KR20100072829A - 노광 시스템 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광 시스템 및 노광 방법에 관한 것으로, 오토 스케일 노광 방식을 적용하되, 각 레이어에 대한 스케일 성분을 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 보상하여 보상된 스케일 성분에 기초하여 정렬을 수행함으로써 기판의 각 레이어에 대한 스케일 변형에 따른 노광 편차를 줄일 수 있는 노광 시스템 및 노광 방법을 제공한다.

노광, 스케일, 보상, 기판, 레이어

Description

노광 시스템 및 노광 방법{An exposure system and an exposure method}

본 발명은 노광 시스템 및 노광 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판은 각종 열경화성 합성수지로 이루어진 보드의 일면 또는 양면에 동선으로 배선한 후 보드 상에 IC 또는 전자부품들을 배치 고정하고 이들간의 전기적 배선을 구현하여 절연체로 코팅한 것이다.

최근, 전자산업의 발달에 전자 부품의 고기능화, 경박단소화에 대한 요구가 급증하고 있고, 이러한 전자부품을 탑재하는 인쇄회로기판 또한 고밀도 배선화 및 박판이 요구되고 있다.

특히, 최신 양산 라인의 경우 신호가 지나가는 구리 배선과 인접한 구리배선까지의 거리를 지칭하는 라인 및 스페이스의 크기가 각각 10㎛까지 적용이 되고 있으며, 인쇄회로기판의 두께 또한 점점 박형화 되어 가고 있다.

이러한 미세패턴을 갖는 인쇄회로기판은 노광공정을 수반하는 사진 식각 공정에 의해 형성되는데, 인쇄회로기판을 구성하는 재료가 화합물인 레진과 구리로 구성되기 때문에 인쇄회로기판의 제조공정 중 표면처리과정에서 물리적, 화학적 스트레스를 받고, wet 공정을 지나가면서 흡습과 건조를 반복하면서 인쇄회로기판에 휨과 변형이 발생하게 됨으로써, 라인을 구현하는 노광장비에서 편심 불량이 증가하는 문제점이 발생하고 있다.

특히, 향후 도입될 스택 비아를 고려할 때, 상기 편심불량에 대응하기 위한 정렬기술의 향상 여부가 스택비아의 성공여부 및 수율향상에 대한 열쇠를 쥐게 실정이다.

도 1은 종래기술 1에 따른 고정 스케일 노광 방식을 이용하는 컨택 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 고정 스케일 노광 방식에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술 1에 따른 컨택 노광 장치(20)는 절연층(22a)에 금속층(22b)이 형성된 기판(22) 상에 배치된 감광성 레지스트(24)에 글라스 마스크(26)를 진공 흡착한 상태에서 UV광(평행광)을 조사되어 노광공정을 수행하였다.

그러나, 종래의 컨택 노광 장치(20)는 기판(22)의 레이어별로 스케일 변형이 심한 경우, 전체 레이어를 하나의 글라스 마스크(26)를 이용하여 노광공정을 수행하는 경우 레이어별 정합도가 떨어지기 때문에 스케일 변형을 고려하여 신규 글라스 마스크의 제작이 요구되고, 이에 따라 노광공정이 길어지는 문제점이 있었다.

특히, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(20)의 제1 레이어(1L), 제2 레이어(2L), 제3 레이어(3L), 솔더 레지스트층(SR)의 스케일이 각각 다르게 변형되는 경우, 4개의 글라스 마스크(26)의 제작이 요구되는 문제점이 있었다.

도 3은 종래기술 2에 따른 오토 스케일 노광 방식을 이용하는 프로젝션 노광기를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4은 종래기술 3에 따른 오토 스케일 노광 방식을 이용하는 LDI(Laser direct imaging) 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 오토 스케일 노광 방식에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 종래기술 2에 따른 프로젝션 노광 장치(40)는 마스크(46)를 통과한 UV광이 오토스케일 기능의 렌즈(48)를 통과하여 스케일 변형된 후, 프로젝션 렌즈(50)를 통과하여 절연층(42a)에 금속층(42b)이 형성된 기판(42) 상에 배치된 감광성 레지스트(44)에 조사되어 노광공정이 수행되었다.

도 4에 도시한 바와 같이, 종래기술 3에 따른 LDI 장치(60)는 조명부(66)의 광이 디지털 마이크로 미러 소자(Digital Micromirror Device; DMD)(68)로 전달되고, 상기 디지털 마이크로 미러 소자(68)가 외부 신호를 받아 선택적으로 상기 조명부(66)의 광을 반사시켜, 이미지 패턴이 포함된 광이 절연층(62a)에 금속층(62b)이 형성된 기판(62) 상에 배치된 감광성 레지스트(64)에 조상되어 노광공정이 수행되었다.

이러한 종래기술 2 및 3에 따른 오토 스케일 노광 방식을 이용하는 프로젝션 노광 장치(40) 및 LDI 장치(60)는 기판의 레이어별로 정렬마크와 노광 장치의 기준마크를 비교한 후, 기계적으로 오토스케일 기능의 렌즈(48)의 배율을 바꾸거나 디지털 마이크로 미러 소자(68)로 전달되는 외부 신호 데이터를 바꿈으로써 기판의 스케일 변화에 대응하고 있다.

그러나, 기판(42, 62)의 스케일 변형이 심할 경우, 이러한 오토 스케일링 노광 방식을 기판의 전체 레이어에 전면 적용하게 되면 기판(42, 62)의 스케일 변형이 심할 경우 노광 편차가 심해지는 문제점이 있었다.

특히, 도 5에 도시한 바와 같이, 각 레이어(L1, L2, L3)에 대한 스케일 성분이 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위(도 5에서는 "↕"로 표시함)를 계속 벗어남으로써 노광 편차가 커지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오토 스케일 노광 방식의 전면 적용으로 인한 노광 편차를 개선할 수 있는 노광 시스템 및 노광 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 시스템은, 노광 장치, 기판의 정렬마크 및 상기 노광 장치의 기준마크를 인식하는 이미지 인식기, 상기 이미지 인식기로부터 상기 정렬마크 및 상기 기준마크에 대한 이미지 데이터를 전달받아 스케일 성분을 산출하는 산출부, 상기 산출부로부터 상기 스케일 성분을 전달받아 상기 기판의 각 레이어에 대한 스케일 성분과 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위를 비교하여, 상기 스케일 성분을 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 보상하여 보상된 스케일 성분을 산출하는 비교부,및 상기 산출부 및 상기 비교부로부터 상기 스케일 성분을 전달받아 정렬을 수행하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법은, (A) 기판의 하부 레이어에 형성된 정렬마크와 노광 장치의 기준마크를 비교하여 글로벌 스케일 성분을 산출하고, 글로벌 정렬을 수행하는 단계, (B) 상기 노광 장치를 이용하여 상기 하부 레이어를 노광하는 단계, (C) 상기 하부 레이어에 상부 레이어를 적층하고, 상기 상부 레이어에 형성된 정렬마크와 상기 노광 장치의 기준마크를 비교하여 스케일 성분을 산출하는 단계, (D) 상기 스케일 성분이 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내 인지를 확인하고, 이를 벗어난 경우 상기 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 상기 스케일 성분을 보상하여 보상된 스케일 성분을 산출하는 단계,및 (E) 상기 보상된 스케일 성분을 이용하여 정렬을 수행하고, 상기 상부 레이어를 노광하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 (A) 단계 또는 상기 (C) 단계에서, 상기 글로벌 스케일 성분 및 상기 스케일 성분은 카메라 모듈을 탑재한 이미지 인식 처리기를 통해 상기 정렬마크와 상기 기준마크를 인식하고, 이를 산출부가 판독기를 통해 연산처리하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (D) 단계에서, 상기 스케일 성분이 상기 기판의 허용 가능한 기준 스케일 범위 내에 있는 경우 상기 보상된 스케일 성분은 상기 글로벌 스케일 성분인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (D) 단계에서, 상기 스케일 성분이 상기 기판의 허용 가능한 기준 스케일 범위를 벗어난 경우, 상기 보상된 스케일 성분이 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위의 최대값인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 기판의 각 레이어에 대해 산출된 스케일 성분을 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 보상하여 정렬을 수행함으로써 기판의 각 레이어에 대한 스케일 변형에 따른 노광 편차를 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 8은 본 발명에 따른 노광 시스템 및 노광 방법에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광시스템(100)을 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 노광시스템(100)은 노광 장치(120), 이미지 인식기(130), 산출부(140), 비교부(160), 및 제어부(150)를 포함하여 구성된다.

노광 장치(120)는 UV광을 출사하여 절연층(112a) 및 회로층(112b)을 포함하는 기판(112) 상에 배치된 감광성 레지스트(114)에 대한 노광을 수행하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 오토 스케일 노광 방식을 이용하는 공지의 프로젝션 노광기 또는 LDI(Laser direct imaging) 장치가 사용될 수 있다.

이미지 인식기(130)는 기판(110)과 노광 장치(120) 사이에 배치되어 기판(110)의 정렬마크 및 노광 장치(120)의 기준마크를 인식하기 위한 것으로서, 카메라 모듈과 같은 카메라 장치 등이 사용될 수 있다.

산출부(140)는 이미지 인식기(130)로부터 정렬마크 및 기준마크에 대한 이미지 데이터를 전달받아 스케일 성분을 산출하기 위한 것이다. 이는, 전달받은 이미 지 데이터를 판독기를 통해 연산처리하여 스케일 성분을 산출하게 된다.

여기서, 산출부(140)는 기판(110)의 각 레이어에 대한 스케일 성분을 저장하는 기능도 함께 달성되는 것이 바람직하다.

비교부(160)는 산출부(140)로부터 스케일 성분을 전달받아 기판(110)의 각 레이어에 대한 스케일 성분과 기판(110)의 허용가능한 기준 스케일 범위를 비교하여, 스케일 성분을 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 보상하여 보상된 스케일 성분을 산출하기 위한 것이다.

제어부(150)는 산출부(140) 및 비교부(160)로부터 스케일 성분 또는 보상된 스케일 성분을 전달받아 정렬을 수행하기 위한 것이다.

여기서, 제어부(150)는 노광 장치(120)가 프로젝션 노광기인 경우 오토 스케일 기능의 렌즈의 배율을 조절하여 정렬을 수행하고, LDI 장치에서는 디지털 마이크로 미러 소자에 스케일 성분 또는 보상된 스케일 성분에 대한 데이터를 전달함으로써 정렬을 수행한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하부 레이어에 대한 글로벌 스케일 성분을 산출하고, 글로벌 정렬을 수행한다(S1). 여기서, 하부 레이어는 기판(110)의 제1 레이어(L1)을 의미한다.

본 단계에서는 기판(110)의 하부 레이어에 형성된 정렬마크와 노광 장치의 기준마크를, 예를 들어 카메라 모듈을 탑재한 이미지 인식 처리기를 통해 인식하고, 이를 이용하여 글로벌 스케일을 산출한다.

여기서, 이미지 인식기(130)에서 인식된 하부 레이어에 형성된 정렬마크와 노광 장치의 기준마크의 위치 데이터는 산출부(140)로 전달되며, 산출부(140)는 그 위치를 이용하여 글로벌 스케일 성분을 산출한다.

산출부(140)로부터 산출된 글로벌 스케일 성분에 대한 데이터는 제어부(160)로 전달되며, 상기 제어부(160)는 이를 기초로 하여 글로벌 정렬을 수행하게 된다.

이때, 프로젝션 노광기에서는 오토 스케일 기능의 렌즈를 조절하여 정렬을 수행하고, LDI 장치에서는 글로벌 스케일 성분에 대한 데이터를 디지털 마이크로 미러 소자에 전달함으로써 정렬이 수행된다.

다음, 노광 장치(120)를 이용하여 하부 레이어를 노광한다(S2).

다음, 하부 레이어에 상부 레이어를 적층하고, 상부 레이어에 대한 스케일 성분을 산출한다(S3).

본 단계에서는 상부 레이어에 형성된 정렬마크와 노광 장치의 기준마크를 이미지 인식 처리기를 통해 인식하고, 이를 이용하여 스케일 성분을 산출한다.

여기서, 이미지 인식기에서 인식된 상부 레이어에 형성된 정렬마크와 노광 장치의 기준마크의 위치 데이터는 산출부(140)로 전달되며, 산출부(140)는 그 위치를 이용하여 스케일 성분을 산출한다.

다음, 보상된 스케일 성분을 산출한다(S4).

본 단계에서는 산출부(140)로부터 전달된 스케일 성분이 기판(110)의 허용가능한 기준 스케일 범위 내 인지를 확인하고, 이를 벗어난 경우 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 스케일 성분을 보상하여 보상된 스케일 성분을 산출한다.

이때, 스케일 성분이 기판의 허용 가능한 기준 스케일 범위 내에 있는 경우 글로벌 스케일이 보상된 스케일 성분이 되고, 스케일 성분이 기판의 허용 가능한 기준 스케일 범위를 벗어난 경우 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위의 최대값이 보상된 스케일 성분이 된다.

즉, 기판(110)의 전체 레이어에 대해 오토 스케일 노광 방식을 전면적으로 실시하지 않고, 각 레이어에 대한 스케일 성분을 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 보상함으로써 노광편차를 줄일 수 있게 된다.

마지막으로, 보상된 스케일 성분을 이용하여 정렬을 수행하고, 상부 레이어를 노광한다(S5). 여기서, 정렬 및 노광은 앞에서 설명한 바와 동일하게 수행되므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 이상에서는 하부 레이어 및 상부 레이어, 즉 2층 구조를 갖는 기판의 노광 방법에 대해 기술하였으나, 이를 이용하여 다층 구조의 기판을 노광하는데 적용할 수 있음은 당연하다 할 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 노광 시스템 및 노광 방법에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8에서는 기판(110)이 3층 구조, 즉 제1 레이어(1L), 제2 레이어(2L), 및 제3 레이어(3L)를 포함하고, 제3 레이어(3L)에 솔더 레지스트층(SR)이 형성된 구조를 갖는 것을 기초로 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 도시하였다. 한편, GM은 글로벌 마크로서 제1 레이어(1L)에 형성된 정렬마크를 의미한다.

도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 레이어(2L) 및 솔더 레지스트층(SR)에 대한 스케일 성분이 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위(도 9에서는 "↕"로 표시함)외에 있는 경우, 스케일 성분을 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위의 최대값으로 보상하여 보상된 스케일 성분에 기초하여 정렬을 수행함으로써 노광 편차가 개선된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 노광시스템 및 노광 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 종래기술 1에 따른 고정 스케일 노광 방식을 이용하는 컨택 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 고정 스케일 노광 방식에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 종래기술 2에 따른 오토 스케일 노광 방식을 이용하는 프로젝션 노광기를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4은 종래기술 3에 따른 오토 스케일 노광 방식을 이용하는 LDI장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 오토 스케일 노광 방식에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 8은 본 발명에 따른 노광 시스템 및 노광 방법에서 레이어별 스케일 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100 : 노광 시스템 110 : 기판

120 : 노광 장치 130 : 이미지 인식기

140 : 산출부 150 : 제어부

160 : 비교부

Claims (5)

1. 노광 장치;

   기판의 정렬마크 및 상기 노광 장치의 기준마크를 인식하는 이미지 인식기;

   상기 이미지 인식기로부터 상기 정렬마크 및 상기 기준마크에 대한 이미지 데이터를 전달받아 스케일 성분을 산출하는 산출부;

   상기 산출부로부터 상기 스케일 성분을 전달받아 상기 기판의 각 레이어에 대한 스케일 성분과 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위를 비교하여, 상기 스케일 성분을 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 보상하여 보상된 스케일 성분을 산출하는 비교부; 및

   상기 산출부 및 상기 비교부로부터 상기 스케일 성분을 전달받아 정렬을 수행하는 제어부

   를 포함하는 노광 시스템.
2. (A) 기판의 하부 레이어에 형성된 정렬마크와 노광 장치의 기준마크를 비교하여 글로벌 스케일 성분을 산출하고, 글로벌 정렬을 수행하는 단계;

   (B) 상기 노광 장치를 이용하여 상기 하부 레이어를 노광하는 단계;

   (C) 상기 하부 레이어에 상부 레이어를 적층하고, 상기 상부 레이어에 형성된 정렬마크와 상기 노광 장치의 기준마크를 비교하여 스케일 성분을 산출하는 단계;

   (D) 상기 스케일 성분이 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위 내 인지를 확인하고, 이를 벗어난 경우 상기 허용가능한 기준 스케일 범위 내로 상기 스케일 성분을 보상하여 보상된 스케일 성분을 산출하는 단계; 및

   (E) 상기 보상된 스케일 성분을 이용하여 정렬을 수행하고, 상기 상부 레이어를 노광하는 단계

   를 포함하는 노광 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 (A) 단계 또는 상기 (C) 단계에서,

   상기 글로벌 스케일 성분 및 상기 스케일 성분은 카메라 모듈을 탑재한 이미지 인식 처리기를 통해 상기 정렬마크와 상기 기준마크를 인식하고, 이를 산출부가 판독기를 통해 연산처리하여 산출되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 (D) 단계에서,

   상기 스케일 성분이 상기 기판의 허용 가능한 기준 스케일 범위 내에 있는 경우 상기 보상된 스케일 성분은 상기 글로벌 스케일 성분인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 (D) 단계에서,

   상기 스케일 성분이 상기 기판의 허용 가능한 기준 스케일 범위를 벗어난 경우, 상기 보상된 스케일 성분이 상기 기판의 허용가능한 기준 스케일 범위의 최대값인 것을 특징으로 하는 노광 방법.

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