KR102171068B1 - 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 새도 마스크의 타공 주변 손상 없이 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 제공하기 위한 것이다.
이에 본 발명에서는 본체부의 앞쪽에서 제1리니어 액추에이터와 제1리니어 가이드에 의해 승강하는 제1새들, 케이스 속 서플라이 릴과 테이크업 릴에 그라인딩 테이프가 감겨져 있는 카트리지를 장착하기 위해 상기 제1새들에 탑재된 카트리지 홀더, 상기 카트리지 홀더에 장착된 상기 카트리지의 테이크업 릴을 일정한 속도로 회전시켜 상기 그라인딩 테이프를 주행시키고, 하부의 테이블에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 상기 그라인딩 테이프로 연마하여 제거하기 위해 그 이물질이 있는 부분에 상기 그라인딩 테이프가 접촉되도록 눌러주는 핀치 롤러가 구비된 테이프 드라이브 유닛, 본체부의 뒤쪽에서 제2리니어 액추에이터와 제2리니어 가이드에 승강하는 제2새들, 상기 그라인딩 테이프로 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 제거한 후 잔여물을 제거하기 위해 상기 제2새들에 탑재된 겔 스틱 및 하부의 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 화상을 검출하고, 검출된 화면으로부터 이물질의 존재 여부를 판별하는 비전 카메라 모듈을 포함하는 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 개시한다.
이에 본 발명에서는 본체부의 앞쪽에서 제1리니어 액추에이터와 제1리니어 가이드에 의해 승강하는 제1새들, 케이스 속 서플라이 릴과 테이크업 릴에 그라인딩 테이프가 감겨져 있는 카트리지를 장착하기 위해 상기 제1새들에 탑재된 카트리지 홀더, 상기 카트리지 홀더에 장착된 상기 카트리지의 테이크업 릴을 일정한 속도로 회전시켜 상기 그라인딩 테이프를 주행시키고, 하부의 테이블에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 상기 그라인딩 테이프로 연마하여 제거하기 위해 그 이물질이 있는 부분에 상기 그라인딩 테이프가 접촉되도록 눌러주는 핀치 롤러가 구비된 테이프 드라이브 유닛, 본체부의 뒤쪽에서 제2리니어 액추에이터와 제2리니어 가이드에 승강하는 제2새들, 상기 그라인딩 테이프로 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 제거한 후 잔여물을 제거하기 위해 상기 제2새들에 탑재된 겔 스틱 및 하부의 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 화상을 검출하고, 검출된 화면으로부터 이물질의 존재 여부를 판별하는 비전 카메라 모듈을 포함하는 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 개시한다.
Description
본 발명은 새도 마스크(shadow mask, FMM:Fine Metal Mask)의 표면 이물질 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 새도 마스크의 표면 손상 없이 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치에 관한 것이다.
최근 반도체소자의 고집적화에 따라 포토리소그래피(photolithography) 공정을 이용해 웨이퍼 위에 미세 패턴을 형성하고 있다.
이러한 포토리소그래피 공정에서는 가공하고자 하는 시료 표면에 포토레지스트를 도포해서 건조시키고, 여기에 소망하는 패턴이 그려져 있는 포토마스크를 밀착시켜 자외선을 쪼이거나 자외선을 사용한 광학계로 포토마스크 상을 투영함으로써 노광시킨다. 노광된 부분은 포토레지스트에서는 현상액에 의해서 용해되고 네가 타입 레지스트에서는 반대로 불용성이 되어 남는다. 현상 후 남은 포토레지스트를 경화 건조시킨다. 포토마스크의 패턴이 모사된 포토레지스트의 막을 마스크로 하여 약액을 써서 시료를 에칭하여 패너닝한 후에 포토레지스트를 제거한다.
특히 포토리소그래피 공정 중 포토마스크를 이동하는 과정에서 파티클(particle) 등의 이물질이 달라붙는 경우 이물질이 포토레지스트막에 전사되어 원하는 프로파일의 포토레지스트막 패턴을 형성할 수 없기 때문에 포토마스크를 제작한 후에 포토마스크의 표면 이물질은 반드시 제거해야 한다.
일반적으로 포토마스크의 파티클 제거는 집속이온빔(Focused Ion Beam; FIB) 장치를 이용하여 수행하거나 원자 힘 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 리소그라피 장치를 이용하여 수행하고 있다.
집속이온빔(FIB) 장치는 양이온을 분사하여 파티클을 식각함으로써 제거한다. 원자힘 현미경(AFM) 리소그라피 장치는 원자힘 현미경(AFM)의 팁(tip)을 파티클이 있는 곳으로 이동시킨 후 이미지(image) 데이터를 얻고, 이를 이용하여 파티클의 좌표값을 확인한 후에 원자힘 현미경(AFM) 스크래치(scratch) 방식을 이용하여 파티클을 제거한다.
그런데 집속이온빔(FIB) 장치를 이용하는 경우 양이온을 사용함에 따라 포토마스크 표면을 손상시키거나 포토마스크 상의 패턴에 악영향을 미칠 수 있다. 그리고 반도체소자의 기하급수적인 집적도 증가로 포토마스크 상의 패턴 선폭도 점점 더 좁아짐에 따라 포토마스크 상의 패턴들 사이에 끼인 파티클을 제거하는 데는 한계가 있다.
또한, 원자힘 현미경(DFM) 리소그라피 장치를 이용하는 경우 집속이온빔(FIB) 장치를 이용하는 경우에 비하여 포토마스크 표면 손상은 상대적으로 덜 발생하지만, 포토마스크 상의 패턴 선폭의 감소로 인해 포토마스크 상의 패턴들 사이에 끼인 파티클을 제거하기에는 신뢰성과 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
이외에도 화학용액을 포토마스크의 표면에 분사하여 파티클이나 미세한 이물질을 제거하는 방법은 화학용액이 파티클이나 이물질이 없는 영역 패턴의 프로파일에 악영향을 미쳐 성장성 이물인 헤이즈(haze) 현상(포토마스크 표면이 안개처럼 뿌옇게 변하는)을 유발하는 문제점이 있다.
예를들어, 3색 브라운관의 형광면 앞에 놓이는 다공 금속판 형태의 새도 마스크(shadow mask)의 경우, 타공 형성에 따른 파티클이 발생하게 되고 파티클에 의해 제품 불량이 발생되는 문제점이 있다.
이를 해결하고자 파티클을 제거하고 있지만, 타공 주변에 파티클에 의해 형성되는 미세 입자 등은 완전하게 제거하지 못한 상태로 적용되어 제품 불량이 발생되는 문제점이 있다.
특허문헌 1에는 카트리지형 스크럽 테이프를 이용하여 웨이퍼 등 기판의 표면을 연마 처리하여 이물질을 제거하는 장치가 제안되어 있다.
여기서 상술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득한 정보로서 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려함과 동시에 기존의 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치 기술이 지닌 기술적 한계 및 문제점들을 해결하려는 발상에서, 새도 마스크의 이물질이 없는 영역에 영향을 주지 않으면서 표면 손상 없이 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 새도 마스크의 표면 손상 없이 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 제공하는 데 있는 것이다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위한 새로운 착상을 구체화하면서 특정의 기술적 목적을 효과적으로 달성하기 위한 본 발명의 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단은, 앞쪽에 제1리니어 액추에이터와 제1리니어 가이드가 장치되고, 뒤쪽에 제2리니어 액추에이터와 제2리니어 가이드가 장치된 본체부, 상기 본체부의 앞쪽에 구비되고, 상기 제1리니어 액추에이터의 작동과 상기 제1리니어 가이드의 안내에 따라 승강하는 제1새들, 상기 제1새들에 탑재되고, 케이스 속 서플라이 릴(supply reel)과 테이크업 릴(take-up reel)에 그라인딩 테이프가 감겨져 있는 카트리지를 장착하기 위한 카트리지 홀더, 상기 제1새들에 탑재되고, 상기 카트리지 홀더에 장착된 상기 카트리지의 테이크업 릴을 일정한 속도로 회전시켜 상기 그라인딩 테이프를 주행시키고, 하부의 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 상기 그라인딩 테이프로 연마하여 제거하기 위해 그 이물질이 있는 부분에 상기 그라인딩 테이프가 접촉되도록 눌러주는 핀치 롤러가 구비된 테이프 드라이브 유닛, 상기 본체부의 뒤쪽에 구비되고, 상기 제2리니어 액추에이터의 작동과 상기 제2리니어 가이드의 안내에 따라 승강하는 제2새들, 상기 그라인딩 테이프로 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 제거한 후 잔여물을 제거하기 위해 상기 제2새들에 탑재된 겔 스틱, 상기 본체부의 뒤쪽에 구비되고, 하부의 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 화상을 검출하고, 검출된 화면으로부터 이물질의 존재 여부를 판별하는 비전 카메라 모듈 및 상기 본체부의 하부에 구비되고, 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질의 위치를 계측하는 변위센서를 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 제시한다.
이로써 본 발명은 새도 마스크의 표면 손상 없이 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단은, 상기 변위센서의 계측 신호에 따라 상기 테이블의 위치를 조작하여 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질이 상기 핀치 롤러의 아래에 위치하도록 제어하고, 상기 제1 및 제2리니어 액추에이터, 상기 테이프 드라이브 유닛의 전반적인 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성됨으로써 새도 마스크의 표면 손상 없이 더욱 효율적으로 이물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단으로 상기 카트리지 홀더는, 상기 카트리지가 삽입 안착되는 안착부 및 상기 안착부를 개폐하기 위해 한쪽이 상기 제1새들에 힌지 이음으로 부착되고, 상기 카트리지가 상기 안착부에서 빠지지 않도록 고정하는 커버부를 포함하여 구성됨으로써 더욱 안정적으로 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단으로 상기 테이프 드라이브 유닛은, 상기 카트리지 홀더에 장착된 상기 카트리지의 서플라이 릴에 삽입 결합되는 서플라이 릴 결합축, 상기 카트리지 홀더에 장착된 상기 카트리지의 테이크업 릴에 삽입 결합되는 테이크업 릴 결합축, 상기 카트리지 홀더와 상기 핀치 롤러 사이에 구비되고, 그라인딩 테이프의 주행 각도를 변경하고 가로 진동과 휘어짐이 발생하지 않도록 하면서 회전마찰을 적게하는 다수의 가이드 롤러, 상기 테이크업 릴 결합축을 일정한 속도로 정방향 회전시켜 상기 카트리지의 그라인딩 테이프를 주행시키는 제1전동기 및 상기 서플라이 릴 결합축을 일정한 속도로 역방향 회전시켜 상기 카트리지의 그라인딩 테이프를 되감는 제2전동기를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하고자 특유한 해결 수단이 기초하고 있는 본 발명의 기술사상 및 실시 예(embodiment)에 따르면, 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 1차로 카트리지 홀더에 장착된 채 주행하는 카트리지의 그라인딩 테이프로 연마하여 제거한 후, 2차로 미제거된 주변의 잔여물은 겔 스틱으로 제거하기 때문에 새도 마스크의 표면 손상 없이 파티클 등의 미세한 이물질을 안전하면서 효과적으로 제거할 수 있다.
여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 정면에서 바라본 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 배면에서 바라본 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 일부 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 일부 제거 및 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 배면에서 바라본 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 일부 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 일부 제거 및 분해하여 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과, 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
아울러 본 명세서에서 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미이며, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
즉, 본 명세서에서 설시하는 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다.
이외에도 "부" 및 "유닛"의 용어에 대한 의미는 시스템에서 목적하는 적어도 하나의 기능이나 어느 일정한 동작을 처리하는 단위 또는 역할을 하는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합 등을 통한 수단이나 독립적인 동작을 수행할 수 있는 디바이스 또는 어셈블리 등으로 구현할 수 있다.
그리고 상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부, 상측, 하측, 전후, 좌우 등의 용어는 각 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 편의상 사용한 것이다. 예를 들어, 도면상의 위쪽을 상부로 아래쪽을 하부로 명명하거나 지칭하고, 길이 방향을 전후 방향으로, 폭 방향을 좌우 방향으로 명명하거나 지칭할 수 있다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제1, 제2 등의 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한에서 제2 구성요소로 명명할 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명할 수도 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치를 구성하는 주요 구성요소는, 본체부(10), 제1새들(20), 카트리지 홀더(30), 테이프 드라이브 유닛(40), 제2새들(50), 겔 스틱(60), 비전 카메라 모듈(70), 변위센서(80) 및 제어부(미도시)를 포함하고 있다.
본체부(10)는 지면에 세워지는 바디에 대해 Y축 방향으로 이동하게 되는 공지의 트랜스퍼에 설치된다.
본체부(10)는 새도 마스크를 이동시키는 테이블의 상측에 배치되며, 앞쪽에는 제1리니어 액추에이터(11)와 제1리니어 가이드(12)가 장치되어 있고, 뒤쪽에는 제2리니어 액추에이터(13)와 제2리니어 가이드(14)가 장치되어 있다.
상기 테이블은, 상면에 새도 마스크가 올려진 상태로 X축 방향으로 이동하게 되는 것으로 공지의 기술적 수단을 통해 구현될 수 있다.
즉, 양단에 회전롤이 제공되어 회전롤의 회전을 통해 테이블이 한쪽 방향으로 연속 이송되는 것을 적용할 수 있다.
또한, 상기 트랜스퍼는, 도시하지는 않았지만 지면에 설치된 바디에 대해 공지의 리니어모션 가이드를 통해 Y축 방향을 왕복하게 되고, 상기 트랜스퍼의 아랫쪽에 테이블이 X축 방향을 따라 이동하게 된다.
즉, 상기 본체부(10)는, 지면에 고정된 바디의 트랜스퍼에 설치되어 Y축 방향으로 연속 반복적으로 이동하게 되고, 상기 테이블은 상면에 새도 마스크가 올려진 상태로 트랜스퍼를 통과하도록 설치된다.
본체부(10)는 새도 마스크를 이동시키는 테이블의 상측에 배치되며, 앞쪽에는 제1리니어 액추에이터(11)와 제1리니어 가이드(12)가 장치되어 있고, 뒤쪽에는 제2리니어 액추에이터(13)와 제2리니어 가이드(14)가 장치되어 있다.
상기 테이블은, 상면에 새도 마스크가 올려진 상태로 X축 방향으로 이동하게 되는 것으로 공지의 기술적 수단을 통해 구현될 수 있다.
즉, 양단에 회전롤이 제공되어 회전롤의 회전을 통해 테이블이 한쪽 방향으로 연속 이송되는 것을 적용할 수 있다.
또한, 상기 트랜스퍼는, 도시하지는 않았지만 지면에 설치된 바디에 대해 공지의 리니어모션 가이드를 통해 Y축 방향을 왕복하게 되고, 상기 트랜스퍼의 아랫쪽에 테이블이 X축 방향을 따라 이동하게 된다.
즉, 상기 본체부(10)는, 지면에 고정된 바디의 트랜스퍼에 설치되어 Y축 방향으로 연속 반복적으로 이동하게 되고, 상기 테이블은 상면에 새도 마스크가 올려진 상태로 트랜스퍼를 통과하도록 설치된다.
제1리니어 액추에이터(11)로는 전동 모터(11a)에 의해 나사축(11b)이 회전하면 볼의 회전으로 마찰이나 진동 없이 너트(11c)가 이동하는 너트이동형 볼스크류나 볼스크류잭을 채용할 수 있다.
이 경우 전동 모터(11a)는 본체부(10)의 상면에 고정되고, 나사축(11b)은 회전마찰력을 줄여주기 위해 본체부(10)에 고정되어 있는 유닛 베어링(11d))에 의해 지지되고, 너트(11c)는 제1새들(20)에 고정된 채로 상하로 승강 운동이 이루어지게 된다.
여기서 전동 모터(11a)로는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻으며, 제어부로부터 신호 전류에 의해 시동(구동) 및 운전이 용이하고, 부하에 적합한 기종을 선택하기 쉽고, 소음 및 진동이 작고, 배기공해가 없는 통상의 전동 모터를 채용할 수 있다.
예를 들면, 고정자 권선에 흐르는 교류전류에 의해 발생하는 회전 자기장과 로터부에 발생하는 유도전류와의 상호작용에 의해 생기는 회전력으로 작동하는 인덕션 모터를 채용할 수 있다.
이외에도 제어부의 제어신호에 따른 전압 입력을 회전각으로 바꾸어 정지 및 반전 동작이 신속하게 이루어지는 서보 모터나 일정 각도만큼 회전하는 스테핑 모터를 채용할 수 있고, 모터의 회전수를 감속하여 구동에 필요한 힘으로 출력하도록 조절하는 감속기를 포함하는 기어드 모터를 채용할 수도 있다.
그밖에 제1리니어 액추에이터(11)로는 서보 모터와 랙 및 피니언과 같은 기어 구동방식으로 맞물려 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 리드 스크류 등과 같은 구조를 채용할 수도 있다.
제1리니어 가이드(12)는 제1새들(20)이 상하로 슬라이딩 이동하도록 안내하기 위해 구비되어 있다.
즉, 제1리니어 가이드(12)는 본체부(10)의 앞쪽에 고정되어 상하 슬라이딩 이동을 안내하는 가이드 레일(12a)과, 이 가이드 레일(12a)을 따라 상하 슬라이딩 왕복 운동하는 가이드 블록(12b)으로 이루어질 수 있다.
여기서 제1리니어 가이드(12)는 제1새들(20)의 이송에 따른 관성력 및 편하중 등의 힘을 고르게 분산시켜 유격이나 편마모에 의한 손상을 방지하고 진동 및 비틀림 현상을 최소화함으로써 한층 원활한 이송이 가능하면서 고도의 정밀한 동작을 유지하도록 하기 위해 좌우 한 쌍으로 설치하는 것이 바람직하다.
제2리니어 액추에이터(13)로는 유압(공압) 펌프에서 가해진 힘으로 운동 방향을 변환하는 유압 또는 공압 솔레노이드밸브를 채택하여 적용할 수도 있다.
예를 들면, 피스톤 양쪽에 유압이 작용하여 출력이 신장 및 수축 양쪽으로 작용하는 유압실린더를 채용할 수 있다.
그밖에 제2리니어 액추에이터(13)로는 제어부가 컴프레셔 등의 구동원에 제어 신호를 전달하여 유압이나 공기압으로 실린더(푸시 로더, 피스톤 또는 플런저)를 가동시키면 전후진 또는 신장 및 수축하는 구조의 통상적인 유압모터나 유압실린더, 혹은 제어부의 스위치 개폐에 따라 전동기를 가동시키면 회전운동을 직선 운동으로 변환하여 신장 및 수축 작용을 하는 전동실린더(linear actuator) 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 실린더 2개를 한 조로 사용하는 직선왕복동식 실린더, 선형 직선운동을 하는 리니어 전동기(linear motor), 리드 스크루 등과 같이 서보 모터와 랙 및 피니언과 같은 기어 구동방식으로 맞물려 서보 모터의 회전운동을 직선 운동으로 변환하는 구조 혹은 엔코터를 이용하여 스테핑 모터로 볼 스크루를 회전시켜 위치를 제어하는 구조 등 에너지와 제어 신호를 기계적인 일로 변환하는 장치 및 액추에이터 기구를 채택하여 적용할 수 있다.
제2리니어 가이드(14)는 제2새들(50)이 상하로 슬라이딩 이동하도록 안내하기 위해 구비되어 있다. 즉, 제2리니어 가이드(14)는 본체부(10)의 뒤쪽에 고정되어 슬라이딩 이동을 안내하는 가이드 레일(14a)과, 이 가이드 레일(14a)을 따라 슬라이딩 왕복 운동하는 가이드 블록(14b)으로 이루어질 수 있다.
제1새들(20)은 카트리지 홀더(30)와 테이프 드라이브 유닛(40)의 승강을 안내하기 위해 본체부(10)의 앞쪽에 구비되어 있다.
즉, 제1새들(20)은 본체부(10)의 앞쪽에서 제1리니어 액추에이터(11)의 작동과 제1리니어 가이드(12)의 안내에 따라 안정적으로 승강 작동한다.
여기서 제1새들(20)은 위치 이동을 정확하게 인식 및 제어하기 위해 슬라이딩 이동에 따른 위치를 제어하는 센서 또는 속도 및 위치를 감지하기 위한 엔코더와 비전 시스템 등이 구비될 수도 있다.
카트리지 홀더(30)는 케이스(2) 속 서플라이 릴(3)과 테이크업 릴(4)에 그라인딩 테이프(5)가 감겨져 있는 카트리지(1)를 장착하기 위해 제1새들(20)에 탑재되어 있다.
여기서 카트리지 홀더(30)는 카트리지(1)가 삽입 안착되는 안착부(31)가 형성되어 있고, 이 안착부(31)를 개폐하기 위해 커버부(32)의 한쪽이 제1새들(20)에 힌지 이음으로 부착되어 있다.
즉, 커버부(32)는 카트리지(1)가 상기 안착부(31)에서 빠지지 않도록 고정한다.
테이프 드라이브 유닛(40)은 카트리지 홀더(30)에 장착된 카트리지(1)의 테이크업 릴(4)을 일정한 속도로 회전시켜 그라인딩 테이프(5)를 주행시키기 위해 제1새들(20)에 탑재되어 있다.
그리고 테이프 드라이브 유닛(40)은 하부의 테이블에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 그라인딩 테이프(5)로 연마하여 제거하기 위해 그 이물질이 있는 부분에 그라인딩 테이프(5)가 접촉되도록 눌러주는 핀치 롤러(41)가 구비되어 있다.
즉, 테이프 드라이브 유닛(40)은 카트리지 홀더(30)에 장착된 카트리지(1)의 서플라이 릴(3)에 삽입 결합되는 서플라이 릴 결합축(42)이 구비되어 있고, 카트리지 홀더(30)에 장착된 카트리지(1)의 테이크업 릴(4)에 삽입 결합되는 테이크업 릴 결합축(43)이 구비되어 있다.
그리고 카트리지 홀더(30)와 핀치 롤러(41) 사이에는 그라인딩 테이프(5)의 주행 각도를 변경하고 가로 진동과 휘어짐이 발생하지 않도록 하면서 회전마찰을 적게하여 주행을 안정하게 하는 가이드 롤러(44)가 제1새들(20)에 일정한 간격을 두고 다수 배열 및 장착되어 있다.
또한, 테이크업 릴 결합축(43)을 일정한 속도로 정방향 회전시켜 카트리지(1)의 그라인딩 테이프(5)를 테이크업 릴(4)에 감아서 주행시키는 제1전동기(45)가 제1새들(20)에 장착되어 있고, 서플라이 릴 결합축(42)을 일정한 속도로 역방향 회전시켜 카트리지(1)의 그라인딩 테이프(5)를 서플라이 릴(3)에 되감는 제2전동기(46)가 제1새들(20)에 장착되어 있다.
특히 서플라이 릴(3)은 제2전동기(46)로 일정한 역회전 토크(torque, 백 텐션)를 가하여 그라인딩 테이프(5)와 핀치 롤러(41)의 밀착도를 유지시킬 수 있다.
여기서 제1전동기(45)와 테이크업 릴 결합축(43)은 전동유닛으로 연결하여 구동시킬 수 있다.
즉, 제1전동기(45)의 작동축과 테이크업 릴 결합축(43)에 장치한 풀리에 벨트를 걸고 전동하는 벨트 전동 방식이나 스프로킷에 체인을 걸고 전동하는 체인 전동 방식 등을 채용할 수 있다.
또한, 제2전동기(46)와 서플라이 릴 결합축(42)은 전동유닛으로 연결하여 구동시킬 수 있다.
즉, 제2전동기(46)의 작동축과 서플라이 릴 결합축(42)에 장치한 풀리에 벨트를 걸고 전동하는 벨트 전동 방식이나 스프로킷에 체인을 걸고 전동하는 체인 전동 방식 등을 채용할 수 있다.
아울러 제1 및 2전동기(45)(46)로는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻으며, 제어부로부터 신호 전류에 의해 시동(구동) 및 운전이 용이하고, 부하에 적합한 기종을 선택하기 쉽고, 소음 및 진동이 작고, 배기공해가 없는 통상의 전동 모터를 채용할 수 있다.
예를 들면, 고정자 권선에 흐르는 교류전류에 의해 발생하는 회전 자기장과 로터부에 발생하는 유도전류와의 상호작용에 의해 생기는 회전력으로 작동하는 인덕션 모터를 채용할 수 있다.
이외에도 제어부의 제어신호에 따른 전압 입력을 회전각으로 바꾸어 정지 및 반전 동작이 신속하게 이루어지는 서보 모터나 일정 각도만큼 회전하는 스테핑 모터를 채용할 수 있고, 모터의 회전수를 감속하여 구동에 필요한 힘으로 출력하도록 조절하는 감속기를 포함하는 기어드 모터를 채용할 수도 있다.
제2새들(50)은 겔 스틱(60)의 승강을 안내하기 위해 본체부(10)의 뒤쪽에 구비되어 있다.
즉, 제2새들(50)은 본체부(10)의 뒤쪽에서 제2리니어 액추에이터(13)의 작동과 제2리니어 가이드(14)의 안내에 따라 안정적으로 승강 작동한다.
겔 스틱(60)은 그라인딩 테이프(5)로 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 제거한 후 잔여물을 제거하기 위해 제2새들(50)에 탑재되어 있다.
즉, 겔 스틱(60)은 새도 마스크의 표면에 남은 잔여물을 정전기 유도 원리로 흡착하듯이 용이하고 말끔하게 제거하기 위해 겔 소재로 이루어져 있다.
비전 카메라 모듈(70)은 하부의 테이블에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 화상을 획득 및 검출하고, 화상처리를 통해 그 획득 및 검출된 화면으로부터 이물질의 존재 여부를 판별하기 위해 본체부(10)의 뒤쪽에 장치되어 있다.
즉, 비전 카메라 모듈(70)은 이미지센서에서 획득한 영상정보를 분석하여 변환하고, 이를 미리 정해진 설정값과 비교하여 이물질이 있는지를 판단할 수 있다.
예를 들어, 비전 카메라 모듈(70)은 오프라인에서 미리 처리한 이물질의 기준 영상과, 카메라로부터 입력된 영상을 대조하는 화상 및 영상처리 알고리즘을 통하여 이물질의 중심점 좌표를 추출하고, 이를 이용하여 이동 위치 표시 및 설정을 위한 레퍼런스 위치를 산출할 수 있다.
변위센서(80)는 하부에서 테이블 위에 얹혀 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질의 위치를 계측하기 위해 본체부(10)의 하부에 구비되어 있다.
여기서 변위센서(80)로는 검출코일에 금속물체가 접근하면 전자유도작용에 의하여 검출코일에 접속된 발진회로의 발진 주파수나 발진 진폭이 변화하면서 스위칭 동작이 이루어지는 고주파 발진형 혹은 도체 전극을 가진 검출부에 피검지 물체가 접근하면 센서 부분의 정전용량이 크게 변화하는 현상을 이용한 정전용량형 혹은 물체가 근접한 것을 비접촉으로 감지하여 그 위치를 검출하는 광섬유 근접센서 등을 채용할 수 있다.
이외에도 변위센서(80)로는 정전식 감응 센서나 광전감지 센서, 도플러 효과 기반 센서 등과 같이 인덕턴스 변화, 전기저항 변화, 발생 기전력 변화를 이용하는 것을 채용할 수 있다.
즉, 변위센서(80)는 그 검출 신호에 따라 제어부가 제1 및 제2리니어 액추에이터(11)(13)의 구동원을 제어하도록 제어 신호를 출력하는 구조를 적용할 수 있다.
제어부는 비전 카메라 모듈(70)의 판독에 따라 겔 스틱(60)이 승강하도록 제어하고, 아울러 변위센서(80)의 계측 신호에 따라 테이블의 위치를 조작하여 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질이 핀치 롤러(41)의 아래에 위치하도록 제어하며, 제1 및 제2리니어 액추에이터(11)(13)와 테이프 드라이브 유닛(40)을 미리 입력된 설정 프로그램에 의해 유기적이고 순차적으로 작동시키는 등 전반적인 작동을 제어한다.
예를 들면, 제어부는 전원 및 동작 제어 등을 위한 스위치 개폐 신호와, 비전 카메라 모듈(70)과 변위센서(80)로부터 검출 신호를 각각 수신받고, 이를 기초로 하여 미리 입력된 설정 마이크로프로세서 혹은 PLC 형태의 프로그램(로직 컴퓨터에 수록된 제어 프로그램)에 따라 제1 및 제2전동기(45)(46)의 회전속도, 제1 및 제2리니어 액추에이터(11)(13)의 신축 조절을 비롯하여 이동 거리, 범위 등 순차적인 작동과 함께 디지털로 표시하는 등 전반적인 가동 및 출력을 제어한다.
여기서 제어부는 제1 및 제2전동기(45)(46)의 회전속도, 제1 및 제2리니어 액추에이터(11)(13)의 승강 작동에 소요되는 시간 등을 종합하여 각 구성요소 간의 작동 간섭이나 충돌없이 유기적으로 번갈아서 원활하게 작동하도록 설정 및 제어할 수도 있다. 이와 같은 작동 및 연동관계는 전기적인 시퀀스에 의해 간단하게 응용 및 제어할 수 있는 것이므로, 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치의 작용 및 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 별도의 테이블 위에 올려놓인 새도 마스크가 X축 방향으로 이동하면, 별도의 광학 시스템(카메라)이 CCD/CMOS 이미지 센서를 통해 새도 마스크를 촬영하여 얻은 영상의 대비를 분석하여 그 표면에 달라붙은 이물질의 위치를 자동으로 검출하고, 이를 제어부로 전송한다.
계속해서, 테이블이 이동하여 변위센서(80)의 하부를 통과할 때 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질의 위치가 변위센서(80)의 검출 영역에 놓이면, 변위센서(80)는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질의 위치를 계측한 후, 제어부로 계측 신호를 전송하고, 이에 제어부는 변위센서(80)의 계측 신호에 따라 본체부(10)를 트랜스퍼로부터 Y축 방향으로 이동시켜 위치를 조작하여 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질이 핀치 롤러(41)의 아래에 위치하도록 제어한다.
이 상태에서 제어부는 제1리니어 액추에이터(11)를 제어하여 카트리지(1)가 장착된 카트리지 홀더(30)와 테이프 드라이브 유닛(40)이 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 연마하여 제거할 수 있도록 제1새들(20)을 하강시킨 후, 테이프 드라이브 유닛(40)를 구동시킨다.
이 과정에서 제2전동기(46)로 서플라이 릴(3)에 일정한 역회전 토크(torque, 백 텐션)를 가함으로써 그라인딩 테이프(5)와 핀치 롤러(41)의 밀착도를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
이후, 테이블이 계속해서 이동하게 되면 비전 카메라 모듈(70)이 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 화상을 검출하고, 검출된 화면으로부터 이물질의 존재 여부를 판별하여 제어부로 전송하고, 제어부는 잔여물이 존재하면, 트랜스퍼를 통한 본체부(10)의 이송과 함께 제2리니어 액추에이터(13)를 제어하여 겔 스틱(60)이 새도 마스크의 표면에 남은 잔상이나 잔여물을 제거할 수 있도록 제2새들(50)을 하강시켜 잔여물을 제거하게 된다.
이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치는 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 1차로 카트리지 홀더(30)에 장착된 채 테이프 드라이브 유닛(40)의 구동에 의해 주행하는 카트리지(1)의 그라인딩 테이프(5)로 연마하여 제거한 후, 2차로 미제거된 그 주변의 잔여물은 겔 스틱(60)으로 제거할 수 있다.
따라서 새도 마스크의 타공 주변 손상 없이 파티클 등의 미세한 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예(embodiment) 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 새도 마스크 뿐만 아니라 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.
10: 본체부 11: 제1리니어 액추에이터
12: 제1리니어 가이드 13: 제2리니어 액추에이터
14: 제2리니어 가이드 20: 제1새들
30: 카트리지 홀더 31: 안착부
32: 커버부 40: 테이프 드라이브 유닛
41: 핀치 롤러 42: 서플라이 릴 결합축
43: 테이크업 릴 결합축 44: 가이드 롤러
45: 제1전동기 46: 제2전동기
50: 제2새들 60: 겔 스틱
70: 비전 카메라 모듈 80: 변위센서
12: 제1리니어 가이드 13: 제2리니어 액추에이터
14: 제2리니어 가이드 20: 제1새들
30: 카트리지 홀더 31: 안착부
32: 커버부 40: 테이프 드라이브 유닛
41: 핀치 롤러 42: 서플라이 릴 결합축
43: 테이크업 릴 결합축 44: 가이드 롤러
45: 제1전동기 46: 제2전동기
50: 제2새들 60: 겔 스틱
70: 비전 카메라 모듈 80: 변위센서
Claims (5)
- 지면에 세워지는 바디에 대해 Y축 방향으로 왕복 이동가능하도록 설치되는 트랜스퍼에 결합되어 X축 방향으로 이동하는 테이블 상의 새도 마스크에 붙은 이물질을 제거하는 새도 마스크 표면 이물질 제거장치에 있어서,
앞쪽에 제1리니어 액추에이터(11)와 제1리니어 가이드(12)가 장치되고, 뒤쪽에 제2리니어 액추에이터(13)와 제2리니어 가이드(14)가 장치된 본체부(10);
상기 본체부(10)의 앞쪽에 구비되고, 상기 제1리니어 액추에이터(11)의 작동과 상기 제1리니어 가이드(12)의 안내에 따라 승강하는 제1새들(20);
상기 제1새들(20)에 탑재되고, 케이스(2) 속 서플라이 릴(3)과 테이크업 릴(4)에 그라인딩 테이프(5)가 감겨져 있는 카트리지(1)를 장착하기 위한 카트리지 홀더(30);
상기 제1새들(20)에 탑재되고, 상기 카트리지 홀더(30)에 장착된 상기 카트리지(1)의 테이크업 릴(4)을 일정한 속도로 회전시켜 상기 그라인딩 테이프(5)를 주행시키고, 하부의 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 상기 그라인딩 테이프(5)로 연마하여 제거하기 위해 그 이물질이 있는 부분에 상기 그라인딩 테이프(5)가 접촉되도록 눌러주는 핀치 롤러(41)가 구비된 테이프 드라이브 유닛(40);
상기 본체부(10)의 뒤쪽에 구비되고, 상기 제2리니어 액추에이터(13)의 작동과 상기 제2리니어 가이드(14)의 안내에 따라 승강하는 제2새들(50);
상기 제2새들(50)에 탑재되고, 상기 그라인딩 테이프(5)로 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질을 제거한 후 잔여물을 제거하는 겔 스틱(60);
상기 본체부(10)의 뒤쪽에 장치되고, 하부의 테이블 위에 얹혀서 이동하는 새도 마스크의 화상을 검출하고, 검출된 화면으로부터 이물질의 존재 여부를 판별하는 비전 카메라 모듈(70); 및
상기 본체부(10)의 하부에 구비되고, 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질의 위치를 계측하는 변위센서(80);
를 포함하는, 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 비전 카메라 모듈(70)의 판독에 따라 상기 겔 스틱(60)이 승강하도록 제어하고, 상기 변위센서(80)의 계측 신호에 따라 상기 테이블의 위치를 조작하여 새도 마스크의 표면에 달라붙은 이물질이 상기 핀치 롤러(41)의 아래에 위치하도록 제어하며, 상기 제1 및 제2리니어 액추에이터(11)(13), 상기 테이프 드라이브 유닛(40)의 전반적인 작동을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는, 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 카트리지 홀더(30)는,
상기 카트리지(1)가 삽입 안착되는 안착부(31); 및
상기 안착부(31)를 개폐하기 위해 한쪽이 상기 제1새들(20)에 힌지 이음으로 부착되고, 상기 카트리지(1)가 상기 안착부(31)에서 빠지지 않도록 고정하는 커버부(32);
를 포함하는, 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 테이프 드라이브 유닛(40)은,
상기 카트리지 홀더(30)에 장착된 상기 카트리지(1)의 서플라이 릴(3)에 삽입 결합되는 서플라이 릴 결합축(42);
상기 카트리지 홀더(30)에 장착된 상기 카트리지(1)의 테이크업 릴(4)에 삽입 결합되는 테이크업 릴 결합축(43);
상기 카트리지 홀더(30)와 상기 핀치 롤러(41) 사이에 구비되고, 상기 그라인딩 테이프(5)의 주행 각도를 변경하고 가로 진동과 휘어짐이 발생하지 않도록 하면서 회전마찰을 적게하여 주행을 안정하게 하는 다수의 가이드 롤러(44);
상기 테이크업 릴 결합축(43)을 일정한 속도로 정방향 회전시켜 상기 카트리지(1)의 그라인딩 테이프(5)를 테이크업 릴(4)에 감아서 주행시키는 제1전동기(45); 및
상기 서플라이 릴 결합축(42)을 일정한 속도로 역방향 회전시켜 상기 카트리지(1)의 그라인딩 테이프(5)를 상기 서플라이 릴(3)에 되감는 제2전동기(46);
를 포함하는, 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치.
- 제4항에 있어서,
상기 서플라이 릴(3)은 상기 제2전동기(46)로 일정한 역회전 토크(torque, 백 텐션)를 가하여 상기 그라인딩 테이프(5)와 상기 핀치 롤러(41)의 밀착도를 유지시키는, 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치.
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| KR1020200083540A KR102171068B1 (ko) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | 새도 마스크의 표면 이물질 제거장치 |
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