KR20120057819A - 기판 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 정렬 방법에 따르면, 기판 상의 제 1 샷 영역(shot region) 내에 위치한 제 1 정렬 마크와 제 2 정렬 마크를 순차적으로 인식한다. 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 1차 정렬시킨다. 상기 기판 상의 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크와 사용되지 않은 정렬 마크를 순차적으로 인식한다. 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크와 상기 사용되지 않은 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 2차 정렬시킨다. 따라서, 정렬 마크를 인식하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

Description

기판 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{METHOD OF ALIGNING A SUBSTRATE AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 기판 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 패턴이 형성된 반도체 기판을 정렬하는 방법, 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판에 여러 가지 반도체 공정들을 수행하여 복수개의 패턴들을 형성한다. 또한, 패턴들의 불량 여부를 확인하기 위해서, 각 공정들 사이에 패턴들을 검사하는 공정이 수행된다.
여기서, 패턴 검사를 위해서는, 반도체 기판을 정확하게 정렬시키는 공정이 우선되어야 한다. 정렬 방법은 반도체 기판의 스크라이브 레인 상에 형성된 정렬 마크를 정렬 장치에 기 설정된 좌표와 일치되도록 반도체 기판을 이동시키는 공정을 포함한다.
종래의 정렬 방법에 따르면, 제 1 샷 영역(shot) 내에 위치하는 제 1 정렬 마크를 인식하고, 인식된 제 1 정렬 마크를 설정된 제 1 좌표와 일치시킨다. 이어서, 제 1 샷 영역으로부터 x축 방향에 위치한 제 2 샷 영역 내의 제 2 정렬 마크를 인식하고, 인식된 제 2 정렬 마크를 기 설정된 제 2 좌표와 일치시킨다. 그런 다음, 제 1 샷 영역으로부터 y축 방향에 위치한 제 3 샷 영역 내의 제 3 정렬 마크를 인식하고, 인식된 제 3 정렬 마크를 기 설정된 제 3 좌표와 일치시킨다. 즉, 종래 방법은 각 샷 영역 내에 위치한 하나의 정렬 마크를 기 설정된 좌표와 일치시킨다.
한편, 정렬 마크가 인식되지 못하면, 정렬 장치는 해당 반도체 기판에 대해서 정렬 오류로 판정하게 된다. 정렬 오류로 판정된 반도체 기판은 정렬 장치로부터 반출된다. 정렬 장치에 새로운 정렬 조건을 설정한 다음, 반도체 기판에 대해서 전술된 공정들을 수행하여 반도체 기판을 정렬한다.
여기서, 정렬 마크가 기 설정된 좌표와 일치됨에도 불구하고, 정렬 마크의 불선명한 이미지 등과 같은 요인으로 인하여 정렬 장치가 정렬 마크를 인식하지 못하는 경우가 있다. 종래 방법에 따르면, 이러한 경우에도 정렬 장치는 해당 반도체 기판에 대해서 정렬 오류로 판정하게 된다. 결과적으로, 정렬 공정에 소요되는 시간이 상당히 늘어나게 되어, 반도체 장치의 수율을 크게 저하시키는 요인으로 작용하고 있다.
또한, 종래에는, 정렬 오류의 판정 기준으로서 하나의 정렬 한도 수치만을 설정하였다. 인식된 정렬 마크가 나타내는 정렬 수치가 정렬 한도 수치 이상이면, 정렬 정상으로 판정한다. 반면에, 인식된 정렬 마크가 나타내는 정렬 수치가 정렬 한도 수치 미만이면, 정렬 오류로 판정한다. 이로 인하여, 반도체 기판이 정확하게 정렬되어 있음에도 불구하고, 정렬 마크의 불선명한 이미지로 인하여 정렬 마크의 정렬 수치가 정렬 한도 수치 미만으로 나타날 소지가 있다. 종래 방법에 따르면, 상기와 같은 경우에도 해당 반도체 기판에 대해서 정렬 오류로 판정하게 된다.
이러한 판정 오류를 해소하기 위해서, 기판 상의 하나의 샷 영역(shot region) 내에 위치한 복수개의 정렬 마크들 중에서 인식된 어느 하나를 이용해서 상기 기판을 정렬시키는 방법이 제시되었다. 하나의 샷 영역 내의 어느 한 정렬 마크가 인식되지 않으면, 상기 샷 영역 내의 다른 정렬 마크를 인식하게 되므로, 정확하게 정렬된 기판을 정렬 오류로 판정하는 현상을 방지할 수 있다.
그러나, 종래 방법은 후속 샷 영역에 대한 정렬 공정 수행시, 선행 샷 영역에서의 순서대로 정렬 마크들을 인식한다. 즉, 선행 샷 영역에서 인식된 정렬 마크에 상관없이 후속 샷 영역에 대해서도 미리 정해진 순서대로 정렬 마크들을 인식하게 된다. 예를 들면, 선행 샷 영역에서 제 3 정렬 마크가 인식된 경우, 후속 샷 영역에서 제 3 정렬 마크가 먼저 인식될 가능성이 높은데도 불구하고 제 1 정렬 마크와 제 2 정렬 마크를 먼저 인식한 후에, 제 3 정렬 마크를 인식하게 된다.
이로 인하여, 정렬 마크를 인식하는데 소요되는 시간이 길어진다는 단점이 있다. 결과적으로, 기판을 정렬하는데 소요되는 시간이 늘어나게 되어, 반도체 장치의 수율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 신속하게 기판을 정렬할 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 기판 정렬 방법에 따르면, 기판 상의 제 1 샷 영역(shot region) 내에 위치한 제 1 정렬 마크와 제 2 정렬 마크를 순차적으로 인식한다. 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 1차 정렬시킨다. 상기 기판 상의 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크와 사용되지 않은 정렬 마크를 순차적으로 인식한다. 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크와 상기 사용되지 않은 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 2차 정렬시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 정렬 마크는 상기 제 2 정렬 마크보다 높은 선명도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 정려 방법은 상기 기판 상의 제 3 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크와 사용되지 않은 정렬 마크를 순차적으로 인식하는 단계, 및 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크와 상기 사용되지 않은 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 3차 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 샷 영역은 상기 제 1 샷 영역으로부터 제 1 방향 상에 위치하고, 상기 제 3 샷 영역은 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 정렬 방법은 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크의 정렬 상태들을 나타내는 정렬 수치들을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 정렬 방법은 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크의 불인식을 결정하기 위한 정렬 한도 수치(allowable alignment score)를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 정렬 방법은 상기 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크의 불인식을 최종적으로 결정하기 위해 상기 정렬 한도 수치보다 낮은 최종 정렬 한도 수치를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 최종 정렬 한도 수치를 설정하는 단계는 상기 정렬 한도 수치로부터 상기 최종 정렬 한도 수치까지 내림차순으로 정렬 수치를 변경시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 정렬 방법은 상기 기판의 높이를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 기판 정렬 방법에 따르면, 기판 상의 제 1 샷 영역(shot region) 내에 위치한 제 1 선명도를 갖는 제 1 정렬 마크, 상기 제 1 선명도보다 낮은 제 2 선명도를 갖는 제 2 정렬 마크, 상기 제 2 선명도보다 낮은 제 3 선명도를 갖는 제 3 정렬 마크, 및 상기 제 3 선명도보다 낮은 제 4 선명도를 갖는 제 4 정렬 마크를 순차적으로 인식한다. 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 1차 정렬시킨다. 상기 기판 상의 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크를 인식한다. 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크가 인식되지 않을 경우, 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크를 제외한 상기 나머지 정렬 마크들을 상기 선명도 순서대로 순차적으로 인식한다. 상기 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 2차 정렬시킨다. 상기 기판 상의 제 3 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크를 인식한다. 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크가 인식되지 않을 경우, 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크를 제외한 상기 나머지 정렬 마크들을 상기 선명도 순서대로 순차적으로 인식한다. 상기 제 3 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 3차 정렬시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정렬 방법은 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크의 정렬 상태들을 나타내는 정렬 수치들을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 정렬 방법은 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크의 불인식을 결정하기 위한 정렬 한도 수치(allowable alignment score)를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 정렬 방법은 상기 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크의 불인식을 최종적으로 결정하기 위해 상기 정렬 한도 수치보다 낮은 최종 정렬 한도 수치를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 최종 정렬 한도 수치를 설정하는 단계는 상기 정렬 한도 수치로부터 상기 최종 정렬 한도 수치까지 내림차순으로 정렬 수치를 변경시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 기판 정렬 장치는 인식 유닛, 판정 유닛 및 정렬 유닛을 포함한다. 인식 유닛은 기판이 안치되는 스테이지의 상부에 배치되어, 기 설정된 정렬 마크들의 좌표들을 이용해서 상기 기판 상의 각 샷 영역(shot region) 내에 위치한 적어도 2개의 정렬 마크들을 상기 정렬 마크들의 선명도 순서대로 인식한다. 또한, 인식 유닛은 선행 샷 영역에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 후속 샷 영역에서 먼저 인식한다. 판정 유닛은 상기 인식 유닛에서 인식된 정렬 마크들의 정렬 여부를 판정한다. 정렬 유닛은 상기 인식 유닛에서 인식된 정렬 마크의 위치가 상기 좌표에 일치되도록 상기 스테이지를 이동시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인식 유닛은 상기 정렬 마크들의 정렬 상태를 나타내는 정렬 수치를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 판정 유닛은 상기 정렬 마크들의 불인식을 결정하기 위한 정렬 한도 수치, 및 상기 정렬 마크들의 불인식을 최종적으로 결정하기 위해 상기 정렬 한도 수치보다 낮은 최종 정렬 한도 수치를 설정하기 위한 입력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 정렬 유닛은 상기 스테이지를 수평 방향을 따라 이동시키는 수평 구동부, 및 상기 스테이지를 수직 방향을 따라 이동시키는 수직 구동부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 선행 샷 영역에서 먼저 인식된 정렬 마크를 후속 샷 영역에서 먼저 인식하게 되므로, 정렬 마크를 인식하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 후속 샷 영역에서 선행 샷 영역에서 먼저 인식된 정렬 마크의 인식이 실패한 경우, 나머지 정렬 마크들을 선명도 순서대로 인식하게 되므로, 정렬 마크 인식 시간이 줄어들게 된다. 결과적으로, 기판을 정렬하는데 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 되어, 반도체 장치의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 정렬 마크들의 위치가 표시된 기판을 나타낸 평면도이다.
도 3 내지 도 6은 도 1의 장치를 이용해서 기판을 정렬하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
기판 정렬 장치
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 정렬 마크들의 위치가 표시된 기판을 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 정렬 장치(300)는 인식 유닛(310), 판정 유닛(320) 및 정렬 유닛(330)을 포함한다.
스테이지 상에 안치된 기판(W)은 복수개의 샷 영역들로 구획된다. 적어도 2개, 본 실시예에서는 제 1 내지 제 4의 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들이 각 샷 영역 내에 형성된다. 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들은 서로 다른 형상을 갖는다. 또한, 제 1 정렬 마크(M1)는 제 1 선명도를 갖는다. 제 2 정렬 마크(M2)는 제 1 선명도보다 낮은 제 2 선명도를 갖는다. 제 3 정렬 마크(M3)는 제 2 선명도보다 낮은 제 3 선명도를 갖는다. 제 4 정렬 마크(M4)는 제 3 선명도보다 낮은 제 4 선명도를 갖는다. 즉, 제 1 정렬 마크(M1)가 가장 높은 선명도를 갖고, 제 4 정렬 마크(M4)가 가장 낮은 선명도를 갖는다.
인식 유닛(310)은 스테이지의 상부에 배치된다. 인식 유닛(310)은 각 샷 영역 내에서 선명도 순서대로 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들을 순차적으로 인식한다. 또한, 인식 유닛(310)에는 정렬 마크들의 좌표들이 입력되어 있다. 따라서, 인식 유닛(310)은 입력된 좌표 상에 정렬 마크가 위치하고 있는지 여부에 따라 정렬 마크를 인식하게 된다.
본 실시예에서, 인식 유닛(310)은 제 1 샷 영역(S1) 내에서 제 1 정렬 마크(M1)를 먼저 인식한다. 제 1 정렬 마크(M1)가 인식되지 않으면, 인식 유닛(310)은 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 2 정렬 마크(M2)를 인식한다. 제 2 정렬 마크(M2)도 인식되지 않으면, 인식 유닛(310)은 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 3 정렬 마크(M3)를 인식한다. 제 3 정렬 마크(M3)도 인식되지 않으면, 인식 유닛(310)은 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 4 정렬 마크(M4)를 인식한다.
제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들 중에서 어느 하나가 인식되면, 인식 유닛(310)은 제 1 샷 영역(S1)으로부터 제 1 방향에 위치한 제 2 샷 영역(S2) 내에 위치한 인식된 정렬 마크를 우선적으로 인식한다. 예를 들어서, 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 1 및 제 2 정렬 마크(M1, M2)가 공정 오류로 인해서 정확한 형상을 가지지 못할 수도 있다. 이러한 경우, 제 1 및 제 2 정렬 마크(M1, M2)보다 낮은 선명도를 갖는 제 3 정렬 마크(M3)가 인식될 수도 있다. 특히, 제 1 및 제 2 정렬 마크(M1, M2)는 다른 샷 영역 내에서도 정확한 형상을 가지지 못할 수도 있다.
따라서, 인식 유닛(310)이 제 2 샷 영역(S2)에서도 선명도 순서대로 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들을 순차적으로 인식할 경우, 인식 유닛(310)은 제 1 및 제 2 정렬 마크(M1, M2)들을 인식하지 못하고 제 3 정렬 마크(M3)를 인식할 가능성이 높다. 결과적으로, 인식 유닛(310)이 제 1 및 제 2 정렬 마크(M1, M2)들을 인식하기 위한 불필요한 시간이 낭비될 수 있다.
본 실시예에서는, 인식 유닛(310)이 제 1 샷 영역(S1)에서 제 3 정렬 마크(M3)를 인식하면, 인식 유닛(310)은 제 2 샷 영역(S2)에서 제 3 정렬 마크(M3)를 제일 먼저 인식한다. 따라서, 제 2 샷 영역(S2)에서 인식 유닛(310)이 제 1 및 제 2 정렬 마크(M1, M2)들을 인식하기 위한 시간을 줄일 수 있다.
만일, 인식 유닛(310)이 제 2 샷 영역(S2)에서 제 3 정렬 마크(M3)를 인식하지 못할 경우, 인식 유닛(310)은 제 4 정렬 마크(M4)를 인식하는 것이 아니라 선명도 순서대로 정렬 마크(M1, M2, M4)들을 순차적으로 인식한다. 즉, 인식 유닛(310)은 선명도가 높은 순서대로 제 1 정렬 마크(M1), 제 2 정렬 마크(M2) 및 제 4 정렬 마크(M4)를 순차적으로 인식한다. 따라서, 인식 유닛(310)이 선명도 순서대로 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들은 순차적으로 인식하게 되므로, 인식 유닛(310)이 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들 중 어느 하나는 인식하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
인식 유닛(310)이 제 2 샷 영역(S2)에서 제 2 정렬 마크(M2)를 인식한 경우, 인식 유닛(310)은 제 3 샷 영역(S3)에서 제 2 정렬 마크(M2)를 우선적으로 인식한다. 제 2 정렬 마크(M2)의 인식이 실패한 경우, 인식 유닛(310)은 선명도 순서대로 제 1 정렬 마크(M1), 제 3 정렬 마크(M3) 및 제 4 정렬 마크(M4)를 인식한다. 본 실시예에서, 제 3 샷 영역(S3)은 제 1 방향과 실질적으로 직교하는 제 2 방향에 위치한다.
한편, 본 실시예에서는, 인식 유닛(310)이 하나의 샷 영역 내에서 4개의 정렬 마크들을 순차적으로 인식하는 것으로 예시하였다. 그러나, 인식 유닛(310)은 하나의 샷 영역 내에서 2개, 3개 또는 5개 이상의 정렬 마크들을 인식할 수도 있다.
또한, 인식 유닛(310)은 정렬 마크들의 정렬 상태를 수치적으로 나타내는 정렬 수치를 표시하기 위한 표시부(312)를 포함한다. 표시부(312)는 인식 유닛(310)이 정렬 마크를 인식하는 동안, 정렬 마크의 정렬 수치를 실시간으로 표시한다. 따라서, 검사자는 표시부(312)에 표시되는 정렬 수치를 보고, 정렬 마크의 정렬 상태를 즉시 알 수가 있다. 여기서, 정렬 수치는 인식 유닛(310)이 정렬 마크의 형상을 인식한 정도를 나타낸 수치이다. 따라서, 정렬 마크가 선명할수록 높은 정렬 수치가 표시부(312)에 표시될 것이다.
판정 유닛(320)은 정렬 수치에 따라 정렬 마크의 정렬 여부를 판정한다. 따라서, 판정 유닛(320)은 정렬 마크의 정렬 여부를 판정하기 위한 기준으로서 정렬 한도 수치를 설정하기 위한 입력부(322)를 포함한다. 또한, 입력부(322)를 통해서 정렬 마크의 정렬 여부를 최종적으로 판정하기 위한 최종 정렬 한도 수치를 설정한다. 최종 정렬 한도 수치는 정렬 한도 수치보다 낮다.
여기서, 정렬 한도 수치가 너무 높으면, 정확하게 정렬되어 있음에도 불구하고 정렬 마크의 불선명도로 인해서 많은 수의 기판들이 오정렬로 판정될 것이다. 반면에, 정렬 한도 수치가 너무 낮으면, 정확하게 정렬되지 않은 기판들도 정렬 정상으로 판정될 것이다. 따라서, 정렬 한도 수치는 복수개의 기판들에 대한 정렬 검사들을 통해서 최적으로 설정할 수 있다.
한편, 기판 상에는 정렬 마크와 유사한 형상을 갖는 패턴들이 존재할 수 있다. 이러한 패턴들이 정렬 마크와 인접하게 위치할 수도 있다. 이러한 경우, 인식 유닛(310)이 정렬 마크가 아니라 패턴을 인식할 수도 있다. 패턴의 형상은 정렬 마크와 유사하지만 정렬 마크와 동일하지는 않으므로, 정렬 마크의 정렬 수치보다는 패턴의 정렬 수치가 낮을 것이다.
불선명한 정렬 마크를 인식한 경우를 정렬 정상으로 판정하고, 패턴을 인식한 경우를 오정렬로 판정하기 위해서, 최종 정렬 한도 수치가 이용된다. 구체적으로, 불선명한 정렬 마크의 정렬 수치는 정렬 한도 수치보다 낮을 것이다. 따라서, 판정 유닛(320)은 불선명한 정렬 마크에 대해서 일단 오정렬로 판정한다. 이어서, 입력부(322)를 통해서 기 설정된 정렬 한도 수치로부터 내림차순식으로 정렬 한도 수치를 변경하면서 불선명한 정렬 마크와 패턴의 정렬 수치들을 확인한다. 그러면, 패턴의 정렬 수치보다는 불선명한 정렬 마크의 정렬 수치가 높으므로, 불선명한 정렬 마크를 인식한 경우는 정렬 정상으로 판정하고 패턴을 인식한 경우는 오정렬로 판정하는 정렬 수치를 확인할 수 있다. 이러한 정렬 수치가 최종 정렬 한도 수치에 해당된다. 최종 정렬 한도 수치는 정렬 한도 수치와 마찬가지로 복수개의 기판들에 대한 정렬 공정들을 통해서 최적으로 설정할 수 있다.
정렬 유닛(330)은 판정 유닛(320)에서 판정된 결과에 따라 정렬 마크가 기 설정된 좌표에 일치되도록 스테이지를 이동시킨다. 따라서, 정렬 유닛(330)은 스테이지를 수평 방향을 따라 이동시키기 위한 수평 구동부(332)를 포함한다.
여기서, 정렬 마크들간의 높이차가 존재할 수도 있다. 그러므로, 스테이지와 인식 유닛(310) 간의 거리가 항상 일정하면, 인식 유닛(310)과 정렬 마크 간의 초점이 일치하지 못하여, 인식 유닛(310)이 정렬 마크를 인식하지 못할 수도 있다. 인식 유닛(310)과 정렬 마크 간의 초점 일치를 위하여, 정렬 유닛(330)은 스테이지를 수직 방향을 따라 이동시키기 위한 수직 구동부(334)를 포함할 수 있다.
기판 정렬 방법
도 3 내지 도 6은 도 1의 장치를 이용해서 기판을 정렬하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도들이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 단계 ST410에서, 입력부(322)를 통해서 정렬 한도 수치를 판정 유닛(320)에 설정한다.
단계 ST420에서, 입력부(322)를 통해서 최종 정렬 한도 수치를 판정 유닛(320)에 설정한다.
본 실시예에서, 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들은 서로 다른 형상을 갖는다. 또한, 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)들은 서로 다른 선명도를 갖는다. 구체적으로, 제 1 정렬 마크(M1)는 제 1 선명도를 갖는다. 제 2 정렬 마크(M2)는 제 1 선명도보다 낮은 제 2 선명도를 갖는다. 제 3 정렬 마크(M3)는 제 2 선명도보다 낮은 제 3 선명도를 갖는다. 제 4 정렬 마크(M4)는 제 3 선명도보다 낮은 제 4 선명도를 갖는다. 즉, 제 1 정렬 마크(M1)가 가장 높은 선명도를 갖고, 제 4 정렬 마크(M4)가 가장 낮은 선명도를 갖는다. 따라서, 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)의 각 형상들과 각각 대응하는 4개의 정렬 한도 수치와 4개의 최종 정렬 한도 수치가 판정 유닛(320)에 설정될 것이다.
단계 ST430에서, 인식 유닛(310)이 제 1 샷 영역(S1) 내에 위치한 제 1 내지 제 4 정렬 마크(M1, M2, M3, M4)를 선명도 순서대로 순차적으로 인식한다. 구체적으로, 제 1 정렬 마크(M1)의 제 1 정렬 지수가 정렬 한도 수치 이상인지 여부를 확인한다. 제 1 정렬 지수가 정렬 한도 수치 이상이면, 단계 ST440에서, 판정 유닛(320)은 제 1 정렬 마크(M1)를 인식한 것으로 판정한다.
반면에, 제 1 정렬 지수가 정렬 한도 수치 미만이면, 단계 ST440에서, 제 1 정렬 지수가 최종 정렬 한도 수치 이상인지 여부를 확인한다. 제 1 정렬 지수가 최종 정렬 한도 수치 이상이면, 단계 ST470에서, 판정 유닛(320)은 제 1 정렬 마크(M1)를 인식한 것으로 판정한다.
그러나, 제 1 정렬 지수가 최종 정렬 한도 수치 미만이면, 단계 ST450에서, 정렬 유닛(330)의 수직 구동부(334)가 스테이지를 수직 방향을 따라 선택적으로 승강시켜서, 인식 유닛(310)과 제 1 정렬 마크(M1) 간의 초점을 일치시킨다.
스테이지 이동 후에, 단계 ST460에서, 제 1 정렬 지수가 최종 정렬 한도 수치 이상인지 여부를 최종적으로 확인한다. 제 1 정렬 지수가 최종 정렬 한도 수치 이상이면, 단계 ST470에서, 판정 유닛(320)은 제 1 정렬 마크(M1)를 인식한 것으로 최종적으로 판정한다. 이러한 방법을 통해서, 불선명한 정렬 마크를 탐지한 경우는 인식으로 판정하고, 반면에 정렬 마크와 유사한 형상의 패턴을 탐지한 경우는 불인식으로 판정할 수가 있게 된다.
단계 ST480에서, 인식된 제 1 정렬 마크(M1)와 기 설정된 좌표가 일치되도록 정렬 유닛(330)의 수평 구동부(332)가 스테이지를 수평 방향을 따라 이동시킴으로써, 기판을 정렬한다.
반면에, 제 1 정렬 지수가 최종 정렬 한도 수치 미만이면, 단계 ST490에서, 판정 유닛(120)은 제 1 정렬 마크(M1)가 인식되지 못한 것으로 최종적으로 판정한다.
제 1 정렬 마크(M1)의 인식이 실패한 것으로 판정되면, 상기와 같은 공정들을 제 2 정렬 마크(M2), 제 3 정렬 마크(M3) 및 제 4 정렬 마크(M4)에 대해서 순차적으로 수행한다.
구체적으로, 도 1 및 도 4를 참조하면, 단계 ST510에서, 인식 유닛(310)이 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 1 정렬 마크(M1)를 인식한다.
제 1 정렬 마크(M1)가 인식되면, 단계 ST520에서, 정렬 유닛(330)이 제 1 정렬 마크(M1)를 이용해서 기판을 1차 정렬시킨다.
제 1 정렬 마크(M1)가 인식되지 않으면, 단계 ST530에서, 인식 유닛(310)이 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 2 정렬 마크(M2)를 인식한다.
제 2 정렬 마크(M2)가 인식되면, 단계 ST540에서, 정렬 유닛(330)이 제 2 정렬 마크(M2)를 이용해서 기판을 2차 정렬시킨다.
제 2 정렬 마크(M2)가 인식되지 않으면, 단계 ST550에서, 인식 유닛(310)이 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 3 정렬 마크(M3)를 인식한다.
제 3 정렬 마크(M3)가 인식되면, 단계 ST560에서, 정렬 유닛(330)이 제 3 정렬 마크(M3)를 이용해서 기판을 3차 정렬시킨다.
여기서, 본 실시예에서는, 제 1 샷 영역(S1) 내의 제 3 정렬 마크(M3)가 인식된 것으로 예시한다. 만일, 제 3 정렬 마크(M3)가 인식되지 않으면, 인식 유닛(310)은 제 4 정렬 마크(M4)를 인식하게 될 것이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 단계 ST570에서, 인식 유닛(310)이 제 2 샷 영역(S2) 내의 제 3 정렬 마크(M3)를 먼저 인식한다. 즉, 제 1 샷 영역(S1)에서 먼저 인식된 제 3 정렬 마크(M3)를 제 2 샷 영역(S2)에서 먼저 인식한다.
제 3 정렬 마크(M3)가 인식되면, 단계 ST580에서, 정렬 유닛(330)이 제 3 정렬 마크(M3)를 이용해서 기판을 2차 정렬시킨다.
제 3 정렬 마크(M3)가 인식되지 않으면, 단계 ST590에서, 인식 유닛(310)이 제 2 샷 영역(S2) 내의 제 1 정렬 마크(M1)를 인식한다. 즉, 후속 샷 영역에서는, 최초 인식한 정렬 마크가 인식되지 않게 되면, 선명도 순서대로 정렬 마크들을 순차적으로 인식하게 된다.
제 1 정렬 마크(M1)가 인식되면, 단계 ST600에서, 정렬 유닛(330)이 제 1 정렬 마크(M1)를 이용해서 기판을 2차 정렬시킨다.
제 1 정렬 마크(M1)가 인식되지 않으면, 단계 ST610에서, 인식 유닛(310)이 제 2 샷 영역(S2) 내의 제 2 정렬 마크(M2)를 인식한다.
제 2 정렬 마크(M2)가 인식되면, 단계 ST620에서, 정렬 유닛(330)이 제 2 정렬 마크(M2)를 이용해서 기판을 2차 정렬시킨다.
여기서, 본 실시예에서는, 제 2 샷 영역(S2) 내의 제 2 정렬 마크(M2)가 인식된 것으로 예시한다. 만일, 제 2 정렬 마크(M2)가 인식되지 않으면, 인식 유닛(310)은 제 4 정렬 마크(M4)를 인식하게 될 것이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 단계 ST630에서, 인식 유닛(310)이 제 3 샷 영역(S3) 내의 제 2 정렬 마크(M2)를 먼저 인식한다. 즉, 제 2 샷 영역(S2)에서 먼저 인식된 제 2 정렬 마크(M2)를 제 3 샷 영역(S3)에서 먼저 인식한다.
제 2 정렬 마크(M2)가 인식되면, 단계 ST640에서, 정렬 유닛(330)이 제 2 정렬 마크(M2)를 이용해서 기판을 3차 정렬시킨다.
제 2 정렬 마크(M2)가 인식되지 않으면, 단계 ST650에서, 인식 유닛(310)이 제 3 샷 영역(S3) 내의 제 1 정렬 마크(M1)를 인식한다.
제 1 정렬 마크(M1)가 인식되면, 단계 ST660에서, 정렬 유닛(330)이 제 1 정렬 마크(M1)를 이용해서 기판을 3차 정렬시킨다.
제 1 정렬 마크(M1)가 인식되지 않으면, 단계 ST670에서, 인식 유닛(310)이 제 3 샷 영역(S3) 내의 제 3 정렬 마크(M3)를 인식한다.
제 3 정렬 마크(M3)가 인식되면, 단계 ST680에서, 정렬 유닛(330)이 제 3 정렬 마크(M3)를 이용해서 기판을 3차 정렬시킨다. 만일, 제 3 정렬 마크(M3)가 인식되지 않으면, 인식 유닛(310)은 제 4 정렬 마크(M4)를 인식하게 될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 선행 샷 영역에서 먼저 인식된 정렬 마크를 후속 샷 영역에서 먼저 인식하게 되므로, 정렬 마크를 인식하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 후속 샷 영역에서 선행 샷 영역에서 먼저 인식된 정렬 마크의 인식이 실패한 경우, 나머지 정렬 마크들을 선명도 순서대로 인식하게 되므로, 정렬 마크 인식 시간이 줄어들게 된다. 결과적으로, 기판을 정렬하는데 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 되어, 반도체 장치의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
310 ; 인식 유닛 320 ; 판정 유닛
3330 ; 정렬 유닛

Claims (10)

  1. 기판 상의 제 1 샷 영역(shot region) 내에 위치한 제 1 정렬 마크와 제 2 정렬 마크를 순차적으로 인식하는 단계;
    상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 1차 정렬시키는 단계;
    상기 기판 상의 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크와 사용되지 않은 정렬 마크를 순차적으로 인식하는 단계; 및
    상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크와 상기 사용되지 않은 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 2차 정렬시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 정렬 마크는 상기 제 2 정렬 마크보다 높은 선명도를 갖는 기판 정렬 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 상의 제 3 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크 중에서 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크와 사용되지 않은 정렬 마크를 순차적으로 인식하는 단계; 및
    상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크와 상기 사용되지 않은 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 3차 정렬시키는 단계를 더 포함하는 기판 정렬 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 샷 영역은 상기 제 1 샷 영역으로부터 제 1 방향 상에 위치하고, 상기 제 3 샷 영역은 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향 상에 위치하는 기판 정렬 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크의 정렬 상태들을 나타내는 정렬 수치들을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크의 불인식을 결정하기 위한 정렬 한도 수치(allowable alignment score)를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 1 정렬 마크와 상기 제 2 정렬 마크의 불인식을 최종적으로 결정하기 위해 상기 정렬 한도 수치보다 낮은 최종 정렬 한도 수치를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 방법.
  8. 기판 상의 제 1 샷 영역(shot region) 내에 위치한 제 1 선명도를 갖는 제 1 정렬 마크, 상기 제 1 선명도보다 낮은 제 2 선명도를 갖는 제 2 정렬 마크, 상기 제 2 선명도보다 낮은 제 3 선명도를 갖는 제 3 정렬 마크, 및 상기 제 3 선명도보다 낮은 제 4 선명도를 갖는 제 4 정렬 마크를 순차적으로 인식하는 단계;
    상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 1차 정렬시키는 단계;
    상기 기판 상의 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크를 인식하는 단계;
    상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크가 인식되지 않을 경우, 상기 기판의 1차 정렬시 사용된 정렬 마크를 제외한 상기 나머지 정렬 마크들을 상기 선명도 순서대로 순차적으로 인식하는 단계;
    상기 제 2 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 2차 정렬시키는 단계;
    상기 기판 상의 제 3 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크를 인식하는 단계;
    상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크가 인식되지 않을 경우, 상기 기판의 2차 정렬시 사용된 정렬 마크를 제외한 상기 나머지 정렬 마크들을 상기 선명도 순서대로 순차적으로 인식하는 단계;
    상기 제 3 샷 영역 내에 위치한 상기 제 1 정렬 마크, 상기 제 2 정렬 마크, 상기 제 3 정렬 마크 및 상기 제 4 정렬 마크 중에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 이용해서 상기 기판을 3차 정렬시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
  9. 기판이 안치되는 스테이지의 상부에 배치되어, 기 설정된 정렬 마크들의 좌표들을 이용해서 상기 기판 상의 각 샷 영역(shot region) 내에 위치한 적어도 2개의 정렬 마크들을 상기 정렬 마크들의 선명도 순서대로 인식하고, 선행 샷 영역에서 먼저 인식된 어느 하나의 정렬 마크를 후속 샷 영역에서 먼저 인식하는 인식 유닛;
    상기 인식 유닛에서 인식된 정렬 마크들의 정렬 여부를 판정하는 판정 유닛;
    상기 인식 유닛에서 인식된 정렬 마크의 위치가 상기 좌표에 일치되도록 상기 스테이지를 이동시키는 정렬 유닛을 포함하는 기판 정렬 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 인식 유닛은 상기 정렬 마크들의 정렬 상태를 나타내는 정렬 수치를 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 판정 유닛은 상기 정렬 마크들의 불인식을 결정하기 위한 정렬 한도 수치, 및 상기 정렬 마크들의 불인식을 최종적으로 결정하기 위해 상기 정렬 한도 수치보다 낮은 최종 정렬 한도 수치를 설정하기 위한 입력부를 포함하는 기판 정렬 장치.
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Citations (4)

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