KR20110043333A

KR20110043333A - 노광기용 자동초점 제어 시스템 및 자동초점 제어 방법

Info

Publication number: KR20110043333A
Application number: KR1020090100402A
Authority: KR
Inventors: 강흥석; 황두모
Original assignee: (주)에스엠텍
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-04-27

Abstract

본 발명은 노광기용 자동초점 제어 시스템 및 자동초점 제어 방법에 관한 것으로, 특히 노광기 내 렌즈부의 초점을 자동으로 조절하는 노광기용 자동초점 제어 시스템 및 자동초점 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 광원으로부터 조사되는 빛의 초점을 조절하는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 둘러싸며 배치되는 경통 및 상기 경통의 일측에 외부 기체가 인가되는 기체유입구를 포함하는 노광모듈; 상기 외부기체의 압력을 측정하여 측정압력값을 출력하는 압력측정기; 및 상기 측정압력값에 따라 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 피에조컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의해, 본 발명은 광조사 시 노광기 내 기체유입구로 공급된 외부기체의 압력을 측정하고, 그 측정결과에 따라 기판과 노광모듈 사이의 간격을 판단하여 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점을 자동으로 조절할 수 있다.

노광, 자동초점, 압력, 질소, 에어, 레진, 감광액, 렌즈부, 피에조 컨트롤러

Description

노광기용 자동초점 제어 시스템 및 자동초점 제어 방법{Auto focus control system for exposure apparatus and auto focus control method}

본 발명은 노광기의 자동초점 제어 시스템 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것으로, 노광기의 초점을 자동으로 조절할 수 있는 노광기의 자동초점 제어 시스템 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판, 반도체, 평판디스플레이(액정디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기발광다이오드 디스플레이 등)을 제조하기 위해서는 여러 단계의 공정을 거치게 되는데, 이러한 공정들 중 필름등과 같은 기판에 형성된 감광막에 패턴을 형성하기 위한 노광공정은 필수 공정 중 하나이다.

이러한 노광공정은 감광막이 형성된 매질이 노광시스템에 이르면, 광원이 패턴이 형성된 포토마스크로 빛을 조사하여 감광막을 선택적으로 노출 변성시켜 상기 감광막에 패턴이 형성되도록 하는 공정을 말한다. 특히, 상기 노광공정은 감광막에서 노광하고자 하는 영역만을 정확히 선별하여 노광하는 것이 본 공정의 관건으로 볼 수 있다.

최근 이러한 노광공정을 위해 포토마스크를 사용하지 않고 집광렌즈를 이용하여 감광막에서 노광하고자 하는 영역만을 선택적으로 노광하는 기술의 개발이 시도되고 있다.

이와 같이, 포토마스크를 사용하지 않고 집광렌즈를 이용한 노광공정에서는 집광렌즈의 초점심도를 정확히 제어하는 것이 필요하게 된다.

그런데, 종래의 집광렌즈에서 초점심도를 제어하는 방식으로는 노광영역을 제외한 다른 영역에 빛을 투과시키고, 이에 반사되는 빛을 센싱하거나 카메라의 감도 등을 측정하여 상기 초점심도를 제어하는 방식이 시도되고 있다.

하지만 이와 같은 초점심도 제어방식은 기판에 도포된 감광막의 두께 및 종류에 따라 노광기의 렌즈부 초점을 각각 다르게 설정해줘야 하는 불편함이 발생하였고, 이와 동시에 감도 오차가 발생하는 문제점이 발생했다.

뿐만 아니라, 3차원의 구조물의 형성을 위한 노광공정은 빛의 감도와 상기 초점심도가 매우 정밀하게 이루어져야 하는데, 이와 같은 감도 오차는 초점심도의 정밀측정을 어렵게 하여 정확한 노광공정이 수행되지 못하게 하고 있다.

더욱이, 노광의 대상이 되는 기판이 곡면으로 형성되는 경우, 이러한 감도오차, 초점심도의 정밀측정의 곤란성이 더욱 심화되어 더욱 문제가 된다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 빛을 사용하지 않고 노광기의 초점을 자동으로 조절할 수 있는 노광기의 자동초점 제어시스템을 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 노광기용 자동초점 제어시스템은 광원으로부터 조사되는 빛의 초점을 조절하는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 둘러싸며 배치되는 경통 및 상기 경통의 일측에 외부 기체가 인가되는 기체유입구를 포함하는 노광모듈;상기 외부기체의 압력을 측정하여 측정압력값을 출력하는 압력측정기; 및 상기 측정압력값에 따라 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 피에조컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 노광모듈의 초점거리에 대응하는 기준압력값을 저장하는 저장부;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 측정압력값과 상기 노광모듈의 현재 초점거리에 대응하는 상기 기준압력값을 비교하여 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 피에조컨트롤러를 포함할 수 있다.

특히 상기 측정압력값이 상기 기준압력값에 비해 큰 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 가깝다고 판단하고, 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 단축시키는 피에조컨트롤러를 포함할 수 있다.

특히 상기 측정압력값이 상기 기준압력값에 비해 작은 경우, 상기 노광모듈 과 기판 사이의 간격이 멀다고 판단하고, 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 증가시키는 피에조컨트롤러를 포함할 수 있다.

특히 질소 또는 에어인 외부기체를 포함할 수 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 노광기용 자동초점 제어방법은 외부로부터 기체를 상기 노광기의 노광모듈과 상기 노광기에 의해 노광되는 기판 사이로 공급하는 기체공급단계; 상기 노광기 내 기체의 압력을 측정하는 압력측정단계; 및 피에조컨트롤러가 상기 기체의 측정압력값에 따라 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 조절하는 초점조절단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 노광모듈의 초점거리에 대응하는 기준압력값을 저장하는 저장부로부터 상기 노광모듈의 현재 초점거리에 대응하는 상기 기준압력값을 로드하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 측정압력값과 상기 기준압력값을 비교하여 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 초점조절단계를 포함할 수 있다.

특히 상기 측정압력값이 상기 기준압력값과 비교하여 큰 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 가깝다고 판단하고, 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 단축시키고, 상기 측정압력값이 상기 기준압력값과 비교하여 작은 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 멀다고 판단하고, 상기 노광모듈의 렌즈부의 초점거리를 증가시키는 초점조절단계를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 기판에 형성된 감광막에 광조사 시 노광기의 경통부분에 인가된 질소 또는 에어의 압력을 측정하고, 그 측정결과에 따라 상기 기판과 노광기 사이의 간격을 판단하여, 상기 노광기의 초점을 자동으로 조절할 수 있다.

그에 따라, 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 빛을 사용하지 않고, 노광기의 초점을 자동으로 조절할 수 있어, 감광막의 두께 및 종류가 변경되더라도 감도오차가 발생하지 않아 노광기의 초점을 정확히 제어할 수 있다.

또한, 광조사의 대상이 되는 기판에 곡면이 존재하는 경우에도 상기 기판과 노광기 사이 간격을 오차없이 정확하게 측정할 수 있다.

더불어, 상기 기판에 도포되어 형성된 감광막의 두께와 종류에 상관없이 상기 노광기의 초점을 조절하는 것이 가능하게 되어, 노광공정의 생산성을 개선할 수 있다.

뿐만 아니라, 노광기의 경통부분으로 질소 또는 에어가 인가되고 기판에 광조사가 이루어짐에 따라, 인가된 질소 또는 에어에 의해 상기 기판 상에 존재 하는 미세먼지를 제거하는 부수효과도 달성할 수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 한 실시 예에 다른 노광기용 자동초점 제어시스템을 구체적으로 살펴본다. 도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 노광기의 자동초점 제어시스템의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 노광모듈(120), 압력측정기(130), 피에조컨트롤러(140), 및 저장부(150)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 감광액이 기판에 도포되어 형성된 감광막(이하, 설명의 편의를 위해 간단히 '기판'으로 지칭한다)에 사용되는데, 이러한 기판의 형상은 특별한 제한이 없어, 일반적으로 사용되는 평면기판뿐만 아니라 기울기가 포함된 곡면기판 및 원통형으로 이루어진 롤러 등의 형상으로도 이루어질 수 있다.

상기 노광모듈(120)은 노광대상인 감광막이 형성된 기판(110)의 상부에 위치하며, 감광막 중 목적하는 영역만을 선택적으로 광조사하여 노광한다. 이러한 노광모듈(120)은 광조사 시 초점을 조절하는 렌즈부(122)를 둘러싸며 배치되는 경통(124), 및 기체유입구(126)을 포함한다. 여기서, 상기 기체유입구(126)는 상기 노광모듈(120)의 상기 경통(122) 내부로 외부로부터 기체가 인가된다. 이와 같이 상기 기체유입구를 통해 인가되는 기체로는 질소(N₂) 또는 에어(Air)가 바람직하게 사용된다.

상기 압력측정기(130)는 상기 노광모듈(120)을 통해 상기 기판(110)에 형성된 감광막에 광조사 시, 상기 기체유입구(126)를 통해 상기 노광모듈(120)의 경통(124)으로 인가된 경통(124) 내부의 질소 또는 에어의 압력을 측정하고, 측정한 측정압력값을 출력한다.

상기 피에조컨트롤러(140)는 상기 압력측정기(130)가 측정한 경통(124) 내부의 질소 또는 에어의 측정압력값을 저장부(150)에 기저장된 질소 또는 에어의 기준압력값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 노광모듈(120) 내 렌즈부(122)의 초점을 조절한다.

구체적으로, 이러한 피에조컨트롤러(140)는 상기 질소 또는 에어의 측정압력값과 기저장된 질소 또는 에어의 기준압력값을 비교한 결과에 있어서, 측정압력값이 기준압력값 보다 큰 경우, 상기 노광모듈(120)과 기판(110)의 사이의 간격이 좁다고 판단하고, 이에 대응하여 상기 노광모듈(120) 내 렌즈부(122)의 초점길이를 단축시키도록 조절한다. 반면에, 측정압력값이 기준압력값보다 작은 경우, 상기 피에조컨트롤러(140)는 상기 노광모듈(120)과 기판(110) 사이의 간격이 멀다고 판단하고, 이에 대응하여 상기 노광모듈(120)의 렌즈부(122)의 초점길이를 증가시키도록 조절한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시 예에 따른 노광기용 자동초점 제어 시스템의 다른 개략도를 살펴보도록 한다. 도 2는 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템에 적용된 다른 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 롤 형태의 곡면을 이루는 기판(110)의 노광영역 상부에 노광모듈(120)이 배치된다. 이 때, 상기 롤 형태의 기판(110)은 도시된 화살표 방향으로 회전한다. 따라서, 롤 형태의 회전하는 기판(110)과 노광모듈 사이의 간격에 따라 상기 노광모듈 내 렌즈부(122)의 초점거리를 조절하여, 상기 노광모듈이 상기 기판(110)으로 광을 조사한다.

이하, 도 3를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노광기용 자동초점 제어 방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. 도 3는 본 발명의 한 실시 예에 따른 노광기용 자동초점 제어방법의 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 노광모듈 내 경통으로 외부로부터 기체유입구를 통해 기체 (즉, 질소 또는 에어)가 공급된 상태에서(S210), 압력측정기가 상기 기체유입구를 통해 경통으로 공급된 기체(질소 또는 에어)의 압력을 측정한다(S220). 이 때, 상기 노광모듈과 상기 기판과의 거리가 가까울수록 상기 노광모듈 내 기체(질소 또는 에어)의 압력은 높아지게 되며, 상기 노광모듈과 상기 기판과의 거리가 멀어질수록 노광모듈 내 기체(질소 또는 에어)의 압력은 낮아지게 된다.

상기 압력측정기는 이렇게 실시간으로 측정한 기체(질소 또는 에어)의 측정압력값을 피에조컨트롤러로 실시간 전송한다.

상기 피에조컨트롤러는 상기 압력측정기로부터 입력받은 상기 질소 또는 에어의 측정압력값이 저장부에 기저장된 기체(질소 또는 에어)의 기준압력값과 비교한다(S230). 이 때, 상기 측정압력값이 현재 노광모듈의 초점거리에 대응하는 기준압력값보다 큰 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이 간격이 현재 초점거리에 비해 지 나치게 가깝다고 판단하고(S240), 이에 대응하도록 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 단축하도록 조절한다(S250).

또는 상기 측정압력값이 현재 노광모듈의 초점거리에 대응하는 기준압력값보다 작은 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이 간격이 현재 초점거리에 비해 지나치게 멀다고 판단하고(S260), 이에 대응하도록 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 증가하도록 조절한다(S270).

예를 들면, 상기 질소 또는 에어의 기준압력값이 50이라고 하자. 이 때, 상기 압력측정기가 상기 노광모듈의 기체유입구로 공급된 기체(질소 또는 에어)의 측정압력값이 49라고 하면, 상기 노광모듈과 상기 기판 사이의 간격이 10마이크론 간격만큼 가까워졌다고 판단하고, 이에 대응하여 상기 렌즈부의 초점거리를 단축하도록 조절한다. 또는, 상기 질소 또는 에어의 측정압력값이 50.5라고 하면, 상기 기준압력값 50과 비교하여 상기 노광모듈과 상기 기판이 사이의 간격이 5 마이크론 멀어졌다고 판단하고 이에 대응하여 상기 노광모듈의 렌즈부의 초점거리를 증가하도록 조절한다.

이와 같이, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격에 따라 상기 노광모듈의 렌즈부의 초점거리가 조절되면, 상기 노광모듈이 기판 상의 노광영역에 광을 조사한다(S280). 즉, 노광모듈이 기판의 목적하는 노광영역 상부에 위치하도록 접근하면 노광모듈은 노광영역에 광을 조사하여 미세패턴을 형성하는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 기판에 형성된 감광막에 광조사 시 노광기의 경통부분에 인가된 질소 또는 에어의 압력을 측정하고, 그 측정결과에 따라 상기 기판과 노광기 사이의 간격을 판단하여, 상기 노광기의 초점을 자동으로 조절할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 노광기용 자동초점 제어시스템은 빛을 사용하지 않고, 노광기의 초점을 자동으로 조절할 수 있어, 감광막의 두께 및 종류가 변경되더라도 감도오차가 발생하지 않아 노광기의 초점을 정확히 제어할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 노광기의 자동초점 제어시스템의 개략도이다.

도 2는 도 1의 다른 개략도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노광기의 자동초점 제어방법의 순서도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

110: 기판 120: 노광모듈

122: 렌즈부 124: 경통

130: 압력측정기 140: 피에조컨트롤러

Claims

노광기용 자동초점 제어시스템에 있어서,

광원으로부터 조사되는 빛의 초점을 조절하는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 둘러싸며 배치되는 경통 및 상기 경통의 일측에 외부 기체가 인가되는 기체유입구를 포함하는 노광모듈;

상기 외부기체의 압력을 측정하여 측정압력값을 출력하는 압력측정기; 및

상기 측정압력값에 따라 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 피에조컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어시스템.
제1항에 있어서,

상기 노광모듈의 초점거리에 대응하는 기준압력값을 저장하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어시스템.
제2항에 있어서,

상기 피에조컨트롤러는

상기 측정압력값과 상기 노광모듈의 현재 초점거리에 대응하는 상기 기준압력값을 비교하여 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어시스템.
제3항에 있어서,

상기 피에조컨트롤러는

상기 측정압력값이 상기 기준압력값에 비해 큰 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 가깝다고 판단하고, 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 단축시키는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어시스템.
제3항에 있어서,

상기 피에조컨트롤러는

상기 측정압력값이 상기 기준압력값에 비해 작은 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 멀다고 판단하고, 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 증가시키는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어시스템.
제1항에 있어서,

상기 외부기체는 질소 또는 에어인 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어시스템.
노광기용 자동초점 제어방법에 있어서,

외부로부터 기체를 상기 노광기의 노광모듈과 상기 노광기에 의해 노광되는 기판 사이로 공급하는 기체공급단계;

상기 노광기 내 기체의 압력을 측정하는 압력측정단계; 및

피에조컨트롤러가 상기 기체의 측정압력값에 따라 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 조절하는 초점조절단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 노광모듈의 초점거리에 대응하는 기준압력값을 저장하는 저장부로부터 상기 노광모듈의 현재 초점거리에 대응하는 상기 기준압력값을 로드하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 초점조절단계는

상기 측정압력값과 상기 기준압력값을 비교하여 상기 렌즈부의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 초점조절단계는

상기 측정압력값이 상기 기준압력값과 비교하여 큰 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 가깝다고 판단하고, 상기 노광모듈 내 렌즈부의 초점거리를 단축시키고,

상기 측정압력값이 상기 기준압력값과 비교하여 작은 경우, 상기 노광모듈과 기판 사이의 간격이 멀다고 판단하고, 상기 노광모듈의 렌즈부의 초점거리를 증가시키는 것을 특징으로 하는 노광기용 자동초점 제어방법.