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KR100793260B1 - 노광 장치 및 이를 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을설정하는 방법 - Google Patents

노광 장치 및 이를 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을설정하는 방법 Download PDF

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KR100793260B1
KR100793260B1 KR1020060033220A KR20060033220A KR100793260B1 KR 100793260 B1 KR100793260 B1 KR 100793260B1 KR 1020060033220 A KR1020060033220 A KR 1020060033220A KR 20060033220 A KR20060033220 A KR 20060033220A KR 100793260 B1 KR100793260 B1 KR 100793260B1
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gap
gap adjusting
mask
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오에프티 주식회사
김광선
조현찬
이우영
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Abstract

본 발명에 따른 노광 장치는 마스크를 지지하는 마스크 홀더부, 기판을 지지하는 기판 스테이지부, 상기 기판 스테이지부를 지지하는 척 실린더부, 상기 척 실린더부를 X 축, Y 축, 그리고 θ 축으로 이동시키는 척 실린더 구동부를 포함한다. 척 실린더부는 상단 외측 측면에 스퍼 기어, 하단 외측 측면에 나사산, 그리고 하단 내측 측면에 오목부가 구비되고, 오목부 중심에 관통홀이 형성되어 있는 간극 조절 상부 하우징, 상단 내측 측면에 상기 간극 조절 상부 하우징의 나사산에 대응하는 나사산, 그리고 상부 내측에 오목부가 구비되고, 오목부 중심에 관통홀이 형성되어 있는 간극 조절 하부 하우징, 상기 간극 조절 상부 하우징의 관통홀과 간극 조절 하부 하우징의 관통홀을 통과하여 상하 운동하며, 상기 간극 조절 상부 하우징의 오목부의 하단과 상기 간극 조절 하부 하우징의 오목부의 상단 사이에 구비되는 공간부에 위치하는 돌출부를 가지는 간극 조절 샤프트, 및 공기를 공급 받아 상승하며, 상승시 상기 간극 조절 샤프트도 동시에 상승시키는 실린더 로드를 포함한다. 간극 조절 상부 하우징은 스퍼 기어를 이용하여 나사산을 따라 회전하면서 상부로 이동하여, 마스크와 기판 사이의 간극을 설정한다.
노광 장치, 마스크, 간극

Description

노광 장치 및 이를 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을 설정하는 방법{Exposure Device and Method for Establishing Gab between Mask and Substrate}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 노광 장치를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
도 2a는 도 1의 노광 장치의 분해 사시도이다.
도 2b는 도 1의 노광 장치의 분해 단면도이다.
도 2c는 도 1의 노광 장치의 기판 스테이지부와 척 실린더부의 결합된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 3a는 도 1의 노광 장치의 간극 설정 유지부의 사시도이다.
도 3b는 도 1의 노광 장치의 간극 설정 유지부의 측면 단면도이다.
도 3c는 도 1의 노광 장치의 간극 설정 유지부가 척실린더부에 접합된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4a는 도 1의 간극 조절 상부 하우징, 간극 조절 하부 하우징, 및 간극 조절 샤프트의 간극 설정전 배치를 보여주는 단면도이다. .
도 4b은 도 1의 간극 조절 상부 하우징, 간극 조절 하부 하우징, 및 간극 조절 샤프트의 간극 설정후 배치를 보여주는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 노광장치를 이용하여 간극을 설정하는 각 단계를 보여준다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 노광 장치의 평행 보정 단계를 보여준다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 마스크 홀더부 110: 마스크
200: 기판 스테이지부 210: 기판
220: 유니 볼 230: 착좌
300: 척 실린더부 400: 척 실린더 구동부
500: 간극 설정 유지부 310: 간극 설정 상부 하우징
313: 스퍼 기어
320: 간극 설정 하부 하우징 330: 간극 조절 샤프트
331: 돌출부 340: 실린더 로드
345: 실린더 바디
350: 끝단 링 360: 링
370: 피스톤 380: 실린더 하우징
510a: 제1 플레이트 형 지지대
510b: 제2 플레이트형 지지대 520: 3 점 기준핀
530: 판 스프링 540: 요철형 지지대
550: 튜브
본 발명은 노광 장치, 특히 마스크와 기판 사이의 간극을 설정하는 수단을 가지는 프록시미티(proximity) 노광 장치 및 이를 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을 설정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 액정, 유기 발광 다이오드 등과 같은 전기 소자를 제작하기 위해, 노광 공정이 널리 사용되고 있다. 이러한 노광 공정은 포토 에칭을 수행하는 공정 중 일부로서, 포토 레지스트층이 형성된 기판 상에 목적하는 패턴을 가지는 마스크를 위치시킨 후 평행광을 조사하는 단계를 포함한다.
이러한 노광 방법에는 마스크와 기판을 밀착한 상태에서 광을 조사하는 밀착 노광 방법과 마스크를 기판에 대하여 일정 간극을 두고 배치한 후 광을 조사하는 프록시미티 노광 방법을 포함한다.
밀착 노광 방법은 기판이 마스크에 직접 접촉된 상태에서, 노광이 이루어지기 때문에, 마스크에 오염물이 부착될 가능성이 커지는 문제가 있으나, 프록시미티 노광 방법은 기판이 마스크와 접촉되지 않은 상태에서 노광이 이루어져 마스크에 오염물이 부착될 가능성이 적은 장점이 있다.
종래의 프록시미티 노광 방법에 사용되는 노광 장치로 한국 공개 특허 공보 제1995-4371호에 '기판과 마스크의 간극 설정 방법 및 간극 설정 기구'가 개시되어 있고, 한국 공개 특허 공보 제1997-16823호에 '마스크와 기판의 간극 설정 장치'가 개시되어 있다. 이러한 노광 장치는 기판을 지지하는 기판 스테이지를 간극 설정 기구를 이용하여 이동시켜 마스크와의 간극을 설정하는 장치이다. 이때, 간극 설 정 기구는 내부에 포함된 압축 스프링을 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을 간접적으로 조절하게 된다.
그러나 이러한 종래의 노광 장치의 마스크와 기판의 간극을 설정하는 방법은 기판 스테이지와 간극 설정 기구 사이에 볼을 이용하여 지지하는데, 이러한 볼과 간극 설정 기구 간의 접촉은 필연적으로 마찰을 유도하며, 그에 따라 마모가 발생할 수 있다. 또한, 마스크와 기판의 간극을 간접적으로 설정하기 때문에 실제로 노광이 수행될 때, 마스크와 기판 사이의 간극이 설정된 값인지 확인하기 어렵고, 측정시 간극과 노광시 간극 사이의 오차가 있어도 이를 확인 또는 수정하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.
한편, 노광 장치에서 마스크와 기판 사이에 간극을 형성하는 방법으로, 금속이나 수지의 테이프나 볼 등을 스페이서로서 마스크와 기판 사이에 끼워 넣는 방법이 또한 알려져 있다. 이 방법에 의하면, 스페이서의 두께를 조절하여 마스크와 기판 사이의 간극을 임의로 조정할 수 있다. 그러나, 위와 같은 방법은 스페이서를 통해서 마스크와 기판이 접촉하게 되는바, 기판상에 손상이 발생할 우려가 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 마스크와 기판 사이의 간극을 정확하게 설정 및 조정할 수 있는 노광 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 노광 장치를 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을 설정하는 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 노광 장치는 마스크를 지지하는 마스크 홀더부, 기판을 지지하는 기판 스테이지부, 상기 기판 스테이지부를 지지하는 척 실린더부, 상기 척 실린더부를 X 축, Y 축, 그리고 θ 축으로 이동시키는 척 실린더 구동부를 포함한다. 척 실린더부는 상단 외측 측면에 스퍼 기어, 하단 외측 측면에 나사산, 그리고 하단 내측 측면에 오목부가 구비되고, 오목부 중심에 관통홀이 형성되어 있는 간극 조절 상부 하우징, 상단 내측 측면에 상기 간극 조절 상부 하우징의 나사산에 대응하는 나사산, 그리고 상부 내측에 오목부가 구비되고, 오목부 중심에 관통홀이 형성되어 있는 간극 조절 하부 하우징, 상기 간극 조절 상부 하우징의 관통홀과 상기 간극 조절 하부 하우징의 관통홀을 통과하여 상하 운동하며, 상기 간극 조절 상부 하우징의 오목부의 하단과 상기 간극 조절 하부 하우징의 오목부의 상단 사이에 구비되는 공간부에 위치하는 돌출부를 가지는 간극 조절 샤프트, 및 공기를 공급 받아 상승하며, 상승시 상기 간극 조절 샤프트도 동시에 상승시키는 실린더 로드를 포함한다. 간극 조절 상부 하우징은 스퍼 기어를 이용하여 나사산을 따라 회전하면서 상부로 이동하여, 마스크와 기판 사이의 간극을 설정한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라 마스크를 지지하는 마스크 홀더부, 기판을 지지하는 기판 스테이지부와 함께 노광 장치를 구성하는 척 실린더부는 하측에 오목부를 가지며, 그 중심부에 관통홀이 구비된 간극 조절 상부 하우징; 상기 간극 조절 상부 하우징의 아래에 위치하며, 상측에 오목부를 가지며, 그 중심부에 관통 홀이 구비되고, 상기 간극 조절 상부 하우징과 나사산으로 연결되어 있는 간극 조절 하부 하우징; 및 간극 조절 상부 하우징의 관통홀과 상기 간극 조절 하부 하우징의 관통홀을 통과하여 상하 운동하며, 상기 간극 조절 상부 하우징의 하측 오목부와 상기 간극 조절 하부 하우징의 상측 오목부 사이의 공간부에 위치하는 돌출부를 포함하는 간극 조절 샤프트를 포함한다. 노광 장치는 상기 간극 조절 상부 하우징과 상기 간극 조절 하부 하우징의 나사산을 회전시켜 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극을 설정한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 마스크와 기판 사이의 간극을 설정하는 방법은 상기 간극 조절 상부 하우징을 상기 나사선에 따라 회전시켜, 소정의 거리만큼 상승시키고, 공기압을 공급하여, 상기 간극 조절 샤프트를 상기 간극 조절 상부 하우징과 함께 상승시키고, 상기 기판이 상기 마스크에 접촉하였을 때, 상기 간극 조절 하부 하우징을 고정하고, 상기 공기압을 배출하여, 상기 간극 조절 샤프트를 상기 거리만큼 하강시켜, 상기 기판과 상기 마스크 사이에 상기 간극을 설정한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 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 실시예에 한정되지 않는다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 보여준다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치는 광 조사부(도시 하지 않음), 마스크 홀더부(100), 기판 스테이지 부(200), 척 실린더부(300), 척 실린더 구동부(400), 및 간극 설정 유지부(500)를 포함한다.
도 1은 마스크 홀더부(100)에 의해 마스크(110)가 기판 스테이지부(200) 상의 기판(210)과 소정의 간극만큼 떨어져 고정된 상태에서, 광 조사부 로부터 평행광이 조사되고 있는 모습을 보여준다.
본 발명의 실시예에서, 마스크 홀더부(100)와 기판 스테이지부(200)는 진공을 이용하여 마스크(110)와 기판(210)을 각각 흡착하여 고정한다. 마스크 홀더부(100)와 기판 스테이지부(200)에 진공을 가하는 장치는 특별한 제한 없이 통상의 장치를 사용할 수 있으며, 본 발명의 명세서에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
척 실린더부(300)는 기판 스테이지(200)를 지지하며, 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극을 정밀하게 조절한다.
본 발명에서 척 실린더부(300)는 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극을 조절하는 간극 조절 기구를 포함한다.
이러한 간극 조절 기구는 하측에 오목부가 구비된 상부 하우징, 상기 상부 하우징의 오목부와 함께 공간을 형성하기 위해 상측에 오목부가 구비된 하부 하우징, 상기 상부 하우징과 하부 하우징을 관통하며, 상기 상부 하우징과 하부 하우징의 공간에 위치하는 돌출부를 구비하는 간극 조절 샤프트를 포함한다.
상기 상부 하우징과 하부 하우징은 서로 나사산 결합으로 연결되고, 이러한 나사산 결합을 회전시켜, 상부 하우징과 하부 하우징 사이의 공간은 상하 방향으로 확장 또는 축소된다.
상부 하우징과 하부 하우징 사이의 공간이 확장되는 경우, 상기 샤프트의 돌출부는 확장된 거리 만큼 움직일 수 있게 되는데, 이러한 거리는 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극에 대응한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 구체적으로 살펴본다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 분해 사시도이고, 도 2b는 노광 장치의 정면 단면도이고, 도 2c는 도 1의 노광 장치의 기판 스테이지부(200)와 척실린더부(300)의 결합 모습을 보여주는 단면도이다. 도 2a 및 도 2b 에서는 설명의 편의상 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 구성하는 광 조사부(도시 하지 않음), 마스크 홀더부(100), 및 척 실린더 구동부(400)에 대해서는 도시하지 않았다.
먼저, 기판 스테이지부(200)는 유니 볼(220) 및 척좌(230)를 구비한다.
유니 볼(220)은 기판 스테이지부(200)의 하부에 구비되며, 상기 척좌(230)와 함께 기판 스테이지부(200)를 평행하게 유지한다. 척좌(230)는 상기 유니 볼(220)을 위한 수용부를 구비하며, 상기 유니 볼(220)이 회전하여 상기 기판 스테이지부(200)가 평행하게 되도록 한다. 구체적으로, 마스크(110)와 기판(210)이 접촉시, 기판 스테이지부(200)가 평행하지 않을 경우, 척 실린더부(300)는 평행하지 않은 상태의 기판 스테이지부(200)를 밀어 올려 상승시키고, 상기 기판(210)이 상기 마 스크(110)에 접촉되면, 상기 유니 볼(220)은 상기 척좌(230)에 대하여 회전하여 상기 기판 스테이부(200)를 상기 마스크(110)에 대하여 평행하게 되도록 위치시킨다. 그 후, 유니 볼(220)은 진공으로 고정되어 상기 기판 스테이지부(200)를 평행하게 유지시킨다.
척 실린더부(300)는 간극 조절 상부 하우징(310), 간극 조절 하부 하우징(320), 간극 조절 샤프트(330), 실린더 로드(340), 실린더 바디(345), 끝단 링(350), 링(360), 피스톤(370), 및 실린더 하우징(380)를 포함한다.
본 실시예에서 간극 조절 상부 하우징(310), 간극 조절 하부 하우징(320), 및 간극 조절 샤프트(330)는 앞서 설명한 간극 조절 기구에 대응한다.
상기 간극 조절 상부 하우징(310)은 그 상단 외측 측면이 스퍼 기어(313)로 형성되고, 그 하단 외측 측면은 나사산(312)이 형성되고, 그 하단 내측 측면에 오목부를 가지며, 그 오목부 중심에 간극 조절 샤프트(330)가 관통하여 이동할 수 있도록 관통홀(311)이 형성되어 있다.
상기 간극 조절 상부 하우징(310)의 스퍼 기어(313)는 다이얼 게이지(도시 하지 않음)를 이용하여 회전될 수 있다. 구체적인 예로서, 다이얼 게이지의 1 회전을 150 μm으로 하고, 1 눈금을 2 μm으로 할 수 있다. 다이얼 게이지는 회전시 맞물리는 간극 조절 상부 하우징(310)의 스퍼 기어(313)를 회전시켜 간극을 설정할 수 있다. 이 경우, 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극은 1 눈금 단위로 조절될 수 있다.
상기 간극 조절 하부 하우징(320)은 상기 간극 조절 상부 하우징(310)을 수 용할 수 있도록 그 직경이 간극 조절 상부 하우징(310) 보다 크게 형성되며, 상부 내측에 오목부를 구비하고, 그 오목부 중심에는 간극 조절 샤프트(330)가 관통하여 이동할 수 있는 관통홀(321)이 형성되어 있다. 간극 조절 하부 하우징(320)의 상단 내측 측면은 간극 조절 상부 하우징(310)의 하단 외측 측면의 나사산(312)과 대응하는 나사산(322)으로 형성되어 있다.
간극 조절 상부 하우징(310)의 오목부의 하단과 간극 조절 하부 하우징(320)의 오목부의 상단은 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)가 수용될 수 있는 공간을 형성한다.
이러한 간극 조절 상부 하우징(310)을 스퍼 기어(313)를 이용하여 회전 시키면, 간극 조절 상부 하우징(310)은 간극 조절 하부 하우징(310)과 대응하여 형성된 나사산(312)을 따라 회전하면서 나사산(312)에 의해 계산된 피치만큼 상부로 이동한다. 따라서, 간극 조절 상부 하우징(310)의 바닥은 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)와의 접촉 면으로부터 일정 거리만큼 이동하게 된다.
이렇게 간극 조절 상부 하우징(310)의 회전으로 인해 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)와의 접촉 면으로부터 이동된 거리는 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극에 대응한다.
간극 조절 샤프트(330)는 간극 조절 상부 하우징의 관통홀(311)과 간극 조절 하부 하우징의 관통홀(321)을 통과하여 상하 운동하며, 간극 조절 상부 하우징(310)의 오목부의 하단과 간극 조절 하부 하우징(320)의 오목부의 상단 사이의 공간에 위치하는 돌출부(331)를 구비한다.
간극 조절 샤프트(330)는 실린더 공기 통로(도시 하지 않음)로부터 압축 공기가 공급되면, 실린더 로드(340)와 함께 상승되며, 상승시 돌출부(331)는 간극 조절 상부 하우징(310)과 접촉하여 간극 조절 상부 하우징(310)을 동시에 상승시킨다. 이때, 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)가 간극 조절 상부 하우징(310)과 접촉할 때까지 이동한 거리는 앞서 간극 조절 상부 하우징(310)의 회전으로 인해 형성된 거리에 대응한다. 한편, 간극 조절 샤프트(330)는 압축 공기가 배기되면, 자체의 하중으로 인해 하강 하게된다. 이때, 하강하는 거리는 앞서 간극 조절 상부 하우징(310)의 회전으로 인해 형성된 거리에 대응한다. 한편, 간극 조절 샤프트(330)의 하강으로 인해, 기판 스테이지(200)도 대응하는 거리 만큼 하강하게 되며, 그 결과 마스크(110)와 기판(210)은 대응하는 거리 만큼 떨어지게 된다. 결국, 대응하는 거리는 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극과 일치한다.
실린더 로드(340)는 간극 조절 샤프트(330)와 접촉하며, 실린더 공기 통로(390)으로부터 공기를 공급 받아 상승하며, 상승시 간극 조절 샤프트(330)도 상승시키게 한다. 실린더 로드(340)의 상승은 기판 스테이지(200)의 기판(210)이 마스크(110)에 접촉될 때까지 이루어진다.
링(360)은 실린더 로드(340)의 최대 스크로크를 제한하며, 끝단링(350)은 링(360)이 풀리는 것을 방지한다. 구체적으로, 링(360)은 실린더의 상승시 최대 상승 높이를 제한하여 실린더가 일정 거리 이상 이동 하지 않도록 제어 하며, 끝단링(350)은 링(360)이 풀려 스트로크가 변하지 않도록 한다.
피스톤(370)은 실린더 공기 통로(390)로부터 입력되는 공기압을 이용하여 실 린더 로드(340)를 상승 또는 하강 시킨다.
다시 도 1로 돌아 와서, 척 실린더 구동부(400)는 척 실린더부(300)를 X 축, Y 축, 그리고 θ 축으로 이동하여 척 실린더부(300)에 의해 지지되는 기판 스테이지(200) 상의 기판(210)이 마스크(110)에 대응하도록 한다.
간극 설정 유지부(500)는 본 발명의 간극 조절 기구를 고정시켜, 공기압이 배기되었을 때, 척 실린더부(300)가 설정된 간극 이상으로 하강하는 것을 방지한다.
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 간극 설정 유지부(500)의 일례를 구체적으로 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 노광 장치의 간극 설정 유지부(500)의 사시도 및 측면 단면도이다. 도 3c는 간극 설정 유지부(500)가 척실린더부(300)에 접합된 모습을 보여주는 단면도이다.
간극 설정 유지부(500)는 간극 조절 하부 하우징(320)을 고정시키는 장치로서, 제1 플레이트 형 지지대(510a), 제2 플레이트 형 지지대(510b), 3 점 기준핀(520), 판 스프링(530), 요철형 지지대(540), 및 튜브(550)를 포함한다.
3 점 기준핀(520)은 상부 플레이트 형 지지대(510a)에 부착된 요철형 지지대(540)가 분리되지 않도록 지지한다. 즉, 3 점 기준핀(520)은 요철형 지지대(540)를 지지하면서 동시에 요철형 지지대(540)를 용이하게 교환할 수 있도록 한다.
판 스프링(530)은, 튜브(550)가 팽창하면 요철형 지지대(540)를 밀게 되는데 튜브(550)가 공기를 배출하여 수축할 경우, 요철형 지지대(540)를 원래 자리에 위 치하게 한다.
튜브(550)는 공기압을 입력 받아 팽창하여 상기 요철형 지지대(540)가 상기 간극 조절 하부 하우징(320)을 밀착하여 고정하도록 한다.
요철형 지지대(540)는 간극 조절 하부 하우징(320)의 외측과 접촉하여 간극 조절 하부 하우징(320)을 고정한다.
간극 설정 유지부(500)는 간극 조절 하부 하우징(320)을 고정하여, 간극 조절 샤프트(330)의 하강시 간극 조절 샤프트(330)의 하강 거리가 기 설정된 간극을 초과하지 않도록 한다. 구체적으로 간극 설정 유지부(500)는 간극 조절 하부 하우징(320)을 고정시키게 되고, 이때 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)는 간극 조절 하부 하우징(320)의 상부 오목부에 접촉하여 더 이상 하강하지 않게 된다. 이때 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)와 간극 조절 상부 하우징(310)의 바닥 간의 거리는 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극에 대응한다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 이용하여 마스크와 기판 사이의 간극을 조절하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 마스크 패턴이 형성된 마스크(110)를 마스크 홀더부(100)에 진공 흡착하여 고정한다. 그리고, 기판(210)를 기판 스테이지부(200)에 진공 흡착하여 고정한 후, 척 실린더 구동부(400)를 이용하여 기판(210)을 X 축, Y 축, 그리고 θ 축으로 이동하여 마스크(110)에 대응하도록 배치시킨다. 이때, CCD 카메라 등을 이용하여 마스크(110)와 기판(210)의 중심의 일치를 확인하면서 기판(210)을 이동시킬 수 있다.
다음, 간극 조절 기구를 이용하여, 마스크와 기판 사이의 간극을 설정한다. 도 4a는 간극 조절 기구를 구성하는 간극 조절 상부 하우징(310), 간극 조절 하부 하우징(320), 및 간극 조절 샤프트(330)의 간극 설정전 배치를 보여준다.
먼저, 스퍼 기어(313)를 이용하여 간극 조절 상부 하우징(310)을 그 나사선(312)에 따라 간극 조절 하부 하우징(320)의 나사선(322)에 대응하도록 회전 시켜, 목적하는 거리(갭)만큼 상승시킨다. 이때, 간극 조절 상부 하우징(310)의 상승 거리는 마스크(110)와 기판(210) 간의 간극에 대응한다. 도 4b는 소정의 설정 갭만큼 간극 조절 상부 하우징(310)이 간극 조절 하부 하우징(320)에 대하여 상승한 모습을 보여준다. 여기서, 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)와 간극 조절 상부 하우징(310)간의 간격이 설정 갭에 대응한다.
여기서, 간극 조절 상부 하우징(310)의 상승 거리, 즉 마스크(110)와 기판(210) 간의 간극은 구체적으로 조절될 수 있다. 구체적으로 간극 조절 상부 하우징(310)의 스퍼 기어(313)를 한바퀴 회전 하면 150 μm 만큼 이동한다고 가정하면, 스퍼 기어(313)의 회전 각도를 조절하여 1 ~ 2μm 만큼 이동하도록 설정할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 노광 장치는 마스크(110)와 기판(210) 간의 간극을 간극 조절 상부 하우징(310)과 간극 조절 하부 하우징(320)의 나사산(312, 322)의 피치 조절로 결정할 수 있다. 여기서, 나사산(312, 322)의 회전은 기어를 회전시켜 맞물려 회전하는 다이얼 게이지등을 이용하여 실제 간극 설정거리를 육안으로 확인하면서 동시에 조절하도록 구성할 수 있다.
이렇게, 간극 조절 상부 하우징(310)의 상승을 통해, 간극 조절 상부 하우징 (310)과 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331) 사이에 소정의 간극(갭)을 설정되면, 실린더 공기 통로로부터 공기압이 공급되고, 그에 따라 피스톤(370)을 통해 실린더 로드(340) 및 그리고 간극 조절 샤프트(330)가 상승하게 된다.
이때, 간극 조절 샤프트(330)는 상승되어, 간극 조절 샤프트(330)의 돌출부(331)는 간극 조절 상부 하우징(310)과 접촉하게 되며, 그에 따라 간극 조절 상부 하우징(310)와 간극 조절 하부 하우징(320)을 함께 상승시킨다. 이때, 척 실린더부(300)는 기판(210)이 마스크(110)에 접촉할 때까지 상승한다. 도 5a 는 척 실린더부(300)가 상승하였을 때 모습을 나타낸다.
도 5a 에서 볼 수 있는 바와 같이, 앞서 설정된 간극은 간극 설정 샤프트(330)의 돌출부(331)과 간극 조절 하부 하우징(320) 사이에 형성된다.
척 실린더부(300)가 상승되면, 간극 설정 유지부(500)는 간극 조절 하부 하우징(320)을 지지하여 고정한다. 이때, 간극 설정 유지부(500)의 튜브(550)는 압축 공기가 공급되어 팽창하여 요철형 지지대(540)를 밀어 간극 조절 하부 하우징(320)을 단단히 고정한다.
그후, 실린더 공기 통로로부터 공기가 배출되면, 실린더 로드(340) 및 그리고 간극 조절 샤프트(330)가 하강하게 되는데, 간극 조절 샤프트(330)는 일정 거리 하강하여 돌출부(331)가 간극 조절 하부 하우징(320)에 접촉하면, 간극 조절 하부 하우징(320)은 간극 설정 유지부(500)에 의해 고정되어 있으므로 더 이상 추가 하강하지 못하게 된다.
따라서, 척 실리더부(300)에 의해 지지되는 기판 스테이지부(200) 상의 기판 (210)은 마스크(110)로부터 일정 간극만큼만 떨어지게 되며, 이때 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극은 척 실린더부(300)에서 간극 조절 상부 하우징(310)과 간극 조절 샤프트(330) 사이에 기 설정된 거리에 대응하게 된다. 도 5b는 척 실린더부(300)가 하강하였을 때 모습을 나타낸다.
도 5b 에서 볼 수 있는 바와 같이, 간극 조절 샤프트(330)는 설정된 간극만큼 하강 하게 되며, 간극 조절 샤프트(330)의 하강 거리만큼 기판(210)은 마스크(110)로부터 떨어 지게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치는 마스크(110)와 기판(210) 사이의 간극을 설정하여 유지할 뿐만 아니라, 평행 보정을 수행한다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치에서 기판 스테이지부(200)와 마스크(110)와의 평행 보정 방법을 설명한다.
도 6a 에 도시된 바와 같이, 마스크(110)에 대하여 기판 스테이지부(200)가 평행하지 않을 경우, 척 실린더부(300)는 평행하지 않은 상태의 기판 스테이지부(200)를 밀어 올려 상승시키고, 상기 기판(210)이 상기 마스크(110)에 접촉되면, 상기 유니 볼(220)은 상기 척좌(230)에 대하여 회전하여 상기 기판 스테이부(200)를 상기 마스크(110)에 대하여 평행하게 되도록 위치시킨다. 그 후, 유니 볼(220)은 진공으로 고정되어 상기 기판 스테이지부(200)를 평행하게 유지시킨다. 도 6b 는 마스크(110)에 대하여 기판 스테이지부(200)가 평행하게 유지된 상태를 보여준다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 사용하면, 마스크와 기판 사이의 간극을 척 실린더부의 간극 조절 상부 하우징을 일정 각도로 회전하는 것으로 간단히 미리 설정할 수 있고, 이러한 간극 설정은 육안으로 확인하면서 이루어질 수 있고, 기 설정된 간극도 용이하게 수정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치에서는 척 실린더부가 하나의 유닛 시스템으로 구성되어 교환이 용이하며, 숙련되지 않은 사용자라 하더라도 용이하게 노광 간극을 조절할 수 있다.

Claims (8)

  1. 마스크를 지지하는 마스크 홀더부, 기판을 지지하는 기판 스테이지부, 상기 기판 스테이지부를 지지하는 척 실린더부, 상기 척 실린더부를 X 축, Y 축, 그리고 θ 축으로 이동시키는 척 실린더 구동부를 포함하는 노광 장치에 있어서,
    상기 척 실린더부는
    상단 외측 측면에 스퍼 기어, 하단 외측 측면에 나사산, 그리고 하단 내측 측면에 오목부가 구비되고, 상기 오목부 중심에 관통홀이 형성되어 있는 간극 조절 상부 하우징;
    상기 간극 조절 상부 하우징 아래에 위치하며, 상단 내측 측면에 상기 간극 조절 상부 하우징의 나사산에 대응하는 나사산, 그리고 상부 내측에 오목부가 구비되고, 상기 오목부 중심에 관통홀이 형성되어 있는 간극 조절 하부 하우징;
    상기 간극 조절 상부 하우징의 관통홀과 상기 간극 조절 하부 하우징의 관통홀을 통과하여 상하 운동하며, 상기 간극 조절 상부 하우징의 오목부의 하단과 상기 간극 조절 하부 하우징의 오목부의 상단 사이에 구비되는 공간부에 위치하는 돌출부를 가지는 간극 조절 샤프트; 및
    공급되는 공기의 양에 따라 상승 또는 하강하며, 상승시 상기 간극 조절 샤프트를 상승 또는 하강시키는 실린더 로드;
    를 포함하며,
    상기 간극 조절 상부 하우징은 상기 스퍼 기어를 이용하여 상기 나사산을 따 라 회전하면서 상부로 이동하여, 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극을 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공간부의 높이와 상기 돌출부의 두께의 차이가 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극에 대응하는 것을 특징으로 하는 상기 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 간극 조절 하부 하우징을 고정하여, 상기 척 실린더부가 하강할 때, 상기 간극 이상으로 하강하는 것을 방지하는 간극 설정 유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 간극 설정 유지부는
    상기 간극 조절 하부 하우징의 외측과 접촉하여 고정하는 요철형 지지대,
    상기 요철형 지지대 배면에 위치하며, 공기를 공급받아 팽창하면, 상기 요철형 지지대에 압력을 가하는 튜브,
    상기 튜브의 수축시 상기 요철형 지지대를 원래 자리로 위치시키는 판 스프링, 및
    상기 요철형 지지대가 분리되는 것을 방지하는 3점 기준핀,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 스테이지부의 하부에 위치하며, 회전하여 상기 기판 스테이지부를 평행하게 조절하는 유니 볼; 및
    상기 유니 볼을 수용하기 위한 수용구;
    를 상기 기판 스테이지부와 상기 척 실린더부 사이에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 노광 장치.
  6. 마스크를 지지하는 마스크 홀더부, 및 기판을 지지하는 기판 스테이지부와 함께 노광 장치를 구성하는 척 실린더부에 있어서,
    상기 척 실린더부는 상기 기판 스테이지부를 지지하고,
    하측에 오목부를 가지며, 그 중심부에 관통홀이 구비된 간극 조절 상부 하우징;
    상기 간극 조절 상부 하우징의 아래에 위치하며, 상측에 오목부를 가지며, 그 중심부에 관통홀이 구비되고, 상기 간극 조절 상부 하우징과 나사산으로 연결되어 있는 간극 조절 하부 하우징; 및
    상기 간극 조절 상부 하우징의 관통홀과 상기 간극 조절 하부 하우징의 관통홀을 통과하여 상하 운동하며, 상기 간극 조절 상부 하우징의 하측 오목부와 상기 간극 조절 하부 하우징의 상측 오목부 사이의 공간부에 위치하는 돌출부를 포함하 는 간극 조절 샤프트;
    를 포함하며,
    상기 간극 조절 상부 하우징과 상기 간극 조절 하부 하우징의 나사산을 회전시켜 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극을 설정하는 것을 특징으로 하는 척 실린더부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공간부의 높이와 상기 돌출부의 두께의 차이가 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극에 대응하는 것을 특징으로 하는 상기 척 실린더부.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 노광 장치를 이용하여 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극을 설정하는 방법에 있어서,
    상기 간극 조절 상부 하우징을 상기 나사선에 따라 회전시켜, 소정의 거리만큼 상승시키고,
    공기압을 공급하여, 상기 간극 조절 샤프트를 상기 간극 조절 상부 하우징과 함께 상승시키고,
    상기 기판이 상기 마스크에 접촉하였을 때, 상기 간극 조절 하부 하우징을 고정하고,
    상기 공기압을 배출하여, 상기 간극 조절 샤프트를 상기 거리만큼 하강시켜, 상기 기판과 상기 마스크 사이에 상기 간극을 설정하는 것을 특징으로 하는 마스크 와 기판 사이의 간극 설정 방법.
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