KR102702408B1 - 기판 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치는 하우징의 내부에 승강 가능하게 설치된 컵, 상기 컵의 내부에 설치된 스핀 척, 상기 스핀 척의 상면의 가장자리를 따라 균일한 간격으로 설치되어 기판의 측면을 그립하여 지지하는 복수의 그립 핀을 포함하는 기판 지지부, 상기 하우징의 상부에 설치되어 하강기류를 공급하는 팬 필터 유닛, 상기 기판의 중심 지점으로 약액을 공급하는 디스펜서, 상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면으로부터 이격되도록 상기 기판을 사이에 두고 설치되어 제1 광 경로 및 상기 제1 광 경로와 평행하지 않은 제2 광 경로 상에서 수광 여부를 감지하는 포지션 센서부, 상기 기판 지지부에 의해 정상 안착되는 기판의 중심 지점으로부터 이격된 제1 지점까지의 검출 이격거리를 측정하는 검출 센서부 및 상기 포지션 센서부로부터 전달받은 정보에 따라 상기 기판의 안착상태를 판단하고, 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 설정된 기준 이격거리를 비교하여 상기 기판의 존재상태를 판단하는 제어기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판이 회전하지 않고 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있고, 기판이 상하 방향으로 휘어진 경우에도 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있고, 기판이 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 판단하기 위해 센서의 위치를 효율적으로 배치하고, 기판 정지 상태에서의 기판 감지를 위한 제어 알고리즘을 적용함으로써, 세정을 위해 요구되는 공정시간의 단축 등 생산성을 제고할 수 있고, 세정 공정 진행 전 및 진행 중 기판의 정상 반입 및 이탈 여부를 감지하여 즉각적으로 대처함으로써 이탈된 기판에 의한 내부 부품의 손상 및 그로 인한 기기의 전면적인 셧다운(shutdown)을 방지할 수 있다.

Description

기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 기판이 회전하지 않고 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있고, 기판이 상하 방향으로 휘어진 경우에도 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있고, 기판이 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 판단하기 위해 센서의 위치를 효율적으로 배치하고, 기판 정지 상태에서의 기판 감지를 위한 제어 알고리즘을 적용함으로써, 세정을 위해 요구되는 공정시간의 단축 등 생산성을 제고할 수 있고, 세정 공정 진행 전 및 진행 중 기판의 정상 반입 및 이탈 여부를 감지하여 즉각적으로 대처함으로써 이탈된 기판에 의한 내부 부품의 손상 및 그로 인한 기기의 전면적인 셧다운(shutdown)을 방지할 수 있는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 기판, 실리콘 기판 등을 이용하여 증착, 사진 및 식각 공정 등을 반복 수행함으로써 제조될 수 있다. 공정들을 거치는 동안 기판 상에는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기 불순물 등과 같은 오염 물질이 잔존할 수 있다. 오염 물질은 반도체 소자의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에, 반도체 제조 시에는 기판에 잔존하는 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 필수적으로 수행된다.
세정 공정에서 사용되는 세정 방식은 크게 건식 세정 방식 및 습식 세정 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중에서 습식 세정 방식은 여러 가지 약액을 이용한 세정 방식으로서, 복수의 기판을 동시에 세정하는 배치식(batch type) 세정 방식과 낱장 단위로 기판을 세정하는 매엽식(single wafer type) 세정 방식으로 구분될 수 있다.
배치식 세정 방식은 정조에 복수의 기판을 한꺼번에 침지시켜서 오염원을 제거한다. 그러나, 기존의 배치식 세정 방식은 기판의 대형화 추세에 대한 대응이 용이하지 않고, 세정액 사용량이 많다는 단점이 있다. 또한, 배치식 세정 방식은 세정 공정 중에 기판이 파손될 경우 세정조 내에 있는 기판 전체에 영향을 미치게 되므로 다량의 기판 불량이 발생할 수 있는 위험이 있기 때문에, 최근에는 매엽식 세정 방식이 선호되고 있다.
매엽식 세정 방식은 한 장 단위로 기판을 처리하는 방식으로서, 고속으로 회전중인 기판의 표면에 세정액을 분사함으로써, 기판의 회전에 의한 원심력과 세정액의 분사에 따른 압력 등을 이용하여 오염원을 제거하는 스핀 방식(spinning method)으로 세정이 진행된다.
일반적으로, 스핀 방식의 세정은 스핀 척에 고정되어 스핀 척과 함께 고속 회전하는 기판에 약액, 린스액 및 건조가스 등을 공급하는 방식으로 수행된다.
한편, 이러한 세정 공정에서, 기판의 수평이 유지되지 않는 안착 불량 상태가 되거나 기판이 정해진 위치에서 이탈하여 존재하지 않는 상태가 되면, 기판 세정의 효율이 저하될 뿐만 아니라 세정 장치를 구성하는 여러 부품에 치명적인 손상을 유발할 수 있다는 문제점이 있다.
기판의 안착상태와 존재 여부를 확인하기 위한 종래 기술로서, 공개특허공보 제10-2010-0059360호, 공개특허공보 제10-2009-0025570호, 공개특허공보 제10-2006-0041359호가 알려져 있다.
먼저, 세정 공정의 대상인 기판이 정해진 위치에서 이탈하지 않고 정상적으로 존재하는지 여부를 확인하기 위하여, 공개특허공보 제10-2010-0059360호는 척 핀들로부터의 기판의 이탈 여부를 감지하는 감지 부재를 포함하되, 상기 감지 부재는 지지판의 상부에 배치된 발광 소자, 상기 지지판의 하부에 상기 지지판과 이격되도록 배치된 수광 소자를 포함하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 공개특허공보 제10-2010-0059360호에 따르면, 지지판을 사이에 두고 상하부에 위치하는 발광 소자와 수광 소자 사이의 광 전달을 매개하기 위한 수단으로 제 1 광 전달 소자, 제 2 광 전달 소자, 광 이동 모듈 및 커버들을 포함하는 광 전달부를 필수적으로 요구하기 때문에, 기판 존재 여부를 판단하기 위한 장치 구성이 매우 복잡해지고 장치 제조 비용이 상승한다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2010-0059360호의 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 기판의 상면을 향하여 비스듬하게 광을 조사하는 발광부와 기판의 상면에서 전반사되는 광을 수광하는 수광부로 구성된 전반사 방식의 기판 감지 기술이 적용 가능하지만, 이러한 전반사 방식의 기판 감지 기술을 기판이 상하 방향으로 휘어진 워피지 기판(Warpage Substrate)는 적용 시 감지 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 최근 들어 반도체 소자의 집적도 향상의 대안 중 하나로 3차원 적층 반도체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 3차원 적층 반도체는 반도체를 3차원으로 쌓아 집적도를 높이고 아울러 배선 길이를 줄여 성능 향상을 꾀하는 것으로서, 기존의 반도체 공정을 이용할 수 있어 경제적인 장점이 있다. 하지만 적층 두께를 줄이기 위해 박형 기판(thin substrate)을 사용할 때 기판의 휘어짐(warpage) 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 워피지 기판을 세정 시 휘어진 기판 표면에서 난반사가 일어나 전반사를 이용하는 기술로는 기판 검출 시 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 공개특허공보 제10-2009-0025570호는 발광센서가 지지부재에 놓여진 기판의 처리면과 평행하게 기판의 상부를 가로지르도록 광신호를 방출시킨 후 수광센서가 상기 광신호를 수신하는지 여부에 따라 지지부재에 놓여진 기판의 수평 안착상태를 감지하는 기술을 개시하고 있다.
또한, 공개특허공보 제10-2006-0041359호는 기판의 수평 안착상태를 감지하기 위한 수단으로, 스핀척을 사이에 두고 설치되는 발광센서와 수광센서로 이루어지는 제1감지부 및 상기 스핀척을 사이에 두고 설치되는 발광센서와 수광센서로 이루어지며 상기 제1감지부와 나란하게, 즉, 평행하게 위치하는 제2감지부를 개시하고 있다.
그러나, 공개특허공보 제10-2009-0025570호, 공개특허공보 제10-2006-0041359호에 개시된 종래기술에 따르면, 기판이 회전하지 않는 정지 상태에서는 기판의 수평 안착상태를 정확하게 감지할 수 없다는 문제점이 있다.
즉, 이 종래기술들에 따르면, 기판이 회전하지 않는 정지 상태에서 기판이 일 방향으로 기울어진 경우, 기울어진 기판의 상부 또는 하부를 통한 수광이 가능할 수 있으며, 이에 따라 실제로 기판이 기울어져 기판의 수평을 유지하지 못하는 경우에도 기판이 수평 안착상태를 유지하는 것으로 판단하여 치명적인 오류를 유발할 수 있다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2009-0025570호(공개일자: 2009년 03월 11일, 명칭: 기판 처리 장치 및 상기 장치의 기판 감지 방법) 공개특허공보 제10-2006-0041359호(공개일자: 2006년 05월 12일, 명칭: 스핀 스크러버) 공개특허공보 제10-2010-0059360호(공개일자: 2010년 06월 04일, 명칭: 기판 지지 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법)
본 발명의 기술적 과제는 기판이 회전하지 않고 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 기판이 상하 방향으로 휘어진 경우에도 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 기판이 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 판단하기 위해 센서의 위치를 효율적으로 배치하고, 기판 정지 상태에서의 기판 감지를 위한 제어 알고리즘을 적용함으로써, 세정을 위해 요구되는 공정시간의 단축 등 생산성을 제고할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 세정 공정 진행 전 및 진행 중 기판의 정상 반입 및 이탈 여부를 감지하여 즉각적으로 대처함으로써 이탈된 기판에 의한 내부 부품의 손상 및 그로 인한 기기의 전면적인 셧다운(shutdown)을 방지할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 세정 장치는 하우징의 내부에 승강 가능하게 설치된 컵, 상기 컵의 내부에 설치된 스핀 척, 상기 스핀 척의 상면의 가장자리를 따라 균일한 간격으로 설치되어 기판의 측면을 그립하여 지지하는 복수의 그립 핀을 포함하는 기판 지지부, 상기 하우징의 상부에 설치되어 하강기류를 공급하는 팬 필터 유닛, 상기 기판의 중심 지점으로 약액을 공급하는 디스펜서, 상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면으로부터 이격되도록 상기 기판을 사이에 두고 설치되어 제1 광 경로 및 상기 제1 광 경로와 평행하지 않은 제2 광 경로 상에서 수광 여부를 감지하는 포지션 센서부, 상기 기판 지지부에 의해 정상 안착되는 기판의 중심 지점으로부터 이격된 제1 지점까지의 검출 이격거리를 측정하는 검출 센서부 및 상기 포지션 센서부로부터 전달받은 정보에 따라 상기 기판의 안착상태를 판단하고, 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 설정된 기준 이격거리를 비교하여 상기 기판의 존재상태를 판단하는 제어기를 포함한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 검출 센서부는 상기 제1 지점으로 신호를 발신하는 발신수단과 상기 제1 지점에서 반사된 신호를 수신하는 수신수단이 일체화되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 검출 센서부는 상기 팬 필터 유닛이 공급하는 하강기류의 흐름을 방해하지 않도록 상기 하우징의 천장영역 중에서 상기 하우징의 측벽과 상기 팬 필터 유닛 사이에 위치하는 영역 또는 상기 팬 필터 유닛의 가장자리에 해당하는 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 기판의 중심 지점과 상기 제1 지점 간의 이격거리는 상기 기판의 반경의 0.5 배 이상 0.95 배 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로는 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하거나, 상기 기판의 중심 지점을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로는 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하고, 상기 포지션 센서부는 상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면과 상기 스핀 척의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 상기 스핀 척의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 제1 광 경로 상에서 서로 마주보는 제1 발광부와 제1 수광부로 이루어진 제1 포지션 센서 및 상기 스핀 척의 상면으로부터 상기 제1 이격거리보다 큰 제2 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 상기 제2 광 경로 상에서 서로 마주보는 제2 발광부와 제2 수광부로 이루어진 제2 포지션 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로는 상기 기판의 중심 지점을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하지 않고, 상기 포지션 센서부는 상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면과 상기 스핀 척의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 상기 스핀 척의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 제1 광 경로 상에서 서로 마주보는 제1 발광부와 제1 수광부로 이루어진 제1 포지션 센서 및 상기 스핀 척의 상면으로부터 상기 제1 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 상기 제2 광 경로 상에서 서로 마주보는 제2 발광부와 제2 수광부로 이루어진 제2 포지션 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제2 이격거리는 상기 제1 이격거리의 1.01 배 이상 1.1 배 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 포지션 센서부는 상기 하우징의 바닥영역 중에서 상기 하우징의 측벽과 상기 컵 사이에 위치하는 영역에 결합된 포지션 센서용 지그의 상단에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 포지션 센서부가 전달하는 정보가 상기 제1 광 경로 및 상기 제2 광 경로를 통한 수광 성공을 지시하는 경우 상기 기판의 안착상태를 정상으로 판단하고, 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우 상기 기판의 존재상태를 정상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 기판이 반입된 후 상기 포지션 센서부가 전달하는 정보가 수광 실패를 지시하거나 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 경고정보 출력부를 통해 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키고, 상기 기판이 반입된 후 상기 포지션 센서부가 전달하는 정보가 수광 성공을 지시하거나 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우, 상기 기판 지지부를 구성하는 복수의 그립 핀을 클로즈시켜 상기 기판의 측면을 그립하고, 상기 컵을 상기 기판보다 높게 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 기판에 대한 세정이 수행되는 동안 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 상기 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 경고정보 출력부를 통해 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 기판에 대하여 설정된 세정 시퀀스가 종료되어 세정 공정이 완료되는 경우, 상기 기판 지지부를 구성하는 복수의 그립 핀을 오픈시켜 상기 기판의 측면에 대한 그립을 해제하고, 상기 컵을 원 위치로 하강시킨 상태에서 상기 기판을 반출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판이 회전하지 않고 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판이 상하 방향으로 휘어진 경우에도 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판이 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 판단하기 위해 센서의 위치를 효율적으로 배치하고, 기판 정지 상태에서의 기판 감지를 위한 제어 알고리즘을 적용함으로써, 세정을 위해 요구되는 공정시간의 단축 등 생산성을 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 세정 공정 진행 전 및 진행 중 기판의 정상 반입 및 이탈 여부를 감지하여 즉각적으로 대처함으로써 이탈된 기판에 의한 내부 부품의 손상 및 그로 인한 기기의 전면적인 셧다운(shutdown)을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치를 컵이 상승하기 전 상태를 기준으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치를 컵이 상승한 후 상태를 기준으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 포지션 센서부를 구성하는 제1 포지션 센서와 제2 포지션 센서 및 검출 센서부의 하나의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 포지션 센서부를 구성하는 제1 포지션 센서와 제2 포지션 센서 및 검출 센서부의 다른 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기판의 안착상태와 존재상태가 모두 정상인 경우를 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기판의 안착상태가 수평 불량인 경우를 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기판이 존재하지 않은 경우를 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치의 구체적인 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치(1)를 컵(20)이 상승하기 전 상태를 기준으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치(1)를 컵(20)이 상승한 후 상태를 기준으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 및 검출 센서부(90)의 하나의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 및 검출 센서부(90)의 다른 예시적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치(1)는 하우징(10), 컵(20), 컵 구동부(25), 스핀 척(30), 스핀척 구동부(35), 기판 지지부(40), 팬 필터 유닛(50), 디스펜서(60), 포지션 센서부(70), 포지션 센서용 지그(80), 검출 센서부(90), 제어기(100) 및 경고정보 출력부(110)를 포함한다.
하우징(10)은 기판(S)에 대한 세정 공정이 수행되는 공간을 제공한다.
컵(20)은 하우징(10)의 내부에 승강 가능하게 설치되어 있으며, 이 컵(20)의 내부에는 스핀 척(30)이 배치되고, 기판(S)은 스핀 척(30)에 배치된 상태에서 디스펜서(60)를 통해 공급되는 약액에 의해 세정 처리될 수 있다.
컵 구동부(25)는 제어기(100)의 제어명령에 따라 컵(20)을 상하 방향으로 이동시켜 컵(20)을 구동하는 구성요소이다.
스핀 척(30)은 컵(20)의 내부에 설치되어 있으며,제어기(100)의 제어명령에 따라 스핀척 구동부(35)가 제공하는 회전 구동력에 의해 고속으로 회전한다.
기판 지지부(40)는 기판(S)을 지지하는 구성요소로서, 스핀 척(30)의 상면의 가장자리를 따라 균일한 간격으로 설치되어 기판(S)의 측면을 그립하여 지지하는 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)을 포함한다.
도면 상에는 기판 지지부(40)를 구성하는 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)이 5개인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)의 갯수가 이에 한정되지는 않는다는 점을 밝혀 둔다.
복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)은 스핀 척(30)의 상면의 가장자리를 따라 복수개로 구비될 수 있으며 후술하는 과정을 통하여 공정 처리의 대상인 기판(S)의 측면을 그립(grip)함으로써, 약액 등을 이용하여 기판(S)을 처리하는 공정에서 회전하는 기판(S)이 이탈되지 않도록 안정적으로 지지하는 기능을 수행한다.
도 3 및 도 4의 예시를 참조하면, 기판 지지부(40)를 구성하는 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)은 원통형의 몸체 및 이 몸체의 상단부에 형성된 돌기를 포함하여 구성될 수 있으며, 이 돌기는 몸체의 중심축에서 편향된 위치에 형성되고, 제어기(100)의 제어명령에 따라 몸체가 소정 각도 회전하면 돌기가 회전하면서 기판(S)의 측면에 접촉하면서 기판(S)의 측면을 그립함으로써 기판(S)을 지지하도록 구성될 수 있다.
팬 필터 유닛(50)은 하우징(10)의 상부에 설치되어 있으며, 기판(S)을 향하여 하강기류를 공급하는 구성요소이다. 예를 들어, 팬 필터 유닛(50)은 세정 공정이 진행되는 동안, 기판(S)의 전체면 및 이 기판(S)을 수용하는 컵(20)을 포함하는 영역에 하강기류를 공급하도록 구성될 수 있다.
디스펜서(60)는 기판(S)의 중심 지점(CS)으로 약액을 공급하는 구성요소이다. 예를 들어, 디스펜서(60)는 제어기(100)의 제어명령에 따라 구동되는 로봇 암 및 이 로봇 암의 종단에 결합되어 약액, 순수 등을 분사하는 복수의 노즐로 구성될 수 있다.
포지션 센서부(70)는 기판 지지부(40)에 정상 안착되는 기판(S)의 상면으로부터 이격되도록 기판(S)을 사이에 두고 기판(S)의 양측에 설치되어 제1 광 경로(LP1) 및 제1 광 경로(LP1)와 평행하지 않은 제2 광 경로(LP2) 상에서 수광 여부를 감지하는 구성요소이다.
예를 들어, 제1 광 경로(LP1)와 제2 광 경로(LP2)는 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하거나, 기판(S)의 중심 지점(CS)을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하지 않도록 구성될 수 있다.
이러한 구성을 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 도 3의 예시를 참조하면, 제1 광 경로(LP1)와 제2 광 경로(LP2)는 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하고, 포지션 센서부(70)는 제1 포지션 센서(71) 및 제2 포지션 센서(72)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 제1 포지션 센서(71)는 제1 발광부(71-1)와 제1 수광부(71-2)로 이루어질 수 있으며, 제1 발광부(71-1)와 제1 수광부(71-2)는 기판 지지부(40)에 정상 안착되는 기판(S)의 상면과 스핀 척(30)의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 스핀 척(30)의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 제1 광 경로(LP1) 상에서 서로 마주보도록 구성될 수 있다.
또한, 제2 포지션 센서(72)는 제2 발광부(72-1)와 제2 수광부(72-2)로 이루어질 수 있으며, 제2 발광부(72-1)와 제2 수광부(72-2)는 스핀 척(30)의 상면으로부터 제1 이격거리보다 큰 제2 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 제2 광 경로(LP2) 상에서 서로 마주보도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 제1 포지션 센서(71)가 기판(S)의 안착상태를 감지하는 경로인 제1 광 경로(LP1)와 제2 포지션 센서(72)가 기판(S)의 안착상태를 감지하는 경로인 제2 광 경로(LP2)가 서로 영향을 미치지 않기 때문에, 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72)로 이루어진 포지션 센서부(70)가 이중적인 광 경로 상에서 기판(S)의 안착상태를 감지하는 과정에서의 광 간섭에 의한 오류를 방지할 수 있다.
예를 들어, 광 간섭을 방지하는 동시에 기판(S)의 기울기 등에 의한 안착상태 불량 여부를 감지하기 위하여, 제2 이격거리는 제1 이격거리의 1.01 배 이상 1.1 배 이하로 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로 도 4의 예시를 참조하면, 제1 광 경로(LP1)와 제2 광 경로(LP2)는 기판(S)의 중심 지점(CS)을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하지 않으면서 서로 평행하지도 않고, 포지션 센서부(70)는 제1 포지션 센서(71) 및 제2 포지션 센서(72)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 제1 포지션 센서(71)는 제1 발광부(71-1)와 제1 수광부(71-2)로 이루어질 수 있으며, 제1 발광부(71-1)와 제1 수광부(71-2)는 기판 지지부(40)에 정상 안착되는 기판(S)의 상면과 스핀 척(30)의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 스핀 척(30)의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 제1 광 경로(LP1) 상에서 서로 마주보도록 구성될 수 있다.
또한, 제2 포지션 센서(72)는 제2 발광부(72-1)와 제2 수광부(72-2)로 이루어질 수 있으며, 제2 발광부(72-1)와 제2 수광부(72-2)는 스핀 척(30)의 상면으로부터 제1 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 제2 광 경로(LP2) 상에서 서로 마주보도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 포지션 센서부(70)는 하우징(10)의 바닥영역 중에서 하우징(10)의 측벽과 컵(20) 사이에 위치하는 영역에 결합된 포지션 센서용 지그(80)의 상단에 설치되도록 구성될 수 있다.
검출 센서부(90)는 기판 지지부(40)에 의해 정상 안착되는 기판(S)의 중심 지점(CS)으로부터 이격된 제1 지점(P1)까지의 검출 이격거리(L1)를 측정하는 구성요소이다. 후술하겠지만, 제어기(100)는 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우 기판(S)의 존재상태를 정상으로 판단한다.
이러한 검출 센서부(90)의 구성 및 그에 따른 효과는 다음과 같다.
기판(S)이 정해진 위치에 정상적으로 존재하는지 여부를 판단하기 위하여, 기판(S)의 상면을 향하여 비스듬하게 광을 조사하는 발광부와 기판의 상면에서 전반사되는 광을 수광하는 수광부로 구성된 전반사 방식의 기판 감지 기술이 적용 가능하다.
그러나 이러한 전반사 방식의 기판 감지 기술을 기판이 상하 방향으로 휘어진 워피지 기판(Warpage Substrate)는 적용 시 감지 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 최근 들어 반도체 소자의 집적도 향상의 대안 중 하나로 3차원 적층 반도체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 3차원 적층 반도체는 반도체를 3차원으로 쌓아 집적도를 높이고 아울러 배선 길이를 줄여 성능 향상을 꾀하는 것으로서, 기존의 반도체 공정을 이용할 수 있어 경제적인 장점이 있다. 하지만 적층 두께를 줄이기 위해 박형 기판(thin substrate)을 사용할 때 기판의 휘어짐(warpage) 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 워피지 기판을 세정 시 휘어진 기판 표면에서 난반사가 일어나 전반사를 이용하는 기술로는 기판 검출 시 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는 검출 센서부(90)가 기판 지지부(40)에 의해 정상 안착되는 기판(S)의 중심 지점(CS)으로부터 이격된 제1 지점(P1)까지의 검출 이격거리(L1)를 측정하여 제어기(100)로 전달하고, 제어기(100)는 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 설정된 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우 기판(S)의 존재상태를 정상으로 판단한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 기판(S)의 존재상태를 판단하기 위한 데이터인 검출 이격거리(L1)를 측정하기 위한 신호의 반사 지점인 제1 지점(P1)을 기판(S)의 중심 지점(CS)으로부터 이격시키면, 검출 센서부(90)가 세정 공정 중에 디스펜서(60)에 의해 기판(S)의 중심 지점(CS)으로 공급되는 약액에 의한 영향을 받지않고 기판(S)의 존재 여부를 안정적으로 감지할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 약액에 의한 영향을 배제하고 기판(S)의 존재 여부에 대한 감지를 안정적으로 수행하기 위하여, 기판(S)의 중심 지점(CS)과 검출 센서부(90)에 의해 입사광이 조사되는 제1 지점(P1) 간의 이격거리(D3)는 기판(S)의 반경(R)의 0.5 배 이상 0.95 배 이하로 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 검출 센서부(90)는 팬 필터 유닛(50)이 공급하는 하강기류의 흐름을 방해하지 않도록 하우징(10)의 천장영역 중에서 하우징(10)의 측벽과 팬 필터 유닛(50) 사이에 위치하는 영역 또는 팬 필터 유닛(50)의 가장자리에 해당하는 영역에 설치되도록 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 검출 센서부(90)는 제1 지점으로 신호를 발신하는 발신수단과 상제1 지점에서 반사된 신호를 수신하는 수신수단이 일체화되도록 구성될 수 있다. 구체적인 예로, 검출 센서부(90)는 레이저 거리 측정기, 적외선 ToF(Time of Flight) 센서, PSD(Position Sensitive Device) 센서, 초음파 센서 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제어기(100)는 포지션 센서부(70)로부터 전달받은 정보에 따라 기판(S)의 안착상태를 판단하고, 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 설정된 기준 이격거리를 비교하여 기판(S)의 존재상태를 판단한다. 물론, 이외에도 제어기(100)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치(1)의 전반적인 세정 동작을 제어한다.
하나의 예로, 제어기(100)는 포지션 센서부(70)가 전달하는 정보가 제1 광 경로(LP1) 및 제2 광 경로(LP2)를 통한 수광 성공을 지시하는 경우 기판(S)의 안착상태를 정상으로 판단하고, 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우 기판(S)의 존재상태를 정상으로 판단하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 제어기(100)는, 1) 기판(S)이 반입된 후 포지션 센서부(70)가 전달하는 정보가 수광 실패를 지시하거나 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 경고정보 출력부(110)를 통해 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키고, 2) 기판(S)이 반입된 후 포지션 센서부(70)가 전달하는 정보가 수광 성공을 지시하고 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우, 기판 지지부(40)를 구성하는 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)을 클로즈시켜 기판(S)의 측면을 그립하고, 컵(20)을 기판(S)보다 높게 상승시킨 상태에서 팬 필터 유닛(50)과 디스펜서(60)를 동작시켜 기판(S)을 세정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 팬 필터 유닛(50)은 전체 세정 공정 동안 동작할 수 있다.
또 다른 예로, 제어기(100)는 기판(S)에 대한 세정이 수행되는 동안 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 경고정보 출력부(110)를 통해 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제어기(100)는 기판(S)에 대하여 설정된 세정 시퀀스가 종료되어 세정 공정이 완료되는 경우, 기판 지지부(40)를 구성하는 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)을 오픈시켜 기판(S)의 측면에 대한 그립을 해제하고, 컵(20)을 원 위치로 하강시킨 상태에서 기판(S)을 반출하도록 구성될 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 7을 추가로 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치(1)의 동작을 기판(S)의 안착상태와 존재상태가 모두 정상인 경우, 기판(S)의 안착상태가 수평 불량인 경우 및 기판(S)이 존재하지 않은 경우로 구분하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기판(S)의 안착상태와 존재상태가 모두 정상인 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 추가로 참조하면, 세정 처리를 위해 하우징(10)의 내부로 반입된 기판(S)이 기판 지지부(40)를 구성하는 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)에 의해 그립되어 안정적으로 지지되는 상태가 개시되어 있다.
이 경우, 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72)는 제어기(100)로 수광 신호를 전달하며, 이는 기판(S)이 기울어지지 않은 상태, 즉, 기판(S)의 안착상태가 정상임을 지시한다.
또한, 검출 센서부(90)는 기판 지지부(40)에 의해 정상 안착되는 기판(S)의 중심 지점(CS)으로부터 이격된 제1 지점(P1)까지의 검출 이격거리(L1)를 측정하여 제어기(100)로 전달한다. 제어기(100)는 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L1)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우 기판(S)의 존재상태를 정상으로 판단한다. 기판(S)의 존재상태를 정상이라는 것은 기판(S)이 기판 지지부(40)로부터 이탈하지 않고 세정 처리를 위해 안정적으로 배치되어 있는 상태임을 지시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기판(S)의 안착상태가 수평 불량인 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 추가로 참조하면, 세정 처리를 위해 하우징(10)의 내부로 반입된 기판(S)이 존재하기는 하나, 기판(S)이 기울어져 안착상태가 불량인 상태가 개시되어 있다.
이 경우, 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 중에서 적어도 하나는 제어기(100)로 수광 신호를 전달하지 못한다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
하나의 예로, 도 3의 예시를 참조하면, 제1 포지션 센서(71)의 감지 경로인 제1 광 경로(LP1)와 제2 포지션 센서(72)의 감지 경로인 제2 광 경로(LP2)가 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하고, 제1 포지션 센서(71)를 구성하는 제1 발광부(71-1)와 제1 수광부(71-2)가 기판 지지부(40)에 정상 안착되는 기판(S)의 상면과 스핀 척(30)의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 스핀 척(30)의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 제1 광 경로(LP1) 상에서 서로 마주보고, 제2 포지션 센서(72)를 구성하는 제2 발광부(72-1)와 제2 수광부(72-2)는 스핀 척(30)의 상면으로부터 제1 이격거리보다 큰 제2 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 제2 광 경로(LP2) 상에서 서로 마주보도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 기판(S)이 임의의 방향으로 기울어진다 하여도 서로 교차하는 감지 경로를 갖는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 중에서 적어도 하나는 기울어진 기판(S)에 의해 감지 경로가 차단되어 수광을 할 수 없는 상태가 되며, 제어기(100)는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 중에서 적어도 하나가 전달하는 수광 실패 신호에 따라 기판(S)의 안착상태를 불량으로 판단할 수 있다.
또한, 제2 이격거리를 제1 이격거리보다 크게 구성하면, 제1 포지션 센서(71)가 기판(S)의 안착상태를 감지하는 경로인 제1 광 경로(LP1)와 제2 포지션 센서(72)가 기판(S)의 안착상태를 감지하는 경로인 제2 광 경로(LP2)가 서로 영향을 미치지 않기 때문에, 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72)로 이루어진 포지션 센서부(70)가 이중적인 광 경로 상에서 기판(S)의 안착상태를 감지하는 과정에서의 광 간섭에 의한 오류를 방지할 수 있다.
다른 예로, 도 4의 예시를 참조하면, 제1 광 경로(LP1)와 제2 광 경로(LP2)가 기판(S)의 중심 지점(CS)을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하지 않으면서 서로 평행하지도 않고, 제1 포지션 센서(71)를 구성하는 제1 발광부(71-1)와 제1 수광부(71-2)는 기판 지지부(40)에 정상 안착되는 기판(S)의 상면과 스핀 척(30)의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 스핀 척(30)의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 제1 광 경로(LP1) 상에서 서로 마주보고, 제2 포지션 센서(72)를 구성하는 제2 발광부(72-1)와 제2 수광부(72-2)도 스핀 척(30)의 상면으로부터 제1 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 제2 광 경로(LP2) 상에서 서로 마주보도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72)의 감지 경로가 기판(S)의 중심 지점(CS)을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 기판(S)의 상면 상에서 서로 교차하지 않지만 서로 평행하지도 않기 때문에, 기판(S)이 임의의 방향으로 기울어진다 하여도 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 중에서 적어도 하나는 수광을 할 수 없는 상태가 되며, 제어기(100)는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 중에서 적어도 하나가 전달하는 수광 실패 신호에 따라 기판(S)의 안착상태를 불량으로 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 기판(S)이 존재하지 않은 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 추가로 참조하면, 세정 처리를 위해 하우징(10)의 내부로 반입되어야 할 기판(S)이 임의의 이유로 인하여 하우징(10)의 내부로 반입되지 않거나, 하우징(10)의 내부로 반입된 기판(S)이 이송 과정에서의 오류 등으로 인하여 스핀 척(30)으로부터 이탈되어 스핀 척(30) 상에 존재하지 않는 상태가 개시되어 있다.
이 경우, 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72)는 모두 제어기(100)로 수광 성공 신호를 전달한다.
한편, 도 7에 예시된 상태는 기판(S)이 존재하지 않는 상태이기 때문에, 검출 센서부(90)가 제어기(100)로 전달하는 검출 이격거리(L2)는 스핀 척(30)의 상면의 특정 지점과의 이격거리가 된다. 제어기(100)는 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리(L2)와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우 기판(S)의 존재상태를 비정상, 즉, 기판(S)이 존재하지 않는 상태로 판단할 수 있다.
이하에서는, 도 8을 추가로 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치(1)의 구체적인 동작을 예시적으로 설명한다.
도 8을 추가로 참조하면, 단계 S10에서는, 세정 처리의 대상인 기판(S)이 하우징(10)의 내부로 반입되는 과정이 수행된다. 예를 들어, 이 과정은 로봇 핸드에 안착된 기판(S)이 로봇 암에 의해 스핀 척(30)의 상면에 구비된 기판 지지부(40)로 이송되는 방식으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
단계 S20에서는, 제어기(100)가 포지션 센서부(70)와 검출 센서부(90)로부터 전달받은 감지 신호에 따라 기판(S)의 현재 상태를 판단하는 과정이 수행된다.
예를 들어, 단계 S20에서, 제어기(100)는 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72)로부터 수광 신호를 전달받고, 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우, 기판(S)의 안착상태와 존재상태를 모두 정상으로 판단할 수 있으며, 이 경우 단계 S40으로 전환된다.
또한, 예를 들어, 단계 S20에서, 제어기(100)는 포지션 센서부(70)를 구성하는 제1 포지션 센서(71)와 제2 포지션 센서(72) 중에서 적어도 하나로부터 수광 신호를 전달받지 못한 경우, 기판(S)의 안착상태를 불량으로 판단할 수 있다. 또한, 단계 S20에서, 제어기(100)는 포지션 센서부(70)로부터는 수광 신호를 전달받았으나 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 현재 상태를 기판(S)이 존재하지 않는 상태로 판단할 수 있다. 이와 같이, 기판(S)의 안착상태가 불량이거나 기판(S)이 존재하지 않는 경우 단계 S30으로 전환된다.
단계 S30에서는, 제어기(100)가 경고정보 출력부(110)를 통하여 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키는 과정이 수행된다.
단계 S40은 기판(S)이 존재하고 기판(S)의 안착상태도 정상인 경우 수행되는 과정으로서, 단계 S40에서는, 제어기(100)가 도시하지 않은 그립핀 구동수단을 구동하여 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)을 소정 각도 회전시켜 클로즈하는 과정이 수행된다. 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)이 클로즈되면 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)이 기판(S)의 측면을 그립하여 지지하게 된다. 또한, 단계 S40에서, 제어기(100)는 컵 구동부(25)를 구동하여 컵(20)을 상승시키는 과정이 수행되며, 이에 따라 기판(S)이 컵(20)의 상단부의 아래에 위치하게 되어 약액 등을 이용한 세정 처리의 준비가 완료된다.
다음으로, 단계 S50에서는, 제어기(100)가 설정되어 저장되어 있는 세정 시퀀스에 따라 기판(S)에 대한 세정을 시작하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 이 단계에서는, 제어기(100)가 스핀척 구동부(35)를 구동하여 스핀 척(30)을 고속 회전시킴으로써 기판 지지부(40)를 통해 스핀 척(30)의 상면에 배치된 기판(S)을 스핀 척(30)의 회전속도에 대응하는 속도로 회전시키고, 디스펜서(60)를 기판(S)의 중심 지점(CS) 상부에 위치시킨 상태에서 디스펜서(60)의 종단에 구비된 노즐을 통해 약액 등을 분사하는 과정이 수행될 수 있다.
단계 S60에서는, 제어기(100)가 검출 센서부(90)로부터 전달받은 감지 신호에 따라 기판(S)의 현재 상태를 판단하는 과정이 수행된다.
예를 들어, 단계 S60에서, 제어기(100)는 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 현재 상태를 기판(S)이 존재하지 않는 상태로 판단할 수 있다. 기판(S)이 존재하지 않는다는 것은 세정 과정에서 고속으로 회전하는 기판(S)이 기판 지지부(40)로부터 이탈하여 세정 공정을 정상적으로 수행할 수 없고 이탈된 기판(S)과 고속 회전하는 스핀 척(30) 등으로 인하여 장치 부품에 심각한 손상을 줄 수 있는 상태를 의미하며, 이 경우 단계 S70으로 전환된다.
또한, 예를 들어, 단계 S60에서, 제어기(100)는 검출 센서부(90)로부터 전달받은 검출 이격거리와 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우, 기판(S)의 존재상태를 정상으로 판단할 수 있으며, 이 경우 단계 S80으로 전환된다. 기판(S)의 존재상태가 정상이라는 것은 세정 과정에서 고속으로 회전하는 기판(S)이 기판 지지부(40)로부터 이탈하지 않고 세정 공정이 정상적으로 수행되고 있다는 사실을 지시한다.
단계 S70에서는, 제어기(100)가 경고정보 출력부(110)를 통하여 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키는 과정이 수행된다.
단계 S80은 기판(S)의 존재상태가 정상인 경우에 수행되는 과정으로서, 단계 S80에서는, 제어기(100)의 제어에 따라 기판(S)에 대한 세정 공정이 계속 수행된다.
단계 S90에서는, 제어기(100)가 세정 시퀀스 상의 시간 정보 등을 기초로 세정 공정의 완료 여부를 판단하고, 세정 공정이 완료된 것으로 판단된 경우, 단계 S100으로 전환된다.
단계 S100에서는, 제어기(100)가 컵 구동부(25)를 구동하여 컵(20)을 하강시키고, 도시하지 않은 그립핀 구동수단을 구동하여 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)을 클로즈와 반대 방향으로 회전시켜 오픈하는 과정이 수행된다. 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)이 오픈되면 복수의 그립 핀(41, 42, 43, 44, 45)은 기판(S)의 측면에서 이격된다.
단계 S110에서는, 세정 공정이 완료된 기판(S)을 하우징(10)으로부터 외부로 반출하는 과정이 수행된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판이 회전하지 않고 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판이 상하 방향으로 휘어진 경우에도 기판의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판이 정지되어 있는 상태에서 기판의 수평 안착상태와 기판의 존재 여부를 판단하기 위해 센서의 위치를 효율적으로 배치하고, 기판 정지 상태에서의 기판 감지를 위한 제어 알고리즘을 적용함으로써, 세정을 위해 요구되는 공정시간의 단축 등 생산성을 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 세정 공정 진행 전 및 진행 중 기판의 정상 반입 및 이탈 여부를 감지하여 즉각적으로 대처함으로써 이탈된 기판에 의한 내부 부품의 손상 및 그로 인한 기기의 전면적인 셧다운(shutdown)을 방지할 수 있는 효과가 있다.
1: 기판 세정 장치
10: 하우징(housing)
20: 컵(cup)
25: 컵 구동부
30: 스핀 척(spin chuck)
35: 스핀척 구동부
40: 기판 지지부
41, 42, 43, 44, 45: 그립 핀(grip pin)
50: 팬 필터 유닛(fan filter unit)
60: 디스펜서(dispenser)
70: 포지션 센서부
71: 제1 포지션 센서
71-1: 제1 발광부
71-2: 제1 수광부
72: 제2 포지션 센서
72-1: 제2 발광부
72-2: 제2 수광부
80: 포지션 센서용 지그
90: 검출 센서부
100: 제어기
110: 경고정보 출력부
LP1: 제1 광 경로
LP2: 제2 광 경로
CS: 기판의 중심 지점
P1: 제1 지점
R: 기판의 반경
D3: 기판의 중심 지점과 제1 지점 간의 이격거리
L1: 검출 센서부와 제1 지점 간의 이격거리
L2: 검출 센서부와 스핀 척의 상면 상의 특정 지점 간의 이격거리
S: 기판

Claims (13)

  1. 하우징의 내부에 승강 가능하게 설치된 컵;
    상기 컵의 내부에 설치된 스핀 척;
    상기 스핀 척의 상면의 가장자리를 따라 균일한 간격으로 설치되어 기판의 측면을 그립하여 지지하는 복수의 그립 핀을 포함하는 기판 지지부;
    상기 하우징의 상부에 설치되어 하강기류를 공급하는 팬 필터 유닛;
    상기 기판의 중심 지점으로 약액을 공급하는 디스펜서;
    상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면으로부터 이격되도록 상기 기판을 사이에 두고 설치되어 제1 광 경로 및 상기 제1 광 경로와 평행하지 않은 제2 광 경로 상에서 수광 여부를 감지하는 포지션 센서부;
    상기 기판 지지부에 의해 정상 안착되는 기판의 중심 지점으로부터 이격된 제1 지점까지의 검출 이격거리를 측정하는 검출 센서부; 및
    상기 포지션 센서부로부터 전달받은 정보에 따라 상기 기판의 안착상태를 판단하고, 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 설정된 기준 이격거리를 비교하여 상기 기판의 존재상태를 판단하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 포지션 센서부가 전달하는 정보가 상기 제1 광 경로 및 상기 제2 광 경로를 통한 수광 성공을 지시하는 경우 상기 기판의 안착상태를 정상으로 판단하고, 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우 상기 기판의 존재상태를 정상으로 판단하고,
    상기 기판이 반입된 후 상기 포지션 센서부가 전달하는 정보가 수광 실패를 지시하거나 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 경고정보 출력부를 통해 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키고, 상기 기판이 반입된 후 상기 포지션 센서부가 전달하는 정보가 수광 성공을 지시하거나 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 설정된 허용 오차 범위 내에 존재하는 경우, 상기 기판 지지부를 구성하는 복수의 그립 핀을 클로즈시켜 상기 기판의 측면을 그립하고, 상기 컵을 상기 기판보다 높게 상승시키고,
    상기 기판에 대한 세정이 수행되는 동안 상기 검출 센서부로부터 전달받은 검출 이격거리와 상기 기준 이격거리의 차이가 상기 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 경고정보 출력부를 통해 경고정보를 출력하면서 세정 공정을 중단시키는, 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 센서부는 상기 제1 지점으로 신호를 발신하는 발신수단과 상기 제1 지점에서 반사된 신호를 수신하는 수신수단이 일체화되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출 센서부는 상기 팬 필터 유닛이 공급하는 하강기류의 흐름을 방해하지 않도록 상기 하우징의 천장영역 중에서 상기 하우징의 측벽과 상기 팬 필터 유닛 사이에 위치하는 영역 또는 상기 팬 필터 유닛의 가장자리에 해당하는 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판의 중심 지점과 상기 제1 지점 간의 이격거리는 상기 기판의 반경의 0.5 배 이상 0.95 배 이하인 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로는,
    상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하거나,
    상기 기판의 중심 지점을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하지 않는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로는 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하고,
    상기 포지션 센서부는,
    상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면과 상기 스핀 척의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 상기 스핀 척의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 제1 광 경로 상에서 서로 마주보는 제1 발광부와 제1 수광부로 이루어진 제1 포지션 센서; 및
    상기 스핀 척의 상면으로부터 상기 제1 이격거리보다 큰 제2 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 상기 제2 광 경로 상에서 서로 마주보는 제2 발광부와 제2 수광부로 이루어진 제2 포지션 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로는 상기 기판의 중심 지점을 통과하는 직선의 양측에 위치하며 상기 기판의 상면 상에서 서로 교차하지 않고,
    상기 포지션 센서부는,
    상기 기판 지지부에 정상 안착되는 기판의 상면과 상기 스핀 척의 상면 간의 이격거리보다 큰 제1 이격거리만큼 상기 스핀 척의 상면으로부터 이격되도록 설치되어 상기 제1 광 경로 상에서 서로 마주보는 제1 발광부와 제1 수광부로 이루어진 제1 포지션 센서; 및
    상기 스핀 척의 상면으로부터 상기 제1 이격거리만큼 이격되도록 설치되어 상기 제2 광 경로 상에서 서로 마주보는 제2 발광부와 제2 수광부로 이루어진 제2 포지션 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 이격거리는 상기 제1 이격거리의 1.01 배 이상 1.1 배 이하인 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포지션 센서부는 상기 하우징의 바닥영역 중에서 상기 하우징의 측벽과 상기 컵 사이에 위치하는 영역에 결합된 포지션 센서용 지그의 상단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 기판에 대하여 설정된 세정 시퀀스가 종료되어 세정 공정이 완료되는 경우, 상기 기판 지지부를 구성하는 복수의 그립 핀을 오픈시켜 상기 기판의 측면에 대한 그립을 해제하고, 상기 컵을 원 위치로 하강시킨 상태에서 상기 기판을 반출하는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
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