KR20050078414A - 패턴노광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴노광장치에 관한 것으로 특히 패턴노광장치의 절대조도의 증가와 빔의 진행특성 조정을 통하여 노광효율을 높일 수 있는 패턴노광장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 패턴노광장치에 의하면 조사되는 빔의 절대조도를 일정수준이상으로 유지하면서 대면적을 노광하는 것이 가능하여 노광공정시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

패턴노광장치{Apparatus for Exposing Light on Pattern}

본 발명은 패턴노광장치에 관한 것으로 특히 패턴노광장치의 절대조도의 증가와 빔의 진행특성 조정을 통하여 노광효율을 높일 수 있는 패턴노광장치에 관한 것이다.

PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display) 등 평판디스플레이지 장치(Flat Panel Display : FPD)에 사용되는 기판의 제조에 있어서 기판에 전극패턴을 형성하는 방법으로 패턴노광장치의 빔을 패턴이 형성된 패턴마스크를 통하여 포토레지스트가 도포된 기판에 조사하여 기판에 패턴마스크의 패턴이 형성되도록 하는 방법이 사용된다.

도 1은 일반적으로 사용되는 패턴노광장치를 나타낸다. 패턴노광장치는 빔을 발광하여 조사하는 조명시스템과 조사된 빔을 정형하여 얼라인시키고 초점을 조정하는 광학시스템과 패턴이 형성된 패턴마스크와 기판을 포함하여 형성된다.

상기 조명시스템은 초고압수은램프, 할로겐램프 등 빔을 발광하는 광원(1)과 광원(1)의 빔을 집광하여 한 방향으로 조사하는 타원체형미러(2)를 포함하여 구성된다.

상기 광학시스템은 빔의 진행방향과 특성을 조정하기 위하여 콜드미러(cold mirror)(3)와 인터그레이터렌즈(integrator lens)(5)와 콜리메이트미러(collimate mirror)(6)와 구면미러(spherical mirror)(7)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(1)에서 발광된 빔은 타원체형미러(2)에 의하여 집광되어 콜드미러(3)에 입사된다. 이때 타원체형미러(2)와 콜드미러(3)는 표면이 다층의 코팅처리가 되어 특정 자외선파장(365 - 435nm)을 반사시키며 나머지 파장은 통과시키게 된다.

상기 콜드미러(3)에 입사된 빔은 진행방향이 바뀌어 상기 인터그레이터렌즈(5)에 입사된다. 인터그레이터렌즈(5)는 작은 사이즈의 단위구면렌즈의 조합으로 구성된 다중의 렌즈어레이(lens-array)로 구성된다. 도 2는 패턴노광장치에 사용되는 인터그레이터렌즈(5)의 단면도를 나타내며, 1차렌즈(5a)와 2차렌즈(5b)로 구성되어 1차렌즈(5a)의 단위구면렌즈로 입사되는 빔은 다시 광축이 일치하는 2차렌즈(5b)의 단위구면렌즈를 통과한 후 출사된다. 인터그레이터렌즈(5)를 통과한 빔은 콜리메이트미러(6)에 의하여 빔의 평행성이 유지되면서 반사되어 구면미러(7)에 입사된다. 구면미러(7)에서 반사된 빔은 광축에 평행하게 진행하면서 패턴마스크(8)를 통과하여 기판(9)에 패턴마스크(8)에 형성된 패턴을 노광하게 된다.

최근에는 기판의 패턴형성 공정의 생산성 향상을 위한 다면취공법의 적용이 시도되고 있으나 다면취공법의 적용을 위해서는 노광면적의 확대가 필요하게 된다.

그러나 종래의 패턴노광장치에서 광학시스템을 사용하여 노광면적을 확대하게 되면 유효면적내의 조도 저하를 초래하여 패턴품질이 저하되고 패턴형성을 위한 노광시간이 증가되는 등 노광효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 패턴노광장치에 관한 것으로 특히 패턴노광장치의 절대조도의 증가와 빔의 진행특성 조정을 통하여 노광효율을 높일 수 있는 패턴노광장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 광원과 타원체형미러와 콜드미러와 인터그레이터렌즈를 포함하여 구성되는 패턴노광장치에 있어서, 상기 광원은 적어도 2개로 형성되고 상기 타원체형미러와 콜드미러는 상기 광원의 수와 동일한 수로 형성되고, 상기 각 콜드미러에서 반사된 빔이 합쳐져서 통과되어 상기 인터그레이터렌즈로 입사되도록 상기 콜드미러와 상기 인터그레이터렌즈 사이에 설치되는 오목렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 광원은 초고압수은등이 사용될 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 오목렌즈는 상기 콜드미러에 대향하는 면이 평면 형상으로 형성되고, 상기 인터그레이터렌즈로 대향하는 면이 오목한 형상으로 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 패턴노광장치의 실시예에 대한 구성도를 나타낸다. 도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 패턴노광장치의 오목렌즈의 작용을 나타낸다.

본 발명에 따른 패턴노광장치는 도 3을 참조하여 보면 광원(10)과 타원체형미러(20)를 포함하는 광원시스템과 콜드미러(30)와 오목렌즈(40)와 인터그레이터렌즈(50)와 콜리메이트미러(60) 및 구면미러(70)를 포함하는 광학시스템을 포함하여 구성된다.

상기 광원시스템은 적어도 2개의 광원(10a, 10b ; 이하에서 광원을 구별할 필요가 없는 경우에는 10으로 표시함)과 상기 광원의 수에 대응하는 타원체형미러(20a, 20b 이하에서 타원체형미러를 구별할 필요가 없는 경우에는 20으로 표시함)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(10)은 초고압수은등, 할로겐램프 등이 사용되며 종래의 패턴노광장치와는 달리 적어도 2개의 광원(10)이 사용된다. 본 실시예에서는 2개의 광원(10)을 사용한다. 즉 도 3에서보는 바와 같이 제1광원(10a)과 제2광원(10b)이 각각 설치되어 빔을 발광하게 된다. 광원(10)이 2개가 동시에 사용되는 경우에 기판에서의 절대조도를 약 1.7배 정도 향상시킬 수 있게 된다.

상기 타원체형미러(20)는 상기 광원(10)에서 발광되는 빔을 집광하여 특정방향으로 조사시키게 되며 상기 사용되는 광원(10)의 수와 동일한 수로 형성된다. 따라서 도 3에서 보는 바와 같이 제1타원체형미러(20a)는 제1광원(10a)의 빔을 집광하고, 제2타원체형미러(20b)는 제2광원(10b)의 빔을 집광하여 각각 특정방향으로 반사시키게 된다. 상기 타원체형미러(20)의 기능은 상기에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

상기 광학시스템은 콜드미러(30a, 30b)와 오목렌즈(40)와 인터그레이터렌즈(50)와 콜리메이트미러(60) 및 구면미러(70)를 포함하여 형성된다.

상기 콜드미러(30a, 30b ; 이하에서 콜드미러를 구별할 필요가 없는 경우에는 30으로 표시함)는 상기 광원(10)의 수와 동일한 수로 형성되며, 상기 각 타원체형미러(20)에서 반사되어 입사되는 빔이 하나의 빔으로 합쳐져서 상기 오목렌즈(40)에 입사되도록 설치된다. 도 3에서 보는 바와 같이 본 실시예에서는 상기 광원의 수와 동일하게 2개의 콜드미러(30)가 형성된다. 즉 상기 제1콜드미러(30a)는 상기 제1타원체형미러(20a)에서 반사되어 입사되는 빔을 반사시키게 되며, 상기 제2콜드미러(30b)는 상기 제1타원체형미러(20b)에서 입사되는 빔을 반사시켜 하나의 빔으로 합쳐져서 상기 오목렌즈(40)로 입사되도록 한다. 상기 콜드미러(30)의 기능에 대하여는 상기에서 상술하였으므로 여기서는 생략한다.

상기 오목렌즈(40)는 상기 다수의 콜드미러에서 반사되어 조사되는 빔이 합쳐져서 통과되도록 소정위치에 설치되며, 오목렌즈(40)를 통과한 빔의 진행방향이 광축에 평행하게 되도록 빔의 진행방향을 변경시킨다. 오목렌즈(40)는 광원(10)과 콜드미러(30)의 설치각도에 따라 적정한 형태의 오목렌즈(40)가 사용되며, 본 실시예에서는 상기 콜드미러(30)에 대향하는 면은 평면이고 반대 면은 오목한 형태인 오목렌즈(40)가 사용된다.

상기 인터그레이터렌즈(50)는 상기 오목렌즈(40)를 통과한 빔을 정형하여 통과시켜 빔이 콜리메이트미러(60)에 조사되도록 한다. 인터그레이터렌즈(50)는 상기에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

도4a와 도 4b를 참조하여 상기 오목렌즈(40)와 인터그레이터렌즈(50)의 기능에 대하여 설명한다. 도 4a는 적어도 2개의 광원(10)에서 발광한 빔이 오목렌즈(40)가 없는 상태에서 인터그레이터렌즈(50)에 조사될 때의 빔의 진행상태를 나타낸다. 광원(10)이 2개 이상 사용되는 경우에는 인터그레이터렌즈(50)에 입사되는 빔의 입사각(입사되는 빔의 광축을 기준으로 한 입사각) θ는 불가피하게 커지게 된다. 빔의 입사각이 커지는 경우에는 도 4a에서 보는 바와 같이 인터그레이터렌즈(50)의 1차렌즈(50a)를 구성하는 단위구면렌즈에 입사되는 빔의 일부가 1차렌즈(50a)와 동일한 축을 갖는 2차렌즈(50b)의 단위구면렌즈를 통과하지 않고 인접한 단위구면렌즈로 입사되거나 2차렌즈(50b)를 통과하지 않고 바로 출사해 버리는 현상이 발생한다. 이러한 빔들은 산란현상을 일으키거나 허상(ghost image)을 생성하여 노광면인 기판상면에서의 조도균일도를 떨어뜨리며 특히 허상은 노광 품질을 저하시키는 원인이 된다.

도 4b는 인터그레이터렌즈(50)의 전단에 오목렌즈(40)를 설치한 경우에 적어도 2개의 광원(10)에서 발광된 빔이 오목렌즈(40)를 통과하여 인터그레이터렌즈(50)에 조사될 때의 상태를 나타낸다. 상기 다수의 콜드미러(30)에서 반사된 빔은 오목렌즈(40)로 조사되며 오목렌즈(40)에 의하여 빔의 진행방향이 광축에 평행한 빔으로 변경된다. 따라서 인터그레이터렌즈(50)에 입사되는 빔은 광축과 평행한 빔이 되어 입사각 θ가 거의 0에 가깝게 되며, 입사되는 빔이 인터그레이터렌즈(50)의 1차렌즈(50a)와 2차렌즈(50b)를 통과할 때 정상적으로 진행되어 산란 현상이나 허상이 나타나지 않게 되고, 노광면에서의 조도가 균일하게 나타난다.

상기 콜리메이트미러(60)는 상기 인터그레이터렌즈(50)를 통과한 빔의 평행성을 유지시키면서 특정방향으로 반사시키게 된다.

상기 구면미러(70)는 상기 콜리메이트미러(60)에서 반사되어 입사되는 빔이 광축에 평행하게 진행되면서 상기 패턴마스크(80)를 통과하여 기판(90)에 조사되어 기판(90)에 패턴마스크(80)의 패턴이 노광되도록 한다.

다음은 본 발명에 따른 패턴노광장치의 작용에 대하여 설명한다.

도 3에서 보는 바와 같이 제1광원(10a)과 제2광원(10b)에서 빔이 발광되면 제1광원(10a)의 빔은 제1타원체형미러(20a)에 의하여 집광되어 제1콜드미러(30a)로 반사되고, 제2광원(10b)의 빔은 제2타원체형미러(20b)에 의하여 집광되어 제2콜드미러(30b)로 반사된다. 제1콜드미러(30a)에서 반사된 빔과 제2콜드미러(30b)에서 반사된 빔은 하나의 빔으로 합쳐져서 하나의 오목렌즈(40)로 입사된다. 따라서 오목렌즈(40)로 입사되는 빔의 조도는 제1광원(10a)과 제2광원(10b)에 의한 조도의 합과 유사하게 된다. 오목렌즈(40)로 입사된 빔은 오목렌즈(40)의 작용에 의하여 광축에 평행한 빔의 형태로 되어 인터그레이터렌즈(50)로 입사된다. 인터그레이터렌즈(50)로 입사되는 빔은 광축에 평행한 빔이므로 인터그레이터렌즈(50)를 통과하는 동안 산란현상이 일어나지 않으며 허상을 형성하지 않게 된다. 인터그레이터렌즈(50)를 통과한 빔은 단면에서의 에너지분포가 동일한 빔으로 정형되어 콜리메이트미러(60)로 입사되며 빔의 평행성을 유지하면서 다시 구면렌즈(70)로 반사된다. 구면렌즈(70)로 입사된 빔은 다시 패턴이 형성된 패턴마스크(80)를 통과하여 기판(90)에 조사되어 패턴마스크(80)에 형성된 패턴이 기판(90)에 형성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 의한 패턴노광장치에 의하면 조사되는 빔의 절대조도를 일정수준이상으로 유지하면서 대면적을 노광하는 것이 가능하여 노광공정시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면 빔의 산란이나 허상의 형성을 방지하여 노광면의 조도균일도를 향상시키고 노광품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 패턴노광장치의 구성도.

도 2는 패턴노광장치에 사용되는 인터그레이터렌즈의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 패턴노광장치의 구성도.

도 4a와 도 4b는 도 3의 패턴노광장치에서 오목렌즈의 작용을 나타내는 도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 - 광원 20 - 타원체형미러

30 - 콜드미러 40 - 오목렌즈

50 - 인터그레이터렌즈 60 - 콜리메이트미러

70 - 구면미러 80 - 패턴마스크

90 - 기판

Claims (3)

1. 광원과 타원체형미러와 콜드미러와 인터그레이터렌즈를 포함하여 구성되는 패턴노광장치에 있어서,

   상기 광원은 적어도 2개로 형성되고 상기 타원체형미러와 상기 콜드미러는 상기 광원의 수와 동일한 수로 형성되며,

   상기 각 콜드미러에서 반사된 빔이 합쳐져서 통과되어 상기 인터그레이터렌즈로 입사되도록 상기 콜드미러와 상기 인터그레이터렌즈 사이에 설치되는 오목렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴노광장치.
2. 제 1항에 있어서.

   상기 광원은 초고압수은등인 것을 특징으로 하는 패턴노광장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 오목렌즈는 상기 콜드미러에 대향하는 면이 평면 형상으로 형성되고, 상기 인터그레이터렌즈로 대향하는 면이 오목한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴노광장치.