KR20140018601A - 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

측정 장치 및 측정 방법 Download PDF

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Abstract

측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 반송의 정밀도를 측정하는 측정 장치 및 측정 방법을 개시한다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 일 측면에 기판이 반입되는 개구가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 일면에 배치되고 상기 기판으로 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 제1 출광부와 동일면에 배치되고 상기 기판으로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하는 제1센서; 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하되, 상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는 상기 반입되는 기판에 의해 상기 제2 광이 차단되도록 상기 기판의 반입 경로를 사이에 두고 서로 상기 하우징의 반대면에 배치되는 제2센서; 및 상기 제1 광이 반사되는 것을 이용하여 상기 기판의 수직 변위를 산출하고, 상기 제2 광이 차단되는 것을 이용하여 상기 기판의 수평 변위를 산출하고, 상기 수직 변위 및 상기 수평 변위에 근거하여 기판 반입의 정위치에 대한 상기 반입된 기판의 변위 오차를 산출하는 제어기;를 포함하는 측정 장치가 제공될 수 있다.

Description

측정 장치 및 측정 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASUREMENT}
본 발명은 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 반송의 정밀도를 측정하는 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 포토리소그래피(photolithography)를 비롯한 다양한 공정을 거쳐 제조되는데, 이러한 반도체 제조 공정은 일반적으로 웨이퍼 이송용 대기로봇(wafer transfer atmospheric type robot)이 로드 포트(load port)에 놓인 풉(FOUP: front opening unified pod)이나 공정을 수행하는 챔버들 간에 기판을 반송하여 진행된다.
이러한 반송 로봇은 기판의 반송을 반복함에 따라 내부 부품의 마모 등으로 인하여 반송 정밀도가 낮아지거나 돌발 고장이 발생할 수 있는데, 이는 결과적으로 반도체 설비 전체의 생산성 저하로 이어지므로 적절한 시기에 반송 로봇의 수리나 교체해야 하며, 이를 위해 사전에 반송 로봇의 열화 수명을 예측할 필요가 있다.
본 발명의 일 과제는 기판 반송의 정밀도를 측정하는 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 일 측면에 기판이 반입되는 개구가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 일면에 배치되고 상기 기판으로 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 제1 출광부와 동일면에 배치되고 상기 기판으로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하는 제1센서; 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하되, 상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는 상기 반입되는 기판에 의해 상기 제2 광이 차단되도록 상기 기판의 반입 경로를 사이에 두고 서로 상기 하우징의 반대면에 배치되는 제2센서; 및 상기 제1 광이 반사되는 것을 이용하여 상기 기판의 수직 변위를 산출하고, 상기 제2 광이 차단되는 것을 이용하여 상기 기판의 수평 변위를 산출하고, 상기 수직 변위 및 상기 수평 변위에 근거하여 기판 반입의 정위치에 대한 상기 반입된 기판의 변위 오차를 산출하는 제어기;를 포함하는 측정 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부는, 비패터면인 상기 기판의 하면으로 광을 조사하도록 상기 하우징의 하면에 배치될 수 있다.
상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는, 상부에서 볼 때 상기 정위치에 반입된 기판의 가장자리 영역 중 상기 개구로부터 먼 방향에 배치될 수 있다.
상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는, 복수이고, 상기 복수의 제2 출광부 및 상기 복수의 제2 수광부는, 상부에서 볼 때 상기 정위치에 반입된 기판의 중심으로부터 동일한 거리에 미리 정해진 각도를 이루고 배치될 수 있다. 여기서, 미리 정해진 각도는 예를 들어 90도일 수 있다.
상기 측정 장치는, 상기 제1센서, 상기 제2센서 및 상기 제어기에 전원을 공급하는 배터리; 상기 개구를 개폐하는 도어; 상기 도어의 개폐를 감지하는 제3센서; 및 상기 제3센서의 감지 결과에 따라 상기 전원의 공급을 조절하는 스위치;를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은, 풉(FOUP: front opening unified pod)와 호환되는 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 일 측면에 개구가 형성되는 하우징; 서로 상기 하우징의 반대면에 배치되는 제1 출광부 및 제1 수광부를 포함하는 제1센서; 상기 하우징의 동일면에 배치되는 제2 출광부 및 제2 수광부를 포함하는 제2센서; 및 제어부;를 포함하는 측정 장치를 이용하는 측정 방법에 있어서, 상기 제1 출광부가 제1 광을 출광하고, 상기 제1 수광부를 상기 제1 광을 수용하는 단계; 상기 제1 수광부가 반송 로봇에 의해 상기 하우징으로 반입되는 기판에 의한 상기 제1 광의 차단 여부를 감지하는 단계; 상기 제어부가 상기 제1 수광부의 감지 결과에 근거하여 상기 기판의 수평 변위를 산출하는 단계; 상기 제2 출광부가 상기 기판으로 제2 광을 출광하고, 상기 제2 수광부가 상기 기판으로부터 반사되는 상기 제2 광을 수광하는 단계; 상기 제어부가 상기 제2 광이 반사되는 것을 이용하여 상기 기판의 수직 변위를 산출하는 단계; 및 상기 수평 변위 및 상기 수직 변위에 근거하여 기판 반입의 정위치에 대한 상기 반입된 기판의 변위 오차를 산출하는 단계;를 포함하는 측정 방법이 제공될 수 있다.
상기 수직 변위를 산출하는 단계에서, 상기 제2 광의 출광으로부터 수광까지의 시간 간격에 근거하여 상기 수직 변위를 산출할 수 있다.
상기 수평 변위를 산출하는 단계에서, 상기 제2 광의 차단 시점과 상기 기판의 반입 완료 시점 간의 시간 간격에 근거하여 상기 수평 변위를 산출할 수 있다.
상기 수평 변위를 산출하는 단계에서, 상기 수직 변위가 일정한 경우에 상기 기판의 반입이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 반송의 정밀도를 측정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 풉 형태의 측정 장치를 이용하여 기존의 반도체 설비를 그대로 이용하여 기판 반송의 정밀도를 측정할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 측정 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1의 측정 장치의 정면도이다.
도 4는 도 1의 측정 장치를 상부에서 본 단면도이다.
도 5는 도 1의 측정 장치를 측면에서 본 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법의 순서도이다.
도 7은 도 6의 측정 방법에 따른 측정 환경을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 6의 측정 방법에 따른 동작도이다.
도 11 및 도 12는 도 6의 측정 방법에서 이차원 수평 변위를 산출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 13는 도 6의 측정 방법에 따라 측정된 반입 오차를 표현한 그래프이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)에 관하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 측정 장치(100)는 하우징(110), 인디케이터(116), 도어(120), 수직 변위 센서(130), 수평 변위 센서(140), 콘트롤러(150), 메모리(155), 통신 모듈(160), 배터리(170) 및 스위치(175)를 포함한다. 이하에서는 상술한 각 구성 요소에 관하여 설명한다. 다만, 측정 장치(100)가 반드시 상술한 구성 요소를 모두 포함하여야 하는 것은 아니며, 측정 장치(100)는 상술한 구성 요소 중 일부만 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 측정 장치(100)의 사시도이고, 도 3은 도 1의 측정 장치(100)의 정면도이고, 도 4는 도 1의 측정 장치(100)를 상부에서 본 단면도이고, 도 5는 도 1의 측정 장치(100)를 측면에서 본 단면도이다.
하우징(110)은 측정 장치(100)의 몸체를 이룬다. 하우징(110)은 소위 전면 개방형 호환 포드 또는 풉이라 지칭되는 웨이퍼 카세트(wafer cassette)와 호환되는 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)은 일반적인 풉과 동일한 형태 즉, 전체적으로 육면체 형상을 가지되 상부에서 볼 때 후방(개구가 형성된 면의 반대 방향)이 원형 또는 타원형을 이루는 형상을 가지는 용기로 제공될 수 있다. 또, 하우징(110)의 상면에는 오버헤드 트랜스퍼(OHT: overhead transfer)와 같은 풉 이송 장치가 측정 장치(100)를 보지하기 위한 보지 부재(114)가 마련될 수 있다.
하우징(110)의 전면에는 개구가 형성된다. 개구는 사각형 형상일 수 있다. 개구로는 반송 로봇에 의해 하우징(110)으로 기판이 반입되거나 하우징(110)으로부터 기판이 반출될 수 있다.
하우징(110)의 내측 측면에는 지지 부재(112)가 형성된다. 지지 부재(112)는 상부에서 볼 때 하우징(110)의 전면을 제외한 나머지 측면의 둘레를 따라 형성되는 브래킷 또는 슬롯 형태로 제공될 수 있다. 지지 부재(112)에는 기판이 안착될 수 있다.
일반적으로 풉에는 동시에 여러 장의 기판을 수용하기 위해 복수의 지지 부재가 상하로 이격되어 마련된다. 예를 들어, 풉은 25매의 웨이퍼를 수용하기 위해 25개의 슬롯이 형성될 수 있다. 이에 반해 측정 장치(100)는 기판 수납을 주목적으로 하지 아니하므로, 하우징(110)에는 지지 부재(112)가 하나만 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)에는 하나의 지지 부재(112)가 25개의 슬롯을 가지는 풉을 기준으로 하단으로부터 17번째 슬롯의 자리에 형성될 수 있다. 한편, 측정 장치(100)가 다양한 높이를 반송되는 기판의 반송 정밀도를 측정하고자 하는 경우에는 하우징(110)에 복수의 지지 부재(112)가 형성되는 것도 가능하다.
인디케이터(116)는 측정 장치(100)의 상태를 표시한다. 예를 들어, 인디케이터(116)는 측정 장치(100)의 전원 온/오프(on/off) 여부, 측정 장치(100)가 로드 포트에 안착되었는지 여부, 측정 장치(100)의 도어(120) 개폐 여부, 측정 장치(100)의 배터리(170)의 잔여 용량, 충전 중인지 여부, 측정 장치(100)의 동작 중 에러 발생 여부, 측정 장치(100)가 외부 기기와 통신 중인지 여부 등을 표시할 수 있다.
인디케이터(116)는 하우징(110)의 외면에 설치될 수 있다. 인디케이터(116)는 다양한 표시 수단으로 구현될 수 있으며, 예를 들어 인디케이터(116)는 복수의 발광 다이오드(LED: light emitting diode)로 구현될 수 있다.
도어(120)는 하우징(110)의 개구를 개폐한다. 도어(120)는 하우징(110)의 개구가 형성된 전면에 이탈 가능하도록 설치될 수 있다. 도어(120)는 반송 로봇 또는 로드 포트나 그 외의 반도체 설비에 마련된 도어 오프너(door opener)에 의해 하우징(110)으로부터 이탈되거나 하우징(110)에 장착될 수 있다. 이에 따라 개구가 개폐될 수 있다.
수직 변위 센서(130)는 반입된 기판의 수직 변위를 측정한다. 수직 변위 센서(130)는 제1 광을 조사하는 제1 출광부(132) 및 제1 광을 수광하는 제1 수광부(134)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광은 레이저로, 제1 출광부(132)는 레이저를 출사하는 레이저 다이오드(LD: laser diode)이고, 제1 수광부(134)는 포토 다이오드(PD: photo diode)일 수 있다.
제1 출광부(132)는 하우징(110)의 내측 하면 또는 상면에 배치될 수 있다. 또 제1 수광부(134)는 제1 출광부(132)가 배치된 것과 동일한 하우징(110)의 내측면에 배치될 수 있다. 이러한 배치에 따라 제1 출광부(132)는 기판으로 제1 광을 출광하면, 제1 광은 기판으로부터 반사되고, 제1 수광부(134)는 반사된 제1 광을 수광할 수 있다.
구체적으로 제1 출광부(132) 및 제1 수광부(134)가 하우징(110)의 하면에 배치되면, 제1 출광부(132)는 기판의 하면으로 제1 광을 조사하고, 제1 수광부(134)는 기판에서 반사된 제1 광을 수광할 수 있다. 여기서, 일반적으로 기판의 상면이 패턴면이고, 하면이 비패턴면이므로 제1 출광부(132) 및 제1 수광부(134)가 하우징(110)의 하면에 설치되면 제1 광이 기판의 하면에 반사되므로 패턴면을 손상시키는 것이 예방될 수 있다.
제1 출광부(132) 및 제1 수광부(134)의 수평 위치에는 제약이 없으나, 기판의 반입 정위치에 반입된 기판을 기준으로 중앙 영역에 배치되면 보다 안정적인 측정이 가능할 수 있다.
일반적으로 레이저 등의 광을 반사시켜 거리를 측정하는 방법에는 광의 비행시간(TOF: time of flight)를 이용하는 방식이 이용된다. 광속은 일정하므로 비행 시간을 알면 거리를 측정할 수 있다. 또한 비행 시간은 직접적으로 광이 출광된 시점과 수광된 시점의 시간 간격으로부터 계산되거나 또는 출광된 광과 수광된 광의 위상차로부터 계산될 수 있다.
제1 수광부(134)는 제1 광을 수광하여 출광된 제1 광에 대한 위상차를 감지할 수 있다. 이에 따라 위상차로부터 비행 시간이 산출되고, 비행 시간으로부터 광의 이동 거리를 획득하면, 결과적으로 기판의 수직 변위를 알 수 있다.
수평 변위 센서(140)는 반입된 기판의 수평 변위를 측정한다. 수평 변위 센서(140)는 제2 광을 조사하는 제2 출광부(142) 및 제2 광을 수광하는 제2 수광부(144)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 광은 레이저로, 제2 출광부(142)는 레이저를 출광하는 레이저 다이오드이고, 제2 수광부(144)는 포토 다이오드일 수 있다.
제2 출광부(142)와 제2 수광부(144)는 기판의 반입 경로를 사이에 두고 반대 방향에 배치될 수 있다. 즉, 제2 출광부(142)는 하우징(110)의 내측 하면 또는 상면에 배치될 수 있다. 또 제2 수광부(144)는 제2 출광부(142)가 배치된 것과 반대인 하우징(110)의 내측면에 배치될 수 있다. 이때, 기판은 반입되는 과정에서 제2 출광부(142)와 제2 수광부(144)의 사이를 통과한다.
구체적으로 제2 출광부(142)는 하우징(110)의 하면에 배치되고, 제2 수광부(144)는 하우징(110)의 상면에 배치될 수 있다. 이때 기판이 반입되지 않는 상태에서는 제2 출광부(142)가 제2 광을 제2 수광부(144)가 제2 광을 수광할 수 있다. 한편, 기판이 반입되어 상부에서 볼 때 수평 변위 센서(140)가 배치된 위치를 통과하면 출광된 제2 광이 기판에 의해 차단되고, 제2 수광부(144)는 제2 광을 수광하지 않는다. 따라서, 수평 변위 센서(140)는 제2 수광부(144)가 제2 광을 수광하는지 여부에 따라 상부에서 볼 때 기판이 수평 변위 센서(140)가 설치된 지점을 통과하는지 여부를 판단할 수 있다.
반입이 완료된 기판의 수평 변위는 수평 변위 센서(140)가 배치된 위치를 통과한 시점을 기준으로 기판의 반입이 완료된 시점까지 이동한 거리로부터 산출할 수 있다. 여기서, 기판의 반입 속도가 일정하다면 이동한 거리는 이동한 시간에 근거하여 산출될 수 있다. 기판이 이동한 시간은 기판이 수평 변위 센서(140)를 통과한 시점으로부터 반입이 완료된 시점의 시간 간격이다. 수평 변위 센서(140)를 통과한 시점은 제2 수광부(144)로 수광되는 광이 차단된 시점이다. 반입이 완료된 시점은 기판의 이동이 정지한 시점인데, 기판의 이동이 정지된 시점은 기판의 변위 성분이 모두 일정하게 유지되는 때이며, 수직 변위 센서(130)에서 측정하는 수직 변위값이 일정하게 유지되는 시점을 기판의 반입 완료 시점으로 판단할 수 있다. 따라서, 수평 변위 센서(140)를 이용하면 기판의 수평 변위를 산출할 수 있다.
한편, 제2 출광부(142) 및 제2 수광부(144)는 상부에서 볼 때 정위치에 반입이 완료된 경우의 기판의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 기판의 수평 변위는 기판이 제2 광을 통과한 후 이동한 거리로부터 산출되므로, 제2 광을 통과한 후 이동한 거리가 너무 크면 오차가 발생하여 정확한 수평 변위를 파악할 수 없다. 따라서, 제2 출광부(142) 및 제2 수광부(144)가 반입 완료된 기판의 가장자리 영역에 배치되면 반입 과정 중의 기판이 제2 광을 통과하여 이동한 거리가 비교적 짧아짐에 따라 수평 성부의 오차가 줄어들 수 있다.
수평 변위 센서(140)는 복수의 제2 출광부(142)와 복수의 제2 수광부(144)를 포함할 수 있다. 수평 변위는 기판의 반입 방향과 동일한 방향 성분과 이에 수직한 성분을 포함하므로, 수평 변위를 파악하기 위해서는 적어도 2개 이상의 제2 출광부(142) 및 수광부가 필요하다.
예를 들어, 복수의 제2 출광부(142)는 상부에서 볼 때 반입 완료된 기판의 중앙으로부터 서로 동일한 거리에 서로 미리 정해진 각도를 이루고 하우징(110)의 하면에 배치될 수 있다. 이때 복수의 제2 수광부(144)는 각각 상부에서 볼 때 복수의 제2 출광부(142)에 대응되는 지점의 하우징(110) 상면에 배치될 수 있다. 따라서, 기판의 반입 과정 중에 하나의 제2 수광부(144)가 제2 광이 차단되는 것을 감지하는 제1 차단 시점과 다른 하나의 제2 수광부(144)가 제2 광이 차단되는 것을 감지하는 제2 차단 시점을 획득할 수 있고, 제1 차단 시점과 제2 차단 시점을 이용하여 이차원 수평 변위값을 산출할 수 있다.
콘트롤러(150)는 측정 장치(100)의 구성요소들을 제어한다. 예를 들어, 콘트롤러(150)는 상술한 수평 변위 센서(140)와 수직 변위 센서(130)의 감지 결과나 측정값을 이용하여 반입 완료된 기판의 변위 오차를 산출할 수 있다.
콘트롤러(150)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 콘러트롤(150)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 및 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 제어기능을 수행하기 위한 전기적인 장치로 제공될 수 있다. 소프트웨어적으로 콘트롤러(150)는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 코드(software code) 또는 소프트웨어 어플리케이션(software application)에 의해 구현될 수 있다.
콘트롤러(150)의 구체적인 동작에 대해서는 후술하는 측정 방법에서 설명하기로 한다.
메모리(155)는 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(155)는 콘트롤러(150)가 산출한 변위 오차의 값을 저장할 수 있다.
메모리(155)는 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(155)는 플래쉬메모리(155), 램(RAM), 롬(ROM), 하드디스크, 에스디카드(SD card), 씨디나 블루레이디스크와 같은 광디스크 등 및 그 외의 다양한 저장매체를 포함할 수 있을 것이다.
통신 모듈(160)은 외부기기와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(160)은 메모리(155)에 저장된 변위 오차 값을 외부 기기로 송신할 수 있다.
통신 모듈(160)은 유무선망을 통해 다양한 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(160)은 유에스비(USB: universal serial bus), 알에스-232(RS-232) 방식 등의 유선통신을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 통신 모듈(160)은 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 블루투스(Bluetooth), 직비(Zigbee), 알에프아이디(RFID), 적외선통신(IrDA) 방식 등의 무선통신을 수행할 수 있을 것이다. 통신 모듈(160)이 통신하는 방법은 상술한 예에 의해 한정되는 것은 아니며 그 외에도 외부기기와 정보를 송신하고 수신하는 다양한 방법을 모두 포함할 수 있다.
배터리(170)는 측정 장치(100)의 구성요소에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 베터리는 수직 변위 센서(130), 수평 변위 센서(140), 콘트롤러(150), 인디케이터(116), 메모리(155), 통신 모듈(160) 등에 전력을 공급할 수 있다.
스위치(175)는 배터리(170)의 전원 공급 여부를 조절하기 위한 신호를 발생시킬 수 있다. 이를 이용하여 측정 장치(100)가 측정을 수행하는 동안에는 전원을 공급하고, 그렇지 않은 경우에는 전원을 중단하여 배터리(170)의 전원을 작업을 수행하지 아니하는 경우에는 배터리(170)의 전원 공급을 조절되면 배터리(170)의 전원이 절약될 수 있다.
예를 들어, 스위치(175)는 하우징(110)에 도어(120)의 탈부착 여부를 감지하고, 배터리(170)는 도어(120)의 스위치(175)의 감지 결과에 따라 측정 장치(100)의 다른 구성요소에 전원을 공급하거나 또는 전원의 공급을 중단할 수 있다. 구체적으로 도어(120)가 탈착되어 하우징(110)이 열리면, 스위치(175)가 이를 감지하고 이에 따라 배터리(170)가 전원을 공급할 수 있다. 반대로 도어(120)가 부착되면 스위치(175)가 이를 감지하고 이에 따라 배터리(170)가 전원 공급을 중단할 수 있다.
다른 예를 들어, 스위치(175)는 하우징(110)의 하면에 설치될 수 있다. 이에 따라 스위치(175)는 하우징(110)이 로드 포트에 안착되었는지 여부를 감지하고, 배터리(170)가 로드 포트에 안착된 경우 전원을 공급하고, 안착되지 않은 경우 전원 공급을 중단하도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법에 관하여 도 6 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 측정 방법은 측정 장치(100)가 로드 포트에 안착되는 단계(S110), 하우징(110)이 개방되는 단계(S120), 전원을 공급하는 단계(S130), 기판이 반입되는 단계(S140), 수평 변위를 측정하는 단계(S150) 및 수직 변위를 측정하는 단계(S160)를 포함한다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.
도 7은 도 6의 측정 방법에 따른 측정 환경을 도시한 도면이다.
측정 장치(100)는 오버헤드 트랜스퍼 등의 이송 장치 또는 작업자에 의해 로드 포트(P)에 안착된다(S110). 측정 장치(100)가 로드 포트(P)에 안착되면, 도어 오프너 등이 하우징(110)으로부터 도어(120)를 탈착시키고, 하우징(110)이 개방된다(S120).
스위치(175)는 측정 장치(100)가 로드 포트(P)에 안착된 것 또는 도어(120)의 탈착을 감지하고, 측정 장치(100)의 각 구성요소에 전원을 공급할 수 있다(S130). 전원이 공급되면, 인디케이터(116)는 전원의 온/오프 또는 동작 중임을 알리는 표시를 출력할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 도 6의 측정 방법에 따른 동작도이다.
하우징(110)이 개방되면 하우징(110) 내로 기판(S)이 반입된다(S140). 기판(S)은 반송 로봇(T)에 의해 하우징(110) 내로 반입될 수 있다. 반송 로봇(T)은 개구를 통하여 반입 완료 지점까지 기판(S)을 반입시킨다.
기판(S)이 반입되면, 수평 변위를 측정한다(S150).
도 8을 참조하면, 기판(S)이 반입되기 전에 제2 출광부(142)는 제2 광(L2)을 출광하고, 제2 수광부(144)가 이를 수광한다. 제2 수광부(144)에서 제2 광(L2)이 수광되면 이에 따른 감지 신호가 발생하고, 콘트롤러(150)가 이를 수신하여 기판(S)이 아직 제2 광(L2)의 경로를 통과하지 않은 것을 판단한다.
도 9를 참조하면, 기판(S)이 반입되면, 반입되는 과정 중에 기판(S)이 제2 광(L2)의 경로를 통과하고, 이에 따라 제2 광(L2)이 차단된다. 제2 광(L2)이 차단되면, 제2 수광부(144)는 제2 출광부(142)에서 출광된 제2 광(L2)이 수광이 중단되는 것을 감지하여 중단 신호를 발생시킨다. 콘트롤러(150)는 중단 신호를 수신하고, 이에 따라 기판(S)이 수평 변위 센서(140)가 배치된 지점을 통과한 시점을 획득할 수 있다.
한편, 기판(S)이 반입되는 과정 중에 기판(S)은 수직 변위 센서(130)가 배치된 지점을 통과한다. 이에 따라 제1 출광부(132)는 제1 광(L1)을 출광하고, 제1 광(L1)이 기판에 반사되어 제1 수광부(134)가 제1 광(L1)을 수광한다. 제1 수광부(134)는 수광된 제1 광(L1)의 위상차를 감지할 수 있다. 기판(S)이 반입되는 과정 중에는 기판(L)의 하면의 미세한 단차에 의해 제1 수광부(134)가 수광하는 제1 광(L1)의 위상차가 지속적으로 변화하는 것을 감지할 수 있다.
도 10을 참조하면, 기판(S)의 반입이 완료되면 반송 로봇(T)이 정지하여 기판(S)의 이동이 정지한다. 이때 제1 수광부(134)에서 감지되는 제1 광(L1)의 위상차는 일정하게 유지되고, 콘트롤러(150)는 이에 따른 신호를 수신한다. 콘트롤러(150)는 제1 수광부(134)에서 감지되는 제1 광(L1)의 위상차가 일정하게 유지되면 기판(S)의 반입이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 콘트롤러(150)는 기판이 제2 광(L2)의 경로를 통과한 시점과 기판(S)의 반입이 완료된 시점을 획득할 수 있고, 이에 따라 기판(S)의 수평 변위를 산출할 수 있다.
한편, 수평 변위는 이차원 값이므로 이를 산출하기 위해서 복수의 수평 변위 센서(140)가 필요하다. 도 11 및 도 12는 도 6의 측정 방법에서 이차원 수평 변위를 산출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 두 개의 수평 변위 센서(140)가 정위치로 반입된 기판(S)의 가장자리 영역에 배치된다. 각 수평 변위 센서(140)는 정위치에 반입된 기판(S)의 중앙으로부터 동일한 거리에 미리 정해진 각도를 이루고 배치될 수 있다.
먼저 도 11을 참조하면, 기판(S)은 반입 과정에서 두 수평 변위 센서(140)의 제2 광을 동시에 차단할 수 있다. 이에 따라 복수의 제2 수광부(144)에서는 동시에 제2 광이 차단되는 것을 감지하고, 콘트롤러(150)는 기반의 반입 경로 방향을 기준으로 좌우 방향으로 기판이 변위 오차가 없는 것을 판단할 수 있다. 또, 기판(S)이 제2 광을 차단한 시점부터 기판(S)의 반입이 완료되어 정지하는 위치(S0)로 이동하는 거리(d)까지 두 제2 수광부(144)는 동일한 시간 동안 제2 광이 차단되는 것을 감지할 수 있다.
도 12를 참조하면, 기판(S)은 반입 과정에서 반입 경로 방향을 기준으로 우측에 있는 제2 수광부(144)의 수광되는 제2 광을 먼저 차단한다. 이 상태에서 좌측에 있는 제2 수광부(144)의 제2 광은 수광이 차단되지 않은 상태이다. 이에 따라우측 제2 수광부(144)는 콘트롤러(150)에 중단 신호를 송신하고, 좌측 제2 수광부(144)는 감지 신호를 송신한다. 이에 따라 콘트롤러(150)는 기판(S)이 우측으로 편향되어 반입되는 것을 판단할 수 있다. 구체적으로 콘트롤러(150)는 우측의 제2 광이 차단된 시점과 좌측의 제2 광이 차단된 시점을 비교하여 기판(S)의 반입이 편심된 거리를 산출할 수도 있다.
기판의 반입이 완료되면, 수직 변위 센서(130)가 수직 변위를 측정한다(S160). 제1 출광부(132)는 반입 완료된 기판의 하면으로 제1 광을 출광하고, 제1 수광부(134)가 기판으로부터 반사된 제1 광을 수광한다. 제1 수광부(134)는 반사된 제1 광의 위상을 감지하고, 콘트롤러(150)는 출광 시점과 수광 시점의 제1 광의 위상차에 근거하여 기판의 수직 변위를 산출할 수 있다.
상술한 단계 S150 및 단계 S160을 거쳐 콘트롤러(150)는 기판의 반입의 수직 변위와 수평 변위를 산출할 수 있다. 콘트롤러(150)는 산출된 수직 변위와 수평 변위를 미리 정해진 기판의 반입 정위치를 반영하는 좌표값과 비교하여 기판의 반입 오차를 산출할 수 있다. 정위치는 메모리(155)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 또 콘트롤러(150)는 산출된 반입오차를 메모리(155)에 저장할 수 있다.
한편, 기판을 반출한 뒤, 상술한 단계 S140, S150 및 S160을 반복 수행하면, 복수의 반입 오차를 획득할 수 있다. 예를 들어, 기판의 반입과 반입 위치의 산출, 기판의 반출을 100회 반복하여 100개의 반입 오차를 획득할 수 있다. 이를 이용하여 반송 로봇이 기판을 반입할 때 오차가 발생하는 정도와 회수를 거듭함에 따라 발생하는 오차의 경향성을 판단할 수 있다.
도 13는 도 6의 측정 방법에 따라 측정된 반입 오차를 표현한 그래프로, 반입 오차를 20회 측정한 것을 도시하고 있다. 여기서는 수직 변위는 표현되지 않았으나 삼차원 그래프를 이용하여 수직 변위도 함께 표현할 수 있음은 물론이다. 도 13을 참조하면, 정중앙이 기판의 반입 정위치를 나타낸다. 각 점은 각 회마다 측정된 변위 오차를 의미한다. 이처럼 복수 회를 거쳐 반입 오차를 측정하면 정위치에 대한 경향성이 나타날 수 있으며, 이에 따라 반송 로봇의 수명 열화 정도를 파악하는 것이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 측정 장치
110: 하우징
116: 인디케이터
120: 도어
130: 수직 변위 센서
140: 수평 변위 센서
150: 콘트롤러
170: 배터리
175: 스위치

Claims (10)

  1. 일 측면에 기판이 반입되는 개구가 형성되는 하우징;
    상기 하우징의 일면에 배치되고 상기 기판으로 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 제1 출광부와 동일면에 배치되고 상기 기판으로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하는 제1센서;
    제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하되, 상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는 상기 반입되는 기판에 의해 상기 제2 광이 차단되도록 상기 기판의 반입 경로를 사이에 두고 서로 상기 하우징의 반대면에 배치되는 제2센서; 및
    상기 제1 광이 반사되는 것을 이용하여 상기 기판의 수직 변위를 산출하고, 상기 제2 광이 차단되는 것을 이용하여 상기 기판의 수평 변위를 산출하고, 상기 수직 변위 및 상기 수평 변위에 근거하여 기판 반입의 정위치에 대한 상기 반입된 기판의 변위 오차를 산출하는 제어기;를 포함하는
    측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부는, 비패터면인 상기 기판의 하면으로 광을 조사하도록 상기 하우징의 하면에 배치되는
    측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는, 상부에서 볼 때 상기 정위치에 반입된 기판의 가장자리 영역 중 상기 개구로부터 먼 방향에 배치되는
    측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 출광부 및 상기 제2 수광부는, 복수이고,
    상기 복수의 제2 출광부 및 상기 복수의 제2 수광부는, 상부에서 볼 때 상기 정위치에 반입된 기판의 중심으로부터 동일한 거리에 미리 정해진 각도를 이루고 배치되는
    측정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1센서, 상기 제2센서 및 상기 제어기에 전원을 공급하는 배터리;
    상기 개구를 개폐하는 도어;
    상기 도어의 개폐를 감지하는 제3센서; 및
    상기 제3센서의 감지 결과에 따라 상기 전원의 공급을 조절하는 스위치;를 더 포함하는
    측정 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은, 풉(FOUP: front opening unified pod)와 호환되는 형태로 제공되는
    측정 장치.
  7. 일 측면에 개구가 형성되는 하우징; 서로 상기 하우징의 반대면에 배치되는 제1 출광부 및 제1 수광부를 포함하는 제1센서; 상기 하우징의 동일면에 배치되는 제2 출광부 및 제2 수광부를 포함하는 제2센서; 및 제어부;를 포함하는 측정 장치를 이용하는 측정 방법에 있어서,
    상기 제1 출광부가 제1 광을 출광하고, 상기 제1 수광부를 상기 제1 광을 수용하는 단계;
    상기 제1 수광부가 반송 로봇에 의해 상기 하우징으로 반입되는 기판에 의한 상기 제1 광의 차단 여부를 감지하는 단계;
    상기 제어부가 상기 제1 수광부의 감지 결과에 근거하여 상기 기판의 수평 변위를 산출하는 단계;
    상기 제2 출광부가 상기 기판으로 제2 광을 출광하고, 상기 제2 수광부가 상기 기판으로부터 반사되는 상기 제2 광을 수광하는 단계;
    상기 제어부가 상기 제2 광이 반사되는 것을 이용하여 상기 기판의 수직 변위를 산출하는 단계; 및
    상기 수평 변위 및 상기 수직 변위에 근거하여 기판 반입의 정위치에 대한 상기 반입된 기판의 변위 오차를 산출하는 단계;를 포함하는
    측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수직 변위를 산출하는 단계에서, 상기 제2 광의 출광으로부터 수광까지의 시간 간격에 근거하여 상기 수직 변위를 산출하는
    측정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수평 변위를 산출하는 단계에서, 상기 제2 광의 차단 시점과 상기 기판의 반입 완료 시점 간의 시간 간격에 근거하여 상기 수평 변위를 산출하는
    측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수평 변위를 산출하는 단계에서, 상기 수직 변위가 일정한 경우에 상기 기판의 반입이 완료된 것으로 판단하는
    측정 방법.
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