KR101432155B1 - 스테이지 스케일 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판이 안착된 스테이지의 이동량을 측정하는 스테이지 스케일의 측정값을 보정하는 방법에 관한 것으로서, 스테이지 스케일이 변형되더라도 정확한 측정이 이루어지도록 하는 스테이지 스케일 보정 방법이다. 본 발명의 실시 형태는 일끝단과 타끝단을 잇는 길이 방향을 따라 팽창 또는 수축이 발생하는 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 스테이지에 형성된 마크를 이용하여 측정하는 변형량 측정 과정과, 상기 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 이용하여 스테이지 이동량 산출시에 적용되는 스케일 팩터를 산출하는 스케일 팩터 산출 과정과, 상기 산출한 스케일 팩터를 적용하여 스테이지의 이동값과 스테이지의 위치 보정값을 산출하는 스케일 팩터 적용 과정을 포함한다.

Description

스테이지 스케일 보정 방법{Method for compensating stage scale}

본 발명은 기판이 안착된 스테이지의 이동량을 측정하는 스테이지 스케일의 측정값을 보정하는 방법에 관한 것으로서, 스테이지 스케일이 변형되더라도 정확한 측정이 이루어지도록 하는 스테이지 스케일 보정 방법이다.

기판상에 특정 패턴을 남기는 방법으로는 잉크젯(Ink Jet) 및 레이저 빔 조사 등이 있다.

빔 패터닝 방법은 원하는 위치에 빔(레이저) 조사를 통해 기판상에 특정 패턴을 남길 수 있어, 정밀하면서 빠르고 대면적에 적용할 수 있는 장점이 있어 많이 사용되는 방법이다.

일반적인 레이저 패터닝 장치는 공정 챔버와, 공정 챔버 내부에 설치되어 기판을 지지하며 상기 기판을 공정 진행 방향으로 수평 이동시키는 스테이지와, 공정 챔버의 상부에 장착된 레이저 빔을 방출하는 레이저 모듈을 포함한다. 레이저 패터닝 장치의 공정 챔버 내로 로딩되는 기판은, 공정 챔버 내에서 레이저 모듈의 레이저 빔에 조사되어 기판의 원하는 위치에 패터닝될 수 있다.

이러한 레이저 빔 조사에 의한 패터닝 공정을 위해, 기판은 챔버 내의 기판 이송부의 스테이지에 안착되어 레이저 모듈의 하측에서 왕복 이동하게 된다. 그런데 공정이 진행되는 도중에 제어된 이동 거리를 초과하여 스테이지가 이동되거나 또는 덜 이동하여, 패터닝 대상 영역이 어긋나 원하지 않는 영역에서 패터닝이 이루어지는 문제가 있다. 이는 스테이지 스케일이 주변 열원 등의 다양한 원인으로 인하여 공정 중에 변형이 발생하기 때문에 발생하는 문제이다.

예를 들어, 스테이지가 4 단위눈금만큼 이동되어야 하며 스테이지 스케일이 변형없이 정상적인 형태를 유지한다고 가정할 경우에, 도 1(a)에 도시한 바와 같이 스테이지는 정확히 4 단위눈금만큼 이동하게 된다. 스테이지 구동 모듈은 스테이지를 이동시켜가며 엔코더(121)를 통하여 스테이지 스케일(10)의 눈금을 판독하며, 판독되는 스테이지 스케일(10)의 눈금이 4 만큼 변할 때까지 스테이지를 이동시키게 된다.

그런데, 스테이지 스케일이 공정 진행 중에 열적 원인 또는 기구적 원인 등으로 인하여 변형되는 경우, 설정된 이동 거리만큼 스테이지가 이동되지 못하고 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어, 스테이지 스케일의 일측단에 발열부가 구비되어 있어 도 1(b)에 도시한 바와 같이 스테이지 스케일(10')의 길이가 팽창된 경우, 스테이지 스케일(10') 역시 팽창되어 실제보다 더 늘어난 눈금을 가지게 된다. 따라서 스테이지 스케일의 인코더가 읽은 스케일의 눈금은 오류가 발생하기 때문에, 스테이지가 4 단위눈금만큼 이동되어야 함에도 불구하고 실제보다 더 늘어나게 된다. 즉, 판독된 눈금의 변화량이 4라 하더라도 실제로는 설계된 4의 거리가 아닌 5.4 거리만큼 이동되어 4 보다 더 많이 이동한 결과가 된다.

따라서 스테이지 스케일의 변형에 따른 스테이지의 이동량 오차는 설계된 패터닝의 영역을 벗어나서 빔이 조사되는 오류를 범하는 문제가 발생할 수 있다.

한국특허공개 2012-0131338

본 발명의 기술적 과제는 스테이지 스케일의 변형이 발생하더라도 스테이지를 정확한 위치로 이동시키도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 스테이지 스케일의 변형에 따른 스테이지의 이동량 오차를 보정하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 일끝단과 타끝단을 잇는 길이 방향을 따라 팽창 또는 수축이 발생하는 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 스테이지에 형성된 마크를 이용하여 측정하는 변형량 측정 과정과, 상기 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 이용하여 스테이지 이동량 산출시에 적용되는 스케일 팩터를 산출하는 스케일 팩터 산출 과정과, 상기 산출한 스케일 팩터를 적용하여 스테이지의 이동값과 스테이지의 위치 보정값을 산출하는 스케일 팩터 적용 과정을 포함한다.

또한 변형량 측정 과정은, 상기 스테이지 스케일의 길이 방향의 일축상에 제1마크와 제2마크를 이동 전 스테이지에 형성하고, 스테이지 스케일의 일끝단에서 타끝단의 방향으로 설정거리 d 만큼 스테이지를 이동시킨 후의 이동된 스테이지의 제1 마크 위치 및 제2마크 위치를 파악하여 미리 측정한 이동 전 스테이지의 마크 위치와 각각 비교함으로써 상기 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 측정한다.

또한 변형량 측정 과정은, 상기 스테이지 스케일의 길이 방향의 일축상에 제1마크와 제2마크를 이동 전 스테이지에 형성하는 과정과, 상기 제1마크의 위치와 제2마크의 위치를 측정하여 기준 제1마크 좌표 및 기준 제2마크 좌표로서 획득하는 과정과, 상기 스테이지 스케일의 일끝단에서 타끝단 방향으로 상기 설정거리 d 만큼 스테이지를 이동시키는 과정과, 상기 이동된 스테이지 상의 제1마크의 위치 및 제2마크의 위치를 측정하여 이동 제1마크 좌표 및 이동 제2마크 좌표로서 획득하는 과정과, 상기 기준 제1마크 좌표에서 상기 설정거리 d를 스테이지 스케일의 길이 방향으로 더하여 산출한 계산 제1마크 좌표와, 상기 기준 제2마크 좌표에 상기 설정거리 d를 스테이지 스케일의 길이 방향으로 더하여 산출한 계산 제2마크 좌표를 산출하는 과정과, 상기 이동 제1마크 좌표에서 계산 제1마크 좌표를 차감한 값을 일끝단 변형량으로 산출하고, 상기 이동 제2마크 좌표에서 계산 제2마크 좌표를 차감한 값을 일끝단 변형량으로 산출하는 과정을 포함한다.

또한 스케일 팩터 산출 과정은, 상기 타끝단 변형량에서 일끝단 변형량을 차감한 변형량 차이값을 이용하여 스케일 팩터를 산출한다.

또한 스케일 팩터 산출 과정은, 상기 타끝단 변형량에서 일끝단 변형량을 차감하여 변형량 차이값을 산출하는 과정과, 상기 설정거리 d에서 상기 변형량 차이값을 차감하여 실제 이동거리값을 산출하는 과정과, 상기 실제 이동거리값을 상기 설정거리 d로 나누어서 스케일 팩터를 산출하는 과정을 포함한다.

또한 스케일 팩터 적용 과정은, 스테이지를 이동시킬 때 스테이지 이동 명령값에 상기 스케일 팩터를 곱한 값을 이동 제어값으로 하여 스테이지를 이동시킨다.

또한 스케일 팩터 적용 과정은, 스테이지의 이동량을 측정할 때 이동된 스테이지의 위치에서 판독되는 스테이지 스케일의 눈금값을 상기 스케일 팩터로 나누어 위치 보정값으로 한다.

또한 상기 변형량 측정 과정, 스케일 팩터 산출 과정은 공정 진행 중에 수행되어 업데이트된 스케일 팩터를 이용하여 스테이지의 이동 제어값과 스테이지의 위치 보정값을 산출한다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 스테이지 스케일의 변형이 발생하더라도 스테이지를 정확한 위치로 이동시킬 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 스테이지 스케일의 변형 발생하더라도 마크를 이용하여 스테이지 이동량 오차를 산출함으로써, 정확한 오차 보정을 이룰 수 있다.

도 1은 스테이지 스케일이 변형되지 않은 정상 상태와 변형된 상태에서의 스테이지 이동 모습을 각각 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 스테이지 스케일을 보정하여 레이저 빔 조사가 이루어지는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스테이지와 스테이지 스케일을 도시한 도면이다.
도 4는 변형되지 않은 정상적인 스테이지 스케일과 변형된 스테이지 스케일을 각각 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 스케일 팩터의 산출 및 적용하는 스테이지 스케일 팩터 보정 과정을 도시한 플로차트이다.
도 6은 변형되지 않은 정상적인 스테이지 스케일과 변형된 스테이지 스케일을 이동 시에 마크 위치를 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동 마크 좌표와 계산 마크 좌표를 도시한 그림이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 스테이지 스케일 보정 하여 레이저 빔 조사가 이루어지는 기판 처리 장치를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스테이지와 스테이지 스케일을 도시한 도면이다.

레이저 빔 패터닝을 수행하는 기판 처리 장치는 기판에 레이저를 조사(스캔)하여 기판(S) 상에 패터닝시키는 레이저 패터닝을 수행한다. 이러한 기판 처리 장치는 내부 공간을 가지는 공정 챔버(100)와, 공정 챔버(100) 내에 배치되어 기판(S)을 지지하는 스테이지(110) 및 이러한 스테이지를 수평 왕복 이동시키는 스테이지 구동 모듈(미도시)을 포함하는 스테이지 이송부와, 스테이지에 대향하는 공정 챔버(100)의 일측면에 설치된 레이저를 방출하는 레이저 모듈(200)을 포함한다.

또한 공정 챔버(100) 내부에는 마크 패턴기(미도시)가 구비된다. 마크 패턴기(미도시)는 스테이지 상에 마크를 표시하는 수단이다. 또한 공정 챔버 내부에는 CCD(Charge Coupled Device) 센서를 가진 비젼 카메라(미도시)가 구비되어 있다. 비젼 카메라(미도시)는 스테이지를 촬상하여 스테이지에 표식된 마크의 위치를 파악할 수 있다.

또한 스테이지 이송부는 도 3에 도시한 바와 같이 스테이지의 적어도 어느 한측변 이상에 측변에 대향하여 스테이지 스케일(130)을 마련한다. 스테이지 스케일(130)은 글래스 재질 등으로 되어 있어 길이를 표시하는 눈금이 표시되어 있다. 스테이지가 이동될 때마다 스테이지에 달려있는 적어도 하나 이상의 인코더(121)는 대향하는 스테이지 스케일러(130)의 눈금을 판독하여, 판독한 값을 스테이지 구동 모듈에 제공한다. 따라서 스테이지 구동 모듈은 스테이지를 이동시킬 때 스테이지 스케일의 눈금을 판독하며 원하는 거리만큼 스테이지를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3(a)의 5 단위눈금으로 판독된 위치에 놓인 스테이지를, 10 단위눈금 만큼 스테이지 스케일(130)의 길이 방향(+Y 방향)으로 스테이지를 이동시키고자 하는 경우, 스테이지 구동 모듈은 도 3(b)에 도시한 바와 같이 10 단위눈금의 눈금이 판독될 때까지 스테이지(110)를 이동시키게 된다. 스테이지 구동 모듈은 스테이지 이동 중에 10 단위눈금의 눈금이 판독되면 도 3(b)의 위치에서 스테이지의 이동을 정지한다. 상기에서 단위눈금이라 표현하였는데,이하에서 '단위눈금'라 함은 스테이지 스케일에 표시된 눈금 단위를 말하는 것으로서 ㎛, ㎜, ㎝ 등 다양한 단위가 해당될 수 있다.

그런데 이러한 스테이지 스케일(120)은 주변의 열적 요인, 기구적 요인 등에 의하여 스테이지 스케일이 팽창되거나 수축될 수 있다. 예를 들어, 스테이지 스케일의 일단 근처에 가열 히터가 구비되어 있을 경우, 공정이 진행될수록 열에 의하여 스테이지 스케일의 일단 방향으로 팽창될 수 있다. 참고로 이러한 변형은 공정이 중지되고 일정 시간이 지나 정상으로 돌아올 수 있다.

공정 진행되기 전에는 도 4(a)에 도시한 바와 같이 변형없는 정확한 단위눈금을 가지는 정상적인 스테이지 스케일을 가지고 있으나, 공정 진행됨에 따라 도 4(b)에 도시한 바와 같이 스테이지 스케일의 타끝단(130b) 방향으로 팽창되어 변형될 수 있다. 변형되는 경우 스테이지 스케일(130)의 눈금 역시 그 간격이 늘어나게 되어 정확한 눈금 역할을 할 수 없게 된다. 본 발명의 실시예는 이러한 스테이지 스케일의 팽창 또는 수축에 의한 변형을 고려하여 별도의 스케일 팩터를 산출함으로써, 스테이지를 이동시킬 때나 스테이지 스케일의 눈금을 판독할 때 이러한 스케일 팩터를 적용하여 이동 및 판독함을 특징으로 한다.

이러한 스케일 팩터의 산출 및 적용하는 스케일 보정은 스테이지 구동 모듈에 의하여 이루어지는데, 이하 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 스케일 팩터의 산출 및 적용하는 스테이지 스케일 팩터 보정 과정을 도시한 플로차트이다.

스테이지 스케일의 일끝단과 타끝단의 특정 구간에서 변형된 크기를 스케일 팩터로 적용할 경우 스테이지 스케일 전체에 걸쳐서 정확한 스케일 팩터가 될 수 없다. 스테이지 스케일의 타끝단에서의 열원 존재로 인하여 스테이지 스케일이 변형될 경우, 스테이지 스케일의 일끝단에서 타끝단으로 갈수록 그 변형량은 일정 간격으로 변형되는것이 아니라 타끝단으로 갈수록 더 변형이 심해지는 지수 함수적 변형량을 가지게 된다. 따라서 스테이지 스케일 전체에 적용할 수 있는 동일한 스케일 팩터를 산출해야만 한다. 따라서 본 발명은 레이저 패터닝 공정 중에 일끝단에서 타끝단으로 갈수록 변형량이 지수 함수 형태로 변하여 가는 스테이지 스케일을 대상으로 한다.

스테이지 스케일 전체에 적용할 수 있는 동일한 스케일 팩터를 산출하기 위하여, 우선, 일끝단과 타끝단을 잇는 길이 방향(Y 방향)을 따라 팽창 또는 수축이 발생하는 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 측정하는 변형량 측정 과정을 가진(도 5의 S610)다. 스테이지 스케일이 주변의 열원 등으로 인하여 공정 중에 열적 변형 등의 이유로 변형되는 경우 이러한 변형량을 측정하는 것이다. 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량은 스테이지 스케일의 양끝단의 늘어난 길이를 직접 측정하는 등과 같이 다양한 방식이 있을 수 있다. 본 발명의 실시예는 스테이지 스케일의 일끝단 및 타끝단의 변형량을 직접 측정하지 않고, 스테이지 이동시에 스테이지에 표시된 마크의 위치를 비교하여 간접적으로 측정하는 방식의 예를 설명한다.

스테이지 스케일의 일끝단 및 타끝단의 변형량을 측정하기 위하여, 스테이지 스케일의 길이 방향(Y 방향)의 일축상에 제1마크와 제2마크를 스테이지에 형성한다. 그 후, 스테이지 스케일의 일끝단에서 타끝단의 방향으로 설정거리 d 만큼 스테이지를 이동시킨 후의 제1마크 위치 및 제2마크 위치를 파악한다. 그리고 미리 측정한 이동 전 스테이지의 마크 위치와 각각 비교함으로써 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 측정할 수 있다. 도 6과 함께 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 산출하는 과정을 상술한다.

우선, 도 6(a)에 도시한 바와 같이 스테이지 스케일(130)을 일측변에 두고 스테이지(110)가 마련된다. 스테이지는 Y 축의 길이가 10 단위눈금 크기를 가진다고 가정한다. 스테이지 스케일(130)의 길이 방향(Y방향)인 스테이지의 Y방향의 동일축상에 제1마크(M1)와 제2마크(M2)를 형성한다. 스테이지 스케일(130)의 길이 방향은 스테이지 스케일이 팽창 또는 수축 등의 변형이 일어나는 방향으로서, 스테이지 스케일의 변형량을 측정하기 위하여 변형이 일어나는 길이 방향의 동일한 축 상의 스테이지(110) 상에 제1마크(M1)와 제2마크(M2)를 형성한다. 제1마크(M1) 및 제2마크(M2)는 공정 챔버 내의 마크 패턴기를 이용하여 스테이지 표면에 형성될 수 있다. 그러나 별도의 마크 형성없이 스테이지 위치 정렬 및 이동시에 이용되는 스테이지의 네 모서리에 미리 새겨진 정렬 마크가 사용될 수 있다. 따라서 별도의 마크 형성 없이 스테이지(1200의 2사분면 및 4사분면에 미리 마련된 두 개의 정렬 마크가 각각 제2마크(M2) 및 제1마크(M1)로 사용될 수 있다.

도 6(a)와 같이 스테이지 이동이 있기 전에, 스테이지에 형성된 제1마크(M1) 및 제2마크(M2)의 위치를 파악한다. 즉, CCD 센서의 비젼 카메라를 이용하여 제1마크(M1) 및 제2마크(M2)를 촬상한 후 이들 위치를 파악하여 이를 각각 기준 제1마크 좌표(x1,y1) 및 기준 제2마크 좌표(x2,y2)로서 획득하여 스테이지 구동 모듈에 제공한다. 참고로 비젼 카메라는 미리 저장된 공정 챔버 내의 위치 좌표값을 가지고 있기 때문에 특정 지점에서의 촬상 이미지로부터 마크의 정확한 좌표값을 추출할 수 있다. 마크는 일반적으로 십자가 형태로 표시되는데, 이하에서는 마크의 좌표값이라 함은 십자가의 중심점을 마크의 좌표값이라 하기로 한다. 또한 이하에서는 이동 전의 스테이지는 일측변에 인접한 제1마크의 좌표가 스테이지 스케일의 '0'의 단위눈금에 위치한다고 가정하고 설명한다. 그렇지만, 제1마크가 아닌 스테이지의 일측변이 '0'의 단위눈금에 위치한 경우에도 적용될 수 있다.

스테이지 이동 전의 기준 제1마크 좌표 및 제2마크 좌표를 획득한 후에는, 도 6(b)에 도시한 바와 같이 스테이지 스케일(130)의 일끝단(130a)이 있는 쪽에서 타끝단(130b)이 있는 쪽으로 설정거리 d 만큼 스테이지를 이동시키는 과정을 가진다. 레이저 빔 조사에 의한 패터닝에 의해 스테이지 이동이 수행될 수 있다. 이때 스테이지 이동 방향이 스테이지 스케일의 길이 방향이 되므로. 결국, 스테이지 스케일의 변형 방향인 길이 방향을 따라 스테이지가 이동하는 결과를 가지게 된다. 스테이지 이동은 스테이지 구동 모듈에서 제어하는 설정거리 d만큼 이동하게 된다. 이하에서는 스테이지 이동 명령값인 설정거리인 d를 '10' 단위눈금으로 가정하고 설명한다. 스테이지 이동이 이루어지는 동안 스테이지 스케일에 대향된 위치의 스테이지 측변에 마련된 엔코더(121)는 스테이지 스케일(130)의 눈금을 판독한다. 따라서 스테이지 스케일이 '0'단위눈금에서 '10' 단위눈금을 판독하게 되면, 스테이지 이동은 정지된다. 참고로, 엔코더(121)는 제1마크 좌표의 Y축 지점과 동일한 지점에 설치되어 있다고 가정한다. 따라서 엔코더에서 판독되는 값이 곧 제1마크 좌표의 Y 지점이라고 할 수 있다.

스테이지 이동이 있은 후, 비젼 카메라는 이동된 스테이지의 제1마크의 위치 및 제2마크의 위치를 측정하여 이동 제1마크 좌표(x1',y1') 및 이동 제2마크 좌표(x2',y2')로서 획득하여, 스테이지 구동 모듈에 제공한다.

스테이지 구동 모듈은, 기준 제1마크 좌표에서 설정거리 d인 '10' 단위눈금을 스테이지 스케일의 길이 방향으로 더하여 계산 제1마크 좌표를 산출한다. 또한 기준 제2마크 좌표에 설정거리 d인 '10' 단위눈금을 스테이지 스케일의 길이 방향으로 더하여 계산 제2마크 좌표를 산출한다. 만약, 스테이지 스케일의 변형이 없다면, 스테이지는 정확하게 스테이지 스케일의 길이 방향을 따라 '10' 단위눈금만큼 이동하게 될 것이다. 따라서 스테이지에 새겨진 제1마크 및 제2마크 역시 스테이지 스케일의 길이 방향을 따라 '10' 단위눈금 만큼 이동될 것이고, 따라서 계산 제1마크 좌표 및 계산 제2마크 좌표는 이동 전의 기준 제1,2마크 좌표보다 각각 '10' 만큼 큰 값을 가지게 될 것이다. 따라서 제1마크 좌표는 이동 전의 Y축상의 0에서 이동 후에 10의 위치에 위치할 것이며, 제2마크 좌표는 이동 전의 Y 축상의 10에서 이동 후에 20의 위치에 위치할 것이다.

즉, 도 7(a)에 도시한 바와 같이 이동 전의 '0'의 값을 가지는 제1마크는 계산 제1마크 좌표로서 길이 방향(Y방향) 상에서 '10' 단위눈금에 중심점이 위치할 될 것이다. 마찬가지로 도 7(b)에 도시한 바와 같이 이동 전의 '10'의 값을 가지는 제2마크는 계산 제2마크 좌표로서 길이 방향(Y방향) 상에서 '20' 단위눈금에 중심점이 위치하게 될 것이다.

계산 마크 좌표를 산출한 후에는, 이동된 후의 스테이지의 마크의 이동 좌표와 계산된 마크의 계산 좌표 간의 차이를 비교하여 스테이지 스케일의 변형량을 측정한다.

상술하면, 스테이지 스케일의 팽창 또는 수축 등의 변형이 발생한 경우 스케일의 단위눈금의 간격 역시 변형될 것이다. 이하에서 스테이지 스케일이 팽창되어 늘어난 경우를 예로 들어 설명할 것이나 수축된 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

스테이지 스케일이 길이 방향을 따라 확장하게 되면 도 6(b)에 도시한 바와 같이 '10' 단위눈금의 변화량으로 스테이지를 이동시킨다 하더라도, 실제로는 '10' 이동된 것이 아니다. 스테이지 스케일의 팽창으로 인하여 길어졌기 때문에 스테이지에 구비된 엔코더가 변형 스테이지 스케일의 '10' 단위눈금을 판독한다 하여 멈추었을 경우에는 '10'이 아닌 실제로는 더 멀리 '10.3' 만큼 이동한 결과가 된다. 또한 스테이지 스케일의 팽창으로 인하여 일끝단과 타끝단의 변형량이 각각 다르게 될 수 있다. 어느 한끝단에 가열부와 같은 열원이 존재할 수 있어 열원이 존재한 방향이 더 많은 변형을 가지게 된다. 따라서 본 발명은 스테이지 스케일의 양끝단의 변형량을 각각 측정한다. 본 발명은 스테이지의 제1마크의 이동 제1마크 좌표와 계산 제1마크 좌표 간의 차이를 비교하여 스테이지 스케일의 일끝단의 변형량으로 산출한다. 또한 스테이지의 제2마크의 이동 제2마크 좌표와 계산 제2마크 좌표 간의 차이를 비교하여 스테이지 스케일의 타끝단의 변형량을 산출한다. 도 7을 보면, 이동 후의 스테이지에서 파악된 제1마크의 이동 제1마크 좌표와 이동 제2마크 좌표가 실제로는 계산 제1마크 좌표와 계산 제2마크 좌표와 각각 차이를 가지게 된다.

따라서 도 7(a)에 도시한 바와 같이 이동 제1마크 좌표에서 계산 제1마크 좌표를 차감한 값을 일끝단 변형량(Δ1)으로 산출하고, 도 7(b)에 도시한 바와 같이 이동 제2마크 좌표에서 계산 제2마크 좌표를 차감한 값을 타끝단 변형량(Δ2)으로 산출한다. 여기서 일끝단 변형량(Δ1)은 스테이지 이동 방향의 뒷쪽에 있는 제1마크의 변형량에 해당되며, 타끝단 변형량(Δ2)은 스테이지 이동 방향의 앞쪽에 있는 제2마크(M1)의 변형량에 해당된다. 도 7(a)를 보면, 일끝단 변형량(Δ1)은 스테이지 이동 방향의 뒷쪽에 있는 제1마크의 변형량에 해당된다. 따라서 이동 제1마크 좌표의 Y축 좌표값 10.1에서 계산 제1마크 좌표의 Y축 좌표값 10을 차감한 값인 0.1이 일끝단 변형량(Δ1)이 된다. 마찬가지로, 도 7(b)를 보면, 타끝단 변형량(Δ2)은 스테이지 이동 방향의 앞쪽에 있는 제2마크(M2)의 변형량에 해당된다. 따라서 이동 제2마크 좌표의 Y축 좌표값 15.2 에서 계산 제2마크 좌표의 Y축 좌표값 15를 차감한 값인 0.2가 타끝단 변형량(Δ2)이 된다. 참고로, 일끝단 변형량(Δ1)인 0.1과 타끝단 변형량(Δ2)인 0.2를 더하게 되면, 전체 변형량 0.3이 팽창되어 도 6에서 도시한 바와 같이 실제로 10.3 만큼 이동됨을 알 수 있다.

일끝단 변형량(Δ1) 및 타끝단 변형량(Δ2)을 산출한 후에는, 일끝단 변형량(Δ1) 및 타끝단 변형량(Δ2)의 차이값인 변형량 차이값을 이용하여 스케일 팩터를 산출한다(도 5의 S620). 스케일 팩터를 산출하는 식은 하기와 같다.

SF(Scale Facor) = (d - (Δ2-Δ1)) ÷ d)

여기서, d는 스테이지의 이동 제어값인 설정거리이며, Δ1은 일끝단 변형량이며, Δ2는 타끝단 변형량이다.

상기의 수식을 도 7과 함께 상술한다.

도 7을 참조하면, 타끝단 변형량(Δ2)은 0.2이며 일끝단 변형량(d1)은 0.1이기 때문에 타끝단 변형량(Δ2)에서 일끝단 변형량(d1)을 차감하면 변형량 차이값은 0.2-0.1=0.1이 됨을 알 수 있다. 참고로 타끝단 변형량(Δ2)보다 일끝단 변형량(d1)이 더 크면 변형량 차이값은 플러스(-)가 아닌 마이너스(-)값을 가지게 되어, 스테이지 스케일이 수축되었음을 알 수 있다.

변형량 차이값을 산출한 후, 설정거리 d에서 이들 변형량 차이값을 차감하여 실제 이동거리 값을 산출한다. 예시 설명에서, 설정거리 d인 10 단위눈금을 적용하면 10-0.1로서 9.9가 됨을 알 수 있다.

실제 이동거리값을 산출한 후, 실제 이동거리값을 설정거리 d로 나누어서 최종적인 스케일 팩터를 산출할 수 있다. 예시 설명에서, 실제 이동거리 값 9.9를 설정거리 d인 10으로 나누면 0.99가 스케일 팩터로 산출됨을 알 수 있다.

참고로, 일끝단 변형량(Δ1) 및 타끝단 변형량(Δ2)이 각각 '0'인 경우에는 변형량 차이값이 '0'이 되어 스테이지 스케일이 변형되지 않은 경우로서, 스케일 팩터는 '1'의 값을 가짐을 알 수 있다. 또한 스테이지 스케일이 변형되지 않은 경우를 제외하고는 변형량 차이값이 '0'이 산출될 수 없다. 스테이지 스케일은 타측단의 열원에 의하여 지수적으로 타측단이 늘어난다고 가정하였기 때문에, 일끝단 변형량(Δ1) 및 타끝단 변형량(Δ2)은 서로 다른 값을 가져야지 동일한 값을 가질 수 없기 때문이다.

상기와 같은 과정을 거쳐 산출된 스케일 팩터는, 스테이지의 이동값과 스테이지의 위치 보정값을 산출하는데 이용된다(도 5의 S630). 스테이지 스케일이 공정 중에 변형이 되었더라도 스테이지 이동 시에 스케일 팩터를 적용하여 정확하게 원하는 거리만큼 이동할 수 있으며, 또한 스테이지의 현재 위치를 스케일 팩터를 이용하여 측정값을 보정함으로써 정확하게 측정할 수 있다.

스테이지를 이동시킬 때 스케일 팩터를 적용하는 예를 설명한다.

스테이지 이동 명령값에 스테이지를 이동시킬 때 스테이지 이동 명령값에 상기 스케일 팩터를 곱한 값을 이동값으로 하여 이동시킨다. 레이저 빔 패터닝 공정 진행 중에 스테이지를 특정 거리만큼 이동시키고자 하는 경우, 스테이지 구동 모듈은 제어부로부터 스테이지 이동 명령값을 수신하고 그에 따른 스테이지 이동을 수행한다. 상기의 이동 명령값이라 함은 공정 기타 작업을 위하여 스테이지를 특정 거리 만큼 이동시키고자 할 때, 제어부에서 해당 거리를 나타내는 메시지 명령을 생성하여 스테이지 구동 모듈로 출력하는 제어 명령값을 말한다.

이러한 제어 명령값 그대로 스테이지를 제어할 시에는 정확한 이동 제어가 이루어지지 않는다. 이는 공정 진행 중에 스테이지 스케일이 변형되기 때문에, 변형된 스테이지 스케일을 기준으로 제어 명령값 그대로 스테이지를 이동시킬 시에는 원하는 거리를 정확하게 이동시킬 수 없다. 따라서 이동 명령값에 상기 스케일 팩터를 곱한 값을 이동 제어값으로 하여 스테이지를 이동시킨다. 예를 들어, 이동 명령값이 '10' 단위눈금인 경우 산출된 스케일 팩터 0.99를 곱하면, 9.9가 실제의 이동 제어값이 된다. 따라서 스테이지 구동 모듈은 스테이지 스케일의 9.9 단위눈금만큼 스테이지를 이동시키게 된다. 스테이지 스케일이 팽창되어 있기 때문에, 스테이지 스케일의 9.9 단위눈금만큼 스테이지를 이동시킨 것은, 즉, 실제로 정상적인 스테이지 스케일의 10 단위눈금만큼 스테이지를 이동시킨 결과가 된다.

한편, 스테이지의 위치를 판독할 때 스케일 팩터를 적용하여 정확한 위치 보정값을 산출하는 예를 설명한다. 스테이지의 이동량을 측정할 때 이동된 스테이지의 위치에서 판독되는 스테이지 스케일의 눈금값을 산출된 스케일 팩터로 나누어서 위치 보정값으로 한다. 예컨대, 팽창된 스테이지 스케일에서 판독되는 눈금값이 '10' 단위눈금인 경우, 10을 산출된 스케일 팩터 0.99를 곱한 9.9의 값을 위치 보정값으로 한다. 따라서 팽창된 스테이지 스케일에서 판독되는 눈금값이 비록 10이라 하더라도 실제로는 위치 보정값인 9.9에 해당된다.

한편, 공정 챔버 내에서 공정 진행 중에 스테이지 이동이 이루어지는데, 일정 주기 또는 특정 이벤트별로 상기의 변형량 측정 과정, 스케일 팩터 산출 과정을 진행하여 스케일 팩터를 업데이트한다. 공정 진행되는 시간이 지나갈수록 스테이지 스케일은 가변적으로 변형될 수 있기 때문에 일정 간격 또는 관리자 요청 이벤트 등이 발생할 때마다 스케일 팩터를 업데이트한다. 업데이트된 스케일 팩터는 스케일 팩터 적용 과정에서 스테이지 이동 제어값과 스테이지의 위치 보정값을 산출하는데 이용될 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100:공정 챔버 120:스테이지
200:레이저 모듈
S610:변형량 측정 과정
S620:스케일 팩터 산출 과정
S630:스케일 팩터 적용 과정

Claims (9)

1. 일끝단과 타끝단을 잇는 길이 방향을 따라 팽창 또는 수축이 발생하는 스테이지 스케일의 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 스테이지에 형성된 마크를 이용하여 측정하는 변형량 측정 과정;
   상기 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 이용하여 스테이지 이동량 산출시에 적용되는 스케일 팩터를 산출하는 스케일 팩터 산출 과정;
   상기 산출한 스케일 팩터를 적용하여 스테이지의 이동값과 스테이지의 위치 보정값을 산출하는 스케일 팩터 적용 과정;
   를 포함하는 스테이지 스케일 보정 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 변형량 측정 과정은,
   상기 스테이지 스케일의 길이 방향의 일축상에 제1마크와 제2마크를 이동 전 스테이지에 형성하고, 스테이지 스케일의 일끝단에서 타끝단의 방향으로 설정거리 d 만큼 스테이지를 이동시킨 후의 이동된 스테이지의 제1 마크 위치 및 제2마크 위치를 파악하여 미리 측정한 이동 전 스테이지의 마크 위치와 각각 비교함으로써 상기 일끝단 변형량 및 타끝단 변형량을 측정하는 스테이지 스케일 보정 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 변형량 측정 과정은,
   상기 스테이지 스케일의 길이 방향의 일축상에 제1마크와 제2마크를 이동 전 스테이지에 형성하는 과정;
   상기 제1마크의 위치와 제2마크의 위치를 측정하여 기준 제1마크 좌표 및 기준 제2마크 좌표로서 획득하는 과정;
   상기 스테이지 스케일의 일끝단에서 타끝단 방향으로 상기 설정거리 d 만큼 스테이지를 이동시키는 과정;
   상기 이동된 스테이지 상의 제1마크의 위치 및 제2마크의 위치를 측정하여 이동 제1마크 좌표 및 이동 제2마크 좌표로서 획득하는 과정;
   상기 기준 제1마크 좌표에서 상기 설정거리 d를 스테이지 스케일의 길이 방향으로 더하여 산출한 계산 제1마크 좌표와, 상기 기준 제2마크 좌표에 상기 설정거리 d를 스테이지 스케일의 길이 방향으로 더하여 산출한 계산 제2마크 좌표를 산출하는 과정;
   상기 이동 제1마크 좌표에서 계산 제1마크 좌표를 차감한 값을 일끝단 변형량으로 산출하고, 상기 이동 제2마크 좌표에서 계산 제2마크 좌표를 차감한 값을 타끝단 변형량으로 산출하는 과정;
   을 포함하는 스테이지 스케일 보정 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1마크의 위치 및 제2마크의 위치를 측정하는 것은, CCD 센서의 비젼 카메라를 이용하여 제1마크 및 제2마크의 위치를 측정하는 스테이지 스케일 보정 방법.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 스케일 팩터 산출 과정은,
   상기 타끝단 변형량에서 일끝단 변형량을 차감한 변형량 차이값을 이용하여 스케일 팩터를 산출하는 스테이지 스케일 보정 방법.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 스케일 팩터 산출 과정은,
   상기 타끝단 변형량에서 일끝단 변형량을 차감하여 변형량 차이값을 산출하는 과정;
   상기 설정거리 d에서 상기 변형량 차이값을 차감하여 실제 이동거리값을 산출하는 과정;
   상기 실제 이동거리값을 상기 설정거리 d로 나누어서 스케일 팩터를 산출하는 과정;
   을 포함하는 스테이지 스케일 보정 방법.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 스케일 팩터 적용 과정은,
   스테이지를 이동시킬 때 스테이지 이동 명령값에 상기 스케일 팩터를 곱한 값을 이동 제어값으로 하여 스테이지를 이동시키는 스테이지 스케일 보정 방법.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 스케일 팩터 적용 과정은,
   스테이지의 이동량을 측정할 때 이동된 스테이지의 위치에서 판독되는 스테이지 스케일의 눈금값을 상기 스케일 팩터로 나누어 위치 보정값으로 하는 스테이지 스케일 보정 방법.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 변형량 측정 과정, 스케일 팩터 산출 과정은 공정 진행 중에 수행되어 업데이트된 스케일 팩터를 이용하여 스테이지의 이동 제어값과 스테이지의 위치 보정값을 산출하는 스테이지 스케일 보정 방법.

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