KR20020055492A - 노광용 광원의 전력제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광용 광원의 전력제어장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 고정된 노광용 광원과, 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광시킬 수 있는 노광 시스템에서 구현될 수 있으며, 제어부; 노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지부; 노광용 광원의 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산부; 상기 광량적산부에 의하여 산출된 광량값이 임계치보다 낮아지면, 상기 제어부의 지시를 받아 상기 노광용 광원에 인가하는 전압을 광량값의 저하 비율에 따라 상승시키는 전압제어부; 광량값이 더욱 감소하여 제2임계치 이하로 될 경우에는 상기 전압제어부가 전압을 최대로 유지시킨 상태에서 상기 제어부의 지시를 받아 광량값의 저하 비율에 따라 기판의 이동 속도를 낮추는 속도제어부로 구성된다. 본 발명에 따르면, 기판의 이동속도를 제어하거나 기판의 이동속도 제어방식 및 광원에 인가되는 전압 제어방식을 혼용함으로써 시간의 경과에 따른 노광용 광원의 열화를 보상하여 장기간에 걸쳐 균일한 조도로 기판을 노광시킬 수 있고, 그럼으로써 노광용 광원의 수명 연장에도 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

Description

노광용 광원의 전력제어장치 및 방법{Apparatus for and method of power control for exposure lamp}

본 발명은 노광용 광원의 전력제어장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 노광용 광원과 인쇄회로기판(PCB)을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광하는 노광 시스템에 있어서, 시간의 경과에 따른 노광용 광원의 열화(deterioration)를 보상하여 장기간에 걸쳐 균일한 조도로 기판을 노광시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

노광(exposure)이란 감광성 물질인 포토레지스트(photo-resist)가 도포되고 회로패턴이 형성된 마스크를 덮은 기판 원자재의 양면 또는 일면에 필요한 부분의 패턴을 기판의 동박으로써 형성시키기 위하여 자외선을 조사하는 것을 말한다.

종래에 사용되고 있는 노광장치는 기판을 로드하여 기판 전면에 대하여 일시에 노광하는 방식이 주류를 이루고 있고, 노광 공정에 있어서도 하나의 기판을 노광시킨 후 스위치를 오프한 다음, 다른 기판을 로드하여 다시 노광하는 등, 불연속적으로 공정이 이루어지고 있다.

이렇듯 기판 전면에 대하여 일시에 자외선을 조사하여 노광하는 종래의 방식은 기판의 전체 면적에 대하여 균일한 조도로 노광하는 것이 힘들어 정밀한 패턴 형성에 난점이 있다. 특히, 최근에 기판의 면적이 증가하고 패턴이 세밀해지는 추세에 비추어 볼 때, 종래의 방식은 노광 조도의 균일성의 면에서 효율을 기하기 힘들다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 출원인은 고정된 노광용 광원으로부터 나오는 광선을 1차원적으로 스캔하면서, 광선 스캔방향과 직각으로 이동하는 기판에 스캔광선을 조사함으로써 기판 전면적에 걸쳐서 균일한 조도를 확보할 수 있는 발명을 창안하여 특허출원한 바 있고, 이러한 기출원된 발명은 광원을 고정시킨 상태에서 기판을 연속적으로 이동시키거나 기판을 고정시키고 노광용 광원을 이동시키는 등, 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시켜 종래의 노광 공정의 불연속성 또한 극복할 수 있도록 응용될 수 있다.

본 발명은 이러한 노광방식 즉, 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 노광하는 노광 방식에 있어서, 시간의 경과에 따른 노광용 광원의 열화를 보상하여 장기간에 걸쳐 균일한 조도로 기판을 노광시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에 기판 전면에 걸쳐 일시에 노광하는 노광 방식에 있어서는, 노광용 광원의 열화를 보상하기 위하여 노광용 광원에 인가되는 전압을 제어하는 방식을 취하였다. 즉, 시간의 경과에 따른 노광용 광원의 열화를, 인가전압을 일정비율로 상승시킴으로써 보상하여 균일한 조도를 유지하도록 하는 것이다. 그러나 이러한 방식으로는 광원의 열화 보상에 한계가 있어, 노광용 광원의 긴 수명을 보장할 수 없다.

상기 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 본 발명의 발명자는 인가전압 제어 방식뿐만 아니라 노광용 광원이나 기판의 이동속도를 제어하는 방식을 채택하여 본 발명을 안출하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광하는 노광 시스템에 있어서, 노광용 광원이나 기판의 이동속도를 제어하거나 노광용 광원이나 기판의 이동속도 제어방식 및 광원에 인가되는 전압 제어방식을 혼용함으로써 시간의 경과에 따른 노광용 광원의 열화를 보상하여 장기간에 걸쳐 균일한 조도로 기판을 노광시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 기능 구성도.

도2는 본 발명에 따른 실시예의 전체 시스템도.

도3a, 도3b는 본 발명의 작용을 설명하는 개략도.

용어의 정의

본 명세서에서 임계치와 제2임계치라는 말은 다음과 같은 의미로 사용된다.

임계치 : 기판의 품질을 표준규격으로 유지하기 위하여 필요한 최소 허용 광량.

제2임계치 : 기판의 품질을 표준규격으로 유지하기 위하여 전압제어방식에 의하여 광원의 열화를 보상할 수 있는 최대 한도의 광량.

발명의 구성

본 발명은, 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광시킬 수 있는 노광 시스템에서 구현될 수 있으며, 제어부; 노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지부; 노광용 광원의 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산부; 상기 광량적산부에 의하여 산출된 광량값이 임계치 이하일 경우 상기 제어부의 지시를 받아 노광용 광원이나 기판의 이동 속도를 낮추게 하는 속도제어부로 구성된다.

본 발명의 변형된 사상에 따르면, 상기 광량적산부에 의하여 산출된 광량값이 상기 임계치보다 낮을 경우(제2임계치보다 높음), 상기 제어부의 지시를 받아 상기 노광용 광원에 인가하는 전압을 일정 비율로 상승시키고, 광량값이 제2임계치 이하로 더욱 낮아질 경우에는 전압을 최대로 유지시킨 상태에서 속도제어부로 하여금 노광용 광원이나 기판의 이동속도를 늦추도록 구성된다.

본 발명의 기술적 사상은 방법적 측면으로 구현 가능하며, 이 경우 본 발명은 노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지단계, 상기 광량감지단계에서 감지된 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산단계, 상기 광량적산단계에서 산출된 광량값이 임계치 이하일 경우 노광용 광원이나 기판의 이동 속도를 낮추는 감속단계로 구성된다.

또한 상기 방법은, 상기 광량적산단계에서 산출된 광량값이 상기 임계치보다 낮고 제2임계치보다 클 경우에는 상기 노광용 광원에 인가하는 전압을 일정 비율로 상승시키는 전압상승단계, 상기 광량적산단계에서 산출된 광량값이 제2임계치 이하일 경우에는 상기 노광용 광원에 보내는 전압을 최대로 유지시키고 노광용 광원이나 기판의 이동 속도를 낮추는 감속단계를 갖도록 변형될 수 있다.

발명의 작용

도1은 본 발명의 기능 구성도이고, 도3a와 도3b는 본 발명의 작용을 설명하는 개략도이다. 이하에서 이를 참조하여 본 발명의 작용을 설명한다.

광량감지부(14)는 매순간 광원으로부터 조사되는 광선의 광량을 감지하여 그 값을 광량적산부(12)로 보낸다. 광량적산부(12)에서는 광량값을 디지털 값으로 변환하여 미리 정해진 시간 동안 적산한다.

광량적산부(12)에서 적산된 광량값이 임계치 이하가 될 경우, 제어부(10)는 속도제어부(18)를 통하여 노광용 광원이나 기판의 이동 속도를 늦추게 한다. 노광용 광원이나 기판의 이동 속도가 늦추어지면 기판에의 광선 조사시간이 길어지게 되어 시간 경과에 따른 광원의 열화를 보상할 수 있게 된다.

도3a를 참조하여 보충 설명하면, 광량이 임계치 이상일 때에는(a구간) 기판의 품질을 표준규격으로 유지할 수 있으므로 노광용 광원이나 기판의 이동속도를 일정하게 유지하고, 광량이 임계치 이하가 될 경우에(b구간) 노광용 광원이나 기판의 이동속도를 광량의 감소 비율에 따라 일정하게 감소하여 기판에는 동일한 광량이 조사되게 한다.

이 때, 광량적산부(12)에서의 광량적산시간이나 특정 임계치 및 노광용 광원이나 기판의 감속 비율은 노광되는 기판의 종류, 용도, 크기 등에 따라 당업자가 적절하게 설계할 수 있는 사항이다.

또한, 본 발명은 종래의 방식인 전압제어방식과 혼용하여 광원의 열화를 보상할 수 있다. 도3b가 이를 설명하는 도면이다. 이 경우에는, 광량적산부(12)에서 적산된 광량값이 임계치보다 낮아질 경우(b'구간) 제어부(10)는 전압제어부(16)를 통하여 광원에 인가되는 전압을 증가시키게 하고, 적산 광량값이 더욱 감소하여 제2임계치 이하로 내려갈 경우에는(c'구간) 제어부(10)는 전압제어부(16)를 통하여 인가전압을 최대로 유지시키게 하고, 속도제어부(18)를 통하여 노광용 광원이나 기판의 이동 속도를 낮추게 한다. 즉, 이 경우에는 전압상승 한계점까지는 전압제어방식에 의하여 광원의 열화를 보상하고, 그 이후에는 노광용 광원이나 기판의 이동속도 제어방식에 의하여 광원의 열화를 보상하는 2원 시스템을 취한다.

이렇게, 2원적으로 광원의 열화를 보상함으로써 기존의 전압제어방식만에 의한 경우보다 훨씬 장기간 동안 효율적으로 광원에서 조사되는 광선의 조도를 균일하게 유지할 수 있다.

실시예

도2는 본 발명의 기술적 사상이 구체화된 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서 노광용 광원(20)에는, AC 220V 3상 전원(28)을 AC필터부(26)를 거쳐 위상제어부(24)에서 AC 3상 전원의 위상제어를 한 다음 DC정류부(22)에서 직류로 변환하여 대략 70V의 직류전압이 인가된다. 실제로는, 노광용 램프로 보통은 고압 수은등을 사용하므로, 수은등의 초기 점등용으로 스위칭에 의한 고압 점등회로가 추가된다. 그러나 도2에서 이 점등회로는 생략하였다.

또한, 본 실시예에서는 기판(34)의 이동 수단으로 노광용 서보(servo) 모터(30)를 채택하였다.

도2에서 점선 부분(40)이 본 실시예에 구체화된 본 발명의 구성을 나타낸다. 광량감지센서(14')가 매순간의 광량을 감지하여 광량검출용 보드(12')에 보내면 광량검출용 보드(12')는 일정 시간 동안 이를 적산한다.

제어부(10')는 적산 광량값에 따라 서보제어용 보드(18')나 위상제어용 보드(16')에 명령을 내려 모터(30)의 속도를 감소시키거나 광원(20)에 인가되는 전압을 증가시키게 한다. 구체적으로, 앞에서 설명한 것과 같이, 광량값이 임계치 이하가 되면, 위상제어용 보드(16')로 하여금 광원 전압을 점차 증가시키고, 광량값이 더욱 떨어져 제2임계치보다도 낮게 되면, 서보제어용 보드(18')로 하여금 기판의 이동속도를 줄이도록 한다.

본 실시예에 있어서는 서보제어용보드(18')가 서보 드라이브(32)를 제어하여 모터의 속도를 감소시키고, 위상제어용보드(16')가 위상제어부(24)의 위상제어과정에서 위상각을 변화시킴으로써 인가전압을 증가시키도록 하였다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 구체화된 일례에 불과하므로 본 발명의 효력이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 효력은 특허청구범위의 해석에 의하여 판단되는 기술적 범위 및 그 균등 범위까지 미침은 자명하다.

본 발명에 따르면, 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광하는 노광 시스템에 있어서, 노광용 광원이나 기판의 이동속도를 제어하거나 노광용 광원이나 기판의 이동속도 제어방식 및 광원에 인가되는 전압 제어방식을 혼용함으로써 시간의 경과에 따른 노광용 광원의 열화를 보상하여 장기간에 걸쳐 균일한 조도로 기판을 노광시킬 수 있고, 그럼으로써 노광용 광원의 수명 연장에도 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광시킬 수 있는 노광 시스템에 있어서,

   제어부,

   노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지부,

   노광용 광원의 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산부,

   상기 광량적산부에 의하여 산출된 광량값이 임계치보다 떨어질 경우 상기 제어부의 지시를 받아 광량값의 저하 비율에 따라 노광용 광원 또는 기판의 이동 속도를 낮추는 속도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 광원의 전력제어장치.
2. 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광시킬 수 있는 노광 시스템에 있어서,

   제어부,

   노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지부,

   노광용 광원의 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산부,

   상기 광량적산부에 의하여 산출된 광량값이 임계치보다 낮아지면, 상기 제어부의 지시를 받아 상기 노광용 광원에 인가하는 전압을 광량값의 저하 비율에 따라상승시키는 전압제어부,

   광량값이 더욱 감소하여 제2임계치 이하로 될 경우에는 상기 전압제어부가 전압을 최대로 유지시킨 상태에서 상기 제어부의 지시를 받아 광량값의 저하 비율에 따라 노광용 광원 또는 기판의 이동 속도를 낮추는 속도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 광원의 전력제어장치.
3. 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광시킬 수 있는 노광 시스템에 있어서,

   노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지단계,

   상기 광량감지단계에서 감지된 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산단계,

   상기 광량적산단계에서 산출된 광량값이 임계치 이하로 떨어진 경우 광량값의 저하 비율에 따라 노광용 광원 또는 기판의 이동 속도를 낮추는 감속단계로 구성된 것을 특징으로 하는 노광용 광원의 전력제어방법.
4. 노광용 광원과 기판을 상대적으로 이동시키면서 자외선을 조사하여 기판을 노광시킬 수 있는 노광 시스템에 있어서,

   노광용 광원의 광량을 감지하는 광량감지단계,

   상기 광량감지단계에서 감지된 광량을 일정 노출 시간 동안 적산하는 광량적산단계,

   상기 광량적산단계에서 산출된 광량값이 임계치 이하로 감소할 경우에는 상기 노광용 광원에 인가하는 전압을 광량값의 감소 비율에 따라 상승시키는 전압상승단계,

   상기 광량적산단계에서 산출된 광량값이 제2임계치 이하일 경우에는 상기 노광용 광원에 인가되는 전압을 최대로 유지시키고 노광용 광원 또는 기판의 이동 속도를 광량값의 감소 비율에 따라 낮추는 감속단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광용 광원의 전력제어방법.