KR20240066876A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20240066876A
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김경우
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홍영진
오수찬
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이남훈
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 둘레에 접촉되고 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러; 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제1 센서; 상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로, 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 신호 처리부;를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {APPARATUS OF PROCESSING SUBSTRATE AND METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명의 기술적 사상은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 대한 것이다.
반도체 소자의 제조 시, 웨이퍼와 같은 기판에 대한 연마 공정, 예를 들어 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정을 수행하고, 연마 처리된 기판에 대해 세정 공정을 수행할 수 있다. 기판에 대한 세정 공정은, 기판을 회전시키면서, 기판에 세정액을 공급하고 세정 브러쉬를 이용하여 기판의 표면을 물리적으로 세정하는 것을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 둘레에 접촉되고 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러; 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제1 센서; 상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로, 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 신호 처리부;를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 둘레를 따라 배열되고, 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러; 상기 복수의 롤러 중 하나인 제1 롤러를 지지하도록 구성된 제1 지지 기둥; 상기 제1 지지 기둥에 결합된 제1 센서 브라켓; 상기 제1 센서 브라켓에 탑재되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격으로 인해 발생된 진동을 감지하도록 구성된 제1 센서; 및 상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로 상기 복수의 롤러 각각과 상기 기판의 상기 노치 간의 접촉 주기를 검출하도록 구성된 신호 처리부;를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 둘레를 따라 배열되고, 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러; 상기 복수의 롤러 중 하나인 제1 롤러를 지지하도록 구성된 제1 지지 기둥; 상기 제1 지지 기둥에 결합된 제1 센서 브라켓; 상기 제1 센서 브라켓에 탑재되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제1 센서; 상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하고, 시간 경과에 따른 상기 기판의 단위 시간당 회전수에 대한 회전수 데이터를 생성하도록 구성된 신호 처리부; 상기 신호 처리부에서 전송된 상기 회전수 데이터를 서버로 전송하도록 구성된 데이터 전송부; 상기 기판의 주면을 물리적으로 세정하도록 구성되고, 상기 기판의 상기 주면에 평행한 방향을 기준으로 회전하도록 구성된 세정 브러쉬; 및 상기 기판에 세정액을 분사하도록 구성된 세정액 분사 노즐;을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 기판의 둘레에 접촉된 복수의 롤러를 이용하여 상기 기판을 회전시키는 단계; 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 제1 센서로 감지하는 단계; 상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하는 단계; 및 상기 기판을 세정하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 복수의 롤러와 기판 간의 충격 및/또는 상기 충격에 의해 발생된 진동을 센서로 감지하고, 상기 센서에서 출력된 센싱 신호를 기초로 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하므로, 복수의 롤러와 기판 간의 슬립이 발생된 경우에도 기판의 단위 시간당 회전수를 높은 신뢰성으로 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 일부분을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 기판 처리 장치의 동작 예들을 개략적으로 나타내는 구성도들이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판의 단위 시간당 회전수의 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5의 S130 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 7은 신호 처리부에서 제1 센싱 신호를 처리하여 생성된 신호를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 구성도이다.
도 9는 도 8의 기판 처리 장치의 일부를 나타내는 구성도이다.
도 10는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 기판(WF)에 대한 세정 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(100)는 기판(WF)에 대한 습식 세정 및/또는 건식 세정을 수행하도록 구성될 수 있다.
여기서, 기판(WF)은 기판(WF) 그 자체, 또는 기판(WF)과 기판(WF)의 표면 상에 형성된 물질층이 포함된 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, "기판(WF)의 표면"이라 함은 기판(WF) 그 자체의 표면, 또는 기판(WF) 상에 형성된 물질층의 표면을 의미할 수 있다. 기판(WF)은 평면에서 보았을 때 원 형태를 가질 수 있다. 상기 기판(WF)은 예를 들어, 웨이퍼일 수 있다. 상기 기판(WF)은 그 둘레에 노치(NT)를 가질 수 있다. 상기 기판(WF)의 노치(NT)는 기판(WF)의 둘레에 형성된 홈으로 이해될 수 있다. 상기 기판(WF)의 노치(NT)는 웨이퍼의 결정 방향을 나타내며, 기판 처리 공정을 수행하는 동안 기판(WF)을 기준 방향으로 정렬하기 위해 이용될 수 있다. 기판(WF)이 직경이 일정한 원 형태의 웨이퍼일 때, 기판(WF)의 반경(기판(WF)의 중심과 기판(WF)의 둘레 사이의 거리)은 노치(NT)가 배치된 부분을 제외하고 일정할 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 복수의 롤러(110), 세정 브러쉬(cleaning brush)(161) 및 세정액 분사 노즐(163)을 포함할 수 있다.
복수의 롤러(110)는 기판(WF)의 둘레를 따라 배열되고, 복수의 롤러(110)는 각각 기판(WF)의 둘레에 접촉될 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 기판(WF)의 둘레를 따라 배열된 제1 내지 제4 롤러들(111, 112, 113, 114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 롤러들(111, 112, 113, 114)은 기판(WF)의 둘레를 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 복수의 롤러(110)는 기판(WF)의 둘레를 따라 서로 일정한 간격으로 이격될 수도 있고 서로 다른 간격으로 이격될 수도 있다. 도 1에서는 기판 처리 장치(100)가 4개의 롤러들(110)을 포함하는 것으로 예시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기판 처리 장치(100)는 2개, 3개 또는 5개 이상의 롤러들(110)을 포함할 수도 있다.
복수의 롤러(110)의 위치는 기판(WF)의 중심을 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 롤러(111)의 중심과 기판(WF)의 중심 사이의 방향을 기준 방향(또는 기준 축)으로 정의할 때, 개별 롤러(110)의 위치는 상기 기준 방향을 기준으로 결정된 각위치(angular position)로 정의될 수 있다. 제1 및 제3 롤러들(111, 113)은 기판(WF)의 중심에 대해 대칭적으로 배치될 수 있고, 제1 롤러(111)의 각위치와 제3 롤러(113)의 각위치 간의 차이는 180도(degree)일 수 있다. 제1 롤러(111)의 각위치는 0도이고 제3 롤러(113)의 각위치는 180도일 수 있다. 제2 및 제4 롤러들(112, 114)는 기판(WF)의 중심에 대해 대칭적으로 배치될 수 있고, 제2 롤러(112)의 각위치와 제4 롤러(114)의 각위치 간의 차이는 180도일 수 있다. 제2 롤러(112)의 각위치는 90도보다 작을 수 있고, 제4 롤러(114)의 각위치는 270도보다 작을 수 있다. 제1 롤러(111)와 제2 롤러(112) 간의 각위치 차이는 90도 보다 작을 수 있고, 제3 롤러(113)와 제4 롤러(114) 간의 각위치 차이는 90도 보다 작을 수 있다.
복수의 롤러(110)는 기판(WF)을 회전시키도록 구성될 수 있다. 복수의 롤러(110)는 각각 기판(WF)의 주면(기판(WF)의 상면 또는 하면)에 수직한 수직 방향(예를 들어, Z방향)을 기준으로 회전할 수 있다. 복수의 롤러(110)는 기판(WF)의 둘레에 접촉된 상태에서 회전 운동하고, 기판(WF)은 복수의 롤러(110)의 회전에 의해 기판(WF)의 주면에 수직한 수직 방향(예를 들어, Z방향)을 기준으로 회전할 수 있다. 개별 롤러(110)의 회전축(rotation axis) 및 기판(WF)의 회전축은 기판(WF)의 주면에 수직한 수직 방향(예를 들어, Z방향)에 평행할 수 있다.
상기 복수의 롤러(110)는 각각 기판(WF)에 접촉되는 공정 위치와 기판(WF)으로부터 이격된 대기 위치 사이에서 이동할 수 있다. 복수의 롤러(110)는 각각 이동 가이드에 이동 가능하게 설치되며, 액츄에이터에 의해 상기 공정 위치와 상기 대기 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 롤러(110)는 기판(WF)이 로딩 또는 언로딩을 위해 이동하는 동안 상기 대기 위치에 위치될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 롤러(110)는 하나 이상의 구동 롤러를 포함할 수 있다. 구동 롤러는 모터와 같은 액츄에이터에 연결되며, 액츄에이터에 의해 회전 운동하도록 구성된다. 구동 롤러의 회전은 기판(WF)의 회전을 야기할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 롤러(110) 중 일부는 구동 롤러고, 복수의 롤러(110) 중 다른 일부는 아이들러(idler) 롤러일 수 있다. 상기 아이들러 롤러는 별도의 액츄에이터에 연결되지 않으며, 구동 롤러에 의해 회전하는 기판(WF)과의 마찰에 의해 수동적으로 회전할 수 있다.
세정액 분사 노즐(163)은 기판(WF)에 세정액을 분사하도록 구성될 수 있다. 상기 세정액은 물, 탈이온수, 에탄올, 이소프로필 알코올, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 세정액을 저장 및 공급하는 세정액 소스, 상기 세정액 소스와 상기 세정액 분사 노즐(163) 사이에서 세정액을 전달하는 배관을 더 포함할 수 있다. 세정액 분사 노즐(163)은 기판(WF)의 상면 및/또는 하면에 세정액을 분사하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 기판 처리 장치(100)는 복수의 세정액 분사 노즐(163)을 포함할 수 있으며, 복수의 세정액 분사 노즐(163) 중 일부는 기판(WF)의 상면에 세정액을 분사하도록 구성되고 복수의 세정액 분사 노즐(163) 중 다른 일부는 기판(WF)의 하면에 세정액을 분사하도록 구성될 수 있다.
세정 브러쉬(161)는 기판(WF)을 물리적으로 세정하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 기판 처리 장치(100)는 세정 브러쉬(161)를 회전시키면서 기판(WF)을 세정하는 스크러버 세정(scrubber cleaning)을 수행하도록 구성될 수 있다. 세정 브러쉬(161)는 기판(WF)의 주면(즉, 기판(WF)의 상면 또는 하면)에 평행한 수평 방향을 기준으로 회전하도록 구성될 수 있다. 세정 브러쉬(161)의 회전 동안 세정 브러쉬(161)와 기판(WF)의 마찰에 의해, 기판(WF)의 표면에 잔류하는 이물질, 오염물질이 제거될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 기판 처리 장치(100)는 하나의 세정 브러쉬(161)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 기판 처리 장치(100)는 기판(WF)을 사이에 두고 이격된 2개의 세정 브러쉬(161)를 포함할 수 있으며, 2개의 세정 브러쉬(161) 중 하나는 기판(WF)의 상면을 세정하도록 구성될 수 있고 2개의 세정 브러쉬(161) 중 다른 하나는 기판(WF)의 하면을 세정하도록 구성될 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 복수의 롤러(110)에 의해 기판(WF)이 회전하는 동안 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 기판 처리 장치(100)는 기판(WF)의 분당 회전수(revolutions per minute, rpm)를 검출하도록 구성될 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 복수의 롤러(110) 중 적어도 하나에 연결된 제1 센서(131)와, 상기 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 신호 처리부(151)와, 상기 신호 처리부(151)에서 생성된 기판(WF)의 단위 시간당 회전수에 대한 회전수 데이터(RD)를 전송받고 상기 회전수 데이터(RD)를 기판 처리 장치(100)의 다른 기기에 전송하도록 구성된 데이터 전송부(153)를 포함할 수 있다.
제1 센서(131)는 복수의 롤러(110) 중 하나인 제1 롤러(111)에 연결되며, 복수의 롤러(110)에 의해 기판(WF)이 회전하는 동안 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격에 의해 발생된 진동을 실시간으로 검출하도록 구성될 수 있다.
기판(WF)이 회전하는 동안, 롤러들(110)이 기판(WF)의 노치(NT)에 접촉하는 시기에는 상대적으로 큰 충격 및/또는 진동이 제1 센서(131)에 감지되고, 롤러들(110)이 기판(WF)의 노치(NT)를 제외한 기판(WF)의 다른 둘레 부분에 접촉하는 시기에는 상대적으로 작은 충격 및/또는 진동이 제1 센서(131)에 감지될 수 있다. 롤러들(110)이 기판(WF)의 노치(NT)에 접촉하는 시기에서, 제1 센싱 신호(SS1)의 진폭은 롤러들(110)과 기판(WF) 간의 충격의 크기 및/또는 상기 충격으로 인해 발생된 진동의 크기에 비례할 수 있다. 롤러들(110)이 기판(WF)의 노치(NT)에 접촉하는 시기에 상대적으로 큰 충격 및/또는 진동이 발생하므로, 제1 센서(131)는 제1 롤러(111)와 기판(WF) 간의 충격을 감지할 뿐만 아니라 제1 롤러(111)를 제외한 다른 제2 내지 제4 롤러들(112, 113, 114)과 기판(WF) 간의 충격을 감지할 수 있다. 이에 따라, 기판(WF)의 1회전 동안, 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)는 롤러들(110)의 개수에 대응된 횟수의 피크점을 가질 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(100)가 4개의 롤러들(110)을 포함하는 경우, 기판(WF)의 1회전 동안 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)는 4회의 피크점을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 센서(131)가 연결된 제1 롤러(111)는 구동 롤러일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 센서(131)가 연결된 제1 롤러(111)는 아이들러 롤러일 수 있다.
상기 제1 센서(131)는 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 상기 충격으로 인해 발생된 진동을 측정하기 위한 다양한 센서를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 센서(131)는 접촉식 센서를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 제1 센서(131)는 비접촉식 센서를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 센서(131)는 진동 센서, 가속도 센서, 감압 센서, 변위 센서, 하중 센서, 스트레인 게이지, 피에조 센서, 적외선 센서, 홀 센서, 로드셀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1에서는 기판 처리 장치(100)가 제1 롤러(111)에 연결된 제1 센서(131)를 포함하는 것으로 예시되었으나, 일부 예시적인 실시예들에서 기판 처리 장치(100)는 서로 다른 롤러들(110)에 연결된 복수의 센서를 포함할 수도 있다. 이 경우, 복수의 센서는 각각 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 상기 충격으로 인해 발생된 진동을 검출하도록 구성될 수 있다. 복수의 센서의 개수는 복수의 롤러(110)의 개수와 동일할 수도 있고 또는 복수의 롤러(110)의 개수보다 작을 수도 있다.
신호 처리부(151)는 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)를 전송 받고, 제1 센싱 신호(SS1)를 처리하여 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 신호 처리부(151)는 제1 센서(131)와 신호를 전송할 수 있도록 연결되며, 씨리얼(serial) 통신 모듈 및 ADC(Analog to Digital Conversion) 모듈을 가질 수 있다. 제1 센서(131)의 종류에 따라 상기 씨리얼 통신 모듈 및 ADC 모듈 중 하나가 선택되어 구동될 수 있다. 신호 처리부(151)는 시간 경과에 따른 기판(WF)의 단위 시간당 회전수에 대한 회전수 데이터(RD)를 생성하고, 회전수 데이터(RD)를 실시간으로 데이터 전송부(153)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 회전수 데이터(RD)는 시간에 따른 기판(WF)의 rpm 변화에 대한 정보를 포함할 수 있다.
신호 처리부(151)는 제1 센싱 신호(SS1)의 피크점 발생 주기를 검출하고, 제1 센싱 신호(SS1)의 피크점 발생 주기를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 센싱 신호(SS1)를 처리하여 복수의 롤러(110) 각각과 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 시점 및/또는 접촉 주기를 검출할 수 있고, 복수의 롤러(110)와 노치(NT) 간의 접촉 시점 및/또는 접촉 주기로부터 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예를 들면, 복수의 롤러(110)의 배치(즉, 복수의 롤러(110)의 각위치들)는 알고있는 정보이므로, 복수의 롤러(110)의 배치에 대한 정보 및 제1 센싱 신호(SS1)의 피크점들에 대한 정보로부터 특정 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 주기를 검출할 수 있으며, 특정 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 주기로부터 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는, 복수의 롤러(110)의 배치에 대한 정보 및 복수의 롤러(110)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 시기에 대한 정보를 기초로, 복수의 롤러(110)에 의해 기판(WF)이 회전하는 동안 기판(WF)의 노치(NT)의 위치를 검출할 수 있고 복수의 롤러(110)에 의한 기판(WF)의 회전이 종료된 직후에 기판(WF)의 노치(NT)의 위치를 검출할 수 있다.
상기 신호 처리부(151)는 제1 센싱 신호(SS1)를 처리하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서와, 각종 데이터를 저장하도록 구성된 메모리 장치를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 소정의 연산 및 알고리즘을 수행하도록 구성되며, 예를 들어 마이크로 프로세서, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 상기 메모리 장치는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 현장 모니터링을 위한 모니터링용 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
데이터 전송부(153)는 신호 처리부(151)로부터 회전수 데이터(RD)를 전송받고 회전수 데이터(RD)를 서버(server)(155)로 전송할 수 있다. 상기 데이터 전송부(153)는 다른 기기와의 통신을 위한 통신 모듈, 예를 들어 IoT 모듈, 와이-파이(Wi-Fi) 모듈, 블루투스(Bluetooth) 모듈 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 데이터 전송부(153)는 회전수 데이터(RD)가 미리 결정된 허용 범위를 벗어난 경우, 알람(alarm)을 발생하거나 기판 처리 장치(100)의 동작 제어를 위한 인터락(interlock) 신호를 생성할 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)를 이용한 공정 전반을 제어하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 데이터 전송부(153)로부터 회전수 데이터(RD)를 전송 받고, 회전수 데이터(RD)를 기초로 기판 처리 장치(100)를 이용한 공정 전반을 제어하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 실시간으로 검출되는 회전수 데이터(RD)가 미리 결정된 허용 범위를 벗어난 경우, 제어부는 복수의 롤러(110)의 동작, 세정 브러쉬(161)의 동작 및/또는 세정액 분사 노즐(163)의 동작을 중지시킬 수 있다.
상기 제어부는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리 장치와, 소정의 연산 및 알고리즘을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세스는, 예를 들어 마이크로 프로세서, CPU, GPU 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)의 일부분을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 복수의 롤러(110)를 지지하는 복수의 지지 기둥을 포함할 수 있다. 도 2에서는 제1 롤러(111)를 지지하도록 구성된 제1 지지 기둥(121)이 예시적으로 도시되었으며, 제1 롤러(111) 외 다른 제2 내지 제4 롤러들(112, 113, 114)을 지지하도록 구성된 지지 기둥들은 제1 지지 기둥(121)과 실질적으로 동일할 수 있다. 복수의 지지 기둥은 각각 원 기둥 형태를 가질 수 있다. 개별 지지 기둥은 대응된 하나의 롤러(110)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 개별 롤러(110)는 대응된 개별 지지 기둥 상에서 회전 운동하며, 개별 지지 기둥은 개별 롤러(110)가 회전하는 동안 고정될 수 있다. 예를 들어, 개별 롤러(110)의 회전 샤프트는 대응된 지지 기둥 내에 삽입되며, 개별 롤러(110)의 진동은 회전 샤프트를 통해 대응된 지지 기둥으로 전달될 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 제1 센서(131)가 탑재되는 제1 센서 브라켓(141)을 포함할 수 있다. 제1 센서(131)는 제1 센서 브라켓(141)의 일측에 고정될 수 있으며, 제1 센서 브라켓(141)은 제1 지지 기둥(121)에 결합 또는 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 브라켓(141)은 제1 지지 기둥(121)의 측면에 결합될 수 있으며, 제1 지지 기둥(121)에 마주하는 제1 센서 브라켓(141)의 측면은 제1 지지 기둥(121)의 측면에 대응하여 오목한 형태를 가질 수 있다. 기판(WF)이 회전하는 동안 복수의 롤러(110)와 기판(WF)이 접촉하여 발생된 충격 및/또는 진동은 제1 지지 기둥(121) 및 제1 센서 브라켓(141)을 통해 제1 센서(131)로 전달될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1의 기판 처리 장치(100)의 동작 예들을 개략적으로 나타내는 구성도들로서, 도 3은 제1 롤러(111)가 기판(WF)의 둘레에 접촉된 상태를 나타내고, 도 4는 제1 롤러(111)가 노치(NT)가 제공된 기판(WF)의 둘레 부분에 접촉된 상태를 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 센서(131)는 제1 센서 브라켓(141)을 통해 제1 지지 기둥(121)의 측면에 연결될 수 있으며, 제1 지지 기둥(121) 및 제1 센서 브라켓(141)을 통해 전달된 진동을 감지하도록 구성될 수 있다.
제1 센서(131)는 서로 수직한 3개의 센싱 방향(즉, 제1 센싱 방향(SD1), 제2 센싱 방향(SD2), 및 제3 센싱 방향(SD3))으로 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 상기 충격으로 인해 발생된 진동을 감지하도록 구성될 수 있다. 제1 센싱 방향(SD1)은 제1 지지 기둥(121)의 축 방향(예를 들어, 기판(WF)의 상면에 수직한 방향 또는 Z방향)이고, 제2 센싱 방향(SD2)은 제1 센서(131)의 센싱면에 수직한 방향(예를 들어, 제1 롤러(111)와 기판(WF) 간의 접점에서의 기판(WF)의 접선 방향)이고, 제3 센싱 방향(SD3)은 제1 지지 기둥(121)의 측면의 접선 방향(예를 들어, 제1 롤러(111)와 기판(WF) 간의 접점에서의 기판(WF)의 반경 방향)일 수 있다. 이에 따라, 제1 센싱 신호(SS1)는 제1 센싱 방향(SD1)으로 측정된 충격 및/또는 진동에 대한 제1 서브 센싱 데이터, 제2 센싱 방향(SD2)으로 측정된 충격 및/또는 진동에 대한 제2 서브 센싱 데이터, 및 제3 센싱 방향(SD3)으로 측정된 충격 및/또는 진동에 대한 제3 서브 센싱 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(131)가 가속도 센서인 경우, 제1 센서(131)는 상기 제1 롤러(111)의 가속도를 시간에 따라 상기 제1 내지 제3 센싱 방향(SD1, SD2, SD3)으로 감지하며, 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)는 제1 내지 제3 센싱 방향(SD1, SD2, SD3)으로 측정된 상기 제1 롤러(111)의 가속도에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
신호 처리부(151)는 상기 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중 적어도 하나를 기초로, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 모두를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(131)가 가속도 센서일 때, 신호 처리부(151)는 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터를 모두 합하여 구한 데이터를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중 2개의 서브 센싱 데이터를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(131)가 가속도 센서일 때, 신호 처리부(151)는 제1 서브 센싱 데이터 및 제2 서브 센싱 데이터를 합하여 구한 데이터를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중 어느 하나의 서브 센싱 데이터를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중에서 제3 서브 센싱 데이터를 제외한 제1 및 제2 서브 센싱 데이터를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 복수의 롤러(110) 중에서 하나 이상의 관심 롤러를 결정하고, 제1 센싱 신호(SS1)에서 하나 이상의 관심 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격으로 성분을 증폭시킬 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 신호(SS1)에서 하나 이상의 관심 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 연관된 피크점에 상대적으로 큰 가중치를 곱하고, 다른 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 연관된 피크점에 상대적으로 작은 가중치를 곱할 수 있다.
제1 센서(131)가 복수의 롤러(110)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격을 제1 센싱 방향(SD1)으로 감지할 때, 제1 내지 제4 롤러(111, 112, 113, 114) 각각과 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 의한 신호들은 비교적 유사할 수 있다. 반면, 제1 센서(131)가 복수의 롤러(110)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격을 제2 센싱 방향(SD2)으로 감지할 때, 제1 롤러(111) 및 제3 롤러(113)는 180도의 각위치로 배치되어 있어 제1 롤러(111) 및 제3 롤러(113) 각각과 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 의한 신호의 크기는 상대적으로 크고, 제2 롤러(112) 및 제4 롤러(114) 각각과 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 의한 신호의 크기는 상대적으로 작을 수 있다. 신호 처리부(151)가 제1 및 제2 서브 센싱 데이터를 합하여 생성된 데이터를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하는 경우, 제1 롤러(111) 및 제3 롤러(113)를 관심 롤러로 결정하고 제1 롤러(111) 및 제3 롤러(113)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격으로 성분을 증폭시킴으로써, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수의 검출 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판(WF)의 단위 시간당 회전수의 검출 방법(S100)을 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 5를 도 1 내지 도 4와 함께 참조하여 예시적인 실시예들에 따른 기판(WF)의 단위 시간당 회전수의 검출 방법(S100)을 설명한다.
먼저, 복수의 롤러(110)를 이용하여 기판(WF)을 회전시킬 수 있다(S110). 예를 들어, 평면에서 보았을 때, 복수의 롤러(110)가 제1 회전 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전함에 따라, 기판(WF)은 제1 회전 방향에 반대된 제2 회전 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전할 수 있다.
다음으로, 기판(WF)이 복수의 롤러(110)에 의해 회전하는 동안, 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 사이의 충격 및/또는 상기 충격에 의해 발생된 진동을 제1 센서(131)로 감지한다(S120). 제1 센서(131)는 기판(WF)이 회전하는 동안 복수의 롤러(110) 각각과 기판(WF) 사이에 발생된 충격 및/또는 상기 충격에 의해 발생된 진동을 감지할 수 있다.
다음으로, 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)를 기초로, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출한다(S130). 신호 처리부(151)는 제1 센싱 신호(SS1)를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 생성하고 회전수 데이터(RD)를 생성한다. 신호 처리부(151)는 제1 센싱 신호(SS1)로부터 특정 롤러(예를 들어, 제1 롤러(111))와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 주기를 검출할 수 있고, 상기 특정 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 주기로부터 기판(WF)의 회전수의 변화를 시간 경과에 따라 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 주기가 1초인 경우, 기판(WF)의 rpm은 60일 수 있다.
도 6은 도 5의 S130 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다. 도 7은 신호 처리부(151)에서 제1 센싱 신호(SS1)를 처리하여 생성된 신호를 개략적으로 나타내는 그래프이다. 이하에서, 도 6 및 도 7을 도 1 내지 도 4와 함께 참조하여 예시적인 실시예들에 따른 기판(WF)의 단위 시간당 회전수 검출 방법을 설명한다.
먼저, 신호 처리부(151)는 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1)를 수신하고, 제1 센싱 신호(SS1)에 대한 노이즈 필터링을 수행하여 1차 연산 데이터를 생성한다(S210). 예시적인 실시예들에서, 노이즈 필터링은 저역 통과 필터(low pass filter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 노이즈 필터링에서 차단 주파수(cut off frequency)는 20Hz 내지 30Hz 사이로 결정될 수 있다. 노이즈 필터링이 저역 통과 필터에 한정되는 것은 아니며, 노이즈 필터링은 저역 통과 필터, 이동 평균 필터, 및/또는 평균 제곱 오차(mean squared error)를 통한 필터를 포함할 수 있다.
다음으로, 1차 연산 데이터에서 DC(direct current) 오프셋을 제거하여 2차 연산 데이터를 생성한다(S220). 예를 들어, 2차 연산 데이터를 생성하는 것은, 1차 연산 데이터에서 누적 평균(cumulative average)을 구하는 것과, 1차 연산 데이터에서 DC 오프셋이 제거되도록 1차 연산 데이터에서 누적 평균 값을 차감하는 것을 포함할 수 있다.
다음으로, 2차 연산 데이터를 제곱하여 음수 성분이 제거된 3차 연산 데이터를 생성한다(S230). 예를 들어, 제1 센서(131)가 가속도 센서인 경우, 제1 센싱 신호(SS1)는 양의 값과 음의 값을 포함하므로, 2차 연산 데이터를 제곱하는 것에 의해 음수 성분이 제거될 수 있다.
다음으로, 3차 연산 데이터에 대한 이동 평균 필터링을 수행하여 4차 연산 데이터를 생성한다(S240).
다음으로, 4차 연산 데이터에서 피크점들에 서로 다른 가중치(weight factor)를 곱해 5차 연산 데이터를 생성한다(S250). S250 단계는, 복수의 롤러(110) 중 관심있는 하나 이상의 특정 롤러와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 연관된 값들을 증폭시키기 위해 수행될 수 있다. S250 단계에서, 하나 이상의 관심 롤러를 결정하고, 복수의 롤러(110)의 배치(즉, 복수의 롤러(110)의 각위치들)에 대한 정보를 이용하여 상기 하나 이상의 관심 롤러에 연관된 관심 피크점들의 피크점 발생 주기를 결정할 수 있다. 관심 피크점들의 피크점 발생 주기를 결정되면, 4차 연산 데이터에서 관심 피크점들의 피크점 발생 주기에 있는 피크점들에는 상대적으로 큰 가중치를 곱하고 나머지 피크점들에는 상대적으로 작은 가중치를 곱할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 180도의 각위치 차이를 갖는 제1 롤러(111)와 제3 롤러(113)를 관심 롤러로 결정하고, 4차 연산 데이터에서 제1 롤러(111)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충돌로 인한 피크점과 제3 롤러(113)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충돌로 인한 피크점 사이의 시간이 관심 피크점 발생 주기로 결정될 수 있다. 4차 연산 데이터에서 관심 피크점 발생 주기에 있는 피크점들에는 상대적으로 큰 가중치를 곱하고 나머지 피크점들에는 상대적으로 작은 가중치를 곱할 수 있다. 그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 롤러(111)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충돌로 인한 피크점들(PP1)과 제3 롤러(113)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충돌로 인한 피크점들(PP2)을 증폭시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 센서(131)로부터 전송된 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중에서 제3 서브 센싱 데이터를 제외한 제1 및 제2 서브 센싱 데이터를 기초로 하여 S210 단계, S220 단계, S230 단계, 및 S240 단계를 차례로 수행하여 4차 연산 데이터를 생성하고, 상기 4차 연산 데이터를 처리함에 있어 관심 롤러로 결정된 제1 롤러(111)와 제3 롤러(113)에 연관된 값들에 상대적으로 큰 가중치를 곱하고 나머지 제2 롤러(112)와 제4 롤러(114)에 연관된 값들에 상대적으로 작은 가중치를 곱할 수 있다.
다음으로, 신호 처리부(151)는 5차 연산 데이터를 기초로, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다(S260). 예를 들어, 제1 롤러(111)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 충격에 연관된 피크점들(PP1)의 발생 주기가 1초인 경우, 기판(WF)의 rpm은 60일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, S210 내지 S260 단계들은 신호 처리부(151)의 서로 다른 프로세서에서 수행될 수 있다.
비교예에 따른 기판 처리 장치는 아이들러 롤러에 부착된 자석을 아이들러 롤러의 외부에 제공된 홀 센서(hall sensor)로 인식하여 기판의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 이러한 기판 처리 장치의 경우, 기판 처리에 이용되는 세정액의 유입으로 인해 아이들러 롤러와 기판 간의 마찰력이 낮아지는 경우, 아이들러 롤러와 기판 간의 슬립(slip)이 발생하고, 이러한 아이들러 롤러와 기판 간의 슬립에 의해 검출된 기판의 단위 시간당 회전수는 실제 기판의 단위 시간당 회전수보다 작게 나오는 문제가 있다. 검출된 기판의 단위 시간당 회전수는 실제 기판의 단위 시간당 회전수보다 작게 나오는 경우, 가성 인터락 신호가 발생되어 설비의 가동율이 저하된다.
그러나, 본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 상기 충격에 의해 발생된 진동을 센서로 감지하고, 상기 센서에서 출력된 센싱 신호를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하므로, 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 슬립이 발생된 경우에도 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 높은 신뢰성으로 검출할 수 있다. 기판(WF)의 단위 시간당 회전수의 검출의 신뢰성이 향상됨에 따라, 가성 인터락 신호에 의해 설비의 가동율이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 센서에서 출력된 센싱 신호에 대해 노이즈 제거, 필요한 피크 성분을 증폭시키기 위한 처리 등을 통해 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)를 개선할 수 있으므로, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수의 검출 신뢰성이 보다 더 향상될 수 있다.
나아가, 본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 센서에서 출력된 센싱 신호를 롤러의 점검 기준으로 활용할 수 있다. 구체적으로, 복수의 롤러(110)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉 시기를 검출할 수 있으므로, 특정 롤러(110)와 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉에 의해 발생된 신호의 값이 검출 시점에 따라 크게 변하는 경우 특정 롤러에 불량이 발생한 것으로 판단하여 특정 롤러에 대한 점검을 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 검출된 제1 센싱 신호(SS1) 및/또는 검출된 회전수 데이터(RD)를 설비 점검 기준으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 동일한 기판 처리 장치(100)를 이용하여 기판 처리 공정을 수행할 때, 검출된 제1 센싱 신호(SS1) 및/또는 검출된 회전수 데이터(RD)가 미리 결정된 범위를 벗어나는 경우, 불량 요소를 제거하기 위한 설비 점검을 수행할 수 있다. 또한, 다수의 기판 처리 장치들(100)에서 기판 처리 공정을 수행할 때, 각각의 기판 처리 장치(100)에서 검출된 제1 센싱 신호(SS1) 및/또는 검출된 회전수 데이터(RD)를 비교하여, 각각의 기판 처리 장치(100)에서의 설비 세팅 상태의 이상 유무를 판별할 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(101)를 나타내는 구성도이다. 도 9는 도 8의 기판 처리 장치(101)의 일부를 나타내는 구성도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 기판 처리 장치(100)와의 차이점을 중심으로 도 8 및 도 9에 나타난 기판 처리 장치(101)에 대해 설명한다.
도 8을 참조하면, 기판 처리 장치(101)는 복수의 롤러(110) 중 2개 이상의 롤러(110)에 연결된 복수의 센서를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 기판 처리 장치(101)는 제1 롤러(111)에 연결된 제1 센서(131) 외에, 제4 롤러(114)에 연결된 제2 센서(133)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 센서(133)는 상기 제1 센서(131)와 동종의 센서일 수 있다. 앞서 제1 센서(131)와 관련하여 설명된 것과 유사하게, 제2 센서(133)는 제2 센서 브라켓(143)에 탑재되고, 제2 센서 브라켓(143)은 제4 롤러(114)를 지지하는 제2 지지 기둥(123)의 측면에 결합 또는 부착될 수 있다. 제1 롤러(111) 및 제4 롤러(114)는 각각 구동 롤러일 수도 있고 또는 아이들러 롤러일 수도 있다. 제2 센서(133)는 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 상기 충격에 의해 발생된 진동을 감지하도록 구성되며, 제2 센싱 신호(SS2)를 출력할 수 있다. 제2 센서(133)의 센싱 방법은 앞서 설명된 제1 센서(131)의 센싱 방법과 실질적으로 동일 또는 유사하므로, 여기서 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
제1 센서(131)는 서로 수직한 3개의 센싱 방향(즉, 제4 센싱 방향(SD4), 제5 센싱 방향(SD5), 및 제6 센싱 방향(SD6))으로 복수의 롤러(110)와 기판(WF) 간의 충격 및/또는 상기 충격으로 인해 발생된 진동을 감지하도록 구성될 수 있다. 상기 제4 센싱 방향(SD4)은 제2 지지 기둥(123)의 축 방향(예를 들어, 기판(WF)의 상면에 수직한 방향 또는 Z방향)이고, 상기 제5 센싱 방향(SD5)은 제2 센서(133)의 센싱면에 수직한 방향(예를 들어, 제4 롤러(114)와 기판(WF) 간의 접점에서의 기판(WF)의 접선 방향)이고, 상기 제6 센싱 방향(SD6)은 제2 지지 기둥(123)의 측면의 접선 방향(예를 들어, 제2 롤러(113)와 기판(WF) 간의 접점에서의 기판(WF)의 반경 방향)일 수 있다. 이에 따라, 제2 센싱 신호(SS2)는 제4 센싱 방향(SD4)으로 측정된 충격 및/또는 진동에 대한 제4 서브 센싱 데이터, 제5 센싱 방향(SD5)으로 측정된 충격 및/또는 진동에 대한 제2 서브 센싱 데이터, 및 제6 센싱 방향(SD6)으로 측정된 충격 및/또는 진동에 대한 제3 서브 센싱 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 센서(133)가 가속도 센서인 경우, 제2 센서(133)는 상기 제4 롤러(114)의 가속도를 시간에 따라 제4 내지 제6 센싱 방향(SD4, SD5, SD6)으로 감지하며, 제2 센서(133)에서 출력된 제2 센싱 신호(SS2)는 제4 내지 제6 센싱 방향(SD4, SD5, SD6)으로 측정된 상기 제4 롤러(114)의 가속도에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 상기 제4 내지 제6 서브 센싱 데이터 중 적어도 하나를 기초로, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 신호 처리부(151)는 제1 센서(131)의 제1 센싱 신호(SS1)의 상기 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중 적어도 하나와 제2 센서(133)의 제2 센싱 신호(SS2)의 상기 제4 내지 제6 서브 센싱 데이터 중 적어도 하나를 기초로, 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있다.
신호 처리부(151)는 제1 센서(131)에서 출력된 제1 센싱 신호(SS1) 및 제2 센서(133)에서 출력된 제2 센싱 신호(SS2)를 기초로 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성될 수 있다. 제1 센서(131) 및 제2 센서(133)에서 출력된 센싱 신호들의 조합을 통해 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출하므로, 복수의 롤러(110) 각각과 기판(WF)의 노치(NT) 간의 접촉에 의해 생성된 신호를 증폭시킬 수 있고 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)를 높일 수 있다. 또한, 제1 센서(131) 및 제2 센서(133)에서 출력된 센싱 신호들의 조합하여, 복수의 롤러(110) 각각과 기판(WF) 간의 접촉 시기 및 접촉 주기를 보다 정밀하게 검출할 수 있다. 나아가, 제1 센서(131) 및 제2 센서(133)를 포함하므로, 제1 센서(131) 및 제2 센서(133) 중 어느 하나에 불량이 발생한 경우에도 설비의 정상적인 운영이 가능하므로, 설비의 가동율을 높일 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 방법(S300)을 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 및 도 10를 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 방법(S300)에 대해 설명한다.
먼저, 적어도 하나의 물질층을 가진 기판(WF)을 준비하고, 기판(WF)에 대한 연마 공정을 수행한다(S310). 예를 들어, 기판(WF)에 대한 연마 공정은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical polishing), 그라인딩 공정 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 기판 처리 장치(100)의 복수의 롤러(110)가 기판(WF)의 둘레에 접촉 가능하도록 기판(WF)을 위치시키고, 복수의 롤러(110)를 이용하여 기판(WF)을 회전시킨다(S320). 예를 들면, 기판(WF)을 미리 결정된 공정 위치에 위치시킨 이후, 복수의 롤러(110)가 기판(WF)의 둘레에 접촉 가능하도록 복수의 롤러(110)를 대기 위치로부터 공정 위치로 이동시킬 수 있다. 복수의 롤러(110) 중 적어도 하나가 회전 구동함에 따라, 기판(WF)이 회전할 수 있다.
다음으로, 기판(WF)이 회전하는 동안, 세정 브러쉬(161)를 이용하여 기판(WF)을 세정한다(S330). 예를 들어, 기판(WF)의 주면(즉, 기판(WF)의 상면 또는 하면)에 평행한 수평 방향을 기준으로 회전하며, 회전하는 세정 브러쉬(161)와 회전하는 기판(WF) 간의 마찰에 의해 기판(WF) 상의 오염 물질이 제거될 수 있다. 세정 브러쉬(161)를 이용하여 기판(WF)을 세정하는 동안, 세정액 분사 노즐(163)은 기판(WF)에 세정액을 분사할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 기판 처리 장치(100)는 기판(WF)에 대한 세정이 진행되는 동안 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 검출할 수 있으며, 검출된 기판(WF)의 단위 시간당 회전수를 기초로 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 기판(WF)의 단위 시간당 회전수가 미리 결정된 허용 범위를 벗어난 경우, 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하기 위해 알람 또는 인터락 신호를 발생할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면 기판(WF)의 단위 시간당 회전수가 정밀하게 검출되므로, 가성 알람 또는 가성 인터락 신호에 의해 설비의 가동율이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 기판 처리 장치 110: 롤러
131: 제1 센서 151: 신호 처리부
153: 데이터 전송부 155: 서버
161: 세정 브러쉬 163: 세정액 분사 노즐

Claims (20)

  1. 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서,
    상기 기판의 둘레에 접촉되고 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러;
    상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제1 센서;
    상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로, 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 신호 처리부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 진동 센서, 가속도 센서 및 감압 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 센싱 신호의 피크점 발생 주기를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 복수의 롤러 각각과 상기 기판의 상기 노치 간의 접촉 주기를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러 중 하나인 제1 롤러를 지지하는 제1 지지 기둥을 더 포함하고,
    상기 제1 센서는 상기 제1 지지 기둥에 연결된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 센서가 탑재된 센서 브라켓을 더 포함하고,
    상기 센서 브라켓은 상기 제1 지지 기둥에 결합된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러 중 하나인 제2 롤러를 지지하는 제2 지지 기둥; 및
    상기 제2 지지 기둥에 연결되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제2 센서;
    를 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 센싱 신호와 상기 제2 센서에서 출력된 제2 센싱 신호를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 복수의 롤러와 상기 기판 간의 충격을 서로 수직한 제1 센싱 방향, 제2 센싱 방향, 및 제3 센싱 방향으로 감지하도록 구성되고,
    상기 제1 센싱 신호는 상기 제1 센싱 방향으로 감지된 상기 복수의 롤러와 상기 기판 간의 충격에 대한 제1 서브 센싱 데이터, 상기 제2 센싱 방향으로 감지된 상기 복수의 롤러와 상기 기판 간의 충격에 대한 제2 서브 센싱 데이터, 및 상기 제3 센싱 방향으로 감지된 상기 복수의 롤러와 상기 기판 간의 충격에 대한 제3 서브 센싱 데이터를 포함하고,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 내지 제3 서브 센싱 데이터 중 적어도 하나를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 방향은 상기 기판의 주면에 수직한 방향이고,
    상기 제2 센싱 방향은 상기 제1 롤러와 상기 기판 간의 접점에서 상기 기판의 접선 방향이고,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 서브 센싱 데이터 및 상기 제2 서브 센싱 데이터를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 롤러는 액츄에이터에 의해 회전하도록 구성된 구동 롤러인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 롤러는 회전하는 상기 기판과 상기 제1 롤러 간의 마찰에 의해 수동적으로 회전하도록 구성된 아이들러(idler) 롤러인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 시간에 따른 상기 기판의 단위 시간당 회전수에 대한 회전수 데이터를 생성하고,
    상기 신호 처리부에서 전송된 상기 회전수 데이터를 서버로 전송하도록 구성된 데이터 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 주면을 물리적으로 세정하도록 구성된 세정 브러쉬를 더 포함하고,
    상기 세정 브러쉬는 상기 기판의 상기 주면에 평행한 방향을 기준으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서,
    상기 기판의 둘레를 따라 배열되고, 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러;
    상기 복수의 롤러 중 하나인 제1 롤러를 지지하도록 구성된 제1 지지 기둥;
    상기 제1 지지 기둥에 결합된 제1 센서 브라켓;
    상기 제1 센서 브라켓에 탑재되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격으로 인해 발생된 진동을 감지하도록 구성된 제1 센서; 및
    상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로 상기 복수의 롤러 각각과 상기 기판의 상기 노치 간의 접촉 주기를 검출하도록 구성된 신호 처리부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러 중 하나인 제2 롤러를 지지하도록 구성된 제2 지지 기둥;
    상기 제2 지지 기둥에 결합된 제2 센서 브라켓; 및
    상기 제2 센서 브라켓에 탑재되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제2 센서;
    을 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 센싱 신호 및 상기 제2 센서에서 출력된 제2 센싱 신호를 기초로, 상기 복수의 롤러 각각과 상기 기판의 상기 노치 간의 접촉 주기를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 노치(notch)를 가진 기판을 처리하도록 구성된 기판 처리 장치로서,
    상기 기판의 둘레를 따라 배열되고, 상기 기판을 회전시키도록 구성된 복수의 롤러;
    상기 복수의 롤러 중 하나인 제1 롤러를 지지하도록 구성된 제1 지지 기둥;
    상기 제1 지지 기둥에 결합된 제1 센서 브라켓;
    상기 제1 센서 브라켓에 탑재되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제1 센서;
    상기 제1 센서에서 출력된 제1 센싱 신호를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하고, 시간 경과에 따른 상기 기판의 단위 시간당 회전수에 대한 회전수 데이터를 생성하도록 구성된 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 전송된 상기 회전수 데이터를 서버로 전송하도록 구성된 데이터 전송부;
    상기 기판의 주면을 물리적으로 세정하도록 구성되고, 상기 기판의 상기 주면에 평행한 방향을 기준으로 회전하도록 구성된 세정 브러쉬; 및
    상기 기판에 세정액을 분사하도록 구성된 세정액 분사 노즐;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 센서는 가속도 센서를 포함하고,
    상기 제1 센서는 서로 수직한 제1 센싱 방향, 제2 센싱 방향, 및 제3 센싱 방향으로 상기 제1 롤러의 가속도를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 롤러는 액츄에이터에 의해 회전하는 구동 롤러인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러 중 하나인 제2 롤러를 지지하는 제2 지지 기둥;
    상기 제2 지지 기둥에 결합된 제2 센서 브라켓; 및
    상기 제2 센서 브라켓에 탑재되고, 상기 복수의 롤러와 상기 기판 사이의 충격을 감지하도록 구성된 제2 센서;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 가속도 센서이고,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 센싱 신호와 상기 제2 센서에서 출력된 제2 센싱 신호를 기초로 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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