KR100529882B1 - 노광기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 노광기는 빛을 조사하여 패턴을 형성하는 노광기에 있어서,

램프와; 상기 램프로부터 조사된 빛을 반사 또는 투과하는 광학글라스와; 상기 빛이 반사 또는 투과되는 광학글라스의 일면에 접지된 열전대와; 상기 광학글라스의 일면에 접지된 열전대의 접지된 위치 앞면에 형성된 광반사체를 포함하여 구성되어, 램프 하우징 내부에서 산란 및 반사된 열선이 다른 부품에서 반사된 후 광학글라스에 재반사되는 것을 차단할 수 있어 정확한 온도의 측정이 가능한 효과가 있다.

Description

노광기{Exposure}

본 발명은 노광기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노광기의 램프에 의해 가열되는 광학글라스의 온도를 정확히 측정하여 열에 의해 광학글라스가 손상되지 않도록 냉각장치의 온도를 제어할 수 있는 노광기에 관한 것이다.

현대는 영상화, 정보화 사회라고 불려지고 있는 만큼 정보처리 시스템의 발전에 따라 많은 량의 정보를 디스플레이할 수 있는 대면적용 디스플레이 소자들이 개발되고 있는바, 최근 소비자의 요구가 설치공간을 작게 차지하면서 대형화면을 제공할 수 있는 디스플레이 소자로 바뀌면서, 상기와 같은 요구를 충족시킬 수 있는 유기EL(Electro luminescent), LCD(Liquid Crystal Display) 및 PDP(Plasma Display Panel) 등의 FPD(Flat Panel Display)제품이 개발되어 상용화되고 있다.

상기와 같은 대면적 디스플레이 소자들은 패턴 형성을 위해 대면적 노광장치가 필요로 하는데, 최근에는 생산성 향상을 위해 높은 조도의 광원을 조사하는 다중램프 노광기가 개발되었다.

최근에는 대상기판의 노광면으로 조사되는 광원의 조도를 향상시키기 위해 다중램프 노광기가 사용되는데, 상기 다중램프 노광기는 단일램프 노광기에 비해 매우 높은 조도의 광원으로 조사되는데, 여기서 상기 광원은 빛에너지 뿐 만 아니라 열에너지를 포함하여 이루어져 상기 램프 하우징 내부에 축적되며 고온으로 가열시킨다. 또한 상기 광원을 반사 또는 투과시키는 광학글라스에도 매우 큰 빛 및 열에너지가 도달하게 되어 상기 광학글라스에 손상을 초래하는 원인이 되는바, 상기 광학글라스가 손상을 입지 않도록 냉각장치를 설치하고 상기 광학글라스의 온도를 측정하여 상기 냉각장치의 작동을 제한하였다.

도 1은 일반적인 노광기용 광학계의 구조가 도시된 개략도이다.

일반적인 노광기용 조명 광학 장치는 포토 마스크의 패턴과 동일한 패턴의 자외선 광을 글라스나 기판에 전사하여 패턴을 형성시킬 수 있도록 하는 장치로서, 램프에서 조사된 광원을 반사 또는 투과시키도록 설치된 광학글라스를 포함하는 램프 하우징(10)과, 상기 램프 하우징(10)에서 조사된 광원이 대상기판(27)에 수직하게 노광되도록 광원의 경로를 조절시키는 노광부(20)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 노광기의 광학계는 도 1에 도시된 바와 같이 250nm ~ 600nm 파장대의 광을 발산하는 램프(11)와, 상기 램프(11)에서 발산되는 광을 반사하여 소정의 위치로 집광시키는 타원형상의 집광경(13)과, 상기 집광경(13)에서 집광되는 광을 반사시키는 동시에 자외선은 반사하고 적외선은 투과하는 제 1광학글라스(15)와, 상기 제 1광학글라스(15)에서 출사된 광의 조도분포를 균일하게 하는 플라이아이 렌즈(17)와, 상기 플라이아이 렌즈(17)로부터 제 2광학글라스(21)를 거쳐 입사된 광을 평행광으로 변환시켜 포토 마스크(25)와 대상기판(27)을 향해 출사시키는 콜리메이트 미러(23)로 구성된다.

도 2는 종래 기술에 의한 노광기 내부의 에너지 순환이 도시된 에너지 흐름도이다.

종래의 램프 하우징(10) 내부에 위치된 램프(11)에서 방출된 빛 및 열 에너지는 도 2에 도시된 바와 같이, 광학글라스(15)로 직접 방사되는 열선(L11)과 상기 램프 하우징 내부에서 반사되는 열선(L12) 또는 복사되는 열선(L13)에 의해 전달된다. 또한, 상기 빛 및 열 에너지는 상기 램프 하우징(10) 내부에서 반사, 투과 및 산란되며 상기 광학글라스(15)에 전달된다.

한편, 상기 램프 하우징(10)의 일측에는 냉각팬이 구비되어 상기 램프 하우징(10) 내부 공기를 순환시킴으로 상기 광학글라스(15)가 필요이상 과열되는 것을 차단하는 냉각장치(미도시)가 설치된다.

즉, 상기 냉각장치(미도시)는 상기 램프 하우징(10) 내부의 온도에 따라 상기 냉각팬의 회전속도에 차등을 둠으로서, 최적냉각이 가능하여 필요없는 전력의 사용을 방지하며, 상기 냉각팬의 고속회전시 발생되는 소음을 최소화할 수 있다.

이를 위해 상기 냉각장치(미도시)의 작동을 제어하기 위해서는 상기 광학글라스(15)의 온도를 정확히 측정해야 하는데, 통상적으로 상기 광학글라스(15)에 방사되는 적외선 등의 열선의 양을 측정하여 온도로 환산하는 적외선 방사온도계와, 상기 광학글라스(15)의 표면에 열전대를 부착하여 측정하는 방법 등이 있다.

도 3은 종래 기술에 의한 노광기가 간략하게 도시된 구성도로서, 종래의 노광기 내부에는 광원의 조사를 위한 램프(51) 및 집광경(53)이 배치된 램프 하우징(50)이 설치되고, 상기 램프 하우징(50)의 일측에는 상기 램프(51)에서 조사된 광원이 대상기판(27)에 조사되도록 상기 광원을 반사 또는 투과시키는 광학글라스(55)가 설치된다.

한편, 상기 노광기의 일측에는 상기 광학글라스(55)에서 발산되는 복사열선(L23)을 수광하여 온도 데이터로 변환시키는 방사온도계(56)가 설치되고, 상기 방사온도계(56)에는 상기 온도 데이터를 출력하는 출력장치(58)가 연결된다.

상기 출력장치(58)는 온도 데이터를 숫자 또는 그래프로 변환하여 모니터 등에 영상정보를 출력하는 영상표시장치나 지속적인 온도 변화의 관측이 용이하도록 프린터 등을 사용하여 인쇄물에 출력하는 인쇄출력장치 등이 사용된다.

그러나, 종래 기술에 의한 노광기의 광학글라스(55) 온도측정 장치는 측정위치에서 복사되는 열선의 량을 측정할 경우에 상기 센싱부에 수광되는 열선이 상기 광학글라스(55)에서 방사되는 복사열선(L23) 이외에도 상기 램프(51) 또는 램프 하우징(50) 내부에서 산란 및 반사된 열선(L22)이 다시 수광되어 정확한 온도가 측정되지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 광학필터를 사용하여 상기 광학글라스(55)에서 복사된 열선을 제외한 다른 열선을 제거하는 장치가 제안되었으나, 상기 광학필터의 제작을 위해 별도의 공정이 필요하고, 상기 광학필터를 통과되는 열선과 상기 방사온도계가 정확히 일치되지 않을 경우 오히려 측정된 온도에 오차가 발생되는 문제점이 발생되어 근본적인 문제해결방안이 제시되지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 램프 또는 램프 하우징 내부에서 산란 및 반사된 열선이 다른 부품에서 반사된 후 광학글라스에 재반사되는 것을 차단하여 상기 광학글라스 표면의 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 한 노광기에 관한 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 노광기는 빛을 조사하여 패턴을 형성하는 노광기에 있어서,

램프와; 상기 램프로부터 조사된 빛을 반사 또는 투과하는 광학글라스와; 상기 빛이 반사 또는 투과되는 광학글라스의 일면에 접지된 열전대와; 상기 광학글라스의 일면에 접지된 열전대의 접지된 위치 앞면에 형성된 광반사체를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 노광기가 간략하게 도시된 구성도이다.

본 발명의 실시예에 의한 노광기는 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 광원의 조사를 위한 램프(71) 및 집광경(73)이 배치된 램프 하우징(70)이 설치되고,

상기 램프 하우징(70)의 일측에는 상기 램프(71)에서 조사된 광원이 대상기판에 조사되도록 상기 광원을 반사 또는 투과시키는 광학글라스(75)가 설치된다.

그리고, 상기 광학글라스(75)의 후면에는 온도변화를 전기적 신호로 변환시키는 열전대(76)가 상기 광학글라스(75)의 표면에 접지되어 세라믹 본드로서 고정되는데, 상기 열전대(76)는 온도기록계(77)와 연결되어 전기적 신호를 전달한다.

상기 열전대(76)는 2종류의 금속 도체(76a,76b)로 이루어져, 양단을 전기적으로 접속하여 폐회로를 만들고, 양단에 온도차를 주면 전류가 흐르게 되는 특성이 있는데, 온도차에 의해 발생된 전류값을 측정한 후 온도 데이터로 환산하는 것이 가능하여, 이를 이용한 온도 측정, 조절, 제어장치 등에 용이하게 사용된다.

상기 온도기록계(77)는 상기 열전대(76)로부터 수신된 전기적 신호를 온도 데이터로 변환시키게되며, 출력장치(78)와 연결되어 상기 온도 데이터를 출력하게된다.

여기서, 상기 온도기록계(77)는 변환된 온도를 저장하는 저장메모리부를 더 포함하여 구성되며, 상기 저장메모리부는 사용자의 선택에 따라 저장된 온도 데이터를 상기 출력장치(78)를 통해 출력하게 된다.

상기 출력장치(78)는 온도 정보를 숫자 또는 그래프로 변환하여 작업자가 상기 광학글라스(75)의 온도를 지속적으로 관측할 수 있도록 하는 것으로서, 모니터 또는 엘씨디(LCD)와 같은 영상표시장치가 사용되며, 온도변화에 따른 지속적인 자료의 보관 및 관측을 위해 프린터 등의 인쇄출력장치를 통해 인쇄물에 출력하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 램프 하우징(70) 내부에는 상기 램프(71)에서 조사된 열선(L31)이 산란되거나 상기 램프 하우징(70) 내부에서 반사되게되는데, 상기와 같이 반사된 열선(L32) 또는 복사된 열선(L33)이 상기 광학글라스(75)에 조사됨에 따라 상기 열전대(76)에 오차가 발생되지 않도록 상기 열전대(76)가 접지된 광학글라스(75)의 전면에는 상기 열전대(76)로 조사되는 광원을 차단시키는 광반사체(80)가 설치된다.

즉, 상기 광반사체(80)는 조사된 빛을 전반사시키는 전반사경 등의 열선을 완전 차단시키는 물체로 구성되며, 상기 열전대(76)가 접지된 광학글라스(75)의 전면에 부착되어 상기 열전대(76)가 상기 광학글라스(75)의 실제 온도를 측정할 수 있도록 상기 램프(71) 또는 램프 하우징(70) 내부에서 산란, 반사된 열선(L32) 또는 복사된 열선(L33)이 상기 열전대(76)에 직접 조사되는 것을 차단하게 된다.상기 램프(71)에서 복사되어 상기 열전대(76)로 직사되는 열선(L33)은 에너지 손실이 적어 상기 열전대(76)의 온도 측정 오차에 가장 큰 영향을 끼칠 수 있으므로, 상기 열전대(76)가 상기 광학글라스(75)의 후면 중심부에 접지되면, 상기 광반사체(80)는 상기 램프(71)에서 조사된 빛(L33)이 상기 열전대(76)의 접지부로 직사되는 것을 방지하도록 상기 광학글라스(75)의 전면 중심부에 형성되는 것이 바람직하다.다만, 상기 광반사체(80)를 상기한 바와 같은 구성에 한정되지 않고 상기 광반사체(80)의 설치 위치를 변경시키는 것도 가능하며, 예컨대 상기 램프(71)로부터 빛이 직사되는 것을 방지하도록 상기 열전대(76)의 접지된 위치 앞면에 광반사체(80)를 형성시킬 때, 상기와 같이 광학글라스(75)의 앞면에 설치할 수도 있지만, 상기 광학글라스(75)의 내부에 설치하거나, 또는 사방에서 반사된 열선(L32)의 유입이 방지되도록 상기 열전대(76)의 접지부 부근에서 그 열전대(76)를 포위하도록 설치하는 것도 물론 가능하다결국 상기 광반사체(80)가 형성되는 위치는 상기 열전대(76)의 접지부로 조사되는 빛을 최소화하도록 상기 노광기의 내부구조와 설치환경 등 여러 요소를 고려하여 정해진다.

이와 같이 측정된 온도 데이터는 냉각장치(미도시)의 작동을 제어하게 되는데, 상기 냉각장치(미도시)의 냉각팬이 고속으로 회전시 상기 광학글라스(75) 및 램프 하우징(70)의 냉각효과가 좋으나, 필요이상 고속으로 회전될 경우 전력낭비를 초래하고 소음을 유발하므로 쾌적한 작업환경의 구축을 위해 상기 광학글라스(75)의 표면온도를 측정하고, 이에 따라 냉각팬의 속도를 조절하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 노광기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 노광기의 램프(71)를 작동시켜 대상기판의 노광면에 광원이 조사되도록 한다. 이를 위해 상기 노광기 내부의 광학글라스(75)의 각도를 조절하여 보다 높은 조도의 광원이 상기 대상기판의 노광면에 조사될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 램프(71)에서 조사되는 광원은 매우 높은 열에너지를 포함하고 있는바, 상기 광원이 조사되는 광학글라스(75) 및 램프 하우징(70) 내부가 고온으로 가열되므로, 상기 광학글라스(75)가 고열에 손상을 입지 않도록 냉각장치(미도시)를 작동시킨다.

상기 광학글라스(75)의 표면온도를 측정하기 위해서는 세라믹본드를 사용하여 열전대(76)를 상기 광학글라스(75)의 일측에 부착시키고, 타측에 온도 기록계를 연결하여 상기 광학글라스(75)의 온도값의 변화에 따라 발생된 전기적 신호가 상기 온도 기록계에서 온도 데이터로 환산되도록 한다.

그리고, 상기 온도 기록계에서 환산된 온도 데이터는 모니터 또는 프린터 등의 출력장치(78)로 송출되어 작업자가 온도 변화를 알 수 있게 된다.

상기와 같이 광학글라스(75)의 온도가 측정되면 작업자는 수동 또는 자동으로 상기 온도에 따라 상기 냉각팬의 속도를 증가 또는 감소시키게 된다.

또한, 작업자는 상기 온도 기록계에 저장된 온도 데이터의 변화를 확인을 통해 앞으로의 온도 변화의 예측이 가능하므로 용이한 장비의 관리가 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의한 노광기를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 재질을 포함한 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 노광기의 광학글라스 온도측정 장치는 상기 열전대가 접지된 위치 앞면에 형성되어 상기 열전대로 조사되는 광원을 차단시키는 광반사체를 포함하여 구성되어, 램프 하우징 내부에서 산란 및 반사된 열선이 다른 부품에서 반사된 후 광학글라스에 재반사되는 것을 차단할 수 있어 정확한 온도의 측정이 가능한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 노광기용 광학계의 구조가 도시된 개략도,

도 2는 종래 기술에 의한 노광기 내부의 에너지 순환이 도시된 에너지 흐름도,

도 3은 종래 기술에 의한 노광기가 간략하게 도시된 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 노광기가 간략하게 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

70 : 램프 하우징 71 : 램프

73 : 집광경 75 : 광학글라스

76 : 열전대 77 : 온도기록계

78 : 출력장치 80 : 광반사체

Claims (6)

1. 빛을 조사하여 패턴을 형성하는 노광기에 있어서,

   램프와;

   상기 램프로부터 조사된 빛을 반사 또는 투과하는 광학글라스와;

   상기 빛이 반사 또는 투과되는 광학글라스의 일면에 접지된 열전대와;

   상기 광학글라스의 일면에 접지된 열전대의 접지된 위치 앞면에 형성된 광반사체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열전대와 연결되어, 그 열전대로부터 전달받은 전기적 신호를 온도 데이터로 변환하고 저장하는 온도기록계와;

   상기 온도기록계와 연결되어, 변환되거나 저장된 온도 데이터를 출력하는 출력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 열전대는 상기 광학글라스 표면에 세라믹 본드로 고정되는 것을 특징으로 하는 노광기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 광반사체는 전반사경인 것을 특징으로 하는 노광기.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열전대는 상기 광학글라스의 후면 중심부에 접지되고;

   상기 광반사체는 상기 램프에서 조사된 빛이 상기 열전대의 접지부로 직사되는 것을 방지하도록 상기 광학글라스의 전면 중심부에 형성되는 것을 특징으로 하는 노광기.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광반사체는 상기 열전대의 접지부를 포위하도록 설치되어, 상기 램프에서 조사되어 반사 또는 산란된 빛이 상기 열전대의 접지부로 입사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 노광기.