KR101591859B1 - Led 광원 노광장치 - Google Patents

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KR101591859B1
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Abstract

본 발명은 LED 광원 노광장치에 관한 것으로, 감광 물질이 도포된 피처리 기판이 안치되는 스테이지와, 일측면이 오목한 곡면을 이루도록 형성되며 광축 홀이 형성된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 장착되며 상기 감광 물질을 노광하기 위한 광을 발생시키는 직사각 형태의 LED 칩을 실장한 LED 기판이 설치된 다수의 광원부와, 상기 광원부로부터 발생된 광이 통과하도록 배치된 인터그레이터 렌즈 및 상기 인터그레이터 렌즈를 통과한 광을 평행광으로 변환시켜 상기 스테이지에 안착된 피처리 기판을 향해 반사하는 평행광 미러를 포함하고, 상기 LED 칩은 다수의 광원부에 개별적으로 구비되되 상기 LED 칩이 LED 기판에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹과 가로형태로 실장되는 제 2 그룹으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치가 개시된다.

Description

LED 광원 노광장치{exposure apparatus using LED}
본 발명은 LED 광원 노광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베이스 플레이트에 장착된 다수의 광원부에 구비된 LED 칩 중 절반은 세로형태로 LED 기판에 실장되고, 나머지 LED 칩은 가로형태로 LED 기판에 실장되도록 함으로써, 인터그레이터 렌즈에 형성되는 결상을 정사각형으로 만들어 균일한 광 분포를 갖도록 하여 노광 품질을 향상시키는 LED 광원 노광장치에 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.
종래 노광 공정에 사용되는 일반적인 노광장치는 수은과 같은 방전 가스가 주입된 방전 램프에서 생성된 자외선 대역의 광을 이용하여 감광 물질을 노광하는 방식으로 구성된다.
이러한 방전 램프는 일반적으로 수명이 1,000 시간 내외로 짧아 교체에 따른 소모성 비용이 증가할 뿐만 아니라 교체시마다 장시간의 휴지 기간이 필요하다는 문제가 있었다. 특히, 휴지 기간에는 방전 램프에 대한 냉각시간, 교체 작업 시간 및 교체된 새로운 방전 램프의 위치 조정 등과 같은 세팅 시간 등이 필요하므로, 방전 램프의 교체시마다 생산에 상당한 차질이 발생하게 된다.
또한, 방전 램프는 온/오프하는 경우, 정상 상태로 작동하기까지의 시간이 상당히 오래 걸릴 뿐만 아니라 빈번한 온/오프 작동시 열적 스트레스로 인해 크랙이 발생될 수 있기 때문에, 일반적으로 항상 온 상태를 유지하며 사용되고 있다. 따라서, 불필요한 전력 낭비가 발생하게 되는 등의 문제가 있었다.
아울러, 이러한 방전 램프는 그 출사광이 모든 방향으로 방사되는 형태로 구성되므로, 이러한 출사광을 타원 미러를 통해 집광해야 하며, 광원의 효율이 떨어지는 등의 문제가 있었다.
이러한 방전 램프에 의한 노광 공정을 개선하기 위한 선행기술로 대한민국 특허등록 제10-1104367호의 "LED 광원 노광장치"가 있다. 선행기술의 LED 광원 노광장치는 피처리 기판이 안치되는 스테이지와, 베이스 플레이트에 장착되어 감광 물질을 노광하기 위한 광을 발생시키는 다수개의 LED 램프를 포함하는 광원부와, 광원부에서 조사되는 빛을 집광시키는 인터그레이터 렌즈와, 인터그레이터 렌즈를 통과한 빛을 평행광으로 변환시켜 스테이지에 안치된 피처리 기판을 향해 반사하는 평행광 미러로 구성된다.
이러한 선행기술은 LED 램프를 광원으로 이용하여 광원에 대한 교체 주기를 길게 유지할 수 있고 필요에 따라 온/오프할 수 있도록 함으로써, 불필요한 전력 낭비를 방지하고 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 다수개의 LED 램프를 오목한 곡면을 갖는 베이스 플레이트에 배치하여 각 LED 램프로부터 발생된 광이 직접 인터그레이터 렌즈로 집중 입사되도록 함으로써, 기존 노광기에서 인터그레이터 렌즈 이후의 광학계를 활용할 수 있으며, 다수개의 LED 램프로부터 발생된 광을 반사판과 집광 렌즈를 통해 인터그레이터 렌즈로 집광시킴으로써, LED 램프로부터 발생된 광 중 노광 공정에 사용되지 못하는 불용광을 최소화하여 광 효율을 최대 한도로 높임과 동시에 노광 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 선행기술에서는 베이스 플레이트에 다수개의 광원부가 배치되어 인터그레이터 렌즈로 광을 조사하게 되는데, 광원부는 베이스 플레이트에 장착되며 후방에 LED 칩이 실장되는 LED 기판이 설치되는 경통과 경통의 내부에 장착되고 LED 칩에서 발생한 광을 인터그레이터 렌즈로 집광시키는 집광렌즈로 구성된다.
이때, LED 칩은 직사각 형태를 갖고 LED 기판에 실장되며 이러한 LED 기판이 각각의 경통에 설치되어 각각의 경통을 통해 조사되는 광이 인터그레이터 렌즈로 집광된다.
즉, 선행기술은 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 LED 칩(10)이 LED 기판상에 세로방향으로 실장되어 광을 인터그레이터 렌즈로 조사하게 된다. 이에 따라, 인터그레이터 렌즈로 집광된 광은 도 2에 도시된 바와 같이 LED 칩(10)의 형태에 부합하는 직사각 형태의 결상을 형성하게 된다.
그러나, 이와 같은 직사각 형태의 결상은 인터그레이터 렌즈에서 평행광 미러를 통해 피처리 기판으로 조사되는 광의 균일도를 저하시켜 피처리 기판의 노광 품질을 저하시키는 문제가 있다.
즉, 인터그레이터 렌즈에 형성되는 결상은 정사각 형태로 형성되는 것이 바람직하지만 도 2와 같이 직사각 형태의 결상이 형성되면 광 분포가 균일하지 못해 피처리 기판의 노광 품질을 저하시키는 문제가 있다.
또한, 인터그레이터 렌즈로 광을 조사하는 LED 칩(10)은 그 특성상 인터그레이터 렌즈에 결상을 형성할 때 결상된 면적에 대해 미세한 암흑선을 형성하게 된다.
이러한 암흑선은 한 개의 LED 칩(10)이 인터그레이터 렌즈에 결상을 형성할 때 결상 품질에 악영향을 주지 않지만 다수개의 LED 칩(10)에서 조사된 광이 인터그레이터 렌즈로 집광되면 각각의 LED 칩(10)에서 조사된 암흑선들이 중첩되면서 선명한 암흑선을 형성하게 된다.
이렇게, 인터그레이터 렌즈에 암흑선이 선명하게 결상되면 인터그레이터 렌즈에서 평행광 미러를 통해 광이 피처리 기판에 조사되더라도 암흑선이 형성된 부분이 노광되지 않아 노광 품질을 저하시키는 문제가 있다.
KR, B, 10-1104367(2012.01.03)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광원부의 LED 칩에서 조사된 광이 인터그레이터 렌즈에서 결상을 형성할 때 정사각 형태의 결상을 형성하도록 하여 균일한 광 분포를 갖고 이로부터 우수한 노광 품질을 갖는 LED 광원 노광 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, LED 칩의 특성상 인터그레이터 렌즈에 결상되는 다수의 암흑선이 중첩되지 않도록 함으로써, 암흑선에 의한 노광 품질의 저하를 방지할 수 있는 LED 광원 노광 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 감광 물질이 도포된 피처리 기판이 안치되는 스테이지와, 일측면이 오목한 곡면을 이루도록 형성되며 광축 홀이 형성된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 장착되며 상기 감광 물질을 노광하기 위한 광을 발생시키는 직사각 형태의 LED 칩을 실장한 LED 기판이 설치된 다수의 광원부와, 상기 광원부로부터 발생된 광이 통과하도록 배치된 인터그레이터 렌즈 및 상기 인터그레이터 렌즈를 통과한 광을 평행광으로 변환시켜 상기 스테이지에 안착된 피처리 기판을 향해 반사하는 평행광 미러를 포함하고, 상기 LED 칩은 다수의 광원부에 개별적으로 구비되되 상기 LED 칩이 LED 기판에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹과 가로형태로 실장되는 제 2 그룹으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제 1 그룹은 다수의 광원부에 개별적으로 설치된 LED 칩 중 절반이 세로형태로 LED 기판에 실장되고, 상기 제 2 그룹은 상기 제 1 그룹에서 제외된 나머지 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광원부는 상기 LED 칩이 세로형태로 LED 기판에 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 제 2 그룹이 교번적으로 배열되도록 베이스 플레이트에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광원부는 상기 LED 칩이 세로형태로 LED 기판에 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 제 2 그룹이 대칭으로 배열되도록 베이스 플레이트에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광원부는 상기 LED 칩이 세로형태로 LED 기판에 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 제 2 그룹이 비대칭으로 배열되도록 베이스 플레이트에 장착되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광원부는 상기 베이스 플레이트의 타측면에 장착되며 후방에 가로형태 또는 세로형태로 LED 칩이 실장된 LED 기판이 설치되는 경통과, 상기 경통의 내부에 장착되고 LED 칩에서 조사되는 광을 상기 인터그레이터 렌즈로 집광시키는 집광렌즈와, 상기 LED 기판과 접촉한 상태로 경통의 후방으로 연장되어 LED 칩의 작동에 따라 발생하는 열을 전달받는 히트 파이프 및 상기 히트 파이프와 연결되어 히트 파이프에서 전달받은 열을 방출하는 방열 핀 및 방열 팬을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광원부는 상기 경통의 후방에 설치된 LED 기판을 직각방향으로 회전시키는 회동 조절유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회동 조절유닛은 상기 경통의 후단과 마주하여 경통의 내주면을 향해 돌출된 돌출 턱이 형성되고, 상기 돌출 턱은 경통의 내주면에서 경통의 축선을 향해 돌출된 걸림 턱에 걸림되어 경통의 후단에서 회전되도록 설치되며 상기 LED 기판이 고정되는 회전판과, 상기 회전판의 돌출 턱과 경통의 걸림 턱이 마주하는 부분에 개재되어 회전판이 경통의 선단을 향하도록 탄성 반발력을 발휘하는 탄성부재 및 상기 경통의 후단에서 회전하는 회전판을 90도씩 회전하도록 단속하는 스토퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스토퍼는 상기 회전판의 돌출 턱 전면에 형성되며 경통의 축선을 중심으로 90도 간격으로 형성된 돌기 및 상기 돌출 턱의 전면에 형성된 돌기와 마주하여 상기 경통의 내주면에 형성되어 돌기가 안치되는 결합 홈을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 LED 광원 노광장치에 의하면, LED 칩이 각 광원부의 LED 기판에 가로형태 또는 세로형태로 실장되면 인터그레이터 렌즈에 형성되는 세로형태의 결상과 가로형태의 결상이 겹쳐지면서 광 분포가 균일한 결상을 얻을 수 있고 따라서 피처리 기판에 균일한 광 분포를 갖는 광을 조사할 수 있어 노광 품질을 향상시킨다.
또한, LED 칩이 각 광원부의 LED 기판에 가로/세로형태로 실장되면 LED 칩의 특성상 인터그레이터 렌즈에 형성되는 암흑선들이 중첩되는 것을 최소화할 수 있어 암흑선에 의한 노광 품질의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 광원부에 구비된 LED 칩을 필요에 따라 가로형태 또는 세로형태로 회전시킬 수 있어 인터그레이터 렌즈에 결상되는 광 분포를 조절하여 노광 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 선행기술에 따른 LED 광원 노광장치 중 광원부에 구비된 LED 칩의 배치를 나타낸 도면이다.
도 2는 선행기술에 따른 LED 광원 노광장치 중 인터그레이터 렌즈에 결상된 광 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치의 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 베이스 플레이트에 장착된 광원부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 광원부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 LED 칩의 배치를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 인터그레이터 렌즈에 결상된 광 분포를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 LED 칩의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 11는 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 회동 조절유닛을 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 회동 조절유닛의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치의 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 베이스 플레이트에 장착된 광원부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 광원부를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치는 감광 물질이 도포된 피처리 기판(P)이 안치되는 스테이지(100)와, 일측면이 오목한 곡면을 이루도록 형성되며 광축 홀(211)이 형성된 베이스 플레이트(210)와, 베이스 플레이트(210)에 장착되며 감광 물질을 노광하기 위한 광을 발생시키는 직사각 형태의 LED 칩(220)을 실장한 LED 기판(221)이 설치된 다수의 광원부(200)와, 광원부(200)로부터 발생된 광이 통과하도록 배치된 인터그레이터 렌즈(300) 및 인터그레이터 렌즈(300)를 통과한 광을 평행광으로 변환시켜 스테이지(100)에 안착된 피처리 기판(P)을 향해 반사하는 평행광 미러(400)를 포함하고, LED 칩(220)은 다수의 광원부(200)에 개별적으로 구비되되 LED 칩(220)이 LED 기판(221)에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹(G1)과 가로형태로 실장되는 제 2 그룹(G2)으로 구성된다.
부연하자면, 스테이지(100)는 노광 공정을 위한 피처리 기판(P)이 안치되도록 평판형으로 형성되며, 스테이지(100)에 안치되는 피처리 기판(P)은 상면에 감광 물질(P1)이 도포된 형태로 구성된다.
또한, 베이스 플레이트(210)는 일측면이 오목한 곡면을 이루도록 형성되며 광축 홀(211)이 형성된다. 이러한 베이스 플레이트(210)의 타측면에는 광축 홀(211)을 통해 LED 램프(220)에서 조사되는 빛이 인터그레이터 렌즈(300)로 입사되도록 광원부(200)가 장착된다.
이렇게, 베이스 플레이트(210)의 일측면이 오목한 곡면을 형성하게 되면 베이스 플레이트(210)의 타측면에 광원부(200)가 장착되었을 때 각각의 광원부(200) 광축이 일정 지점을 향하기 때문에 LED 램프(220)로부터 각각 발생된 빛에 대한 집중도를 더욱 향상시키게 된다.
한편, 베이스 플레이트(210)의 타측면에 다수 장착되는 광원부(200)는 피처리 기판(P)의 감광 물질(P1)을 노광하기 위한 노광용 광을 발생시키는 LED 칩(220)과 경통(230)과 집광렌즈(240)가 구성되며, LED 칩(220)의 작동에 따라 발생하는 열을 냉각시키기 위해 경통(230)의 후방으로 방열 핀(260)과 방열 팬(270)이 설치된다.
LED 칩(220)은 일반적으로 LED 기판(221)에 실장되는 형태로 형성되는데, 자외선 영역의 광을 발생할 수 있는 UV LED 램프가 사용될 수 있으며, LED 칩(220)이 개별적인 작동이 될 수 있도록 하나의 LED 기판(221)에 하나의 LED 칩이 실장되는 형태로 구성된다.
이러한 LED 칩(220)은 집광 렌즈(240)가 장착된 경통(230)의 타측에 마련되고, 경통(230)의 일측은 베이스 플레이트(210)에 형성된 광축 홀(211)과 동일한 축선을 갖도록 베이스 플레이트(210)의 타측면에 장착된다.
이때, LED 칩(220)의 전방에는 LED 칩(220)로부터 조사되는 빛이 인터그레이터 렌즈(300)로 집광될 수 있도록 집광 렌즈(240)가 마련되며 집광 렌즈(240)는 경통(230)에 장착된다.
즉, LED 칩(220)은 종래 기술의 방전 램프와 달리 그 특성상 발생된 광이 상대적으로 일정 방향을 향하는 직진성을 가지므로, LED 칩(220)로부터 각각 발생된 광이 인터그레이터 렌즈(300)로 입사되도록 베이스 플레이트(210)에 형성된 광축 홀(211)마다 집광 렌즈(240)가 장착된 경통(230)이 마련된다.
이렇게, 베이스 플레이트(210)와 LED 칩(220) 사이에 경통(230)이 형성되면, LED 램프(220)로부터 발생하는 빛과 상관없는 경통(230)의 외부에서 발생하는 빛은 경통(230)에 의해 차단되며 LED 칩(220)에서 조사되는 빛은 경통(230)에 장착된 집광 렌즈(240)를 통해 효율적으로 인터그레이터 렌즈(300)로 집중된다.
이러한 경통(230)은 중공된 관의 형상을 갖고 그 내주면에 LED 칩(220)에서 발생한 빛을 집광 렌즈(240)로 반사하는 반사판(미도시)이 배치될 수 있다. 이와 같은 경통(230)은 원통의 형상 뿐만 아니라 중공된 사각 또는 삼각 기둥과 같은 다각 기둥 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 광원부(200)의 LED 칩(220)에서 조사되는 빛은 앞서 설명한 바와 같이 인터그레이터 렌즈(300)로 입사되는데, 인터그레이터 렌즈(300)는 렌즈가 다수개의 행과 열로 배치되는 플라이 아이 렌즈(Fly eye lens)로 구성될 수 있으며, 이러한 렌즈는 광 분포를 더욱 양호하게 하는 역할을 수행한다.
또한, 평행광 미러(400)는 인터그레이터 렌즈(300)를 통과한 광을 평행광으로 변환시켜 스테이지(100)를 향해 반사하도록 구성되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 구면 미러로 구성될 수도 있으며, 이와 달리 다수개의 구면 미러 및 평면 미러 등으로 구성될 수도 있는 등 그 구성은 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다.
한편, 경통(230)의 타측면에 설치된 LED 칩(220)의 작동에 따라 발생하는 열을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 LED 칩(220)으로부터 열을 전달받는 히트 파이프(250)가 경통(230)의 후방으로 연장된다.
또한, 히트 파이프(250)에는 방열 핀(260)이 형성되어 LED 칩(220)에서 히트 파이프(250)로 전달되는 열을 공기 중으로 방출하게 되며, 방열 핀(260)의 일측에는 방열 핀(260)과 공기의 접촉이 원활히 될 수 있도록 방열 팬(270)이 설치된다.
이에 따라서, LED 칩(220)의 작동에 따라 발생하는 열은 히트 파이프(250)로 전달되어 방열 핀(260)으로 이동하여 대기 중으로 방출하게 되며, 이렇게 방열 핀(260)을 통해 열이 방출될 때 열 교환된 공기를 방열 핀(260)으로부터 멀어지게 송풍하는 한편 차가운 공기가 방열 핀(260)으로 송풍되도록 방열 팬(270)이 작동하게 된다.
특히, 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치는 LED 칩(220)에서 조사되는 광이 인터그레이터 렌즈(300)에 결상될 때 정사각 형태의 결상이 형성되도록 광원부(200)에 개별적으로 구비된 LED 칩(220)이 LED 기판(221)에 세로형태와 가로형태로 실장된다. 이를 도 6에 의거하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 LED 칩의 배치를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하여 설명하면, LED 칩(220)은 다수의 광원부(200)에 개별적으로 구비되되 다수의 광원부(200)에 설치된 LED 칩(220)은 LED 기판에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹(G1)과 가로형태로 실장되는 제 2 그룹(G2)으로 구성된다.
부연하자면, 광원부(200)는 베이스 플레이트(210)의 타측면에서 균등한 간격을 갖고 종횡으로 배열되는데, 이러한 베이스 플레이트(210)에 장착되는 광원부(200)에는 각각 인터그레이터 렌즈(300)로 광을 조사하는 LED 칩(220)이 구비된다.
이러한 LED 칩(220)은 직사각 형태로 경통(230)의 후방에 설치된 LED 기판(221)에 실장되는데, 이때 각각의 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220) 중 일부는 LED 기판(221)에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹(G1)을 형성하고 나머지의 LED 칩(220)은 가로형태로 실장되는 제 2 그룹(G2)을 형성하게 된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(210)에 16개의 광원부가 균등한 간격을 갖고 행과 열로 장착되고, 각 광원부(200)에는 인터그레이터 렌즈(300)로 광을 조사하는 LED 칩(220)이 구비된다.
이때, 각 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220) 중 8개의 LED 칩(220)은 가로형태로 LED 기판(221)에 실장되고, 나머지 8개의 LED 칩(220)은 가로형태로 LED 기판(221)에 실장된다.
이러한 LED 칩(220)의 가로형태와 세로형태의 실장은 다양하게 변형되어 실시될 수 있는데, 예를 들어, 베이스 플레이트(210)에 장착된 다수의 광원부(200) 중 1행과 2행에 위치한 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220)은 세로형태로 LED 기판(221)에 실장되고, 3행과 4행에 위치한 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220)은 가로형태로 LED 기판(221)에 실장될 수 있다.
또한, 베이스 플레이트(210)에 장착된 다수의 광원부(200) 중 1열과 2열에 위치한 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220)은 세로형태로 LED 기판(221)에 실장되고, 3열과 4열에 위치한 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220)은 가로형태로 LED 기판(221)에 실장될 수 있다.
또한, 다수의 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220) 중 절반이 세로형태로 LED 기판(221)에 실장되는 제 1 그룹(G1)을 형성하고 나머지 절반이 가로형태로 LED 기판(221)에 실장되는 제 2 그룹(G2)을 형성할 수도 있다.
이렇게 LED 기판(221)에 실장되는 LED 칩(220)의 배열이 제 1 그룹(G1)과 제 2 그룹(G2)으로 나뉘어져 인터그레이터 렌즈(300)로 광을 조사하게 되면 도 7에 도시된 바와 같은 세로형태의 결상과 가로형태의 결상이 인터그레이터 렌즈(300)에 형성되면서 세로형태의 결상과 가로형태의 결상이 겹쳐지는 중첩 영역이 정사각형을 이루게 된다.
이와 같은 세로형태의 결상과 가로형태의 결상이 겹쳐지면서 형성되는 정사각 형태의 결상은 광 분포가 균일한 상태이고, 이렇게 인터그레이터 렌즈(300)에 균일한 광 분포의 결상이 형성되면 노광하기 위한 피처리 기판(P)에 균일한 광 분포를 갖는 광을 조사할 수 있어 노광 품질이 향상된다.
한편, 광원부(200)에 각각 구비되는 LED 칩(220)의 가로/세로형태의 실장은 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 광원부(200)에 개별적으로 구비되는 LED 칩(220)은 가로형태 실장과 세로형태 실장이 교번적으로 이루어지도록 배열될 수 있다.
이를 위해, 광원부(200)는 LED 칩(220)이 세로형태로 LED 기판(221)에 실장되는 제 1 그룹(G1)과 LED 칩(220)이 가로형태로 LED 기판(221)에 실장되는 제 2 그룹(G2)이 교번적으로 배열되도록 베이스 플레이트(210)에 장착될 수도 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 광원부(200)는 LED 칩(220)이 세로형태로 LED 기판(221)에 실장되는 제 1 그룹(G1)과 LED 칩(220)이 가로형태로 LED 기판(221)에 실장되는 제 2 그룹(G2)이 대칭으로 배열되도록 베이스 플레이트(210)에 장착되거나 또는 도 10에 도시된 바와 같이 제 1 그룹(G1)과 제 2 그룹(G2)이 비대칭으로 배열되도록 베이스 플레이트(210)에 장착될 수 있다.
이와 같이 LED 칩(220)이 각 광원부(200)의 LED 기판(221)에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹(G1)과 가로형태로 실장되는 제 2 그룹(G2)으로 구성되면 인터그레이터 렌즈(300)에 형성되는 세로형태의 결상과 가로형태의 결상이 겹쳐지면서 광 분포가 균일한 결상을 얻을 수 있고 따라서 피처리 기판(P)에 균일한 광 분포를 갖는 광을 조사할 수 있어 노광 품질이 향상된다.
또한, 상기와 같이 LED 칩(220)이 각 광원부(200)의 LED 기판(221)에 가로/세로형태로 실장되면 LED 칩(220)의 특성상 인터그레이터 렌즈(300)에 형성되는 암흑선들이 중첩되는 것을 최소화할 수 있어 암흑선에 의한 노광 품질의 저하를 방지할 수 있다.
즉, 세로형태로 LED 기판(221)에 실장된 LED 칩(220)은 인터그레이터 렌즈(300)에 세로방향의 암흑선을 형성하게 되고, 가로형태로 LED 기판(221)에 실장된 LED 칩(220)은 인터그레이터 렌즈(300)에 가로방향의 암흑선을 형성하게 됨으로써, 암흑선의 중첩을 최소화하여 암흑선에 의한 노광 품질의 저하를 방지하게 된다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
예를 들어, 광원부(200)에 구비되는 LED 칩(220)을 필요에 따라 회전시켜 LED 칩(220)이 세로형태 또는 가로형태로 광원부(200)에 위치할 수 있도록 회동 조절유닛(500)이 마련될 수 있다. 이를 도 11 및 도 12에 의거하여 설명한다.
도 11는 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 회동 조절유닛을 나타낸 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 LED 광원 노광장치 중 회동 조절유닛의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 회동 조절유닛(500)은 경통(230)의 후단에 구비되어 회전하는 회전판(520)과 경통(230)과 회전판(520) 사이에 개재되는 탄성부재(530) 및 회전판(520)을 90도씩 회전하도록 단속하는 스토퍼(540)로 구성된다.
부연하자면, 회전판(520)은 경통(230)의 후단에 위치하는데, 회전판(520)의 전면에 경통(230)의 내주면을 향해 돌출된 돌출 턱(510)이 형성된다. 이러한 돌출 턱(510)은 경통(230)의 내주면에서 경통(230)의 축선을 항해 돌출된 걸림 턱(231)에 걸림되어 경통(230)의 후단과 마주한 상태에서 회전할 수 있게 형성된다.
이때, 돌출 턱(510)과 걸림 턱(231)은 도 11에 도시된 바와 같이 간극(A)을 형성하여 회전판(520)의 돌출 턱(510)이 경통(230)의 선단 또는 후단으로 직선 이동할 수 있는 여유 공간을 형성하게 된다.
그리고, 회전판(520)의 전면에는 LED 칩(220)을 실장한 LED 기판(221)이 고정되어 회전판(520)의 회전에 따라 LED 칩(220)이 회전하게 된다. 또한, 회전판(520)의 후면에는 앞서 설명한 방열 핀(260)과 방열 팬(270)이 설치되는데, 방열 핀(260)은 LED 기판(221)으로부터 인출된 히트 파이프(250)와 연결되어 LED 칩(220)의 작동에 따라 발생하는 열이 히트 파이프(250)를 통해 방열 핀(260)으로 전달된다.
한편, 회전판(520)의 돌출 턱(510)과 경통(230)의 걸림 턱(231)이 마주하는 부분에는 코일 스프링과 같은 탄성부재(530)가 개재되어 회전판(520)이 경통(230)의 선단을 향하도록 탄성 반발력을 발휘하게 된다.
따라서, 회전판(520)을 후방으로 당기게 되면 돌출 턱(510)과 걸림 턱(231)의 거리가 가까워지면서 탄성부재(530)가 압축되며, 회전판(520)을 후방으로 당기는 힘이 사라지게 되면 탄성부재(530)에서 발휘되는 탄성 반발력에 의해 회전판(520)이 경통(230)의 전방을 향해 이동하게 된다.
그리고, 스토퍼(540)는 경통(230)의 후단에서 회전판(520)이 회동하게 될 때 회전판(520)이 90도씩 회전하도록 단속하게 되는데, 이러한 스토퍼(540)는 회전판(520)의 돌출 턱(510) 전면에 형성되며 경통(230)의 축선을 중심으로 90도 간격으로 형성된 돌기(511)와 돌출 턱(510)의 전면에 형성된 돌기(511)와 마주하여 경통(230)의 내주면에 형성된 결합 홈(232)으로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 회동 조절유닛(500)은 LED 칩(220)을 세로방향에서 가로방향으로 변경하고자 할 때 회전판(520)을 후방으로 당겨 스토퍼(540)의 돌기(511)를 결합 홈(232)으로부터 이탈시키게 된다.
그리고, 회전판(520)을 90도로 회전시키면서 회전판(520)의 당김을 천천히 해제하게 되면 탄성부재(530)의 반발력에 의해 회전판(520)의 돌출 턱(510)이 경통(230)의 전방을 향해 이동하게 된다.
이러한 상태에서 회전판(520)을 계속 회전시키게 되면 돌출 턱(510)의 전면에 형성된 돌기(511)가 경통(230)의 내주면에서 90도 간격으로 형성된 결합 홈(232)에 삽입되고, 따라서 작업자가 회전판(520)의 회전 정도를 용이하게 인식할 수 있게 된다.
이와 같이 광원부(200)에 회동 조절유닛(500)이 마련되면, 필요에 따라 광원부(200)에 구비된 LED 칩(220)을 세로방향에서 가로방향으로 편리하고 신속하게 하게 변경할 수 있다.
100 : 스테이지
200 : 광원부 210 : 베이스 플레이트
211 : 광축 홀 220 : LED 칩
221 : LED 기판 230 : 경통
240 : 집광렌즈 250 : 히트 파이프
260 : 방열 핀 270 : 방열 팬
280 : 냉각 제어부 290 : 온도감지센서
300 : 인터그레이터 렌즈 400 : 평행광 미러
500 : 회동 조절유닛 510 : 돌출 턱
520 : 회전판 530 : 탄성부재
540 : 스토퍼 511 : 돌기

Claims (9)

  1. 감광 물질이 도포된 피처리 기판이 안치되는 스테이지;
    일측면이 오목한 곡면을 이루도록 형성되며 광축 홀이 형성된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 장착되며 상기 감광 물질을 노광하기 위한 광을 발생시키는 직사각 형태의 LED 칩을 실장한 LED 기판이 설치된 다수의 광원부;
    상기 광원부로부터 발생된 광이 통과하도록 배치된 인터그레이터 렌즈; 및
    상기 인터그레이터 렌즈를 통과한 광을 평행광으로 변환시켜 상기 스테이지에 안착된 피처리 기판을 향해 반사하는 평행광 미러;를 포함하고,
    상기 LED 칩은 다수의 광원부에 개별적으로 구비되되 상기 LED 칩이 LED 기판에 세로형태로 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 실장되는 제 2 그룹으로 구성되며,
    상기 광원부는,
    상기 베이스 플레이트의 타측면에 장착되며 후방에 가로형태 또는 세로형태로 LED 칩이 실장된 LED 기판이 설치되는 경통과, 상기 경통의 내부에 장착되고 LED 칩에서 조사되는 광을 상기 인터그레이터 렌즈로 집광시키는 집광렌즈; 및 상기 LED 칩의 작동에 따라 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 상기 경통 후방에 설치되는 방열 핀 및 방열 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 그룹은 다수의 광원부에 개별적으로 설치된 LED 칩 중 절반이 세로형태로 LED 기판에 실장되고, 상기 제 2 그룹은 상기 제 1 그룹에서 제외된 나머지 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 LED 칩이 세로형태로 LED 기판에 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 제 2 그룹이 교번적으로 배열되도록 베이스 플레이트에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 LED 칩이 세로형태로 LED 기판에 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 제 2 그룹이 대칭으로 배열되도록 베이스 플레이트에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 LED 칩이 세로형태로 LED 기판에 실장되는 제 1 그룹과 LED 칩이 가로형태로 LED 기판에 실장되는 제 2 그룹이 비대칭으로 배열되도록 베이스 플레이트에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부는 상기 LED 기판과 접촉한 상태로 경통의 후방으로 연장되어 LED 칩의 작동에 따라 발생하는 열을 전달받는 히트 파이프;를 더 포함하며,
    상기 방열 핀 및 방열 팬은 상기 히트 파이프와 연결되어 히트 파이프에서 전달받은 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광원부는
    상기 경통의 후방에 설치된 LED 기판을 회전시키는 회동 조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회동 조절유닛은
    상기 경통의 후단과 마주하여 경통의 내주면을 향해 돌출된 돌출 턱이 형성되고, 상기 돌출 턱은 경통의 내주면에서 경통의 축선을 향해 돌출된 걸림 턱에 걸림되어 경통의 후단에서 회전되도록 설치되며 상기 LED 기판이 고정되는 회전판;
    상기 회전판의 돌출 턱과 경통의 걸림 턱이 마주하는 부분에 개재되어 회전판이 경통의 선단을 향하도록 탄성 반발력을 발휘하는 탄성부재; 및
    상기 경통의 후단에서 회전하는 회전판을 90도씩 회전하도록 단속하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 스토퍼는
    상기 회전판의 돌출 턱 전면에 형성되며 경통의 축선을 중심으로 90도 간격으로 형성된 돌기; 및
    상기 돌출 턱의 전면에 형성된 돌기와 마주하여 상기 경통의 내주면에 형성되어 돌기가 안치되는 결합 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 노광장치.
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