KR102139617B1 - 기판 이송 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 이송 장치가 개시된다. 기판 이송 장치는 기판용기 내에 복수의 슬롯들에 각각 로딩된 복수의 기판들을 언로딩하여 기설정된 위치로 이송하며, 상기 기판용기가 로딩되는 로드포트; 상기 로드포트에 로딩된 상기 기판용기의 도어를 개폐하는 도어 오프너; 상기 기판용기의 도어가 개방된 상태에서 상기 슬롯들에 로딩된 기판들을 매핑하는 기판 매핑부; 상기 슬롯들에 놓인 기판들을 언로딩하는 핸드를 가지며, 기판들을 기설정된 위치로 이송하는 반송 로봇; 및 상기 기판 매핑부에서 수신된 매핑 데이터를 토대로 상기 핸드를 티칭하는 제어부를 포함한다.

Description

기판 이송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 이송 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 이송하는 반송 로봇을 갖는 기판 이송 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 높은 청정도를 유지하는 청정실 내에서 진행되며 웨이퍼의 저장 및 운반을 위해 오픈형 웨이퍼 용기가 주로 사용되었다. 그러나 최근에는 청정실의 유지비용을 줄이기 위해 공정설비 내부 및 공정설비와 관련된 일부 설비의 내부에서만 높은 청정도가 유지되고, 기타 지역에서는 비교적 낮은 청정도가 유지된다. 낮은 청정도가 유지되는 지역에서 대기중의 이물질이나 화학적인 오염으로부터 웨이퍼를 보호하기 위해 밀폐형 웨이퍼 용기가 사용되며, 이러한 밀폐형 웨이퍼 용기의 대표적인 예로 전면 개방 일체식 포드(front open unifiedpod : 이하 "FOUP")가 있다.
또한, 최근에 반도체 웨이퍼의 직경이 증가됨에 따라, 자동화 시스템에 의해 반도체 칩이 제조되며, 이러한 반도체 제조 공정의 자동화와 클리닝환경을 위해 공정설비에 연결되어 기판 용기와 공정설비간 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송 시스템(equipment front end module : 이하 "EFEM")이 사용된다.
미국등록특허 제6,473,996호에는 상술한 웨이퍼 이송 시스템의 로드포트가 개시되어 있다. 기판 용기가 로드포트의 스테이션 상에 놓여지면, 도어 오프너에 의해 기판 용기의 도어가 열린다. 이후, 기판 용기 내에 형성된 다수의 슬롯 내부에 웨이퍼가 적재되어 있는지의 유무를 확인하고, 기판 용기 내에 적재된 웨이퍼의 상태를 측정하는 매핑(mapping) 공정이 진행된다. 매핑 데이터를 토대로 반송 로봇을 티칭(teaching) 한다. 티칭 공정은 작업자의 육안에 의지하거나, 티칭 지그(teaching jig)를 이용한다. 작업자의 육안으로 티칭 공정을 수행할 경우, 작업자에 따른 편차값이 존재하므로 반송 로봇이 웨이퍼를 언로딩하는 과정에서 웨이퍼에 데미지(damgage)가 가해질 수 있다. 티칭 지그를 이용할 경우, 티칭 지그 자체의 오차로 티칭 공정에 오차가 발생할 수 있고, 티칭 지그의 자중에 의해 반송 로봇의 핸드가 처짐으로 인해 티칭 공정에 오차가 발생할 수 있다.
본 발명은 티칭 공정에서 오차 발생을 예방할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 장치는 기판용기 내에 복수의 슬롯들에 각각 로딩된 복수의 기판들을 언로딩하여 기설정된 위치로 이송하며, 상기 기판용기가 로딩되는 로드포트; 상기 로드포트에 로딩된 상기 기판용기의 도어를 개폐하는 도어 오프너; 상기 기판용기의 도어가 개방된 상태에서 상기 슬롯들에 로딩된 기판들을 매핑하는 기판 매핑부; 상기 슬롯들에 놓인 기판들을 언로딩하는 핸드를 가지며, 기판들을 기설정된 위치로 이송하는 반송 로봇; 및 상기 기판 매핑부에서 수신된 매핑 데이터를 토대로 상기 핸드를 티칭하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 기판 매핑부는 상기 슬롯들에 놓인 기판을 감지하는 센서; 상기 센서를 상기 기판들이 적층된 방향으로 이동시키는 센서 이동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도어 오프너의 도어 홀더 배면에 구비되며 상기 슬롯들에 안착되는 기판들의 수에 대응하는 개수로 제공되는 매핑 바를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 매핑 바들의 위치를 기준 위치로 설정하고, 상기 센서에서 감지된 기판 위치와 상기 기준 위치를 토대로 상기 핸드의 이동 높이를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 방법은 도어 오프너가 기판용기의 도어를 개방하고, 센서가 상기 기판용기 내에 복수의 슬롯들에 각각 로딩된 복수의 기판들을 매핑하고, 상기 매핑 데이터를 토대로 반송 로봇의 핸드를 티칭한다.
또한, 상기 센서는 상하방향으로 이동하며 상기 슬롯들에 로딩된 기판들의 높이를 감지할 수 있다.
또한, 상기 도어 오프너의 도어 홀더 배면에는 상기 슬롯들에 안착되는 기판들의 수에 대응하는 개수로 매핑 바가 제공되며, 상기 매핑 바들의 위치를 기준 위치로 설정하고 상기 센서에서 감지된 기판 위치와 상기 기준 위치를 토대로 상기 핸드의 이동 높이를 조절할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판들의 매핑 데이터로부터 티칭 공정을 수행하므로, 수작업으로 인한 오차 발생 및 티칭 지그의 사용으로 인한 오차 발생이 예방된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판용기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 로드포트를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 도어 오프너를 나타내는 사시도이다.
도 5는 기판 매핑부를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 기판 매핑부를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판용기를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판처리장치(1)는 기판용기(10), 기판이송시스
템(30) 및 공정설비(20)를 포함한다.
기판용기(10)는 웨이퍼(W) 등과 같은 반도체 기판들을 수납한다. 기판용기(10)로는 대기중의 이물질이나 화학적인 오염으로부터 기판(W)을 보호하기 위해 밀폐형 용기가 사용되며, 전방 개방 일체식 포드(FOUP)가 사용될 수 있다.
기판용기(10)는 일면이 개방된 공간을 가지는 몸체(12)와 이를 개폐하는 도어(14)를 가진다. 몸체(12)의 내측 벽에는 기판(W)의 가장자리 일부가 삽입되는 슬롯(12a)이 상하로 나란하게 복수 개 제공된다. 도어(14)에는 래치홀(14b)과 레지스트레이션홀(14a)이 형성된다. 또한, 도어(14)의 내측벽에는 도어(14)가 닫힌 상태에서 기판용기(10) 내 웨이퍼(W)들에 일정 압력을 가하도록 판 스프링이 설치될 수 있다.
공정설비(20)는 화학기상증착(CVD), 건식식각(Dry etch), 열확산(Thermal furnace), 디벨로프(Developing), 또는 세정(Cleaning)공정 등을 수행하는 설비일 수 있다. 도시되지 않았지만, 공정설비(20) 내에는 로드록 챔버, 트랜스퍼 챔버, 그리고 상술한 공정을 수행하는 공정챔버들이 제공될 수 있다.
기판이송시스템(30)은 기판용기(10)와 공정설비(20) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다. 기판이송시스템(30)은 로드포트(Loadport)(100), 도어 오프너(180), 프레임(200), 반송로봇(Transfer robot)(220), 정렬부재(300), 기판 매핑부(400), 제어부(500)를 포함한다.
프레임(200)은 직육면체 형상을 가지며, 측벽들 중 공정설비(20)와 인접하는 후방벽(202)에는 기판(W) 이송을 위한 통로인 반입구(202a)가 형성되고 후방벽(202)과 마주보는 전방벽(204)에는 개구가 형성된다. 전방벽(204)에는 장착홈(205)이 형성되고, 장착홈(205)은 로드포트(100) 상의 기판용기(10) 상부면을 향하여 하향 경사지게 형성되며, 장착홈(205) 내에는 정렬부재(300)가 설치된다. 정렬부재(300)는 기판용기(10) 내 기판(W)들을 정렬하기 위하여 제공된다.
프레임(200) 내의 상부에는 프레임(200) 내부를 일정 청정도로 유지하기 위한 팬필터유닛(240)이 설치되고, 프레임(200) 내의 하부에는 공기의 배기통로인 배기구(206)가 형성되며, 프레임(200) 내에는 기판용기(10)와 공정 설비(20) 간 웨이퍼(W)를 반송하는 반송로봇(220)이 설치된다. 반송로봇(220)은 기판(W)을 언로딩하는 핸드(221)를 갖는다.
도 3은 도 1의 로드포트를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 도어 오프너를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 로드포트(100)는 프레임(200)의 전방벽(204)과 접하여 위치되며, 기판용기(10)를 지지한다. 로드포트(100)는 수직프레임(160), 스테이션(120), 이동판(140), 그리고 구동기(미도시)를 가진다.
수직프레임(160)은 프레임(200)의 전방벽(204) 개구에 삽입되어 프레임(200)에 결합되고, 기판(W)이 출입되는 통공(162)이 형성된다. 수직프레임(160)의 일측에는 스테이션(120)이 장착되고, 스테이션(120)의 상면에는 이동판(140)이 결합된다. 스테이션(120)은 중앙에 이동판(140)이 수직프레임(160)을 향하는 방향으로 직선이동 하도록 안내하는 가이드홈(122)이 형성된다. 이동판(140)은 상부판(142)과 이로부터 아래로 연장되는 가이드홈(122)에 삽입되는 하부판(144)을 가지며, 이동판(140) 상에는 복수개의 키네마틱핀(142a)들이 설치된다. 키네마틱핀(142a)들은 기판용기(10)의 저면에 형성된 홈에 삽입되어 기판용기(10)가 이동판(140) 상의 정해진 위치에 놓이도록 한다.
도어 오프너(180)는 이동판(140) 상에 놓여진 기판용기(10)의 도어(14)를 개폐한다. 도어 오프너(180)는 도어홀더(182), 암(184) 홀더 구동기(미도시), 그리고 매핑 바(186)를 포함한다.
도어 홀더(182)는 통공(162)과 상응되는 크기 및 형상을 가지고, 암(184)은 도어 홀더(182)의 후면에 고정 결합된다. 홀더 구동기는 암(184)에 결합되어 상하 또는 전후 방향으로 암(184)을 이동시킨다. 홀더 구동기는 스테이션(120) 내에 설치될 수 있다. 도어 홀더(182)에는 도어(14)의 래치홀(14b)과 레지스트레이션홀(14a)에 각각 삽입되는 래치키(182b)와 레지스트레이션핀(182a)이 설치되어 기판용기(10)의 도어(14)를 개폐할 수 있다. 도어 홀더(182)는 회전 부재(340)에 의해 회전될 수 있다. 회전부재(340)는 구동모터(미도시)와 구동모터에 의해 회전되는 회전축(미도시)을 포함하며, 상기 회전축에 도어 홀더(182)와 회전부재(340) 사이의 암(184)이 연결되어 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
도어 홀더(182)의 배면에는 매핑 바(186)들이 제공된다. 매핑 바(186)들은 기판용기(10)의 내부의 슬롯(12a)에 안착되는 기판(W)들에 대응하는 개수로 제공되며, 슬롯(12a)들에 대응하는 높이에 제공될 수 있다. 매핑 바(186)들은 기판(W)의 가장자리 부위에 대응되는 폭을 가지는 한 쌍의 매핑 바(187, 188)들이 일렬로 위치되고, 한 쌍의 매핑 바(187, 188)들은 기판용기(10) 내부의 최상위 슬롯에서부터 최하위 슬롯에 대응되는 간격을 가지며 설치된다.
정렬부재(300)는 기판용기(10) 내에 적재된 기판(W)들을 정렬하기 위해 제공된다. 특정 기판(W)들의 일측이 슬롯(12a)으로부터 이탈되었을 때 기판용기(10)의 상부면에 가벼운 충격을 가하여 슬롯(12a)으로부터 이탈된 기판(W)들이 슬롯(12a) 상에 다시 정렬되도록 하는 구성들을 포함한다.
도 5는 기판 매핑부를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 기판 매핑부를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 기판 매핑부(400)는 센서(410), 지지 로드(420), 그리고 센스 이동부(430)를 포함한다. 센서(410)는 기판 용기(10) 내에 적재된 기판(W)들을 감지한다. 센서(410)는 기판(W)의 양측에 제공되는 발광 센서(411)와 수광 센서(412)를 포함한다. 발광 센서(411)와 수광 센서(412)는 동일 높이에 위치하며, 발광 센서(411)에서 발광된 광은 수광 센서(412)에 수신된다. 수광 센서(412)에 광이 수신되는 경우 해당 높이에 기판(W)이 제공되지 않는 것으로 판단하고, 광이 수신되지 않는 경우 해당 높이에 기판(W)이 제공되는 것으로 판단한다.
지지 로드(420)는 길이가 길게 제공되는 로드 형상으로, 센서(410)를 지지한다. 센서(410)는 지지 로드(420)의 선단에 제공된다. 지지 로드(420)는 한 쌍 제공되며, 기판(W)의 양측에 각각 위치한다.
센서 이동부(430)는 기판(W)들이 적층된 방향으로 센서(410)를 이동시킨다. 센서 이동부(430)는 상하방향으로 센서(410)를 이동시킨다. 센서 이동부(430)에 의해 센서(410)는 최상위 슬롯(12a)이 위치하는 지점에서부터 최하위 슬롯(12a)이 위치하는 지점 사이를 이동할 수 있다. 센서 이동부(430)는 구동 로드(431)와 구동기(432)를 포함한다. 구동 로드(431)는 지지 로드(420)의 하부에서 수직하게 배치되며, 상단에 지지 로드(420)가 결합된다. 구동기(432)의 구동으로 구동 로드(431)가 상하방향으로 이동한다.
제어부(500)는 센서(410)에서 측정된 기판(W)들의 매핑 데이터를 수신하며, 수신된 결과에 따라 반송 로봇(220)를 티칭한다. 제어부(500)는 매핑 바(186)들의 위치를 기준 위치로 설정하고, 센서(410)에서 감지된 기판 위치와 기준 위치를 토대로 핸드(221)의 이동 높이를 조절할 수 있다. 실시예에 의하면, 매핑 바(186)들은 슬롯(12a)들과 대응하는 지점에 각각 고정 위치하므로 기준 위치로 제공될 수 있다. 제어부(500)는 기준 위치와 센서(410)에서 감지된 기판 위치를 비교하며, 기준 위치와 기판 위치를 반영하여 핸드(221)의 이동 높이를 조절할 수 있다. 또한, 특정 슬롯(12a)에 기판(W)이 안착되지 않는 경우 센서(410)는 해당 위치에서 기판(W)을 감지하지 않는다. 제어부(500)는 기판(W)이 감지되지 않는 지점에는 핸드(221)를 제공하지 않음으로써 불필요한 핸드(221)의 이동을 방지할 수 있다.
이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다.
기판 용기(10)가 로드 포트(100)의 이동판(140)에 놓이고, 이동판(140)이 수직 프레임(160)을 향하는 방향으로 직선이동한다. 도어 오프너(180)의 도어 홀더(182)는 홀더 구동기의 구동에 의해 기판 용기(10)의 도어(14)를 개방한다.
센서(410)는 센서 이동부(430)의 이동에 의해 최상위 슬롯(12a)으로부터 최하위 슬롯(12a)으로, 또는 이와 반대로 이동한다. 센서(410)가 이동하는 동안 센서(410)는 기판(W)들의 유무 및 기판(W)들의 높이를 감지한다. 센서(410)에서 감지된 기판(W)들의 유무 및 높이는 제어부(500)에 전달되며, 제어부(500)는 기판(W)들의 매핑 데이터를 토대로 반송 로봇(220)을 티칭한다. 제어부(500)는 기판(W)을 언로딩하기 위해 기판 용기(10) 내부로 이동하는 핸드(221)가 슬롯(12a)에 안착된 기판(W)의 높이를 반영하여 이동하도록 제어한다. 제어부(500)는 매핑 바(186)들의 위치를 기준 위치로 정하고, 기준 위치와 센서(410)에서 감지된 기판(W) 위치를 비교하여 핸드(221)의 이동 높이를 조절할 수 있다. 기판(W)을 언로딩한 핸드(221)는 반송 로봇(220)의 이동으로 기설정된 지점으로 기판(W)을 이송한다.
이러한 기판 처리 방법은 도어 오프너(180)의 매핑 바(186)들의 위치를 기준 위치로 설정하고, 매핑 데이터를 기준으로 각 슬롯(12a)들의 위치를 자동으로 티칭하므로, 수작업으로 발생할 수 있는 오차 요인을 예방할 수 있다. 또한, 티칭 작업에 지그를 사용하지 않으므로 지그의 무게로 인한 반송 로봇 핸드(221)의 처짐 오차를 고려하지 않아도 된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 기판 처리 장치 10: 기판용기
20: 공정 설비 30: 기판이송시스템
100: 로드포트 180: 도어 오프너
200: 프레임 220: 반송로봇
300: 정렬부재 400: 기판 매핑부
500: 제어부 410: 센서
420: 지지 로드 430: 센서 이동부

Claims (6)

  1. 기판용기 내에 복수의 슬롯들에 각각 로딩된 복수의 기판들을 언로딩하여 기설정된 위치로 이송하는 기판 이송 장치에 있어서,
    상기 기판용기가 로딩되는 로드포트;
    상기 로드포트에 로딩된 상기 기판용기의 도어를 개폐하는 도어 오프너;
    상기 기판용기의 도어가 개방된 상태에서 상기 슬롯들에 로딩된 기판들을 매핑하는 기판 매핑부;
    상기 슬롯들에 놓인 기판들을 언로딩하는 핸드를 가지며, 기판들을 기설정된 위치로 이송하는 반송 로봇; 및
    상기 기판 매핑부에서 수신된 매핑 데이터를 토대로 상기 핸드를 티칭하는 제어부와;
    상기 도어 오프너의 도어 홀더 배면에 구비되는 매핑 바를 포함하되,
    상기 기판 매핑부는
    상기 슬롯들에 놓인 기판을 감지하는 센서;
    상기 센서를 상기 기판들이 적층된 방향으로 이동시키는 센서 이동부를 포함하고,
    상기 매핑 바는 상기 슬롯들에 안착되는 기판들의 수에 대응하는 개수로 제공되되 상기 슬롯에 대응되는 높이에 제공되며,
    상기 제어부는,
    상기 매핑 바들의 위치를 기준 위치로 설정하고, 상기 센서에서 감지된 기판 위치와 상기 기준 위치를 토대로 상기 핸드의 이동 높이를 조절하는 기판 이송 장치.
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  4. 도어 오프너가 기판용기의 도어를 개방하고,
    센서가 상기 기판용기 내에 복수의 슬롯들에 각각 로딩된 복수의 기판들을 매핑하고,
    상기 센서로부터 수신된 매핑 데이터를 토대로 반송 로봇의 핸드를 티칭하되,
    상기 도어 오프너의 도어 홀더 배면에는 매핑 바가 제공되며,
    상기 매핑 바는 상기 슬롯들에 안착되는 기판들의 수에 대응하는 개수로 제공되되 상기 슬롯에 대응되는 높이에 제공되며,
    상기 매핑 바들의 위치를 기준 위치로 설정하고,
    상기 센서는 상하방향으로 이동하며 상기 슬롯들에 로딩된 기판들의 높이를 감지하며,
    상기 센서에서 감지된 기판 위치와 상기 기준 위치를 토대로 상기 핸드의 이동 높이를 조절하는 기판 이송 방법.
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