KR101941490B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버, 챔버 내부에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하고, 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 비전 유닛 및 제1 영상 및 제2 영상을 이용하여 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 슬립 측정 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판을 회전시키는 공정이 수행될 때 기판의 슬립이 발생하는지 여부를 측정할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써, 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다.
한편, 기판을 세정하는 공정은 지지 유닛 상에 기판이 놓여진 상태에서 처리액을 공급하여 이루어진다. 일반적으로 기판은 외부로부터 챔버 내부로 반입되어 지지 유닛 상에 놓여진다. 이후 기판은 척 핀 등에 의해 지지된 상태에서 공정을 진행한다.
다만, 세정 공정과 같이, 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되는 경우, 시간이 지남에 따라 기판의 측면을 지지하는 척 핀이 마모되어 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생한다. 기판의 슬립이 발생하는 경우, 챔버 내부가 오염되고 기판의 손상이 발생할 수 있으며 공정 사고가 발생할 수 있으므로, 기판의 슬립이 발생하는지 여부를 측정하여야 할 필요성이 있었다.
종래에는 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하는 경우 액의 비산 현상이 발생하는 것을 이용하여, 챔버의 벽면에 리크(Leak) 센서를 설치하고 리크 센서에 액이 검출되면 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하는 것으로 판단하였다.
그러나 종래의 리크 센서를 이용한 기판 슬립 판단 방법은, 액의 비산 현상이 기판의 회전 방향 슬립뿐만 아니라 다른 공정 요소인 노즐, 볼(Bowl) 등에 의해서도 발생할 수 있으므로 기판의 회전 방향 슬립을 정확히 판단할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 종래의 기판 슬립 판단 방법은 리크 센서에서 약이 감지되려면 상당한 양의 액 비산 현상이 발생하여야 하므로 기판의 슬립을 빠르게 판단할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전 및 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하여 획득한 영상을 이용하여 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 상기 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하고, 상기 공정이 진행된 이후 상기 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 비전 유닛 및 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 이용하여 상기 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 슬립 측정 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 슬립 측정 유닛은, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상으로부터 각각 상기 기판의 노치 영역을 검출하고, 상기 검출된 노치 영역들 사이의 거리에 기초하여 상기 기판의 슬립 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 비전 유닛은, 상기 제1 영상에서 상기 노치 영역이 검출되지 않는 경우, 상기 기판을 기설정된 각도로 회전한 후 상기 기판을 촬영하여 상기 제1 영상을 다시 획득하고, 상기 슬립 측정 유닛은, 다시 획득된 상기 제1 영상으로부터 상기 기판의 노치 영역을 검출할 수 있다.
또한, 상기 슬립 측정 유닛은, 상기 검출된 노치 영역들의 중심점을 산출하고, 상기 노치 영역들의 중심점 간 거리가 기설정된 값 이상인 경우 상기 기판의 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 슬립 측정 유닛은, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하여 전경 및 배경으로 분리하고, 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 기판 영역을 추출할 수 있다.
여기서, 상기 슬립 측정 유닛은, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 각각 추출된 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거할 수 있다.
또한, 상기 노치 영역은, 상기 기판의 슬립이 발생하지 않는 경우, 상기 공정이 진행되기 전의 노치 영역의 위치와 상기 공정이 진행된 이후의 노치 영역의 위치가 동일할 수 있다.
또한, 상기 비전 유닛은, 상기 기판에 레이저를 조사하는 레이저 유닛 및 상기 기판을 촬영하는 카메라 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 레이저 유닛은, 적외선(IR) 레이저를 조사하고, 상기 카메라 유닛은, CCD 카메라(Charge-coupled Device Camera)로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 상기 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하는 단계, 상기 공정이 진행된 이후 상기 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 단계 및 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 이용하여 상기 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상으로부터 각각 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계 및 상기 검출된 노치 영역들 사이의 거리에 기초하여 상기 기판의 슬립 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 영상을 획득하는 단계는, 상기 제1 영상에서 상기 노치 영역이 검출되지 않는 경우, 상기 기판을 기설정된 각도로 회전한 후 상기 기판을 촬영하여 상기 제1 영상을 다시 획득하고, 상기 노치 영역을 검출하는 단계는, 다시 획득된 상기 제1 영상으로부터 상기 기판의 노치 영역을 검출할 수 있다.
또한, 상기 기판의 슬립 여부를 판단하는 단계는, 상기 검출된 노치 영역들의 중심점을 산출하는 단계 및 상기 노치 영역들의 중심점 간 거리가 기설정된 값 이상인 경우 상기 기판의 슬립이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계는, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하여 전경 및 배경으로 분리하는 단계 및 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 기판 영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계는, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 각각 추출된 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노치 영역은, 상기 기판의 슬립이 발생하지 않는 경우, 상기 공정이 진행되기 전의 노치 영역의 위치와 상기 공정이 진행된 이후의 노치 영역의 위치가 동일할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 척 핀 교체 시기 판단 방법은, 척 핀으로 기판의 측면을 지지한 상태에서 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 상기 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하는 단계, 상기 공정이 진행된 이후 상기 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 단계, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 이용하여 상기 기판의 회전 방향으로 상기 기판의 슬립된 거리를 판단하는 단계 및 상기 기판의 슬립된 거리에 따라 상기 척 핀의 교체 시기를 판정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 기판의 슬립된 거리를 판단하는 단계는, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상으로부터 각각 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계 및 상기 검출된 노치 영역들 사이의 거리에 기초하여 상기 기판의 슬립된 거리를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 영상을 획득하는 단계는, 상기 제1 영상에서 상기 노치 영역이 검출되지 않는 경우, 상기 기판을 기설정된 각도로 회전한 후 상기 기판을 촬영하여 상기 제1 영상을 다시 획득하고, 상기 노치 영역을 검출하는 단계는, 다시 획득된 상기 제1 영상으로부터 상기 기판의 노치 영역을 검출할 수 있다.
또한, 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계는, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하여 전경 및 배경으로 분리하는 단계 및 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 기판 영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계는, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 각각 추출된 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노치 영역은, 상기 기판의 슬립이 발생하지 않는 경우, 상기 공정이 진행되기 전의 노치 영역의 위치와 상기 공정이 진행된 이후의 노치 영역의 위치가 동일할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 기판을 촬영하여 획득한 영상으로부터 기판의 회전 방향으로의 슬립 여부를 판단하여, 기판의 슬립 발생을 더욱 정확하게 판정할 수 있다.
또한, 기판을 촬영한 영상으로부터 기판의 회전 방향으로의 슬립 거리를 판단하여, 척 핀의 교체 시기를 용이하게 판정할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 슬립을 판단하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 슬립을 판단하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 슬립을 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 이하, 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스 모듈(100)과 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공된다. 로드포트(120)들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(130)내에 위치된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 포함한다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다.
베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼유닛(220)에서 공정챔버(260)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 챔버들(260)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(260)와 제2그룹의 공정챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
도 2는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 챔버(310), 용기(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 처리액 공급 유닛(370), 비전 유닛(391) 및 슬립 측정 유닛(392)을 포함한다.
챔버(310)는 내부에 공간을 제공한다. 용기(320)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 용기(320)는 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,324b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,324b,326b)은 각각의 회수통(322,324,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
지지 유닛(340)은 용기(320) 내에 배치된다. 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 몸체(342), 지지핀(344), 척 핀(346) 그리고 지지축(348)을 포함한다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척 핀(346)은 복수 개 제공된다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(346)은 지지 유닛(340)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀 구동기는 척 핀(346)을 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다.
여기서 대기 위치는 기판이 척 핀(346)상의 정위치에 놓일 때 위치이고, 지지 위치는 척 핀(346)이 기판의 단부에 접촉된 위치이다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강유닛(360)은 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(340)에 대한 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다.
브라켓(362)은 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 놓이거나, 지지 유닛(340)로부터 들어올려 질 때 지지 유닛(340)이 용기(320)의 상부로 돌출되도록 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통으로 유입될 수 있도록 용기(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1처리액으로 기판(W)을 처리하고 있는 동안에 기판(W)은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판(W)을 처리하는 동안에 각각 기판(W)은 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강유닛(360)은 용기(320) 대신 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
처리액 공급 유닛(370)은 기판(W) 처리 공정 시 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 유닛(370)은 노즐 지지대(372), 노즐(374), 지지축(376), 그리고 구동기(378)를 가진다. 지지축(376)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(376)의 하단에는 구동기(378)가 결합된다. 구동기(378)는 지지축(376)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(372)는 구동기(378)와 결합된 지지축(376)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(374)은 노즐 지지대(372)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(374)은 구동기(378)에 의해 공정 위치와 준비 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(374)이 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 준비 위치는 노즐(374)이 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 처리액 공급 유닛(370)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 처리액 공급 유닛(370)이 복수 개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 또는 유기용제는 서로 상이한 처리액 공급 유닛(370)를 통해 제공될 수 있다. 린스액은 순수일 수 있고, 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
비전 유닛(391)은 지지 유닛(340) 상에 놓인 기판을 촬영하여 영상을 획득한다. 구체적으로, 비전 유닛(391)은 기판을 회전시키면서 수행되는 공정(예를 들어, 세정 공정)이 진행되기 전에 지지 유닛(340) 상에 놓인 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하고, 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득한다. 비전 유닛(391)은 기판을 촬영하는 카메라 유닛(3911) 및 기판에 레이저를 조사하는 레이저 유닛(3912)을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라 유닛(3911)은 CCD 카메라(Charge-coupled Device Camera)로 구성될 수 있으며, 레이저 유닛(3912)은 적외선(IR) 레이저를 조사하는 유닛일 수 있다.
슬립 측정 유닛(392)은 비전 유닛(391)으로부터 획득되는 제1 영상 및 제2 영상을 이용하여 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 슬립 측정 유닛(392)은 제1 영상 및 제2 영상으로부터 각각 기판의 노치 영역을 검출하고, 검출된 노치 영역들 사이의 거리에 기초하여 기판의 슬립 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 노치 영역은 기판 상에 홈이 형성되는 일 영역일 수 있다.
일 예로, 슬립 측정 유닛(392)은 도 3과 같이, 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전과 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하고, 획득된 영상들로부터 기판의 노치 영역(400)을 검출하여 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단한다. 슬립 측정 유닛(392)은 공정이 수행되기 전의 제1 영상에서의 노치 영역의 위치와 공정이 수행된 이후의 제2 영상에서의 노치 영역의 위치를 비교하여, 노치 영역들 사이의 거리가 기설정된 값(예를 들어, 10 mm) 이상인 경우, 기판의 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 10을 참조하여, 기판의 슬립을 판단하는 방법을 상세히 설명한다.
우선, 비전 유닛(391)은 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전과 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하여, 도 4와 같은 형태의 제1 영상 및 제2 영상을 획득할 수 있다.
이후, 도 5를 참조하면, 슬립 측정 유닛(392)은 비전 유닛(391)에서 획득된 제1 영상 및 제2 영상을 이진화하여, 전경 및 배경을 분리하고, 전경에 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 제1 영상 및 제2 영상에서 제1 기판 영역(500)을 추출하고 나머지 영역(520)을 제거할 수 있다. 이때, 제1 기판 영역(500)은 척 핀에 해당되는 지지 유닛 영역(510)도 포함하게 되므로, 정확한 노치 영역(400)을 검출하기 위하여 지지 유닛 영역(510)을 제거하여야 한다.
즉, 비전 유닛(391)에서 획득된 제1 영상 및 제2 영상을 이진화하여 제1 기판 영역(500)을 추출하면, 도 6과 같이, 노치 영역(400) 및 지지 유닛 영역(510)을 포함하는 제1 기판 영역(500)이 나타난다.
슬립 측정 유닛(392)은 제1 기판 영역(500)에서 지지 유닛 영역(510)을 제거하기 위하여, 제1 기판 영역(500)에 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 적용하여 지지 유닛 영역(510) 및 지지 유닛 영역(510)과 제1 기판 영역(500)이 중첩되는 영역이 제거된 제2 기판 영역(700)을 추출할 수 있다. 그 결과, 도 7과 같이, 노치 영역(400) 및 지지 유닛 영역(510)과 제1 기판 영역(500)이 중첩되는 영역이 제거된 영역(710)을 포함하는 제2 기판 영역(700)이 나타날 수 있다.
이후, 슬립 측정 유닛(392)은 제2 기판 영역(700)에 볼록 껍질(Convex Hull) 알고리즘을 적용하여, 도 8과 같이, 노치 영역(400) 및 지지 유닛 영역(510)과 제1 기판 영역(500)이 중첩되는 영역이 제거된 영역(710)이 채워진 제3 기판 영역(800)을 획득할 수 있다.
슬립 측정 유닛(392)은 제1 기판 영역(500) 및 제3 기판 영역(800)을 AND 연산하여, 도 9와 같이, 노치 영역(400)만을 포함하는 제4 기판 영역(900)을 획득할 수 있다. 이어서, 슬립 측정 유닛(392)은 제3 기판 영역(800) 및 제4 기판 영역(900)을 XOR 연산하여, 도 10과 같이, 노치 영역(400)을 추출할 수 있다.
슬립 측정 유닛(392)은 제1 영상 및 제2 영상 각각에서 노치 영역(400)이 추출되면, 노치 영역들(400)의 중심점을 산출하고, 노치 영역들(400)의 중심점 간 거리가 기설정된 값 이상인 경우, 기판의 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전과 후에 기판을 촬영하여 획득한 영상을 이용하여 기판의 슬립 여부를 판단함으로써, 기판의 슬립 발생을 더욱 정확하게 판정할 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 슬립을 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 우선, 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득한다(S1110).
이어서, 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득한다(S1120).
이어서, 획득된 제1 영상 및 제2 영상을 이용하여 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단한다(S1130).
이하, 도 12를 참조하여, S1130 단계를 보다 구체적으로 설명한다.
우선, 공정 전후 기판을 촬영하여 제1 영상 및 제2 영상을 획득한다(S1210). 이어서, 획득된 제1 영상 및 제2 영상을 이진화하고(S1220), 이진화된 영상을 전경 및 배경으로 분리한다. 이후, 분리된 전경에 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 제1 영상 및 제2 영상에서 기판 영역을 추출한다(S1230). 이어서, 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거하고(S1240), AND 연산 및 XOR 연산을 이용하여 기판 영역에서 노치 영역을 검출한다(S1250). 이어서, 제1 영상 및 제2 영상의 노치 영역 각각에서 중심점을 산출하고, 노치 영역들의 중심점 간 거리에 기초하여 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단한다(S1260). 구체적으로, 제1 영상 및 제2 영상의 노치 영역들의 중심점 간 거리가 기설정된 값 이상인 경우, 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 기판의 슬립 여부를 판단하여 척 핀의 교체 시기를 판단할 수 있다.
구체적으로, 척 핀으로 기판의 측면을 지지한 상태에서 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하고, 척 핀으로 기판의 측면을 지지한 상태에서 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행된 이후 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득한 후, 제1 영상 및 제2 영상을 이용하여 기판의 회전 방향으로 기판의 슬립된 거리를 판단한다. 구체적으로, 제1 영상 및 제2 영상으로부터 각각 기판의 노치 영역을 검출하고, 검출된 노치 영역들 사이의 거리에 기초하여 기판의 슬립된 거리를 판단할 수 있다.
이어서, 기판의 슬립된 거리에 따라 척 핀의 교체 시기를 판정할 수 있다. 일 예로, 검출된 노치 영역들 각각의 중심점을 산출하고, 산출된 중심점들 간 거리가 기설정된 값 이상인 경우, 척 핀의 교체 시기가 도래한 것으로 판단할 수 있다.
이에 따라, 기판을 촬영한 영상으로부터 판단되는 기판의 슬립된 거리를 이용하여, 사용자는 척 핀의 교체 시기를 용이하게 판단할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
310: 챔버 320: 용기
340: 지지 유닛 346: 척 핀
391: 비전 유닛 3911: 카메라 유닛
3912: 레이저 유닛 392: 슬립 측정 유닛

Claims (22)

  1. 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 상기 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하고, 상기 공정이 진행된 이후 상기 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 비전 유닛; 및
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 이용하여 상기 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 슬립 측정 유닛;을 포함하고,
    상기 슬립 측정 유닛은,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상으로부터 각각 상기 기판의 노치 영역을 검출하고, 검출된 상기 노치 영역의 중심점 사이의 거리가 기설정된 값 이상인 경우 상기 기판의 슬립이 발생한 것으로 판단하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비전 유닛은,
    상기 제1 영상에서 상기 노치 영역이 검출되지 않는 경우, 상기 기판을 기설정된 각도로 회전한 후 상기 기판을 촬영하여 상기 제1 영상을 다시 획득하고,
    상기 슬립 측정 유닛은,
    다시 획득된 상기 제1 영상으로부터 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬립 측정 유닛은,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하여 전경 및 배경으로 분리하고, 상기 전경에 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 기판 영역을 추출하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬립 측정 유닛은,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 각각 추출된 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노치 영역은,
    상기 기판의 슬립이 발생하지 않는 경우, 상기 공정이 진행되기 전의 노치 영역의 위치와 상기 공정이 진행된 이후의 노치 영역의 위치가 동일한 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 비전 유닛은,
    상기 기판에 레이저를 조사하는 레이저 유닛 및 상기 기판을 촬영하는 카메라 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이저 유닛은, 적외선(IR) 레이저를 조사하고,
    상기 카메라 유닛은, CCD 카메라(Charge-coupled Device Camera)로 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 상기 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하는 단계;
    상기 공정이 진행된 이후 상기 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 이용하여 상기 기판의 회전 방향으로 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 슬립이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상으로부터 각각 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계;
    검출된 상기 노치 영역의 중심점을 산출하는 단계; 및
    상기 노치 영역의 중심점 사이의 거리가 기설정된 값 이상인 경우 상기 기판의 슬립이 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 영상을 획득하는 단계는,
    상기 제1 영상에서 상기 노치 영역이 검출되지 않는 경우, 상기 기판을 기설정된 각도로 회전한 후 상기 기판을 촬영하여 상기 제1 영상을 다시 획득하고,
    상기 노치 영역을 검출하는 단계는,
    다시 획득된 상기 제1 영상으로부터 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 기판 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계는,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하여 전경 및 배경으로 분리하는 단계; 및
    상기 전경에 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 기판 영역을 추출하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판의 노치 영역을 검출하는 단계는,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 각각 추출된 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거하는 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 노치 영역은,
    상기 기판의 슬립이 발생하지 않는 경우, 상기 공정이 진행되기 전의 노치 영역의 위치와 상기 공정이 진행된 이후의 노치 영역의 위치가 동일한 기판 처리 방법.
  17. 척 핀으로 기판의 측면을 지지한 상태에서 기판을 회전시키면서 수행되는 공정이 진행되기 전에 상기 기판을 촬영하여 제1 영상을 획득하는 단계;
    상기 공정이 진행된 이후 상기 기판을 촬영하여 제2 영상을 획득하는 단계;
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 이용하여 상기 기판의 회전 방향으로 상기 기판의 슬립된 거리를 판단하는 단계; 및
    상기 기판의 슬립된 거리에 따라 상기 척 핀의 교체 시기를 판정하는 단계;를 포함하고,
    상기 기판의 슬립된 거리를 판단하는 단계는,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상으로부터 각각 상기 기판을 포함하는 기판 영역을 추출하는 단계;
    상기 기판 영역에서 지지 유닛 영역을 제거하는 단계;
    상기 지지 유닛 영역이 제거된 기판 영역에서 노치 영역을 검출하는 단계; 및
    상기 제1 영상의 노치 영역과 상기 제2 영상의 노치 영역 사이의 거리에 기초하여 상기 기판의 슬립된 거리를 판단하는 단계;를 포함하는 척 핀 교체 시기 판단 방법.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 영상을 획득하는 단계는,
    상기 제1 영상에서 상기 노치 영역이 검출되지 않는 경우, 상기 기판을 기설정된 각도로 회전한 후 상기 기판을 촬영하여 상기 제1 영상을 다시 획득하고,
    상기 노치 영역을 검출하는 단계는,
    다시 획득된 상기 제1 영상으로부터 상기 기판의 노치 영역을 검출하는 척 핀 교체 시기 판단 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기판 영역을 추출하는 단계는,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 각각 이진화하여 전경 및 배경으로 분리하는 단계; 및
    상기 전경에 라벨링(Labeling) 알고리즘을 적용하여 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 기판 영역을 추출하는 단계;를 포함하는 척 핀 교체 시기 판단 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 지지 유닛 영역을 제거하는 단계는,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 각각 추출된 기판 영역에서 수평 크기 필터링(Horizontal Size Filtering)을 이용하여 지지 유닛 영역을 제거하는 척 핀 교체 시기 판단 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 노치 영역은,
    상기 기판의 슬립이 발생하지 않는 경우, 상기 공정이 진행되기 전의 노치 영역의 위치와 상기 공정이 진행된 이후의 노치 영역의 위치가 동일한 척 핀 교체 시기 판단 방법.
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