CN118016555A - 衬底处理装置和衬底处理方法 - Google Patents

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郑暎锡
洪永珍
吴守赞
申盛宇
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Abstract

提供了一种被配置为对具有缺口的衬底进行处理的衬底处理装置，该衬底处理装置包括：多个滚子，接触衬底的圆周，并被配置为旋转衬底；第一传感器，被配置为感测多个滚子和衬底之间的碰撞；以及信号处理单元，被配置为基于由第一传感器输出的第一感测信号，检测衬底的每单位时间的转数。

Description

衬底处理装置和衬底处理方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2022年11月8日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2022-0148193的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明构思涉及衬底处理装置和衬底处理方法。
背景技术
在制造半导体器件时，可以对衬底(例如，晶片)执行抛光工艺(例如，化学机械抛光CMP)，并且可以对抛光后的衬底执行清洁工艺。对衬底的清洁工艺可以包括：在旋转衬底的同时，将清洁液供应到衬底上，并且通过使用清洁刷来物理地清洁衬底。
发明内容
本发明构思提供了衬底处理装置和衬底处理方法。
根据本发明构思的一个方面，提供了一种被配置为对具有缺口的衬底进行处理的衬底处理装置，该衬底处理装置包括：多个滚子，接触衬底的圆周，并被配置为旋转衬底；第一传感器，被配置为感测多个滚子和衬底之间的碰撞；以及信号处理单元，被配置为基于由第一传感器输出的第一感测信号来检测衬底的每单位时间的转数。
根据本发明构思的另一个方面，提供了一种被配置为对具有缺口的衬底进行处理的衬底处理装置，该衬底处理装置包括：多个滚子，沿衬底的圆周布置并被配置为旋转衬底；第一支撑柱，被配置为支撑作为多个滚子之一的第一滚子；第一传感器支架，耦接到第一支撑柱；第一传感器，安装在第一传感器支架上，并被配置为感测由多个滚子和衬底之间的碰撞产生的振动；以及信号处理单元，被配置为基于由第一传感器输出的第一感测信号来检测多个滚子中的每一个和衬底的缺口之间的接触周期。
根据本发明构思的另一个方面，提供了一种被配置为对具有缺口的衬底进行处理衬底处理装置，该衬底处理装置包括：多个滚子，沿衬底的圆周布置，并被配置为旋转衬底；第一支撑柱，被配置为支撑作为多个滚子之一的第一滚子；第一传感器支架，耦接到第一支撑柱；第一传感器，安装在第一传感器支架上，并被配置为感测多个滚子和衬底之间的碰撞；信号处理单元，被配置为基于由第一传感器输出的第一感测信号来检测衬底的每单位时间的转数，并被配置为生成衬底的每单位时间的转数随时间的转数数据；数据发送单元，被配置为将由信号处理单元发送的转数数据发送到服务器；清洁刷，被配置为物理清洁衬底的主表面，并相对于与衬底的主表面平行的方向旋转；以及清洁液喷嘴，被配置为向衬底喷射清洁液。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解实施例，在附图中：
图1是根据示例实施例的衬底处理装置的示意性配置图；
图2是根据示例实施例的衬底处理装置的一部分的示意性配置图；
图3和图4是图1的衬底处理装置的操作示例的示意性配置图；
图5是根据示例实施例的通过使用衬底处理装置来检测每单位时间的转数的方法的流程图；
图6是图5中的操作S130的示例的流程图；
图7是根据示例实施例的在信号处理单元中通过处理第一感测信号而生成的信号的示意性曲线图；
图8是根据示例实施例的衬底处理装置的配置图；
图9是图8的衬底处理装置的-部分的配置图；以及
图10是根据示例实施例的衬底处理方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的实施例。在附图中，相同的附图标记用于相同的构成元件，并省略其冗余描述。
图1是根据示例实施例的衬底处理装置100的示意性配置图。
参考图1，衬底处理装置100可以被配置为对衬底WF执行清洁工艺。例如，衬底处理装置100可以被配置为对衬底WF执行湿法清洁和/或干法清洁。
这里，衬底WF可以指衬底WF本身、或包括衬底WF和形成在衬底WF的表面上的材料层在内的堆叠结构。另外，术语“衬底WF的表面”可以指衬底WF本身的表面、或形成在衬底WF上的材料层的表面。衬底WF在平面图中可以具有圆形形状。衬底WF可以包括例如晶片。衬底WF可以具有在衬底WF周围的缺口NT。衬底WF的缺口NT可以被理解为形成在衬底WF周围的凹槽。衬底WF的缺口NT可以代表晶片的晶向，并且可以用于在衬底处理工艺期间在参考方向上对准衬底WF。当衬底WF包括具有恒定直径的圆形晶片时，除布置有缺口NT的部分之外，衬底WF的半径(衬底WF的中心和衬底WF的圆周之间的距离)可以是恒定的。
衬底处理装置100可以包括多个滚子110、清洁刷161和清洁液喷嘴163。
多个滚子110可以沿衬底WF的圆周布置，并且多个滚子110中的每一个可以接触衬底WF的圆周。如图1中所示，衬底处理装置100可以包括沿衬底WF的圆周布置的第一滚子至第四滚子111、112、113和114。例如，第一滚子至第四滚子111、112、113和114可以沿衬底WF的圆周依次布置。多个滚子110可以沿衬底WF的圆周以一定间隔彼此间隔开，或者也可以以不同间隔彼此间隔开。尽管图1示出了衬底处理装置100包括四个滚子110，但衬底处理装置100可以包括两个或更多个滚子110。
可以基于衬底WF的中心来设置多个滚子110的位置。例如，当将第一滚子111的中心和衬底WF的中心之间的方向定义为参考方向(或参考轴)时，可以通过基于该参考方向而确定的角位置来定义每个滚子110的位置。第一滚子111和第三滚子113可以相对于衬底WF的中心对称布置，并且第一滚子111的角位置和第三滚子113的角位置之间的差值可以为约180度。第一滚子111的角位置可以为约0度，并且第三滚子113的角位置可以为约180度。第二滚子112和第四滚子114可以相对于衬底WF的中心对称布置，并且第二滚子112的角位置和第四滚子114的角位置之间的差值可以为约180度。第二滚子112的角位置可以小于约90度，并且第四滚子114的角位置可以小于约270度。第一滚子111和第二滚子112之间的角位置差值可以小于约90度，并且第三滚子113和第四滚子114之间的角位置差值可以小于约90度。
多个滚子110可以被配置为旋转衬底WF。多个滚子110中的每一个可以相对于与衬底WF的主表面(衬底WF的上表面或下表面)垂直的竖直方向(例如，Z方向)旋转。多个滚子110可以与衬底WF的圆周接触地旋转，并且衬底WF可以通过多个滚子110的旋转在与衬底WF的主表面垂直的竖直方向(即，Z方向)上旋转。每个滚子11 0的旋转轴和衬底WF的旋转轴可以平行于与衬底WF的主表面垂直的竖直方向(即，Z方向)。
多个滚子110中的每一个可以在接触衬底WF的处理位置和与衬底WF间隔开的待机位置之间移动。多个滚子110中的每一个可以可移动地安装在移动导轨中，并且可以被配置为通过致动器在处理位置和待机位置之间移动。当衬底WF被装载到衬底处理装置100上、或从衬底处理装置100上卸载时，多个滚子110可以在待机位置处。
在一些实施例中，多个滚子110可以包括一个或多个驱动滚子。驱动滚子可以连接到致动器(例如，电机)，并且可以被配置为通过致动器来旋转。驱动滚子的旋转可以旋转衬底WF。
在一些实施例中，多个滚子110中的一些滚子110可以包括驱动滚子，并且其它滚子可以包括惰滚子。惰滚子可以不连接到致动器，并且可以通过与被驱动滚子旋转的衬底WF的摩擦来被动地旋转。
清洁液喷嘴163可以被配置为将清洁液喷射到衬底WF上。清洁液可以包括水、去离子水、乙醇、异丙醇、或其混合物。衬底处理装置100还可以包括用于储存和供应清洁液的清洁液源、以及用于在清洁液源和清洁液喷嘴163之间传送清洁液的管道。清洁液喷嘴163可以被配置为将清洁液喷射到衬底WF的上表面和/或下表面上。在一些实施例中，衬底处理装置100可以包括多个清洁液喷嘴163，该多个清洁液喷嘴163中的一些清洁液喷嘴163可以被配置为将清洁液喷射到衬底WF的上表面上，并且其他清洁液喷嘴163可以被配置为将清洁液喷射到衬底WF的下表面上。
清洁刷161可以被配置为物理地清洁衬底WF。在一些实施例中，衬底处理装置100可以被配置为在旋转清洁刷161的同时执行用于清洁衬底WF的擦洗器清洁(scrubbercleaning)。清洁刷161可以被配置为相对于与衬底WF的主表面(即，衬底WF的上表面和下表面)平行的水平方向旋转。在清洁刷161的旋转期间，可以通过清洁刷161和衬底WF之间的摩擦来去除残留在衬底WF的表面上的异物和污染物。在一些实施例中，衬底处理装置100可以包括一个清洁刷161。在一些实施例中，衬底处理装置100可以包括彼此间隔开的两个清洁刷161，并且衬底WF位于其间，使得两个清洁刷161中的一个清洁刷161可以被配置为清洁衬底WF的上表面，并且另一清洁刷161可以被配置为清洁衬底WF的下表面。
衬底处理装置100可以被配置为在通过多个滚子110旋转衬底WF的同时，检测衬底WF的每单位时间的转数。例如，衬底处理装置100可以被配置为检测衬底WF的每分钟的转数(rpm)。
衬底处理装置100可以包括连接到多个滚子110中的至少一个的第一传感器131、被配置为基于由第一传感器131输出的第一感测信号SS 1来检测衬底WF的每单位时间的转数的信号处理单元151、以及被配置为接收由信号处理单元151生成的衬底WF的每单位时间的转数的转数数据RD，并将该转数数据RD发送到衬底处理装置100的另一设备的数据发送单元153。例如，数据发送单元153可以将转数数据RD发送到服务器155。
第一传感器131可以连接到作为多个滚子110之一的第一滚子111，并且可以被配置为，在通过多个滚子110旋转衬底WF的同时，实时地检测滚子110和衬底WF之间的碰撞、和/或由该碰撞产生的振动。
当衬底WF旋转时，在滚子110接触衬底WF的缺口NT的时间点处，可以通过第一传感器131检测到相对大的碰撞和/或振动，并且在滚子110接触衬底WF的圆周的除衬底WF的缺口NT之外的其他部分的时间点处，可以通过第一传感器131检测到相对小的碰撞和振动。当滚子110接触衬底WF的缺口NT时，第一感测信号SS1的振幅可以正比于滚子110和衬底WF之间的碰撞的幅度、和/或由该碰撞产生的振动的幅度。因为当滚子110接触衬底WF的缺口NT时会发生相对大的碰撞和/或振动，所以第一传感器131可以检测到第一滚子111和衬底WF之间的碰撞、以及第二滚子至第四滚子112、113和114和衬底WF之间的碰撞。相应地，在衬底WF旋转一圈期间，由第一传感器131输出的第一感测信号SS1的峰值点的数量可以对应于滚子110的数量。例如，当衬底处理装置100包括四个滚子110时，在衬底WF旋转一圈期间，由第一传感器131输出的第一感测信号SS1可以具有四个峰值点。
在一些实施例中，连接到第一传感器1 31的第一滚子111可以包括驱动滚子。在一些实施例中，连接到第一传感器131的第一滚子111可以包括惰滚子。
第一传感器131可以包括用于测量多个滚子110和衬底WF之间的碰撞、和/或由该碰撞产生的振动的各种传感器。在一些实施例中，第一传感器131可以包括接触型传感器。在一些实施例中，第一传感器131可以包括非接触型传感器。在实施例中，第一传感器131可以包括振动传感器、加速度传感器、减压传感器、位移传感器、负载传感器、应变仪、压电传感器、红外传感器、霍尔传感器和称重传感器中的至少一种。
在图1中，衬底处理装置100被示出为包括连接到第一滚子111的第一传感器131，但在一些实施例中，衬底处理装置100还可以包括连接到不同滚子110的多个传感器。在这种情况下，多个传感器中的每一个可以被配置为检测多个滚子110和衬底WF之间的碰撞、和/或由该碰撞产生的振动。传感器的数量可以等于滚子110的数量，或者可以小于滚子110的数量。
信号处理单元151可以接收由第一传感器131输出的第一感测信号SS1，并对该第一感测信号SS1进行处理，以检测衬底WF的每单位时间的转数。信号处理单元151可以连接到第一传感器131以发送信号，并且可以包括串行通信模块和模数转换(ADC)模块。可以根据第一传感器131的类型来选择和驱动串行通信模块和ADC模块之一。信号处理单元151可以生成衬底WF的每单位时间的转数随时间的转数数据RD，并且将该转数数据RD实时地发送到数据发送单元153。例如，当单位时间是分钟时，转数数据RD可以包括与衬底WF随时间的rpm变化有关的信息。
信号处理单元151可以检测第一感测信号SS1的峰值点生成周期，并且可以基于第一感测信号SS1的峰值点生成周期来检测衬底WF的每单位时间的转数。在一些实施例中，信号处理单元151可以处理第一感测信号SS 1，并检测多个滚子11()中的每一个和衬底WF的缺口NT之间的接触时间点和/或接触周期，并且可以从多个滚子110和缺口NT之间的接触时间点和/或接触周期中检测衬底WF的每单位时间的转数。例如，因为多个滚子110的布置(即，多个滚子110的位置)是已知的，所以可以从与多个滚子110的布置有关的信息和与第一感测信号SS1的峰值点有关的信息中检测特定滚子和衬底WF的缺口NT之间的接触周期，并且可以从特定滚子和衬底WF的缺口NT之间的接触周期中检测衬底WF的每单位时间的转数。
在实施例中，信号处理单元151可以基于与多个滚子110的布置有关的信息、以及与多个滚子110和衬底WF的缺口NT之间的接触周期有关的信息，在衬底WF旋转的同时检测衬底WF的缺口NT的位置，并且可以在由于多个滚子110而完成衬底WF的旋转之后立即检测衬底WF的缺口NT的位置。
信号处理单元151可以包括被配置为处理第一感测信号SS1的至少一个处理器和被配置为存储各种数据的存储设备。在一些实施例中，信号处理单元151可以包括被配置为处理第一感测信号SS1的多个处理器。处理器可以被配置为执行特定操作和算法，并且可以包括例如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。存储设备可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。在一些实施例中，信号处理单元151可以包括用于现场监控的监控显示设备。
数据发送单元153可以从信号处理单元151接收转数数据RD，并且可以将该转数数据RD发送到服务器155。数据发送单元153可以包括用于与其他设备通信的通信模块(例如，物联网(IoT)模块、Wi-Fi模块、蓝牙模块等)。在一些实施例中，当转数数据RD超出预设的允许范围时，数据发送单元153可以生成警报、或生成用于控制衬底处理装置100的操作的互锁信号。例如，当转数数据RD指示每单位时间的转数大于预设允许范围的最大量、或小于预设允许范围的最小量时，数据发送单元153可以生成警报、或生成用于控制衬底处理装置100的操作的互锁信号。
衬底处理装置100可以包括被配置为控制通过使用衬底处理装置100进行的整个处理的控制器。该控制器可以被配置为从数据发送单元153接收转数数据RD，并基于该转数数据RD来控制衬底处理装置100的整个处理。在一些实施例中，当实时检测到的转数数据RD超出预设允许范围时，控制器可以停止多个滚子110的操作、清洁刷161的操作、和/或清洁液喷嘴163的操作。
控制器可以实现为硬件、固件、软件、或其组合。例如，控制器可以包括计算设备，例如工作站计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机等。例如，控制器可以包括存储设备(例如，ROM和RAM)、以及被配置为执行特定操作和算法的处理器。处理器可以包括例如微处理器、CPU、GPU等。
图2是根据示例实施例的衬底处理装置100的一部分的示意性配置图。
参考图1和图2，衬底处理装置100可以包括支撑多个滚子110的多个支撑柱。在图2中，示出了被配置为支撑第一滚子111的第一支撑柱121作为示例，并且被配置为支撑第二滚子至第四滚子112、113和114的支撑柱可以与第一支撑柱121基本相同。多个支撑柱中的每一个可以具有圆柱形形状。每个支撑柱可以支撑一个对应的滚子110。例如，每个滚子110可以在对应的独立的支撑柱上旋转，并且该对应的独立的支撑柱可以在每个滚子110旋转的同时固定。例如，每个滚子110的转轴可以插入到对应的支撑柱中，并且每个滚子110的振动可以经由转轴传送到对应的支撑柱。
衬底处理装置100可以包括其上安装有第一传感器131的第一传感器支架141。第一传感器131可以固定到第一传感器支架141的一侧，并且第一传感器支架141可以耦接或附接到第一支撑柱121。例如，第一传感器支架141可以耦接到第一支撑柱121的侧表面，并且第一传感器支架141的面对第一支撑柱121的侧表面可以具有与第一支撑柱121的侧表面相对应的凹形形状。在示例实施例中，第一传感器支架141可以使用支架或粘合剂来耦接到第一支撑柱121。在衬底WF旋转的同时，由多个滚子110和衬底WF之间的接触产生的碰撞和/或振动可以经由第一支撑柱121和第一传感器支架141传送到第一传感器131。
图3和图4是图1的衬底处理装置100的操作示例的示意性配置图。图3示出了第一滚子111接触衬底WF的圆周的状态，并且图4示出了第一滚子111接触衬底WF的其中设置有缺口NT的圆周部分的状态。
参考图1至图4，第一传感器131可以经由第一传感器支架141来连接到第一支撑柱121的侧表面，并且可以被配置为感测经由第一支撑柱121和第一传感器支架141传送的振动。
第一传感器131可以被配置为在彼此垂直的三个感测方向(即，第一感测方向SD1、第二感测方向SD2和第三感测方向SD3)上检测多个滚子110和衬底WF之间的碰撞和/或由于该碰撞而产生的振动。第一感测方向SD1可以是第一支撑柱121的轴向方向(例如，与衬底WF的上表面垂直的方向、或Z方向)，第二感测方向SD2可以是与第一传感器131的感测表面垂直的方向(例如，衬底WF的在第一滚子111和衬底WF之间的接触点处的切线方向)，并且第三感测方向SD3可以是第一支撑柱121的侧表面的切线方向(例如，衬底WF的在第一滚子111和衬底WF之间的接触点处的径向方向)。相应地，第一感测信号SS1可以包括在第一感测方向SD1上测量的碰撞和/或振动的第一子感测数据、在第二感测方向SD2上测量的碰撞和/或振动的第二子感测数据，以及在第三感测方向SD3上测量的碰撞和/或振动的第三子感测数据。例如，当第一传感器131是加速度传感器时，第一传感器131可以感测第一滚子111在第一感测方向至第三感测方向SD1、SD2和SD3上随时间的加速度，并且由第一传感器131输出的第一感测信号SS1可以包括在第一感测方向至第三感测方向SD1、SD2和SD3上测量的第一滚子111的加速度的数据。
信号处理单元151可以基于第一子感测数据至第三子感测数据中的至少一个来检测衬底WF的每单位时间的转数。在一些实施例中，信号处理单元151可以基于第一子感测数据至第三子感测数据中的所有数据来检测衬底WF的每单位时间的转数。例如，当第一传感器131包括加速度传感器时，信号处理单元151可以基于通过将所有第一子感测数据至第三子感测数据相加而获得的数据来检测衬底WF的每单位时间的转数。在一些实施例中，信号处理单元151可以基于第一子感测数据至第三子感测数据之中的两条子感测数据来检测衬底WF的每单位时间的转数。例如，当第一传感器131包括加速度传感器时，信号处理单元151可以基于通过将第一子感测数据和第二子感测数据相加而获得的数据来检测衬底WF的每单位时间的转数。在一些实施例中，信号处理单元151可以基于第一子感测数据至第三子感测数据之中的任一条子感测数据来检测衬底WF的每单位时间的转数。在一些实施例中，信号处理单元151可以被配置为基于第一子感测数据至第三子感测数据之中除第三子感测数据之外的第一子感测数据和第二子感测数据来检测衬底WF的每单位时间的转数。
在一些实施例中，信号处理单元151可以在多个滚子110之中确定一个或多个感兴趣的滚子(例如，感兴趣的滚子)，并放大通过使用一个或多个感兴趣的滚子和衬底WF的缺口NT之间的碰撞而生成的第一感测信号SS1的分量。例如，在第一感测信号SS1中，可以将相对大的权重乘以与一个或多个感兴趣的滚子和衬底WF的缺口NT之间的碰撞相关的峰值点，并且可以将相对小的权重乘以与其他滚子和衬底WF的缺口NT之间的碰撞相关的峰值点。
当第一传感器131在第一感测方向SD1上检测到多个滚子110和衬底WF的缺口NT之间的碰撞时，由于第一滚子至第四滚子111、112、113和114中的每一个和衬底WF的缺口NT之间的碰撞而生成的信号彼此可以比较相似。另一方面，当第一传感器131在第二感测方向SD2上检测到多个滚子110和衬底WF的缺口NT之间的碰撞时，因为第一滚子111和第三滚子113布置在约180度的角位置处，所以由于第一滚子111和第三滚子113中的每一个与衬底WF的缺口NT之间的碰撞而生成的信号的幅度可以比较大，并且由于第二滚子112和第四滚子114中的每一个与衬底WF的缺口NT之间的碰撞而生成的信号的幅度可以比较小。当信号处理单元151基于通过将第一子感测数据和第二子感测数据相加而生成的数据来检测衬底WF的每单位时间的转数时，通过将第一滚子11 1和第三滚子113确定为感兴趣滚子并放大与第一滚子111和第三滚子113与衬底WF的缺口NT之间的碰撞相关的分量，信号处理单元151可以提高衬底WF的每单位时间的转数的检测可靠性。
图5是根据示例实施例的通过使用衬底处理装置100来检测衬底WF的每单位时间的转数的方法S100的流程图。在下文中，将参考图5连同图1至图4来描述根据实施例的检测衬底WF的每单位时间的转数的方法S100。
首先，可以通过使用多个滚子110来旋转衬底WF(S110)。例如，在平面图中，当多个滚子110在第一旋转方向(例如，逆时针方向)上旋转时，衬底WF可以在与第一旋转方向相反的第二旋转方向(例如，顺时针方向)上旋转。
接着，在通过多个滚子110旋转衬底WF的同时，可以通过第一传感器131来检测多个滚子110和衬底WF之间的碰撞和/或由该碰撞产生的振动(S120)。第一传感器131可以在衬底WF旋转的同时，检测在多个滚子110中的每一个和衬底WF之间产生的碰撞和/或由该碰撞产生的振动。
接着，基于由第一传感器131输出的第一感测信号SS1，可以检测衬底WF的每单位时间的转数(S130)。信号处理单元151可以基于第一感测信号SS 1来生成衬底WF的每单位时间的转数，并且可以生成转数数据RD。信号处理单元151可以从第一感测信号SS1中检测特定滚子(例如，第一滚子111)和衬底WF的缺口NT之间的接触周期，并且可以从特定滚子和衬底WF的缺口NT之间的接触周期中检测衬底WF的转数随时间的变化。例如，当特定滚子和衬底WF的缺口NT之间的接触周期为约1秒时，衬底WF的rpm可以为约60。
图6是图5中的操作S130的示例的流程图。图7是通过在信号处理单元151中处理第一感测信号SS1而生成的信号的示意性曲线图。在下文中，将参考图6和图7连同图1至图4来描述根据示例实施例的检测衬底WF的每单位时间的转数的方法。
首先，信号处理单元151可以接收由第一传感器131输出的第一感测信号SSi，并通过对第一感测信号SS1执行噪声滤波来生成一阶计算数据(S210)。在一些实施例中，噪声滤波可以包括低通滤波器。例如，可以将噪声滤波的截止频率确定为在约20Hz和约30Hz之间。然而，噪声滤波不限于低通滤波器，并且噪声滤波可以包括低通滤波器、移动平均滤波器、和/或使用均方误差的滤波器。
接着，可以通过从一阶计算数据中去除直流(DC)偏移来生成二阶计算数据(S220)。例如，生成二阶计算数据可以包括：从一阶计算数据中获得累积平均，并且从一阶计算数据中减去累积平均，以从一阶计算数据中去除DC偏移。
接着，可以生成其中已经对二阶计算数据进行平方以去除负分量的三阶计算数据(S230)。例如，当第一传感器131包括加速度传感器时，因为第一感测信号SS 1包括正值和负值，所以可以通过对二阶计算数据进行平方来去除负值。
接着，可以通过对三阶计算数据执行移动平均滤波来生成四阶计算数据(S240)。
接着，可以通过将不同的权重因子乘以四阶计算数据的峰值点来生成五阶计算数据(S250)。可以执行操作S250，以放大与多个滚子110之中的一个或多个感兴趣的滚子和衬底WF的缺口NT之间的碰撞相关的值。在操作S250中，可以确定一个或多个感兴趣的滚子，并且可以通过使用与多个滚子110的布置(即，多个滚子110的角位置)有关的信息来确定与一个或多个感兴趣的滚子相关的感兴趣的峰值点(例如，感兴趣的峰值点)的峰值点生成周期。当确定感兴趣的峰值点的峰值点生成周期(本文中被称为“感兴趣的峰值点生成周期”)时，在四阶计算数据中，可以将相对大的权重因子乘以感兴趣的峰值点的峰值点生成周期中的峰值点，并且可以将相对小的权重因子乘以其他峰值点。
在一些实施例中，可以将具有约180度的角位置差值的第一滚子111和第三滚子113确定为感兴趣的滚子，并且在四阶计算数据中，可以将由第一滚子111和衬底WF的缺口NT之间的碰撞引起的峰值点与由第三滚子113和衬底WF的缺口NT之间的碰撞引起的峰值点之间的时间确定为感兴趣的峰值点生成周期。在四阶计算数据中，可以将相对大的权重因子乘以感兴趣的峰值点生成周期中的峰值点，并且可以将相对小的权重因子乘以其他峰值点。结果，如图7中所示，可以放大由第一滚子111和衬底WF的缺口NT之间的碰撞引起的峰值点PP 1、以及由第三滚子113和衬底WF的缺口NT之间的碰撞引起的峰值点PP2。
在一些实施例中，信号处理单元1 51可以通过基于由第一传感器131发送的第一子感测数据至第三子感测数据之中除第三子感测数据之外的第一子感测数据和第二子感测数据依次执行操作S210、操作S220、操作S230和操作S240来生成四阶计算数据，并且在处理四阶计算数据时，可以将相对大的权重因子乘以与已经被确定为感兴趣的滚子的第一滚子111和第三滚子113相关的值，并将相对小的权重因子乘以与第二滚子112和第四滚子114相关的值。
接着，信号处理单元151可以基于五阶计算数据来检测衬底WF的每单位时间的转数(S260)。例如，当与第一滚子111和衬底WF的缺口NT之间的碰撞相关的峰值点PP1的生成周期为约1秒时，衬底WF的rpm可以为约60。在一些实施例中，可以通过信号处理单元151的不同处理器来执行操作S210至S260。
根据比较示例的衬底处理装置可以通过将附接到惰滚子的磁铁识别为设置在该惰滚子外部的霍尔传感器来检测衬底的每单位时间的转数。在衬底处理装置的情况下，当由于用于处理衬底的清洁液的流入而导致惰滚子和衬底之间的摩擦力减小时，可能存在发生惰滚子和衬底之间的滑动的问题，并且由于惰滚子和衬底之间的滑动而检测到的衬底的每单位时间的转数小于衬底的每单位时间的实际转数。当检测到的衬底的每单位时间的转数小于衬底的每单位时间的实际转数时，可能生成错误的互锁信号，并且可能降低设备的运转率。
然而，根据本发明构思的实施例，因为多个滚子110和衬底WF之间的碰撞和/或由该碰撞产生的振动是通过使用传感器来检测的，并且衬底WF的每单位时间的转数是基于由传感器输出的感测信号来检测的，所以即使当在多个滚子110和衬底WF之间发生滑动时，也可以以较高的可靠性来检测衬底WF的每单位时间的转数。由于提高了检测衬底WF的每单位时间的转数的可靠性，因此可以防止由于使用错误的互锁信号而使设备的运转率降低的问题。
此外，根据本发明构思的实施例，因为可以通过对由传感器输出的感测信号进行的噪声去除、用于放大必要的峰值分量的处理等来提高信噪比(SNR)，因此可以进一步提高衬底WF的每单位时间的转数的检测可靠性。
此外，根据本发明构思的实施例，由传感器输出的感测信号可以用作检查参考。因为可以检测多个滚子110和衬底WF的缺口NT之间的接触时间点，所以当由特定滚子和衬底WF的缺口NT之间的接触生成的信号值根据检测时间点而大幅改变时，可以确定在该特定滚子中已经发生缺陷，并且可以执行对该特定滚子的检查。
此外，根据本发明构思的实施例，检测到的第一感测信号SS1和/或转数数据RD可以用作设备检查参考。例如，当通过使用衬底处理装置100来执行衬底处理工艺，并且已经检测到的第一感测信号SS1和/或转数数据RD在预设允许范围之外时，可以执行用于去除缺陷因素的设备检测。另外，当在多个衬底处理装置100上执行衬底处理工艺时，通过比较在多个衬底处理装置100中的每一个中检测到的第一感测信号SS1和/或转数数据RD，可以识别在多个衬底处理装置100中的每一个中的设备设置状态中是否存在问题。
图8是根据示例实施例的衬底处理装置101的配置图。图9是图8的衬底处理装置101的一部分的配置图。在下文中，主要针对与参考图1至图4描述的衬底处理装置100的不同之处来描述图8和图9的衬底处理装置101。
参考图8，衬底处理装置101可以包括连接到多个滚子110之中的两个或更多个滚子110的多个传感器。在一些实施例中，除连接到第一滚子111的第一传感器131之外，衬底处理装置101还可以包括连接到第四滚子114的第二传感器133。
第二传感器133可以包括与第一传感器131相同类型的传感器。类似于上面针对第一传感器131给出的描述，第二传感器133可以安装在第二传感器支架143上，并且该第二传感器支架143可以耦接或附接到第二支撑柱123的侧表面。第一滚子111和第四滚子114各自可以包括驱动滚子，或者也可以包括惰滚子。第二传感器133可以被配置为检测多个滚子110和衬底WF之间的碰撞和/或由该碰撞产生的振动，并且可以输出第二感测信号SS2。第二传感器133的感测方法可以与上述第一传感器131的感测方法基本相同，因此省略其冗余描述。
第二传感器133可以被配置为在彼此垂直的三个感测方向(即，第四感测方向SD4、第五感测方向SD5和第六感测方向SD6)上检测多个滚子110和衬底WF之间的碰撞和/或由于该碰撞而产生的振动。第四感测方向SD4可以是第二支撑柱123的轴向方向(例如，与衬底WF的上表面垂直的方向、或Z方向)，第五感测方向SD5可以是与第二传感器133的感测表面垂直的方向(例如，衬底WF的在第四滚子114和衬底WF之间的接触点处的切线方向)，并且第六感测方向SD6可以是第二支撑柱123的侧表面的切线方向(例如，衬底WF的在第四滚子114和衬底WF之间的接触点处的径向方向)。相应地，第二感测信号SS2可以包括在第四感测方向SD4上测量的碰撞和/或振动的第四子感测数据、在第五感测方向SD5上测量的碰撞和/或振动的第五子感测数据，以及在第六感测方向SD6上测量的碰撞和/或振动的第六子感测数据。例如，当第二传感器133包括加速度传感器时，第二传感器133可以在第四感测方向至第六感测方向SD4、SD5和SD6上感测第四滚子114随时间的加速度，并且由第二传感器133输出的第二感测信号SS2可以包括在第四感测方向至第六感测方向SD4、SD5和SD6上测量的第四滚子114的加速度的数据。在一些实施例中，信号处理单元151可以基于第四子感测数据至第六子感测数据中的至少一个来检测衬底WF的每单位时间的转数。在一些实施例中，信号处理单元151可以基于第一传感器131的第一感测信号SS1的第一子感测数据至第三子感测数据中的至少一个、以及第二传感器133的第二感测信号SS2的第四子感测数据至第六子感测数据中的至少一个来检测衬底WF的每单位时间的转数。例如，信号处理单元151可以根据上面结合图5和图6描述的操作，基于第一传感器131的第一感测信号SS1的第一子感测数据至第三子感测数据中的至少一个、以及第二传感器133的第二感测信号SS2的第四子感测数据至第六子感测数据中的至少一个来检测衬底WF的每单位时间的转数。
信号处理单元151可以被配置为基于由第一传感器131输出的第一感测信号SS1和由第二传感器133输出的第二感测信号SS2来检测衬底WF的每单位时间的转数。因为通过使用由第一传感器131和第二传感器133输出的感测信号的组合来检测衬底WF的每单位时间的转数，所以可以放大由多个滚子110中的每一个和衬底WF的缺口NT之间的接触生成的信号，并且可以增加SNR。另外，通过组合由第一传感器131和第二传感器133输出的感测信号，可以准确地检测多个滚子110中的每一个和衬底WF的缺口NT之间的接触时间点和接触周期。此外，因为包括第一传感器131和第二传感器133，所以即使当第一传感器131或第二传感器133有缺陷时，设备也可以正常操作，并且因此，可以增加设备的运转率。
图10是根据实施例的衬底处理方法S300的流程图。在下文中，参考图1和图10来描述根据本发明构思的实施例的衬底处理方法S300。
首先，衬底WF包括至少一个材料层，并且可以对衬底WF执行抛光工艺(S310)。例如，对衬底WF的抛光工艺可以包括化学机械抛光、研磨等。
接着，衬底WF可以被布置为使得衬底处理装置100的多个滚子110接触衬底WF的圆周，并且然后，可以通过使用多个滚子110来旋转衬底WF(S320)。例如，在将衬底WF布置在预设处理位置处之后，可以将多个滚子110从待机位置移动到处理位置，使得多个滚子110接触衬底WF的圆周。随着多个滚子110中的至少一个旋转，衬底WF可以旋转。
接着，在衬底WF旋转的同时，可以通过使用清洁刷161来清洁衬底WF(S330)。例如，清洁刷161相对于与衬底WF的主表面(即，衬底WF的上表面或下表面)平行的水平方向旋转，并且因此，由于旋转的清洁刷161和旋转的衬底WF之间的摩擦，可以去除衬底WF上的污染物。在通过使用清洁刷161清洁衬底WF的同时，清洁液喷嘴163可以将清洁液喷射到衬底WF。
可以对衬底WF执行进一步的工艺，例如用于形成半导体器件。例如，可以在衬底WF上沉积额外的导电层和绝缘层以形成半导体芯片，然后可以对半导体芯片进行分割，将其封装在封装衬底上，并通过密封物来密封，以形成半导体封装。
根据本发明构思的实施例，衬底处理装置100可以在清洁衬底WF的同时检测衬底WF的每单位时间的转数，并且可以基于检测到的衬底WF的每单位时间的转数来控制衬底处理装置100的操作。当衬底WF的每单位时间的转数在预设允许范围之外时，可以生成警报或互锁信号，以控制衬底处理装置100的操作。根据本发明构思的实施例，因为精确地检测了衬底WF的每单位时间的转数，所以可以防止由于错误警报或错误互锁信号而引起的设备的运转率降低的问题。
尽管已经参考本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种衬底处理装置，被配置为对具有缺口的衬底进行处理，所述衬底处理装置包括：
多个滚子，接触所述衬底的圆周，并配置为旋转所述衬底；
第一传感器，被配置为感测所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞；以及
信号处理单元，被配置为基于由所述第一传感器输出的第一感测信号，检测所述衬底的每单位时间的转数。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述第一传感器包括振动传感器、加速度传感器和减压传感器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述信号处理单元被配置为基于所述第一感测信号的峰值点生成周期来检测所述衬底的所述每单位时间的转数。
4.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述信号处理单元被配置为检测所述多个滚子中的每一个滚子和所述衬底的所述缺口之间的接触周期。
5.根据权利要求1所述的衬底处理装置，还包括：
第一支撑柱，支撑作为所述多个滚子之一的第一滚子，
其中，所述第一传感器连接到所述第一支撑柱。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，还包括：
传感器支架，其上安装有所述第一传感器，
其中，所述传感器支架耦接到所述第一支撑柱。
7.根据权利要求5所述的衬底处理装置，还包括：
第二支撑柱，支撑作为所述多个滚子之一的第二滚子；以及
第二传感器，连接到所述第二支撑柱，并被配置为感测所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞，
其中，所述信号处理单元被配置为基于所述第一感测信号和由所述第二传感器输出的第二感测信号来检测所述衬底的所述每单位时间的转数。
8.根据权利要求5所述的衬底处理装置，
其中，所述第一传感器被配置为在彼此垂直的第一感测方向、第二感测方向和第三感测方向上感测所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞，
其中，所述碰撞包括所述多个滚子和所述衬底之间在所述第一感测方向上的碰撞、所述多个滚子和所述衬底之间在所述第二感测方向上的碰撞、以及所述多个滚子和所述衬底之间在所述第三感测方向上的碰撞，
其中，所述第一感测信号包括在所述第一感测方向上感测到的所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞的第一子感测数据、在所述第二感测方向上感测到的所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞的第二子感测数据、以及在所述第三感测方向上感测到的所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞的第三子感测数据，并且
其中，所述信号处理单元被配置为基于所述第一子感测数据、所述第二子感测数据和所述第三子感测数据中的至少一个来检测所述衬底的所述每单位时间的转数。
9.根据权利要求8所述的衬底处理装置，
其中，所述第一感测方向为与所述衬底的主表面垂直的方向，所述第二感测方向为所述衬底的在所述第一滚子和所述衬底之间的接触点处的切线方向，并且
其中，所述信号处理单元被配置为基于所述第一子感测数据和所述第二子感测数据来检测所述衬底的所述每单位时间的转数。
10.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，所述第一滚子包括被配置为通过致动器来旋转的驱动滚子。
11.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，所述第一滚子包括惰滚子，所述惰滚子被配置为由于所述衬底和所述第一滚子之间的摩擦而被动旋转。
12.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
其中，所述信号处理单元生成所述衬底的所述每单位时间的转数随时间的转数数据，并且
所述衬底处理装置还包括：数据发送单元，被配置为向服务器发送由所述信号处理单元发送的所述转数数据。
13.根据权利要求1所述的衬底处理装置，还包括：
清洁刷，被配置为物理清洁所述衬底的主表面，
其中，所述清洁刷被配置为相对于与所述衬底的所述主表面平行的方向旋转。
14.一种衬底处理装置，被配置为对具有缺口的衬底进行处理，所述衬底处理装置包括：
多个滚子，沿所述衬底的圆周布置，并被配置为旋转所述衬底；
第一支撑柱，被配置为支撑作为所述多个滚子之一的第一滚子；
第一传感器支架，耦接到所述第一支撑柱；
第一传感器，安装在所述第一传感器支架上，并被配置为感测由所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞而产生的振动；以及
信号处理单元，被配置为基于由所述第一传感器输出的第一感测信号，检测所述多个滚子中的每一个滚子和所述衬底的所述缺口之间的接触周期。
15.根据权利要求14所述的衬底处理装置，还包括：
第二支撑柱，被配置为支撑作为所述多个滚子之一的第二滚子；
第二传感器支架，耦接到所述第二支撑柱；以及
第二传感器，安装在所述第二传感器支架上，并被配置为感测所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞，
其中，所述信号处理单元被配置为基于所述第一感测信号和由所述第二传感器输出的第二感测信号，来检测所述多个滚子中的每一个滚子和所述衬底的所述缺口之间的接触周期。
16.根据权利要求15所述的衬底处理装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个包括加速度传感器。
17.一种衬底处理装置，被配置为对具有缺口的衬底进行处理，所述衬底处理装置包括：
多个滚子，沿所述衬底的圆周布置，并被配置为旋转所述衬底；
第一支撑柱，被配置为支撑作为所述多个滚子之一的第一滚子；
第一传感器支架，耦接到所述第一支撑柱；
第一传感器，安装在所述第一传感器支架上，并被配置为感测所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞；
信号处理单元，被配置为基于由所述第一传感器输出的第一感测信号来检测所述衬底的每单位时间的转数，并被配置为生成所述衬底的所述每单位时间的转数随时间的转数数据；
数据发送单元，被配置为向服务器发送由所述信号处理单元发送的所述转数数据；
清洁刷，被配置为物理清洁所述衬底的主表面，并相对于与所述衬底的所述主表面平行的方向旋转；以及
清洁液喷嘴，被配置为向所述衬底喷射清洁液。
18.根据权利要求17所述的衬底处理装置，
其中，所述第一传感器包括加速度传感器，并且
其中，所述第一传感器被配置为检测所述第一滚子在彼此垂直的第一感测方向、第二感测方向和第三感测方向上的加速度。
19.根据权利要求17所述的衬底处理装置，其中，所述第一滚子包括通过致动器来旋转的驱动滚子。
20.根据权利要求17所述的衬底处理装置，还包括：
第二支撑柱，支撑作为所述多个滚子之一的第二滚子；
第二传感器支架，耦接到所述第二支撑柱；以及
第二传感器，安装在所述第二传感器支架上，并被配置为感测所述多个滚子和所述衬底之间的碰撞，
其中，所述第一传感器和所述第二传感器包括加速度传感器，并且
其中，所述信号处理单元被配置为基于所述第一感测信号和由所述第二传感器输出的第二感测信号来检测所述衬底的所述每单位时间的转数。
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