KR100501616B1 - 반도체처리시스템에서의자동티칭방법과자동티칭용검출장치및자동티칭이가능한종형열처리시스템 - Google Patents

반도체처리시스템에서의자동티칭방법과자동티칭용검출장치및자동티칭이가능한종형열처리시스템 Download PDF

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KR100501616B1 KR10-1998-0005139A KR19980005139A KR100501616B1 KR 100501616 B1 KR100501616 B1 KR 100501616B1 KR 19980005139 A KR19980005139 A KR 19980005139A KR 100501616 B1 KR100501616 B1 KR 100501616B1
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Abstract

본 발명의 자동 티칭(auto-teaching)용 검출 장치(50)는, 종형 처리 시스템에 있어서 웨이퍼 운반 아암(41)의 동작을 제어하기 위한 콘트롤러(70)에 이송부상의 웨이퍼 보트(14)의 위치 정보를 학습시키기 위하여 사용된다. 검출 장치(50)는 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소상에 착탈 가능하도록 배치되는, 웨이퍼(W)와 유사한 베이스 프레임(55)을 갖는다. 베이스 프레임(55)에는 반사형 광학 센서로 이루어지는 Z 센서(52), 한 쌍의 θ 센서(53, 54) 및 X 센서(51)가 배치된다. 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소에 검출 장치(50)가 배치된 상태로 검출 장치(50)에 의해 운반 아암(41)이 관찰되어 자동 티칭이 행하여진다.

Description

반도체 처리 시스템에서의 자동 티칭 방법과 자동 티칭용 검출 장치 및 자동 티칭이 가능한 종형 열처리 시스템{AUTO-TEACHING METHOD IN SEMICONDUCTOR PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 반도체 처리 시스템에 있어서, 반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 피처리 기판의 운반 장치의 동작을 제어하기 위한 콘트롤러에, 운반용 용기, 처리용 랙, 처리용 탑재대 등의 피처리 기판의 홀더와 운반 장치 자신의 상대 위치에 관한 정보를 학습시키기 위한 자동 티칭(auto-teaching) 기술에 관한 것이다. 콘트롤러는, 홀더와 운반 장치의 상대 위치 정보를 미리 파악함으로써 피처리 기판의 운반시에 있어서의 운반 장치의 동작, 예를 들면 운반 아암의 정지 위치, 구동량 등을 정확히 제어할 수 있게 된다. 또, 여기서 반도체 처리란, 반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 피처리 기판상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써 해당 피처리 기판상에 반도체 장치나, 반도체 장치에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위하여 실시되는 여러가지 처리를 의미한다.
예를 들어, 종형 열처리 시스템에 있어서는, 여러장의 반도체 웨이퍼가 운반 아암에 의해 카세트라고 불리는 운반용 용기로부터 웨이퍼 보트라고 불리는 처리용 랙(rack)에 적재된다. 다음에, 웨이퍼는 웨이퍼 보트와 함께 종형 열처리로(熱處理爐)내로 반입되어 열처리가 실시된다. 이러한 장치에 있어서, 웨이퍼 보트의 세정후나 운반 아암의 유지 보수후, 소정 위치에 배치된 카세트나 웨이퍼 보트와 운반 아암의 상대 위치 정보에 관하여 티칭 조작을 실행할 필요가 생기게 된다.
티칭 방법으로서, 조작자가 운반 아암을 수동으로 조작하여 소정의 이송 조작을 행하고, 그 때의 운반 아암의 동작으로부터 위치 정보를 메모리에 기억시키는 방법이 있다. 그러나, 예를 들어 웨이퍼 보트의 세정은 빈번하게 실행되기 때문에, 세정할 때마다 수동 조작을 행하는 것은 작업이 번거롭고, 장시간이 소요된다.
그래서, 조작자에 의하지 않고 자동적으로 티칭을 행하는 자동 티칭으로 불리는 기술이 개발되어 있다. 일본 특허 공개 공보 평성 제 7-74229 호에, 자동 티칭 방법의 일례가 개시되어 있다. 여기에 개시된 방법에서는, 반도체 웨이퍼와 마찬가지의 형상을 갖는 판의 중심에 핀을 수직으로 설치한 지그와, 운반 장치에 설치된 반사형 거리 검출 센서를 이용하여 티칭이 행해진다. 홀더에 지그가 지지된 상태로 지그의 측면과 핀이 거리 검출 센서에 의해 검지됨으로써 홀더와 운반 장치의 상대 위치 정보가 얻어진다.
그러나 전술한 자동 티칭 방법은, 지금까지 조작자가 수동 조작으로 티칭을 행하던 식의, 반사형 거리 검출 센서가 없는 운반 장치를 구비한 기존의 처리 시스템에는 그대로 적용할 수가 없다. 즉, 기존의 처리 시스템에 있어서 이 방법을 실시하기 위해서는, 운반 장치에 반사형 거리 센서를 배치할 필요가 있어, 처리 시스템의 개조에 대한 비용, 시간 및 번거로움이 따른다. 또한, 이러한 방법을 실시할 수 있는 신규 처리 시스템을 구축하는 경우에는, 운반 장치의 구성이 복잡하고, 또한 고가로 되는 것을 피할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명은 기존의 처리 시스템에 개조를 수반하지 않고서 적용할 수 있는 동시에, 신규 처리 시스템에 적용하는 경우에도 설비비가 들지 않는 자동 티칭 방법 및 이것에 사용되는 검출 장치와 자동 티칭이 가능한 종형 열처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 태양은, 반도체 처리 시스템에서, 피처리 기판의 운반 아암의 동작을 구동 기구를 거쳐 구동 좌표계내에서 제어하기 위한 콘트롤러에 상기 기판이 수수(授受)되는 홀더의 상기 좌표계내에서의 위치 정보를 학습시키기 위한 자동 티칭용 검출 장치에 있어서,
상기 홀더상에 착탈 가능하도록 배치되는 베이스 프레임과,
상기 아암과 상기 홀더의 수직 방향의 상대 위치를 검출하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치되며 소정 거리의 대향하는 위치에 상기 아암이 존재하는지의 여부를 검출하기 위한 반사형 센서를 구비하는 제 1 디텍터(detector)와,
상기 아암과 상기 홀더의 수평 방향의 상대 위치를 검출하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치된 제 2 디텍터와,
상기 제 1 및 제 2 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하기 위한 전달 부재와,
상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와, 상기 제 1 및 제 2 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내에서의 상기 홀더의 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하기 위하여 상기 콘트롤러에 배치된 신호 프로세서와,
상기 신호 프로세서에 의해 도출된 상기 위치 정보를 기억하기 위해서 상기 콘트롤러에 배치된 메모리를 구비한다.
바람직하게는, 상기 홀더는 상기 기판을 유지하기 위한 유지 개소(個所)를 구비하고, 상기 베이스 프레임은 상기 유지 개소에 착탈 가능하게 배치된다.
바람직하게는, 상기 베이스 프레임을 상기 유지 개소에 위치 결정하기 위하여 수평 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 위치 결정면이 상기 베이스 프레임에 배치되고, 상기 위치 결정면은 상기 홀더의 수평 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 스토퍼면에 접한다.
바람직하게는, 상기 베이스 프레임은 평탄한 플레이트로 이루어지며, 상기 위치 결정면은 상기 플레이트에 형성된 절결부에 의해 규정된다.
바람직하게는, 상기 제 1 디텍터는 발광 소자 및 수광 소자로 이루어지는 반사형 광학 센서를 구비한다.
바람직하게는, 상기 발광 소자 및 상기 수광 소자는 지지 본체에 매설된 한 쌍의 광 섬유(fiber)에 각각 접속되며, 상기 한 쌍의 광 섬유의 단부면은 그들 사이의 중심 수선을 향하여 비스듬히 배향된다.
바람직하게는, 상기 제 2 디텍터는 상기 홀더에 대하여 상기 아암이 진행하기 위한 이상적인 진행 방향에 있어서의, 상기 아암과 상기 홀더의 상대 위치를 검출하기 위한 광학 센서를 구비한다.
바람직하게는, 상기 제 2 디텍터는 상기 이상적인 진행 방향에 대한 상기 아암의 배향을 검출하기 위한 한 쌍의 광학 센서를 구비하고, 상기 한 쌍의 광학 센서는 상기 이상적인 진행 방향의 중심을 사이에 두고 배치된다.
바람직하게는, 상기 신호 프로세서는 상기 한 쌍의 광학 센서에 의해 검출되는 상기 아암의 양측 가장자리부 위치에 근거하여 상기 아암의 배향을 도출한다.
본 발명의 제 2 태양은 종형 열처리 시스템에 있어서,
(a) 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판의 그룹에 속하는 복수의 피처리 기판을 수납하여 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 열처리로로서, 상기 열처리로내에 있어서 상기 기판은 서로 간격을 두고 적층된 상태로 보트의 복수의 유지 개소상에 지지되는, 상기 열처리로와,
(b) 상기 보트와 함께 상기 기판을, 상기 열처리로내의 위치와 상기 열처리로 외부의 이송부 사이에서 운반하기 위한 보트 운반 기구와,
(c) 상기 이송부에 배치된 상기 보트에 대하여 상기 기판을 운반하기 위하여 구동 기구에 의해 구동되는 운반 아암과,
(d) 상기 아암의 동작을 상기 구동 기구를 거쳐 구동 좌표계내에서 제어하기 위한 콘트롤러와,
(e) 상기 이송부에 배치된 상기 보트의 상기 좌표계내에서의 위치 정보를 상기 콘트롤러에 학습시키기 위한 자동 티칭용의 상기 검출 장치를 구비하고, 여기서 제 1 태양의 상기 홀더가 상기 보트에 대응하는 것이다.
본 발명의 제 3 태양은, 반도체 처리 시스템에서 피처리 기판의 운반 아암의 동작을 구동 기구를 거쳐 구동 좌표계내에서 제어하기 위한 콘트롤러에, 상기 기판이 수수되는 홀더의 상기 좌표계내에서의 위치 정보를 학습시키기 위한 자동 티칭 방법에 있어서,
상기 아암과 상기 보트의 수직 및 수평 방향의 상대 위치를 각각 검출하기 위하여 베이스 프레임에 설치된 제 1 및 제 2 디텍터를 구비하는 검출 장치를 상기 홀더상에 배치하는 단계로서, 상기 제 1 디텍터는 소정 거리의 대향하는 위치에 상기 아암이 존재하는 것을 검출하기 위한 반사형 센서를 구비하는, 상기 검출 장치를 홀더상에 배치하는 단계와,
상기 콘트롤러의 제어하에서 상기 아암을 동작시키는 동시에, 상기 제 1 디텍터에 의해 상기 아암과 상기 보트의 수직 방향의 상대 위치를 검출하는 단계와,
상기 제 1 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하는 단계와,
상기 콘트롤러에 있어서, 상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와, 상기 제 1 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내의 수직 방향에 있어서의 상기 홀더 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하는 동시에 기억하는 단계와,
상기 콘트롤러의 제어하에서 상기 아암을 동작시키는 동시에, 상기 제 2 디텍터에 의해 상기 아암과 상기 보트의 수평 방향의 상대 위치를 검출하는 단계와,
상기 제 2 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하는 단계와,
상기 콘트롤러에 있어서, 상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와, 상기 제 2 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내의 수평 방향에 있어서의 상기 홀더의 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하는 동시에 기억하는 단계를 구비한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 종형 열처리 시스템의 케이스(1)의 전방부에는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)의 운반용 용기, 즉 카세트(C)를 시스템에 대해 출입시키기 위한 인/아웃부(3)가 배치된다. 인/아웃부(3)는 케이스(1)의 측벽에 배치된 개폐 게이트가 부착된 출입구(4)와, 출입구(4) 근방에 배치되고 카세트(C)를 탑재하기 위한 탑재대(5)를 갖는다. 카세트(C)내에는 동일 치수, 예를 들면 8인치의 웨이퍼(W)가 여러장, 예컨대 25장 정도 수직으로 세운 상태로 소정의 피치로 수납될 수 있다.
탑재대(5)에는 카세트(C)를 전후에서 가압하는 가압부(6, 7), 카세트(C)내의 웨이퍼(W)의 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 정합을 행하는 오리엔테이션 플랫 정합기(도시하지 않음) 등이 배치된다. 탑재대(5)는 수직으로 회동 가능하게 배치되고, 카세트(C)내의 웨이퍼(W)를 수직 상태에서 수평 상태로 되도록 카세트(C)를 거의 90°회동시킬 수 있다.
케이스(1)내에는 승강 동작과, 수평면내에서의 왕복 동작 및 선회 동작이 가능한 복수, 예컨대 5개(도 10 및 도 1에서는 일부만을 도시함)의 운반 아암(41)을 갖는 운반 장치(8)가 배치된다. 운반 장치(8)의 주위에, 전술한 탑재대(5)와, 카세트(C)를 수납 배치하기 위한 카세트 배치 선반(도시하지 않음)과, 웨이퍼의 이송부가 되는 제 1 로드록실(load lock chamber)(11)이 대략 동심원상으로 배치된다. 각 웨이퍼 아암(41)은, 예를 들면 8인치의 웨이퍼(W)를 한 장씩 탑재하여 운반하는 지지부를 갖는다. 상기 웨이퍼 아암(41)에 의해, 카세트 배치 선반상의 카세트(C)와 웨이퍼 이송부인 제 1 로드록실(11)내의 웨이퍼 보트(14) 사이에서 웨이퍼가 운반된다.
탑재대(5), 운반 장치(8), 카세트 배치 선반 등이 존재하는 케이스(1)내의 공간(2)은 제 1 로드록실(11) 및 제 2 로드록실(17)을 거쳐 종형 열처리로(爐)(13)에 접속된다. 제 1 로드록실(11)은 예비 진공실로서 기능하는 동시에, 열처리용의 석영으로 제조된 웨이퍼 보트(14)에 대하여 웨이퍼를 출입시키기 위한 이송부로서 기능한다. 보트(14)에는 동일 치수, 예컨대 8인치의 웨이퍼(W)가 여러장, 예컨대 150장, 서로 간격을 두고 적층된 상태로 지지될 수 있다. 보트(14)는 복수의 웨이퍼(W)를 적재한 상태로 종형 열처리로(13)로 운반되어, 열처리중에 웨이퍼(W)를 지지한다.
제 1 로드록실(11)은 운반 장치(8)를 사이에 두고 탑재대(5)와 대향하는 위치에 배치된다. 제 1 로드록실(11)의 운반 장치(8)측에 면하는 전방부에는 로드록 도어(15)가 부착된 개구가 배치된다. 또한, 제 1 로드록실(11)의 후방부에는 게이트 밸브(16)를 거쳐 제 2 로드록실(17)이 연이어 설치된다.
케이스(1)의 후방부 상측에는, 하부에 장입구(裝入口)[로구(爐口)](18)를 갖는 종형 열처리로(13)가 배치된다. 제 2 로드록실(17)은 열처리로(13) 하방의 로딩 구역(작업 영역)을 구성한다. 제 1 및 제 2 로드록실(11, 17)은, 예컨대 열처리로(13)의 열처리시에 있어서의 진공도, 예컨대 1 Torr와 거의 동일한 진공도까지 감압 설정할 수 있게 된다.
제 1 로드록실(11)은, 게이트 밸브(16)를 열어 제 2 로드록실(17)과 연통하기에 앞서 먼저 제 2 로드록실(17)과 동일한 압력으로 설정된다. 제 1 로드록실(11)은 또한 게이트 밸브(16)를 닫은 상태로 제 1 로드록실(11)의 로드록 도어(15)를 열어 케이스(1) 내부와 연통하기에 앞서 먼저 케이스(1)내의 공간(2)의 압력(대기압)으로 설정된다.
열처리로(13)의 하방에는 그 장입구(18)를 개폐하는 덮개(19)가 승강 기구의 승강 아암(20)에 의해 승강 가능하도록 배치된다. 덮개(19)의 상부에는 석영제의 보온통(21)을 거쳐 보트(14)가 탑재된다. 제 2 로드록실(17)에는 보트(14)를 보온통(21)상에서 제 1 로드록실(11)로 또는 그 반대로 운반하기 위한 운반 기구(22)가 배치된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(14)는 상하로 대향하여 배치된 천정판(31)과 바닥판(32)을 구비한다. 천정판(31)과 바닥판(32) 사이에 복수개, 예컨대 3개의 지주(33a∼33c)가 고정된다. 지주(33a)와 지주(33b) 사이에 웨이퍼(W)의 장입구, 즉 아암(41)의 진입구가 형성된다.
보트(14)에 150장의 웨이퍼(W)를 한꺼번에 유지하기 위한 150개의 유지 개소를 규정하기 위하여, 각 지주(33a∼33c)에 150단의 홈(34)(도 1에서는 일부만을 도시함)이 형성된다. 각 웨이퍼(W)는 주연부가 지주(33a∼33c)의 홈(34)에 삽입된 상태로 유지 개소에 수평으로 유지된다.
웨이퍼 운반 장치(8)는 운반 아암(41)을 각각 X, θ, Z 방향으로 구동하기 위한 X 드라이버(42), θ 드라이버(43), Z 드라이버(44)를 갖는다. X 드라이버(42)는 아암(41)을 지지하는 베이스(42a)상에서, 후술하는 형태로 아암(41)을 왕복(X 방향)시킨다. θ 드라이버(43)는, 모든 아암(41)을 베이스(42a)와 함께 수직축 주위(θ 방향)로 일체적으로 회동시킨다. Z 드라이버(44)는 모든 아암(41)을 베이스(42a)와 함께 수직 방향(Z 방향)으로 일체적으로 이동시킨다. 드라이버(42∼44)는 콘트롤러(70)에 의해 제어되며, 따라서 아암(41)의 동작은 콘트롤러(70)내에 설정된 구동 좌표계내에서 제어된다.
각 아암(41)의 지지부(41a)는 왕복 이동 방향을 따라 수평으로 연장되어 나오는 얇은 판자로 이루어지며, 웨이퍼(W)를 소정 위치에 탑재할 수 있도록 상면에 오목부(도시하지 않음)를 갖는다. 아암(41)은 5단 배치되기 때문에, 동시에 5장의 웨이퍼(W)를 운반할 수 있다. 또한, 예컨대 최하단의 아암(41)은 다른 4개의 아암(41)으로부터 독립적으로 왕복 이동할 수 있다. 이 때문에, 최하단의 아암(41)에 의해, 웨이퍼(W)를 한 장씩 이송하는 것도 가능해진다. 다른 4개 아암(41)의 기부는 지지부(45)에서 일체화되어 베이스(42a)내의 구동 기구에 접속된다. 최하단의 아암(41)은 베이스(42a)내의 별도의 구동 기구에 접속된다.
도 1에 있어서, 웨이퍼 보트(14)에는 자동 티칭용 검출 장치(50)가 장착된다. 자동 티칭 조작은, 예컨대 보트(14)의 세정후 제 1 로드록실(11)내, 즉 이송부에 배치된 보트(14)의 위치를 전술한 구동 좌표계내에서 특정하여 콘트롤러(70)에 학습시키기 위해 필요하게 된다.
검출 장치(50)는 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소, 즉 지주(33a∼33c)의 150단의 홈(34)에 착탈 가능하게 장착되는 베이스 프레임(55)을 갖는다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 베이스 프레임(55)은 웨이퍼(W)의 지름보다 약간 큰 지름을 갖는 원형의 플레이트로 이루어진다. 베이스 프레임(55)의 주연부에는 지주(33a, 33b)에 대응하는 2개의 절결부(56a, 56b)와, 지주(33c)에 대응하는 1개의 작은 오목부(56c)가 형성된다. 절결부(56a, 56b) 및 오목부(56c)의 대략 수직한 측면이 지주(33a∼33c)의 대략 수직한 측면에 접촉함으로써 베이스 프레임(55)이 보트(14)의 유지 개소에 위치 결정된다. 즉, 절결부(56a, 56b) 및 오목부(56c)의 대략 수직한 측면이 위치 결정면으로서 기능하고, 이에 대응하는 지주(33a∼33c)의 대략 수직한 측면이 스토퍼면으로서 기능한다.
베이스 프레임(55)의, 예컨대 이면측에는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 복수개, 예컨대 4개의 광학 유닛(51∼54)이 소정 위치에 매설된다. 각 광학 유닛(51∼54)은 도 4a, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 지지 본체(65)와, 이것에 선단부가 매설된 발광 섬유(61) 및 수광 섬유(62)를 갖는다. 광 섬유(61, 62)의 기단측 부분은 광-전기 변환 유닛(60)내에 배치된 발광 소자(63) 및 수광 소자(64)(도 3에서는 일부만을 도시함)에 각각 접속된다. 발광 소자(63) 및 수광 소자(64)는 신호 라인을 통해 콘트롤러(70)에 접속된다.
광 섬유(61, 62)의 선단면은 그들 사이의 중심 수선을 향하여 비스듬히 배향된다. 보다 구체적으로는, 광 섬유(61, 62)의 광축(L1, L2)이 베이스 프레임(55)의 하면으로부터 5㎜만큼 내려간 위치에서 교차하도록 설정된다.
광축(L1, L2)의 교점에 반사면이 존재할 때, 발광 섬유(61)를 통해 방사되는 발광 소자(63)로부터의 광은 반사면에 의해 반사되어 수광 섬유(62)를 통해 수광 소자(64)에 도달한다. 이 경우, 광-전기 변환 유닛(60)으로부터 전기적인 수광 신호, 즉 검출 신호가 콘트롤러(70)에 출력된다.
운반 아암(41)은 재질이 세라믹이고, 그 표면은 광 반사면을 이루고 있다. 따라서, 각 광학 유닛(51∼54)은 아암(41)이 발광 소자(63) 및 수광 소자(64)의 광축(L1, L2)의 교점에 존재하는지 여부를 검출하는 반사형 센서로서 기능할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 광학 유닛(51)은 아암(41)의 X 방향의 위치를 찾아내기 위한 센서[이하, X 센서(51)라고 함]로서 사용된다. X 센서(51)에 의해 아암(41)의 선단 가장자리부를 관찰함으로써, 보트(14)에 아암(41)이 수평으로 진입하기 위한 이상적인 진입 방향에 있어서의, 아암(41)과 보트(14)의 수평면내의 상대 위치를 검출할 수 있다.
또한, 광학 유닛(52)은 아암(41)의 Z 방향의 위치를 찾아내기 위한 센서[이하, Z 센서(52)라고 함]로서 사용된다. Z 센서(52)에 의해 아암(41)의 상면을 관찰함으로써 수직 방향에 있어서의 아암(41)과 보트(14)의 상대 위치를 검출할 수 있다.
또한, 광학 유닛(53, 54)은 아암(41)의 θ 방향의 위치를 찾아내기 위한 센서[이하, θ 센서(53, 54)라고 함]로서 사용된다. θ 센서(53, 54)에 의해 아암(41)의 양측 가장자리부를 관찰함으로써, 보트(14)에 아암(41)이 진입하기 위한 이상적인 진입 방향에 대한 아암(41)의 수평면내의 배향을 검출할 수 있다.
보다 구체적으로는, X 센서(51) 및 Z 센서(52)는, 보트(14)에 아암(41)이 진입하기 위한 이상적인 진입 방향의 중심선(TD)(도 2 참조)상, 즉 보트(14)의 진입구를 형성하는 지주(33a, 33b) 사이를 연결하는 선에 대하여 직교하는 선상에 배치된다. X 센서(51)는 유지 개소에 배치되는 웨이퍼(W)의 중심(WO)으로부터 지주(33c)측으로 76㎜ 떨어진 위치에 검출점이 오도록 배치된다.
또한, θ 센서(53, 54)는 중심(WO)으로부터 진입구측으로 치우친 위치에 배치된다. θ 센서(53, 54)는 아암(41)의 양측 가장자리부보다 약간 내측에 검출점이 오도록 중심선(TD)을 사이에 두고 좌우 대칭으로 배치된다.
콘트롤러(70)는 신호 프로세서(71) 및 메모리(72)를 갖는다. 신호 프로세서(71)에 있어서, Z 센서(52), θ 센서(53, 54) 및 X 센서(51)로부터의 검출 신호와, 콘트롤러(70)의 제어하에 있어서의 아암(41)의 동작 위치 신호에 근거하여, 콘트롤러(70)의 구동 좌표계내에서의 보트(14)의 위치 또는 이것을 대표하는 아암(41)의 위치로 이루어지는 위치 정보가 도출되어, 메모리(72)에 도출 결과가 기억된다.
예컨대, 어떤 아암(41)에 대한 Z 센서(52), θ 센서(53, 54) 및 X 센서(51)로부터의 검출 신호를 신호 프로세서(71)가 수신하면, 그 때의 Z 드라이버(44), θ 드라이버(43) 및 X 드라이버(42)의 제어 상태가 콘트롤러(70)의 구동 좌표계내에서의 해당 아암(41)의 그 때 위치에 대응하는 정보로서 메모리(72)에 기억된다. Z 센서(52), θ 센서(53, 54) 및 X 센서(51)의 검출점과 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소의 상대 위치 관계는, 미리 설정되어 있기 때문에 아암(41)의 위치 정보로부터 콘트롤러(70)의 구동 좌표계내에서의 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소의 위치를 특정할 수 있다.
그러나, 보트(14)에 대한 아암(41)의 동작을 제어하는 데에 있어서 콘트롤러(70)가 필요로 하는 위치 정보는, 웨이퍼(W)를 아암(41)에 의해 각 유지 개소에 대하여 수수하는 공정에서, 아암(41)을 임의의 유지 개소 위 또는 아래에서 일단 정지시키기 위한 정지 위치이다. 이 정지 위치를 콘트롤러(70)측에서 파악할 수 있으면, 그 후에는 운반 아암(41)을 미리 설정한 설정량만큼 상승 혹은 하강시켜 후퇴시킴으로써 웨이퍼(W)를 수수할 수 있다. 따라서, 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소의 구동 좌표계내에서의 위치 정보는 유지 개소 그 자체 위치가 아니라, 이것을 대표하는 아암(41)의 위치, 예컨대 아암(41)의 최적 정지 위치로 하는 것도 가능하다.
다음에, 본 발명에 따른 자동 티칭 방법에 대하여 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
우선, 검출 장치(50)를 보트(14)의 임의로 선택한 웨이퍼 유지 개소에 장착시킨다. 이 때, 베이스 프레임(55)을 지주(33a∼33c)의 홈(34)에 삽입하고, 베이스 프레임(55)의 절결부(56a, 56b) 및 오목부(56c)의 측면을 지주(33a∼33c)에 접촉시킴으로써 베이스 프레임(55)을 보트(14)의 유지 개소에 위치 결정한다.
다음에, 최하단의 1개의 아암(41)을 베이스 프레임(55)으로부터 5㎜ 이상 떨어진 적당한 하측 위치에 진입시킨다(단계 S1). 다음에, 도 6에 도시한 바와 같이 아암(41)을 Z 드라이버(44)에 의해 상승시키고(단계 S2), Z 센서(52)에 있어서의 수광 신호의 유무를 판단한다(단계 S3). Z 센서(52)로부터의 수광 신호의 출력이 없으면 아암(41)을 더 상승시킨다. Z 센서(52)에 있어서의 수광 신호를 수신했을 때에는, 그 때의 아암(41)의 Z 좌표[Z 드라이버(44)의 구동 위치]를 메모리(72)에 저장한다(단계 S4). 또 이 구동 위치는, 예컨대 모터에 접속된 인코더에 있어서 기준 위치로부터의 펄스수 등에 상당한다.
다음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 아암(41)을 θ 드라이버(43)에 의해 축(AO)을 중심으로 하여 선회시키고(단계 S5), θ 센서(53, 54)에 있어서의 수광 신호의 유무를 판단한다(단계 S6). 양 센서(53, 54)로부터의 수광 신호의 출력이 모두 없으면 아암(41)을 더 선회시킨다. 양 센서(53, 54)에 있어서의 수광 신호를 수신했을 때에는, 그 때의 아암(41)의 θ 좌표[θ 드라이버(43)의 구동 위치]를 메모리(72)에 저장한다(단계 S7). 즉, θ 센서(53, 54)는 검출점과 아암(41)의 양측 가장자리부의 위치 관계를 실질적으로 이용하여 아암(41)의 배향을 검출한다. 예를 들어, 센서(53, 54) 중의 θ 센서(53)로부터는 출력이 있고, θ 센서(54)로부터는 출력이 없는 경우, 아암(41)은 θ 센서(53)측으로 변위되어 있기 때문에, θ 센서(54)측으로 선회시킨다.
마지막으로, 도 8에 도시하는 바와 같이, 아암(41)을 X 드라이버(42)에 의해 구동 진입시켜(단계 S8), X 센서(51)에 있어서의 수광 신호 유무를 판단한다(단계 S9). X 센서(51)로부터의 수광 신호의 출력이 없으면, 아암(41)을 더 진입시킨다. X 센서(51)에 있어서의 수광 신호를 수신했을 때에는, 그 때의 아암(41)의 X 좌표[X 드라이버(42)의 구동 위치]를 메모리(72)에 저장한다(단계 S10).
이에 따라, 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소의 구동 좌표계내에서의 위치를 대표하는 위치 정보로서 아암(41)의 위치가 기억된다. 특히 본 실시예에서는, 아암(41)의 θ 방향 및 X 방향의 위치 정보에 대해서, 각 웨이퍼 유지 개소에 대하여 웨이퍼(W)를 운반할 때 그대로 아암(41)의 최적의 정지 위치에 사용할 수 있게 된다. 또한, Z 센서(52), θ 센서(53, 54) 및 X 센서(51)의 검출점과 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소의 상대 위치 관계는, 미리 설정되어 있기 때문에 아암(41)의 위치 정보로부터 콘트롤러(70)의 구동 좌표계내에서의 보트(14)의 웨이퍼 유지 개소의 위치를 산출할 수 있다.
또, 이상과 같은 조작을 보트(14)의 최상부 및 최하부의 2개소의 웨이퍼 유지 개소에 대하여 실행함으로써, 구동 좌표계에 있어서의 각 웨이퍼 유지 개소의 위치를 보다 정확하게 얻을 수 있다. 예컨대, θ 방향 및 X 방향에 대해서는, 최상부 및 최하부의 웨이퍼 유지 개소의 위치 정보를 평균하여, 이것을 각 웨이퍼 유지 개소의 위치 정보로 한다. 또한, Z 방향에 대해서는, 최상부 및 최하부의 유지 개소의 수직 방향 거리를 나머지 홈(34)의 수로 나눔으로써 각 웨이퍼 유지 개소의 위치 정보를 구할 수 있다. 또한 Z 방향에 대하여, [홈(34)의 수]×[홈(34)의 간격]에 근거하여 각 웨이퍼 유지 개소의 위치 정보를 구하도록 하여도 좋다.
본 발명에 따른 자동 티칭 방법에 따르면, 최초로 아암(41)을 베이스 프레임(55)의 하방측으로 진입시킬 때에는, 조작자의 시각 확인을 수반하는 수동 조작이 필요하게 된다. 그러나, 그 후에는 운반 장치(8)를 Z 센서(52), θ 센서(53, 54), X 센서(51)의 신호에 근거하여 동작시킴으로써, 자동적으로 아암(41)의 제어 위치를 얻을 수 있다.
검출 장치(50)에 따르면, 아암(41)에 의해 웨이퍼의 이송을 행하는 모든 유형의 운반 장치에 대하여 자동 티칭을 행할 수 있다. 운반 장치에 센서를 부착할 필요가 없기 때문에, 간단한 방법으로 또한 염가로 자동 티칭을 행할 수 있다. 또한, 검출 장치(50)에 따르면, 웨이퍼의 운반 아암이, 예컨대 θ 방향의 구동 기능이 없고, X, Y, Z 방향으로 구동되는 경우에 있어서도 마찬가지로 사용할 수 있다.
또, 베이스 프레임(55)은 웨이퍼(W)와 동일한 크기이면 여러가지의 보트(14)에 적용할 수 있다. 그러나, 베이스 프레임(55)은 피처리 웨이퍼와 동일한 형상일 필요는 없으며, 보트(14)에 유지할 수 있는 것이면 된다. 또한, 반사형 Z 센서(52)를 이용하여 Z 좌표에 대해서만 자동 티칭을 행하는 것도 가능하다. 또한, 반사형 Z 센서로서, 광학 센서 대신에 정전 용량 센서나 초음파 센서를 이용할 수 있다.
또한, X, Y, θ 방향의 센서로서는, 반사형 센서가 아닌 센서를 사용하는 것도 가능하다. 예컨대, 도 9에 도시한 변경예에 있어서는, X 센서(51) 대신에, 상하로 대향하는 발광 소자(82) 및 수광 소자(83)로 이루어지는 투과형 센서가 배치된다. 베이스 프레임(80)의 주연(周緣)부로부터 내측으로 굴곡되는 L자형 부재(81)가 수직으로 설치되고, L자형 부재(81)의 수평부 상면과 베이스 프레임(80)의 하면에 각각 발광부(82) 및 수광부(83)가 지지된다.
또한, 본 발명을 적용할 수 있는 피처리 기판으로서는 반도체 웨이퍼 외에 LCD 기판을 들 수 있다. 운반 장치에 의해 피처리 기판이 수수되는 홀더로서 웨이퍼 보트 외에 운반용 용기(카세트), 처리용 탑재대(스테이지)를 들 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명에 포함된다.
본 발명은 반도체 처리 시스템에서 피처리 기판의 홀더와 운반 장치 자신의 상대 위치에 관한 정보를 학습시키기 위한 자동 티칭 기술에 관한 것으로, 기존의 처리 시스템에 개조를 수반하지 않고 적용할 수 있고, 신규 처리 시스템에 적용하는 경우에도 설비비가 들지 않는 자동 티칭 방법 및 이것에 사용되는 검출 장치와 자동 티칭이 가능한 종형 열처리 시스템을 제공한다.
도 1은 도 10에 도시한 종형 열처리 시스템에 있어서의 웨이퍼 운반 장치, 웨이퍼 보트, 카세트, 검출 장치 등의 관계를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 검출 장치의 베이스 프레임을 도시하는 평면도,
도 3은 도 1에 도시한 검출 장치의 베이스 프레임을 도시하는 단면도,
도 4a는 도 1에 도시한 검출 장치의 광학 유닛을 도시하는 측면도,
도 4b는 도 1에 도시한 검출 장치의 광학 유닛을 도시하는 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동 티칭 방법의 순서도,
도 6은 도 5에 도시한 자동 티칭 방법의 일공정을 설명하기 위한 설명도,
도 7은 도 5에 도시한 자동 티칭 방법의 다른 일공정을 설명하기 위한 설명도,
도 8은 도 5에 도시한 자동 티칭 방법의 또다른 일공정을 설명하기 위한 설명도,
도 9는 도 1에 도시한 검출 장치의 X 센서의 변경예를 도시하는 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 종형 열처리 시스템의 전체를 도시한 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
8 : 운반 장치 14 : 보트
42 : X 드라이버 43 : θ 드라이버
44 : Z 드라이버 45 : 지지부
50 : 검출 장치 70 : 콘트롤러

Claims (3)

  1. 반도체 처리 시스템에서, 피처리 기판의 운반 아암의 동작을 구동 기구를 통해 구동 좌표계내에서 제어하기 위한 콘트롤러에, 상기 기판이 수수되는 홀더의 상기 좌표계내에서의 위치 정보를 학습시키기 위한 자동 티칭용 검출 장치에 있어서,
    상기 홀더상에 착탈 가능하도록 배치되는 베이스 프레임과,
    상기 아암과 상기 홀더의 수직 방향의 상대 위치를 검출하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치된 제 1 디텍터로서, 상기 제 1 디텍터는 소정 거리의 대향하는 위치에 상기 아암이 존재하는지의 여부를 검출하기 위한 반사형 센서를 포함하는, 상기 제 1 디텍터와,
    상기 아암과 상기 홀더의 수평 방향의 상대 위치를 검출하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치된 제 2 디텍터와,
    상기 제 1 및 제 2 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하기 위한 전달 부재와,
    상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와 상기 제 1 및 제 2 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내에서의 상기 홀더의 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하기 위해 상기 콘트롤러에 배치된 신호 프로세서와,
    상기 신호 프로세서에 의해 도출된 상기 위치 정보를 기억하기 위하여 상기 콘트롤러에 배치된 메모리를 포함하는
    자동 티칭용 검출 장치.
  2. 종형 열처리 시스템에 있어서,
    (a) 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판의 그룹에 속하는 복수의 피처리 기판을 수납하여 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 열처리로로서, 상기 열처리로내에서 상기 기판은 서로 간격을 두고 적층된 상태로 보트의 복수의 유지 개소상에 지지되는, 상기 열처리로와,
    (b) 상기 보트와 함께 상기 기판을 상기 열처리로내의 위치와, 상기 열처리로 외부의 이송부 사이에서 운반하기 위한 보트 운반 기구와,
    (c) 상기 이송부에 배치된 상기 보트에 대해 상기 기판을 운반하기 위하여, 구동 기구에 의해 구동되는 운반 아암과,
    (d) 상기 아암의 동작을 상기 구동 기구를 통해 구동 좌표계내에서 제어하기 위한 콘트롤러와,
    (e) 상기 이송부에 배치된 상기 보트의 상기 좌표계내에서의 위치 정보를 상기 콘트롤러에 학습시키기 위한 자동 티칭용 검출 장치를 포함하며,
    상기 검출 장치는, 상기 보트상에 착탈 가능하도록 배치되는 베이스 프레임과,
    상기 아암과 상기 보트의 수직 방향의 상대 위치를 검출하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치된 제 1 디텍터로서, 상기 제 1 디텍터는 소정 거리의 대향하는 위치에 상기 아암이 존재하는지의 여부를 검출하기 위한 반사형 센서를 포함하는, 상기 제 1 디텍터와,
    상기 아암과 상기 보트의 수평 방향의 상대 위치를 검출하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치된 제 2 디텍터와,
    상기 제 1 및 제 2 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하기 위한 전달 부재와,
    상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와 상기 제 1 및 제 2 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내에서의 상기 보트의 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하기 위해 상기 콘트롤러에 배치된 신호 프로세서와,
    상기 신호 프로세서에 의해 도출된 상기 위치 정보를 기억하기 위하여 상기 콘트롤러에 배치된 메모리를 구비하는
    종형 열처리 시스템.
  3. 반도체 처리 시스템에서, 피처리 기판의 운반 아암의 동작을 구동 기구를 통해 구동 좌표계내에서 제어하기 위한 콘트롤러에, 상기 기판이 수수되는 홀더의 상기 좌표계내에서의 위치 정보를 학습시키기 위한 자동 티칭 방법에 있어서,
    상기 아암과 상기 홀더의 수직 및 수평 방향의 상대 위치를 각각 검출하기 위하여 베이스 프레임에 설치된 제 1 및 제 2 디텍터를 포함하는 검출 장치를 상기 홀더상에 배치하는 단계로서, 상기 제 1 디텍터는 소정 거리의 대향하는 위치에 상기 아암이 존재하는지 여부를 검출하기 위한 반사형 센서를 포함하는, 상기 검출 장치를 상기 홀더상에 배치하는 단계와,
    상기 콘트롤러의 제어하에서 상기 아암을 동작시키는 동시에, 상기 제 1 디텍터에 의해 상기 아암과 상기 보트의 수직 방향의 상대 위치를 검출하는 단계와,
    상기 제 1 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하는 단계와,
    상기 콘트롤러에서 상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와 상기 제 1 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내의 수직 방향에 있어서의 상기 홀더의 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하는 동시에 기억하는 단계와,
    상기 콘트롤러의 제어하에서 상기 아암을 동작시키는 동시에, 상기 제 2 디텍터에 의해 상기 아암과 상기 보트의 수평 방향의 상대 위치를 검출하는 단계와,
    상기 제 2 디텍터로부터의 신호를 전기적인 검출 신호로서 상기 콘트롤러에 전달하는 단계와,
    상기 콘트롤러에 있어서, 상기 좌표계내에서의 상기 아암의 위치에 대응하는 상기 구동 기구의 상태를 나타내는 신호와 상기 제 2 디텍터로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기 좌표계내의 수평 방향에서의 상기 홀더의 위치 또는 이것을 대표하는 상기 아암의 위치를 포함한 위치 정보를 도출하는 동시에 기억하는 단계를 포함하는
    자동 티칭 방법.
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