KR20090116333A

KR20090116333A - 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광시스템

Info

Publication number: KR20090116333A
Application number: KR1020080042210A
Authority: KR
Inventors: 김종수
Original assignee: 주식회사 프로텍
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-11-11
Also published as: US20090279057A1

Abstract

본 발명은 DMD(Digital micro mirror device) 탑재의 노광 엔진을 이용한 마스크리스 방식의 노광 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 노광 대상물의 영역이 넓은 경우 또는 노광 가능한 영역이 제한되어 있는 경우로서 COF(Chip on Film) 또는 리드 프레임(Lead Frame)과 같은 롤(Roll) 형태로 권취하여 공급할 수 있는 플렉시블 기판재와 같은 노광 대상물의 상하에서 복수의 노광 엔진을 X, Y, Z축 독립구동에 의한 전체 노광 패턴을 동시 노광할 수 있어 노광 불량률의 최소화 및 생산성 극대화에 의한 원가절감을 제공하는 상하 독립구동방식의 양면 동시 노광 시스템에 특징이 있다.

노광엔진, 플렉시블 기판재, X축 이동스테이지, Y축 이동스테이지, Z축 구동수단

Description

상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광시스템{EXPOSURE SYSTEM}

본 발명은 DMD(Digital micro mirror device) 탑재의 노광 엔진을 이용한 마스크리스 방식의 노광 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 노광 대상물의 영역이 넓은 경우 또는 노광 가능한 영역이 제한되어 있는 경우로서 COF(Chip on Film) 또는 리드 프레임(Lead Frame)과 같은 롤(Roll) 형태로 권취하여 공급할 수 있는 플렉시블 기판재와 같은 노광 대상물의 상하에서 복수의 노광 엔진을 X, Y, Z축 독립구동에 의한 전체 노광 패턴을 동시 노광할 수 있어 불량률의 최소화 및 생산성 극대화에 의한 원가절감을 제공하는 상하 독립구동방식의 양면 동시 노광 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서는 프린트 기판재에 패턴을 형성하기 위해 노광 공정을 행하고 있다.

이러한 노광 방식은 마스크(Mask)를 이용한 방식과 마스크를 사용하지 않는 마스크 리스(Maskless) 방식으로 구분된다.

이러한 노광 방식에 있어 무엇보다도 중요한 공정은 패턴 노광의 불량률을 최소화하기 위해 노광 전에 노광부의 위치 정렬 작업을 반드시 선행하여야만 정밀한 패턴의 노광을 행할 수 있다.

도 1은 종래 마스크 방식의 상하 노광부 정렬 구조를 보여주는 개념도로서, 이러한 마스크 방식은 노광 스테이지(2) 상, 하부 마스크(3)(3')의 기준마크(4)의 위치를 확인하여 위치를 정렬하고, 이 기준마크(4)에 의한 상기 상, 하부 마스크(3)(3')의 위치를 바로잡은 후에 UV 램프의 광원을 일괄 조사하여 노광을 행하도록 되어 있다.

이러한 마스크 방식은 노광 엔진을 이용하는 방식이 아니므로 마스크의 기준마크를 이용해서 위치 정렬을 완료한 후 노광 작업을 바로 행할 수 있다.

이러한 마스크 방식에 있어, 재질에 따른 경성 PCB의 노광은 상 하의 양면 노광할 수 있으나, 연성 PCB 즉, COF(Chip on Film) 또는 리드 프레임(Lead Frame)과 같은 플렉시블 기판재의 노광 대상물은 마스크를 이용한 상, 하 양면의 동시 노광은 어렵다.

그리고 이러한 마스크 방식의 노광 시스템은 고해상도의 미세 회로패턴 노광시 마스크 제작비용 및 관리비용의 증가로 인한 고분해능의 노광의 어려움에 있다.

그리하여 최근에는 상기 마스크 방식의 문제점을 해결하기 위해, 초미세회로 선 폭을 구현할 수 있는 고분해능의 실현과 공정 수 감소를 위한 마스크리스 방식의 노광 시스템이 개발되고 있는 추세이다.

이러한 마스크 리스 방식의 노광시스템은 레이저 디렉트 이미징 시스템(Laser Direct Imaging System)에서 개별 노광 엔진의 단위 픽셀로 레이저 빔을 조사하되, 노광 스테이지의 상, 하부 노광 엔진의 단위 픽셀을 일치시켜 위치 정렬을 행하여 노광을 하고 있다.

이러한 마스크 리스 방식의 노광 시스템에 대한 일 예로 대한민국 공개특허 제10-2006-51792호를 들 수 있다.

이러한 마스크 리스 방식의 노광 시스템은 연성 PCB인 COF(Chip on Film) 또는 리드 프레임(Lead Frame)과 같은 플렉시블 기판재의 노광 대상물을 롤(Roll)로 권취하여 롤 피딩에 의한 노광부에 피딩 위치하고, 이 노광부의 상, 하부에 배치된 다수의 노광 엔진에서 노광이 될 패턴이 광 감광물질(드라이 필름 레지스트 또는 포토레지스트) 상에 투영하여 노광을 행하고 있다.

이때, 상기 노광 엔진에서 나온 광이 상기 감광물질의 전체 영역을 한번에 노광할 수 없고, 감광물질이 있는 부분을 다수의 노광 엔진 측으로 움직여서 전체의 노광을 행하고 있다.

다시 말하여, 이러한 선원 기술은 노광 대상물에 노광할 패턴과 대응된 다수의 노광 엔진을 구축할 수밖에 없으므로 인하여 장비 구축에 많은 비용이 들 수밖에 없다.

따라서, 노광에 따른 작업시간이 많이 들어 생산성이 떨어지고, 불량률이 많게 되는 단점이 있었다.

특히, 노광 대상물을 이동 위치하여 고정상태의 다수의 노광 엔진으로 노광을 행함으로써 노광 영역이 더 넓은 경우에는 노광 엔진의 수를 더욱 증가시킬 수 밖에 없다.

즉, 상기에서 언급한 종래의 노광 시스템의 문제점을 요약하면 다음과 같다.

첫째, 노광 엔진의 수가 많거나 노광 영역이 커야만 한다.

둘째, 노광 대상물의 상/하부에서 동시에 가로, 세로 방향으로 동시에 움직이면서 노광이 불가능하여 작업성이 떨어진다.

셋째, 롤 형태로 권취하여 피딩 공급되는 COF 또는 리드 프레임과 같은 노광 대상물의 노광일 경우에는 노광 엔진의 수가 노광 진행 방향과 수직방향의 영역 전체를 노광할 수 있을 정도로 많아야함으로써 장비가 비대하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 노광 대상물(감광 대상 물질)을 고정한 채로 상 하부에서 단일 또는 복수의 노광엔진을 X, Y축 및 Z축의 독립적으로 움직여서 상하 동시 노광을 행할 수 있도록 하여 COF, 리드 프레임과 같은 롤 형태로 권취되어 공급할 수 있는 노광 대상물에 최적이면서 이에 따른 노광 작업성 및 생산성을 극대화를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는

양측에서 롤 형태로 권취된 노광 대상물을 일측 방향으로 피딩하고 이를 중앙부분의 노광부에서 정위치 고정하는 기판고정수단이 구축된 베이스 플레이트와,

상기 베이스 플레이트의 상 하부에서 지지가 되어 상기 기판 고정수단의 상, 하부에서 각각 X축으로 개별구동하는 상, 하부 X축 이동 스테이지,

이 상, 하부 X축 이동 스테이지에 지지가 되어 이의 상, 하부에서 각각 Y축으로 개별 구동하는 상, 하부 Y축 이동 스테이지,

이 상, 하부 Y축 이동 스테이지에 지지가 되어 이의 중앙부 및 상기 상, 하부 X축 이동 스테이지의 중앙부를 관통하여 Z축으로 승강 가능하고 하나 또는 두 개의 노광엔진을 구비한 상, 하부 노광수단,

이 상, 하부 노광수단의 양측에서 Z축 이동을 제공하는 각각의 Z축 구동수단 으로 구성된 상, 하부 독립구동 노광부와,

로 구성된 것이 특징이다.

또, 상기 상, 하부 X축 이동스테이지와 상, 하부 Y축 이동스테이지는 LM가이드로 지지 안내되고 리니어 모터와 같은 구동수단으로 구동되도록 한 것이 특징이다.

또, 상기 Z축 구동수단은 서버모터와, 이 서버모터의 구동에 의해 승강 되는 볼스크류와, 상기 상, 하부 노광수단의 안정적인 승강을 안내하도록 양측에 LM가이드로 구성되는 것이 특징이다.

또, 상기 노광수단의 노광엔진은 2개로 구성되고, 각각은 노광 대상물의 거리를 측정하여 가공높이를 보정하기 위한 레이저 변위센서와 노광 대상물의 정확한 위치를 확인하기 위한 비전카메라를 구비한 것이 특징이다.

또, 상기 기판고정수단은 노광플레이트와 이 노광플레이트의 노광부의 양측에서 노광 대상물의 상부에서 하강하여 밀착 고정하는 고정플레이트와, 이 공정플레이트의 승강 작동을 제어하도록 전후방에 조립되는 각각의 에어 실린더로 구성된 것이 특징이다.

본 발명에 의한 상하 독립 구동방식의 양면 동시 노광 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, COF, 리드 프레임과 같은 노광 대상물을 소정위치에 고정한 상태에서 상, 하부의 노광엔진이 X, Y축 및 Z축 이동을 동시에 이동하면서 프로그래밍 된 패턴을 노광할 수 있어 노광 작업성을 높여 생산성을 높이는 이점이 있다.

둘째, 최대 2개의 노광 엔진에 의한 노광 대상물을 보다 효율적으로 넓게 노광을 행할 수 있어 장비의 컴팩트화, 제작비용을 절감하는 이점이 있다.

셋째, 노광 엔진을 입체방향으로 3축 방향으로 동시 이동제어로 노광을 행할 수 있어 롤형태의 노광 대상물을 피딩하면서 연속적인 노광에 최적인 이점이 있다.

본 발명의 특징은 베이스 플레이트를 기준으로 상하에 배치된 상, 하부 독립구동 노광부을 독립적으로 제어하여 롤 피딩되는 플렉시블 기판재의 노광 대상물을 상, 하부에서 동시에 노광하는 것이 특징이다.

이하 첨부된 도면 도 2 내지 도 20을 참조하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성 살펴보면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시 예는 양측에서 롤 형태로 권취된 플렉시블 기판재의 노광 대상물(F/B)을 일측 방향으로 피딩하고 이를 중앙부분의 노광처리부(310)에서 정위치 고정하는 기판고정수단(350)이 구축된 베이스 플레이트(300)와,

이 베이스 플레이트의 상 하부에서 지지가 되어 상기 기판 고정수단(350)의 상, 하부에서 각각 X축으로 개별구동하는 상, 하부 X축 이동 스테이지(110,210),

이 상, 하부 X축 이동 스테이지에 지지가 되어 이의 상, 하부에서 각각 Y축으로 개별 구동하는 상, 하부 Y축 이동 스테이지(130,230),

이 상, 하부 Y축 이동 스테이지에 지지가 되어 이의 중앙부 및 상기 상, 하부 X축 이동 스테이지(110,210)의 중앙부를 관통하여 Z축으로 승강 가능하고, 내부에 두 개의 노광엔진(160,260)을 각각 구비한 상, 하부 노광수단(150,250),

이 상, 하부 노광수단의 양측에 구성되어 Z축 이동을 제공하는 각각의 Z축 구동수단(180,280)으로 구성된 상, 하부 독립구동 노광부(100,200)로 구성된다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(300)는 정확하며 평활(平滑) 하게 다듬질 된 평면을 가진 금속 테이블로서, 좌우방향으로 플렉시블 기판재의 노광 대상물(F/B)이 안내 이동되는 안내로(321)이 형성되고, 중앙부분에 상하가 관통되고 이 관통된 부분 주위에 단차진 단턱부(322)를 갖는 노광처리부(310)가 형성되고, 이 노광처리부에 기판 고정수단(350)이 조립 구성된다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 상기 기판고정수단(350)은 상기 베이스 플레이트(300)의 단턱부(322)에 지지 고정되고 중앙에 노광공(352)이 관통된 노광 플레이트(351)와, 이 노광 플레이트의 좌, 우 양측에서 노광 대상물(F/B)의 상부에서 하 강으로 밀착 고정하는 한 쌍의 고정플레이트(353,353)와, 상기 노광 플레이트(351)의 전, 후, 좌, 우 각각에 몸체(355)로 고정되고, 이 몸체에서 전, 후진 이동하는 로드(356)와 상기 고정플레이트(353,353)를 결합하여 조립된 4개의 에어 실린더(354)로 구성된다.

그리고 상기 베이스 플레이트(300)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 다수의 수직프레임(371)과 이 수직프레임을 지지하고 하부에 지지발판을 조립한 수평프레임(372)로 구축된 기대(370)에 의해 일정높이로 지지가 된다.

이때, 상기 기대(370) 각각의 수직프레임(371)의 상부에는 진동흡수판(375)이 조립되고, 이 진동흡수판이 상기 베이스 플레이트(300)의 하부 테두리 부분을 일정간격을 갖고 각각에 조립되어 베이스 플레이트(300)의 진동을 흡수하도록 되어 있다.

상기 기판고정수단(350)의 각 에어 실린더(354)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 기대(370)를 구성하는 수평프레임(372)의 일측에 설치된 에어공급부(376)에 의해 압축공기의 공급 제어로 동작하고, 상기 에어공급부(376)의 동작은 베이스 플레이트(300)의 제어부(C/B)에 의해 제어된다.

그리고 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(300)의 좌, 우측에는 기판 공급롤(330)과 기판 회수롤(331)이 설치되고, 상기 안내로(321)로 통해서 기판 공급롤(330)로부터 플렉시블 기판재의 노광 대상물(F/B)이 상기 기판고정수단(350)의 노광플레이트(351)와 고정플레이트(353,353) 사이를 경유하고 기판 회수롤(331)에 권취된다.

이때, 상기 노광 대상물(F/B)은 상기 기판 회수롤(331)을 벨트 구동하는 서버모터(340)의 제어에 의해 좌측에서 우측으로 일정량을 피딩 이동하여 상기 노광플레이트(351)의 노광공(352)에 노광할 부분을 위치하고 상기 기판고정수단(350)의 제어, 다시 말하여 상기 에어 실린더(354)의 로드(356)를 후진하여 상부의 고정플레이트(353,353)를 하강하여 상기 노광 플레이트(351)의 상면에 상기 노광 대상물(F/B)을 밀착 고정할 수 있다.

상기 베이스 플레이트(300)의 상, 하부에 대향 구성된 상기 상, 하부 독립구동 노광부(100,200)는 상기 제어부(C/B)의 제어에 의해 노광 대상물(F/B)의 상, 하면을 동시에 또는 상면이나 하면을 개별적으로 노광하도록 되어 있다.

이러한 상, 하부 독립구동 노광부(100,200)는 도 8 내지 도 14에 나타내는 바와 같이, 각각의 상, 하부 X축 이동 스테이지(110,210), 상, 하부 Y축 이동 스테이지(130,230), 상, 하부 노광수단(150,250) 각각이 대향 해서 순차적으로 구성됨과 동시에, 상기 상, 하부 노광수단(150,250)은 상기 상, 하부 Y축 이동스테이지(130,230)와 연결 조립된 Z축 구동수단(180,280)에 의해 상기 상, 하부 X축 이동 스테이지(110,210), 상, 하부 Y축 이동 스테이지(130,230)의 중앙부에 관통된 관통공(111,211)(131,231)을 통하여 승강 가능케 구성된다.

상, 하부 X축 이동스테이지(110,210)는 도 12에 나타내는 바와 같이, 각각의 상, 하부에서 베이스 플레이트(300)의 상, 하부에 결합하는 LM레일과 이 LM레일에 슬라이딩 이동하는 LM블록이 조립된 상태의 각 한 쌍의 LM가이드(112,212)에 의해 좌, 우방향(X축 방향)으로 안내되고, 전, 후방향에 조립된 한 쌍의 리니어모터(115,215)에 의해 이동 제어된다.

상기 리니어모터(115,215)는 X축 이동스테이지(110,210)의 전, 후방향의 테두리에 가동자를 고정하고, 이 가동자를 지지하는 고정자를 상기 베이스 플레이트(300)에 고정하여 상기 가동자의 이동 제어에 의해 상기 X축 이동스테이지(110,210)의 이동거리가 제어된다.

물론, 상기 상부 X축 이동스테이지(110)와 하부 X축 이동스테이지(210)의 X축 이동은 롤 피딩되는 플렉시블 기판재의 노광 대상물(F/B)의 노광 패턴에 따라서 각각 개별 구동하여 상기 상, 하부 노광수단(150,250)의 X축 이동거리가 제어된다.

상, 하부 Y축 이동스테이지(130,230)는 상기 상, 하부 X축 이동스테이지(110,210)의 상, 하부에 각각 결합하는 LM레일과 이 LM레일에 슬라이딩 이동하는 LM블록이 조립된 각 한 쌍의 LM가이드(132,232)에 의해 전, 후방향(Y축 방향)으로 안내되고, 좌, 우방향에 조립된 한 쌍의 리니어모터(135,235)에 의해 이동 제어된다.

상기 리니어모터(135,235)는 Y축 이동스테이지(130,230)의 좌, 우방향의 테두리에는 가동자가 고정되고, 이 가동자를 지지하는 고정자를 상기 X축 이동스테이지(110,210)에 고정되어 상기 가동자의 이동 제어에 의해 상기 Y축 이동스테이지(130,230)의 이동거리가 제어된다.

물론, 상기 상부 Y축 이동스테이지(130)와 하부 Y축 이동스테이지(230)의 Y축 이동 또한 롤 피딩되는 노광 대상물(F/B)의 노광할 패턴에 따라서 각각 개별 구동하여 상기 상, 하부 노광수단(150,250)의 전, 후방향의 Y축 이동거리가 제어된다.

그리고 상기 각 L.M가이드(112,212)(132,232)의 L.M레일의 양측 단부에는 스토퍼(S/T)가 각각 구성되어 상, 하부 X축 이동스테이지(110,210)의 좌, 우측 이동의 제한과, 상, 하부 Y축 이동스테이지(130,230)의 전, 후측 이동을 제한하도록 되어 있다.

상, 하부 노광수단(150,250)은 상기 상, 하부 Y축 이동스테이지(130,230)의 상, 하부와 결합하는 각 한 쌍의 Z축 구동수단(180,280)에 의해 상기 상, 하부 X축 이동 스테이지(110,210), 상, 하부 Y축 이동 스테이지(130,230)의 중앙부에 관통된 관통공(111,211)(131,231)을 통한 승강 거리(Z축 이동거리)를 제어하도록 되어 있다.

상기 Z축 구동수단(180,280)은 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 서버모터(181,281)와, 이 서버모터의 구동에 의해 승강 되는 볼스크류(185,285)와, 상기 상, 하부 노광 수단(150,250)의 안정적인 승강을 안내하도록 양측에 LM가이드(182,282)로 구성된다.

상기 서버모터(181,281)는 상기 상, 하부 노광수단(150,250)에 지지브라켓(183,283)에 의해 지지가 되고, 상기 서버모터(181,281)의 구동축에는 상기 볼스크류(185,285)가 연결되고, 이 볼스크류의 타측은 상기 Y축 이동스테이지(130,230)에 지지가 되며, 이 Y축 이동스테이지의 안정적인 승강 안내를 위해 상기 지지브라켓(183,283)에 고정되는 LM레일과, 이 LM레일에 슬라이딩 이동하는 LM블록을 상기 상, 하부 노광수단(150,250)에 고정하여 설치된다.

상기 상, 하부 노광 수단(150,250)은 도 17 내지 도 19에 나타내는 바와 같이, 사각 박스체(151,251)의 내부에 복수의 노광 엔진(160,260)이 구성되고, 각각은 노광 대상물(F/B)의 노광 거리를 측정하여 노광 높이를 바로잡기 위한 레이저 변위센서(170,270)와 노광 대상물(F/B)의 정확한 위치를 확인하기 위한 비전 카메라(180,280)가 구비된다.

상기 비전 카메라(180,280)는 노광 작업시 노광 대상물(F/B)이 정확한 위치에 피딩되어 왔는지를 확인하는 수단이고,

상기 레이저 변위센서(170,270)는 레이저를 이용하여 노광 대상물(F/B)의 거리를 측정하는 센서로서, 이는 노광 대상물(F/B)과 상기 노광엔진(160,260)과의 거리를 측정하여 가공높이를 보정하기 위한 수단이다.

이러한 상, 하부 노광 수단(150,250)은 제어부(C/B)에 의해 UV광원(파장 355nm 또는 405nm)에서 나온 광선이 옵티컬 파이버(Optical Fiber)(152,252)를 통해 콜리미터(Collimator)(153,253)에 입사되어 평행광으로 바뀐다.

이렇게 평행광으로 바뀐 광선은 B.E.T(Beam Expander Telescope)(154,254)을 통하여 원하는 직경의 광선으로 확장된다.

이렇게 크기가 조절된 광선은 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)을 통하여 수직과 수평의 2개의 같은 세기를 갖는 광선으로 분할된다.

이렇게 분할된 동일 세기로 분할된 수직 및 수평 광선은 각각의 90도 미러(156,157,158)(256,257,258)를 통해 광선의 방향이 바뀌어 각각의 노광엔진(160,161)(260,261)의 입사부로 입사된다.

구체적으로 설명하면, 상기 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)에 의해 2개의 수직광선과 수평광선 중, 1개의 광선은 상기 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)의 상부에 배치된 상부 90도 미러(156,256)에 의해 수평방향으로 바꿈과 동시에 올라오는 방향에 볼 때 45도로 꺾어 45도 방향으로 배치된 입사부를 통해 일측의 노광엔진(160)(260)에 입사된다.

그리고 다른 1개의 수평광선은 상기 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)와 일직선상으로 배치된 하부 90도 미러(157,257)에 입사되고 이에 의해 수직으로 꺾어 상부로 입사되며, 상기 하부 90도 미러(157,257)와 수직선상으로 배치된 상부 90도 미러(158,258)를 이용해 다시 수평방향으로 바꿈과 동시에 올라오는 방향에서 볼 때 45로 꺾어 45의 방향으로 배치된 입사부를 통해 타측의 노광엔진(161,261)으로 입사된다.

이렇게 각각의 노광엔진(160,161)(260,261)에 입사된 복수의 광선은 다수의 DMD(Digital Micromirror Device)을 통하여 온/오프 변조된 빔(혹은 이미지)이 내부에 배치 설치된 광학계를 통해 COF 또는 리드 프레임의 노광 대상물(F/B)의 상, 하부에서 전달되어 노광을 행하게 된다.

이러한 상, 하부 노광수단(150,250)에 있어, 상기한 바와 같은 복수의 노광 엔진(160,161)(260,261)의 배치 구조는 사각박스체(151,251)의 부피를 크게 줄일 수 있어 콤팩트화가 가능하다.

이렇게 구성된 본 발명의 작동에 대해 도 20의 본 발명의 제어 블록도를 참조하여 설명한다.

먼저, 작업자는 COF 또는 리드 프레임과 같은 플렉시블 기판재의 노광 대상물(F/B)을 베이스 플레이트(300)의 일측 기판공급롤(330)에 권취된 상태에서 중앙의 기판고정수단(350)을 경유하여 타측의 기판회수롤(331)에 선단을 고정하는 상태로 안내로(321) 위에 세팅한다.

이러한 상태에서 제어부(C/B)에 의해 서버모터(340)를 동작하여 상기 기판공급롤(330)로부터 기판회수롤(331)에 노광 대상물(F/B)을 피딩하고, 상기 기판고정수단(350)의 동작에 의해 고정한다.

즉, 상기 노광 대상물(F/B)은 상기 기판 회수롤(331)을 벨트 구동하는 서버모터(340)의 제어에 의해 좌측에서 우측으로 일정량을 피딩하여 노광플레이트(351)의 노광공(352)에 노광할 부분을 위치하고, 상기 기판고정수단(350)의 제어, 다시 말하여 상기 에어 실린더(354)의 동작에 의해 고정플레이트(353,353)를 하강하여 상기 노광 플레이트(351)의 상면에 상기 노광 대상물(F/B)을 밀착 고정한다.

이러한 상태에서 상, 하부 독립구동 노광부(100,200)를 제어하여 노광 대상물(F/B)의 상, 하부를 동시에 노광을 행하게 된다.

물론, 필요에 따라서는 노광 대상물(F/B)의 상부 또는 하부를 선택적으로 노 광할 수 있다.

이러한 노광작업에 따른 과정은, 먼저 제어부(C/B)에 의해 상, 하부 독립구동 노광부(100,200)를 구성하는 상, 하부 노광수단(150,250)을 제어하여 노광위치와 노광영역을 설정하기 위한 보정작업을 수행한다.

이는 상기 상, 하부 노광 수단(150,250)은 각각의 레이저 변위센서(170,270)와 비전카메라(180,280)에 의해 노광 대상물(F/B)의 노광 위치 및 노광 높이를 측정하여 제어부(C/B)에 전달되고, 이러한 입력 값에 대해서 상, 하부 노광수단(150,250)의 보정작업을 행하게 된다.

즉, 상기 제어부(C/B)의 제어에 의해 상, 하부 X축 이동스테이지(110,210)의 제어와, 상기 상, 하부 Y축 이동스테이지(130,230)의 제어 및 Z축 구동수단(180,280)의 제어에 의해 상기 상, 하부 노광수단(150,250)의 노광엔진(160,260)의 위치를 보정하게 된다.

상, 하부 X축 이동스테이지(110,210)는 상기 제어부(C/B)에 의해 리니어모터(115,215)를 구동하여 각각의 LM가이드(112,212)에 안내되어 X축의 좌, 우방향으로 이동 제어되고,

상, 하부 Y축 이동스테이지(130,230)도 리니어 모터(135,235)를 구동하여 각각의 LM가이드(132,232)에 안내되어 Y축의 전, 후방향으로 이동 제어되며,

Z축 구동수단(180,280)의 서버모터(181,281) 제어에 의해 각각의 상, 하부 노광수단(150,250)을 소정 높이 만큼 승강 제어된다.

물론, 상기의 제어순서는 항상 동일한 것은 아니고 상기 상, 하부 노광수단(150,250)의 위치에 따라서 상기 레이저 변위센서(170,270)와 비전카메라(180,280)의 감지 측정값에 의한 제어부(C/B)의 제어에 의해 진행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이렇게 상, 하부 노광수단(150,250)의 보정이 이루어진 상태에서 제어부에 의해 내부의 노광엔진(160,260)을 통하여 노광 대상물(F/B)의 노광 영역에 걸쳐 상, 하부에서 동시에 X, Y축으로 이동하면서 정해진 패턴을 노광하게 된다.

물론, 상기 상, 하부 노광수단(150,250)의 높이 조절, 더욱 구체적으로는 상기 노광엔진(160,260)의 높이 조절이 필요시에는 상기에서 언급한 바와 같이, Z축 구동수단(180,280)의 제어에 행해짐은 당연하다.

이렇게 상기 상, 하부 노광 수단(150,250)의 노광 과정은 제어부(C/B)에 의해 UV광원(파장 355nm 또는 405nm)에서 나온 광선이 옵티컬 파이버(Optical Fiber)(152,252)를 통해 각각 공급되고, 이렇게 공급된 광선은 각각의 콜리미터(Collimator)(153,253)에 입사되어 평행광으로 바뀌게 된다.

이렇게 평행광으로 바뀐 광선은 B.E.T(Beam Expander Telescope)(154,254)을 통하여 원하는 직경의 광선으로 확장되고, 이렇게 크기가 조절된 광선은 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)을 통하여 2개의 같은 세기를 갖는 수직 및 수평 광선으로 분할되되, 1개의 수직 광선은 상기 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)의 상부에 배치된 상부 90도 미러(156,256)에 의해 수평방향으로 바꿈과 동시에 올라오는 방향에 볼 때 45도로 꺾어 45도 방향으로 입사부를 배치한 일측의 노광엔진(160)에 입사되며, 다른 1개의 수평 광선은 상기 Cube B.S(Beam splitter)(155,255)와 일직 선상으로 배치된 하의 90도 미러(157,257)에 의해 수직으로 꺾어 상부로 입사됨과 동시에 상부에 일직선상으로 배치된 상부 90도 미러(158,258)를 이용해 다시 수평방향으로 바꿈과 동시에 올라오는 방향에서 볼 때 45로 꺾어 45도 방향으로 입사부를 배치한 타측의 노광엔진(161,261)으로 입사된다.

이렇게 각각의 노광엔진(160,161)(260,261)에 입사된 광선은 다수의 DMD(Digital Micromirror Device)을 통하여 온/오프 변조된 빔(혹은 이미지)이 내부에 배치 설치된 광학계를 통해 COF 또는 리드 프레임의 노광 대상물(F/B)의 상, 하부에서 전달되어 노광을 행하게 된다.

이러한 과정에 의해 기판 고정수단(350)에 고정된 플렉시블 기판재의 노광 대상물(F/B)에 정해진 노광 영역의 노광을 상, 하에서 독립적으로 수행하고, 다시 제어부(C/B)에 의해 상기 기판 고정수단(350)을 동작하여 노광 대상물(F/B)의 고정상태를 해제한다.

이러한 동작과 동시에 서버모터(340)를 제어하여 기판회수롤(331)의 회전으로 기판공급롤(330)로부터 노광 대상물(F/B)을 피딩하여 노광처리부(310)에 미 노광 영역을 위치하고 다시 기판 고정수단(350)의 제어에 의한 세팅으로 고정한다.

이러한 상태에서 전술한 과정의 반복으로 COF 또는 리드 프레임과 같은 플렉시블 기판재를 롤 형태로 공급하여 이를 노광 위치에 연속적으로 피딩공급→노광→회수의 과정에 의해 연속적인 노광을 행하게 된다.

이러한 본 발명은 DMD(Digital micro mirror device)를 탑재한 노광 엔진을 이용한 마스크리스 노광시스템에 있어서, 노광 대상물의 영역이 넓은 경우 또는 노 광 가능한 영역이 제한되어 있는 COF(Chip on Film) 또는 리드 프레임(Lead Frame)과 같이 노광 대상물이 롤(Roll) 형태인 경우에 연속적으로 공급되면서 상, 하에서 동시에 노광이 가능하다.

도 1은 종래 마스크 방식의 상하 노광부 정렬 구조를 보여주는 개념도.

도 2는 본 발명의 사시도.

도 3은 본 발명의 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 상부 독립구동 노광부의 발췌 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 하부 독립구동 노광부의 발췌 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 개략적인 평면 구성도.

도 7은 본 발명의 부분 정단면도.

도 8은 본 발명의 상부 독립구동 노광부의 발췌 단면도.

도 9는 도 8의 "F" 부 발췌 확대도.

도 10은 본 발명의 하부 독립구동 노광부의 발췌 단면도.

도 11은 도 10의 "G" 부 발췌 확대도.

도 12는 본 발명의 구성 부재인 상부(하부) X축 이동스테이지와 Y축 이동스테이지의 발췌 분해 사시도.

도 13은 본 발명의 구성 부재인 상부(하부) Y축 이동스테이지와 상부(하부) 노광수단과의 Z축 구동수단의 결합상태를 보여주는 발췌 분해 사시도.

도 14는 본 발명의 구성 부재인 상부(하부) Z축 구동수단의 발췌 사시도.

도 15는 본 발명의 구성 부재인 베이스 플레이트와 기판 고정수단의 발췌 분해 사시도.

도 16은 본 발명의 베이스 플레이트에 구성된 기판 고정수단의 발췌 분해 사 시도.

도 17은 본 발명의 구성 부재인 상부(하부) 노광수단의 구성을 보여주는 사시도.

도 18은 본 발명의 구성 부재인 상부(하부) 노광수단의 평면 구성도.

도 19는 본 본 발명의 구성 부재인 상부(하부) 노광수단에 의한 노광을 수행한 개념도.

도 20은 본 발명의 제어에 따른 블록도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100: 상부 독립구동 노광부

110: 상부 X축 이동스테이지

115, 135, 215, 235: 리니어 모터

130: 상부 Y축 이동스테이지

150: 상부 노광수단

160: 상부 노광엔진

180: 상부 Z축 구동수단

181, 281, 340: 서버모터

200: 하부 독립구동 노광부

210: 하부 X축 이동스테이지

230: 하부 Y축 이동스테이지

250: 하부 노광수단

260: 하부 노광엔진

180: 하부 Z축 구동수단

300: 베이스 플레이트

330: 기판 공급롤

331: 기판 회수롤

350: 기판 고정수단

370: 기대

F/B: 플렉시블 기판재의 노광 대상물

Claims

양측에서 롤 형태로 권취된 플렉시블 기판재의 노광 대상물을 일측 방향으로 피딩하고 이를 중앙부분의 노광처리부에서 정위치 고정하는 기판고정수단이 구축된 베이스 플레이트와,

상기 베이스 플레이트의 상, 하부에서 각각 지지가 되고, 상기 기판 고정수단의 상, 하부에서 일정 간격의 이격 상태로 각각 X축으로 개별구동하는 상, 하부 X축 이동 스테이지,

상기 상, 하부 X축 이동 스테이지의 상, 하부에 각각 지지가 되어 각각 Y축으로 개별 구동하는 상, 하부 Y축 이동 스테이지,

상기 상, 하부 Y축 이동 스테이지에 지지가 되고 이의 중앙부와, 상기 상, 하부 X축 이동 스테이지의 중앙부를 관통하여 Z축으로 승강 가능하고 하나 또는 두 개의 노광엔진을 구비한 상, 하부 노광수단 및,

상기 상, 하부 노광수단의 양측에서 Z축 이동을 제공하는 각각의 Z축 구동수단을 포함하여 구성된 상, 하부 독립구동 노광부와,

로 구성된 것을 특징으로 하는 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광시스템.
제1항에 있어서,

상기 상, 하부 X축 이동스테이지와 상, 하부 Y축 이동스테이지는 각각에 구 비된 리니어 모터와 같은 구동수단의 구동에 의해 상호 간의 사이에 배치된 각각의 LM가이드로 지지 안내되어 슬라이드 이동하는 것을 특징으로 하는 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 Z축 구동수단은 서버모터와, 이 서버모터의 구동에 의해 승강 되는 볼스크류와, 상기 상, 하부 노광 수단의 안정적인 승강을 안내하도록 양측에 LM가이드를 구성되는 것을 특징으로 하는 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광시스템.
제1항에 있어서,

상기 노광 수단은 소정의 사각 박스체의 내부에 DMD를 탑재한 노광 엔진을 수직방향의 복수 개로 병설되고, 각각은 노광 대상물의 거리를 측정하여 가공높이를 바로잡기 위한 레이저 변위센서와, 노광 대상물의 정확한 위치를 확인하기 위한 비전 카메라를 구비한 것을 특징으로 하는 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광 시스템.
제4항에 있어서,

상기 복수의 노광엔진은 제어부에 연결된 옵티컬 파이버를 통하여 UV광원을 공급받는 콜리미터와, 이 콜리미터에 의해 바뀐 평행광을 원하는 직경의 광선으로 확장하는 B.E.T(Beam Expander Telescope)와, 이 B.E.T에 의해 크기가 조절된 광선을 2개의 같은 세기로 갖는 광선으로 수직과 수평으로 분할 공급하는 Cube B.S(Beam splitter)와, 이 Cube B.S(Beam splitter)에 의해 분할된 일측의 수직광선의 방향을 90도의 수평 방향으로 꺾어 입사하도록 배치된 일측의 상부 90도 미러와, 상기 Cube B.S(Beam splitter)에 의해 분할된 수평광선의 방향을 90도의 수직 방향으로 꺾어 입사하고, 이 90도로 꺾어 입사되는 수직광선의 방향을 90도의 수평방향으로 꺾어 입사하는 타측의 상, 하부 90도 미러로 구성되되,

상기 상부에 각각 배치된 복수의 상부 90도 미러는 평면상의 45도로 꺾어 배치되어 상기 노광엔진에서 수평방향의 45도로 배치된 입사부에 입사되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 기판고정수단은 노광 플레이트와, 이 노광 플레이트의 노광부의 양측에서 노광 대상물의 상부에서 하강하여 밀착 고정하는 고정플레이트와, 이 고정플레이트의 승강 작동을 제어하도록 전후방에 조립되는 각각의 에어 실린더로 구성된 것을 특징으로 하는 상하 독립구동 방식의 양면 동시 노광 시스템.