KR20060123327A - 복사선으로의 노출에 의한 열화에 저항하는 액정 셀 - Google Patents

복사선으로의 노출에 의한 열화에 저항하는 액정 셀 Download PDF

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KR20060123327A
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찰스 디 호크
피터 알 로브리쉬
르네 피 헬빙
켄 에이 니쉬무라
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애질런트 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

본 발명에 따른 실시예들은 자외선에 저항하는 액정 셀을 포함한다. 본 발명의 일 실시예는 셀 내에 저장된 액정 재료의 부피를 증가시키는 것이다. 예로서, 트렌치들이 추가적인 액정 재료를 저장하는 저장소(24, 28)를 제공하기 위해 사용된다. 본 발명의 다른 실시예는 셀 내의 배향막으로서 유기 재료를 사용하는 대신 무기 배향막(33)을 사용한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 액정 재료를 셀을 통과하여 순환시키기 위해 펌프(91)를 사용한다. 본 발명의 셀은 포토리소그래피 이미징 시스템(50)에서 SLM(53)으로서 사용될 수 있다.

Description

복사선으로의 노출에 의한 열화에 저항하는 액정 셀{LIQUID CRYSTAL CELL THAT RESISTS DEGRADATION FROM EXPOSURE TO RADIATION}
본 출원은 본 출원과 동일자로 출원되어 본 출원인에게 양도된 발명의 명칭이 "REAL TIME IMAGE RESIZING DIGITAL PHOTOLITHOGRAPHY", "SPATIAL LIGHT MODULATOR AND METHOD FOR PERFORMING DYNAMIC PHOTOLITHOGRAPHY", "DEFECT MITIGRATION IN SPATIAL LIGHT MODULATION USED FOR DYNAMIC PHOTOLITHOGRAPHY" 인 미국특허출원과 관련이 있으며, 이들 출원의 내용은 본원 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 전반적으로 액정 셀(liquid crystal cells)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복사선으로부터의 열화에 저항하는 액정 셀에 관한 것이다.
포토리소그래피는 일반적으로 미세 전자(microelectronic) 회로와 미세 전자 기판의 생산에 이용된다. 전형적인 포토리소그래피 시스템들은 자외선(UV light)을 이용해 패턴을 형성하기 위하여 마스크를 사용한다. 자외선은 형성된 패턴에 따라 자외선에 민감한 포토레지스트(photoresist)로 코팅된 기판 혹은 보드에 충돌한다. 자외선에 노출된 포토레지스트는 노출된 부분이 화학 약품에 의해 제거되도록 하거나 (노출되지 않은 포토레지스트에는 영향을 미치지 않는다) 또는 노출되지 않은 포토레지스트를 제거하는 화학 약품으로부터 노출된 포토레지스트를 보호하는 화학적 변화를 겪는다. 어느 경우든, 포토리소그래피는 마스크에 있는 패턴이 기판에 재생되도록 한다. 그 다음 패턴이 형성된 기판을 처리하여 미세 전자 회로를 생산한다.
도 1은 전형적인 포토리소그래피 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 자외선 소스(11)를 포함한다. 자외선 소스(11)로부터의 자외선은 조명 시스템(12)의 렌즈들에 의해 마스크(13)로 제공된다. 자외선은 마스크(13)의 패턴대로, 프로젝션 시스템(projection system)(14)의 렌즈들에 의해 기판(15)으로 유도된다. 일부 시스템들에서는, 마스크의 전부분이 동시에 조명된다. 다른 시스템들에서는, 마스크의 일부분만이 한번에 조명된다. 이러한 시스템들에서는, 한 개 이상의 조명 시스템(12), 프로젝션 시스템(14) 및 기판(15) 및/또는 마스크(13)를 지지하는 플랫폼(platform)(16)이 마스크(13)의 다른 부분들을 조명하기 위해 움직일 수 있다.
이러한 배치에는 몇몇의 문제점들이 있다. 하나의 문제점은 가장 단순한 미세 전자 회로의 생산을 위해 많은 마스크가 필요하다는 점이다. 예로서 프로세서들과 같은 복잡한 회로들에서는 더 많은 마스크가 요구된다. 그러므로, 다른 층이 형성될 때마다, 다른 마스크가 사용되어야 한다. 그러므로, 마스크들이 리소그래피 장치에서 장착되고 제거되어야만 한다. 각각의 마스크는 조심스럽게 다루어지고, 저장되고, 검사되어야만 한다. 어떠한 오염 또는 손상도 결함 있는 제품의 결과를 낳을 것이다. 또 다른 문제점은 한 번 마스크가 제작되면, 변경이 불가능하다는 점이다. 그러므로, 간단한 디자인 변화나, 심지어 크기의 변화에 있어서도, 새로운 마스크 셋(set)을 제작할 것을 요구한다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 종래의 시도는 마스크가 아닌 공간 광 변조기(SLM- spatial light modulator)를 이용하는 것이었다. SLM으로 형성된 이미지는 동적이므로 하나의 SLM이 모든 마스크들을 대체할 수 있다. SLM은 디자인의 변화를 반영하여 쉽게 변화될 수 있다. 또한 SLM은 마스크들을 다루고, 저장 및 검사하는데에 관련된 문제들도 제거할 수 있다. SLM 중 하나의 타입은 액정 SLM이다. 그러나, 자외선이 액정 재료의 분해를 야기하여 SLM이 작동하지 않게 되므로 현 기술의 액정 SLM은 포토리소그래피 시스템들에 사용될 수 없다.
본 발명의 실시예들은, 예로서 100㎚와 400㎚ 사이 파장을 가지는, 일반적으로 자외선이라 불리는 광과 같은 전자기파 또는 전리 방사선에 저항하는 액정 셀을 포함한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 액정 재료를 열화시키는 다른 파장 또는 전리 방사선을 사용할 수도 있다. 본 발명의 액정 셀들은 포토리소그래픽 이미징 시스템(photolithographic imaging system)에서 포토 마스크를 대체하는 공간 광 변조기(SLM)로 사용될 수 있다. 액정 셀의 하나의 예로는 실리콘 상층 액정(LCOS- liquid crystal on silicon) 셀이 있다. 이러한 타입의 셀들은 이전에 프로젝션 시스템들을 위한 마이크로디스플레이와 같은 다른 광학적 기술에서 사용되어 왔지만, 그러나 자외선 파장 범위에 있는 광에 활용하기 위한 종래의 시도는 실패했다. 이러한 셀 내에 있는 재료들은 전형적으로 유기 재료이므로, 자외선에의 노출로 손상된다. 종래 셀들의 이러한 열화는 이온 종들의 형성 증가 또는 액정 셀의 표면상에 잔류물의 침전으로 나타날 수 있다. 이러한 두 결과들은 결론적으로 셀의 전기적 또는 광학적 결함으로 이어진다. 광원의 세기에 의존하여, 결함은 단 몇 분만에 생길 수 있다. 이에 반하여, 본 발명의 셀들은 수천 시간의 수명을 가지므로, LCOS 셀 장치가 자외선 조명과 함께 사용되는 것을 가능케 한다.
본 발명의 일 실시예는 액정 셀 내에 저장된 액정 재료의 부피를 증가시키는 것이다. 이 실시예의 일례는 셀 주위 및/또는 셀의 하나 이상의 활성 요소의 주위에 트렌치들을 제공하는 것이다. 트렌치들은 추가적인 액정 재료들을 저장하는 저장소를 제공한다. 자외선에의 노출로 인해 발생된 오염 재료들이 액정 재료 내에서 분산될 수 있기 때문에 이 실시예는 효과가 있다. 이 실시예는 트렌치 내에 전극을 놓고 전극 양단에 DC 전압을 걸어줌으로써 개선될 수 있다. 전극들은 이온 종의 오염 재료들을 끌어당겨, 이러한 오염 재료들이 활성 영역으로부터 트렌치 내로 들어가도록 이동시킨다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유기 재료를 배향막으로서 사용하는 대신 무기층(예로서 실리콘 다이옥사이드)을 셀 내에서 배향막으로서 사용한다. 무기층은 예로서 자외선과 같이 층에 입사하는 파장의 광에 대해 투과성이 있으며/또는 비흡수성이어야 한다. 유기 층들은 자외선에 노출되었을 때 빠르게 분해된다. 배향막이 없다면, 셀의 기능은 불완전하다. 더욱이, 분해된 부산물 또는 변질된 층으로부터의 오염 재료들은 또한 셀의 작동을 저하시킨다. 이에 반하여, 무기 배향막은 본질적으로 자외선 스펙트럼에 있는 광에 대해 투과성을 가지며 액정 재료들에 대해 필요한 배열을 유도한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 셀을 통해 액정 재료를 순환시키기 위해 펌프를 사용한다. 펌프 또는 다른 장치가 액정 재료가 활성 영역을 가로질러 이동하도록 하기 위해 사용된다. 그러므로, 열화된 재료는 셀로부터 제거되고 새로운 또는 보다 나은 재료로 대체된다. 이 실시예는 셀 내에서 액정 재료가 특정 방향 및/또는 통로로 흐르도록 이끌거나 또는 장려하기 위한 미세 채널들을 포함함으로써 개선될 수 있다.
다양한 실시예들이 다른 실시예들과 결합하여 사용될 수 있다. 예로서, 셀은 무기 배향막 실시예를 포함할 수 있고 트렌치 실시예 또는 유체 셀 실시예를 포함할 수 있다. 또 다른 셀은 트렌치 실시예 및 유체 셀 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 셀에서, 트렌치는 저장소로서의 역할을 하며, 액정 재료의 '강(river)'이 천천히 이동하기 위한 통로를 제공해주는 유체 채널 역할을 한다. 또 다른 셀은 본 발명의 세 실시예 모두를 포함할 수도 있다. 본 발명의 실시예들은 예로서 전자기파 또는 전리 방사선과 같은 복사선에 의해 액정 셀이 열화되지 않도록 할 수 있다. 상기 복사선의 파장은 자외선 파장일 수 있으며 또는 다른 파장일 수도 있다. 본 발명의 실시예들은 포토리소그래피에 사용되는 SLM들을 포함하여 액정 셀이 사용되는 어느 분야에도 사용될 수 있다.
도 1은 마스크를 사용하는 전형적인 종래 기술의 포토리소그래피 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 셀의 예를 도시한 도면.
도 3(a) 및 도 3(b)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 셀의 다른 예를 도시한 도면.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 셀의 다른 예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내에서 SLM으로서 사용되는 액정 셀의 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 셀의 다른 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 액정(LC- liquid crystal) 셀(cell)(20)의 예를 도시한다. 상기 셀은 활성 영역(active area)(23)이 있는 기판(21)과 탑 플레이트(top plate)(22)를 포함한다. 탑 플레이트는 (도시되지 않은) 전극을 가진다. 활성 영역(23)은 액정 재료의 방향을 전환시키기 위한 전기장을 발생시키기 위해 탑 플레이트의 전극과 함께 사용되는 픽셀 전극들을 포함한다. 셀이 작동하는데에 필요한 다른 층들, 예로서 배향막, 편광판, 반사 방지막, 절연층 등은 단순화를 위해 생략되었다. 실(seal)(25)은 액정 재료(28)를 탑 플레이트(22)와 기판(21) 사이 에서 유지시킨다. (도시되지 않은) 광원으로부터의, 예로서 자외선과 같은 광(27)은, 활성 영역(23)에 충돌한다. 본 명세서에서 참조로서 인용하는 미국 특허 제 6,329,974 호의 명세서에서 액정 셀의 예가 공개된다.
또한 셀은 (도 2에 도시되지 않은) 두 개의 배향막(alignment layer)을 포함하며, 하나는 탑 플레이트에 가장 근접하고, 다른 하나는 활성 영역에 가장 근접한다. 배향막은 전기장이 작용하지 않을 때 액정 재료를 정렬한다. 액정 재료는 탑 플레이트 전극과 픽셀 전극들에 의해 발생되어 작용하는 전기장을 바탕으로 하여 그들의 배열을 변화할 것이다. 그러므로, 픽셀 전극들이 활성화되어 활성화된 픽셀 전극들에 가장 근접한 액정 재료의 배열에 영향을 미치고, 이로 인해 셀의 광학적 특성이 영향을 받는다.
이 실시예에서, 추가의 액정 유동체가 셀 내의 하나 이상의 저장소에 저장된다. 저장소는(들은) 액정 재료가 복사선에 노출되어 분해된 결과로써 생성되는 오염 재료들이 활성 영역 상에 축적되는 것을 감소시킨다. 예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 트렌치(trench)(24)가(들이) 저장소로서 셀의 주위로 기판(21) 내부에 형성되어 있다. 추가적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 트렌치들(61, 63, 64)이 셀에서 픽셀 전극과 같은 하나 이상의 활성 요소들(62)의 주위에 형성될 수 있다. 트렌치들(61)은 한 방향을 향할 수 있으며, 또는 트렌치들(63, 64)은 활성 요소들을 완전히 둘러쌀 수 있다. 그러므로 트렌치는(들은) 활성 영역을 완전히 감싸거나 또는 활성 영역의 단지 일부분만을 감쌀 수도 있다. 이것은 액정 재료가 분해되는 양에 비해 액정 재료의 전체 부피를 증가시킨다. 액정 재료가 손상되고 오염 재료들이 형성되면, 오염 재료들은 액정 재료를 통해 확산한다. 부피가 클수록, 오염 재료들의 농도는 감소 된다.
트렌치들은 기판을 커팅 또는 에칭함으로써 형성된다. 또한 기판은 실리콘 기판의 경우에 KOH와 같은 이방성 에칭제를 사용함으로써 미세 기계 가공될 수 있다. 트렌치는 자외선에 의해 조명되는 영역 외부에 위치할 수도 있다. 이것은 트렌치(들)에 위치한 액정 재료가 자외선에 의해 불필요하게 열화되는 것으로부터 보호한다.
전형적으로, 탑 플레이트(22)와 기판(21) 사이의 거리는 수 마이크로미터이다. 예로서, 200㎛ 깊이와 1㎜ 폭의 트렌치는 액정 셀의 영역에 따라 셀에 저장된 액정 재료의 부피를 10 내지 50배 가량 증가시킬 수 있다. 그러므로, 만약 자외선이 시간당 1㎕를 열화시키고, 셀이 저장소들을 사용하여 1000㎕를 저장한다면, 셀은 대체 및/또는 수리 없이 1000시간을 지속할 수 있을 것이다.
상기 실시예는 열화된 오염 재료들을 액정 재료로부터 필터링(filtering)함으로써 원하는 대로 개선될 수 있다. 하나의 방법은 직류(DC-direct current) 전압이 인가된 전극들을 이용하는 것이다. 한 개 이상의 전극(26a, 26b)들은 셀 내에, 예를 들어 한 개 이상의 트렌치의 바닥에 위치한다. 액정 재료의 열화는 액정 재료를 이온 종으로 분해시킬 수 있다. 즉, 일부 오염 재료들은 양이온의 전하를 가지며 다른 오염 재료들은 음이온의 전하를 가진다. 이러한 오염 재료들은 채널 바닥의 대전된 전극(들)으로 이끌려서, 조명되는 영역(27)으로부터 이동한다. 도 2에 도시된 바와 같은 예에서, 전극(26a)과 전극(26b)은 그들 양단에 인가되는 전압을 가질 수 있다. 다른 구성에서는, 두 개의 전극들(26c, 26d)은 그들 양단에 인가되는 전압을 가지며 트렌치 내에 배치될 수 있다. 전극들(26)(26은 26a, 26b, 26c, 26d를 나타낸다)은 액정 재료에 노출될 수도 있고, 또는 전극들은 실리콘 기판(21)에 내장될 수도 있다. 전극(26)에 의해 생성된 전기장은 탑 플레이트 전극과 픽셀 전극들에 의해 생성된 전기장에 직교할 수 있다. 이것은 액정 셀의 작동 시에 전극(26)으로부터의 전기장의 영향을 감소시키고, 이온 오염 재료들을 그들 각각의 전극(26)으로 보내기 위한 순 기전력(net motive force)을 제공하며, 액정 장치 내의 순환으로부터 제거된다.
액정 재료로부터 오염 재료들을 걸러내는 또 다른 방법은 오염 재료들을 액정 재료로부터 분리시키는 필터(29)를 셀 내에 배치하는 것이다. 예로서 동전기 효과(electro-kinetic effect)와 같은, 내부적인 흐름이 액정 재료를 셀의 둘레에서 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 오염 재료들은 흐름으로부터 분리될 수 있다. 전극들 및/또는 필터를 사용하는 것은 활성 영역 내의 오염 재료들을 감소시킴으로써 셀의 수명을 연장하는데 도움을 준다.
도 3(a)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 셀(30)의 또 다른 예의 측면도를 도시한 것이다. 도 3(b)은 도 3(a)의 셀(30)의 내부의 투시도를 도시한 것이다. 본 발명의 상기 실시예에서, (액정 재료가 아닌) 유기 재료가 무기 재료로 대체된다. 예로서, 액정 셀의 종래 기술은 얇게 코팅된 유기 재료(즉 폴리이미드)를 배향막으로서 사용했다. 배향막은 액정 재료의 배열을 확립한다. 이러한 재료들은 자외선의 일부를 흡수하며, 그 결과로, 점차 분해되어 셀의 작동을 열화시키는 오 염 재료들을 형성한다.
본 발명의 실시예는 예로서 실리콘 다이옥사이드(SiO2)와 같은 무기 재료 층을 배향막으로서 사용한다. 실리콘 다이옥사이드는 본질적으로 스펙트럼의 자외선 부분에서 투과성을 가지므로 자외선에의 노출로 인해 금방 열화되거나 다른 변화가 일어나지는 않을 것이다. 층의 표면 특성들은 요구되는 액정 재료의 배열을 유도한다. 실리콘 다이옥사이드 층은 (배향막(33)을 형성하는) 탑 플레이트(32) 및/또는 (배향막(34)을 형성하는) 기판(31)의 활성 영역 위에 기화된(evaporated) SiO2를 비스듬하게 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 플레이트 및/또는 기판은 적절한 방향(36)을 제공하기 위해 기화된 SiO2를 침착시키는 동안 전형적으로 5°의 각도를 향한다(수평하는 표면으로부터 5° 또는 수직선으로부터 85°). 본 실시예는 2°와 10° 사이의 방향에서 사용될 수 있다. 층의 두께는 8㎚ 내지 12㎚이며, 전형적인 두께는 10㎚이다. 또한 실리콘 다이옥사이드가 탑 플레이트의 굴절 지수와 유사한 굴절 지수를 가지며, 이것이 자외선 반사 손실들을 감소시킬 수 있다는 점을 주목해야 한다. 그러므로, 실리콘 다이옥사이드 층은 액정 재료가 복사선에 노출되어 분해된 결과로써 생성되는 오염 재료들의 축적을 감소시킨다.
무기 재료가 투과성을 가지며/또는 작동하는 광의 파장 또는 주요 광원의 광에 대해 낮은 흡수율을 가지는 한 다른 무기 재료들도 배향막으로 사용될 수 있다. 또한, 분리된 층 대신, 배향 패턴 또는 영역이 예로서 탑 플레이트의 일부분 및/또는 기판의 일부분(예로서 전극)과 같은 액정 셀의 다른 구성 부분이 될 수 있다. 배향 패턴은 액정 재료와 접촉할 수 있으며, 액정 재료의 요구되는 배향을 유도하는 표면 특징을 가질 수 있다. 구성 요소의 배향 패턴은 투과성을 가지며/또는 작동하는 광의 파장 또는 주요 광원의 광에 대해 낮은 흡수율을 가져야 한다.
도 4(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 셀(40)의 또 다른 예의 측면도를 도시한다. 도 4(b)는 도 4(a)에서의 예의 다른 배열(93)의 평면도이다. 이 실시예에서, 액정 재료는 셀을 통해 펌핑된다. 이러한 흐름은 액정 재료가 복사선에 노출되어 분해된 결과로써 생성되는 오염 재료들이 활성 영역에 축적되는 것을 감소시키거나 또는 방지할 수 있다. 오염 재료들은 자외선을 흡수할 수 있고 결과적으로 온도를 상승시키는 반면, 오염 재료가 없는 액정 셀은 자외선을 극소량 흡수하기 때문에 이것은 중요하다. 온도가 상승하면 셀에 손상을 입히거나 셀을 파괴할 수 있다. 그러므로, 상기 실시예에서는, 자외선에 의해 열화된 액정 재료가 재생되어, 셀의 수명을 연장시킨다. 액정 재료는 한 번 셀을 통과한 액정 재료를 폐기하거나, 재료를 컨테이너 내에서 혼합한 다음 재료가 셀 내로 돌아가기 전에 셀로 재료를 재순환시키거나 재료를 필터링 또는 다른 방식으로 정화하거나 또는 이들 모두를 실시함으로써 재생될 수 있다.
도 4(a)는 액정 재료의 흐름을 포함하는 셀(40)의 예를 도시한다. 셀(40)은 주입구(44), 배출구(46), 펌프(43), 액정 소스(91) 및 액정 도착점(92)을 포함한다. 펌프(43)는 액정 소스(91), 도착점(92) 또는 셀(40) 내에 위치할 수 있다. 펌프(43)는 회전식 펌프, 주사기 펌프, 또는 전자 운동식 펌프일 수 있다. 펌프는 각기 다른 (또는 예정된) 시간의 간격을 두고, 연속적으로 또는 간헐적으로 작동할 수 있다. 어떠한 경우에서도, 액정 재료의 흐름(47)은 주입구(44)에서 배출구(46)로, 활성 영역을 통과하여 흐른다. 셀은 탑 플레이트(42), 기판(41) 및 실(seal)(45)에 의해 경계 지어진다.
액정 소스(91)는 셀에서 액정 재료를 저장하는 저장소 또는 저장 탱크일 수 있다. 새로운 액정 재료가 필요한 만큼 소스에 추가된다. 액정 도착점(92)은 셀로부터 사용된 액정 재료를 저장하는 저장소 또는 저장 탱크일 수 있다. 사용된 액정 재료는 도착점으로부터 필요한 만큼 처분될 수 있다. 대안으로, 소스(91) 및 도착점(92)은 사용된 액정 재료를 셀로 반환시키는 재생 시스템의 부분일 수 있다. 예로서, 소스(91)와 도착점(92)은 액정 재료 내의 오염 재료들을 분산시키기 위해 사용된 액정 재료를 혼합하는 단일 탱크의 포트일 수 있다. 일정 시간이 지난 후 탱크 내의 재료는 대체된다. 대안으로, 탱크 내의 재료는 셀로 반환되기 전에 액정 재료로부터 오염 재료들을 제거하기 위해 정화 및/또는 필터링 될 수 있다.
도 4(a)의 배열은 정사각형 또는 원처럼 종횡비가 낮은 활성 영역에 적당하다. 그러나, 직사각형, 타원형 등 종횡비가 높은 활성 영역에서는, 액정 재료가 보다 짧은 축의 방향으로 활성 영역을 가로질러 움직이는 것이 바람직하다. 이것은 액정 재료가 보다 느린 속도로 동적 영역을 통과하여 움직일 수 있으며, 그럼에도 오염 재료들의 축적을 방지할 수 있다는 것을 의미한다. 만약 재료가 보다 긴 축을 따라 움직인다면, 흐름 속도가 증가되어야 하거나 (이는 셀의 작동을 열화시키는 결과를 가져온다) 또는 오염 재료들이 축적될 수 있다.
평면도인 도 4(b)의 배열은 종횡비가 높은 활성 영역에서 활용될 수 있다. 도 4(b)의 셀(93)은 보다 긴 축의 방향으로 액정 재료를 도포하는 미소유체 채널(48, 94)을 포함한다. 이것은 액정 재료가 보다 짧은 축의 방향으로 활성 영역을 가로질러 흐를 수 있도록 한다. 채널(48,94)은 주입구(44)에서 받은 액정 재료가 활성 영역을 가로질러 균일하게 분포되도록 할 뿐 아니라 배출구(46)로의 전달을 위해 활성 영역을 가로질러 균일하게 수집되도록 한다. 액정 재료는 동적 영역의 짧은 축을 가로질러 이동하기 때문에, 유속이 감소될 수 있다. 감소된 유속은 압력의 영향을 감소시키며 흐름의 결함이 액정 셀의 정상적인 작동에 영향을 미치는 것을 막는다. 높은 유속은 액정 재료의 배열에 영향을 미칠 수 있으며 액정 셀의 작동을 열화시키는 결과를 가져온다. 보다 짧은 축의 방향으로 액정 재료가 흐르는 것은 주어진 유속에 비해 보다 낮은 유속을 허용한다. 채널(48, 94)은 실리콘 기판(41)에 내장될 수 있으며 또는 셀에 고정하여 부착될 수도 있다. 또한 특히 저장소가 기판에 위치하면, 채널들이 탑 플레이트에 형성될 수 있다.
또한, 셀은 스페이서(spacer)의 역할을 할 수 있는 내부의 실 링(49)을 포함한다. 이 링은, 전형적으로 1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가지며, 셀의 천정과 바닥면 사이에 정확한 공간을 제공한다. 또한, 실 링은 액정 재료가 활성 영역을 완전히 통과하지 않고 주입구(44)로부터 채널(94)로 곧바로 흐르는 것을 막아준다. 씰 링을 제공함으로써, 유체는 채널(48)을 통해 활성 영역으로 들어가며 셀을 가로질러 균일하게 분포된다. 링(49)은 전형적으로 산란된 자외선으로부터 일반적으로 에폭시로 제조되는 외부 실(45)을 보호하는, 금속과 같은 불투명한 재료로 제조된다. 에폭시로 제조된 외부 실이 직접 노출되지 않는다고 할지라도, 산란된 자외선에 오 랜 시간 노출되는 것은 실을 열화시킬 수 있고 액정 셀의 기계적 본래 모습을 손상할 수 있다. 실시예들이 자외선에 관해 기술되었지만, 상기 실시예들에서 다른 파장의 광 또는 전리 방사선이 이용될 수 있다.
다양한 실시예들이 다른 실시예들과 결합하여 사용될 수 있다. 예로서, 셀은 도 3(a) 및 도 3(b)의 실시예의 무기 배향막(33)과, 도 2의 실시예의 트렌치(들)(24)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 셀은 도 3(a) 및 도 3(b)의 실시예의 무기 배향막(33)과, 도 4(a)의 펌프(43) 및/또는 도 4(b)의 미소유체 채널들(48, 94)을 포함할 수 있다. 또한 다른 셀은 도 2의 실시예의 트렌치(들)(24)와 도 4(a)의 펌프(43) 및/또는 도 4(b)의 미소유체 채널들(48, 94)을 포함할 수 있다. 이 셀에서, 느리게 이동하는 액정 재료 '강'의 통로를 제공하기 위해 트렌치들은 저장소뿐 아니라 흐름 채널로서의 역할도 한다. 더 나아가 셀은 본 발명의 세 실시예를 모두 포함할 수도 있다.
도 5는 공간 광 변조기(SLM- spatial light modulator)(53)를 포함하는 전형적인 포토리소그래피 시스템(50)을 도시한다. SLM은 도 2, 3(a), 3(b), 4(a) 및 4(b)의 실시예 중 하나 이상의 특징을 갖는 액정 셀을 포함한다. 시스템(50)은 자외선 소스(51)를 포함한다. 광원(51)으로부터의 자외선은 조명 시스템(52)의 렌즈에 의해 SLM(53)에 제공된다. SLM(53)의 패턴을 가지는 자외선은, 프로젝션 시스템(54)의 렌즈에 의해 기판(55)으로 이동된다. 대부분의 시스템에서, 전체 SLM은 동시에 조명된다. 이러한 시스템들에서, 하나 이상의 프로젝션 시스템(54)과 기판(55)을 지지하는 플랫폼(56)은 기판(55)의 다른 부분을 조명하기 위해 이동된다. SLM의 패턴은 기판의 각각의 서로 다른 영역에 대해 변화할 수도 있고, 변화하지 않을 수도 있다. SLM(53)은 반사 SLM이지만, 본 발명의 실시예들은 투과 SLM에 대해서도 작동한다.
SLM을 사용하면, 설계 변경 또는 만들어지는 제품의 각각의 다른 층의 처리와 같이 필요에 따라 패턴이 변화될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 SLM으로 실시간 이미지 스케일링이 가능하다. 또한 SLM의 패턴이 각각의 부분에 대해 변화될 수 있으므로, 예로서 각 부분에 인코드된(encoded) 시리얼 넘버와 같은 고유 식별자를 각 부분이 포함하는 것을 허용한다.
본 발명의 실시예들은 통합된 회로 장치들, 분리된 회로 장치들, 인쇄기판들, 평판 디스플레이들 및 IC 팩키징(packaging)의 생산에 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 투명한 탑 플레이트(22, 32 또는 42)와
    활성 영역을 포함하는 기판(23, 31 또는 41)- 상기 기판과 상기 탑 플레이트는 함께 공동(cavity)을 규정함- 과,
    상기 공동 내의 액정 재료와,
    상기 액정 재료가 복사선에 노출되어 분해된 결과로써 생성되는 오염 재료들(contaminants)의 축적을 감소시키는 수단을 포함하는
    광학적 요소(20,30,40 또는 93).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 재료들의 축적을 감소시키는 수단은
    최소한 하나의 상기 기판(23)과 상기 탑 플레이트(22) 내에 규정되어 유체가 흐르도록 상기 공동과 연결되어 있는 저장소(24 또는 28)와,
    상기 저장소 내의 추가적인 액정 재료를 포함하는
    광학적 요소.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 재료들의 축적을 감소시키는 수단은
    최소한 하나의 상기 탑 플레이트(32)와 상기 기판(31) 내에 규정된 무기 배열 패턴(inorganic alignment pattern)(33)을 포함하되, 상기 무기 배열 패턴(33)은 상기 액정 재료와 접촉하는
    광학적 요소.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 재료들의 축적을 감소시키는 수단은
    상기 활성 영역을 가로질러 상기 공동을 통해 상기 액정 재료를 펌핑하도록 작동할 수 있는 펌프(91)를 포함하는
    광학적 요소.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 오염 재료들의 축적을 감소시키는 수단은
    최소한 하나의 상기 기판과 상기 탑 플레이트 내에 규정되어 유체가 흐르도록 상기 공동과 연결되어 있는 저장소와,
    상기 저장소 내의 추가적인 액정 재료를 더 포함하는
    광학적 요소.
  6. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 오염 재료들의 축적을 감소시키는 수단은
    유체가 흐르도록 상기 저장소와 연결되는 미소유체 채널들(48, 94)을 포함하는
    광학적 요소.
  7. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 저장소에 위치하며 이온 오염 재료들을 끌어당기도록 작동할 수 있는 전극(26)을 더 포함하는
    광학적 요소.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극은 제 1 전극(26a)이고, 액정 광 변조기가 부가적으로 제 2 전극(26b)을 포함하며, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극들은 함께 전위차를 수용하는
    광학적 요소 결정 셀.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극들은 상기 탑 플레이트에 평행한 전기장을 발생시키도록 작동 가능한
    광학적 요소.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항에 있어서,
    상기 광학적 요소는 자외선에 의해서 조명되는
    광학적 요소.
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