KR20020059045A

KR20020059045A - 스캔형 노광장치

Info

Publication number: KR20020059045A
Application number: KR1020000087324A
Authority: KR
Inventors: 김응원
Original assignee: 안민혁; 아이티에스테크놀러지 주식회사
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2002-07-12

Abstract

본 발명은 스캔형 노광장치에 관한 것으로 노광기 기대 본체의 중간부에 좌우로 직선 이동 가능하게 결합되는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임의 중간부에 고정되는 광원과, 지지 프레임의 후방 지지부 중간에 고정되어 상기 광원에서 나오는 광선에서 필요한 파장을 필터링하는 콜드미러와, 콜드미러에서 반사되는 광선을 평행광선으로 변화시키는 평행광학계와, 상기 평행광선을 상하로 분광하는 분광수단과, 후방 지지부의 상,하부에 고정되어 상기 분광수단에서 반사되는 빛을 주사하는 한 쌍의 상,하부 회전 다면경과, 상기 지지 프레임의 상,하부 슬라이드판에 각각 결합되어 상기 상,하부 회전 다면경에서 주사된 빛을 기판의 상,하면에 조사하는 상,하부 원통형 반사경과, 상기 지지 프레임을 직선운동시키기 위한 프레임 구동수단으로 구성된다. 이러한 본 발명은 광학계를 직선 왕복 이동시키면서 순차적으로 로딩되는 기판의 상,하면을 연속적으로 반복하여 노광할 수 있으므로 노광작업의 속도가 향상되고, 작업능률이 향상될 뿐 아니라, 간단하고 작은 크기의 광학계로서 균일한 조도로 기판을 노광할 수 있어 노광품질을 확보할 수 있으며, 장비의 크기를 감소하고, 장치의 원가를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

스캔형 노광장치{SCAN TYPE EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 스캔형 노광장치에 관한 것으로, 특히 기대 본체에 좌우로 직선 이동가능하게 결합되는 지지 프레임에 광원, 분광기, 회전 다면경, 반사경과 같은 광학계를 설치하여, 광학계를 직선 왕복 이동시키면서 순차적으로 로딩되는 기판의 상,하면을 스캐닝 방식에 의해 연속적으로 반복하여 노광하고, 전면적으로 균일하게 노광할 수 있도록 한 스캔형 노광장치에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판에 동박패턴을 형성하는 공정과 같은 포토리소그라피 공정중에 사용되는 노광장치는 감광성 물질인 포토레지스트가 도포되고 회로패턴이 형성된 마스크를 덮은 기판의 양면(또는 단면)에 필요한 부분의 동박 패턴을 형성하기 위하여 자외선과 같은 광선을 조사하는 장치이다.

그리고, 기판에 패턴을 정밀하게 형성하기 위해서는 노광면적에 균일한 조도로 노광하는 것이 필요하고, 최근에 기판의 면적이 증가하고 패턴이 세밀해지는 추세이므로 노광 조도의 균일성이 더욱 중요해지고 있다.

그러나, 통상의 노광장치는 노광되는 기판의 노광면 전체에 걸쳐서 균일한 조도로 노광되지 않고, 기판의 중앙부의 조도가 주변부의 조도 보다 높게 노광되는 경우가 대부분이다.

노광 조도의 분포를 균일하게 하기 위하여 종래에도 여러 가지 시도가 있었으며, 일본공개특허 평5-34926호에는 광원과 기판 사이에 균일한 요철이 형성된 확산판을 설치하여 빛이 기판에 고르게 퍼지도록 하는 방법이 알려지고 있다. 그러나 이 방법에 의해서는 부분적인 조도 균일화는 이룰 수 있으나 대면적의 기판의 경우에는 효과가 적다. 또, 일본공개특허 평2-17630호에는 광원에 직선 또는 곡선이 조합된 단면을 갖는 반사갓을 설치하는 방식이 알려지고 있으나, 이 방식에 의해서도 빛의 방향을 바꿀 수는 있으나 완전히 균일한 조도를 얻을 수 없다. 또한, 국내특허 139408호에는 기판 가까이에 다수의 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)를 장착하고 있으나, 이 경우에는 광학계의 구성이 복잡해지고 무거우며 고가가 되는 문제점이 있었다.

이에 본원인은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 회전식 회전 다면경과 원통형 반사경을 이용하여 광원으로부터 나오는 광선을 스캔하면서 기판에 광선을 조사하여 광선이 기판에 전면적으로 균일하게 조사되도록 한 기술을 창출하여 국내 특허출원 제2000-60518호(명칭; 노광기용 스캔형 광학계)으로 선출원한 바 있다.

이 노광기용 스캔형 광학계는 도 9와 같이, 광원(1)에서 나오는 광선은 콜드미러(2)에 의해 필요한 파장(보통은 자외선 파장)으로 필터링되고, 콜드미러(2)에서 반사되는 광선은 평행광학계(3)를 통해 평행광선으로 변환되며, 이 평행광선은 삼각 반사경(4)의 반사면에 의해 상하로 분광된다. 그리고 양쪽으로 분리된 평행광선은 제1 회전 다면경(5)과 제2 회전 다면경(6)에 의해 스캔되어 제1 원통형 반사경(7)과 제2 원통형 반사경(8)로 입사되고, 각각 기판(9)의 상,하면에 수직으로 입사된다.

이와 같은 노광기용 스캔형 광학계을 노광장치에 이용하게 되면 간단하고 작은 크기의 광학계로서 균일한 조도로 기판을 노광할 수 있어 노광품질을 확보하면서도 장비의 크기를 감소할 수 있으며, 종래 구면경에 비해 저가인 원통형 반사경을 채용함에 따라 제조원가를 줄일 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 선출원 발명을 개량 보완하기 위하여 창안한 것으로, 기대 본체에 좌우로 직선 이동가능하게 결합되는 지지 프레임에 광원, 분광기, 회전 다면경, 반사경과 같은 광학계를 설치하여, 광학계를 직선 왕복 이동시키면서 순차적으로 로딩되는 기판의 상,하면을 스캐닝 방식에 의해 연속적으로 반복하여 노광하고, 전면적으로 균일하게 노광할 수 있게 되는 스캔형 노광장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 스캔형 노광장치가 적용된 노광기를 보인 것으로,

도 1은 노광기의 평면도.

도 2는 노광기의 정면도.

도 3은 노광기의 좌측면도.

도 4 및 도 5는 스캔형 노광장치 구동수단의 서로 다른 형태를 보인 사시도.

도 6은 광학계의 구성을 보인 사시도.

도 7은 광학계의 이동거리 제어블럭도.

도 8은 광학계의 이동거리 제어 설명도.

도 9는 종래 노광기용 스캔형 광학계의 좌측면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기대 본체11 : 로딩부

12 : 언로딩부13 : 상부 프레임

14 : 하부 프레임15 : 로더

16 : 언로더100 : 지지 프레임

101 : 후방 지지부102,103 : 상,하부 슬라이드판

120 : 광원122 : 콜드미러

123 : 평행광학계130 : 분광수단

140,141 : 상,하부 회전 다면경150: 상,하부 원통형 반사경

200 : 프레임 구동수단201,202 : 상,하부 지지판

210 : LM 가이드220 : 구동모터

230 : 풀리240 : 벨트

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명 스캔형 노광장치는 노광기 기대 본체의 중간부에 좌우로 직선 이동 가능하게 결합되는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임의 중간부에 고정되는 광원과, 지지 프레임의 후방 지지부의 중간에 고정되어 상기 광원에서 나오는 빛을 상하로 분광하는 분광수단과, 후방 지지부의 상,하부에 고정되어 상기 분광수단에서 반사되는 빛을 주사하는 한 쌍의 상,하부 회전 다면경과, 상기 지지 프레임의 상,하부 슬라이드판에 각각 결합되어 상기 상,하부 회전 다면경에서 주사된 빛을 기판의 상,하면에 조사하는 상,하부 원통형 반사경과, 상기 지지 프레임을 직선운동시키기 위한 프레임 구동수단으로 구성된다.

그리고, 상기 프레임 구동수단은 기대 본체의 중간부 상,하측에 고정된 상,하부 지지판에 상,하부 슬라이드판을 LM 가이드(linear motion guide)로 결합하고, 구동모터의 동력을 풀리와 벨트에 의해 전달하여 상,하부 슬라이드판을 이동시키는 구성이 이용된다.

상기 프레임 구동수단에는 상,하부 지지판과 상,하부 슬라이드판 사이에 LIM 모터(linear motor)를 결합한 구성을 이용할 수 있으며, 이와 같이 하면 풀리와 벨트를 위한 복잡한 구성을 생략하고 장치를 보다 간단화할 수 있다.

이하, 이와 같은 본 발명 스캔형 노광장치를 첨부 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 스캔형 노광장치가 적용된 노광기를 보인 것으로, 도 1에는 노광기의 평면도가 도시되고, 도 2에는 노광기의 정면도, 도 3에는 노광기의 좌측면도가 각각 도시되어 있으며, 도 4 및 도 5에는 스캔형 노광장치 구동수단의 서로 다른 형태를 보인 사시도가 도시되고, 도 6에는 광학계의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있다.

이에 도시한 바와 같이, 기대 본체(10)의 양측부에 로딩부(11)와 언로딩부(12)가 구비되고, 중간부에는 기판(S)을 노광위치에 지지하고 마스크(M)를 상,하부에 밀착시키기 위한 상,하부 프레임(13)(14)이 설치되어 있으며, 상기 로딩부(11)와 언로딩부(12)에는 로더(15)와 언로더(16)가 각각 결합되어 있다.

이와 같은 노광기는 노광되어 질 기판(S)이 로더(15)에 진공 흡착되어 로딩부(11)에서 중앙부의 상,하부 프레임(13)(14) 사이로 이송되고, 이어서 상부 프레임(13)이 하강하여 상,하부 프레임(13)(14)에 부착된 마스크가 기판(S)의 상,하면에 밀착된다.

이후, 본 발명에 의한 스캔형 노광장치에 의해 노광된 후, 언로더(16)에 의해 진공 흡착되어 언로딩부(12)로 배출된다.

본 발명에 의한 스캔형 노광장치는 기대 본체(10)의 중간부에 도 1 및 도 2를 기준으로 좌우로 직선 이동 가능하게 결합되는 지지 프레임(100)과, 상기 지지 프레임(100)의 중간부에 고정되는 광원(120)과, 지지 프레임(100)의 후방 지지부(101)의 중간에 고정되어 상기 광원(120)에서 나오는 광선에서 필요한 파장을 필터링하는 콜드미러(122)와, 콜드미러(122)에서 반사되는 광선을 평행광선으로 변화시키는 평행광학계(123)와, 상기 평행광선을 상하로 분광하는 분광수단(130)과, 후방 지지부(101)의 상,하부에 고정되어 상기 분광수단(130)에서 반사되는 빛을 주사하는 한 쌍의 상,하부 회전 다면경(140),(141)과, 상기 지지 프레임(100)의 상,하부 슬라이드판(102),(103)에 각각 결합되어 상기 상,하부 회전 다면경(140),(141)에서 주사된 빛을 기판(S)의 상,하면에 조사하는 상,하부 원통형 반사경(150)과, 상기 지지 프레임(100)을 직선운동시키기 위한 프레임 구동수단(200)으로 구성되어 있다.

상기 상,하부 원통형 반사경(150)은 지지체(151)에 원통형 반사경(152)이 결합되고, 상기 상,하부 슬라이드판(102),(103)과 결합수단(160)에 의해 길이 및 높이 조절 가능하게 결합되어 있다.

상기 프레임 구동수단(200)의 한 형태는 도 4 및 도 5와 같이, 기대본체(10)의 중간부 상,하측에 고정된 상,하부 지지판(201),(202)에 LM 가이드(210)의 가이드레일(211)를 고정함과 아울러 상,하부 슬라이드판(102),(103)에는 LM 가이드(210)의 가이드블럭(212)을 결합하고, 구동모터(220)의 동력을 풀리(230)와 벨트(240)에 의해 전달함에 의해 상,하부 벨트(240)에 연결된 상,하부 슬라이드판(102),(103)에 이동력을 가하여 지지 프레임(100)을 슬라이드 이동시키는 구성이 이용될 수 있으며, 이 때 상,하부 구동모터(220)는 동기모터를 사용하게 된다.

상기 프레임 구동수단(200)의 다른 형태는 도 4 및 도 6과 같이 구동모터(220)의 동력을 풀리(230)와 벨트(240)에 의해 전달함에 의해 중간부의 벨트(240)에 연결된 지지 프레임(100)의 후방 지지부(101)에 이동력을 가하여 지지 프레임(100)을 슬라이드 이동시키도록 되어 있다.

도 7은 광학계의 이동거리 제어블럭도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이 상기 프레임 구동수단(200)의 구동모터(220)에 회전수를 감지하기 위한 로터리 엔코더(250)가 부착되고, 이 로터리 엔코더(250)의 감지신호에 의해 광학계의 이동거리를 제어하는 제어회로부가 구성되어 있으며, 상기 제어회로부는 로터리 엔코더(250)의 펄스를 카운트하는 펄스 카운터(또는 신호입력부)(251)와, 연산부(252)와, 기판 정보 입력부(253)와, 상기 펄스값의 연산된 신호와 기판 정보를 비교하여 제어신호를 출력하는 제어부(254)와, 제어부(254)의 출력 신호에 의해 구동모터(220)를 구동하는 지령부(255)를 포함하여 구성되어 있다.

도 8은 광학계의 이동거리 제어 설명도를 보인 것으로, 스캔형 노광장치의광원 이동폭(L), 기판 최소 사이즈(LS), 기판 최대 사이즈(LL)가 표시되어 있다.

이와 같은 제어회로부에 의해, 상기 로터리 엔코더(221)의 펄스를 카운터하여 광원부가 이동해야 할 거리를 산출하고 기판(S)의 사이즈가 변할 경우에도 동일한 방식으로 좌표값(LS/2, LL/2)을 읽어 노광의 시작과 끝 위치를 결정할 수 있다. 즉, 기판(S)이 적재되는 중간 위치를 기준으로 하여 기판(S) 사이즈에 따라 이동거리를 결정할 수 있고, 이 이동거리를 로터리 엔코더(250)의 검출신호를 이용하여 제어할 수 있게 된다.

광학계의 이동거리 제어하기 위한 다른 예로서 도시하지는 않았으나 기판(S)의 사이즈에 따라 적절한 위치에 광센서 또는 리미트 스위치 등을 설치하여 광원부가 이동하여야 할 거리를 검출토록하는 구성을 이용할 수도 있다.

도면에서 미설명 부호, 15a, 16a는 로더(15) 및 언로더(16)에 구비된 흡착패드를 보인 것이고, 17은 가이드 포스트, 18은 볼스크류 구동수단을 각각 보인 것이며, 170은 정열수단을 보인 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 스캔형 노광장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

노광되어 질 기판(S)이 로더(15)에 진공 흡착되어 로딩부(11)에서 중앙부의 상,하부 프레임(13)(14) 사이로 이송되고, 이어서 상부 프레임(13)이 하강하여 상,하부 프레임(13)(14)에 부착된 마스크가 기판(S)의 상,하면에 밀착되면, 스캔형 노광장치의 프레임 구동수단(200)의 구동모터(220)가 작동되어 이 구동력이 풀리(230)와 벨트(240)에 의해 전달되어 지지 프레임(100)이 도 2에 "가"로 표시된위치에서 "나"로 표시된 위치를 향하여 이동하며, 지지 프레임(100)에 결합된 광원(120)과 분광수단(130) 및 상,하부 회전 다면경(140),(141), 그리고 상,하부 슬라이드판(102),(103)에 결합된 상,하부 원통형 반사경(150) 등의 광학계가 함께 이동한다.

그리고, 광원(120)의 램프(121)에서 나온 빛이 콜드미러(122)에 의해 필터링되고, 실린더리컬 렌즈가 포함된 평행광학계(123)에 의해 평행광선으로 변화된 후, 반사경(124)에 의해 반사되어 분광수단(130)에 입사되고 분광수단(130)에 의해 분광되어, 상,하부 회전 다면경(140),(141)에서 주사된다. 그리고 상,하부 회전 다면경(140),(141)에서 주사된 빛이 상,하부 원통형 반사경(150)에서 반사되어 상,하부 프레임(13)(14)에 고정된 마스크를 통하여 기판(S)의 상,하면에 조사되며, 이와 같이 상,하부 프레임(13)(14) 사이에 고정된 기판(S)에 대하여 지지 프레임(100)에 결합된 광학계가 이동하면서 기판(S)의 상,하면에 전면적으로 빛이 고르게 조사되어 노광이 매우 균일하게 행하여진다.

이와 같은 과정으로 지지 프레임(100)과 광학계가 도 2의 "나" 위치에 도달하면 기판(S)의 상,하면에 대한 노광이 완료되며, 노광이 완료된 기판(S)은 언로더(16)에 의해 진공 흡착되어 언로딩부(12)로 배출된다.

이와 같이 지지 프레임(100)과 광학계의 전진이동에 의해 하나의 기판(S)이 노광된 후 언로딩되는 동안에는 다른 하나의 기판(S)이 로더(15)에 의해 로딩되어 상,하부 프레임(13)(14) 사이에 장착되고, 상기 지지 프레임(100)과 광학계가 도 2의 "나" 위치에서 "가" 위치를 향하여 후진이동하면서 상기한 과정으로 기판(S)의상,하면을 노광하게 되며, "가" 위치에 도달하여 노광이 완료되면 언로더(16)에 의해 배출되며, 위와 같은 과정으로 지지 프레임(100)과 광학계가 전진 및 후진하면서 기판(S)을 연속적으로 반복하여 노광하게 된다.

한편, 상기 프레임 구동수단(200)의 다른 예는 상,하부 지지판(201),(202)과 상,하부 슬라이드판(102),(103) 사이에 리니어 모터를 설치한 구성을 이용할 수 있으며, 이와 같이 프레임 구동수단(200)에 리니어 모터를 이용하게 되면 상기한 풀리(220)와 벨트(230)의 복잡한 구성을 설치하지 않아도 되므로 장치가 보다 간단하게 구성된다. 그리고 상기 프레임 구동수단(200)에는 이외에도 통상의 볼스크류나 그외 다른 구성을 이용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명 스캔형 노광장치는 기대 본체에 좌우로 직선 이동가능하게 결합되는 지지 프레임에 광원, 분광기, 회전 다면경, 반사경과 같은 광학계를 설치하여, 광학계를 직선 왕복 이동시키면서 순차적으로 로딩되는 기판의 상,하면을 연속적으로 반복하여 노광할 수 있으므로 노광작업의 속도가 향상되고, 작업능률이 향상될 뿐 아니라, 간단하고 작은 크기의 광학계로서 균일한 조도로 기판을 노광할 수 있어 노광품질을 확보할 수 있으며, 장비의 크기를 감소하고, 장치의 원가를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims

노광기 기대 본체(10)의 중간 노광부에 좌우로 직선 이동 가능하게 결합되는 지지 프레임(100)과, 상기 지지 프레임(100)에 고정되는 광원(120)과, 상기 지지프레임(100)의 후방 지지부(101)에 설치되어 광원(120)에서 나오는 광선을 상하로 분광하는 분광수단(130)과, 상기 후방 지지부(101)의 상,하부에 고정되어 상기 분광수단(130)에서 반사되는 빛을 주사하는 한 쌍의 상,하부 회전 다면경(140),(141)과, 상기 지지 프레임(100)에 고정되는 상,하부 슬라이드판(102),(103)에 각각 결합되어 상기 상,하부 회전 다면경(140),(141)에서 주사된 빛을 상,하부 프레임(13)(14)에 장착된 기판(S)의 상,하면에 조사하는 상,하부 원통형 반사경(150)과, 상기 지지 프레임(100)을 이동시키기 위한 프레임 구동수단(200)으로 구성된 것을 특징으로 하는 스캔형 노광장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프레임 구동수단(200)은 상기 기대 본체(10)의 중간부 상,하측에 고정된 상,하부 지지판(201),(202)에 상,하부 슬라이드판(102),(103)을 LM 가이드(210)로 결합하고, 구동모터(220)의 동력을 풀리(230)와 벨트(240)에 의해 전달하여 슬라이드 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 스캔형 노광장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프레임 구동 수단(200)은 상기 지지 프레임(100)을소정 구간내에서 직선 왕복 운동시키는 것임을 특징으로 하는 스캔형 노광장치.
제 1 항에 있어서, 상기 노광부의 중간에 고정되는 지지 프레임(100)과, 상기 지지 프레임(100)의 중간부에 고정되는 광원(120)과, 상기 후방 지지부(102)의 중간부에 고정되어 상기 광원(120)에서 나오는 광선에서 필요한 파장을 필터링하는 콜드미러(122)와, 콜드미러(122)에서 반사되는 광선을 평행광선으로 변화시키는 평행광학계(123)와, 상기 평행광선을 상하로 분광하는 분광수단(130)과, 상기 후방 지지부(102)의 상,하부에 고정되어 상기 분광수단(130)에서 반사되는 빛을 주사하는 한 쌍의 상,하부 회전 다면경(140),(141)과, 상기 지지 프레임(101)에 고정되는 상,하부 지지간(103),(104)에 각각 결합되어 상기 상,하부 회전 다면경(140),(141)에서 주사된 빛을 기판(S)의 상,하면에 조사하는 상,하부 원통형 반사경(150)을 포함하여 노광을 위한 광하계가 구성된 것을 특징으로 하는 스캔형 노광장치.