KR20230090726A - 기판정렬장치 - Google Patents

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KR20230090726A
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Abstract

본 발명은 기판정렬장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 무게 측정과 함께 정렬을 수행하여 기판에 대한 공정이 정상적으로 진행되었는지 확인할 수 있는 기판정렬장치에 대한 것이다.

Description

기판정렬장치 {Substrate alignment device}
본 발명은 기판정렬장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 무게 측정과 함께 정렬을 수행하여 기판에 대한 공정이 정상적으로 진행되었는지 확인할 수 있는 기판정렬장치에 대한 것이다.
일반적으로 기판처리장치는 기판에 대한 처리공정을 수행하는 챔버를 구비하여 상기 챔버의 내측에서 상기 기판에 대한 증착공정 또는 식각공정 등의 처리공정을 수행한다.
이 경우, 기판처리장치의 전면에는 기판이 안착되는 로드포트 등을 구비하는 설비전방 단부모듈(Equipment Front End Module:EFEM)이 구비될 수 있다. 상기 기판에 대한 챔버 내에서의 처리공정이 정상적으로 진행되도록, 종래 기술에 따른 기판처리장치의 경우 상기 설비전방 단부모듈에 기판의 무게를 측정하고 정렬을 수행하는 기판정렬 및 무게측정장치를 구비하였다.
이러한 종래기술에 따른 기판처리장치의 경우 기판의 무게를 측정하는 무게 측정장치와 정렬장치가 별개로 구분되어 배치되었다.
따라서, 종래기술에 따른 기판처리장치의 경우 기판의 무게를 측정하고 정렬을 하기 위해서는 상대적으로 많은 단계를 거쳐야 했다. 예를 들어, 종래 기술에 따르면 상기 기판을 무게 측정장치로 이동시켜 무게를 측정한 다음, 상기 기판을 상승 및 이동시키고, 상기 정렬장치로 하강시켜 안착시킨 다음 상기 기판(10)을 정렬시키게 된다.
따라서, 종래기술에 따른 기판처리장치의 경우 기판에 대한 처리공정 전에 기판에 대한 사전검사 단계에서 시간이 많이 소요되어 전체 공정 시간이 늘어나는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판에 대한 처리공정 전에 기판에 대한 사전검사 단계에서 시간을 줄여 전체 공정시간을 줄일 수 있는 기판정렬장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 기판을 회전 또는 X, Y, Z축 방향으로 이동시켜 정렬시키는 기판이동부, 상기 기판의 정렬을 측정하는 센서부 및 상기 기판의 무게를 측정하며, 상기 기판이동부의 적어도 일부를 관통하여 배치되는 로드셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 기판이동부는 상기 기판을 Z축을 따라 이동시키는 수직이동부와, 상기 기판을 X, Y축을 따라 이동시키는 수평이동부와, 상기 기판을 회전시키는 회전이동부를 구비할 수 있다.
한편, 상기 로드셀은 상기 회전이동부를 관통하여 배치될 수 있다.
나아가, 상기 회전이동부는 개구부를 구비하고, 상기 로드셀은 상기 개구부의 내면과 간격을 유지하여 상기 개구부를 관통하여 배치될 수 있다.
한편, 상기 기판이동부는 베이스를 더 구비하고, 상기 수직이동부는 상기 베이스에 Z축을 따라 이동가능하게 구비되며, 상기 수평이동부는 상기 수직이동부에 연결되어 X, Y축을 따라 이동 가능하게 구비되고, 상기 회전이동부는 상기 수평이동부에 연결되어 회전 가능하게 구비되어 상기 기판을 지지하는 지지핀이 구비될 수 있다.
또한, 상기 기판이동부는 X, Y축을 따라 이동 가능하게 구비되는 베이스와, 상기 베이스에 Z축을 따라 이동가능하게 구비되는 상기 수직이동부와, 상기 수직이동부에 연결되어 회전 가능하게 구비되며 상기 기판을 지지하는 지지핀이 구비되는 상기 회전이동부를 구비할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기판정렬장치는 상기 로드셀을 이용하여 상기 기판의 무게를 먼저 측정하고, 상기 기판이동부에 의해 상기 기판의 정렬 동작을 수행할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 기판의 무게를 측정하는 로드셀이 기판이동부의 적어도 일부를 관통하여 배치됨으로써 기판의 무게를 측정하고 정렬하는데 필요한 단계를 줄여 기판에 대한 사전검사 단계에 소요되는 시간을 줄여 전체 공정시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판정렬장치를 도시한 측면도,
도 2는 도 1에서 회전이동부를 관통하여 배치된 로드셀을 도시한 일부 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기판정렬장치에 의해 기판의 무게를 측정하고 정렬하는 과정을 도시한 순서도,
도 4는 기판이 기판정렬장치의 지지핀에 안착된 상태를 도시한 측면도,
도 5는 기판이 로드셀에 안착된 상태를 도시한 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치의 구조에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판정렬장치(200)를 도시한 측면도이다. 도 1에 도시된 상기 기판정렬장치(200)는 기판(10)(도 4 참조)에 대한 처리공정을 수행하는 챔버(미도시)를 구비한 기판처리장치의 설비전방 단부모듈(Equipment Front End Module:EFEM)에 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 기판정렬장치(200)는 기판(10)을 회전 또는 X, Y, Z축 방향으로 이동시켜 정렬시키는 기판이동부(220), 상기 기판(10)의 정렬을 측정하는 센서부(230) 및 상기 기판(10)의 무게를 측정하며, 상기 기판이동부(220)의 적어도 일부를 관통하여 배치되는 로드셀(240)을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 기판정렬장치(200)는 기판(10)에 대한 처리공정을 수행하기에 앞서서 기판(10)의 정렬을 수행함으로써 기판(10)에 대한 처리공정이 보다 정확하게 이루어지도록 한다. 나아가, 상기 기판정렬장치(200)는 처리공정 전후에 기판(10)의 무게를 각각 측정하여 기판(10)의 무게 변화에 의해 처리공정이 정상적으로 진행되었는지 확인할 수 있다. 이하, 구체적으로 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판정렬장치(200)는 베이스(210)를 구비하며 상기 베이스(210) 상부에 전술한 기판이동부(220), 센서부(230) 및 로드셀(240)이 장착된다.
상기 기판이동부(220)는 상기 기판(10)을 회전 또는 X, Y, Z축 방향으로 이동시켜 정렬시키는 역할을 하게 된다.
예를 들어, 상기 기판이동부(220)는 상기 기판(10)을 Z축을 따라 이동시키는 수직이동부(224)와, 상기 기판(10)을 X, Y축을 따라 이동시키는 수평이동부(226)와, 상기 기판(10)을 회전시키는 회전이동부(228)를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 수직이동부(224)는 상기 베이스(210)에 Z축을 따라 수직 이동 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스(210)에 수직구동부(222)가 구비되고, 상기 수직구동부(222)에 상기 수직이동부(224)가 연결되어 상하로 수직 이동할 수 있다.
한편, 상기 수직이동부(224)에 전술한 수평이동부(226)가 연결되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 수평이동부(226)는 상기 수직이동부(224)의 상부 또는 측면에 배치되어 X, Y축을 따라 수평방향으로 이동 가능하게 연결될 수 있다.
한편, 상기 수평이동부(226)에 전술한 회전이동부(228)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 상기 회전이동부(228)에는 개구부(229)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 회전이동부(228)를 따라 상기 기판(10)을 지지하는 지지핀(250)이 구비될 수 있다. 상기 지지핀(250)은 복수개 구비될 수 있으며, 예를 들어 3개로 구성될 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
결국, 상기 지지핀(250)에 기판(10)이 안착된 경우, 상기 수직이동부(224), 수평이동부(226) 및 회전이동부(228)의 구동에 의해 상기 기판(10)이 Z축을 따라 수직방향 이동, X, Y축을 따라 수평방향이동 및 회전을 할 수 있게 된다.
한편, 도면에는 도시되지 않지만, 전술한 베이스가 X, Y축을 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다. 즉, 상기 베이스가 전술한 수평이동부의 역할을 대체할 수 있다. 이 경우, 상기 베이스에 Z축을 따라 수직 이동 가능하게 수직이동부가 구비되고, 상기 수직이동부에 상기 회전이동부가 회전 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 회전이동부에 지지핀이 구비될 수 있다. 전술한 로드셀이 상기 회전이동부를 관통하여 배치되는 구성은 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에서는 상기 기판(10)의 무게를 측정하는 로드셀(240)이 상기 기판이동부(220)의 적어도 일부를 관통하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 로드셀(240)은 전술한 회전이동부(228)를 관통하여 배치될 수 있다.
도 2는 도 1에서 상기 회전이동부(228)를 관통하여 배치된 상기 로드셀(240)을 도시한 일부 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 로드셀(240)은 상기 회전이동부(228)의 개구부(229)를 관통하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 로드셀(240)은 상기 개구부(229)의 내면과 간격을 유지하여 상기 개구부(229)를 관통하여 배치될 수 있다.
한편, 상기 로드셀(240)은 상기 기판(10)을 지지하는 지지플레이트(242)와 상기 지지플레이트(242)의 하부에 연결되는 로드셀본체(244)로 구성될 수 있다.
이 경우, 전술한 수직이동부(224)의 구동에 의해 상기 수평이동부(226) 또는 회전이동부(228)가 상승하는 경우 상기 지지핀(250)의 최상단이 상기 지지플레이트(242)보다 높게 위치하게 된다. 이 경우, 상기 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 안착될 수 있다.
또한, 상기 수직이동부(224)의 구동에 의해 상기 수평이동부(226) 또는 회전이동부(228)가 하강하는 경우 상기 지지핀(250)의 최상단이 상기 지지플레이트(242)보다 낮게 위치하게 된다. 이 경우에는 상기 기판(10)이 상기 로드셀(240)의 지지플레이트(242)에 안착된다.
본 발명과 같이 상기 로드셀(240)이 상기 회전이동부(228)를 관통하여 배치되는 경우 상기 기판(10)의 무게를 측정하고 정렬을 수행하는 과정을 종래 기술에 따른 기판정렬 및 무게측정장치보다 빠르게 진행할 수 있다는 장점이 있다.
종래 기술과 같이 상기 기판(10)의 무게를 측정하는 무게 측정장치와 정렬장치가 별개로 구분되어 배치되는 경우, 상기 기판의 무게를 측정하고 정렬을 하기 위해서는 상대적으로 많은 단계를 거쳐야 했다. 예를 들어, 종래 기술에 따르면 상기 기판(10)을 무게 측정장치로 이동시켜 무게를 측정한 다음, 상기 기판(10)을 상승 및 이동시키고, 상기 정렬장치로 하강시켜 안착시킨 다음 상기 기판(10)을 정렬시키게 된다.
반면에 본 발명에 따른 기판정렬장치(200)에서는 상기 기판(10)을 상기 지지핀(250)에 안착시키고, 상기 회전이동부(228)를 하강시키는 경우 상기 기판(10)이 자동적으로 상기 로드셀(240)의 지지플레이트(242)에 안착된다. 또한, 상기 로드셀(240)에 의해 상기 기판(10)의 무게를 측정한 다음, 상기 회전이동부(228)를 상승시키게 되면 상기 기판(10)은 상기 회전이동부(228)의 지지핀(250)에 자동적으로 안착되어 정렬을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판정렬장치(200)에 따르면 종래기술보다 공정단계를 줄일 수 있게 되어 공정시간을 현저히 줄일 수 있다.
한편, 도 1을 다시 참조하면, 전술한 센서부(230)는 상기 지지핀(250)에 상기 기판(10)이 안착된 경우 상기 기판(10)의 정렬을 측정하게 된다. 예를 들어, 상기 센서부(230)는 센서프레임(232)과, 상기 센서프레임(232)에 구비되는 센서(234)를 구비할 수 있다.
상기 센서프레임(232)은 상기 수직구동부(222)의 상부에 고정된 것으로 도시되는데, 이에 한정되지는 않으며 상기 베이스(210)의 상부에 고정되어 배치될 수 있다.
상기 센서(234)는 상기 기판(10)의 노치(미도시)와 미리 구비된 표시부(미도시)의 틀어짐 정도를 감지하여 상기 기판(10)의 틀어짐 정도를 측정하게 된다.
상기 센서부(230)에서 측정된 상기 기판(10)의 틀어짐 정도에 따라 상기 기판이동부(220)에 의해 상기 기판(10)을 이동시켜 상기 기판(10)의 노치를 상기 표시부에 일치시켜 상기 기판(10)을 정렬하게 된다. 이 경우, 전술한 수직이동부(224), 수평이동부(226) 및 회전이동부(228)의 구동에 의해 상기 기판(10)이 Z축을 따라 수직방향 이동, X, Y축을 따라 수평방향이동 및 회전을 하여 정렬된다.
도 3은 본 발명에 따른 기판정렬장치(200)에 의해 기판의 무게를 측정하고 정렬하는 과정을 도시한 순서도이다. 본 발명에서는 상기 로드셀(240)을 이용하여 상기 기판(10)의 무게를 먼저 측정하고, 상기 기판이동부(220)에 의해 상기 기판(10)의 정렬 동작을 수행하게 된다. 상기 기판(10)에 대한 정렬 동작 후에 무게를 측정하게 되면 무게 측정 중에 상기 기판(10)의 정렬이 틀어질 수 있기 때문이다.
도 3을 참조하면, 상기 기판(10)의 무게를 측정하고 정렬하는 과정은 상기 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 안착되는 단계(S410)와, 상기 기판(10)이 상기 로드셀(240)에 안착되어 기판(10)의 무게를 측정하는 단계(S430)와, 상기 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 다시 안착되는 단계(S450) 및 상기 기판(10)을 이동 또는 회전시키면서 상기 기판(10)을 정렬하는 단계(S470)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 안착될 수 있다. 도 4는 상기 기판(10)이 기판정렬장치(200)의 상기 지지핀(250)에 안착된 상태를 도시한 측면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지핀(250)의 최상단이 상기 로드셀(240)보다 높게 위치하도록 상기 수직이동부(224)가 상승하여 상기 회전이동부(228) 및 수평이동부(226)가 함께 상승한다. 이러한 상태에서 상기 지지핀(250)에 상기 기판(10)이 안착된다.
이어서, 상기 기판(10)이 상기 로드셀(240)에 안착되어 기판(10)의 무게를 측정하게 된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 수직이동부(224)가 하강하여 상기 회전이동부(228) 및 수평이동부(226)가 함께 하강한다. 이 경우, 상기 지지핀(250)의 최상단이 상기 로드셀(240)보다 낮게 위치하게 된다. 따라서, 상기 지지핀(250)에 안착되어 있던 기판(10)은 자동적으로 상기 로드셀(240)의 지지플레이트(242)에 안착된다.
상기 로드셀(240)에 기판(10)이 안착된 후, 상기 로드셀(240)을 이용하여 상기 기판(10)의 무게를 측정한다. 상기 기판(10)의 측정된 무게는 제어부(미도시) 등에 송신되어 저장될 수 있다.
상기 기판(10)의 무게를 측정한 다음, 상기 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 다시 안착된다.
예를 들어, 상기 수직이동부(224)가 상승하여 상기 회전이동부(228) 및 수평이동부(226)를 함께 상승시켜 상기 지지핀(250)의 최상단이 상기 로드셀(240)보다 높게 위치하도록 한다.
이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로드셀(240)에 안착되어 있던 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 안착된다.
상기 기판(10)이 상기 지지핀(250)에 안착된 후, 상기 기판(10)을 이동 또는 회전시키면서 상기 기판(10)을 정렬하게 된다.
즉, 전술한 센서(234)를 이용하여 상기 기판(10)의 노치(미도시)와 미리 구비된 표시부(미도시)의 틀어짐 정도를 감지하여 상기 기판(10)의 틀어짐 정도를 측정하고, 측정된 상기 기판(10)의 틀어짐 정도에 따라 상기 기판이동부(220)에 의해 상기 기판(10)을 이동시켜 상기 기판(10)이 정렬된다.
이 경우, 전술한 수직이동부(224), 수평이동부(226) 및 회전이동부(228)의 구동에 의해 상기 기판(10)이 Z축을 따라 수직방향 이동, X, Y축을 따라 수평방향이동 및 회전을 하여 정렬된다.
상기 기판(10)이 정렬된 다음, 상기 기판(10)을 처리공정을 수행하는 챔버(미도시)로 이동시켜 상기 기판(10)에 대한 처리공정을 수행하게 된다.
상기 기판(10)에 대한 처리공정을 마친 후, 상기 기판(10)은 챔버에서 인출되어 도 4와 같이 상기 지지핀(250)의 상부에 다시 안착된다. 이 경우, 상기 수직이동부(224)가 하강하여 상기 지지핀(250)에 안착되어 있던 기판(10)이 도 5와 같이 상기 로드셀(240)의 지지플레이트(242)에 안착되어 무게가 측정된다.
전술한 제어부는 상기 기판(10)에 대한 처리공전 전에 측정한 무게와 처리공정 후에 측정한 무게를 서로 비교하여 상기 기판(10)에 대한 처리공정이 정상적으로 진행되었는지 판단한다.
예를 들어, 상기 기판(10)에 대한 증착공정을 수행하는 경우에는 상기 기판(10)의 무게가 증가하게 되며, 반대로 상기 기판(10)에 대한 에칭공정을 수행하는 경우에는 상기 기판(10)의 무게가 감소하게 된다. 따라서, 상기 기판(10)의 무게 변화에 의해 상기 기판(10)에 대한 처리공정이 정상적으로 진행되는 것을 상기 제어부가 판단할 수 있다.
만약, 상기 기판(10)에 대한 처리공정이 정상정으로 진행되지 않았다고 판단된 경우 상기 제어부는 공정을 멈추고 알람 등을 통해 해당 기판(10)에 대한 처리공정이 정상적으로 진행되지 않았음을 작업자 등에게 고지할 수 있다. 이 경우, 작업자는 해당 기판을 제거하여 검사할 수 있으며 나머지 기판에 대한 공정을 계속적으로 진행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
10 : 기판
200 : 기판정렬장치
210 : 베이스
220 : 기판이동부
224 : 수직이동부
226 : 수평이동부
228 : 회전이동부
230 : 센서부
240 : 로드셀
250 : 지지핀

Claims (7)

  1. 기판을 회전 또는 X, Y, Z축 방향으로 이동시켜 정렬시키는 기판이동부;
    상기 기판의 정렬을 측정하는 센서부; 및
    상기 기판의 무게를 측정하며, 상기 기판이동부의 적어도 일부를 관통하여 배치되는 로드셀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판이동부는 상기 기판을 Z축을 따라 이동시키는 수직이동부와, 상기 기판을 X, Y축을 따라 이동시키는 수평이동부와, 상기 기판을 회전시키는 회전이동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로드셀은 상기 회전이동부를 관통하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전이동부는 개구부를 구비하고, 상기 로드셀은 상기 개구부의 내면과 간격을 유지하여 상기 개구부를 관통하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 기판이동부는 베이스를 더 구비하고,
    상기 수직이동부는 상기 베이스에 Z축을 따라 이동가능하게 구비되며,
    상기 수평이동부는 상기 수직이동부에 연결되어 X, Y축을 따라 이동 가능하게 구비되고,
    상기 회전이동부는 상기 수평이동부에 연결되어 회전 가능하게 구비되어 상기 기판을 지지하는 지지핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 기판이동부는
    X, Y축을 따라 이동 가능하게 구비되는 베이스와, 상기 베이스에 Z축을 따라 이동가능하게 구비되는 상기 수직이동부와, 상기 수직이동부에 연결되어 회전 가능하게 구비되며 상기 기판을 지지하는 지지핀이 구비되는 상기 회전이동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로드셀을 이용하여 상기 기판의 무게를 먼저 측정하고, 상기 기판이동부에 의해 상기 기판의 정렬 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.
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