KR20160055010A - 웨이퍼 이송 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20160055010A
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정명호
문병수
윤성경
이우규
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Abstract

본 발명의 웨이퍼 이송 로봇은 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구; 상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇 핸드; 상기 로봇 핸드의 내부 상측에 설치된 수직 변위 센서; 및 상기 로봇 핸드의 내부 상측에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치된 복수개의 수평 변위 센서들을 포함한다.

Description

웨이퍼 이송 로봇 및 그 제어 방법{wafer transfer robot and control method thereof}
본 발명의 기술적 사상은 웨이퍼 이송 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주기적으로 티칭 작업(teaching operation)을 할 필요가 없는 웨이퍼 이송 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 칩(반도체 다이)은 다양한 제조 공정, 예컨대 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 EDS(electric die sort) 테스트 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 반도체 칩 제조 공정은 웨이퍼 이송 로봇(wafer transfer robot)이 웨이퍼 탑재실, 예컨대 카세트와 반도체 제조 공정이 수행되는 처리실 사이를 이송함으로써 진행될 수 있다.
이에 따라, 작업자는 웨이퍼 이송 로봇의 움직이는 동작 위치가 정확한지를 항상 확인하여야 한다. 또한, 작업자는 웨이퍼 이송 로봇의 움직이는 동작 위치를 제어부에 미리 프로그램(program)시켜 주는 티칭 작업(teaching operation)을 주기적으로 해주어야 한다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 주기적으로 티칭 작업을 하지 않을 수 있는 로봇 핸드 어셈블리를 구비하는 웨이퍼 이송 로봇을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 다른 과제는 상술한 웨이퍼 이송 로봇의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇은 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구; 상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇 핸드; 상기 로봇 핸드의 내부 상측에 설치된 수직 변위 센서; 및 상기 로봇 핸드의 내부 상측에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치된 복수개의 수평 변위 센서들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 센서 및 수평 변위 센서들은 상기 로봇 핸드의 상부 표면과 동일 표면을 가지도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하는 일체형 광센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 상기 수직 변위 센서와 떨어져서는 설치되어 있을 수 있다. 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서를 포함할 수 있다. 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하는 일체형 광센서이고, 상기 제2 수평 변위 센서는 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하는 일체형 광센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 이송 로봇은 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 수직 변위 센서 및 수평 변위 센서들을 이용하여 상기 로봇 이송 기구 및 로봇 핸드를 제어할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇은 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구; 상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼가 반입된 웨이퍼 탑재실로 이동할 수 있는 로봇 핸드; 상기 로봇 핸드의 내부 상측에 설치되고 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 수직 변위 센서; 및 상기 로봇 핸드의 내부 상측에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치되고 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 복수개의 수평 변위 센서들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 웨이퍼에 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함할 수 있다. 상기 수직 변위 센서는 상기 제1 광의 이동거리를 이용하여 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 광 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서를 포함할 수 있다. 상기 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부의 정상 위치로 이동하였을 때 상기 웨이퍼의 중심으로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다. 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 웨이퍼에 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하고, 상기 제2 수평 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 웨이퍼에 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 상기 제2 광 및 제3 광이 동시 감지되는 것을 이용하여 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 광센서들일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 탑재실은 상기 웨이퍼가 탑재될 수 있는 카세트 또는 상기 웨이퍼가 탑재되어 반도체 제조 공정이 수행되는 처리실일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 이송 로봇은 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 수직 변위 센서 및 상기 수평 변위 센서들을 통하여 검출된 상기 로봇 핸드의 수직 변위 및 수평 변위에 근거하여 상기 로봇 핸드 반입의 정상 위치에 대한 상기 반입된 로봇 핸드의 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 산출하고, 상기 산출된 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터에 반영할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇은 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구; 상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼가 반입된 웨이퍼 탑재실로 이동할 수 있는 로봇 핸드; 상기 로봇 핸드의 상부에 설치되고, 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 이동하였을 때 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 수직 변위 센서; 상기 로봇 핸드의 상부에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치되고, 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실 내부로 이동하였을 때 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 복수개의 수평 변위 센서들; 및 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 이동할 때 상기 로봇 핸드 반입의 정상 위치에 대한 반입된 상기 로봇 핸드의 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 산출하고, 상기 산출된 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 근거로 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정하거나 로봇 이송 기구를 인터락시킬 수 있는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하고, 상기 제1 광의 이동 거리를 이용하여 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 광 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서를 포함하고, 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하고, 상기 제2 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하고, 상기 수평 변위 센서들은 상기 제2 광 및 제3 광이 동시 감지되는 것을 이용하여 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 광센서들일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터는 상기 로봇 핸드의 상하 위치 좌표, 상기 로봇 핸드의 전후 위치 좌표, 상기 로봇 핸드의 좌우 위치 좌표 또는 상기 로봇 핸드의 틀어진 각도일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법은 로봇 이송 기구에 연결된 로봇 핸드, 상기 로봇 핸드의 상부 전방에 설치된 수직 변위 센서 및 상기 로봇 핸드의 상부 후방에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치 수평 변위 센서들을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리를 웨이퍼 탑재실의 웨이퍼 하부로 진입 시작하는 단계; 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실로 일부 반입함에 따라 상기 로봇 핸드의 전방에 설치된 상기 수직 변위 센서로 상기 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수직 변위를 검출하여 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정하는 단계; 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실로 더 반입함에 따라 상기 로봇 핸드의 후방에 설치된 상기 수평 변위 센서들로 상기 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수평 변위를 검출하여 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정하는 단계; 및 상기 로봇 핸드를 상기 웨이퍼 탑재실의 상기 웨이퍼 하부로 진입 완료하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하고, 상기 수직 변위는 제1 광의 조사로부터 감지까지의 시간 간격이나 위상차에 근거하여 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 상기 제1 수평 변위 센서와 떨어져 있는 제2 수평 변위 센서를 포함하고, 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하고, 상기 제2 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하고, 상기 수평 변위는 상기 수평 변위 센서들이 상기 제2 광 및 제3 광을 동시에 감지한 시점을 기준으로 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위 센서들을 이용하여 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 때 상기 로봇 핸드 반입의 완료 위치는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼의 중심 라인을 따라 진행할 때 상기 제2 광 및 제3 광이 동시에 감지되는 위치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 센서의 제1 수광부의 수광량, 상기 제1 수평 변위 센서의 제2 수광부의 수광량 및 상기 제2 수평 변위 센서의 수광량을 비교하여 상기 로봇 핸드의 수평 평탄도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위에 검출에 따라 보정되는 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터는 상기 로봇 핸드의 상하 위치 좌표일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수평 변위에 검출에 따라 보정되는 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터는 상기 로봇 핸드의 전후 위치 좌표, 상기 로봇 핸드의 좌우 위치 좌표 및 상기 로봇 핸드의 틀어진 각도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 검출 및 수평 변위 검출에 의한 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터 보정 단계는 상기 로봇 핸드 반입의 정상 위치에 대하여 반입된 상기 로봇 핸드의 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 산출하고, 상기 산출된 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 근거로 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수직 변위 검출 및 수평 변위 검출에 의한 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터 보정은 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실의 웨이퍼 하부로 진입시작부터 진입 완료시까지 계속적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 로봇 핸드의 진입 완료의 판단은 상기 수직 변위가 일정한 값을 가질 경우일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼 이송 로봇은 로봇 핸드의 상부에 수직 변위 센서 및 수평 변위 센서들을 구비하는 로봇 핸드 어셈블리를 구비한다. 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇은 수직 변위 센서 및 수평 변위 센서를 이용하여 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수직 변위 및 수평 변위를 검출함으로써 로봇 핸드가 움직이는 위치를 설정하거나 자동 보정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇은 주기적으로 티칭 작업을 할 필요가 없고, 홈 위치(home position)와 웨이퍼 탑재실의 최적 위치(optimum position) 사이에서 로봇 핸드를 정확히 이동시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 로봇 핸드의 상부에 수직 변위 센서 및 수평 변위 센서들을 구비하는 로봇 핸드 어셈블리를 구비하는 웨이퍼 이송 로봇을 이용한 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법은 로봇 헤드 어셈블리를 웨이퍼 탑재실의 웨이퍼 하부로 반입시킬 때 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수직 변위 및 수평 변위를 검출하여 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정함으로써 로봇 핸드를 웨이퍼 탑재실의 웨이퍼 하부로 정확하게 반입시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 이송 로봇을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1 및 도 2의 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼 이송 로봇의 로봇 핸드 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇에 의한 로봇 핸드의 이동 동작을 설명하기 위한 사시도 및 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 기술적 사상에 따라 웨이퍼 이송 로봇의 구성 및 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 기술적 사상에 따른 로봇 핸드 및 변위 센서들을 이용하여 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수직 변위 및 수평 변위를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 기술적 사상에 따라 로봇 핸드의 이동 동작에 따라 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수평 변위를 설명하기 위한 도면들이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 기술적 사상에 따라 로봇 핸드가 카세트로 반입할 때 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수평 변위를 보정하는 것을 설명하기 위한 평면도이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 따라 변위 센서들의 동작 신호에 따른 제어부의 로봇 핸드의 보정 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 따라 변위 센서들을 구비하는 로봇 핸드 어셈블리를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 따라 변위 센서들을 구비하는 로봇 핸드 어셈블리를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템의 일 실시예에 따른 구성 요소들의 배치 관계를 도시한 도면이다.
도 18은 도 17의 웨이퍼 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 20은 도 19의 프로버 및 웨이퍼 이송 로봇을 설명하기 위한 개략도이다.
도 21은 도 20의 웨이퍼 이송 로봇의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 22는 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템의 일 실시예를 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 웨이퍼(기판) 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수개를 조합하여 구성할 수도 있다.
이하에서, 웨이퍼 이송 로봇의 구성을 설명한다. 웨이퍼 이송 로봇의 형태는 다양한 것이 있을 수 있으므로, 본 명세서에는 웨이퍼 이송 로봇중 하나의 예시적인 것만을 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러서, 웨이퍼 이송 로봇의 동작 과정을 설명한다. 웨이퍼 이송 로봇의 동작 과정은 작업자가 웨이퍼 이송 로봇의 움직이는 동작 위치를 제어부에 미리 프로그램(program)시켜 주는 티칭 작업(teaching operation)과 관련될 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇의 동작 과정도 다양한 방법이 있을 수 있지만 이하에서는 예시적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.
구체적으로, 웨이퍼 이송 로봇(100)은 로봇축 부재(8) 및 로봇암 부재(11)를 구비하는 로봇 이송 기구(36)와, 로봇 핸드(21) 및 변위 센서들(22, 28, displacement sensors)을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리(30)를 포함할 수 있다. 로봇축 부재(8)는 로봇암 부재(11)가 연결될 수 있다. 로봇암 부재(11)에는 로봇 핸드 어셈블리(30)가 연결될 수 있다. 따라서, 로봇 이송 기구(36)에는 로봇 핸드(21) 및 변위 센서들(22, 28)을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리(30)가 연결될 수 있다.
로봇축 부재(8)는 로봇 몸체(6)에 결합될 수 있다. 로봇축 부재(8)에 연결된 로봇암 부재(11)는 다관절 형태를 가질 수 있다. 로봇암 부재(11)는 제1 암(10), 제2 암(12), 제3 암(14) 및 제4 암(16)을 포함할 수 있다.
제1 암(10)의 일측 단부의 하면에는 제1 암(10)을 승하강 및 회전하도록 할 수 있는 로봇축 부재(8)가 결합될 수 있다. 제1 암(10)과 로봇축 부재(8)는 별개로 구성할 수도 있다. 필요에 따라서, 제1 암(10)과 로봇축 부재(8)를 일체로 구성할 수도 있다. 제1 암(10)과 로봇축 부재(8)가 일체로 형성되는 경우, 제1 암(10)과 로봇축 부재(8)는 동시에 회전할 수 있다.
제1 암(10)에는 로봇축 부재(8)와 결합된 일측 단부의 반대측 단부에 제2 암(12)이 결합될 수 있다. 제2 암(12)에는 구동 유닛을 수용할 수 있도록 수용부들(32, 34)이 마련될 수 있다. 제2 암(12)의 단부에 제3 암(14)이 결합될 수 있다. 제3 암(14)의 단부에 제4 암(16)이 결합될 수 있다.
로봇 이송 기구(36)를 구성하는 제4 암(16)에는 웨이퍼를 들어 지지할 수 있고 로봇 이송 기구(36)에 의해 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇 핸드(21)가 장착될 수 있다. 로봇 핸드(21)는 바디부(18) 및 핑거부(20)를 포함할 수 있다. 핑거부(20)에는 웨이퍼를 탑재하여 고정할 수 있도록 진공 흡입구(미도시) 등이 형성될 수도 있다.
로봇 핸드(21)의 바디부(18)에는 웨이퍼에 대해 로봇 핸드(21)의 수직 변위 및 수평 변위를 검출할 수 있는 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)이 설치될 수 있다. 로봇 핸드(21), 수직 변위 센서(22), 수평 변위 센서들(28)은 로봇 핸드 어셈블리(30)를 구성한다. 수평 변위 센서들(28)은 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)를 포함할 수 있다. 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(24, 26)에 대하여는 후에 자세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 이송 로봇을 설명하기 위한 평면도이다.
구체적으로, 웨이퍼 이송 로봇(100)의 로봇 핸드(21)는 4 방향으로 움직일 수 있다. 제4 암(16)에서 돌출된 로봇 핸드(21)를 기준으로, 로봇 핸드(21)가 향하는 방향, 즉 X축을 따라서 움직이는 X방향과, X축과 수직한 Y축을 따라서 이동하는 Y방향과, 로봇암 부재(11), 즉 암(10, 12, 14, 16) 전체가 회전하는 세타(theta, θ) 방향 및 로봇축 부재(8)가 도 1의 Z축을 따라 상하로 움직이는 Z방향으로 움직일 수 있다.
로봇 핸드(21)가 X축을 따라서 움직이는 것은 전후진 동작, Y축을 따라서 움직이는 것은 좌우 동작, 및 θ방향으로 회전하는 것은 회전 동작으로 정의할 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇(100)에서 제1 암(10)과 제3 암(14)은 반시계 방향으로 회전하는 각도를 기준으로 하고 제2 암(12)과 제4 암(16)은 시계방향으로 회전하는 것을 기준으로 각도를 정의할 수 있다. 이는 각도를 정의하는 것 일 뿐이고, 각 암(10, 12, 14, 16)이 위 방향으로만 회전한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
위에서 설명한 회전 방향으로 기준으로 제1 암(10)의 회전각도는 θ₁, 제2 암(12)의 회전각도는 θ₂, 제3 암(14)의 회전각도는 θ₃, 제4 암(16)의 회전각도는 θ₄로 정의할 수 있다. 기본 자세, 즉 홈 위치(home position)에서 제2 암(12)이 Y축과 이루는 각도는 θr로 정의할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 제1 내지 제4 암(10, 12, 14, 16) 전체가 상하로 움직일 수 있다. 이렇게 Z축을 따라서 움직이는 것은 Z방향으로 움직이는 것으로 정의할 수 있다. 이러한 동작은 암(10, 12, 14, 16)의 동작과 관계없이 로봇축 부재(8)의 승하강에 의해서만 동작할 수 있다. Z 방향으로 움직이는 것은 몸체(6)의 내부에 마련된 구동부(미도시)에 의해 움직일 수 있다. Z 방향의 움직임은 암(10, 12, 14, 16)의 움직임과 별개로 또는 병행하여 행해질 수 있다. 이렇게 Z축을 따라 이동하는 것을 로봇 핸드(21)의 상하 동작으로 정의할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1 및 도 2의 웨이퍼 이송 로봇의 동작을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 웨이퍼 이송 로봇(100)의 기본 위치, 즉 홈 위치(home position)를 도시한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 로봇(100)의 주위에 웨이퍼(W)를 탑재할 수 있는 웨이퍼 탑재실(46, 47a, 47b)이 배치될 수 있다. 웨이퍼 탑재실(46, 47a, 47b)은 웨이퍼(W)가 탑재될 수 있는 카세트(46, cassette)와, 웨이퍼(W)가 탑재되어 반도체 제조 공정이 수행되는 처리실(47a, 47b)일 수 있다. 처리실(47a, 47b)은 챔버일 수 있다. 본 도면은 웨이퍼 이송 로봇(100), 카세트(46) 및 처리실(47a, 47b)의 배치의 일 예를 도시한 것이고, 각 장치의 배치는 이와 다르게 자유롭게 배치될 수 있다.
제1 처리실(47a)과 제2 처리실(47b)은 웨이퍼 이송 로봇(100)을 기준으로 동일한 방향에 서로 나란하게 배치될 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇(100)은 도 3a에 도시된 자세를 기본 자세, 즉 홈 위치(home position)로 하고, 이 자세를 시작점으로 하여 움직일 수 있다. 기본 자세 역시 본 도면에 도시된 것은 하나의 예이고, 이와 다른 자세를 기본 자세로 하는 것도 무방하다. 도 3a에서, 참조번호 38, 40, 42, 44는 모두 회전축을 의미할 수 있다.
도 3b는 웨이퍼(W)가 적재된 카세트(46)에서 웨이퍼(W)를 꺼내는 동작을 도시한 도면이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 기본 자세에서 로봇 핸드(21)가 향하는 방향과 다른 방향에 카세트(46)가 위치한다. 따라서, 먼저 로봇 핸드(21)가 카세트(46)를 향하도록 하는 동작을 수행하고, 로봇 핸드(21)가 카세트(46)를 향해 이동하는 동작을 수행하게 된다.
제1 단계(S11)에서는 로봇 핸드(21)의 회전 동작을 수행한다. 회전 동작은 앞서 살펴본 바와 같이 제1 암(10)만이 제1 회전축(38)을 중심으로 회전하는 동작일 수 있다. 제1 암(10)이 적절한 각도로 회전하여 로봇 핸드(21)가 카세트(46)를 향할 수 있도록 한다.
제2 단계(S12)에서는 로봇 핸드(21)의 좌우 동작을 수행하게 된다. 회전 동작을 통해 로봇 핸드(45)가 카세트(46)를 향하게 되면 로봇 핸드(21)를 카세트(46)를 향해 이동하는 동작이다. 좌우 동작은 제1 암(10)은 고정되고, 제2 암(12), 제3 암(14) 및 제4 암(16)이 회전하는 동작일 수 있다. 각 암(10, 12, 14, 16)의 회전각도들 및 웨이퍼(W)의 이송 경로를 최적화하기 위하여 제2 암(12) 및 제3 암(14)의 길이를 조절할 수도 있다.
이렇게 카세트(46)에 로봇 핸드(21)가 반입되면 로봇 핸드(21)에 웨이퍼(W)가 안착된다. 웨이퍼(W)가 로봇 핸드(21)에 안착되면 웨이퍼 이송 로봇(100)은 앞에 설명한 단계를 반대로 수행하여 기본 자세로 돌아올 수 있다. 즉, 제2 단계(S22)인 좌우 동작을 수행하고, 제1 단계(S11)인 회전 동작을 수행하여 기본 자세로 돌아올 수 있다. 이렇게 웨이퍼(W)가 안착된 상태에서 기본 자세로 돌아온 후 처리실(47a, 47b)에 웨이퍼(W)를 이송하는 동작을 수행할 수 있다.
도 3c는 웨이퍼(W)를 제1 처리실(47a)에 이송하는 동작을 도시한 도면이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 기본 자세에서 제1 처리실(47a)은 로봇 핸드(21)의 X 방향에 배치되어 있으나, 그 위치가 로봇 핸드(21)의 위치와 동일한 선상에 위치하지 않는다. 따라서, 먼저 로봇 핸드(21)를 제1 처리실(47a)과 동일한 선상에 위치하도록 하는 동작을 수행하고, 로봇 핸드(21)가 제1 처리실(47a)을 향해 이동하는 동작을 수행하게 된다.
제1 단계(S21)에서는 로봇 핸드(21)의 좌우 동작을 수행하게 된다. 좌우 동작은 앞서 살펴본 바와 같이 제1 암 내지 제4 암(10, 12, 14, 16)이 모두 회전하는 동작이다. 좌우 동작을 통해 로봇 핸드(21)가 Y축을 따라 이동하게 되고, 이로써 로봇 핸드(21)가 제1 처리실(47a)과 동일한 선상에 위치할 수 있다. 좌우 동작은 제1 암(10)과 제3 암(14)은 시계방향으로 회전하고, 제2 암(12)과 제4 암(16)은 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
제2 단계(S22)에서는 전후진 동작을 수행하게 된다. 로봇 핸드(21)가 제1 처리실(47a)을 향해 이동하는 동작이다. 전후진 동작은 제1 암(10)은 고정되고, 제2 암(12), 제3 암(14) 및 제4 암(16)이 회전하는 동작이다.
이렇게 로봇 핸드(21)가 제1 처리실(47a) 내로 반입되면 로봇 핸드(21) 상에 탑재된 웨이퍼(W)를 제1 처리실(47a)에 장착할 수 있다. 웨이퍼(W)를 제1 처리실(47a)에 장착한 후에 로봇 이송 로봇(100)은 다시 기본 자세로 돌아올 수 있다. 이는 앞의 동작을 반대로 수행하면 된다. 즉, 제2 단계(S22)인 전후진 동작을 수행하고, 제1 단계(S21)인 좌우 동작을 수행한다.
이와 같은 로봇 핸드(21)의 동작 상태에 따라 로봇 핸드의 수직 변위 및 수평 변위는 다음과 같이 정의될 수 있다.
로봇 핸드(21)의 수직 변위는 로봇 핸드(21)가 Z축 방향(상하 동작 방향)으로 이동한 거리값을 의미할 수 있다. 로봇 핸드(21)의 수직 변위는 웨이퍼 이송 로봇(100)의 제어부에 설정된 로봇 핸드(21)의 Z 방향 설정값을 의미할 수도 있다.
로봇 핸드(21)의 수평 변위는 로봇 핸드(21)가 X축 방향(전후진 동작 방향) 및 Y축 방향(좌우 동작 방향)으로 이동한 거리값을 의미할 수 있다. 로봇 핸드(21)의 수평 변위는 웨이퍼 이송 로봇(100)의 제어부에 설정된 로봇 핸드(21)의 X 방향(전후진 동작 방향) 설정값 및 Y 방향(좌우 동작 방향) 설정값을 의미할 수도 있다.
웨이퍼 이송 로봇(100)은 앞서 설명한 바와 같이 작업자가 웨이퍼 이송 로봇(100)의 움직이는 동작 위치, 즉 수평 변위 및 수직 변위를 제어부에 미리 프로그램(program)시켜 주는 티칭 작업(teaching operation)을 주기적으로 해주어야 한다.
그런데, 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇(100)은 로봇 핸드(21)에 설치된 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)을 이용함으로써 로봇 핸드(21)의 수평 변위 및 수직 변위를 검출하여 설정하고 보정함으로써 티칭 작업을 주기적으로 해주지 않을 수 있다. 로봇 핸드(21)의 수평 변위 및 수직 변위의 검출에 대해서는 후에 자세하게 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼 이송 로봇의 로봇 핸드 어셈블리를 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 4a는 로봇 핸드 어셈블리(30)의 평면도로써, 하나의 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇 핸드 어셈블리(30)를 도시한 것이고, 도 4b는 로봇 핸드 어셈블리(30)의 사시도로써, 복수개의 웨이퍼들을 이송할 수 있는 것을 도시한 것이다. 이하에서는 편의상 하나의 로봇 핸드 어셈블리(30)를 이용하여 설명한다.
로봇 핸드 어셈블리(30)는 앞서 설명한 바와 같이 로봇 핸드(21) 및 변위 센서들(22, 28)을 포함할 수 있다. 로봇 핸드(21)는 바디부(18) 및 핑거부(20)를 포함할 수 있다. 변위 센서들(22, 28)은 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)를 포함할 수 있다. 수직 변위 센서(22)는 로봇 핸드(21)의 내부 상측에 설치될 수 있다. 수직 변위 센서(22)는 웨이퍼에 대한 로봇 핸드(21)의 수직 변위를 검출할 수 있다. 수직 변위 검출에 대하여는 후에 자세하게 설명한다.
수평 변위 센서들(28)은 로봇 핸드(21)의 내부 상측에 화살표로 표시한 바와 같이 로봇 핸드(21)의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인(IL)을 따라 서로 떨어지게 설치될 수 있다. 수평 변위 센서들(28)은 수직 변위 센서(22)와 떨어져 설치될 수 있다. 수평 변위 센서들(28)은 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)를 포함할 수 있다. 수평 변위 센서들(28)은 웨이퍼에 대한 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 검출할 수 있다. 수평 변위 검출에 대하여는 후에 자세하게 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇에 의한 로봇 핸드의 이동 동작을 설명하기 위한 사시도 및 측면도이다.
구체적으로, 변위 센서들(28)이 탑재된 로봇 핸드(21), 즉 로봇 핸드 어셈블리(30)가 웨이퍼(W)가 반입되어 있는 웨이퍼 탑재실인 카세트(46)로 이동할 수 있다. 카세트(46)는 전면에 개구가 형성되어 있는 전면 개방형 호환 포드(front opening unified pod, FOUP)라 지칭되는 웨이퍼 카세트일 수도 있다.
카세트(46)는 전체적으로 육면체 형상을 가지되 상부에서 볼 때 후방(개구가 형성된 면의 반대 방향)이 원형 또는 타원형을 이루는 형상을 가지는 용기로 제공될 수 있다. 카세트(46)의 상면에는 오버헤드 셔틀(OHS: overhead shuttle)과 같은 카세트 이송 장치가 카세트(46)를 홀딩(holding)하기 위한 홀딩 부재(50)가 마련될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 카세트(46)의 전면에는 개구가 형성될 수 있다. 개구는 사각형 형상일 수 있다. 개구는 로봇 핸드 어셈블리(30)에 의해 카세트(46) 내부로 웨이퍼(W)가 반입되거나 카세트(46)로부터 웨이퍼(W)가 반출될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서는 설명의 편의상 카세트(46)의 내부에 웨이퍼(W)가 반입된 상태를 도시한다.
카세트(46)의 내측 측면에는 지지 부재(48)가 형성될 수 있다. 지지 부재(48)는 상부에서 볼 때 카세트(46)의 전면을 제외한 나머지 측면의 둘레를 따라 형성되는 브래킷 또는 슬롯 형태로 제공될 수 있다. 지지 부재(48)에는 웨이퍼(W)가 안착될 수 있다.
카세트(46)에는 동시에 복수의 웨이퍼들(W)을 수용하기 위해 복수의 지지 부재(48)가 상하로 이격되어 마련될 수 있다. 예컨대, 카세트(46)는 25매의 웨이퍼(W)를 수용하기 위해 25개의 지지 부재들(슬롯들)이 형성될 수 있다. 다만, 도 5a 및 도 5b에서는 설명의 편의상 지지 부재(48)를 하나만을 표시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 기술적 사상에 따라 웨이퍼 이송 로봇의 구성 및 제어를 설명하기 위한 블록도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 기술적 사상에 따른 로봇 핸드 및 변위 센서들을 이용하여 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수직 변위 및 수평 변위를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 웨이퍼 이송 로봇(도 1의 100)은 수직 변위 센서(22), 수평 변위 센서들(28) 및 제어부(52)를 포함할 수 있다. 앞서 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 변위 센서들(22, 28)이 탑재된 로봇 핸드(21), 즉 로봇 핸드 어셈블리(30)가 웨이퍼(W)가 반입되어 있는 웨이퍼 탑재실, 즉 카세트(46) 내부로 반입될 수 있다. 이렇게 되면, 도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이 변위 센서들(22, 28)이 설치된 로봇 센서(21)가 지지 부재(48)에 안착된 웨이퍼들(W) 사이에 위치할 수 있다.
수직 변위 센서(22)는 로봇 핸드(21)의 내부 상측에 설치될 수 있다. 예컨대, 로봇 핸드(21)의 두께가 수 밀리미터인 경우, 수직 변위 센서(22)는 로봇 핸드(21)의 두께보다 작을 수 있다. 수직 변위 센서(22)는 로봇 핸드(21)의 상부 표면과 동일 표면을 가질 수 있다.
수직 변위 센서(22)는 로봇 핸드(21)가 웨이퍼 탑재실인 카세트(도 5a 및 도 5b의 46) 내부로 반입되었을 때, 지지 부재(48)에 탑재된 웨이퍼(W)에 대한 로봇 핸드(21)의 수직 변위를 측정할 수 있다. 수직 변위 센서(22)는 도 6a 및 도 7a에 도시한 바와 같이 제1 광(L1)을 조사하는 제1 출광부(22a) 및 제1 광(L1)을 감지(수광)하는 제1 수광부(22b)를 포함하는 일체형 광 센서일 수 있다. 제1 광(L1)은 레이저 광일 있다. 제1 출광부(22a)는 레이저를 출사하는 레이저 다이오드(LD: laser diode)이고 제1 수광부(22b)는 레이저를 감지(수광)하는 포토 다이오드(PD: photo diode)일 수 있다.
제1 출광부(22a)는 웨이퍼(W)로 제1 광(L1)을 출광하면 제1 광(L1)은 웨이퍼(W)로부터 반사되고, 제1 수광부(22b)는 반사된 제1 광(L1)을 감지(수광)할 수 있다. 수직 변위 센서(22)를 이용할 경우, 로봇 핸드(21)의 상면과 웨이퍼(W1)의 하면간의 이격 거리(d1)를 측정할 수 있다. 이에 따라, 도 1 및 도 2의 웨이퍼 이송 로봇(100)을 구성하는 로봇 핸드(21)의 수직 변위를 측정할 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 레이저 등의 광을 반사시켜 거리를 측정하는 방법에는 광의 비행시간(TOF: time of flight)을 이용하는 방식이 이용된다. 광속은 일정하므로 비행 시간을 알면 거리를 측정할 수 있다. 또한 비행 시간은 직접적으로 광이 출광된 시점과 수광된 시점의 시간 간격으로부터 계산되거나 또는 출광된 광과 수광된 광의 위상차로부터 계산될 수 있다.
제1 수광부(22b)는 제1 광(L1)을 감지(수광)하여 출광된 제1 광(L1)의 비행 시간이 산출될 수 있고, 비행 시간으로부터 제1 광(L1)의 이동 거리를 획득할 수 있다. 결과적으로, 이동 거리에 근거하여 웨이퍼 이송 로봇(100)을 구성하는 로봇 핸드(21)의 상하 이동 변위에 해당하는 수직 변위를 얻을 수 있다.
수평 변위 센서들(28)은 로봇 핸드(21)의 내부 상측에 설치될 수 있다. 예컨대, 로봇 핸드(21)의 두께가 수 밀리미터인 경우, 수평 변위 센서들(28)은 로봇 핸드(21)의 두께보다 작을 수 있다. 수평 변위 센서들(28)은 로봇 핸드(21)의 상부 표면과 동일 표면을 가질 수 있다.
수평 변위 센서들(28)은 도 6a, 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이 반입된 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 측정할 수 있다. 수평 변위 센서들(28)은 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)를 포함할 수 있다. 제1 수평 변위 센서(24)는 제2 광(L2)을 조사하는 제2 출광부(24a) 및 제2 광(L2)을 감지(수광)하는 제2 수광부(24b)를 포함하는 일체형 광센서일 수 있다.
제2 수평 변위 센서(26)는 제3 광(L3)을 조사하는 제3 출광부(26a) 및 제3 광(L3)을 감지(수광)하는 제3 수광부(26b)를 포함하는 일체형 광센서일 수 있다. 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)은 레이저 광일 수 있다. 제2 출광부(24a) 및 제3 출광부(26a)는 레이저를 출광하는 레이저 다이오드일 수 있고, 제2 수광부(24b) 및 제3 수광부(26b)는 레이저를 감지(수광)하는 포토 다이오드일 수 있다.
제2 출광부(24a)는 웨이퍼(W)로 제2 광(L2)을 출광하면 제2 광(L2)은 웨이퍼(W)로부터 반사되고, 제2 수광부(24b)는 반사된 제2 광(L2)을 수광할 수 있다. 제1 수평 변위 센서(24)를 이용할 경우, 앞서 수직 변위 센서(22)에서 설명한 바와 같이 로봇 핸드(21)의 상면과 웨이퍼(W1)의 하면간의 이격 거리(도 7b의 d2)를 측정할 수 있다.
제3 출광부(26a)는 웨이퍼(W)로 제3 광(L3)을 출광하면 제3 광(L3)은 웨이퍼(W)로부터 반사되고, 제3 수광부(26b)는 반사된 제3 광(L3)을 수광할 수 있다. 제2 수평 변위 센서(26)를 이용할 경우, 앞서 수직 변위 센서(22)에서 설명한 바와 같이 로봇 핸드(21)의 상면과 웨이퍼(W)의 하면간의 이격 거리(도 7b의 d2)를 측정할 수 있다.
도 7b와 같이 제1 수평 변위 센서(24)와 웨이퍼(W)간의 이격 거리 및 제2 수평 변위 센서(26)와 웨이퍼(W)간의 이격 거리가 동일한 경우, 제2 수광부(24b)를 이용한 제2 광의 인지 시점과 제3 수광부(26b)를 이용한 인지 시점이 동일할 수 있다. 이에 따라, 로봇 핸드(21)가 정상 반입되어 있음을 알 수 있고 이를 통하여 웨이퍼 이송 로봇(100)을 구성하는 로봇 핸드(21)의 수평 이동 거리에 해당하는 수평 변위를 얻을 수 있다.
좀더 자세하게 설명하면, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 수평 변위 센서들(24, 26)이 탑재된 로봇 핸드(21)가 카세트(46) 내부로 반입될 때, 제2 수광부(24b) 및 제3 수광부(26b)가 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)의 동시 수광 여부에 따라 수평 변위 센서들(24, 26)의 카세트 내로 정확히 반입되는 시점을 판단할 수 있다. 수평 변위는 로봇 핸드(21)의 반입 방향(도 2의 X 방향)과 동일한 X 방향 성분과 이에 수직한 Y 방향 성분을 포함하므로, 수평 변위를 파악하기 위해서는 적어도 2개 이상의 수평 변위 센서들(24, 26)이 필요하다.
수평 변위 센서들(28)의 카세트(46) 내의 동시 반입 시점을 근거로, 도 1 및 도 2의 로봇 이송 기구(36)를 구성하는 로봇암 부재(11) 또는 로봇축 부재(8)의 회전에 따라 로봇 핸드(21)의 X 방향 및 Y 방향의 이동 거리에 해당하는 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 측정할 수 있다. 수평 변위 측정에 대하여는 후에 보다 더 자세하게 설명한다.
한편, 도 7b와 같이 제1 수평 변위 센서(24)와 웨이퍼(W)간의 이격 거리 및 제2 수평 변위 센서(26)와 웨이퍼(W)간의 이격 거리가 동일할 경우 로봇 핸드(21)의 수평 레벨, 즉 로봇 핸드(21)의 도 2의 Y축 방향에 따른 좌우 레벨 및 도 2의 X축 방향에 따른 전후 레벨이 평탄함을 알 수 있다.
그리고, 도 7c에 도시한 바와 같이, 제1 수평 변위 센서(24)를 이용하여 측정한 로봇 핸드(21)의 상면과 웨이퍼(W1)의 하면간의 이격 거리(도 7c의 d2)가 제2 수평 변위 센서(26)를 이용하여 측정한 로봇 핸드(21)의 상면과 웨이퍼(W1)의 하면간의 이격 거리(도 7c의 d3)와 다를 수 있다. 이러한 경우는 로봇 핸드(21)의 수평 레벨, 즉 좌우 레벨 및 전후 레벨이 평탄하지 않음을 알 수 있다.
제어부(52)는 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)을 이용하여 로봇 이송 기구(36) 및 로봇 핸드(21)를 제어할 수 있다. 제어부(52)는 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)의 광 감지 결과나 측정된 이격 거리를 근거로, 로봇 핸드(21)의 정상 위치 반입에 대한 반입된 로봇 핸드(21)의 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 산출할 수 있다.
제어부(52)는 산출된 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 로봇 이송 기구(도 1의 36)의 위치 파라미터에 반영하여 보정하거나 로봇 이송 기구(36)를 중단(인터락, interlock)시킬 수 있다. 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정할 경우 로봇 핸드(21)의 위치도 변경될 수 있다.
로봇 이송 기구(도 1의 36)의 위치 파라미터는 로봇축 부재(도 1의 8) 및 로봇암 부재(도 1의 11)의 위치 설정 파라미터, 예컨대 제1 암 내지 제4 암(도 1의 10, 12, 14, 16)의 회전 각도나 로봇 핸드(21)의 이동 거리일 수 있다.
로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터는 로봇 핸드(21)의 상하 위치 좌표, 로봇 핸드(21)의 전후 위치 좌표, 로봇 핸드(21)의 좌우 위치 좌표 또는 로봇 핸드(21)의 틀어진 각도 등일 수 있다. 특히, 수직 변위에 검출에 따라 보정되는 상기 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터는 로봇 핸드(21)의 상하 위치 좌표일 수 있다. 수평 변위에 검출에 따라 보정되는 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터는 로봇 핸드의 전후 위치 좌표, 로봇 핸드의 좌우 위치 좌표 및 로봇 핸드의 틀어진 각도일 수 있다.
제어부(52)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 제어부(52)는 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 제어부(52)는 하나 이상의 프로그램언어로 쓰여진 소프트웨어 코드(software code) 또는 소프트웨어 어플리케이션(software application)에 의해 구현될 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 기술적 사상에 따라 로봇 핸드의 이동 동작에 따라 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수평 변위를 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 도 8은 로봇 핸드(21)가 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내부로 반입되는 과정을 설명하기 위하여 도시한 사시도이다. 도 8에서, 로봇 핸드(21)가 반입되는 방향이 X 방향(전후 방향)이고, X 방향과 수직한 방향이 Y 방향(좌우 방향)이다. 로봇 핸드(21)의 상하 이동 방향이 Z 방향이다. 도 9 및 도 10은 도 8을 위에서 본 평면도이다.
로봇 핸드(21)가 반입되는 과정 중에 로봇 핸드(21)의 상부 전방에 설치된 수직 변위 센서(22)의 제1 출광부(도 6a의 22a)는 제1 광(도 7a의 L1)을 출광하고, 제1 광(L1)이 웨이퍼(W)에 반사되어 제1 수광부(도 6a의 22b)가 제1 광(L1)을 수광한다. 제1 수광부(22b)는 수광된 제1 광(L1)의 위상차를 감지할 수 있다. 로봇 핸드(21)가 반입되는 과정 중에는 웨이퍼(W)의 하면의 미세한 단차에 의해 제1 수광부(22b)가 수광하는 제1 광(L1)의 위상차가 지속적으로 변화하는 것을 감지할 수 있다.
또한, 수평 변위 센서들(28)이 탑재된 로봇 핸드(21)가 카세트(46) 내부로 반입되는 과정에서, 수평 변위 센서들(28)을 이용하여 로봇 핸드(21)가 카세트(46)를 정상적으로 통과하는지 여부와 통과 시점을 판단할 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 도 6a 및 도 7b에 도시한 바와 같이 제1 수평 변위 센서(24)의 제2 출광부(도 6a의 24a)는 제2 광(도 7b의 L2)을 출광하고, 제2 수광부(도 6a의 24b)가 웨이퍼(W)에서 반사된 제2 광(L2)을 수광한다. 제3 출광부(도 6a의 26a)는 제3 광(L3)을 출광하고 제3 수광부(도 6a의 26b)가 웨이퍼(W)에서 반사된 제3 광(도 7b의 L3)을 수광한다.
제2 수광부(24b) 및 제3 수광부(26b)에서 각각 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 동시에 수광되면 이에 따라 수평 변위 센서들(24, 26)은 감지 신호를 발생시킬 수 있다. 제어부(도 6a의 52)는 수평 변위 센서들(24, 26)로부터 감지 신호들을 수신하여 로봇 핸드(21)가 카세트(46)를 정상적으로 통과하는지 여부와 통과 시점을 판단할 수 있다.
제어부(도 6a의 52)는 로봇 핸드(21)가 카세트를 통과한 시점, 예컨대 제1 수광부(22b)가 제1 광(L1)을 수광한 시점부터 로봇 핸드(21)의 반입이 완료된 시점을 획득할 수 있고, 이에 따라 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 산출할 수 있다. 수평 변위는 이차원 값이므로 이를 산출하기 위해서 복수의 수평 변위 센서들(24, 26)이 필요하다.
다시 말해, 수평 변위는 로봇 핸드(21)가 도 9에 도시한 바와 같이 수직 변위 센서(22)가 카세트(46)를 통과한 시점을 기준으로 도 10에 도시한 바와 같이 로봇 핸드(21)가 카세트 내로 반입이 완료된 시점까지 이동한 거리로부터 산출할 수 있다. 로봇 핸드(21)의 반입 속도가 일정하다면 로봇 핸드(21)의 이동한 거리는 이동한 시간에 근거하여 산출될 수 있다.
로봇 핸드(21)가 이동한 시간은 로봇 핸드(21)의 수평 변위 센서(24, 26)가 카세트(46)를 통과한 시점으로부터 반입이 완료된 시점의 시간 간격이다. 로봇 핸드(21)의 수평 변위 센서(24, 26)가 카세트(46)를 정상 통과한 시점은 제2 수광부(24b) 및 제3 수광부(26b)로 동시에 광이 감지되는 시점이다. 반입이 완료된 시점은 로봇 핸드의 이동이 정지한 시점일 수 있다. 로봇 핸드(21)의 이동이 정지된 시점은 로봇 핸드(21)의 수직 및 수평 변위가 모두 일정하게 유지되는 때일 수 있다.
또한, 수직 변위 센서(22)에서 측정하는 수직 변위가 일정하게 유지되는 시점을 로봇 핸드의 반입 완료 시점으로 판단할 수 있다. 다시 말해, 로봇 핸드(21)의 반입이 완료되면 도 10에 도시한 바와 같이 웨이퍼 이송 로봇(100)이 정지하여 로봇 핸드(21)의 이동이 정지한다. 이때, 수직 변위 센서(22)의 제1 수광부(22b)에서 감지되는 제1 광(L1)의 위상차는 일정하게 유지되고, 제어부(52)는 이에 따른 신호를 수신한다. 제어부(150)는 제1 수광부(22b)에서 감지되는 제1 광(L1)의 위상차가 일정하게 유지되면 로봇 핸드(21)의 반입이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
결과적으로, 수평 변위 센서들(24, 26)을 이용하면 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 산출할 수 있다. 수평 변위는 앞서 설명한 바와 같이 로봇 핸드(21)의 반입 방향(도 2의 X 방향)과 동일한 X 방향 성분과 이에 수직한 Y 방향 성분을 포함하므로, 수평 변위를 파악하기 위해서는 적어도 2개 이상의 수평 변위 센서들(24, 26)이 필요하다. 수평 변위 센서들(28)은 상부에서 볼 때 반입 완료된 로봇 핸드(21)의 중앙(O)으로부터 서로 동일한 거리(P)에 서로 미리 정해진 각도(A)를 이루고 배치될 수 있다. 도 9 및 도 10에서, xL은 로봇 핸드(21)가 주입되는 방향의 웨이퍼(W) 중심 라인이고, yL은 로봇 핸드(21)가 주입되는 방향과 수직의 웨이퍼(W) 중심 라인이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 기술적 사상에 따라 로봇 핸드가 카세트로 반입할 때 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수평 변위를 보정하는 것을 설명하기 위한 평면도이다.
구체적으로, 도 11은 로봇 핸드(21)가 카세트(도 9의 46) 내의 웨이퍼 하부로 정상 반입되는 것을 보여주기 위한 도면이다. 로봇 핸드(21)의 수평 변위 센서(24, 26)가 카세트(46)를 통과한 시점은 제2 수광부(도 6a의 24b) 및 제3 수광부(도 6a의 26b)로 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 동시에 감지되는 지점이다. 도 11은 로봇 핸드(21)의 반입 과정 중에 제2 수광부(24b)가 제2 광(L2)을 감지되는 제1 감지 시점과 제3 수광부(26b)가 제3 광(L3)을 감지하는 제2 감지 시점이 동일한 것을 보여준다.
다시 말해, 로봇 핸드(21)가 반입되는 과정에서 수평 변위 센서들(24, 26)은 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)을 동시에 감지하여 감지 신호들을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 제어부(도 6a의 52)는 감지 신호들을 동시에 수신하여 로봇 핸드(21)의 반입 경로 방향을 기준으로 좌우 방향으로 로봇 핸드(21)의 수평 변위 오차가 없는 것을 판단할 수 있다.
이에 반해, 도 12 및 도 13은 로봇 핸드(21)가 카세트(도 9의 46) 내의 웨이퍼(W)로 비정상 반입되는 것을 보여준다. 도 12 및 도 13은 로봇 핸드(21)의 반입 과정 중에 제2 수광부(24b)가 제2 광(L2)을 감지되는 제1 감지 시점(t2)과 제3 수광부(26b)가 제3 광(L3)을 감지하는 제2 감지 시점(t1)이 서로 다른 경우이다. 감지 시점(t2)은 제3 광(L3)을 감지한 후, 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 다시 감지되는 시점이다.
예컨대, 도 12 및 도 13은 로봇 핸드(21)는 반입 과정에서 반입 경로 방향을 기준으로 우측에 있는 제3 수광부(26b)가 제2 광(L2)을 먼저 수광한 경우이다. 이 상태에서 좌측에 있는 제2 수광부(24b)는 제2 광(L2)을 수광하지 못한 경우이다. 우측 제3 수광부(26b)는 제어부(52)에 인터락 신호(중단 신호)를 송신하고, 좌측 제2 수광부(24b)는 감지 신호를 송신한다.
이에 따라, 제어부(150)는 로봇 핸드(21)가 좌측으로 편향되어 반입되는 것을 판단할 수 있다. 이러할 경우는, 제3 광(L3)의 감지 시점(t1)과, 제3 광(L3)의 감지후 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)의 동시 감지 시점(t2)간의 시간 간격에 근거한 이동 거리 차이(pd)에 해당하는 수평 변위 오차를 제어부(도 6a의 52)에 미리 입력된 로봇 핸드(21)의 정상 수평 변위와 비교하여 보정할 수 있다
도 12의 로봇 핸드(21)는 Y축을 따라 아래로 움직일 경우 도 11의 로봇 핸드(21)의 정상 반입 위치와 동일할 수 있다. 도 13의 로봇 핸드(21)는 X축을 따라 후진하고 Y축을 따라 아래로 이동할 경우 도 11의 로봇 핸드(21)의 정상 반입 위치와 동일할 수 있다.
결과적으로, 제1 감지 시점과 제2 감지 시점을 다르거나, 로봇 핸드가 틀어진 경우의 로봇 핸드(21)의 2차원 편차를 도 11의 로봇 핸드(21)가 정상 반입한 경우의 로봇 핸드의 수평 변위에 근거하여 보정할 수 있다. 다시 말해, 도 11의 로봇 핸드(21)가 정상 반입된 경우의 정상 수평 변위가 제어부에 미리 입력되어 있고, 로봇 핸드의 정상 수평 변위에 근거하여 로봇 핸드(21)의 2차원 편차를 보정할 수 있다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 따라 변위 센서들의 동작 신호에 따른 제어부의 로봇 핸드의 보정 내용을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 수직 변위 센서(도 8 내지 도 10의 22)에서 온 신호는 웨이퍼(W)와 수직 변위 센서(22) 간의 이격 거리가 정상 범위(스펙 범위) 내에 없을 경우이고, 오프 신호는 웨이퍼(W)와 수직 변위 센서(22) 간의 이격 거리가 정상 범위 내에 있을 경우이다.
제1 수평 변위 센서(도 8 내지 도 10의 24) 및 제2 수평 변위 센서(도 8 내지 도 10의 26)에서, 온 신호는 웨이퍼(W)와 수평 변위 센서들(24, 26) 간의 이격 거리가 정상 범위 내에 있을 경우이고, 오프 신호는 웨이퍼(W)와 수평 변위 센서들(24, 26) 간의 이격 거리가 정상 범위 내에 없을 경우이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 수직 변위 센서(22)가 온 신호이고, 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)중 어느 하나가 온 신호일 경우에는 로봇 핸드(도 8 내지 도 10의 21)는 전후 평탄도가 불량한 경우를 나타낸다. 이렇게 될 경우, 제어부(도 6a의 52)는 로봇 핸드(도 8 내지 도 10의 21)를 인터락시킬 수 있다. 수직 변위 센서(22)가 오프 신호이고, 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)중 어느 하나가 온 신호일 경우에는 로봇 핸드는 좌우 평탄도가 불량한 경우를 나타낸다. 이렇게 될 경우, 제어부(52)는 로봇 핸드(21)를 인터락시킬 수 있다.
수직 변위 센서(22)가 온 신호이고, 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)가 오프 신호일 경우에는 로봇 핸드(21)는 상하 위치가 불량한 경우를 나타낸다. 이렇게 될 경우, 제어부(52)는 로봇 핸드(21)의 상하 위치를 보정할 수 있다.
수직 변위 센서(22)가 오프 신호이고, 제1 수평 변위 센서(24) 및 제2 수평 변위 센서(26)가 오프 신호일 경우에는 로봇 핸드(21)는 전후 위치가 불량하거나 로봇 핸드(21)가 틀어져 있는 것을 나타낸다. 이렇게 될 경우, 제어부(52)는 로봇 핸드(21)의 전후 위치나 틀어짐을 보정할 수 있다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 따라 변위 센서들을 구비하는 로봇 핸드 어셈블리를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
구체적으로, 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이 웨이퍼 탑재실, 예컨대 카세트(46) 내의 웨이퍼(W) 하부로 로봇 핸드(21), 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리(30)를 진입시킨다(S100). 수직 변위 센서(22)는 앞서 도시된 바와 같이 로봇 핸드(21)의 상부 전방에 설치될 수 있다. 수평 변위 센서들(28)은 앞서 도시된 바와 같이 로봇 핸드의 상부 후방에 설치될 수 있다. 로봇 핸드 어셈블리(30)는 웨이퍼 이송 로봇(도 1의 100)에 의해 웨이퍼 탑재실, 즉 카세트(46) 내의 웨이퍼(W)의 하부로 반입될 수 있다.
로봇 핸드(21)의 전방에 설치된 수직 변위 센서(22)를 이용하여 로봇 핸드의 수직 변위를 검출하여 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정한다(S110). 즉, 로봇 핸드 어셈블리(30)가 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내에 일부 반입되면, 로봇 핸드(21)의 전방에 설치된 수직 변위 센서(22)로 로봇 핸드의 수직 변위를 검출함과 아울러 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정한다(S110).
수직 변위 센서(22)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 출광부(도 6a의 22a)에서 웨이퍼(W)의 하면으로 제1 광(도 7a의 L1)을 출광하고, 제1 수광부(도 6a의 22b)가 웨이퍼(W)로부터 반사된 제1 광(L1)을 수광한다. 제어부(52)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 광(L1)의 출광 시점과 감지(수광) 시점간의 시간 간격이나 위상차에 근거하여 제1 광(L1)의 비행 거리를 얻을 수 있다.
이에 따라, 제어부(52)는 비행 거리에 근거하여 로봇 핸드(21)와 웨이퍼(W)간의 이격 거리를 검출함으로써 로봇 핸드(21)의 수직 변위를 산출할 수 있다. 수직 변위가 산출되면 제어부(52)에 미리 정해진 정상 범위의 수직 변위와 비교하여 수직 변위 오차를 산출하고, 이를 근거로 로봇 이송 기구(도 1의 36)의 위치 파라미터를 보정한다. 수직 변위에 검출에 따라 보정되는 로봇 이송 기구의 위치 파라미터는 앞서 설명한 바와 같이 로봇 핸드의 상하 위치 좌표일 수 있다.
로봇 핸드(21)의 후방에 설치된 수평 변위 센서들(23, 26)을 이용하여 웨이퍼(W)에 대한 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 검출하여 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정한다(S120). 즉, 로봇 핸드 어셈블리(30)가 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내로 더 반입되면, 로봇 핸드(21)의 후방에 설치된 수평 변위 센서들(24, 26)로 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 검출함과 아울러 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정한다(S120).
제1 수평 변위 센서(24)는 제2 출광부(도 6a의 24a)에서 웨이퍼(W)에 제2 광(도 7b의 L2)을 조사하고, 웨이퍼(W)로부터 반사되는 제2 광(L2)을 제2 수광부(도 7b의 24b)가 수광한다. 제2 수평 변위 센서(26)는 제3 출광부(도 6a의 26a)에서 웨이퍼(W)에 제3 광(도 7b의 L3)을 조사하고, 웨이퍼(W)로부터 반사되는 제3 광(L3)을 제3 수광부(도 7b의 26b)가 감지한다.
수평 변위는 로봇 핸드(21)에 설치된 수평 변위 센서들(24, 26)이 카세트(46)를 동시 통과한 시점, 즉 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)의 동시 감지 시점을 기준으로 산출할 수 있다. 수평 변위가 산출되면 제어부(52)에 미리 정해진 정상 범위의 수평 변위와 비교하여 수평 변위 오차를 산출하고, 이를 근거로 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정한다. 수평 변위에 검출에 따라 보정되는 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터는 로봇 핸드의 전후 위치 좌표, 로봇 핸드의 좌우 위치 좌표 및 로봇 핸드의 틀어진 각도일 수 있다.
웨이퍼 탑재실, 즉 카세트(46) 내의 웨이퍼(W) 하부로 로봇 핸드(21)를 포함하는 로봇 핸드 어셈블리(30)를 진입 완료시킨다(S130). 즉, 로봇 핸드(21)의 수직 변위 및 수평 변위를 로봇 이송 기구의 위치 파라미터 보정을 통하여 보정함과 아울러 로봇 핸드(21)를 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내로 진입 완료시킨다.
아울러서, 스텝 110, 120, 130을 거치는 동안 수직 변위 센서(22)의 제1 수광부(22b)의 수광량, 제1 수평 변위 센서(24)의 제2 수광부(24b)의 수광량 및 제2 수평 변위 센서(26)의 제3 수광부(26b)의 수광량을 비교하여 로봇 핸드(21)의 수평 평탄도를 제어할 수 있다. 상기 수직 변위 검출 및 수평 변위 검출에 의한 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터 보정은 로봇 핸드(21)가 웨이퍼 탑재실의 웨이퍼 하부로 진입시작부터 진입 완료시까지 계속적으로 수행할 수 있다.
앞서와 같은 단계를 계속 반복하면, 로봇 핸드(21)의 수직 및 수평 변위의 변위 오차를 지속적으로 획득할 수 있다. 이를 이용하여, 로봇 핸드(21)가 웨이퍼 탑재실인 카세트 내로 반입될 때 변위 오차의 경향성을 알 수 있고, 변위 오차를 획기적으로 줄일 수 있다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 따라 변위 센서들을 구비하는 로봇 핸드 어셈블리를 이용한 웨이퍼 이송 로봇의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
구체적으로, 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이 웨이퍼 탑재실, 예컨대 카세트(46) 내의 웨이퍼(W) 하부로 로봇 핸드(21), 수직 변위 센서(22) 및 수평 변위 센서들(28)을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리(30)를 진입시킨다(S200). 로봇 핸드 어셈블리(30)는 웨이퍼 이송 로봇(도 1의 100)에 의해 웨이퍼 탑재실, 즉 카세트(46) 내로 반입될 수 있다.
로봇 핸드(21)의 수직 변위를 검출하여 수직 변위가 정상 범위인가를 판단한다(S210). 즉, 로봇 핸드 어셈블리(30)가 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내에 일부 반입되면, 로봇 핸드(21)의 전방에 설치된 수직 변위 센서(22)로 로봇 핸드(21)의 수직 변위를 검출하여 수직 변위가 정상 범위인가를 판단한다.
수직 변위가 정상일 경우 다음 단계를 진행하고, 수직 변위가 정상이 아닐 경우 로봇 이송 기구(도 1의 36)의 위치 파라미터를 보정하거나 로봇 이송 기구(36)를 중단(인터락)시킨다(S220). 즉, 수직 변위 센서(22)로 검출된 수직 변위가 정상이 아닐 경우 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정하거나, 로봇 이송 기구를 중단시킨다.
로봇 핸드(21)의 수평 변위를 검출하여 정상 범위인가를 판단한다(S230). 즉, 로봇 핸드 어셈블리(30)가 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내로 더 반입되면, 로봇 핸드(21)의 후방에 설치된 수평 변위 센서들(24, 26)로 로봇 핸드(21)의 수평 변위를 검출한다.
수직 변위가 정상일 경우 다음 단계를 진행하고, 수평 변위가 정상이 아닐 경우 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정하거나 로봇 이송 기구(30)를 중단(인터락)시킨다(S240). 즉, 수평 변위 센서로 검출된 수평 변위가 정상이 아닐 경우 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터를 보정하거나, 로봇 이송 기구의 인터락을 발생한다.
웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내의 웨이퍼(W) 하부로 로봇 핸드(21)를 포함하는 로봇 핸드 어셈블리(30)를 진입 완료시킨다(S250). 즉, 로봇 핸드(21)의 수직 변위 및 수평 변위를 로봇 이송 기구(36)의 위치 파라미터 보정을 통하여 보정하면서 로봇 핸드(21)를 웨이퍼 탑재실인 카세트(46) 내로 진입 완료시킨다.
이하에서는, 상술한 웨이퍼 이송 로봇을 이용한 웨이퍼 처리 시스템의 예를 설명한다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상의 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템의 일 실시예에 따른 구성 요소들의 배치 관계를 도시한 도면이고, 도 18은 도 17의 웨이퍼 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
구체적으로, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 시스템(300)은 웨이퍼를 적재한 카세트를 핸들링(handling)하는 카세트 핸들링부(310) 및 웨이퍼를 핸들링하는 웨이퍼 핸들링부(320)를 포함할 수 있다.
카세트 핸들링부(310)는 반도체 제조 공정들중 일부의 반도체 제조 공정이 끝난 웨이퍼를 적재한 카세트가 투입되는 메인 스토커(322, main stocker), 메인 스토커(322)에 투입된 카세트를 카세트 주행 레일(326)을 따라 이송하는 카세트 이송 장치(328), 카세트 이송 장치(328)를 통하여 이송되어 카세트가 보관되는 블록 스토커(324), 및 블록 스토커(324)로부터 이송되어 웨이퍼 처리를 위해 잠시 대기하는 카세트가 위치하는 버퍼 스테이션(314, buffer station(BS))을 포함할 수 있다.
카세트 이송 장치(328)는 웨이퍼를 적재하기 위한 카세트를 이송할 수 있는 것이면 어느 것이든 적용 가능하다. 본 실시예에서, 카세트 이송 장치(328)는 클린룸의 천장에 설치된 카세트 주행 레일(250)을 따라 이동되는 오버 헤드 셔틀(Over Head Shuttle: OHS)일 수 있다.
웨이퍼 핸들링부(320)는 웨이퍼에 대해 반도체 제조 공정을 수행하는 복수개의 공정 장비들(312), 버퍼 스테이션(314)과 공정 장비들(312)간의 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송 로봇(313), 및 웨이퍼 이송 로봇(313)이 주행하는 로봇 이송 레일(334)을 포함할 수 있다. 공정 장비들(312)은 반도체 제조 공정을 수행하는 처리실일 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇(313)은 앞서 실시예에서 설명한 바와 같은 웨이퍼 이송 로봇(100)이 채용될 수 있다. 공정 장비(312)는 웨이퍼 번인 장비나 웨이퍼 테스트 장비일 수 있다.
웨이퍼 이송 로봇(313)은 로봇 이송 레일(334)에 의하여 이동할 수 있으므로 레일 가이드 이송차(rail guided vehicle, RGV)일 수 있다. 도 18에서는 웨이퍼 핸들링부(320) 내에 하나의 웨이퍼 이송 로봇(313)을 도시하였으나. 필요에 따라서 복수개 설치될 수도 있다. 웨이퍼 이송 로봇(313)은 로봇 이송 레일(334)을 이용하여 하나의 공정 장비에서 반도체 제조 공정이 끝난 웨이퍼를 버퍼 스테이션(314)을 이용하여 다른 공정 장비로 이송시킬 수 있다.
버퍼 스테이션(314)은 선택적인 것으로 설치되지 않을 수 있다. 버퍼 스테이션(314)을 설치하지 않을 경우 블록 스토커(324)로부터 공정 장비(312)로 웨이퍼가 웨이퍼 이송 로봇(100)을 이용하여 바로 이송될 수도 있다.
도 19는 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템의 일 예를 도시한 구성도이다.
구체적으로, 웨이퍼 처리 시스템(400)은 웨이퍼가 탑재된 카세트(C)가 보관되는 스토커(408), 및 스토커(408)로부터 전기적 검사를 수행하기 전에 잠시 보관되는 버퍼 스테이션(BS, 410)을 포함할 수 있다. 스토커(408) 및 버퍼 스테이션(410)은 호스트 컴퓨터(402)의 관리하에서 미검사 및 검사 완료 웨이퍼를 보관하거나 분류할 수 있다.
웨이퍼 처리 시스템(400)은 호스트 컴퓨터(402)의 관리하에서 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 하는 공정 장비로써의 프로버(404) 및 테스터(418), 프로버(404)에 대하여 앞서 설명한 바와 같이 웨이퍼(W)를 이송하는 웨이퍼 이송 로봇(403, RGV), 및 웨이퍼 이송 로봇(403)을 제어하는 RGV 제어부(406)를 구비할 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇(403)은 앞서 본 발명의 실시예에서 설명한 웨이퍼 이송 로봇(100)이 채용될 수 있다. 도 20에서는 편의상 웨이퍼 이송 로봇(403)과 RGV 제어부(406)를 별도로 표시한다.
프로버(404) 및 테스터(418)는 웨이퍼(W)의 전기적 검사를 수행하는 검사 장치일 수 있다. 복수의 프로버(404)는 그룹 제어부(412)를 거쳐서 호스트 컴퓨터(402)와 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 테스터(418)는 테스트 호스트(414)를 거처 호스트 컴퓨터와 전기적으로 연결될 수 있다.
웨이퍼 처리 시스템(400)은 호스트 컴퓨터(402)에 마킹 지시 장치(424) 및 마킹 장치(420)가 접속되어 있다. 마킹 지시 장치(424)는 웨이퍼(W)의 검사 결과에 근거하여 소정의 마킹(marking)을 하는 마킹 장치(420)와 접속되어 있다. 마킹 지시 장치(424)는 테스터 호스트(414)가 관리하는 데이터에 근거하여 마킹 장치(420)에 대하여 마킹을 지시할 수 있다.
도 20은 도 19의 프로버 및 웨이퍼 이송 로봇을 설명하기 위한 개략도이고, 도 21은 도 20의 웨이퍼 이송 로봇의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
구체적으로, 프로버(404)는 로더실(432) 및 프로버실(435)을 구비할 수 있다. 로더실(432)은 어댑터 유닛(434)과 로더실 웨이퍼 이송 로봇(433)을 포함할 수 있다. 어댑터 유닛(434)은 프로버실(435)에 웨이퍼를 이송하기 전에 보관되는 버퍼 스테이션일 수 있다. 어댑터 유닛(434)은 카세트 형태로 내부에 웨이퍼를 보관할 수 있다. 어댑터 유닛(434)은 로더실(432)과 분리 가능하게 구성될 수 있다.
로더실 웨이퍼 이송 로봇(433)도 앞서 설명한 바와 같은 웨이퍼 이송 로봇(100)이 채용될 수 있다. 로더실 웨이퍼 이송 로봇(433)은 웨이퍼(W)를 진공흡착하여 유지하고 혹은 진공흡착을 해제함으로써 프로버실(435) 및 어댑터유닛(434) 사이에 있어 웨이퍼(W)를 이송할 수 있다.
프로버실(435)은 반입된 웨이퍼(W)를 진공 흡착하는 메인 척(436), 정렬기구(438), 프로브 카드(440)를 포함할 수 있다. 프로브(281)와 메인 척(436)상의 웨이퍼(W)가 전기적으로 접촉할 수 있다. 프로브 카드(440)는 테스트 헤드(도시하지 않음)를 거쳐서 테스터(418)와 접속될 수 있다.
프로버(404)의 일측에는 웨이퍼 이송 로봇 모듈(443)이 설치될 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇 모듈(443)은 로봇 몸체(442)의 일측에 배치되고 카세트(C)를 탑재하는 카세트 탑재부(444)와, 카세트(C) 내에 수용된 각 웨이퍼(W)의 수납위치를 검출하는 매핑(mapping) 센서(446), 카세트(C) 및 어댑터 유닛(434) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송하는 웨이퍼 이송 로봇(448)을 포함할 수 있다. 웨이퍼 이송 로봇(448)은 앞서 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇(100)이 채용될 수 있다.
웨이퍼 이송 로봇 모듈(443)은 웨이퍼(W)의 사전 정렬을 수행하는 하는 서브 척(450)과, 광학식의 사전 정렬 센서(도시하지 않음)와 웨이퍼(W)의 ID 코드(도시하지 않음)를 읽어내는 광학식 문자판독 장치(OCR, 452)를 구비할 수 있다.
도 22는 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼 이송 로봇을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템의 일 실시예를 도시한 구성도이다.
구체적으로, 웨이퍼 처리 시스템(500)은 클러스터 설비로써 로드 포트(502, load port), 제1 웨이퍼 이송 로봇(503)을 포함하는 전방 웨이퍼 핸들링 챔버(504), 로드락 챔버(506), 제2 웨이퍼 이송 로봇(507)을 포함하는 후방 웨이퍼 핸들링 챔버(508), 냉각 챔버(510) 및 공정 처리 챔버(512)를 포함할 수 있다.
로드 포트(502)에는 웨이퍼(W)가 탑재되어 있는 카세트(C)가 투입될 수 있다. 로드 포트(502) 내의 카세트(C)에 탑재되어 있는 웨이퍼(W)는 전방 핸들링 챔버(504) 내에 위치하는 제1 웨이퍼 이송 로봇(503)을 이용하여 로드락 챔버(506)로 투입될 수 있다. 제1 웨이퍼 이송 로봇(503)은 앞서 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇(100)이 채용될 수 있다.
제1 웨이퍼 이송 로봇(503)은 로드 포트(502)에서 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼(W)를 수집하고, 웨이퍼(W)를 로드락 챔버(506)로 운반한다. 또한 제1 웨이퍼 이송 로봇(503)은 처리된 웨이퍼(W)를 다시 로드 포트(502)에 있는 카세트(C)로 운반할 수도 있다. 로드락 챔버(506)는 후당 핸들링 챔버(508), 처리 챔버(512), 및 냉각 챔버(510) 내부로 움직여지기 전에 웨이퍼(W)를 격리하고 퍼지하기 위하여 밀봉될 수 있다.
로드락 챔버(506) 내의 웨이퍼(W)는 후방 처리 챔버(508) 내의 제2 웨이퍼 이송 로봇(507)을 이용하여 처리 챔버(512) 및 냉각 챔버(510)로 이송될 수 있다. 또한, 제2 웨이퍼 이송 로봇(507)은 처리 챔버(512) 및 냉각 챔버(510) 내의 웨이퍼를 다시 로드락 챔버로 이송할 수도 있다. 제2 웨이퍼 이송 로봇(507)은 앞서 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 이송 로봇(100)이 채용될 수 있다.
지금까지의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 웨이퍼 이송 로봇, 8: 로봇축 부재, 11: 로봇암 부재, 36: 로봇 이송 기구, 21: 로봇 핸드, 22: 수직 변위 센서, 22a: 제1 출광부, 22b: 제1 수광부, 24: 제1 수평 변위 센서, 24a: 제2 출광부, 24b: 제2 수광부, 26: 제2 수평 변위 센서, 26a: 제3 출광부, 26b: 제3 수광부, 30: 로봇 핸드 어셈블리, 46: 카세트, 47a, 47b: 처리실, 48: 지지 부재, 52: 제어부

Claims (20)

  1. 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구;
    상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇 핸드;
    상기 로봇 핸드의 내부 상측에 설치된 수직 변위 센서; 및
    상기 로봇 핸드의 내부 상측에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치된 복수개의 수평 변위 센서들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하는 일체형 광센서인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 상기 수직 변위 센서와 떨어져서는 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하는 일체형 광센서이고,
    상기 제2 수평 변위 센서는 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하는 일체형 광센서인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  6. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 이송 로봇은 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 수직 변위 센서 및 수평 변위 센서들을 이용하여 상기 로봇 이송 기구 및 로봇 핸드를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  7. 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구;
    상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼가 반입된 웨이퍼 탑재실로 이동할 수 있는 로봇 핸드;
    상기 로봇 핸드의 내부 상측에 설치되고 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 수직 변위 센서; 및
    상기 로봇 핸드의 내부 상측에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치되고 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 복수개의 수평 변위 센서들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 웨이퍼에 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 제1 광의 이동거리를 이용하여 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 광 센서인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  10. 제7항에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 웨이퍼에 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하고,
    상기 제2 수평 변위 센서는 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실 내부로 반입되었을 때 상기 웨이퍼에 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 상기 제2 광 및 제3 광이 동시 감지되는 것을 이용하여 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 광센서들인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  13. 로봇축 부재 및 상기 로봇축 부재에 연결된 로봇암 부재로 이루어진 로봇 이송 기구;
    상기 로봇 이송 기구의 로봇암 부재에 연결되어 상기 로봇 이송 기구에 의해 웨이퍼가 반입된 웨이퍼 탑재실로 이동할 수 있는 로봇 핸드;
    상기 로봇 핸드의 상부에 설치되고, 상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 이동하였을 때 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 수직 변위 센서;
    상기 로봇 핸드의 상부에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치되고, 상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실 내부로 이동하였을 때 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 복수개의 수평 변위 센서들; 및
    상기 로봇 핸드가 상기 웨이퍼 탑재실 내부로 이동할 때 상기 로봇 핸드 반입의 정상 위치에 대한 반입된 상기 로봇 핸드의 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 산출하고, 상기 산출된 수직 변위 오차 및 수평 변위 오차를 근거로 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정하거나 로봇 이송 기구를 인터락시킬 수 있는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하고, 상기 제1 광의 이동 거리를 이용하여 상기 로봇 핸드의 수직 변위를 검출할 수 있는 광 센서인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  15. 제13항에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 제2 수평 변위 센서를 포함하고, 상기 제1 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하고, 상기 제2 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하고,
    상기 수평 변위 센서들은 상기 제2 광 및 제3 광이 동시 감지되는 것을 이용하여 상기 로봇 핸드의 수평 변위를 검출할 수 있는 광센서들인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇.
  16. 로봇 이송 기구에 연결된 로봇 핸드, 상기 로봇 핸드의 상부 전방에 설치된 수직 변위 센서 및 상기 로봇 핸드의 상부 후방에 상기 로봇 핸드의 이동 방향에 대해 수직한 가상 라인을 따라 서로 떨어지게 설치 수평 변위 센서들을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리를 웨이퍼 탑재실의 웨이퍼 하부로 진입 시작하는 단계;
    상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실로 일부 반입함에 따라 상기 로봇 핸드의 전방에 설치된 상기 수직 변위 센서로 상기 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수직 변위를 검출하여 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정하는 단계;
    상기 로봇 핸드가 웨이퍼 탑재실로 더 반입함에 따라 상기 로봇 핸드의 후방에 설치된 상기 수평 변위 센서들로 상기 웨이퍼에 대한 로봇 핸드의 수평 변위를 검출하여 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터를 보정하는 단계; 및
    상기 로봇 핸드를 상기 웨이퍼 탑재실의 상기 웨이퍼 하부로 진입 완료하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 수직 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제1 광을 조사하는 제1 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제1 광을 감지하는 제1 수광부를 포함하고, 상기 수직 변위는 제1 광의 조사로부터 감지까지의 시간 간격이나 위상차에 근거하여 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 수평 변위 센서들은 제1 수평 변위 센서 및 상기 제1 수평 변위 센서와 떨어져 있는 제2 수평 변위 센서를 포함하고,
    상기 제1 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제2 광을 조사하는 제2 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제2 광을 감지하는 제2 수광부를 포함하고, 상기 제2 수평 변위 센서는 상기 웨이퍼에 제3 광을 조사하는 제3 출광부 및 상기 웨이퍼로부터 반사되는 제3 광을 감지하는 제3 수광부를 포함하고,
    상기 수평 변위는 상기 수평 변위 센서들이 상기 제2 광 및 제3 광을 동시에 감지한 시점을 기준으로 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수직 변위 센서의 제1 수광부의 수광량, 상기 제1 수평 변위 센서의 제2 수광부의 수광량 및 상기 제2 수평 변위 센서의 수광량을 비교하여 상기 로봇 핸드의 수평 평탄도를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 수직 변위에 검출에 따라 보정되는 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터는 상기 로봇 핸드의 상하 위치 좌표이고,
    상기 수평 변위에 검출에 따라 보정되는 상기 로봇 이송 기구의 위치 파라미터는 상기 로봇 핸드의 전후 위치 좌표, 상기 로봇 핸드의 좌우 위치 좌표 및 상기 로봇 핸드의 틀어진 각도인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 로봇 제어 방법.
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