KR100745780B1 - 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴글래스 정렬 방법 - Google Patents

정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴글래스 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직 노광기에서 한 쌍의 패턴 글래스를 정렬하기 위해 제공되는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 패턴 글래스 정렬 방법에 관한 것이다. 본 발명은 감광액 도포 철판의 양면을 노광하기 위해 한 쌍의 패턴 글래스가 구비되고, 상기 패턴 글래스의 정렬을 위하여 상/하 CCD 카메라가 이용된다. 상기 상/하 CCD 카메라에 의해 추출된 영상정보를 참조하여 상기 패턴 글래스에 각각 형성되어 있는 정렬 마크의 일치 여부를 확인하고 정렬측정데이터를 산출한다. 그리고 상기 정렬측정데이터가 사용자에 의해 기 설정되어 있는 허용범위 내에 존재하면 노광공정을 수행하도록 하지만, 존재하지 않는 경우에는 정렬과정을 수행하게 된다. 상기 정렬과정은 상기 산출된 정렬측정데이터인 △X, △Y, △θ 값을 근거로 구동거리를 산출하고 스텝핑 모터를 구동시켜 어느 하나의 패턴 글래스를 상기 구동거리로 이송시키도록 한다. 이때 본 발명은 X축, Y1축, Y2축을 이송시키는 정렬알고리즘과, 정렬알고리즘에 의해 구동되는 고정도의 정렬유닛이 제공된다. 이에 따라 본 발명은 패턴 글래스의 정렬과정횟수를 줄일수 있으며 정렬유닛의 높은 분해능으로 인하여 패턴 글래스의 정렬을 정밀하게 할 수 있어 품질향상을 기대할 수 있다.
수직 노광기, 패턴 글래스, 정렬, 정렬 유닛

Description

정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴 글래스 정렬 방법{Apparatus for Alignment having align unit and Method for Pattern glass Align using the same}
도 1은 일반적인 수평 노광기 구성도.
도 2에는 본 발명을 설명하기 위해 제시되는 수직 노광기 구성도로서, a)는 평면구성도, b) 및 c)는 좌/우측면도, d)는 정면도.
도 3은 본 발명에 따라 정렬 마크 획득수단과 정렬 유닛이 프레임에 배치된 상태도.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 정렬 유닛을 나타내고 있는 단면도 및 측면구성도.
도 5는 본 발명에 따라 정렬 마크 획득수단인 CCD카메라 및 CCD램프가 패턴 글래스의 상/하 부분에 설치되어 있는 개략 구성도.
도 6은 도 3의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따라 A면 패턴 글래스를 이송시켜 정렬하기 위한 측정 원리도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치를 이용한 패턴 글래스 정렬 방법의 처리 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
40 : 챔버 유닛 52 : Y1축 정렬 유닛
54 : Y2축 정렬 유닛 56 : X축 정렬 유닛
62 : CCD 카메라 64 : CCD 램프
80 : A면 패턴 글래스 82 : B면 패턴 글래스
본 발명은 노광기에 관한 것으로서, 특히 평판 디스플레이의 패턴이나 전극 등의 형성을 위한 노광 공정을 수행하는 노광기에서 패턴 글래스의 상/하 정렬 마크의 중심을 정렬 알고리즘으로 연산하여 정렬하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴 글래스 정렬방법에 관한 것이다.
일반적으로, 평판 디스플레이에 적용되는 새도우 마스크를 에칭하는 제조공정에서는 감광용 원판과 자외선을 이용하여 감광액 도포 철판(SM 철판)에 새도우 마스크 형상을 인쇄할 때, 앞/뒤 원판의 위치를 일치시키는 정렬 공정이 필수적으로 시행된다. 상기 정렬 공정이 수행되면 상기 인쇄된 패턴을 통하여 자외선이 주사되며, 이에 따라 빛이 통과하는 노광부는 감광막이 반응을 하게 되고, 빛이 투과하지 못하는 미-노광부는 감광막이 반응하지 않게 된다.
이와 같은 정렬공정을 수행할 때에 사용되는 종래 수평 노광기의 구성을 도 1에 도시하고 있다.
이에 도시된 바와 같이, 노광을 위한 램프가 설치되는 한 쌍의 램프 하우징(1,1')이 구비된다. 그리고, 상기 램프 하우징(1,1')의 전방에 글래스 부착용 프레임(2,2')이 각각 구비되며, 상기 프레임(2,2')에 1면 패턴 글래스(3)와 2면 패턴 글래스(3')가 각각 장착된다. 상기 1면 패턴 글래스(3)는 고정핀(4)이 구비되고, 상기 고정핀(4)과 대응되는 개소에 그 고정핀(4)이 삽입되는 고정홀(5)이 상기 2면 패턴 글래스(3')에 구비된다.
그리고, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래 수평 노광기를 이용한 정렬 과정은 다음과 같다. 상기 1면 패턴 글래스(3)가 안착되는 프레임(2)에 형성되는 기준 핀(도면 미도시)을 이용하여 상기 1면 패턴 글래스(3)를 정렬하는 첫 번째 정렬과정이 수행된다. 이후, 상기 1면 패턴 글래스(3)가 정렬된 상태에서 상기 2면 패턴 글래스(3')가 하방향으로 수직 이동하는데, 이때 상기 1면 패턴 글래스(3)에 구비된 고정핀(4)이 상기 2면 패턴 글래스(3')에 구비된 고정홀(5)에 삽입되도록 하여 다시 한번 정렬을 수행하였다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
상기 1면 패턴 글래스(3) 및 2면 패턴 글래스(3')에 고정핀(4)과 고정홀(5)을 형성해야하기 때문에 제작에 따른 비용이 증가한다. 또한 상기 고정핀(4)과 고정홀(5)을 이용한 정렬 방식이기 때문에 장기간 정렬 공정에 이용되는 경우에는 반복 정도에 따라 정확하게 정렬이 되지 않는 문제가 있었다. 이에 따라 새도우 마스크의 품질 및 수율이 저하되는 문제가 초래되었다.
또한, 수평 노광기에서는 상기 패턴 글래스의 두께로 인하여 그 패턴 글래스 가 휘어지거나 처지게 되어 대형의 평판 디스플레이를 제조하기에 어려움이 있었다.
이에, 본 발명의 목적은 수직 노광기에 수직 방향으로 공급되는 감광액 도포 철판의 양면을 노광시에, 그 감광액 도포 철판의 양면과 진공 흡착하는 패턴 글래스 중 어느 하나의 패턴 글래스만을 정렬 유닛으로 이송시켜 오차를 보정하여 정렬하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴 글래스 정렬 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치는; 수직 방향으로 공급되는 감광액 도포 철판의 양면을 노광하는 수직 노광기에 있어서, 진공 조건을 제시하는 챔버 유닛 내에서 제공되는 상기 감광액 도포 철판과 진공 흡착하는 한 쌍의 패턴 글래스, 상기 챔버 유닛 내에 구성되며 상기 패턴 글래스의 상/하 정렬 마크를 획득하는 상/하 정렬 마크 추출수단, 그리고 상기 패턴 글래스 중, 어느 하나의 패턴 글래스를 이송하도록 그 패턴 글래스가 설치되는 프레임에 장착되는 하나 이상의 정렬 유닛을 포함하여 구성되며, 상기 정렬 마크 추출수단에 의해 정렬 마크가 획득되고 기 설정된 허용 범위이내에서 상기 정렬 유닛들의 구동에 따라 이송 가능한 상기 패턴 글래스가 이동하여 정렬되는 것 을 기술적 특징으로 한다.
상기 상/하 정렬 마크 추출수단은, 상기 한 쌍의 패턴 글래스에서 고정된 패턴 글래스 외측에 설치되는 상/하부 카메라와, 상기 상/하부 카메라와 대응되는 이송 가능한 패턴 글래스 외측에 설치되는 상/하부 램프를 포함하여 구성된다.
상기 정렬유닛은, 상기 정렬 마크추출수단에 의해 추출된 정렬마크의 위치 오차를 상하방향으로 보정하기 위하여 상기 프레임의 가장자리에 중력방향과 반대방향으로 구동되도록 설치되는 Y1축 정렬유닛 및 Y2축 정렬유닛과, 상기 정렬 마크추출수단에 의해 추출된 정렬마크의 위치 오차를 좌우방향으로 보정하기 위하여 상기 Y2축 정렬유닛의 하단 프레임에 설치되는 X축 정렬유닛으로 구성된다.
상기 정렬유닛은, 상기 위치 오차 보정신호에 따라 구동하는 스텝핑 모터, 상기 스텝핑 모터의 구동축과 연결되며 스텝핑 모터의 구동력을 일정 비율로 감속하는 감속기, 상기 감속기에 의해 감속된 구동력에 의해 상기 위치 오차 보정신호만큼 구동하는 롤러 스크류, 그리고 상기 롤러 스크류의 외주면에 장착되는 베어링으로 구성된다.
상기 정렬 유닛은, 상기 스텝핑 모터의 원점을 제공하는 원점센서와, 스트로크를 근거로 전/후 방향으로 설정된 이송거리의 제한폭을 감지하는 오버런센서를 구비한다.
상기 정렬 유닛은, 1펄스당 이송량이 0.05㎛이고, 롤러 스크류의 스트로크(Stroke)는 ±3㎜이다.
상기 상/하부 카메라의 분해능(㎛)은 '분해능 = 스텝각 * 감속비 * 스크류 리드 피치'에 의해 산출된다.
상기 상/하부 카메라의 분해능(㎛)는 0.05㎛이다.
상기 위치 오차 보정을 위한 정렬 측정 데이터인 △X, △Y, △θ 값은 다음 식들에 의해 산출된다. 즉, △X = (△UX + △LX)/ 2, △Y = (△UY + △LY)/ 2, △θ= △UX - △LX.
상기 패턴 글래스의 상부 정렬 마크에서 수평 및 수직 방향의 차이 값인 △UX와 △UY와, 상기 패턴 글래스의 하부 정렬 마크에서 수평 및 수직 방향 차이 값인 △LX와 △LY 값은 1) △UX = (상단 B면 중심 X - 상단 A면 중심 X)* 상단 CCD X의 분해능, 2) △UY = (상단 B면 중심 Y - 상단 A면 중심 Y)* 상단 CCD Y의 분해능, 3) △LX = (하단 B면 중심 X - 하단 A면 중심 X)* 하단 CCD X의 분해능, 4) △LY = (하단 B면 중심 Y - 하단 A면 중심 Y)* 하단 CCD Y의 분해능으로 산출된다.
상기 X축, Y1축, Y2축에 대한 구동거리는 1)Angle = tan-1 (△θ/Dv) (Dv는 상하 정렬 마크 상호간의 거리), 2)구동거리 = (Dh * tan(angle)) / 2---식(10) : (Dh는 Y1, Y2 두 축간 거리)로 산출된다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치를 이용한 패턴 글래스 정렬방법은, 한 쌍의 패턴 글래스의 상부 및 하부 영상정보를 추출하는 단계, 상기 추출된 영상정보를 이용하여 정렬 측정 데이터를 산출하는 단계, 상기 산출된 정렬 측정 데이터가 기 설정된 허용 범위내에 있는가를 판단하는 단계, 상기 정렬 측정 데이터가 허용 범위 이외인 경우 상기 산출된 정렬 측정 데이터를 이용하여 상기 패턴 글래스의 정렬을 수행하는 단계, 그리고 상기 허용 범위 이내 또는 상기 정렬 수행 후에 노광 공정을 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 정렬 측정 데이터 산출 단계는, 상기 패턴 글래스의 상부와 하부에 표시된 정렬 마크에서 서로 상이한 직경을 갖는 두 개의 원형정보에 대하여 각각의 중심 값을 추출하는 단계, 상기 추출된 중심 값을 이용하여 각각의 중심 값의 수평 및 수직 차이 값을 산출하는 단계, 그리고 상기 산출된 수평 및 수직 차이 값을 이용하여 정렬 측정 데이터를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 패턴 글래스 정렬 수행 단계는, 다음 식에 의해 구동거리가 산출되고 각 축의 스텝핑 모터를 구동하여 정렬한다.
구동거리 = (Dh * tan(angle)) / 2---식 : (Dh는 Y1, Y2 두 축간 거리).
여기서, Angle = tan-1 (△θ/Dv)이고, 'Dv'는 상하 정렬 마크 상호간의 거리이다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 의하면, 한 쌍의 패턴 글래스의 정렬 마크를 추출하여 정렬 측정용 데이터를 산출하고, 그 산출된 정렬 측정용 데이터의 오차 허용 범위에 따라서 선택적으로 정렬 유닛을 이용하여 정렬을 하게 됨을 알 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴 글래스 정렬 방법의 바람직한 실시 예를 첨 부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명을 설명하기 위해 제시되는 수직 노광기 구성도로서, a)는 평면구성도, b) 및 c)는 좌측/우측면도로서 즉 a)에서의 B측과 A측에서 바라본 도면, d)는 정면도이다.
수직 노광기는 감광액 도포 철판을 수직으로 제공하기 때문에 중력의 영향을 적게 받게 되어 고품질의 새도우 마스크를 만들 수 있다. 이는 종래 감광액 도포철판을 수평으로 넣고 노광하는 것에 비하여 균일한 마스크를 찍을 수 있으며, 한면이 아니고 수직 상태에 있는 감광액 도포 철판의 양면을 노광하도록 한다.
이와 같은 수직 노광기를 도 2의 (a) 내지 (d)에 도시하고 있으며, 이를 도 3과 함께 설명한다.
이에 도시된 바와 같이, 본체(10) 상측에 감광액 도포 철판(70)(도 5 참조)이 진공상태로 제공되도록 챔버 유닛(40)을 형성하는 챔버 프레임(30)이 설치된다. 그리고 상기 감광액 도포 철판(50)이 안착된 상태에서의 챔버 프레임(30) 내에는 한 쌍의 패턴 글래스(A/B면 패턴 글래스)(80)(82)(도 5 참조)가 제공된다. 상기 패턴 글래스(80)(82)중에서 A면 패턴 글래스(80)는 일정 방향(상/하/수평)으로 이송되도록 프레임(50) 내에 설치된다. 즉 B면 패턴 글래스(82)는 고정된 상태이다. 상기 A/B면 패턴 글래스(80)(82) 사이에 진공 흡착되는 감광액 도포 철판(70)의 양면을 노광하도록 상기 본체(10)의 좌/우측면에는 램프 하우징(20)이 설치된다. 상기 램프 하우징(20)은 일단이 힌지 결합되어 회동되는 구성이며, 그 내부에는 노광을 위한 램프가 설치된다.
한편, 상기 A면 패턴 글래스(80)가 설치되는 프레임(30)측에는 상기 A면 패턴 글래스(80)와 B면 패턴 글래스(82)를 일치시키도록 정렬 모듈이 설치된다. 상기 정렬 모듈은 정렬 마크 획득수단인 CCD카메라(62)/CCD램프(64)와, 스텝핑 모터 등이 구비된 정렬 유닛(52,54,56)으로 구분된다.
도 3을 참조하면, 프레임(50)의 상/하 중앙부분에는 상기 A/B면 패턴글래스(80)(82)의 정렬 마크를 획득하기 위하여 정렬 마크 획득수단인 CCD카메라(62) 및 CCD램프(64)가 상기 A/B면 패턴 글래스(80)(82)의 면으로부터 소정 간격 이격되어 설치된다. 즉, B면 패턴 글래스(82)측에는 CCD 커버(60)내에 구비된 CCD 카메라(62)가 장착되며, 상기 CCD 카메라(62)와 대응되는 A면 패턴 글래스(80)측에는 CCD 램프(64)가 장착된다. 상기 CCD카메라(62) 및 CCD램프(64)는 A/B면 패턴 글래스(80)(82)의 상/하 부분에 각각 구비된다.
또한, 상기 프레임(50)의 좌/우측 가장자리에는 상기 A면 패턴 글래스(80)를 상하방향으로 구동하는 Y1축 정렬유닛(52) 및 Y2축 정렬유닛(54)이 구비되고, 좌우방향으로 구동하는 X축 정렬유닛(56)이 구비된다. 상기 Y1축 정렬유닛(52)과 Y2축 정렬유닛(54)의 끝단은 상기 프레임에 고정되는 브라켓(53)(55)과 접촉되고, 상기 X축 정렬유닛(56)의 끝단에도 상기 프레임(50)에 고정되는 브라켓(57)과 접촉된다. 상기 X축 정렬유닛(56)은 하나만 구비된다. 대응되는 방향의 프레임상에는 실린더(58)가 구비되어 A면 패턴 글래스(80)를 밀어주고 있는 상태이다.
상기 정렬 유닛(52,54,56)의 구성은 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 도시된 바에 따르면, 회전동력을 발생하는 스텝핑 모터(90)와, 상기 스텝핑 모터(90)의 구동축과 연결되어 구동력을 일정 비율로 감속하는 감속기(91)가 구비된다. 상기 감속기(91) 전단에는 롤러 스크류(93)가 장착되며, 상기 스텝핑 모터(90)의 구동력에 따라 상기 A면 패턴 글래스를 소정 방향으로 이송시키도록 상기 브라켓(53,55,57)과 접촉하는 베어링(94)이 상기 롤러 스크류(93) 전단에 구비된다. 상기 롤러 스크류(93)의 외주면에는 베어링(92)이 장착되어 상기 롤러 스크류(93)의 회전을 용이하게 한다. 그리고, 도 4b와 같이 정렬 유닛을 보호하는 외부 덮개(부호 미부여)면에 상기 스텝핑 모터(90)의 원점을 제공하는 원점센서(96)와, 스트로크를 근거로 전/후 방향으로 설정된 이송거리의 제한폭을 감지하는 오버런센서(전진리미트센서/후진리미트센서)(97)(98)가 구비된다. 상기 센서(96)(97)(98)들의 감지신호는 미도시하고 있는 컨트롤러로 전송된다.
여기서, 상기 스텝핑 모터(90)는 각 스텝 각인 1.8°이고, 감속비는 1/100, 그리고 리드 피치(Lead Pitch)는 1㎜이다. 따라서 상기 정렬 유닛(52)(54)(56)의 분해능(㎛)은 다음 식(1)에 의해 0.05㎛로 산출된다.
분해능 = 스텝각(1/(360/1.8)°) * 감속비(1/100) * 스크류 리드 피치(1㎜)-----식(1)
또한, 상기 스텝핑 모터(90)가 구비된 정렬 유닛(52)(54)(56)은 1펄스당 이송량이 0.05㎛이고, 롤러 스크류(93)의 스트로크(Stroke)는 ±3㎜이다. 여기서, 스트로크는 스텝핑 모터(90)의 정회전시의 롤러 스크류 위치와 역회전시의 롤러 스크류 위치의 상호 거리이다.
한편, 도 5에는 본 발명에 따라 정렬 마크 획득수단인 CCD카메라(62)(62') 및 CCD램프(64)(64')가 A/B면 패턴 글래스(80)(82)의 상/하 부분에 설치되어 있는 개략 구성도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 3의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이 다. 도 5를 참조하면 한쌍의 CCD 카메라(62)(62') 및 그와 대응되는 CCD 램프(64)(64')가 패턴 글래스(80)(82)의 상부와 하부에 각각 설치되어 있음을 알 수 있다. 또한 도 6을 참조하면 Y1축 정렬유닛(52), Y2축 정렬유닛(54), 및 X축 정렬 유닛(56)의 동작에 따라 A면 패턴 글래스(80)가 이송될 수 있음을 알 수 있다. 상기 Y1축 정렬유닛(52) 및 Y2축 정렬유닛(54)은 동일한 방향으로 설치되며 전진 및 후진 구동에 따라 상기 A면 패턴 글래스(80)를 수직 이송시키고, 상기 X축 정렬 유닛(56)은 상기 A면 패턴 글래스(80)를 수평 이송시키는 것이다.
그리고, 도 7 및 도 8에는 A면 패턴 글래스(80)를 이송시켜 정렬하기 위한 측정 원리가 도시되어 있으며, 상기 측정 원리에 따른 정렬 과정은 후술하는 도 9의 측정 처리흐름도와 함께 설명될 것이다.
이어, 상기 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 노광기용 정렬장치를 이용한 패턴 글래스 정렬 방법을 상세하게 설명한다.
우선, 새도우 마스크 에칭을 위해 감광액 도포 철판(70)이 수직방향으로 상기 챔버 유닛(40) 내부에 제공되고, 진공펌프 등을 이용하여 상기 챔버 유닛(40) 내부를 진공상태로 유지시킨다. 상기 진공상태가 되면 상기 감광액 도포 철판(70)은 A/B면 패턴 글래스(80)(82)와 진공 흡착된다. 그리고 제 100 단계로부터 작업자에 의해 검사시작 명령이 인가되면, 제 101 및 제 102 단계에서 동시에 A면 패턴 글래스(80) 측에 구비된 CCD 램프(64)(64')가 상기 A면 패턴 글래스(80)에 광을 조사하여 조명을 수행하고 상기 B면 패턴 글래스(82) 측에 구비된 CCD 카메라(62)(62')에 의하여 영상정보가 획득된다. 상기 영상정보 획득은 상기 B면 패턴 글 래스(82)의 상부와 하부에 설치된 두 개의 CCD 카메라(62)(62')에 의해 동시에 수행된다.
일단, 상기 CCD 카메라(62)(62')에 의해 영상정보가 추출되면, 미도시하고 있는 제어부는 도 7에 도시된 제 1원형(75), 즉 A면 패턴글래스(80)의 정렬 마크 패턴을 매칭시키고 그 제 1원형(75)의 에지(Edge)값을 추출하여 중심 값을 추출한다(제 103 단계)(제 104 단계). 그리고 상기 제 1원형(75)의 중심 값이 확인되면 제 2원형(76), 즉 B면 패턴글래스(82)의 정렬마크를 확인하고 에지 값을 추출한 후 중심 값을 추출한다(제 105 단계)(제 106 단계).
예를 들어, 도 7b 및 도 7c에 도시된 것과 같이 상부 정렬 마크(72)와 하부 정렬 마크(74)가 획득된 경우에, 상기 제어부는 상기 제 1원형(75)과 제 2원형(75)을 매칭 시키기 위한 값을 구해야한다. 즉 상기 제 1원형(75)이 상기 제 2원형(75)의 중심에 위치하는 경우에 정확하게 정렬이 완료되었다고 판단할 수 있으나, 도 7a 및 도 7b와 같이 상기 제 1원형(75)이 상기 제 2원형(75)과 정렬되지 않으면 그 차이값을 구해야 하는 것이다.
이를 위하여, 상기 상부 정렬 마크(72) 상기 제 1원형(75)과 제 2원형(76)의 중심 값에 대한 수평 및 수직 방향의 차이 값인 △UX와 △UY와, 상기 하부 정렬 마크(74)에서 상기 제 1원형(75)과 제 2원형(76)의 중심 값에 대한 수평 및 수직 방향 차이 값인 △LX와 △LY 값이 다음 식(2) 내지 식(5)에 의해 산출된다.
상기 식(2) 내지 식(5)는,
△UX = (상단 B면 중심 X - 상단 A면 중심 X)* 상단 CCD X의 분해능 -식(2),
△UY = (상단 B면 중심 Y - 상단 A면 중심 Y)* 상단 CCD Y의 분해능 -식(3),
△LX = (하단 B면 중심 X - 하단 A면 중심 X)* 하단 CCD X의 분해능 -식(4),
△LY = (하단 B면 중심 Y - 하단 A면 중심 Y)* 하단 CCD Y의 분해능 -식(5)와 같다.
이에 따라 제 107 및 제 108 단계에서 상기 상부 영상 및 하부 영상에 대한 상기 △UX, △UY, △LX, △LY 값을 산출할 수 있다. 참고로 상기 정렬 유닛(52)(54)(56)에 대한 분해능은 상술한 식(1)에 의해 구해진다. 그리고 상기 산출된 상부 및 하부 영상값을 이용하여 제 110 단계에서는 정렬 측정 데이터 값인 △X, △Y, △θ 값을 추출하게 된다.
상기 △X, △Y, △θ값은 다음 식 (6) 내지 식 (8)에 의해 구해진다.
△X = (△UX + △LX)/ 2------식(6),
△Y = (△UY + △LY)/ 2------식(7),
△θ= △UX - △LX ----------식(8)과 같다.
상기한 바와 같은 과정에 따라 상기 정렬 측정 데이터값인 △X, △Y, △θ 값이 추출된 다음에는 상기 정렬 측정 데이터 값에 임의의 보정값을 가산한 결과값(즉 △X, △Y, △θ에 대한 산출값+보정값)이 작업자에 의해 기 설정된 한계값(±Limit)내에 존재하는지를 판단한다(제 112 단계).
상기 판단 결과, 상기 정렬 측정 데이터 값이 상기 한계값 내에 있는 경우에는 큰 오차가 발생되지 않고 정렬이 이루어졌다라고 판단될 수 있기 때문에, 이후 노광 공정을 정상적으로 진행하도록 한다(제 114 단계).
그러나, 상기 정렬 측정 데이터가 상기 한계값 범위 이외로 산출된 경우에는(제 112 단계에서 아니오), 상기 A면 패턴 글래스(82)를 재 조정하는 정렬공정이 다시 수행된다. 즉, 정렬공정이 다시 필요한 경우, 현재 진공상태인 챔버 유닛(40) 내부를 비 진공상태로 전환시킨 다음 정렬공정을 실시한다(제 116 단계).
상기 정렬공정은 상기 산출된 정렬 측정 데이터인 △X, △Y, △θ 값을 근거로 진행되는 바(제 118 단계), 이를 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.
예를 들어, 상기 상부 및 하부 영상정보 획득과정에서 추출한 값으로서, 중심 값의 차를 나타내고 있는 상기 △UX는 '4', △UY는 '-4', △LX와 △LY는 '0'값을 가진다고 가정했을 때, 상기 정렬 측정 데이터인 △X, △Y, △θ 값은 각각 다음과 같다.
즉, △X는 (4+0)/2= 2값을 가지고, △Y는 (-4+0)/2=-2값을 가지며, △θ는 (4-0)=4값을 갖게 된다.
그러한 정렬 측정 데이터 값을 근거로 각 축의 모터 구동량을 산출하여 스텝핑 모터(90)를 구동시키게 된다(제 120 단계). 상기 스텝핑 모터(90)의 구동량은 다음 식 (9)와 식 (10)에 의해 산출된다.
Angle = tan-1 (△θ/Dv) ---식 (9) : (Dv는 상하 정렬 마크 상호간의 거리),
구동거리 = (Dh * tan(angle)) / 2---식(10) : (Dh는 Y1, Y2 두 축간 거리)이다. 여기서, 상기 구동거리는 상기 Y1축 정렬 유닛(52)과 Y2축 정렬 유닛(54)이 동시에 구동되기 때문에 Y1축과 Y2축의 구동거리를 1/2만큼으로 조절하게 된다.
이에 따라, 상기 Angle는 'tan-1 (4/757000)'에 의해 3.0275e-4 가 되고,
상기 구동거리는 '(1130000 * tan 3.0275e-4) /2'에 의해 2.99㎛가 산출된다.
따라서, X축은 +2 ㎛가 되어야 하고, Y1축 및 Y2축은 상기 구동거리를 근거로 하여 상기 Y1축은 (2-2.99)에 의해 -0.99 ㎛ 이동되어야 하고, 상기 Y2축은 (2+2.99)에 의해 4.99㎛ 이동되어야 한다.
그와 같이, 상기 각 축에 대한 구동거리가 산출되면 상기 제어부는 상기 X축 정렬 유닛(56), Y1/Y2축 정렬 유닛(52)(54)에 각각 구비된 스텝핑 모터(90)를 구동 제어한다. 상기 제어는 산출된 구동거리만큼만 이동시키도록 산출 값이 입력되면, 상기 스텝핑 모터(90) 구동에 따라 롤러 스크류(93)가 동작되고, 각각의 브라켓(53)(55)(57)과 접촉하는 베어링(94)이 일방향으로 이동됨으로써 가능하다(제 122 단계).
상기 정렬 유닛 동작에 따라 A면 패턴 글라스(80)와 B면 패턴 글라스(82)의 정렬이 완료되면, 즉 A면 패턴 글래스(80)의 정렬마크인 제 1원형(75)이 B면 패턴 글래스(82)의 정렬마크인 제 2원형(76)의 중심에 위치되었을 때(제 124 단계), 다시 챔버 유닛(40) 내부를 진공상태로 한 후 제 100 단계로 복귀하여 재수행하게 된다.
본 발명에서는 상기 패턴 글래스를 ±2㎛ 이내로 정렬할 수 있으며, 따라서 노광 불량율이 감소되어 전반적으로 새도우 마스크의 품질 향상을 개선할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치 및 그를 이용한 패턴 글래스 정렬 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은, 종래 기계적인 정렬 방식에서 탈피하여 정렬 유닛과 정렬 알고리즘을 이용한 정렬이 이루어지기 때문에 반복적인 정렬 과정을 감소시킬 수 있게 되고, 이에 따라 노광 불량 발생율이 감소된다.
본 발명에서는 패턴 글래스 정렬을 위해 사용되는 정렬 유닛의 분해능률이 0.05㎛정도로 높기 때문에, 상기 패턴 글래스를 ±2㎛ 이내로 정렬시킬 수 있어 새도우 마스크의 품질 및 수율이 향상된다.
또한, 본 발명은 패턴 글래스에 한정 설명하고 있지만 디스플레이 패널을 정렬할 수 있는 것과 같이 다양하게 적용가능하다.

Claims (14)

  1. 수직 방향으로 공급되는 감광액 도포 철판의 양면을 노광하는 수직 노광기에 있어서,
    진공 조건을 제시하는 챔버 유닛 내에서 제공되는 상기 감광액 도포 철판과 진공 흡착하는 한 쌍의 패턴 글래스,
    상기 챔버 유닛 내에 구성되며 상기 패턴 글래스의 상/하 정렬 마크를 획득하는 상/하 정렬 마크 추출수단, 그리고
    상기 패턴 글래스 중, 어느 하나의 패턴 글래스를 이송하도록 그 패턴 글래스가 설치되는 프레임에 장착되는 하나 이상의 정렬 유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 정렬 마크 추출수단에 의해 정렬 마크가 획득되고 기 설정된 허용 범위이내에서 상기 정렬 유닛들의 구동에 따라 이송 가능한 상기 패턴 글래스가 이동하여 정렬되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상/하 정렬 마크 추출수단은,
    상기 한 쌍의 패턴 글래스에서 고정된 패턴 글래스 외측에 설치되는 상/하부 카메라와, 상기 상/하부 카메라와 대응되는 이송 가능한 패턴 글래스 외측에 설치되는 상/하부 램프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정렬유닛은,
    상기 정렬 마크추출수단에 의해 추출된 정렬마크의 위치 오차를 상하방향으로 보정하기 위하여 상기 프레임의 가장자리에 중력방향과 반대방향으로 구동되도록 설치되는 Y1축 정렬유닛 및 Y2축 정렬유닛과, 상기 정렬 마크추출수단에 의해 추출된 정렬마크의 위치 오차를 좌우방향으로 보정하기 위하여 상기 Y2축 정렬유닛의 하단 프레임에 설치되는 X축 정렬유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 정렬유닛은,
    상기 위치 오차 보정신호에 따라 구동하는 스텝핑 모터,
    상기 스텝핑 모터의 구동축과 연결되며 스텝핑 모터의 구동력을 일정 비율로 감속하는 감속기,
    상기 감속기에 의해 감속된 구동력에 의해 상기 위치 오차 보정신호만큼 구동하는 롤러 스크류, 그리고
    상기 롤러 스크류의 외주면에 장착되는 베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  5. 제 3항에 있어서
    상기 정렬 유닛은,
    상기 스텝핑 모터의 원점을 제공하는 원점센서와,
    스트로크를 근거로 전/후 방향으로 설정된 이송거리의 제한폭을 감지하는 오버런센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬 유닛은,
    1펄스당 이송량이 0.05㎛이고, 롤러 스크류의 스트로크(Stroke)는 ±3㎜인 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 상/하부 카메라의 분해능(㎛)은 다음 식(1)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
    분해능 = 스텝각 * 감속비 * 스크류 리드 피치 ----식(1)
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상/하부 카메라의 분해능(㎛)는 0.05㎛인 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 위치 오차 보정을 위한 정렬 측정 데이터인 △X, △Y, △θ 값은 다음 식 (2) 내지 (4)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
    △X = (△UX + △LX)/ 2------식(2),
    △Y = (△UY + △LY)/ 2------식(3),
    △θ= △UX - △LX ----------식(4).
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 패턴 글래스의 상부 정렬 마크에서 수평 및 수직 방향의 차이 값인 △UX와 △UY와, 상기 패턴 글래스의 하부 정렬 마크에서 수평 및 수직 방향 차이 값인 △LX와 △LY 값은 다음 식(5) 내지 식(8)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
    △UX = (상단 B면 중심 X - 상단 A면 중심 X)* 상단 CCD X의 분해능 -식(5),
    △UY = (상단 B면 중심 Y - 상단 A면 중심 Y)* 상단 CCD Y의 분해능 -식(6),
    △LX = (하단 B면 중심 X - 하단 A면 중심 X)* 하단 CCD X의 분해능 -식(7),
    △LY = (하단 B면 중심 Y - 하단 A면 중심 Y)* 하단 CCD Y의 분해능 -식(8).
  11. 제 3항, 제 4항, 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X축, Y1축, Y2축에 대한 구동거리는 다음 식 (9) 및 식 (10)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치.
    Angle = tan-1 (△θ/Dv) ---식 (9) : (Dv는 상하 정렬 마크 상호간의 거리),
    구동거리 = (Dh * tan(angle)) / 2---식(10) : (Dh는 Y1, Y2 두 축간 거리).
  12. 한 쌍의 패턴 글래스의 상부 및 하부 영상정보를 추출하는 단계,
    상기 추출된 영상정보를 이용하여 정렬 측정 데이터를 산출하는 단계,
    상기 산출된 정렬 측정 데이터가 기 설정된 허용 범위내에 있는가를 판단하는 단계,
    상기 정렬 측정 데이터가 허용 범위 이외인 경우 상기 산출된 정렬 측정 데이터를 이용하여 상기 패턴 글래스의 정렬을 수행하는 단계, 그리고
    상기 허용 범위 이내 또는 상기 정렬 수행 후에 노광 공정을 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치를 이용한 패턴 글래스 정렬방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 정렬 측정 데이터 산출 단계는,
    상기 패턴 글래스의 상부와 하부에 표시된 정렬 마크에서 서로 상이한 직경을 갖는 두 개의 원형정보에 대하여 각각의 중심 값을 추출하는 단계,
    상기 추출된 중심 값을 이용하여 각각의 중심 값의 수평 및 수직 차이 값을 산출하는 단계, 그리고
    상기 산출된 수평 및 수직 차이 값을 이용하여 정렬 측정 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치를 이용한 패턴 글래스 정렬방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 패턴 글래스 정렬 수행 단계는,
    다음 식(1)에 의해 구동거리가 산출되고 각 축의 스텝핑 모터를 구동하여 정렬하는 것을 특징으로 하는 정렬 유닛을 갖는 노광기용 정렬장치를 이용한 패턴 글래스 정렬방법.
    구동거리 = (Dh * tan(angle)) / 2---식(1) : (Dh는 Y1, Y2 두 축간 거리).
    여기서, Angle = tan-1 (△θ/Dv)이고, 'Dv'는 상하 정렬 마크 상호간의 거리이다.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970076345A (ko) * 1996-05-28 1997-12-12 오상수 차량 인식 시스템
KR100249317B1 (ko) * 1997-12-12 2000-03-15 김춘호 미세 구조물 형성을 위한 리가 공정
KR20050039299A (ko) * 2003-10-24 2005-04-29 매그나칩 반도체 유한회사 Ｉ2ｃ 인터페이스를 사용하는 시스템

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