KR101075344B1 - 노광 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 노광설비는 광원과, 광원 일측에 설치된 집광렌즈와, 집광렌즈의 일측에 설치되며 패턴이 형성된 영역과 패턴이 형성되지 않은 비패턴 영역으로 구성된 마스크와, 마스크와 소정의 갭을 유지하며 설치된 스테이지와, 스테이지에 안착된 기판 및 마스크의 비패턴 영역을 이용하여 기판과 마스크와의 갭이 일정하게 유지되도록 조절하는 갭 조절유닛을 포함하므로, 마스크와 기판 사이의 갭값을 각 위치별로 측정하고 측정하지 못한 위치의 갭값을 유추하여 산출 가능함에 따라, 마스크와 기판 사이의 정확한 갭값을 측정하고, 조정기에 의해 일정한 갭을 유지할 수 있는 효과가 있다.

노광설비, 노광갭, 마스크

Description

노광 설비 {EXPOSURE EQUIPMENT}

도 1,2는 종래의 노광설비의 마스크와 기판을 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 노광설비를 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 노광설비의 갭 조절유닛을 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 노광설비의 갭 측정부를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 노광설비의 마스크를 도시한 도면,

도 7은 도 5의 A부분을 도시한 도면,

도 8a,8b는 본 발명에 따른 노광설비의 조정기의 작동을 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 노광설비의 작동을 도시한 순서도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

10 : 광원 20 : 집광렌즈

30 : 마스크 31 : 패턴영역

33 : 비패턴영역 35 : 측정창

40 : 스테이지 37 : 레이저센서

50: 갭 조절유닛 51 : 갭 측정부

53 : 갭 산출기 55 : 보상값 산출기

57 : 갭 산출부 59 : 구동기

61 : 조정기 63 : 갭 조정부

S : 기판

본 발명은 노광 설비에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 마스크와 기판의 거리를 일정하게 유지시키기 위한 노광 설비에 관한 것이다.

일반적으로, 평판디스플레이의 제조 공정은 기판의 표면에 패턴을 제공하기 위한 여러 종류의 막을 형성시키고, 패턴 마스크를 이용하여 기판의 특정 부분을 선택적으로 깍아내는 작업을 반복 수행함으로써 기판 상에 동일한 패턴을 갖는 전자회로를 구성한다.

이러한 평판디스플레이의 제조 공정에서, 노광공정은 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 공정과, 포토레지스트가 도포된 후 기판을 베이킹하여 도포된 포토레지스트를 경화시키는 공정을 거친 후, 기판 상에 포토마스크 패턴을 형성할 때 적용된다.

노광설비는 마스크의 이미지를 광 레지스트가 코팅된 기판 위에 투영시켜 패턴을 형성하는데 사용되는 노광 설비는 빛을 공급하는 광원과, 광원으로부터 방출된 빛을 집광하는 집광렌즈와, 소정의 패턴이 형성된 마스크와, 마스크를 통과한 패턴이 투영되는 기판을 안착되는 스테이지를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 노광 설비에서는 스테이지 상에 기판이 안착되면, 광원으로부터 방출된 빛이 집광렌즈에 의해 집광되어 마스크를 통과한다. 마스크를 통과한 빛은 마스크의 패턴이 축소되어 기판으로 전사되어 패터닝이 이루어진다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이 스테이지(1) 상에 안착된 기판(S)과 마스크(M)는 소정의 간격을 유지해야 하므로 접촉식 변위센서부(5)가 설치되어 기판(S)과 마스크(M) 사이의 갭을 측정한다.

접촉식 변위센서부(20)는 기판(S)이 안착된 스테이지(1)의 에지부에 압전 폴리 비닐 훌로라이드(Polyvinylidene Fluoride: PVDF)로 된 감지필름(7)이 설치되고, 마스크(M)의 에지부에 설치되어 마스크(M)를 지지하는 마스크 홀더(3)에는 감지필름(7)에 접촉되는 접촉센서(9)가 설치된다.

감지필름(7)은 상ㆍ하로 배치된 두개의 필름층(7a,7b) 사이에 설치된 진동전달필름(7c)이 설치된다. 하부 필름층(7b)에는 교류전압을 가하여 기계적 진동을 발생시키고, 하부 필름층(7b)의 상측에 설치된 진동전달필름(7c)은 하부 필름층(7b)의 진동을 상부 필름층으로 전달한다. 이에, 압전 효과에 의해 상부 필름층(7a)에도 교류전압이 발생된다. 이때, 상부 필름층(7a)이 접촉센서(9)와 접촉되어 압력이 가해지면 상부 필름층(7a)의 진동이 변화되고, 그 결과 교류 전압의 출력이 변동된다. 따라서, 변화된 교류전압을 검출하여 마스크(M)와 기판(S)의 갭을 측정할 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 노광 설비는 접촉식 변위센서부(5)가 마스크홀더(3)와 스테이지(1)에 각각 설치됨에 따라, 마스크(M)와 스테이지(1)와의 갭이 측정되 므로 기판(S)의 두께가 변화되어 마스크(M)와 기판(S)의 간격이 달라질 경우에는 마스크(M)와 기판(S)의 갭이 잘못 측정되는 문제점이 있다.

또한, 접촉식 변위센서부(5)는 기판(S)의 외곽에서 갭을 측정하므로 사용자가 원하는 위치에서 갭측정이 불가능 할 뿐만 아니라, 기판(S)의 각 부분별로 평탄도가 일정하지 않을 경우, 기판(S)과 마스크(M)의 갭 또한 일정하지 않게 되는 문제점이 발생한다.

그리고, 기판(S)과 마스크(M) 사이의 갭이 균일하지 않으면, 기판(S)과 마스크(M)의 갭에 있어서 기판(S) 또는 마스크(M)가 휘어지므로 마스크(M)의 패턴이 기판(S)에 넓게 전사되거나 좁게 전사되어 공정 수율을 저하시키는 문제점이 발생한다.

상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위한 본 발명의 목적은 기판과 마스크의 갭을 균일하게 유지시켜 노광 공정의 수율을 향상시키는 노광설비를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원과, 상기 광원 일측에 설치된 집광렌즈와, 상기 집광렌즈의 일측에 설치되며 패턴이 형성된 영역과 패턴이 형성되지 않은 비패턴 영역으로 구성된 마스크와, 상기 마스크와 소정의 갭을 유지하며 설치된 스테이지와, 상기 스테이지에 안착된 기판 및 상기 마스크의 비패턴 영역을 이용하여 상기 기판과 상기 마스크와의 갭이 일정하게 유지되도록 조절하는 갭 조절유닛을 포함하는 노광설비를 제공한다.

상기 갭 조절유닛은 갭 측정부와, 상기 갭 측정부에서 측정된 갭 측정값을 기준으로 상기 마스크와 상기 기판의 각 위치별 갭을 산출하는 갭 산출부 및 상기 갭 산출부에서 산출된 갭의 위치별 차이값을 보상하여 각 위치별로 일정한 갭을 갖도록 상기 마스크의 위치를 조정해주는 갭 조정부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 갭 측정부는 상기 마스크의 비패턴 영역에 형성된 다수개의 측정창과, 상기 측정창을 통해 상기 마스크와 상기 기판 사이의 거리를 측정하는 변위센서를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 측정창은 투명창인 것이 바람직하다.

상기 변위센서는 레이저센서인 것이 바람직하다.

상기 갭 산출부는 상기 갭 측정부를 통해 측정된 상기 마스크의 비패턴영역과 상기 기판과의 갭을 기준으로 상기 마스크의 패턴영역과 상기 기판과의 갭을 산출하는 갭산출기와, 상기 연산기에서 연산된 상기 마스크와 상기 기판의 갭값을 기준으로 상기 갭 값이 일정하도록 상기 마스크의 위치를 보상할 수 있는 보상값을 산출하는 보상산출기를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 갭 조정부는 상기 마스크의 위치를 조정하는 조정기와, 상기 보상산출기로부터 산출된 보상값만큼 이동되도록 상기 조정기를 구동시키는 구동기를 구비하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 노광설비를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 노광설비의 갭 조절유닛을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 노광설비의 갭 측정부를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 노광설비의 마스크를 도시한 도면이고, 도 7은 도 5의 A부분을 도시한 도면이며, 도 8a,8b는 본 발명에 따른 노광설비의 조정기의 작동을 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 노광설비의 작동을 도시한 순서도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 노광설비(100)는 빛을 발광하는 광원(10)과, 광원(10)에서 발광되는 빛을 집광하도록 광원(10)의 일측에 설치된 타원형의 집광렌즈(20)와, 집광렌즈(20)의 일측에 설치되며 기판(S)에 패턴을 전사하는 마스크(30)와, 마스크(30)와 일정한 갭을 유지하도록 설치되어 기판(S)을 안착시키는 스테이지(40) 및 기판(S)과 마스크(30)와의 갭이 일정하게 유지되도록 조절하는 갭 조절유닛(50)으로 구성된다.

여기서, 마스크(30)는 기판(S)에 패턴을 전사하기 위한 것으로, 패턴이 형성된 패턴영역(31)과 패턴이 형성되지 않은 비패턴 영역(33)으로 이루어진다.

갭 조절유닛(50)은 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(S)과 마스크(30) 사이의 갭이 항상 일정하게 유지되도록 조절하는 것으로서, 갭 측정부(51)와 갭 산출부(53) 그리고, 갭 조정부(55)로 나뉘어진다.

갭 측정부(51)는 기판(S)과 마스크(30)와의 갭을 측정하는 것으로서, 도 5,6에 도시된 바와 같이, 마스크(30)의 비패턴 영역(33)에 투명하게 마련된 측정창(35)과 측정창(35)을 통해 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭을 측정하는 변위센서를 구비하여 구성된다.

변위센서는 바람직하게는 레이저 센서(37)가 적용될 수 있다. 레이저 센서(37)는 비접촉식으로서 마스크(30)의 측정창(35)을 통해 기판(S)으로 입사 및 출사되는 레이저 빔의 입사각과 출사각을 감지하여 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭을 측정한다.

갭 산출부(57)는 갭 측정부(51)에서 측정된 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭을 전송받아 측정된 갭 값을 기준으로 갭 측정부(51)에서 측정할 수 없는 마스크(30)의 패턴 영역(31)에서 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭을 유추하여 산출하는 갭 산출기(53)와, 갭 산출기(53)에서 산출된 갭 값을 기준으로 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭 값이 일정하도록 기판(S)의 위치를 보상할 수 있는 보상값을 산출하는 보상값 산출기(55)를 구비하여 구성된다.

갭 조정부(63)는 보상값 산출기(55)로부터 산출된 보상값 만큼 기판(S)의 위치를 조정하는 조정기(61)와 조정기(61)를 구동시키는 구동기(59)로 이루어진다.

조정기(61)는 스테이지(40)에 내설되어 보상값 산출기(55)에서 산출된 보상값 만큼 돌출되어 기판(S)의 각 부분을 이동시킨다.

이하에서는 본 발명에 따른 노광설비의 작동방법을 상세히 설명한다.

스테이지(40)에 기판(S)을 안착시킨다.(S200)

기판(S)이 안착되면, 갭 조절유닛(50)에 의해 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭을 측정하고 조절한다.

먼저, 갭 측정부(51)는 마스크(30)의 비패턴 영역(33)에 다수개 마련된 측정창(35)을 통해 레이저 센서(70)의 빔을 기판(S)으로 입사시킨다.

다음, 갭 산출부(57)의 갭 산출기(53)는 레이저 센서(70)에서 발광되어 측정창(35)을 통해 기판(S)으로 입사된 빔의 입사각과 입사된 빔이 기판(S)에 반사되어 출사되는 출사각을 통해 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭 값을 측정한다.(S210)

또한, 마스크(30)의 비패턴 영역(33)에서 측정된 갭 값을 기준으로 직접 측정할 수 없는 마스크(30)의 패턴 영역(31)과 기판(S) 사이의 갭 값을 유추하여 산출한다.(S220)

기판(S)은 갭 산출기(53)에서 산출된 마스크(30)의 비패턴 영역(33)과 패턴 영역(31)의 갭 값을 기준으로 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭이 어느 위치에서나 일정하게 유지될 수 있도록 이동되어야 한다.

이에, 기판(S)은 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭 값이 기준갭 값을 벗어나는 위치의 경우, 기판(S)은 마스크(30)측이나 그 반대측으로 이동되어야 한다.

보상값 산출기(55)는 마스크(30)와 기판(S)이 기준갭 값을 유지하기 위해 이동되어야 할 마스크(30)의 보상값을 산출한다.(S230)

보상값 산출기(55)에서 산출된 보상값은 구동기(59)로 전송되고, 구동기(59)는 전송받은 보상값만큼 구동되어 조정기(61)를 작동시킨다.

스테이지(40)에 내설된 다수개의 조정기(61)는 구동기(59)에 의해 구동되어 마스크(30)측으로 돌출되어 기판(S)이동시켜 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭 값을 일정하게 유지한다.

즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 중심부가 마스크(30)측으로 돌출된 굴곡을 갖는 경우, 조정기(61)는 마스크(30)의 중심부보다 에지부측이 더 돌출 되어 마스크(30)가 기판(S)과 동일한 형태를 취하도록 하여 마스크(30)와 기판(S) 사이의 갭을 일정하게 조절한다.

반대로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 중심부가 마스크(30)와 반대측으로 돌출될 경우, 조정기(61)는 마스크(30)의 중심부가 에지부측보다 더 돌출되어 마스크(30)가 기판(S)과 동일한 형태를 취하도록 한다.(S240)

상기와 같은 과정을 거쳐 기판(S)과 마스크(30) 사이의 갭이 일정하게 유지되면, 광원(10)에서 발광된 빛이 집광렌즈(20)에 집광되어 마스크(30)를 투과한다. 마스크(30)를 투과하는 빛은 마스크(30)의 패턴을 기판(S)에 전사하여 노광공정을 수행한다.(S250)

상기와 같은 본 발명은 마스크와 기판 사이의 갭값을 각 위치별로 측정하고 측정하지 못한 위치의 갭값을 유추하여 산출 가능함에 따라, 마스크와 기판 사이의 정확한 갭값을 측정할 수 있는 이점이 있다.

또한, 마스크와 기판 사이의 갭이 일정하지 않을 경우, 조정기에 의해 기준갭 값을 벗어나는 위치별로 조절할 수 있으므로 마스크과 기판은 일정한 갭을 유지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 광원;

   상기 광원 일측에 설치된 집광렌즈;

   상기 집광렌즈의 일측에 설치되며 패턴이 형성된 영역과 패턴이 형성되지 않은 비패턴 영역으로 구성된 마스크;

   상기 마스크와 소정의 갭을 유지하며 설치된 스테이지;

   상기 스테이지에 안착된 기판; 및

   상기 마스크의 비패턴 영역을 이용하여 상기 기판과 상기 마스크와의 갭이 일정하게 유지되도록 조절하는 갭 조절유닛;을 포함하며,

   상기 갭 조절유닛은 갭 측정부;,

   상기 갭 측정부에서 측정된 갭 측정값을 기준으로 상기 마스크와 상기 기판의 각 위치별 갭을 산출하는 갭 산출부; 및

   상기 갭 산출부에서 산출된 갭의 위치별 차이값을 보상하여 각 위치별로 일정한 갭을 갖도록 상기 마스크의 위치를 조정해주는 갭 조정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광설비.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 갭 측정부는 상기 마스크의 비패턴 영역에 형성된 다수개의 측정창;과

   상기 측정창을 통해 상기 마스크와 상기 기판 사이의 거리를 측정하는 변위센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광설비.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 측정창은 투명창인 것을 특징으로 하는 노광설비.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 변위센서는 레이저센서인 것을 특징으로 하는 노광설비.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 갭 산출부는 상기 갭 측정부를 통해 측정된 상기 마스크의 비패턴영역과 상기 기판과의 갭을 기준으로 상기 마스크의 패턴영역과 상기 기판과의 갭을 산출하는 갭산출기;와

   상기 갭산출기에서 산출된 상기 마스크와 상기 기판의 갭값을 기준으로 상기 갭 값이 일정하도록 상기 마스크의 위치를 보상할 수 있는 보상값을 산출하는 보상산출기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광설비.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 갭 조정부는 상기 마스크의 위치를 조정하는 조정기;와,

   상기 보상산출기로부터 산출된 보상값만큼 이동되도록 상기 조정기를 구동시키는 구동기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광설비.

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