KR100762396B1 - 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법에 관한 것이다. 본 발명은 제1디엠디에는 제1패턴의 정보를, 제2디엠디에는 제2패턴의 정보를 전송하는 단계(S1);상기 제1 및 제2디엠디를 사용하여 시편에 제1회 노광을 실시하는 단계(S2);상기 시편과 디엠디를 상대이동하여 제2회 노광을 실시하는 단계(S3,S4);상기 제1,2회 노광을 실시한 후에 상기 시편에 형성되는 제1패턴과 제2패턴의 편차를 측정하여 상기 디엠디의 실제 이동량을 산출하는 단계(S5,S6);상기 산출된 이동량만큼 상기 디엠디의 간격을 조정하는 단계(S7);를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 상보적이다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬방법을 사용하면, 디엠디 간의 간격을 신속하고 정확하게 조정함으로써 균일한 패턴을 형성하고 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

마스크리스 노광기, 디엠디, 노광, 정렬

Description

마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법{DMD aligning method for maskless exposure apparatus}

도 1은 종래 기술에 의한 마스크리스 노광기의 개략 구성을 보인 구성도.

도 2는 종래 기술에 의한 마스크리스 노광기에서 스캔방식으로 노광을 수행하는 것을 설명하는 설명도.

도 3는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 마스크리스 노광기를 보인 개략적인 측면구성도.

도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 마스크리스 노광기의 요부 구성을 보인 평면구성도.

도 5는 본 발명에 의한 디엠디 정렬 방법의 바람직한 실시예를 보인 순서도.

도 6은 본 발명에 의한 디엠디 정렬에 사용되는 패턴정보.

도 7은 도 6의 패턴정보로 노광을 실시한 후에 웨이퍼 기판에 형성된 패턴.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20: 스캔스테이지 22: 기판

22': 웨이퍼기판 30: 광유니트

31: 광원 33: 플라이아이렌즈

35: 컨덴서렌즈 42: 디엠디

44: 프로젝션렌즈 46: 포커싱렌즈

48: 디엠디조정장치 50: 패턴정보전송부

55: 디엠디어레이 60: 제1패턴

70: 제2패턴

본 발명은 노광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 디엠디를 사용하여 스캔방식으로 대면적의 패널에 노광을 수행하는 마스크리스 노광기에서 디엠디를 정렬하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 평판디스플레이(FPD:Flat Panal Display)를 구성하는 패널에 패턴을 형성하는 방법은 다음과 같다. 즉, 먼저 패널에 패턴재료를 도포하고, 포토마스크를 사용하여 패턴재료에 선택적으로 노광을 한다. 선택적 노광에 의해 화학적 성질이 달라진 패턴재료 부분 또는 그 이외의 부분을 선택적으로 제거하여 패턴을 형성한다.

최근에 포토마스크를 사용하지 않는 마스크리스 노광기가 많이 사용되고 있다. 마스크리스 노광기에서는 전자장치(Electronic device)를 사용하여 전기적인 신호로 만들어진 패턴정보대로 광선을 패널에 전사시키는 방식을 사용한다.

상기 전자장치의 대표적인 예로서 디엠디(DMD: Digital micro-mirror device)가 있다. 상기 디엠디는 많은 수의 마이크로미러가 일정한 각도를 가지고 입사된 광을 원하는 각도로 보내고, 그 외의 광은 다른 각도로 보냄으로써, 필요한 광만을 사용하여 하나의 화면을 만드는 원리를 사용한다.

도 1에는 이와 같은 디엠디를 사용한 종래 기술에 의한 마스크리스 노광기의 구성이 개시되어 있다. 이에 따르면, 광원(1)은 노광을 위한 광을 제공하는 것이다. 상기 광원(1)에서 나온 광은 제1광학계(3)를 거쳐 디엠디(5)로 전달된다. 상기 제1광학계(3)에는 광안내부재(3')와 컨덴싱광학부재(4)가 구비된다. 상기 광안내부재(3')는 광을 원하는 경로로 안내하는 역할을 하고, 상기 컨덴싱광학부재(4)는 광원(1)에서 나온 광을 노광에 사용할 수 있는 광으로 만들어준다.

상기 컨덴싱광학부재(4)를 통과한 광은 디엠디(5)에서 반사된다. 이때, 상기 디엠디(5)는 외부신호에 따라 원하는 패턴정보를 받아 필요한 광만을 아래에서 설명될 제2광학계(7)로 선택적으로 전달한다. 즉, 필요없는 광은 다른 각도로 반사키시고, 필요한 광만을 제 2광학계(7)로 전달한다.

제2광학계(7)는 상기 디엠디(5)에서 나온 광을 안내하는 역할을 하는 것으로, 광안내부재(7')와 이미지광학부재(8)를 구비한다. 상기 광안내부재(7')는 광을 원하는 경로로 안내하는 역할을 하고, 상기 이미지광학부재(8)는 광을 패널(10)에 조사시키게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 종래의 마스크리스 노광기에서는 상기 디엠디(5) 자체의 면적이 좁은 반면, 패널(10)의 면적은 점차 커지고 있어 한번에 패널(10) 전체의 노광을 수행할 수 없다. 따라서, 디엠디(5)를 사용하여 상기 패널(10) 전체를 노광시키기 위해서, 패널(10)의 표면을 따라 디엠디(5)를 이동시키면서 광을 조 사하는 것을 스캔한다고 한다.

일반적으로 하나의 패널(10)을 노광시킴에 있어, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 디엠디(5)로 구성된 디엠디어레이(9)가 사용된다. 상기 디엠디어레이(9)에서 나온 광(L)이 상기 패널(10)의 표면을 따라 상대적으로 이동하면서 스캔하여 노광을 수행한다. 실제로는 패널(10)이 일정 속도로 이동하여 광(L)이 패널(10) 표면을 따라 이동되면서 노광된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 마스크리스 노광기에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 마스크리스 노광기에서 디엠디어레이(9)는 다수개의 디엠디(5)가 일렬로 정렬된 것이다. 이때, 디엠디(5) 간의 간격조정은 매우 중요하다. 다수개의 디엠디(5) 간의 간격이 패턴형성에 영향을 미치기 때문이다. 즉, 상기 디엠디어레이(9)에서 각각의 디엠디(5) 사이 간격이 달라지면 패널에 패턴얼룩이 발생하거나 패턴이 불균일하게 형성된다. 따라서 균일한 패턴을 형성하기 위해서 각각의 디엠디(5) 간격을 조정하여 정확히 정렬하는 것이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스크리스 노광기에서 디엠디 사이 간격을 신속하고 정확하게 조정하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법은 제1디엠디에는 제1패턴의 정보를, 제2디엠디에는 제2패턴의 정보를 전송하는 단계; 상기 제1 및 제2디엠디를 사용하여 시편에 제1회 노광을 실시하는 단계; 상기 시편과 디엠디를 상대이동하여 제2회 노광을 실시하는 단계; 상기 제1,2회 노광을 실시한 후에 상기 시편에 형성되는 제1패턴과 제2패턴의 편차를 측정하여 상기 디엠디의 실제 이동량을 산출하는 단계; 상기 산출된 이동량만큼 상기 디엠디의 간격을 조정하는 단계;를 포함하여 구성된다.

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상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 상보적이다.

상기 시편과 디엠디의 상대이동량은 디엠디 한 개의 Y축 폭(D)과 제1디엠디와 제2디엠디 사이의 간격(d)을 더한 값으로 하는 것을 특징으로 한다.

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상기 디엠디의 실제 이동량은 상기 제1패턴과 제2패턴의 편차를 상기 디엠디에서 나오는 광을 확대하거나 축소하는 프로젝션렌즈의 배율로 각각 나누어 산출된다.

상기 디엠디의 간격을 조정하는 단계에서 상기 디엠디에 구비된 조정장치의 X축 마이크로미터와 Y축 마이크로미터에 의해 디엠디 간격이 각각 조정된다.
상기 시편은 웨이퍼로 한다.

다수개의 제1 및 제2디엠디가 구비되는 디엠디어레이의 정렬은 중앙의 디엠디에서부터 양단으로 순차적으로 진행된다.

본 발명의 다른 특징에 의한 마스크리스 노광기는 상면에 기판이 놓여지는 스캔스테이지와; 상기 스캔스테이지의 일측 상부에 구비되며 상기 스캔스테이지의 일측을 따라 일렬로 구비되는 다수개의 디엠디와; 상기 디엠디에 구비되고 상기 디엠디의 X축, Y축 이동을 조절하는 조정스테이지;를 포함하여 구성된다.

상기 조정스테이지에는 상기 디엠디의 X축, Y축 이동을 조절하는 X축 마이크로미터와 Y축 마이크로미터가 각각 구비된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 디엠디 정렬 방법에서는 노광을 수행하기 전에 디엠디 간의 간격을 신속하고 정확하게 조정함으로써 균일한 패턴을 형성하고 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 마스크리스 노광기가 개략적인 측면구성도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 마스크리스 노광기의 요부 구성이 평면구성도로 도시되어 있다. 설명의 편의를 위하여 동일한 역할을 하는 동일부분에 대해서는 동일부호를 부여한다.

이에 따르면, 스캔스테이지(20)는 그 상면에 기판(22)이 안착되는 부분이다. 상기 스캔스테이지(20) 상부에는 노광을 위한 광을 제공하는 광유니트(30)가 구비된다. 그리고 상기 광유니트(30)로부터 광을 전달받아 상기 기판(22)에 광을 조사하는 디엠디유니트(40)가 구비된다. 상기 광유니트(30)와 디엠디유니트(40)는 각각 대응하도록 구비된다.

상기 광유니트(30)에는 노광을 위한 광을 제공하는 광원(31)이 구비된다. 상 기 광원(31)으로는 레이저다이오드가 사용될 수 있다. 상기 광원(31)에서 나온 광은 플라이아이렌즈(33)(Fly-eye lens)를 통과하면서, 고르게 분포된다. 상기 플라이아이렌즈(33)를 통과한 광은 컨덴서렌즈(35)(Condenser lens)를 통과하면서 평행광으로 만들어진다.

상기 컨덴서렌즈(35)를 통과한 광은 안내미러(37)에 의해 반사되어 경로가 바뀌고, 상기 안내미러(37)에 의해 반사된 광은 아래에서 설명될 디엠디유니트(40)로 전달된다.

상기 디엠디유니트(40)는 상기 광유니트(30)에 의해 생성된 광을 상기 기판(22) 상에 선택적으로 조사한다. 상기 디엠디유니트(40)에는 별도의 마스크를 사용하지 않고 광을 선택적으로 조사할 수 있는 디엠디(42)가 구비된다.

상기 디엠디(42)는 다수개의 작은 단위미러가 각도 조절 가능하게 배열되어 구성되는 것으로, 각각의 단위미러의 각도를 달리하여 광을 반사시키도록 된 것이다. 상기 디엠디(42) 대신에 엘시이디(LCD)를 사용할 수도 있다.

상기 광유니트(30)로부터 전달된 광은 상기 디엠디유니트(40)에 구비된 안내미러(41)에 의해 반사되어 상기 디엠디(42)로 전달되며, 상기 디엠디(42)는 각각의 단위미러를 통해 입력된 패턴정보대로 광을 선택적으로 반사한다.

상기 디엠디(42)에서 반사된 광은 상기 디엠디(42)의 하부에 구비된 프로젝션렌즈(44)를 통과하면서, 광의 크기가 축소 또는 확대된다. 상기 프로젝션렌즈(44)를 통과한 광은 포커싱렌즈(46)를 통과하여 기판(22)에 조사된다.

각각의 디엠디유니트(40)에는 상기 디엠디(42)의 위치를 조정하는 디엠디조 정장치(48)가 구비된다. 상기 디엠디조정장치(48)에는 도시되지는 않았으나 X축 마이크로미터와 Y축 마이크로미터가 각각 구비된다. 상기 X축, Y축 마이크로미터에 의해 상기 디엠디(42)의 X축 이동과 Y축 이동이 각각 제어된다.

한편, 상기 디엠디유니트(40)는 패턴정보전송부(50)에 접속되어 있다. 상기 패턴정보전송부(50)는 기판에 형성하고자 하는 패턴정보를 상기 디엠디(42)에 전송한다. 그리고 상기 디엠디(42)는 상기 패턴정보전송부(50)로부터 입력된 패턴과 대응되게 광을 반사함으로써 상기 기판(22)에 패턴을 형성한다.

도 4에 의하면 상기 스캔스테이지(20)가 구비되고 그 상면에 기판(22)이 안착된다. 상기 스캔스테이지(20)는 그 상면과 평행한 평면에 대해 X축, Y축으로 이동 가능하다.

상기 스캔스테이지(20) 상부에는 상기 기판(22)에 광을 조사하는 디엠디어레이(55)가 구비된다. 상기 디엠디어레이(55)는 노광 면적을 크게 하기 위한 것으로 다수개의 디엠디(42)로 구성된다. 즉, 다수개의 디엠디(42)가 상기 스캔스테이지(20)의 Y축을 따라 일렬로 정렬된다. 그리고 디엠디(42)의 정렬방향으로 제1디엠디와 제2 디엠디가 교대로 배열된다.

본 발명의 실시예에서는 14개의 디엠디가 구비되는데, 반드시 그러한 것은 아니고 노광면적이나 스캔스테이지의 크기에 따라 적정수의 디엠디가 배열되면 충분하다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 마스크리스 노광기를 참고하여 디엠디 간의 간격을 조정하는 과정을 상세하게 설명한다.

도 5에는 본 발명 실시예의 방법이 순서도로 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 실시예 의한 디엠디 정렬에 사용되는 패턴정보가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 패턴정보로 노광을 실시한 후에 웨이퍼 기판에 형성된 패턴의 결과가 도시되어 있다.

먼저, 패턴정보전송부(50)를 통해 형성하고자 하는 패턴을 디엠디(42)에 전송한다. 즉, 제1디엠디에는 제1패턴(도6a)의 정보를 전송한다. 그리고 제2디엠디에는 제2패턴(도6b)의 정보를 전송한다.(S1)

여기서 제1디엠디와 제2디엠디는 위에서 설명된 바와 같이 디엠디어레이(30)를 구성하는 다수개의 디엠디(42)의 정렬방향으로 교대로 배열되는 것이다. 본 발명의 실시예에서 제1디엠디와 제2디엠디는 정렬하고자 하는 두개의 인접한 디엠디를 각각 정의한 것으로 상기 스캔스테이지(20)의 X축과 상대적으로 가까운 디엠디가 제1디엠디이다.

그리고 도 6에서와 같이 상기 제1패턴(a)와 제2패턴(b)은 서로 상보적인 형상이다. 패턴간의 간격이 용이하게 측정되기 위해서 두 패턴이 사각형으로 형성되는 것이 바람직하다.

이제 시편을 상기 스캔스테이지(20)의 상면에 안착시킨 후 제1회 노광을 실시한다. 상기 시편으로는 노광에 의해서 패턴이 형성되는 판형태이면 충분하지만, 본 발명의 실시예에서는 웨이퍼기판(22')을 사용하였다. 즉, 상기 웨이퍼기판(22')을 스캔스테이지(20)에 올려놓은 다음 상기 설정된 패턴정보대로 1회 노광을 실시한다.(S2)

다음으로 디엠디 한 개의 Y축 폭(D)과 제1디엠디와 제2디엠디 사이의 간격(d)을 더한 값(D+d)만큼 상기 스캔스테이지(20)를 (+)Y축으로 이동한다. 상기 스캔스테이지(20)를 이동한 후에 제2회 노광을 실시한다. 결과적으로 상기 웨이퍼기판(22')에 상기 제1패턴(a)과 제2패턴(b)이 겹쳐서 노광되는 것이다.(S3, S4)

본 발명의 실시예에서 상기 스캔스테이지(20)를 이동시키지만, 반드시 그러한 것은 아니고, 상기 웨이퍼기판(22')과 디엠디가 상대적으로 이동하면 된다.

상기 2회에 걸쳐 노광을 실시한 후에 상기 웨이퍼기판(22')에 형성된 패턴을 검사하여 간격편차(ΔT)를 측정한다.(S5)

상기 디엠디 간의 간격이 정확하게 조정되면 도 6(c)와 같이 웨이퍼기판(22')에 형성된 제1패턴(60)과 제2패턴(70)이 정확하게 일치한다. 그러나 상기 디엠디 간의 간격이 정확하게 조정되지 않으면 도 7과 같이 상기 제1패턴(60)과 제2패턴(70) 간의 간격편차(ΔT)가 발생한다. 상기 두 패턴의 편차(ΔT)는 상기 제1디엠디와 제2디엠디 간의 간격에 의하여 발생한다.

본 발명의 실시예에서 상기 웨이퍼에 형성된 패턴간의 편차(ΔT)는 현미경으로 측정된다. 상기 편차(ΔT)는 X축 편차(ΔX)와 Y축 편차(ΔY)로 벡터분해된다. 그러나 X축 편차(ΔX)와 Y축 편차(ΔY)를 각각 측정하는 것도 가능하다.

한편, 위에서 측정된 X축 편차(ΔX)와 Y축 편차(ΔY)를 기초로 상기 제1디엠디의 이동량(-Δx,-Δy)이 산출된다. 이때, 상기 시편(22')에 형성된 패턴(60,70)은 상기 프로젝션렌즈(44)의 배율(m)이 반영되어 나타난 것이다. 즉, 상기 디엠디(42)에서 나온 광이 상기 프로젝션렌즈(44)를 통과하면서 그 배율(m)만큼 확대되어 상기 스캔스테이지(20)에 조사된다. 따라서, 상기 측정된 편차(ΔX,ΔY)를 상기 프로젝션렌즈(44)의 배율(m)로 나누면 실제 제1디엠디의 X축 이동량(-Δx)과 Y축 이동량(-Δy) 산출된다.(S6)

-Δx=-(ΔX/m)

-Δy=-(ΔY/m)

상기 디엠디조정장치(48)에 구비된 X축 마이크로미터(미도시)와 Y축 마이크로미터(미도시)를 이용하여 위에서 계산된 이동량만큼 상기 제1디엠디 위치를 조정한다.(S7)

이와 같이 하여 제1디엠디와 제2디엠디의 간격 조정 및 디엠디 정렬이 완성된다. 이러한 정렬방법으로 다수개의 디엠디(42)로 구성된 디엠디어레이(55) 전체를 정렬하기 위해서는 본 발명 실시예에 따른 제1디엠디와 제2디엠디의 정렬방법을 순차적으로 반복하여 실시한다.

바람직하게는 최초에 디엠디어레이 중에서 중앙에 있는 제1 및 제2디엠디를 선택하여 위와 같은 방법으로 정렬하고, 그 후에 제1 및 제2디엠디에 인접한 제2 및 제1디엠디와의 정렬을 진행한다. 즉, 최초의 정렬 이후에 2쌍의 디엠디를 디엠디어레이의 양단방향으로 순차적으로 정렬한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기대된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명 실시예에서는 제1디엠디를 이동하여 위치를 조정하였으나 제2디엠디 를 X축 이동량(Δx)과 Y축 이동량(Δy)만큼 이동하여 제1디엠디와 간격을 조정하는 것도 가능하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 마스크리스 노광기의 디엠디 정렬 방법에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 실제 패터닝을 위한 노광을 하기 전에 웨이퍼기판을 시편으로 하여 디엠디 간격과 위치를 조정하게 된다. 따라서 디엠디 간격의 불일치로 인한 패턴 얼룩이 방지되고 균일한 패턴이 형성되어 평판 디스플레이의 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 제1디엠디에는 제1패턴의 정보를, 제2디엠디에는 제2패턴의 정보를 전송하는 단계;

   상기 제1 및 제2디엠디를 사용하여 시편에 제1회 노광을 실시하는 단계;

   상기 시편과 디엠디를 상대이동하여 제2회 노광을 실시하는 단계;

   상기 제1,2회 노광을 실시한 후에 상기 시편에 형성되는 제1패턴과 제2패턴의 편차를 측정하여 상기 디엠디의 실제 이동량을 산출하는 단계;

   상기 산출된 이동량만큼 상기 디엠디의 간격을 조정하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1패턴과 제2패턴은 서로 상보적인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 시편과 디엠디의 상대이동량은 디엠디 한 개의 Y축 폭(D)과 제1디엠디와 제2디엠디 사이의 간격(d)을 더한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 디엠디의 실제 이동량은 상기 제1패턴과 제2패턴의 편차를 상기 디엠디에서 나오는 광을 확대하거나 축소하는 프로젝션렌즈의 배율로 각각 나누어 산출되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 디엠디의 간격을 조정하는 단계에서 상기 디엠디에 구비된 조정장치의 X축 마이크로미터와 Y축 마이크로미터에 의해 디엠디 간격이 각각 조정되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 시편은 웨이퍼로 하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 다수개의 제1 및 제2디엠디가 구비되는 디엠디어레이의 정렬은 중앙의 디엠디에서부터 양단으로 순차적으로 진행됨을 특징으로 하는 마스크리스 노광기용 디엠디 정렬 방법.
8. 상면에 기판이 놓여지는 스캔스테이지와;

   상기 스캔스테이지의 일측 상부에 구비되며 상기 스캔스테이지의 일측을 따라 일렬로 구비되는 다수개의 디엠디와;

   상기 디엠디에 구비되고 상기 디엠디의 X축, Y축 이동을 조절하는 조정스테이지;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 조정스테이지에는 상기 디엠디의 X축, Y축 이동을 조절하는 X축 마이크로미터와 Y축 마이크로미터가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광기.

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