KR100727612B1 - 얼라인 방법 및 얼라인 장치 - Google Patents

얼라인 방법 및 얼라인 장치 Download PDF

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이영석
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주식회사 대우일렉트로닉스
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Abstract

본 발명은 대상 기판과 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인할 수 있게 하는 얼라인 방법 및 얼라인 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 얼라인 방법은 각각 소정의 광량으로 조절된 하나 이상의 광원을 사용해, 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 측정하는 제 1 단계; 상기 측정 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하는 제 2 단계; 상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 제 3 단계; 상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 될 때까지 제 1 단계 내지 제 3 단계를 반복하는 제 4 단계; 및 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치를 기준으로 상기 대상 기판 및 상기 대상 마스크를 얼라인하는 제 5 단계를 포함한다.
얼라인 방법, 얼라인 장치, 얼라인 키, 인식율

Description

얼라인 방법 및 얼라인 장치{ALIGN METHOD AND ALIGN APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 얼라인 장치(100)의 간략화된 도면이다.
도 2는 도 1의 얼라인 장치(100)를 사용하여 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 얼라인하는 모습을 나타내는 A 부분의 확대 도면이다.
도 3은 도 1의 얼라인 장치(100)에서 제어부(116)의 일 구현예를 나타내는 확대 도면이다.
본 발명은 대상 기판과 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인할 수 있게 하는 얼라인 방법 및 얼라인 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 또는 각종 디스플레이 소자를 제조함에 있어서는, 반도체 기판 또는 절연 기판 상에 여러 가지 박막을 적층하고 이들 각각의 패턴을 형성하는 공정을 거치게 된다. 따라서, 상기 반도체 기판 또는 절연 기판, 즉, 대상 기판 상에 적층되는 각 박막 패턴을 정확한 위치에 형성할 필요가 있다. 만일, 대상 기판 상에 적층되는 각 박막 패턴이 정확한 위치에 형성되지 못하면, 각 박막 패턴 간의 전기적 연결이나 결합에 문제가 생기므로, 반도체 소자 또는 각종 디스플레이 소자 등의 특성이 현저히 저하될 수 있고, 더 나아가서는 상기 반도체 소자 또는 각종 디스플레이 소자 등이 동작되지 않는 불량이 다수 발생하여 전체적인 공정의 수율이 현저히 저하될 수도 있다. 이 때문에, 상기 대상 기판과, 상기 대상 기판 상에 각 박막 패턴을 형성하기 위한 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인하기 위한 얼라인 방법 및 얼라인 장치의 중요성은 아무리 강조되어도 지나치지 않다.
종래에는 이하에 설명하는 얼라인 방법을 사용해 대상 기판과 대상 마스크를 얼라인하였다.
우선, 하나 이상의 광원, 예를 들어, 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원 또는 백색(W) 광원 등을 사용해 소정의 광량으로 얼라인될 대상 기판 및 대상 마스크에 빛을 조사한다. 그리고, 이렇게 조사된 빛이 대상 기판 및 대상 마스크로부터 반사되면, 반사된 빛을 감지하여 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키를 인식한다.
그리고 나서, 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치를 서로 비교하여, 이들 얼라인 키의 위치가 서로 중첩되는지 여부를 판단한다.
그 결과, 이들 얼라인 키의 위치가 서로 정확히 중첩되거나 어느 정도의 위치 차이가 있더라도 이러한 위치 차이가 미리 결정된 허용값 이하이면 상기 대상 기판 및 대상 마스크의 얼라인이 종료된 것으로 본다. 그러나, 이와 반대로 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치 차이가 상기 허용값을 넘으면, 이들 얼라인 키의 위치 차이가 허용값 이하로 되도록 상기 대상 기판 또는 대상 마스크의 위치를 조절하여 상기 대상 기판 및 대상 마스크의 얼라인을 종료한다.
즉, 이러한 얼라인 방법에서는, 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키를 인식하고 이들 얼라인 키의 위치를 비교하여 상기 대상 및 대상 마스크를 얼라인하므로, 상기 각각의 얼라인 키를 보다 높은 인식율로 인식하여 이들의 위치를 보다 정확히 감지하는 것이 무엇보다 중요하다.
그런데, 상기 얼라인 키는 상기 대상 기판 또는 대상 마스크를 이루는 물질의 종류나 상기 대상 기판 상에 형성된 박막의 종류 등에 따라 여러 가지 서로 다른 물질로 이루어질 수 있으며, 이들 얼라인 키를 이루는 물질의 종류에 따라 얼라인 키의 반사율 등의 광학적 특성이 달라질 수 있다. 따라서, 얼라인을 위해 사용되는 광원의 종류, 광량 및 광축이 일정하더라도, 상기 얼라인 키를 이루는 물질의 종류에 따라 얼라인 키에 대한 인식율이 서로 달라질 수 있으며, 또한, 이전의 공정에서와 동일한 얼라인 키를 사용하더라도 이전 공정의 이상 등으로 인해 얼라인 키의 광학적 특성이 변화되어 해당 얼라인 키에 대한 인식율이 달라질 수도 있다.
따라서, 상기 대상 기판과 대상 마스크의 보다 정확한 얼라인을 위해서는, 예를 들어, 각 박막 패턴의 형성 공정 별로, 해당 공정에 사용되는 얼라인 키의 광학적 특성에 맞게 광원의 종류, 광량 또는 광축 등을 조절하여, 해당 얼라인 키를 보다 높은 인식율로 인식하고, 이에 따라, 해당 얼라인 키의 위치를 보다 정확히 감지할 필요가 있었으나, 상술한 종래의 얼라인 방법에서는 이러한 조절이 불가능하였다.
이 때문에, 종래에는 박막 패턴 형성 공정에 따라, 해당 공정에 사용되는 얼라인 키가 제대로 인식되지 못하여, 상기 대상 기판과 대상 마스크의 얼라인이 정확히 이루어지지 못하는 경우가 다수 발생하였으며, 이는 반도체 소자 또는 각종 디스플레이 소자의 특성 저하 또는 수율 저하로 직결되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 대상 기판과 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인할 수 있게 하는 얼라인 방법 및 얼라인 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각각 소정의 광량으로 조절된 하나 이상의 광원을 사용해, 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 측정하는 제 1 단계; 상기 측정 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하는 제 2 단계; 상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 제 3 단계; 상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 될 때까지 제 1 단계 내지 제 3 단계를 반복하는 제 4 단계; 및 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치 를 기준으로 상기 대상 기판 및 상기 대상 마스크를 얼라인하는 제 5 단계를 포함하는 얼라인 방법을 제공한다.
상기 얼라인 방법은, 제 1 단계 전에, 임의의 광원의 각각에 대하여, 광량의 변화에 따른 상기 얼라인 키의 인식율을 측정하는 단계; 및 상기 임의의 광원의 각각에 대하여, 하기 수학식 1로 표시되는 광원 의존도(D)를 구하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 제 1 단계에서는, 상기 각각의 광원에 대한 인식율 또는 광원 의존도(D)를 기초로 상기 하나 이상의 광원의 종류 또는 광량을 조절할 수 있다.
[수학식 1]
광원 의존도(D) = {Score(Imax)-Score(Imin)}/{Imax-Imin}
상기 수학식 1에서, Score(Imax)는 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최대 인식율을 나타내고, Score(Imin)은 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최소 인식율을 나타내며, Imax는 최대 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타내고, Imin은 최소 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타낸다.
이 때, 제 3 단계에서는, 상기 하나 이상의 광원의 각각에 대한 인식율 또는 광원 의존도(D)를 기초로 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제 3 단계에서는, 상기 하나 이상의 광원 중 광원 의존도(D)가 가장 큰 광원의 광량을 상향 조절할 수 있다.
또한, 상기 얼라인 방법에서, 제 5 단계는, 상기 대상 기판 및 상기 대상 마 스크 상에 각각 형성된 얼라인 키를 인식하는 단계; 상기 각각의 얼라인 키의 위치를 서로 비교하는 단계; 상기 각각의 얼라인 키의 위치 차이가 미리 설정된 허용값을 넘으면, 상기 대상 기판 또는 상기 대상 마스크의 위치를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 얼라인 방법에서, 상기 하나 이상의 광원은 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원 또는 백색(W) 광원을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 광원을 포함하는 광원부; 상기 광원부로부터 조사된 빛을 반사시켜 대상 기판 및 대상 마스크 측으로 경로 변경하는 광경로 변경부; 상기 대상 기판 및 대상 마스크에서 반사된 빛을 감지하여, 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키를 인식하는 촬상 소자; 및 상기 촬상 소자에 의한 얼라인 키의 인식율이 미리 설정된 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 제어부를 포함하는 얼라인 장치를 제공한다.
상기 얼라인 장치에서, 상기 제어부는, 상기 촬상 소자에 의한 얼라인 키의 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하는 인식율 비교부; 상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류를 조절하는 광원 선택부; 상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 광량을 조절하는 광량 조절부; 및 상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 광축을 조절하는 광축 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 얼라인 장치에서, 상기 광경로 변경부는, 상기 광원부로부터 조 사된 빛을 반사시켜 대상 기판 및 대상 마스크 측으로 경로 변경하면서, 상기 대상 기판 및 대상 마스크에서 반사된 빛을 투과하는 반투과 거울을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 얼라인 장치는, 상기 광경로 변경부의 일측에 나란히 배열된 하나 이상의 제 1 렌즈; 상기 광경로 변경부의 타측에 나란히 배열된 하나 이상의 제 2 렌즈; 및 상기 제 1 렌즈, 상기 광경로 변경부 및 상기 제 2 렌즈를 수용하는 렌즈 경통부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 얼라인 장치에서, 상기 하나 이상의 광원은 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원 또는 백색(W) 광원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 얼라인 장치는, 상기 광원부 및 상기 광경로 변경부 사이에 형성된 광확산판을 더 포함할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 방법 및 얼라인 장치에 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 본 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 방법에 대해 상세히 설명한다.
소정의 박막 패턴을 형성하기 위한 대상 기판 및 대상 마스크를 정확히 얼라 인하기 위해서는, 먼저, 각각 소정의 광량으로 조절된 하나 이상의 광원을 사용해, 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키의 인식율을 측정한다(제 1 단계). 이 때, 상기 하나 이상의 광원으로는 임의의 단파장 광원 또는 다파장 광원을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 적색(R) 광원, 녹색 광원(G), 청색 광원(B) 또는 백색(W) 광원의 어느 하나의 광원 또는 이들 중 둘 이상의 광원을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단계를 진행하기 전에, 이하의 과정을 거쳐 상기 하나 이상의 광원의 종류를 선택하고, 이렇게 선택된 하나 이상의 광원의 광량을 소정의 광량으로 조절할 수 있다.
우선, 임의의 단파장 또는 다파장 광원의 각각에 대하여, 광량을 변화시키면서 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키의 인식율을 측정한다. 이러한 얼라인 키의 인식율은, 통상적인 방법에 따라, 상기 임의의 광원 중 선택된 하나의 광원을 사용해 일정한 광량으로 대상 기판 또는 대상 기판에 빛을 조사하고, 이렇게 조사된 빛이 상기 대상 기판 또는 대상 마스크로부터 반사되면, 반사된 빛을 감지하여 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키를 인식하는 방법으로 측정할 수 있다. 광원의 종류 및 광량을 변화시키면서, 이러한 과정을 반복하여 얼라인 키의 인식율을 측정하면, 임의의 광원의 각각에 대하여 광량의 변화에 따른 얼라인 키의 인식율을 측정할 수 있다.
다음으로, 상기의 과정을 통해 측정된 광량 변화에 따른 인식율을 기초로, 상기 임의의 광원의 각각에 대하여 하기 수학식 1로 표시되는 광원 의존도(D)를 구 한다.
[수학식 1]
광원 의존도(D) = {Score(Imax)-Score(Imin)}/{Imax-Imin}
상기 수학식 1에서, Score(Imax)는 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최대 인식율을 나타내고, Score(Imin)은 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최소 인식율을 나타내며, Imax는 최대 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타내고, Imin은 최소 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타낸다.
마지막으로, 상기 각각의 광원에 대한 광량 변화에 따른 인식율 및 광원 의존도(D)를 기초로, 상기 제 1 단계에서 사용할 상기 하나 이상의 광원의 종류를 선택하고, 이렇게 선택된 하나 이상의 광원의 광량을 조절한다. 예를 들어, 특정한 광원이 보다 높은 광원 의존도(D)를 갖는 경우, 이러한 광원의 광량을 조금만 높이더라도 대상 기판 또는 대상 마스크 상의 얼라인 키의 인식율을 크게 높일 수 있을 것으로 예측되므로(일반적으로 광량과 인식율은 서로 비례하는 것으로 알려져 있다.), 광원 의존도(D)가 보다 높은 하나 이상의 광원을 상기 제 1 단계에서 사용할 광원으로 선택하고, 이 중에서도 더욱 높은 광원 의존도(D)를 가진 광원의 광량을 높이고 나머지 광원의 광량을 조금 낮추는 방법으로 조절할 수 있다. 이로서, 전체적인 광원의 광량을 비교적 낮게 하면서도 얼라인 키의 인식율은 크게 향상시킬 수 있는 것으로 예상되는 광원의 종류 또는 광량을 조절할 수 있다.
이러한 방법으로 상기 제 1 단계에서 사용할 하나 이상의 광원의 종류를 선 택하고 이렇게 선택된 하나 이상의 광량을 소정의 광량으로 조절한 후에는, 이와 같이, 소정의 광량으로 조절된 하나 이상의 광원을 사용하여 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 측정한다. 이 때, 상기 얼라인 키에 대한 인식율을 측정하는 방법은 이미 상술한 바와 같다.
다음으로, 이렇게 측정된 인식율, 즉, 측정 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교한다(제 2 단계). 이러한 기준 인식율은 상기 대상 기판과 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키의 위치를 정확히 감지하여 상기 대상 기판과 대상 마스크를 얼라인 할 수 있는 최소한의 인식율을 의미하는 것으로, 당업자가 자명하게 결정할 수 있다.
한편, 상기 측정 인식율과 상기 기준 인식율을 비교한 결과, 상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절한다(제 3 단계). 이 때, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절함에 있어서는, 이전의 단계를 통해 얻어진 각각의 광원에 대한 광량 변화에 따른 인식율 또는 광원 의존도(D)에 관한 데이터를 활용할 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 광원 의존도(D)를 갖는 다른 광원이 발견되는 경우, 상기 하나 이상의 광원의 종류를 변경할 수 있으며, 또한, 상기 하나 이상의 광원 중에서 가장 큰 광원 의존도(D)를 갖는 광원의 광량을 상향 조절할 수도 있다. 선택 가능한 다른 방법으로서, 상기 하나 이상의 광원의 광량을 전체적으로 상향 조절하거나, 상기 하나 이상의 광원의 광축을 조절할 수도 있다.
이러한 방법으로, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절한 후에는, 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 측정 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 될 때까지 상술한 제 1 단계 내지 제 3 단계를 반복 실시한다(제 4 단계).
이렇게 제 1 단계 내지 제 4 단계를 실시함으로서, 상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 조절되면, 상기 대상 기판 및 상기 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키를 인식하여 각각의 얼라인 키의 위치를 감지하고, 이러한 각각의 얼라인 키의 위치를 기준으로 상기 대상 기판 및 상기 대상 마스크를 얼라인 한다(제 5 단계).
이렇게 대상 기판 및 대상 마스크를 얼라인하는 제 5 단계는, 통상적인 방법에 따라, 이하의 과정으로 진행할 수 있다.
먼저, 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키를 인식하여 각각의 얼라인 키의 위치를 감지한다.
그리고 나서, 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치를 서로 비교하여, 이들 얼라인 키의 위치가 서로 중첩되는지 여부를 판단한다.
그 결과, 이들 얼라인 키의 위치가 서로 정확히 중첩되거나 어느 정도의 위치 차이가 있더라도 이러한 위치 차이가 미리 결정된 허용값 이하이면 상기 대상 기판 및 대상 마스크의 얼라인이 종료된 것으로 본다. 그러나, 이와 반대로 상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치 차이가 상기 허용값을 넘으면, 이들 얼라인 키의 위치 차이가 허용값 이하로 되도록 상기 대상 기판 또는 대상 마스크의 위치를 조절하여 상기 대상 기판 및 대상 마스크의 얼라인을 종료한다.
상술한 본 실시예에 의한 방법으로 대상 기판 및 대상 마스크를 얼라인 하면, 일단 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 충분히 상향 조절한 상태에서 상기 대상 기판 및 대상 마스크를 얼라인하게 되므로, 얼라인 키를 이루는 물질의 종류나 이전 공정의 이상 등에 따라 얼라인 키의 광학적 특성이 달라지더라도, 얼라인 키의 위치를 정확히 감지하여 상기 대상 기판 및 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는, 선택적으로 하기 1)-3)의 단계를 진행하여 하나 이상의 광원의 종류 또는 광량을 조절하고 나서, 상기 제 1 단계 내지 제 4 단계를 진행하여 상기 얼라인 키에 대한 인식율을 충분히 상향 조절한 후에, 제 5 단계에서 상기 대상 기판 및 대상 마스크를 얼라인하였다.
1) 임의의 광원의 각각에 대하여, 광량을 변화시키면서 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 측정하는 단계
2) 상기 임의의 광원의 각각에 대하여, 광원 의존도(D)를 구하는 단계
3) 상기 각각의 광원에 대한 광량 변화에 따른 인식율 또는 광원 의존도(D)를 기초로 하나 이상의 광원의 종류 또는 광량을 조절하는 단계
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이러한 실시예와는 달리, 상기 1)-3)의 단계만을 진행하고 나서, 상기 제 5 단계와 마찬가지 방법으로 상기 대상 기판 및 대상 마스크를 얼라인할 수도 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따르더라도, 상기 하나 이상의 광원의 종류 또는 광량이 미리 조절됨에 따라 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율이 어느 정도 상향 조절된 상태에서, 상기 대상 기판 및 대상 마스크를 얼라인하게 되므로, 얼라인 키를 이루는 물질의 종류 등에 따라 그 광학적 특성이 달라지더라도, 얼라인 키의 위치를 정확히 감지하여 상기 대상 기판 및 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인할 수 있다.
다음으로, 첨부한 도면을 참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 얼라인 장치를 상세히 설명한다
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 얼라인 장치(100)의 간략화된 도면이고, 도 2는 도 1의 얼라인 장치(100)를 사용하여 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 얼라인하는 모습을 나타내는 A 부분의 확대 도면이고, 도 3은 도 1의 얼라인 장치(100)에서 제어부(116)의 일 구현예를 나타내는 확대 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 얼라인 장치(100)에는 하나 이상의 광원을 포함한 광원부(102)가 구비되어 있다. 상기 광원부(102)에 포함된 상기 하나 이상의 광원으로는, 임의의 단파장 광원 또는 다파장 광원을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 적색(R) 광원, 녹색 광원(G), 청색 광원(B) 또는 백색(W) 광원의 어느 하나의 광원 또는 이들 중 둘 이상의 광원을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 얼라인 장치(100)는 상기 광원부(102)로부터 조사된 빛을 반사시켜 얼라인할 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108) 측으로 경로 변경하는 광경로 변경부(104)를 포함한다. 이러한 광경로 변경부(104)가 포함됨으로서, 상기 광원부(102)에서 조사된 빛의 경로가 변경되어, 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 향하게 된다.
상기 광경로 변경부(104)는, 거울 또는 프리즘 등 임의의 광경로 변경 수단을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 광원부(102)로부터 조사된 빛을 반사시켜 상기 대상 기판(106) 및 상기 대상 마스크(108) 측으로 경로 변경할 수 있는 한편, 이렇게 경로 변경된 빛이 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)에서 반사되면 이렇게 반사된 빛을 투과할 수 있는 반투과 거울을 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)에서 반사되고, 선택적으로 상기 광경로 변경부(104)의 반투과 거울을 투과한 빛은, 촬상 소자(114)에 의해 감지된다. 상기 촬상 소자(114)는 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)에서 반사된 빛을 감지하여 상기 대상 기판(106) 또는 대상 마스크(108) 상에 형성된 얼라인 키(110, 112)를 인식한다.
한편, 상기 광경로 변경부(104)가 반투과 거울을 포함하는 경우, 상기 얼라인 장치는, 상기 광경로 변경부(104)의 일측에 나란히 배열된 하나 이상의 제 1 렌즈(118)와, 상기 광경로 변경부(104)의 타측에 나란히 배열된 하나 이상의 제 2 렌즈(120)와, 상기 제 1 렌즈(118), 상기 광경로 변경부(104) 및 상기 제 2 렌즈(120)를 수용하는 렌즈 경통부(122)를 더 포함할 수도 있다.
상기 제 1 렌즈(118) 및 제 2 렌즈(120)는 각각, 상기 광경로 변경부(104)에서 반사되어 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 향하게 경로 변경된 빛의 세기와, 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)에서 반사되어 상기 반투과 거울을 투과한 빛의 세기를 증폭시키는 역할을 한다.
또한, 도시되지는 않았지만, 상기 광경로 변경부(104)와 광원부(102) 사이에는 광학산판이 형성될 수도 있다. 상기 광원부(102) 내에 포함된 상기 하나 이상의 광원은 상기 광경로 변경부(104)에 대한 상대적인 위치가 서로 다르므로, 상기 하나 이상의 광원으로부터 조사되는 빛은 서로 불균일하게 될 수 있다. 따라서, 이러한 광확산판을 형성하여 이러한 광학산판 전면에서는 균일한 광이 조사될 수 있도록 함으로서, 상기 하나 이상의 광원의 상대적 위치가 달라짐에 따른 영향을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 얼라인 장치(100)는 또한, 상기 촬상 소자(114)가 상기 대상 기판(106) 또는 대상 마스크(108) 상에 형성된 얼라인 키(110, 112)를 인식한 결과 측정된 상기 얼라인 키(110, 112)의 인식율을 기초로, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 제어부(116)를 포함한다. 보다 구체적으로, 이러한 제어부(116)는 상기 촬상 소자(114)에 의한 상기 얼라인 키(110, 112)의 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하여, 상기 촬상 소자(114)에 의한 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절한다.
상기 얼라인 장치(100)는 이러한 제어부(116)를 포함함으로서, 상기 하나 이 상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 사전에 조절하여 상기 대상 기판(106) 또는 대상 마스크(108) 상에 형성된 얼라인 키(110, 112)에 대한 인식율을 충분히 상향 조절한 상태에서 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 얼라인하게 되므로, 얼라인 키(110, 112)를 이루는 물질의 종류나 이전 공정의 이상 등에 따라 얼라인 키(110, 112)의 광학적 특성이 달라지더라도, 얼라인 키(110, 112)의 위치를 정확히 감지하여 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 보다 정확히 얼라인할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제어부(116)는, 예를 들어, 상기 촬상 소자(114)에 의한 얼라인 키(110, 112)의 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하는 인식율 비교부(124)와, 상기 촬상 소자(114)에 의한 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류를 조절하는 광원 선택부(126)와, 상기 촬상 소자(114)에 의한 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 광량을 조절하는 광량 조절부(128)와, 상기 촬상 소자(114)에 의한 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 광축을 조절하는 광축 조절부를 포함할 수 있다.
이러한 제어부(116)의 구성에 따라, 상기 촬상 소자(114)에 의한 상기 얼라인 키(110, 112)의 인식율을 상기 기준 인식율과 비교하여, 상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하여 상기 얼라인 키(110, 112)의 인식율을 상향 조절할 수 있으며, 그 후에 상기 얼라인 키(110, 112)의 위치를 정확히 감지하여 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스 크(108)를 정확히 얼라인할 수 있다.
한편, 상술한 얼라인 장치(100)를 사용해 상기 대상 기판(106) 및 상기 대상 마스크(108)를 얼라인하는 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 광원부(102)에 포함된 상기 하나 이상의 광원을 각각 소정의 광량으로 조절해 상기 광경로 변경부(104)로 조사한다. 이렇게 조사된 빛은 광경로 변경부(104)에서 반사되어, 선택적으로 상기 제 2 렌즈(120)에서 증폭된 후, 상기 대상 기판(106) 및 상기 대상 마스크(108)를 향하게 된다. 이러한 빛은 다시 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)에서 반사되어, 선택적으로 제 2 렌즈(120) 및 제 1 렌즈(118)에서 증폭된 후, 상기 촬상 소자(114)에 의해 감지된다. 상기 촬상 소자(114)는 이러한 빛을 감지하여 상기 대상 기판(106) 또는 대상 마스크(108) 상에 형성된 얼라인 키(110, 112)를 인식하며, 이 과정에서 상기 얼라인 키(110, 112)의 인식율이 측정된다.
이후, 상기 얼라인 키(110, 112)의 인식율은 상기 제어부(116)의 인식율 비교부(124)에서 미리 설정된 기준 인식율과 비교되며, 이러한 비교 결과, 상기 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 되면, 후술하는 과정을 통해 상기 대상 기판(106) 및 상기 대상 마스크(108)를 얼라인한다.
그러나, 상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 제어부(116)에 포함된 광원 선택부(126), 광량 조절부(128) 또는 광축 조절부(130)에서 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축이 조절되며, 상술한 과정은 상기 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 될 때까지 반복된다.
상기 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 되면, 상기 촬상 소자(114)에서는 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108) 상에 각각 형성된 얼라인 키(110, 112)를 인식해 이들의 위치를 정확히 감지한다.
그리고 나서, 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108) 상에 각각 형성된 얼라인 키(110, 112)의 위치를 서로 비교하여, 이들의 위치가 서로 정확히 중첩되거나 어느 정도의 위치 차이가 있더라도 이러한 위치 차이가 미리 결정된 허용값 이하이면 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)의 얼라인이 종료된 것으로 본다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108) 상에 각각 형성된 얼라인 키(110, 112)의 위치 차이가 상기 허용값을 넘으면, 이들의 위치 차이가 허용값 이하로 되도록 상기 대상 기판(106) 또는 대상 마스크(108)의 위치를 조절하여 상기 대상 기판 및 대상 마스크의 얼라인을 종료한다.
이와 같이, 상술한 얼라인 장치(100)를 사용해 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 얼라인 하면, 일단 대상 기판(106) 또는 대상 마스크(108) 상에 형성된 얼라인 키(110, 112)에 대한 인식율을 충분히 상향 조절한 상태에서 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 얼라인하게 되므로, 얼라인 키(110, 112)의 광학적 특성이 달라지더라도, 얼라인 키(110, 112)의 위치를 정확히 감지하여 상기 대상 기판(106) 및 대상 마스크(108)를 보다 정확히 얼라인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체 소자 또는 각종 디스플레이 소자를 제조하는 공정에서, 대상 기판과 대상 마스크를 보다 정확히 얼라인 할 수 있으므로, 반도체 소자 또는 각종 디스플레이 소자의 특성 향상에 크게 기여할 수 있으며, 이들의 수율 또한 크게 높일 수 있다.

Claims (13)

  1. 각각 소정의 광량으로 조절된 하나 이상의 광원을 사용해, 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 측정하는 제 1 단계;
    상기 측정 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하는 제 2 단계;
    상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 제 3 단계;
    상기 측정 인식율이 상기 기준 인식율 이상으로 될 때까지 제 1 단계 내지 제 3 단계를 반복하는 제 4 단계; 및
    상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치를 기준으로 상기 대상 기판 및 상기 대상 마스크를 얼라인하는 제 5 단계를 포함하는 얼라인 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 단계 전에,
    임의의 광원의 각각에 대하여, 광량의 변화에 따른 상기 얼라인 키의 인식율을 측정하는 단계; 및
    상기 임의의 광원의 각각에 대하여, 하기 수학식 1로 표시되는 광원 의존도(D)를 구하는 단계를 더 포함하고,
    제 1 단계에서는, 상기 각각의 광원에 대한 인식율 또는 광원 의존도(D)를 기초로 상기 하나 이상의 광원의 종류 또는 광량을 조절하는 얼라인 방법.
    [수학식 1]
    광원 의존도(D) = {Score(Imax)-Score(Imin)}/{Imax-Imin}
    상기 수학식 1에서, Score(Imax)는 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최대 인식율을 나타내고, Score(Imin)은 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최소 인식율을 나타내며, Imax는 최대 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타내고, Imin은 최소 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타낸다.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 3 단계에서는, 상기 하나 이상의 광원의 각각에 대한 인식율 또는 광원 의존도(D)를 기초로 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 얼라인 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 제 3 단계에서는 상기 하나 이상의 광원 중 광원 의존도(D)가 가장 큰 광원의 광량을 상향 조절하는 얼라인 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광원은 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원 또는 백색(W) 광원을 포함하는 얼라인 방법.
  6. 임의의 광원의 각각에 대하여, 광량을 변화시키면서 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키에 대한 인식율을 측정하는 단계;
    상기 임의의 광원의 각각에 대하여, 하기 수학식 1로 표시되는 광원 의존도(D)를 구하는 단계;
    상기 각각의 광원에 대한 인식율 또는 광원 의존도(D)를 기초로 상기 대상 기판 및 대상 마스크의 얼라인에 사용할 하나 이상의 광원의 종류 또는 광량을 조절하는 단계; 및
    상기 대상 기판 및 대상 마스크 상에 각각 형성된 얼라인 키의 위치를 기준으로 상기 대상 기판 및 상기 대상 마스크를 얼라인하는 단계를 포함하는 얼라인 방법.
    [수학식 1]
    광원 의존도(D) = {Score(Imax)-Score(Imin)}/{Imax-Imin}
    상기 수학식 1에서, Score(Imax)는 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최대 인식율을 나타내고, Score(Imin)은 특정 광원에 대한 얼라인 키의 최소 인식율을 나타내며, Imax는 최대 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타내고, Imin은 최소 인식율이 얻어지는 특정 광원의 광량을 나타낸다.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광원은 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원 또는 백색(W) 광원을 포함하는 얼라인 방법.
  8. 하나 이상의 광원을 포함하는 광원부;
    상기 광원부로부터 조사된 빛을 반사시켜 대상 기판 및 대상 마스크 측으로 경로 변경하는 광경로 변경부;
    상기 대상 기판 및 대상 마스크에서 반사된 빛을 감지하여, 상기 대상 기판 또는 대상 마스크 상에 형성된 얼라인 키를 인식하는 촬상 소자; 및
    상기 촬상 소자에 의한 얼라인 키의 인식율이 미리 설정된 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류, 광량 또는 광축을 조절하는 제어부를 포함하는 얼라인 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 촬상 소자에 의한 얼라인 키의 인식율을 미리 설정된 기준 인식율과 비교하는 인식율 비교부;
    상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 종류를 조절하는 광원 선택부;
    상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 광량을 조절하는 광량 조절부; 및
    상기 인식율이 상기 기준 인식율보다 낮으면, 상기 하나 이상의 광원의 광축을 조절하는 광축 조절부를 포함하는 얼라인 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 광경로 변경부는,
    상기 광원부로부터 조사된 빛을 반사시켜 대상 기판 및 대상 마스크 측으로 경로 변경하면서, 상기 대상 기판 및 대상 마스크에서 반사된 빛을 투과하는 반투과 거울을 포함하는 얼라인 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광경로 변경부의 일측에 나란히 배열된 하나 이상의 제 1 렌즈;
    상기 광경로 변경부의 타측에 나란히 배열된 하나 이상의 제 2 렌즈; 및
    상기 제 1 렌즈, 상기 광경로 변경부 및 상기 제 2 렌즈를 수용하는 렌즈 경통부를 더 포함하는 얼라인 장치.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광원은 적색(R) 광원, 녹색(G) 광원, 청색(B) 광원 또는 백색(W) 광원을 포함하는 얼라인 장치.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 광원부 및 상기 광경로 변경부 사이에 형성된 광확산판을 더 포함하는 얼라인 장치.
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