KR20130087979A

KR20130087979A - 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치

Info

Publication number: KR20130087979A
Application number: KR1020120010178A
Authority: KR
Inventors: 지철묵
Original assignee: 지철묵
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-08-07

Abstract

본 발명은 유리 및 반도체 웨이퍼 및 폴리머 필름상에 미세 패턴을 형성하는 목적에 사용되는 스캔(Scan) 방식의 자외선 노광 정렬장치에 관한 것으로, 특히 자외선 광원의 직경을 최소화시켜 장치의 사이즈를 소형화함과 동시에 스캐닝(Scanning) 로봇을 사용하여 자외선 노광(UV exposure) 면적을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.

스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치의 구성의 제 1 실시 예는 자외선 LED(Light Emitting Diode)(1) 광원으로부터 방사되는 평행광속을 마스크(2)로 유도하여, 상기 마스크(2)의 패턴을 감광성 기판(15)상에 전사하는 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치에 있어서, 단일 파장을 방사하는 자외선 LED 램프 유닛(4)과 로봇(5)과 정렬 어셈블리(6)로 구성되고 상호 유기적으로 동작하며, 상기 자외선 LED 램프 유닛(4)은 자외선 LED(1)와 집광렌즈(7)와 자외선 LED용 전원(8)과 램프하우징(9))으로 구성되고, 자외선 LED 램프 유닛(4)의 직경 면적은 감광성 기판(15)의 표면적 보다 항상 작으면서 로봇(5)에 장착되어 정렬 어셈블리(6) 위를 일정한 간격을 유지하며 상하좌우로 이동하고, 상기 로봇(5)은 상위제어기(46)와 서보드라이브(61, 62, 63)과 서보모터(41, 42, 43)와 PLC(12)와 기계적 운동 어셈블리로 이루어지며, 상기 정렬 어셈블리(6)는 마스크 홀더(16)와, X-스테이지(17)와 Y-스테이지(18)와 Z-스테이지(19)와 회전 스테이지(20)와 틸트(tilt) 스테이지(21)와 웨이퍼 홀더(22) 및 마이크로스코프(23)로 구성된다.

제 2 실시 예로써, 제 1 실시 예는 한 개 이상의 자외선 LED 램프 유닛(4)을 포함한다.

일정한 시간에 더 넓은 면적을 노광시키기 위해서 한 개 이상의 자외선 LED 램프 유닛(4)을 모듈 형식으로 로봇(5)에 장착할 수도 있다.

제 3 실시 예로써, 제 1 실시예의 자외선 LED 램프 유닛(4)은 한 개 이상의 자외선 LED(1)를 포함한다.

제한된 시간에 자외선의 세기를 증가시키기 위해서 한 개 이상의 자외선 LED(1)를 자외선 LED 램프 유닛(4)에 설치할 수도 있다.

한 개 이상의 자외선 LED(1)를 포함하는 자외선 LED 램프 유닛(4)은 한 개의 자외선 LED(1)를 포함하는 자외선 LED 램프 유닛(4)보다 자외선의 강도가 세어져 노광 시간을 단축할 수 있으며, 따라서 일정한 시간에 더 넓은 면적을 노광할 수 있다.

자외선 LED(1)는 도 6의 첫째 그림에서와 같이 PCB(인쇄회로기판)(14) 상에 고정된다.

그리고 한 개 이상의 자외선 LED(1)들은 도 6의 둘째 그림에서와 같이 고정될 수도 있다.

상기 PCB(14)에 고정된 한 개 이상의 자외선 LED(1)는 더욱 확대된 광속을 이루는 동시에 광의 세기를 증가시킨다.

도 7에서와 같이 상기 한 개 이상의 자외선 LED(1)들은 집광렌즈(7)의 촛점에 위치하게 되며, 집광렌즈(7)를 투과한 자외선 광속은 평행광의 특성을 가지게 되고, 다시 마스크(2)로 유도되어 목표물인 감광성 기판(15)에 투사된다.

제 4 실시 예로써, 제 1 실시 예는 상기 로봇(5)이 1차원 또는 2차원 또는 3차원 운동을 하는 다른 형식의 로봇의 한 가지로 대체된 것을 특징으로 한다.

노광, 마스크, 정렬장치, 자외선, LED, 스캔, 서버모터, 로봇

Description

스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치{Mask aligner with scanning robot including U.V LED light unit}

도 1은 종래의 자외선 노광 정렬장치의 구성도

도 2는 본 발명의 자외선 LED 램프 유닛의 역할 및 운동을 나타내는 구성도

도 3은 본 발명의 양호한 실시 예의 구성도

도 4는 본 발명의 자외선 LED 램프 유닛의 구성도

도 5는 본 발명의 기계적 운동 어셈블리의 구성도

도 6은 본 발명의 자외선 LED 배치 예의 구성도

도 7은 한 개 이상의 자외선 LED들을 포함하는 자외선 LED 램프 유닛의 단면도

도 8은 한 개 이상의 자외선 LED 램프 유닛들을 포함하는 모듈의 상면도

도 9는 본 발명의 서보모터를 제어하기 위한 부품 구성도

도 10은 본 발명의 서보모터를 제어하기 위한 부품 구성도

도 11은 본 발명의 서보모터를 제어하기 위한 부품 구성도

도 12는 본 발명의 제어지령 전달 및 제어지령 실행 및 제어지령 해석을 도시한 플로우차트

도 13은 본 발명의 양호한 다른 실시 예의 구성도

도 14는 본 발명의 2차원 로봇을 구비한 다른 실시 예의 구성도

도 15는 본 발명의 1차원 로봇을 구비한 다른 실시 예의 구성도

＜도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명＞

1. 자외선LED 2. 마스크

4. 자외선LED 램프유닛 5. 로봇

6. 정렬 어셈블리 7. 집광렌즈

8. LED용 전원 9. 램프하우징

12. PLC 14. PCB

15. 감광성 기판 16. 마스크 홀더

17. X-스테이지 18. Y-스테이지

19. Z-스테이지 20. 회전 스테이지

21. 틸트 스테이지 22. 웨이퍼 홀더

23. 마이크로스코프 24. 자외선 조사용 광원

25. 테이블 26. 샤시 본체

27. X-슬라이드부 28. Y-슬라이드부

29. Z-슬라이드부 31. 직류전원장치

32. 터치패널 모니터 33. X-이동판

34. Y-이동판 35. Z-이동판

36. 지지대 37. Y-스크류샤프트

38. Z-스크류샤프트 39. 풀리A

40. 풀리B 41. X-서보모터

42. Y-서보모터 43. Z-서보모터

44. 평기어 45. 랙기어

46. 상위제어기 47. 인버터모듈

48. 피조사물 50. 대구경 렌즈

61. X-서보드라이브 62. Y-서보드라이브

63. Z-서보드라이브

본 발명은 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 것과 같이 자외선 노광 정렬장치(Mask aligner, 마스크 얼라이너)는 포토리소그라피 공정 중의 한 가지 장치로서, 각종 금속, 플라스틱, 유리 및 반도체 패키지 상에 소망하는 형상이나 회로를 형상화하는데에 주로 자외선(Ultra violet)을 조사하는 장치로 사용되고 있다.

종래의 자외선 노광 정렬장치는 도 1에서 도시한 바와 같이 대구경의 자외선 조사(UV light source)용 광원(24)을 반사갓에 고정시키고 수동 방식이나 자동으로 피조사물(48)을 대구경의 자외선 조사용 광원(24)의 아래에 위치시키는 순간, 피조사물(48)에 단 일 회에 자외선 광원의 직경 면적과 정확히 일치하는 면적에 자외선을 조사하는 장치이다.

도 1과 같이, 종래의 자외선 노광 정렬장치는 자외선 조사용 광원(24)으로써 300∼5000 와트 정도의 고압 수은등, 초고압 수은등 또는 메탈 할라이드 램프를 사용한다.

이상에서 설명한 자외선 노광 정렬장치는 자외선 조사용 광원(24)이 대구경이기 때문에 대구경 렌즈(50)나 대구경 광학 미러(Mirror)를 사용하므로, 제작의 난이도가 높고, 가격이 고가이며 고출력의 램프를 사용하기 때문에 특수한 냉각장치를 필요로 한다.

또한 자외선 조사용 광원(24)는 단일파장이 아닌 넓은 영역대(200∼500nm)의 파장을 제공하므로 이를 필터링(Filtering)해서 사용해야 하는 번거로움이 있다.

그러므로 구조도 복잡하고, 램프의 사용 수명도 제한되며, 또한 자외선 조사 작업 면적이 점차 넓어지면서 장치의 제작에 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하기 위해서, 사용 수명이 반영구적인 단일 파장의 자외선 LED를 사용하여 자외선 노광 정렬장치의 광원을 간단 소형화하고, 냉각장치를 제거하여 구조를 간단히 하며, 로봇을 사용하여 스캔함으로서 조사면적을 증가시킬 수 있도록 한 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 3과 도 5에서 도시한 바와 같이, 자외선 LED 램프 유닛(4)과 로봇(5)과 정렬 어셈블리(6)로 구성되어 있다.

자외선은 태양광의 스펙트럼의 한 가지로써, 가시광선의 단파장보다도 바깥쪽에 나타나는 눈에 보이지 않는 빛으로 약 100∼450 nm에 이르는 파장으로 된 넓은 범위의 전자파를 말한다.

적외선을 열선이라 하는데 반해 자외선은 화학작용이 강하므로 화학선이라고도 한다.

예를 들면, 395∼405nm의 파장을 생산하기위해서 InGaN(인듐갈륨나이트라이드)의 화합물을 전극의 재료로 사용하며, 이미 300mW 이상 출력의 제품이 상용화되어 있다.

노광 정렬장치에서는 일반적으로 자외선을 파장에 따라 분류하여 사용하며, 365nm는 i-Line, 405nm는 h-Line, 436nm는 g-Line 자외선이라 부른다.

200∼365nm의 파장을 생산하기위해서 AlGaN(알미늄갈륨나이트라이드)의 화합물을 전극의 재료로 사용한다.

보통 상기 자외선 LED(1)들의 출력이나 파장을 변화시키기 위해서 알미늄 또는 인듐의 구성비를 변화시키면서 제조하고 있다.

상기 자외선 LED 램프 유닛(4)은 로봇(5)상에 장착되어 X축, Y축 그리고 Z축 3차원의 공간을 이동한다.

도 3에서와 같이 로봇(5)은 노광 공정이 이루어지는 하나의 견고한 테이블(25)상에 고정되어 있거나 고정되지 않을 수도 있다.

도 3에서와 같이 정렬 어셈블리(6)는 하나의 견고한 테이블(25)상에 위치하며 노광시에는 항상 자외선 LED 램프 유닛(4)의 아래에 위치한다.

자외선 LED 램프 유닛(4)은 파장이 190∼450nm의 단일 파장대(예를 들면, 193nm, 365nm, 405nm, 436nm 등)를 발생시키는 자외선 LED(1)와 파이렉스 또는 석영 또는 실리카 글래스 등을 원재료로 하는 집광렌즈(7)로 이루어지며, 자외선 LED(1)에서 방사되는 자외선은 집광렌즈(7)를 통해서 광다발(광속)이 집광렌즈(7)의 광축과 평행해지며 집광렌즈(7)와 동일한 모양과 면적을 가지게 된다.

이와 같은 광다발(광속)의 성질을 산란광과 비교해서 평행광이라고 하며, 평행광의 다발을 평행광속이라고 한다.

도 6에서와 같이 자외선 LED 램프 유닛(4)의 내부에는 한 개 또는 그 이상의 자외선 LED(1)가 위치하며 도 4와 도 7과 같이 집광렌즈(7)와 광도조절용 PCB(인쇄회로기판)(14) 사이에 위치한다.

특히 자외선 LED(1)는 집광렌즈(7)의 촛점에 위치하며, 자외선 LED(1)에서 방사되는 산란광 형태의 자외선이 집광렌즈(7)를 통해 외부로 방사되면서 양질의 평행광으로 바뀌게 된다.

도 5와 도 11에서와 같이 로봇(5)은 상위제어기(46)와 서보드라이브(61, 62, 63)과 서보모터(41, 42, 43)와 PLC(12)와 기계적 운동 어셈블리로 구성된다.

로봇(5)은 X, Y 그리고 Z방향, 즉 3차원의 작업공간을 이동할 수 있도록 구성된다.

기계적 운동 어셈블리는 샤시 본체(26), X-슬라이드부(27), Y-슬라이드부 (28) 및 Z-슬라이드부(29)로 구성되며 각 슬라이드의 주요 부품은 스크류샤프트(37, 38), 볼너트, 랙기어(45), 평기어(44), 베어링, 위치센서 등의 기계적 구조를 구성하는 부품들로 이루어진다.

도 9와 도 11에서와 같이 서보드라이브(61, 62, 63)는 PLC(12)의 명령을 받아 서보모터(41, 42, 43)가 동작하는데 필요한 전원의 특성을 변화시켜서 서보모터(41, 42, 43)에 적절하게 공급한다.

서보모터(41, 42, 43)는 직류 또는 교류모터에 인코더가 장착된 모터를 의미하며, 인코더의 회전수에 따라서 로봇(5)의 위치를 인식하여, 그 신호를 PLC(12)로 전달한다.

한편 상기 로봇(5)이 3차원인 X, Y, Z 공간이 아닌 1차원 X의 직선 왕복 운동을 하는 경우에는 Y-와 Z-슬라이드부(28, 29)에 포함된 부품들을 생략한다.

또한 상기 로봇(5)이 3차원인 X, Y, Z 공간이 아닌 2차원 X, Y의 평면 왕복 운동을 하는 경우에는 Z-슬라이드부(29)에 포함된 부품들을 생략한다.

직류전원장치(31)는 주변 장치에 필요한 저압의 직류전원(예를 들면 12, 24V 등)을 공급한다.

PLC(Programable Logic Controller)(12)는 접점(릴레이)회로를 보다 폭넓게 운영한 시스템의 하나로서, PLC(12) 내부는 마이크로프로세서인 CPU를 탑재하여 사용자가 원하는 기능을 순서대로 명령을 내리며, 서보드라이브(61, 62, 63) 및 기계적 운동 어셈블리를 제어할 수 있는 장치이다.

PLC(12)는 전체 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치가 동작하는데 기본이 되 는 소프트웨어를 저장하고 실행한다.

또한 PLC(12)는 로봇(5)의 상태(예를 들면 속도 및 위치)를 파악하고, 명령을 입력할 수 있는 상위제어기(46)인 터치패널 모니터(32)와 전기적신호를 교환한다.

서보모터(41, 42, 43)는 회전부, 인코더 그리고 감속기어로 이루어진다.

회전부는 다시 영구자석 사이에서 회전하는 축을 구비한 로터(rotor)로 이루어지고, 인코더는 모터의 회전수를 전기적 신호로 변환시켜 PLC(12)로 보내어 로봇(5)의 위치 및 속도를 PLC(12)가 인식하도록 한다..

주로 감속기어는 로터의 모터의 회전수를 감속시켜서 로봇(5)의 회전 토크를 증가시킨다.

상위제어기(46)인 터치패널 모니터(32)에 본 발명의 사용자가 동작 변수를 입력하는 동시에 본 발명의 상태를 표시해준다.

도 5에 도시한 바와 같이 로봇(5)의 기계적 운동 어셈블리의 구조는 샤시 본체(26)와 상기 샤시 본체(26)의 측면에 설치된 X-슬라이드부(27)와 상기 X-슬라이드부(27)의 X-이동판(33) 위에 이동이 가능하게 설치되는 Z-슬라이드부(29)와, 상기 Z-슬라이드부(29)상에 지지대(36)를 설치하고, 상기 지지대(36) 위에 설치된 Y-슬라이드부(28)로 이루어진다.

Y-슬라이드부(28)의 Y-이동판(34)에 자외선 LED 램프 유닛(4)이 설치된다.

다른 실시예로써, 도 13와 같이 Z-슬라이드부(29)를 Y-슬라이드부(28)상에 설치하고, Z-슬라이드부(29)의 Z-이동판(35)에 자외선 LED 램프 유닛(4)을 설치할 수도 있다.

도 5에서와 같이 상기 X-슬라이드부(27)의 내부에 있는 X-서보모터(41)가 평기어(44)에 의해 랙기어(45)와 결합되고, 상기 Z-슬라이드부(29)는 상기 X-슬라이드부(27)의 내부에 조립된 X-이동판(33) 위에 설치됨으로써 X-슬라이드부(27)와 결합된다.

그리고 상기 Z-슬라이드부(29)의 내부에 있는 Z-서보모터(43)가 Z-스크류샤프트(38)와 결합되고, Z-슬라이드부(29)상에 설치된 지지대(36) 상에 Y-슬라이드부(28)가 설치된다.

상기 Y-슬라이드부(28)의 내부에 있는 Y-서보모터(42)가 Y-스크류샤프트(37)와 결합되어 Y-이동판(34)을 운동시킨다.

상기 자외선 LED 램프 유닛(4)은 Y-이동판(34)에 설치된다.

또한 도 14와 같이 상기 로봇(5)이 3차원인 X, Y, Z 공간이 아닌 2차원 X, Y의 평면 왕복 운동을 하는 경우에는 X-, Y-슬라이드부(27, 28)을 제외한 Z-슬라이드부(29)에 포함된 부품들을 생략하고 자외선 램프 유닛(4)은 Y-이동판(34)에 설치하여 노광작업을 수행한다. .

그리고 도 15와 같이 상기 로봇(5)이 3차원인 X, Y, Z 공간이 아닌 1차원 X의 직선 왕복 운동을 하는 경우에는 X-슬라이드부(27)을 제외한 Y-, Z-슬라이드부(28, 29)에 포함된 부품들을 생략하고 자외선 램프 유닛(4)은 X-이동판(33)에 설치하여 노광작업을 수행한다.

도 8과 같이 다수의 자외선 LED 램프 유닛(4)을 장착한 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치의 로봇(5)은 단지 일직선 운동으로도 충분히 목적하는 넓은 면적을 노광할 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명하고 실 예를 든 3차원 공간을 운동하는 로봇(5)의 구성에만 한정되지 않으며, 이미 상용화된 다른 형식의 1차원 또는 2차원 또는 3차원 로봇을 포함한다.

이상에서 자외선 LED 램프 유닛(4)은 작업 콘트롤러상에서 터치패널 모니터(32)를 통해서 PLC(12)에 프로그램된 대로 사용자가 시작 스위치를 누르면 정해진 위치에서부터 노광을 시작할 수 있다.

본 발명의 사용자는 작업 테이블(25) 상에서 X 방향의 노광 시작점과 노광 종료점을 정하고, Y 방향의 노광 시작점과 노광 종료점을 정하여 PLC(12)에 입력시킨다.

그리고 정렬 어셈블리(6)와 자외선 LED 램프 유닛과(4)의 거리는 Z 방향의 변수로 정하여 입력한다.

도 3에서와 같이 정렬 어셈블리(6)가 작업 테이블(25) 상에 일정하게 배치되며, 정렬 어셈블리(6)는 X-스테이지(17), Y-스테이지(18), Z-스테이지(19), 회전 스테이지(20), 틸트(Tilt) 스테이지(21), 마스크 홀더(16), 웨이퍼(Wafer) 홀더(22) 및 마이크로스코프(23)로 구성된다.

상기 X, Y, Z, 회전 스테이지 및 틸트 스테이지(17, 18, 19, 20, 21)는 웨이퍼 홀더(22)에 얹혀있는 감광성 기판(15)과 마스크(2)를 정렬하기 위해서 구성된다.

정밀도는 1∼5um 정도이며 각 스테이지(17, 18, 19, 20)에 부착된 마이크로미터를 조정해서 웨이퍼 홀더(22)에 위치한 감광성 기판(15)을 마스크(2) 아래의 원하는 위치로 이동시킨다.

마이크로스코프(23)는 상기 정렬작업을 용이하도록 보조해주는 역할을 하며, 보통 100∼500배 정도의 배율을 구비한다.

마스크 홀더(16)는 마스크(2)를 고정시키기 위한 치구 역할을 하며, 보통 한번 고정되면 위치를 변화시키지 않으며, 대신 감광성 기판(15)을 마스크(2)와 정렬시키기 위해서 웨이퍼 홀더(22)를 이동시키며, 이를 위하여 웨이퍼 홀더(22)와 일체로 고정된 X, Y, Z, 회전 및 틸트 스테이지(17, 18, 19, 20, 21)를 움직인다.

도 3에서와 같이 웨이퍼 홀더(22)는 감광성 기판(15)이 위치하는 극히 편평한 판으로써, 주로 진공 흡입력을 이용하여 감광성 기판(15)을 웨이퍼 홀더(22)의 상부에 견고하게 고정시킨다.

도 3에서와 같이 틸트 스테이지(21)는 웨이퍼 홀더(22)의 하부에 일체로 조합된 상태로 마스크 홀더(16)와 웨이퍼 홀더(22)가 완전히 밀착되도록 각도를 조절하며 조작한다.

다른 실시예로써, 제 1 실시예의 자외선 LED 램프 유닛(4)은 한 개 이상일 수 있다.

도 8에서와 같이 한 개의 평판에 한 개 이상의 구멍을 형성하고, 각 구멍에 자외선 LED 램프 유닛(4)을 설치하여 모듈 형태로 제작한다.

이 실시 예는 일정한 시간에 더 넓은 면적을 노광킬 수 있으며 모듈 형식으 로 도 3과 같이 로봇(5)의 Y-이동판(34) 또는 도 13과 같이 Z-이동판(35)에 장착된다.

또한 이 경우에 있어서, 상기 로봇(5)이 수직방향을 제외한 2차원의 평면운동 및 한 방향으로 1차원의 직선운동을 하는 것만으로도 목적하는 충분한 면적을 노광시킬 수 있다.

또 다른 실시예로써, 제 1 실시에서 한 개 이상의 자외선 LED(1)는 도 6에서와 같이 PCB(인쇄회로기판)(14)상에 고정된다.

상기 자외선 LED 램프 유닛(4)의 PCB(14) 상에 고정된 한 개 이상의 자외선 LED(1)는 한 개의 자외선 LED(1) 보다 더욱 확대된 광속을 이루는 동시에 광의 세기를 증가시킨다.

상기 한 개 이상의 자외선 LED(1)들은 집광렌즈(7)의 촛점에 위치하게 되며, 집광렌즈(7)를 투과한 자외선 광속은 평행광의 특성을 가지게 되고, 다시 마스크(2)로 유도되어 목표물인 감광성 기판(15)에 투사된다.

이 실시 예는 일정한 시간에 더 넓은 면적을 노광킬 수 있으며 로봇(5)의 Y-이동판(34) 또는 도 13에서와 같이 Z-슬라이드부(29)의 Z-이동판(35)에 장착된다.

본 발명에서 로봇의 운동특성 및 노광 동작 순서는 다음과 같다.

도 5에서와 같이 본 발명의 로봇(5)의 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 상기 X-슬라이드부(27)의 내부에 있는 X-서보모터(41)는 평기어(44)에 의해 랙기어(45)와 결합되고, Z-슬라이드부(29)는 X-이동판(33) 위에 설치되고, 상기 Z-슬라이드부(29)는 Z-스크류샤프트(38)에 풀리A(39)가 조립되고 Z-서보모터 (43)에 조립된 다른 풀리B(40)에 의해서 벨트로 동력을 전달받아 Z-이동판(35)을 상하로 이동시킨다.

Y-슬라이드부(28)는 Z-이동판(35)의 지지대(36)에 설치되고,상기 Y-슬라이드부(28)의 내부에 있는 Y-서보모터(42)는 Y-스크류샤프트(37)와 결합되어 Y-스크류사프트(37)상의 Y-이동판(34)을 이동시키며, 자외선 LED 램프유닛(4)은 Y-이동판(34)상에 고정된다.

상기와 같이 구성된 상태에서, 작업자는 상기 웨이퍼 홀더(22)의 상면에 감광성 기판(15)을 안착시킨 후, 작동 스위치(미도시)를 누른다.

그리고 상기 작동 스위치(미도시)에 의해 제어부(미도시)의 제어 신호가 발생하며, 상기 제어 신호는 X-, Y-, Z-슬라이드부(27, 28, 29) 내부에 있는 서보모터(41, 42, 43)를 돌리고, 각 Y-, Z-스크류샤프트(37, 38)를 동시에 정역 방향으로 회전시킨다.

이에 따라 상기 각 이동판(33, 34, 35)가 상기 각 Y-, Z-스크류샤프트(37, 38) 및 X-방향의 랙기어(45)를 따라 왕복 이동됨과 동시에 상기 Y-슬라이드부(28)의 Y-이동판(34)에 설치된 자외선 LED 램프 유닛(4)은 설정된 궤적을 따라 작업을 수행하게 된다. .

도 9, 도 10, 도 11은 서보모터 제어부의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 제어부는 본 발명을 구성하는 로봇(5)의 축에 장착되어 상기 로봇(5)을 구동시키기 위한 구동 동력원의 역할을 하는 서보모터(41, 42, 43)와, 상기 서보모터(41, 42, 43)에 전류를 공급함과 동시에 공급된 전류량 및 위상 을 조정함으로써 상기 서보모터(41, 42, 43)를 구동제어하기 위한 서보드라이브(61, 62, 63), 상기 서보드라이브에 제어지령을 내보내는 PLC(12)를 포함한다.

본 발명에서 상위제어기(46)는 동작변수가 입력되는 터치패널 모니터(32)가 된다.

도 9에서와 같이, 상위제어기(46)와 서보드라이브(61, 62, 63)는 전기적 케이블을 통해 상호 연결되어 있다.

도 11같은 구성에 따라, PLC(12)는 현재의 위치값을 서보드라이브(61, 62, 63)로부터의 피드백신호를 통해 파악하고, 목표위치 값을 계산한다.

목표위치 값은 펄스지령 혹은 전압지령으로 변환되어 다시 서보드라이브(61, 62, 63)로 제공된다.

도 10의 제어부의 PLC(12)는 제공된 제어지령을 분석하여 제어주기마다 발생되는 인터럽트에 따라 제어루프를 수행하여 인버터모듈(47)을 제어하고, 인버터모듈(47)은 PLC(12)의 제어에 따라 서보모터(41, 42, 43)에 소정 전류를 공급한다.

도 12는 서보드라이브(61, 62, 63)와 상위제어기(46) 사이의 제어지령 전달 및 제어지령 실행 및 제어지령 해석을 도시한 플로우차트이다.

예를 들면, 도 12에서 서보드라이브(61, 62, 63)가 PLC(12)로부터 전달받는 제어지령은 각 축을 이동시키기 위한 제어지령 프로파일과 운전시작, 운전정지와 같은 간단한 I/O 지령이며, 현재의 자외선 LED 램프 유닛(4)의 위치를 인식하고, 제어루프를 실행하여 제어지령을 서보드라이브(61, 62, 63)에 전달하면 서보드라이브(61, 62, 63)에서 제어지령이 해석되어서 제어루프의 실행을 종료하고 그 결과를 다시 PLC(12)에 피드백(feed back) 시켜서 자외선 LED 램프 유닛(4)를 지정한 위치까지 이동시키는 동작을 완료한다.

자외선 LED 램프 유닛(4)을 로봇(5)의 작업 테이블(25) 상의 소망하는 위치로 이동시키는 서보모터(41, 42, 43)의 실제 구동은 PLC(12)에 내장된 동작프로그램에 의해 이루어 진다.

이에, 서보드라이브(61, 62, 63)가 서보모터(41, 42, 43)를 구동제어하기 위해서는 사용자가 PLC(12)에 내장된 동작프로그램의 각종 파라미터를 상위제어기(46)를 통하여 각각 설정하고 입력해주어야 한다.

또한, 상위제어기(46)는 서보드라이브(61, 62, 63)로 제어지령을 제공하고 에러발생 정보 내용 및 현재 서보모터(41, 42, 43)의 운전상태에 대한 정보는 제공받는다.

도 11에 나타난 바와 같이, 상위제어기(46)로써 터치패널 모니터(32)를 사용하므로서 사용자 인터페이스는 매우 편해졌으며 로봇제어와 같은 응용부분에 있어서 상당한 편리해졌다.

로봇(5)과 PLC(12)와 상위제어기인 터치패널 모니터(32)는 RS-232나 RS-422와 같은 통신방식을 이용하여 시리얼 라인으로 연결된다.

스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치의 동작 순서는 다음과 같은 순서로 진행된다.

스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치의 터치패널 모니터(32)상이나 퍼스널 컴퓨터의 키보드 중의 하나에서 "시작" 버튼(미도시)을 누르면 로봇(5)이 초기상태의 위치로 이동하기 시작한다.

그리고 자외선 LED 램프 유닛(4)이 작업 테이블(25) 상의 정렬 어셈블리(6)상에 안착된 감광성 기판(15)의 모서리 상에 위치하고 정지한 후, 다음 동작으로서 로봇(5)은 PLC(12)에 저장한 파라미터에 따라서 이동, 정지, 방향전환과 같은 동작을 하기 시작한다.

또한 동시에 연속적으로 자외선을 조사하여 감광성 기판(15)의 전체 표면에 노광한 후 조사를 중지한다.

상기 감광성 기판(15) 표면에 노광 작업을 완료한 후에 자외선 LED 램프 유닛(4)은 상위제어기(46)가 정하는 초기의 위치로 이동하여서 노광 작업을 종료하게 되는 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 X, Y, Z축 방향, 즉 3차원으로 동작하는 로봇에 단일한 파장의 자외선을 제공하는 소구경의 자외선 LED 램프 유닛을 구비함으로써, 자외선 노광 정렬장치의 작업공간을 최소화 시키고 구조를 간단히 하는 동시에 스캔 방식으로 노광면적을 획기적으로 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

자외선 LED 광원으로부터 방사되는 평행광속을 마스크로 유도하여, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판상에 전사하는 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치에 있어서, 단일 파장을 방사하는 자외선 LED 램프 유닛(4)과 로봇(5)과 정렬 어셈블리(6)로 구성되고 상호 유기적으로 동작하며, 상기 자외선 LED 램프 유닛(4)은 자외선 LED(1)와 집광렌즈(7)와 LED용 전원(8)와 램프하우징(9)으로 구성되고, 자외선 LED 램프 유닛(4)의 직경 면적은 감광성 기판(15)의 표면적 보다 항상 작으면서 로봇(5)에 장착되어 정렬 어셈블리(6) 위를 일정한 간격을 유지하며 상하좌우로 이동하고, 상기 로봇(5)은 상위제어기(46)와 서보드라이브와 서보모터와 PLC(12)와 기계적 운동 어셈블리로 구성되고, 상기 정렬 어셈블리(6)는 마스크 홀더(16)와, X-스테이지(17)와 Y-스테이지(18)와 Z-스테이지(19)와 회전 스테이지(20)와 틸트(tilt) 스테이지(21)와 웨이퍼 홀더(22) 및 마이크로스코프로(23) 구성된 것을 특징으로 하는 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치
제 1 항에 있어서, 한 개 이상의 자외선 LED 램프 유닛(4)을 포함한 것을 특징으로 하는 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치
제 1 항에 있어서, 자외선 LED 램프 유닛(4)은 한 개 이상의 자외선 LED(1)를 포함한 것을 특징으로 하는 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치
제 1항에 있어서, 상기 로봇(5)이 다른 형식의 로봇의 한 가지로 대체된 것을 특징으로 하는 스캔 방식의 자외선 노광 정렬장치