KR20140121360A

KR20140121360A - 기계 작동 시 로봇 팔을 이용하여 위치 이동을 탐지하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140121360A
Application number: KR1020140040380A
Authority: KR
Inventors: 민 전 코; 총 우이 천 유진
Original assignee: 시게닉 피티이 리미티드
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-10-15
Also published as: US9195226B2; CN104101312A; US20140303776A1; SG2013025770A; TW201501890A; TWI611887B; KR102205772B1

Abstract

기계 작동 시, 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치(100)로서, 상기 로봇팔은 반도체 기판(116) 상에서의 작동을 위한 것이고, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판은 서로 간의 상대적인 움직임을 위해 구성되고, 상기 로봇팔에 장착된 센서(124)로부터 입력 신호(128)를 수신하기 위한 입력부(102); 및 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 사이에 기설정된 거리(302)가 있는 상태에서, 상기 입력 신호로부터 탐지를 수행하기 위한 탐지기(104, 106)를 포함하고, 상기 장치는 상기 탐지로부터 위치 이동이 있었는지 여부를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계 작동 시, 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.

Description

기계 작동 시 로봇 팔을 이용하여 위치 이동을 탐지하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING POSITION DRIFT IN A MACHINE OPERATION USING A ROBOT ARM}

본 발명은 기계 작동 시 로봇 팔을 이용하여 위치 이동(drift)을 탐지하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 기계 작동 시 로봇 팔을 이용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 대상이 되는 물체 상에서 작동하는 기계 부품의 위치 이동을 탐지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이 될 수도 있다. 본 발명은 특히 기판들의 어레이 (가령 기판 카세트 또는 랙(rack))에서 반도체 기판을 회수하여 상기 기판이 가령 세척 작업을 받도록 하는데 사용될 수 있으나, 여기에 제한되지는 않는다.

제조 과정 중에 대상이 되는 물체의 위치를 모니터링하기 위한 많은 종래 기술이 기존에 존재하는데, 그 목적 중 하나는 기계 부품들에서 "위치 이동(position drift)" 으로 알려진 것을 탐지하는 것이다. 위치 이동은 일정한 시간 동안 기계 부품의 (시작동/교정 시 설정된) 바람직한 위치로부터 점진적인 변화가 생길 때 발생한다. 위치 이동은 매우 바람직하지 않은 것으로, 이는 기계 부품이 바람직한 위치에서 이동했음에도 불구하고 기계 작동이 계속되면, 기계 부품이 위치에서 벗어나게 되어 제조 과정에서의 결함 또는 심지어는 제품 또는 기계 부품의 손상 등의 원치 않는 결과를 가져올 수 있기 때문이다

도 6은 종래의 위치 모니터링 기술을 도시한 도면이다. 이 종래 기술에 따르면, 장치(600)는, 반도체 기판(602)이 여러 위치들(602a, 602b, 602c)로 이동함에 따라, 상기 반도체 기판(602)의 위치를 탐지한다. 상기 장치(600)는 레이저 조사부(laser emitter, 604)와 CMOS 센서(606)를 포함한다. 상기 조사부(604)는, 상기 반도체 기판(602)이 609 방향 위치들로 이동함에 따라, 상기 반도체 기판(602)의 방향으로 레이저빔(608)을 조사한다. 이에 따라, 레이저빔(608)은 기판(602)이 602a 위치에 있을 때는 그 위치에 있는 기판(602)에 의해 반사되고, 이렇게 해서 반사된 빔(610a)은 도시된 바와 같이 CMOS 센서(606)에서 수신된다. 또한, 레이저빔(608)은 상기 기판(602)이 602b 위치에 있을 때는 그 위치에 있는 기판(602)에 의해 반사되고, 이렇게 해서 반사된 빔(610b)은 도시된 바와 같이 CMOS 센서(606)에서 수신된다. 기판(602)이 602c 위치에 있을 때는, 레이저빔(608)이 그 위치에 있는 기판(602)에 의해 반사되고, 이렇게 해서 반사된 빔(610c)은 도시된 바와 같이 CMOS 센서(606)에서 수신된다.

도 6에 도시된 장치는 광삼각법(laser triangulation technique) 기술로서, CMOS(606)에서 수신된 신호의 변화를 탐지함으로써 609 방향으로 이동하는 대상이 되는 물체-기판(602)의 위치 변화를 측정하는 기술이다.

도 6의 장치는 몇 가지 이유 때문에 최적의 기술은 아니다. 가령, 레이저 조사부(604)는 일반적으로 비교적 강도(intensity)가 높은 것이 요구되는데, 이로 인해, 공정이 완료된 후에는 기판의 품질이 열화(diminishing)될 위험이 있다. 또한, 레이저 센서의 가격이 높기 때문에 경제적인 관점에서도 바람직하지 않다. 게다가, 레이저 센서들은 비교적 강도가 높고 크기가 큰 경향이 있다. 또한, 레이저를 사용하면, 사용자의 눈이 레이저에 노출되었을 때 눈에 해로울 위험이 있다.

본 발명은 독립항들에 의해 정의된다. 본 발명의 몇몇 선택적 특징들은 종속항들에 의해 정의된다.

본 명세서에 기재된 기술은 종래 기술과 비교해, 특히 도 6에 도시된 종래 기술과 비교해 기술적으로 큰 이점을 갖는다. 가령, 기판상에서 작동하도록 로봇팔에 장착되는 센서는 도 6에 도시된 것과 같은 고가의 레이저 센서의 필요성을 없애준다. 또한, 센서를 로봇팔에 직접 배치하게 되면, 도 6에 도시된 시스템에 비해 로봇팔로 인해 매우 정확한 독출이 가능하고, 이로 인해 상당한 비용 절감을 가져다준다. 이는 도 6의 레이저 센서가, 레이저빔 조사와 반사된 빔을 감지함으로써 기판의 위치를 원거리에서 판단하고자 하는 것과 대비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 기계 작동 시 반도체 기판 상에서 로봇팔을 이용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 2에서는 도 1의 로봇팔의 작동 순서를 개략적으로 보여주는 블록 다이어그램들이 순차적으로 도시되어 있다.
도 3에서는 도 1의 로봇팔의 위치 이동 탐지 기술을 개략적으로 보여주는 다이어그램들이 순차적으로 도시되어 있다.
도 4에서는 도 1의 장치에서 수신한 감지된 신호들을 순차적으로 추적한 추적도이다.
도 5는 로봇팔의 작동 과정 및 로봇팔의 위치 이동 탐지 방법의 순서도이다.
도 6은 종래의 기계 작동 시 위치 모니터링 기술을 개략적으로 보여주는 블록 다이어그램이다.

먼저 도 1을 참조로, 기계 작동 시 로봇팔을 이용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치(100)가 도시되어 있다. 상기 장치(100)는 입력부(102)(입력-출력 모듈의 형태로 구현될 수 있다)와 탐지기(104)를 포함한다. 상기 탐지기(104)의 작동에 대해서는 아래에서 설명한다. 설명의 명료함을 위해 로봇팔(114)을 제외한 기계의 나머지 부분은 생략했다.

로봇팔(114)은 어레이(118)에 배치되는 하나 이상의 반도체 기판(116)들을 작동하기 위해 제공된다. 일반적으로, 상기 반도체 기판(116)들의 어레이(118)는 당업자들이 이미 인지하는 바와 같이 상기 기판(116)들이 카세트나 랙(rack) 안 또는 위에 배치되도록 구성된다. 카세트/랙 또한 설명의 명료함을 위해 생략했다. 본 예에서, 상기 로봇팔(114)이 반도체 기판(116)에 영향을 미치고자 하는 작동은 어레이(118)에서 반도체 기판(116)을 회수하는 것이나, 본 명세서에 기재된 기술들은 다른 종류의 작업에도 적용 가능하다. 로봇팔(114)은 상기 어레이(118)로부터 기판(116)을 회수하기 위해, 로봇팔(114)의 주요부로부터 직각으로 돌출된 단부(120)를 갖는다. 이에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조로 아래에서 더 상세히 설명할 것이다. 실시예에 따라, 상기 로봇팔(114)은 상기 단부(120)를 사용해 어레이(118)에서 기판(116)을 회수하기 위해 기판(116)을 당기거나 거는데 효과적으로 사용하도록 구현될 수 있다.

로봇팔(114)은 도면 부호 122로 표시된 상부 표면을 갖는다. 본 예에서, 로봇팔(114)의 상부 표면(122)은 반도체 기판(116)을 상기 상부 표면(122)의 일 영역 또는 부분(123) 상에 수용하기 위해 일반적으로 평평하게 형성된다.

로봇팔(114)은 제(1) 센서(124)가 그 위에 장착되는데, 그 목적은 도 2 내지 도 4를 참조로 아래에서 상세히 설명할 것이다. 제1 센서(124)는 센서(124)가 신호를 조사하고 및/또는 반사된 신호를 수신하는 관측 시야(field of view, 126)를 갖는다. 센서(124)는 장치(100)의 입력 모듈(102)로 제1 신호(128)를 전송하도록 구성된다. 이 예에서, 로봇팔(114)은 또한 제2 센서가 그 위에 장착되는데, 그 목적 또한 아래에서 상세히 설명할 것이다. 제2 센서(130)는 장치(100)의 입력부(102)로 제2 신호(132)를 전송하도록 구성된다. 여기서, 상기 제2 센서(130)가 반드시 로봇팔(114) 상에 장착되어야 하는 것은 아니며, 이에 대해서는 추후 설명에 의해 더 명백해질 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 반도체 기판(116)은 일반적으로 평평한 구조를 갖는다. 일 실시 예에 따르면, 하나 이상의 반도체 기판들은 일반적으로 디스크 형태로 이루어짐으로써 직경과 상기 기판(116)의 단부(136)를 따라 두께(134)를 가질 수 있다.

로봇팔(114)과 기판(116)은 그들 간의 상대적인 이동을 위해 배치된다. 일반적으로 아래의 예들에서는 상기 또는 각 기판(116)은 고정되고, 로봇팔(114)은 상기 반도체들에 대해서 이동한다. 그러나, 아래에서 더 상세히 설명하겠지만, 기계 부품(미도시)들이 반도체 기판(116) 및/또는 어레이(118) 상에서 작동함으로써 반도체 기판(116) 상에서의 로봇팔(114)의 기계 작동의 적어도 일부 동안에는 로봇팔(116)에 대해 이동할 수 있다.

로봇팔(114)은 로봇팔(114)이 작동할(가령 회수) 반도체 기판(116)의 일반적인 위치로 이동하기 위해 어레이(116)를 스캔할 수 있도록 138 방향들로 이동가능하도록 배치된다. 로봇팔(114)은 대상이 되는 반도체 기판(116)과 일반적으로 인접하게 되면, 140 방향들로 이동가능하도록 구성된다. 이 예에서, 140 방향들은 하나 이상의 반도체 기판(116)의 축(미도시)에 일반적으로 평행하나, 여기에 제한된 것은 아니며, 다른 배치 또한 가능하다. 게다가, 적어도 하나의 실시 예에 따르면, 140 방향들은 138 방향들과 일반적으로 수직을 이루는데, 여기에 제한된 것은 아니며, 다른 배치 또한 가능하다.

로봇팔(114)은 반도체 기판 상에서 작동하기 위해 일단 (도 1에서 화살표(140)의 오른손 방향으로) 이동하고 나면, 상기 반도체 기판(116) 상에서 작동하기 위해 (가령 회수) 142 방향으로 이동하도록 구성된다.

도 1의 예에서, 탐지기(104)는 인쇄회로기판(PCB) 안에 구현되고 아래에서 설명할 필수 부품들을 갖는다. 상기 부품들은 하나 이상의 EEPROM 등을 포함한다. 그러나, 다른 배치도 가능하며 상기 탐지기(104)는 디지털 논리 조절부(digital logic controller) 안에 구현될 수도 있다. 또 다른 대안으로, 탐지기(106)는 하드웨어와, 프로세서(108) 및, 명령 코드(instruction code, 112)가 저장된 메모리(110)를 갖는 소프트웨어의 조합 안에 구현될 수 있다. 이러한 대안에 따르면, 장치(100)는 프로세서(108)의 제어에 의해, 아래에서 설명할 기능을 수행하도록 메모리(110)에 저장된 지시(instruction, 112)들을 실행하도록 구성된다.

센서(124)는 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도 1의 예에서, 센서(124)는 상기 기판 어레이(118)를 향해 126 도면 부호로 표시된 방향으로 신호를 조사하고, 기판(116)으로부터 다시 반사된 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조로 아래에서 더 상세히 설명할 것이다. 또 다른 대안에 따르면, 센서(124)는 기판(116)으로부터 반사된 신호만 수신하고, 최초 신호는 별도의 조사부(미도시)로부터 조사될 수도 있다. 적어도 일 실시예에 따르면, 센서(124)는 광섬유 센서와 같은 광학 센서를 포함하는데, 적외선 및 초음파 센서 등을 포함하는 다른 종류의 센서를 포함할 수도 있다.

도 2 내지 도 4에 대해서는 아래에서 더 상세히 설명할 것이지만, 요약하면, 도 1에서는 로봇팔(114)을 사용하여, 기계 작동 시 위치 이동을 탐지하는 장치(100)를 도시하고 있다. 여기서, 상기 로봇팔(114)은 반도체 기판(116) 상에서 작동하기 위한 것이다. 로봇팔(114)과 반도체 기판(116)은 그들 간의 상대적 이동이 가능하도록 구성된다. 장치(100)는 로봇팔(114)에 장착된 센서(124)로부터 입력 신호(128)를 수신하기 위한 입력부(102)를 포함한다. 탐지기(104)는, 입력된 신호(128)에서 상기 로봇팔과 반도체 기판 사이에 간격이 기설정된 상태에서의 탐지를 수행하게 된다 (이러한 일 배치는 도 3 및 도 4를 참조로 더 상세히 설명할 것이다). 장치(110)는 상기 탐지 결과로부터 위치 이동이 있었는지 판단하도록 구성된다.

또한, 도 1 내지 도 5는 로봇팔(114)을 사용하여, 기계 작동 시 위치 이동을 탐지하는 방법을 도시하고 있다. 여기서, 상기 로봇팔(114)은 반도체 기판(116) 상에서 작동하기 위한 것이다. 로봇팔(114)과 반도체 기판(116)은 그들 간의 상대적 이동이 가능하도록 구성된다. 상기 방법은 로봇팔(114)에 장착된 센서(124)로부터 입력 신호(128)를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 입력된 신호(128)에서 상기 로봇팔(1140)과 반도체 기판(116) 사이에 간격이 기설정된 상태에서의 탐지를 수행하게 된다. 상기 방법은, 이러한 탐지 결과로부터, 위치 이동이 있었는지 판단하게 된다.

이하, 도 2를 참조로, 반도체 기판(116) 상에서 작동하는 로봇팔(114)의 작동 순서를 설명한다. 도 2에서, 센서(114) (및 상기 센서의 관측 시야(126)의 작동에 대한 설명은 도 3 및 도 4를 참조로 아래에서 더 상세히 설명하므로 여기서는 생략되었다. 먼저 도 2A에서, 로봇팔(114)은 도 1에서 로봇팔(114)의 위치에 해당하는 제1 위치(i)에 있다. 140a 화살표로 표시된 제1 작동 이동에서, 로봇팔(114)은 반도체 기판(116)에 더 가까운 (ii) 위치로 이동한다. 상기 (ii) 위치는 기준 위치가 되는데, 그 중요성에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조로 아래에서 더 상세히 설명할 것이다. 상기 기준위치 (ii)는 로봇팔(114)이 이 위치에서 정지할 때 제2 센서(130)에 의해 탐지된다. 도 2의 예에서, 제2 센서(130)는 로봇팔이 (ii) 위치로 이동하고 및/또는 센서가 고정됨에 따라 이동이 종료되는 것을 탐지할 수 있는 가속도계이다. 물론, 상기 센서(130)는 로봇팔(114)이 고정되는 모든 예들을 탐지할 수 있으나, 상기 장치(110)는 작동 과정에 대한 지식과 로봇팔(114)이 수행할 이동들의 순서를 바탕으로 (ii) 위치에서 고정되는 로봇팔(114)의 탐지된 예를 인지하도록 구성될 수 있다.

(ii) 위치에서, 로봇팔(114)은 도 2B에 도시된 바와 같이 142 방향으로 (iii) 위치로 이동한다. 도 2B의 예에서, 로봇팔(114)은 로봇팔(114)의 상부 표면(122)이 반도체 기판(116)과 접촉할 때까지 이동되는데, 이때 반도체 기판(116)은 123으로 일반적으로 표시된 영역에 배치된다. 그러나, 상기 로봇팔이 반드시 이 지점에서 반도체 기판과 직접 접촉할 필요는 없다.

도 2C에 도시된 바에 따라, 로봇팔(114)의 다음 작동 이동은 140b 화살표로 표시된 방향으로 (iii) 위치에서 (iv) 위치로 이동하는 것이다. 이러한 작동 시, 연장부(extended portion, 120)의 내부 표면(121)은 반도체 기판(116)의 단부(136)와 접촉하게 된다 (이때 반도체 기판(116)은 움직이지 않고 로봇팔(114)만 상기 방향으로 이동하는 것이며, 로봇팔(114)이 140b 방향으로의 이동을 계속함에 따라 카세트/랙(rack)의 마운드(mount)에서 반도체 기판(116)을 회수하게 된다). 이에 따라, 상기 반도체 기판(116)은 반도체 기판(116)의 세척 등 그 이후의 작동을 위해 상기 랙에서 회수되는 것이다.

상술한 바와 같이, 로봇팔(114)과 반도체 기판(116)은 그들 간에 상대적 이동이 가능하도록 구성된다. 주어진 예에서, 상기 또는 각 기판(116)은 고정되고, 로봇팔(114)은 반도체 기판들에 대해 이동한다. 그러나, 기계 부품들(미도시)이 반도체 기판(116) 및/또는 어레이(118) 상에서 작동함으로써 반도체 기판(116) 상에서의 로봇팔(114)의 기계적 작동의 적어도 일부 동안이라도 상기 로봇팔(114)에 대해 이동되도록 구현될 수도 있다. 가령, 로봇팔(114)이 (ii) 위치로 이동하면, 반도체 기판(116)이 로봇팔(114) 방향(142)과 반대 방향으로 이동될 수 있다. 그런 다음, 로봇팔(114)은 도 2C에 도시된 바와 같이 이동하여 상기 반도체 기판(116)을 회수하게 된다.

제2 센서(130)로 돌아와서, 다른 종류의 센서 또한 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 가령 다양한 기술(초음파, 적외선 등)을 사용한 위치 탐지 센서들이 로봇팔(114)과 별도로 설치되어 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 장치(100)가 공정(로봇팔(114)이 수행할 움직임의 순서)에 대한 지식으로부터 기준 위치를 탐지(또는 인지)해서, 상기 로봇팔(및/또는 반도체 기판)이 기준 위치에 올 것인지를 예상해서 그에 따라 기준 위치를 표시하는 것으로 충분할 수도 있다. 이에 따라, 장치(100)는 로봇팔(114)이 반도체 기판(116) 상에서 작동하기 위해 이동되기 전에 고정되는 기준 위치 (ii)를 탐지하도록 구성된다. 도 2의 예에서, 장치(100)는 로봇팔(114)에 장착된 제2 센서(130)로부터 수신한 제2 입력 신호(132)로부터 기준 위치를 탐지하도록 구성된다.

도 3 및 도 4는 기계 작동 시 위치 이동을 모니터하는 장치(100)의 작동을 더 잘 이해하기 위해 함께 참조할 수 있다. 이 예에서, 장치(100)는 상기 로봇팔(114)이 도 3에 도시된 움직임의 순서대로 이동함에 따라 그 위치 이동을 모니터링하지만, 본 명세서에 기재된 기술들은 그러한 작동이 사용되는 기판/어레이를 이동시키기 위한 기계 부품에서의 위치 이동을 탐지하는데에도 똑같이 적용될 수 있다.

도 3에서는 도 2에서의 (ii) 위치에서 (iii) 위치로의 상기 로봇팔(114)의 이동을 더 상세히 도시하고 있다. 이하, 센서(124)의 작동, 특히 상기 센서(124)의 관측 시야(126)와 관련한 작동, 및 그 중요성에 대해서 설명한다. 도 4에서는 센서(126)로부터 장치(100)에서 수신한 일련의 추적(trace, 400)들을 도시하고 있다. 여기서, 상기 추적(400)들의 특성은 상기 로봇팔(114)과 반도체 기판(116) 사이의 간격에 따라 달라지며, 센서(124)가 사용한 감지 기술에 따라서도 달라진다.

도 3A에서는 기준 위치 (ii)에 있는 로봇팔(114)이 142 화살표로 표시된 방향으로 막 움직이려고 하는 순간을 도시하고 있다. 로봇팔(114)이 142 방향으로 이동함에 따라, (v) 위치로 오게 되는데, 이 위치는 (ii)과 (iii)의 중간 위치이며, (v) 위치에서는, 센서(124)의 관측 시야(126)가 반도체 기판(116)의 하측면(300)과 정렬되게 된다. 이 예에서, 센서(124)는 기판(116)을 향해 신호를 조사하고, 그로부터 반사된 신호를 다시 수신하도록 구성된다. 이에 따라, 센서(124)에서 수신한 반사된 신호는 센서(124)의 관측 시야(126)가 언제 상기 기판(116), 더 구체적으로 이 예에서는 기판(116)의 단부(136)와 정렬되었는지 나타내게 된다. 이 시점에서는, 로봇팔(114)이 기판(116)으로부터 302 간격만큼 떨어져 있음을 알 수 있다. 장치(100)는 신호(128)에서의 변화를 탐지함으로써 상기 기판(116)과 정렬되는 센서(124)의 관측 시야(126)를 탐지하도록 구성된다. 가령, 그리고 도 4A에서는 로봇팔(114)(또는, 더 구체적으로는 로봇팔(114)에 장착된 센서(124)의 관측 시야)과 반도체 기판(116) 사이의 간격이 변화함에 따른, 수신된 반사된 신호의 강도를 나타내는 그래프를 통해 수신된 신호(128)의 추적(400)을 도시하고 있다. 이에 따라, 상기 수신된 신호는 402 선에서 또는 그 근처에서 큰 변화를 겪는데, 이때가 도 3B에 도시되었던 센서(124)의 관측 시야(126)가 반도체 기판(116)의 하측면(300)과 정렬되는 시점이다. 이에 따라, 센서(124)에서 수신된 반사된 신호는 더 큰 강도를 갖는다.

상기 시계 범위가 집속된 경우-가령, 센서(124)로부터 조사된 에너지가 집속 광빔인 경우-상기 수신된 신호의 프로파일은 도 4A에 도시된 것과 같을 것이다. 로봇팔(114)이 반도체 기판(116)을 향해 이동함에 따라, 센서(124)의 시계 범위(126)가 기판(116)의 단부(136)를 통과함에 따라 상기 수신된 신호에서의 증가된 강도는 일반적으로 일정하게 유지되다가, 403에 이르게 되면, 로봇팔(126)은 관측 시야(126)가 반도체 기판(116)의 상부 표면(122)을 넘도록 이동하게 된다. 즉, 상기 관측 시야(126)는 더 이상 반도체 기판(122)의 단부(136)와 정렬되지 않고, 센서(124)에서 수신한 신호의 강도는 감소된다. 이 예에서, 상기 강도가 하락하는 시점은 도 4A에서 403 선에 해당하며, 404 영역은 상기 기판의 단부(136)을 통과하는 센서(124)의 시계 범위(126)의 이동 지속 시간에 해당한다. 이에 따라, 장치(100)는 상기 센서(124)가 상기 반도체 기판(116)의 단부(136)와 정렬됨을 나타내는 신호로서의 입력 신호(128)를 수신하도록 구성된다.

이에 따라, 도 4A의 그래프에서, 404 영역의 왼쪽 영역인 406과, 404 영역의 오른쪽 영역인 408은 시계 범위(126)가 기판(116)의 단부(136)와 정렬되지 않은 작동을 나타낸다.

상기 시계 범위(126)가 도 4A에서처럼 집속되지 않는 경우-가령, 발산(divergent)되고, 다수의 각도로 반사된 신호들을 수신할 수 있고 및/또는 조사된 빔이 발산(divergent)되고, 빔의 강도가 시계 범위에서 다양하게 나타나는 경우-수신된 추적 신호는 도 4V 내지 도 4D에 도시된 추적 신호 400a, 400b, 400c와 유사할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 더 상세히 설명할 것이다.

402 선에서의 수신된 신호의 강도의 변화를 탐지한 결과와 기계 부품들의 물리적인 배치에 대한 지식의 조합은 신호 강도의 변화가 예상된 시점에 발생했는지에 대해 판단할 수 있게 한다. 가령, 기준 위치 (ii)와 (v) 위치 사이에 걸려야 하는 시간 또는 이동되어야 할 간격을 아는 상태에서, 402 선에 대해 실제로 걸린 시간 또는 이동된 거리 ("이동 정보") (및 수신된 신호의 강도에 있어서의 변화)를 탐지하여 서로 비교하면, 로봇팔의 위치 유지 여부를 판단할 수 있다. 가령, 강도의 증가가 예상보다 일찍 발생하면, 로봇팔(104)이 예상보다 빨리 (v) 위치에 도달했다는 것을 알 수 있는데, 로봇팔이 기판(116)을 향해 이동 했다는 것이 이에 대한 가장 가능성이 높은 설명이 된다. 강도의 증가가 예상보다 늦게 발생하면, 로봇팔(104)이 예상보다 늦게 (v) 위치에 도달했다는 것을 알 수 있고, 이는 로봇팔이 기판(116)으로부터 멀어지는 위치 이동이 있었음을 나타낸다. 이러한 예들은 도 4B 내지 도 4D를 참조로 설명되고 있다.

도 4B에서는, 402a 예에서의 정점(peak)을 탐지한 결과는 410 예에서의 예상된 시간과 일치한다. 이에 따라, 로봇팔(114)이 위치 이동을 겪지 않았으며 검증 위치(calibrated position)에 여전히 있음을 알 수 있다. 도 4c에서는, 수신된 신호(400b)에서의 정점은 402b 예에서 탐지되고 있으나, 이는 410 예에 의해 표시된 예상된 시간 전에 발생한 것이다. 따라서, 수신된 신호에서의 정점 강도는 예상된 시간보다 일찍 탐지된 것을 알 수 있고, 이는 센서(124)의 시계 범위(126)가 기판(116)의 단부(136)와 (즉 단부(136)의 모서리와 하측면(300)) 정렬되기 전에, 로봇팔(114)이 더 짧은 거리를 이동했거나, 또는 예상된 시간보다 짧은 시간 동안 이동했다는 것을 나타낸다. 이는 기판(116)을 향한 위치 이동을 나타낸다. 장치(100)는 예상보다 일찍 이 정점을 탐지하고 이에 대한 경고를 하도록 구성될 수 있다. 로봇팔(114)과 같은 기계 부품들은 이 시점에서 멈추도록 구성될 수 있는데, 이는 로봇팔이 계속 작동할 경우, 당연히 매우 바람직하지 않은 상황인, 반도체 기판(116)의 손상으로 이어질 수 있기 때문이다.

도 4D에서는 추적 400c의 402c에서의 정점이, 410 예에서의 예상된 발생 이후에 탐지된 대체 시나리오를 도시하고 있다. 이는 센서(124)의 시계 범위(126)이 기판(116)과 정렬되기 전에, 로봇팔(114)이 더 긴 거리를 이동했거나, 예상 시간보다 오래 이동했다는 것을 나타내고, 이는 기판(116)으로부터 멀어지는 위치 이동을 나타낸다. 이 또한 잠재적으로 매우 바람직하지 않은 상황인데, 대상이 되는 기판(116)으로부터 너무 많이 멀어지는 위치 이동이 발생할 경우, 로봇팔의 움직임이 이웃하는 기판들(미도시)를 손상시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 기술을 이행하면 이웃하는 기판을 손상시키기 전에 점진적인 과정인 위치 이동을 탐지함으로써, 이웃하는 기판에 대한 손상을 방지할 수 있다.

따라서, 장치(100)는 로봇팔과 반도체 간의 상대적인 이동의 작용과 관계된 이동 정보를 도출하고, 이렇게 해서 도출된 이동 정보와, 상대적인 이동의 작용에 대한 예상된 정보를 비교함으로써 위치 이동이 있었는지 여부를 탐지하도록 구성되며, 여기서 상기 이동 정보는 기준 위치로부터, 로봇팔과 반도체 기판 사이의 기설정된 거리로의 이동과 관계된다.

상술한 바와 같이, 상기 이동 정보는 기준 위치로부터 (v) 위치로 이동하는데 예상되는 시간, 또는 알고 있는 상기 두 위치 간의 거리에 대한 정보일 수 있다. 따라서, 첫번째 시나리오에서, 장치(100)는, 로봇팔(114)이 기준 위치 (ii)에서 기판(116)으로부터의 기설정된 거리(302)로 이동하는데 걸리는 시간 피터(peter)에 관한 시간 정보로서 이동 정보를 도출하도록 구성된다. 두번째 시나리오에서는, 장치(100)가, 로봇팔이 기준 위치로부터 반도체 기판으로부터의 기설정된 거리로 이동하기까지의 이동 거리와 관계된 간격 정보로서 이동 정보를 도출하도록 구성된다.

시간 정보는 가령, 센서(Excel automata, 130)에 의해 기준 위치로의 로봇팔(114)의 이동이 탐지되는 시간으로부터 도출될 수 있다. 로봇팔(114)이 기준 위치에 도달한 후 반도체 기판으로부터의 기설정된 거리로 이동하는데 걸리는 시간은 검증(calibration)시 공정에 대해 인지한 지식으로부터 추정할 수 있다. 또는, 로봇팔(114)이 기준 위치에서 휴지기를 가진 후 다시 움직이기 시작할 때 도출될 수 있으나, 여기에는 재이동의 시작을 탐지할 정도로 민감한 센서가 필요할 수 있다.

도 5에서는 도 1 내지 도 4를 참조로, 상술한 공정의 요점을 제공한다. 요약해보면, 상기 공정(500)은 502에서 시작한다. 504에서, 로봇팔(114)은 138 방향 중 하나의 방향으로 기판(116)들의 어레이(118)로 이동한다. 506에서, 로봇팔(114)은 대상이 되는 기판 근처에 있는 것으로 탐지되고, 508에서는 (도 2A에서 104a 방향으로) 이동하고 기준 위치 (ii)에서 멈춘다. 510에서, 장치(100)는 가령 제2 센서(가속도계)로부터의 신호를 사용해, 상기 기준 위치에 도달했음을 탐지하고, 512에서, 로봇팔(114)은 142 방향으로 이동해 기판(116)을 회수한다. 로봇팔(114)이 142 방향으로 이동을 계속하는 동안, 장치(100)는 514 단계에서, 기설정된 거리(302)로의 기판의 이동을 모니터링한다. 516에서, 탐지기(104 또는 106)는 상기 기설정된 거리로의 움직임을 탐지하고-즉 감지된 신호에서의 정점(402) (또는 반사된 신호의 강도 증가)이 탐지됨-상기 기설정된 거리로의 움직임이 예상과 같은지 판단한다. 상기 탐지된 결과가 예상과 같으면, 장치(100)는 로봇팔(114)의 위치 이동이 없었다거나, 있더라도 허용 오차 범위 안에 든다는 것을 알게 되고, 518 단계에서, 로봇팔(518)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 기판을 회수하기 위해 이동한다. 반면, 516 단계에서 상기 기설정된 거리로의 움직임이 장치(100)가 예상한 바와 다르면 (또는 허용 오차 범위를 벗어났으면), 522 단계에서 위치 이동이 탐지된다. 이때, 장치(100)는 위치 이동을 나타내는 경고를 발생시키고 로봇팔(114)의 작동을 제한함으로써 다른 기계 부품들이나 기판들에 대한 손상을 방지할 수 있다. 상기 공정은 520 단계에서 종료된다.

상술한 기재는, 로봇팔(114)이, 가령 어레이(예: 카세트 또는 랙)에서 반도체 기판(116)을 회수하는 작동을 하는 가정을 바탕으로 한 것이다. 그러나, 본 명세서에 기재된 기술들은 더 광범위하게 적용될 수 있으며 대상이 되는 물체 상에서 작동하는 어떠한 기계 부품의 위치 이동을 탐지하는데도 모두 적용될 수 있다. 따라서, 기계 부품의 위치 이동을 탐지하기 위한 장치는 상기 기계 부품에 장착된 센서로부터 입력 신호를 수신하기 위한 입력부를 포함하며, 상기 기계 부품은 대상이 되는 물체 상에서 작동하기 위한 것이며, 상기 기계 부품과 상기 대상이 되는 물체는 그들 간의 상대적인 움직임이 가능하도록 구성된다. 탐지기는, 상기 기계 부품과 상기 대상이 되는 물체 간의 기설정된 거리가 있는 상태에서, 입력 신호로부터 탐지를 실행한다. 상기 장치는 상기 탐지 결과로부터, 상기 기계 부품의 위치 이동이 있었는지 여부를 판단하도록 구성된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims

기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치로서,
상기 로봇팔은 반도체 기판 상에서의 작동을 위한 것이고, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판은 서로 간의 상대적인 움직임을 위해 구성되고,
상기 로봇팔에 장착된 센서로부터 입력 신호를 수신하기 위한 입력부; 및
상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 간에 기설정된 거리가 있는 상태에서, 상기 입력 신호로부터 탐지를 수행하기 위한 탐지기를 포함하고,
상기 장치는 위치 이동이 있었는지 여부를 상기 탐지로부터 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 간의 상대적인 움직임의 작용에 관한 이동 정보를 도출하고, 상기 이동 정보를 상대적인 움직임의 작용에 대한 예상된 정보와 비교함으로써, 위치 이동이 있었는지 여부를 판단하도록 구성되고, 상기 이동 정보는 기준 위치로부터 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 간의 기설정된 거리로의 이동에 관한 것임을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제2항에 있어서,
상기 장치는, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 간에 상대적인 움직임이 작용하여 상기 로봇팔이 상기 반도체 기판 상에서 작동하기 전에, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 중 하나가 고정되면, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 중 하나의 위치로서의 상기 기준 위치를 탐지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제3항에 있어서,
상기 장치는, 상기 로봇팔이 상기 반도체 기판 상에서 작동하도록 이동되기 전에 고정되었을 때의 상기 로봇팔의 기준 위치를 탐지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제4항에 있어서,
상기 장치는, 상기 로봇팔에 장착된 제2 센서로부터 수신된 제2 입력 신호로부터, 상기 기준 위치를 탐지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는, 상기 로봇팔이 상기 기준 위치로부터 상기 반도체 기판으로부터의 기설정된 거리로 이동하는 시간에 관한 시간 정보로서의 상기 이동 정보를 도출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는, 상기 로봇팔이 상기 기준 위치로부터 상기 반도체 기판으로부터의 기설정된 거리로 이동하는 이동 거리에 관한 거리 정보로서의 상기 이동 정보를 도출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는, 상기 센서가 상기 반도체 기판의 단부와 정렬되었음을 나타내는 신호로서의 상기 입력 신호를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 장치.
기계 작동 시 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 방법으로서,
상기 로봇팔은 반도체 기판 상에서의 작동을 위한 것이고, 상기 로봇팔과 상기 반도체 기판은 서로 간의 상대적인 움직임을 위해 구성되고,
상기 로봇팔에 장착된 센서로부터 입력 신호를 수신하는 단계;
상기 로봇팔과 상기 반도체 기판 사이에 기설정된 거리가 있는 상태에서, 상기 입력 신호로부터 탐지를 수행하는 단계; 및
상기 탐지로부터, 위치 이동이 있었는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계 작동 시, 로봇팔을 사용하여 위치 이동을 탐지하기 위한 방법.