KR20230155756A - 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법 - Google Patents

웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230155756A
KR20230155756A KR1020220055331A KR20220055331A KR20230155756A KR 20230155756 A KR20230155756 A KR 20230155756A KR 1020220055331 A KR1020220055331 A KR 1020220055331A KR 20220055331 A KR20220055331 A KR 20220055331A KR 20230155756 A KR20230155756 A KR 20230155756A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transfer robot
wafer transfer
end effector
wafer
inspection device
Prior art date
Application number
KR1020220055331A
Other languages
English (en)
Inventor
간용연
원종백
이상태
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020220055331A priority Critical patent/KR20230155756A/ko
Publication of KR20230155756A publication Critical patent/KR20230155756A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0095—Manipulators transporting wafers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/028—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68707—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a robot blade, or gripped by a gripper for conveyance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치 및 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사 방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는, 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터가 머무르기 위한 수용공간을 형성하는 측정부; 및 상기 수용공간을 출입하는 상기 웨이퍼 이송 로봇에 대한 계측 정보를 수집하는 정보 수집부;를 포함하고, 상기 정보 수집부는, 레이저 스캔 센서모듈, 라인스캔 센서모듈, 온오프 센서모듈, 거리 센서모듈 및 진동 센서모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.

Description

웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법{Inspection device for wafer transfer robot, method for inspecting and method for teaching wafer transfer robot using the same}
본 발명은 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사 방법 및 웨이퍼 이송 로봇의 티칭방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체는 노광, 식각, 증착, 연마, 세정 등과 같은 다양한 공정을 수행하여 제조하며, 복수 개의 반도체 제조 시스템들에 웨이퍼(wafer)를 연속적으로 이송하여 가공 처리하도록 하고 있다.
상기와 같은 반도체 제조 시스템에서 복수 개의 공정을 수행하기 위해서는 웨이퍼를 공정 장비에 이송하여 가공하며, 공정 장비로의 웨이퍼의 이송은 복수 개의 웨이퍼를 내부에 적층할 수 있는 구조를 가진 풉(front opening unified pod, FOUP)에 웨이퍼를 담아 OHT 등과 같은 자동 이송 시스템을 이용하여 이송한다. 이때, 이송된 풉은 공정 장비의 EFEM(equipment front end module) 상에 놓이게 되며, EFEM은 풉의 커버을 개방하고 웨이퍼 이송 로봇을 이용해 내부에 배치된 복수 개의 웨이퍼들 중에서 하나의 웨이퍼를 픽(pick)하여 공정 장비의 챔버로 이송한다.
상기 웨이퍼 이송 로봇은 물리적으로나 제어적으로 이상이 발생하여 잘못된 위치로 움직이는 경우 웨이퍼가 파손되거나 공정 불량이 유발된다는 문제가 발생할 수 있어 반도체의 품질에 크게 영향을 미치는 요소이다.
이에 따라, 웨이퍼 이송 로봇이 웨이퍼를 정확하게 공정 챔버별로 이송하기 위해서는, 엔드 이펙터로 웨이프를 로딩하는 픽(pick) 구동을 수행하여야 한다. 상기와 같은 픽 구동을 수행하기 위해서는 웨이퍼 이송 로봇이 상승 구동을 수행하기 전에 엔드 이펙터가 먼저 도착해야 하는 위치(teaching point)에 도달해야 하며, 엔드 이펙터가 도착해야 하는 위치에 도착할 수 있도록 웨이퍼 이송 로봇에 위치를 기억하게 하는 티칭 작업을 수행하고 있다.
기존에는 웨이퍼 이송 로봇을 주기별로 티칭(teaching)하여 웨이퍼 이동 로봇의 이동 경로를 관리하고 올바른 동작을 구동시키기 위해, 관리자가 육안으로 확인하는 방법을 사용하거나, 티칭 프로그램이 내장된 로봇을 활용하고 있다.
하지만, 관리자가 육안으로 확인하는 방법을 사용할 경우 육안으로 확인할 수 없는 수준의 문제점을 해결하기 어렵고, 구동 장치의 간단한 미세 조정 등과 같은 단발성 조치만 진행할 수 있어 웨이퍼 이송 로봇의 지속적인 관리가 어렵고, 티칭 작업을 위해 반도체 제조 시스템의 운영을 중단하여야 하기 때문에 제조 및 관리 비용이 크게 증가한다는 문제가 있다.
또한, 티칭 프로그램을 내장한 로봇을 활용할 경우 해당 로봇의 관리만이 가능하여 로봇의 제조사별로 파라미터와 저장 데이터가 상이하고, 복수 개의 웨이퍼 이송 로봇이 설치된 반도체 제조 시스템의 관리가 불충분하며, 관리를 위한 정량적이고 객관적인 정보를 수집하기 어렵다는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
일 실시예에 따르면, 웨이퍼 이송 로봇의 티칭을 위한 정량화된 데이터를 수집할 수 있고, 티칭을 위한 객관적인 판단 근거를 제공할 수 있어 기존에 작업자의 육안 정비를 대체할 수 있는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 구조가 서로 상이한 다양한 종류의 웨이퍼 이송 로봇에 대한 티칭이 가능하고, 검사장치의 레벨 확인, 티칭 보조, 로봇 반복 재현성까지 분석이 가능한 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 웨이퍼 이송 로봇을 주기적으로 점검하고, 데이터를 누적하여 시간 트랜드를 분석하고 나아가 수집된 빅 데이터를 통해 웨이퍼 이송 로봇의 장비별 이슈 발생 요인에 대한 정밀한 분석이 가능한 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는, 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터가 머무르기 위한 수용공간을 형성하는 측정부; 및 상기 수용공간을 출입하는 상기 웨이퍼 이송 로봇에 대한 계측 정보를 수집하는 정보 수집부;를 포함하고, 상기 정보 수집부는, 레이저 스캔 센서모듈, 라인스캔 센서모듈, 온오프 센서모듈, 거리 센서모듈 및 진동 센서모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법은, 상기에 기재된 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 이용하여 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터 및 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 계측 정보를 수집하는 단계; 및 상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 정상여부를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 티칭방법은, 상기에 기재된 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 이용하여 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터 및 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 계측 정보를 수집하는 단계; 상기 계측 정보를 이용하여 웨이퍼 이송 로봇의 정상여부를 판단하는 단계; 상기 웨이퍼 이송 로봇이 정상이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 계측 정보를 이용해 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성하는 단계; 및 상기 티칭 파라미터를 이용해 상기 웨이퍼 이송 로봇을 티칭하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 복수 개의 센서에서 수집된 정보를 이용하여 사람의 육안으로는 확인이 불가능한 100 ㎛ 미만의 수준까지 계측이 가능하고, 로봇 티칭을 위한 정량화된 데이터를 수집할 수 있어 객관적인 판단 근거를 제공할 수 있으며, 이에 따라, 기존에 작업자의 육안 정비를 대체하여 정밀한 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 작업이 가능하다.
또한, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 엔드 이펙터의 상대적인 위치와 절대적인 위치를 계측 및 관리할 수 있으며, 이에 따라, 구조가 서로 상이한 다양한 종류의 이송 로봇에 대한 티칭이 가능하고, 검사장치의 수평 레벨과 이송 로봇의 반복 재현성까지 분석이 가능하다.
그리고, 웨이퍼 이송 로봇을 주기적으로 점검하고, 데이터를 누적하여 시간 트랜드를 분석하고 나아가 수집된 빅 데이터를 통해 웨이퍼 이송 로봇의 장비별 이슈 발생 요인에 대한 정밀한 분석이 가능하다.
특히, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 반도체 제조 시스템 전체를 제어하기 위한 CTC에 연계하여 제어부로 명령을 전달하기 때문에 웨이퍼 이송 로봇이 자동 티칭 기능을 지원하지 않는 경우에도 적용이 가능하다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치의 수용공간에 웨이퍼가 배치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에 배치된 정보 수집부와 하부 프레임에 형성된 장착 홈을 나타낸 평면도이다.
도 4는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치의 구성도이다.
도 5는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 레이저 스캔 센서모듈의 감지 영역과 배치를 나타낸 평면도이다.
도 6은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서가 지지부재의 슬롯을 감지하는 상태를 나타낸 정면도이다.0
도 7은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서를 이용하여 엔드 이펙터를 출입 구간별로 구분지어 계측하는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 8은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서를 이용해 웨이퍼 및 엔드 이펙터를 감지하는 상태를 나타낸 평면도이다.
도 9는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 제1 내지 제3 온오프 센서의 감지 영역과 이를 이용하여 엔드 이펙터의 상면에 로딩된 웨이퍼와 엔드 이펙터를 감지하는 상태를 나타낸 정면 사시도이다.
도 10은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 거리 센서모듈의 배치 위치 및 감지 방향(화살표)를 나타낸 (a) 정면도 및 (b) 평면도이다.
도 11은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 엔드 이펙터가 측정부에 머무르는 상태에 거리 센서모듈의 각 센서가 감지하는 영역을 나타낸 평면도이다.
도 12는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 엔드 이펙터가 측정부에 머무르는 상태에서 거리 센서모듈의 Y-팁 센서 및 Z-팁 센서가 엔드 이펙터의 정보를 수집하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 13은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 이용해 검사를 수행하기 위한 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 14는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법을 나타낸 공정도이다.
도 15는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 티칭방법을 나타낸 공정도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치(10)는 웨이퍼 이송 로봇에 설치된 엔드 이펙터의 수평 레벨, 두께, 롤 구동과 피치 구동에 대한 수평 레벨에 대한 계측 정보를 각각 수집한다. 또한, 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 중심과 수평 레벨에 대한 계측 정보를 각각 수집한다. 그리고, 검사장치의 수평 레벨에 대한 계측 정보를 수집한다. 이후, 상기 웨이퍼의 중심, 엔드 이펙터과 검사장치의 수평 레벨에 대한 계측 정보를 복합화하여 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 파라미터를 생성한다. 이에 따라, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치(10)는 웨이퍼 이송 로봇을 정량적, 주기적으로 관리할 수 있다.
참고로, 본 명세서에서 수평 레벨은 기울어짐을 의미하는 것으로, 좌우측 레벨, 전후측 레벨 또는 높이가 서로 상이한 경우 발생되는 현상을 의미한다. 본 명세서에서 레벨은 웨이퍼 또는 엔드 이펙터가 위치하는 높이에 대한 위치 정보를 의미하는 것이다.
구체적으로, 웨이퍼 이송 로봇과 검사 장치는 각각 손상, 체결 불량 등에 의해, 엔드 이펙터가 일방향으로 기울어지거나 검사장치가 기울어지는 현상이 발생할 수 있다. 그리고, 베어링, 풀리, 벨트, 기어 등과 같은 부품이 손상되어 로봇 매니퓰레이터가 기울어지거나, 티칭 불량, 캘리브레이션 불량, Z축 진동, 슬라이딩 이슈 등과 같은 불량이 발생될 우려가 있다. 특히, 상기와 같은 웨이퍼 이송 로봇의 불량이 발생하면 이송되는 웨이퍼가 파손되거나, 웨이퍼 상에 스크레치가 생성되는 등의 문제가 유발될 수 있다.
기존에는 반도체 산업이 발전함에 따라 반도체 제조 시스템내에 설치되는 웨이퍼 이송 로봇의 처리량과 정밀도를 향상시키기 위한 연구가 주로 진행되어왔으나, 로봇의 발전만큼 관리 수준은 작업자 육안을 이용해 풉으로 진행하는 수준에 불과하며, 정량적으로 데이터를 측정하여, 작업자 판단을 도와주는 장비는 현재로써 마땅히 없는 실정이다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 ATM 로봇 등과 같은 웨이퍼 이송 로봇에 대한 점검 절차에 작업자 주관이 아닌 정량적인 데이터 계측을 통해 판단 근거를 만들며, 데이터를 누적하여 시간 트랜드를 분석하고 나아가 수집된 빅 데이터를 통해 에러 요소 분석이 가능하다.
또한, 센서를 이용한 간단한 계측을 통해 검사 대상 로봇의 상태를 관리자가 확인할 수 있는 계측 정보를 제공할 수 있으며, 육안으로 확인되지 않는 문제점에 대한 조치를 가능하게 한다.
이하, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치(10)를 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치의 구성들을 각각 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치(10)는 측정부(100) 및 정보 수집부(200)를 포함하는 구조를 갖는다.
상기 측정부(100)는 내부에 티칭 포인트가 형성되고, 일면에 유입구가 형성되어 웨이퍼(W) 이송로봇(20)의 구동에 의해 엔드 이펙터(21)가 머무르기 위한 수용공간을 형성한다. 상기 측정부(100)에는 적어도 하나 이상의 센서모듈이 설치되어 웨이퍼(W) 이송로봇(20)의 검사를 위한 정보를 수집할 수 있도록 수용공간을 형성한다(도 13의 이송로봇 구조 참조).
상기 측정부(100)는 반도체 제조 공정에서 통상적으로 사용하는 양산형 풉(FOUP)과 유사한 형상 및 기능을 갖도록 제작된 구조물을 이용해 구현할 수 있다. 이에 의해, 측정부(100)는 반도체 제조 시스템의 EFEM의 로드 포트(load port)에 장착 및 탈착되는 구조를 형성할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 웨이퍼 이송로봇의 검사장치는 이송한 다음 로드 포트에 설치되어 다양한 웨이퍼 이송로봇의 검사를 위해 활용될 수 있다.
상기 측정부(100)는 RF ID 등의 통신 모듈 또는 안테나를 포함하여 EFEM에서 실시예에 따른 웨이퍼(W) 이송로봇 검사장치(10)의 정보를 송수신하도록 구성할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구조의 측정부(100)를 포함하는 실시예에 따른 웨이퍼(W) 이송로봇 검사장치(10)는 반도체 제조 시스템에 즉시 적용하여 웨이퍼 이송 로봇(20)의 이상여부를 확인할 수 있는 바, 반도체 제조 시스템의 가동을 중단하지 않고 웨이퍼 이송 로봇(20)의 이상 여부를 검사할 수 있다.
상기 측정부(100)의 구조에 대해 상세히 살펴보면, 측정부(100)는, 하부 프레임(110), 측면 프레임(120), 도어(130) 및 상부 프레임(140)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이에 의해, 측정부(100)는 로드 포트에 대한 장착 범용성을 확보하고, 틀어짐이 방지되는 구조를 가지며, 일측면이 개방되어 웨이퍼 이송 로봇(20)의 엔드 이펙터(21)가 출입할 수 있다.
상기 하부 프레임(110)은 측정부(100)의 하부에 배치되어 측면 프레임(120), 도어(130) 및 상부 프레임(140)을 고정하여 지지하는 지지판의 역할을 한다.
또한, 상기 하부 프레임(110)에는, 로드 포트의 브라켓이 장착되기 위한 적어도 하나 이상의 장착 홈(111, 112, 113)이 형성된 구조를 가질 수 있으며, 상기 장착 홈(111, 112, 113)의 중심에서 연장된 연장선이 각각 웨이퍼 중심과 동일한 지점에서 만나도록 설정하고, 해당 위치에 진동 센서모듈(250)이 설치되도록 하여 웨이퍼 이송 로봇(20)의 정확한 진동 정보와 레벨 정보를 수집할 수 있도록 한다(도 3 참조).
상기 측면 프레임(120)은 하부 프레임(110)의 양측면에 각각 고정 설치되어 도어(130)와 상부 프레임(140)을 지지하는 구조를 형성한다. 상기 측면 프레임(120)은 적어도 한 개 이상의 웨이퍼(W)가 수납될 수 있도록 내벽 측에 슬롯이 형성된 지지부재(121)를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상기 지지부재(121)는 측면 프레임(120)에 승강 및 하강이 가능한 구조로 배치될 수 있으며, 이에 의해, 지지부재(121)의 레벨 조절이 가능하여 다양한 레벨에서 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 파라미터를 생성할 수 있도록 한다. 또한, 상기 측면 프레임(120)의 일면에는 핸들(123)이 형성되어 관리자가 손쉽게 이송하는 구조를 형성할 수 있다.
상기 도어(130)는 개폐가 가능한 구조를 형성하고, 엔드 이펙터(21)가 출입하기 위한 유입구를 형성한다. 상기 도어(130)는 측면 프레임(120)에 의해 양측면이 지지되고 관리자가 수용공간을 확인할 수 있도록 투명한 유리 판재를 이용해 형성할 수 있다. 상부 프레임(140)은 측면 프레임(120)의 상부에 형성되어 수용공간을 형성하는 역할을 한다.
상기 하부 프레임(110), 측면 프레임(120) 및 상부 프레임(140)은 각각 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재로 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기 지지부재(121)는 테프론 소재를 이용해 제조한 것을 사용하여 웨이퍼(W)의 슬립을 방지하는 구조를 형성할 수 있다.
상기 측정부(100)에 설치되고 정보 수집부(200)를 구성하는 센서모듈의 설치 위치 및 기능에 대하여는 하기에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 정보 수집부(200)는, 적어도 하나 이상의 센서모듈을 포함하여 웨이퍼(W) 이송로봇의 엔드 이펙터(21)와 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)를 감지하여 계측 정보를 수집하는 역할을 한다.
상기 계측 정보는 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨(기울어짐 또는 틸트), 엔드 이펙터(21)의 두께(thickness), 엔드 이펙터(21)의 롤(roll) 및 피치(pitch) 구동 높이, 웨이퍼 이송 로봇의 진동(vibration), 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)의 중심 좌표, 웨이퍼(W)의 수평 레벨 중 어느 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기와 같은 계측 정보를 각각 수집하도록 하기 위해서, 정보 수집부(200)는 레이저 스캔 센서모듈(210), 라인스캔 센서모듈(220), 온오프 센서모듈(230), 거리 센서모듈(240), 진동 센서모듈(250)을 포함할 수 있다.
먼저, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)와 엔드 이펙터(21)에 관련된 제1 계측 정보를 수집하도록 한다.
상기 레이저 스캔 센서모듈(210)은 엔드 이팩터의 측면에 광을 조사하는 레이저 광원(210a) 및 수광 센서(210b)를 포함하는 구조를 갖는 레이저 스캔 센서를 이용해 구현할 수 있다. 상기 레이저 광원(210a) 및 수광 센서(210b)는 각각 서로 위치를 변경하여 설치할 수 있다. 상기 레이저 광원(210a) 및 수광 센서(210b)는 각각 특정 높이를 갖도록 배치될 수 있으나, 웨이퍼(W) 또는 엔드 이펙터(21)의 위치에 맞게 높이를 조절할 수 있다.
또한, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨, 두께, 롤(roll) 방향 높이, 피치(pitch) 방향 높이에 관련된 제1 계측 정보를 수집할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇에서 레이저 스캔 센서모듈(210)의 감지 영역(L)과 배치를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 웨이퍼(W)의 중앙을 관통하여 로봇의 엔드 이펙터(21)가 이송되는 이송축과 이루는 각도(θ1)가 30 내지 80° 각도(특히, 55°)를 이루도록 배치될 수 있다. 이때, 광원(210a) 및 수광 센서(210b)는 각각 웨이퍼(W) 및 엔드 이펙터(21)의 유입(inlet) 및 유출(outlet)에 레이저 광의 간섭이 없도록 이송축으로부터 일정거리(r) 만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 웨이퍼(W)의 반지름이 150 mm인 경우 레이저 스캔 센서모듈은 155 내지 180 mm, 특히, 160 mm의 이격 거리(d1)에 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조로 배치된 레이저 스캔 센서모듈(210)은 엔드 이펙터의 측면에 광을 조사하여 엔드 이펙터의 수평 레벨과 두께 관련 계측 정보를 수집할 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩한 상태인 엔드 이펙터의 측면에 광을 조사하면, 웨이퍼(W) 또는 엔드 이펙터(21)가 기울어진 상태이거나, 잘못된 위치에 배치된 경우 수광 센서(210b)에 조사되는 레이저 광의 수집량이 달라진다. 이와 같이, 광의 수집량을 측정하여 엔드 이펙터와 웨이퍼의 수평 레벨과 두께 관련 계측 정보를 수집할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇에서 레이저 스캔 센서모듈(210)이 지지부재의 슬롯(slot)을 감지하는 상태를 나타낸 정면도이다. 도 7은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 레이저 스캔 센서모듈(210)을 이용하여 엔드 이펙터(21)를 출입 구간별로 구분지어 계측하는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 레이저 스캔 센서모듈(210)은 슬롯과 슬롯 사이에 배치되는 웨이퍼(W)의 두께 및 높이와, 엔드 이펙터(21)의 두께 및 수평 레벨에 대한 정보를 수집할 수 있다.
구체적으로, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 웨이퍼(W) 및 엔드 이펙터(21)의 두께, 지지부재(121)에 형성된 상부 슬롯(upper slot)과 하부 슬롯(lower slot) 간의 간격(g), 2개의 슬롯 사이에 웨이퍼(W) 및 엔드 이펙터(21)가 위치하는 높이에 대한 제1 계측 정보를 수집할 수 있다.
또한, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 엔드 이펙터(21)가 홈 위치에서 측정부(100)의 수용 공간 내부로 진입하도록 이송 로봇을 구동시키고, 측정부(100)의 수용공간에 진입한 엔드 이펙터(21)를 홈 위치로 복귀하도록 이송 로봇을 구동시켜 엔드 이펙터(21)의 롤 방향 구동 및 피치 방향 구동에 대한 수평 레벨에 대한 제1 계측 정보를 수집할 수 있다.
구체적으로, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 측정부(100)로 출입하는 엔드 이펙터(21)를 출입 구간별로 구분지어 계측하도록 하여 출입 구간별 정보를 수집할 수 있다. 상기 엔드 이펙터(21)는 하부에 표시된 화살표 방향으로 측정부(110)의 수용공간으로 출입할 수 있고, 엔드 이펙터(21)를 출입 구간별로 구분지어 계측할 수 있다. 즉, 엔드 이펙터(21)를 출입시킬 때 엔드 이펙터(21)가 일정 거리(d2) 만큼 이동하면 해당 시점에 출입 구간별 정보를 수집할 수 있고, 출입 구간별 정보를 이용해 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨을 산출할 수 있다. 엔드 이펙터(21)의 레벨 산출은 엔드 이펙터(21)와 풉의 레벨이 평행하다면 높이와 두께가 일정하게 계측될 것이고, 엔드 이펙터(21)와 풉의 레벨이 평행하지 않고 일방향으로 기울어진 경우 높이 및 두께가 각 위치 별로 증감 또는 감소하게 되어 이와 같은 원리를 이용하여 엔드 이펙터(21)의 레벨을 산출할 수 있다.
또한, 레이저 스캔 센서모듈(210)은 측정부(100)로 출입하는 엔드 이펙터(21)를 출입 구간별로 구분지어 계측하도록 하여 출입 구간별 정보를 수집할 수 있다. 즉, 엔드 이펙터(21)를 출입시킬 때 엔드 이펙터(21)가 일정 거리(d2) 만큼 이동하면 해당 시점에 출입 구간별 정보를 수집할 수 있다. 상기와 같은 출입 구간별 정보는 엔드 이펙터(21)의 레벨 및 두께에 대한 정보를 포함하며 이를 이용하여 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨을 산출할 수 있다. 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨 산출은 엔드 이펙터(21)와 풉의 레벨이 평행하다면 높이와 두께가 일정하게 계측될 것이고, 엔드 이펙터(21)와 검사 장치의 수평 레벨이 평행하지 않고 틀어지거나 일방향으로 기울어진 경우 레벨 및 두께가 각 위치 별로 증감 또는 감소하게 되어 이와 같은 원리를 이용하여 출입 구간별 정보를 연속적으로 수집하여 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨을 산출할 수 있다.
한편, 라인스캔 센서모듈(220)은 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)의 중심을 판독하는 기능(read wafer center, RWC)을 수행하여 웨이퍼(W) 중심의 좌표 관련 정보를 포함하는 제2 계측 정보를 수집할 수 있다.
상기 라인스캔 센서모듈(220)은 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 각각 광을 조사하는 광원과 조사된 광을 수집하는 수광 센서 또는 반사판을 포함하는 구조를 갖는다. 상기와 같은 구조를 갖는 상기 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 각각 웨이퍼(W) 또는 엔드 이펙터(21)의 상면 또는 하면에 수평 방향으로 광을 조사한다.
도 8은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇에서 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)을 이용해 웨이퍼(W)를 감지하는 상태를 나타낸 상면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 각각 상기 하부 프레임(110)의 양측에 형성될 수 있으며, 하부 프레임(110)에서 일정 높이만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다. 특히, 라인스캔 센서모듈(220)은 상기 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)의 상부 및 하부로 이동이 가능한 구조를 형성하여 높이를 조절하기 위한 높이 조절 수단(미도시)이 구비되어 그 높이를 웨이퍼(W) 또는 로봇 핸드의 위치에 맞게끔 변경할 수 있다.
상기 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 측정부(100) 내부의 다른 구성요소의 간섭 없이 웨이퍼(W) 또는 엔드 이펙터(21)를 가로질러 측정해야하므로, 하부 프레임의 두개의 대각선 상의 각 모서리에 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 각각 이송축을 기준으로 좌우 대칭되도록 배치되며, 사이각(θ2)이 90 내지 150°, 특히, 120°가 되도록 배치되어 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)의 중심을 판독할 수 있도록 한다. 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 이송축(transport axis)을 기준으로 좌우로 각각 45 내지 75°, 특히, 60°가 되도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 엔드 이펙터(21)와 로딩된 웨이퍼(W)의 위치에 따라, 좌측의 센서와 우측의 센서에서 측정되는 거리가 상이한 경우, 이를 바탕으로 엔드 이펙터(21)와 로딩된 웨이퍼(W)의 상대적 위치, 이동 로봇의 방향을 판단할 수 있도록 제2 계측 정보를 수집할 수 있다. 그리고, 제1 라인스캔 센서(220a) 및 제2 라인스캔 센서(220b)는 티칭 포인트(P)에 광을 조사하며 이에 따라 웨이퍼(W) 중심에 대한 좌표(X, Y)에 대한 정보를 수집할 수 있다.
상기 온오프 센서모듈(230)은 웨이퍼 이송 로봇의 이동 경로에 광을 조사하여 웨이퍼 이송 로봇에 리프팅된 상태의 웨이퍼(W)를 감지하여 제3 계측 정보를 수집할 수 있다. 이를 위해, 상기 온오프 센서모듈(230)은 상기 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)를 포함할 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇에서 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)를 이용하여 엔드 이펙터(21)의 상면에 로딩된 웨이퍼(W)와 엔드 이펙터(21)를 감지하는 상태를 나타낸 정면 사시도이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 제1 온오프 센서(231) 및 제3 온오프 센서(233)는 각각 상기 하부 프레임(110)의 양측에 일정 간격으로 이격된 위치에 설치되고, 상기 제2 온오프 센서(232)는 상기 제1 온오프 센서(231) 및 제3 온오프 센서(233)의 사이에 설치되며, 상기 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)는 각각 웨이퍼 이송 로봇의 이동 경로에 광을 조사하여 웨이퍼 이송 로봇에 리프팅된 상태의 웨이퍼(W)를 감지할 수 있다. 상기 엔드 이펙터(21)는 웨이퍼 이송 로봇의 구동에 의해 이송축을 따라 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)에 의해 광이 조사되는 제1 내지 제3 조사 영역(I1, I2, I3 )에 서서히 진입할 수 있고, 티칭 포인트에 위치하게 되면 구동이 정지된 상태로 머무를 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼(W)는 원형의 구조를 가지므로, 엔드 이펙터(21) 구동시 상기 제2 온오프 센서(232)가 웨이퍼(W)를 먼저 감지하고, 이후, 제1 온오프 센서(231) 및 제3 온오프 센서(233)가 감지하게 된다. 이에 따라, 로봇의 오작동으로 인해 웨이퍼(W)가 한쪽으로 치우쳐진 상태로 로딩된 경우 제1 내지 제3 온오프 센서의 감지 시간이 상이해질 수 있으며, 감지가 되지 않는 경우도 발생할 수 있다. 즉, 제1 온오프 센서 및 제3 온오프 센서는 조사된 광의 수집 정보가 달라지고, 수집된다 하더라도 시간 편차가 발생하는지 여부를 확인할 수 있도록 하여 웨이퍼(W) 이송로봇의 오작동을 감지할 수 있다. 또한, 각 센서의 거리와 웨이퍼(W)의 비율을 통해 가려진 시간에 대한 각각의 위치에서의 웨이퍼(W) 2개를 각각 산출하여 라인스캔 센서모듈의 제2 계측 정보와 함께 활용하여 웨이퍼(W) 중심 좌표를 판독할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치(10)는 상기 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)를 이용하여 티칭 포인트(P)의 이상 여부를 확인할 수 있다.
이를 위해, 먼저, 엔드 이펙터(21)에 웨이퍼(W)를 로딩한 다음 가상의 위치에서 엔드 이펙터(21)를 일정한 속도로 이동시켜 티칭 포인트(P)에 웨이퍼의 중심이 위치하도록 웨이퍼 이송 로봇(20)을 구동한다. 이때, 웨이퍼(W)가 티칭 포인트(P)로 이동함에 따라 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)에서 조사된 광은 웨이퍼(W)가 광원의 상부 또는 하부에 위치하게 됨에 따라 웨이퍼(W)에 의해 가려지게 되며, 수광 센서에 광이 조사되지 않게 된다. 이에 따라, 제2 온오프 센서(232)에 최초로 웨이퍼(W)가 검출된 시간과 제1 및 제3 온오프 센서(231, 233)에 최초로 웨이퍼(W)가 검출된 시간 정보를 각각 수집하고, 이송 속도, 검출된 시간 정보 및 이송 시간을 이용하여 미리 설정된 지점에 티칭 포인트(P)가 위치하는지 여부를 함께 평가할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)는 각각 엔드 이펙터(21)의 상면에 로딩된 웨이퍼(W)와 엔드 이펙터(21)의 상면 및 하면에 각각 광을 조사하여 엔드 이펙터(21)의 상면에 로딩된 웨이퍼(W)와 엔드 이펙터(21)의 존재 여부를 감지할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 제1 내지 제3 온오프 센서(231, 232, 233)는 온오프 센서모듈(230)에서 계측된 각각의 포인트에서의 오프된 샘플링 개수를 통해 시간, 웨이퍼(W)의 위치 및 중심 좌표를 계산할 수 있다.
상기 온오프 센서모듈(230) 및 라인스캔 센서모듈(220)에서 수집한 제2 계측 정보 및 제3 계측 정보를 이용하여 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)의 중심 판독을 수행하여 웨이퍼(W)의 중심 좌표를 산출하며, 웨이퍼(W)의 중심 좌표 산출은 다음과 같은 방법을 통해 수행할 수 있다.
일례로, 직경이 300 mm인 웨이퍼(W)의 중심을 산출하기 위해서, 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서가 좌우 대칭되도록 배치되고, 사이각(θ2)이 120°가 되도록 배치된 경우 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서로부터 수집되는 센싱값을 각각 SA 및 SB라고 하였을 때, 웨이퍼(W) 중심의 기준은 SA = 5, SB = 5라고 정의할 수 있다. 이때, 웨이퍼(W) 중심 좌표(CX, CY)는 하기 식 1 내지 식 6을 이용해 산출할 수 있다(단, 하기 식 6에서 Wr은 웨이퍼(W)의 반지름을 의미하며, Wr은 150이고, θ3는 θ2가 120°이므로 30°임).
[식 1]
[식 2]
[식 3]
[식 4]
[식 5]
[식 6]
상기 식 1 내지 식 4를 통해 좌표 값으로 각각 변환하고, 좌표값을 식 5 및 식 6에 각각 대입한 다음 연립 방정식으로 계산하면 웨이퍼(W) 중심 좌표(CX, CY)를 산출할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 산출한 웨이퍼(W)의 중심 좌표 정보를 저장한 다음 티칭 파라미터로 업데이트할 수 있으며, 검사 시간 및 검사 시 풉의 레벨까지 함께 저장하도록 한다. 이후 검사 시간별로 웨이퍼(W) 중심 정보를 비교하여 시간에 따른 경향성과 동일 장치간의 차이점을 비교 분석할 수 있다.
상기 거리 센서모듈(240)은 엔드 이펙터(21)의 틸트, 즉 기울어짐에 대한 정보와 위치 정보를 포함하는 제4 계측 정보를 수집할 수 있다.
특히, 상기 거리 센서모듈(240)은 형상이 상이한 엔드 이펙터(21)에 대한 정확한 정보를 수집할 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 거리 센서모듈의 배치 위치 및 감지 방향(화살표)를 나타낸 (a) 정면도 및 (b) 평면도이다.
도 10을 참조하면, 거리 센서모듈(240)은 E/E1 및 E/E2와 같이 좌우측 핑거(21a, 21b)가 형성된 엔드 이펙터(21)가 감지부(210)에 출입하는 경우에도 이에 대한 정확한 정보를 수집할 수 있다. 상기 거리 센서모듈(240)은 X-중심 센서(X-center sensor, 241), Y-중심 센서(Y-center sensor, 242), Y-팁 센서(Y-TIP sensor, 243), Z-팁 센서(Z-TIP sensor, 244), Z-도어 센서(Z-Door sensor, 245)를 포함할 수 있다. 각각의 센서는 광원 및 수광 센서를 포함하는 광 센서를 사용하여 구현할 수 있다.
또한, 상기 X-중심 센서(241), Y-중심 센서(242), Y-팁 센서(243), Z-팁 센서(244) 및 Z-도어 센서(245)는 각각 상기 측정부(100) 내에서 이동이 가능한 구조를 가지며, 이에 의해, 다양한 형태 및 크기를 갖는 엔드 이펙터(21)에 대한 정보를 수집할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 엔드 이펙터가 측정부에 머무르는 상태에 거리 센서모듈의 각 센서가 감지하는 영역을 나타낸 평면도이다.
도 11을 참조하면, X-중심 센서(241)는 엔드 이펙터(21)의 측면에서 광을 조사하여 제1 틸트 감지 영역(T1)에 대한 감지를 수행하여 엔드 이펙터(21)의 제1 방향에 대한 정보를 수집한다. 제1 방향 정보는 엔드 이펙터(21)의 측면에 대한 정보를 포함하며, 다양한 엔드 이펙터(21)에 대한 정보와 기준 정보를 저장하고 있는 파라미터 생성부로 제1 방향 좌표(X) 정보를 송신하고, 파라미터 생성부는 제1 방향 좌표 정보를 수신하여 엔드 이펙터(21)의 제1 방향 위치가 정상인지 여부와 엔드 이펙터(21)의 종류를 확인할 수 있도록 한다.
상기 Y-중심 센서(242)는 X-중심 센서(241)가 광을 조사하는 방향과 수직하는 방향으로 엔드 이펙터(21)의 중심에 광을 조사하여 제2 틸트 감지 영역(T2)에 대한 감지를 수행한다. 이에 따라, Y-중심 센서(242)는 이송축을 기준으로 엔드 이펙터(21)의 이송 방향에 대한 위치가 정상인지 여부를 확인할 수 있도록 제2 방향 좌표(Y) 정보를 생성한다.
상기 Y-팁 센서(243) 및 Z-팁 센서(244)는 각각 제3 틸트 감지 영역(T3)과 제4 틸트 감지 영역(T4)에 대한 감지를 수행하며, 서로 상이한 방향에서 광을 조사하여 엔드 이펙터(21)의 상면에 돌출 형성된 팁(22)을 감지한다. 엔드 이펙터(21)는 다수의 곡면이 형성된 구조일 수 있고 형상이 복잡하기 때문에 엔드 이펙터(21)의 상면에 가장 높이 돌출 형성된 팁을 측정 대상으로 하여 제2 방향과 제3 방향에서 각각 수집하도록 하여 정확도를 높일 수 있도록 한다. 즉, Y-팁 센서(243)는 엔드 이펙터(21)의 팁을 감지하여 팁의 제2 방향 좌표 정보를 생성하고, Z-팁 센서(Z-TIP sensor, 244)는 팁의 제3 방향 좌표 정보를 생성한다.
또한, Y-팁 센서(243) 및 Z-팁 센서(244)는 좌측 핑거(21a)의 상면과, 우측 핑거(21b)의 상면에 대한 정보를 수집할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 엔드 이펙터가 측정부에 머무르는 상태에서 거리 센서모듈의 Y-팁 센서 및 Z-팁 센서가 엔드 이펙터의 정보를 수집하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 12를 참조하면, 상기 거리 센서모듈(240)은 좌측 팁의 좌측 상면(left tip left top), 좌측 팁의 우측 상면(left tip right top), 좌측 팁의 좌측 하면(left tip left bottom), 좌측 팁의 우측 하면(left tip right bottom), 우측 팁의 우측 상면(right tip right top), 우측 팁의 좌측 상면(right tip left top), 우측 팁의 좌측 하면(right tip left bottom), 우측 팁의 우측 하면(right tip right bottom)에 대한 좌표 정보를 수집할 수 있다. 상기와 같은 8종 정보를 이용해 측정부(100)의 공간 상에서 엔드 이펙터(21)의 높이를 측정할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 이송로봇의 롤 방향 또는 피치 방향 구동시 엔드 이펙터(21)의 롤 구동과 피치 구동에 기울어짐이 있을 때 엔드 이펙터(21)의 각도와 8종의 좌표 정보를 이용해 피치 각도와 롤 각도를 산출할 수 있고, 엔드 이펙터(21)의 롤 구동과 피치 구동시 수평 레벨을 산출할 수 있다.
상기 Z-도어 센서(245)는 제5 틸트 감지 영역(T5)에 대한 감지를 수행하며, Y-중심 센서(242)가 감지하는 방향에 수직한 방향에 대한 정보를 감지하여 수집한다. Z-도어 센서(245)는 유입구의 반대측에 배치되며, 엔드 이펙터(21)의 상면 및 하면에 광을 조사하여 제3 방향 좌표(Z) 정보를 생성한다.
따라서, 상기와 같은 복수 개의 센서를 포함하는 거리 센서모듈(240)은 엔드 이펙터(21)의 3축 방향 좌표(X, Y, Z) 정보를 수집하여 엔드 이펙터(21)의 틸트, 즉 기울어짐과 위치에 대한 판단 근거가 되는 제4 계측 정보를 수집할 수 있다.
상기 거리 센서모듈(240)은 엔드 이펙터(21)에 기울기 또는 틀어짐이 발생하면 이미지 센서에서 수광되는 광원의 세기와 수광 위치가 변화하며, 상기 거리 센서모듈(240)은 이와 같은 원리를 이용해 엔드 이펙터(21)에 광을 조사하고, 이미지 센서에서 수광하는 광원의 세기 및 수광 위치에 대한 정보를 수집하고, 해당 정보를 이용해 얼마나 기울어졌는지, 얼마나 회전하였는지 등과 같은 엔드 이펙터(21)의 틸트 정보를 수집할 수 있다.
참고로, 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터(21)는 Y 축과 수평면 상에서 수직인 X 축 동일 선상에 구비된다. 여기서 Y 축은 이동 경로를 따라 엔드 이펙터(21)가 이동하는 방향이고, X 축은 수평면 상에서 Y 축과 수직한 방향이고, X 축 및 Y 축에 의해 이루어지는 평면과 수직한 방향을 Z 축으로 설정할 수 있다. 또한, 이동 경로에 위치되는 웨이퍼 이송 로봇의 회전축과 플레이트 상으로 이동되는 엔드 이펙터(21)가 Y 축과 이루는 각도를 θ 축이라 한다. 따라서, 파라미터가 설정되면 로봇 핸드의 중심점이 이동되는 위치 정보 즉, X 축, Y 축, Z 축 좌표와 θ 축의 회전각의 크기가 각각의 웨이퍼 이송 로봇에 대응하여 설정될 수 있다.
한편, 진동 센서모듈(250)은 웨이퍼(W) 이송로봇에 대한 제5 계측 정보를 수집할 수 있다. 진동 센서모듈(250)은 MEMS에 가속도에 따라 변하는 정전용량을 계산하여 가속도를 측정하고, 가속도값으로 위치 및 높이를 계산할 수 있는 가속도 센서를 이용해 구현할 수 있다.
상기 가속도 센서는 지구의 중력가속도를 기준으로 물체가 얼마만큼의 힘을 받고 있는지를 측정하는 센서이다. 3축 가속도 센서란 x, y, z 축 방향의 가속도의 크기를 측정할 수 있는 센서를 의미한다. 이러한 가속도 센서는 3축 가속도 센서 하나만 사용될 수도 있고, 2개가 적용된 6축 가속도 센서, 또는 3개가 적용된 9축 가속도 센서로 사용될 수도 있다. 특히, 6축 가속도 센서를 사용할 수 있다.
상기 진동 센서모듈(250)은 측정부의 내부 공간의 특정 위치에 기준면을 생성할 수 있고, 생성한 기준면 정보를 파라미터 설정부에 전송할 수 있으며, 파라미터 설정부는 기준면 정보를 근거로 상기 엔드 이펙터의 레벨 측정이 가능하다.
또한, 상기 진동 센서모듈(250)은 하부 프레임의 상부 또는 상부 프레임의 하부 방향에 대한 정보를 측정할 수 있는 가속도 센서를 포함함에 따라 측정부의 내부에 기준면을 생성할 수 있고, 이를 기준으로 엔드 이펙터(21), 슬롯 등에 대한 레벨 및 높이를 포함하는 제5 계측 정보를 수집할 수 있다.
상기와 같은 정보 수집부(200)는 상기 레이저 스캔 센서모듈(210), 라인스캔 센서모듈(220), 온오프 센서모듈(230), 거리 센서모듈(240), 진동 센서모듈(250)의 정보 출력을 높일 수 있는 센서 앰프모듈(260)을 더 포함할 수 있다. 센서 앰프모듈(260)은 각각의 센서와 연결되어 상기 센서에서 획득한 계측 정보의 출력 신호를 증폭시키고, 증폭시킨 신호를 송신할 수 있다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치에서 진동 센서모듈(250)을 제외한 나머지 센서모듈들은 각각 광을 조사하기 위한 광원 및 상기 광원에서 조사되는 빛을 수광하는 수광부인 수광 센서를 포함하는 구조를 갖는 광학 센서를 이용해 구현할 수 있다. 상기 광 센서는 대상물, 즉, 엔드 이펙터(21)에 광을 조사하여 산란광이 형성되며, 형성된 산란광을 수광 랜즈를 통해 수집하고 산란광이 이미지 센서에 도달했을 때, 수광 위치와 수광량을 통해 이미지 센서로 부터 피사체까지의 거리를 측정할 수 있다. 상기 이미지 센서는 광학 영상을 전기적 신호로 변환하는 장치로, 다수개의 광 다이오드(photo diode)가 집적된 칩으로 구성되며, 광 다이오드로는 픽셀(pixel)을 예로 들 수 있다. 렌즈를 통과하여 수광된 광에 의해 칩에 영상이 맺히고, 이에 의해 각각의 픽셀들에 전하가 축적되며, 픽셀에 축적된 전하들은 전기적 신호(Ex: 전압)로 변환된다. 상기 이미지 센서는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서, CCD(charge coupled device) 센서 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 특히, 상기 이미지 센서는 CMOS 센서일 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼(W) 이송로봇(20)은 다음과 같은 구조를 갖는 통상적인 다양한 형태의 장치일 수 있으며, 제조사별로 형태가 상이한 다양한 종류의 엔드 이펙터(21)가 도입될 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 이용해 검사를 수행하기 위한 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 13을 참조하면, 상기 웨이퍼(W) 이송로봇은, 엔드 이펙터(21), 복수 개의 로봇 암(23a, 23b, 23c, 23d), 로봇 축(24) 및 로봇 몸체(25)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
엔드 이펙터(21)는 웨이퍼(W)를 리프팅 시켜 픽(pick)하여 이송하고, 이송한 웨이퍼(W)를 이송 지점으로 이송한 다음 언로딩하여 플래이스(place)시키는 역할을 한다. 엔드 이펙터(21)은 엔드 이펙터(21)로서 웨이퍼(W)를 로딩할 수 있도록 일단에 2개의 핑거(21a, 21b)가 형성된 구조를 가질 수 있다. 엔드 이펙터(21)은 웨이퍼(W) 이송이 가능한 구조를 형성하기 위해서 타단은 로봇암(23)과 결합되는 구조를 형성할 수 있다. 엔드 이펙터(21)의 핑거(21a, 21b) 상면에는 웨이퍼(W)를 탑재하여 고정할 수 있도록 진공 흡입구(미도시) 등이 형성될 수도 있다. 상기 엔드 이펙터(21)는 상면에 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇 핸드를 의미할 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다.
상기 로봇암(23)은 별도로 전원을 공급받아 회전 구동하는 구동축(24)과 연결되어 엔드 이펙터(21)을 구동시킬 수 있다. 상기 로봇암(23)은 복수 개가 구비될 수 있으며, 도면에는 4개의 로봇암(23)이 설치된 구조의 웨이퍼 이송 로봇(20)을 예로들었으나, 이에 제한받는 것은 아니다.
상기 로봇축(24)은 상기 로봇암(23)과 연결되어 구동력을 제공하는 역할을 하며, 로봇 몸체(25)와 연결되어 로봇암(23)을 구동시킬 수 있다. 상기 로봇축(24)은 승강 및 하강이 가능한 구조를 형성할 수 있으며, 이에 따라, 웨이퍼 이송 로봇의 이송 높이 조절이 가능하고, 이송하는 웨이퍼(W)를 리프팅시켜 로드(load)하거나 언로드(unload)가 가능한 구조를 형성할 수 있다.
상기 로봇 몸체(25)는 이송 레일 등과 같은 이송 수단(미도시)과 함께 연결되어 웨이퍼 이송 로봇 자체를 이송하는 구조를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 형태는 다양한 것이 있을 수 있으며, 본 명세서에서는 웨이퍼 이송 로봇들 중 하나의 예시적인 것만을 도면에 제시하였을 뿐으로, 웨이퍼 이송 로봇의 형태 및 구성이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 웨이퍼(W) 이송로봇의 검사장치(10)는 파라미터 생성부(300)를 포함할 수 있다.
상기 파라미터 생성부(300)는 상기 정보 수집부(200)에서 수집한 계측 정보를 저장 및 연산하여 웨이퍼(W) 이송로봇을 관리하기 위한 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 파라미터 생성부(300)는 상기 정보 수집부(200)에서 수집한 계측 정보를 연산하고 기준 정보와 비교하여 웨이퍼 이송 로봇의 정상 구동, 구동 불량, 오작동 등을 확인할 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇이 정상 구동하는 것으로 확인되는 경우 검사를 종료할 수 있다.
반면에, 웨이퍼 이송 로봇이 정상 구동하지 않는 것으로 확인되는 경우 파라미터 생성부(300)는 정보 수집부(200)에서 수집한 계측 정보를 연산하고 기준 정보와 비교하여 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성할 수 있다. 상기 티칭 파라미터는 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨 보정값, 엔드 이펙터(21)의 롤(roll) 및 피치(pitch) 구동 보정값, 웨이퍼 이송 로봇의 진동(vibration) 보정값, 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W) 또는 엔드 이펙터(21)의 중심 좌표 보정값 중 어느 하나 이상일 수 있다.
참고로, 상기 엔드 이펙터의 수평 레벨 보정값은 엔드 이펙터의 기울어짐을 보정하기 위한 좌우측 레벨, 전후측 레벨의 조절값을 의미하는 것이다. 엔드 이펙터(21)의 롤(roll) 및 피치(pitch) 구동 보정값은 롤 구동시 엔드 이펙터의 수평 레벨을 조절하기 위한 조절값과 피치 구동시 엔드 이펙터의 수평 레벨을 조절하기 위한 조절값을 의미하는 것이다. 즉, 엔드 이펙터가 기울어지지 않고 수평한 상태를 유지하기 위한 조절값을 의미하는 것이다.
또한, 파라미터 생성부(300)는 각종 기준 정보, 엔드 이펙터의 형태 및 구조, 계측 알고리즘, 티칭 파라미터 등에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 티칭 파라미터를 저장 및 연산하여 정량화 데이터를 생성할 수 있고, 빅 데이터화가 가능하다. 이를 위해, 상기 파라미터 생성부(300)는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 정보 저장을 위해 통상적으로 사용되는 다양한 형태의 메모리를 이용해 구현할 수 있다. 상기 메모리는 마이크로 프로세서(microprocessor)에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장하는 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 파라미터 생성부(300)는 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)의 구동을 제어할 수 있으며, 웨이퍼(W)를 로딩하기 위한 픽 구동과 플레이스 구동의 제어가 가능하며, 웨이퍼 이송 로봇(20)의 이송 속도를 제어할 수도 있다.
그리고, 파라미터 생성부(300)는 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)의 구동을 복수 회 반복 구동하도록 제어하고, 반복 구동시 마다 정보 수집부(200)를 통해 계측 정보를 수집할 수 있으며, 수집한 계측 정보를 평균화하여 웨이퍼 이송 로봇의 티칭을 위한 최적 보정값을 생성할 수도 있다.
또한, 파라미터 생성부(300)는 상기 정보 수집부(200)에서 수집한 계측 정보를 기준 정보와 비교하여 웨이퍼 이송 로봇의 정상 구동, 구동 불량, 오작동 등을 확인할 수 있도록 하며, 확인된 검사 정보를 송신하여 관리자 단말부 또는 디스플레이부를 통해 검사 정보를 관리자가 확인할 수 있도록 한다.
아울러, 파라미터 생성부(300)는 생성한 티칭 파라미터를 반도체 제조 시스템의 제어부로 전송하여 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 제어하도록 구상할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 반도체 제조 설비의 공정을 처리하기 위한 제반 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부는 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 제어하는 트랜스퍼 모듈 컨트롤러(transfer module controller, TMC)와 상기 TMC와 네트워크를 통해 연결되는 클러스터 장비 컨트롤러(cluster tool controller, CTC)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
상기 TMC는 내부에 메모리를 구비하여 웨이퍼 이송 로봇의 각 구성 요소들에 대한 최초 티칭 설정시의 위치 정보와, 티칭 설정을 위한 각종 정보를 저장할 수 있다. 일례로, 상기 TMC는 지그를 이용하여 티칭 설정된 위치 정보와, 저장된 각 위치 정보로부터 웨이퍼 이송 로봇의 티칭에 의한 변화된 변위량을 검출하고, 검출된 변위량을 수학적으로 계산하여 웨이퍼 이송 로봇에 대한 티칭을 설정한다.
또한, 상기 CTC는 반도체 제조 설비를 원격 제어하는 메인 시스템으로, 레시피(recipe)를 설정하거나, 공정 제어, 공정 진행 모니터링 및 공정 진행에 따른 데이터 분석 등을 처리하는 역할을 한다. 상기 CTC는 트랜스퍼 모듈 컨트롤러와 연계하여 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 설정을 위한 제어 및 동작을 처리할 수 있다.
상기 제어부는 TMC와 CTC를 포함하는 구조를 갖는 것으로 설명하였으나, 이에 제한받지 않고 하나의 제어 장치로 동일한 기능을 처리할 수도 있다. 일례로, 상기 제어부는 하드웨어적으로 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 및 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 제어기능을 수행하기 위한 전기적인 장치로 제공될 수 있다.
소프트웨어적으로 제어부는 하나 이상의 프로그램언어로 쓰여진 소프트웨어 코드(software code) 또는 소프트웨어 어플리케이션(software application)에 의해 구현될 수 있다.
실시예에 따른 웨이퍼(W) 이송로봇의 검사장치는 디스플레이부(400)를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이부(400)는 측정부(100)의 일측에 설치되어 상기 정보 수집부(200)에서 수집한 계측 정보, 티칭 파라미터 정보, 티칭 정보 등을 외부에 표시할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부(400)는 관리자가 각종 정보를 입력하기 위한 입력 수단으로서의 역할 또한 수행할 수 있다. 상기 디스플레이부(400)는 정보 입력 및 표시를 위해 사용되는 통상적인 다양한 형태의 디스플레이 장치를 이용해 구현할 수 있다. 상기 디스플레이부(400)는 통신 수단에 의해 연결되어 각종 정보를 수신 및 송신할 수 있다.
실시예에 따른 웨이퍼(W) 이송로봇의 검사장치(10)는 전원부(500)를 포함할 수 있다. 상기 전원부는 측정부, 정보 수집부, 제어부 및 디스플레이부에 구동을 위한 전원을 공급하는 역할을 한다. 상기 전원부(500)는 각종 장치에 전원을 공급하기 위해 사용되는 통상적인 다양한 전원 공급수단을 이용해 구현할 수 있으며, 특히, 충방전이 가능한 구조의 배터리를 사용할 수 있다.
아울러, 실시예에 따른 웨이퍼(W) 이송로봇의 검사장치는 통신부(600)를 포함하여 각종 정보를 송수신하는 구조를 형성할 수 있다. 상기 통신부(600)는 네트워크 통신을 통해, 웨이퍼 이송 로봇, 단말기 및 관리 서버와 각각 데이터를 송수신하는 구조를 형성하기 위한 통상적인 다양한 장치를 이용해 구현할 수 있다.
상기 네트워크 통신은 WLAN(Wireless LAN), WPAN(Wireless Personal Area Network), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), Zigbee, Z-wave, Blue-Tooth, RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), 초광대역 무선기술(Ultra-wide Band), Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 등과 같은 무선 통신 기술 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
상기한 바와 같은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 로봇의 엔드 이펙터에 웨이퍼를 로딩하는 픽 동작(pick drive)과 로딩한 웨이퍼를 안착 위치에 내려놓아 언로딩하는 플레이스 동작(place drive)에 대한 위치를 티칭할 수 있다. 상기와 같은 티칭의 목적은 풉에서 안정적으로 웨이퍼를 로딩하고 언로딩하기 위한 지점을 입력하기 위해 수행한다.
현재 일반적인 양산형 풉은 300 mm의 웨이퍼를 25개의 슬롯에 수용할 수 있는 구조를 갖는다. 상기 풉의 각 슬롯간 간격은 대략 10 mm이며, 해당 간격 사이로 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터가 유입 및 유출되어 웨이퍼의 픽 동작 및 플레이스 동작을 수행한다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치가 상기 픽 동작과 플레이스 동작 중 티칭이 가능한 부분은 풉이 설치되는 로드 포트 부분이며, 해당 부분들을 통상적으로 한 지점(slot)을 티칭해줄 경우 높이 오프셋(offset)을 통해 25 지점에 대해 웨이퍼 이송로봇이 인식할 수 있게 된다. 일례로, 1개의 슬롯은 500 mm × 500 mm × 300 mm의 용량을 갖는다. 이와 같은 티칭에서 각각의 장비사별, 각각의 로봇별로 저장되는 형태가 서로 상이한 특성을 갖는다.
이에 따라, 티칭을 위해서는 엔드 이펙터가 플레이스 구동을 수행할 때의 웨이퍼의 중심점, 웨이퍼의 픽 동작, 플레이스 동작시의 높이, 구동축을 기준으로 엔드 이펙터를 최대로 뻗은 지점에서의 엔드 이펙터의 평면 정보가 필요하다. 이때, 기본 가정은 로드 포트의 레벨과 로봇 몸체의 레벨이 맞춰진 상태인 것으로 본다.
따라서, 실시예에 따른 장치가 계측하고자 하는 티칭 파라미터는 웨이퍼의 중심(x, y), 엔드 이펙터의 높이, 엔드 이펙터의 레벨과 로드 포트의 레벨을 포함한다. 이를 통해, 사람의 육안으로 구분이 불가능한 100 ㎛ 미만의 수준에서 높이, 웨이퍼의 중심, 풉의 레벨과 엔드 이펙터의 레벨을 측정할 수 있게 된다.
실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 크게 두 가지 방법으로 활용이 가능하다.
첫 번째로, 웨이퍼 이송 로봇, 로드 포트를 포함하는 반도체 제조 장비의 이상 유무를 확인할 수 있도록 한다. 두 번째로, 웨이퍼 이송 로봇을 티칭할 수 있도록 한다.
먼저, 반도체 제조 장비의 이상 유무 확인을 위해, 웨이퍼 이송 로봇을 구동시켜 픽 동작과 플레이스 동작을 수행하도록 한다. 이와 같은 상태에서 웨이퍼의 중심, 엔드 이펙터의 높이, 엔드 이펙터의 레벨과 로드 포트의 높이를 계측할 수 있다. 상기 계측을 통해 수집한 정보를 이용해 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 포인트를 확인할 수 있으며, 이에 의해, 반도체 제조 시스템에 이상이 있는지를 확인할 수 있다.
반도체 제조 시스템에 이상 발생시 입력된 위치 정보와 다르게 장비가 운용될 수 있으며, 이와 같은 현상이 발생할 경우 노후 및 고장으로 인해 웨이퍼 이송 로봇이 틀어진 위치로 구동할 수 있기 때문이다.
다음, 웨이퍼 이송 로봇의 티칭은 웨이퍼 이송 로봇을 처음 반도체 제조 시스템에 세팅하거나, 웨이퍼 이송 로봇의 구동 실패(robot fail)로 이상을 감지한 다음 실행할 수 있으며, 티칭을 통해 웨이퍼 이송 로봇을 미세 조정하여 robot fail을 방지할 수 있다.
이를 위해, 엔드 이펙터의 레벨을 확인하고, 웨이퍼 이송 로봇을 저속으로 구동시키거나, 동작을 짧게 끊어 엔드 이펙터가 티칭 포인트로 이동하도록 구동시킨다. 티칭 포인트에서 엔드 이펙터의 높이와 웨이퍼의 중심을 확인하고 미세 조정을 진행한다. 이후 웨이퍼 이송 로봇을 구동시켜 엔드 이펙터가 홈 포인트로 이동하도록 한다.
반도체 제조 장비의 이상 유무 확인하기 위해 티칭 포인트를 확인하는 방법은 다음과 같다. 동적 계측을 통해 실제 로봇의 구동 상태에서 엔드 이펙터의 높이, 두께를 계측하고 피치 방향, 롤 방향으로 기울어짐, 즉, 수평 레벨을 확인한다.
이때, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 로드 포트에 설치하고, 웨이퍼 이송 로봇을 구동시켜 웨이퍼를 로딩하도록 픽 동작을 수행하도록 한 다음, 웨이퍼를 언로딩하도록 플레이스 동작을 수행하도록 하며, 픽 동작 및 플레이스 동작을 2회 이상 반복 수행하도록 하여 검사 정보를 수집하도록 한다. 이후, 기존에 해당 웨이퍼 이송 로봇에 대한 검사 정보가 존재하는 경우 기존 검사 정보와 해당 검사 정보를 비교하여 시간 트렌드를 확인하도록 한다. 기존에 해당 웨이퍼 이송 로봇에 대한 검사 정보가 존재하지 않는 경우에는 웨이퍼 중심 탄착군과 엔드 이펙터의 레벨에 대해 판단하고 해당 검사 정보를 저장하도록 한다.
상기와 같은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 스마트 팩토리(smart factory)와 같은 자동 검사 장치 또는 시스템의 개념으로 현재 제조사에서 제공하는 파라미터를 이용하는 티칭 방법을 대체할 수 있다. 즉, 검사장치를 OHT 등을 이용해 이송한 다음 로드 포트에 설치하여 다양한 웨이퍼 이송 로봇에 대한 티칭 파라미터 생성이 가능하여 주기적인 점검이 가능하고, FAB 단위의 시계열 분석 가능한 빅 데이터 수집이 가능하다. 즉, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 로봇 티칭 파라미터 점검 주기가 도래하면, OHT(overhead hoist transport) 등을 이용해 이송하여 특정 로드 포트에 설치하며, 해당 로드 포트의 웨이퍼 이송 로봇에 대한 티칭 파라미터를 점검하고, 데이터를 분석하여 정상인 경우 데이터를 저장한 다음 OHT를 이용해 검사장치를 반송하고, 데이터를 서버에 업로드하여 저장하도록 한다. 또는 데이터를 분석하여 비정상일 경우 알람을 생성하고 관리자가 점검하도록 하며, 이후 티칭 파라미터 점검을 재수행하도록 한다. 이에 따라, 로봇과 별개의 시스템으로 로봇의 자동 티칭 기능 지원 여부와 상관없이 적용이 가능하고, EFEM 로봇의 로봇 티칭 파라미터(robot teaching parameter)에 대한 정량적인 관리가 가능하다.
한편, 도 14는 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇(20)의 검사방법을 나타낸 공정도이다.
도 14를 참조하면, 엔드 이펙터(21) 및 웨이퍼(W)의 계측 정보를 수집하는 단계(S140) 및 웨이퍼 이송 로봇(20)의 정상여부를 판단하는 단계(S150)를 포함한다.
먼저, 계측 정보를 수집하는 단계(S140)는, 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)의 엔드 이펙터(21) 및 상기 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)의 계측 정보를 수집하며, 상기와 같은 웨이퍼 이송 로봇(20)의 검사장치(20)를 이용해 계측 정보를 수집할 수 있다.
본 단계에서는, 상기와 같은 계측 정보를 수집하기 전에, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇(20)의 검사장치(10)를 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)이 설치된 로드 포트에 설치하는 단계(S110)를 포함할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 다양한 형태의 웨이퍼 이송 로봇(20)의 검사를 위한 용도로 사용할 수 있다.
상기 로드 포트에 설치한 다음에는 엔드 이펙터(21)의 정보를 입력하는 단계(S120)를 수행할 수 있다. 엔드 이펙터(21)의 정보를 입력하는 단계(S120)는, 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)에 구비된 엔드 이펙터(21)의 형태 및 구조에 대한 정보를 파라미터 생성부에 입력하도록 하는 단계이다. 이에 따라, 다양한 종류의 엔드 이펙터(21)가 구비된 웨이퍼 이송 로봇(20)에 대한 검사를 수행할 수 있다.
또한, 본 단계에서는, 상기와 같이 실시예에 따른 검사장치(10)를 로드 포트에 설치한 다음, 검사장치(10)가 로드 포트에 잘 설치되었는지 여부를 확인하기 위해 웨이퍼 이송 로봇(20)을 구동시키고 이에 따른 정보를 수집하여 점검하는 예비 점검단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 예비 점검단계(S130)는 로드 포트에 검사장치(10)를 설치한 다음, 티칭 포인트(P)를 확인하는 방법으로 수행한다. 티칭 포인트(P)의 확인은 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20을 이용해 웨이퍼(W)를 로딩하는 픽 구동, 웨이퍼(W)를 로딩한 웨이퍼 이송 로봇(20을 이용해 웨이퍼(W)를 측정부(100)의 슬롯에 내려놓아 언로딩하는 플레이스 구동을 수행하여 예비 계측 정보를 수집하도록 한다. 상기 예비 계측 정보는 웨이퍼(W)의 중심 좌표, 엔드 이펙터(21)의 높이, 엔드 이펙터(21)의 레벨, 엔드 이펙터(21)의 틸트 및 로드 포트의 레벨 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 예비 점검단계(S130)는 정적 계측 방법을 이용해 수행할 수 있다.
상기 정적 계측 방법은, 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)의 구동을 단위 동작으로 구분 지어 구동하도록 한다. 즉, 웨이퍼 이송 로봇(20)을 미리 설정된 거리 또는 시간만큼 구동하도록 한 다음 구동을 정지하도록 하며, 구동이 정지된 상태에서 웨이퍼 이송 로봇(20)의 엔드 이펙터(21)의 높이, 두께 및 레벨에 대한 시간별 또는 이동 거리별 예비 계측 정보를 수집하도록 한다.
상기 예비 점검단계(S130)는 수집한 예비 계측 정보를 이용하여 파라미터 생성부(300)는 로드 포트에 실시예에 따른 검사장치(10)가 바람직하게 설치되었는지 여부를 확인할 수 있으며, 이에 의해 웨이퍼 이송 로봇(20에 입력된 위치 정보와 다르게 설치되어 오류 계측 정보를 수집하거나, 검사장치(10) 자체의 결함으로 인한 오류 계측 정보를 수집을 방지할 수 있다.
또한, 상기 정적 계측 방법은, 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭한 다음 티칭 상태를 점검하는 단계(S260)를 수행하기 위한 방법으로도 활용될 수 있다.
다음, 상기 엔드 이펙터(21) 및 웨이퍼(W)의 계측 정보를 수집하는 단계(S140)는 동적 계측 방법을 통해 상기 계측 정보를 수집할 수 있다.
상기 동적 계측 방법은 실제 웨이퍼 이송 로봇(20)이 구동하는 상태에서 웨이퍼 이송 로봇(20)의 엔드 이펙터(21)의 높이, 두께 및 레벨과 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼의 중심에 대한 계측 정보를 수집하도록 한다.
이를 위해, 웨이퍼 이송 로봇(20)이 웨이퍼(W)를 로딩하는 픽 구동과, 웨이퍼(W)를 측정부에 언로딩하는 플레이스 구동, 측정부에서 웨이퍼(W)를 측정부 외부로 이동하도록 하여 홈 포인트로 이동하도록 하는 구동을 연속적으로 수행하도록 하여 계측 정보를 수집하도록 한다. 이와 같은 방법을 통해 연속적으로 구동하는 엔드 이펙터(21)의 높이, 두께 및 레벨에 대한 계측 정보와 웨이퍼(W)의 중심을 포함하는 계측 정보를 수집하도록 한다.
상기와 같은 동적 계측 방법은 실제 웨이퍼 이송 로봇(20)이 구동하는 상태에서 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨, 두께를 각각 계측하고, 롤 구동, 피치 구동시 엔드 이펙터(21)의 수평 레벨을 검출하여 구동시 엔드 이펙터의 기울어짐 여부에 대한 정보를 확인할 수 있다.
상기 웨이퍼 이송 로봇(20)의 정상여부를 판단하는 단계(S150)는 상기와 같은 방법으로 수집한 계측 정보를 이용하여 수행할 수 있다.
본 단계에서는, 상기와 같은 정보 수집부(200)에서 수집한 계측 정보를 연산하여 연산값을 생성하고, 생성한 연산값을 기준 정보와 비교하여 보정값을 생성하며, 생성한 보정값을 티칭 파라미터로 설정하고 이를 메모리에 저장할 수 있다. 생성한 티칭 파라미터는 이후 웨이퍼 이송 로봇(20)의 관리 또는 티칭을 위한 용도로 활용될 수 있다. 상기 티칭 파라미터는 웨이퍼(W)의 중심 좌표, 엔드 이펙터(21)의 높이, 엔드 이펙터(21)의 레벨, 엔드 이펙터(21)의 틸트 및 로드 포트의 레벨 중 어느 하나 이상에 대한 보정값을 포함할 수 있다.
본 단계에서는, 상기 웨이퍼 이송 로봇(20)의 정상여부를 판단하며, 상기 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상 구동하지 않는 것으로 판단되는 경우 신호를 생성하여 디스플레이부 및 관리자에게 해당 정보를 알림하는 알림단계를 더 포함하도록 구성할 수 있다.
또한, 본 단계에서는, 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상 구동하는 것으로 판단되는 경우 검사를 종료하도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 경우에도 신호를 생성하여 디스플레이부(500) 및 관리자에게 해당 정보를 알림하는 알림단계를 더 포함하도록 구성할 수 있다.
한편, 도 15는 실시예에 따른 웨이서 이송 로봇의 티칭 방법을 나타낸 공정도이다.
도 15를 참조하면, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 방법은, 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇(20)의 엔드 이펙터(21) 및 상기 엔드 이펙터(21)에 로딩된 웨이퍼(W)의 계측 정보를 수집하는 단계(S240); 상기 계측 정보를 이용하여 웨이퍼 이송 로봇(20)의 정상여부를 판단하는 단계(S250); 상기 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 계측 정보를 이용해 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성하는 단계(S260); 및 상기 티칭 파라미터를 이용해 상기 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭하는 단계(S270);를 포함한다.
상기 계측 정보를 수집하는 단계(S240)와 정상 여부를 판단하는 단계(S250)는 각각 전술한 방법과 동일한 방법을 통해 수행할 수 있으므로, 자세한 내용은 생략하도록 한다. 상기 계측 정보를 수집하는 단계(S240)는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 로드 포트에 설치하는 단계(S210), 엔드 이펙터의 정보를 입력하는 단계(S220), 검사 장치를 예비 점검하는 단계(S230)를 포함할 수 있으며, 해당 단계들은 전술한 바와 동일한 방법으로 수행할 수 있다.
상기 티칭 파라미터를 생성하는 단계(S260)는 검사를 통해 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 계측 정보를 이용해 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성하도록 한다. 이때, 상기 티칭 파라미터는 계측 정보를 이용해 산출한 보정값이 미리 설정된 범위를 벗어날 경우 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭하기 위해 생성할 수 있으며, 파라미터 생성부(300)가 제1 내지 제5 계측 정보를 연산하여 연산값을 생성하고, 생성한 연산값을 기준 정보와 비교하여 보정값을 생성하며, 생성한 보정값을 티칭 파라미터로 설정하도록 한다.
상기 티칭 파라미터를 생성하는 단계(S260)는 검사를 통해 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 계측 정보를 이용해 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성하도록 한다. 이때, 상기 티칭 파라미터는 계측 정보를 이용해 산출한 보정값이 미리 설정된 범위를 벗어날 경우 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭하기 위해 생성할 수 있으며, 파라미터 생성부(300)가 제1 내지 제5 계측 정보를 연산하여 연산값을 생성하고, 생성한 연산값을 기준 정보와 비교하여 보정값을 생성하며, 생성한 보정값을 티칭 파라미터로 설정하도록 한다.
상기 티칭 파라미터를 이용해 상기 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭하는 단계(S270)는 상기 단계에서 생성한 티칭 파라미터를 이용해 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭하여 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상 구동하도록 한다.
구체적으로, 본 단계에서는, 티칭 파라미터를 웨이퍼 이송 로봇(20)의 구동을 제어하는 제어부에 업데이트하고, 제어부가 업데이트된 정보 대로 웨이퍼 이송 로봇(20)을 구동시키도록 한다.
또한, 본 단계에서는, 상기와 같이 웨이퍼 이송 로봇(20)을 티칭한 다음 티칭한 웨이퍼 이송 로봇(20)의 계측 정보를 수집하여 티칭 상태를 점검하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 티칭 상태를 점검하는 단계는 정적 계측 방법을 통해 수행할 수 있다.
구체적으로, 티칭 상태를 점검하는 단계는, 먼저, 엔드 이펙터(21)의 레벨을 확인하고, 저속도로 엔드 이펙터(21)를 티칭 포인트로 이동하도록 하거나, 동작을 구분지어 구동하도록 제어한 상태에서 엔드 이펙터(21)를 티칭 포인트로 이동하도록 한다. 이후, 엔드 이펙터(21)의 높이와 웨이퍼(W)의 중심 좌표를 확인하여 미세 조정을 진행한다. 이후, 엔드 이펙터(21)가 측정부의 외부로 이동하여 홈 포인트에 배치되도록 구동시킨다.
상기와 같이 티칭 상태를 점검하는 단계는 티칭한 웨이퍼 이송 로봇(20)에 대한 계측 정보를 수집한 다음 정상 구동하는지 여부를 평가하는 것으로 수행할 수 있다. 이후, 티칭한 웨이퍼 이송 로봇(20)이 정상 구동하지 않는 것으로 판단되는 경우 티칭 파라미터를 재생성하도록 하며, 생성한 티칭 파라미터를 이용해 웨이퍼 이송 로봇(20)을 재티칭(re-teaching)할 수 있다. 이와 같은 티칭은 1회 이상 반복 수행할 수 있다. 티칭 기준에 부합되지 않는 것으로 판단되는 경우 티칭 포인트 또는 장비로 로봇 티칭 파라미터를 수정한다. 이후, 엔드 이펙터의 슬롯 내 높이를 측정하는 것부터 재실시할 수 있다.
상기한 바와 같은 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 복수 개의 센서에서 수집된 정보를 이용하여 사람의 육안으로는 확인이 불가능한 100 ㎛ 미만의 수준까지 계측이 가능하며, 웨이퍼 이송 로봇의 티칭을 위한 정량화된 데이터를 수집할 수 있고, 이에 따라, 객관적인 판단 근거를 제공할 수 있어 기존에 작업자의 육안 정비를 대체하여 정밀한 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 작업이 가능하다.
또한, 엔드 이펙터의 위치 상태에 대한 상대적인 위치와 절대적인 위치를 계측 및 관리할 수 있으며, 이에 따라, 구조가 서로 상이한 다양한 종류의 웨이퍼 이송 로봇에 대한 티칭이 가능하고, 풉 레벨, 티칭 보조에서 부터 로봇 반복 재현성까지 분석이 가능하다.
그리고, 웨이퍼 이송 로봇을 주기적으로 점검하고, 데이터를 누적하여 시간 트랜드를 분석하고 나아가 수집된 빅 데이터를 통해 웨이퍼 이송 로봇의 장비별 이슈 발생 요인에 대한 정밀한 분석이 가능하다.
특히, 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치는 반도체 제조 시스템 전체를 제어하기 위한 CTC에 연계하여 제어부로 명령을 전달하기 때문에 웨이퍼 이송 로봇이 자동 티칭 기능을 지원하지 않는 경우에도 적용이 가능하다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 검사장치 100 : 측정부
110 : 하부 프레임 120 : 측면 프레임
130 : 도어 140 : 상부 프레임
200 : 정보 수집부 210 : 레이저 스캔 센서모듈
220 : 라인스캔 센서모듈 230 : 온오프 센서모듈
240 : 거리 센서모듈 250 : 진동 센서모듈
260 : 센서 앰프모듈 300 : 파라미터 생성부
400 : 디스플레이부 500 : 전원부
600 : 통신부

Claims (21)

  1. 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터의 수용공간을 형성하는 측정부; 및
    상기 수용공간을 출입하는 상기 웨이퍼 이송 로봇에 대한 계측 정보를 수집하는 정보 수집부;를 포함하고,
    상기 정보 수집부는,
    레이저 스캔 센서모듈, 라인스캔 센서모듈, 온오프 센서모듈, 거리 센서모듈 및 진동 센서모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    하부 프레임; 상기 하부 프레임의 양측면에 각각 고정 설치되고, 내벽 측에 웨이퍼가 수납되는 지지부재가 형성된 측면 프레임; 상기 하부 프레임의 전면에 설치되고 상기 측면 프레임에 의해 지지되어 개폐가 가능한 구조를 형성하여 상기 엔드 이펙터가 수용공간으로 유입되기 위한 유입구를 형성하는 도어; 및 상기 측면 프레임 및 도어의 상부에 형성되는 상부 프레임;을 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇이 구비된 로드 포트의 일측에 설치되는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 스캔 센서모듈은,
    상기 엔드 이펙터 및 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 측면에 광을 조사하여 상기 엔드 이펙터의 수평 레벨과 상기 웨이퍼의 수평 레벨에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 스캔 센서모듈은,
    상기 엔드 이펙터의 측면에 광을 조사하여 상기 엔드 이펙터의 롤(roll) 구동과 피치 구동시 엔드 이펙터의 수평 레벨에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 스캔 센서모듈은,
    상기 지지부재의 상부 슬롯 및 하부 슬롯 사이에 위치하는 공간에 광을 조사하여 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯 간의 간격에 대한 계측 정보를 수집하고,
    상기 간격 사이에 위치하는 웨이퍼의 레벨에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라인스캔 센서모듈은,
    상기 하부 프레임의 두 개의 대각선 상의 모서리에 이송축을 기준으로 좌우 대칭되도록 각각 배치되는 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서를 포함하고,
    상기 제1 라인스캔 센서 및 제2 라인스캔 센서는 각각 상기 하부 프레임에 형성된 티칭 포인트를 향하는 방향으로 상기 웨이퍼의 상면에 광을 조사하여 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 중심에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 온오프 센서모듈은,
    상기 엔드 이펙터 또는 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 상면 또는 하면에 광을 조사하는 제1 내지 제3 온오프 센서를 포함하여 상기 엔드 이펙터 또는 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 존재 여부에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 온오프 센서모듈은,
    상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 상면 또는 하면에 광을 조사하고, 상기 웨이퍼에 의해 조사되는 광이 가려진 시간 및 이동 속도를 감지하여 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 중심에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는,
    좌측 핑거 및 우측 핑거를 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 거리 센서모듈은,
    X-중심 센서, Y-중심 센서, Y-팁 센서, Z-팁 센서 및 Z-도어 센서를 포함하고,
    상기 X-중심 센서는 상기 엔드 이펙터의 측면에 광을 조사하고,
    상기 Y-중심 센서는 상기 X-중심 센서가 광을 조사하는 방향과 수직하는 방향으로 상기 엔드 이펙터의 측면에 광을 조사하며,
    상기 Y-팁 센서 및 상기 Z-팁 센서는 상기 좌측 핑거 및 우측 핑거에 각각 광을 조사하고,
    상기 Z-도어 센서는 상기 Y-중심 센서가 광을 조사하는 방향과 수직하는 방향으로 상기 엔드 이펙터의 측면에 광을 조사하여,
    상기 엔드 이펙터의 틸트 관련 계측 정보, 상기 엔드 이펙터의 롤(roll) 방향 높이, 상기 엔드 이펙터의 두께 및 틸트, 상기 엔드 이펙터의 피치(pitch) 방향 높이 관련 계측 정보를 각각 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 진동 센서모듈은,
    상기 측정부의 내부 공간의 특정 위치에 기준면을 생성하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 진동 센서모듈은,
    상기 웨이퍼 이송 로봇의 구동에 의해 형성되는 진동에 대한 계측 정보를 수집하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 정보 수집부에서 수집한 계측 정보를 이용하여 상기 웨이퍼 이송 로봇의 티칭을 위한 티칭 파라미터를 생성하는 파라미터 생성부를 더 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 티칭 파라미터는,
    상기 엔드 이펙터의 수평 레벨 보정값, 상기 엔드 이펙터의 롤(roll) 및 피치(pitch) 구동 보정값, 상기 웨이퍼 이송 로봇의 진동(vibration) 보정값, 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼 또는 상기 엔드 이펙터(21)의 중심 좌표 보정값 중 어느 하나 이상을 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 파라미터 생성부는,
    상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇이 설치된 반도체 제조 시스템의 제어부에 상기 티칭 파라미터를 전송하여 상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇을 티칭하도록 하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 제어하는 트랜스퍼 모듈 컨트롤러 및 상기 트랜스퍼 코듈 컨트롤러와 연결되는 클러스터 장비 컨트롤러를 포함하고,
    상기 파라미터 생성부는,
    상기 클러스터 장비 컨트롤러에 상기 티칭 파라미터를 전송하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 파라미터 생성부는,
    상기 정적 계측 방법으로 수집한 시간별 또는 이동 거리별 계측 정보를 이용하여 상기 측정부가 상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇에 정상 설치되었는지 여부를 판단하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 파라미터 생성부는,
    상기 동적 계측 방법으로 수집한 계측 정보를 이용하여 상기 웨이퍼 이송 로봇이 정상 구동하는지 여부를 판단하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 이용하여 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터 및 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 계측 정보를 수집하는 단계; 및
    상기 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 정상여부를 판단하는 단계를 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법.
  21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치를 이용하여 검사 대상 웨이퍼 이송 로봇의 엔드 이펙터 및 상기 엔드 이펙터에 로딩된 웨이퍼의 계측 정보를 수집하는 단계;
    상기 계측 정보를 이용하여 웨이퍼 이송 로봇의 정상여부를 판단하는 단계;
    상기 웨이퍼 이송 로봇이 정상이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 계측 정보를 이용해 보정값을 포함하는 티칭 파라미터를 생성하는 단계; 및
    상기 티칭 파라미터를 이용해 상기 웨이퍼 이송 로봇을 티칭하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 이송 로봇의 티칭방법.
KR1020220055331A 2022-05-04 2022-05-04 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법 KR20230155756A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220055331A KR20230155756A (ko) 2022-05-04 2022-05-04 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220055331A KR20230155756A (ko) 2022-05-04 2022-05-04 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230155756A true KR20230155756A (ko) 2023-11-13

Family

ID=88746890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220055331A KR20230155756A (ko) 2022-05-04 2022-05-04 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230155756A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI385746B (zh) 基板傳送裝置、基板傳送方法、及儲存媒體
US11929271B2 (en) Apparatus and method for inspecting wafer carriers
US8088203B2 (en) Automated warehouse and method of controlling clean environment in the automated warehouse
US20100279439A1 (en) Automated substrate handling and film quality inspection in solar cell processing
TWI425590B (zh) 基板處理裝置及其基板搬送方法
CN105590888A (zh) 晶片传送机器人及其控制方法和制造半导体装置的方法
US12062561B2 (en) Method for transporting wafers
US20070004058A1 (en) Semiconductor manufacturing device with transfer robot
US9099506B2 (en) Transfer chamber between workstations
CN110729225B (zh) 晶圆搬运设备与其方法
JP2012523682A (ja) センサキャリアにより基板処理システム内の物体の位置を自動的に測定して教示する方法および関連するセンサキャリア
JP2004503926A (ja) 自己学習式ロボット・キャリア・ハンドリング・システム
KR20200039575A (ko) 기판 창고, 기판 처리 시스템 및 기판 검사 방법
US20020143427A1 (en) Apparatus and method for positioning a cassette pod onto a loadport by an overhead hoist transport system
US20220367223A1 (en) Substrate transport apparatus and substrate transport method
JP2011108958A (ja) 半導体ウェーハ搬送装置及びこれを用いた搬送方法
TW202004962A (zh) 基板儲存設備
TW202249163A (zh) 晶圓搬運和對準的設備及其方法
KR20230155756A (ko) 웨이퍼 이송 로봇의 검사장치와, 이를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 검사방법 및 티칭방법
US20140230522A1 (en) Cleanliness measuring carriage and cleanliness measuring system
KR102411116B1 (ko) 기판처리시스템, 기판처리시스템의 기판이송방법
US20220392791A1 (en) Measurement jig and processing method
KR102397940B1 (ko) 웨이퍼 반송 로봇 티칭 상태 확인 장치
KR20220072236A (ko) 이송 장치
KR102720916B1 (ko) 기판 반송 장치 및 기판 반송 방법