KR20030040983A - 인쇄 회로 기판용 노광기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판(Printed Curcuit Board)의 핵심적인 공정 중에 석판 인쇄 기술(포토리소그래피)에 속하는 노광기에 관한 것으로, 감광 물질이 도포된 인쇄 회로 기판위에 마스크를 정밀 정렬하여 위치한 후에 자외선 광원으로 감광 물질을 노광하므로 마스크의 회로를 기판위에 형성하는 것을 목적으로 하며, 장비로 입력된 인쇄회로기판을 예비 정렬하는 기술, 진공척을 이용하여 기판을 이동 고정 핸들링하는 기술, 카메라와 정밀 모터를 이용하여 마스크를 X,Y,Z,Thetha방향으로 이동하는 정밀 정렬 기술, 노광시에 기판과 마스크 접촉 기술, 미세 패턴을 위한 기구의 정밀 동작기술을 포함하며, 진공을 이용한 기판 핸들링을 하므로 안정적으로 기판을 이동 및 고정 가능하며, 정밀 정렬과 평행광을 이용하며 모든 미세 패턴을 안정적으로 형성할 수 있으며 평판 디스플레이 노광에도 적용할 수 있다.

Description

인쇄 회로 기판용 노광기{Exposure machine for printed circuit board}

본 발명은 제1노광스테이션과 진공척에 장착된 인쇄회로기판의 노광을 위한 장치이다. 제1노광스테이션에 마스크캐리어가 장착된 노광 범위를 결정하고, 마스크는 마스크캐리어에 고정되어 있어야 한다. 여기서 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)은 감광물질이 도포된 Rigid 보드 또는 Flexible 보드를 말한다. PCB는 비전도체의 한면 혹은 양면에 금속층 일반적으로 구리층이 있으며, 이것은 현상 공정에서 전기적 연결을 위한 것이다. 이 금속층에 인쇄 회로 구조의 패턴을 만들기 위해서 감광성 레지스터층이 형성되어 있다. 이 감광성 레지스터는 감광성 마스크를 통해 노광이 되고 이 때 노광되지 않는 부분이 현상되어 없어진다. 인쇄회로기판의 인쇄회로를 현상하기 위해 포토마스크를 정확하게 위치설정해야 한다.

기존 인쇄 회로 기판용 노광장치는 인쇄회로기판의 양쪽 면이 동시에 노출될 수 있는 것으로 알려져 있다. 그리고 하부 포토 마스크와 인쇄회로기판, 상부 포토마스크가 함께 동일한 축 위에 위치하게 된다. 그래서 이 인쇄회로기판은 양면에서 노광이 가능하다. 그러나 인쇄회로기판의 조작에 드는 비용은 비싼편이다. 양면 노광을 위한 장치는 노광스테이션의 위치에 있어 인쇄회로기판의 정확한 위치설정을 가능하게 해야 한다. 이는 조명이 장착된 대 위에서 일어난다. 카메라가 조명과 일직선에 장착되어 있어서 조명을 통해 인쇄회로 기판의 정렬 마크 사진을 밝게 볼 수있고, 위치 설정을 위해 카메라를 통한 사진해독이 우선되어야 한다.

기존의 노광장치는 노광장치에서 인쇄회로기판은 수평으로 미리 정렬했다가 나중에 수직으로 바꿔주어야 한다. 따라서 정밀한 정렬에 부정적인 영향을 미친다. 다른 모든 가공처리는 수직으로 서 있는 인쇄회로기판에서 발생하고, 이 때 포토마스크와 인쇄회로기판 사이의 접촉을 위해서는 포토마스크 역시 수직으로 세워야 한다. 다음 공정을 위해 수평으로 방향을 바꾸어서 이동한다. 이 장치는 특히 돈이 많이 들고 기계비용이 상대적으로 비싼 편이다. 이 장치는 두 개의 척으로 나뉘어 있으며 제1인쇄회로기판의 입력 이후, 아직 제1인쇄회로기판이 노광 중에 있을 동안 다른 척이 다른 제2인쇄회로기판을 받아들이는 원리를 이용하여 작동시간을 줄어들었지만 복잡한 조작때문에 기계비용이 비싸게 된다.

본 발명품은 인쇄회로기판의 노광을 위한 장치이다. 작동 시간이 짧으며 조작시스템이 단순하고 정확한 정렬을 가능하게 한다. 인쇄회로기판이 수평으로 예비 정렬하고 예비 정렬 상태에서 노광면의 반대면이 척에 장착되게 되고 그 상태를 유지하면서 수평 방향으로 이동하여 노광 공정을 마치고 밖으로 나가게 된다.

본 발명품에서 예비 정렬을 해주면 노광하기 전 인쇄회로기판이 움직이지 않고 포토마스크가 정밀하게 움직이므로 정확한 위치 설정이 요구되는 노광스테이션에서 포토마스크와 인쇄회로기판 사이의 위치를 정확하게 설정하게 된다. 예비 정렬대에서 인쇄회로기판이 중앙에 예비 정렬되며 제1진공척이 예비 정렬스테이션으로 이동한 후에 예비 정렬 스테이션의 상하로 움직여 제1진공척에 닿게된다. 제1진공척은 인쇄회로기판 의 전체면을 장착할 수 있도록 진공척으로 설계되어 있다.

이후 계속되는 과정에서 제2진공척은 인쇄회로기판이 노광될 면이 위쪽으로향한 상태에서 제1진공척으로부터 전달받는다. 제1진공척은 노광될 면이 아래쪽으로 향한 상태에서 예비정렬스테이션에서 인쇄회로기판이 장착되지만 제2진공척은 그 반대가 된다. 제2진공척은 제2노광스테이션으로 이동하여 위쪽면을 노광하므로 이 발명품의 작동방식이 양면 노광이 가능한 방식임을 보여준다. 제1노광스테이션과 제2노광스테이션사이에 전달 스테이션에서 제1진공척이 제2진공척으로 인쇄회로기판을 전달하므로 예비 정렬대의 정렬상태를 그대로 유지한다.

이 장치에서 마스크캐리어는 전자기 성질을 가지는 영구 자석을 이용하여 많은 비용을 들이지 않고 마스크캐리어를 쉽게 교체할 수 있도록 하였다.

이 장치에서 진공척은 노광하는 인쇄회로기판보다 훨씬 크며, 진공척은 두가지의 흡착부분이 있는 진공척으로 형성되어 있다. 이 두가지의 흡착부분은 서로 분리되어 서로 다른 부분과 연결되어 있다. 제1흡착부분은 인쇄회로기판으로 가려져 있으며, 제2흡착부분은 마스크캐리어를 고정하도록 설치되어 있는 밀봉부재 장치가 장착된 진공척의 표면 외부 가장자리에 위치하고 있다. 이로써 진공척의 표면에 제1흡착부분을 통해 인쇄회로기판을 각각의 스테이션에서 이동할 할 때 예비정렬된 위치에 고정할 수 있다. 제2흡착부분으로 마스크캐리어와 마스크캐리어에 장착된 마스크필름을 인쇄회로기판을 효과적으로 흡착을 할 수 있다.

본 발명은 인쇄회로기판의 양면을 자동으로 노광하는 장치를 제공하고, 기구적으로 기존의 장치에는 소개된 적이 없는 진공척으로 인쇄회로기판을 고정 이동하고 인쇄회로기판을 수평으로만 이동하는 하게 하므로 노광 공정에 안정적고 정밀한 미세 패턴을 형성하는 노광장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도1은 발명에 따라 만들어진 장치의 전면

도2은 밀봉부재장치의 절단면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기본골격2 : 예비정렬스테이션

3 : 롤러4 : 인쇄회로기판

5 : 공정방향6 : 제1진공척

7 : 받침축8 : 전달스테이션

9 : 제1노광스테이션10 : 노광범위

11 : 마스크캐리어12 : 밀봉부재

13 : 홈14 : 지지링

15 : 보링16 : 순판

17 : 노광램프18 : 제2진공척

19 : 제2노광스테이션20 : 출력스테이션

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

기본골격(1)에 예비정렬스테이션(2)이 장착된다. 이 예비정렬대(2)는 롤러(3)에 설치된다. 이 롤러(3)에 의해 인쇄회로기판(4)이 공정방향(5)로 이동하게 된다. 인쇄회로기판(4)를 공정방향(5)로 중앙에 예비 정렬한다. 다음으로 인쇄회로기판은 상하방향으로 이동한다.

제1진공척(6)은 받침축(7)을 이용하여 예비정렬스테이션(2)에서 전달스테이션(8) 사이에서 공정방향(5)로 움직이게 된다.

제1진공척(6)의 아래면은 노광표면이 된다. 이 때 안쪽표면은 제1진공관에, 바깥표면은 제2진공관에 연결되어 제1진공관으로 인쇄회로기판(4)를 예비 정렬한 위치에서 제1진공척(6)에 흡착하여 전송하는 동안 그 상태를 유지하게 된다.

제1노광스테이션(9)에서 노광범위(10)는 마스크캐리어(11)가 제공하는 범위안에 있다. 마스크캐리어(11)은 빛이 통과할 수 있도록 유리판으로 되어 있다. 마스크캐리어(11)에서는 포토마스크가 설치되어 있다.

제1진공척(6)이 제1노광스테이션(9)에 있으면 마스크 캐리어(11)은 위쪽방향으로 올라가게 된다. 이 때 진공척과 마스크캐리어사이를 밀패하여 제2진공관으로진공상태를 유지하기 위해 밀봉부재(12)를 마스크캐리어(11)에 연결한다.

밀봉부재(12)는 제1진공척(6)에 있는 홈(13)안에 설치된다. 이 홈(13)에는 밀봉부재(12)가 둘러싸고 있는 지지링(14)이 있다. 지지링(14)은 보링(15)과 함께 설치되어 있어서, 이를 통해 지지링(14)의 윗면과 밀봉부재(12)의 순판(16)사이의 공간에 공기가 들어가게 된다. 따라서 순판(16)을 위로 부풀게 하고, 이렇게 하여 마스크캐리어(11)에 닿게 된다. 이를 통해 마스크캐리어 맞은편에 제1진공척(6)의 아랫면은 밀패가 되고 제2진공관으로 마스크캐리어(11)을 제1진공척(6)쪽으로 끌어올린다.

이것이 성공하면 노광과정이 진행되고 노광램프(17)을 통해 빛이 포토마스크를 통과해서 위쪽으로 가서 인쇄회로기판(4)의 아랫면까지 도달한다. 노광과정이 일어난 후에는 제1진공척(6)과 마스크캐리어(11) 사이에 다시 결합이 풀어지고, 제1진공척(6)은 그 아랫면에 노광된 인쇄회로기판(4)를 전달스테이션(8)까지 전송한다. 이 전달스테이션(8)에서 인쇄회로기판(4)는 제2진공척(18)을 통해 제1진공척(6)에서부터 넘겨진다. 이 때 제2활판(18)은 제1진공척(6)에서와 같은 방법으로 밀봉부재(12)와 함께 두 개의 진공관이 작동한다.

전달스테이션(8)에서 인쇄회로기판(4)는 예비정렬스테이션(2) 에서 설정된 위치를 유지하면서 제2전공척(18)로 넘겨지게 된다. 이어서 제2진공척은 인쇄회로기판(4)를 제2노광스테이션(19)로 보낸다. 인쇄회로기판(4)는 제2진공척(18)에 제1노광스테이션(9)에서 노광한 면이 흡착되므로 다른 쪽면이 제2노광스테이션(19)에서 노광된다.제2노광스테이션(19)는 노광방향은 위에서 아래로 향하게 만든다.

마스크캐리어(11)에 영구자석을 장착하여 자기장을 형성하고 자철성 스트립(길쭉한 막대,strip)을 영구자석에 장착하고 그 사이에 필름형태의 마스크를 고정한다.

제2노광스테이션(19)에서는 제1노광스테이션(9)에서와 마찬가지로, 공정방향(5)방향으로의 운동 이외에도 수직방향으로도 움직일 수 있게 된다. 이와함께 노광범위(10)을 인쇄회로기판(4)와 관련하여 마스크캐리어(11)과 함께 정확한 노광을 맞출 수 있게 된다.

노광된 후에 제2진공척(18)이 출력스테이션(20)으로 이어지게 되고, 여기에서 양면이 노광된 인쇄회로기판(4)를 끌어올리게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 진공척을 이용해 인쇄회로기판을 고정 및 이동하고, 인쇄회로기판을 뒤집지 않고 수평으로만 이동하므로 노광공정의 단순성,안정성과 정밀성을 확보하고, 이로 인해 정밀 미세 패턴을 형성하는 효과가 있다. 뿐만아니라 양면을 자동으로 노광하므로 시간과 비용을 줄일 수 있다.

Claims (7)

1. 인쇄회로기판의 포토리소그래피의 노광을 위한 과정으로서, 이 과정에서는 한 면 또는 양면으로 된 감광물질로 도포된 인쇄회로기판을 준비한 후에 인쇄회로기판을 제1노광스테이션(9)에 놓는다. 여기서 인쇄회로기판은 Rigid 보드 또는 Flexible 보드를 포함한다. 이 제1노광스테이션(9)에 최초의 포토마스크를 놓고 이 노광스테이션에서에서 감광물질을 노광한 후 그 인쇄회로기판을 현상한다. 이러한 과정의 특징은 인쇄회로기판(4)을 수평상태로 미리 예비정렬하고 이 예비정렬스테이션(2)에서 인쇄회로기판의 노광될 면의 상대편 면 전체를 진공으로 흡착하여 이 상태를 계속유지하며 제 1노광 스테이션을 거쳐 현상할 때까지 공정방향(5)와 동일한 방향을 유지한다. 이 과정의 특징은 제1노광스테이션(9)에서 정밀정렬이 이루어지고 최초의 포토마스크를 수평면에서 인쇄회로기판(4)에 정확한 위치까지 움직인다.
2. 제 1 항에 있어서, 인쇄회로기판의 포토리소그래피 노광을 위한 과정의 특징은 양면 감광물질로 도포한 인쇄회로기판(4)을 예비정렬한 위치를 유지한 상태에서 노광된 면 전체를 이런 상태를 계속 유지하며 공정방향(5)과 동일한 방향에서 제2노광스테이션(19)에서 거쳐 제1노광스테이션(9)과 반대되는 방향으로 두 번째 포토마스크를 사용하여 노광한다는 것이다. 또 제2노광스테이션(19)에서 정밀정렬이 이루어지고 두 번째 포토마스크를 수평면에서 인쇄회로기판(4)에 정확한 위치까지 움직인다.
3. 인쇄회로기판의 포토리소그래피를 위한 장치로서, 최초의 노광면에 최소한 하나의 노광 프레임을 최소한 하나의 제1노광스테이션에서 예비 정렬하는 이 장치의 특징은 하나의 제1진공척(6)을 이용한다는 것이다. 이 진공척은 예비정렬스테이션(2)와 제1노광면과 전달스테이션(8) 사이에 수평면으로 움직일 수 있으며 이 진공척의하여 인쇄회로기판(4)의 전체적인 노광면이 나타난다.
4. 제 1 항에 있어서, 인쇄회로기판의 포토리소그래피를 위한 장치의 특징은 하나의 제2진공척(18)을 이용한다는 것이다. 이 제2진공척의 제1노광면과 제2노광면 사이에서 수평면으로 움직인다. 그 특징은 전달스테이션(8)과 제2노광스테이션(19)을 설치하고, 이 노광스테이션은 제1노광 스테이션(9)과 반대방향으로 노광된다.
5. 제 3 항, 제 4 항에 있어서, 인쇄회로기판의 포토리소그래피를 위한 장치의 특징은 노출 범위(10) 안에 있는 마스크캐리어(11)가 영구자석으로 붙어있다는 것이다.
6. 제 3 항에서 제 5 항까지에 있어서, 인쇄회로기판의 포토리소그래피를 위한 장치의 특징은 진공척(6;18)의 노광범위가 가장 큰 인쇄회로기판(4)보다 크고 최소한 2개의 흡착영역을 가진 진공 흡수판으로 구성되어 있다는 것이다.이 흡수영역은 서로 분리되어 있고 다른 진공발생부와 연결되어 있다. 이 때 제1진공부분은 기본적으로 인쇄회로기판 또는 필름으로 덮을 수 있으며 제2진공부분은 가장 크게 노출될 인쇄회로기판 면위에 덮혀있는 노광면의 테두리에 있다. 그 특징은 노광면의 외부 테두리 방향에 있는 제2진공역에서 밀봉부재(12)가 있고 이 밀봉부재를 마스크캐리어(11)에 붙일 수 있다는 것이다.
7. 제 6 항에 있어서, 인쇄회로기판의 포토리소그래피를 위한 장치의 특징은 이 밀봉부재(12)를 부풀리 수 있다는 것이다.