KR101971824B1

KR101971824B1 - 로봇, 로봇 시스템, 디바이스 제조 장치, 디바이스 제조 방법 및 티칭 위치 조정 방법

Info

Publication number: KR101971824B1
Application number: KR1020180026049A
Authority: KR
Inventors: 요이치 마루야마
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-04-23
Also published as: JP7002438B2; CN110228058A; JP7383686B2; JP2022044608A; JP2019153775A; CN114952898A

Abstract

본 발명에 따른 로봇은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결된 로봇 핸드부를 포함하며, 상기 로봇 핸드부에는, 상기 로봇 핸드부의 회전각을 측정하는데 사용되는 마크부가 설치된다.

Description

로봇, 로봇 시스템, 디바이스 제조 장치, 디바이스 제조 방법 및 티칭 위치 조정 방법{Robot, Robot system, Manufacturing apparatus of device, Manufacturing method of device and Method for adjusting teaching positions}

본 발명은 로봇에 관한 것이다.

최근 평판 표시 장치로서 각광을 받고 있는 유기 EL 표시 장치의 제조라인에서는, 링크구조의 다관절 아암에 핸드가 연결되어 있는 로봇을 사용하여 기판 및/또는 마스크를 처리실(예컨대, 성막실), 패스실, 버퍼실, 마스크 스톡 챔버 등으로 반송한다.

로봇을 제조라인에 최초로 설치할 때나, 로봇 아암 또는 로봇 핸드를 메인티넌스를 위하여 교환하였을 때에는, 이러한 로봇이 기판 또는 마스크를 정확한 목표위치로 반송할 수 있도록 하기 위해서, 반송동작의 개시 전에 로봇의 반송 동작의 기점과 순서(반송 궤도)를 교시하기 위한 티칭(teaching) 작업이 행해진다.

로봇의 티칭 방법으로서는, 작업자가 로봇 핸드를 잡아서 대기 위치나 기판이나 마스크의 반송 위치 등을 직접 교시하는 방법, 작업자가 로봇을 조작패널에 의해 조작하여 반송 동작의 기점이 되는 위치를 순차적으로 지정해가는 방법 등이 일반적으로 알려져 있다.

티칭 작업에 의해 교시된 로봇 핸드의 대기 위치 및 반송 위치에 대한 정보는 로봇의 제어수단에 기억되며, 실제 반송 동작시 로봇은 기억된 대기 위치 및 반송 위치 정보에 따라 반송 동작을 재생한다.

통상적으로 로봇 핸드의 대기 위치나 기판/마스크의 주고받기를 행하는 반송 위치에 대한 교시는 작업자에 의해 수동으로 행해진다. 즉, 작업자가 로봇의 움직임을 시각적으로 확인하면서 수동으로 티칭 작업을 행하기 때문에, 작업자에 높은 숙련도가 요구되며, 티칭작업에 시간이 걸린다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 제2008-251968호

특허문헌 1(일본 특허공개공보 제2008-251968호)에 기재된 기술에서는, 로봇에 있어서의 로봇 핸드부의 X방향, Y방향의 위치를 계측하고 있으나, 로봇의 제어를 정밀하게 할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결 하기 위한 것으로서, 제어를 정밀하게 할 수 있는 로봇, 로봇 시스템, 디바이스 제조 장치, 이를 사용한 디바이스 제조 방법 및 티칭 위치의 조정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 따른 로봇은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결된 로봇 핸드부를 포함하며, 상기 로봇 핸드부에는, 상기 로봇 핸드부의 회전각을 측정하는데 사용되는 마크부가 설치된다.

본 발명의 제2 양태에 따른 로봇 시스템은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결된 로봇 핸드부를 포함하는 로봇과, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 로봇 핸드부에는, 상기 로봇 핸드부의 회전각을 측정하는데 사용되는 마크부가 설치된다.

본 발명의 제3 양태에 따른 로봇 시스템은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결되는 로봇 핸드부를 포함하는 로봇과, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 로봇 핸드부에는, 상기 로봇 아암부와의 연결부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 제1 마크와 제2 마크가 설치되며, 상기 제어부는, 상기 로봇의 복수의 대기 위치 및 복수의 반송 위치를 포함하는 복수의 티칭 위치에 대한 정보와, 상기 로봇 핸드부가 소정위치에 세팅된 상태에서, 상기 제1 마크 및 제2 마크를 사용하여 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 기억하는 메모리부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부를 상기 소정위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크를 사용하여 재측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보 및 상기 메모리부에 기억된 상기 제1 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향, 상기 가상축선과 교차하는 제1 방향, 및 상기 가상축선 및 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로의 위치 어긋남량을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 티칭 위치를 보정한다.

본 발명의 제4 양태에 따른 로봇 시스템으로서, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결된 로봇 핸드부를 포함하는 로봇과, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 로봇 핸드부는, 상기 로봇핸드부의 상기 로봇 아암부와의 접속부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 연장하는 선형마크를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 로봇의 복수의 대기 위치 및 복수의 반송 위치를 포함하는 복수의 티칭 위치에 대한 정보와, 상기 로봇 핸드부가 소정위치에 세팅된 상태에서, 상기 선형마크를 사용하여 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 기억하는 메모리부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부를 상기 소정위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 선형마크를 사용하여 재측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보 및 상기 메모리부에 기억된 상기 제1 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향, 상기 가상축선과 교차하는 제1 방향, 및 상기 가상축선 및 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로의 위치 어긋남량을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 티칭 위치를 보정한다,

본 발명의 제5 양태에 따른 로봇 시스템은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결되며, 제1 마크와 제2 마크가 설치된 로봇 핸드부를 포함하는 로봇과, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크에 상응하는 위치에 설치된 복수의 검출수단을 포함하며, 상기 제1 마크 및 제2 마크는 상기 로봇 핸드부의 상기 로봇 아암부와의 연결부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 배치되며, 상기 제어부는, 상기 로봇의 복수의 티칭 위치에 대한 정보와, 상기 로봇 핸드부가 소정위치에 세팅된 상태에서, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크를 상기 복수의 검출수단에 의해 검출함으로써 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 기억하는 메모리부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부를 상기 소정위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 복수의 검출수단에 의해 상기 제1 마크 및 제2 마크를 재검출함으로써 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보 및 상기 메모리부에 기억된 상기 제1 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향, 상기 가상축선과 교차하는 제1 방향, 및 상기 가상축선 및 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로의 위치 어긋남량을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 티칭위치를 보정한다.

본 발명의 제6 양태에 따른 로봇 시스템은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결되며, 선형마크가 설치된 로봇 핸드부를 포함하는 로봇과, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 선형마크에 상응하는 위치에 설치된 카메라를 포함하며, 상기 선형 마크는 상기 로봇핸드부의 상기 로봇 아암부와의 연결부로부터 상기 로봇핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 연장하며, 상기 제어부는, 상기 로봇의 복수의 티칭 위치에 대한 정보와, 상기 로봇 핸드부가 소정위치에 세팅된 상태에서, 상기 선형 마크를 상기 카메라에 의해 촬상하여 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 기억하는 메모리부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부를 상기 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 카메라에 의해 상기 선형마크를 재촬상함으로써 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보, 및 상기 메모리부에 기억된 상기 제1 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향, 상기 가상축선과 교차하는 제1 방향, 및 상기 가상축선 및 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로의 위치 어긋남량을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 티칭위치를 보정한다.

본 발명의 제7 양태에 따른 디바이스 제조 장치는, 복수의 챔버, 및 피반송체를 상기 복수의 챔버 간에 반송하기 위한 로봇을 포함하는 디바이스 제조 장치로서, 상기 로봇은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결되며, 제1 마크 및 제2 마크가 설치된 로봇 핸드부를 포함하며, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크는 상기 로봇 핸드부의 로봇 아암부와의 연결부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 배치되며, 상기 디바이스 제조 장치는, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크에 상응하는 위치에 설치된 복수의 검출수단을 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부를 상기 복수의 챔버 중 어느 하나의 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 복수의 검출수단에 의해 상기 복수의 마크를 검출함으로써 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향, 상기 가상축선과 교차하는 제1 방향, 및 상기 가상축선 및 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로의 위치 어긋남량을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 챔버로의 피반송체의 반송위치를 보정한다.

본 발명의 제8 양태에 따른 디바이스 제조 장치는, 복수의 챔버, 및 피반송체를 상기 복수의 챔버 간에 반송하기 위한 로봇을 포함하는 디바이스 제조 장치로서, 상기 로봇은, 로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결되며, 선형 마크가 설치된 로봇 핸드부를 포함하며, 상기 선형 마크는 상기 로봇핸드부의 상기 로봇 아암부와의 연결부로부터 상기 로봇핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 연장하며, 상기 디바이스 제조 장치는, 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 선형마크에 상응하는 위치에 설치된 카메라를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부를 상기 복수의 챔버 중 어느 하나의 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 선형 마크의 촬상화상에 기초하여 취득된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향, 상기 가상축선과 교차하는 제1 방향, 및 상기 가상축선 및 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로의 위치 어긋남량을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 챔버로의 피반송체의 반송위치를 보정한다.

본 발명의 제9 양태에 따른 디바이스의 제조 방법은, 상기 디바이스의 제조에 사용되는 기판을 반송하고, 로봇 아암부 와 상기 로봇 아암부에 연결되며 마크부가 설치된 로봇 핸드부를 포함하는 로봇을 준비하는 단계와, 상기 기판이 반송되어야 하는 복수의 반송위치를 포함하는 복수의 티칭 위치를 제어부의 메모리부에 기억시키는 단계와, 소정 위치에 세팅된 상기 로봇핸드부의 상기 마크부를 검출하여 측정된, 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 상기 메모리부에 기억시키는 단계와, 상기 로봇핸드부를 상기 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서 상기 로봇핸드부의 상기 마크부를 재검출하여, 상기 로봇 핸드부의 위치를 다시 측정하는 단계와, 기억된 상기 제1 정보와 다시 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보에 기초하여, 제1방향, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향, 상기 제1방향 및 상기 제2 방향과 각각 교차하는 제3방향을 회전축으로 하는 회전각 방향에 있어서의, 상기 로봇핸드부의 위치 어긋남량을 측정하는 단계와, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 티칭 위치를 보정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제10 양태에 따른 티칭 위치 조정방법은, 마크부가 설치된 로봇핸드부를 포함하는 로봇 및 상기 로못의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 로봇 시스템에 있어서의 티칭 위치 조정방법으로서, 피반송체가 반송되어야 하는 복수의 반송위치를 포함하는 상기 로봇의 복수의 티칭 위치를 상기 제어부의 메모리부에 기억시키는 단계와, 소정위치에 세팅된 상기 로봇핸드부의 상기 마크부를 검출하여 측정된, 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 상기 메모리부에 기억시키는 단계와, 상기 제어부가 상기 로봇 핸드부를 상기 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 로봇핸드부의 상기 마크부를 재검출하여, 상기 로봇 핸드부의 위치를 다시 측정하는 단계와, 상기 제1 정보와 다시 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보에 기초하여, 제1방향, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향, 상기 제1방향 및 상기 제2 방향과 각각 교차하는 제3방향을 회전축으로 하는 회전각 방향에 있어서의, 상기 로봇핸드부의 위치 어긋남량을 측정하는 단계와, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 복수의 티칭 위치를 보정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 로봇핸드부의 회전각을 측정함으로써, 로봇을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

도 1은 유기 EL 표시장치의 제조라인의 일부의 모식도이다
도 2는 본 발명의 로봇시스템의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 티칭 위치 조정을 위한 로봇 시스템의 모식도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 다만, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것이며, 본 발명의 범위는 이들 구성에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 흐름, 제조조건, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.

<전자 디바이스 제조 라인>

도 1은 전자 디바이스의 제조 라인의 구성의 일부를 모식적으로 도시한 평면도이다.

도 1의 제조 라인은, 예를 들면, 스마트폰 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 사용된다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면, 풀사이즈(약 1500 ㎜ Х 약 1850 ㎜) 또는 하프컷사이즈(약 1500 ㎜ Х 약 925 ㎜) 의 기판에 유기 EL의 성막을 행한 후, 해당 기판을 잘라내어 복수의 작은 사이즈의 패널로 제작한다.

유기 EL 표시 장치의 제조 라인의 성막 클러스터(1)는, 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10)에 대한 처리(예컨대, 성막)가 행해지는 복수의 성막실(11)과, 사용전후의 마스크가 수납되는 복수의 마스크 스톡 챔버(12)와, 그 중앙에 배치되는 반송실(13)을 구비한다.

반송실(13) 내에는, 복수의 성막실(11)간에 기판(10)을 반송하고, 성막실(11)과 마스크 스톡 챔버(12)간에 마스크를 반송하는 로봇(14)이 설치된다. 로봇(14)은, 예를 들면, 다관절 아암에, 기판(10)을 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇일 수 있다. 본 발명의 로봇(14)의 구조에 대해서는 도 2를 참조하여, 상세히 설명한다. 본 실시예에서는, 로봇(14)이 기판이나 마스크를 반송하기 위한 반송 로봇인 예를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 로봇에도 적용될 수 있다.

각 성막실(11)에는 성막 장치(증착 장치라고도 부름)가 설치된다. 성막장치에서는, 증발원에 수납된 증착재료가 히터에 의해 가열 및 증발되어, 마스크를 통해 기판상에 증착된다. 로봇(14)과의 기판(10)의 주고 받음, 기판(10)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크 상으로의 기판(10)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치에 의해 자동적으로 행해진다. 성막 장치는 두 개의 스테이지를 가지는 듀얼 스테이지(DualStage) 타입일 수 있다. 듀얼 스테이지 타입의 성막장치에서는, 하나의 스테이지에 반입된 기판(10)에 대해 성막이 진행되는 동안, 다른 스테이지에 반입된 다른 기판(10)에 대해서 얼라인먼트가 행해진다.

마스크 스톡 챔버(12)에는 성막실(11)에서의 성막 공정에 사용될 마스크 및 사용이 끝난 마스크가 두 개의 카세트에 나뉘어져 수납된다. 로봇(14)은, 사용이 끝난 마스크를 성막실(11)로부터 마스크 스톡 챔버(12)의 카세트로 반송하며, 마스크 스톡 챔버(12)의 다른 카세트에 수납된 새로운 마스크를 성막실(11)로 반송한다.

유기 EL 표시 장치의 제조라인의 성막 클러스터(1)에는 기판(10)의 흐름방향으로 상류측으로부터의 기판(10)을 성막 클러스터(1)로 전달하는 패스실(15)과, 해당 성막 클러스터(1)에서 성막처리가 완료된 기판(10)을 하류측의 다른 성막 클러스터로 전달하기 위한 버퍼실(16)이 연결된다. 반송실(13)의 로봇(14)은 상류측의 패스실(15)로부터 기판(10)을 받아서, 해당 성막 클러스터(1)내의 성막실(11)중 하나로 반송한다. 또한, 로봇(14)은 해당 성막 클러스터(1)에서의 성막처리가 완료된 기판(10)을 복수의 성막실(11) 중 하나로부터 받아서, 하류측에 연결된 버퍼실(16)로 반송한다.

이처럼, 로봇(14)은 반송실(13) 주위에 배치된 각종 챔버들 간에 기판 및 마스크와 같은 피반송체를 반송한다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 성막 클러스터(1)에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 성막 클러스터(1)는 이에 한정되지 않으며, 다른 종류의 챔버를 가질 수도 있으며, 챔버간의 배치가 달라질 수도 있다.

이하, 로봇(14)을 포함하는 로봇 시스템의 구성에 대하여 설명한다.

<로봇 시스템>

도 2는 로봇(14)을 포함하는 로봇 시스템의 구조를 예시적으로 도시한다.

이하의 설명에 있어서는, 로봇(14)의 로봇 아암부와 로봇 핸드부와의 접속부의 회전축에 평행한 방향을 Z축으로 한 XYZ 좌표계를 사용한다. Z축 방향을 제3 방향으로 할 때, 이에 수직인 X방향 및 Y방향 중 어느 하나를 제1 방향으로 하고 다른 하나를 제2 방향으로 한다. 또한, Z축 방향을 중심으로 한 회전각을 θ로 표시하며, Z축을 중심으로 한 회전방향을 회전각 방향으로 한다.

본 발명의 로봇 시스템은 로봇(14)과 로봇(14)의 동작을 제어하기 위한 제어부(25)를 포함한다.

로봇(14)은, 반송실(13)의 저면에 설치되는 베이스부(21)와, 베이스부(21)로부터 연직방향 또는 Z축 방향(제3 방향)으로 연장하며 Z축 방향으로 이동가능한 샤프트부(22)와, 샤프트부(22)에 회전가능하게 연결되는 로봇 아암부(23)를 포함한다. 도 2(a)에서는 로봇(14)이 하나의 로봇 아암부(23)를 가지는 것으로 도시하였으나, 로봇(14)은 두 개 또는 그 이상의 로봇 아암부(23)를 가질 수도 있다. 이를 통해, 기판(10)이나 마스크의 반송 효율을 높일 수 있으며, 공정시간을 단축시킬 수 있다.

로봇 아암부(23)는, 복수의 아암이 관절부를 통해 서로 회동가능하게 연결된 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 로봇 아암부(23)는 일단이 샤프트부(22)에 회전가능하게 연결되는 제1 아암(231)과, 일단이 제1 아암(231)의 타단과 회전가능하게 연결되는 제2 아암(232)을 포함할 수 있다. 도 2(a)에서는, 2개의 아암이 관절부를 통해 서로 회동가능하게 연결된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 2개의 아암이 아암의 장변방향으로 상대적으로 슬라이딩 변위되어 신축가능한 구조를 가질 수도 있다. 제1 아암(231)이 샤프트부(22)에 회전가능하게 연결되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 아암(231)이 샤프트부(22)에 고정적으로 연결되고, 그 대신에 샤프트부(22) 자체가 회전할 수도 있다.

제2암(232)의 타단에는, 로봇 핸드부(24)가 회전가능하게 설치된다. 로봇 핸드부(24)는 기판 및 마스크가 그 위에 재치될 수 있는 구조를 가진다. 도 2에는 도시하지 않았으나, 로봇 핸드부(24)는 기판을 안정적으로 지지하기 위해, 로봇 핸드부(24)의 장변방향(로봇 아암부와의 접속부로부터 로봇 핸드부의 자유 선단을 향하는 방향)과 교차하는 방향으로 연장하는 복수 개의 지지부를 가질 수 있다. 로봇 핸드부(24)의 기판/마스크 재치면에는, 기판(10)의 손상을 방지하기 위해, 불소코팅 등이 행해질 수 있다. 또한, 반송중에 기판(10)이 로봇 핸드부(24)상에서 움직이거나 낙하되는 것을 방지하기 위해, 파지기구와 같은 보유지지수단을 포함할 수도 있다.

이러한 구조를 가지는 본 발명의 로봇(14)은, 샤프트부(22)를 중심으로 한 제1 아암(231)의 회전 각도, 제1 아암(231)과 제2 아암(232)간의 각도, 제2 아암(232)과 로봇 핸드부(24)간의 각도, 샤프트부(22)의 높이를 조절함으로써, 로봇 핸드부(24)상에 재치된 기판 또는 마스크의 직선이동, 회전 이동, 및 이들의 복합 이동을 행할 수 있으며, 기판 또는 마스크를 XYZ 좌표계상의 임의의 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 로봇(14)의 로봇 핸드부(24)에는, 소정위치(예컨대, 후술하는 원점위치)에서의 로봇 핸드부(24)의 회전각 또는 회전각 방향으로의 위치 어긋남량을 측정하는데 사용되는 마크부(241)가 형성된다. 마크부(241)의 구체적인 구성 및 기능에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.

본 발명의 로봇 시스템은, 로봇(14)의 동작을 제어하는 제어부(25)를 포함한다. 제어부(25)는, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 제어부(25)는, 로봇(14)의 반송동작을 제어하기 위한 프로그램이 저장된 메모리부(251)와, 이 메모리부(251)에 저장된 프로그램을 실행해서 로봇(14)을 제어하도록 구성된 프로세서(252)를 포함한다. 컴퓨터로서는 범용의 퍼스널 컴퓨터를 사용하여도 되고, 임베디드형의 컴퓨터 또는 PLC(programmable　logic　controller)를 사용하여도 좋다. 또는, 제어부(25)의 기능의 일부 또는 전부를 ASIC나 FPGA와 같은 회로로 구성하여도 좋다. 본 실시예에서는 제어부가(25) 로봇(14)과 별도로 설치되는 것으로 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 로봇(14)이 제어부(25)를 가질 수도 있다.

메모리부(251)에는, 로봇(14)의 반송 동작을 제어하기 위한 복수의 티칭 위치(대기 위치 및 반송 위치)에 대한 정보가 기억될 수 있다. 제어부(25)는, 메모리부(251)에 기억된 티칭 위치에 대한 정보에 기초하여, 로봇 핸드부(24)가 해당 위치로 이동할 수 있도록 제어한다.

도 2(b)에 도시한 바와 같이, 로봇(14)은, 제1 아암(231)의샤프트을 회전시키기 위한 제1 아암 구동부(2311)와, 제2암(24)의 샤프트를 회전시키기 위한 제2 아암 구동부(2321)와, 로봇 핸드부(24)의 샤프트를 회전시키기 위한 로봇 핸드 구동부(242)와, 샤프트부(22)를 연직으로 구동하기 위한 승강구동부(221)를 구비한다.

이러한 구동부는 각각 서보 모터(미도시) 및 동력전달기구(미도시)를 포함한다. 서보 모터로부터 동력전달기구를 통해 제1 아암(231)의 샤프트, 제2 아암(232)의 샤프트, 로봇 핸드부(24)의 샤프트에 회전 동력이 전달되며, 이에 따라, 제1 아암(231), 제2 아암(232) 및 로봇 핸드부(24)가 각각 회전한다.

승강구동부(221)는 로봇(14)의 베이스부(21)에 설치되며, 회전모터를 포함하는 볼나사 기구에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 승강 구동부(221)는 나사 축과, 이 나사 축과 맞물려지도록 구성된 볼너트와, 나사 축을 회전시키도록 구성된 회전모터를 포함한다. 이 경우, 샤프트부(22)가 볼너트에 고정되어, 나사 축의 회전에 따라 볼너트와 함께 승강된다.

제어부(25)는, 이들 구동부로부터 제1 아암(231)의 각도위치, 제2 아암(232)의 각도위치, 로봇 핸드부(24)의 각도 위치, 및 샤프트부(22)의 높이에 대한 정보를 취득함으로써, 각 구동부를 피드백 제어할 수가 있다. 이에 의해, 로봇 핸드부(24)가 고정밀도로 티칭 위치로 이동할 수 있게 된다.

<로봇의 교시>

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 로봇(14)은, 성막 클러스터(1)내의 복수의 성막실(11)과 패스실(15) 또는 버퍼실(16)간에 기판(10)을 반송한다.

로봇(14)에 의해 패스실(15)로부터 제1 성막실(11a)에 기판(10)을 반송하는 경우를 예로 들어 설명하면, 로봇(14)의 로봇 아암부(23)가 수축되고(즉, 제1 아암과 제2 아암간의 각도가 작게 되도록 로봇 아암부(23)의 관절이 접혀지고) 로봇 핸드부(24)의 자유선단이 패스실(15)을 지향한 상태의 제1 대기 위치로부터, 로봇 아암부(23)를 패스실(15)내의 기판 스테이지상의 반출위치(이 위치가 패스실에 대한 티칭 위치가 된다)로 신장하여, 패스실(15)의 기판 스테이지상의 기판(10)을 수취하고, 로봇 아암부(23)를 다시 수축하여 제1 대기 위치로 돌아간다.

다음으로, 로봇 아암부(23)가 샤프트부(22)를 중심으로 선회하여, 로봇 핸드부(24)의 자유선단이 제1 성막실(11a)을 지향하는 제2 대기 위치(또 다른 티칭 위치가 된다)로 이동된다. 이 상태에서 로봇 아암부(23)를 다시 신장하여 제1 성막실(11a)로의 기판 반입 위치(제1 성막실에 대한 티칭 위치이다)로 이동함으로써, 기판을 제1 성막실(11a)내로 반입한다. 이후, 로봇 핸드부(24)는 제2 대기 위치로 돌아간다.

이러한 기판의 반입/반출의 반송동작은, 해당 성막 클러스터(1)에서 모든 성막처리가 종료되어, 해당 기판이 기판 흐름 하류측의 버퍼실(16)로 전해질 때까지 반복된다. 이러한 로봇(14)에 의한 반송 동작이 원활히 수행될 수 있도록 하기 위해, 해당 성막 클러스터(1)내의 대기 위치 및 기판(10)의 반입/반출위치에 대한 정보가 티칭 위치의 정보로서, 제어부(25)의 메모리부(251)에 기억된다.

티칭 위치에 대한 위치 정보(예컨대, 해당 위치의 X, Y, Z, θ 좌표값)를 로봇(14)에 교시하는 작업(해당 위치를 측정하여 이를 제어부(25)의 메모리부(251)에 기억시키는 작업)을 티칭 작업이라고 하며, 이는 로봇(14)을 성막 클러스터(1)에 설치할 때나, 로봇 아암부(23) 또는 로봇 핸드부(24)를 메인티넌스를 위해 제거 또는 교환하였을 때, 작업자에 의해 행해진다.

티칭 작업은 작업자가 조작패널을 통해 로봇(14)을 조금씩 이동시켜 가면서, 각 티칭 위치로 로봇 핸드부(24)를 이동시키고, 해당 티칭 위치에서의, 샤프트부(22)를 중심으로 한 제1 아암(231)의 회전각도, 제1 아암(231)과 제2 아암(232)간의 회전각도, 제2 아암(232)과 로봇 핸드부(24)간의 회전각도, 샤프트부(22)의 Z축방향의 위치에 대한 정보에 기초하여, 해당 티칭 위치의 좌표값을 산출하고, 이를 제어부(25)에 기억시킴으로써, 행해진다. 이 때, 각 회전각도 값 등은 제1 아암(231)의 샤프트의 구동부(2311), 제2 아암(232)의 샤프트의 구동부(2321), 로봇 핸드부(24)의 샤프트의 구동부(242), 샤프트부(22)의 승강구동부(221)로부터 얻어질 수 있다.

이러한 티칭 작업은, 통상적으로 작업자가 수동으로 조작패널을 조작하여 로봇(14)의 로봇 아암부(23) 및/또는 로봇 핸드부(24)를 선회 또는 신축시킴으로써 행하여지나, 각 티칭 위치에 설치된 가이드부를 사용하여 로봇 핸드부(24)를 목표 위치로 가이딩하여, 그 위치 정보를 얻는 방식으로 행해질 수도 있다. 또한, 목표 위치로 이동된 로봇 핸드부(24)에 설치된 표식을 센서로 인식하여 해당 티칭 위치의 좌표값을 얻는 방식으로 티칭 작업이 행해질 수도 있다.

또한, 각 챔버간의 상대적인 관계가 일정한 경우, 예컨대, 각 챔버내의 티칭 위치(기판의 반입/반출 위치)가 로봇(14)의 샤프트부(22)로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치한 경우(즉, 로봇(14)을 중심으로 한 원호상에 배치되는 경우)에는, 이들 챔버간의 상대적인 위치관계를 이용하여, 다른 챔버(티칭 위치)에 대한 티칭 작업을 신속하게 행할 수도 있다.

또한, 티칭 작업은 기판(10)을 로봇 핸드부(24)에 재치하지 않은상태에서 행해지는 것이 일반적이나, 기판(10)을 로봇 핸드부(24)에 재치한 상태에서 행할 수도 있다. 이를 통해, 실제의 반송 상황에 맞은 정확한 티칭을 행할 수 있다.

<티칭 위치의 조정을 위한 로봇 시스템>

이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따라 티칭 위치(대기 위치 및 반송위치)를 조정하기 위한 로봇 시스템에 대하여 설명한다.

로봇(14)의 최초 설치나 로봇 아암부(23)/로봇 핸드부(24)의 메인티넌스가 이루어진 후, 실제 로봇(14)을 사용하여 기판 또는 마스크를 반송함에 있어서, 로봇 아암부(23)나 로봇 핸드부(24)가 제조라인을 구성하는 다른 부분과 충돌하는 경우가 있다. 예컨대, 성막 클러스터(1)내에서 로봇(14)에 의해 기판(10) 또는 마스크를 각 챔버 내로 반송하는 과정에서, 로봇 핸드부(24) 등이 성막실(11), 패스실(15), 버퍼실(16) 등의 기판 홀더나 기판 스테이지 또는 기판 지지부와 충돌할 수 있으며, 마스크 스톡 챔버(12)내의 마스크 수납 카셋트나 그 카셋트내의 마스크 지지부와 충돌할 수 있다.

로봇 핸드부(24) 및 로봇 아암부(23) 등에 기계적인 충격이 가해지면, 로봇 핸드부(24) 및 로봇 아암부(23) 자체가 변형될 수 있고, 이들 사이의 관절부가 변형될 수도 있다.

설령, 충돌이 일어나지 않아도, 기판의 대형화에 따라 로봇 핸드부(24) 자체가 기판(10)의 무게에 의해 변형되거나, 로봇(14)의 관절부에 지속적으로 가해지는 부하로 인해 관절부가 변형되어 로봇 핸드부(24)의 이동 위치가 최초 티칭시와 달라질 수 있다.

이 경우, 제어부(25)가, 메모리부(251)에 기억되어 있는 티칭 위치에 대한 정보에 기초하여, 해당 티칭 위치로 로봇 핸드부(24)를 이동시키기 위한 명령을 각 관절부의 구동부 및 승강구동부(221)에 내려도, 로봇 핸드부(24)는 해당 티칭 위치로 이동되지 못하고 이로부터 어긋난 위치로 이동된다. 즉, 로봇 핸드부(24)에 의해 보유지지된 기판(10)을 제어부(25)에 기억된 티칭 위치(대기 위치 및 반송 위치)로 이동시키려고 하더라도 기판이 티칭시에 상정한 위치로 이동하지 않고, X, Y, Z, θ 방향으로 어긋난 위치로 이동 하게 된다. 이러한 위치 어긋남으로 인해 기판이나 마스크의 반송과정에서 제조라인의 다른 장치 등과의 충돌의 가능성이 더욱 커지며, 기판에 대한 처리(예컨대, 성막)에 불량이 발생할 수 있다.

특히, 기판의 형상이 원형인 반도체 기판과 달리 유기 EL 디스플레이에 사용되는 직사각형 형상의 기판의 경우, Z축을 중심으로 한 회전각 방향(θ 방향)으로의 기판의 위치 어긋남은 성막 클러스터(1)내의 성막 프로세스에 큰 영향을 미치기 때문에, 로봇(14)의 충돌 등으로 인해 회전각 방향으로의 로봇 핸드부(24) 등의 위치 어긋남이 발생한 경우, 이를 조정할 필요성이 크다.

종래 기술에서는, 이렇게 로봇(14)의 충돌 등의 원인으로, 로봇 핸드부(24) 등에 위치 어긋남이 발생하여, 로봇(14)의 반송동작이 티칭시에 교시한 것과 다른 위치, 다른 궤도로 이루어지고 있다고 판단되면, 성막 클러스터(1)내의 모든 티칭 위치(대기 위치 및 반입/반출 위치 등의 반송위치)에 대해 티칭 작업을 다시 수행하고 있었다.

그런데, 유기 EL 표시장치의 제조라인에 있어서, 로봇(14)의 티칭 위치는, 로봇(14)이 설치된 반송실 주변에 배치된 처리실(성막실)에서 기판 및 마스크를 재치하는 위치, 마스크 스톡 챔버(12)에서 사용 전후의 마스크가 수납되는 위치, 패스실(15) 및 버퍼실(16)에서 기판을 주고받는 위치 등의 다수의 위치를 포함하기 때문에, 각 위치에 대한 티칭 작업에 상당한 시간이 걸린다.

더구나, 단위시간동안 더 많은 반송동작을 행할 수 있도록 로봇(14)이 두 개의 로봇 아암부(23)를 가지는 경우도 있으며, 각각의 티칭 위치에 대해 대기 개방상태 및 진공상태에서 별도로 티칭을 행해야 하기 때문에, 대형 제조라인에서는 수십회에 이르는 티칭 작업이 필요하게 되며, 티칭 작업에 수십 시간이 걸리고, 이 동안 제조 라인 자체가 멈추게 되는 문제가 있었다.

본 발명에서는, 로봇(14)의 충돌 등의 원인으로, 로봇(14), 특히, 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남이 발생한 경우에, 성막 클러스터(1)내의 모든 티칭 위치에 대해 재티칭 작업을 수행하는 것이 아니라, 소정 위치(본 실시예에서는 이를 원점위치라 하며, 원점위치는 예컨대, 특정 챔버내의 기판/마스크의 반송위치일 수 있다)에서의 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량을 측정하고, 이를 기초로 다른 복수의 티칭 위치의 위치 정보를 보정한다. 이를 통해, 다른 복수의 티칭 위치에 대한 티칭 작업을 생략할 수 있게 되며, 재티칭 작업에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

이에 사용되는 본 발명의 로봇 시스템(30)은 도 3에 도시한 바와 같이, 로봇(14), 제어부(25), 및 검출수단(31)을 포함한다.

로봇(14)의 로봇 핸드부(24)에는, 로봇 핸드부(24)의 회전각 또는 로봇 핸드부(24)의 회전각 방향으로의 위치 어긋남량을 측정하는데 사용되는 마크부(241)가 설치된다. 여기서, 회전각은, Z축에 평행하며 로봇 핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각을 의미한다.

마크부(241)는, 로봇 핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 또는 회전각 방향(θ방향)으로의 위치 어긋남량을 측정할 수 있도록, 로봇 핸드부(24)의 장변방향(로봇 아암부(23)와의 접속부로부터 로봇 핸드부(24)의 자유선단을 향하는 방향)을 따라 배치된 복수의 마크를 포함한다. 도 3(a)에는, 마크부(241)가 두 개의 마크(제1 마크 및 제2 마크)를 가지는 구성을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 3개 이상의 마크를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 복수의 마크가 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따른 직선상에 배치되는 구성에 한정되지 않으며, 복수의 마크간의 변위가 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따른 성분을 가지면 된다. 다만, 이 경우, 후술하는 검출수단(31)에 의한 화상처리가 더 복잡해 질 수 있으므로, 복수의 마크는 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따른 직선상에 배치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 있어서, 마크부(241)의 마크는 로봇 핸드부(24)에 형성된 +자 표식일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다른 임의의 형상의 마크일 수 있다.

또한, 다른 실시예로서, 본 발명의 마크부(241)는, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따라 연장되는 선형마크일 수도 있다.

이와 같이, 마크부(241)로서, 로봇 핸드부(24)의 장변방향(즉, 제2아암(232)과의 연결부위로부터 로봇 핸드부(24)의 자유 선단을 향하는 방향)을 따라 배치된 복수의 마크 또는 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따라 연장하는 선형 마크를 사용함으로써, 로봇 핸드부(24)의 X축 방향 및 Y축 방향으로의 위치 어긋남량 뿐만 아니라 로봇 핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 또는 회전각 방향으로의 위치 어긋남량도 측정할 수 있게 된다. 이때 로봇 핸드부(24)를 관통화는 가상축선을 중심으로 한 로봇 핸드부(24)의 회전각은 복수의 마크(제1 마크와 제2 마크)를 잇는 선분 또는 선형 마크가 가상기준선에 대해 이루는 각도에 의해 측정된다.

도 3에는, 로봇 핸드부(24)가 하나의 핑거로 이루어지는 것으로 도시하였으나, 로봇 핸드부(24)는 두개의 갈라진 핑거로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 마크부(241)는 두 개의 핑거 중 어느 하나에 설치될 수 있다.

본 발명의 로봇 시스템(30)의 검출수단(31)은, 로봇 핸드부(24)의 마크부(241)를 검출함으로써, X축 방향, Y축 방향 및 로봇 핸드부(24)를 관통화는 가상축선을 중심으로 하는 회전각 방향으로의 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량을 측정할 수 있도록 한다.

검출 수단(31)은, 로봇 핸드부(24)가 원점 위치(예컨대, 패스실(15)내의 기판 반출 위치)에 세팅된 상태에서 마크부(241)를 검출할 수 있도록, 원점위치에 있어서 마크부(241)에 상응하는 위치에 설치된다. 예컨대, 원점 위치가 패스실(15)의 기판 반출 위치인 경우, 검출수단(31)은, 패스실(15)의 기판 스테이지의 하방에서 마크부(241)를 검출해 낼 수 있는 위치에 설치될 수 있다. 검출 수단(31)으로서 후술하는 바와 같이 촬상용 카메라를 사용하는 경우에는, 패스실(15)의 저면에 투명창을 설치하고, 그 외부에 촬상용 카메라를 설치할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 패스실(15)내에 촬상용 카메라를 설치할 수도 있다.

검출 수단(31)은, 예컨대, 마크부(241)가 복수의 개별적인 마크를 포함하는 경우, 개별 마크를 촬영하여 개별 마크의 위치를 검출해 낼 수 있는 복수의 촬상용 카메라(311)인 것이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 마크의 위치를 검출해 낼 수 있는 것이면 다른 수단일 수 있다.

이렇듯, 마크부(241)를 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따라 배치되는 복수의 개별 마크로 구성하고, 검출수단(31)을 이들 개별 마크의 위치를 계측할 수 있는 복수의 카메라로 구성함으로써, 로봇핸드부(24)의 회전각 및 위치 어긋남량, 특히, 회전각 방향으로의 위치 어긋남량을 측정할 수 있다.

즉, 충돌 등으로 인해 로봇(14)에 위치 어긋남이 발생하기 전에(예컨대, 최초의 티칭 작업 직후에), 로봇 핸드부(24)를 원점 위치에 세팅하고, 검출수단(31)에 의해 마크부(241)의 각각의 마크를 검출함으로써, 로봇 핸드부(24)가 원점위치에 세팅된 경우의 로봇 핸드부(24)의 위치에 대한 정보(기준 위치 정보, 제1 정보)를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서는, 마크부(241)가 로봇 핸드부(24)의 장변 방향을 따라 배치된 복수의 마크를 포함하기 때문에, 로봇 핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 하는 회전각 방향으로의 위치(회전각)를 측정할 수 있게 된다. 따라서, 기준 위치 정보는 적어도 X축 방향, Y축 방향 및 로봇핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향으로의 로봇 핸드부(24)의 위치에 대한 정보를 포함하며, 기준 위치정보를 제어부(25)의 메모리부(251)에 기억해 둔다. 로봇 핸드부(24)의 Z축 방향으로의 위치에 대한 정보는, 로봇 핸드부(24)의 하방에 로봇 핸드부(24)로부터 이격되게 설치된 별도의 레이저 센서나 촬상용 카메라에 의해 측정가능하다.

그 후, 로봇(14)의 충돌 등으로 인해, 위치 어긋남이 발생한 경우, 로봇 핸드부(24)를 원점 위치에 다시 세팅하기 위한 제어를 행하고(이러한 제어를 행하더라도, 충돌 등으로 인한 변형으로 인해, 로봇 핸드부(24)는 원래의 원점위치로 이동하지 못한다), 검출수단(31)에 의해 마크부(241)의 각각의 마크를 다시 검출함으로써, 충돌 후에 있어서의, 복수의 마크의 위치 정보를 취득한다. 이렇게 다시 취득한 복수의 마크의 위치 정보에 기초하여, 로봇 핸드부(24)의 위치 정보를 재취득하고, 재취득된 로봇 핸드부(24)의 위치 정보(제2 정보)를 메모리부(251)에 기억해 둔 기준 위치 정보와 비교함으로써, 충돌 전후에 있어서의, 로봇 핸드부(24)의 X축방향, Y축 방향 및 로봇핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향으로의 위치 어긋남량(ΔX, ΔY, Δθ)을 얻을 수 있게 된다. 로봇 핸드부(24)의 Z축 방향으로의 위치 어긋남량(ΔZ) 역시, 메모리부(251)에 미리 기억된 Z축 방향으로의 기준위치 정보와 충돌 후에 있어서의 Z축 방향으로의 위치에 대한 정보를 비교함으로써 얻을 수 있다.

즉, 본 발명에서는, 로봇 핸드부(24)에 위치 어긋남이 발생하기 전에, 로봇 핸드부(24)의 마크부(241)의 위치를 검출수단(31)에 의해 검출하여, 로봇 핸드부(24)의 기준위치를 산출하고, 이를 제어부(25)에 미리 기억해 둔다. 그리고, 로봇 핸드부(24)의 충돌 등으로 인해 위치 어긋남이 발생한 경우, 로봇 핸드부(24)를 다시 원점 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 후, 마크부(241)의 어긋난 위치를 검출수단(31)에 의해 다시 검출함으로써, 로봇 핸드부(24)의 어긋난 위치를 산출하고, 산출된 위치와 기준위치와의 차분에 기초하여, 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량(ΔX, ΔY, Δθ)을 산출해 낸다.

한편, 복수의 마크에 대응하도록 복수의 검출수단(31)을 설치하고, 검출수단(31) 각각에 의해 마크를 검출함으로써, 마크의 위치를 특정하는 방법 대신에, 하나의 검출수단(31), 예컨대, 복수의 마크를 촬영할 수 있는 시야범위를 가지는 촬상용 카메라로 복수의 마크를 촬영하여 화상데이터를 얻은 뒤, 화상처리를 통해 각 마크의 위치에 대한 정보를 얻을 수도 있다.

이러한 마크부(241)의 위치 검출 방법은 마크부(241)가 로봇 핸드부(24)의 장변방향을 따라 연장하는 선형 마크(2412)인 경우에도 적용될 수 있다.

예컨대, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 원점위치인 패스실(15)의 티칭 위치의 하방에, 검출수단(31)으로서 상대적으로 넓은 시야각을 가지는 카메라(312)를 설치한다.

로봇 핸드부(24)를 원점위치에 세팅한 후, 검출수단(31)인 카메라(312)로 로봇 핸드부(24)에 형성된 선형 마크(2412)를 촬영하여 선형 마크의 촬상 화상을 얻는다. 얻어진 촬상 화상에 대해 제어부(25)의 화상처리부(미도시) 또는 제어부(25)와 별도로 설치된 화상처리부에 의한 화상 처리를 행하여, 로봇 핸드부(24)의 X축 방향, Y축 방향, 및 회전각 방향으로의 위치를 산출해 낸다. 산출된 위치 정보를 로봇 핸드부(24)의 기준위치의 정보로서 제어부(25)의 메모리부(251)에 기억해 둔다.

충돌 등으로 인해 로봇 핸드부(24)에 위치 어긋남이 발생한 경우, 다시 로봇 핸드부(24)를 원점위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 후, 카메라(312)로 로봇 핸드부(24)의 선형 마크(2412)를 촬영하고, 촬상화상의 화상처리를 행하여, 로봇 핸드부(24)의 위치를 재측정한다. 로봇 핸드부(24)의 재측정된 위치에 대한 정보와 메모리부(251)에 미리 기억된 기준위치에 대한 정보에 기초하여, 로봇 핸드부(24)의 X축 방향, Y축 방향, 및/또는 회전각 방향으로의 위치 어긋남량(ΔX, ΔY, Δθ)을 산출한다. 이를 통해, 충돌 전후의 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량이 얻어진다.

이와 같이, 하나의 카메라(312)를 통해 얻어진 마크부(241)의 화상(복수의 마크의 화상, 선형 마크의 화상)을 화상처리하여 위치 어긋남량을 산출하는 경우, 카메라(312)의 시야범위가 후술하는 티칭 위치의 조정가능범위를 결정짓게 된다. 즉, 시야범위가 넓은 카메라(312)를 사용함으로써, 반송위치의 조정가능범위를 넓게 할 수 있다.

본 실시예에서는 성막 클러스터(1)내의 복수의 티칭 위치 중, 패스실(15)의 기판 반출 위치를, 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량을 측정하기 위한 원점위치로 하였다. 이는 통상적으로, 성막 클러스터(1)내의 다수의 티칭 위치 중, 패스실(15)의 반송위치가 로봇(14)의 샤프트부(22)로부터 가장 멀리 떨어진 위치이어서(즉, 로봇 아암부(23) 및 로봇 핸드부(24)가 가장 펴진 상태에 대응하는 위치이어서), 로봇 핸드부(24)의 충돌로 인한 위치 어긋남량이 가장 큰 위치가 되기 때문이다. 또한, 패스실(15)의 경우, 챔버의 하부에 증착원이 설치되는 성막실(11)과 달리 기판 스테이지의 하방에 검출수단(31)을 설치하기 용이한 장점도 있다.

다만, 본 발명의 원점위치는 패스실(15)의 기판 반출 위치로 한정되지 않으며, 다른 챔버(예컨대, 성막실, 버퍼실, 마스크 스톡 챔버)내의 반송위치일 수도 있고, 반송실내의 위치(예컨대, 반송실내의 대기 위치) 중 어느 하나일 수도 있다. 원점 위치를 반송실내의 복수의 대기 위치 중 어느 하나로 함으로써, 검출수단(31)의 설치가 보다 용이해진다. 나아가, 본 발명의 원점위치는 성막 클러스터(1)의 티칭위치가 아닌 제3의 위치일 수도 있다.

이처럼, 본 발명에 의하면, 로봇 핸드부에 로봇 핸드부의 장변 방향을 따라 형성된 복수의 마크 또는 로봇 핸드부의 장변방향을 따라 연장하는 선형의 마크를 카메라 등의 검출수단으로 검출함으로써, 로봇 핸드부의 충돌 등에 의해 발생한, 로봇 핸드부의 소정위치에서의 위치 어긋남량(특히, 로봇 핸드부(24)를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 회전각 방향으로의 위치 어긋남량)을 계측하고, 계측된 위치 어긋남량에 기초하여, 반송동작의 다른 복수의 티칭 위치(대기 위치 및 반송 위치)에 대한 정보를 보정한다. 이에 의해, 다른 복수의 티칭 위치에 대한 재티칭 작업을 행하지 않고, 티칭 위치의 확인작업만으로 장비를 재가동 할 수 있게 되며, 재티칭에 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있게 된다.

<티칭 위치의 조정방법 및 디바이스 제조 방법>

이하, 로봇 핸드부(24)의 원점위치에서의 위치 어긋남량에 기초하여, 성막 클러스터(1)내의 다른 복수의 티칭 위치를 조정하는 방법 및 이를 사용하여 유기 EL 표시 장치와 같은 디바이스를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

우선, 기판(10)이 반송되어야 하는 복수의 티칭위치(반송위치 및 대기 위치)가 로봇(14)에 티칭된다. 즉, 복수의 반송위치 및 대기 위치의 위치 정보가 티칭 위치 정보로서 제어부(25)의 메모리부(251)에 기억된다(S1).

로봇(14)의 로봇 핸드부(24)가 복수의 티칭 위치 중 하나인 원점 위치에 세팅된다(S2). 그리고, 로봇 핸드부(24)의 마크부(241)가 검출수단(31)에 의해 검출되고, 그 검출 결과에 기초하여 산출된 로봇 핸드부(24)의 위치 정보가 로봇 핸드부(24)의 기준위치 정보(제1 정보)로서 제어부(25)의 메모리부(251)에 기억된다(S3).

이후, 반송과정에서 성막 클러스터(1)의 다른 부분과 충돌 등에 의해 로봇(14)에 생긴 변형 등으로 인해 로봇 핸드부(24)에 위치 어긋남이 발생한 경우, 그 위치 어긋남량을 측정하기 위해, 로봇 핸드부(24)를 원점위치에 다시 세팅하기 위한 제어를 행한다(S4). 즉, 로봇(14)의 구동부에 원점 위치의 정보를 입력한다. 그러나, 충돌 등에 의해 생긴 변형 등으로 인해, 로봇 핸드부(24)는 충돌전의 원점 위치로 이동하지 못하고, 이로부터 어긋난 위치로 이동하게 된다. 어긋난 위치로 이동된 로봇 핸드부(24)의 위치가, 로봇 핸드부(24)의 마크부(241)를 검출수단(31)에 의해 검출함으로써 다시 측정된다(S5).

제어부(25)는, 로봇 핸드부(24)의 재측정된 위치에 대한 정보와 제어부(25)의 메모리부(251)에 미리 기억되어 있던 기준위치에 대한 정보로부터, 충돌전후의 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량을 산출한다. 본 발명의 구성에 의하면, X축방향(제1 방향), Y축방향(제2 방향)으로의 위치 어긋남량 뿐만 아니라, θ방향(회전각 방향)으로의 위치 어긋남량도 측정할 수 있게 된다. 마찬가지로, 로봇 핸드부(24)의 Z축 방향으로의 위치 어긋남량도 측정한다.

제어부(25)는, 측정된 위치 어긋남량을 X축방향, Y축방향, Z축 방향 및 θ 방향 각각에 대해 미리 정해진 임계값과 비교한다. X축방향, Y축방향, Z축 방향 및 θ 방향 중 어느 하나의 방향으로의 위치 어긋남량이 해당 방향으로의 임계값을 넘는 것으로 판정되면, 제어부(25)는, 해당 방향으로의 위치 어긋남량에 기초하여, 메모리부(251)에 기억되어 있는 복수의 티칭 위치에 대한 위치 정보를 보정한다.

예컨대, 제어부(25)에 의해 산출된 해당 방향의 위치 어긋남량을 다른 티칭 위치의 해당 방향의 위치 정보에 가산하거나 감산하여 해당 티칭 위치의 위치 정보를 보정한다.

모든 티칭 위치에 대한 위치 정보가 보정되면, 로봇(14)을 보정된 티칭 위치에 기초하여, 동작시켜 봄으로써, 티칭 위치의 보정에 의해 로봇 핸드부(24)가 성막 클러스터(1)의 다른 부분과 충돌 없이 목표 위치에 제대로 이동하는지 여부를 확인한다. 로봇(14)이 문제없이 복수의 티칭 위치로의 반송 동작을 행할 수 있는 것으로 확인되면, 로봇(14)에 의한 기판/마스크의 반송을 재개한다.

이처럼 본 발명의 티칭 위치 조정방법에 의하면, 로봇(14)에 성막 클러스터(1)의 다른 부분과 충돌 등이 일어난 후에, 복수의 티칭위치 모두에 대해 티칭 작업을 수행하는 대신, 원점 위치에서의 로봇 핸드부(24)의 위치 어긋남량만을 측정하여, 다른 티칭위치들에 대한 보정을 행한다. 이에 의해, 로봇(14)의 충돌 후의 재티칭 작업에 드는 시간을 대폭 단축할 수 있게 된다.

본 실시예에서는, 충돌 등에 의해 로봇 핸드부(24)에 위치 어긋남이 발생한 경우에 로봇 핸드부(24)를 원점위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 후 마크부(241)의 위치를 재측정하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 충돌 등이 일어나지 않더라도, 일정 시간 이상 로봇(14)이 사용된 후에, 로봇 핸드부(24)를 원점 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 후, 로봇 핸드부(24)의 위치를 재측정하여도 된다. 이를 통해, 로봇(14)의 지속적인 사용으로 인한 관절부 등의 변형으로 인해, 로봇(14)의 성막 클러스터(1)의 다른 부분과 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

상기한 실시예는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기한 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 본 기술사상의 범위내에서 적절히 변형하여도 된다.

1: 성막 클러스터
11: 성막실(처리실)
12: 마스크 스톡 챔버
13: 반송실
14: 로봇
15: 패스실
16: 버퍼실
22: 샤프트부
23: 로봇 아암부
24: 로봇 핸드부
25: 제어부
31: 검출수단
241: 마크부

Claims

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로봇 시스템으로서,
로봇 아암부와, 상기 로봇 아암부에 회전가능하게 연결된 로봇 핸드부를 포함하는 로봇과,
상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 로봇 핸드부에는, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한 상기 로봇 핸드부의 회전각을 측정하는데 사용되는 마크부가 설치되고,
상기 제어부는, 상기 로봇의 동작의 제어에 사용되는 복수의 티칭 위치에 대한 정보를 기억하는 메모리부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부가 소정 위치에 세팅된 상태에서, 상기 마크부를 사용하여 측정된 상기 로봇 핸드부의 회전각에 관한 정보를 포함하는 정보에 기초하여, 상기 메모리부에 기억된 상기 복수의 티칭 위치에 관한 정보 중 적어도 2개에 대하여, 상기 로봇 핸드부의 위치에 관한 정보를 각각 보정하는, 로봇 시스템.
제9항에 있어서, 상기 마크부는, 상기 로봇 핸드부의 상기 로봇 아암과의 연결부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 설치되는 로봇 시스템.
제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇 핸드부가 상기 소정 위치에 세팅된 상태에서, 상기 마크부를 사용하여 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 상기 메모리부에 기억하여 두는 로봇 시스템.
제11항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 메모리부에 기억된 상기 제1 정보와, 상기 제어부가 상기 로봇 핸드부를 상기 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서 상기 마크부를 사용하여 다시 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보에 기초하여, 상기 회전각의 방향에 있어서의 위치 어긋남량을 산출하는 로봇 시스템.
제12항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 회전각의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 메모리부에 기억된 상기 복수의 티칭 위치에 대한 정보 중 적어도 2개에 대하여, 상기 로봇 핸드부의 위치에 관한 정보를 각각 보정하는 로봇 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제어부는, 보정된 상기 복수의 티칭위치에 대한 정보에 기초하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 로봇 시스템.
제9항에 있어서,
상기 소정 위치는 상기 복수의 티칭 위치 중 하나인 로봇 시스템.
제15항에 있어서, 상기 소정 위치에 해당하는 상기 티칭 위치는, 상기 복수의 티칭 위치 중, 상기 로봇 아암부 및 상기 로봇 핸드부가 가장 펴진 상태에 대응하는 위치인 로봇 시스템.
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제9항에 있어서, 상기 로봇 핸드부의 상기 마크부를 검출하기 위한 검출수단을 더 포함하는 로봇 시스템.
제23항에 있어서,
상기 검출수단은 상기 마크부에 상응하게 배치된 검출부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 검출부에 의해 상기 마크부를 검출하여 취득한 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한, 상기 로봇 핸드부의 상기 회전각을 산출하는 로봇 시스템.
제24항에 있어서,
상기 검출수단은 복수의 검출부를 포함하는 로봇 시스템.
제24항에 있어서,
상기 복수의 검출부는 촬상용 카메라인 로봇 시스템.
제23항에 있어서,
상기 검출수단은 상기 마크부에 상응하게 배치된 촬상용 카메라를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 촬상용 카메라에 의해 촬상된 상기 마크부의 촬상화상을 화상처리하여 얻어진 정보에 기초하여, 상기 로봇 핸드부를 관통하는 가상축선을 중심으로 한, 상기 로봇 핸드부의 상기 회전각을 산출하는 로봇 시스템.
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디바이스의 제조 방법으로서,
로봇 아암부 와 상기 로봇 아암부에 연결되며 마크부가 설치된 로봇 핸드부를 포함하고, 상기 디바이스의 제조에 사용되는 기판을 반송하는 로봇을 준비하는 단계와,
상기 기판이 반송되어야 하는 복수의 반송위치를 포함하는 복수의 티칭 위치를 제어부의 메모리부에 기억시키는 단계와,
소정 위치에 세팅된 상기 로봇 핸드부의 상기 마크부를 검출하여 측정된, 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 상기 메모리부에 기억시키는 단계와,
상기 로봇 핸드부를 상기 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서 상기 로봇 핸드부의 상기 마크부를 재검출하여, 상기 로봇 핸드부의 위치를 다시 측정하는 단계와,
기억된 상기 제1 정보와 다시 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보에 기초하여, 제1 방향, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향을 회전축으로 하는 회전각 방향에 있어서의, 상기 로봇 핸드부의 위치 어긋남량을 측정하는 단계와,
상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 메모리부에 기억된 상기 복수의 티칭 위치에 관한 정보 중 적어도 2개의 정보를 각각 보정하는 단계를 포함하는
디바이스 제조 방법.
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마크부가 설치된 로봇핸드부를 포함하는 로봇 및 상기 로봇의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 로봇 시스템에 있어서의 티칭 위치 조정방법으로서,
피반송체가 반송되어야 하는 복수의 반송위치를 포함하는 상기 로봇의 복수의 티칭 위치를 상기 제어부의 메모리부에 기억시키는 단계와,
소정 위치에 세팅된 상기 로봇핸드부의 상기 마크부를 검출하여 측정된, 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제1 정보를 상기 메모리부에 기억시키는 단계와,
상기 제어부가 상기 로봇 핸드부를 상기 소정 위치에 세팅하기 위한 제어를 행한 상태에서, 상기 로봇 핸드부의 상기 마크부를 재검출하여, 상기 로봇 핸드부의 위치를 다시 측정하는 단계와,
상기 제1 정보와 다시 측정된 상기 로봇 핸드부의 위치에 대한 제2 정보에 기초하여, 제1 방향, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향을 회전축으로 하는 회전각 방향에 있어서의, 상기 로봇 핸드부의 위치 어긋남량을 측정하는 단계와,
상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 회전각 방향 중 적어도 하나 이상의 방향에 있어서의 상기 위치 어긋남량이 해당 방향에 대한 소정의 임계값을 넘는 경우, 해당 방향으로의 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 메모리부에 기억된 상기 복수의 티칭 위치 중 적어도 2개의 정보를 각각 보정하는 단계를 포함하는
티칭 위치 조정방법.
제10항에 있어서, 상기 마크부는, 상기 로봇 핸드부의 상기 로봇 아암부와의 결합부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 설치된 제1 마크 및 제2 마크를 포함하거나, 또는, 상기 로봇 핸드부의 상기 로봇 아암부와의 연결부로부터 상기 로봇 핸드부의 자유선단을 향하는 방향을 따라 연장하는 선형 마크를 포함하는 로봇 시스템.