KR101879367B1 - 패턴 두께 계측을 통한 광소결 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

광소결 제어시스템은 광소결 유닛, 측정부, 데이터 저장부 및 제어부를 포함한다. 상기 광소결 유닛은 패턴이 형성된 기판부 상에 광을 인가하여 상기 패턴을 소결한다. 상기 측정부는 상기 광소결에 따른 상기 패턴의 두께를 측정하는 측정한다. 상기 데이터 저장부는 상기 측정부에서 측정된 상기 패턴의 두께에 관한 정보를 저장한다. 상기 제어부는 상기 저장된 두께에 관한 정보를 바탕으로 상기 광소결 유닛에서 인가되는 광을 제어한다.

Description

패턴 두께 계측을 통한 광소결 제어시스템{FLASH LIGHT SINTERING CONTROL SYSTEM VIA MEASURING THICKNESS OF A PATTERN}
본 발명은 광소결 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패턴에 대한 광소결 공정에서 패턴의 두께를 계측하여 광소결 공정을 피드백 제어하는 광소결 제어시스템에 관한 것이다.
기판 상에 미세 패턴을 형성하는 공정의 일환으로 금속 등의 입자를 포함한 페이스트를 인쇄 공정을 이용하여 기판 상에 패턴으로 형성하고, 상기 패턴을 1차적으로 건조(drying) 또는 열처리(burning)하여 상기 페이스트 상의 용매나 바인더 등을 제거하고, 상기 패턴에 대한 소결(sintering)을 수행하여 패턴을 결정화하는 공정이 제안되고 있다.
이 경우, 상기 패턴에 대한 소결 공정으로는, 열을 인가하여 소결을 수행하는 열소결(thermal sintering) 공정, 레이저를 조사하여 소결을 수행하는 레이저소결(laser sintering) 공정, 플라즈마를 인가하여 소결을 수행하는 플라즈마소결(plasma sintering) 등의 공정이 사용되고 있다.
그러나, 열소결 공정의 경우 고온 환경에서 장시간 공정이 수행되어야 하는 단점이 있으며, 레이저소결 공정의 경우 레이저 스팟 조사를 위한 정밀한 제어가 필요하며 고에너지가 집중됨에 따른 기판 손상 등의 문제가 있으며, 플라즈마소결 공정의 경우 기판 손상과 함께 생산성이 높지 않은 문제가 있다.
이에, 최근에는 광을 인가하여 소결을 수행하는 광소결(flashlight sintering) 공정이 적용되고 있으며, 이러한 광소결의 경우 패턴에 대하여만 집중적으로 소결을 수행할 수 있으며 기판의 손상이나 생산성, 공정의 효율성 등의 측면에서 여타의 기술보다 장점을 갖는다.
다만, 광소결 공정에서는 패턴에 펄스광을 인가하여 소결을 수행하는데, 펄스광의 인가에 따라 패턴에 에너지가 지나치게 많이 공급되는 문제가 있으며, 특히 소결 공정 중에는 에너지의 양이나 공급 시간 등에 따른 패턴의 소결 상태를 전혀 파악할 수 없으므로 결과적으로 패턴 불량의 가능성이 높은 문제가 있다.
관련 선행기술로, 대한민국 공개특허 제10-2014-0111095호에서는 롤투롤 인쇄 공정에서 레이저 소결에서의 레이저 구동소자의 제어 기술에 대하여 개시하고 있으며, 일본국 공개특허 특개평10-332276호에서는 소결층의 온도를 측정하여 소결 온도를 제어하는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 광소결 공정에서 인가되는 광의 에너지나 시간 등을 제어하는 기술이나 광소결 공정을 통해 소결되는 패턴의 상태를 파악하는 기술은 아직까지 제안되지 못하고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0111095호
일본국 공개특허 특개평10-332276호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 광소결에서 패턴의 소결 상태를 바탕으로 피드백 제어가 가능하므로 최적 에너지를 인가하여 패턴 소결을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 광소결 제어시스템에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광소결 제어시스템은 광소결 유닛, 측정부, 데이터 저장부 및 제어부를 포함한다. 상기 광소결 유닛은 패턴이 형성된 기판부 상에 광을 인가하여 상기 패턴을 소결한다. 상기 측정부는 상기 광소결에 따른 상기 패턴의 두께를 측정하는 측정한다. 상기 데이터 저장부는 상기 측정부에서 측정된 상기 패턴의 두께에 관한 정보를 저장한다. 상기 제어부는 상기 저장된 두께에 관한 정보를 바탕으로 상기 광소결 유닛에서 인가되는 광을 제어한다.
일 실시예에서, 상기 측정부는, 상기 기판부에 인접하도록 위치하여 상기 패턴의 두께를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판부는 이동 가능한 스테이지 상에 위치하며, 상기 패턴의 두께 측정이 필요한 경우, 상기 스테이지가 이동하여 상기 측정부에 의해 상기 패턴의 두께가 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측정부는, 비접촉식 레이저 센서일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광소결 유닛은, 상기 패턴에 펄스(pulse) 광을 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 인가 여부를 판단하는 판단부, 상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 하나의 펄스의 지속 시간을 제어하는 시간 제어부, 상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 펄스 크기를 제어하는 크기 제어부, 및 상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 펄스의 개수를 제어하는 펄스 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부는, 상기 측정된 두께가 이전 두께보다 감소하는 경우 상기 펄스광을 추가로 인가하고, 상기 측정된 두께가 이전 두께보다 증가하는 경우 상기 펄스광의 인가를 중단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시간 제어부 및 상기 크기 제어부는 상기 펄스광을 통해 인가되는 에너지량을 제어하며, 상기 데이터 저장부에 저장된 광의 인가에 따른 패턴의 두께 변화에 관한 정보를 바탕으로 이후 인가하는 에너지량을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 펄스 제어부는, 상기 패턴에 대한 전처리(preheating) 공정에서는 복수의 펄스광을 공급하도록 광을 제어하고, 상기 패턴에 대한 소결(sintering) 공정에서는 단일 펄스광을 공급하도록 광을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 광소결에 대한 패턴의 두께를 측정하고, 두께에 관한 정보로부터 광소결 유닛에서 인가되는 광을 제어함으로서, 광소결 공정에서의 패턴의 소결 상태를 파악하면서 소결 공정을 진행할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
특히, 패턴의 두께와 소결 공정의 적합성이 상관관계가 있음을 바탕으로, 두께가 증가 또는 감소하는 결과를 바탕을 소결 공정을 제어할 수 있다. 이 경우, 두께의 측정을 통한 소결 상태의 파악은 예를 들어 레이저 센서 등을 이용하여 상대적으로 간단하게 측정할 수 있는 방법으로, 실제 생산 공정에서 효과적으로 적용할 수 있어, 활용성 및 이에 따른 공정 효율성 향상이 높다.
한편, 상기 소결 공정의 제어는, 패턴의 두께가 감소하면 추가로 소결공정을 수행하되, 패턴의 두께가 증가하는 것으로 측정되면 추가 소결 공정을 수행하지 않도록 제어하여 불필요한 소결 공정의 추가 진행으로 공정 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 해당 공정에서의 불량 발생을 억제할 수 있다. 그리하여, 현재까지의 공정 불량이 공정의 종료 후에 별도의 검사 작업을 통해 공정 불량을 파악하는 것으로 이미 발생된 공정 불량을 회복할 수 없는 단점을 극복하여, 현재 공정에서의 불량을 줄이며 공정 불량을 즉각 치유할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 단순히 소결 공정을 추가로 진행할지의 여부를 판단하는 것 외에, 패턴 두께의 변화에 관한 정보로부터 펄스광을 통해 인가되는 에너지량을 제어하여 해당 패턴에 대한 최적의 소결 에너지를 제공할 수 있어 공정의 최적화가 가능하며, 펄스의 개수를 제어함으로써 공정을 다변화할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광소결 제어시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광소결 제어시스템을 도시한 모식도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 또는 도 2의 광소결 제어시스템에서 펄스 인가에 따른 광소결의 예들을 도시한 모식도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1 또는 도 2의 광소결 제어시스템을 통해 인가되는 에너지가 변화함에 따른 패턴의 소결 상태를 도시한 이미지들이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4a 내지 도 4d의 인가되는 에너지에 따라 측정부에서 측정된 패턴의 두께를 도시한 그래프들이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4a 내지 도 4d의 인가되는 에너지에 따른 패턴의 상태를 도시한 이미지들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광소결 제어시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광소결 제어시스템을 도시한 모식도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 1 또는 도 2의 광소결 제어시스템에서 펄스 인가에 따른 광소결의 예들을 도시한 모식도들이다. 도 4a 내지 도 4d는 도 1 또는 도 2의 광소결 제어시스템을 통해 인가되는 에너지가 변화함에 따른 패턴의 소결 상태를 도시한 이미지들이다. 도 5a 내지 도 5d는 도 4a 내지 도 4d의 인가되는 에너지에 따라 측정부에서 측정된 패턴의 두께를 도시한 그래프들이다. 도 6a 내지 도 6d는 도 4a 내지 도 4d의 인가되는 에너지에 따른 패턴의 상태를 도시한 이미지들이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 광소결 제어시스템(10)은 스테이지(200), 광소결 유닛(200), 측정부(400), 데이터 저장부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.
상기 스테이지(200) 상에는 기판부(100)가 위치하며, 상기 기판부(100)에는 패턴이 형성된다.
이 경우, 상기 기판부(100) 상에 형성되는 패턴은 다양한 공정을 통해 형성될 수 있으며, 예를 들어, 프린팅 공정에 의해 형성된 패턴일 수 있고, 이에 따라 상기 패턴은 금속 잉크로 상기 기판부(100) 상에 프린팅된 패턴일 수 있다.
즉, 상기 패턴은 금속 물질과 용매(solvent), 바인더(binder) 및 혼합제(additives)들이 포함된 페이스트(paste)가 프린팅 공정을 통해 상기 기판부(100) 상에 소정의 형상으로 형성된 것일 수 있다.
이와 같이, 상기 기판부(100) 상에 패턴으로 형성된 페이스트는 소결 공정을 통해 소결되며, 상기 광소결 제어시스템(10)은 상기 소결 공정을 제어하는 시스템이다.
한편, 상기 기판부(100)는 도면에는 도시되지 않았으나, 롤투롤 공정에서와 같이 연속적으로 공급 및 회수되는 유연 기판일 수 있으며, 이에 따라 상기 광소결 유닛(300) 및 상기 측정부(400)도 연속적으로 공급되는 기판부 상에 형성되는 패턴에 대하여 연속적으로 소결 및 측정을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 광소결 유닛(200)은 광원부(310) 및 필터부(320)를 포함한다. 상기 광원부(310)는 광원으로 상기 기판부(100)를 향해 광을 발생시키며, 상기 필터부(320)는 상기 광원으로부터 발생된 광을 필터링한다.
예를 들어, 상기 필터부(320)는 특정 파장의 광만 상기 기판부(100)로 제공되도록 필터링할 수 있으며, 그리하여, UV 광만 상기 기판부(100)로 인가될 수 있다.
즉, 상기 필터부(320)는 상기 기판부(100)로 인가되는 광을 소결이 필요한 패턴에 따라 선택적으로 필터링하여 제공할 수 있다.
상기 측정부(400)는 상기 기판부(100)에 인접하도록 위치하여 상기 기판부(100) 상에 형성된 패턴의 두께를 측정한다. 이 경우, 상기 측정부(400)는 상기 패턴의 측부에 위치하여, 상기 패턴의 측부 방향에서의 두께, 즉 패턴의 높이를 측정한다.
이에 따라, 상기 측정부(400)는 예를 들어 비접촉 레이저 센서로 상기 패턴의 두께를 측정할 수 있다.
상기 측정부(400)는, 상기 광소결 유닛(300)에 의한 소결 공정이 진행됨에 따라 상기 패턴의 두께 변화를 지속적으로 측정한다.
예를 들어, 상기 광소결 유닛(300)이 연속광을 인가하는 경우라면 상기 측정부(400)도 연속적으로 상기 패턴의 두께 변화를 측정할 수 있으며, 후술하겠으나 상기 광소결 유닛(300)이 펄스(pulse) 광을 인가하는 경우라면 상기 측정부(400)는 매 펄스광이 인가된 직후 상기 패턴의 두께를 측정할 수 있다.
이와 같이, 상기 측정부(400)에서 측정된 상기 패턴의 두께에 관한 측정결과는 상기 데이터 저장부(500)로 제공된다.
즉, 상기 데이터 저장부(500)는 상기 측정부(400)에서 측정된 상기 패턴의 두께에 관한 측정 결과를 저장한다. 이 경우, 상기 측정부(400)에서는 앞서 설명한 바와 같이 상기 패턴의 두께가 상기 소결 공정의 수행에 따라 연속적으로 또는 단속적으로 측정되며, 이에 따라 상기 데이터 저장부(500)에서는 상기 측정된 정보를 모두 축적하여 저장한다.
따라서, 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 정보로부터, 상기 소결 공정의 수행에 따른 상기 패턴의 두께의 변화에 관한 정보를 획득할 수 있다.
상기 제어부(600)는 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 정보를 바탕으로 상기 광소결 유닛(300)의 소결 공정, 특히 상기 광소결 유닛(300)에서 인가되는 광을 제어한다.
보다 구체적으로, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 제어부(600)는 광제어부(610) 및 판단부(620)를 포함하며, 상기 광제어부(610)는 펄스 제어부(611), 크기 제어부(612) 및 시간 제어부(613)를 포함한다.
상기 광제어부(610)는 상기 두께에 관한 정보를 바탕으로 상기 기판부(100)의 패턴으로 인가되는 광을 제어하는 것으로, 상기 펄스 제어부(611)는 상기 패턴으로 인가되는 광을 펄스광으로 제어하며, 상기 펄스광을 복수회로 인가할지 아니면 일회성 펄스광을 인가할지, 즉 펄스광의 펄스의 개수를 제어한다.
일반적으로 광소결 공정에서는, 패턴으로 형성된 페이스트에 포함된 용매나 바인더 또는 기타 혼합물들을 제거하는 드라잉(drying) 또는 버닝(buring) 등의 전처리(preheating) 공정을 수행한 후, 패턴을 소결하는 소결(sintering) 공정이 수행된다.
따라서, 상기 펄스 제어부(611)에서는 상기 펄스의 개수를 제어함으로써, 상기 패턴에 대한 전처리 공정을 수행할지 소결 공정을 수행할지를 제어한다.
예를 들어, 상기 펄스 제어부(611)에서 복수의 펄스광을 연속해서 인가하도록 제어함으로써 상기 패턴에 대한 전처리 공정을 수행할 수 있으며, 이 후, 단일 펄스광을 인가하도록 제어하여 상기 패턴에 대한 소결 공정을 수행할 수 있다.
물론, 상기 펄스 제어부(611)에서 전처리 공정 및 소결 공정을 상기와 같이 펄스의 개수로 구분하여 제어하는 것 외에, 보다 효과적인 소결을 수행하기 위해 인가되는 펄스의 개수를 다양하게 변화시킬 수도 있다. 이 경우, 전처리 공정 및 소결 공정이 두 개의 단계로 구분되지 않고, 서로 다른 펄스의 개수가 인가되는 세 개 이상의 소결 공정 단계로 수행될 수도 있다.
상기 크기 제어부(612)는 상기 두께에 관한 정보를 바탕으로 상기 패턴으로 인가되는 펄스광의 펄스 크기를 제어한다.
또한, 상기 시간 제어부(613)는 상기 두께에 관한 정보를 바탕으로 상기 패턴으로 인가되는 펄스광의 펄스 지속시간을 제어한다.
이 경우, 상기 크기 제어부(612) 및 상기 시간 제어부(613)는 결국 상기 펄스광에 의해 상기 패턴으로 인가되는 에너지량을 제어하는 것으로, 상기 크기 제어부(612) 및 상기 시간 제어부(613)가 각각 펄스의 크기 및 지속시간을 별도로 제어하여 에너지량을 제어할 수 있으며, 이와 달리 패턴의 소결에 필요한 에너지량을 얻기 위한 펄스의 크기 및 지속시간의 조합을 바탕으로 펄스의 크기 및 지속시간이 제어될 수도 있다.
이상과 같이, 상기 펄스 제어부(610)는 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 데이터를 바탕으로 전처리 공정을 수행할지, 소결 공정을 수행할지 아니면 세 개 이상의 소결 공정들을 수행할지를 펄스의 개수로 제어하며, 상기 크기 제어부(612) 및 시간 제어부(613)는 저장된 데이터를 바탕으로 패턴의 소결을 위해 인가되는 에너지량을 증가할지, 감소할지 또는 유지할지를 제어한다.
한편, 상기 판단부(620)는 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 데이터를 바탕으로 상기 광소결 유닛(300)을 통해 펄스광을 인가할지, 즉 소결 공정을 추가로 수행할지, 아니면 펄스광의 인가를 종료할지, 즉 소결 공정을 종료할지를 판단한다.
이 경우, 상기 판단부(620) 및 상기 광제어부(610)에서의 펄스광 인가의 제어 방법에 대하여는 도 4a 내지 도 6d를 참조한 소결 공정의 결과를 바탕으로 후술한다.
한편, 이상에서는 상기 광소결 유닛(300)에서 펄스광을 인가하는 경우에 대하여 상기 제어부(600)에서의 제어 방법에 대하여 설명하였으나, 상기 광소결 유닛(300)이 연속광을 인가하는 경우에도 상기 제어부(600)는 상기 패턴으로 인가되는 연속광에 의한 에너지를 광이 인가되는 시간 또는 크기 등을 제어함으로서 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 4a 내지 도 6d를 참조하여, 패턴으로 인가되는 펄스광의 에너지가 변화함에 따라 소결되는 패턴의 두께 및 형상 변화를 설명한다.
도 4a는 패턴에 대한 전처리공정을 수행한 이후, 일 회의 펄스광을 1ms 동안 3 J/cm2의 에너지로 패턴을 소결한 경우의 패턴의 이미지를 촬영한 평면 이미지이며, 도 4b는 일 회의 펄스광을 1ms 동안 4 J/cm2의 에너지로 패턴을 소결한 경우의 패턴의 이미지를 촬영한 평면 이미지이며, 도 4c는 일 회의 펄스광을 1ms 동안 5 J/cm2의 에너지로 패턴을 소결한 경우의 패턴의 이미지를 촬영한 평면 이미지이며, 도 4d는 일 회의 펄스광을 1ms 동안 6 J/cm2의 에너지로 패턴을 소결한 경우의 패턴의 이미지를 촬영한 평면 이미지이다.
이 경우, 전처리공정은 약 4~7 J/cm2의 에너지로 10회의 펄스광을 인가한 것으로, 각각의 펄스광은 100μs의 지속시간 및 100μs의 시간간격으로 인가되었다. 또한, 상기 전처리공정을 수행한 결과 패턴의 두께는 300nm로 측정되었다.
마찬가지로, 도 5a 및 도 6a는 도 4a의 조건으로 소결한 경우의 패턴의 두께 및 단면을 촬영한 결과이며, 도 5b 및 도 6b는 도 4b의 조건으로 소결한 경우의 패턴의 두께 및 단면을 촬영한 결과이며, 도 5c 및 도 6c는 도 4c의 조건으로 소결한 경우의 패턴의 두께 및 단면을 촬영한 결과이며, 도 5d 및 도 6d는 도 4d의 조건으로 소결한 경우의 패턴의 두께 및 단면을 촬영한 결과이다.
도 4a, 도 5a 및 도 6a를 참조하면, 소결 공정을 통해 소결이 수행된 패턴의 평면 및 단면 이미지를 검토하면, 평면상의 패턴의 형상 및 단면상의 기판 상에 형성된 패턴의 균일성을 고려할 때 패턴의 소결이 매우 우수하게 수행됨을 확인할 수 있다.
또한, 소결 공정을 통해 전처리공정에서 측정된 300nm의 두께는 280nm로 감소함을 확인할 수 있다. 소결 공정이 수행되면 용매나 바인더 또는 혼합물 등이 추가로 제거되므로 전처리공정에서의 패턴의 두께보다 감소하는 것이 일반적인데, 도 5a에서 확인되는 바와 같이, 본 조건을 통한 소결 공정에서는 이러한 소결 공정의 특성이 그대로 반영됨이 확인된다.
반면, 도 4b, 도 5b 및 도 6b를 참조하면, 소결 공정을 통해 소결이 수행된 패턴의 평면 및 단면 이미지를 검토하면, 평면상의 패턴이나 단면상의 기판 상에 형성된 패턴의 도 4a에서의 소결 공정에서보다 다소 균일성이 저하됨을 확인할 수 있다.
나아가, 소결 공정 후 측정된 두께가 400nm인 것을 고려하면, 본 조건을 통해 소결 후 오히려 두께가 증가한 것으로 이는 일반적인 소결 공정의 특성과 반하는 것으로 소결 공정, 즉 인가된 에너지량의 조건이 적합하지 않았음을 확인할 수 있다.
나아가, 도 4c 내지 도 4d, 도 5c 내지 도 5d, 및 도 6c 내지 도 6d를 참조하면, 소결 공정을 통해 소결이 수행된 패턴의 평면 및 단면 이미지를 검토하면, 평면상의 패턴이 단속되는 등 패턴 에러가 발생하였으며, 단면상에서도 패턴이 기판부로부터 떨어지는 현상(delamination)을 확인할 수 있다.
또한, 소결 공정 후 측정된 두께가 전처리 공정 후의 두께보다 2배 이상으로 급증하는 것을 확인할 수 있다.
이는 소결 공정에서 인가된 에너지가 지나치게 과하여 패턴의 내부에서 기화나 폭발 등의 현상이 발생하여 기공(pore)이 발생한 것으로, 이에 따라 패턴의 두께가 오히려 증가하게 되어 소결 공정의 심각한 에러에 해당된다고 할 수 있다.
이상에서 확인되는 바와 같이, 광소결 공정을 통해 소결을 수행하는 경우, 특히 패턴의 두께가 전처리 공정 후의 패턴의 두께보다 증가하는 경우, 광소결 공정을 통해 인가되는 에너지가 지나치게 높은 것으로 이해할 수 있다.
이는 소결 공정을 전처리 공정 후 소결 공정으로 구분하는 것 외에, 복수의 소결 공정을 수행하는 경우에도 이전 소결 공정을 통한 패턴의 두께보다 이후 소결 공정을 통한 패턴의 두께가 증가한다면 소결 공정을 통해 인가된 에너지가 과한 것으로 이해할 수 있다.
즉, 소결 공정에서는 에너지를 증가함에 따라 소결을 위한 최적의 에너지가 얻어지며, 이러한 최적의 에너지보다 에너지가 증가할수록 소결되는 패턴의 균일도 등이 저하되며 패턴의 두께도 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이를 바탕으로, 패턴의 두께에 대하여 측정함으로써 직접적으로 소결 공정이 적절하게 수행되고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.
그리하여, 본 실시예에서, 상기 판단부(600)는 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 패턴의 두께 변화에 관한 정보로부터, 패턴의 두께가 증가하는 것으로 확인되는 경우 상기 광소결 유닛(300)을 통해 인가되는 펄스광의 인가를 중단시켜 소결 공정을 종료시킨다.
물론, 상기 판단부(600)에서는 패턴의 두께가 감소하는 것을 확인되는 경우, 상기 광소결 유닛(300)을 통해 인가되는 펄스광을 추가로 인가할 수 있다. 이 경우, 추가로 인가되는 펄스광의 에너지에 관한 제어는 상기 광제어부(610)에서 수행한다.
즉, 상기 크기 제어부(611) 및 상기 시간 제어부(613)에서는, 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 패턴의 두께 변화에 관한 정보로부터, 패턴의 두께가 감소하는 것을 확인되는 경우 상기 펄스광을 통해 패턴으로 인가되는 에너지량을 증가시키도록 펄스광의 크기 및 펄스 지속시간을 제어한다.
반면, 상기 크기 제어부(611) 및 상기 시간 제어부(613)에서는, 상기 데이터 저장부(500)에 저장된 패턴의 두께 변화에 관한 정보로부터, 패턴의 두께가 증가하는 것을 확인되는 경우 상기 펄스광을 통해 패턴으로 인가되는 에너지량을 감소시키도록 펄스광의 크기 및 펄스 지속시간을 제어한다.
그리하여, 상기 크기 제어부(611) 및 상기 시간 제어부(613)에서는 상기 펄스광을 통해 패턴으로 인가되는 에너지량이 최적화되도록 상기 펄스광의 크기 및 상기 펄스 지속시간의 최적값을 도출할 수 있다.
이에 따라, 물론 해당 패턴의 소결 공정에서 최적값을 도출하도록 소결 공정의 조건을 실시간으로 변경할 수도 있으며, 앞선 패턴 소결 공정에서의 결과를 바탕으로 즉각적으로 이후 소결 공정의 조건을 변경시켜 공정 에러를 최소화하여 보다 효과적인 소결 공정을 수행할 수도 있다.
그리하여, 종래에는 소결 공정이 완전히 종료된 이후 별도의 검사 공정을 통해서만 소결의 적부여부를 판단하여 에러가 발생된 패턴을 제거하게 되므로, 경우에 따라 불량에 의해 폐기되는 불량률이 매우 높은 문제가 있었으나, 상기와 같이 실시간 또는 다음 소결 공정에서 바로 소결 조건을 변경함으로써 불량을 즉각 개선하여 불량률을 최소화할 수 있다.
더 나아가, 도면에 도시되지는 않았으나, 롤투롤 연속 공정을 통해 기판부에 대한 패턴을 형성하는 경우라면, 기판부가 연속적으로 제공 및 회수되므로 종래에서와 같이 소결 조건에 의한 불량이 발생되는 경우 더 많은 기판부의 폐기가 문제가 되었으나, 본 실시예에서와 같이 불량 발생시 즉각적으로 소결 조건을 수정하게 되면 종래의 불량률을 최소화할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로서 광소결 제어시스템(11)에서는, 측정부(410)가 광소결 유닛(300)에 의해 소결 공정이 수행되는 공간과 다른 공간에 위치하여 별도로 패턴에 대한 측정을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 기판부(100)가 위치한 상기 스테이지(200)는 이동이 가능하도록 구비되어, 상기 광소결 유닛(300)에 의한 소결 공정의 수행시 상기 광소결 유닛(300)의 하부에 상기 기판부(100)가 위치하도록 이동하고, 상기 측정부(410)에 의한 측정 공정의 수행시 상기 측정부(410)에 인접하도록 상기 기판부(100)가 위치하도로 이동하게 된다.
그리하여, 광소결 유닛에 의한 소결 공정 환경에서 측정부에 의한 측정이 동시에 수행됨에 따른 측정의 오차를 최소화할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 측정부(410)가 별도의 공간에 구비되는 것을 제외하고, 상기 데이터 저장부(500) 및 상기 제어부(600)의 구성 및 동작은 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 광소결에 대한 패턴의 두께를 측정하고, 두께에 관한 정보로부터 광소결 유닛에서 인가되는 광을 제어함으로서, 광소결 공정에서의 패턴의 소결 상태를 파악하면서 소결 공정을 진행할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
특히, 패턴의 두께와 소결 공정의 적합성이 상관관계가 있음을 바탕으로, 두께가 증가 또는 감소하는 결과를 바탕을 소결 공정을 제어할 수 있다. 이 경우, 두께의 측정을 통한 소결 상태의 파악은 예를 들어 레이저 센서 등을 이용하여 상대적으로 간단하게 측정할 수 있는 방법으로, 실제 생산 공정에서 효과적으로 적용할 수 있어, 활용성 및 이에 따른 공정 효율성 향상이 높다.
한편, 상기 소결 공정의 제어는, 패턴의 두께가 감소하면 추가로 소결공정을 수행하되, 패턴의 두께가 증가하는 것으로 측정되면 추가 소결 공정을 수행하지 않도록 제어하여 불필요한 소결 공정의 추가 진행으로 공정 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 해당 공정에서의 불량 발생을 억제할 수 있다. 그리하여, 현재까지의 공정 불량이 공정의 종료 후에 별도의 검사 작업을 통해 공정 불량을 파악하는 것으로 이미 발생된 공정 불량을 회복할 수 없는 단점을 극복하여, 현재 공정에서의 불량을 줄이며 공정 불량을 즉각 치유할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 단순히 소결 공정을 추가로 진행할지의 여부를 판단하는 것 외에, 패턴 두께의 변화에 관한 정보로부터 펄스광을 통해 인가되는 에너지량을 제어하여 해당 패턴에 대한 최적의 소결 에너지를 제공할 수 있어 공정의 최적화가 가능하며, 펄스의 개수를 제어함으로써 공정을 다변화할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 광소결 제어시스템은 광소결 공정을 통해 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10, 11 : 광소결 제어시스템 100 : 기판부
200 : 스테이지 300 : 광소결 유닛
310 : 광원부 320 : 필터부
400, 410 : 측정부 500 : 데이터 저장부
600 : 제어부 610 : 광 제어부
611 : 펄스 제어부 612 : 크기 제어부
613: 시간 제어부 620 : 판단부

Claims (9)

  1. 패턴이 형성된 기판부 상에 펄스(pulse) 광을 인가하여 상기 패턴을 소결하는 광소결 유닛;
    상기 광소결에 따른 소결 공정이 진행됨에 따라 상기 패턴의 두께 변화를 지속적으로 측정하는 측정부;
    상기 측정부에서 상기 패턴의 두께에 관하여 지속적으로 측정된 정보를 저장하는 데이터 저장부; 및
    상기 저장된 두께에 관한 정보를 바탕으로 상기 광소결 유닛에서 인가되는 광을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 인가 여부를 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 판단부는 상기 데이터 저장부에 저장된 패턴의 두께 변화에 관한 정보로부터 상기 측정된 두께가 이전 두께보다 감소하는 경우 상기 펄스광을 추가로 인가하고, 상기 측정된 두께가 이전 두께보다 증가하는 경우 상기 펄스광의 인가를 중단하고,
    상기 기판부는 이동 가능한 스테이지 상에서 위치하며,
    상기 패턴의 두께 측정이 필요한 경우, 상기 광소결 유닛에 의해 소결 공정이 수행되는 공간 다른 공간으로 상기 스테이지가 이동하여 상기 측정부에 의해 상기 패턴의 두께가 측정되는 것을 특징으로 하는 광소결 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
    상기 기판부에 인접하도록 위치하여 상기 패턴의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 광소결 제어시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
    비접촉식 레이저 센서인 것을 특징으로 하는 광소결 제어시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 하나의 펄스의 지속 시간을 제어하는 시간 제어부;
    상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 펄스 크기를 제어하는 크기 제어부; 및
    상기 두께에 관한 정보로부터 상기 펄스광의 펄스의 개수를 제어하는 펄스 제어부를 더 포함하는 광소결 제어시스템.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 시간 제어부 및 상기 크기 제어부는 상기 펄스광을 통해 인가되는 에너지량을 제어하며,
    상기 데이터 저장부에 저장된 광의 인가에 따른 패턴의 두께 변화에 관한 정보를 바탕으로 이후 인가하는 에너지량을 제어하는 것을 특징으로 하는 광소결 제어시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 펄스 제어부는,
    상기 패턴에 대한 전처리(preheating) 공정에서는 복수의 펄스광을 공급하도록 광을 제어하고, 상기 패턴에 대한 소결(sintering) 공정에서는 단일 펄스광을 공급하도록 광을 제어하는 것을 특징으로 하는 광소결 제어시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116700196B (zh) * 2023-07-31 2023-10-31 湖南隆深氢能科技有限公司 Gdl烧结生产线的实时控制方法、系统、终端设备及介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011216810A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Toshiba Mach Co Ltd 転写装置及び転写方法
JP2011224796A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Seiko Epson Corp インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法
KR20120134035A (ko) * 2011-05-30 2012-12-11 한양대학교 산학협력단 극단파 백색광 광소결장치
JP2013223837A (ja) * 2012-04-23 2013-10-31 Kataoka Seisakusho:Kk レーザ装置
KR20140094789A (ko) * 2013-01-23 2014-07-31 (주)쎄미시스코 전기 전도성 잉크의 확장형 광 소결장치
JP2014144543A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
JP5859075B1 (ja) * 2014-08-07 2016-02-10 株式会社 Ｍ＆Ｍ研究所 配線基板の製造方法、配線基板及び配線基板製造用の分散液

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011216810A (ja) * 2010-04-02 2011-10-27 Toshiba Mach Co Ltd 転写装置及び転写方法
JP2011224796A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Seiko Epson Corp インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法
KR20120134035A (ko) * 2011-05-30 2012-12-11 한양대학교 산학협력단 극단파 백색광 광소결장치
JP2013223837A (ja) * 2012-04-23 2013-10-31 Kataoka Seisakusho:Kk レーザ装置
KR20140094789A (ko) * 2013-01-23 2014-07-31 (주)쎄미시스코 전기 전도성 잉크의 확장형 광 소결장치
JP2014144543A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
JP5859075B1 (ja) * 2014-08-07 2016-02-10 株式会社 Ｍ＆Ｍ研究所 配線基板の製造方法、配線基板及び配線基板製造用の分散液

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Two-step flash light sintering process for crack-free inkjet-printed Ag films, Sung-Hyeon Park, J. Micromech. Microeng. 23 (2013) *
일본 특허공보 특허 제 5859075호(2015.12.25.) 1부. *

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