KR101326061B1 - 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법 - Google Patents

마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스크 스테이지에 안착하는 마스크와 워크 스테이지에 안착하는 워크를 평행하게 하여 간극을 균일하게 하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노광공정을 하기에 앞서 복수의 홀을 구비한 테스트 마스크와 노광하려는 워크의 샘플 워크를 안착하여 노광공정 조건을 갖추게 한 후 각각의 홀에서 간극을 측정하여 테스트 마스크와 샘플 워크를 평행하게 되도록 마스크 스테이지의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 한편, 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 베이스 플레이트와 마스크를 안착하는 마스크 홀더로 마스크 스테이지를 구성함으로써 베이스 플레이트의 기울기 및 기울임 방향을 조정하여 마스크 레벨링을 수행한 이후 노광공정에서는 마스크를 안착한 마스크 홀더를 마스크 스테이지에 안착한 후 노광하게 하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법에 관한 것이다.

Description

마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법{EXPOSURE APPARATUS HAVING MASK LEVELING DEVICE AND MASK LEVELING METHOD}
본 발명은 마스크 스테이지에 안착하는 마스크와 워크 스테이지에 안착하는 워크를 평행하게 하여 간극을 균일하게 하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노광공정을 하기에 앞서 복수의 홀을 구비한 테스트 마스크와 노광하려는 워크의 샘플 워크를 안착하여 노광공정 조건을 갖추게 한 후 각각의 홀에서 간극을 측정하여 테스트 마스크와 샘플 워크를 평행하게 되도록 마스크 스테이지의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 한편, 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 베이스 플레이트와 마스크를 안착하는 마스크 홀더로 마스크 스테이지를 구성함으로써 베이스 플레이트의 기울기 및 기울임 방향을 조정하여 마스크 레벨링을 수행한 이후 노광공정에서는 마스크를 안착한 마스크 홀더를 마스크 스테이지에 안착한 후 노광하게 하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법에 관한 것이다.
노광(Lithography) 공정은 서 워크(웨이퍼 또는 기판)에 형성할 전자적 소자의 패턴을 마스크에 새긴 후 자외선을 마스크에 투사하여 마스크의 패턴을 워크에 형성하는 공정으로서, 반도체장치 또는 액정기판의 제조공정에 사용된다.
이러한 노광 공정을 위한 노광장치는 워크를 안착하는 워크 스테이지, 마스크를 안착하는 마스크 스테이지, 및 자외선을 평행광으로 투사하는 광학계를 포함한다.
노광방식은 워크와 마스크 간의 상대위치에 따라 근접(Proximity) 노광, 밀착(Contact) 노광 및 투영(Projection) 노광으로 분류되며, 노광 공정을 수행할 시에 노광방식에 따른 워크와 마스크 간의 상대위치를 조절하기 위한 수단을 마스크 스테이지에 구비한다. 즉, 워크 스테이지는 워크를 진공 흡착하여 안착시키는 척 모듈을 X, Y, Z 축 방향으로 위치 이동하고 회전시킬 수도 있는 구동수단을 구비한다.
노광방식 중에 근접 노광에서 워크와 마스크의 간극은 대략 2㎛ 오차 범위 내에서 20㎛ 정도의 값으로 요구된다. 그리고, 노광 품질을 위해서 워크와 마스크를 상호 평행이 되게 하여야 하며, 이를 마스크 레벨링이라 부른다.
워크와 마스크의 평행을 위한 종래기술 한국 등록특허 제10-0208739호는, 척 모듈과 구동수단을 연결하는 적어도 3개의 조정기구를 설치하여 조정기구의 조정으로 척 모듈(또는 워크)의 경사를 조정하였다. 이에 따르면, 조정기구를 워크 스테이지에 설치할 수도 있다. 이와 같이 조정기구를 사용함으로써, 워크 또는 마스크의 불균일한 흡착, 불균일한 두께, 또는 워크 스테이지 또는 마스크 스테이지의 제조상 오차 등에 의해 워크와 마스크 간의 간극의 편차가 발생하더라도 평형을 맞출 수 있었다.
하지만, 간극의 편차를 유발하는 원인 중에 제조상의 오차에 따른 간극의 편차는 워크 또는 마스크가 바뀌어도 항상 발생하는 고정된 편차이지만, 상기한 종래기술은 다른 원인과 함께 해결하고 있어서, 워크를 교체하며 반복 노광할 때마다 평형상태로 하기 위한 조정단계에서 조정값이 커지고 공정도 늦어지는 문제가 발생하였다.
즉, 노광장치의 제조상 발생하는 간극의 편차는 노광장치마다 한번 조정하면 이후 노광공정에서 조정하지 아니하여도 되지만, 상기한 종래기술에서는 워크 또는 마스크의 불균일한 흡착, 불균일한 두께 등의 노광공정에서 발생하는 편차와 함께 줄이므로, 편차를 줄이기 위한 조정값이 커지고, 이에 따라 적어도 3개로 마련된 조정기구의 조정시간이 길어지게 된 것이다.
더욱이, 대량 생산하는 워크의 상태가 제조사 또는 제조공정에 따라 약간씩 상이하므로, 동일 제조사 또는 동일 제조공정으로 제조한 워크를 노광할 시에 샘플 워크를 이용하여 거의 고정된 편차를 제거한 후 노광하는 것이 바람직하지만, 상기한 종래기술에서는 그렇지 아니하였다.
KR 10-0208739 B1 1999.07.15.
따라서, 본 발명의 목적은 대량의 워크를 노광할 시에 노광장치의 제조상 오차처럼 워크와 마스크 간의 간극 편차를 유발하는 고정적인 원인을 먼저 제거한 후 노광공정을 수행할 수 있는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치 및 마스크 레벨링방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 척 모듈(210)의 상면에 워크를 안착하고, 패턴이 형성된 마스크를 워크의 상부에 놓이도록 마스크를 안착하는 마스크 스테이지(300)를 배치한 후, 컨트롤러(500)의 제어에 따라 척 모듈(210)의 위치 조정으로 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하고 노광광을 조사하여 마스크의 패턴을 워크에 노광하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치에 있어서, 상기 마스크 스테이지(300)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 마스크 레벨링 모듈(30); 상하로 관통시켜 형성한 복수 개의 홀(11)을 구비하는 테스트 마스크(10); 상기 테스트 마스크(10)를 마스크의 대용으로 마스크 스테이지(300)에 안착한 상태에서 각각의 홀(11)을 통해 테스트 마스크(10)와 워크 간의 간극을 측정하고, 각각의 홀(11)에서 측정한 값을 상기 컨트롤러(500)에 전달하여 테스트 마스크(10)와 워크 간의 간극을 균일하게 조정하기 위한 상기 마스크 레벨링 모듈(110)의 조절값을 얻게 하는 갭 센서 모듈(20); 을 포함함을 특징으로 한다.
상기 척 모듈(210)을 내부에 수용하는 내부공간을 갖추고 상부를 개구한 스테이지 프레임(100)를 구비하고, 상기 마스크 레벨링 모듈(30)은 승강 높이를 조절 가능한 수직이동체를 구비하고, 복수 개로 마련되어 스테이지 프레임(100)의 상단에 둘레방향을 따라 간격을 두고 설치되며, 상기 마스크 스테이지(300)는 중심부에 관통구를 구비하고, 관통구의 테두리에 걸쳐지도록 마스크 또는 테스트 마스크(10)를 안착하는 마스크 홀더(310); 상기 스테이지 프레임(100)의 상부에 올려져 마스크 레벨링 모듈(30)의 수직이동체에 지지되되, 상기 마스크 홀더(310)를 올려놓아 상기 마스크 홀더(310)의 테두리를 안착하는 테두리 부위를 마련하고 가운데는 뚫려 있으며, 상기 복수의 마스크 레벨링 모듈(30)에 대한 각각의 승강 높이 조절로 기울기 및 기울임 방향이 정해진 후 상기 스테이지 프레임(100)에 고정하기 위한 고정수단을 구비하는 베이스 플레이트(320);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 홀(11) 및 마스크 레벨링 모듈은 각각 3개 이상이며, 상기 컨트롤러(500)는, 각 홀(11)에서 측정한 간극에 근거하여 워크와 테스트 마스크(10) 간을 미리 설정된 간격으로 균일하게 하기 위한 마스크 레벨링 모듈의 각각에 대한 승강 높이 조절값을 산출하여 각 마스크 레벨링 모듈의 승강 높이 조절을 제어하게 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 척 모듈(210)의 상면에 워크를 안착하고, 패턴이 형성된 마스크를 워크의 상부에 놓이도록 마스크를 안착한 마스크 스테이지(300)를 배치한 후, 컨트롤러(500)의 제어에 따라 척 모듈(210)의 위치 조정으로 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하고 노광광을 조사하여 마스크의 패턴을 워크에 노광하는 노광공정의 마스크 레벨링방법에 있어서, 노광하려는 워크의 샘플을 척 모듈(210)에 안착하는 샘플 워크 로딩단계(S10); 상하로 관통시켜 형성한 복수 개의 홀(11)을 구비하는 테스트 마스크(10)를 마스크 스테이지(300)에 안착하는 테스트 마스크 로딩단계(S20); 테스트 마스크와 샘플 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하여 노광공정의 조건을 갖추게 하는 워크 스테이지 가동단계(S30); 테스트 마스크(10)에 구비한 각각의 홀(11)에서 테스트 마스크와 샘플 워크 간의 간극을 측정하는 간극 측정단계(S40); 각각의 홀(11)에서 측정한 간극에 근거하여 테스트 마스크와 샘플 워크를 평행하게 되도록 마스크 스테이지(300)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 레벨링단계(S50); 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 마스크 스테이지(300)는, 패턴이 형성된 마스크를 안착하는 마스크 홀더(310), 및 마스크 홀더(310)의 테두리를 걸쳐지게 안착하여 마스크를 워크의 상부에 배치되게 하는 베이스 플레이트(320)를 포함하여 구성되어서, 상기 테스트 마스크 로딩단계(S20)는 상하로 관통시켜 형성한 복수 개의 홀(11)을 구비하는 테스트 마스크(10)를 마스크 홀더(310)에 안착하는 테스트 마스크 로딩단계(S20); 및 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 안착하는 마스크 홀더 로딩단계(S30); 를 포함하여 이루어지고, 상기 레벨링단계(S50)는 상기 베이스 플레이트(320)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 단계임을 특징으로 한다.
상기한 본 발명은, 노광공정에서 사용하는 마스크를 대신한 테스트 마스크로 노광공정의 조건과 동일한 조건하에 간극을 측정하여 마스크를 안착할 스테이지의 기울기 및 기울임 방향을 조정하므로, 노광장치의 제작상 발생하는 간극 편차를 한번의 레벨링 작업으로 해소할 수 있으며, 이에 따라, 노광공정에서 실시하는 마스크와 워크 간의 간격 조정 값 및 레벨링 조정 값도 줄이고 오차도 줄인다.
또한, 본 발명은 마스크 스테이지를 마스크 홀더와 베이스 플레이트로 분리하여서, 베이스 플레이트를 스테이지 프레임에 장착하되 레벨링 작업에 의해 조정된 상태로 장착되게 하므로, 레벨링 작업에 의해 조정된 상태를 견고하게 유지한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치의 구성도.
도 2는 도 1에서 마스크 스테이지(300)의 베이스 플레이트(320)를 스테이지 프레임(100)에 설치하는 방식을 보여주는 사시도.
도 3은 마스크 레벨링 과정을 보여주는 노광장의 사시도.
도 4는 마스크 레벨링 과정에서 간극 측정과정을 보여주는 노광장치의 단면도.
도 5는 마스크 레벨링 과정에서 베이스 플레이트(320)의 기울기 및 기울임 방향의 조정과정을 보여주는 노광장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레벨링방법의 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 첨부된 도면들에서 구성 또는 작용에 표기된 참조번호는, 다른 도면에서도 동일한 구성 또는 작용을 표기할 때에 가능한 한 동일한 참조번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 마스크 스테이지(300)의 베이스 플레이트(320)를 스테이지 프레임(100)에 설치하는 방식을 보여주는 사시도이다.
상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치는 테스트 마스크(10), 갭 센서 모듈(20) 및 마스크 레벨링 모듈(30)을 포함하여 구성되는 마스크 레벨링수단, 워크(W)를 안착할 척 모듈(210)을 포함하는 워크 스테이지(200), 패턴이 형성된 마스크(M)를 안착할 마스크 홀더(310)를 포함하여 마스크(M)를 워크(W)의 상부에 놓이도록 구성되고 배치되는 마스크 스테이지(300), 워크 스테이지(200)를 내부에 수용하고 마스크 스테이지(300)의 테두리를 안착하여 지지하는 스테이지 프레임(100), 진공 흡착하기 위한 진공펌프(400), 및 척 모듈(210)의 위치 조정으로 마스크(M)와 워크(W) 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하고 노광광을 조사하여 마스크(M)의 패턴을 워크(W)에 노광하는 노광공정에 필요한 동작을 수행하도록 제어하는 컨트롤러(500),를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 노광장치는, 자외선을 투사하여 마스크의 패턴을 워크(W)에 형성하게 하는 광학계, 마스크 홀더(310)을 이동시켜 워크(W)의 상부에 배치되도록 안착시키는 마스크 홀더 이동수단, 및 스테이지 프레임(100)의 내부에 수용한 척 모듈(210)에 워크(W)를 안착하기 위한 구조 및 이동수단도 포함하지만 노광장치에 있어 공지된 기술이므로 도시하는 것을 생략하고 본 발명의 특징에 관련된 구성요소들만을 도시하고 설명한다.
워크(W)는 마스크(M)에 새겨진 패턴이 자외선 투사에 의해 형성되는 대상물로서, 예를 들면 반도체웨이퍼 또는 액정기판이다.
테스트 마스크(10), 갭 센서 모듈(20) 및 마스크 레벨링 모듈(30)을 포함하여 구성되는 마스크 레벨링수단을 설명하기에 앞서, 마스크 레벨링수단의 설치 및 사용을 위한 구성요소들(스테이지 프레임, 워크 스테이지, 마스크 스테이지, 진공펌프, 컨트롤러)에 대해서 먼저 설명한다.
상기 스테이지 프레임(100)은, 워크 스테이지(200)를 내부에 수용하기 위한 내부공간을 갖추고, 상부가 개구되어 있어 상부 개구를 폐구하듯이 후술하는 마스크 스테이지(300)의 베이스 플레이트(320)를 올려놓을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스테이지 프레임(100)의 상단에는 후술하는 마스크 레벨링 모듈(30)을 설치할 레벨링 모듈 장착공간(110)이 둘레방향을 따라 간격을 두고 조성된다. 여기서, 상기 레벨링 모듈 장착공간(110)은 후술하는 마스크 레벨링 모듈(30)을 장착하였을 때에 마스크 레벨링 모듈(30)을 구성하는 상하이동체(31)의 상단이 스테이지 프레임(100)의 상단보다 상부로 돌출되게 조성되어서, 상부에 올려지는 마스크 스테이지(300)의 테두리 부위 저면이 상하이동체(31)의 상단에 닿아 지지된다. 그리고, 본 발명의 실시예에서는 후술하는 마스크 레벨링 모듈(30)이 손으로 조작하는 회전체(32)를 갖추므로, 상기 레벨링 모듈 장착공간(110)은 회전체(32)를 외부에서 손으로 조작하도록 회전체(32)의 일부를 노출시키게 조성된다.
또한, 상기 스테이지 프레임(100)은 후술하는 마스크 스테이지(300)의 베이스 플레이트(320)를 기울기 및 기울임 방향을 조절한 후 움직이지 아니하게 고정하기 위한 구성요소로서, 나사홈(120)을 상부 둘레를 따라 구비한다.
상기 워크 스테이지(200)는, 워크(W)를 상면에 올려놓아 진공흡착하여 안착시키는 척 모듈(210)과, 척 모듈(210)의 하부에 연결되어 척 모듈(210)을 X/Y/Z 축 방향으로 이동할 수 있고 척 모듈(210)을 회전시킬 수도 있으며 척 모듈(210)의 기울기도 조절하여 워크(W)와 마스크(M)를 평행하게 하는 척 모듈 구동기구(220)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 척 모듈 구동기구(220)는 근접 노광 또는 밀착 노광을 위한 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하며, 마스크 또는 워크의 진공흡착시에 발생하는 편차와 마스크 또는 워크의 두께 편차를 보정하기 위해 척 모듈(210)의 기울기 조정으로 마스크와 워크를 평행하게 한다. 척 모듈(210)은 워크(W)의 진공흡착을 위해서 배관(430)에 의해 진공펌프에 연결된다. 이와 같은 워크 스테이지(200)의 구성은 노광장치에 있어 공지된 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 마스크 스테이지(300)는, 마스크(M)를 이동시켜 워크(W)의 상부에 배치하기 위한 구성요소로서, 본 발명의 실시예에 따르면 마스크(M)를 안착하는 마스크 홀더(310)와, 스테이지 프레임(100)의 상단에 고정되되 기울임 및 기울임 방향을 조정할 수 있게 하고 마스크 홀더(310)을 안착하게 하는 베이스 플레이트(320)로 구성된다.
상기 마스크 홀더(310)는, 공지된 기술이므로 간략하게 설명한다.
상기 마스크 홀더(310)는, 중심부에 관통구(312)를 구비한 판의 형태로 형성되고, 관통구(312)의 테두리에 진공 흡착홈(311)이 조성된다. 관통구(312)는 워크(W)의 크기에 가깝게 형성되어 관통구(312)를 통과하는 노광광이 워크(W)에 투사되게 하며, 마스크(M)는 관통구(312)를 덮고서도 테두리에 여유의 면을 갖게 제작되어 상기 마스크 홀더(310)에 올려지면 관통구(312)의 테두리에 걸쳐지게 되므로, 걸쳐진 면이 진공 흡착홈(311)을 덮게 된다. 물론, 마스크(M)에서 관통구(312)를 덮는 면은 패턴이 형성되는 면이다. 그리고, 진공 흡착홈(311)은 배관(410)에 의해 후술하는 진공펌프(400)에 연통되어서, 마스크 홀더(310)에 올려진 마스크(M)를 진공흡착하게 된다. 이와 같이 구성되는 상기 마스크 홀더(310)는 마스크(M)를 안착하여 이동수단(미도시)에 의해 척 모듈(220)의 상부에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면 이동수단(미도시)으로 이동시키는 상기 마스크 홀더(310)와는 별도로 스테이지 프레임(100)에 고정되는 상기 베이스 플레이트(320)를 구비하여, 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 올려놓아 진공흡착함으로써 안착시킨다.
상기 베이스 플레이트(320)는 상기 스테이지 프레임(100)의 개구된 상단에 올려져 저면이 상기 레벨링 모듈 장착공간(110)에 장착되는 후술하는 마스크 레벨링 모듈(30)에 지지되고, 가운데는 뚫려 있되 상기 마스크 홀더(310)의 테두리가 걸쳐지게 형성된다. 그리고, 마스크 홀더(310)가 걸쳐져 닿게 되는 상면에는 배관(420)에 의해 후술하는 진공펌프(400)에 연통되는 진공 흡착홈(321)이 조성되어 있어, 진공펌프(400)에 의해 마스크 홀더(310)를 안착할 수 있다. 물론, 상기 베이스 플레이트(320)는 마스크 홀더(310)의 테두리만을 지지하므로 마스크 홀더(310)의 관통구(312)를 통과하는 노광광이 워크(W)에 조사되는 것을 방해하지 아니한다.
상기와 같이 구성되고 장착되는 베이스 플레이트(320)는 복수의 마스크 레벨링 모듈(30)의 레벨링 조절에 의해 기울기 및 기울임 방향이 정해진 후, 상기 스테이지 프레임(100)으로부터 이탈하지 아니하게 고정하는 고정수단(323)도 구비한다. 즉, 기울기 및 기울임 방향이 정해진 상태로 안정되게 유지하도록 상기 고정수단(323)을 이용하여 상기 스테이지 베이스 플레이트(320)를 상기 스테이지 프레임(100)에 고정한다.
본 발명의 실시예에서 상기 고정수단(323)은 볼트로 구성되고, 볼트를 상하로 관통시키기 위한 볼트구멍(324)이 베이스 플레이트(320)의 테두리를 따라 복수개로 형성되어 있다. 마스크 홀더(310)의 안착에 의해 가려지는 테두리에는 외측으로 돌출편을 형성하여 그 돌출편에 볼트구멍을 형성한다. 즉, 베이스 플레이트의 테두리 중에 연접하는 2개의 테두리에는 상부로 돌출시킨 위치결정부재(322)를 마련하여서, 마스크 홀더(310)의 올려놓는 위치를 결정하게 하는 데, 이때 다른 2개의 테두리에는 위치결정부재(322)를 조성하지 아니하여 마스크 홀더(310)를 안착할 때에 걸리지 아니하게 한다. 이런 경우, 다른 2개의 테두리에는 볼트구멍을 상하로 관통형성하는 것이 아니라 측면에 돌출편을 형성하여 이 돌출편에 볼트 구멍을 형성하는 것이다.
물론, 볼트구멍(324)은 상기 스테이지 프레임(120)의 나사홈(120)의 하단에 위치하여서, 볼트를 볼트구멍(324)에 끼운 후 나사홈(120)에 나사체결하게 한다. 상기 고정수단(323)은 볼트가 아닌 다른 구성으로도 가능하며, 예를 들면, 베이스 플레이트(320)를 스테이지 프레임(100)을 향해 탄성적으로 당기는 코일스프링으로도 가능하다. 즉, 코일스프링에 의해 베이스 플레이트(320)의 이탈을 방지하며, 마스크 레벨링 모듈(30)로 승강 높이를 조절하면 코일스프링이 신장하게 하는 것이다.
상기 마스크 레벨링 모듈(30)은 적어도 3개 이상이어야만 하며, 본 발명의 실시예에서는 스테이지 프레임(100)를 상부를 개구한 직육면체로 형성하고, 베이스 플레이트(320)를 가운데가 뚫려있는 4각 판재에 가깝게 형성하므로, 베이스 플레이트(320)를 안정적으로 지지하기 위해서 스테이지 프레임(100)의 4 모퉁이에 가까운 위치에 각각 레벨링 모듈 장착공간(110)을 설치하였다.
상기 진공펌프(400)는, 척 모듈의 진공흡착, 마스크 홀더(310)의 진공 흡착홈(311)에 의한 진공흡착, 베이스 플레이트(320)의 진공 흡착홈(321)에 의한 진공흡착을 위해서 마련된다.
상기 컨트롤러(500)는, 노광장치에 의한 노광공정이 이루어지도록 제어하며, 이러한 노광공정을 위한 제어동작은 베이스 플레이트(320)를 마스크 레벨링 모듈(30)에 지지되도록 스테이지 프레임(100)의 상단에 올려놓고 하술하는 바와 같이 기울기 및 기울임 방향을 조정한 후 고정수단(323)으로 고정한 상태에서, 척 모듈(210)의 상면에 워크(W)를 안착하고 마스크(M)을 안착한 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 올려놓고 진공흡착한 후, 척 모듈 구동기구(220)를 가동시켜 척 모듈(210)의 위치를 조정한 노광하기 전의 준비조건, 즉, 노광장치가 사용하는 노광방식에 적합한 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하고, 다음으로 광학계(미도시)로 노광하는 일련의 동작이 이루어지게 제어하는 동작으로서, 본 발명이 속한 기술분야에서 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
다만, 본 발명의 실시예에 따르면 마스크 스테이지(300)를 마스크 홀더(310)와 베이스 플레이트(320)로 분리하여 구성하므로, 상기 컨트롤러(500)는 마스크 홀더(310)에 마스크를 안착하기 위한 진공흡착과 베이스 플레이트(320)에 마스크 홀더(310)를 안착하기 위한 진공흡착을 개별 제어한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 후술하는 마스크 레벨링수단을 구비하므로, 상기 컨트롤러(500)는 후술하는 마스크 레벨링 수단을 이용한 레벨링이 이루어지도록 동작한다.
마스크 레벨링수단은 테스트 마스크(10), 갭 센서 모듈(20) 및 마스크 레벨링 모듈(30)로 구성되며, 노광공정을 하기 전의 마스크 레벨링을 위해 사용된다.
도 3 내지 도 5는 마스크 레벨링수단의 설명을 위해 첨부한 도면이다.
도 3은 마스크 레벨링 과정을 보여주는 노광장치의 사시도로서, 도 1에 도시한 노광장치의 마스크 레벨링을 위해 마스크 홀더(310)에 마스크(M)의 대용으로 테스트 마스크(10)를 안착하고, 테스트 마스크(10)를 안착한 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 올려놓고 진공흡착한 상태이다. 이때의 상태는 마스크(M)의 패턴을 워크(W)에 노광하기 위한 조건, 즉, 노광장치에서 사용하는 노광방식에 따라 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하는 조건을 만족하도록 척 모듈 구동기구를 동작시킨 상태이다. 마스크 레벨링에서의 워크(W)는 노광하려는 워크들 중에 하나를 고른 샘플을 척 모듈(210)에 안착한 것이다.
도 4는 도 3의 상태에서 갭 센서 모듈(20)로 간극을 측정하는 과정을 보여주기 위해서, 홀(11)을 통해 갭 센서 모듈(20)로 간극을 측정하는 부위를 기준으로 단면처리한 노광장치의 단면도이다.
도 5는 도 4에서 보여준 바와 같이 측정한 간극에 근거하여 테스트 마스크(10)와 샘플 워크를 상호 평행하게 되도록 베이스 플레이트(320)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 과정을 보여주기 위해서, 마스크 레벨링 모듈(30)이 설치된 위치를 단면처리한 노광장치의 단면도이다.
상기 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
테스트 마스크(10)는 노광공정에 사용되는 패턴이 형성된 마스크(M)의 대용으로서, 마스크(M)와 동일한 형상으로 제작되되 상하로 관통시켜 형성한 홀(11)이 복수 개로 마련된다.
이때, 복수의 홀(11)은 테스트 마스크(10)를 마스크 홀더(310)에 안착하였을 때에 관통구(312)가 형성된 위치에 배치되게 마련된다. 이에 따라, 테스트 마스크(10)를 안착한 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 올려놓고 진공흡착하면, 복수의 홀(11)은 척 모듈(210)에 안착한 워크(W)의 상부에 있게 된다.
여기서, 복수의 홀(11)은 테스크 마스크(10)의 전면에 균일하게 분포되게 마련하는 것이 좋으며, 본 발명의 실시예에서는 중심점에 하나의 홀을 형성하고, 중심점을 기준으로 8등분한 등각도의 방사상에 하나씩 형성하여 총 9개의 홀(11)이 마련되었다.
마스크 레벨링 모듈(30)은 스테이지 프레임(100)의 상부에 올려지는 베이스 플레이트(320)를 지지하되 기울기 및 기울임 방향을 조절하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에서 상기 마스크 레벨링 모듈(30)은 회전체(32)를 회전시킴에 따라 승강하는 상하이동체(31)를 구비하여서, 회전체(32)를 정회전시키면 회전체(32)로부터 상하이동체(31)의 첨단까지 높이가 높아지고, 역회전하면 높이가 낮아진다. 그리고, 상하이동체(31)의 첨단은 베이스 플레이트(320)의 저면에 닿게 되며, 이와 같은 마스크 레벨링 모듈(30)을 복수 개로 마련하여 스테이지 프레임(100)의 상단에 둘레방향을 따라 간격을 두고 설치된다. 즉, 마스크 레벨링 모듈(30)은 상기 스테이지 프레임(100)의 상부에 복수 개로 조성된 레벨링 모듈 장착공간(110)에 하나씩 설치된다.
이에 따라, 상기 베이스 플레이트(320)는 복수의 마스크 레벨링 모듈(30)에 의해 지지되므로, 각각의 마스크 레벨링 모듈(30)에 대한 승강 높이를 조절하면 기울기는 물론이고 기울여지는 방향도 바꿀 수 있다.
도 5의 단면도를 살펴보면, 상기 마스크 레벨링 모듈(30)의 첨단은 원뿔형상으로 형성하고, 이 첨단이 끼워지는 역 원뿔형상의 요홈을 베이스 플레이트(320)의 저면에 갖추게 하여서, 고정수단(323)으로 베이스 플레이트(320)를 스테이지 프레임에 고정하지 않는 상태인 마스크 레벨링 과정에서도, 베이스 플레이트(320)의 요동을 방지한다. 한편, 마스크 레벨링 모듈(30)의 첨단이 삽입되는 역 원뿔형상의 요홈이 형성되는 부위는 마모의 우려가 있으므로, 마모가 적은 재질로 구성한다.
갭 센서 모듈(20)은 도 3에 도시한 바와 같이 마스크(M)를 대신하여 테스트 마스크(10)를 안착하여 노광공정과 동일한 상황을 조성한 후, 도 4에 도시한 바와 같이 테스트 마스크(10)에 형성한 각각의 홀(11)을 통해서 테스트 마스크(10)와 샘플 워크(W) 간의 간극을 측정하는 구성요소이다. 본 발명의 실시예에서는 홀(11)에 탐침(21)을 삽입하여 탐침(21)이 샘플 워크(W)에 닿는 순간까지 이동 거리를 측정하고, 이 이동 거리로부터 간극을 획득한다. 간극을 측정한다는 것은 테스트 마스크(10)의 두께를 감산하여야 하지만, 테스트 마스크(10)와 샘플 워크(W)의 간격을 균일하게 하기 위한 것이므로 상기한 이동 거리를 간극 값으로 대체하여도 실질적으로 동일한 결과를 얻으므로, 상기한 이동 거리를 간극의 값으로 사용하여도 된다.
그리고, 테스트 마스크(10)에 형성한 복수의 홀(11)에서 측정한 간극 값은 컨트롤러(500)에 전달되어, 테스트 마스크(10)와 샘플 워크(W)를 평행하게 하기 위한 상기 마스크 레벨링 모듈(110)의 승강 높이 조절값을 컨트롤러(500)에서 제공하게 한다.
여기서, 승강 높이 조절값의 제공은 각 홀(11)에서 측정한 간극을 단순히 사용자에게 보여주어 사용자가 간극이 균일하게 될 때까지 마스크 레벨링 모듈(30)을 조절하고 간극을 재측정하는 반복적인 작업을 수행하게 하는 방식이나 아니면, 각 홀(11)에서 측정한 간극에 근거하여 미리 설정된 간극으로 균일한 간극이 되게 하는 각각의 마스크 레벨링 모듈(30)의 승강 높이 조절값을 산출한 후 사용자에게 보여주는 방식을 채용할 수 있다.
상기 마스크 레벨링 모듈(30)을 컨트롤러(500)에서 제어할 수 있게 구성한다면, 컨트롤러(500)는 산출한 승강 높이 조절값이 각각의 마스크 레벨링 모듈(30)에 반영되게 제어한다.
한편, 상기 갭 센서 모듈(20) 및 마스크 레벨링 모듈(30)의 구조를 상세하게 설명하지 아니하였으나 일반적으로 알려진 것임은 자명하다. 이해를 돕기 위해서 예를 들면, 갭 센서 모듈(20)의 경우 탐침을 승강시키는 구동장치를 갖추고, 깊이를 측정하기 전의 원점을 정해두며, 원점에서 탐침을 하향시키다가 샘플 워크(W)에 닿으면서 받게 되는 저항이 발생하면 구동장치를 멈추고 원점에서 시작하여 멈춘 위치까지의 탐침 이동거리를 측정하는 깊이 측정 장치를 채용할 수 있다. 마스크 레벨링 모듈(30)은 회전체(32)의 중심에 암나사를 형성하고 상하이동체(31)의 하부에 수나사를 암나사에 나사체결되도록 하여서 회전체(32)의 회전 방향에 따라 상하이동체(31)를 승강시키게 한 높이 조절 장치를 채용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레벨링방법의 순서도로서, 상기한 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치를 이용하여 달성된다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 레벨링방법은 마스크(M)에 자외선을 투사하여 마스크(M)의 패턴을 워크(W)에 형성하는 노광공정(S1)을 하기 전에 실시하는 것으로서 샘플 워크 로딩단계(S10), 테스트 마스크 로딩단계(S20), 워크 스테이지 가동단계(S30), 간극 측정단계(S40), 레벨링단계(S50), 검사단계(S60)를 포함한다.
상기 샘플 워크 로딩단계(S10)는 노광공정에서 노광하려는 워크들 중에 하나를 선택한 샘플 워크를 척 모듈(210)에 올려놓고 진공흡착하여 안착한다.
상기 테스트 마스크 로딩단계(S20)는 테스트 마스크(10)를 마스크 스테이지(300)에 안착한 후 테스트 마스크(10)를 샘플 워크의 상부에 배치되게 한다. 마스크 스테이지(300)는 마스크를 안착하는 마스크 홀더(310)와 마스크 홀더(310)를 안착하도록 스테이지 프레임(100)의 상부에 올려져 있는 베이스 플레이트(320)로 구성되므로, 테스트 마스크(10)를 마스크 홀더(310)에 올려놓고 진공흡착하여 안착하는 단계(S21)와 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 올려놓고 진공흡착하여 안착하는 단계(S22)가 순차적으로 이루어진다. 즉, 테스트 마스크(10)를 안착한 마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 안착함으로써 테스트 마스크(10)가 샘플 워크의 상부에 배치된다.
상기 워크 스테이지 가동단계(S30)는 척 모듈 구동기구(220)를 가동하여 테스트 마스크(10)와 샘플 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬함으로써 노광공정의 조건을 갖추게 한다. 여기서, 노광공정의 조건은 근접 노광방식의 노광장치인 경우 근접 노광을 위해 설정한 간격이 되도록 척 모듈의 높이를 조절하고, 밀착 노광방식의 노광장치인 경우 테스트 마스크(M)와 샘플 워크가 서로 접촉되도록 척 모듈의 높이를 조절한다. 상대 위치의 정렬은 X/Y축 방향의 이동이나 아니면 회전시키는 것이 된다.
상기 간극 측정단계(S40)는 테스크 마스크(10)에 구비한 각각의 홀(11)에서 테스트 마스크와 샘플 워크 간의 간격을 상기 갭 센서 모듈(20)로 측정한다.
상기 레벨링단계(S50)는 각각의 홀(10)에서 측정한 간격에 근거하여 테스트 마스크와 샘플 워크를 평행하게 되도록 상기 마스크 레벨링 모듈(30)을 조절하여 마스크 스테이지(300)의 기울기 및 기울임 방향을 조정한다. 상기 마스크 레벨링 모듈(30)에 의해 기울기 및 기울임 방향이 조정되는 구성요소는 베이스 플레이트(320)이므로, 베이스 플레이트(320)에 진공흡착되어 안착되는 마스크 홀더(310)의 기울기 및 기울임 방향이 조정되어, 마스크 홀더(310)에 안착된 테스트 마스크(10)의 기울기 및 기울임 방향의 조정으로 샘플 워크와 평행하게 된다. 여기서, 테스트 마스크와 샘플 워크를 평행하게 하는 것은 각각의 홀(10)에서 측정되는 간격을 동일하게 하는 것이다.
상기 검사단계(S60)는 상기 레벨링단계(S50)를 수행한 이후 각각의 홀(11)에서 간극을 재측정하여(S61) 각각의 홀(11)에서의 간극이 균일하게 되었는지를 확인하고(S62), 균일하게 되었으면 마스크 레벨링단계를 종료하여 노광공정(S1)을 수행하게 하고, 균일하게 되지 않았으면 재측정한 간극에 근거하여 상기 레벨링단계(S50)를 다시 수행하는 것이다.
물론, 노광공정(S1)을 수행할 때에는 테스트 마스크(10)가 아닌 노광공정에 사용할 마스크(M)를 마스크 홀더(310)에 안착한다.
상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 마스크 레벨링방법은 테스트 마스크를 사용하되 노광공정에서 요구되는 조건과 동일한 조건하에 마스크를 레벨링하므로, 레벨링의 정확성을 보장할 수 있고, 마스크 홀더를 안착하게 구성한 베이스 플레이트의 기울기 및 기울임 방향을 조정하여 레벨링하므로 레벨링한 상태를 견고하게 유지하면서 노광장치의 제작상 발생하는 불균일한 간극의 원인을 한번의 레벨링 작업으로 해소할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
M : 마스크 W : 워크
10 : 테스트 마스크 11 : 홀
20 : 갭 센서 모듈 21 : 탐침
30 : 마스크 레벨링 모듈 31 : 상하이동체 32 : 회전체
100 : 스테이지 프레임 110 : 레벨링 모듈 장착공간
120 : 나사홈
200 : 워크 스테이지 210 : 척 모듈
220 : 척 모듈 구동기구
300 : 마스크 스테이지
310 : 마스크 홀더 311 : 진공 흡착홈 312 : 관통구
320 : 베이스 플레이트 321 : 진공 흡착홈 322 : 위치결정부재
323 : 고정수단 324 : 볼트구멍
400 : 진공펌프
500 : 컨트롤러

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 척 모듈(210)의 상면에 워크를 안착하고, 패턴이 형성된 마스크를 워크의 상부에 놓이도록 마스크를 안착하는 마스크 스테이지(300)를 배치한 후, 컨트롤러(500)의 제어에 따라 척 모듈(210)의 위치 조정으로 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하고 노광광을 조사하여 마스크의 패턴을 워크에 노광하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치에 있어서,
    상기 마스크 스테이지(300)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 마스크 레벨링 모듈(30);
    상하로 관통시켜 형성한 복수 개의 홀(11)을 구비하는 테스트 마스크(10);
    상기 테스트 마스크(10)를 마스크의 대용으로 마스크 스테이지(300)에 안착한 상태에서 각각의 홀(11)을 통해 테스트 마스크(10)와 워크 간의 간극을 측정하고, 각각의 홀(11)에서 측정한 값을 상기 컨트롤러(500)에 전달하여 테스트 마스크(10)와 워크 간의 간극을 균일하게 조정하기 위한 상기 마스크 레벨링 모듈(110)의 조절값을 얻게 하는 갭 센서 모듈(20);
    을 포함하되,
    상기 척 모듈(210)을 내부에 수용하는 내부공간을 갖추고 상부를 개구한 스테이지 프레임(100)를 구비하고,
    상기 마스크 레벨링 모듈(30)은 승강 높이를 조절 가능한 수직이동체를 구비하고, 복수 개로 마련되어 스테이지 프레임(100)의 상단에 둘레방향을 따라 간격을 두고 설치되며,
    상기 마스크 스테이지(300)는,
    중심부에 관통구를 구비하고, 관통구의 테두리에 걸쳐지도록 마스크 또는 테스트 마스크(10)를 안착하는 마스크 홀더(310);
    상기 스테이지 프레임(100)의 상부에 올려져 마스크 레벨링 모듈(30)의 수직이동체에 지지되되, 상기 마스크 홀더(310)를 올려놓아 상기 마스크 홀더(310)의 테두리를 안착하는 테두리 부위를 마련하고 가운데는 뚫려 있으며, 상기 복수의 마스크 레벨링 모듈(30)에 대한 각각의 승강 높이 조절로 기울기 및 기울임 방향이 정해진 후 상기 스테이지 프레임(100)에 고정하기 위한 고정수단을 구비하는 베이스 플레이트(320);
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 홀(11) 및 마스크 레벨링 모듈은 각각 3개 이상이며,
    상기 컨트롤러(500)는, 각 홀(11)에서 측정한 간극에 근거하여 워크와 테스트 마스크(10) 간을 미리 설정된 간격으로 균일하게 하기 위한 마스크 레벨링 모듈의 각각에 대한 승강 높이 조절값을 산출하여 각 마스크 레벨링 모듈의 승강 높이 조절을 제어하게 구성됨을 특징으로 하는 마스크 레벨링수단을 구비한 노광장치.
  4. 삭제
  5. 척 모듈(210)의 상면에 워크를 안착하고, 패턴이 형성된 마스크를 워크의 상부에 놓이도록 마스크를 안착한 마스크 스테이지(300)를 배치한 후, 컨트롤러(500)의 제어에 따라 척 모듈(210)의 위치 조정으로 마스크와 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하고 노광광을 조사하여 마스크의 패턴을 워크에 노광하는 노광공정의 마스크 레벨링방법에 있어서,
    노광하려는 워크의 샘플을 척 모듈(210)에 안착하는 샘플 워크 로딩단계(S10);
    상하로 관통시켜 형성한 복수 개의 홀(11)을 구비하는 테스트 마스크(10)를 마스크 스테이지(300)에 안착하는 테스트 마스크 로딩단계(S20);
    테스트 마스크와 샘플 워크 간의 간격 및 상대 위치를 정렬하여 노광공정의 조건을 갖추게 하는 워크 스테이지 가동단계(S30);
    테스트 마스크(10)에 구비한 각각의 홀(11)에서 테스트 마스크와 샘플 워크 간의 간극을 측정하는 간극 측정단계(S40);
    각각의 홀(11)에서 측정한 간극에 근거하여 테스트 마스크와 샘플 워크를 평행하게 되도록 마스크 스테이지(300)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 레벨링단계(S50);
    를 포함하여 이루어지되,
    상기 마스크 스테이지(300)는, 패턴이 형성된 마스크를 안착하는 마스크 홀더(310), 및 마스크 홀더(310)의 테두리를 걸쳐지게 안착하여 마스크를 워크의 상부에 배치되게 하는 베이스 플레이트(320)를 포함하여 구성되어서,
    상기 테스트 마스크 로딩단계(S20)는,
    상하로 관통시켜 형성한 복수 개의 홀(11)을 구비하는 테스트 마스크(10)를 마스크 홀더(310)에 안착하는 테스트 마스크 로딩단계(S20); 및
    마스크 홀더(310)를 베이스 플레이트(320)에 안착하는 마스크 홀더 로딩단계(S30);
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 레벨링단계(S50)는, 상기 베이스 플레이트(320)의 기울기 및 기울임 방향을 조정하는 단계임을 특징으로 하는 마스크 레벨링방법.
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