KR100558774B1

KR100558774B1 - 위치결정장치및위치결정방법

Info

Publication number: KR100558774B1
Application number: KR1019980028767A
Authority: KR
Inventors: 사토시 카네코; 카츠키 야마사키
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2007-04-25
Also published as: DE19831578B4; DE19831578A1; JPH1140652A; KR19990013911A; US6052913A; JP3208562B2

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 다수의 기판을 동시에 위치결정하기 위한 위치결정장치 및 위치결정방법에 관한 것이다. 본 발명은 다수의 기판을 재치하는 다수의 회전테이블과, 상기 회전테이블에 재치된 상기 기판의 센터링을 수행하는 센터링 장치와, 상기 회전테이블을 구동하는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 발생된 구동력을 차단 및 연결할 수 있는 구동력 전달기구와, 상기 기판상의 판별용절흠부를 검출하는 다수의 센서장치와, 상기 센서장치로부터의 검출신호를 근거로 상기 구동력 전달기구를 제어하는 제어장치를 포함하는 위치결정장치를 제공하여, 상기 기판을 센터링한 후, 동시에 회전시켜서 판별용절흠부를 검출하고, 그 검출신호를 근거로 하여 상기 회전테이블을 정지해서 상기 기판의 위치를 결정함으로써, 다수의 기판을 동시에 위치결정할 수 있으며, 상기 센서장치 내에 2개의 센서에 의해 정확한 위치결정을 할 수 있는 위치결정장치를 제시하고 있다. 본 발명은 판별용절흠부가 검출된 기판의 회전테이블을 정지하고, 모든 회전테이블의 회전이 정지되도록 한 후, 다시 상기 모든 회전테이블을 제 1의 회전속도보다 느린 제 2의 회전속도로 회전되도록 하며, 상기 제 2의 회전속도로 회전하는 회전테이블 상에 재치된 기판의 판별용절흠부를 검출한 후, 상기 회전테이블이 정지되도록 함으로써, 기판의 위치결정의 정밀도를 향상시킬 수 있는 위치결정방법을 제시하고 있다.

Description

위치결정장치 및 위치결정방법{POSITIONING DEVICE AND POSITIONING METHOD}

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 다수의 기판을 동시에 위치결정하기 위한 위치결정장치 및 위치결정방법(Positioning device and Positioning method)에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조장치의 제조공정에 있어서, 반도체 웨이퍼 또는 LCD(liquid crystal display)유리기판과 같은 피처리용 기판이 약액 또는 린스(세정액) 등의 처리액이 저장되어 있는 처리탱크나 건조부내로 반송되어 세정이나 건조 등의 처리가 이루어지도록 하기 위해 기판반송처리장치가 널리 사용된다.

이하의 설명은 반도체 웨이퍼를 세정하고 건조하기 위한 장치인 기판반송처리장치에 관한 것이다. 이런 종류의 장치에 있어서, 일반적으로, 아직 처리되지 않은 웨이퍼를 수납하는 캐리어의 반입부와 처리가 끝난 웨이퍼를 수납하는 캐리어의 반출부와의 사이에 다수의 처리유니트나 반송장치의 세정유니트가 라인 상으로 배치되어 있다.

상기와 같은 기판반송처리장치에 있어서, 약 50매의 웨이퍼와 같은 다수의 웨이퍼를 효율적으로 세정하기 위해, 웨이퍼가 수직으로 배열되어 반송하는 것과 더불어, 각 처리유니트에 반입하고, 처리유니트로부터 반출하는 것이 적합한 방법으로 되어 있다.

그러나, 반도체 디바이스의 미세고집적화 및 대량생산화는 웨이퍼의 크기가 8인치로부터 12인치로 증가되도록 하였다. 웨이퍼 직경에서의 이러한 증가는 중량면에서의 증가를 동반하기 때문에, 캐리어내의 웨이퍼가 일반적인 수직상태로 반송되면, 반입 및 반출부와 처리부와의 사이에서 인수·인도될 때, 위치가 어긋나게 되고, 위치가 어긋난 웨이퍼와 다른 부분들의 이동에 의해 파티클이 발생하게 되며,이로 인해 수율이 감소되는 문제점이 있다.

이런 문제를 해결하기 위해, 본 발명자와 출원인은 진지한 연구결과, 다수의 매수, 예를들면 50매의 웨이퍼를 수평상태로 반입하고, 처리부에 반송되기 전에 수직상태로 자세변환하여 처리부로 반송하는 기술을 개발하였다.

여기서, 다수의 웨이퍼를 수평상태에서 수직상태로 자세변환하는 때에, 웨이퍼 전체를 정렬하기 위해 위치를 결정하는 것이 필요하게 된다. 웨이퍼를 위치결정하는 수단으로는 웨이퍼를 회전테이블상에 재치하고, 웨이퍼에서 노치(notch)를 센서로 검출하여 위치를 결정하는 장치가 알려져 있다.(일본특허출원 공개 제 5-218179호 공보참조)

그러나, 상기의 방법은 1매의 반도체의 위치를 결정할 수 있지만, 수평상태의 다수의 웨이퍼의 위치를 동시에 결정하기 위해서는, 웨이퍼 전체를 동일한 회전의 중심에 놓고, 동일한 조건으로 노치를 검출하는 것이 필요하다. 따라서, 종래 검출장치가 사용되면, 위치결정장치가 구조가 커지게 되고 더 복잡해지며, 웨이퍼의 위치를 결정하는 일이 번거롭게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,

상기 본 발명의 목적은 수평상태로 배치된 다수의 기판을 동시에 위치결정할 수 있고, 단순한 구성을 가진 간결한 장치를 설계할 수 있는 위치결정장치 및 위치결정방법을 제공하는 데 있다.

상기의 본 발명의 목적을 달성하는 데 필요한 발명의 제 1관점은 주위의 일부에 판별용절흠부(cut-away portion)를 갖고 있는 다수의 기판의 위치를 결정하기 위한 위치결정장치에 관한 것으로서, 상기 위치결정장치는 수직방향에 소정의 간격을 두고 배열되어서 상기 기판을 재치하는 다수의 회전테이블과, 상기 회전테이블에 재치된 상기 기판의 센터링(centering)을 수행하는 센터링 장치와, 상기 회전테이블을 규칙적으로 구동하기 위한 구동력을 발생하는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 발생된 구동력을 상기 회전테이블에 전달하고, 상기 회전테이블에 대응하여 장착되어 상기 회전테이블에 대해 상기의 구동력을 독립적으로 차단 및 연결할 수 있는 다수의 클러치를 포함하는 구동력 전달기구와, 상기 기판의 주변부근에 배설되어 상기 기판이 상기 회전테이블에 재치된 때 상기 기판의 판별용절흠부를 검출하는 다수의 센서장치와, 상기 센서장치로부터의 검출신호를 근거로 하여 상기 클러치를 제어하는 제어장치를 포함한다.

본 발명의 제 2관점은 주위의 일부에 판별용절흠부를 갖고 있는 다수의 기판을 위치결정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 위치결정방법은 다수의 회전테이블상에서 기판을 재치하고 센터링하는 단계와, 상기 회전테이블이 회전되도록 하나의 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와, 상기 회전테이블에서 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 회전테이블의 회전을 정지시키기 위해 상기 구동모터로부터의 구동력이 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 회전테이블로 전달되는 것을 차단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 3관점은 주위의 일부에 판별용절흠부를 갖고 있는 다수의 기판을 위치결정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 위치결정방법은 다수의 회전테이블상에서 기판을 재치하고 센터링하는 단계와, 상기 회전테이블이 제 1회전속도로 회전되도록 하나의 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와, 상기 회전테이블에서 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 상기 회전테이블의 회전을 정지시키기 위해 상기 구동모터로부터의 구동력이 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 회전테이블로 전달되는 것을 차단하는 단계와, 모든 회전테이블이 정지된 후, 상기 모든 회전테이블이 제 1의 회전속도보다 느린 제 2의 회전속도로 회전되도록 하기 위해 상기 구동모터의 구동력이 상기 회전테이블로 전달되도록 하는 단계와, 상기 회전테이블 상에서 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 상기 회전테이블의 회전을 정지시키기 위해 상기 구동모터로부터의 구동력이 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 회전테이블로 전달되는 것을 차단하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명의 위치결정장치가 장착되는 반도체 웨이퍼의 세정·건조시스템의 종합적인 형태에 대해 설명한다.

첨부된 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 세정·건조시스템에는 피처리용의 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 수평상태로 수납하는 캐리어(1)를 시스템으로 반입·반출하기 위한 반입·반출부(2)와, 상기 웨이퍼(W)를 약액 또는 세정액으로 처리하고 건조처리하기 위한 처리부(3)와, 상기 반입·반출부(2)와 처리부(3)와의 사이에 배치되어 웨이퍼(W)의 인도·인수를 행하고, 위치조정 및 자세변환을 행하는 인터페이스부(4)와, 상기 처리부(3)와 인터페이스부(4)를 연결하는 반송로(5)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 반입·반출부(2)는 세정·건조시스템의 일측단부를 따라서 병설된 반입부(6)와 반출부(7)로 구성되어 있고, 상기 반입부(6) 및 반출부(7)에는 캐리어(1)의 반입·반출을 위한 반입구(6a)와 반출구(7a)가 각각 구비되어 있다. 상기 반입부(6)및 반출부(7)에는 반입구(6a) 및 반출구(7a)에 출입이 자유로운 슬라이드식의 재치테이블(8)이 설치되어 있다.

또한, 상기 반입부(6) 및 반출부(7)에는 각각 캐리어 필터(9)가 더 설치되어 있고, 상기 각 캐리어 필터(9)는 웨이퍼(W)를 수납한 캐리어(1)를 상기 인터페이스부(4)의 상단부분에 설치된 캐리어 대기부(10)로 전달하거나 또는 상기 캐리어 대기부(10)에 있는 빈 캐리어(1)를 반송하게 된다.

상기 캐리어 대기부(10)에는 캐리어 전달로봇(도시되지 않음)이 설치되어 있고, 상기 캐리어 전달로봇은 캐리어 대기부(10)로 반송된 웨이퍼(W)를 수납한 캐리어(1)가 캐리어 대기부(10)의 후방측으로 이동되도록 한다.

또한, 상기 반송로(5)와 대향하는 위치에는 제 1자세변환장치(12)와 제 2자세변환장치(12a)가 슬라이더(slider;11)를 두고 서로 평행하게 배치되어 있고, 상기 제 1자세변환장치(12)와 제 2자세변환장치(12a)의 후방측에는 각각 웨이퍼 취출아암(13) 및 웨이퍼 수납아암(14)이 평행하게 배치되며, 상기 각 아암은 X방향과 Y방향에서 수평이동할 수 있고, Z방향에서 수직이동할 수 있으며, θ축에 대해 회전할 수 있다.

상기 웨이퍼 취출아암(13)은 웨이퍼(W)를 각각 보지하는 다수의 아암 요소를 가지고 있지만, 상기 웨이퍼 취출아암(13)은 단 하나의 아암을 가지고 있는 형태이어도 좋다.

상기 웨이퍼 취출아암(13)의 측면에는 본 발명의 위치결정장치, 즉 노치 정렬기(notch aligner;15)가 배치되어 있다.

게다가, 상기 웨이퍼 취출아암(13) 및 웨이퍼 수납아암(14)과 각각 대응하는 위치에는 반입용 캐리어 승강기(16) 및 반출용 캐리어 승강기(17)가 설치되어 있고, 이들 승강기(lifter;16, 17)는 상기 캐리어 대기부(10)와의 사이에서 캐리어(1)의 인도·인수를 행하게 된다.

한편, 상기 처리부(3)에는 웨이퍼(W)에 부착되는 파티클(particle)과 유기물 오염을 제거하는 제 1처리유니트(18)와, 상기 웨이퍼(W)에 부착되는 금속오염을 제거하는 제 2처리유니트(19)와, 상기 웨이퍼(W)로부터 산화막을 제거함과 함께 건조처리하기 위한 건조처리장치가 구비된 세정·건조처리유니트(20) 및 척(chuck) 세정유니트가 직선상으로 배치된다. 이들 유니트(18, 19, 20)에 대향하는 위치에는 X방향과 Y방향에서 수평이동할 수 있고, Z 방향에서 수직이동할 수 있으며, θ축에 대해 회전할 수 있는 웨이퍼 반송아암(22)이 설치되어 있다.

이하, 첨부된 도 3에서부터 도 13을 참고로 하여 본 발명의 위치결정장치의 작용을 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 위치결정장치(노치 정렬기;15)는 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 다수의 회전테이블(본 실시예에서는 7개;23)과, 상기 회전테이블(23)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 인도·인수하는 가이드(24)와, 상기 회전테이블(23) 상에 재치된 웨이퍼(W)를 센터링하는 센터링장치(25)와, 상기 회전테이블(23)을 규칙적으로 구동시키는 구동력을 생성하는 하나의 서보모터(28)와, 상기 서보모터(28)의 구동력을 회전테이블(23)로 전달하는 구동력 전달기구와, 상기 웨이퍼(W)에 형성된 노치(Wa)를 검출하는 센서장치(29)와, 상기 센서장치(29)로부터의 검출신호를 근거로 하여 상기 구동력 전달기구(특히, 클러치(26))를 제어하는 제어장치(CPU;30)로 구성되어 있다.

이하, 상기 회전테이블(23)과 그 접속구조에 대하여 설명하기로 한다.

첨부된 도 4부터 도 6에 도시된 바와 같이, 지지부재(32)가 기대(基臺;31) 상에 세워지고, 전도케이스(33)가 상기 지지부재(32)의 일측면에 거의 수평으로 돌출되어 설치되어 있다. 상기 회전테이블(23) 각각은 베어링(34)을 사이에 두고 상기 전도케이스(33)의 각각에 부착되는 축(23a)에 의해 회전이 자유롭도록 수평으로 지지된다(도 5 및 도 6참조). 상기 회전테이블(23)은 소정의 간격을 두고 수직방향으로 배치되고, 상기 회전테이블(23)의 회전중심은 동일한 수직선라인을 따라 맞추어지게 된다.

이하, 상기 회전테이블을 구동하는 구동력 전달기구에 대해 설명한다.

첨부된 도 4에 도시된 바와 같이, 브래킷(bracket;35)이 상기 지지부재(32)의 다른 측면에 거의 수평으로 돌출되어 설치되어 있고, 취부부재(36)가 상기 브래킷(35) 상에 수직으로 설치된다. 또한, 평행한 2개의 회전축(38a, 38b)이 상기 취부부재(36) 상에 설치된 베어링(37)에 의해 회전이 자유롭게 수직으로 병설되어 있다.

첨부된 도 4부터 도 7에 도시된 바와 같이, 서보모터(28)가 상기 회전축(38a, 38b) 중 하나인 회전축(38a)의 하부에 연결되어 있고, 풀리(39a, 39b)가 회전축(38a, 38b) 각각에 장착되어 있으며, 타이밍 벨트(40)가 상기 서보모터(28)의 회전이 회전축(38b)에 전달되는 방법으로 상기 풀리(39a, 39b)의 사이에 놓여진다.

첨부된 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 클러치(26)와 구동풀리(41)가 소정의 피치(pitch)로 상기 회전축(38a)에 장착되어 있고, 3개의 클러치(26)와 구동풀리(41)는 상기 회전축(38a)에 장착된 클러치(26)와 구동풀리(41)로부터 반 피치 어긋난 위치에 다른 회전축(38b)에 장착되어 있으며, 상기 클러치(26)의 입력측은 회전축에 고정되어 있고, 상기 클러치(26)의 출력측은 상기 구동풀리(41)에 고정되어 있다. 또한, 종동풀리(42)가 상기 각 회전테이블(23)의 보스부분에 장착되어 있고, 타이밍벨트(43)가 대응하는 높이에 위치한 상기 회전테이블(23)의 각 구동풀리(41)와 종동풀리(42)에 놓여지게 된다.

상기한 바와 같이, 상기의 클러치(26)와 구동풀리(41)가 2개의 회전축(38a, 38b)상에 다른 높이로 장착되어, 상기 클러치(26)와 구동풀리(41)가 수직방향으로 빈틈없는 간격에서 배치되는 것이 가능하고, 반대로 수직방향으로 회전테이블(23)사이에서 간격을 줄이는 것이 가능하며, 이것은 더 간단한 장치가 가능하도록 한다.

명세서와 이 문서에 첨가된 청구항에서 클러치라는 단어는 입력측(입력축과 같은)으로부터 출력측(출력축과 같은)으로 구동력을 차단 및 연결하는 장치에 관한 것이며, 그것은 기계적인 형태, 수력적인 형태, 전기적인 형태 및 전자기적인 형태의 어떤 형태이어도 좋다.

이하, 첨부된 도 3, 8 및 9를 참고로 하여 가이드(24)에 대해 설명하기로 한다.

상기의 각 가이드(24)는 거의 U자 모양이고, 수직방향으로 이동가능한 가이드판(47)과, 상기 가이드 판(47;특히, 웨이퍼의 바깥지름보다 약간 큰 동심원상의 바깥쪽 지름) 상의 동심원상의 다수의 위치, 예를들면 4곳에 돌출되어 설치되는 웨이퍼 지지용 지지돌기(48)가 설치되어 있다. 상기 지지부재(32)의 양측에 밖으로 뻗은 상태로 돌출되어 설치된 지지부(44)에 수직방향으로 뻗은 선형레일(45)이 장착된다. 상기 가이드(24) 전체는 선형레일(45)과 접동자재로 연동하는 접동자(摺動子;46a)를 가지고 있는 가동체(46b)에 고정되어 있다. 또한, 수직 공기실린더(46d)의 피스톤 로드(46e)는 조인트(joint;46c)에 의해 가동체(46b)와 연결되어 있고, 상기 가이드(24)는 상기 피스톤 로드(46e)의 움직임과 일치하여 회전테이블(23)에 대해 상대이동하게 된다.

상기 가이드판(47)의 내부공간(49)은 회전테이블(23)을 간섭하지 않도록 상기 회전테이블(23)을 바깥지름보다 큰 지름의 원호부를 갖고 있다. 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이, 중심선(C)에 대칭하는 2조의 지지돌기(48) 사이의 거리는 웨이퍼 취출아암(13)의 횡폭보다 크게 형성되어 있다.

상기 가이드(24)의 지지돌기(48)는 웨이퍼(W)와 접촉하기 때문에, 상기 웨이퍼(W)를 손상시키지 않는, 예를들면 폴리에테르에테르케톤(PEEK)와 같은 부재로 형성되어 있다.

첨부된 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 지지돌기(48)는 큰 지름을 갖는 대경원주부(48a)와 상기 대경원주부(48a)의 지름보다 작은 지름을 갖는 테이퍼상 돌기부(48d)를 갖고 있다. 웨이퍼(W)는 대경원주부(48a)의 단부(48c)에 지지되고, 상기 대경원주부(48a)의 상단에 경사부(48b)가 설치되고, 수직면(48e)이 웨이퍼(W)의 단부와의 접촉으로 인한 뒤틀림을 방지하기 위하여 테이퍼상 돌기부(48d)의 기단부에 설치된다.

상기 가이드(24)가 웨이퍼(W)를 지지하지 않는 대기상태에서, 상기 지지돌기(48)의 테이퍼상 돌기부(48d)는 대응하는 회전테이블(23) 상에 재치된 웨이퍼보다 높게 돌출된다. 이는 어떤 종류의 충격에 의해 웨이퍼(W)가 이동되더라도 상기 테이퍼상 돌기부(48d)에 의해 웨이퍼(W)가 떨어지는 것이 방지되도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 가이드(24)의 장착은 위치결정 전에 회전테이블로의 웨이퍼의 반송이 부드럽게 수행되도록 하고, 또한 위치결정 후에 대응하는 회전테이블로부터 웨이퍼의 취출이 부드럽게 수행되도록 한다. 이것은 위치결정을 위해 기판을 셋팅하는데 필요한 시간이 단축되도록 하고, 또한 위치결정 후에 기판을 취출하는 데 필요한 시간이 단축되도록 하며, 위치결정의 효율이 향상되도록 한다.

이하, 첨부된 도 3, 10 및 11을 참고로 하여 센터링 장치(centering device;25)에 대해 설명하기로 한다.

상기 센터링장치(25)는 회전테이블(23)의 회전중심과 동일한 기대(31)상의 원 상의 3곳에 장착된 실린더체(50a, 50b, 50c)를 갖고 있고, 상기 실린더체(50a, 50b, 50c)는 방사방향으로 이동가능하고, 상기 실린더체(50a, 50b, 50c)는 첨단끝의 최상면에 센터링 로드(51)를 갖고 있다. 첨부된 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 센터링 로드(51)는 웨이퍼(W)가 손상되지 않도록 하기 위해 스테인레스 강제심봉(51a)의 표면상에 폴리에테르에테르케톤(PEEK)로 만들어진 외장통(外裝筒;51b)을 갖고 있다.

첨부된 도 10A를 참조하면, 실린더체(50a, 50b, 50c)의 일측에는 프레임의 일측의 고정부재(도시되지 않음)에 의해 매달린 가이드 레일(52)과 자유로이 접동하는 가이드(53)가 장착되어 있다. 첨부된 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 실린더체(50a, 50b, 50c)에는 일차측 포트(54a)와 이차측 포트(54b)가 장착되어 있고, 상기의 모든 일차측 포트(54a)에는 제 1공급관(55a)이 접속되어 있고, 상기의 모든 이차측 포트(54b)에는 제 2공급관(55b)이 접속되어 있다. 또한, 상기 제 1공급관(55a) 및 제 2공급관(55b)은 스위칭밸브(56)에 의해 공기공급원(도시되지 않음)과 접속되어 있고, 상기 스위칭밸브(56)가 3개의 실린더체(50a, 50b, 50c)가 방사방향으로 동시에 움직여지도록 스위칭되는 경우, 상기 3개의 센터링 로드(51)가 회전테이블(23)에 재치된 웨이퍼(W)와 접촉하게 되어, 상기 웨이퍼(W)의 중심이 맞추어지게 된다(이하, 센터링이라 한다).

여기서, 상기의 센터링을 수행하기 위해 상기 웨이퍼(W)의 주위의 일부에 적어도 3곳에서 그 위치를 제어하는 것이 충분하고, 게다가 3개의 센터링 로드(51), 정확히 말하면 실린더체를 장착하는 것이 충분하지만, 3개 이상 장착하는 것도 가능하다.

이하, 첨부된 도 3 및 12를 참조하여 웨이퍼(W) 상에서 노치(판별용절흠부;Wa)를 검출하는 센서장치(29)에 대해 설명하기로 한다.

상기 센서장치(29)가 각 회전테이블(23)에 대응하여 장착되고, 본 발명의 실시예에서는 7개의 회전테이블(23)이 장착되기 때문에, 7개의 센서장치(29)가 장착되며, 상기 각 센서장치(29)는 한 쌍의 센서(29a, 29b)를 갖고 있다. 상기 센서(29a, 29b)는 웨이퍼(W)가 대응하는 회전테이블(23) 상에 재치된 때 웨이퍼(W)의 외주측의 근접한 위치에 배치되며, 상기 센서장치(29)의 센서는 주위방향에 소정의 간격을 갖고 배치된다. 상기 센서장치(29) 중의 센서(29a)는 동일한 수직라인을 따라서 놓여지게 되고, 상기 모든 센서장치(29) 중의 센서(29b) 또한 다른 수직라인을 따라서 놓여지게 된다.

상기 센서장치(29)는 CPU(제어장치)와 접속되고, 웨이퍼(W)에서 노치를 검출한 때, 검출신호를 상기 CPU(30)에 전달하게 되고, 상기 CPU(30)는 이 검출신호와 미리 저장된 데이터와 비교한 후, 출력신호를 전달함으로써 대응하는 클러치의 접속이 해제되도록 한다. 또한, 상기 CPU(30)는 서보모터(28)가 작동 또는 정지되도록 제어하게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 위치결정장치(15)에 의한 위치결정방법에 대해 설명하기로 한다.

우선, 첨부된 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가이드(24)는 회전테이블(23)보다 낮은 위치에 대기상태로 놓여지게 되고, 이 상태에서, 소정의 피치로 배열된 다수의 웨이퍼(W), 예를들면 7매의 웨이퍼가 상기 웨이퍼 취출아암(13)에 의해 보지되고, 상기 회전테이블(23) 위로 반송된다.

이어, 상기 가이드(24)는 지지돌기(48)의 단부(48c)가 웨이퍼(W)의 주위의 일부와 연동하도록 상승하게 된다. 또한, 상기 가이드(24)가 계속해서 상승하게 될 때, 상기 가이드(24)는 웨이퍼(W)를 인수하게 된다.

상기 웨이퍼(W)가 가이드(24)로 반송된 후, 상기 웨이퍼 취출아암(13)은 상기 회전테이블(23) 위로부터 후퇴하게 되고, 상기 웨이퍼 취출아암(13)이 후퇴한 후, 승강장치는 반대로 상기 가이드(24)가 하강되도록 하여, 상기 가이드(24)의 지지돌기(48)에 의해 지지된 웨이퍼(W)가 회전테이블(23) 상에 재치되도록 한다.

이어, 상기 센터링장치(25)는 센터링 로드(51)가 동시에 내측방향으로 이동되도록 구동하여 상기 웨이퍼(W)의 중심이 맞추어지도록 하며, 상기 센터링 후, 상기 센터링 로드(51)는 대기위치로 되돌아오게 된다.

이어, 상기 서보모터(28)가 접속상태에 있는 모든 클러치(26)가 구동되도록 하여, 모든 회전테이블(23) 및 상기 회전테이블(23) 상의 모든 웨이퍼(W)가 동시에 회전되도록 한다. 여기서, 상기 회전테이블(예를들면, 370°)이 적어도 완전한 1회전을 하도록 하기 위해서는 상기 서보모터(28)를 구동시키는 것이 필요하게 된다.

그리고, 각 센서(29a)가 대응하는 웨이퍼(W)에서 노치(Wa)를 검출한 때, 검출신호가 상기 CPU(30)로 전달되고, 상기 CPU(30)는 노치(Wa)가 검출됨과 동시에 또는 상기 서보모터(28)가 노치(Wa)의 검출 후 소정의 펄스수로 동작한 후에, 상기 회전테이블(23)에 대응하는 클러치(26)의 접속이 해제되도록 하며, 이로 인해 회전테이블(23)이 정지된다.

또한, 상기 센서(29a)의 노치(Wa)검출이 이루어진 후, 센서(29b)가 소정시간(예를들면, 1-2초) 내에 노치(Wa)를 검출하지 못하게 되면, 상기 노치(Wa)의 위치는 센서(29a, 29b) 사이에 위치되는 것이 확인된다. 여기서, 상기 센서(29a, 29b) 모두 노치(Wa)를 검출하게 되면, 대응하는 클러치(26)는 상기 서보모터(28)가 정지할 때까지 접속이 해제된 상태로 남게 된다.

이런 방법으로, 상기 클러치(26)의 접속이 연속적으로 해제되도록 함으로써, 상기의 모든 회전테이블(23)의 회전은 연속적으로 멈추어지게 되고, 상기 서보모터(28)가 소정의 양(상기 회전테이블(23)의 370°회전과 동일한 양)을 구동한 후, 상기 서보모터(28)는 정지된다.

여기서, 상기 2개의 센서(29a, 29b)가 노치(Wa)를 검출한 회전테이블(23)이 있게 되면, 상기 회전테이블(23)에 대응하는 클러치(26)는 다시 접속이 해제되고, 상기 서보모터(28)는 다시 상기 회전테이블(23)을 회전시키기 위해 구동된다. 또한, 상기 센서(29a)가 상기한 방법으로 노치(Wa)를 검출한 때, 상기 클러치(26)는 접속이 해제된다.

여기서, 상기 2개의 센서(29a, 29b)가 다시 노치(Wa)를 검출하게 되면, 상기 CPU(30)는 검출된 사실이 표시되도록 하기 위해 경보기 또는 램프(도시되지 않음)와 같은 표시장치로 신호를 보내게 된다.

상기한 바와 같이, 상기 노치(Wa)가 센서(29b)에 의해서가 아니라, 상기 센서(29a)에 의해 모든 회전테이블(23)에서 검출되면 상기 웨이퍼(W)의 위치결정은 끝나게 된다. 상기와 같은 2센서의 사용은 위치결정의 정확성이 증가되도록 한다.

상기 위치결정이 끝난 후, 상기의 모든 클러치(26)는 접속되고, 상기 서보모터(28)는 노치(Wa)가 소정의 위치로 규칙적으로 이동되도록 소정의 펄스수로 구동된다.

이어, 상기 가이드(24)가 상승되고, 상기 회전테이블(23) 상에 재치된 웨이퍼(W)가 상기 가이드(24)의 지지돌기(48)에 의해 인수된다. 이런 상태에서, 상기 웨이퍼 취출아암(13)이 웨이퍼(W)의 아래로 삽입된다. 이어, 상기 가이드(24)가 하강하게 되고, 상기 가이드(24)로 지지된 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 취출아암(13)으로 반송된다. 상기 웨이퍼(W)를 인수한 웨이퍼 취출아암(13)은 회전테이블(23)의 상방으로부터 후퇴하게 되고, 상기 웨이퍼(W)는 제 1자세변환장치(12)로 반송되며, 상기 웨이퍼(W)의 자세는 상기 제 1자세변환장치(12)에 의해 수직상태로 변환된다.

여기서, 상기 실시형태에서는, 센서(29b)에 의해 검출되지 않고, 센서(29a)에 의해 노치(Wa)가 검출된 경우의 웨이퍼의 위치결정에 대해 설명하였지만, 이하에서 설명되는 방법에 의해서 이루어질 수 있다.

즉, 첨부된 도 13에 도시된 바와 같이, 각 회전테이블(23)에서 노치(Wa)가 센서(29b)에 의해 검출되지 않고, 센서(29a)에 의해 검출된 후, 모든 클러치(26)가 접속되고, 위치결정된 모든 웨이퍼(W)는 최초의 위치결정시의 회전속도보다 느린 회전속도, 예를들면 초저속회전으로 동일방향 또는 반대방향으로 회전된다(첨부된 도 13은 반대방향으로의 회전을 나타낸다). 여기서, 상기의 경우, 각 클러치(26)의 접속이 해제되는 타이밍은 상기 회전테이블(23)이 반대방향으로 회전할 때, 센서(29a)가 노치(Wa)의 코너부분을 검출한 후, 또는 상기 회전테이블(23)이 동일방향으로 회전할 때, 센서(29b)가 노치(Wa)의 코너부분을 검출한 후가 된다.

상기와 같이, 최초의 위치결정 후, 위치결정을 다시 하기 위해 저속도로 웨이퍼를 회전시킴으로써, 미끄러짐 등에 의해 각 웨이퍼(W)의 노치(Wa)의 위치의 정렬이 어긋나는 것을 방지하는 것이 가능하며, 이것은 고정밀도의 위치결정이 가능하도록 한다.

여기서, 상기 실시형태에서는, 판별용절흠부가 노치인 경우에 대해 설명하였지만, 노치이외의 오리엔테이션 평면이 설치되어도 유사하게 위치결정이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 위치결정장치가 반도체 웨이퍼의 세정건조처리시스템에 적용한 경우에 대해 설명하였지만, 세정처리 이외의 처리시스템에도 적용할 수 있으며, 또한 반도체 웨이퍼 이외의 원형 기판에도 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 제 1관점에 의하면, 수직방향에 소정의 간격을 두고 배열되어서 상기 기판을 재치하는 다수의 회전테이블과, 상기 회전테이블에 재치된 상기 기판의 센터링을 수행하는 센터링 장치와, 상기 회전테이블을 규칙적으로 구동하기 위한 구동력을 발생하는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 발생된 구동력을 상기 회전테이블에 전달하고, 상기 회전테이블에 대응하여 장착되어 상기 회전테이블에 대해 상기의 구동력을 독립적으로 차단 및 연결할 수 있는 다수의 클러치를 포함하는 구동력 전달기구와, 상기 기판의 주변부근에 배설되어 상기 기판이 상기 회전테이블에 재치된 때 상기 기판상의 판별용절흠부를 검출하는 다수의 센서장치와, 상기 센서장치로부터의 검출신호를 근거로 하여 상기 클러치를 제어하는 제어장치를 포함하는 위치결정장치를 제공하여, 수직방향으로 설치된 다수의 회전테이블 상에 재치된 기판을 센터링장치에 의해 센터링한 후, 동시에 회전시켜서 센서장치에 의해 판별용절흠부를 검출하고, 그 검출신호를 근거로 해서 회전테이블을 정지해서 상기 기판의 위치를 결정함으로써, 수평상태로 배열된 다수의 기판을 동시에 위치결정할 수 있다. 또한, 상기 센서장치 내에 2개의 센서를 장착함으로써, 정확한 위치결정을 할 수 있다.

본 발명의 제 2관점은 다수의 회전테이블상에서 기판을 재치하고 센터링하는 단계와, 상기 회전테이블이 회전되도록 하나의 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와, 상기 회전테이블에서 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 회전테이블의 회전을 정지시키기 위해 상기 구동모터로부터의 구동력이 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 회전테이블로 전달되는 것을 차단하는 단계를 포함하는 위치결정방법을 제공하여, 수직방향으로 설치된 다수의 회전테이블 상에 재치된 기판을 센터링장치에 의해 센터링한 후, 동시에 회전시켜서 센서장치에 의해 판별용절흠부를 검출하고, 그 검출신호를 근거로 해서 회전테이블을 정지해서 상기 기판의 위치를 결정함으로써, 수평상태로 배열된 다수의 기판을 동시에 위치결정할 수 있다.

본 발명의 제 3관점은 다수의 회전테이블상에서 기판을 재치하고 센터링하는 단계와, 상기 회전테이블이 제 1회전속도로 회전되도록 하나의 구동모터에서 발생된 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와, 상기 회전테이블에서 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 상기 회전테이블의 회전을 정지시키기 위해 상기 구동모터로부터의 구동력이 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 회전테이블로 전달되는 것을 차단하는 단계와, 모든 회전테이블이 정지된 후, 상기 모든 회전테이블이 제 1의 회전속도보다 느린 제 2의 회전속도로 회전되도록 하기 위해 상기 구동모터의 구동력이 상기 회전테이블로 전달되도록 하는 단계와, 상기 회전테이블 상에서 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 상기 회전테이블의 회전을 정지시키기 위해 상기 구동모터로부터의 구동력이 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 회전테이블로 전달되는 것을 차단하는 단계를 포함하는 위치결정방법을 제공하여, 판별용절흠부가 검출된 기판의 회전테이블을 정지하고, 모든 회전테이블의 회전이 정지되도록 한 후, 다시 상기 모든 회전테이블을 제 1의 회전속도보다 느린 제 2의 회전속도로 회전되도록 하며, 상기 제 2의 회전속도로 회전하는 회전테이블 상에 재치된 기판의 판별용절흠부를 검출한 후, 상기 회전테이블이 정지되도록 함으로써, 기판의 위치결정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 위치결정장치가 적용된 세정·건조처리시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 2는 도 1의 세정·건조처리시스템의 개략적인 측면도이다.

도 3은 본 발명의 위치결정장치의 필수구성요소를 나타낸 평면도이다.

도 4는 도 3의 위치결정장치의 개략적인 측면도이다.

도 5A는 도 3의 위치결정장치의 가이드와 회전테이블의 단면도이다.

도 5B는 도 5A의 가이드의 지지돌기의 확대도이다.

도 6은 도 5A에 도시된 회전테이블의 회전축에 대한 확대단면도이다.

도 7은 도 3의 위치결정장치에서 회전테이블에 구동력을 배분하는 기구를 나타낸 개략적인 평면도이다.

도 8은 도 3의 위치결정장치의 하나의 가이드를 나타낸 평면도이다.

도 9는 도 3의 가이드의 배열 및 가이드에 대한 구동기구를 나타낸 측면도이다.

도 10A는 도 3의 위치결정장치의 센터링 장치를 나타낸 개략적인 평면도이다.

도 10B는 센터링 장치를 구동하는 압력 파이핑을 나타낸 도면이다.

도 11은 도 10A의 센터링 장치의 부분확대 예시도이다.

도 12는 기판을 위치결정하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 13은 기판을 위치결정하는 다른 방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캐리어 2 : 반입·반출부

3 : 처리부 4 : 인터페이스부

5 : 반송로 6 : 반입부

6a : 반입구 7 : 반출부

7a : 반출구 8 : 재치테이블

9 : 캐리어필터 10 : 캐리어 대기부

11 : 슬라이더 12 : 제 1자세변환장치

12a : 제 2자세변환장치 13 : 웨이퍼 취출아암

14 : 웨이퍼 수납아암 15 : 노치정렬기

16 : 반입용 캐리어승강기 17 : 반출용 캐리어승강기

18 : 제 1처리유니트 19 : 제 2처리유니트

20 : 세정·건조처리유니트 21 : 세정유니트

23 : 회전테이블 23a : 축

24 : 가이드 25 : 센터링장치

26 : 클러치 28 : 서보모터

29 : 센서장치 29a, 29b : 센서

30 : CPU 31 : 기대

32 : 지지부재 33 : 전도케이스

34, 37 : 베어링 35 : 브래킷

36 : 취부부재 38a, 38b : 회전축

39a, 39b : 풀리 40, 43 : 타이밍벨트

41 : 구동풀리 42 : 종동풀리

44 : 지지부 45 : 선형레일

46a : 접동자 46b : 가동체

46c : 조인트 46d : 공기실린더

46e : 피스톤로드 47 : 가이드판

48 : 지지돌기 48a : 대경원주부

48b : 경사부 48c : 단부

48d : 테이퍼형 돌기부 48e : 수직면

49 : 내부공간 50a, 50b, 50c : 실린더체

51 : 센터링로드 51a : 스테인레스 강제심봉

51b : 외장통 52 : 가이드레일

53 : 가이드 54a : 일차측포트

54b : 이차측포트 55a : 제 1공급관

55b : 제 2공급관 56 : 스위칭밸브

W : 웨이퍼

Claims

주위의 일부에 판별용절흠부를 갖는 다수의 기판을 위치결정하는 위치결정장치에 있어서,

수직방향에 소정의 간격을 두고 배열되어서 상기 기판을 재치하는 다수의 회전테이블과,

상기 회전테이블에 재치된 상기 기판의 센터링을 수행하는 센터링 장치와,

상기 회전테이블을 회전 구동하기 위한 구동력을 발생하는 구동모터와,

상기 회전테이블에 대해 상기의 구동력을 독립적으로 차단 및 연결할 수 있는 상기 회전테이블에 대응하여 장착되는 다수의 클러치를 포함하고, 상기 구동모터에 의해 발생된 구동력을 상기 회전테이블에 저달하는 구동력 전달기구와,

상기 기판의 외주측에 배설되고, 상기 기판이 상기 회전테이블상에 재치된 때에 상기 기판의 판별용절흠부를 검출하는 복수의 센서장치와, 그리고

상기 센서장치로부터의 검출신호를 근거로 하여 상기 클러치를 제어하는 제어장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 센서장치 각각은 상기 회전테이블의 주변 방향에 소정의 간격을 두고 배설된 2개의 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 구동모터는 정방향 및 역방향으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 구동력 전달기구는 상기 회전테이블의 방사방향으로 상기 회전테이블과 소정의 간격을 두고 배치되고, 수직방향으로 연장되며, 상기 구동모터에 의해 구동되는 회전축과,

상기 클러치의 출력측에 연결되는 다수의 구동풀리와, 그리고

상기 구동풀리와 상기 회전테이블의 각각의 사이에서 상기 구동력을 전달하는 다수의 벨트를 더 포함하며,

상기 클러치는 수직방향으로 소정의 간격을 갖고 상기 회전축에 배치되고, 상기 클러치의 입력측은 상기 회전축에 연결된 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 구동력 전달기구는 상기 회전테이블의 방사방향으로 상기 회전테이블과 소정의 간격을 두고 배치되고, 수직방향으로 연장되며, 상기 구동모터에 의해 구동되는 다수의 회전축과,

상기 클러치의 출력측과 연결된 다수의 구동풀리와, 그리고

상기 구동풀리와 상기 회전테이블의 각각의 사이에서 구동력을 전달하는 다수의 벨트를 더 포함하고,

상기 클러치는 수직방향으로 소정의 간격을 갖고 상기 회전축에 배치되고, 상기 클러치의 입력측은 상기 회전축에 연결되며,

상기 회전축의 하나에 설치된 상기 클러치와 상기 구동풀리는 인접한 회전축에 설치된 클러치와 구동풀리의 위치와는 다른 높이의 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 센터링 장치는 상기 회전테이블의 방사방향으로 이동가능한 적어도 3개의 위치결정요소를 구비하고 있고, 상기 회전테이블에 재치된 기판은 상기 회전테이블의 주위 일부와 접촉하는 상기 위치결정요소에 의해 센터링되는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 회전테이블과의 사이에서 상기 기판을 반송하기 위해, 상기 회전테이블과 상대적으로 이동가능한 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 판별용절흠부는 노치(notch)인 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 판별용절흠부는 오리엔테이션 평면(orientation flat)인 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
주위의 일부에 판별용절흠부를 갖는 다수의 기판을 위치결정하는 방법에 있어서,

다수의 회전테이블 각각에 상기 기판을 재치하고 센터링하는 단계와,

상기 회전테이블을 회전시키기 위해 하나의 구동모터의 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와,

상기 회전테이블 각각에 재치된 상기 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 그리고

상기 하나의 회전테이블의 회전이 정지되도록 하기 위해, 상기 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치된 상기 회전테이블의 하나에 상기 구동모터에서 발생한 구동력의 전달을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.
청구항 10에 있어서, 상기 모든 회전테이블이 정지한 후, 상기 모든 회전테이블을 고정된 각도로 회전시키기 위해, 상기 구동모터의 구동력을 상기 모든 회전테이블로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.
주위의 일부에 판별용절흠부를 갖는 다수의 기판을 위치결정하는 방법에 있어서,

다수의 회전테이블 각각에 상기 기판을 재치하고 센터링하는 단계와,

상기 회전테이블을 제 1회전속도로 회전시키기 위해 하나의 구동모터의 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와,

상기 제 1회전속도로 회전하는 상기 회전테이블 각각에 재치된 상기 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와,

상기 하나의 회전테이블의 회전이 정지되도록 하기 위해, 상기 구동력을 상기 구동모터로부터 상기 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치되어 상기 제 1회전속도로 회전하는 상기 회전테이블의 하나에 전달되는 것을 차단하는 단계와,

상기 모든 회전테이블의 회전이 정지된 후, 상기 모든 회전테이블이 제 1회전속도보다 느린 제 2회전속도로 회전되도록 하기 위해, 상기 구동모터의 구동력을 상기 회전테이블로 전달하는 단계와,

상기 제 2회전속도로 회전하는 상기 회전테이블의 각각에 재치된 상기 기판의 판별용절흠부를 검출하는 단계와, 그리고

상기 회전테이블의 하나의 회전이 정지되도록 하기 위해, 상기 판별용절흠부가 검출된 기판이 재치되어 상기 제 2회전속도록 회전하는 상기 회전테이블의 하나에 상기 구동모터에서 발생된 구동력이 전달되는 것을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.
청구항 12에 있어서, 상기 제 2회전속도로 회전하는 경우, 상기 회전테이블의 회전방향은 상기 제 1회전속도로 회전하는 경우의 상기 회전테이블의 회전방향과 반대인 것을 특징으로 하는 위치결정방법.
청구항 12에 있어서, 상기 제 2회전속도로 회전하는 상기 모든 회전테이블의 회전이 정지한 후, 상기 모든 회전테이블이 고정된 각도로 회전되도록 하기 위해, 상기 구동모터의 구동력이 상기 회전테이블에 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정방법.