KR100712484B1 - 노광장치 - Google Patents

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이성진
배상우
이주상
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Abstract

본 발명은 노광장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 노광장치는 광원과; 상기 광원으로부터의 빛이 입사되는 입사면과, 입사된 빛이 출사되는 출사면과, 상기 출사면과 소정의 각도를 이루며 상이한 광투과율을 갖는 복수의 코팅부를 갖는 적어도 하나의 광분할기를 포함하며, 상기 코팅부는 일부의 광은 상기 출사면으로 반사시키고 나머지 빛은 인접한 다른 상기 코팅부로 투과시키고, 상기 출사면은 상기 출사면으로 출사되는 빛이 슬릿 형상이 되도록 장방형으로 마련되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 균일한 세기를 갖는 평면파를 용이하게 형성할 수 있는 노광장치가 제공된다.

Description

노광장치{EXPOSE APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 노광장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 노광장치를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 광원 20 : 콜리메이터
30, 40 : 광분할기 31 ~ 36 : 코팅부
50 : 광분할부
본 발명은 노광장치에 관한으로서, 보다 상세하게는 반도체 또는 디스플레이용 기판의 제조에 사용되는 노광장치에 관한 것이다.
반도체 및 디스플레이용 기판의 제조에는 노광을 위한 조명광학계가 사용된다. 넓은 기판 상에서 행해지는 노광의 경우 광원은 슬릿 형상의 세기가 균일하고 빛의 세기의 변화가 없는 평면파(plane wave)인 것이 바람직하다.
종래 사용되는 광원에 사용되는 조명광학기구 중 호모제니절(homogenizer) 광학계는 복수의 렌즈 어레이와 포커싱 렌즈로 구성된다. 비균질한 분포를 가진 빔 이 복수의 렌즈 어레이로 입사되면 복수의 조각으로 빔이 분리된 후 분리된 빔 조각들이 각각 포커싱 렌즈의 전체면에 확산 조사된다. 포커싱 렌즈를 통과한 빔은 전체적으로 균일하게 출사되어 최종적으로 호모제니절 광학계를 통과한 빔의 세기는 균일하다. 하지만, 포커싱 렌즈로부터 출사되는 최종 빔은 사방으로 퍼지는 구면파이므로 평면파가 요구되는 노광장치에는 적합하지 않는 문제점이 있다.
또 다른 광학계로는 평판 광분할기(beamsplitter)가 있다. 입사된 빔은 코팅부에 입사와 반사를 반복하며 나누어진다. 광분할기로부터 출사한 빔은 평면파를 만들 수는 있지만 출사되는 빔의 세기가 일정하지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 균일한 세기를 갖는 평면파를 용이하게 형성할 수 있는 노광장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라 노광장치에 있어서, 광원과; 상기 광원으로부터의 빛이 입사되는 입사면과, 입사된 빛이 출사되며 상기 입사면과 수직한 출사면과, 상기 출사면과 소정의 각도를 이루며 서로 평행한 복수의 코팅부를 갖는 광분할기를 포함하며, 상기 코팅부는 적어도 일부의 광은 상기 출사면으로 반사시키고 나머지 빛은 인접한 다른 상기 코팅부로 투과시키는 것에 의해 달성된다.
슬릿 형상의 빔을 형성하기 위하여 상기 출사면은 장방형인 것이 바람직하다.
출사되는 광의 세기가 균일하도록 상기 각 코팅부의 광투과율은 상기 입사면 으로부터의 거리가 멀어질수록 감소하는 것이 바람직하다.
상기 출사면으로 출사되는 빛의 세기는 균일한 것이 바람직하다.
상기 광분할기는 복수개로 마련될 경우, 상기 광분할기의 상기 출사면은 동일한 평면에 서로 인접하게 형성되며, 상기 광원으로부터의 빛이 복수의 상기 광분할기의 상기 입사면으로 균일하게 입사되도록 하는 광분배부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 광분할기를 사용하여 전체적으로 세기가 균일한 광을 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 참조번호를 부여 하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
도 1는 본 발명의 제1실시예에 따른 노광장치를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 노광장치는 광원(10), 콜리메이터(20) 및 광분할기(30)를 포함한다.
광원(10)은 레이저인 것이 바람직하며, 광원(10)에서 출사된 빛은 가우시안 분포를 이루며 소정의 세기를 갖는다. 가우시안 분포란 특정 곡선이 평균값을 중앙으로 하여 좌우 대칭인 종 모양을 이루는 것을 의미하며 광원(10)에서 출사된 원시광은 그 세기가 가우시안 분포를 이룬다.
콜리메이터(20)는 광원(10)으로부터 출사된 빛의 크기를 조절하고 빛이 사방으로 퍼지지 않고 진행할 수 있도록 한다. 콜리메이터(20)를 통과한 빛은 소정의 직경을 갖도록 조절된다.
콜리메이터(20)와 광분할기(30) 사이에는 복수의 프리즘을 더 포함할 수도 있다. 프리즘은 특정 방향의 광의 세기를 조절한다. 광이 프리즘을 통과하면, 빛의 세기가 특정방향으로 편중되어 광효율이 향상되는 효과가 있다. 또한, 프리즘은 광원(10)으로부터의 광의 경로를 광분할기(30)로 유도하는 역할을 한다.
광분할기(30)는 광원(10)으로부터 빛이 입사되는 입사면(30a)과 입사된 빛이 출사되는 출사면(30b) 및 출사면(30b)과 소정의 각도(α)를 이루는 복수의 코팅부(31, 32, 33, 34, 35, 36)를 포함한다.
본 실시예에 따른 입사면(30a) 및 출사면(30b)은 모두 사각형 형상이다. 특히, 슬릿 형상의 빛을 얻기 위하여 출사면(30b)은 장방형 형상인 것이 바람직하며 거의 막대 형상과 같이 장변의 길이가 단변의 길이에 비하여 긴 것이 바람직하다. 입사면(30a)과 출사면(30b)은 서로 수직인 것이 바람직하다. 이는 입사면(30a)에 수직으로 진행하는 빛을 최대한 활용하기 위한 것으로, 코팅부(31~36)가 출사면(30b)과 이루는 각도(α)와는 상관없이 출사면(30b)은 빛의 진행방향에 대하여 수직으로 마련된다.
복수의 코팅부(31~ 36)는 출사면(30b)에 대하여 소정의 각도(α)를 이루고 있으며, 상호 평행하게 마련되는 것이 바람직하다. 코팅부(31~36)는 입사되는 일부의 광은 출사면(30b)으로 반사시키고, 소정의 광투과율에 따라 나머지 광은 빛의 진행방향으로 인접하게 위치한 다른 코팅부로 투과시킨다. 만약, 코팅부(31~36)가 출사면(30b)과 이루는 각이 동일하지 않고 상이하다면, 코팅부(31~36)를 통해 반사 되는 빛의 경로 역시 동일하지 않게 되므로 출사되는 빛의 세기가 균일하지 않게 된다.
복수의 코팅부(31~36)의 광투과율은 모두 같지 않으며 입사면(30a)에서의 거리가 멀어질수록, 다시 말해 빛의 진행방향으로 갈수록 작아지도록 설계된다. 이는 출사면(30b)으로 출사되는 빛의 세기가 전 출사면(30b)에 대하여 균일하도록 하기 위함이다.
예컨대, 하나의 광분할기에 도1과 같이 여섯 개의 코팅부(31~36)가 마련되어 있다면 제1코팅부(31)의 광투과율을 5:6(투과되는 빛:입사되는 빛)이고, 제2코팅부(32)의 광투과율은 4:5이다. 이처럼 순차적으로 광투과율이 감소하여 제6코팅부(36)의 광투과율은 0:1로 영인 것이 바람직하다. 좀더 구체적으로 설명하면 입사되는 빛을 1로 보았을 때 제1코팅부(31)에서 출사면(30b)으로 약 1/6이 반사되고, 5/6가 투과된다. 그런 다음 제코팅부(32)에서는 제1코팅부(31)에서 출사된 빛과 동일한 빛이 출사되기 위하여 입사된 빛의 1/5은 반사되고, 나머지 4/5는 제3코팅부(33)로 투과된다. 제6코팅부(36)는 입사되는 모든 빛을 하나도 투과시키기 않고 출사면(30b)으로 반사시킨다. 이러한 제6코팅부(36)는 미러로 대체할 수 있다.
이러한 메커니즘으로 복수의 코팅부(31~36)를 통과하면서 빛의 세기는 점점 감소하고, 출사면(30b)으로는 동일한 광량을 가진 빛이 출사된다.
도1에 도시되어 있듯이 각 코팅부(31~36)로부터 출사되는 빛의 세기는 얇은 실선(Ⅰ)과 같은 가우시안 분포를 이루고 있다. 이러한 각각의 가우시안 분포가 복수개로 마련되면서 전체적으로 광이 합성되고, 광분할기(30)를 통해 얻은 수 있는 빔의 분포는 굵은 실선(Ⅱ)과 같이 세기가 균일한 평면파에 해당한다.
본 실시예에 따른 광분할기(30)는 하나의 코팅부를 포함하는 정육면체 형상의 개별적인 단위 광분할기를 복수 개 이어서 마련할 수 있다. 상이한 코팅부를 갖는 광분할기를 순차적으로 연결하여 본 실시예와 같은 장방형의 출사면(30b)을 갖는 광분할기(30)를 얻을 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 하나의 단위 광분할기는 정육면체가 아니라 윗면 및 아랫면이 평행사변으로 이루어져 코팅부 자체가 사각 기둥의 옆면이 되는 것으로 설계할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 노광장치를 설명하기 위한 도면이다. 도2a는 본 실시예에 따른 노광장치의 제어블럭도이며, 도2b는 노광장치로부터 출사된 빛의 단면을 도시한 도면이다.
도2a에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 노광장치는 광원(10), 광분배부(50) 및 층상구조로 이루어져 있는 복수의 광분할기(30, 40)을 포함한다. 도1에 도시된 광분할기(30) 및 광원(10)과 동일한 구성요소로 이루어져 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 광분할기(30, 40)는 제1실시예에의 광분할기(30)가 복수개로 마련된 것이며, 출사면이 층상 구조로 이루어져 있다. 단일의 광분할기만으로 원하는 슬릿형상의 빔을 얻을 수 없는 경우, 사용자는 광분할기를 층상구조로 배열할 수 있다. 이 경우 도시된 바와 같이 광분할기(30, 40)의 출사면은 동일한 평면에 서로 인접하게 형성되며, 출사면의 장변은 상호 겹쳐지도록 배열된다. 각 코팅 부에서 출사되는 빛의 세기는 가우시안 분포를 이루고 있으며, 출사되는 빛의 단면은 타원형으로 도2b와 같은 형상을 이룬다.
빛이 슬릿 형상으로 출사되도록 하기 위하여 도2b에 도시된 바와 같이 빛은 상하로 서로 어긋나게 출사되는 것이 바람직하다. 이러한 빛의 분포를 위하여 상하층에 있는 코팅부는 상하로 일치하지 않고 서로 어긋나게 배열되는 것이 바람직하다.
본 실시예에와 같이 광분할기(30, 40)가 복수 개로 마련되는 경우, 광원(10)으로부터 출사된 빛이 각 광분할기(30, 40)의 입사면에 균일하게 입사되도록 하는 광분배부(50)를 포함한다.
광분배부(50)는 코팅부를 포함하고 있는 광분할기일 수 있으며 프리즘도 가능하다. 빛을 균일하게 분배하여 복수의 입사면으로 분배할 수 있는 구성이면 광분배부(50)의 구성은 한정되지 않는다.
노광장치에 포함될 수 있는 광분할기의 개수는 두 개로 한정되지 않으며, 노광되어야 하는 디스플레이기판의 크기 및 광량에 따라 개수가 설정될 것이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 균일한 세기를 갖는 평면파를 용 이하게 형성할 수 있는 노광장치가 제공된다.

Claims (5)

  1. 노광장치에 있어서,
    광원과;
    상기 광원으로부터의 빛이 입사되는 입사면과, 입사된 빛이 출사되는 출사면과, 상기 출사면과 소정의 각도를 이루며 상이한 광투과율을 갖는 복수의 코팅부를 갖는 적어도 하나의 광분할기를 포함하며,
    상기 코팅부는 일부의 광은 상기 출사면으로 반사시키고 나머지 빛은 인접한 다른 상기 코팅부로 투과시키고, 상기 출사면은 상기 출사면으로 출사되는 빛이 슬릿 형상이 되도록 장방형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 코팅부의 상기 광투과율은 상기 입사면으로부터의 거리가 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 출사면으로 출사되는 빛의 세기는 균일한 것을 특징으로 하는 노광장 치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광분할기는, 복수개로 마련될 경우, 상기 광분할기의 상기 출사면은 동일한 평면에 서로 인접하게 형성되며,
    상기 광원으로부터의 빛이 복수의 상기 광분할기의 상기 입사면으로 균일하게 입사되도록 하는 광분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000113496A (ja) 1998-10-02 2000-04-21 Sony Corp 情報記録媒体作製用原盤および情報記録媒体の製造方法と、光照射方法と、光照射装置および情報記録媒体
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