KR20030059705A

KR20030059705A - 포토 마스크가 없는 노광장치

Info

Publication number: KR20030059705A
Application number: KR1020020000444A
Authority: KR
Inventors: 정수화
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2003-07-10

Abstract

본 발명은 자외선을 이용하여 노광 작업의 대상물인 기판이나 글래스에 패턴을 형성하는 노광장치에 관한 것으로서, 특히 입사된 자외선을 선택적으로 반사시킬 수 있는 미러가 설치됨으로써, 사용자의 조작에 의해 미러에서 자외선의 선별적인 반사를 행할 수 있어 포토 마스크가 필요치 않도록 한 포토 마스크가 없는 노광장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 포토 마스크가 없는 노광장치는 자외선 평행광을 투사하는 광학계와, 상기 광학계로부터 전달된 자외선이 선택적으로 반사되어 기판에 패턴이 형성되도록 하는 DMD(Digital Micro Device)와, 상기 기판이 배치되어 고정되는 베이스 어셈블리가 포함되어 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

포토 마스크가 없는 노광장치 {A photo maskless facing exposure}

일반적으로 노광 장치는 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등을 제조하는 공정에서 사용되는 것으로서, 마스크와 광학계, 조정용 스테이지 및 자외선을 이용하여 기판에 패턴을 형성하는 장치이다.

도 1은 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 주요부가 도시된 구성도이다.

종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치는 포토 마스크를 대용하여 사용자가 원하는 패턴이 형성되도록 하고, 그 패턴이 변형될 수 있도록 설치된 LCD패널(1)과, 상기 LCD패널(1)의 하부측에 위치되어 상부측에 기판(3)을 고정하는 기판 홀더(4)와, 상기 기판 홀더(4)의 하부에 연결되어 LCD패널(1)과 기판(3)의 틀어짐을 조정하는 조정 스테이지(5)와, 상기 LCD패널(1)의 상부에 자외선 평행광을 투사하는 광학계(6)와, 상기한 구성 요소들이 내장되어 외부와 차단되도록 하는 챔버(7)로 구성된다.

상기 LCD패널(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 포토 마스크를 대용한 것으로 평면표시장치에서 화면에 이루어지는 것과 같이 LCD패널(1)에 패턴이 발생될 수 있도록 다수개의 단위 액정(1a)으로 이루어지는 바, 상기 단위 액정(1a)은 일반적인 LCD 패널에 의해 화면이 구성되는 것과 같이 자외선을 선택적으로 하부에 전달하여 패턴을 노광할 수 있도록 한다.

상기 광학계(6)는 자외선을 방출하는 수은 램프(6a) 및 집광 미러(6b)와, 상기 집광 미러(6b)에서 반사된 광의 진행방향을 변환시키는 콜드 미러(6c)와, 상기 콜드 미러(6c)에서 출사된 광의 조도분포를 균일하게 하는 플라이아이 렌즈(6d)와, 상기 플라이아이 렌즈(6d)로부터 입사된 광을 평행광으로 변환시켜 LCD패널(1)과 기판(3) 방향으로 출사시키는 콜리메이트 미러(6e)로 구성된다.

그리고 상기 플라이아이 렌즈(6d)의 앞쪽에는 자외선 팽행광을 조사하거나 차단할 수 있도록 셔터(6f)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 노광 장치는 사용자의 조작에 의해 상기LCD패널(1)에 패턴을 형성하고, 기판(3)을 기판 홀더(4)에 반입하여 장착한다. 이후 조정 스테이지(5)를 상승시키면서 LCD패널(1)과 기판(3)의 평행도와 간격을 조정한다.

그리고, 광학계(6)의 셔터(6f)를 개방하여 자외선 팽행광을 조사하고, 원하는 양만큼 조사하면서 노광에 의한 패턴 형성 작업을 실시하고, 셔터(6f)를 닫는다. 이후, 상기 조정 스테이지(5)를 하강시킨 다음, 기판 홀더(4)로부터 패턴이 형성된 기판(3)을 분리하여 반출한다.

도 3은 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 다른 예가 도시된 구성도이다.

종래 기술에 의한 노광장치의 다른 예는 일반적인 노광장치와 비교하여 포토 마스크 및 광학계가 모두 생략되고, 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 발생기(16)가 장착된 것이 특징이다.

상기 레이저 발생기(16)는 포토 마스크 제작시의 패턴 설계 CAD 데이터를 이용하여 레이저빔이 직접 기판(14)에 조사되도록 제어되고, 감광성 재료가 도포된 기판(14)에 하나의 라인씩 레이저가 조사되어 패턴이 형성되도록 한다.

아울러, 상기한 노광장치에 의한 노광방법을 LDI법(Laser Direct Imaging)이라 한다.

그러나, 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치는 LCD법의 경우에는 자외선에 대한 투과율이 낮은 LCD 패널(1)이 포토 마스크 대용으로 장착되기 때문에 LCD 패널(1)을 통과하는 자외선의 양이 감소되어 일정 적산 광으로 반응되는 감광성 재료의 특성에 의해 노광 시간이 길어지는 문제점이 있다.

또한, LDI법의 경우에는 조사되는 면적이 작은 레이저빔이 하나의 라인으로 기판에 조사되기 때문에 대면적을 노광할 때에 작업시간이 길어지는 문제점이 있고, 레이저빔에 의한 노광작업에 호환되도록 감광성 재료 및 각종 장치가 교체되어야하므로 작업에 소용되는 비용이 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광학계에 설치되는 미러가 선별적으로 자외선을 반사할 수 있도록 그 구조가 개선됨으로써, 자외선을 그대로 이용하면서 포토 마스크 대체용 장치 없이 노광작업을 행할 수 있어 작업에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있도록 한 포토 마스크가 없는 노광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치가 도시된 구성도,

도 2는 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 주요부가 도시된 구성도,

도 3은 종래 기술에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 다른 예가 도시된 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치가 도시된 구성도,

도 5는 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 미러가 도시된 구성도,

도 6은 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 셸이 도시된 사시도,

도 7은 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 셀 구동수단이 도시된 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 광학계 52 : 수은 램프

54 : 집광 미러 56 : 미러 어셈블리

60 : 베이스 어셈블리 70 : DMD(Digital Micro Device)

71 : 셀 72 : 본체

74 : 지지부 76 : 구동부

77 : 회전축 78 : 기둥

79 : 반사판 80 : 기판

90 : 제어부

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 포토 마스크가 없는 노광장치는 자외선 평행광을 투사하는 광학계와, 상기 광학계로부터 전달된 자외선이 선택적으로 반사되어 기판에 패턴이 형성되도록 하는 DMD(Digital Micro Device)와, 상기 기판이 배치되어 고정되는 베이스 어셈블리가 포함되어 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 일 실시 예를 첨부된도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치가 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 노광장치는 크게 구분하면 자외선 평행광을 투사하는 광학계(50)와, 상기 광학계(50)로부터 전달된 자외선이 선택적으로 반사되어 노광 작업의 대상물인 기판(80)에 패턴이 생성되도록 하는 DMD(70)와, 상기 DMD(70)에서 공급된 자외선에 기판을 노출시켜 노광작업을 행하도록 하는 베이스 어셈블리(60)가 포함되어 구성된다.

여기서, 상기 광학계(50)는 도 4에 도시된 바와 같이 자외선이 방출되어 일 방향으로 방출되도록 하는 초고압의 수은 램프(52) 및 집광 미러(54)와, 상기 수은 램프(52)에서 발생된 자외선이 수 차례 반사되어 평행광을 이루어 공급되도록 다수개의 미러 및 렌즈로 구성된 미러 어셈블리(56)가 포함되어 구성되다.

도 5는 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 DMD가 도시된 작동도이고, 도 6은 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 DMD 셸이 도시된 사시도이다.

상기 DMD(Digital Micro Device : 이하 DMD라 함)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 미러 어셈블리(56)를 통해 전달된 자외선이 기판(80)에 일정한 패턴을 이룰 수 있도록 선택적으로 반사가 이루어지는 바, 상기 DMD(70)는 다수개의 셀(71)로 구성되고, 상기 셀(71)은 각각 제어부(90)에 의해 그 반사각이 조절되는 반사판(79)과, 상기 제어부(90)로부터 수신된 제어 신호에 의해 상기 반사판(79)의 각도를 제어하는 구동수단이 포함되어 구성된다.

도 7은 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 DMD 셸의 구동수단이 도시된 평면도이다.

상기 구동수단은 상기 DMD 본체(72)에 설치되어 상기 반사판(79) 각각의 모서리를 지지하도록 설치된 지지부(74)와, 상기 지지부(74)에 회전 가능하게 결합되고 상면에 상기 반사판이 고정되는 기둥(78)이 형성된 구동부(76)와, 상기 구동부(76)가 상기 지지부(74)에 유동 가능하게 지지되도록 상기 구동부(76)의 하면에 십자 모양으로 장착되어 네 모서리에 형성된 각각의 지지부(74)에 힌지 연결된 회전축(77)과, 상기 회전축(77)에 설치되어 구동력이 생성되도록 하는 모터(미도시)와, 사용자에 의해 입력된 신호에 의해 상기 모터를 구동시켜 각각의 셀(71)에서 개별적인 반사가 이루어지도록 하는 제어부(90)가 포함되어 구성된다.

상기 베이스 어셈블리(60)는 상기 기판이 고정되는 기판 홀더(62)와, 상기 기판 홀더를 유동시켜 상기 DMD로부터 공급되는 자외선이 정확한 위치에 조사될 수 있도록 하는 정렬장치(미도시)가 포함되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 베이스에 기판(80)이 올려져 상기 정렬장치에 의해 기판(80)이 기판 홀더(62)의 정확한 위치에 배치되어 노광장치가 구동되면 상기 수은 램프(52)에서 초고압의 자외선이 발생되고, 발생된 자외선은 수은 램프(52)의 후면에 설치된 집광 미러(54)에 의해 일 방향으로 방출되며, 이러한 자외선은 상기 미러 어셈블리(56)에 의해 DMD(70)에 전달된다.

이때, 상기 미러 어셈블리(56)는 DMD(70) 전체 크기에 맞는 사각형의 평행광을 형성하여 상기 DMD(70)에 공급한다.

이후, 상기 DMD(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 사용자에 의해 입력된 신호에 따라 상기 제어부(90)가 모터를 구동시켜 각각의 셀(71)이 개별 제어되므로 상기 DMD(70)에서 패턴을 형성하는 자외선 빔만이 기판(80)에 조사되어 포토 마스크 없이 상기 기판에 패턴이 생성되도록 할 수 있다.

이로써, 자외선을 그대로 사용하면서 그 작업 시간이 단축되는 포토 마스크가 없는 노광장치가 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 포토 마스크가 없는 노광장치는 다수개의 셸로 구성되고, 각각의 셸이 개별적으로 구동될 수 있도록 설치된 DMD가 설치됨으로써, 자외선을 사용하면서 기판에 보다 넓은 면적의 자외선이 조사되도록 하여 노광 작업에 소요되는 비용 및 시간을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

자외선 평행광을 투사하는 광학계와;

상기 광학계로부터 전달된 자외선이 선택적으로 반사되어 기판에 패턴이 형성되도록 하는 DMD(Digital Micro Device)와;

상기 기판이 배치되어 고정되는 베이스 어셈블리가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 포토 마스크가 없는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 DMD는 각각 개별적으로 구동되는 다수개의 셸로 구성된 것을 특징으로 하는 포토 마스크가 없는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 셸은 상기 DMD의 단위 유닛을 이루는 사각형의 반사판과; 상기 반사판의 모서리가 안착되도록 상기 DMD 본체에 설치된 다수개의 지지부와; 상기 지지부에 유동 가능하게 설치되고, 상면에 상기 반사판이 고정되는 기둥이 형성된 구동부와; 상기 구동부의 하면에 설치되고 상기 지지부에 힌지 결합된 다수개의 회전축과; 상기 회전축에 연결되어 구동력을 생성하는 모터와; 사용자의 조작에 의해 상기 모터에 구동신호를 송신하는 제어부가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 포토 마스크가 없는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축은 상기 구동부의 하면에 십자 모양으로 한 쌍이 설치되고, 상기 지지부에 각각의 단부가 힌지 연결됨으로써, 각각의 회전축을 중심으로 상기 구동부가 회전될 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 포토 마스크가 없는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스 어셈블리는 상기 기판이 장착되는 기판 홀더와; 상기 기판의 설정된 위치에 패턴이 형성되도록 상기 기판을 재배치하는 정렬장치가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 포토 마스크가 없는 노광장치.