KR101682798B1 - 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드에 관한 것으로;
그 기술구현의 목적은, 다채널 레이저 출력장치에 적용되는 전용 적인 구성으로서, 레이저의 출력 값을 효율적으로 감지 체크 하여, 필요로 하는 수치, 예컨대, 설정된 출력 값으로 자동교정(조절)되도록 하고, 그에 따라, 모든 레이저의 출력파워를 동일한 설정 값으로 유지되게 함으로서, 균일한 노광 품질을 기대할 수 있도록 한 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드를 제공함에 있다.
이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적 수단으로는;
기판 구성을 취하는 캘리브레이션 보드에 중앙처리장치와, 레이저 감지모듈과, 출력값 설정모듈과, 교정출력 연산처리모듈과, 출력파워 체크 교정모듈과, 교정출력 구동모듈을 탑재 구성되게 하여 달성한다.

Description

다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드{Calibration board for multi-channel laser output device}

본 발명은 노광장치에 적용되는 레이저 출력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다채널 구조의 레이저 출력장치에 적용되는 전용 적 구성으로서, 다채널 레이저 출력장치로부터 발진 되는 레이저의 출력파워를 설정된 수치 값으로 균일화되도록 교정하여, 정밀한 노광 품질을 확보할 수 있도록 한 노광장치용 캘리브레이션 보드에 관한 것이다.

일반적으로 회로의 미세 패턴 생성을 위해서는 리소그래피 제작공정을 거치게 되는데, 이러한, 리소그래피 제작공정으로는 미세 패턴에 새겨진 마스크 제작, 감광성 물질도포, 노광, 현상, 식각공정 등이 있고, 이러한 공정들을 거쳐 최종제품이 완성된다.

여기서, 고집적화와 초소형화를 위한 미세 패턴이 새겨진 마스크를 특정한 파장 영역에 반응하는 감광성 물질이 도포된 기판에 증착하여 UV(Ultra Violet) 파장대의 광원으로 노광을 하게 된다.

하지만, 이와 같이, 마스크를 이용한 노광방식은, 마스크 상에 이물질이 있을 경우, 노광 후, 불량을 발생시키고, 사용자가 원하는 패턴을 생성하기 위하여, 마스크를 제조하기 위한 장비설치가 요구되며, 그러한 장비의 사용으로 제작 비용 을 낭비할 수밖에 없는 문제점을 갖게 된다.

아울러, 장기간 하나의 마스크를 사용할 경우, 이물질의 세척을 위한 유지관리비용이 발생하게 되고, 따라서, 마스크 제조단가 상승 등의 문제점 또한 발생하게 된다.

따라서, 근래에 있어서는, 전술한 마스크 방식의 문제점을 개선하고, 소비자의 요구에 맞추기 위한 보다 정밀하며, 미세공정에 적용 가능한 마스크리스 방식의 LDI(Laser Direct Imaging) 노광법이 요구되고 있다.

이를 통해 노광장치의 저 분해능에서 고 분해능으로의 이행에 따른 기술의 혁신은 물론이고, 다채널구조의 LDI 노광법을 이용하여 다품종 소량생산 및 대량생산 체제에도 유연하게 대응할 뿐만 아니라 노광공정의 비약적 단축과 생산성 향상을 기대할 수 있다.

이에, 이를 구현하기 위한 가장 대표적인 마스크리스 포토 리소그래피 기술은 DMD(Digital Micromirror Device)를 이용한 방식으로, UV레이저 광원을 광 조사 광학계를 통해 빔의 에너지를 균일화시키고, 이와 같이, 균일화된 빔은 상기 DMD를 이용해 이미지 형상을 반사하여 프로젝션 광학계로 보내져서 이미지 왜곡을 보정하여 원하는 형상을 노광시킨다.

하지만, 최적의 노광라인 에지 거칠기(LER)의 구현 및 생산성 향상을 위해서는 레이저 에너지 조건, 광학적 특성, 노광필름(DFR), 노광 알고리즘, 마스크 이미지 생성조건 등, 많은 부분의 최적화가 필요하나, 다양한 공정인자들의 복합적인 영향으로 인하여, 최적의 노광 조건을 설정하는데 상당한 어려움이 있는 문제점을 갖는 것이었으며, 특히, DMD에 반사되는 개별 레이저는 개개의 요소로 독립되어 있음에 따라 출력파워가 서로 다르고, 이와 같이, 서로 다른 출력파워로 인해 불규칙한 이미지를 생성시키며 균일한 노광품질을 기대하기 어려운 문제점을 주는 것이었다.

이에, 이와 같은, 문제점들을 개선하기 위한 방안으로서, 대한민국 특허청에 선출원 공개된 "레이저 조사장치와 레이저 조사방법 및 반도체장치의 제조방법"(특허공개 제2007-0083427호)외 다양한 기술들이 창안된 바 있으나, 이러한 선출원기술 역시, 서로 다른 레이저 출력파워로 인해 불규칙한 이미지를 생성시키며 균일한 노광품질을 기대하기 어려운 문제점을 그대로 상존되게 하는 것이었다.

따라서, 본 발명은 균일하지 못한 종래 개별적 레이저 출력파워를 갖는 노광장치의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;

본 발명의 목적은, 다채널 레이저 출력장치에 적용되는 전용 적인 구성으로서, 레이저의 출력 값을 효율적으로 감지 체크 하여, 필요로 하는 수치, 예컨대, 설정된 출력 값으로 자동교정(조절)되도록 하고, 그에 따라, 모든 레이저의 출력파워를 동일한 설정 값으로 유지되게 함으로서, 균일한 노광 품질을 기대할 수 있도록 한 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드를 제공함에 있다.

이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드의 구체적 수단으로는;

기판 구성을 취하는 캘리브레이션 보드에 중앙처리장치와, 레이저 감지모듈과, 출력값 설정모듈과, 교정출력 연산처리모듈과, 출력파워 체크 교정모듈과, 교정출력 구동모듈을 탑재 구성되게 하여 달성한다.

이상, 본 발명에 따른 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드는, 다채널 레이저 출력장치에 적용되는 전용 적인 구성으로서, 레이저 출력 값을 안정적으로 감지 체크 되게 하여, 이를 필요로 하는 수치, 즉, 설정된 출력 값으로 자동교정(조절)되게 하고, 그에 따라, 다채널 레이저의 출력파워를 동일한 설정 값으로 유지되게 하여, 균일한 노광 품질을 기대할 수 있도록 한 것으로, 이는 매우 유용한 기대효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 레이저 출력장치의 블럭 구성도
도 2는 본 발명에 따른 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드의 개략 사시도
도 3은 본 발명에 따른 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드의 개략 사시도
도 4는 본 발명에 따른 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드의 개략적인 설치 예도

이하, 본 발명에 따른 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세시 설명하기로 한다.

이에, 첨부도면을 참고로 하여 본 발명의 개략적인 구성을 살펴보면;

이는, 다채널 레이저 출력장치(1)와, 캘리브레이션 보드(2)로 구성된다.

여기서, 먼저 레이저 출력장치(1)는 레이저 기반의 노광장치 또는 글라스 아이디 마킹 처리장치, 기타, 다양한 레이저 기반의 장치 등에 널리 적용되는 구성으로서, 이러한, 레이저 출력장치(1)는, 도 1로 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 발진되는 레이저 소스(11)와, 상기 레이저 소스(11)로부터 발진된 레이저 빔을 편광하는 편광판(12)과, 상기 편광된 레이저 빔을 반사하여 정렬하는 UV미러(13)와, 상기 UV미러(13)를 X축과 Y축으로 제어하여 그 각도와 위치를 조정하는 제어모터(14)와, 상기 UV미러(13)에 의해 정렬된 레이저 빔의 경로를 일정비율로 반사 및 투과시켜 분기시키는 빔 스플리터(15)와, 상기 빔 스플리터(15)에 의해 분기된 레이저 빔을 기판에 조사하는 스캔헤드(16)로 구성된다.

이때, 이와 같은, 레이저 출력장치(1)에 있어, 상기 스캔헤드(16) 또한, 통상의 그것(레이저 출력장치)과 상이함이 없는 동일 기능 및 구조로서, 그에 대한 구체적인 도면의 도시는 생략하고, 요약된 형태의 설명만을 통해 그 구성관계를 간략하게 살펴보면, 이는, 빔 스플리터(15)를 통해 분기된 레이저 빔을 광학적으로 신속하게 온/오프 제어하기 위한 광학셔터와, 상기 광학셔텨를 통과한 레이저빔의 출력을 감쇠시켜 그 출력의 변동폭을 상대적으로 감쇠시키는 감쇠기와, 레이저빔의 누설을 차단하는 안전셔터와, 레이저 빔의 광밀도 분포를 균일하게 하는 빔 호모지나이저와, 레이저 빔을 평행광으로 만들어주는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈를 통해 평행 광이 된 레이저 빔의 광폭을 원하는 크기로 확대 또는 축소하고 포커싱을 행하는 다이나믹 익스팬더와, 복합적 구성으로 마련된 오브젝트 렌즈와, 상기 포커싱을 행한 다이나믹 익스팬더 및 오브젝트 렌즈를 통과한 레이저 빔의 폭을 주변 노광부의 폭만큼 스캐닝하여 주는 갈바노 스캐너로 구성되는 것으로, 이러한 구성은 주지의 사실로 확인됨을 알 수 있다.

이에, 이와 같은, 일련의 구성으로 이루어진 통상의 레이저 출력장치(1)는, 노광장치 또는 글라스 아이디 마킹 처리장치 등에 마련된 스테이지 상면에 기판이 탑재되고, 이후 이동하는 과정에 있어, 레이저 소스(11)를 작동시키게 되면, 원하는 출력의 레이저 광원이 편광판의 편광특성에 의해 먼저, 선형파장을 광원으로 확보하게 되고, 이와 같이, 확보된 단일의 레이저를, 빔 스플리터(15)와 UV미러(13)에 의해 스캔헤드(16)로 각각 분기하여 제공하게 되는 것인바;

따라서, 전술한, 바와 같이, UV 미러(13)를 통과하면서 정렬이 완료된 레이저는 1개의 빔 스플리터(15)에 의해 2개의 빔 경로로 분기 되고, 이와 같이, 2개의 경로로 분기된 레이저는, 스캔헤드(17)의 빔 호모지나이저에 의해 레이저의 광밀도 분포를 균일하게 하는 것이며, 아울러, 스캔헤드(16)의 감쇠기를 통해 레이저의 출력을 감쇠시켜 출력의 변동폭을 줄이고, 그에 따라, 높은 품질의 레이저를 얻게 되는 것이다.

또한, 상기 빔 호모지나이저와 감쇠기를 통과하며 균일하고 안정화된 상태를 취하는 레이저는, 이후, 스캔헤드(16)의 집광렌즈로 집광 되고, 상기 집광된 레이저빔은 스캔헤드(16)의 다이나믹 익스팬더를 통해 그 레이저 크기가 원하는 비율로 확대 또는 축소되는 것이며, 재차, 이와 같이, 확대 또는 축소된 형태로 출사 되는 레이저는, 스캔헤드(16)의 오브젝트 렌즈에 의해 평행관으로 변환되어 기판에 포커싱 되고, 끝으로, 갈바노 모터의 제어, 예컨대, UV미러의 회전에 의해 허용 가능한 최대 노광 폭을 생성하게 되는 것이다.

이때, 전술한 바와 같은, 일련의 구성 및 작동관계로 이루어지는 레이저 출력장치는, 설명의 편의를 위한 단편적인 실시예로서, 이에, 본 발명은 이러한 구성 및 작용관계를 갖는 레이저 출력장치에 한정되어 적용되는 것은 아니며, 특히, 그 용도는 주로 도 4로 도시된 바와 같이, 다채널 구조의 레이저 출력제어장치(다채널 레이저 출력보드)에 전용 적으로 연결하여 이용하게 되는 기술적 특징을 갖는 것이다.

한편, 상기 캘리브레이션 보드(2)는, 본 발명의 핵심적인 요지구성으로서, 이와 같은, 캘리브레이션 보드(2)는, 중앙처리장치(21)가 탑재된 기판구성으로 하여, 여기에, 레이저 감지모듈(22)과, 출력값 설정모듈과(23), 교정출력 연산처리모듈(24)과, 출력파워 체크 교정모듈(25)과, 교정출력 구동모듈(26)로 구성함이 바람직하다.

특히, 이러한 구성의 캘리브레이션 보드(2)는 전술한 레이저 출력장치(1)로부터 발진 되는 레이저의 출력 값을 감지 체크 하여, 필요한 설정 값으로 균일화되게 교정하는 본 발명의 특징적 기술 구성으로서, 이에, 각 구성요소들의 기능과 그에 따른 상호 작용 관계를 일련의 방법적 흐름 형태로 서술하며 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 전술한 레이저 출력장치(1)의 레이저 소스(11)로부터 발진 되는 레이저를 캘리브레이션 보드(2)의 레이저 감지모듈(22)로 입사되게 한다.

이에, 레이저 감지모듈(22)은 상기 입사되는 레이저를 감지하는 수단으로서, 그 감지된 레이저의 출력 값을 측정하고, 측정된 레이저의 출력값을 데이터 신호로 하여, 중앙처리장치(21)로 전송한다.

또한, 상기 중앙처리장치(22)는, 캘리브레이션 보드(2)로 입/출력되는 모든 데이터를 통제,관리,저장,제어하는 수단인바, 따라서, 상기 레이저 감지모듈(22)로부터 전송된 레이저의 출력 값을 판독하고, 이와 같이, 판독된 레이저의 출력값 데이터와 함께, 출력값 설정모듈(23)에 설정 입력되어 있는 데이터, 예컨대, 필요한 기준수치로 셋팅되어 있는 설정 출력값 데이터를 불러들여, 이 두개의 데이터를 교정출력 연산처리모듈(24)로 전송한다.

이어, 상기 교정출력 연산처리모듈(24)은, 중앙처리장치(21)로부터 전송된 레이저 출력값 데이터와, 설정 출력값 데이터를 일련의 수치비교를 통해 연산처리하고, 그 연산처리에 의한 판단결과, 예컨대, 현재 입사되는 레이저 출력 값과, 설정된 출력 값의 차이를 비교하여, 상기 입사되는 레이저의 교정 값을 산출한다.

이후, 이러한, 교정출력 연산처리모듈(24)을 통해 레이저의 교정 값이 산출되면, 상기 교정출력 연산처리모듈(24)은 그 산출된 레이저 교정값 데이터를 연속하여 출력파워 체크 교정모듈(25)로 전송하게 되고, 이와 같이, 전송된 레이저 교정 값을 근거로, 상기 출력파워 체크 교정모듈(25)은, 상기 레이저 출력장치로부터 입사되는 레이저의 출력 값을 설정된 교정 값으로 변환시켜 데이터로 입력 저장하며, 그 변환 저장된 레이저의 출력 교정 값을 교정출력 구동모듈(26)로 재차 전송하게 된다,

이에, 상기 레이저 교정값 데이터를 전송받은 교정출력 구동모듈(26)은, 그 레이저 교정값 데이터를 기초로 한 신호제어로서, 레이저 출력장치(1)의 스캔헤드(16)에 마련된 감쇠기를 구동시키게 되고, 이러한, 감쇠기의 구동을 통해 X축 또는 Y축 라인으로 편광판의 각도를 조절하고, 그에 따라 편광판을 투과하는 레이저 파형에 변형을 가하게 됨으로써, 레이저 출력장치로부터 발진 되는 각각 다른 수치의 레이저 출력 값을 사용자가 필요로 하는 설정 출력 값으로 균일하게 보정되게 하는 것이다.

1 : 레이저 출력장치 2 : 캘리브레이션 보드 11 : 레이저 소스
12 : 편광파 13 : UV미러 14 : 제어모터
15 : 빔 스플리터 16 : 스캔헤드 21 : 중앙처리장치
22 : 레이저 감지모듈 23 : 출력값 설정모듈 24 : 교정출력 연산처리모듈
25 : 출력파워 체크 교정모듈 26 : 교정출력 구동모듈

Claims (4)

1. 중앙처리장치(21)가 탑재된 기판구성의 캘리브레이션 보드(2)에 있어서;
   상기 캘리브레이션 보드(2)는, 출력값 설정모듈과(23), 출력파워 체크 교정모듈(25)과, 교정출력 구동모듈(26)이 탑재되는 것을 포함하며;
   상기 캘리브레이션 보드(2)에 레이저 출력장치(1)로부터 발진되는 레이저를 입사되게 하고, 상기 입사되는 레이저의 출력 값을 측정하여, 그 측정된 레이저 출력 값을 중앙처리장치(21)에 데이터 신호로 전송하는 레이저 감지모듈(22)과;
   상기 중앙처리장치(21)로부터 전송된 레이저 출력값 데이터와, 출력값 설정모듈과(23)에 설정 저장된 설정 출력 값 데이터를 비교 연산처리하여, 입사되는 레이저의 교정 값을 산출하는 교정출력 연산처리모듈(24)을 더 탑재시켜 구성함을 특징으로 하는 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서;
   상기 교정출력 구동모듈(26)은, 레이저 교정값 데이터를 기초로 한 신호제어에 의해 레이저 출력장치(1)에 마련된 스캔헤드(16)의 감쇠기를 구동시키고, 상기 감쇠기 구동에 의해 레이저 출력장치(1)에 마련된 편광판의 각도를 조절하여, 그 편광판을 투과하는 레이저 파형에 변형을 가함으로써, 입사되는 레이저 출력 값을 보정되게 함을 특징으로 하는 다채널 레이저 출력장치용 캘리브레이션 보드.

Images