KR20180071117A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송로봇의 제어 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송로봇의 제어 방법 Download PDF

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황희
허필웅
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박종오
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송유닛의 제어 방법에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 처리유닛과, 처리유닛의 외측에 배치되며, 기판을 이송하는 이송로봇을 구비하는 이송유닛과, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지부와, 변위감지부에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출부와, 위치검출부에서 검출된 처리유닛의 위치에 따라 이송로봇을 티칭(teaching)하는 티칭제어부를 포함하는 것에 의하여, 처리유닛의 위치 변화를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송로봇의 제어 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING DEFORMATION OF SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SUBSTRATE TRANSFER ROBOT}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송로봇의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 처리유닛의 위치 변화를 정확하게 검출할 수 있으며, 기판의 이송 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송로봇의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 장치는 디스플레이 제조 공정 또는 반도체 제조 공정 중에 진공 상태에서 가스의 화학적 반응을 이용하여 절연막, 보호막, 산화막, 금속막 등을 기판에 증착(또는 식각)시키기 위해 사용된다.
일 예로, 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 증착 공정(또는 식각 공정)이 행해지는 복수개의 처리유닛(10)을 포함한다.
처리유닛(10)은 진공챔버(12)와, 진공챔버(12)의 내부에 승강 가능하게 제공되며 기판(10)이 로딩되는 서셉터(20)를 포함하며, 서셉터(20)의 상부에는 전극 및 공정가스가 분출되는 샤워헤드(30)가 구비된다.
샤워헤드(30)를 통해 진공챔버(12)의 내부에 공정가스가 공급됨과 동시에 전극에 RF 전원이 인가됨에 따라, 진공챔버(12)의 내부에 공급된 공정가스는 플라즈마화되어 서셉터(20)의 상면에 안착된 기판(10) 상에 증착된다.
기판 처리 장치에서 처리될 기판(10)은 이송유닛(100)의 이송로봇(110)에 의해 처리유닛(10) 내로 이송되고, 처리유닛(10)에서 처리가 완료된 기판(10)은 다시 이송로봇(110)에 의해 처리유닛(10)의 외부로 이송된다.
한편, 이송로봇(110)은 미리 입력된 경로를 따라 동일한 작업(기판(10) 이송 작업)을 반복하도록 프로그램되는데, 기판(10)의 로딩 및 언로딩 위치를 정확하게 검출하지 못하거나, 이송로봇(110)이 정확하지 않은 경로를 따라 이동하게 되면, 공정 오류가 발생하거나 기판(10)이 손상되는 문제점이 있기 때문에, 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치가 주기적으로 교정(예를 들어, 기판의 이송이 시작되기 이전에 교정되거나, 기판이 이송되는 도중에 일정 시간 간격으로 교정)될 수 있어야 한다.
보다 구체적으로, 기판(10)이 서셉터(20)에 부정확하게 위치(예를 들어, 기판이 중심이 세셉터의 중심과 어긋나게 위치)하면 기판(10) 전체에 대해 균일한 증착(또는 식각)이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생하는 문제점이 있고, 이송로봇(110)이 정확하지 않은 경로를 따라 이동하면 기판(10)이 이송되는 도중에 처리유닛(10)의 투입창이나 서셉터(20) 등에 충돌하는 문제점이 있기 때문에, 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)가 정확하게 교정(teaching)될 수 있어야 한다.
이때, 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치 교정은, 이송로봇(110)에 충돌이 발생하거나, 연속된 반복 작업으로 누적된 마모 및 스트레스가 발생한 상황에서 행해지기도 하지만, 처리유닛(10)에서 기판(10)이 처리되는 동안 처리유닛(10) 내에서 발생된 열에 의한 처리유닛(10)의 열변형에 따른 위치 변화에 의해서도 행해질 수 있어야 한다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 진공챔버(12)의 온도가 80℃ 올라가면, 진공챔버(12)가 열변형되며(늘어나며)(DR) 진공챔버(12)의 주변에 고정 설치된 고정유닛(예를 들어, 이송로봇을 포함하는 이송유닛)으로부터 밀려나면서, 진공챔버(12)가 최초 위치에서 대략 0.3㎜(L1) 정도를 이동하게 되고, 이에 따라 진공챔버(12)의 이동과 함께 서셉터(20)의 위치가 변화된다.
하지만, 기존에는 기판(10)의 처리 공정 중에 처리유닛(10)의 열변형에 의한 처리유닛(10)의 위치 변화, 다시 말해서 진공챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 감지할 수 없어, 서셉터(20)의 위치 변화에 따라 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정할 수 없는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 처리유닛의 변형에 의한 처리유닛의 위치 변화를 정확하게 검출하고, 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치를 정확하게 교정하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 처리유닛의 변형에 의한 처리유닛의 위치 변화를 정확하게 검출할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 변형 감지방법과 기판 이송유닛의 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판의 처리 공정 중에 처리유닛의 열변형에 의한 처리유닛의 위치 변화를 정확하게 검출하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 처리유닛의 위치 변화에 따라 이송유닛의 이동 경로 및 작업 위치를 정확하게 교정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 처리 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 기판의 손상을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 처리유닛과, 처리유닛의 외측에 배치되며, 기판을 이송하는 이송로봇을 구비하는 이송유닛과, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지부와, 변위감지부에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출부와, 위치검출부에서 검출된 처리유닛의 위치에 따라 이송로봇을 티칭(teaching)하는 티칭제어부를 포함한다.
이는, 처리유닛의 변형(예를 들어, 열변형)에 의한 처리유닛의 위치 변화를 검출하고, 처리유닛의 정확한 위치에서 기판에 대한 처리 공정 및 이송 공정이 행해지도록 하기 위함이다.
특히, 본 발명은 처리유닛의 열변형시 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하고, 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 것에 의하여, 처리유닛의 변형 및 위치 변화를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 처리유닛의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 제어하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은 기판의 처리 공정 중에 처리유닛의 열변형에 의한 처리유닛의 위치 변화, 다시 말해서 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 감지하고, 서셉터의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정할 수 있도록 하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 기판의 처리 공정 중에 처리유닛의 열변형에 의한 처리유닛의 위치 변화, 다시 말해서 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 감지할 수 없었다. 따라서, 기판이 서셉터에 부정확하게 위치(예를 들어, 기판이 중심이 세섭터의 중심과 어긋나게 위치)되어 기판 전체에 대해 균일한 증착(또는 식각)이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생하는 문제점이 있고, 이송로봇이 정확하지 않은 경로를 따라 이동함에 따라 기판이 이송되는 도중에 챔버의 출입부나 서셉터 등에 충돌하는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에서는 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 검출하고, 서셉터의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정(teaching)하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상 및 충돌을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 처리유닛은, 챔버와, 챔버의 내부에 배치되며 기판이 안착되는 서셉터를 포함한다.
변위감지부는 처리유닛과 이송유닛 중 어느 하나에 장착되는 기준부재와, 처리유닛과 이송유닛 중 다른 하나에 장착되며 이송유닛에 대한 기준부재의 상대 변위(예를 들어, 직선 변위)를 센싱하는 센싱부를 포함한다.
바람직하게, 기준부재는 처리유닛에 장착되고, 센싱부는 이송유닛에 장착된다. 이와 같이, 기준부재를 처리유닛에 장착하고, 센싱부를 이송유닛에 장착하는 것에 의하여, 기판 처리 공정 중에 처리유닛에 발생된 열에 의한 장비(센싱부)의 손상 및 센싱 오류를 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 이송유닛은 지면에 고정 장착되는 프레임에 지지되고, 센싱부는 프레임에 장착된다.
다르게는, 변위감지부가 이송유닛에 대한 기준부재의 회전 변위를 감지하는 것도 가능하다. 일 예로, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지부는, 처리유닛에 장착되는 기준부재와, 이송유닛에 장착되며 이송유닛에 대한 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 센싱부를 포함하되, 센싱부는, 이송유닛에 장착되며 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 제1변위센서와, 제1변위센서와 이격되게 이송유닛에 장착되며 제1변위센서와 다른 지점에서 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 제2변위센서를 포함하고, 변위감지부는 이송유닛에 대한 처리유닛의 각도 변위량(회전 변위량)을 감지한다.
위치검출부는 기판 처리 공정 중에 챔버의 온도가 상승함에 따른 챔버의 변형에 의한 챔버의 변위량(이송유닛에 대한 챔버의 상대 변위량)에 기초하여 서셉터의 위치를 검출한다.
또한, 기판 처리 장치는, 처리유닛의 기준 변위값이 저장되는 데이터 저장부를 포함하고, 위치검출부는 데이터 저장부에 미리 저장된 기준 변위값과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛의 위치를 검출한다. 바람직하게, 위치검출부는 데이터 저장부에 가장 마지막으로 저장된 기준 변위값(가장 마지막으로 검출된 변위값)과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛의 위치를 검출하도록 하는 것에 의하여, 처리유닛의 위치를 보다 빠르고 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 기판이 처리되는 처리유닛과, 처리유닛의 외측에 배치되며 기판을 이송하는 이송유닛을 포함하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법은, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지단계와, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출단계를 포함한다.
이와 같이, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하고, 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 것에 의하여, 처리유닛의 변형 및 위치 변화를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 처리유닛의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 제어하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 변위감지단계에서는, 처리유닛과 이송유닛 중 어느 하나에 장착되는 기준부재와, 처리유닛과 이송유닛 중 다른 하나에 장착되며 이송유닛에 대한 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 센싱부를 이용하여 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지한다. 바람직하게 기준부재는 처리유닛에 장착되고, 센싱부는 이송유닛에 장착된다.
처리유닛은, 챔버와, 챔버의 내부에 배치되며 기판이 안착되는 서셉터를 포함하고, 변위감지단계에서는 챔버의 열변형에 의한 이송유닛에 대한 챔버의 상대 변위량을 감지한다.
변위감지단계에서는 이송유닛에 대한 기준부재의 직선 변위를 감지할 수 있다. 여기서, 기준부재의 직선 변위라 함은, 기준부재의 X축 방향 변위, Y축 방향 변위, Z축 방향 변위 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는 이송유닛에 대한 기준부재의 회전 변위(예를 들어, 뒤틀린 정도)를 감지하는 것도 가능하다. 일 예로, 변위감지단계에서는, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 이격된 적어도 2지점 이상에서 감지하는 것에 의하여, 이송유닛에 대한 기준부재의 각도 변위량을 감지할 수 있다.
바람직하게, 위치검출단계에서는 데이터 저장부에 미리 저장된 기준 변위값과, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량을 비교하여 처리유닛의 위치를 얻는다. 더욱 바람직하게, 위치검출단계에서는 데이터 저장부에 가장 마지막으로 저장된 기준 변위값(가장 마지막으로 검출된 변위값)과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛의 위치를 검출하도록 하는 것에 의하여, 처리유닛의 위치를 보다 빠르고 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 분야에 따르면, 기판이 처리되는 처리유닛에서 기판을 이송하는 기판 이송로봇의 제어방법은, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지단계와, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출단계와, 위치검출단계에서 검출된 처리유닛의 위치에 따라 이송로봇을 티칭(teaching)하는 티칭제어단계를 포함한다.
이와 같이, 이송로봇에 대한 처리유닛의 상대 변위량를 감지하고, 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치(서셉터의 위치)를 검출하고, 처리유닛의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정할 수 있도록 하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 기판의 처리 공정 중에 처리유닛의 열변형에 의한 처리유닛의 위치 변화, 다시 말해서 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 감지할 수 없었다. 따라서, 기판이 서셉터에 부정확하게 위치(예를 들어, 기판이 중심이 세섭터의 중심과 어긋나게 위치)되어 기판 전체에 대해 균일한 증착(또는 식각)이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생하는 문제점이 있고, 이송로봇이 정확하지 않은 경로를 따라 이동함에 따라 기판이 이송되는 도중에 챔버의 출입부나 서셉터 등에 충돌하는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에서는 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 검출하고, 서셉터의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정(teaching)하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상 및 충돌을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
티칭제어단계에서는 처리유닛의 위치에 따라 이송 로봇을 티칭한다. 여기서, 티칭제어단계에서 이송로봇을 티칭한다 함은, 처리유닛의 최종 위치(변위가 발생된 위치)에 따라 이송로봇의 이동(예를 들어, 상하 이동, 회전 이동, 전후 이동 중 적어도 어느 하나)를 제어하여 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 교정하는 것으로 정의된다.
또한, 이송로봇의 티칭 작업은 기판의 이송이 시작되기 이전에 행해지거나, 기판이 이송되는 도중에 일정 시간 간격으로 행해지는 것이 가능하다.
변위감지단계에서는, 처리유닛과 이송유닛 중 어느 하나에 장착되는 기준부재와, 처리유닛과 이송유닛 중 다른 하나에 장착되며 이송유닛에 대한 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 센싱부를 이용하여 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지한다. 바람직하게 기준부재는 처리유닛에 장착되고, 센싱부는 이송유닛에 장착된다.
처리유닛은, 챔버와, 챔버의 내부에 배치되며 기판이 안착되는 서셉터를 포함하고, 변위감지단계에서는 챔버의 열변형에 의한 이송유닛에 대한 챔버의 상대 변위량을 감지한다.
변위감지단계에서는 이송유닛에 대한 기준부재의 직선 변위를 감지할 수 있으나, 경우에 따라서는 이송유닛에 대한 기준부재의 회전 변위(예를 들어, 뒤틀린 정도)를 감지하는 것도 가능하다. 일 예로, 변위감지단계에서는, 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 이격된 적어도 2지점 이상에서 감지하는 것에 의하여, 이송유닛에 대한 기준부재의 각도 변위량을 감지할 수 있다.
바람직하게, 위치검출단계에서는 데이터 저장부에 미리 저장된 기준 변위값과, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량을 비교하여 처리유닛의 위치를 얻는다. 더욱 바람직하게, 위치검출단계에서는 데이터 저장부에 가장 마지막으로 저장된 기준 변위값(가장 마지막으로 검출된 변위값)과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛의 위치를 검출하도록 하는 것에 의하여, 처리유닛의 위치를 보다 빠르고 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 처리유닛의 변형에 의한 처리유닛의 위치 변화를 검출하고, 처리유닛의 정확한 위치에서 기판에 대한 처리 공정 및 이송 공정이 행해지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 처리유닛의 열변형시 이송유닛에 대한 처리유닛의 상대 변위량을 감지하고, 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛의 위치를 검출하는 것에 의하여, 처리유닛의 변형 및 위치 변화를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 처리유닛의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 제어하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판의 처리 공정 중에 처리유닛의 열변형에 의한 처리유닛의 위치 변화, 다시 말해서 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 감지하고, 서셉터의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정할 수 있도록 하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 기판의 처리 공정 중에 처리유닛의 열변형에 의한 처리유닛의 위치 변화, 다시 말해서 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 감지할 수 없었다. 따라서, 기판이 서셉터에 부정확하게 위치(예를 들어, 기판이 중심이 세섭터의 중심과 어긋나게 위치)되어 기판 전체에 대해 균일한 증착(또는 식각)이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생하는 문제점이 있고, 이송로봇이 정확하지 않은 경로를 따라 이동함에 따라 기판이 이송되는 도중에 챔버의 출입부나 서셉터 등에 충돌하는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에서는 챔버의 열변형에 의한 서셉터의 위치 변화를 검출하고, 서셉터의 위치 변화에 따라 이송로봇의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정(teaching)하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판의 손상 및 충돌을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 처리 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1 종래 기판 처리 장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 공정챔버에 열변형이 발생된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 5는 도 3의 챔버에 열변형이 발생된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 6 및 도 7은 도 3의 변위감지부의 변형예를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 변형 감지방법을 설명하기 위한 블록도,
도 9는 본 발명에 따른 기판 이송유닛의 제어 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 5는 도 3의 챔버에 열변형이 발생된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 도 3의 변위감지부의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(2)이 처리되는 처리유닛(10)과, 처리유닛(10)의 외측에 배치되며 기판(2)을 이송하는 이송유닛(100)과, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지하는 변위감지부(200)와, 변위감지부(200)에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출하는 위치검출부(300)를 포함한다.
처리유닛(10)에서는 기판(2)에 대한 처리(예를 들어, 증착 공정 또는 식각 공정)이 행해진다. 보다 구체적으로, 처리유닛(10)은 챔버(12)와, 챔버(12)의 내부에 배치되며 기판(2)이 안착되는 서셉터(20)를 포함한다.
챔버(12)는 내부에 진공 처리 공간을 갖도록 형성되며, 측벽 적어도 일측에는 기판(2)이 출입하기 위한 출입부가 제공된다. 챔버(12)의 사이즈 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 챔버(12)의 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
챔버(12)의 상부에는 챔버(12)의 내부에 공정가스 및 RF 에너지를 공급하기 위한 샤워헤드(30)가 구비되고, 샤워헤드(30)의 하부에는 기판(2)이 안착되는 서셉터(20)가 마련된다.
샤워헤드(30)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 샤워헤드(30)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 샤워헤드(30)는 상부에서 하부 방향으로 배치되는 탑 플레이트와, 미드 플레이트와, 엔드 플레이트를 포함하여 구성될 수 있으며, 탑 플레이트와 미드 플레이트의 사이 공간으로 공급된 공정가스는 미드 플레이트의 관통공을 거쳐 미드 플레이트와 엔드 플레이트의 사이 확산된 후, 엔드 플레이트의 배출공을 통해 챔버(12)의 내부 공간으로 분사될 수 있다.
서셉터(20)는 기판(2)이 안착되는 평평한 안착면을 갖는 플레이트 형태(예를 들어, 원형 플레이트 또는 사각형 플레이트)로 형성되어 챔버(12)의 내부에 상하 방향을 따라 승강 가능하게 제공되며, 서셉터(20)의 상면에는 기판(2)이 거치된다. 서셉터(20)의 샤프트는 모터와 같은 통상의 구동수단에 의해 상하 방향을 따라 이동될 수 있다.
이송유닛(100)은 처리유닛(10)의 외측에 배치되며, 기판(2)을 이송하기 위해 마련된다.
여기서, 이송유닛(100)이 기판(2)을 이송한다 함은, 처리될 기판(2)이 이송유닛(100)에 의해 처리유닛(10) 내로 이송(로딩 공정)되거나, 처리유닛(10)에서 처리가 완료된 기판(2)이 이송유닛(100)에 의해 처리유닛(10)의 외부로 이송(언로딩 공정)되는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해된다.
보다 구체적으로, 이송유닛(100)은 처리유닛(10)의 출입부에 인접하도록 고정 설치되며, 기판(2)을 이송하는 이송로봇(110)을 포함한다.
일 예로, 이송유닛(100)은 지면에 고정 장착되는 프레임(101)에 의해 지지되도록 설치된다. 이하에서는 이송유닛(100)이 4개의 프레임(101)에 의해 지지되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 3개 이하 또는 5개 이상의 프레임에 의해 이송유닛이 지지되도록 구성하는 것도 가능하다.
이송로봇(110)은 기판(2)을 파지한 상태로 이송 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 이송로봇(110)은 상하 이동, 회전 이동, 전후 이동이 가능한 아암부와, 아암부의 선단에 장착되어 기판(2)을 파지하는 엔드 이펙터를 포함하여 구성될 수 있다.
변위감지부(200)는 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지하도록 마련된다.
여기서, 변위감지부(200)가 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지한다 함은, 변위감지부(200)가 이송유닛(100)에 대해 처리유닛(10)의 상대 변위가 발생한 정도를 감지하거나, 처리유닛(10)에 대해 이송유닛(100)의 상대 변위가 발생한 정도를 감지하는 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
보다 구체적으로, 변위감지부(200)는 처리유닛(10)과 이송유닛(100) 중 어느 하나에 장착되는 기준부재(210)와, 처리유닛(10)과 이송유닛(100) 중 다른 하나에 장착되며 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 센싱부(220)를 포함한다.
바람직하게, 기준부재(210)는 처리유닛(10)에 장착되고, 센싱부(220)는 이송유닛(100)에 장착된다. 이와 같이, 기준부재(210)를 처리유닛(10)에 장착하고, 센싱부(220)를 이송유닛(100)에 장착하는 것에 의하여, 기판(2) 처리 공정 중에 처리유닛(10)에 발생된 열에 의한 장비(센싱부)의 손상 및 센싱 오류를 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 센싱부(220)를 처리유닛(10)에 장착하고, 기준부재(210)를 이송유닛(100)에 장착하는 것도 가능하다. 그러나, 기판(2) 처리 공정 중에는 처리유닛(10)의 온도가 크게 상승하기 때문에, 처리유닛(10)의 높은 온도에 의한 영향에 의해 처리유닛(10)에 장착된 센싱부(220)가 손상되거나 센싱 오류가 발생될 우려가 있다. 이에 본 발명은, 열이 발생하지 않으며 변형 및 변위가 발생하지 않은 이송유닛(100)에 센싱부(220)를 장착하는 것에 의하여, 장비의 손상 및 센싱 오류를 미연에 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 기준부재(210)라 함은, 처리유닛(10)에 일체로 고정되는 부재로 정의되며, 기준부재(210)가 장착 및 배치되는 위치에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기준부재(210)는 서셉터(20)의 샤프트의 하부에 고정 장착된다. 경우에 따라서는 기준부재를 챔버의 외벽에 고정 장착하는 것도 가능하다.
센싱부(220)는 기준부재(210)의 변위(이송유닛에 대한 기준부재의 상대 변위)를 센싱 하도록 구비된다.
센싱부(220)로서는 기준부재(210)의 변위를 센싱 가능한 통상의 변위센서가 사용될 수 있으며, 센싱부(220)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 센싱부(220)로서는 기준부재(210)의 변위를 측정 가능한 레이저 변위센서(스캐너)가 사용될 수 있다.
일 예로, 도 5를 참조하면, 기판(2) 처리 공정에 의해 진공챔버(12)의 온도가 소정 온도로 상승되면, 챔버(12)가 열변형되며(늘어나며)(DR) 챔버(12)의 주변에 고정 설치된 이송유닛(100)으로부터 밀려나면서, 챔버(12)가 최초 위치에서 대략 소정 거리(ㅿL)만큼 변위(예를 들어, 직선 변위)가 발생하고, 이에 따라 챔버(12)의 이동과 함께 서셉터(20)도 최초 위치에서 소정 거리(ㅿD)만큼 변위가 발생하게 된다. 이때, 챔버(12) 및 서셉터(20)의 변위량은, 이송유닛(100)에 장착된 센싱부(220)가 기준부재(210)를 센싱함으로써 센싱될 수 있다.
참고로, 기판(2) 처리 공정 중에 처리유닛(10)의 온도가 상승함에 따른 챔버(12)의 변형에 의해 챔버(12)의 변위가 발생하면, 챔버(12)에 장착된 서셉터(20)에도 변위가 발생하게 된다. 따라서, 챔버(12)와 서셉터(20) 중 어느 하나의 변위를 알면 챔버(12)와 서셉터(20) 중 다른 하나의 변위도 알 수 있다.
아울러, 센싱부(220)가 기준부재(210)의 직선 변위를 감지한다 함은, 센싱부(220)가 기준부재(210)의 X축 방향 변위, Y축 방향 변위, Z축 방향 변위 중 적어도 어느 하나를 감지하는 것으로 정의된다.
위치검출부(300)는 변위감지부(200)에서 감지된 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다.
보다 구체적으로, 위치검출부(300)는 기판(2) 처리 공정 중에 챔버(12)의 온도가 상승함에 따른 챔버(12)의 변형에 의한 챔버(12)의 변위량(이송유닛(100)에 대한 챔버(12)의 상대 변위량)에 기초하여 서셉터(20)의 위치를 검출한다.
여기서, 위치검출부(300)가 처리유닛(10)의 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다 함은, 처리유닛(10)의 최초 위치(변위가 발생되기 전 위치)에 검출된 처리유닛(10)의 변위량을 반영하여 처리유닛(10)의 최종 위치(변위가 발생된 위치)를 검출하는 것으로 이해된다.
바람직하게, 기판 처리 장치는, 처리유닛(10)의 기준 변위값이 저장되는 데이터 저장부(410)를 포함하고, 위치검출부(300)는 데이터 저장부(410)에 미리 저장된 기준 변위값과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다. 더욱 바람직하게, 위치검출부(300)는 데이터 저장부(410)에 가장 마지막으로 저장된 기준 변위값(가장 마지막으로 검출된 변위값)과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛(10)의 위치를 검출하도록 하는 것에 의하여, 처리유닛(10)의 위치를 보다 빠르고 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는, 위치검출부(300)에서 검출된 처리유닛(10)의 위치에 따라 이송유닛(100)을 티칭(teaching)하는 티칭제어부(400)를 포함한다.
보다 구체적으로, 티칭제어부(400)는 처리유닛(10)의 위치에 따라 이송 로봇을 티칭한다.
여기서, 티칭제어부(400)가 이송로봇(110)을 티칭한다 함은, 처리유닛(10)의 최종 위치(변위가 발생된 위치)에 따라 이송로봇(110)의 이동(예를 들어, 상하 이동, 회전 이동, 전후 이동 중 적어도 어느 하나)를 제어하여 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 교정하는 것으로 정의된다.
이와 같이, 기판(2)의 처리 공정 중에 처리유닛(10)의 열변형에 의한 처리유닛(10)의 위치 변화, 다시 말해서 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 감지하고, 서셉터(20)의 위치 변화에 따라 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정할 수 있도록 하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판(2)의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 기판(2)의 처리 공정 중에 처리유닛(10)의 열변형에 의한 처리유닛(10)의 위치 변화, 다시 말해서 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 감지할 수 없었다. 따라서, 기판(2)이 서셉터(20)에 부정확하게 위치(예를 들어, 기판(2)이 중심이 세섭터의 중심과 어긋나게 위치)되어 기판(2) 전체에 대해 균일한 증착(또는 식각)이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생하는 문제점이 있고, 이송로봇(110)이 정확하지 않은 경로를 따라 이동함에 따라 기판(2)이 이송되는 도중에 챔버(12)의 출입부나 서셉터(20) 등에 충돌하는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에서는 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 검출하고, 서셉터(20)의 위치 변화에 따라 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정(teaching)하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판(2)의 손상 및 충돌을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 변위감지부의 센싱부가 기준부재의 직선 변위를 감지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 센싱부가 기준부재의 회전 변위를 감지하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지하는 변위감지부(200)는, 처리유닛(10)에 장착되는 기준부재(210)와, 이송유닛(100)에 장착되며 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 센싱부(220')를 포함하되, 센싱부(220')는, 이송유닛(100)에 장착되며 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 제1변위센서(222)와, 제1변위센서(222)와 이격되게 이송유닛(100)에 장착되며 제1변위센서(222)와 다른 지점에서 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 제2변위센서(224)를 포함하고, 변위감지부(200)는 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 각도 변위량(회전 변위량)을 감지한다.
이와 같이, 변위감지부(200)를 통해 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 각도 변위량(회전 변위량)(ㅿθ)을 감지하는 것에 의하여, 열변형에 의한 처리유닛(10)의 각도 변위량을 감지할 수 있으며, 최종적으로 처리유닛(10)의 회전 위치(뒤틀림 위치)를 검출할 수 있다.
참고로, 서셉터(20)의 각도 변위량은 기준부재(210)에서 검출된 각도 변위량에 서셉터(20)와 기준부재(210)의 사이 거리를 반영함으로써 얻어질 수 있다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 2개의 변위센서가 기준부재를 센싱하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 변위감지부가 서로 다른 위치에 이격되게 배치되는 2개 이상의 기준부재와, 각 기준부재를 센싱하는 센싱부(단일 센싱부 또는 복수개의 센싱부)를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 변형 감지방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 기판(2)이 처리되는 처리유닛(10)과, 처리유닛(10)의 외측에 배치되며 기판(2)을 이송하는 이송유닛(100)을 포함하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법은, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지하는 변위감지단계(S10)와, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출하는 위치검출단계(S20)를 포함한다.
단계 1 :
먼저, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지한다.(S10)
일 예로, 변위감지단계(S10)에서는 이송유닛(100)에 대해 처리유닛(10)의 상대 변위가 발생한 정도를 감지한다. 경우에 따라서는 변위감지단계에서 처리유닛에 대해 이송유닛의 상대 변위가 발생한 정도를 감지하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량은, 처리유닛(10)과 이송유닛(100) 중 어느 하나에 장착되는 기준부재(210)와, 처리유닛(10)과 이송유닛(100) 중 다른 하나에 장착되며 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 센싱부(220)를 이용하여 감지된다. 바람직하게 기준부재(210)는 처리유닛(10)에 장착되고, 센싱부(220)는 이송유닛(100)에 장착된다.
참고로, 처리유닛(10)은, 챔버(12)와, 챔버(12)의 내부에 배치되며 기판(2)이 안착되는 서셉터(20)를 포함하고, 변위감지단계에서는 챔버(12)의 열변형에 의한 이송유닛(100)에 대한 챔버(12)의 상대 변위량을 감지한다.
즉, 기판(2) 처리 공정에 의해 진공챔버(12)의 온도가 소정 온도로 상승되면, 챔버(12)가 열변형되며(늘어나며)(DR) 챔버(12)의 주변에 고정 설치된 이송유닛(100)으로부터 밀려나면서, 챔버(12)가 최초 위치에서 대략 소정 거리(ㅿL)만큼 변위(예를 들어, 직선 변위)가 발생하고, 이에 따라 챔버(12)의 이동과 함께 서셉터(20)도 최초 위치에서 소정 거리(ㅿD)만큼 변위가 발생하게 된다. 이때, 챔버(12) 및 서셉터(20)의 변위량은, 이송유닛(100)에 장착된 센싱부(220)가 기준부재(210)를 센싱(수평 변위 감지)함으로써 감지된다.(도 5 참조)
아울러, 변위감지단계(S10)에서는 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 직선 변위를 감지할 수 있으나, 경우에 따라서는 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 회전 변위(예를 들어, 뒤틀린 정도)를 감지하는 것도 가능하다.
일 예로, 변위감지단계(S10)에서는, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 이격된 적어도 2지점 이상에서 감지하는 것에 의하여, 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 각도 변위량을 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 변위감지단계(S10)에서 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 각도 변위량(회전 변위량)은, 처리유닛(10)에 장착되는 기준부재(210)와, 이송유닛(100)에 장착되며 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 제1변위센서(222)와, 제1변위센서(222)와 이격되게 이송유닛(100)에 장착되며 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 제2변위센서(224)를 이용하여 감지될 수 있다. 즉, 변위감지단계(S10)에서는 제1변위센서(222)에서 센싱된 제1센싱값과, 제2변위센서(224)에서 센싱된 제2센싱값을 이용하여 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 각도 변위량을 감지할 수 있다.(도 6 및 도 7 참조)
이와 같이, 변위감지단계에서는 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 각도 변위량(회전 변위량)(ㅿθ)을 감지하는 것에 의하여, 열변형에 의한 처리유닛(10)의 뒤틀린 정도(각도 변위량)을 감지할 수 있다.
참고로, 서셉터(20)의 각도 변위량은 기준부재(210)에서 검출된 각도 변위량에 서셉터(20)와 기준부재(210)의 사이 거리를 반영함으로써 얻어질 수 있다.
단계 2 :
다음, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다.(S20)
위치검출단계(S20)에서는 변위감지단계(S10)에서 감지된 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량(직선 변위 또는 회전 변위)에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다.
보다 구체적으로, 위치검출단계(S20)에서는 기판(2) 처리 공정 중에 챔버(12)의 온도가 상승함에 따른 챔버(12)의 변형에 의한 챔버(12)의 변위량(이송유닛(100)에 대한 챔버(12)의 상대 변위량)에 기초하여 서셉터(20)의 위치를 검출한다.
바람직하게, 위치검출단계에서는 데이터 저장부(410)에 미리 저장된 기준 변위값과, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량을 비교하여 처리유닛(10)의 위치를 얻는다. 더욱 바람직하게, 위치검출단계에서는 데이터 저장부(410)에 가장 마지막으로 저장된 기준 변위값(가장 마지막으로 검출된 변위값)과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛(10)의 위치를 검출하도록 하는 것에 의하여, 처리유닛(10)의 위치를 보다 빠르고 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량를 감지하고, 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치(서셉터(20)의 위치)를 검출하는 것에 의하여, 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 정확히 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 서셉터(20)의 위치 변화에 따라 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 제어하여, 공정 오류를 방지하고 기판(2)의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 기판 이송유닛의 제어 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 기판(2)이 처리되는 처리유닛(10)에서 기판(2)을 이송하는 기판 이송로봇의 제어방법은, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지하는 변위감지단계(S10')와, 변위감지단계(S10')에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출하는 위치검출단계(S20')와, 위치검출단계(S20')에서 검출된 처리유닛(10)의 위치에 따라 이송유닛(100)을 티칭(teaching)하는 티칭제어단계(S30')를 포함한다.
단계 1' :
먼저, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 감지한다.(S10')
일 예로, 변위감지단계(S10')에서는 이송유닛(100)에 대해 처리유닛(10)의 상대 변위가 발생한 정도를 감지한다. 경우에 따라서는 변위감지단계에서 처리유닛(10)에 대해 이송유닛(100)의 상대 변위가 발생한 정도를 감지하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량은, 처리유닛(10)과 이송유닛(100) 중 어느 하나에 장착되는 기준부재(210)와, 처리유닛(10)과 이송유닛(100) 중 다른 하나에 장착되며 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 센싱부(220)를 이용하여 감지된다. 바람직하게 기준부재(210)는 처리유닛(10)에 장착되고, 센싱부(220)는 이송유닛(100)에 장착된다.
참고로, 처리유닛(10)은, 챔버(12)와, 챔버(12)의 내부에 배치되며 기판(2)이 안착되는 서셉터(20)를 포함하고, 변위감지단계에서는 챔버(12)의 열변형에 의한 이송유닛(100)에 대한 챔버(12)의 상대 변위량을 감지한다.
즉, 기판(2) 처리 공정에 의해 진공챔버(12)의 온도가 소정 온도로 상승되면, 챔버(12)가 열변형되며(늘어나며)(DR) 챔버(12)의 주변에 고정 설치된 이송유닛(100)으로부터 밀려나면서, 챔버(12)가 최초 위치에서 대략 소정 거리(ㅿL)만큼 변위(예를 들어, 직선 변위)가 발생하고, 이에 따라 챔버(12)의 이동과 함께 서셉터(20)도 최초 위치에서 소정 거리(ㅿD)만큼 변위가 발생하게 된다. 이때, 챔버(12) 및 서셉터(20)의 변위량은, 이송유닛(100)에 장착된 센싱부(220)가 기준부재(210)를 센싱(수평 변위 감지)함으로써 감지된다.(도 5 참조)
아울러, 변위감지단계(S10')에서는 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 직선 변위를 감지할 수 있으나, 경우에 따라서는 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 회전 변위(예를 들어, 뒤틀린 정도)를 감지하는 것도 가능하다.
일 예로, 변위감지단계에서는, 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량을 이격된 적어도 2지점 이상에서 감지하는 것에 의하여, 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 각도 변위량을 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 변위감지단계(S10')에서 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 각도 변위량(회전 변위량)은, 처리유닛(10)에 장착되는 기준부재(210)와, 이송유닛(100)에 장착되며 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 제1변위센서(222)와, 제1변위센서(222)와 이격되게 이송유닛(100)에 장착되며 기준부재(210)의 상대 변위를 센싱하는 제2변위센서(224)를 이용하여 감지될 수 있다. 즉, 변위감지단계(S10')에서는 제1변위센서(222)에서 센싱된 제1센싱값과, 제2변위센서(224)에서 센싱된 제2센싱값을 이용하여 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 각도 변위량을 감지할 수 있다.(도 6 및 도 7 참조)
이와 같이, 변위감지단계(S10')에서는 이송유닛(100)에 대한 기준부재(210)의 각도 변위량(회전 변위량)(ㅿθ)을 감지하는 것에 의하여, 열변형에 의한 처리유닛(10)의 뒤틀린 정도(각도 변위량)을 감지할 수 있다.
참고로, 서셉터(20)의 각도 변위량은 기준부재(210)에서 검출된 각도 변위량에 서셉터(20)와 기준부재(210)의 사이 거리를 반영함으로써 얻어질 수 있다.
단계 2' :
다음, 변위감지단계(S10')에서 감지된 상대 변위량에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다.(S20')
위치검출단계(S20')에서는 변위감지단계(S10')에서 감지된 이송유닛(100)에 대한 처리유닛(10)의 상대 변위량(직선 변위 또는 회전 변위)에 기초하여 처리유닛(10)의 위치를 검출한다.
보다 구체적으로, 위치검출단계(S20')에서는 기판(2) 처리 공정 중에 챔버(12)의 온도가 상승함에 따른 챔버(12)의 변형에 의한 챔버(12)의 변위량(이송유닛(100)에 대한 챔버(12)의 상대 변위량)에 기초하여 서셉터(20)의 위치를 검출한다.
바람직하게, 위치검출단계(S20')에서는 데이터 저장부(410)에 미리 저장된 기준 변위값과, 변위감지단계에서 감지된 상대 변위량을 비교하여 처리유닛(10)의 위치를 얻는다. 더욱 바람직하게, 위치검출단계(S20')에서는 데이터 저장부(410)에 가장 마지막으로 저장된 기준 변위값(가장 마지막으로 검출된 변위값)과 상대 변위량을 비교하여 처리유닛(10)의 위치를 검출하도록 하는 것에 의하여, 처리유닛(10)의 위치를 보다 빠르고 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
단계 3' :
다음, 위치검출단계(S20')에서 검출된 처리유닛(10)의 위치에 따라 이송유닛(100)을 티칭(teaching)한다.(S30')
참고로, 티칭제어단계(S30')에서 이송로봇(110)을 티칭한다 함은, 처리유닛(10)의 최종 위치(변위가 발생된 위치)에 따라 이송로봇(110)의 이동(예를 들어, 상하 이동, 회전 이동, 전후 이동 중 적어도 어느 하나)를 제어하여 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 교정하는 것으로 정의된다.
또한, 이송로봇(110)의 티칭 작업은 기판(2)의 이송이 시작되기 이전에 행해지거나, 기판(2)이 이송되는 도중에 일정 시간 간격으로 행해지는 것이 가능하다.
이와 같이, 기판(2)의 처리 공정 중에 처리유닛(10)의 열변형에 의한 처리유닛(10)의 위치 변화, 다시 말해서 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 감지하고, 서셉터(20)의 위치 변화에 따라 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정할 수 있도록 하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판(2)의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 기판(2)의 처리 공정 중에 처리유닛(10)의 열변형에 의한 처리유닛(10)의 위치 변화, 다시 말해서 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 감지할 수 없었다. 따라서, 기판(2)이 서셉터(20)에 부정확하게 위치(예를 들어, 기판(2)이 중심이 세섭터의 중심과 어긋나게 위치)되어 기판(2) 전체에 대해 균일한 증착(또는 식각)이 이루어지지 않는 등의 공정 오류가 발생하는 문제점이 있고, 이송로봇(110)이 정확하지 않은 경로를 따라 이동함에 따라 기판(2)이 이송되는 도중에 챔버(12)의 출입부나 서셉터(20) 등에 충돌하는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에서는 챔버(12)의 열변형에 의한 서셉터(20)의 위치 변화를 검출하고, 서셉터(20)의 위치 변화에 따라 이송로봇(110)의 이동 경로 및 작업 위치(로딩 및 언로딩 위치)를 정확하게 교정(teaching)하는 것에 의하여, 공정 오류를 방지하고 기판(2)의 손상 및 충돌을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 기판 처리 장치 10 : 처리유닛
12 : 챔버 20 : 서셉터
100 : 이송유닛 110 : 이송로봇
200 : 변위감지부 210 : 기준부재
220 : 센싱부 300 : 위치검출부
400 : 티칭제어부 410 : 데이터 저장부

Claims (19)

  1. 기판 처리 장치로서,
    기판이 처리되는 처리유닛과;
    상기 처리유닛의 외측에 배치되며, 상기 기판을 이송하는 이송로봇을 구비하는 이송유닛과;
    상기 이송유닛에 대한 상기 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지부와;
    상기 변위감지부에서 감지된 상기 상대 변위량에 기초하여 상기 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출부와;
    상기 위치검출부에서 검출된 상기 처리유닛의 위치에 따라 상기 이송로봇을 티칭(teaching)하는 티칭제어부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변위감지부는,
    상기 처리유닛과 상기 이송유닛 중 어느 하나에 장착되는 기준부재와;
    상기 처리유닛과 상기 이송유닛 중 다른 하나에 장착되며, 상기 이송유닛에 대한 상기 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 센싱부;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리유닛은, 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 안착되는 서셉터를 포함하고,
    상기 기준부재는 상기 서셉터의 하부에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위치검출부는 상기 챔버의 열변형에 의한 상기 이송유닛에 대한 상기 챔버의 상대 변위량에 기초하여 상기 서셉터의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이송유닛은 지면에 고정 장착되는 프레임에 지지되고,
    상기 센싱부는 상기 프레임에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 이송유닛에 장착되며, 상기 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 제1변위센서와;
    상기 제1변위센서와 이격되게 상기 이송유닛에 장착되며, 상기 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 제2변위센서를; 포함하고,
    상기 변위감지부는 상기 이송유닛에 대한 상기 처리유닛의 각도 변위량을 감지하는 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리유닛의 기준 변위값이 저장되는 데이터 저장부를 포함하고,
    상기 위치검출부는 상기 데이터 저장부에 미리 저장된 상기 기준 변위값과 상기 상대 변위량을 비교하여 상기 처리유닛의 위치를 얻는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 기판이 처리되는 처리유닛과, 상기 처리유닛의 외측에 배치되며 상기 기판을 이송하는 이송유닛을 포함하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법으로서,
    상기 이송유닛에 대한 상기 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지단계와;
    상기 변위감지단계에서 감지된 상기 상대 변위량에 기초하여 상기 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변위감지단계에서는, 상기 처리유닛과 상기 이송유닛 중 어느 하나에 장착되는 기준부재와, 상기 처리유닛과 상기 이송유닛 중 다른 하나에 장착되며 상기 이송유닛에 대한 상기 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 센싱부를 이용하여 상기 상대 변위량을 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 변위감지단계에서는, 상기 이송유닛에 대한 상기 처리유닛의 상대 변위량을 이격된 적어도 2지점 이상에서 감지하여 상기 이송유닛에 대한 상기 기준부재의 각도 변위량을 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 처리유닛은, 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 안착되는 서셉터를 포함하되,
    상기 변위감지단계에서는 상기 챔버의 열변형에 의한 상기 이송유닛에 대한 상기 챔버의 상대 변위량을 감지하고,
    상기 위치검출단계에서는 상기 상대 변위량에 기초하여 상기 서셉터의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 위치검출단계에서는 데이터 저장부에 미리 저장된 기준 변위값과 상기 변위감지단계에서 감지된 상기 상대 변위량을 비교하여 상기 처리유닛의 위치를 얻는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치검출단계에서는 상기 데이터 저장부에 가장 마지막으로 저장된 상기 기준 변위값과 상기 상대 변위량을 비교하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 변형 감지방법.
  14. 기판이 처리되는 처리유닛에서 상기 기판을 이송하는 기판 이송로봇의 제어방법으로서,
    상기 이송유닛에 대한 상기 처리유닛의 상대 변위량을 감지하는 변위감지단계와;
    상기 변위감지단계에서 감지된 상기 상대 변위량에 기초하여 상기 처리유닛의 위치를 검출하는 위치검출단계와;
    상기 위치검출단계에서 검출된 상기 처리유닛의 위치에 따라 상기 이송로봇을 티칭(teaching)하는 티칭제어단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송로봇의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 변위감지단계에서는, 상기 처리유닛과 상기 이송유닛 중 어느 하나에 장착되는 기준부재와, 상기 처리유닛과 상기 이송유닛 중 다른 하나에 장착되며 상기 이송유닛에 대한 상기 기준부재의 상대 변위를 센싱하는 센싱부를 이용하여 상기 상대 변위량을 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 이송로봇의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 변위감지단계에서는, 상기 이송유닛에 대한 상기 처리유닛의 상대 변위량을 이격된 적어도 2지점 이상에서 감지하여 상기 이송유닛에 대한 상기 기준부재의 각도 변위량을 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 이송로봇의 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 처리유닛은, 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 안착되는 서셉터를 포함하되,
    상기 변위감지단계에서는 상기 챔버의 열변형에 의한 상기 이송유닛에 대한 상기 챔버의 상대 변위량을 감지하고,
    상기 위치검출단계에서는 상기 상대 변위량에 기초하여 상기 서셉터의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 기판 이송로봇의 제어방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 위치검출단계에서는 데이터 저장부에 미리 저장된 기준 변위값과 상기 변위감지단계에서 감지된 상기 상대 변위량을 비교하여 상기 처리유닛의 위치를 얻는 것을 특징으로 하는 기판 이송로봇의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 위치검출단계에서는 상기 데이터 저장부에 가장 마지막으로 저장된 상기 기준 변위값과 상기 상대 변위량을 비교하는 것을 특징으로 하는 기판 이송로봇의 제어방법.
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