KR100769529B1

KR100769529B1 - 기판 정렬 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100769529B1
Application number: KR1020060090783A
Authority: KR
Inventors: 서상훈; 정재우; 김태구; 이로운; 김용식; 박재찬
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2007-10-23

Abstract

본 발명은 기판 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, (a) 기판 상에 형성할 배선의 인쇄 위치 정렬을 위한 정렬 마크를 인쇄하는 단계; (b) 기판이 로딩된 제1 로딩 위치에 따른 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제1 좌표 데이터를 생성하는 단계; (c) 기판을 재로딩하고, 기판이 재로딩된 제2 로딩 위치에 따른 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성하는 단계; (d) 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터간의 오차에 상응하는 위치 보정 데이터를 생성하는 단계; 및 (e) 위치 보정 데이터에 상응하여 배선의 인쇄 위치를 정렬시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 기판 정렬의 정확성을 높이고, 인쇄 회로 기판의 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

기판, 정렬, 정렬 마크, 잉크젯 인쇄.

Description

기판 정렬 방법 및 장치{Method and apparatus of aligning a substrate}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타낸 순서도.

도 2는 본 발명의 기판 정렬 방법에 의해 인쇄 가능한 다양한 정렬 마크의 예를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 기판 정렬 방법에 따른 정렬 마크의 위치 검색을 위한 검색 라인의 예를 나타낸 도면.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 정렬의 원리를 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 작업 플레이트 20 : 기판

25 : 정렬 마크 30 : 잉크젯 헤드

40 : 촬상 소자 50 : 데이터 생성부

60 : 보정부 70 : 이동 수단

본 발명은 기판 정렬 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정렬 마크(alignment mark)를 이용한 기판 정렬 방법 및 장치에 관한 것이다.

기판 정렬이란 기판 상에 형성하고자 하는 특정 회로 패턴 또는 배선이 인쇄될 정확한 위치를 보정하는 것으로서, 특정 회로 패턴 또는 배선을 형성하기 위한 기판 인쇄 등에 앞서 필수적으로 요구되는 과정이다.

종래의 기판 정렬 방법으로는 기판이 로딩될 작업 플레이트 상에 설치된 가이드 핀(guide pin)을 이용하여 정렬하거나, 기판에 형성한 홀(hole)을 이용하여 정렬하는 방법이 있었다.

그러나, 가이드 핀을 이용하여 정렬하는 방법은 작업자가 매뉴얼 방식으로 일일이 기판을 정렬하여야 하므로, 기판을 정렬함에 있어 위치 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 또한, 가이드 핀의 제작시의 가공 오차에 의해 정밀한 기판 정렬이 불가능한 문제점이 있다.

또한, 홀을 이용하여 정렬하는 방법 역시 미리 설정된 위치에 홀을 만들어야 하므로, 기존 양산용 인쇄 기판이 아닌 테스트용 인쇄 기판의 경우와 같이 기판 크기 또는 재질이 정해지지 않은 경우에는 기판 정렬을 위한 기계 가공 홀을 기판에 미리 만들기가 불가능한 문제점이 있었다. 그리고, 기판 정렬 작업을 반복할수록 홀의 변형으로 인해 정렬 위치의 정확성을 유지하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 종래의 기판 정렬 방법에 의하면, 정렬 시 발생한 기판의 절대 위치의 오차에 의해 배선의 인쇄 위치가 변화되며, 결국 배선이 인쇄된 인쇄 회로 기판의 불량을 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 기판 정렬의 정확성을 높이고, 인쇄 회로 기판의 불량을 최소화할 수 있는 기판 정렬 방법 및 장치를 제공한다.

또한, 잉크젯 인쇄되는 정렬 마크를 통해 크기 또는 재질 등이 미리 정해지지 않은 기판의 경우에도 적용 가능한 기판 정렬 방법 및 장치를 제공한다.

또한, 잉크젯 인쇄 방식에 의한 배선 인쇄와 동시에 배선 인쇄 위치 정렬을 위한 다양한 정렬 마크를 간편히 인쇄할 수 있는 기판 정렬 방법 및 장치를 제공한다.

또한, CCD 카메라 등의 화상을 이용한 기판 정렬을 통하여 작업자가 매뉴얼 방식에 의해 수동적으로 기판의 정렬을 행할 필요가 없는 기판 정렬 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 기판 상에 형성할 배선의 인쇄 위치 정렬을 위한 정렬 마크를 인쇄하는 단계; (b) 기판이 로딩된 제1 로딩 위치에 따른 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제1 좌표 데이터를 생성하는 단계; (c) 기판을 재로딩하고, 기판이 재로딩된 제2 로딩 위치에 따른 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성하는 단계; (d) 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터간의 오차에 상응하는 위치 보정 데이터를 생성하는 단계; 및 (e) 위치 보정 데이터에 상응하여 배선의 인쇄 위치를 정렬시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 정렬 방법은 단계 (e) 이후, (f) 정렬된 인쇄 위치에서 기판 상에 배선을 인쇄하는 단계를 더 포함하되, 기판 상에 인쇄된 배선이 소정 두께 이상으로 형성될 때까지 단계 (c) 내지 단계 (f)를 반복 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 단계 (a)에서, 정렬 마크의 인쇄는 기판 상에 형성할 배선의 인쇄와 동시에 이루어지되, 인쇄는 잉크젯 헤드로부터 분사된 금속잉크에 의해 이루어질 수 있다.

여기서, 본 발명의 단계 (e)의 인쇄 위치의 정렬은 위치 보정 데이터에 상응하여 로딩 위치 또는 잉크젯 헤드 위치의 이동에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 단계 (a)는 (a1) 정렬 마크의 위치 검색을 위한 소정 패턴의 검색 라인을 인쇄하는 단계를 더 포함하되, 검색 라인은 정렬 마크가 인쇄된 위치와 인접하여 형성될 수 있다. 여기서, 검색 라인은 기판에 인쇄되는 배선의 폭(width)과 상이한 폭을 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 제1 좌표 데이터 및 제2 좌표 데이터는 정렬 마크로부터 촬상되어 생성된 마크 이미지로부터 취득한 픽셀 데이터(Px, Py)일 수 있고, 픽셀 데이터(Px, Py)는 마크 이미지의 최외각을 따라 형성되는 폐도형의 중심점에 상응하는 픽셀 데이터일 수 있다. 또한, 위치 보정 데이터는 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터 간의 좌표 데이터 차에 1 픽셀 크기를 곱한 값으로 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 정렬 방법은 (g) 마크 이미지를 등록하는 단계를 더 포함하되, 단계 (g)는 단계 (a) 이후 및 단계 (c) 이전에 수행하며, 단계 (c)는 재로딩된 기판에서 등록된 마크 이미지와 소정 비율 이상 일치되는 인쇄 형상의 위치를 제2 좌표 데이터로 결정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판이 최초 로딩된 제1 로딩 위치에 따른 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제1 좌표 데이터와 기판이 재로딩된 제2 로딩 위치에 따른 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성하는 데이터 생성부-여기서, 정렬 마크는 기판 상에 형성할 배선의 인쇄 위치 정렬을 위한 마크임-; 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터간의 오차에 상응하는 위치 보정 데이터를 생성하는 보정부; 및 위치 보정 데이터에 상응하여 배선의 인쇄 위치를 정렬시키는 이동 수단을 포함하는 기판 정렬 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 정렬 장치는 잉크젯 헤드로부터 분사된 금속잉크에 의해 정렬 마크를 인쇄하는 잉크젯 인쇄부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 인쇄 위치의 정렬은 이동 수단에 의한 위치 보정 데이터에 상응하는 로딩 위치 또는 잉크젯 헤드 위치의 이동에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 정렬 장치는 정렬 마크를 촬상한 마크 이미지를 출력하는 촬상부를 더 포함하되, 제1 좌표 데이터 및 제2 좌표 데이터는 정렬 마크로부터 촬상되어 생성된 마크 이미지로부터 취득한 픽셀 데이터(Px, Py)일 수 있다.

여기서, 본 발명의 보정부는 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터 간의 좌표 데이터 차에 1 픽셀 크기를 곱한 값을 위치 보정 데이터로 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 기판 정렬 장치는 마크 이미지를 저장하는 저장부를 더 포함하되, 제2 좌표 데이터는 재로딩된 기판에서 저장된 마크 이미지와 소정 비율 이상 일치되는 인쇄 형상의 위치에 의해 결정될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 정렬 방법 및 장치를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 기판 정렬 방법에 의해 인쇄 가능한 다양한 정렬 마크의 예를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 기판 정렬 방법에 따른 정렬 마크의 위치 검색을 위한 검색 라인의 예를 나타낸 도면이다.

도 1의 순서도는 잉크젯 인쇄 방식에 따라 기판 상에 배선을 인쇄하는 경우를 예로 들어 설명한 것이며, 본 발명에 따른 기판 정렬 방법은 이하에서 설명할 순서(단계) 또는 기판 인쇄 방식에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 1의 단계 S110을 참조하면, 기판(20)을 작업 플레이트(10)에 로딩하고, 로딩된 기판(20) 상에 배선 및 정렬 마크(25)를 인쇄한다.

여기서, 패턴(배선 및 정렬 마크)의 최초 인쇄를 실시할 때의 로딩된 기판(20)의 위치를 이하 제1 로딩 위치라고 하며, 로딩 위치는 소정의 기준점을 기준으로 하였을 때의 로딩된 기판(20)의 상대 위치로 설정될 수 있다. 예를 들어, 기판(20)이 로딩되는 작업 플레이트(10) 상의 일 위치(작업 플레이트의 모서리 중 하나 또는 작업 플레이트의 중심 등)를 기준 위치로 설정하는 경우를 가정하면, 로딩 위치는 설정된 기준 위치로부터의 상대 거리에 해당하는 수평 직교 좌표(x-y)로 표현될 수 있는 것이다. 이러한 위치(좌표) 설정 방법은 본 발명에서 이용될 다른 변수(예를 들어, 이후 설명될 제1 및 제2 좌표 데이터 등)의 설정에 있어서도 동일하게 적용될 수 있을 것이다.

그리고, 정렬 마크(25)는 기판(20) 상에 형성할 배선의 인쇄 위치 정렬을 위한 기준 정보로서 이용되며, 정렬 마크(25)의 인쇄는 기판(20) 상에 형성할 배선의 인쇄와 동시에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 인쇄 방식이 이용되는 경우, 기판(20) 상에 인쇄될 배선 패턴과 함께 정렬 마크(25)도 상기 패턴의 일부를 구성하도록 하는 간단한 설계(프로그래밍) 변경을 통해 배선 인쇄와 동시에 정렬 마 크(25)도 손쉽게 기판(20) 상에 인쇄될 수 있는 것이다.

이처럼 본 발명에서는 정렬 마크(25)의 인쇄를 배선의 인쇄 시에 함께 하게 되므로, 기판의 크기 또는 재질 등이 미리 정해지지 않은 경우에도 이후 정해진 기판의 크기 등에 맞추어 정렬 마크(25)의 인쇄를 추후 진행할 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 발명의 기판 정렬 방법은 정렬 마크(25)를 기판(20) 상에 미리 인쇄할 필요가 없으므로, 다양한 크기와 재질 등을 갖는 기판을 필요로 하는 경우(예를 들어, 잉크젯 기판)에도 이용할 수 있는 적용상의 이점이 있게 되는 것이다. 이처럼, 본 발명에 따른 기판 정렬 방법에 있어서의 정렬 마크(25)의 인쇄는 공정의 편의 및 단축을 위해 배선 인쇄와 동시에 이루어지는 것이 바람직하지만, 반드시 동시에 이루어져야 하는 것은 아니며 미리 인쇄되거나 추후 인쇄될 수도 있음은 자명하다.

또한, 본 발명에 따른 정렬 마크(25)는 설계자의 필요에 따라 그 형상 및 도안의 제한 없이 다양한 마크가 이용될 수 있다(도 2의 (a) 내지 (d) 참조). 예를 들어, 설계자는 추후 기판의 검사나 부품의 실장 등의 작업 시 작업자가 인식하기 편리하도록 기판의 용도 또는 실장될 부품 명칭 등을 상징하는 문자나 심벌(symbol)을 정렬 마크의 도안으로 이용할 수도 있는 것이다. 그리고, 정렬 마크(25)가 기판(20) 상에 인쇄될 위치 또는 인쇄할 정렬 마크의 개수 등도 작업자의 편의 또는 기판의 크기 등을 고려하여 설계자가 자유롭게 결정할 수 있음은 물론이다.

아울러, 본 단계에서는 정렬 마크(25)의 인쇄에 부가하여 정렬 마크(25)의 위치 검색을 위한 소정 패턴의 검색 라인을 함께 인쇄할 수 있다(도 3 참조). 검색 라인은 CCD 등의 촬상 소자(40)에 의한 정렬 마크(25)의 위치 검색을 보다 신속하고 편리하게 진행하기 위한 보조선으로서, 패턴의 제한 없이 다양하게 설정하여 인쇄될 수 있다. 다만, 작업자의 정렬 마크(25) 위치 검색의 편의를 위하여 기판(20) 상에 함께 인쇄되는 배선과 쉽게 구별할 수 있도록 상이한 폭(width) 또는 패턴을 갖는 라인으로 형성하는 것이 바람직하며, 또한 정렬 마크(25)가 인쇄된 위치와 인접하여 형성하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 소정의 패턴(위에서부터 평행하게 형성된 점선, 1점 쇄선, 실선)을 갖는 검색 라인이 정렬 마크(25)와 인접하여 인쇄되어 있다. 이와 같이 정렬 마크(25)와 함께 검색 라인을 인쇄하게 되면, 일반적으로 1 ~ 2 mm의 제한된 시야 범위(field of view)를 갖는 검사 장비용 CCD를 이용한 화상 시스템에서도 검색 라인을 통해 보다 쉽게 정렬 마크(25)를 검색할 수 있게 된다. 즉, 로딩된 기판(20)의 로딩 위치를 상하 좌우로 이동시키면서 소정 패턴에 상응하는 검색 라인을 먼저 찾은 후, 그 중 일부 패턴(본 예에서는 검색 라인 중 하단에 형성된 실선)을 따라 로딩 위치를 이동시킴으로써 인쇄된 정렬 마크(25)의 위치를 검색할 수 있다.

단계 S120을 참조하면, 기판(20)에 인쇄된 정렬 마크(25)의 위치에 상응하는 제1 좌표 데이터를 생성한다.

여기서, 제1 좌표 데이터는 기판(20)이 상술한 단계 S110의 제1 로딩 위치에 있을 때의 인쇄된 정렬 마크(25)의 위치에 상응하는 좌표 데이터를 의미한다. 제1 좌표 데이터의 생성에는 정렬 마크(25)가 CCD 등의 촬상 소자(40)에 의해 촬상된 이미지 데이터(이하,'마크 이미지'라 함)로부터 취득된 소정의 픽셀 데이터(Px, Py)가 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 좌표 데이터는 마크 이미지의 최외각을 따라 형성되는 폐도형의 일 지점(중심점(center point) 등)에 상응하는 픽셀 데이터(Px, Py)로 결정될 수 있는 것이다.

이때, 제1 좌표 데이터 및 후술할 제2 좌표 데이터의 생성 시 이용되는 마크 이미지는 별도로 등록(저장)되어 있을 필요가 있다. 이러한 마크 이미지의 등록은 정렬 마크(25)를 포함하는 패턴의 설계 과정에서 미리 이루어지거나 또는 본 단계의 제1 좌표 데이터의 생성 과정과 병행하여 이루어질 수 있을 것이다.

단계 S130을 참조하면, 기판(20)은 작업 플레이트(10)로부터 언로딩되어 소성(경화)된 후, 다시 작업 플레이트(10) 상에 재로딩된다.

즉, 상술한 단계 S110을 통해 잉크젯 인쇄 방식에 의해 1차 인쇄되어 패턴(배선 및 정렬 마크) 형성된 부분에 증착이 이루어진 금속 잉크 액적이 마를 때까지 소정 시간 동안 소성시키게 된다. 이는 소정 두께 이상의 배선 패턴을 형성하기 위해 2회 내지 3회 정도의 반복 인쇄가 필요한 잉크젯 인쇄 방식에 있어, 추후 반복 인쇄 과정에서 발생할 수 있는 배선 패턴 또는 배선 폭의 변형을 방지하여 정확한 배선 패턴을 형성하기 위함이다.

소성 작업을 마친 기판(20)은 반복 인쇄를 위해 작업 플레이트(10) 상에 재로딩된다. 여기서, 반복 인쇄를 위해 작업 플레이트(10) 상에 재로딩된 기판(20)의 위치를 제2 로딩 위치라 하기로 한다. 제2 로딩 위치는 상술한 제1 로딩 위치의 설정 방법에서와 동일한 기준이 이용될 것이다.

단계 S140을 참조하면, 재로딩된 기판(20)으로부터 정렬 마크(25)를 검색하고, 검색된 정렬 마크(25)의 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성한다.

이러한 정렬 마크(25)의 검색은 기판(20)에 인쇄된 패턴 중 앞선 단계를 통해 등록된 마크 이미지와 일치되는 인쇄 형상을 찾아내는 방법으로 이루어질 수 있다. 이는 CCD를 이용한 화상 시스템을 통해 화면상에 표시되는 패턴을 작업자가 매뉴얼 방식으로 등록된 마크 이미지와 대조하여 검색할 수도 있지만, 화상 시스템에 미리 저장된 특정 프로그램을 이용함으로써 보다 쉽게 검색할 수 있을 것이다. 예를 들어, 등록된 마크 이미지와 소정 비율(예를 들어, 90 %) 이상의 유사성을 갖는 인쇄 형상을 정렬 마크(25)로 인식하도록 설정된 이미지 대조 프로그램 등이 이용될 수 있는 것이다.

이처럼, CCD 등의 촬상 소자(40)를 이용한 화상 시스템을 통해 인쇄된 정렬 마크(25)의 검색을 하게 되면, 기판의 종류, 두께 또는 표면 처리 여부 등의 인쇄 환경 변화에 영향을 받지 않고 정확한 정렬 마크(25)의 검색이 가능하며, 이에 따라 보다 정확한 기판 정렬이 가능해지게 된다.

정렬 마크(25)가 검색되면, 재로딩된 기판(20)으로부터 정렬 마크(25)가 인쇄된 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 제2 좌표 데이터의 생성에는 상술한 제1 좌표 데이터의 생성 방법에서와 동일한 기준이 이용될 것이다.

단계 S150을 참조하면, 상술한 단계를 거쳐 생성된 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터 간의 오차에 상응하는 위치 보정 데이터를 생성한다.

여기서, 제1 및 제2 좌표 데이터가 기판(20) 상에 인쇄된 정렬 마크(25)를 촬상한 이미지 데이터로부터 취득된 픽셀 데이터(Px, Py)라면, 위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 제1 좌표 데이터와 제2 좌표 데이터 간의 좌표 데이터 차에 해당하는 데이터(이하,'픽셀 차 데이터(Dx, Dy)'라 함)를 이용하여 구해낼 수 있다.

먼저, 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)를 설명하면, 제1 좌표 데이터가 (Px1, Py1)인 픽셀 데이터이고, 제2 좌표 데이터가 (Px2, Py2)인 픽셀 데이터인 경우, 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)는 (Px1 - Px2, Py1 - Py2) 또는 (Px2 - Px1, Py2 - Py1)로 표현될 수 있다.

이하에서는 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)가 (Px1 - Px2, Py1 - Py2)인 경우로 가정한다. 예를 들어, 제1 좌표 데이터가 (100, 1000)이고, 제2 좌표 데이터가 (400, 600)인 경우, 보정 데이터는 (-300, 400)인 픽셀 차 데이터로 생성될 수 있는 것이다.

위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)를 길이(거리) 성분 값으로 변환하여 생성한 값이다. 실제 기판 정렬을 위해서는 인쇄 위치의 변화량(즉, 이동 거리)을 산출해내는 것이 필요하기 때문이다.

예를 들어, 1 픽셀((1×1))의 크기가 (가로(x) 1㎛ × 세로(y) 1㎛)이고, 취득된 픽셀 차 데이터가 (-300, 400)인 경우를 가정하면, 위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 픽셀 차 데이터와 1 픽셀 크기를 곱한 값(즉, (-0.3mm, 0.4mm))으로 생성(산출)될 수 있다. 여기서, 1 픽셀 크기는 기판(20) 상에 인쇄된 정렬 마크(25)를 촬상한 이미지 전체의 가로(수평) 길이 및 세로(수직) 길이를 상기 이미지를 구성하는 수 평 픽셀수 및 수직 픽셀수로 각각 나누었을 때 산출되는 1 픽셀의 가로 길이 및 세로 길이를 의미한다.

단계 S160을 참조하면, 생성된 위치 보정 데이터에 상응하여 반복 인쇄를 위한 배선의 인쇄 위치를 정렬시킨 후, 기판(20) 상에 배선을 재인쇄한다.

여기서, 인쇄 위치의 정렬이란 재로딩된 기판(20)에서의 재인쇄할 배선의 위치를 기판(20) 상에 1차 인쇄된 배선의 위치와 일치시키는 것을 의미한다. 이러한 인쇄 위치의 정렬은 생성된 위치 보정 데이터(Sx, Sy)에 상응하여 기판(20)의 로딩 위치를 이동시키거나 또는 인쇄 장치인 잉크젯 헤드(30)의 잉크 탄착 위치를 이동시키는 방법으로 행할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 인쇄 위치 정렬 방법은 추후 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기판 정렬이 완료되면, 기판(20) 상에 배선의 재인쇄를 수행한다.

단계 S170을 참조하면, 기판(20) 상에 인쇄된 배선이 설계자가 의도한 소정 두께 이상으로 형성되었는지 여부를 검사한다.

소정 두께 이상의 배선이 형성된 것으로 판단되면 기판 인쇄를 종료하고(단계 S180), 그렇지 않은 경우에는 배선의 반복 인쇄를 위해 단계 S130 내지 단계 S170을 다시 진행한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 정렬의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 작업 플레이트(10)와 작업 플레이트(10) 상에 로 딩된 기판(20)을 위에서 내려다보았을 때의 평면도를 도시한 것이다.

이하 도 4 및 도 5에서는 본 발명에 따른 기판 정렬 원리를 설명하기 위한 일 예로서 작업 플레이트(10)의 좌측 하단의 모서리를 기준 좌표(0, 0)로 설정하고, 기판(20)이 작업 플레이트(10) 상에 로딩된 로딩 위치를 이동시키는 방법으로 인쇄 위치를 정렬하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다. 다만, 본 예에서와 다른 기준 좌표가 이용되어도 무방하며, 또한 잉크젯 헤드(30)의 위치를 이동시켜 인쇄 위치를 정렬시킬 수 있음은 물론이다.

도 4의 (a)는 도 1의 순서도에서 단계 S110 및 단계 S120에서의 제1 로딩 위치 및 제1 좌표 데이터를 설명하기 위한 예시 도면이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 기판(20)이 작업 플레이트(10) 상에 최초 로딩되었을 때의 위치인 제1 로딩 위치(Lx1, Ly1)는 미리 설정된 기준 좌표(0, 0)로부터의 거리(상대적 위치)로 표현된다. 그리고, 제1 좌표 데이터(Px1, Py1)는 기판(20)이 제1 로딩 위치(Lx1, Ly1)에 위치하였을 때, 기판(20) 상에 인쇄된 정렬 마크(25)의 위치를 지시하며, 촬상 소자(40)에 의해 정렬 마크(25)가 촬상된 이미지 데이터(마크 이미지)로부터 취득한 픽셀 데이터로 표현된다. 보다 상세하게는 제1 좌표 데이터는 도 1의 단계 S120에서 상술한 바와 같이 마크 이미지의 소정의 픽셀 데이터 예를 들어, 마크 이미지를 형성하는 폐도형의 중심점에 해당하는 픽셀 데이터로 결정할 수 있을 것이다.

도 4의 (b)는 도 1의 순서도에서 단계 S130 및 단계 S140에서의 제2 로딩 위치 및 제2 좌표 데이터를 설명하기 위한 예시 도면이다.

도 4의 (b)를 참조하면, 작업 플레이트(10) 상에 재로딩된 기판(10)의 위치(도면의 실선 참조)는 최초 로딩된 기판(10)의 위치(도면의 점선 참조)와 다른 위치에 로딩된 경우를 가정하고 있다. 이때, 제2 로딩 위치(Lx2, Ly2) 및 제2 좌표 데이터(Px2, Py2)는 도 4의 (a)와 같은 방법으로 설정될 것이다.

도 5의 (a)는 도 1의 순서도에서 단계 S150에서의 픽셀 차 데이터를 설명하기 위한 예시 도면이다.

픽셀 차 데이터(Dx, Dy)는 로딩된 기판(10)의 위치에 따라 변화된(이동된) 정렬 마크의 위치에 상응하여 생성된 제1 좌표 데이터(Px1, Py1)와 제2 좌표 데이터(Px2, Py2) 간의 오차(픽셀 간격)로 표현된다. 즉, 제1 좌표 데이터(Px1, Py1)를 기준으로 오차를 계산하는 경우, 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)는 제1 좌표 데이터(Px1, Py1)에서 제2 좌표 데이터(Px2, Py2)를 뺀 데이터(즉, (Px1 - Px2, Py1 - Py2))로 표현될 수 있다.

도 5의 (b)는 도 1의 순서도에서 단계 S150 및 단계 S160의 위치 보정 데이터 및 인쇄 위치 정렬 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다.

위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 기판 정렬을 위한 위치 보정(이동) 정보에 해당한다. 기판(20)의 로딩 위치를 이동시켜 정렬하는 경우를 가정하여 설명하면, 위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 제2 로딩 위치(Lx2, Ly2)를 제1 로딩 위치(Lx1, Ly1)로 이동시키는데 이용되는 정보를 포함하는 것이다.

즉, 위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 제1 로딩 위치(Lx1, Ly1)에서 제2 로딩 위치(Lx2, Ly2)를 뺀 길이 데이터(즉, (Lx1 - Lx2, Ly1 - Ly2))와 같고, 이는 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)를 길이 성분으로 변환하여 구할 수 있다. 픽셀 차 데이터((Dx, Dy) = (Px1 - Px2, Py1 - Py2))를 위치 보정 데이터((Sx, Sy) = (Lx1 - Lx2, Ly1 - Ly2))로 변환하는 일 예는 다음과 같다.

예를 들어, 1 픽셀((1×1))의 크기가 (가로(x) 1㎛ × 세로(y) 1㎛)이고, 픽셀 차 데이터가 (-300, 400)인 경우를 가정하면, 위치 보정 데이터(Sx, Sy)는 픽셀 차 데이터와 1 픽셀 크기를 곱한 값(즉, (-0.3mm, 0.4mm))으로 구해지는 것이다.

따라서, 본 발명은 작업 플레이트(10) 상에 로딩된 기판(20)의 실제 로딩 위치를 별도로 측정하지 않고서도, CCD 등의 촬상 소자(40)에 의해 출력된 화상으로부터 취득한 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)를 이용하여 실제 기판 정렬을 위한 위치 보정 정보인 위치 보정 데이터(Sx, Sy)를 구해낼 수 있는 것이다.

또한, 생성된 위치 보정 데이터(Sx, Sy)를 이용하여 기판 정렬을 하는 방법은 다음과 같다.

예를 들어, 위치 보정 데이터(Sx, Sy)가 상술한 바와 같이 제1 로딩 위치(Lx1, Ly1)에서 제2 로딩 위치(Lx2, Ly2)를 뺀 길이 데이터((Lx1 - Lx2, Ly1 - Ly2))로 생성되는 경우를 가정하면, 제1 로딩 위치(Lx1, Ly1)는 제2 로딩 위치(Lx2, Ly2)에서 위치 보정 데이터(Sx, Sy)만큼을 더한(이동한) 위치에 해당한다.

따라서, 위치 보정 데이터가 (-0.3mm, 0.4mm)인 경우를 가정한다면, 재로딩된 기판(20)의 현재 위치인 제2 로딩 위치를 x축으로 -0.3mm, y축으로 0.4mm 만큼 이동시킴으로써 배선의 1차 인쇄가 이루어졌던 기판(20)의 종전 위치인 제1 로딩 위치와 동일한 위치로 이동시킬 수 있다.

상술한 과정을 통해 작업 플레이트(10) 상에 로딩된 기판(20)의 로딩 위치 변화를 보정할 수 있으며, 기판(20)에 형성될 배선의 인쇄 위치를 정렬시킬 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 정렬 장치는 잉크젯 헤드(30), 촬상 소자(40), 데이터 생성부(50), 보정부(60) 및 이동 수단(70)을 포함한다.

잉크젯 헤드(30)는 기판(20) 상에 형성할 배선의 인쇄를 수행하는 인쇄 장치로서, 미리 설계된 배선(회로 패턴)에 상응하여 금속 잉크를 분사(토출)함으로써 배선을 형성(인쇄)한다. 잉크젯 헤드(30)는 배선 인쇄와 아울러 인쇄 위치의 정렬을 위한 정렬 마크(25)의 인쇄 또는 정렬 마크(25)의 검색을 위한 검색 라인의 인쇄도 동시에 수행하게 된다.

촬상 소자(40)는 기판(20)에 인쇄된 정렬 마크(25)를 촬상한 이미지 데이터(마크 이미지)를 출력한다. 촬상 소자(40)로는 CCD(Charge-Coupled Device)등이 이용될 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 기판 정렬 장치에는 촬상된 마크 이미지를 저장하는 저장부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이처럼 저장된 마크 이미지는 데이터 생성부(50)에 의한 제2 좌표 데이터의 생성에 이용되는 비교 이미지로 이용될 수 있다.

데이터 생성부(50)는 촬상 소자(40)로부터 입력된 마크 이미지로부터 정렬 마크(25)의 위치에 상응하는 좌표 데이터(제1 좌표 데이터 또는 제2 좌표 데이터)를 생성한다. 제1 좌표 데이터 및 제2 좌표 데이터는 상술한 바와 같이 마크 이미지로부터 취득된 소정의 픽셀 데이터(Px, Py)로 표현될 것이다.

보정부(60)는 데이터 생성부(50)로부터 입력 받은 제1 좌표 데이터 및 제2 좌표 데이터로부터 그 오차에 상응하는 픽셀 차 데이터(Dx, Dy)를 계산하고, 취득된 픽셀 차 데이터(Dx,Dy)를 이용하여 위치 보정 데이터(Sx, Sy)를 생성한다. 위치 보정 데이터(Sx, Sy)의 생성 방법에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이동 수단(70)은 보정부(60)로부터 취득한 위치 보정 데이터(Sx, Sy)를 이용하여 인쇄 위치의 정렬을 수행한다. 이동 수단(70)은 도 6에서 도시하는 바와 같이 작업 플레이트(10), 기판(20) 또는 잉크젯 헤드(30) 중 어느 하나 이상과 연결되고, 기판(20)의 로딩 위치 또는 잉크젯 헤드(30) 위치를 이동시킴으로써 인쇄 위치를 정렬한다.

예를 들어, 로딩 위치를 이동하는 경우를 가정하면, 이동 수단(70)은 생성된 위치 보정 데이터(Sx, Sy)에 상응하여 기판(20)을 직접 이동시킴으로써 로딩 위치를 이동시키거나 또는 작업 플레이트(10)를 이동시킴으로써 간접적(상대적)으로 로딩 위치를 이동시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 정렬 방법 및 장치에 의하면, 기판 정렬의 정확성을 높이고, 인쇄 회로 기판의 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 잉크젯 인쇄되는 정렬 마크를 통해 크기 또는 재질 등이 미리 정해지지 않은 기판의 경우에도 적용 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 잉크젯 인쇄 방식에 의한 배선 인쇄와 동시에 배선 인쇄 위치 정렬을 위한 다양한 정렬 마크를 간편히 인쇄할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 CCD 카메라 등의 화상을 이용한 기판 정렬을 통하여 작업자가 매뉴얼 방식에 의해 수동적으로 기판의 정렬을 행할 필요가 없는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims

(a) 기판 상에 형성할 배선의 인쇄 위치 정렬을 위한 정렬 마크를 인쇄하는 단계;

(b) 상기 기판이 로딩된 제1 로딩 위치에 따른 상기 기판에 인쇄된 상기 정렬 마크의 위치에 상응하는 제1 좌표 데이터를 생성하는 단계;

(c) 상기 기판을 재로딩하고, 상기 기판이 재로딩된 제2 로딩 위치에 따른 상기 기판에 인쇄된 상기 정렬 마크의 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성하는 단계;

(d) 상기 제1 좌표 데이터와 상기 제2 좌표 데이터간의 오차에 상응하는 위치 보정 데이터를 생성하는 단계; 및

(e) 상기 위치 보정 데이터에 상응하여 상기 배선의 인쇄 위치를 정렬시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (e) 이후,

(f) 상기 정렬된 인쇄 위치에서 상기 기판 상에 상기 배선을 인쇄하는 단계를 더 포함하되,

상기 기판 상에 인쇄된 배선이 소정 두께 이상으로 형성될 때까지 상기 단계 (c) 내지 상기 단계 (f)를 반복 수행하는 기판 정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (e)에서,

상기 인쇄 위치의 정렬은 상기 위치 보정 데이터에 상응하여 상기 로딩 위치의 이동에 의해 이루어지는 기판 정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (a)에서,

상기 정렬 마크의 인쇄는 상기 기판 상에 형성할 상기 배선의 인쇄와 동시에 이루어지되,

상기 인쇄는 잉크젯 헤드로부터 분사된 금속잉크에 의해 이루어지는 기판 정렬 방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (e)에서,

상기 인쇄 위치의 정렬은 상기 위치 보정 데이터에 상응하여 상기 로딩 위치 또는 상기 잉크젯 헤드 위치의 이동에 의해 이루어지는 기판 정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (a)는

(a1) 상기 정렬 마크의 위치 검색을 위한 소정 패턴의 검색 라인을 인쇄하는 단계를 더 포함하되,

상기 검색 라인은 상기 정렬 마크가 인쇄된 위치와 인접하여 형성되는 기판 정렬 방법.
제6항에 있어서,

상기 검색 라인은 상기 기판에 인쇄되는 배선의 폭(width)과 상이한 폭을 갖도록 인쇄되는 기판 정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 좌표 데이터 및 상기 제2 좌표 데이터는 상기 정렬 마크로부터 촬상되어 생성된 마크 이미지로부터 취득한 픽셀 데이터(Px, Py)인 기판 정렬 방법.
제8항에 있어서,

상기 픽셀 데이터(Px, Py)는 상기 마크 이미지의 최외각을 따라 형성되는 폐도형의 중심점에 상응하는 픽셀 데이터인 기판 정렬 방법.
제8항에 있어서,

상기 위치 보정 데이터는 상기 제1 좌표 데이터와 상기 제2 좌표 데이터 간의 좌표 데이터 차에 1 픽셀 크기를 곱한 값으로 결정되는 기판 정렬 방법.
제8항에 있어서,

(g) 상기 마크 이미지를 등록하는 단계를 더 포함하되,

상기 단계 (g)는 상기 단계 (a) 이후 및 상기 단계 (c) 이전에 수행하며, 상기 단계 (c)는 상기 재로딩된 기판에서 상기 등록된 마크 이미지와 소정 비율 이상 일치되는 인쇄 형상의 위치를 상기 제2 좌표 데이터로 결정하는 기판 정렬 방법.
기판이 최초 로딩된 제1 로딩 위치에 따른 상기 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제1 좌표 데이터와 상기 기판이 재로딩된 제2 로딩 위치에 따른 상기 기판에 인쇄된 정렬 마크의 위치에 상응하는 제2 좌표 데이터를 생성하는 데이터 생성부-여기서, 정렬 마크는 상기 기판 상에 형성할 배선의 인쇄 위치 정렬을 위한 마크임-;

상기 제1 좌표 데이터와 상기 제2 좌표 데이터간의 오차에 상응하는 위치 보정 데이터를 생성하는 보정부; 및

상기 위치 보정 데이터에 상응하여 상기 배선의 인쇄 위치를 정렬시키는 이동 수단을 포함하는 기판 정렬 장치.
제12항에 있어서,

잉크젯 헤드로부터 분사된 금속잉크에 의해 상기 정렬 마크를 인쇄하는 잉크젯 인쇄부를 더 포함하는 기판 정렬 장치.
제13항에 있어서,

상기 인쇄 위치의 정렬은 상기 이동 수단에 의한 상기 위치 보정 데이터에 상응하는 상기 로딩 위치 또는 상기 잉크젯 헤드 위치의 이동에 의해 이루어지는 기판 정렬 장치.
제12항에 있어서,

상기 정렬 마크를 촬상한 마크 이미지를 출력하는 촬상부를 더 포함하되,

상기 제1 좌표 데이터 및 상기 제2 좌표 데이터는 상기 정렬 마크로부터 촬상되어 생성된 마크 이미지로부터 취득한 픽셀 데이터(Px, Py)인 기판 정렬 장치.
제15항에 있어서,

상기 보정부는 상기 제1 좌표 데이터와 상기 제2 좌표 데이터 간의 좌표 데이터 차에 1 픽셀 크기를 곱한 값을 상기 위치 보정 데이터로 생성하는 기판 정렬 장치.
제15항에 있어서,

상기 마크 이미지를 저장하는 저장부를 더 포함하되,

상기 제2 좌표 데이터는 상기 재로딩된 기판에서 상기 저장된 마크 이미지와 소정 비율 이상 일치되는 인쇄 형상의 위치에 의해 결정되는 기판 정렬 장치.