KR20090034047A - 마스크리스 노광 장치와 방법 - Google Patents

마스크리스 노광 장치와 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스크리스 노광 장치와 방법에 관한 것으로, 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 마스크리스 노광부에서 생성하는 단계와; 상기 마스크리스 노광부의 중첩된 연속적인 패턴들을 갖는 광으로 글라스를 노광하여, 중첩된 노광 패턴을 형성하는 단계로 구성된다.
따라서, 본 발명은 노광 패턴을 중첩시키고, 중첩된 노광 영역에서의 조도 프로파일을 상쇄시켜 조도를 균일하게 할 수 있으므로, 노광 패턴의 얼룩을 제거할 수 있는 장점이 있다.
마스크리스, 노광, 패턴, 중첩, 얼룩

Description

마스크리스 노광 장치와 방법 { Maskless exposure apparatus and method }
본 발명은 노광된 패턴의 얼룩을 감소시킬 수 있는 마스크리스 노광 장치와 방법에 관한 것이다.
최근, 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 갖는 평판 표시(Flat panel display) 패널의 필요성이 대두되었다.
이러한 필요성에 의하여 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등과 같은 화상 표시 패널이 개발되었다.
이 중 액정표시(Liquid Crystal Display, LCD) 패널은 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
한편, 표시 패널은 소비자의 요구에 따라 대형화되면서 다양한 공정 설비가 개발되어지고 있으며, 신공법을 이용한 설비들이 개발되고 있다.
특히, 노광 장비는 각 표시 패널에서 패턴을 형성하기 위한 핵심적인 장비이며, 조명장치의 광을 입사받아 포토마스크의 패턴을 투과하여 노광시킬 막에 결상시켜 노광시키는 기능을 수행한다.
도 1은 일반적인 따른 노광 공정을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 광원(10)에서 발산된 광이 포토마스크(20)의 패턴을 따라 기판(40) 상부의 감광막(30)에 조사되어, 상기 감광막(30)은 패턴 형상으로 노광된다.
도 2a 내지 2c는 일반적인 노광 장치의 조도 분포에 따라 얼룩의 발생을 설명하기 위한 도면으로서, 노광 장치가 정지시의 조도 분포는 도 2a와 같이 가우시안 분포를 갖는다.
그리고, 노광 장치가 스캔시에는 도 2b와 같이, 스캔 방향으로 균일하고, 스캔의 직각 방향으로 가우시안 분포가 진행된 분포를 갖는다,
이러한 조도 분포에 의해 스캔과 직각 방향으로 도 2c와 같이, 선폭 차이가 유발되고 이것에 의해 노광된 패턴에는 얼룩이 형성된다.
본 발명은 노광된 패턴에 얼룩이 발생하는 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 바람직한 양태(樣態)는,
광원으로부터 입사된 광을 반사시켜, 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 출사시키는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)와;
상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키도록, 복수개의 렌즈들이 어레이된 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL)와;
상기 멀티 어레이 렌즈에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈를 포함하여 구성된 마스크리스 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는,
마스크리스 노광부에서 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 생성하는 단계와;
상기 마스크리스 노광부에서 생성된 중첩된 연속적인 패턴들을 갖는 광으로 글라스를 노광하여, 상기 글라스에 중첩된 노광 패턴을 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법이 제공된다.
본 발명은 노광 패턴을 중첩시키고, 중첩된 노광 영역에서의 조도 프로파일을 상쇄시켜 조도를 균일하게 할 수 있으므로, 노광 패턴의 얼룩을 제거할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 마스크리스(Maskless) 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면으로서, 마스크리스 노광 장치는 적어도 하나 이상의 마스크리스 노광부(100)를 포함하고 있다.
그 마스크리스 노광부(100)는 광원(110)으로부터 입사된 광을 반사시켜, 적어도 둘 이상의 연속적인 중첩된 패턴들을 갖는 광을 출사시키는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)(120)와; 상기 디지털 마이크로미러 소자(120)에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키도록, 복수개의 렌즈들이 어레이된 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL)(130)와; 상기 멀티 어레이 렌즈(130)에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈(140)를 포함하여 구성된다.
이렇게 구성된 마스크리스 노광부는 상기 광원(110)에서 광을 출사하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(120)에서 상기 광원(110)에서 출사된 광을 적어도 둘 이상의 연속적인 중첩된 패턴들을 갖는 광으로 반사시킨다.
즉, 상기 디지털 마이크로미러 소자(120)는 상기 광원(110)의 광을 제 1 패턴을 갖는 광으로 반사시킨 다음, 상기 광원(110)의 광을 입사받아 상기 제 1 패턴과 중첩된 제 2 패턴을 갖는 광으로 반사시키는 것이다.
그러므로, 상기 디지털 마이크로미러 소자(120)는 상기 중첩된 제 1과 2 패 턴을 갖는 광들을 연속적으로 생성하여 출사시키는 것이다.
그리고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(120)에서 반사된 광을 상기 멀티 어레이 렌즈(130)에서 복수개의 광들로 분리하여 집광시키고, 상기 프로젝션 렌즈(140)는 상기 멀티 어레이 렌즈(130)에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시킴으로써, 마스크없이 노광할 수 있는 것이다.
그러므로, 상기 디지털 마이크로미러 소자(120)에서, 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 반사시킴으로써, 마스크리스 노광 장치는 글라스에 중첩된 노광 패턴을 형성할 수 있어, 얼룩을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 패턴들은 25% ~ 75%가 중첩되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 마스크리스(Maskless) 노광 방법의 개략적인 흐름도로서, 마스크리스 노광부에서 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 생성한다.(S10단계)
여기서, 상기 패턴들은 25% ~ 75%가 중첩되어 있는 것이 바람직하다.
그 후, 상기 마스크리스 노광부에서 생성된 중첩된 연속적인 패턴들을 갖는 광으로 글라스를 노광하여, 상기 글라스에서 중첩된 노광 패턴을 형성한다.(S20단계)
여기서, 상기 중첩된 노광 패턴을 형성하는 단계는, 상기 마스크리스 노광부로 상기 글라스를 연속된 패턴들의 갯수와 동일한 횟수로 스캔하여 중첩된 노광 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 마스크리스 노광부가 글라스를 2번 스캔하면, 상기 연속된 패턴들의 갯수는 2개이고, 상기 글라스에는 두 개의 패턴이 형성되며, 두 개의 패턴 사이는 중첩되어 있다.
그리고, 상기 마스크리스 노광부가 글라스를 3번 스캔하는 경우, 상기 연속된 패턴들의 갯수는 3개이고, 상기 글라스에는 세 개의 패턴이 형성되며, 세 개의 패턴 사이는 중첩되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 마스크리스(Maskless) 노광 방법을 설명하기 위한 개념도로서, M x N(㎜) 크기를 갖는 글라스(300)를 2개의 마스크리스 노광부(410,420)로 스캔하여 노광하는 경우, 각각의 마스크리스 노광부(410,420)는 3번 스캔하여 전체 글라스를 노광한다.
즉, 마스크리스 노광부들은 복수번 스캔하여 글라스에 노광 패턴을 형성하는 것이다.
이때, 각각의 마스크리스 노광부들은 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Divice, DMD)를 구비하고 있고, 이 디지털 마이크로미러 소자는 글라스에 3번 스캔하면서 노광하기 위한 광을 반사시키고, 이 반사된 광은 중첩된 연속적인 패턴으로 형성되어 있다.
그러므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 첫 번째 스캔시, 디지털 마이크로미러 소자에서 조사된 영역(411), 두 번째 스캔시, 디지털 마이크로미러 소자에서 조사된 영역(412)과 세 번째 스캔시, 디지털 마이크로미러 소자에서 조사된 영역(413)은 순차적으로 글라스(300)에 형성되고, 각 영역들(411,412,413) 사이는 중첩되어 있다.
도 6a와 6b는 본 발명에 따라 중첩된 노광 패턴이 형성되는 과정을 설명하기 위한 개략적인 개념도로서, 먼저, 두 개의 연속적인 중첩 패턴들을 갖는 광이 마스크리스 노광부에서 출사되는 경우, 글라스(300) 상부를 마스크리스 노광부가 두 번 스캔하면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 마스크리스 노광부에 있는 디지털 마이크로미러 소자에서 조사된 영역들(411,412)은 중첩된다.
그러므로, 도 6b와 같이, 마스크리스 노광부가 첫 번째 스캔시에, 조사된 영역(411)과 두 번째 스캔에서 조사된 영역(412)으로 노광된 패턴은 형성되며, 첫 번째 스캔에서 조사된 영역(411)과 두 번째 스캔에서 조사된 영역(412)은 중첩되고, 이 중첩된 영역(430)에 형성된 노광된 패턴(510)도 중첩된다.
도 7a와 7b는 본 발명에 따라 2개의 마스크리스 노광부들의 초기 조도 분포를 측정한 그래프로서, 도 7a 및 7b와 같이, 2개의 마스크리스 노광부들의 스캔 횟수에 따른 적산 노광 에너지는 가우시안 분포가 됨을 알 수 있다.
이때, 각 마스크리스 노광부들의 초기 조도 분포는 3.5%와 4.0%가 된다.
그러므로, 마스크리스 노광부들간의 내부 외곡 및 해상도와 같은 비선형 특성을 갖는 변수들에 의해 다른 조도 분포를 갖기에 노광된 패턴에서 얼룩이 형성된다.
이러한, 노광된 패턴의 얼룩을 본 발명에서는 노광 패턴을 중첩시킴으로써 줄이는 것이다.
도 8은 본 발명에 따라 25% 중첩된 노광 패턴을 형성하기 위한 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도로서, 마스크리스 노광부(100)가 첫 번째 스캔시에, 마스크리스 노광부의 디지털 마이크로미러 소자에서 조사된 제 1 영역(451)과, 두 번째 스캔시에서, 마스크리스 노광부의 디지털 마이크로미러 소자에서 조사된 제 2 영역(452)은 25% 중첩되어 있다.
이때, 제 1 영역(451)의 중심과 제 2 영역(452)의 중심 간의 거리를 스텝 거리(Step distance)라 정의하면, 스텝 거리(Lstep)는 스캔 배속 모드에 반비례하고, 스캔 속도는 스캔 배속 모드에 비례한다.
그러므로, 스캔 배속 모드를 제어하면 중첩 영역을 제어할 수 있게 된다.
즉, 스캔 배속 모드를 높이면 스텝 거리가 짧아져 중첩 영역이 넓어지게 된다.
결국, 스캔 속도를 높이게 되면, 중첩 영역이 넓어지게 되는 것이다.
따라서, 스캔 속도를 제어하면, 첫 번째 스캔에서 조사된 영역과 두 번째 스캔에서 조사된 영역의 25%를 중첩시킬 수 있는 것이다.
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따라 중첩 영역의 조도 분포를 측정한 그래프로서, 전술된 바와 같이, 본 발명은 중첩된 노광 패턴을 형성하여, 노광 패턴의 얼룩을 제거하는 것이다.
이때, 노광 패턴은 25% ~ 75%가 중첩되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 25% 이하로 중첩시키면 얼룩 제거가 용이하지 않고, 75% 이상인 경우는 과노광이 되어 중첩 영역의 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
먼저, 도 9a에서, 'A'그래프는 중첩되지 않은 영역의 조도 분포도이고, 'B'그래프는 25%가 중첩된 영역의 조도 분포도이다.
여기서, 조도는 가우시안 분포를 갖기 때문에, 중첩되지 않은 영역에서는 'A1'과 같이 조도가 거의 존재하지 않은 영역이 존재하게 되어 얼룩이 발생하고, 최고 피크(Peak)의 조도를 갖는 영역과 조도가 거의 존재하지 않은 영역의 차이가 큰 것을 알 수 있다.
반면에, 25%가 중첩된 영역에서는 'B1'과 'B2'와 같이 조도가 최하인 영역에서도 일정 수준의 조도가 존재하고, 최고 피크(Peak)의 조도를 갖는 영역과 조도가 최하인 영역의 차이가, 중첩되지 않은 영역의 조도 분포도에 비하여 상당히 줄어들어 얼룩이 감소되었음을 알 수 있다.
그리고, 도 9b의 'C'그래프는 50%가 중첩된 영역의 조도 분포도이고, 도 9c의 'D'그래프는 75%가 중첩된 영역의 조도 분포도이다.
여기서, 도 9b의 50%가 중첩된 영역에서의 조도가 최하인 영역(C1,C2,C3,C4,C5)과 도 9c의 75%가 중첩된 영역에서의 조도가 최하인 영역(D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7)의 조도는, 25%가 중첩된 영역에서의 조도가 최하인 영역(B1)의 조도보다 높고, 중첩 비율이 높아질수록 점점 조도는 일정하게 되어 얼룩이 감소됨을 알 수 있다.
다시 말해, 노광 패턴을 중첩시키면, 중첩된 영역에서의 조도 프로파일이 상쇄되어 균일하게 되는 것이다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 일반적인 따른 노광 공정을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 2a 내지 2c는 일반적인 노광 장치의 조도 분포에 따라 얼룩의 발생을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명에 따른 마스크리스(Maskless) 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 마스크리스 노광 방법의 개략적인 흐름도
도 5는 본 발명에 따른 마스크리스 노광 방법을 설명하기 위한 개념도
도 6a와 6b는 본 발명에 따라 중첩된 노광 패턴이 형성되는 과정을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 7a와 7b는 본 발명에 따라 2개의 마스크리스 노광부들의 초기 조도 분포를 측정한 그래프
도 8은 본 발명에 따라 25% 중첩된 노광 패턴을 형성하기 위한 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따라 중첩 영역의 조도 분포를 측정한 그래프

Claims (7)

  1. 광원으로부터 입사된 광을 반사시켜, 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 출사시키는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)와;
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키도록, 복수개의 렌즈들이 어레이된 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL)와;
    상기 멀티 어레이 렌즈에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈를 포함하여 구성된 마스크리스 노광 장치.
  2. 마스크리스 노광부에서 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광 을 생성하는 단계와;
    상기 마스크리스 노광부에서 생성된 중첩된 연속적인 패턴들을 갖는 광으로 글라스를 노광하여, 상기 글라스에 중첩된 노광 패턴을 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 노광 패턴은 25% ~ 75%가 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 중첩된 노광 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 마스크리스 노광부로 상기 글라스를 상기 연속된 패턴들의 갯수와 동일한 횟수로, 스캔하여 중첩된 노광 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크리스 노광부는 복수개이고,
    상기 복수개의 마스크리스 노광부들로 상기 글라스를 복수번 스캔하여 상기 글라스에 중첩된 노광 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수개의 마스크리스 노광부들의 스캔 속도를 제어하여 상기 노광 패턴의 중첩 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크리스 노광부는,
    광원으로부터 입사된 광을 반사시켜, 중첩된 적어도 둘 이상의 연속적인 패턴들을 갖는 광을 출사시키는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)와;
    상기 디지털 마이크로미러 소자에서 출사된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키도록, 복수개의 렌즈들이 어레이된 멀티 어레이 렌즈(Multi Array Lens, MAL)와;
    상기 멀티 어레이 렌즈에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 투과시키는 프로젝션 렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
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