KR20100110996A - 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치조절 방법 - Google Patents

그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치조절 방법 Download PDF

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Abstract

노광용 마스크 이미지를 회전시키지 않은 상태에서 스테이지만을 대각 이동시킨 후 노광을 진행하였을 때 노광된 이미지가 평행 사변형 형태로 일그러져서 원래의 이미지와 상이한 형태로 노광되는 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 노광 파라미터 데이터를 기준으로 중복패턴에 대한 팩터(K)를 정의한 후 연산처리에 의해 회전각도(θ)를 구하고, 스테이지를 얻어진 회전각도(θ)만큼 대각방향으로 이동시키고 얻어진 회전각도(θ)만큼 회전된 그리드 이미지를 생성하여 DMD 모듈을 통해 기판의 노광면에 조사되는 레이저 빔 간 피치 간격을 조정함으로써 고해상도의 LER(Line Edge Roughless)을 구현할 수 있다.
Figure P1020090029334
스테이지, DMD, 레이저 빔, 마스크 이미지, 그리드 이미지.

Description

그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치조절 방법{METHOD FOR ADJUSTING LASER BEAM PITCH BY CONTROLLING OF MOVEMENT FOR BOTH GRID IMAGE AND A TILTING ANGLE OF A STAGE}
본 발명은 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치 조절방법에 관한 것이다.
특히 본 발명은 기판을 지지하는 스테이지와 함께 그리드 이미지 즉, 마스크 이미지를 회전시켜 DMD 모듈을 통해 기판의 노광면에 조사되는 레이저 빔 간 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER(Line Edge Roughless)을 구현할 수 있도록 하는 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치 조절방법에 관한 것이다.
PCB 산업은 다양한 디지털기기의 향상되는 성능을 충족시키기 위해 기존의 경성 PCB에서 연성 PCB를 포함한 여러 분야로 확대되는 전환기에 진입하면서 PCB의 대폭적인 성능 개선이 요구되고 있다. 이렇게 PCB의 대폭적인 성능 개선의 요구에 적극적으로 대처하기 위해서는 PCB상에 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 새로운 방식의 노광 시스템을 필요로 한다.
또한, 이는 노광 시스템의 저분해능에서 고분해능으로의 이행에 따른 기술혁신은 물론이고 다품종 소량생산 및 대량생산 체제에도 유연하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 노광공정의 비약적 단축과 생산성(productivity) 향상을 요구하는 신기술 적용의 필연성을 유발한다. 이에 다양한 노광방법들이 개발되었는데, LDI(Laser Direct Imaging)를 이용한 마스크리스(maskless) 방식의 직접 묘화 노광방법이 그 중 하나이다.
기존의 마스크 방식의 노광 시스템의 문제점은 고해상도의 미세회로패턴 노광시 마스크 제작비용 및 관리비용의 증가로 인한 고분해능의 노광의 어려움에 있다. 이러한 기존의 마스크 방식의 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 고분해능의 실현과 공정 수 감소를 위한 마스크리스 방식의 공정기술이 부각되고 있는 추세이다.
이에 부응하기 위해, DMD(Digital Micromirror Device)를 구비한 노광시스템이 개발되었는데, 이는 다수의 마이크로 미러가 일정한 각도를 가지고 입사되는 빔을 원하는 각도로 보내고, 그 외의 빔은 다른 각도로 보냄으로써 필요한 빔만을 이용하여 하나의 화면을 만드는 원리를 이용한다.
상기한 바와 같은 노광시스템에서, DMD 모듈에 의해 온/오프 변조되는 UV 광원의 빔은 DMD 모듈을 구성하는 각각의 마이크로 미러의 형태인 사각형 형상을 갖는다. 이로 인해 패턴의 이미지를 구현할 때 사각형상의 특징 때문에 사각 형상의 빔이 거칠게(rough) 처리된다.
따라서 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 마스크 등을 두어 사각 형상의 빔을 원형으로 변화시켜 조사함으로써 이미지를 구현하는데 패턴의 에지를 좀 더 부드럽게(softness) 처리되도록 도와준다.
또한 종래에는 스테이지상의 기판 노광면에 조사되는 레이저 빔 간 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER(Line Edge Roughness)를 구현하기 위해, 노광용 마스크 이미지 즉, 그리드 이미지를 회전시키지 않은 상태에서 스테이지만을 대각방향으로 이동시키고 노광을 진행하게 되는데, 이 경우 노광된 이미지 형태 사변형 형태로 일그러져서 원래의 이미지와 상이한 형태로 노광되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기판을 지지하는 스테이지와 함께 그리드 이미지 즉, 마스크 이미지를 회전시켜 DMD 모듈을 통해 기판의 노광면에 조사되는 레이저 빔 간 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER(Line Edge Roughless)을 구현할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 그리드 이미지와 스 테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치 조절방법은, DMD 모듈(Digital Micromirror Device Modoule)을 구성하는 다수의 DMD를 알고리즘에 의해 선택적으로 온오프(on/off)시켜 스테이지 상의 기판을 노광시키기 위한 그리드 이미지를 생성하는 그리드 이미지와 스테이지의 각도 조절에 의한 레이저 빔 간 피치 조절방법에 있어서,
노광 파라미터 데이터를 기준으로 중복패턴에 대한 팩터(K)를 정의한 후 연산처리에 의해 회전각도(θ)를 구하고, 스테이지를 얻어진 회전각도(θ)만큼 대각방향으로 이동시키고 얻어진 회전각도(θ)만큼 회전된 그리드 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전각도(θ)는 스테이지 및 그리드 이미지의 대각선을 중심으로 회전하는 회전각도인 것을 특징으로 한다.
상기 스테이지 및 그리드 이미지는 동일한 각도(θ)로 회전하는 것을 특징으로 한다.
정상의 그리드 이미지를 회전각도(θ)를 가지는 그리드 이미지로 생성하는 것은 DMD 모듈을 구성하는 다수의 DMD(마이크로 미러)를 온오프시키는 알고리즘에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 기판을 지지하는 스테이지와 함께 알고리즘에 의해 그리드 이미지 즉, 마스크 이미지를 회전시켜 DMD 모듈을 통해 기판의 노광면에 조사되는 레이저 빔 간 피치 간격을 조정함으로써 고해상도의 LER(Line Edge Roughless)을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 스테이지를 X-Y축 방향으로 이동시켜 가면서 노광을 진행하는 과정을 보인 도면이고, 도 2는 일정각도 회전된 스테이지를 X-Y축 대각 방향으로 이동시켜 가면서 노광을 진행하는 과정을 보인 도면이며, 도 3은 스테이지만을 일정각도 대각 이동시키고 노광을 진행함에 따라 형성되는 그리드 이미지와 노광면을 보인 도면이다.
도 4는 스테이지를 일정각도 대각이동시키며 그리드 이미지를 일정각도 회전시키고, 노광을 진행함에 따라 형성되는 그리드 이미지와 노광면을 보인 도면이고, 도 5는 DMD 모듈과 그리드 이미지의 회전각도와의 관계를 보인 도면이다.
통상적으로 기판 등을 노광하기 위한 노광 시스템은 광원, 회절광학소자, 푸리에 전달렌즈, DMD 모듈, 미러, 제1, 제2 광학계 렌즈 시스템, 빔 시프트 디바이스, 스테이지 등을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2는 스테이지를 X-Y축 방향으로 이동시켜 가면서 스테이지 상의 기판을 노광시키는 과정을 보여주는 것으로서 기판의 노광 면에 조사되는 레이저 빔 간 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER(Line Edge Roughless)을 구현하기 위 해,
도 1에서는 DMD 모듈을 일정각도 회전시킨 상태에서, 스테이지를 X-Y축 방향으로 이동시켜 가면서 스테이지 상의 기판의 노광 면에 레이저 빔을 조사하여 노광을 실시함으로써 레이저 빔 간의 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER을 구현하고 있다.
도 2에서는 스테이지를 일정각도 회전시킨 상태에서, 스테이지를 X-Y축 방향으로 이동시켜 가면서 스테이지 상의 기판의 노광 면에 레이저 빔을 조사하여 노광을 실시함으로써 레이저 빔 간의 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER을 구현하고 있다.
도 1 및 도 2의 경우는 레이저 빔 간의 피치 간격을 조정하여 일부의 고해상도의 LER을 구현할 수 있으나, 노광 된 이미지가 평행사변형 형태로 일그러져서 원래의 이미지와 상이한 형태로 노광 된다.
즉, 도 3에서와 같이 도시되지 않은 DMD 콘트롤러의 제어로 DMD 모듈(10)을 구성하는 다수의 DMD의 선택적인 온오프 동작에 의해 반사된 레이저 빔에 의해 스테이지 상의 기판을 노광할 때 그리드 이미지와 메모리 그리드(11) 사이즈가 일치하지 않아 패턴형성이 불가능할 뿐더러 스테이지의 대각 이동시 평행사변형 형태로 노광이 이루어지게 된다.
이와 달리 도 4에서와 같이 DMD 모듈(10)을 회전시키지 않고 스테이지(14)를 대각으로 이동하면서 그리드 이미지(12)를 일정각도(θ) 회전시킨 상태에서 노광을 실시하는 경우 그리드 이미지(12)와 메모리 그리드(11) 즉, 메모리 그리드 사이즈 가 서로 일치하는 정사각형 형상으로 구현되므로 레이저 빔 간의 피치 간격을 조정하여 고해상도의 LER을 구현함과 동시에 균일한 패턴을 형성할 수 있다.
여기서, DMD 모듈(10)과 스테이지(14)는 DMD 콘트롤러를 포함하는 콘트롤러의 제어로 구동되는데, 여기서 DMD 콘트롤러는 노광 파라미터 데이터를 기준으로 중복패턴에 대한 팩터(K)를 정의한 후 연산처리에 의해 회전각도(θ)를 구하고, 스테이지(14)를 얻어진 회전각도(θ)만큼 대각방향으로 이동시키고 얻어진 회전각도(θ)만큼 회전된 그리드 이미지(12)를 생성한다.
이때 회전각도(θ)는 스테이지(10) 및 그리드 이미지(12)의 대각선을 중심으로 회전하는 회전각도를 말한다. 물론, 스테이지(10) 및 그리드 이미지(12)가 동일한 각도(θ)를 가지는 것이 바람직하다.
상기 DMD 콘트롤러는 내장된 알고리즘에 의해 DMD 모듈을 구성하는 다수의 DMD를 온오프시켜 정상의 그리드 이미지를 회전각도(θ)를 가지는 그리드 이미지로 생성시키게 된다.
도 5는 DMD 모듈(10)과 그리드 이미지(12)의 회전각도(θ)와의 관계를 보인 것으로서 회전각도(θ)는 DMD 콘트롤러나 이를 포함하는 콘트롤러에 내장된 알고리즘에 의해 연산 된다.
즉, DMD 모듈(10)을 구성하는 세로의 DMD(M)의 개수가 4개이고, 가로의 DMD(N)의 개수가 6개이며, DMD와 DMD 사이의 거리가 14㎛이며, 중복패턴에 대한 팩터(K)가 2이며, 레이저 빔의 크기가 10㎛이며, DMD 즉, 마이크로 미러의 크기가 13㎛인 경우 가로의 DMD 모듈의 길이와 세로의 DMD 모듈의 길이, 메모리 그리드 사이 즈(S, T), 스캔 스텝 거리, 회전각도(θ)는 아래의 수식에 의해 구할 수 있다.
먼저, 가로의 DMD 모듈의 길이는 (M-1)*D이다.
따라서 가로의 DMD 모듈의 길이는 (4-1)*14이므로 42㎛이다.
다음으로, 세로의 DMD 모듈의 길이는 (N-1)*D이다.
따라서 세로의 DMD 모듈의 길이는 (6-1)*14이므로 70㎛이다.
또한, 메모리 그리드 사이즈의 S는 N+(M-1)*M/K이므로 4+(6-1)*6/2가 되므로 19이다.
그리고 메모리 그리드 사이즈의 T는 M+(N-1)*M/K이므로 6+(4-1)*6/2가 되므로 15이다.
마지막으로 스캔 스텝 거리가 4.427㎛이므로
회전각도(θ)는 tan-1 (θ)=K/M이므로
tan-1 (θ)=2/6 즉, 1/3이다.
따라서 회전각도(θ)는 18.435°이다.
K=1 K=2 K=3 K=6
회전각도(θ) 9.462 18.435 26.565 45
S 24 15 12 9
T 34 19 14 9
표 1은 중복패턴에 대한 팩터(K)가 각각 1, 2, 3, 6 일 때 DMD 콘트롤러에 의해 얻어진 회전각도(θ)와 S, T를 보여 주고 있다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 당연하다.
도 1은 스테이지를 X-Y축 방향으로 이동시켜 가면서 노광을 진행하는 과정을 보인 도면이다.
도 2는 일정각도 회전된 스테이지를 X-Y축 방향으로 이동시켜 가면서 노광을 진행하는 과정을 보인 도면이다.
도 3은 스테이지만을 일정각도로 대각 이동시키고 노광을 진행함에 따라 형성되는 그리드 이미지와 노광 면을 보인 도면이다.
도 4는 스테이지를 일정각도 대각이동시키며 그리드 이미지를 일정각도 회전시키고, 노광을 진행함에 따라 형성되는 그리드 이미지와 노광면을 보인 도면이다.
도 5는 DMD 모듈과 그리드 이미지의 회전각도와의 관계를 보인 도면이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10: DMD 모듈 11: 메모리 그리드
12: 그리드 이미지 14: 스테이지

Claims (4)

  1. DMD 모듈(Digital Micromirror Device Modoule)을 구성하는 다수의 DMD를 알고리즘에 의해 선택적으로 온오프(on/off)시켜 스테이지 상의 기판을 노광시키기 위한 그리드 이미지를 생성하는 그리드 이미지와 스테이지의 각도 조절에 의한 레이저 빔 간 피치 조절방법에 있어서,
    노광 파라미터 데이터를 기준으로 중복패턴에 대한 팩터(K)를 정의한 후 연산처리에 의해 회전각도(θ)를 구하고, 스테이지를 얻어진 회전각도(θ)만큼 대각 이동시키고 얻어진 회전각도(θ)만큼 회전된 그리드 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저 빔 간 피치 조절방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전각도(θ)는 스테이지 및 그리드 이미지의 대각선을 중심으로 회전하는 회전각도인 것을 특징으로 하는 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저빔 간 피치 조절방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 및 그리드 이미지는 동일한 각도(θ)로 회전하는 것을 특징으로 하는 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저 빔 간 피치 조절방법.
  4. 제1항에 있어서,
    정상의 그리드 이미지를 회전각도(θ)를 가지는 그리드 이미지로 생성하는 것은 DMD 모듈을 구성하는 다수의 DMD를 온오프시키는 알고리즘에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 그리드 이미지와 스테이지의 이동 각도 조절에 의한 레이저 빔 간 피치 조절방법.
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