KR101367485B1 - 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법은 기준 플레이트 상에 기준 마커의 어레이를 형성하는 단계, 투명기판 상에 기판 마커의 어레이를 형성하는 단계, 상기 기준 마커와 기판 마커가 오버랩하도록 상기 기준 플레이트와 투명기판을 적층하는 단계, 상기 투명기판을 처리하기 전과 후의 상기 기준 마커의 좌표에 대한 상기 기판 마커의 좌표를 측정하는 단계, 및 상기 투명기판을 처리하기 전과 후의 상기 기판 마커의 측정된 상대 좌표들간 차이로부터 상기 투명기판의 치수 변화를 결정하는 단계를 포함한다.
Figure R1020077027498
기준 플레이트, 투명기판, 마커, 작업대, 포지셔닝 장치, 프레임, 플랫폼

Description

투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING DIMENSIONAL CHANGES IN TRANSPARENT SUBSTRATES}
본 출원은 참조에 의해 여기에 포함되는 "투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법 및 장치"로 명칭된 미국 특허출원 제11/118,724호(2005년 4월 28일 출원)의 이점을 청구한다.
본 발명은 투명기판의 처리로부터 발생하는 유리기판의 치수 변화의 측정에 관한 것이다.
유리기판과 같은 투명기판은 빛을 전달 또는 검출을 필요로 하는 장치에 많이 사용하고 있슴은 공지의 사실이다. 이러한 예로서, 평판패널 디스플레이, 능동형 전자장치, 광전소자, 및 생물학적 어레이(biological array)를 포함하며 이에 한정하지는 않는다. 특정 장치에 유용한 형태로 투명기판을 처리하는 것은 그 투명기판의 치수 변화를 야기한다. 그와 같은 처리의 예로서, 투명기판의 절단 및 투명기판의 실온 이상의 가열을 포함하며 이에 한정하지는 않는다. 유리기판의 절단은 그 유리기판으로부터의 내부 응력 해제로 인해 유리기판의 왜곡을 발생시킨 다. 유리기판의 실온 이상의 가열은 그 유리기판의 수축 또는 팽창을 야기한다. 왜곡, 수축, 팽창 및 또 다른 타입의 치수 변화는 상술한 특히 어레이된 장치와 같은 장치에서 문제가 될 수 있다. 통상 제조자들은 규정된 범위 내의 치수 변화를 갖도록 어레이된 장치 내에 통합된 투명기판을 원한다. 일예로서, 통상 능동 매트릭스형 액정표시장치(AMLCD: Active Matrix Liquid Crystal Display) 제조자들은 AMLCD 내에 통합된 유리기판이 처리 후에 몇 미크론(micron) 이하를 갖기를 원한다. 이러한 치수의 요구는 AMLCD 기술과 제조의 향상으로 더 더욱 절실하다.
현재 절대 좌표계(통상 간섭계를 사용하는)에 기초한 측정시스템이 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위해 사용되고 있다. 절대 측정에 있어서, 측정되는 투명기판은 기준 마크(reference mark)의 어레이(array)로 마킹된다. 그 기준마크는 투명기판을 처리하기 전의 X-Y 위치를 미리 표시한다. 투명기판을 처리한 후, 그 투명기판은 측정시스템으로 되돌아가 위치되고 X-Y 기준 구조들이 재표시된다. 치수 변화는 처리 전의 상기 기준 구조의 X-Y 위치에 대한 처리 후의 상기 기준 구조의 X-Y 위치의 변화로 나타낸다. 절대 측정시스템은 그 측정된 영역이 클 수록 측정오차가 클 것이다.
상기한 이유로 투명기판의 치수 변화를 측정하는 방법이 요구된다. 그와 같은 측정은 투명기판이 규정된 범위 내의 치수 변화를 갖는다는 것을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 그와 같은 측정은 투명기판의 치수 변화를 야기하는 처리 단계 뿐만 아니라 그 투명기판의 구성을 미세 조정하는데 사용될 수도 있다. AMLCD 산업이 크기가 큰 기판 쪽으로 맞추어짐에 따라, 큰 기판 영역, 예컨대 2m 이상에 걸친 치수 변화를 측정하는 서브미크론(submicron) 해상력을 갖는 측정방법 또한 요구된다.
하나의 특징에 있어서, 본 발명은 기준 플레이트 상에 기준 마커(reference marker)의 어레이를 형성하는 단계, 투명기판 상에 기판 마커의 어레이를 형성하는 단계, 상기 기준 마커와 기판 마커가 오버랩(overlap)하도록 상기 기준 플레이트와 투명기판을 적층하는 단계, 상기 투명기판을 처리하기 전과 후의 상기 기준 마커의 좌표에 대한 상기 기판 마커의 좌표를 측정하는 단계, 및 상기 투명기판을 처리하기 전과 후의 상기 기판 마커의 측정된 상대 좌표들간 차이로부터 상기 투명기판의 치수 변화를 결정하는 단계를 구비하여 이루어진 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
또 다른 특징에 있어서, 본 발명은 기준 플레이트, 이 기준 플레이트에 대한 단단한 지지를 제공하는 플랫폼(platform), 상기 기준 플레이트에 적층될 때 상기 기준 플레이트와 투명기판 상의 마커의 이미지를 캡쳐(capture)하는 이미징(imaging) 장치, 및 상기 플랫폼에 걸쳐 원하는 위치에 상기 이미징 장치를 위치시키기 위해 상기 이미징 장치에 결합된 포지셔닝(positioning) 장치를 구비하여 구성된 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 이하의 설명 및 첨부된 도면을 통해 알 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 1실시예에 따른 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법을 설명하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 1실시예에 따른 기준 플레이트 상부에 위치된 마킹된 투명기판을 나타낸 도면이다.
도 1c는 기준 마커에 대한 기판 마커의 좌표를 설명하는 도면이다.
도 1d는 기준 마커에 대한 기판 마커의 최초 및 최종 위치를 설명하는 도면이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 사용하는데 적합한 예시의 마커들을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 1실시예에 따른 단일 초점 평면 구성의 기판 및 기준 마커를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 4f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 초점 평면 구성의 기판 및 기준 마커를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 1실시예에 따른 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 시스템을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명을 수반되는 도면에 도시된 바와 같은 몇개의 바람직한 실시예 를 통해 기술한다. 이하의 설명에 있어서, 다수의 특정 설명은 본 발명의 충분한 이해를 제공할 것이다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 설명의 일부 또는 모두 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자라면 알 수 있을 것이다. 다른 예에 있어서, 공지의 특징 및/또는 처리 단계에 대해서는 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 특징 및 장점은 도면 및 이하의 설명을 통해 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 1실시예에 따른 유리기판 등과 같은 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 방법을 설명하는 플로우차트이다. 상기 방법은 기준 플레이트(S1) 상에 마커(M1)의 어레이를 형성하는 단계(100)를 포함한다. 상기 마커(M1)는 투명기판의 치수 변화가 측정될 고정 로컬 눈금자(fixed local rulers) 역할을 한다. 상기 기준 플레이트(S1)는 그 크기의 변화를 야기할 수 있는 소정의 처리 단계를 행하지 않는다. 또한, 상기 방법은 투명기판(S2) 상에 마커(M2)의 어레이를 형성하는 단계(102)를 포함한다.
투명기판(S2) 상의 마커(M2)의 어레이는 상기 기준 플레이트(S1) 상의 마커(M1)의 어레이와 동일 또는 유사한 마커 분포 및 형태를 갖는다. 더욱이, 상기 방법은 상기 투명기판(S2) 상의 마커(M2)의 어레이와 상기 기준 플레이트(S1) 상의 마커(M1)의 어레이가 오버랩하도록 상기 투명기판(S2)과 상기 기준 플레이트(S1)를 적층하는 단계(104)를 포함한다. 상기와 같은 적층 단계는 상기 기준 플레이 트(S1) 상에(또는 그 상부에) 상기 투명기판(S2)을 위치시키거나 또는 상기 투명기판(S2) 상에(또는 그 상부에) 상기 기준 플레이트(S1)를 위치시키는 단계를 포함한다.
더욱이, 상기 방법은 적절한 이미징 시스템을 이용하여 상기 적층된 기준 마커(M1)와 기판 마커(M2)의 이미지를 얻는 단계(106)를 포함한다. 이러한 단계를 제1측정 조사로 하고, 그 얻어진 이미지를 제1측정 이미지로 한다. 상기 제1측정 이미지는 단일(single) 이미지가 되거나, 또는 예컨대 상기 기준 마커(M1)와 기판 마커(M2)가 노드(node)에 걸쳐 캡쳐되면 어레이의 이미지가 될 수 있다. 또한, 상기 방법은 기준 마커들(M1) 중 대응하는 어느 하나에 대한 각 기판 마커(M2)의 최초 좌표(xi, yi)를 결정하기 위해 상기 제1측정 이미지를 처리하는 단계(108)를 포함한다. 상기 기준 마커들(M1) 중 대응하는 어느 하나는 통상 가장 가까운 마커(M1)이다. 도 1b는 기준 및 기판 마커(M1, M2)로 이루어진 제1측정 이미지의 표시를 나타낸다. 도 1c는 기준 마커(M1)에 대한 기판 마커(M2)의 좌표(xi, yi)를 나타낸다.
도 1a로 되돌아 가서, 상기 제1측정 이미지를 얻은 후, 상기 투명기판(S2)은 기준 플레이트(S1)로부터 분리되어 처리된다(110). 그와 같은 처리는, 예컨대 상기 투명기판(S2)을 절단하는 단계 및/또는 상승된 온도로 가열하는 단계를 포함한 다. 상기 투명기판을 처리한 후, 상기 투명기판(S2)과 기준 플레이트(S1)는 상기 기판 마커(M2)와 기준 마커(M1)가 오버랩하여 상기 투명기판(S2) 상의 위치에서 볼 수 있도록 적층된다(112). 상기 방법은 이미징 시스템을 이용하여 각각 상기 기준 플레이트(S1)와 투명기판(S2) 상의 기준 마커(M1)와 기판 마커(M2)의 이미지를 얻는 단계(114)를 포함한다. 이러한 단계를 제2측정 조사로 하고, 그 얻어진 이미지를 제2측정 이미지로 한다. 또한, 상기 방법은 기준 마커들(M1) 중 대응하는 어느 하나에 대한 각 기판 마커(M2)의 최종 좌표(xf, yf)를 결정하기 위해 상기 제2측정 이미지를 처리하는 단계(116)를 포함한다.
더욱이, 상기 방법은 투명기판(S2) 상의 각 노드(기판 마커(M2)로 표시된)의 최초 및 최종 좌표들간 차이를 계산하는 단계(118)를 포함한다. 이들 차이는 상기 제1측정 조사로부터 상기 투명기판(S2)의 로컬 치수 차이의 변화를 나타낸다. 상기 제1측정 조사 동안의 상기 기준 플레이트(S1)에 대한 상기 투명기판(S2)의 방향 및 위치는 상기 제2측정 조사 동안의 상기 기준 플레이트(S1)에 대한 상기 투명기판(S2)의 방향 및 위치와 좀더 차이가 날 수 있다. 1실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 및 제2측정 조사에 있어서의 상기 기준 플레이트(S1)에 대한 상기 투명기판(S2)의 위치의 차이로 인한 상기 투명기판(S2)의 치수 변화의 측정오차를 보 정하는 단계를 포함한다.
상기 투명기판(S2)이 단단하고, 상기 단단한 동체의 움직임 오차가 처리 치수 변화보다 크다고 가정하면, 회전 및 평행이동 오차가 수학적으로 해결될 수 있다. 도 1d는 기준 마커(M1)에 대한 기판 마커(M2)의 최초 위치(Ri) 및 최종 위치(Rf)를 각각 나타낸다. 각 기판 마커에 있어서:
Rf - Ri = RT + D + E (1)
여기서, Rf는 측정된 최종 위치이고, Ri는 측정된 최초 위치이며, RT는 단단한 동체의 회전/평행이동이고, D는 주어진 처리에 의해 야기된 기판의 치수 변화이며, E는 측정오차이다. 마커의 어레이에 있어서:
{Rf - Ri} = {RT} + {r} (2)
여기서, {}는 매트릭스를 나타내고, r은 오차, 즉 치수 변화를 나타낸다. Rf 및 Ri는 상기와 같다. RT 및 r은 식들을 동시에 풀기 위한 소정의 적절한 수법, 예컨대 선형회귀(linear regression)를 이용하여 결정될 수 있다. 이러한 단단한 동체 보정의 의도는 상기 제2측정 조사를 상기 제1측정 조사의 원래 위치로 되돌리기 위한 것이다.
도 1a로 되돌아 가서, 상기 이루어진 측정의 질은 상기 기준 플레이트(S1)의 평탄성에 의해 영향받을 수 있다. 평탄성은 상기 기준 플레이트(S1)의 파상 도(waviness)와 관련된다. 상기 기준 플레이트(S1)가 충분히 평탄하지 않으면, 상기 기준 플레이트(S1)와 투명기판(S2)은 측정의 재현성에 영향을 줄 수 있는 상기 기준 플레이트(S1)와 투명기판(S2)간 잠재적인 에어 갭(air gap) 또는 주름(wrinkle)을 야기하여 연속적으로 접촉하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 기준 플레이트(S1)가 우수한 평탄성을 갖는 기판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 1실시예에 있어서, 상기 기준 플레이트(S1)의 평탄성은 100㎛ 이상이 아닌 10㎛와 100㎛ 사이가 된다. 이러한 평탄성은 특정 영역, 통상 100mm2 평방 영역에 걸쳐 필요하다.
바람직하게, 상기 기준 플레이트(S1)는 상기 투명기판(S2)과 접촉하고 있으면 상기 투명기판(S2)의 내부 응력 또는 열응력으로 인해 쉽게 뒤틀리지 않는다.온도 변화에 대한 측정의 민감도를 감소시키기 위해, 상기 기준 플레이트(S1)는 상기 투명기판(S2)의 열팽창계수(CTE: Coefficient of Thermal Expansion)와 유사한(즉, 동일 또는 가까운) 열팽창계수를 갖는 것이 바람직하다. 만약 상기 투명기판(S2)이 AMLCD 글래스(glass)이면, 붕규산염(borosilicate) 재료 또는 AMLCD 글래스가 상기 기준 플레이트(S1)로 사용될 수 있다. 만약 상기 기준 플레이트(S1)가 상기 투명기판(S2) 상에(또는 그 상부에) 위치되면, 상기 투명기판(S2) 상의 위치로부터 상기 투명기판(S2) 상의 마커(M2)를 볼 수 있게 상기 기준 플레이트(S1)가 투시될 수 있다.
상기 기준 플레이트(S1)를 선택하기 위한 또 다른 기준은 상기 측정에 사용된 적어도 일부의 센서 타입에 달려 있다. 일반적으로, 상기 기준 플레이트(S1)는 처리시간 동안 안정적인 것이 바람직하다. 광학렌즈를 사용하는 이미징 시스템이 측정에 사용될 경우, 상기 기준 플레이트(S1)는 최소 한도의 매크로 및 마이크로-스크래치(scratch)를 갖는 평탄한 유리 표면을 갖는 것이 바람직하며, 이는 그 스크래치가 측정 이미지의 품질에 영향을 주기 때문이다. 대규모 크기의 측정에 있어서, 상기 기준 플레이트(S1)는 처리하는 동안 깨지지 않도록 충분히 단단한 것이 될 것이다. 만약 상기 기준 플레이트(S1)가 다수의 조각으로 이루어지면, 상기 조각들의 기계적/열적 안정성이 처리시간 동안 보장될 수 있다. 더욱이, 평탄성의 필요성은 특히 이웃하는 엣지(edge)에서 느낄 수 있다.
상기 기준 플레이트(S1) 및 투명기판(S2) 상에 형성된 마커(M1, M2)는 각각 넓은 다양한 기하학적 또는 비기하학적 형태를 가질 수 있다. 도 2a 내지 2d는 본 발명에 사용하는데 적합한 예시의 마커(M)들을 나타낸다. 도 2a에서 마커(M)는 선(line) 형태이다. 도 2b에서 마커(M)는 원(circle) 형태이다. 도 2c에서 마커(M)는 십자(cross) 형태이다. 도 2d에서 마커(M)는 점(dot) 형태이다. 상기 마커(M)들은 상기 기준 플레이트 및 투명기판 상에 규칙적으로, 즉 마커들간 간 격이 일정하게 배치되거나, 또는 상기 기준 플레이트 및 투명기판 상에 불규칙적으로, 즉 마커들간 간격이 일정치 않게 배치될 수 있다. 예컨대, 도 2a 내지 2c의 마커(M)들은 규칙적으로 배치되는 반면 도 2d의 마커(M)들은 불규칙하게 배치된다. 상기 마커들은, 잉크 마킹 시스템, 스크라이빙(scribing) 시스템, 리소그래피(lithography) 시스템, 또는 레이저 마킹 시스템 등과 같은 소정의 적절한 마킹 시스템을 이용하여 상기 기준 플레이트 및 투명기판 상에 배치될 수 있다. 상기 투명기판 상의 마커들은 상기 투명기판이 상기 제1측정 조사와 제2측정 조사 동안 행해지는 소정의 처리 단계에서 잔존할 수 있어야 한다.
도 1a로 되돌아 가서, 상기 기준 플레이트(S1)의 위치는 상기 투명기판(S2)의 위 또는 아래가 될 수 있다. 상기 기준 플레이트(S1) 및 투명기판(S2)은 상기 마커(M1, M2)가 단일 초점 평면 또는 이중 초점 평면 내에 있도록 위치될 수 있다. 상기 단일 초점 평면 구성에 있어서, 상기 기준 및 기판 마커(M1, M2)는 동일 평면 내에 놓이며, 단일 초점을 갖는 이미징 시스템은 상기 마커들의 이미지를 캡쳐하는데 적합하다. 상기 이중 초점 평면 구성에 있어서, 상기 기준 및 기판 마커(M1, M2)는 다른 평면 상에 놓인다. 도 3a 및 3b는 단일 초점 평면 구성에서의 기준 및 기판 마커(M1, M2)를 나타낸다. 마킹 후의 상기 기준 플레이트(S1) 또는 투명기판(S2)의 플립핑(flipping)은 동일 평면 상에 상기 마커를 위치시키는데 필요하다. 큰 투명기판을 손상시키지 않고 풀립핑하는 것은 도전 중에 있다. 도 4a 내지 4d는 이중 초점 평면 구성에서의 기준 및 기판 마커(M1, M2)를 나타낸다. 상기 이중 초점 평면 구성은 상기 측정시스템 상의 상기 기준 플레이트 또는 투명기판의 방향을 조절하지 않고 상기 기준 플레이트 및 투명기판을 마킹 및 측정할 수 있게 한다.
이중 초점 평면 구성에 있어서는, 상기 각기 다른 평면 상의 마커들을 캡쳐하기 위한 다양한 방식이 있다. 첫번째 방식은 동일한 초점 깊이 내에서 양 평면을 캡쳐링하는 단계를 포함한다. 이러한 방식에 있어서, 측정된 기판의 두께는 상기 초점 깊에 영향을 미친다. 초점의 깊이가 깊어짐에 따라, 상기 이미징 시스템에 의한 빛 보정의 효율은 감소한다. 대비(contrast)를 증가시키기 위한 가능한 방식은 각 측정 이미지를 완성하는데 걸리는 시간을 좀더 높이는데 있다. 두번째 방식은 2개의 분리된 시간 프레임에서 2개의 평면을 캡쳐링하는 단계를 포함한다. 상기 두번째 방식을 수행하기 위한 일예는 이미징 시스템의 첫번째 Z-위치에서 2개의 평면을 캡쳐링하는 단계와 상기 이미징 시스템의 두번째 Z-위치에서 상기 2개의 평면을 캡쳐링하는 단계를 포함한다. 상기 두번째 방식을 수행하기 위한 또 다른 예는 각 평면을 캡쳐하기 위한 다른 시간에 다른 포커싱 렌즈(focusing lens)를 이용하는 단계를 포함한다. 각기 다른 평면 상의 마커들을 캡쳐링하기 위한 세번째 방식은 2개의 초점 평면을 갖는 이미징 시스템을 이용하여 동시에 양 평면을 캡쳐링하는 단계를 포함한다.
도 5a는 본 발명의 1실시예에 따른 투명기판의 치수 변화를 측정하기 위한 시스템(500)을 나타낸다. 상기 시스템(500)은 작업대(504)를 단단히 지지하는 지지 구조물(502)을 포함한다. 바람직하게, 상기 지지 구조물(502)은 진동 방지 테이블, 즉 고조파 및 비고조파 진동 주파수를 제거하기 위해 수동 및/또는 능동 진동 방지체를 갖춘다. 상기 작업대(504)는 상기 기준 플레이트(508)와 투명기판(509)을 단단히 지지하는 플랫폼(506)을 제공한다. 바람직하게, 상기 플랫폼(506)은 우수한 평탄성을 갖는다. 예컨대, 상기 플랫폼(506)의 평탄성은 100㎛ 이상이 아닌 10㎛와 100㎛ 사이가 된다. 프레임(515)은 상기 작업대(504)의 측면에 부착된다. 상기 프레임(515)은 포지셔닝 장치(510)를 지지한다. 상기 포지셔닝 장치(510)는 그 포지셔닝 장치(510)에 부착되어 상기 작업대(504)를 가로지르는 이미징 시스템(512) 또는 마킹 시스템(517; 도 5b 참조)과 같은 객체들을 이동시킬 수 있다. 상기 작업대(504)는 과도한 진동 없이 상기 포지셔닝 장치(510) 및 이 포지셔닝 장치(510)에 부착된 또 다른 장비를 지지할 만큼 충분히 강하다. 상기 작업대(504)는, 특히 측정 영역이 2m 정도로 클 때 상기 포지셔닝 장치(510)가 상기 작업대(504)를 가로지름에 따른 능동 편향(active deflection)을 피하기 위해 높은 강성(stiffness)을 가져야 한다. 상기 작업대(504)는 화강암(granite) 재료 등으로 이루어진다.
상기 포지셔닝 장치(510)는 적어도 2개의 직교방향을 따라 이동할 수 있는 xy 스테이지(stage) 또는 xyz 스테이지 또는 받침대 또는 직교좌표형 로봇 또는 또 다른 장치가 될 것이다. 바람직하게, 상기 포지셔닝 장치(510)는 미세 움직임(micro-movement)이 가능하다. 바람직하게, 상기 포지셔닝 장치(510)는 예컨대 2m 이상의 큰 영역에 걸친 미세 움직임이 가능하다. 바람직하게, 상기 포지셔닝 장치(510)는 이 포지셔닝 장치(510)가 노드에 가까워짐에 따라 마킹 단계, 측정 단계, 및 필요할 경우 글래스 처리 단계를 포함한 각 단계에 합당한 강성을 갖는다. 예시의 목적을 위해, 상기 포지셔닝 장치(510)는 상기 프레임(515) 상에 지지된 선형 스테이지(514)를 포함한다. 상기 선형 스테이지(514)는 y방향을 따라 선형 이동할 수 있다. 더욱이, 상기 포지셔닝 장치(510)는 상기 선형 스테이지(514) 상에 지지된 끝단을 가진 선형 스테이지(516)를 포함한다. 상기 선형 스테이지(516)는 x방향을 따라 선형 이동할 수 있다. 상기 이미징 시스템(512)은 상기 선형 스테이지(516)에 결합된 프레임(520)에 의해 지지된다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 프레임(520)은 상기 작업대(504)에 따라 상기 이미징 시스템(512)의 z-위치를 조절할 수 있게 하는 z방향을 따라 선형 이동할 수 있는 선형 스테이지로 교체될 수 있다. 또한, z방향을 따라 선형 이동하는 선형 스테이지는 상기 작업대(504)에 따라 상기 선형 스테이지(516)의 z-위치를 조절할 수 있게 하기 위해 상기 선형 스테이지(514)와 상기 선형 스테이지(516)의 끝단 사이에 제공된다.
바람직하게, 상기 시스템(500)은 적어도 상기 기준 플레이트(508)가 작업대(504)에 접촉하는 구성에서 상기 작업대(504)에 상기 기준 플레이트(508)를 클램핑하는 기구 또는 방법을 포함한다. 상기 클램핑 방법은 C-클램프와 같은 기계적인 장치의 사용을 포함한다. 그러나, 그와 같은 클램프는 상기 기준 플레이트(508) 상에 투명기판(509)의 배치를 방해한다. 진공 클램핑을 이용하는 또 다른 방법이 있다. 도 5c는 본 발명에 사용하는데 적합한 진공 클램핑 시스템을 나타낸다. 1실시예에 있어서, 선형 홈(522)이 작업대(504)에 형성된다. 또한, 다수의 포트(524)는 작업대(504)의 측면에 부착된 프레임(515)에 형성된다. 상기 포트(524)는 선형 홈(522)과 통할 수 있다. 상기 기준 플레이트(508)는 상기 포트(524)를 진공원에 연결하여 상기 선형 홈(522)으로부터 공기를 흡입함으로써 상기 작업대(504)에 클램핑될 수 있다. 또한, 상기 기준 플레이트(508)는 프레임(515)에 또 다른 세트의 포트(528)와 통하는 구멍(526)을 포함한다. 상기 구멍(526)은 상기 기준 플레이트(508)에 상기 투명기판(509)을 진공-클램핑할 수 있게 하기 위해 상기 포트(524)를 통해 진공원에 연결될 수 있다. 진공원에 독립적으로 연결될 수 있는 분리된 그룹의 구멍들(526)은 진공 클램핑이 기준 플레이트(508)를 가로질러 선택적으로 제공되도록 형성될 수 있다. 이는 투명기판(509)의 크기가 가변적이고 기준 플레이트(508) 상의 모든 구멍을 덮을 수 없기 때문에 유용하다. 분리된 그룹의 구멍들(526)은 진공 클램핑 영역이 투명기판 크기에 매칭될 수 있게 한다. 상기 기준 플레이트(508)로부터 투명기판(509)을 제거하려면, 상기 투명기판(509)을 풀어주기 위해 포트(528)를 통해 구멍(526) 내로 공기를 주입해야 한다. 상기 진공 클램핑의 선택은 정전 흡착 단계를 포함하지만 이에 한정하지 않으며, 상기 투명기판(509) 및/또는 기준 플레이트(508)는 각기 다른 차지(charge)로 억제된다.
도 5a로 되돌아 가서, 상기 이미징 시스템(512)은 통상 카메라(534)를 포함한다. 1실시예에 있어서, 상기 카메라(534)는 광센서로서 CCD(Charge-Coupled Device) 센서를 이용한다. 그러나, 본 발명은 광센서로서 CCD 센서의 사용으로 한정하지는 않는다. CMOS 센서 또는 다른 고체-상태 센서 또한 사용될 수 있다. 광센서가 CCD 센서인 상기 실시예에서는 포토사이트(photosite)라 불리는 광감지 셀(light-sensitive cell)의 어레이를 포함한다. 이들 포토사이트는 통상 실리콘으로 이루어지며, 그 포토사이트 상에 빛이 부딪히면 전자를 방출한다. 각 포토사이트는 상기 CCD 센서가 색을 검출할 수 있게 하기 위해 통합된 색 필터를 갖춘다. 통상 상기 이미징 시스템(512)은 또한 광학 시스템(536)을 포함한다. 상기 광학 시스템(536)은 상기 기준 플레이트(508) 또는 투명기판(509) 상의 마커 등과 같은 객체로부터 나오는 빛을 상기 카메라(534)의 광센서 상에 포커싱하기 위한 다수의 렌즈를 포함한다. 바람직하게, 상기 렌즈는 낮은 왜곡(distortion) 및 수차(aberration)를 갖는다. 또한, 상기 이미징 시스템(512)은 상기 광학 시스템(536)을 통해 광학적으로 또는 상기 카메라(534)를 통해 디지털적으로 달성되는 줌잉(zooming)부를 포함한다. 또한, 상기 이미징 시스템(512)은 이 이미징 시스템(512)의 동작을 제어하고 상기 카메라(534)의 광센서에 의해 수집된 정보를 이미지 파일로 처리하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 TIFF 및 JPEG 등과 같은 다양한 형태의 이미지 파일 포맷을 지원한다. 또한, 상기 이미징 시스템(512)은 상기 이미지 파일을 저장하기 위한 메모리를 포함한다.
상기 시스템(500)은 상기 측정 영역(532)을 조명하기 위한 조명장치(530)를 포함한다. 조명은 상기 작업대(504) 위 또는 아래로부터 제공될 수 있다. 2가지의 매우 통상적인 조명기술은 어두운 부분 조명 및 밝은 부분 조명을 포함한다. 상기 카메라(534)는 상기 측정 영역(532)으로부터 반사되는 빛에 기초하여 이미지 를 만든다. 또한, 상기 시스템(500)은 상기 이미징 시스템(512)을 이용하여 상기 기준 플레이트(508) 및 투명기판(509)의 원하는 부분이 이미징될 수 있도록 상기 포지셔닝 장치(510)의 이동을 제어하기 위한 컴퓨터 시스템(538)을 포함한다. 상기 컴퓨터 시스템(538)은 통상 상기 컴퓨터 시스템과 상호작용하는데 필요한 프로세서(540) 및 비디오 모니터(542)와, 키보드 및 마우스 등과 같은 또 다른 주변장치(도시하지 않음)를 포함한다. 이들 주변장치는 공지기술로 잘 알려져 있기 때문에 더 이상 기술하지 않는다. 상기 컴퓨터 시스템(538)은 상기 이미징 시스템(512)으로부터 이미지 파일을 수신하고 그 이미지 파일을 처리한다. 예컨대, 상기 프로세서(540)는 기준 마커에 대한 기판 마커의 좌표를 계산하는 알고리즘을 수행한다. 더욱이, 상기 프로세서(540)는 상기 기준 플레이트(508)에 대한 상기 투명기판(509)의 배치로 인한 회전 및 평행이동 오차를 보정하는 것을 포함하여, 제1 및 제2측정 조사에 기초한 투명기판(509)의 치수 변화를 계산하는 알고리즘을 실행한다.
상기 측정이 온도에 민감하기 때문에, 상기 시스템(500)은 상기 측정 영역(532)을 둘러싸기 위한 온도 조절 챔버(533)를 포함하는 것이 바람직하다. 예로서, 상기 온도 조절 챔버(533)는 안정된 상태의 공기 흐름에서 ±0.01℃의 원하는 온도를 유지시킬 수 있다. 그러나, 그와 같은 원하는 온도를 맞추기 위한 비용이 큰 기판에서는 상당히 높다. 이 경우, 원하는 온도가 완화될 수 있다. 예컨대, 만약 AMLCD 글래스가 투명기판으로 사용되면, 상기 큰 표면 영역은 그 기판이 아주 빨리 그 환경의 온도에 순응할 수 있게 한다. 만약 지지구조가 대규모라 면, 플랫폼의 크기를 변경하기 위해 높고 확장된 경사 온도가 필요하다. 이러한 예에 있어서, 필요한 온도가 완화될 수 있다. 적절한 필요한 온도를 결정하기 위해 온도 모델링이 사용될 수 있다.
동작에 있어서, 상기 기준 플레이트(508)는 상기 플랫폼(506) 상에 위치되고, 상기 마킹 시스템(도 5b의 517)은 상기 기준 플레이트(508) 상의 마커의 어레이를 형성하기 위해 사용된다. 상기 투명기판(509)에 대해 동일한 처리가 반복된다. 상기 마킹 시스템(도 5b의 517)의 이동은 상기 컴퓨터 시스템(538)에 의해 제어된다. 상기 마킹 시스템(517)은 잉크 마킹 시스템 또는 레이저 마킹 시스템 또는 스크라이빙 시스템 또는 리소그래피 툴(lithography tool)이나 소정의 또 다른 적절한 마킹 시스템이 될 것이다. 마킹 후, 상기 투명기판(509)과 기준 플레이트(508)는 상기 투명기판(509)과 기준 플레이트(508) 상의 마커의 이미지를 상기 이미징 시스템(512)을 이용하여 캡쳐, 즉 제1측정 조사할 수 있도록 상기 플랫폼(506) 상에 적층된다. 다음에, 상기 투명기판(509)은 상기 플랫폼(506)을 떠나 처리된 후, 제2측정 조사를 위해 상기 플랫폼(506)으로 되돌아 간다.
통상 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다. 상기 관련 측정기술은 작거나 큰 투명기판의 치수 변화를 높은 해상력으로 측정할 수 있다. 본 발명은 투명기판을 처리하기 전과 후의 기준 플레이트에 대한 투명기판의 배치로 인한 측정오차를 보정하기 위한 단계를 포함한다. 상기 측정은 간섭계에 기초한 절대 좌표 측 정계로 통상 제공된 하나의 글로벌 기준(0, 0, 0)에 대비된 로컬 눈금자 마킹의 사용 및 측정된 투명기판과 유사한 열팽창계수(CTE)를 갖는 기준 플레이트의 사용에 의해 온도 변화에 따른 감소된 민감도를 갖는다. 또한, 확장된 측정 주기를 통한 양호한 측정의 반복성 및 재현성을 제공한다. 상기 관련 마커 위치의 좌표 측정은 절대 좌표 측정과 비교하여 포지셔닝 장치에 대한 이동 요구조건을 완화시켜 측정시스템에 대한 전체적인 비용의 감소를 제공한다.
본 발명은 상술한 실시예로 한정하지 않고, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 또 다른 실시예를 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 부가된 청구항에 의해서만 한정된다.

Claims (20)

  1. 기준 플레이트 상에 기준 마커의 어레이를 형성하는 단계;
    투명기판 상에 기판 마커의 어레이를 형성하는 단계;
    상기 기준 마커의 어레이와 기판 마커의 어레이가 오버랩하도록 상기 기준 플레이트와 투명기판을 적층하는 단계;
    상기 투명기판을 처리하기 전과 후의 상기 기준 마커의 좌표에 대한 상기 기판 마커의 좌표를 측정하는 단계; 및
    상기 투명기판을 처리하기 전과 후의 상기 기판 마커의 측정된 상대 좌표들간 차이로부터 상기 투명기판의 치수 변화를 결정하는 단계를 구비하여 이루어지며,
    상기 투명기판의 처리는 상기 투명기판의 절단 단계 및 상기 투명기판의 가열 단계 중 하나 이상을 포함하는 투명기판의 치수 변화 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 플레이트와 투명기판의 적층은 상기 투명기판을 처리하기 전과 후에 이루어지며, 상기 투명기판의 처리 전과 후의 상기 기준 플레이트에 대한 상기 투명기판의 위치의 차이로 인한 치수 변화의 오차를 보정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 투명기판의 처리는 상기 투명기판의 절단 단계 및 상기 투명기판의 가열 단계 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 및 기판 마커가 적층체 상의 위치에서 모두 보이도록 상기 기준 플레이트와 투명기판을 적층하는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 마커의 좌표를 측정하는 단계는 상기 기준 마커와 기판 마커의 이미지를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준 마커의 어레이는 상기 기판 마커의 어레이와 동일한 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정방법.
  6. 기준 플레이트;
    상기 기준 플레이트에 대한 지지를 제공하는 플랫폼;
    투명기판이 상기 기준 플레이트에 적층될 때 상기 기준 플레이트 상의 마커의 어레이와 투명기판 상의 마커의 어레이의 이미지를 캡쳐하는 이미징 장치;
    상기 플랫폼에 걸쳐 상기 이미징 장치를 이동시키는 포지셔닝 장치; 및
    투명기판 상의 마커의 어레이 및 기준 플레이트 상의 마커의 어레이의 캡쳐된 이미지 사이의 차이로부터 투명 기판에서 치수 변화를 측정하는 측정장치
    를 포함하는 투명기판의 치수 변화 측정시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기준 플레이트는 상기 투명기판의 열팽창계수와 동일한 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기준 플레이트와 투명기판 상에 마커를 형성하는 마킹 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 플랫폼에 상기 기준 플레이트를 클램핑하는 기구와 상기 기준 플레이트에 상기 투명기판을 클램핑하는 기구 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 기준 플레이트와 투명기판 상의 마커를 조명하는 다수의 조명장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명기판의 치수 변화 측정시스템.
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