KR101407754B1 - 라이팅 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

LCD 같은 디스플레이 장치에 사용되는 글래스 시트나 플라스틱 시트같은 소재에 패턴이 라이팅된다. 사용되는 소재는 1500mm 이상의 소재일 수 있다. 다수의 광학 라이팅 유닛들을 구비한 광학 라이팅 헤드가 사용될 수 있다. 소재와 라이팅 헤드는 서로에 대해 이동하여 사선형 라이팅을 제공한다.

Description

라이팅 장치 및 방법{WRITING APPARATUSES AND METHODS}
본 발명은 패턴 처리 방법 및 장치에 관한 발명이다.
대형 소재들을 패턴처리하기 위한 종래의 패턴 발생 시스템들은 줄무늬, 풀무늬, 또는 장방형 모양의 패턴을 또한 생성한다. 버팅 또는 스티칭 경계(butting or stitching boundaries)라고 불리는 이들 간의 경계는 최종 패턴에 나타날 수 있는 바람직하지 못한 부작용들을 생성하게 된다. 미국특허 5,495,279 호는 기판을 노광시키기 위한 종래의 방법 및 장치를 개시하고 있다.
매우 높은 처리량(가령, 0.05m2/s 내지 0.2m2/s 범위), 큰 사이즈의 소재(가령, 5~10m2, 심지어 20m2 이상), 높은 광학적 분해능(가령, 3~5 미크론 범위, 심지어 1미크론 수준까지), 그리고 "Mura"(visible striping 또는 banding) 결함에 대한 감도는, 소정의 오류를 50nm 이하로 제어할 필요성을 생성한다. 종래의 패턴 발생기들은 이같은 기능을 구현하기 어렵다. 왜냐하면, 종래의 패턴 발생 기술을 단순 변경시키는 것만으로는 요구되는 오류 제어를 달성할 수 없기 때문이다.
도 1D-1F는 미국 특허 6,542,178호, 미국특허공개공보 2004/0081499호 및 2005/0104953호에 공개된 종래의 패턴 발생기들의 예를 각각 제시한다. 그 내용은 본원에 참고로 포함된다.
도 1D는 미국특허 6,542,178 호에 공개된 드럼 플라터(drum plotter)를 도시한다. 도 1D에 도시되는 바와 같이, 드럼 플라터는 드럼축을 따라 움직이면서 회전 드럼에 광학적으로 라이팅(writing)하는 단일 라이팅 유닛을 포함한다. 그러나 도 1D의 드럼 플라터에서, 소재를 보지하고 잇는 드럼만이 아니라 단일 라이팅 유닛도 회전할 수 있다. 더우기, 도 1D의 드럼 플라터는 단일 노광 헤드만을 포함하며, 드럼과 단일 라이팅 유닛 각각은 한 종류의 움직임만을 구현할 수 있다. 즉, 드럼은 회전만 가능하고, 단일 라이팅 유닛은 선형 병진 운동만 가능하다.
도 1E는 LCD 제작을 위해 글래스 기판에 열 전이 인쇄를 수행하는 미국특허공개공보 2004/0081499 호에 공개된 광학 시스템을 도시한다. 도 1E에 도시된 바와 같이, 광학 시스템은 회전하는 원통형 소재 홀더의 축을 따라 움직이는 단일 광학 라이팅 유닛을 또한 포함한다. 도 1E의 광학 시스템에서는 원통형 소재만이 회전할 수 있고 단일 광학 라이팅 유닛은 회전할 수 없다. 더우기, 도 1E의 광학 시스템은 단일 노광 헤드만을 포함하며, 원통형 소재와 단일 광학 라이팅 유닛 각각은 단일한 종류의 움직임만을 행할 수 있다. 즉, 원통형 소재는 회전만 가능하고, 단일 광학 라이팅 유닛은 선형 병진 운동만 가능하다.
도 1F는 미국특허공개공보 2005/0104953 호에 공개된 단일 검출기에 대해 교정된 다중 광원의 파워를 가진, 단일 라이팅 유닛에 광섬유로 연결된 상기 다중 광원들을 이용하여 회전 드럼에 광학적으로 라이팅하는 시스템을 도시한다. 도 1F에도시되는 바와 같이, 광학 시스템은 회전하는 회전 드럼의 축을 따라 움직이는 단 일 라이팅 유닛을 또한 포함한다. 도 1D 및 1E의 광학 시스템에서와 마찬가지로 도 1F의 광학 시스템에서는 단일 광학 라이팅 유닛 말고 원통형 소재만이 회전가능하다. 더우기, 도 1F의 광학 시스템은 단일 노광 헤드만을 포함하며, 원통형 소재와 단일 광학 라이팅 유닛 각각은 단일한 종류의 움직임만이 가능하다. 즉, 원통형 소재는 회전만 가능하고, 단일 광학 라이팅 유닛은 선형 병진 운동만 가능하다.
도 1F의 광학 시스템은 단일 광학 라이팅 유닛으로부터 방출되는 광의 양을 검출하기 위한 광검출기(photodetector)를 추가로 포함한다. 그러나, 이러한 광검출기는 단일 광학 라이팅 유닛으로부터의 광량만을 검출한다.
더우기, 도 1D-1F 각각에서, 회전 방향은 패턴과 소재의 한개의 축 방향과 평행하고, 패턴과 소재의 나머지 축에 대해 수직이다.
도 12A는 앞서 언급한 바와 같은 패턴 발생기들에 의해 생성되는 움직임들의 정렬 예를 도시한다. 도 12A에서는 세개의 좌표계들이 존재한다. 첫번재는 패턴의좌표계다. 본 예에서, 패턴은 소재 글래스 상에 형성되는 디스플레이 소자(1210, 1220, 1230, 1240)들이다. 두번째 좌표계는 라이팅 메커니즘(1260)의 좌표계다. 본 예에서, 라이팅 메커니즘(1260)은 SLM이다. 세번째 좌표계는 라이팅 메커니즘(1260)의 움직임 방향(1250)에 의해 형성된다. 도 12A에서, 세개의 좌표계들이 서로 정렬된다. 화살표(1250)는 라이팅 메커니즘(1260)의 패턴에 대한 소재의 회전 방향을 표시한다. 도 12A에 도시되는 예에서, 회전 방향은 라이팅 메커니즘의 측부에 평행하다.
종래의 패턴 발생기를 이용하여 액정 디스플레이(LCD)를 노광시키는 종래의 디렉트 라이트 머신(dirct write machines)들은 약 24시간의 라이트 시간을 가진다. 이러한 종래의 패턴 발생기에서는 라이트 시간을 단축시키기 위해 라이팅 폭이 증가할 수 있다. 그러나, 이는 다수의 광학 채널이나 렌즈들을 필요로하며, 이는 패턴 발생기의 비용이나 복잡도를 증가시킬 수 있다. 스테이지의 이동 속도 역시 증가할 수 있다. 그러나, 기계적인 움직임이나 진동을 제어하는 것은 스테이지 속도 증가에 따라 더 어려워질 수 있다. 가령, 공급 시간의 감소와 함께 이루어지는 속도 증가는 기계적 구조에 대해 더 높은 주파수에서 더 큰 진동/공진을 야기할 수 있다. 추가적으로, 제어 시스템 또는 기계적 시스템이 새 스트라이프를 라이팅하기 전에 적절하게 설정되지 못할 수 있다. 더우기, 속도 증가, 진동 증가, 광학 채널 수 증가는 종래의 패턴 발생기들의 비용이나 복잡도를 증가시킬 수 있다.
일례의 실시예들은 기계적, 광학적, 교정 방법 및 장치를 기술하며, 대형 소재 상에서 높은 처리량, 높은 분해능, 그리고 우수한 이미지 품질을 제공할 수 있는 방법 및 장치를 기술한다.
일례의 실시예들은 여러 종류의 소재를 패턴처리하기 위해 높은 처리량을 가진 고정밀도의 패턴 발생기와 같은, 소재를 패턴처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일례의 실시예들은 다른 종류의 디스플레이(가령, OLED, SED, FED, "전자 페이퍼", 등등)들과 같이, 유사한 디자인이나 요건들을 가진 다른 소재들에도 적용될 수 있다. 본 명세서에서 소개하는 소재들은 잘려진 시트 형태이지만, 글래스, 플라스틱, 금속, 세라믹 등등의 연속적 시트일 수도 있다. 일례의 실시예들은 솔라 패널을 처리하는 데도 사용될 수 있다.
일례의 실시예들이 표준형 포토리소그래피에 대하여 설명된다. 하지만, 일부 실시예들은 레이저 애블레이션, 열 패턴 전이, 또는 그외 다른 광-유도 표면 수정에 의한 패턴처리에도 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 종래의 "스캔 앤드 리트레이스(scan and retrace)" 방법은 회전 스캔 방법에 의해 대체될 수 있다. 추가적으로, 또는 이에 대한 대안으로, 로터 스캐너(rotor scanner)를 포함하는 패턴 발생기가 스캔 및 리트레이스 패턴 발생기를 대체할 수 있다. 로터 스캐너 패턴 발생기의 회전은 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 종래의 "스캔 앤드 리트레이스" 방법의 스캔 속도에 비해 더 높은 일정 속도를 가질 수 있다. 다수의 광학 라이팅 유닛들이 가령, 회전 디스크나 링크의 가장자리에 구성될 수 있고, 반경 방향으로 광선을 방출할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 소재를 홀딩하기 위한 홀더와 한개 이상의 라이팅 헤드 중 한개 이상이 회전할 수 있다. 한개 이상의 라이팅 헤드는 소재 표면의 일부분 또는 전부를 덮는 전가지파 감지 물질 층을 노광시키기 위한 파장을 가진 다수의 노광 빔들을 포함할 수 있고, 반경 방향으로 방사될 수 있다. 상기 홀더와 상기 라이팅 헤드 중 한개 이상은 직선을 따라 병진 운동하여, 한개 이상의 라이팅 헤드와 홀더가 서로에 대해 움직일 수 있고, 소재의 노광 영역의 궤도를 형성할 수 있다.
일부 실시예들은 한개 이상의 소재를 홀딩하도록 구성된 홀더를 포함하는 패턴 발생기를 제공한다. 한개 이상의 라이팅 헤드는 한개 이상의 소재의 표면의 일부분 또는 전부를 덮는 전자기파 감지 물질 층을 노광시키기 위한 파장을 가진 다수의 노광 빔들을 포함한다. 상기 홀더와 상기 한개 이상의 라이팅 헤드 중 한개 이상은 회전운동하도록 구성되어, 홀더와 한개 이상의 라이팅 헤드가 서로에 대해 움직일 수 있다. 홀더와 한개 이상의 라이팅 헤드 중 한개 이상은 서로에 대해 직선을 따라 병진운동하여, 한개 이상의 소재의 노광 영역의 궤도가 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 광학 라이팅 유닛은 단일 화소를 라이팅할 수도 있고, 비-간섭 화소들의 어레이를 라이팅할 수도 있으며, 이들의 조합을 라이팅할 수도 있다.
일부 실시예에서, 한개 이상의 광학 라이팅 유닛들은 1000개 내지 백만개의 소자들을 가진 SLM을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 소재는 고정될 수 있고, 소재 상의 제 1 패턴의 위치가 측정될 수 있다. 라이팅된 패턴은 제 1 패턴의 왜곡에 부합하도록 조정될 수 있다. 소재 상의 제 1 패턴의 왜곡이 측정될 수 있고, 이러한 왜곡은 매칭 컨티규어스 비트맵(matching contiguous bitmap)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 소재에 라이팅된 패턴은 두개 이상의 크기를 가진 디스플레이 장치들을 포함할 수 있다. 소재 상에 라이팅된 패턴은 글래스 크기의 1/4보다 큰 영역을 가진 한개의 디스플레이를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 한개 이상의 라이팅 헤드의 회전은 소재 상에 나선형 패턴이나 나선형 궤도를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 소재는 라이팅 헤드 둘레로 래핑(wrapping)될 수 있다.
발명의 일부 실시예들은 소재 상에 패턴을 발생시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 화소 그래드를 생성하는 소재의 표면에 걸쳐 한개 이상의 광학 라이팅 유닛을 스캔하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 화소 그리드는 패턴 특징부들의 축에 대해 소정의 각도로 배열된다. 이 각도는 0도, 45도, 또는 90도와는 다른 각도다.
일부 실시예에서, 스캔은 두개 이상의 등거리 스캔선을 생성할 수 있다. 스캔은 두개 이상의 방향으로 수행된다.
한개 이상의 다른 실시예에서는 소재에 패턴을 발생시키기 위한 라이팅 장치를 제공한다. 이 장치는 화소 그리드를 생성하기 위해 소재 표면 간을 스캔하도록 구성된 한개 이상의 광학 라이팅 유닛을 구비한 라이팅 헤드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 화소 그리드는 패턴의 특징부들의 축에 대해 소정의 각도로 배열되며, 이 각도는 0도, 45도, 또는 90도와는 다른 각도다. 라이팅 헤드는 스캔 중 두개 이상의 스캔 선들을 생성하도록 구성될 수 있고, 두개 이상의 방향으로 소재를 스캔할 수 있다.
한개 이상의 달느 실시예는 소재 상에 패턴을 생성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 다수의 광학 라이팅 유닛을 구비한 로터 스캐너를 회전시키는 단계를 포함할 수 있으며, 이때, 각각의 광학 라이팅 유닛은 전자기파를 방사한다.
로터 스캐너의 회전 평면에 수직인 방향으로 상기 소재와 상기 한개 이상의 라이팅 헤드 중 한개 이상을 이동시킴으로서, 로터 스캐너의 회전과 동시에 소재를 스캔할 수 있다.
일부 실시예에서, 전자기파는 로터 스캐너에 대해 반경방향으로 방사될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자기파는 로터 스캐너에 대해 축방향으로 방사될 수 있다. 소재의 스캔은 화소 그리드 생성을 위해 제 1 방향으로 소재를 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 화소 그리드는 화소 그리드의 축과 제 1 방향 중 한가지 이상에 대해 소정의 각도로 생성되며, 이 각도는 0도, 45도, 또는 90도와는 다른 것이다. 소재는 소재에 나선형 패턴을 생성하기 위해 제 1 방향으로 스캔될 수 있다. 전자기파는 로터 스캐너의 스캔 방향과 로터 스캐너의 회전 평면 중 한기지 이상에 대해 평행한 방향으로 방사될 수 있다.
한개 이상의 다른 실시예들은 소재에 패턴을 발생시키기 위한 라이팅 장치를 제공한다. 이 장치는 다수의 광학 라이팅 유닛들을 포함하는 로터 스캐너를 포함할 수 있고, 이때, 각각의 광학 라이팅 유닛은 전자기파를 방사한다. 로터 스캐너는 로터 스캐너를 회전시킴으로서, 그리고 상기 소재와 한개 이상의 라이팅 헤드를 로터 스캐너의 회전 평면에 수직인 방향으로 이동시킴으로서 소재를 스캔하도록 구성된다.
한개 이상의 실시예들은 소재를 패턴처리하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 소재의 표면에 걸쳐 다수의 광학 라이팅 유닛들을 주사하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 각각의 광학 라이팅 유닛들은 개별적인 최종 렌즈를 가진다. 또한 이 방법에서는 상기 소재와 다수의 광학 라이팅 유닛들을 서로에 대해 이동시키는 단계를 포함한다. 이때, 이러한 상대적 움직임은 선형 움직임과, 선형 움직임에 수직인 방향의 원형 움직임의 조합이다.
일례의 실시예는 소재를 패턴처리하기 위한 장치를 제공한다. 이 장치는 소재를 패턴처리하기 위한 두개 이상의 광학 라이팅 유닛들과, 상기 두개 이상의 광학 라이팅 유닛들의 특성을 검출하도록 구성되는 교정 센서를 포함하며, 이때, 상기 두개 이상의 광학 라이팅 유닛들은 개별적인 최종 렌즈들을 포함한다. 교정 센서는 교정 센서 사이에서 두개 이상의 광학 라이팅 유닛들을 스캔함으로서 광학 라이팅 유닛들의 특성을 검출할 수 있다.
일례의 실시예에서, 검출된 특성에 기초하여 한개 이상의 광학 라이팅 유닛과 관련된 한개 이상의 매개변수 값을 조정하기 위한 한개 이상의 제어 유닛을 추가로 포함할 수 있다.
일례의 실시예에서, 상기 한개 이상의 제어 유닛은 한개 이상의 검출된 특성을 한개 이상의 설정된 매개변수 값에 비교할 수 있고, 한개 이상의 현재 매개변수 값을 이 비교 결과에 기초하여 조정할 수 있다. 한개 이상의 매개변수는 광학 라이팅 유닛의 포커스(focus), 위치, 또는 파워일 수 있다. 교정 센서는 두개 이상의 검출기를 포함할 수 있고, 이때, 각각의 검출기는 검출되는 특성들 중 한개씩을 검출할 수 있다.
두개 이상의 라이팅 유닛들은 싱글-포인트 라이팅 유닛일 수도 있고, 멀티-포인트 라이팅 유닛일 수도 있으며, 공간 광 변조기(SLM)일 수도 있다. 이 장치는 원통형 패턴 발생기일 수 있다.
또다른 실시예에서는 한개 이상의 소재를 홀딩하기 위한 원통형 홀더와, 상기 한개 이상의 소재를 패턴처리하기 위한 로터 스캐너를 포함하는 장치가 제공된다. 한개 이상의 로터 스캐너는 두개 이상의 라이팅 유닛들을 포함할 수 있고, 원통형 홀더에 대해 축방향으로 움직이고 축 상에서 회전하도록 구성될 수 있다. 회전축은 원통형 홀더의 축방향 움직임에 대해 수직일 수 있다.
일례의 실시예에서, 원통형 홀더는 한개 이상의 소재를 홀딩하여, 로터 스캐너를 부분적으로 둘러쌀 수 있으며, 한개 이상의 로터 스캐너는 바깥쪽 반경 방향으로 전자기파를 방사함으로서 한개 이상의 소재에 나선형 패턴을 생성할 수 있다.
일례의 실시예에서, 로터 스캐너는 링-모양을 가져서, 내측 반경 방향으로 전자기파를 방사함으로서 한개 이상의 소재에 나선형 패턴을 생성하도록 구성될 수 있다. 원통형 홀더는 링-모양 로터 스캐너를 지지하기 위한 에어 베어링을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 원통형 홀더는 고정식일 수 있다. 실린더의 내측부나 외측부에 한개 이상의 라인을 따라 두개 이상의 라이팅 유닛들이 배열될 수 있다. 두개 이상의 광학 라이팅 유닛들 각각은 서로 다른 반경 방향으로 전자기파를 방사할 수 잇다.
발명의 일실시예에서는 소재를 패턴처리하기 위한 라이팅 장치를 제공한다. 라이팅 장치는 다수의 라이팅 장치를 포함하는 라이팅 헤드와, 라이팅 유닛의 특성을 검출하기 위한 검출기, 그리고, 검출된 특성에 기초하여 결정되는 오류를 보상하기 위해 라이팅 헤드를 조정하기 위한 제어 유닛을 포함할 수 있다. 이때, 상기 각각의 라이팅 유닛은 소재를 패턴처리하기 위해 전자기파를 방사하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제어 유닛은 검출되는 특성에 기초하여 광학 라이팅 유닛들 중 한개 이상에 연계된 한개 이상의 상관도(correlation)을 결정할 수 있고, 한개 이상의 상관도에 기초하여 라이팅 헤드를 조정할 수 있다. 제어 유닛은 한개 이상의 특성과 이에 대응하여 설정된 매개변수 값의 비교 결과에 기초하여 상관도를 결정할 수 있다.
광학 라이팅 헤드를 교정하기 위한 방법이 또다른 실시예에서 제공된다. 이 방법은 라이팅 헤드에 포함된 광학 라이팅 유닛의 한개 이상의 특성을 검출하는 단계, 한개 이상의 검출된 특성과 이에 대응하여 설정된 매개변수 값 간의 상관도를 결정하는 단계, 그리고, 결정된 상관도에 기초하여 라이팅 헤드를 조정하는 단계를 포함한다. 이러한 상관도는 한개 이상의 검출된 특성을, 이에 대응하여 설정된 매개변수 값과 비교함으로서 발생될 수 있다. 이러한 상관도는 한개 이상의 검출된 특성과, 이에 대응하여 설정된 매개변수 값 간의 차이일 수 있다. 검출된 특성은 광학 라이팅 유닛으로부터 방사된 전자기파의 포커스, 광학 라이팅 유닛으로부터 방사된 전자기파의 파워, 그리고, 광학 라이팅 유닛의 위치 중 한가지 일 수 있다.
도 1A는 발명의 일실시예에 따른, 싱글-포인트 라이팅 유닛들의 단일 링을 가진 로터 스캐너의 도면.
도 1B는 발명의 일실시예에 따른, 소재의 변에서부터 변까지 라인들을 차례로 라이팅하고, 각각의 라이팅 유닛에 대해 필요한 조정을 행하기 위한 싱글-링, 싱글-포인트 스캐너의 개략도.
도 1C는 발명으 일실시예에 따른 SLM 필드("스탬프")로부터 이미지를 구축하기 위한 공간 광 변조기(SLM)를 이용하고, 각각의 라이팅 유닛에 대해 필요한 조정 을 수행하는 로터 스캐너의 일실시예 도면.
도 1D-1F는 종래의 패턴 발생기의 도면.
도 2는 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 도면.
도 3은 발명의 일실시예에 따른, 소재들 간에 교정 센서들의 배열의 도면.
도 4는 발명의 일실시예에 따른 교정 센서의 측면도.
도 5는 발명의 일실시예에 따른 교정 센서의 개략도.
도 6은 발명의 일실시예에 따른 광학 라이팅 유닛과 광학 측정 유닛의 도면.
도 7A-7C는 발명의 일실시예에 따른 디스크-형 라이팅 장치의 여러가지 구현예 및 방위각 도면.
도 8A-8C는 발명의 또다른 실시예에 따른 링-모양 라이팅 장치의 여러가지 구현예 및 방위각 도면.
도 9는 발명의 일실시예에 따른 수평 방향 원통형 스테이지나 홀더의 도면.
도 10은 발명의 한개 이상의 실시예에 따른, 라이팅 장치를 이용하여 라이팅될 수 있는 평탄한 소재의 도면.
도 11A-11K는 발명의 일실시예에 따른, 소재에 대한 로터 스캐너의 방향에 관련하여 라이팅 헤드의 여러가지 위치들의 도면.
도 12A-12E는 로터 스캐너의 회전 방향에 대해 SLM 배열과 소재 배열의 도면.
도 13은 일례의 실시예에 따른 오토 포커스 배열의 도면.
도 14는 일례의 실시예에 따른 교정 센서의 평면도.
도 15는 또다른 실시예에 따른, 라이팅 장치의 사시도.
도 16은 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 도면.
도 17은 도 15에 도시된 라이팅 장치(1520)의 평면도.
도 18은 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 도면.
도 19A는 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 측면도.
도 19B는 도 19A에 도시된 라이팅 장치의 평면도.
도 20은 일례의 실시예에 따른, 카테시안 그리드를 휨 좌표계(bent coordinate system)로 변환하는 방법의 도면.
도 21은 실리더 상에 소재를 홀딩하기 위한 진공 배열의 도면.
도 22는 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 도면.
도 23은 도 16에 도시된 패턴 발생기의 상세도.
도 24A-24E는 일례의 실시예에 따른, x와 y 방향으로 연속 스캔 방법의 도면.
도 25-28은 일례의 실시예에 따른 플랫베드 플랫폼(flatbed platform)의 도면.
도 29는 스캔 중 스테이지와 카운터 매스의 위치에 대한 다이어그램.
도 30은 또다른 실시예에 따른 교정 시스템의 도면.
도 31은 일례의 실시예에 따른 교정 방법의 도면.
일례의 실시예에서, 로터 스캐너는 링 형태를 취할 수 있다. 본 예에서, 다 수의 광학 라이팅 유닛 각각은 한개 이상의 레이저 빔 형태의 전자기파를 방사하도록 구성될 수 있다. 레이저 빔은 두개 이상의 방향으로 방사될 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저 빔은 두개 이상의 평행한 방향으로 방사될 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저 빔은 링-모양 로터 스캐너 내부에 위치한 원통형 홀더 상에 구성된 소재를 향해 내측의 반경 방향으로 방사될 수 있다.
일례의 실시예에서, 로터 스캐너는 디스크 모양일 수 있다. 본 예에서, 다수의 광학 라이팅 유닛들 각각은 디스크-모양 로터 스캐너를 부분적으로 둘러싸도록 구성된 한개 이상의 소재를 향해 바깥쪽 반경 방향으로 한개 이상의 레이저 광선 형태로 전자기파를 방사할 수 있다. 대안으로, 디스크-모양 로터 스캐너가 링-모양일 수 있다.
설명의 명료성을 위해, 바깥쪽 반경 방향으로 한개 이상의 레이저 빔 형태의 전자기파를 방사하도록 구성된 광학 라이팅 유닛들을 포함하는 로터 스캐너는 "디스크 로터 스캐너"(disc rotor scanner)라 부르고, 안족 반경 방향으로 한개 이상의 레이저 빔 형태의 전자기파를 방사하도록 구성된 광학 라이팅 유닛들을 포함하는 로터 스캐너는 "링 로터 스캐너"(ring rotor scanner)라 부른다.
축방향으로 한개 이상의 레이저 빔 형태의 전자기파를 방사하도록 구성되는 로터 스캐너는 축방향 로터 스캐너(axial rotor scanner)라 부른다. 차후에는 디스크 로터 스캐너와 링 로터 스캐너 모두에 대해 적용가능한 실시예들을 논의할 때, 디스크 로터 스캐너와 링 로터 스캐너를 집합적으로 로터 스캐너라 호칭할 것이다.
소재는 가요성일 수 있고, 요망 반경을 형성 및 유지하기 위해 원통형 지지 체를 필요로할 수 있다. 소재의 내측부는 원통형을 쉽게 가정할 수 있다. 그러나, 실린더 축에 평행한 변에서는 적절한 휨 반경에서 소재를 구부러지게 하기 시작하도록 휨 모멘트(bending moment)가 도입될 수 있다. 이러한 휨 모멘트는 수 kg*cm 수준일 수 있고, 길이방향 클램프에 의해 도입될 수 있다. 소재가 머신에 로딩됨에 따라 이 클램프가 소재를 지지할 수도 있다.
소재는 +/-70 미크론의 두께 허용공차를 가질 수 있고, 150mm의 길이에 대해 20 미크론 미만의 변화를 가질 수 있다. 이 변화는 포커스 위치를 교란시킬 수 있고, 소재 형태나 포커스에서 교정될 수 있다. 예를 들어, 로터 스캐너의 형태가 측정될 수 있고, 소재의 형태가 교정될 수 있다. 액티브 소재 형태는 라이팅 존 내에서만 교정될 수 있다. 본 예에서, 교정기 하드웨어(corrector hardware)는 로터 스캐너 어셈블리와 함께 이어질 수 있고, 이는 액츄에이터의 수를 감소시킬 수 있다. 교정기 이용은 더 짧은 피사계심도(depth of field)를 가진 광학 소자들을 이용할 수 있다.
로터 스캐너는 로터 스캐너의 길이방향 위치와 회전축의 위치를 제어할 수 있는 베어링 패드(가령, 에어 베어링 패드)에 의해 지지될 수 있다. 회전 방향으로의 배치는 패턴의 타이밍에 의해 조정될 수 있다. 축 길이 방향으로의 동적 배치는 디자인에 따라, 이미지 평면을 이동시키도록 액티브 컴포넌트들을 필요로할 수 있다.
일실시예에서는 로터 스캐너 위치가 여러가지 방법들에 의해 결정될 수 있다. 가령, 링 로터 스캐너는 주변의 마킹들이 (광학적으로) 검출될 수 있고, 로터 스캐너위 위치는 이러한 마킹들이나 위치들 사이에서 보간될 수 있다. 공기 마찰이 감소할 수 있고(가령, 0.1N 이하) 속도가 증가할 수 있다. 마커들 간의 시간이 짧아질 수 있고, 잔류 힘으로 인한 편위가 이러한 마커들간 시간의 제곱에 따라 감소할 수 있다. 수직 축을 가진 실시예에서, 좀 더 정확한 피드백 신호를 달성하기 위해 로터 스캐너의 내부 가속계가 고려될 수 있다. 피드백 신호는 속도 제어에 사용될 수 있다. 수평 축을 가진 실시예에서, 가속계들이 또한 사용될 수 있다. 그러나 이러한 경우에, 중력 방향이 예측되지 않도록 가속계들이 균형을 이룰 필요가 있다. 본 명세서에서 별도로 설명되지는 않으나, 간섭계 방식이나 그외 다른 방법들이 또한 사용될 수 있다.
스캐너 로터의 속도 차이는 내부 회전 가속계로 측정될 수 있고, 회전 정확도가 개선될 수 있다. 로터 스캐너의 외측 변 둘레로 다수의 마커들을 이용하여 로터 스캐너의 각도별 위치가 측정될 수 있다. 제어 시스템은 로터 위치의 절대값으로 마터를 이용할 수 있고, 시간에 의해 위치들 사이에서 보간이 이루어질 수 있다. 보간의 정확도는 내부 회전 가속계를 이용함으로서 높아질 수 있다.
로터는 거리 센서, 베어링 패드로부터의 압력 신호, 또는 그외 다른 적절한 측정 장치를 이용하여 균형을 이룰 수 있다. 일실시예에 따르면, 로터 스캐너가 베어링, 에어 베어링, 에어 베어링 패드, 등등에 의해 지지될 수 있다.
일부 실시예에서, 거의 정렬없이 로터에 패턴들이 스트리밍되도록 패턴들을 렌더링함으로서 데이터의 전송이 용이해질 수 있다. 본 예에서, 데이터는 이미 왜곡된 방식으로 렌더링될 수 있고, 각각의 아크가 데이터의 열에 의해 표현되도록 메모리에 저장될 수 있다. 소재가 라이팅됨에 따라, 메모리 매트릭스의 좌측에서부터 우측으로 열이 판독될 수 있고, 데이터가 로터 스캐너를 통해 전송될 수 있다.
도 1A는 일실시예에 따른 싱글 포인트 광학 라이팅 유닛의 싱글 링을 가진 로터 스캐너를 도시한다. 도 1B는 소재의 변에서 변까지 차례로 라인들을 라이팅하고 각각의 라이팅 유닛에 대해 필요한 조정을 행하는 싱글 링, 싱글 포인트 스캐너의 개략도다. 도 1C는 SLM을 이용하여 SLM 필드(스탬프)로부터 이미지를 발생시키고 각각의 라이팅 유닛에 대해 필요한 조정을 행하는 로터 스캐너의 일실시예를 도시한다.
도 1A에서는 패턴 발생 장치가 로터 스캐너(1)를 포함할 수 있다. 로터 스캐너(1)는 디스크 모양일 수 있고, 한개 이상의 라이팅 헤드(10)를 포함할 수 있다. 각각의 라이팅 헤드(10)는 반경 방향으로 광을 방사할 수 있다. 소재(20)는 로터 스캐너(10)를 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 로터 스캐너(1)는 회전가능하며, 일정한, 또는 실질적으로 일정한 속도로 회전할 수 있다. 그 중심에 파워 슬립 링(power slip ring)이 배치될 수 있다. 파워 슬립 링은 그래파이트/구리 슬립 링일 수도 있고, HF 변압기 비접촉 슬립 링일 수도 있으며, 무마찰 슬립 링일 수도 있고, 또는 그외 다른 적절한 슬립 링일 수 있다. 일실시예에 따르면 HF 슬립 링이 보통의 슬립 링에 나타나는 먼지를 감소시킬 수 있다.
도 1A에서, 소재의 곡면이 디스크 로터 스캐너의 곡면보다 큰 반경을 가지도록, 또는, 광학 시스템의 포커스가 부합될 수 있도록 소재가 휠 수 있다. 대안으로, 링 로터 스캐너의 일실시예에서, 소재의 곡면이 링 로터 스캐너의 곡면보다 작 은 반경을 가지도록, 또는, 광학 시스템의 포커스가 부합될 수 있도록, 소재가 휠 수 있다. 소재가 휘거나 곡면을 가지는 실시예에서, 소재는 요망 곡면으로 휘어질 수 있는 소재일 수 있다. 가령, 글래스 소재나 플라스틱 소재일 수 있다.
소재가 180도에 걸친 곡률로 휘어지는 실시예에서, 딧스크 로터 스캐너는 약 1.4미터(일례임)의 직경을 가질 수 있다. 소재가 디스크 라이팅 헤드 둘레로 180도에 걸쳐 래핑될 때 1.3m같은 앞서보다 작은 휨 반경(가령, 최소 휨 반경)이 사용될 수 있다. 대략 180도로 래핑된 글래스의 원통형 지지체는 약 1 내지 2미터 사이의 반경을 가질 수 있다.
한번에 한개의 소재를 라이팅하는 시스템의 경우에 소재는 거의 360도까지 휘어질 수 있다. 소재(가령, 글래스, 플라스틱, 금속, 세라믹, 등등)는 2 내지 3 미터 사이에 해당할 수 있고, 심지어 최대 6미터까지일 수도 있다. 단일 글래스의 경우 이에 대응하는 실린더는 0.35 내지 0.6 미터의 반경을 가질 수 있고 최대 1미터의 반경을 가질 수 있다. 약 1.3미터의 반경으로 글래스 소재를 휘게 하면, 소재 두께에 대해 31Mpa/mm의 응력을 생성할 수 있다. 0.7mm의 소재 두께의 경우에 응력은 22MPa일 수 있고, 이는 안전한 응력의 아주 작은 부분에 불과하다.
또다른 예에서, 소재가 120도에 걸친 곡률로 래핑될 경우, 디스크 로터 스캐너는 2.1 미터의 직경을 가질 수 있다. 이 경우에, 2 내지 3미터의 반경을 가진 원통형 지지체를 이용하는 것이 적절하다. 이러한 예에서, 패턴 발생기의 전체 폭은 약 2m 폭처럼, 종래의 패턴 발생기나 라이팅 장치의 폭보다 좁을 수 있다. 소재는 디스플레이나 솔라 패널의 롤-투-롤 처리(roll-to-roll processing) 등을 위한 연 속적 형태일 수도 있고 섹션 형태(가령, 시트로 잘려진 형태)일 수도 있다.
도 1A에서, 로터 스캐너는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 그러나, 이에 대한 대안으로, 로터 스캐너가 시계 방향으로 회전할 수도 있다. 도 1A에 도시되는 바와 같이, 회전 중, 로터 스캐너(1)는 위쪽 수직 스캔 방향(50)으로 이동할 수 있다. 그러나, 로터 스캐너가 아래쪽 방향 또는 수평 방향으로 이동할 수도 있다. 소재(20)에 인쇄될 패턴은 라이팅 헤드(10)들의 변조에 의해 결정될 수 있다. 동작 중(가령, 패턴처리나 라이팅 중), 라이팅 헤드(10)로부터의 전자기파가 소재(20) 상에 나선형 패턴(30)을 형성할 수 있다.
소재(20)의 길이방향 스캔은 소재(20)나 로터 스캐너(1)를 이동시킴으로서 달성될 수 있다. 로터 스캐너(1)가 소재(20)나 소재 홀더(도시되지 않음)보다 얇을 수 있기 때문에, 로터 스캐너(1)가 이동할 수 있고 소재(20)는 추가적인 길이를 필요로하지 않으면서 라이팅될 수 있다. 로터 스캐너(1)의 비회전 부분이나 베어링 패드들은 축방향 스캔을 수행할 수도 있고, 그외 다른 기능들을 행할 수도 있다.
로터 스캐너(1)는 베어링 패드(가령, 에어 베어링 패드)에 의해 지지될 수 있다. 본 예에서, 링 디자인은 내측 링 반경 상에 베어링 패드를 위한 추가적인 공간을 가질 수 있다.
로터 스캐너(1)는 균형을 이룰 수 있다. 베어링 압력 패드에서의 후방 압력 변화에 의해, 또는 그외 다른 위치 센서에 의해 어떤 잔여 불균형도 용이하게 검출될 수 있다. 로터 스캐너를 연속적으로 균형잡기 위한 자동 균형 시스템이 또한 사용될 수 있다. 로터 스캐너(1)에 대한 교란은 로터 스캐너나 로터 스캐너 쉴드 간 의 공기 흐름의 결과일 수 있다. 로터 스캐너와 로터 스캐너 쉴드 간의 공기 흐름이 얇은 층 형태가 되어야 하는 경우에, 가령, 매우 작은 갭(가령, 5m/s에서 수 mm)을 선택함으로서, 동작 조건의 안정성이 개선될 수 있다. 얇은 층 형태의 공기 흐름은 정지력같은 힘을 도입할 수 있다. 일례의 실시예에서, 마찰로 인한 파워 손실이 감소할 수 있고(가령, 몇 와트 수준으로), 로터 스캐너는 임의의 적절한 모터에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 5m/s에서 1mm 의 갭에서의 마찰은 0.5W/m2의 손실을 가질 수 있다. 베어링 패드들은 이보다 작은 갭이나 큰 드래그(drag)를 가질 수 있다. 이는 더 작은 면적에 의해 이격될 수 있다. 모터는 회전 중 균일한 토크를 가진 구동 시스템을 가질 수 있다.
디스크 로터 스캐너(1)에 포함된 광학 라이팅 유닛의 수는 라이팅 속도를 기반으로 할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 채널로부터 높은 데이터 속도(가령, 200, 400, 또는 500 Gbit/sec, 또는 그 이상의 속도)로 데이터가 라이팅 유닛에 공급될 수 있다. 이 기계가 제품 생산에 사용될 수 있기 때문에, 패턴은 항상 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다. 패턴이 로터 스캐너 내부에서 국부적으로 저정될 경우, 패턴은 (가령, 종래의 고속 링크를 통해) 저속으로 로딩될 수 있고, 이때 로터 스캐너는 고정되어 있다. 패턴은 그후 메모리에 위치한다. 이는 회전 데이터 조인트를 방지할 수 있다.
도 1A 및 1B에 도시되는 바와 같이, 광학 라이팅 유닛들은 싱글 포인트 레이저 다이오드들일 수 있다. 레이저 다이오드들은 청색, 적색, 자주색, 등등과 같은 상용화된 파장의 다이오드일 수 있다. 레이저 다이오드의 파워는 가령, 싱글 모드의 경우 5 내지 65 mW일 수 있고, 멀티 모드 다이오드의 경우 5 내지 300 mW일 수 있다. 레이저 다이어드의 전기광학적 효율은 가령 13%일 수 있다. 레이저 다이오드들은 (가령, 동시에) 광학적 파워 소스 및 변조기로 기능할 수 있다. 이에 대한 대안으로, 도 1C에 도시되는 바와 같이, 광학 라이팅 유닛이 SLM일 수 있다.
로터 스캐너의 회전축은 수직일 수도 있고, 수평일 수도 있으며, 또는 그 사이의 임의의 각일 수도 있다. 수직축 배열은 항상 광학 라이팅 유닛의 일정한 가속을 보일 수 있다. 수평축 배열은 중력에 반작용할 필요없이 적은 노력만으로 효율적으로 소재를 취급할 수 있다.
도 7A-7C는 여러 실시예에 따른 라이팅 장치의 여러가지 구현예 및 방향을 도시한다. 도 7A-7C를 참고하여 아래에서 설명되는 디스크 로터 스캐너는 도 1의 디스크 로터 스캐너와 실질적으로 동일하다.
도 7A에서, 라이팅 장치(700)는 홀더(710)(가령, 관모양 홀더), 디스크 로터 스캐너(730), 그리고, 한개 이상의 광학 라이팅 유닛(740)을 포함할 수 있다. 일례의 실시예에서, 디스크 로터 스캐너(730)는 다수의 광학 라이팅 유닛(740)들을 포함할 수 있다.
소재(720)는 소재 홀더(710) 내부에 배열될 수 있다. 형성되는 홀더(710)의 중앙축이 (가령, 수평으로) 배열될 수 있다. 홀더(710)는 고정 위치에서 유지될 수 있고, 이때 디스크 로터 스캐너(730)는 중앙 축에 평행한 방향으로 이동하거나 회전한다. 광학 라이팅 유닛(740)은 디스크 로터 스캐너의 외측 변 상에 한개 이상의 라인을 따라 배열될 수 있다. 도 7A에서는 두개의 라인을 따라 배열된다. 광학 라이팅 유닛(740)은 소재 홀더(710)의 내측면에 면할 수 있다. 대안으로, 단일 라인 또는 두개 이상의 라인으로 된 광학 라이팅 유닛(740)들이 사용될 수 있다.
도 7B에서는 소재 홀더(710)의 중앙축이 수직으로 배열될 수 있다. 소재(720)는 도 7A를 참고하여 앞서 설명한 바와 같이 홀더(710) 내부에 배열될 수 있다. 소재(720)는 소재(720)를 평탄하게 하는 힘에 의해 홀더(710)에 고정될 수 있다. 대안으로, 소재(720)가 진공 노즐에 의해 홀더(710)에 고정될 수 있다. 본 에에서, 소재(720)는 소재(720)와 홀더(710) 간의 에어를 제거함으로서 홀더(710)에 고정될 수 있다. 소재(720)와 홀더(710)는 고정될 수 있고, 이때, 디스크 로터 스캐너(730)는 수직으로 이동하거나 회전할 수 있다.
도 7C를 참고할 때, 도 7C의 라이팅 장치는 도 7B를 참고하여 앞서 설명한 라이팅 장치와 실질적으로 유사할 수 있다. 그러나, 도 7C의 라이팅 장치에서는 소재(720)나 홀더(710)가 회전할 수 있고, 이때, 디스크 로터 스캐너(730)는 수직 방향으로 움직인다.
도 2는 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 도 2의 라이팅 장치는 다수의 소재들을 동시에 패턴처리하는 데 사용될 수 있다. 도 2의 라이팅 장치가 소재(222A, 222B, 222C)들을 동시에 패턴처리함에 관하여 설명될 것이지만, 임의의 숫자의 소재들이 동시에 패턴처리될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 도 2의 로터 스캐너(220)는 도 1의 로터 스캐너(1)와 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다.
도 2를 참고할 때, 소재(222A, 222B, 222C)는 로터 스캐너(220)를 부분적으로 둘러싼다. 도시되는 바와 같이, 소재(222A, 222B, 222C)들 사이에 공간(224, 226, 228)이 남겨질 수 있다. 검출기와 교정 센서들 중 한개 이상이 소재들 간의 공간에 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 검출기나 교정 센서가 로터 스캐너(220)의 위치, 포커스, 또는 파워를 모니터링할 수 있다.요망 위치에 대한 로터 스캐너(220)의 오정렬이 보상될 수 있다. 가령, 도즈(dose), 변조 지연, 타이밍, 이미지 왜곡, 또는 그외 다른 적절한 방식을 이용하여 보상될 수 있다.
도 3은 공간(224, 226, 228)에 각각 위치한 다수의 교정 센서(310, 320, 330)들을 도시한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 라이팅 장치에 의해 세개의 소자들이 홀딩되며, 세개의 교정 센서들이 사용된다. 일례의 실시예에 따르면, 교정 센서들의 수는 라이팅 장치에 동시에 배열된 소재들의 수에 상관될 수 있다. 일부 실시예에서, 교정 센서들의 수는 소재의 수와 같을 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른, 교정 센서(가령, 교정 아이: calibration eye)를 포함하는 도 2의 라이팅 장치의 일부분에 대한 평면도다. 도 14는 도 4의 평면도에 대응하는 측면도다.
도 4와 도 14에서, 교정 센서(400)는 로터 스캐너(430)의 광학 라이팅 유닛들로부터 방사된 전자기파의 특성에 기초하여 로터 스캐너(430)의 개별 빔(410)들의 위치, 파워, 또는 포커스를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 로터 스캐너(430)의 위치를 측정하기 위한 간섭계가 교정 센서(400)에 포함될 수도 있다. 가령, 패턴 발생 장치가 수직으로 배향될 경우 로터 스캐너의 수직 위치를 간섭계를 이용하여 측정할 수 있다. 간섭계는 당 분야에 잘 알려져 있어서 더이상 상세히 설명하지 않는다. 로터 스캐너(430)는 로터 스캐너(1, 220)와 실질적으로 동일할 수 있다.
단일 소재(420)가 홀더 상에서 래핑되면, 교정 센서(410)는 소재(420)의 변들 간에 배열될 수 있다. 일례의 실시예에서, 소재(420)는 홀더 상에 래핑될 수 있다. 가령, 관 모양의 홀더에 해당한다. 로터 스캐너(430)는 래핑된 소재(420) 내부에서 회전할 수 있다. 일례의 실시예에서, 스캐너 베이스(440)와 로터 스캐너(430) 간의 거리가 레이저 간섭계를 이용하거나 그외 다른 적절한 기술을 통해 측정될 수 있다.
도 5는 일례의 실시예에 따른 교정 센서(400)의 개략도다. 교정 센서(400)는 로터 스캐너의 광학 라이팅 유닛들로부터 방사된 전자기파가 통과할 수 있는 렌즈 어셈블리(510)를 포함할 수 있다. 전자기파는 빔 스플리터(520)에 의해 부분적으로 반사될 수 있다. 전자기파의 첫번째 부분은 빔 스플리터(520)를 투과할 수 있고 제 1 사분면 검출기(550)에 도달할 수 있다. 전자기파의 두번째 부분은 빔 스플리터(520)에 의해 반사되어 원통형 렌즈(530)에 의해 포커싱된 후 포커스 검출기(540)에 입사될 수 있다. 4분면 검출기(550)는 다수의 사분면 검출기(A, B, C, D)를 추가적으로 포함할 수 있고, 이는 집합적으로 (560)으로 표시된다. 포커스 검출기(540)는 다수의 사분면 검출기(E, F, G, H)를포함할 수 있고, 이는 집합적으로 (570)으로 표시된다.
일례의 실시예에서, 사분면 검출기(550)는 수식 (A+C)-(B+D)를 이용하여 Y- 값, 수식 (A+B)-(C+D)를 이용하여 로터 스캐너의 타이밍, 그리고, 수식 (A+B+C+D)를 이용하여 로터 스캐너의 동작을 결정할 수 있다. 포커스 검출기(540)는 수식 (E+H)-(F+G)를 이용하여 라이팅 유닛에 의해 방사된 빔들의 포커스를 결정할 수 있다. 포커스 검출기(540)는 (축 상의) 비점수차 광학 시스템 등을 이용하여 디-포커스(de-focus)를 측정하는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 비점수차는 원통형 렌즈(530)를 이용하여 추가된다. 원통형 렌즈(530)는 실린더의 회전축에 수직인 축을 따라 파워를 추가한다. 실린더의 축은 검출기(E와 H)들의 중심을 실린더가 통과하도록 결정될 수 있다.
실린더 렌즈를 이용할 때, 두 종류의 파워를 가진 이미징 시스템이 실현될 수 있다. 한 방향(D1)으로, 실린더는 파워를 더하고, 다른 방향(D2)에서는 실린더가 파워를 더하지 않는다.
포커스 위치가 D1의 파워와 부합할 때, (가령, 실린더의 축을 따라) 검출기(E, H)의 중심을 통과하는 라인 이미지가 생성된다. 역으로, 포커스 위치가 D2의 파워와 부합할 경우, 검출기(F, G)의 중심을 따라 라인 이미지가 생성된다. 따라서, 그 차이(E+H)-(F+G)가 포커스 위치에 비례한다.
도 5의 교정 센서는 광학 라이팅 유닛의 포커스, 파워, 또는 위치를 교정하는 데 사용될 수 있다. 가령, 도 5의 포커스 검출기(540)와 위치 검출기(550)는 각각의 광학 라이팅 유닛에서 포커스 및 위치 검출기를 교정하는 데 사용될 수 있다. 포커스 및 위치 검출기와, 각각의 라이팅 유닛은 도 6을 참고하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
도 6은 일실시예에 따른 광학 라이팅 유닛(가령, 라이팅 레이저 다이오드)을 도시한다. 도 6의 광학 라이팅 유닛(600)은 도 7A-7C의 광학 라이팅 유닛(740)이나 도 8A-8C의 광학 라이팅 유닛(840)으로 사용될 수 있다.
도 6을 참조할 때, 광학 라이팅 유닛(600)은 패턴 데이터를 청색 레이저 다이오드(660)를 위한 변조 신호로 변환하기 위해 D/A 컨버터(610)를 포함할 수 있다. 패턴 데이터는 데이터 채널을 통해 수신될 수 있다. 데이터 채널은 가령, 광섬유 케이블, HF 변압기의 중심을 통과하는 RF 링크, 또는 그외 다른 적절한 데이터 채널일 수 있으며, 200 Gbit/s, 400 Gbit/s, 500 Gbit/s 등등과 같은 높은 데이터 속도를 제공할 수 있다.
D/A 컨버터(610)에 의해 제공되는 변조 신호들은 파워 컨트롤러(620)에 출력될 수 있다. 파워 컨트롤러(620)는 D/A 컨버터(610)로부터의 변조 신호들과, 파워 검출기(630)에 의해 출력된 파워 제어 신호에 기초하여 청색 레이저(660)의 파워를 제어할 수 있다. 청색 레이저(660)는 파워 컨트롤러(620)로부터 출력된 파워 제어 신호에 기초하여 소재(665)를 팬턴처리하기 위한 전자기파를 방사할 수 있다. 청색 레이저(660)로부터 출력되는 청색 레이저 빔은 렌즈 어셈블리(670)를 투과할 수 있고, 빔을 텔레센트릭(telecentric) 방식으로 만들 수 있다. 렌즈 어셈블리(670)를 투과한 후, 텔레센트릭 청색 레이저 빔은 빔 스플리터(680)에 입사된다. 빔 스플리터(680)는 광의 일부분을 렌즈 어셈블리(650)를 향해 지향시킬 수 있다. 청색 레이저 빔의 나머지 부분은 빔 스필리터(680)를 투과하여 포커스 렌즈 어셈블리(690)에 의해 소재 상에 포커싱될 수 있다.
청색 레이저 빔의 리디렉션된 부분은 렌즈 어셈블리(650)에 의해 포커싱될 수 있고, 적색 블록(640)을 통과하여 파워 검출기(630)에 입사될 수 있다. 파워 검출기(630)는 입사된 청색 레이저 광의 파워를 검출할 수 있고, 검출된 레이저 파워를 표시하는 파워 제어 신호를 출력할 수 있다. 적색 블록(640)은 입사되는 모든 적색 레이저 광을 차단(가령, 반사, 흡수, 등등)할 수 있다.
적색 레이저 다이어드(655)는 적색 레이저 빔 형태의 전자기파를 또한 방사할 수 있다. 적색 레이저 빔은 소재의 위치설정, 포커스 제어, 또는 형태 결정에 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 적색 레이저 빔은 텔레센트릭 렌즈 어셈블리(645)를 투과할 수 있고, 빔 스플리터(615)에 입사될 수 있다. 텔레센트릭 렌즈 어셈블리(645)는 앞서 언급한 텔레센트릭 렌즈 어셈블리(670)와 실질적으로 동일할 수 있다. 빔 스필리터(615)는 적색 레이저 빔을 빔 스필리터(680)에 전송하며, 빔 스플리터(680)는 적색 레이저 빔을 소재(6650)를 향해 지향시킨다. 적색 레이저 빔은 소재(665)에 의해 다시 빔 스플리터(680)를 향해 반사될 수 있고, 빔 스플리터(680)는 적색 레이저 빔을 빔 스플리터(615)를 향해 중계할 수 있다. 빔 스필리터(615)는 원통형 렌즈(635) 또는 청색 레이저 블록(625)을 통해 포커스 및 위치 검출기(685)를 향해 적색 레이저 광을 지향시킬 수 있다. 청색 레이저 블록(625)은 입사되는 모든 청색 레이저 광을 차단(가령, 반사, 흡수, 등등)할 수 있다.
포커스 및 위치 검출기(685)는 위치설정 신호를 포커스 Z 서보(675)에 출력할 수 있다. 포커스 Z 서보(675)는 위치 검출기(685)로부터의 위치설정 신호와 교정 데이터를 수신할 수 있고, 렌즈 어셈블리(690)의 위치를 데이터 연결(가령, 1kHz 대역폭 데이터 라인)을 통해 제어할 수 있다. 예를 들어, 포커스 Z 서버(675)는 포커스 및 위치 검출기(685)로부터의 신호 형태에 따라 X방향, Y방향, 또는, Z방향으로 렌즈 어셈블리(690)를 이동시킬 수 있다. 제어 루프 신호들은 포커스 에러같은 잘 알려진 왜곡들을 교정하기 위해 제어 시스템(가령, 컴퓨터나 프로세서)으로부터의 피드 포워드 신호에 의해 보완될 수 있다.
일실시예에 따르면, 소재의 위치나 형태가 소재 위의 전자기파 감지층에 영향을 미치지 않는 파장을 가진 레이저 다이오드들을 이용하여 결정될 수 있다. 일부 예에서, 청색 레이저 다이오드들은 전자기파 감지층에 영향을 미칠 수 있고 적색 레이저 다이오드들은 소재의 위치 및 형태의 측정에 사용될 수 있다. 전자기파 감지층에 영향을 미치지 않으면서 측정에 사용되는 레이저 다이오드들은 라이팅 헤드(로터)에 배열될 수 있다.
도 13은 발명의 일실시예에 따른 포커싱 및 위치(또는 변위) 결정을 위한 광학 라이팅 유닛의 자동 포커스 배열의 상세도다. 레이저 다이오드(1310)로부터 방사된 전자기파는 렌즈 어셈블리(1330)에 입사하고, 이 렌즈 어셈블리(1330)는 빔을 텔레센트릭 빔으로 만든다. 텔레센트릭 빔은 빔 스필리터(1340)에 입사될 수 있고, 빔 스플리터(1340)는 이 빔을 렌즈 어셈블리(1350)를 향해 지향시킨다. 렌즈 어셈블리(1350)는 빔을 소재(1370)에 포커싱시킬 수 있다. 렌즈 어셈블리(1350)와 소재(1370) 사이에 커버 글래스(1360)가 배열되어, 렌즈 어셈블리(1350)를 보호할 수 있다. 빔이 소재(1370)에 충돌하면, 빔은 렌즈 어셈블리(1350)를 통해 빔 스플리터(1340)에게로 다시 반사될 수 있다. 빔 스플리터(1340)는 반사된 빔을 검출 기(1320)을 향해 지향시킬 수 있고, 검출기(1320)는 레이저 빔의 포커스를 검출한다. 검출기(1320)는 잘 알려진 방식으로 레이저 빔의 포커스를 검출할 수 있다. 레이저의 포커스 검출 방법은 당 분야에 잘 알려져 있기에 더이상 추가적으로 설명하지 않는다. 렌즈 어셈블리(1350)는 검출기(1320)로부터의 판독사항에 기초하여 임의의 방향으로 이동할 수 있다.
도 6을 참고할 때, 각각의 라이팅 유닛(600)은 파워, 위치, 포커스 매개변수들 각각에 대해 한 세트의 값을 가질 수 있다. 광학 라이팅 유닛(600)이 도 5의 교정 센서를 통과할 때, 광학 라이팅 유닛(600)은 각각의 설정된 매개변수 값이 교정 센서에 의해 측정된 매개변수 값(가령, 파워, 위치, 포커스 값)과 얼만큼 상관도를 가지는 지에 관해 데이터를 획득한다. 광학 라이팅 유닛(600)에 저장된 설정 값과, 측정 값 간의 차이나 에러가, 라이팅 헤드의 내부 스케일을 변경(조정)시키거나 하기 위해 라이팅 헤드에 전달된다. 이러한 조정은 각각의 라이팅 유닛이 교정 센서를 지날 때마다 수행될 수 있다. 그러나, 이 조정이 이보다 덜 빈번하게 수행될 수도 있다.
일례의 실시예에 따르면, 각각의 포커스, 파워, 위치의 교정 소스가 공통이기만 하다면 파워, 포커스, 위치(x, y: x는 시간 지연에 의해 나타남)의 교정은 여러가지 교정 센서들에서 이루어질 수 있다. 즉, 예를 들어, 각각의 하이팅 헤드가 포커스에 대해 동일한 교정 센서, 파워에 대해 공일한 교정 센서, x 위치에 대해 동일한 교정 센서, y 위치에 대해 동일한 교정 센서를 이용하는 한, 파워, 포커스, 위치는 서로 다른 교정 센서를 이용하여 교정될 수 있다. 파워는 레지스트의 파장 강도 변화를 보상하도록 파장 의존적 방식으로 측정될 수 있다.
도 30은 또다른 실시예에 따른 교정 시스템을 도시한다. 도시되는 바와 같이, 교정 시스템은 검출기(3100), 제어 유닛(3102), 그리고 라이팅 헤드(3104)를 포함한다. 검출기(3100)는 교정 센서(가령, 도 5의 교정 센서)일 수도 있고, 또는 그외 다른 광학적 검출기로서, 한개 이상의 광학 라이팅 유닛의 포커스, 파워, 또는 위치 등을 검출할 수 있는 것일 수 있다. 제어 유닛(3102)은 가령, 컴퓨터나 프로세서 상에서 실행될 수 있는 소프트웨어 형태로 구현될 수 있다. 라이팅 헤드(3104)는 다수의 광학 라이팅 유닛들을 포함하는 라이팅 헤드일 수 있고, 그 중 한개 이상의 광학 라이팅 유닛은 도 6을 참고하여 앞서 설명한 광학 라이팅 유닛일 수 있다. 그러나, 라이팅 헤드가, 소재를 노광시킬 수 있고 소재에 패턴을 발생시킬 수 있는 임의의 라이팅 헤드일 수도 있다. 검출기(3100), 제어 유닛(3102), 또는 라이팅 헤드(3104) 각각은 데이터 채널을 통해 연결될 수 있다. 데이터 채널은, 가령, 광섬유 케이블, HF 변압기의 중심을 통과하는 RF 링크, 또는 그외 다른 적절한 데이터 채널일 수 있다. 도 30의 교정 시스템의 한가지 예의 동작이 도 31을 참조하여 설명될 것이다.
도 31은 일실시예에 따른 교정 방법을 기술한다. 상술한 바와 같이, 도 31의 방법은 도 30의 교정 시스템에 의해 수행될 수 있다. 도 31의 방법이 한개 이상의 라이팅 헤드(가령, 도 4의 430)과 연계하여 한개 이상의 교정 센서(가령, 도 4의 400)에 의해 수행될 수도 있다. 이러한 예에서, 제어 유닛(3102)은 도 6의 파워 제어 유닛(620)과 포커스 Z 서보(675)에 대응할 수 있고, 검출기(3100)는 도 5의 4분 면 검출기(550), 도 5의 포커스 검출기(540), 그리고 도 6의 파워 검출기(630)에 대응할 수 있다. 도 30에 도시된 실시예에서, 도 5의 4분면 검출기(550), 도 5의 포커스 검출기(540), 그리고 도 6의 파워 검출기(630)는 검출기(3100)에 배치될 수 있고, 파워 제어 유닛(620)과 포커스 Z 서보(675)는 제어 유닛(3102)에 배치될 수 있다. 대안으로, 그외 다른 구조도 가능하다.
도 31과 관련하여, 단계 S3110에서, 라이팅 헤드(3104)의 광학 라이팅 유닛이 검출기(3100)를 지날 때, 검출기는 광학 라이팅 유닛의 한개 이상의 특성을 검출할 수 있다. 가령, 검출기(3100)는 광학 라이팅 유닛으로부터 방사되는 전자기파의 포커스, 위치, 또는 파워같은 특성들을 검출할 수 있다. 검출기(3100)는 검출된 한개 이상의 특성을 제어 유닛(3102)에 전송할 수 있다.
단계 S3112에서, 제어 유닛(3102)은 검출된 특성과, 이에 대응하여 설정된 매개변수 값 간의 상관도를 결정한다. 가령, 검출된 포커스 특성은 설정된 포커스 매개변수 값과 조합될 수 있고, 검출된 파워 특성은 설정된 파워 값과 비교될 수 있으며, 검출된 위치 특성은 설정된 위치 값과 비교될 수 있다. 설정되는 매개변수 값들은 실험적 데이터에 기초하여 사람 등에 의해 설정될 수 있다. 한개 이상의 실시예에서,0 검출되는 각각의 특성과, 이에 대응하여 설정된 매개변수 값 간의 상관도는 설정된 값과 측정된 특성 값 간의 차이 또는 오류일 수 있다. 설정된 매개변수 값들은 제어 유닛(3102)의 메모리에 저장될 수 있다. 메모리는 임의의 적절한 기억 매체일 수 있으며, 가령, 플래시 메모리를 예로 들 수 있다.
단계 S3114에서, 제어 유닛(3104)은 결정된 상관도에 기초하여 라이팅 헤드 를 조정할 수 있다. 가령, 결정된 상관도들은 라이팅 헤드(3104)의 내부 스케일을 변경시키는 데 사용될 수 있다.
도 31에는 이 방법의 단일 반복만이 제시되지만, 각각의 광학 라이팅 유닛이 교정 센서를 지날 때마다 이러한 동작이 행해질 수도 있다. 그러나, 조정은 이보다 덜 자주 이루어질 수 있다.
도 8A-8C는 또다른 실시예에 따른 링-타입 라이팅 장치의 여러가지 구현예 및 방향을 도시하고 있다.
도 8A와 관련하여, 라이팅 장치는 홀더(810)(가령, 원통형 스테이지나 튜브형 홀더), 로터 스캐너(830), 또는 한개 이상의 광학 라이팅 유닛(840)을 포함한다. 소재(820)는 홀더(810)의 외부에 배열될 수 잇다. 소재(820)가 진공 노즐(850)을 이용하여 홀더(810)에 고정될 수 있다. 로터 스캐너(830)는 소재 홀더(810) 외부에서 회전할 수 있고, 광학 라이팅 유닛(840)은 홀더(810)의 중심축을 향해 안쪽 반경방향으로 전자기파를 방사할 수 있다. 일례의 실시예에서, 광학 라이팅 유닛(840)들은 싱글 포인트 레이저 다이오드일 수도 있고, 멀티 포인트 레이저 다이오드일 수도 있고, 공간 광 변조기(SLM)일 수도 있다. 레이저 다이오드들은 청색, 적색, 자색 등등과 같은 상용화된 파장의 다이오드일 수 있다. 레이저 다이오드의 파워는 싱글 모드의 경우 5mW 내지 65mW일 수 있고, 멀티모드 다이오드의 경우 5mW 내지 300mW일 수 있다. 레이저 다이오드의 전기광학적 효율은 가령, 13%일 수 있다. 레이저 다이오드들은 광학 파워 소스 및 변조기로 동시에 기능할 수도 있다. 공간 광 변조기(SLM)(840)는 부분 투과형 공간광 변조기일 수 있으며, 소재(820) 상에 스탬프나 패턴(860)을 생성할 수 있다. SLM은 당 분야에 잘 알려져 있다. 도 8A에 도시되는 바와 같이, 소재 홀더(810)의 중앙축은 수평으로 배향될 수 있다.
도 8A와 관련하여, 동작 시에, 링 로터 스캐너(830)는 홀더(810)의 중앙 축 둘레로 회전할 수 있고, 홀더(810)에 대해 축방향으로 홀더(810)의 중앙축에 평행하게 움직일 수 있다. 추가적으로, 홀더(810)는 링 로터 스캐너(830)의 회전 방향과는 반대 방향으로 중앙 축 둘레로 회전할 수 있다.
도 8B는 래핑된 소재(820)를 홀딩하는 고정식 원통형 홀더(810)와, 회전 라이팅 헤드(830)를 포함하는 실시예를 제시한다. 도 8B와 관련하여, 소재 홀더에는 교정 센서(850)가 배열될 수 있는 공간, 즉, 슬릿(870)이 존재한다. 교정 센서(850)는 움직일 수도 있고, 고정될 수도 있다. 라이팅 헤드(830)는 소재(820) 상에 패턴(860)을 생성하는 다수의 광학 라이팅 유닛(840)들을 포함한다. 정렬 카메라(880)는 소재(820) 상에 기존 패턴을 캡처할 수 있어서, 라이팅된 패턴이 더 높은 정확도로 정렬될 수 있게 하고, 따라서, 오버레이 정밀도를 증가시킨다.
도 8C는 래핑된 소재(820)를 홀딩하고 있는 회전 원통형 홀더(810)와, 고정식 라이팅 헤드(830)를 포함하는 실시예를 제시한다. 라이팅 헤드(830)는 소재(820) 상에 패턴(860)들을 생성하는 다수의 광학 라이팅 유닛(840)들을 포함할 수 있다. 도 8C의 광학 라이팅 유닛(840)들은 도 8A의 광학 라이팅 유닛(840)들과 실질적으로 같다. 도 8B에서 언급한 것과 마찬가지로, 라이팅 헤드(830)는 다수의 라이팅 유닛(840)들을 포함할 수 있지만, 도면에서는 한개의 라이팅 유닛(840)만이 도시되었다.
도 9는 발명의 일실시예에 따른 원통형 스테이지나 홀더(910)의 수평 배향을 도시한다. 수평으로 로딩될 때, 소재(920)는 중력에 의해 제자리에 위치될 수 있다. 소재(920)는 진공에 의해 홀딩될 수 있어서, 그 표면이 실린더(910)의 표면을 가깝게 따르게 된다. 소재(920)의 단부들은 래치(930)에 의해 실린더에 견고하게 조여질 수 있다. 래치(930)는 소재(920)의 변부를 캡쳐하거나 릴리스하도록 제어될 수 있다.
소재는 적절한 형태를 가정하기 위해 원통형 지지 표면에게로 밀려지거나 당겨질 수 있다. 또다른 실시예에서, 진공 클램프나 그외 다른 적절한 클램프가 또한 사용될 수 있다. 원통형 부분을 따르는 변부들은 중심이나 곡면으로부터 국부적으로 이격되어 휘어질 수 있다. 이러한 휨은 픽스처 시스템(fixture system)(가령, 진공 픽스처 시스템)에 의해 억제될 수 있다.
도 21은 실린더 상에 소재를 홀딩하기 위한 진공 배열을 도시한다. 도시되는 바와 같이, 진공 및 압력 장치들이 교대로 배열될 수 있다. x-y 평면에서의 소재 변형을 막기 위해 푸시-풀 진공 클램핑 시스템이 사용될 수 있다. 도 21에 도시되는 바와 같이, 시스템은 압력 및 진공 구멍들을 서로 가깝게 배치할 수 있다(가령, 밀리미터 스케일). 진공 구멍들은 소재를 홀딩할 수 있고, 변형을 감소시킬 수 있으며, 압력 패드는 지지 표면으로부터 멀리 소재를 유지할 수 있다. 소재는 지지 표면을 터치하지 않을 수 있고, 지지 표면으로부터 몇 미크론(가령, 1, 2, 10, 20, 등등의 미크론) 거리에서 지지될 수 있다. 이는 소재로 하여금 소재 평면의 자연스런 형태를 좀더 자유롭게 형성하게 한다. 도 21의 진공 배열은, 또는 이와 유사한 배열은, 앞서 설명한 일례의 실시예와 연계하여 사용될 수 있다.
도 10은 일례의 실시예에서 패턴처리될 수 있는 평탄한 상태의 소자((1020)를 도시한다.
도 11A-11K는 글래스에 대한 로터 스캐너의 방향과 관련하여 라이팅 헤드의 여러가지 위치들을 도시한다(가령, 11개의 위치). 도 11의 화살표는 스캐닝 방향을 나타낸다.
도 11A-11C는 장방형의 변들과 함께 정렬된 어레이의 행 및 열을 가진, 장방형 공간 광 변조기의 이미지같은 화소들의 치밀한 매트릭스다. 도 11A는 화소 그리드가 라이팅 방향에 평행한 SLM을 도시한다. 도 11B는 SLM 화소 그리드를 도시하고, 이는 라이팅 방향에 대해 틸트되어 있다. 도 11C는 라이팅 방향에 대해 틸트된 SLM 화소 그리드를 도시한다. 이때, 도 11C의 틸트는 도 11B의 화소 그리드 축의 틸트에 비해 각도가 작다.
도 11D-11F는 SLM 측부들에 대해 회전한 어레이를 가진 치밀한 매트릭스의 이미지들을 도시한다(가령, 0도, 45도, 또는 제 3의 각도). 제 3의 각도는 가령, 0도, 45도, 또는 90도와는 다른 각도일 수 있다. 도 11D는 라이팅 방향에 대해 45도 기울어진 화소 그리드를 가진 SLM을 도시한다. 일례의 실시예에서, 화소 그리드는 도 11A-11C에서처럼 SLM 칩의 외측 변의 변부들과 평행하지 않을 수 있다.
도 11E에서, 화소 그리드의 축들 중 하나가 라이팅 방향에 평행할 수 있도록 SLM 칩이 기울어진다.
도 11F에서, SLM 칩의 외측 변이나 화소 그리드 축들 중 어느 것도 라이팅 방향에 평행하지 않도록 SLM 칩이 기울어질 수 있다. 화소 그리드의 매트릭스의 측부들의 축이나, 화소 그리드의 축들은 라이팅 중 이동 축에 대해, 또는 라이팅된 패턴의 축에 대해 회전될 수 있다. 따라서, 도 12B-12D와 관련하여 아래에서 설명되는 바와 같이 네개 이상의 좌표 방향 세트들을 제공할 수 있다.
도 11G는 스캔 중 여러 다른 위치에서 라인(rows)들이 떨어지도록 휘거나 회전된 비교적 성긴(즉, 치밀하지 않은) 매트릭스를 도시한다. 일실시예에 따르면, 이 영역이 한번 또는 수회의 스캔으로 채워질 수 있다. 도 11G에서는 다수의 레이저 다이오드(가령, 다섯개의 라인)들이 라이팅 방향에 대해 기울어져 있다.
도 11H에서는 라이팅 방향에 수직으로 배열될 수 있는 다수의(가령, 3개의) 레이저 다이오드들의 비교적 성긴 화소들의 라인을 도시한다. 도 11H에 도시된 실시예를 이용할 경우, 요망 영역을 채우기 위해 다수회의 패스들이 필요하다.
도 11I는 다수의(가령, 17개의) 레이저 다이오드들이 라이팅 방향에 수직일 수 있는, 1차원 SLM의 이미지같은 화소들의 비교적 치밀한 라인을 도시한다.
도 11J와 11K는 스캐닝 방향으로 변위된 화소들을 가진 단일 라인들을 도시한다. 도 11J는 라이팅 방향에 대해 기울어진 라인에 다수의 레이저 다이오드(가령, 12개)들을 도시한다. 도 11K는 일례의 실시예에 따라 라이팅 방향에 대해 기울어진 다수의 레이저 다이오드(가령, 17개)의 라인을 도시한다.
광학적으로 라이팅되는 패턴과 잉크제트 프린팅에서의 공통적인 문제점은 "Mura" 현상이 나타난다는 것이다. Mura 형성은 필드나 스트라이프의 가시도로 인해, 또는, 패턴과 라이팅 메커니즘 간의 모이레 효과(moire effects)로 인해, 가시 적인 밴드나 패턴이 형성되는 것을 의미한다. Mura는 이미지 장치(가령, 디스플레이 및 카메라)의 문제점이며, PCB와 PCB 마스크같이 그외 다른 레이저로 라이팅된 패턴들과는 상관없다.
일례의 실시예들은 x 축 및 y 축을 따라 반복에 의해 디스플레이 패턴에 광학 필드들을 조합하는 방법을 제공한다. 이 필드들은 가령, SLM 필드일 수도 있고, SLM 화소 필드일 수도 있으며, 다이오드들의 어레이같이, 또다른 라이팅 메커니즘에 의해 형성된 화소들의 어레이일 수도 있다.
도 12A를 참고하여 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 배열은 고정밀도 패턴 발생기에 사용되고, 수용가능한 수준의 Mura 결함을 생성할 수 있다. 그러나, 일례의 실시예들은 종래의 패턴 발생기에 비해 10배, 100배, 또는 1000배 이상 높은 처리량을 가진 라이팅 시스템을 제공한다. 그러면서도 실질적으로 동일한 "Mura" 감소 요건들을 가진다. 고속이고, 화소들이 많으며, 다수의 라이팅 유닛들과 다수의 라이팅 헤드들인 경우에, 라이팅되는 패턴에 더 많은 기하학적 오류를 일으킬 수 있다. 도 12B-12D를 참고하여 상세하게 설명되겠지만, 라이팅 헤드의 패턴과 축들은 서로에 대해 회전할 수 있어서, 단일 화소가 인접 화소들의 변부 상에서 반복적으로 프린팅되지 않는다. 더우기, 이동 시스템과, 라이팅 유닛에 의해 생성되는 화소 그리드 간의 축들은 서로에 대해 회전할 수 있다. 이 패턴은 이동 축, 또는, 화소 그리드와 정렬될 수 있고, 이 어느 것과도 정렬되지 않을 수도 있다. 회전은 0도, 45도, 90도와는 다른 각도일 수 있다.
도 12A를 참고하여 앞서 설명한 바와 같이, 회전 방향은 종래 기술의 SLM 칩 의 측부에 대해 평행하다. 회전 방향은 종래 기술의 SLM 칩의 측부에 대해 평행하다.
도 12B-12E는 패턴에서 Moire 효과를 약화시키거나 Mura 발생을 억제하는 일례의 실시예들을 도시한다. 도시되는 바와 같이, 패턴은 이동 시스템이나 라이팅 메커니즘의 축에 대해 회전될 수 있다. 가령, SLM의 스캔 방향에 대해 회전될 수 있다.
예를 들어, 도 12B-12E는 SLM 패턴에 대해 설명될 것이다. 그러나, 유사한 원리를 다른 실시예에도 적용할 수 있다.
도 12B에서, 소재는 소재 홀더 상에 래핑될 수 있고, 소재 홀더의 중심 축과 평행하지 않을 수 있다. SLM은, 보다 일반적으로 라이팅 유닛은, SLM 칩의 외측 측부와 함께 로터 스캐너에 배열될 수 있다. 또는 보다 일반적으로, 스캐닝 방향에 평행하게 라이팅 유닛에 의해 패턴에 형성된 화소들 사이의 축들과 함께 배열될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 방향과 SLM 필드가 정렬되며, 이때 소재는 SLM 패턴의 측부들과 스캐닝 방향에 대해 회전된다. 이러한 소재의 회전으로, 스티칭 부작용의 효과가 장치의 단일 라인을 따라 더이상 누적되지 않는다. 그러나, 한 라인으로부터 다른 라인으로 지나게 되어 이러한 교란을 여러 라인에 확산시킬 것이다. 추가적으로, 라이팅 메커니즘과 패턴의 주파수 컴포넌트들 간의 인터모듈레이션 프로덕트에 해당하는 Moire 패턴은 최종 디스플레이에서 거의 눈에 보이지 않는 고주파수로 재배치될 수 있다.
도 12C에서, SLM 칩 또는 이와 유사한 화소 맵(라이팅 유닛들에 의해 형성 됨)은 회전 방향에 대해 평행하지 않은 좌표축들을 가지면서 로터 스캐너에 배열될 수 있다. 소재들은 소재 홀더의 중앙축에 평행한 대칭축과 함께 배열될 수 있다.
도 12D에서, 모두 세개의 좌표계들은 서로 평행하지 않다. 도 11과 함께, 서로에 대해 회전할 수 있는 네개의 좌표계를 정의하는 것이 가능하다. 두개, 세개, 또는 네개의 좌표계들이 서로 비스듬하게 구성될 수 있어서, Mura 효과를 감소시킬 수 있다. 네개가 모두 평행한 것은 공지 기술에 해당한다.
도 12E에서, 소재가 회전하고, 라이팅 SLM 필드는 회전하며, 의도적인 왜곡이 도입된다.
Mura 효과를 감소시키기 위해 소재와 SLM 패턴의 측부들 간의 각도는 0.01 라디안 이상일 수 있다. 가령, 0.01 내지 0.05 라디안 사이일 수 있다. 그러나, 이에 사용되는 각도는 패턴의 스케일이나 종류, 라이팅 메커니즘에 따라 좌우될 수 있다. 이 각도는 한개의 라이팅 잡(writing job)으로부터 또다른 라이팅 잡까지 조정될 수 있고, 다른 한편, 라이팅 하드웨어네 내장되고 고정될 수 있다.
도 24A-E는 일례의 실시예에 따라 x 방향 및 y 방향으로 연속 스캐닝을 위한 방법을 제시한다.
도 24A는 툴 축을 따라 x-방향으로 화소들의 어레이를 도시한다. 어레이는 일정 속도로 움직일 수 있고, 실린더가 1회전한 후, 어레이는 인쇄 패턴에 스티칭된다. 어레이가 충분하게 치밀하지 않은 경우, 스캐닝 속도가 감소될 수 있다. 가령, 절반으로 감소될 수 있다. 그래서, 어레이의 폭을 이동시키기 위해 2회전이 필요하게 된다. 스캐닝 속도는 어레이의 밀도에 따라 더 감소될 수도 있고 덜 감소될 수도 있다. 어레이는 툴 축에 평행할 수도 있고, 평행하지 않을 수도 있다.
도 24B는 툴 축에 평행하지 않은 어레이의 경우에 패턴처리 방법을 제시한다.
도 24C에서는 출 축에 수직이고 소재의 y-축에 평행한 어레이를 도시한다. 본 실시예에서, 소재 표면은 x 방향 및 y 방향으로 연속 스캔에 의해 패턴처리된다.
도 24D는 도 24A-24C에 도시된 것보다 덜 치밀한 어레이에 대한 실시예를 도시한다. 본 예에서, 덜 치밀한 어레이의 공간들을 채우기 위해 제 2 어레이가 필요하다. 제 2 어레이는 한가지의 물리적 어레이일 수도 있고, 차후 패스에서의 동일 어레이일 수도 있다.
도 24E는 서로의 위에 두개의 패스를 도시한다. 두 패스 중 제 1 패스는 우측으로 스캔을 행하고, 두 패스 중 제 2 패스는 좌측으로 스캔을 행한다. x 및 y 방향으로의 동시 스캔은 기울어진 각도를 제공할 수 있고, 두개의 패스는 대향된 각도를 가질 수 있다. 이는 결과적인 스트라이프들의 가시도를 감소시킬 수 있다. 두번의 패스는 동일한 화소 어레이로 차례로 라이팅될 수도 있고, 서로 반대인 x-방향으로 이동하는 두개의 화소 어레이들로 라이팅될 수도 있다. 두개의 화소 어레이들은 두가지 툴바 상에 배열된 두개의 물리적 라이팅 헤드일 수 있다. x 방향으로의 연속 스캐닝과 y 방향으로 왕복운동 스캔을 행하는 도 25에 도시되는 시스템은 단일 동작에서 두번의 패스를 라이팅하는 데 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 사선형 라이팅이 가능하고, 원통형 모션을 보이는 라이팅 시스템의 경우 자연스럽다. 그러나, 사선형 라이팅은 플랫-베드 라이터(fla-bed writer)에 또한 유익하며, 아래에서 이는 좀더 상세하게 설명될 것이다.
도 22는 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 라이팅 장치는 소재(2202) 상에 패턴을 발생시키기 위한 로터 스캐너(2200)를 포함한다. 도 22에 도시되는 실시예는 도 1, 7A, 7B, 7C에도시된 실시예와 실질적으로 유사할 수 있다. 그러나, 도 22에 도시된 실시예는 소재 형태 컨틀롤러(2204)를 추가로 포함할 수 있다. 소재 형태 컨트롤러(2204)는 로터 스캐너(2200)와 같은 방향으로 스캔을 행할 수 있다. 일례의 실시예에서, 소재 형태 컨트롤러(2204)는 소재(2202)를 스캔하여, 소재 형태 컨트롤러(2204)와 로터 스캐너가 일정한 수평 정렬 상태로 유지될 수 있다.
도 15는 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 사시도다. 도 15의 로터 스캐너는 도 10에 도시된 소재같이 평탄한 소재를 패턴처리하는 데 사용될 수 있다.
도 15와 관련하여, 로터 스캐너(1520)는 로터 스캐너(1520)의 평탄한 부분(가령, 윗면 또는 아랫면)에 배열되는 다수의 광학 라이팅 유닛들을 포함할 수 있다. 다수의 광학 라이팅 유닛들은 로터 스캐너(150)에 대해 축방향으로 전자기파를 방사할 수 있도록 배열될 수 있다. 일례의 실시예에서, 광학 라이팅 유닛들은 호터 스캐너(1502)의 외측 변부 둘레로 배열될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 로터 스캐너(1520)는 소재(1510)의 표면을 따라 움직이거나 회전할 수 있다. 로터 스캐너(1520)의 폭은 소재(1510)의 폭을 덮을 수 있다. 일례의 실시예에서, 로터 스캐너는 방향을 변화하면서 소재를 스캔할 수 있고, 0도, 45도, 90도가 아닌 각도로 소재 사이에서 뻗어갈 수 있다. 이러한 구조는 두껍고 휘지않는 마스크에 사용될 수 있다.
도 17은 도 15에 도시된 라이팅 장치의 평면도다. 도 17과 관련하여, 로터 스캐너(1520)의 직경 D는 소재(1710)의 폭보다 좁다. 일례의 실시예에서, 로터 스캐너는 전체 소재(1710)를 덮도록 소재(1710) 위를 검색하거나 그 위를 앞뒤로 스캔할 수 있다. 일례의 실시예에서, 로터 스캐너가 이동하는 방향에 관계없이 로터 스캐너(1520)가 연속적으로 라이팅을 행할 수 있다. 대안의 실시예에서, 로터 스캐너는 단일 방향으로 라이팅을 행할 수 있다.
도 18은 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 일부분의 평면도다. 도 18의 실시예는 도 17과 관련하여 앞서 설명한 실시예와 유사할 수 있다. 그러나, 도 18의 실시예는 두개 이상의 로터 스캐너(1810, 1815)를 포함할 수 있다. 일례의 실시예에서, 로터 스캐너(1810, 1815)는 동시에 동일한 소재(1820)를 패턴처리할 수 있다.
도 19A는 일례의 실시예에 따른 로터 스캐너의 측면도고, 도 19B는 도 19A에도시된 로터 스캐너의 평면도다. 도 19A 및 19B에 도시된 실시예에서, 로터 스캐너(1520)의 직경 D는 소재의 폭보다 크다. 도 19A 및 도 19B의 로터 스캐너는 소재 이동에 평행하게 소재의 측부에서 레이저 다이오드들을 트래킹할 수 있다. 도 19A 및 도 19B에 도시된 이러한 트래킹인 스캐닝은, 레이저 다이오드의 도즈가 동일하다고 가정하였을 때, 소재 중간의 도즈보다는 소재 측부에서 높은 도즈를 야기할 수 있다. 이는 소재의 중심부를 패턴처리할 때 화소나 다이오드의 도즈를 증가시킴 으로서 보상될 수 있다.
도 16은 또다른 실시예에 따른 라이팅 장치의 사시도다.
도 16과 관련하여, 라이팅 장치는 소재(1610)를 고정시킬 수 있는 원형 스테이지(1630)를 포함할 수 있다. 라이팅 헤드(1620)는 원형 스테이지(1630)의 직경에 걸치도록, 또는 그 이상의 길이에 걸치도록 배열될 수 있다. 라이팅 헤드(1620)는 라이팅 헤드의 표면부에 배열되는 다수의 광학 라이팅 유닛(도시되지 않음)들을 포함할 수 있어서, 광학 라이팅 헤드에 의해 방사되는 전자기파가 라이팅 중 소재(1610)에 도달하게 된다. 일례의 동작에서, 라이팅 헤드(1620)가 원형 스테이지(1610)의 회전축에 수직하게 이동할 때, 원형 스테이지, 그리고 소재(1610)가 회전할 수 있다.
도 23은 도 16에 도시된 패턴 발생기의 상세도다.
도 20은 일례의 실시예에 따른 로터 스캐너의 비-카테시안 좌표계를 도시한다. 예를 들어, 좌표계가 휘어질 수 있다. 본 예에서, 카테시안 그리드의 화소들을, 소재에 대해 회전축에 의해 규정되는 휨 좌표계의 화소들로 변환하기 위해 패턴처리 전에, 중에, 또는 후에, 메모리 매핑이 수행될 수 있다. 라이팅 헤드에서 단일 화소에 의해 생성되는 각각의 원의 경우, 카테시안 그리드로부터 휨 좌표계로 변환이 이루어질 수 있다.
도 25-28은 일례의 실시예에 따른 플랫베드 플랫폼을 도시한다.
도 25는 일례의 실시예에 따른 플랫베드 플랫폼을 도시한다. 도 25에 도시된 플랫폼은 트러스로 기능하고자 하는 경량 프레임일 수 있다. 그러나, 일례의 실시 예들은 관 내에서 흐르는 유체(가령, 에어, 물, 또는 가스)에 의해 온도 제어될 수 있는 얇은 벽체의 튜브와 함께 구성될 수 있다. 이 프레임은 고정식 스테이지 탑에 대해 견고한 지지체를 제공할 수 있다. 라이팅 헤드(가령, 라이팅 광학 소자들을 홀딩하는 기계적 유닛)는 툴 바로 불리는 소재 표면 근처에서 기계적 지지 구조물들 상에 배열될 수 있다. 한개 이상의 툴바가 이 스테이지 사이에서 뻗어갈 수 있다. 각각의 툴바는 한개 이상의 툴(가령, 라이팅 헤드)를 포함할 수 있다. 이 툴들은 원통형 스테이지와 관련하여 앞서 설명한 바와 유사한 방식으로 장착되거나 배열될 수 있다. 툴바는 픽스처나 툴을 가질 수 있다. 툴바와 각 툴바에 부착된 툴의 수는 용도 및 용량의 필요성에 따라 구성될 수 있다.
도 25는 툴바(2501)들이 소재(2503) 상의 임의의 지점에 어떻게 액세스하는 지를 도시하며, 툴바들이 로딩 및 언로딩을 위해 어떻게 이동할 수 있는 지를 도시한다. 도 25의 플랫폼은 툴바 어셈블리(2506)를 구동하기 위한 선형 모터(2504)를 포함할 수 있다. 선형 모터는 플로어 상에 개별적으로 서있는 지지체(2508, 2510)들 간에서 뻗어가는 라드(rod: 즉, 봉형태의 구조물)(2502)에 부착될 수 있다. 자유롭게 움직이는 카운터 매스(도시되지 않음)가 사용되어, 선형 모터의 어떤 부분도 지면(ground)에 연결되지 않는다. 공통된 고정의 무게중심을 유지하면서, 툴바 어셈블리와 카운터 매스 사이에 힘을 가함으로서, 선형 모터는 툴바 어셈블리(2506)와 카운터 매스를 이동시킬 수 있다.
지면과 카운터 매스 간에 약한 힘을 가하는 모터를 포함하는 별도의 시스템이 이동 범위 내에서 중앙에 카운터 매스를 유지시킬 수 있다.
이동 스테이지는 베어링 상에서 슬라이드할 수 있고, 진공, 정전력, 또는 그외 다른 적절한 클램핑 메커니즘을 이용하여 소재를 홀딩할 수 있다. 이동 스테이지는 기계의 좌표계에 대해 스테이지의 위치를 정확하게 모니터링하거나 제어할 수 있다. 도 25의 플랫폼은 메트롤라지(metrology), 패턴처리, 등등과 같은 여러 프로세스들에 적합할 수 있다.
도 26은 또다른 실시예에 따른 플랫베드 플랫폼을 도시한다. 도 26의 실시예는 도 25의 플랫베드 플랫폼과 유사할 수 있다. 하지만, 도 26의 플랫베드 플랫폼은 고정 위치에 장착된 서로 다른 숫자(가령, 다섯개)의 툴바들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 소재(2601)는 경량 셔틀(2602) 상에서 앞뒤로 셔틀될 수 있다.
도 26과 관련하여, 스테이지는 지지체의 형태와 유사하게 비교적 경량일 수 있다. 스테이지는 선형 모터에 의해 구동될 수 있고, 모터로부터의 반응 힘은 지면에 대한 별도의 연결이나 카운터 매스에 의해 스테이지의 지지체로부터 분리된다. 스테이지는 베어링 상에서 슬라이드될 수 있고, 진공, 정전력, 또는 그외 다른 적절한 클램핑 메커니즘을 이용하여 소재를 홀딩할 수 있다.
도 27은 툴 바 아래를 소재(2701)가 지날 때, 그리고 이러한 패스 과정에서 패턴처리될 때의 실시예를 도시한다. 소재는 잘려진 시트 형태일 수도 있고, 끝없는 롤-투-롤 밴드 형태일 수도 있다. 상술한 바와 같이, 패턴처리는 포토레지스트의 노광, 열감지 레지스트 필름의 패턴처리, 표면의 광활성화, 애블레이션, 열 전달, 또는 그외 유사한 프로세스를 포함할 수 있다. 이때, 광선의 열이나 광자 에너지에 대한 반응을 이용할 수 있다. 또다른 실시예에 따르면, 광은 EUV(가령, 최하 5nm)에서 IR(가령, 최대20 미크론)까지의 파장을 가진 전자기파일 수 있다.
도 28은 일실시예에 따른 소재의 고속 패턴처리를 위한 플랫베드 플랫폼의 동작에 관한 도면이다. 예를 들어, 이 예는 도 27과 관련하여 기술될 것이다. 그러나, 다른 플랫베드 플랫폼도 이와 유사한 방식으로 동작할 수 있다. 플랫폼은 동일한 종류의 경량 보드 프레임과 부동(floating) 경량 스테이지를 가질 수 있다. 이를 앞으로 셔틀(2804)이라 부른다.
도 28과 관련하여, 셔틀(2804)은 지지체(2806)의 각 단부에 배치된 카운터 매스(2802)들 간에서 발진할 수 있다. 카운터 매스(2802)들은 슬라이드(2810)를 통해 위치 A와 B 간을 자유롭게 이동할 수 있다. 그러나, 선형 모터의 힘에 의해 영향을 받을 수 있다. 셔틀(2804)이 카운터 매스(2802)에 충돌할 경우, 셔틀(2804)은 운동 에너지의 일부분을 상실한다. 임팩트 중 임은 임팩트 중 압축된 스프링(2812)의 스프링 상수에 의해 제어될 수 있다. 각 스트로크의 종료시, 셔틀(2804)은 카운터 매스(2802)에 충돌할 수 있다. 카운터 매스(2802)는 고정 라드(2814)에 의해 결합될 수 있고, 또는, 한개 이상의 선형 모터에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.
선형 모터는 셔틀(2840) 아래에 배치될 수 있고, 셔틀(2804)이 이동하기 시작할 때 제 1 임팩트를 향해 셔틀(2804)를 가속시킬 수 있다. 선형 모터는 임의의 위치에서 셔틀을 이동시키고 정지시키는 데 사용될 수 있고, 스캔 중 일정 속도를 유지시킬 수 있다. 셔틀은 도 28에서 좌측으로 또는 우측으로 일정 속도로 이동할 수 있다. 스프링(2812)의 강성은 최대 가속이 요망 범위 내에 있도록 선택될 수 있고, 따라서, 소재가 스테이지 상에서 슬라이드되지 않고, 과량의 진동이 이 스테이 지에서 발생되지 않게 된다.
일례의 실시예에서, 스테이지는 지지 구조물 상에서 부동되는 패드와, 소재를 홀딩하는 그외 다른 패드를 가진 리프 스프링(leaf spring)으로 만들어질 수 있다. 가요성 경량 셔틀을 이용하여, 이 스테이지의 형태가 지지 표면의 형태에 의해 결정될 수 있다.
도 29는 스캔 중 스테이지와 카운터 매스의 위치에 관한 다이어그램이다. 도 29는 서류 종이에 수직인 방향으로 일정 속도로 스캔하는 툴의 위치를 또한 나타낸다. 스테이지가 우측으로 스캔하고 있을 때, 소재 사이에서 툴에 의해 사선이 트레이싱되고, 바운스 후, 그외 다른 사선이 이와는 다른 각도로 트레이싱된다. 툴 폭, 스테이지 속도, 툴 속도 간의 적절한 관계를 이용하여 두개의 인접한 패스들이 서로 위에서 라이팅될 수 있다. 두 패스들 모두 스테이지의 스캔 축에 대해 기울어진 스트라이프를 가질 수 있다. 이는 도시되는 바와 같이 패턴의 주기적 결함을 감소시킬 수 있다.
소재가 2.8 m 길이일 때, 바운스 중 약 10g으로 가속되고 그렇지 않을 경우 약 6m/s의 일정 속도로 움직이면, 바운스 시간을 포함한 평균 스캔 속도는 대략 5m/s다. 카운터 매스(2802)들과 스테이지 간에 모멘텀이 교환될 수 있고, 이 중 어느 것도 지지 구조물이나 플로어에 연결되지 않는다. 바운스 이후, 카운터 매스(2802)는 스테이지보다 훨씬 작은 속도로 물러나며, 선형 모터는 속도를 감소시킬 수 있고, 동일한 카운터 매스와의 다음 임팩트시까지 카운터 매스의 속도를 역전시킬 수 있다.
카운터 매스(2802)가 라드에 의해 연결될 경우, 또는, 단일 카운터 매스가 스테이지 중심에 배열될 경우, 선형 모터에 대한 수요가 줄어들 수 있다. 본 예에서, 각 단부에서의 바운스는 카운터 매스의 속도를 역전시키고, 카운터 매스의 이동은 스테이지의 이동과 유사할 수 있다. 단지 느리고 범위가 작다는 점에 차이가 있다.
일례의 실시예에서, LCD같은 전자 디스플레이 장치 등에 사용되는 소재(가령, 글래스 시트, 플라스틱 시트 등)에 패턴이 라이팅될 수 있다. 일례의 실시예에서, 1500 mm보다 큰 소재가 사용될 수 있다. 다수의 라이팅 유닛들을 구비한 광학 라이팅 헤드(가령, 로터 스캐너)가 사용될 수 있다. 가령, 100, 200, 400, Gbit/s 등등의 데이터 속도를 가진 데이터 채널이 데이터를 제공할 수 있고, 소재와 광학 라이팅 헤드(또는 로터 스캐너)가 서로에 대해 한개 이상의 방향으로 회전될 수 있다. 소재와 라이팅 헤드는 가령, 회전 평면에 대해 45도 내지 135도 사이의 평면에서 서로에 대해 이동될 수 있다. 가령, 한개 이상의 실시예에서, 회전 평면이 이동 평면에 수직일 수 있다.
일부 실시예가 소재들에 대해 언급하고 있으나, 한개의 소재에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다. 추가적으로, 라이팅 장치는 종래의 패턴 발생 시스템과 연계하여 사용될 수 있다.
일실시예에 따르면, 라이팅된 패턴은 스트라이프로 추가적으로 나누어지지 않는다. 비-간섭 화소들에 관한 일부 실시예에서(가령, 도 1 및 도 11G-11K), 이미지는 소재의 한 측부로부터 다른 측부로 뻗어가는 평행선으로부터 구축될 수 있다.
일부 실시예에서(가령, 도 1), 라인들은 라이팅 유닛들에 의해 순서대로 그리고 변으로부터 변까지 라이팅될 수 있다. 두개의 인접 라인들이 두 인접한 라이팅 유닛에 의해 라이팅될 수 있고, 따라서, 한 라인으로부터 다음 라인으로 드리프트나 기계적 움직임에 의해 소재나 라이팅 헤드가 움직이는 위험성을 감소시킬 수 있다. 순서대로 라이팅되는 변 대 변(edge-to-edge)의 패턴 로컬 오류가 감소하고, Mura 효과가 감소할 수 있다.
도 1과 유사한 실시예에서, 라이팅 유닛들이 두개 이상의 링을 가지는 경우(가령, 도 7A), 또는, 도 11G-11K에서처럼 비-간섭 화소들이나 라이팅 유닛들의 배열을 가지는 경우, 라인들이 순서대로 라이팅되지 않을 수 있다. 그러나, 실린더 둘레로 다수의 라이팅 유닛들이 분포될 경우, 두개의 인접 라인들이 라이팅 헤드 둘레에서 서로에 근접한 라이팅 유닛에 의해 라이팅될 수 있다. 추가적으로, 실린더 둘레로 분포되는 다수의 라이팅 유닛들이 라인들 간의 드리프트나 진동에 자유로움을 여전히 제한할 수 있다.
SLM을 이용하여 인접한 화소 어레이를 형성하는 실시예에서, 인접 어레이들은 시간상 서로 가까우면서 순서에 따라 라이팅될 수 있다. 이에 따라, 화소 어레이들 간의 스티칭 영역을 감소시킬 수 있다. 다수의 라이팅 유닛들을 이용한 나선형 스캔은, 동일한 교정 센서에 대한 라이팅 유닛들의 교정과 함께, 라이팅 유닛들로부터 이미지들 간의 미스매치를 감소시킬 수 있고, 이미지들이 싱글 포인트들인지, 비-간섭 화소들의 클러스터들인지, 또는 화소들의 치밀한 영역인 지에 관하여 미스매치를 감소시킬 수 있다.
도 1B에 도시되는 바와 같이, 라이팅 유닛에 의해 트레이싱되는 라인들은 소재에 대해 비스듬할 수 있다. 이는 소재가 그 지지체 사에서 회전할 경우 교정될 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 이러한 기울어짐은 "Mura" 효과를 감소시키는 데 사용될 수 있고, 따라서 트레이싱되는 라인들의 기울어짐 증가가 바람직할 수 있다. 스캔 라인들에 의해 화소 패턴이 규정되며, 디스플레이 장치의 화소 패턴같은 패턴의 축들에 대해 이 화소 패턴이 회전될 수 있다.
제 3 좌표계는 라이팅 헤드의 움직임과 회전/셔틀 움직임에 의해 규정된다. 화소 그리드 간의 경사각이 원통형 지지체 상의 소재 회전에 의해 변경될 경우, 모든 세개의 좌표계들이 서로에 대해 회전된다. 다른 실시예에서, 세 좌표계 중 두개만이 서로에 대해 기울어져 있다.
도 1C는 스캔 중 SLM에 의해 생성되는 이미지들을 도시한다. 도시되는 바와 같이, 도 1C의 이미지들은 소재에 대해 회전된다. 도 11A-11K나 도 12A-12E와 관련하여 설명한 바와 같이, 네개의 좌표계들이 존재하며, 두개, 세개, 또는 네개 모두가 서로에 대해 회전하여 라이팅 패턴에 Mura 효과를 감소시킬 수 있다. 다양한 좌표계의 회전에 의해 Mura 효과를 감소시키는 방식이 사용될 수 있고, 이때, 원통형으로 또는 플랫 베드 스테이지에서 스캔이 이루어진다. 도 15나 도 16에 도시된 원형 스테이지에서, 변 간의 스트로크 중 좌표계가 회전하며, 따라서, 좌표계들 간 일정하지 않은 회전을 생성한다.
나선형 스캔은 소재나 라이팅 헤드, 또는 이 둘 모두를 회전시킴으로서 구현될 수 있고, 소재는 라이팅 헤드의 내부나 외부에 위치할 수 있다.

Claims (28)

  1. 무라 효과를 감소시키면서 소재 상에 디스플레이 장치의 화소 패턴을 발생시키기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    화소 그리드를 생성하는 소재의 표면을 적어도 하나의 방향으로 적어도 하나의 광학 라이팅 유닛으로 스캔하는 단계 - 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축에 대해 일정 각도로 배열되고, 상기 각도는 0도, 45도, 90도와는 다른 각도임 - 를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 광학 라이팅 유닛의 적어도 하나의 스캔 방향 및 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축으로부터 멀어지는 방향으로 정렬되어, 상기 소재 상의 가시 밴드 및 패턴 중 적어도 하나의 형태로 주기적 에러를 감소시키는
    화소 패턴 발생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스캔은 적어도 2개의 등거리 스캔 라인을 생성하는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 스캐닝은 적어도 2개의 방향으로 수행되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  4. 무라 효과를 감소시키면서 소재 상에 디스플레이 장치의 화소 패턴을 발생시키기 위한 라이팅 장치에 있어서, 상기 장치는,
    화소 그리드를 생성하기 위해 적어도 하나의 방향으로 소재의 표면을 스캔하도록 구성되는 적어도 하나의 광학 라이팅 유닛을 포함하는 라이팅 헤드 - 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축에 대해 일정 각도로 배열되고, 상기 각도는 0도, 45도, 90도와는 다른 각도임 - 를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 광학 라이팅 유닛의 적어도 하나의 스캔 방향 및 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축으로부터 멀어지는 방향으로 정렬되어, 상기 소재 상의 가시 밴드 및 패턴 중 적어도 하나의 형태로 주기적 에러를 감소시키는
    화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 라이팅 헤드는 스캐닝 중 적어도 2개의 등거리 스캔 라인을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 라이팅 헤드는 적어도 2개의 방향으로 소재를 스캔하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  7. 무라 효과를 감소시키면서 소재 상에 디스플레이 장치의 화소 패턴을 발생시키기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    복수의 광학 라이팅 유닛을 갖는 로터 스캐너를 회전시키는 단계 - 각각의 광학 라이팅 유닛은 전자기파를 방사함 - 와,
    상기 로터 스캐너의 회전과 동시에, 상기 로터 스캐너의 회전 평면에 수직인 방향으로 적어도 하나의 라이팅 유닛과 상기 소재 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 상기 소재를 스캔하는 단계를 포함하며,
    상기 소재는 화소 그리드를 생성하도록 제 1 방향으로 스캔되고, 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축에 대해 일정 각도로 생성되며, 상기 각도는 0도, 45도, 90도와는 다른 각도이고,
    상기 화소 그리드 및 제 1 스캔 방향은 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축으로부터 멀어지는 방향으로 정렬되어, 상기 소재 상의 가시 밴드 및 패턴 중 적어도 하나의 형태로 주기적 에러를 감소시키는
    화소 패턴 발생 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 로터 스캐너에 대해 반경 방향으로 전자기파가 방사되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 전자기파는 상기 로터 스캐너에 대해 축방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 소재를 스캔하는 단계는 소재 상에 나선형 패턴을 생성하도록 상기 제 1 방향으로 상기 소재를 스캔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 전자기파는 상기 로터 스캐너의 스캔 방향과 상기 로터 스캐너의 회전 평면 중 적어도 하나에 평행한 방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 소재 상에 발생되는 패턴은 복수의 등거리 스캔 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
  13. 무라 효과를 감소시키면서 소재 상에 디스플레이 장치의 화소 패턴을 발생시키기 위한 라이팅 장치에 있어서,
    상기 장치는 복수의 광학 라이팅 유닛을 포함하는 로터 스캐너를 포함하고, 각각의 광학 라이팅 유닛은 전자기파를 방사하며, 상기 로터 스캐너는 상기 로터 스캐너를 회전시킴으로써, 그리고, 상기 로터 스캐너의 회전 평면에 수직인 방향으로 적어도 하나의 라이팅 유닛과 상기 소재 중 적어도 나라를 이동시킴으로써, 소재를 스캔하도록 구성되고,
    상기 로터 스캐너는 화소 그리드를 생성하도록 제 1 방향으로 소재를 스캔하도록 또한 구성되고, 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축에 대해 일정 각도로 생성되며, 상기 각도는 0도, 45도, 90도와는 다른 각도이고,
    상기 화소 그리드 및 제 1 스캔 방향은 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축으로부터 멀어지는 방향으로 정렬되어, 상기 소재 상의 가시 밴드 및 패턴 중 적어도 하나의 형태로 주기적 에러를 감소시키는
    화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 전자기파는 상기 로터 스캐너에 대해 반경 방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 전자기파는 상기 로터 스캐너에 대해 축방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 로터 스캐너는 스캔 중 상기 소재 상에 나선형 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 전자기파는 상기 로터 스캐너의 스캔 방향과 상기 로터 스캐너의 회전 평면 중 적어도 하나에 평행한 방향으로 방사되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 소재 상에 발생되는 패턴은 복수의 등거리 스캔 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생용 라이팅 장치.
  19. 무라 효과를 감소시키면서 소재 상에 디스플레이 장치의 화소 패턴을 발생시키기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    소재의 표면을 복수의 광학 라이팅 유닛으로 스캔하는 단계 - 상기 복수의 광학 라이팅 유닛 각각은 개별 최종 렌즈를 가짐 - 와,
    상기 소재 및 복수의 광학 라이팅 유닛을 서로에 대해 이동시키는 단계 - 서로에 대한 상대적 이동은 선형 모션과, 선형 모션에 수직인 방향의 원형 모션의 조합이고, 상기 소재는 화소 그리드를 생성하도록 제 1 방향으로 스캔되고, 상기 화소 그리드는 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축에 대해 일정 각도로 생성되며, 상기 각도는 0도, 45도, 90도와는 다른 각도임 - 를 포함하고,
    상기 화소 그리드 및 제 1 스캔 방향은 상기 디스플레이 장치의 화소 패턴의 축으로부터 멀어지는 방향으로 정렬되어, 상기 소재 상의 가시 밴드 및 패턴 중 적어도 하나의 형태로 주기적 에러를 감소시키는
    화소 패턴 발생 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스캔 방향 및 화소 그리드의 방향은 상기 화소 패턴과 상기 적어도 하나의 광학 라이팅 유닛 사이의 모이레 효과로 인한 가시 밴드를 억제하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 화소 패턴 발생 방법.
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