KR101964964B1 - 기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치를 구비하는 반도체 제조 설비 및 그의 티칭 방법 - Google Patents

기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치를 구비하는 반도체 제조 설비 및 그의 티칭 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 제조 설비를 제공한다. 본 발명에 따른 기판 제조 설비는 기판이 안착되는 서셉터를 구비하는 처리 유닛; 앤드 이펙터를 구비하고, 처리 유닛의 서셉터로 기판을 이송하는 기판 이송 장치; 앤드 이펙터에 안착되고, 서셉터에 기 설정된 타겟들의 영상 데이터를 획득하는 티칭 지그; 및 티칭 지그로부터 영상 데이터를 제공받아 영상 데이터로부터 타겟들의 위치를 검출하여 기판 이송 장치의 자동 티칭을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치를 구비하는 반도체 제조 설비 및 그의 티칭 방법{SEMICONDUCTOR MANUFAFTURING EQUIPMENTS WITH AUTOMATIC TEACHING APPARATUS OF WAFER TRANSFER ROBOT AND METHOD FOR TEACHING OF THE SAME}
본 발명은 기판 제조 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치를 구비하는 기판 제조 설비 및 그의 티칭 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기판 제조 설비는 복수의 처리 유닛들을 가지며, 기판은 이송 로봇에 의해 처리 유닛으로 이송된다. 기판은 처리 유닛에서 공정 처리된 후 다시 이송 로봇에 의해 외부로 이송된다. 예컨대, 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행하는 설비에서, 기판은 이송 로봇에 의해 처리 유닛 내로 이동된다. 이때 기판이 처리 유닛 내 서셉터의 설정된 위치에 정확하게 놓이는 것은 매우 중요하다.
기판이 서셉터에 부정확하게 위치되면 기판 전체에 대해 균일한 식각이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생된다. 기판을 처리 유닛 내 서셉터의 정확한 위치로 로딩할 수 있도록 공정이 진행되기 전에 이송 로봇의 위치를 조절하는 티칭이 이루어진다.
이러한 이송 로봇의 정밀한 위치 조정은 초기 제조 단계에서 이루어져야 하며, 설비 사용 동안에 유지되어야 한다. 이송 로봇의 위치 조정은 일반적인 마모로 인해, 또는 유지, 보수, 변경 또는 교환 등의 과정의 결과로 변경될 수 있다.
따라서, 기판 제조 설비에서 이송 로봇의 티칭은 매우 중요하다.
본 발명의 실시예는 기판 이송 로봇의 티칭 작업 시간을 단축하고, 편의성을 개선한 기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치를 구비하는 기판 제조 설비 및 그의 티칭 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판이 안착되는 서셉터를 구비하는 처리 유닛; 앤드 이펙터를 구비하고, 상기 처리 유닛의 상기 서셉터로 기판을 이송하는 기판 이송 장치; 상기 앤드 이펙터에 안착되고, 상기 서셉터에 기 설정된 타겟들의 영상 데이터를 획득하는 티칭 지그; 및 상기 티칭 지그로부터 상기 영상 데이터를 제공받아 상기 영상 데이터로부터 상기 타겟들의 위치를 검출하여 상기 기판 이송 장치의 자동 티칭을 제어하는 제어부를 포함하는 기판 제조 설비가 제공될 수 있다.
또한, 상기 타겟은 상기 서셉터에 형성된 리프트 핀 홀, 외각 형상 그리고 표면 돌기 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 티칭 지그는 상기 타겟들의 영상 데이터를 획득하는 카메라들; 상기 카메라들로부터 상기 영상 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 상기 영상 데이터를 상기 제어부로 무선으로 송신하는 무선 송신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 무선 송신부로부터 제공되는 영상 데이터들로부터 상기 타겟의 위치 좌표값을 기준 좌표값과 비교하여 그 오차값 만큼 상기 기판 이송 장치의 위치를 보정하도록 기판 이송 장치의 구동부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 이송 장치의 앤드 이펙터에 티칭 지그를 안착하는 단계; 상기 티칭 지그가 상기 처리 유닛의 서셉터 상부에 위치되도록 상기 기판 이송 장치를 이동하는 단계; 상기 티칭 지그에 구비된 카메라들을 통해 상기 서셉터에 기설정된 타겟들의 영상 데이터들을 획득하는 단계; 상기 영상 데이터들로부터 상기 타겟들의 위치 좌표값과 검출하고, 검출된 타겟들의 위치 좌표값이 기준 좌표값과 일치하는지 비교 분석하는 단계; 및 상기 검출된 타겟들의 위치 좌표값과 상기 기준 좌표값이 일치하지 않으면 그 오차값 만큼 상기 기판 이송 장치의 위치를 보정하는 단계를 포함하는 기판 이송 장치의 자동 티칭 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 비교 분석 단계는 상기 영상 데이터들로부터 얻어진 상기 타겟들의 위치 좌표값의 조합을 통해 기판 또는 상기 티칭 지그의 회전 정도를 산출하여 상기 기판 이송 장치의 회전 정렬을 위한 위치 보정이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 타겟은 상기 서셉터에 형성된 리프트 핀 홀, 외각 형상 그리고 표면 돌기 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 비교 분석 단계는 각각의 영상 획득을 통해 얻어진 데이터 처리 및 조합을 통해 기판 또는 지그의 회전 정도를 계산하여 기판 이송 장치의 틀어짐을 보정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 서셉터에 형성된 리프트 핀 홀을 타겟으로 하여 얻은 영상 데이터를 통해 기판 이송 로봇을 티칭함으로써, 그 티칭 작업 시간이 단축되고, 편의성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 설비의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 티칭 지그를 보여주는 도면들이다.
도 4는 도 1에 도시된 반도체 제조 설비의 일부 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 티칭 지그의 카메라가 서셉터의 타겟을 촬상한 영상 데이터를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 기판 이송 로봇을 위한 티칭 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다.
본 명세서에 기재되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치를 구비하는 기판 제조 설비의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 설비의 구성을 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 티칭 지그를 보여주는 도면들이다. 도 4는 도 1에 도시된 반도체 제조 설비의 일부 구성을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 기판 제조 설비(10)는 예를 들어, 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행하는 처리유닛(100), 처리 유닛(100)으로 기판을 공급하는 기판 이송 로봇(200), 기판 이송 로봇(200)의 티칭 작업을 위해 앤드 이펙터(220)에 안착되는 티칭 지그(300), 기판 이송 로봇(200)이 처리 유닛(100)의 정확한 위치에 기판을 공급하도록 자동 티칭 동작을 제어하는 제어부(400) 및, 제어부(400)의 제어를 받아서 기판 이송 로봇(200)을 좌우, 전후, 상하 및 회전하도록 구동시키는 구동부(500)를 포함한다.
기판 이송 로봇(200)은 아암부(210) 및 앤드 이펙터(220)를 포함한다. 기판 이송 로봇(200)은 처리 유닛(100)의 출입구(102)를 통해 서셉터(110) 상으로 기판을 이송한다. 기판 이송 로봇(200)은 처리 유닛(100)내에 위치한 서셉터(110)의 정확한 위치로 기판을 이송하기 위한 티칭 작업이 요구되며, 이를 위해 앤드 이펙터(220)에는 티칭 지그(300)가 장착된다.
티칭 지그(teaching zig)(300)는 기판 이송 로봇(200)의 앤드 이펙터(220)에 장착, 분리 가능한 형태로 제공된다. 티칭 지그(300)는 원판 형태의 더미 기판(302)과, 더미 기판(302)에 장착되고 서셉터(110)에 기 설정된 타겟(T)에 대한 영상 데이터를 획득하기 위한 3개의 카메라(310), 3개의 카메라(310)들로부터 획득한 영상 데이터를 저장하는 저장부(320) 그리고 제어부(400)로 영상 데이터를 송신하는 무선 송신부(330)를 포함한다. 타겟(T)은 서셉터에 형성된 리프트 핀 홀들, 서셉터의 외각 형상, 표면의 돌기처럼 서셉터에(110) 제공되는 구조물을 대상으로 할 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 상면에 기판을 지지하는 지지핀들, 홈들 또는 돌기들이 제공될 수 있으며, 티칭 지그(300)는 서셉터의 상면에 제공된 지지핀들, 홈들 또는 돌기들을 촬상할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 기판 이송 로봇(200)의 티칭시 서셉터(110)에 해당 위치를 인지할 수 있는 별도의 타겟 지그를 설치하거나 서셉터(110)의 표면에 마킹을 필요로 했던 것을 생략하고, 서셉터(110)에 이미 제공되어 있는 구조물의 형상이나 모양을 타겟으로 이용함으로써 별도의 타겟 지그를 설치하고 제거하는 작업 없이 기판 이송 로봇의 티칭을 실시할 수 있다.
3개의 카메라(310)는 서셉터(110)에 형성된 3개의 리프트 핀 홀(112)을 촬상하기 위해 제공된다. 3개의 카메라(310)는 리프트 핀 홀(112)들과 각각 대응되는 위치에 제공된다. 3개의 카메라(310)에서 획득된 영상 데이터들은 저장부(320)에 저장된 후 무선 송신부(330)를 통하여 제어부(400)로 제공된다.
제어부(400)는 기판 이송 로봇(200)을 제어하는 컨트롤러로, 티칭 지그(300)로부터 영상 데이터들을 제공받는다. 제어부(400)는 영상 데이터를 판독하여 타겟의 좌표(T)가 기준 좌표(S)와 일치하는지를 비교 분석한다. 만약, 타겟의 좌표(T)가 기준 좌표(S)와 일치하지 않은 경우, 제어부(400)는 그 오차값 만큼 기판 이송 장치(200)의 위치를 보정하도록 구동부(500)를 제어한다.
도 5는 티칭 지그의 카메라가 서셉터의 타겟을 촬상한 영상 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 타겟의 좌표(T)와 기준 좌표(S)가 일치하지 않은 경우 제어부(400)는 구동부(500)를 제어하여 기판 이송 로봇(200)의 위치를 보정하여 기준 좌표(S)에 타겟의 좌표(T)를 일치시킨다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 기판 이송 로봇을 위한 티칭 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 티칭 지그(300)는 기판 이송 로봇(200)의 앤드 이펙터(220)에 장착된다(S110). 기판 이송 로봇(200)은 앤드 이펙터(220)에 장착된 티칭 지그(300)가 처리 유닛(100)의 서셉터(110) 상부에 위치되도록 이동된다(S120). 티칭 지그(300)는 3대의 카메라(310)를 이용하여 각각의 타겟 영상 데이터를 획득한다(S130). 이렇게 획득된 영상 데이터는 무선 송신부(330)를 통하여 제어부(400)로 제공된다. 제어부(400)는 3개의 영상 데이터들로부터 타겟의 좌표가 기준 좌표와 틀어져 있는지를 판별한다(S140). 타겟의 좌표가 기준좌표와 일치하지 않은 경우, 제어부(400)는 그 오차값 만큼 기판 이송 로봇(200)의 위치를 보정하도록 구동부(500)를 제어한다(S150). 특히, 3개의 타겟에 대한 영상 데이터에서 각각의 타겟 좌표와 기준 좌표를 오차값을 비교 분석하면 앤드 이펙터(220)에 안착된 티칭 지그(300)의 틀어짐(회전 정도)도 산출 가능하다.
이러한 과정을 통해 처리유닛(100)에 대한 기판 이송 로봇(200)의 정확한 티칭이 이루어진다.
100: 처리 유닛 200 : 기판 이송 로봇
300 : 티칭 지그 400 : 제어부
500 : 구동부

Claims (8)

  1. 기판이 안착되는 그리고 리프트 핀이 위치되는 리프트 핀홀들을 갖는 서셉터를 구비하는 처리 유닛;
    앤드 이펙터를 구비하고, 상기 처리 유닛의 상기 서셉터로 기판을 이송하는 기판 이송 장치;
    상기 앤드 이펙터에 안착되고, 상기 서셉터에 기 설정된 타겟들의 영상 데이터를 획득하는 티칭 지그; 및
    상기 티칭 지그로부터 상기 영상 데이터를 제공받아 상기 영상 데이터로부터 상기 타겟들의 위치를 검출하여 상기 기판 이송 장치의 자동 티칭을 제어하는 제어부를 포함하되;
    상기 티칭 지그는
    상기 서셉터에 이미 제공되어 있는 상기 리프트 핀홀들을 타겟으로 이용하고,
    상기 리프트 핀홀들의 영상 데이터를 획득하는 카메라들은 상기 리프트 핀홀과 각각 대응되는 위치에 제공되는 기판 제조 설비.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 티칭 지그는
    상기 카메라들로부터 상기 영상 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부에 저장된 상기 영상 데이터를 상기 제어부로 무선으로 송신하는 무선 송신부를 포함하는 기판 제조 설비.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 무선 송신부로부터 제공되는 영상 데이터들로부터 상기 리프트 핀홀의 위치 좌표값을 기준 좌표값과 비교하여 그 오차값 만큼 상기 기판 이송 장치의 위치를 보정하도록 기판 이송 장치의 구동부를 제어하는 기판 제조 설비.
  5. 기판 이송 장치의 앤드 이펙터에 티칭 지그를 안착하는 단계;
    상기 티칭 지그가 처리 유닛의 서셉터 상부에 위치되도록 상기 기판 이송 장치를 이동하는 단계;
    상기 티칭 지그에 구비된 카메라들을 통해 상기 서셉터에 제공되어 있는 리프트 핀홀들의 영상 데이터들을 획득하는 단계;
    상기 영상 데이터들로부터 상기 리프트 핀홀들의 위치 좌표값을 검출하고, 검출된 상기 리프트 핀홀들의 위치 좌표값이 기준 좌표값과 일치하는지 비교 분석하는 단계; 및
    상기 검출된 리프트 핀홀들의 위치 좌표값과 상기 기준 좌표값이 일치하지 않으면 그 오차값 만큼 상기 기판 이송 장치의 위치를 보정하는 단계를 포함하는 기판 이송 장치의 자동 티칭 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비교 분석 단계는
    상기 영상 데이터들로부터 얻어진 상기 리프트 핀홀들의 위치 좌표값의 조합을 통해 기판 또는 상기 티칭 지그의 회전 정도를 산출하여 상기 기판 이송 장치의 회전 정렬을 위한 위치 보정이 이루어지는 기판 이송 장치의 자동 티칭 방법.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 비교 분석 단계는
    각각의 영상 획득을 통해 얻어진 데이터 처리 및 조합을 통해 기판 또는 지그의 회전 정도를 계산하여 기판 이송 장치의 틀어짐을 보정하는 기판 이송 장치의 자동 티칭 방법.
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