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KR102537834B1 - 자외선-led 램프 장치 및 그의 튜닝 방법 - Google Patents

자외선-led 램프 장치 및 그의 튜닝 방법 Download PDF

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KR102537834B1
KR102537834B1 KR1020180057596A KR20180057596A KR102537834B1 KR 102537834 B1 KR102537834 B1 KR 102537834B1 KR 1020180057596 A KR1020180057596 A KR 1020180057596A KR 20180057596 A KR20180057596 A KR 20180057596A KR 102537834 B1 KR102537834 B1 KR 102537834B1
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ultraviolet
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unit
wavelength
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Abstract

자외선-LED 램프 장치는 자외선-LED 램프 유닛, 구동 유닛 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 상기 자외선-LED 램프 유닛은 서로 다른 파장들을 갖는 적어도 2개의 자외선들을 레진으로 선택적으로 조사할 수 있다. 상기 구동 유닛은 상기 자외선-LED 램프 유닛을 수평 방향 및 수직 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 자외선들의 상기 파장들과 파워들을 조절하고, 상기 구동 유닛의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 레진들을 최적화된 조건으로 경화시킬 수 있다.

Description

자외선-LED 램프 장치 및 그의 튜닝 방법{UV-LED LAMP APPARATUS AND METHOD OF TUNING THE SAME}
본 발명은 자외선-LED 램프 장치 및 그의 튜닝 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 임프린트 공정에 사용되는 자외선-LED 램프 장치 및 이러한 자외선-LED 램프 장치를 튜닝하는 방법에 관한 것이다.
임프린트의 패터닝 공정은 스탬프 공정과 임프린트 공정을 포함할 수 있다. 스탬프 공정과 임프린트 공정에는 서로 다른 레진들이 사용될 수 있다. 레진들은 자외선-LED 램프를 이용해서 경화될 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 자외선-LED 램프 장치로부터 조사된 자외선은 단일 파장을 가질 수 있다. 이로 인하여, 서로 다른 경화 특성들을 갖는 레진들에 단일 파장의 자외선-LED 램프 장치를 적용할 수 없을 수 있다.
본 발명은 서로 다른 경화 특성들을 갖는 레진들에 적용될 수 있는 자외선-LED 램프 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 자외선-LED 램프 장치를 레진들의 경화 특성에 맞도록 튜닝하는 방법도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 자외선-LED 램프 장치는 자외선-LED 램프 유닛, 구동 유닛 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 상기 자외선-LED 램프 유닛은 서로 다른 파장들을 갖는 적어도 2개의 자외선들을 레진으로 선택적으로 조사할 수 있다. 상기 구동 유닛은 상기 자외선-LED 램프 유닛을 수평 방향 및 수직 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 자외선들의 상기 파장들과 파워들을 조절하고, 상기 구동 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 자외선-LED 램프 장치의 튜닝 방법에 따르면, 서로 다른 파장들을 갖는 적어도 2개의 자외선들을 조사하는 자외선-LED 램프 유닛의 레진에 따른 파장별 목표 파워를 결정할 수 있다. 상기 자외선의 출력과 상기 자외선의 조사 거리를 튜닝할 수 있다. 상기 레진의 자외선 경화 특성에 따른 상기 자외선의 파장별 목표 에너지 적산량을 결정할 수 있다. 상기 파장별 목표 파워로부터 상기 레진의 단위 면적당 노광 시간을 산출할 수 있다. 상기 노광 시간으로부터 상기 자외선-LED 램프 장치의 스캐닝 속도를 결정할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 자외선-LED 램프 유닛이 레진들의 경화 특성에 부합하는 파장들을 갖는 자외선들을 레진들로 조사할 수 있다. 따라서, 레진들을 최적화된 조건으로 경화시킬 수 있다. 특히, 레진들의 경과 특성에 따라 자외선-LED 램프 유닛을 튜닝함으로써, 레진들을 최적으로 경화시킬 수 있다. 결과적으로, 임프린트 공정은 향상된 효율을 가질 수가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선-LED 램프 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자외선-LED 램프 장치의 자외선-LED 램프 유닛과 구동 유닛을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자외선-LED 램프 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 자외선-LED 램프 유닛의 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선-LED 램프 유닛의 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 자외선-LED 램프 장치를 튜닝하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
자외선-LED 램프 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선-LED 램프 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자외선-LED 램프 장치의 자외선-LED 램프 유닛과 구동 유닛을 나타낸 블럭도이며, 도 3은 도 2에 도시된 자외선-LED 램프 유닛을 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 자외선-LED 램프 유닛의 하우징을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선-LED 램프 유닛의 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 자외선-LED 램프 장치는 자외선-LED 램프 유닛(110), 구동 유닛(120) 및 제어 유닛(130)을 포함할 수 있다.
자외선-LED 램프 유닛(110)은 임프린트 공정에 사용되는 레진(R)의 상부에 배치될 수 있다. 자외선-LED 램프 유닛(110)은 레진(R)으로 자외선을 조사하여, 레진(R)을 경화시킬 수 있다. 본 실시예에서, 레진(R)은 스탬프 레진 또는 임프린트 레진을 포함할 수 있다. 스탬프 레진과 임프린트 레진은 자외선에 대해서 서로 다른 경화 특성들을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 자외선-LED 램프 유닛(110)은 경화시킬 레진에 부합하는 파장을 갖는 자외선을 레진으로 선택적으로 조사할 수 있다. 이러한 기능을 갖는 자외선-LED 램프 유닛(110)은 적어도 하나의 제 1 셀(112) 및 적어도 하나의 제 2 셀(114)을 포함할 수 있다.
복수개의 제 1 LED 칩(113)들이 제 1 셀(112)에 실장될 수 있다. 제 1 LED 칩(113)들 각각은 제 1 파장을 갖는 제 1 자외선을 레진으로 조사할 수 있다.
복수개의 제 2 LED 칩(115)들이 제 2 셀(114)에 실장될 수 있다. 제 2 LED 칩(115)들 각각은 제 2 파장을 갖는 제 2 자외선을 레진으로 조사할 수 있다. 제 2 자외선의 제 2 파장은 제 1 자외선의 제 1 파장과 다를 수 있다. 예를 들어서, 제 2 파장은 제 1 파장보다 길거나 또는 짧을 수 있다. 다른 실시예로서, 자외선-LED 램프 유닛(110)은 적어도 하나 이상의 제 3 셀을 더 포함할 수도 있다. 제 3 셀에서 발하는 제 3 자외선은 제 1 및 제 2 파장들과 다른 제 3 파장을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 제 1 셀(112)은 제 1 하우징(117) 내에 수용될 수 있다. 제 2 셀(114)은 제 2 하우징(118) 내에 수용될 수 있다. 제 1 하우징(117)과 제 2 하우징(118)이 조립되어, 하나의 자외선-LED 램프 유닛(110)으로 모듈화될 수 있다. 다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 셀(112, 114)들은 하나의 하우징(119) 내에 수용될 수도 있다.
제어 유닛(130)은 자외선-LED 램프 유닛(110)에서 발하는 제 1 및 제 2 자외선들의 제 1 및 제 2 파장들을 조절할 수 있다. 구체적으로, 제어 유닛(130)은 제 1 셀(112)과 제 2 셀(114)을 선택적으로 구동시킬 수 있다. 예를 들어서, 현재 경화시킬 레진(R)에 부합하는 파장이 제 1 파장이라면, 제어 유닛(130)은 제 1 셀(112)을 온시키고 반면에 제 2 셀(114)을 오프시킬 수 있다. 따라서, 제 1 셀(112) 내의 제 1 LED 칩(113)으로부터 제 1 파장을 갖는 제 1 자외선만이 레진(R)으로 조사되어, 레진(R)을 효율적으로 경화시킬 수 있다. 반면에, 현재 경화시킬 레진(R)에 부합하는 파장이 제 2 파장이라면, 제어 유닛(130)은 제 2 셀(115)을 온시키고 반면에 제 1 셀(113)을 오프시킬 수 있다. 따라서, 제 2 셀(115) 내의 제 2 LED 칩(115)으로부터 제 2 파장을 갖는 제 2 자외선만이 레진(R)으로 조사되어, 레진(R)을 효율적으로 경화시킬 수 있다.
구동 유닛(120)은 제 1 구동부(122) 및 제 2 구동부(124)를 포함할 수 있다. 제 1 구동부(122)는 자외선-LED 램프 유닛(110)을 수직 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 제 2 구동부(124)는 자외선-LED 램프 유닛(110)을 수평 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
제 1 구동부(122)에 의해서 자외선-LED 램프 유닛(110)이 레진(R)의 상부에서 수직 방향을 따라 이동하게 되므로, 자외선-LED 램프 유닛(110)과 레진(R) 사이의 거리가 제 1 구동부(122)에 의해서 결정될 수 있다. 즉, 자외선-LED 램프 유닛(110)으로부터 레진(R)으로 조사되는 자외선 조사 거리가 제 1 구동부(122)에 의해 결정될 수 있다. 제 1 구동부(122)의 동작은 제어 유닛(130)에 의해 제어될 수 있다.
제 2 구동부(124)에 의해서 자외선-LED 램프 유닛(110)이 레진(R)의 상부에서 수평 방향을 따라 이동하게 되므로, 자외선으로 레진(R)을 스캐캐닝하는 속도가 제 2 구동부(124)에 의해 결정될 수 있다. 제 2 구동부(124)의 동작은 제어 유닛(130)에 의해 제어될 수 있다.
제 1 구동부(122)에 의해 결정되는 자외선-LED 램프 유닛(110)과 레진(R) 사이의 수직 거리 및 제 2 구동부(124)에 의해 결정되는 스캐닝 속도는 자외선-LED 램프 유닛(110)의 자외선 조사 시간과 밀접한 관련이 있을 수 있다. 레진(R)의 경화 정도는 자외선-LED 램프 유닛(110)과 레진(R) 사이의 수직 거리 및 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도에 의해 결정되므로, 구동 유닛(130)을 조절하여 자외선-LED 램프 유닛(110)의 자외선 조사 시간이 제어될 수 있다.
구체적으로 제어 유닛(130)은 기준 파워 스펙트럼으로부터 현재 레진(R)의 경화에 적합한 자외선의 파장을 결정할 수 있다. 기준 파워 스펙트럼은 메탈할라이드 램프로부터 획득할 수 있다. 또한, 제어 유닛(130)은 결정된 자외선의 파장에 부합하는 자외선-LED 램프 유닛(110)를 선정할 수 있다. 제어 유닛(130)은 레진(R)에 따른 자외선-LED 램프 유닛(110)의 파장별 목표 파워를 결정할 수 있다.
제어 유닛(130)은 자외선-LED 램프 유닛(110)의 출력별 파워 변화 및 조사 거리별 파워 변화로부터 자외선-LED 램프 유닛(110)으로부터 발하는 자외선의 출력과 자외선의 조사 거리를 튜닝할 수 있다. 즉, 제어 유닛(130)은 구동 유닛(120)의 제 1 및 제 2 구동부(122, 124)들을 제어하여, 자외선-LED 램프 유닛(110)과 레진(R) 사이의 수직 거리 및 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도를 설정할 수 있다.
제어 유닛(130)은 자외선의 파장별 목표 에너지 적산량을 결정할 수 있다. 자외선의 파장별 목표 에너지 적산량의 최적값은 레진의 자외선 경화 특성에 따라 결정될 수 있다. 제어 유닛(130)은 파장별 목표 파워로부터 레진의 단위 면적당 노광 시간을 산출할 수 있다. 제어 유닛(130)은 산출된 노광 시간 및 자외선의 조사폭으로부터 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도를 결정할 수 있다.
부가적으로, 자외선-LED 램프 유닛(110)에 동일한 스캐닝 속도를 부여할 필요가 있을 경우, 제어 유닛(130)은 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도들을 서로 비교할 수 있다. 스캐닝 속도들이 서로 상이하면, 제어 유닛(130)은 스캐닝 속도들 중에서 최소값, 즉 가장 느린 스캐닝 속도를 새로운 스캐닝 속도로 설정할 수 있다. 제어 유닛(130)은 새로운 스캐닝 속도에 따른 자외선-LED 램프 유닛(110)의 파장별 목표 파워를 다시 계산할 수 있다.
자외선-LED 램프 장치의 튜닝 방법
도 6은 도 1에 도시된 자외선-LED 램프 장치를 튜닝하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 단계 ST310에서, 제어 유닛(130)이 기준 파워 스펙트럼으로부터 현재 레진(R)의 경화에 적합한 자외선의 파장을 결정할 수 있다. 기준 파워 스펙트럼은 메탈할라이드 램프로부터 획득할 수 있다.
단계 ST320에서, 제어 유닛(130)이 결정된 자외선의 파장에 부합하는 자외선-LED 램프 유닛(110)를 선정할 수 있다.
단계 ST330에서, 제어 유닛(130)이 레진(R)에 따른 자외선-LED 램프 유닛(110)의 파장별 목표 파워를 결정할 수 있다.
단계 ST340에서, 제어 유닛(130)이 자외선-LED 램프 유닛(110)의 출력별 파워 변화 및 조사 거리별 파워 변화로부터 자외선-LED 램프 유닛(110)으로부터 발하는 자외선의 출력과 자외선의 조사 거리를 튜닝할 수 있다. 즉, 제어 유닛(130)은 구동 유닛(120)의 제 1 및 제 2 구동부(122, 124)들을 제어하여, 자외선-LED 램프 유닛(110)과 레진(R) 사이의 수직 거리 및 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도를 설정할 수 있다.
단계 ST350에서, 제어 유닛(130)이 자외선의 파장별 목표 에너지 적산량을 결정할 수 있다. 자외선의 파장별 목표 에너지 적산량의 최적값은 레진의 자외선 경화 특성에 따라 결정될 수 있다.
단계 ST360에서, 제어 유닛(130)이 파장별 목표 파워로부터 레진의 단위 면적당 노광 시간을 산출할 수 있다.
단계 ST370에서, 제어 유닛(130)이 산출된 노광 시간 및 자외선의 조사폭으로부터 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도를 결정할 수 있다.
부가적으로, 자외선-LED 램프 유닛(110)에 동일한 스캐닝 속도를 부여할 필요가 있을 경우, 단계 ST380에서, 제어 유닛(130)이 자외선-LED 램프 유닛(110)의 스캐닝 속도들을 서로 비교할 수 있다.
스캐닝 속도들이 서로 상이하면, 단계 ST390에서, 제어 유닛(130)이 스캐닝 속도들 중에서 최소값, 즉 가장 느린 스캐닝 속도를 새로운 스캐닝 속도로 설정할 수 있다.
단계 ST350에서, 제어 유닛(130)이 새로운 스캐닝 속도에 따른 자외선-LED 램프 유닛(110)의 파장별 목표 파워를 다시 계산할 수 있다. 이후, 재계산된 자외선-LED 램프 유닛(110)의 파장별 목표 파워에 따라 단계 ST340 내지 ST370이 순차적으로 수행될 수 있다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 자외선-LED 램프 유닛이 레진들의 경화 특성에 부합하는 파장들을 갖는 자외선들을 레진들로 조사할 수 있다. 따라서, 레진들을 최적화된 조건으로 경화시킬 수 있다. 특히, 레진들의 경과 특성에 따라 자외선-LED 램프 유닛을 튜닝함으로써, 레진들을 최적으로 경화시킬 수 있다. 결과적으로, 임프린트 공정은 향상된 효율을 가질 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 챔버로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 자외선-LED 램프 유닛 112 ; 제 1 셀
113 ; 제 1 LED 칩 114 ; 제 2 셀
115 ; 제 2 LED 칩 117 ; 제 1 하우징
118 ; 제 2 하우징 119 ; 하우징
120 ; 구동 유닛 122 ; 제 1 구동부
124 ; 제 2 구동부 130 ; 제어 유닛

Claims (10)

  1. 서로 다른 파장들을 갖는 적어도 2개의 자외선들을 레진으로 선택적으로 조사하는 자외선-LED 램프 유닛;
    상기 자외선-LED 램프 유닛을 수평 방향 및 수직 방향을 따라 이동시키는 구동 유닛; 및
    상기 자외선들의 상기 파장들과 파워들을 조절하고, 상기 구동 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함고,
    상기 자외선-LED 램프 유닛에 동일한 스캐닝 속도를 부여할 경우, 상기 제어 유닛은 상기 자외선-LED 램프 유닛의 스캐닝 속도들 중 최소값을 새로운 스캐닝 속도로 설정하고, 상기 새로운 스캐닝 속도에 따라 상기 자외선-LED 램프 유닛의 레진에 따른 파장별 목표 파워를 재계산하는 자외선-LED 램프 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선-LED 램프 유닛은
    제 1 파장을 갖는 제 1 자외선을 조사하는 복수개의 제 1 LED 칩들; 및
    상기 제 1 파장과 다른 제 2 파장을 갖는 제 2 자외선을 조사하는 복수개의 제 2 LED 칩들을 포함하는 자외선-LED 램프 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자외선-LED 램프 유닛은
    상기 제 1 LED 칩들이 실장된 제 1 셀; 및
    상기 제 2 LED 칩들이 실장된 제 2 셀을 더 포함하는 자외선-LED 램프 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 자외선-LED 램프 유닛은 상기 제 1 셀과 제 2 셀을 수용하는 하나의 하우징을 더 포함하는 자외선-LED 램프 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 자외선-LED 램프 유닛은
    상기 제 1 셀을 수용하는 제 1 하우징; 및
    상기 제 2 셀을 수용하는 제 2 하우징을 더 포함하는 자외선-LED 램프 장치.
  6. 서로 다른 파장들을 갖는 적어도 2개의 자외선들을 조사하는 자외선-LED 램프 유닛의 레진에 따른 파장별 목표 파워를 결정하고;
    상기 자외선의 출력과 상기 자외선의 조사 거리를 튜닝하고;
    상기 레진의 자외선 경화 특성에 따른 상기 자외선의 파장별 목표 에너지 적산량을 결정하고;
    상기 파장별 목표 파워로부터 상기 레진의 단위 면적당 노광 시간을 산출하고; 그리고
    상기 노광 시간으로부터 상기 자외선-LED 램프 유닛의 스캐닝 속도를 결정하는 것을 포함하고,
    상기 자외선-LED 램프 유닛에 동일한 스캐닝 속도를 부여할 경우,
    상기 자외선-LED 램프 유닛의 스캐닝 속도들 중 최소값을 새로운 스캐닝 속도로 설정하고; 그리고
    상기 새로운 스캐닝 속도에 따라 상기 자외선-LED 램프 유닛의 레진에 따른 파장별 목표 파워가 재계산하는 것을 더 포함하는 자외선-LED 램프 장치의 튜닝 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    기준 파워 스펙트럼으로부터 상기 레진의 경화에 적합한 자외선의 파장을 결정하고; 그리고
    상기 결정된 자외선의 파장에 부합하는 상기 자외선-LED 램프 유닛을 선정하는 것을 더 포함하는 자외선-LED 램프 장치의 튜닝 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 자외선의 출력과 조사 거리를 튜닝하는 것은 상기 자외선-LED 램프 유닛의 출력별 파워 변화 및 조사 거리별 파워 변화를 근거로 수행하는 것을 포함하는 자외선-LED 램프 장치의 튜닝 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 자외선-LED 램프 유닛의 스캐닝 속도를 결정하는 것은 상기 자외선의 조사 폭에 따라 결정하는 것을 포함하는 자외선-LED 램프 장치의 튜닝 방법.

  10. 삭제
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