KR101437692B1 - Maskless exposure apparatus using a plurality of spatial light modultor and method for forming pattern using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 공간광변조기를 이용한 마스크리스 노광장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a maskless exposure apparatus using a plurality of spatial light modulators and a pattern forming method using the same.
본 발명에 따른 마스크리스 노광장치는, 적어도 하나의 광원과, 스테이지에 안착된 기판이 이동함에 따라 소정의 주기를 가진 입력신호를 출력하는 위치정보제공부와, 상기 입력신호를 이용하여 상기 소정의 주기 내에서 서로 다른 위상차를 갖는 복수의 구동펄스신호를 생성하는 구동펄스생성부와, 상기 구동펄스신호 중 어느 하나에 동기 되어 상기 기판에 형성하고자 하는 소정의 패턴 정보에 따라 상기 광원으로부터 입사되는 광을 상기 기판에 순차적으로 전달하는 적어도 2개의 공간광변조기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The maskless exposure apparatus according to the present invention includes at least one light source, a position information provider for outputting an input signal having a predetermined period as the substrate mounted on the stage moves, A driving pulse generator for generating a plurality of driving pulse signals having different phase differences within a period of the driving pulse signal; And at least two spatial light modulators for sequentially transmitting the spatial light modulator to the substrate.
마스크리스 노광장치, 공간광변조기, SLM, DMD Maskless exposure apparatus, spatial light modulator, SLM, DMD
Description
본 발명은 마스크리스 노광장치(Maskless Exposure Apparatus)에 관한 것으로, 복수의 공간광변조기를 이용하여 하나의 패턴을 투영할 수 있는 마스크리스 노광장치 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 마스크리스 노광장치는 마스크를 사용하지 않고서 광을 이용하여 필름, 웨이퍼, 글라스(glass) 등의 기판에 직접 패턴을 형성하는 장치이다. 상기 마스크리스 노광장치는 포토 마스크를 사용하지 않고서도 기판에 패턴을 형성할 수 있기 때문에 고해상도 및 대면적의 마스크를 제작하지 않아도 되며, 이물 또는 손상에 따른 마스크의 교체가 필요 없어진다.In general, a maskless exposure apparatus is a device that forms a pattern directly on a substrate such as a film, a wafer, or a glass by using light without using a mask. Since the maskless exposure apparatus can form a pattern on a substrate without using a photomask, it is not necessary to produce a mask having a high resolution and a large area, and it is not necessary to replace the mask due to foreign matter or damage.
도 1은 종래의 마스크리스 노광장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a conventional maskless exposure apparatus.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크리스 노광장치(100)는 패턴을 투영하는 공간광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(101), 광원(102), 광원부(103), 패턴정보제공부(104), 광투영부(105), 스테이지(106)를 포함한다.1, a conventional
공간광변조기(101)는 마이크로미러의 각도를 조절하여 광원(102)으로부터 입사되는 광을 형성하고자 하는 패턴의 형태에 따라 선택적으로 반사시키는 장치이다. 광원(102)은 공간광변조기(101)에 시준된 광을 제공하고, 상기 광원(102)에서 입사된 아주 작은 광은 광원부(103)를 통과하면서 기판에 투영할 수 있는 크기로 변환된다. 패턴정보제공부(104)는 사용자로부터 형성하고자 하는 패턴에 대한 도면을 입력받고, 상기 입력받은 도면을 패턴에 대한 정보로 변환시켜 공간광변조기(101)에 전송한다. 광투영부(105)는 광확장기, Micro Lens Array, 투영렌즈를 포함하며 공간광변조기(101)에서 반사되는 광의 품질을 개선하여 기판에 투영한다. 스테이지(106)는 패턴이 형성될 기판이 안착 되는 곳으로, 상기 스테이지(106)가 스캔 방향으로 이동하면서 노광과정이 진행된다.The
이하 상기 마스크리스 노광장치를 이용한 패턴 형성 방법을 설명한다.Hereinafter, a pattern forming method using the maskless exposure apparatus will be described.
사용자가 기판에 형성하고자 하는 패턴을 캐드파일의 도면 형태로 패턴정보제공부(104)에 입력하면, 상기 패턴정보제공부(104)는 입력받은 도면을 공간광변조기(101)에서 입력받을 수 있는 형태의 정보로 변환한다(S110). 그리고 패턴을 형성할 기판이 마스크리스 노광장치 내로 반입되어 스테이지(106)에 안착되면, 스테이지(106)는 광투영부(105)에서 패턴이 투영되는 위치에 상기 기판이 정렬될 수 있도 록 이동한다(S111). 상기 스테이지(106)의 이동에 따라 레이저 등을 이용한 위치 피드백 센서(미도시)가 기판의 위치에 대응하는 동기신호를 생성하여 패턴정보제공부(104)로 전송한다(S112). 상기 동기신호를 전송받은 패턴정보제공부(104)는 미리 생성한 상기 패턴에 대한 정보를 공간광변조기(101)로 전송한다(S113). 광원(102)은 평행광을 공간광변조기(101)로 입사시키고(S114), 상기 입사된 광은 공간광변조기(101)의 각 마이크로미러에 반사되는 각도에 따라 기판을 향해 전달된다(S115). 상기 공간광변조기(101)에 의해 반사된 광은 광투영부(105)를 통과하여 배율이나 픽셀 크기가 조정되어 기판으로 투영된다(S116).When the user inputs the pattern to be formed on the substrate into the pattern
최근의 FPD(Flat Panel Display) 시장 상황이나 PCB(Printed Circuit board) 시장상황은 크게 대형화와 고정세화 두 가지로 나타난다. 그러나, 종래 기술과 같이 단일 공간광변조기를 이용한 노광장치를 이용할 경우, 대형 사이즈의 기판을 노광하기 위해서는 빠른 속도로 기판을 움직여야만 한다. 또한 고정세의 패턴을 구현하기 위해서는 많은 픽셀 데이터를 여러 번에 걸쳐서 전송하여야만 한다. 상기와 같은 이유로 해상도를 높이면서 동시에 빠른 장치를 구현하고자 한다면 매우 빠른 구동속도를 가지는 공간광변조기가 요구된다.The recent FPD (Flat Panel Display) market situation and the printed circuit board (PCB) market situation are largely classified into two types: large size and fixed size. However, when using an exposure apparatus using a single spatial light modulator as in the prior art, it is necessary to move the substrate at a high speed in order to expose a large size substrate. Also, in order to implement a fixed pattern, many pixel data must be transmitted several times. For the above reasons, a spatial light modulator having a very fast driving speed is required if it is desired to realize a high-resolution and high-speed device at the same time.
예를 들어 마스크리스 노광장치를 이용하여 LCD기판 (2200×2500)상에 약 2㎛의 Line&Space로 노광하기 위해서는, 1024×768pixel의 해상도를 갖는 공간광변조기를 기준으로 약 96000frame/sec의 공간광변조기 구동 속도가 요구된다. 또한 상기 장치에서 데이터 전송 속도는 24pixel × 768pixel × 1bit × 96000 frame/sec = 76Gb/sec가 요구된다. 즉, 일반적인 데이터 전송속도 대비 유효 데이터의 효율성이 60%인 점을 고려하면, 결과적으로 약 130Gb/sec의 데이터 전송속도를 갖는 통신 방법이 요구된다.For example, in order to expose a 2 μm line and space on an LCD substrate (2200 × 2500) using a maskless exposure apparatus, a spatial light modulator having a resolution of 1024 × 768 pixels based on a spatial light modulator of about 96000 frames / A driving speed is required. In addition, the data transmission speed of the apparatus is required to be 24 pixels x 768 pixels x 1 bit x 96000 frames / sec = 76 Gb / sec. That is, considering the fact that the efficiency of effective data is 60% compared to a general data transmission rate, a communication method having a data transmission rate of about 130 Gb / sec is required.
그렇지만 현재 공간광변조기로서 사용되는 DMD(Digital Micro - mirror Device)의 구동 속도는 최대 16300frame/sec이다. 따라서 현재 초당 130Gb의 데이터 전송속도를 생성하기 위해서는 S/W나 H/W(PC나 Embed Controller) 개발 등이 요구된다. 그러나 고속의 공간광변조기 구동과 대용량의 데이터를 고속으로 연산할 수 있는 시스템들을 개발하기는 현재로서 많은 어려움이 있다.However, the driving speed of the DMD (Digital Micro - mirror Device) used as a spatial light modulator is up to 16300 frames / sec. Therefore, it is required to develop S / W or H / W (PC or Embed Controller) to generate a data transfer rate of 130 Gb / sec. However, it is currently difficult to develop a system capable of driving a high-speed spatial light modulator and computing large amounts of data at high speed.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 복수의 공간광변조기를 이용하여 각각의 공간광변조기가 한 주기 내에서 순차적으로 기판의 할당된 영역에 패턴을 투영함으로써 신속히 패턴을 형성할 수 있는 마스크리스 노광장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention to overcome the above problems is to provide a spatial light modulator capable of rapidly forming a pattern by projecting a pattern to an allocated area of a substrate sequentially within a period using a plurality of spatial light modulators And a method of forming a pattern using the maskless exposure apparatus.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 마스크리스 노광장치는, 적어도 하나의 광원과, 스테이지에 안착된 기판이 이동함에 따라 소정의 주 기를 갖는 입력신호를 출력하는 위치정보제공부와, 상기 입력신호를 이용하여 상기 소정의 주기 내에서 서로 다른 위상차를 갖는 복수의 구동펄스신호를 생성하는 구동펄스생성부와, 상기 구동펄스신호 중 어느 하나에 동기 되어 상기 기판에 형성하고자 하는 소정의 패턴에 대한 정보에 따라 상기 광원으로부터 입사되는 광을 상기 기판에 순차적으로 전달하는 적어도 2개의 공간광변조기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a maskless exposure apparatus including at least one light source, a position information providing unit for outputting an input signal having a predetermined period as the substrate placed on the stage moves, A drive pulse generator for generating a plurality of drive pulse signals having different phase differences within the predetermined period by using the input signal; And at least two spatial light modulators for sequentially transmitting light incident from the light source to the substrate according to information on the pattern.
이에 따라, 복수의 공간광변조기를 사용함에 있어 구동펄스생성부가 공간광변조기의 작동시점을 제어하는 구동펄스신호를 생성하여 각각의 공간광변조기가 상기 구동펄스신호에 동기 되어 패턴을 투영하도록 하고, 서로 다른 위상차가 있는 구동펄스신호를 전송받은 각각의 공간광변조기가 순차적으로 작동하여 전체 공간광변조부의 구동 속도를 높일 수 있는 이점이 있다.Accordingly, in using a plurality of spatial light modulators, the drive pulse generator generates a drive pulse signal for controlling the operation timing of the spatial light modulator, each spatial light modulator projects a pattern in synchronization with the drive pulse signal, Each of the spatial light modulators having received the driving pulse signals having different phase differences sequentially operates to increase the driving speed of the spatial light modulator.
또한, 상기 구동펄스생성부는 상기 공간광변조기의 수와 동일한 수의 구동펄스신호를 생성하고, 각각의 공간광변조기에 하나의 구동펄스신호를 전송하게 하는 것이 바람직하다. It is preferable that the drive pulse generation unit generates the same number of drive pulse signals as the number of the spatial light modulators and transmits one drive pulse signal to each spatial light modulator.
이에 따라, 구동펄스생성부는 하나의 구동펄스신호가 하나의 공간광변조기의 작동시점을 제어할 수 있도록, 복수의 공간광변조기 수와 동일한 수의 구동펄스신호를 생성하고 상기 복수의 구동펄스신호를 분배하여 각각의 공간광변조기에 하나의 구동펄스신호만을 전송함으로써 각각의 공간광변조기가 서로 다른 시점에 작동하여 전체 공간광변조부의 구동 속도를 높일 수 있는 이점이 있다.Accordingly, the drive pulse generator generates the same number of drive pulse signals as the number of the plurality of spatial light modulators, and controls the drive pulse signal to generate the plurality of drive pulse signals so that one drive pulse signal can control the operation timing of one spatial light modulator. And transmits only one drive pulse signal to each spatial light modulator, thereby allowing each spatial light modulator to operate at a different point in time, thereby increasing the driving speed of the spatial light modulator.
또한, 상기 구동펄스생성부가 생성하는 복수의 구동펄스신호는 서로 동일한 주기를 갖고, 위상차는 한 주기를 공간광변조기 수로 나눈 값의 정수 배로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of drive pulse signals generated by the drive pulse generator have the same period and the phase difference is an integral multiple of a value obtained by dividing one period by the number of spatial light modulators.
이에 따라, 공간광변조기의 작동시점을 제어하는 복수의 구동펄스신호가 동일한 주기를 갖도록 설정하여 한 주기 내에서 전체 공간광변조기가 작동할 수 있도록 하고, 상기 동일한 한 주기를 공간광변조기 수로 나눈 값의 정수 배만큼의 위상차를 갖도록 설정하여 복수의 공간광변조기가 한 주기 내에서도 서로 다른 시점에 순차적으로 작동하여 전체 공간광변조부의 구동속도를 높일 수 있는 이점이 있다.Accordingly, it is possible to set the plurality of drive pulse signals for controlling the operation timing of the spatial light modulator to have the same period so that the entire spatial light modulator can operate within one period, and the same one period is divided by the number of spatial light modulators So that a plurality of spatial light modulators can be sequentially operated at different times even within one period, thereby increasing the driving speed of the entire spatial light modulating unit.
또한, 상기 각각의 공간광변조기는 상기 구동펄스신호의 입력 순서에 따라 상기 광원으로부터 입사되는 광을 상기 기판의 할당된 서로 다른 영역에 순차적으로 전달하는 하는 것이 바람직하다.Preferably, each of the spatial light modulators sequentially transmits light incident from the light source to different regions of the substrate according to an input order of the driving pulse signals.
이에 따라, 상기 복수의 공간광변조기가 고정된 상태로 장착되고 노광 공정이 진행됨에 따라 스테이지가 이동하며, 상기 각각의 공간광변조기는 스테이지와 함께 이동하는 기판의 할당된 일부 영역에 순차적으로 패턴을 투영함으로써 전체 공간광변조부의 구동속도를 높일 수 있는 이점이 있다. Accordingly, the stage is moved as the plurality of spatial light modulators are mounted in a fixed state and the exposure process proceeds, and each of the spatial light modulators sequentially forms a pattern in an allocated part of the substrate moving together with the stage There is an advantage that the driving speed of the entire spatial light modulating section can be increased.
또한, 상기 복수의 공간광변조기는 적어도 2개가 서로 마주보도록 배열되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that at least two of the plurality of spatial light modulators are arranged to face each other.
이에 따라, 광원에서 입사된 광이 공간광변조기에 반사되는 각도에 따라 기 판의 각 지점에 도달하는 양이 다르게 되는 것을 보완하여, 패턴이 투영될 기판 전체에 도달하는 광량을 균일하게 할 수 있는 이점이 있다.This makes it possible to compensate for the fact that the amount of light that is incident on the substrate to be projected differs in accordance with the angle at which the light incident from the light source is reflected by the spatial light modulator, There is an advantage.
또한, 상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 패턴형성 방법은, 스테이지에 안착된 기판이 이동함에 따라 위치정보제공부가 상기 기판의 위치를 나타내는 입력신호를 출력하는 제1단계; 상기 입력신호를 이용하여 한 주기 내에서 서로 다른 위상차가 있는 복수의 구동펄스신호를 생성하는 제2단계; 상기 복수의 구동펄스신호를 분배하여 서로 다른 구동펄스신호를 각각 서로 다른 복수의 공간광변조기에 전송하는 제3단계; 및 상기 구동펄스신호에 동기되어 각각의 공간광변조기가 순차적으로 상기 기판의 할당된 일부 영역에 패턴을 투영하는 제4단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method including: a first step of a position information providing unit outputting an input signal indicating a position of a substrate as a substrate placed on a stage moves; A second step of generating a plurality of drive pulse signals having different phase differences within one period using the input signal; A third step of distributing the plurality of drive pulse signals and transmitting different drive pulse signals to a plurality of different spatial light modulators; And a fourth step of causing each spatial light modulator to sequentially project a pattern onto an assigned area of the substrate in synchronization with the drive pulse signal.
이에 따라, 복수의 공간광변조기로 구성되는 마스크리스 노광장치를 이용함에 있어서, 각각의 공간광변조기의 작동 시점을 구동펄스신호로 제어하고, 상기 구동펄스신호에 동기되어 작동하는 복수의 공간광변조기가 이동하는 기판상의 할당된 영역에 패턴을 순차적으로 투영하게 함으로써 신속하게 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다.Thus, in the case of using a maskless exposure apparatus comprising a plurality of spatial light modulators, the operation timing of each spatial light modulator is controlled by a drive pulse signal, and a plurality of spatial light modulators There is an advantage that the pattern can be formed quickly by causing the pattern to be sequentially projected on the assigned area on the substrate to which the substrate is moved.
또한, 상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 패턴형성 방법에서 상기 구동펄스 생성부가 생성하는 복수의 구동펄스 신호는 동일한 주기를 갖고, 위상차는 한 주기를 공간광변조기 수로 나눈 값의 정수배로 하는 것이 바람직 하다. In the pattern forming method according to an embodiment of the present invention for realizing the above object, the plurality of drive pulse signals generated by the drive pulse generator have the same period, and the phase difference is an integer of a value obtained by dividing one period by the number of spatial light modulators It is preferable to double.
이에 따라, 공간광변조기의 작동시점을 제어하는 복수의 구동펄스신호가 동일한 주기를 갖도록 설정하여 한 주기 내에서 전체 공간광변조기가 작동할 수 있도록 하고, 상기 동일한 한 주기를 공간광변조기 수로 나눈 값의 정수 배만큼의 위상차를 갖도록 설정하여 복수의 공간광변조기가 한 주기 내에서도 서로 다른 시점에 순차적으로 작동하여 신속하게 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, it is possible to set the plurality of drive pulse signals for controlling the operation timing of the spatial light modulator to have the same period so that the entire spatial light modulator can operate within one period, and the same one period is divided by the number of spatial light modulators So that a plurality of spatial light modulators can be sequentially operated at different points in time even within one period, thereby forming a pattern quickly.
또한 , 상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 패턴형성 방법에서 상기 각각의 공간광변조기는 상기 구동펄스신호의 입력 순서에 따라 상기 광원으로부터 입사되는 광을 상기 기판의 할당된 서로 다른 영역에 순차적으로 전달하도록 하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a pattern, the spatial light modulator including a plurality of spatial light modulators, As shown in FIG.
이에 따라, 상기 복수의 공간광변조기가 고정된 상태로 장착되고 노광 공정이 진행됨에 따라 스테이지가 이동하며, 상기 각각의 공간광변조기는 이동하는 스테이지와 함께 이동하는 기판의 할당된 일부 영역에 순차적으로 패턴을 투영함으로써 신속하게 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다. Accordingly, the stage is moved as the plurality of spatial light modulators are mounted in a fixed state and the exposure process proceeds, and each of the spatial light modulators is sequentially moved to an allocated partial area of the substrate moving together with the moving stage There is an advantage that a pattern can be formed quickly by projecting a pattern.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 복수의 공간광변조기를 사용하는 마스크리스 노광장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 따르면, 단일 공간광변조기를 사용하여 패턴을 형성하는 경우에 비해서, 한 주기 내에서 복수의 공간광변조기가 서로 다른 시점에 이동하는 기판상의 할당된 영역에 순차적으로 패턴을 투영하기 때문에 그 신속하게 패턴을 투영할 수 있는 이점이 있다.According to the maskless exposure apparatus using the plurality of spatial light modulators according to the present invention and the pattern formation method using the maskless exposure apparatus having the structure described above, it is possible to obtain a plurality of There is an advantage that the spatial light modulator of the spatial light modulator projects the pattern sequentially to the allocated area on the substrate moving at different points of time, so that the pattern can be quickly projected.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that, in the drawings, reference numerals and like components are denoted by the same reference numerals and signs as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크리스 노광장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마스크리스 노광장치(200)는 패턴정보제공부(210), 광원부(220), 공간광변조부(230), 스테이지(240), 위치정보제공부(250), 구동펄스생성부(260), 및 광투영부(270)를 포함한다.2, a
패턴정보제공부(210)는 사용자로부터 기판(241)에 형성하고자 하는 패턴에 대한 정보를 캐드파일로 이루어진 도면 형태로 입력받아, 상기 패턴에 대한 정보를 공간광변조기(231,232)에 제공한다. 사용자는 미리 어느 정도의 간격마다 상기 기판(241)의 이동에 관한 입력신호를 발생할 것인가에 대한 정보를 위치정보제공 부(250)에 입력하고, 상기 패턴정보제공부(210)는 상기 입력된 간격으로 공간광변조부(230)에 전송할 패턴에 대한 정보를 준비한다. The pattern
상기 패턴정보제공부(210)는 상기 위치정보제공부(250)로부터 스테이지(240)에 안착 된 기판(241)의 위치를 나타내는 입력신호가 전송되면 상기 입력신호에 동기되어 상기 준비된 패턴에 대한 정보를 공간광변조기(231,232)에 전송한다. The pattern
예를 들어, 본 발명에서는 2개의 공간광변조기(231,232)를 이용하여 상기 기판(241)에 하나의 패턴을 형성한다. 상기 형성하고자 하는 전체 패턴에 대한 정보는 제1 서브패턴정보와 제2 서브패턴정보로 이루어지고, 상기 전체 패턴정보의 1/2에 해당하는 제1 서브패턴정보를 제1공간광변조기(231)에 제공하고, 상기 형성하고자 하는 패턴의 나머지 1/2에 해당하는 제2 서브패턴정보를 제2공간광변조기(232)에 제공한다.For example, in the present invention, one pattern is formed on the
또한, 광원부(220)는 광을 제공하는 제1광원(221), 제2광원(222)과 상기 제1,2광원(221, 222)으로부터 입사되는 광을 시준하는 플라이아이렌즈(Fly-Eye Lens)(223) 및 집광렌즈(Condenser Lens)(224)를 포함한다. 플라이아이렌즈(223)는 상기 광원에서 입사되는 광을 이용하여 공간광변조기(231,232)에 2차 광원 상을 생성하고, 집광렌즈(224)는 상기 2차 광원상을 생성하는 과정에서 광손실을 줄여 공간광변조기(231,232)에 전달되는 광의 밝기를 균일하게 한다. 상기 플라이아이렌즈(223)와 집광렌즈(224)를 사용함으로써, 광원(221,222)으로부터 입사되는 아주 작은 광을 공간광변조기(231,232)에 투영할 수 있는 크기의 광으로 변환할 수 있 다. 도 2에와 같이, 2개의 광원(221,222) 및 2개의 공간광변조기(231,232)을 사용하는 경우, 제1광원(221)은 제1공간광변조기(231)에 시준된 광을 입사시키며, 제2광원(222)은 제2공간광변조기(232)에 시준된 광을 입사시킨다.The
또한, 공간광변조부(230)는 상기 광원(221,222)으로부터 입사되는 광을 상기 패턴정보제공부(210)로부터 제공받은 패턴에 대한 정보에 따라 기판(241)에 선택적으로 전달하는 제1공간광변조기(231)와 제2공간광변조기(232)를 포함한다. 상기 공간광변조기(231, 232)는 DMD(Digital Micro - mirror Device) 또는 LCD(Liquid Crystal Display)가 이용하여 형성될 수 있다. DMD는 다수개의 마이크로미러가 0도의 각도를 유지하고 있다가 압력이 가해지면 일정한 각도로 기울어지며 이를 통하여 입사된 광을 원하는 각도로 보내고, 이외의 광은 다른 각도로 보냄으로써 필요한 광만을 선택적으로 전달한다. LCD는 다수개의 단위 액정을 이용하여 필요한 광만을 선택적으로 전달한다.The spatial
도 2에서는 상기 공간광변조기(231,232)를 DMD를 이용하여 구현한다. 상기 공간광변조기(231,232)는 패턴정보제공부(210)로부터 상기 패턴에 대한 정보를 제공받고, 입력된 패턴에 대한 정보에 따라 마이크로미러를 작동시켜 상기 광원(221,222)으로부터 입사된 광을 상기 기판(241)에 선택적으로 전달한다. In FIG. 2, the spatial
예를 들어, 본 발명에 따르면 상기 기판(241)에 형성하고자 하는 전체 패턴에 대응하는 전체 패턴 정보가 제1 서브패턴정보 및 제2 서브패턴정보로 이루어지며, 상기 제1 서브패턴정보 및 제2 서브패턴정보는 기판상에 서로 다른 영역에 패 턴을 형성하기 위한 정보라는 점에서 구별된다. 또한 상기 기판(241)의 전체 여역은 제1영역 및 제2영역으로 이루어지며, 상기 제1영역 및 제2영역은 상기 기판(241) 상에서 서로 다른 영역을 나타낸다. 이에 따라, 상기 제1공간광변조기(231)는 상기 기판(241)에 형성하고자 하는 전체 패턴에 대응하는 전체 패턴 정보 중 제1 서브패턴정보에 대응하는 제1 서브 패턴을 상기 기판(241) 전체의 1/2에 해당하는 제1영역에 투영하고, 이후 상기 제2공간광변조기(232)는 상기 전체 패턴 정보 중 제2 서브패턴정보에 대응하는 제2 서브패턴을 상기 기판(242) 전체의 나머지 1/2에 해당하는 제2영역에 순차적으로 투영한다. For example, according to the present invention, the entire pattern information corresponding to the entire pattern to be formed on the
또한, 스테이지(240)에는 기판(241)이 안착된다. 상기 기판(241)은 패널, 웨이퍼 등 소정의 패턴을 형성하고자 하는 모든 물체를 포함한다. 또한 상기 스테이지(240)는 상기 공간광변조기(231,232)로부터 제공되는 광이 기판(241)의 표면을 따라 기판(241)의 일측에서부터 타측으로 스캐닝(scaning)될 수 있도록, 상기 스테이지(240)의 상면과 평행한 방향으로 이동될 수 있다.In addition, the
또한, 위치정보제공부(250)는 스테이지(240)의 이동과정을 모니터링(monitoring)하며, 상기 스테이지(240)와 함께 기판(241)이 이동함에 따라 상기 기판(241)의 위치를 나타내는 입력신호를 생성한다. 상기 위치정보제공부(250)는 리니어 엔코더(Linear Encoder) 또는 레이저 간섭계(Laser Interferometer)를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 입력 신호는 펄스 신호 및 사인 파형의 신호로 형성될 수 있으며, 상기 기판(241)이 이동함에 따라 일정한 간격으로 생성된다. 상기 입력신호는 구동펄스생성부(260)로 전송되고, 상기 입력신호를 전송받은 구동펄스생성부(260)는 복수의 공간광변조기(231,232)의 작동시점을 제어하는 구동펄스신호를 생성한다. 또한 상기 입력신호는 패턴정보제공부(210)로 전송되고, 상기 입력신호를 전송받은 패턴정보제공부(210)는 상기 입력신호에 동기되어 상기 패턴에 대한 정보를 복수의 공간광변조기(231,232)에 전송한다. The position
또한, 구동펄스생성부(260)는 상기 위치정보제공부(250)로부터 하나의 입력신호를 전송받아 공간광변조기(231, 232)의 수와 동일한 복수의 구동펄스신호를 생성하고, 상기 복수의 구동펄스신호를 분배하여 하나의 공간광변조기(231,232)에 하나의 구동펄스신호를 전송한다. 상기 복수의 구동펄스신호는 서로 같은 주기를 가지지만, 각각의 위상차는 서로 다른 값을 갖도록 형성된다. 상기 위상차는 상기 위치정보제공부(250)에서 생성된 입력신호의 한 주기를 공간광변조기(231, 232)의 수로 나눈 값의 정수 배에 해당하도록 설정한다. 상기 위상차는 사용자가 조정 가능하며, 상기와 같은 주기 및 위상차를 가지는 구동펄스신호는 각각의 공간광변조기(231,232)에 전송되어 각각의 공간광변조기(231,232)의 작동시점을 제어한다. The drive
또한, 광투영부(270)는 상기 기판(241)의 상면과 인접한 위치에 설치되어 상기 공간광변조부(230)에서 선택적으로 전달되는 광을 집광하여 기판(241)상에 투영한다. 상기 광투영부(270)는 TIR(Total Internal Reflection)(271), 광확장 기(272), MLA(Micro Lens Array)(273) 및 투영렌즈(274)를 포함할 수 있다. 상기 공간광변조부(230)에서 전달되는 광은 TIR(271)의 내부 전반사를 통해 손실을 감소시켜 전달되며, 광확장기(272)에서 패턴이 형성될 기판(241)의 크기로 확대되고, MLA(273)에서 일정한 크기로 집약된다. 상기 투영렌즈 (274)는 상기 MLA(273)가 기판의 상면에 인접하게 되면 패턴재료에서 나오는 증기(fume) 등에 의해 광의 투과율이 떨어질 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 MLA(273)와 기판(241) 사이에 설치된다. The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광원의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a light source according to an embodiment of the present invention.
도 3(a)는 복수의 광원을 이용한 광원의 구성도이고, 도3(b)는 하나의 광원을 이용한 광원의 구성도이다.3 (a) is a configuration diagram of a light source using a plurality of light sources, and Fig. 3 (b) is a configuration diagram of a light source using one light source.
도 3(a)를 참조하면, 본 발명에서는 복수의 광원(광원 #1~광원 #n)과, 상기 광원(광원 #1~광원 #n)과 동일한 수의 공간광변조기(SLM #1~SML #n)를 이용할 수 있다. 이와 같이 복수의 광원(광원 #1~광원 #n)을 사용하는 경우는, 하나의 광원(예를들어, 광원 #1)이 하나의 공간광변조기(예를 들어, SLM #1)를 향해서 광을 제공한다. 3 (a), a plurality of light sources (
도 3(b)를 참조하면, 본 발명에서는 또한 하나의 광원이 복수의 공간광변조기(SLM #1~SLM #n)에 광을 분기하여 제공할 수도 있다. 이 경우 하나의 광원으로부터 제공되는 광을 분기하기 위한 분기모듈(310)이 구비된다. 이와 같이, 하나의 광을 분기하여 사용하는 경우에는 광원에서 상기 분기모듈(310)을 향해 광을 입사하 면, 분기모듈(310)은 상기 입사된 광을 여러 경로로 나누어(광 #1~광 #n) 복수의 공간광변조기(SLM #1~SLM #n)에 제공함으로써, 상기 도 3(a)에서와 같이 복수 개의 광원을 사용하는 경우와 동일하게 복수의 공간광변조기(SLM #1~SLM #n)에 각각의 광을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 3 (b), in the present invention, one light source may also provide light to a plurality of spatial light
도 4는 본 발명에 따른 구동펄스생성부에서 생성된 구동펄스신호의 위상차를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the phase difference of the drive pulse signal generated by the drive pulse generator according to the present invention.
도 4(a)는 본 발명의 실시 예에 따라 2개의 공간광변조기(231,232)를 이용하기 위한 2개의 구동펄스신호를 설명하는 도면이고, 도 4(b)는 종래 기술에 따른 노광장치와 같이 하나의 공간광변조기를 이용하기 위한 하나의 구동펄스신호를 설명하는 도면이다.4A is a view for explaining two drive pulse signals for using two spatial
도 4(a)를 참조하면, 구동펄스발생부(260)에서 생성된 2개의 구동펄스신호(411,412)는 위치정보제공부(250)로부터 제공된 기판(241)의 이동에 관한 입력신호와 주기는 동일하지만, 위상은 180도 차이를 가지고 있다. 상기 180도의 위상차는 한 주기(Ts)를 공간광변조기(231,232)의 수인 2로 나눈 값에 해당한다. 제1구동펄스신호(411)는 제1공간광변조기(231)에 전송되고, 제2구동펄스신호(412)는 제2공간광변조기(232)에 전송되며, 상기 제1,2공간광변조기(231,232)는 각각 입력된 제1,2구동펄스신호(411,412)에 동기 되어 작동한다. 상기 위상차에 의해 제1구동펄스신호가 ON된 시점(411A)에서는 제1공간광변조기(231)만 작동하고, 제2구동펄스신호는 OFF상태로 있어 제2공간광변조기(232)는 작동하지 않게 된다. 반면에 제2구동펄 스신호가 ON된 시점(412A)에서는 상기 제2공간광변조기(232)는 작동하나 제1구동펄스신호는 OFF상태가 되어 있어 제1공간광변조기(231)는 작동하지 않게 된다.4A, the two driving
도 4(b)를 참조하면 1개의 구동펄스 신호(421)는 위치정보제공부(250)로부터 제공된 기판(241)의 이동에 관한 입력신호와 주기가 동일하고, 하나의 공간광변조기(233)를 작동시킨다. Referring to FIG. 4B, one
도4(a) 및 도4(b)를 참조하여, 예를 들어, 기판에 형성하고자 하는 전체 패턴을 형성하기 위하여 총 6회의 서브패턴이 투영되는 시간을 비교하면, 2개의 공간광변조기(231,232)를 사용하는 경우는 3×Ts 만큼의 시간(T1)이 요구되지만 1개의 공간광변조기를 사용하는 경우는 6×Ts 만큼의 시간(T2)이 요구된다. 상기 비교한 바와 같이, 2개의 공간광변조기(231,232)를 이용하여 패턴을 투영하는데 소요되는 시간(T1)은 1개의 공간광변조기를 이용하여 동일한 횟수의 패턴을 투영하는 데 소요되는 시간(T2)의 약 1/2에 해당된다. 따라서 복수 개의 공간광변조기를 사용하는 경우가 전체 공간광변조부의 구동속도가 빠르게 됨을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 4A and 4B, for example, when a total of six sub-patterns are projected to form an entire pattern to be formed on a substrate, two spatial
도 5는 위치정보제공부(250)의 오차를 보정하는 과정에 대한 설명을 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining a process of correcting an error of the position
실제 노광과정에서는 통신 지연 또는 공간광변조기 장치적인 문제로 복수의 공간광변조기가 동작해야 할 정확한 시점을 벗어나 작동할 수 있다. 상기와 같은 공간광변조기의 오작동이 발생하면, 패턴이 기판(241)상에 형성되어야 할 정확한 위치에 투영되지 못할 수 있다. In actual exposure processes, it is possible to operate out of the exact point in time when a plurality of spatial light modulators should operate due to a communication delay or spatial light modulator device problem. If such a malfunction of the spatial light modulator occurs, the pattern may not be projected at the correct position to be formed on the
도 5를 참조하면, 정상적인 상태에서 작동하고 있는 공간광변조기(510)와, 오작동이 발생하는 공간광변조기(520,530)가 나타나 있다. 상기와 같이 오작동이 발생하는 공간광변조기(520, 530)는 패턴을 기판(241) 상에 형성되어야 할 정확한 위치에 투영하지 못하게 된다. 상기와 같은 오작동의 예로서 통신지연 혹은 공간광변조기의 기구적인 장착위치의 오차로 인하여 공간광변조기가 기판(241)상에 패턴이 투영되어야 할 패턴투영의 시작위치를 지나서 패턴을 투영하기 시작하는 경우(520)가 발생할 수 있다. 또한, 공간광변조기의 기구적인 장착위치의 오차를 원인으로 공간광변조기가 상기 기판(241)상의 패턴투영의 시작위치에 도달하기 전 미리 패턴을 투영하기 시작하는 경우(530)가 발생할 수 있다. 상기와 같은 오작동시 기판(241) 상의 정확한 위치에 패턴을 투영할 수 있도록 상기 위치정보제공부(250)에는 패턴투영의 시작위치와 기판(241)의 현재 위치 사이의 오차량이 입력되고, 상기 위치정보제공부(250)는 상기 오차량을 이용하여 공간광변조기에(231,232)에 인가되는 구동펄스신호의 인가 시점을 보정한다. Referring to FIG. 5, a spatial
도 6은 본 발명에 따른 복수의 공간광변조기의 배열 예를 나타내는 도면이다.6 is a diagram showing an arrangement example of a plurality of spatial light modulators according to the present invention.
도 6을 참조하면, 공간광변조기(231,232)에 의해 반사된 광은 그 반사각도에 따라 기판(241)의 각 지점에 도달하는 에너지의 양이 달라진다. 따라서, 상기 기판(241)의 전 지점을 고려할 때, 상기와 같은 광량의 차이를 보완할 수 있도록 2개의 공간광변조기(231,232)를 서로 마주보게 배열할 수 있다. 상기와 같은 배열로써 제1공간광변조기(231)가 많은 광량을 반사시키는 지점과 제2공간광변조기(232)가 많은 광량을 반사시키는 지점이 서로 대칭되어, 기판 전체에 균일한 광량을 제공할 수 있다. 또한 2개 이상의 다수의 공간광변조기를 사용하는 경우에도 상기 다수의공간광변조기를 대칭적으로 배열함으로써 기판 전체에 균일한 광량을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 6, the amount of energy reaching each point of the
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 복수의 공간광변조기를 이용하여 기판에 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.7 is a view illustrating a process of forming a pattern on a substrate using a plurality of spatial light modulators according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 먼저 위치정보제어부(250)는 스테이지(240)와 함께 스테이지(240)에 안착 된 기판(241)이 이동함에 따라, 일정 간격으로 상기 기판(241)의 위치를 나타내는 입력신호를 생성하여 구동펄스생성부(260)에 전송한다(S810). 상기 구동펄스생성부(260)는 상기 입력신호를 이용하여 서로 동일한 주기를 갖고 한 주기 내에서 서로 다른 위상차가 있는 복수의 구동펄스신호를 생성한다(S820). 구동펄스생성부(260)는 상기 복수의 구동펄스신호를 분배하여 서로 다른 구동펄스신호를 서로 다른 공간광변조기(231,232)에 전송한다(S830). 상기 구동펄스신호를 전송받은 공간광변조기가 순차적으로 구동펄스신호에 따라서 패턴을 기판(241)의 할당된 일부 영역에 투영한다(S840). 즉, 제1 공간광변조기(231)가 구동펄스신호에 따라서 기판(241)의 제1 영역에 제1 서브패턴을 투영한 후, 제2 공간광변조기(232)가 기판(241)의 제2 영역에 제2 서브패턴을 투영한다. 이후, 기판(241)에 패턴을 투영해야 할 지점이 남아있으면 각각의 공간광변조기(231,232)는 다시 순차적으로 기판(241)의 할당된 제1 및 제2 영역에 상기 제1 및 제2 서브패턴을 순차적으로 투영하는 과정을 반복하고, 더 이상 기판(241)에 패턴을 투영할 지점이 남아있지 않으면 패턴 형성 과정은 종료된다(S850).7, first, the position
이와 같이 기판에 광이 조사됨에 의해 기판상에 도포된 패턴재료에 선택적인 노광이 이루어지고, 그 결과로 상기 기판에 도포된 패턴재료의 특성에 변화를 일으킨다. 이후 패턴 재료를 선택적으로 제거하여 패턴을 형성할 수 있다. As the substrate is irradiated with light as described above, selective exposure is performed to the pattern material coated on the substrate, resulting in a change in the characteristics of the pattern material applied to the substrate. Thereafter, the pattern material can be selectively removed to form a pattern.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되고 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 범위에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.
도 1은 종래의 마스크리스 노광장치의 구성도.1 is a configuration diagram of a conventional maskless exposure apparatus.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스크리스 노광장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 광원의 구성도.FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams of a light source according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 구동펄스생성부에서 생성된 구동펄스신호의 위상차의 예시도.4A and 4B illustrate examples of the phase difference of the drive pulse signal generated by the drive pulse generator of the present invention.
도 5는 위치정보제공부의 오차를 보정하는 과정을 설명하는 도면.5 is a diagram for explaining a process of correcting an error of a position information providing unit;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 공간광변조기의 배열도.6 is an arrangement view of a plurality of spatial light modulators according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판의 패턴 형성 과정을 설명하는 도면. 7 is a view illustrating a pattern formation process of a substrate according to an embodiment of the present invention.
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