KR101023948B1 - 웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정확한 원형이 아닌 웨이퍼 또는 노치가 포함된 웨이퍼의 중심을 검출하고 보정한 후 공정 챔버 내로 이송되도록 하는 것으로, 웨이퍼 이송부, 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점을 감지하는 웨이퍼 감지부 및 웨이퍼 이송부의 이동거리를 산출하여 각각의 웨이퍼의 시작점 및 끝점의 X 좌표와 Y 좌표를 산출하고, 제1시작점과 제2시작점, 제2시작점과 제1끝점, 제1끝점과 제2끝점 및 제2끝점과 제1시작점을 잇는 각각의 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 지점 중 편차가 큰 하나의 지점은 제외하고 나머지 세 개의 지점의 각각의 X 좌표의 평균지점 및 각각의 Y 좌표의 평균지점이 웨이퍼의 중심이 되도록 한다.
본 발명에 따르면, 정확한 원형이 아니거나 웨이퍼 지름에 오차가 있는 웨이퍼가 공정을 위해 이송되더라도 웨이퍼의 중심을 검출하고 보정한 후 공정 챔버 내의 미리 설정된 위치로 이송되도록 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
웨이퍼 중심, 웨이퍼 이송부, 공정 챔버

Description

웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법{Apparatus for Detecting Wafer Center and Method thereof}
본 발명은 웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는 정확한 원형이 아닌 웨이퍼 또는 노치가 포함된 웨이퍼의 중심을 검출하고 보정한 후 공정 챔버 내로 이송되도록 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
웨이퍼는 여러 가지 공정을 거쳐 반도체 칩을 생산한다. 에칭 공정 및 증착 공정 등을 거치는 경우에는 복수의 웨이퍼가 수용된 웨이퍼 카세트, 웨이퍼를 이송받아 소정의 공정을 진행하는 공정 챔버 및 웨이퍼 카세트에서 인출한 웨이퍼를 공정 챔버의 소정의 위치로 이송하는 로봇과 같은 이송 구동부를 갖는다.
이송 구동부에서는 정확하게 수용되어 있지 않은 웨이퍼를 인출하여 공정 챔버의 소정의 위치에 웨이퍼를 정확하게 안착시킬 수 있도록 하기 위해 이송 중의 웨이퍼에 대하여 센터링을 실시하는 것이 일반적이었다.
기존에는 웨이퍼가 정확한 원형인 가정하에서 미리 입력된 웨이퍼의 지름을 이용하여 웨이퍼의 중심을 산출하였다. 그러나, 현실적으로 웨이퍼는 정확한 원형 이 아니기 때문에 지름이 일정하지 않으므로, 이와 같은 방법으로 웨이퍼의 중심을 산출하면 오차가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 현실적으로 웨이퍼 지름의 길이는 조금씩 다르기 때문에, 웨이퍼의 실제 지름이 미리 입력된 지름과 오차가 생기는 경우, 위와 같이 미리 입력된 웨이퍼의 지름에 의해 웨이퍼 중심을 산출하는 방법에 따르면 그 중심 위치 산출에 오차가 생기게 되는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 정확한 원형이 아니거나 웨이퍼 지름에 오차가 있는 웨이퍼가 공정을 위해 이송되더라도 웨이퍼의 중심을 검출하고 보정한 후 공정 챔버 내의 미리 설정된 위치로 이송되도록 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼의 중심 검출 장치는, 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송부; 웨이퍼 이송부에 의해 이송되는 웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점을 감지하는 한 쌍의 웨이퍼 감지부; 및 웨이퍼 이송부의 이동거리를 산출하여 각각의 웨이퍼의 시작점 및 끝점의 X 좌표와 Y 좌표를 산출하되, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제1시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제2끝점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제2시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제1끝점을 감지하기 위해 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하여 산출하고, 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙과 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제1지점, 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙과 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제2지점, 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙과 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제3지점 및 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙과 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제4지점 중 편차가 큰 하나의 지점은 제외하고 나머지 세 개의 지점의 각각의 X 좌표의 평균지점 및 각각의 Y 좌표의 평균지점이 웨이퍼의 중심이 되도록 하는 제어부;를 포함한다.
웨이퍼 이송부의 일측은 길이가 동일한 제1관절부와 제2관절부가 연결되어 웨이퍼 이송부를 모터를 통해 구동시키는 구동부에 연결되며, 타측은 웨이퍼가 안착되는 지지부가 구비될 수 있다.
웨이퍼 이송부의 이동거리는, 제1관절부의 타단과 제2관절부의 일단이 결합된 상태에서, 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 직선길이이며, 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 직선과 제1관절부 또는 제2관절부 사이의 사이각 및 제1관절부 또는 제2관절부의 길이를 삼각함수에 적용하여 산출될 수 있다.
제어부에는, 구동부의 모터 회전 수에 따라 사이각의 크기가 맵핑되어 저장될 수 있다.
웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점이 감지되었을 때의 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 각각의 직선길이 a1, a2, a3 및 a4는 각각
Figure 112008062160872-pat00001
,
Figure 112008062160872-pat00002
,
Figure 112008062160872-pat00003
및
Figure 112008062160872-pat00004
로 산출(여기서, b는 제1관절부 또는 제2관절부의 길이, θ1은 웨이퍼의 제1시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ2는 웨이퍼의 제2시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ3은 웨이퍼의 제1끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ4는 웨이퍼의 제2끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각)될 수 있다.
웨이퍼 감지부는 광센서 또는 레이저 센서일 수 있다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼의 중심 검출 방법은, 웨이퍼 이송부가 웨이퍼를 인출하여 이송하는 제1단계; 제1단계에서 이송되는 웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점을 웨이퍼 감지부에서 감지하는 제2단계; 제2단계에서 웨이퍼의 시작점과 끝점이 감지되면, 제어부에서 웨이퍼 이송부의 이동거리를 산출하여 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점의 각각의 X 좌표 및 Y 좌표를 산출하되, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제1시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제2끝점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제2시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제1끝점을 감지하기 위해 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하여 산출하는 제3단계; 및 제3단계에서 웨이퍼의 시작점과 끝점의 X 좌표 및 Y 좌표가 산출되면, 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙과 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제1지점, 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙과 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제2지점, 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙과 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제3지점 및 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙과 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제4지점 중 편차가 큰 하나의 지점은 제외하고 나머지 세 개의 지점의 각각의 X 좌표의 평균지점 및 각각의 Y 좌표의 평균지점을 웨이퍼의 중심으로 검출되도록 하는 제4단계;를 포함한다.
제3단계에서, 웨이퍼 이송부의 이동거리는, 웨이퍼 이송부의 일측에 연결되는 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 직선과 제1관절부 또는 제2관절 부 사이의 사이각 및 제1관절부 또는 제2관절부의 길이를 삼각함수에 적용하여 산출될 수 있다.
제3단계에서, 사이각의 크기는 웨이퍼 이송부를 구동시키는 구동부의 모터 회전 수에 따라 미리 맵핑되어 제어부에 저장될 수 있다.
제3단계에서, 웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점이 감지되었을 때의 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 각각의 직선길이 a1, a2, a3 및 a4는 각각
Figure 112008062160872-pat00005
,
Figure 112008062160872-pat00006
,
Figure 112008062160872-pat00007
및
Figure 112008062160872-pat00008
로 산출(여기서, b는 제1관절부 또는 제2관절부의 길이, θ1은 웨이퍼의 제1시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ2는 웨이퍼의 제2시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ3은 웨이퍼의 제1끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ4는 웨이퍼의 제2끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각)될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 정확한 원형이 아니거나 웨이퍼 지름에 오차가 있는 웨이퍼가 공정을 위해 이송되더라도 웨이퍼의 중심을 검출하고 보정한 후 공정 챔버 내의 미리 설정된 위치로 이송되도록 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심 검출 장치를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 이송부 및 웨이퍼 감지부를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심 검출 장치는, 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 로드락 챔버(Loadlock Chamber; 100), 트랜스퍼 챔버(Transfer Chamber; 300), 공정 챔버(Process Chamber; 400) 및 웨이퍼 이송부(500)를 포함하여 구성된다.
로드락 챔버(100)는 소정의 반도체 소자 제조공정이 수행된 다수의 웨이퍼(600)가 웨이퍼 카세트(미도시)에 적재되어 수용되거나, 공정 챔버(400)에서 소정의 공정이 완료된 웨이퍼(600)가 웨이퍼 카세트에 적재되어 수용된다.
로드락 챔버(100)의 일측면에는 카세트 도어(미도시)가 형성되고, 카세트 도어를 통해 웨이퍼(600)가 수납된 웨이퍼 카세트가 로딩 또는 언로딩 되는 것이다.
그리고, 로드락 챔버(100)는 웨이퍼(600)가 수납된 웨이퍼 카세트가 로딩 되면, 저 진공 펌프(미도시)에 의해 내부가 저 진공 상태로 된다.
공정 챔버(400)는 건식 식각 공정, 화학기상 증착 공정 등의 반도체 소자의 제조공정이 진행된다. 공정 챔버(400)는 고진공 펌프의 가동에 의해서 고진공이 형성된 상태에서 반도체 소자의 제조 공정이 진행된다.
또한, 공정 챔버(400)에서는 소정의 공정을 진행하기 위하여 웨이퍼(600)가 정확한 위치에 안착 되도록 하여야 한다.
트랜스퍼 챔버(300)는 공정 챔버(400)와 로드락 챔버(100)를 연결하며, 버퍼 공간을 제공한다. 트랜스퍼 챔버(300)에는 일반적으로 복수의 공정 챔버(400)가 연결된다.
그리고, 트랜스퍼 챔버(300)의 일측에는 트랜스퍼 챔버(300)의 내부 압력을 조절하기 위한 저 진공 펌프가 연결되고, 트랜스퍼 챔버(300)의 내부에는 투입된 웨이퍼(600)를 플랫존(Flat Zone)을 기준으로 일방향으로 정렬하는 정렬 공정이 진행된다.
또한, 트랜스퍼 챔버(300)의 내부 중앙에는 웨이퍼(600)를 이송하기 위한 웨이퍼 이송부(500)가 구비된다.
웨이퍼 이송부(500)는 웨이퍼(600)를 로드락 챔버(100)에서 인출하여 공정 챔버(400)로 이송하거나, 공정 챔버(400)에서 로드락 챔버(100)로 웨이퍼(600)를 이송하기 위한 로봇아암(510)으로 구비된다.
로봇아암(510)의 일측은 길이가 동일한 제1관절부(511)와 제2관절부(513)가 연결되어 웨이퍼 이송부(500)를 회동 또는 승강 등의 구동시키는 구동부(550)에 연결되며, 로봇아암(510)의 타측에는 웨이퍼(600)가 안착 되도록 지지하는 지지부(515)가 구비된다.
한편, 로드락 챔버(100)와 트랜스퍼 챔버(300) 사이에는 웨이퍼(600)의 이송을 위한 웨이퍼 출입구(200)가 형성되고, 트랜스퍼 챔버(300)와 공정 챔버(400) 사 이에도 웨이퍼(600) 이송을 위한 도어(미도시)가 각각 구비된다.
따라서, 복수의 웨이퍼(600)가 적재된 웨이퍼 카세트가 카세트 도어를 통해서 로드락 챔버(100)의 내부에 투입되면, 저 진공 펌프가 가동되어 로드락 챔버(100)의 내부 압력은 저 진공 상태로 형성된다.
웨이퍼 카세트에 적재된 웨이퍼(600)는 웨이퍼 이송부(500)에 안착된 상태에서 저 진공 상태가 형성된 트랜스퍼 챔버(300) 내부로 이동된다.
그리고, 트랜스퍼 챔버(300) 내부의 웨이퍼(600)는 고진공 펌프의 가동에 의해서 고진공 상태가 형성된 공정 챔버(400) 내부로 이동하게 된다.
계속해서, 공정 챔버(400) 내부의 웨이퍼(600)는 전술한 바와 같은 동작의 역순으로 다시 웨이퍼 이송부(600)에 의해서 트랜스퍼 챔버(300)를 경유하여 로드락 챔버(100)의 웨이퍼 카세트에 적재된다.
트랜스퍼 챔버(300)에는 웨이퍼 이송부(500)가 출입되는 슬롯(미도시)이 구비되며, 슬롯에는 웨이퍼 이송부(500)에 안착된 웨이퍼(600)의 중심 위치를 감지하기 위하여 제1웨이퍼 감지부(710) 및 제2웨이퍼 감지부(720)가 구비된다.
한 쌍의 웨이퍼 감지부(710, 720)는 소정의 간격으로 떨어져 구비되며, 웨이퍼(600)의 상부면과 수직인 방향으로 각각 발신부(미도시) 및 수신부(미도시)를 구비하는 광센서뿐만 아니라, 빛의 반사량을 이용하는 레이저센서와 같은 공지의 다양한 센서를 이용할 수 있다.
아울러, 로드락 챔버(100), 트랜스퍼 챔버(300) 및 공정 챔버(400) 사이의 웨이퍼(600) 이송과 공정 챔버(400) 내에서의 공정 등 반도체 제조공정을 제어하는 제어부(미도시)가 구비된다.
제어부는 신호 등을 전달하는 송수신장치(미도시), 각종 데이터, 신호 등에 기초하여 소정의 알고리즘, 방정식 등을 이용하여 소정의 값을 산출하는 연산장치(미도시) 등을 포함할 수 있으며, 웨이퍼 이송부(500)의 방향 및 위치 등을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 중심 검출 방법을 나타내는 플로우 차트, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제1시작점을 감지한 상태를 나타내는 평면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제2시작점을 감지한 상태를 나타내는 평면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제1끝점을 감지한 상태를 나타내는 평면도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제2끝점을 감지한 상태를 나타내는 평면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심이 지정되는 상태를 나타내는 평면도이다.
우선, 웨이퍼 감지부(710, 720)가 트랜스퍼 챔버(300)의 슬롯에 고정된 상태에서, 제어부는 구동부(550)를 구동시켜 웨이퍼 이송부(500)가 웨이퍼(600)를 로드락 챔버(100)에서 인출하여 공정 챔버(400)로 이송되도록 한다(단계 S110).
본 발명에서의 웨이퍼(600)는 정확한 원형 또는 외주면에 곡률을 가짐으로 해서 정확한 원형이 아닌 웨이퍼 일 수 있으며, 외주면은 노치가 포함될 수가 있다. 따라서, 웨이퍼(600)의 외주면의 위치에 따라 웨이퍼(600)의 지름이 달라질 수가 있다.
웨이퍼 이송부(500)가 전방으로 이동함에 따라 웨이퍼 감지부(710, 720)는 웨이퍼(600)의 상부면과 수직인 방향으로 미리 설정된 웨이퍼(600)의 가장자리부위를 향해 광을 조사한다. 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(600)가 외주면에 곡률을 가짐으로 해서 정확한 원형이 아닌 웨이퍼(600)이므로, 제1웨이퍼 감지부(710)에서 제1시작점(R1)이 먼저 감지되고, 제2웨이퍼 감지부(720)에서 제2시작점(R2)이 감지된다(단계 S120).
이어서, 웨이퍼 이송부(500)를 계속 전방으로 이동시켜, 도 6과 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2웨이퍼 감지부(720)에서 노치가 포함되는 제1끝점(R3)이 먼저 감지되고, 제1웨이퍼 감지부(710)에서 제2끝점(R4)이 감지된다(단계 S130).
여기서, 제1웨이퍼 감지부(710) 및 제2웨이퍼 감지부(720)에 감지되는 웨이퍼(600)의 시작점(R1, R2) 및 끝점(R3, R4)의 순서는 웨이퍼(600)의 형태에 따라서 달라질 수가 있다.
예를 들어, 노치 등이 포함된 지점을 웨이퍼 감지부(710, 720)가 감지하여, 시작점(R1, R2) 또는 끝점(R3, R4)으로 설정할 수가 있다.
그래서, 웨이퍼의 형태에 따라서 제1웨이퍼 감지부(710)에서 제2시작점(R2)을 먼저 감지하고, 제2웨이퍼 감지부(720)에서 제1시작점(R1)을 감지할 수도 있다. 그리고, 노치의 위치가 제1웨이퍼 감지부(710) 쪽으로 형성되어 있다면, 제1웨이퍼 감지부(710)에서 제2끝점(R4)을 먼저 감지하고, 제2웨이퍼 감지부(720)에서 제1끝점(R3)을 감지하게 될 것이다.
본 발명에서는 제1끝점(R3)이 노치가 포함된 것으로 나타내었다.
이어서, 웨이퍼(600)의 중심을 검출하기 위하여, 제1시작점(R1)과 제2끝점(R4) 사이의 길이 및 제2시작점(R2)과 제1끝점(R3) 사이의 길이를 산출한다(단계 S140).
시작점(R1, R2)과 끝점(R3, R4) 사이의 길이는, 시작점(R1, R2)이 각각 감지되었을 때의 로봇아암(510)의 이동거리와 끝점(R3, R4)이 각각 감지되었을 때의 로봇아암(510)의 이동거리의 차이로 산출될 수 있다.
예를 들어, 제1웨이퍼 감지부(710)에서 제1시작점(R1)을 감지하였다면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 로봇아암(510)의 제1관절부(511)와 제2관절부(513)의 모양은 이등변 삼각형과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 제1관절부(511)의 일단과 제2관절부(513)의 타단 사이의 직선 길이(a1)인 이등변 삼각형의 밑변의 길이는 수학식 1과 같이 삼각함수를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112008062160872-pat00009
여기서, b는 제1관절부(511)의 길이 또는 제2관절부(513)의 길이, θ1은 제1시작점(R1)이 검출되었을 때의 모터(미도시) 회전수에 맵핑된 각도이다.
그리고, 로봇아암(510)이 이동되어 제2웨이퍼 감지부(720)에서 제2시작점(R2)이 감지되었다면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1관절부(511)의 일단과 제2관절부(513)의 타단 사이의 직선 길이(a2)를 이등변 삼각형으로 나타낼 수 있다.
마찬가지로, 이등변 삼각형의 밑변의 길이를 수학식 2와 같이 삼각함수를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112008062160872-pat00010
여기서, b는 제1관절부(511)의 길이 또는 제2관절부(513)의 길이, θ2는 제2시작점(R2)이 검출되었을 때의 모터 회전수에 맵핑된 각도이다.
그리고, 로봇아암(510)이 이동되어 제2웨이퍼 감지부(720)에서 제1끝점(R3)을 감지하였다면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1관절부(511)의 일단과 제2관절부(513)의 타단 사이의 직선 길이(a3)를 이등변 삼각형으로 나타낼 수 있다.
마찬가지로, 이등변 삼각형의 밑변의 길이를 수학식 3과 같이 삼각함수를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112008062160872-pat00011
여기서, b는 제1관절부(511)의 길이 또는 제2관절부(513)의 길이, θ3은 제1끝점(R3)이 검출되었을 때의 모터 회전수에 맵핑된 각도이다.
그리고, 로봇아암(510)이 이동되어 제1웨이퍼 감지부(710)에서 제2끝점(R4)을 감지하였다면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1관절부(511)의 일단과 제2관절부(513)의 타단 사이의 직선 길이(a4)를 이등변 삼각형으로 나타낼 수 있다.
마찬가지로, 이등변 삼각형의 밑변의 길이를 수학식 4와 같이 삼각함수를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112008062160872-pat00012
여기서, b는 제1관절부(511)의 길이 또는 제2관절부(513)의 길이, θ4는 제2끝점(R4)이 검출되었을 때의 모터 회전수에 맵핑된 각도이다.
θ1, θ2, θ3 및 θ4는 제1관절부(511)의 일단에서 제2관절부(513)의 타단까지의 직선과 제1관절부(511) 또는 제2관절부(513) 사이의 사이각이며, 구동부(550)가 구동하여 웨이퍼 감지부(710, 720)에서 시작점(R1, R2) 및 끝점(R3, R4)을 감지했을 때의 구동부(550)에 구비된 모터의 회전수를 각각 산출하여 알 수 있다.
참고로, 모터에는 모터의 속도제어와 위치검출을 하는 장치인 엔코더(Encoder; 미도시)가 구비되며, 모터가 회전하게 되면 엔코더에 의해서 모터의 회전수가 디지털 값으로 산출되게 된다. 엔코더를 이용하여 모터의 회전수를 산출하는 것은 본 분야에서 관용적으로 사용되는 기술로써 자세한 설명은 생략한다.
따라서, θ1, θ2, θ3 및 θ4의 크기는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 엔코더에 의해 산출되는 모터의 회전수에 대한 각도 값을 미리 정해서 제어부에 저장해 놓는 뒤에 모터 회전수에 따른 각도 값을 적용할 수가 있다.
회전수 각도
… …
100 55°
200 45°
… …
500 25°
600 15°
… …
예를 들어, 구동부(550)가 구동하여 로봇아암(510)이 움직이기 시작할 때부터 제1시작점(R1)이 감지될 때까지, 모터의 회전수가 엔코더를 통해 100회인 것으로 산출되었다면, θ1은 표 1에 의해 55도가 되는 것이다.
그리고, 제1시작점(R1)이 감지된 후 구동부(550)가 구동하여 제2시작점(R2)이 감지됐을 때의 모터의 회전수가 엔코더를 통해 200회인 것으로 산출되었다면, θ2는 표 1에 의해 45도가 되는 것이다.
또한, 제2시작점(R2)이 감지된 후 구동부(550)가 구동하여 제1끝점(R3)이 감지됐을 때의 모터의 회전수가 엔코더를 통해 500회인 것으로 산출되었다면, θ3은 표 1에 의해 25도가 되는 것이다.
마찬가지로, 제1끝점(R3)이 감지된 후 구동부(550)가 구동하여 제2끝점(R4)이 감지됐을 때의 모터의 회전수가 엔코더를 통해 600회인 것으로 산출되었다면, θ4는 표 1에 의해 15도가 되는 것이다.
그래서, 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 이등변 삼각형의 밑변의 길이의 차이를 산출하면, 제1시작점(R1)과 제2끝점(R4) 사이의 길이 및 제2시작점(R2)과 제1끝점(R3) 사이의 길이를 산출할 수가 있다.
예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제2끝점(R4)에서의 이등변 삼각형의 밑변의 길이(a4)에서 제1시작점(R1)에서의 이등변 삼각형의 밑변의 길이(a1)를 빼면 제1시작점(R1) 제2끝점(R4) 사이의 길이(ℓ1)가 된다.
그리고, 제1끝점(R3)에서의 이등변 삼각형의 밑변의 길이(a3)에서 제2시작점(R2)에서의 이등변 삼각형의 밑변의 길이(a2)를 빼면 제2시작점(R2)과 제1끝점(R3) 사이의 길이(ℓ2)가 되는 것이다.
아울러, 제1웨이퍼 감지부(710)와 제2웨이퍼 감지부(720)는 고정된 상태이기 때문에, 제1웨이퍼 감지부(710)와 제2웨이퍼 감지부(720) 사이의 길이는 미리 정해져 있게 된다.
그래서, 제1시작점(R1), 제2시작점(R2), 제1끝점(R3) 및 제2끝점(R4)의 각각의 X 좌표 및 Y 좌표를 알 수 있게 된다.
예를 들어, 제1웨이퍼 감지부(710)에 의해서 첫번째로 감지되는 제1시작점(R1)의 X 좌표가 '0', 제1웨이퍼 감지부(710)와 제2웨이퍼 감지부(720) 사이의 길이를 'B'로 나타낸다면, 제1시작점(R1)의 Y 좌표는 제1시작점(R1)이 감지되었을 때 로봇아암(510)의 이동거리인 'a1'이 되는 것이다.
이어서, 제2웨이퍼 감지부(720)에 의해서 두번째로 감지되는 제2시작점(R2)의 X 좌표는 'B'가 되는 것을 알 수 있으며, Y 좌표는 제2시작점(R2)이 감지되었을 때 로봇아암(510)의 이동거리인 'a2'가 되는 것이다.
이어서, 제2웨이퍼 감지부(720)에 의해서 세번째로 감지되는 제1끝점(R3)의 X 좌표는 'B'가 되는 것을 알 수 있으며, Y 좌표는 제1끝점(R3)이 감지되었을 때 로봇아암(510)의 이동거리인 'a3'가 된다.
마찬가지로, 제1웨이퍼 감지부(710)에 의해서 네번째로 감지되는 제2끝점(R4)의 X 좌표는 '0'로 나타낼 수 있으며, Y 좌표는 제2끝점(R4)이 감지되었을 때 로봇아암(510)의 이동거리인 'a4'가 된다.
결과적으로, 제1시작점(R1)의 좌표는 (0, a1), 제2시작점(R2)의 좌표는 (B, a2), 제1끝점(R3)의 좌표는 (B, a3), 제2끝점(R4)의 좌표는 (0, a4)가 되는 것이다.
그래서, 제1시작점(R1)의 좌표와 제2시작점(R2)의 좌표를 이용하여 제1시작점(R1)과 제2시작점(R2) 사이의 직선 길이를 수학적으로 산출할 수 있으며, 이것은 본 분야의 당업자에게 자명한 것이다.
마찬가지로, 제1끝점(R3)의 좌표와 제2끝점(R4)의 좌표를 이용하여 제1끝점(R3)과 제2끝점(R4) 사이의 직선 길이를 수학적으로 산출될 수 있다.
따라서, 제1시작점(R1)과 제2시작점(R2) 사이의 길이, 제2시작점(R2)과 제1끝점(R3) 사이의 길이, 제1끝점(R3)과 제2끝점(R4) 사이의 길이 및 제2끝점(R4)과 제1시작점(R1) 사이의 길이가 산출된다.
이어서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1시작점(R1)과 제2시작점(R2)을 잇는 선분의 중앙 및 제2시작점(R2)과 제1끝점(R3)을 잇는 선분의 중앙에 각각 수직선을 형성시켜 수직선이 교차되는 지점을 제1지점(P1)으로 정한다
그리고, 제2시작점(R2)과 제1끝점(R3)을 잇는 선분의 중앙 및 제1끝점(R3)과 제2끝점(R4)을 잇는 선분의 중앙에 각각 수직선을 형성시켜 수직선이 교차되는 지점을 제2지점(P2)으로 정한다.
또한, 제1끝점(R3)과 제2끝점(R4)을 잇는 선분의 중앙 및 제2끝점(R4)과 제1시작점(R1)을 잇는 선분의 중앙에 각각 수직선을 형성시켜 수직선이 교차되는 지점을 제3지점(P3)으로 정한다.
마찬가지로, 제2끝점(R4)과 제1시작점(R1)을 잇는 선분의 중앙 및 제1시작점(R1)과 제2시작점(R2)을 잇는 선분의 중앙에 각각 수직선을 형성시켜 수직선이 교차되는 지점을 제4지점(P4)으로 정한다(단계 S150).
그리고, 제1지점(P1), 제2지점(P2), 제3지점(P3) 및 제4지점(P4)은 각각 X 좌표와 Y 좌표로 나타낼 수가 있으며, 제1지점(P1), 제2지점(P2), 제3지점(P3) 및 제4지점(P4) 중 노치 등에 의하여 편차가 큰 하나의 지점은 웨이퍼(600)의 기준중심(O)을 검출하는데 사용하지 않고 제외시킨다.
따라서, 본 발명에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1지점(P1), 제2지점(P2), 제3지점(P3) 및 제4지점(P4) 중 다른 세 개의 지점에 비해 편차가 큰 제2지점(P2)을 웨이퍼(600)의 기준중심(O)을 지정하는데 제외되도록 하였다.
그래서, 결과적으로 제1지점(P1), 제3지점(P3) 및 제4지점(P4)의 세 개의 지점이 남게 되며, 세 개의 지점의 각각의 X 좌표의 평균값, 각각의 Y 좌표의 평균값을 웨이퍼(600)의 중심인 기준중심(O)으로 검출되도록 한다(단계 S160).
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심 위치를 보정하는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 공정을 위한 웨이퍼(600)를 공정 챔버(400)로 이송시킬 때 본 발명에 따른 방법으로 웨이퍼(600)의 기준중심(O)을 산출하고, 목표중심(C)과의 차이를 산출한다.
목표중심(C)과 웨이퍼(600) 기준중심(O)의 차이가 없으면, 제어부는 웨이퍼(600)가 웨이퍼 이송부(500)에 정확하게 로딩 되어 안착 된 것으로 판단하고, 이후 공정을 진행하게 된다.
그러나, 목표중심(C)과 웨이퍼(600)의 기준중심(O)이 차이가 있어서 웨이퍼(600) 위치가 어긋난 것으로 판단되는 경우, 제어부는 웨이퍼 이송부(500)를 미세 이동시켜, 웨이퍼(600)의 기준중심(O)이 목표중심(C)에 위치하도록 보정시킨다.
이에 따라, 웨이퍼(600)의 중심 검출 과정 및 이송 과정이 완료되며, 웨이퍼 이송부(500)는 다음의 웨이퍼(600)에 대하여도 동일한 과정을 반복한다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심 검출 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 이송부 및 웨이퍼 감지부를 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 중심 검출 방법을 나타내는 플로우 차트,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제1시작점을 감지한 상태를 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제2시작점을 감지한 상태를 나타내는 평면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제1끝점을 감지한 상태를 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 제2끝점을 감지한 상태를 나타내는 평면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심이 지정되는 상태를 나타내는 평면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 중심 위치를 보정하는 상태를 나타내는 평면도.

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송부;
    웨이퍼 이송부에 의해 이송되는 웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점을 감지하는 한 쌍의 웨이퍼 감지부; 및
    웨이퍼 이송부의 이동거리를 산출하여 각각의 웨이퍼의 시작점 및 끝점의 X 좌표와 Y 좌표를 산출하되, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제1시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제2끝점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제2시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제1끝점을 감지하기 위해 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하여 산출하고,
    제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙과 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제1지점, 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙과 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제2지점, 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙과 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제3지점 및 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙과 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제4지점 중 편차가 큰 하나의 지점은 제외하고 나머지 세 개의 지점의 각각의 X 좌표의 평균지점 및 각각의 Y 좌표의 평균지점이 웨이퍼의 중심이 되도록 하는 제어부;
    를 포함하는 웨이퍼의 중심 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    웨이퍼 이송부의 일측은 길이가 동일한 제1관절부와 제2관절부가 연결되어 웨이퍼 이송부를 모터를 통해 구동시키는 구동부에 연결되며, 타측은 웨이퍼가 안 착되는 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 웨이퍼 이송부의 이동거리는,
    제1관절부의 타단과 제2관절부의 일단이 결합된 상태에서, 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 직선길이이며, 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 직선과 제1관절부 또는 제2관절부 사이의 사이각 및 제1관절부 또는 제2관절부의 길이를 삼각함수에 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제어부에는,
    구동부의 모터 회전 수에 따라 사이각의 크기가 맵핑되어 저장되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점이 감지되었을 때의 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 각각의 직선길이 a1, a2, a3 및 a4는 각각
    Figure 112008062160872-pat00013
    ,
    Figure 112008062160872-pat00014
    ,
    Figure 112008062160872-pat00015
    및
    Figure 112008062160872-pat00016
    로 산출(여기서, b는 제1관절부 또는 제2관절부의 길이, θ1은 웨이퍼의 제1시작점 이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ2는 웨이퍼의 제2시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ3은 웨이퍼의 제1끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ4는 웨이퍼의 제2끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각)되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서, 웨이퍼 감지부는,
    광센서 또는 레이저 센서인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 장치.
  7. 웨이퍼 이송부가 웨이퍼를 인출하여 이송하는 제1단계;
    제1단계에서 이송되는 웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점을 웨이퍼 감지부에서 감지하는 제2단계;
    제2단계에서 웨이퍼의 시작점과 끝점이 감지되면, 제어부에서 웨이퍼 이송부의 이동거리를 산출하여 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점의 각각의 X 좌표 및 Y 좌표를 산출하되, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제1시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제1웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 0과 그 제2끝점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제2시작점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제2시작점을 감지하기 위해 상기 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하고, 상기 한 쌍의 웨이퍼 감지부 중 제2웨이퍼 감지부에 의해 감지되는 제1끝점의 X 좌표와 Y 좌표는 제1웨이퍼 감지부와 제2웨이퍼 감지부 사이의 길이와 그 제1끝점을 감지하기 위해 웨이퍼 이송부가 이동한 이동거리로 하여 산출하는 제3단계; 및
    제3단계에서 웨이퍼의 시작점과 끝점의 X 좌표 및 Y 좌표가 산출되면, 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙과 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제1지점, 제2시작점과 제1끝점을 잇는 선분의 중앙과 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제2지점, 제1끝점과 제2끝점을 잇는 선분의 중앙과 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제3지점 및 제2끝점과 제1시작점을 잇는 선분의 중앙과 제1시작점과 제2시작점을 잇는 선분의 중앙에 각각 형성된 수직선이 교차되는 제4지점 중 편차가 큰 하나의 지점은 제외하고 나머지 세 개의 지점의 각각의 X 좌표의 평균지점 및 각각의 Y 좌표의 평균지점을 웨이퍼의 중심으로 검출되도록 하는 제4단계;
    를 포함하는 웨이퍼의 중심 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서, 제3단계에서,
    웨이퍼 이송부의 이동거리는, 웨이퍼 이송부의 일측에 연결되는 제1관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 직선과 제1관절부 또는 제2관절부 사이의 사이각 및 제1관절부 또는 제2관절부의 길이를 삼각함수에 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서, 제3단계에서,
    사이각의 크기는 웨이퍼 이송부를 구동시키는 구동부의 모터 회전 수에 따라 미리 맵핑되어 제어부에 저장되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 방법.
  10. 제8항에 있어서, 제3단계에서,
    웨이퍼의 제1시작점, 제2시작점, 제1끝점 및 제2끝점이 감지되었을 때의 제1 관절부의 일단에서 제2관절부의 타단까지의 각각의 직선길이 a1, a2, a3 및 a4는 각각
    Figure 112008062160872-pat00017
    ,
    Figure 112008062160872-pat00018
    ,
    Figure 112008062160872-pat00019
    및
    Figure 112008062160872-pat00020
    로 산출(여기서, b는 제1관절부 또는 제2관절부의 길이, θ1은 웨이퍼의 제1시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ2는 웨이퍼의 제2시작점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ3은 웨이퍼의 제1끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각, θ4는 웨이퍼의 제2끝점이 감지되었을 때의 모터 회전 수에 맵핑 된 사이각)되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 중심 검출 방법.
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