KR100946248B1 - 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중노광을 수행하는 다중 노광시스템 - Google Patents

회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중노광을 수행하는 다중 노광시스템 Download PDF

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Abstract

마스크(mask)에 의해 구현할 수 있는 빔 스폿(beam spot)의 형상에 한계가 있을뿐더러 마스크의 교환이 용이하지 않은 기존의 노광시스템과는 달리 본 발명은 노광을 위한 빔이 회절광학소자(diffractive optical element)와 푸리에 전달 렌즈(fourier transform lens)을 통해 발생한 특정 수의 빔 스폿 배열이 DMD 상에 조사 된 후 이것이 다시 DMD에 의해 변조되어 제1프로젝션 광학계와 제2프로젝션 광학계를 통해 기판(스테이지)상에 전달되도록 한다. 물론, 마스크를 사용하지 않고 빔을 특정방향으로 이동시킬 수 있는 빔 이동 디바이스(beam shift device)를 제1프로젝션 광학계와 제2프로젝션 광학계 사이에 내재시켜 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 할 수도 있다.
다중 빔, 회절광학소자, 빔 이동 디바이스, DMD, 마스크리스.

Description

회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템{multi-exposure system by diffractive optical element}
본 발명은 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 회절광학소자를 이용하여 특정 배열을 가지는 다중 빔을 발생시키고 이를 DMD 모듈에 의해 온/오프 변조한 후 드라이 필름과 같은 감광 대상 물체 위에 조사함으로써 픽셀 마스크 패턴(pixel-mask pattern)을 투영할 수 있도록 하는 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템에 관한 것이다.
PCB 산업은 다양한 디지털기기의 향상되는 성능을 충족시키기 위해 기존의 경성 PCB에서 연성 PCB를 포함한 여러 분야로 확대되는 전환기에 진입하면서 PCB의 대폭적인 성능 개선이 요구되고 있다. 이렇게 PCB의 대폭적인 성능 개선의 요구에 적극적으로 대처하기 위해서는 PCB상에 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 새로운 방식의 노광 시스템을 필요로 한다.
또한 이는 노광 시스템의 저분해능에서 고분해능으로의 이행에 따른 기술혁신은 물론이고 다품종 소량생산 및 대량생산 체제에도 유연하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 노광공정의 비약적 단축과 생산성(productivity) 향상을 요구하는 신기술 적용의 필연성을 유발한다. 이에 다양한 노광방법들이 개발되었는데, LDI(Laser Direct Imaging)를 이용한 마스크리스(maskless) 방식의 직접 묘화 노광방법이 그 중 하나이다.
기존의 마스크 방식의 노광 시스템의 문제점은 고해상도의 미세회로패턴 노광시 마스크 제작비용 및 관리비용의 증가로 인한 고분해능의 노광의 어려움에 있다. 이러한 기존의 마스크 방식의 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 고분해능의 실현과 공정 수 감소를 위한 마스크리스 방식의 공정기술이 부각되고 있는 추세이다.
이에 부응하기 위해, DMD(Digital Micromirror Device)를 구비한 노광시스템이 개발되었는데, 이는 도 2의 실시 예와 같이 입력되는 UV 광을 fly-eye lens로 이루어진 조사 광학계에서 균일한 세기 분포를 가지는 빔을 만들어, DMD 상에 보낸다. 이것을 DMD가 변조하여 제1, 제2 프로젝션 광학계를 통해 노광을 하는 시스템이다.
도 2의 노광시스템에서, DMD 모듈에 의해 온/오프 변조되는 UV 광원의 빔은 DMD 모듈을 구성하는 각각의 마이크로 미러의 형태인 사각형 형상을 갖는다. 이로 인해 패턴의 이미지를 구현할 때 사각형상의 특징 때문에 사각 형상의 빔이 거칠게(rough) 처리된다.
따라서, 도 2에서와 같이 마스크 등을 이용하여 사각 형상의 빔을 원형으로 변화시켜 조사함으로써 이미지를 구현하는데 패턴의 에지를 좀 더 부드럽게(softness) 처리되도록 도와준다.
이를 위한 빔을 특정 형상으로 변환시켜 주는 마스크(mask)가 도 2에서와 같이 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 위치함으로써 한번 셋업(set-up)이 되고 나면 광학계를 분해 조립할 때 마스크를 교환하기가 쉽지 않다. 또한 마스크 제작에 있어서도 요구되는 빔의 스폿 형상을 구현하는데 한계가 있다.
본 발명은 UV 광원으로부터 나온 빔이 회절광학소자와 푸리에 전달렌즈에 의해 스폿 형태의 원형 빔으로 변환되어 DMD 모듈에 전달되도록 함으로써 마스크(mask)나 고가의 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array)를 사용하지 않고도 DMD 모듈로부터 원형의 빔이 나올 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템은, UV 광원(UV light source)으로부터 입사되는 빔(beam)을 2차원 배열의 스폿을 가지는 원 형 빔으로 변환해 주는 회절광학소자(diffractive optical element)와 푸리에 전달렌즈(fourier transform lens); 힌지를 중심으로 사선방향으로 각도 조절되고 상기 회절광학소자(diffractive optical element)와 푸리에 전달렌즈(fourier transform lens)를 통해 입사되는 2차원 배열의 스폿을 다수의 DMD(Digital Micromirror device)에 의해 온/오프(on/off) 변조시켜 하나의 이미지 패턴을 생성하는 DMD 모듈(Digital Micromirror Device module); 및 상기 DMD 모듈에 의해 온/오프 변조된 하나의 이미지 패턴을 기판에 전달하는 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system)를 통해 기판에 전달되는 빔을 특정방향으로 이동시켜 하나의 이미지 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해 주는 빔 이동 디바이스(beam shift device)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기 빔 이동 디바이스는 회절광학소자 또는 굴절광학소자 또는 방해석과 같은 복굴절 현상을 일으키는 물질로 할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 DMD에 의해 발생하는 사각형태의 빔을 원형으로 변화시켜 주는 소자인 마스크 또는 고가의 마이크로 렌즈 어레이를 사용하지 않고도 회절광학소자와 푸리에 전달렌즈를 이용하여 대상물의 노광에 필요한 원형 빔 스폿을 얻을 수 있는 효과가 있다. 특히 본 발명은 빔 이동 디바이스에 의해 고해상도의 패턴을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 본 발명에 의한 다중 노광시스템의 개념도로서 회절광학소자와 푸리에 전달렌즈를 이용하여 DMD에 의해 발생하는 사각형태의 빔을 원형으로 변화시켜 줄 수 있도록 하는 광학계를 보여주고 있다.
먼저, 도시되지 않은 UV 광원(UV light source)에서 나온 도 3의 (a)와 같은 빔은 회절광학소자(diffractive optical element)와 푸리에 전달렌즈(fourier transform lens)를 통하여 푸리에 전달렌즈의 초점 면에 1024*768개의 스폿(spot)을 가지는 원형 빔으로 변환된다. 즉 회절광학소자는 회절광을 발생시키고 푸리에 전달렌즈는 푸리에 전달렌즈의 초점 거리에 특정 배열을 가지는 회절 스폿을 발생시키게 된다.
이렇게 회절광학소자와 푸리에 전달렌즈에 의해 발생되는 원형 빔이 입사되는 DMD 모듈은 DMD 모듈을 구성하는 각 마이크로 미러들의 온/오프 변조에 의해 빔을 하나의 이미지 패턴으로 생성하게 된다.
여기서 회절광학소자를 통한 빔의 형상과 수는 DMD 모듈을 구성하는 마이크 로 미러의 개수에 의해 결정된다.
상기 DMD 모듈에 입사된 후 다수의 DMD에 의해 온/오프 변조된 빔(혹은 이미지)은 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system) 및 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system)를 통해 기판에 전달되게 된다.
이때, 빔은 기판에 전달되기 이전에 마스크와 마이크로 렌즈 어레이를 거치던 종래기술과는 달리 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 위치하고 있는 회절광학소자나 굴절광학소자로 이루어진 빔 이동 디바이스를 거치면서 특정방향으로 이동하게 된다.
즉, DMD 모듈에서 나온 빔은 도 4 및 도 5에서와 같이 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 위치하고 있는 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해 주기 위한 회절광학소자나 굴절광학소자 등과 같은 빔 이동 디바이스(beam shift device)에 의해 기판(substrate)에 형성되는 빔의 위치가 특정방향으로 조절된다.
여기서 DMD 모듈 내의 마이크로 미러를 몇 개의 블록(block)으로 나누어 빔 이동 소자를 이용하여 블록별로 빔을 이동시켜 노광을 행할 수 있다.
따라서, 도 6에서와 같이 각 블록간의 거리를 어떻게 조정하느냐에 따라 노광시스템에서의 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해줄 수 있다.
즉, 블록의 수에 비례해서 해상도가 높아지거나 낮아질 수 있다. 특히 이 방법은 DMD에 의해 스캔되는 기판의 노광 양이 균일하다.
즉, X축 방향(shift direction)으로 균일한 거리로 빔이 굴절되기 때문에 모서리 부분을 제외한 모든 면이 같은 양의 빔의 세기를 갖는다.
또한 DMD 헤드를 특정 각도로 회전시키지 않아도 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해줄 수 있기 때문에 패턴에 따른 DMD의 스캔 정도를 좀 더 간단히 계산할 수 있다.
물론, 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해주기 위한 회절광학소자나 굴절광학소자 등의 제작을 위한 설계 등에 고도한 기술을 요구한다.
따라서, DMD 모듈의 각 블록을 이동시키기 위한 회절광학소자나 굴절광학소자는 1개나 혹은 2개 이상으로 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 당연하다.
도 1은 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 본 발명에 의한 다중 노광시스템의 개념도이다.
도 2는 기존의 노광시스템의 개념도이다.
도 3은 회절광학소자에 의해 다중 빔의 발생과정을 보인 도면이다.
도 4는 빔 이동 디바이스에 의한 빔(광선)의 이동 예를 보인 도면이다.
도 5는 회절 및 굴절에 의한 빔의 다양한 이동(shifting) 예를 보인 도면이다.
도 6은 빔의 이동(beam shifting)에 의해 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)이 좋게 되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (3)

  1. UV 광원(UV light source)으로부터 입사되는 빔(beam)을 다수 개의 스폿을 가지는 원형 빔으로 변환해 주는 회절광학소자(diffractive optical element)와 푸리에 전달렌즈(fourier transform lens);
    힌지를 중심으로 사선방향으로 각도 조절되고 상기 회절광학소자(diffractive optical element)와 푸리에 전달렌즈(fourier transform lens)를 통해 입사되는 빔을 다수의 DMD(Digital Micromirror device)에 의해 온/오프(on/off) 변조시켜 하나의 이미지 패턴을 생성하는 DMD 모듈(Digital Micromirror Device module);
    상기 DMD 모듈에 의해 온/오프 변조된 하나의 이미지 패턴을 기판에 전달하는 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system); 및
    상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 기판에 전달되는 빔을 특정방향으로 이동시켜 하나의 이미지 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해주는 빔 이동 디바이스(beam shift device);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빔 이동 디바이스는 회절광학소자 또는 굴절광학소자 또는 복굴절을 일으키는 물질인 것을 특징으로 하는 회절광학소자에 의해 형성된 다중 빔을 이용하여 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040044540A (ko) * 2001-09-05 2004-05-28 칼 짜이스 에스엠티 아게 줌 시스템, 특히, 마이크로 리소그래피 투영 시스템의조명 장치를 위한 줌 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040044540A (ko) * 2001-09-05 2004-05-28 칼 짜이스 에스엠티 아게 줌 시스템, 특히, 마이크로 리소그래피 투영 시스템의조명 장치를 위한 줌 시스템
KR20040025487A (ko) * 2002-09-19 2004-03-24 삼성전자주식회사 마이크로 미러 어레이를 구비한 노광 장치 및 이를 이용한노광 방법

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