 같은 적절한 임의의 커플링이다. 챔버(150)는 로드포트 상에서 미리 정해진 압력까지 커플링을 통해 가스를 충전할 수 있다. 다른 실시예에서는 챔버 내부에 압력을 가하여 챔버(150)를 보충할 수 있다. 도 2에 나오는 것처럼, 챔버(150)는 캐리어(100)가 버퍼, 캐리어 스토리지, 스토커(stocker) 등과 같은 네스팅(nesting) 위치(210, 220, 230) 상에 또는 내에 놓였을 때 충전할 수 있다. 네스팅 위치(210-230)는 하우스나 중앙 가스 공급 시설(270)과 같은 적절한 가스 공급 시설에 연결할 수 있다. 캐리어(100)가 네스팅 위치(210-230) 내에 또는 상에 놓이면 적절한 커플링이나 피팅을 통해 가스를 챔버(150)로 옮길 수 있다. 네스팅 위치(210-230)는 FAB(200) 등의 내부에 있는 적절한 위치에 배치할 수 있다. 전략적으로 배치된 보충 스테이션(260)에서 챔버를 보충할 수도 있다. 또한 보충 스테이션(260)을 자체 가스 공급 설비(house gas supply, 270)와 같은 중앙 가스 공급 설비에 연결할 수도 있다. 전략적으로 배치된 보충 스테이션(260)은 스토커나 프로세싱 베이 개구부에 인접한 스토리지 영역 진입구 또는출입구와 그 외의 영역을 포함하여 FAB(200) 내의 적절한 위치에 배치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보충 스테이션(210-260)은 챔버(150)를 통해 캐리어(100)를 원격으로 유지 관리하도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 가압 챔버(150)가 있는 캐리어(100)는 가스 공급 설비에 연결하지 않고 장시간 보관 또는 이송할 수 있으므로, FAB(200) 내에 배치되는 가스 배관 수가 감소한다. 가스 챔버(150)가 있고 그 챔버(150)를 네스팅 위치 또는 전략적으로 배치된 보충 스테이션(260)에서 보충할 수 있으므로 보충 스테이션(260)의 수도 감소한다. 캐리어(100)를 장시간 보관 또는 이송할 수 있을 뿐만 아니라, 챔버(150)가 있으면 캐리어 내부(160)의 가스 압력을 보다 정밀하게 제어할 수 있으며, 이는캐리어 내부가 더 이상 자체 가스 저장 장소가 아니기 때문이다. 예를 들어, 캐리어(100) 내에 충분한 가스를 보유한 상태에서 캐리어(100)를 이송 또는 보관할 수 있도록 캐리어(100) 내에 가해지는 가스 압력을 높일 필요가 없다. 캐리어(100) 내의 압력을 보다 정밀하게 제어하게 되면, 캐리어 내의 온도도 보다 정확하게 제어할 수 있다. 챔버 크기 및 캐리어 밀봉과 캐리어 소재 품질도 챔버(150) 내의 가스 재충전 간격을 더 넓히는 역할을 한다.
다른 실시예들에서, 압력 센서(170)(예를 들면 도 1 참조)를 캐리어 또는 그 일부 내에 결합하여 캐리어(150)의 내부 캐비티(160)의 압력을 모니터할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 압력 센서(170)를 챔버(150)에 연결할 수 있는 적절한 위치 또는 챔버 내의 위치에 배치할 수 있다. 압력 센서(170)에는 적절한 컨트롤러에 신 호를 보내는 적절한 통신 시스템을 제공할 수 있다. 센서(170)와 함께 캐리어(100) 상에 적절한 표시 장치도 마련할 수 있다. 압력 센서(170)는 캐리어(100)의 압력 및/또는 챔버(150) 내의 압력을 측정하여, 압력이 소정의 수준 이하로 떨어지면, 작업자 또는 자동 자재 처리 시스템(automated material handling system, AHMS)의 제어 컴퓨터로 적절한 경보를 보낼 수 있다. 캐리어(100)를 현재 위치(예: 스테이징 위치나 스토리지 위치)에서 가져와 퍼지 네스트(purge nest)와 같은 곳, 즉 챔버(150)를 재충전할 수 있는 곳에 위치시키도록, 작업자가 AHMS에 명령을 보낼 수도 있고, 제어 컴퓨터가 AHMS에게 명령을 보낼 수 있다. 다른 실시예에서는 가스 챔버를 수동으로 또는 다른 적절한 방식으로 재충전할 수 있다. 또한, 캐리어의 압력 센서(170)는 컨트롤러에 주기적 신호를 보내어 컨트롤러가 보충이 필요한 시점을 예측하고 그에 따라 캐리어를 이동시킬 계획을 수립하게 할 수 있다.
작업 중에, 캐리어(100)는 챔버(150)를 가스 공급 라인에 연결할 수 있도록 로드포트나 네스팅 스테이션 상에 배치된다. 챔버(150)는 소정의 압력으로 가압된다(도 5, 블록 500). 챔버(150)는 챔버 내에서 체크 밸브 (또는 기타 적절한 밸브 또는 연결부)를 통해 캐리어(100)의 내부 캐비티(160)로 가압된 가스를 방출하여 압력을 유지한다(도 5, 블록 510). 캐리어의 내부 캐비티(160) 내의 압력은 캐리어(100)를 보관하거나 이송하는 동안 캐리어 밀봉이나 벽을 통해 가스가 누출되어 저하될 수 있다.
이제 도 3A-3B를 보면 기판 캐리어(300)가 프로세싱 스테이션(380)과 연결되어 있다. 기판 캐리어(300)는 위에서 설명한 캐리어(100)와 실질적으로 비슷한 캐 리어를 포함한 임의의 적절한 캐리어일 수도 있고 내부 가스 챔버가 없는 캐리어일 수도 있다. 본 실시예에서 캐리어(300)는 전면 열림식 캐리어나 측면 열림식 캐리어로 표시되어 있지만 다른 실시예에서는 그 외의 적절한 기판 캐리어가 될 수 있다. 기판은 웨이퍼 플레인과 실질적으로 평행을 이루는 방향으로 캐리어에서 로드 또는 언로드된다. 프로세싱 스테이션(380)은, 예를 들어 장비 프론트 엔드 모듈이나 클러스터 툴과 같은 적절한 프로세싱 스테이션이다. 프로세싱 툴에는 다수의 기판 프로세싱 챔버와 프로세싱 챔버에 연결된 기판 카세트 엘리베이터가 있다. 다른 실시예에서는 프로세싱 툴을 적절한 다른 형태로 구성할 수 있다. 캐리어 및 프로세싱 스테이션 인터페이스는 단일 인터페이스 평면을 따라 배치된다.
도 3A에 나오는 것처럼 캐리어(300)는 오버헤드 이송 시스템(320)과 함께 사용하도록 구성할 수 있다. 다른 실시예에서는, 캐리어를 컨베이어 또는 수동이나 로봇으로 제어되는 카트와 같은 적절한 임의의 방식으로 이송하도록 구성할 수 있다. 이 실시예에서 차량(300)은 쉘(303)과 도어(330)가 포함한다.
도어(330)는 도 3A에 (도어의 측면에서 볼 때) 쐐기 형상을 가지도록 표시되어 있지만 다른 실시예에서는 도어(330)가 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 도어(330)와 쉘(303) 사이의 인터페이스는 카세트(300)의 내부를 외부 분위기로부터 차단하는 밀봉을 포함한다. 또한, 캐리어가 프로세싱 스테이션이나 툴(380)의 포트(예: 로드 포트 모듈(370))에 인터페이스되면, 캐리어 도어와 베이스는 각각 밀봉 인터페이스를 포함하여, 캐리어 도어(330)를 포트 도어(340)에 밀봉하고 캐리어 면(304)을 포트(370)에 각각 밀봉할 수 있다(예: 밀봉면(310) 참조). 이 실시예에 서, 밀봉면(310) 및 캐리어 면(304)과 캐리어 도어(330) 사이의 인터페이스는 BOLTS(box opener/loader-to-tool standard interface) 평면(371)과 관련하여 직각을 이루는 것으로 나타나 있다. 다른 실시예에서 밀봉면(310)과 캐리어 면/도어 인터페이스는 BOLTS 평면(371)과 평행이나 직각을 이루도록 적절하게 방향을 맞출 수 있다.
이 실시예에서는 도 3B 및 3C에 나오는 것처럼, 캐리어 면(304) 및 로드포트 면(372)(예: 캐리어/로드포트 인터페이스)에 캐리어(300)를 로드포트(370)에 맞추어 정렬시키는 캐리어 정합 요소가 장착된다. 캐리어 정합 요소는 캐리어/포트 도어 인터페이스와 동일한 면(예: 밀봉면(310))에 배치되므로, 기존의 캐리어 정합 방식(예: 캐리어 하단 및 캐리어/포트 인터페이스)의 경우처럼, , 예를 들어 다수의 연결면 사이의 정렬이 유지됨에 따라 캐리어를 로드포트에 연결하는 것에 대한 제한 사항이 사라지며 캐리어(300)와 포트(370) 사이에 오정렬이 발생할 가능성도 최소화된다.
이 실시예에서는, 캐리어 면(304)에 동적 커플링 요소(예: 상단 홈이나 리세스(301)와 하단 홈이나 리세스(302))와 같은 정합 요소가 장착된다. 포트 면(372)에는 그에 상당하는 정합 요소가 장착된다. 예를 들면, 상단 리세스(301)를 결합하는 상단 돌출부나 핀(390)과 하단 리세스(302)를 결합하는 하단 돌출부(들)나 핀(302)과 같은 보완 동적 커플링 요소가 있어서 포트 면에서 캐리어의 위치를 결정하는 것을 결정된 형태로 반복할 수 있다. 다른 실시예에서는 핀을 캐리어 면에 배치하고 리세스는 포트 면에 배치할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 적절한 결합 장치를 정합 요소로 활용할 수 있다. 예를 들면, 후크와 루프, L-형 핀과 리세스, 볼과 소켓 또는 아래에서 설명하는 것처럼 인터페이스를 지나치게 제한하지 않는 기타 연결부가 있다. 이 정합 요소들을 캐리어 면(304)과 포트 면(372)에 배치할 수 있으므로, 정합 요소, 밀봉면(310)을 방해하거나 캐리어 도어(330)와 포트 도어(340) 사이에 상호작용을 일으키지 않고 캐리어 도어(330)와 포트 도어(340)를 제거하거나 기타 방식으로 열 수 있다. 예를 들어, 캐리어의 정합 요소는 캐리어 면(304)의 주위에 (예를 들면, 캐리어 도어(330)를 둘러싼 립(lip)이나 프레임(frame)을 따라) 배치할 수 있다. 로드포트(370)의 정합 요소는 비슷하게 포트 도어(340)를 둘러싼 립이나 프레임 주위에 배치할 수 있다. 캐리어, 캐리어 도어, 포트 프레임 및 포트 도어 사이의 밀봉 인터페이스는 본 문서에 전체적으로 참조로서 결합된 미국 특허 출원 제11/556,584호 (출원일자 2006년 11월 3일), 출원 제11/787,981호 (출원일자 2007년 4월 18일), 출원 제11/803,077호(출원일자 2007년 5월 11일), 그리고 출원 제11/891,835호 (출원일자 2007년 8월 13일)에 설명된 것과 비슷하다.
정합 요소(390, 395, 301 및 302)는 캐리어(300)를 안정적으로 잡고 포트(370)에 맞추어 정렬하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 홈과 리세스(301, 302)에는 v-형 홈이나 오목한 형태가 있을 수 있으므로 포트 면(372)의 해당 핀(390, 395)을 리세스(301, 302)의 중심선에 맞추어 핀과 리세스를 반복이 가능한 방식으로 정렬할 수 있다. 비슷하게 핀(390, 395)은 리세스(301, 302)와 맞물릴 수 있도록 그에 상응하는 홈 형태나 오목한 형태이다. 다른 실시예에서는 캐리어(300)를 포트(370)에 반복이 가능한 방식으로 배치할 수 있도록 리세스(301, 302)와 핀(390, 395)이 적절한 임의의 형태(예: 원뿔형이나 구형)가 될 수 있다.
도 3C에 나오는 것처럼, 위에서 설명한 핀이나 리세스와 같은 세 가지 정합 요소 세트(396A, 396B, 397A)를 활용하여 포트(370)에 관계 없이 캐리어(300)를 확정적으로 배치하고 안정적으로 잡을 수 있다. 이 실시예에서, 두 세트의 상부 정합 요소(396A, 396B) 및 한 세트의 하부 정합 요소(397A)(함께 삼각형 형태를 이룸)를 활용하여 캐리어(300)를 고정시켜 포트(370)에 맞추어 정렬할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 더 많거나 적은 정합 요소를 활용하여 캐리어와 포트 사이에서 확정적인 동적 커플링을 지정할 수 있다. 예를 들어, 두 세트의 상부 정합 요소와 두 세트의 하부 정합 요소, 한 세트의 상부 정합 요소와 두 세트의 하부 정합 요소, 한 세트의 상부 정합 요소와 한 세트의 하부 정합 요소 등이 있을 수 있다. 다른 실시예들에서는 적절한 수의 상부 정렬 요소와 하부 정렬 요소를 활용할 수 있다. 또 다른 실시예들에서는 임의의 형태로 조합된 정합 요소(예: 후크와 루프, 볼과 소켓 및/또는 핀과 홈 등을 임의로 조합한 형태)도 활용할 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 밀봉면(310) 또는 다른 적절한 요소가 정합 요소의 회전 안정성을 높일 수 있다. 동적 커플링의 정합 요소를 프로세싱 스테이션의 웨이퍼 이송 플레인을 기준으로 정할 수 있으며, 동시에 자동 자재 취급 이송 시스템과 자유롭게 제한없이 연결하고 FAB 플로어에 맞추어 정렬된 포트에 캐리어를 로딩/언로딩할 수 있다.
이 예시된 실시예에서 캐리어(300)의 중력 중심(305)을 활용하여 위에서 설명한 기계적으로 안정적인 상태로 커플링에 프리로드(preload)된 힘을 전달할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 스프링, 가이드, 레버, 직선형/회전형 액츄에이터 및 카세트에 작용하는 그와 비슷한 장치와 같은 임의의 적절한 방식으로 기계적으로 안정시키는 힘을 얻을 수 있다.
여기서, 상단 핀(390)이 상단 리세스(301)와 맞물린 다음에 하단 핀(395)가 하단 리세스(302)와 맞물릴 수 있다. 상부 핀(390)이 상부 리세스(301)에 가하는 반응력(F2 및 F3)이 캐리어(300)의 중력 중심(305)에 존재하는 중력과 동시에 작용하여 상부 핀(390)과 상부 리세스 사이의 결합점을 중심으로 캐리어가 회전하게 만드는 모멘트(My)를 전달할 수 있다. 모멘트(My)는 상부 핀(들)과 상부 리세스(들)를 함께 잠그거나 그 사이의 결합을 보호하는 작용도 할 수 있다. 상부 결합점 주위의 회전력 또는 모멘트(My)는 하부 리세스(302)가 하부 핀(395)과 결합하게 만들어 반응력(F1 및 F4)가 캐리어(300)에 작용하여 캐리어(300)가 더 회전하지 못하게 한다. 이 예시된 실시예에서는 상부 정합 요소와 하부 정합 요소 사이의 결합으로 캐리어(300)가 로드포트(370)에 고정된다. 다른 실시예에서는, 라이브 지지대를 활용하여 캐리어(300)를 로드포트(370)에 고정시키는 것을 지원하게 할 수 있다. 예를 들어, 스프링 장착식 수직 지지대를 활용하여 정합 요소 또는 정합 요소에 의해 작용하는 힘을 줄이고 캐리어를 부분적으로 수직으로 지지하면서 동시에 위에서 설명한 것처럼 정합 요소의 프리로딩을 허용할 수 있다.
작동 중에 오버헤드 트랜스포트(320)와 같은 트랜스포트(transport)는 캐리어(300)를 로드포트(370)까지 낮춘다(도 6, 블록 600). 오버헤드 트랜스포트(320)는 로드포트와 충분히 정렬이 되므로 캐리어(300)의 상부 리세스(301)가 로드포 트(370)의 상부 핀(들)(390)과 거의 정렬이 된다. 상부 리세스(들)(301)와 상부 핀(들)(390)은 서로 맞물리면서 캐리어의 무게에 의해 저절로 정렬이 된다(즉, 리세스의 세로 중심선이 핀의 세로 중심선과 정렬됨) (도 6, 블록 610). 캐리어(300)의 중력 중심(305)에 작용하는 캐리어의 무게로 인해 상부 리세스(301)와 상부 핀(390) 사이의 결합점을 중심으로 캐리어(300)가 회전하게 되므로 하부 리세스(302)와 하부 핀이 결합되어 캐리어(300)와 로드포트(370) 사이에 기계적으로 안정적으로 탑재 또는 결합된 상태가 이루어진다(도 6, 블록 620, 블록 630). 밀봉면(310)은 캐리어(300)와 로드포트(370)가 함께 결합되었을 때 캐리어(300) 및/또는 로드포트(370) 외부의 공기가 캐리어(300) 및/또는 로드포트(370) 내부로 들어오지 못하게 할 수 있다. 또한 포트 도어(340)에는 포트 도어(340)와 캐리어 도어(330) 사이에 갇힌 공기가 캐리어(300) 및/또는 로드포트(370)에서 빠져나가거나 들어오지 못하게 밀봉하는 밀봉이 있다.
포트 도어(340)는 기계식 커플링이나 솔리드 스테이트(solid state) 커플링과 같은 적절한 커플링을 통해 캐리어 도어(330)와 결합하여 캐리어 도어(330)를 캐리어(300)에서 분리(예: 도어를 여는 것)할 수 있으므로 로드포트(370) 내에 존재하는 이송 기기와 같은 것이 기판(120)에 접근할 수 있다. 쐐기형이나 기타 비스듬한 형태로 구성된 캐리어 도어(330) 및 캐리어(300)와 로드포트(370) 사이의 비스듬한 결합면(304, 372)을 이용하여 포트 도어 오프너(360)가 모션(350)의 거의 수직을 이루는 축을 따라 캐리어 도어(330)를 제거/설치할 수 있다(도 6, 블록 640).
이제 도 4를 보면, 다른 예시된 실시예에 따른 캐리어/로드포트 인터페이스가 나온다. 캐리어(300') 및 로드포트(370)는 달리 명시하지 않는 한 위에서 설명한 캐리어 및 로드포트와 거의 비슷하다. 이 실시예에서는 캐리어 도어(340')가 캐리어(300')의 상단면과 하단면(420, 410)에 대해 비스듬하게 탑재 또는 부착되도록 캐리어(300')가 구성되어 있다. 이 예시된 실시예에서 도어(330')는 캐리어(300')의 하단면(410)을 향하도록 기울어진다. 다른 실시예들에서는 도어가 캐리어의 상단이나 측면을 향하도록 캐리어 및 캐리어 도어를 구성할 수 있다. 기울어진 도어는 캐리어를 로드포트 및 포트 도어에 밀봉하는 연속적인 평평한 표면이 된다.
캐리어(300')에는 도 3A-3C와 관련하여 위에 설명한 것과 거의 비슷한 정합 요소들이 캐리어 면(304')에 배치되어 있다. 로드포트에는 도 3A-3C와 관련하여 위에 설명한 것과 거의 비슷한 정합 요소들이 포트 면(372')에 배치되어 캐리어를 로드포트에 정렬시킨다. 예를 들어, 도 3B 및 3C를 다시 보면 캐리어 인터페이스(304')에는 위에서 설명한 것과 같은 정합 요소가 있다. 정합 요소는 도 3C에 나오는 위에서 설명한 삼각형 패턴과 같은 임의의 적절한 형태로 구성된다. 이 실시예에서 캐리어(300')의 중력 중심(305)을 활용하여 도 4에 나오는 위에서 설명한 기계적으로 안정적인 상태로 커플링에 프리로드된 힘을 전달할 수 있다. 위에서 언급한 것처럼, 다른 실시예들에서는, 스프링, 가이드, 레버, 직선형/회전형 액츄에이터 및 카세트에 작용하는 그와 비슷한 장치와 같은 임의의 적절한 방식으로 기계적으로 안정시키는 힘을 얻을 수 있다.
로드포트(370)에는 하단 핀(395)이 하단 리세스(302)와 맞물리기 전에 상단 리세스(301)와 맞물리는 상단 핀(390)이 포함된다. 리세스(301, 302)는 캐리어 인터페이스(304')와 같이 캐리어(300')의 적절한 임의의 위치에 배치될 수 있다. 상부 핀(390)이 상부 리세스(301)에 가하는 반응력(F2와 F3)이 캐리어(300')의 중력 중심(305)에 존재하는 중력과 동시에 작용하여 상부 핀(390)과 상부 리세스 사이의 결합점을 중심으로 캐리어가 회전하게 만드는 모멘트(My)를 전달할 수 있다. 모멘트(My)는 상부 핀(들)과 상부 리세스(들)를 함께 잠그거나 그 사이의 결합을 보호하는 작용도 할 수 있다. 상부 결합점(들) 주위의 회전력 또는 모멘트(My)는 하부 리세스(302)가 하부 핀(395)과 결합하게 만들어 반응력(F1과 F4)이 캐리어(300')에 작용하여 캐리어(300')가 더 회전하지 못하게 한다. 이 예시된 실시예에서는 상부 정합 요소와 하부 정합 요소 사이의 결합으로 캐리어(300')가 로드포트(370)에 고정된다. 위에서 언급한 것처럼, 다른 실시예들에서는, 라이브 지지대를 활용하여 캐리어(300')를 로드포트(370)에 고정시키는 것을 지원하게 할 수 있다.
작동 중에, 캐리어(300')는 로드포트로 이송되어 도 3A-3C와 관련하여 위에서 설명한 것과 거의 비슷한 방식으로 정합 요소를 통해 로드포트와 결합 및 정렬된다. 하지만, 이 예시된 실시예에서 캐리어 도어(330')의 열림은 위에서 설명한 것과 차이가 있다. 아래에서 설명하는 것처럼, 캐리어 도어 제거/설치는 비스듬하게 이루어질 수 있다. 도어 이동 경로가 비스듬하기 때문에 로드포트 차지 면적이 감소한다.
포트 도어는 기계식 커플링이나 솔리드 스테이트 커플링과 같은 적절한 커플링을 통해 캐리어 도어(330')와 결합하여 캐리어 도어(330')를 캐리어(300')에서 분리(예: 도어를 여는 것)할 수 있으므로 로드포트(370) 내에 존재하는 이송 기기와 같은 것이 기판(120)에 접근할 수 있다. 비스듬한 형태로 구성된 캐리어 도어(330') 및 캐리어(300')와 로드포트(370) 사이의 비스듬한 결합면(304', 372')을 이용하여 포트 도어 오프너가 모션(351)의 비스듬한 축을 따라 캐리어 도어(330)를 탈/착할 수 있으므로, 캐리어 도어를 캐리어 면(304')에 거의 수직이 되는 방향으로 탈거할 수 있다(도 6, 블록 640). 다른 실시예에서는 포트 도어 오프너가 비스듬한 경로를 수직 이동 경로와 결합한 경로(예: 도 4의 경로(352) 참조)를 따라 캐리어 도어(330')를 제거/설치할 수 있으므로, 도어(330')와 캐리어/로드포트 면 사이에 충분한 유격이 생길 때까지 캐리어 도어를 비스듬한 경로를 따라 탈거할 수 있다. 캐리어 도어와 로드포트 도어가 캐리어/포트 인터페이스에서 분리되면 캐리어 도어가 거의 수직을 이루는 이동 경로를 따라 이송되어 캐리어 내의 기판에 접근할 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 적절한 이동 경로를 활용하여 캐리어 도어를 제거/설치할 수 있다.
이상의 설명은 실시예를 이해하도록 돕기 위한 것이라는 점에 유의해야 한다. 능숙한 기술자는 실시예를 근거로 다양한 대안 및 개선안을 고안할 수 있다. 따라서, 현재 실시예들은 출원된 특허 범위 내에 해당되는 모든 대안, 개선안 및 변형을 포함하고 있다.
청구 내용은 다음과 같다.

Claims (16)

  1. 캐리어 및/또는 상기 캐리어 내의 기판 카세트와 단일 구조인 챔버를 가압하는 단계;
    상기 챔버로부터 상기 캐리어로 가스를 방출함으로써, 상기 캐리어 내의 압력을 유지하는 단계; 및
    상기 챔버, 상기 캐리어 및/또는 상기 기판 카세트 내의 압력이 소정의 수준 이하인 경우, 챔버 보충 스테이션(chamber replenishing station)으로부터 이격된 위치에서 상기 챔버 보충 스테이션으로 상기 캐리어 및/또는 상기 기판 카세트를 이송하도록 처리 시스템에 명령하는 단계;를 포함하는 기판 캐리어의 가압 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버를 가압하는 단계는, 상기 챔버 보충 스테이션에서 상기 챔버를 가압하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 챔버 보충 스테이션으로부터 이격되고, 상기 캐리어 내의 압력이 상기 챔버에 의하여 원격으로 유지되는 제2 위치로 상기 기판 캐리어를 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어의 가압 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 내의 압력을 유지하는 단계는,
    상기 챔버로부터 상기 캐리어로 방출된 가스의 양을 조절하는 단계; 및
    상기 캐리어의 과도한 압력을 방지하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어의 가압 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 및/또는 상기 챔버 내의 상기 압력을 모니터링하는 단계; 및
    상기 압력이 소정의 수준에 비하여 낮은 경우 경보를 송신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어의 가압 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐리어로부터 처리 시스템 컨트롤러로 상기 캐리어 및/또는 상기 챔버 내의 압력에 대한 주기적인 신호들을 전송하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 보충이 필요한 때를 예측하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어의 가압 방법.
  6. 기판 이송 시스템으로서,
    외부 분위기로부터 실질적으로 격리된 기판을 유지 및 이송하고, 상기 기판을 유지할 수 있는 적어도 하나의 챔버와 상기 외부 분위기와는 다른 챔버 분위기를 가지는 케이싱, 및 상기 케이싱과 연결되고, 상기 케이싱과 하나의 유니트로서 이동가능하고, 상기 챔버 분위기가 소정의 압력에서 유지되도록, 가스의 공급을 유지하고, 상기 공급부로부터 상기 적어도 하나의 챔버로 가스를 제어가능하도록 배출하도록 배열된 이동식 가스 공급부를 포함하는 기판 이송 캐리어;
    상기 기판 이송 캐리어에 연결된 압력 모니터링 유니트; 및
    상기 기판 이송 캐리어를 이송하도록 구성되고, 컨트롤러를 포함하는 처리 시스템을 포함하고,
    상기 압력 모니터링 유니트는 상기 적어도 하나의 챔버 및/또는 상기 이동식 가스 공급부 내의 압력을 모니터하고, 상기 압력이 소정의 수준 이하인 경우에 상기 처리 시스템의 상기 컨트롤러로 경보를 송신하도록 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 압력이 소정의 수준 이하인 경우, 이동식 가스 공급 보충 스테이션으로부터 이격된 위치에서 상기 이동식 가스 공급 보충 스테이션으로 상기 기판 이송 캐리어를 이송하도록 상기 처리 시스템에 명령하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 가스 공급부를 한정하는 다른 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이동식 가스 공급부는 상기 케이싱에 분리가능하게 커플링되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 이동식 가스 공급 보충 스테이션은 상기 이동식 가스 공급부를 가압하도록 구성되고,
    상기 이동식 가스 공급부는, 상기 기판 이송 캐리어가 상기 이동식 가스 공급 보충 스테이션으로부터 이격된 제2 위치에서 있을 때, 상기 챔버 분위기의 원격 유지에 영향을 주는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
  10. 삭제
  11. 캐리어의 적어도 하나의 상부 정합 요소를 포트의 적어도 하나의 상부 정합 요소 중의 상응하는 하나와 결합하는 단계;
    상기 캐리어를 회전시키는 단계; 및
    상기 캐리어의 적어도 하나의 하부 정합 요소를 상기 포트의 적어도 하나의 하부 정합 요소 중의 상응하는 하나와 결합하는 단계;
    를 포함하는 기판 캐리어와 포트의 연결방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 캐리어의 중력 중심은 로딩 전에 결합된 상기 캐리어와 상기 포트의 정합 요소들을 기계적으로 안정된 상태로 영향을 주는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어와 포트의 연결방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 캐리어의 상기 적어도 하나의 상부 정합 요소 및 상기 적어도 하나의 하부 정합 요소는 캐리어 도어 열림부가 위치한 상기 캐리어의 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어와 포트의 연결방법.
  14. 제11항에 있어서,
    박스 오프너(box opener)/로더-투-툴(loader-to-tool) 표준 인터페이스 평면과 관련하여 기울어진 경로를 따라 상기 캐리어의 도어를 설치하거나 또는 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어와 포트의 연결방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 비스듬한 경로는 캐리어 도어 열림부의 각도와 상응하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어와 포트의 연결방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 경로는 양방향 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어와 포트의 연결방법.
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