KR20100085058A - 반송 장치의 정지 검지 방법 - Google Patents

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Abstract

부품 개수의 증가를 일으키지 않고, 동작 후의 반송 수단의 정지를 신속하고 용이하게 검출하고, 스루풋 및 가동률의 향상을 도모할 수 있는 반송 수단의 정지 검지 방법을 제공한다. 구동 모터(3)와 이 구동 모터(3)의 회전축(4)에 일측이 설치된 반송 암(6)을 갖추어 구동 모터(3)에 의해 회전축(4)에 회전 방향의 힘이 작용하면 유도 기전력이 발생하는 것을 이용한다. 그리고, 반송 암의 타측에서 피반송물(S)을 보관 유지하고, 상기 구동 모터(3)를 작동시켜 회전축(4)을 소정의 회전각만 회전 구동시켜 정지했을 때에, 반송 암(6)의 진동에 기인해 발생하는 상기 유도 기전력을 검출해, 해당 검출된 유도 기전력이 소정치 이하가 되면, 반송 암(6)의 정지를 판단한다

Description

반송 장치의 정지 검지 방법{METHOD OF DETECTING STOP OF TRANSPORT APPARATUS}
본 발명은, 반송 장치의 정지 검지 방법에 관한 것이며, 특히, 대기중 또는 진공중에서 처리해야 할 기판을 반송하기 위해서 이용되는 반송 장치의 정지를 검지하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 장치나 플랫 패널 디스플레이의 제조 공정에 대해서는, Si웨이퍼나 유리 기판등의 처리해야 할 기판(피반송물)을, 스퍼터링에 의한 막 증착, 이온 주입이나 에칭등의 각종의 처리 장치에 반송하기 위해서 반송 장치가 이용되고 있다. 이런 종류의 반송 장치로서 구동 모터와 이 구동 모터의 회전축의 첨단에 설치된 반송 암 등으로 이루어진 장치가 알려져 있다(특허 문헌1).
이러한 반송 장치는, 상기 처리 장치에 연결되는 로드 락 챔버(load lock chamber)나 복수의 처리 장치의 챔버 상호간에 배치되는 트랜스퍼 챔버등에 구축된다. 로드 락 챔버에의 기판의 반출입을 예로 설명하면, 로드 락 챔버 외측까지 반송 암의 일단을 이동시킨 후, 해당 반송 암에 대해, 공지의 구조를 가지는 반송용 로봇을 사용하여 기판을 수취 또는 인도한다. 이 때, 기판의 수취 또는 인도의 경우의 위치의 좌표는 티칭 데이터로서 반송 로봇의 콘트롤러에 기억되고 있다.
특허문헌1 : 일본 특허 출원 공개 제2005-12033호
여기서, 상기와 같이 기판을 반송하는 경우, 스루풋(throughput) 및 가동률의 향상을 꾀하기 위해서, 반송 로봇에 의한 반송 암에 의한 기판의 수취 또는 인도가 고속이고 고정밀도로 수행되는 것이 요구되고 있다. 그러나, 구동 모터를 작동시켜 반송 암을 소정의 위치까지 이동시켰을 경우, 그 정지시의 관성력에 의해 거동이 불안정하게 된다. 이 경우, 인코더 등의 회전 위치 검출 수단을 가지는 구동 모터나 펄스 전력에 동기 해 작동하는 스테핑 모터에서는, 반송 암이 소정 위치까지 이동한 것을 인식할 수 있지만, 불안한 거동, 즉, 반송 암의 회전 방향의 감쇠 진동(흔들림)은 검지할 수 없다고 하는 문제가 있다.
반송 암의 진동이 큰 경우, 기억된 좌표에 근거해 반송 로봇에 의해 기판을 수취하거나 인도하도록 실시하면, 기판의 위치 차이 등의 반송 불량이 빈번하게 발생하고, 나아가서는, 가동률의 저하를 부른다. 이러한 문제는, 반송 암의 이동 후의 거동(진동)이 충분히 감쇠해 안정된 후, 반송 로봇에 의한 기판의 수취 또는 인도가 개시되도록 하면(즉, 수취 또는 인도 개시까지의 시간을 길게 취하면) 억제할 수 있지만, 이것으로는, 스루풋의 향상을 꾀할 수 없다.
한편으로, 변위 센서등에 의해 반송 암의 진동을 측정해, 소정의 범위까지 감쇠한 것을 검출해, 수취 또는 인도를 개시할 수가 있지만, 이것으로는, 제어가 복잡하게 될 뿐더러, 부품 개수가 증가해 고비용을 일으키며, 게다가, 진공중에서는 정확한 검출이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 과제는, 상기 내용에 비추어 보아, 부품 개수의 증가를 일으키는 일 없이, 동작 후의 반송 암의 정지를 신속하고 용이하게 검출해, 스루풋 및 가동률의 향상을 꾀할 수가 있는 반송 암의 정지 검지 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 반송 장치의 정지 검지 방법은, 구동 모터와 이 구동 모터의 회전축에 일측이 설치된 반송 암을 갖추어 해당 구동 모터에 의해 회전축에 회전 방향의 힘이 작용하면 유도 기전력이 발생하는 것을 이용한 반송 장치의 정지 검지 방법이며, 상기 반송 암의 타측에서 피반송물을 보관 유지해, 상기 구동 모터를 작동시켜 회전축을 소정의 회전각만 회전 구동시켜 정지했을 때에, 반송 암의 진동에 기인해 발생하는 상기 유도 기전력을 검출하고, 해당 검출된 유도 기전력이 소정치 이하가 되면, 반송 암의 정지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 구동 모터를 작동시켜 회전축을 소정의 회전각만 회전 구동시켜 반송 암을 소정 위치에 이동시키면, 그 정지시의 관성력에 의해 그 거동이 불안정하게 되고, 즉, 반송 암에 감쇠 진동이 생긴다. 이 때, 회전축에 회전 방향으로 반복하는 힘이 작용하고, 이것에 수반해, 예를 들면 모터의 코일간에 유도 기전력이 생긴다. 이 유도 기전력을 측정해, 측정한 유도 기전력이 미리 설정한 소정치 이하가 되면, 기판의 위치 차이등의 반송 불량이 생기지 않는 범위까지 반송 암의 이동 후의 진동이 감쇠해 안정되는 것을 검지할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 변위 센서등의 별개의 부품을 이용하는 일 없이, 반송 암을 구동하기 위해서 필연적으로 이용되는 구동 모터 자체의 전기적인 변화에 의해, 비록 진공중에서 만나도 동작 후의 반송 암의 진동의 안정을 신속하고 확실히 검지한다. 따라서, 반송 로봇에 의해 피반송물의 수취 또는 인도를 실시하는 것 같은 경우에, 스루풋 및 가동률의 향상을 꾀할 수가 있고, 게다가 저비용이다.
또, 본 발명에 대해서는, 상기와 같이 구동 모터에 발생하는 유도 기전력으로 반송 암의 동작 후의 진동을 감시하고 있기 때문에, 감쇠 진동의 진폭이나 진동 감쇠까지 시간이 소정치를 넘고 있는 것 같은 경우에는, 구동 모터 자체나 베어링의 열화등에 의해 반송 장치 자체에 이상이 발생했다고 진단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 반송 장치의 정지 검지 방법은, 반송 장치 자체의 이상도 검지하는 것으로서의 기능도 발휘한다.
본 발명에서, 바람직하게는 상기 구동 모터는 스테핑 모터이다.
여기서, 이러한 감쇠 진동의 주파수는, 사용하는 구동 모터의 회전 토크, 반송 수단의 길이 및 피반송물의 중량 등의 조건이 동등하면 대부분 변화하지 않는다. 거기서, 상기 유도 기전력을 검출하는 경우, 특정의 주파수의 신호만을 선택적으로 추출하도록 해 두면, 구동 모터의 드라이버로부터의 출력에 포함되는 노이즈의 영향을 받지 않고 , 상기 감쇠 진동에 기인한 유도 기전력만을 확실히 측정할 수 있다.
도 1은 로드 락 챔버에 반송 장치를 설치하는 것을 설명하는 사시도이다.
도 2는 본 발명을 실시하기 위해서 이용되는 진동 검지 회로의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3 (a)는 반송 암의 감쇠 진동을 설명하는 도면이고, (b)는 소정의 주파수에 있어서의 감쇠 진동에 수반하는 신호 강도의 변화를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조해 설명하면, 1은, 본 실시의 형태의 반송 장치이며, 예를 들면 진공 분위기의 형성이 가능한 로드 락 챔버(2) 내에 배치된다. 로드 락 챔버(2)는, 스퍼터링에 의한 막 증착, 이온 주입이나 에칭 등의 각종의 처리 장치(도시하지 않음)에 연결되어 유리 기판이나 Si 웨이퍼등의 처리해야 할 기판(피반송물)을 대기중으로부터 진공중의 상기 장치에 반송하기 위해서 이용된다.
반송 장치(1)는 로드 락 챔버(2)의 외측에 마련한 스테핑 모터(3)(구동 모터)을 구비한다. 스테핑 모터(3)는 코일을 갖춘 고정자 및 로터로 구성되는 2상 유니폴라(unipolar) PM형 등의 공지의 구조를 가지는 것이다. 도시하지 않는 로터에는, 진공 씰을 개입시켜 로드 락 챔버(2)의 벽면을 관통시켜 입설한 회전축(4)이 연결되고 있다. 그리고, 모터 드라이버(5)로부터 펄스 신호로 DC단자와 코일의 각 단자의 사이에 차례차례 전류를 흘리는 것에 의해, 미리 정해진 스텝 단위로 로터, 나아가서는, 회전축(4)이 회전 구동된다.
회전축(4)의 일단은 로드 락 챔버(2)내에 위치하여 반송 암(6)이 설치되고 있다. 유리 기판이나 Si웨이퍼등의 기판 반송에 이용되는 반송 암(6)은 그 첨단이 핑거(finger)부(61)로서 형성되어 기판(S)과의 접촉 면적이 작은 상태로 해당 기판(S)을 지지할 수 있게 되어 있다.
또, 스테핑 모터(3)와 모터 드라이버(5) 사이에는, 스테핑 모터(2)의 회전 정지에 기인한 반송 암(6)의 진동을 검지하기 위한 진동 측정 회로(7)가 설치되고 있다. 진동 측정 회로(7)는 코일(31) 간에 발생하는 전위를 측정하는 전압 측정부(71)를 구비한다(도 2 참조).
여기서, 모터 드라이버(5)로부터 스테핑 모터(3)의 코일의 각 단자에의 DC출력에는 회로상의 여러 가지의 고주파 노이즈가 포함되어 있는 경우가 있다. 한편으로, 상기 진동의 주파수는, 사용하는 스테핑 모터(3)의 회전 토크, 반송 암(2)의 길이 및 기판(S)의 중량등의 조건이 동등하면, 대부분 변화하지 않고 감쇠해 나간다(도 3(a) 참조). 여기서 진동 측정 회로(7)에 측정한 전위를 특정의 주파수(예를 들면 6Hz)의 신호 강도로 푸리에 변환하는 변환부(72)를 마련해 반송 암(6)의 진동에 기인한 유도 기전력만을 선택적으로 읽어낼 수 있도록 하고 있다. 그리고, 변환부(72)에서 얻은 신호 강도를 출력부(73)를 통해 모터 드라이버(5)에 출력한다(도 2 참조).
이 경우, 모터 드라이버(5)에는 반송 암(6)을 소정의 주파수(예를 들면 6Hz)로 진동시켰을 때, 스테핑 모터(3)의 코일 사이에 생기는 전위를 오실로스코프(oscilloscope) 등에 의해 측정하고, 측정한 파형을 푸리에 변환하여 상기 소정의 주파수의 신호 강도를 얻고, 해당 전위와 흔들림량(진동의 진폭)과의 상관 데이터가 미리 기억된다(도 3(b) 참조). 이하에, 본 발명의 반송 장치(1)의 정지 검출 방법에 대해 설명한다.
로드 락 챔버(2)의 대기 상태로, 해당 로드 락 챔버(2)에 마련한 게이트 밸브(도시하지 않음)를 개방하고, 모터 드라이버(5)로부터의 제어에 의해 스테핑 모터(3)를 회전 구동하고, 로드 락 챔버(2) 외측의 소정 위치까지 핑거부(61)를 이동시킨다. 스테핑 모터(3)가 회전 정지해 반송 암(6)이 정지하면, 그 정지시의 관성력에 의해 반송 암(6)이 회전 방향으로 감쇠 진동한다. 이 때, 회전축(4)에 회전 방향으로 반복하는 힘이 작용해, 코일을 관통하는 자속의 시간적 변화에 의해 유도 기전력이 발생하고, 진동 측정 회로(7)의 전압 측정부(71)로 그 전위가 측정된다.
그 다음에, 변환부(72)에 대해 측정한 전위가, 미리 설정된 특정의 주파수(예를 들면 6Hz)의 신호 강도로 푸리에 변환되어 출력부(73)를 통해 모터 드라이버(5)에 출력된다. 그리고, 모터 드라이버(5)에 의해, 이 신호 강도가 미리 설정한 값보다 작아지면, 기판(S)의 위치 차이 등의 반송 불량이 생기지 않는 범위까지 반송 암(6)의 이동 후의 진동이 감쇠해 안정되는 것이 검지되어 반송 로봇의 콘트롤러에 출력된다. 그 후, 반송 로봇에 의해 핑거부(61)에 대해 기판(S)의 수취 또는 인도를 한다.
더욱이, 기판(S)를 중량이 다른 것으로 변경한 것 같은 경우에는, 진동의 주파수가 변화하기 때문에, 거기에 응해 신호 강도와 진동 안정을 결정하는 신호 강도의 반응을 일으키는 최소의 물리량은 적당 모터 드라이버(5)로 설정할 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다.
이상 설명한 것처럼, 본 실시의 형태에서는, 변위 센서등의 별개의 부품을 이용하는 일 없이, 반송 장치(1)를 구성하는데 있어서 필연적으로 이용되는 구동 모터(3)의 전기적인 변화에 의해, 진공중 및 대기중 모두의 동작 후의 반송 암(6)의 진동의 안정을 신속하고 확실히 검지할 수 있다. 따라서, 반송 로봇에 의해 기판(S)의 수취 또는 인도를 실시할 때, 스루풋 및 가동률의 향상을 꾀할 수가 있고 게다가 저비용으로 할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 대해서는, 동작 후의 반송 암(6)의 진동을 감시하고 있기 때문에, 감쇠 진동의 진폭이나 진동 감쇠까지의 시간이 소정치를 넘고 있는 것 같은 경우에는, 스테핑 모터(3) 자체나 베어링의 열화등에 의해 스테핑 모터(3) 등에 이상(고장)이 발생했다고 진단할 수 있다. 따라서, 이상 설명한 반송 장치(1)의 정지 검지 방법은 반송 장치(1) 자체의 이상도 검지하는 것으로서 이용할 수 있다.
더욱이, 본 실시의 형태에 대해서는, 모터 드라이버(5)로부터의 출력에 포함되는 노이즈의 영향을 받지 않고 , 감쇠 진동에 기인한 유도 기전력만을 확실히 측정하기 위해서 푸리에 변환부를 마련한 것 대해 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 하이 패스 필터나 필터나 로우 패스 필터 등 공지의 수단을 이용해 특정의 주파수의 유도 기전력만을 효율적으로 측정할 수 있도록 해도 괜찮다.
또, 본 실시의 형태에서는, 진동 측정 회로로서 코일 사이에 생기는 유도 기전력을 전압 측정부(71)로 직접 측정하는 것을 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 모터 드라이버로부터의 출력에 직렬로 저항을 마련해 전위를 측정하는 것 같은 회로로서 구성해도 괜찮다.
1 반송 장치
3 스테핑 모터(구동 모터)
4 회전축
6 반송 암
7 진동 검출 회로
S 기판(피반송물)

Claims (3)

  1. 구동 모터와 상기 구동 모터의 회전축에 일측이 설치된 반송 암을 갖추고 상기 구동 모터에 의해 회전축에 회전 방향으로 힘이 작용하면 유도 기전력이 발생하는 것을 이용한 반송 장치의 정지 검지 방법에 있어서,
    상기 반송 암의 타측에서 피반송물을 보유하고, 상기 구동 모터를 작동시켜 상기 회전축을 소정의 회전각만 회전 구동시켜 정지했을 때에 상기 반송 암의 진동에 기인해 발생하는 상기 유도 기전력을 검출하는 단계, 및
    상기 검출된 유도 기전력이 소정치 이하가 되면, 상기 반송 암의 정지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송 장치의 정지 검지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 모터는 스테핑 모터인 것을 특징으로 하는 반송 수단의 정지 검지 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 유도 기전력을 검출하는 경우, 특정의 주파수의 신호만을 선택적으로 추출하는 것을 특징으로 하는 반송 수단의 정지 검지 방법.
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