KR101555431B1 - 원통형금형 이송스테이지, 측정스테이지 및 그 방법, 위치보상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형금형 이송스테이지, 측정스테이지 및 그 방법, 위치보상방법을 개시한다.
본 발명에 따르는 원통형금형 이송스테이지, 측정스테이지 및 그 방법, 위치보상방법은 가이드레일이 고정되고 영구자석배열체가 매립된 레일지지플레이트와, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드레일블럭과, 상기 가이드레일블럭에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체와 대향한 전자석배열체가 구비된 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 이격되어 고정되는 회전축이 돌출된 모터와 고정척 및 상기 회전축이 삽입되는 축삽입홀이 일단에 구비되고 상기 고정척이 삽입되는 척삽입홀이 타단에 배치되어 회전하며 패터닝되는 원통형상의 금형실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때, 금형실린더의 미세진동을 방지하는 이송스테이지를 제공하고, 금형실린더의 표면상태를 측정하되, 종래와는 달리 금형실린더 표면의 손상을 방지하고, 정밀한 측정을 수행함과 동시에 초미세 진동에 의한 금형실린더의 위치 오차를 보상하여 정밀한 패너닝이 가능하다.

Description

원통형금형 이송스테이지, 측정스테이지 및 그 방법, 위치보상방법{Cylinder patterning and measuring device using non-contact surface-measuring device and method using the same and method of compensation thereof}

본 발명은 원통형금형 이송스테이지, 측정스테이지 및 그 방법, 위치보상방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 금형실린더의 미세진동을 방지하는 이송스테이지를 제공하고, 금형실린더의 표면상태를 측정하되, 종래와는 달리 금형실린더 표면의 손상을 방지하고, 정밀한 측정을 수행함과 동시에 초미세 진동에 의한 금형실린더의 위치 오차를 보상하여 정밀한 패너닝이 가능한 원통형금형 이송스테이지, 측정스테이지 및 그 방법, 위치보상방법에 관한 것이다.

일반적으로 광학적 패턴을 형성하기 위한 방법은 미세 패턴 금형을 가공하고, 이 미세 패턴 금형을 이용하여 패턴을 성형하는 방법을 적용하고 있으며, 전자빔을 이용해 노광을 하기 위한 방법은 미세 패턴을 위한 금형을 가공, 증착 등의 공정을 거쳐 시편을 준비하고, 이 시편의 표면에 노광하는 공정을 적용하고 있다.

특히, 최근 원통형 금형(이하 금형실린더라고 함)의 경우 그 크기가 점차 대형화되는 추세에 따라 대형 크기의 금형실린더을 가공할 수 있는 수단이나 방법이 요구되고 있는데, 상기 금형실린더은 실린더 형상인 관계로, 금형 자체의 표면 균일도/원통도, 가공 깊이, 표면 조도, 포토레지스트 코팅층의 두께, 기타 증착 물질의 두께를 포함한 표면상태가 매우 중요하다.

최근 자기부상 원리로 상기 금형실린더를 부상하여 비접촉으로 회전 및 축방향으로 이송시키면서 상기 금형실린더 표면에 직접 나노미터 크기의 패턴을 새길 수 있는 새로운 형태의 스테이지와 실린더 표면에 빛을 조사하는 광원을 구현함으로써, 나노미터 크기의 오차로 위치를 능동 제어할 수 있는 등 기계가공에 의한 오차 및 외란을 실시간적으로 보정할수 있고, 결국 대형 크기의 금형실린더 표면에 나노미터 크기의 패턴을 효율적으로 가공할 수 있는 한편, 스테이지와 조합되어 광원과 금형실린더 표면 사이를 부분적으로 진공환경이 유지되도록 하는 차동 진공수단을 구현함으로써, X선이나 전자빔, 그리고 극자외선(EUV)과 같은 광원을 적용할 수 있는 자기부상 스테이지 및 노광장치가 제안되고 있다.

본 발명자는 대한민국공개특허공보 제2012-76805호를 통하여 이러한 기술을 개시한바 있는데, 이를 통하여 더 자세하게 살펴본다.

위 공보상 도 11, 12를 참고하여 설명하면, 회전용 원통이동부(110a)와 직선이송용 원통이동부(110b)는 금형실린더(100)의 양단부에 일체로 장착될 수 있고, 회전용 고정부(120a)와 직선이송용 고정부(120b)는 각각 회전용 원통이동부(110a)와 직선이송용 원통이동부(110b)에 대응되는 직하방 위치에서 지지대(125)상측에 배치될 수 있으며, 상기 회전용 원통이동부(110a)와 직선이송용 원통이동부(110b)에 대해 좀더 상세히 설명하면, 각 원통이동부(110a,110b)는 일체 형성된 내주부(102) 및 외주부(103), 영구자석 배열체(112,113)를 포함하여 구성되며, 회전용 원통이동부(110a)의 영구자석 배열체(112)는 회전용 고정부(120a)의 전자석 배열체(122)와 더불어 금형실린더(100)의 부상과 회전을 담당하게 되고, 직선이송용 원통이동부(110b)의 영구자석 배열체(113)는 직선이송용 고정부(120b)의 전자석 배열체(123)와 더불어 금형실린더(100)의 부상과 축방향 직선이송을 담당하게 된다.

이때, 각 원통이동부(110a,110b)에서 내주부(102)의 중앙홀에 금형실린더(100)의 단부에 돌출 형성된 축(101)이 끼워져 결합되고, 외주부(103)의 내주면을 따라 복수개의 영구자석(111)들이 배열되어 설치됨으로써 영구자석 배열체(112,113)가 구성되게 된다. 상기 영구자석(111)들은 외주부(103)와 내주부(102) 사이의 공간에 축방향으로 끼워져 압입되는 형태로 설치되며, 이웃한 영구자석 간에 자극의 방향이 번갈아가면서 바뀌도록 설치된다.

그런데 상술한 바와 같이 금형실린더(100)를 패터닝함에 있어 상기 광원(22)에 의해 노광하는데, 이때 상기 금형실린더의 원통도를 정확하게 측정하는 것이 두말할 나위 없이 중요하나, 종래에는 상술한 바와 같은 원통도 등의 측정을 위해 접촉식 센서를 사용하는 관계로 금형실린더 표면의 포토레지스트레이어(PR층)에 손상을 줄 우려가 있는 문제점이 있고, 위치 오차의 가장 큰 비중을 차지하는 것은 바로 전자빔 조사(E beam exposure) 표면과의 높이 값인데, 원통면이 아무리 정교하게 가공이 되고, 표면층에 도포된 포토레지스터의 두께 아무리 균일하게 도포가 되어도 높이차가 발생해, 균일하다고 보기 어려운 문제도 있었다.

또한, 자기 부상 스테이지에 의해 상기 금형실린더가 정해진 위치로 이송되거나 그곳에서 회전하게 되는데, 자기 부상의 특성상 특정 위치에 도달하여도 상당시간 발생하는 미세 진동에 의해 오차가 발생하게 되고 이에 의해 상기 금형실린더(600)의 위치 오차가 발생하여 정확한 패터닝이 어려운 문제점이 있었다.

일본 공개 특허 제1988-177978호 한국 등록 특허 제10-0861001호 한국 등록 특허 제10-0977466호 한국 등록 특허 제10-1117199호 한국 등록 특허 제10-1264224호

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 금형실린더의 미세진동을 방지하는 동시에 패터닝이 가능한 원통형금형 이송스테이지를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명이 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 금형실린더의 표면상태를 측정하되, 종래와는 달리 금형실린더 표면의 손상을 방지하고, 표면측의 두께 편차를 확인함으로써 실린더에 도포(증착)되어 있는 포토레지스터 층의 형상을 2차원 데이터로 확보하는 원통형금형 측정스테이지를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 세번째 기술적 과제는 금형실린더의 표면상태를 측정하되, 종래와는 달리 금형실린더 표면의 손상을 방지하고, 표면측의 두께 편차를 확인함으로써 실린더에 도포(증착)되어 있는 포토레지스터 층의 형상을 2차원 데이터로 확보하는 원통형금형 측정방법을 제공하는 것이다.

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본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 가이드레일이 고정되고 영구자석배열체가 매립된 레일지지플레이트와, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드레일블럭과, 상기 가이드레일블럭에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체와 대향한 전자석배열체가 구비된 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 이격되어 고정되는 회전축이 돌출된 모터와 고정척 및 상기 회전축에서 연장되어 원통형상 금형실린더의 축삽입홀에 삽입되는 확경대향부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 이송스테이지를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 금형실린더와 이격되어 금형실리더 표면에 패터닝광을 조사하는 광원을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 레일지지플레이트는 그 하부가 XY스테이지에 고정되어 X축방향과 Y축방향으로 이동이 가능한 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 회전축에서 연장되어 축삽입홀에 삽입되는 확경대향부를 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 축삽입홀에는 홀 둘레를 따라 클램프슬리브를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 클램프슬리브는 클램프키가 클램프확경부재를 확경하거나 축경하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 두번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 가이드레일이 고정되고 영구자석배열체가 매립된 레일지지플레이트와, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드레일블럭과, 상기 가이드레일블럭에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체와 대향한 전자석배열체가 구비된 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 이격되어 고정되는 회전축이 돌출된 모터와 고정척 및 상기 회전축에서 연장되어 원통형상 금형실린더의 축삽입홀에 삽입되는 확경대향부를 포함하되, 상기 금형실린더와 이격되어 구비되되, 금형실린더의 표면에 적어도 하나의 파장 레이저광을 조사하는 발광부와 표면에서 반사되는 레이저광을 수신하는 수광부를 포함하여 상기 금형실린더의 표면을 측정하는 표면측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정스테이지를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 표면측정기는 엘립소미터일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 발광부에서 조사되는 레이저광은 금형실린더 원주상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향되는 것일 수 있다.

아울러, 본 발명은 상술한 세번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 표면측정기의 발광부를 정렬하는 사전 단계(S110)와, 상기 금형실린더가 가결합된 상태에서 측정하는 제1측정 단계(S120)와, 상기 금형실린더가 결합된 상태에서 측정하는 제2측정 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 사전 단계(S110)는 상기 표면측정기의 발광부를 정렬하는 시작 단계(S111)와, 상기 각 표면측정기에서 발광하는 레이저 광이 상기 금형실린더 원주상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향하는 조정 단계(S112)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제1측정 단계(S120)는 상기 금형실린더가 가결합된 상태에서 회전시키는 단계(S121)와, 상기 금형실린더의 표면을 상기 표면측정기에 의해 측정하는 단계(S122)와, 측정된 데이터를 저장하는 단계(S123)와, 상기 금형실린더가 회전되는 것을 중단하는 단계(S124)를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제2측정단계(S130)는 상기 금형실린더가 결합된 상태에서 회전하는 단계(S131)와, 상기 금형실린더를 상기 표면측정기에 의해 측정하는 단계(S132)와, 상기 표면측정기에 의해 측정된 데이터를 이용하여 실린더 표면의 매핑(mapping)을 수행하는 단계(S133)를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 매핑에 의하여 상기 금형실린더를 재정렬할 수 있다.

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본 발명에 의하면 금형실린더의 표면상태를 측정하되, 종래와는 달리 금형실린더 표면의 손상을 방지하고, 정밀한 측정을 수행함과 동시에 미세진동에 의한 금형실린더의 위치 오차를 보상하여 정밀한 미세 패터닝이 가능하다.

도 1은 본 발명의 금형실린더 이송스테이지를 정면에서 나타낸 그림이며,
도 2는 도 1의 모터와 축삽입홀 주위를 확대한 그림이고,
도 3은 본 발명의 금형실린더 이송스테이지를 위에서 나타낸 그림이며,
도 4는 본 발명의 금형실린더 이송스테이지를 모터가 배치된 면에서 나타낸 그림이고,
도 5는 본 발명의 금형실린더 이송스테이지에 구비된 표면측정기를 모터가 배치된 면에서 나타낸 그림이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로서 표면측정기를 이용하여 측정하는 방법을 설명하는 순서도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로서 매핑을 설명하는 개념도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오차 검출 방법으로서 방향을 정의하는 개념도이고,
도 11, 12는 종래의 자기 부상 방식의 금형실린더 패터닝 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다 라는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 한편, 상술한 바와 같은 자기 부상을 이용한 대면적 금형실린더의 패터닝 기술 자체는 공지된 것으로서 특히 본 명세서에 기재한 선행기술에 자세히 나타나 있어 이하에서는 이와 중복되는 설명과 도시를 생략하기로 한다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

본 발명에 따르는 원통형금형 이송스테이지는 가이드레일이 고정되고 영구자석배열체가 매립된 레일지지플레이트와, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드레일블럭과, 상기 가이드레일블럭에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체와 대향한 전자석배열체가 구비된 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 이격되어 고정되는 회전축이 돌출된 모터와 고정척 및 상기 회전축이 삽입되는 축상입홀이 일단에 구비되고 상기 고정척이 삽입되는 척삽입홀이 타단에 배치되어 회전하며 패터닝되는 원통형상의 금형실린더를 포함하는 특징이 있다.

이를 첨부된 도 1 내지 3을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따르는 원통형금형 이송스테이지는 가이드레일(210)이 고정되고 영구자석배열체(220)가 매립된 레일지지플레이트(200)와, 상기 가이드레일(210)을 따라 이동하는 가이드레일블럭(310)과, 상기 가이드레일블럭(310)에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체(220)와 대향한 전자석배열체(320)가 구비된 베이스플레이트(300)와, 상기 베이스플레이트(300)에 이격되어 고정되는 회전축(410)이 돌출된 모터(400)와 고정척(500) 및 상기 회전축(410)이 삽입되는 축삽입홀(610)이 일단에 구비되고 상기 고정척(500)이 삽입되는 척삽입홀(620)이 타단에 배치되어 회전하며 패터닝되는 원통형상의 금형실린더(600)를 포함하는데, 상기 가이드레일(210)은 가이드레일블럭(310)과 체결되어 가이드레일 방향을 따라 직선이동한 가능한 구조인 한 특별하게 한정할 것은 아니나, 통상 LM가이드와 블럭으로 사용할 수 있다.

또한, 상기 영구자석배열체(220)는 연구자석 단위체가 일정한 간격으로 배열되어 구비되며, 이에 대향한 전자석배열체(320)와 자성에 의한 반발력과 인력으로 상기 가이드레일(210)을 따라 가이드레일블럭(310)을 이동시키게 되는데,이때 영구자석 단위체의 크기와 그 사이 간격을 조절하여 미세한 직선이동이 가능하게 된다.

상기 베이스플레이트(300)는 가이드레일(210)에 결합된 가이드레일블럭(310)에 의하여 레일지지플레이트(200)의 상부와 이격되는데, 안정적인 작동을 위하여 평행하게 1쌍의 가이드레일(210)을 대향하여 고정하고 그 사이 공간에 전자석배열체(320)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 베이스플레이트(300)에는 금형실린더(600)를 이격하여 회전시킬 수 있도록 회전축(410)을 구비한 모터(400)와 척지지부(510)에 고정된 고정척(500)이 배치되어, 상기 축삽입홀(610)에 모터(400)의 회전축(410)이 삽입되어 고정되고, 척삽입홀(620)에 고정척(500)이 척이동부(520)를 따라 척지지부(510)가 금형실린더(600)로 접근하여 고정척(500)이 척삽입홀(620)에 안착한 후 척지지부(510)는 척이동부(520)에 고정되는데, 안착 위치까지 이동후 척지지부(510)와 척이동부(520)에 개재된 스토퍼(미도시)를 개폐하고, 이동이 가능하도록 각각 레일블록과 이를 안내하는 안내레일로 구비될 수 있다.

여기서, 상기 축삽입홀(610)은 홀(hole) 둘레를 따라 클램프슬리브(612)를 구비하여 회전축(410)이 삽입후 클램프키(614)를 닫으면 클램프키 표면에 구비된 돌기가 클램프확경부재(616)의 돌기를 밀어내며 축삽입홀(610)의 중심방향으로 확경이 되면서 회전축(410)을 조이며 고정하고, 반대로 클램프키(614)를 열면 원래대로 축경이 되어 회전축(410)의 삽탈이 용이하게 되는데, 이러한 클램프슬리브(612)의 상세한 구조 및 작동에 대하여는 그 구조가 공지된바 상설을 생략한다.

또한, 상기 회전축(410)은 축삽입홀(610)에 용이하게 체결되도록 회전축(410)에서 연장되어 고정된 확경대향부(412)가 다양한 형상으로 구비될 수 있는데, 도면에서와 같이 축삽입홀(610)의 구멍 형상에 긴밀하게 밀착되는 형상으로 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 고정척(500)이 안착되는 척삽입홀(620)은 통상의 베어링이 포함된 척삽입모듈(622)로 구비되어 회전축(410)에 의하여 회전하는 금형실린더(600)의 타단을 지지하는 동시에 원활한 회전을 돕게 할 수 있고, 상기 금형실린더(600)는 설계된 패턴(pattern)이 구현되는 실린더(cynlider) 형상의 재료로 주로 금속재가 사용될 수 있다.

또한, 상기 금형실린더(600)와 이격되어 금형실리더 표면에 패터닝광을 조사하는 광원(700)을 더 구비할 수 있는데, 상기 패터닝광은 전자빔을 사용할 수 있는데, 도면과 같이 체임버(1)에 고정된 형태로 사용하거나 금형실린더(600)의 근접하게 지지기둥이나 부재로 고정할 수 있음은 물론이다.

아울러, 상기 레일지지플레이트(200)는 그 하부가 XY스테이지에 고정되어 X축방향과 Y축방향으로 이동할 수 있는데, X축방향으로 이동하는 X축스테이지(800)의 X축가이드레일(810)과 X축가이드레일블럭(820)이 결합되어 X축방향 직선이동이 가능한 후 소정 위치에서 X축고정손잡이(830)를 작동함으로써 X축가이드레일(810)과 X축가이드레일블럭(820)과의 사이에 개재된 스토퍼(미도시)에 의하여 고정되며, Y축방향으로 이동하는 Y축스테이지(900)에 의하여 Y축방향 이동이 가능한데, 이 역시 방향만 X축과 다를 뿐 구성이나 동작은 X축과 유사하여 그 설명을 생략한다.

한편, 본 발명에 따르는 원통형금형 측정스테이지는 가이드레일(210)이 고정되고 영구자석배열체(220)가 매립된 레일지지플레이트(200)와, 상기 가이드레일(210)을 따라 이동하는 가이드레일블럭(310)과, 상기 가이드레일블럭(310)에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체(220)와 대향한 전자석배열체(320)가 구비된 베이스플레이트(300)와, 상기 베이스플레이트(300)에 이격되어 고정되는 회전축(410)이 돌출된 모터(400)와 고정척(500) 및 상기 회전축(410)이 삽입되는 축삽입홀(610)이 일단에 구비되고 상기 고정척(500)이 삽입되는 척삽입홀(620)이 타단에 배치되어 회전하며 패터닝되는 원통형상의 금형실린더(600)를 포함하되, 상기 금형실린더(600)와 이격되어 구비되되, 금형실린더의 표면에 적어도 하나의 파장 레이저광을 조사하는 발광부(910)와 표면에서 반사되는 레이저광을 수신하는 수광부(920)를 포함하여 상기 금형실린더의 표면을 측정하는 표면측정기(900)를 더 포함하는 특징이 있다.

여기서, 상기 레일지지플레이트(200), 베이스플레이트(300), 모터(400), 고정척(500) 및 금형실린더(600)는 앞서 설명한 바와 대동소이하여 설명을 생략한다.

상기 표면측정기(900)는 도면과 같이 광원(700)에 포함된 모듈로 구비되어도 무방하며, 상기 체임버(1)에 고정된 형태로 사용하거나 별도로 금형실린더(600)의 근접하게 지지기둥이나 부재로 고정할 수 있음은 물론이고, 발광부(910)와 수광부(920)를 금형실린더(600)를 향한 방향에 배열하고 있어, 적어도 하나의 파장 레이저광이 발광부(910)로부터 금형실리더(600)로 조사되어 반사되는 레이저광을 수광부(920)가 감지하여 금형실린더의 표면상태에 관한 정보를 얻게 된다.

상기 금형실린더(600)의 표면상태, 즉 금형 자체의 표면 균일도/원통도, 미세 패턴의 조밀도, 가공 깊이, 표면 조도, 포토레지스트 코팅층의 두께를 비접촉식으로 측정하는 것이다.

상기 발광부(910)는 하나의 파장이나 다파장 레이저가 가능한데, 예컨대 단일층으로 코팅된 경우에는 하나의 파장 레이저광을 사용할 수 있고, 다층 코팅층의 두께를 측정하는 경우에는 다파장 레이저 광을 사용할 수 있다.

상기 레이저광은 조사된 광이 투과되거나 반사되는 광을 분석하는 관계상 파장집속도가 우수한 레이저를 사용하는 것이고, 따라서 통상의 레이저뿐만 아니라 노이즈 파장(noise wavelength)을 무시할 수 있는 범위의 빛이라면 사용할 수 있음은 당연하며, 상기 발광부는 하나 또는 복수개의 레이저 광 발생기일 수 있다.

또한, 상기 수광부(920)는 반사된 레이저광을 감지하는 센서인데, 감지된 광의 편광상태의 변화나 광학상수, 광량을 측정하여 두께를 측정할 수 있으며, 이러한 범위 내에서 특별하게 제한하여 사용할 것은 아니며, 이러한 편광상태의 변화, 광학상수, 광량의 관계를 통하여 표면상태를 두께나 조도로 환산하는 내용은 주지된 바를 따를 수 있어 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

아울러, 상술한 표면측정기(900)는 엘립소미터(Ellipso meter)일 수 있는데, 이는 특정 파장의 레이저는 고유의 편광상태를 가지고 있고, 반사되는 경우에 편광상태가 변하게 되며, 변화된 편광상태를 분석하여 표면상태를 측정할 수 있는 표면측정기이다.

아울러, 상기 발광부(910)에서 조사되는 레이저광은 금형실린더(600) 원주상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향될 수 있는데, 레이저광의 손실을 최소화하고 조사광과 반사광이 상호 간섭하는 것을 방지하고, 다파장 레이저 광원의 경우에는 실린더와 직교할 경우 발광부와 수광부로 동일한 거리가 되어 문제가 되며, 따라서 소정 각(Angle)을 기울려 실린더에 조사하게 된다.

본 발명에 따르는 원통형금형 측정방법은 첨부된 도 6을 통하여 보면, 상기 표면측정기의 발광부를 정렬하는 사전 단계(S110)와, 상기 금형실린더가 가결합된 상태에서 측정하는 제1측정 단계(S120)와, 상기 금형실린더가 결합된 상태에서 측정하는 제2측정 단계(S130)를 포함하는데, 상술한 바와 같은 금형실린더(600) 일 측에 표면측정기(900)를 배치하여 상기 금형실린더(600)의 원통도나, 포토레지스트레이어(PR층)의 두께와 같은 표면상태를 측정할 수 있다.

이러한 본 발명의 측정방법에 의하면 측정시 비접촉식인 관계상 원통도 등을 정확하게 측정함은 물론 상기 PR층의 손상을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 금형실린더(600)에 정밀하게 레이저광을 조사해야 하므로 이를 위해 표면측정기(900)의 발광부(910)를 정렬하는 사전 단계(S110)를 수행하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 사전 단계(S110)는 상기 표면측정기의 발광부를 정렬하는 시작 단계(S111)와, 상기 각 표면측정기에서 발광하는 레이저 광이 상기 금형실린더 원주상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향하는 조정 단계(S112)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 시작 단계(S111)에 의해 표면측정기(900), 예컨대 엘립소미터의 발광부를 정해진 위치에 배치한 후 레이저 광이 상기 금형실린더(600)의 원주면상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향하도록 정령하는 것으로, 측정시마다 반사광의 위치가 변하여 표면상태 정보의 정확성이 저감되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제1측정 단계(S120)는 상기 금형실린더가 가결합된 상태에서 회전시키는 단계(S121)와, 상기 금형실린더의 표면을 상기 표면측정기에 의해 측정하는 단계(S122)와, 측정된 데이터를 저장하는 단계(S123)와, 상기 금형실린더가 회전되는 것을 중단하는 단계(S124)를 포함할 수 있다.

이러한 사전 단계(S110)에 의해 표면측정기(900)의 발광부를 정렬한 후 상기 금형실린더(600)가 가결합된 상태에서 측정하는 제1측정 단계(S120)를 수행한다.

상기 제1측정 단계(S120)에서 금형실린더(600)의 경우 원통도 외에 상술한 바와 같이 PR층 등의 두께 등을 측정하되 상기 실린더가 가결합된 상태에서 측정된다.

여기서 상기 실리더가 가결합된 상태라는 의미는 금형실린더(600)가 회전축(410)과 고정척(500)과 결합되어 예비운전이 가능한 상태를 의미하는 것이다.

이를 위한 상기 제1측정 단계(S120)는 상기 금형실린더(600)가 가결합된 상태에서 회전시키는 단계(S121)를 우선 수행한다.

한편, 상기 단계(S121) 수행 후, 상기 금형실린더(600)가 회전되는 상태에서 상기 표면측정기(900)에 의해 원통도 등을 측정하는 단계(S122)를 수행한다.

상술한 단계에 의해 측정된 데이터 즉, 상기 금형실린더(600)의 원통도나 PR층의 두께 등에 데이터를 저장하는 단계(S123)를 수행한다.

상기 단계(S123)를 위해 상기 표면측정기(900)에 연결되어 상기 표면측정기(900)를 제어하거나 혹은 데이터를 저장하는 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 상술한 제어부는 널리 알려진 컴퓨터 등을 사용할 수 있다.

상술한 단계(S123)에 의해 데이터가 저장되면 상기 금형실린더(600)가 회전되는 것을 중단하는 단계(S124)를 수행하여 측정을 종료하게 된다.

상술한 단계(S121 ~ S124)에 의해 1차적으로 측정을 완료하게 되며 이 후 상기 금형실린더(600)의 이송거리 조건이나 회전횟수 조건을 변경한 후 다시 반복하여 실린더를 재정렬할 수 있다.

아울러, 상기 제2측정단계(S130)는 상기 금형실린더가 결합된 상태에서 회전하는 단계(S131)와, 상기 금형실린더를 상기 표면측정기에 의해 측정하는 단계(S132)와, 상기 표면측정기에 의해 측정된 데이터를 이용하여 실린더 표면의 매핑(mapping)을 수행하는 단계(S133)를 포함할 수 있다.

상기 제1측정 단계(S120)수행 후, 상기 금형실린더(600)가 결합된 상태에서 측정하는 제2측정 단계(S130)를 수행하게 된다.

여기서, 상기 결합된 상태는 상술한 바와 같이, 가결합상태에서 1차적으로 측정하고, 이후 상기 금형실린더(600)의 이송거리 조건이나 회전횟수 조건을 변경한 후 다시 반복하여 상기 금형실린더(600)를 체결하는 것을 예정하고 있다는 의미이다.

따라서, 상기 제2측정 단계(S130)는 상기 금형실린더(600)를 회전하는 단계(S131)를 먼저 수행한다.

즉, 이러한 단계(S131)에 의해 상기 실린더를 회전되게 한 후 상기 회전되는 금형실린더(600)를 상기 표면측정기, 예컨대 엘립소미터에 의해 측정하는 단계(S132)를 수행하는 것이다.

한편, 상기 금형실린더(600)의 경우에는 패터닝이 되어야 하므로 상기 패터닝을 위한 PR층이 존재하며 상기 표면측정기(900)에 의해 원통도 외에도 상기 PR층의 두께를 측정할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 방법에 의해 상기 실린더의 원통도 등과 같은 실린더 형상이 측정되는데, 상기 금형실린더(600)의 패터닝에 있어서 가장 중요한 정보는 실린더의 형상이다. 이는 상기 실린더와 패터닝을 위한 전자 빔과의 거리가 패터닝의 품질에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.

따라서 상술한 단계(S132)에 의해 측정된 원통도 등과 같은 데이터를 이용하여 상기 금형실린더의 매핑을 수행하는 단계(S133)를 포함할 수 있다.

여기서 상기 매핑은 도 7에 나타난 바와 같이 원통 형상의 실린더를 사각형 형상으로 펼친 후 해당되는 영역에 관련 데이터를 기재하는 것을 말한다.

예를 들어 도 7의 좌측에 도시된 바와 같이 실린더의 좌측 상부에는 기준점(좌표 0,0)이고 그 우측으로 해당 영역이 분할되어 있다면 도 7의 우측에 나타난 바와 같이 사각형의 좌상귀에는 상기 기준점을 나타내고 그 우측에 차례로 해당되는 영역의 데이터를 기재하는 것이다.

이때, 만일 실린더의 가로 길이는 동일하나, 도 7의 좌측에 도시된 원통의 직경은 도 7의 우측에 도시된 사각형으로 높이로서 상기 직경에 π를 곱한 값이 된다.

이러한 맵핑 정보는 제어부에 의하여 금형실린더에 전자빔을 조사시에 전자빔의 세기, 시간, 조사위치 등과 같은 특성으로 반영된다.

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이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

레일지지플레이트 200, 가이드레일 210,
영구자석배열체 220, 베이스플레이트 300,
가이드레일블럭 310, 전자석배열체 320,
모터 400, 회전축 410,
고정척 500, 금형실린더 600,
축삽입홀 610, 척삽입홀 620,
광원 700, X축스테이지 800,
X축가이드레일 810, X축가이드레일블럭 820,
표면측정기 900, 발광부 910,
수광부 920

Claims (20)

1. 가이드레일이 고정되고 영구자석배열체가 매립된 레일지지플레이트;
   상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드레일블럭;
   상기 가이드레일블럭에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체와 대향한 전자석배열체가 구비된 베이스플레이트;
   상기 베이스플레이트에 이격되어 고정되는 회전축이 돌출된 모터와 고정척; 및
   상기 회전축에서 연장되어 원통형상 금형실린더의 축삽입홀에 삽입되는 확경대향부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 이송스테이지.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형실린더와 이격되어 금형실리더 표면에 패터닝광을 조사하는 광원을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 이송스테이지.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 레일지지플레이트는 그 하부가 XY스테이지에 고정되어 X축방향과 Y축방향으로 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 원통형금형 이송스테이지.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 축삽입홀에는 홀 둘레를 따라 클램프슬리브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 이송스테이지.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 클램프슬리브는 클램프키가 클램프확경부재를 확경하거나 축경하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 이송스테이지.
   
7. 가이드레일이 고정되고 영구자석배열체가 매립된 레일지지플레이트;
   상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드레일블럭;
   상기 가이드레일블럭에 고정되어 가이드레일을 따라 이동하고 상기 영구자석배열체와 대향한 전자석배열체가 구비된 베이스플레이트;
   상기 베이스플레이트에 이격되어 고정되는 회전축이 돌출된 모터와 고정척; 및
   상기 회전축에서 연장되어 원통형상 금형실린더의 축삽입홀에 삽입되는 확경대향부;를 포함하되,
   상기 금형실린더와 이격되어 구비되되, 금형실린더의 표면에 적어도 하나의 파장 레이저광을 조사하는 발광부와 표면에서 반사되는 레이저광을 수신하는 수광부를 포함하여 상기 금형실린더의 표면을 측정하는 표면측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정스테이지.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 표면측정기는 엘립소미터인 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정스테이지.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 발광부에서 조사되는 레이저광은 금형실린더 원주상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향되는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정스테이지.
   
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 원통형 금형 측정 스테이지에서 금형 실린더의 표면을 측정하기 위하여 상기 표면 측정기의 발광부를 정렬하는 사전 단계(S110);
    상기 금형실린더가 가결합된 상태에서 측정하는 제1측정 단계(S120); 및
    상기 금형실린더가 결합된 상태에서 측정하는 제2측정 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 사전 단계(S110)는 상기 표면측정기의 발광부를 정렬하는 시작 단계(S111)와,
    상기 표면측정기에서 발광하는 레이저 광이 상기 금형실린더 원주상 최근거리 점을 통과하는 금형실린더 축방향 가상직선상에 조사되도록 배향하는 조정 단계(S112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정방법.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1측정 단계(S120)는 상기 금형실린더가 가결합된 상태에서 회전시키는 단계(S121);
    상기 금형실린더의 표면을 상기 표면측정기에 의해 측정하는 단계(S122)와,
    측정된 데이터를 저장하는 단계(S123); 및
    상기 금형실린더가 회전되는 것을 중단하는 단계(S124);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정방법.
    
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2측정단계(S130)는 상기 금형실린더가 결합된 상태에서 회전하는 단계(S131);
    상기 금형실린더를 상기 표면측정기에 의해 측정하는 단계(S132); 및
    상기 표면측정기에 의해 측정된 데이터를 이용하여 실린더 표면의 매핑(mapping)을 수행하는 단계(S133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정방법.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 매핑에 의하여 상기 금형실린더를 재정렬하는 것을 특징으로 하는 원통형금형 측정방법.
    
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