KR100796582B1 - 노광방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저비용으로 포토레지스트에 대한 중간조(intermediate tone) 노광을 실현할 수 있는 노광방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

공간 광변조소자에 의해 변조된 광(53)을 포토레지스트에 조사하여, 상기 포토레지스트를 소정 패턴으로 노광하는 노광방법에 있어서, 예컨대 부주사에 따라 포토레지스트의 동일 부분에 광(53)을 조사하는 회수가 바뀌도록 공간 광변조소자의 동작을 제어하여, 포토레지스트에 노광량이 2단계 이상으로 다른 노광영역을 형성한다.

Description

노광방법 및 장치{EXPOSURE METHOD AND EXPOSURE DEVICE}

도 1은 본 발명의 일실시형태인 노광장치의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 노광장치의 스캐너의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 3(A)은 포토레지스트에 형성되는 노광 완료 영역을 나타내는 평면도이고, 도 3(B)은 각 노광헤드에 의한 노광영역의 배열을 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1의 노광장치의 노광헤드의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

도 5는 상기 노광헤드의 단면도이다.

도 6은 디지털 마이크로미러 장치(DMD)의 구성을 나타내는 부분확대도이다.

도 7(A) 및 도 7(B)은 DMD의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.

도 8(A) 및 도 8(B)은, DMD를 경사지게 배치하지 않는 경우와 경사지게 배치하는 경우이며, 노광 빔의 배치 및 주사선을 비교해서 나타낸 개략도이며, 도 8(C)은 노광 빔 스폿의 겹침을 나타내는 설명도이다.

도 9a는 파이버 어레이 광원의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 9b는 파이버 어레이 광원의 레이저 출사부에 있어서의 발광점의 배열을 나타내는 정면도이다.

도 10은 멀티모드 광 파이버의 구성을 나타내는 도면이다.

도 11은 합파 레이저광원의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 12는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 13은 도 12에 나타내는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 측면도이다.

도 14는 도 12에 나타내는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 부분정면도이다.

도 15는 상기 노광장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.

도 16(A) 및 도 16(B)은, DMD의 사용영역의 예를 나타내는 도면이다.

도 17은 노광량을 변화시키는 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 18은 노광량을 변화시키는 방법의 다른 예를 나타내는 설명도이다.

도 19는 노광량을 변화시키는 방법의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다.

도 20은 노광량을 변화시키기 위한 DMD의 온 시간제어를 나타내는 설명도이다.

도 21은 본 발명의 일실시형태에 의한 노광방법의 공정을 나타낸 개략도이다.

도 22는 도 21의 노광방법을 실시하는 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 23은 시닝(thinning) 노광에 의한 노광상태를 설명하는 도면이다.

도 24는 본 발명의 노광방법이 적용되는 LCD-TFT 패널의 예를 나타내는 개략 측단면도이다.

도 25는 본 발명의 노광방법과 종래의 노광방법에 있어서의 공정을 비교해서 나타내는 흐름도이다.

도 26은 본 발명의 노광방법이 적용되는 LCD-CF 패널의 일부를 나타내는 개략 측단면도이다.

도 27은 본 발명의 노광방법이 적용되는 LCD-CF 패널의 다른 부분을 나타내는 개략 측단면도이다.

도 28은 본 발명의 노광방법을 적용한 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

도 29는 상기 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

도 30은 상기 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

도 31은 상기 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

도 32는 상기 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

도 33은 상기 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

도 34는 상기 액티브 매트릭스 기판 제작공정을 나타낸 개략도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

LD1~LD7 … GaN계 반도체 레이저 30,31 … 멀티모드 광 파이버

50 … 디지털 마이크로미러 장치(DMD)

51 … 확대 결상광학계

52,54 … 제 1 결상광학계의 렌즈 53 … 노광 빔 스폿

55 … 마이크로렌즈 어레이

57, 58 … 제 2 결상광학계의 렌즈

59 … 마스크판 59a … 마스크

64 … 레이저 모듈 66 … 파이버 어레이 광원

72 … 로드 적분기 150 … 유리기판

150a … 포토레지스트 152 … 스테이지

162 … 스캐너 166 … 노광헤드

168 … 노광영역 170 … 노광 완료 영역

300 … 전체 제어부 301 … 변조회로

302 … 컨트롤러 304 … 스테이지 구동장치

408 … 네가티브형 제 2 포토레지스트

410 … 네가티브형 제 1 포토레지스트

504 … 아크릴수지층 622 … 스페이서

624 … 액정 배향제어용 돌기 614A … 투과형 화소부

614B … 반사형 화소부 708 … 레지스트 패턴

712 … 포토레지스트층

본 발명은 노광방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 상세하게는, 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 포토레지스트 등의 감광성 재료에 조사하여, 상기 감광성 재료를 소정 패턴으로 노광하는 노광방법 및 장치에 관한 것이다.

종래, 예컨대 LCD(액정표시장치)용 TFT(박막트랜지스터)의 제조 등에 있어서, 포토리소그래피(이하, 포토리소라고 함) 공정이 널리 적용되어 있다. 이 TFT 제조 등에 있어서의 포토리소 공정은, 기본적으로, 금속이나 반도체의 성막 공정을 거친 유리기판 상에 포토레지스트 박층을 도포하고, 소정의 패턴이 형성된 마스크를 통과시킨 노광 광으로 상기 포토레지스트를 노광하고, 이어서 포토레지스트를 현상 처리해서 소정의 레지스트 패턴을 형성한다라는 것이다.

이와 같은 포토리소 공정에 대하여는, 예컨대 LCD의 비용 절감의 요구에 따르기 위해, 공정수의 삭감이 요구되고 있다. 그렇게 하기 위한 노광방법의 하나로서, 예컨대 특허문헌1에 기재되어 있는, 중간조 노광을 적용하는 것이 알려져 있다. 이 노광방법은, 노광 광의 강도를 마스크면 내에서 복수 단계로 바꿀 수 있는 노광 마스크를 사용하는 것으로, 1회의 노광으로 포토레지스트에 노광량이 상이한 노광영역을 형성할 수 있고, 따라서 그 후의 현상 처리를 거치면, 패턴에 따라 두께가 몇단계인가로 제어된 레지스트를 남기는 것이 가능하게 된다.

또한 특허문헌2에는 포토리소 공정을 이용하여, TFT 패널 상에 구조부재를 가공하는 방법에 있어서, 상기와 마찬가지로 중간조 노광을 적용하여, 두께가 서로 다른 복수의 구조부재를 형성하는 방법이 개시되어 있다.

또한 비특허문헌1에는, 기재로서의 LCD-TFT 패널 상에, 다른 투과부보다 두께를 두껍게 한 반사부재를 설치한 구조에 있어서, 그 반사부재의 표면에 광의 산란효과를 높이는 미세 요철을 형성한 것이 나타내어져 있다. 종래 이와 같은 구조는, 일단 포토리소 공정에 의해 반사부재를 형성한 후, 그 표면에 미세 요철을 가 공함으로써 형성되어 있다.

또한 특허문헌3에는, 포토마스크를 이용하지 않고, 변조된 광 빔에 의한 에칭 기술을 응용하여, 회로기판 상에 적층방향으로 광배선회로를 복수단 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서는, 상기 광 빔에 의한 노광량을 바꿈으로써, 복수단의 광배선회로를 형성하도록 하고 있다.

[특허문헌1]

일본 특허공개 2000-206571호 공보

[특허문헌2]

일본 특허공개 2002-350897호 공보

[특허문헌3]

일본 특허공개 2004-062157호 공보

[비특허문헌1]

「샤프 기술보고」 제85호 2003년4월 p34~35

상기 특허문헌1에 기재된 중간조 노광을 적용하는 노광방법은, 1회의 노광으로, 통상의 마스크를 사용하는 노광 복수회분의 프로세스를 실현할 수 있으므로, 포토리소 공정의 삭감에 기여하는 것으로 되어 있다.

그러나 이 노광방법은, 중간조 노광을 실현하기 위해서, 간격이 매우 좁은 슬릿상의 개구 패턴을 갖는 특수한 마스크를 필요로 하는 것이며, 이러한 종류의 마스크에는, 중간조 노광을 하지 않는 통상의 마스크에 있어서의 패턴 정밀도가 ±0.5㎛정도인 것에 대해, 그 절반 이하의 정밀도가 요구된다. 그러한 고정밀 및 고 세밀 마스크는 매우 고가이고, 따라서 그것을 이용하는 노광방법은, 실시에 있어서 당연히 높은 비용을 요하게 된다.

상술한 바와 같은 문제는, 마찬가지로 중간조 노광을 적용하여 두께가 서로 다른 복수의 구조부재를 형성하도록 한 특허문헌2에 기재된 방법에 있어서도 마찬가지로 확인되는 것이다.

한편, 비특허문헌1에 나타내는 바와 같이, 기재 상에 포토리소 공정에 의해 소정 부재를 형성한 후, 그 표면에 미세 요철을 가공하는 방법에 있어서는, 구조가 복잡화되므로, 그것이 제품 비용을 높이는 요인으로 된다라는 문제가 확인된다.

본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 저비용으로 포토레지스트 등의 감광성 재료에 대한 중간조 노광을 실현할 수 있는 노광방법, 및 그 방법을 실시하는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 노광방법은,

공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 감광성 재료에 조사하여, 상기 감광성 재료를 소정 패턴으로 노광하는 노광방법에 있어서,

감광성 재료에의 조사광량을 노광부분에 따라 2단계 이상으로 변화시키도록 상기 공간 광변조소자의 동작을 제어하여, 상기 감광성 재료에 노광량이 2단계 이상으로 다른 노광영역을 형성할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 본 발명의 노광방법에 있어서는, 공간 광변조소자로서, 2차원적 으로 병설된 복수의 화소를 갖는 2차원 공간 광변조소자를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 2차원 공간 광변조소자를 이용함과 아울러,

이 2차원 공간 광변조소자와 감광성 재료를 일방향으로 상대 이동시키는 부주사를 행하고,

부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소 중에서, 감광성 재료의 동일 부분에 겹쳐 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하여, 상기 동일 부분에의 조사광량을 변화시키는 것이 바람직하다.

또한, 그와 같이 하는 경우, 공간 광변조소자의 각 화소로부터의 노광 광은, 서로 위치가 가지런한 상태로 겹쳐져도 좋고, 또는, 서로 조금 어긋난 상태로 하여, 일부만이 겹쳐지도록 하여도 좋다.

또한, 본 발명의 노광방법에 있어서, 상기와 같은 부주사를 행하는 경우에는, 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만을 노광 광의 변조에 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 경우에는, 부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소를 경유한 광의 도트를 감광재료에 조사하고, 이 도트의 시닝 처리에 의해 상기 조사광량을 변화시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 광학계를 통과시켜 상기 감광성 재료에 조사하고, 시닝 처리로서는, 상기 광학계의 광학특성을 반영시킨 소정의 패턴으로 시닝을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시닝 처리를 행할 경우, 화상 에지부분을 구성하는 도트는, 시닝 처리의 대상으로부터 제외하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 노광방법에 있어서는,

상기 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 2차원 공간 광변조소자를 이용함과 아울러,

이 2차원 공간 광변조소자의 각 화소를 온으로 하고 있는 시간을 제어함으로써, 감광성 재료에의 조사광량을 변화시키도록 하여도 좋다.

이와 같이 하는 경우에는, 상술한 바와 같이 공간 광변조소자와 포토레지스트를 일방향으로 상대 이동시키는 부주사를 행하여도 좋고, 또는 그와 같은 부주사는 행하지 않아도 상관없다. 그리고 이 경우도, 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만을 노광 광의 변조에 이용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 공간 광변조소자로서는, DMD(디지털 마이크로미러 장치)를 이용하는 것이 바람직하다. 이 DMD는, 제어신호에 따라 반사면의 각도를 변화시키는 다수의 마이크로미러가, 실리콘 등의 반도체 기판 상에 2차원상으로 배열되어 이루어지는 미러 장치이다. 이 DMD를 이용하면, 상기 마이크로미러 1개마다, 노광 광이 포토레지스트를 향하는 상태와 향하지 않는 상태를 만들어 낼 수 있으므로, 포토레지스트를 소정 패턴으로 노광하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 노광방법에 있어서 노광 대상이 되는 감광성 재료는, 기재 또는 그 위에 형성된 구조부재 재료를 가공하기 위해서, 상기 기재 또는 구조 부재 재료 상에 형성된 포토레지스트인 것이 바람직하다.

이와 같은 포토레지스트로서는, 상기 기재 상에 형성된 비교적 고감도의 층과, 또한 그 위에 형성된 비교적 저감도의 층으로 이루어지는 2층 구조의 것이 적합하게 이용될 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같은 포토레지스트를 노광 대상으로 하는 경우, 비교적 고감도의 층 및 비교적 저감도의 층을 남기기 위한 노광량에 대한, 비교적 고감도의 층만을 남기기 위한 노광량의 비는 0.01~0.5로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같은 포토레지스트를 노광 대상으로 하는 경우에는, 노광량이 서로 다른 부분의 포토레지스트의 제거를 단계적으로 행함으로써, 2개 이상의 구조부재를 형성하는 것도 가능하게 된다.

또한, 기재가 LCD-TFT 패널인 경우, 구조부재 재료가 TFT 회로를 형성하기 위한 것이어도 좋다.

또한 기재가 도전막인 경우, 감광성 재료가, 기재 상에 형성된 비교적 고감도의 층과, 또한 그 위에 형성된 비교적 저감도의 층으로 이루어지는 2층 구조의 것이 적합하게 이용될 수 있다.

그리고, 그와 같은 비교적 고감도의 층 및 비교적 저감도의 층을 남기기 위한 노광량에 대한, 비교적 고감도의 층만을 남기기 위한 노광량의 비는 0.01~0.5로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 노광방법에 있어서 노광 대상이 되는 감광성 재료는, 두께가 2단계 이상으로 다른 부분을 갖고서 기재 상에 남겨지는 1종의 구조부재 재료이 어도 좋다.

보다 구체적으로, 상기 기재로서 바람직한 것으로서는 LCD-TFT 패널을 들 수 있고, 구조부재 재료로서는, 표면에 요철을 갖고서 상기 패널 상에 형성되는 반사부재의 재료를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 노광방법에 있어서 노광 대상이 되는 감광성 재료는, 기재 상에 남겨지는 2종 이상의 구조부재 재료이어도 좋다.

이와 같은 구조부재 재료는, 적어도 상기 기재 상에 형성된 비교적 고감도의 층과, 또한 그 위에 형성된 비교적 저감도의 층의 2층을 갖는 것이 바람직하다. 그리고 그와 같은 구조부재 재료를 노광 대상으로 하는 경우, 비교적 고감도의 층 및 비교적 저감도의 층을 남기기 위한 노광량에 대한, 비교적 고감도의 층만을 남기기 위한 노광량의 비는, 0.01~0.5로 하는 것이 바람직하다.

또한, 보다 구체적으로 상기 기재로서는 LCD-CF(컬러 필터)패널을 들 수 있고, 그 경우의 구조부재 재료로서는, 적어도 리브재의 재료와 기둥재의 재료를 들 수 있다.

또한, 상기 기재가 LCD-CF(컬러 필터)패널인 경우의 구조부재 재료로서는, 그 외에, 적어도 투과용 RGB부재의 재료와 반사용 RGB부재의 재료도 들 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 노광장치는,

공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 감광성 재료에 조사하여, 상기 감광성 재료를 소정 패턴으로 노광하는 노광장치에 있어서,

감광성 재료에의 조사광량을 노광부분에 따라 2단계 이상으로 변화시키도록 상기 공간 광변조소자의 동작을 제어하는 노광량 제어수단을 구비하여, 상기 감광성 재료에 노광량이 2단계 이상으로 다른 노광영역을 형성할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 본 발명의 노광장치는, 보다 구체적으로는, 상기 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖는 2차원 공간 광변조소자가 적용된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 노광장치는, 더욱 구체적으로는,

공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 것이 이용됨과 아울러,

이 공간 광변조소자와 포토레지스트를 일방향으로 상대 이동시키는 부주사 수단을 구비하고,

부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소 중에서, 포토레지스트의 동일 부분에 겹쳐 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 수단에 의해, 상기 노광량 제어수단이 구성되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 수단은, 부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소를 경유한 광의 도트를 상기 감광성 재료에 조사하고, 이 도트의 시닝 처리에 의해 상기 조사광량을 변화시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 감광장치가, 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 감광성 재료에 조사하기 위한 광학계를 추가로 구비하고 있는 경우, 상기 화소의 수를 제어하는 수단은, 시닝 처리를, 그 광학계의 광학특성을 반영시킨 소정의 패턴으로 시닝을 행하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 화소의 수를 제어하는 수단은, 화상 에지부분을 구성하는 도트는, 시닝 처리의 대상으로부터 제외되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 노광장치에 있어서, 상기와 같은 부주사를 행하는 구성이 채용되는 경우에는, 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만을 노광 광의 변조에 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 노광장치에 있어서는,

상기 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 것이 이용됨과 아울러,

이 공간 광변조소자의 각 화소를 온으로 하고 있는 시간을 제어하는 수단에 의해, 상기 노광량 제어수단이 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 채용하는 경우에는, 상술한 바와 같이 공간 광변조소자와 포토레지스트를 일방향으로 상대 이동시키는 부주사를 행하여도 좋고, 또는 그와 같은 부주사는 행하지 않아도 상관없다. 그리고 이 경우도, 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만을 노광 광의 변조에 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 노광장치에 있어서는, 공간 광변조소자로서 DMD를 바람직하게 이용할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시형태에 의한 노광장치에 대하여 설명한다.

[노광장치의 구성]

이 노광장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 표면에 박층상의 포토레지스트(150a)가 도포된 유리기판(150)을 표면에 흡착하여 유지하는 평판형상의 이동 스테이지(152)를 구비하고 있다. 4개의 다리부(154)에 지지된 두꺼운 판형상의 설치대(156)의 상면에는, 스테이지 이동방향에 따라 연장된 2개의 가이드(158)가 설치되어 있다. 스테이지(152)는, 그 길이 방향이 스테이지 이동방향을 향하도록 배치됨과 아울러, 가이드(158)에 의해 왕복 이동가능하게 지지되어 있다. 또한, 이 노광장치에는, 부주사 수단으로서의 스테이지(152)를 가이드(158)를 따라 구동하는 후술의 스테이지 구동장치(304)(도 15 참조)가 설치되어 있다.

설치대(156)의 중앙부에는, 스테이지(152)의 이동경로를 걸치도록 コ자 형상의 게이트(160)가 설치되어 있다. コ자 형상의 게이트(160)의 단부 각각은, 설치대(156)의 양측면에 고정되어 있다. 이 게이트(160)를 사이에 두고 한쪽측에는 스캐너(162)가 설치되고, 다른쪽측에는 유리기판(150)의 선단 및 후단 및 기판 상의 패턴을 검지하는 복수(예컨대 2개)의 센서(164)가 설치되어 있다. 스캐너(162) 및 센서(164)는 게이트(160)에 각각 설치되어, 스테이지(152)의 이동경로의 상방에 고정 배치되어 있다. 또한, 스캐너(162) 및 센서(164)는, 이들을 제어하는 도시하지 않은 컨트롤러에 접속되어 있다.

스캐너(162)는, 도 2 및 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, ｍ행n열(예컨대 3행 5열)의 대략 매트릭스상으로 배열된 복수(예컨대 14개)의 노광헤드(166)를 구비하고 있다. 이 예에서는, 유리기판(150)의 폭과의 관계에서, 3행째에는 4개의 노광헤 드(166)를 배치하고 있다. 또, m행의 n열째에 배열된 개개의 노광헤드를 나타내는 경우에는, 노광헤드 166_mn으로 표기한다.

노광헤드(166)에 의한 노광영역(168)은, 부주사방향을 단변으로 하는 직사각형상이다. 따라서, 스테이지(152)의 이동에 따라, 유리기판(150) 상의 포토레지스트(150a)에는 노광헤드(166)마다 띠상의 노광 완료 영역(170)이 형성된다. 또, m행의 n열째에 배열된 개개의 노광헤드에 의한 노광영역을 나타내는 경우에는, 노광영역 168_mn으로 표기한다.

또한, 도 3(A) 및 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 띠상의 노광 완료 영역(170)이 부주사방향과 직교하는 방향으로 간극 없이 배열되도록, 라인형상으로 배열된 각 행의 노광헤드 각각은, 배열방향으로 소정 간격(노광영역의 장변의 자연수배, 본 예에서는 2배) 어긋나게 하여 배치되어 있다. 그 때문에, 1행째의 노광영역(168₁₁)과 노광영역(168₁₂) 사이의 노광할 수 없는 부분은, 2행째의 노광영역(168 ₂₁)과 3행째의 노광영역(168₃₁)에 의해 노광할 수 있다.

노광헤드(166₁₁~166_mn) 각각은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 입사된 광 빔을 화상데이터에 따라 각 화소마다 변조하는 공간 광변조소자로서, 미국 텍사스 인스트루먼트사 제품의 디지털 마이크로미러 장치(DMD)(50)를 구비하고 있다. 이 DMD(50)는, 데이터 처리부와 미러 구동제어부를 구비한 후술의 컨트롤러(302)(도 15 참조)에 접속되어 있다. 이 컨트롤러(302)의 데이터 처리부에서는, 입력된 화상데이터에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 제어해야 할 영역 내의 각 마이크로미러를 구동 제어하는 제어신호를 생성한다. 또, 제어해야 할 영역에 대해서는 후술한다. 또한, 미러 구동제어부에서는, 화상데이터 처리부에서 생성한 제어신호에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 각 마이크로미러의 반사면의 각도를 제어한다. 또한, 반사면의 각도의 제어에 대해서는 후술한다.

DMD(50)의 광입사측에는, 광 파이버의 출사 단부(발광점)가 노광영역(168)의 장변방향과 대응하는 방향을 따라 일렬로 배열된 레이저 출사부를 구비한 파이버 어레이 광원(66), 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을 보정해서 DMD 상에 집광시키는 렌즈계(67), 이 렌즈계(67)를 투과한 레이저광을 DMD(50)를 향해 반사하는 미러(69)가 이 순서로 배치되어 있다. 또한 도 4에서는, 렌즈계(67)를 개략적으로 나타내고 있다.

상기 렌즈계(67)는, 도 5에 상세하게 나타나내는 바와 같이, 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 조명광으로서의 레이저광(B)을 집광하는 집광렌즈(71), 이 집광렌즈(71)를 통과한 광의 광로에 삽입된 로드상 옵티컬 적분기(이하, 로드 적분기라고 함)(72), 및 이 로드 적분기(72)의 전방 즉 미러(69)측에 배치된 결상 렌즈(74)로 구성되어 있다. 로드 적분기(72)는, 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을, 평행 광에 가깝고 또한 빔 단면 내 강도가 균일화된 광속으로서 DMD(50)에 입사시킨다. 이 로드 적분기(72)의 형상이나 작용에 대해서는, 뒤에 상세하게 설명한다.

상기 렌즈계(67)로부터 출사된 레이저광(B)은 미러(69)에 의해 반사되고, TIR(전반사)프리즘(70)을 통해 DMD(50)에 조사된다. 또한 도 4에서는, 이 TIR 프리즘(70)은 생략하고 있다.

또 DMD(50)의 광반사측에는, DMD(50)에 의해 반사된 레이저광(B)을, 포토레지스트(150a) 상에 결상하는 결상광학계(51)가 배치되어 있다. 이 결상광학계(51)는 도 4에서는 개략적으로 나타내고 있지만, 도 5에 상세하게 나타내는 바와 같이, 렌즈계(52,54)로 이루어지는 제 1 결상광학계와, 렌즈계(57,58)로 이루어지는 제 2 결상광학계와, 이들의 결상광학계의 사이에 삽입된 마이크로렌즈 어레이(55)와, 마스크판(59)으로 구성되어 있다.

마이크로렌즈 어레이(55)는, DMD(50)의 각 화소에 대응하는 다수의 마이크로렌즈(55a)가 2차원상으로 배열되어 이루어지는 것이다. 본 예에서는, 후술하는 바와 같이 DMD(50)의 1024개×768열의 마이크로미러 중 1024개×256열만이 구동되므로, 그것에 대응시켜 마이크로렌즈(55a)는 1024개×256열 배치되어 있다. 또한 마이크로렌즈(55a)의 배치 피치는 세로방향, 가로방향 모두 41㎛이다. 이 마이크로렌즈(55a)는, 일례로서 초점거리가 0.19mm, NA(개구수)가 0.11이고, 광학유리(BF7)로 형성되어 있다. 또한 마이크로렌즈(55a)의 형상에 대해서는, 뒤에 상세하게 설명한다. 그리고, 각 마이크로렌즈(55a)의 위치에 있어서의 레이저광(B)의 빔 지름은, 3.4㎛이다.

또한 상기 마스크판(59)은, 투명한 판형상 부재 상에, 마이크로렌즈 어레이(55)의 1개의 마이크로렌즈(55a)마다 개구를 갖는 차광성 마스크(59a)가 형성되어 이루어지는 것이며, 마이크로렌즈(55a)의 초점위치 근방에 배치되어 있다. 이 마스크판(59)에 의해, DMD(50)의 오프 광이나, 마이크로미러(62) 사이로부터의 미광을 없앨 수 있다.

상기 제 1 결상광학계는, DMD(50)에 의한 상을 3배로 확대하여 마이크로렌즈 어레이(55) 상에 결상한다. 그리고 제 2 결상광학계는, 마이크로렌즈 어레이(55)를 경유한 상을 1.6배로 확대하여 유리기판(150) 상의 포토레지스트(150a)에 결상, 투영한다. 따라서 전체적으로는 DMD(50)에 의한 상이 4.8배로 확대되어 포토레지스트(150a)에 결상, 투영되게 된다.

또 본 예에서는, 제 2 결상광학계와 유리기판(150) 사이에 프리즘 페어(73)가 배치되고, 이 프리즘 페어(73)를 도 5중에서 상하 방향으로 이동시킴으로써, 유리기판(150) 상의 포토레지스트(150a)에 있어서의 상의 핀트를 조절할 수 있게 되어 있다. 또 동 도면 중에 있어서, 유리기판(150)은 화살표 F방향으로 부주사 이송된다.

DMD(50)는 도 6에 나타내는 바와 같이, SRAM셀(메모리 셀)(60) 상에, 각각 화소(픽셀)를 구성하는 다수(예컨대 1024개×768개)의 미소 미러(마이크로미러)(62)가 격자상으로 배열되어 이루어지는 미러 장치이다. 각 픽셀에 있어서, 최상부에는 지주에 지지된 직사각형의 마이크로미러(62)가 설치되어 있고, 마이크로미러(62)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다. 또한, 마이크로미러(62)의 반사율은 90% 이상이며, 그 배열 피치는 세로방향, 가로방향 모두 일례로서 13.7㎛이다. 또한, 마이크로미러(62)의 바로밑에는, 힌지 및 요크를 포함하는 지주를 통해서 일반적인 반도체 메모리의 제조라인에서 제조되는 실리콘 게이트의 CMOS의 SRAM셀(60)이 배치되고 있고, 전체는 모놀리식으로 구성되어 있다.

DMD(50)의 SRAM셀(60)에 디지털 신호가 기록되면, 지주에 지지된 마이크로미러(62)가, 대각선을 중심으로 하여 DMD(50)가 배치된 기판측으로 대해서 ±α도(예컨대 ±12도)의 범위에서 기울어진다. 도 7(A)은, 마이크로미러(62)가 온 상태인 +α도로 경사진 상태를 나타내고, 도 7(B)은, 마이크로미러(62)가 오프 상태인 -α도로 경사진 상태를 나타낸다. 따라서, 화상신호에 따라서, DMD(50)의 각 픽셀에 있어서의 마이크로미러(62)의 경사를, 도 6에 나타내는 바와 같이 제어함으로써, DMD(50)에 입사된 레이저광(B)은 각각의 마이크로미러(62)의 경사 방향으로 반사된다.

또한, 도 6에는, DMD(50)의 일부를 확대하고, 마이크로미러(62)가 +α도 또는 -α도로 제어되어 있는 상태의 일례를 나타낸다. 각각의 마이크로미러(62)의 온ㆍ오프 제어는, DMD(50)에 접속된 상기 컨트롤러(302)에 의해 행해진다. 또한, 오프 상태의 마이크로미러(62)에 의해 반사된 레이저광(B)이 진행하는 방향에는, 광흡수체(도시안함)가 배치되어 있다.

또한, DMD(50)는, 그 단변이 부주사방향과 소정 각도(θ)(예컨대 1°∼5°)를 이루도록 약간 경사지게 하여 배치하는 것이 바람직하고, 본 실시형태에서도 그와 같이 되어 있다. 도 8(A)은 DMD(50)를 경사지게 하지 않는 경우의 각 마이크로미러에 의한 반사광 상(노광 빔 스폿)(53)의 주사 궤적을 나타내고, 도 8(B)은 DMD(50)를 경사지게 한 경우의 노광 빔 스폿(53)의 주사 궤적을 나타내고 있다.

DMD(50)에는, 길이 방향으로 마이크로미러가 다수개(예컨대 1024개) 배열된 마이크로미러열이, 두께방향으로 다수조(예컨대 756조) 배열되어 있지만, 도 8(B)에 나타내는 바와 같이, DMD(50)를 경사지게 함으로써, 각 마이크로미러에 의한 노광 빔 스폿(53)의 주사 궤적(주사선)의 피치(P₁)가, DMD(50)를 경사지게 하지 않은 경우의 주사선의 피치(P₂)보다 좁게 되고, 해상도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 한편, DMD(50)의 경사각은 미소하므로, DMD(50)를 경사지게 한 경우의 주사폭(W₂)과, DMD(50)를 경사지게 하지 않은 경우의 주사폭(W₁)은 거의 동일하다.

또한 각각의 마이크로미러(62)는, 부주사방향에 인접하는 노광 빔 스폿이 서로 주주사방향으로 미소량(예컨대 0.1~0.5㎛정도) 어긋나도록 배치되어 있다. 노광 빔 스폿의 지름은 5~20㎛정도이고, 스폿 배치 간격보다 크기 때문에, DMD(50)의 2화소 이상을 부분적으로 오버랩시킨 상태에서, 포토레지스트(150)가 노광(다중 노광)되게 된다.

이와 같이, 다중 노광됨으로써, 노광 위치의 미소량을 컨트롤 할 수 있고, 고정밀 및 고세밀한 노광을 실현할 수 있다. 또한, 주주사방향으로 배열된 복수의 노광헤드의 사이의 이음매를 미소량의 노광 위치 제어에 의해 단차없이 연결시킬 수 있다.

또, DMD(50)를 경사지게 하는 대신에, 각 마이크로미러열을 부주사방향과 직교하는 방향으로 소정 간격 어긋나게 하여 지그재그상으로 배치하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

파이버 어레이 광원(66)은 도 9a에 나타내는 바와 같이, 복수(예컨대 14개)의 레이저 모듈(64)을 구비하고 있고, 각 레이저 모듈(64)에는, 멀티모드 광 파이버(30)의 일단이 결합되어 있다. 멀티모드 광 파이버(30)의 타단에는, 코어 지름이 멀티모드 광 파이버(30)와 동일하고 또한 클래드 지름이 멀티모드 광 파이버(30)보다 작은 광 파이버(31)가 결합되어 있다. 도 9b에 상세하게 나타내는 바와 같이, 멀티모드 광 파이버(31)의 광 파이버(30)와 반대측의 단부는 부주사방향과 직교하는 주주사방향을 따라 7개 배열되고, 그것이 2열로 배열되어 레이저 출사부(68)가 구성되어 있다.

멀티모드 광 파이버(31)의 단부로 구성되는 레이저 출사부(68)는, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 표면이 평탄한 2장의 지지판(65)에 끼워넣어져 고정되어 있다. 또한, 멀티모드 광 파이버(31)의 광출사 단면에는, 그 보호를 위해, 유리 등의 투명한 보호판이 배치되는 것이 바람직하다. 멀티모드 광 파이버(31)의 광출사 단면은, 광밀도가 높기 때문에 집진하기 쉽고 열화하기 쉽지만, 상술한 바와 같은 보호판을 배치함으로써, 단면에의 진애의 부착을 방지하고, 또 열화를 지연시킬 수 있다.

본 예에서는 도 10에 나타내는 바와 같이, 클래드 지름이 큰 멀티모드 광 파이버(30)의 레이저광 출사측의 선단부분에, 길이 1~30cm정도의 클래드 지름이 작은 광 파이버(31)가 동축적으로 결합되어 있다. 이들 광 파이버(30,31)는, 각각의 코어 축이 일치하는 상태에서 광 파이버(31)의 입사 단면을 광 파이버(30)의 출사 단면에 융착함으로써 결합되어 있다. 상술한 바와 같이, 광 파이버(31)의 코어(31a) 의 지름은, 멀티모드 광 파이버(30)의 코어(30a)의 지름과 동일한 크기이다.

멀티모드 광 파이버(30) 및 광 파이버(31)로서는, 스텝 인덱스형 광 파이버, 그레디드 인덱스(graded index)형 광 파이버, 및 복합형 광 파이버 중 어느 것도 적용가능하다. 예컨대 미츠비시 덴센고교 가부시키가이샤 제품의 스텝 인덱스형 광 파이버를 이용할 수 있다. 본 예에 있어서, 멀티모드 광 파이버(30) 및 광 파이버(31)는 스텝 인덱스형 광 파이버이며, 멀티모드 광 파이버(30)는 클래드 지름= 125㎛, 코어지름= 50㎛, NA= 0.2, 입사 단면 코트(coat)의 투과율= 99.5% 이상이고, 광 파이버(31)는 클래드 지름= 60㎛, 코어지름= 50㎛, NA= 0.2이다.

단, 광 파이버(31)의 클래드 지름은 60㎛에는 한정되지 않는다. 종래의 파이버 광원에 사용되어 있는 대부분의 광 파이버의 클래드 지름은 125㎛이지만, 클래드 지름이 작게 될수록 초점 심도가 더욱 깊게 되므로, 멀티모드 광 파이버의 클래드 지름은 80㎛이하가 바람직하고, 60㎛이하가 보다 바람직하며, 40㎛이하가 더욱 바람직하다. 한편, 코어 지름은 적어도 3~4㎛ 필요하므로, 광 파이버(31)의 클래드 지름은 10㎛ 이상이 바람직하다.

레이저 모듈(64)은, 도 11에 나타내는 합파 레이저광원(파이버 광원)으로 구성되어 있다. 이 합파 레이저광원은, 히트 블록(10) 상에 배열 고정된 복수(예컨대 7개)의 칩상의 횡 멀티모드 또는 싱글모드의 GaN계 반도체 레이저(LD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6, 및 LD7)와, GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7) 각각에 대응해서 설치된 콜리메이터 렌즈(11,12,13,14,15,16 및 17)와, 1개의 집광렌즈(20)와, 1개의 멀티모드 광 파이버(30)로 구성되어 있다. 또한, 반도체 레이저의 개수는 7 개에 한정되는 것은 아니고, 그 밖의 개수가 채용되어도 좋다. 또한 상술한 바와 같은 7개의 콜리메이터 렌즈(11~17) 대신에, 이들 렌즈가 일체화되어 이루어지는 콜리메이터 렌즈 어레이를 이용할 수도 있다.

GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)는, 발진 파장이 전부 공통(예컨대 405㎚)이며, 최대출력도 전부 공통(예컨대 멀티모드 레이저에서는 100mW, 싱글모드 레이저에서는 50mW정도)이다. 또한, GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)로서는, 350㎚~450㎚의 파장범위에 있어서, 상기 405㎚ 이외의 파장에서 발진하는 레이저를 이용해도 좋다.

상기 합파 레이저광원은, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 다른 광학요소와 함께, 상방이 개구된 상자형의 패키지(40) 내에 수납되어 있다. 패키지(40)는, 그 개구를 폐쇄하도록 제작된 패키지 덮개(41)를 구비하고 있고, 탈기처리후에 밀봉가스를 도입하고, 패키지(40)의 개구를 패키지 덮개(41)로 폐쇄함으로써, 이들에 의해 형성되는 폐쇄공간(밀봉공간) 내에 상기 합파 레이저광원이 기밀하게 밀봉되어 있다.

패키지(40)의 저면에는 베이스판(42)이 고정되어 있고, 이 베이스판(42)의 상면에는, 상기 히트 블록(10)과, 집광렌즈(20)를 유지하는 집광렌즈 홀더(45)와, 멀티모드 광 파이버(30)의 입사단부를 유지하는 파이버 홀더(46)가 설치되어 있다. 멀티모드 광 파이버(30)의 출사 단부는, 패키지(40)의 벽면에 형성된 개구로부터 패키지 밖으로 인출되어 있다.

또한, 히트 블록(10)의 측면에는 콜리메이터 렌즈 홀더(44)가 설치되어 있 고, 거기에 콜리메이터 렌즈(11~17)가 유지되어 있다. 패키지(40)의 세로 벽면에는 개구가 형성되고, 그 개구를 통해서 GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)에 구동전류를 공급하는 배선(47)이 패키지 밖에 인출되어 있다.

또한, 도 13에 있어서는, 도면의 번잡화를 피하기 위해서, 복수의 GaN계 반도체 레이저 중 GaN계 반도체 레이저(LD7)에만 번호를 붙이고, 복수의 콜리메이터 렌즈 중 콜리메이터 렌즈(17)에만 번호를 붙이고 있다.

도 14는, 상기 콜리메이터 렌즈(11~17)의 설치 부분의 정면형상을 나타내는 것이다. 콜리메이터 렌즈(11~17) 각각은, 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면에서 가늘고 길게 절취한 형상으로 형성되어 있다. 이 가늘고 긴 형상의 콜리메이터 렌즈는, 예컨대 수지 또는 광학유리를 몰드 성형함으로써 형성할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(11~17)는, 길이방향이 GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)의 발광점의 배열방향(도 14의 좌우측 방향)과 직교하도록, 상기 발광점의 배열방향에 밀접하게 배치되어 있다.

한편, GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)로서는, 발광 폭이 2㎛의 활성층을 구비하고, 활성층과 평행한 방향, 직각인 방향의 퍼짐각이 각각 예컨대 10°, 30°인 상태에서 각각 레이저광(B1~B7)을 발사하는 레이저가 이용되고 있다. 이들 GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)는, 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 배열되도록 배치되어 있다.

따라서, 각 발광점으로부터 발생된 레이저광(B1~B7)은, 상술한 바와 같이 가늘고 긴 형상의 각 콜리메이터 렌즈(11~17)에 대하여, 퍼짐각도가 큰 방향이 길이 방향과 일치하고, 퍼짐각도가 작은 방향이 폭방향(길이방향과 직교하는 방향)과 일치하는 상태에서 입사하게 된다. 즉, 각 콜리메이터 렌즈(11~17)의 폭이 1.1mm, 길이가 4.6mm이며, 이들에 입사되는 레이저광(B1~B7)의 수평방향, 수직방향의 빔 지름은 각각 0.9mm, 2.6mm이다. 또한 콜리메이터 렌즈(11~17) 각각은, 초점거리(f₁)=3mm, NA=0.6, 렌즈 배치 피치=1.25mm이다.

집광렌즈(20)는, 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면에서 가늘고 길게 절취하여, 콜리메이터 렌즈(11~17)의 배열방향, 즉 수평방향으로 길고, 이것과 직각인 방향으로 짧은 형상으로 형성되어 있다. 이 집광렌즈(20)는, 초점거리(f₂)=23mm, NA=0.2이다. 이 집광렌즈(20)도, 예컨대 수지 또는 광학유리를 몰드 성형함으로써 형성된다.

다음에 도 15를 참조하여, 본 예의 노광장치에 있어서의 전기적인 구성에 대해서 설명한다. 여기에 나타내지는 바와 같이 전체 제어부(300)에는 변조회로(301)가 접속되고, 상기 변조회로(301)에는 DMD(50)를 제어하는 컨트롤러(302)가 접속되어 있다. 또한 전체 제어부(300)에는, 레이저 모듈(64)을 구동하는 LD 구동회로(303)가 접속되어 있다. 또한 이 전체 제어부(300)에는, 상기 스테이지(152)를 구동하는 스테이지 구동장치(304)가 접속되어 있다.

[노광장치의 동작]

다음에, 상기 노광장치의 동작에 대해서 설명한다. 스캐너(162)의 각 노광헤드(166)에 있어서, 파이버 어레이 광원(66)의 합파 레이저광원을 구성하는 GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)(도 11 참조) 각각으로부터 발산광 상태로 출사된 레이저광(B1,B2,B3,B4,B5,B6, 및 B7) 각각은, 대응하는 콜리메이터 렌즈(11~17)에 의해 평행광화된다. 평행광화된 레이저광(B1~B7)은, 집광렌즈(20)에 의해 집광되고, 멀티모드 광 파이버(30)의 코어(30a)의 입사 단면 상에서 수속된다.

본 예에서는, 콜리메이터 렌즈(11~17) 및 집광렌즈(20)에 의해 집광 광학계가 구성되고, 그 집광 광학계와 멀티모드 광 파이버(30)에 의해 합파 광학계가 구성되어 있다. 즉, 집광렌즈(20)에 의해 상술한 바와 같이 집광된 레이저광(B1~B7)이, 이 멀티모드 광 파이버(30)의 코어(30a)에 입사되어 광 파이버내에서 전파되고, 1개의 레이저광(B)으로 합파되어 멀티모드 광 파이버(30)의 출사 단부에 결합된 광 파이버(31)로부터 출사된다.

각 레이저 모듈에 있어서, 레이저광(B1~B7)의 멀티모드 광 파이버(30)에의 결합 효율이 0.9이고, GaN계 반도체 레이저(LD1~LD7)의 각 출력이 50mW인 경우에는, 어레이상으로 배열된 광 파이버(31) 각각에 대해서, 출력 315mW(= 50mW×0.9×7)의 합파 레이저광(B)을 얻을 수 있다. 따라서, 14개의 멀티모드 광 파이버(31) 전체에서는 4.4W(= 0.315W×14)의 출력의 레이저광(B)이 얻어진다.

노광시에는, 도 15에 나타내는 변조회로(301)로부터, 노광되는 레지스트 패턴에 따른 화상데이터가 DMD(50)의 컨트롤러(302)에 입력되고, 그 프레임 메모리에 일단 기억된다. 이 화상데이터는, 화상을 구성하는 각 화소의 농도를 예컨대 3값(고농도 도트 기록, 저농도 도트 기록, 도트 기록 없음)으로 표시한 데이터이다.

유리기판(150)을 표면에 흡착한 스테이지(152)는, 도 15에 나타내는 스테이 지 구동장치(304)에 의해, 가이드(158)를 따라 게이트(160)의 상류측에서 하류측으로 일정 속도로 이동된다. 스테이지(152)가 게이트(160) 아래를 통과할 때에, 게이트(160)에 설치된 센서(164)에 의해 유리기판(150)의 선단이 검출되면, 프레임 메모리에 기억된 화상데이터가 복수 라인분씩 순차적으로 판독되고, 데이터 처리부에서 판독된 화상데이터에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 제어신호가 생성된다. 그리고, 미러 구동제어부에 의해, 생성된 제어신호에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 마이크로미러 각각이 온ㆍ오프 제어된다. 또한 본 예의 경우, 1화소부가 되는 상기 마이크로미러의 사이즈는 14㎛×14㎛이다.

파이버 어레이 광원(66)으로부터 DMD(50)에 레이저광(B)이 조사되면, DMD(50)의 마이크로미러가 온 상태일 때에 반사된 레이저광은, 렌즈계(54,58)에 의해 유리기판(150) 상의 포토레지스트(150a)에 조사된다. 이와 같이 하여, 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광이 화소마다 온ㆍ오프되어, 포토레지스트(150a)가 노광된다. 또한 유리기판(150)이 스테이지(152)와 함께 일정 속도로 이동됨으로써, 포토레지스트(150a)가 스캐너(162)에 의해 스테이지 이동방향과 반대인 방향으로 부주사되고, 각 노광헤드(166)마다 띠상의 노광 완료 영역(170)이 형성된다.

또한 본 예에서는, 도 16(A) 및 도 16(B)에 나타내는 바와 같이, DMD(50)에는, 주주사방향으로 마이크로미러가 1024개 배열된 마이크로미러열이 부주사방향으로 768조 배열되어 있지만, 본 예에서는, 컨트롤러(302)에 의해 일부의 마이크로미러열(예컨대 1024개×256열)만이 구동되도록 제어가 된다.

이 경우, 도 16(A)에 나타내는 바와 같이 DMD(50)의 중앙부에 배치된 마이크로미러열을 사용해도 좋고, 도 16(B)에 나타내는 바와 같이 DMD(50)의 단부에 배치된 마이크로미러열을 사용해도 좋다. 또한, 일부의 마이크로미러에 결함이 발생한 경우에는, 결함이 발생하지 않은 마이크로미러열을 사용하는 등, 상황에 따라서 사용하는 마이크로미러열을 적절하게 변경해도 좋다.

DMD(50)의 데이터 처리속도에는 한계가 있고, 사용하는 화소수에 비례해서 1라인당 변조속도가 결정되므로, 일부의 마이크로미러열만을 사용하는 것으로 1라인당 변조속도가 빠르게 된다. 한편, 연속적으로 노광헤드를 노광면에 대하여 상대 이동시키는 노광방식의 경우에는, 부주사방향의 화소를 전부 사용할 필요는 없다. 따라서, 부주사방향의 해상도를 높이거나, 부주사속도를 높이는 경우에는, 필요한 변조속도에 따라서 사용하는 화소수(마이크로미러수)를 결정하고, 부주사방향의 화소수를 필요한 수로 설정하여, 노광 시스템을 결정한다.

스캐너(162)에 의한 포토레지스트(150a)의 부주사가 종료하고, 센서(164)에 의해 유리기판(150)의 후단이 검출되면, 스테이지(152)는, 스테이지 구동장치(304)에 의해, 가이드(158)를 따라 게이트(160)의 최상류측에 있는 원점으로 복귀하고, 다시, 가이드(158)를 따라 게이트(160)의 상류측에서 하류측으로 일정 속도로 이동된다.

다음에, 도 5에 나타낸 파이버 어레이 광원(66), 집광렌즈(71), 로드 적분기(72), 결상 렌즈(74), 미러(69) 및 TIR 프리즘(70)으로 구성되어 DMD(50)에 조명광으로서의 레이저광(B)을 조사하는 조명 광학계에 대해서 설명한다. 로드 적분기 (72)는 예컨대 사각기둥형상으로 형성된 투광성 로드이며, 그 내부를 레이저광(B)이 전반사하면서 진행하는 동안에, 상기 레이저광(B)의 빔 단면 내 강도분포가 균일화된다. 또한, 로드 적분기(72)의 입사 단면, 출사 단면에는 반사 방지막이 코팅되어, 투과율이 높게 되어 있다. 이상과 같이 하여, 조명광인 레이저광(B)의 빔 단면 내 강도분포를 고도로 균일화할 수 있으면, 조명광 강도의 불균일을 없게 하여, 고정밀 및 고세밀한 화상을 포토레지스트(150a)에 노광할 수 있게 된다.

다음에, 포토레지스트(150a)를 중간조 노광하는 점에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 앞에 설명한 대로 본 실시형태에서는, DMD(50)를 경사 배치함으로써, 부주사방향에 인접하는 노광 빔 스폿이 서로 주주사방향으로 미소량(예컨대 0.1~0.5㎛정도) 어긋나게 배치된다. 노광 빔 스폿의 지름은 5~20㎛정도이고, 스폿 배치 간격보다 크기 때문에, DMD(50)의 2화소 이상을 부분적으로 오버랩시킨 상태에서, 포토레지스트(150)가 노광(다중 노광)되게 된다. 즉 도 8(B)에서 설명하면, 거기에 사선을 그어 나타내는 1개의 노광 빔 스폿(53a)에서 노광된 포토레지스트(150a)의 부분이, 부주사를 따라 순차, 별도의 노광 빔 스폿(53b,53c,53d)의 조사를 받을 수 있는 위치에 왔을 때, 이 별도의 노광 빔 스폿이 실제로 조사되도록 DMD(50)의 각 마이크로미러(62)의 동작을 제어하면, 다중 노광이 된다. 도 8(C)에는, 이와 같이 다중 노광되었을 때의 노광 빔 스폿(53)의 겹침의 형태를 나타낸다. 여기에 나타내는 바와 같이 복수의 노광 빔 스폿(53)은, 주주사방향에 약간 어긋난 상태로 겹치도록 된다.

그리고 본 실시형태에서는, 부주사방향으로 1열로 배열되는 예컨대 10개의 마이크로미러(62)를 온으로 하여 10회의 다중 노광을 행하는 상태와, 상기 10개 중 절반의 5개의 마이크로미러(62)를 온으로 하여 5회의 다중 노광을 행하는 상태와, 상기 10개의 마이크로미러(62)를 모두 오프로 하여 노광없음으로 하는 상태가 전환된다. 이 전환은, 도 15에 나타낸 컨트롤러(302)에 의해, 거기에 입력된 상기 3값의 화상데이터에 기초해서 이루어진다. 즉, 이 3값의 화상데이터가 각각 고농도 도트 기록, 저농도 도트 기록, 도트 기록 없음을 나타낼 때, 그것에 대응해서 상기 10회의 다중 노광, 5회의 다중 노광, 노광없음의 상태가 설정된다.

이상의 조작에 의해 본 실시형태에 있어서는, 1회의 노광으로, 포토레지스트(150a)에 노광량이 2단계로 다른 노광영역을 형성할 수 있다. 따라서 그 후의 현상 처리를 거치면, 노광 패턴에 따라 두께가 2단계로 제어된 포토레지스트(150a)를 남기는 것이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 방법에 있어서는, DMD(50)의 동작을 제어하여 중간조 노광을 행하도록 하고 있으므로, 종래 기술에서 사용되고 있는 상술의 고정밀 및 고세밀 마스크나, 또한 노광 마스크 그 자체가 불필요하게 된다. 따라서 이 방법에 의하면, 포토레지스트(150a)에 대한 중간조 노광을 저비용으로 실현할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 포토레지스트(150a)에 대한 노광량을 2단계로 제어하고 있지만, 다중 노광의 회수를 상기와 같이 하여 3가지 이상으로 설정함으로써, 노광량을 3단계 이상으로 제어하는 것도 물론 가능하다.

또한 상기 실시형태에서는 부주사에 따른 다중 노광의 회수를 변경해서 노광 량을 변화시키도록 하고 있지만, 이와 같은 부주사는 행하지 않고, 2차원 공간 광변조소자를 이용하여 포토레지스트를 면노광하는 장치에 있어서도, 2차원 공간 광변조소자의 각 화소마다 노광량을 단계적으로 변화시켜, 중간조 노광을 행하는 것이 가능하다.

다음에 도 17을 참조하여, 상기와는 다른 방법에 의해 노광량을 제어하도록 한 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 또한 이 도 17에 있어서, 지금까지 설명한 도면 중 요소와 동등한 요소에는 동일한 번호를 붙이고, 그들에 대한 설명은 특별히 필요가 없는 한 생략한다(이하, 마찬가지임).

위에 설명한 실시형태에 있어서는, 거의 부주사방향으로 1열로 연장되는 마이크로미러(62)로부터 출사된 레이저광(B)의 스폿(노광 빔 스폿)(53)의 겹침수를, 원하는 노광량에 따라 변화시키도록 하고 있지만, 본 실시형태에서는 거의 부주사방향으로 연장되는 마이크로미러열 5개로부터 각각 1개씩 출사된 레이저광(B)의 스폿(53)을 1개소에서 서로 겹치도록 하고 있다. 즉 본 예에서는, 도 17(A)에 나타내는 DMD(50)의 부주사방향에 대한 경사 상태와, 도 17(B)에 나타내는 노광 빔 스폿(53)의 겹침 상태로부터 알 수 있는 바와 같이, 포토레지스트(150a) 상의 거의 동일한 위치에서 최대로 5개의 노광 빔 스폿(53)을 겹칠 수 있게 되어 있고, 그 겹치는 스폿수를 제어함으로써, 노광량을 원하는 양으로 제어할 수 있다.

다음에 도 18을 참조하여, 또한 다른 방법에 의해 노광량을 제어하도록 한 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 도 18(A)에 나타내는 DMD(50)의 부주사방향에 대한 경사 상태와, 도 18(B)에 나타내는 노광 빔 스폿(53)의 겹침 상태로부터 알 수 있는 바와 같이, 거의 부주사방향으로 연장되는 마이크로미러열 2개로부터 출사된 레이저광(B)의 스폿(53)을 영역(53P)에 집중시켜, 이 영역단위로 노광량을 바꾸도록 하고 있다.

본 예에서는, 1개의 마이크로미러열로부터 출사된 최대 5개(합계로 10개)의 레이저광(B)을 영역(53P)에 집중시키도록 하고 있고, 따라서 노광량은, 노광량 0(제로)인 경우를 포함시키면 11가지로 변화시킬 수 있게 되어 있다. 도 18(C)은 상기 영역(53P)을 나타냄과 아울러, 노광 빔 스폿(53)의 겹침수의 예를 (1), (2) 및 (3)으로서 3예시하는 것이다. 또, 노광 빔 스폿(53)의 주주사방향(도면 중 좌우방향) 배열 피치는 예컨대 0.25㎛, 영역(53P)의 한 변의 길이는 예컨대 2.5㎛정도로 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 하여 노광 빔 스폿(53)의 겹침수를 변화시키는 경우도, 그 겹침수의 제어는, 예컨대 도 15에 나타낸 컨트롤러(302)에 의해, 거기에 입력된 화상데이터에 기초해서 행할 수 있다.

다음에 도 19 및 20을 참조하여, 또 다른 방법에 의해 노광량을 제어하도록 한, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 도 19(A)에 나타내는 바와 같이 DMD(50)가, 제 1 블록(50A), 제 2 블록(50B) 및 제 3 블록(50C)의 3개의 블록으로 나누어지고, 화상데이터에 따라 이들 중 어느 블록을 노광에 사용할지가 결정된다. 그리고 도 19(A)에 나타내는 DMD(50)의 부주사방향에 대한 경사 상태와, 도 19(B)에 나타내는 노광 빔 스폿(53)의 위치로부터 알 수 있는 바와 같이, 어떤 원하는 주주사위치를 노광할 때에, 제 1 블록(50A), 제 2 블록 (50B) 및 제 3 블록(50C) 중 어느 것을 사용할지에 따라서, 사용하는 마이크로미러열이 1열씩 어긋남으로써, 어느 블록(50A,50B,50C)을 사용하여도, 노광 빔 스폿(53)은 그 원하는 주주사위치에 조사되게 되어 있다.

또한 도 20에 나타내는 바와 같이, DMD(50)의 마이크로미러(62)를 온 상태로 하고 있는 시간은, 제 1 블록(50A), 제 2 블록(50B) 및 제 3 블록(50C)마다 서로 다른 것으로 되어 있다. 본 예에서는, 제 1 블록(50A)의 마이크로미러(62)를 온 상태로 하고 있는 시간을 100%로 하면, 제 2 블록(50B)의 그것은 66%, 제 3 블록(50C)의 그것은 33%로 설정되어 있다.

따라서, 포토레지스트(150a) 상의 노광 빔 스폿(53)의 형상은, 제 1 블록(50A), 제 2 블록(50B), 제 3 블록(50C)을 노광에 사용하는 경우에 각각 도 19(C)의 (1),(2),(3)에 나타내는 바와 같이 서로 조금 다른 것이 되지만[그 형상은, 부주사속도와 마이크로미러(62)를 온 상태로 하는 시간의 상대 관계에 의해 정해진다], 각 경우의 노광량의 비는 대략 3:2:1이 된다. 이렇게 함으로써 본 실시형태에서는 노광량을, 노광량 0(제로)인 경우를 포함시키면 4가지로 변화시킬 수 있게 되어 있다.

또한, 이상 설명한 바와 같이 DMD(50)의 마이크로미러(62)를 온으로 하고 있는 시간을 제어하는 방법과, 앞에 설명한 바와 같이 겹침 노광부분의 화소수를 제어하는 방법을 병용하여, 노광량을 변화시키도록 하여도 좋다. 그와 같이 하면, 설정할 수 있는 노광량의 단수(段數)를 보다 많게 할 수 있게 된다.

또한, 노광 빔 스폿의 파워를 변화시키는 것이 가능한 공간 광변조소자(예컨 대 회절을 이용한 공간 광변조소자)를 사용한 경우에도, 마찬가지로 노광량을 변화시키는 것이 가능하다. 이 경우, 상술의 겹침수, 온 시간수도 조합시켜, 더욱 노광량의 단수를 많게 하는 것이 가능하다.

다음에, 본 발명의 노광방법의 다른 실시형태에 대해서, 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 노광방법은 최종적으로 프린트 배선기판(422P)을 제작하기 위한 것이고, 상기 기판(422P) 상에 도포된 포토레지스트를 노광하고, 적당한 프린트 배선 패턴을 형성한다. 도 21은, 이 노광방법을 포함하는 프린트 배선패턴 형성공정을 순서에 따라 나타내는 것이며, 또 도 22는, 이 방법을 실시하기 위한 장치의 개략적인 구성을 나타내고 있다.

완성 상태의 프린트 배선기판(422P)에는, 도 21(E)에 나타내는 바와 같이 동박(銅箔)(406)으로 형성된 프린트 배선 패턴이 설치되고, 그리고 적당한 개소에 지름 3mm정도의 관통구멍(402)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(402)은, 그 둘레 가장자리부 및 내벽에 동박(406)이 형성된 것으로, 예컨대 전자부품의 전기적 또한 구조적으로 접속하는 부분으로서 이용되고, 또는, 프린트 배선기판(422P)의 표리면에 설치된 프린트 배선 패턴끼리의 도통에 적용된다.

프린트 배선기판(422P)은, 도 21(A)에 나타내는 원기판(原基板)(422A)으로 형성된다. 이 원기판(422A)은, 지지체(407)의 표면(또는 표리면)에 증착 등에 의해 동박(406)의 층이 형성되고, 그 위에 비교적 고감도의 네가티브형 제 2 포토레지스트(408), 비교적 저감도의 네가티브형 제 1 포토레지스트(410)가 이 순서로 도포되어 이루어지는 것이다. 또 도 21(A)에서는 보호층 등은 생략되어 있다.

이 원기판(422A)을 화상노광장치에 장전하고, 도 21(B)에 나타내는 바와 같이 네가티브형 제 1 포토레지스트(410) 및 네가티브형 제 2 포토레지스트(408)를 프린트 패턴 데이터에 기초하여 노광한다. 이 때, 배선 패턴 화상영역과 관통구멍부 화상영역에서, 노광량이 바뀐다. 구체적으로, 전자에 있어서는 노광량을 소(小)로 하고, 후자에 있어서는 노광량을 대(大)로 한다. 또, 이와 같은 노광량의 제어에 대해서는 후술한다.

이와 같은 노광을 행하면, 도 21(C)에 나타내는 바와 같이, 노광량을 소로 한 배선 패턴 화상영역에서는 고감도의 제 2 포토레지스트(408)만이 경화되고, 그것에 대해서 노광량을 대로 한 관통구멍부 화상영역에서는 제 2 포토레지스트(408)와 함께 저감도의 제 1 포토레지스트(410)도 경화된다.

이어서 현상 처리를 실시하면, 도 21(D)에 나타내는 바와 같이, 경화된 제 1 포토레지스트(410) 및 제 2 포토레지스트(408)만이 남고, 그 외의 비경화 부분이 제거된다.

그 후 에칭 처리를 실시하면, 노출되어 있는 동박(406)과, 경화되어 있는 제 1 포토레지스트(410) 및 제 2 포토레지스트(408)가 용출되고, 도 21(E)에 나타내는 상태로 완성된 프린트 배선기판(422P)이 얻어진다. 또한 관통구멍부 화상영역에서는, 제 2 포토레지스트(408)와 함께 저감도의 제 1 포토레지스트(410)도 경화시켜서, 두꺼운 포토레지스트에 의해 관통구멍(402)을 폐쇄하여 둠으로써, 동박(406)이 에칭 완료할 때까지 상기 관통구멍(402)을 통해서 에칭액이 기판 이면측에 누출되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

다음에 도 22를 참조하여, 상술한 바와 같이 노광량을 제어하기 위한 구성에 대해서 설명한다. 본 예에 있어서, 프린트 패턴 데이터는 데이터 입력부(412)에 입력되어서, 화상데이터 생성부(414)와, 패턴영역/관통구멍부 영역판별부(416)에 송출된다. 화상데이터 생성부(414)는, 프린트 배선기판(422P)의 표면을 화상영역으로 하여, 입력된 프린트 패턴 데이터에 기초하여 화상데이터를 생성하고, 그것을 도트 패턴 데이터 작성부(418)에 송출한다. 도트 패턴 데이터 작성부(418)는, 화상데이터를 도트 패턴 데이터로 변환하고, 그 도트 패턴 데이터를 시닝 처리부(420)에 송출한다.

한편, 패턴영역/관통구멍영역 판별부(416)는, 입력된 프린트 패턴 데이터에 기초하여, 패턴영역과 관통구멍부 영역을 판별하고, 패턴영역의 화상을 형성하는 도트 패턴을 시닝하기 위한 시닝 지시 데이터를 시닝 처리부(420)에 송출한다.

이 시닝 처리부(420)에는, 상기 도트 패턴 데이터 작성부(418)에서 작성된 도트 패턴 데이터가 입력되어 있고, 그 중에서, 패턴영역의 화상에 대해서, 시닝 지시 데이터에 기초하여 시닝 처리가 실행된다. 이 시닝 처리는, 앞에 도 17이나 도 18을 참조해서 설명한 바와 같이 하여, 노광량을 바꾸는 처리이다. 즉, 예컨대 도 18에 나타낸 예에서는, 서로 겹쳐 노광되는 1개의 영역에, 최대 12개의 노광 빔 스폿(53)을 조사할 수 있게 되어 있지만, 그 12개로부터 몇개 시닝할지를 시닝 처리부(420)가 결정한다. 물론, 이 시닝 수가 많아질수록 노광량은 저하한다.

이상의 시닝 처리에 의해, 패턴영역과 관통구멍부 영역이 받는 노광량의 비는, 패턴영역 노광량(EP)/관통구멍부 영역 노광량(ES)=1/8(0.125)이 된다. 또한 이 EP/ES의 값은 0.01~0.5의 범위에 있는 것이 바람직하다. 즉, EP/ES의 값이 0.01미만이면, 100배 이상의 조사광량비를 실현해야만 하고, 현실적이지는 않다. 한편, EP/ES의 값이 0.5을 초과하면, 2배 이하의 조사광량비가 되고, 서로 포토레지스트 두께가 명확하게 다른 영역을 형성하는 것이 불가능하게 된다.

상기 시닝 처리가 실시된 도트 패턴 데이터는, 노광 제어부(422)에 송출된다. 이 노광 제어부(422)는, 처리 개시 타이밍[예컨대 도 1에 나타내는 이동 스테이지(152)의 이동 개시 시기]에 기초하여 광원 유닛(430)의 광원 드라이버(424)에 점등신호를 송출하고, 광원 드라이버(424)는 그 점등신호에 기초하여 레이저 모듈(64)을 점등시킨다.

한편, 노광 제어부(422)는, 노광 개시의 타이밍에, 도트 패턴 데이터에 기초하여 복수의 헤드 어셈블리(428A)의 DMD 드라이버(428)를 제어하여, DMD(50)에 온/오프 신호를 송출시킨다. DMD(50)는 이 온/오프 신호에 기초하여 구동된다.

또한, 시닝 처리부(420)는, 패턴영역의 도트 패턴 데이터를 1/8로 시닝하는 경우, 패턴 화상의 에지부분에 상당하는 도트 패턴을 시닝 대상으로부터 떨어지도록 하고 있다. 이하, 그것에 의한 효과를 설명한다.

예컨대, 도 23(A)에 나타내는 十자 화상이 패턴영역의 화상으로서, 도 7의 도트 패턴 데이터 작성부(418)에서 작성된 경우, x방향의 연속하는 온 상태를 지시하는 도트 패턴을 랜덤하게 시닝하면, 도 23(B)에 나타내는 바와 같이, 평균적으로 온 상태를 지시하는 도트 패턴이 산란된다. 또한, 이 도트 패턴은, 실제로는 인접하는 도트 패턴이 서로 겹쳐 노광되고, 복수의 도트 패턴에 의해 1화소를 표현하도록 되어 있지만, 도 23에서는, 1개의 도트 패턴을 1개의 정사각형으로 나타내고 있다. 본 실시형태에서는 도트 패턴의 치수가 약 0.3㎛이며, 해상도는, 최소 선폭으로서 20㎛의 선을 그릴 수 있을 정도로 되어 있다.

상기 도 23(B)의 시닝 처리이어도, 패턴영역의 노광량을 적게 하는 목적은 달성할 수 있고, 관통구멍부 영역과의 사이의 노광량비 EP/ES를 원하는 범위 내로 할 수 있다. 그러나, 상기 도 23(B)에 나타내는 시닝 처리에서는, 패턴영역에 있어서의 에지부분이 온 상태이거나, 오프 상태이기 때문에, 미세적으로는 직선으로는 안되고, 결과적으로 해상도의 저하를 초래하는 경우가 있다.

그래서, 도 22에 나타내는 시닝 처리부(420)에서는, 상기 에지부분의 도트 패턴을 시닝 대상으로부터 떼고, 그 이외의 도트 패턴으로 시닝 처리를 실행하고, 결과적으로 도 23(C)에 나타나 있는 바와 같은 화상을 그리도록 하고 있다.

다음에 도 24를 참조하여, 본 발명의 노광방법의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 방법은, 기재 상에 남겨지는 1종의 구조부재 재료를, 두께가 2단계로 다른 상태로 남기도록 한 것이다. 보다 구체적으로, 이 도 24에 나타내는 것은, 상술한 비특허문헌1에도 기재되어 있는 고투과형 LCD-TFT 패널이며, 기재로서의 2매의 유리기판(500,501)의 사이에 절연막(502), 투과부를 구성하는 투명전극(503), 구조부재로서의 반사부를 구성하는 아크릴수지층(504), 액정층(505), ITO 전극(506), 컬러 필터(507)가 형성되어 이루어지는 것이다. 또 508은 소스 버스 라인, 509는 블랙 매트릭스이다. 또한 반사부를 구성하는 아크릴수지층(504)의 표면에는, 도면 중 상방으로부터 입사하는 광을 반사시키는 반사막으로서 기능하는 알루미늄 전극(510)이 형성되어 있다. 이 구조에 있어서는, 블랙 매트릭스(509)에 의해 둘러싸여진 영역이 1화소가 되고, 이 1화소 내에 투과부와 반사부가 존재하고 있다.

그리고 알루미늄 전극(510)이 형성되는 아크릴수지층(504)의 표면에는, 광의 산란효과를 높이기 위한 미세 요철이 형성되어 있다. 이와 같은 구조를 형성하는 경우, 종래는, 도 25(A)에 나타나 있는 바와 같은 공정이 적용되고 있었다. 즉, 우선 아크릴수지층(504)이 되는 감광성 아크릴수지가 도포되고, 다음에 투과부와 반사부를 형성하기 위한 노광이 행해진다. 즉, 예컨대 감광성 아크릴수지가 포지티브형의 것인 경우에는, 소정의 포토마스크을 이용하여, 투과부라고 하는 부분을 노광하고, 반사부라고 하는 부분은 노광하지 않도록 노광을 행한다.

그 후 현상 및 린스(rinse)를 행함으로써, 노광하지 않은 감광성 아크릴수지의 부분이 남고, 노광한 감광성 아크릴수지의 부분이 용출된다. 이어서, 남은 아크릴수지층(504)의 표면에 요철가공을 실시하여 상기 미세 요철을 형성하고, 그 후 세정하고, 알루미늄 전극(510)으로 하는 알루미늄(Al)을 성막하고, 그것에 PEP(포토리소) 공정을 적용해서 소정의 전극형상으로 하면, 상기 구조가 완성된다.

그것에 대하여, 본 발명에 의한 노광방법을 적용하면, 도 25(B)에 나타내는 공정에 의해 상기 구조를 형성할 수 있다. 즉 이 경우에는, 투과부와 반사부를 형 성하기 위한 노광에 있어서, 투과부로 하는 부분은 노광량을 대로 하여 감광성 아크릴수지를 노광하는 한편, 반사부로 하는 영역의 감광성 아크릴수지에는, 소정 패턴을 따라 노광량을 소로 한 노광을 행한다. 그렇게 함으로써, 다음 현상 및 린스를 행하면, 노광량을 대로 한 부분에서는 감광성 아크릴수지가 완전하게 용출되어 투과부가 형성된다. 또한, 노광량을 소로 하여 노광이 된 부분에서는, 어느 정도의 깊이만큼 감광성 아크릴수지가 용출되어 소정 패턴의 오목부가 형성되므로, 반사부로서 남는 아크릴수지층(504)의 표면에 요철이 형성되게 된다.

즉, 본 발명의 노광방법을 적용함으로써, 종래 방법에 있어서 이루어져 있던 도 25(A)의 요철처리 및 세정의 공정을 생략하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 아크릴수지층(504)에 대해서 노광량이 2단계로 다른 노광처리를 함으로써, 상기 아크릴수지층(504)을 두께가 2단계로 다른 상태로 남도록 하고 있지만, 아크릴수지층(504)에 대하여 노광량이 3단계 이상으로 다른 노광처리를 함으로써, 상기 아크릴수지층(504)을 두께가 3단계 이상으로 다른 상태로 남기는 것도 물론 가능하다.

다음에, 본 발명의 노광방법의 또 다른 실시형태에 관하여 설명한다. 본 실시형태의 방법은, 기재 상에 2종 이상의 구조부재를 형성하는 것이다. 보다 구체적으로 본 실시형태의 방법은, 기재로서의 LCD-CF 패널 상에, 구조부재로서의 리브재와 기둥재를 형성한다.

우선, 도 26을 참조하여, 액정층(618) 내에 설치된 기둥재인 스페이서(622), 및 리브재인 액정 배향제어용 돌기(624)에 대해서 설명한다. 이들은, 전사 시트를 광투과성 기판(610B)에 형성된 컬러 필터막(614) 상의 도전성 막(도시안함)과 접하도록 서로 붙여서 라미네이트함으로써, 도전성 막측으로부터 순차, 광 감도가 높은 제 1 네가티브형 감광성 투명수지층(제 1 투명층)과, 이에 대해서 상대적으로 광 감도가 낮은 제 2 네가티브형 감광성 투명수지층(제 2 투명층)을 형성한 후, 광투과성 기판(610B)측으로부터, 배향제어용 돌기부위가 되는 영역에는 저에너지량으로, 스페이서 부위가 되는 영역에는 고에너지량으로 레이저 노광하고, 그 후 현상함으로써 동시에 형성된다.

즉, 배향제어용 돌기(624)는 제 1 투명층만이 남은 볼록부로 구성되고, 스페이서(622)는 제 1 및 제 2 투명층이 남은 기둥부로 구성된다. 도시하는 바와 같이, 제 1 투명층과 제 2 투명층이 남겨져 이루어지는 스페이서(622)는, 제 1 투명층만이 남겨져 이루어지는 액정 배향제어용 돌기(624)와 비교하여, 두께가 제 2 투명층의 두께분만큼 두껍게 되어 있다. 네가티브형 감광성 투명수지층 각각의 두께를 적절하게 원하는 대로 선택함으로써 바람직한 두께, 즉 높이를 가지는 배향제어용 돌기(624) 혹은 스페이서(622)를 형성할 수 있다.

이하, 구체적인 공정에 관하여 설명한다.

[전사 시트의 제작]

두께 0.2㎛의 젤라틴층이 백 코팅(back coating)된 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 임시 지지체(PET 임시 지지체)의 젤라틴층의 표면에, 하기의 처방(H1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜, 건조층 두께 20㎛의 열가소성수지층을 도포하고, 또한 이 열가소성수지층 상에 하기처방(B1)으로 이루어지는 도 포액을 도포, 건조시켜서 건조층 두께 1.6㎛의 중간층을 도포하였다. 또한, 처방 중 「부」는, 질량기준이다.

[열가소성수지층의 처방(H1)]

ㆍ메틸메타크릴레이트/2-에틸헥실아크릴레이트/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체 …15부

(공중합비[몰비]=55/4.5/11.7/28.8, 중량평균 분자량 90000)

ㆍ폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트(평균 분자량=822) …6.5부

ㆍ테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트 …1.5부

ㆍp-톨루엔술폰아미드 …0.5부

ㆍ벤조페논 …1.0부

ㆍ메틸에틸케톤 …30부

[중간층의 처방(B1)]

ㆍ폴리비닐알코올 …130부

(PVA-205(비누화율=80%), 가부시키가이샤 쿠라레 제품)

ㆍ폴리비닐피롤리돈 …60부

(K-90, GAF 코퍼레이션사 제품)

ㆍ불소계 계면활성제 …10부

(써프론 S-131, 아사히가라스 가부시키가이샤 제품)

ㆍ증류수 …3350부

이상과 같이 하여 열가소성수지층 및 중간층이 형성된 임시 지지체의 중간층 상에, 하기 표1에 나타내는 처방으로 이루어지는 투명층(A1층)용 네가티브형 감광성 투명수지용액을 더욱 도포, 건조시켜, 층두께 1.2㎛의 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)을 도포하였다. 그 후에 네가티브형 감광성 투명수지층(A1) 상에 또한 폴리프로필렌(두께 12㎛)의 커버 필름을 압착하고, 열가소성수지층/중간층/네가티브형 감광성 투명수지층(A1)이 적층되어 이루어지는 감광성 전사 시트(SA1)를 제작하였다.

	A1
벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체 (몰비=73/27, 분자량 3만)	7.8
디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트	5.2
불소계 계면활성제 (다이니혼잉크(주)제품 메가팩 F176	0.06
2-트리클로로메틸-5-(p-스티릴스티릴) -1,3,4-옥사디아졸	0.32
페노티아진	0.012
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트	27
메틸에틸케톤	35

다음에, 상기와는 별도로 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 임시 지지체를 준비하고, 그 PET면에 상기와 마찬가지로 상기 처방(H1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜서 건조층 두께 20㎛의 열가소성수지층을 도포하고, 또한 마찬가지로 이 열가소성수지층 상에 상기 처방(B1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜서 건조층 두께 1.6㎛의 중간층을 도포하였다. 이렇게 해서 열가소성수지층 및 중간층이 형성된 임시 지지체의 중간층 상에, 하기 표2에 나타내는 처방으로 이루어지는 투명층(P1층)용 네가티브형 감광성 투명수지용액을 또한 도포, 건조시켜, 층두께 4.0㎛의 네가티브형 감광성 투명수지층(P1)을 도포하였다. 그 후에 네 가티브형 감광성 투명수지층(P1) 상에 또한 폴리프로필렌(두께 12㎛)의 커버 필름을 압착하고, 열가소성수지층/중간층/네가티브형 감광성 투명수지층(P1)이 적층되어 이루어지는 감광성 전사 시트(SP1)를 제작하였다.

	P1
벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체 (몰비=73/27, 분자량 3만)	7.8
디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트	5.2
불소계 계면활성제 (다이니혼잉크(주)제품 메가팩 F176)	0.06
일가큐어651(치바가이기사 제품)	0.32
페노티아진	0.012
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트	27
메틸에틸케톤	35

또한, 상기 감광성 전사 시트(SA1)의 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)의 광 감도(h¹)와, 감광성 전사 시트(SP1)의 네가티브형 감광성 투명수지층(P1)의 광 감도(h²)의 광 감도비 h¹/h²는 10이 되도록 조정하고 있다.

(스페이서 및 액정 배향제어용 돌기의 제작)

이들 감광성 전사 시트(SA1 및 SP1)를 이용하여, 미리 유리기판(0.7mm 두께) 상에 형성해 둔 컬러 필터 상에, 상기와 마찬가지의 노광장치에 의한 하기 방법으로 스페이서와 액정 배향제어용 돌기를 형성하였다.

우선, 미리 형성된 컬러 필터 상에 ITO막을 20Ω/□로 되도록 스퍼터링에 의해 형성하였다. 감광성 전사 시트(SA1)의 커버 필름을 박리하고, 노출된 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)의 표면을 ITO막에 라미네이터(VP-II, 다이세이 라미네이터 가부시키가이샤 제품)를 이용하여 가압(0.8㎏/㎠), 가열(130℃)하면서 맞붙여, 계속해서 중간층과 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)의 계면에서 박리하고, 유리기판 상에 투명한 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)만을 전사하였다.

계속해서 감광성 전사 시트(SP1)의 커버 필름을 박리하고, 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)의 표면에, 노출된 네가티브형 감광성 투명수지층(P1)이 접하도록 상기와 마찬가지로 하여 맞붙인 후, 임시 지지체와 열가소성수지층의 계면에서 박리하고, 유리기판 상에 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)/네가티브형 감광성 투명수지층(P1)/중간층/열가소성수지층이 되도록 전사하였다.

다음에, 예컨대 이미 상술한 바와 같이 구성된 노광장치에 의해, 파장 405㎚의 레이저광으로 4ｍJ/㎠, 40ｍJ/㎠의 에너지량으로 노광을 행하였다. 이 때, 상술의 제 1 투명층이 되는 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)만을 남겨서 배향제어용 돌기(624)를 형성하고자 하는 부분은 4ｍJ/㎠의 에너지량으로, 상술의 제 2 투명층이 되는 네가티브형 감광성 투명수지층(P1) 및 상기 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)을 남겨서 스페이서(622)를 형성하고자 하는 부분은 40ｍJ/㎠의 에너지량으로 노광한다. 이와 같이 노광량을 변화시키기 위해서는, 예컨대 상술의 노광량 제어처리(시닝 처리 등)를 적용하면 좋다.

그 후에 현상액(PD2)(후지 샤신 필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여 네가티브형 감광성 투명수지층(P1)을 현상하고, 열가소성수지층 및 중간층을 제거하였다. 이 때, 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)은 실질적으로 현상되어 있지 않았다. 이어서, 현상액(CD1)(후지 샤신 필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)의 불필요한 부분을 현상 제거하고, 또한 SD1(후지 샤 신 필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여 마무리 처리(브러시 처리)를 행함으로써, 유리기판 상에 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)만의 투명 패턴으로 이루어지는 액정 배향제어용 돌기부와, 네가티브형 감광성 투명수지층(A1 및 P1)이 적층되어 이루어지는 투명 패턴인 스페이서부를 형성하였다.

또, 상기 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)은 330~390㎚의 파장영역에 실질적인 감도를 갖도록 구성되고 있고, 네가티브형 감광성 투명수지층(P1)은, 330~415㎚의 파장영역에 실질적인 감도를 갖도록 구성되어 있다.

이어서, 240℃에서 50분간 베이킹하고, ITO막 상에 높이 3.7㎛의 스페이서(622)와, 높이 1.0㎛의 액정 배향제어용 돌기(624)를 형성하였다. 이상과 같이 본 실시형태의 방법에 의하면, 높이(두께)가 서로 다른 고정밀 및 고세밀의 스페이서(622) 및 액정 배향제어용 돌기(624)를 간이하게 또한 동시에 형성하는 것이 가능하다.

다음에, 상기 스페이서(622) 및 액정 배향제어용 돌기(624)를 형성하는 별도의 방법에 대해서 설명한다.

상기 실시형태에 있어서, [전사 시트의 제작]에서 이용한 PET 임시 지지체를, 백 코팅이 실시되어 있지 않은 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 임시 지지체 대신에, 이 임시 지지체의 표면에 열가소성수지층 및 중간층을 미리 도포하지 않고, 직접, 상기 표1에 나타내는 처방으로 이루어지는 투명층(A1층)용 네가티브형 감광성 수지용액을 도포하고, 건조시켜서 층두께 1.2㎛의 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)을 도포하도록 한 것 이외, 상기 실시형태와 마찬가지의 방법 으로 하여도, 스페이서(622) 및 액정 배향제어용 돌기(624)를 형성할 수 있었다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 노광장치의 파이버 어레이 광원(66)을 405㎚의 레이저광과 365㎚의 레이저광의 출사가 가능하도록 구성함과 아울러, 상기 실시형태에 있어서 2값의 에너지량으로 레이저 노광하는 공정 대신에, 네가티브형 감광성 투명수지층(P1)을 파장 405㎚의 레이저광과 4ｍJ/㎠의 에너지량으로 노광함과 동시에, 네가티브형 감광성 투명수지층(A1)을 파장 365㎚의 레이저광과 40ｍJ/㎠의 에너지량으로 노광하도록 한 것 이외, 상기 실시형태와 마찬가지로 하여도, 고정밀 및 고세밀한 스페이서(622) 및 액정 배향제어용 돌기(624)를 형성할 수 있었다.

다음에, 본 발명의 노광방법의 또 다른 실시형태에 관하여 설명한다. 본 실시형태의 방법은, 기재 상에 2종 이상의 구조부재를 형성하는 것이다. 보다 구체적으로 본 실시형태의 방법은, 기재로서의 LCD-CF 패널 상에, 구조부재로서의 투과용 RGB부재와 반사용 RGB부재를 형성한다.

우선 도 27을 참조하여, 상기 투과용 RGB부재 및 반사용 RGB부재로 이루어지는 컬러 필터에 대해서 설명한다. 이 컬러 필터는, 전사 시트를 광투과성 기판(610A)과 접하도록 맞붙여서 라미네이트함으로써, 광투과성 기판(610A) 상에 순차, 광 감도가 높은 제 1 네가티브형 감광성 착색 수지층(제 1 착색층)과, 이것에 대해서 상대적으로 광 감도가 낮은 제 2 네가티브형 감광성 착색 수지층(제 2 착색층)을 설치한 후, 광투과성 기판(610A)의 착색층이 설치된 측으로부터, 반사형 액정표시부위가 되는 영역에는 저에너지량으로, 투과형 액정표시부위가 되는 영역에는 고에너지량으로 레이저 노광하고, 그 후 현상함으로써 얻어지는 것이다.

즉, 반사형 액정표시부위가 되는 영역은 제 1 착색층만이 남아서 화소부(614B)로 구성되고, 투과형 액정표시부위가 되는 영역은 제 1 및 제 2 착색층이 남아서 화소부(614A)로 구성되고 있고, 화소부(614A)와 이것을 사이에 두는 2개의 화소부(614B)로 착색 화소(R, G 또는 B)(614)가 형성되어 있다. 제 1 착색층과 제 2 착색층이 남아서 이루어지는 화소부(614A)는, 제 1 착색층만이 남아서 이루어지는 화소부(614B)에 비해서 두께가 제 2 착색층의 두께분만큼 두껍게 되어 있고, 화소부(614A)는 투과형에, 화소부(614B)는 반사형에 바람직한 막두께로 형성된다.

또한, 이와 같은 구조에 있어서, 백라이트(620)로부터 발해진 광은 도면 중 a로 나타내는 바와 같이 투과형 화소부(614A)를 관찰측에 투과하고, 관찰측으로부터 b로 나타내는 바와 같이 입사된 광은 반사판(반사전극)(612)에서 반사하고, c로 나타내는 바와 같이 반사형 화소부(614B)를 경유하여 관찰측으로 돌아간다.

이하, 구체적인 공정에 대해서 설명한다.

[전사 시트의 제작]

두께 0.2㎛의 젤라틴층이 백 코팅된 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 임시 지지체(PET 임시 지지체)의 젤라틴층의 표면에, 상술한 것과 마찬가지의 처방(H1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜, 건조층 두께 20㎛의 열가소성수지층을 도포하였다.

다음에, 도포한 열가소성수지층 상에, 이것도 상술한 것과 마찬가지의 처방(B1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜, 건조층 두께 1.6㎛의 중간층을 도포하였다.

상기한 바와 같이 하여, 미리 열가소성수지층 및 중간층을 형성한 PET 임시 지지체를 3개 준비하고, 각각의 중간층 상에, 하기 표3에 나타내는 처방으로 이루어지는 적색층(R1층)용, 녹색층(G1층)용, 또는 청색층(B1층)용의 네가티브형 감광성 수지용액을 또한 도포, 건조시켜서, 층두께 1.2㎛의 네가티브형 감광성 수지층(R1,B1,G1)을 도포하고, 도포된 각 색의 네가티브형 감광성 수지층(R1,B1 또는 G1) 상에 또한, 폴리프로필렌(두께12㎛)의 커버 필름을 압착하고, 열가소성수지층/중간층/네가티브형 감광성 수지층(R1,B1 또는 G1)이 적층되어 이루어지는 3종의 감광성 전사 시트(R1,B1,G1)를 제작하였다.

	R1	G1	B1
벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체 (몰비=73/27, 분자량 3만)	7.8	10.2	9.8
디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트	5.2	4.6	6.1
불소계 계면활성제 (다이니혼잉크(주) 제품 메가팩 F176	0.06	0.14	0.12
7-[2-[4-(3-히드록시메틸피페리딘)-6- 디에틸아미노]트리아질아미노]-3-페닐쿠마린	1.49	1.26	0.25
2-트리클로로메틸-5-(p-스티릴스티릴) -1,3,4-옥사디아졸	0.32	0.22	0.23
페노티아진	0.012	0.006	0.025
C.I.PR254 분산액 (후지 필름 오린(주) 제품, RT-107)	8.6	0	0
C.I.PG36 분산액 (후지 필름 오린(주) 제품,GT-2)	0	5.6	0
C.I.PY138 분산액 (후지 필름 오린(주) 제품, YT-123)	0	3.9	0
C.I.PB15:6 분산액 (미쿠니컬러(주) 제품, MHI블루-7075M)	0	0	13.2
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트	27	26	14
메틸에틸케톤	35	34	44

다음에, 상기와는 별도로 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 임시 지지체를 준비하고, 그 PET면에 상기 처방(H1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜서 건조층 두께 20㎛의 열가소성수지층을 도포하고, 또한 이 열가소성수지층 상에 상기 처방(B1)으로 이루어지는 도포액을 도포, 건조시켜서 건조층 두께 1.6㎛의 중간층을 도포하였다. 이와 같이, 열가소성수지층 및 중간층이 형성된 임시 지지체를 3장 준비하고, 각각의 중간층 상에, 하기 표4에 나타내는 처방으로 이루어지는 적색층(R2층)용, 녹색층(G2층)용, 또는 청색층(B2층)용의 네가티브형 감광성 수지용액을 또한 도포, 건조시켜, 층두께 1.2㎛의 네가티브형 감광성 수지층을 도포하였다. 그 후에 각 색의 네가티브형 감광성 수지층 상에 또한 폴리프로필렌(두께 12㎛)의 커버 필름을 압착하고, 열가소성수지층/중간층/네가티브형 감광성 수지층(R2,B2 또는 G2)이 적층되어 이루어지는 3종의 감광성 전사 시트(R2,B2,G2)를 제작하였다.

	R2	G2	B2
벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체 (몰비=73/27, 분자량 3만)	7.8	10.2	9.8
디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트	5.2	4.6	6.1
불소 계면활성제 (다이니혼잉크(주) 제품 메가팩 F176	0.06	0.14	0.12
7-[2-[4-(3-히드록시메틸피페리딘)-6- 디에틸아미노]트리아질아미노]-3-페닐쿠마린	1.49	1.26	0.25
2-트리클로로메틸-5-(p-스티릴스티릴) -1,3,4-옥사디아졸	0.32	0.22	0.23
페노티아진	0.012	0.006	0.025
C.I.PR254 분산액 (후지 필름 오린(주)제품, RT-107)	19.2	0	0
C.I.PG36 분산액 (후지 필름 오린(주)제품,GT-2)	0	11.3	0
C.I.PY138 분산액 (후지 필름 오린(주)제품, YT-123)	0	7.8	0
C.I.PB15:6 분산액 (미쿠니컬러(주)제품, MHI블루-7075M)	0	0	26.4
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트	27	26	14
메틸에틸케톤	35	34	44

상기에 있어서, 감광성 전사 시트(R1,B1,G1)의 각 네가티브형 감광성 수지층 의 광 감도(h¹)와 감광성 전사 시트(R2,B2,G2)의 각 네가티브형 감광성 수지층의 광 감도(h²)의, 각 색 사이에 있어서의 광 감도비 h¹/h²는 10이 되도록 조정하고 있다.

[컬러 필터의 제작]

상기로부터 얻은 6종의 감광성 전사 시트를 이용하여, 다음과 같이 하여 컬러 필터를 제작하였다.

우선, 감광성 전사 시트(R1)의 커버 필름을 박리하고, 노출된 네가티브형 감광성 수지층(R1)의 표면을 투명한 유리기판(두께 1.1mm)에 라미네이터(VP-II, 다이세이 라미네이터 가부시키가이샤 제품)를 이용하여 가압(0.8㎏/㎠), 가열(130℃)하면서 맞붙이고, 계속해서 중간층과 네가티브형 감광성 수지층(R1)의 계면에서 박리하고, 유리기판 상에 적색의 네가티브형 감광성 수지층(R1)만을 전사하였다. 계속해서, 감광성 전사 시트(R2)의 커버 필름을 박리하고, 네가티브형 감광성 수지층(R1)의 표면에 노출된 네가티브형 감광성 수지층(R2)이 접하도록 상기와 마찬가지로 하여 맞붙인 후, 임시 지지체와 열가소성수지층의 계면에서 박리하고, 유리기판 상에 네가티브형 감광성 수지층(R1)/네가티브형 감광성 수지층(R2)/중간층/열가소성수지층이 되도록 전사하였다.

다음에, 예컨대 이미 상술한 바와 같이 구성된 노광장치에 의해, 파장 405㎚의 레이저광과 4ｍJ/㎠, 40ｍJ/㎠의 에너지량으로 노광을 행하였다. 이 때, 네가티브형 감광성 수지층(R1)만을 남겨서 반사형 화소부(614B)를 형성하고자 하는 부분은 4ｍJ/㎠의 에너지량으로, 네가티브형 감광성 수지층(R1) 및 네가티브형 감광성 수지층(R2)을 남겨서 투과형 화소부(614A)를 형성하고자 하는 부분은 40ｍJ/㎠의 에너지량으로 노광한다. 이와 같이 노광량을 변화시키기 위해서는, 예컨대 상술의 노광량 제어처리(시닝 처리 등)를 적용하면 좋다.

그 후, 현상액(PD2)(후지 샤신 필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여 네가티브형 감광성 수지층(R2)을 현상하고, 열가소성수지층 및 중간층을 제거하였다. 이 때, 네가티브형 감광성 투명수지층(R1)은 실질적으로 현상되어 있지 않았다. 이어서, 현상액(CD1)(후지 샤신 필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여 네가티브형 감광성 투명수지층(R1)의 불필요한 부분을 현상 제거하고, 또한 SD1(후지 샤신 필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여 마무리 처리(브러시 처리)를 행함으로써, 유리기판(610A) 상에 네가티브형 감광성 수지층(R1)만의 적색 패턴(반사 표시부)과, 네가티브형 감광성 수지층(R1 및 R2)이 적층된 적색 패턴(투과 표시부)을 형성하였다.

계속해서, 적색 패턴이 형성된 유리기판 상에, 감광성 전사 시트(G1,G2)를 상기와 마찬가지로 순차 맞붙여, 박리, 노광, 현상을 반복적으로 행하여, 네가티브형 감광성 수지층(G1)만의 녹색 패턴(반사 표시부)과, 네가티브형 감광성 수지층(G1 및 G2)이 적층된 녹색 패턴(투과 표시부)을 형성하였다. 또한, 감광성 전사 시트(B1,B2)를 이용해서 상기와 마찬가지의 조작을 반복하고, 적색 패턴 및 녹색 패턴이 형성된 투명 유리기판 상에, 네가티브형 감광성 수지층(B1)만의 청색 패턴(반사 표시부)과, 네가티브형 감광성 수지층(B1 및 B2)이 적층된 청색 패턴(투과 표시부)을 형성하고, RGB로 이루어지는 반사 및 투과 양용의 컬러 필터를 얻었다.

이상과 같이 하여, 표시상 하나의 화소를 이루는 영역 내에, 각 색마다 부분적으로 두께를 다르게 하여 반사 표시부와 투과 표시부가 설치되어 이루어지는 색화소(R,G,B)로 구성된 컬러 필터를 간편하게 또한 높은 해상도로 형성할 수 있었다.

다음에, 상기 반사 및 투과 양용의 컬러 필터를 형성하는 다른 방법에 대해서 설명한다.

상기 실시형태에 있어서, [전사 시트의 제작]에서 이용한 PET 임시 지지체를, 백 코팅이 실시되지 않은 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 임시 지지체에 대신하고, 이 임시 지지체의 표면에 열가소성수지층 및 중간층을 미리 도포하지 않고 직접, 상기 표3에 나타내는 처방으로 이루어지는 적색층(R1층)용, 녹색층(G1층)용, 또는 청색층(B1층)용의 네가티브형 감광성 수지용액을 도포하고, 건조시켜서 층두께 1.2㎛의 네가티브형 감광성 수지층(R1,B1,G1)을 도포하도록 한 것 이외, 상기 실시형태와 마찬가지로 하여, 컬러 필터를 제작하였다. 이 방법에 있어서도, 색화소(R,G,B)로 구성된 컬러 필터를 간편하게 또한 높은 해상도로 형성할 수 있었다.

다음에 도 28~34를 참조하여, 본 발명의 노광방법의 또 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 방법은, 포토레지스트에 의해 기재 상에 1개의 구조부재를 형성한 후 그 포토레지스트를 단계적으로 제거하고, 그것을 이용하여 별도의 구조부재를 형성하는 처리를 행함으로써, 2개 이상의 구조부재를 기재 상에 형성하도록 한 것이다. 여기에서는, 구조부재에 의해, TFT 회로가 형성된다.

도 28~34는, 이와 같이 하여 고개구율 액티브 매트릭스 기판을 제조하는 처리를 순서에 따라 나타내는 것이다. 또한 여기에서는, 게이트 전극과 소스 전극이 교차하는 G-S 교차부, TFT 소자부, 화소부 및 단자부를 배열한 모식적인 단면구성으로 도시하는 것으로 한다.

우선 도 28(A)은, 유리기판(701) 상에 게이트 전극막(702)을 성막한 상태를 나타내고 있다. 이 게이트 전극막(702)은, 스퍼터링법 등을 적용하여, 크롬, 알루미늄, 탄탈 등의 금속막으로서 형성한다. 도 28(B)은, 게이트 전극막(702) 상에 포토레지스트를 균일하게 도포한 후, 1장째의 포토마스크를 이용하여, 레지스트 패턴(703)을 형성한 상태를 나타낸다. 다음에 도 28(C)은, 레지스트 패턴(703)을 이용한 에칭에 의해, 게이트 전극막(702)을 패터닝한 상태를 나타낸다.

다음으로 도 29(D)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(703)을 제거한 후, 게이트 절연막(704), 제 1 반도체층(705) 및 제 2 반도체층(706)의 3층을 연속 적층 성막하고, 또한 소스ㆍ드레인 전극막(707)을 플라스마 CVD법이나 스퍼터링법 등으로 연속해서 적층 성막한다. 상기 게이트 절연막(704)은, 가령 질화 실리콘(SiN_x)막 등으로 형성한다. 제 1 반도체층(705)은, 비결정형 실리콘(a-Si)막으로 형성한다. 제 2 반도체층(706)은, ｎ형 불순물을 고농도로 도핑한 실리콘(n⁺-Si)막으로 형성한다. 소스ㆍ드레인 전극막(707)은, 크롬, 알루미늄, 탄탈 등의 금속으로 형성한다.

다음에 도 29(E)에 나타내는 바와 같이, 유리기판(701)의 표면측의 전면에 포토레지스트를 도포한 후, 소정의 영역마다 노광량을 바꾼 노광을 행하고, 1회의 레지스트 도포, 노광, 현상으로 복수 단계의 두께를 갖는 레지스트 패턴(708)을 형성한다. 또한 레지스트 패턴(708)은, 화소부 및 단자부에는 형성하지 않는다. 또한 TFT 소자부의 채널부(705a)에 상당하는 부분은 박육부(708a)로서 형성하고, 그 외의 부분은 두껍게 형성한다. 즉, 그 외의 부분은 소정의 두께인 제 1 두께 이상으로 형성하고, 박육부(708a)는 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께로서 형성한다. 또한 이 경우도, 소정의 영역마다 노광량을 바꾸는 노광은, 상술한 노광량 제어처리(시닝 처리 등)를 적용하여 행할 수 있다.

다음에 도 29(F)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴(708)에 덮어져 있지 않은 부분의 제 1 반도체층(706) 및 제 2 반도체층(706)의 2층과, 소스ㆍ드레인 전극막(707)을 모두 에칭에 의해 제거한다.

다음에 도 30(G)에 나타내는 바와 같이, 상기 (F)에 있어서 잔존하고 있는 레지스트 패턴(708)의 전체의 두께를 애싱(ashing)에 의해 감소시킴으로써, 박육부(708a)에 대응하는 채널부(750a)의 위치에서 소스ㆍ드레인 전극막(707)의 표면을 노출시킨다.

도 30(H)은, 잔존하는 레지스트 패턴(708)을 이용하여, 소스ㆍ드레인 전극분리 및 채널 에칭을 행한 상태를 나타낸다. 채널부(705a)에서는 제 1 반도체층(705)의 두께가 조정되고, 제 2 반도체층(706) 및 소스ㆍ드레인 전극막(707)은 제거된다. 도 30(I)은, 레지스트 패턴(708)을 제거한 상태를 나타낸다.

도 31(J)은, 기판의 전면에 패시베이션 막(709)을 형성한 상태를 나타낸다. 패시베이션 막(709)은, 질화 실리콘(SiNx) 등에 의한 보호막이며, CVD법이나 스퍼터링법 등에 의해 형성한다.

도 31(K)은, 패시베이션 막(709) 상에 전기절연성 합성수지재료, 가령 아크릴계 수지를 도포한 후, 표면을 평탄화하고, 표면이 평탄화된 전기절연막인 아크릴계 수지막(710)을 형성한 상태를 나타낸다. 다음에 도 31(L)은, 아크릴계 수지막(710)을, 80~100℃의 온도에서 프리베이킹한 후, 그 위에 불소계 수지를 도포함으로써 발수성 수지층(711)을 형성하고, 또한 그 위에 포토레지스트를 도포함으로써 포토레지스트층(712)을 형성한 상태를 나타낸다.

다음에 도 32(M)는, 3장째의 포토마스크로서 슬릿 마스크 등을 이용하여 노광량을 조정하고, 포토레지스트층(712)을 소정의 영역마다 노광량을 바꾸어서 노광하고, 1회의 노광, 현상으로 다단계의 패턴 형상으로 패터닝한 상태를 나타낸다. 이 노광에 의해 포토레지스트층(712)은, 화소 전극 형성영역의 미리 정하는 콘택트 구멍 영역(712b)에서 미경화로 되고, 콘택트 구멍 영역(712b)을 제외한 화소 전극 형성영역인 오목부(712a)에서 부분적으로 경화되고, 이들 이외의 영역에서 경화되도록 노광/현상된다. 또 이 경우도, 소정의 영역마다 노광량을 바꾸는 노광은, 상술한 시닝 처리 등을 적용해서 행할 수 있다.

다음에 도 32(N)는, 포토레지스트층(712)의 제 1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 아크릴계 수지막(710) 및 패시베이션 막(709)을 에칭하고, 아크릴계 수지막(710)의 표면으로부터 드레인 전극부분까지의 관통구멍인 콘택트 구멍(710b)을 형성한 상태를 나타낸다. 이 때, 단자부에서는 패시베이션 막(709) 및 게이트 절연막 (704) 등이 제거되고, 게이트 전극 및 도시하지 않은 소스 전극까지의 관통구멍인 콘택트 구멍(710c)이 형성되고, 게이트 전극막(702) 및 도시하지 않은 소스 전극막이 노출된다. 이 때, 발수성 수지층(711)의 막두께는 얇으므로, 리프트 오프와 마찬가지의 프로세스에 의해서, 콘택트 구멍(710b 및 710c)의 부분의 발수성 수지층(711)이 제거된다. 도 32(O)는, 포토레지스트층(712)의 전체적인 두께를 애싱에 의해 감소시키고, 제 2 레지스트 패턴을 형성한 상태를 나타낸다.

다음에 도 33(P)은, 포토레지스트층(712)의 제 2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 발수성 수지층(711)을 에칭하고, 화소 전극 형성영역의 아크릴계 수지막(710)에 콘택트 구멍에 연이어지는 오목부(710a)을 형성한 상태를 나타낸다. 도 33(Q)은, 상기 (P)에 있어서 잔존하고 있는 불필요한 포토레지스트층(712)을 제거한 상태를 나타낸다.

도 33(R)은, 도포형 투명 도전재를 스핀 코팅 등에 의해 도포하여 도포형 투명 도전막(713)을 형성한 상태를 나타낸다. 이 도포형 투명 도전막(713)은, 아크릴계 수지막(710)의 오목부(710a)의 표면과, 콘택트 구멍(710b 및 710c)의 내표면을 덮는다. 발수성 수지층(711)은 그 발수성에 의해 도포형 투명 도전재를 튕기므로, 도포형 투명 도전막(713)은 발수성 수지층(711)이 잔존하고 있는 부분에는 형성되지 않는다.

그 후에 200~250℃에서 소성함으로써 화소 전극(713a)을 형성한다. 또한, 화소 전극(713a)을 형성하는 도포형 투명 도전막(713)은, 산화인듐주석(ITO) 등에 의해 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는 ITO 등의 도포형 투명 도전재를 도포하여 화소 전극을 형성하므로, 플라스마 CVD법이나 스퍼터링법 등의 진공성막법을 이용하지 않아도 화소 전극을 형성할 수 있고, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다. 다음에 도 34(S)는, 화소 전극(713a)을 형성한 후, 잔존하는 발수성 수지층(711)을 애싱 등에 의해 제거한 상태를 나타낸다. 이것에 의해서, 고개구율 액티브 매트릭스 기판(714)이 형성된다.

본 발명의 노광방법에 있어서는, 포토레지스트나 구조부재 재료 등의 감광성 재료에의 조사광량을 노광부분에 따라 2단계 이상으로 변화시키도록 공간 광변조소자의 동작을 제어하여, 상기 감광성 재료에 노광량이 2단계 이상으로 다른 노광영역을 형성하도록 하고 있으므로, 상술한 바와 같은 고정밀 및 고세밀 마스크, 또한 노광 마스크 그 자체가 불필요하게 된다. 따라서, 본 발명의 노광방법에 의하면, 감광성 재료에 대한 중간조 노광을 저비용으로 실현 가능하게 된다.

이와 같이, 감광성 재료에 노광량이 상이한 노광영역을 형성할 수 있으면, 그 후의 현상 처리를 거쳐서, 패턴에 따라서 두께가 몇단계인가로 제어된 레지스트나, 구조부재를 남기는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 노광방법에 있어서, 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만을 노광 광의 변조에 이용하는 경우에는, 특히 다음과 같은 효과를 얻을 수도 있다. 레지스트 두께의 단수(段數)를 늘려서, 포토리소 공정을 보다 한층 삭감하고자 하는 경우, 에칭 등의 후공정의 성능안정을 실현하기 위해서는, 레지스트 두께의 단차를 보다 명확하게 할 필요가 있다. 이 요구를 실현하기 위해서는, 패턴의 단락 위치를 보다 세밀한 분해능으로 화소를 겹치면서 노광하는 것이 필요하다.

그러나, 상술한 바와 같이 세밀한 분해능으로 노광하는 경우, 각 화소의 레지스트의 필요 노광 파워로부터 결정되는 노광 속도보다도, 공간 광변조소자의 변조시간에 의해 결정되는 부주사속도 쪽이 느리게 되어 버리고, 노광 파워가 충분한데도 부주사속도를 올릴 수 없다라는 문제점이 발생할 수 있다. 그래서, 상기한 바와 같이 공간 광변조소자의 사용영역을 일부에 한정하면, 제어 데이터 전송은 그 일부 영역에 대하여 행하는 것만으로 끝나게 되고, 따라서, 공간 광변조소자의 변조속도를 높이고, 필요한 노광 파워와의 균형을 취해서, 최적의 노광 시스템을 구축할 수 있게 된다.

이상의 효과는, 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 것을 이용함과 아울러, 이 공간 광변조소자의 각 화소를 온으로 하고 있는 시간을 제어함으로써, 감광성 재료에의 조사광량을 변화시키는 경우에 있어서도, 부주사를 행하는 것이면 당연히 마찬가지로 얻어지게 된다.

또한, 본 발명에 의한 노광장치는, 감광성 재료에의 조사광량을 노광부분에 따라 2단계 이상으로 변화시키도록 공간 광변조소자의 동작을 제어하는 노광량 제어수단을 구비하고 있으므로, 상기 저비용의 중간조 노광방법을 실시할 수 있게 된다.

Claims (32)

1. 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 감광성 재료에 조사하여, 상기 감광성 재료를 소정 패턴으로 노광하는 노광방법에 있어서,

   감광성 재료에의 조사광량을 노광부분에 따라 2단계 이상으로 변화시키도록 상기 공간 광변조소자의 동작을 제어하여, 상기 감광성 재료에 노광량이 2단계 이상으로 다른 노광영역을 형성할 수 있게 하고,

   상기 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 2차원 공간 광변조소자를 이용함과 아울러,

   이 2차원 공간 광변조소자와 감광성 재료를 일방향으로 상대 이동시키는 부주사를 행하고,

   부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소 중에서, 감광성 재료의 동일 부분에 겹쳐 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하여, 상기 동일 부분에의 조사광량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소를 경유한 광의 도트를 상기 감광성 재료에 조사하고, 이 도트의 시닝 처리에 의해 상기 조사광량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 광학계를 통과시켜 상기 감광성 재료에 조사하고,

   상기 시닝 처리가, 상기 광학계의 광학특성을 반영시킨 소정의 패턴으로 시닝을 행하는 것임을 특징으로 하는 노광방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 화상 에지부분을 구성하는 도트는, 상기 시닝 처리의 대상으로부터 제외되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 2차원 공간 광변조소자의 각 화소를 온으로 하고 있는 시간을 제어함으로써, 감광성 재료에의 조사광량을 더욱 변화시키는 것을 특징으로 하는 노광방법.
8. 제1항, 제4항, 제5항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차원 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만을 상기 노광 광의 변조에 이용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
9. 제1항, 제4항, 제5항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광변조소자로서 DMD(디지털 마이크로미러 장치)를 이용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
10. 제1항, 제4항, 제5항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광성 재료가, 기재 또는 그 위에 형성된 구조부재 재료를 가공하기 위해서, 상기 기재 또는 구조부재 재료 상에 형성된 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 노광방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 포토레지스트가, 상기 기재 상에 형성된 비교적 고감도의 층과, 또한 그 위에 형성된 비교적 저감도의 층으로 이루어지는 2층 구조의 것임을 특징으로 하는 노광방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 비교적 고감도의 층 및 비교적 저감도의 층을 남기기 위한 노광량에 대한, 상기 비교적 고감도의 층만을 남기기 위한 노광량의 비를 0.01~0.5로 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
13. 제10항에 있어서, 노광량이 서로 다른 부분의 상기 포토레지스트의 제거를 단계적으로 행함으로써, 2개 이상의 구조부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 기재가 LCD-TFT 패널이며, 상기 구조부재 재료가 TFT 회로를 형성하기 위한 것임을 특징으로 하는 노광방법.
15. 제1항, 제4항, 제5항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 도전막이며, 상기 감광성 재료가, 상기 기재 상에 형성된 비교적 고감도의 층과, 또한 그 위에 형성된 비교적 저감도의 층으로 이루어지는 2층 구조의 것임을 특징으로 하는 노광방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 비교적 고감도의 층 및 비교적 저감도의 층을 남기기 위한 노광량에 대한, 상기 비교적 고감도의 층만을 남기기 위한 노광량의 비를 0.01~0.5로 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
17. 제1항, 제4항, 제5항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광성 재료가, 두께가 2단계 이상으로 다른 부분을 갖고서 기재 상에 남겨지는 1종의 구조부재 재료인 것을 특징으로 하는 노광방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 기재가 LCD-TFT 패널이며, 상기 구조부재 재료가, 표면에 요철을 갖고서 상기 패널 상에 형성되는 반사부재의 재료인 것을 특징으로 하는 노광방법.
19. 제1항, 제4항, 제5항, 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광성 재료가, 기재 상에 남겨지는 2종 이상의 구조부재 재료인 것을 특징으로 하는 노광방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 구조부재 재료가, 상기 기재 상에 형성된 비교적 고감도의 층과, 또한 그 위에 형성된 비교적 저감도의 층의 2층 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 노광방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 비교적 고감도의 층 및 비교적 저감도의 층을 남기기 위한 노광량에 대한, 상기 비교적 고감도의 층만을 남기기 위한 노광량의 비를 0.01~0.5로 하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
22. 제19항에 있어서, 상기 기재가 LCD-CF 패널이며, 상기 구조부재 재료가, 적어도 리브재의 재료와 기둥재의 재료인 것을 특징으로 하는 노광방법.
23. 제19항에 있어서, 상기 기재가 LCD-CF 패널이며, 상기 구조부재 재료가, 적어도 투과용 RGB부재의 재료와 반사용 RGB부재의 재료인 것을 특징으로 하는 노광방법.
24. 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 감광성 재료에 조사하여, 상기 감광성 재료를 소정 패턴으로 노광하는 노광장치에 있어서,

    감광성 재료에의 조사광량을 노광부분에 따라 2단계 이상으로 변화시키도록 상기 공간 광변조소자의 동작을 제어하는 노광량 제어수단을 구비하여, 상기 감광성 재료에 노광량이 2단계 이상으로 다른 노광영역을 형성할 수 있게 하고,

    상기 공간 광변조소자로서, 2차원적으로 병설된 복수의 화소를 갖고서, 각 화소마다 노광 광을 온ㆍ오프 변조하는 2차원 공간 광변조소자가 이용됨과 아울러,

    이 공간 광변조소자와 감광성 재료를 일방향으로 상대 이동시키는 부주사 수단을 구비하고,

    상기 노광량 제어수단은 부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소 중에서, 감광성 재료의 동일 부분에 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
25. 삭제
26. 삭제
27. 제24항에 있어서, 상기 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 수단이, 부주사방향으로 연이어지는 복수의 상기 화소를 경유한 광의 도트를 상기 감광성 재료에 조사하고, 이 도트의 시닝 처리에 의해 상기 조사광량을 변화시키는 것임을 특징으로 하는 노광장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 공간 광변조소자에 의해 변조된 광을 상기 감광성 재료에 조사하기 위한 광학계를 추가로 구비하고,

    상기 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 수단이, 상기 시닝 처리를, 상기 광학계의 광학특성을 반영시킨 소정의 패턴으로 시닝을 행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 노광 광을 조사하는 화소의 수를 제어하는 수단이, 화상 에지부분을 구성하는 도트는, 상기 시닝 처리의 대상으로부터 제외되도록 구성된 것을 특징으로 하는 노광장치.
30. 제24항에 있어서, 상기 노광량 제어수단은 상기 공간 광변조소자의 각 화소를 온으로 하고 있는 시간을 제어하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
31. 제24항, 제27항, 제28항, 또는 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광변조소자의 연속한 일부 영역만이 상기 노광 광의 변조에 이용되는 것을 특징으로 노광장치.
32. 제24항, 제27항, 제28항, 또는 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광변조소자가 DMD인 것을 특징으로 하는 노광장치.

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