KR102375624B1 - 기판 처리 장치 및 약액 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 약액 검사 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 처리 공간 내에 기판을 지지하는 지지 유닛; 기판을 처리하기 위한 약액을 배관을 통해 공급하는 약액 공급부; 배관에 흐르는 약액을 촬영하여 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 초분광 영상을 생성하는 초분광 카메라를 포함하고, 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 약액의 이상을 감시하는 약액 검사부;를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 약액 검사 방법{Substrate treating apparatus and method of inspecting chemical liquid}

본 발명은 기판 처리 장치 및 약액 검사 방법에 관한 것이다.

기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 그리고 금속 오염물 등의 오염 물질은 반도체 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미친다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다. 일반적으로 기판의 세정은 케미칼과 같은 처리액(약액)을 이용하여 기판 상에 잔류하는 금속 이물질, 유기 물질, 또는 파티클 등을 제거하는 케미칼 처리 공정, 순수를 이용하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 공정, 그리고 건조 가스 등을 이용하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함한다.

약액의 농도, 불순물, 버블 등은 기판의 처리율, 처리 품질에 영향을 미치는 요인이다. 따라서, 기판으로 공급되는 약액의 상태를 미리 검사할 필요가 있다. 종래에는 주로 유량계나 펌프 순환 시간 제어, 온도계/농도계, 약액 통계 분석 등을 통해 약액의 성분과 약액 사용 가능 시간을 관리해왔다. 유량계를 이용한 약액 관리 방법은 간접적인 측정 방법으로, 유량계 이상 발생 시에는 정확한 비율을 알 수 없으며, 약액의 통계 분석 방식의 경우에도 실제 약액의 상태를 정확하게 반영하지 않는다. 또한, 종래의 방식은 두 종류 이상의 약액 혼합 시 혼합이 잘 되었는지 확인이 어렵고, 배관 내 버블 발생 여부 또한 알 수 없다. 또한, 종래의 농도계의 경우 하나의 농도계는 하나의 배관만 측정할 수 있기 때문에 다수의 배관을 측정하기에는 적합하지 않다.

본 발명은 초분광 영상을 기반으로 약액을 검사하는 기판 처리 장치 및 약액 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간 내에 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 기판을 처리하기 위한 약액을 배관을 통해 공급하는 약액 공급부; 및 상기 배관에 흐르는 약액을 촬영하여 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 초분광 영상을 생성하는 초분광 카메라를 포함하고, 상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 상기 약액의 이상을 감시하는 약액 검사부;를 포함한다.

상기 배관은 투명관 또는 반투명관으로 제공되거나, 기설정된 파장의 빛을 투과시키도록 제공될 수 있다.

상기 약액 검사부는, 상기 배관을 고정시키는 고정부; 상기 배관에 약액 검사를 위해 설정된 광을 조명하는 조명부; 및 상기 조명부에 의해 조명되는 광 이외에 외부 조명을 차단하는 외부조명 차단부;를 더 포함할 수 있다.

상기 약액 검사부는, 상기 흡광 스펙트럼과, 상기 약액에 대해 설정된 정상 상태의 스펙트럼 간의 차이가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 약액에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.

상기 약액 검사부는, 상기 초분광 영상 중 관심 영역에 해당하는 초분광 데이터를 추출하고, 추출된 초분광 데이터 및 정상 상태의 초분광 데이터의 흡광 파장의 평균값, 분산값, 피크 파장 및 히스토그램 중 적어도 하나를 기반으로 매칭 스코어를 산출하고, 상기 매칭 스코어를 기반으로 상기 약액의 유효 상태를 판단할 수 있다.

상기 약액 검사부는, 상기 약액의 온도 및 농도 별로 측정된 복수개의 초분광 데이터를 이용하여, 상기 복수개의 초분광 데이터에서 흡광도 변화를 일으키는 영향력이 높은 순으로 하나 이상의 분석 파장을 선택하는 분석파장 선택부; 상기 분석 파장을 기반으로 상기 초분광 영상의 픽셀 값을 산출하고, 상기 픽셀 값을 설정된 비교값과 비교하여 상기 초분광 영상에서 약액 영역을 검출하는 약액영역 검출부; 및 상기 약액 영역의 평균 스펙트럼과 상기 복수개의 초분광 데이터의 스펙트럼을 비교하여 유사도가 최대인 스펙트럼의 온도 및 농도 값을 상기 약액의 온도 및 농도로 산출하는 약액상태 분석부;를 더 포함할 수 있다.

상기 약액 검사부는, 초분광 영상 중 관심 영역의 크기와 상기 약액 영역의 크기를 비교하고, 상기 관심 영역과 상기 약액 영역의 크기 차이를 기반으로 상기 약액 중의 버블량을 감지하는 버블 감지부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 초분광 카메라에 의해 픽셀별 파장의 흡광 정보를 포함하는 초분광 영상을 생성하는 단계; 및 상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 상기 약액의 이상을 감시하는 단계;를 포함하는 약액 검사 방법이 제공된다.

상기 약액의 이상을 감시하는 단계는, 상기 흡광 스펙트럼과, 상기 약액에 대해 설정된 정상 상태의 스펙트럼 간의 차이가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 약액에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.

상기 약액의 이상을 감시하는 단계는, 상기 초분광 영상 중 관심 영역에 해당하는 초분광 데이터를 추출하는 단계; 추출된 초분광 데이터 및 정상 상태의 초분광 데이터의 흡광 파장의 평균값, 분산값, 피크 파장 및 히스토그램 중 적어도 하나를 기반으로 매칭 스코어를 산출하는 단계; 및 상기 매칭 스코어를 기반으로 상기 약액의 유효 상태를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 약액의 이상을 감시하는 단계는, 상기 약액의 온도 및 농도 별로 측정된 복수개의 초분광 데이터를 이용하여, 상기 복수개의 초분광 데이터에서 흡광도 변화를 일으키는 영향력이 높은 순으로 하나 이상의 분석 파장을 선택하는 단계; 상기 분석 파장을 기반으로 상기 초분광 영상의 픽셀 값을 산출하고, 상기 픽셀 값을 설정된 비교값과 비교하여 상기 초분광 영상에서 약액 영역을 검출하는 단계; 및 상기 약액 영역의 평균 스펙트럼과 상기 복수개의 초분광 데이터의 스펙트럼을 비교하여 유사도가 최대인 스펙트럼의 온도 및 농도 값을 상기 약액의 온도 및 농도로 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 약액의 이상을 감시하는 단계는, 상기 초분광 영상 중 관심 영역의 크기와 상기 약액 영역의 크기를 비교하고, 상기 관심 영역과 상기 약액 영역의 크기 차이를 기반으로 상기 약액 중의 버블량을 감지하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 약액 검사 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 초분광 영상을 기반으로 약액을 검사하는 기판 처리 장치 및 약액 검사 방법가 제공될 수 있다.

도 1은 기판 처리 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 공정챔버들 가운데 하나 이상에 제공되는 공정 모듈의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 공정 챔버에 연결된 약액 공급부를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 초분광 영상의 하나의 픽셀에 대한 스펙트럼을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 검사 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 약액 검사 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

이하에서 유도결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라스마를 생성하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라스마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라스마 방식 등 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다. 또한 본 발명의 실시예에서는 지지 유닛으로 정전척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.

도 1은 기판 처리 장치를 나타낸 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 포함한다.

인덱스 모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 배열될 수 있다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 위쪽에서 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 놓인다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)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(20)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. 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 공정챔버(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), 바디(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 바디(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 바디(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 바디(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 바디(144b)에 결합되고, 바디(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(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(20)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 입자이 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), 바디(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 바디(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 바디(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 바디(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 바디(244b)에 결합되고, 이는 바디(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)을 약액으로 처리하는 기판 처리 장치가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치는 수행하는 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치들은 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 공정챔버들(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 약액의 종류나, 공정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.

도 2는 공정챔버들 가운데 하나 이상에 제공되는 공정 모듈의 일 예를 보여주는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 공정 모듈(300)은 컵(320), 지지 부재(340), 승강유닛(360), 분사부재(380) 및 제어기(390)를 가진다. 컵(320)은 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 컵(320)은 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 부재(340)를 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 부재(340)는 컵(320) 내에 배치된다. 지지 부재(340)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 지지 부재(340)는 몸체(342), 지지 핀(344), 척 핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 위쪽에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전 가능한 지지축(348)이 고정 결합된다. 지지 핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판이 일정거리 이격 되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척 핀(346)은 복수 개 제공된다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지 핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판의 측부를 지지한다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행시에는 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(346)은 기판의 측부와 접촉된다.

승강유닛(360)은 컵(320)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 컵(320)이 상하로 이동됨에 따라 지지 부재(340)에 대한 컵(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 컵(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 지지 부재(340)에 놓이거나, 지지 부재(340)로부터 들어올려 질 때 지지 부재(340)가 컵(320)의 상부로 돌출되도록 컵(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(322,324,326)으로 유입될 수 있도록 컵(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1처리액으로 기판을 처리하고 있는 동안에 기판은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판을 처리하는 동안에 각각 기판은 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 컵(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

분사부재(380)는 기판처리공정 시 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 분사부재(380)는 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 기판(W)에 처리액을 토출할 수 있도록, 지지 부재(340)의 수직 상방 영역이다. 대기 위치는 노즐(384)이 지지 부재(340)의 수직 상방 영역 외측으로 벗어난 위치이다. 분사부재(380)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 분사부재(380)가 복수 개 제공되는 경우, 약액, 린스액, 또는 유기용제는 서로 상이한 분사부재(380)를 통해 제공될 수 있다. 린스액은 제1 유체일 수 있고, 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.

제어기(390)는 공정 모듈(300)의 구성을 제어한다.

도 3은 공정 챔버에 연결된 약액 공급부를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 약액 공급부(400)는 처리액을 공정 모듈(300)로 공급한다.

약액 공급부(400)는 탱크(410), 약액 공급라인(420, 430), 약액 회수라인(440)을 포함한다.

탱크(410)는 공정 모듈(300)로 공급될 약액을 저장한다. 약액은 기판 처리액, 린스액, 건조액(이소프로필 알코올 등의 유기용제) 등을 포함할 수 있다.

탱크(410)는 약액 유입라인(412)을 통해 약액을 공급받는다. 약액 유입라인(412)을 통해 공급되는 약액의 유량은 밸브(414)에 의해 조절된다.

약액 공급라인(420, 430)에는 밸브(422, 432, 436)와 펌프(424), 히터(426, 434), 유량계, 필터 등이 설치되어 약액의 공급량과 온도 등을 제어하거나 불순물을 제거할 수 있다.

약액 회수라인(440)을 통해 탱크(410)로 회수되는 약액의 유량은 밸브(442, 444)에 의해 조절된다.

약액 검사부(500)는 약액 공급라인(420, 430)의 배관에 제공될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 측면도이다.

도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 약액 검사부(500)는 고정부(510)와, 조명부(520), 외부조명 차단부(525) 및 초분광 카메라(530)를 포함한다.

고정부(510)는 약액 공급라인(430)의 배관을 고정한다. 조명부(520)는 약액 공급라인(430)의 배관으로 약액 검사를 위한 광을 조명한다.

고정부(510)는 펌프, 작업에 의한 배관 흔들림, 위치 변경, 틀어짐을 방지한다.

배관은 투명 또는 반투명 배관으로 제공될 수 있다. 또는 배관은 특정 파장에 대한 투과도가 높은 배관으로 제공될 수 있다.

외부조명 차단부(525)는 조명부(520)에 의한 검사를 위한 조명광 이외에 외부에서 발생되는 광을 차단한다.

초분광 카메라(Hyper Spectral Camera)(530)는 약액이 흐르는 배관에 대해 초분광 영상을 생성한다. 초분광 영상은 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 영상이다.

초분광 카메라(530)는 도 4a에 도시된 바와 같이 약액 공급라인(430)의 하나의 배관에 대해 초분광 영상을 생성할 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 약액 공급라인(430)의 복수 개의 배관에 대해 동시에 초분광 영상을 생성할 수도 있다. 도 4b의 실시예에 의하면, 복수 개의 배관에 흐르는 약액의 상태를 동시에 측정할 수 있다.

초분광 카메라(530)의 몸체(532)는 배관 주변에 고정 설치되고, 약액이 흡광되지 않은 빛이 입사될 수 있는 위치 및 방향으로 렌즈(534)가 배치된다.

외부조명 차단부(525)는 외부에서 생성되는 광을 차단하고, 초분광 카메라(530)가 조명부(520)에서 생성된 광만 사용할 수 있도록 한다.

조명부(520)에서 발생한 빛 중 일부는 약액에 의해 흡광되고, 초분광 카메라(530)는 약액에 흡광되지 않은 빛(L)을 촬영하여 초분광 영상을 생성한다.

도 4a, 도 4b 및 도 5에는 백라이트 형태의 조명부(520)가 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 측면도이다. 조명부(520)는 도 6의 도시와 같이, 초분광 카메라(530)의 주변에 설치되어 약액이 흐르는 배관으로 광을 제공할 수도 있다. 이 경우, 반사광이 분석광으로 활용되며, 약액에 흡광되지 않은 채 반사되는 광(L)이 초분광 카메라(530)로 입사되어 초분광 영상이 생성된다.

약액의 성분 조성(농도), 온도, 버블 발생량 등에 따라, 약액에 흡광되는 빛의 파장이 변화하므로, 초분광 영상으로부터 약액의 상태(농도, 온도, 버블량)를 판단할 수 있으며, 약액이 유효 상태인지를 판단할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 초분광 영상의 하나의 픽셀에 대한 스펙트럼을 예시한 도면이다. 초분광 영상은 픽셀 별로 약액에 흡광되지 않은 광의 스펙트럼 정보를 포함하고 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 검사 방법의 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 초분광 카메라에 의해 약액에 대하여 초분광 영상이 획득되면, 설정된 관심 영역(ROI) 내 초분광 데이터를 추출한다(S100 내지 S120).

초분광 데이터는 가로축이 파장이고, 세로축이 흡광되지 않은 광세기로 이루어지는 파장별 흡광 정보를 포함하고 있다.

초분광 데이터가 추출되면, 측정된 초분광 데이터와 정상 상태의 초분광 데이터 간의 매칭 스코어를 계산한다(S130).

매칭 스코어는 측정된 초분광 데이터와 정상 상태의 초분광 데이터의 유사도를 나타내기 위한 것으로, 초분광 데이터의 평균값, 분산값, 피크 파장, 히스토그램 등에 근거하여 산출될 수 있다.

약액에 대해 측정된 초분광 데이터와 정상 상태의 초분광 데이터 간의 차이가 임계값을 초과하는 경우, 약액의 상태가 유효하지 않은 것으로 판단하여 알람을 발생할 수 있다(S140 내지 S150).

일 실시예로, 파장별 이미지의 픽셀값과 정상 모델의 평균값의 차이가 기설정된 분산값을 벗어날 경우 이상이 있는 픽셀로 간주하고, 이상 픽셀의 개수, 픽셀이 연결되어 있을 경우 연결된 픽셀의 크기 정보 등을 저장하여 이상 모델을 생성할 수 있다.

상기와 같은 과정을 반복하여 약액의 유효 상태를 실시간으로 감시할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 약액 검사부의 구성도이다. 도 9를 참조하면, 약액 검사부(500)는 분석파장 선택부(540), 약액 영역 검출부(550), 약액상태 분석부(560) 및 버블 감지부(570)를 포함한다.

분석파장 선택부(540)는 특정 분석파장에 대한 약액의 흡광도를 기준으로 약액의 상태를 판단하기 위하여, 상기 분석파장을 선택하기 위해 제공된다.

일 실시예로, 분석파장 선택부(540)는 다양한 온도, 조성, 농도 별로 약액에 대한 다양한 초분광 데이터를 이용하여, 복수개의 초분광 데이터에서 흡광도 변화를 일으키는 영향력이 높은 순으로 하나 이상의 분석 파장을 선택한다.

이와 같이 선택된 분석 파장의 빛은 온도, 농도에 따라 약액의 흡광도 차이가 크게 나타나게 된다.

약액영역 검출부(550)는 초분광 영상의 픽셀값을 이용하여 초분광 영상에서 약액 영역을 검출한다.

약액상태 분석부(560)는 약액 영역의 평균 스펙트럼과, 스펙트럼 데이터 베이스의 다양한 스펙트럼을 비교하여, 유사도가 최대인 스펙트럼의 약액 온도 및 농도 값을 선정함으로써, 약액의 온도와 농도를 산출한다.

버블 감지부(570)는 관심 영역(ROI)의 크기와, 약액 영역의 크기를 비교하고, 그 차이값을 기반으로 버블량을 감지한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 약액 검사 방법의 흐름도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 초분광 카메라에 의해 약액에 대하여 초분광 영상이 획득되면, 설정된 관심 영역(ROI) 내 초분광 데이터를 추출한다(S200 내지 S220).

분석파장 선택부(540)는 약액의 온도/농도별 초분광 영상 데이터를 이용하여, 약액의 상태를 분석하기에 가장 유효하다고 판단되는 하나 또는 복수개의 분석파장을 선택한다(S230 내지 S240).

분석파장이 선택되면, 약액영역 검출부(550)는 선택된 분석 파장을 이용하여 영상을 재구축하고, 초분광 영상의 픽셀 값을 이용하여 약액 영역을 검출한다(S250 내지 S260).

실시예로, 약액영역 검출부(550)는 선택된 분석 파장의 세기가 비교값 이상인 픽셀의 값은 '1'로, 비교값 미만인 픽셀의 값은 '0'으로 하여, 픽셀 값이 '1' 또는 '0'인 영역을 약액의 영역으로 검출할 수 있다.

약액상태 분석부(560)는 검출된 약액 영역의 평균 스펙트럼과, 스펙트럼 데이터 베이스의 다양한 스펙트럼을 비교하여, 유사도가 최대인 스펙트럼의 약액 온도 및 농도 값을 선정함으로써, 약액의 온도와 농도를 산출한다(S270 내지 S290).

버블 감지부(570)는 관심 영역(ROI)의 크기와, 약액 영역의 크기를 비교하고, 그 차이값을 기반으로 버블량을 감지한다(S300 내지 S310).

만약, 약액의 상태가 유효하지 않거나, 버블이 과도하게 발생하는 경우, 알람을 발생할 수 있다. 상기와 같은 과정을 반복하여 약액의 유효 상태를 실시간으로 감시할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 약액 종류, 농도, 온도, 버블 등 약액의 상태 변화를 실시간 감지하여 약액의 유효 상태(이상 여부, 수명 등)를 판단할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 약액 검사 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

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 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 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.

500: 약액 검사부
510: 고정부
520: 조명부
525 : 외부조명 차단부
530: 초분광 카메라
540: 분석파장 선택부
550: 약액영역 검출부
560: 약액상태 분석부
570: 버블 감지부

Claims (13)

1. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
   상기 처리 공간 내에 기판을 지지하는 지지 유닛;
   상기 기판을 처리하기 위한 약액을 배관을 통해 공급하는 약액 공급부; 및
   상기 배관에 흐르는 약액을 촬영하여 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 초분광 영상을 생성하는 초분광 카메라를 포함하고, 상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 상기 약액의 이상을 감시하는 약액 검사부;를 포함하고,
   상기 약액 검사부는,
   상기 배관을 고정시키는 고정부;
   상기 배관에 약액 검사를 위해 설정된 광을 조명하는 조명부; 및
   상기 조명부에 의해 조명되는 광 이외에 외부 조명을 차단하는 외부조명 차단부;를 포함하는 기판 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배관은 투명관 또는 반투명관으로 제공되거나, 기설정된 파장의 빛을 투과시키도록 제공되는 기판 처리 장치.
3. 삭제
4. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
   상기 처리 공간 내에 기판을 지지하는 지지 유닛;
   상기 기판을 처리하기 위한 약액을 배관을 통해 공급하는 약액 공급부; 및
   상기 배관에 흐르는 약액을 촬영하여 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 초분광 영상을 생성하는 초분광 카메라를 포함하고, 상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 상기 약액의 이상을 감시하는 약액 검사부;를 포함하고,
   상기 약액 검사부는,
   상기 흡광 스펙트럼과, 상기 약액에 대해 설정된 정상 상태의 스펙트럼 간의 차이가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 약액에 이상이 있는 것으로 판단하는 기판 처리 장치.
5. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
   상기 처리 공간 내에 기판을 지지하는 지지 유닛;
   상기 기판을 처리하기 위한 약액을 배관을 통해 공급하는 약액 공급부; 및
   상기 배관에 흐르는 약액을 촬영하여 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 초분광 영상을 생성하는 초분광 카메라를 포함하고, 상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 상기 약액의 이상을 감시하는 약액 검사부;를 포함하고,
   상기 약액 검사부는,
   상기 초분광 영상 중 관심 영역에 해당하는 초분광 데이터를 추출하고, 추출된 초분광 데이터 및 정상 상태의 초분광 데이터의 흡광 파장의 평균값, 분산값, 피크 파장 및 히스토그램 중 적어도 하나를 기반으로 매칭 스코어를 산출하고, 상기 매칭 스코어를 기반으로 상기 약액의 유효 상태를 판단하는 기판 처리 장치.
6. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
   상기 처리 공간 내에 기판을 지지하는 지지 유닛;
   상기 기판을 처리하기 위한 약액을 배관을 통해 공급하는 약액 공급부; 및
   상기 배관에 흐르는 약액을 촬영하여 픽셀별 파장의 흡광 정보를 나타내는 초분광 영상을 생성하는 초분광 카메라를 포함하고, 상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 상기 약액의 이상을 감시하는 약액 검사부;를 포함하고,
   상기 약액 검사부는,
   상기 약액의 온도 및 농도 별로 측정된 복수개의 초분광 데이터를 이용하여, 상기 복수개의 초분광 데이터에서 흡광도 변화를 일으키는 영향력이 높은 순으로 하나 이상의 분석 파장을 선택하는 분석파장 선택부;
   상기 분석 파장을 기반으로 상기 초분광 영상의 픽셀 값을 산출하고, 상기 픽셀 값을 설정된 비교값과 비교하여 상기 초분광 영상에서 약액 영역을 검출하는 약액영역 검출부; 및
   상기 약액 영역의 평균 스펙트럼과 상기 복수개의 초분광 데이터의 스펙트럼을 비교하여 유사도가 최대인 스펙트럼의 온도 및 농도 값을 상기 약액의 온도 및 농도로 산출하는 약액상태 분석부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 약액 검사부는,
   상기 초분광 영상 중 관심 영역의 크기와 상기 약액 영역의 크기를 비교하고, 상기 관심 영역과 상기 약액 영역의 크기 차이를 기반으로 상기 약액 중의 버블량을 감지하는 버블 감지부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
8. 초분광 카메라에 의해 픽셀별 파장의 흡광 정보를 포함하는 초분광 영상을 생성하는 단계; 및
   상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 약액의 이상을 감시하는 단계;를 포함하고,
   상기 약액의 이상을 감시하는 단계는,
   상기 흡광 스펙트럼과, 상기 약액에 대해 설정된 정상 상태의 스펙트럼 간의 차이가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 약액에 이상이 있는 것으로 판단하는 약액 검사 방법.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 약액의 이상을 감시하는 단계는,
    상기 초분광 영상 중 관심 영역에 해당하는 초분광 데이터를 추출하는 단계;
    추출된 초분광 데이터 및 정상 상태의 초분광 데이터의 흡광 파장의 평균값, 분산값, 피크 파장 및 히스토그램 중 적어도 하나를 기반으로 매칭 스코어를 산출하는 단계; 및
    상기 매칭 스코어를 기반으로 상기 약액의 유효 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 약액 검사 방법.
11. 초분광 카메라에 의해 픽셀별 파장의 흡광 정보를 포함하는 초분광 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 초분광 영상의 흡광 스펙트럼을 기반으로 약액의 이상을 감시하는 단계;를 포함하고,
    상기 약액의 이상을 감시하는 단계는,
    상기 약액의 온도 및 농도 별로 측정된 복수개의 초분광 데이터를 이용하여, 상기 복수개의 초분광 데이터에서 흡광도 변화를 일으키는 영향력이 높은 순으로 하나 이상의 분석 파장을 선택하는 단계;
    상기 분석 파장을 기반으로 상기 초분광 영상의 픽셀 값을 산출하고, 상기 픽셀 값을 설정된 비교값과 비교하여 상기 초분광 영상에서 약액 영역을 검출하는 단계; 및
    상기 약액 영역의 평균 스펙트럼과 상기 복수개의 초분광 데이터의 스펙트럼을 비교하여 유사도가 최대인 스펙트럼의 온도 및 농도 값을 상기 약액의 온도 및 농도로 산출하는 단계;를 포함하는 약액 검사 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 약액의 이상을 감시하는 단계는,
    상기 초분광 영상 중 관심 영역의 크기와 상기 약액 영역의 크기를 비교하고, 상기 관심 영역과 상기 약액 영역의 크기 차이를 기반으로 상기 약액 중의 버블량을 감지하는 단계;를 더 포함하는 약액 검사 방법.
13. 제 8 항 및 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 약액 검사 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
    

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