KR100315007B1

KR100315007B1 - 카세트내의 기판 검출 및 반송장치와 그 방법

Info

Publication number: KR100315007B1
Application number: KR1019960052831A
Authority: KR
Inventors: 요시지 오카; 요시테루 후쿠토미; 마사유키 이타바; 야스후미 고야마; 도시야 유게
Original assignee: 이시다 아키라; 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 2002-02-28
Also published as: US5906469A; KR970030617A

Abstract

기판 검출장치는 카세트를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 투광소자와 수광소자를 포함하는 광 센서유니트와, 상기 광 센서유니트와 상기 카세트중 적어도 하나를 상대적으로 수직방향으로 이동시키는 수직구동수단 및, 상기 광 센서유니트와 상기 카세트중 적어도 하나가 상대적으로 수직방향으로 이동할 때 상기 광 센서유니트에 의해 발생된 출력신호의 파형에 기초해서 상기 카세트내에 수용된 각 기판의 수직위치 범위를 검출하는 기판위치 검출수단을 구비한다. 기판 반송장치는 상기 카세트에 수용된 한쌍의 기판 사이의 수직 간격을 측정하는 간격측정수단 및, 상기 수직간격이 소정의 임계치보다 작을 때 경사 궤적을 따라 반송함을 상승시키면서 상기 한쌍의 기판 사이로 상기 반송함을 삽입하는 암 구동수단을 구비한다.

Description

카세트내의 기판 검출 및 반송장치와 그 방법

본 발명은 카세트내의 반도체 웨이퍼와 같은 기판 검출 및 카세트에 대한 기판 반송에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 처리장치와 같은 기판 처리장치에 있어서, 카세트에 수용된 각각의 웨이퍼는 반송암에 의해 카세트로부터 반출된다. 종래의 기술에 의하면, 우선 카세트내의 기판위치가 검출되고, 반송암이 기판 사이로 수평 삽입된다.

종래, 카세트내의 기판 검출장치는 광 센서의 수광소자가 카세트내 각각의 소정위치에서 수광상태에 있는가 비수광상태에 있는가를 검사함으로써, 각각의 소정 위치에 기판이 존재하는가 아닌가를 결정한다.

카세트는 기판을 수용하기 위한 홈을 가지고 있다. 일반적으로, 홈은 후부가 올라가 있다. 또한, 카세트 자체는 비틀어질 수 있다. 따라서, 이러한 카세트내의기판은 대개 앞으로 약간 경사져 있다.

카세트내 2개 기판 사이의 간격이 반송암의 두께보다 작아지는 경우가 있다. 반송암이 2개 기판 사이로 수평 삽입되면, 반송암은 2개 기판과 간섭되게 된다.

반송암이 카세트내의 어느 기판과도 간섭하지 않고 카세트내로 삽입되도록 하기 위해, 각각의 소정 위치에 기관이 존재하는가 아닌가를 나타내는 정보에 부가해서 각 기판의 수직 위치 범위를 검출하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래 기술의 검출장치는 카세트내의 각 기판의 수직위치 범위는 검출할 수 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 반송암과 카세트내 기판과의 간섭 가능성을 감소시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 카세트내의 각 기판의 수직위치 범위를 검출하는데 있다.

본 발명에 따른 카세트내 기판 검출장치에 의해 상기 목적중 적어도 일부가 달성된다. 이 기판 검출장치는, 카세트를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 투광(投光)소자와 수광(受光)소자를 포함하는 광 센서유니트와, 상기 광 센서유니트와 상기 카세트중 적어도 하나를 상대적으로 수직방향으로 이동시키는 수직 구동수단 및, 상기 광 센서유니트와 상기 카세트중 적어도 하나를 상대적으로 수직방향으로 이동시킬때 광 센서유니트에 의해 발생된 출력신호의 파형에 기초해서 카세트에 수용된 각 기판의 수직위치 범위를 검출하는 기판위치 검출수단을 구비한다.

광 센서유니트의 광빔이 카세트내의 기판에 의해 차단되면, 광 센서유니트는 비수광상태로 된다. 따라서, 카세트에 수납된 각 기판의 수직위치 범위는 상기 광센서유니트 및/또는 상기 카세트가 상대적으로 수직으로 이동될때 광 센서에 의해 발생된 출력신호의 파형에 기초해서 검출될 수 있다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 카세트는 각각의 기판이 반입되고 반출되는 제1개구와 상기 제1개구의 반대편에 배치된 제2개구를 포함하고, 싱기 투광소자 및 수광소자는 상기 투광소자로부터 방출된 광빔이 상기 제1개구 및 제2개구를 통해서 상기 수광소자에 의해 수광되도록 배치되어 있다. 본 실시예는 반송암의 삽입방향(즉, 제1개구로부터 제2개구로의 방향)으로의 기판의 돌출에 해당되는 각 기판의 수직위치 범위를 결정한다.

바람직하게는, 상기 투광소자 및 수광소자는 거의 수평으로 배치되어 있다.

기판위치 검출수단은 수광소자가 비수광상태일 때의 광 센서유니트의 출력레벨 범위를 각 기판의 수직위치 범위로서 결정하는 위치결정수단을 포함한다.

기판위치 검출수단은, 광 센서유니트와 카세트중 적어도 하나가 상대적으로 소정의 거리만큼 수직 이동할 때마다 1 펄스의 위치 펄스신호를 발생시키는 위치 펄스신호 발생수단과, 상기 위치 펄스신호의 펄스수를 카운트하는 카운터와, 상기 광 센서유니트가 출력레벨을 전환할때의 타이밍에서 상기 카운터상의 카운트를 순차적으로 기억하는 기억수단 및 상기 기억수단에 기억된 카운트에 기초해서 카세트에 수용된 각 기판의 수직위치 범위를 결정하는 위치결정수단을 포함한다.

또한, 본 발명은 카세트에 대해 반송암으로 기판을 반송하는 장치에 관한 것이다. 기판반송장치는, 카세트에 수용된 한쌍의 기판 사이의 수직간격을 측정하는 간격 측정수단 및 상기 수직간격이 소정의 임계치보다 작을때 경사 궤적을 따라 반송암을 상승시키면서 기판한쌍 사이로 반송암을 삽입하는 암 구동수단을 포함한다.

수직간격이 소정의 임계치보다 작을때, 반송암이 한쌍의 기판 사이로 수평 삽입되면 반송암과 기판의 간섭 가능성은 상당히 높다. 이와같은 경우, 간섭 가능성은 경사 궤적을 따라 반송암을 상승시키면서 상기 한쌍의 기판 사이로 반송암을 삽입하는 것에 의해 감소될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 암 구동수단은 수직간격에 따라 경사 궤적의 수직 폭을 조절하는 수단을 포함한다. 반송암과 기판의 간섭 가능성은 수직간격이 감소됨에 따라 경사 궤적의 수직 폭을 증가시키는 것에 의해 감소될 수 있다.

암 구동수단은 수직간격이 소정의 임계치보다 클 때 한상의 기판 사이로 반송암을 수평삽입한다. 이 경우, 반송암과 기판의 간섭 가능성은 반송암이 수평 삽입되더라도 낮다.

기판 반송장치는 수직간격이 소정의 한계치보다 작으면, 반송암의 삽입을 중지하고 경보를 발생시키는 수단을 더 포함한다. 이것이 반송암과 기판 사이의 간섭을 방지한다.

상기 간격 측정수단은 수직간격을 기억하는 간격 기억수단을 포함하고, 암 구동수단은 카세트에서 반출된 기판을 반환할 때 반송암이 경사궤적을 따라 카세트로 삽입되도록 반송암을 구동한다. 따라서, 기판을 카세트로 반환할 때 반송암과 기판 사이의 간섭은 방지된다.

또한, 본 발명은 카세트에 수용된 기판 검출방법에 관한 것이다. 기판 검출방법은, 카세트를 사이에 두고 서로 대량하도록 배치된 투광소자 및 수광소자를 포함하는 광 센서유니트와 카세트중 적어도 하나를 상대적으로 수직방향으로 이동시키는 스텝 및, 상기 광 센서유니트와 상기 카세트중 적어도 하나가 상대적으로 수직 이동할 때 상기 광 센서유니트에 의해 발생된 출력신호의 파형에 기초해서 카세트에 수용된 각 기판의 수직위치 범위를 검출하는 스텝을 구비한다.

또, 본 발명은 카세트에 대해 반송암으로 기관을 반송하는 방법에 관한 것이다. 이 기판 반송방법은 카세트에 수용된 한쌍의 기판 사이의 수직간격을 측정하는 스텝 및, 상기 수직간격이 소정의 임계치보다 작을 때 경사궤적을 따라 반송암을 상승시키면서 상기 한쌍의 기판 사이로 반송암을 삽입하는 스텝을 구비한다.

본 발명의 상기 및 그 이외의 목적, 특징, 향상 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

A. 장치의 구성

제1도는 본 발명의 실시예인 카세트내의 기판 검출장치를 포함하는 반도체 웨이퍼 처리시스템을 나타내는 사시도이다. 반도체 웨이퍼 처리시스템은 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 열처리하기 위해 사용된다. 반도체 웨이퍼 처리시스템은 복수의 카세트(C)로 웨이퍼(W)를 반입, 반출하는 인덱서 유니트(기판 로딩/언로딩 유니트)(1)와, 카세트(C)로부터 반출된 웨이퍼(W)를 순차적으로 처리하는 처리유니트군 (2)을 포함한다. 인덱서 유니트(1)는 카세트(C)가 탑재된 카세트 테이블(3)과, 카세트(C)로 웨이퍼(W)를 반입, 반출하는 기판 로딩/언로딩기구(4)를 포함한다. 처리유니트군(2)은 회전 처리유니트(111, 112), 열 처리유니트(121∼123) 및 이들 처리유니트로 웨이퍼(W)를 반송하는 기판 반송기구(9)를 포함한다.

제2도는 인덱서 유니트(1)를 나타내는 평면도이다. 웨이퍼(W)를 다단방식으로 수용하는 복수의 카세트(C)는 인덱서 유니트(1)의 카세트 테이블(3)상에 탑재된다. 기판 검출장치의 주요 부분(후술한다)이 카세트 테이블(3) 아래에 배치되어 있다.

기판 로딩/언로딩기구(4)는 수직축을 따라 상승 및 하강하고, 세로축을 따라 전진 및 후진하는 기판 반송암(5)을 가진다. 기관 반송암(5)은, 각각의 카세트(C)에 형성된 홈에 수용되는 웨이퍼(W)를 반출하고, 각 카세트(C)의 홈으로 웨이퍼(W)를 반입한다. 기판 로딩/언로딩기구(4)에는 기판 반송암(5)에 의해 반출된 웨이퍼(W)를 지지하는 수직이동 지지핀(61∼63)과, 지지핀(61∼63)에 의해 지지된 웨이퍼(W)의 중심위치를 맞추는 위치맞춤 플레이트(71, 72)가 더 설치되어 있다. 위치맞춤 플레이트(71, 72)상에 형성된 복수의 돌기(8)는 웨이퍼(W)의 외부직경과 거의 일치하는 곡선을 가지고 배치된다. 위치맞춤 플레이트(71, 72)의 수평 왕복운동에 의해 웨이퍼(W)의 중심 위치를 맞추기 위해 돌기(8)가 웨이퍼(W)의 외면과 접촉 및 분리될 수 있다.

기판로딩/언로딩기구(4)에 의해 카세트(C)로부터 반출된 각각의 웨이퍼(W)는 기판 이송위치(제1도의 위치 P)로 이동되어 처리유니트군(2)의 기판 반송기구(9)(제1도)로 이송된다.

제1도를 다시 참조하면, 기판 반송기구(9)는 웨이퍼(W)를 지지하는 거의 U자형인 한쌍의 기판 지지암(10)을 가진다. 기판 반송기구(9)는 미리 설정된 처리시방(recipe)(또는 처리절차를 규정하는 데이타)에 따라 처리유니트군(2)의 각유니트에서 미처리 웨이퍼(W)를 처리된 웨이퍼(W)로 순차적으로 교체하고, 처리된 웨이퍼(W)를 후속 유니트로 순차적으로 반송한다. 처리유니트군(2)에서 처리된 후의 웨이퍼(W)는 기판 이송위치(P)에서 기판 반송기구(9)로부터 기판 로딩/언로딩기구(4)로 이송되어, 기판로딩/언로딩기구(4)에 의해 카세트(C)로 반입된다.

제3도는 카세트내 기판 검출장치의 기계적인 구성을 나타내는 일부 절단 정면도이다. 기판 검출장치는, 카세트 테이블(3)상에 탑재된 각 카세트(C)의 주위에서 각각 상승 및 하강(즉, 수직이동)하는 브라켓(21)을 포한한다. 제2도를 다시 참조하면, 거의 U자형인 각각의 브라켓(21)은 각각의 카세트(C)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 투광소자(22) 및 수광소자(23)를 가지는 광 센서(24)는 카세트(C)내의 웨이퍼(W)를 검출하는 각 브라켓(21)의 일단에 부착되어 있다. 수광소자(23)는 각 카세트(C)의 정면에 형성된 기관 삽입개구(Ca)의 정면에 배치되어 있다. 투광소자(22)는 기판 삽입개구(Ca)의 반대편에 형성된 또 다른 개구(Cb)의 뒤에 배치되어 있다. 투광소자(22) 및 수광소자(23)는 그들의 광측이 기판 반송암(10)과 거의 수평으로 평행하게 되도록 배치되어 있다. 투광소자(22)로부터 방출된 광빔(L)은 후단의 개구(Cb)를 통해 카세트(C)로 입사해서 기판 삽입개구(Ca)를 통과하여 수광소자(23)에 의해 수광된다. 카세트(C)상에 웨이퍼(W)가 존재하는 경우, 광빔(L)은 웨이퍼(W)에 의해 차단된다. 투광소자(22) 및 수광소자(23)의 위치는 웨이퍼가 카세트(C)상에 없으면 카세트(C)의 전, 후에 형성된 2개의 개구(Ca, Cb)를 광빔(L)이 통과할 수 있도록 정해진다. 이 구성에 의해 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)가 광빔(L)을 확실히 차단할 수 있다. 웨이퍼(W)에 의해 차단된 광빔(L)의 수직범위는 기판 반송암(5)의 삽입방향(즉, 기판 삽입개구 Ca로부터 Cb로의 방향)을 따라 웨이퍼(W)가 돌출된 범위에 상당한다. 투광소자(22) 및 수광소자(23)는 반대로 위치될 수 있다.

제3도를 참조하면, 각 브라켓(21)을 상승 및 하강시키는 리프트기구(25)는 카세트 테이블(3) 아래에 배치된다. 리프트기구(25)는 지지 플레이트(20)에 의해 지지되어 지지플레이트(20)에 평행하게 수직으로 배치된 로드레스 실린더(26)와, 로드레스 실린더(26)로 슬라이드 가능하게 조립된 가동부재(28)를 포함한다. 카세트테이블(3)을 관통하는 수직부재(29)는 가동부재(28) 위에 배치되어 브라켓(21)에 연결되어 있다. 광 차폐 플레이트(30)는 가동부재(28)의 측면에 부착되어 있고, 광 차단기를 가지는 타이밍 센서(32)는 광 차폐 플레이트(30) 아래에 배치된다. 정지상태에 있어서, 광 차폐 플레이트(30)는 타이밍 센서(32) 사이에 삽입되어 있고, 그에 따라 타이밍 센서(32)는 비수광상태를 유지한다. 리프트기구(25)가 동작을 시작하고 광 차폐 플레이트(30)가 타이밍 센서(32)를 수광상태로 변경할때, 타이밍 센서(32)는 브라켓(21)(또는 광 센서 24)이 시작위치에 존재하는 것을 나타내는 신호를 출력한다. 가동부재(28)에는 광 센서(24)의 수직위치를 나타내는 위치 펄스신호를 출력하는 리니어스케일 센서(34)가 더 설치된다. 광 센서(24)의 수직위치를 나타내는 신호를 출력하기 위해, 리니어스케일 센서(34) 대신에 다양한 인코더 및 다른 수단이 사용될 수 있다.

로드레스 실린더(26)의 구동기구(미도시)는 로드레스 실린더(26)의 상단 및 하단에서 공기를 공급하고, 이때 로드레스 실린더(26)의 자석(비도시)이 상, 하로이동한다. 이것은 가동부재(28)의 수직운동으로 되어 브라켓(21)에 부착된 광 센서(24)가 카세트(C)의 주위를 따라 상승 및 하강한다. 리니어스케일 센서(34)는 가동부재(28)가 소정의 거리만큼 상승 및 하강할 때마다 1펄스의 위치 펄스신호를 발생시킨다.

리프트기구(25)는 상기한 로드레스 실린더(26)에 한정되지 않고, 공지의 에어실린더 또는 모터를 구비한 나사 급송기구일 수도 있다.

제4도는 카세트내의 기판 검출장치의 전기적인 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다. 수광소자(2)는, 광빔(L)을 수광하는가 아닌가를 나타내는 수광신호(SL)를 발생시킨다. 타이밍 센서(32)는, 브라켓(21)이 시작위치에 존재하는 것을 나타내는 시작 위치신호(SREF)를 출력한다. 리니어스케일 센서(34)는 광 센서(24)의 이동거리를 나타내는 위치 펄스신호(SP1)를 발생시킨다. 이들 신호(SL, SP1, SREF)는 기판 위치검출기(40)로 입력된다.

기판 위치검출기(40)는 모두 버스(41)에 접속되어 있는 CPU(42) 메인 메모리(44), FIFO 메모리(46) 및 제1업다운 카운터(48)를 포함한다. 기판 위치검출기(40)는 2개의 셀렉터(51, 52), 채터링방지(anti-chattering) 회로(54), 래치(56), 제2업다운 카운터(58) 및 PLL회로(60)를 더 포함한다.

제1셀럭터(51)에는 카세트 테이블(3)상에 탑재된 각각의 카세트(C)에 대해 각각의 수광소자(23)로부터 출력된 수광신호(SL)가 입력된다. 제1도의 실시예에 있어서, 카세트 테이블(3)상에 4개의 카세트(C)가 탑재되고, 4개의 수광신호(SL)가 제1셀렉터(51)로 입력된다. 제2셀렉터(52)에는 각각의 카세트(C)에 대해 각각의 리니어스케일 센서(34)로부터 출력된 위치 펄스신호(SP1)가 입력된다. 2개의 셀렉터(51, 52)는 CPU(42)로부터 공급된 선택신호(SEL)에 따라 4개의 신호중 하나를 선택한다.

제2셀렉터(52)에 의해 선택된 위치 펄스신호(SP1)가 PLL회로(60)로 입력되어 원래 위치 펄스신호(SP1)의 정수배 주파수를 가지는 제2위치 펄스신호(SP2)로 변환된다. 예를들면, PLL회로(60)는, 0.025mm 마다 하나의 펄스를 발생시키는 제2위치 펄스신호(SP2)를 생성하기위해 0.1mm 마다 하나의 펄스를 발생시키는 원래 위치 펄스신호(SP1)의 주파수를 4배로 한다. PLL회로(60)의 기능은 제2위치 펄스신호(SP2)의 분해능(또는 하나의 펄스에 대응하는 거리)을 충분히 작게 할 수 있다. 원래의 위치 펄스신호(SP1)가 충분히 작은 분해능을 가지면, PLL회로(60)는 생략될 수 있다. 리니어스케일 센서(34) 및 PLL회로(60)는 본 발명의 위치 펄스신호 발생수단에 상당한다.

PLL 회로(60)에 의해 발생된 제2위치 펄스신호(SP2)는 2개의 업다운 카운터(48, 58)와 채터링 방지회로(54)로 전송된다. 위치 펄스신호(SP1, SP2)는 브라켓(21)(또는 광 센서 24)이 상승하는 동안 펄스를 발생시키는 업신호와, 브라켓(21)이 하강하는 동안 펄스를 발생시키는 다운신호를 포함한다. 2개의 업다운 카운터(48, 58)는 이들 업신호와 다운신호에 포함된 펄스수를 가감한다. 따라서, 업다운 카운터(48, 58)상의 카운트는 광 센서(24)의 수직위치를 나타낸다.

타이밍 센서(32)에서 발생된 시작 위치신호(SREF)에 의해 2개의 업다운 카운터(48, 58)가 동작을 시작할 수 있다. 이때, 2개 카운터(48, 58)상의 카운트가 0으로 클리어 된다. 각각의 카세트에 대한 시작 위치신호(SREF)는 와이어드 OR조건으로 설정된다. 따라서, 어떤 카세트라도 시작 위치신호(SREF)가 온 상태로 되면 업다운 카운터(48, 58)의 동작이 시작된다.

CPU(42)는 제1업다운 카운터(48)상의 카운트를 주시하여 브라켓(21)이 상단 위치까지 상승되었는가 아닌가를 판정한다. 제1업다운 카운터(48)상의 카운트가 소정의 상한치에 도달할때, CPU(42)는 브라켓(21)이 이미 상단 위치까지 상숭된 것으로 판정하여 상승동작을 정지시키고, 반대로 브라켓(21)의 하강 동작을 시작한다.

채터링 방지회로(54)는 수광신호(SL)의 레벨이 변경된 것을 나타내는 타이밍신호(ST)를 발생시킨다. 실제로, 채터링 방지회로(54)는 수광신호(SL)의 레벨이 변경된 후 제2위치 펄스신호(SP2)가 소정갯수의 펄스(예를들면 5 펄스)를 연속적으로 발생시킬때, 한 펄스의 타이밍신호(ST)를 발생시킨다. 이 구성은 수광신호(SL)에 채터링이 발생되더라도 타이밍신호(ST)에서 채터링이 발생되는 것을 효과적으로 방지한다.

제2업다운 카운터(58)상의 카운트(CNT)는 채터링 방지회로(54)에 의해 발생된 타이밍신호(ST)에 대응해서 래치되어 FIFO 메모리(46)에 기록된다. 수광신호(SL)의 레벨이 전환될때 각각의 시점에서 측정된 카운트(CNT)는 FIFO메모리(46)에 순차적으로 기억된다.

B. 카세트(C)와 기판 반송암(5)의 구조 및 웨이퍼의 위치검출절차

제5A도 및 제5B도는 기판로딩/언로딩기구(4)의 구성을 나타내는 도면이다. 제5A도는 웨이퍼(W)를 지지하는 기판 반송암(5)이 카세트(C)에 삽입된 상태를 나타내는 평면도이고, 제 5B도는 그 측면도이다. 제5B도에 있어서 기판 반송암(5)을 구동하는 기구는 도시되었지만, 카세트(C) 및 브라켓(21)은 생략되었다.

제5B도를 참조하면, 기판 반송암(5)은 후단의 후판부(5a), 중앙의 박판부(5b) 및 박판부(5b)의 자유단상에 형성된 돌기부(5c)를 포함하는 판 형상부재이다. 후판부(5a)는, 예를들면 약 1.5mm의 두께(t1)를 가지고, 박판부(5b)는 약 1.0mm의 두께(t2)를 가지며, 돌기부(5c)는 약 1.0mm의 두께를 가진다.

기판 반송암(5)을 구동하는 암 구동기구(80)는 후판부(5a)의 후단 근처에 배치된다. 암 구동기구(80)는, 기판 반송암(5)에 연결된 수직축(82), 수직축(82)을 상승 및 하강시키는 수직 구동유니트(84), 수평방향으로 수직 구동유니트(84)를 안내하는 수평가이드(86), 수평가이드(86)를 따라 수평방향으로 수직 구동유니트(84)를 이동시키는 수평 구동유니트(88) 및 수직 구동유니트(84)와 수평구동유니트(88)를 제어하는 구동 제어유니트(89)를 포함한다. 구동제어유니트(89)는 기관 위치검출기(40)와 전기적으로 연결된다.

제6A도는 카세트(C)의 구조를 나타내는 평면도, 제6B도는 제6B도의 B-B선을 따라 자른 단면도이다. 도시를 명확히 하기 위해, 카세트(C)의 후단 개구(Cb)에 가까운 구조적인 라인은 제6B도에서 생략되었다. 다수의 홈(92)이 카세트(C)의 측벽판(90) 내부에 형성되고, 웨이퍼(W)는 이들 홈(92)에 수용된다. 카세트(C)는 상단상의 상판(94)과 하단 근처에서 H바라고 불리는 구조 부재(96)를 더 포함한다. H바(96)의 명칭은 거의 H형상인 단면으로부터 유래되었다.

제6A도를 참조하면, 투광소자(22)로부터 방출된 광빔(L)은 카세트(C)의 후단개구(Cb)를 통해 카세트(C)로 입사해서 기판 삽입개구(Ca)를 통과하여 수광소자 (23)에 의해 수광된다. 제6B도에 도시된 바와 같이, 광 센서(24)(즉, 투광소자 22 및 수광소자 23)가 카세트 테이블(3)상에 탑재된 카세트(C)의 주위를 따라 수직방향으로 이동하는 동안, 투광소자(22)로부터 방출된 광빔(L)은 카세트 테이블(3), 카세트(C)의 H바(96), 카세트(C)내의 웨이퍼(W) 및 카세트(C)의 상판(94)에 의해 차단된다.

제7A도 및 제7B도는 광 센서(24)가 상승할때 수광소자(23)에 의해 발생된 수광신호(SL)의 파형을 나타낸다. 제7B도는 제6B도에 대응하는 구조를 모식적으로 나타내고, 제7A도는 대응하는 수광신호(SL)의 파형을 나타낸다. 본 실시예에 있어서, 25장의 웨이퍼(W)가 각각의 카세트(C)에 수용될 수 있다고 가정하고. 제7A도에 도시된 바와 같이, 실제로 여러장의 웨이퍼(W)가 카세트(C)에 수용되었다고 가정한다. 수광소자(23)가 수광상태에 있을 때, 수광신호(SL)는 O레벨(또는 로(low)레벨 "L")이다. 한편, 수광소자(23)가 비수광상태(또는 차폐상태)에 있을 때, 수광신호 (SL)는 1레벨(또는, 하이레벨 "H")이다.

제8(a)도 ∼ 제8(d)도는 제4도에 나타낸 기판 위치검출기(40)의 동작을 나타내는 타이밍 챠트이다. 제8(a)도∼제8(d)도는 PLL회로(60)에 의해 발생된 제2위치 펄스신호(SP2), 타이밍 센서(32)에 의해 발생된 시작 위치신호(SREF), 수광소자 (23)에 의해 발생된 수광신호(SL) 및 FIFO메모리(46)에 기억된 카운트(CNT)를 나타낸다.

광 센서(24)가 상승하기 시작하고 타이밍 센서(32)에 의해 발생된 시작 위치신호(SREF)가 하이레벨로 변경될 때, 기판 위치검출기(40)가 동작하기 시작한다. 이때, 업다운 카운터(48, 58)상의 카운트는 0으로 초기화 된다. 제8(a)도에 나타낸 바와 같이, 위치 펄스신호(SP2)는 광 센서(24)가 소정의 거리(예를들면, 0.025mm) 만큼 이동할 때마다 하나의 펄스를 발생시킨다. 업다운 카운터(48, 58)는 위치 펄스신호(SP2)의 펄스수를 카운트한다. 본 실시예에 있어서, 광 센서(24)는 일정한 속도로 상승하는 것으로 가정한다. 따라서, 제 8(a)도에 나타낸 위치 펄스신호(SP2)는 엎 신호이고, 다운신호는 펄스를 발생시키지 않는다.

수광소자(23)에 의해 발생된 수광신호(SL)(제8(c)도)의 레벨이 변경될때, 제8(d)도에 도시된 바와 같이 제2업다운 카운터(58)상의 카운트(CNT)는 래치(56)에 의해 유지되어 FIFO메모리(46)로 기억된다. 수광신호(SL)의 레벨이 전환되는 각각의 시점(T1, T2,. T7)에서 측정된 카운트(CNT)는 FIFO 메모리(46)로 순차적으로 기억된다.

카운트(CNT)는 타이밍 센서(32)에 의해 규정된 시작위치로부터의 수직 방향의 거리를 나타낸다. 그래서, FIFO메모리(46)에 기억된 카운트(CNT)로 부터. 각각의 시점(T1, T2,...T7)에서의 광 센서(24)의 수직위치가 산출될 수 있다. 카세트(C)의 H바(96)와 상판(94)의 위치는 이미 알고 있다. 따라서. CPU(42)는 FIFO 메모리(46)에 기억된 카운트(CNT)에 기초해서 카세트(C)에 수용된 각 웨이퍼(W)의 수직위치 범위를 결정한다. 각 웨이퍼(W)의 수직 위치범위 결정과 동시에. 각 웨이퍼(W) 한쌍의 간격도 결정된다.

본 실시예의 기판 위치검출기(40)는 본 발명의 기판위치 검출수단 및 간격측정수단에 상당한다. CPU(42)는 본 발명의 위치결정수단에 대응하는 기능을 수행한다. 위치결정수단의 기능을 실현하는 컴퓨터 프로그램코드(응용프로그램)는 플로피디스크, CD-ROM과 같은 휴대용 기억매체에 기억될 수 있고, 휴대용 기억매체로부터 메인 메모리(44) 또는 외부기억장치(미도시)로 전송될 수 있다. 컴퓨터 프로그램코드는 실행시 메인 메모리(44)에 기억된다.

상술한 바와 같이, 실제로 제4도에 도시된 채터링 방지회로(54)는 수광신호(SL)의 레벨변경후 위치 펄스신호(SP2)가 소정갯수의 펄스(예를들면, 5개 펄스)를 연속적으로 발생시킬때 1 펄스의 타이밍신호(ST)를 발생시킨다. 이것은 카운트(CUT)가 유지된 래치(56)에서의 타이밍이 5 펄스씩 지연되는 것을 의미한다. FIFO 메모리(46)에 기억된 카운트(CNT)에서 산출된 위치로부터 5 펄스에 상당하는 값을 감하여 결정된 위치가 실제 위치를 나타낸다.

제7B도를 다시 참조하면, 거의 수평상태로 유지된 웨이퍼(W)에 대해서는, 수광신호(SL)가 레벨(레벨 "H")인 기간이 웨이퍼(W)의 실제 두께에 거의 상당한다. 한편 경사진 상태로 유지된 웨이퍼(W)에 대해서는, 수광신호(SL)가 1레벨(레벨 "H")인 기간은 수평방향인 광빔에 의해 웨이퍼(W)를 투영했을 때의 두께에 상당한다. 이 두께는 웨이퍼(W)의 실제 두께보다 훨씬 크다. 본 실시예의 구성은 웨이퍼(W)가 경사진 상태로 유지되더라도 웨이퍼(W) 사이의 간격 뿐만 아니라 각 웨이퍼(W)의 수직위치 범위도 결정힌다. 본 실시예에 있어서, 기판 반송암(5)은, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)에 대한 기판 반송암(5)의 충돌을 방지하기 위해 웨이퍼(W) 사이의 간격에 적당한 진로로 이동된다.

제9A도∼제9D도는 웨이퍼(W) 사이의 간격치에 따른 기판 반송암(5)의 동작모드를 나타낸다. 제9A도∼제9D도의 예에 있어서, 카세트(C)에 유지된 해이적의 표준피치는 6.35mm이고, 2개의 웨이퍼(W1, W2)중 상측 웨이퍼(W1)는 카세트(C)밖으로 반출된다.

제9A도를 참조하면, 2개 웨이퍼(W1, W2)의 간격이 4.5mm이상이면, 기판 반송암(5)의 하면은 상측 웨이퍼(W1)의 하단에서 3.5mm 아래의 높이로 설정된다. 상기 높이가 유지되는 동안 기판 반송암(5)은 수평으로 이동되어 웨이퍼(W1, W2) 사이로 삽입된다. 기판 반송암(5)의 최대두께가 2.5mm이므로, 기판 반송암(5)의 상단(즉, 돌기부 5c의 상단)과 상측 웨이퍼(W1)의 하단 사이에 1mm 이상의 삽입간격이 여전히 남는다. 또한, 기판 반송암(5)의 하면과 하측 웨이퍼(W2)의 상단 사이에 1mm 이상의 간격이 있다. 따라서, 기판 반송암(5)의 수평삽입은 기판 반송암(5)과 웨이퍼(W1, W2)와의 간섭을 일으키지 않는다.

제9B도에 나타낸 바와 같이, 2개 웨이퍼(W1, W2)의 간격(CL)이 3.1mm 이상 4.5mm 이하인 경우, 기판 반송암(5)의 하면은 다음 수식에서 주어진 거리(d)만큼 상측 웨이퍼(W1)의 하단보다 아래에 설정된다.

기판 반송암(5)의 높이가 상기 수식에서 주어진 거리(d)를 사용하여 결정될때 기판 반송함(5)의 하면은 4.5mm와 제9B도의 간격 사이의 1/2차이만큼 제9A도의 위치보다 높은 위치에 설정된다. 이 상태에서, 기판 반송암과 각 기판 사이의 간격이 확보될 수 있다. 따라서, 기판 반송암(5)의 수평삽입은 기판 반송암(5)과 웨이퍼(W1, W2)와의 간섭을 일으키지 않는다.

제9C도에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W1, W2) 사이의 간격(CL)이 2.1mm 이상 3.1mm 이하인 경우, 웨이퍼(W1, W2)는 모두 앞으로 경사진 것으로 생각된다. 이 경우, 기판 반송암(5)의 하면은 상측 와이퍼(W1)의 하단에서 2.8mm 아래의 위치로 설정된다. 기판 반송암(5)은 이 높이에서 수평삽입을 시작하고, 또 상측 웨이퍼(W1) 아래의 위치에서 0.8mm씩 상승시키면서 삽입된다.

제10A도 및 제10B도는 제9C도에서 기판 반송암(5)의 궤적을 나타낸다. 제10A도에 나타낸 바와 같이, 기판 반송암(5)의 하면을 상측 웨이퍼(W1)의 하단에서 2.8mm 아래의 높이로 유지하면서 기판 반송암(5)은 수평방향으로 삽입된다. 돌기부(5c)가 웨이퍼(W1)의 정면(제 10도의 우측단) 바로 아래의 위치에 도달할때, 기판 반송암(5)은 일점쇄선으로 나타낸 궤적(TR)을 따라 경사진 방향으로 직선 이동된다. 이 궤적(TR)은 기판 반송암(5)의 코너(5P)의 진로를 나타낸다. 제10B도는 기판 반송암(5)이 경사진 방향으로 궤적의 종단까지 이동된 후의 상태를 나타낸다. 기판 반송함(5)은 제10A도의 위치에서 제10B도의 위치로 0.8mm 만큼 상승되어 기판 반송암(5)의 하면이 웨이퍼(W2)의 상단과 접촉하지 않는다. 기판 반송암(5)은 제10B도의 위치로부터 수직방향으로 상승하여 상측 웨이퍼(W1)를 받는다. 제5B도에 나타낸 구동 제어유니트(89)는 수직 구동유니트(84) 및 수평 구동유니트(88)를 제어하여 제 10A도 및 제10B도에 도시된 기판 반송암(5)의 동작을 달성한다.

제9D도를 다시 참조하면, 2개 웨이퍼(W1, W2) 사이의 간격(CL)이 1.0mm 이상 2.1mm 이하 이 면, 기판 반송암(5)의 하면이 상측 웨이퍼(Wl) 하단에서 2.8mm 아래의 높이로 설정된다. 이 상태는 제9C도의 경우와 동일하다. 기판 반송암(5)은 이 높이에서 삽입을 시작하고, 또 상측웨이퍼(W1) 위치 아래에서 1.5mm 만큼 상승하면서 삽입된다. 이 궤적은, 경사진 방향에서 궤적상의 수직 이동거리(즉, 상승 이동의 폭)만을 제외하고는 제10A도 및 제 10B도에 도시된 궤적과 거의 동일하다.

2개 웨이퍼(W1, W2) 사이의 간격(CL)이 1.0mm 이하인 경우, 웨이퍼(W1, W2)와의 간섭없이 기판 반송암(5)을 삽입하는 것은 어렵다. 이 경우, 기판 위치검출기(40)는 경보(경보음 또는 경보표시)를 발생시켜 삽입의 어려움을 조작자에게 알리고, 구동 제어유니트(89)는 기판 반송암(5)을 정지시킨다. 간격(CL)이 소정의 한계치(예를 들면 1.0mm) 이하인 경우, 실시예의 장치는 기판 반송암(5)의 이동을 정지시키고, 경보를 발생시킨다. 이것은 기판 반송암(5)이 강제로 삽입되어 웨이퍼(W1, W2)가 손상되는 것을 효과적으로 방지한다.

상술한 바와 같이, 실시예의 장치에 있어서, 구동 제어유니트(89)는 기판 반송암(5)의 삽입방향을 따라 측정된 2개 웨이퍼(W1, W2) 사이의 간격(CL)에 따라 기판 반송암(5)의 삽입궤적을 변경한다. 이 특징은, 기판 반송암(5)의 하면과 하측웨이퍼(W2)의 상면이 접촉하는 것을 방지하면서 기판 반송암(5)의 자유단이 2개 웨이퍼(W1, W2)와 충돌하는 것을 효과적으로 방지한다. 제9A도 및 제9B도에 나타낸 바와 같이, 간격(CL)이 기판 반송암(5)의 최대두께(2.5mm)에 미리 설정된 허용오차(0.6mm)를 가산해서 얻어진 소정의 임계치(3.1mm) 이상이면, 기판 반송암(5)은 수평방향으로 삽입된다. 제9C도 및 제9D도에 나타낸 바와 같이, 간격(CL)이 소정의 한계치(1.0mm) 이상 소정의 한계치 이하이면, 기판 반송암(5)의자유단이 웨이퍼(W1, W2)의 정면 바로 아래의 위치에 도달할때까지 기판 반송암(5)은 수평으로 삽입된다. 이때, 기판 반송암(5)은 경사진 방향에서 궤적(TR)을 따라 상승하면서 삽입된다. 경사진 방향으로의 궤적(TR)상의 수직 이동거리는, 기판 반송암(5)의 하면이 하측 웨이퍼(W2)의 상면과 접촉하는 것을 방지하기 위해 간격(CL)의 값에 따라 결정된다. 일반적으로 기판 반송암(5)의 자유단 부분의 두께가 기판 반송암(5)의 최대 두께보다 작기 때문에, 경사진 방향으로 궤적(TR)을 따라 기판 반송암(5)을 삽입하면 기판 반송암(5)이 2개 웨이퍼(W1, W2)와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

상술한 임계치 및 한계치는 단지 예이고, 카세트(C)내의 웨이퍼 피치, 기판 반송암(5)의 두께 등에 따라 적절히 결정된다.

카세트(C)에서 반출된 웨이퍼(W1)는 처리유니트군(2)에 의해 순차적으로 처리되어 처리가 종료된 후 카세트(C)로 반입된다. 기판 반송암(5)의 구동 제어유니트(89)는(제5A도, 제5B도 참조) 웨이퍼(W1)의 반출시 행해진 궤적(TR)과 반대의 궤적을 따라 카세트(C)로 웨이퍼(W1)를 반입한다. 이 특징은, 웨이퍼(W1)가 카세트(C)로 반입될때, 기판 반송암(5)이 하측웨이퍼(W2)와 간섭하는 것을 효과적으로 방지한다. 카세트(C)에서의 각 웨이퍼의 조건(간격 CL을 포함)이 기판 위치검출기(40)의 메인 메모리(44)에 기억되고(제4도), 구동 제어유니트(89)는 이러한 조건에 기초해서 상기 제어절차를 실행한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 주된 특성의 범위 및 사상을 이탈하지 않는 한 다음과 같이 수정, 변경 및 제조될 수 있다.

(1) 상기 실시에에서 광 센서(24)가 상승 및 하강하지만, 광 센서(24) 대신 카세트(C)가 상승 및 하강할 수 있다. 즉, 광 센서(24)와 카세트(C)중 적어도 하나가 서로 상대적으로 수직 방향으로 이동된다.

본 발명이 상세하게 설명되고, 도시되었지만, 단지 도시 및 예일뿐 그것에 한정되지 않고, 본 발명의 사상 및 범위는 부가된 청구항에 의해서만 한정된다.

제 1 도는 본 발명의 실시예인 기판 검출장치를 가지는 반도체 웨이퍼 처리시스템을 나타내는 사시도,

제 2 도는 인덱서 유니트(1)를 나타내는 평면도,

제 3 도는 기판 검출장치의 기계적인 구성을 나타내는 일부 절단 정면도,

제 4 도는 기판 검출장치의 전기적인 구성을 나타내는 개념도,

제 5A 도 및 제 5B 도는 기판 로딩/언로딩기구(4)의 구성을 나타내는 도면,

제 6A 도 및 제 6B 도는 카세트(C)의 구조를 나타내는 도면,

제 7A 도 및 제 7B 도는 광 센서(24)가 수직방향으로 이동할 때 수광소자 (23)에 의해 발생된 수광신호(SL)의 파형을 나타내는 도면,

제 8(a) 도 ∼ 제 8(d) 도는 기판 위치검출기(40)의 동작을 나타내는 타이밍 차트,

제 9A 도 ∼ 제 9D 도는 웨이퍼 사이의 간격에 따른 기판 반송암(5)의 동작모드를 나타내는 도면,

제 10A 도 및 제 10B 도는 기판 반송암이 경사진 방향으로 삽입될 때의 궤적을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 인덱서 유니트, 2 ... 처리유니트군,

3 ... 카세트 테이블, 4 ... 기관 로딩/언로딩 기구,

5 ... 기판 반송암, 5a ... 후판부,

5b ... 박판부, 5c ... 돌기부,

5p ... 코너부, 8 ... 돌기,

9 ... 기판 반송기구, 10 ... 기판 지지암,

20 ... 지지 플레이트, 21 ... 브라켓,

22 ... 투항소자, 23 ... 수광소자,

24 ... 광 센서, 25 ... 리프트기구,

26 ... 로드레스 실린더, 28 ... 가동부재,

29 ... 수직부재, 30 ... 광 차폐 플레이트,

32 ... 타이밍 센서, 34 ... 리니어스케일 센서,

40 ... 기판 위치검출기, 41 ... 버스,

42 ... CPU, 44 ... 메인 메모리,

46 ... FIFO 메모리, 48, 58 ... 업다운 카운터,

51, 52 ... 셀렉터, 54 ... 채터링 방지회로,

56 ... 래치, 60 ... PLL 회로,

61∼63 ... 수직이동 지지핀, 71, 72 ... 위치맞춤 플레이트,

80 ... 암 구동기구, 82 ... 수직축,

84 ... 수직 구동유니트, 86 ... 수평가이드,

88 ... 수평 구동유니트, 89 ... 구동 제어유니트,

90 ... 측벽판, 92 ... 홈,

94 ... 상판, 96 ... H바,

111∼112 ... 회전 처리유니트, 121∼123 ... 열 처리유니트,

C ... 카세트, SL ... 수광신호,

SP1, SP2 ... 위치 펄스신호, ST ... 타이밍 신호,

SEL ... 선택신호, W ... 웨이퍼,

Claims

반송암을 사용하여 카세트 내에 수납된 기판을 반송하는 장치에 있어서,

상기 카세트 내에 수납되어 있는 기판끼리의 수직방향의 간격을 검출하는 간격측정수단과,

상기 수직간격이 소정의 임계치 미만인 경우에는 상기 반송암을 경사 궤적을 따라 상승시키면서 기판의 사이로 삽입하는 암 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
제1항에 있어서,

상기 암 구동수단은 상기 수직간격의 값에 따라 상기 경사 궤적의 상승폭을 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제1항에 있어서,

상기 암 구동수단은, 상기 수직간격이 상기 임계치 이상인 경우에는 상기 반송암을 기판의 사이에 수평방향으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
제1항에 있어서,

상기 수직간격이 소정의 임계치 미만인 경우에는 상기 반송암의 삽입을 중지함과 동시에 경보를 발생하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
제1항에 있어서,

상기 간격측정수단은, 상기 수직간격을 기억하는 간격기억수단을 구비하고,

상기 암구동수단은 상기 카세트에서 인출된 기판을 상기 카세트 내로 다시 수납할 때, 상기 경사궤적을 역으로 더듬어 상기 기판을 상기 카세트 내로 수납하도록 상기 반송암을 구동하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
제1항에 있어서,

상기 간격측정수단은,

상기 카세트를 사이에 두고 대량하여 배치된 투광소자와 수광소자를 구비하는 광 센서유니트와,

상기 광 센서유니트와 상기 카세트의 적어도 한쪽을 상대적으로 수직방향으로 이동시키는 수직구동수단과,

상기 광 센서유니트와 상기 카세트가 상대적으로 수직 이동할 때에 상기 광 센서유니트가 발생하는 출력파형으로부터 상기 카세트 내에 존재하는 기판끼리의 수직간격을 검출하는 간격 검출수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제6항에 있어서,

상기 카세트는 기판의 삽입·인출을 위한 제1개구와, 상기 제1개구와는 반대측에 설치된 제2개구를 가지고 있고,

상기 투광소자와 수광소자는 상기 투광소자로부터 출사된 빛이 상기 제1개구와 상기 제2개구를 통과하여 상기 수광소자에서 수장되는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제7항에 있어서,

상기 투광소자와 수광소자는 거의 수평으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제6항에 있어서,

상기 간격 검출수단은, 상기 수광소자가 수광상태인 것을 나타내는 상기 광 센서유니트의 출력레벨의 범위를 상기 수직간격으로서 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제6항에 있어서,

상기 간격검출수단은,

상기 광 센서유니트와 상기 카세트가 상대적으로 일정거리만큼 수직 이동할 때마다 1 펄스의 위치 펄스신호를 발생하는 위치 펄스신호 발생수단과,

상기 위치 펄스신호의 펄스수를 카운트하는 카운터와,

상기 광 센서유니트의 출력레벨이 전환하는 타이밍에서의 상기 카운터의 카운트 값을 순차 기억하는 기억수단과,

상기 기억수단에 기억된 상기 카운트값으로부터 상기 수직 간격을 결정하는 위치결정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
반송암을 사용하여 카세트내에 수납된 기판을 반송하는 방법에 있어서,

상기 카세트 내에 수납되어 있는 기판끼리의 수직간격을 검출하는 스텝과,

상기 수직간격이 소정의 임계치 미만인 경우에는 상기 반송암을 경사 궤적을 따라 상승시키면서 기판의 사이로 삽입하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 반송방법.