KR20230103920A - 반송 장치의 티칭 방법 및 반송 장치의 티칭 처리 시스템 - Google Patents

반송 장치의 티칭 방법 및 반송 장치의 티칭 처리 시스템 Download PDF

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KR20230103920A
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박창준
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Abstract

본 발명은 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법을 제공한다. 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법은 a) 피반송물이 반송되는 반송 대상물들이 배치된 반송 챔버의 홈 위치에 반송 로봇을 설치하는 단계; b) 상기 홈 위치에서 상기 반송 로봇에 설치된 비젼 카메라를 통해 1차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 상기 반송 대상물을 특정해서 상기 반송 대상물에 대한 1차 위치 좌표를 도출하는 단계; c) 상기 반송 로봇을 상기 1차 위치 좌표에 해당되는 위치로 이동시키는 단계; 및 d) 상기 제1차 위치 좌표에서 상기 비젼 카메라를 통해 상기 반송 대상물에 대한 2차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 2차 위치 좌표를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

반송 장치의 티칭 방법 및 반송 장치의 티칭 처리 시스템{Teaching method of transfer equipment and Teaching processing system of transfer equipment}
본 발명은 반송 장치의 티칭 방법 및 반송 장치의 티칭 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조할 때, 복수의 모듈에 대해서 기판의 반송을 실행하는 반송 장치를 구비하는 처리 시스템이 이용된다. 처리 시스템에서는, 각 모듈 내에 정밀하게 기판을 반송하기 위해서, 반송 장치의 티칭 작업이 실행돤다.
반송 장치의 티칭 작업으로서는, 러프한 위치맞춤을 실행한 후, 작업자가 얼라인 지그를 활용하여 육안으로 관측하면서 수동으로 티칭 위치를 지정하는 방법이 알려져 있다. 이러한 수동 티칭 방식은 작업자가 챔버 내부에서 진행해야 하기 때문에 안전 사고 및 작업 시간이 오래걸리는 문제점이 있다.
본 발명은 비젼 영상 처리를 통하여 정밀한 티칭이 가능한 반송 장치의 티칭 방법 및 반송 장치의 티칭 처리 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 티칭 작업 시간을 단축할 수 있는 반송 장치의 티칭 방법 및 반송 장치의 티칭 처리 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, a) 피반송물이 반송되는 반송 대상물들이 배치된 반송 챔버의 홈 위치에 반송 로봇을 설치하는 단계; b) 상기 홈 위치에서 상기 반송 로봇에 설치된 비젼 카메라를 통해 1차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 상기 반송 대상물을 특정해서 상기 반송 대상물에 대한 1차 위치 좌표를 도출하는 단계; c) 상기 반송 로봇을 상기 1차 위치 좌표에 해당되는 위치로 이동시키는 단계; 및 d) 상기 제1차 위치 좌표에서 상기 비젼 카메라를 통해 상기 반송 대상물에 대한 2차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 2차 위치 좌표를 도출하는 단계를 포함하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 반송 대상물에는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크가 표시되며, 상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터 판독시 상기 레퍼런스 마크에 근거하여 위치 좌표를 도출할 수 있다.
또한, 상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터는 ADAS 영상 기법을 통해 위치 좌표를 도출할 수 있다.
또한, 상기 반송 대상물은 피반송물이 적재되는 다수의 슬롯들을 포함하고, 상기 d) 단계에서 상기 2차 위치 좌표는 상기 슬롯별 위치 좌표들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 반송 로봇은 피반송물이 안착되는 엔드이펙터를 포함하고, e) 상기 d) 단계 이후 상기 슬롯별 위치 좌표에 따라 상기 엔드이펙터를 상기 반송 대상물의 슬롯들에 피반송물을 로딩 언로딩하는 테스트 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반송 대상물은 상기 테스트 단계를 마친 후 상기 홈 위치로 복귀하고, 다음 티칭 대상으로 설정된 반송 대상물을 특정하여 상기 b) 단계부터 e)단계를 반복 수행할 수 있다.
또한, 상기 반송 로봇의 엔드 이펙터에는 피반송물 대신 더미용 기판이 안착된 상태에서 티칭이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 반송 챔버의 홈 위치에 위치되는 반송 로봇의 아암에 설치되고, 주변을 촬영한 1차 영상을 취득하여 출력하는 비젼 카메라; 상기 비젼 카메라로부터 취득된 1차 영상을 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 반송 대상물을 식별하고, 식별된 상기 반송 대상물의 전방에 반송 로봇이 위치될 수 있는 1차 위치 좌표를 생성하는 영상 분석부; 및 상기 영상 분석부로부터 수신된 상기 1차 위치 좌표를 따라 상기 반송 로봇의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 비젼 카메라는 상기 반송 로봇이 상기 1차 위치 좌표에 위치되면, 상기 반송 대상물을 촬영한 2차 영상을 취득하여 출력하고, 상기 영상 분석부는 상기 2차 영상을 판독하여 2차 위치 좌표를 생성하며,상기 제어부는 상기 영상 분석부로부터 수신된 상기 2차 위치 좌표를 따라 상기 반송 로봇의 이동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 반송 대상물은 적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크를 포함하며, 상기 영상 분석부는 영상 판독시 상기 레퍼런스 마크에 근거하여 위치 좌표를 도출할 수 있다.
또한, 상기 영상 분석부는 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 영상 기법을 통해 위치 좌표를 도출할 수 있다.
또한, 상기 반송 대상물은 기판이 적재되는 다수의 슬롯들을 포함하고, 상기 2차 위치 좌표는 상기 슬롯별 위치 좌표들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 슬롯별 위치 좌표에 따라 상기 반송 로봇이 상기 반송 대상물의 슬롯들에 기판을 로딩 언로딩하는 동작을 수행하도록 상기 반송 로봇의 이동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 반송 로봇의 아암에 설치되고, 상기 아암이 주변 설비와 충돌을 사전에 감지하기 위한 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부로부터 충돌 감지 신호가 출력되면 상기 반송 로봇의 티칭 동작을 중단할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 라이다, 레이더, 및 초음파 센서로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1개를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, a) 반송 용기들이 로드 포트에 안착된 반송 챔버에서 반송 로봇을 홈 위치에 위치시키는 단계; b) 상기 홈 위치에서 상기 반송 로봇에 설치된 비젼 카메라를 통해 1차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 반송 용기를 특정해서 상기 반송 용기에 대한 1차 위치 좌표를 도출하는 단계; c) 상기 반송 로봇을 상기 1차 위치 좌표에 해당되는 위치로 이동시키는 단계; 및 d) 상기 제1차 위치 좌표에서 상기 비젼 카메라를 통해 상기 반송 용기에 대한 정밀 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 상기 반송 용기 내의 슬롯별 위치 좌표들을 포함하는 2차 위치 좌표를 도출하는 단계; e) 상기 슬롯별 위치 좌표에 따라 상기 반송 로봇이 상기 반송 용기의 슬롯들에 기판을 로딩 언로딩하는 동작을 수행하는 단계; 및 f) 상기 반송 용기의 티칭 작업을 마친 상기 반송 로봇을 상기 홈 위치로 복귀시키고, 다음 티칭 대상으로 설정된 반송 대상물을 특정하여 상기 b) 단계부터 e)단계를 반복 수행하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 반송 용기는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크를 포함하며, 상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터 판독시 상기 레퍼런스 마크에 근거하여 위치 좌표를 도출할 수 있다.
또한, 상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터는 ADAS 영상 기법을 통해 위치 좌표를 도출할 수 있다.
또한, 상기 반송 로봇은 엔드 이펙터에 더미용 기판이 안착된 상태에서 티칭이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 e) 단계에서 상기 반송 로봇의 엔드 이펙터에 장착된 센서부가 주변 설비와 충돌을 사전에 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 인덱스 로봇의 이동 대상 위치 지정(티칭)을 ADAS 기술을 활용한 비젼 영상 처리를 통하여 고도의 정밀한 위치 지정을 무인 자동으로 지정할 수 있어, 설비내 유인 작업에서 발생할 수 있는 안전사고 및 작업 시간 최소화가 가능하다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 인덱스 모듈의 평면 및 측단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 측단면도이다.
도 5는 인덱스 로봇의 반송 위치 티칭 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 캐리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 반송 위치 티칭 시스템을 이용한 인덱스 로봇의 티칭 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 티칭 방법에 따른 인덱스 로봇의 위치를 보여준는 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 챔버 내에 반송 로봇이 설치된 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면 구성도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 인덱스 모듈의 평면 및 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10), 로드락 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)을 포함한다.
인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140), 그리고 버퍼 유닛(2000)을 포함할 수 있고, 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140), 그리고 공정 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열될 수 있다.
이하, 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140), 로드락 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 복수 개의 기판들(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도 6 참고)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
인덱스 챔버(140)는 평면에서 바라볼 때 대략 사각 형상을 갖는다. 인덱스 챔버(140)는 내부에 인덱스 로봇(800)을 갖는다. 인덱스 로봇(800)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18), 버퍼 유닛(2000), 그리고 로드락 모듈(30) 간에 기판(W)을 액세스할 수 있도록 굴신, 승강 및 선회 가능한 다관절 아암을 포함한다. 다관절 아암의 선단에는 엔드 이펙터(850)가 제공된다. 엔드 이펙터(850)에는 기판이 안착될 수 있다.
인덱스 챔버(140)에는 인덱스 레일(142)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(800)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(143)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(800)은 베이스(810), 몸체(820), 그리고 다관절 아암(830)을 포함한다. 베이스(810)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(820)는 베이스(810)에 결합된다. 몸체(820)는 베이스(810) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다.
또한, 몸체(820)는 베이스(810) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 다관절 아암(830)은 몸체(820)에 결합되고, 기판(W)을 액세스할 수 있도록 굴신, 승강 및 선회가 가능하다. 인덱스 로봇은 캐리어(18), 버퍼 유닛(2000), 그리고 로드락 모듈(30) 사이에서 기판을 반송하며, 도 3에 도시된 구성으로 한정되지 않는다.
인덱스 챔버(140)의 일측면(141)에는 2개의 로드록 챔버(32,34)이 접속되며, 다른 측면(142)에는 기판을 도입하기 위한 복수의 반입구(145)가 제공된다. 본 실시예에서는 3개의 반입구(145)가 제공되어 있다. 각 반입구(145)에는 개폐 가능한 개폐 도어가 제공될 수 있다. 로드 포트(120)는 각 반입구(145)와 대응되도록 제공된다. 로드 포트(120)에는 기판을 수용하여 반송하는 캐리어(18)가 탑재된다.
버퍼 유닛(2000)은 기판(W)을 임시 보관한다. 버퍼 유닛(2000)은 기판(W) 상에 잔류되는 공정 부산물을 제거하는 공정을 수행한다. 버퍼 유닛(2000)은 공정 모듈(20)에서 처리된 기판(W)을 후처리하는 후처리 공정을 수행한다. 후처리 공정은 기판(W) 상에 퍼지 가스를 퍼지하는 공정일 수 있다. 버퍼 유닛(2000)은 복수 개로 제공된다. 각각의 버퍼 유닛(2000)은 인덱스 챔버(140)을 사이에 두고 서로 대향되게 위치된다. 버퍼 유닛(2000)은 제2방향(14)으로 배열된다. 인덱스 챔버(140)의 양측에 각각 위치된다. 선택적으로 버퍼 유닛(2000)은 단일하게 제공되며, 인덱스 챔버(140)의 일측에 위치될 수 있다.
로드락 모듈(30)은 인덱스 챔버(140)와 반송 유닛(240) 사이에 배치된다. 로드락 모듈(30)은 공정 모듈(20)로 반입되는 기판(W)에 대해 인덱스 모듈(10)의 상압 분위기를 공정 모듈(20)의 진공 분위기로 치환하거나, 인덱스 모듈(10)로 반출되는 기판(W)에 대해 공정 모듈(20)의 진공 분위기를 인덱스 모듈(10)의 상압 분위기로 치환한다. 로드락 모듈(30)은 반송 유닛(240)과 인덱스 챔버(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 로드락 모듈(30)은 로드락 챔버(32) 및 언로드락 챔버(34)를 포함한다.
로드락 챔버(32)는 인덱스 모듈(10)에서 공정 모듈(20)로 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 로드락 챔버(32)는 대기 상태에서 상압 분위기를 유지하며, 공정 모듈(20)에 대해 차단되는 반면, 인덱스 모듈(10)에 대해 개방된 상태를 유지한다. 로드락 챔버(32)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 로드락 챔버(32)의 내부 공간을 상압 분위기에서 진공 분위기로 치환하고, 인덱스 모듈(10)에 대해 차단된 상태에서 공정 모듈(20)에 대해 개방된다.
언로드락 챔버(34)는 공정 모듈(20)에서 인덱스 모듈(10)로 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 언로드락 챔버(34)는 대기 상태에서 진공 분위기를 유지하며, 인덱스 모듈(10)에 대해 차단되는 반면, 공정 모듈(20)에 대해 개방된 상태를 유지한다. 언로드락 챔버(34)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 언로드락 챔버(34)의 내부 공간을 진공 분위기에서 상압 분위기로 치환하고, 공정 모듈(20)에 대해 차단된 상태에서 인덱스 모듈(10)에 대해 개방된다.
공정 모듈(20)은 반송 유닛(240) 및 복수 개의 공정 챔버들을 포함할 수 있다.
반송 유닛(240)은 로드락 챔버(32), 언로드락 챔버(34), 그리고 복수 개의 공정 챔버들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 유닛(240)은 반송 챔버(242) 및 반송 로봇(250)을 포함한다. 반송 챔버(242)는 육각형의 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 반송 챔버(242)는 직사각 또는 오각의 형상으로 제공될 수 있다. 반송 챔버(242)의 둘레에는 로드락 챔버(32), 언로드락 챔버(34), 그리고 복수 개의 공정 챔버들(260)이 위치된다. 반송 챔버(242)의 내부에는 기판(W)을 반송하기 위한 반송 공간(244)에 제공된다.
반송 로봇(250)은 반송 공간(244)에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(250)은 반송 챔버(240)의 중앙부에 위치될 수 있다. 반송 로봇(250)은 수평, 수직 방향으로 이동할 수 있고, 수평면 상에서 전진, 후진 또는 회전이 가능한 복수 개의 핸드들(252)을 가질 수 있다. 각 핸드(252)는 독립 구동이 가능하며, 기판(W)은 핸드(252)에 수평 상태로 안착될 수 있다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 플라즈마 처리 장치(1000)에 대해 설명한다. 플라즈마 처리 장치(1000)는 기판(W)을 식각 처리하는 장치로 설명한다. 그러나 본 실시 예의 플라즈마 처리 장치(1000)는 식각 처리 장치에 한정되지 않으며, 다양하게 적용 가능한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1000)는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리한다. 기판의 일 예로 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼(W)」라고 함)가 제공된다. 플라즈마 처리 장치(1000)는 공정 챔버(1100), 기판 지지 유닛(1200), 플라즈마 발생 유닛(1400), 가스 공급 유닛(1300), 배플 유닛(1500) 그리고 제어기(1800)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(1100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간(1101)을 제공한다. 처리 공간(1101)은 대기압 보다 낮은 압력의 공정압으로 유지될 수 있으며, 밀폐된 공간으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(1100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(1100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(1100)의 표면은 양극 산화 처리될 수 있다. 공정 챔버(1100)는 전기적으로 접지될 수 있다. 공정 챔버(1100)의 바닥면에는 배기홀(1102)이 형성될 수 있다. 배기홀(1102)은 배기 라인(1151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(1151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 공정 챔버(1100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 공정 챔버(1100) 내부에는 라이너(1130)가 제공될 수 있다. 라이너(1130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(1130)는 챔버(1100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(1130)는 챔버(1100)의 내측벽을 보호하여 챔버(1100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(1100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 라이너(1130)는 공정 챔버(1100) 내부의 처리 공간에 노출되어 세정 가스와 반응할 수 있으며, 이트리아(Y2O3) 재질을 포함할 수 있다.
공정 챔버(1100)의 상부에는 윈도우(1140)가 제공된다. 윈도우(1140)는 판 형상으로 제공된다. 윈도우(1140)는 공정 챔버(1100)의 개방된 상면을 덮어 처리 공간(1101)을 밀폐시킨다. 윈도우(1140)는 유전체(dielectric substance)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(1100)의 내부에는 기판 지지 유닛(1200)이 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 기판 지지 유닛(1200)은 챔버(1100) 내부에서 챔버(1100)의 바닥면으로부터 상부로 소정 거리 이격되어 위치할 수 있다. 기판 지지 유닛(1200)은 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(1200)는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 흡착하는 정전 전극(1223)을 포함하는 정전척(ESC)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 유닛(1200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 웨이퍼(W)를 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척(ESC)을 포함하는 기판 지지 유닛(1200)을 일 예로 설명한다.
기판 지지 유닛(1200)은 서셉터, 베이스 플레이트(1250) 그리고 리프트 핀 유닛(1900)을 포함할 수 있다. 서셉터는 지지판에 해당되는 유전체 플레이트(1220), 하부 전극에 해당되는 전극 플레이트(1230) 그리고 절연체 플레이트(1270)를 포함하는 모듈 형태로 제공될 수 있다.
유전체 플레이트(1220)는 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 유전체 플레이트(1220)는 포커스 링(1240)에 의해 그 둘레가 감싸질 수 있다. 유전체 플레이트(1220)은 전극 플레이트(1230)의 상단에 위치할 수 있다. 유전체 플레이트(1220)는 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전체 플레이트(1220)의 상면에는 웨이퍼(W)가 놓일 수 있다. 유전체 플레이트(1220)의 상면은 웨이퍼(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역은 유전체 플레이트(1220)의 외측에 위치할 수 있다. 웨이퍼(W)의 가장자리는 포커스 링(1240)의 상면에 놓일 수 있다.
유전체 플레이트(1220)는 내부에 정전 전극(1223), 히터(1225) 그리고 제1 공급 유로(1221)를 포함할 수 있다. 제1 공급 유로(1221)는 유전체 플레이트(1220)의 상면으로부터 저면을 관통하여 형성될 수 있다. 제1 공급 유로(1221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 웨이퍼(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
정전 전극(1223)은 제1 전원(1223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(1223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 정전 전극(1223)과 제1 전원(1223a) 사이에는 스위치(1223b)가 설치될 수 있다. 정전 전극(1223)은 스위치(1223b)의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 제1 전원(1223a)과 전기적으로 연결되거나, 연결이 해제될 수 있다. 스위치(1223b)가 온(ON)되면, 정전 전극(1223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 정전 전극(1223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(1223)과 웨이퍼(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 웨이퍼(W)는 유전체 플레이트(1220)에 흡착될 수 있다.
히터(1225)는 정전 전극(1223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(1225)는 제2 전원(1225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(1225)는 제2 전원(1225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전체 플레이트(1220)을 통해 웨이퍼(W)으로 전달될 수 있다. 히터(1225)에서 발생된 열에 의해 웨이퍼(W)는 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(1225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
전극 플레이트(1230)는 유전체 플레이트(1220)의 하부에 위치할 수 있다. 유전체 플레이트(1220)의 저면과 전극 플레이트(1230)의 상면은 접착제(1236)에 의해 접착될 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 전극 플레이트(1230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 전극 플레이트(1230)의 상면 중심 영역은 유전체 플레이트(1220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전체 플레이트(1220)의 저면과 접착될 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 내부에 제1 순환 유로(1231), 제2 순환 유로(1232) 그리고 제 2 공급 유로(1233)가 형성될 수 있다.
제1 순환 유로(1231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(1231)는 전극 플레이트(1230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(1231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(1231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(1231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.
제2 순환 유로(1232)는 냉매가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(1232)는 전극 플레이트(1230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(1232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(1232)들은 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(1232)는 제1 순환 유로(1231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(1232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제2 순환 유로(1232)는 제 1 순환 유로(1231)의 하부에 형성될 수 있다.
제2 공급 유로(1233)는 제1 순환 유로(1231)부터 상부로 연장되며, 전극 플레이트(1230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(1243)는 제 1 공급 유로(1221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(1231)와 제 1 공급 유로(1221)를 연결할 수 있다.
제1 순환 유로(1231)는 열전달 매체 공급 라인(1231b)을 통해 열전달 매체 저장부(1231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(1231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 실시 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(1231b)을 통해 제1 순환 유로(1231)에 공급되며, 제2 공급 유로(1233)와 제1 공급 유로(1221)를 순차적으로 거쳐 웨이퍼(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 웨이퍼(W)으로 전달된 열이 유전체 플레이트(1220)로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.
제2 순환 유로(1232)는 냉매 공급 라인(1232c)을 통해 냉매 저장부(1232a)와 연결될 수 있다. 냉매 저장부(1232a)에는 냉매가 저장될 수 있다. 냉매 저장부(1232a) 내에는 냉각기(1232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(1232b)는 냉매를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(1232b)는 냉매 공급 라인(1232c) 상에 설치될 수 있다. 냉매 공급 라인(1232c)을 통해 제2 순환 유로(1232)에 공급된 냉매는 제2 순환 유로(1232)를 따라 순환하며 전극 플레이트(1230)를 냉각할 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 냉각되면서 유전체 플레이트(1220)과 웨이퍼(W)를 함께 냉각시켜 웨이퍼(W)를 소정 온도로 유지시킬 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 냉매는 0℃이하(저온)로 냉각되어 공급될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 냉매는 -30℃ 이하(극저온)로 냉각될 수 있다. 실시 형태에 있어서, 냉매는 전극 플레이트(230)를 -30℃내지 -100℃ 보다 바람직하게는 -30℃내지 -60℃의 범위의　극저온으로 냉각한다.
전극 플레이트(1230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 전극 플레이트(1230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 제3 전원(1235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(1235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원을 포함할 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 제3 전원(1235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 전극 플레이트(1230)는 전극, 즉 하부 전극으로서 기능할 수 있다.
포커스 링(1240)은 유전체 플레이트(1220)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(1240)은 링 형상을 가지며, 유전체 플레이트(1220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 포커스 링(1240)의 상면은 외측부(1240a)가 내측부(1240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(1240)의 상면 내측부(1240b)는 유전체 플레이트(1220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(1240)의 상면 내측부(1240b)는 유전체 플레이트(1220)의 외측에 위치된 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 포커스 링(1240)의 외측부(1240a)는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(1240)은 웨이퍼(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 웨이퍼(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.
사이드 전극(1280)은 포커스 링(1240)에 제공될 수 있다. 사이드 전극(1280)은 챔버(1100)의 클리닝 공정에 사용되는 전극이다. 사이드 전극(1280)은 링 형상을 갖는다.
사이드 전극(1280)은 제4 전원(1280a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전원(1280a)은 고주파 전원일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 클리닝 가스를 플마즈마화할 수 있는 전원이면 좋다.
사이드 전극(1280)은 제4 전원(1280a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 포커스 링(1240)의 상부에만 국부적으로 플라즈가 생성될 수 있다.
제4 전원(1235a)과 사이드 전극(1280)은 제4 전원라인(1280c)에 의해 연결될 수 있으며, 제4전원 라인(1280c)에는 스위치(1280b)가 설치될 수 있다. 사이드 전극(1280)은 스위치(1280b)의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 제4 전원(1280a)과 전기적으로 연결되거나, 연결이 해제될 수 있다. 챔버의 클리닝 공정에서 클리닝 가스가 처리 공간으로 공급되면서 스위치(1280b)가 온(ON)되면, 사이드 전극(1280)으로 전류가 인가되고, 사이드 전극(1280)에 인가된 전류에 의해 포커스 링(1240)의 상부에 국부적인 플라즈마가 생성될 수 있다. 스위치의 동작은 제어기(1800)에 의해 제어될 수 있다.
본 실시예에서 사이드 전극(1280)은 포커스 링(1240) 내부에 제공되는 것으로 도시하고 있으나 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에서와 같이, 사이드 전극(1280)은 포커스 링(1240)과 전극 플레이트(1230) 사이에 제공될 수도 있다.
베이스 플레이트(1250)는 기판 지지 유닛(1200)의 하단부에 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(1250)는 챔버(1100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(1250)의 내부에는 공간(1255)이 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(1250)가 형성하는 공간(1255)은 공간(1255)의 외부와 기류가 소통될 수 있다. 베이스 플레이트(1250)의 외부 반경은 전극 플레이트(1230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다.
유전체 플레이트(1220)와 베이스 플레이트(1250)의 사이에는 절연체 플레이트(1270)가 위치할 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 베이스 플레이트(1250)의 상면을 덮을 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 전극 플레이트(1230)에 상응하는 단면적으로 제공될 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 절연체를 포함할 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 전극 플레이트(1230)와 베이스 플레이트(1250)의 전기적 거리를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
베이스 플레이트(1250)는 연결 부재(1253)를 가질 수 있다. 연결 부재(1253)는 베이스 플레이트(1250)의 외측면과 챔버(1100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(1253)는 베이스 플레이트(1250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(1253)는 기판 지지 유닛(1200)를 챔버(1100) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(1253)는 챔버(1100)의 내측벽과 연결됨으로써 베이스 플레이트(1250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제1 전원(1223a)과 연결되는 제1 전원 라인(1223c), 제2 전원(1225a)과 연결되는 제2 전원라인(1225c), 제3 전원(1235a)과 연결되는 제3 전원라인(1235c), 제4 전원(1280a)과 연결되는 제4 전원 라인(1280c), 열전달 매체 저장부(1231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(1231b), 냉매 저장부(1232a)와 연결된 냉매 공급 라인(1232c) 등은 연결 부재(1253)의 내부 공간(1255)을 통해 베이스 플레이트(1250) 내부로 연장될 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(1400)은 챔버(1100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(1400)은 용량 결합형　플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)타입의 플라즈마 소스를 사용할 수 있다.　CCP　타입의 플라즈마 소스가 사용되는 경우, 챔버(1100)의 상부에는 상부 전극(1410)과 상부 전극(1410)에 전력을 공급하는 상부 전원(1441)을 포함할 수 있다.
상부 전극(1410)은 원판 형상으로 제공될 수 있으며, 기판 지지 유닛의 상부에 위치한다. 상부 전극(1410)은 상부 전원(1441)과 전기적으로 연결된다. 상부 전극(1410)은 상부 전원(1441)에서 발생된 RF 전력을 챔버(1100) 내부에 머무르는 공정 가스에 인가하여 공정 가스를 여기시킨다. 공정 가스는 여기되어 플라즈마 상태로 변환된다. 상부 전극은 샤워헤드를 포함할 수 있다.
상부 전극(1410) 및 전극 플레이트(1230)는 처리 공간(1101)을 사이에 두고 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 전극 플레이트(1230)뿐만 아니라 상부 전극(1410)에 전력이 제공되면 양 전극 간의 공간에는 전기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다. 상부 전극(1410) 및 전극 플레이트(1230)에 인가되는 RF 신호는 제어기(1800)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에서 플라즈마 발생 유닛은 실시 예로 도시한 용량 결합형　플라즈마 타입의 플라즈마 소스뿐만 아니라 유도 결합형 플라즈마 타입의 플라즈마 소스가 적용될 수 있다.
가스 공급 유닛(1300)은 챔버(1100) 내부에 공정 가스 또는 클리닝 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(1300)은 샤워헤드(1320), 가스 공급 라인들(1313a~1313d), 그리고 가스 공급원(1312)을 포함할 수 있다. 가스 공급 유닛(1300)은 기판에 대한 공정 처리시 공정 가스를 공급하고, 챔버에 대한 클리닝 처리시 클리닝 가스를 공급할 수 있다.
가스 공급 유닛(1300)이 공급하는 공정 가스는 CF4(메탄), H2(수소), HBr(브롬화수소), NF3(삼불화질소), CH2F2(디플루오로메탄), O2(산소), F2(불소), HF(불화 수소) 중 어느 하나 이상 또는 이들의 조합일 수 있다. 한편, 제시된 공정 가스는 일 실시예에 불구하고 필요에 따라 달리 선택될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 기판을 에칭한다.
가스 공급 유닛(1300)이 공급하는 클리닝 가스는 챔버(1100) 내에 부착된 퇴적물의 제거에 적합한 가스이다. 공급하는 클리닝 가스는 예컨대, 산소(O2), 비활성 가스(예를 들면 아르곤 가스), 불소(F), 질소(N2), 수소(H) 중 어느 하나를 함유하는 가스여도 좋다.
배플 유닛(1500)은 챔버(1100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(1200)의 사이에 위치될 수 있다. 배플(1510)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 배플(1510)에는 복수의 관통홀(1511)들이 형성될 수 있다. 공정 챔버(1100) 내에 제공된 공정 가스는 배플(1510)의 관통홀(1511)들을 통과하여 배기홀(1102)로 배기될 수 있다. 배플(1510)의 형상 및 관통홀(1511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
제어기(1800)는 기판 처리 장치(1000)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 제어기(1800)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라, 후술되는 에칭 처리 등의 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 프로세스 압력, 고주파 전력이나 전압, 각종 가스 유량, 챔버 내 온도(상부 전극의 온도, 챔버의 측벽 온도, 정전 척 온도 등), 냉각기(1232b)의 온도 등이 입력되어 있다. 한편, 이들 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 기억 영역의 소정 위치에 세트하도록 해도 좋다.
한편, 리프트 핀 유닛(1900)은 상승 및 하강 움직임을 통해 유전체 플레이트(1220)에 기판(W)을 로딩하거나, 유전체 플레이트(1220)으로부터 기판(W)을 언로딩한다.
상술한 구성을 갖는 기판 처리 장치를 세팅하는 과정에서 각 모듈 내에 정밀하게 기판을 반송하기 위해서는 인덱스 로봇의 티칭 작업이 매우 중요하다. 본 발명에서는 인덱스 로봇의 이동 대상 위치 지정(티칭)을 ADAS 기술을 활용한 비젼 영상 처리를 통하여 고도의 정밀한 위치 지정을 무인 자동으로 지정할 수 있어, 설비내 유인 작업에서 발생할 수 있는 안전사고 및 작업 시간 최소화가 가능하다.
아래 실시예에서는 인덱스 로봇의 티칭 작업을 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 공정 모듈 내의 반송 로봇(250)에도 동일하게 적용할 수 있다.
인덱스 로봇(800)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18), 버퍼 유닛(2000), 그리고 로드락 모듈(30) 간에 기판(W)을 액세스할 수 있도록 굴신, 승강 및 선회 가능한 다관절 아암을 포함한다. 다관절 아암의 선단에는 엔드 이펙터(850)가 제공된다. 엔드 이펙터(850)에는 기판이 안착될 수 있다.
인덱스 챔버(140)에는 인덱스 레일(142)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(800)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(143)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(800)은 베이스(810), 몸체(820), 그리고 다관절 아암(830)을 포함한다. 베이스(810)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(820)는 베이스(810)에 결합된다. 몸체(820)는 베이스(810) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다.
도 5는 인덱스 로봇의 반송 위치 티칭 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
반송 위치 티칭 시스템은 비젼 카메라(910), 센서부(920), 영상 분석부(980), 로봇 제어부(990)를 포함할 수 있다.
비젼 카메라(910)와 센서부(920)는 반송 로봇(800)의 다관절 아암(830)에 설치될 수 있다. 비젼 카메라(910)는 주변을 촬영하여 영상을 취득하고, 그 영상을 영상 분석부(980)로 제공할 수 있다.
영상 분석부(980)는 비젼 카메라(910)로부터 취득된 영상을 판독하여 사물과의 거리, 사물간의 거리 및 그 좌표를 연산할 수 있다. 일 예로, 영상 분석부(980)는 인덱스 챔버 내의 사물을 인식하고, 사물과의 거리, 사물 간의 거리를 측정하는 ADAS (Advanced Driver Assistance System) 영상 기법을 통해 위치 좌표를 생성할 수 있다. 여기서 사물은 인덱스 로봇이 기판을 반송하는 반송 대상물 또는 반송 대상물의 출입구를 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는 캐리어(18) 또는 개구부(145), 버퍼 유닛(2000)의 출입구(2001), 로드락 챔버(32,34)의 기판 출입구(31) 등이 이에 해당될 수 있다.
센서부(920)는 주변 사물과의 근접 여부를 감지하여 티칭 과정에서 인덱스 로봇(800)의 엔드 이펙터(850)가 주변 사물과 충돌하는 위험 상황을 사전에 감지할 수 있다. 센서부(920)에서 감지된 정보는 로봇 제어부(990)로 제공될 수 있다. 센서부(920)는 라이다, 레이더, 및 초음파 센서로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1개를 포함할 수 있다.
로봇 제어부(990)는 영상 분석부(980)로부터 수신된 좌표에 따라 인덱스 로봇(800)의 이동을 제어한다.
도 6은 캐리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서와 같이, 캐리어(18)는 복수(예를 들면 25매)의 기판을 소정 간격으로 다단 적층할 수 있도록 슬롯(19)들을 포함하며, 정면에는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크(M)가 표시된다. 레퍼런스 마크(M)는 영상 분석부(980)에서 영상 데이터 판독시 위치 좌표를 용이하게 산출할 수 있도록 도움을 준다. 레퍼런스 마크(M)는 캐리어(18)가 로드 포트(120)에 안착되어 캐리어 도어가 개방되었을 때 인덱스 챔버(140)에서 확인 가능한 위치에 표시되는 것이 바람직하다. 또 다른 예로, 레퍼런스 마크(M)는 인덱스 챔버(140)의 반입구(145)와 인접한 위치에 제공될 수 있다.
상술한 구성을 갖는 반송 위치 티칭 시스템을 이용한 인덱스 로봇의 티칭은 다음과 같다. 여기서, 티칭은 가운데 위치한 캐리어(반송 대상물)의 티칭 작업을 일 예로 설명한다.
도 7 내지 도 8c를 참조하면, (S10) 인덱스 로봇(800)은 티칭 작업을 위해 인데스 챔버(140)의 홈 위치(H)에 위치시킨다. 여기서 홈 위치(H)는 인덱스 로봇(800)이 안전하게 대기할 수 있는 위치이며, 일반적으로 인덱스 챔버(140)의 일측 끝 부분이 홈 위치로 지정된다(도 8a 참고).
(S20) 인덱스 로봇(800)이 홈 위치(H)에 대기중인 상태에서 비젼 카메라(910)는 주변 영상을 촬영하고, 이렇게 촬영된 1차 영상은 영상 분석부(980)로 제공된다. 주변 영상 촬영시 비젼 카메라(910)는 사물들을 향하도록 위치될 수 있으며, 필요에 따라 다관절 아암(830)이 일정각도 회전될 수 있다. 영상 분석부(980)는 취득된 영상 데이터를 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 반송 대상물(2번째 캐리어;18)을 특정해서 반송 대상물에 대한 1차 위치 좌표를 도출한다(도 8a 참고).
(S30) 인덱스 로봇(800)은 로봇 제어부(990)에 의해 1차 위치 좌표(2번째 캐리어의 전방)로 이동된다(도 8b 참고).
(S40) 인덱스 로봇(800)이 1차 위치 좌표로 이동된 상태에서 비젼 카메라(910)는 캐리어(18)에 대한 2차 영상(정밀 영상)을 취득하고, 영상 분석부(980)는 취득된 영상 데이터를 판독하여 2차 위치 좌표를 도출한다. 2차 위치 좌표는 캐리어(18)의 슬롯별 위치 좌표들을 포함할 수 있다. 이때, 인덱스 로봇(800)의 위치가 정밀하게 보정된다(도 8b 참고).
(S50) 로봇 제어부(990)는 슬롯별 위치 좌표에 따라 인덱스 로봇(800)이 캐리어(18)의 슬롯들에 기판을 로딩 언로딩하는 동작을 수행하도록 인덱스 로봇(800)을 제어한다(도 8c 참고).
(S60) 반송 대상물(2번째 캐리어)에 대한 티칭 작업이 완료되면, 인덱스 로봇(800)은 홈 위치(H)로 복귀한다.
그리고, 다음 티칭 대상으로 설정된 새로운 캐리어를 특정하여 S20 ~ S60 단계를 반복 수행한다.
한편, 상술한 티칭 과정에서 인덱스 로봇(800)의 엔드 이펙터에는 더미용 기판이 안착된 상태에서 진행될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
910 : 비젼 카메라
920 : 센서부
980 : 영상 분석부
990 : 로봇 제어부

Claims (20)

  1. 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법에 있어서,
    a) 피반송물이 반송되는 반송 대상물들이 배치된 반송 챔버의 홈 위치에 반송 로봇을 설치하는 단계;
    b) 상기 홈 위치에서 상기 반송 로봇에 설치된 비젼 카메라를 통해 1차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 상기 반송 대상물을 특정해서 상기 반송 대상물에 대한 1차 위치 좌표를 도출하는 단계;
    c) 상기 반송 로봇을 상기 1차 위치 좌표에 해당되는 위치로 이동시키는 단계; 및
    d) 상기 제1차 위치 좌표에서 상기 비젼 카메라를 통해 상기 반송 대상물에 대한 2차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 2차 위치 좌표를 도출하는 단계를 포함하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반송 대상물에는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크가 표시되며,
    상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터 판독시 상기 레퍼런스 마크에 근거하여 위치 좌표를 도출하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터는 ADAS 영상 기법을 통해 위치 좌표를 도출하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반송 대상물은
    피반송물이 적재되는 다수의 슬롯들을 포함하고,
    상기 d) 단계에서 상기 2차 위치 좌표는 상기 슬롯별 위치 좌표들을 포함하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반송 로봇은 피반송물이 안착되는 엔드이펙터를 포함하고,
    e) 상기 d) 단계 이후 상기 슬롯별 위치 좌표에 따라 상기 엔드이펙터를 상기 반송 대상물의 슬롯들에 피반송물을 로딩 언로딩하는 테스트 단계를 더 포함하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반송 대상물은 상기 테스트 단계를 마친 후 상기 홈 위치로 복귀하고, 다음 티칭 대상으로 설정된 반송 대상물을 특정하여 상기 b) 단계부터 e)단계를 반복 수행하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반송 로봇의 엔드 이펙터에는 피반송물 대신 더미용 기판이 안착된 상태에서 티칭이 이루어지는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  8. 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템에 있어서,
    반송 챔버의 홈 위치에 위치되는 반송 로봇의 아암에 설치되고, 주변을 촬영한 1차 영상을 취득하여 출력하는 비젼 카메라;
    상기 비젼 카메라로부터 취득된 1차 영상을 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 반송 대상물을 식별하고, 식별된 상기 반송 대상물의 전방에 반송 로봇이 위치될 수 있는 1차 위치 좌표를 생성하는 영상 분석부; 및
    상기 영상 분석부로부터 수신된 상기 1차 위치 좌표를 따라 상기 반송 로봇의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비젼 카메라는
    상기 반송 로봇이 상기 1차 위치 좌표에 위치되면, 상기 반송 대상물을 촬영한 2차 영상을 취득하여 출력하고,
    상기 영상 분석부는 상기 2차 영상을 판독하여 2차 위치 좌표를 생성하며,
    상기 제어부는 상기 영상 분석부로부터 수신된 상기 2차 위치 좌표를 따라 상기 반송 로봇의 이동을 제어하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반송 대상물은
    적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크를 포함하며,
    상기 영상 분석부는 영상 판독시 상기 레퍼런스 마크에 근거하여 위치 좌표를 도출하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  11. 제10에 있어서,
    상기 영상 분석부는
    ADAS(Advanced Driver Assistance System) 영상 기법을 통해 위치 좌표를 도출하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 반송 대상물은
    기판이 적재되는 다수의 슬롯들을 포함하고,
    상기 2차 위치 좌표는
    상기 슬롯별 위치 좌표들을 포함하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 슬롯별 위치 좌표에 따라 상기 반송 로봇이 상기 반송 대상물의 슬롯들에 기판을 로딩 언로딩하는 동작을 수행하도록 상기 반송 로봇의 이동을 제어하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 반송 로봇의 아암에 설치되고, 상기 아암이 주변 설비와 충돌을 사전에 감지하기 위한 센서부를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 센서부로부터 충돌 감지 신호가 출력되면 상기 반송 로봇의 티칭 동작을 중단하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 센서부는
    라이다, 레이더, 및 초음파 센서로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1개를 포함하는 반송 로봇의 반송 위치 티칭 시스템.
  16. 반송 용기에 대한 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법에 있어서,
    a) 반송 용기들이 로드 포트에 안착된 반송 챔버에서 반송 로봇을 홈 위치에 위치시키는 단계;
    b) 상기 홈 위치에서 상기 반송 로봇에 설치된 비젼 카메라를 통해 1차 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 티칭 대상으로 기설정된 반송 용기를 특정해서 상기 반송 용기에 대한 1차 위치 좌표를 도출하는 단계;
    c) 상기 반송 로봇을 상기 1차 위치 좌표에 해당되는 위치로 이동시키는 단계; 및
    d) 상기 제1차 위치 좌표에서 상기 비젼 카메라를 통해 상기 반송 용기에 대한 정밀 영상을 취득하고, 취득된 영상 데이터를 판독하여 상기 반송 용기 내의 슬롯별 위치 좌표들을 포함하는 2차 위치 좌표를 도출하는 단계;
    e) 상기 슬롯별 위치 좌표에 따라 상기 반송 로봇이 상기 반송 용기의 슬롯들에 기판을 로딩 언로딩하는 동작을 수행하는 단계; 및
    f) 상기 반송 용기의 티칭 작업을 마친 상기 반송 로봇을 상기 홈 위치로 복귀시키고, 다음 티칭 대상으로 설정된 반송 대상물을 특정하여 상기 b) 단계부터 e)단계를 반복 수행하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 반송 용기는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 마크를 포함하며,
    상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터 판독시 상기 레퍼런스 마크에 근거하여 위치 좌표를 도출하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 b) 및 d)에서 상기 영상 데이터는 ADAS 영상 기법을 통해 위치 좌표를 도출하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 반송 로봇은 엔드 이펙터에 더미용 기판이 안착된 상태에서 티칭이 이루어지는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 e) 단계에서 상기 반송 로봇의 엔드 이펙터에 장착된 센서부가 주변 설비와 충돌을 사전에 감지하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 방법.
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