KR101804478B1

KR101804478B1 - 디지털 노광 장치 및 이를 이용하여 기판을 노광하는 방법

Info

Publication number: KR101804478B1
Application number: KR1020110068680A
Authority: KR
Inventors: 윤상현; 김차동; 박정인; 심수연; 이희국
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2017-12-05
Also published as: US20130016330A1; KR20130008146A; US9025132B2

Abstract

디지털 노광 장치는 스테이지, 광원부, 디지털 마이크로 미러부 및 마이크로 렌즈부를 포함한다. 스테이지 상에는 기판이 배치된다. 광원부는 제1 광을 발생시킨다. 디지털 마이크로 미러부는 스테이지 상에 배치된다. 디지털 마이크로 미러부는 제1 광을 제2 광으로 변환하는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 포함한다. 마이크로 렌즈부는 스테이지 및 디지털 마이크로 미러부 사이에 배치된다. 마이크로 렌즈부는 제2 광을 단면이 타원 형상인 제3 광으로 변환하여 기판에 출사하는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 이에 따라, 기판 상에 형성되는 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

디지털 노광 장치 및 이를 이용하여 기판을 노광하는 방법 {DIGITAL EXPOSURE APPARATUS AND METHOD OF EXPOSING SUBSTRATE USING THE SAME}

본 발명은 디지털 노광 장치 및 이를 이용하여 기판을 노광하는 방법에 관한 것으로, 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 표시 기판의 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT), 신호 배선들을 포함하는 금속 패턴을 형성하기 위해서는, 상기 표시 기판 상에 금속층 및 포토레지스트층을 순차적으로 형성하고, 상기 포토레지스트층의 상부에 상기 금속 패턴에 대응하는 형상의 마스크를 배치한다.

이어서, 상기 마스크의 상부에서 광을 제공하여 상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 상기 마스크의 형상에 대응하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 금속층을 식각함으로써 상기 금속 패턴을 형성할 수 있다.

그러나 다수의 금속 패턴들을 포함하는 표시 기판의 경우, 상기 금속 패턴들 각각의 형상이 상이하므로 상기 금속 패턴들의 개수에 따른 다수의 마스크들이 필요하다. 또한, 상기 금속 패턴들 각각의 형상을 변경할 때마다 상기 마스크의 형상도 변경되어야 하므로 마스크를 다시 제작해야 한다. 상기 마스크의 제조비용이 상당히 고가이므로 상기 표시 기판의 생산 원가를 증가시키는 요인이 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 마스크를 이용하지 않고 기판에 다수의 빔들을 제공할 수 있는 디지털 노광 장치가 이용되고 있다. 상기 디지털 노광 장치에서, 상기 빔들을 개별적으로 온/오프시켜 상기 기판에 선택적으로 상기 빔들을 제공함으로써, 원하는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

상기 디지털 노광 장치가 광을 제공할 수 있는 영역은 한정적이므로, 대형화되어 가는 기판에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해서는 상기 디지털 노광 장치 또는 상기 기판을 이송시킬 필요가 있다. 상기 기판의 생산성을 향상시키기 위해서는 기판을 고속으로 이송시킬 필요가 있다.

상기 기판에 제공되는 빔들의 단면은 원형인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 기판이 고속으로 이송되게 되면, 상기 빔들의 단면의 형상이 왜곡되고, 그에 따라 상기 패턴의 정밀도가 감소하는 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있는 디지털 노광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 디지털 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 디지털 노광 장치는 스테이지, 광원부, 디지털 마이크로 미러부 및 마이크로 렌즈부를 포함한다. 상기 스테이지 상에는 기판이 배치된다. 상기 광원부는 제1 광을 발생시킨다. 상기 디지털 마이크로 미러부는 상기 스테이지 상에 배치된다. 상기 디지털 마이크로 미러부는 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 포함한다. 상기 마이크로 렌즈부는 상기 스테이지 및 상기 디지털 마이크로 미러부 사이에 배치된다. 상기 마이크로 렌즈부는 상기 제2 광을 단면이 타원 형상인 제3 광으로 변환하여 상기 기판에 출사하는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마이크로 렌즈들 각각은 타원 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마이크로 렌즈의 상기 타원 형상은 장축 및 단축을 가질 수 있다. 상기 단축은 상기 기판의 이송 방향과 평행일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단축의 길이는 상기 장축의 길이와 보상 값의 차이일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보상 값은 상기 기판의 이송 속도가 증가할수록 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 광의 에너지 분포는

일 수 있다. x는 상기 기판의 이송 방향과 수직인 방향의 좌표일 수 있다. y는 상기 기판의 이송 방향과 평행인 방향의 좌표일 수 있다. t는 상기 기판의 이송 시간일 수 있다. vy는 상기 기판의 이송 속도일 수 있다. FWHMx는 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지의 최대값의 절반에 해당하는 지점의 너비일 수 있다. I0는 상기 제3 광의 세기일 수 있다. 상기 보상 값은 상기 제3 광의 상기 y방향의 에너지 분포 및 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포의 차이에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수와 상기 마이크로 렌즈들의 개수는 동일할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러부는 상기 기판에 대해 기울어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 노광 장치는 상기 디지털 마이크로 미러부 및 상기 마이크로 렌즈부 사이에 배치되는 제1 렌즈를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 렌즈는 복수의 광들의 간격을 확대하는 확대 렌즈일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 노광 장치는 상기 마이크로 렌즈부 및 상기 스테이지 사이에 배치되는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 렌즈는 복수의 광들의 간격을 축소하는 축소 렌즈일 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 기판의 노광 방법은 기판을 이송시키는 단계, 제1 광을 발생시키는 단계, 상기 기판 상에 배치되는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 이용하여 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 단계, 상기 기판 및 상기 디지털 마이크로 미러들의 사이에 배치되는 복수의 마이크로 렌즈들을 이용하여 상기 제2 광을 단면이 타원 형상인 제3 광으로 변환하는 단계, 및 상기 제3 광을 상기 기판에 출사하는 단계를 포함한다.

이와 같은 디지털 노광 장치 및 이를 이용한 기판의 노광 방법에 따르면, 마이크로 렌즈의 형상을 변경하여 기판에 조사되는 광의 단면이 원 형상을 갖게 할 수 있다. 따라서, 기판 상에 형성되는 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 노광 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 디지털 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 디지털 마이크로 미러부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 원형의 마이크로 렌즈를 사용할 때, 도 1의 기판에 조사되는 제3 광의 에너지 분포를 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 2의 마이크로 렌즈부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 A부분을 확대한 평면도이다.
도 7은 도 6의 마이크로 렌즈를 사용할 때, 도 1의 기판에 조사되는 제3 광의 에너지 분포를 나타내는 개념도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 노광 장치를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 디지털 노광 장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 디지털 노광 장치는 노광부(200) 및 기판(100)을 이송시키는 스테이지(300)를 포함한다.

상기 기판(100)은 상기 노광부(200)의 하부로 제1 방향(DR1)을 따라 이송된다. 상기 기판(100)은 상기 기판(100)의 하부에 배치된 스테이지(300)에 의해 상기 노광부(200)로 이송된다.

상기 기판(100)은 복수의 표시 패널들을 형성하기 위한 모 기판(Mother Substrate)일 수 있다. 상기 기판(100)은 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 패널 영역들(P11, P21,... , Pmn)을 포함할 수 있다. 여기서, m 및 n은 자연수이다.

상기 기판(100)은 상기 기판(100)의 고유번호가 형성되는 글라스 ID 영역(미도시) 및 상기 패널들(P11, P21,... , Pmn)의 고유번호가 형성되는 셀 ID 영역(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 기판(100) 상에는 감광막(미도시)이 형성된다. 상기 감광막은 상기 기판(100)에 패턴을 형성하기 위한 마스크를 형성하기 위해 사용된다. 상기 감광막은 기판의 표면에 감광성 에폭시(epoxy) 수지 등의 감광성 수지를 도포하여 형성될 수 있다.

상기 노광 방식은 스텝 노광 또는 스캔 노광을 포함할 수 있다. 스텝 노광은 노광 시 기판의 이송과 멈춤이 반복하는 동작이 포함된 것을 말하며, 스캔 노광은 노광 시 기판의 연속적인 동작이 포함된 것을 말한다. 섬형 패턴(island pattern)은 주로 스텝 노광으로 형성할 수 있고, 스트립 패턴(strip pattern)은 주로 스캔 노광으로 형성할 수 있다.

상기 노광부(200)는 복수의 노광 헤드들(E1, E2,... , Ek)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 노광 헤드들은 상기 기판의 이송 방향인 상기 제1 방향(DR1)과 수직한 제2 방향(DR2)을 따라 배열된다. 여기서, k는 자연수이다.

예를 들어, 상기 복수의 노광 헤드들(E1, E2,... , Ek)은 2열로 배열될 수 있다. 상기 제2 방향(DR2)으로 배열된 제1 열의 노광 헤드들과, 상기 제1 열과 근접하여 상기 제2 방향(DR2)으로 배열된 제2 열의 노광 헤드들은 교대로 배치될 수 있다. 상기 제1 열의 노광 헤드들과 상기 제2 열의 노광 헤드들은 서로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 노광 헤드들은 도시하지는 않았으나, 다양한 배열 형태로 상기 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다.

고정된 상기 노광부(200)가 상기 제1 방향(DR1)으로 이송하는 상기 기판(100)을 노광하므로 상기 기판(100)에는 상기 제1 방향(DR1)과 반대방향으로 노광 패턴이 형성된다.

도 2를 참조하면, 상기 노광 헤드는 광원부(210), 미러(220), 디지털 마이크로 미러부(230) 및 마이크로 렌즈부(250)를 포함한다. 상기 노광 헤드는 제1 렌즈(240) 및 제2 렌즈(260)를 더 포함할 수 있다.

상기 광원부(210)는 제1 광을 생성하여, 상기 미러(220)를 향하여 출사한다. 상기 광원부(210)는 상기 제1 광을 연속적으로 출사할 수 있다. 상기 광원부(210)는 광 발생부(미도시), 확산부(미도시), 필터부(미도시) 및 콜리메이터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제1 광은 상기 감광막과 반응하는 자외선일 수 있다.

상기 미러(220)는 상기 제1 광의 진행 방향을 변경하여 상기 디지털 마이크로 미러부(230)로 제공한다. 상기 미러(220)는 상기 제1 광의 진행방향과 기울어지게 배치된다.

상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 상기 미러(220)로부터 상기 제1 광을 제공받는다. 상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하여 상기 제2 광을 출사한다. 상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 상기 스테이지(300)에 배치된 상기 기판(100)과 수직한 방향으로 상기 제2 광을 출사할 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 포함한다. 상기 디지털 마이크로 미러부(230)의 형상 및 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 자세히 설명한다.

상기 마이크로 렌즈부(250)는 상기 디지털 마이크로 미러부(230)로부터 상기 제2 광을 제공받는다. 상기 마이크로 렌즈부(250)는 상기 제2 광을 단면이 타원 형상인 제3 광으로 변환하여 상기 제3 광을 출사한다. 상기 마이크로 렌즈부(250)는 상기 스테이지(300)에 배치된 상기 기판(100)과 수직한 방향으로 상기 제3 광을 출사할 수 있다.

상기 마이크로 렌즈부(250)는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 상기 마이크로 렌즈부(250)의 형상 및 동작에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.

상기 제1 렌즈(240)는 상기 디지털 마이크로 미러부(230) 및 상기 마이크로 렌즈부(250) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 렌즈(240)는 다수의 상기 제2 광들의 간격을 확대하는 확대 렌즈일 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 렌즈(240)는 저 개구수(Numerical Aperture ,NA) 1:3 확대 렌즈일 수 있다. 따라서, 상기 제2 광들이 상기 제1 렌즈(240)를 통과할 때, 상기 제2 광들의 간격이 3배로 증가할 수 있다.

상기 제2 광들이 상기 제1 렌즈(240)를 통과할 때, 상기 제1 방향(DR1)에서 상기 제2 광의 위치가 반전될 수 있다.

상기 노광 헤드가 상기 제1 렌즈(240)를 포함하는 경우, 상기 마이크로 렌즈부(250)는 상기 제1 렌즈(240)로부터 상기 제2 광을 제공받을 수 있다. 또한, 상기 노광 헤드는 상기 제1 렌즈(240)를 포함하지 않을 수 있다.

상기 제2 렌즈(260)는 상기 마이크로 렌즈부(250) 및 상기 스테이지(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(260)는 다수의 상기 제3 광들의 간격을 축소하는 축소 렌즈일 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 렌즈(260)는 고 개구수(Numerical Aperture, NA) 5:1 축소 렌즈일 수 있다. 따라서, 상기 제3 광들이 상기 제2 렌즈(260)를 통과할 때, 상기 제3 광들의 간격이 1/5로 감소할 수 있다.

상기 제3 광들이 상기 제2 렌즈(260)를 통과할 때, 상기 제1 방향(DR1)에서 상기 제3 광의 위치가 반전될 수 있다.

상기 노광 헤드가 상기 제2 렌즈(260)를 포함하는 경우, 상기 기판(100)은 상기 제2 렌즈(260)로부터 상기 제3 광을 제공받을 수 있다. 또한, 상기 노광 헤드는 상기 제2 렌즈(260)를 포함하지 않을 수 있다.

도 3은 도 2의 디지털 마이크로 미러부(230)를 나타내는 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 포함한다. 상기 디지털 마이크로 미러들은 상기 제1 광을 복수의 상기 제2 광들로 변환한다.

상기 디지털 마이크로 미러들은 매트릭스 형태로 배치된다. 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수는 상기 도 3에 한정되지 않으며, 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수는 상기 도 3에 비해 많을 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러들은 각각 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 디지털 마이크로 미러들은 각각 정사각형의 형상을 가질 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 상기 기판(100)의 패턴 데이터에 기초하여 선택적으로 상기 제1 광을 상기 제2 광들로 변환시킬 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 디지털 마이크로 미러 제어부(미도시)와 연결된다. 상기 디지털 마이크로 미러 제어부는 상기 패턴 데이터에 기초하여 상기 디지털 마이크로 미러들의 온/오프를 조절하는 신호를 상기 디지털 마이크로 미러들 각각에 출력한다.

상기 디지털 마이크로 미러의 제어 신호가 온인 경우, 상기 디지털 마이크로 미러는 상기 제1 광을 상기 제2 광으로 변환하여 상기 제2 광을 상기 기판(100)을 향하여 출사한다.

상기 디지털 마이크로 미러의 제어 신호가 오프인 경우, 상기 디지털 마이크로 미러는 상기 제1 광을 상기 제2 광으로 변환하지 않으며, 상기 제2 광을 상기 기판(100)을 향하여 출사하지 않는다.

상기 제2 광들의 개수는 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수보다 작거나 같다. 예를 들어, 모든 디지털 마이크로 미러들의 제어 신호가 온인 경우, 상기 제2 광들의 개수는 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수와 일치할 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러의 제어 신호에 따라, 상기 디지털 마이크로 미러의 각도가 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 디지털 마이크로 미러의 제어 신호가 온인 경우, 상기 디지털 마이크로 미러는 기준각으로부터 +12도의 각도로 기울어질 수 있다. 상기 디지털 마이크로 미러의 제어 신호가 오프인 경우, 상기 디지털 마이크로 미러는 상기 기준각으로부터 -12도의 각도로 기울어질 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러 제어부는 상기 디지털 마이크로 미러들 각각의 중심부에 연결될 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러부(230) 및 상기 마이크로 렌즈부(250)를 통해 변환되어 상기 기판(100)에 조사되는 복수의 광들은 각각 점 형상을 갖고, 일정 간격만큼 떨어져 불연속적으로 분포되므로, 상기 기판(100)의 일 부분에는 광이 조사되지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예의 디지털 노광 장치를 이용하여 선 패턴이나 면 패턴을 노광할 수 없을 수 있다. 특히, 상기 디지털 노광 장치를 이용하여 상기 기판의 이송 방향과 수직인 상기 제2 방향(DR2)을 따라 길게 연장되는 선 패턴은 노광할 수 없을 수 있다.

상기 디지털 마이크로 미러부(230)는 상기 기판(100)에 대해 소정 각도로 기울어지도록 구성될 수 있다. 상기 디지털 마이크로 미러부(230)가 상기 기판(100)에 대해 소정 각도로 기울어지면, 상기 기판(100)에 조사되는 광들의 간격을 조절할 수 있다. 따라서, 상기 디지털 노광 장치를 이용하여 선 패턴이나 면 패턴의 노광이 가능하다.

도 4는 원형의 마이크로 렌즈를 사용할 때, 도 1의 상기 기판(100)에 조사되는 상기 제3 광의 에너지 분포를 나타내는 개념도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 마이크로 렌즈부(250)는 상기 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 상기 마이크로 렌즈가 원형인 경우, 상기 마이크로 렌즈에서 변환되는 상기 제3 광의 단면은 원형일 수 있다.

그러나 상기 기판(100)이 고속으로 이송되는 경우, 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광은 상기 마이크로 렌즈에서 변환되는 상기 제3 광에 비해 왜곡이 일어날 수 있다.

상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광은 상기 제1 방향(DR1)의 장축을 갖고, 상기 제2 방향(DR2)의 단축을 갖는 타원형일 수 있다. 이때, 상기 단축은 상기 마이크로 렌즈에서 변환된 상기 제3 광의 반지름과 실질적으로 동일하나, 상기 장축은 상기 마이크로 렌즈에서 변환된 상기 제3 광의 상기 반지름보다 길다.

도 4에서 보듯이, 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광의 상기 제1 방향(DR1)의 에너지 분포의 최대값의 절반이 되는 값의 너비(D1)는 상기 제2 방향(DR2)의 에너지 분포의 최대값의 절반이 되는 값의 너비(D2)보다 크다.

상기 기판(100)의 이송 속도가 더 빨라질 경우, 상기 제3 광의 왜곡이 더욱 심하게 된다. 즉, 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광의 상기 장축은 더욱 길어질 수 있다.

상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광은 원형인 것이 바람직하다. 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광이 타원형인 경우, 상기 기판(100)에 형성되는 패턴의 정밀도가 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴의 모서리의 경계가 거칠어질 수 있고, 상기 패턴이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분의 경계가 불명확해 질 수 있다.

구체적으로, 상기 기판(100)이 상기 제1 방향(DR1)으로 이송될 때, 상기 패턴의 상기 제2 방향(DR2)으로 연장되는 모서리의 경계가 거칠어질 수 있고, 상기 제1 방향(DR1)을 따라 상기 패턴이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분의 경계가 불명확해질 수 있다.

또한, 상기 기판(100)의 이송 속도가 더 빨라질 경우, 상기 패턴의 정밀도는 더욱 감소할 수 있다.

도 5는 도 2의 상기 마이크로 렌즈부(250)를 나타내는 평면도이다. 도 6은 도 5의 A부분을 확대한 평면도이다.

도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 마이크로 렌즈부(250)는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 상기 마이크로 렌즈들은 상기 제2 광을 상기 제3 광으로 변환한다. 상기 제2 광들이 복수개인 경우, 상기 디지털 마이크로 렌즈들은 상기 제2 광들을 상기 제3 광들로 변환한다.

상기 마이크로 렌즈들은 매트릭스 형태로 배치된다. 상기 마이크로 렌즈들의 개수는 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수와 일치한다.

상기 마이크로 렌즈들은 각각 타원 형상을 갖는다. 상기 마이크로 렌즈의 상기 타원 형상은 상기 제2 방향(DR2)의 장축 및 상기 제1 방향(DR1)의 단축을 갖는다. 상기 단축은 상기 기판의 이송 방향과 평행한다.

상기 마이크로 렌즈의 장축 및 단축의 길이는 원형을 갖는 종래의 마이크로 렌즈의 반지름(RA)을 이용하여 결정할 수 있다. 종래의 원형 마이크로 렌즈의 반지름을 RA라고 할 때, 상기 장축의 길이(DA)는 RA의 2배일 수 있다. 상기 단축의 길이(DB)는 RA에서 보상 값(RC)을 뺄셈하여 계산할 수 있다. 상기 단축의 길이(DB)는 RA-RC인 RB의 2배일 수 있다.

상기 보상 값(RC)은 상기 기판의 이송 속도가 증가할수록 증가한다. 따라서, 상기 단축의 길이(DB)는 상기 기판의 이송 속도가 증가할수록 감소한다. 반면, 상기 장축의 길이(DA)는 상기 기판의 이송 속도와 관계가 없을 수 있다.

상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광의 에너지 분포는 아래의 수학식 1과 같다.

[수학식1]

여기서, x는 상기 기판의 이송 방향과 수직인 상기 제2 방향(DR2)의 좌표이고, y는 상기 기판의 이송 방향과 평행인 상기 제1 방향(DR1)의 좌표이다. t는 상기 기판의 이송 시간이다. vy는 상기 기판의 이송 속도이다. FWHMx는 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지의 최대값의 절반에 해당하는 지점의 너비를 의미한다. 도 4를 참조하면, FWHMx는 D2에 상응하는 값이다. I0는 상기 제3 광의 세기이다.

상기 제3 광의 에너지 분포는 상기 제3 광의 세기와 관련 요소, 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포 관련 요소 및 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포 관련 요소에 의해 결정되는 것으로 표현할 수 있다.

상기 보상 값(RC)은 상기 제3 광의 상기 y방향의 에너지 분포 및 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포의 차이에 의해 결정될 수 있다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 제3 광의 왜곡은 상기 제3 광의 상기 y방향의 에너지 분포와 관련된 값인 D1 및 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포와 관련된 값인 D2의 차이로 표현할 수 있고, 상기 보상 값(RC)은 상기 D1-D2와 비례하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 보상 값(RC)은 상기 D1-D2의 절반으로 설정될 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 광의 상기 제1 방향(DR1)의 크기 증가분이 0.040um인 경우, 상기 보상 값(RC)은 0.020um으로 설정할 수 있고, 상기 제3 광의 상기 제1 방향(DR1)의 크기 증가분이 0.160um인 경우, 상기 보상 값(RC)은 0.080um으로 설정할 수 있다.

도 7은 도 6의 마이크로 렌즈를 사용할 때, 도 1의 기판(100)에 조사되는 제3 광의 에너지 분포를 나타내는 개념도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 마이크로 렌즈부(250)는 상기 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 상기 마이크로 렌즈는 상기 제1 방향(DR1)의 장축 및 상기 제2 방향(DR2)의 단축을 갖는 타원 형상을 갖는다.

상기 마이크로 렌즈에 의해 생성되는 상기 제3 광은 상기 마이크로 렌즈의 형상에 대응하여 상기 제1 방향(DR1)의 장축 및 상기 제2 방향(DR2)의 단축을 갖는 타원 형상을 갖는다.

상기 마이크로 렌즈의 단축의 길이(DB)는 상기 기판(100)의 이송 속도에 따른 상기 제3 광의 왜곡 성분을 반영하여 설정된다. 따라서, 도 7과 같이 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광은 실질적으로 원 형상을 갖는다. 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광의 상기 제1 방향(DR1)의 에너지 분포의 최대값의 절반이 되는 값의 너비(D1)는 상기 제2 방향(DR2)의 에너지 분포의 최대값의 절반이 되는 값의 너비(D2)와 실질적으로 동일하다.

본 실시예에 따르면, 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 제3 광은 실질적으로 원형이므로, 상기 패턴의 모서리의 경계가 부드러워질 수 있고, 상기 패턴이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분의 경계가 명확해질 수 있다. 따라서, 상기 기판(100)에 형성되는 패턴의 정밀도가 향상될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 디지털 노광 장치 및 이를 이용한 기판의 노광 방법에 따르면, 상기 기판의 이송 속도에 따라 상기 마이크로 렌즈의 형상을 변경하여 상기 기판에 조사되는 광의 단면이 원 형상을 갖게 할 수 있다. 따라서, 상기 기판 상에 형성되는 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 기판의 공정 마진을 향상시킬 수 있어, 표시 패널의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 상기 패턴의 정밀도에 의해 상기 표시 패널의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 기판 200: 노광부
210: 광원부 220: 미러
230: 디지털 마이크로 미러부 240: 제1 렌즈
250: 마이크로 렌즈부 260: 제2 렌즈
300: 스테이지

Claims

기판을 이송하는 스테이지;
제1 광을 발생시키는 광원부;
상기 스테이지 상에 배치되고, 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 포함하는 디지털 마이크로 미러부; 및
상기 스테이지 및 상기 디지털 마이크로 미러부 사이에 배치되고, 상기 제2 광을 단면이 타원 형상인 제3 광으로 변환하여 상기 기판에 출사하는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈부를 포함하고,
상기 마이크로 렌즈들 각각은 타원 형상을 가지며,
상기 마이크로 렌즈의 상기 타원 형상은 장축 및 단축을 갖고,
상기 단축은 상기 기판의 이송 방향과 평행이며,
상기 단축의 길이는 상기 장축의 길이와 보상 값의 차이이고,
상기 보상 값은 상기 기판의 이송 속도가 증가할수록 증가하며,
상기 제3 광의 에너지 분포는
이고,
x는 상기 기판의 이송 방향과 수직인 방향의 좌표이고, y는 상기 기판의 이송 방향과 평행인 방향의 좌표이며, t는 상기 기판의 이송 시간이고, vy는 상기 기판의 이송 속도이며, FWHMx는 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지의 최대값의 절반에 해당하는 지점의 너비이고, I0는 상기 제3 광의 세기이며,
상기 보상 값은 상기 제3 광의 상기 y방향의 에너지 분포 및 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포의 차이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
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제1항에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수와 상기 마이크로 렌즈들의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러부는 상기 기판에 대해 기울어진 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러부 및 상기 마이크로 렌즈부 사이에 배치되는 제1 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 복수의 광들의 간격을 확대하는 확대 렌즈인 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈부 및 상기 스테이지 사이에 배치되는 제2 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
제11항에 있어서, 상기 제2 렌즈는 복수의 광들의 간격을 축소하는 축소 렌즈인 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
기판을 이송시키는 단계;
제1 광을 발생시키는 단계;
상기 기판 상에 배치되는 복수의 디지털 마이크로 미러들을 이용하여 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 단계;
상기 기판 및 상기 디지털 마이크로 미러들의 사이에 배치되는 복수의 마이크로 렌즈들을 이용하여 상기 제2 광을 단면이 타원 형상인 제3 광으로 변환하는 단계; 및
상기 제3 광을 상기 기판에 출사하는 단계를 포함하고,
상기 마이크로 렌즈들 각각은 타원 형상을 가지며,
상기 마이크로 렌즈의 상기 타원 형상은 장축 및 단축을 갖고,
상기 단축은 상기 기판의 이송 방향과 평행이며,
상기 단축의 길이는 상기 장축의 길이와 보상 값의 차이이고,
상기 보상 값은 상기 기판의 이송 속도가 증가할수록 증가하며,
상기 제3 광의 에너지 분포는
이고,
x는 상기 기판의 이송 방향과 수직인 방향의 좌표이고, y는 상기 기판의 이송 방향과 평행인 방향의 좌표이며, t는 상기 기판의 이송 시간이고, vy는 상기 기판의 이송 속도이며, FWHMx는 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지의 최대값의 절반에 해당하는 지점의 너비이고, I0는 상기 제3 광의 세기이며,
상기 보상 값은 상기 제3 광의 상기 y방향의 에너지 분포 및 상기 제3 광의 상기 x방향의 에너지 분포의 차이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기판의 노광 방법.
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제13항에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러들의 개수와 상기 마이크로 렌즈들의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 기판의 노광 방법.
제13항에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러들은 상기 기판에 대해 기울어진 것을 특징으로 하는 기판의 노광 방법.