KR101929906B1 - 노광장치 및 노광장치의 정렬 방법 - Google Patents

노광장치 및 노광장치의 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원; 상기 광원에서 제공된 광을 패턴으로 갖는 광으로 출사하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD); 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트값을 측정하는 틸트 측정부; 상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기; 상기 빔 확장기에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL); 상기 멀티 어레이 렌즈에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈; 및 상기 프로젝션 렌즈 하부에 배치되며, 기판을 안착하는 스테이지;를 포함하는 노광장치 및 노광장치의 정렬방법을 개시하여, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

노광장치 및 노광장치의 정렬 방법{Exposure apparatus and method for aligning the same}
본 발명은 노광장치 및 노광장치의 정렬 방법에 관한 것으로, 디지털 마이크로미러 디바이스의 틸트 측정부를 구비하여 노광 정밀도를 향상시킬 수 있는 노광장치 및 노광장치의 정렬 방법에 관한 것이다.
정보의 표시를 지원할 수 있는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다. 표시장치는 액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP), 유기전계발광 표시장치(OLED), 전계방출발광 표시장치(EFD)을 포함한다.
이들 표시장치에는 다양한 패턴들이 형성되어 있는데, 이러한 패턴들을 형성하기 위해 사용되는 중요한 공정 장치 중 하나가 노광 장치이다.
일반적으로 노광 장치는 노광패턴을 경유하여 표시장치용 기판으로 조사된 광에 의해 노광패턴이 그대로 기판으로 전사되도록 한다.
이러한 노광 장치에 반드시 사용되는 노광패턴은 석영(quartz) 원판에 노광용 패턴을 형성한 마스크를 제작해야 하는데, 이러한 마스크의 제작에는 굉장히 고가의 비용이 든다. 표시장치를 제조하기 위해서는 다수의 마스크들이 필요하기 때문에, 표시장치 제조업자 측면에서는 상당한 부담을 가질 수밖에 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근 들어 마스크을 대체한 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 채용한 마스크리스 노광 장치가 연구되고 있다.
여기서, 디지털 마이크로미러 디바이스는 패턴 형상을 미리 전기적 신호로 받고 그 전기적 신호에 따라 광원에서 나온 광을 선택적으로 반사하여 기판상에 일정한 패턴 형상의 광을 조사시킬 수 있다. 이때, 디지털 마이크로미러 디바이스에 있어서 광의 선택적 조사는 각각의 단위 미러의 각도를 조절하여 수행될 수 있다.
한편, 디지털 마이크로미러 디바이스는 개별 제품마다 미러의 틸트 앵글의 편차를 가지고 있어, 디지털 마이크로미러 디바이스를 이용하여 정확한 노광 정밀도를 얻기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 노광장치에서 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 구체적으로 디지털 마이크로미러 디바이스의 틸트 측정부를 구비하여 노광 정밀도를 향상시킬 수 있는 노광장치 및 노광장치의 정렬 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 과제의 제 1 해결수단의 노광장치를 제공한다. 상기 노광장치는 광원; 상기 광원에서 제공된 광을 패턴으로 갖는 광으로 출사하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD); 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트값을 측정하는 틸트 측정부; 상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기; 상기 빔 확장기에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL); 상기 멀티 어레이 렌즈에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈; 및 상기 프로젝션 렌즈 하부에 배치되며, 기판을 안착하는 스테이지;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 과제의 제 2 해결수단의 노광장치의 정렬 방법을 제공한다. 상기 정렬방법은 광원에서 디지털 마이크로미러 소자로 광을 조명하는 단계; 상기 디지털 마이크로미러 소자에서 상기 광을 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트를 측정하는 틸트 측정부로 반사하는 단계; 상기 틸트 측정부를 통해 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값을 산출하는 단계; 및 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값에 따라 상기 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 정렬하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노광장치는 디지털 마이크로미러 디바이스의 틸트 측정부를 구비하여 노광장치의 광학 시스템을 정밀하게 얼라인할 수 있어, 노광장치의 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노광장치는 디지털 마이크로미러 디바이스의 틸트 측정부를 구비하여 DMD의 스테이지 위치 보정을 통해 노광장치의 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노광장치는 디지털 마이크로미러 디바이스의 틸트 측정부를 구비하여 디지털 마이크로미러 디바이스의 틸트 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있어, 노광 공정을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 측정부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3a는 디지털 마이크로미러 소자로부터 출사된 광의 간섭이 없을 때의 간섭 무늬의 형태이다.
도 3b는 디지털 마이크로미러 소자로부터 출사된 광의 간섭으로 형성된 간섭 무늬의 형태이다.
도 4는 노광장치의 정렬방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은 노광장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다.
따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 노광장치는 스테이지(110), 광원(120), 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD;130), 틸트 측정부(140), 빔 확장기(150), 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL;160), 및 프로젝션 렌즈(170)를 포함할 수 있다.
여기서, 스테이지(110)는 노광의 대상인 기판(S)을 안착하여 노광공정동안 기판(S)을 고정하는 역할을 할 수 있다. 또한, 스테이지(110)는 좌우로 이동하여 기판(S)을 이동시킬 수도 있다.
광원(120)은 노광을 위한 광을 형성한다. 여기서, 광원으로 레이저 다이오드가 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 광원의 형태를 한정하는 것은 아니다.
디지털 마이크로미러 소자(130)는 광원(120)에서 제공된 광을 선택적으로 반사하여 기판(S)상에 패턴 형태의 광을 제공할 수 있다. 디지털 마이크로미러 소자(130)의 채용으로 인해, 노광장치는 별도의 마스크 없이 기판(S)상에 선택적으로 광을 조사할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(130)는 다수개의 작은 단위 미러를 구비하고 있다. 여기서, 각각의 단위 미러의 각도를 조절하여 광을 반사시킬 수 있다. 이때, 각각의 단위 미러를 통해 입력된 패턴정보에 의해 광를 선택적으로 기판(S)상에 제공할 수 있다.
틸트(Tilt) 측정부(140)는 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트 값을 산출한다. 여기서, 산출된 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트(Tilt)값에 따라 디지털 마이크로미러 소자(130)의 각도 에러를 보정하거나 초기 셋팅시 디지털 마이크로미러 소자(130)를 정확하게 정렬할 수 있다.
틸트 측정부(140)의 기술적 구성에 대해서는 구체적으로 후술하기로 한다.
빔 확장기(150)는 디지털 마이크로미러 소자(130)에서 출사된 광을 확장시킨다.
멀티 어레이 렌즈(160)는 복수개의 렌지들이 어레이 되어 있어 빔 확장기(150)에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시킬 수 있다.
프로젝션 렌즈(170)는 멀티 어레이 렌즈(160)에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시켜, 기판(S) 상에 제공한다.
이하, 도 2를 참조하여 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 측정부를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 측정부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3a는 디지털 마이크로미러 소자로부터 출사된 광의 간섭이 없을 때의 간섭 무늬의 형태이다.
도 3b는 디지털 마이크로미러 소자로부터 출사된 광의 간섭으로 형성된 간섭 무늬의 형태이다.
도 2를 참조하면, 틸트 측정부(140)는 간섭계(140a), 리시버 렌즈(144) 및 디텍터(detector;144)를 포함할 수 있다.
간섭계(140a)는 디지털 마이크로미러 소자(130)에서 출사된 광을 간섭시켜 간섭 무늬(146)를 생성한다.
여기서, 간섭계(140a)는 레이저 발생부(141), 빔 스플릿터(beam splitter;142) 및 반사수단(143)을 포함할 수 있다. 레이저 발생부(141)는 레이저빔을 형성한다. 빔 스플릿터(142)는 레이저 발생부(141)에서 제공된 레이저 빔을 분할하여 투과 및 반사시킨다. 여기서, 분할된 레이저빔은 디지털 마이크로미러 소자(130)에서 출사된 광이 통과되는 통과점(X)에서 교차하며 후술될 반사수단(143)으로 출사될 수 있다. 반사수단(143)은 빔 스플릿터(142)로부터 출사된 분할된 광을 다시 빔 스플릿터(142)로 반사시킨다. 이때, 반사수단(143)은 상기 분할된 광을 상기 통과점(X)에서 교차시키며 반사킬 수 있다.
여기서, 분할된 광은 빔 스플릿터(142)로부터 출사되어 반사수단(143)에 의해 재반사되는 과정에서 분할된 광들의 경로차가 발생하여, 상기 분할된 광들의 교차점, 즉 통과점(X)에서 간섭현상이 발생할 수 있다.
여기서, 간섭계(140a)에서 디지털 마이크로미러 소자(130)에서 출사된 광의 간섭으로 인하여 간섭무늬(3a)가 형성될 수 있다. 이때, 디지털 마이크로미러 소자(130)에서 출사된 광의 간섭없이, 즉 간섭계(140a)자체의 간섭 현상으로 일정한 패턴의 간섭 무늬(도 3a)가 형성될 수 있다. 이때, 간섭계(140a)자체의 간섭 현상으로 형성된 간섭무늬(도 3a)는 디지털 마이크로미러 소자(130)에서 출사된 광의 간섭에 의해 변화되어 디지털 마이크로미러 소자(130)로 인한 간섭무늬(3a)가 형성될 수 있다.
리시버 렌즈(144)는 상기 교차점에 생성된 간섭 무늬(146)를 결상한다. 리시버 렌즈(144)에 결상된 간섭무늬(146)는 디텍터에 의해 감지될 수 있다. 여기서, 디텍터(145)는 적어도 간섭무늬(146)의 적어도 3 영역을 감지하기 위해 제 1, 제 2 및 제 3 디텍터(145a, 145b, 145c)를 포함할 수 있다. 이는, 적어도 3 영역의 감지를 통해 정확하게 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트 값을 산출할 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 디텍터의 수를 한정하는 것은 아니며, 3개를 초과하거나 3개 미만으로 구비할 수도 있다.
틸트 측정부(140)는 신호처리부(147)와 위치 제어부(148)를 더 구비하여, 틸트 측정부(140)에서 제공된 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트값으로부터 디지털 마이크로미러 소자(130)의 위치를 정렬하거나 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 보정할 수 있다.
여기서, 신호처리부(147)는 디텍터에서 제공된 간섭무늬의 데이터와 기준값을 비교하여 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트값을 산출할 수 있다. 여기서, 기준값은 간섭계 자체의 간섭무늬, 즉 디지털 마이크로미러 소자(130)로부터 출사된 광이 간섭하지 않았을 경우에 형성된 간섭 무늬의 데이터일 수 있다. 이때, 기준값과 디지털 마이크로미러 소자(130)로부터 출사된 광의 간섭으로 형성된 간섭무늬의 데이터를 비교 분석하여, 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트 정도를 산출할 수 있다.
여기서, 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트 정도는 작업자에게 실시간으로 제공할 수 있어 노광 공정을 효율적으로 관리할 수 있다.
위치 제어부(148)는 신호 처리부(147)에서 제공된 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트값에 따라 디지털 마이크로미러 소자(130)의 틸트를 보정하거나 정렬할 수 있다. 여기서, 위치 제어부(148)는 디지털 마이크로미러 소자(130)를 이동시키는 DMD 스테이지(110)를 이동시키거나 또는 기판(S)을 안착하는 스테이지(110)의 구동을 통해 수행될 수 있다.
또한, 노광장치의 광학 시스템을 새롭게 셋팅할 경우 신호 처리부에서 제공된 디지털 마이크로미러 소자의 틸트값에 따라 노광장치의 광학 얼라인을 정확하게 수행할 수 있다.
또한, 노광장치의 사용중 발생할 수 있는 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 열활 정도를 실시간으로 모니터링할 수 있어, 노광장치의 노광정밀도의 관리가 용이할 뿐만 아니라 노광 정밀도를 항상 유지할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 노광장치의 정렬 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 노광장치의 정렬방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 광원에서 디지털 마이크로미러 소자로 광을 조명한다.(S100)
이후, 디지털 마이크로미러 소자는 디지털 마이크로미러 소자의 틸트를 측정하기 위하여 상기 광원에서 제공된 광을 틸트 측정부로 반사한다. 여기서, 상기 광은 디지털 마이크로미러 소자의 다수의 미러에 의해 일정한 패턴의 형상을 가질 수 있다.
이후, 틸트 측정부는 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광의 간섭으로 간섭무늬를 형성하고, 간섭 무늬의 데이터를 통해 디지털 마이크로미러 소자의 틸트를 측정할 수 있다. 구체적으로, 디지털 마이크로미러 소자에서 반사된 광의 간섭으로 간섭계에서 간섭무늬를 형성한다.(S200) 간섭무늬는 리시브 렌즈에 결상되어 디텍터에 의해 신호처리부에 제공될 수 있다.(S300) 신호처리부는 디텍트된 간섭무늬와 기준값의 간섭무늬, 즉 DMD로부터 출사된 광의 간섭없이 간접계에서 발생된 간섭무늬를 비교 분석하여 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값을 산출한다.(S400)
이후, 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값에 따라 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 정렬하도록 한다. 즉, 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값에 따라 디지털 마이크로미러 소장의 위치를 보정하기 위한 데이터를 형성하고, 상기 데이터에 따라 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 정확하게 정렬할 수 있다. 또는, 노광 장치를 새롭게 셋팅할 때 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값에 따라 정확하게 정렬할 수 있다.(S500)
여기서, 디지털 마이크로미러 소자의 위치 정렬은 디지털 마이크로미러 소자를 구동하는 DMD 스테이지의 위치를 변경시키거나 기판을 안착하는 스테이지를 이동하여 수행될 수 있다.(S400)
여기서, 디지털 마이크로미러 소자의 틸트값은 노광 장치를 새롭게 셋팅할 때 또는 노광장치를 사용하는 중에 제공되어 디지털 마이크로미러 소자를 정확하게 정렬하는데 이용할 수 있다.
또한, 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값은 작업자에게 수시로 제공되어, 노광장치 상태를 실시간으로 모니터링하는데 사용될 수 있을 것이다.
110 : 스테이지 120 : 광원
130 : 디지털 마이크로미러 소자
140 : 틸트 측정부 140a : 간섭계
141 : 레이저 발생부 142 : 빔 스플릿터
143 : 반사수단 144 : 리시버 렌즈
145 : 디텍터 147 : 신호 처리부
148 : 위치제어부 150 : 빔 확장기
160 : 멀티 어레이 렌즈 170 : 프로젝션 렌즈

Claims (8)

  1. 광원;
    상기 광원에서 제공된 광을 패턴으로 갖는 광으로 출사하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD);
    상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트값을 측정하는 틸트 측정부;
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기;
    상기 빔 확장기에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL);
    상기 멀티 어레이 렌즈에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈; 및
    상기 프로젝션 렌즈 하부에 배치되며, 기판을 안착하는 스테이지;
    를 포함하며,
    상기 틸트 측정부는,
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광의 간섭으로 간섭 무늬를 형성하는 간섭계;
    상기 간섭계로부터 형성된 간섭 무늬를 결상하는 리시버 렌즈;
    상기 리시버 렌즈에 결상된 간섭 무늬를 감지하는 디텍터; 및
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광의 간섭없이 상기 간섭계 자체의 간섭 현상으로 형성되는 간섭 무늬의 데이터인 기준값과 상기 디텍터에서 제공된 간섭 무늬의 데이터를 비교하여 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트값을 산출하는 신호처리부를 포함하며,
    상기 간섭계는,
    레이저 빔을 발생하는 레이저 발생부;
    상기 레이저 빔을 분할하여 투과시키는 빔 스플릿터; 및
    상기 빔 스플릿터에서 분할하여 투과된 광을 반사시켜 상기 빔 스플릿터로 입사시키는 반사수단을 포함하며,
    상기 빔 스플릿터에서 분할하여 투과되는 광은 상기 빔 스플릿터와 상기 반사수단 사이의 통과점에서 교차되어 상기 반사수단에 입사되며,
    상기 빔 스플릿터에서 분할하여 투과되는 광과 상기 반사수단으로부터 반사되어 상기 빔 스플릿터로 입사되는 광은, 경로차에 의하여 상기 통과점에서 간섭되며,
    상기 간섭계로부터 형성된 간섭 무늬는, 상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광이 상기 통과점을 지나며 형성된 무늬인,
    노광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리부에서 제공된 정보에 따라 상기 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 제어하는 위치 제어부를 더 포함하는 노광장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치 제어부는 상기 신호 처리부의 정보에 따라 상기 디지털 마이크로미러 소자를 이동시키는 DMD 스테이지를 이동시키거나 또는 상기 기판을 안착하는 스테이지를 이동시키는 노광장치.
  6. 광원에서 디지털 마이크로미러 소자로 광을 조명하는 단계;
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 상기 광을 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트를 측정하는 틸트 측정부로 반사하는 단계;
    상기 틸트 측정부를 통해 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값을 산출하는 단계; 및
    상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값에 따라 상기 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 정렬하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 측정부에서 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값을 산출하는 단계는,
    간섭계를 이용하여 상기 디지털 마이크로미러 소자에서 반사된 광의 간섭으로 간섭무늬를 형성하는 단계;
    상기 간섭무늬를 디텍트하여 피드백하는 단계; 및
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 상기 틸트 측정부로 반사된 광의 간섭없이 형성되는 기준 간섭무늬와 상기 피드백된 간섭무늬를 비교 분석하여, 상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값을 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 간섭계는,
    레이저 빔을 발생하는 레이저 발생부;
    상기 레이저 빔을 분할하여 투과시키는 빔 스플릿터; 및
    상기 빔 스플릿터에서 분할하여 투과된 광을 반사시켜 상기 빔 스플릿터로 입사시키는 반사수단을 포함하며,
    상기 빔 스플릿터에서 분할하여 투과되는 광은 상기 빔 스플릿터와 상기 반사수단 사이의 통과점에서 교차되어 상기 반사수단에 입사되며,
    상기 빔 스플릿터에서 분할하여 투과되는 광과 상기 반사수단으로부터 반사되어 상기 빔 스플릿터로 입사되는 광은, 경로차에 의하여 상기 통과점에서 간섭되며,
    상기 간섭계를 이용하여 형성된 간섭 무늬는, 상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광이 상기 통과점을 지나며 형성된 무늬인,
    노광장치의 정렬 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로미러 소자의 틸트 값에 따라 상기 디지털 마이크로미러 소자의 위치를 정렬하는 단계는
    상기 디지털 마이크로미러 소자를 구동하는 DMD 스테이지의 위치를 변경시키거나 기판을 안착하는 스테이지를 변경시키는 노광장치의 정렬 방법.
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