KR20160001545U

KR20160001545U - 비전 정렬

Info

Publication number: KR20160001545U
Application number: KR2020150007057U
Authority: KR
Inventors: 이쿠오 모리
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-05-11
Also published as: TWM526177U; JP3203147U; CN205247063U; KR200491953Y1

Abstract

본 개시는 일반적으로, 기판에 관하여 마스크들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 정렬을 위해 활용되는 시각화(visualization) 시스템은 듀얼 광 소스를 포함한다. 듀얼 광 소스는, 기판 상의 정렬 마크들을 뷰잉하기 위한 제 1 광 소스, 및 마스크 상의 마스크 개구들 또는 다른 정렬 마크들을 뷰잉하기 위한 제 2 광 소스를 포함한다. 기판에 관한 마스크의 정렬을 용이하게 하기 위해, 제 1 및 제 2 광 소스들 사이의 토글링(toggling)이 발생할 수 있다. 시각화 시스템은 또한, 마스크를 이미징하면서, 시각화 시스템을 포커싱하기 위해, z-축으로 작동가능할 수 있고, 그에 의해, 마스크 개장(refurbishment), 또는 마스크 치수들에 영향을 미치는 다른 인자들로 인한, 본래의 또는 디폴트 위치로부터의 마스크 변위의 결정을 용이하게 할 수 있다.

Description

비전 정렬{VISION ALIGNMENT}

[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 반도체 기판들과 같은 기판들을 위한 마스킹 및 정렬 장치들 및 동작들에 관한 것이다.

[0002] OLED 플랫 패널(flat panel)과 같은 기판에 대한 증착 프로세스 동안에, 기판 상의 선택된 위치들에서의 재료 증착을 방지하기 위해, 기판과 증착 소스 사이에 마스크가 배치될 수 있다. 디바이스 기하형상들이 계속 축소됨에 따라, 기판 표면 상의 정확한 증착을 용이하게 하기 위해, 정밀한 마스크 포지셔닝(positioning) 및 정렬이 점점 더 중요하게 된다. 그러나, 현재의 마스크 정렬 기법들은, 차세대 디바이스들을 가능하게 하기 위해 요구되는 정확도를 갖지 않을 수 있다.

[0003] 따라서, 개선된 마스크 정렬 장치 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.

[0004] 본 개시는 일반적으로, 기판에 관하여 마스크들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 정렬을 위해 활용되는 시각화(visualization) 시스템은 듀얼 광 소스를 포함한다. 듀얼 광 소스는, 기판 상의 정렬 마크들을 뷰잉(viewing)하기 위한 제 1 광 소스, 및 마스크 상의 마스크 개구들 또는 다른 정렬 마크들을 뷰잉하기 위한 제 2 광 소스를 포함한다. 기판에 관한 마스크의 정렬을 용이하게 하기 위해, 제 1 및 제 2 광 소스들 사이의 토글링(toggling)이 발생할 수 있다. 시각화 시스템은 또한, 마스크를 이미징하면서, 시각화 시스템을 포커싱하기 위해, z-축으로 작동가능할 수 있고, 그에 의해, 마스크 개장(refurbishment), 또는 마스크 치수들에 영향을 미치는 다른 인자들로 인한, 본래의 또는 디폴트 위치로부터의 마스크 변위의 결정을 용이하게 할 수 있다.

[0005] 일 실시예에서, 시각화 시스템은, 링 형상을 갖는 제 1 광 소스; 제 1 광 소스의 중심을 통해 광을 지향시키도록 적응된 제 2 광 소스; 제 1 광 소스와 카메라 사이에 위치된 렌즈를 포함하며, 카메라는 제 1 광 소스의 중심을 통해 지향되고, 렌즈를 통해 이미지를 캡처링(capture)하도록 적응된다.

[0006] 다른 실시예에서, 프로세스 챔버는, 프로세스 챔버의 바디 내에 위치된 기판 지지부; 마스크를 위에 지지하기 위한 하나 또는 그 초과의 모션 정렬 엘리먼트들; 및 기판 지지부 상에 지지된 기판 및 마스크의 정렬을 검출하도록 위치된 시각화 시스템을 포함하며, 시각화 시스템은, 링 형상을 갖는 제 1 광 소스; 제 1 광 소스의 중심을 통해 광을 지향시키도록 적응된 제 2 광 소스; 제 1 광 소스와 카메라 사이에 위치된 렌즈를 포함하며, 카메라는 제 1 광 소스의 중심을 통해 지향되고, 렌즈를 통해 이미지를 캡처링하도록 적응된다.

[0007] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법은, 프로세스 챔버에서 기판 지지부 상에 기판을 위치시키는 단계 ― 기판은 마스크 근처에 위치됨 ―; 시각화 시스템의 카메라를 사용하여, 마스크에 관하여 기판을 정렬시키는 단계 ― 마스크는 이전에 개장을 받았음 ―; 마스크 상에 카메라를 포커싱하기 위해, 카메라를 수직으로 작동시키는 단계 ― 포커싱 동안의 카메라의 수직 거리에서의 변화는, 개장으로 인한, 마스크의 두께 또는 위치에서의 변화에 대응함 ―; 및 기판 상에 마스크를 배치하는 단계를 포함한다.

[0008] 본 개시의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시가 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1a는, 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 1b는, 도 1a에서 도시된 장치의 일부의 확대된 개략도이다.
[0011] 도 2a는, 일 실시예에 따른 시각화 시스템의 개략도이다.
[0012] 도 2b는, 도 2a에서 도시된 시각화 시스템의 일부의 상면도이다.
[0013] 도 3은, 일 실시예에 따른 정렬 시스템 및 마스크의 개략적인 등각도이다.
[0014] 도 4는, 일 실시예에 따른 섀도우 프레임의 저면도이다.
[0015] 도 5는, 마스크를 정렬시키기 위한 방법의 흐름도이다.
[0016] 도 6a 내지 도 6d는, 정렬 동작 동안의 마스크의 부분도를 예시한다.
[0017] 도 7a 내지 도 7c는, 본 개시의 비전 시스템을 사용한 측정 반복도의 그래프들을 예시한다.
[0018] 도 8은, 본 개시의 시각화 시스템에 의해 수행된 포커스 측정들의 그래프를 예시한다.
[0019] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처들이, 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.

[0020] 본 개시는 일반적으로, 기판에 관하여 마스크들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 정렬을 위해 활용되는 시각화 시스템은 듀얼 광 소스를 포함한다. 듀얼 광 소스는, 기판 상의 정렬 마크들을 뷰잉하기 위한 제 1 광 소스, 및 마스크 상의 마스크 개구들 또는 다른 정렬 마크들을 뷰잉하기 위한 제 2 광 소스를 포함한다. 기판에 관한 마스크의 정렬을 용이하게 하기 위해, 제 1 및 제 2 광 소스들 사이의 토글링이 발생할 수 있다. 시각화 시스템은 또한, 마스크를 이미징하면서, 시각화 시스템을 포커싱하기 위해, z-축으로 작동가능할 수 있고, 그에 의해, 마스크 개장, 또는 마스크 치수들에 영향을 미치는 다른 인자들로 인한, 본래의 또는 디폴트 위치로부터의 마스크 변위의 결정을 용이하게 할 수 있다.

[0021] 도 1은, 일 실시예에 따른 화학 기상 증착(CVD) 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 장치(100)는 챔버 바디(102)를 포함하고, 챔버 바디(102)는, 그 내부에 하나 또는 그 초과의 기판들(106) 및 마스크(108)가 삽입되게 허용하기 위해 하나 또는 그 초과의 벽들을 통해 개구(104)를 갖는다. 프로세싱 동안에, 기판(106)은, 확산기(diffuser)(112)와 대향하는 기판 지지부(110) 상에 배치된다. 확산기(112)는, 프로세싱 가스가, 기판(106)과 확산기(112) 사이에 정의된 프로세싱 공간(116)에 진입하게 허용하기 위해 확산기(112)를 통해 형성된 하나 또는 그 초과의 개구들(114)을 갖는다.

[0022] 프로세싱을 위해, 처음에, 마스크(108)가 개구(104)를 통해 장치(100) 내로 삽입되고, 다수의 모션 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)(2개가 도시되어 있음) 상에 배치된다. 그 후에, 기판(106)이 개구(104)를 통해 삽입되고, 기판 지지부(110)를 통해 연장되는 다수의 리프트 핀들(120) 상에 배치된다. 그 후에, 기판 지지부(110)는, 기판(106)이 기판 지지부(110) 상에 배치되도록, 기판(106)과 만나도록 상승된다.

[0023] 기판(106)이 기판 지지부(110) 상에 배치되면, 하나 또는 그 초과의 시각화 시스템들(122)은, 마스크(108)가 기판(106)에 대해 적절하게 정렬되는지를 결정한다. 마스크(108)가 적절하게 정렬되지 않은 경우에, (도 3에서 도시된) 정렬 시스템(396)의 하나 또는 그 초과의 작동기(actuator)들(124)은, 마스크(108)의 위치를 조정하기 위해 하나 또는 그 초과의 모션 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)을 이동시킨다. 그 후에, 하나 또는 그 초과의 시각화 시스템들(122)은 마스크(108)의 정렬을 다시 체크한다.

[0024] 마스크(108)가 기판(106)에 대해 적절하게 정렬되면, 마스크(108)는 기판(106) 상으로 하강되고, 그 후에, 기판 지지부(110)는, 섀도우 프레임(shadow frame)(128)이 마스크(108)와 접촉할 때까지, 스템(126)을 통해 상승된다. 섀도우 프레임(128)은, 마스크(108) 상에 놓이기 전에, 챔버 바디(102)에서, 챔버 바디(102)의 하나 또는 그 초과의 내부 벽들로부터 연장되는 레지(130) 상에 배치된다. 기판 지지부(110)는, 기판(106), 마스크(108), 및 섀도우 프레임(128)이, 확산기(112)와 대향하는 프로세싱 위치에 배치될 때까지, 계속 상승된다. 그 후에, 확산기(112)에 바이어스가 제공되면서, 하나 또는 그 초과의 가스 소스들(132)로부터, 배킹(backing) 플레이트(134)에 형성된 개구를 통해 프로세싱 가스가 전달된다.

[0025] 기판(106)에 대해 마스크(108)를 적절하게 정렬시키기 위해, 시각화 시스템(122)은, (도 3에서 도시된) 다수의 광 소스들로부터 기판(106) 및 마스크(108)를 향하여 광을 지향시킴으로써 동작한다. 마스크(108) 및 기판(106)의 조명은, 마스크(108)를 통해 형성된 개구들(140)에 관한, 기판(106) 상에 형성된, 기준(fiducial) 마크들과 같은 정렬 마크들(138)의 포지셔닝을 용이하게 한다. 기판 지지부(110)를 통해 정렬 마크들(138)을 뷰잉하는 경우에, 하나 또는 그 초과의 시각화 시스템들(122)은 섀도우 프레임(128)뿐만 아니라, 마스크(108)의 개구(140)의 경계를 뷰잉할 것이다. 섀도우 프레임(128) 및 마스크(108)는 양극산화된(anodized) 알루미늄으로 제조될 수 있다. 그러나, 양극산화된 알루미늄이 그레이(grey) 컬러를 갖기 때문에, 하나 또는 그 초과의 시각화 시스템들(122)은, 섀도우 프레임(128) 및 마스크(108)에 관하여 정렬 마크들(138)을 뷰잉하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 시각화 시스템(122)은, 도 4에 대하여 추가로 설명되는 바와 같이, 정렬 동작들 동안에, 정렬 마크들(138), 마스크 개구들(140), 및 섀도우 프레임(128)을 명확하게 뷰잉하도록 변형될 수 있다.

[0026] 도 1b는, 도 1a에서 도시된 장치(100)의 일부의 확대된 개략도이다. 도 1b에서 도시된 바와 같이, 기판 지지부(110)는, 리프트 핀들(120)을 수용하기 위한, 기판 지지부(110)를 통하는 개구들의 제 1 세트, 및 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)이 통하여 연장되기 위한 개구들의 제 2 세트를 포함한다. 또한, 정렬 시각화 시스템(122)이 동작하는 곳에 대응하는 위치들에 개구들(136)이 존재한다. 정렬 시각화 시스템들(122)이 장치(100) 외부에 배치될 수 있고, 장치(100) 내로 뷰잉하기 위해 카메라들, 조명 엘리먼트들, 렌즈들, 및/또는 윈도우들과 같은 하나 또는 그 초과의 시각화 엘리먼트들을 활용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 정렬 시각화 시스템(122)은, 화살표 "A"에 의해 도시된 방향으로, 기판 지지부(110)에 형성된 개구(136)를 통해, 기판(106)을 통해, 마스크(108)에 형성된 개구(140)를 통해, 그리고 섀도우 프레임(128) 상의 정렬 위치(144)로, 복수의 광 소스들을 지향시킴으로써, 동작한다. 정렬 시각화 시스템(122)은, 하나 또는 그 초과의 측정들 및 위치 교정들을 수행함으로써, 마스크(108)를 통해 형성된 개구(140) 내 중심으로의 정렬 마크(138)의 포지셔닝을 용이하게 한다.

[0027] 도 2a는, 일 실시예에 따른 시각화 시스템(122)의 개략도이다. 시각화 시스템(122)은 지지부(251)에 커플링된 광학 시스템(250)을 포함한다. 광학 시스템(250)은, 광학 시스템(250)의 제 1 단부에 배치된, 링-형상의 광과 같은 제 1 광 소스(252a)를 포함한다. 제 1 광 소스(252a) 내의 중심 개구(295)를 통해 광을 지향시키기 위해, 스폿 광(spot light)과 같은 제 2 광 소스(252b)가 위치된다. 일 예에서, 제 2 광 소스(252b)는 광학 시스템(250)의 메인 튜브(253)에 대해 수직적으로 위치되고, 제 1 광 소스(252a) 내에 동심적으로 위치된 하우징(293)을 통하여 제 1 광 소스(252a)를 통해 지향된다. 제 2 광 소스(252b)는, 제 1 광 소스(252a)의 중심 개구를 통해 광을 지향시키기 위해 하나 또는 그 초과의 렌즈들 또는 미러들(290)을 내부에 선택적으로 포함하는 옵틱스 하우징(optics housing)(254)에서 메인 튜브(253)에 커플링된다. 제 1 광 소스(252a) 및 제 2 광 소스(252b) 각각은 백색 광을 생성하는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.

[0028] 메인 튜브(253)가 또한, 옵틱스 하우징(254)과 카메라(255) 사이에서 옵틱스 하우징(254) 근처에, 메인 튜브(253)에 하우징된, 텔레센트릭(telecentric) 렌즈와 같은 렌즈(291)를 포함한다. 일 예에서, 카메라(255)는, 마스크(108)에 관한 기판(106)의 정렬을 용이하게 하기 위해 (도면에서 108로 도시된) 마스크(108) 및 기판(106)의 이미지들을 캡처링하도록 적응된 2 MP 카메라이다. 카메라(255)에 의해 캡처링된 이미지들은 링크(256)를 통해 제어 유닛(미도시)에 전송될 수 있다. 제어 유닛은, 예컨대, 하나 또는 그 초과의 작동기들(124) 및 하나 또는 그 초과의 모션 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)을 사용하여, 적절한 정렬을 용이하게 하기 위하여, 기판(106) 및/또는 마스크(108)의 포지셔닝에서의 적절한 교정들을 결정하기 위해, 캡처링된 이미지들을 프로세싱할 수 있다.

[0029] 광학 시스템(250)은, 브래킷(258)에 커플링된 하나 또는 그 초과의 클램프들(257)(2개가 도시됨)을 통해 지지부(251)에 고정된다. 브래킷(258)은 지지부(251)의 레일(259)을 따라 수직으로 작동가능하다. 브래킷(258), 및 브래킷(258)에 커플링된 광학 시스템(250)의 작동은, 브래킷(258)에 동작적으로 커플링된, 스테퍼 모터, 볼 스크류, 또는 다른 적합한 선형 작동기와 같은 작동기(260)를 통해 달성된다. 레일(259)을 따르는 이동을 용이하게 하기 위해, 선택적인 가이드(297)가 레일(259)에 커플링된다. 일 실시예에서, 가이드가 생략될 수 있거나, 또는 브래킷(258)과 일체형으로 형성될 수 있는 것이 고려된다. 레일(259)을 따르는 브래킷(258) 및/또는 가이드(297)의 절대적인 또는 상대적인 위치, 그리고 따라서, 카메라(255)의 위치를 모니터링 또는 감지하기 위해, 인코더와 같은 센서(298)가 위치될 수 있다. 일 예에서, 센서(298)는, 도시된 바와 같이, 작동기(260)에 커플링될 수 있지만, 다른 센서 위치들이 또한 고려된다.

[0030] 도 2b는, 도 2a에서 도시된 시각화 시스템(122)의 일부의 상면도이다. 특히, 도 2b는, 메인 튜브(253)의 연장부를 둘러싸는 제 1 광 소스(252a)의 상단 평면도이다. (도 2b에서 도시된) 제 2 광 소스(252b)로부터의 광은, 제 1 광 소스(252a) 근처에서 메인 튜브(253)의 연장부로부터 빠져나갈 수 있다. 일 예에서, 제 1 광 소스(252a)는, 기판 및 마스크를 향하여 광을 지향시키도록 적응된, 하우징에 의해 부분적으로 둘러싸인 벌브(bulb)를 포함할 수 있다.

[0031] 도 3은, 일 실시예에 따른 정렬 시스템(396) 및 마스크(108)의 개략적인 등각도이다. 위에서 논의된 바와 같이, 처음에, 하나 또는 그 초과의 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D) 상에 마스크(108)를 배치하는 엔드 이펙터를 사용하여, 장치(100) 내로 마스크(108)가 삽입된다. 도시된 실시예에서, 정렬 시스템(396)은, 2개의 작동기들(124)에 부가하여, 4개의 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)을 포함한다. 본 고안이 4개의 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 각각의 정렬 엘리먼트(118A 내지 118D)는, 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)의 이동을 제어하는 하나 또는 그 초과의 작동기들(124)에 커플링된다.

[0032] 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)은 동일하지 않을 수 있다. 일 예에서, 2개의 정렬 엘리먼트들(118A, 118D)은 X-Y-Z 정렬 엘리먼트들(즉, 3개의 별개의 평면들에서 작동기를 통해 이동가능함)인 한편, 다른 2개의 정렬 엘리먼트들(118C, 118B)은 Z 모션 정렬 엘리먼트들(즉, 단 하나의 평면에서의 작동기를 통한 이동)이다. 따라서, 모든 4개의 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)이 기판(106)의 증착 표면에 대해 수직적인 평면에서 이동할 수 있는 한편, 2개의 정렬 엘리먼트들(118A, 118D)만이, 기판(106)의 증착 표면에 대해 평행한 평면 내에서 이동할 수 있다. 도 4에서 도시된 실시예에서, X-Y-Z 정렬 엘리먼트들(118A, 118D)은 서로 인접하지 않고, 그보다는, 서로 대향한다. 유사하게, Z 정렬 엘리먼트들(118B, 118C)은 서로 인접하지 않고, 그보다는, 서로 대향한다.

[0033] 도 4는, 일 실시예에 따른 섀도우 프레임(128)의 저면도이다. (도 1a에서 도시된) 시각화 시스템들(122)을 수용하기 위해, 섀도우 프레임(128)은, 각각의 시각화 시스템(122)으로부터의 광이 조명하게 될 곳에 대응하는 정렬 위치(144)를 갖는다. 정렬 위치들(144)은 양극산화된 알루미늄이 아닌, 섀도우 프레임(128)의 부분이다. 섀도우 프레임(128)의 나머지는 양극산화된 알루미늄이다. 4개의 정렬 위치들(144)이 도시되었지만, 더 많거나 또는 더 적은 정렬 위치들(144)이 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 시각화 시스템(122)이 기판(106) 상의 마크(138)를 효과적으로 시각화할 수 있는 것을 보장하기 위해, 섀도우 프레임(128) 상의 정렬 위치(144)와 기판(106) 상의 마크(138) 사이에 충분한 콘트라스트(contrast)가 존재한다. 부가적으로, 시각화 시스템들(122)이 섀도우 프레임(128)의 부분들을 구별할 수 있도록, 섀도우 프레임(128)의 양극산화된 부분과 정렬 위치들(144) 사이에 충분한 콘트라스트가 존재한다. 정렬 위치들(144)은, 양극산화된 알루미늄의 그레이 대신에 샤이니-실버(shiny-silver) 외관을 가질 베어(bare) 비-양극산화된 알루미늄을 가질 수 있다. 대안적으로, 정렬 위치들(144)은, 정렬 목적들을 위해 정렬 위치(144)가 백색 외관을 갖도록, 섀도우 프레임(128) 내로 삽입된 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 정렬 위치들(144)은, 시각화 시스템(122)이 동작중에 있는 경우에, 양극산화된 섀도우 프레임(128)에 관하여 콘트라스트를 개선한다.

[0034] 종래의 시스템들에서, 정렬 문제들은, 시각화 시스템(122)의 뷰에 관하여, 기판의 정렬 마크(138)가 마스크(108)의 개구들(140) 외측에 배치되는 경우에 발생한다. 특히, 정렬 마크(138)는 섀도우 프레임(128), 또는 마스크(108)의 양극산화된 알루미늄과의 콘트라스트가 부족하고, 그에 의해, 정렬 마크(138)는 분간되기 어렵게 된다. 정렬 동작들 동안에 단일 광 소스만을 활용하는 종래의 시스템들은 일반적으로, 개구들(140)의 구역 외부에 배치되는 경우에 정렬 마크(138)를 검출 또는 시각화할 수 없다. 따라서, 시각화 시스템(122)이 정렬 마크(138)에 대해 탐색함에 따라, 처리량이 감소되며, 시각화 시스템(122)의 정렬 마크(138)에 대한 탐색은, 정렬 마크(138)가 개구(140)에 나타날 때까지, 기판(106)에 관하여 마스크(108)를 무작위로(randomly) 이동시키는 것을 포함할 수 있다.

[0035] 도 5는, 마스크를 정렬시키기 위한 방법(560)의 흐름도이다. 도 6a 내지 도 6d는, 정렬 동작 동안의 마스크(108)의 부분도를 예시한다. 설명을 용이하게 하기 위해, 도 5 및 도 6a 내지 도 6d가 함께 설명될 것이다. 도 6a는, 조명 동안의, 개구(140)가 내부에 형성된 마스크(108)의 부분도이다. 동작(561) 동안에, (도 2에서 도시된) 제 1 광 소스(252a)와 같은 제 1 광 소스를 사용하여 조명이 발생한다. 예시된 바와 같이, 기판의 (가상으로 도시된) 정렬 마크(138)는 개구(140)와 정렬되지 않고, 따라서, 일반적으로, 정렬 마크(138)와 마스크(108)의 양극산화된 알루미늄 사이의 콘트라스트의 부족으로 인해, 단일 광 소스 비전 시스템을 사용하여 가시적이지 않다. 콘트라스트의 부족은, 적어도 부분적으로, 제 1 광 소스(252a)의 플러드 라이트(flood light) 성질로 인한 것이다. 그러나, 개구(140)는 제 1 광 소스(252a)를 사용하여 가시적이다.

[0036] 본 개시의 실시예들은, 정렬 마크(138)의 시각화를 용이하게 하기 위해, (도 2에서 도시된) 제 2 광 소스(252b)와 같은 부가적인 광 소스를 포함한다. 동작(562) 동안에, 제 2 광 소스(252b)의 활용이 발생한다. 제 2 광 소스(252b)를 활용하면, 시각화 시스템(122)의 시야에 대하여, 정렬 마크(138)가 개구(140) 내에 위치되지 않은 경우에도, 정렬 마크(138)는 가시적이다. 제 2 광 소스(252b)는 일반적으로, 마스크(108)에 관한 정렬 마크(138)의 시각적인 콘트라스트를 용이하게 하는, "스폿 광", 또는 다른 포커싱된 또는 집중된 광 빔을 생성한다. 특히, 제 2 광 소스(252b)에 의해 생성되는 광 빔은 제 1 광 소스(252a)에 의해 생성되는 광 빔보다 더 집중되고, 따라서, 제 2 광 소스(252b)는 개구(140) 근처의 구역에 더 균일한 또는 일관된 조명 패턴을 생성한다. 도 6b에서 도시된 바와 같이, 정렬 마크(138)는 개구(140)(도 6b에서는 도시되지 않음) 내에 위치되지 않지만, 개구(140) 근처에 제 1 광 소스(252a)에 의해 생성된 균일한 조명으로 인해, 정렬 마크는 마스크(108)에 대하여 여전히 가시적이다. 제 2 광 소스(252b)의 활용은 일반적으로, 마스크(108)의 나머지에 대하여 개구(140)의 충분한 콘트라스트를 제공하지 않는다는 것이 유의되어야 한다.

[0037] 도 6a 및 도 6b로부터 보이는 바와 같이, 제 1 및 제 2 광 소스들은, 개구(140) 및 정렬 마크(138) 각각이, 각각, 시각화 시스템(122)에 의해 쉽게 그리고 확고하게(robustly) 검출되게 허용한다. 동작(563) 동안에, 개구(140) 및 정렬 마크(138)의 상대적인 위치들이 제어 유닛에 제공될 수 있고, 그 후에, 제어 유닛은, 개구(140)에 관하여 정렬 마크(138)를 정렬시키기 위해, 기판(106) 및/또는 마스크(108) 위치들을 조정할 수 있다. 정렬을 용이하게 하기 위해, 제 1 광 소스(252a) 및 제 2 광 소스(252b)가 다수회 반복적으로 앞뒤로(back and forth) 스위칭될(예컨대, 토글링될) 수 있는 것이 고려된다. 그러한 실시예에서, 개구(140)의 위치를 결정하기 위해 제 1 광 소스(252a)가 사용될 수 있고, 정렬 마크(138)의 위치를 결정하기 위해 제 2 광 소스(252b)의 조명이 연속적으로 후속될 수 있다. 그 후에, 예컨대, 동작(564)에서와 같이, 제 1 및 제 2 광 소스들의 조명의 반복을 반복하기 전에, 기판(106) 또는 마스크(108)의 위치 변화가 수행될 수 있다. 도 6c는, 시각화 시스템(122)을 사용하여 개구(140) 내에 정렬된 정렬 마크(138)를 예시한다. 마스크(108)가 기판(106)에 대해 적절하게 정렬되면, 정렬 엘리먼트들(118A 내지 118D)은 기판(106) 상으로 마스크(108)를 하강시킬 수 있다.

[0038] 도 6d는, 섀도우 프레임(128) 상의 정렬 위치(144)와 부가적으로 정렬된, 기판의 정렬 마크(138) 및 마스크(108)의 정렬을 예시한다. 정렬 위치(144)는 예컨대, 섀도우 프레임(128)의 표면 상에 위치된 세라믹 버튼 또는 링일 수 있다. 정렬 위치(144)의 정렬은 제 1 광 소스(252a)로부터의 조명에 의해 용이하게 된다. 정렬 마크(138)가 개구(140)를 통한 뷰 내에 위치되고, 따라서, 콘트라스트 문제가 존재하지 않기 때문에, 도 6d에서 도시된 바와 같이, 제 1 광 소스(252a)에 의해 조명되면서, 정렬 마크(138)가 또한 가시적일 수 있다는 것이 유의되어야 한다. 섀도우 프레임을 정렬시키기 위해, 섀도우 프레임의 개별적인 정렬 제어들이 활용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 정지된 섀도우 프레임에 관하여 마스크(108) 및 기판(106)이 정렬될 수 있다. 그러한 실시예에서, 섀도우 프레임에 대한 정렬은 동작들(561 내지 564)과 동시에 발생할 수 있다.

[0039] 기판(106), 마스크(108), 및 섀도우 프레임(128)이 정렬되면, 동작(565) 동안에, 마스크(108)의 높이가 결정될 수 있고, 필요한 경우에, 후속하여 조정될 수 있다. 동작(565) 동안에, (도 2에서 도시된) 지지부(251) 상의 작동기(260)는, 마스크(108) 상의 마크(138)가 카메라에 대하여 포커싱될 때까지, 마스크(108)와 (도 2에서 도시된) 카메라(255) 사이의 거리를 조정한다. 카메라(255)가, 고정되고 알려진 초점 거리(focal distance)를 갖기 때문에, 카메라(255)가 포커싱되면, 마스크(108)와 카메라(155) 사이의 거리는 신속하게 그리고 쉽게 결정될 수 있다. 더욱이, 센서(296)는, 고정된 기판(106)에 관한 카메라(255) 위치, 그리고 부가적으로, 고정된 기판(106)에 대한 마스크(108)의 거리의 결정을 용이하게 한다. 따라서, 마스크(108) 상에 카메라(255)를 포커싱함으로써, 기판(106)으로부터의 마스크(108)의 거리가 결정될 수 있다. 기판(106)과 마스크(108) 사이의 거리의 결정은, 마스크(108)를 위치시키는 경우에, 기판(106)과 마스크(108) 사이의 더 부드러운(gentle) 접촉을 허용하고, 그에 의해, 기판(106)에 대한 부주의한 손상을 감소시킨다.

[0040] 기판(106)으로부터의 마스크(108)의 거리의 편차는, 예컨대, 마스크(108) 상의 증착 재료의 축적으로 인해, 또는 대안적으로, 마스크(108)의 머시닝 또는 개장으로 인해, 발생할 수 있다. 일 예에서, 마스크(108)는, 예컨대, 그라인딩(grinding), 폴리싱(polishing), 또는 화학 에칭을 통해, 마스크(108)의 표면들로부터, 증착된 재료를 제거함으로써 개장될 수 있다. 개장으로 인한 마스크(108)로부터의 재료의 제거, 또는 증착으로 인한 마스크(108)로의 재료의 부가는, 카메라(255)에 관하여 마스크(108)를 이동시킨다. 카메라(255)에 관한 마스크(108)의 이동은, 마스크(108)가 포커싱되지 않게 한다. 그러나, 카메라(255)는, 위에서 설명된 바와 같이, 재포커싱될(refocused) 수 있고, 재포커싱하기 위해 카메라(255)가 이동된 거리는 마스크 높이에서의 변화와 동등하다.

[0041] 동작(565) 동안에, 기판(106)과 마스크(108) 사이의 상대적인 거리에서의 정밀한 변화는, 카메라(255)의 재포커싱에 의한 마스크(108)에 대한 카메라(255)의 거리에서의 변화를 발견함으로써 결정될 수 있다. 일 예에서, 거리에서의 변화는 약 200 마이크로미터 또는 그 미만일 수 있다. 기판(106)과 마스크(108) 사이의 정확한 거리의 결정은, 마스크 배치 동안에, 기판(106)과 마스크(108) 사이의 더 부드러운 접촉을 용이하게 하고, 따라서, 기판 표면의 스크래칭(scratching) 또는 치핑(chipping)과 같은, 기판(106)에 대한 손상을 방지한다. 동작(565)이, 모든 각각의 기판에 대해, 몇몇 기판들마다, 또는 마스크(108)의 교체 또는 개장 후 첫번째 기판에 대해, 수행될 수 있는 것이 고려된다. 동작(565)에서 마스크 높이가 조정된 후에, CVD 프로세스와 같은 증착 프로세스 전에, 동작(566) 동안에, 마스크(108)가 기판(106) 상에 배치될 수 있다.

[0042] 도 7a 내지 도 7c는, 본 개시의 비전 시스템을 사용한 측정들의 그래프들을 예시한다. 도 7a는, 본원에서 설명되는 시각화 시스템(122)을 사용한, 정렬 마크(138) 위치의 24개의 상이한 측정들을 예시하는 그래프(780)이다. 정렬 마크(138) 측정들은, y-축에서 0.0867 마이크로미터, 및 x-축에서 0.0808 마이크로미터의 시그마 값(sigma value)을 야기하였다. 도 7b는, 시각화 시스템(122)을 사용한, 마스크 개구(140) 위치의 24개의 상이한 측정들을 예시하는 그래프(781)이다. 마스크 개구(140) 측정들은, y-축에서 0.1837 마이크로미터, 및 x-축에서 0.1361 마이크로미터의 시그마 값을 야기하였다. 도 7c는, 시각화 시스템(122)을 사용한, 섀도우 프레임(128) 상의 정렬 위치(144)의 위치의 24개의 상이한 측정들을 예시하는 그래프(782)이다. 정렬 위치(144) 측정들은, y-축에서 1.0417 마이크로미터, 및 x-축에서 1.4502 마이크로미터의 시그마 값을 야기하였다. 따라서, 본 개시의 시각화 시스템을 사용하면, 기판들(106)의 정렬 마크들(138)이 마스크(108)의 부분들에 의해 가려지는 경우에도, 기판들, 마스크들, 및 섀도우 프레임들의 정렬이 신속하게 그리고 정확하게 달성될 수 있다.

[0043] 도 8은, 본 개시의 시각화 시스템(122)에 의해 수행된 포커스 측정들의 그래프(788)를 예시한다. 시각화 시스템(122)의 카메라(255)는, 영역(789)에 의해 표시된 바와 같은, 최대 포커스의 피크를 식별하기 위해, 포지티브 및 네거티브 z 방향들 양자 모두로 이동한다. 최대 포커스의 상대적인 z 위치를 결정하면, 시각화 시스템, 및/또는 시각화 시스템에 커플링된 제어기는, 마스크 개장 또는 다른 인자들로 인한, 마스크 위치에서의 변화를 보상하기 위해, 마스크 포지셔닝을 교정할 수 있다. 따라서, 마스크 모션은, 기판(106)과 마스크(108) 사이의 더 부드러운 접촉을 용이하게 하고, 따라서, 마스크(108)를 기판(106) 상에 배치하는 경우에 기판(106)에 대한 손상을 감소시키기 위해, 마스크-대-기판 거리에서의 변화를 보상하도록 조정될 수 있다. 마스크 높이 조정 동작이 없으면, 기판(106) 위의 마스크(108)의 절대적인 높이가 알려지지 않고, 예컨대, 마스크(108)를 기판(106) 상에 배치하는 경우에 마스크(108)의 모션을 감속시키지 않음으로써 과도하게 격렬한(forceful) 접촉을 야기할 수 있다. 일 예에서, 본원에서 설명되는 실시예들을 사용하여, 마스크 위치는 약 25 마이크로미터 또는 그 미만의 거리 내에서 결정될 수 있다.

[0044] 본 개시의 이익들은 기판들에 관한 마스크들의 신속하고 정확한 정렬을 포함한다. 다중-광 소스 비전 시스템은, 기판들의 정렬 마크들이 마스크에서의 개구들을 통해 존재하지 않는 경우에도, 마스크들의 정렬을 용이하게 한다. 부가적으로, 개시된 비전 시스템의 카메라의 z-축 자동 포커스는, 마스크 개장으로 인한, 마스크 높이에서의 변화들의 결정 및 보상을 허용한다. 따라서, 마스크는, 기판에 대한 손상을 최소화하도록, 기판 상에 더 부드럽게 위치될 수 있다.

[0045] 전술한 바가 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있고, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims

시각화(visualization) 시스템으로서,
링 형상을 갖는 제 1 광 소스;
상기 제 1 광 소스의 중심을 통해 광을 지향시키도록 적응된 제 2 광 소스; 및
상기 제 1 광 소스와 카메라 사이에 위치된 렌즈
를 포함하며,
상기 카메라는 상기 제 1 광 소스의 중심을 통해 지향되고, 상기 렌즈를 통해 이미지를 캡처링(capture)하도록 적응되는,
시각화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 렌즈는 텔레센트릭(telecentric) 렌즈이고, 상기 제 2 광 소스는 스폿 광(spot light)이고, 상기 카메라는 선형 작동기(linear actuator)에 커플링되는,
시각화 시스템.
제 1 항에 있어서,
옵틱스 하우징(optics housing)을 더 포함하며, 상기 옵틱스 하우징은, 상기 옵틱스 하우징에 미러 또는 렌즈를 포함하고, 상기 미러 또는 렌즈는 상기 제 2 광 소스로부터의 광을 지향시키도록 적응되는,
시각화 시스템.
프로세스 챔버로서,
상기 프로세스 챔버의 바디 내에 위치된 기판 지지부;
마스크를 위에 지지하기 위한 하나 또는 그 초과의 모션 정렬 엘리먼트들; 및
상기 기판 지지부 상에 지지된 기판 및 상기 마스크의 정렬을 검출하도록 위치된 시각화 시스템
을 포함하며,
상기 시각화 시스템은,
링 형상을 갖는 제 1 광 소스;
상기 제 1 광 소스의 중심을 통해 광을 지향시키도록 적응된 제 2 광 소스; 및
상기 제 1 광 소스와 카메라 사이에 위치된 렌즈
를 포함하고,
상기 카메라는 상기 제 1 광 소스의 중심을 통해 지향되고, 상기 렌즈를 통해 이미지를 캡처링하도록 적응되는,
프로세스 챔버.
제 4 항에 있어서,
상기 렌즈는 텔레센트릭 렌즈이고, 상기 제 2 광 소스는 스폿 광이고, 상기 카메라는 선형 작동기에 커플링되는,
프로세스 챔버.
제 4 항에 있어서,
섀도우 프레임(shadow frame)을 더 포함하며, 상기 섀도우 프레임은, 상기 시각화 시스템에 의한 검출을 위한 복수의 정렬 위치들을 상기 섀도우 프레임 상에 갖는,
프로세스 챔버.
제 4 항에 있어서,
상기 기판 지지부는 복수의 개구들을 포함하며, 상기 복수의 개구들은, 상기 복수의 개구들을 통해 상기 제 1 광 소스 및 상기 제 2 광 소스를 지향시키기 위한 것인,
프로세스 챔버.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 광 소스 및 상기 제 2 광 소스는 LED들인,
프로세스 챔버.
기판을 프로세싱하는 방법으로서,
프로세스 챔버에서 기판 지지부 상에 기판을 위치시키는 단계 ― 상기 기판은 마스크 근처에 위치됨 ―;
상기 기판 상의 정렬 마크의 위치를 결정하기 위해, 상기 기판 및 상기 마스크를 향하여 제 1 광 소스를 지향시키는 단계;
상기 마스크의 정렬 개구의 위치를 결정하기 위해, 상기 기판 및 상기 마스크를 향하여 제 2 광 소스를 지향시키는 단계; 및
상기 기판의 정렬 마크가 상기 마스크의 정렬 개구에 대하여 정렬되도록, 사기 기판 또는 상기 마스크의 위치를 조정하는 단계
를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제 9 항에 있어서,
제 1 광을 지향시키는 것, 제 2 광을 지향시키는 것, 및 조정하는 것을 반복하는 단계를 더 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 기판 상에 상기 마스크를 배치하는 단계를 더 포함하며, 상기 기판 지지부는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 복수의 개구들은, 상기 복수의 개구들을 통해 상기 제 1 광 소스 및 상기 제 2 광 소스를 지향시키기 위한 것인,
기판을 프로세싱하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 기판 상의 정렬 마크, 및 상기 마스크의 정렬 개구를, 섀도우 프레임의 정렬 위치와 정렬시키는 단계를 더 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
기판을 프로세싱하는 방법으로서,
프로세스 챔버에서 기판 지지부 상에 기판을 위치시키는 단계 ― 상기 기판은 마스크 근처에 위치됨 ―;
시각화 시스템의 카메라를 사용하여, 상기 마스크에 관하여 상기 기판을 정렬시키는 단계 ― 상기 마스크는 이전에 개장(refurbishment)을 받았음 ―;
상기 마스크 상에 상기 카메라를 포커싱(focus)하기 위해, 상기 카메라를 수직으로 작동시키는 단계 ― 상기 포커싱 동안의 상기 카메라의 수직 거리에서의 변화는, 개장으로 인한, 상기 마스크의 두께 또는 위치에서의 변화에 대응함 ―; 및
상기 기판 상에 상기 마스크를 배치하는 단계
를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 마스크에 관하여 상기 기판을 정렬시키는 단계는,
상기 기판의 정렬 마크의 위치를 결정하기 위해, 상기 기판 및 상기 마스크를 향하여 제 1 광 소스를 지향시키는 단계;
상기 마스크의 정렬 개구의 위치를 결정하기 위해, 상기 기판 및 상기 마스크를 향하여 제 2 광 소스를 지향시키는 단계; 및
상기 기판의 정렬 마크가 상기 마스크의 정렬 개구에 대하여 정렬되도록, 상기 기판 또는 상기 마스크의 위치를 조정하는 단계
를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 기판 상의 정렬 마크, 및 상기 마스크의 정렬 개구를, 섀도우 프레임의 정렬 위치와 정렬시키는 단계를 더 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.