KR101256791B1 - 노광 장치 - Google Patents

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KR101256791B1
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박용규
강진우
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주식회사 필옵틱스
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Abstract

본 발명은 노광 장치에 관한 것으로, 스테이지와 광학 유닛의 위치를 수평면 상의 X축 및 Y축 방향에 대해 고정되도록 장착함으로써, 스테이지와 광학 유닛의 상대 위치가 세팅된 상태대로 정확하게 유지되고, 이에 따라 스테이지에 대한 얼라인 상태가 일정하게 유지되어 노광 작업의 정확도를 향상시킬 수 있고, 스테이지와 광학 유닛에 대한 별도 구동부가 불필요하여 구조가 단순하고 제작이 용이할 뿐만 아니라 전체 장치의 동작 제어 로직 또한 단순화하여 제작할 수 있으며, 또한 다수개의 스테이지를 구비하고 다수개의 스테이지에 각각 기판을 로딩 또는 언로딩할 수 있도록 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 구비함으로써, 동시에 연속적으로 다수개의 기판에 대한 노광 작업을 수행할 수 있어 더욱 신속한 노광 공정을 진행할 수 있는 노광 장치를 제공한다.

Description

노광 장치{Exposure Apparatus}
본 발명은 노광 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 스테이지와 광학 유닛의 위치를 수평면 상의 X축 및 Y축 방향에 대해 고정되도록 장착함으로써, 스테이지와 광학 유닛의 상대 위치가 세팅된 상태대로 정확하게 유지되고, 이에 따라 스테이지에 대한 얼라인 상태가 일정하게 유지되어 노광 작업의 정확도를 향상시킬 수 있고, 스테이지와 광학 유닛에 대한 별도 구동부가 불필요하여 구조가 단순하고 제작이 용이할 뿐만 아니라 전체 장치의 동작 제어 로직 또한 단순화하여 제작할 수 있으며, 또한 다수개의 스테이지를 구비하고 다수개의 스테이지에 각각 기판을 로딩 또는 언로딩할 수 있도록 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 구비함으로써, 동시에 연속적으로 다수개의 기판에 대한 노광 작업을 수행할 수 있어 더욱 신속한 노광 공정을 진행할 수 있는 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 컴퓨터 및 각종 전자 제품에 적용되는 반도체 소자나, 화상 표시 소자인 액정 표시 소자(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(PDP: Plasma Display Panel), 전자 부품이 실장되는 회로기판(PCB) 등의 제조 과정 중에서 미세 패턴을 정밀하게 형성하기 위해 포토 리소그래피(photo-lithography) 방법을 널리 이용한다.
포토 리소그래피 방법은 피처리 기판 상에 감광 물질(photo-resist)을 균일하게 도포하여 감광 물질 막을 형성하는 단계와, 형성된 감광 물질 막을 선택적으로 노광용 광에 노출시켜 노출된 부분의 감광 물질의 성질을 변화시키는 단계와, 현상액 등을 이용하여 성질이 변화된 부분을 선택적으로 제거하여 목적하는 감광 물질 막 패턴을 형성하는 단계로 이루어지며, 이후 형성된 감광 물질 막 패턴을 이용하여 식각(etching) 공정 등을 통해 피처리 기판 상에 패턴을 형성시키게 된다.
포토 리소그래피 공정에 속하는 노광(exposure) 공정은 특정 패턴이 디자인된 레티클(reticle) 또는 마스크(mask)를 광원과 피처리 기판 사이에 위치시키고, 광원으로부터 피처리 기판을 향해 광을 조사시킴으로써 광이 레티클 또는 마스크 상의 패턴에 따라 피처리 기판을 선택적으로 노출시키는 방식으로 진행된다.
이러한 노광 공정을 수행하는 노광 장치는 자동화된 장비를 통해 이루어지는데, 일반적으로 셀 단위의 기판을 별도의 공급 유닛으로부터 공급받아 이송하는 로봇 암과, 로봇 암으로부터 기판을 전달받는 스테이지와, 스테이지의 상부에 위치하는 마스크 및 광학 유닛을 포함하는 형태로 구성된다.
이때, 각각의 구성 요소들은 기판의 이송 및 노광 작업을 위해 각각 독립적인 구동부를 통해 X축, Y축 및 Z축 방향으로 계속 반복적으로 이동하는 방식으로 구성된다. 이러한 구조는 다수개의 구동부를 필요로 하게 되어 부품 수가 증가할 뿐만 아니라 구조가 복잡하여 제작의 어려움 및 각 구동부의 제어 로직 또한 복잡해지는 등의 문제가 있었다.
특히, 스테이지와 광학 유닛 등은 노광 공정에서 기판에 형성되는 패턴의 정확도를 유지하기 위해 매우 정확하게 얼라인되어야 하는데, 스테이지와 광학 유닛 등이 계속적으로 이동하게 되므로, 그 얼라인 작업이 복잡하고 어려울 뿐만 아니라 정확도 또한 저하되어 제품의 불량률이 증가하는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 스테이지와 광학 유닛의 위치를 수평면 상의 X축 및 Y축 방향에 대해 고정되도록 장착함으로써, 스테이지와 광학 유닛의 상대 위치가 세팅된 상태대로 정확하게 유지되고, 이에 따라 스테이지에 대한 얼라인 상태가 일정하게 유지되어 노광 작업의 정확도를 향상시킬 수 있고, 스테이지와 광학 유닛에 대한 별도 구동부가 불필요하여 구조가 단순하고 제작이 용이할 뿐만 아니라 전체 장치의 동작 제어 로직 또한 단순화하여 제작할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수개의 스테이지를 구비하고 다수개의 스테이지에 각각 기판을 로딩 또는 언로딩할 수 있도록 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 구비함으로써, 동시에 연속적으로 다수개의 기판에 대한 노광 작업을 수행할 수 있어 더욱 신속한 노광 공정을 진행할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로딩 유닛과 언로딩 유닛의 기판 이동 경로가 간섭되지 않도록 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 상하 이격되게 평행 배치함으로써, 장치의 공간 효율이 향상되고 더욱 컴팩트한 구조를 이룰 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마스크 홀더를 마스크 이송 모듈을 통해 이동시킬 수 있도록 구성함으로써, 스테이지에 대한 기판의 로딩 및 언로딩 작업과 기판에 대한 얼라인 작업 등을 더욱 신속하고 원활하게 진행할 수 있어 신속한 노광 공정이 가능한 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스테이지를 상하 이송 모듈에 의해 상하 이동시킬 수 있도록 구성함으로써, 스테이지에 대한 기판의 로딩 및 언로딩 작업을 더욱 편리하고 신속하게 수행할 수 있으며, 상하 이송 모듈의 미세 이동을 통해 스테이지의 상하 이동을 더욱 미세하게 조절 제어하여 더욱 정확한 노광 공정을 수행할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판이 안착되도록 형성되며, 수평면 상에서 X축 방향을 따라 일렬 배치되는 다수개의 스테이지; 상기 스테이지에 안착된 기판에 각각 광을 조사할 수 있도록 다수개의 상기 스테이지의 상부에 각각 위치 고정되게 배치되는 광학 유닛; 상기 스테이지와 상기 광학 유닛 사이에 각각 배치되며, 마스크가 고정 장착되는 마스크 홀더; 기판을 다수개의 상기 스테이지에 순차적으로 안착 로딩시키는 로딩 유닛; 및 다수개의 상기 스테이지에 안착된 기판을 순차적으로 언로딩시켜 배출하는 언로딩 유닛을 포함하고, 상기 스테이지는 수평면 상에서 서로 직각인 X축 및 Y축 방향에 대한 위치가 고정되도록 장착되고, 상기 로딩 유닛 및 언로딩 유닛은 수평면 상에서 X축 및 Y축 방향으로 기판을 이송하여 상기 스테이지에 로딩 또는 언로딩시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.
또한, 상기 노광 장치는, 상기 스테이지에 안착된 기판의 위치 정렬 상태를 측정하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈의 측정값에 따라 상기 스테이지의 위치를 미세 조정하는 얼라인 모듈을 더 포함하고, 상기 카메라 모듈은 별도의 카메라 이송 모듈에 의해 이송되며 다수개의 상기 스테이지에 각각 안착된 기판의 위치 정렬 상태를 순차적으로 측정하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 로딩 유닛은 X축 방향으로 길게 고정 배치되는 X축 로딩암; X축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 X축 로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 로딩암; 및 Y축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 Y축 로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, 기판을 흡착 파지할 수 있도록 형성되는 로딩 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 언로딩 유닛은 X축 방향으로 길게 고정 배치되는 X축 언로딩암; X축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 X축 언로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 언로딩암; 및 Y축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 Y축 로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, 기판을 흡착 파지할 수 있도록 형성되는 언로딩 플레이트를 포함하고, 상기 X축 로딩암과 상기 X축 언로딩암은 상하 방향으로 이격되게 평행 배치될 수 있다.
또한, 상기 마스크 홀더를 수평면 상에서 직선 왕복 이동시키는 마스크 이송 모듈을 더 포함하고, 상기 마스크 홀더는 상기 광학 유닛에 의해 광이 조사되는 동안 상기 광학 유닛과 스테이지의 사이에 위치하도록 상기 마스크 이송 모듈에 의해 직선 이동할 수 있다.
또한, 상기 마스크 이송 모듈은 상기 마스크 홀더의 이동 경로를 가이드하도록 상기 마스크 홀더와 슬라이드 결합하는 마스크 가이드 레일; 상기 마스크 홀더와 일체로 이동하도록 상기 마스크 홀더의 양측단부에 결합되는 이동 블록; 길이 방향 축을 중심으로 회전함에 따라 상기 이동 블록이 직선 이동하도록 상기 이동 블록에 관통 결합되는 스크류 로드; 및 상기 스크류 로드를 회전 구동하는 마스크 이송 모터를 포함하고, 상기 마스크 홀더를 Y축 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
또한, 다수개의 상기 스테이지는 별도의 상하 이송 모듈에 의해 각각 독립적으로 상하 이동할 수 있도록 장착될 수 있다.
이때, 상기 상하 이송 모듈은 수평 가이드 레일을 따라 수평 방향으로 직선 이동하며 상단이 경사면을 이루도록 형성되는 하부 경사 블록; 수직 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 직선 이동하며 하단이 상기 하부 경사 블록의 경사면과 슬라이드 접촉하도록 경사면을 이루는 상부 경사 블록; 및 상기 하부 경사 블록을 직선 이동시키는 상하 이송 구동부를 포함하고, 상기 하부 경사 블록의 수평 이동에 따라 상기 상부 경사 블록이 상하 이동하며, 상기 스테이지는 상기 상부 경사 블록의 상부에 배치되어 상기 상부 경사 블록과 일체로 상하 이동하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 스테이지와 광학 유닛의 위치를 수평면 상의 X축 및 Y축 방향에 대해 고정되도록 장착함으로써, 스테이지와 광학 유닛의 상대 위치가 세팅된 상태대로 정확하게 유지되고, 이에 따라 스테이지에 대한 얼라인 상태가 일정하게 유지되어 노광 작업의 정확도를 향상시킬 수 있고, 스테이지와 광학 유닛에 대한 별도 구동부가 불필요하여 구조가 단순하고 제작이 용이할 뿐만 아니라 전체 장치의 동작 제어 로직 또한 단순화하여 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수개의 스테이지를 구비하고 다수개의 스테이지에 각각 기판을 로딩 또는 언로딩할 수 있도록 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 구비함으로써, 동시에 연속적으로 다수개의 기판에 대한 노광 작업을 수행할 수 있어 더욱 신속한 노광 공정을 진행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 로딩 유닛과 언로딩 유닛의 기판 이동 경로가 간섭되지 않도록 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 상하 이격되게 평행 배치함으로써, 장치의 공간 효율이 향상되고 더욱 컴팩트한 구조를 이룰 수 있는 효과가 있다.
또한, 마스크 홀더를 마스크 이송 모듈을 통해 이동시킬 수 있도록 구성함으로써, 스테이지에 대한 기판의 로딩 및 언로딩 작업과 기판에 대한 얼라인 작업 등을 더욱 신속하고 원활하게 진행할 수 있어 신속한 노광 공정이 가능한 효과가 있다.
또한, 스테이지를 상하 이송 모듈에 의해 상하 이동시킬 수 있도록 구성함으로써, 스테이지에 대한 기판의 로딩 및 언로딩 작업을 더욱 편리하고 신속하게 수행할 수 있으며, 상하 이송 모듈의 미세 이동을 통해 스테이지의 상하 이동을 더욱 미세하게 조절 제어하여 더욱 정확한 노광 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 내부 구성에 대한 배치 구조를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 로딩 및 언로딩 유닛과 스테이지에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 마스크 홀더 및 마스크 이송 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 카메라 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 스테이지에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 스테이지에 대한 상하 작동 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 외형을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 내부 구성에 대한 배치 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 로딩 및 언로딩 유닛과 스테이지에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 마스크 홀더 및 마스크 이송 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 카메라 모듈에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 다수개의 스테이지(200)와, 광학 유닛(300)과, 마스크 홀더(410)와, 로딩 유닛(800)과, 언로딩 유닛(900)을 포함하여 구성되며, 카메라 모듈(510)과, 얼라인 모듈(600)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 구성 요소들은 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 케이스(100) 내부에 장착되는 형태로 배치될 수 있다.
케이스(100)는 장치 전체에 대한 지지 구조를 이루는 베이스 지지대(110)와, 베이스 지지대(110)의 상부에 결합되어 장치 전체의 외곽을 감싸는 케이스 커버(120)를 포함하여 구성된다. 케이스 커버(120)는 전면에 개폐 도어(130)가 형성되고, 개폐 도어(130)에는 장치를 조작할 수 있는 조작부(140)가 형성될 수 있다. 또한, 베이스 지지대(110)의 상부에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 각 구성 요소가 장착 지지될 수 있도록 별도의 지지 프레임(T)이 장착될 수 있다.
스테이지(200)는 셀 기판(S)이 안착되도록 형성되며, 수평면 상에서 X축 방향을 따라 일렬 배치되도록 다수개 구비된다. 각각의 노광 대상 기판(S)은 이러한 스테이지(200)에 안착 고정된 상태로 노광 공정이 수행된다. 또한, 스테이지(200)는 수평면 상에서 서로 직각인 X축 및 Y축 방향에 대한 위치가 고정되도록 장착된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지(200)는 기판(S) 안착을 위해 수평면 상에서 직선 이동하는 것이 아니라 특정 위치에 고정된 상태로 장착된다.
광학 유닛(300)은 스테이지(200)에 안착된 기판(S)에 각각 광을 조사할 수 있도록 스테이지(200)의 상부에 각각 위치 고정된 상태로 배치된다. 이러한 광학 유닛(300)은 광을 발생시키는 광 발생기(310)과, 광 발생기(310)로부터 발생된 광을 반사하는 반사 미러(320)와, 반사 미러(320)에 의해 반사된 광을 스테이지(200) 상의 기판(S)을 향해 조사하는 렌즈부(330)를 포함하여 구성된다. 이러한 광학 유닛(300) 또한 특정 위치에 고정된 상태로 배치된다. 즉, 전술한 바와 같이 스테이지(200)가 수평면 상에서 X축 및 Y축 방향으로 고정되도록 구성되므로, 광학 유닛(300) 또한 이러한 스테이지(200)에 대응하여 스테이지(200)의 상부에 위치하도록 고정 장착되는 것이 바람직하다. 따라서, 스테이지(200)와 광학 유닛(300)의 X축 및 Y축 방향에 대한 상대 위치가 변화하지 않기 때문에, 별도의 얼라인 작업 없이도 광학 유닛(300)에 의한 광이 스테이지(200)에 대해 항상 정확하고 일정하게 조사된다.
마스크 홀더(410)는 패턴이 형성된 마스크(M)가 고정 장착되도록 형성되며, 스테이지(200)와 광학 유닛(300) 사이에 각각 배치된다. 따라서, 광학 유닛(300)에 의한 광이 스테이지(200)를 향해 조사될 때, 이러한 마스크(M)를 통과하게 되므로, 스테이지(200)에 안착된 기판(S)에 마스크(M)에 의한 패턴이 노광 형성된다. 이러한 마스크 홀더(410)는 별도의 마스크 이송 모듈(400)에 의해 수평면 상에서 직선 이동하도록 구성될 수 있다.
마스크 이송 모듈(400)은 각각의 마스크 홀더(410)를 수평면 상에서 Y축 방향으로 직선 이동시킬 수 있도록 구성된다. 즉, X축 방향으로 다수개 배치되는 스테이지(200)의 공간 효율을 위해 마스크 이송 모듈(400)은 마스크 홀더(410)를 Y축 방향으로 직선 이동시키도록 구성된다.
이러한 마스크 이송 모듈(400)은 도 5에 도시된 바와 같이 지지 프레임(T)에 결합되어 마스크 홀더(410)의 이동 경로를 가이드하도록 마스크 홀더(410)와 슬라이드 결합하는 마스크 가이드 레일(420)과, 마스크 홀더(410)와 일체로 이동하도록 마스크 홀더(410)의 양측단부에 결합되는 이동 블록(430)과, 길이 방향 축을 중심으로 회전함에 따라 이동 블록(430)이 직선 이동하도록 이동 블록(430)에 관통 결합되는 스크류 로드(440)와, 스크류 로드(440)를 회전 구동하는 마스크 이송 모터(450)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 마스크 홀더(410)는 마스크 이송 모터(450)의 회전 구동 방향 변경에 따라 이동 블록(430)과 함께 Y축 방향으로 직선 왕복 이동한다.
마스크 홀더(410)는 이러한 마스크 이송 모듈(400)에 의해 Y축 방향으로 직선 이동하게 되는데, 광학 유닛(300)에 의해 광이 스테이지(200)에 조사되는 과정에서 마스크 홀더(410)가 광학 유닛(300)과 스테이지(200)의 사이에 배치되도록 직선 왕복 이동할 수 있다. 즉, 후술하는 카메라 모듈(510)과 얼라인 모듈(600)에 의해 기판(S)에 대한 얼라인 작업이 진행되는 동안에는 마스크 홀더(410)가 광학 유닛(300)과 스테이지(200) 사이로부터 벗어난 지점에 위치하고, 기판(S)에 대한 얼라인 작업이 완료된 이후 광학 유닛(300)에 의해 광이 조사되어 기판(S)에 노광 작업이 수행되는 동안에는 마스크 홀더(410)가 광학 유닛(300)과 스테이지(200) 사이에 다시 복귀하여 정위치에 고정 유지되는 방식으로 이동하도록 구성된다.
이와 같이 마스크 홀더(410)의 위치를 광 조사에 의한 노광 작업 중에만 광학 유닛(300)과 스테이지(200) 사이에 위치시킴으로써, 다른 작업 중에는 스테이지(200)의 상부 공간에 대한 여유 공간이 상대적으로 넓게 형성되므로, 로딩 유닛(800) 및 언로딩 유닛(900)에 의한 로딩 작업 및 언로딩 작업이나 또는 카메라 모듈(510) 및 얼라인 모듈(600)에 의한 얼라인 작업 등이 더욱 정확하고 편리하게 수행될 수 있다.
로딩 유닛(800)은 별도의 공급 유닛(801)으로부터 기판(S)을 공급받아 기판(S)을 다수개의 스테이지(200)에 순차적으로 안착 로딩시키도록 구성되며, 언로딩 유닛(900)은 다수개의 스테이지(200)에 안착된 기판(S)을 순차적으로 언로딩시켜 별도의 배출 유닛(901)에 전달하여 배출하도록 구성된다. 이러한 로딩 유닛(800) 및 언로딩 유닛(900)은 지지 프레임(T)에 장착되어 기판(S)을 수평면 상에서 X축 및 Y축 방향으로 이동시키며 기판(S)을 스테이지(200)에 안착시키거나 배출시키도록 구성된다.
로딩 유닛(800)은 X축 방향으로 길게 고정 배치되는 X축 로딩암(810)과, X축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 X축 로딩암(810)에 직선 이동 가능하게 결합되고, Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 로딩암(820)과, Y축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 Y축 로딩암(820)에 직선 이동 가능하게 결합되고, 기판(S)을 흡착 파지할 수 있도록 형성되는 로딩 플레이트(830)를 포함하여 구성된다. X축 로딩암(810)에는 Y축 로딩암(820)을 직선 이동시키도록 X축 로딩 모터(811)가 장착되고, Y축 로딩암(820)에는 로딩 플레이트(830)를 직선 이동시키도록 Y축 로딩 모터(821)가 장착된다. 또한, 로딩 플레이트(830)는 별도의 흡입 펌프(미도시) 및 흡입 노즐(미도시)을 통해 기판(S)이 흡착되도록 형성된다.
언로딩 유닛(900)은 X축 방향으로 길게 고정 배치되는 X축 언로딩암(910)과, X축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 X축 언로딩암(910)에 직선 이동 가능하게 결합되고, Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 언로딩암(920)과, Y축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 Y축 언로딩암(920)에 직선 이동 가능하게 결합되고, 기판(S)을 흡착 파지할 수 있도록 형성되는 언로딩 플레이트(930)를 포함하여 구성된다. X축 언로딩암(910)에는 Y축 언로딩암(920)을 직선 이동시키도록 X축 언로딩 모터(911)가 장착되고, Y축 언로딩암(920)에는 언로딩 플레이트(930)를 직선 이동시키도록 Y축 언로딩 모터(921)가 장착된다. 또한, 언로딩 플레이트(930)는 별도의 흡입 펌프(미도시) 및 흡입 노즐(미도시)을 통해 기판(S)이 흡착되도록 형성된다.
이와 같이 로딩 유닛(800) 및 언로딩 유닛(900)은 서로 동일한 형태로 구성되며, 각각의 이동 경로가 서로 간섭되지 않도록 X축 로딩암(810)과 X축 언로딩암(910)은 상하 방향으로 이격되게 평행 배치된다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 스테이지(200) 및 광학 유닛(300)이 위치 고정되도록 장착되고, 로딩 유닛(800) 및 언로딩 유닛(900)이 수평면 상에서 X축 및 Y축 방향으로 기판(S)을 이송하여 스테이지(200)에 로딩 또는 언로딩하도록 구성된다. 따라서, 스테이지(200) 및 광학 유닛(300)이 이동할 필요가 없어 더욱 정확한 노광 작업을 수행할 수 있고, 스테이지(200) 및 광학 유닛(300)에 대한 별도의 이송 장치가 불필요하여 구성이 단순하여 제작이 용이하고 제작 비용이 감소할 뿐만 아니라 전체 장치의 동작 제어 로직 또한 더욱 단순하게 구성할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 동작 상태를 살펴보면, 먼저, 공급 유닛(801)으로부터 기판(S)이 연속적으로 공급되고, 로딩 유닛(800)은 이러한 공급 유닛(801)으로부터 기판(S)을 공급받아 로딩 플레이트(830)에 흡착 파지한 후, X축 로딩암(810)과 Y축 로딩암(820)을 동시에 작동시켜 로딩 플레이트(830)를 스테이지(200)를 향해 이동시키고, 로딩 플레이트(830)의 흡착력을 해제하여 기판(S)을 스테이지(200)에 로딩 안착시킨다. 이때, 스테이지(200) 상부의 마스크 홀더(410)는 마스크 이송 모듈(400)에 의해 이송되어 스테이지(200)와 광학 유닛(300) 사이 공간으로부터 벗어나도록 위치한다.
로딩 유닛(800)에 의해 스테이지(200)에 기판(S)이 로딩되면, 카메라 모듈(510)과 얼라인 모듈(600)에 의해 기판(S)에 대한 얼라인 작업이 수행되며, 얼라인 작업이 완료되면 마스크 홀더(410)가 마스크 이송 모듈(400)에 의해 스테이지(200)와 광학 유닛(300) 사이 공간으로 이동한다. 이 상태에서, 광학 유닛(300)으로부터 광이 조사되고, 이에 따라 스테이지(200)의 기판(S)에 노광 작업이 수행된다. 노광 작업이 완료되면, 언로딩 유닛(900)의 언로딩 플레이트(930)가 스테이지(200)의 기판(S)을 흡착 파지하고, 이 상태에서 X축 언로딩암(910) 및 Y축 언로딩암(920)이 동시에 작동하며 기판(S)을 배출 유닛(901)에 전달한다.
이러한 동작 상태는 하나의 스테이지(200)에 대해 설명한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 X축 방향으로 일렬 배치된 다수개의 스테이지(200)에 대해 로딩 유닛(800) 및 언로딩 유닛(900)이 마찬가지 방식으로 작동하며 다수개 스테이지(200)에서 동시에 연속적으로 노광 작업이 진행되도록 구성된다.
한편, 카메라 모듈(510)은 스테이지(200)에 안착된 기판(S)의 위치 정렬 상태를 측정하고, 얼라인 모듈(600)은 카메라 모듈(510)의 측정값에 따라 스테이지(200)의 위치를 미세 조정하도록 구성되며, 카메라 모듈(510)은 별도의 카메라 이송 모듈(500)에 의해 이송되어 다수개의 스테이지(200)에 각각 안착된 기판(S)의 위치 정렬 상태를 순차적으로 측정하도록 구성된다.
카메라 모듈(510)은 스테이지(200)의 상부에 배치되며, 스테이지(200)의 기판(S) 가장자리에 형성된 정렬 마킹(미도시)을 통해 기판(S)의 위치 정렬 상태를 측정하도록 구성된다.
카메라 이송 모듈(500)은 도 6에 도시된 바와 같이 카메라 모듈(510)을 X축 및 Y축 방향으로 미세 이동시키는 카메라 위치 조절 모듈(520)을 포함한다. 카메라 위치 조절 모듈(520)은 Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 미세 이동암(521)과, X축 방향으로 길게 형성되어 Y축 미세 이동암(521)이 X축 방향으로 이동 가능하게 결합되는 X축 미세 이동암(523)과, X축 미세 이동암(523)이 고정 결합되는 지지판(525)을 포함하여 구성된다. 카메라 모듈(510)은 Y축 미세 이동암(521)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, Y축 미세 이동암(521)에는 카메라 모듈(510)을 직선 이동시킬 수 있도록 Y축 미세 이동암 모터(522)가 장착되고, X축 미세 이동암(523)에는 Y축 미세 이동암(521)을 직선 이동시킬 수 있도록 X축 미세 이동암 모터(524)가 장착된다. 따라서, 카메라 모듈(510)은 이러한 카메라 위치 조절 모듈(520)에 의해 X축 및 Y축 방향으로 미세 이동하며 위치 조절되도록 구성된다.
또한, 카메라 위치 조절 모듈(520)은 지지판(525)이 별도의 X축 이동암(530)에 X축 방향으로 이동 가능하게 장착되어 X축 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. X축 이동암(530)에는 카메라 위치 조절 모듈(520)을 X축 방향으로 직선 왕복 이동시킬 수 있도록 X축 이동암 모터(531)가 장착된다. X축 이동암(530)은 카메라 모듈(510)이 다수개의 스테이지(200) 상부에 위치할 수 있도록 X축 방향으로 길게 형성된다.
따라서, 카메라 모듈(510)은 X축 이동암(530)을 따라 이동하며 다수개의 스테이지(200)에 각각 안착된 기판(S)의 위치 정렬 상태를 순차적으로 측정할 수 있다. 이때, 각 스테이지(200)에서 카메라 모듈(510)의 미세 위치 조정은 카메라 위치 조절 모듈(520)에 의해 수행될 수 있다.
얼라인 모듈(600)은 이러한 카메라 모듈(510)의 측정값에 따라 스테이지(200)의 위치를 미세 조정함으로써, 기판(S)의 정렬 상태를 정확하게 조절하도록 구성되는데, 이에 대한 구성은 도 7에서 살펴본다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 스테이지에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 스테이지에 대한 상하 작동 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 스테이지(200)는 기판(S)이 안착된 상태에서 기판(S)의 위치 정렬 상태 조절을 위해 얼라인 모듈(600)에 의해 그 위치가 미세 조절된다. 이를 위해 스테이지(200)의 하부에 얼라인 모듈(600)이 배치되고, 얼라인 모듈(600)의 작동에 의해 스테이지(200)가 미세 위치 조절되도록 구성된다.
얼라인 모듈(600)은 스테이지(200)을 X축 및 Y축 방향으로 미세 이동시킴과 동시에 Z축을 중심으로 미세 회전 이동시킬 수 있도록 다수개의 액츄에이터(630)를 포함하여 구성된다. 다수개의 액츄에이터(630)는 별도의 얼라인 지지대(610)에 장착되고, 얼라인 지지대(610)의 상부에 별도의 스테이지 결합판(620)이 이격되게 배치되며, 액츄에이터(630)는 스테이지 결합판(620)의 위치를 미세 조절하는 방식으로 스테이지(200)의 위치를 미세 조절한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 다수개의 스테이지(200)를 각각 독립적으로 상하 이동시킬 수 있도록 각각의 스테이지(200)의 하부에 배치되는 상하 이송 모듈(700)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상하 이송 모듈(700)은 스테이지(200)를 Z축 방향으로 미세하게 상하 이동시킬 수 있도록 구성되며, 이 경우에도 스테이지(200)는 X축 및 Y축 방향으로는 위치 고정된 상태로 유지된다. 이러한 상하 이송 모듈(700)은 로딩 유닛(800)에 의해 기판(S)이 스테이지(200)에 로딩되는 과정에서 기판(S)이 스테이지(200)에 정확하게 안착 고정될 수 있도록 하기 위한 장치로서, 기판(S)이 로딩 유닛(800)의 로딩 플레이트(830)에 흡착 고정된 상태에서 스테이지(200)가 상하 이송 모듈(700)에 의해 미세 상향 이동하여 기판(S)과 접촉하고, 기판(S)과 접촉한 상태에서 로딩 플레이트(830)에 흡착력이 해제되며, 이후 스테이지(200)가 상하 이송 모듈(700)에 의해 다시 하향 이동하며 원상 복귀하는 방식으로 작동한다. 또한, 언로딩 유닛(900)에 의해 스테이지(200)로부터 기판(S)을 언로딩시키는 경우에도 마찬가지 방식으로 스테이지(200)가 상하 이송 모듈(700)에 의해 미세하게 상하 이동하며 정확한 위치에서 언로딩되도록 구성된다.
이러한 상하 이송 모듈(700)은 얼라인 모듈(600)의 하부에 배치되어 얼라인 모듈(600)과 함께 스테이지(200)를 상하 이동시키도록 구성되며, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 수평 가이드 레일(711)을 따라 수평 방향으로 직선 이동하며 상단이 경사면을 이루도록 형성되는 하부 경사 블록(710)과, 수직 가이드 레일(721)을 따라 수직 방향으로 직선 이동하며 하단이 하부 경사 블록(710)의 경사면과 슬라이드 접촉하도록 경사면을 이루는 상부 경사 블록(720)과, 하부 경사 블록(710)을 수평 가이드 레일(711)을 따라 직선 이동시키는 상하 이동 구동부(730)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성에 따라 상하 이동 구동부(730)가 도 8에 도시된 바와 같이 하부 경사 블록(710)을 수평 직선 이동시키면, 경사면을 통해 하부 경사 블록(710)과 연동하여 상부 경사 블록(720)이 상하 이동하게 되고, 스테이지(200)는 이러한 상부 경사 블록(720)의 상하 이동과 함께 일체로 상하 이동하게 된다. 이때, 상부 경사 블록(720)이 하부 경사 블록(710)과 경사면을 통해 서로 연동하도록 구성되기 때문에, 경사면의 각도를 사용자의 필요에 따라 조절하여 하부 경사 블록(710)의 수평 이동 거리에 대한 상부 경사 블록(720)의 상하 이동 거리 비율을 조절할 수 있고, 이에 따라 스테이지(200)의 상하 이동 거리 및 속도를 더욱 미세하고 정확하게 제어할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 케이스 200: 스테이지
300: 광학 유닛 400: 마스크 이송 모듈
410: 마스크 홀더 500: 카메라 이송 모듈
510: 카메라 모듈 600: 얼라인 모듈
700: 상하 이송 모듈 800: 로딩 유닛
801: 공급 유닛 900: 언로딩 유닛
901: 배출 유닛

Claims (8)

  1. 기판이 안착되도록 형성되며, 수평면 상에서 X축 방향을 따라 일렬 배치되는 다수개의 스테이지;
    상기 스테이지에 안착된 기판에 각각 광을 조사할 수 있도록 다수개의 상기 스테이지의 상부에 각각 위치 고정되게 배치되는 광학 유닛;
    상기 스테이지와 상기 광학 유닛 사이에 각각 배치되며, 마스크가 고정 장착되는 마스크 홀더;
    기판을 다수개의 상기 스테이지에 순차적으로 안착 로딩시키는 로딩 유닛; 및
    다수개의 상기 스테이지에 안착된 기판을 순차적으로 언로딩시켜 배출하는 언로딩 유닛
    을 포함하고, 상기 스테이지는 수평면 상에서 서로 직각인 X축 및 Y축 방향에 대한 위치가 고정되도록 장착되고, 상기 로딩 유닛 및 언로딩 유닛은 수평면 상에서 X축 및 Y축 방향으로 기판을 이송하여 상기 스테이지에 로딩 또는 언로딩시키며,
    상기 다수개의 상기 스테이지는 별도의 상하 이송 모듈에 의해 각각 독립적으로 상하 이동할 수 있도록 장착되고, 상기 상하 이송 모듈은 수평 가이드 레일을 따라 수평 방향으로 직선 이동하며 상단이 경사면을 이루도록 형성되는 하부 경사 블록; 수직 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 직선 이동하며 하단이 상기 하부 경사 블록의 경사면과 슬라이드 접촉하도록 경사면을 이루는 상부 경사 블록; 및 상기 하부 경사 블록을 직선 이동시키는 상하 이송 구동부를 포함하고, 상기 하부 경사 블록의 수평 이동에 따라 상기 상부 경사 블록이 상하 이동하며, 상기 스테이지는 상기 상부 경사 블록의 상부에 배치되어 상기 상부 경사 블록과 일체로 상하 이동하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지에 안착된 기판의 위치 정렬 상태를 측정하는 카메라 모듈; 및
    상기 카메라 모듈의 측정값에 따라 상기 스테이지의 위치를 미세 조정하는 얼라인 모듈
    을 더 포함하고, 상기 카메라 모듈은 별도의 카메라 이송 모듈에 의해 이송되며 다수개의 상기 스테이지에 각각 안착된 기판의 위치 정렬 상태를 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 로딩 유닛은
    X축 방향으로 길게 고정 배치되는 X축 로딩암;
    X축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 X축 로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 로딩암; 및
    Y축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 Y축 로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, 기판을 흡착 파지할 수 있도록 형성되는 로딩 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 언로딩 유닛은
    X축 방향으로 길게 고정 배치되는 X축 언로딩암;
    X축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 X축 언로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, Y축 방향으로 길게 형성되는 Y축 언로딩암; 및
    Y축 방향으로 직선 왕복 이동하도록 상기 Y축 로딩암에 직선 이동 가능하게 결합되며, 기판을 흡착 파지할 수 있도록 형성되는 언로딩 플레이트
    를 포함하고, 상기 X축 로딩암과 상기 X축 언로딩암은 상하 방향으로 이격되게 평행 배치되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크 홀더를 수평면 상에서 직선 왕복 이동시키는 마스크 이송 모듈을 더 포함하고,
    상기 마스크 홀더는 상기 광학 유닛에 의해 광이 조사되는 동안 상기 광학 유닛과 스테이지의 사이에 위치하도록 상기 마스크 이송 모듈에 의해 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마스크 이송 모듈은
    상기 마스크 홀더의 이동 경로를 가이드하도록 상기 마스크 홀더와 슬라이드 결합하는 마스크 가이드 레일;
    상기 마스크 홀더와 일체로 이동하도록 상기 마스크 홀더의 양측단부에 결합되는 이동 블록;
    길이 방향 축을 중심으로 회전함에 따라 상기 이동 블록이 직선 이동하도록 상기 이동 블록에 관통 결합되는 스크류 로드; 및
    상기 스크류 로드를 회전 구동하는 마스크 이송 모터
    를 포함하고, 상기 마스크 홀더를 Y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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  8. 삭제
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