KR20160044705A - Led 광원을 이용한 에지 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치에 관한 것으로서, 다수의 LED 패키지를 포함하며, UV 파장대의 빛을 조사하는 LED 광원 유닛; 상기 LED 광원 유닛에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열 유닛; 상기 LED 광원 유닛과 스테이지 유닛 사이에 설치되며, 상기 LED 광원 유닛으로부터 입사된 UV 광을 집광시키고, 집광된 광의 균일도를 개선시켜 출사시키는 광학 유닛; 피처리기판 상에 원하는 영역에만 UV 광을 노출시키는 마스크 유닛; 상기 피처리기판을 지지하는 기능을 수행하는 스테이지 유닛; 및 상기 LED 광원 유닛 및 스테이지 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치가 제공된다.

Description

LED 광원을 이용한 에지 노광 장치 {Edge exposure apparatus using LED light sources}
본 발명은 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원 수명을 증가시켜 유지관리 비용을 절감하고, 광 균일도를 향상시키기 위한 LCD용 또는 OLED용에 사용되는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 및 디스플레이 장치는 산화공정, 확산공정, 이온주입공정, 증착공정 및 노광공정 등과 같이 다양한 공정들을 통해서 제조되고 있다.
이 중에서 노광공정은 기판 상에 포토레지스트(Photoresist)를 증착하고, 상기 포토레지스트에 광원으로부터 방출된 단파장의 빛을 조사함으로써 패턴을 형성하기 위한 것이다. 이 경우, 광원으로 단파장의 빛을 사용하는 이유는 파장이 짧을수록 분해능(Resolution) 특성이 향상되기 때문이다. 이러한 특성으로 인해 종래 노광장치의 광원은 UV 영역대의 UV 아크 램프가 주로 사용되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 노광 장치의 개략적인 사시도이며, 도 2는 종래 기술에 따른 UV 램프 광원을 이용한 노광 장치의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 UV 램프 광원을 이용한 노광 장치는 램프 장착부(10), UV 아크 램프(20), 제1 렌즈부(30) 및 제2 렌즈부(40)를 포함한다.
램프 장착부(10)는 UV 아크 램프(20)를 고정시키는 기능을 수행하며, UV 아크 램프(20)는 UV 파장대의 광을 조사하는 기능을 수행한다. 제1 렌즈부(30) 및 제2 렌즈부(40)는 UV 아크 램프(20)와 피처리기판 사이에 설치되어, UV 아크 램프(20)로부터 입사된 광을 피처리기판에 집중시켜 조사하는 기능을 수행한다. 제1 렌즈부(30) 및 제2 렌즈부(40)로 콘덴서 렌즈가 사용된다.
종래 노광장치의 UV 아크 램프를 사용한 공정은 낮은 조도와 짧은 수명시간으로 인하여 생산성 하락과 유지 관리 비용이 증가하는 단점이 있었다.
또한, UV 아크 램프를 이용한 노광 장치는 장비의 대형화가 요구되며, 광원의 파손 및 UV 아크 램프의 교체시 광축 조정이 필요하며, 전극의 쿨링 에어 및 주변 노광 장치 내부의 온도 관리 필요성으로 인하여 사용 및 관리가 어렵다.
그리고, UV 아크 램프 내의 수은으로 인하여 UV 아크 램프 폐기시 유독물질 관리를 위한 추가 비용이 발생하며, 독성 물질인 수은의 사용으로 인하여 작업자의 위험이 증가하고, UV 아크 램프의 폭발 위험성이 존재하여 사용상 관리가 어려운 문제점이 있었다.
한국공개특허 제10-2011-0001889호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광원 수명을 증가시켜 유지관리 비용을 절감하고, 광 균일도를 향상시키기 위한 LED 광원을 이용한 노광 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다수의 LED 패키지를 포함하며, UV 파장대의 빛을 조사하는 LED 광원 유닛; 상기 LED 광원 유닛에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열 유닛; 상기 LED 광원 유닛과 스테이지 유닛 사이에 설치되며, 상기 LED 광원 유닛으로부터 입사된 UV 광을 집광시키고, 집광된 광의 균일도를 개선시켜 출사시키는 광학 유닛; 피처리기판 상에 원하는 영역에만 UV 광을 노출시키는 마스크 유닛; 상기 피처리기판을 지지하는 기능을 수행하는 스테이지 유닛; 및 상기 LED 광원 유닛 및 스테이지 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 LED 광원을 이용한 노광 장치가 제공된다.
상기 방열 유닛은 상기 LED 광원 유닛의 인쇄회로기판에 대응되게 형성되며, 일 면은 상기 인쇄회로기판의 후면에 접촉되게 설치되는 방열 플레이트; 및상기 방열 플레이트의 타 면에 돌출되게 형성되는 방열핀을 포함한다.
상기 광학 유닛은 상기 LED 광원 유닛의 하부에 설치되며, LED 광원 유닛(100)으로부터 출사된 UV 광을 입력받아 집광시켜서 출사하는 제1 광학 렌즈를 포함하며, 상기 제1 광학 렌즈는 콜리메이션 렌즈를 이용한다.
상기 광학 유닛은 상기 제1 광학 렌즈와 마스크 유닛 사이에 설치되며, 상기 제1 광학 렌즈로부터 입사된 UV 광의 광 강도를 균일화하여 출사시키는 제2 광학 렌즈를 더 포함한다.
상기 제2 광학 렌즈는 로드 렌즈(Rod lens)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 유닛은 상기 제2 광학 렌즈의 후단에 설치되며, 상기 제2 광학 렌즈를 통하여 균일하게 입사된 UV 광을 편광을 만들어서 피처리기판 상에 조사하는 제3 광학 렌즈를 더 포함한다.
상기 제3 광학 렌즈는 프로젝션 렌즈를 포함한다.
상기 마스크 유닛은 UV 광의 일부 영역을 차단시키는 개구부; 및 상기 개구부의 하부에 설치되며 특정 형태의 UV 광만을 투과시키는 블라인드 마스크를 포함한다.
본 발명에서와 같이, 노광 장치의 광원으로 LED 광원을 이용함으로써 광원 수명을 증가시켜 유지관리 비용을 절감시킬 수 있다.
LED 광원을 이용함으로써 램프 교체가 불필요하며, 광축 고정으로 정밀도가 향상되어 생산성이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 로드 렌즈를 이용함으로써 피처리기판 상에 조사되는 광 균일도를 향상시켜 노광 품질을 개선시킬 수 있는 효과를 얻는다.
그리고, 수은을 사용하지 않음으로써 유독 물질 관리 및 취급에 필요한 기타 비용을 절감할 수 있으며, 작업자가 안전하게 노광 공정을 수행할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 노광 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 UV 램프 광원을 이용한 노광 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 기능 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치는 LED 광원 유닛(100), 방열 유닛(200), 광학 유닛(300), 마스크 유닛(400), 스테이지 유닛(500) 및 제어 유닛(900)을 포함한다.
LED 광원 유닛(100)은 UV 파장대의 광원을 조사하는 기능을 수행한다. LED 광원 유닛(100)은 인쇄회로기판(110) 및 다수의 LED 패키지(120)를 포함한다.
인쇄회로기판(110)은 다수의 LED 패키지(120)가 실장되는 공간을 제공하며, 다수의 LED 패키지(120)는 인쇄회로기판(110) 상에 상호 이격되게 배치되어 실장된다.
각 LED 패키지는 전원을 공급받아 빛을 조사하는 LED 칩, 리드 프레임, 와이어, 몰딩부 및 기판으로 구성된다. 기판 상에 리드 프레임이 배치되며, LED 칩은 기판 상에 실장되며, 와이어를 통하여 리드 프레임과 전기적으로 연결된다. 몰딩부는 기판 상에 실장된 LED 칩을 봉지하여, LED 칩을 보호하며, LED 칩에서 방사되는 광의 지향각을 조절한다. 본 실시예의 경우, LED 칩은 UV 파장대의 광을 조사한다.
방열 유닛(200)은 LED 광원 유닛(100)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 방열 유닛(200)은 방열 플레이트(210) 및 방열핀(220)을 포함한다. 방열 플레이트(210)는 LED 광원 유닛(100)의 인쇄회로기판(110)에 대응되게 형성되며, 방열 플레이트(210)의 일 면은 인쇄회로기판(110)의 후면에 접촉되게 설치된다.
방열핀(220)은 방열 플레이트(210)의 타 면에 돌출되게 형성되며, 방열 플레이트(210)를 통하여 전달된 열을 외부로 방출시키는 역할을 수행한다.
광학 유닛(300)은 LED 광원 유닛(100)과 스테이지 유닛(500) 사이에 설치되며, LED 광원 유닛(100)으로부터 입사된 UV 광을 집광시키고, 집광된 광의 균일도를 개선시켜 출사시켜 피처리기판으로 조사하는 기능을 수행한다.
광학 유닛(300)은 제1 광학 렌즈(310) 및 제2 광학 렌즈(320)를 포함한다. 제1 광학 렌즈(310)는 LED 광원 유닛(100)의 하부에 설치되며, 콜리메이션 렌즈를 이용한다. 제1 광학 렌즈(310)는 LED 광원 유닛(100)으로부터 출사된 UV 광을 입력받아 집광시켜서 출사하는 기능을 수행한다.
제2 광학 렌즈(320)는 제1 광학 렌즈(310)와 마스크 유닛(400) 사이에 설치되며, 제2 광학 렌즈(320)로 로드 렌즈(Rod lens)를 사용한다. 로드 렌즈는 콜리메이션 렌즈로부터 입사된 UV 광의 광 강도를 균일화하여 출사시키는 기능을 수행한다.
로드 렌즈는 전체적으로 원기둥 또는 다각 기둥의 형태로 형태로 길게 형성되며, 본 실시예의 경우 로드 렌즈는 사파이어, 실리카를 융합하여 제조된다. 로드 렌즈의 일측 단면은 입사면으로 사용되며, 입사면으로 입사된 UV 광은 반복 전반사하여 공간 광을 만들어 혼합한 후, 타측 단면의 출사면에서 균질화되어 출사된다.
마스크 유닛(400)은 피처리기판 상에 원하는 영역에만 UV 광을 노출시키도록 특정 영역은 UV 광을 투과시키고, 나머지 영역은 UV 광을 차단하는 기능을 수행한다. 마스크 유닛(400)은 로드 렌즈의 하부에 설치되어, 로드 렌즈로부터 출사되는 UV 광의 일부 영역을 차단시키는 개구부(410)와 개구부(410)의 하부에 설치되며 특정 형태의 UV 광만을 투과시키는 블라인드 마스크(420)를 포함한다.
스테이지 유닛(500)은 피처리기판을 지지하는 기능을 수행하며, 피처리기판을 X축, Y축 기준으로 이동시키는 기능을 수행한다.
제어 유닛(900)은 LED 광원 유닛(100) 및 스테이지 유닛(500)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치는 LED 광원 유닛(100), 방열 유닛(200), 광학 유닛(300), 마스크 유닛(400), 스테이지 유닛(500) 및 제어 유닛(미도시)을 포함한다.
LED 광원 유닛(100)은 UV 파장대의 광원을 조사하는 기능을 수행한다. LED 광원 유닛(100)은 인쇄회로기판(110) 및 다수의 LED 패키지(120)를 포함한다.
방열 유닛(200)은 LED 광원 유닛(100)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 방열 유닛(200)은 방열 플레이트(210) 및 방열핀(220)을 포함한다. 방열 플레이트(210)는 LED 광원 유닛(100)의 인쇄회로기판(110)에 대응되게 형성되며, 방열 플레이트(210)의 일 면은 인쇄회로기판(110)의 후면에 접촉되게 설치된다. 방열핀(220)은 방열 플레이트(210)의 타 면에 돌출되게 형성되며, 방열 플레이트(210)를 통하여 전달된 열을 외부로 방출시키는 역할을 수행한다.
광학 유닛(300)은 제1 광학 렌즈(310), 제2 광학 렌즈(320) 및 제3 광학 렌즈(330)를 포함한다. 제1 광학 렌즈(310)는 콜리메이션 렌즈로서 LED 광원 유닛(100)의 하부에 설치되며, LED 광원 유닛(100)으로부터 출사된 UV 광을 입력받아 집광시켜서 출사하는 기능을 수행한다.
제2 광학 렌즈(320)는 로드 렌즈가 사용되며, 제1 광학 렌즈(310)와 마스크 유닛(400) 사이에 설치되며, 콜리메이션 렌즈로부터 입사된 UV 광의 광 강도를 균일화하여 출사시키는 기능을 수행한다.
제3 광학 렌즈(330)는 제2 광학 렌즈(320)의 후단 즉, 마스크 유닛(400)과 스테이지 유닛(500) 사이에 설치된다. 본 실시예에서 제3 광학 렌즈(330)로 프로젝션 렌즈를 사용한다. 이러한 프로젝션 렌즈는 제2 광학 렌즈(320)를 통하여 균일하게 입사된 UV 광을 편광을 만들어서 피처리기판 상에 조사하는 기능을 수행한다.
마스크 유닛(400)은 피처리기판 상에 원하는 영역에만 UV 광을 노출시키도록 특정 영역은 UV 광을 투과시키고, 나머지 영역은 UV 광을 차단하는 기능을 수행한다.
스테이지 유닛(500)은 피처리기판을 지지하는 기능을 수행하며, 피처리기판을 X축, Y축 기준으로 이동시키는 기능을 수행한다. 제어 유닛(900)은 LED 광원 유닛(100) 및 스테이지 유닛(500)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : LED 광원 유닛
200 : 방열 유닛
300 : 광학 유닛
400 : 마스크 유닛
500 : 스테이지 유닛
900 : 제어 유닛

Claims (8)

  1. LED 광원을 이용한 에지 노광 장치에 있어서,
    다수의 LED 패키지를 포함하며, UV 파장대의 빛을 조사하는 LED 광원 유닛;
    상기 LED 광원 유닛에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열 유닛;
    상기 LED 광원 유닛과 스테이지 유닛 사이에 설치되며, 상기 LED 광원 유닛으로부터 입사된 UV 광을 집광시키고, 집광된 광의 균일도를 개선시켜 출사시키는 광학 유닛;
    피처리기판 상에 원하는 영역에만 UV 광을 노출시키는 마스크 유닛;
    상기 피처리기판을 지지하는 기능을 수행하는 스테이지 유닛; 및
    상기 LED 광원 유닛 및 스테이지 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 유닛은,
    상기 LED 광원 유닛의 인쇄회로기판에 대응되게 형성되며, 일 면은 상기 인쇄회로기판의 후면에 접촉되게 설치되는 방열 플레이트; 및
    상기 방열 플레이트의 타 면에 돌출되게 형성되는 방열핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 유닛은,
    상기 LED 광원 유닛의 하부에 설치되며, LED 광원 유닛(100)으로부터 출사된 UV 광을 입력받아 집광시켜서 출사하는 제1 광학 렌즈를 포함하며, 상기 제1 광학 렌즈는 콜리메이션 렌즈를 이용하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광학 유닛은,
    상기 제1 광학 렌즈와 마스크 유닛 사이에 설치되며, 상기 제1 광학 렌즈로부터 입사된 UV 광의 광 강도를 균일화하여 출사시키는 제2 광학 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 광학 렌즈는 로드 렌즈(Rod lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광학 유닛은,
    상기 제2 광학 렌즈의 후단에 설치되며, 상기 제2 광학 렌즈를 통하여 균일하게 입사된 UV 광을 편광을 만들어서 피처리기판 상에 조사하는 제3 광학 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 광학 렌즈는 프로젝션 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 유닛은,
    UV 광의 일부 영역을 차단시키는 개구부; 및
    상기 개구부의 하부에 설치되며 특정 형태의 UV 광만을 투과시키는 블라인드 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 에지 노광 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024006225A3 (en) * 2022-06-27 2024-03-21 Conner Merritt Edge exposure apparatus, method of making and using the same

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