KR20200071765A - 기판 정렬 방법 및 장치, 및 마스크 얼라이너 - Google Patents

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Abstract

기판 사전 정렬 방법 및 장치 및 포토 리소그래피 도구가 개시된다. 기판 사전 정렬 방법은: 기준 기판을 선택하는 단계; 기준 기판의 이미지를 획득하는 단계; 사전 정렬될 기판(1)의 이미지를 획득하는 단계; 사전 정렬될 기판(1)의 이미지를 기준 기판의 이미지에 등록하고 사전 정렬될 기판의 등록된 이미지에 대한 오프셋 파라미터를 획득하는 단계; 및 오프셋 파라미터에 기초하여 사전 정렬될 기판(1)을 각도적으로 조정하고, 기판 사전 정렬 프로세스를 종료하는 단계를 포함한다. 기판 사전 정렬 장치는 포지셔닝 장치, 이미지 획득 및 분석 장치 및 제어 장치를 포함하고, 포토 리소그래피 도구는 이러한 기판 사전 정렬 장치를 포함한다. 상기 방법 및 장치는 특정 마크를 형성할 필요 없이 기판의 사전 정렬을 가능하게 하여, 보다 높은 융통성을 달성하고 생산성 증가를 돕는다.

Description

기판 정렬 방법 및 장치, 및 마스크 얼라이너
본 발명은 집적 회로(Integrated Circuit; IC) 제조 분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는 기판 사전 정렬 방법 및 장치 및 포토 리소그래피 도구에 관한 것이다.
복잡한 포토 리소그래피 도구(photolithography tool)에는 레티클(reticle) 상의 IC 패턴이 기판 표면의 지정된 위치로 정확하게 이동되도록 기판이 노출되는 플랫폼(platform) 상에 기판을 정확하게 위치시키기 위해 조정 작업(operate in coordination)을 하기 위한 다양한 서브 시스템(sub-systems)이 있다. 그러나, 기판이 임의의 방향으로 이동하기 때문에, 기판이 노출될 지정된 위치 및 방향으로부터의 오프셋(offset)이 불가피하다. 포토 리소그래피 도구에 기판 사전 정렬 시스템을 추가하는 것은 이러한 방향 조정을 위한 좋은 해결책이다.
대부분의 기존 기판 사전 정렬 시스템은 기판에 형성된 위치 마크(position marks)에 의존한다. 즉, 기판을 정확하게 센터링 한 후(즉, 기판을 운반하기 위한 척(chuck)의 중심 같은 지정된 지점(designated point)에 그 중심을 정렬(aligning)한 후), 기판은 위치 마크의 도움으로 원하는 방향으로 정확하게 회전되어 위에서 언급한 오프셋이 조정될 수 있다. 복잡한 경향이 있는 TSV(Through-Silicon Via) 공정에도 불구하고, 다양한 유형의 마크(marks)가 다양한 종류의 기판 상에 형성된다. 결과적으로, 전용 마크 식별 및 위치 방법(dedicated mark identification and position methods)은 기존의 모든 유형의 기판을 처리할 수 없고, 다목적 기판(versatile ones)은 TSV 기판의 특정 계층(tier)을 처리하기 위한 요건(requirements)을 충족시킬 수 없다. 따라서, 기판 마크로부터 신호를 검출하는 것에 의존하지 않는 새로운 기판 사전 정렬 방법을 설계하는 것이 당 업계에서 시급하다.
전술한 단점을 극복하기 위해, 기판 사전 정렬 방법 및 장치, 및 포토 리소그래피 도구가 제공된다.
제공된 기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method)은 사전 결정 위치(predetermined position) 및 사전 결정 방향(predetermined orientation)으로 사전 정렬(pre-aligned)되도록 기판(substate)을 조정하는 데 사용되며, 포지셔닝 장치(positioning device) 상에 사전 결정 위치 및 사전 결정 방향으로 위치한 기준 기판(reference substrate)의 이미지를 획득하는 단계; 상기 포지셔닝 장치 상에 사전 정렬되도록 위치할 기판의 이미지를 획득하는 단계; 상기 기준 기판의 상기 이미지에 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지를 등록(registering)하고, 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지의 오프셋 파라미터(offset parameter)를 상기 기준 기판의 상기 이미지로부터 획득하는 단계; 및 사전 정렬될 상기 기판의 사전 정렬을 완료하기 위해 상기 오프셋 파라미터에 기초하여 사전 정렬될 상기 기판의 위치(position) 및/또는 방향(orientation)을 조정하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지를 상기 기준 기판의 상기 이미지에 등록하는 상기 단계는,
상기 기준 기판의 상기 이미지로부터 기준 특징점 세트(reference feature point set)를 구성하는 복수의 특징점(feature points)을 추출하는 단계;
상기 사전 정렬될 기판의 상기 이미지로부터 등록 특징점 세트(registration feature point set)을 구성하는(constitute) 복수의 특징점을 추출하는 단계; 및
상기 등록 특징점 세트(registration feature point set)가 상기 기준 특징점 세트와 실질적으로 일치하도록 상기 등록 특징점 세트를 상기 기준 특징점 세트에 등록하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 복수의 특징점은 스팟(spots) 및/또는 코너(corners)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 등록 특징점 세트는 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 상기 기준 특징점 세트에 등록될 수 있다.
선택적으로, 상기 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 상기 등록 특징점 세트를 상기 기준 특징점 세트에 등록하는 상기 단계는, 상기 등록 특징점 세트의 각 등록 특징점에 대해, 상기 등록 특징점에 가장 가까운 기준 특징점을 상기 기준 특징점 세트로부터 선택하는 단계; 상기 각 등록 특징점과 상기 대응하는 가장 가까운 기준 특징점 사이의 최소 평균 거리(minimum mean distance)로 강체 변환(rigid transformation)을 계산하고, 오프셋 파라미터를 결정하는 단계; 상기 등록 특징점 세트에 상기 오프셋 파라미터를 적용하여 새로운 변환점 세트(new transformation point set)를 계산하는 단계; 및 상기 변환점 세트와 상기 기준 특징점 세트 사이의 평균 거리가 미리 설정된 임계값(preset threshold)보다 작을 때까지 반복을 수행하여 등록이 완료되는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 등록 특징점 세트 내의 각 등록 특징점에 대해, 상기 기준 특징점 세트로부터 복수의 가장 가까운 기준 특징점들을 계산하기 위해 K-D 트리 알고리즘(K-D tree algorithm)을 이용하고, 상기 복수의 가장 가까운 기준 특징점들은 상기 등록 특징점에 가깝다.
선택적으로, 상기 기판 사전 정렬 방법은 상기 등록 특징점 세트 내의 각각의 등록 특징점에 대해, 상기 등록 특징점에 가까운 기준 특징점 세트에서 복수의 가장 가까운 기준 특징점들을 계산한 후에, RANSAC(Random Sample Consensus) 알고리즘을 이용하여 상기 계산된 가장 가까운 기준 특징점들로부터 잘못된(wrong) 기준 특징점을 제거함으로써, 상기 기준 특징점 세트로부터 상기 등록 특징점에 가장 가까운 기준 특징점을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제공된 기판 사전 정렬 장치는 포지셔닝 장치(positioning device) - 상기 포지셔닝 장치 상에 올려질(carried on) 사전 정렬될 기판의 위치(position) 및/또는 방향(orientation)을 조정함-; 상기 포지셔닝 장치 상에 사전 결정 위치(predetermined position) 및 사전 결정 방향(predetermined orientation)으로 위치한 기준 기판(reference substrate)의 이미지 및 상기 포지셔닝 장치 상에 올려질 사전 정렬될 기판의 이미지를 각각 획득하고; 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지를 상기 기준 기판의 상기 이미지에 등록하고; 및 상기 기준 기판의 상기 이미지로부터, 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지의 오프셋 파라미터(offset parameter)를 계산하도록 구성된 이미지 획득 및 분석 장치(image acquisition and analysis device); 및 상기 이미지 획득 및 분석 장치와 상기 포지셔닝 장치에 각각 연결되고, 상기 포지셔닝 장치를 이용하여 상기 오프셋 파라미터에 기초해 사전 정렬될 상기 기판의 상기 위치(position) 및/또는 상기 방향(orientation)을 조정하도록 구성된 제어 장치(control device)를 포함한다.
선택적으로, 상기 포지셔닝 장치는 회전 테이블(rotary table) 및 상기 회전 테이블의 일측에 제공된 센터링 메커니즘(centering mechanism)을 포함하고, 상기 회전 테이블은 사전 정렬될 상기 기판을 고정되도록 유지하고(fixedly retain) 회전(rotate)하도록 구성되고, 상기 센터링 메커니즘은 사전 정렬될 상기 기판의 중심이 상기 회전 테이블의 회전 중심과 일치하도록 사전 정렬될 상기 기판을 조정하도록 구성된다.
선택적으로, 상기 센터링 메커니즘은 수평 가이드 트랙(horizontal guide track) 및 상기 수평 가이드 트랙 상에 제공되는 센터링 테이블(centering table)을 포함하고, 상기 센터링 테이블은 상기 수평 가이드 트랙 상에서 수평으로 이동하도록(move horizontally) 구성될 수 있다.
선택적으로, 상기 포지셔닝 장치는 상기 회전 테이블의 하부에 제공되는 리프팅 테이블(lifting table)을 더 포함하고, 상기 리프팅 테이블은 상기 회전 테이블을 들어올리거나(lifting) 내림으로써(lowering) 사전 정렬될 상기 기판의 수직 높이(vertical height)를 조정하도록 구성될 수 있다.
선택적으로, 상기 이미지 획득 및 분석 장치는, 이미지 획득 및 계산 모듈(image acquisition and a calculating module)을 위해 구성된(configured for) CCD 카메라를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 기판 사전 정렬 장치는 비전 스위칭 샤프트(vision switching shaft)를 더 포함하고, 상기 CCD 카메라는 상기 비전 스위칭 샤프트 상에 실장되고(mounted on), 상기 비전 스위칭 샤프트는 사전 정렬될 상기 기판이 상기 CCD 카메라의 이미징 영역(imaging region) 내에 있도록 상기 CCD 카메라를 이동하도록 구성될 수 있다.
제공된 포토 리소그래피 도구는 상기 정의된 바와 같은 기판 사전 정렬 장치를 포함한다.
종래 기술과 비교하여, 본 명세서에 제공된 기판 사전 정렬 방법 및 장치 및 포토 리소그래피 도구는 이미지 등록 기술(image registration technique)을 이용하여 기준 기판의 이미지에 사전 정렬될 기판의 이미지를 등록하고 사전 정렬될 기판에 대한 오프셋 파라미터를 획득한 후, 상기 오프셋 파라미터에 기초하여 사전 정렬될 기판의 각도 조정이 뒤따른다. 제공된 기판 사전 정렬 방법 및 장치는 기판 상에 특정 마크를 형성할 필요 없이 기판의 사전 정렬을 가능하게 하여, 높은 융통성(high versatility)을 달성하고 생산성을 증가시키는 것을 돕는다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 기판 사전 정렬 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예에 따른 기판 사전 정렬 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 특정 실시예에 따른 기준 기판의 이미지를 도시한다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 기준 기판의 이미지에서 특징점의 좌표를 도시한다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따른 기준 특징점 세트와 등록 특징점 세트 사이 상대 위치의 초기 관계를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따라 기준 특징점 세트에 등록된 등록 특징점 세트를 도시한다.
본 발명의 상기 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 설명될 일부 특정 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다. 도시된 실시예들을 설명함에 있어, 편의성과 명확성을 용이하게 하기 위한 목적으로 도면들은 반드시 축척대로 제시된 것은 아니고 매우 단순화된 형태로 제공되는 것임에 유의한다.
본 발명의 실시예에서, 기판 사전 정렬 방법 및 장치, 및 포토 리소그래피 도구가 제공된다. 기판 사전 정렬 장치는 포지셔닝 장치, 이미지 획득 및 분석 장치, 비전 스위칭 샤프트(vision switching shaft) 및 제어 장치를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 포지셔닝 장치는 회전 테이블(rotary table)(2), 회전 테이블(2)의 일측에 배치된 센터링 메커니즘 및 회전 테이블(2)의 바닥에 배치된 리프팅 테이블(lifting table)을 포함할 수 있다. 리프팅 테이블은 회전 테이블(2)을 들어올리거나 내림으로써 회전 테이블(2) 상에 배치되는 사전 정렬 기판(1)의 수직 높이를 변경하여 이미지 획득 및 분석 장치의 이미지 획득을 돕도록 구성될 수 있다. 센터링 메커니즘은 사전 정렬될 기판(1)의 중심이 회전 테이블(2)의 회전 중심과 일치하도록, 즉 사전 정렬될 기판(1)에 대해 센터링 작업을 수행하도록 사전 정렬될 기판을 조정하도록 구성될 수 있다. 회전 테이블(2)은 사전 정렬될 기판(1)을 고정 유지하고 회전 중심 주위로 회전시키도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 회전 테이블(2)은 진공으로 사전 정렬될 기판(1)을 유지하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 회전 테이블(2)로 사전 정렬될 기판(1)을 유지하기 위한 어떤 특정 방법으로 제한되지 않는다. 대안적인 실시예에서, 회전 테이블(2)은 기판이 장착 및 고정될 수 있는 리세스(recess)를 구획(define)할 수 있거나, 스냅-온(snap-on) 방식으로 기판을 유지할 수 있다. 또한, 센터링 메커니즘은 수평 가이드 트랙(horizontal guide track)(4) 및 센터링 테이블(centering table)(3)을 포함할 수 있으며, 이는 센터링 테이블(3)이 수평 가이드 트랙(4) 상에서 수평으로 이동할 수 있도록 수평 가이드 트랙(4) 상에 배치되어 기판(1)의 중심과 회전 테이블(2)의 회전 중심(center of rotation)의 일치(coincidence)를 가져온다. 특히, 센터링 메커니즘으로 수행될 수 있는 동작은 다음을 포함할 수 있다: 회전 테이블(2)로부터의 기판(1)의 해제(release)를 수반하는 센터링 테이블(3)에 의한 기판(1)의 유지(retention); 및 기판(1)의 중심이 회전 테이블(2)의 회전 중심과 일치하도록 회전 테이블(2)에 대해 이동하기 위한 센터링 테이블(3)에 의한 기판(1)의 구동(driving).
이미지 획득 및 분석 장치는 다음을 포함할 수 있다: 기준 기판의 이미지 및 기판(1)의 이미지를 캡쳐(capturing)하기 위한 CCD 카메라(5); 및 기판(1)의 이미지를 기준 기판의 이미지에 등록하고 기판(1) 이미지의 기준 기판 이미지에의 등록에 기초하여 오프셋 파라미터를 계산하기 위한 계산 모듈(calculating module)(미도시). CCD 카메라(5)는 비전 스위칭 샤프트(미도시) 상에 실장(mounted on)될 수 있다. CCD 카메라(5)는 기판(1)이 CCD 카메라(5)의 이미징 영역(imaging region) 내에 있도록 비전 스위칭 샤프트로 이동된다.
제어 장치는 계산 모듈 및 회전 테이블(2) 각각에 연결될 수 있고 계산 모듈로 계산된 오프셋 파라미터에 따른 각도만큼의 회전 테이블(2)의 회전을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 사전 정렬 방법은 아래에 상세히 설명된 단계들을 포함한다.
1단계: 기준 기판을 선택하고 이미지를 촬영하는 단계. 이 실시예에서, 제1 기판은 기준 기판으로 정의되고 그 이미지는 CCD 카메라(5)로 획득되며, 획득된 기준 이미지는 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3에 제시된 기준 기판의 이미지는 단지 본 실시예를 예시할 뿐 어떠한 의미로도 본 발명을 제한하지 않는다. 이에 제한되지는 않지만, 기준 기판의 이미지는 일반적으로 정렬 마크(alignment mark(s))를 포함한다. 대안적으로, 그것은 정렬 마크 이외의 다른 식별 가능한 특징들을 포함할 수 있다.
2단계: 기판 1의 이미지를 획득하는 단계. 여기에서 다음 단계들을 포함할 수 있다:
A: 기판(1)을 회전 테이블(2)에 로딩하고 센터링 테이블(3)을 사용하여 사전 정렬될 기판의 중심이 회전 테이블(2)의 회전 중심과 일치하게 사전 정렬되도록 기판(1)을 조정하는 단계;
B: 기판(1)이 CCD 카메라(5)의 이미징 영역 내에 위치할 때까지 비전 스위칭 샤프트로 CCD 카메라(5)를 기판(1)에 대해 반경 방향으로(radially) 이동시키고, 리프팅 테이블로 기판(1)을 CCD 카메라로 이미징 하기에 적합한(favorable for imaging) 수직 높이로 조정하는(즉, 포커싱(focusing)) 단계;
C: 기판(1) 이미지를 캡쳐하는 CCD 카메라(5)와 동시에 회전 테이블(2)로 기판(1)을 360도 회전시키는 단계.
3단계: 기판(1)의 이미지를 기준 기판의 이미지에 등록하고 사전 정렬될 기판의 등록된 이미지의 오프셋 파라미터를 결정하는 단계.
특징점은 계산 모듈상에서 실행되는 이미지 처리 프로그램을 사용하여 기준 기판의 이미지로부터 추출될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 기준 특징점 세트로 정의될 수 있고, 이는 기준 기판에 대응하는 특징점의 좌표를 나타낸다. 가로 및 세로 좌표는 픽셀 단위로 측정된다. 마찬가지로, 특징점은 기판(1)의 이미지로부터 추출될 수 있고 등록 특징점 세트로 정의될 수 있다. 특징점은 이미지의 스팟(spots) 또는 코너(corners), 또는 바람직하게는 둘 다로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 이 실시예에서, 이미지의 스팟 및 코너가 선택된다. 여기서, 스팟은 에칭된 마크에 대응하고, 코너는 그 자체로 기판(1)의 마크에 대응한다. 도 5는 본 실시예에서 기준 특징점 세트와 등록 특징점 세트 사이의 초기 상대 위치의 관계를 도시하며, 여기서 A는 기준 특징점 세트를 나타내고, B는 등록 특징점 세트를 나타낸다. 도시된 바와 같이, A와 B 사이에는 상당한 편차가 있다.
등록 특징점 세트를 기준 특징점 세트에 등록하기 위해 이미지 알고리즘이 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 이미지 알고리즘은 반복 근접점(iterative closest point; ICP) 알고리즘인 것이 바람직하다. 등록은 다음 단계들을 포함할 수 있다: 등록 특징점 세트 내의 각 특징점에 대해, 등록 특징점에 가장 가까운 기준 특징점 세트로부터 특징점을 찾는 단계; 각각의 등록 특징점 및 대응하는 가장 가까운 기준 특징점 사이의 최소 평균 거리(minimum mean distance)로 강체 변환(rigid transformation)을 계산하고, 오프셋 파라미터를 결정하는 단계; 등록 특징점 세트에 상기 오프셋 파라미터를 적용하여 새로운 변환점 세트(transformation point set)를 계산하는 단계; 및 변환점 세트와 기준 특징점 세트 사이의 평균 거리가 미리 설정된 임계값(preset threshold)보다 작을 때까지 반복(iteration)을 수행하여, 등록이 완료되는 단계.
바람직하게는, K-D 트리(또는 k-차원 트리, 데이터 스페이스(data space)를 k차원(dimensions)으로 분할하는 데 사용되는 데이터 구조) 알고리즘을 사용하여, 등록 특징점 세트 내의 각 특징점에 대한 기준 특징점 세트에서 가장 가까운 특징점을 계산함으로써 효과적으로 증가한 계산 효율성이 얻어질 수 있다. 실제로, 등록 특징점 세트의 각 특징점에 대해, 매칭될 수 없는 잘못된 특징점을 포함하는 다수의 가장 가까운 특징점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 이 실시예에서, RANSAC(random sample consensus) 알고리즘이 식별된 가장 가까운 기준 특징점으로부터 잘못된 특징점을 제거하는 데 사용될 수 있고, 이는 매칭 정확도(matching accuracy)에 상당한 증가를 가져올 수 있다.
예를 들어, 각 등록 특징점이
Figure pct00001
로 표현되는 등록 특징점 세트 P와, 각 등록 특징점이
Figure pct00002
로 표현되고 j=1, 2, ..., M(M은 자연수)인 등록 특징점 세트 Q를 가정하면, 그들 간의 유클리드 거리(Euclidean distance)는
Figure pct00003
로 표현될 수 있고 목적 함수는
Figure pct00004
로 표현될 수 있다. i=1, 2, ..., N(N은 자연수)인
Figure pct00005
에 대해, R은 P의 변환 행렬(transformation matrix)을 나타내고, T는 Q의 변환 행렬이므로, 등록은 목적 함수를 최소화하는 변환 행렬 R 및 T를 얻는 것을 목적으로 한다. 더 높은 매칭 정확도를 얻기 위해, 이 실시예에서, RANSAC 알고리즘이 목적 함수
Figure pct00006
를 최소화하는
Figure pct00007
에 대한 최적 해를 얻는 데 사용될 수 있다. 여기서, RANSAC 알고리즘을 이용하여 최적 해를 얻는 것은 공지된 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 기판 (1)의 이미지에 대한 회전 파라미터는 결과적인 변환 행렬(R 및 T)로부터 계산될 수 있으며, 파라미터는 전술한 오프셋 파라미터로 정의된다. 도 6은 본 실시예에 따라 기준 특징점 세트에 등록된 등록 특징점 세트를 도시하며, 여기서 C는 기준 특징점 세트를 나타내고, D는 등록된 등록 특징점 세트를 나타낸다. 알 수 있듯이, C와 D 사이에는 오프셋이 거의 없으며 서로 거의 일치한다. 4단계에서, 오프셋 파라미터에 기초한 각도 보상(angular compensation)이 기판(1)에 대해 이뤄지고, 기판 사전 정렬 프로세스가 종료된다. 구체적으로, 계산 모듈은 오프셋 파라미터를 제어 장치에 전달할 수 있고, 제어 장치는 그 후 오프셋 파라미터에 기초하여 각도 보상을 달성하기 위해 회전 테이블(2)의 회전을 제어할 수 있다.
3단계에서의 오프셋 파라미터는 또한 기판(1)에 대한 병진 파라미터(parameter of translation)를 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 따라서, 4단계는 병진 파라미터에 기초하여 센터링 테이블(3)로 회전 테이블(2)에 대해 기판(1)이 병진하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
마지막으로, 기판(1)의 위치가 요구 사항을 충족시키는지 여부가 결정된다. 그렇다면 사전 정렬이 성공한 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 성공적인 사전 정렬이 달성될 때까지 상기 단계들이 반복된다.
본 명세서에서 상기 논의된 기판 사전 정렬 장치를 포함하는 포토 리소그래피 도구 또한 제공된다.
요약하면, 본 명세서에서 제공될 기판 사전 정렬 방법 및 장치 및 포토 리소그래피 도구에서, 사전 정렬될 기판(1)의 이미지는 ICP 등록 알고리즘을 사용하여 기준 기판의 이미지에 등록되고, K-D 트리 및 RANSAC 알고리즘이 향상된 매칭 정확도를 얻기 위해 등록에 사용된다. 등록을 달성하기 위해 기판(1)에 의해 요구되는 오프셋 파라미터를 계산한다. 기판(1)에 대한 계산된 오프셋 파라미터는 기판(1)의 위치를 조정하기 위해 제어 장치에 의해 사용될 수 있다. 이는 특정 마크(mark)를 그 위에 형성할 필요 없이 기판(1)의 사전 정렬을 가능하게 하여, 높은 융통성과 증가된 생산성을 달성한다.
명백하게, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 다양하게 수정 및 변형할 수 있다. 따라서, 본 발명은 그런 모든 수정 및 변형이 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있다면 이들을 포괄하는 것으로 의도된다.
도 1에서,
1: 사전 정렬될 기판,
2: 회전 테이블,
3: 센터링 테이블,
4: 수평 가이드 트랙,
5: CCD 카메라.

Claims (14)

  1. 사전 결정 위치(predetermined position) 및 사전 결정 방향(predetermined orientation)으로 사전 정렬(pre-aligned)되도록 기판(substate)을 조정하는 기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method)에 있어서,
    포지셔닝 장치(positioning device) 상에 사전 결정 위치 및 사전 결정 방향으로 위치한 기준 기판(reference substrate)의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 포지셔닝 장치 상에 사전 정렬되도록 위치할 기판의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 기준 기판의 상기 이미지에 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지를 등록(registering)하고, 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지의 오프셋 파라미터(offset parameter)를 상기 기준 기판의 상기 이미지로부터 획득하는 단계; 및
    사전 정렬될 상기 기판의 사전 정렬을 완료하기 위해 상기 오프셋 파라미터에 기초하여 사전 정렬될 상기 기판의 위치(position) 및/또는 방향(orientation)을 조정하는 단계
    를 포함하는,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  2. 제1항에 있어서,
    사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지를 상기 기준 기판의 상기 이미지에 등록하는 상기 단계는,
    상기 기준 기판의 상기 이미지로부터 기준 특징점 세트(reference feature point set)를 구성하는 복수의 특징점(feature points)을 추출하는 단계;
    사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지로부터 등록 특징점 세트(registration feature point set)을 구성하는(constitute) 복수의 특징점을 추출하는 단계; 및
    상기 등록 특징점 세트(registration feature point set)가 상기 기준 특징점 세트와 실질적으로 일치하도록 상기 등록 특징점 세트를 상기 기준 특징점 세트에 등록하는 단계
    를 포함하는,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 특징점은,
    스팟(spots) 및/또는 코너(corners)를 포함하는,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 등록 특징점 세트는,
    ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 상기 기준 특징점 세트에 등록되는,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 상기 등록 특징점 세트를 상기 기준 특징점 세트에 등록하는 상기 단계는,
    상기 등록 특징점 세트의 각 등록 특징점에 대해, 상기 등록 특징점에 가장 가까운 기준 특징점을 상기 기준 특징점 세트로부터 선택하는 단계;
    상기 각 등록 특징점과 상기 대응하는 가장 가까운 기준 특징점 사이의 최소 평균 거리(minimum mean distance)로 강체 변환(rigid transformation)을 계산하고, 오프셋 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 등록 특징점 세트에 상기 오프셋 파라미터를 적용하여 새로운 변환점 세트(new transformation point set)를 계산하는 단계; 및
    상기 변환점 세트와 상기 기준 특징점 세트 사이의 평균 거리가 미리 설정된 임계값(preset threshold)보다 작을 때까지 반복을 수행하여 등록이 완료되는 단계
    를 포함하는,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 등록 특징점 세트 내의 각 등록 특징점에 대해, 상기 기준 특징점 세트로부터 복수의 가장 가까운 기준 특징점들을 계산하기 위해 K-D 트리 알고리즘(K-D tree algorithm)을 이용하고,
    상기 복수의 가장 가까운 기준 특징점들은 상기 등록 특징점에 가까운,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 등록 특징점 세트 내의 각각의 등록 특징점에 대해, 상기 등록 특징점에 가까운 기준 특징점 세트에서 복수의 가장 가까운 기준 특징점들을 계산한 후에,
    RANSAC(Random Sample Consensus) 알고리즘을 이용하여 상기 계산된 가장 가까운 기준 특징점들로부터 잘못된(wrong) 기준 특징점을 제거함으로써,
    상기 기준 특징점 세트로부터 상기 등록 특징점에 가장 가까운 기준 특징점을 선택하는 단계
    를 더 포함하는,
    기판 사전 정렬 방법(substrate pre-alignment method).
  8. 기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus)에 있어서,
    포지셔닝 장치(positioning device) - 상기 포지셔닝 장치 상에 올려질(carried on) 사전 정렬될 기판의 위치(position) 및/또는 방향(orientation)을 조정함-;
    상기 포지셔닝 장치 상에 사전 결정 위치(predetermined position) 및 사전 결정 방향(predetermined orientation)으로 위치한 기준 기판(reference substrate)의 이미지 및 상기 포지셔닝 장치 상에 올려질 사전 정렬될 기판의 이미지를 각각 획득하고;
    사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지를 상기 기준 기판의 상기 이미지에 등록하고; 및
    상기 기준 기판의 상기 이미지로부터, 사전 정렬될 상기 기판의 상기 이미지의 오프셋 파라미터(offset parameter)를 계산하도록 구성된,
    이미지 획득 및 분석 장치(image acquisition and analysis device); 및
    상기 이미지 획득 및 분석 장치와 상기 포지셔닝 장치에 각각 연결되고, 상기 포지셔닝 장치를 이용하여 상기 오프셋 파라미터에 기초해 사전 정렬될 상기 기판의 상기 위치(position) 및/또는 상기 방향(orientation)을 조정하도록 구성된 제어 장치(control device)
    를 포함하는,
    기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포지셔닝 장치는 회전 테이블(rotary table) 및 상기 회전 테이블의 일측에 제공된 센터링 메커니즘(centering mechanism)을 포함하고,
    상기 회전 테이블은 사전 정렬될 상기 기판을 고정되도록 유지하고(fixedly retain) 회전(rotate)하도록 구성되고,
    상기 센터링 메커니즘은 사전 정렬될 상기 기판의 중심이 상기 회전 테이블의 회전 중심과 일치하도록 사전 정렬될 상기 기판을 조정하도록 구성된,
    기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센터링 메커니즘은 수평 가이드 트랙(horizontal guide track) 및 상기 수평 가이드 트랙 상에 제공되는 센터링 테이블(centering table)을 포함하고,
    상기 센터링 테이블은 상기 수평 가이드 트랙 상에서 수평으로 이동하도록(move horizontally) 구성된,
    기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 포지셔닝 장치는 상기 회전 테이블의 하부에 제공되는 리프팅 테이블(lifting table)을 더 포함하고,
    상기 리프팅 테이블은 상기 회전 테이블을 들어올리거나(lifting) 내림으로써(lowering) 사전 정렬될 상기 기판의 수직 높이(vertical height)를 조정하도록 구성되는,
    기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 획득 및 분석 장치는,
    이미지 획득 및 계산 모듈(image acquisition and a calculating module)을 위해 구성된(configured for) CCD 카메라를 포함하는,
    기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus).
  13. 제12항에 있어서,
    비전 스위칭 샤프트(vision switching shaft)를 더 포함하고,
    상기 CCD 카메라는 상기 비전 스위칭 샤프트 상에 실장되고(mounted on),
    상기 비전 스위칭 샤프트는 사전 정렬될 상기 기판이 상기 CCD 카메라의 이미징 영역(imaging region) 내에 있도록 상기 CCD 카메라를 이동하도록 구성되는,
    기판 사전 정렬 장치(substrate pre-alignment apparatus).
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 정의된 기판 사전 정렬 장치를 포함하는,
    포토 리소그래피 도구(photolithography tool).
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