KR20030057564A - 박형 기판 반송용 로봇 및 박형 기판 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박형 기판의 수납 상태를 효율적으로 검출하는 박형 기판 반송 반송용 로봇을 제공하는 것이다. 또한, 박형 기판의 수납 상태를 정밀하게 검출하는 박형 기판 검출 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수납 카세트(2)에 수납된 복수의 박형 기판(3)을 수납 카세트(2)에서 반출하는 박형 기판 반송용 로봇(5)에 있어서, 수납 카세트(2) 내의 박형 기판(3)의 수납 상태를 검출하는 검출용 카메라(1)를 박형 기판 반송용 로봇(5)에 설치하는 것이다.

Description

박형 기판 반송용 로봇 및 박형 기판 검출 방법{TRANSFER ROBOT AND INSPECTION METHOD FOR THIN SUBSTRATE}
반도체나 액정의 제조 공정에서는, 피처리물인 액정 기판이나 웨이퍼 등의 박형 기판을 수납 카세트에 수납하여 각 공정의 처리 장치의 사이로 반송하고 있다. 수납 카세트는 다수의 박형 기판을 상하로 겹쳐 쌓아 수납하는 상자형의 용기이고, 내벽에 다수의 선반 형상의 홈이 패어 있고, 이 홈에 박형 기판을 1장씩 집어넣는 것에 따라 상하로 겹치는 박형 기판이 서로 접촉하지 않도록 하고 있다.
각 공정에 상기 수납 카세트가 도착하면, 박형 기판 반송용 로봇이 상기 수납 카세트로부터 상기 박형 기판을 반출하여 처리 장치 안에 반입하고, 처리가 끝나면, 상기 박형 기판 반송용 로봇이 상기 박형 기판을 상기 수납 카세트에 다시 수납하고 있다.
일반적으로 수납 카세트로부터 박형 기판을 취출하기 전에는, 카세트 내에박형 기판이 올바른 자세로 수납되어 있는지의 검사를 한다. 이상한 자세, 예컨대 2장이 끼워져 있거나, 비스듬하게 박형 기판이 수납되어 있다면, 박형 기판 반송용 로봇이 박형 기판을 수납 카세트로부터 취출할 수 없고, 이상한 자세로 있는 박형 기판을 무리하게 취출하려고 하면, 수납 카세트 혹은 박형 기판이 손상되기 때문이다.
이 검사를 위해서, 레이저광이나 LED광을 사용한 투과형 혹은 반사형의 광학식 센서를 수납 카세트의 근방에 배치하여, 수납 카세트 내의 박형 기판의 상태를 검출하는 것이 실시되고 있었다.
그러나, 이들의 광학식 센서는, 박형 기판의 유무의 검출은 할 수 있지만, 박형 기판이 2장 겹쳐져 같은 홈에 끼워져 있는 상태(2장 끼움)를 검출하는 것은 어렵다는 문제가 있었다. 또한 검출 거리가 짧기 때문에 박형 기판의 근처에서 센서를 움직여야 할 필요가 있었고, 먼지가 발생하여 박형 기판을 오염시키는 문제점도 있었다.
최근에는, 이런 과제를 해결하기 위해서 카메라를 사용한 화상 처리에 의한 검사 방법이 제안되고 있다.
도 6은 카메라를 사용한 박형 기판 검출 장치의 구성을 도시하는 사시도이다.
도면에서, 1은 검출용 카메라이고, 도시하지 않은 화상 처리 장치에 접속되어 있다. 2는 수납 카세트이고, 수납 카세트(2)의 내부에는 다수의 박형 기판(3)이 상하로 겹쳐 쌓아 수납된다.
검출용 카메라(1)는, 수납 카세트(2)에 수납되어 있는 박형 기판(3)의 화상을 촬영하고, 이 화상을 처리하는 것으로 웨이퍼(3)의 상태를 검출한다. 검출용 카메라(1)는, 박형 기판의 2장 겹침을 검출할 수 있도록, 한정된 시야(4)를 확대하여 촬영하고 있어, 수납 카세트(2) 전체를 한번에 촬영할 수 없다. 따라서, 모든 박형 기판(3)의 상태를 검출하기 위해서 검출용 카메라(1)를 화살표(100)와 같이 상하 방향으로 움직이고 있다.
그러나, 카메라를 사용하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
(1) 카메라의 시야는 한정되어 있기 때문에, 수납 카세트 내의 모든 웨이퍼를 보기 위해서, 카메라의 위치와 방향을 이동시키는 구동 장치가 필요하다. 이러한 구동 장치를 구비한 카메라는 치수가 커지기 때문에, 반송용 로봇과 간섭한다.
(2) 상기의 간섭을 피하기 위해 카메라와 그 구동 장치를 배치하면, 검사에 최적의 위치에 카메라를 배치할 수 없기 때문에, 검출 정밀도가 떨어진다.
(3) 카메라의 이동에 시간이 걸리기 때문에, 검사 시간이 길어진다.
본 발명은, 액정 기판 혹은 반도체의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 액정 기판이나 웨이퍼 등의 박형 기판을 웨이퍼 카세트 등의 수납 카세트로부터 반출하는 박형 기판 반송용 로봇 및 상기 수납 카세트 내의 박형 기판의 상태를 검출하는 방법에 관하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 사시도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 사시도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 평면도,
도 4는 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 사시도,
도 5는 본 발명의 제5 실시예를 도시하는 측면도,
도 6은 종래의 박형 기판 검출 장치의 구성을 도시하는 사시도이다.
따라서, 본 발명은 박형 기판의 수납 상태를 효율적으로 검출하는 박형 기판 반송용 로봇을 제공하는 것이다. 또한, 박형 기판의 수납 상태를 정밀하게 검출하는 박형 기판 검출 방법을 제공한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 수납 카세트에 수납된 복수의 박형 기판을 상기 수납 카세트로부터 반출하는 박형 기판 반송용 로봇에 있어서, 상기 수납 카세트 내의 상기 박형 기판의 수납 상태를 검출하는 카메라를 상기 박형 기판 반송용 로봇에 설치시킨다.
또한, 청구항 2에 기재된 발명은 상기 카메라를 상기 박형 기판 반송용 로봇의 아암에 설치시킨다.
또한, 청구항 3에 기재된 발명은 상기 카메라를 상기 박형 기판 반송용 로봇의 동체에 설치시킨다.
또한, 청구항 4에 기재된 발명은 상기 박형 기판 반송용 로봇이, 상기 박형 기판을 상기 수납 카세트로부터 취출하는 자세를 취했을 때, 상기 카메라의 광축이 상기 박형 기판의 중심 방향을 향하도록 설치시킨다.
또한, 청구항 5에 기재된 발명은 상기 카메라의 광축의 방향을 자유롭게 조정하여 고정할 수 있는 현가대를 통해 상기 박형 기판 반송용 로봇에 설치시킨다.
또한, 청구항 6에 기재된 발명은 상기 박형 기판 반송용 로봇이 수평 다관절 로봇으로서, 동체에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하는 제1 아암과, 상기 제1 아암의 선단에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하는 제2 아암과, 상기 제2 아암의 선단에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하는 포크를 구비하여, 상기 카메라를 상기 제1 아암의 선회축 부근에 내장하는 것이다.
또한, 청구항 7에 기재된 발명은 수납 카세트에 수납된 복수의 박형 기판의 수납 상태를 카메라로 검출하는 박형 기판 검출 방법에 있어서, 상기 카메라를 상기 박형 기판을 반송하는 반송용 로봇 위에 배치하고, 상기 반송용 로봇을 연직 방향으로 움직이게 하여, 상기 수납 카세트 내의 모든 상기 박형 기판의 화상을 상기카메라로 촬영하여, 상기 박형 기판의 상태를 검출하는 것이다.
또한, 청구항 8에 기재된 발명은, 문이 장착된 수납 카세트에 수납된 복수의 박형 기판의 수납 상태를 카메라로 검출하는 박형 기판 검출 방법에 있어서, 상기 카메라를 상기 박형 기판을 반송하는 반송용 로봇 위에 배치하여, 상기 수납 카세트의 상기 문을 여는 구동 장치에 동기하여, 상기 반송용 로봇을 연직 방향으로 움직이게 하면서, 상기 수납 카세트 내의 모든 상기 박형 기판의 화상을 상기 카메라로 촬영하고, 상기 박형 기판의 상태를 검출하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 박형 기판 반송용 로봇의 사시도이다.
도면에서, 5는 박형 기판 반송용 로봇이다. 박형 기판 반송용 로봇(5)은, 설치 장소에 고정된 베이스(6)와, 베이스(6)에 설치되어 수평면 내에서 선회함과동시에, 상하 방향으로 승강하는 동체(胴體)(7)와, 동체(7)에 설치되어 수평면 내에서 선회하는 제1 아암(8)과, 제1 아암(8)에 설치되어 수평면 내에서 선회하는 제2 아암(9)과, 제2 아암(9)에 설치되어 수평면 내에서 선회하는 포크(10)를 구비하고 있다. 포크(10)는 박형 기판을 놓기 위한 일종의 기계적인 핸드이다.
포크(10)의 상면에는, 검출용 카메라(1)가 고정되어 있다. 따라서, 검출용 카메라(1)는 포크(10)와 함께, 승강 및 선회하고, 수납 카세트(2) 안의 모든 박형 기판(3)에 관해서 화상을 촬영하고, 그 상태를 검출할 수가 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 박형 기판 반송용 로봇의 사시도이다.
이 실시예에서는, 검출용 카메라(1)를 박형 기판 반송용 로봇(5)의 동체(7)의 측면에 고정하고 있다. 또한, 박형 기판 반송용 로봇(5)에 도시하지 않은 횡행(橫行) 기구를 구비하여, 박형 기판 반송용 로봇(5) 전체가 화살표(101)의 방향으로 횡행한다.
수납 카세트(2)의 내부의 박형 기판(3)을 검출할 때는 상기 횡행 기구에 의해, 박형 기판 반송용 로봇(5)을 횡행시켜, 검출용 카메라(1)의 광축이 박형 기판(3)에 마주보도록 하고, 검출 종료 후에 다시 횡행시켜, 포크(10)가 박형 기판(3)에 마주보도록 한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 박형 기판 반송용 로봇의 평면도이다.
도면에 있어서, 검출용 카메라(1)는, 포크(10)가 수납 카세트(2)에 마주보도록 동체(7)를 선회시켰을 때, 검출용 카메라(1)의 광축(103)이 박형 기판(3)의 중심을 통과하는 것과 같은 설치 위치와 설치 각도를 선택하여 동체(7)의 측면에 설치시키고 있다.
이러한 이유로, 박형 기판 반송용 로봇(5)이 박형 기판(3)을 수납 카세트(2)에서 취출하는 자세를 취했을 때, 검출용 카메라(1)의 광축(103)이 박형 기판(3)의 중심 방향을 향하기 때문에, 상기 제2 실시예와 같이, 검출과 반출할 때마다, 박형 기판 반송용 로봇(5)의 횡행을 행할 필요가 없어, 그 만큼 검출 시간을 단축할 수 있다.
또, 검출용 카메라(1)의 광축(103)은 반드시 박형 기판(3)의 중심과 완전히 일치할 필요는 없고, 박형 기판(3)의 검출 처리가 가능한 범위이면 좋다.
또한, 검출용 카메라(1)를 동체(7)에 직접 고정하지 않고, 검출용 카메라(1)의 광축의 방향을 자유롭게 조정하여 원하는 위치로 고정할 수 있도록 현가대를 통해 설치하면, 광축의 조정이 편리해진다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 박형 기판 반송용 로봇의 사시도이다.
이 실시예의 박형 기판 반송용 로봇(5)은, 전술의 제1에서 제3까지의 실시예와 같은 수평 다관절 로봇이고, 제1 아암(8)은 동체(7)에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하고, 제2 아암(9)은 제1 아암(8)의 선단에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하고, 포크(10)는 제2 아암(9)의 선단에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회한다.
검출용 카메라(1)는 제1 아암(8)의 선회축(21) 부근에 내장되어, 그 광축이 제1 아암(8)의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 갖도록 설치되어 있다.
검출용 카메라(1)는 제1 아암(8)에 대하여 횡방향으로 설치되어 있기 때문에, 제1 아암(8)이 수납 카세트에 대하여 횡방향의 자세를 취했을 때, 요컨대 포크(10)를 수납 카세트로부터 멀리하여 대기 자세를 취했을 때 검출용 카메라(1)의 광축은 수납 카세트의 방향을 향한다. 따라서, 대기 시간에 박형 기판의 검출이 실시할 수 있기 때문에 작업 처리량의 향상에 이바지한다.
도면에서는, 검출용 카메라(1)의 광축은 제1 아암(8)의 길이 방향에 대하여 거의 직각, 즉 바로 옆을 향하도록 하고 있지만, 광축의 각도는 직각에 한정되는 것이 아니라, 박형 기판 반송용 로봇(5)과 수납용 카세트의 위치 관계 등에 따라 최적의 각도를 선택하면 된다.
검출용 카메라(1)는 제1 아암(8)에 내장되어 있기 때문에, 검출용 카메라(1)에 기인하는 먼지를 발생시키는 것을 방지하는 데 유리하다.
또한, 검출용 카메라(1)의 신호 케이블(도시 생략)은 제1 아암(8)의 안을 통하여 동체(7)에 넣어지므로, 신호 케이블이 외부에 노출하지 않으므로, 이러한 점도 먼지를 발생시키는 대책에 있어서 유리하다. 또한, 박형 기판 반송용 로봇(5)의 동작에 따라 신호 케이블의 구부림이나 비틀림이 거의 없기 때문에 신호 케이블의 단선 대책 상에서도 유리하다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예를 도시하는 박형 기판 반송용 로봇의 측면도이다.
도면에서 11은 프론트 엔드 모듈이다. 프론트 엔드 모듈(11)은 수납 카세트 내부의 박형 기판을 외기에 노출하지 않고 처리 장치에 반입하기 위한 일종의 에어 록(air lock)이고, 그 내부에는 박형 기판 반송용 로봇(5)이 수용되어 있다. 12는 프론트 엔드 모듈(11)에 인접하는 처리실이고, 그 내부에는 도시하지 않은 처리 장치가 수용되어 있다. 13은 문이 장착된 반송 카세트이고, 프론트 엔드 모듈(11)에 결합된 상태를 도시한다. 14는 오프너이며, 문 장착 반송 카세트(13)를 프론트 모듈(11)에 결합한 채로, 문이 장착된 반송 카세트(13)의 도시하지 않은 문을 화살표(104)의 방향으로 문을 엇갈리게 개방하는 장치이다.
검출용 카메라(1)는, 상기 제2 및 제3 실시예와 같이 박형 기판 반송용 로봇(5)의 동체(7)에 설치되어 있다. 따라서, 검출용 카메라(1)는 동체(7)와 함께 승강한다. 동체(7)를 문 장착 반송 카세트(13)의 문이 화살표(104)의 방향으로 열리는 것과 동기시켜, 화살표(102)의 방향으로 내리면, 문을 여는 사이에 기판 검출을 할 수 있기 때문에, 전체의 처리 시간을 단축할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에는 다음과 같은 효과가 있다.
청구항 1에서 청구항 3, 및 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8에 기재된 발명은, 반송용 로봇에 검출용 카메라를 탑재하여, 상기 반송용 로봇의 상하 축을 이용하여 카메라를 움직이게 함으로써, 카메라용의 구동 축을 별도로 배치할 필요 없이, 장치 전체가 콤팩트하게 정리된다.
청구항 4에 기재된 발명은, 반송용 로봇이 박형 기판을 취출하는 자세를 취했을 때, 그 때의 위치와 자세를 유지한 채로 박형 기판을 취출할 수 있기 때문에, 처리 시간의 단축이 가능하다.
청구항 5에 기재된 발명은 카메라의 방향을 변경할 수 있어, 검출에 최적의 카메라의 조정이 가능하다.
본 발명은, 액정 기판이나 웨이퍼 등의 박형 기판을, 웨이퍼 카세트 등을 반송하는 박형 기판 반송용 로봇으로서 유용하다. 또한 수납 카세트 내의 박형 기판의 상태를 검출하는 방법으로서도 유용하다.

Claims (8)

  1. 수납 카세트에 수납된 복수의 박형 기판을 상기 수납 카세트로부터 반출하는 박형 기판 반송용 로봇에 있어서,
    상기 수납 카세트 내의 상기 박형 기판의 수납 상태를 검출하는 카메라를 상기 박형 기판 반송용 로봇에 설치시키는 것을 특징으로 하는 박형 기판 반송용 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라를 상기 박형 기판 반송용 로봇의 아암에 설치한 것을 특징으로 하는 박형 기판 반송용 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라를 상기 박형 기판 반송용 로봇의 동체에 설치한 것을 특징으로 하는 박형 기판 반송용 로봇.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박형 기판 반송용 로봇이, 상기 박형 기판을 상기 수납 카세트로부터 취출하는 자세를 취했을 때, 상기 카메라의 광축이 상기 박형 기판의 중심 방향을 향하도록 설치한 것을 특징으로 하는 박형 기판 반송용 로봇.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라의 광축의 방향을 자유롭게 조정하여 고정할 수 있는 현가대를 통해 상기 박형 기판 반송용 로봇에 설치시킨 것을 특징으로 하는 박형 기판 반송용 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 박형 기판 반송용 로봇은 수평 다관절 로봇으로서, 동체에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하는 제1 아암과, 상기 제1 아암의 선단에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하는 제2 아암과, 상기 제2 아암의 선단에 설치되어 수평면 내에서 자유롭게 선회하는 포크를 구비하고, 상기 카메라를 상기 제1 아암의 선회축 부근에 내장한 것을 특징으로 하는 박형 기판 반송용 로봇.
  7. 수납 카세트에 수납된 복수의 박형 기판의 수납 상태를 카메라로 검출하는 박형 기판 검출 방법에 있어서,
    상기 카메라를 상기 박형 기판을 반송하는 반송용 로봇 위에 배치하고, 상기 반송용 로봇을 연직 방향으로 움직이게 하여, 상기 수납 카세트 내의 모든 상기 박형 기판의 화상을 상기 카메라로 촬영하여, 상기 박형 기판의 상태를 검출하는 박형 기판 검출 방법.
  8. 문이 장착된 수납 카세트에 수납된 복수의 박형 기판의 수납 상태를 카메라로 검출하는 박형 기판 검출 방법에 있어서,
    상기 카메라를 상기 박형 기판을 반송하는 반송용 로봇 위에 배치하여, 상기 수납 카세트의 상기 문을 여는 구동 장치에 동기하여, 상기 반송용 로봇을 연직 방향으로 움직이게 하면서, 상기 수납 카세트 내의 모든 상기 박형 기판의 화상을 상기 카메라로 촬영하고, 상기 박형 기판의 상태를 검출하는 박형 기판 검출 방법.
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