KR970003775B1 - 석판 인쇄 시스템의 마스크 로딩용 마스크 트레이 및 마스크 로딩방법 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

석판 인쇄 시스템의 마스크 로딩용 마스크 트레이 및 마스크 로딩방법

제1도 : 본 발명의 X-선 석판 인쇄 시스템에 사용되는 이송기구 및 노출시스템의 부분 단면 측면도.

제2도 : 본 발명의 석판 인쇄기 타입의 각종 부품 상대위치 평면선도.

제3도 : 제2도에 표시된 웨이퍼 설치 및 제거시의 이송기구의 핀 척크부의 상세도.

제4도 : 제3도에 표시된 핀척크와 웨이퍼의 부분단면 평면도.

제5도 : 제3도에 표시된 핀 척크위에 위치할 수 있는 마스크 트레이의 측면도.

제6도 : 제5도에 보인 마스크 트레이의 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

16 : 웨이퍼 조작기구36 : 노출공간

38 : 마스크39 : 진공수단

40 : 웨이퍼42 : 척크

68 : 척크 플레이트92 : 로보트팔

96,98 : 로보트 손가락102 : 예비정렬장치

106 : 연장부114,116,118 : 기둥

121 : 진공수단(40,132를 잡기위한)126,128 : 피스턴 장치

128 : 풀무장치132 : 마스크 트레이

134 : 척크 밑바탕140,142 : 마스크 챤넬

144,146 : 마스크 잡는 수단148,150 : 연장핀

158,160,162 : 다리

본 발명은 석판 인쇄 기계의 작동중 반도체 웨이퍼 형상의 장치를 잡아주는 척크에 관한 것이며 특히 웨이퍼 형상의 장치만큼 크고, 단지 웨이퍼 형상의 장치는 바닥만 접촉하여 웨이퍼 장치를 놓게 할 수 있도록 하는 기구를 가지고 있는 척크에 관한 것이다.

반도체 장치는 포토레지스트(photo resist)로 덮인 반도체 웨이퍼에 일정한 패턴을 만들기 위하여 석판 인쇄기를 사용하여 오랫동안 부분적으로 조립해 왔다. 최근까지도 가시광선이나 자외선이 포토레지스트로 덮인 웨이퍼를 노출시키는 에너지원으로서 사용 되어 왔다. 그러나 최근의 반도체 가공기술의 발달은 종래의 석판 인쇄기로 쉽게 패턴화할 수 있는 것보다 더 작은 특색(feature)을 필요로 했다. 다음 논리적 에너지 원은 X-선이다.

X-선 석판 인쇄기의 일례가 미합중국 특허 제4,870,668호 프랑켈(Frankel) 등의 이름으로 출원된 "석판 인쇄기 간극감지 및 조정장치와 방법"에 있다. 프랑켈 등의 특허에 보이는 기계 타입에서, X-선원은 금속 목표물에 레이저빔을 집중 시키므로서 발생하는 프라즈마로 부터 방출되는 것이었다.

X-레이는 노출공간을 통과하여 노출공간 끝에 있는 마스크로 진행한다.

포토레지스트로 덮인 웨이퍼는 마스크와 노출되는 웨이퍼면 사이에 있는 대단히 적은 간극을 둔채 마스크를 지나 신중한 여러 단계로 이동된다. 프랑켈 등의 특허 X-레이 석판 인쇄기를 사용하여 패턴화할 수 있는 작은 특성의 이점을 살리기 위하여는 대단히 정밀하고 반복조작이 가능한 이송장비, 즉 스텝퍼기구가 필요하고 그 특허에 기술되어 있다. 이러한 장치는 노출시킬 웨이퍼를 잡고 있을 웨이퍼 척크와 동시에 극도로 정확하고 미세한 단계로 척크를 움직이기 위한 다양한 이송수단을 포함하고 있다.

프랑켈 등의 특허 X-레이 석판 인쇄기를 정확하고 정밀하게 사용하기 위하여는 노출되는 웨이퍼의 각 부분을 마스크에 대하여 정밀하게 정열시키는 것이 필요하다. 이것은 대신 마스크가 노출 공간에 제대로 부착되고 웨이퍼가 스텝퍼기구에 놓여지는 것을 필요로 한다. 스텝퍼 기구를 사용함에 있어서 웨이퍼 및 마스크의 손상을 피하기 위하여 주의해야 하며, 특히 스텝퍼 기구의 웨이퍼 척크부에 이들을 놓거나 꺼낼 때 주의해야 한다. 이것은 특히 지극히 다루기 힘든 물건인 마스크에 대하여 그러하다.

프랑켈 등의 특허 제4,870,668호에 기술된 타입의 X-레이 석판 인쇄기에서 요구되는 정밀성 때문에 웨이퍼의 각 부분을 마스크에 대하여 개별적으로 수준을 맞춰 웨이퍼의 평활도의 불완전성을 보완해야 한다.

이러한 정밀성을 요구한다는 관점에서, 웨이퍼를 대단히 조심스럽게 잡을 필요가 있으며, 가능하면 웨이퍼 자체와 같은 크기와 형상의 진공 면적을 갖는 진공 척크로 할 필요가 있다. 이러한 척크는 미합중국 특허 제4,213,698호 훠손(Firtion) 등의 "얇은 공작물을 잡고 평평하게 하는 장치 및 방법"에 나타나 있다.

과거에는 일반적으로 로보트가 웨이퍼를 웨이퍼척에 놓았다. 그러나 자동 또는 로보트 작동은 로보트 팔이 밑으로 부터 웨어퍼를 잡을 수 있게 할 수 있도록 웨이퍼를 올려놓는데 비교적 작은 척크 플레이트를 써야만 했다. 또는 웨이퍼를 양쪽옆이나 위에서 잡았는데 이것은 부분가공된 웨이퍼에 손상을 입히기 때문에 바람직스럽지 못하거나, 웨이퍼를 잡기위해 마련한 특별한 자리를 둠으로서 웨이퍼를 낭비시켰다.

어떤 경우에는 웨이퍼 자체가 웨이퍼 척크 플레이트 위에 미끌어져 들어가 놓이는데 이것은 정렬을 대단히 어렵게 만든다.

상기 훠손 등의 특허 제4,213,698호에서는 척크 플레이트에 웨이퍼를 놓기 위하여 한쌍의 집개를 사용했다. 필요한 것은 더 정확하면서도 덜 손상을 입히면서 웨이퍼 척크에 웨이퍼를 올려놓고 내려놓는 기술 및 장치이다.

과거에는 마스크를 손이나 특수한 마스크 조작 장치로 하나씩 석판 인쇄기에 놓았다.

X-선 마스크와 노출되는 웨이퍼 사이의 중요한 연관성과 공시에 X-선 마스크의 다루기 힘든 성질 때문에 X-선 마스크를 제 위치에 놓고 고정시키는데는 극도의 주의를 기울이지 않으면 안된다. 마스크 변경이나 교환은 틀림없이 웨이퍼 공정상 현저한 지연을 초래하며 특히 마스크를 자주 바꿔야할 때에 그러하다. 만약 마스크 설치를 기계화 시키고자 한다면 마스크 교환은 또한 추가적인 장비를 준비해야 하는 결과를 초래한다. 필요한 것은 노출 공정중 웨이퍼 위치를 잡아주는 기존의 웨이퍼 조작 장치를 이용하며 추가적으로 마스크를 설치하는데 이용될 수 있는 간단한 수단이다.

웨이퍼 조작 및 마스크 조작 장치의 일례가 W. 토마스 노박(W. Thomas Novak)의 미합중국 특허 제4,516,253의 "석판 인쇄 시스템"에 있다. X-선 석판 인쇄기에 마스크를 설치하는데 사용하는 마스크 트레이의 일례가 피터 R. 자크쉬(Peter R. Jaqusch) 등의 미합중국 특허 제4,549,843의 "마스크 설치 장치와 방법 및 카세트"에 있다.

본 발명의 한 목적에 따라, 웨이퍼 형상을 한 장치를 받아들여서 잡을 수 있게 크기와 형상을 갖춘 프랫트홈(platform)과 최소한 세 개의 기둥으로 구성되는, 웨이퍼 형상의 장치를 잡고 운반할 수 있는 장치가 석판 인쇄 시스템에 제공된다. 기둥의 끝은 평판내의 본래 위치와 평판위의 연장된 위치 사이에서 선택적으로 움직일 수 있다. 추가로 그 장치는 방사상 원주상 및 수직으로 움직일 수 있는 팔이 있고 그 끝에 한쌍의 간격이 떨어져 있는 손가락이 있으며, 손가락은 기둥이 연장된 위치에 있을 때 기둥들 주위로 감아 잡을 수 있기에 충분한 만큼 간격이 떨어져 있다. 팔은 밑으로 부터 운반되어 오는 웨이퍼 형상의 장치를 지지하고, 연장된 기둥위에 놓고, 연장된 기둥으로 부터 제거 하도록 작동된다. 기둥은 그 위에 놓인 웨이퍼 형상의 장치를 프랫트홈이 붙잡을 수 있는 위치까지 내리며 또 그러한 웨이퍼 형상의 장치를 팔에 의해서 제거시킬 수 있도록 올리도록 움질일 수 있다.

제1도에서, X-선 석판 인쇄기(10)를 전반적으로 보여주고 있으며 석판 인쇄기(10)의 주요 부분으로서 높은 최고 출력과 높은 반복율 펄스(pulse)를 내는 레이저(laser)(12)와 X-선원(14)과 웨이퍼 조작기구(16)를 포함하고 있다. 레이저(12)는 레이저빔(18)을 발생시켜 거울(20)(22)에 의해 방향을 조절해서 렌즈(24)로 집중시키고 거울(26)에 의해 최종적으로 X-선원(14)으로 향하게 한다. 레이저(12)에서 발생한 레이저빔(18)은 금속 타겟(target)에 집중됐을 때 X-선을 방출시키는 프라즈마가 형성되기에 충분하도록 강렬해야 한다.

X-선원(14)은 진공실(30)내에 있는 카세트 타겟(28)을 갖고 있다. 레이저빔(18)은 진공실(30)의 일부인 레이저빔 구멍(32)을 지나고 타겟(28)상의 초점에 렌즈(24)에 의해 집중되게 한다. 레이저빔(18)의 강도는 타겟(28)의 초점에서 X-선을 방출시키는 프라즈마를 발생시키기에 충분하며 프라즈마는 노출공간(36)으로 X-선을 방출시키게 된다. 노출공간(36)의 넓은 개념이 필립 제이 말로찌(Phillip J. Mallozzi) 등의 미합중국 특허 제4,484,339호에 기술되어 있다.

노출공간(36)의 바닥에 놓여 있는 X-선 마스크(38)는 일정한 X-선(34)은 통과 못하게 하고 나머지 X-선을 통과시켜 노출공간(36)으로 부터 소정의 X-선 패턴을 얻도록 하는 타입이다.

마스크(38)는 어빙 프롯트닉크(Irving Plotnik)의 양수인이 소유한, 유럽 특허 출원 제244,246호로 공보된 "X-선 마스크와 구조"에 기술된 타입일 수 있다.

웨이퍼 조작 기구(16)는 한 번에 웨이퍼의 한 노출 부분이 노출공간(36)의 밑에 위치하도록 하여 X-선(34) 패턴에 노출되도록 반도체 웨이퍼(40)를 척크(42)로 붙잡고 단계적으로 움직이도록 하는 타입이다. 반도체 칩을 조립함에 있어서, 웨이퍼의 각 노출부에 대한 다수의 다양한 작업이 행해진다. 이 작업중의 많은 부분은 각 노출부 분상에 패턴을 노출시킨 후 소정의 방식대로 그 노출된 패턴을 더 가공하는 것이다. 제일차 층을 제외하고는, 각 패턴은 먼저 노출되고 가공된 웨이퍼(40)의 층 위에 노출된다. 완성된 칩이 제대로 작동하도록 하기 위하여 각각의 새로운 노출 부분은 앞선 노출 부분(86)의 위치에 대하여 제대로 정렬되도록 하는 것이 대단히 중요하다.

웨이퍼(40)의 각 부분의 이동과 정렬을 제대로 수행하기 위하여, 웨이퍼 조작 기구(16)는 웨이퍼를 6의 자유도로 움직일 수 있어야 한다.

이 6의 자유도는 3가지의 직선 방향, 즉 X방향 Y방향 Z방향 및 3가지의 각도 방향을 칭한다. 제1도에서 X방향은 오른쪽에서 왼쪽으로, Y방향은 지면에 수직으로, Z방향은 위에 아래로 일 수 있다.

웨이퍼 조작 기구(16)는 평평한 화강암 기초(44)위에서 이동하며 Y단(stage)과 X단이 있다. X단(48)위에 부착되어 있는 것이 부속단(Substage)(50)이며 그 위에 Z방향과 회전운동을 제어하는 기구가 있다. 부속단(50)은 X-단(48)에 부착되어서 X와 Y방향으로 움직인다.

Y단(46)은 화강암 기초(44)에 부착된 가이드(guide)(52)에 의해 정해진 방향으로 화강암 기초(44)에 이동한다. 가이드(52)가 Y방향을 정하면 Y단(46)은 그 정해진 방향에서 가이드(52)를 따라 전후진한다. Y단(46)에는 Y단에 부착된 가이드(54)가 있어서 X방향을 정하며 X단은 공기 베어링(55)위에서 가이드(54)를 따라 이동한다. 부속단(50)은 3개의 받침(56-1)(56-2)(56-3)에 의해 X단(48)위에 위치하는데 각 받침에는 스텝퍼 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)와 센서(60-1)(60-2)(60-3)가 설치되어 있다. 이 세 개의 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)는 독립적으로 작동이 가능하여 Z방향 내에서 부속단(50)의 삼각형 정점의 하나를 올리거나 내릴 수 있다. 각 전동기(58-1)(58-2)(58-3)의 축은 굴곡 피봇트(flexure pivot)(표시안됨)로 정밀하게 안내된다. 세 개의 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)를 함께 작동시키므로서 Z방향의 미소 이동이 가능하다. 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)중의 하나나 두 개를 개별적으로 작동시키므로서 먼저 언급한 각도 변화에 대한 자유도를 얻을 수 있다.

전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)는 X단(48)에 수직 방향으로 경직적으로 부착되어 있다. 이것은 부속단(50)의 각도 변화중 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)의 고정된 구동축에 대한 부속단(50)의 종방향의 근소한 이동이 생기게 한다.

이 종방향 이동을 허용하도록, 부속단(50)에 전동기 어셈블리(58-1)를 연결하는 축에는 어떠한 종방향 이동도 방지 할 수 있도록 설계된 볼과 소켓(ball and socket) 카플링(62)이 있다. 그러나 부속단(50)에 전동기 어셈블리(58-2)를 연결하는 축의 카플링은 볼과 V홈 카플링(64)이며 X나 Y방향 중 한 방향으로만 종방향 이동을 허용하도록 설계되어 있으며, 부속단(50)에 전동기 어셈블리(58-3)을 연결하는 축의 카플링은 볼과 평면 카플링(66)(제3도에 표시됨)으로서 X나 Y방향에 있어서 종방향 이동을 허용하도록 설계되어 있다.

Y단(46)은 통상적인 구동수단(표시안됨)에 의해 신중한 여러 단계로 Y가이드(52)를 따라 이동하고 X단(48)은 유사한 통상적인 구동수단(표시안됨)에 의해 가이드(54)를 따라 이동한다. X단(48)은 X단의 4모서리로 부터 아래로 연장되어 있는 4개의 공기 베어링(55)에 의해 Y단(46)위에 받쳐져 있다. 공기 베어링(55)은 가이드(54)가 정의한 방향으로 화강암 기초(44)를 따라 미끄러진다. 4개의 공기 베어링(55)의 거리를 가능한한 멀리 떨어지게 함으로서, 화강암 기초(44)의 평면상의 근소한 변화가 척크(42)가 잡고있는 웨이퍼(40)의 비교적 작고 반복 가능한 경사상의 변화만 유발시키게 한다. 웨이퍼(40)의 경사위치에 대한 조정은 이하에서 기술하는 장치와 기법에 의해 할 수 있다.

척크(42)는 웨이퍼(40)을 잡기 위한 척크 플레이트(68)를 갖고 있으며 척크 플레이트(68) 밑에는 웨이퍼 인양기구(70)가 있는데 제3도에 두가지에 대한 상세가 표시됐다. Z방향 이동은 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)에 의해 제어되며 0.08마이크론 단위의 단으로 되어 있고 최대범위 400마이크로까지로 되어 있다.

마스크(38)에 대한 웨이퍼(40)의 위치를 제대로 잡기위하여, 척크 센서(74)와 X-선실 센서(76)가 있는데 이들 각각은 척크(42)와 노출공간(36)에 각각의 브라켓(78)(80)에 의해 결합되어 있다. 센서(74)(76)의 상세한 구조와 작동은 앞서 언급한 프랑켈의 미합중국 특허 제4,870,778호에 기술되어 있다.

웨이퍼 조작 기구(16)의 정밀한 X와 Y위치는 간섭계 장치에 의해 결정될 수 있다. 그러한 장치는 종래 기술에서 잘 알려져 있으며 광선 전송장치(표시안됨), Y-거울(82)이나 Z-거울(84)중의 하나와 광선입사장치(표시안됨)를 포함한다. 간섭계 장치는 전송 및 입사된 광선의 누적 도플러 천이를 측정하여 대단히 정밀한 변위를 알아낸다. 일례로 간섭계 장치는 석판 인쇄 시스템(10)에서 X와 Y의 상대적인 거리를 0.02마이크론 단위로 측정할 수 있다. 두 개의 간섭계 장치와 연합된 Y-거울(82)과 X-거울(84)이 웨이퍼(40)와 같은 높이에 대단히 근접하여서 부속단판(50)에 설치된다. 거울(82)(84)을 이 위치에 설치함으로서 정밀한 Z 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)에 의한 경사조정으로 인한 웨이퍼(40) 노출 평면의 어떠한 대응 X와 Y의 종방향 이동도 간섭계로 알아낼 수 있다.

추가하여, 회전 자유도 운동을 하기위한 척크 플레이트(68)를 회전시키는 수단(표시안됨)이 척크판(68)과 결합되어 있다. 이러한 수단은 종래 기술에서 잘 알려져 있는 것이며 마틴 E 리(Martin E. Lee)의 미합중국 특허 제4,444,492호에 기술되어 있다.

이제 제2도에서 선도는 노출될 웨이퍼(40)를 외부 캐리어(external carrier)(86)(88)로 부터 척크 플레이트(68)으로 운반하는데 사용하는 석판 인쇄 시스템(10)의 각종 부품의 상대적인 위치를 보인다. 웨이퍼는 맨 처음 두 웨이퍼 캐리어(86)(88)중의 하나로 잡아서 먼저 언급된 특허 제4,549,843호 같은 데서 보이는 바와 같은 알려진 방식대로 석판 인쇄기(10)에 설치한다. 캐리어(86)(88)는 공기와 같은 것이 석판 인쇄기(10)의 환경내로 들어오는 것과 같은 외부 오염 없이 웨이퍼(40)를 석판 인쇄기(10)로 삽입할 수 있도록 하는 승강기구를 포함할 수도 있다.

추가하여 로보트팔(92)이 있는 로보트 기구(90)가 있다. 로보트팔(92)은 서로 간격이 떨어져서 있는 손가락(96)(98)이 연장되어 있는 U형 손(94)을 가지고 있다. 로보트팔(92)은 안쪽과 바깥쪽 종방향 움직임과 로보트(90)의 중심점(100) 주위 방향 회전을 할 수 있다.

캐리어(86)(88)는 중심점(100)에서 방사상으로 위치해 있어서 팔(92)을 회전시키고 종방향 이동 시키므로서 캐리어(86)(88)에 웨이퍼(40)를 삽입하거나 꺼낼 수 있게 한다.

웨이퍼(40)의 평평한면(104)을 찾아 내어서 이면(104)을 적절한 회전 방향에 위치 시키는 웨이퍼(40) 예비 정렬용의 예비 정렬장치(102)를 포함할 수 있다. 예비 정렬장치(102)의 일례가 닐 에이취 쥬델(Neil H. Judell) 등의 미합중국 특허 제4,457,664호의 "웨이퍼 정렬 장소"에 보인다.

추가하여, 예비 정렬장치(102)는 웨이퍼(40)의 회전중심이 제대로 위치하도록 하여 웨이퍼(40)가 척크 플레이트(68)에 운반되도록 하는 것을 보장 하는데 쓰인다. 또한 예비 정렬장치(102)는 로보트(90)의 중심점(100)에서 방사상으로 위치하여 종방향 및 회전 방향으로 이동하는 팔(92)로 웨이퍼(40)를 그위에 놓거나 제거할 수 있도록 한다.

척크 플레이트(68)는 제2도에 표시한 바와 같이 점선 위치에서 실선 위치로 X 및 Y방향으로 이동할 수 있다. 실선 위치에서는 척크 플레이트(68)는 노출공간(36)밑에 위치하여 웨이퍼(40)가 제대로 노출되게 한다. 실선 위치에 있을 때 웨이퍼(40)는 적절히 노출될 수 있도록 하기 위하여 마스크(38)에 대하여 정렬을 거치게 된다. 이러한 정렬은 로버트 보니(Robert Boni)와 로버트 D. 프랑켈(Robert D. Frankel)의 오늘날자 PCT 출원중인 출원번호 제PCT/US 91/호의 "X-선 석판 인쇄 정렬 시스템"에 기술된 장치로 수행될 수 있을 것이다. 척크 플레이트(68)는 점선 위치에 있을 때 로보트(90)의 중심점(100)과 방사상으로 위치하며 팔(92)의 종방향 이동 거리내에 있어서 웨이퍼(40)를 그위에 놓거나 제거할 수 있다.

제2도에 있어서 웨이퍼(40)를 한 부품에서 다른 부품으로 이동시킴에 있어서 로보트팔(92)은 손(94)이 웨이퍼(40)의 중심 바로밑에 오도록 연장된다. 그리고 로보트(90)는 팔(94)을 들어 그 위치에서 웨이퍼(40)을 들어 올리고 치울필요가 있을 경우에는 팔(92)을 후퇴시킨다. 그 이후 팔(92)은 로보트(90)에 의해 회전하여 다음번 방사상으로 위치한 부품으로 이동하고 팔(92)은 웨이퍼(40)를 다음 부품에 놓기 위하여 연장되고 하강한다. 일반적으로 캐리어(86)(88)나 예비 정렬장치(102)가 로보트(90)의 손(94)이 웨이퍼(40)를 그 위에 놓거나 제거하는 것을 막는 어떤 간섭은 없다. 단지 웨이퍼(40)의 모서리가 캐리어(86)(88)내에 있고 예비 정렬장치(102)의 잡기 척크가 손(94)의 손가락(96)(98) 사이 거리보다 적은 것 뿐이다. 그러나, 웨이퍼(40)를 제대로 잡기위하여 척크 플레이트(68)는 웨이퍼(40)와 최소한 크기가 같도록 만드는 것이 바람직하다. 일례로, 그와 같은 웨이퍼 척크가 먼저 언급된 훠손 등의 미합중국 특허 제4,213,698호에 보인다.

이제 제3도 및 제4도에 척크 플레이트(68)와 웨이퍼 승강 기구(70)의 상세도가 나타나 있다. 웨이퍼 승강 기구(70)는 부속단(50)에 부착되어 있고 웨이퍼 척크 플레이트(68)는 웨이퍼 승강 기구(70)의 맨위에 부착되어 있다. 웨이퍼 척크 플레이트(68)는 다수의 높이가 같고 조밀하게 분포된 연장부(extension)(106)가 있다. 추가하여 연장부(106)의 집단 주위에 연장부(106)와 같은 높이로 연주부분(108)도 되어 있다. 진공 오리피스 또는 전기 접점이, 제5도 및 제6도에 관해서 이후에서 설명 되는 바와 같이, 척크 플레이트(68)로 붙잡을 장치와 연결을 위하여 연주부분(108)에 설치될 수 있다. 진공수단(110)이 척크 플레이트(68)의 구멍(112)에 부착되어 있으며 그것은 내부경로(113)로 연장부(106) 사이공간까지 연장되어 있다. 실제로는 4정도의 다수의 이러한 내부 연장경로(113)가 연장부(106) 사이의 척크 플레이트(68)의 표면 여러 위치에 등간격으로 구멍(112)으로 부터 연장되어 있다. 진공수단(110)은 연주 부분(108)의 한계 내에서 연장부(106) 사이의 모든 공간을 진공으로 하는 작업을 한다. 이와 같이 해서 웨이퍼(40)가 웨이퍼척(68)위에 놓여서 연주 부분(108)위에 정렬되었을 때 밑의 진공부와의 압력차에 의해서 그 자리에 고정된다. 추가하여 연장부(106) 주위 및 연주부분(108)내의 진공공간은 웨이퍼(40)를 어느 정도 까지는 곧게 퍼지도록 하기도 한다.

기구(70)에는 세 개의 기둥(114)(116)(118)이 있어서 이것은 웨이퍼 척크(68)의 대응하는 구멍(120)(122)(124) 속으로 연장되어 있다. 기둥(114)(116)(118) 각각은 피스턴판(126)에 부착되어 있으며 그 피스턴판(126)은 또 풀무장치(12)의 상부를 형성한다. 가압장치(표시안됨)가 풀무장치(128)에 연결되어 압력이 가해졌을때는 풀무장치(128)를 수직 방향으로 선택적으로 팽창하게 하고 압력을 제거하면 수직 방향으로 수축하게 한다. 풀무장치(128)가 팽창하면 판(126)은 위로 밀려 올라가서 기둥(114)(116)(118)을 올린다. 기둥(114)(116)(118)의 길이는 풀무장치(128)가 수축됐을 때는 기둥(114)(116)(118)이, 제3도의 실선 단면부가 보이는 바와 같이, 기계가공된 연장부(106)와 연주 부분(108)의 윗면에 의해 형성된 척크판의 윗면 밑에 오도록 선택된다. 그러나 풀무장치(128)가 팽창했을 때는 기둥(114)(116)(118)은 제3도 점선으로 보인 바와 같이 척크 플레이트(68)의 윗면 보다 훨씬 위로 올려진다.

추가하여 기둥(114)(116)(118) 사이의 간격은 로보트팔(92)의 손가락(96)(98)이 연장됐을 때 기둥 모두를 완전히 감싸 잡을 수 있도록 선택되었다. 또한 기둥(114)(116)(118)은 웨이퍼(40)가 척크 플레이트(68)위에 위치했을 때의 무게중심(130) 주위에 삼각형, 바람직하게는 정삼각형의 정점에 위치한다. 이와 같이 풀무장치(128)가 팽창했을 때 기둥(114)(116)(118)은 연장된다. 만약 웨이퍼(40)가 웨이퍼 척크 플레이트(68)위에 있고 기둥(114)(116)(118)이 올려져야 할 때에는, 웨이퍼(40)의 밑과 연장부(106) 주위의 공간에 사이에 있는 진공이 풀리고 웨이퍼(40)는 올려진다. 중공 중심(121)이 각 기둥(114)(116)(118)에 마련되어 웨이퍼(40)가 기둥(114)(116)(118) 위에서 올려질 때에 웨이퍼(40)를 더 잘잡고 있기 위하여 진공수단(표시안됨)으로 진공을 만들 수 있다. 이때 로보트팔(92)의 손가락(96)(98)을 웨이퍼(40)의 바닥 바로 밑 기둥(114)(116)(118) 주위에 갖다 놓는다. 그 이후 구멍(121)내의 진공을 풀고 손가락(96)(98)이 있는 로보트팔(92)이 올라가서 웨이퍼(40)를 척크 플레이트(68)와 기둥(114)(116)(118)으로 부터 떼어낸다. 척크 플레이트(68)위에 웨이퍼(40)를 놓고자 한다면, 웨이퍼(40)를 로보트팔(92)의 손가락(96)(98)으로 제3도의 점선으로 보인 위치까지 옮겨 기둥(114)(116)(118)위에 내려 놓는다. 그리고 나서 기둥(114)(116)(118)의 중공중심(121)을 진공으로 만들고 풀무장치(128)를 수축시키므로서 기둥(114)(116)(118)을 낮춰서 웨이퍼(40)가 웨이퍼 척크(68)의 연주 부분(108)과 연장부(106)위에 놓이게 한 후 진공 수단(110)을 가동시켜서 잡고 있을 수 있다.

이제 제5도와 제6도에 있어서 마스크 트레이(132)를 보이는데 이것은 X-선 마스크(38)가 노출공간(36)의 바닥에 부착되어 있을 때 X-선 마스크(38)을 붙잡고 있는데 사용된다. 마스크 트레이(132)는 웨이퍼 조작 기구(16)의 척크 플레이트(68)로 정상시 붙잡고 있는 웨이퍼(40) 크기와 같게 만든다. 예를 들면 마스크 트레이(132)의 밑바탕(134)은 직선 절단부(104)가 있는 6인치(15.24cm)원으로 만들어 제3도와 제4도에 보인 척크 플레이트(68)에 꼭맞는 크기로 만들 수 있다. X-선 마스크(38)는 지지링(136)이 있는데 이 링(ring)(136)구멍을 가로질러서 얇은 패턴화한 박막(138)이 있다. 일반적으로, 이 지지링(136) 대략 3인치(대략 7.62cm)의 외경이며 박막(138)은 대략 1인치(대략2.54cm)의 직경 일 수 있다. 마스크(38)의 조립은 먼저 언급한 공보된 유럽 특허출원 출원번호 제244,246호에 상세히 기술되어 있다.

지지링(136)은 직경상 정반대쪽 외측표면에 설치되어 있는 두 개의 종방향 챤넬(140)(142) 있다. 마스크 트레이 밑바탕(134)위에는 마스크(38)가 마스크 트레이(132)위에 놓였을 때 챤넬(140)(142)과 협동하고 챤넬(140)(142)에 꼭 맞게 되어 있는 각각의 연장핀(pin)(148)(150)이 있는 한쌍의 마스크 잡는 기구(144)(146)가 놓여있다. 마스크 잡는 기구(144)의 연장핀(148)은 일반적으로 고정적이다. 마스크 잡는 기구(146)의 연장핀(150)은 압축공기 또는 전기적인 솔레노이드 수단(152)에 의해 종방향으로 움직일 수 있어서 두 개의 다른 위치중 한곳에 놓을 수 있다.

연장핀(150)의 제일 위치는 챤넬(142)로 고정되어서 마스크 플레이트(132)에 마스크(38)을 확고히 고정되게 하며 이것이 본래 위치이다. 연장핀(150)의 제2위치는 챤넬(142)로 부터 완전히 떨러진 곳이다. 잡는 기구(146)는 유동경로(146)를 거쳐 척크 플레이트(68)위의 연주부분(108)에 있는 대응하는 오리피스에 연결되어 있는 진공 오리피스(157)에 결합될 수 있다. 정상시에는 기구(146)내의 스프링이 핀(148)을 전방으로 밀고 있다. 유동경로(156)을 거쳐 진공을 가하면 핀(148)은 전방 제일 위치에서 완전히 떨어진 제2위치로 이동한다. 이점에서 핀(152)는 전도성 끝부분 마개(155)에 접촉하여 전선(154)을 통해 접점(156)으로 전류가 흘러 밑바탕(134) 외부의 감시수단(표시안됨)으로 간다. 감시수단은 핀(150)이 완전히 후퇴했는지를 감지하여 결과로 마스크(38)가 설치 태세가 되었는지를 감지한다. 감시수단은 척크 플레이트(68)의 연주부분(108)위의 대응접점(표시안됨)으로 부터 오는 접점(156)을 통하여 전선(154)과 결합될 수 있다.

마스크(38)의 지지링(136)은 마스크 트레이(132)에 위에 놓여져서 밑바탕(134)으로 부터 위로 연장된 3개의 다리(158)(160)(162)로 받쳐진다.

다리(158)(160)(162)는 박막(138)의 어떤 패턴도 밑바탕(134)에 닿는 것을 방지할 수 있는 충분한 길이가 되도록 설계됐으며 지지링(136)을 접촉하되 패턴화된 박막(138)은 접촉하지 않도록 위치한다.

마스크 트레이(132)는 마스크(38)를 노출공간(36)에 부착시키거나 마스크(30)를 노출공간(38)으로 부터 제거하는데 사용될 수 있다. 마스크 트레이(132)를 마련 하므로서 위에 기술한 기존의 웨이퍼 조작 기구(16)는 마스크를 운반 하는데도 이용될 수 있다. 이것은 종래 기술 시스템에서는 전형적인 특별한 마스크 조작장치를 제거시킨다. 노출공간(36)에 마스크(38)을 부착시키기 위하여는, 적절한 마스크를 골라내는 것으로 부터 시작하여 마스크 트레이(132)에 부착하고 연장핀(148)(150)이 챤넬(140)(142)에 튼튼하게 마스크 트레이(132)를 잡고 있도록 한다.

실제에 있어서는 마스크(38)과 비슷한 많은 마스크 하나 하나를 그들 자신의 마스크 트레이(132)에 저장할 것이다. 그러므로 각각 다른 마스크(38)는 자신의 마스크 트레이(132)에 손으로 단한번 부착시킬 뿐이다. 또한 마스크(38)와 유사한 여러 가지 마스크가 캐리어(86)(88)와 같은 캐리어에 저장되고, 노출공간(36)에 특정한 마스크를 설치하고 싶을때는 제2도와 같이 캐리어(86)(88)을 꺼내서 인쇄기(10)에 위치시킨다. 특정 마스크(38)가 캐리어의 어느 홈에 저장됐는지를 알아 내므로서 인쇄기(10)에 명령을 주어 로보트팔(92)이 원하는 마스크(38)를 찾아내어 예비 정렬장치(102)로 운반하게 한다.

마스크 트레이(132)의 밑바탕(134)이 제대로 예비정렬된후, 이것을 웨이퍼(40)를 운반할때 앞서 기술했던 방법으로 척크 플레이트(68)로 운반한다. Z방향 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)를 내리고 척크 플레이트(68)을 X 및 Y방향으로 이송시켜 마스크(38)가 노출공간(36)의 바닥에 삽입하기에 적절히 정렬되도록 한다. 이때 Z방향 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)를 가동시켜 부속단(50)을 올려 마스크(38)가 노출공간(36)쪽으로 움직이도록 한다.

유동경로(156)를 진공으로 만든후, 연장핀(50)을 제2위치로 후퇴시켜 마스크(38)를 풀고 수직방향으로 움직인다. 이때 노출공간(36)위에 마스크(38)를 잡고 있는 진공수단(39)을 작동시키고 Z방향 전동기 어셈블리(58-1)(58-2)(58-3)가 부속단(50)을 계속 올리면 마스크(38)는 노출공간(36)에 대하여 끌려들어가 제자리로 간다. 사실에 있어서는 마스크(38)는 밑바탕(134)에서 노출공간(36)으로 최종의 5-6마이크론을 실제로 도약해 들어간다.

이점에서 마스크(38)는 노출공간에 설치된다. 이제 마스크 플레이트(132)를 제거하고 캐리어(86)(88)에 다시 갖다 놓을 필요가 있다.

웨이퍼 조작 기구(16)를 되돌려 놓기 위하여는 마스크 설치 절차의 반대로 하는 것은 불가능하다. 왜냐하면 기구(144)(146)가 밑으로 연장된 마스크(38)에 접촉할 것이기 때문이다. 이러한 접촉을 피하기 위하여 웨이퍼 조작 기구(16)의 되돌림은 연장핀(150)을 완전히 후퇴시키고 웨이퍼 조작 기구(16)을 약간 X-방향으로 이동시켜 챤넬(140)(142)로 부터 두 연장핀(148)(150)을 풀어줌으로서 시작하도록 한다. 그리고 나서 웨이퍼 조작 기구(16)는 제2도에 표시한대로 X-방향으로 옮겨 점선위치로 가게하여 마스크 트레이(132)가 캐리어(86)(88)로 되돌아 갈 수 있도록 한다.

마스크(38)를 노출공간(36)으로 부터 제거하고 싶을때는 방금 기술한 절차를 반대 순서로 한다.

Claims (3)

1. 석판 인쇄 시스템(10)에 있어서, 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 받아 들여서 잡도록 크기와 형상이 되어 있는 플랫트홈(68)과, 그 끝이 상기판(68)내의 본래 위치와 상기 플랫트홈(68)위의 연장된 위치 사이에서 선택적으로 움질일 수 있는 최소한 3개의 기둥(114)(116)(118)과, 그 끝에 상기 기둥(114)(116)(118)이 상기 연장되어 있는 위치에 있을 때 상기 기둥(114)(116)(118)을 감싸 쥘수 있기에 충분한 간격이 떨어져 있는 한쌍의 손가락(96)(98)이 있는 방사상으로, 원주 방향으로 또 수직 방향으로 움직일 수 있으며 밑으로 부터 운반되어 오는 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 지지하고, 상기 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 상기 연장된 기둥(114)(116)(118)위에 놓고, 상기 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 상기 연장된 기둥(114)(116)(118)으로 부터 제거하는 팔(92)과; 그 위에 놓인 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 상기 플렛트홈(68)이 잡을 수 있는 위치까지 내리고 그와 같은 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 상기 팔(92)에 의해 제거될 수 있게 올리도록 움직일 수 있는 상기 기둥(114)(116)(118)으로 특징지워지는 웨이퍼 형상의 장치를 잡고 운반하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기둥(114)(116)(118)의 각각은 상기 연장된 위치에 있을 때 상기 웨이퍼 형상의 장치(40)(132)를 잡기 위한 진공수단(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템에 있어서 웨이퍼 형상의 장치를 잡고 운반하기 위한 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기둥(114)(116)(118)은 상기 플랫홈(68)의 중심 주위에 위치한 것을 특징으로 하는 석판 인쇄 시스템에 있어서 웨이퍼 형상의 장치를 잡고 운반하기 위한 장치.