KR102302617B1 - 3d micro structures fabricating system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 위에 마스크가 적층된 노광대상물에 노광용 자외선을 조사하여 마이크로 구조물을 형성하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광용 자외선을 조사하는 LED 렌즈들이 구비된 한 쌍의 노광모듈이 좌우 수평방향으로 자전 또는 공전 가능하게 결합되고, 노광대상물이 장착된 기판 스테이지가 전후 이동과 전후 각도 변경 및 좌우 수평 회전이 가능하게 결합되어, 자외선이 조사되는 방향을 입체적으로 변경함으로써 고(高) 종횡비(縱橫比) 형태의 필러(Pillar) 및 3D 구조물을 형성하며, 또한 노광대상물에 대한 다층 노광을 통해 여러 층이 조합된 다양한 형태의 3D 구조물도 성형할 수 있고, 작게는 대략 1㎛ 범위 내의 미세 성형도 가능한 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D microstructure manufacturing system that forms a microstructure by irradiating an exposure target with a mask laminated on a substrate, and more particularly, a pair of exposure modules provided with LED lenses irradiating UV for exposure The substrate stage on which the exposure object is mounted is coupled so as to be able to rotate or revolve in the horizontal direction in the left and right directions, and the substrate stage on which the exposure object is mounted is coupled so as to be able to move back and forth, change the front and back angle, and rotate left and right horizontally. ) Forms pillars and 3D structures in the form of an aspect ratio It relates to a 3D microstructure fabrication system capable of micro-molding in the interior.
Description
본 발명은 기판 위에 마스크가 적층된 노광대상물에 노광용 자외선을 조사하여 마이크로 구조물을 형성하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광용 자외선을 조사하는 LED 렌즈들이 구비된 한 쌍의 노광모듈이 좌우 수평방향으로 자전 또는 공전 가능하게 결합되고, 노광대상물이 장착된 기판 스테이지가 전후 이동과 전후 각도 변경 및 좌우 수평 회전이 가능하게 결합되어, 자외선이 조사되는 방향을 입체적으로 변경함으로써 고(高) 종횡비(縱橫比) 형태의 필러(Pillar) 및 3D 구조물을 형성하며, 또한 노광대상물에 대한 다층 노광을 통해 여러 층이 조합된 다양한 형태의 3D 구조물도 성형할 수 있고, 작게는 대략 1㎛ 범위 내의 미세 성형도 가능한 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D microstructure manufacturing system that forms a microstructure by irradiating an exposure target with a mask laminated on a substrate, and more particularly, a pair of exposure modules provided with LED lenses irradiating UV for exposure The substrate stage on which the exposure object is mounted is coupled so as to be able to rotate or revolve in the horizontal direction in the left and right directions, and the substrate stage on which the exposure object is mounted is coupled so as to be able to move back and forth, change the front and back angle, and rotate left and right horizontally. ) Forms pillars and 3D structures in the form of aspect ratios, and can also form various types of 3D structures in which multiple layers are combined through multi-layer exposure of an object to be exposed, as small as about 1 μm It relates to a 3D microstructure fabrication system capable of micro-molding in the interior.
일반적으로 노광 장치라 함은 평판 디스플레이 및 인쇄 회로기판의 기술 분야에 사용된다.In general, the exposure apparatus is used in the technical field of flat panel displays and printed circuit boards.
구체적으로 노광 장치는 글라스 기판 또는 인쇄 회로기판 상에 전극 또는 도트 등과 같은 여러 개의 동일 또는 상이한 마이크로 구조물(패턴 등)을 형성하거나 인쇄 회로기판 상의 회로를 구성하는 패턴들을 형성하는데 사용된다.Specifically, the exposure apparatus is used to form several identical or different microstructures (patterns, etc.) such as electrodes or dots on a glass substrate or a printed circuit board, or to form patterns constituting a circuit on a printed circuit board.
이러한 노광 장치를 이용한 노광 방법은 일반적으로 포토레지스트(photoresist: PR)액 또는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 페이스트(paste)와 같은 잉크를 도포 내지 코팅하는 단계, 코팅된 잉크 상에 패턴 마스크를 통해 노광 장치의 광원으로부터 조사된 광선을 투과시키는 단계 및 에칭과 세정 단계를 사용하는 노광 방법에 의해 형성된다.The exposure method using such an exposure apparatus generally comprises the steps of applying or coating an ink such as a photoresist (PR) liquid or a metal paste such as copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), etc.; It is formed by an exposure method using a step of transmitting a light beam irradiated from a light source of an exposure apparatus through a pattern mask on the coated ink, and etching and cleaning steps.
인쇄 회로기판의 패턴 성형용 노광 장치는 공개특허 제10-2011-0058501호, 공개특허 제10-2013-0092224호, 공개특허 제10-2014-0058135호, 공개특허 제10-2011-0074623호 등에서 확인할 수 있는 바와 같이,The exposure apparatus for pattern molding of a printed circuit board is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-0058501, Patent Publication No. 10-2013-0092224, Patent Publication No. 10-2014-0058135, Patent Publication No. 10-2011-0074623, etc. As can be seen,
기판 및 마스크가 정렬되어 안착된 기판 스테이지 및 노광용 광선을 조사하는 노광모듈이 상하 고정 배열되어, 노광대상물에 노광용 광선을 조사하여 마이크로 구조물을 형성하는데,A substrate stage on which a substrate and a mask are aligned and seated and an exposure module irradiating light for exposure are arranged vertically and fixedly to form a microstructure by irradiating light for exposure to an object to be exposed,
종래의 노광 장치는 광선의 조사 각도 내지 방향 및 광선을 조사받는 기판의 방향이 상하로 일정하게 고정되어 있어, 패턴, 특히 미세 패턴을 다양한 모양으로 다층 성형하지 못해, 노광 장치를 사용해 생산될 수 있는 인쇄 회로기판의 종류나 수가 한정적일 수밖에 없는 단점이 있다.In the conventional exposure apparatus, the irradiation angle or direction of the light beam and the direction of the substrate to which the light beam is irradiated are fixed vertically, so it is impossible to multi-layer mold the pattern, particularly the fine pattern, into various shapes, which can be produced using the exposure apparatus. There is a disadvantage in that the type and number of printed circuit boards are limited.
즉, 인쇄 회로기판의 노광 방법은 PR액의 종류에 따라, That is, the exposure method of the printed circuit board depends on the type of PR liquid,
노광 후에 진행되는 현상 단계에서 노광 시 광선이 조사된 부위가 제거되어 광선이 조사된 부위를 제외한 나머지 부위가 경화되면서 패턴이 성형되거나,In the developing stage after exposure, the area irradiated with light is removed during exposure, and the pattern is formed as the remaining areas except for the area irradiated with light are cured,
또는 노광 후에 진행되는 현상 단계에서 노광 시 광선이 조사된 부위가 경화되면서 광선이 조사된 부위를 제외한 나머지 부위가 제거되어 패턴의 성형이 이루어지는데, Alternatively, in the developing step after exposure, the area irradiated with light is cured during exposure, and the remaining areas except for the area irradiated with light are removed to form a pattern.
이때 광선이 조사되는 방향 및 광선을 조사받는 기판의 방향이 기판의 평면에 대한 수직방향으로만 형성되기 때문에, 미세 패턴 및 다층 패턴의 성형에 부적합할 뿐만 아니라, 다층 패턴을 형성하는 필러의 모양 및 3D 패턴을 다양한 형태로 입체적으로 구현하지 못해, 노광 장치의 사용에 제한이 따르는 문제점이 있다. At this time, since the direction to which the light is irradiated and the direction of the substrate to which the light is irradiated are formed only in a direction perpendicular to the plane of the substrate, it is not suitable for forming fine patterns and multi-layer patterns, as well as the shape of the filler forming the multi-layer pattern and Since the 3D pattern cannot be three-dimensionally implemented in various forms, there is a problem in that the use of the exposure apparatus is limited.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems,
노광용 자외선을 조사하는 LED 렌즈들이 구비된 한 쌍의 노광모듈이 좌우 수평방향으로 자전 또는 공전 가능하게 결합되고, 노광대상물이 장착된 기판 스테이지가 전후 이동과 전후 각도 변경 및 좌우 수평 회전이 가능하게 결합되어, 자외선이 조사되는 방향을 입체적으로 변경함으로써 고(高) 종횡비(縱橫比)의 필러 구조를 형성하거나, 3D 구조물을 형성할 수 있으며, 또한 마스크 정렬 기능(마스크 얼라이너)을 적용하여 다층 노광을 실시할 수 있는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. A pair of exposure modules equipped with LED lenses irradiating ultraviolet rays for exposure are coupled to be able to rotate or revolve in the left and right horizontal directions, and the substrate stage equipped with the exposure object is coupled to enable forward and backward movement, change of front and rear angle, and horizontal rotation By three-dimensionally changing the direction in which the ultraviolet rays are irradiated, it is possible to form a filler structure with a high aspect ratio or to form a 3D structure, and also apply a mask alignment function (mask aligner) for multi-layer exposure An object of the present invention is to provide a 3D microstructure fabrication system capable of carrying out
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템은,In order to achieve the above object, the 3D microstructure manufacturing system according to the present invention,
기판 위에 마스크가 적층된 노광대상물에 노광용 자외선을 조사하여 마이크로 구조물을 형성하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에 있어서,In the 3D microstructure manufacturing system for forming a microstructure by irradiating an exposure target with a mask stacked on a substrate with ultraviolet rays for exposure,
베드에서 좌우로 이동 가능하게 설치되는 무빙 베이스, 상기 무빙 베이스에서 전후로 이동 가능하게 결합된 한 쌍의 제1 이동프레임, 상기 한 쌍의 제1 이동프레임 상단을 연결하며 전후로 회전하여 각도 변경이 가능하게 결합된 기울임프레임, 상기 기울임프레임의 상면에서 좌우로 수평 회전이 가능하게 결합된 회전판, 상기 회전판의 상면에 구비되고 노광대상물이 고정되는 안착블록으로 구성된 기울임 스테이지;A moving base installed so as to be movable from side to side on the bed, a pair of first moving frames coupled to be movable back and forth from the moving base, and the upper end of the pair of first moving frames are connected and rotated back and forth to change the angle a tilting stage comprising a combined tilting frame, a rotary plate coupled to be horizontally rotatable from side to side on the upper surface of the tilting frame, and a seating block provided on the upper surface of the rotary plate and to which an exposure object is fixed;
상기 베드의 일측 상부에 설치되는 제1 가이드프레임, 상기 제1 가이드프레임을 따라 상하로 승하강 가능하게 결합된 제1 승강프레임, 상기 제1 승강프레임의 전면에서 중심 축선을 기준으로 수평하게 자전하거나 또는 가상의 축선을 기준으로 수평하게 공전하도록 결합되고 하면에 패턴 형성을 위한 다수개의 노광용 UV LED 램프가 구비된 노광모듈로 구성된 한 쌍의 노광유닛; 및A first guide frame installed on one side of the upper part of the bed, a first lifting frame coupled to be able to move up and down along the first guide frame, rotate horizontally based on a central axis in the front of the first lifting frame, or or a pair of exposure units comprising an exposure module coupled to revolve horizontally based on an imaginary axis and provided with a plurality of UV LED lamps for exposure on a lower surface for pattern formation; and
상기 베드의 타측 상부에 설치되며, 기판 위에 적층되는 마스크의 정렬 여부를 육안으로 확인하게 하는 촬상수단을 구비한 정렬유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.and an alignment unit installed on the upper side of the other side of the bed and having an imaging means for visually confirming whether the mask stacked on the substrate is aligned.
그리고 본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템은,And the 3D microstructure manufacturing system according to the present invention,
상기 정렬유닛의 후방측에 구비된 고정판, 상기 고정판에 대하여 좌우로 위치 조절이 가능하게 결합된 제1 이동블록, 상기 제1 이동블록에 대하여 전후로 위치 조절이 가능하게 결합된 제2 이동블록, 상기 제2 이동블록에 대하여 상하 높이 조절이 가능하게 결합된 승강블록, 상기 승강블록에서 상기 안착블록을 향해 전후진 가능하게 결합되며 마스크가 안치되는 탈착부를 구비한 로딩 프레임으로 구성된 마스크 로딩유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A fixed plate provided on the rear side of the alignment unit, a first moving block coupled to be able to adjust the position left and right with respect to the fixed plate, a second moving block coupled to be able to adjust the position back and forth with respect to the first moving block, the A mask loading unit composed of a lifting block coupled to enable vertical height adjustment with respect to the second moving block, a loading frame coupled to and from the lifting block to move forward and backward toward the seating block, and a loading frame having a detachable part on which a mask is placed; more characterized by including.
나아가 본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에서,Furthermore, in the 3D microstructure manufacturing system according to the present invention,
상기 안착블록은 기판을 진공 흡착하여 고정시키는 흡착공과, 기판이의 마스크를 고정시키는 지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.The seating block is characterized in that it comprises a suction hole for fixing the substrate by vacuum adsorption, and a jig for fixing the mask of the substrate.
또한 본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템은,In addition, the 3D microstructure manufacturing system according to the present invention,
상기 노광유닛의 UV LED 램프들을 각각 개별 제어하여, 램프별 점등 유무, 램프별 색상, 램프별 밝기 중 하나 이상을 조합하여 램프별 개별 제어를 가능하게 하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Control means for individually controlling each of the UV LED lamps of the exposure unit, combining one or more of the presence or absence of lighting for each lamp, color for each lamp, and brightness for each lamp, further comprising a control means for enabling individual control for each lamp.
본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템은,3D microstructure manufacturing system according to the present invention,
광선의 조사 방향 및 광선을 조사받는 방향을 입체적으로 다변화시킴과 동시에, 서로 다른 대역의 파장을 갖는 노광용 자외선을 조사할 수 있어, 3D 구조물을 형성하거나, 마스크 정렬 기능(마스크 얼라이너)을 통하여 다층 회로 패턴을 형성하는 필러를 고(高) 종횡비(縱橫比)를 가지면서 다층 노광을 통한 다양한 형태로 3D 성형할 수 있고,It is possible to three-dimensionally diversify the irradiating direction of light and the direction in which light is irradiated, and at the same time, it is possible to irradiate ultraviolet rays for exposure having wavelengths of different bands to form a 3D structure, or to form a multilayered mask through a mask alignment function (mask aligner). The filler forming the circuit pattern can be 3D molded into various shapes through multi-layer exposure while having a high aspect ratio,
필러의 3D 성형을 통해 종래의 노광 장치로 구현하지 못한 30~50㎛ 범위 내의 미세 필러의 성형이 가능하고,Through 3D molding of the filler, it is possible to form a fine filler within the range of 30-50 μm, which cannot be realized with a conventional exposure apparatus,
기판과 마스크의 정렬 정확도를 높임과 동시에, 마스크의 전후좌우 위치 및 높이를 미세하게 조정하여 기판과 마스크를 정확하게 정렬함으로써 불량률을 줄일 수 있음은 물론, 하나의 노광 장치로 마스크를 교체하여 필러의 다층 성형을 가능하게 하고,While improving the alignment accuracy between the substrate and the mask, it is possible to reduce the defect rate by precisely aligning the substrate and the mask by finely adjusting the front, rear, left, right, and left positions and heights of the mask. make molding possible,
미세 패턴의 필러를 다양한 모양으로 일정하게 성형하여, 인쇄 회로기판의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.There is an effect that the quality and productivity of the printed circuit board can be improved by uniformly molding the fine-patterned filler into various shapes.
도 1a, 도 1b는 본 발명의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 기울임 스테이지의 사시도.
도 3은 본 발명에 다른 노광유닛의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 정렬유닛의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 마스크 로딩유닛의 사시도.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 작동별 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 노광유닛의 램프 배열 예시도.
도 8은 본 발명으로 성형된 마이크로 구조물의 확대 사진도.1A and 1B are perspective views of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the tilting stage according to the present invention.
3 is a perspective view of an exposure unit according to the present invention;
4 is a perspective view of an alignment unit according to the present invention.
5 is a perspective view of a mask loading unit according to the present invention.
6A to 6D are front views by operation of the present invention.
7 is an exemplary view of the lamp arrangement of the exposure unit according to the present invention.
8 is an enlarged photograph of a microstructure molded by the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is intended to be described in detail in the text of the embodiment (態樣, aspect) (or embodiments) can be applied to various changes and can have various forms. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.In each drawing, the same reference numerals, particularly the tens and one digit, or the same tens, one, and alphabetic reference numerals indicate members having the same or similar functions, and unless otherwise specified, each The member indicated by the reference sign may be understood as a member conforming to these standards.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.In addition, in each drawing, components are expressed in exaggeratedly large (or thick) or small (or thin) in size or thickness in consideration of convenience of understanding, or simplified, but the protection scope of the present invention is limited by this. it shouldn't be
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is only used to describe a specific embodiment (aspect, aspect, aspect) (or embodiment), and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
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. In the present application, terms such as comprises or consists of are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.~1~, ~2~, etc. described in the present specification will be referred to only to distinguish that they are different components, and are not limited to the order of manufacture, and their names in the detailed description and claims of the invention are may not match.
본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 2를 참고하여 특정하면, 울임 스테이지(20)가 배치된 방향을 정면으로 하고 정면을 바라보는 방향을 기준으로 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.In describing the 3D microstructure manufacturing system according to the present invention, when specifying an approximate direction reference that is not strict for convenience with reference to 2, the direction in which the Ulim
또한 본 명세서에서 가이드레일(12)의 길이방향인 좌우 수평방향을 X축, 레일부와 수평하게 직교되는 방향인 전후 수평방향을 Y축, 상하 수직방향을 Z축으로 특정하여 설명한다.Further, in the present specification, the left and right horizontal direction, which is the longitudinal direction of the
이하에서는 본 발명에 따른 3D 마이크로 구조물 제작 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a 3D microstructure manufacturing system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 기판 위에 마스크가 적층된 노광대상물에 노광용 자외선을 조사하여 마이크로 구조물을 형성하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템에 관한 것으로, 도 1a 내지 6d에 도시된 바와 같이, 크게 본체(10), 기울임 스테이지(20), 노광유닛(30), 정렬유닛(40), 마스크 로딩유닛(50), 제어수단을 포함한다.The present invention relates to a 3D microstructure manufacturing system for forming a microstructure by irradiating an exposure target with a mask laminated on a substrate to form a microstructure. 20), an
본 발명에 의해 성형되는 마이크로 구조물이란, 필러나 특정 모양의 2D 및 3D 구조물 등이 일정한 패턴을 갖도록 형성되는 것으로, 그 모양에 제한이 없다.The microstructure molded by the present invention is formed to have a certain pattern in which a filler or a 2D or 3D structure of a specific shape is formed, and there is no limitation in the shape thereof.
상기 본체(10)는 베드(11)와, 상기 베드(11)의 상면에서 좌우 수평방향으로 형성된 가이드레일(12)을 포함하며, 베드(11)의 일측에 노광 작업이 이루어지는 함체가 구비되고, 베드(11)의 타측에 정렬유닛(40)과 마스크 로딩유닛(50)이 설치되는 프레임 구조물이 구비되어 있다.The
그리고 상기 베드(11)의 가이드레일(12)에 상기 기울임 스테이지(20)가 슬라이딩 결합되어 구비되고, 함체 내부에 한 쌍의 노광모듈(33A)(33B)을 구비한 노광유닛(30)이 내장되며, 함체의 타측면이 개구되어, 기울임 스테이지(20)가 가이드레일(12)을 따라 정렬유닛(40)과 노광유닛(30) 사이를 X축 방향으로 좌우 이동한다.And the
상기 기울임 스테이지(20)는 상기 베드(11)에서 좌우로 이동 가능하게 결합된 무빙 베이스(21), 상기 무빙 베이스(21)에서 전후로 이동 가능하게 결합된 한 쌍의 제1 이동프레임(22), 상기 한 쌍의 제1 이동프레임(22) 상단을 연결하며 전후로 회전하여 각도 변경이 가능하게 결합된 기울임프레임(23), 상기 기울임프레임(23)의 상면에서 좌우로 수평 회전이 가능하게 결합된 회전판(25), 상기 회전판(25)의 상면에 구비되고 노광대상물이 고정되는 안착블록(27)으로 구성된다.The
상기 무빙 베이스(21)는 상기 가이드레일(12)에 슬라이딩 결합되어 기울임 스테이지(20)를 좌우 X축 방향으로 이동시킨다.The moving
상기 제1 이동프레임(22)은 무빙 베이스(21)의 양 측부에 각각 수직방향으로 입설되어 있으며, 각 제1 이동프레임(22)의 하측단을 연결하는 연결프레임이 무빙 베이스(21) 내에서 Y축 방향으로 이동 가능하게 슬라이딩 결합되고, 이러한 제1 이동프레임(22)은 무빙 베이스(21)에 내장된 제1 모터(미도시)로부터 동력을 전달받아 전후로 왕복하여 이동 가능하다.The first moving
상기 기울임프레임(23)은 양단이 각각 양측의 제1 이동프레임(22)의 상측단에 힌지 결합되며, 일측(도면 상 우측) 제1 이동프레임(22)에 설치된 제2 모터(24)로부터 동력을 전달받아 X축을 축으로 왕복하여 전후 회전(기울임)하면서 각도 변경이 가능하다.Both ends of the tilting
상기 회전판(25)은 상기 기울임프레임(23)의 상면에 축설되어 Z축을 축으로 좌우 수평 회전하게 결합되며, 이러한 회전판(25)은 상기 기울임프레임(23) 하면에 설치된 제3 모터(26)로부터 동력을 전달받아 일방향(또는 양방향)으로 좌우 회전이 가능하다.The rotating
상기 안착블록(27)은 상기 회전판(25)의 상면 중앙에 결합되어 있으며, 진공 흡착하여 고정시키는 흡착홈(27a)과, 기판 위의 마스크를 고정시키는 지그부(27A)를 포함한다. The
이러한 안착블록(27)은 흡착홈(27a)으로 실리콘이나 유리 등의 소재로 제작된 기판을 진공 흡착하여 고정한 상태에서, 마스크 정렬유닛(40) 및 마스크 로딩유닛(50)에 의해 기판 위에 마스크가 정렬되면 지그부(27A)를 통해 마스크가 기판 위에 고정되어 안착된다.In this
상기 노광유닛(30)은 상기 베드(11)의 일측 상부에 설치되는 제1 가이드프레임(31), 상기 제1 가이드프레임(31)을 따라 상하로 승하강 가능하게 결합된 제1 승강프레임(32), 상기 제1 승강프레임(32)의 전면에서 중심 축선을 기준으로 수평하게 자전하거나 또는 가상의 축선을 기준으로 수평하게 공전하도록 결합되고 하면에 패턴 형성을 위한 다수개의 노광용 UV LED 램프가 구비된 한 쌍의 노광모듈(33A)(33B)로 구성된다.The
상기 제1 승강프레임(32)은 제1 가이드프레임(31)의 후면에 설치된 제4 모터(미도시)로부터 동력을 전달받아 제1 가이드프레임(31)의 길이방향인 Z축 방향으로 상하 이동 가능하다.The
상기 노광모듈(33A)(33B)은 상기 제1 승강프레임(32)의 전면에 고정, 결합된 고정판(35) 하부에 구비되며, 하면에 구비된 다수개의 노광용 UV LED 램프를 통해 기울임 스테이지(20)에 고정된 노광대상물에 노광용 자외선을 조사한다.The
이때 상기 노광모듈(33A)(33B)은 단파장의 노광용 자외선을 조사하는 것으로, 각 노광모듈(33A)(33B)에서 조사되는 노광용 자외선의 파장이 서로 다르게 세팅된다.In this case, the
예를 들어 제1 노광모듈(33A)은 405nm 대역의 노광용 자외선을 조사하고, 제2 노광모듈(33B)은 365nm 대역의 노광용 자외선을 조사할 수 있다.For example, the
아울러 각 노광모듈(33A)(33B)에 구비된 LED 램프는 서로 다른 파장의 노광용 자외선을 조사하면서 램프들의 배치 형태가 달라지는 것도 가능하다.In addition, the arrangement of the lamps may be changed while the LED lamps provided in each of the
도 7에는 상기 노광모듈(33A)(33B)의 LED 램프가 가로*세로 20*20으로, 총 400개의 램프가 배열된 실시예가 대표적으로 도시되어 있는데,7 shows an embodiment in which the LED lamps of the
예를 들어 도 7의 [A]와 같이, 제1 노광모듈(33A)에 405nm 대역의 램프(이하 제1 램프)들만이 구비되면서, 제2 노광모듈(33B)에 365nm 대역의 램프(이하 제2 램프)들만 구비될 수도 있고,For example, as shown in [A] of FIG. 7 , only the lamps of the 405 nm band (hereinafter, referred to as first lamps) are provided in the
또는 도 7의 [B]와 같이, 제1 노광모듈(33A)에는 제1 램프와 제2 램프가 서로 지그재그 형태로 교차 배열되면서, 제2 노광모듈(33B)에는 n열에 제1 램프(또는 제2 램프)들이 n+1열에 제2 램프(또는 제1 램프)들이 각각 일렬로 배열되어 각 열별로 서로 다른 램프들이 교차 배열되는 등,Alternatively, as shown in [B] of FIG. 7 , the first lamp and the second lamp are cross-arranged in a zigzag form in the
한 쌍의 노광모듈(33A)(33B)로 조사되는 노광용 자외선의 파장 및 파장별 램프 배치를 서로 다르게 함으로써, 다양한 패턴의 성형을 가능하게 할 수 있다.By differentiating the wavelength of the ultraviolet light for exposure irradiated by the pair of
또한 도 7의 [C]와 같이, 각 열(또는 행)의 램프들 개수가 서로 다르게 형성되어 램프들이 정사각형으로 배열되지 않아도 무방하다.Also, as shown in [C] of FIG. 7 , since the number of lamps in each column (or row) is formed differently, the lamps may not be arranged in a square shape.
다만 이러한 램프들의 종류나 개수 내지 배열 형태 등은 본 명세서에 한정되지 않고, 노광대상물의 사양에 따라 변경될 수 있다.However, the type, number, or arrangement of the lamps is not limited to the present specification and may be changed according to the specifications of the object to be exposed.
한편 각 노광모듈(33A)(33B)은 각 제1 승강프레임(32)의 전면에 설치된 제5 모터(34)로부터 동력을 전달받아 일방향으로 자전 또는 공전한다.Meanwhile, each of the
먼저 도면에 도시되지 않았으나 상기 노광모듈(33A)(33B)은 상기 고정판(35)의 중앙에 회전축으로 축설되어 제5 모터(34)와 회전축이 기어 뭉치나 벨트 구조 등으로 연결되어 노광모듈(33A)(33B)의 중심축인 회전축을 축으로 일방향 회전하여 자전 운동을 할 수 있다.First, although not shown in the drawings, the
이어서 도 4의 원내 사시도를 참고하여 상기 노광모듈(33A)(33B)의 공전 작동을 설명하면,Next, the idle operation of the
구체적으로, 상기 노광유닛(30)은 상기 고정판(35)의 상면에서 좌우 수평방향으로 왕복하여 이동 가능하게 결합된 제1 동작판(36), 상기 제1 동작판(36)의 상면에서 전후 수평방향으로 왕복하여 이동 가능하게 결합된 제2 동작판(37)을 포함하고,Specifically, the
상기 노광모듈(33A)(33B)은 상기 고정판(35)의 하부에서 상기 제1 동작판(36)에 고정축으로 연결되어 제1 동작판(36)과 함께 이동 가능하게 결합되며,The exposure modules (33A, 33B) are connected to the first operating plate (36) by a fixed shaft at the lower part of the fixing plate (35) and are movably coupled together with the first operating plate (36),
상기 제2 동작판(37)은 후단측에 상기 제5 모터(34)의 구동축(34a)이 중심에서 벗어난 위치에 결합된 편심캠(38)을 포함한다.The
따라서 제5 모터(34)가 작동하면서 고정된 구동축(34a)의 회전에 의해 편심캠(38)이 구동축(34a)을 축으로 공전하여 회전하고,Therefore, the
이러한 편심캠(38)의 회전은 제2 동작판(37)을 Y축 방향으로 왕복 이동시킴과 동시에 제1 동작판(36)을 X축 방향으로 왕복 이동시켜,The rotation of the
제1, 제2 동작판(36)(37)의 반복되는 왕복 이동의 조합으로 제1 동작판(36)에 연결된 노광모듈(33A)(33B)이 고정축의 원운동 중심인 가상의 축선을 축으로 일방향 회전하여 공전 운동을 할 수 있다.The
다음으로, 상기 정렬유닛(40)은 상기 베드(11)의 타측 상부에 설치되며, 기판 위에 적층되는 마스크의 정렬 유부를 육안으로 확인하게 하는 촬상수단(42)을 구비한다.Next, the
상기 촬상수단(42)은 촬영되는 영상물(사진 포함)을 일정 배율 이상으로 확대하여 보여줄 수 있는 것으로써, 현미경이나 카메라 등이 사용될 수 있으며, 본 명세서의 도면에서는 현미경이 대표적으로 도시되어 있다.The imaging means 42 can enlarge and show a photographed image (including a photograph) by a certain magnification or more, and a microscope or a camera may be used, and in the drawings of the present specification, a microscope is shown as a representative.
구체적으로, 상기 정렬유닛(40)은 프레임 구조물의 전면에 결합된 제2 가이드프레임(47), 상기 제2 가이드프레임(47)을 따라 상하로 승하강 가능하게 결합되고 전면에 상기 촬상수단(42)이 결합되어 있는 제2 승강프레임(41)을 포함한다.Specifically, the
상기 제2 가이드프레임(47)은 프레임 구조물의 제2 이동 플레이트(46) 전단에 결합되어, 프레임 구조물의 각 플레이트(44)(45)(46)가 X축, Y축, Z축 방향으로 이동함에 따라 제2 이동프레임(41), 즉 촬상수단(42)의 전후좌우 위치 및 상하 높이가 변경된다.The
이를 위해, 상기 베드(11)의 타측 상부에는 고정 플레이트(14)가 수평하게 설치되고,To this end, the fixing
상기 정렬유닛(40)은 제6 모터 또는 에어실리더(43)로부터 동력을 전달받아 Z축 방향으로 승하강하는 승강 플레이트(44), 상기 승강 플레이트(44)에서 Y축 방향으로 전후 이동 가능하게 결합된 제1 이동 플레이트(45), 상기 제1 이동 플레이트(45)에서 X축 방향으로 좌우 이동 가능하게 결합되며 전단부에 상기 제2 승강프레임(41)(즉, 촬상수단(42))이 결합된 제2 이동 플레이트(46)를 포함한다.The
또한 상기 고정 플레이트(14) 하부에는 제6 모터 또는 에어실리더(43)로부터 동력을 전달받아 승하강하는 보조 플레이트(44A)가 구비되고, 고정 플레이트(14) 상부에 상기 승강 플레이트(44)가 구비되어, 보조 플레이트(44A)와 승강 플레이트(44)가 고정 플레이트(14)를 관통하는 승강봉(44a)으로 상호 연결되어 제6 모터 또는 에어실리더(43)에 의해 촬상수단(42)의 높이가 자동 제어되고,In addition, an
제1, 제2 이동 플레이트(45)(46)는 각각 제1, 제2 레버(45a)(46a)에 의해 좌우 및 전후 이동이 이루어져 촬상수단(42)의 전후좌우 위치를 수동으로 조정할 수 있다.The first and second moving
상기 촬상수단(42)은 상측의 접안부(미도시)와 하측의 렌즈부를 갖는 것으로, 안착블록(27) 위에 놓인 기판과 마스크의 상면을 확대시켜 작업자가 육안으로 식별 가능하게 한다.The imaging means 42 has an upper eyepiece (not shown) and a lower lens portion, and enlarges the upper surfaces of the substrate and the mask placed on the mounting
상기 마스크 로딩유닛(50)은 상기 정렬유닛(40)의 후방측(보다 엄밀하게는 승강 플레이트(44))에 구비된 고정판(51), 상기 고정판(51)에 대하여 좌우로 위치 조절이 가능하게 결합된 제1 이동블록(52), 상기 제1 이동블록(52)에 대하여 전후로 위치 조절이 가능하게 결합된 제2 이동블록(54), 상기 제2 이동블록(54)에 대하여 상하 높이 조절이 가능하게 결합된 승강블록(56), 상기 승강블록(56)에서 상기 안착블록(27)을 향해 전후진 가능하게 결합되며 마스크가 안치되는 탈착부(58a)를 구비한 로딩프레임(58)으로 구성된다.The
상기 고정판(51)은 승강 플레이트(44)에 결합되어 촬상수단과 함께 움직여서 마스크 로딩유닛(50)의 전후좌우 위치 및 높이가 변경된다.The fixing
상기 제1 이동블록(52)은 상기 고정판(51)의 하면에서 좌우로 이동 가능하게 슬라이딩 결합되며, 상기 고정판(51)의 전면에 구비된 제1 미세조정봉(53)에 연결되어, 제1 미세조정봉(53)을 양방향으로 회전시키면 제1 미세조정봉(53)에서 인출입되는 로드부에 의해 제1 이동블록(52)이 X축 방향으로 이동하여 좌우 위치가 조절된다.The first moving
상기 제2 이동블록(54)은 상기 제1 이동블록(52)의 하면에서 전후로 이동 가능하게 슬라이딩 결합되며, 상기 제1 이동블록(52)의 일측면에 구비된 제2 미세조정봉(55)에 연결되어, 제2 미세조정봉(55)을 양방향으로 회전시키면 제2 미세조정봉(55)에서 인출입되는 로드부에 의해 제2 이동블록(54)이 Y축 방향으로 이동하여 전후 위치가 조절된다.The second moving
상기 승강블록(56)은 상기 제2 이동블록(54)의 하면에서 상하로 이동 가능하게 슬라이딩 결합되며, 승강블록(56)의 측판을 관통하여 구비된 제3 미세조정봉(57)과 기어 뭉치 구조 등(예를 들어 랙기어 등)으로 연결되어 제3 미세조정봉(57)을 양방향으로 회전시키면 승강블록(56)이 Z축 방향으로 승하강하여 높이가 조절된다.The lifting
상기 로딩프레임(58)은 상기 승강블록(56)의 전방으로 연결된 가이드바에 슬라이딩 결합되어 전후진 가능하며, 전단부가 개구된 'ㄷ' 자형의 탈착부(58a)가 구비되어, 상기 탈착부(58a)가 회전판(26)의 상부에 위치하고, 이러한 탈착부(58a)에는 마스크를 슬라이딩 결합 방식으로 끼워서 안치할 수 있다.The
상기 제어수단은 상기 노광유닛(30)의 UV LED 램프들을 각각 개별 제어하여, 램프별 점등 유무, 램프별 색상, 램프별 밝기 중 하나 이상을 조합하여 램프별 개별 제어를 가능하게 한다.The control means individually controls the UV LED lamps of the
본 명세서의 도면에서는 제어수단으로써 베드(11)의 전단측 일측에 구비된 데스크톱 피씨(13)가 대표적으로 도시되어 있으나, 노트북, 태블릿 피씨, 중앙 제어실, 별도의 조작 컨트롤러 등 다양한 전자 입력장치가 사용될 수 있음은 물론이다.In the drawings of the present specification, a
나아가 상기 제어수단은 상기 정렬유닛(40) 및/또는 마스크 로딩유닛(50)과 전기적으로 연결되어, 제어수단을 통해 정렬유닛(40) 및/또는 마스크 로딩유닛(40)의 작동을 제어할 수 있다.Furthermore, the control means may be electrically connected to the
즉, 상기 촬상수단(42)으로 입력되는 확대 영상을 제어수단의 디스플레이부(예를 들어 피씨(13)의 모니터)로 출력되게 할 수 있다.That is, the enlarged image input to the
또한 상기 제어수단의 입력부(예를 들어 피씨(13)의 마우스 내지 키보드)를 통해 고정판(51), 제1 이동블록(52), 제2 이동블록(54), 승강블록(56), 로딩프레임(58)의 각 부위별 개별 작동을 원격으로 제어할 수 있다.In addition, the fixed
이때 제어수단을 통한 마스크 로딩유닛(50)의 원격 제어를 위해선, 마스크 로딩유닛(40)의 각 구성별로 개별 동작을 가능하게 하는 모터 등의 구동수단이 설치될 것이며, 이는 상기한 수동 작동에 필요한 구성을 모터 등으로 단순 대체하는 것으로써 ,At this time, for remote control of the
고정판(51), 제1 이동블록(52), 제2 이동블록(54), 승강블록(56), 로딩프레임(58)의 원격 제어를 위한 모터 등의 구동수단이 추가되어야 하며, 모터를 이용한 각 구성의 개별 작동은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 기술자라면 상기한 수동 제어를 기초로 충분이 재현할 수 있는 것으로 상세한 설명을 생략한다.A driving means such as a motor for remote control of the fixed
이하에서는 상기한 구성의 3D 마이크로 구조물 제작 시스템의 구체적인 작동을 설명한다.Hereinafter, a detailed operation of the 3D microstructure manufacturing system of the above configuration will be described.
먼저 도 6a에 도시된 바와 같이, 작업자는 회전판(25)의 안착블록(27) 상면에 기판을 안착시켜 고정한다. 이때 기판은 진공 흡착으로 고정되며, 기판에는 PR액이 미리 도포되어 있다.First, as shown in Figure 6a, the operator is fixed by seating the substrate on the upper surface of the
기판의 고정이 완료되면, 마스크 로딩유닛(50)의 탈착부(58a)에 마스크를 거치한 후, 로딩프레임(58)을 가이드바의 전단부로 전진시켜 탈착부(58a)의 마스크가 안착블록(27)의 기판 상부에 위치하게 한다.When the fixing of the substrate is completed, the mask is mounted on the
그리고 이 상태에서 작업자가 촬상수단(42)을 이용해 기판과 마스크의 수직방향 정렬 위치를 확인(예를 들어 기판과 마스크에 인쇄된 마킹부의 정렬 여부를 육안으로 확인)하면서, 마스크 로딩유닛(50)의 제1, 제2 미세조정봉(53)(55)을 이용해 마스크의 전후좌우 위치를 조정한 다음, 기판과 마스크가 상하 일렬로 정렬되면 제3 미세조정봉(57)을 이용해 마스크를 하강시켜 기판 위에 안착한 상태에서 기판과 마스크를 지그부(27A)로 고정시킨다.And in this state, the operator uses the imaging means 42 to check the vertical alignment position of the substrate and the mask (for example, visually check whether the markings printed on the substrate and the mask are aligned), while the
이때 필요에 따라 촬상수단(42) 및 마스크 로딩유닛(50)의 높이 조정도 이루어질 수 있다.At this time, if necessary, the height adjustment of the imaging means 42 and the
기판과 마스크의 정렬 후 고정이 완료되면, 로딩프레임(58)을 가이드바의 후단부로 후진시켜 기울임 스테이지(20)에서 로딩프레임(58)이 이탈되게 한다.When the fixing of the substrate and the mask is completed, the
이 경우 상기한 바와 같이, 마스크의 정렬 위치 확인 및 마스크 로딩유닛(50)의 작동은 상기 제어수단을 통해 원격으로 이루어질 수도 있다.In this case, as described above, the alignment of the mask and the operation of the
이때 본 발명은 1개의 마스크에 대한 노광 작업이 완료되면 완료된 마스크만을 제거 후 상기 정렬유닛(40) 및 마스크 로딩유닛(50)을 이용해 다른 마스크를 작업 중인 기판 위에 다시 정확하게 정렬하여 연속 작업이 가능하며, 이를 통해 다층 노광을 통한 고 종횡비의 필러나 3D 패턴의 성형이 가능해진다.At this time, in the present invention, when the exposure operation for one mask is completed, only the completed mask is removed, and then another mask is accurately aligned on the substrate being worked by using the
기판과 마스크의 정렬이 완료되면, 작업자는 제어수단을 통해 램프별 동작을 세팅하고 노광 작업을 시작한다.When the alignment of the substrate and the mask is completed, the operator sets the operation for each lamp through the control means and starts the exposure operation.
노광 작업이 시작되면, 도 6b, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 기울임 스테이지(20)가 노광유닛(30)이 내장된 함체의 하부 공간으로 이동한 후, 기울임 스테이지(20)의 제1 내지 제3 모터(24)(26)들과 노광유닛(30)의 제5 모터(34)가 작동하여,When the exposure operation is started, as shown in FIGS. 6B and 6C , the tilting
안착블록(27)에 고정된 노광대상물은 제1 이동프레임(22)의 전후 왕복 이동, 기울임프레임(23)의 전후 왕복 회전을 통한 각도 변경(기울임), 회전판(25)의 연속 회전이 동시에 이루어져, 광선을 조사받는 방향이 세팅된 패턴대로 계속 변경되고,The exposure object fixed to the
동시에 노광모듈(33A)(33B)의 자전 또는 공전을 통해 램프에서 광선이 조사되는 방향이 계속 변경되면서, 각 램프들이 세팅된 패턴에 따라 개별 작동(점등, 색상 변경, 밝기 조절)하게 되어,At the same time, as the direction in which the light is irradiated from the lamp continues to change through the rotation or revolution of the
노광대상물로 입사되는 광선의 방향을 입체적으로 다변화시킴에 따라, 고 종횡비의 필러 내지 다층 미세 패턴을 다양한 형태로 3D 성형할 수 있다.By three-dimensionally diversifying the direction of a light beam incident on an exposure target, high aspect ratio fillers or multilayer fine patterns can be 3D molded into various shapes.
뿐만 아니라, 도 6b 및 도 6c와 같이, 서로 다른 파장 또는 파장별 램프 배열이 다른 한 쌍의 노광모듈(33A)(33B)을 사용함으로써, 패턴의 크기, 모양 등을 더욱 다변화할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 6B and 6C , by using a pair of
이때 각 노광모듈(33A)(33B)의 작업 순서나 시간, 횟수 등은 노광대상물의 사양에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 각 노광모듈(33A)(33B)이 동일 시간동안 순차적으로 작동하거나, 각 노광모듈(33A)(33B)별로 작동 시간을 서로 다르게 하거나, 각 노광모듈(33A)(33B)의 작동 순서 내지 반복 횟수를 다양하게 설정할 수 있다.In this case, the operation sequence, time, number, etc. of each
아울러 도 6d와 같이 노광 작업 중 필요에 따라 각 노광모듈(33A)(33B)의 높이 변경이 이루어질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6D , the height of each of the
도 8은 본 발명을 통해 구현된 필러 및 패턴을 확대하여 촬영한 사진도로써, 도 8의 [A]에서는 6:1 이상의 고 종횡비를 갖는 필러(Pillar)를 확인할 수 있고, 도 8의 [B]에서는 고수율 마이크로 필러를 확인할 수 있고, 도 8의 [C]에서는 역삼각형(부채꼴) 형상의 3D 미세 패턴을 확인할 수 있고, 도 8의 [D]에서는 쿼드 역삼각형 형상의 3D 미세 패턴을 확인할 수 있고, 도 8의 [E]에서는 'S'자 부채꼴 형상의 3D 미세 패턴을 확인할 수 있고, 도 8의 [F]에서는 쿼드 'S'자 부채꼴 형상의 3D 미세 패턴을 확인할 수 있고, 도 8의 [G]에서는 원뿔기둥 형상의 3D 미세 패턴을 확인할 수 있고, 도 8의 [H]에서는 UFO 3D 형상의 필러를 확인할 수 있으며,8 is an enlarged photograph taken of the filler and pattern realized through the present invention. In [A] of FIG. 8, a pillar having a high aspect ratio of 6:1 or more can be confirmed, and [B of FIG. 8] ], a high-yield micro-pillar can be confirmed, in [C] of FIG. 8, a 3D fine pattern of an inverted triangle (fan-shaped) shape can be confirmed, and in [D] of FIG. In [E] of FIG. 8, a 3D fine pattern of an 'S'-shaped sector can be confirmed, and in [F] of FIG. 8, a 3D fine pattern of a quad 'S'-shaped sector can be confirmed, and FIG. In [G] of [G], the 3D fine pattern of the cone shape can be confirmed, and in [H] of FIG. 8, the pillar of the UFO 3D shape can be confirmed,
이러한 필런 내지 미세 패턴은 대략 30~50㎛의 규격으로 기울임 형태로 구현 가능하여, 종래의 노광 장치로 구현할 수 없었던 인쇄 회로기판의 미세 패턴을 정밀하게 성형 가능하며, 작게는 대략 1㎛ 범위 내의 미세 성형도 가능하다.These pillars or fine patterns can be implemented in a slanted form with a standard of about 30-50 μm, so that a fine pattern of a printed circuit board that could not be implemented with a conventional exposure apparatus can be precisely molded, and as small as a fine pattern within a range of about 1 μm. Molding is also possible.
특히 상기한 기울임 스테이지(20)의 동작들 및 노광유닛(30)의 동작을 다양한 조합으로 세팅함과 동시에, 마스크의 반복 적층을 통해 패턴의 모양을 3D 형태로 다양하게 성형할 수 있다는 장점이 있다.In particular, there is an advantage in that the above-described operations of the tilting
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 3D 마이크로 구조물 제작 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above description of the present invention, with reference to the accompanying drawings, the 3D microstructure manufacturing system has been mainly described, but the present invention is capable of various modifications, changes and substitutions by those skilled in the art, and these modifications, changes and substitutions protect the protection of the present invention. should be construed as within the scope.
10 : 본체 20 : 기울임 스테이지
30 : 노광유닛 40 : 정렬유닛
50 : 마스크 로딩유닛10: body 20: tilting stage
30: exposure unit 40: alignment unit
50: mask loading unit
Claims (4)
베드(11)에서 좌우로 이동 가능하게 설치되는 무빙 베이스(21), 상기 무빙 베이스(21)에서 전후로 이동 가능하게 결합된 한 쌍의 제1 이동프레임(22), 상기 한 쌍의 제1 이동프레임(22) 상단을 연결하며 전후로 회전하여 각도 변경이 가능하게 결합된 기울임프레임(23), 상기 기울임프레임(23)의 상면에서 좌우로 수평 회전이 가능하게 결합된 회전판(25), 상기 회전판(25)의 상면에 구비되고 노광대상물이 고정되는 안착블록(27)으로 구성된 기울임 스테이지(20);
상기 베드(11)의 일측 상부에 설치되는 제1 가이드프레임(31), 상기 제1 가이드프레임(31)을 따라 상하로 승하강 가능하게 결합된 제1 승강프레임(32), 상기 제1 승강프레임(32)의 전면에 고정, 결합된 고정판(35) 하부에 구비되어 상기 제1 승강프레임(32)의 전면에서 중심 축선을 기준으로 수평하게 자전하거나 또는 가상의 축선을 기준으로 수평하게 공전하도록 결합되고 하면에 패턴 형성을 위한 다수개의 노광용 UV LED 램프가 구비된 한 쌍의 노광모듈(33A)(33B)로 구성된 노광유닛(30); 및
상기 베드(11)의 타측 상부에 설치되며, 기판 위에 적층되는 마스크의 정렬 여부를 육안으로 확인하게 하는 촬상수단(42)을 구비한 정렬유닛(40);을 포함하되,
상기 노광모듈(33A)(33B)은 상기 고정판(35)의 중앙에 회전축으로 축설되어 제5 모터(34)와 회전축이 연결되어 노광모듈(33A)(33B)의 중심축인 회전축을 축으로 일방향 회전하여 자전 운동을 하고,
상기 노광유닛(30)은 상기 고정판(35)의 상면에서 좌우 수평방향으로 왕복하여 이동 가능하게 결합된 제1 동작판(36), 상기 제1 동작판(36)의 상면에서 전후 수평방향으로 왕복하여 이동 가능하게 결합된 제2 동작판(37)을 포함하고,
상기 노광모듈(33A)(33B)은 상기 고정판(35)의 하부에서 상기 제1 동작판(36)에 고정축으로 연결되어 제1 동작판(36)과 함께 이동 가능하게 결합되며,
상기 제2 동작판(37)은 후단측에 상기 제5 모터(34)의 구동축(34a)이 중심에서 벗어난 위치에 결합된 편심캠(38)을 포함하여,
상기 제5 모터(34)가 작동하면서 고정된 구동축(34a)의 회전에 의해 편심캠(38)이 구동축(34a)을 축으로 공전하여 회전하고,
상기 편심캠(38)의 회전은 제2 동작판(37)을 Y축 방향으로 왕복 이동시킴과 동시에 제1 동작판(36)을 X축 방향으로 왕복 이동시켜,
상기 제1, 제2 동작판(36)(37)의 반복되는 왕복 이동의 조합으로 제1 동작판(36)에 연결된 노광모듈(33A)(33B)이 고정축의 원운동 중심인 가상의 축선을 축으로 일방향 회전하여 공전 운동을 하는 것을 특징으로 하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템.
In the 3D microstructure manufacturing system for forming a microstructure by irradiating an exposure target with a mask laminated on a substrate with ultraviolet rays for exposure,
A moving base 21 installed movably from side to side on the bed 11, a pair of first moving frames 22 coupled to be movable back and forth from the moving base 21, the pair of first moving frames (22) The tilting frame 23, which connects the upper end and rotates back and forth so as to be able to change the angle, the rotary plate 25 coupled so as to be able to rotate horizontally from side to side on the upper surface of the tilting frame 23, the rotary plate 25 ) provided on the upper surface of the tilting stage 20 consisting of a seating block 27 to which the exposure object is fixed;
A first guide frame 31 installed on one side of the upper portion of the bed 11, a first elevating frame 32 coupled to be elevating vertically along the first guide frame 31, the first elevating frame (32) is provided under the fixed plate 35 fixed and coupled to the front surface of the first elevating frame 32, coupled to rotate horizontally based on the central axis or to revolve horizontally based on the imaginary axis. and an exposure unit 30 including a pair of exposure modules 33A and 33B provided with a plurality of exposure UV LED lamps for pattern formation on the lower surface; and
An alignment unit 40 installed on the other side of the bed 11 and provided with an imaging means 42 for visually confirming whether the mask stacked on the substrate is aligned or not;
The exposure modules 33A and 33B are axially installed in the center of the fixed plate 35 as a rotation shaft, and the fifth motor 34 and the rotation shaft are connected to each other, so that the exposure modules 33A and 33B have a rotation axis that is the central axis of the exposure modules 33A and 33B in one direction. rotate and rotate,
The exposure unit 30 includes a first operating plate 36 movably coupled to the upper surface of the fixing plate 35 in a horizontal direction in the left and right directions, and reciprocating in the front and rear horizontal directions on the upper surface of the first operation plate 36 . to include a second operating plate 37 coupled to be movable,
The exposure modules (33A, 33B) are connected to the first operating plate (36) by a fixed shaft at the lower part of the fixing plate (35) and are movably coupled together with the first operating plate (36),
The second operating plate 37 includes an eccentric cam 38 coupled to the rear end of the drive shaft 34a of the fifth motor 34 at a position off-center,
The eccentric cam 38 revolves around the drive shaft 34a by rotation of the fixed drive shaft 34a while the fifth motor 34 operates and rotates,
The rotation of the eccentric cam 38 reciprocates the second operating plate 37 in the Y-axis direction and simultaneously moves the first operating plate 36 in the X-axis direction,
By a combination of the repeated reciprocating movements of the first and second operating plates 36 and 37, the exposure modules 33A and 33B connected to the first operating plate 36 form an imaginary axis that is the center of circular motion of the fixed axis. A 3D microstructure manufacturing system, characterized in that it rotates in one direction on an axis to perform an orbital motion.
상기 정렬유닛(40)의 후방측에 구비된 고정판(50), 상기 고정판(50)에 대하여 좌우로 위치 조절이 가능하게 결합된 제1 이동블록(52), 상기 제1 이동블록(52)에 대하여 전후로 위치 조절이 가능하게 결합된 제2 이동블록(54), 상기 제2 이동블록(54)에 대하여 상하 높이 조절이 가능하게 결합된 승강블록(56), 상기 승강블록(56)에서 상기 안착블록(27)을 향해 전후진 가능하게 결합되며 마스크가 안치되는 탈착부(58a)를 구비한 로딩프레임(58)으로 구성된 마스크 로딩유닛(50);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템.
The method of claim 1,
A fixed plate 50 provided on the rear side of the alignment unit 40, a first moving block 52 coupled to the left and right with respect to the fixed plate 50 so that the position can be adjusted, and the first moving block 52 A second moving block 54 coupled so as to be able to adjust the position back and forth with respect to the second moving block 54, an elevating block 56 coupled to enable vertical height adjustment with respect to the second moving block 54, and the seating in the elevating block 56 3D microstructure fabrication, characterized in that it further comprises; a mask loading unit 50 comprising a loading frame 58 that is coupled back and forth toward the block 27 and has a detachable part 58a on which the mask is placed. system.
상기 안착블록(27)은 기판을 진공 흡착하여 고정시키는 흡착홈(27a)과, 기판 위의 마스크를 고정시키는 지그부(27A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템.
The method of claim 1,
The seating block 27 is a 3D microstructure manufacturing system, characterized in that it comprises a suction groove (27a) for fixing the substrate by vacuum suction, and a jig portion (27A) for fixing the mask on the substrate.
상기 노광유닛(30)의 UV LED 램프들을 각각 개별 제어하여, 램프별 점등 유무, 램프별 색상, 램프별 밝기 중 하나 이상을 조합하여 램프별 개별 제어를 가능하게 하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 마이크로 구조물 제작 시스템.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Control means for individually controlling each of the UV LED lamps of the exposure unit 30 to enable individual control for each lamp by combining one or more of the presence or absence of lighting for each lamp, color for each lamp, and brightness for each lamp 3D microstructure fabrication system.
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