KR20060103099A - 패턴 노광 방법 및 장치 - Google Patents

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요시타다 오시다
요시타쓰 나이토
미투히로 스즈키
쓰요시 야마구치
시게노부 마루야마
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히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 지향성이 높은 조명광에 의해 효율적으로 마스크리스 노광을 할 수 있는 마스크리스 노광 방법 및 마스크리스 노광 장치를 제공하고, 솔더 레지스트의 노광 효율을 향상시킬 수 있는 마스크리스 노광 방법 및 마스크리스 노광 장치를 제공한다.
파장이 405nm인 레이저광(1a)을 방출하는 청자색(靑紫色) 반도체 레이저(12A), 및 파장이 375nm인 레이저광(1b)을 방출하는 자외선 반도체 레이저(12B)를 설치하고, 레이저광(1a, 1b)의 광축을 동축으로 하여, 기판(8)상에 조사시킨다.
이때, 기판(8)상의 동일 부분을 레이저광(1a, 1b)에 의해 복수 회 조사시켜, 레이저광(1a, 1b)의 강도의 변화를 평균화시킨다.
방출광, 공작물, 패턴, 광원, 반도체 레이저, 광학계, 스폿, 이동 수단, 제어 수단.

Description

패턴 노광 방법 및 장치{PATTERN EXPOSURE METHOD AND APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크리스(maskless) 노광 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광원 광학계의 구성도이다.
도 3은 파장 분리 빔 분리기의 광 투과 특성을 나타낸 특성도이다.
도 4는 기판상에 결상되는 스폿의 평면도이다.
도 5는 기판상에 결상되는 스폿의 평면도이다.
도 6은 청자색(靑紫色) 반도체 레이저와 자외선 반도체 레이저의 배치도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광원 광학계의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 *
1a, 1b: 레이저광 2: 쐐기형 유리
3: 긴 초점 렌즈 5: 다각형 거울
6: fθ 렌즈 8: 기판
9: 제어 장치 12A: 청자색 반도체 레이저
12B: 자외선 반도체 레이저 13: 비구면 렌즈
14: 축소 수단 61: 원통형 렌즈
62: 거울
90: 반도체 레이저 홀더 기판
100: 거울 110: 파장 분리 빔 분리기
141: 프리즘
일본국 특개평 11-320968호 공보
본 발명은 노광시키고자 하는 기판에 레이저광을 집광 주사시켜 패턴을 그리는(drawing) 패턴 노광 방법 및 패턴 노광 장치에 관한 것으로서, 특히 복수개의 레이저로부터 출력된 복수개의 레이저광을 기판에 조사시켜 복수개의 부분을 동시에 노광시키는 패턴 노광 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래 기술에서, 프린트 기판, 액정 디스플레이의 TFT 기판, 컬러 필터 기판 또는 플라즈마 디스플레이 등의 기판(이하, "기판"이라고 함)에 패턴을 노광시키기 위해, 패턴의 원판으로서 작용하는 마스크를 제작하고, 이 마스크를 이용하는 마스크 노광 장치에 의해 기판을 노광시켰다.
그러나, 기판의 치수는 최근 더욱 커지고, 기판의 설계 및 제작에 요구되는 시간은 더욱 짧아지고 있다. 또한, 기판을 설계할 때, 설계 미스를 완전히 제거하는 것은 매우 곤란하여, 설계 재검토에 의해 재차 마스크를 제작해야하는 경우가 많았다. 또한, 기판의 종류에 따라서는 다품종 소량생산의 경우도 많고, 많은 품종에 대해서, 그때마다 마스크를 제작하는 것은 비용의 상승, 납기의 지연을 초래하였다. 따라서, 마스크를 필요로 하지 않는 마스크리스(maskless) 노광이 절대적으로 필요하다.
마스크리스 노광을 행하는 제1 방법으로서, 액정이나 DMD(Digital Mirror Device) 등의 2차원 공간 변조기를 이용하여 2차원 패턴을 발생시켜, 이것을 투영 렌즈로 기판상에 노광시키는 방법이 있다(일본국 특개평 11-320968호 공보). 이 방법에 의하면, 비교적 미세한 패턴을 그릴 수 있다.
제2 방법으로서, 출력이 큰 레이저와 다각형 거울을 이용하여 레이저광을 주사시키면서, 레이저광을 EO 변조기 또는 AO 변조기를 이용하여 기판에 노광시켜 패턴을 그리는 방법이 있다. 이 방법에 의하면, 대략적인 패턴을 넓은 영역에 그리는데 적합하고, 구성이 간단해서 비교적 염가의 장치로 할 수 있었다.
그러나, 상기 제1 방법은, 장치가 고가이고, 운용비가 높았다.
상기 제2 방법은, 큰 면적에 고정밀도로 그리는 것이 어렵다. 또한, 처리 시간을 짧게 하려면 고출력의 레이저가 필요하게 되고, 장치가 고가로 되어 운용비가 높아지게 되었다.
종래의 마스크를 이용하는 노광 장치에서는 광원으로서 수은 램프를 이용하 고 있었다. 수은 램프의 경우에, 365nm(근자외선의 i선), 405nm(보라색의 h선), 436nm(g선)에 강한 파장 스펙트럼 분포를 갖고 있다. 패터닝에 이용되는 포토레지스트도 이들 파장으로 노광했을 때 양호한 패터닝이 가능하도록 만들어져 있어, 특히 파장이 365nm 또는 405nm인 광에 반응하는 것이 많다.
마스크리스 노광을 행하는 경우에, 광원으로서 수은 램프를 이용하는 것은 불가능하지 않다. 그러나, 수은 램프로부터 지향성이 높은 노광 조명광을 효율적으로 얻는 것은 곤란하다.
또한, 프린트 기판의 경우에, 솔더(solder) 레지스트를 노광시키는 공정이 있지만, 솔더 레지스트의 감도는 일반적으로 낮고, 노광 효율이 낮았다.
본 발명의 목적은, 지향성이 높은 조명광에 의해 효율적으로 마스크리스 노광을 행할 수 있는 마스크리스 노광 방법 및 마스크리스 노광 장치를 제공하고, 솔더 레지스트의 노광 효율을 향상시킬 수 있는 마스크리스 노광 방법 및 마스크리스 노광 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 구성은, 광원으로부터 방출된 방출광과 공작물을 상대적으로 이동시켜, 상기 방출광에 의해 상기 공작물의 소망의 위치를 노광시키는 패턴 노광 방법에 있어서, 상기 방출광의 파장이 상이한 복수개의 상기 광원을 설치하고, 상기 광원을 온/오프시킴으로써, 파장이 상이한 복수개의 광을 상기 공작물의 동일점에 조사시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 구성은, 패턴 노광 장치를, 파장이 상이한 광을 방출하는 두 가지 이상의 색의 광원, 상기 광원으로부터 방출된 방출광을 각각 공작물 상에 투영시키는 광학계, 상기 광원을 온/오프시키는 개폐 수단, 투영 스폿과 상기 공작물을 상대적으로 이동하는 이동 수단, 상기 상대적 이동과 상기 광원의 온/오프를 동기시켜 제어하는 제어 수단으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 지향성이 높은 조명광에 의해, 효율적으로 마스크리스 노광을 행할 수 있고, 솔더 레지스트의 노광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시예에 따라 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
광원 광학계(1A)는, 파장이 405nm인 레이저를 출력하는 복수개(여기에서는 128개)의 청자색(靑紫色) 반도체 레이저(12A) 등으로 구성되며, 128개의 레이저광(1a)을 출력한다. 청자색 반도체 레이저(12A)로부터 출력되는 레이저광(1a)의 파장은 405nm±7nm의 범위에 있다.
다음에, 도 2를 참조하면서, 광원 광학계(1A)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 광원 광학계(1A)의 구성도로서, (a)는 레이저광(1a)의 진행 방향으로부터 본 도면이고, (b)는 레이저광(1a)의 진행 방향이 지면(紙面)에 대해 평행하게 되는 방향으로부터 본 도면이다.
광원 광학계(1A)는, 두 방향으로 정렬시켜 배치된 128개의 청자색 반도체 레 이저(12A) 및 비구면 렌즈(13)로 구성된다. 청자색 반도체 레이저(12A)는 반도체 레이저 홀더 기판(90)에 유지된다.
청자색 반도체 레이저(12A)는 파장 405nm, 출력 60mW의 레이저광(1a)을 방출한다. 방출된 레이저광(1a)은 발산광(x 방향 발산각의 반값 전폭(full width at half maximum intensity)은 약 22도, y 방향의 반값 전폭은 약 8도. 도 2의 (a)에서 상하 방향이 x, 좌우 방향이 y임)이므로, 초점 거리가 짧은 비구면 렌즈(13)에 의해 수속시켜 평행 빔으로 만든다.
128개의 청자색 반도체 레이저(12A)로부터 방출되는 레이저광(1a)을 각각 평행 빔으로 하는 동시에 서로 평행하게 할 필요가 있기 때문에, 비구면 렌즈(13)는, 나타내지 않은 조정 기구에 의해 xyz 방향으로 미세하게 조정된다. 비구면 렌즈(13)를 광축 방향으로 이동시켜 각 빔을 평행 빔으로 하는 동시에, 광축에 대해서 직각 2 방향으로 이동시킴으로써 각 빔을 서로 평행하게 한다.
그러나, 비구면 렌즈(13)의 미세 조정 기구만으로는 128개의 레이저광(1a)이 모두 평행 빔으로 조정될 수 없기 때문에, 각 청자색 반도체 레이저(12A)의 광축 상에 쐐기 모양의 쐐기형 유리(2)를 설치한다. 광축을 평행하게 조정할 수 없을 때에는, 쐐기형 유리(2)에 의해 레이저광(1a)의 광축을 미소하게 기울여, 모든 레이저광(1a)을 수십 초 이내의 평행도에 맞게 만든다.
서로 평행하게 된 레이저광(1a)은 빔 직경 불변 빔 피치 축소 수단(14)에 수직으로 입사된다.
빔 직경 불변 빔 피치 축소 수단(14)은 단면이 평행 사변형인 프리즘(141)을 복수개 중첩시켜 반도체 레이저 홀더 기판(90)의 중심에 대하여 좌우 대칭으로 배치한 것이다. 중심부는, 소위 네스트 구조(nested structure)(각각 빗살모양으로 하여 조합한 형상)로 형성되고, 레이저광(1a)은 프리즘(141)의 내부만 통과하도록 구성된다.
이상의 구성으로 되어 있기 때문에, 도 2의 (b)의 가장 아래의 레이저광(1a)에 주목하면, 레이저광(1a)은 프리즘(141)의 A1면에서 반사되어 위로 진행되고 프리즘(141c)의 좌측 단부면(B)에서 반사되어 우측으로 향한다. 아래로부터 두번째의 레이저광(1a)은 아래로부터 두번째의 프리즘(141)에서 반사되어 위로 진행되고, 프리즘(141c)의 좌측 단부면(B)에서 반사되어 우측으로 향한다.
그 결과, 청자색 반도체 레이저(12A)가 반도체 레이저 홀더 기판(90) 상에, 예를 들면 x 및 y 방향으로 12mm 피치로 배열된 경우에, 비구면 렌즈(13)에 의해 조준된 레이저광(1a)(x 방향의 직경이 약 4mm, y 방향의 직경이 약 1.5mm인 타원형 강도 분포를 가짐)은, x 및 y 방향으로 12mm피치로 배열된 상태에서 빔 직경 불변 빔 피치 축소 수단(14)에 입사된다. 레이저광(1a)이 빔 직경 불변 빔 피치 축소 수단(14)을 통과한 때, 레이저광(1a)은 빔 형상에는 변함이 없이 x 방향으로 1mm 피치로 배열된다. 즉, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 청자색 반도체 레이저(12A)의 간격이 12mm인데 대해, 빔 직경 불변 빔 피치 축소 수단(14)을 통과한 레이저광(1a)의 x 방향의 간격은 1mm가 된다.
광원 광학계(1A)로부터 출력된 레이저광(1a)의 광축 상에는, 파장 분리 빔 분리기(11O), 거울(100), 긴 초점 렌즈(3), 거울(4), 다각형 거울(5), fθ 렌즈 (6), 거울(62) 및 원통형 렌즈(61)가 배치된다.
도 3은, 파장 분리 빔 분리기(110)의 광 투과 특성을 나타낸 특성도로서, 가로축이 파장, 세로축이 투과율이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 파장 분리 빔 분리기(110)는, 파장이 400nm 이상의 광은 거의 100% 투과시키지만, 파장이 390nm 미만인 광은 거의 반사시킨다.
긴 초점 렌즈(3)의 초점 거리 f는 20m이며, 4개의 그룹의 렌즈로 구성된다. 즉, 구면계는 제1 그룹(31), 제2 그룹(32) 및 제3 그룹(33)으로 이루어지고, 제4 그룹(34)은 원통형 렌즈로 구성된다. 도 1에는 각 그룹의 렌즈를 1개만 나타내고 있지만, 색수차 및 구면 수차 등의 수차 보정을 하기 위해, 실제로는 서로 다른 유리 재료로 된 4개 이상의 렌즈로 구성된다.
이상의 구성으로 되어 있기 때문에, 광원 광학계(1A)로부터 출력된 파장 405nm의 레이저광(1a)은 손실이 거의 없는 상태로 파장 분리 빔 분리기(110)를 투과하고, 거울(100)을 통하여 긴 초점 렌즈(3)에 입사된다. 긴 초점 렌즈(3)로부터 방출된 레이저광(1a)은 거울(4) 및 다각형 거울(5)을 통하여 fθ 렌즈(6)에 입사된다. fθ 렌즈(6)로부터 방출된 레이저광(1a)은 거울(62) 및 원통형 렌즈(61)를 통하여 기판(8)상에 입사(조사)된다.
광원 광학계(1B)의 구성은 광원 광학계(1A)와 실질적으로 같지만, 청자색 반도체 레이저(12A) 대신에, 파장이 375nm인 레이저광(1b)을 출력하는 자외선(UV) 반도체 레이저(12B)가 배치된다. 광원 광학계(1B)로부터는 x 방향의 간격이 1mm로 서로 평행한 128개의 레이저광(1b)이 출력된다. 자외선 반도체 레이저(12B)로부터 출력되는 레이저광(1b)의 파장은 375nm±7nm의 범위에 있다.
광원 광학계(1B)는, 출력되는 레이저광(1b)의 각각의 광축이 파장 분리 빔 분리기(11O)를 투과한 레이저광(1a)의 광축과 일치하도록 위치된다.
그 결과, 손실이 거의 없는 상태로 파장 분리 빔 분리기(110)에 의해 반사되는 레이저광(1b)의 각각의 광축은 파장 분리 빔 분리기(110)를 투과한 레이저광(1a)의 광축과 일치하고, 이하, 레이저광(1a)과 같은 경로를 통하여, 기판(8)상에 입사된다.
제어 장치(9)는, 청자색 반도체 레이저(12A) 및 자외선 반도체 레이저(12B)를 온/오프시키고, 다각형 거울(5)과 기판(8)을 이동시키기 위한 이동 수단(도시되지 않음)을 제어한다.
이제, 각각의 레이저광의 크기(스폿 직경)에 대하여 설명한다.
긴 초점 렌즈(3)를 투과한 128개의 레이저광(1a)과 레이저광(1b)은 y 방향(주사 방향)으로 약 10mm의 확산을 가지는 평행광으로 된다. 각각의 평행광은, 이들을 방출한 청자색 반도체 레이저(12A) 또는 자외선 반도체 레이저(12B)의 반도체 레이저 홀더 기판(90) 상의 위치에 대응하여, 스폿 어레이의 중심(긴 초점 렌즈(3)의 광축과 동축임)에 대해서 Δθ의 각도를 이룬다(Δθ는 미세 각도임).
x 방향(부 주사 방향)에는 도 1의 볼록 원통형 렌즈(34)의 집광 작용에 의해, 거울(4)에서 반사된 후 다각형 거울(5) 상에 집광되고, 집광 위치는 파장 분리 빔 분리기(110) 상의 x 방향의 스폿 위치에 비례한다.
파장 분리 빔 분리기(110) 상의 스폿 어레이의 중심으로부터 각 스폿까지의 y 방향의 거리를 L로 하고, 긴 초점 렌즈(3)의 초점 거리 f를 이용하여, 상기 Δθ는 식(1)으로 나타낼 수 있다.
Δθ = L/f···식(1)
다각형 거울(5) 상에서 주사 방향(y 방향)에 대해 평행인 레이저광(1a, 1b)은, fθ 렌즈(6)에 의해 기판(8)상에 집광된다.
fθ 렌즈(6)와 원통형 렌즈(61)를 통하여 다각형 거울(5)의 반사면과 기판의 표면이 결상 관계에 있다. 따라서, 다각형 거울(5) 상에서 부 주사 방향(x 방향)으로 집광되는 레이저광(1a, 1b)은, 다각형 거울(5)에서 반사된 후, 색수차 보정 특성을 가진 fθ 렌즈(6)를 투과하고, x 방향으로 볼록 렌즈 작용을 구비하는 원통형 렌즈(61)의 집광 작용에 의해, 기판(8)상에 집광된다.
이 결과, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(8)상에, 직경이 수십μm 이하이고 대략 원형인 멀티 스폿이, 도면에 나타내어진 어레이로 결상된다.
여기에서, 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)의 배치 방법에 대하여 설명한다.
도 6은, 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)의 배치도이다.
상기 도 1의 경우에, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 파장 분리 빔 분리기(11O)를 통과하는 레이저광(1a)과 파장 분리 빔 분리기(11O)에 의해 반사되는 레이저광(1b)의 광축은 동축이다.
따라서, 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)가 모두 온 인 경우(즉, 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)를 동일한 신호로 온/오프시키는 경우), 레이저광(1a)과 레이저광(1b)은 각각 기판(8)상의 동일 부분에 입사된다.
도 6의 x 방향은 부 주사 방향(기판(8)이 이동하는 방향)이며, 레이저광(1a)의 어레이 피치 Px는 분해능 Δ와 같다. 도면 중의 y 방향은 주사 방향(다각형 거울(5)에 의한 주사 방향이며, 어레이 피치 Py는 그려진 패턴의 분해능 Δ의 정수배이다.
도 6의 (b)는, 레이저광(1a)과 레이저광(1b)이 파장 분리 빔 분리기(11O) 상에서 서로 x 방향으로 거리 k만큼 어긋나 배열된다. 여기에서, 거리 k는 다각형 거울이 1회 주사하는 동안에 기판(8)이 x 방향으로 이동하는 양과 같다. 이 경우에도, 레이저광(1a)과 레이저광(1b)은 동일한 부분에 조사되지만, 다각형 거울의 1 주사 주기만큼 어긋나게 노광된다.
이와 같이 시간을 늦추어 노광시키면, 이하에 나타내는 효과가 있다. 즉, 파장이 짧은 노출광은 감광제에 의해 흡수되는 비율이 높다. 따라서, 예를 들면 감광제의 두께가 두꺼운 경우에, 파장이 짧은 노출광은 감광제에 흡수되어 저부까지 도달하지 못하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 먼저 파장이 긴 노출광으로 노광시킴으로써 감광제의 바닥까지 노광시킨 후, 파장이 짧은 노출광으로 감광제의 표면을 노광시키면, 감광제를 표면으로부터 바닥까지 균일하게 노광시킬 수 있다.
또한, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 도 6의 (b)에 나타낸 거리 k를, 다각형 거울의 1 주사 주기에서 기판(8)이 x 방향으로 이동하는 양의 n배(단, n≥2)가 되도록 연장할 수 있다.
이와 같이 파장이 상이한 2개 이상의 노광 파장을 이용하여, 감광제를 최적 타이밍으로 노광시킬 수 있다.
상기와 같이 두 가지 파장의 레이저광의 어레이 위치를 서로 일치시키거나 늦추거나 하는 데에는, 예를 들면 광원 광학계(1A) 전체의 위치를 상하 이동시켜도 되고, 광원 광학계(1A)와 파장 분리 빔 분리기(110) 사이에 2개의 거울을 배치하여, 거울의 각도나 간격을 원하는 양만큼 어긋나도록 조정해도 된다.
또 복수개의 파장 각각의 강도 비가 감광제에 대해 최적으로 되도록, 청자색 반도체 레이저(12A) 및 자외선 반도체 레이저(12B)의 강도를 파장마다 조정(소등(消燈)을 포함함)함으로써, 최적의 분광 강도 비로 노광하도록 해도 된다.
(실시예 2)
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도이고, 도 8은 광원 광학계(1C)의 구성도이며, 도 8의 (a)는 레이저광이 진행되는 방향으로부터 본 도면이고, 도 8의 (b)는 레이저광이 진행되는 방향이 지면에 대해 평행하게 되는 방향으로부터 본 도면이다. 도 1 및 도 2의 부품과 같거나 동일한 기능을 가진 부품은 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다.
상기 실시예 1에서는, 1개의 반도체 레이저 홀더 기판(90)에 청자색 반도체 레이저(12A) 또는 자외선 반도체 레이저(12B)만 유지시켰지만, 이 실시예에서는, 1개의 반도체 레이저 홀더 기판(90)에 80개의 청자색 반도체 레이저(12A)(도 8에서 백색 원)와 48개의 자외선 반도체 레이저(12B)(도 8에서 사선 표시 원)를 혼합하여 유지시켰다.
이와 같이 하면, 파장 분리 빔 분리기(110)를 필요로 하지 않기 때문에, 장치 구성을 간단하게 할 수 있다.
이 실시예의 경우에, y 방향으로 주사되면서, 각 청자색 반도체 레이저(12A) 또는 자외선 반도체 레이저(12B)가 점멸한다. 이 결과, 기판의 임의의 위치가 5개의 레이저광(1a)과 3개의 레이저광(1b)에 노광된다.
1개의 반도체 레이저 홀더 기판(90)에 유지되는 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)의 비율은 감광시키고자 하는 부재에 대해 최적으로 되도록 정하면 된다.
감광제의 분광 감도 특성과 노광 패턴의 폭, 감광제의 두께 등의 조건에 기초하여, 레이저광(1a)과 레이저광(1b) 사이의 노광 강도 비가 일정한 범위에서 정해진다. 그러한 경우에, 이용하는 조건으로부터 최적 노광 강도 비로 노광시키는 것이 바람직하다. 따라서, 이용하는 조건의 범위를 최적으로 충족시키도록 미리 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)의 수를 결정하고, 청자색 반도체 레이저(12A)와 자외선 반도체 레이저(12B)의 강도를 변경함으로써 노광 강도 비를 최적이 되도록 정하면, 더욱 유효하다.
(실시예 3)
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도로서, 도 1 및 도 2의 부품과 동일하거나 또는 동일한 기능을 가진 부품은 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다.
적외선 광원(7)의 내부에 고출력의 반도체 적외선 레이저가 장착된다. 적외선 광원(7)에 복수개의 섬유 속(束)으로 구성되는 광섬유(71)의 한쪽 단부가 접속된다. 광 섬유(71)의 다른 쪽 단부(72)는, 복수개의 섬유가 횡방향으로 길게 배치되도록(예를들면, 횡방향 일렬) 구성되어, 다각형 거울(5)로 주사될 범위에 대면하는 위치에 위치된다.
이상의 구성을 가지기 때문에, 적외선 광원(7) 내부의 반도체 레이저로부터 방출된 적외선 광선은 광섬유(71)에 입사하고, 방출 단부면(72)으로부터 방출되어 다각형 거울(5)로 주사될 범위를 조명한다.
이와 같은 구성에 의해, 패턴 형성용 노출광과 동시에 혹은 그에 전후하여 적외선 광선을 조사할 수 있기 때문에, 적외선 광선의 작용에 의해, 감도가 높은 노광을 실현할 수 있다.
방출 단부면(72)의 위치를 조정함으로써, 노광 후 0.몇 초 내지 몇 초 뒤에 조사할 수 있다.
(실시예 4)
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치의 구성도로서, 도 1 및 도 2의 부품과 같거나 동일한 기능을 가진 부품은 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다.
광원 광학계(1A)는, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 두 방향으로 정렬된 복수개의 청자색 반도체 레이저(12A), 및 나타내지 않은 후술하는 원통형 렌즈로 구성된다. 그러나, 반도체 레이저 홀더 기판(90)에 유지되는 청자색 반도체 레이저 (12A)는, 배열 방향이 실시예 1의 경우와 상이하고, 격자 모양으로 배열된다.
광원 광학계(1B)에는, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 두 방향으로 정렬된 복수개의 자외선 반도체 레이저(12B)가 배치된다. 그러나, 반도체 레이저 홀더 기판(90)에 유지되는 자외선 반도체 레이저(12B)는, 배열 방향이 실시예 1의 경우와 상이하고, 격자 모양으로 배열된다.
청자색 반도체 레이저(12A)로부터 출력되는 레이저광(1a)의 광축 상에, 광학계(10lA), 집광 렌즈(120A), 파장 분리 빔 분리기(110), 인티그레이터(130), 집광 렌즈(140), 거울(301), DMD(200), 및 투영 렌즈(301)가 배치된다.
또한, 자외선 반도체 레이저(12B)로부터 출력되는 레이저광(1b)의 광축 상에는, 광학계(101) 및 집광 렌즈(120B)가 배치된다.
광원 광학계(101A 및 101B)는 짧은 초점의 원통형 렌즈 어레이와 긴 초점의 원통형 렌즈 어레이를 격자형으로 배치한 것이며, 청자색 반도체 레이저(12A) 및 자외선 반도체 레이저(12B)의 광축은 각각의 원통형 렌즈 어레이의 능선(稜線)과 직각으로 교차하도록 배치된다.
다음에, 이 실시예의 동작을 설명한다.
청자색 반도체 레이저(12A)로부터 출력된 레이저광(1a)은, 광원 광학계(101A)에 의해 각각의 광축이 서로 평행한 빔으로 되어 렌즈(120A)에 입사된다. 렌즈(120A)에 의해, 레이저광(1a) 각각의 광축은 인티그레이터(integrator)(130)의 입구 단부에 집광되도록 굽혀져, 파장 분리 빔 분리기(110)를 투과한다.
한편, 자외선 반도체 레이저(12B)로부터 출력되는 레이저광(1b)은, 광원 광 학계(101B)에 의해 각각의 광축이 서로 평행한 빔으로 되어 렌즈(120B)에 입사된다. 렌즈(120B)에 의해 레이저광(1b) 각각의 광축이 굽혀져, 레이저광(1b)이 인티그레이터(130)의 입구 단부에 집광되고, 파장 분리 빔 분리기(110)에 의해 반사된다.
레이저광(1a)과 레이저광(1b)은 동축으로 되어, 인티그레이터(130)에 입사된다. 인티그레이터(130)로부터 출사된 레이저광(1a)과 레이저광(1b)은 렌즈(140)를 투과하고, 거울(301)에서 반사된 후, DMD(200)를 균일한 강도 분포로 조명한다. DMD에서 반사된 광은, DMD에 표시된 패턴을, 노출광에 대해서 색 보정된 투영 렌즈(301)에 의해 기판(8)상의 영역(151)에 투영시켜, 투영된 패턴으로 영역(151)을 노광시킨다.
이 실시예에서도, 상기 실시예와 마찬가지로, 두 가지 파장의 광의 강도 밸런스가 최적화될 때, 감광제를 이용하여 소망의 패턴이 양호하게 형성될 수 있다.
이 실시예의 경우에도, 광섬유(71)의 다른 쪽 단부(72)로부터 적외선을 방출시킴으로써, 노광 감도를 실질적으로 향상시킬 수 있어, 처리 품질을 향상시킬 수 있다.
단부(72)로부터 방출되는 적외선의 조사 영역은 노광 영역(151)보다 약간 넓은 영역(152)으로 하면 된다.
상기 실시예 3 및 실시예 4에서 이용된 적외선 광선은, 감광제를 감광시키지 않는 파장의 광이면, 다른 파장의 광으로 대치하여도 무방하다.
상기 각 실시예에서는, 레이저의 파장을 두 종류로 하였으나, 그 이상도 가 능하.
또한, 레이저의 파장을 다른 파장으로 해도 무방하다.
본 발명의 패턴 노광 방법 및 장치에 의하면, 지향성이 높은 조명광에 의해, 효율적으로 마스크리스 노광을 행할 수 있고, 솔더 레지스트의 노광 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 광원으로부터 방출된 방출광과 공작물을 상대적으로 이동시켜, 상기 방출광에 의해 상기 공작물의 소망의 위치를 노광시키는 패턴 노광 방법에 있어서,
    상기 방출광의 파장이 상이한 복수개의 상기 광원을 설치하고, 상기 광원을 온/오프시킴으로써, 파장이 상이한 복수개의 광을 상기 공작물의 동일점에 조사시키는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원이 반도체 레이저인 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공작물의 상기 동일점을 4개 이상의 상이한 반도체 레이저에 의해 노광시키는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방출광이 조사되는 점에, 상기 공작물을 노광시키지 않는 파장의 광을, 상기 방출광이 조사되는 시점의 전후 수 초 이내에 조사시키는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 방법.
  5. 파장이 상이한 광을 방출하는 두 가지 이상의 색의 광원, 상기 광원으로부터 방출된 방출광을 각각 공작물 상에 투영시키는 광학계, 상기 광원을 온/오프시키는 개폐 수단, 투영 스폿과 상기 공작물을 상대적으로 이동시키는 이동 수단, 및 상기 상대적 이동과 상기 광원의 온/오프를 동기시켜 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공작물을 노광시키지 않는 파장의 광을 방출하는 광원을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 노광 장치.
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