KR102041310B1 - 기판 처리 장치 및 기판의 안착 상태 판단 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판의 안착 상태 판단 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 촬영하여 영상을 획득하는 비전 유닛 및 영상에서 기판 영역을 검출하고, 기판 영역에서 산출된 제1 파라미터 값을 이용하여 기판의 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단하는 측정 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판의 안착 상태 판단 방법{APPARATUS FOR TREATING A SUBSTRATE AND METHOD FOR DETERMINING THE STATE THE POSE OF A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판의 안착 상태 판단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 지지 유닛에 정상 안착 여부를 측정할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정에서 웨이퍼는 에칭 챔버, 세정 챔버 등과 같은 다양한 챔버로 이송되며, 웨이퍼는 각 챔버 내의 척 상에 위치된다. 이 경우, 웨이퍼가 척 상의 정확한 위치에 놓이게 하는 것이 반도체 공정에서 중요하다. 예를 들어, 웨이퍼가 척의 중심에 위치되지 않은 경우, 웨이퍼의 두께가 균일하지 않을 수 있으며, 이에 따라 후속 공정의 난이도가 상승하며 웨이퍼가 손상될 수 있다.
따라서, 웨이퍼가 척 상에 정확히 위치하는지 여부를 측정하는 것이 중요하다. 종래에는 카메라 또는 센서를 이용하여 웨이퍼의 일부를 측정하고, 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 위치를 측정하였다. 그러나 이러한 방법은 고정된 작업 환경에서만 측정이 가능하며, 각 설비의 챔버마다 조건을 다르게 설정하여야 하는 불편이 있었다. 또한, 웨이퍼의 일부만을 측정하므로, 웨이퍼의 위치를 정확히 검출하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 기판을 촬영하여 획득한 영상에서 산출되는 파라미터를 이용하여 기판의 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판의 안착 상태 판단 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 촬영하여 영상을 획득하는 비전 유닛 및 상기 영상에서 기판 영역을 검출하고, 상기 기판 영역에서 산출된 제1 파라미터 값을 이용하여 상기 기판의 상기 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단하는 측정 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 측정 유닛은, 상기 제1 파라미터 값과 기저장된 상기 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 기판이 상기 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 제1 파라미터 값은, 상기 기판 영역에서 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정 유닛은, 상기 영상을 배경과 전경으로 분리하여 상기 영상의 전경을 검출하는 전경 검출부, 상기 전경에서 타원 형태의 기판 후보 영역을 검출하는 기판 후보 영역 검출부 및 상기 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 기판 영역 검출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판 영역 검출부는, 상기 기판 후보 영역에서 제2 파라미터 값을 산출하고, 상기 제2 파라미터 값을 패턴인식 알고리즘에 적용하여 상기 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 제2 파라미터 값은, 상기 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원 축 값, 면적 값 및 보존 모멘트(invariant moment) 값 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 전경 검출부는, 상기 영상의 각 픽셀의 픽셀 값을 이용하여 가우시안 혼합 모델(GMM)을 생성하고, 상기 가우시안 혼합 모델에서 가우시안 분포의 표준 편차 이하의 픽셀 값을 갖는 픽셀을 포함하는 영역을 배경으로 분리할 수 있다.
또한, 상기 기판 후보 영역 검출부는, 상기 전경에서 타원 형태의 영역 중 기설정된 크기 이상의 영역을 상기 기판 후보 영역으로 검출할 수 있다.
또한, 본 기판 처리 장치는, 상기 기판이 상기 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단되는 경우, 알람을 발생시키는 알람 생성 유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 안착 상태 판단 방법은, 상기 기판을 촬영하여 영상을 획득하는 단계, 상기 영상에서 기판 영역을 검출하는 단계, 상기 기판 영역에서 제1 파라미터 값을 산출하는 단계 및 상기 제1 파라미터 값을 이용하여 상기 기판의 상기 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 판단하는 단계는, 상기 제1 파라미터 값과 기저장된 상기 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 기판이 상기 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 상기 제1 파라미터 값은, 상기 기판 영역에서 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 영역을 검출하는 단계는, 상기 영상을 배경과 전경으로 분리하여 상기 영상의 전경을 검출하는 단계, 상기 전경에서 타원 형태의 기판 후보 영역을 검출하는 단계 및 검출된 상기 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판 영역인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 기판 후보 영역에서 제2 파라미터 값을 산출하는 단계 및 상기 제2 파라미터 값을 패턴인식 알고리즘에 적용하여 상기 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 파라미터 값은, 상기 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원 축 값, 면적 값 및 보존 모멘트(invariant moment) 값 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 전경을 검출하는 단계는, 상기 영상의 각 픽셀의 픽셀 값을 이용하여 가우시안 혼합 모델(GMM)을 생성하는 단계 및 상기 가우시안 혼합 모델에서 가우시안 분포의 표준 편차 이하의 픽셀 값을 갖는 픽셀을 포함하는 영역을 배경으로 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 후보 영역을 검출하는 단계는, 상기 전경에서 타원 형태의 영역 중 기설정된 크기 이상의 영역을 상기 기판 후보 영역으로 검출할 수 있다.
또한, 본 기판의 안착 상태 판단 방법은, 상기 기판이 상기 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단되는 경우, 알람을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 기판을 촬영한 영상에서 산출되는 파라미터를 이용하여 다양한 환경 변화에서도 정확하게 기판이 지지 유닛에 정상 안착되었는지 여부를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상에서 전경 및 배경을 분리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상에서 기판 영역을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 안착 또는 불안착된 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 안착 상태 판단 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)을 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 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 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)으로부터 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)을 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. 비전 유닛(391)은 기판을 촬영하는 카메라 유닛(3911) 및 기판에 광을 조사하는 광원(3912)을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라 유닛(3911)은 CCD 카메라(Charge-coupled Device Camera)로 구성될 수 있으며, 광원(3912)은 LED로 구성될 수 있다.
측정 유닛(392)은 비전 유닛(391)으로부터 획득되는 영상에서 기판 영역을 검출하고, 기판 영역에서 산출된 제1 파라미터 값을 이용하여 기판이 지지 유닛에 정상 안착되었는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 측정 유닛(392)은 검출된 기판 영역에서 산출된 제1 파라미터 값과 기저장된 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 기판이 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 파라미터 값은 기판 영역의 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예로, 영상의 기판 영역에서 산출된 중심 좌표 값과 기저장된 기준 기판 영역의 중심 좌표 값의 차이가 3mm이고, 기설정된 값이 2mm인 경우, 측정 유닛(392)은 기판이 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 영상의 기판 영역에서 산출된 면적 값과 기저장된 기준 기판 영역의 면적 값의 차이가 3㎟이고, 기설정된 값이 5㎟ 인 경우, 측정 유닛(392)은 기판이 지지 유닛에 정상 안착된 것으로 판단할 수 있다.
다만, 측정 유닛(392)은 상술한 예에 국한되지 않고, 다양한 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함하는 제1 파라미터 값을 가질 수 있으며, 제1 파라미터 값을 기저장된 값과 비교하여 기판이 지지 유닛에 정상 안착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 측정 유닛(392)은 영상을 배경과 전경으로 분리하여 영상의 전경을 검출하고, 전경에서 타원 형태의 기판 후보 영역을 검출한 후, 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하여, 기판 영역을 검출할 수 있다. 구체적으로, 기판 후보 영역에서 제2 파라미터 값을 산출하고, 제2 파라미터 값에 패턴인식 알고리즘을 적용하여 상기 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 패턴인식 알고리즘은 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘, KNN(K Nearest Neighbors) 알고리즘 등이 될 수 있으며, 제2 파라미터 값은 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원 축 값, 면적 값 및 보존 모멘트(invariant moment) 값 중 적어도 하나일 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 기판이 지지 유닛에 정상 안착되었는지 여부를 판단하는 과정을 상세히 설명한다.
우선, 비전 유닛(391)은 기판을 촬영하여 영상을 획득한다. 측정 유닛(392)은 획득된 영상을 배경과 전경으로 분리하여 영상의 전경을 검출하는 전경 검출부, 전경에서 타원 형태의 기판 후보 영역을 검출하는 기판 후보 영역 검출부 및 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 기판 영역 검출부를 포함할 수 있다.
전경 검출부는 비전 유닛(391)을 통하여 획득된 영상에서 각 픽셀의 픽셀 값을 이용하여 도 3과 같은 가우시안 혼합 모델(GMM)을 생성할 수 있다. 전경 검출부는 가우시안 혼합 모델에서 가우시안 분포의 표준 편차 이하의 픽셀 값을 갖는 픽셀을 추출하고, 추출된 픽셀을 포함하는 영역을 배경으로 분리할 수 있다.
즉, 픽셀 값이 가우시안 분포의 표준 편차 이하인 픽셀들이 포함되는 영역을 배경 영역으로 분리하고, 픽셀 값이 가우시안 분포의 표준 편차를 초과하는 픽셀들이 포함되는 영역을 전경 영역으로 분리할 수 있다.
일 예로, 전경 검출부가 전경과 배경을 분리하여 전경을 검출한 영상은 도 4와 같을 수 있다.
기판 후보 영역 검출부는 전경이 검출되면, 전경에서 타원 형태의 영역 중 기설정된 크기 이상의 영역을 기판 후보 영역으로 검출할 수 있다. 우선, 도 5와 같이, 기판 후보 영역 검출부는 검출된 전경에서 이상치(outlier)를 제거하기 위하여 RANSAC(Random Sample Consensus) 알고리즘을 이용할 수 있다. 기판 후보 영역 검출부는 이상치가 제거된 타원 형태의 영역을 검출되면, 검출된 타원 형태의 영역이 기설정된 크기 이상인 경우 기판 후보 영역으로 검출할 수 있다.
기판 영역 검출부는 기판 후보 영역 검출부에서 검출된 기판 후보 영역에서 제2 파라미터 값을 산출하고, 제2 파라미터 값을 패턴인식 알고리즘에 적용하여 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 도 6과 같은 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘에 적용하여 기판 후보 영역의 에지 위치 값을 기저장된 기판 영역의 에지 위치 값과 비교하여, 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 영역 검출부는 기판 영역의 에지 위치 값을 저장하고, 기판 후보 영역의 에지 위치 값을 저장된 기판 영역의 에지 위치 값과 비교하여 기판 영역인지 여부를 판단하여, 기판이 원형인 경우뿐만 아니라, 기판이 사다리꼴, 마름모, 직사각형 등의 형태인 경우에도 기판 영역을 용이하게 검출할 수 있다. 또한, 기판 영역 검출부는 기판 영역이 검출되는 경우, 기판 영역의 에지 위치 값을 업데이트하여 저장할 수 있다.
또한, 제2 파라미터 값은 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원 축 값, 면적 값 및 보존 모멘트(invariant moment) 값 중 적어도 하나일 수 있다. 여기서, 보존 모멘트는 타원의 형태를 나타내는 특징점에 관한 정보이다. 다만, 이에 한정되지 않고, 기판 영역 검출부는 기판 후보 영역에서 다양한 제2 파라미터 값을 산출하여 기판 후보 영역이 기판 영역과 일치하는지 여부를 판단하여, 기판 영역을 검출할 수 있다.
도 7을 참조하면, 영상에서 기판 영역이 검출되면, 측정 유닛은 기판 영역의 타원 특성을 산출할 수 있다. 예를 들어, 측정 유닛은 기판 영역에서 장축 a, 단축 b, 초점 c, 이심률 e, 장축에서 수직으로 곡선까지 잰 거리(Semi-latus rectum) l 및 면적 등을 산출할 수 있다.
측정 유닛은 산출된 장축 a, 단축 b, 초점 c, 이심률 e, 장축에서 수직으로 곡선까지 잰 거리(Semi-latus rectum) l 및 면적 중 적어도 하나를 포함하는 제1 파라미터 값과 기저장된 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값 이하인 경우, 도 8과 같이, 기판이 지지 유닛에 정상 안착된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 측정 유닛은 제1 파라미터 값과 기저장된 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 도 9와 같이, 기판이 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 촬영한 영상에서 타원 형태의 기판 영역을 검출할 수 있다. 이후, 타원 형태의 기판 영역에서 이상치(outlier)를 제거하고 기판 영역에서 산출되는 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함하는 제1 파라미터 값을 이용하여 기판의 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라, 다양한 환경에서 정확하게 기판이 지지 유닛에 정상 안착되었는지 여부를 측정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 안착 상태 판단 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 우선, 기판을 촬영하여 영상을 획득한다(S1010).
이어서, 영상에서 기판 영역을 검출한다(S1020). 구체적으로, 영상을 배경과 전경으로 분리하여 영상의 전경을 검출하는 단계, 검출된 전경에서 타원 형태의 기판 후보 영역을 검출하는 단계 및 검출된 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 기판 영역인지 여부를 판단하는 단계는, 기판 후보 영역에서 제2 파라미터 값을 산출하는 단계 및 제2 파라미터 값을 패턴인식 알고리즘에 적용하여 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 일 예로, 패턴인식 알고리즘은 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘일 수 있다. 또한, 제2 파라미터 값은 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원 축 값, 면적 값 및 보존 모멘트(invariant moment) 값 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 영상의 전경을 검출하는 단계는 영상의 각 픽셀의 픽셀 값을 이용하여 가우시안 분포를 생성하는 단계 및 가우시안 분포의 표준 편차 이하의 픽셀 값을 갖는 픽셀을 포함하는 영역을 배경으로 분리하는 단계를 포함할 수 있으며, 기판 후보 영역을 검출하는 단계는 전경에서 타원 형태의 영역 중 기설정된 크기 이상의 영역을 기판 후보 영역으로 검출할 수 있다.
이어서, 기판 영역에서 제1 파라미터 값을 산출한다(S1030). 여기서, 제1 파라미터 값은 기판 영역에서 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 제1 파라미터 값을 이용하여 기판의 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단한다(S1040). 구체적으로, 산출된 제1 파라미터 값과 기저장된 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 기판이 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 기판을 촬영한 영상에서 산출되는 파라미터를 이용하여 다양한 환경 변화에서도 정확하게 기판이 지지 유닛에 정상 안착되었는지 여부를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판의 안착 상태 판단 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 컴퓨터에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
310: 챔버
320: 용기
340: 지지 유닛
391: 비전 유닛
392: 측정 유닛

Claims (16)

  1. 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 기판을 촬영하여 영상을 획득하는 비전 유닛; 및
    상기 영상에서 기판 영역을 검출하고, 상기 기판 영역에서 산출된 제1 파라미터 값을 이용하여 상기 기판의 상기 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단하는 측정 유닛;을 포함하되,
    상기 측정 유닛은,
    상기 영상에서 기판 후보 영역을 검출하고, 상기 기판 후보 영역에서 산출되는 제2 파라미터 값을 패턴인식 알고리즘에 적용하여 기판 영역을 검출하며,
    상기 제2 파라미터 값은, 상기 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원축 값, 면적 값 및 보존 모멘트 값 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 유닛은,
    상기 제1 파라미터 값과 기저장된 상기 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 기판이 상기 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 파라미터 값은,
    상기 기판 영역에서 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 유닛은,
    상기 영상을 배경과 전경으로 분리하여 상기 영상의 전경을 검출하는 전경 검출부;
    상기 전경에서 타원 형태의 기판 후보 영역을 검출하는 기판 후보 영역 검출부; 및
    상기 기판 후보 영역이 기판 영역인지 여부를 판단하는 기판 영역 검출부;를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전경 검출부는,
    상기 영상의 각 픽셀의 픽셀 값을 이용하여 가우시안 혼합 모델(GMM)을 생성하고, 상기 가우시안 혼합 모델에서 가우시안 분포의 표준 편차 이하의 픽셀 값을 갖는 픽셀을 포함하는 영역을 배경으로 분리하는 기판 처리 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 기판 후보 영역 검출부는,
    상기 전경에서 타원 형태의 영역 중 기설정된 크기 이상의 영역을 상기 기판 후보 영역으로 검출하는 기판 처리 장치.
  9. 챔버 및 상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 지지 유닛을 포함하는 기판 처리 장치의 기판 안착 상태 판단 방법에 있어서,
    기판을 촬영하여 영상을 획득하는 단계;
    상기 영상에서 기판 영역을 검출하는 단계;
    상기 기판 영역에서 제1 파라미터 값을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 파라미터 값을 이용하여 상기 기판의 상기 지지 유닛에 정상 안착 여부를 판단하는 단계;를 포함하되,
    상기 기판 영역을 검출하는 단계는,
    상기 영상에서 기판 후보 영역을 검출하는 단계;
    상기 기판 후보 영역에서 제2 파라미터 값을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 파라미터 값을 패턴인식 알고리즘에 적용하여 기판 영역을 검출하는 단계;를 포함하며,
    상기 제2 파라미터 값은, 상기 기판 후보 영역의 이심률 값, 타원축 값, 면적 값 및 보존 모멘트 값 중 적어도 하나를 포함하는 기판의 안착 상태 판단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 제1 파라미터 값과 기저장된 상기 제1 파라미터 값에 대응되는 값의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 상기 기판이 상기 지지 유닛의 정상 안착 범위를 벗어난 것으로 판단하는 기판의 안착 상태 판단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 파라미터 값은,
    상기 기판 영역에서 중심 좌표 값, 타원 축 값 및 면적 값 중 적어도 하나를 포함하는 기판의 안착 상태 판단 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 영역을 검출하는 단계는,
    상기 기판 후보 영역을 검출하는 단계 전에, 상기 영상을 배경과 전경으로 분리하여 상기 영상의 전경을 검출하는 단계;를 더 포함하는 기판의 안착 상태 판단 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전경을 검출하는 단계는,
    상기 영상의 각 픽셀의 픽셀 값을 이용하여 가우시안 혼합 모델(GMM)을 생성하는 단계; 및
    상기 가우시안 혼합 모델에서 가우시안 분포의 표준 편차 이하의 픽셀 값을 갖는 픽셀을 포함하는 영역을 배경으로 분리하는 단계;를 포함하는 기판의 안착 상태 판단 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 기판 후보 영역을 검출하는 단계는,
    상기 전경에서 타원 형태의 영역 중 기설정된 크기 이상의 영역을 상기 기판 후보 영역으로 검출하는 기판의 안착 상태 판단 방법.

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