KR101794650B1 - Maskless exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조도를 균일화하여 패턴 불량을 최소화할 수 있는 마스크 리스 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 마스크 리스 노광 장치는 광을 생성하는 광원과; 상기 광을 노광할 이미지 정보를 가지는 노광빔으로 변환하는 디지털 마이크로 미러 소자와; 상기 디지털 마이크로 미러 소자로부터의 노광빔을 기판에 형성된 감광막에 조사하는 투영 광학계와; 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판에 조사되는 상기 노광빔의 초기 조도 분포 특성과 상반되는 투과율을 가지도록 형성되어 상기 감광막에 조사되는 상기 노광빔의 조도를 균일화하는 조도 보상 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to provide a maskless exposure apparatus capable of minimizing a pattern defect by uniformizing the illuminance.
A maskless exposure apparatus according to the present invention includes: a light source for generating light; A digital micromirror device for converting the light into an exposure beam having image information to be exposed; A projection optical system for irradiating an exposure beam from the digital micromirror device onto a photoresist film formed on the substrate; And an illuminance compensation filter which is formed to have a transmittance opposite to the initial illuminance distribution characteristic of the exposure beam irradiated to the substrate through the projection optical system to uniformize the illuminance of the exposure beam irradiated on the photosensitive film .

Description

마스크리스 노광 장치{MASKLESS EXPOSURE APPARATUS}[0001] MASKLESS EXPOSURE APPARATUS [0002]

본 발명은 조도를 균일화하여 패턴 불량을 최소화할 수 있는 마스크 리스 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a maskless exposure apparatus capable of minimizing pattern defects by uniformizing the illuminance.

최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 대두되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 일렉트로-루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 표시 장치 등이 있다.2. Description of the Related Art Recently, various flat panel display devices capable of reducing weight and volume, which are disadvantages of cathode ray tubes (CRTs), are emerging. Examples of the flat panel display include a liquid crystal display, a field emission display, a plasma display panel, and an electro-luminescence (EL) display device .

이러한 평판 표시 장치는 증착(코팅) 공정, 노광 공정, 현상 공정 및 식각 공정 등을 포함하는 마스크 공정에 의해 형성되는 다수의 박막으로 이루어진다. 이 중 노광 공정은 노광 장치에서 출사되는 노광빔을 감광막에 조사하여 감광막을 패턴 형상으로 노광한다. Such a flat panel display device is composed of a plurality of thin films formed by a mask process including a deposition (coating) process, an exposure process, a development process, and an etching process. Among them, the exposure process irradiates the photosensitive film with an exposure beam emitted from an exposure apparatus to expose the photosensitive film in a pattern shape.

그러나, 노광 장치에서 출사되는 노광빔의 조도가 균일하지 않은 경우, 그 노광빔을 이용하여 감광막을 노광하고 현상하면 감광막의 테이퍼각도 및 선폭이 달라져 패턴 불량이 발생되는 문제점이 있다.However, when the illuminance of the exposure beam emitted from the exposure apparatus is not uniform, exposure and development of the photoresist using the exposure beam causes a problem that a taper angle and a line width of the photoresist film are different and a pattern defect occurs.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 조도를 균일화하여 패턴 불량을 최소화할 수 있는 마스크 리스 노광 장치를 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the present invention provides a maskless exposure apparatus capable of minimizing pattern defects by uniformizing the illuminance.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마스크 리스 노광 장치는 광을 생성하는 광원과; 상기 광을 노광할 이미지 정보를 가지는 노광빔으로 변환하는 디지털 마이크로 미러 소자와; 상기 디지털 마이크로 미러 소자로부터의 노광빔을 기판에 형성된 감광막에 조사하는 투영 광학계와; 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판에 조사되는 상기 노광빔의 초기 조도 분포 특성과 상반되는 투과율을 가지도록 형성되어 상기 감광막에 조사되는 상기 노광빔의 조도를 균일화하는 조도 보상 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a maskless exposure apparatus including: a light source for generating light; A digital micromirror device for converting the light into an exposure beam having image information to be exposed; A projection optical system for irradiating an exposure beam from the digital micromirror device onto a photoresist film formed on the substrate; And an illuminance compensation filter formed to have a transmittance opposite to the initial illuminance distribution characteristic of the exposure beam irradiated to the substrate through the projection optical system to uniformize the illuminance of the exposure beam irradiated on the photosensitive film .

또한, 상기 마스크 리스 노광 장치는 상기 광원과 디지털 마이크로 미러 소자 사이에 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 이용해 상기 디지털 마이크로 미러 소자를 조명하며, 상기 광원으로부터의 조도 분포를 균일하게 1차 조정하는 호모지나이저를 포함하는 조명 광학계를 더 구비하며, 상기 투영 광학계는 상기 디지털 마이크로 미러 소자로부터의 노광빔을 확대하는 빔익스펜더와; 상기 노광빔을 복수개의 노광빔들로 분리하여 집광시키도록 복수개의 렌즈들이 어레이된 멀티 렌즈 어레이와; 상기 멀티 렌즈 어레이로부터의 노광빔의 해상도를 조정하여 상기 감광막에 조사하는 프로젝션 렌즈를 구비하며, 상기 조도 보상 필터는 상기 빔익스펜더 및 상기 멀티 렌즈 어레이 사이에 배치되어 상기 디지털 마이크로 미러로부터의 노광빔의 조도분포를 균일하게 2차 조정하는 것을 특징으로 한다.The maskless exposure apparatus may further include a homogenizer which is formed between the light source and the digital micromirror device to illuminate the digital micromirror device using light from the light source and uniformly first adjusts the illumination distribution from the light source, Further comprising an illumination optical system including a beam expander for enlarging an exposure beam from the digital micromirror element; A multi-lens array in which a plurality of lenses are arrayed to condense the exposure beam into a plurality of exposure beams; And a projection lens for adjusting the resolution of the exposure beam from the multi-lens array and irradiating the beam onto the photoresist film, wherein the intensity compensation filter is disposed between the beam expander and the multi-lens array, And the illuminance distribution is secondarily adjusted uniformly.

여기서, 상기 조도 보상 필터는 상기 멀티 렌즈 어레이와 대응하는 크기의 필터 기판과; 상기 필터 기판 상에 상기 노광빔의 초기 조도 분포 특성에 따라 두께가 다른 차광막을 구비하는 것을 특징으로 한다.Here, the roughness compensation filter may include: a filter substrate having a size corresponding to the multi-lens array; And a light shielding film having a different thickness on the filter substrate according to an initial illuminance distribution characteristic of the exposure beam.

구체적으로, 상기 차광막은 상기 노광빔의 초기 조도가 높을수록 두께가 높아지며, 상기 노광빔의 초기 조도가 낮을수록 두께가 낮아지는 것을 특징으로 한다.Specifically, the thickness of the light-shielding film is increased as the initial illuminance of the exposure beam is higher, and the thickness of the light-shielding film is lower as the initial illuminance of the exposure beam is lower.

한편, 상기 호모지나이저는 플라이 아이 렌즈(Fly eye's Lens), 로드 렌즈(Rod Lens) 및 인터그레이터(Integrator) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.The homogenizer is formed of at least one of a fly's eye lens, a rod lens, and an integrator.

또한, 상기 마스크 리스 노광 장치는 상기 기판이 안착된 스테이지에 부착되며, 상기 감광막을 노광하기 전에 상기 노광 장치의 상기 초기 조도 분포를 측정하는 조도 측정계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.The maskless exposure apparatus may further include an illuminance measurement system attached to the stage on which the substrate is placed and measuring the initial illuminance distribution of the exposure apparatus before exposing the photosensitive film.

또한, 상기 마스크 리스 노광 장치는 상기 기판과 상기 프로젝션 렌즈 사이에 형성되어 상기 기판 상에 도포된 상기 감광막의 높이차를 보상하는 높이 보상 필터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.The maskless exposure apparatus may further include a height compensation filter formed between the substrate and the projection lens to compensate for a height difference of the photoresist film coated on the substrate.

구체적으로, 상기 높이 보상 필터는 상기 기판과 대응하는 크기의 제2 필터 기판과; 상기 제2 필터 기판 상에 상기 감광막의 높이에 따라 두께가 다른 제2 차광막을 구비하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the height compensation filter includes: a second filter substrate having a size corresponding to the substrate; And a second light blocking film having a thickness different from that of the photosensitive film on the second filter substrate.

더 구체적으로, 상기 감광막은 상기 기판의 중앙부에서 상기 기판의 외곽부로 갈수록 두께가 낮아지며, 상기 제2 차광막은 상기 제2 필터 기판의 중앙부에서 상기 제2 필터 기판의 외곽부로 갈수록 두께가 높아지는 것을 특징으로 한다.More specifically, the thickness of the photodiode decreases from the central portion of the substrate to the outer portion of the substrate, and the thickness of the second light-shielding film increases from the central portion of the second filter substrate toward the outer portion of the second filter substrate. do.

본 발명은 노광 공정 전에 노광장치의 초기 조도 분포를 측정하여 그 초기 조도 분포와 상반되는 투과율 특성을 가지는 조도 보상 필터를 구비한다. 이 조도 보상 필터에 의해 노광빔의 조도 분포가 균일해진다. 균일해진 노광빔을 이용하여 감광막을 노광하고 현상함으로써 조도 편차로 인한 패턴 불량을 최소화할 수 있다.The present invention comprises an illuminance compensation filter measuring the initial illuminance distribution of the exposure apparatus before the exposure process and having the transmittance characteristic opposite to the initial illuminance distribution. The illuminance distribution of the exposure beam is uniformed by the illuminance compensation filter. It is possible to minimize the pattern defect due to the illumination deviation by exposing and developing the photoresist using a uniform exposure beam.

또한, 본 발명은 기판 상에 도포되는 감광막의 높이차를 보상하기 위한 높이 보상 필터를 구비한다. 이 높이 보상 필터를 이용하여 감광막의 높이차를 노광량으로 보상함으로써 높이차로 인한 패턴 불량을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention includes a height compensation filter for compensating a difference in height of a photoresist film applied on a substrate. By using the height compensation filter to compensate the height difference of the photoresist film by the exposure amount, the pattern defect due to the height difference can be minimized.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마스크 리스 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 조도 보상 필터를 이용한 보상 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 도 1에 도시된 조도 보상 필터를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마스크 리스 노광 장치를 이용한 노광 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마스크 리스 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 높이 보상 필터를 나타내는 단면도들이다.
도 7은 본 발명에 따른 마스크 리스 노광 장치를 이용하여 형성되는 액정 표시 장치를 나타내는 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a maskless exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are views for explaining a compensation method using the roughness compensation filter shown in FIG.
3 is a cross-sectional view showing the roughness compensation filter shown in FIG.
4 is a flowchart for explaining an exposure method using a maskless exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a maskless exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
6A and 6B are cross-sectional views illustrating the height compensation filter shown in FIG.
7 is a perspective view showing a liquid crystal display device formed using the maskless exposure apparatus according to the present invention.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 1은 본 발명에 따른 마스크리스 노광 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a maskless exposure apparatus according to the present invention.

도 1에 도시된 마스크리스 노광 장치는 광원(100)과, 조명 광학계(110)와, 디지털 마이크로 미러 소자(Digital Micromirror Device, 이하, DMD라 함)(120)와, 투영 광학계와, 스테이지(102)를 구비한다. 1 includes a light source 100, an illumination optical system 110, a digital micromirror device (DMD) 120, a projection optical system, a stage 102 .

광원(100)은 반도체 레이저 또는 자외선 램프로 형성되어 노광을 위한 광을 생성한다.The light source 100 is formed of a semiconductor laser or an ultraviolet lamp to generate light for exposure.

조명 광학계(110)는 광원(100)으로부터의 점광 형태로 형성된 광을 면광 형태로 변환하며, 변환된 광을 이용해 DMD(120)를 조명한다. 이러한 조명 광학계(110)는 호모지나이저(Homogenizer; 112), 일루미네이터(Illuminator, 114) 및 반사 미러(116)로 이루어진다. 호모지나이저(112)는 광원(100)에서 생성된 광의 에너지 밀도 균일도를 향상시키도록 광의 조도 분포를 1차로 조정한다. 이러한 호모지나이저(112)는 플라이 아이 렌즈(Fly eye's Lens), 로드 렌즈(Rod Lens) 및 인터그레이터(Integrator) 중 적어도 어느 하나로 형성된다.The illumination optical system 110 converts the light formed in the form of a light from the light source 100 into a light spot shape, and illuminates the DMD 120 using the converted light. The illumination optical system 110 includes a homogenizer 112, an illuminator 114, and a reflection mirror 116. The homogenizer 112 primarily adjusts the light intensity distribution to improve the energy density uniformity of the light generated by the light source 100. The homogenizer 112 is formed of at least one of a fly's eye lens, a rod lens, and an integrator.

반사 미러(116)는 일루미네이터(114)를 통과한 광을 반사시켜 DMD(120)로 전달한다. The reflection mirror 116 reflects the light passing through the illuminator 114 and transmits the reflected light to the DMD 120.

DMD(120)는 반사 미러(116)에서 전달받은 광을 기판(101) 상에 형성된 감광막을 노광할 이미지 정보가 반영되도록 노광빔으로 변환된다. 이러한 DMD(120)는 다수개의 작은 단위 미러가 각도를 조절할 수 있도록 배열된 것으로서, 각각의 단위 미러의 각도를 변화시키면서 광을 반사하게 된다.The DMD 120 converts the light received from the reflection mirror 116 into an exposure beam such that image information for exposing the photosensitive film formed on the substrate 101 is reflected. The DMD 120 is arranged so that a plurality of small unit mirrors can adjust the angle, and reflects light while changing the angle of each unit mirror.

구체적으로, DMD(120)는 메모리셀 상에 각 화소를 형성하는 다수의 마이크로 미러(예를 들어 약, 1024개×768개)가 격자 형상으로 배열되어 형성된다. 마이크로 미러의 표면 상에는 알루미늄 등의 고반사율층이 형성된다. 이러한 DMD(120)는 DMD 드라이버(도시하지 않음)로부터의 온/오프 신호에 의해 구동된다. 예를 들어, DMD 드라이버로부터의 온 신호에 의해 DMD(120)의 메모리셀이 활성화되면, 활성화된 메모리셀과 대응되는 마이크로 미러가 소정각도로 경사지게 배열됨으로써 DMD(120)에 입사된 광이 마이크 미러에 의해 반사되어 투영 광학계로 조사된다.Specifically, the DMD 120 is formed by arranging a plurality of micromirrors (for example, about 1024 x 768), which form each pixel on a memory cell, in a lattice pattern. On the surface of the micromirror, a high reflectivity layer such as aluminum is formed. This DMD 120 is driven by an on / off signal from a DMD driver (not shown). For example, when the memory cell of the DMD 120 is activated by the ON signal from the DMD driver, the micromirrors corresponding to the activated memory cells are arranged at an angle to be inclined at a predetermined angle, And is irradiated onto the projection optical system.

투영 광학계는 DMD(120)로부터의 이미지 정보가 반영된 광을 감광막에 조사하여 노광 공정을 수행한다. 이를 위해, 투영 광학계는 빔 익스펜더(Beam Expander; 122)와, 조도 보상 필터(130)와, 멀티 렌즈 어레이(124)와, 프로젝션 렌즈(126)로 이루어진다.The projection optical system irradiates the photosensitive film with light reflecting the image information from the DMD 120 to perform an exposure process. To this end, the projection optical system includes a beam expander 122, an intensity compensation filter 130, a multi-lens array 124, and a projection lens 126.

빔익스펜더(122)는 DMD(120)로부터 출사된 노광빔의 조사면적을 노광할 감광막의 사이즈 및 노광 헤드의 개수에 따라 넓게 확장시킨다.The beam expander 122 extends the irradiation area of the exposure beam emitted from the DMD 120 widely in accordance with the size of the photosensitive film to be exposed and the number of exposure heads.

조도 보상 필터(130)는 빔익스펜더(122)로부터 출사되는 노광빔의 조도의 균일도를 향상시키도록 조도 측정계(도시하지 않음)로부터의 조도 측정 결과에 따라 노광빔의 조도 분포를 2차로 조정한다.The roughness compensation filter 130 secondarily adjusts the illuminance distribution of the exposure beam according to the illuminance measurement result from the illuminance measurement system (not shown) so as to improve the uniformity of the illuminance of the exposure beam emitted from the beam expander 122.

구체적으로, 조도 측정계는 스테이지(102)에 부착되어 노광 공정 전에 DMD(120)와; 투영 광학계를 통해 기판(101) 상에 결상된 약 1024개×768개의 스폿(Spot)의 초기 조도 분포를 측정한다. 측정 결과, 도 2a에 도시된 바와 같이 노광 장치에 따라서 기판(101) 상에는 다수개의 서로 다른 조도 분포를 가지는 스폿이 결상된다. Specifically, the illuminance measurement system is attached to the stage 102 and includes a DMD 120 before the exposure process; The initial illumination distribution of about 1024 x 768 spots formed on the substrate 101 through the projection optical system is measured. As a result of the measurement, a spot having a plurality of different illuminance distributions is formed on the substrate 101 according to the exposure apparatus, as shown in Fig. 2A.

조도 보상 필터(130)는 초기 조도 분포와 상반되는 투과율 특성을 가지도록 형성된다. 즉, 도 2a에 도시된 고조도 분포를 가지는 영역에서 도 2b에 도시된 바와 같이 노광빔의 투과율을 낮추고 도 2a에 도시된 저조도 분포를 가지는 영역에서 노광빔의 투과율을 높힌다. 이를 위해, 조도 보상 필터(130)는 도 3에 도시된 필터 기판(132)과, 필터 기판(132) 상에 형성되는 차광막(134)으로 이루어진다. 필터 기판(132)은 투명 재질의 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등으로 형성되며, 멀티 렌즈 어레이(124)와 대응하는 크기를 가진다. 차광막(134)은 고조도 분포를 가지는 영역에서 불투명 금속막이 상대적으로 높은 두께로 형성되고 저조도 분포를 가지는 영역에서 불투명 금속막이 상대적으로 낮은 두께로 형성된다. 불투명 금속막은 예를 들어 크롬(Cr), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등으로 형성된다.The roughness compensation filter 130 is formed to have the transmittance characteristic opposite to the initial roughness distribution. That is, in the region having the high-intensity distribution shown in FIG. 2A, the transmittance of the exposure beam is lowered as shown in FIG. 2B and the transmittance of the exposure beam is increased in the region having the low-illuminance distribution shown in FIG. To this end, the roughness compensation filter 130 comprises a filter substrate 132 shown in FIG. 3 and a light-shielding film 134 formed on the filter substrate 132. The filter substrate 132 is formed of a transparent glass substrate, a plastic substrate, or the like, and has a size corresponding to that of the multi-lens array 124. The opaque metal film is formed in a relatively high thickness in a region having a high degree of luminance distribution and the opaque metal film is formed in a relatively low thickness in a region having a low degree of intensity distribution. The opaque metal film is formed of, for example, chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), molybdenum (Mo)

이에 따라, 조도 보상 필터(130)를 통과한 노광빔의 조도는 도 2c에 도시된 바와 같이 균일하게 향상된다.Thus, the illuminance of the exposure beam passing through the roughness compensation filter 130 is uniformly improved as shown in Fig. 2C.

멀티 렌즈 어레이(124)는 공간필터(Spatial Filter)와 결합되도록 형성되며, 조도 보상 필터(130)에서 출사된 균일한 조도의 노광빔을 복수개의 노광빔들로 분리하여 집광시키도록 DMD(120)의 메모리셀과 일대일로 매칭되는 복수개의 렌즈들이 어레이되어 형성된다. 예를 들어, DMD가 1024개×768개의 마이크로 미러로 이루어진 경우, 멀티 렌즈 어레이도 1024개×768개로 이루어진다.The multi-lens array 124 is formed to be coupled to a spatial filter. The multi-lens array 124 separates the exposure beam of uniform illumination emitted from the roughness compensation filter 130 into a plurality of exposure beams, A plurality of lenses which are matched one-to-one with the memory cells of the memory cell array are formed. For example, when the DMD is composed of 1024 x 768 micro mirrors, the multi-lens array is also composed of 1024 x 768 pixels.

프로젝션 렌즈(126)는 멀티 렌즈 어레이(124)에서 집광된 노광빔들의 해상도를 조정하여 투과시킨다. The projection lens 126 adjusts and transmits the resolution of the condensed exposure beams in the multi-lens array 124.

스테이지(102) 상에는 감광막이 형성된 기판(101)이 안착된다. 기판(101)이 안착된 스테이지(102)는 노광 장치의 노광 헤드부에 대해 이동하거나, 기판(101)이 안착된 스테이지(120)는 고정되고 노광 헤드부가 이동하거나, 스테이지(102) 및 노광 헤드부가 모두 이동할 수도 있다. 또한, 기판(101) 상에는 하나의 노광 헤드부가 배치되거나 다수개의 노광 헤드부가 배치될 수도 있다.A substrate 101 on which a photosensitive film is formed is placed on the stage 102. The stage 102 on which the substrate 101 is seated moves relative to the exposure head of the exposure apparatus or the stage 120 on which the substrate 101 is seated is fixed and the exposure head unit moves, All of the additions can be moved. Further, one exposure head section may be disposed on the substrate 101, or a plurality of exposure head sections may be arranged.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마스크 리스 노광 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for explaining a maskless exposure method according to the first embodiment of the present invention.

먼저, 스테이지(102)에 부착된 조도 측정계를 통해 기판(101) 상에 결상되는 노광빔의 초기 조도 분포를 측정한다(S1단계). 측정 결과, 초기 조도 분포가 균일하면(S2단계), 기판(101) 상에 형성된 감광막을 노광한다(S4단계). 초기 조도 분포가 불균일하면(S2단계), 빔 익스펜더(122)와 마이크로 렌즈 어레이(124) 사이에 초기 조도 분포와 상반되는 투과율 특성을 가지는 조도 보상 필터(130)를 배치한다(S3단계). 이에 따라, 노광 장치에서 출사되는 노광빔의 조도가 균일화된다. 그런 다음, 노광 장치를 통해 출사되는 균일한 조도의 노광빔을 이용하여 기판(101) 상에 형성된 감광막을 노광한다(S4단계).First, the initial illuminance distribution of the exposure beam formed on the substrate 101 is measured through the illuminance measurement system attached to the stage 102 (step S1). As a result of the measurement, if the initial illuminance distribution is uniform (step S2), the photosensitive film formed on the substrate 101 is exposed (step S4). If the initial illuminance distribution is uneven (step S2), an illuminance compensation filter 130 having transmittance characteristics opposite to the initial illuminance distribution is disposed between the beam expander 122 and the microlens array 124 (step S3). Thus, the illuminance of the exposure beam emitted from the exposure apparatus becomes uniform. Then, the photosensitive film formed on the substrate 101 is exposed using an exposure beam of uniform illumination emitted through the exposure apparatus (step S4).

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크리스 노광장치를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a maskless exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 도 1에 도시된 노광 장치와 대비하여 높이 보상 필터(140)를 추가로 구비하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 5 has the same components except that it has a height compensation filter 140 in addition to the exposure apparatus shown in FIG. Accordingly, detailed description of the same constituent elements will be omitted.

높이 보상 필터(140)는 기판(101)과 프로젝션 렌즈(126) 사이에 기판(101)과 대응하는 크기로 형성된다. 이 높이 보상 필터(140)는 기판(101) 상에 도포되는 감광막의 높이가 일정하지 않아 발생되는 패턴 불량을 최소화하도록 감광막에 조사되는 조도량을 조절한다. The height compensation filter 140 is formed between the substrate 101 and the projection lens 126 to have a size corresponding to the substrate 101. The height compensation filter 140 adjusts the amount of light irradiated to the photoresist film so as to minimize a pattern defect that occurs due to a non-uniform height of the photoresist film applied on the substrate 101.

구체적으로, 스핀코팅 방식으로 도포되는 감광막은 기판(101)의 외곽부보다 기판(101)의 중앙부에서 높게 형성된다. 이에 따라, 마스크 리스 노광 장치의 조도 보상 필터(130)를 통해 균일한 조도의 노광빔이 조사되더라도 기판(101)의 외곽부에 위치하는 감광막은 원하는 높이만큼 노광효율을 얻을 수 있는 반면에 기판(101)의 중앙부에 위치하는 감광막은 원하는 높이만큼 노광효율을 얻을 수가 없다. 따라서, 높이 보상 필터(140)는 기판(101)의 외곽부보다 기판(101)의 중앙부에 조사되는 조도량이 더 많도록 감광막의 높이와 상반되는 투과율을 가지도록 형성된다. Specifically, the photoresist film applied by the spin coating method is formed to be higher at the central portion of the substrate 101 than at the outer portion of the substrate 101. Accordingly, even if an exposure beam of uniform illumination is irradiated through the roughness compensation filter 130 of the maskless exposure apparatus, the photoresist film located on the outer edge of the substrate 101 can obtain the exposure efficiency by a desired height, 101 can not obtain the exposure efficiency by a desired height. Therefore, the height compensation filter 140 is formed so as to have a transmittance opposite to the height of the photoresist film so that the illuminance of the central portion of the substrate 101 is greater than the illuminance of the substrate 101.

이를 위해, 높이 보상 필터(140)는 제2 필터 기판(142)과, 제2 필터 기판(142) 상에 형성되는 제2 차광막(144)을 구비한다. To this end, the height compensation filter 140 includes a second filter substrate 142 and a second light blocking film 144 formed on the second filter substrate 142.

제2 필터 기판(142)은 투명 재질의 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등으로 형성되며, 스테이지(102) 상에 안착된 기판(101)과 대응하는 크기를 가진다.The second filter substrate 142 is formed of a transparent glass substrate, a plastic substrate, or the like, and has a size corresponding to the substrate 101 placed on the stage 102.

제2 차광막(144)은 크롬(Cr), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 불투명 금속막으로 형성된다. 이러한 제2 차광막(144)은 기판(101)의 중앙부와 대응하는 제2 필터 기판(142)의 중앙부에서 기판(101)의 외곽부와 대응하는 제2 필터 기판(142)의 외곽부로 갈수록 두께가 두껍게 형성된다. 예를 들어, 제2 차광막(144)은 제2 필터 기판(142)의 중앙부에서 제2 필터 기판(142)의 외곽부로 갈수록 도 6a에 도시된 바와 같이 두께가 점진적으로 두껍게 형성되거나 도 6b에 도시된 바와 같이 순차적으로 두껍게 형성된다.The second light blocking film 144 is formed of an opaque metal film such as chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), molybdenum (Mo) The second light shielding film 144 has a thickness gradually increasing from the central portion of the second filter substrate 142 corresponding to the central portion of the substrate 101 toward the outer peripheral portion of the second filter substrate 142 corresponding to the outer portion of the substrate 101 Thick. For example, the thickness of the second light-shielding film 144 is gradually increased from the central portion of the second filter substrate 142 to the outer surface of the second filter substrate 142, as shown in FIG. 6A, Are sequentially formed thick as shown in FIG.

이와 같은 본 발명에 따른 마스크 리스 노광 장치를 이용해서 액정 표시 패널 뿐만 아니라 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 발광 표시 패널 및 전계 방출 소자 등의 평판 표시 소자의 박막 또는 후막을 형성할 수 있다.The maskless exposure apparatus according to the present invention can form a thin film or a thick film of a flat panel display device such as a plasma display panel, an electroluminescence display panel, and a field emission device as well as a liquid crystal display panel.

구체적으로, 도 7에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정층(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 컬러 필터 기판(180)을 구비한다.7 includes a thin film transistor substrate 150 and a color filter substrate 180 bonded to each other with a liquid crystal layer 160 interposed therebetween.

컬러 필터 기판(180)은 상부기판(182) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(184), 컬러필터(186), 공통 전극(188), 컬럼 스페이서(도시하지 않음)를 구비한다.The color filter substrate 180 includes a black matrix 184, a color filter 186, a common electrode 188, and a column spacer (not shown) sequentially formed on the upper substrate 182.

박막 트랜지스터 기판(150)은 하부 기판(152) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(156) 및 데이터 라인(154)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(158)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170)을 구비한다. The thin film transistor substrate 150 includes a gate line 156 and a data line 154 formed on the lower substrate 152 so as to intersect with each other and a thin film transistor 158 adjacent to the intersection and a pixel region And a pixel electrode 170 formed thereon.

이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(186), 블랙 매트릭스(184) 및 컬럼 스페이서 등과 같은 감광물질로 형성되는 박막 패턴과, 액정 표시 패널의 박막트랜지스터(158), 게이트 라인(156), 데이터 라인(154) 및 화소 전극(170) 등과 같은 무기물질로 형성되는 박막을 패터닝하기 위한 마스크로 이용되는 감광막은 본원 발명에 따른 노광 장치를 통해 형성될 수 있다.The thin film transistor 158, the gate line 156, the data line 154, and the data line 154, which are formed of a photosensitive material such as a color filter 186, a black matrix 184, and a column spacer of the liquid crystal display panel, And the pixel electrode 170 may be formed through an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.

100 : 광원 110 : 조명 광학계
112 : 호모지나이저 114 : 일루미네이터
116 : 반사 미러 120 : DMD
122 : 빔익스펜더 124 : 멀티 렌즈 어레이
126 : 프로젝션 렌즈 130 : 조도 보상 필터
140 : 높이 보상 필터100: light source 110: illumination optical system
112: Homogenizer 114: Illuminator
116: reflection mirror 120: DMD
122: beam expander 124: multi-lens array
126: projection lens 130: illumination compensation filter
140: height compensation filter

Claims (9)

광을 생성하는 광원과;
상기 광을 노광할 이미지 정보를 가지는 노광빔으로 변환하는 디지털 마이크로 미러 소자와;
상기 디지털 마이크로 미러 소자로부터의 노광빔을 기판에 형성된 감광막에 조사하는 투영 광학계와;
상기 투영 광학계를 통해 상기 기판에 조사되는 상기 노광빔의 초기 조도 분포 특성과 상반되는 투과율을 가지도록 형성되어 상기 기판에 형성되는 감광막에 조사되는 노광빔의 조도를 균일화하는 조도 보상 필터와;
상기 기판과 상기 조도 보상 필터 사이에 배치되어 상기 기판 상에 도포된 상기 감광막의 높이차를 보상하는 높이 보상 필터를 구비하는 마스크 리스 노광 장치.A light source for generating light;
A digital micromirror device for converting the light into an exposure beam having image information to be exposed;
A projection optical system for irradiating an exposure beam from the digital micromirror device onto a photoresist film formed on the substrate;
An illuminance compensation filter formed to have a transmittance opposite to an initial illuminance distribution characteristic of the exposure beam irradiated to the substrate through the projection optical system and to uniformize the illuminance of the exposure beam irradiated to the photosensitive film formed on the substrate;
And a height compensation filter disposed between the substrate and the roughness compensation filter to compensate for a height difference of the photoresist film applied on the substrate. 제 1 항에 있어서,
상기 광원과 디지털 마이크로 미러 소자 사이에 형성되어 상기 광원으로부터의 광을 이용해 상기 디지털 마이크로 미러 소자를 조명하며, 상기 광원으로부터의 조도 분포를 균일하게 1차 조정하는 호모지나이저를 포함하는 조명 광학계를 더 구비하며,
상기 투영 광학계는
상기 디지털 마이크로 미러 소자로부터의 노광빔을 확대하는 빔익스펜더와;
상기 노광빔을 복수개의 노광빔들로 분리하여 집광시키도록 복수개의 렌즈들이 어레이된 멀티 렌즈 어레이와;
상기 멀티 렌즈 어레이로부터의 노광빔의 해상도를 조정하여 상기 감광막에 조사하는 프로젝션 렌즈를 구비하며,
상기 조도 보상 필터는 상기 빔익스펜더 및 상기 멀티 렌즈 어레이 사이에 배치되어 상기 디지털 마이크로 미러로부터의 노광빔의 조도분포를 균일하게 2차 조정하는 마스크 리스 노광 장치.The method according to claim 1,
An illumination optical system including a homogenizer which is formed between the light source and the digital micromirror device to illuminate the digital micromirror device using light from the light source and uniformly first adjusts the illuminance distribution from the light source Respectively,
The projection optical system
A beam expander for enlarging an exposure beam from the digital micromirror element;
A multi-lens array in which a plurality of lenses are arrayed to condense the exposure beam into a plurality of exposure beams;
And a projection lens that adjusts the resolution of the exposure beam from the multi-lens array and irradiates the photoresist film,
Wherein the illumination compensation filter is disposed between the beam expander and the multi-lens array to uniformly and secondarily adjust the illumination distribution of the exposure beam from the digital micromirror. 제 2 항에 있어서,
상기 조도 보상 필터는
상기 멀티 렌즈 어레이와 대응하는 크기의 필터 기판과;
상기 필터 기판 상에 상기 노광빔의 초기 조도 분포 특성에 따라 두께가 다른 차광막을 구비하는 마스크 리스 노광 장치.3. The method of claim 2,
The intensity compensation filter
A filter substrate having a size corresponding to the multi-lens array;
And a light shielding film having a different thickness on the filter substrate in accordance with an initial illuminance distribution characteristic of the exposure beam. 제 3 항에 있어서,
상기 차광막은 상기 노광빔의 초기 조도가 높을수록 두께가 높아지며, 상기 노광빔의 초기 조도가 낮을수록 두께가 낮아지는 마스크 리스 노광 장치.The method of claim 3,
Wherein the light shielding film has a higher thickness as the initial illuminance of the exposure beam is higher and a lower thickness as the initial illuminance of the exposure beam is lower. 제 2 항에 있어서,
상기 호모지나이저는 플라이 아이 렌즈(Fly eye's Lens), 로드 렌즈(Rod Lens) 및 인터그레이터(Integrator) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 마스크 리스 노광 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the homogenizer is formed of at least one of a fly's eye lens, a rod lens, and an integrator. 제 1 항에 있어서,
상기 기판이 안착된 스테이지에 부착되며, 상기 감광막을 노광하기 전에 상기 노광 장치의 상기 초기 조도 분포를 측정하는 조도 측정계를 추가로 구비하는 마스크 리스 노광 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an illuminance measurement meter attached to the stage on which the substrate is placed and measuring the initial illuminance distribution of the exposure apparatus before exposing the photosensitive film. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 높이 보상 필터는
상기 기판과 대응하는 크기의 제2 필터 기판과;
상기 제2 필터 기판 상에 상기 감광막의 높이에 따라 두께가 다른 제2 차광막을 구비하는 마스크 리스 노광 장치.The method according to claim 1,
The height compensation filter
A second filter substrate of a size corresponding to the substrate;
And a second light-shielding film having a thickness different from that of the light-shielding film on the second filter substrate. 제 8 항에 있어서,
상기 감광막은 상기 기판의 중앙부에서 상기 기판의 외곽부로 갈수록 두께가 낮아지며,
상기 제2 차광막은 상기 제2 필터 기판의 중앙부에서 상기 제2 필터 기판의 외곽부로 갈수록 두께가 높아지는 마스크 리스 노광 장치.9. The method of claim 8,
The thickness of the photoresist layer decreases from the central portion of the substrate toward the outer portion of the substrate,
Wherein the thickness of the second light-shielding film increases from a central portion of the second filter substrate to an outer portion of the second filter substrate.
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