KR20240048366A - 검사장치 - Google Patents

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KR20240048366A
KR20240048366A KR1020220128058A KR20220128058A KR20240048366A KR 20240048366 A KR20240048366 A KR 20240048366A KR 1020220128058 A KR1020220128058 A KR 1020220128058A KR 20220128058 A KR20220128058 A KR 20220128058A KR 20240048366 A KR20240048366 A KR 20240048366A
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Abstract

본 발명은 검사장치에 관한 것이다. 일 실시 예에서, 본 발명은 반도체 제조용 웨이퍼를 이송하는 이송로봇의 이상여부를 검사하는 데 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치는, 외부의 이송로봇에 의해 이동한 웨이퍼가 안치되는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 몸체; 및 수평방향으로 광원을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사한 광원을 수집하는 수광부를 포함하는 제1센서부;를 포함하고, 상기 제1센서부는 상기 슬롯에서 상기 웨이퍼가 안치되는 위치의 하부에 광원을 조사한다.

Description

검사장치{Detecting device}
본 발명은 검사장치에 관한 것이다. 일 실시 예에서, 본 발명은 반도체 제조용 웨이퍼를 이송하는 이송로봇의 이상여부를 검사하는 데 사용할 수 있다.
웨이퍼는 반도체 칩의 핵심재료이다. 웨이퍼는 포토 공정, 식각 공정, 증착 공정, 연마 공정, 세정 공정 등 다양한 공정 장비를 거치면서 상부에 직접회로가 형성되게 된다.
이때, 각 공정 장비로 웨이퍼를 이송은, 복수의 웨이퍼(wafer)를 내부에 적층할 수 있는 구조를 가진 FOUP(Front Opening Unified Pod)에 웨이퍼를 담아 상기 FOUP을 사람이 이동하거나 자동 이송 시스템을 이용하여 이송하는 방법에 의한다.
웨이퍼를 FOUP에서 공정 장비로 이송 및 공정 장비 내에서 개별 공정 챔버로 이송은 주로 이송로봇이 담당한다. 상기 이송로봇은 웨이퍼를 잡거나 흡착하는 블레이드 및 상기 블레이드를 다축으로 이동하도록 하는 모터 또는 액츄에이터로 구성된다.
현재 D-RAM 반도체 칩을 제조하는 데 사용하는 웨이퍼는 일반적으로 지름이 300mm이고 두께가 0.8mm 수준이며, 생산 속도를 높이기 위해 이송로봇은 빠른 속도로 동작한다. 이와 같은 이유로 상기 이송로봇이 물리적으로나 제어적으로 이상이 발생하여 잘못된 위치로 움직이는 경우에는 웨이퍼가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 공정 장비에는 상기 이송로봇을 티칭(teaching)하는 프로그램이 내장되어 있으며, 작업자가 주기적으로 티칭 작업(teaching operation) 수행하고 있다. 그러나, 이러한 티칭 작업은 이송로봇 작동 문제를 실시간으로 감지해 낼 수 없으며, 별도의 티칭 작업을 수행하기 위해서는 공정 장비의 운영을 중단하여야 하기 때문에 반도체 제조 비용을 상승시키는 요인이 된다.
선행기술문헌인 한국특허공개공보 제10-2014-0154736호는 복수의 수평 변위 센서를 포함하는 이송 로봇을 개시한다.
한국특허공개공보 제10-2014-0154736호
본 발명은 이송로봇의 이상여부를 감지할 수 있는 검사장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 이송로봇의 이상여부를 정확하고 빠르게 파악할 수 있어 검사 시간을 줄일 수 있다.
또한, 이송로봇의 각 핑거의 편차를 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 웨이퍼의 이상여부를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치는, 외부의 이송로봇에 의해 이동한 웨이퍼가 안치되는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 몸체; 및 수평방향으로 광원을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사한 광원을 수집하는 수광부를 포함하는 제1센서부;를 포함하고, 상기 제1센서부는 상기 슬롯에서 상기 웨이퍼가 안치되는 위치의 하부에 광원을 조사한다.
일 실시 예는 상기 제1센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1센서부의 수광부에서 수신한 두께 값을 기 저장된 기준 두께 값과 비교하여 상기 이송로봇 또는 웨이퍼의 이상여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 수광부에서 수신한 정보로부터, 상기 이송로봇이 상기 몸체 내부로 들어오는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 두께 값이 감소한 후 유지되는 1-1구간 및 두께가 증가한 후 유지되는 1-2구간을 구별할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 이송로봇이 상기 몸체 외부로 나가는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 두께 값이 유지되는 2-1구간 및 두께가 감소한 후 유지되는 2-2구간을 구별할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 1-1구간의 두께 값 및 1-2구간의 두께 값의 차이 값으로부터 상기 이송로봇의 편차 값을 도출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1센서부의 수광부에서 수집한 광위치 값을 기 저장된 기준 광위치 값과 비교하여 상기 이송로봇 또는 웨이퍼의 이상여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 수광부에서 수신한 정보로부터, 상기 이송로봇이 상기 몸체 내부로 들어오는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 높이 값이 감소하여 유지되는 3-1구간 및 두께 값이 증가하는 3-2구간을 구별할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 이송로봇이 상기 몸체 외부로 나가는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 높이 값이 감소하는 4-1구간 및 감소한 높이 값이 유지되는 4-2구간을 구별할 수 있다.
상기 발광부에서 조사한 광원이 상기 이송로봇이 지나는 경로를 대각선으로 가로지르도록 조사할 수 있다.
상기 제1센서부는 위아래로 이동이 가능하도록 배치될 수 있다.
상기 제1센서부의 발광부는 상기 이송로봇이 지나는 경로에 광원을 조사함으로써, 상기 수광부는 상기 이송로봇이 상기 몸체의 내부로 들어오는 동작, 외부로 나가는 동작 및 위아래로 이동하는 동작을 수행하는 동안의 광원의 변화 값을 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 검사장치는, 외부의 이송로봇에 의해 이동한 웨이퍼가 안치되는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 몸체; 및 수직방향으로 광원을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사한 광원을 수집하는 수광부를 포함하는 제2센서부;를 포함하고, 상기 제2센서부는 상기 슬롯에서 상기 웨이퍼가 안치되는 경우, 상기 발광부에서 조사하는 광원이 상기 웨이퍼의 가장자리 부분에 의해 일부가 가려지도록 배치된 것이다.
상기 제2센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2센서부의 수광부에서 수신한 두께 값 또는 광위치 값을 기초로 상기 웨이퍼의 중심좌표를 도출하고, 상기 웨이퍼의 중심좌표를 기 저장된 기준좌표와 대비하여 이상여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치는 이송로봇의 이상여부를 감지할 수 있다.
또한, 이송로봇의 이상여부를 정확하고 빠르게 파악할 수 있어 검사 시간을 줄일 수 있다.
또한, 이송로봇의 각 핑거의 편차를 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 웨이퍼의 이상여부를 감지할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 검사장치를 도시한 것이다.
도 4는 이송로봇으로 검사장치 내부에 웨이퍼를 이송하는 모습을 순서대로 도시한 것이다.
도 5는 제1센서부의 광원을 표시한 것이다.
도 6은 제2센서부의 광원을 표시한 것이다.
도 7은 이송로봇의 블레이드 부분을 도시한 것이다.
도 8은 이송로봇의 움직임에 따라 제1센서부의 광원에 간섭하는 모습을 도시한 것이다.
도 9는 이송로봇의 움직임에 따라 제1센서부에서 수집한 두께의 변화를 도시한 것이다.
도 10은 이송로봇의 움직임에 따라 제2센서부에서 수집한 광위치의 변화를 도시한 것이다.
도 11은 수광부의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 제2센서부를 이용하여 웨이퍼의 중심 좌표를 측정하는 방법을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 서로 다른 실시 예를 따르는 검사장치(100)를 도시한 것이다. 도 1의 경우 본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치(100)는 몸체(110) 및 제1센서부를 포함하고, 도 2의 경우에는 몸체(110) 및 제2센서부를 포함한다. 도 3의 경우에는 몸체(110), 제1센서부 및 제2센서부를 포함한다.
이하, 각 도면을 기초로 본 발명의 각 실시 예에 대하여 보다 자세하게 설명한다.
도 1 및 도 3은 본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치(100)를 도시한 것이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치(100)는, 외부의 이송로봇(20)에 의해 이동한 웨이퍼(30)가 안치되는 적어도 하나의 슬롯(140)을 포함하는 몸체(110); 및 수평방향으로 광원(11)을 조사하는 발광부(121) 및 상기 발광부(121)에서 조사한 광원(11)을 수집하는 수광부(122)를 포함하는 제1센서부;를 포함하고, 상기 제1센서부는 상기 슬롯(140)에서 상기 웨이퍼(30)가 안치되는 위치의 하부에 광원(11)을 조사한다.
상기 몸체(110)는 내부에 웨이퍼(30)를 안치할 수 있는 슬롯(140)을 포함하는 것으로, 형상이나 재질은 특별히 제한하지 않는다. 도 1과 같이 하부부재, 상부부재 및 측부부재를 포함할 수 있으며, 측부부재는 손잡이를 포함할 수 있다. 상기 하부부재는 반도체 공정 장비에 안착할 수 있는 형태의 것일 수 있다. 웨이퍼(30) 및 이송로봇(20)은 상기 하부부재, 측부부재 및 상부부재에 의해 정의되는 내부 공간으로 유입되어 머무를 수 있다. 이 때, 상기 하부부재의 일단 및 상부부재의 일단을 가상으로 연장한 면 중 상기 웨이퍼(30) 및 이송로봇(20)이 상기 몸체(110)의 내부로 들어오는 곳을 유입구로 정의할 수 있다.
상기 슬롯(140)은 상기 측부부재의 내측에 배치될 수 있으며, 웨이퍼(30)의 좌우측 가장자리를 지지하는 날개를 포함하고, 상기 날개의 상부에 웨이퍼(30)를 안치하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 날개는 복수의 층으로 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 몸체(110)의 하부부재 및 상부부재는 xy평면에 평행하게 배치되고, 측부부재는 xy평면에 수직한 yz평면에 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 이송로봇(20)은 y축 방향으로 삽입될 수 있다. 이 때, 상기 몸체(110)에서 유입구 부분을 '전단'이라고 하고, 유입구의 맞은편 부분을 '후단'이라고 정의할 수 있다.
이송로봇(20)은 웨이퍼(30)를 파지하는 블레이드 및 상기 블레이드를 다축으로 움직이도록 하는 구동부를 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 블레이드는 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)를 포함할 수 있으며, 상기 제1핑거(21)와 제2핑거(22)는 서로 이격하여 배치되어, 각각 웨이퍼(30)의 가장자리 부분에서 웨이퍼(30)를 파지하거나 흡착할 수 있다. 상기 구동부는 적어도 하나의 암 및 관절을 포함하며, 상기 암 및 관절을 구동하는 모터 또는 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 이송로봇(20)은 반도체 제조 분야에서 웨이퍼(30)를 이송하는 데 이용하는 것으로서 특별히 제한하지 않는다.
제1센서부는 적어도 하나의 발광부(121) 및 수광부(122) 쌍을 포함할 수 있고, 이를 이용하여 이송로봇(20) 또는 웨이퍼(30)의 이상여부를 감지할 수 있다. 이와 같이 광센서를 사용하는 이유는 다른 종류의 센서에 비하여 주변의 노이즈로부터 상대적으로 자유롭고, 측정 오차가 적기 때문에 정확한 결과값을 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 다른 종류의 센서에 비하여 소형이기 때문에, 내부 공간이 협소한 검사장치(100) 내부에 장착이 용이하다. 상기 발광부(121) 및 수광부(122)는 물리적으로 분리된 각각의 장치로 구성될 수 있다. 다른 실시 예에서는, 상기 센서는 발광부(121) 및 수광부(122)가 하나의 장치로 구성되어 모듈을 구성할 수 있으며, 별도의 반사판을 두어 상기 반사판에서 반사된 빛을 상기 수광부(122)가 수광하도록 할 수 있다.
상기 발광부(121)에서 조사된 광원(11)은 수평방향, 즉, xy평면에 평행한 방향으로 조사할 수 있다. 이는 이송로봇(20) 또는 웨이퍼(30)가 수평방향에 대하여 얼마나 오차를 가지고 있는 지를 파악하기 위함이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제1센서부는 상기 몸체(110)의 전단 및 후단에 각각 하나의 세트로 형성될 수 있다. 이 경우, 발광부(121)는 몸체(110)의 전단에 배치되고 수광부(122)는 몸체(110)의 후단에 배치될 수 있다. 다른 실시 예에서는 발광부(121) 및 수광부(122)가 몸체(110)의 전단 또는 후단에 배치되고, 반사판이 몸체(110)의 후단 또는 전단에 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1센서부의 발광부(121)는 상기 이송로봇(20)이 지나는 경로에 광원(11)을 조사함으로써, 상기 수광부(122)는 상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110)의 내부로 들어오는 동작, 외부로 나가는 동작 및 위아래로 이동하는 동작을 수행하는 동안의 광원(11)의 변화 값을 수신할 수 있다.
또한, 상기 발광부(121)에서 조사한 광원(11)이 상기 이송로봇(20)이 지나는 경로를 대각선 방향으로 가로지르도록 조사할 수 있다. 이와 같이 대각선으로 광원(11)을 조사함으로써 상기 몸체(110) 내부로 진입하는 이송로봇(20)의 핑거(21, 22)가 순차적으로 하나씩 광원(11)을 투과할 수 있는 바, 다수의 핑거(21, 22)의 편차를 알 수 있다(도 8 참조). 또한, 도 8(a) 및 도 8(b)를 참조하면, 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 완전히 들어온 상태에서 광원(11)은 제2핑거(22)의 일단에 위치하도록 함으로써, 상기 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)의 일단의 위치를 정확하게 도출할 수 있다. 진입 초기에 측정된 상기 제1핑거(21)의 위치 값과 진입 완료 후 측정된 상기 제2핑거(22)의 위치 값, 상기 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)의 편차 값을 대입하면 상기 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)가 변형된 정도 및 형상을 알 수 있다. 이와 관련된 구체적인 내용은 후단에 설명한다.
여기서,'대각선 방향'이라 함은 xy 평면 상에서 x축 또는 y축에 대하여 0도 초과 내지 90도 미만의 각도를 가지는 방향을 의미한다. 바람직하게 상기 제1센서부의 발광부(121)에서 조사된 광원(11)이 x축에 대하여 이루는 각도는 30 내지 60도일 수 있다. 이 범위를 벗어난 경우에는 이송로봇(20)의 서로 다른 핑거에 의해 간섭되는 두께를 측정하는 데 제약이 있다.
도 1을 참조하면, 상기 발광부(121)는 몸체(110)의 전단의 우측 또는 좌측에 배치되고, 수광부(122)는 몸체(110)의 후단의 좌측 또는 우측에 배치됨으로써, 광원(11)이 대각선으로 조사될 수 있다. 다른 실시 예에서는 상기 수광부(122)가 몸체(110)의 전단의 우측 또는 좌측에 배치되고, 발광부(121)가 몸체(110)의 후단의 좌측 또는 우측에 배치됨으로써, 광원(11)이 대각선으로 조사될 수 있다. 또 다른 실시 예에서는 상기 발광부(121) 및 수광부(122)가 몸체(110)의 전단의 우측 또는 좌측에 배치되고, 반사판이 몸체(110)의 후단의 좌측 또는 우측에 배치됨으로써, 광원(11)이 대각선으로 조사될 수 있다.
상기 제1센서부는 위아래로 이동이 가능하도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 도 1을 참조하면, 상기 몸체(110) 내부에 수직하게 형성된 기둥에 배치될 수 있으며, 상기 기둥에 적절한 높이에 고정함으로써 높이를 조절할 수 있다. 이를 통해 다양한 높이에서 이송로봇(20) 및 웨이퍼(30)를 검사할 수 있다.
상기 제1센서부는 상기 수광부(122)에서 빛이 수광되는 위치에 대한 값을 감지할 수 있다. 이를 통해 상기 제1센서부는 상기 수광부(122)에서 수광되는 빛의 위치 값 및 물체의 두께 값을 제어부(150)로 송신할 수 있다. 도 11(a)는 발광부(121)에서 조사된 빛이 모두 수광부(122)로 수광되는 경우를 도시한 것이다. 도 11(b)는 발광부(121)에서 조사된 빛의 일부가 물체에 의해 가려져서 상기 물체의 상부를 통과한 빛이 수광부(122)로 수광되는 모습을 도시한 것이다. 이 경우, 수광부(122)는 빛이 수광되는 위치를 감지하고 그 위치인 '5'에 대응하는 정보를 제어부(150)로 송신할 수 있다. 도 11(c)는 발광부(121)에서 조사된 빛의 일부가 물체에 의해 가려져서 상기 물체의 상부 및 하부를 통과한 빛이 수광부(122)로 수광되는 모습을 도시한 것이다. 이 경우, 수광부(122)는 빛이 수광되는 위치를 감지하고 '1' 및/또는 '7'에 대응하는 정보를 제어부(150)로 송신할 수 있다. 또한, 상기 수광부(122)는 빛이 유입되는 부분인 '1' 및 '7'을 통해 얻어진 물체의 두께인 '6'에 대응하는 정보를 제어부(150)로 송신할 수 있다.
일 실시 예는 상기 제1센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부(150)를 더 포함할 수 있다. 제어부(150)는 각 구성요소로부터 정보를 수집하고 동작을 제어하고 모니터링하는 기능을 수행한다. 상기 제어부(150)는 각 구성을 동작하도록 명령하는 소프트웨어가 저장되어 이를 실행하는 프로세서, 다양한 정보를 저장하는 메모리 및 사용자에게 정보를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제어부(150)는 컴퓨터일 수 있고, 상기 제어부(150)는 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈이나 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 상기 각각의 구성요소의 작동을 구현할 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
상기 제어부(150)는 상기 제1센서부의 수광부(122)에서 수신한 두께 값을 기 저장된 기준 두께 값과 비교하여 상기 이송로봇(20) 또는 웨이퍼(30)의 이상여부를 판단할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 들어오는 경우 상기 제1센서부의 광원(11)을 통과하게 되며, 상기 이송로봇(20)의 상부 및 하부로 이동한 빛이 수광부(122)에 수광된다. 상기 수광부(122)는 상기 이송로봇(20)의 두께 값을 제어부(150)로 송신함으로써 상기 제어부(150)는 상기 이송로봇(20)의 두께를 알 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 제어부(150)는 수광된 빛의 위치 값을 수신하고 이를 통해 두께 값을 연산할 수 있다.
도 8은 이송로봇(20)이 몸체(110) 내부로 들어와 작동하는 모습을 순차적으로 도시한 것이다. 도 8(a)는 이송로봇(20)이 몸체(110) 내부로 들어옴에 따라 제1핑거(21)가 먼저 광원(11)을 통과하는 것을 보여준다. 도 8(b)는 제2핑거(22)가 순차적으로 광원(11)을 통과하는 것을 보여준다. 도 8(c)는 이송로봇(20)이 슬롯(140) 방향인 위로 이동하는 것을 보여준다. 만일, 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)가 상호간에 높이 또는 두께 차이가 없는 경우라면 도 8(a)에서 상기 수광부(122)가 수집하는 정보와 도 8(b)에서 상기 수광부(122)가 수집하는 정보는 동일할 것인 바, 상기 제어부(150)는 정상으로 판단할 수 있다. 만일, 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)가 상호간에 높이 또는 두께 차이가 있는 경우라면 도 8(a)에서 상기 수광부(122)가 수집하는 정보와 도 8(b)에서 상기 수광부(122)가 수집하는 정보는 차이가 있는 바, 상기 제어부(150)는 비정상으로 판단할 수 있다.
도 9는 이송로봇(20)이 이동함에 따라 상기 수광부(122)에서 수집하는 두께 값의 변화를 그래프로 표현한 것이다. 도 9에서 (ㄱ)은 이송로봇(20)이 몸체(110) 내부로 유입되면서 제1핑거(21)가 광원(11)을 통과하는 단계이고, (ㄴ)은 제2핑거(22)가 광원(11)을 통과하는 단계이고, (ㄷ)은 이송로봇(20)이 위로 이동하는 단계이다. (ㄹ)은 이송로봇(20)이 아래로 이동하는 단계이고, (ㅁ)은 이송로봇(20)이 외부로 이동하는 단계로서 제1핑거(21)와 제2핑거(22)가 모두 광원(11)을 통과하고 있는 단계이고, (ㅂ)은 제2핑거(22)가 광원(11)에서 모두 빠져나왔으며 제1핑거(21)만이 광원(11)을 통과하고 있는 단계이다.
도 9을 참조하면, 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 유입되는 동안 두께 값(이송로봇(20)의 두께에 대한 값)이 상승하는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 상기 제어부(150)는 상기 수광부(122)에서 수신한 정보로부터, 상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 들어오는 경우, 상기 제1센서부의 수광부(122)가 수집한 두께 값이 감소한 후 유지되는 1-1구간 및 두께가 증가한 후 유지되는 1-2구간을 구별할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(150)는, 상기 1-1구간의 두께 값 및 1-2구간의 두께 값의 차이 값으로부터 상기 이송로봇(20)의 편차 값을 도출할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1핑거(21)와 제2핑거(22)의 위치나 두께가 동일하다면 상기 1-1구간의 두께 값 및 1-2구간의 두께 값이 차이가 없을 것이지만, 상기 제1핑거(21)와 제2핑거(22)가 변형되거나 상기 이송로봇(20)의 블레이드가 변형되거나 이송로봇(20)의 모터에 이상이 있는 경우에는 상기 1-1구간의 두께 값 및 1-2구간의 두께 값에 차이가 발생하게 된다. 따라서, 상기 1-1구간의 두께 값 및 1-2구간의 두께 값의 차이 값을 상기 이송로봇(20)의 편차 값으로 정의할 수 있으며, 상기 제어부(150)는 이 편차 값을 기 저장된 기준 편차 값과 비교하여, 일정한 범위를 벗어난 경우에는 작업자에게 알람을 제공할 수 있다.
상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 들어오는 경우와 마찬가지로, 상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 외부로 나가는 경우에도 상기 제어부(150)는 상기 제1센서부의 수광부(122)가 수집한 두께 값이 유지되는 2-1구간 및 두께가 감소한 후 유지되는 2-2구간을 구별할 수 있다. 앞에서 설명한 것과 유사하게 상기 제어부(150)는 상기 수광부(122)에서 수신한 정보로부터, 상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 외부로 나가는 경우, 상기 제1센서부의 수광부(122)가 수집한 두께 값이 측정되어 유지되는 2-1구간 및 두께가 감소한 후 유지되는 2-2구간을 구별할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(150)는, 상기 2-1구간의 두께 값 및 2-2구간의 두께 값의 차이 값으로부터 상기 이송로봇(20)의 편차 값을 도출할 수 있다. 또한, 상기 1-1구간 및 1-2구간의 두께 값의 차이로부터 도출한 편차 값과 여기서 도출한 편차 값을 대비하여 이송로봇(20)의 동작 종류에 따라 편차 값에 차이가 발생하는 지 여부를 확인할 수 있으며, 이를 통해 이송로봇(20)의 문제점을 보다 정확하게 파악할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 제1센서부의 수광부(122)에서 수집한 광위치 값을 기 저장된 기준 광위치 값과 비교하여 상기 이송로봇(20) 또는 웨이퍼(30)의 이상여부를 판단할 수 있다.
도 10은 이송로봇(20)이 이동함에 따라 상기 수광부(122)에서 수집하는 위치 값의 변화를 그래프로 표현한 것이다. 여기서 위치 값은 광원(11)을 가리는 물체의 최상위 부분의 위치에 대한 값이다. 도 10에서 (ㄱ)은 이송로봇(20)이 몸체(110) 내부로 유입되면서 제1핑거(21)가 광원(11)을 통과하는 단계이고, (ㄴ)은 제2핑거(22)가 광원(11)을 통과하는 단계이고, (ㄷ)은 이송로봇(20)이 위로 이동하는 단계이다. (ㄹ)은 이송로봇(20)이 아래로 이동하는 단계이고, (ㅁ)은 이송로봇(20)이 외부로 이동하는 단계로서 제1핑거(21)와 제2핑거(22)가 모두 광원(11)을 통과하고 있는 단계이고, (ㅂ)은 제2핑거(22)가 광원(11)에서 모두 빠져나왔으며 제1핑거(21)만이 광원(11)을 통과하고 있는 단계로서, 도 9와 동일하다.
도 10을 참조하면, 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 유입되는 동안 위치 값(이송로봇(20)의 가장 높은 부분의 위치에 대한 값)이 일정하게 유지되고, 이후 이송로봇(20)이 상승하는 것을 알 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 수광부(122)에서 수신한 정보로부터, 상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 들어오는 경우, 상기 제1센서부의 수광부(122)가 수집한 높이 값이 검출된 상태에서 일정하게 유지되는 3-1구간 및 두께 값이 증가하는 3-2구간을 구별할 수 있다. 만일 이송로봇(20)의 제1핑거(21)에 비하여 제2핑거(22)가 위쪽에 위치한다면 (ㄴ) 구간에서 위치 값이 다소 상승할 수 있다. 즉, 이 경우에는 상기 3-1구간에서 위치 값이 상승하는 부분이 존재할 수 있다. 이 때, 위치 값이 변화량은 앞서 설명한 두께 값을 통해 도출한 편차 값과 동일할 수 있다. 만일 이송로봇(20)의 제1핑거(21)에 비하여 제2핑거(22)가 아래쪽에 위치한다면 (ㄴ) 구간에서 위치 값은 변화가 없다. 위치 값은 가장 높은 위치에 대한 정보이므로 제2핑거(22)의 최상위 높이에 대한 정보를 반영하지 못한다. 상기 제어부(150)는 상기 3-1구간에서의 위치 값을 기 저장된 기준 위치 값과 대비하여 정해진 범위를 벗어나는 경우에는 작업자에게 알람을 제공할 수 있다.
상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 내부로 들어오는 경우와 마찬가지로, 상기 이송로봇(20)이 상기 몸체(110) 외부로 나가는 경우에도 상기 제어부(150)는 상기 제1센서부의 수광부(122)가 수집한 높이 값이 감소하는 4-1구간 및 감소한 높이 값이 유지되는 4-2구간을 구별할 수 있다. 이후, 이송로봇(20)이 외부로 나감에 따라 높이 값이 최대로 상승하는 4-3구간을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 제1센서부로부터 수신한 두께 값 및 위치 값을 통해 상기 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)의 편차(편차 값)를 구할 수 있음을 앞서 설명하였다. 이와 더불어, 상기 제어부(150)는 상기 제1센서부로부터 수신한 두께 값 및 위치 값을 통해 상기 제1핑거(21) 및 제2핑거(22)의 높이를 도출할 수 있다.
상기 3-1구간에서 (ㄱ)의 위치 값이 (ㄴ)의 위치 값보다 작은 경우에는 상기 제2핑거(22)의 높이가 상기 제1핑거(21)의 높이보다 높은 경우이다. 따라서, 상기 제1핑거(21)의 높이는 (ㄱ)에서의 위치 값이고, 상기 제2핑거(22)의 높이는 (ㄴ)에서의 위치 값으로서, (ㄱ)에서의 위치 값에 편차 값을 더한 것이다.
상기 3-1구간에서 (ㄱ)의 위치 값이 (ㄴ)의 위치 값보다 큰 경우에는 상기 제2핑거(22)의 높이가 상기 제1핑거(21)의 높이보다 낮은 경우이다. 만일, 상기 제1핑거(21)의 중심부가 아래쪽으로 휜 경우에는 이와 같은 그래프가 나타날 수 있다. 따라서, 상기 제1핑거(21)의 높이는 (ㄱ)에서의 위치 값이고, 상기 제2핑거(22)의 높이는 (ㄴ)에서의 위치 값으로서, (ㄱ)에서의 위치 값에 편차 값을 뺀 것이다.
도 1 및 도 3은 본 발명의 실시 예를 따르는 검사장치(100)를 도시한 것이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 검사장치(100)는, 외부의 이송로봇(20)에 의해 이동한 웨이퍼(30)가 안치되는 적어도 하나의 슬롯(140)을 포함하는 몸체(110); 및 수직방향으로 광원(12)을 조사하는 발광부(131) 및 상기 발광부(131)에서 조사한 광원(12)을 수집하는 수광부(132)를 포함하는 제2센서부;를 포함하고, 상기 제2센서부는 상기 슬롯(140)에서 상기 웨이퍼(30)가 안치되는 경우, 상기 발광부(131)에서 조사하는 광원(12)이 상기 웨이퍼(30)의 가장자리 부분에 의해 일부가 가려지도록 배치된 것이다.
상기 몸체(110)는 앞서 설명한 것과 동일한 것이다. 또한, 이송로봇(20)이나 웨이퍼(30) 역시 앞서 설명한 것과 동일하다. 일 실시 예에서는 상기 제2센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부(150)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부(150)는 앞서 설명한 것과 동일한 것이다.
상기 제2센서부는 적어도 하나의 발광부(131) 및 수광부(132) 쌍을 포함할 수 있고, 이를 이용하여 이송로봇(20) 또는 웨이퍼(30)의 이상여부를 감지할 수 있다. 이와 같이 광센서를 사용하는 이유는 다른 종류의 센서에 비하여 주변의 노이즈로부터 상대적으로 자유롭고, 측정 오차가 적기 때문에 정확한 결과값을 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 다른 종류의 센서에 비하여 소형이기 때문에, 내부 공간이 협소한 검사장치(100) 내부에 장착이 용이하다. 상기 발광부(131) 및 수광부(132)는 물리적으로 분리된 각각의 장치로 구성될 수 있다. 다른 실시 예에서는, 상기 센서는 발광부(131) 및 수광부(132)가 하나의 장치로 구성되어 모듈을 구성할 수 있으며, 별도의 반사판을 두어 상기 반사판에서 반사된 빛을 상기 수광부(132)가 수광하도록 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 발광부(131)에서 조사된 광원(12)은 수직방향, 즉, z축 방향으로 조사할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 제2센서부의 수광부(132)에서 수신한 두께 값 또는 광위치 값을 기초로 상기 웨이퍼(30)의 중심좌표를 도출하고, 상기 웨이퍼(30)의 중심좌표를 기 저장된 기준좌표와 대비하여 이상여부를 판단할 수 있다.
도 12(a)는 기준좌표를 도시한 것이고, 도 12(b)는 기준좌표에 실제 웨이퍼(30)가 배치된 모습을 도시한 것이다. 상기 제어부(150)는 기준이 되는 가상의 웨이퍼(30)에 대한 중심좌표(C)와, 가장자리의 두 좌표(E1, E2)를 저장하여 가지고 있다. 상기 E1 및 E2는 제2센서부에서 조사하는 광원(12)이 가상의 웨이퍼(30)를 지나가는 위치에 대한 것으로, 중심좌표(C)에서 상기 제2센서부까지의 수직거리에 해당하는 y축에 해당하는 값과, 중심좌표(C)에서 상기 제2센서부까지의 수평거리에 해당하는 x축에 해당하는 값에 상기 제2센서부의 수광부(132)에서 수집한 위치 값을 더한 값으로부터 도출할 수 있다.
일 실시 예에서 도 12(a)와 같은 xy 좌표를 설정하는 경우, C의 좌표를 (0, 0)이라고 하고, x축에서 상기 제2센서부까지의 거리(m)가 140이고, 상기 2개의 제2센서부 사이의 거리(n)가 100이고, 상기 제2센서부의 수광부(132)에서 수집한 위치 값이 각각 3.85이면, 상기 E1의 좌표는 (-53.85, -140)이고, E2의 좌표는 (53.85, -140)일 수 있다.
도 12(b)와 같이 실제 웨이퍼(30)가 위치하는 경우, 제2센서부에서 측정된 위치값은 RE1 및 RE2로 변경된 값일 수 있다. 이 때, RE1 및 RE2의 x 좌표 값은 상기 제2센서부에서 수집하는 위치 값으로부터 알 수 있고, y 좌표는 상기 제2센서부의 초기 설치 값에 의해 정해지는 것으로, E1 및 E2에서의 y 좌표 값과 동일하다. 또한, 웨이퍼(30)의 반지름은 통상적으로 200 mm 또는 300 mm로 정해져 있다. 이와 같이, 2개의 좌표(RE1, RE2) 및 반지름을 알고 있으므로 데카르트 좌표를 따르는 원의 방정식 또는 극 좌표를 따르는 원의 방정식으로부터 실제 웨이퍼(30)의 중심 좌표(RC)를 구할 수 있다. 일 예로, 제어부(150)는 다음의 함수를 통해 웨이퍼(30)의 중심 좌표를 구할 수 있다.
수학식1: (x1 - a)2 + (y1 - b)2 = r2
수학식2: (x2 - a)2 + (y2 - b)2 = r2
(x1 및 y1은 RE1의 x 및 y 좌표 값, x2 및 y2는 RE2의 x 및 y 좌표 값, r은 반지름, a 및 b는 웨이퍼 중심의 x 및 y 좌표 값임)
만일, RE1이 (-54, -140), RE2가 (53.2, -140), 웨이퍼의 반지름이 150mm인 경우, 위 수학식1 및 2를 연산하면 웨이퍼(30)의 중심좌표(RC)는 (-0.4, -0.1)로 구해진다. 즉, 웨이퍼(30)의 중심이 기준 값에 비하여 x 축으로 0.4 mm 만큼 좌측으로 이동하였고, y 축으로 0.1 mm만큼 아래쪽으로 이동하였음을 알 수 있다.
이와 같이 상기 제어부(150)는 현재 웨이퍼(30)의 중심좌표(RC)를 구한 후, 초기의 중심좌표(C)와 대비하면 웨이퍼(30)의 변경된 위치를 구할 수 있으며, 이를 통해 이송로봇(20)의 이상여부를 지속적으로 관찰할 수 있으며, 웨이퍼(30)의 중심이 기준 값을 초과하여 변경된 경우 사용자에게 알람을 전송할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 검사장치, 110: 몸체, 121: 제1센서부의 발광부, 122: 제1센서부의 수광부, 131: 제2센서부의 발광부, 132: 제2센서부의 수광부, 140: 슬롯, 150: 제어부, 11: 제1센서부의 광원, 12: 제2센서부의 광원, 20: 이송로봇, 21: 제1핑거, 22: 제2핑거, 30: 웨이퍼

Claims (11)

  1. 외부의 이송로봇에 의해 이동한 웨이퍼가 안치되는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 몸체; 및
    수평방향으로 광원을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사한 광원을 수집하는 수광부를 포함하는 제1센서부;를 포함하고,
    상기 제1센서부는 상기 슬롯에서 상기 웨이퍼가 안치되는 위치의 하부에 광원을 조사하는 것인,
    검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1센서부의 수광부에서 수신한 두께 값을 기 저장된 기준 두께 값과 비교하여 상기 이송로봇 또는 웨이퍼의 이상여부를 판단하는 것인,
    검사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수광부에서 수신한 정보로부터,
    상기 이송로봇이 상기 몸체 내부로 들어오는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 두께 값이 감소한 후 유지되는 1-1구간 및 두께가 증가한 후 유지되는 1-2구간을 구별하고,
    상기 이송로봇이 상기 몸체 외부로 나가는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 두께 값이 유지되는 2-1구간 및 두께가 감소한 후 유지되는 2-2구간을 구별하는,
    검사장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 1-1구간의 두께 값 및 1-2구간의 두께 값의 차이 값으로부터 상기 이송로봇의 편차 값을 도출하는 것인,
    검사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1센서부의 수광부에서 수집한 광위치 값을 기 저장된 기준 광위치 값과 비교하여 상기 이송로봇 또는 웨이퍼의 이상여부를 판단하는 것인,
    검사장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수광부에서 수신한 정보로부터,
    상기 이송로봇이 상기 몸체 내부로 들어오는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 높이 값이 유지되는 3-1구간 및 두께 값이 증가하는 3-2구간을 구별하고,
    상기 이송로봇이 상기 몸체 외부로 나가는 경우, 상기 제1센서부의 수광부가 수집한 높이 값이 감소하는 4-1구간 및 감소한 높이 값이 유지되는 4-2구간을 구별하는,
    검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광부에서 조사한 광원이 상기 이송로봇이 지나는 경로를 대각선으로 가로지르도록 조사하는 것인,
    검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서부는 위아래로 이동이 가능하도록 배치된 것인,
    검사장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서부의 발광부는 상기 이송로봇이 지나는 경로에 광원을 조사함으로써, 상기 수광부는 상기 이송로봇이 상기 몸체의 내부로 들어오는 동작, 외부로 나가는 동작 및 위아래로 이동하는 동작을 수행하는 동안의 광원의 변화 값을 수신하는 것인,
    검사 장치.
  10. 외부의 이송로봇에 의해 이동한 웨이퍼가 안치되는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 몸체; 및
    수직방향으로 광원을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사한 광원을 수집하는 수광부를 포함하는 제2센서부;를 포함하고,
    상기 제2센서부는 상기 슬롯에서 상기 웨이퍼가 안치되는 경우, 상기 발광부에서 조사하는 광원이 상기 웨이퍼의 가장자리 부분에 의해 일부가 가려지도록 배치된 것인,
    검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2센서부에서 수집한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2센서부의 수광부에서 수신한 두께 값 또는 광위치 값을 기초로 상기 웨이퍼의 중심좌표를 도출하고,
    상기 웨이퍼의 중심좌표를 기 저장된 기준좌표와 대비하여 이상여부를 판단하는 것인,
    검사장치.

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