KR101402861B1 - 노광용 마스크 스테이지와 그 마스크 스테이지를 이용한 노광장치 및 노광방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광용 마스크 스테이지와 그 마스크 스테이지를 이용한 노광장치 및 노광방법을 개시한다. 개시된 노광장치와 노광방법에 이용되는 노광용 마스크 스테이지는, 구동부에 의해 승강운동 가능한 상태로 설치되는 제1프레임, 제1프레임에 대면하도록 지지되는 제2프레임과, 제1프레임에 대해 제2프레임을 이격 가능한 상태로 지지하기 위한 지지수단과, 제2프레임에 지지되도록 설치되는 마스크 글래스 및 제1프레임과 제2프레임의 사이에 신축 가능한 상태로 구비되는 신축부재를 포함하는 구성적 특징을 가진다. 이러한 구성적 특징에 따르면, 마스크 글래스는 마스크 스테이지의 하강과 연동하여 이동하는 1차적 이동단계와, 신축부재의 팽창운동에 의해 연동하여 마스크 스테이지에서 2차적으로 이동하는 2차적 이동단계를 통하여 노광 대상 기판에 연밀착(Soft Contact) 할 수 있도록 동작 제어된다.
따라서, 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 그 마스크 스테이지를 이용한 노광장치 및 노광방법에 따르면, 노광 대상 기판에 대한 마스크 글래스의 연밀착 동작은 변형이나 파손 등과 같은 불량요인을 원천적으로 배제할 수 있으며, 밀착 정밀도를 최대한 높여 노광품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 오퍼레이팅의 간편성과 용이성으로 인한 생상성 향상의 효과와 원가절감을 통한 경제성과 양산성을 확보할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

Description

노광용 마스크 스테이지와 그 마스크 스테이지를 이용한 노광장치 및 노광방법{A MASK GLASS STAGE FOR EXPOSING, EXPOSING APPARATUS HAVING THE SAME AND EXPOSING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 노광장치 및 노광방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노광 대상 기판에 대한 노광용 마스크 글래스의 밀착 동작을 정밀하고 부드럽게 제어할 수 있도록 개량된 마스크 스테이지와 그 마스크 스테이지를 이용한 노광장치 및 노광방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 디스플레이(LCD)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등과 같은 평판형 표시 패널과 반도체 소자 및 인쇄회로판(PCB) 등의 제조공정에서는 예컨대, 미세회로 패턴 형성 등을 위하여 리소그래피(Lithography) 공정기술을 이용한 노광장치가 주요 핵심 제조설비로 사용되고 있다. 이러한 노광장치는 특정 패턴이 설계된 투광 마스크(Mask)를 통하여 노광용 조사광을 선택적으로 투과시켜 줌으로써 노광 대상 기판에 원하는 형태의 패턴을 형성할 수 있도록 되어 있다.

한편, 노광장치에 사용되는 마스크는 투명 유리 기판에 직접 특정 패턴을 형성하여 사용하거나, 필름형태의 기판에 특정 패턴이 형성된 마스크를 투명 유리 기판에 부착한 마스크 글래스 형태로 사용한다. 이러한 마스크 글래스는 유닛화된 스테이지에 의해 지지되어 노광 대상 기판과 대면하도록 위치결정된 상태에서 노광공정이 이루어지게 된다.

그런데, 종래의 통상적인 노광장치와 노광방법에 의해 노광공정을 수행하는 과정에서는 마스크 스테이지의 하강운동에 따라 마스크 글래스가 연동하여 노광 대상 기판에 경밀착(Hard Contact)하게 되는 과정에서 충격 등으로 인한 왜곡 변형이나 파손 등이 발생하는 문제점이 있어 왔다. 이러한 문제점은 노광공정의 주요 불량 요인으로 작용하여 제조원가의 상승은 물론 제품의 품질과 생산성에도 악영향을 미치는 문제점으로 작용하게 된다.

그리고, 종래의 노광공정에서는 마스크 글래스와 노광 대상 기판의 경밀착(Hard Contact)에 따른 밀착 정밀도의 한계로 인하여 노광 패턴의 품질에 한계를 가지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 노광장치와 노광방법에 의해 수행되는 노광공정에서는 모델 체인지 등의 과정에서 오퍼레이터의 오판 등으로 인해 마스크 글래스 또는 노광 대상 기판이 잘못 세팅되는 경우 글래스 파손과 같은 치명적인 불량발생을 극복하기 어렵기 때문에 오퍼레이팅의 간편성과 용이성이 저하되어 생산성에 한계를 가지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 노광용 마스크 스테이지와 노광장치 및 노광방법이 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노광공정을 수행하는 과정에서 노광 대상 기판에 마스크 글래스를 밀착시킬때 왜곡 변형이나 파손을 방지할 수 있도록 개량된 노광용 마스크 스테이지를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 노광공정을 수행하는 과정에서 노광 대상 기판과 마스크 글래스의 밀착 정밀도를 향상시켜 노광 패턴 형성에 대한 품질을 향상시킬 수 있도록 개량된 노광용 마스크 스테이지를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 노광공정을 수행하는 과정에서 노광 대상 기판과 마스크 글래스의 밀착 용이성과 안정성을 향상시켜 오퍼레이팅의 간편성과 용이성의 향상에 따른 생상성 향상을 도모할 수 있도록 개량된 노광용 마스크 스테이지를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 목적을 달성하기 위한 노광용 마스크 스테이지를 구비한 노광장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 목적을 달성하기 위한 노광용 마스크 스테이지와 노광장치를 이용한 노광방법을 제공하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 노광공정을 수행하기 위한 과정에서 노광 대상 기판에 노광용 마스크 글래스를 연밀착(Soft Contact)시켜 주기 위한 노광공정을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지는, 광원으로부터 출사되는 노광용 조사광을 노광 대상 기판에 선택적으로 투과시켜 주기 위한 노광 패턴이 마련된 마스크 글래스를 포함하는 노광용 마스크 스테이지에 있어서, 구동부에 의해 승강운동 가능한 상태로 설치되는 제1프레임과; 상기 제1프레임에 대면하도록 지지되는 제2프레임과; 상기 제1프레임에 대해 상기 제2프레임을 이격 가능한 상태로 지지하기 위한 지지수단과; 상기 제2프레임에 지지되도록 설치되는 마스크 글래스; 및 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에 신축 가능한 상태로 구비되는 신축부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 노광장치는, 노광 대상 기판이 적재되는 하부 스테이지와; 상기 노광 대상 기판에 노광용 조사광을 선택적으로 투과시켜 주기 위한 노광 패턴이 마련된 마스크 글래스를 구비하고, 상기 하부 스테이지와 대면한 상태로 승강운동 가능하게 설치되는 마스크 스테이지를 포함하는 노광장치에 있어서, 상기 마스크 스테이지는, 구동부에 의해 승강운동 가능하게 설치되는 제1프레임과; 상기 제1프레임에 대면하도록 지지되는 제2프레임과; 상기 제1프레임에 대해 상기 제2프레임을 이격 가능한 상태로 지지하기 위한 지지수단과; 상기 제2프레임에 지지되도록 설치되는 마스크 글래스와; 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에 신축 가능한 상태로 구비되는 신축부재; 및 상기 신축부재를 신축시키기 위한 유체를 공급 및 취출하기 위한 유체 공급 취출수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 노광장치에 있어서, 상기 지지수단은 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에 실린더와 탄성부재중 어느 하나가 선택적으로 설치될 수 있다.

그리고, 상기 신축부재는 상기 제1프레임과 제2프레임의 어느 하나에 선택적으로 설치되는 에어 패킹으로 이루어지는 것이 바람직하며, 유체 공급 및 취출수단의 유체 공급과 취출상태에 따라 팽창운동과 신축운동을 선택적으로 수행하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1프레임에 대한 상기 제2프레임의 이격운동을 가이드하기 위한 가이드수단을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 가이드수단은 상기 제1프레임을 관통하도록 상기 제2프레임에 설치된 가이드핀과, 그 가이드핀이 결합되어 구속되도록 상기 제1프레임에 설치되는 부시부재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 가이드수단은 상기 제1프레임과 제2프레임의 어느 하나의 가장자리에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하고, 다른 하나의 가장자리에는 상기 그루브에 상보적으로 결합되도록 형성한 돌출 플랜지를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 노광방법은, 하부 스테이지에 노광 대상 기판을 적재하는 단계와, 상기 노광 대상 기판에 노광 패턴이 마련된 마스크 글래스를 밀착하는 단계를 포함하는 노광방법에 있어서, 상기 마스크 글래스가 지지되는 마스크 스테이지를 상기 하부 스테이지와 대면한 상태로 근접되도록 이동시키는 제1 이동 단계와; 상기 마스크 글래스에 대해 상기 노광 대상 기판의 노광위치를 정렬시키는 단계와; 상기 마스크 스테이지에서 상기 마스크 글래스를 소정 거리 이격시켜 상기 노광 대상 기판에 상기 마스크 글래스를 밀착시키는 제2 이동 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 노광방법에 따르면, 상기 제2 이동 단계에서 상기 마스크 글래스는 상기 마스크 스테이지에 구비된 신축부재의 신축상태에 따라 상기 노광 대상 기판에 선택적으로 밀착 및 이격되도록 이동된다.

그리고, 상기 신축부재는 유체 공급취출수단의 유체 공급과 취출상태에 따라 팽창운동과 신축운동을 선택적으로 수행하는 에어 패킹으로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 노광장치 및 노광방법에 따르면, 노광 대상 기판에 마스크 글래스가 연밀착(Soft Contact)하도록 동작시킬 수 있게 됨에 따라 노광 대상 기판과 마스크 글래스의 밀착시 기존 노광장치에서 빈번하게 발생하는 왜곡 변형이나 파손 등과 같은 불량요인을 원천적으로 배제할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 노광장치 및 노광방법에 따르면, 신축부재에 공급된 에어 등의 유체 압력에 의해 마스크 글래스가 노광 대상 기판을 압압하면서 연밀착하게 되므로, 유체의 자유도에 따른 압압력이 마스크 글래스와 노광 대상 기판의 밀착부에 대한 밀착 정밀도를 최대한으로 높여 주게 되어 노광 패턴 형성의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 노광장치 및 노광방법에 따르면, 유체의 압력에 의해 마스크 글래스가 노광 대상 기판에 연밀착하게 되므로, 기존의 노광장치에서처럼 마스크 글래스가 1단계의 이동에 의해 직접적으로 노광 대상 기판에 경밀착되는 동작을 수행할 때보다도 오퍼레이팅의 간편성과 용이성으로 인한 생상성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 노광장치 및 노광방법에 따르면, 모델 체인지 등의 과정에서 오퍼레이터의 오판 등으로 인해 마스크 글래스 또는 노광 대상 기판의 두께 규격이 잘못 세팅되는 경우에 있어서도 마스크 글래스가 노광 대상 기판에 연밀착하게 됨에 따라 밀착시의 충격에 따른 변형이나 파손 등의 불량을 최소한으로 억제할 수 있으므로, 원가절감과 생산성 향상을 도모할 수 있는 경제성과 양산성을 확보할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지를 서로 다른 방향에서 나타내 보인 개략적 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지의 요부를 발췌하여 확대 도시해 보인 개략적 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지의 또 다른 요부를 발췌하여 확대 도시해 보인 개략적 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지가 구비된 노광장치를 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지 및 노광장치에 의해 수행되는 노광방법의 공정 순서도,
도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지의 동작상태를 설명하기 위해 모식적으로 도시해 보인 개략적 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지와 그 마스크 스테이지를 구비한 노광장치 및 그 마스크 스테이지를 이용한 노광방법을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지를 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지(10)는 도시되어 있지 않은 노광장치에 구비되어 있는 구동부(미도시)에 의해 승강운동 가능하게 설치되는 제1프레임(11)과, 상기 제1프레임(11)에 대면하도록 지지되는 제2프레임(12)과, 상기 제1프레임(11)에 대해 상기 제2프레임(12)을 근접 및 이격 가능한 상태로 지지하여 주기 위한 지지수단(13)과, 상기 제2프레임(12)에 지지되도록 설치되는 마스크 글래스(16) 및 상기 제1프레임(11)과 제2프레임(12)의 사이에 신축 가능한 상태로 구비되는 신축부재(17)를 포함하여 구성된다.

상기 제1프레임(11)과 제2프레임(12)은 일정한 기계적 강도를 보유하기 위해 예컨대, 알루미늄 등의 금속재를 성형하여 중앙부가 오픈된 사각틀의 형태로 제작된 것으로서, 도면에 도시되어 있지 않은 노광용 광원으로부터 순차적으로 배치되어 각각 상부와 하부에 적층된 구조체를 이루도록 설치된다.

그리고, 상기 제2프레임(12)은 상기 지지수단(13)에 의해 제1프레임(11)에 근접 대면한 상태로 지지되도록 설치되며, 상기 지지수단(13)은 제2프레임(12)에 가해지는 외력에 의해 상기 제2프레임(12)이 제1프레임(11)에 근접 대면한 상태에서 소정 거리 이격되도록 이동(하강)하는 것을 허용 가능한 상태로 지지한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 지지수단(13)은 도면에 예시한 바와 같이 액튜에이터 실린더가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 실린더(13)는 제1프레임(11)에 탑재되도록 설치되어 그 피스톤축이 상기 제2프레임(12)을 일정한 힘으로 끌어 당기는 풀(Pull; 도면상의 상방향) 상태로 지지한다.

따라서, 상기 제2프레임(12)에 일정한 크기의 외력이 하방으로 가해지는 경우, 그 외력의 크기가 상기 실린더(13)의 피스톤축의 인력보다 큰 상태로 작용하게 되면 상기 제2프레임(12)을 하방으로 이동시켜 제1프레임(11)에 대해 일정 간격 이격시키도록 작용하게 된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 지지수단(13)은 비록 도면에 예시적으로 도시해 보이지는 않았으나, 예를 들어 압축 코일 스프링이나 판스프링 등과 같은 탄성체가 채용될 수 있다. 이러한 탄성체를 지지수단(13)으로 설치할 경우에 있어서도, 상기 제2프레임(12)에 일정한 크기의 외력이 하방으로 가해지는 경우, 그 외력의 크기가 상기 탄성체의 탄성력보다 큰 상태로 작용하게 되면 상기 제2프레임(12)을 하방으로 이동시켜 제1프레임(11)에 대해 일정 간격 이격시키도록 작용하게 된다.

따라서, 본 발명에 있어서 상기 지지수단(13)은 상기 제2프레임(12)을 제1프레임(11)에 대해 근접 및 이격운동시키도록 작용하게 되는 공지공용의 기술들을 설계적 선택사항으로 다양하게 채용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 신축부재(17)는 상기 제2프레임(12)에 외력을 가하도록 작용하는 액튜에이터의 역할과 기능을 수행하기 위한 것으로서, 그 구성과 동작에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 상기 제1프레임(11)에 대한 제2프레임(12)의 이격 운동시 설계상의 허용오차 범위내에서의 수평상태(이하, 실질적인 수평상태)를 유지하도록 하기 위하여 상기 실린더(13)는 제1프레임(11)의 모서리부에 복수개가 대칭적 구조로 설치되는 것이 바람직하나, 이러한 실린더의 설치 개소가 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 예컨대 제1프레임(11)의 대응변이나 또는 제2프레임(12)의 실질적인 수평상태를 유지시키며 승강운동시킬 수 있는 액튜에이터 및 그 액튜에이터의 작용력을 전달할 수 있는 지그체의 설계구조를 다양한 형태의 변형된 실시예로 채용할 수 있다.

여기서, 미설명 도면 부호 15는 상기 제1프레임을 관통하도록 상기 제2프레임(12)에 직립된 상태로 설치된 가이드핀을 나타낸 것이며, 도면 부호 15a는 그 가이드핀(15)이 관통하여 결합되도록 상기 제1프레임(11)에 설치되는 부시를 나타낸 것이다.

상기 가이드핀(15)과 부시(15a)는 상기 제2프레임(12)이 제1프레임(11)에 대해 근접 및 이격을 위한 승강운동시 실질적인 수평상태를 유지할 수 있도록 안내하기 위한 가이드수단을 구현한 실시예로서, 상기 제2프레임(12)의 승강운동을 직진운동으로 안내하여 수평상태의 승강운동을 유도하게 된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 가이드수단(15, 15a)에 따르면, 상기 제2프레임(12)의 승강운동시 상기 가이드핀(15)은 부시(15a)의 관통공내에 삽입되어 구속된 상태로 직선운동만을 수행하게 되므로, 상기 제2프레임(12)이 실질적인 수평상태를 유지하며 승강운동하도록 가이드하는 작용을 하게 된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 가이드수단은 비록 도면에 예시적으로 도시해 보이지는 않았으나, 예를 들어 상기 제1프레임(11)과 제2프레임(12)의 어느 하나의 가장자리에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하고, 다른 하나의 가장자리에는 상기 그루브에 상보적으로 결합되도록 형성한 돌출 플랜지를 가이드 수단으로 구성할 수 있다.

상술한 바와 같이 상보적으로 결합되는 그루브와 돌출 플랜지로 이루어진 가이드 수단의 구성은 상기 돌출 플랜지와 요홈형 그루부가 각각 상기 가이드핀(15)과 부시(15a)에 대응하는 구성요소로 기능하게 된다. 이로써, 상기 제2프레임(12)의 승강운동시 상기 돌출 플랜지는 요홈형 그루부에 안착되도록 삽입되어 구속된 상태로 직선운동만을 수행하게 되므로, 상기 제2프레임(12)이 실질적인 수평상태를 유지하며 승강운동하도록 가이드하는 작용을 하게 된다.

상기 마스크 글래스(16)은 투명 유리 기판에 특정 패턴이 형성된 투광판으로 이루어질 수 있으며, 다른 한편으로는 필름상의 기판에 특정 패턴이 형성된 마스크가 투명 유리 기판에 부착되어 이루진 구성을 가질 수 있다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 마스크 글래스(16)는 상기 제2프레임(12)의 가장자리를 따라 결합되도록 설치되는 띠형상의 지지대(16a)에 의해 지지되어 상기 제2프레임(12)의 오픈된 개구부를 막도록 소위, 창문 형태로 설치된다.

본 발명에 따르면, 상기 신축부재(17)는 예컨대 고무나 실리콘 등의 신축재를 폐곡선 형태의 튜브로 성형 제작한 에어 패킹으로서, 도 3 및 도 4에 발췌하여 도시해 보인 바와 같이 상기 제1프레임(11)의 가장자리를 따라 형성된 요홈형 그루부(11a)에 매립된 상태에서 몸체 일부가 노출되거나 돌출되도록 설치된다.

그리고, 상기 신축부재(17)는 통상의 공기 압축기나 유압 펌프 등과 같은 유체공급취출수단(미도시; 도 5의 부호 40 참조)에 연결부(도 3의 17a)가 연결되도록 설치되며, 그 연결부(도 3의 17a)와 유체공급취출수단을 통한 유체(9)의 공급 및 배출상태에 따라 팽창 및 수축운동을 하게 된다.

한편, 상기 신축부재(17)는 팽창시 그 몸체 일부가 요홈형 그루부(도 3 및 도 4의 11a)의 오픈된 개구부로 팽출하면서 상기 제2프레임(12)을 압압하게 된다.

이때, 상기 신축부재(17)의 팽창력이 상기 지지수단(13; 실린더 또는 탄성체)의 인력보다 큰 상태로 작용하도록 설계함으로써, 상기 신축부재(17)는 팽출시 제2프레임(12)을 압압하여 하방으로 이동시켜 주게 된다.

따라서, 상기 신축부재(17)는 팽출시의 팽창력으로 상기 제2프레임(12)을 제1프레임(11)에 대해 일정 간격 이격시켜 주는 액튜에이터로 기능하게 된다.

상술한 바와 같은 신축부재(17)의 팽창운동에 의해 상기 제2프레임(12)이 하강함으로써, 상기 제2프레임(12)에 지지된 마스크 글래스(16)는 도시되어 있지 않은 하부 스테이지에 정렬된 노광 대상 기판에 일정한 쿠션성을 가지고 연밀착(Soft Contact) 할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 신축부재(17)의 팽창력에 의한 마스크 글래스(16)의 연밀착(Soft Contact) 과정을 도 8에 모식적으로 나타내 보였으며, 이에 대한 내용은 후술하는 본 발명에 의한 노광장치와 노광방법의 설명을 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다

본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지(10)에 의하면 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판이 연밀착(Soft Contact)되는 동작수행의 기능을 구현할 수 있게 됨에 따라 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판의 밀착시 기존 노광장치에서 빈번하게 발생하는 변형이나 파손 등과 같은 불량요인을 원천적으로 배제할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 신축부재(17)는 상기 제1프레임(11)과 제2프레임(12)의 어느 하나에 선택적으로 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 신축부재(17)는 제2프레임(12)의 가장자리를 따라 형성된 요홈형 그루부(미도시)에 매립된 상태에서 몸체 일부가 노출되거나 돌출되도록 설치될 수 있다. 이러한 구성은 상기 제1프레임(11)에 신축부재(17)가 설치된 구성과 실질적으로 동일한 형태의 구성을 가지는 것으로서, 이 경우 신축부재(17)의 팽창운동시 상기 제2프레임(12)은 제1프레임(11)과의 작용반작용에 의해 하강하여 제1프레임(11)으로부터 소정 거리 이격된다.

다른 한편으로는, 상기 제1프레임(11)과 제2프레임(12)의 사이에 별개로 성형 제작된 보조 프레임(미도시)을 설치하고, 상기 제1프레임(11) 또는 제2프레임(12)에 신축부재(17)가 설치되는 구성과 동일한 형태로 상기 보조 프레임(미도시)에 신축부재(17)를 설치할 수도 있다. 이러한 보조 프레임에 설치된 신축부재의 경우에도 상기 제1프레임(11) 또는 제2프레임(12)에 설치된 신축부재(17)와 동일한 기능과 작용을 수행할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지(10)의 동작과정은 후술하는 본 발명에 의한 노광장치와 노광방법의 설명과 함께 상세하게 설명하기로 한다.

이하에서는 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지(10)를 구비한 노광장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 노광장치를 도시해 보인 것으로서, 이를 참조하면 본 발명에 의한 노광장치(100)는 메인프레임(101)의 상부와 하부에 각각 대면한 상태로 설치되는 마스크 스테이지(10) 및 하부 스테이지(20)와, 상기 하부 스테이지(20)에 노광 대상 기판(1)을 공급하여 이재시켜 주기 위한 이송유닛(30)과, 상기 마스크 스테이지(10)의 상부에 마련되는 광원부(L)와 상기 마스크 스테이지(10)의 마스크 글래스 이격을 위해 유체를 공급 및 배출하기 위한 유체공급취출수단(40) 및 상기한 각 구성요소들의 동작상태를 시계열적으로 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 마스크 스테이지(10)는 도 1 내지 도 4에 의해 설명한 바 있는 본 발명에 따른 노광용 마스크 스테이지로서, 그 상세한 구성에 대한 설명은 도 1 내지 도 4에 의해 상술한 설명으로 대체한다.

상기 마스크 스테이지(10)는 통상적인 기존의 노광장치에 적용되는 다양한 형태의 승강운동 구조에 의해 메인 프레임(101)에 승강운동 가능한 상태로 설치된다.

여기서, 도 5의 참조부호 111은 상기 마스크 스테이지(10)를 승강운동시켜 주기 위한 구동원으로서, 본 발명의 실시예에서는 상기 마스크 스테이지(10)의 승강운동시 수평상태를 정밀하게 유지할 수 있도록 하기 위하여 상기 마스크 스테이지(10)의 네모서리부에 실린더(111)를 설치한 구성을 가진다.

그리고, 참조부호 112는 상기 마스크 스테이지(10)를 회동운동시켜 주기 위한 구동원을 나타낸 것으로서, 이 구동원(112)의 구동에 의해 상기 마스크 스테이지(10)가 회동하여 수직상태로 정렬된다. 이러한 수직상의 정렬상태에서 마스크 스테이지(10)를 메인 프레임(101)에서 이동시켜 마스크의 모델 변경이나 수리보수 작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.

본 발명에 있어서, 상기 구동원(실린더; 111)의 설치 개소가 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 상기 메인 프레임(101)에서 마스크 스테이지(10)의 실질적인 수평상태를 유지하여 승강운동시킬 수 있는 다양한 형태의 공지공용의 구동원으로서, 예를 들면 리니어 모터, 스텝 모터, 슬라이드 가이드 등과 같은 구동원과 그 작용력을 전달할 수 있는 지그체의 설계구조를 다양한 형태의 변형된 실시예로 채용할 수 있다.

상기 하부 스테이지(20)에는 노광 대상 기판(1)이 적재되며, 기존의 통상적인 노광장치의 하부 스테이지와 마찬가지로 예를 들면 X-Y 테이블과 같은 구동수단에 의해 좌표 이동하도록 제어됨으로써, 상기 광원부(L)와 마스크 스테이지(10)에 대한 노광 대상 기판(1)의 노광 위치를 정렬시키게 된다.

본 발명의 일 실시예로서, 도 5에 예시한 바와 같이 상기 하부 스테이지(20)는 메인 프레임(101)에 이동 가능하게 설치되는 하부 플레이트(21)와, 그 하부 플레이트(21)에 이동 가능하게 탑재된 상태로 설치되는 상부 플레이트(22)를 포함한다. 상기 상부 플레이트(22)에는 상기 이송유닛(30)으로부터 공급되는 노광 대상 기판(1)이 이재되어 적재된다.

상기 하부 플레이트(21)는 메인 프레임(101)에 설치된 액츄에이터(리니어 모터; 121)에 의해 직선운동 가능한 상태로 설치되며, 상기 상부 플레이트(22)는 상기 하부 플레이트(21)에 설치된 구동원(23)에 의해 직선운동 가능한 상태로 설치된다.

본 발명에 따르면, 상기 구동원(23)은 예를 들어 에어 실린더(Air Cylinder), 서보 모터(Servo Motor), 스텝 모터(Step Motor) 등과 같은 공지공용의 구동수단들을 채용할 수 있다.

따라서, 상기 하부 스테이지(20)는 하부 플레이트(21) 및 상부 플레이트(22)의 각각의 직선운동에 따른 X-Y 좌표운동에 의해 노광 대상 기판(1)의 노광위치에 대한 정렬상태를 결정하도록 제어된다.

상기 이송유닛(30)은 기존의 통상적인 노광장치의 이송유닛과 마찬가지로 컨베이어와 이재기가 적용된 구성을 예시해 보인 것으로서, 본 발명에 따른 노광장치의 이송유닛(30)은 기존의 통상적인 노광장치의 이송유닛에 적용되는 공지공용의 다양한 기술적 구성을 채용할 수 있다.

상기 유체공급취출수단(40)은 상기 마스크 스테이지(10)에 구비된 신축부재(도 1 내지 도 4의 17)를 신축운동시켜 주기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에 있어서는 에어 컴프레서가 설치된 구성을 예시해 보인 것이다.

상기 에어 컴프레스(40)는 상기 마스크 스테이지(10)와 하부 스테이지(20)의 동작상태에 따라 제어부(미도시)의 제어신호에 의해 마스크 스테이지(10)에 구비된 신축부재(도 1내지 도 4의 17)에 공기(9)를 공급하거나 배출시켜 신축운동하도록 동작하게 된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 유체공급취출수단(40)은 예컨대 유압 펌퍼나 진공 펌퍼 등과 같이 오일이나 공기와 같은 유체의 공급과 배출을 순환적으로 수행할 수 있는 공지공용의 기술적 수단이 채용될 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 노광용 마스크 스테이지(10) 및 그 마스크 스테이지를 구비한 노광장치(100)의 동작과정에 대한 설명을 통하여 본 발명에 따른 노광방법의 단계별 공정을 상세하게 설명한다.

도 5와 도 6을 중심으로 도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 노광장치(100)는 오퍼레이터의 오퍼레이팅 조작에 의해 노광공정을 수행하기 위한 동작이 기동되어 상기 이송유닛(30)에 의해 노광 대상 기판(1)이 공급되면서(S-11A 단계), 하부 스테이지(20)에 노광 대상 기판(1)이 적재된다(S-11B 단계).

이어서, 메인 프레임(101)에 구비된 센서(미도시)가 하부 스테이지(20)에 적재된 노광 대상 기판(1)을 감지하여 그 정보를 제어부(미도시)에 신호로 송출하면, 상기 제어부(미도시)는 마스크 스테이지(10)를 하강시킨다(S-12A 단계). 이때, 상기 제어부는 도 7에 모식적으로 도시해 보인 바와 같이 마스크 스테이지(10)의 마스크 글래스(16)가 노광 대상 기판(1)과 근접하여 대면하는 상태에 이르기까지 마스크 스테이지(10)가 하강하도록 제어한다(S-12B 단계).

한편, 상기 S-12A 및 S-12B 단계에서 본 발명에 의한 노광장치와 노광방법에 따르면, 노광 대상 기판(1)의 종류와 모델 및 규격 등의 스펙에 따라 마스크 스테이지(10)의 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)의 이격거리를 서로 다르게 표준화한 상태의 정보로 미리 입력시켜 세팅해 둘 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 노광장치와 노광방법에 따르면, 노광공정을 수행하기 위한 오퍼레이팅 초기화 상태에 따라 마스크 스테이지(10)의 하강 레벨은 다양하게 조정된 상태로 정렬되도록 제어할 수 있으므로, 노광 대상 기판(1)의 종류와 모델에 따라 마스크 스테이지(10)의 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)의 이격 거리를 다양하게 조절하면서 노광공정을 수행할 수 있다.

예를 들면, 터치 패널용 기판 등과 같은 표시소자용 글래스가 노광 대상 기판(1)으로 적재되는 경우, 상기 마스크 스테이지(10)의 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)은 대략 5±1mm 정도의 이격거리를 유지하도록 근접하여 대면하는 상태로 마스크 스테이지(10)가 하강하여 정렬하도록 제어된다. 이때, 마스크 글래스(16)는 마스크 스테이지(10)에 의해 연동하여 1차적인 1단계 하강운동을 하게 되는 것으로서, 이후 상기 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)의 사이에 형성되는 5±1mm 정도의 틈새 거리는 마스크 스테이지(10)에서 마스크 글래스(16)가 이동하여 이격하게 되는 거리에 해당된다.

다음으로, 상기 마스크 스테이지(10)의 하강운동이 완료되어 일정한 위치 레벨에 정렬되면, 노광 대상 기판(1)의 얼라인먼트(Alignment)를 수행하기 위하여 하부 스테이지(20)가 X-Y 좌표운동하도록 제어된다(S-13A 단계). 이때, 상기 하부 스테이지(20)는 하부 플레이트(21) 및 상부 플레이트(22) 각각의 직선운동에 따른 X-Y 좌표운동에 의해 노광 대상 기판(1)의 노광위치에 대한 정렬상태를 결정하도록 제어된다(S-13B 단계). 여기서, 노광 대상 기판(1)의 얼라인먼트(Alignment)를 위한 동작수행은 기존의 통상적인 노광장치에 적용되는 공지공용의 기술을 다양하게 이용할 수 있다.

이어서, 상술한 바와 같은 과정을 통하여 하부 스테이지(20)에 적재된 노광 대상 기판(1)이 광원부(L)와 마스크 스테이지(10)에 대한 노광위치의 얼라인먼트(Alignment)가 완료되면, 상기 제어부(미도시)는 에어 컴프레서(40)의 동작 제어를 통하여 상기 마스크 스테이지(10)의 신축부재(17)에 미리 입력된 정보에 의해 정해진 양의 공기를 공급한다(S-14 단계).

다음 공정으로, 상기 에어 컴프레서(40)로부터 공급되는 공기의 유입에 의해 도 8에 모식적으로 도시해 보인 바와 같이 상기 신축부재(17)가 팽창하면서 그 몸체의 일측이 마스크 스테이지(10)의 제1프레임(11)의 요홈형 그루브(11a)의 개구부로 팽출하게 된다(S-15 단계). 이때, 상기 신축부재(17)의 팽출력은 마스크 스테이지(10)의 제2프레임(12)을 상방으로 당기도록 풀(Pull) 상태로 지지하는 지지수단(13; 실린더 또는 탄성체)의 인력보다 큰 상태로 작용하도록 설계된다.

이로써, 상기 신축부재(17)는 팽출시의 팽출력으로 마스크 스테이지(10)의 제2프레임(12)과 마스크 글래스(16)를 하강시켜 제1프레임(11)에 대해 일정 간격 이격시키게 된다(S-16 단계). 이때, 마스크 글래스(16)는 마스크 스테이지(10)에서 상기 신축부재(17)에 의해 2차적인 2단계 하강운동을 하게 된다.

즉, 상기 신축부재(17)의 팽출에 의해 마스크 스테이지(10)에서 제2프레임(12)과 마스크 글래스(16)가 미소하게 2차적인 2단계 하강을 하면서 도 8에 모식적으로 도시해 보인 바와 같이 하부 스테이지(20)에 적재된 노광 대상 기판(1)에 서서히 근접하여 압압하는 상태로 밀착된다(S-17 단계). 이때, 상기 신축부재(17)에 공급되는 공기압의 자유도로 인하여 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)은 접점부가 완전 밀착에 가까운 밀착 정밀도의 확보가 가능하도록 기능하게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)이 밀착하는 과정의 직전에 형성되는 마스크 글래스(16)와 노광 대상 기판(1)의 이격거리(t)는 상기 신축부재(17)의 팽창작용에 따라 그 몸체 일부의 외경이 확장되는 폭의 크기에 해당되는 것으로서, 상기 신축부재(17)의 외경이 확장되는 팽창력에 의해 마스크 글래스(16)가 마스크 스테이지(10)에서 2차적으로 하강운동하게 되는 이동거리에 해당되기도 한다.

즉, 상기 마스크 글래스(16)는 마스크 스테이지(10)의 하강운동에 의해 연동하여 이동하는 1차적 이동단계와, 상기 신축부재(17)의 팽창운동에 의해 연동하여 마스크 스테이지(10)에서 2차적 이동단계로 이루어진 구동 메카니즘에 의해 노광 대상 기판(1)에 연밀착(Soft Contact) 할 수 있도록 제어되는 구성적 특징이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 구성적 특징점은 기존의 통상적인 노광장치에 있어서 마스크 스테이지의 마스크 글래스가 노광 대상 기판에 경밀착(Hard Contact)하는 과정에서 발생하는 충격 등으로 인하여 유발되는 글래스의 파손이나 변형과 같은 문제점을 원천적으로 해소할 수 있게 해준다.

또한, 본 발명에 마스크 스테이지 및 노광장치와 노광방법에 따르면, 마스크 스테이지(10)의 하강 이동에 의한 1차적인 마스크 글래스(16)의 1단계 이동과정과, 마스크 스테이지(10)의 유닛에서 신축부재(17)에 의해 2차적인 마스크 글래스(16)의 2단계 이동과정을 통하여 노광 대상 기판(1)에 연밀착(Soft Contact)하게 된다.

따라서, 본 발명에 마스크 스테이지 및 노광장치와 노광방법은 기존의 노광장치에서 마스크 스테이지의 1차적인 1단계 이동에 의해서만 마스크 글래스와 노광 대상 기판이 경밀착(Hard Contact)하는 동작에 따른 밀착성의 한계를 극복하여 마스크 글래스와 노광 대상 기판의 밀착 정밀도를 대폭적으로 향상시킬 수 있는 장점을 제공할 수 있게 된다.

이후 공정으로, 광원부(L)의 광원에서 일정 시간 노광용 조사광을 출사하여 노광과정을 거치게 됨으로써(S-18A 및 S-18B 단계), 노광공정을 완료하게 된다(S-19 단계).

그리고, 다음 노광 대상 기판의 노광공정을 수행하기 위하여 상술한 바와 같은 동작의 역순을 거쳐 초기 동작상태에서 동일한 동작을 반복적으로 수행함으로써, 노광공정에 대한 양산성을 확보할 수 있다.

1 : 노광 대상 기판 10 : 마스크 스테이지
11 : 제 1 프레임 11a : 그루브
12 : 제 2 프레임 13 : 지지수단(실린더)
15 : 가이드핀 15a : 부시
16 : 마스크 글래스 17 : 신축부재(에어 패킹)
20 : 하부 스테이지 21 : 하부 플레이트
22 : 상부 플레이트 30 : 이송유닛
40 : 유체공급취출수단 100 : 노광장치
101 : 메인 프레임 111 : 구동원

Claims (15)

1. 광원으로부터 출사되는 노광용 조사광을 노광 대상 기판에 선택적으로 투과시켜 주기 위한 노광 패턴이 마련된 마스크 글래스를 포함하는 노광용 마스크 스테이지에 있어서,
   구동부에 의해 승강운동 가능한 상태로 설치되는 제1프레임과;
   상기 제1프레임에 대면하도록 지지되는 제2프레임과;
   상기 제1프레임에 대해 상기 제2프레임을 이격 가능한 상태로 지지하기 위한 지지수단과;
   상기 제2프레임에 지지되도록 설치되는 마스크 글래스; 및
   상기 제1프레임과 제2프레임의 어느 하나에 선택적으로 설치되어 유체 공급취출수단의 유체 공급과 취출 상태에 따라 신축운동을 선택적으로 수행하는 에어 패킹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크 스테이지.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지수단은 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에 실린더와 탄성부재중 어느 하나가 선택적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크 스테이지.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1프레임에 대한 상기 제2프레임의 이격운동을 가이드하기 위한 가이드수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크 스테이지.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가이드수단은, 상기 제1프레임을 관통하도록 상기 제2프레임에 설치된 가이드핀과, 그 가이드핀이 결합되어 구속되도록 상기 제1프레임에 설치되는 부시부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크 스테이지.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 가이드수단은, 상기 제1프레임과 제2프레임의 어느 하나의 가장자리에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하고, 다른 하나의 가장자리에는 상기 그루브에 상보적으로 결합되도록 형성한 돌출 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크 스테이지.
7. 노광 대상 기판이 적재되는 하부 스테이지와; 상기 노광 대상 기판에 노광용 조사광을 선택적으로 투과시켜 주기 위한 노광 패턴이 마련된 마스크 글래스를 구비하고, 상기 하부 스테이지와 대면한 상태로 승강운동 가능하게 설치되는 마스크 스테이지를 포함하는 노광장치에 있어서,
   상기 마스크 스테이지는,
   구동부에 의해 승강운동 가능하게 설치되는 제1프레임과;
   상기 제1프레임에 대면하도록 지지되는 제2프레임과;
   상기 제1프레임에 대해 상기 제2프레임을 이격 가능한 상태로 지지하기 위한 지지수단과;
   상기 제2프레임에 지지되도록 설치되는 마스크 글래스와;
   상기 제1프레임과 제2프레임의 어느 하나에 선택적으로 설치되어 유체 공급취출수단의 유체 공급과 취출 상태에 따라 신축운동을 선택적으로 수행하는 에어 패킹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 지지수단은 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에 실린더와 탄성부재중 어느 하나가 선택적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
9. 삭제
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1프레임에 대한 상기 제2프레임의 이격운동을 가이드하기 위한 가이드수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가이드수단은 상기 제1프레임을 관통하도록 상기 제2프레임에 설치된 가이드핀과, 그 가이드핀이 결합되어 구속되도록 상기 제1프레임에 설치되는 가이드 부시를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 가이드수단은 상기 제1프레임과 제2프레임의 어느 하나의 가장자리에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하고, 다른 하나의 가장자리에는 상기 그루브에 상보적으로 결합되도록 형성한 돌출 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
13. 하부 스테이지에 노광 대상 기판을 적재하는 단계와, 상기 노광 대상 기판에 노광 패턴이 마련된 마스크 글래스를 밀착하는 단계를 포함하는 노광방법에 있어서,
    상기 마스크 글래스가 지지되는 마스크 스테이지를 상기 하부 스테이지와 대면한 상태로 근접되도록 이동시키는 제1 이동 단계와;
    상기 마스크 글래스에 대해 상기 노광 대상 기판의 노광위치를 정렬시키는 단계와;
    상기 마스크 스테이지에서 상기 마스크 글래스를 이격시켜 상기 노광 대상 기판에 상기 마스크 글래스를 밀착시키는 제2 이동 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 이동 단계에서 상기 마스크 글래스는 상기 마스크 스테이지에 구비된 신축부재의 신축상태에 따라 상기 노광 대상 기판에 선택적으로 밀착 및 이격되도록 이동되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 신축부재는 유체 공급취출수단의 유체 공급과 취출상태에 따라 팽창운동과 신축운동을 선택적으로 수행하는 에어 패킹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광방법.

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