KR101638342B1 - 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 마스크리스 노광장치에 대해 개시하고, 더욱 상세하게는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치에 대해 개시한다.
본 명세서에서 개시하는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치는 빛을 공급하는 광원, 상기 광원으로부터 상기 빛을 입력받아 기판의 기 설정된 조사영역에 상기 빛을 조사하는 복수의 노광엔진 및 상기 복수의 노광엔진이 상기 조사영역에 상기 빛을 조사할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 조사영역에 조사되는 상기 빛이 둘 이상의 상기 노광엔진에 의해 중첩되는 경우, 상기 중첩되어 조사되는 영역에 대한 노광량을 제어한다.

Description

복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치{Maskless Exposuer Apparatus Including Multiple Exposure Engine}
본 명세서에서는 마스크리스 노광장치에 대해 개시하고, 더욱 상세하게는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치에 대해 개시한다.
PCB 등을 포함하는 회로기판 또는 반도체를 제조하기 위한 공정에는 노광공정, 식각공정 등을 통해 패턴을 형성한다. 액정표시장치(LCD), 유기전계발광 표시장치(OLED)와 같은 평판 디스플레이도 이러한 반도체 공정을 통해 제조되며, 공정 중 다양한 패턴들을 형성하기 위해 노광장치가 이용된다.
노광 장치는 마스크에 형성된 패턴에 맞춰 대상물을 감광시킨다. 패턴을 전사하는 마스크는 석영(quartz) 원판에 노광용 패턴을 형성한 것으로서, 이러한 마스크의 제작에는 비용이 많이 소요된다. 반도체 또는 평판 디스플레이를 제조하는 경우, 다수의 마스크들이 필요하며, 마스크를 많이 사용할수록 비용이 증가하게 된다. 특히, 다품종 소량생산 및 대량생산 체제 등에서도 유연하게 대응할 수 있고, 노광공정의 생산성(productivity)을 향상시키기 위해 신기술의 개발이 필요한 실정이다. 이에 따라 최근 마스크가 없는 마스크리스 노광 장치가 제안되어 왔다.
마스크리스 노광 장치는 종전 마스크의 패턴을 디지털화하고, 디지털화된 패턴 정보에 맞춰 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device; DMD)를 구동시켜 대상물을 노광하는 방식으로 이뤄진다. DMD 등을 갖춘 마스크리스 노광 장치에서는, 마이크로 미러(Micro Mirror) 등의 광변조 소자를 2차원 배열시킨 변조 디바이스를 제어하여 노광 동작이 수행되고, 기판의 피묘(被描) 화면에 패턴이 직접 형성된다. DMD의 각 마이크로 미러는 2 차원 배열된 라스타(raster) 데이터에 근거하여 온/오프(ON/OFF)되어 제어된다. 이에 의해, 패턴에 대응한 빛이 기판에 조사된다.
본 명세서에서 개시하는 발명들은 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치에서 노광의 균일성을 유지할 수 있도록 하는 데에 목적이 있다.
본 명세서에서 개시하는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치는 빛을 공급하는 광원, 상기 광원으로부터 상기 빛을 입력받아 기판의 기 설정된 조사영역에 상기 빛을 조사하는 복수의 노광엔진 및 상기 복수의 노광엔진이 상기 조사영역에 상기 빛을 조사할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 조사영역에 조사되는 상기 빛이 둘 이상의 상기 노광엔진에 의해 중첩되는 경우, 상기 중첩되어 조사되는 영역에 대한 노광량을 제어한다.
상게 노광엔진은 상기 제어부에 의해 제어되고 상기 빛을 반사시켜 상기 기판에 조사하는 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device: DMD)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 중첩되어 조사되는 영역에 대한 상기 노광량을 비트 마스크(Bit MasK)를 이용하여 제어할 수 있다.
상기 노광량은 상기 비트 마스크에 의한 디지털 미러 디바이스의 엑티브 미러(Active Mirror)의 개수에 비례할 수 있다.
본 명세서에 개시된 발명들에 의하면, 노광엔진이 복수 개 구비된 노광 장치에서도 노광의 균일성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 비트 마스크의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서에서 개시하는 비트 마스크를 통한 노광량 제어의 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서의 특허청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 특허청구범위에 의해 정의되는 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 개시하는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치는 복수의 노광장치에 의해 노광되는 영역이 중첩됨에 따라 발생할 수 있는 불균일 노광의 문제점을 제거하기 위한 것이다.
본 명세서에서 개시하는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치는 빛을 공급하는 광원, 광원으로부터 빛을 입력받아 기판의 기 설정된 조사영역에 빛을 조사하는 복수의 노광엔진 및 복수의 노광엔진이 조사영역에 빛을 조사할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함한다. 제어부는 조사영역에 조사되는 빛이 둘 이상의 노광엔진에 의해 중첩되는 경우, 중첩되어 조사되는 영역에 대한 노광량을 제어한다. 여기서, 광원은 UV-LED 또는 레이저 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며, 물질이 감응하여 화학적 변화를 일으킬 수 있는 빛을 발생시키는 것을 포함한다.
노광엔진은 제어부에 의해 제어되고 광원으로부터의 빛을 반사시켜 기판에 조사하는 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device: DMD)를 포함할 수 있다.
도 1은 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치는 빛을 공급하는 광원(110), 광원(110)으로부터의 빛을 입력받아 기판(140)의 기 설정된 영역에 빛을 조사하는 노광엔진(120)을 포함한다. 노광 장치에는 복수의 노광엔진(120)이 포함될 수 있으며, 복수의 노광엔진(120)이 배열되어 대면적의 기판(140)을 동시에 노광시킬 수 있다. 노광 장치의 생산성 향상을 위해 노광은 스캔 방식으로 이루어질 수 있고, 이 경우 기판(140)이 이동하거나, 노광엔진(120)이 이동하도록 구현할 수도 있다. 노광 장치의 구조에 따라, 광원(110)에서 공급되는 빛의 경로를 변환시키기 위한 미러(Mirror, 미도시)가 더 포함될 수도 있다.
노광엔진(120)은 패턴을 형성하는 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device; DMD)(121)와 빛을 조정하는 광학계(125)를 포함할 수 있고, 광학계(125)는 빔확장기(126), 멀티 렌즈 어레이(Multi Lens Array, 127), 필터(128), 프로젝션 렌즈(129)을 포함할 수 있다.
디지털 미러 디바이스(121)는 화소를 형성하는 다수의 단위렌즈가 격자형상으로 배열되어 있는 마이크로 미러(Micro-mirror) 디바이스로, 단위 렌즈 각각은 입력되는 패턴 정보에 따라 온/오프(On/Off)된다. 각각의 마이크로 미러는 두 개의 어드레스 전극 및 마이크로 미러 하부의 금속에 의해 전기적 인력 또는 척력에 의해 구동될 수 있으며, 이때 온/오프(On/Off)의 두 가지 전기적인 신호는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 방법 등을 사용할 수 있다. 단위 마이크로 미러는 온(On) 상태에서 광원(110)으로부터의 빛을 광학계(125)로 전달하고, 오프(Off) 상태에서는 광원(110)으로부터의 빛을 광학계(125)로 전달하지 않도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 광원(110)에서 디지털 미러 디바이스(121)로 입사된 빛은 기판(140)에 기 설정된 패턴을 형성할 수 있도록 선택적인 광으로 변환돼 광학계(300)로 전달된다.
빔확장기(126)는 디지털 미러 디바이스(121)에서 입사된 빛을 확장시켜 해상도를 조정한다. 멀티 렌즈 어레이(127)는 빔확장기(126)에서 확장된 광을 복수개의 광들로 분리하여 포커싱한다. 이를 위해, 이 멀티 렌즈 어레이(127)는 복수개의 렌즈들 집합체로 구성될 수 있다. 필터(128)는 멀티 렌즈 어레이(127)를 투과한 빛의 사이즈를 결정한다. 필터(128)는 빛의 사이즈를 결정하는 복수의 홀들을 포함해 구성된다. 프로젝션 렌즈(129)는 멀티 렌즈 어레이(127)에서 포커싱된 빛을 1:1로 기판(140)에 전사해 초점 거리를 조정한다.
제어부(130)는 노광엔진(120)을 제어하는 것으로서, 특히, 노광엔진(120)의 디지털 미러 디바이스(121)가 광원(110)으로부터의 빛을 기 설정된 패턴에 따라 기판(140)의 기 설정된 영역에 조사될 수 있도록 제어한다. 특히, 제어부(130)는 각각의 노광엔진(120)에 의해 중첩되어 조사되는 영역에 대한 노광량을 비트 마스크(Bit MasK)를 이용하여 제어할 수 있다.
노광엔진(120)이 복수 개인 경우 조사영역이 중첩될 수 있으며, 이러한 경우 균일한 노광이 방해될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 개시하는 노광장치에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 비트 마스크를 통해 마이크로 미러 디바이스(121)를 통한 노광량을 제어하게 된다. 여기서, 비트 마스크는 입력된 데이터의 비트(bit) 열에 씌우는 마스크를 의미하는 것으로서, 비트의 특정 부분을 추출할 때에 사용된다.
도 2는 비트 마스크의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 입력된 데이터(201)의 비트 열이 ‘1010 1111 0010 1101 0111’인 경우, 이에 대응되는 비트 마스크(202)를 ‘0000 0000 0000 0000 1111’로 설정할 경우, 이 둘을 비트 연산자 중 AND 연산자로 연산(203)하면, 결국 ‘0000 0000 0000 0000 0111’이라는 결과 비트 열(204)이 나온다. 즉, 이러한 비트 마스크를 통해 입력된 데이터의 비트 열에서 마지막 4개의 비트인 '0111'가 추출된다. 본 명세서에서 개시하는 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치에서는 비트 마스크는 기 설정된 패턴을 기판의 소정영역에 형성하기 위한 입력 데이터에 부가되어 연산 처리됨으로써, 마이크로 미러 디바이스의 온/오프(On/Off)를 제어하게 된다.
도 3은 본 명세서에서 개시하는 비트 마스크를 통한 노광량 제어의 일 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 기판(301)은 도 3에 도시된 화살표의 '이동'방향을 따라 이동하면서 노광엔진(미도시)에 의해 노광된다. 이때에 디지털 미러 디바이스의 구동을 제어하는 제어부를 통해 입력된 데이터에 특정 영역(304)에 대한 비트마스크(302)를 적용하면, 비트 마스크(302)를 통한 노광영역(304)이 형성된다. 특히 노광영역(304)의 가운데 부분(305)이 광량이 가장 높게 된다. 이 때 노광량은 마스크 폭(303)(디지털 미러 디바이스의 액티브 미러(Active Mirror)의 개수)에 비례할 수 있으며, 일 실시예로서, [수학식 1]에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112014082614011-pat00001
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 발명을 한정하는 것이 아니며, 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 특허 청구 범위에서 규정하는 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 광원
120: 노광엔진
130: 제어부
140: 기판

Claims (4)

  1. 빛을 공급하는 광원;
    상기 광원으로부터 상기 빛을 입력받아 기판의 기 설정된 조사영역에 상기 빛을 조사하는 복수의 노광엔진; 및
    상기 복수의 노광엔진이 상기 조사영역에 상기 빛을 조사할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 조사영역에 조사되는 상기 빛이 둘 이상의 상기 노광엔진에 의해 중첩되는 경우, 상기 중첩되어 조사되는 영역에 대한 노광량을 제어하고,
    상기 노광엔진은 상기 제어부에 의해 제어되고 상기 빛을 반사시켜 상기 기판에 조사하는 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device: DMD)를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 중첩되어 조사되는 영역에 대한 상기 노광량을 비트 마스크(Bit Mask)를 이용하여 제어하는, 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노광량은 상기 비트 마스크에 의한 디지털 미러 디바이스의 엑티브 미러(Active Mirror)의 개수에 비례하는, 복수의 노광엔진을 포함하는 마스크리스 노광장치.
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