KR20130042367A - Ｘｙ 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 XY 스테이지에 탑재된 다수의 측정장비에 대한 보정을 수행하는 방법에 관한 것으로, 작업자가 입력한 명령위치로 X축 및 Y축 방향으로 이동가능한 XY 스테이지와, 상기 XY 스테이지에 결합되며 제1 측정장비와 제2 측정장비가 탑재된 헤드를 구비하는 XY 스테이지 어셈블리에서, 상기 각 측정장비의 위치를 보정하는 방법에 있어서, 상기 명령위치로 제1 측정장비를 이동시키면서, 상기 제1 측정장비가 이동된 실제위치와 상기 명령위치를 비교하여 제1 측정장비의 위치보정을 수행하는 단계와, 상기 헤드가 상기 명령위치로 이동될 때, 각 명령위치에 대한 헤드의 각도를 측정하여 각도데이터를 산출하는 단계와, 상기 제1 측정장비와 상기 제2 측정장비의 상대적 위치데이터를 산출하는 단계와, 상기 각도데이터와 상기 상대적 위치데이터를 이용하여 상기 제2 측정장비의 위치보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＸＹ 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법{Method for compensating position of measuring device on XY stage}

본 발명은 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법에 관한 것으로, 특히 XY 스테이지 상에 탑재되는 다수의 정밀 측정장비의 위치를 용이하게 보정가능하도록 한 위치보정방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 산업은 반도체 장치의 집적도를 향상시키는 방향으로 발전되고 있으며, 이를 위해 반도체 제조현장에서는 정밀한 위치결정이 가능하도록 X축 및 Y축으로 이동가능한 XY 스테이지를 활용하고 있다.

XY 스테이지는 고정밀도를 요구하는 반도체 및 FPD(Flat Pannel Display) 시료를 제작 및 테스트하기 위해서 사용되며, 구체적으로 상기 시료를 XY 스테이지에 올려 놓고, XY 스테이지를 X축 또는 Y축으로 이동시키면서 시료를 처리한다.

이러한, XY 스테이지 상에는 헤드가 결합되며, 상기 헤드에는 레이저, 카메라, 디스펜서 등의 정밀 측정장비가 탑재된다. 작업자는 상기 레이저, 카메라, 디스펜서 등의 정밀장비를 원하는 위치로 이동시켜서 상기 시료의 이상유무를 검사하여 처리한다.

그러나, 현실적으로, XY 스테이지에 카메라 등이 장착될 때 조립시 발생되는 오차로 인하여, 작업자가 원하는 명령위치를 입력받더라고 상기 카메라 등이 실제 이동하여 위치한 실제위치 사이에는 미세한 오차가 발생되게 된다. 이와 같은 오차는 헤드에 탑재된 정밀 측정장비 각각마다 발생되게 된다.

즉, 도1에 도시된 바와 같이, 예컨대 카메라와 같은 제1 측정장비를 작업자가 원하는 명령위치로 이동시키고자 할 때, 실제 제1 측정장비는 명령위치 경로와는 다른 경로, 즉 실제위치 경로를 따라 이동되게 되며, 예컨대 레이저와 같은 제2 측정장비는 또 다른 실제위치 경로를 따라서 이동된다.

이것은 각 측정장비마다 진직도, 직진도, 롤링(Rolling), 요잉(Yawing), 피칭(Pitching)등의 서로 다른 오차요인에 기인하며, 이와 같은 각 측정장비에 대한 오차요인에 의하여 XY 스테이지의 정밀도가 떨어지게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 각 정밀장비마다 개별적으로 위치에 대한 보정을 수행하였다.

즉, 작업자는 카메라, 레이저, 디스펜스 등 각 장비마다 XY 스테이지 상에서 원하는 명령위치로 이동시키면서, 카메라, 레이저, 디스펜스 등이 실제 위치하는 실제위치 사이의 오차 데이터를 각각 산출하여 각 측정 장비에 대한 위치 보정을 수행하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 종래 위치보정 방법은 각 장비마다 보정을 수행하여야 하는 번거로움이 있을 뿐만아니라, XY 스테이지에 탑재된 각 장비의 위치보정을 수행하기 위해서 장시간이 소요되어 되는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 사항을 고려하여 안출된 것으로, XY 스테이지 상에 탑재되는 다수의 정밀 측정장비에 대하여 상기 각 측정장비의 위치를 용이하게 보정가능하도록 한 위치보정 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법은, 작업자가 입력한 명령위치로 X축 및 Y축 방향으로 이동가능한 XY 스테이지와, 상기 XY 스테이지에 결합되며 제1 측정장비와 제2 측정장비가 탑재된 헤드를 구비하는 XY 스테이지 어셈블리에서, 상기 각 측정장비의 위치를 보정하는 방법에 있어서, 상기 명령위치로 제1 측정장비를 이동시키면서, 상기 제1 측정장비가 이동된 실제위치와 상기 명령위치를 비교하여 제1 측정장비의 위치보정을 수행하는 단계와, 상기 헤드가 상기 명령위치로 이동될 때, 각 명령위치에 대한 헤드의 각도를 측정하여 각도데이터를 산출하는 단계와, 상기 제1 측정장비와 상기 제2 측정장비의 상대적 위치데이터를 산출하는 단계와, 상기 각도데이터와 상기 상대적 위치데이터를 이용하여 상기 제2 측정장비의 위치보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 측정장비는 카메라인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 측정장비는 디스펜서 또는 레이저 가공기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법은, XY 스테이지 상에 탑재되는 제1 측정장비에 대하여 위치보정을 수행한 후, 상기 제1 측정장비와 제2 측정장비의 상대적 위치데이터와, 제1 측정장비와 제2 측정장비가 탑재된 헤드의 각도 데이터를 이용하여 상기 제2 측정장비의 위치를 보정하므로 다수의 정밀 측정장비의 위치를 용이하게 보정하는 효과를 제공한다.

도1은 종래 XY 스테이지 상에 탑재된 다수의 측정장비 각각의 실제위치 경로와 명령위치 경로를 개략적으로 도시한 도면,
도2는 본 발명 실시예에 따른 위치보정방법을 적용하기 위한 블럭도,
도3은 본 발명 실시예에 따른 위치보정방법의 흐름도,
도4는 본 발명 실시예에 따른 위치보정방법을 적용하여 각 측정장비의 위치를 보정하기 위한 개념도이다.

본 발명은 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법에 관한 것으로, XY 스테이지 상에 다수의 정밀 측정장비 각각에 대한 위치를 용이하게 보정하도록 한 위치보정방법에 관한 것이다.

도2는 본 발명 실시예에 따른 위치보정방법을 적용하기 위한 블럭도이며, 도3은 본 발명 실시예에 따른 위치보정방법의 흐름도이며, 도4는 본 발명 실시예에 따른 위치보정방법을 적용하여 각 측정장비의 위치를 보정하기 위한 개념도이다.

도2을 참조하면, 본 발명에 따른 위치보정방법이 적용된 XY 스테이지 어셈블리는 XY 스테이지와 헤드(30)를 포함한다.

상기 XY 스테이지는 제어부(21)와 저장부(22)와 구동부(23)를 포함하며, 상기 XY 스테이지는 외부 입력부(10)에 의해서 스테이지가 이동될 명령위치에 대한 정보를 획득한다.

상기 헤드(30)는 XY 스테이지에 결합되며, 상기 헤드(30)에는 제1 측정장비(31)와 제2 측정장비(32)가 탑재된다. 상기 측정장비는 카메라, 레이저, 디스팬서 등의 정밀 측정장비를 포함한다. 물론 헤드(30)에는 다수의 측정장비가 탑재될 수 있으므로, 헤드(30)에 탑재되는 측정장비는 제1 측정장비(31)와 제2 측정장비(32), 즉 두 개로 한정되지 않는다.

상기 입력부(10)는 작업자가 XY 스테이지를 원하는 위치로 이동시키기 위해서 XY 스테이지가 이동될 위치를 입력하기 위해서 마련되며, 예컨대 컴퓨터 단말기를 통하여 XY 스테이지가 이동될 명령위치를 입력한다.

상기 제어부(21)는 상기 입력부(10)로부터 입력된 명령위치를 수신한다.

상기 저장부(22)는 XY 스테이지에 탑재된 각 측정장비가 명령위치에 정확히 도달하도록, 위치보정방법에 산출된 보정데이터를 저장한다.

상기 제어부(21)는 저장부(22)에 저장된 상기 보정데이터를 적용하여 XY 스테이지 상에 탑재된 각 측정장비가 명령위치에 정확히 도달하도록 구동부(23)를 동작시킨다.

상기 구동부(23)는 X축 방향과 Y축 방향으로 XY 스테이지를 이동시키는 X축 모터(미도시)와 Y축 모터(미도시)를 구동시켜 XY 스테이지의 헤드(30)에 탑재된 각 측정장비가 명령위치에 도달하도록 한다.

이하, XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법을 상세히 설명한다.

도3을 참조하면, 이러한 상기 위치보정방법은 작업자가 입력한 명령위치로 X축 및 Y축 방향으로 이동가능한 XY 스테이지와, 상기 XY 스테이지에 결합되며 제1 측정장비(31)와 제2 측정장비(32)가 탑재된 헤드(30)를 구비하는 XY 스테이지 어셈블리에서, 상기 명령위치로 제1 측정장비(31)를 이동시키면서, 상기 제1 측정장비(31)가 이동된 실제위치와 상기 명령위치를 비교하여 제1 측정장비(31)의 위치보정을 수행하는 단계와, 상기 헤드(30)가 상기 명령위치로 이동될 때, 각 명령위치에 대한 헤드(30)의 각도를 측정하여 각도데이터를 산출하는 단계와, 상기 제1 측정장비(31)와 상기 제2 측정장비(32)의 상대적 위치데이터를 산출하는 단계와, 상기 각도데이터와 상기 상대적 위치데이터를 이용하여 상기 제2 측정장비(32)의 위치보정을 수행하는 단계를 포함하여 구성된다.

먼저, 작업자는 제1 측정장비(31), 예컨대 카메라를 원하는 위치로 이동시키기 위해서 입력부(10)를 통하여 명령위치를 입력한다(S10).

입력된 명령위치로 상기 카메라가 이동되며, 이때 실제 위치한 카메라의 실제위치와 상기 명령위치를 비교하여 오차데이터를 산출하고, 그 오차데이터에 근거하여 상기 실제위치를 보정하여 제1 측정장비(31)의 위치보정을 수행한다(S20).

이때, 상기 명령위치는 룰러 또는 그리드 글라스 또는 레이저 인터페로미터 등의 기준 레퍼런스를 이용하여 측정하며, 그 명령위치와 상기 XY 스테이지의 제1 측정장비(31)가 실제로 위치한 실제위치 사이의 오차 데이터를 생성하여 실제위치를 보정한다. 상기 오차 데이터는 직진도, 각도, 진직도에 대한 오차를 측정함으로써 산출된다. 제1 측정장비(31)에 대한 위치보정은 XY 스테이지의 평면(100)을 바둑판처럼 구획하여 반복적으로 측정하여 수행한다.

그리고, 제1 측정장비(31)가 상기 명령위치에 위치할 때, 각 명령위치에서의 헤드(30)의 각도 데이터를 산출한다(S30).

헤드(30)의 각도는 예컨대, 도4에 도시된 원점을 기준으로하여 헤드(30)의 각도를 레이저 옵틱을 이용하여 측정한다. 레이저 옵틱에 의하여 헤드(30)가 Z축 방향에 대하여 기울어진 각도를 측정하여 각도 데이터를 산출한다. 상기 각도 데이터의 산출도 상기 제1 측정장비(31)의 위치보정(S20)에서와 마찬가지로 XY 스테이지의 평면(100)을 바둑판처럼 구획하여 반복적으로 측정하여 수행한다.

이어서, 상기 제1 측정장비(31)와 상기 제2 측정장비(32)의 상대적 위치데이터를 산출한다(S40)하고, 상기 각도 데이터와 상기 상대적 위치데이터를 이용하여 제2 측정장비(32)의 위치를 보정한다(S50).

도4를 참조하여 상기 제2 측정장비(32)의 위치를 보정하는 방법을 구체적으로 설명한다. 도4는 XY 스테이지의 헤드(30)가 실선으로 도시된 P1지점에서 가상선으로 도시된 P2지점으로 이동될 때 상기 제1 측정장비(31)와 상기 제2 측정장비(32)에 대한 원점으로부터의 위치벡터를 도시한다.

P1, P2 지점에서 헤드(30)의 위치벡터는 각각

,

이며, 헤드(30)에 대한 상기 제1 측정장비(31)와, 상기 제2 측정장비(32)의 상대위치벡터는 각각

,

이다.

따라서, P1지점에서 제1 측정장비(31)의 위치벡터는 아래 [수학식1]과 같이 주어지며, P2지점에서 제1 측정장비(31)의 위치벡터는 아래 [수학식2]와 같이 주어진다.

[수학식1]

[수학식2]

한편, P1지점에서 제2 측정장비(32)의 위치벡터는 아래 [수학식3]과 같이 주어지며, P2지점에서 제2 측정장비(32)의 위치벡터는 아래 [수학식4]와 같이 주어진다.

[수학식3]

[수학식4]

여기서, 예컨대 P2지점에서 제1 측정장비(31)가 위치한 지점으로 제2 측정장비(32)를 정확하게 이동시키기 위해서는, P1지점에서 제2 측정장비(32)의 위치가 P2지점에서 제1 측정장비(31)의 위치와 일치해야 하는바, 상기 [수학식2]와 상기 [수학식3]이 같아져야 하고, 따라서 제2 측정장비(32)에 대한 위치벡터는 아래 [수학식5]와 같이 산출된다.

[수학식5]

따라서, 제2 측정장비(32)의 위치벡터는 헤드(30)의 상대적인 위치벡터와 제1 측정장비(31)에 대한 제2 측정장비(32)의 상대적 위치벡터의 합으로 주어진다.

여기서, 헤드(30)의 상대적인 위치벡터는 [수학식1]과 [수학식2]에 의해서 산출된다. 구체적으로, P1지점에서의 제1 측정장비(31)의 위치벡터와 P2지점에서의 제1 측정장비(31)의 위치벡터의 차, 즉 상대적 위치벡터에 의해 헤드(30)의 상대적 위치벡터가 결정된다.

그리고, 상기 제1 측정장비(31)에 대한 제2 측정장비(32)의 상대적인 위치벡터는

을 산출하여 계산한다.

여기서, 상기 제2 측정장비(32)의 헤드(30)에 대한 각도를 보정을 위해서, 상기 레이저 옵틱을 이용하여 각 명령위치에 대하여 측정된 헤드(30)의 각도데이터를 추가하여 보정한다.

구체적으로, 상기 헤드(30)가 P1지점에 위치할 때 원점에 대하여 Z축 방향으로 기울어진 정도를 측정한 상기 각도데이터를 P1지점에서의 상기 제2 측정장비(32)에 적용하여 제2 측정장비(32)의 위치보정을 완성한다.

이처럼, 본 발명에 따른 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법은, 제1 측정장비(31)의 위치를 보정하고, 상기 제2 측정장비(32)의 위치는 제1 측정장비(31)에 대한 제2 측정장비(32)의 상대적인 위치벡터와 헤드(30)의 위치별 각도데이터를 적용하여 보정하므로, XY 스테이지의 헤드(30)에 다수의 정밀 측정장비가 탑재된 경우에 상기 각 측정장비의 위치를 효과적으로 보정하게 한다.

또한, 본 발명에 따른 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법에 의하여, 각 측정장비의 위치보정 시간을 단축하여 원가를 절감시키게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 입력부 21... 제어부
22... 저장부 23... 구동부
30... 헤드 31... 제1 측정장비
32... 제2 측정장비 100... XY스테이지 평면

Claims (3)

1. 작업자가 입력한 명령위치로 X축 및 Y축 방향으로 이동가능한 XY 스테이지와, 상기 XY 스테이지에 결합되며 제1 측정장비와 제2 측정장비가 탑재된 헤드를 구비하는 XY 스테이지 어셈블리에서, 상기 각 측정장비의 위치를 보정하는 방법에 있어서,
   상기 명령위치로 제1 측정장비를 이동시키면서, 상기 제1 측정장비가 이동된 실제위치와 상기 명령위치를 비교하여 제1 측정장비의 위치보정을 수행하는 단계;
   상기 헤드가 상기 명령위치로 이동될 때, 각 명령위치에 대한 헤드의 각도를 측정하여 각도데이터를 산출하는 단계;
   상기 제1 측정장비와 상기 제2 측정장비의 상대적 위치데이터를 산출하는 단계; 및
   상기 각도데이터와 상기 상대적 위치데이터를 이용하여 상기 제2 측정장비의 위치보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 측정장비는 카메라인 것을 특징으로 하는 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 측정장비는 디스펜서 또는 레이저 가공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 XY 스테이지에 탑재된 측정장비의 위치보정방법.
   

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