KR20030073253A - 반도체 장치의 기판소재 노광방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광막이 형성된 띠상의 소재에 단위노광 회로패턴과 위치인식패턴이 형성된 노광마스크를 이용하여 노광하고, 노광이 완료된 소재를 이송시킨 후 상기 기판소재에 노광된 위치 인식마크을 감지하고 이를 정렬기준으로 하여 후속 노광영역의 위치를 정렬하는 반도체 장치의 기판 노광방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

반도체 장치의 기판소재 노광방법 및 그 장치{Exposure method of substrate and apparatus the same}

본 발명은 반도체 장치의 기판 노광방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 연속되는 회로기판 형성을 소재(이하 기판소재라 약칭함)의 정렬(alignment) 및 회로기판소재의 이송(feeding) 피치의 정도를 높일 수 있는 구조가 개선된 반도체 장치용 회로기판소재의 노광방법 및 그 장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 장치의 기판으로 사용되는 기판은 폴리이미드계, 폴리아미드계 등의 유기 화합물의 필름상에 형성된 박막금속, 또는 구리, 구리합금 또는 철계 합금 등으로 만들어지는 얇은 금속 등의 띠 형상의 기판소재에 각종의 전자소자들의 설치를 위해 소정 패턴의 영역마다 기판소재를 이송 및 정지시킨 후 마스크와 기판소재를 정렬시키고 기판소재를 노광하는 노광공정을 행하게 된다.

예컨대, 반도체 장치의 기능을 외부회로에 전달해줌과 아울러 지지하는 리드 프레임의 경우 스템핑(stamping)에 의한 방법과, 에칭(etching) 즉, 기판소재의 식각에 의한 방법으로 제조된다. 상기 에칭에 의한 방법은 릴 투 릴(reel to reel) 방식에 의해 기판소재를 연속적으로 공급하거나 단위 스트립(strip) 상의 기판소재를 공급하면서 감광막 형성공정, 노광공정, 현상공정 및 에칭공정, 세정공정 등을 수행하게 된다. 마찬가지로 폴리이미드계 필름 상에 박막의 금속, 예컨대 구리가 부착이 되고 그 위에 상기와 같이 감광막 형성, 노광과 현상 및 에칭 공정을 통해서 연속적으로 소정의 단위 기판이 형성이 된다.

한국 공개 특허번호 2000-0057786호에는 상기와 같은 소재에 대하여 에칭 공정을 통한 기판을 제조하는 과정중 노광을 위한 장치의 일예가 개시되어 있다.

개시된 노광장치는 띠상의 기판소재에 노광마스크에 형성된 패턴을 순서대로 노광하는 장치로서, 스테이지 상의 띠상의 기판소재를 길이 방향으로 반송시키는 반송기구와, 스테이지로 기판소재를 이송시키는 이동기구와, 상기 반송기구와 이동기구를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부에 의해 반송기구와 이동기구에 의한 기판소재를 반송과 이송을 반복하여 기판소재에 복수열의 마스크 패턴을 노광한다.

상기와 같은 노광장치에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상호 밀착되는 롤러(11)(12)들의 사이로 기판소재(100)가 이동되도록 하고, 상기 롤러(11)(12)의 회전수를 감지하여 기판소재(100)를 소정의 피치로 이동시킨다. 그러나 이러한 이송은 롤러(11)와 기판소재(100)의 슬립현상에 의해 기판소재(100)를 정확하게 이동되지 않게 되는 문제점이 있으며, 롤러(11)(12)와 기판소재(100)의 표면이 직접적으로 밀착됨으로 인하여 기판소재가 오염되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 기판소재의 일측에 정렬을 위한 홀이나 정렬 마크를 형성하고 상기 홀이나 마크를 CCD카메라 등과 같은 비전 장치를 통해서 인식하여 정렬의 정도를 향상시키고자 하였다. 그러나 이 같은 경우는 상기 노광 장치로 기판소재가 유입되기 전에 별도의 공정을 통해서 정확한 작업이 이루어져야 하며 또한 상기한 마크나 홀을 형성하는 공정 자체에도 공정 오차가 발생하여 전체 공정에는 누적 오차가 더욱 발생하게 된다.

그리고 상기와 같이 롤러들에 개지된 상태에서 기판소재를 이송시키는 구성이 미국특허 US 5,198,857호와 US 5,075,718호에 개시되어 있다.

한편, 기판소재를 소정의 피치로 이동시키는 다른 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 기판소재(100)의 가장자리에 일정한 피치를 가지는 홀(101)들을 형성하고, 이 홀(101)들에 스프로킷(15)의 치(齒)가 결합되도록 하여 스프로킷(15)을 회전시킴으로써 기판소재(100)를 이송시키고, 이때에 상기 스프로킷(100)의 회전수 또는 상기 홀(101)의 갯수로서 기판소재의 이송거리를 감지하여 왔다. 그러나 상기와 같은 홀(101)은 펀칭에 의한 기계적인 가공 또는 에칭에 의해 형성되는데, 홀(101)의 형상과 규격 및 위치에 따라 가공편차가 있어 정확한 정렬(alignment)이 어려운 문제점 있고 나아가서는 정확한 노광위치의 제어가 어렵다. 또한 폴리이미드계의 필름이 얇아지는 경우에는 상기한 홀들을 이용한 이동과 정렬이 어려워지는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연속되는 기판소재를 길이 방향으로 순차적인 이송시 이동위치의 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 특히 단위 노광영역들 사이의 간격을 일정하게 하여 종래의 누적 공차를 줄이기 위하여 형성하였던 노광영역 사이에 존재하는 스크랩(scrap)의 발생량을 줄일 수 있는 반도체 장치의 기판소재 노광방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판소재에 형성된 노광위치에 따른 노광패턴의 정밀도를 향상시켜 후속 공정의 불량을 줄일 수 있는 반도체 장치의 기판소재 노광방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

도 1 종래 노광장치의 일부를 발췌하여 도시한 사시도,

도 2는 종래 기판소재의 이송장치를 개략적으로 도시한 일부절제 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 장치의 기판소재 노광방법을 나타내 보인 블f럭도,

도 4는 본 발명에 따른 기판소재의 노광장치를 도시한 사시도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 장치의 기판 노광방법은

감광막이 형성된 띠상의 기판소재를 준비하는 제1단계와,

상기 단위노광패턴과 위치인식마크 패턴이 형성된 노광마스크를 준비하는 제2단계와,

상기 노광마스크를 이용하여 상기 기판소재를 노광하는 제3단계와,

노광이 완료된 기판소재를 이송시키는 제4단계와,

상기 기판소재에 노광된 위치 인식마크을 감지하고 이를 정렬기준으로 하여 후속 노광패턴 형성영역의 위치를 정렬하는 제5단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 장치용 기판의 노광장치는,

노광용 광원과, 노광 스테이지와, 상기 노광 스테이지의 양측에 설치되어 노광 스테이지 상의 연속된 기판소재를 소정의 간격으로 이송시키기 위한 이송수단과, 상기 노광 스테이지의 상부에 설치되며 기판소재를 노광시키기 위한 단위노광패턴과, 적어도 하나의 위치 인식패턴이 설치된 노광마스크와, 상기 노광 스테이지의 일측에 설치되어 상기 위치 인식패턴에 의해 노광된 위치 인식마크를 인식하는 인식수단과, 상기 인식수단에 의해 감지된 정보에 의해 기판소재의 후속 노광패턴의 위치를 정렬하는 제어수단을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

상기 제어수단은 상기 이송수단을 제어하여 노광마스크와 기판소재의 노광위치를 정렬하며, 상기 노광마스크의 일측에는 노광 마스크의 위치를 변화시키는 구동부가 더 구비되는데, 이 구동부는 상기 제어수단에 의해 제어되어 노광마스크의 위치를 이동시킴으로써 노광마스크와 기판 소재의 노광위치를 정열한다. 그리고 상기 인식수단은 CCD 카메라가 이용될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 장치의 기판 제조방법 및 그 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 반도체 장치의 기판소재 노광방법은 다음과 같다. 도 3에 도시된 바와 같이 연속하여 공급될 수 있도록 릴에 감겨 있으며, 표면에 감광막이 형성된 기판소재를 준비하는 제1단계를 수행한다. 그리고 상기 기판소재를 노광하기 위한 노광마스크를 준비하는 제2단계를 수행한다. 상기 노광 마스크에는 기판을 노광시키기 위한 단위노광 패턴과 적어도 하나의 위치인식패턴이 형성된다.

상기와 같이 띠상의 기판소재와 노광마스크의 준비가 완료되면, 노광마스크를 이용하여 기판소재의 노광영역을 노광함으로써 제1의 노광패턴과 제1의 위치 인식마크를 기판소재에 형성되도록 하는 제3단계를 실시한다. 상술한 바와 같은 노광마스크를 이용한 기판소재의 광원으로부터 조사되는 광이 노광마스크와 광학수단을 통하여 기판소재의 감광막에 조사되도록 함으로써 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 제1의 노광패턴과 제1의 위치 인식마크의 형성이 완료되면 띠상의 기판소재를 노광마스크의 하면에 후속 노광할 부분이 위치되도록 이송시키는 제4단계를 수행한다. 기판소재를 이송시키는 제4단계에서 기판소재에 형성된 제1의 위치인식마크을 감지하여 이로부터 후속 노광할 영역의 위치기준을 삼아 후속 노광할 위치를 설정하는 제5단계를 실시한다. 상기와 같이 위치의 설정이 완료되면 상기와 같은 방법으로 노광하여 제2의 노광패턴과 제2의 위치인식마크를 노광하는 제6단계를 수행한다. 그리고 제2의 위치 인식마크를 기준으로 하여 후속 노광할 위치를 설정이 완료되면 기판소재를 노광하여 제3의 노광패턴과 제3의 위치 인식마크를 노광하는 제7단계를 수행한다. 상기와 같은 방법으로 띠상의 기판소재의 길이 방향으로 연속하여 노광패턴들과 위치 인식마크들을 노광한다.

상술한 바와 같은 방법을 이용하여 띠상의 기판소재 즉, 반도체 장치의 기판을 이루는 기판소재를 노광하는 것은 노광패턴의 노광위치로부터 다음 노광패턴 사이의 간격의 제어가 정밀하게 이루어질 수 있다. 즉, 위치 인식마크의 위치에 의한 기준이 인접하는 노광패턴에만 적용되므로 위치 인식 패턴의 위치에 따른 누적오차의 발생을 근본적으로 줄일 수 있다. 따라서 노광패턴들 사이의 간격을 균일함으로써 노광패턴의 사이에 위치되는 기판소재가 스크랩으로 버려지는 것을 줄일 수 있으며, 후속공정에서 노광패턴의 위치 차이에 의한 불량 발생율을 줄일 수 있다.

도 4에는 본 발명에 따른 반도체 장치의 기판 노광장치의 일예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 노광장치는 노광을 위해 감광막이 형성된 기판소재(100)가 감긴 공급릴(51)과 상기 공급릴(51)로부터 소정간격 이격되도록 설치되는 감김릴(52)을 포함한다. 상기 공급릴(51)과 감김릴(52)의 사이에는 구동부(53a)에 의해 승강가능하게 설치되는 노광 스테이지(53)가 설치되는데, 상기 노광 스테이지의 상부에는 공급릴(51)로부터 공급되는 기판소재(100)가 위치된다. 상기 노광 스테이지(53)에는 노광이 수행되는 동안 노광되는 기판소재의 고정을 위한 별도의 고정수단, 예컨데 흡착수단(미도시)이 설치될 수 있다. 그리고 상기 노광 스테이지(53)의 상부에는 노광램프(61a)를 포함하는 조명계(61)와 이로부터 조사된 광의 포커싱을 위한 광학수단(62)과, 소정의 단위노광패턴(71)과 적어도 하나의 위치인식마크(102) 형성을 위한 위치 인식마크패턴(72)이 형성된 노광마스크(70)를 가지는 노광부(60)가 마련된다. 여기에서 상기 노광마스크(70)에 형성된 위치 인식패턴(72)은 단위 노광패턴(71)의 대각 방향으로 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않고 단위 노광패턴(71)에 간섭되지 않고 이로부터 소정간격 이격된 위치에 형성될 수 있다. 또한 상기 위치인식마크는 상기 단위노광패턴 내에 형성이될 수 도 있다.

그리고 상기 스테이지(53)의 양측에는 기판소재를 소정의 피치로 연속 공급하기 위한 공급수단인 공급부(80)(90)가 각각 설치된다. 상기 각 공급부(80)(90)는 기판소재를 사이에 두고 밀착되는 상하부롤러(81,82)(91,92)와 상기 상하부 롤러(81,82) (91,92)중 적어도 하나를 구동시키는 스텝핑 모터(83)(93)를 포함한다. 상기 상하부 롤러(81,82)(91,92)는 각각 기판소재(100)의 가장자리를 파지할 수 있도록 양 가장자리의 직경(D1)이 중앙부의 직경(D2)보다 크게 형성되어 있다. 이때 상기 롤러 중에서 노광면에 대향하는 롤러의 가장자리의 직경이 중앙부의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 상하부 롤러(81,82)(91,92)는 구동축에 소정간격 이격되는 두 개의 롤러를 설치하여 제작할 수 있음은 물론이다. 그리고 상기 스테이지의 일측 즉, 기판소재가 이동되는 출구측에는 기판소재가 노광되어 형성된 위치인식 마크(72)를 감지하기 위한 감지수단(210)이 설치되고, 이 감지수단(210)에 의해 감지된 정보에 의해 상기 공급부(80)(90)의 스텝핑모터(83)(93)를 제어하여 기판소재(100)의 후속 노광위치를 정렬하는 제어부(200)을 구비한다. 상기 인식수단은 CCD 카메라로 이루진다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 노광마스크는 기판소재의 노광패턴의 정렬을 위하여 구동부에 의해 위치 조정가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 반도체 장치의 기판 노광장치의 작용과 이를 통한 노광방법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 노광장치를 이용하여 기판소재(100)를 노광하기 위해서는공급부(80)(90)의 스텝핑 모터(83)(93)를 작동시켜 상하부 롤러((81,82)(91,92)를 구동시킴으로써 공급릴(51)에 감긴 기판소재(100)의 노광영역이 상기 스테이지(53)의 상부에 위치되도록 한다. 이 상태에서 노광부(60)의 노광램프(61a)로부터 조사된 광이 노광마스크(70)을 통하여 스테이지 상의 기판소재(100)에 조사되도록 함으로써 기판소재(100)의 노광영역을 노광함으로써 제1의 노광패턴(101)과 제1의 위치 인식마크(102)가 기판소재에 형성되도록 한다. 상기와 같이 노광이 완료되면 공급부(80)(90)를 이용하여 기판소재(100)를 이동시킨다. 기판소재의 이동으로 상기 제1의 위치 인식 마크가 인식수단인 CCD 카메라의 하부에 인식되면 CCD 카메라는 이를 인식하고 제어부(200)에 의해 이를 후속 노광패턴의 위치 정렬 기준으로 하여 설정된 기준으로부터 어긋난 경우 상기 공급부(80)(90)의 스텝핑 모우터(83.93)를 정역회전시켜 후속 노광패턴(101)의 위치를 정렬하게 된다. 상기의 후속노광패턴의 정렬은 상기 노광마스크의 일측에 더 설치될 수 있는 노광마스크 조정부를 제어하여 정렬을 수행 할 수도 있다. 이와 같이 후속 노광위치의 정렬이 완료되면 기판소재(100)의 감광막에 노광패턴과 위치인식 마크를 노광하게 상기와 같이 이송한 후 위치인식 마크를 이용하여 후속 노광위치를 결정하게 된다.

그리고 양면에 걸쳐서 노광을 수행하여야하는 얇은 금속의 경우에는 상하부에 추가적으로 노광마스크와 광원을 두어서 양면에 걸쳐서 노광작업을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 장치의 기판 노광방법 및 그 장치는 띠상의 기판소재를 이송시키면서 마스크를 이용하여 노광 할 때에 전단계의 노광패턴 형성시 노광된 위치 인식마크를 이용하여 정렬하고 노광하게 되므로 후속 노광패턴의 위치의 설정의 정밀도를 높일 수 있다. 본 발명인의 실험에 의하면, 노광된 위치인식 마크를 이용하여 후속 노광위치를 정렬하는 경우 250mm를 기준으로 하여 후속 노광위치 인식 마크의 위치 오차를 2㎛ 이하로 줄일 수 있었다. 특히 상기 노광패턴 사이의 거리를 일정하게 함으로써 전자소자를 설치하기 위한 후속공정의 불량을 줄일 수 있으며, 버려지는 스크랩의 발생량을 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 종래의 소재의 가장 자리에 형성된 홀 등에 의하여 이동하고 정렬하는 데에 따른 장치의 제조 원가를 줄이는 효과도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하드는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명은 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 감광막이 형성된 띠상의 기판소재를 준비하는 단계와,

   단위 노광패턴과 위치인식패턴이 형성된 적어도 하나의 노광마스크를 준비하는 단계와,

   상기 노광마스크를 이용하여 상기 기판소재를 노광하는 단계와,

   노광이 완료된 기판소재를 이송시키는 단계와,

   상기 기판소재에 노광마스크의 위치인식 패턴에 의해 노광된 위치 인식패턴을 감지하고 이를 정렬기준으로 하여 후속 노광영역의 위치를 정렬하는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 기판소재의 노광방법.
2. 제1항에 있어서

   상기 노광하는 단계는

   상기 기판소재의 상하부에서 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 기판소재의 노광방법.
3. 제1항에 있어서

   후속 노광영역의 위치를 정렬하는 단계는

   기판소재를 이송시키기 위한 이송수단을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 기판소재의 노광방법.
4. 제1항에 있어서

   후속 노광영역의 위치를 정렬하는 단계는

   노광 마스크의 위치를 제어하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 기판소재의 노광방법.
5. 적어도 하나의 광원과

   적어도 하나의 노광스테이지와, 상기 노광 스테이지의 양측에 설치되어 노광스테이지 상의 연속된 기판소재를 소정의 간격으로 이송시키기 위한 이송수단과, 상기 노광스테이지와 소정거리 이격되어 설치되며 기판소재를 노광시키기 위한 단위 노광패턴과, 적어도 하나의 위치 인식패턴이 설치된 적어도 하나의 노광마스크와, 상기 노광스테이지의 일측에 설치되어 상기 위치인식 패턴에 의해 노광된 위치 인식마크를 인식하는 인식수단과, 상기 위치 인식수단에 의해 감지된 정보에 의해 상기 기판소재의 후속 노광위치를 정렬하는 제어수단을 포함하여 된 것을 특징으로 반도체 장치용 기판소재의 노광장치
6. 제 5항에 있어서,

   상기 인식수단은 CCD 카메라로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 기판 소재의 노광장치.
7. 제 5항에 있어서,

   후속 노광위치를 정열하는 제어 수단은 상기 이송수단을 제어하여 후속 노광위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 기판소재의 노광장치
8. 제 5항에 있어서

   적어도 하나의 노광마스크의 일측에는 노광마스크용 구동부가 더 설치되고 후속 노광위치를 정열하는 제어 수단은 상기 노광마스크용 구동부를 제어하여 후속노광위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 기판소재의 노광장치