KR101704443B1 - 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치에 관한 것으로;
그 기술구현의 목적은, 다채널 구조의 레이저 노광장치에 적용시키기 위한 전용 적 구성으로서, 레이저 출력장치로부터 발진 되는 레이저 출력상태의 이상 유무, 예컨대, 외부 물리적 요인에 의한 전기적 끊어짐 현상, 또는 레이저 다이오드의 고장, 또는 기타, 레이저 출력에 유해한 영향을 미치는 요인들을 레이저 감시유닛에 의해 실시간 체크 가능하도록 하여, 노광공정의 진행관계를 자동 단속되게 함으로서 제품 불량발생 등과 같은, 품질사고의 문제점을 미연에 방지되도록 하고, 그에 따라 불필요한 금전적 손해를 예방되도록하여, 경제성을 극히 향상시킬 수 있도록 한 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치를 제공함에 있다.
이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적 수단으로는;
중앙처리장치가 탑재된 기판구조의 레이저 감시유닛을 기초로 하여;
상기 레이저 감시유닛에, 광원전류 수신감지모듈과, 전압변동 감지모듈과, 입력신호 비교판정모듈과, 이상신호 검출모듈과, 작동제어모듈과, 이상발생신호 출력모듈을 더 탑재 구성되게 하여 달성한다.

Description

노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치{For exposure device Real-time multi-channel laser monitoring system}

본 발명은 노광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다채널 구조의 레이저 노광장치에 적용되는 전용 용도로서, 레이저의 출력상태를 매 노광 작업시마다 실시간으로 체크 가능하도록 하여, 레이저의 이상발진에 따른 제품의 불량발생 및 그에 따른 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치에 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 노광 공정의 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, 이와 같은, 다채널 노광공정에 있어, 레이저 출력의 이상발생, 예컨대, 외부요인으로 인한 전기적 끊어짐 현상 또는 레이저 다이오드에 부분적 이상이 발생할 경우, 이는 노광 상태에 심각한 영향을 미치는 것이고, 특히, 레이저 출력장치를 초기 셋팅 후, 사용중, 상기와 같이, 레이저 다이오드에 부분적 이상이 발행하는 경우라 하더라도, 이러한, 레이저 다이오드의 이상이 정상적으로 체크 되지 못한체, 노광 작업은 지속적으로 이루어지는 것이었던바;

따라서, 이러한, 종래의 노광장치는, 전술한 바와 같이, 노광 작업도중 발생하는 레이저 출력의 이상 유무를 전혀 감식하지 못함에 따라, 다량의 불량품 발생의 요인이 되는 것이었으며, 이러한, 요인으로 인하여, 상당한 경제적 손실의 문제점에 무방비로 노출될 수밖에 없는 폐단을 상존 되게 하는 것이었다.

이에, 근래에 있어서는, 노광공정에 이용되는 레이저 출력장치의 기술을 개선하기 위한 다양한 시도로서, "자외 레이저 장치, 레이저 장치, 노광 장치와 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 자외광 조사 장치, 물체 패턴 검출 장치, 자외광 조사 방법 및 물체 패턴 검출 방법"(특허등록 제0819239호)외 다수의 레이저장치 관련 기술들이 선출원 창안된바 있다.

그러나, 이러한, 선원기술로서의 "자외 레이저 장치, 레이저 장치, 노광 장치와 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 자외광 조사 장치, 물체 패턴 검출 장치, 자외광 조사 방법 및 물체 패턴 검출 방법"외 다수의 레이저장치 관련기술들은 단지 레이저의 출력을 증대시키기 위한 방안, 또는, 레이저장치의 구성을 간소화하여, 효율적으로 레이저 발진 관계를 제어하기 위한 측면에 기술적 촛점이 맞추어져 있는 것일 뿐, 전술한 종래의 문제점, 즉, 레이저 출력의 이상 유무를 체크 하거나 감시하는 기능 내지 구성은 전혀 마련하고 있지 못한 것으로, 이에, 불량품 발생에 따른 경제적 손실의 문제점은 그대로 상존되게 하는 것이었다.

따라서, 본 발명은 레이저의 이상발생 유무를 전혀 감지할 수 없는 종래 노광장치의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;

본 발명의 목적은, 다채널 구조의 레이저 노광장치에 적용시키기 위한 전용 적 구성으로서, 레이저 출력장치로부터 발진 되는 레이저 출력상태의 이상 유무, 예컨대, 외부 물리적 요인에 의한 전기적 끊어짐 현상, 또는 레이저 다이오드의 고장, 또는 기타, 레이저 출력에 유해한 영향을 미치는 요인들을 레이저 감시유닛에 의해 실시간 체크 가능하도록 하여, 노광공정의 진행관계를 자동 단속되게 함으로서 제품 불량발생 등과 같은, 품질사고의 문제점을 미연에 방지되도록 하고, 그에 따라 불필요한 금전적 손해를 예방되도록하여, 경제성을 극히 향상시킬 수 있도록 한 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치를 제공함에 있다.

이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치의 구체적 수단으로는;

중앙처리장치가 탑재된 기판구조의 레이저 감시유닛을 기초로 하여;

상기 레이저 감시유닛에, 광원전류 수신감지모듈과, 전압변동 감지모듈과, 입력신호 비교판정모듈과, 이상신호 검출모듈과, 작동제어모듈과, 이상발생신호 출력모듈을 더 탑재 구성되게 하여 달성한다.

이상, 본 발명에 따른 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치는, 노광공정을 행함에 있어, 레이저 출력장치로부터 발진되는 레이저 출력상태의 이상 유무, 예컨대, 외부 물리적 요인에 의한 전기적 끊어짐 현상, 또는 레이저 다이오드의 고장, 또는 기타, 레이저 출력에 유해한 영향을 미치는 요인들을 레이저 감시유닛에 의해 실시간 체크 가능하도록 하여, 노광 공정의 진행관계를 안정적으로 자동 단속되게 한 것인바, 이에, 레이저 출력상태 이상에 따른 품질사고의 문제점을 방지하고, 이러한, 품질사고 문제의 해결에 따라 불필요한 금전적 손해 또한 예방되게 하여, 경제성을 향상되게 한 것으로, 이는 매우 유용한 기대효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 레이저 출력장치의 블럭 구성도
도 2는 본 발명에 따른 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치의 블럭 구성도
도 3은 본 발명에 따른 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치의 개략적인 설치구성 예도

이하, 본 발명에 따른 노광장치용 다채널 실시간 레이저감시장치의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세시 설명하기로 한다.

이에, 첨부도면을 참고로 하여 본 발명의 개략적인 구성을 살펴보면;

이는, 레이저 출력장치(1)와, 레이저 감시유닛(2)으로 구성된다.

여기서, 먼저 레이저 출력장치(1)는 레이저 기반의 노광장치 또는 글라스 아이디 마킹 처리장치, 기타, 다양한 레이저 기반의 장치 등에 널리 적용되는 통상의 구성으로서, 이러한, 레이저 출력장치(1)는, 도 1로 도시된 바와 같이, 레이저가 발진되는 레이저 소스(11)와, 상기 레이저 소스(11)로부터 발진된 레이저를 편광하는 편광판(12)과, 상기 편광된 레이저를 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 레이저를 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 레이저를 광학적으로 신속하게 온/오프 제어하기 위한 광학셔터와, 상기 광학셔텨를 통과한 레이저의 출력을 감쇠시켜 그 출력의 변동폭을 상대적으로 감쇠시키는 감쇠기와, 레이저의 누설을 차단하는 안전셔터와, 레이저의 광밀도 분포를 균일하게 하는 빔 호모지나이저와, 레이저를 평행광으로 만들어주는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈를 통해 평행 광이 된 레이저의 광폭을 원하는 크기로 확대 또는 축소하고 포커 싱을 행하는 다이나믹 익스팬더와, 복합적 구성으로 마련된 오브젝트 렌즈와, 상기 포커싱을 행한 다이나믹 익스팬더 및 오브젝트 렌즈를 통과한 레이저의 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 출력장치(1)는, 설명의 편의를 위한 단편적 실시예로서, 이에, 본 발명은 이러한 구성 및 작용관계를 갖는 레이저 출력장치(1)에 한정되어 적용되는 것은 아니며, 그 용도는 주로 도 3으로 도시된 바와 같이, 다채널 구조의 레이저 출력제어장치(다채널 레이저 출력보드)(3)에 적용 적으로 연결하여 이용하게 되는 기술적 특징을 갖는 것이다.

한편, 상기 레이저 감시유닛(2)은, 본 발명의 핵심적인 요지구성으로서, 이와 같은, 레이저 감시유닛(2)은, 중앙처리장치(21)가 탑재된 일종의 기판구성으로 하여, 그 기판구성을 취하는 레이저 감시유닛(2)에 광원전류 수신감지모듈(22)과, 전압변동 감지모듈(23)과, 입력신호 비교판정모듈(24)과, 이상신호 검출모듈(25)과, 작동제어모듈(26)과, 이상발생신호 출력모듈(27)을 더 탑재시켜 구성함이 바람직하다.

특히, 이러한 구성의 레이저 감시유닛(2)은 전술한 레이저 출력장치(1)로부터 발진 되는 레이저의 출력상태와, 상기 레이저 출력장치(1)로 인가되는 외부전원의 입출력 상태를 실시간 감지하여, 이상 유무를 판독하고, 그 판독결과 이상신호가 감지될 경우 노광 공정을 행하는 레이저 출력장치(1)의 작동관계를 자동으로 차단 제어되게 하는 본 발명의 특징적 기술 구성으로서, 이에, 각 구성요소들의 기능과 그에 따른 상호 작용 관계를 일련의 방법적 흐름 관계로 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 전술한 레이저 출력장치(1)의 레이저 소스(11)로부터 발진 되는 레이저를 상기 레이저 감시유닛(2)에 탑재된 광원전류 수신감지모듈(22)로 수신되게 한다.

이때, 이와 같은, 광원전류 수신감지모듈(22)은, 수광소자(221)가 더 마련된 구성으로서, 그 마련된 수광소자(221)에 의해, 상기 레이저 출력장치(1)로부터 발진되는 레이저 광원을 수신하게 되는 것이며, 재차, 이러한, 광원전류 수신감지모듈(22)은, 상기 수신된 레이저의 광 강도에 대응하는 전류(광전류) 값을 추출하고, 이와 같이, 추출된 광전류를 재차 전압으로 변환하여, 이를 레이저 출력의 순시 값을 나타내는 레이저 출력측정치 데이터 신호로 생성하게 되는 것이다.

또 다르게, 전술한 광원전류 수신감지모듈(22)에 의한 레이저 광원의 수신관계와는 별도로, 레이저 출력장치(1)로 인가되는 외부전원의 전기적 파라미터를, 상기 전압변동 감지모듈(22)로 수신하여 측정되게 하는 것이고, 이에, 그 수신된 전기적 파라미터 의해 상기 인가되는 전원의 전압변동범위와 그 전압변동범위에 대한 지속시간을 전압변동 감지모듈(23)에 의해 판독하게 하여, 그 판독결과를 전원입력 측정치 신호로 생성되게 하는 것이다.

한편, 상기 중앙처리장치(21)는, 레이저 감시유닛(2)을 통해 변환처리되는 모든 데이터와 외부 입/출력되는 모든 데이터를 통제,관리,저장,제어하는 수단인바, 이에, 이러한, 중앙처리장치(21) 의한 제어로서, 상기 광원전류 수신감지모듈(22)을 통해 생성된 레이저출력 측정치 데이터 신호와, 상기 전압변동 감지모듈(23)을 통해 생성된 전원입력측정치 신호를 추출되게 하여, 그 추출된 신호를 입력신호 비교판정모듈(24)로 전송되도록 한다.

이에, 상기 입력신호 비교판정모듈(24)은, 정상적 기준범위 내의 레이저 출력 값과, 정상적 기준범위 내의 전원입력 값이 설정 저장된 상태로서, 상기 중앙처리장치(21)에 의해 추출되어 전송된 레이저 출력측정치 데이터 신호와, 전원 입력측정치 데이터 신호를 각각 상기 설정된 레이저 출력 값과, 전원입력 값에 대입하여, 연산처리되게 하고, 이러한, 연산처리결과를 통해 획득한 비교 값을 분석결과 데이터로 생성하여, 그 생성된 분석결과 데이터를 이상신호 검출모듈(25)로 전송하며, 재차, 이와 같이, 전송된 분석결과 데이터를 이상신호 검출모듈(25)을 통해 판독처리되게 하여, 상기 레이저 출력장치(1)로부터 발진 되는 레이저 출력상태의 이상 유무와, 외부로부터 인가되는 전원의 이상 유무를 실시간 감시 체크 되도록 한다.

이후, 상기 이상신호 검출모듈(25)을 통한 판독처리 결과, 레이저 출력장치로부터 발진 되는 레이저의 출력상태와, 외부로부터 인가되는 전원입력 상태 중 어느 하나의 상태에 이상이 있음이 감지되면, 상기 중앙처리장치(11)는 그 이상 발견신호를 작동제어모듈(26)로 전송하고, 그 전송된 이상발견 신호를 근거로 하여, 상기 작동제어모듈(26)은 노광 공정을 행하는 레이저 출력장치(1)의 작동을 자동으로 차단 제어되게 하는 것이다.

한편, 전술한 이상신호 검출모듈(25)을 통해 판독된 이상 발견신호는, 작동제어모듈(26)뿐만 아니라, 이상발생신호 출력모듈(27)로 동시에 전송되는 것이며, 여기서 특히, 이상발생신호 출력모듈(27)은, 도 2로 도시된 바와 같이 경광램프(271)와 경고음 출력소자(272)가 더 마련되어 있는 형태로서, 이에 상기 전송받은 이상발견 신호에 의해 경광램프를 발광작용되게 함과 동시에, 경고음 출력소자에 의한 경고음 발생으로 작업자에게 레이저 출력과정에 문제가 있음을 인지되게 하는 것이다.

1 : 레이저 출력장치 2 : 레이저 감시유닛 11 : 레이저 소스
12 : 편광파 13 : UV미러 14 : 제어모터
15 : 빔 스플리터 16 : 스캔헤드 21 : 중앙처리장치
22 : 광원전류 수신감지모듈 23 : 전압변동 감시모듈
24 : 입력신호 비교판정모듈 25 : 이상신호 검출모듈
26 : 작동제어모듈 27 : 이상발생신호 출력모듈

Claims (4)

1. 중앙처리장치(21)가 탑재된 기판구조의 레이저 감시유닛(2)을 기초구성으로 하는 다채널 레이저감시장치에 있어서;
   상기 레이저 감시유닛(2)은, 전압변동 감지모듈(23)과, 입력신호 비교판정모듈(24)과, 이상신호 검출모듈(25)과, 작동제어모듈(26)이 탑재된 것을 포함하며, 여기에, 광원전류 수신감지모듈(22)과, 이상발생신호 출력모듈(27)을 더 탑재시켜 구성하되;
   상기 광원전류 수신감지모듈(22)은, 레이저 광원을 수신하는 수광소자(221)를 더 마련하고, 그 수광소자(221)에 의해 수신된 레이저의 광전류 값을 추출하며, 추출된 광전류를 전압으로 변환하여, 변환된 전압을 레이저 출력측정치 데이터 신호로 생성하는 구성으로 이루어지고;
   상기 이상발생신호 출력모듈(27)은, 경광램프(271)와 경고음 출력소자(272)가 더 마련된 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서;
   상기 입력신호 비교판정모듈(24)은, 레이저 출력측정치 데이터 신호와, 전원 입력측정치 데이터 신호를 설정된 저장된 레이저 출력 값과, 전원입력 값에 대입하여 연산처리하고, 연산처리결과를 통해 획득한 분석결과 데이터를 이상신호 검출모듈(25)을 통해 판독처리하여, 레이저 출력상태의 이상 유무을 실시간 감시되게 함을 특징으로 하는 노광장치용 실시간 다채널 레이저감시장치.
4. 삭제

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