KR101232611B1 - 정렬계를 이용한 계측 시스템 및 위치 계측 방법 - Google Patents

정렬계를 이용한 계측 시스템 및 위치 계측 방법 Download PDF

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Abstract

정렬계를 이용하여 기판(또는 반도체 웨이퍼) 등 작업 대상물의 위치와 자세를 계측하기 위한 시스템 및 그 방법을 제안한다.
이동 테이블에 새겨진 기준 마크를 이용하여 정렬계의 위치를 구하고, 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크가 정렬계의 화상 영상 내에 위치하도록 이동 테이블을 이송시켜 정렬 마크의 위치를 계측한다. 이후 정렬계의 위치와 정렬계에서 계측한 정렬 마크의 위치에 따라 작업 대상물의 위치 및 자세를 정확히 계측함으로써 작업 대상물의 가공/제조/검사 등을 수행하는 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.

Description

정렬계를 이용한 계측 시스템 및 위치 계측 방법{INSTRUMENTATION SYSTEM USING ALIGNMENT SCOPE AND METHOD FOR INSTRUMENTATION POSITION}
정렬계를 이용하여 기판(또는 반도체 웨이퍼) 등 작업 대상물의 위치와 자세를 계측하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 평판 디스플레이 패널(FPD; Flat Panel Display)을 구성하는 기판(또는 반도체 웨이퍼) 등의 작업 대상물(work piece)을 가공/제조/검사하기 위한 분야에서 작업 대상물에 대하여 가공/제조/검사 등을 수행하기 위해서는 사전에 작업 대상물의 위치와 자세를 알아야 한다. 이를 위해 현미경 광학계(micro-scope system)와 같은 정렬계(alignment scope)를 이용하여 작업 대상물의 위치와 자세를 계측한다.
이와 같이, 정렬계를 이용하여 작업 대상물의 위치와 자세를 계측하고자 하는 경우, 정렬계는 작업 대상물이 올려지는 이동 테이블에 대해 가로 방향과 세로 방향이 일치하도록 장착해야 작업 대상물의 위치와 자세 정보를 정확히 계측할 수 있다.
그러나, 실제 정렬계를 설치하게 되면 일반적으로 설계대로 즉, 이동 테이블에 대해 가로 방향과 세로 방향이 일치되게 장착되지 않는다. 따라서 실제 장착된 정렬계의 위치를 우선 알아야 한다. 특히, 작업 대상물의 위치와 자세 정보를 빠른 시간 내에 계측하기 위하여 복수 개의 정렬계를 설치하는 경우에는 각 정렬계의 위치를 알아야 작업 대상물의 위치와 자세를 정확히 계측할 수 있게 된다.
복수 개의 정렬계를 이용하여 기판(또는 반도체 웨이퍼) 등 작업 대상물의 위치와 자세를 계측하기 위한 시스템 및 위치 계측 방법을 제안하고자 한다.
이를 위해 본 발명의 일 측면은 이동 테이블에 올려진 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 방법에 있어서, 정렬계를 이용하여 이동 테이블에 새겨진 기준 마크의 위치를 계측하고; 기준 마크가 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치하도록 이동 테이블을 이송시켜 상기 정렬계의 위치를 구하고; 정렬계를 이용하여 작업 대상물의 화상 정보를 취득하고; 이동 테이블의 위치, 정렬계의 위치 및 정렬계에서 취득한 화상 정보를 이용하여 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 취득하고; 취득한 정렬 마크의 위치를 이용하여 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 것을 포함한다.
이동 테이블은 X방향, Y방향으로 이동하는 2자유도(X, Y)를 가진다.
정렬계는 X방향, Y방향, Z방향으로 이동하는 3자유도(X, Y, Z)를 가진다.
또한, 정렬계는 하나 이상 설치되는 것이 바람직하다.
정렬 마크의 위치를 취득하는 것은, 정렬계가 복수 개인 경우, 각 정렬계의 위치와 복수 개의 정렬계에서 취득한 화상 정보를 순차적으로 처리하여 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 취득하는 것이다.
작업 대상물의 화상 정보를 취득하는 것은, 기준 마크가 정렬계의 화상 영상 내에 위치하도록 이동 테이블을 이송시켜 정렬계의 설치 오차를 구하고; 설치 오차를 가지는 정렬계에서 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 기준 마크의 위치를 계측하여 작업 대상물의 화상 정보를 취득하는 것을 포함한다.
정렬계의 위치를 구하는 것은, 기준 마크의 위치가 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치하였을 때 스테이지의 피드백 신호를 통해 이동 테이블의 위치를 취득하여 정렬계의 위치를 구하는 것이다.
정렬 마크의 위치를 취득하는 것은, 이동 테이블의 위치, 정렬계의 위치 및 정렬계에서 취득한 화상 정보를 통해 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치 좌표를 취득하는 것이다.
작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 것은, 정렬 마크의 위치 좌표를 2개 이상 취득하여 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 의한 계측 시스템은, 작업 대상물을 이송시키는 이동 테이블; 이동 테이블에 새겨진 기준 마크의 위치를 계측하는 정렬계; 기준 마크가 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치하도록 이동 테이블을 이송시켜 정렬계의 위치를 구하고, 정렬계를 이용하여 작업 대상물의 화상 정보를 취득한 후 정렬계의 위치와 정렬계에서 취득한 화상 정보를 이용하여 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 취득하고, 취득한 정렬 마크의 위치를 이용하여 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 제어부를 포함한다.
정렬계는 기준 마크와 정렬 마크의 위치 좌표를 계측하는 스코프이다.
제어부는 기준 마크가 정렬계의 화상 영상 내에 위치하도록 이동 테이블을 이송시켜 정렬계의 설치 오차를 구하고, 설치 오차를 가지는 정렬계에서 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 기준 마크의 위치를 계측하여 작업 대상물의 화상 정보를 취득한다.
또한, 제어부는 기준 마크의 위치가 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치하였을 때 스테이지의 피드백 신호를 통해 이동 테이블의 위치를 취득하여 정렬계의 위치를 구한다.
또한, 제어부는 이동 테이블의 위치, 정렬계의 위치 및 정렬계에서 취득한 화상 정보를 통해 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치 좌표를 취득한다.
또한, 제어부는 정렬 마크의 위치 좌표를 2개 이상 취득하여 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 것이 바람직하다.
제안된 정렬계를 이용한 계측 시스템 및 위치 계측 방법에 의하면, 복수 개의 정렬계를 이용하여 기판(또는 반도체 웨이퍼) 등 작업 대상물의 위치와 자세를 빠른 시간 내에 정확히 계측함으로써 작업 대상물의 가공/제조/검사 등을 수행하는 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템의 동작 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에 설치된 복수 개의 정렬계 중 k번째 정렬계에서 계측된 마크 위치를 나타낸 제1도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에 설치된 복수 개의 정렬계 중 k번째 정렬계에서 계측된 마크 위치를 나타낸 제2도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에서 기준 마크를 이용하여 정렬계의 설치 오차를 구하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에서 기준 마크를 이용하여 정렬계의 위치를 구하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에서 복수 개의 정렬계를 이용하여 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 구하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템의 동작 개념도이다.
도 1 및 도 2에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템(10)은 작업 대상물(웨이퍼, 글라스 등 소정의 패턴을 형성하고자 하는 모든 시료: W)이 올려지는 이동 테이블(100)과, 이동 테이블(100)의 상부에 설치되어 이동 테이블(100) 위에 올려진 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측하기 위한 복수 개의 정렬계(140)를 포함한다. 복수 개의 정렬계(140)는 X방향, Y방향, Z방향으로 이동 가능하게 겐트리(170)에 설치된다. 정렬계(140)의 3자유도(X, Y, Z)는 가장 일반적이고 복잡한 경우이며, 몇 개의 자유도를 구속하는 특수한 경우를 포함한다. 예를 들어, X방향, Y방향 또는 Z방향 등의 여러 조합을 이룰 수 있다.
겐트리(170)에는 X방향, Y방향 또는 Z방향으로 이동하는 가이드 바 형태의 이동 부재(171, 172, 173)가 설치되고, 이동 부재(171, 172, 173)에는 복수 개의 정렬계(140)가 결합되어 복수 개의 정렬계(140)를 X방향, Y방향 또는 Z방향으로 각각 이동 가능하게 한다.
이와 같이, 각 정렬계(140)는 이동 부재(171, 172, 173)의 동작에 따라 X방향, Y방향, Z방향으로 이동하는 3자유도(X, Y, Z)를 가지며, 작업 대상물(W)이 올려지는 이동 테이블(100)은 스테이지(110)의 동작에 따라 X방향과 Y방향으로 이동하는 2자유도(X, Y)를 가진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템의 제어 구성도이다.
도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템(10)은 스테이지(110), 복수 개의 정렬계(140), 마크 촬상부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
스테이지(110; stage)는 작업 대상물(W)을 이동 테이블(100) 위에 올려 놓고 X방향과 Y방향으로 이송하는 장치로, 이동 테이블(100)에 새겨진 기준 마크(FM; Fiducial Mark) 또는 정렬 마크(Algin Mark)가 정렬계(140)의 화상 영상(F.O.V:Field Of View)내에 위치하도록 제어부(160)의 지시에 따라 이동 테이블(100)을 이송시킨다.
복수 개의 정렬계(140)는 스테이지(110)의 상측에 마련되어 있고, 이동 테이블(100)에 새겨진 기준 마크(FM)와 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM; align mark)의 위치를 계측하는 스코프(ASU; Alignment Scope Unit)이다.
마크 촬상부(150)는 정렬계(140)의 상측에 마련되어, 이동 테이블(100)에 새겨진 기준 마크(FM)와 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)를 촬상하고, 촬상된 영상을 제어부(160)로 전송한다. 이때, 제어부(160)의 지시에 따라 마크 촬상부(150)를 통해 기준 마크(FM)와 정렬 마크(AM)가 촬상될 때까지 스테이지(110)의 이동이 제어된다.
제어부(160)는 이동 테이블(100)에 새겨진 기준 마크(FM)를 이용하여 각 정렬계(140)의 위치를 구하고, 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)가 정렬계(140)의 화상 영상(F.O.V:Field Of View) 내에 위치하도록 이동 테이블(100)을 이송시켜 각 정렬계(140)를 통해 정렬 마크(AM)의 위치를 계측한다. 이후 각 정렬계(140)의 위치와 각 정렬계(140)에서 계측한 정렬 마크(AM)의 위치에 따라 작업 대상물(W)의 위치 및 자세를 계측한다.
이하에서는 복수 개의 정렬계(140)를 설치한 계측 시스템(10)에서 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측하는 방법을 설명하도록 한다.
작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측하기에 앞서 각 정렬계(140)의 설치 오차에 따른 기준 마크(FM)의 위치와 각 정렬계(140)의 위치를 알아야 한다.
먼저, 각 정렬계(140)의 설치 오차에 따른 기준 마크(FM)의 위치를 구하는 방법을 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에 설치된 복수 개의 정렬계 중 k번째 정렬계에서 계측된 마크 위치를 나타낸 제1도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에 설치된 복수 개의 정렬계 중 k번째 정렬계에서 계측된 마크 위치를 나타낸 제2도면이다.
도 4 및 도 5에서, k번째 정렬계(140)의 화상 영상(F.O.V:Field Of View)에서 이동 테이블(100)에 새겨진 기준 마크(FM)를 계측하는데, 기준 마크(FM)를 계측하기 위하여 정의된 물리량은 아래와 같다.
Σ S (X S , Y S )는 스테이지(110)의 동체 고정 좌표계(이하, 스테이지 좌표계라 한다)이다.
Σ ASU (Σ V )는 k번째 정렬계(140; ASU)의 동체 고정 좌표계(이하, 화상 좌표계라 한다)이다.
여기서, k는 0, 1, 2 .... 이다.
도 4는 k번째 정렬계(140)가 이상적으로 장착된 경우를 나타낸 것으로, k번째 정렬계(140)가 스테이지 좌표계(Σ S )와 자세가 일치하게 장착된 즉, 정렬계(140)의 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00001
k)가 0인 이상적인 경우를 나타낸 것이다.
도 5는 k번째 정렬계(140)가 일반적으로 장착된 경우를 나타낸 것으로, k번째 정렬계(140)가 스테이지 좌표계(Σ S )에 대해 조립 및 장착 시 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00002
k)의 각도를 가지고 장착된 경우를 나타낸 것이다.
일반적으로, 각 정렬계(140)는 도 4에 도시한 바와 같이 스테이지 좌표계(Σ S )와 자세가 일치하게 장착되지 않고, 도 5에 도시한 바와 같이 스테이지 좌표계(Σ S )를 기준으로 할 때 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00003
k)의 각도로 회전하여 장착된다.
이러한 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00004
k)로 각각의 정렬계(140)에서 이동 테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 정확히 계측할 수 없기 때문에 k번째 정렬계(140)를 장착할 때 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00005
k)를 구해야 하는데, 이를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에서 기준 마크를 이용하여 정렬계의 설치 오차를 구하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6에서, 정렬계(140)는 복수 개의 정렬계(140) 중 k번째 정렬계라고 가정한다.
이동 테이블(100) 위에 새겨진 기준 마크(FM)를 k번째 정렬계(140)의 화상 영상(F.O.V:Field Of View)내에 위치하도록 이동 테이블(100)을 이송시키면서 k번째 정렬계(140)의 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00006
k)를 구한다.
이러한 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00007
k)는 k번째 정렬계(140)에서 획득한 화상 영상(F.O.V:Field Of View)에서 각 방향(i, j)에 대한 단위 환산 계수(Si, Sj)로 설명할 수 있다.
먼저, 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00008
k)가 0인 이상적인 경우 k번째 정렬계(140)에서 계측된 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 기준 마크(FM)의 위치( AUSk d)는 아래의 [수학식 1]과 같이 정의한다(도 4 참조).
[수학식 1]
Figure 112010051610536-pat00009
[수학식 1]에서, i는 0~I, j는 0~J인 픽셀 인덱스(pixel index)이고, Si, Sj는 i, j 방향의 스케일 벡터[nm/pixel]이다.
다음, 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00010
k)가 0이 아닌 일반적인 경우 k번째 정렬계(140)에서 계측된 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 기준 마크(FM)의 위치 즉, k번째 정렬계(140)에서 취득한 화상 정보( S d)는 아래의 [수학식 2]와 같이 정의할 수 있다(도 5 참조).
[수학식 2]
Figure 112010051610536-pat00011
[수학식 2]에서,
Figure 112010051610536-pat00012
k는 k번째 정렬계(140)의 설치 오차이고,
Figure 112010051610536-pat00013
이다.
이와 같이, 복수 개의 정렬계(140)는 일반적으로 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00014
)의 각도를 가지고 각각 장착된다.
단, 본 발명의 일 실시예에서는 편의상 k번째 정렬계(140)에서 획득된 화상 영상이 직관적으로 위에서 바라보는 것과 같은 방향이라고 가정한다. 만일 빔 스프리터(beam splitter), 미러(mirror) 등 광학 장치를 통해 이미지의 방향이 반사(mirroring)된 경우는 그 방향을 고려하여 부호(+/-)를 반영하여야 한다.
다음에는, 각각의 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00015
)를 가지고 장착된 복수 개의 정렬계(140)의 위치를 구하는 방법을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에서 기준 마크를 이용하여 정렬계의 위치를 구하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7에서, 정렬계(140)는 복수 개의 정렬계(140) 중 0번째 정렬계(140)와 k번째 정렬계(140)를 사용하며, 0번째 정렬계(140)와 k번째 정렬계(140)는 각각
Figure 112010051610536-pat00016
0,
Figure 112010051610536-pat00017
k의 설치 오차를 가지고 있다고 가정한다.
먼저, 이동 테이블(100) 위에 새겨진 기준 마크(FM)를 k번째 정렬계(140)의 화상 영상(F.O.V:Field Of View)내에 위치하도록 이동 테이블(100)을 이송시킨다. 기준 마크(FM)의 위치가 k번째 정렬계(140)의 화상 영상(F.O.V:Field Of View)의 중심에 위치하였을 때 스테이지(110)의 피드백 신호를 통해 이동 테이블(100)의 위치를 취득하여 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 k번째 정렬계(140)의 중심 위치( S Pk)를 구한다.
위와 동일한 방법으로 0번째 정렬계(140)의 중심 위치( S P0)를 구한다.
이와 같이, k번째 정렬계(140)의 설치 오차(
Figure 112010051610536-pat00018
k)에 따른 기준 마크(FM)의 위치( S d)와 k번째 정렬계(140)의 중심 위치( S P0)를 구하면, k번째 정렬계(140)를 이용하여 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)의 위치를 취득할 수 있게 된다. 이를 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 계측 시스템에서 복수 개의 정렬계를 이용하여 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 구하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8에서, k번째 정렬계(140)에서 계측된 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 정렬 마크(AM)의 위치( S r k)는 아래의 [수학식 3]과 같이 정의한다.
[수학식 3]
Figure 112010051610536-pat00019
[수학식 3]에서, S Pk는 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 k번째 정렬계(140)의 중심 위치로, 도 7을 통해 이미 알고 있는 값이다.
위의 [수학식 3]을 이용하여 k번째 정렬계(140)에서 계측된 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( S r ik)도 아래의 [수학식 4]와 같이 구할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112010051610536-pat00020
[수학식 4]에서, k는 0, 1, 2....번째의 정렬계(140)를 의미하고, i는 1, 2, 3....번째의 정렬 마크(AM)를 의미한다.
따라서, [수학식 4]에서 구한 k번째 정렬계(140)에서 계측된 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( S r ik)를 이용하여 작업 대상물(W)의 위치 및 자세를 계측한다.
이를 위해, 우선 Σ O , Σ M 의 물리량을 정의한다.
Σ O (X O , Y O )는 이동 테이블(100)에 놓여진 작업 대상물(W)의 위치 및 자세 취득을 위한 기준 좌표계로, 이동 테이블(100)에 마련되어 있다.
Σ M (X M , Y M )는 이동 테이블(100)의 동체 고정 좌표계(이하, 이동 좌표계라 한다)이다. Σ M 의 중심은 이동 테이블(100) 위에 있는 임의의 점으로, Σ M 의 중심은 설계상의 의미있는 위치일 수 있으며 기준 마크(FM)일 수도 있다.
따라서, k번째 정렬계(140)에서 계측된 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( S r ik)는 이동 좌표계(Σ M )에 대한 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( S r ik)로 아래의 [수학식 5]와 같이, 정의된다.
[수학식 5]
Figure 112010051610536-pat00021
[수학식 5]에서, S r M은 스테이지 좌표계(Σ S )에 대해 이동 테이블(100) 위에 있는 임의의 위치로, 스테이지(110)의 피드백 신호를 통해 측정된다. M r i는 이동 좌표계(Σ M )에 대해 계측된 i번째 정렬 마크(AM)의 위치이다.
따라서, 이동 좌표계(Σ M )에 대해 계측된 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( M r i)를 정의하면 아래의 [수학식 6]과 같다.
[수학식 6]
Figure 112010051610536-pat00022
결론적으로, [수학식 6]을 통해 기준 좌표계(Σ O )로 이동 좌표계(Σ M )를 정의한 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( O r i)를 아래의 [수학식 7]과 같이 취득할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112010051610536-pat00023
[수학식 7]에서, S r M은 스테이지(110)의 피드백 신호를 통해 취득한 이동 테이블(100)의 위치이고, ( S P0 + 0 Pk)는 각 정렬계(140; 예를 들어, k번째 정렬계)의 위치( S Pk)이며, R(
Figure 112010051610536-pat00024
k)
Figure 112010051610536-pat00025
AUSk d i는 각 정렬계(140; 예를 들어, k번째 정렬계)에서 취득한 화상 정보( S d)이다.
[수학식 7]과 같이, 이동 테이블(100)의 위치( S r M), 각 정렬계(140; 예를 들어, k번째 정렬계)의 위치( S Pk), 각 정렬계(140; 예를 들어, k번째 정렬계)에서 취득한 화상 정보( S d)를 통해 작업 대상물(W)에 새겨진 i번째 정렬 마크(AM)의 위치( O r i)를 최종적으로 취득한다.
O r i에서 i=1, 2.....번째 정렬 마크(AM)를 의미한다.
작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)의 위치( O r i=1,2)를 2개 취득하면 작업 대상물(W)의 위치 및 자세를 계측할 수 있다. 한편 2개를 초과하는 정렬 마크(AM)의 위치( O r i=1,2...)를 취득하면 최소자승법을 이용하여 작업 대상물(W)의 위치 및 자세를 계측할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 복수 개의 정렬계(140) 중 k번째 정렬계(140)를 이용하여 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)의 위치( O r i)를 취득하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 복수 개의 정렬계(140)를 이용하여 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)의 위치( O r i)를 각각 취득할 수 있다. 이 경우 복수 개의 정렬계(140)의 위치( S Pk=0,1,2...)는 도 7을 통해 미리 결정되어 있어야 하며, 각 정렬계(140)에서 취득한 화상 정보( S d)도 병렬 처리가 가능해야 한다(만일 각 정렬계에서 화상 정보를 순차적으로 빨리 처리할 수 있다면 준-병렬 처리로 간주할 수 있다). 복수 개의 정렬계(140)를 이용하면 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)의 위치( O r)를 보다 빨리 취득할 수 있어 빠른 시간 내에 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 복수 개의 정렬계(140)를 고정시키고 이동 테이블(100)을 움직여서 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)를 취득하여 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 이동 테이블(100)을 고정시키고 복수 개의 정렬계(140)를 움직여서 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)를 취득하여 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측하는 경우와, 이동 테이블(100)과 복수 개의 정렬계(140)를 모두 움직여서 작업 대상물(W)에 새겨진 정렬 마크(AM)를 취득하여 작업 대상물(W)의 위치와 자세를 계측하는 경우에도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.
10 : 계측 시스템 100 : 이동 테이블
110 : 스테이지 140 : 정렬계
160 : 제어부 170 : 겐트리
171, 172, 173 : 이동 부재

Claims (18)

  1. 이동 테이블에 올려진 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 방법에 있어서,
    상기 이동 테이블에 새겨진 기준 마크가 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치할 때까지 상기 기준 마크의 위치를 계측하면서 상기 이동 테이블을 이동시키고;
    상기 기준 마크가 상기 정렬계의 상기 화상 영상 내의 중심에 위치하면 상기 이동 테이블의 위치를 이용하여 상기 정렬계의 위치를 구하고;
    상기 정렬계를 이용하여 상기 작업 대상물의 화상 정보를 취득하고;
    상기 이동 테이블의 위치, 상기 정렬계의 위치 및 상기 정렬계에서 취득한 화상 정보를 이용하여 상기 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 취득하고;
    상기 취득한 정렬 마크의 위치를 이용하여 상기 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 것을 포함하는 위치 계측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 테이블은 X방향, Y방향으로 이동하는 2자유도(X, Y)를 가지는 위치 계측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정렬계는 X방향, Y방향, Z방향으로 이동하는 3자유도(X, Y, Z)를 가지는 위치 계측 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정렬계는 하나 이상 설치되는 위치 계측 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정렬 마크의 위치를 취득하는 것은,
    상기 정렬계가 복수 개인 경우, 상기 각 정렬계의 위치와 상기 복수 개의 정렬계에서 취득한 화상 정보를 순차적으로 처리하여 상기 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 취득하는 위치 계측 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작업 대상물의 화상 정보를 취득하는 것은,
    상기 기준 마크가 상기 정렬계의 화상 영상 내에 위치하도록 상기 이동 테이블을 이송시켜 상기 정렬계의 설치 오차를 구하고;
    상기 설치 오차를 가지는 상기 정렬계에서 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 상기 기준 마크의 위치를 계측하여 상기 작업 대상물의 화상 정보를 취득하는 위치 계측 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정렬계의 위치를 구하는 것은,
    상기 기준 마크의 위치가 상기 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치하였을 때 스테이지의 피드백 신호를 통해 상기 이동 테이블의 위치를 취득하여 상기 정렬계의 위치를 구하는 위치 계측 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 정렬 마크의 위치를 취득하는 것은,
    상기 이동 테이블의 위치, 상기 정렬계의 위치 및 상기 정렬계에서 취득한 화상 정보를 통해 상기 작업 대상물에 새겨진 상기 정렬 마크의 위치 좌표를 취득하는 위치 계측 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 것은,
    상기 정렬 마크의 위치 좌표를 2개 이상 취득하여 상기 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 위치 계측 방법.
  10. 작업 대상물을 이송시키는 이동 테이블;
    상기 이동 테이블에 새겨진 기준 마크의 위치를 계측하는 정렬계;
    상기 기준 마크가 상기 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치할 때까지 상기 기준 마크의 위치를 계측하면서 상기 이동 테이블을 이동시키고 상기 기준 마크가 상기 정렬계의 상기 화상 영상 내의 중심에 위치하면 상기 이동 테이블의 위치를 이용하여 상기 정렬계의 위치를 구하고, 상기 정렬계를 이용하여 상기 작업 대상물의 화상 정보를 취득한 후 상기 정렬계의 위치와 상기 정렬계에서 취득한 화상 정보를 이용하여 상기 작업 대상물에 새겨진 정렬 마크의 위치를 취득하고, 상기 취득한 정렬 마크의 위치를 이용하여 상기 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 제어부를 포함하는 계측 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동 테이블은 X방향, Y방향으로 이동하는 2자유도(X, Y)를 가지는 계측 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 정렬계는 X방향, Y방향, Z방향으로 이동하는 3자유도(X, Y, Z)를 가지는 계측 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 정렬계는 하나 이상 설치되는 계측 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 정렬계는 상기 기준 마크의 위치 좌표를 계측하는 스코프인 계측 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 마크가 상기 정렬계의 화상 영상 내에 위치하도록 상기 이동 테이블을 이송시켜 상기 정렬계의 설치 오차를 구하고, 상기 설치 오차를 가지는 상기 정렬계에서 스테이지 좌표계(Σ S )에 대한 상기 기준 마크의 위치를 계측하여 상기 작업 대상물의 화상 정보를 취득하는 계측 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 마크의 위치가 상기 정렬계의 화상 영상 내의 중심에 위치하였을 때 스테이지의 피드백 신호를 통해 상기 이동 테이블의 위치를 취득하여 상기 정렬계의 위치를 구하는 계측 시스템.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동 테이블의 위치, 상기 정렬계의 위치 및 상기 정렬계에서 취득한 화상 정보를 통해 상기 작업 대상물에 새겨진 상기 정렬 마크의 위치 좌표를 취득하는 계측 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정렬 마크의 위치 좌표를 2개 이상 취득하여 상기 작업 대상물의 위치 및 자세를 계측하는 계측 시스템.
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