KR101770637B1 - 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치 - Google Patents

자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101770637B1
KR101770637B1 KR1020160058676A KR20160058676A KR101770637B1 KR 101770637 B1 KR101770637 B1 KR 101770637B1 KR 1020160058676 A KR1020160058676 A KR 1020160058676A KR 20160058676 A KR20160058676 A KR 20160058676A KR 101770637 B1 KR101770637 B1 KR 101770637B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultraviolet laser
scan
unit
parallel light
longitudinal axis
Prior art date
Application number
KR1020160058676A
Other languages
English (en)
Inventor
전영범
조진혁
Original Assignee
전영범
조진혁
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전영범, 조진혁 filed Critical 전영범
Priority to KR1020160058676A priority Critical patent/KR101770637B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101770637B1 publication Critical patent/KR101770637B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2004Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70275Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70758Drive means, e.g. actuators, motors for long- or short-stroke modules or fine or coarse driving

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 자외선 레이저다이오드를 이용하여 대면적 기판에 1㎛ 이하 선 폭의 패턴을 감광할 수 있어서 스캔 광원을 크게 하고 장비를 크게 구성하여 대단히 큰 면적도 고도의 미세 패턴으로 제품 생산이 가능한 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치는, 자외선 레이저를 발진하는 레이저 발진장치; 상기 레이저 발진장치의 하측에 설치되며, 상기 자외선 레이저를 초점을 형성하도록 집속하는 빔 집속부; 상기 빔 집속부의 하측에 설치되며, 집속된 자외선 레이저를 종축으로 비대칭 확장시키는 빔 종축 확장부; 상기 빔 종축 확장부 하측에 회전 가능하게 설치되며, 종축으로 확장된 자외선 레이저를 상측으로 반사하되, 상기 자외선 레이저를 일정한 범위 내에 조사되는 선광원으로 변환하는 스캔 모듈; 상기 스캔 모듈 상측에 설치되며, 상기 스캔 모듈에서 반사되는 자외선 레이저를 하측으로 조사되는 평행광으로 변환하는 평행광 변환부; 상기 평행광 변환부 하측에 설치되며, 노광이 진행될 기판과 마스크가 설치되는 기판 설치 지그; 상기 기판 설치 지그의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 기판 설치 지그를 상기 평행광 변환부에 의하여 조사되는 선광원의 길이 방향과 수직되는 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부;를 포함한다.

Description

자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치{A SCAN-TYPE EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 스캔형 노광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자외선 레이저다이오드를 이용하여 대면적 기판에 1㎛ 이하 선 폭의 패턴을 감광할 수 있어서 스캔 광원을 크게 하고 장비를 크게 구성하여 대단히 큰 면적도 고도의 미세 패턴으로 제품 생산이 가능한 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치에 관한 것이다.
노광은 미세전자회로패턴을 구성하기 위한 제반 공정에서 가장 중요한 과정이다. 이 노광 과정은 기판(PCB, LCD 유리 등) 또는 웨이퍼 위에 감광제를 도포하고 그 위에 구현하고자 하는 패턴 마스크를 설치하고 정렬한 후 마스크 상부에서 자외선을 조사하여 감광작용을 유도하는 과정이다.
노광 방식은 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫째는 밀착형(Hard contact) 노광이다. 이 노광 공정은 기판과 투명 마스크를 진공 등을 이용하여 밀착한 후 자외선에 노출시킨다. 진공은 마스크와 기판 간 간격을 최소로 하기 위함이다.
둘째는 근접형(Proximity) 노광이다. 이 노광 공정은 기판과 마스크가 가볍게 접촉하거나 일정간격을 유지하므로 감광제가 끈적이는 경우 마스크를 오염시키거나 접촉 시 찍힘, 긁힘 등 불량을 방지하고 진공을 사용하지 않으므로 공정속도가 빠르다.
셋째는 투영식(Projection) 노광이다. 이 노광 공정은 기하 광학계를 이용한 사진 촬영과 같은 원리로서 수십 장의 렌즈, 반사경 등의 복잡하게 조합된 광학계를 이용하여 마스크 상을 감광제 표면에 투영하는 방식이다.
상기한 세가지 방식 중 밀착식과 근접형은 마스크의 패턴과 생산제품의 패턴이 동일한 노광이고, 투영식은 초미세 패턴을 구현하는 특성상 마스크는 생산제품의 패턴보다 10 ~ 20 배 정도 더 크게 하고 이를 광학계를 이용하여 패턴이미지를 축소(Contraction)하여 투영하는 방식이다.
그런데 이 세 가지 노광 방식은 모두 문제점을 내포하고 있는 것으로서, 밀착형에서 보이는 접촉에 의한 마스크 손상 문제를 없애고 근접식에서 보이는 미세 패턴 구현 난해성을 극복하며 투영식이 갖고 있는 노광 면적 협소성 등의 문제를 해결할 수 있는 노광 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 자외선 레이저다이오드를 이용하여 대면적 기판에 1㎛ 이하 선 폭의 패턴을 감광할 수 있어서 스캔 광원을 크게 하고 장비를 크게 구성하여 대단히 큰 면적도 고도의 미세 패턴으로 제품 생산이 가능한 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치는, 자외선 레이저를 발진하는 레이저 발진장치; 상기 레이저 발진장치의 하측에 설치되며, 상기 자외선 레이저를 초점을 형성하도록 집속하는 빔 집속부; 상기 빔 집속부의 하측에 설치되며, 집속된 자외선 레이저를 종축으로 비대칭 확장시키는 빔 종축 확장부; 상기 빔 종축 확장부 하측에 회전 가능하게 설치되며, 종축으로 확장된 자외선 레이저를 상측으로 반사하되, 상기 자외선 레이저를 일정한 범위 내에 조사되는 선광원으로 변환하는 스캔 모듈; 상기 스캔 모듈 상측에 설치되며, 상기 스캔 모듈에서 반사되는 자외선 레이저를 하측으로 조사되는 평행광으로 변환하는 평행광 변환부; 상기 평행광 변환부 하측에 설치되며, 노광이 진행될 기판과 마스크가 설치되는 기판 설치 지그; 상기 기판 설치 지그의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 기판 설치 지그를 상기 평행광 변환부에 의하여 조사되는 선광원의 길이 방향과 수직되는 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 빔 집속부는 비구면 렌즈인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 빔종축 확장부는 원통형 오목 렌즈인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치에는, 상기 원통형 오목 렌즈와 상기 스캔 모듈 사이에 설치되며, 상기 원통형 오목렌즈를 통과한 자외선 레이저의 광 경로를 일정 각도로 꺽는 쐐기형 프리즘이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 스캔 모듈은, 2개의 반원통형 커버가 겹쳐진 형상으로 설치되며, 각 반원통형 커버는 동일한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 하우징; 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 빔종축 확장부에 의하여조사되는 자외선 레이저를 좌우로 확산시키는 다면 반사경; 상기 하우징에 상기 다면 반사경의 회전축과 결합되어 설치되며, 상기 다면 반사경을 회전시키는 반사경 모터; 상기 반원통형 커버의 마주보는 양측면에 각각 결합되어 설치되며, 상기 하우징의 개구도를 조정하는 개구도 조정부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 개구도 조정부는, 상기 반원통형 커버의 마주보는 측벽에 각각 결합되어 설치되며, 한 쌍의 반원통형 커버가 닫히도록 당기는 당김 스프링; 상기 당김 스프링의 반대편에 설치되며, 상기 당김 스프링에 의한 닫힘 정도를 조정하는 개방 각도 조정나사;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 스캔형 노광장치는 자외선 레이저다이오드를 이용하여 대면적 기판에 1㎛ 이하 선 폭의 패턴을 감광할 수 있어서 스캔 광원을 크게 하고 장비를 크게 구성하여 대단히 큰 면적도 고도의 미세 패턴으로 제품 생산이 가능한 장점이 있다.
터치 기능을 갖는 제품들은 대부분 배면광을 통해 영상을 인지할 수 있도록 구동하는 바, 터치 기능을 강조하면 패턴에 의해 빛이 가려져 어두워 지고 배터리 소모도 커진다. 즉 회로 선 폭은 좁고 개방공간은 넓게 하려면 결국 패턴 선 폭이 미세해져야 한다. 현재 출시된 밀착형 평행광 노광장비의 패턴 구현 한계는 약 10㎛ 내외로서 제조 업계는 이보다 더 좁은 패턴 구현을 시도하고 있지만 노광 기술의 한계로 제품 개발을 못하고 있는 실정이다. 본 발명은 약 1㎛ 패턴 구현이 가능할 정도의 고품질 평행광원을 제공함으로써 기존 전자기기의 혁명적 변화를 도모할 수 있는 기술이다.
반도체용 노광장비를 사용하여 생산할 수는 있겠으나, 수백억원에 달하는 장비 가격이 문제이다. 그러나 본 발명의 기술은 대면적 기판에 1㎛ 선폭의 패턴을 감광할 수 있어서 스캔 광원을 크게 하고 장비를 크게 구성하면 대단히 큰 면적도 고도의 미세 패턴으로 제품 생산이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔형 노광장치의 구조와 광경로를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔형 노광장치의 구조와 광경로를 도시하는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔형 노광장치의 구조와 광경로를 도시하는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔형 노광장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 모듈의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발진장치와 스캔 모듈의 설치 관계를 도시하는 부분 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 모듈의 구조를 도시하는 다른 방향의 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치(100)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 레이저 발진장치(110), 빔 집속부(120), 빔 종축 확장부(130), 스캔 모듈(140), 평행광 변환부(150), 기판 설치 지그(160) 및 수평 이동부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 레이저 발진장치(110)는 자외선 레이저를 발진하는 구성요소로서, 간단한 구조를 가지는 레이저다이오드로 구성될 수 있다. 또한 상기 레이저 발진장치(110)에는 자체 냉각 장치(도면에 미도시)가 구비되어 있어서 노광 과정에서 발생되는 열을 충분히 방열할 수 있다.
노광은 감광제의 특성에 따라 조사되는 빔의 파장을 선정한다. 입사되는 파장이 짧을수록 미세 패턴 구현성이 우수하고 종래 사용하는 자외선 램프도 감광제 특성을 맞춰 개발한 것들이다. 따라서 본 실시예의 레이저 발진장치(110)도 동일한 개념으로 본다면 파장 중 감광제에 맞는 발진장치를 선정하는 것이다. 그리고 발진장치(110)에서 발산하는 빔이 초점으로 변경이 가능한 것인지 확산각을 최소화한 것인지를 검토하고 적용을 검토한다.
이들 기능에 따라 광학계의 설계와 부품선정이 달라지며 빔을 어떻게 변환하여 적용할 것인지도 정할 수 있기 때문이다. 스캔 시 조도가 낮을 경우 고출력 레이저로 교체할 수 있고 레이저다이오드를 사용하면 장치는 더욱 간단해지고 전력소모도 더 절감하게 된다.
본 실시예에 따른 레이저 발진장치(110)는 전술한 바와 같이 자체 냉각 장치가 구비되어 있다. 또한 기존 램프는 입력 전력량의 약 70%가 가시광선, 20%가 적외선 그리고 나머지 10%가 자외선으로 발산한다. 즉 노광에 기여하지 못하는 파장발산이 압도적으로 많고 이 많은 빔이 노광 품질을 저해하는 열원이라는 문제점이 있다.
더구나 10%에 불과한 빔이 복잡한 광학계를 경유하면서 유실되어 정작 노광 면에 도달하여 작용하는 광량은 그것의 1/20(5%) 정도이다. 나머지 95%가 특히 필름 마스크 팽창(8㎛/℃)을 초래하는 열원이라는 점이다.
그런데 본 실시예에서 사용하는 레이저는 단색광으로서 발진장치에서만 냉각하고 투사되는 빔은 열원이 아니므로 노광 면에 열적 부작용을 초래하지 않는다. 그러므로 본 실시예에 따른 스캔형 노광장치(100)에는 별도의 냉각장치가 필요치 않다.
다음으로 상기 빔 집속부(120)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 발진장치(110)의 하측에 설치되며, 상기 자외선 레이저가 초점을 형성하도록 집속하는 구성요소이다. 상기 레이저 발진장치(110)의 출력 빔은 일정각도로 확산되어 출력된다. 이를 그대로 사용하는 것은 직진성이 강한 면광원 조사에 불리하므로 광 집속부(120)를 이용하여 레이저빔이 평행광이 되도록 할 필요가 있다. 따라서 상기 광 집속부(120)는 비구면렌즈로 구성될 수 있다.
다음으로 상기 빔 종축 확장부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 빔 집속부(120)의 하측에 설치되며, 집속된 자외선 레이저를 종축으로 비대칭 확장시키는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 빔 종축 확장부(130)에 의해서는 자외선 레이저빔이 초점을 유지하면서도 종축으로는 확장되므로, 구체적으로 상기 빔종축 확장부(130)를 원통형 오목 렌즈로 구성할 수 있다.
한편 본 실시예에 따른 스캔형 노광장치(100)에는 쐐기형 프리즘(180)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 레이저 발진장치(110)에서 출발한 빔이 후술하는 다면 반사경(142)에 수직으로 조사되면, 반사도 수직으로 되어 원하는 방향으로 빔을 전송할 수 없다. 그리고 평행광 변환부(150)의 기울임을 고정한다면 광학 엣지(wedge)를 이용하여 빔의 경로를 적당한 방향으로 변경할 필요가 있다. 본 실시예에서는 레이저빔의 경로를 지정된 방향으로 변경하기 위해 상기 쐐기형 프리즘(180)을 광학 엣지로 사용하는 것이다.
따라서 상기 쐐기형 프리즘(180)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 오목 렌즈(130)와 상기 스캔 모듈(140) 사이에 설치되며, 상기 원통형 오목렌즈(130)를 통과한 자외선 레이저의 광 경로를 일정 각도로 꺾는 것이다.
다음으로 상기 스캔 모듈(140)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 빔 종축 확장부(130) 하측에 회전 가능하게 설치되며, 종축으로 확장된 자외선 레이저를 상측으로 반사하되, 상기 자외선 레이저를 일정한 범위 내에 조사되는 선광원으로 변환하는 구성요소이다. 이를 위하여 본 실시예에서는 상기 스캔 모듈(140)을 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(141), 다면 반사경(142), 반사경 모터(143) 및 개구도 조정부(144)를 포함하여 구성할 수 있다.
먼저 상기 하우징(141)은 스캔 모듈(140)을 통하여 조사되는 광량을 조절할 수 있는 구성요소로서 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 반원통형 커버(141a, 141b)가 겹쳐진 형상으로 설치되며, 각 반원통형 커버는 동일한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 따라서 겹쳐진 반원통형 커버(141a, 141b)가 회전하면서 개구된 면적으로 조정하는 것이다.
다음으로 상기 다면 반사경(142)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(141) 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 빔종축 확장부(130)에 의하여 조사되는 자외선 레이저를 좌우로 확산시키는 구성요소이다. 그리고 상기 반사경 모터(143)는 상기 하우징(141)에 상기 다면 반사경(142)의 회전축과 결합되어 설치되며, 상기 다면 반사경(142)을 회전시키는 구성요소이다.
상기 자외선 레이저가 상기 다면 반사경(142)에 입사하여 상기 반사경 회전 모터(143)가 회전함에 따라 상기 다면 반사경(142)의 입사면 수만큼 그리고 입사면의 넓이만큼 빔을 좌우로 확산하여 상기 평행광 변환부(150)에 투사된다. 그리고 상기 평행광 변환부(150)는 노광 면 넓이를 충분히 조사 가능한 넓이를 갖추고 반사된 레이저빔이 감광면에 도달하게 된다.
상기 레이저 발진장치(110)에서 발산된 빔은 작지만 길고 좁은 타원형으로 상기 다면 반사경(142)에 도달한다. 이 빔이 다면 반사경(142)의 회전에 의해 각각의 입사면에서 좌우로 스캔하듯 왕복하며 평행광 변환부(150)에 조사하게 된다. 반사경 모터(143)의 RPM 에 따라 왕복 횟수가 결정되고 면수가 많을수록 그리고 RPM 이 높을수록 왕복 횟수는 늘게 되고 빔의 조사품질은 더 좋아지게 된다.
또한 빔이 입사하여 반사하는 특성상 다면 반사경(142)의 표면 품질과 반사코팅은 매우 중요하다. 자외선이 충분히 반사하지 못할 경우 조도 저하는 물론이고 노광시간 지연, 노광 품질에도 영향을 미치므로 모든 광학 부품의 품질 관리는 세심한 주의를 요한다.
다음으로 상기 개구도 조정부(144)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반원통형 커버(141a, 141b)의 마주보는 양측면에 각각 결합되어 설치되며, 상기 하우징(141)의 개구도를 조정하는 구성요소이다. 이 개구도 조정부(144)는 상기 한 쌍의 반원통형 커버(141a, 141b)를 여닫을 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 당김 스프링(144a)과 개방 각도 조정나사(144b)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 당김 스프링(144a)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반원통형 커버(141a, 141b)의 마주보는 측벽에 각각 결합되어 설치되며, 한 쌍의 반원통형 커버(141a, 141b)가 닫히도록 당기는 구성요소이고, 상기 개방각도 조장나사(144b)는 상기 당김 스프링(144a)의 반대편에 설치되며, 상기 당김 스프링(144a)에 의한 닫힘 정도를 조정하는 것이다.
상기 다면 반사경(142)의 반사면을 노광 영역과 정확히 일치시키기는 어렵다. 따라서 다면 반사경 회전 시 빔의 확산이 평행광 변환부(150)를 벗어나기도 하고 노광 영역 밖으로 조사될 수도 있다. 이때 자외선이 표면이 매끄러운 금속 또는 유리 등에 조사되면 반사되어 원치않는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 다면 반사경(142)의 외곽을 감싸는 하우징(141)을 이등분한 원통으로 구성하고 빔이 발산되는 각도를 감안하여 이 개방 각도를 상기 개구도 조정부(144)를 이용하여 조정하는 것이다.
다음으로 상기 평행광 변환부(150)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 스캔 모듈(140) 상측에 설치되며, 상기 스캔 모듈(140)에서 반사되는 자외선 레이저를 하측으로 조사되는 평행광으로 변환하는 구성요소이다. 상기 평행광 변환부(150)는 포물경으로 구성될 수 있으며, 상기 반사경 모터(143)와 다면 반사경(142)이 등속 회전하면서 포물경에 투사한 빔은 좁고 긴 빔을 감광면에 뿌려 주게 된다.
아울러 상기 포물경(150)의 초점거리는 평행광 성능에 매우 중요하므로 레이저 발진장치(110)에서 발산한 빔의 초점을 이루는 지점부터 포물경(150)이 설치되는 거리까지가 포물경(150)의 초점이 된다. 이 포물경(150)은 자외선을 반사해야 하는 관계로 제작 시 표면 조도와 광학 코팅 역시 매우 중요하다. 코팅은 자외선에 반사특성이 우수한 재료를 선정하고 균일한 코팅을 수행해야 하며 조립 시에도 세심한 주의를 요한다.
먼저 폭 방향 빔의 균일성은 레이저 발진장치에서 발진하는 빔이 단일 모드보다 다중모드일 때 더 균일성이 향상된다. 그러나 이 빔의 단면적은 엄밀한 의미에서는 조도가 균일하다고 인정할 수 없으므로 투사되는 단일 빔 다발을 좌우 방향으로 등속 왕복하며 조사면에 뿌려 주면 빔 폭 만큼 띠 형상의 선광원이 형성된다. 다시 이 띠 형상의 빔을 하부에 구비된 수평 이동부(170)가 노광영역보다 긴 구간을 등속으로 이동하면 비로소 노광 영역 전체에 균일한 조도를 갖는 빔을 조사하게 되는 것이다.
감광제가 요구하는 누적 광량과 조사되는 빔 다발의 광량을 알면 기판의 이동 속도를 구할 수 있다. 요구 광량에 따라 기판 이동 속도를 가감하는 기능이 구비되면 본 평행광원은 미세 패턴 노광 장비의 광원으로 사용이 가능하다.
따라서 상기 기판 설치 지그(160)는, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 평행광 변환부(150) 하측에 설치되며, 노광이 진행될 기판(S)과 마스크가 설치되는 기능을 수행하고, 상기 수평 이동부(170)는 상기 기판 설치 지그(160)를 수형이동시키는 것이다.
구체적으로 상기 수평 이동부(170)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판 설치 지그(160)의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 기판 설치 지그(160)를 상기 평행광 변환부(150)에 의하여 조사되는 선광원의 길이 방향과 수직되는 방향으로 수평 이동시키는 것이다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치
110 : 레이저 발진장치 120 : 빔 집속부
130 : 빔 종축 확장부 140 : 스캔 모듈
150 : 평행광 변환부 160 : 기판 설치 지그
170 : 수평 이동부

Claims (6)

  1. 자외선 레이저를 발진하는 레이저 발진장치;
    상기 레이저 발진장치의 하측에 설치되며, 상기 자외선 레이저를 초점을 형성하도록 집속하는 빔 집속부;
    상기 빔 집속부의 하측에 설치되며, 집속된 자외선 레이저를 종축으로 비대칭 확장시키는 빔 종축 확장부;
    상기 빔 종축 확장부 하측에 회전 가능하게 설치되며, 종축으로 확장된 자외선 레이저를 상측으로 반사하되, 상기 자외선 레이저를 일정한 범위 내에 조사되는 선광원으로 변환하는 스캔 모듈;
    상기 스캔 모듈 상측에 설치되며, 상기 스캔 모듈에서 반사되는 자외선 레이저를 하측으로 조사되는 평행광으로 변환하는 평행광 변환부;
    상기 평행광 변환부 하측에 설치되며, 노광이 진행될 기판과 마스크가 설치되는 기판 설치 지그;
    상기 기판 설치 지그의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 기판 설치 지그를 상기 평행광 변환부에 의하여 조사되는 선광원의 길이 방향과 수직되는 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부;를 포함하며,
    상기 스캔 모듈은,
    2개의 반원통형 커버가 겹쳐진 형상으로 설치되며, 각 반원통형 커버는 동일한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 하우징;
    상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 빔종축 확장부에 의하여조사되는 자외선 레이저를 좌우로 확산시키는 다면 반사경;
    상기 하우징에 상기 다면 반사경의 회전축과 결합되어 설치되며, 상기 다면 반사경을 회전시키는 반사경 모터;
    상기 반원통형 커버의 마주보는 양측면에 각각 결합되어 설치되며, 상기 하우징의 개구도를 조정하는 개구도 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빔 집속부는,
    비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 빔종축 확장부는,
    원통형 오목 렌즈인 것을 특징으로 하는 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원통형 오목 렌즈와 상기 스캔 모듈 사이에 설치되며, 상기 원통형 오목렌즈를 통과한 자외선 레이저의 광 경로를 일정 각도로 꺽는 쐐기형 프리즘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 개구도 조정부는,
    상기 반원통형 커버의 마주보는 측벽에 각각 결합되어 설치되며, 한 쌍의 반원통형 커버가 닫히도록 당기는 당김 스프링;
    상기 당김 스프링의 반대편에 설치되며, 상기 당김 스프링에 의한 닫힘 정도를 조정하는 개방 각도 조정나사;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치.
KR1020160058676A 2016-05-13 2016-05-13 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치 KR101770637B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160058676A KR101770637B1 (ko) 2016-05-13 2016-05-13 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160058676A KR101770637B1 (ko) 2016-05-13 2016-05-13 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101770637B1 true KR101770637B1 (ko) 2017-08-23

Family

ID=59759113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160058676A KR101770637B1 (ko) 2016-05-13 2016-05-13 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101770637B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200073576A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 한국기계연구원 평행빔을 이용한 포토리소그래피 장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103766A1 (fr) * 2001-06-13 2002-12-27 Nikon Corporation Procede et systeme d'exposition au balayage, et procede de production d'un dispositif associe
JP4565908B2 (ja) 2004-06-25 2010-10-20 株式会社大日本科研 非球面コリメートミラーの調整方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103766A1 (fr) * 2001-06-13 2002-12-27 Nikon Corporation Procede et systeme d'exposition au balayage, et procede de production d'un dispositif associe
JP4565908B2 (ja) 2004-06-25 2010-10-20 株式会社大日本科研 非球面コリメートミラーの調整方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200073576A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 한국기계연구원 평행빔을 이용한 포토리소그래피 장치 및 방법
KR102151134B1 (ko) * 2018-12-14 2020-09-02 한국기계연구원 평행빔을 이용한 포토리소그래피 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8094290B2 (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP4792486B2 (ja) フレネルレンズライト用、特にスポットライトあるいはフラッドライト用光学系
WO2012039353A1 (ja) 空間光変調器、露光装置、及びデバイス製造方法
JPWO2009060745A1 (ja) 制御装置、露光方法、及び露光装置
JP2007233371A (ja) レーザ照明装置
JP6495437B2 (ja) 照明装置および観察システム
JP5639745B2 (ja) レーザ露光装置
JP2006065118A (ja) 照明光学装置
KR101770637B1 (ko) 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치
JPH07297111A (ja) 露光照明装置
KR101753075B1 (ko) 자외선 레이저다이오드를 이용한 스캔형 노광장치
KR20110093663A (ko) 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 래스터 소자, 광학 적분기 및 조명 시스템
JP2008210814A (ja) 変調器
KR20050045849A (ko) 조명광학계 및 노광장치
JPH03208387A (ja) レーザ光の高調波発生装置及び露光装置
JP4511502B2 (ja) 基板露光装置
JPS63100461A (ja) 照明装置
KR0132137B1 (ko) 원호조명장치
JP2002277914A (ja) レーザ光の高調波発生装置、及びそれを用いた露光装置、並びにレーザ光の高調波発生方法、及びそれを用いた露光方法、それを用いたデバイス製造方法
JPH11261140A (ja) 光共振器
JP2624193B2 (ja) 半導体露光装置の照明光学系および照明方法
KR100800579B1 (ko) 면광 발생 장치 및 그를 이용한 면광 발생 방법
JP2004047786A (ja) 照明光学装置,露光装置および露光方法
JPS6381420A (ja) 照明装置
JP3287334B2 (ja) レーザ光の高調波発生装置、露光装置、レーザ光の高調波発生方法、それを用いた露光方法、及びそれを用いたデバイス製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant