KR101221109B1 - 기판 이송 장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 위치를 탐지하기 위한 센서들의 개수를 감소시켜 구조를 단순화하고 비용을 절감시키는 기판 이송 장치가 개시된다. 기판 이송 장치는 코어 챔버(11)와 주변 챔버(12)(13) 사이에서 기판(S)을 이송시킨다. 이송 로봇(15)은 코어 챔버 내에 배치된다. 이송 로봇은 기판을 이송시키기 위한 핸드(17)를 포함하고, 핸드(17)를 연장/끌어당기고 회전시킬 수 있다. 센서(19)는 기판의 가장자리 표면을 탐지한다. 센서는 핸드가 코어 챔버와 주변 챔버 사이에서 연장/끌어당겨지는 경우 및 핸드가 코어 챔버 내에서 회전되는 경우 기판의 가장자리 표면이 지나는 위치에 정렬된다.

Description

기판 이송 장치{SUBSTRATE TRANSFER APPARATUS}
본 발명은 기판을 이송시키는 장치에 관한 것이다.
생산성을 개선하기 위하여, 반도체 소자를 제조하는 장치는 하나의 코어 챔버(core chamber)와 연결된 복수 개의 처리 챔버(processing chamber)들을 갖는 시스템, 즉 클러스터-타입 시스템(cluster-type system)을 채용한다.
코어 챔버는 일반적으로 정다각형의 구조를 가지며, 정다각형의 각 면들은 처리 챔버들과 연결되어 있다. 이송 로봇(transfer robot)은 상기 코어 챔버 내에 설치되어 웨이퍼들을 이송시킨다. 상기 이송 로봇은 상기 코어 챔버들의 축 상에 정렬되어 웨이퍼들을 상기 처리 챔버들 중 어느 하나로 이송시킨다. 상기 이송 로봇은 웨이퍼를 지지하는 핸드(hand)를 포함한다. 상기 핸드는 상기 코어 챔버의 외접원에 대한 원주 방향(θ 방향) 및 반경 방향(R 방향)으로 이동한다. 로드 락 챔버(load lock chamber) 내에서 수용된 웨이퍼는 상기 이송 로봇의 상기 핸드에 의해 지지되고, 상기 핸드의 R-θ 평면 동작을 통하여 처리 챔버 내로 이송된다.
클러스터 시스템 상에서, 각 처리 챔버의 공정 단계에서 높은 재현성을 얻기 위해서는 웨이퍼들을 각 처리 챔버로 정확하게 이송시키는 것이 중요하다. 상기 이송 로봇은 웨이퍼의 이송 단계 동안 웨이퍼의 위치를 탐지하여야 하며, 상기 탐지 결과를 바탕으로 웨이퍼의 이송 상태를 바로잡는다. 반도체 소자를 제조하는 장치에 있어서, 웨이퍼 이송의 정확성을 향상시키기 위하여 상기 이송 단계 동안의 웨이퍼의 중심(center)을 탐지하는 기술에 대해서는 종래 기술에 제안되어 있다.
참조 특허 1은 복수 개의 센서들을 포함한 센서 어레이(sensor array)의 정렬을 개시한다. 예를 들면, 코어 챔버 내에 3개의 센서들을 포함한 경우이다. 각 센서들은 상기 R 방향 내에서 웨이퍼의 이동 경로(movement route)를 가로지르는 축을 따라 배열된다. 정렬된 센서들 내의 각 센서는 웨이퍼의 가장자리 표면(edge surface)을 센서 트리거 포인트(sensor trigger point)로 탐지하고, 상기 센서 트리거 포인트에 대한 상기 웨이퍼의 상대적인 위치를 알려주는 출력 신호(output signal)를 발생시킨다. 상기 이송 로봇은, 상기 센서 어레이로부터 3개의 출력 신호들에 반응하여 타겟 포인트(target point)에 대한 상대적인 웨이퍼 중심의 위치를 계산하여 타겟 포인트로 상기 웨이퍼의 중심을 배열시킨다. 이러한 방식으로, 상기 웨이퍼의 위치는 상기 웨이퍼의 로딩-언로딩(loading-unloading) 작동 중 탐지될 수 있다. 따라서 상기 웨이퍼의 위치 정보가 상기 이송 로봇의 이동을 멈출 필요 없이 정확히 얻어질 수 있는 것이다.
참조 특허 2에서, 센서 어레이의 각 센서는 θ 방향으로의 웨이퍼 이동 경로(movement route)를 가로지르는 축을 따라 배열된다. 상기 센서 어레이 내의 각각의 센서는 웨이퍼의 가장자리 표면를 센서 트리거 포인트(sensor trigger point)로 탐지하고, 상기 센서 트리거 포인트에 대한 상대적인 웨이퍼의 위치를 알려주는 출력 신호를 발생시킨다. 그 결과, 상기 센서 어레이는 상기 웨이퍼의 개별적인 로 딩-언로딩 작동을 행할 필요 없이 웨이퍼의 가장자리 표면을 탐지할 수 있게 된다. 이로서, 위치 정보를 보다 쉽게 얻을 수 있다.
참조 특허 1과 2는 모두 웨이퍼의 이동 경로를 가로지르는 축을 따라 정렬된 복수개의 센서들을 필요로 한다. 이는, 웨이퍼의 가장자리 표면을 탐지하는 동안 탐지체인 상기 웨이퍼가 단지 1방향(R 방향 또는 θ 방향)으로 움직이기 때문이다. 더욱이, 하나의 센서와 상기 센서에 의해 탐지된 가장자리 표면상의 2개의 탐지 포인트들은 모두 웨이퍼가 움직이는 방향으로 일직선을 따라 배열되어야만 한다.
특히, 참조 특허 1에 있어서, 상기 센서와 상기 센서에 의해 탐지된 상기 2개의 탐지 포인트들은 상기 R 방향으로 일직선을 따라 배열된다. 따라서 요구되는 정도의 정확한 탐지를 위해서는, 또 다른 탐지 포인트가 상기 R 방향을 가로지르는 적어도 하나의 방향에 배치되어야만 한다. 이에 따라, 복수 개의 센서들이 웨이퍼를 R 방향으로 이송시키는 데에 필요하다. 참조 특허 2에 있어서, 상기 센서와 상기 센서에 의해 탐지된 상기 2개의 탐지 포인트들은 θ 방향을 따라 배열된다. 그러나 상기 핸드(hand)의 추축 회전 반경(pivoting radius)은 기판의 반경보다 훨씬 큰 값을 가진다. 따라서 전체적으로 기판을 조망할 때, 상기 센서와 이에 따른 상기 2개의 탐지 포인트들은 실질적으로 일반적인 직선상에 위치한다.
이에 따라, 참조 특허 1 및 2에서, 각 처리 챔버에 대하여 상기 웨이퍼의 위치를 바로잡는 경우, 센서들의 개수는 처리 챔버들의 개수에 상응하여야 한다. 예를 들면, 단일 처리 챔버에 3개의 센서들이 요구된다면, 8개의 처리 챔버를 포함하는 클러스터 시스템에는 24개의 센서들이 요구된다.
그 결과, 참조 특허 1 및 2는 제조 장치의 부품 개수들을 크게 증가시킨다. 이는, 상기 장치의 구조를 복잡화하고 비용을 증대시키는 문제를 야기한다.
참조 특허 1: 일본 심사 특허 공보 제 7-27953호
참조 특허 2: 일본 공개 특허 공보 제 6-224284호
본 발명의 일 측면은 기판의 위치를 탐지하는데 이용되는 센서들의 개수를 줄여, 장치의 구조를 단순화하고 비용을 절감하는 기판 이송 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 측면은 기판 이송 장치이다. 상기 기판 이송 장치는 기판을 코어 챔버(core chamber)와 주변 챔버(peripheral chamber) 사이에서 이송시킨다. 상기 기판 이송 장치는 상기 코어 챔버 내 배치되는 이송 로봇(transfer robot)을 포함하며, 상기 기판을 이송시키기 위하여 핸드(hand)를 연장/끌어당기며, 회전시키는 역할을 할 수 있다. 센서는 상기 기판의 가장자리 표면을 탐지한다. 상기 센서는 상기 핸드가 상기 코어 챔버와 상기 주변 챔버 사이에서 연장/끌어당겨지는 경우 및 상기 핸드가 상기 코어 챔버 내에서 회전되는 경우 상기 기판의 가장자리 표면이 지나는 위치에 정렬된다.
본 발명의 제2 측면은 기판 이송 장치이다. 상기 기판 이송 장치는 기판을 시작점(initial point)으로부터 종착점(terminal point)까지 이송시키고, 이송 로봇이 제공된다. 상기 이송 로봇은 피봇 축(pivot shaft)을 갖는 암(arm)과, 기판을 지지하고 상기 암과 연결된 핸드(hand)를 포함한다. 상기 이송 로봇은 피봇 축의 반경 방향을 따라 상기 핸드를 연장/끌어당길 수 있고, 상기 핸드를 피봇 축에 대해서 회전시킬 수 있다. 센서는 상기 기판의 가장자리 표면을 상기 시작점과 관계된 제1 탐지 포인트(first detection point)에서 탐지한다. 제어 유닛(control unit)은 상기 센서와 상기 이송 로봇을 제어한다. 상기 제어 유닛은 상기 핸드의 경로를 설정하여, 상기 핸드가 연장/끌어당겨지는 제1 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제1 선택 포인트(first selection point) 및 상기 핸드가 회전되는 제2 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제2 선택 포인트(second selection point)가 상기 제1 탐지 포인트를 지나도록 만든다. 상기 제어 유닛은 또한 상기 이송 로봇을 구동하여 상기 핸드를 시작점으로부터 상기 경로를 따라 이동시키며, 상기 센서로 상기 제1 탐지 포인트에서 상기 제1 및 제2 선택 포인트들을 탐지한다. 또한 상기 탐지 결과를 바탕으로 상기 기판의 중심 위치를 계산하고, 상기 계산 결과를 바탕으로 상기 기판을 상기 종착점으로 이송시킨다.
도 1은 기판 이송 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 핸드(hand)를 나타내는 평면도와 측부 단면도이다.
도 3a 및 도 3b은 각각 도 1의 센서를 나타내는 평면도와, 측부 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 기판의 이송 과정을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 기판의 이송 과정을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 1에 나타난 기판 이송 장치를 나타내는 개략적인 전기적 블록 회로 다이어그램이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 기판의 이송 과정을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8은 제3 실시예에 따른 기판의 이송 과정을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 9는 제3 실시예에 따른 복수 개의 선택 포인트들을 나타내는 평면도이다.
[제1 실시예]
본 발명에 따른 기판 이송 장치의 제1 실시예가 하기 논의된다. 기판 이송 장치의 역할을 하는 반도체 소자 제조 장치(10)가 우선 개시된다. 도 1은 기판 이송 장치를 수직방향에서 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 이송 로봇(15)의 핸드(hand)(17)를 나타내는 평면도와, 측부 단면도이다. 도 3a 및 도 3b은 각각 센서(19)를 나타내는 평면도와, 측부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제조 장치(10)는 코어 챔버(11), 상기 코어 챔버에 연결된 2개의 로드 락 챔버들(이하, LL 챔버들로 명명된다)(12), 코어 챔버(11)에 연결된 6개의 처리 챔버들(13)을 포함한다. LL 챔버들(12)과 처리 챔버들(13)은 코어 챔버(11)에 연결될 수 있는 주변 챔버로서 기능한다.
코어 챔버(11)는 닫힌 바닥을 갖는 정팔각형 구조의 챔버 몸체(11B)를 포함한다. 챔버 몸체(11B)는 내부 공동(internal cavity)을 정의하는 내부(이하, 이송 구획(transfer compartment)(11S)으로 명명된다)를 가진다. 이송 구획(11S)은 내접원(C1)을 갖는 정팔각 모양의 빈 공간을 갖는다. 내접원(C1)의 중심은 챔버 몸체(11B)의 중심점(C)과 일치한다. 챔버 몸체(11B)는 이송 구획(11S)을 진공 상태로 유지하는 챔버 뚜껑(도시되지 않음)에 의해 덮여지는 상단(upper end)을 갖는다.
LL 챔버들(12) 각각은 진공 상태가 유지되는 내부 공동(이하, 수용 구획(accommodation compartment)(12S)으로 명명된다)을 포함한다. 각 수용 구획(12S)은 복수 개의 기판들(S)을 수용할 수 있는 카세트(12a)를 포함한다. 카세트(12a)는 슬롯들을 포함하는데, 각각의 슬롯들은 단일의 기판(S)을 수용할 수 있다. 기판(S)은, 예를 들면, 원형의 실리콘 웨이퍼 또는 세라믹 기판일 수 있으며, 종래 기술로 알려진 반경을 갖는다. 각각의 LL 챔버(12)는 상응하는 수용 구획(12S)과 이송 구획(11S)을 분리 가능한 방식으로 연결한다. 각각의 LL 챔버(12)는 카세트(12a)에 수용된 기판(S)을 이송 구획(11S) 내부로 반출시키고, 코어 챔버(11) 내의 기판(S)을 수용 구획(12S) 내부로 적재(load) 될 수 있도록 한다.
처리 챔버(13) 각각은 진공 상태가 유지되는 내부 공동(이하, 처리 구획(processing compartment)(13S)으로 명명된다)을 포함한다. 각각의 처리 챔버(13)는 처리 구획(13S) 내에 기판 스테이지(stage)를 포함하여 열 공정 또는 필름 형성 공정과 같은 다양한 종류의 공정들을 수행한다. 각각의 처리 챔버(13)는 상응하는 처리 구획(13S)과 이송 구획(11S)을 분리 가능한 방식으로 연결한다. 각각의 처리 챔버(13)는 코어 챔버(11) 내의 기판(S)을 처리 구획(13S) 내부로 적재되도록 하며, 소정의 공정이 수행된 기판(S)이 이송 구획(13S)으로 반출될 수 있도 록 한다.
이송 포인트(P)는 각각의 수용 구획(12S)과 처리 구획(13S)에서 정의된다. 이송 포인트들(P)은 내접원(C1)을 포함하는 2차원적 평면(이하, 이송 평면(transfer plane)으로 명명된다)을 따라 각각 배치된다. 더욱이, 이러한 이송 포인트들은 극좌표(circular coordinate)(원형 극좌표) 시스템 내에서 포인트들의 그룹을 형성하며, 그 원점은 중심점(C)이 된다. 이송 포인트(P)는 기판(S)의 중심이 배열되는 위치이다. 기판(S)의 중심이 이송 포인트(P)에 정렬되는 경우, 기판(S)에 높은 재현도로 공정 과정이 수행된다.
기판(S)을 움직이는 이송 로봇(15)은 이송 구획(11S)의 중심부 내에 배치된다. 이송 로봇(15)은 R-θ 로봇으로서, 수직 방향으로 연장되는 피봇 축(A)과, 피봇 축(A)에 대해서 회전 가능하고 피봇 축(A)의 반경 방향으로 움직일 수 있는 암(16) 및 암(16)에 연결된 핸드(17)를 포함한다.
암(16)은 구동이 가능하도록 2개의 스테퍼 모터들(이하, 모터(M1) 및 모터(M2)로 명명된다)과 피봇 축(A)에 의해서 연결되어 있다. 모터(M1)와 모터(M2)가 같은 방향으로 회전을 일으키는 경우, 암(16)은 피봇 축(A)의 반경 방향(이하, 반경 방향(R)으로 명명된다)으로, 원점이 중심점(C)인 극좌표를 따라 핸드(17)를 움직인다. 모터들(M1,M2)이 반대 방향들로 회전을 일으키는 경우, 암(16)은 핸드(17)를 피봇 축(A)의 회전 방향(이하, 회전 방향(θ)으로 명명된다)으로, 중심점(C)이 원점인 극좌표를 따라 회전시킨다. 다시 말해, 모터들(M1,M2)이 회전을 발생시키도록 구동되는 경우, 핸드(17)는 R-θ 평면 동작을 일으키고 핸드(17)를 이송 평면을 따라 이송시킨다.
반경 방향(R)은 피봇 축(A)의 반경 방향으로 연장되는 왕복 방향이다. 회전 방향(θ)은 피봇 축(A)의 원주 방향으로 연장되는 왕복 방향이다.
도 2를 참조하면, 핸드(17)는 갈퀴 모양(prong-shaped)으로 형성되고, 반경 방향(R)으로 연장된다. 핸드(17)는 상부 표면(17a)을 포함하며, 상부 표면으로부터 4개의 궁형의 가이드(arcuate guide)(17b)가 위쪽으로 돌출된다. 가이드들(17b)은 동일한 원을 따라 형성되고, 상부 표면(17a)에 의해 지지되는 기판(S)의 가장자리 표면을 소정 영역으로 유도(guide)하며, 기판(S)의 벗어남을 방지한다.
가이드들(17b)에 의해 정의된 동심원의 중심은 핸드 포인트(RP)로 정의된다. 가이드들(17b)에 의해 정의된 동심원 내의 핸드(17) 내부의 영역을 포켓(pocket)이라 한다. 기판(S)이 포켓 내부로 수용되고 기판(S)의 중심이 핸드 포인트(RP)에 정렬되는 경우, 핸드(17)는 핸드(17)에 대한 기판(S)의 위치를 안정화시키며, 이송 공정 동안 기판(S)의 어긋남을 방지한다.
핸드(17)의 상부 표면(17a)은 아치형 컷어웨이 영역(arcuate cutaway portion)(18)을 포함한다. 컷어웨이 영역(18)은 핸드(17)를 관통하여, 중심점(C)에 가까운 측부에 위치하는 가이드들(17b) 근처에서 수직 방향으로 연장될 수 있다. 핸드(17)가 기판(S)을 지지하는 경우, 컷어웨이 영역(18)은 수직 방향으로 기판(S)에 있어서 상응하는 가장자리 표면의 시각적 인식을 가능하게 한다. 따라서 기판(S)의 가장자리 표면(원주 표면)에 관하여, 핸드(17)는 반경 방향(R) 및 회전 방향(θ) 내에 놓인 각 영역의 시각적 인식을 가능하게 한다.
중심점(C)과 각 이송 포인트(P)는 알려진 교육 과정을 통하여, 이송 로봇(15)에 알려진다. 예를 들면, 이송 로봇(15)은 도 2에 도시된 측정 기판(CS)을 이용하여 중심점(C)과 각 이송 포인트(P)를 인식한다. 소정의 직경(예를 들면, 1mm)을 갖는 관통 홀(through hole)(SH)은 측정 기판(CS)의 중심을 관통하여 연장된다. 측정 기판(CS)이 핸드(17)에 의해 지지되는 경우, 가정적으로(hypothetically) 결정된 핸드 포인트(RP)의 위치는 관통 홀(SH)을 핸드 포인트(RP)와 상응하게 정렬시킴으로써 물리적으로도 결정된다.
이송 로봇(15)은 측정 기판(CS)을 지지하는 상태에서 핸드(17)를 움직여, 중심점(C)을 직접 결정하기 위한 티칭 포션(teaching portion)(T)이 관통 홀(SH)에 상응하게 된다. 티칭 포션(T)은 예를 들면, 코어 챔버(11) 내부에 위치한 측정 돌기부(projection) 또는 오목부(recess)에 의해 형성될 수 있다. 관통 홀(SH)이 (코어 챔버(11)의) 티칭 포션 바로 위에 위치한 경우, 즉 핸드 포인트(RP)가 중심점(C)에 부합되는 경우, 암(16)의 위치는 모터들(M1,M2)의 여러 단계들에 기초하여 이송 로봇(15) 내에 저장된다. 이러한 방식으로, 이송 로봇(15)은 중심점(C), 즉 극좌표의 원점의 위치를 인식한다.
더욱이, 이송 로봇(15)은 측정 기판(CS)을 지지하는 상태에서 핸드(17)를 움직여, 관통 홀(SH)이 이송 포인트(P)를 직접 결정하는 티칭 포션(T)에 상응하게 된다. 티칭 포션(T)은 예를 들면, 기판 스테이지 상에 위치한 측정 돌기부 또는 오목부에 의해 형성될 수 있다. 관통 홀(SH)이 (기판 스테이지의) 티칭 포션 바로 위에 위치한 경우, 즉 핸드 포인트(RP)가 이송 포인트(T)에 정렬되는 경우, 암(16)의 위치는 모터들(M1,M2)의 여러 단계들에 기초하여 이송 로봇(15) 내에 저장된다. 이러한 방식으로, 이송 로봇(15)은 이송 포인트들(P)의 극좌표를 인식한다.
상기 기재한 바와 같이 중심점(C)과 이송 포인트들(P)은 이송 로봇(15)에 인식된다. 이에 따라, 핸드(17)는 기판(S)을 이송시켜, 핸드 포인트(RP)는 극좌표 시스템 내에 설정된 한 점, 즉 이송 포인트(P)에 정렬된다. 이에 따라, 기판(S)이 교체되지 않는 경우 또는 기판의 위치가 올바른 경우, 기판의 중심은 설정된 이송 포인트(P)에 정렬되게 된다.
각 LL 챔버에 있어서, 카세트(12a) 내에 놓인 기판(S)의 중심은 LL 챔버의 이송 포인트(P)에 정렬되지 않는다. 즉, 기판(S)의 중심은 LL 챔버(12)의 이송 포인트(P)로부터 벗어나 있다(displaced). 만약 이러한 위치 어긋남(displacement)에 대한 보정 없이 핸드(17)가 기판(S)을 움직인다면, 기판(S)의 중심은 기판(S)이 이송될 이송 포인트(P)로부터 미스-얼라인(misaligned)될 것이다. 이는, 처리 구획(13S)의 이송 포인트(P)로부터 기판(S)이 벗어난 정도에 따라 공정의 특성을 변화시킬 수 있다.
더욱이, 각 처리 챔버(13)에서는, 기판 스테이지로부터 핸드(17)로 이송된 경우, 공정이 수행된 기판(S)의 위치가 어긋날 수 있다(displaced). 즉, 공정이 수행된 기판(S)이라도 그 중심이 핸드 포인트(RP)에서 벗어난 상태에서 운반될 수 있는 것이다. 이러한 기판(S)이 위치 어긋남에 대한 보정 없이 LL 챔버 내부로 적재되는 경우, 기판(S)은 소정의 슬롯 내부로 부드럽게 삽입되지 않을 수 있다.
도 1을 참조하면, 코어 챔버(11)는 전술한 위치 벗어남을 바로 잡기 위한 복 수 개의 센서들(19)을 포함한다. 센서들(19)은 동심원(이하, 탐지 원(C2)이라 명명된다)을 따라 배열될 수 있고, 그 중심은 중심점(C)이 된다. 각 센서(19)는 이송 포인트들(P) 중 하나에 상응하여 정렬된다. 좀 더 구체적으로, 도 1에 기재된 바와 같이 8개의 센서들(19)이 탐지 원(C2)을 따라 정렬된다.
도 3을 참조하면, 상응하는 이송 포인트(P)와 그 중심점(C)을 연결하는 직선을 따라 각 센서(19)가 배치된다. 핸드(17)가 중심점(C)과 가장 가까운 곳에 위치하는 경우, 센서(19)는 핸드(17)의 포켓 영역과 마주보는 부분, 즉, 핸드(17)에 의해 지지되는 기판(S)의 영역에 위치하게 된다(도 3에서 2중 점선으로 표시한 원들 중 오른쪽 원의 상태).
이송이 시작된 이송 포인트(P)를 시작점(initial point)(PA)으로, 이송이 종료된 이송 포인트(P)를 종착점(terminal point)(PB)으로 나타낸다. 더욱이, 시작점(PA)과 중심점(C) 사이에서 중심점에 가장 가까운 곳에 위치한 점(point)에 핸드(17)가 배치된 상태에서, 핸드 포인트(RP)의 위치는 드로잉 포인트(drawn point)(RA)로 나타낸다. 종착점(PB)과 중심점(C) 사이에서 중심점에 가장 가까운 곳에 위치한 점(point)에 핸드(17)가 배치된 상태에서, 핸드 포인트(RP)의 위치는 배달 포인트(delivery point)(RB)로 나타낸다. 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 직선을 따라 배치된 센서(19)를 움직임 시작 센서(movement start sensor)(19A)로, 종착점(PB)과 배달 포인트(RB)를 연결하는 직선을 따라 배치된 센서(19)를 움직임 종료 센서(movement end sensor)(19B)로 나타낸다.
각 센서(19)는 광학적 온/오프 센서이며, 발광 유닛(emission unit)(19S)과 광 수용 유닛(light reception unit)(19d)을 포함하며, 이들은 각각 이송 표면의 반대 면에 배치되어 있다. 발광 유닛(19S)은 이송 표면의 상부에 배치되고 수직 방향으로 레이저 빔을 발산한다. 광 수용 유닛(19d)은 광 발광 유닛(19S)의 수직 방향에 배치되고 발광 유닛(19S)으로부터의 레이저 빔을 받는다. 센서(19)는 발광 유닛(19S)과 광 수용 유닛(19d) 사이의 레이저 빔이 기판(S)에 의해 차단된 경우 활성화 된다. 센서(19)는 발광 유닛(19S)과 광 수용 유닛(19d) 사이의 레이저 빔이 기판(S)에 의해 차단되지 않은 경우 불활성화 된다. 불활성 상태에서 활성 상태로 또는 활성 상태에서 불활성 상태로 센서의 활성 상태가 바뀌는 경우, 센서(19)는 기판(S)의 가장자리 표면이 상기 레이저 빔의 광학 축 상에 위치했는지 여부를 탐지한다.
각 센서(19)의 광학축과 이송 표면의 교차점은 센서 포인트(M)로 나타낸다. 이송 포인트(P)에서와 같은 방식으로, 각 센서 포인트(M)는 공지의 티칭 프로세스(teaching process)를 통하여 이송 로봇(15)에 알려진다. 예를 들면, 이송 로봇(15)은 측정 기판(CS)을 지지하는 상태에서 우선 핸드(17)를 센서(19)의 근처로 이송시킨다. 그 다음, 이송 로봇(15)은, 소정의 회전 각도로서 핸드(17)를 회전시키는 것과 소정의 거리로 핸드(17)를 직선 운동시키는 것(직진 및 후진 운동)을 교대로 반복한다. 센서(19)의 레이저 빔이 관통 홀(SH)을 통과하여 이동하는 경우, 즉, 핸드 포인트(RP)가 센서 포인트(M)에 정렬된 경우, 암(16)의 위치는 모터들의(M1,M2) 여러 단계들에 기초하여 이송 로봇(15)에 저장된다. 이런 방식으로, 이송 로봇(15)은 상응하는 센서 포인트(M)의 극좌표를 인식한다.
이송 로봇(15)이 기판(S)을 시작점(PA)(도 3에 나타난 2중 점선으로 그려진 원들 중 왼쪽 원에 의해 도시된 상태)으로부터 드로잉 포인트(RA)로 운반하는 경우, 핸드 포인트(PA)는 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 직선을 따라 전방으로 이송한다. 이러한 이동 중에, 핸드(17)는 움직임 시작 센서(19A)(예를 들면, 레이저 빔)의 센서 포인트(M)를 상대적으로 컷어웨이 영역(18) 상에 놓인 기판(S)의 가장자리 표면으로부터 기판(S) 내의 영역으로 이송시킨다. 이는 움직임 시작 센서(19A)를 불활성 상태에서 활성 상태로 바꾼다. 핸드(17)는 센서 포인트(M)를 기판(S) 영역 내에 유지하고, 핸드 포인트(RP)가 드로잉 포인트(RA)에 도달할 때까지 움직임 시작 센서(19A)의 활성 상태를 지속한다. 즉, 시작점(PA)으로부터 드로잉 포인트(RA)까지 기판을 이송하는 경우, 이송 로봇(15)은 기판(S)의 중심으로부터 반경 방향(R)으로 가장자리 표면상의 하나의 점(이하, 제1 움직임 시작 선택 포인트(first movement start selection point)로 명명된다)을 선택하고, 움직임 시작 센서(19A)로 제1 움직임 시작 선택 포인트의 좌표를 탐지한다.
이송 로봇(15)이 기판(S)을 배달 포인트(RB)(도 3에 나타난 2중 점선으로 그려진 원들 중 왼쪽 원의 상태)로부터 종착점(PB)으로 이송시키는 경우, 핸드 포인트(PA)는 배달 포인트(RB)와 종착점(PB)을 연결하는 직선을 따라 전방으로 이동한다. 이러한 이동 중에, 핸드(17)는 상대적으로 움직임 종료 센서(19B)(예를 들면, 레이저 빔)의 센서 포인트(M)를 상대적으로 컷어웨이 영역(18) 상에 놓인 기판(S)의 가장자리 표면에서 멀리 이동시키고, 움직임 종료 센서(19B)를 활성 상태에서 불활성 상태로 전환한다. 핸드(17)는 기판(S)을 센서 포인트(M)로부터 멀리 유지하 고, 핸드 포인트(RP)가 종착점(PB)에 도달할 때까지, 움직임 종료 센서(19B)를 불활성 상태로 유지한다. 즉, 배달 포인트(RB)로부터 종착점(PB)까지 기판(S)을 이송하는 경우, 이송 로봇(15)은 기판(S)의 중심으로부터 반경 방향(R)으로 가장자리 표면상의 하나의 점(이하, 제1 움직임 종료 선택 포인트(first movement end selection point)로 명명된다)을 선택하고, 움직임 종료 센서(19B)로 상기 제1 움직임 종료 선택 포인트의 좌표를 탐지한다.
도 4 및 도 5는 기판(S)의 이송 과정을 나타내는 평면도이다. 도 4는 움직임 시작 센서(19A)와 관련한 기판(S)의 이송 과정을 나타나며, 도 5는 움직임 종료 센서(19B)와 관련한 기판의(S) 이송 과정을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 이송 로봇(15)이 시작점(PA)으로부터 종착점(PB)까지 기판(S)을 이송할 때, 핸드 포인트(RP)는 우선, 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 직선(반경 방향(R)) 상에서 연장되는 경로를 따라 전방으로 이동한다. 그 후, 핸드 포인트(RP)는, 회전 방향(θ)으로 연장되며 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 경로를 따라 회전한다.
시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 경로 내에서, 이송 로봇(15)은 움직임 시작 센서(19A)로 상기 제1 움직임 시작 선택 포인트를 탐지한다. 그 후, 회전 방향(θ)으로 연장되고 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 경로 내에서 이송 로봇(15)은 움직임 시작 센서(19A)의 센서 포인트(M)를 기판(S)의 가장자리 표면으로부터 멀어지도록 이동시키고, 움직임 시작 센서(19A)를 활성 상태에서 비활성 상태로 전환한다. 즉, 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결 하는 루트 내에서, 이송 로봇(15)은 기판(S)의 중심으로부터 회전 방향(θ)내의 가장자리 표면상의 하나의 점(이하, 제2 움직임 시작 선택 포인트(second movement start selection point)로 명명된다)을 선택한다. 또한 이송 로봇(15)은 움직임 시작 센서(19S)로 상기 제2 움직임 시작 선택 포인트의 좌표를 탐지한다.
이러한 방식으로, 기판(S)을 시작점(PA)으로부터 배달 포인트(RB)까지 이송하는 경우, 이송 로봇(15)은 하나의 움직임 시작 센서(19A)로 2개의 서로 다른 선택 포인트들을 탐지한다. 상기 선택 포인트들은, 반경 방향(R) 내에 위치한 상기 제1 움직임 시작 선택 포인트와 회전 방향(θ) 내에 위치한 상기 제2 움직임 시작 선택 포인트이다.
도 5를 참조하면, 핸드 포인트(RP)는 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 회전 방향(θ)으로 연장되는 경로를 따라 회전한다. 그 후, 핸드 포인트(RP)는 배달 포인트(RB)와 종착점(PB)을 연결하는 반경 방향(R)으로 연장되는 경로를 따라 전방으로 이동한다.
이러한 이동 중에, 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 회전 방향(θ)의 루트 내에서, 이송 로봇(15)은 움직임 종료 센서(19B)의 센서 포인트(M)를 기판(S)의 가장자리 표면으로부터 기판(S) 내의 영역으로 이송시켜, 움직임 종료 센서(19B)를 비활성 상태에서 활성 상태로 전환시킨다. 즉, 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 회전 방향(θ)의 루트 내에서, 이송 로봇(15)은 기판(S)의 중심으로부터 회전 방향(θ)으로 가장자리 표면상의 또 다른 하나의 점(이하, 제2 움직임 종료 선택 포인트(second movement end selection point)로 명명된다)을 선택한다. 또한 이송 로봇(15)은 움직임 종료 센서(19B)로 제2 움직임 종료 선택 포인트의 좌표를 탐지한다. 그 후, 배달 포인트(RB)와 종착점(PB)을 연결하는 경로 내에서, 이송 로봇(15)은 움직임 종료 센서(19B)로 상기 제1 움직임 종료 선택 포인트를 탐지한다.
결과적으로, 기판(S)을 시작점(PA)으로부터 종착점(PB)까지 이송시키는 경우, 이송 로봇(15)은 하나의 움직임 종료 센서(19B)로 2개의 다른 선택 포인트들을 탐지한다. 상기 선택 포인트들은, 반경 방향(R)에 위치한 상기 제1 움직임 종료 선택 포인트와 회전 방향(θ)에 위치한 상기 제2 움직임 종료 선택 포인트이다.
이제 제조 장치(10)의 전기적 구조가 개시될 것이다. 도 6은 제조 장치(10)의 전기적 구조를 나타내는 전기적 블록 회로 다이어그램이다.
도 6을 참조하면, 컨트롤러(20)는 제조 장치(10)를 이용하여 다양한 공정 작업들을 수행한다. 예를 들면, 기판(S)의 이송 공정이나 기판(S)의 필름 형성 공정 등이다. 컨트롤러(20)는 다양한 종류들의 제어 신호들을 수용하는 내부 인터페이스(internal I/F)(21)와 다양한 종류의 계산들을 실행하는 제어 유닛(control unit)(22)을 포함한다. 더욱이, 컨트롤러(20)는 다양한 종류의 데이터 및 제어 프로그램들을 저장하는 메모리(23) 및 다양한 종류의 신호들을 출력하는 내부 인터페이스(24)를 포함한다.
메모리(23)는 각 이송 포인트(P)의 극좌표들과 각 센서 포인트(M)의 극좌표들과의 관계에서 이송 로봇(15)에 알려진 정보를 포인트 데이터(point data)(DP)로 저장한다. 더욱이, 메모리(23)는 제1 움직임 시작 선택 포인트 및 제2 움직임 시작 선택 포인트의 탐지 결과 또는 제1 움직임 종료 선택 포인트 및 제2 움직임 종료 선택 포인트의 탐지 결과를 바탕으로 기판(S)의 이송 위치를 보정한다. 메모리(23)는 또한 기판(S)의 이송 공정을 수행하기 위한 이송 프로그램(TP)을 저장한다.
제어 유닛(22)은 이송 프로그램(TP)에 따라 기판(S)의 이송 공정을 수행한다. 즉, 도 4를 참조하면, 이송 로봇(15)이 시작점(PA)으로부터 종착점(PB)까지 기판(S)을 이송시키는 경우, 제어 유닛(22)은 제어 신호를 출력하여, 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 경로를 따라 핸드 포인트(RP)를 직선상으로 곧게 이동시킨다. 그 후, 제어 유닛(22)은 제어 신호를 출력하여, 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 회전 방향(θ)의 경로를 따라 핸드 포인트(RP)를 회전시킨다. 나아가, 제어 유닛(22)은 제어 신호를 출력하여, 배달 포인트(RB)와 종착점(PB)을 연결하는 경로를 따라 핸드 포인트(RP)를 직선상으로 곧게 이동시킨다. 움직임 시작 센서(19A)가 제1 움직임 시작 선택 포인트와 제2 움직임 시작 선택 포인트를 탐지한 경우, 제어 유닛(22)은 모터들(M1,M2)의 여러 단계들을 바탕으로 암(16)의 위치를 계산하고, 각각의 위치를 바탕으로 한 핸드 포인트(RP)의 현재 극좌표, 즉 2개의 서로 다른 핸드 포인트들(RP)의 극좌표들을 계산한다. 제어 유닛(22)은 움직임 시작 센서(19A)의 센서 포인트(M)의 극좌표를 참조하고, 계산된 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 센서 포인트(M)를 원점으로 하는 평면 좌표로 변환한다. 그 후, 제어 유닛(22)은 기판과 동일한 직경을 갖고 2개의 다른 핸드 포인트들(RP)을 지나는 원의 중심 좌표를 기판의 중심으로 계산한다. 2개의 핸드 포인트(RP)를 지나는 2개의 원들이 있을 수 있다. 이러한 경우, 제어 유닛(22)은 움직 임 시작 센서(19A)의 센서 포인트(M)에 가까운 원의 중심 좌표를 기판 중심으로 선택한다.
제어 유닛(22)은 기판 중심으로부터 보이는 센서 포인트(M)의 벗어남을 극좌표로 역으로 바꾸어 배달 포인트(RB)의 극좌표와 결합하여 보정된 배달 포인트(RB)의 극좌표를 얻는다. 움직임 종료 센서(19B)가 제2 움직임 종료 포인트를 탐지하기 전, 제어 유닛(22)은 상기 보정된 배달 포인트(RB)에 상응되는 암(16)의 위치를 계산한다. 그 후, 제어 유닛(22)은 암(16)의 위치에 상응되는 모터들(M1,M2)의 단계의 수를 계산하고 출력한다. 그 결과, 제어 유닛(22)은 움직임 종료 센서(19B)가 제2 움직임 종료 선택 포인트를 탐지하기 전, 핸드 포인트(RP)를 보정된 배달 포인트(RB)를 향하여 이동시킨다.
더욱이, 움직임 종료 센서(19B)가 제1 움직임 종료 선택 포인트 및 제2 움직임 종료 선택 포인트를 탐지하는 경우, 제어 유닛(22)은 모터들(M1,M2)의 단계 수를 바탕으로 암(16)의 위치를 계산하고 핸드 포인트(RP)의 현재 극좌표, 즉, 2개의 서로 다른 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 계산한다. 제어 유닛(22)은 움직임 종료 센서(19B)의 센서 포인트(M)의 극좌표를 참조하고, 계산된 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 센서 포인트(M)를 원점으로 하는 평면 좌표로 변환한다. 그 후, 제어 유닛(22)은 기판과 동일한 직경을 갖고 2개의 다른 핸드 포인트들(RP)을 지나는 원의 중심 좌표를 기판의 중심으로 계산한다. 2개의 핸드 포인트(RP)를 지나는 2개의 원들이 있을 수 있다. 이러한 경우, 제어 유닛(22)은 움직임 종료 센서(19B)의 센서 포인트(M)에 가까운 원의 중심 좌표를 기판 중심으로 선택한다.
제어 유닛(22)은 기판 중심으로부터 보이는 센서 포인트(M)의 벗어남을 극좌표로 역으로 바꾸어 종착점(PB)의 극좌표와 결합하여 보정된 종착점(PB)의 극좌표를 얻는다. 기판(S)이 종착점(PB)에 정렬되기 전, 제어 유닛(22)은 보정된 종착점(PB)에 상응하는 암(16)의 위치를 계산한다. 그 후, 제어 유닛(22)은 암(16)의 위치에 상응하는 모터들(M1,M2)의 단계 수를 계산하고 출력한다. 그 결과, 제어 유닛(22)은 기판이 종착점(PB)에 정렬되기 전에, 핸드 포인트(RP)를 보정된 종착점(PB)을 따라 이동시킨다.
컨트롤러(20)는 내부 인터페이스(21)를 통하여 입/출력 유닛(25)에 연결된다. 활성 스위치 및 불활성 스위치와 같은 작동 스위치들의 여러 종류를 포함하는 입/출력 유닛(25)은 컨트롤러(20)에 제조 장치(10)에 의해 수행되는 여러 종류의 공정 작업들을 위해 이용되는 정보를 제공한다. 예를 들면, 입/출력 유닛(25)은 컨트롤러(20)에 기판의 이송 상태에 관한 정보를 컨트롤러(20)에 제공한다. 예를 들면, 기판(S)의 크기, 기판(S)의 양 및 각 기판(S)에 결정된 시작점(PA)과 종착점(PB) 등이다. 더욱이, 입/출력 유닛(25)은 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 유닛을 포함하고 컨트롤러(20)에 위해 수행되는 이송 과정의 공정 상태를 화면으로 나타낸다. 컨트롤러(20)는 입/출력 유닛(25)으로부터 제공된 여러 종류의 정보를 수용하고, 수용된 정보와 상응하는 이송 상태 하에서 기판(S)의 이송 공정을 수행한다.
컨트롤러(20)는 외부 인터페이스를 통하여 센서 구동 회로(sensor drive circuit)(26) 및 2개의 모터 구동 회로들(motor drive circuit)(27)(28)에 연결된 다.
컨트롤러(20)는 센서 구동 제어 신호(sensor drive control signal)로 센서 구동 회로(26)를 제공한다. 센서 구동 회로(26)는 상기 센서 구동 제어 신호에 반응하여 각 센서(19)를 구동하고, 각 센서(19)의 활성/불활성 상태를 탐지하며, 컨트롤러(20)에 탐지 결과들을 제공한다. 센서 구동 회로(26)는 예를 들면, 움직임 시작 센서(19A)의 활성/불활성 여부를 탐지하고, 컨트롤러(20)에 신호를 전달한다. 상기 신호는 움직임 시작 센서(19A)가 제1 움직임 시작 선택 포인트를 탐지 했는지 여부와 제2 움직임 시작 선택 포인트를 탐지 했는지 여부를 알려준다. 더욱이, 센서 구동 회로(26)는, 예를 들면, 움직임 종료 센서(19B)의 활성/불활성 상태를 탐지하고 컨트롤러(20)에 신호를 전달한다. 상기 신호는 움직임 종료 센서(19B)가 제1 움직임 종료 선택 포인트를 탐지 했는지 여부와 제2 움직임 종료 선택 포인트를 탐지 했는지 여부를 알려준다.
컨트롤러(20)는 각 모터 구동 회로들(27,28)에 제1 및 제2 모터 구동 제어 신호들을 각각 제공한다. 모터 구동 회로(27)는 모터(M1)와 인코더(encoder)(E1)에 연결되어 있고, 모터 구동 회로(28)는 모터(M2)와 인코더(encoder)(E2)에 연결되어 있다. 상기 상응하는 모터 구동 회로 신호에 반응하여, 모터 구동 회로들(27,28)은 상응하는 모터들(M1,M2)에 전진 회전 또는 후진 회전을 일으키고, 상응하는 인코더들(E1,E2)로부터의 탐지 신호들을 바탕으로 핸드 포인트(RP)의 운동량 및 운동 방향을 계산한다.
이제 반도체 장치 제조 장치(10)로 기판(S)을 이송하는 공정이 개시될 것이 다.
우선, 기판(S)은 LL 챔버(12) 내에 배치된 카세트(12a) 내부에 놓여진다. 상기 상태에서, 기판(S)의 중심은 LL 챔버(12)의 이송 포인트(P)에 상응하는 위치에 놓이지 않고, 따라서 이송 포인트(P)로부터 벗어나 있다.
컨트롤러(20)는 입/출력 유닛(25)을 통하여 기판(S)의 이송 상태와 관련된 정보 및 기판 처리 공정의 시작 신호를 제공받는다. 그 결과, 제어 유닛(22)(컨트롤러(20))은 메모리(23)로부터 이송 프로그램을 인식하고, 상기 이송 프로그램에 따라 기판(S)의 이송 공정을 시작한다.
상기 기판(S) 이송 공정 동안, 컨트롤러(20)는 이송 로봇(15)으로 기판(S)을 LL 챔버(12) 내의 이송 포인트(P)(시작점(PA))로부터 처리 챔버(13) 내의 이송 포인트(P)(종착점(PB))로 이송시킨다. 더욱 상세히, 컨트롤러(20)는 모터 구동 회로들(27,28)을 구동시켜, 핸드 포인트(RP)(예를 들면, 핸드(17))를 시작점(PA)과 종착점(RA)을 연결하는 반경 방향(R)의 경로를 따라 곧게 이동시킨다. 이후, 컨트롤러(20)는 모터 구동 회로들(27)(28)을 구동시켜 핸드 포인트(RP)를 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 회전 방향(θ)의 경로를 따라 회전시킨다. 더욱이, 컨트롤러(20)는 모터 구동 회로들(27,28)을 구동시켜 핸드 포인트(RP)를 배달 포인트(RB)와 종착점(PB)을 연결하는 반경 방향(R)의 경로를 따라 직선상으로 이동시킨다.
상기 이송 공정 동안, 컨트롤러(20)는 센서 구동 회로(26)를 구동시키고, 움직임 시작 센서(19A)가 제1 움직임 시작 선택 포인트와 제2 움직임 시작 선택 포인 트를 탐지했는지 여부를 결정한다. 움직임 시작 센서(19A)가 제1 움직임 시작 선택 포인트와 제2 움직임 시작 선택 포인트를 탐지한 때, 컨트롤러(20)는 모터 구동 회로들(27,28)에 입력된 핸드 포인트(RP)의 운동량 및 운동 방향을 참조하여, 암(16)의 현재 위치를 계산하고 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 계산한다. 각 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 계산하는 경우, 컨트롤러(20)는 각 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 이용하여, 기판의 중심을 계산하고 핸드 포인트(RP)를 보정된 배달 포인트(RB)로 이동시킨다.
더욱이, 컨트롤러(20)는 센서 구동 회로(26)를 구동하고, 움직임 종료 센서(19B)가 제1 움직임 종료 선택 포인트와 제2 움직임 종료 선택 포인트를 탐지했는지 여부를 결정한다. 움직임 종료 센서(19B)가 제1 움직임 종료 선택 포인트와 제2 움직임 종료 선택 포인트를 탐지하는 때, 컨트롤러(20)는 모터 구동 회로들(27,28)에 입력된 핸드 포인트(RP)의 운동량 및 운동 방향을 참조하여, 암(16)의 현재 위치를 계산하고 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 계산한다. 각 핸드 포인트(RP)의 극좌표들을 계산하는 경우, 컨트롤러(20)는 각 핸드 포인트(RP)의 극좌표를 이용하여 기판의 중심을 계산하고 핸드 포인트(RP)를 보정된 종착점(PB)으로 이동시킨다.
기판 이송 장치의 제1 실시예는 하기의 이점들을 갖는다.
(1) 움직임 시작 센서(19A)는 기판(S) 중심으로부터 반경 방향(R)으로 위치한 가장자리 표면상에 설정된 제1 움직임 시작 선택 포인트와 기판(S) 중심으로부터 회전 방향(θ)으로 위치한 가장자리 표면상에 설정된 제2 움직임 시작 선택 포 인트를 탐지한다. 컨트롤러(20)는 움직임 시작 센서(19A)의 탐지 결과를 바탕으로 기판 중심을 계산하고, 기판(S)을 핸드(17)를 이용하여 보정된 이송 포인트(RB)로 이송한다.
이에 따라, 단일 센서 포인트(M), 즉 단일 움직임 시작 센서(19A)를 이용한 이송 공정 동안, 컨트롤러(20)는 기판(S)의 중심을 계산하면서 이송 로봇(15)으로 기판(S)을 보정된 배달 포인트(RB)까지 이송시킨다. 이는 기판(S)의 위치를 탐지하기 위한 센서의 수를 감소시키며, 이에 따라 비용이 절감될 수 있다.
단일 센서 포인트(M)에서, 반경 방향(R)으로 위치한 제1 움직임 시작 선택 포인트 및 회전 방향(θ)으로 위치한 제2 움직임 시작 선택 포인트가 탐지된다. 따라서 센서 포인트(M)와 상기 선택 포인트가 같이 방향에 정렬되어 있는 경우와 비교하여, 기판(S)의 중심은 높은 정확도로 계산될 수 있다.
(2) 핸드(17)는 반경 방향(R) 및 회전 방향(θ)의 경로를 따라 움직인다. 반경 방향(R)으로는 제1 움직임 시작 선택 포인트가 센서 포인트(M)를 지나가고, 회전 방향(θ)으로는 제2 움직임 시작 선택 포인트가 센서 포인트(M)를 지나간다. 이에 따라, 움직임 시작 센서(19A)는 핸드(17)가 반경 방향(R)의 경로를 따라 곧게 움직이는 경우 제1 움직임 시작 선택 포인트를 탐지한다. 또한, 움직임 시작 센서(19A)는 핸드(17)가 회전 방향(θ)의 경로를 따라 회전하는 경우 제2 움직임 시작 선택 포인트를 탐지한다. 따라서 움직임 시작 센서(19A)는 반경 방향(R)으로 위치한 제1 움직임 시작 선택 포인트와 회전 방향(θ)으로 위치한 제2 움직임 시작 선택 포인트를 보다 짧은 경로 내에서 탐지한다.
(3) 움직임 종료 센서(19B)는 기판(S) 중심으로부터 회전 방향(θ)으로 위치한 가장자리 표면상에 설정된 제2 움직임 종료 선택 포인트와 기판(S) 중심으로부터 반경 방향(R)으로 위치한 가장자리 표면상에 설정된 제1 움직임 종료 선택 포인트를 탐지한다. 컨트롤러(20)는 움직임 종료 센서(19B)의 탐지 결과를 바탕으로 기판 중심을 계산하고 기판(S)을 핸드(17)를 이용하여 보정된 종착점(PB)으로 이송시킨다.
이에 따라, 시작점(PA)과 종착점(PB)에 상응하는 두 센서들은 가장자리 표면의 3개의 서로 다른 점들을 탐지한다. 따라서 기판(S)의 중심은 높은 정확도로 탐지될 수 있다. 상기 기판의 각 이송 포인트들(P)에 배치되는 센서들의 수는 하나(시작점(PA) 또는 종착점(PB))일 수 있다. 이는 각 이송 포인트(P)에 있는 기판의 위치를 탐지하기 위한 센서의 수를 감소시키며, 이에 따라 비용이 절감될 수 있다.
[제2 실시예]
본 발명 기판 이송 장치의 제2 실시예가 하기에 개시된다. 제2 실시예에서, 기판(S)의 경로는 제1 실시예와 달라진다. 상기 변화는 하기에서 상세히 논의한다. 도 7은 제2 실시예에 따른 기판(S)의 이송 과정을 나타내는 평면도이다.
도 7에서, 기판(S)을 시작점(PA)에서부터 종착점(PB)까지 이송시키는 경우, 시작점(PA)과 종착점(PB) 간의 경로를 단축하기 위하여, 이송 로봇(15)은 중심점(C)을 향해 불룩한 형태의 경로를 이루는 아치형의 경로(이하, 단축 경로(shortened route)(C3)로 명명된다)를 따라 핸드 포인트(PR)의 곡선 운동을 생성할 수 있다. 단축 경로(C3)는 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 직선의 중간 부분과, 배달 포인트(RB)와 종착점(PB)을 연결하는 직선의 중간 지점을 아치형으로 연결한 형태로 이루어진다.
시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 반경 방향(R)을 따른 경로에 있어서, 움직임 시작 센서(19A)의 센서 포인트(M)는 기판(S)의 가장자리 표면으로부터 기판(S)내의 영역으로 이동한다. 이에 따라, 움직임 시작 센서(19A)는 불활성 영역에서 활성 영역으로 전환된다. 즉, 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 직선의 경로에서, 이송 로봇(15)은 기판(S)의 중심으로부터 보았을 때 반경 방향(R)으로 가장자리 표면상의 하나의 점(예를 들면, 제1 움직임 시작 선택 포인트)을 선택하고, 움직임 시작 센서(19A)로 상기 점의 극좌표를 탐지한다. 그 후, 단축 경로(C3) 상에서, 이송 로봇은 움직임 시작 센서(19A)의 센서 포인트(M)를 기판(S)의 가장자리 표면으로부터 이동시킨다. 즉, 이송 로봇(15)은 기판(S)의 중심으로부터 보았을 때 일반적으로 회전 방향(θ)에 실질적으로 위치한 가장자리 표면상의 한 점(즉, 상기 제2 움직임 시작 선택 포인트)을 선택한다. 그리고 이송 로봇(15)은 움직임 시작 센서(19A)로 상기 점의 극좌표를 탐지한다.
그 결과, 시작점(PA)으로부터 배달 포인트(RB)까지의 단축 경로(C3)를 따라 기판(S)을 이송하는 경우, 이송 로봇(15)은 하나의 움직임 시작 센서(19A)로 2개의 다른 점들을 탐지한다. 상기 두 개의 점들은, 반경 방향(R)으로 위치한 제1 움직임 시작 선택 포인트와 일반적으로 회전 방향(θ)내에 실질적으로 위치한 제2 움직임 시작 선택 포인트이다.
제어 유닛(22)은 시작점(PA)과 종착점(PB) 사이에 있는 경로 상의 소정의 삽 입 사이클들 내에서 삽입 공정(예를 들면, 선형의 삽입 및 원형의 삽입)을 수행하여, 경로 상의 삽입된 복수 개의 점들의 극좌표들을 순차적으로 계산한다. 시작점(PA)과 종착점(PB) 사이의 공간에 삽입된 복수 개의 점들의 극좌표들을 바탕으로 제어 유닛(22)은 순차적으로 암(16)의 위치 및 암(16)의 위치에 상응하도록 하는 모터들(M1,M2)의 단계 수를 계산한다. 제어 유닛(22)은 계산된 단계들의 수에 상응하는 신호를 모터 구동 회로들(27,28)에 보내 핸드 포인트(RP)를 직선 경로와 단축 경로를 따라 움직이도록 한다. 그 후, 기판(S)이 종착점(PB)에 정렬되기 전에, 제어 유닛(22)은 핸드 포인트(RP)를 보정된 종착점(PB)을 향하여 이동시킨다.
그 결과, 경로가 단축된 경로(C3)로 단축된 경우에도, 2개의 다른 점들, 즉 반경 방향(R)에 위치한 상기 제1 움직임 시작 포인트와 일반적으로 회전 방향(θ)에 실질적으로 위치한 상기 제2 움직임 시작 포인트는 단일의 움직임 시작 센서(19A)에 의해 탐지된다. 더욱이, 기판(S)의 중심은 종착점(PB)에 상응하도록 정렬된다. 단축 경로(C3)를 이용하는 움직임 시작 센서(19A)의 작동은 상기 논의되었다. 움직임 종료 센서(19B)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
[제3 실시예]
본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 이송 장치가 개시된다. 제3 실시예에 있어서, 기판(S)의 경로는 제1 실시예와는 차이가 있다. 그 차이는 하기에서 상세히 논의된다. 도 8 및 도 9는 제3 실시예에 있어서 기판(S)의 이송 경로를 보여주는 평면도들이다.
도 8을 참조하면 각 센서(19)는 상응하는 이송 포인트(P)와 중심점(C)을 연 결하는 직선을 따라 정렬된다. 핸드 포인트(RP)가 드로잉 포인트(RA) 또는 배달 포인트(RB)에 위치하는 경우, 각 센서의 센서 포인트(M)는 기판(S)의 내부 직경을 소정의 비율로 반경 방향을 따라 나눈다.
센서 포인트(M)로부터 중심점(C)을 향하여 위치한 기판(S)의 내부 직경 부분을 제1 부분(the first portion)(R1)으로 나타낸다. 더욱이, 센서 포인트(M)로부터 이송 포인트(P)의 방향으로 남은 부분은 제2 부분(the second portion)(R2)으로 나타낸다. 드로잉 포인트(RA) 또는 배달 포인트(RB)로부터 중심점(C)까지의 거리는 기판(S)의 직경에 대해서 충분히 큰 값을 갖는다.
기판(S)을 시작점(PA)으로부터 종착점(PB)까지 핸드(17)를 통해 이동시킬 때, 제어 유닛(22)은 핸드 포인트(RP)를 시작점(PA)과 드로잉 포인트(RA)를 연결하는 경로를 따라 이송시키고, 그 후, 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 회전 방향(θ)을 따라 이송시킨다. 더욱이, 제어 유닛(22)은 핸드 포인트(RP)를 배달 포인트(RA)와 종착점(PB)을 연결하는 반경 방향을 따라 이송시킨다.
이러한 기간 동안, 제어 유닛(22)은 움직임 시작 센서(19A) 또는 움직임 종료 센서(19B)의 센서 포인트(M)에 따라 제1 부분(R1)과 제2 부분의 비율이 3:1이 되도록 드로잉 포인트(RA) 또는 배달 포인트(RB)를 설정한다. 즉, 제어 유닛(22)은 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 비율이 3:1이 되도록 움직임 시작 센서(19A)의 센서 포인트(M)와 움직임 종료 센서(19B)의 센서 포인트(M)가 위치할 때까지 핸드 포인트(RP)를 중심점(C)을 향하여 끌어당긴다.
기판(S)이 시작점(PA)으로부터 드로잉 포인트(RA)까지 이송되는 경우, 제어 유닛(22)은 기판(S)의 중심으로부터 반경 방향(R)에 위치한 하나의 점(제1 움직임 시작 선택 포인트(SE1))을 선택하고, 움직임 시작 센서(19A)를 이용하여 상기 점의 극좌표를 탐지한다. 더욱이, 기판(S)이 드로잉 포인트(RA)로부터 배달 포인트(RB)까지 이송되는 경우, 제어 유닛(22)은 기판(S)의 중심으로부터 회전 방향(θ)에 위치한 하나의 점(제2 움직임 시작 선택 포인트(SE2))을 선택하고, 움직임 시작 센서(19A)를 이용하여 상기 점의 극좌표를 탐지한다. 또한, 드로잉 포인트(RA)와 배달 포인트(RB)를 연결하는 경로에 있어서, 제어 유닛(22)은 기판(S)의 중심으로부터 회전 방향(θ) 내의 가장자리 표면상의 또 하나의 다른 점(제2 움직임 종료 선택 포인트(SE3))을 선택하고 움직임 종료 센서(19B)를 이용하여 상기 점의 극좌표를 탐지한다.
상기 상태에 있어서, 도 9를 참조하면, 제1 부분(R1)과 제2 부분(R2)의 비율은 3:1이다. 따라서 핸드 포인트(RP)와 제1 움직임 시작 선택 포인트(SE1), 제2 움직임 시작 선택 포인트(SE2) 및 제2 움직임 종료 선택 포인트(SE3)의 세 점 중 두 점에 의해 결정되는 중심각(θc)은 각각 일반적으로 120°가 된다. 즉, 제1 움직임 시작 선택 포인트(SE1), 제2 움직임 시작 선택 포인트(SE2) 및 제2 움직임 종료 선택 포인트(SE3)는 기판(S)의 가장자리 표면에 일반적으로 동일한 간격으로 배열된다.
상기 선택 포인트들이 가장자리 표면상에 동일한 간격으로 정렬되어 있기 때문에 기판(S) 중심의 계산 결과들로부터 편차를 없앨 수 있다. 이에 따라, 기판(S)의 이송 정확도는 더욱 향상될 수 있다.
상기 실시예들은 하기 개시된 형식에 따라 수행될 수 있다.
제1 실시예에 있어서, 8개의 센서들(19)이 탐지원(C2)을 따라 정렬한다. 대신에, 단지 하나의 센서(19)가 탐지원(C2)을 따라 정렬될 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 있어서, 센서들(19)의 개수는 이송 포인트(P)들의 개수에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예에 있어서, 기판(S)이 최초의 이송 포인트(P)로부터 최종적인 이송 포인트(P)까지 이송되는 경우, 기판(S)의 가장자리 표면상에 설정된 적어도 2개의 선택 포인트들이 하나의 센서 포인트(M)에 의해 탐지되고, 기판의 위치는 상기 두 탐지 점들을 바탕으로 보정된다.
상기 개시된 각 실시예들에 있어서, 센서(19)는 이송 기판에서 서로 반대 면에 정렬된 발광 유닛(19s)과 광 수용 유닛(19d)으로 이루어진다. 하지만, 본 실시예는 이러한 방식에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 센서(19)는 이송 기판의 상부 면에 배치된 발광 유닛(19s) 및 광 수용 유닛(19d)과, 이송 기판의 하부 면에 위치하여 발광 유닛(19s)으로부터의 광 수용 유닛(19d)을 향하여 레이저 빔을 반사시키는 반사 유닛으로 이루어 질 수도 있다.
상기 개시된 각각의 실시예들에 있어서, 여섯 개의 처리 챔버들(13)은 두 개의 LL 챔버들(12)에 연결되어 있다. 그러나 본 발명이 이러한 방식에 제한되는 것은 아니며, LL 챔버의 개수가 1개 또는 3개, 혹은 그 이상일 수 있다. 더욱이, 처리 챔버들(13)의 개수는 5개 혹은 그 이하, 7개, 또는 그 이상일 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 코어 챔버(11)에 연결되는 챔버들의 개수에 제한되지 않는다.

Claims (9)

  1. 주변 챔버와, 상기 주변 챔버로서 각각 배치된 제1 및 제2 챔버들에 연결된 코어 챔버 사이에서 기판을 이송시키며,
    상기 코어 챔버 내에 배치되고, 시작점인 상기 제1 챔버로부터 종착점인 상기 제2 챔버로 상기 기판을 이송하도록, 상기 기판 전송을 위한 핸드(hand)를 연장/끌어당기고 회전시킬 수 있는 암을 포함하는 이송 로봇(transfer robot);
    상기 시작점과 관계된 제1 탐지 포인트에서 상기 기판의 가장자리 표면을 탐지하고, 상기 핸드(hand)가 상기 코어 챔버와 상기 제1 챔버 사이에서 연장/끌어당겨지는 경우 및 상기 코어 챔버 내에서 상기 핸드가 회전되는 경우에, 상기 기판의 가장자리 표면이 지나가는 위치에 배열되는 제1 센서;
    상기 종착점과 관계된 제2 탐지 포인트에서 상기 기판의 가장자리 표면을 탐지하는 제2 센서; 및
    상기 제1 센서, 상기 제2 센서 및 상기 이송 로봇을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 핸드(hand)가 연장/끌어당겨지는 제1 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제1 선택 포인트 및 상기 핸드가 회전되는 제2 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제2 선택 포인트가 상기 제1 탐지 포인트를 지나도록, 또한 상기 제2 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제3 선택 포인트가 상기 제2 탐지 포인트를 지나도록 상기 핸드에 대한 이동 경로를 설정하고;
    상기 이송 로봇을 구동하여 상기 핸드를 상기 시작점으로부터 상기 이동 경로를 따라 이동시키며;
    상기 제1 탐지 포인트에서 상기 제1 센서로 상기 제1 선택 포인트와 상기 제2 선택 포인트를 탐지하고, 이후 상기 제2 센서로 상기 제2 탐지 포인트에서 상기 제3 선택 포인트를 탐지하며;
    상기 제1 및 제2 센서들의 탐지 결과를 바탕으로 상기 기판의 중심 위치를 계산하고;
    상기 계산 결과를 바탕으로 상기 기판을 상기 종착점으로 이송하며;
    상기 제어 유닛은 상기 기판의 가장자리 표면상에 상기 제1 선택 포인트, 상기 제2 선택 포인트 및 상기 제3 선택 포인트가 동일한 간격으로 정렬되도록 상기 핸드에 대한 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 선택 포인트가 상기 제1 탐지 포인트를 지나가는 상기 제1 방향의 경로 및 상기 제2 선택 포인트가 상기 제1 탐지 포인트를 지나가는 상기 제2 방향의 경로를 포함하도록 상기 핸드에 대한 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 제2 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 상기 제3 선택 포인트 및 상기 제1 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제4 선택 포인트가 상기 제2 탐지 포인트를 지나도록 상기 핸드에 대한 이동 경로를 설정하고,
    상기 제1 센서로 상기 제1 탐지 포인트에서 상기 제1 선택 포인트와 상기 제2 선택 포인트를 탐지하고, 그 후 상기 제2 센서로 상기 제2 탐지 포인트에서 상기 제3 선택 포인트와 상기 제4 포인트를 탐지하며;
    상기 제1 및 제2 센서들의 탐지 결과를 바탕으로 상기 기판의 중심 위치를 계산하고;
    상기 계산 결과를 바탕으로 상기 기판을 상기 종착점으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 핸드는 상부에 설정된 기준 위치를 포함하고,
    상기 핸드는, 상기 기준 위치에 상응하는 관통 홀이 관통하여 연장되는 중심을 갖는 측정 기판을 지지할 수 있으며,
    상기 제어 유닛은 상기 핸드를 연장/끌어당기고 회전시키는 것을 통해 상기 제1 센서로 상기 관통 홀을 탐지하고, 상기 제1 탐지 포인트를 상기 기준 위치에 관련시켜 상기 핸드를 위한 이동 경로를 설정함으로써 상기 기판의 중심이 상기 제1 탐지 포인트를 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  9. 시작점에서 종착점까지 기판을 이송시키며,
    회전축을 갖는 암(arm) 및 상기 암과 연결되고 상기 기판을 지지하는 핸드(hand)를 포함하고, 상기 회전축의 반경 방향을 따라 상기 핸드를 연장/끌어당길 수 있으며, 상기 회전축에 대하여 상기 핸드를 회전시킬 수 있는 이송 로봇;
    상기 시작점과 관계된 제1 탐지 포인트에서 상기 기판의 가장자리 표면을 탐지하는 제1 센서;
    상기 종착점과 관계된 제2 탐지 포인트에서 상기 기판의 가장자리 표면을 탐지하는 제2 센서; 및
    상기 제1 센서, 상기 제2 센서 및 상기 이송 로봇을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 핸드(hand)가 연장/끌어당겨지는 제1 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제1 선택 포인트 및 상기 핸드가 회전하는 제2 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제2 선택 포인트가 상기 제1 탐지 포인트를 지나도록, 또한 상기 제2 방향으로 상기 기판의 가장자리 표면상에 위치한 제3 선택 포인트가 상기 제2 탐지 포인트를 지나도록 상기 핸드에 대한 이동 경로를 설정하고;
    상기 이송 로봇을 구동하여 상기 핸드를 상기 시작점으로부터 상기 경로를 따라 이동시키며;
    상기 제1 탐지 포인트에서 상기 제1 센서로 상기 제1 선택 포인트와 상기 제2 선택 포인트를 탐지하고, 이후 상기 제2 센서로 상기 제2 탐지 포인트에서 상기 제3 선택 포인트를 탐지하며;
    상기 제1 및 제2 센서들의 탐지 결과를 바탕으로 상기 기판의 중심 위치를 계산하고;
    상기 계산 결과를 바탕으로 상기 기판을 상기 종착점으로 이송시키며;
    상기 제어 유닛은 상기 기판의 가장자리 표면상에 상기 제1 선택 포인트, 상기 제2 선택 포인트 및 상기 제3 선택 포인트가 동일한 간격으로 정렬되도록 상기 핸드에 대한 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
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