KR100952158B1

KR100952158B1 - 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이

Info

Publication number: KR100952158B1
Application number: KR1020080046474A
Authority: KR
Inventors: 진 호 정
Original assignee: 진 호 정
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2010-04-09
Also published as: KR20090120590A

Abstract

본 발명은 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이에 관한 것으로서, 특히 노광장치의 내부에 디지털 마이크로미러 디스플레이 소자로부터 입사되는 광을 반사 또는 전반사 시킬 수 있는 구조의 마이크로프리즘이 복수로 형성되는 마이크로프리즘 어레이를 구비함으로써, 투과되는 광량을 손실 없이 사용가능할 수 있도록 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이에 관한 것이다. 구성은 빛을 출사(방출)하는 광원(光源)과; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 각각 제어 신호에 따라 변조하는 복수의 화소부가 제공되는 디지털 마이크로미러 디스플레이와; 상기 디지털 마이크로미러 디스플레이의 각 화소부에 의해 변조된 광을 결상하여 상기 각 화소부의 상을 결상시키는 제 1 결상 광학계 및 상기 화소부에 의해 변조되고 상기 제 1 결상 광학계를 통과한 광이 각각 입사하는 복수의 마이크로렌즈가 제공되는 마이크로렌즈 어레이를 포함하고, 상기 변조된 광에 의한 상을 감광 재료상에 결상하는 제 2 결상 광학계를 구비한 마스크 리스 노광장치에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이 대신, 광 입사부는 넓게 형성되고 광 출사부는 좁게 형성되어 투과하는 광이 집광 되어 광량이 상승 되도록 한 마이크로프리즘이 복수로 배열된 마이크로프리즘 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

노광, 마스크 리스, 프리즘, 원뿔, 전반사

Description

마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이{micro prism array for Mask less Exposure device}

본 발명은 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이에 관한 것으로서, 특히 노광장치의 내부에 디지털 마이크로미러 디스플레이 소자로부터 입사되는 광을 반사 또는 전반사 시킬 수 있는 구조의 마이크로프리즘이 복수로 형성되는 마이크로프리즘 어레이를 구비함으로써, 투과되는 광량을 손실 없이 사용가능할 수 있도록 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼에 만들려고 하는 회로패턴을 지니고 있는 마스크를 통해 빛을 통과시켜 그 형태를 마스크로부터 감광제로 옮기는 작업, 즉 광원을 이용하여 원하는 부분에 미세 패턴을 형성시키는 기술을 광 미세 가공기술(Photolithography)이라 하고, 이러한 공정을 수행하는 장치를 노광장치라고 한다.

이와 같은 노광장치는 반도체 산업뿐만 아니라 디스플레이 산업 등에서 많이 사용되고 있다.

또한, 상기 노광장치는 노광 방식에 따라 근접 노광(Proximity Exposure), 투영 노광(Projection Exposure), 마스크 리스 노광(Mask-less Exposure)으로 나눌 수 있고, 마스크 리스 노광은 상기 노광 방식에서 공통적으로 채용하고 있는 photo Mask를 제거한 방식이다.

종래의 마스크 리스 노광(Mask-less Exposure) 방식으로 구성된 노광장치의 일 예를 설명하면 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 빛을 출사(방출)하는 광원(光源)(10)과; 상기 광원(10)으로부터 출사된 광(Le)을 입사시켜 개략 균일한 광 강도 분포를 갖도록 보정 출사시키는 광 강도 분포 보정 광학계(20)와; 상기 광 강도 분포 보정 광학계(20)로부터 출사된 광(Le)을 반사시켜서 광로의 방향을 절곡하는 미러(30)와; 상기 미러(30)로 반사시킨 광(Le)을 전반사시켜 각각 소정의 제어 신호에 따라 공간 광 변조하는 복수의 화소부인 미소 미러(41)를 형성한 디지털 마이크로미러 디스플레이(digital micromirror display, DMD)(40)와; 상기 디지털 마이크로미러 디스플레이(40)에 의해 공간 광 변조되어 출사된 각 광(Le)을 투과시키는 전반사 프리즘(50)과; 상기 디지털 마이크로미러 디스플레이(40)의 미소 미러(41)에 의해 공간 광 변조시킨 각 광(Le)을 결상시키는 렌즈(61a),(61b)로 이루어지는 제 1 결상 광학계(61)와, 상기 제 1 결상 광학계(61)에 의해 결상시킨 각 광(Le)의 결상 위치 근처에 배치됨과 동시에 상기 각 광(Le)을 개별적으로 통과시키는 마이크로렌즈(63a)를 다수 배열하여 이루어지는 마이크로렌즈 어레이(63)와; 다수의 어퍼쳐(64a)로 이루어지는 어퍼쳐 어레이(64)와; 상기 각 마이크로렌즈(63a) 및 어퍼쳐(64a)를 통과한 각 광(Le)을 다시 프린트 배선 기판용 소재(70) 상에 결상시키는 렌즈(62a),(62b)로 이루어지는 제 2 결상 광학계(62) 등으로 이루 어져 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 마스크 리스(Mask-less) 노광 방식으로 구성된 노광장치(100)는 노광되는 선폭을 14um에서 3um로 상승시키기 위하여 마이크로렌즈 어레이(63)의 마이크로 렌즈(63a) 크기가 통상 14um이고, 어퍼처 어레이(64)의 크기는 3um 정도일 때, 상기 마이크로렌즈(63a)를 통해 입사되는 광이 효율적으로 어퍼처(64a)를 투과하지 못하고 개략 20% 정도만 투과하게 된다. 즉, 상기 마이크로렌즈(63a)는 통상 볼록렌즈로 형성되므로, 각 광(Le)이 상기 마이크로 렌즈(63a)를 통과하면서 일부는 굴절, 확산 등에 의해 완벽하게 집광 및 투과되지 못하고 광량의 손실이 일어나 작은 크기의 어퍼쳐(aperture)(64a)로 구성된 어퍼쳐 어레이(aperture array)(64)에 광(Le)이 효율적으로 출사되지 못하는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 디지털 마이크로미러 디스플레이에 의해 변조된 광을 결상시키는 제 1 결상 광학계를 통과한 광을 넓은 입사부로 입사시킴과 동시에 입사된 광의 반사 또는 전반사로 집광을 이루도록 하여 좁은 출사부로 모두 투과되도록 함으로써, 광량의 손실 없는 사용을 이루도록 한 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 빛을 출사(방출)하는 광원(光源)과; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 각각 제어 신호에 따라 변조하는 복수의 화소부가 제공되는 디지털 마이크로미러 디스플레이와; 상기 디지털 마이크로미러 디스플레이의 각 화소부에 의해 변조된 광을 결상하여 상기 각 화소부의 상을 결상시키는 제 1 결상 광학계 및 상기 화소부에 의해 변조되고 상기 제 1 결상 광학계를 통과한 광이 각각 입사하는 복수의 마이크로렌즈가 제공되는 마이크로렌즈 어레이를 포함하고, 상기 변조된 광에 의한 상을 감광 재료상에 결상하는 제 2 결상 광학계를 구비한 마스크 리스 노광장치에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이 대신, 광 입사부는 넓게 형성되고 광 출사부는 좁게 형성되어 투과하는 광이 집광 되어 광량이 상승 되도록 한 마이크로프리즘이 복수로 배열된 마이크로프리즘 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 마이크로프리즘은 사각뿔 형상과 원뿔형상, 다각뿔 형상 또는 이들의 조합 형상 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 마이크로프리즘은 전반사를 위하여 반사 코팅을 하지 않은 것, 또는 인위적 반사를 위하여 반사 코팅을 한 것 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마이크로프리즘은 1번 전반사를 할 경우 전장(L)의 범위는 최장 L = ( D1 - D2 ) / ( 2 * tan α ) 식이고, 최단 L = D1 / ( tan β/n + tan 2α ) 식이며, 상기 노광장치의 집광효율 및 노광 선폭에 따라 전장이 긴 것을 적용하거나, 전장이 짧은 것을 선택 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 마이크로프리즘 어레이의 일 측으로는 필요에 따라 노광면의 콘트라스 트 향상을 위해 어퍼쳐 어레이를 부가 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명은 광의 입사부는 넓게 하고, 출사부는 좁게 이루어진 반사 또는 전반사 가능한 마이크로프리즘으로 구성된 마이크로프리즘 어레이에 의해 광이 집광 되도록 함으로써, 광량의 손실 없이 100% 사용가능토록 한 우수한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘을 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 마이크로프리즘 중 하나를 배열하여 나타낸 마이크로프리즘 어레이를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘의 광로를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘의 길이와 입사각에 따른 굴절각, 출사각 등의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘 어레이의 사용 상태도 이다.

도 2 내지, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 광(Le)이 들어가는 입사부(201a)는 출사부(210b)에 비해 넓게 형성되고, 출사부(210b)는 좁게 형성되는 마이크로프리즘(210)이 다수가 배열된 마이크로프리즘 어레이(200)로 이루어진다.

상기 마이크로프리즘(210)은 사각뿔 형상이나, 원뿔형상, 다각뿔 형상 또는 이들의 조합 형상으로 이루어질 수 있다.

예컨대, 조합 형상의 경우에는 마이크로프리즘의 입력부는 디지털 마이크로미러 디스플레이 화소(digital micromirror display pixel)의 모양과 동일한 사각으로 형성되고, 출사부는 최종 원하는 패턴의 형태에 따라 사각형, 원형, 다각형으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 디지털 마이크로미러 디스플레이(DMD)(40)는 광(Le)을 반사하는 소자를 이용하여 고선명 화상을 실현하는 첨단 기법. 반사형 소자 수십만 개를 하나의 칩에 집적한 장치를 이용해 빛을 선택적으로 반사함으로써 고휘도, 고해상도의 영상을 표현하는 기술로서, 영사기, 브라운관, 액정 표시 장치(LCD)를 거치며 발전해 온 투사형 화면 표현 기술의 연장선상에 있으나 이미 상용화된 투과형 LCD에 비해 반사형이라는데 특징이 있고, 소형화, 저가격화가 가능하고 광 효율을 극대화할 수 있는 새로운 화면 표시 기법으로 개발이 가속화되고 있는 구성의 하나이다.

상기 마이크로프리즘(210)은 원리적으로는 전반사를 이용하나, 전반사를 이용하지 않는 광이 전반사 면에서 투과하여 콘트라스를 저해하는 방지하기 위하여 반사 코팅(Mirror Coating)을 할 수도 있다.

즉, 통상적으로는 전반사를 이용하여 노광하므로 마이크로프리즘(210)에 반사코팅을 하지 않는 것을 사용하나, 콘트라스트를 저해하는 것을 방지하고자 할 경우에는 인위적으로 반사를 위하여 반사 코팅을 한 것을 사용할 수도 있다.

이에 따라, 마이크로프리즘(210)의 표면에서 광의 완벽한 반사 또는 전반사를 이룰 수 있다.

상기와 같은 구성의 마이크로 프리즘(210)은 예컨대, 입사부(210a)의 크기가 14um이고, 출사부(210b)의 크기가 3um인 경우의 광로에서, 14um면적의 입사부(210a)로 들어오는 광(Le)이 전반사에 의하여 모두 3um인 출사부(210b)를 투과하게 된다.

이에 따라, 본 발명의 마이크로프리즘 어레이(200)는 마이크로프리즘(210)의 출사부(210b)를 통과하는 광(Le)이 종래의 마이크로렌즈를 투과하는 광(Le)의 큰 유효 크기(지름)를 작게 결상 되도록 변경하기 위해 설치된 어퍼쳐 어레이를 통과한 상의 크기(지름)와 동일한 결상 효과를 이룰 수 있으므로, 어퍼쳐 어레이를 설치하지 않아도 된다.

그러나, 상기 마이크로프리즘 어레이(200)의 일 측으로는 필요에 따라 노광 면의 콘트라스트 향상을 위해 어퍼쳐 어레이를 부가 형성할 수도 있다.

상기와 같이 마이크로프리즘(210)을 형성할 경우에는 최초의 입사각이 15도인 경우 프리즘의 굴절률이 1.5인 경우를 가정하면 프리즘 내부의 입사각은 10도 ( = 15도 / 1.5 ) 가 되고 프리즘의 경사각이 10도라고 가정하면 옆면에서 전반사할 때 경사면과 20도 각도를 이루게 된다.

전반사 조건임을 확인하자면 경사면과의 각도가 20도이면, 이면에 대한 입사각은 70도 ( = 90-20 )이고, 전반사 조건은 스넬의 법칙에 의거 n sinθ = n' sinθ' 이고 n=1.5, n'=1.0, θ'=90도 이므로 θ = sin-1 ( n' sinθ' / n ) = sin-1 ( 1 / 1.5 ) = 41.81 도 즉 입사각 70도가 전반사각 41.81도 보다 크기 때문에 전반사 조건이 된다.

전반사한 광선은 출사면에 30도의 입사각으로 입사하고 최종 출사시에는 굴절률( 1.5 )이 곱하여져서 45도가 된다.

렌즈나 프리즘의 경계면에서 입사나 반사시에는 스넬의 법칙에 의거 n sinθ = n' sinθ' 이 적용되는데 각도가 적은 경우에는 n θ = n' θ' 로도 사용하므로 이해를 편하게 하기 위하여 입사 및 출사 시에 간이식을 적용하였다.

본 발명에서는 이러한 마이크로프리즘(210)을 다수 개 연결하면 마이크로렌즈 어레이와 같이 마이크로프리즘 어레이(200)가 되고, 필요에 따라 그 뒤에 어퍼쳐 어레이를 둘 수도 있게 되어 마이크로렌즈를 대체하는 새로운 발명이 되면서 투과 광량을 100% 가까이 사용할 수 있게 된다.

상기 마이크로 프리즘(210)의 입사부(210a)의 크기가 14um이고, 출사부(210b)의 크기가 3um인 경우의 광(Le)의 입사각을 15도로 두고 설명하였으나, 실제 경우에는 이보다 15도보다 상당한 작은 값이 된다.

실제 경우의 입사각은 분해능으로부터 계산이 가능하다. 즉 최초 패턴을 형성하는 디지털 마이크로미러 디스플레이 화소(digital micromirror display pixel)의 사이즈(size)는 13.8um이고, 화소(pixel) 간격은 1um 정도이다. 마이크로 렌즈 어레이 앞에 있는 제 1 결상 광학계(beam expander)의 분해능 성능은 최저 13.8um, 최고 1um이라고 볼 수 있다.

상기 분해능에 대한 식은 통상 [ 분해능 = λ(광의 파장) / ( 2 X NA(렌즈 개구수) ) ] 로 주어지고 이 식의 결과는 MTF(Modulation Transfer Function : 피사체의 상과 렌즈를 통과하여 실제로 촬상 면에 맺힌 렌즈의 상의 형태를 비교하여 나타낸 값)값이 0.4 정도인 경우의 NA를 나타내게 된다.

즉, 파장(λ)을 자외선 0.365um 라고 하고 적당히 0.35um을 적용하면 13.8 um (최저 분해능) = 0.35 um / (2 X NA) => NA = n sinθ = 0.01268로서, n은 공기 굴절률 1.0이고, 각도 θ = 0.73 도가 된다.

최고 분해능 1um를 적용하면 θ = 10.08 도가 되어 본 발명에서 실시 예로든 최초 입사각 15도 보다는 작은 값이 된다.

여기서, 본 발명의 마이크로프리즘(210)의 길이를 결정하기 위한 입사각(β)을 적당히 중간값인 3도를 대입하면 다음과 같다.

즉, 마이크로프리즘(210)의 길이(L)를 결정하는 첫 번째 방법은 입사부(210a)의 크기(D1)는 14um, 출사부(210b)의 크기(D2)는 3um이고, 경사각(α)을 1.5도라고 하면,

D2 = D1 - ( 2 * L * tan α )에서 L(길이) = ( D1 - D2 ) / ( 2 * tan α ) ------ (식 1)

= ( 14 - 3 ) / ( 2 * tan 1.5 ) = 210.04um 가 된다.

두 번째 방법은 입사부(210a)의 크기(D1)는 14um, 경사각(α)을 1.5도라고 하고, 최초 광축과 평행하게 입사한 광선(입사각 0도)이 경사면 상부의 끝에서 1번 반사한 후 출사면의 하부 끝을 통과한다면,

D1 = L * ( tan α + tan 2α )에서 L(길이) = D1 / ( tan α + tan 2α ) ------ (식 2)

= 14 / ( tan 1.5 + tan 3 ) = 178.13um 가 된다.

세 번째 방법은 입사부(210a)의 크기(D1)는 14um, 경사각(α)을 1.5도라고 하고, 최초 광선이 3도의 입사각(β)으로 입사하고, 최종 출사 광이 마이크로프리즘(210)의 입사면 상부 끝에서 1번 반사한 후 출사면의 하부 끝을 통과한다고 가정한다.

최초 입사전 3도의 값은 입사후 굴절률로 나누어져서 2도가 되고 경사면 상부에서 전반사를 하기 위하여 경사면과 만나는 각도 및 반사후의 각도는 3.5도 ( 2 + 1.5 )이고, 광축과 이루는 각도는 5도( 3.5 + 1.5)가 된다.

이리하여 최종 출사 광이 마이크로프리즘(210)의 입사면 상부 끝에서 1번 반사한 후 출사면의 하부 끝을 통과한다면, D1 = L(길이) * ( tan β/n + tan 2α )에서 L = D1 / ( tan β/n + tan 2α ) ------ (식 3)

= 14 / ( tan 3/1.5 + tan 2*1.5 ) = 123.16um 가 된다.

이로써, 본 발명에 따른 마이크로프리즘(210)의 길이는 최소 123.16um에서 최대 210.04um 까지 할 수 있는데. 이는 전체 투과 광량과 제작의 효율성을 생각하여 결정하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 1번 전반사인 경우 프리즘의 길이는 3도의 입사각으로 입사할 경 우 공식은, 최장 : L = ( D1 - D2 ) / ( 2 * tan α )이고, 최단 : L = D1 / ( tan β/n + tan 2α )이다.

본 발명의 마이크로프리즘(210)은 노광장치의 집광효율 및 노광 선폭, 제작의 효율성에 따라 마이크로프리즘(210)의 전장이 긴 것을 적용하거나, 전장이 짧은 것을 선택하여 형성하는 것이 바람직하다.

예컨대, 마이크로프리즘(210)의 전장은 상기 식 1, 2, 3과 같이 계산되며, 전장의 범위는 1번 반사시 최대는 식 1, 최소는 식 3으로 계산한다.

즉, 상기 마이크로프리즘(210)은 1번 전반사를 할 경우 전장(L)의 범위는 최장 L = ( D1 - D2 ) / ( 2 * tan α ) 식이고, 최단 L = D1 / ( tan β/n + tan 2α ) 식이므로, 노광장치의 집광효율 및 노광 선폭, 제작의 효율성에 따라 상기 범위 내의 마이크로프리즘(210)을 선택 형성하게 된다.

이상에서는 1번의 전반사에 대하여 설명하였으나, 두 번 또는 세번 이상 다중 전반사도 가능하다.

즉, 상기 도 4의 경우에 사실은 광축과 평행으로 입사한 광이 2번 전반사하고 최종 출사각은 9도가 되고 있다.

이로부터 정리하여보면 1번 반사 후 출사하는 경우에는 아래 표 1과 같다.

표 1

최초입사각	굴절각	굴절후 경사면과의 각도	1번반사후 광축과의 각도	1번반사후 출사각
0	0	10	20	30
+15	10	20	30	45
-15	-10	0	10	15
β	β/n	β/n+α	β/n + 2α	n ( β/n + 2α )

또, 2번 반사 후 출사하는 경우에는 표 2와 같다.

표 2

최초입사각	굴절각	굴절후 경사면과의 각도	1번반사후 광축과의 각도	2번반사후 광축과의 각도	2번반사후 출사각(n=1.5)
0	0	10	20	40	60
+15	10	20	30	50	75
-15	-10	0	10	30	45
β	β/n	β/n+α	β/n + 2α	β/n + 4α	n (β/n + 4α )

계속해서 3번 반사이상 다중전반사( m번 )에 대한 최종 출사각은 n ( β/n + 2mα)로 주어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 노광장치(100)를 이용하여 프린트 배선 기판용 소재(70) 중에 적층 되어 있는 감광 재료를 노광할 때에는 상기 광원(10)으로부터 출사된 광(Le)은 집광렌즈(21)와 로드 인티그레이터(22) 및 콜리메이트 렌즈(23)로 구성된 광 강도 분포 보정 광학계(20)에 의해 광 강도 분포가 개략 일정한 평행 광으로 보정되어 미러(30)에 의해 반사되어 광로의 방향을 절곡하여 디지털 마이크로미러 디스플레이(40)로 입사시킨다.

상기 디지털 마이크로미러 디스플레이(40)의 화소에 입사된 광(Le)은 공간 광 변조되어 미소 미러(41)가 온 상태일 때에 이 미소 미러(41)에 의해 반사되어 렌즈(61a),(61b)로 이루어지는 제 1 결상 광학계(61)를 투과하면서 광로의 광축 방향과 직교하는 동일 평면상 즉, 다수의 마이크로프리즘(210)으로 이루어지는 마이크로프리즘 어레이(200)에 결상된다.

또한, 상기 마이크로 프리즘(210)은 입사부(210a)의 크기가 출사부(210b)의 크기보다 크게 형성, 예컨대 입사부(210a)의 크기는 14um이고, 출사부(210b)의 크 기는 3um로 구성되어 있기 때문에 광로에서, 14um면적의 입사부(210a)로 들어오는 광(Le)이 전반사에 의하여 3um 면적의 출사부(210b)로 모두 투과하게 된다.

따라서, 광의 손실 없게 되므로 광량을 거의 100% 사용할 수 있게 되어 종래에 비해 월등히 광량을 상승시키게 된다.

상기 마이크로프리즘 어레이(200) 중에 결상된 광(Le)은 바로 렌즈(62a),(62b)로 이루어지는 제 2 결상 광학계(62)를 거치면서 확대되어 프린트 배선 기판용 소재(70)의 감광 재료상에 배선 패턴의 상이 형성되고, 감광 재료상의 각 노광 영역을 노광하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1a는 종래의 마이크로렌즈 어레이를 설치한 노광장치를 나타낸 도면이다.

도 1b는 종래의 마이크로렌즈 어레이를 광이 투과하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘을 나타낸 도면이다.

도 2b는 도 2a에 도시된 마이크로프리즘 중 하나를 배열하여 나타낸 마이크로프리즘 어레이를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘의 광로를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘의 길이와 입사각에 따른 굴절각, 출사각 등의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로프리즘 어레이의 사용 상태도 이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 노광장치 10 : 광원

20 : 광 강도 분포 보정 광학계 21 : 집광렌즈

22 : 로드 인티그레이터 23 : 콜리메이트렌즈

30 : 미러

40 : 디지털 마이크로미러 디스플레이

41 : 미소 미러 50 : 프리즘

60 : 결상 광학계 61 : 제 1 결상 광학계

61a, 61b : 렌즈 62 : 제 2 결상 광학계

62a, 62b : 렌즈 70 : 프린트 배선 기판용 소재

200 : 마이크로프리즘 어레이 210 : 마이크로프리즘

210a : 입사부 210b : 출사부

Claims

빛을 출사(방출)하는 광원(光源)과;

상기 광원으로부터 출사되는 광을 각각 제어 신호에 따라 변조하는 복수의 화소부가 제공되는 디지털 마이크로 미러 디스플레이 소자와;

상기 디지털 마이크로 미러 디스플레이 소자의 각 화소부에 의해 변조된 광을 결상하여 상기 각 화소부의 상을 결상시키는 광학계 및 상기 화소부에 의해 변조되고 상기 광학계를 통과한 광이 각각 입사하는 복수의 마이크로렌즈가 제공되는 마이크로렌즈 어레이를 포함하고, 상기 변조된 광에 의한 상을 감광 재료상에 결상하는 결상 광학계를 구비한 마스크 리스 노광장치에 있어서,

상기 마이크로 렌즈 어레이 대신, 광 입사부는 넓게 형성되고 광 출사부는 좁게 형성되어 투과하는 광이 집광 되어 광량이 상승 되도록 한 마이크로프리즘이 복수로 배열된 마이크로프리즘 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이.
제1항에 있어서, 상기 마이크로프리즘은 사각뿔 형상과 원뿔형상, 다각뿔 형상 또는 이들의 조합 형상 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로프리즘은 전반사를 위하여 반사 코팅을 하지 않은 것, 또는 인위적 반사를 위하여 반사 코팅을 한 것 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이.
제3항에 있어서, 상기 마이크로프리즘은 1번 전반사를 할 경우 전장(L)의 범위는 최장 L = ( D1 - D2 ) / ( 2 * tan α ) 식이고, 최단 L = D1 / ( tan β/n + tan 2α ) 식이며, 상기 노광장치의 집광효율 및 노광 선폭에 따라 전장이 긴 것을 적용하거나, 전장이 짧은 것을 선택 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이.
제1항에 있어서, 상기 마이크로프리즘 어레이의 일 측으로는 노광면의 콘트라스트 향상을 위해 어퍼쳐 어레이를 부가 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 마스크 리스 노광장치용 마이크로프리즘 어레이.