KR101440874B1

KR101440874B1 - 엘이디 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈

Info

Publication number: KR101440874B1
Application number: KR1020130088854A
Authority: KR
Inventors: 진 호 정
Original assignee: (주)프로옵틱스
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-09-17

Abstract

본 발명은 노광용 광학모듈에 관한 것으로, 특히 광원으로 LED를 사용하고, LED 광원을 효율적으로 집광하는 시준수단을 구비하여 노광시 전력사용량을 줄이고, 광 효율을 최대한 높임과 동시에 노광 성능을 향상시킬 수 있는 엘이디 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈에 관한 것이다. 구성은 감광물질을 노광하기 위한 하나 이상의 LED를 포함하는 광원, 상기 광원으로부터 생성되어 진행하는 광을 수용하여 집광하도록 하나 이상 배치되며 일단에 광 입사부가 형성되고 대향 하는 타 일단에는 광 출사부가 형성되는 로드를 포함하여 이루어지는 시준수단, 상기 시준수단에 의해 집광 되어 진행하는 광을 투과시켜 감광 기판에 미세패턴을 형성하는 마스크를 포함하여 이루어지는 노광용 광학모듈에 있어서, 상기 로드는 광 입사부가 광 출사부에 비해 작은 크기를 이루도록 형성되고 외부 형상은 원형 또는 사각, 육각, 팔각과 같은 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈{Photo lithography optical module having collimation function with an LED light sourc}

본 발명은 노광 광학모듈에 관한 것으로, 특히 광원으로 LED를 사용하고, LED 광원을 효율적으로 시준 하는 수단을 구비하여 노광시 전력사용량을 줄이고, 광 효율을 최대한 높임과 동시에 노광 성능을 향상시킬 수 있는 엘이디 광원을 시준하는 기능을 갖는 노광용 광학모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 전자 제품에 적용되는 반도체 소자나, 화상 표시 소자인 액정 표시 소자(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(PDP: Plasma Display Panel), 전자 부품이 실장 되는 회로기판(PCB) 등의 제조 과정 중에서 감광 기판에 미세 패턴을 형성시키는 기술을 광 미세 가공기술(Photolithography) 즉, 노광 공정이라 한다.

한편, 상기 노광(exposure) 공정은 노광장치에 의해 이루어지며 특정 패턴이 디자인된 레티클(reticle) 또는 마스크(mask)를 광원과 피처리 기판인 감광기판 사이에 위치시키고, 광원으로부터 감광 기판을 향해 광을 조사시킴으로써 광이 레티클 또는 마스크 상의 패턴에 따라 감광 기판을 선택적으로 노출시키는 방식으로 진행된다.

한 예로써, 종래의 노광장치는 도 1에 도시된 바와 같이 광을 집광하기 위한 타원형의 타원반사경(101)과, 상기 타원반사경(101)의 제 1 초점에 설치되어 자외선 파장의 광을 생성하는 고압 수은등으로 이루어지는 광원(102)과, 상기 광원(102)에서 생성되고 타원반사경(101)에서 집광, 진행하는 광을 반사시키는 제1거울(103)과, 상기 제1거울(103)에서 반사 진행하는 광을 균일한 광도분포를 이루게 하는 플라이 아이 렌즈(104)와, 상기 플라이 아이 렌즈(104)를 통과하여 진행하는 광을 반사시키는 제2거울(105) 및 구면 반사경(106)과, 상기 구면 반사경(106)을 통해 반사 진행하는 광을 선택적으로 투과시키는 마스크(107)와, 상기 마스크(107)의 그림자가 노광 되어 미세 패턴을 형성하는 감광기판(108)을 포함하여 이루어진다.

이러한 구성의 노광장치(100)는, 상기 광원(102)에서 생성되어 타원반사경(101)을 통해 집광, 진행하는 자외선 파장의 빛을 상기 제1거울(103)에서 반사시켜 플라이 아이 렌즈(104)에서 발산 광으로 만든 후, 상기 제2거울(105) 및 구면 반사경(106)을 통해 상기 마스크(107) 방향으로 반사 진행시키고, 상기 마스크(107)로 진행한 광을 투과시켜 감광기판(108)에 미세패턴을 형성하게 된다.

즉, 상기 노광장치(100)는 평행 광과 노광 면에서 균일한 광을 만들기 위하여 고압수은등으로 이루어지는 광원(102)을 타원반사경(101)의 제1초점에 두고 광원(102)에서 방출되는 광을 타원반사경(101)으로 집광시키고 제1거울(103)에서 반사시키면 타원반사경(101)의 제2초점에 맺히게 된다.

여기서, 상기 타원반사경(101)은 2개의 초점이 형성되는 것으로서, 타원반사경(101)의 내부에 제1초점이 형성되고, 제1초점에서 나와 반사, 진행(방출)하는 광은 상기 플라이 아이 렌즈(104)가 설치되는 제2초점 부분에 집광 된다.

이때, 상기 광원(102)에서 광을 방출하는 부분(아크)의 크기가 무한히 작다면 제2초점에서 한점에 맺히게 되나, 출력이 높을 수로 아크 차이가 커지게 되고 제2초점에서 맺히는 상의 크기도 커지게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 노광장치(100)는 상기 플라이 아이 렌즈(104)의 크기가 한점이 아니라 면을 형성하고 있기 때문에 구면반사경(106)에서 반사 후 완벽한 평행 광을 만들지 못하는 문제점이 있었다.

또, 상기 구면 반사경(106)에 의해 구면 수차(평행 광선이 광축에서 멀어지는 데에 따라 초점을 맺는 위치가 앞뒤에서 어긋나는 현상으로서, 렌즈의 가장자리를 통과하는 빛은 중앙 부분을 통과하는 빛에 비하여 렌즈에서 가까운 지점에 초점을 맺기 때문에 결과적으로 흐릿한 상을 만든다.)가 발생 되기 때문에 완벽한 평행 광을 만들지 못하는 문제점이 있다.

이와 같은 두 가지 이유(제 2 초점에 맺히는 상의 크기와 구면 반사경의 구면 수차)로 인하여 완벽한 평행 광을 만들지 못하고 평행 광의 각도 정밀도(Collimation Angle 이하, C-angle라 부름)를 ±3도 이내로 만들고 있다.

또한, 종래의 고압 수은등으로 이루어지는 광원은 수명이 1,000 시간 내외로 짧아 교체에 따른 소모성 비용이 증가할 뿐만 아니라 교체시마다 장시간의 휴지 기간이 필요하다는 문제가 있었다.

특히, 휴지 기간에는 광원에 대한 냉각 시간, 교체 작업 시간 및 교체된 새로운 광원의 위치 조정 등과 같은 세팅 시간 등이 필요하므로, 광원의 교체시마다 생산에 상당한 차질이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 고압 수은등으로 이루어지는 광원은 on/off 시, 정상 상태로 작동하기까지의 시간이 상당히 오래 걸릴 뿐만 아니라 빈번한 on/off 작동시 열적 스트레스로 인해 균열이 발생할 수 있기 때문에 on 상태를 지속적으로 유지하여야 하므로 불필요한 전력 낭비와 전력소모가 큰 문제점이 있다.

또, 종래의 광원은 광의 방출시 광이 모든 방향으로 방사되는 형태로 구성되므로, 타원형의 반사경을 통해 집광해야 할 뿐만 아니라, 광원의 효율이 떨어지는 등의 문제점이 있다.

공개특허 10-2013-0042766

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광원의 전력 사용량을 줄이고, 내구성을 향상시킴과 동시에 간단한 구성으로 효율적인 광의 집광을 이루도록 하는 엘이디 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시준 되는 광의 집광 효율을 높여 불 사용되는 광을 없애 전력의 소모를 줄이거나 노광 시간을 단축할 수 있는 엘이디 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 감광물질을 노광하기 위한 하나 이상의 LED를 포함하는 광원, 상기 광원으로부터 생성되어 진행하는 광을 수용하여 집광하도록 하나 이상 배치되며 일단에 광 입사부가 형성되고 대향 하는 타 일단에는 광 출사부가 형성되는 로드를 포함하여 이루어지는 시준수단, 상기 시준수단에 의해 집광 되어 진행하는 광을 투과시켜 감광 기판에 미세패턴을 형성하는 마스크를 포함하여 이루어지는 노광용 광학모듈에 있어서, 상기 로드는 광 입사부가 광 출사부에 비해 작은 크기를 이루도록 형성되고 외부 형상은 원형 또는 사각, 육각, 팔각과 같은 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

삭제

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 광원에서 방출되는 광을 작은 크기의 입구로 유입시킨 후, 2번 이상 반사시켜 입구보다 큰 크기의 출구로 방출되도록 하는 로드를 통해 거의 완벽에 가까운 평행 광을 형성시킴으로써, 광 효율을 최대로 높여 노광 성능을 월등히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 로드의 일 측에 렌즈를 배치하여 출사 되는 광의 최대 발산각도를 줄이도록 함으로써, 보다 효율적인 시준을 이루어 최적화된 노광 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

특히 LED 광원을 형성하여 내구성 향상과 전력 소모를 줄여 에너지 효율을 향상시키고 유지보수 비용을 절감하는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 노광 장치의 구성과 광 진행 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예에 따른 노광용 광학 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 로드의 외형을 팔각형, 원형, 사각형, 육각형 등으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 팔각형 로드, 원형로드, 사각로드 및 사각로드+렌즈의 광 발산각도의 차이를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 로드의 광 입사부의 크기를 광 출사부 보다 크게 형성한 상태에서의 출사각도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 로드의 광 입사부의 크기를 광 출사부 보다 작게 형성한 상태에서의 출사각도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 사각 로드를 X,Y 방향으로 다중 배열하여 노광하는 사용 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 로드의 다른 실시 예로써, 내부에 터널 형태의 중공부를 형성한 것과, 출사각도를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 엘이디 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

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

도 1에서 도 7까지에 도시된 바와 같이 본 발명은 광원(210)과 시준수단(220) 및 마스크(230)로 대별되어 이루어진다.

상기 광원(210)은 피처리 기판인 감광기판(240)의 감광 물질을 노광하기 위한 노광용 광을 발생시키는 하나 이상의 LED(211)와, 상기 하나 이상의 LED(211)가 장착되는 베이스 플레이트(212)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 LED(211)는 자외선 영역의 광을 발생할 수 있는 UV LED(211)가 사용되는 것이 바람직하다.

또, 상기 광원(210)은 상기 시준수단(220)의 로드(221) 배치 형태에 따라 대응되도록 원형, 사각형, 육각형, 팔각형 등과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.

즉, 상기 로드(221)의 배치 형태가 원형으로 배치된다면 광원(210) 또한 원형으로 형성된 것을 사용하고, 로드(221)의 배치 형태가 사각형으로 배치된다면 광원(210)은 사각형으로 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이렇게 하는 이유는 로드(221)의 배치 형태와 광원(210)의 형태가 상이함에 따라 발생할 수 있는 광 손실을 줄이기 위한 것이다.

또, 상기 광원(210)은 아래에 설명할 로드(221)의 광 입사부(221a) 측에 형성하여 로드(221) 내에서 다중 전반사 후, 광 출사부(221b)로 출사하는 광을 평행 광으로 용이하게 만들 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 광원(210)에서 생성된 광을 좁은 입구로 입사시켜 넓은 출구로 출사 시킴으로써 평행 광을 용이하게 만들 수 있기 때문이다.

상기 시준수단(220)은 상기 광원(210)으로부터 생성되어 출사 되는 광을 시준(collimation : 발산 또는 집속하는 방사 광선을 평행 광선으로 집속하는 것)하여 빛을 원하는 방향으로 보낼 수 있도록 상기 광원(210)과 마스크(230) 사이에 하나 이상 배치되는 로드(221)를 포함하여 이루어진다.

상기 로드(221)는 일 단에 광 입사부(221a)가 형성되고 대향 하는 타 일단에는 광 출사부(221b)가 형성된다.

상기 광 입사부(221a)는 광 출사부(221b)에 비해 작은 크기를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 로드(221)의 광 입사부(221a)의 크기를 광 출사부(221b)에 비해 작게 형성하는 것은 광의 집광을 효율적으로 이루어 출사 되는 광의 발산각도를 줄여서 평행 정밀도를 보다 용이하게 높이기 위한 것이다.

또, 상기 로드(221)의 외형은 원형 또는 사각, 육각, 팔각과 같은 다각형체로 이루어지거나 또는 이들의 조합 형상으로 이루어질 수 있다.

예컨대, 조합 형상의 경우에는 로드(221)의 광 입사부(221a)는 사각으로 형성되고, 광 출사부(221b)는 최종 원하는 패턴의 형태에 따라 사각형, 원형, 다각형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 로드(221)는 내부가 채워진 형태를 이루거나, 터널 형태로 중공을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 로드(221)의 내부가 비어 있지 않고 채워진 형태를 이룰 경우, 석영, 유리, 크리스탈 등과 같은 광학 매질로 형성되어 광원(210)에서 출사되는 광을 입사시켜 로드(221)의 내부에서 굴절 및 전반사 시킨 후 광 출사부(221b)로 출사시 평행 광으로 만들어 발산각을 줄이게 된다.

상기 로드(221) 타 일 측 즉, 광 출사부(221b)의 일 측에는 로드(221)에서 다중 전반사 한 후 출사하는 광의 각도를 줄이기 위한 렌즈(222)가 근접하도록 부가 배치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 렌즈(222)는 광의 출사 각도를 줄이도록 제어할 수 있는 예컨대, 구면렌즈, 비구면렌즈, 프레넬렌즈, 홀로그램렌즈 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 이와 같은 구성의 상기 로드(221)는 원리적으로는 전반사를 이용하나, 전반사 되지 않는 광이 로드(221)의 경사면에서 투과하여 광 손실 및 콘트라스트를 저해하는 것을 방지하기 위하여 필요할 경우 로드(221)의 경사면에 반사 코팅(Mirror Coating)을 할 수도 있다.

즉, 통상적으로는 전반사를 이용하므로 로드(221)의 경사면에 반사코팅을 하지 않는 것을 사용하나, 콘트라스트를 저해하는 것을 방지하고자 할 경우에는 인위적으로 반사를 위하여 반사 코팅을 한 것을 사용할 수도 있다.

이에 따라, 상기 로드(221)의 경사면에서 광의 완벽한 반사 또는 전반사를 이룰 수 있다.

상기와 같은 구성의 로드(221)는 광의 최대 발산각을 종래에 비해 현저히 줄이고 광의 평행도와 균일도를 유지하기 위해 광의 진행을 반드시 크기(지름)가 작은(좁은) 쪽으로 입사시켜 크기가 큰(넓은) 쪽으로 출사 되도록 하여야 한다.

그렇지 않고 크기가 큰 쪽으로 광을 입사시켜 크기가 작은 쪽으로 출사 되도록 할 경우, 원하는 평행 광을 만들기 어려운 문제점이 있다.

그 한 예로써, 도 5에 도시된 바와 같이 로드(221)의 크기가 큰 쪽으로 광을 입사시켜 내부에서 다중 전반사 한 후, 크기가 작은 쪽으로 출사시킨 경우 입사각도(a)에 대한 출사각도(b)는 다음과 같다.

예컨대, b ＝ n ×(a/n + 2mc)의 식을 이용하여 계산해 보면 다음과 같다.

여기서, a는 광의 입사각도,

b는 광의 출사각도,

c는 광이 반사되는 경사면의 각도,

m은 광이 반사(전반사)한 회수,

n은 광학 로드의 굴절률이다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로드(221)의 크기가 큰 쪽으로 입사되는 광의 입사각도 a는 0°이고, 광이 반사되는 경사면의 각도 c는 5°이며, 광이 반사(전반사)한 회수 m은 4회이고, 로드(221)의 굴절률이 1.5라고 하면,

상기 식을 이용하여 계산시,

b ＝ 1.5 ×(0/1.5 + 2×4×5) = 60°가 된다.

즉, 입사각이 광축과 평행한 0°라고 가정하면 출사각은 60°가 된다.

그러나, 도 6에 도시된 바와 같이 로드(221)의 크기가 작은 광 입사부(221a)로 광을 입사시켜 내부에서 다중 전반사 한 후, 크기가 큰 광 출사부(221b)로 출사시킨 경우 입사각도(a)에 60°에 대한 출사 각도(b)는 다음과 같다.

예컨대, b ＝ n ×(a/n - 2mc)의 식이 되어, b＝ 1.5 ×(60/1.5 - 2×4×5) = 0°가 된다

여기서, 광이 반사되는 경사면의 각도 c는 5°, 광이 반사(전반사)한 회수 m은 4회이고, 로드(221)의 굴절률은 1.5이다.

이와 같이 광 입사부(221a)를 광 출사부(221b)에 비해 크기를 작게 하고 길이 방향을 따라 경사를 이루도록 형성되는 로드(221)를 시준수단(220)으로 사용함에 따라 로드(221)의 내부에서 다중 전반사 또는 다중 반사가 이루어지면서 광의 출사시 발산각도가 줄어들게 되므로 별도의 장치 없이도 광 정밀도를 높이고 광 집속을 효율적으로 이룰 수 있다.

이하에서는 4를 참조하여 본 발명에 따른 로드의 형상, 길이와 광 입사부 및 광 출사부 등의 수치를 실제 사용되는 조건과 동일하게 형성한 일 실시 예에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 로드(221)의 길이는 600㎜이고, 광 입사부(221a)의 크기는 1㎜이며, 광 출사부(221b)의 크기는 10㎜이다.

또, 로드(221)는 365㎛ 파장에서 굴절률이 1.4745인 석영, 크리스탈, 유리와 같은 재료를 이용하여 팔각형, 원형, 사각형으로 제작된 것이다.

그리고, 상기 사각형 로드(221)의 광 출사부(221b) 근접 위치에는 렌즈(222)를 배치한 후, 각 로드(221)의 광 입사부(221a)로 방사각이 ±60°이내로 이루어지는 LED 광을 무작위로 입사시켜 광 출사부(221b)로 출사시킨 결과 출사부에서 일정 거리 떨어진 위치에서의 발산각도를 살펴본바 표 1과 같이 나타났다.

광 입사부 및 광 출사부 형상에 따른 발산각 분석

로드 외경의 형태	입사각	입사부	출사부	길이	로드 기울기	최대 발산각
로드 외경의 형태	도	mm	mm	mm	도	도
8각	60	1.414	14.140	600.0	0.608	4.6
원형	60	1.414	14.140	600.0	0.608	4
사각	60	1.000	10.000	600.0	0.430	3
* 사각+렌즈	60	1.000	10.000	600.0	0.430	2.3

* 사각형 로드의 끝단에 렌즈를 둔 경우

상기 표 1에서 최종 출사되는 최대 발산각이 상기 식과 같이 완벽하게 0°가 되지 않는 이유는 ±60°이내로 입사되는 광선 중에는 모든 광선이 동일한 반사회수를 가지는 것이 아니고 심지어는 반사를 한번도 하지 않고 그대로 출사하는 광선이 있는 까닭이다.

여기서, 상기 사각형 로드(221)를 한 줄로 다중 배열하여 중첩한 경우에서 로드(221)의 광 출사부(221b) 뒤쪽 5㎜, 50㎜, 100㎜에서 광도 분포를 살펴본 결과 아래의 순서와 같이 각각 발산각과 광 분포 균일도가 종래 방법에 비해 필적할만한 결과가 나타났다.

(로드 뒤쪽 5㎜ 위치에서 살펴본 광도 분포)

(로드 뒤쪽 50㎜ 위치에서 살펴본 광도 분포)

(로드 뒤쪽 100㎜ 위치에서 살펴본 광도 분포)

또, 상기 사각형 로드(221)의 광 출사부(221b) 근접 위치에 렌즈(222)를 배치하여 한 줄로 다중 배열, 중첩한 경우에서 렌즈(222)의 뒤쪽 8㎜, 50㎜, 100㎜에서 광도 분포를 살펴본 결과 아래의 순서와 같이 각각 발산각이 줄어들었음을 알 수 있다.

(렌즈 뒤쪽 8㎜ 위치에서 살펴본 광도 분포)

(렌즈 뒤쪽 50㎜ 위치에서 살펴본 광도 분포)

(렌즈 뒤쪽 100㎜ 위치에서 살펴본 광도 분포)

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 사각형 로드(221)를 x, y 방향으로 이차원 다중 배열한 경우, 로드(221)의 광 출사부(221b) 뒤쪽 5㎜, 50㎜, 100㎜에서 광도 분포를 살펴본 결과 아래의 순서와 같이 광의 분포 균일도가 높게 각각 나타났다.

(로드 뒤쪽 5㎜ 조사 분포 균일도 90％ 이상)

(로드 뒤쪽 50㎜ 조사 분포 균일도 77％ 이상)

(로드 뒤쪽 100㎜ 조사 분포 균일도 89％ 이상)

또한, 상기 사각형 로드(221)의 광 출사부(221b) 근접 위치에 렌즈(222)를 배치한 경우 렌즈(222)의 뒤쪽 5㎜, 50㎜, 100㎜에서 광도 분포를 살펴본 결과 아래의 순서와 같이 광의 분포 균일도가 전체적으로 고르고 높게 각각 나타났다

(렌즈 뒤쪽 5㎜ 조사 분포 균일도 91％ 이상)

(렌즈 뒤쪽 50㎜ 조사 분포 균일도 91％ 이상)

(렌즈 뒤쪽 100㎜ 조사 분포 균일도 91％ 이상)

상기 마스크(230)는 예컨대 라인 형태의 차광패턴(미도시)을 형성할 수 있는 노광 마스크로서, 셀 영역(미도시)과 셀 영역의 외 측에 위치하는 셀 외부 영역(미도시)을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 마스크(230)는 노광 공정에서 감광 기판(240)에 도포된 포토레지스트에 설계된 패턴을 형성하기 위해 상기 로드(221)를 통해 출사 되는 광을 차폐할 수 있는 패턴이 형성된 셀 영역과 패턴이 형성되지 않은 셀 외부 영역으로 이루어지는 면을 말한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 노광 모듈(200)을 구성하는 상기 광원(210)의 전원 on 동작시, 광원(210)으로부터 생성되어 출사 되는 광은 시준수단(220)인 로드(221)의 작은 크기로 형성된 광 입사부(221a)로 입사되어 내부에서 다중 반사되면서 평행 광으로 보정되어 광 입사부(221a)에 비해 큰 크기로 형성된 광 출사부(221b)로 출사된다.

다음, 상기 광은 로드(221)의 광 출사부(221b) 일 측에 형성되는 마스크(230)를 투과하여 감광 기판(240) 상에 마스크(230)에 형성된 패턴의 상이 형성된다.

이와 같은 본 발명은 광 출사부 보다 크기가 작은 광 입사부를 가지는 시준수단인 로드를 이용하여 광원으로부터 출사 되는 광을 굴절 및 반사/전반사로 집광하여 발산각을 줄임과 동시에 광 균일도를 향상시켜 광량의 손실을 방지하고 노광 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 로드의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 이는 상기 로드(221)의 내부를 터널 형태의 중공부를 형성함으로써, 굴절률을 가진 광학매질을 사용하지 않고 반사 가능한 다양한 재료를 이용하거나 형성된 터널 형태의 중공부 내면에 반사코팅을 형성함으로써, 광의 다중 반사를 이루어 발산각을 줄이고 광 균일도를 높일 수 있는 것이다.

예컨대, 광의 입사각도 a는 60°이고, 로드(221)의 굴절률 n은 1이며, 로드(221)의 경사각 c=5°이며 광이 반사한 회수 m은 6회라고 하면,

상기 식을 이용하여 계산시,

b ＝ n×(a/n - 2mc) = 1×(60 - 2×6×5) = 0°가 된다.

따라서, 광의 발산각을 최대로 줄일 수 있으므로 종래와는 달리 광 확산으로 인한 광량의 손실을 방지할 수 있는 것이다.

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 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

200 : 노광용 광학 모듈 210 : 광원
211 : LED 212 : 베이스 플레이트
220 : 시준수단 221 : 로드
221a : 광 입사부 221b : 광 출사부
222 : 렌즈 230 : 마스크
240 : 감광 기판

Claims

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감광물질을 노광하기 위한 하나 이상의 LED를 포함하는 광원, 상기 광원으로부터 생성되어 진행하는 광을 수용하여 집광하도록 하나 이상 배치되며 일단에 광 입사부가 형성되고 대향 하는 타 일단에는 광 출사부가 형성되는 로드를 포함하여 이루어지는 시준수단, 상기 시준수단에 의해 집광 되어 진행하는 광을 투과시켜 감광 기판에 미세패턴을 형성하는 마스크를 포함하여 이루어지는 노광용 광학모듈에 있어서,
상기 로드는 광 입사부가 광 출사부에 비해 작은 크기를 이루도록 형성되고 외부 형상은 원형 또는 사각, 육각, 팔각과 같은 다각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 광원을 이용한 시준 기능을 갖는 노광용 광학모듈.
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