KR100246574B1 - 레티클 정렬장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

레티클을 레티클 스테이지 위의 소정 위치에 정렬시키는 레티클 선 정렬장치 및 그 방법에 관한 것으로, 다수개의 레티클을 레티클 스테이지에 선 정렬시켜 노광공정에서 사용할 수 있도록 하여 생산성 증가를 기할 수 있는 레티클 선 정렬장치 및 그 방법을 제공하기 위하여 레티클을 레티클 스테이지 상의 소정의 위치에 올려놓기 위한 레티클 케리어와, 상기 레티클 스테이지 위에 설치되어 발광하는 광원과, 상기 레티클에 형성되어 상기 광이 통과할 수 있는 정렬 마크와, 상기 레티클 스테이지의 하측에 설치되어 상기 정렬 마크를 통과한 광을 수광하는 소정의 신호를 발생시키는 센서와, 상기 센서에서 수광된 정보를 비교판단하여 상기 케리어에 지령하는 제어계 및 중앙처리장치를 구비하였다.

Description

레티클 정렬장치 및 방법
제1도는 본 발명에 따른 레티클 로딩장치 및 레티클 정렬장치의 전체의 개요를 도시한 사시도이다.
제2도는 본 발명에 따른 레티클 정렬장치의 주요부를 도시한 블럭도이다.
제3도는 본 발명에 따른 레티클 정렬장치의 4개의 광 소자로 구성된 센서를 도시하였다.
제4도는 본 발명에 따른 레티클 선 정렬 신호처리의 계산 과정을 도시한 회로도이다.
제5도는 본 발명에 따른 레티클 정렬장치 및 방법을 설명하기 위하여 3개의 실시예를 도시한 예시도이다.
제6도는 본 발명에 따른 레티클 정렬장치의 케리어가 레티클을 로딩하는 위치를 도시한 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 레티클 케비넷 11 : 레티클
12 : 정렬 마크 20 : 케리어
21 : 포크 22 : 4절링크
30 : 레티클 스테이지 31 : 공구구멍
40 : 레티클 정렬장치 41 : 광원
42 : 제1렌즈 43 : 반사거울
44 : 제2렌즈 45 : 센서
47 : 센서인터페이스 48 : 중앙처리장치
49 : 모터 컨트롤러
본 발명은 레티클(reticle)의 이미지를 액정판(LCD plate) 또는 웨이퍼(wafer)면에 감광시키는 노광공정에 있어서, 레티클을 레티클 스테이지 위의 소정 위치에 정렬시키는 레티클 선 정렬장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레티클은 반도체칩과 광원 사이에 위치되어, 마치 필름과 같이 반도체칩에 회로를 인쇄하는데 사용되는 포토리소그래피법에서의 포토마스크로 이용된다. 이 레티클은 유리로 만들어 졌기 때문에 다른 문체와 부딪치면 쉽게 흠집이 발생함으로, 세심(細心)한 주의를 요한다.
반도체칩의 회로를 인쇄하기 위한 노광공정에서는 레티클을 레티클 스테이지(reticle stage)에 올려놓는 로딩(loading)공정이 있는데, 이때 레티클을 레티클 스테이지 위의 소정의 위치에 정확히 올려놓는 작업이 중요하다. 이는 노광하기 위하여 레티클 스테이지를 움직여 정렬하게 될 때 위치오차가 보정 가능한 범위이어야 하기 때문이다.
상술한 바와 같이. 레티클을 스테이지 위의 소정의 위치에 올려놓는 로딩(loading)공정을 진행하기 위해서는 레티클을 레티클 스테이지로 하강시켜 그 간격을 최소로 줄이고 회전 및 전후좌우로 움직이면서 그 위치를 맞추는 것이 필요하다. 다만 그 사이의 거리를 너무 좁히다 보면 레티클이 스테이지에 부딪쳐 흠집이 발생할 수 있으므로 주의해야 한다.
종래에는 레티클에 형성되어 있는 정렬 마크를 검출한 후에, 레티클정렬 현미경의 위치를 설정하기 위해 레티클 스테이지에 있는 기준마크를 상기 현미경 밑으로 이동시켜서 그 상대적인 위치를 확인한다. 그 다음, 현미경을 통해 레티클의 정렬 마크를 검색하여 선 정렬(pre-alignment)과 정 정렬(fine-alignment)을 동시에 행한다.
상기 종래의 방식은 1개의 레티클을 이용하여 노광 하는데 국한되며, 이렇게 1개의 레티클을 이용하면 여러 가지 면에서 불리하다. 예를 들면, 대형 LCD판을 노광하기 위해서는 여러 종류의 레티클을 이용하여 노광한다. 그러나 레티클을 레티클 스테이지 위에 하나씩 교체해 가면서 작업을 해야 하므로 레티클을 교체하는데 많은 시간이 소모된다. 이는 생산성 저하로 이어질 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 다수개의 레티클을 레티클 스테이지에 선 정렬시켜 노광공정에서 사용할 수 있도록 하여 생산성 증가를 가할 수 있는 레티클 선 정렬장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 레이클 선 정렬장치는 레티클을 레티클 스테이지 상의 소정의 위치에 올려놓기 위한 레티클 케리어와, 상기 레티클 스테이지 위에 설치되어 발광하는 광원과, 상기 레티클에 형성되어 상기 광이 통과할 수 있는 정렬 마크와, 상기 레티클 스테이지의 하측에 설치되어 상기 정렬 마크를 통과한 광을 수광하는 소정의 신호를 발생시키는 센서와, 상기 센서에서 수광된 정보를 비교판단하여 상기 케리어에 지령하는 제어계 및 중앙처리장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 정렬 마크의 모양이 십자모양이며, 상기 센서가 4개의 광 센서를 이용한 4분할 센서인 것을 특징으로 한다.
그리고 레티클 케리어를 이용하여 레티클을 흡착하여 레티클 스테이지 위에 소정의 간격이 이격된 상태로 위치시키는 단계와, 상기 이격된 상태에서 광원의 광을 상기 레티클에 형성된 정렬 마크를 통과하여 센서에 도달하도록 하는 단계와, 상기 센서에서 도달하는 광의 량에 따라 소정의 신호를 발생시키는 단계와, 상기 신호를 근거로 상기 레티클이 허용오차 범위에 포함되는지를 판단하는 단계와, 상기 신호가 허용오차 범위에 포함되면 레티클을 상기 레티클 스테이지에 올려놓으며, 포함되지 않으면 상기 신호를 근거로 상기 레티클 케리어에 소정의 수정 량을 신호로써 지령하는 단계와, 상기 지령에 의하여 레티클 케리어에서 상기 레티클의 위치를 수정하고, 상기 센서에서 상기 광원의 광량에 따라 신호를 발생시키는 전단계를 반복하는 단계를 포함하는 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 레티클 선 정렬장치 및 그 방법에 대하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 바명에 따른 레티클 로딩장치 및 레티클 정렬장치의 전체의 개요를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 레티클 로딩장치는 레티클 케비넷(10)에 저장된 레티클(11)을 레티클 케리어(20)의 포크(21)를 이용하여 레티클 스테이지(30)의 소정의 위치에 로딩시킨다.
레티클 정렬장치는 상기 레티클 로딩장치가 상기 레티클(11)을 레티클 스테이지(30)에 로딩시킬 때, 상기 레티클(11)이 레티클 스테이지(30)상의 소정의 장소에 위치되도록 하는 선 정렬이 되도록 한다. 이는 레티클 스테이지(30)위에 위치한 레티클의 상대적인 위치가 노광하기 위하여 레티클(11)을 정 정렬하는 과정에서 그 위치가 보정가능한 범위 내의 위치여야 하기 때문이다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 상기 레티클 정렬장치(40)는 광원(41)과, 상기 광원(41)의 광이 통과할 수 있도록 레티클에 형성된 정렬 마크(12)와, 이 정렬 마크(12)를 통과한 상기 광원(41)의 광을 수광하는 센서(45)를 포함한다. 그리고 상기 레티클 정렬장치(40)는 상기 광원(41)과 상기 정렬 마크(12) 사이에는 소정의 위치에 광을 모아서 비추기 위한 제1렌즈(42)와 광의 경로를 변환시키는 거울이 마련되며, 상기 정렬 마크(12)와 센서(45) 사이에는 상기 정렬 마크(12)를 통과한 빛이 잘 수광될 수 있도록 한 제2렌즈(44)와 반사거울(44)와 반사거울(43)이 마련된다.
상기 센서(45)에는 이 센서(45)의 신호를 가공하여 상기 레티클 로딩장치에 구동신호를 제공하기 위하여 센서인터페이스보드(47), 중앙처리장치(48), 모터컨트롤러(49)가 연결되어 있다.
상기 마크는 열십자 형태의 것을 포함할 수 있으며, 상기 센서(45)는 제3도에 도시된 4개의 광 센서로 만들어진 4분할센서이다.
제3도에 도시된 바와 같은 2개의 센서(45)는 레티클(11)에 형성된 두 개의 정렬 마크(12)를 통해 상기 각 광 센서에 도달하는 광량에 비례하는 전류를 발생시킨다.
제4도는 레티클 선 정렬 신호처리의 계산 과정을 도시한 회로도이다. 도시된 바와 같이, 상기 센서(45)에서 발생된 전류량은 센서인터페이스보드(47:제2도 참조)의 회로 내에서 전압레벨로 변환되어 일차 가산된다. 그리고 전압 변환된 값은 신호처리가 용이하도록 전압 증폭과정을 통해 아날로그/디지탈 변환보드로 전달되어 중앙처리장치가 처리할 수 있는 디지탈 신호 형태로 변환하여 중앙처리장치(48:제2도 참조)로 전달되며, 중앙처리장치는 이 값을 알고리즘에 의해 연산하고 그 결과로 레티클이 허용오차보다 많이 이동된 상태를 계산한다.
센서(45)의 각 광 소자의 전류값으로 각각 X, Y 방향의 변위를 계산하는 식은 다음과 같이 나타낼 수 있으며, 이 수식은 센서인터페이스보드(47:제2도 참조) 내에 하드웨어적으로 구성되어 있다.
이 식에서, 11.1∼11.4는 제1센서의 1∼4번 광 소자의 출력량이며, 12.1∼12.4는 제2센서의 1∼4번 광소자의 출력전류량을 나타낸다.
제5(a)도 및 제5(b)도를 참조하면, Y방향의 오차는 없고 X방향 오차만 있을 때 레티클(11)은 X방향으로만 허용오차를 넘어 이동해 있으므로 식 ② 및 ③의 결과 값은 0이며, 식 ①의 결과는 중앙처리장치(48:제2도 참조)에 전달되고 중앙처리장치에 의해 적절한 펄스로 변환되어 상기 모터컨트롤러(49:제2도 참조)에 전송된다. 따라서 케리어의 X축 구동부가 구동된다.
제5(a)도 및 제5(c)도를 참조하면, Y방향으로만 허용오차 이상의 이동이 있을 경우 식 ①의 결과 값은 0이며 식 ② 및 ③의 결과는 0이 아닌 동일한 값을 갖게 된다. 이 값은 중앙처리장치에 전달되고 중앙처리장치에 의해 적절한 펄스로 변환되어 상기 모터컨트롤러(49:제2도 참조)에 전송된다. 따라서 케리어의 Y축 구동부가 구동된다.
제5(a)도 및 제5(d)도를 참조하면 θ방향으로 틀어짐이 발생한 경우, 위의 식 ①, ② 그리고 ③의 결과 값이 중앙처리장치에 전달되고 θ=tan-1((Y2-Y1)/D)에 의해 계산되면 중앙처리장치에 의해 적절한 펄스로 변환되어 상기 모터컨트롤러(49:제2도 참조)에 전송된다. 따라서 상기 케리어의 θ축 구동부가 구동된다.
이하 본 발명에 따른 레티클 선 정렬 장치 및 방법의 작동 및 단계를 제1도 및 제2도를 참조하면서 상세히 설명한다.
상기 레티클 케리어(20)의 포크(21)가 레티클(11)을 상기 레티클 스테이지(30) 위에 선 정렬하기 위하여 미소 간격이 이격된 상태로 하강한다. 이때 상기 스테이지에 설치된 공기구멍(31)으로부터 압축공기가 분출되고 상기 포크(21)와 상기 케리어(20)의 몸체 사이에는 4절링크(22)가 설치되어 레티클(11)을 스테이지(30)에 대하여 평행을 유지시킬 수 있어, 상기 레티클(11)과 스테이지(30)가 부딪쳐 흠집이 나는 것을 방지할 수 있다.
상기 레티클(11)을 흡착한 케리어(20)의 포크(21)가 스테이지(30)와 이격되어 있는 상태에서 레티클(11)의 선 정렬이 이루어진다. 즉, 상기 레티클 스테이지(30)위에 설치된 광원(40)으로부터 나오는 광은 제1렌즈(42)를 통과하여 집속되어 레티클(11)에 형성된 선 정렬 마크(12)에 비추고, 이 마크를 통과한 광은 반사거울(43)에 의해 반사되어 제2렌즈(44)를 통과하여 센서(45)에 도달한다.
상기 센서(45)에서 수광하여 발생한 신호는 센서인터페이스(47)를 통하여 중앙처리장치(48)로 전달 연산되어 레티클(11)의 이동된 정도가 허용오차 이내 인지를 판단한다. 그리고 상기 중앙처리장치(48)는 모터컨트롤러(48)를 통하여 케리어(20)의 X,Y,θ구동부(제1도 참조)에 신호를 전송하고 이 케리어(20) 구동부는 케리어 몸체 및/또는 포크를 움직여 허용오차 범위에 포함되도록 이동한다.
계속해서 케리어(20) 상의 레티클(11)이 허용오차 범위를 벗어난 경우는 다시 상기 센서(45)로부터 신호를 넘겨받아 중앙처리장치(2)가 연산하고 레티클이 허용오차 범위에 포함되는지를 판단한다.
상기 선 정렬 과정에서 상기 레티클(11)의 이동 상태가 중앙처리장치(48)에 프로그램된 허용오차 이내인 경우는 스테이지(30)의 공기구멍(31)으로 분출되는 압축공기 밸브(미도시)를 차단하고 진공밸브(미도시)를 열어서 레티클(11)이 스테이지(30)에 흡착되도록 한 다음, 케리어(20)의 진공밸브(미도시)를 닫는다. 그 결과 스테이지(30)가 선 정렬된 레티클(11)을 케리어(20)의 포크(21)로부터 옮겨 받게 되는 것이다.
제6도는 본 발명에 따른 레티클 정렬장치의 케리어가 레티클을 로딩하는 위치를 도시한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 케리어(20)가 레티클을 선 정렬하기 위하여 레티클을 로딩하는 위치를 2개의 지점에서 로딩하도록 하였다. 이는 하나의 지점에서 로딩하면 레티클 스테이지의 스트로크가 너무 크게되어 제작원가가 비싸게 되며 작동이 신속하지 못하기 때문이다.
레티클 스테이지(30) 위의 소정의 위치에 올려놓는 선 정렬 작업이 완료되면 레티클 스테이지를 움직여 후정렬을 마친후 노광공정이 시작된다.
본 발명에 따른 레티클 선 정렬장치 및 레티클 선 정렬방법을 이용하므로서 4매의 레티클을 동시에 로딩하여 노광할 수 있어 생산성 향상에 도움이 될 뿐만 아니라 선 정렬장치 및 방법이 간단하여 신속하여 정확하게 선 정렬할 수 있다.

Claims (6)

  1. 레티클을 레티클 스테이지 상의 소정의 위치에 올려놓기 위한 레티클 케리어와, 상기 레티클 스테이지 위에 설치되어 발광하는 광원과, 상기 레티클에 형성되어 상기 광이 통과할 수 있는 정렬 마크와, 상기 레티클 스테이지의 하측에 설치되어 상기 정렬 마크를 통과한 광을 수광하는 소정의 신호를 발생시키는 센서와, 상기 센서에서 수광된 정보를 비교판단하여 상기 케리어에 지령하는 제어계 및 중앙처리장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레티클 선 정렬장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정렬 마크의 모양이 십자모양이며, 상기 센서가 4개의 광센서를 이용한 4분할 센서인 것을 특징으로 하는 레티클 선 정렬장치.
  3. 제1항에 있어서, ΔX를 제1센서에의 X축 변위, ΔY1 제1센서에서의 Y축 변위, ΔY2를 제2센서에서의 Y축 변위로 놓을 때 상기 제어계는 상기 센서에서 발생된 각 신호를 하드웨어적으로 ΔX의 값을 (11.1+11.2)-(11.3+1.4)의 식에 의해 계산하고, ΔY1의 값을 (11.1+11.3)-(11.2+1.4)의 식에 의해 계산하고, ΔY2의 값을 (12.1+12.2)-(12.2+2.4)의 식에 의해 계산하는 인터페이스보드를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이클 선 정렬장치.
  4. 레티클 케리어를 이용하여 레티클을 흡착하여 레티클 스테이지 위에 소정의 간격이 이격된 상태로 위치시키는 단계와, 상기 이격된 상태에서 광원의 광을 상기 레티클에 형성된 정렬 마크를 통과하여 센서에 도달하도록 하는 단계와, 상기 센서에서 도달하는 광의 량에 따라 소정의 신호를 발생시키는 단계와, 상기 신호를 근거로 상기 레티클이 허용오차 범위에 포함되는지를 판단하는 단계와, 상기 신호가 허용오차 범위에 포함되면 레티클을 상기 레티클 스테이지에 올려놓으며, 포함되지 않으면 상기 신호를 근거로 상기 레티클 케리어에 소정의 수정량을 신호로써 지령하는 단계와, 상기 지령에 의하여 레티클 케리어에서 상기 레티클의 위치를 수정하고, 상기 센서에서 상기 광원의 광량에 따라 신호를 발생시키는 전단계를 반복하는 단계를 포함하는 특징으로 하는 레티클 선 정렬방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 센서의 신호를 근거로 레티클이 허용오차 범위에 포함되는지를 판단하는 단계는 인터페이스보드에서 ΔX를 제1센서에서의 X축 변위, ΔY1 제1센서에서의 Y축 변위, ΔY2를 제2센서에서의 Y축 변위로 놓을 때 ΔX의 값을 (11.1+11.2)-(11.3+1.4)에 의해 계산하고, ΔY1의 값을 (11.1+11.3)-(11.2+1.4)에 의해 계산하고, ΔY2의 값을 (12.1+12.2)-(12.2+2.4)에 의해 계산하고 중앙처리장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 레티클 선 정렬방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 ΔY1의 값과 ΔY2의 값을 이용하여 θ방향으로 틀어진 값을 tan-1((ΔY2-ΔY1)/D)에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 레티클 선 정렬방법.
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