KR101817875B1 - 노광장치 - Google Patents

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KR101817875B1
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조명우
김기범
하석재
조용규
송기혁
김병찬
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, X축과, 상기 X축에 대하여 직각이 되는 Y축과, 상기 X축 및 Y축에 대하여 직각이 되는 Z축 상에 배치되어 노광대상물에 노광이미지를 생성하기 위한 노광장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 열과 행으로 정렬되어 설계된 노광이미지에 대응하도록 전자 신호를 송신받아 온오프(On-off)하는 복수의 마이크로미러(Micro mirror)를 구비하는 DMD(Digital Micro-mirror Device); 상기 DMD로부터 상기 노광이미지를 전달받아 상기 노광이미지를 Y축방향 및 -Z축방향으로 분광하는 제 1빔스플리터(Beam splitter); 상기 제 1빔스플리터에서 Y축방향 및 -Z축방향으로 분광된 노광이미지를 각각 Z축방향 및 Y축방향으로 반사시키는 미러부; 및 상기 미러부로부터 Y축방향 및 Z축방향의 노광이미지를 전달받아, 노광대상물 상에 Z축방향으로 조사하는 제 2빔스플리터를 포함하는 노광장치를 제공한다.

Description

노광장치{APPARATUS FOR EXPOSURE}
본 발명은 노광장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DMD(Digital Micro-mirror Device)를 이용하여 노광대상물 상에 기본 노광이미지와 중첩된 노광이미지를 형성하는 노광장치에 관한 것이다.
일반적으로 노광장치란, 감광 재료가 도포된 기판 등의 피 노광체 표면에 빔을 조사하여, 피 노광체의 표면에 패턴을 형성하는 장치로서, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), PCB(Printed Circuit Board), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등의 제조분야에서 사용되고 있다.
최근에는, 마스크를 이용한 노광 장치의 단점인 마스크 비용 및 기판 대형화에 따른 기판의 처짐 등의 문제 등을 해결하기 위해, 디지털 마이크로미러 장치(DMD;Digital Micro-mirror Device)와 같은 공간 광변조기(Spatial Light Modulator)를 이용한 마스크리스(Maskless) 노광 장치가 개발되어 사용되고 있다.
위와 같은 디지털 마이크로미러 장치는 반사형 소자 수십만 개를 하나의 칩에 집적한 장치를 이용해 빛을 선택적으로 반사함으로써 고휘도, 고해상도의 노광 이 가능하다. 즉 디지털 마이크로미러가 구비된 마스크리스 노광 장치는, 디지털 마이크로미러에 빔을 조사하여, 소정의 패턴에 대응하도록 마이크로미러(Micro-mirror)를 조절하여, 빛을 선택적으로 반사함으로써 노광이미지를 형성할 수 있다.
상기와 같은 디지털 마이크로미러 장치에 관련된 기술로서 대한민국 공개특허 제1997-0015039호가 개시되어 있다.
하지만 종래의 디지털 마이크로미러 장치는 복수개의 마이크로미러가 열과 행으로 배열되어 있어, 마이크로미러를 통해 주사되는 노광이미지가 노광대상물 상에 형성될 때, 마이크로미러 사이의 간격으로 인하여 줄무늬 형상의 공백이 형성된다.
이러한 경우 상기와 같은 공백에 의하여 노광 대상물 상에 의도하지 않은 패턴이 형성되어 라인 거칠기(Line edge roughness) 및 노광이미지의 형상 정밀도가 저하되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 종래의 노광장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마이크로미러 사이의 간격으로 인해 나타나는 공백을 보완하기 위하여 노광이미지를 중첩시킴으로써 노광이미지의 형상 정밀도를 향상시킨 노광장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, X축과, 상기 X축에 대하여 직각이 되는 Y축과, 상기 X축 및 Y축에 대하여 직각이 되는 Z축 상에 배치되어 노광대상물에 노광이미지를 생성하기 위한 노광장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 열과 행으로 정렬되어 설계된 노광이미지에 대응하도록 전자 신호를 송신받아 온오프(On-off)하는 복수의 마이크로미러(Micro mirror)를 구비하는 DMD(Digital Micro-mirror Device); 상기 DMD로부터 상기 노광이미지를 전달받아 상기 노광이미지를 Y축방향 및 -Z축방향으로 분광하는 제 1빔스플리터(Beam splitter); 상기 제 1빔스플리터에서 Y축방향 및 -Z축방향으로 분광된 노광이미지를 각각 Z축방향 및 Y축방향으로 반사시키는 미러부; 및 상기 미러부로부터 Z축방향 및 Y축방향의 노광이미지를 전달받아, 노광대상물 상에 Z축방향으로 조사하는 제 2빔스플리터를 포함하는 노광장치를 제공한다.
그리고 상기 미러부는, 상기 제 1빔스플리터에서 Y축방향으로 분광된 노광이미지를 전달받아 Z축방향으로 반사시키는 제 1 반사미러와, 상기 제 1반사미러로부터 Z방향으로 노광이미지를 전달받아, X축방향으로 반사시키는 제 2반사미러와, 상기 제 2반사미러로부터 노광이미지를 전달받아, -Z축방향으로 반사시키며, X축방향으로 이동가능하도록 구비되는 제 1이동미러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 미러부는, 상기 제 1빔스플리터에서 -Z축방향으로 분광된 노광이미지를 전달받아 X축방향으로 반사시키는 제 3반사미러와, 상기 제 3반사미러로부터 X축방향으로 노광이미지를 전달받아, -Z축방향으로 반사시키는 제 4반사미러와, 상기 제 4반사미러로부터 노광이미지를 전달받아, Y축방향으로 반사시키며, Z축방향으로 이동가능하도록 구비되는 제 2이동미러를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1이동미러의 X축방향의 이동량 및 상기 제 2이동미러의 Z축방향의 이동량은 각각 제어가 가능한 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 DMD로부터 전달되는 노광이미지를 제 1 빔스플리트를 통해 분광하고, 분광된 노광이미지를 제 1이동미러 및 제 2이동미러를 통해 X축방향 및 Z축방향으로 이동함으로써 노광대상물 상에 형성되는 노광이미지를 중첩시킬 수 있다. 따라서 기본 노광이미지의 공백 공간에 중첩되는 노광이미지가 형성됨에 따라 마이크로미러의 사이 간격으로 발생하는 공백이 보완되어 노광이미지의 형상정밀도 및 해상도가 향상된 노광장치를 제공할 수 있다.
더불어 제 1이동미러의 X축방향의 이동량 및 제 2이동미러의 Z축방향의 이동량을 각각 독립적으로 제어할 수 있어 제 1이동미러와 제 2이동미러의 각각의 이동량에 따라 노광이미지의 중첩도를 선택적으로 조정가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노광장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 노광장치를 통해 나타나는 노광대상물 상의 기본 노광이미지를 도시한 개략도,
도 3은 도 1에 도시한 노광장치에서 제 2이동미러를 이동시켰을 때 나타나는 노광대상물 상의 기본 노광이미지 및 중첩 노광이미지를 도시한 개략도,
도 4는 도 1에 도시한 노광장치에서 제 1이동미러 및 제 2이동미러를 이동시켰을 때 나타나는 노광대상물 상의 기본 노광이미지 및 중첩 노광이미지를 도시한 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 노광장치(10)는 X축과, 상기 X축에 대하여 직각이 되는 Y축과, 상기 X축 및 Y축에 대하여 직각이 되는 Z축 상에 배치되어 노광대상물(O) 상에 노광이미지(I)를 생성하기 위한 것이다. 여기서 상기 노광이미지(I)는, 설계된 노광이미지(I)에 대응하여 형성되는 기본 노광이미지(B)와 상기 기본 노광이미지(B)에 중첩되도록 추가적으로 형성되는 중첩 노광이미지(S)로 이루어진다. 상기 노광장치(10)는 DMD(100), 제 1빔스플리터(200), 미러부(300), 제 2빔스플리터(400)를 포함한다.
상기 DMD(Digital Micro-mirror Device, 100)는, 적어도 하나 이상의 열과 행으로 정렬되는 복수의 마이크로미러(Micro mirror)(101)를 구비한다. 즉 상기 복수개의 마이크로미러(101)는, 설계된 노광이미지(I)에 대응하도록 개별적으로 전자 신호를 송신받아 온오프(On-off) 작동하며, 송신 받은 전자신호를 통하여, 설계된 노광이미지(I)에 따라 빛을 반사할 수 있다.
상기 제 1빔스플리터(Beam splitter, 200)는, 상기 DMD(100)로부터 상기 노광이미지(I)를 전달받아 상기 노광이미지(I)를 Y축방향 및 Z축방향으로 분광한다. 즉 상기 제 1 빔스플리터(200)는 상기 DMD(100)의 마이크로미러(101)로부터 반사되는 노광이미지(I)를 전달받아, 일부는 Y축방향으로 반사시키고, 일부는 Z축방향으로 투과되도록 분광한다.
상기 미러부(300)는, 상기 제 1빔스플리터(200)에서 분광된 노광이미지(I)를 각각 반사시킨다. 즉 상기 미러부(300)는 상기 제 1빔스플리터(200)에서 Y축방향으로 분광된 노광이미지(I)를 Z축방향으로 반사시키며, 제 1빔스플리터(200)에서 -Z축방향으로 분광된 노광이미지(I)를 Y축방향으로 반사시킨다. 상기 미러부(300)는 제 1반사미러(310), 제 2반사미러(320), 제 1이동미러(330), 제 3반사미러(350), 제 4반사미러(350), 제 2이동미러(360)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 반사미러(310)는, 상기 제 1빔스플리터(200)에서 Y축방향으로 분광된 노광이미지(I)를 전달받아 Z축방향으로 반사시킨다. 상기 제 2반사미러(320)는 상기 제 1반사미러(310)로부터 Z방향으로 반사된 노광이미지(I)를 전달받아, X축방향으로 반사시킨다.
상기 제 1이동미러(330)는, 상기 제 2반사미러(320)로부터 X축방향으로 반사된 노광이미지(I)를 전달받아, -Z축방향으로 반사시킨다. 또한 상기 제 1이동미러(330)는 X축방향으로 이동가능하도록 구비된다. 상기 제 1이동미러(330)가 X축방향으로 이동가능하도록 구비됨에 따라, 상기 제 1이동미러(330)를 X축방향으로 이동시킴으로써 후술(後述) 할 제 2빔스플리터(400)에 의하여 노광대상물(O)상에 조사될 중첩 노광이미지(S)를 X축방향으로 이동시킨다. 즉 기존에 상기 제 1이동미러(330)를 이동시키지 않은 상태에서 기본 노광이미지(B)를 형성시킨 후, 상기 제 1이동미러(330)를 X축방향으로 이동시켜 상기 기본 노광이미지(B)가 형성된 상기 노광대상물(O) 상에 X축방향으로 이동된 중첩 노광이미지(S)를 형성시킬 수 있다. 즉 상기 제 1이동미러(330)에 의하여 X축방향으로 이동된 중첩 노광이미지(S)는 상기 기본 노광이미지(B)와 중첩되어 마이크로미러(101) 사이의 간격으로 나타나는 공백 공간에 형성될 수 있다. 이를 통해 상기 노광이미지(I)의 형상정밀도를 향상시킬 수 있으며, 최종 제품의 불량률을 줄일 수 있다. 또한 상기 제 1이동미러(330)의 X축방향의 이동량은 선택적으로 조절가능하여, 상기 제 1이동미러(330)의 X축방향의 이동량에 따라 중첩 노광이미지(S)의 X축방향으로의 이동량의 조절이 가능하다. 따라서 상기 제 1이동미러(330)의 이동량에 따라 노광이미지(I)의 중첩도를 선택적으로 조정할 수 있다.
상기 제 3반사미러(340)는, 상기 제 1빔스플리터(200)에서 -Z축방향으로 분광된 노광이미지(I)를 전달받아 X축방향으로 반사시킨다. 상기 제 4반사미러(350)는 상기 제 3반사미러(340)로부터 X축방향으로 반사된 노광이미지(I)를 전달받아, -Z축방향으로 반사시킨다.
상기 제 2이동미러(360)는, 상기 제 4반사미러(350)로부터 Z방향으로 반사된 노광이미지(I)를 전달받아, Y축방향으로 반사시킨다. 또한 상기 제 2이동미러(360)는 Z축방향으로 이동가능하도록 구비된다. 상기 제 2이동미러(360)가 Z축방향으로 이동가능하도록 구비됨에 따라, 상기 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시킴으로써, 상기 제 2빔스플리터(400)에 의하여 노광대상물(O)상에 조사될 중첩 노광이미지(S)를 -Y축방향으로 이동시킨다. 즉 기존에 상기 제 2이동미러(360)를 이동시키지 않은 상태에서 기본 노광이미지(B)를 형성시킨 후, 상기 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시켜 상기 기본 노광이미지(B)가 형성된 상기 노광대상물(O) 상에 -Y축방향으로 이동된 중첩 노광이미지(S)를 형성시킬 수 있다. 즉 상기 제 2이동미러(360)에 의하여 -Y축방향으로 이동된 중첩 노광이미지(S)는 상기 기본 노광이미지(B)와 중첩되어 마이크로미러(101) 사이의 간격으로 나타나는 공백 공간에 형성될 수 있다. 이를 통해 상기 노광이미지(I)의 형상정밀도를 향상시킬 수 있으며, 최종 제품의 불량률을 줄일 수 있다. 또한 상기 제 2이동미러(360)의 Z축방향의 이동량은 선택적으로 조절가능하여, 상기 제 2이동미러(360)의 Z축방향의 이동량에 따라 중첩 노광이미지(S)의 -Y축방향으로의 이동량의 조절이 가능하다. 따라서 상기 제 2이동미러(360)의 이동량에 따라 노광이미지(I)의 중첩도를 선택적으로 조정할 수 있다.
부연하면 상기 제 1이동미러(330)의 X축방향의 이동량 및 상기 제 2이동미러(360)의 Z축방향의 이동량은 각각 제어가 가능하다. 따라서 상기 제 1이동미러(330)와 상기 제 2이동미러(360)의 이동량을 각각 제어함으로써, 상기 중첩 노광이미지(S)의 X축방향의 이동량 및 -Y축방향의 이동량을 조절할 수 있어 제 1이동미러와 제 2이동미러의 각각의 이동량에 따라 노광이미지(I)의 중첩도를 선택적으로 조정가능하다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기한 노광장치(10)를 통해 형성되는 노광이미지(I)를 살펴보면, 상기 제 1이동미러(330) 및 상기 제 2이동미러(360)를 이동시키지 않으면, 기본 노광이미지(B)와 중첩 노광이미지(S)의 경로가 동일하여 도 2에 도시한 바와 같은 노광이미지(I)를 형성 할 수 있다.
또한 도 3은 상기 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시켰을 시 나타나는 노광이미지(I)로, 상기 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시킴에 따라 중첩 노광이미지(S)의 위치가 -Y축방향으로 변경되어, 이전에 형성시킨 기본 노광이미지(B)에 중첩 노광이미지(S)가 중첩되어 형성될 수 있다. 즉 상기 기본 노광이미지(B)에 형성된 상기 복수개의 마이크로미러(101)의 사이의 공백 공간의 위치에 중첩 노광이미지(S)가 형성될 수 있다.
또한 도 4는 상기 제 1이동미러(330)를 X축방향으로 이동시키고, 상기 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시켰을 시 나타나는 노광이미지(I)로, 상기 제 1이동미러(330)을 X축방향으로 이동시키고, 상기 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동됨에 따라, 중첩 노광이미지(S)의 위치가 X축방향 및 -Y축방향으로 변경되어, 이전에 형성시킨 기본 노광이미지(B)에 중첩 노광이미지(S)가 중첩되어 형성될 수 있다. 즉 상기 기본 노광이미지(B)에 형성된 상기 복수개의 마이크로미러(101)의 사이의 공백 공간의 위치에 중첩 노광이미지(S)가 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제 1이동미러(330) 및 제 2이동미러(360)의 이동량을 독립적으로 조정가능함에 따라 중첩 노광이미지(S)의 위치를 선택적으로 조정할 수 있다. 여기서 상기 제 1이동미러(330)를 X축방향으로 이동시키고, 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시키는 것은 예시적인 것으로서, 상기 제 1이동미러(330)를 -X축방향으로 이동시키고, 제 2이동미러(360)를 Z축방향으로 이동시킴으로써 상기 중첩 노광이미지(S)를 X축방향 및 Y축방향으로 이동되도록 적용시킬 수도 있을 것이다.
상기 제 2빔스플리터(400)는, 상기 미러부(300)로부터 Z축방향 및 Y축방향으로 반사되는 노광이미지(I)를 각각 전달받아, 상기 노광이미지(I)를 노광대상물(O) 상에 Z축방향으로 조사한다. 즉 상기 제 2빔스플리터(400)는 상기 제 1이동미러(330)로부터 Z축방향으로 반사되는 노광이미지와 상기 제 2이동미러(360)로부터 Y축방향으로 반사되는 노광이미지를 각각 전달받아, 하나의 노광이미지로 노광대상물(O)상에 조사함으로써, 상기 노광대상물(O) 상에 노광이미지(I)를 형성시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 DMD로부터 전달되는 노광이미지를 제 1 빔스플리트를 통해 분광하고, 분광된 노광이미지를 제 1이동미러 및 제 2이동미러를 통해 X축방향 및 Z축방향으로 이동함으로써 노광대상물 상에 형성되는 노광이미지를 중첩시킬 수 있다. 따라서 기본 노광이미지의 공백 공간에 중첩되는 노광이미지가 형성됨에 따라 마이크로미러의 사이 간격으로 발생하는 공백이 보완되어 노광이미지의 형상정밀도 및 해상도가 향상된 노광장치를 제공할 수 있다.
더불어 제 1이동미러의 X축방향의 이동량 및 제 2이동미러의 Z축방향의 이동량을 각각 독립적으로 제어할 수 있어 제 1이동미러와 제 2이동미러의 각각의 이동량에 따라 노광이미지의 중첩도를 선택적으로 조정가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 노광장치 100 : DMD
101 : 마이크로미러 200 : 제 1빔스플리터
300 : 미러부 310 : 제 1반사미러
320 : 제 2반사미러 330 : 제 1이동미러
340 : 제 3반사미러 350 : 제 4반사미러
360 : 제 2이동미러 400 : 제 2빔스플리터
O : 노광대상물 I : 노광이미지
B : 기본 노광이미지 S : 중첩 노광이미지

Claims (4)

  1. X축과, 상기 X축에 대하여 직각이 되는 Y축과, 상기 X축 및 Y축에 대하여 직각이 되는 Z축 상에 배치되어 노광대상물에 노광이미지를 생성하기 위한 노광장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 열과 행으로 정렬되어 설계된 노광이미지에 대응하도록 전자 신호를 송신받아 온오프(On-off)하는 복수의 마이크로미러(Micro mirror)를 구비하는 DMD(Digital Micro-mirror Device);
    상기 DMD로부터 상기 노광이미지를 전달받아 상기 노광이미지를 Y축방향 및 -Z축방향으로 분광하는 제 1빔스플리터(Beam splitter);
    상기 제 1빔스플리터에서 Y축방향 및 -Z축방향으로 분광된 노광이미지를 각각 Z축방향 및 Y축방향으로 반사시키는 미러부; 및
    상기 미러부로부터 Z축방향 및 Y축방향의 노광이미지를 전달받아, 노광대상물 상에 Z축방향으로 조사하는 제 2빔스플리터를 포함하고,
    상기 미러부는,
    상기 제 1빔스플리터에서 Y축방향으로 분광된 노광이미지를 전달받아 Z축방향으로 반사시키는 제 1 반사미러와, 상기 제 1반사미러로부터 Z방향으로 노광이미지를 전달받아, X축방향으로 반사시키는 제 2반사미러와, 상기 제 2반사미러로부터 노광이미지를 전달받아, -Z축방향으로 반사시키며, X축방향으로 이동가능하도록 구비되는 제 1이동미러와,
    상기 제 1빔스플리터에서 -Z축방향으로 분광된 노광이미지를 전달받아 X축방향으로 반사시키는 제 3반사미러와, 상기 제 3반사미러로부터 X축방향으로 노광이미지를 전달받아, -Z축방향으로 반사시키는 제 4반사미러와, 상기 제 4반사미러로부터 노광이미지를 전달받아, Y축방향으로 반사시키며, Z축방향으로 이동가능하도록 구비되는 제 2이동미러를 포함하고,
    상기 제 1이동미러는 X축방향으로 이동함으로써 상기 노광대상물 상에 조사되는 노광이미지를 X축방향으로 이동시켜, 상기 제 1이동미러가 이동되지 않은 상태에서 형성된 기본 노광이미지의 상기 복수의 마이크로미러 사이의 간격으로 나타나는 공백 공간에 중첩노광이미지를 생성하고,
    상기 제 2이동미러는 Z축방향으로 이동함으로써 상기 노광대상물 상에 조사되는 노광이미지를 Y축방향으로 이동시켜, 상기 제 2이동미러가 이동되지 않은 상태에서 형성된 기본 노광이미지의 상기 복수의 마이크로미러 사이의 간격으로 나타나는 공백공간에 중첩노광이미지를 생성하며,
    상기 제 1이동미러의 X축방향의 이동량 및 상기 제 2이동미러의 Z축방향의 이동량은 각각 제어가 가능하여, 노광이미지의 중첩도를 선택적으로 조정가능한 노광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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CN112026174A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 合肥众群光电科技有限公司 一种使用dmd动态曝光提高3d打印精度的装置及方法

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