KR20220078360A - 캐리지 장치 및 이를 구비하는 타워 리프팅 시스템 - Google Patents
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Abstract
멀티 캐리지를 운용하기 위한 캐리지 장치 및 이를 구비하는 타워 리프팅 시스템을 제공한다. 상기 타워 리프팅 시스템은, 높이 방향으로 설치되며, 가이드 레일을 포함하는 메인 프레임; 기판이 수납된 컨테이너를 운반하며, 가이드 레일을 따라 이동하는 캐리지 장치; 및 캐리지 장치의 이동을 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 캐리지 장치는 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정한다.
Description
본 발명은 캐리지 장치 및 이를 구비하는 타워 리프팅 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자 제조 공정에 이용되는 캐리지 장치 및 이를 구비하는 타워 리프팅 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정은 반도체 제조 설비 내에서 연속적으로 수행될 수 있으며, 전공정 및 후공정으로 구분될 수 있다. 반도체 제조 설비는 반도체 소자를 제조하기 위해 일반적으로 팹(FAB)으로 정의되는 공간(예를 들어, 클린 룸(Clean Room)) 내에 설치될 수 있다.
전공정은 웨이퍼(Wafer) 상에 회로 패턴을 형성하여 칩(Chip)을 완성하는 공정을 말한다. 전공정은 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 증착 공정(Deposition Process), 포토 마스크(Photo Mask)를 이용하여 박막 상에 포토 레지스트(Photo Resist)를 전사하는 노광 공정(Photo Lithography Process), 웨이퍼 상에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해 화학 물질이나 반응성 가스를 이용하여 불필요한 부분을 선택적으로 제거하는 식각 공정(Etching Process), 식각 후에 남아 있는 포토 레지스트를 제거하는 에싱 공정(Ashing Process), 회로 패턴과 연결되는 부분에 이온을 주입하여 전자 소자의 특성을 가지도록 하는 이온 주입 공정(Ion Implantation Process), 웨이퍼 상에서 오염원을 제거하는 세정 공정(Cleaning Process) 등을 포함할 수 있다.
후공정은 전공정을 통해 완성된 제품의 성능을 평가하는 공정을 말한다. 후공정은 웨이퍼 상의 각각의 칩에 대해 동작 여부를 검사하여 양품과 불량을 선별하는 웨이퍼 검사 공정, 다이싱(Dicing), 다이 본딩(Die Bonding), 와이어 본딩(Wire Bonding), 몰딩(Molding), 마킹(Marking) 등을 통해 각각의 칩을 절단 및 분리하여 제품의 형상을 갖추도록 하는 패키지 공정(Package Process), 전기적 특성 검사, 번인(Burn In) 검사 등을 통해 제품의 특성과 신뢰성을 최종적으로 검사하는 최종 검사 공정 등을 포함할 수 있다.
반도체 소자 제조 공정이 수행되는 제조 라인은 팹으로 정의되는 공간 내에서 복층으로 구성될 수 있으며, 이때 반도체 소자 제조 설비는 각각의 층에 배치될 수 있다.
웨이퍼는 반도체 소자로 제조되기까지 서로 다른 층에 배치되어 있는 반도체 소자 제조 설비를 이용하여 처리될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼는 팹으로 정의되는 공간 내에서 수직 방향으로 설치되는 타워 리프트(Tower Lift)에 의해 다른 층에 배치되어 있는 반도체 소자 제조 설비로 이동될 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 멀티 캐리지(Multi Carriage)를 운용하기 위한 캐리지 장치 및 이를 구비하는 타워 리프팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 타워 리프팅 시스템의 일 면(Aspect)은, 높이 방향으로 설치되며, 가이드 레일을 포함하는 메인 프레임; 기판이 수납된 컨테이너를 운반하며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 캐리지 장치; 및 상기 캐리지 장치의 이동을 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 캐리지 장치는 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정한다.
상기 캐리지 장치는, 상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 제1 센싱 모듈; 상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및 상기 제1 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제1 센싱 모듈은 리니어 엔코더일 수 있다.
상기 가이드 레일에는 리니어 스케일이 설치될 수 있다.
상기 캐리지 장치는, 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 제2 센싱 모듈; 상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및 상기 제2 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제2 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치와 객체 간 거리를 상기 캐리지 장치의 상대적 위치로 측정할 수 있다.
상기 제2 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치와 객체 간 거리를 복수 개의 영역으로 나누어 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정할 수 있다.
상기 제2 센싱 모듈은 서로 다른 센서를 이용하여 각각의 영역을 측정할 수 있다.
상기 제2 센싱 모듈은 객체가 상기 캐리지 장치로부터 기준 거리보다 가까운 곳에 위치하면 초음파 센서를 이용하며, 객체가 상기 캐리지 장치로부터 기준 거리보다 먼 곳에 위치하면 라이다를 이용할 수 있다.
상기 제2 센싱 모듈은 객체가 상기 캐리지 장치로부터 기준 거리에 위치하면 초음파 센서 및 라이다 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
상기 캐리지 장치는, 상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 제1 센싱 모듈; 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 제2 센싱 모듈; 상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및 상기 제1 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제2 센싱 모듈은 상기 제1 센싱 모듈이 정상적으로 작동하지 않을 때에 작동할 수 있다.
상기 제어 유닛은 상기 캐리지 장치와 객체 간 거리에 따라 상기 캐리지 장치를 감속시키거나, 상기 캐리지 장치를 정지시킬 수 있다.
상기 타워 리프팅 시스템은, 상기 캐리지 장치의 외부에 설치되며, 상기 캐리지 장치의 위치를 추정하는 제3 센싱 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 제3 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치를 촬영하여 얻은 정보를 기초로 상기 캐리지 장치의 위치를 좌표화하고, 자신의 위치를 기반으로 상기 캐리지 장치의 위치를 추정할 수 있다.
상기 제3 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정할 수 없을 때에 작동할 수 있다.
상기 캐리지 장치는 자기 부상 방식으로 상기 가이드 레일을 따라 이동할 수 있다.
상기 타워 리프팅 시스템은 반도체 소자 제조 라인에 설치될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 타워 리프팅 시스템의 다른 면은, 높이 방향으로 설치되며, 가이드 레일을 포함하는 메인 프레임; 기판이 수납된 컨테이너를 운반하며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 캐리지 장치; 및 상기 캐리지 장치의 이동을 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 캐리지 장치는 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정하되, 상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정할 수 없을 때에 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 캐리지 장치의 일 면은, 반도체 소자 제조 라인에서 타워 리프터에 설치되어 기판이 수납된 컨테이너를 운반하는 캐리지 장치로서, 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정하며, 상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 경우, 상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 제1 센싱 모듈; 상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및 상기 제1 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 경우, 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 제2 센싱 모듈; 상기 구동 모듈; 및 상기 제어 모듈을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리지 장치의 다양한 이동 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리지 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제1 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제2 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제3 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리지 장치의 다양한 이동 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리지 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제1 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제2 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제3 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 멀티 캐리지(Multi Carriage)를 운용하기 위한 캐리지 장치 및 이를 구비하는 타워 리프팅 시스템에 관한 것이다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
타워 리프팅 시스템(100)은 복수 개의 기판(예를 들어, 웨이퍼(Wafer))이 수납되어 있는 컨테이너(예를 들어, FOUP(Front Opening Unified Pod))를 서로 다른 층에 배치되어 있는 반도체 소자 제조 설비(예를 들어, 식각 설비, 세정 설비, 증착 설비 등)로 이송하는 것이다. 이러한 타워 리프팅 시스템(100)은 자기 부상 타워 리프터 시스템으로 구현될 수 있다.
도 1에 따르면, 타워 리프팅 시스템(100)은 메인 프레임(Main Frame; 110), 캐리지 장치(120) 및 제어 유닛(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
메인 프레임(110)은 팹(FAB)으로 정의되는 공간 내에서 상하 방향(제3 방향(30))을 길이 방향으로 하여 설치되는 것이다. 이러한 메인 프레임(110) 상에는 가이드 레일(Guide Rail)이 설치될 수 있다. 한편, 메인 프레임(110)은 팹으로 정의되는 공간 내에 적어도 하나 설치될 수 있다.
캐리지 장치(120)는 컨테이너를 이송하는 것이다. 이러한 캐리지 장치(120)는 메인 프레임(110)에 설치되어 있는 가이드 레일을 따라 상하 방향(제3 방향(30))으로 이동할 수 있다. 캐리지 장치(120)는 이를 통해 서로 다른 층에 배치되어 있는 반도체 소자 제조 설비로 컨테이너를 이송할 수 있다.
캐리지 장치(120)는 자기 부상(Magnetic Levitation) 방식으로 메인 프레임(110) 상에 이동할 수 있다. 이러한 캐리지 장치(120)는 적어도 하나의 컨테이너를 이송할 수 있으며, 메인 프레임(110)에 적어도 하나 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리지 장치의 다양한 이동 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 이하 설명은 도 2를 참조한다.
메인 프레임(110)이 팹으로 정의되는 공간 내에 복수 개 설치되는 경우, 각각의 메인 프레임(110)은 상호 연결될 수 있다. 이 경우, 캐리지 장치(120)는 제1 메인 프레임(110a) 상에서 상하 방향(제3 방향(30))으로 이동할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리지 장치(120)는 제1 메인 프레임(110a)에서 제2 메인 프레임(110b)으로(또는 제2 메인 프레임(110b)에서 제1 메인 프레임(110a)으로) 상하 방향으로 이동하는 것도 가능하다.
캐리지 장치(120)는 독립적으로 자기의 현재 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로, 캐리지 장치(120)는 제1 센싱 모듈을 이용하여 절대적 위치를 감지할 수 있으며, 제2 센싱 모듈을 이용하여 상대적 위치를 감지할 수도 있다.
먼저, 캐리지 장치(120)의 절대적 위치를 감지하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리지 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제1 예시도이다.
도 3에 따르면, 캐리지 장치(120)는 제1 센싱 모듈(210), 구동 모듈(220) 및 제어 모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 센싱 모듈(210)은 캐리지 장치(120)의 절대 위치를 측정하는 것이다. 이러한 제1 센싱 모듈(210)은 광학 인코더(예를 들어, 리니어 엔코더(Linear Encoder))로 구현될 수 있다. 제1 센싱 모듈(210)이 리니어 엔코더로 구현되는 경우, 메인 프레임(110)의 가이드 레일에는 리니어 스케일(Linear Scale)이 설치될 수 있다.
구동 모듈(220)은 캐리지 장치(120)를 구동시키는 것이다. 이러한 구동 모듈(220)은 리니어 모터(Linear Motor)를 포함하여 구현될 수 있다.
제어 모듈(230)은 캐리지 장치(120)를 구성하는 제1 센싱 모듈(210) 및 구동 모듈(220)을 제어하는 것이다. 메인 프레임(110)에 복수 개의 캐리지 장치(120)가 설치되어 운용되는 경우, 각각의 캐리지 장치(120)에 구비되는 제어 모듈(230)의 제어에 따라, 복수 개의 캐리지 장치(120) 간 충돌을 방지할 수 있다.
캐리지 장치(120)가 로터리 서보 모터로 구동하는 경우, 서보 모터에 장착된 엔코더의 회전수를, 감속기를 고려하여 직선 변위로 변환하여 위치를 추정할 수 있다. 그러나, 이 경우 스트로크(Stroke)가 길어져 오차가 크며, 감속기가 있어 대략적인 위치 추정만 가능하다.
캐리지 장치(120)가 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 제1 센싱 모듈(210), 구동 모듈(220) 및 제어 모듈(230)을 포함하여 구성되는 경우, 제1 센싱 모듈(210)을 이용하여 자기의 위치를 직접 감지할 수 있다. 이때, 제1 센싱 모듈(210)에 의해 감지되는 캐리지 장치(120)의 위치는 절대 위치로서, 계산식에 의한 추정치가 아닌 측정값을 직접 사용하는 것이므로, 종래의 시스템에 비해 위치 데이터가 매우 정확한 잇점이 있다.
또한 캐리지 장치(120)가 도 3에 도시된 바와 같이 구성되는 경우, 타워 리프팅 시스템(100)은 리니어 엔코더가 캐리지 장치(120)의 내부에 탑재되고 리니어 스케일이 메인 프레임(110)의 가이드 레일에 설치되는 형태를 가질 수 있다. 따라서, 두 대 이상의 캐리지 장치(120)를 운용하는 경우, 캐리지 장치(120) 각각의 위치 감지가 가능하여 서로 독립적으로 위치 제어가 가능한 잇점도 있다.
다음으로, 캐리지 장치(120)의 상대적 위치를 감지하는 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제2 예시도이다.
도 4에 따르면, 캐리지 장치(120)는 제2 센싱 모듈(240), 구동 모듈(220) 및 제어 모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
구동 모듈(220) 및 제어 모듈(230)에 대해서는 도 3을 참조하여 전술하였는 바, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.
제2 센싱 모듈(240)은 캐리지 장치(120)의 상대 위치를 측정하는 것이다. 즉, 제2 센싱 모듈(240)은 캐리지 장치(120)와 장애물(예를 들어, 다른 캐리지 장치) 간 상대적인 위치를 감지할 수 있다. 이러한 제2 센싱 모듈(240)은 초음파 센서, 라이다(LiDAR; Light Detection And Ranging) 등으로 구현될 수 있다.
캐리지 장치(120)는 자신의 위치를 직접 계측하기 위해 LRF(Laser Range Finder)를 구비할 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우, LRF로 장거리 스트로크(Long Stroke) 운용에 대한 분해능을 확보해야 한다. 또한, 티칭(Teaching) 위치에 대한 불확실성 때문에 티칭 위치는 참조만 하고, 별도의 정위치 감지 센서(예를 들어, 포토 센서(Photo Sensor))를 설치하여 매번 티칭 위치를 감지해야 한다. 정확한 티칭 위치 감지를 위해 티칭 위치 도달 전에, 캐리지 장치(120)의 속도를 감속하고, 센서가 해당 정보를 감지할 때까지 저속 접근이 필요하다.
제2 센싱 모듈(240)은 캐리지 장치(120)로부터의 거리를 영역별로 구분하여 센싱할 수 있다. 제2 센싱 모듈(240)은 예를 들어, 캐리지 장치(120)로부터 장거리에 위치하는 객체(예를 들어, 장애물), 캐리지 장치(120)로부터 중거리에 위치하는 객체 및 캐리지 장치(120)로부터 단거리에 위치하는 객체를 구분하여 센싱할 수 있다.
상기와 같은 경우, 제2 센싱 모듈(240)은 라이다(LiDAR)를 이용하여 캐리지 장치(120)로부터 장거리에 위치하는 객체 및 캐리지 장치(120)로부터 중거리에 위치하는 객체를 센싱할 수 있으며, 초음파 센서를 이용하여 캐리지 장치(120)로부터 단거리에 위치하는 객체를 센싱할 수 있다.
한편, 제2 센싱 모듈(240)은 캐리지 장치(120)로부터 기준 거리보다 가까운 곳에 위치하는 객체 및 캐리지 장치(120)로부터 기준 거리보다 먼 곳에 위치하는 객체를 구분하여 센싱하는 것도 가능하다.
상기와 같은 경우, 제2 센싱 모듈(240)은 라이다(LiDAR)를 이용하여 캐리지 장치(120)로부터 기준 거리보다 먼 곳에 위치하는 객체를 센싱할 수 있으며, 초음파 센서를 이용하여 캐리지 장치(120)로부터 기준 거리보다 가까운 곳에 위치하는 객체를 센싱할 수 있다.
한편, 제2 센싱 모듈(240)은 캐리지 장치(120)로부터 기준 거리에 위치하는 객체의 경우, 라이다 및 초음파 센서 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
캐리지 장치(120)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240) 중 어느 하나의 센싱 모듈만 포함하여 구성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리지 장치(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)을 모두 포함하여 구성되는 것도 가능하다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템을 구성하는 캐리 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 제3 예시도이다.
캐리지 장치(120)가 도 5에 도시된 바와 같이 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)을 모두 포함하여 구성되는 경우, 캐리지 장치(120)는 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240) 중 어느 하나의 모듈을 이용하여 자신의 절대적 위치 및 상대적 위치 중 어느 하나의 위치를 감지할 수 있다.
캐리지 장치(120)는 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240) 중 어느 하나의 모듈을 이용하는 경우, 제1 센싱 모듈(210)을 이용하여 자신의 절대적 위치를 측정할 수 없을 때에 제2 센싱 모듈(220)을 이용하여 자신의 상대적 위치를 측정할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리지 장치(120)는 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)을 동시에 이용하여 자신의 절대적 위치 및 상대적 위치를 모두 측정하는 것도 가능하다.
캐리지 장치(120)가 이상 설명한 바와 같이 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)을 모두 포함하여 구성되는 경우, 타워 리프팅 시스템(100)은 위치 및 장애물 감지에 대한 이중화 시스템을 구현하여 레일 엔코더에 의한 위치 감지가 불가능한 상태를 대비할 수 있다.
또한, 타워 리프팅 시스템(100)은 캐리지 장치(120) 자체의 장거리, 중거리, 단거리 등의 물체 감지가 가능한 센서를 탑재하여 레일에 의한 위치 감지와 중복하여 운영할 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
제어 유닛(130)은 캐리지 장치(120)의 이동을 제어하는 것이다. 이러한 제어 유닛(130)은 메인 프레임(110)에 복수 개의 캐리지 장치(120)가 설치되는 경우, 복수 개의 캐리지 장치(120) 간 충돌을 방지하기 위해 캐리지 장치(120)의 이동을 제어할 수 있다.
제어 유닛(130)은 캐리지 장치(120)의 이동을 제어하기 위해 캐리지 장치(120)로부터 절대 위치, 상대적 위치 등에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어 유닛(130)은 복수 개의 캐리지 장치(120)로부터 각각의 캐리지 장치(120)의 위치에 대한 정보가 수신되면, 각각의 캐리지 장치(120)에 대한 명령(예를 들어, 감속, 정지 등)을 생성하여 각각의 캐리지 장치(120)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b)가 메인 프레임(110) 상에서 이동하고 있으며, 이때 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 거리차가 제1 기준값 이내인 경우, 제어 유닛(130)은 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 충돌을 예방하기 위해 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 중 적어도 하나의 캐리지 장치에 감속을 명령할 수 있다.
또한, 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b)가 메인 프레임(110) 상에서 이동하고 있는 상황에서 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 거리차가 제2 기준값(여기서, 제2 기준값 < 제1 기준값) 이내인 경우, 제어 유닛(130)은 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 충돌을 예방하기 위해 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 중 적어도 하나의 캐리지 장치에 정지를 명령할 수 있다.
한편, 제1 캐리지 장치(120a)가 메인 프레임(110) 상에서 이동하고 있으며 제2 캐리지 장치(120b)가 메인 프레임(110) 상의 일 지점에 정지되어 있는 경우, 이때 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 거리차가 제1 기준값 이내이면, 제어 유닛(130)은 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 충돌을 예방하기 위해 제1 캐리지 장치(120a)에 감속을 명령할 수 있다.
또한, 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 거리차가 제2 기준값(여기서, 제2 기준값 < 제1 기준값) 이내이면, 제어 유닛(130)은 제1 캐리지 장치(120a) 및 제2 캐리지 장치(120b) 간 충돌을 예방하기 위해 제1 캐리지 장치(120a)에 정지를 명령할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이, 캐리지 장치(120)가 자신의 절대 위치, 상대적 위치 등을 직접 측정할 수 있다. 따라서 제어 유닛(130)의 제어에 따르지 않고, 캐리지 장치(120)가 직접 감속, 정지 등을 결정하여 수행하는 것도 가능하다.
한편, 본 실시예에서는 캐리지 장치(120)의 외부에 설치되는 제3 센싱 모듈을 이용하여 캐리지 장치(120)의 위치에 대한 정보를 측정하는 것도 가능하다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타워 리프팅 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6에 따르면, 타워 리프팅 시스템(100)은 메인 프레임(110), 캐리지 장치(120), 제어 유닛(130) 및 제3 센싱 모듈(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
메인 프레임(110), 캐리지 장치(120) 및 제어 유닛(130)에 대해서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술하였는 바, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.
제3 센싱 모듈(140)은 복수 개의 캐리지 장치(120)의 상대적 위치를 측정하는 것이다. 이러한 제3 센싱 모듈(140)은 메인 프레임(110)에 인접하여 설치될 수 있으며, 카메라 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
제3 센싱 모듈(140)은 1대 이상의 카메라 모듈 또는 전장 시스템으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 제3 센싱 모듈(140)의 이러한 구성을 통해 메인 프레임(110)에서 이동하는 캐리지 장치(120)를 실시간으로 좌표화할 수 있다.
예를 들어, 제3 센싱 모듈(140)이 카메라 모듈로 구현되는 경우, 제어 유닛(130)은 영상 처리를 이용하여 카메라 화소(Pixel)을 좌표화하고, 제3 센싱 모듈(140)의 위치를 기반으로 캐리지 장치(120)의 현재 위치를 추정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 캐리지 장치(120)는 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240) 중 적어도 하나의 센싱 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 캐리지 장치(120)가 제1 센싱 모듈(210)을 포함하는 경우, 제3 센싱 모듈(140)은 제1 센싱 모듈(210)이 정상적으로 작동하지 않을 때에 작동할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 센싱 모듈(140)은 제1 센싱 모듈(210)이 정상적으로 작동하는 경우, 제1 센싱 모듈(210)과 동시에 작동할 수 있으며, 상기의 경우(즉, 제1 센싱 모듈(210)이 정상적으로 작동하는 경우) 작동하지 않아도 무방하다.
또한, 캐리지 장치(120)가 제2 센싱 모듈(240)을 포함하는 경우, 제3 센싱 모듈(140)은 제2 센싱 모듈(240)이 정상적으로 작동하지 않을 때에 작동할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 센싱 모듈(140)은 제2 센싱 모듈(240)이 정상적으로 작동하는 경우, 제2 센싱 모듈(240)과 동시에 작동할 수 있으며, 상기의 경우(즉, 제2 센싱 모듈(240)이 정상적으로 작동하는 경우) 작동하지 않아도 무방하다.
또한, 캐리지 장치(120)가 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)을 모두 포함하는 경우, 제3 센싱 모듈(140)은 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)이 모두 정상적으로 작동하지 않을 때에 작동할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 센싱 모듈(140)은 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240) 중 어느 하나의 센싱 모듈이 정상적으로 작동하지 않을 때에 작동하는 것도 가능하다.
한편, 제3 센싱 모듈(140)은 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)이 모두 정상적으로 작동하는 경우, 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)과 동시에 작동할 수 있으며, 상기의 경우(즉, 제1 센싱 모듈(210) 및 제2 센싱 모듈(240)이 모두 정상적으로 작동하는 경우) 작동하지 않아도 무방하다.
타워 리프팅 시스템(100)이 이와 같이 제1 센싱 모듈(210), 제2 센싱 모듈(240) 및 제3 센싱 모듈(140)을 포함하는 경우, 타워 리프팅 시스템(100)은 위치 또는 장애물 감지에 대한 3중화 시스템으로 구현될 수 있으며, 1차/2차 위치 감지 시스템의 불능 상황에 대비할 수 있다.
제3 센싱 모듈(140)은 카메라 또는 위치를 검출할 수 있는 외부 관제 장치에 의해 위치 감지 방법을 구현할 수 있다. 관제 장치에 의해 복수 개의 캐리지 장치(120) 간 상대적인 거리를 추정하고, 메인 시스템에서 관제 장치의 절대 위치와 복수 개의 캐리지 장치(120) 간 상대 거리를 이용하여 각각의 캐리지 장치(120)의 위치를 추정하고 시스템에 반영할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 6을 참조하여 타워 리프팅 시스템(100)의 다양한 실시 형태에 대하여 설명하였다. 타워 리프팅 시스템(100)은 복수 개의 캐리지 장치(120)를 운용시 충돌에 관한 Fail-safe 대책(즉, 시스템 불능에 대한 대책)을 마련한 것이다. 즉, 타워 리프팅 시스템(100)은 복수 개의 캐리지 장치(120)를 운용시 복수 개의 캐리지 장치(120) 간 충돌 방지를 위해 충돌 방지 시스템을 운용할 수 있다.
타워 리프팅 시스템(100)은 위치 또는 장애물 감지에 대한 총 3중화 시스템으로 구현될 수 있다. 타워 리프팅 시스템(100)은 장거리 감지에 의한 전/후방 장애물을 감시하며, 중거리 감지에 의해 감속 또는 속도 제한 명령 하달, 단거리 감지에 의해 정지 또는 시스템 Fail 알람을 송출할 수 있다.
타워 리프팅 시스템(100)은 물류 자동화 시스템에 적용될 수 있다. 특히, 타워 리프팅 시스템(100)은 타워 리프터(Tower Lifter)에 적용될 수 있다. 타워 리프팅 시스템(100)의 특징에 대해 정리하여 보면 다음과 같다.
첫째, 캐리지 장치(120)의 위치를 감지하는 시스템을 2중화 및/또는 3중화하여, 각각의 캐리지 장치(120)의 위치를 감지하고 복수 개의 캐리지 장치(120) 간 충돌에 대비할 수 있다.
둘째, Rail 자체에 위치 검출이 가능한 엔코더가 설치되어 있어 캐리지 장치(120)의 정확한 위치 감지가 가능하다.
셋째, 개체 각각의 위치 감지가 가능하여 2대 이상의 복수 캐리지(Carriage) 운용이 가능하고, 캐리지 장치(120) 또는 장애물 간 거리를 감지할 수 있다.
넷째, 2중화 시스템으로 구현되는 경우, 캐리지 장치(120)의 내부에 전/후방에 위치한 물체를 감지할 수 있는 시스템을 구비하고, 감지 거리에 따라 캐리지 장치(120)의 자체적인 특정 모션을 수행할 수 있다. Rail에 의한 시스템 동작보다 캐리지 장치(120)에 의한 시스템 동작에 우선 순위를 부여할 수 있다.
다섯째, 3중화 시스템으로 구현되는 경우, 외부 위치에서 캐리지 장치(120)를 관제하는 카메라 또는 위치 감지가 가능한 센서들을 구비할 수 있다. 센서의 현재 위치를 알고, 센서에 의해 측정된 캐리지 장치(120)의 상대 위치 정보를 이용하여 캐리지 장치(120)의 현재 위치를 추정할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 타워 리프팅 시스템
110: 메인 프레임
120: 캐리지 장치 120a: 제1 캐리지 장치
120b: 제2 캐리지 장치 130: 제어 유닛
140: 제3 센싱 모듈 210: 제1 센싱 모듈
220: 구동 모듈 230: 제어 모듈
240: 제2 센싱 모듈
120: 캐리지 장치 120a: 제1 캐리지 장치
120b: 제2 캐리지 장치 130: 제어 유닛
140: 제3 센싱 모듈 210: 제1 센싱 모듈
220: 구동 모듈 230: 제어 모듈
240: 제2 센싱 모듈
Claims (20)
- 높이 방향으로 설치되며, 가이드 레일을 포함하는 메인 프레임;
기판이 수납된 컨테이너를 운반하며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 캐리지 장치; 및
상기 캐리지 장치의 이동을 제어하는 제어 유닛을 포함하며,
상기 캐리지 장치는 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정하는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리지 장치는,
상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 제1 센싱 모듈;
상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및
상기 제1 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 타워 리프팅 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1 센싱 모듈은 리니어 엔코더인 타워 리프팅 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 가이드 레일에는 리니어 스케일이 설치되는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리지 장치는,
상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 제2 센싱 모듈;
상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및
상기 제2 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 타워 리프팅 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 제2 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치와 객체 간 거리를 상기 캐리지 장치의 상대적 위치로 측정하는 타워 리프팅 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 제2 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치와 객체 간 거리를 복수 개의 영역으로 나누어 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 타워 리프팅 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 제2 센싱 모듈은 서로 다른 센서를 이용하여 각각의 영역을 측정하는 타워 리프팅 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 제2 센싱 모듈은 객체가 상기 캐리지 장치로부터 기준 거리보다 가까운 곳에 위치하면 초음파 센서를 이용하며, 객체가 상기 캐리지 장치로부터 기준 거리보다 먼 곳에 위치하면 라이다를 이용하는 타워 리프팅 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 제2 센싱 모듈은 객체가 상기 캐리지 장치로부터 기준 거리에 위치하면 초음파 센서 및 라이다 중 어느 하나를 이용하는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리지 장치는,
상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 제1 센싱 모듈;
상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 제2 센싱 모듈;
상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및
상기 제1 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 타워 리프팅 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 제2 센싱 모듈은 상기 제1 센싱 모듈이 정상적으로 작동하지 않을 때에 작동하는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 캐리지 장치와 객체 간 거리에 따라 상기 캐리지 장치를 감속시키거나, 상기 캐리지 장치를 정지시키는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리지 장치의 외부에 설치되며, 상기 캐리지 장치의 위치를 추정하는 제3 센싱 모듈을 더 포함하는 타워 리프팅 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 제3 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치를 촬영하여 얻은 정보를 기초로 상기 캐리지 장치의 위치를 좌표화하고, 자신의 위치를 기반으로 상기 캐리지 장치의 위치를 추정하는 타워 리프팅 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 제3 센싱 모듈은 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정할 수 없을 때에 작동하는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리지 장치는 자기 부상 방식으로 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 타워 리프팅 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 타워 리프팅 시스템은 반도체 소자 제조 라인에 설치되는 타워 리프팅 시스템. - 높이 방향으로 설치되며, 가이드 레일을 포함하는 메인 프레임;
기판이 수납된 컨테이너를 운반하며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 캐리지 장치; 및
상기 캐리지 장치의 이동을 제어하는 제어 유닛을 포함하며,
상기 캐리지 장치는 상기 캐리지 장치의 절대 위치 및 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정하되, 상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정할 수 없을 때에 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 타워 리프팅 시스템. - 반도체 소자 제조 라인에서 타워 리프터에 설치되어 기판이 수납된 컨테이너를 운반하는 캐리지 장치로서,
상기 캐리지 장치의 절대 위치 및/또는 상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 직접 측정하며,
상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 경우,
상기 캐리지 장치의 절대 위치를 측정하는 제1 센싱 모듈;
상기 캐리지 장치를 구동시키는 구동 모듈; 및
상기 제1 센싱 모듈 및 상기 구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 경우,
상기 캐리지 장치의 상대적 위치를 측정하는 제2 센싱 모듈;
상기 구동 모듈; 및
상기 제어 모듈을 포함하는 캐리지 장치.
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