KR102397940B1

KR102397940B1 - 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치

Info

Publication number: KR102397940B1
Application number: KR1020200063280A
Authority: KR
Inventors: 최성순; 권혁민; 신정재; 가채현; 김홍열; 신현국
Original assignee: (주)티에프씨랩; 최성순
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2022-05-16
Also published as: KR20210146169A

Abstract

본 발명은, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼 수납 장치에 웨이퍼를 반송하여 수납하거나 웨이퍼 수납 장치로부터 웨이퍼를 취출하는 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정확히 측정하고 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정밀하게 티칭할 수 있는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 관한 것이다.

Description

웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치{MAINTENANCE APPARATUS FOR WAFER TRANSFER ROBOT}

본 발명은, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼 수납 장치에 웨이퍼를 반송하여 수납하거나 웨이퍼 수납 장치로부터 웨이퍼를 취출하는 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정확히 측정하고 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 정확하고 정밀하게 확인할 수 있는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 상에 증착 공정, 연마 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 세정 공정, 검사 공정, 열처리 공정 등이 선택적이면서도 반복적으로 수행되어 제조되며, 이렇게 반도체 소자로 형성되기 위하여 웨이퍼는 각 공정에서 요구되는 특정 위치로 운반된다.

반도체 제조 공정 시에, 가공되는 웨이퍼는 고정밀도의 물품으로 보관 및 운반 시 외부의 오염 물질과 충격으로부터 오염되거나 손상되지 않도록 웨이퍼 수납 장치(Front Opening Unified Pod, FOUP)와 같은 이송 장치에 수납되어 이송한다.

이때, 상기 웨이퍼 수납 장치에 웨이퍼를 반송하여 수납하거나 웨이퍼 수납 장치로부터 웨이퍼를 취출하는 웨이퍼 반송 로봇의 작동은 웨이퍼의 품질을 결정하는 중요한 요인으로 작용한다.

예컨대, 웨이퍼가 수용된 웨이퍼 수납 장치와 웨이퍼 반송 로봇 간의 수평도, 웨이퍼 수납 장치의 슬롯과 반송 로봇의 엔드 이펙터와의 갭(gap) 등은 웨이퍼의 품질을 결정하는 데에 매우 직접적인 영향을 미친다.

만일, 상기와 같은 사항들이 제대로 셋팅되지 않는다면, 웨이퍼의 긁힘, 깨짐 등의 직접적이고 치명적인 손상을 입힐 수 있기 때문이다.

따라서, 웨이퍼 수납 장치를 지지하고 이송하는 로드 포트(load pot)와, 웨이퍼 수납 장치의 수평도, 웨이퍼 수납 장치와 웨이퍼 반송 로봇 간의 수평도 및 웨이퍼 수납 장치에 구비되는 탑재 슬롯과 웨이퍼 반송 로봇에 구비되는 엔드 이펙터 동작 간의 갭 등을 최적화하고, 그것을 유지해야만 한다.

따라서, 웨이퍼 수납 장치에 웨이퍼를 수납하거나, 웨이퍼 수납 장치로부터 웨이퍼를 취출할 때 사용되는 각종 웨이퍼 반송 로봇의 작동은 정확하게 티칭(teaching)되어 있어야 한다.

따라서, 이러한 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정확하게 측정하여 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 정확하게 진단할 수 있는 장치가 필요하다.

그러나, 종래에는 웨이퍼와 웨이퍼 반송 로봇과의 정렬 상태를 보조하고 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 정확히 측정할 수 있는 측정 장비가 마땅하지 않은 것이 현실이다. 따라서, 이로 인해 웨이퍼 반송 로봇의 셋팅이 수동 공구 및 작업자의 숙련도에 의해 크게 좌우되며, 숙련된 작업자라 하더라도 더 높은 작업 효율을 위해 정량적 기준을 필요로 하는 문제점이 있다.

더불어, 장비의 지속적인 유지 보수 작업으로 인해 초기 셋팅이 틀어지는 경우가 많고, 그에 대해 즉각적으로 측정/평가할 수 있는 방법이 없는 관계로 공정이 일정 부분 진행된 후에야 문제 여부를 인식하는 경우가 많은 문제점이 있다.

즉, 현재는 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 정확하게 확인 및 진단하기 어려우며, 현재의 티칭 상태에 따른 향후 문제 발생 가능성을 예측하기도 어렵다.

따라서, 웨이퍼 반송 로봇의 동작을 정확하고 간편하게 측정하며, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 정확하게 진단하고, 이상 발생 지점 및 점검 필요 사항을 간편하고 정밀하게 확인할 수 있으며, 향후 문제 발생 가능성을 미리 차단할 수 있는 장치가 마련될 필요가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2019-0006046호

본 발명은 전술한 종래기술의 기술적 한계를 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼 수납 장치에 웨이퍼를 반송하여 수납하거나 웨이퍼 수납 장치로부터 웨이퍼를 취출하는 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정확히 측정하고 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 정확하고 정밀하게 확인할 수 있는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 웨이퍼 반송 로봇의 작동(웨이퍼 수납 전, 수납 후, 수납 과정)을 정확히 측정하고, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 수치로 확인 가능하며 수리 필요 여부 및 수리 필요 부분의 정밀한 확인이 가능한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치를 제공하는 목적을 갖는다. 아울러, 보다 상세하게는, 웨이퍼 반송 로봇의 작동 중, 특정 구간에서의 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정확히 측정할 수 있는 목적을 갖는다. 또한, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 작업, 티칭 상태, 및 진동폭 등을 수치화하여 확인할 수 있는 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은, 모든 측정된 데이터에 대하여 장비 상태 모니터링과 트렌드를 관리할 수 있으며, 트렌드 관리는 주기적인 측정(예: 1주일에 1번 측정)에서 얻어지는 누적된 데이터의 경향 분석을 가능하게 함으로서, 장비 문제 발생을 조기에 예측할 수 있도록 하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치를 제공하는 목적을 갖는다.

아울러, 하나의 장비에서 문제 발생 시, 인접 장비와의 상관 관계를 측정 데이터로 분석할 수 있도록 함으로서, 문제 발생(예컨대, 웨이퍼 반송 로봇 작동 불량 및 엔드 이펙터 접촉으로 인한 웨이퍼 하부의 스크래치 발생 등)을 미연에 방지할 수 있는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치를 제공하는 목적을 갖는다.

본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치는, 웨이퍼를 로딩(loading)하는 엔드 이펙터를 구비하고 상기 엔드 이펙터를 이용하여 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 티칭하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치는, 탑재 공간을 갖는 수납 지그; 상기 수납 지그 내에 구비되며 웨이퍼가 탑재되는 탑재 슬롯; 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치를 측정하는 수평 위치 센서; 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하는 수평 레벨 센서; 상기 수납 지그의 경사를 측정하는 경사 센서; 및 처리 장치; 를 포함하며, 상기 처리 장치는, 상기 수평 위치 센서, 수평 레벨 센서, 및 경사 센서의 작동을 제어하며, 상기 수평 위치 센서, 수평 레벨 센서, 및 경사 센서에서 측정된 데이터를 이용하여 상기 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 확인한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 위치 센서는, 상하 방향으로 동일 선상에 위치하는 투광 장치와 수광 장치를 포함하며, 상기 투광 장치는 측정광을 생성하고, 상기 수광 장치는 상기 투광 장치에서 생성된 측정광을 수광하고, 상기 수광 장치에서 수광하는 측정광의 광량에 따라서 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치를 측정하되, 상기 웨이퍼가 상기 탑재 슬롯에 위치하면, 상기 웨이퍼의 가장자리의 적어도 일 부분이 상기 투광 장치와 상기 수광 장치 사이에 위치하고, 상기 웨이퍼가 상기 측정광의 적어도 일 부분을 가려서 상기 측정광의 일부가 상기 수광 장치에 입사하며, 상기 처리 장치는, 상기 투광 장치에서 생성된 측정광의 광량과 상기 수광 장치에 입사하는 상기 측정광의 광량을 비교하여 입사비를 도출하고, 상기 입사비가 미리 정해진 정상 입사비 범위 이내일 경우 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치가 정상이라고 판단하며, 상기 입사비가 상기 정상 입사비 범위 외일 경우 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치가 비정상이라고 판단한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 위치 센서는, 제1 수평 위치 센서와 제2 수평 위치 센서를 포함하며, 상기 제1 수평 위치 센서는 상기 수납 본체의 전측, 또는 후측에 위치하며, 상기 제2 수평 위치 센서는 상기 수납 본체의 좌측, 또는 우측에 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 탑재 슬롯은 상기 수납 지그의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 탑재 슬롯은 상하 방향으로 일 직선 상에 위치하며 상하 방향으로 오픈된 오픈부를 포함하며, 상기 제2 수평 위치 센서는, 상기 오픈부와 상하 방향으로 동일 선상에 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 위치 센서는, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 수납 지그 내로 이동시키거나, 또는 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 수납 지그로부터 취출시킬 때, 상기 웨이퍼의 수평 방향 진동 폭을 측정한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 레벨 센서는, 상기 수납 지그 내에 위치하며 상기 수납 지그 내의 일 수평면 상에서 일 중심점을 중심으로 회전하는 이동 센서를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 레벨 센서는, 상기 수납 지그 내에 구비되는 센서 지그, 상기 센서 지그에 연결되는 회전 구동기, 일 단이 상기 회전 구동기에 연결되는 센서 아암을 포함하며, 상기 이동 센서는 상기 센서 아암의 타단에 연결되고, 상기 회전 구동기의 회전에 의해서 상기 센서 아암 및 상기 이동 센서가 일 수평면 상에서 회전한다.

일 실시예에 의하면, 상기 탑재 슬롯은, 상하로 서로 이격된 위치에 위치하는 상부 탑재 슬롯, 및 하부 탑재 슬롯을 포함하고, 상기 수평 레벨 센서는, 상기 상부 탑재 슬롯과 상기 하부 탑재 슬롯 사이에 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 센서 지그는, 상하로 오픈되는 윈도우 라인을 포함하며, 상기 이동 센서가 회전하는 궤적은 상기 윈도우 라인의 위 또는 아래에 위치하며 상기 윈도우 라인과 상하 방향으로 겹쳐지게 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 레벨 센서는, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 수납 지그 내에 수납하는 과정에서, 소정의 제1 측정 시점에 제1 측정 위치에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하며, 상기 제1 측정 시점과 시간차를 갖는 소정의 제2 측정 시점에 제2 측정 위치에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하며, 상기 처리 장치는 상기 제1 측정 시점과 제2 측정 시점에서 측정된 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 비교한다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 측정 위치와 상기 제2 측정 위치는, 상기 수납 지그를 기준으로 하여 서로 동일한 지점에 위치하며, 상기 처리 장치는 상기 엔드 이펙터의 경사도를 측정한다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 측정 위치와 상기 제2 측정 위치는, 상기 웨이퍼를 기준으로 하여 서로 동일한 지점에 위치하며, 상기 처리 장치는 상기 엔드 이펙터의 직진도를 측정한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 레벨 센서는, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 탑재 슬롯 상에 로딩(loading)하거나, 또는 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 탑재 슬롯으로부터 언로딩(unloading)할 때 상기 웨이퍼의 수평 레벨 변화 폭을 측정하며, 상기 처리 장치는 상기 측정된 수평 레벨 변화 폭을 이용하여 상기 웨이퍼의 상하 방향 진동 폭을 측정한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 레벨 센서는, 상기 엔드 이펙터 상에 놓인 상태의 상기 웨이퍼의 수평 레벨과, 상기 탑재 슬롯 상에 상기 웨이퍼가 놓인 상태에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하며, 상기 처리 장치는 상기 측정된 수평 레벨을 비교하여 상기 웨이퍼와 상기 탑재 슬롯 사이의 높이 간격, 및 상기 웨이퍼의 경사도를 측정한다.

일 실시예에 의하면, 상기 처리 장치는, 상기 수평 위치 센서, 수평 레벨 센서, 및 경사 센서에서 측정된 측정값을 분석하여 트렌드를 도출한다.

일 실시예에 의하면, 상기 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치는, 측정용 더미 웨이퍼;를 더 포함하며, 상기 측정용 더미 웨이퍼는 표면에 광이 조사되면 난반사가 발생하도록 표면에 소정의 거칠기를 갖는다.

본 발명의 실시예에 의하면, 센서 등을 구비한 웨이퍼 수납 장치(FOUP)형태의 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치를 이용하여, 웨이퍼 반송 로봇의 작동(웨이퍼 수납 전, 수납 후, 수납 과정)을 정확히 측정하고, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 수치로 확인 가능하며 웨이퍼 반송 로봇의 수리 필요 여부 및 수리 필요 부분의 정밀한 확인이 가능하다.

또한, 로드 포트 모듈에 대해서 개별 수평 측정 확인이 가능하며, 각각의 측정 자료를 비교 관리할 수 있다.

아울러, 웨이퍼 반송 로봇의 작동 중, 특정 구간에서의 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 정확히 측정할 수 있다. 또한, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태(간격, 기울기 및 진동폭 등)를 수치화하여 확인할 수 있다.

또한, 모든 측정된 데이터에 대하여 장비 상태에 대한 모니터링과 데이터의 트렌드를 관리할 수 있으며, 트렌드 관리는 주기적인 측정(예: 1주일에 1번 측정)에서 얻어지는 누적된 데이터의 경향 분석을 통하여 웨이퍼 반송 로봇의 문제 발생 가능성을 조기에 예측할 수 있다.

아울러, 하나의 장비에서 문제 발생 시 인접 장비와의 상관 관계를 측정 데이터로 분석 가능하다.

도 1 내지 5 는, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치의 구조를 나타낸 구조도이다.
도 6, 및 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 사용되는 수평 위치 센서의 작동을 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치 내에 웨이퍼가 수납되었을 때, 웨이퍼의 위치와 수평 위치 센서 사이의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치의 수평 레벨 센서의 구성 및 동작을 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치가 적용되는 EFEM 의 구조를 나타낸 도면이다.
도 11 은 상기 엔드 이펙터를 이용하여 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 웨이퍼를 수납하거나, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치로부터 웨이퍼를 취출하는 것을 나타낸 도면이다.
도 12 는 엔드 이펙터를 이용하여 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 웨이퍼를 수납하거나, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치로부터 웨이퍼를 취출하는 것을 나타낸 도면이다.
도 13 및 14 는 수평 레벨 센서를 이용한 3 점 측정, 및 이를 이용한 엔드 이펙터의 경사도 측정을 나타낸 도면이다.
도 15 및 16 은 수평 레벨 센서를 이용한 4 점 측정, 및 이를 이용한 엔드 이펙터의 직진도 측정을 나타낸 도면이다.
도 17 은 웨이퍼를 탑재 슬롯 내에 수납하는 것 및 이를 이용한 웨이퍼의 상하 진동 측정을 나타낸 도면이다.
도 18 은 웨이퍼를 탑재 슬롯으로부터 취출하는 것 및 이를 이용한 웨이퍼의 상하 진동 측정을 나타낸 도면이다.
도 19 는 웨이퍼를 탑재 슬롯 내에 수납하는 과정에서 웨이퍼의 수평 레벨 및 기울기를 측정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 20 내지 24 는 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치가 갖는 세팅 및 각종 상태를 나타내는 UI 를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

이하에서, 방향을 나타내는 용어인 "전후", "좌우", "상하" 는 각각 도 1 에 도시된 x 축, y 축, z 축을 기준으로 한다.

도 1 내지 5 는, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 구조를 나타낸 구조도이다. 도 1 에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 전체 외관을 도시하며, 도 2, 3 에서는, 도 1 의 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에서 인클로저(114), 및 도어(120)를 생략한 상태를 각각 다른 방향(도 2 : 전방 사시 방향, 도 3: 후방 사시 방향)에서 도시하였다. 아울러, 도 4 에서는, 프레임(116)의 일 부분을 생략하여 도시하였다. 아울러, 도 5 에서는, 수평 레벨 센서(400)의 센서 지그(420)의 일 부분을 생략하여 도시하였다.

본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 수납 지그(100), 탑재 슬롯(200), 수평 위치 센서(300), 및 수평 레벨 센서(400)를 포함한다. 아울러, 경사 센서(500), 및 처리 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 처리 장치(미도시)는 소정의 데이터 처리 알고리즘을 포함한 CPU 등일 수 있으며, 수납 지그(100) 내에 탑재되거나, 또는 수납 지그(100)의 외부에 마련될 수 있다.

수납 지그(100)는 일 측이 오픈된 수납 공간(112)을 갖는 수납 본체(110)를 갖는다. 수납 지그(100)는 전체적으로 육면체 형태를 가질 수 있다. 따라서, 수납 지그(100)는 전체적으로 웨이퍼 수납 장치(FOUP)와 같거나, 유사한 형태를 가질 수 있다. 상기 수납 본체(110)는 프레임(116)을 포함할 수 있다. 상기 프레임(116)에 후술하는 탑재 슬롯(200), 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)가 고정될 수 있다.

또한, 수납 본체(110)는, 외관 및 외피를 구성하는 인클로저(114)를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 수납 본체(110)의 수납 공간(112)을 개폐하는 도어(120)를 더 포함할 수 있다.

탑재 슬롯(200)은 수납 본체(110) 내에 구비된다. 탑재 슬롯(200)은 수납 본체(110)의 내면에 복수 개 구비될 수 있다.

일 예로, 수납 본체(110)의 양측 내면에 각각 수납 본체(110)의 내측 방향으로 돌출되어 서로 마주보는 지지 돌부(202)가 구비될 수 있다. 아울러, 상기 탑재 슬롯(200)은 상기 각각의 지지 돌부(202) 상의 공간으로 구성될 수 있다.

수납 공간(112) 내에 투입되는 웨이퍼(또는 측정용 더미 웨이퍼)는, 측면 가장자리가 상기 탑재 슬롯(200) 내에 위치하여, 상기 지지 돌부(202) 상에 지지되는 형태로 수납 지그(100) 내에 수납될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 탑재 슬롯(200)은 복수 개 구비될 수 있다.

아울러, 일 실시예에 의하면, 상기 탑재 슬롯(200)은 수납 공간(112)의 상부분에 위치하는 상부 탑재 슬롯(210), 및 수납 공간(112)의 하부분에 위치하는 하부 탑재 슬롯(220)을 포함할 수 있다. 상부 탑재 슬롯(210)과 하부 탑재 슬롯(220)은 상하 방향으로 소정의 간격을 갖고 서로 이격되게 위치할 수 있다.

수평 위치 센서(300)는 상기 탑재 슬롯(200)에 웨이퍼가 탑재되었을 때, 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치를 측정하는 센서이다. 수평 위치 센서(300)가 구비됨으로서, 수납 지그(100)에 수납된 웨이퍼의 수평 위치가 측정될 수 있다.

상기 수평 레벨 센서(400)는, 상기 탑재 슬롯(200) 내에 탑재된 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하는 센서이다. 수평 레벨 센서(400)가 구비됨으로서, 수납 지그(100)에 수납된 웨이퍼의 수평 레벨이 측정될 수 있다. 여기서, 수평 레벨이라 함은 수납 지그(100)에 수납된 웨이퍼의 각 부의 높이를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 경사 센서(500)를 더 포함할 수 있다. 경사 센서(500)는, 상기 수납 지그(100)의 경사를 측정하는 센서이다. 경사 센서(500)가 구비됨으로서, 수납 지그(100)의 경사가 측정될 수 있다. 경사 센서(500)는, 임의의 위치에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 수납 지그(100)의 바닥면 부분에 배치될 수 있다.

처리 장치(미도시)는 예컨대 소정의 CPU 와 같은 연산 장치일 수 있다.

처리 장치(미도시)는 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)의 작동을 제어할 수 있다. 아울러, 처리 장치(미도시)는 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 측정된 데이터를 저장, 처리하고 관리하며, 이를 활용하여 새로운 결과값을 도출할 수 있다.

즉, 처리 장치(미도시)는, 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 측정된 데이터를 이용하여, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태를 진단하고, 진단 결과를 출력할 수 있다.

또한, 처리 장치(미도시)는, 상기 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 측정된 데이터를 처리하여, 새로운 결과값을 도출할 수 있다. 예컨대, 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 측정 및 획득된 데이터를 종합하여 결과값의 트렌드를 도출하고, 향후의 문제 발생 가능성 등을 예측하는 데이터를 생성할 수 있다.

한편, 측정에 사용되는 웨이퍼는, 실제 웨이퍼일 수도 있으며, 웨이퍼와 같은 형상을 갖는 소정의 물체(측정용 더미 웨이퍼)일 수도 있다. 이때, 일 예에 의하면, 상기 측정용 더미 웨이퍼는 표면이 거칠게 처리되어 난반사를 일으킬 수도 있다. 따라서, 웨이퍼에서 반사광이 쉽게 발생하여, 측정을 용이하게 수행할 수 있다.

<수평 위치 센서(300)의 구성 및 작동>

도 6, 및 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에 사용되는 수평 위치 센서(300)의 작동을 나타낸 도면이다. 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 내에 웨이퍼가 수납되었을 때, 웨이퍼의 위치와 수평 위치 센서(300) 사이의 위치 관계를 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 구비하는, 상기 수평 위치 센서(300)의 구체적인 구성 및 효과에 대해서 설명한다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 위치 센서(300)는, 상하 방향으로 일 직선상에 위치하는 투광 장치(302)와 수광 장치(304)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 투광 장치(302)는 수납 공간(112)의 상부분에 위치하고, 수광 장치(304)는 수납 공간(112)의 하부분에 위치할 수 있다. 단, 이에 반드시 한정하는 것은 아니다.

이때, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 투광 장치(302)는 측정광(L)을 생성하고, 상기 수광 장치(304)는 상기 투광 장치(302)에서 생성된 측정광(L)을 수광할 수 있다.

실시예에 의하면, 상기 수광 장치(304)에서 수광되는 측정광(L)의 광량에 따라서 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치가 측정될 수 있다.

이것을 도 7 을 참조하여 설명하면 이하와 같다. (a) 와 같이, 웨이퍼가 탑재 슬롯(200) 내에 탑재되지 않았을 때에는, 투광 장치(302)에서 생성된 측정광(L)이 모두 수광 장치(304)에 입사할 수 있다. 즉, 생성광 대비 입사광의 비율(입사비)이 100% 가 된다.

반면에, 웨이퍼가 탑재 슬롯(200) 내에 탑재되면 웨이퍼는 상기 투광 장치(302)와 수광 장치(304) 사이에 위치한다. 따라서, 투광 장치(302)에서 생성되어 수광 장치(304)로 입사하는 측정광(L)의 경로 상에 상기 웨이퍼가 위치한다. 이때, 측정광(L)의 일부가 웨이퍼에 의해서 가려질 수 있다. 따라서, 상기 측정광(L)의 일부가 차단되며 측정광(L)의 나머지 일부만이 수광 장치(304)로 입사할 수 있다. 따라서 상기 입사비가 100% 보다 작을 수 있다.

이때, 웨이퍼가 정확하게 정해진 위치에 위치할 경우에는, 투광 장치(302)에서 생성된 측정광(L)의 광량 중, 정해진 일정량의 광량이 수광 장치(304)에 입사할 수 있다. 이와 같이 웨이퍼가 정확하게 정해진 위치에 위치할 때의 입사비를 정상 입사비라고 할 수 있다. 이때, 정상 입사비는 특정한 일 수치로 정해지거나, 또는 소정의 수치 범위로 정해질 수 있다.

웨이퍼가 정확한 위치에 위치하지 않을 때에는 상기 정해진 일정량과 상이한 양의 측정광(L)이 수광 장치(304)에 입사할 수 있다. 따라서, 입사비가 정상 입사비가 아니게 된다. 즉, 정해진 수치가 아니거나 또는 정해진 수치 범위 외일 수 있다.

상기 입사비가 정상 입사비일 경우, 상기 처리 장치(미도시)는 웨이퍼의 수평 방향 위치가 정상이라고 판단할 수 있다. 반면에, 상기 입사비가 정상 입사비 범위 외일 경우, 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치가 비정상이라고 판단할 수 있다. 이와 같은 정상/비정상 판단은 상기 설명한 처리 장치에서 이루어질 수 있다. 아울러, 정상/비정상은, 웨이퍼 반송 로봇의 티칭 상태의 정상/비정상을 의미한다.

일 예로, 상기 정상 입사비가 50% 로 정해진 경우를 가정한다. 물론, 정상 입사비가 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이 경우에는, (b) 와 같이, 웨이퍼가 정해진 위치에 위치하면 측정광(L) 중 50% 만큼을 가린다고 할 수 있다.

이때, 만일 웨이퍼가 정해진 위치에 위치하지 않는 경우에는 상기 수광 장치(304)에 입사하는 측정광(L)의 광량이 생성광의 50% 가 아니게 된다. 예컨대, 웨이퍼가 정상 위치에서 이탈하여 광 경로를 정상 범위보다 더 가리게 되면 입사비는 50% 미만일 수 있다. 다른 예로, 웨이퍼가 정상 위치에서 이탈하여 광 경로를 정상 범위보다 덜 가리게 되면 입사비는 50% 를 초과할 수 있다. 일 예로, (c) 와 같이, 웨이퍼가 정상 위치에서 이탈하여 광 경로를 전부 가리는 경우(전차광)가 되면, 입사비는 0 이 될 수 있다. 물론, 웨이퍼가 정상 위치에서 이탈하여 광 경로 상에 전혀 위치하지 않는 경우(전입광)에는, (a) 와 같은 경우가 발생하며, 이 경우 입사비는 100% 가 될 수 있다.

만일 수광 장치(304)에 입사하는 측정광(L)의 광량이 50% 를 초과하거나, 또는 50% 미만일 경우에는 웨이퍼의 수평 방향 위치가 비정상인 경우이며, 이 경우 처리 장치(미도시)는 웨이퍼의 수평 방향 위치가 비정상이라고 판단할 수 있다.

한편, 도 8 에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의하면, 상기 수평 위치 센서(300)는, 제1 수평 위치 센서(310)와 제2 수평 위치 센서(320)를 포함할 수 있다.

제1 수평 위치 센서(310)는 상기 설명한 투광 장치(302)와 수광 장치(304)를 포함한다. 제2 수평 위치 센서(320) 또한, 투광 장치(302)와 수광 장치(304)를 포함한다.

상기 제1 수평 위치 센서(310)는 상기 수납 공간(112)의 전측, 또는 후측에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 수평 위치 센서(320)는 상기 수납 공간(112)의 좌측, 또는 우측에 위치할 수 있다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의하면, 웨이퍼(W)가 수납 공간(112) 내에 수납되어 정 위치에 위치했을 때, 웨이퍼의 중심점을 기준 중심점(CW)이라고 명칭하면, 상기 기준 중심점(CW)으로부터 정후측, 또는 정전측에 상기 제1 수평 위치 센서(310)가 배치될 수 있다. 아울러, 상기 기준 중심점(CW)으로부터 정좌측, 또는 정우측에 상기 제2 수평 위치 센서(320)가 배치될 수 있다.

따라서, 웨이퍼(W)의 전후 방향 위치 이탈 여부는 상기 제1 수평 위치 센서(310)에 의해서 측정될 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 좌우 방향 위치 이탈 여부는 상기 제2 수평 위치 센서(320)에 의해서 측정될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 제1 수평 위치 센서(310)와, 제2 수평 위치 센서(320)가 구비됨으로서, 웨이퍼(W)의 수평 방향 위치 및 정 위치 이탈 여부가 전 방향으로 정확하게 측정될 수 있다.

또한, 이때, 실시예에 의하면, 상기 탑재 슬롯(200)은 상하로 오픈된 오픈부(204)를 가질 수 있다. 상기 오픈부(204)의 위치는 상기 기준 중심점(CW)으로부터 정좌측 또는 정우측에 위치한다. 아울러, 상기 제2 수평 위치 센서(320)는 상기 오픈부(204)와 상하 방향으로 동일 선상에 위치할 수 있다.

즉, 웨이퍼(W)의 측방향 가장자리 부분은 상기 탑재 슬롯(200) 내(지지 돌부(202) 상)에 위치한다. 이때, 상기 오픈부(204)가 상기 탑재 슬롯(200)에 구비되어 있으므로, 웨이퍼(W)의 측방향 정좌측 또는 정우측 부분은 지지 돌부(202)에 의해서 가려지지 않는다. 따라서, 상기 오픈부(204)와 상하 방향으로 동일 선상에 위치하는 제2 수평 위치 센서(320)는, 상기 오픈부(204) 상에 위치하는 상기 웨이퍼(W)의 측 방향 가장자리 부분의 위치를 측정할 수 있다.

기준 중심점(CW)의 위치 및, 웨이퍼의 각 부분이 얼마나 이탈하여 있는지 여부는 소정의 출력 장치를 통해 화면으로 출력될 수 있다.

<수평 레벨 센서(400)의 구성 및 작동>

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 수평 레벨 센서(400)의 구성 및 동작을 나타낸 도면이다. 이하에서는 도 1 내지 5 와 도 9 를 함께 참조하여 설명한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 구비하는, 상기 수평 레벨 센서(400)의 구체적인 구성 및 효과에 대해서 설명한다.

상기 수평 레벨 센서(400)는, 상기 수납 지그(100) 내에 위치하며 일 중심축을 중심으로 하여 상기 수납 지그(100) 내의 일 수평면 상에서 회전하는 이동 센서(410)를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 이동 센서(410)는 상기 상부 탑재 슬롯(210)과 상기 하부 탑재 슬롯(220) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 이동 센서(410)는 상기 상부 탑재 슬롯(210)과 하부 탑재 슬롯(220) 사이에서 회전할 수 있다.

이에 따라서, 상기 이동 센서(410)는, 상기 이동 센서(410)의 위에 위치하는 상부 탑재 슬롯(210) 내에 탑재된 웨이퍼의 수평 레벨과, 상기 이동 센서(410)의 아래에 위치한 하부 탑재 슬롯(220) 내에 탑재된 웨이퍼의 수평 레벨을 측정할 수 있다.

상기 수평 레벨 센서(400)의 더욱 구체적인 실시 형태를 설명하면 이하와 같다.

일 실시예에 의하면, 상기 수평 레벨 센서(400)는, 센서 지그(420), 센서 아암(440), 및 상기 이동 센서(410)를 포함할 수 있다.

상기 센서 지그(420)는 상기 수납 공간(112) 내에 위치한다. 상기 센서 지그(420)는 상기 상부 탑재 슬롯(210)과 하부 탑재 슬롯(220) 사이에 위치한다. 상기 센서 지그(420)는 내부에 상기 이동 센서(410), 및 후술하는 회전 구동기, 센서 아암(440)이 탑재될 수 있는 소정의 통형을 가질 수 있다. 단, 이에 반드시 한정하는 것은 아니다. 아울러, 상기 센서 지그(420)는, 상기 수납 공간(112)을 상하로 분할할 수 있다.

센서 지그(420)는 소정의 평판을 가지며, 상기 평판에는 윈도우 라인(422)이 형성될 수 있다. 이때, 도 4 및 5 를 참조하면, 상기 평판 및 윈도우 라인(422)은 이동 센서(410)의 상, 하에 각각 구비될 수 있다. 상기 센서 지그(420)는, 중심에 위치하는 소정의 중심점을 갖고, 상기 윈도우 라인(422)은, 상기 중심점을 중심으로 하여 소정의 반경을 갖고 연장되는 호형을 가지며 상기 평판을 상하로 관통할 수 있다. 실시예에 의하면, 상기 중심점은, 상기 설명한 기준 중심점(CW)(웨이퍼가 정 위치에 위치할 때, 웨이퍼의 중심점)과 동일선상에 위치할 수 있다.

회전 구동기(430)는 센서 지그(420)에 연결된다. 실시예에 의하면, 회전 구동기(430)는 센서 지그(420)의 상부, 또는 하부로 연장되는 회전 축(CT)을 가질 수 있다. 실시예에 의하면, 회전 축(CT)은 센서 지그(420)의 상부로 연장될 수 있다. 상기 회전 축(CT)은 상기 센서 지그(420)의 중심점과 동일선상에 위치할 수 있다.

센서 아암(440)은 소정의 길이를 갖는 바 형태의 부재이다. 센서 아암(440)의 일 단부는 상기 회전 구동기(430)의 회전 축(CT)에 연결된다. 따라서, 상기 센서 아암(440)은 상기 회전 구동기(430)에 의해서 상기 회전 축(CT), 및 상기 중심점을 중심으로 회전할 수 있다.

이동 센서(410)는 상부에 위치하는 웨이퍼(즉, 상부 탑재 슬롯(210) 내에 탑재된 웨이퍼), 및 하부에 위치하는 웨이퍼(즉, 하부 탑재 슬롯(220) 내에 탑재된 웨이퍼)의 수평 레벨을 측정할 수 있는 센서이다. 이동 센서(410)는 예컨대 상부, 및/또는 하부에 위치하는 대상물(웨이퍼)에 대해서 소정의 측정광을 투사하고, 대상물(웨이퍼)에서 반사된 반사광을 이용하여 대상물(웨이퍼)의 거리 및 수평 레벨을 측정하는 센서일 수 있다.

이동 센서(410)는 상기 센서 아암(440)의 타 단부에 연결된다. 따라서, 센서 아암(440)이 상기 회전 구동기(430)에 의해서 회전하면 상기 이동 센서(410) 또한 회전할 수 있다. 따라서, 하나의 이동 센서(410)를 이용하여 이동 센서(410) 위, 및/또는 아래에 위치하는 웨이퍼의 전체적인 수평 레벨을 측정할 수 있다.

이때, 상기 이동 센서(410)는 상기 센서 지그(420)에 형성된 윈도우 라인(422)과 상하 방향으로 동일 선상에 위치하며 이동 센서(410)의 회전 궤적(RT)은 상기 윈도우 라인(422)의 위, 또는 아래에 상기 윈도우 라인(422)과 상하 방향으로 겹쳐지게 위치할 수 있다. 따라서, 하나의 이동 센서(410)를 이용하여 이동 센서(410) 상부에 위치하는 웨이퍼와 하부에 위치하는 웨이퍼의 수평 레벨을 모두 측정할 수 있다.

예컨대, 상기 이동 센서(410) 위에 위치하는 웨이퍼는, 이동 센서(410)로부터 상방향으로 투사되는 측정광이 상기 윈도우 라인(422)을 통과하여 웨이퍼에 도달함으로서, 상기 이동 센서(410) 위에 위치하는 웨이퍼의 수평 레벨이 측정될 수 있다. 아울러, 상기 이동 센서(410) 및 센서 지그(420) 아래에 위치하는 웨이퍼는, 이동 센서(410)로부터 하방향으로 투사되는 측정광이 상기 윈도우 라인(422)을 통과하여 웨이퍼에 도달함으로서, 상기 이동 센서(410) 아래에 위치하는 웨이퍼의 수평 레벨이 측정될 수 있다.

여기서, 수평 레벨의 측정은, 예컨대 상방향, 또는 하방향으로 투사된 측정광이 웨이퍼에 도달하여 반사된 반사광을 상기 이동 센서(410)가 포착함으로서 이루어질 수 있다. 따라서, 이동 센서(410)는, 측정광을 생성하는 장치와, 반사광을 포착하는 장치를 포함할 수 있다. 단, 이에 반드시 한정하는 것은 아니다.

상기와 같은 구성을 갖는 수평 레벨 센서(400)가 구비됨으로서, 하나의 이동 센서(410)만으로도 웨이퍼의 수평 레벨이 측정될 수 있다. 또한, 하나의 이동 센서(410)만으로도 이동 센서(410)의 상부에 위치하는 웨이퍼 및 이동 센서(410)의 하부에 위치하는 웨이퍼의 수평 레벨이 측정될 수 있다.

수평 레벨 센서(400)가 회전함에 따라서, 웨이퍼의 각 부분의 수평 레벨이 측정될 수 있다. 이때, 웨이퍼의 각 부분이라 함은, 상기 센서 지그(420)의 중심점을 중심으로 하고, 수평면상의 일 방향을 기준선으로 하여 상기 기준선과 소정의 각을 이루는 각 지점을 의미한다고 할 수 있다. 따라서, 일 수평면 상에 위치하는 웨이퍼의 일 점을 중심으로 하여 전 방향에 걸쳐서 웨이퍼의 수평 레벨이 측정될 수 있다.

상기 처리 장치(미도시)에 의해서 상기 측정된 수평 레벨의 최저 값, 최고 값, 및 평균 값을 도출할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 장치(미도시)는 수평 레벨의 기준값을 내장할 수 있으며, 상기 기준값과 상기 측정된 최저 값, 최고 값, 및 평균 값을 비교하여 이상 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 상기 기준값은 최저 값과 최고 값의 차이 범위 등일 수 있으며, 상기 차이 범위가 소정 기준을 초과할 경우 웨이퍼의 수평 레벨이 비정상이라고 판단할 수 있다. 단, 이에 한정하지 않는다.

<경사 센서(500)>

이하에서는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 구비하는, 상기 경사 센서(500)의 구체적인 구성 및 효과에 대해서 설명한다.

일 실시예에 의하면, 상기 경사 센서(500)는 3축 가속계를 이용하여 상기 수납 지그(100)의 경사 기울기를 측정할 수 있다. 이와 같은 3축 가속계 센서는 공지의 기술이므로, 구체적인 설명은 생략한다.

실시예에 의하면, 상기 경사 센서(500)는 상기 수납 지그(100)의 하부분에 구비될 수 있다.

상기와 같은 경사 센서(500)가 구비됨으로서, 수납 지그(100)의 경사 여부가 측정 및 판단되며, 따라서 웨이퍼의 경사 여부 또한 함께 측정 및 판단될 수 있다.

<웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 적용>

도 10 은 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 적용되는 EFEM(Equipment Front End Module)(1)의 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 상기 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 로봇(40)의 작동을 티칭한다.

본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 소정의 EFEM(Equipment Front End Module)(1)에 적용될 수 있다.

상기 EFEM(1) 은, FOUP(Front-Openinf Unified Pod) 또는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)와, 상기 FOUP 또는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 측부에 위치할 수 있는 센터 프레임(20)과, 센터 프레임(20)의 측부에 구비되며 상기 FOUP 또는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 지지되는 로드 포트 모듈(30), 및 상기 센터 프레임(20)의 내부에 내장되며 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 로봇(40)을 포함할 수 있다.

웨이퍼 반송 로봇(40)은 웨이퍼(또는 측정용 더미 웨이퍼)를 반송할 수 있는 소정의 로봇 암(arm)으로 구성될 수 있다. 웨이퍼 반송 로봇(40)은 웨이퍼를 loading 하여 반송할 수 있는 엔드 이펙터(50)(end effector)를 포함한다.

실시예에 의하면, EFEM 에 설치된 FOUP(Front-Openinf Unified Pod)이 EFEM 에서 제거되고, 상기 FOUP 대신에 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 EFEM 에 설치될 수 있다. 이어서, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가, 상기 EFEM 에 구비되는 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 확인, 및 진단할 수 있다.

단, 이는 일 예를 나타낸 것이며, 반드시 도 10 에 도시된 형태를 갖는 EFEM 에 대해서만 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)가 한정적으로 적용되는 것은 아니다.

도 11 은 상기 엔드 이펙터(50)를 이용하여 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에 웨이퍼를 수납하거나, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)로부터 웨이퍼를 취출하는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 웨이퍼를 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에 수납하기 전, 웨이퍼를 수납한 후, 및 웨이퍼를 수납하는 과정에서의 각종 신호를 측정하여, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 수치로 확인 가능하다.

아울러, 획득된 데이터 및 획득된 데이터를 처리하여 도출되는 트렌드 등을 통해서, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 점검, 수리 필요 여부를 정밀하게 진단 가능하며 향후 점검, 진단이 필요한 시기를 미리 파악할 수 있다.

여기서, 데이터의 트렌드라 함은, 측정된 각종 데이터를 누적된 데이터로 관리하여, 도출되는 데이터의 경향성 등을 의미한다.

예컨대, 웨이퍼와 탑재 슬롯 사이의 Gap이 줄어 들거나 수평 오차가 커지면 문제 발생 확률이 커진다고 판단하여 조치를 취할 수 있다.

이처럼, 데이터의 트렌드를 이용하여, 향후 이상 발생 여부를 미리 진단하고, 미리 점검을 수행하도록 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 작동 과정에서 발생할 수 있는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

즉, 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, IoT Intelligent Box 기능을 가지며, 측정 데이터를 통합 수집하여 처리 분석할 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는 아래 특징을 가질 수 있다.

먼저, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에서 획득된 데이터를 이용하여, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 수치로 확인 가능하며, 최적의 조건의 티칭이 가능하다.

다음으로, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에서 도출된 데이터를 이용하여 현재 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 이상 유무를 확인 가능하며, 이상이 발생했을 경우, 이상이 발생한 부분을 정밀하게 캐치할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 점검을 위한 비용 및 시간이 단축될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 반송 로봇(40)과 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 사이에 충돌이 발생했을 경우, 충돌 세기 및 지점을 정확하게 도출 가능하며, 이를 분석하여 웨이퍼 반송 로봇(40)의 이상 발생 부분을 정확하게 캐치할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 각부에서, 이상이 없는 부분을 배제하고, 이상이 발생한 부분의 점검만을 수행 함으로서, 전체적인 점검 시간 및 비용이 감소할 수 있다.

아울러, 실시예에 의하면, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에서 도출된 데이터를 도식화하여 사용자가 쉽고 명확하게 인식할 수 있는 UI 를 구비할 수 있다. 따라서, 사용자가 간편하게 이상 유무를 포착할 수 있고, 티칭을 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 실시예에 의하면, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, IoT Intelligent Box 기능을 수행함으로서, 측정 데이터를 통합 수집하여 처리 분석에 활용하는 것이 가능하다.

이때, EFEM(1)은, 소정의 처리 장치(60)를 포함할 수 있다.

처리 장치(60)는, 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 제공되는 측정값을 이용하여 웨이퍼의 수평 방향 위치, 수평 레벨, 및 경사의 이상 유무를 판단할 수 있다. 처리 장치(60)는, 예컨대 소정의 CPU 일 수 있다. 처리 장치(60)는, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 내에 탑재될 수도 있으며, 또는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 외부에 구비되는 외부 장치일 수도 있다. 이 경우, 수납 지그(100)와 처리 장치(60) 사이의 전기적 신호가 교환되도록 하는 소정의 신호 교환 수단이 구비될 수도 있다.

한편, 상기 처리 장치(60)는, 상기 설명한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에서 설명한 처리 장치(미도시)와 일체로 구성될 수도 있으며, 양자가 동일한 구성요소일 수도 있다. 즉, 처리 장치(60)는, 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 처리 장치(60)는 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 측정된 데이터를 저장, 처리하고 관리하며, 이를 활용하여 새로운 결과값을 도출할 수 있다. 이에 따라서, 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)의 작동을 제어하고, 상기 수평 위치 센서(300), 수평 레벨 센서(400), 및 경사 센서(500)에서 측정된 데이터를 저장, 처리하고 관리하며, 이를 활용하여 새로운 결과값을 도출하는 작업은, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 내에서 이루어지거나, 또는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 밖에서 이루어질 수 있다.

<측정용 더미 웨이퍼>

본 발명에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 소정의 측정용 더미 웨이퍼를 포함하며, 상기 측정용 더미 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 반송 로봇의 티칭을 수행할 수 있다. 상기 측정용 더미 웨이퍼는 직경 300 mm 의 일반 웨이퍼와 유사한 크기 및 형태(원반 형태)를 가질 수 있다. 상기 측정용 더미 웨이퍼는, 각종 센서(예컨대, 수평 위치 센서(300), 및 수평 레벨 센서(400))에서 생성되는 광을 난반사시킬 수 있도록, 표면이 가공될 수 있다. 예컨대, 상기 측정용 더미 웨이퍼의 표면은, 소정의 거칠기를 가질 수 있다. 따라서, 광이 표면에 조사되면 난반사가 발생할 수 있다.

측정용 더미 웨이퍼에서 이와 같은 난반사가 발생함으로서, 센서 내에 광이 효과적으로 입사할 수 있다.

<수평 위치 센서(300)의 작동 및 기능>

이하에서는 수평 위치 센서(300)의 작동 및 그에 의해 구현되는 기능에 대해서 설명한다.

1. 탑재 슬롯(200)에 수납된 웨이퍼의 수평 위치 측정

수평 위치 센서(300)를 사용하여 웨이퍼의 수평 방향 위치 측정이 가능하다. 즉, 위에서 설명한 바와 같이, 수평 위치 센서(300)를 사용하여, 웨이퍼의 수평 방향 위치를 측정할 수 있다.

상기 측정된 결과는 화면의 UI 에 표시될 수 있다. 일 예로, COW 화면에 중심 위치와 실제 위치를 동시에 표시할 수 있다. 해당 결과는 UI 를 통해 수치와 그래픽으로 표시될 수 있다.

2. 웨이퍼 수납 및 취출 과정에서 웨이퍼의 진동 폭 측정

본 발명의 실시예에 의하면, 수평 위치 센서(300)를 사용하여 웨이퍼의 진동 폭을 측정할 수 있다. 즉, 일 실시예에 의하면, 상기 수평 위치 센서(300)는, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10) 내에 웨이퍼가 수납되거나, 또는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)로부터 웨이퍼가 취출되는 과정에서 웨이퍼의 수평 방향 진동 폭을 측정할 수 있다. 즉, 웨이퍼를 외부에서 탑재 위치로 이동시키거나, 탑재 위치에서 외부로 이동시킬 때, 웨이퍼에 발생하는 수평 방향 진동 폭을 측정할 수 있다.

여기서, 웨이퍼는 엔드 이펙터(50) 상에 놓인 상태이므로, 웨이퍼의 수평 방향 진동 폭이라 함은 엔드 이펙터(50)의 수평 방향 진동 폭으로 이해될 수 있다.

예컨대, 도 12 에 도시된 바와 같이, 탑재 슬롯(200)에 웨이퍼(W)를 X 방향으로 수납하거나 또는 반대로 탑재 슬롯(200)으로부터 취출하는 과정에서, 웨이퍼(W)가 Y 방향으로 흔들리는 진동이 발생할 수 있다. 이때, 웨이퍼(W)가 흔들림에 따라서, 수평 위치 센서(300)에서 측정되는 광량이 변화할 수 있다. 수평 위치 센서(300)는 상기 광량의 변화 크기를 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 웨이퍼(W) 수납 및 취출 과정에서 웨이퍼(W)의 수평 방향 진동 폭을 측정하고, 모니터링 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 확인 및 진단할 수 있다.

아울러, 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치, 및 수평 방향 진동은 데이터화 되어 관리될 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 위치, 및 진동에 관한 데이터의 트렌드가 관리되며. 장치의 이상 유무 및 향후 이상 발생 가능성 등을 확인 가능하다.

일 예로, 시간의 경과 또는 작동 횟수 등에 따른 측정 결과값을 종합하여, 엔드 이펙터(50)의 진동 폭의 트렌드를 도출, 관리할 수도 있다. 예컨대, 소정의 작동 시간 또는 소정의 작동 횟수가 경과한 후에, 상기 결과값이 일정 기준 범위를 벗어날 수 있다. 이는 곧, 상기 작동 시간 또는 작동 횟수를 초과하면 장치 고장, 또는 상태 이상이 발생한다고 판단될 수 있다. 따라서, 소정의 작동 시간, 또는 작동 회수를 정하고, 해당 작동 시간, 또는 작동 회수에 도달하면 사용자에게 알람을 표시할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 스크래치 및 전체적인 장치의 고장을 조기 방지하는 것도 가능하다.

<수평 레벨 센서(400)의 작동 및 기능>

이하에서는 수평 레벨 센서(400)의 작동 및 그에 의해 구현되는 기능에 대해서 항목 별로 설명한다.

1. 탑재 슬롯(200) 내에 수납된 웨이퍼의 수평 레벨 측정

상기 설명한 바와 같이, 수평 레벨 센서(400)를 이용하여, 탑재 슬롯(200) 내에 수납된 웨이퍼의 수평 레벨 측정이 가능하다.

2. 웨이퍼의 경사도 측정 기능 및 웨이퍼의 직진도 측정 기능

수평 레벨 센서(400)를 이용하여, 웨이퍼의 경사도 및 직진도의 측정이 가능하다. 여기에서, 경사도는 엔드 이펙터(50) 상에 놓인 웨이퍼의 경사도로서, 달리 말하면 엔드 이펙터(50)의 경사도를 의미한다. 또한, 직진도는 엔드 이펙터(50) 상에 놓인 웨이퍼가 수납 지그(100) 내에 진입할 때의 직진도로서, 달리 말하면 엔드 이펙터(50)의 직진도를 의미한다. 즉, 웨이퍼의 경사도와 직진도를 이용하여 엔드 이펙터(50)의 경사도와 직진도를 측정할 수 있다. 이하에서 웨이퍼의 경사도, 직진도라 함은 곧 엔드 이펙터(50)의 경사도 및 직진도를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

먼저, 웨이퍼의 경사도 측정 기능에 대해서 설명한다. 웨이퍼의 경사도는 3 점 측정(3 point measurement)을 이용하여 측정될 수 있다.

예컨대, 도 13 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 수납 초기 단계에서, A, B, C 점에서 웨이퍼(W)의 수평 레벨 측정을 수행한 후, 웨이퍼(W) 수납 후기 단계에서 같은 위치인 A, B, C 점에서 웨이퍼(W)의 수평 레벨 측정을 수행한다. 여기서, 수납 초기 단계와 후기 단계라 함은, 웨이퍼가 수납되는 방향으로 이동할 때, 서로 소정의 시간차를 갖는 순간을 의미한다. 예컨대, 수납 초기 단계는 웨이퍼의 X% 면적이 수납 지그(100) 내에 진입한 순간(제1 측정 시점)이며, 수납 후기 단계는 웨이퍼의 Y% 면적이 수납 지그(100) 내에 진입한 순간(제2 측정 시점)일 수 있다. 여기서, X<Y 가 된다. 예컨대, X 는 50, Y 는 100 일 수 있다.

이때, 수평 레벨 센서(400)의 회전 궤적은 R 과 같으며, 회전 중심은 CT 가 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 이동 방향은 T 와 같다.

예컨대, 도 14 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 경사진 상태일 경우에는, 제1 측정 시점과 제2 측정 시점에서, 수납 지그(100)를 중심으로 고찰할 때 같은 지점(수납 지그(100)를 기준으로 하여 동일한 지점)에서 수평 레벨 측정이 이루어졌음에도 불구하고 수평 레벨 측정값에 차이가 발생한다. 즉, 도 16 의 M1 과 M2 사이의 차이가 발생한다.

상기와 같은 측정이 수행됨으로서, 웨이퍼(W)의 경사 여부를 측정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 로딩하고 있는 엔드 이펙터(50)의 경사 여부 및 경사 방향을 측정할 수 있다. 또한, 3 점 측정을 수행함으로서, 측정의 정확도가 향상될 수 있다.

다음으로, 웨이퍼의 직진도 측정 기능에 대해서 설명한다. 웨이퍼의 직진도는 4 점 측정(4 point measurement)을 이용하여 측정될 수 있다.

웨이퍼(W) 수납 과정에서, 총 4 점에서 측정을 수행한다. 예컨대, 도 15 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 수납 초기 단계에서, A, B 점에서 웨이퍼(W)의 수평 레벨 측정을 수행한 후, 웨이퍼(W) 수납 후기 단계에서 후방에 위치하는 C, D 점에서 웨이퍼(W)의 수평 레벨 측정을 수행한다. 여기서, 측정 위치는 웨이퍼를 중심으로 고찰하면 동일한 위치(웨이퍼를 기준으로 하여 동일한 위치)일 수 있다. 즉, 제1 측정 시점과 제2 측정 시점에서 측정이 이루어지는 측정 위치가 웨이퍼의 진행 방향 및 속도와 동일하게 변위할 수 있다.

도 16 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 직진 변위하지 않을 경우에는, 전방에서 측정한 수평 레벨의 측정값(N1)과 후방에서 측정한 수평 레벨의 측정값(N2)이 서로 상이할 수 있다. 즉, 도 16 의 N1 과 N2 사이의 차이가 발생한다.

상기와 같은 측정이 수행됨으로서, 웨이퍼(W)의 직진 여부를 측정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 로딩하고 있는 엔드 이펙터(50)의 직진 여부를 측정할 수 있다. 또한, 4 점 측정을 수행함으로서, 측정의 정확도가 향상될 수 있다.

아울러, 상기와 같이 3 점 측정과 4 점 측정이 함께 이루어질 수 있다. 만일, 웨이퍼(W)가 경사지면서 동시에 직진 수납되지 않을 경우에는, 3 점 측정과 4 점 측정 중 어느 하나만 수행할 경우 경사 여부 또는 직진 여부가 명확히 판단되지 않을 수 있다. 실시예에 따라서, 3 점 측정과 4 점 측정이 함께 이루어질 경우, 웨이퍼(W)의 경사 여부와 직진 여부가 명확하게 도출될 수 있다.

만일, 엔드 이펙터(50)가 경사져서 웨이퍼(W)가 경사진 상태이거나, 또는 엔드 이펙터(50)가 직진 변위하지 않을 경우에는, 웨이퍼(W)의 탑재 슬롯(200) 내 수납 과정에서 웨이퍼(W)와 탑재 슬롯(200) 사이의 충돌, 마찰 등이 발생할 수 있다. 따라서, 엔드 이펙터(50)의 직진 여부를 측정함으로서 상기와 같은 문제점을 방지할 수 있다.

상기와 같이 엔드 이펙터(50)의 상태 및 동작을 측정함으로서, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 확인 및 진단할 수 있다.

3. 웨이퍼의 수납 및 취출 과정에서 웨이퍼의 상하 진동 측정 기능

도 17 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 수납 시, 엔드 이펙터(50)를 화살표 T 와 같이 내려서 웨이퍼(W)를 탑재 슬롯(200) 상에 내려놓아 지지 돌부(202) 상에 loading 할 때, 웨이퍼(W)와 탑재 슬롯(200) 사이의 충돌로 인해 웨이퍼(W)에 상하 진동이 발생할 수 있다. 즉, 도면의 V1 과 같은 진동이 발생할 수 있다. 이때, 엔드 이펙터(50)로부터 탑재 슬롯(200)에 놓여지는 과정 중 발생하는 진동에 의한 웨이퍼(W)의 수평 레벨 변위 폭을 측정한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 탑재 슬롯(200)에 놓여지는 중 웨이퍼(W)에 발생하는 진동의 크기를 측정할 수 있다.

또한, 도 18 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 탑재 슬롯(200)으로부터 취출할 때, 엔드 이펙터(50)를 화살표 T 와 같이 올려서 웨이퍼(W)를 탑재 슬롯(200)으로부터 unloading 하고 엔드 이펙터(50) 상에 loading 할 때, 웨이퍼(W)와 엔드 이펙터(50) 사이의 충돌로 인해 웨이퍼(W)에 상하 진동이 발생할 수 있다. 즉, 도면의 V2 과 같은 진동이 발생할 수 있다. 이때, 웨이퍼(W)가 탑재 슬롯(200)으로부터 엔드 이펙터(50)에 놓여 지는 과정 중 발생하는 진동에 의한 웨이퍼(W)의 수평 레벨 변위 폭을 측정한다.

따라서, 탑재 슬롯(200)으로부터 웨이퍼(W)를 꺼낼 때 웨이퍼(W)에 발생하는 진동의 크기를 측정할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 웨이퍼(W)가 탑재 슬롯(200)에 놓여지는 중 웨이퍼(W)에 발생하는 진동의 크기, 및 탑재 슬롯(200)으로부터 웨이퍼(W)를 꺼낼 때 웨이퍼(W)에 발생하는 진동의 크기를 측정하고, 그 결과를 출력할 수 있다. 또한, 소정의 기준 이상의 진동이 발생할 경우, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태에 이상이 있다고 판단하여, 이상 여부를 출력할 수 있다.

4. 엔드 이펙터(50)(end effector) 상에 놓인 웨이퍼의 높이 측정 결과와 탑재 슬롯(200)상에 놓인 웨이퍼의 높이 측정 결과의 차이를 이용하여 웨이퍼와 탑재 슬롯(200) 사이의 유격 및 웨이퍼의 기울기를 측정 및 분석 기능

본 발명의 실시예에 의하면, 엔드 이펙터(50) 상에 놓인(loading 되어 있는) 웨이퍼의 수평 레벨과 탑재 슬롯(200) 상에 놓인(loading 되어 있는) 웨이퍼의 수평 레벨의 차이를 측정함으로서, 웨이퍼가 탑재 위치에 위치한 상태에서 탑재 슬롯(200)과 웨이퍼 사이의 유격 및 웨이퍼의 기울기를 측정할 수 있다.

일 예로, 본 측정은, 엔드 이펙터(50)의 수평 레벨 측정 후, 탑재 슬롯(200)의 수평 레벨을 측정하는 순서로 이루어질 수 있다. 여기서, 엔드 이펙터(50)의 수평 레벨과 탑재 슬롯(200)의 수평 레벨은 각각 웨이퍼(W)를 이용하여 간접적으로 이루어질 수 있다.

이를 상세히 설명하면, 아래와 같다.

먼저, 도 19 의 (a) 와 같이, 엔드 이펙터(50)가 웨이퍼(W)를 들고 있는 상태에서, 웨이퍼(W)를 지정된 탑재 슬롯(200) 상의 측정 위치에 위치시킨다. 여기서, 측정 위치란 지정된 탑재 슬롯(200)의 중앙 위치를 의미할 수 있다. 즉, 측정 위치는 웨이퍼(W)를 탑재 슬롯(200) 상에 탑재시키는 위치일 수 있다. 이 상태에서는 웨이퍼(W)는 엔드 이펙터(50) 상에 놓인 상태이며, 탑재 슬롯(200)과는 이격된 상태(떠있는 상태)이다.

이 상태에서, 수평 레벨 센서를 이용하여 웨이퍼(W)의 수평 레벨(제1 레벨)을 측정한다. 따라서, 이를 이용하여 엔드 이펙터(50)의 수평 레벨 데이터를 도출할 수 있다.

이어서, 도 19 의 (b) 와 같이, 엔드 이펙터(50)를 하강시켜서 탑재 슬롯(200) 상에 웨이퍼(W)를 올려 놓는다. 이 상태에서는, 웨이퍼(W)는 엔드 이펙터(50)로부터 unloading 되고, 탑재 슬롯(200) 상에 웨이퍼(W)가 loading 된다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)의 수평 레벨을 측정한다. 이때, 탑재 슬롯(200)은 수평 상태인 것으로 간주하므로, 탑재 슬롯(200) 상에 놓인 웨이퍼(W)의 수평 레벨이 기준 수평 레벨(제2 레벨)이 된다.

상기 제1 레벨과 제2 레벨을 비교한다. 즉, 수평의 기준이 되는 제2 레벨과, 상기 제1 레벨을 비교하여, 그 차이를 통해 엔드 이펙터(50)상의 웨이퍼(W)와 탑재 슬롯(200) 사이의 유격을 측정한다.

이때, 엔드 이펙터(50)의 기울기 또한 도출될 수 있다. 예컨대, 복수의 지점에서 측정한 제1 레벨과 제2 레벨 사이의 간격이 서로 상이할 경우, 엔드 이펙터(50)가 기울어져 있다고 할 수 있다.

상기 결과를 이용하여, 엔드 이펙터(50)의 높이 및 기울기를 정확히 측정 수 있다. 예컨대, 상기 제1 레벨과 제2 레벨 사이의 간격이 지나치게 클 경우에는 엔드 이펙터(50)의 높이(탑재 슬롯(200) 상에 웨이퍼를 올려 놓기 전의 높이)가 높은 상태에서 웨이퍼 반송 로봇(40)이 작동하고 있다고 판단할 수 있다. 이에 따라서, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 파악하고, 반영할 수 있다.

아울러, 시간의 경과 또는 작동 횟수 등에 따른 측정 결과값을 종합하여, 엔드 이펙터(50)의 높이(엔드 이펙터와 탑재 슬롯(200) 사이의 유격) 및 엔드 이펙터(50)의 기울기의 트렌드를 도출, 관리할 수도 있다. 예컨대, 소정의 작동 시간 또는 소정의 작동 횟수가 경과한 후에, 상기 결과값이 일정 기준 범위를 벗어날 수 있다. 이는 곧, 상기 작동 시간 또는 작동 횟수를 초과하면 장치 고장, 또는 상태 이상이 발생한다고 판단될 수 있다. 따라서, 소정의 작동 시간, 또는 작동 회수를 정하고, 해당 작동 시간, 또는 작동 회수에 도달하면 사용자에게 알람을 표시할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 스크래치 및 전체적인 장치의 고장을 조기 방지하는 것도 가능하다.

<경사 센서(500)의 작동 및 기능>

경사 센서(500)는, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)의 로드 포트 모듈(30)의 경사(X, Y 축)와 진동을 측정할 수 있다. 이러한 경사 측정 목적은, 모든 로드 포트 모듈(30)의 수평을 관리하여 최적의 티칭 환경을 설정하는 것일 수 있다.

아울러, 경사 센서(500)는 진동을 측정함으로서, 장비 동작 시 발생하는 진동을 모니터링 하여 의도하지 않은 진동 유무를 확인할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 작동 과정에서 발생하는 진동을 측정하여, 티칭 상태를 정확하게 확인, 진단할 수 있다.

<기타 기능>

실시예에 의하면, 수납 지그(100) 내부의 웨이퍼를 탑재 슬롯(200) 내에 Load 하거나 탑재 슬롯(200)으로부터 Unload 하는 위치에서, 로봇 움직임에 의한 X, Y, Z 3축의 진동을 통합(동시) 측정 및 분석할 수 있다. 이때, 축 별 접촉 시간차를 분석할 수 있다. 측정 위치는 지정된 탑재 슬롯(200)(예컨대, 5, 21 번 탑재 슬롯(200))의 중앙일 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에 의하면, 웨이퍼 반송 로봇(40) 작동의 트렌드를 도출, 관리하는 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 반송 로봇(40)의 엔드 이펙터(50)에 올려진 웨이퍼와 탑재 슬롯(200) 사이의 Gap(X, Y, Z 축에 대한)을 누적된 데이터로 관리할 수 있다. 따라서, 누적된 데이터를 토대로 Gap 의 변화를 관리하여 문제 발생 전 조기에 조치할 수 있도록 데이터를 제공할 수 있다.

이것의 구체적인 예는, 앞서 설명한 바와 같다. 일 예로, 엔드 이펙터(50)의 높이 또는 기울기의 측정값과 관련하여, 시간의 경과 또는 작동 횟수 등에 따른 측정 결과값의 변화를 종합하여, 엔드 이펙터(50)의 높이(엔드 이펙터와 탑재 슬롯(200) 사이의 유격) 및 엔드 이펙터(50)의 기울기의 트렌드를 도출, 관리할 수 있다. 예컨대, 소정의 작동 시간 또는 소정의 작동 횟수가 경과한 후에, 상기 결과값이 일정 기준 범위를 벗어날 수 있다. 이는 곧, 상기 작동 시간 또는 작동 횟수를 초과하면 장치 고장, 또는 상태 이상이 발생한다고 판단될 수 있다. 따라서, 소정의 작동 시간, 또는 작동 회수를 정하고, 해당 작동 시간, 또는 작동 회수에 도달하면 사용자에게 알람을 표시도록 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 스크래치 및 전체적인 장치의 고장을 조기 방지하는 것도 가능하다.

아울러, 실시예에 의하면, 3 축 방향의 진동을 동시 측정이 가능하다. 따라서, 엔드 이펙터(50)와 웨이퍼의 축 별 접촉 및 분리(진공 그립의 on/off시 웨이퍼의 움직임 포함)때의 시간차 및 진동 특성 등을 분석할 수 있다. 이때, 3 축에 각각 구비되어 있는 변위 센서(수평 위치 센서(300))를 이용해 동시 측정이 가능하다.

아울러, 실시예에 의하면, 움직임 시뮬레이션이 가능하다. 상기와 같이, 3 축으로 수집한 측정 데이터를 기반으로 CAD프로그램 또는 전용 개발 프로그램을 이용하여 컴퓨터 상에서 웨이퍼 반송 로봇(40)의 동작, 웨이퍼의 움직임 및 엔드 이펙터(50)의 움직임을 3차원으로 재현을 할 수 있다. 재현된 움직임을 확대하여 보면서 분석하여 티칭 상태에 어떤 문제가 있는지 확인 가능하여 조치를 취할 수 있다. 구체적으로는, 어느 상황, 또는 어느 부분에서 충돌 발생율이 높은지도 확인 가능하다. 또한 이렇게 축적된 데이터 및 3D 시뮬레이션을 이용하여, 인접 장비와의 비교 분석을 통해 문제점을 더욱 정밀하게 확인 가능하다.

아울러, 상기 획득된 데이터들을 통해 각종 관리를 수행하며, 및 이상 유무를 확인할 수 있다. 예컨대, Max 진동 폭 데이터를 이용하여, Max 진동 폭이 일정 범위 내가 되도록 웨이퍼 반송 로봇(40)의 티칭 상태를 관리하고, 획득된 데이터의 트렌드를 이용하여 웨이퍼 반송 로봇(40)의 이상 유무 조기에 확인하거나, 또는 이상이 발생하기 전 미리 확인하여 관리를 수행할 수 있다.

아울러, 실시예에 의하면, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)는, 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치(10)에서 도출된 데이터를 도식화하여 사용자가 쉽고 명확하게 인식할 수 있는 UI 를 구비할 수 있다. 예컨대, 도 20 내지 24 와 같이, 각종 세팅 및 상태를 나타내는 UI 를 가질 수 있다. 예컨대, 도 24 는 수평 레벨 측정값을 나타내는 UI 이다. 따라서, 사용자가 간편하게 이상 유무를 포착할 수 있고, 티칭을 용이하게 수행할 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

1: EFEM
10: 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치
20: 센터 프레임
30: 로드 포트 모듈
40: 웨이퍼 반송 로봇
50: 엔드 이펙터
60: 처리 장치
100: 수납 지그
110: 수납 본체
112: 수납 공간
114: 인클로저
116: 프레임
120: 도어
200: 탑재 슬롯
202: 지지 돌부
204: 오픈부
210: 상부 탑재 슬롯
220: 하부 탑재 슬롯
300: 수평 위치 센서
302: 투광 장치
304: 수광 장치
310: 제1 수평 위치 센서
320: 제2 수평 위치 센서
400: 수평 레벨 센서
410: 이동 센서
420: 센서 지그
422: 윈도우 라인
430: 회전 구동기
440: 센서 아암
500: 경사 센서

Claims

웨이퍼를 로딩(loading)하는 엔드 이펙터를 구비하고 상기 엔드 이펙터를 이용하여 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 티칭하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치에 있어서,
상기 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치는,
탑재 공간을 갖는 수납 지그;
상기 수납 지그 내에 구비되며 웨이퍼가 탑재되는 탑재 슬롯;
상기 웨이퍼의 수평 방향 위치를 측정하는 수평 위치 센서;
상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하는 수평 레벨 센서;
상기 수납 지그의 경사를 측정하는 경사 센서; 및
처리 장치; 를 포함하며,
상기 처리 장치는, 상기 수평 위치 센서, 수평 레벨 센서, 및 경사 센서의 작동을 제어하며, 상기 수평 위치 센서, 수평 레벨 센서, 및 경사 센서에서 측정된 데이터를 저장, 처리하고 관리하여 상기 웨이퍼 반송 로봇의 작동을 티칭하고,
상기 수평 레벨 센서는,
상기 수납 지그 내에 위치하며 상기 수납 지그 내의 일 수평면 상에서 일 중심점을 중심으로 회전하는 이동 센서,
상기 수납 지그 내에 구비되는 센서 지그,
상기 센서 지그에 연결되는 회전 구동기,
일 단이 상기 회전 구동기에 연결되는 센서 아암을 포함하며,
상기 이동 센서는 상기 센서 아암의 타단에 연결되고,
상기 회전 구동기의 회전에 의해서 상기 센서 아암 및 상기 이동 센서가 일 수평면 상에서 회전하고,
상기 탑재 슬롯은,
상하로 서로 이격된 위치에 위치하는 상부 탑재 슬롯, 및 하부 탑재 슬롯을 포함하고,
상기 수평 레벨 센서는,
상기 상부 탑재 슬롯과 상기 하부 탑재 슬롯 사이에 위치하며,
상기 센서 지그는,
상하로 오픈되는 윈도우 라인을 포함하며,
상기 이동 센서가 회전하는 궤적은 상기 윈도우 라인의 위 또는 아래에 위치하며 상기 윈도우 라인과 상하 방향으로 겹쳐지게 위치하며,
상기 수평 레벨 센서는,
상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 수납 지그 내에 수납하는 과정에서, 소정의 제1 측정 시점에 제1 측정 위치에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하고, 상기 제1 측정 시점과 시간차를 갖는 소정의 제2 측정 시점에 제2 측정 위치에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하며,
상기 처리 장치는 상기 제1 측정 시점과 제2 측정 시점에서 측정된 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 비교하고, 상기 웨이퍼의 수평 방향 진동 폭 측정 기능, 상기 엔드 이펙터의 경사도 측정 기능, 상기 엔드 이펙터의 직진도 측정 기능, 상기 웨이퍼의 상하 방향 진동 폭 측정 기능, 및 상기 웨이퍼와 상기 탑재 슬롯 사이의 높이 간격 측정 기능을 가지며,
상기 웨이퍼의 수평 방향 진동 폭 측정 기능은, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 수납 지그 내로 이동시키거나, 또는 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 수납 지그로부터 취출시킬 때, 상기 수평 위치 센서가 상기 웨이퍼의 수평 방향 진동 폭을 측정하는 것이며,
상기 엔드 이펙터의 경사도 측정 기능은, 상기 제1 측정 위치와 상기 제2 측정 위치가 상기 수납 지그를 기준으로 하여 서로 동일한 지점에 위치한 상태에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하여 상기 엔드 이펙터의 경사도를 측정하는 것이며,
상기 엔드 이펙터의 직진도 측정 기능은, 상기 제1 측정 위치와 상기 제2 측정 위치가 상기 웨이퍼를 기준으로 하여 서로 동일한 지점에 위치한 상태에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하여 상기 엔드 이펙터의 직진도를 측정하는 것이며,
상기 웨이퍼의 상하 방향 진동 폭 측정 기능은, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 탑재 슬롯 상에 로딩(loading)하거나, 또는 상기 웨이퍼 반송 로봇이 상기 웨이퍼를 상기 탑재 슬롯으로부터 언로딩(unloading)할 때 상기 수평 레벨 센서가 상기 웨이퍼의 수평 레벨 변화 폭을 측정하며, 상기 처리 장치가 상기 측정된 수평 레벨 변화 폭을 이용하여 상기 웨이퍼의 상하 방향 진동 폭을 측정하는 것이며,
상기 웨이퍼와 상기 탑재 슬롯 사이의 높이 간격 측정 기능은, 상기 수평 레벨 센서가 상기 엔드 이펙터 상에 놓인 상태의 상기 웨이퍼의 수평 레벨과, 상기 탑재 슬롯 상에 상기 웨이퍼가 놓인 상태에서 상기 웨이퍼의 수평 레벨을 측정하며, 상기 처리 장치는 상기 측정된 수평 레벨을 비교하여 상기 웨이퍼와 상기 탑재 슬롯 사이의 높이 간격, 및 상기 웨이퍼의 경사도를 측정하는 것인 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치.
제1항에 있어서,
상기 수평 위치 센서는,
상하 방향으로 동일 선상에 위치하는 투광 장치와 수광 장치를 포함하며,
상기 투광 장치는 측정광을 생성하고, 상기 수광 장치는 상기 투광 장치에서 생성된 측정광을 수광하고,
상기 수광 장치에서 수광하는 측정광의 광량에 따라서 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치를 측정하되,
상기 웨이퍼가 상기 탑재 슬롯에 위치하면, 상기 웨이퍼의 가장자리의 적어도 일 부분이 상기 투광 장치와 상기 수광 장치 사이에 위치하고, 상기 웨이퍼가 상기 측정광의 적어도 일 부분을 가려서 상기 측정광의 일부가 상기 수광 장치에 입사하며,
상기 처리 장치는,
상기 투광 장치에서 생성된 측정광의 광량과 상기 수광 장치에 입사하는 상기 측정광의 광량을 비교하여 입사비를 도출하고,
상기 입사비가 미리 정해진 정상 입사비 범위 이내일 경우 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치가 정상이라고 판단하며,
상기 입사비가 상기 정상 입사비 범위 외일 경우 상기 웨이퍼의 수평 방향 위치가 비정상이라고 판단하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치.
청구항 2 에 있어서,
상기 수평 위치 센서는,
제1 수평 위치 센서와 제2 수평 위치 센서를 포함하며,
상기 제1 수평 위치 센서는 상기 수납 지그의 전측, 또는 후측에 위치하며,
상기 제2 수평 위치 센서는 상기 수납 지그의 좌측, 또는 우측에 위치하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치.
청구항 3 에 있어서,
상기 탑재 슬롯은 상기 수납 지그의 좌측 및 우측에 각각 구비되고,
상기 탑재 슬롯은 상하 방향으로 일 직선 상에 위치하며 상하 방향으로 오픈된 오픈부를 포함하며,
상기 제2 수평 위치 센서는, 상기 오픈부와 상하 방향으로 동일 선상에 위치하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치.
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제1항에 있어서,
상기 처리 장치는,
상기 수평 위치 센서, 수평 레벨 센서, 및 경사 센서에서 측정된 측정값을 분석하여 트렌드를 도출하는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치.
제1항에 있어서,
상기 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치는,
측정용 더미 웨이퍼;를 더 포함하며,
상기 측정용 더미 웨이퍼는 표면에 광이 조사되면 난반사가 발생하도록 표면에 소정의 거칠기를 갖는 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치.