KR20010020588A - 웨이퍼 저장용 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼가 채워지는 카세트를 다수의 매거진을 갖는 원형 회전체에 배치하기 위한 로봇을 갖는 저장 조립체에 관한 것이다. 이들 매거진은 수직과 수평으로 차례로 놓여 있다. 카세트를 파지하는 로봇 헤드의 매거진에 대한 정확한 위치를 결정하기 위해, 매거진에 대한 헤드의 수평 위치를 결정하기 위한 센서 수단과 매거진의 베이스 플레이트에 대한 헤드의 수직 위치를 결정하기 위한 센서 수단이 제공된다. 이 수평 위치는 매거진의 베이스 플레이트에 배열된 구멍을 이용하여 결정된다. 특히, 주요 구멍과 보조 구멍이 존재한다.

Description

웨이퍼 저장용 조립체{STORAGE ASSEMBLY FOR WAFERS}
이러한 종류의 저장용 조립체는 종래 기술로부터 널리 알려진 것이다. 지속적으로 점증하는 소형화 및 그 수가 증가하고 있는 매거진(magazine)에 기인하여, 실상 작업자에 의해 (대상물이)채워지는 그러한 매거진을 갖는다는 것은 비현실적이다. 더욱이, 관련 비용은 너무 비싸다. 이러한 이유로, 종래 기술에서는 로봇의 도움으로 그러한 카세트를 이동시키는 것이 제안된 바 있다. 선택적으로, 이들 카세트에는 소정의 처리를 행할 웨이퍼가 채워진다. 일부 기구의 경우, 이러한 종류의 로봇을 특정 가스로 채워진 챔버 내에 배치함으로써 더이상 웨이퍼를 손으로 위치시킬 필요가 없다.
이제까지 자동 위치 설정은 수동으로 로봇의 동작을 지시하고 관련 위치 자료, 즉 원형 회전체(carousel)로서 설계된 매거진에 대한 로봇의 위치를 저장하는 것에 의해 수행되어 왔다. 이 경우, 있을 수 있는 로봇과 매거진의 수동 위치 설정 상태의 파괴가 있으면 이 공정을 반복하는 것이 필요한데, 이는 상대 위치를 재입력하여야 함을 의미한다. 매거진의 위치 결정 수단은 적어도 카세트가 매거진 내에서 정확하게 결정된 위치에 배치되도록 하는 것이었다. 이것은 추가의 공정에 대해 그리고 웨이퍼를 매거진으로부터 정확하게 제거하는 데 있어 중요한 의미를 갖는다. 매거진과 로봇의 위치를 수동으로 설정한 상태가 파괴되는 것은 초기 조립 과정중 임의의 비율로 발생한다. 이러한 종류의 저장 조립체가 서로에 대해 세팅되면, 시도가 행해진 후 상기 구조체는 분리되어 최종의 사용 장소에서 재조립될 것이다. 만일, 작업중에 구동 모터 등에 변위가 발생하면, 부분적으로 기구를 분리하는 것이 필요하게 되며, 그 결과, 수동 위치 설정도 마찬가지로 변경되어 재세팅이 필요하게 된다. 베이스 플레이트가 왜곡되는 것과 사용중 발생하는 플레잉 현상(play) 및 카세트가 채워진 경우, 그 카세트의 중량에 의해 굴곡되는 것에 기인하여 높이 변화가 생길 수 있다.
특히, 매거진의 수가 비교적 많은 경우, 이 종류의 세팅 작업은 많은 시간이 소요되는 한편, 많은 경우 작업자는 공간이 부족하기 때문에 여러 스테이션에 쉽게 접근할 수 없다. 더욱이, 특히 정확한 제어 시스템이 필요하고 로봇의 여러 부품과 원형 회전체의 회전부를 특별히 낮은 공차로 설계할 필요가 있다. 이는 세팅 이후의 에러를 더 이상 수정할 수 없기 때문이다.
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른 저장체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저장 조립체의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇의 측면 상세도이다.
본 발명의 목적은 전술한 단점을 회피하고, 카세트의 위치를 정확하게 설정하는 것과 관련하여 로봇의 복잡한 지시를 더 이상 수행할 필요가 없으며, 다양한 부품의 상호 위치 설정 상태가 파괴된 후 데이타를 손으로 재입력할 필요가 없으며, 더욱이 여러 가동(可動) 부품 간의 미소 공차가 허용될 수 있는 그러한 저장 조립체를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제1항의 특징적인 구성을 가지고 있는 전술한 저장 조립체로부터 달성된다. 센서 수단을 이용하고 기준 수단의 상호 작용의 결과, 카세트가 위치 설정될 때마다 로봇은 로봇과 매거진의 상호간의 위치가 얼마나 정확한지를 재점검한다. 그런 다음, 무엇이든 필요한 수정을 행한다. 이것은 완전 자동으로 행해진다. 결국, 본 발명에 따른 저장 조립체는 자체 인식형(self-teaching)이므로, 작업중 발생하는 미소 공차는 작업에 전혀 영향을 미치지 않는다. 더욱이, 원형 회전체의 정지 위치는 결코 임계적인 것이 아니며, 편차는 자동으로 수정된다.
센서 수단은 수직 위치의 결정을 위해 존재한다. 이 수단은 간단한 스캐닝 센서일 수 있다. 관련 제어 시스템은 예컨대, 높이 결정을 위한 관련 센서와 예컨대, 매거진의 관련 구획의 베이스 플레이트 간의 초기 접촉 이후에 기구가 관련 수정 위치에 도달하기 위해 여전히 고정 간격으로 하방으로 이동되도록 하는 방식으로 설계될 수 있다.
수평 방향의 위치를 결정하기 위해, 원형 회전체의 엣지를 결정하는 간단한 접촉 수단 또는 비접촉 수단을 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 이것들은 xy-위치를 결정할 수 없다. 결국, 베이스 플레이트상의 고정점의 위치를 아는 것이 필요하다. 따라서, 카세트에 대한 위치 결정 돌출부와 관련한 베이스 플레이트의 고정 위치에 구멍이나 기타 다른 기준 수단을 배열하는 것이 가능하다. 로봇 헤드상의 센서 수단이 이들 기준 수단을 탐지하고 그 기준 수단을 향해 전진되면, 카세트를 내려놓거나 들어올리기 위한 수정 위치가 고정 거리를 이동시키는 것에 의해 자동으로 도달되어진다.
기준 수단에 의한 이러한 탐지능은 보조 기준 수단의 제공을 통해 향상될 수 있다. 이들 수단은 넓은 영역을 커버하며, 헤드의 센서 수단이 이 영역 내에 위치되면, 상기 수단은 보조 기준 수단에 대한 고정 위치를 탐색 가능하고, 또 이 위치를 출발점으로 하여 전술한 주(主) 기준 수단을 찾을 수 있다. 이를 기초로, 해당 카세트를 집어올리고 내려놓기 위한 위치를 다시 찾을 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 수평 위치를 결정하기 위한 전술한 기준 수단은 구멍을 구비하는 한편, 센서 수단은 감광 센서 수단(light-sensitive means)을 구비한다. 이러한 종류의 감광 센서 수단은 더 이상의 접촉을 요하지 않고 이러한 종류의 구멍을 통해 빛이 입사되는지 여부를 결정할 수 있다. 이 빛은 종래 기술에서 알려진 어떠한 종류의 빛으로도 구성될 수 있다. 빛은 종래의 광학 수단을 사용하여 발생시킬 수 있지만, 레이저 빔을 사용하는 것도 가능하다.
주 기준 수단 및 보조 기준 수단을 사용한다면, 이들 수단이 구멍으로서 설계된 경우, 보조 기준 수단의 구멍은 주 기준 수단의 구멍에 비해 훨씬 클 것이다. 그와 같은 직경은 예를 들면, 각각 5mm와 2mm이다. 원형 회전체에 대한 헤드의 정확도는 모든 경우에 있어서 +2.5mm 또는 -2.5mm이어야 한다. 이러한 가정하에, 센서 수단에서 발하는 관선 빔은 보조 기준 수단의 경계 가장자리를 타격한다. 그 후, 복귀 운동 또는 기타 소정의 운동을 수행하는 것에 의해 보조 기준 수단의 구멍의 다른 가장자리가 타격된다. 이들 왕복 운동을 여러차례 수행하는 것에 의해 해당 보조 기준 수단의 관련 구멍의 중심을 찾는 것이 가능하다. 그런 다음, 그러한 운동은 주 기준 수단, 즉 작은 직경의 구멍이 탐지되어, 제거될 카세트와 그 카세트의 위치 설정을 위한 위치 결정 돌출부에 대한 위치가 확립될 때까지 계속하여 행해질 수 있다.
전술한 로봇은 종래 기술에 공지된 어떤 구조체를 구비할 수 있다. 그러나, 일단에 헤드가 배치되고 타단은 높이를 조절할 수 있는 스위블 아암을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여 이후 상세히 설명될 것이다.
도 1에서, 도면 부호(1)는 매거진을 지시한다. 이 경우, 매거진은 다수의 구획으로 형성된 원형 회전체를 구비한다. 각각의 구획은 베이스 플레이트(4 또는 6)를 구비하며, 이 플레이트 위에 카세트(3)가 배치된다. 카세트의 올바른 위치는 베이스 플레이트상의 위치 결정 돌출부(5)에 의해 확증된다. 이들 돌출부는 이런 속성의 구조체의 경우 일반적이겠지만, 카세트의 하부면의 H-형 돌출부가 정확하게 위치되도록 하는 크기로 형성된다.
본 발명에 따른 로봇은 도면 부호(2)로 지시된다. 이 로봇은 서로에 대해 피봇 가능한 2개의 아암(8,9)을 구비하며, 이 아암의 일단에 플레이트(10)가 배치되며, 상기 플레이트는 회전 운동 이외에 화살표(7) 방향으로 상승/하강 운동도 행할 수 있다. 또한, 아암(9)은 헤드(18)가 부착되는 베이스 플레이트를 구비한다. 이런 종류의 로봇은 종래 기술에서 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 여러 종류의 아암을 서로에 대해 이동시킬 수 있게 하는 제어 유닛 또는 제어 수단의 상세에 대해서 언급하지 않겠다. 카세트를 파지할 수 있도록 하기 위해 헤드 위에는 클램핑 바아(12)를 구비하는 클램핑 기구를 설치한다. 카세트는 이 방식으로 파지된 후 이동된다. 카세트에는 웨이퍼(23)가 채워질 수 있는데, 그 방식은 그다지 구체적으로 도시되어 있지는 않다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 헤드(18)는 스프링 작동식 높이 스위치(17)와 그에 인접하게 배치된(수평 방향으로) 감광 센서 수단(13-15)을 구비한다. 이들 센서 수단은 다른 센서를 일체로 내장하는 광원(13)을 구비한다. 도면 부호(15)는 광섬유 요소를, 도면 부호(14)는 렌즈를 지시한다. 이런 종류의 기구의 경우, 렌즈(14)에서 발하는 광선 빔이 반사되는지 여부를 감지할 수 있다.
도면 부호(16)는 헤드(18)가 카세트를 향해 이동될 때 필요한 경우, 웨이퍼를 카세트 쪽으로 더 밀어 넣는데 사용되는 2개의 로드(rod)를 지시한다.
도면 부호(22)에 제어 유닛을 도식적으로 도시하고 있다. 센서 수단(13-15,17)로부터 발생되는 신호는 상기 제어 유닛으로 전송된다. 제어 유닛으로는 성분(10)에 대한 헤드(18)의 위치 및 기준면에 대한 상기 성분의 높이에 관련된 신호도 전송된다. 이들 신호에 기초하여, 헤드(18)의 동작이 제어되는데, 그 제어 방식은 그다지 구체적으로 도시되어 있지는 않다.
베이스 플레이트(4 및 6) 모두에는 각각의 구획에 비교적 작은 직경(예, 2mm)의 주요 구멍(21)과 비교적 큰 직경(예, 5mm)의 보조 구멍(20)이 형성되어 있다. 이들 구멍은 언제나 위치 결정 돌출부(5)에 대해 정확히 설정되고 고정된 위치에 자리한다.
전술한 기구의 작동은 다음과 같다.
원형 회전체(1)의 구획 내에 배치될 것이며, 가능하게는 다른 매거진으로부터 또는 클램핑 바아(12) 사이에 기타 다른 방법으로 배열된 카세트를 헤드(18)에 제공하려면, 적절한 경우 수동으로 보조되는 제어 유닛(22)에 저장된 기본 루틴을 기초로 하여 해당 구획에 대한 헤드의 1차적인 부분 동작을 수행할 것이다. 이로부터, 구획에 대한 헤드의 1차적인 동작이 매우 정확하게 수행된다. 이 동작은 추후에 적소에 놓여질 카세트가 구획 안으로 너무 멀거나 높거나 낮게 이동됨으로써 있을 수 있는 손상이나 바람직하지 않은 접촉을 야기하지 않도록 행해진다.
1차적인 근접 위치에 도달하면, 헤드(18)는 아암(8,9)과 함께 스위치(17)가 베이스 플레이트(4 또는 6)에 도달하기 까지 아래로 이동된다. 결국, 그 방식을 자세히 도시하고 있지는 않지만 성분(17)은 위로 이동되어 광선 빔을 차단하며, 그 결과 소정의 신호가 전송된다. 상기 1차적인 신호가 수신되면, 해당 구획에 대한 헤드(18)의 수직 위치와 예컨대, 15mm의 고정된 상방 이동이 커버됨을 알 수 있다. 그런 다음, 위치 결정 돌출부(5)에서 보정중에 존재하지 않는 관련 카세트(3)의 정확한 위치를 설정하는 것을 가능하게 하기 위해, 헤드(18)의 수평 위치를 확립하는 것이 필요하다. 이를 위해, 1차적인 경우로 보조 구멍(20)을 이용한다.
조립/분리 또는 기타 불규칙적 상황에서 헤드의 정확도는 약 2.5mm 이상 변동되지 않을 것이기 때문에, 보조 구멍(20)은 5mm 직경으로 설계된다. 헤드(18)의 동작을 탐지하는 중에, 센서(13-15)로부터 발하는 광선 빔은 예정된 순간에 구멍(20)의 둘레 엣지를 감지할 것이다. 그런 다음, 헤드는 근접화 동작(approximating movement), 다시 말해 구멍(20)의 중심을 결정하기 위해 여러 수직 방향으로 이동하는 동작을 행한다. 이 위치가 결정되면, 헤드(18)는 전방으로 이동되어 보다 작은 구멍(21)(약 2mm)에 교차될 수 있다. 구멍(21)의 중심을 결정하기 위해 상기 구멍(20)에서와 같은 근접화 동작을 행할 수 있다. 그런 다음, 해당 구획에 대한 헤드의 위치를 확립하고, 후속하여, 헤드에 카세트가 장착되었을 때, 그 카세트를 정확하게 위치시킬 수 있다. 이 경우, 그 위치는 작은 직경의 구멍(21)을 기초로 항시 체크된다. 이 구멍의 크기는 예컨대 0.5mm와 같이 2mm 보다 작을 수 있다.
전술한 센서 이외에, 카세트의 클램핑 기구에 센서를 배치하는 것이 가능하다. 이들 센서는 카세트 전체를 클램핑 바아(12)로 파지하였을 때 활성화된다. 만일 어떤 불규칙적인 상황이 발생한다면, 카세트를 집어올리고 내려놓는 것이 중단될 것이고 경고 신호가 주어질 것이다.
헤드에 의해, 그리고 특히 헤드에 내장된 센서에 의해 기록된 위치들은 메모리에 저장된다. 이는 여러가지 성분의 서로에 대한 설정 상태가 파괴된 경우에만 관련 매거진에 대한 카세트의 정확한 위치를 탐색하는 것이 비록 자동화일지라도 비교적 느리게 수행됨을 의미한다. 그런 다음, 전술한 작업은 매우 빠른게 행해질 것이다.
본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양하게 변형될 수 있음을 이해하여야 한다. 그러한 변형은 명세서를 독파한 당업자에게 분명할 것이며, 청구항의 범위 내에 내포되어 있다. 예를 들자면, 헤드(18)의 상부와 같이 어떤 다른 적정 위치에 센서 수단을 배치하는 것도 가능하다. 매거진은 대응하는 위치에 상호 협동 수단을 구비할 수 있다.

Claims (9)

  1. 구획을 갖는 원형 회전체(1)와 그 구획 내에 카세트(3)를 배치하기 위한 카세트 배치 기구(2)를 갖는 매거진(2)을 구비하고 있는 저장 조립체로서, 상기 회전체는 기본적으로 수직 축을 중심으로 회전하며, 카세트(3) 수납을 위해 다른 높이로 배열된 구획을 구비하며, 상기 구획은 카세트의 위치를 확립하기 위한 위치 확립 수단(5)을 갖는 베이스 플레이트(4,6)를 구비하며, 상기 카세트 배치 기구(2)는 높이 조절이 가능하며, 수평면에 위치될 수 있으며, 상기 카세트를 파지하기 위한 헤드(18)을 구비하고 있는 그러한 저장 조립체에 있어서,
    상기 헤드(18)는 매거진에 대한 수평 위치 및 수직 위치를 결정하기 위한 센서 수단(13-15;17)을 구비하며, 상기 매거진상에는 상기 수평 위치를 결정하기 위해 상기 센서 수단과 상호 작용하는 기준 수단(20,21)이 구비되는 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수평 위치를 결정하기 위한 기준 수단은 베이스 플레이트상의 위치 확립 수단에 대해 고정된 일정한 거리에 배열된 기준 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수평 위치를 결정하기 위한 기준 수단은 베이스에 구멍(21)을 구비하며, 상기 구멍의 직경은 2mm 보다 작은 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 수평 위치를 결정하기 위한 기준 수단은 서로에 대해 고정된 거리에 배치된 보조 기준 수단(20) 및 주(主) 기준 수단(21)을 구비하며, 상기 센서 수단(13-15)에 의해 감지될 수 있는 보조 기준 수단의 영역은 예상되는 헤드와 매거진 간의 최대 편차와 일치하는 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보조 기준 수단(20)은 베이스 플레이트에 구멍을 구비하며, 상기 구멍의 직경은 7mm 보다 작은 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 수단(13-15)은 감광 센서 수단(light-sensitive sensor means)을 구비하는 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드의 동작을 조절하기 위한 제어 유닛(22)을 구비하며, 상기 센서로부터 발생된 신호가 상기 제어 유닛으로 전송되는 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  8. 제4항 또는 제7항에 있어서, 상기 제어 수단(22)은 상기 센서 수단을 포함하는 헤드가 주요 센서 수단에 대해 소망의 위치로 이동되도록 하는 방식으로, 상기 보조 기준 수단에 교차된 후 센서 수단으로부터 수신된 신호를 처리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기구(2)는 상기 헤드(18)를 자유단에 구비하는 스위블 피봇-아암 구조체로 된 것을 특징으로 하는 저장 조립체.
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