KR200419156Y1 - 레이저 기반의 주변 노광장치 - Google Patents

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KR200419156Y1 KR2020060006406U KR20060006406U KR200419156Y1 KR 200419156 Y1 KR200419156 Y1 KR 200419156Y1 KR 2020060006406 U KR2020060006406 U KR 2020060006406U KR 20060006406 U KR20060006406 U KR 20060006406U KR 200419156 Y1 KR200419156 Y1 KR 200419156Y1
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laser beam
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이경철
나종상
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(주)와이티에스
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Abstract

본 고안은 레이저 기반의 주변 노광장치에 관한 것으로, 자외선램프의 실제 노광 에너지와 파장이 유사한 355[㎚]의 자외선 영역의 레이저와 광학기구를 사용하여 주변 노광 및 마스크에 라인 혹은 면 타입의 빔을 조사하여 특정 패턴을 형성할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 고안의 레이저 기반의 주변 노광장치는 레이저 기반의 주변 노광장치는 노광 및 패터닝 처리할 글라스 기판을 탑재한 채로 고속으로 이송하는 스테이지; 소정 파장의 UV 레이저빔을 발생시키는 레이저 발생기; 레이저 발생기에서 발사된 UV 레이저빔을 P파로 변경시켜 주는 편광판; 편광판에서 편광된 P파의 UV 레이저빔을 반사하여 정렬하는 적어도 하나 이상의 UV 미러; 각각의 UV 미러를 2축 제어하는 적어도 하나 이상의 제어모터; 글라스 기판의 프론트 주변부, 리어 주변부 및 중심부를 노광하는 프론트 노광부, 리어 노광부와 S패턴 형성부; UV 미러를 통해 정렬된 레이저빔을 각각 프론트 노광부, 리어 노광부 및 S패턴 형성부로 분기시키는 빔 스플리터; UV 미러와 2축 갈바노 모터로 구성된 스캐닝 헤드; 및 스캐닝 헤드를 거쳐 출력되는 레이저 빔에 대해 원하는 최종 빔폭을 만들어 주는 폭 블레이드 및 각각의 프론트 노광부, 리어 노광부 및 S패턴 형성부를 이동할 수 있는 스테이지를 포함하여 이루어진다.
평판, 디스플레이, 기판, 주변, 노광, BM 수지, S패턴, 레이저

Description

레이저 기반의 주변 노광장치{Edge exposure device of a laser foundation}
도 1 은 일반적인 평판 디스플레이 글라스 기판의 주변 노광 및 S패턴을 설명하기 위한 도.
도 2 는 일반적인 자외선 램프를 채택한 주변 노광 및 S패턴의 형성에 사용되는 노광장비의 구성도.
도 3 은 일반적인 평판 디스플레이 제조 방법에 있어서 글라스 기판 위에 패턴 및 패널 아이디 마킹과 주변 노광을 행하는 라인 공정을 설명하기 위한 플로차트.
도 4 는 본 고안에 따른 BM 수지의 주변 노광과 S패턴 형성을 위한 레이저 기반의 주변 노광장치를 보인 개략 구성도.
도 5 는 본 고안에 따른 레이저 기반의 주변 노광장치를 보인 상세 기능 블록도.
도 6 은 도 5 에서 스캐닝 장치를 보인 상세 구성도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10. 글라스 기판 12. 단방향측 주변 노광부
14. 단방향측 S패턴부 16. 장방향측 주변 노광부
18. 장방향측 S패턴부 20. 노광장치
21. 자외선램프 22. 타원경
23. 3축조정 스테이지 24. 빔 호모지나이저
25. 셔터 26. 폭 블레이드
100. 스테이지 110. 가로대
120. 프론트 노광부 122. S패턴 형성부
124. 리어 노광부 130. 글라스 기판
200. 노광장치 210. 레이저 발생기
215. 편광판 220a, 222a. 제어모터
220, 222, 230a, 230b, 231a, 231b, 232a, 232b, 232c. UV 미러
233, 234, 235, 236. 빔 스플리터
233a, 234a. 비전 시스템
240, 242, 244. 광학셔터 250, 252, 254. 감쇠기
260, 262, 264. 안전셔터 270, 272, 274. 빔 익스팬더
280, 282, 284. 빔 호모지나이저
290, 292, 294. 집광렌즈
300, 302, 304. 스캐너 308, 308a, 308b. 플랫필드 렌즈
310, 312, 314. 폭 블레이드 400, 500, 600. 무빙스테이지
본 고안은 레이저 기반의 주변 노광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저와 광학기구를 이용하여 평판 디스플레이 제조시 집속능력이 더욱 뛰어나면서도 정밀도가 우수하게 글라스 기판위의 포토레지스트로 사용되는 BM 수지 도포 후 필름 주변부의 들뜸 현상을 방지하고 패널에 특정한 라인패턴을 형성하기 위한 레이저 기반의 주변 노광장치에 관한 것이다.
도 1 은 일반적인 평판 디스플레이 글라스 기판의 주변 노광 및 S패턴을 설명하기 위한 도이다. 즉, LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 글라스 기판의 주변 노광 및 S패턴을 설명하기 위한 도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 평판 디스플레이를 제조함에 있어서 글라스 기판(10) 위에 도포된 BM(Black Matrix) 수지(포토레지스트)의 외곽 부위 들뜸 현상을 사전에 방지하기 위해 글라스 기판(10)에 대해 그 단방향과 장방향으로 외곽에 70[mm] 이하의 선폭을 갖는 주변부(12, 16) 노광을 행하고, 이외에도 글라스 기판(10) 상에 특정한 라인 형상의 패턴(14, 18 : 이하, "S패턴"이라 한다)을 형성하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 S패턴의 선폭과 패턴폭은 각각 대략 200[㎛]와 3000[㎛]이다. 그리고, 이렇게 정해진 선폭의 패턴을 형성하기 위해 퍼스널 컴퓨 터 등을 사용하여 선폭의 패턴을 제어하고 BM 수지의 노광을 위한 300[㎚]~450[㎚] 파장대의 균일하고 적당한 출력의 광을 사용한다.
도 2 는 일반적인 자외선램프를 채택한 주변 노광 및 S패턴의 형성에 사용되는 노광장비의 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 일반적인 주변 노광 및 S패턴 형성 장치(20)에서는 광원으로 300[㎚]~450[㎚]의 자외선 램프(21)가 사용되는데, 자외선 램프(21)에서 방출된 자외광은 이후에 타원경(22)에 의해 집속된 후에 빔 호모지나이저(Homogenizer, 24)를 통해 가우시안적인 광밀도 분포가 균일한 분포로 바뀌어 형성되게 된다. 도 2 에서 참조번호 23은 타원경(22)의 위치와 방향을 자유자재로 조절하기 위한 3축 조정스테이지를 나타내고, 25는 광을 통과 또는 차단시키는 셔터부를 나타내며, 26은 광의 폭을 조정하는 폭 블레이드를 나타낸다.
도 3 은 일반적인 평판 디스플레이 제조 방법에 있어서 글라스 기판 위에 패턴 및 패널 아이디 마킹과 주변 노광을 행하는 라인 공정을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 종래 패턴 및 패널 아이디 마킹과 주변 노광을 행하는 라인 공정에 따르면 공정 전체의 클린화를 위한 세척공정(S1), 글라스 기판 위에 BM 수지의 도포를 균일하게 하는 스핀 코팅공정(S2)과 코팅 고정이 끝난 글라스 기판에 원하는 마스크 패턴을 띄워 자외선을 쪼이는 노광 공정(S3), 각 패널 당 고유인식 코드를 레이저로 마킹하고 외각 들뜸 현상을 사전에 방지하는 아이디 마킹 및 주변 노광 공정(S4), 마스크 패턴으로 인해 자외선을 받은 부분은 약해지고 받지 않은 부분은 포토레지스트(Photo Resist) 코팅 상태를 유지하게 되어 자외선에 노출된 부분만 제거가 가능하게 하는 현상 공정(S5), 노광 공정에서 자외선을 받지 않은 포토레지스트에 의해 가려진 부분을 제외한 증착막을 제거하는 식각 공정(S6) 및 남은 포토레지스트를 용제를 이용하여 제거하는 포토레지스트 스크립 공정(S7)이 순차적으로 수행되게 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따르면 자외선램프의 수명이 1000 시간 정도에 불과하기 때문에 단기간 사용 후에 이를 교체해야 하는바, 이에 따라 램프 교체 비용이 적지 않게 소요되는 문제점이 있고, 이외에도 램프 교체를 위해 공정 라인을 일정시간 동안 멈추어야 하는 시간적인 손실이 있으며, 또한 램프의 특성 때문에 공압조절 및 램프의 파손으로 인한 안전상의 문제점이 있으며, 나아가 완벽히 직진하는 직진광을 형성하지 못하기 때문에 노광 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 고안은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 고안의 주된 목적은 자외선램프의 실제 노광 에너지와 파장이 유사한 355[㎚]의 자외선 영역의 레이저와 광학기구를 사용하여 주변 노광 및 마스크에 라인 혹은 면 타입의 빔을 조사하여 특정 패턴을 형성할 수 있도록 하되 집속능력이 보다 뛰어나면서도 정밀도가 우수한 레이저 기반의 주변 노광장치를 제공함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 고안에 따른 기술의 다른 목적은 자외선램프의 실제 노광 에너지와 파장이 유사한 355[㎚]의 자외선 영역의 레이저와 광학기구를 사용하여 평판 디 스플레이 제조시 글라스 기판위의 포토레지스트로 사용되는 BM 수지 도포 후 필름 외곽부의 들뜸 현상을 방지하고 패널에 특정한 라인패턴을 형성하되 집속능력이 보다 뛰어나면서도 정밀도가 우수한 레이저 기반의 주변 노광장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 고안은 다음과 같다. 즉, 본 고안의 레이저 기반의 주변 노광장치는 노광 및 패터닝 처리할 글라스 기판을 탑재한 채로 고속으로 이송하는 스테이지; 소정 파장의 UV 레이저빔을 발생시키는 레이저 발생기; 레이저 발생기에서 발사된 UV 레이저빔을 P파로 변경시켜 주는 편광판; 편광판에서 편광된 P파의 UV 레이저빔을 반사하여 정렬하는 적어도 하나 이상의 UV 미러; 각각의 UV 미러를 2축 제어하는 적어도 하나 이상의 제어모터; 글라스 기판의 프론트 주변부, 리어 주변부 및 중심부를 노광하는 프론트 노광부, 리어 노광부와 S패턴 형성부; 및 UV 미러를 통해 정렬된 레이저빔을 각각 프론트 노광부, 리어 노광부 및 S패턴 형성부로 분기시키는 빔 스플리터를 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 프론트 노광부, 리어 노광부 및 S패턴 형성부의 각각은 빔 스플리터를 통해 분기된 레이저빔의 광폭의 크기를 원하는 크기로 확대시키는 빔 익스팬더; 오목 혹은 볼록렌즈가 복합적으로 구성되어 이루어져서 가우시안 분포를 갖는 레이저빔의 광밀도 분포를 균일하게 하는 빔 호모지나이저; 주변 노광부의 폭 또는 S패턴의 폭만큼의 빔폭을 형성하기 위해 레이저빔을 평행광으로 만들어 주는 집광렌즈; 집광렌즈에 의해 평행광이 된 레이저빔을 스캐닝하여 허용 가능한 최대 노광폭을 만들어 주는 스캐닝 장치; 및 스캐닝 장치를 통해 스캐닝되 는 레이저빔에 대해 원하는 최종 빔폭을 만들어 주는 폭 블레이드로 이루어질 수 있다.
전술한 스캐닝 장치의 각각은 입사되는 레이저빔을 X,Y축으로 회전하면서 반사시키기 위해 끝단에 UV 미러가 축결합된 적어도 1개 이상의 갈바노 모터와 플랫필드 렌즈를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 고안에 따른 기술은 빔 호모지나이저와 집광렌즈 사이에 레이저빔의 출력을 감쇠시켜 그 출력의 변동폭을 상대적으로 감쇠시키는 감쇠기를 더 구비할 수 있다.
또한, 감쇠기의 전단에 레이저빔의 온/오프를 광학적으로 제어하는 광학 셔터가 더 구비될 수 있다.
아울러, 본 고안에는 UV 미러에 의해 정렬 상태를 모니터링하는 비전 시스템; 및 UV 미러에 의해 정렬된 레이저빔을 비전 시스템으로 분기시키는 빔 스플리터가 더 구비될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 기반의 주변 노광장치에 대해 상세하게 설명한다.
본 고안의 레이져 기반의 주변 노광장치에서 핵심적인 기술 사상은 자외선램프를 사용하는 광원을 레이저 기반의 광원으로 대체하는데 있다. 일반적으로, BM 수지를 패터닝하기 위한 자외선램프로는 300[㎚]~450[㎚] 파장 영역의 초고압 수은램프가 주로 사용되는데, 대략적으로 패터닝에 필요한 에너지 밀도로 50[mJ/㎠]를 갖는 1[W]급이 사용한다.
아래의 수학식 1 은 BM 수지의 패터닝 등에 필요한 종래의 자외선램프의 첨두 출력과 기타 변수와의 관계를 나타내고 있다.
Figure 112006016836352-utm00001
위의 수학식 1에서
Figure 112006016836352-utm00002
는 첨두 출력(Peak Power)을 나타내고,
Figure 112006016836352-utm00003
는 펄스 지속시간(Pulse Duration Time)을 나타내며,
Figure 112006016836352-utm00004
와
Figure 112006016836352-utm00005
은 각각 평균 출력(Average Power)과 펄스 반복률(Pulse Repetition Rate)를 나타낸다.
따라서, 평균 출력(
Figure 112006016836352-utm00006
)이 1[W]이고, 펄스 지속시간(
Figure 112006016836352-utm00007
)이 10[㎱]이며, 펄스 반복률(
Figure 112006016836352-utm00008
)이 20[㎑]인 DPSS UV(Ultra Violet) 레이저를 사용하는 경우에 위의 수학식 1 에 의해 첨두 출력(
Figure 112006016836352-utm00009
)이 5[㎾]로 계산되기 때문에 노광에 필요한 충분한 에너지를 가짐을 알 수가 있다.
즉, 종래의 자외선램프를 대체하여 355[㎚] DPSS Nd:YVO4(Diode Pumped Solid State Neodymium doped Yttrium ortho Vanadate)의 레이저를 사용하게 되면 레이저 고유의 특징을 바탕으로 정밀한 조정이 가능하여 높은 수준의 노광 품질을 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 4 는 본 고안에 따른 BM 수지의 주변 노광과 S패턴 형성을 위한 레이저 기반의 주변 노광장치를 보인 개략 구성도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이 본 고안의 노광장치에 따르면 시료를 정밀하면서도 고속으로 이송시키는 스테이지(100)에 평판 디스플레이 글라스 기판(130)이 탑재되어 전진하게 된다.
한편, 스테이지(100)의 상부에는 이를 가로질러 스테이지(100)와는 독립적으로 가로대(110)가 설치된다. 그리고, 이러한 가로대(110)의 좌측 부위에는 글라스 기판(130)의 전방 주변을 노광하여 제거하기 위한 프론트 노광부(120)가 배치되고, 가운데 부위에는 글라스 기판(130)의 마스크 상에 특정한 S패턴을 형성하기 위한 S패턴 형성부(122)가 배치되며, 마지막으로 우측 부위에는 글라스 기판(130)의 후방 주변을 노광하여 제거하기 위한 리어 노광부(124)가 배치되게 된다. 또한 이와 같은 프론트 노광부(120), S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)는 후술하는 바와 같이 각각의 독립된 스테이지에 탑재되어 좌우 방향으로 자유자재로 이동할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 구조에 의해 시료, 즉 글라스 기판(130)이 탑재된 스테이지(100)가 정밀하면서도 고속으로 가로대(110) 밑을 통과하여 전진하는 과정에서 프론트 노광부(120)와 리어 노광부(124) 및 S패턴 형성부(122)가 그 스테이지에 의해 자유자재로 이동하면서 주변 노광 및 S패턴을 형성하게 된다.
도 5 는 본 고안에 따른 레이저 기반의 주변 노광장치를 보인 상세 기능 블록도, 도 6 은 도 5 에서 스캐닝 장치를 보인 상세 구성도이다.
먼저, 도 5 에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 레이저 기반의 주변 노광장 치는 전술한 바와 같은 프론트 노광부(120), 리어 노광부(124) 및 S패턴 형성부(122), 종래의 자외선램프를 대체하는 광원으로서 BM 수지의 소재 흡수율이 적합한 레이저인 355[㎚] DPSS Nd:YVO4로 이루어진 레이저 발생기(210), 레이저 발생기(210)에서 발사된 UV 레이저빔을 편광하는 편광판(215), 편광된 레이져빔을 반사하여 정렬하는 적어도 하나 이상의 UV 미러(220, 222)와 이러한 UV 미러(220, 222)를 2축(X축 및 Y축) 제어하여 그 각도와 위치를 조정하는 제어모터(220a, 222a), UV 미러(220, 222)에 의해 정렬된 레이저빔의 경로를 일정 비율로 반사 및 통과시켜서 프론트 노광부(120), S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)의 3경로로 분기시키는 2개의 빔 스플리터(beam splitter : 235, 236)와 프론트 노광부(120), S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)에 대해 각각 쌍으로 구비되는 UV 미러(230a, 230b, 231a, 231b, 232a, 232b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 구성에서 편광판(215)은 더욱 정밀한 파워 보정을 위하여 삽입될 수 있다. 그리고, 하나의 빔 스플리터(235)는 레이저빔을 1:2로 분기시키며, 다른 하나의 빔 스플리터(236)는 레이저빔을 1:1로 분기시키게 된다. 또한, 마지막 단의 UV 미러(232c)는 100% 반사 미러로 구현될 수 있다. 나아가, UV 미러(230a, 230b, 231a, 231b, 232a, 232b)는 레이저빔을 더욱 정밀하게 보정하기 위한 용도로 주어질 수 있다.
다음으로, 프론트 노광부(120)와 S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)는 각각 각자의 빔 스플리터(235, 236)와 UV 미러(230a, 230b, 231a, 231b, 232a, 232b)를 통해 분기된 레이저빔을 광학적으로 신속하게 온/오프 제어하기 위한 광학 셔터(acosto-optic modulator: 240, 242, 244), 광학셔텨(240, 242, 244)를 통과한 레이저빔의 출력을 감쇠시켜 그 출력의 변동폭을 상대적으로 감쇠시키는 감쇠기(attenuator : 250, 252, 254), 감쇠기(attenuator : 250, 252, 254)에서 출력된 광폭의 크기를 원하는 크기로 확대시키는 빔 익스팬더(beam expander : 270, 272, 274), 오목 혹은 볼록렌즈가 복합적으로 구성되어 이루어져서 가우시안 분포를 갖는 레이저빔의 광밀도 분포를 균일하게 하는 빔 호모지나이저(280, 282, 284), 레이저빔을 평행광으로 만들어주는 집광 렌즈(290, 292, 294), 집광렌즈(290, 292, 294)에 의해 평행광이 된 레이저빔의 폭을 주변 노광부의 폭 또는 S패턴의 폭만큼 스캐닝하여 주는 스캐너 장치(300, 302, 304) 및 원하는 최종 빔폭을 만들어 주는 폭 블레이드(310, 312, 314)를 포함하여 이루어질 수 있다. 위의 구성에서 광학셔터(240, 242, 244)는 크리스털에 일정한 전류를 흘려보내주면 레이저빔이 굴절을 일으킴으로써 셔터의 역할을 하게 된다.
도 5 에서 미설명 260, 262, 264는 프론트 노광부(120)와 S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)의 각각에 대해 안전을 위해 미세하게 누설되는 레이저빔이 없도록 차단하는 안전셔터를 나타내고, 400, 500 및 600은 각각 프론트 노광부(120), S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)를 독립적으로 수평 방향으로 이송시킴으로써 노광 위치를 제어하는 무빙 스테이지를 나타낸다.
한편, 스캐너 장치(300, 312, 314)는 도 6 에 도시된 바와 같이 끝단에 UV 미러(300c, 300d, 302c, 302d, 304c, 304d)가 축결합된 적어도 1개 이상(본 실시 예에서는 2개)의 갈바노 모터(300a, 300b, 302a, 302b, 304a, 304b)로 이루어져서 입사되는 레이저빔을 X,Y축으로 반사시켜 스캐닝하게 된다. 여기에서, UV 미러(300c, 300d, 302c, 302d, 304c, 304d)는 갈바노 모터(300a, 300b, 302a, 302b, 304a, 304b)에 의해 X축 및 Y축으로 회전하여 집광렌즈(290, 292, 294)를 통과한 레이저빔에 대해 허용 가능한 최대 노광폭을 만들어 주게 된다.
도면에서 미설명 부호 233a 및 234a는 각각 레이저빔의 정렬 유무의 모니터링 등에 사용되는 비전 시스템을 나타내고, 233 및 234는 각각 UV 미러(220, 222)에 의해 정렬된 레이저빔을 분기하여 이들 비전 시스템(233a, 234a)에 전달하는 빔 스플리터를 나타낸다. 나아가, 스테이지(100), 제어모터(220a, 222a), 광학셔터(240, 242, 244), 감쇠기(250, 252, 254), 안전 셔터(260, 262, 264), 스캐너(300, 302, 304)나 폭블레이드(310, 312, 314) 및 무빙스테이지(400, 500, 600)와 같이 전자적으로 제어되는 구성부에 대한 제어 명령은 퍼스널 컴퓨터에 의해 하달될 수 있을 것이다. 미설명 부호 308, 308a, 308b는 플랫필드 렌즈를 나타내는바, 이러한 플랫필드 렌즈(308, 308a, 308b)는 UV 미러(300c, 300d, 302c, 302d, 304c, 304d)에 의해 반사된 레이저빔의 초점이 폭 블레이드(310, 312, 314)를 향해 평면상에 맺힐 수 있도록 한다.
이하에서는 전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 레이저 기반의 주변 노광장치에 대해 설명한다. 먼저, 스테이지(100) 상에 글라스 기판(130)을 탑재한 채로 정밀하면서도 고속으로 이동시키는 과정 중에 355[㎚] DPSS Nd:YVO4로 이루어진 레이저 발생기(210)를 작동시키면서 원하는 출력의 직진하는 레이저 광원을 편광판의 편광특성에 의해 단일파장 P파(레이저에는 P파(종파)와 S파(횡파)가 존재함)만 최초 광원으로 확보하게 된다.
다음으로, 전술한 바와 같이 확보된 단일의 레이저빔은 빔 스플리터(235, 236) 및 UV 미러(230a, 230b 231a, 231b 232a, 232b, 232c)에 의해 프론트 노광부(120), S패턴 형성부(122) 및 리어 노광부(124)로 분기되어 제공되게 되는데, 이에 따라 레이저빔의 정렬도가 매우 중요하게 된다. 그리고, 이러한 레이저빔의 정밀 정렬은 X축 및 Y축의 2축 제어가 가능한 제어모터(220a, 222a)에 의해 UV 미러(220, 222)의 위치와 각도를 정밀하게 조정함으로써 달성될 수 있다.
한편, UV 미러(220, 222)를 통과하면서 정렬이 완료된 레이저빔은 전술한 바와 같이 3개의 빔경로로 분기되어야 하는 바, 이는 레이저빔을 일정비율로 반사하고 통과시키는 2개의 빔 스플리터(235, 236)에 의해 달성될 수 있다. 그리고, 이렇게 3경로로 분기된 레이저빔은 일반적으로 집광된 작은 스폿(spot)을 형성하게 되는데, 각각의 빔 익스팬더(Expander : 270, 272, 274)에서는 작은 광폭을 갖는 레이저빔의 크기를 원하는 비율로 확대시키게 된다.
나아가, 통상적인 광학장치를 통과한 광은 가우시안 분포를 나타내는데, 이와 같이 가우시안 분포를 갖는 광은 노광 주변부의 품질을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다. 이를 해소하기 위해 본 고안에서는 오목 혹은 볼록렌즈가 복합 구성되어 광 밀도 분포를 균일하게 하는 각각의 빔 호모지나이저(280, 282, 284)에 의해 가우시안 밀도를 갖는 레이저빔의 광밀도 분포를 균일하게 하고, 이에 따라 노광시 높은 노광 품질을 기대할 수가 있다.
한편, 높은 품질의 레이저빔을 얻는 다른 하나의 방법으로 출력의 변동폭을 줄여주는 방법이 있는데, 각각의 감쇠기(250, 252, 254)를 통해 레이저빔의 출력을 감쇠시켜서 결과적으로 출력의 변동폭을 줄일 수가 있게 된다.
다음으로, 빔 호모지나이저(280, 282, 284) 또는 감쇠기(250, 252, 254)를 통과하여 균일하고 안정화된 레이저빔은 이후에 각각의 집광렌즈(290, 292, 294)에 의해 집광된 후에 스캐너 장치(300, 302, 304)의 갈바노 모터(300a, 300b, 302a, 302b, 304a, 304b)의 제어, 즉 UV 미러(300c, 300d, 302c, 302d, 304c, 304d)의 회전에 의해 집광렌즈(290, 292, 294)를 통과한 레이저빔에 대해 허용 가능한 최대 노광폭을 만들어 주게 되고, 이후에 폭 블레이드(310, 312, 314)에 의해 주변 노광부의 폭 또는 S패턴의 폭만큼의 폭을 형성하여 해칭 방식에 의해 주변 노광부 및 S패턴을 형성하게 된다.
본 고안에 따른 레이저 기반의 주변 노광장치는 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 고안의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 도 5 의 실시 예에서는 빔 호모지나이저(280, 282, 284)와 감쇠기(250, 252, 254)를 함께 사용하는 것으로 하여 설명을 진행하였으나 빔 호모지나이저(280, 282, 284)만을 사용하여 노광 품질을 유지시키는 것이 가능한 경우에는 빔 호모지나이저만을 채택할 수도 있을 것이다.
나아가, 프론트 노광이나 리어 노광과 같은 주변부 전용 노광용이나 S패턴 전용의 노광용으로 사용될 수 있을 것이며, 이 경우에 본 고안에 따른 노광장치의 구성도 적절하게 생략될 수 있을 것이다. 또한, 레이저 발생기의 종류도 자외선램프의 파장 범위 내에서 적절하게 변형될 수 있을 것이다.
더욱이, 본 고안에 따른 노광장치에서 폭 블레이드를 제거한 경우에는 일반적인 마킹 장비로도 활용이 가능할 것이다. 이하, 특허청구범위에서는 프론트 노광부(120), 리어 노광부(124) 및 S패턴 형성부(122)를 총칭하는 개념으로 "노광부"라는 용어를 사용한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 레이저 기반의 주변 노광장치에 따르면, 첫 번째로 기존의 램프방식의 노광장치의 광원이 레이저로 바뀌면서 램프의 교체비용, 교체시간, 교체시 생기는 작업 중지 기간 및 교체 후 장비의 리셋(reset) 과정 등이 필요치 않게 된다.
두 번째로, 레이저가 가지는 고유의 직진성, 집광성 및 단색성을 바탕으로 좀 더 높은 노광 품질을 기대할 수 있고 제어가 용이하게 된다.
세 번째로, 각각의 광학장치를 제어함에 있어 기존의 램프방식은 구성 특성상 고정식 혹은 수작업이 주를 이루고 있어 최초 셋업(setup) 혹은 리셋(reset)시 정밀도와 객관성이 떨어지는데 반하여 본 고안에서는 레이저 광학장치를 제어함에 있어서 그 구성 특성상 퍼스널 컴퓨터와의 연동이 가능하기 때문에 정밀도를 높일 수 있다.
마지막으로, 편광판을 사용함으로써 보다 정밀한 파워 보정이 가능해지고, 안전셔터 및 광학셔터를 채택함으로써 안전도를 보다 증대시킬 수가 있으며, 빔 스플리터 후단에 미러를 채택함으로써 더 정밀한 보정이 가능해지며, 스캐너 장치를 채택함으로써 레이저빔의 집속능력과 정밀도를 보다 향상시킬 수가 있다.

Claims (6)

  1. 노광 및 패터닝 처리할 글라스 기판을 탑재한 채로 고속으로 이송하는 스테이지;
    소정 파장의 UV 레이저빔을 발생시키는 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기에서 발사된 UV 레이저빔을 P파로 변경시켜 주는 편광판;
    상기 편광판에서 편광된 P파의 UV 레이저빔을 반사하여 정렬하는 적어도 하나 이상의 UV 미러;
    상기 각각의 UV 미러를 2축 제어하는 적어도 하나 이상의 제어모터;
    상기 글라스 기판의 프론트 주변부, 리어 주변부 및 중심부를 노광하는 프론트 노광부, 리어 노광부와 S패턴 형성부; 및
    상기 UV 미러를 통해 정렬된 레이저빔을 각각 상기 프론트 노광부, 리어 노광부 및 S패턴 형성부로 분기시키는 빔 스플리터를 포함하여 이루어진 레이저 기반의 주변 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프론트 노광부, 리어 노광부 및 S패턴 형성부의 각각은 상기 빔 스플리터를 통해 분기된 레이저빔의 광폭의 크기를 원하는 크기로 확대시키는 빔 익스팬더;
    오목 혹은 볼록렌즈가 복합적으로 구성되어 이루어져서 가우시안 분포를 갖는 레이저빔의 광밀도 분포를 균일하게 하는 빔 호모지나이저;
    상기 주변 노광부의 폭 또는 S패턴의 폭만큼의 빔폭을 형성하기 위해 레이저빔을 평행광으로 만들어 주는 집광렌즈;
    상기 집광렌즈에 의해 평행광이 된 레이저빔을 스캐닝하여 허용 가능한 최대 노광폭을 만들어 주는 스캐닝 장치; 및
    상기 스캐닝 장치를 통해 스캐닝되는 레이저빔에 대해 원하는 최종 빔폭을 만들어 주는 폭 블레이드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 기반의 주변 노광장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스캐닝 장치의 각각은 입사되는 레이저빔을 X,Y축으로 회전하면서 반사시키기 위해 끝단에 UV 미러가 축결합된 적어도 1개 이상의 갈바노 모터와 플랫필드 렌즈를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 기반의 주변 노광장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 빔 호모지나이저와 집광렌즈 사이에 레이저빔의 출력을 감쇠시켜 그 출력의 변동폭을 상대적으로 감쇠시키는 감쇠기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 기반의 주변 노광장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 감쇠기의 전단에 레이저빔의 온/오프를 광학적으로 제어하는 광학 셔터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 기반의 주변 노광장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 UV 미러에 의해 정렬 상태를 모니터링하는 비전 시스템; 및
    상기 UV 미러에 의해 정렬된 레이저빔을 상기 비전 시스템으로 분기시키는 빔 스플리터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 기반의 노광장치.
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