KR20110019239A

KR20110019239A - 기판 처리 장치 및 그의 처리 방법

Info

Publication number: KR20110019239A
Application number: KR1020090076865A
Authority: KR
Inventors: 장수일
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-25

Abstract

본 발명은 미세 유출을 감지하기 위한 비젼 시스템을 구비하는 기판 처리 장치 및 그의 처리 방법에 관한 것이다. 기판 처리 장치는 기판이 고정 지지되는 기판 지지 유닛의 상부 일측에 설치되는 촬영 장치를 포함한다. 촬영 장치는 기판 지지 유닛의 상면과 상부로 경사지게 배치된다. 촬영 장치는 기판 상부에서 기판으로 처리액을 공급하는 노즐의 토출단에 대한 영상을 획득한다. 본 발명에 의하면, 획득된 영상을 비젼 처리하여, 노즐의 토출단에서 기판으로 미세 유량의 처리액이 토출되는지를 감지할 수 있다.

기판 처리 장치, 노즐, 석백, 미세 유출, 비젼 시스템, 영상 캘리브레이션

Description

기판 처리 장치 및 그의 처리 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD FOR TREATING THEREOF}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 미세 유출을 감지하기 위한 비젼 시스템을 구비하는 기판 처리 장치 및 그의 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 다양한 공정들 예를 들어, 증착, 포토리소그래피, 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 이러한 단위 공정들 중 연마, 식각, 세정 및 건조 공정은 각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 반도체 기판 표면에 잔류하는 이물질 또는 불필요한 막을 제거하는 공정이다.

세정 및 건조 공정을 수행하는 기판 처리 장치는 다수의 기판을 동시에 세정하는 배치식 세정 장치와, 낱장 단위로 기판을 세정하는 매엽식 세정 장치로 구분된다. 이 중 매엽식 세정 장치는 공정을 처리하는 챔버(또는 처리조)와, 챔버 내부에 설치되어 낱장의 기판을 지지하는 척 및, 기판 표면으로 처리액들을 공급하는 적어도 하나의 노즐들을 포함한다. 매엽식 세정 장치는 공정이 개시되면, 척에 기 판이 안착되고 노즐은 기판 표면으로 처리액들 예를 들어, 세정액, 린스액 및 건조 가스 등을 토출하여 기판을 세정 및 건조시킨다.

이러한 기판 처리 장치는 공정의 특성에 따라 복수 개의 노즐들이 정해진 형태로 기판 일측에 고정 설치된다. 기판 처리 장치는 노즐을 이용하여 기판에 처리액을 공급하여 공정을 처리한다. 그리고 기판 처리 장치는 공정이 완료되면, 노즐로 처리액의 공급을 중단하고, 석백 밸브(suckback valve)를 이용하여 노즐 내부에 잔존하는 처리액이 기판 상에 토출되는 것을 방지한다. 석백 밸브는 노즐로 처리액을 공급하는 처리액 공급 라인에 설치되어 노즐 내부에 잔존하는 처리액을 흡입한다. 처리액 공급 라인에는 처리액의 공급 유량을 모니터링하기 위한 유량계 등이 설치된다.

이 때, 석백 밸브를 동작시킨 후에도 압력 변화 등의 유량 헌팅(hunting) 발생 등에 의해 미세 유량의 처리액이 노즐의 토출단으로부터 기판으로 토출되는 경우가 빈번하다. 이 미세 유량의 처리액은 소량이므로 유량계로 감지할 수 없다. 또 유량 헌팅에 의해 유량계의 오동작을 야기시켜서 미세 유량의 처리액에 대한 정확한 유량 측정이 어렵다.

따라서 기판 처리 장치는 노즐으로부터 기판으로 불필요하게 토출되는 처리액 예를 들어, 공정 중에 기판 상부에 위치하는 노즐으로부터 기판으로 미세 유량의 처리액이 토출되는 현상(slow leak)으로 인하여, 생산성 저하, 공정 오류 및 공정 사고의 원인이 된다.

본 발명의 목적은 노즐의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하는 기판 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 노즐 내부에 잔존하는 미세 유량의 처리액이 기판으로 토출되는 것을 감지하기 위한 비젼 시스템을 구비하는 기판 처리 장치 및 그 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정 사고를 방지하고 생산성을 향상시키기 위한 기판 처리 장치 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 기판 처리 장치는 비젼 시스템을 이용하여 노즐 토출단을 실시간으로 모니터링하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 기판 처리 장치는 미세 유량의 처리액이 기판에 토출되는 것을 감지할 수 있다.

이 특징에 따른 본 발명의 기판 처리 장치는, 프레임과; 상기 프레임의 내측 하단에 배치되고, 상면에 기판을 고정하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 고정된 기판으로 처리액을 공급하는 적어도 하나의 노즐 유닛 및; 상기 기판 지지 유닛의 상부에 고정 설치되어, 상기 노즐 유닛의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하고, 상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 기판으로 토출되는지를 감지하는 비젼 시스템을 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 비젼 시스템은; 상기 노즐 유닛의 토출단에 대한 캡쳐 영상을 획득하는 촬영 장치와; 상기 촬영 장치의 캡쳐 영상 획득 시, 광을 출력하는 조명 장치 및; 상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태에 대한 기준 영상과, 상기 캡쳐 영상을 비교하여, 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되는지를 감지하는 비젼 처리부를 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 촬영 장치는; 상기 기판 지지 유닛의 상면과 경사진 상부에 제공되어 상기 프레임의 내측 상단에 고정된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 노즐 유닛으로 처리액을 공급하는 공급 라인에 설치되는 밸브를 더 포함한다. 여기서 상기 비젼 시스템은 상기 밸브의 석백 동작 후 상기 캡쳐 영상을 획득한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 노즐 유닛으로부터 처리액을 공급받아서 기판의 공정을 처리하는 적어도 하나의 기판 처리부를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 기판 처리 장치는 노즐 유닛의 토출단에서 미세 유량의 처리액이 토출되는 것을 실시간으로 모니터링 가능하다.

이 특징의 기판 처리 장치는, 기판의 공정을 처리하는 적어도 하나의 기판 처리부 및; 상기 기판 처리부를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 기판 처리부는; 프레임과; 상기 프레임의 내측 하단에 배치되고, 상면에 기판을 고정하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛의 일측에 배치되어, 상기 기판 지지 유닛에 고정된 기판으로 처리액을 공급하는 적어도 하나의 노즐 유닛와; 상기 기판 지지 유닛의 상면과 경사진 상부에 위치하고 상기 프레임의 내측 상단에 고정 설치되어, 상기 노즐 유닛의 토출단에 대한 캡쳐 영상을 획득하는 촬영 장치 및; 상기 촬영 장치로부터 상기 캡쳐 영상을 받아서 상기 노즐 유닛의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하고, 상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 기판으로 토출되는지를 감지하는 비젼 처리부를 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 비젼 처리부는; 상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태에 대한 기준 영상과, 상기 캡쳐 영상을 비교하여, 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되는지를 감지한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 노즐 유닛으로 처리액을 공급하는 공급 라인에 설치되는 밸브를 더 포함한다. 여기서 상기 제어부는 상기 밸브와 전기적으로 연결되어 상기 노즐 유닛으로 처리액을 공급, 차단하고, 상기 노즐 유닛의 내부에 잔존하는 처리액을 흡입하도록 상기 밸브를 제어하고, 그리고 상기 밸브가 흡입 동작 후, 상기 비젼 처리부로 상기 캡쳐 영상을 획득하도록 제어한다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 공정 사고를 방지하기 위한 기판 처리 장치의 처리 방법이 제공된다.

이 방법에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 기판을 고정하는 기판 지지 유닛과, 상기 기판 지지 유닛 상부에서 기판으로 처리액을 공급하는 적어도 하나의 노즐 및, 상기 노즐의 토출단을 촬영하는 촬영 장치를 제공한다. 상기 노즐의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링한다. 여기서 상기 모니터링하는 것은 상기 노즐의 석백 동작 후 상기 촬영 장치로 상기 노즐의 토출단에 대한 캡쳐 영상을 획득하여, 상기 노즐의 내부에 잔존하는 처리액이 기판에 토출되는지를 감지한다.

한 실시예에 있어서, 상기 캡쳐 영상을 획득하는 것은; 상기 촬영 장치가 상기 기판 지지 유닛의 상부 일측에 고정 설치되어 상기 기판 지지 유닛의 상면과 경사진 방향에서 상기 노즐의 토출단을 촬영한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 감지하는 것은; 상기 노즐의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태에 대한 기준 영상을 구비하고, 상기 기준 영상과 상기 캡쳐 영상을 비교한다. 비교 결과, 오차가 발생되면 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되는 것으로 감지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 비젼 시스템을 이용하여 실시간으로 노즐 유닛의 처리액 토출 상태를 모니터링함으로써, 공정 오류 및 생산성 저하를 최소화할 수 있다.

또 본 발명의 기판 처리 장치는 비젼 시스템을 이용하여 실시간으로 노즐 유닛의 토출단을 모니터링함으로써, 노즐의 토출단으로부터 기판으로 미세 유량의 처리액이 토출되는 것을 감지할 수 있다.

또한 본 발명의 기판 처리 장치는 노즐의 토출단으로부터 기판으로 미세 유량의 처리액이 토출되는 것을 감지함으로써, 해당 기판 처리부의 인터락 및 알람을 발생시켜서 공정 사고를 최소화할 수 있다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 매엽식으로 기판(예를 들어, 웨이퍼 등)을 공정 처리하는 장치로, 로딩/언로딩부(10), 인덱스(Index)(40), 버퍼부(30), 메인 이송 로봇(Main Transfer Robot)(50), 복수 개의 기판 처리부(110) 및 제어부(102)를 포함한다. 이 실시예의 기판 처리 장치(100)는 기판을 연마하는 연마 공정과 연마 공정 후 기판을 세정하는 세정 공정을 하나의 기판 처리부(110)에서 순차적으로 처리한다. 물론 본 발명은 노즐을 이용하여 기판에 처리액을 공급하여 공정(예를 들어, 식각, 도포, 현상 공정 등)을 처리하는 다양한 기판 처리 장치들로 구비될 수 있다.

로딩/언로딩부(10)는 다수의 로드 포트(11a ~ 11d)를 포함한다. 로드 포트(11a ~ 11d)들 각각에는 기판들이 수납되는 캐리어 예를 들어, 풉(Front Open Unified Pod : FOUP)(12a ~ 12d)이 안착된다. 풉(12a ~ 12d)에는 각 기판 처리 부(110)에서 처리 완료된 기판들 또는 각 기판 처리부(110)에 투입할 기판들을 수납한다.

로딩/언로딩부(10)와 버퍼부(30) 사이에는 인덱스(40)가 배치되고, 인덱스(40)에는 제 1 이송 레일(42) 및 인덱스 로봇(20)이 설치된다. 인덱스 로봇(20)은 제 1 이송 레일(42)을 따라 이동하면서 로딩/언로딩부(10)와 버퍼부(30) 간에 기판들을 이송한다.

버퍼부(30)는 인덱스(40)의 일측에 설치된다. 버퍼부(30)는 인덱스 로봇(20)에 의해 이송된 기판들을 수납하고, 기판 처리부(110)들에서 처리된 기판들을 수납한다.

메인 이송 로봇(50)은 이송 통로(60)에 설치된다. 이송 통로(60)에는 제 2 이송 레일(62)이 구비되고, 제 2 이송 레일(62)에는 메인 이송 로봇(50)이 설치된다. 메인 이송 로봇(50)은 제 2 이송 레일(62)을 따라 이동하면서, 버퍼부(30)와 기판 처리부(110)들 간에 기판을 이송한다.

이송 통로(60)의 양측에는 복수 개의 기판 처리부(110)들이 배치되고, 각 기판 처리부(110)는 기판을 연마 및 세정 공정 처리한다. 각 기판 처리부(110)에는 기판 상부에서 기판으로 처리액을 공급하는 노즐 유닛(140, 150)의 토출단(도 5의 152)을 촬영 가능하도록 배치되어, 실시간으로 노즐 유닛(140, 150)의 처리액 토출 상태를 모니터링하기 위한 비젼 시스템(도 2의 190)이 구비된다. 또 기판 처리 장치(100)는 적어도 두 개 이상의 기판 처리부(110)가 이송 통로(60)를 사이에 두고 서로 마주하게 배치된다. 또한 기판 처리부(110)들은 다층으로 배치될 수 있다. 이 실시예에서 기판 처리부(110)들은 평면상에서 볼 때, 이송 통로(60) 양측에 각각 두 개씩, 제 2 이송 통로(60)를 따라 병렬 배치된다. 또 기판 처리부(110)들은 한 층에 두 개씩 두 개의 층으로 적층된다. 물론, 기판 처리부(110)들의 개수와 배치 구조는 기판 처리 장치(100)의 공정 효율 및 풋 프린트에 따라 다양하게 변형 가능하다.

이러한 기판 처리 장치(100)는 기판 처리부(110)들이 다수의 층 및 다수의 열로 배치되므로, 동시에 다수의 기판을 연마 및 세정할 수 있다. 한편, 각 기판 처리부(110)는 기판 처리 장치(100)의 제반 동작을 제어하는 제어부(102)와 전기적으로 연결되고, 제어부(102)의 제어에 따라 기판을 연마 및 세정한다.

제어부(102)는 컴퓨터, 터치 스크린, 프로그램어블 로직 컨트롤러 및 컨트롤러 등으로 구비된다. 제어부(132)는 적어도 하나가 구비된다. 예를 들어, 제어부(102)는 기판 처리부(110)들을 개별적으로 제어하기 위해 복수 개가 구비되거나, 하나로 구비되어 기판 처리부(110)들을 통합 제어할 수 있다.또 제어부(102)는 비젼 시스템(190)과 전기적으로 연결되어, 기판 처리부(110)들 각각에 제공되는 적어도 하나의 노즐 유닛(140, 150)들의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하여 오류 발생시, 해당 기판 처리부(110)에 대한 인터락 및 알람 발생을 제어한다.

따라서 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 각 기판 처리부(110)에서 기판의 연마 공정 및 세정 공정이 모두 이루어지므로, 연마 공정 후 세정 공정용 챔버로 기판을 이송할 필요가 없고, 별도의 세정 공정용 챔버를 구비할 필요가 없다. 이에 따라, 기판 연마 시스템(100)은 기판의 이송 시간 및 공정 시간을 단축시키고, 생 산성을 향상시키며, 풋 프린트를 감소시킬 수 있다.

구체적으로 도 2 내지 도 4를 참조하여 기판 처리부(110)의 구성을 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 기판 처리부의 구성을 나타낸 도면들이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판 처리부(110)는 프레임(104), 용기 유닛(bowl unit)(112), 기판 지지 유닛(120), 연마 유닛(130), 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150), 브러쉬 유닛(160), 에어로졸 유닛(170), 패드 컨디셔닝 유닛(180) 및 비젼 시스템(190) 등을 포함한다. 이러한 기판 처리부(110)의 구성 요소(112 ~ 190)들은 하나의 프레임(104) 내부에 설치된다.

기판 지지 유닛(120)은 용기 유닛(112) 내부에 수용된다. 기판 지지 유닛(120)은 메인 이송 로봇(50)으로부터 이송된 기판(W)이 안착된다. 기판 지지 유닛(120)은 기판(W)의 연마 공정과 세정 공정이 이루어지는 동안 기판(W)을 지지 및 고정시킨다. 이 때, 비젼 시스템(190)은 프레임(111) 상부에 설치되어, 기판 지지 유닛(120)에 기판(W)이 안착된 상부에서 공정 진행 중 또는 공정 완료된 후에 기판(W)으로 처리액을 토출하는 노즐 유닛(140, 150)의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하기 위해, 적어도 노즐 유닛(140, 150)의 토출단(152)을 포함하는 범위(도 3의 RANGE_C)에 대한 영상을 획득한다.

구체적으로, 기판 지지 유닛(120)은 기판(W)이 안착되는 스핀 헤드(도 3의 122), 스핀 헤드(122)와 결합되어 스핀 헤드(122)를 회전시키는 회전축(도 4의 124) 및, 회전축(124)을 회전시키는 구동부(미도시됨)를 포함한다. 회전축(124)은 스핀 헤드(122)의 하단 중앙에 결합된다. 회전축(124)은 대체로 원기둥 형상을 가지며, 연마 공정 및 세정 공정이 진행되는 동안, 스핀 헤드(122)를 회전시킨다. 구동부는 연마 공정 및 세정 공정 시, 제어부(102)의 제어를 받아서 스핀 헤드(122)를 회전시킨다.

용기 유닛(112)은 기판 지지 유닛(120)을 둘러싸고, 기판(W)의 연마 공정 및 세정 공정이 이루어지는 공간을 제공한다. 용기 유닛(112)은 상부가 개방되며, 개방된 상부를 통해 스핀 헤드(122)가 노출된다. 예를 들어, 용기 유닛(112)은 연마 및 세정 공정을 각각 처리하기 위한 제 1 및 제 2 처리 용기(bowl)(도 4의 112a, 112b)를 포함한다. 용기 유닛(112)은 제 1 및 제 2 처리 용기(112a, 112b)에 대응하여 연마 및 세정 공정에서 사용된 처리액을 각각 회수하는 제 1 및 제 2 회수통(미도시됨) 및, 연마 및 세정 공정시, 각 공정에 따라 스핀 헤드(122)와 용기 유닛(112) 간의 수직 위치가 조절되도록 제 1 및 제 2 처리 용기(112a, 112b)를 상하로 이동시키는 승강 부재(미도시됨) 등을 포함한다.

한편, 용기 유닛(112)의 외측에는 연마 유닛(130), 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150), 브러쉬 유닛(160), 에어로졸 유닛(170) 및 패드 컨디셔닝 유닛(180)이 설치된다. 또 용기 유닛(112)의 상부에는 비젼 시스템(190)이 설치된다.

연마 유닛(130)은 기판 지지 유닛(120)에 고정된 기판(W)의 표면을 화학적 기계적으로 연마하여 기판(W)의 표면을 연마한다.

구체적으로 연마 유닛(130)은 기판 표면을 연마하는 연마 헤드(134)를 포함한다.

연마 헤드(134)는 기판(W)과 접촉하여 기판(W) 표면을 연마하는 연마 패드(132)가 구비되고, 연마 공정 시 스핀 헤드(122)에 고정된 기판(W)의 상부에 배치된다. 연마 헤드(134)는 기판(W)을 연마하기 위한 슬러리(slurry) 등의 처리액을 분사하면서 기판(W)에 접촉된 상태로 회전하여 기판(W) 표면을 연마한다. 이 때, 연마 헤드(134)는 연마 패드(132)를 기판(W)의 표면을 가압하면서 회전시킨다. 연마 헤드(134)는 연마 공정 시, 상하 이동 및, 기판(W)의 중심 영역과 가장자리 사이를 스윙 이동하여 기판(W)의 상부에서 원호 형태로 수평 왕복 이동한다. 또 연마 유닛(130)은 연마 공정이 완료되면, 연마 헤드(134)가 패드 컨디셔닝 유닛(180)에 수용된 상태로 대기하며, 이 때, 연마 패드(132)의 세정 및 재생 공정이 이루어진다.

제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150)은 기판(W)의 연마 공정 및 세정 공정에 필요한 처리액을 기판 지지 유닛(120)에 고정된 기판(W)에 공급한다.

제 1 노즐 유닛(140)은 용기 유닛(112)을 사이에 두고 연마 유닛(130)과 마주하게 설치되며, 용기 유닛(112)의 외측벽에 고정 설치된다. 연마 공정 또는 세정 공정 시, 제 1 노즐 유닛(140)은 스핀 헤드(122)에 고정된 기판(W)에 처리액을 분사하여 기판(W)을 세정한다. 제 1 노즐 유닛(140)은 용기 유닛(112)의 측벽 상단에 고정된 다수의 분사 노즐들을 구비하여, 기판(W)로 처리액을 분사한다. 분사 노즐들에서 분사되는 처리액은 기판(W)의 세정 또는 건조를 위한 처리액일 수도 있고, 건조를 위한 건조 가스일 수도 있다.

제 2 노즐 유닛(150)은 용기 유닛(112) 및 제 1 노즐 유닛(140)을 사이에 두 고 연마 유닛(130)과 마주하게 설치된다. 제 2 노즐 유닛(150)은 처리액을 분사하는 약액 노즐을 구비하고, 세정 공정 시 스핀 헤드(122)에 고정된 기판(W)에 처리액을 분사하여 기판(W)을 세정한다. 제 2 노즐 유닛(150)은 스윙 이동이 가능하며, 세정 공정시 스윙 동작을 통해 약액 노즐의 토출단(152)을 스핀 헤드(122)의 상부에 배치시킨 상태에서 처리액을 분사한다. 물론 제 2 노즐 유닛(150)은 기판(W) 상부와 용기 유닛(112) 외측 사이를 직선 왕복 이동 가능하도록 제공될 수 있다.

브러쉬 유닛(160)은 연마 공정 후 기판(W) 표면의 이물질을 물리적으로 제거한다. 브러쉬 유닛(160)은 기판(W)에 표면에 접촉되어 기판(W) 표면의 이물질을 물리적으로 닦아 내는 브러쉬 패드를 구비하고, 스윙이 가능하다. 세정 공정시, 브러쉬 유닛(160)은 스윙 동작을 통해 브러쉬 패드를 스핀 헤드(122)의 상부에 배치시킨 상태에서 브러쉬 패드를 회전시켜 스핀 헤드(122)에 고정된 기판(W)을 세정한다. 브러쉬 유닛(160)의 일측에는 에어로졸 유닛(170)이 배치된다.

에어로졸 유닛(170)은 스핀 헤드(122)에 고정된 기판(W)에 처리액을 미세 입자 형태로 고압 분무하여 기판(W) 표면의 이물질을 제거한다. 예를 들어, 에어로졸 유닛(170)은 초음파를 이용하여 처리액을 미세 입자 형태로 분무한다.

브러쉬 유닛(160)과 에어로졸 유닛(170)은 연마 완료된 기판(W)을 기판 지지 유닛(120)에 고정된 상태에서 세정 공정을 처리하는 세정 유닛이다. 그러므로 브러쉬 유닛(160)은 비교적 큰 입자의 이물질을 제거하는 데 사용되며, 에어로졸 유닛(170)은 브러쉬 유닛(160)에 비해 비교적으로 작은 입자의 이물질을 제거하는 데 사용된다.

패드 컨디셔닝 유닛(180)은 연마 유닛(130)이 홈 포트(home port)에서 대기 중일 때, 연마 유닛(130)을 세정 및 재생시킨다. 패드 컨디셔닝 유닛(180)은 내부에 연마 헤드(132)가 수용되어, 연마 패드의 재생 공정을 처리한다. 따라서 연마 유닛(130)은 연마 공정이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(132)가 패드 컨디셔닝 유닛(180)으로 이동하여, 연마 헤드(132)가 수용된 상태로 대기하며, 이 때, 연마 패드의 재생 공정을 처리한다.

그리고 비젼 시스템(190)은 기판(W) 상부에 위치된 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150)들의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하기 위하여, 공정 전후 및 공정 진행 중에 실시간으로 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150)들에 대한 영상을 촬영하여 비젼 처리한다. 이 때, 비젼 시스템(190)은 촬영 장치(192)의 촬영 방향이 경사진 위치에서 노즐 유닛(140, 150)들을 촬영하기 때문에, 이에 대한 위치를 보상하여 비젼 처리한다.

구체적으로, 비젼 시스템(190)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 촬영 장치(192), 조명 장치(194) 및, 비젼 처리부(196)를 포함한다. 비젼 처리부(196)는 제어부(102)와 전기적으로 연결된다.

촬영 장치(192)는 예를 들어, 카메라, 이미지 센서 등으로 구비되며, 기판 지지 유닛(120)의 상부에 고정 설치된다. 예를 들어, 촬영 장치(192)는 기판 지지 유닛(120)에 대향하여 프레임(104)의 상부 일측 모서리에 고정 설치되어, 적어도 기판 지지 유닛(120)에 로딩된 기판(W)으로 처리액을 토출하는 제 1 또는 제 2 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)을 포함하는 범위(RANGE_C)를 촬영한다. 촬영 장치(192)는 기판 지지 유닛(120)에 고정된 기판(W)으로 처리액을 토출하는 제 1 또는 제 2 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)에 대한 캡쳐 영상을 획득하고, 캡쳐 영상을 비젼 처리부(196)로 제공한다.

조명 장치(194)는 촬영 장치(192) 일측에 설치되어 촬영 장치(192)가 선명한 영상을 획득할 수 있도록 광을 출력한다.

그리고 비젼 처리부(196)는 내부에 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150)들 각각에 대한 적어도 하나의 기준 영상을 저장하고, 실시간으로 제 1 또는 제 2 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)을 촬영한 캡쳐 영상과 비교한다. 이를 위해 비젼 처리부(194)는 내부에 영상들을 비교 및 판별, 처리하는 비젼 알고리즘(미도시됨)을 구비한다. 예를 들어, 비젼 알고리즘은 기준 영상과 캡쳐 영상을 비교하여 두 영상 간의 차이점을 검출하고, 검출 결과를 통해 노즐 유닛의 토출단(152)으로부터 미세 유량의 처리액이 기판(W)으로 토출되는지를 감지한다.

이를 위해 비젼 알고리즘은 기준 영상 및 캡쳐 영상을 캘리브레이션 작업(calibration process) 예를 들어, 이진화, 교정 처리, 경계 검출, 위치 추출 및 오차 검출 등의 과정을 처리한다. 또 비젼 알고리즘은 비젼 처리된 기준 영상과 캡쳐 영상을 비교하여, 미세 유량의 처리액이 토출되는지를 감지한다. 이러한 비젼 처리부(196)는 기준 영상과 캡쳐 영상의 비교 결과를 제어부(102)로 제공한다.

제어부(102)는 비젼 처리부(196)의 검출 결과에 대응하여 해당 기판 처리부(110)의 인터락(interlock)을 제어한다. 예를 들어, 제어부(102)는 기판(W)으로 미세 유량의 처리액이 토출되면, 스핀 헤드(122), 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150) 등의 회전, 이동 및 처리액 공급 등을 중지시킨다. 이어서 제어부(102)는 외부로 인터락이 발생되었음을 알리는 알람을 발생한다.

구체적으로 도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 제 1 및 제 2 노즐 유닛(140, 150)들 각각으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 라인(108) 상에 설치되는 적어도 하나의 밸브(106)를 포함한다.

밸브(106)는 제어부(102)의 제어를 받아서 노즐 유닛(140, 150)으로 처리액을 공급, 차단(ON, OFF)하고, 처리액이 차단되면, 노즐 유닛(140, 150) 내부에 잔존하는 처리액을 흡입(SUCKBACK)한다. 이 때, 제어부(102)는 비젼 처리부(196)로 밸브(106)가 흡입하고 있음을 알려주는 제어 신호(CONTROL)를 제공한다.

밸브(106)에서 흡입 동작이 완료되면, 비젼 처리부(196)는 촬영 장치(102)로 해당 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)에 대한 영상을 획득하도록 명령 신호(INS_C)를 제공한다.

이에 응답해서 촬영 장치(192)는 기판(W)으로 처리액을 토출하는 제 1 또는 제 2 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)을 포함하는 범위(RANGE_C)를 촬영(CAPTURE)한다. 촬영 장치(192)는 촬영된 제 1 또는 제 2 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)에 대한 캡쳐 영상(IMAGE)을 비젼 처리부(196)로 제공한다.

비젼 처리부(196)는 내부에 구비된 기준 영상과, 촬영 장치(192)로부터 제공되는 캡쳐 영상(IMAGE)을 비교한다. 비교 결과, 두 영상에서 오차가 발생되면, 해당 노즐 유닛(140 또는 150)의 토출단(152)에서 미세 유량의 처리액이 토출된 것으로 감지하고, 그 감지 정보(DETECT_SL)를 제어부(102)로 제공한다.

이어서 제어부(102)는 감지 정보(DETECT_SL)에 대응하여 해당 기판 처리부(110)의 인터락(interlock) 및 알람(ALARM)을 발생시킨다.

계속해서 도 6 내지 도 8을 이용하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작을 상세히 설명한다. 여기서는 제 2 노즐 유닛(150)을 이용하여 처리액 토출 상태를 모니터링하는 과정을 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 비젼 시스템을 이용한 미세 유량 누출을 감지하는 처리 수순을 도시한 플로우챠트이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 단계 S200에서 기준 영상을 준비한다. 즉, 촬영 장치(192)를 이용하여 기준 영상을 획득하고, 기준 영상을 비젼 처리부(196)에 저장한다. 여기서 기준 영상은 노즐 유닛(150)으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 해당 노즐 유닛(150)의 토출단(152)으로부터 기판(W)으로 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태를 나타내는 이미지 데이터이다.

단계 S202에서 촬영 장치(192)를 이용하여 노즐 유닛(150)의 토출단(152)을 실시간으로 모니터링한다.

단계 S204에서 노즐 유닛(150)으로 처리액의 공급이 중지되고, 밸브(106)가 석백(suckback)되면, 단계 S206으로 진행하여 노즐 유닛(150)의 토출단(152)에 대한 영상을 캡쳐한다. 즉, 촬영 장치(192)로부터 석백된 노즐 유닛(150)의 토출단(152)에 대한 캡쳐 영상을 획득한다. 획득된 캡쳐 영상은 비젼 처리부(196)로 제공된다. 이 때, 비젼 처리부(196)은 기준 영상 및 캡쳐 영상을 비교 및 오차 검출을 위한 다양한 정보를 획득할 수 있도록 영상 처리한다. 이러한 영상 처리 방 법은 이미 공지된 기술이 다양하게 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 도 7 및 도 8에 도시된 영상 캘리브레이션 처리 방법을 이용한다.

단계 S208에서 비젼 처리부(196)는 기준 영상과 캡쳐 영상을 비교한다. 비교 결과, 두 영상이 오차가 발생되면, 이 수순은 단계 S210으로 진행하여, 미세 유량의 처리액이 기판(W)으로 토출되는 것을 감지하고, 그 감지 결과를 제어부(102)로 제공한다.

이어서 단계 S212에서 제어부(102)는 해당 기판 처리부(110)에 대해 인터락을 발생시키고, 동시에 외부로 알람을 발생시킨다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 비젼 시스템을 이용한 미세 유량 누출을 감지하는 처리 수순을 도시한 플로우챠트이고, 도 8은 도 7에 도시된 캘리브레이션 처리 수순을 도시한 플로우챠트이다.

먼저 도 7을 참조하면, 단계 S220에서 기준 영상을 획득하여 기준 영상에 대한 캘리브레이션을 처리한다. 이를 통해 기준 영상에 대한 캘리브레이션 파라메터를 획득한다. 획득된 기준 영상 및 기준 영상에 대한 캘리브레이션 파라메터는 비젼 처리부(196)에 저장된다.

단계 S222에서 촬영 장치(192)를 이용하여 공정 진행 중에 노즐 유닛(150)의 토출단(152)을 실시간으로 모니터링한다.

단계 S224에서 공정이 완료된 후, 노즐 유닛(150)으로 석백이 되는지를 석백 신호(SUCKBACK)를 수집한다. 즉, 제어부(102)가 노즐 유닛(150) 내부에 잔존하는 처리액이 기판(W)으로 토출되는 것을 방지하기 위하여, 밸브(106)를 통해 석백 제 어하면, 이를 통해 비젼 처리부(196)는 석백 신호(SUCKBACK)에 대응하는 제어 신호(CONTROL)를 받아들인다.

단계 S230에서 노즐 유닛(150)이 석백된 후, 노즐 유닛(150)의 토출단(152)에 대한 캡쳐 영상을 획득하고, 기준 영상과 동일한 과정으로 캡쳐 영상에 대한 캘리브레이션을 처리한다. 이를 통해 캡쳐 영상에 대한 캘리브레이션 파라메터를 획득한다.

여기서 단계 S220 또는 단계 S230의 기준 영상 또는 캡쳐 영상에 대한 캘리브레이션을 처리하는 수순을 설명한다.

즉, 도 8을 참조하면, 단계 S240에서 노즐 유닛(150)의 토출단(152)을 캡쳐하여 기준 영상 또는 캡쳐 영상을 획득한다.

단계 S242에서 기준 영상 또는 캡쳐 영상에 대한 캘리브레이션 작업을 처리한다. 예를 들어, 캘리브레이션 작업은 촬영 장치(192)로부터 획득된 영상을 이진화, 추출된 복수 개의 위치에 대한 인덱스(index) 번호 부여, 각 위치의 좌표 맵핑(mapping), 노즐 유닛(150)의 토출단(152)에 대한 경계 검출(edge detection), 노즐 유닛(150)의 토출단(152)에 대한 영상 클리핑(clipping) 및, 미세 유량의 처리액 토출을 검출하기 위한 중심점 추출 등을 순차적으로 처리한다. 이러한 캘리브레이션 작업은 영상 처리 기술 분야에서는 이미 공지된 기술이므로, 여기서 구체적인 설명은 생략한다.

이어서 단계 S244에서 영상 캘리브레이션 처리 결과에 따라 기준 영상 또는 캡쳐 영상에 대한 캘리브레이션 파라메터를 획득한다. 이러한 캘리브레이션 파라메 터는 기준 영상 및 캡쳐 영상 간의 오차를 검출하는데 이용된다.

다시 도 7을 참조하면, 단계 S232에서 기준 영상 및 캡쳐 영상에 대한 캘리브레이션 파라메터들을 비교하여 오차를 계산한다.

단계 S234에서 계산 결과, 캡쳐 영상에서 미세 유량의 처리액이 기판(W)으로 토출되는 것을 나타내는지를 감지하고, 미세 유량의 처리액이 토출되면, 이 수순은 단계 S236으로 진행하여 해당 기판 처리부(110)의 인터락 및 알람을 발생시킨다.

이상에서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면;

도 2는 도 1에 도시된 기판 처리부의 구성을 도시한 도면;

도 3은 도 2에 도시된 기판 처리부의 평면도;

도 4는 도 2에 도시된 기판 처리부의 측면도;

도 5는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 구성을 도시한 블럭도;

도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 비젼 시스템을 이용한 미세 유량 누출을 감지하는 처리 수순을 도시한 플로우챠트;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 비젼 시스템을 이용한 미세 유량 누출을 감지하는 처리 수순을 도시한 플로우챠트; 그리고

도 8은 도 7에 도시된 캘리브레이션 처리 수순을 도시한 플로우챠트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 기판 처리 장치 102 : 제어부

104 : 프레임 106 : 밸브

110 : 기판 처리부 140, 150 : 노즐 유닛

190 : 비젼 시스템 192 : 촬영 장치

196 : 비젼 처리부

Claims

기판 처리 장치에 있어서:

프레임과;

상기 프레임의 내측 하단에 배치되고, 상면에 기판을 고정하는 기판 지지 유닛과;

상기 기판 지지 유닛에 고정된 기판으로 처리액을 공급하는 적어도 하나의 노즐 유닛 및;

상기 기판 지지 유닛의 상부에 고정 설치되어, 상기 노즐 유닛의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하고, 상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 기판으로 토출되는지를 감지하는 비젼 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 비젼 시스템은;

상기 노즐 유닛의 토출단에 대한 캡쳐 영상을 획득하는 촬영 장치와;

상기 촬영 장치의 캡쳐 영상 획득 시, 광을 출력하는 조명 장치 및;

상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태에 대한 기준 영상과, 상기 캡쳐 영상을 비교하여, 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액 이 토출되는지를 감지하는 비젼 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 촬영 장치는;

상기 기판 지지 유닛의 상면과 경사진 상부에 제공되어 상기 프레임의 내측 상단에 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판 처리 장치는 상기 노즐 유닛으로 처리액을 공급하는 공급 라인에 설치되는 밸브를 더 포함하되;

상기 비젼 시스템은 상기 밸브의 석백(suckback) 동작 후 상기 캡쳐 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치에 있어서:

기판의 공정을 처리하는 적어도 하나의 기판 처리부 및;

상기 기판 처리부를 제어하는 제어부를 포함하되;

상기 기판 처리부는;

프레임과;

상기 프레임의 내측 하단에 배치되고, 상면에 기판을 고정하는 기판 지지 유닛과;

상기 기판 지지 유닛의 일측에 배치되어, 상기 기판 지지 유닛에 고정된 기판으로 처리액을 공급하는 적어도 하나의 노즐 유닛와;

상기 기판 지지 유닛의 상면과 경사진 상부에 위치하고 상기 프레임의 내측 상단에 고정 설치되어, 상기 노즐 유닛의 토출단에 대한 캡쳐 영상을 획득하는 촬영 장치 및;

상기 촬영 장치로부터 상기 캡쳐 영상을 받아서 상기 노즐 유닛의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하고, 상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 기판으로 토출되는지를 감지하는 비젼 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 비젼 처리부는;

상기 노즐 유닛으로 처리액의 공급이 중지된 상태에서 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태에 대한 기준 영상과, 상기 캡쳐 영상을 비교하여, 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되는지를 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 기판 처리 장치는 상기 노즐 유닛으로 처리액을 공급하는 공급 라인에 설치되는 밸브를 더 포함하되;

상기 제어부는 상기 밸브와 전기적으로 연결되어 상기 노즐 유닛으로 처리액을 공급, 차단하고, 상기 노즐 유닛의 내부에 잔존하는 처리액을 흡입하도록 상기 밸브를 제어하고, 그리고 상기 밸브가 흡입 동작 후, 상기 비젼 처리부로 상기 캡쳐 영상을 획득하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치의 처리 방법에 있어서:

상기 기판 처리 장치는 기판을 고정하는 기판 지지 유닛과, 상기 기판 지지 유닛 상부에서 기판으로 처리액을 공급하는 적어도 하나의 노즐 및, 상기 노즐의 토출단을 촬영하는 촬영 장치를 제공하고, 상기 노즐의 처리액 토출 상태를 실시간으로 모니터링하되;

상기 모니터링하는 것은 상기 노즐의 석백 동작 후 상기 촬영 장치로 상기 노즐의 토출단에 대한 캡쳐 영상을 획득하여, 상기 노즐의 내부에 잔존하는 처리액이 기판에 토출되는지를 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 캡쳐 영상을 획득하는 것은;

상기 촬영 장치가 상기 기판 지지 유닛의 상부 일측에 고정 설치되어 상기 기판 지지 유닛의 상면과 경사진 방향에서 상기 노즐의 토출단을 촬영하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 감지하는 것은;

상기 노즐의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되지 않는 정상 상태에 대한 기준 영상을 구비하고, 상기 기준 영상과 상기 캡쳐 영상을 비교하여, 오차가 발생되면 상기 노즐 유닛의 토출단으로부터 미세 유량의 처리액이 토출되는 것으로 감지하는 기판 처리 장치의 처리 방법.