KR101478230B1 - 반도체 제조 장치의 티칭 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치의 티칭 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 티칭 방법은 로봇 암에 구비된 티칭지그 렌즈를 통해 유닛 플레이트의 바닥면을 촬영하여 제1 이미지를 획득한다. 상기 제1 이미지로부터 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 형성된 홀이 기준 원점이 되는 기준 좌표를 설정한다. 상기 티칭지그 렌즈를 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 직교하는 제1 축으로 제1 거리만큼 이동하여 제2 이미지를 획득한다. 상기 제2 이미지 상에서 상기 홀이 상기 기준 원점으로부터 이동한 제1 방향 및 제2 거리를 산출한다. 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기초하여 상기 티칭지그 렌즈의 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 평행하는 제2 축으로부터의 기울기를 구하고, 상기 티칭지그 렌즈의 기울어진 방향인 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향을 구한다. 상기 티칭지그 렌즈의 기울기 및 제2 방향에 따라 상기 기준 좌표를 보정한다. 이에 의하여, 이송 로봇을 특정 위치에 놓이도록 조절하지 않고도 티칭 작업을 수행할 수 있으며, 또한 로봇 암 또는 렌즈의 조립 상태에 따라 발생하는 렌즈의 기울기 및 위치의 틀어짐으로 인한 오차 발생을 방지할 수 있다.

Description

반도체 제조 장치의 티칭 방법{TEACHING METHOD OF APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 제조 장치의 티칭 방법에 관한 것으로, 웨이퍼를 공급하는 로봇 암을 티칭하는 반도체 제조 장치의 티칭 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 장치는 복수의 처리 유닛들을 가지며, 이송 로봇에 의해 각각의 처리 유닛으로 웨이퍼를 이송한다. 처리 유닛은 각각의 공정을 진행하고, 다시 이송 로봇에 의해 외부로 이송된다. 이 때 웨이퍼가 처리 유닛 내 플레이트의 설정된 위치에 정확하게 놓이는 것은 매우 중요하다. 따라서 웨이퍼를 처리 유닛 내부의 플레이트(또는 스핀 척)의 정확한 위치로 로딩할 수 있도록 공정이 진행되기 전에 이송 로봇의 위치를 조절하는 티칭 작업이 이루어진다.
그러나 이송 로봇의 위치를 티칭하는 작업은 많은 시간이 소요되며, 반도체 제조 장치에는 많은 수의 처리 유닛들이 배치되므로, 각 처리 유닛들에서 이송 로봇의 이동 위치를 재설정하는데 많은 시간이 소요된다.
종래에는 처리 유닛의 중앙 위치에 정확하게 티칭하기 위하여, 작업자가 육안으로 로봇의 움직임을 확인하면서 이송 로봇이 처리 유닛의 중앙 위치에 놓일 수 있도록 좌표값을 조정한다. 그 결과, 작업자의 육안으로 하기 때문에 작업자 마다 조절이 달라질 수 있어 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있으며, 정밀한 티칭을 위해, 여러 번 반복 작업을 수행해야 하는 번거로움과 시간이 많이 소요되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 이송 로봇을 특정 위치에 놓이도록 조절하지 않고도 티칭 작업을 수행할 수 있는 반도체 제조 장치의 티칭 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 티칭 방법은 로봇 암에 구비된 티칭지그 렌즈를 통해 유닛 플레이트의 바닥면을 촬영하여 제1 이미지를 획득한다. 상기 제1 이미지로부터 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 형성된 홀이 기준 원점이 되는 기준 좌표를 설정한다. 상기 티칭지그 렌즈를 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 직교하는 제1 축으로 제1 거리만큼 이동하여 제2 이미지를 획득한다. 상기 제2 이미지 상에서 상기 홀이 상기 기준 원점으로부터 이동한 제1 방향 및 제2 거리를 산출한다. 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기초하여 상기 티칭지그 렌즈의 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 평행하는 제2 축으로부터의 기울기를 구하고, 상기 티칭지그 렌즈의 기울어진 방향인 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향을 구한다. 상기 티칭지그 렌즈의 기울기 및 제2 방향에 따라 상기 기준 좌표를 보정한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 티칭지그 렌즈의 기울기 θ는 θ= arctan (L2/L1)(여기서, 상기 L1는 상기 제1 거리이고 상기 L2는 상기 제2 거리이다.)로 구해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 티칭지그 렌즈의 기울기에 따라 기준 좌표를 보정하여 이송 로봇을 특정 위치에 놓이도록 조절하지 않고도 티칭 작업을 수행할 수 있으며, 또한 로봇 암 또는 렌즈의 조립 상태에 따라 발생하는 렌즈의 기울기 및 위치의 틀어짐으로 인한 오차 발생을 방지할 수 있는 반도체 제조 장치의 티칭 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 티칭 방법을 설명하기 위해 이송 로봇의 로봇 암을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 암의 티칭 방법을 설명하기 위한 제1 개념도이다.
도 3은 도 2의 유닛 플레이트의 평면도이다.
도 4는 도 2의 티칭지그 렌즈가 촬영한 제1 이미지이다.
도 5는 도 1에 도시된 로봇 암의 티칭 방법을 설명하기 위한 제2 개념도이다.
도 6은 도 5의 유닛 플레이트의 평면도이다.
도 7은 도 5의 티칭지그 렌즈가 촬영한 제2 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 티칭 방법을 설명하기 위해 이송 로봇의 로봇 암을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하여, 본 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 이송 로봇을 포함하며, 상기 이송 로봇은 로봇 암(100)을 포함한다. 상기 로봇 암(100)은 전후, 좌우, 상하 및 회전 이동하여 각각의 처리 유닛(미도시)들의 내부에 구비되는 플레이트의 중앙 위치에 웨이퍼를 정확히 공급하도록 티칭된다. 이를 위하여, 상기 로봇 암(100)에 지그(또는 테스트용 웨이퍼)(140)가 장착되고, 상기 지그(140)의 중앙 위치에 티칭지그 렌즈(또는 이를 포함하는 카메라)(150)가 구비되어, 이를 이용하여 유닛 플레이트의 중앙 위치를 판별할 수 있다.
상기 로봇 암(100)은 몸체부(110), 집게부(120) 및 지지부(130)를 포함할 수 있다. 상기 지그(140)는 상기 지지부(130) 상에 안착되어 상기 지지부(130) 및 상기 집게부(120)에 의해서 지지된다. 또한 상기 로봇 암(100)은 웨이퍼를 수납하여 다수의 제조 공정으로 이송할 수 있다. 상기 로봇 암(100)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속은 알루미늄일 수 있다. 상기 로봇 암(100)의 형상은 본 실시예에 따른 로봇 암의 티칭 방법을 설명하기 위해 기본적인 구성만을 간략히 도시한 것이며, 이에 한정되는 것이 아니다.
한편, 반도체 제조 장치는 상기 이송 로봇의 티칭 동작을 제어하는 제어부(미도시) 및, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 이송 로봇을 구동시키는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 암의 티칭 방법을 설명하기 위한 제1 개념도이다.
도 2를 참조하여, 상기 지그(140)는 상기 로봇 암(100)에 의해 지지된다. 다만, 도 2에서는 설명의 편의를 위해 상기 로봇 암(100)의 몸체부(110), 집게부(120) 및 지지부(130)의 도시를 생략하였다. 상기 지그(140)는 상기 로봇 암(100)에 의해 상기 유닛 플레이트(200)의 전면에서 Y축 방향으로 좌우 이동하거나, X축 방향으로 전후 이동하거나, Z축 방향으로 상하 이동할 수 있으며, 회전 이동이 가능할 수 있다.
상기 티칭지그 렌즈(150)는 상기 지그(140)의 중앙 하단 부위에 구비된다. 상기 티칭지그 렌즈(150)는 예컨대, 카메라, 이미지 센서 및 영상 처리 장치 등을 포함하는 비전 시스템(미도시됨)의 일부분일 수 있다. 여기서 비전 시스템은 그 구성 및 작용이 다양하게 공개되어 있으므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 유닛 플레이트(200)는 처리 유닛 내부에 배치되어 웨이퍼가 안착되는 플레이트이다. 예를 들어, 상기 처리 유닛은 웨이퍼의 표면에 감광액을 도포하는 코터(coater), 감광액의 도포 또는 현상 전후에 웨이퍼를 가열 및 냉각시키는 베이크(bake), 웨이퍼의 가장자리 부위에 도포된 불필요한 감광액을 노광시키는 WEE(Wide Expose Edge) 및, 노광된 웨이퍼를 현상해 주는 디벨로퍼(developer) 등을 포함하며, 이들이 일렬 및 복층으로 배치될 수 있다.
상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)에는 상기 로봇 암(100)의 티칭을 설정하기 위하여, 중앙 영역에 홀(또는 마크)(H)이 형성된다. 상기 홀(H)은 상기 티칭지그 렌즈(150)에 의해 획득된 영상 데이터에서, 상기 유닛 플레이트(200)의 정확한 위치를 판별하기 위한 기준이 된다.
상기 티칭지그 렌즈(150)는 상기 지그(140)의 제1 단(141)을 아래로 θ의 각도로 기울어진다. 즉, 상기 지그(140)의 중심을 기준으로 상기 제1 단(141)은 아래에 위치하고, 상기 제1 단(141)에 반대하는 제2 단(142)은 위에 위치하게 된다. 그리고, 상기 지그(140)의 수직 단면의 기울기는 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)에 평행하는 제2 축(X)으로부터 θ의 각도를 가진다. 상기 티칭지그 렌즈(150)는 상기 지그(140)에 구비되고, 상기 지그(140)는 상기 로봇 암(100)에 지지되는데, 상기 로봇 암(100) 또는 상기 티칭지그 렌즈(150)의 조립 상태에 따라 미세한 기울어짐과 위치의 틀어짐이 발생할 수 있다. 또한 상기 지그(140) 또는 상기 로봇 암(100)의 투입 방향이 정확하게 조절되지 못하여 발생할 수도 있다. 이러한 상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울기 및 위치의 틀어짐으로 인해 오차가 발생하여 정밀한 티칭이 어려워진다.
도 3은 도 2의 유닛 플레이트의 평면도이며, 도 4는 도 2의 티칭지그 렌즈가 촬영한 제1 이미지이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 상기 로봇 암(100)에 구비된 상기 티칭지그 렌즈(150)를 통해 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)을 촬영하여 제1 이미지(V1)를 획득한다. 예컨대, 제1 이미지(V1) 획득을 위해 상기 티칭지그 렌즈(150)는 상기 유닛 플레이트(200)로부터 제1 높이(Z1)인 20mm 높이에 위치한다. 다음으로, 상기 티칭지그 렌즈(150)를 통해 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)의 제1 영역(S1)을 촬영한다.
상기 반도체 제조 장치는 상기 제1 이미지(V1)로부터 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)에 형성된 홀(H)이 기준 원점이 되는 기준 좌표(300)를 설정한다. 상기 티칭지그 렌즈(150)가 촬영한 상기 제1 영역(S1)은 상기 제1 이미지(V1)로 영상 데이터화 된다. 여기서 홀(H)이 기준 원점이 되는 기준 좌표(300)를 설정한다.
도 5는 도 1에 도시된 로봇 암의 티칭 방법을 설명하기 위한 제2 개념도이다.
도 5를 참조하여, 상기 티칭지그 렌즈(150)는 상기 제1 이미지(V1)를 촬영한 위치에서 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)에 직교하는 제1 축(Z)으로 제1 거리(L1)만큼 수평 이동한다. 이때, 상기 티칭지그 렌즈(150)는 상기 유닛 플레이트(200)로부터 제2 높이(Z2)를 가진다. 상기 제2 높이(Z2)는 상기 제1 높이(Z1)로부터 상기 제1 거리(L1)를 뺀 값이다. 예컨대, 상기 제1 높이(Z1)가 20mm이고, 상기 제1 거리(L1)가 1mm이면, 상기 제2 높이(Z2)는 19mm가 된다. 단, 상기 제1 높이(Z1)와 상기 제1 거리(L1)는 상기 예시에 한정되는 것이 아니며, 신속하고 정확한 티칭 작업을 위해 적절하게 설정된 값인 것이 바람직하다.
도 6은 도 5의 유닛 플레이트의 평면도이며, 도 7은 도 5의 티칭지그 렌즈가 촬영한 제2 이미지이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 반도체 제조 장치는 상기 티칭지그 렌즈(150)를 상기 제1 거리(L1)만큼 이동한 상태에서 제2 이미지(V2)를 획득한다. 그리고, 상기 티칭지그 렌즈(150)의 이동에 따라 촬상되는 제2 영역(S2)은 상기 제1 영역(S1)으로부터 제2 거리(L2)만큼 이동한다. 예컨대, 제2 이미지(V2) 획득을 위해 상기 티칭지그 렌즈(150)는 최초 위치인 20mm 높이로부터 1mm 아래로 이동한다. 이때 높이는 19mm가 된다.
다음으로, 상기 티칭지그 렌즈(150)를 통해 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)의 상기 제2 영역(S2)을 촬영한다. 상기 티칭지그 렌즈(150)가 촬영한 상기 제2 영역(S2)은 상기 제2 이미지(V2)로 영상 데이터화 된다. 상기 제2 이미지(V2) 상에서 상기 홀(H)이 상기 기준 원점으로부터 이동한 제1 방향(D1) 및 제2 거리(L2)를 산출한다. 상기 제2 이미지(V2)를 분석하면, 기준 좌표(300) 상에서 상기 홀(H)의 위치가 상기 제1 방향(D1)으로 상기 제2 거리(L2)만큼 이동한 것이 나타나므로, 이에 대한 값은 용이하게 산출될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 거리(L1) 및 상기 제2 거리(L2)에 기초하여 상기 티칭지그 렌즈(150)의 상기 유닛 플레이트(200)의 바닥면(210)에 평행하는 제2 축(X)으로부터의 기울기(θ)를 구하고, 상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울어진 방향인 상기 제1 방향(D1)에 반대하는 제2 방향(D2)을 구한다.
상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울기 θ는 아래 수학식 1로부터 구해질 수 있다.
[수학식 1]
θ= arctan (L2/L1)
여기서, 상기 L1는 상기 제1 거리이고 상기 L2는 상기 제2 거리를 나타낸다. 즉, 상기 L1은 높이에 해당하고, 상기 L2는 밑변에 해당하는 직각 삼각형 구도를 나타낼 수 있기 때문에 상기 기울기 θ를 언급한 수학식 1로부터 구할 수 있는 것이다.
또한, 상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울어진 방향은 상기 제2 이미지(V2) 상에서 반대로 나타나므로, 상기 제1 방향(D1)의 반대하는 상기 제2 방향(D2)을 상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울어진 방향으로 정한다.
다음으로, 상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울기(θ) 및 제2 방향(D2)에 따라 상기 기준 좌표(300)를 보정한다. 상기 티칭지그 렌즈(150)의 기울기(θ) 및 제2 방향(D2)이 구해지면, 상기 티칭지그 렌즈(150)로부터 촬상되는 이미지를 상기 제2 방향(D2)으로 상기 기울기(θ)만큼 기울어진 사상면을 구하여 상기 기준 좌표(300)를 적용하면 된다.
한편, 다른 실시예로서, 상기 제1 거리(L1)에 대한 변화량인 상기 제2 거리(L2)를 이용하여, 기준 위치로서 제1 높이(Z1)에서의 기준 좌표 보정을 수행할 수 있다. 즉, 제1 높이(Z1)를 기준 위치로 설정하여 이후 티칭 작업 시, 기준 위치로 상기 티칭지그 렌즈(150)를 위치시킨 다음, 촬상되는 이미지의 좌표 데이터에 상기 제1 높이(Z1)에 대한 변화량인 오프셋 값을 상기 제2 방향(D2)으로 더하여 보정된 기준 좌표로 변환할 수 있다.
상기 오프셋 값 X는 아래의 수학식 2와 같은 관계를 가지게 된다.
[수학식 2]
L1 : L2 = Z1 : X
여기서, 상기 L1는 상기 제1 거리이고 상기 L2는 상기 제2 거리이며 상기 Z1은 상기 제1 높이를 나타낸다. 상기 수학식 2의 관계에 근거하여, 상기 오프셋 값 X는 아래의 수학식 3으로부터 구해질 수 있다.
[수학식 3]
X = (L2 * Z1) / L1
예컨대, 기준 위치로서 제1 높이(Z1)가 20mm이고, 상기 티칭지그 렌즈(150)를 상기 제1 거리(L1)인 1mm 이동했을 때 상기 제2 거리(L2)가 1mm로 구해졌다면, 상기 오프셋 값 X는 20mm가 된다. 이후, 티칭 작업 시, 상기 기준 위치에서 촬상되는 이미지의 좌표 값에 20mm를 상기 제2 방향(D2)으로 더하면 보정된 좌표값을 구할 수 있다.
이에 의하여, 이송 로봇을 특정 위치에 놓이도록 조절하지 않고도 티칭 작업을 수행할 수 있으며, 또한 로봇 암 또는 렌즈의 조립 상태에 따라 발생하는 렌즈의 기울기 및 위치의 틀어짐으로 인한 오차 발생을 방지할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 티칭 방법은 티칭지그 렌즈의 기울기에 따라 기준 좌표를 보정하여 이송 로봇을 특정 위치에 놓이도록 조절하지 않고도 티칭 작업을 수행할 수 있으며, 또한 로봇 암 또는 렌즈의 조립 상태에 따라 발생하는 렌즈의 기울기 및 위치의 틀어짐으로 인한 오차 발생을 방지할 수 있다.
100: 로봇 암 110: 몸체부
120: 집게부 130: 지지부
140: 지그 150: 티칭지그 렌즈
200: 유닛 플레이트 300: 기준 좌표

Claims (2)

  1. 로봇 암에 구비된 티칭지그 렌즈를 통해 유닛 플레이트의 바닥면을 촬영하여 제1 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제1 이미지로부터 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 형성된 홀이 기준 원점이 되는 기준 좌표를 설정하는 단계;
    상기 티칭지그 렌즈를 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 직교하는 제1 축으로 제1 거리만큼 이동하여 제2 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제2 이미지 상에서 상기 홀이 상기 기준 원점으로부터 이동한 제1 방향 및 제2 거리를 산출하는 단계;
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기초하여 상기 티칭지그 렌즈의 상기 유닛 플레이트의 바닥면에 평행하는 제2 축으로부터의 기울기를 구하고, 상기 티칭지그 렌즈의 기울어진 방향인 상기 제1 방향에 반대하는 제2 방향을 구하는 단계; 및
    상기 티칭지그 렌즈의 기울기 및 제2 방향에 따라 상기 기준 좌표를 보정하는 단계를 포함하는 반도체 제조 장치의 티칭 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 티칭지그 렌즈의 기울기 θ는
    θ= arctan (L2/L1)
    (여기서, 상기 L1는 상기 제1 거리이고 상기 L2는 상기 제2 거리이다.)
    로 구해지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 티칭 방법.



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