KR20110128841A - 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 윗면에 피노광체(7)를 탑재하여 일정 방향으로 반송하는 반송 수단(1)과, 피노광체(7)의 반송 방향과 교차하는 방향으로 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자(9)를 소정 배열 피치로 적어도 1열로 배열하여 구비하는 공간 광 변조 수단(3)과, 각 광 변조 소자(9)에서 사출되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 광 빔 정형 수단(4)과, 각 광 변조 소자(9)를 개별적으로 구동하고 공간 광 변조 수단(3)의 투과 광을 온/오프 제어하여 소정 패턴을 생성시키는 제어 수단(6)을 구비하며, 각 광 변조 소자(9)는 그 광축과 직교하는 횡단면 형상이 피노광체(7)의 반송 방향으로 긴 대략 직사각형으로 형성되고 상기 반송 방향에 평행한 축에 대하여 소정 각도만큼 경사지게 형성되고, 제어 수단(6)은 광 빔 정형 수단(4)을 상기 반송 방향으로 이동시키는 것이다. 이에 따라, 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자에 의하여 생성되는 패턴과 피노광체의 노광 위치의 위치 정렬 정밀도를 향상시킨다.

Description

노광 장치 {EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 피노광체를 일정 방향으로 반송하면서 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자에 의하여 소정 패턴을 생성하여 피노광체에 노광하는 노광 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 복수 개의 광 변조 소자에 의하여 생성되는 패턴과 피노광체의 노광 위치의 위치 정렬 정밀도를 향상시키고자 하는 노광 장치에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 노광 장치는 피노광체를 윗면에 탑재하여 유지하는 스테이지와, 스테이지의 위쪽에 배치되어 광을 방사하는 광원과, 스테이지와 광원 사이에 배치되어, 전기 광학 결정 재료로 이루어진 가늘고 긴 부재의 장축 방향에 평행한 측면에 마주보도록 한 쌍의 전극을 설치한 복수 개의 광 변조 소자를, 그 양단부를 광원으로부터 방사된 광의 입사 단면 및 사출 단면으로 하여 이차원적으로 배열하고, 각 광 변조 소자의 투과 광을 광 변조하여 소정 패턴을 생성하고 피노광체 위에 노광하는 공간 광 변조 수단과, 공간 광 변조 수단의 각 광 변조 소자를 개별적으로 구동 제어하여 소정 패턴을 생성시키는 제어 수단을 구비한 것으로 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 공개 특허 공보 특개2007-310251호
그러나, 이러한 종래의 노광 장치에 있어서, 공간 광 변조 수단의 복수 개의 광 변조 소자에 의하여 생성되는 패턴과 피노광체의 노광 위치의 위치 정렬은 일반적으로 공간 광 변조 수단과 피노광체 중 어느 하나를 스테이지의 윗면에 평행한 면 내에서 피노광체의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 이동하여 실시할 필요가 있고, 상기 위치 정렬 정밀도는 얼라인먼트 기구의 기계적 정밀도의 제약을 받았다. 따라서, 피노광체 위에 조사된 노광 픽셀의 분해능 이하의 정밀도로 상기 위치 정렬을 하는 데 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자에 의하여 생성되는 패턴과 피노광체의 노광 위치의 위치 정렬 정밀도를 향상시키고자 하는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 장치는, 윗면에 피노광체를 탑재하여 일정 방향으로 반송하는 반송 수단과, 상기 반송 수단의 윗면에 평행한 면 내에서 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자를 소정 배열 피치로 적어도 1열로 배열하여 구비하는 공간 광 변조 수단과, 상기 각 광 변조 소자에 입사되거나 각 광 변조 소자에서 사출되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 광 빔 정형 수단과, 상기 각 광 변조 소자를 개별적으로 구동하고 상기 공간 광 변조 수단의 투과 광을 온/오프 제어하여 소정 패턴을 생성시키는 제어 수단을 구비하며, 상기 각 광 변조 소자는 그 광축과 직교하는 횡단면 형상이 상기 피노광체의 반송 방향으로 긴 대략 직사각형으로 형성되고, 상기 반송 방향에 평행한 축에 대하여 소정 각도만큼 경사지게 형성되며, 상기 제어 수단은 상기 광 빔 정형 수단을 상기 복수 개의 광 변조 소자에 대하여 상기 반송 방향으로 상대적으로 이동시키는 것이다.
이러한 구성에 의하여, 반송 수단으로 윗면에 피노광체를 탑재하여 일정 방향으로 반송하고, 반송 수단의 윗면에 평행한 면 내에서 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 소정 배열 피치로 적어도 1열로 배열하고, 광축와 직교하는 횡단면 형상이 피노광체의 반송 방향으로 긴 대략 직사각형으로 형성되며 상기 반송 방향에 평행한 축에 대하여 소정 각도만큼 경사지게 형성된 전기 광학 결정 재료로 이루어진 공간 광 변조 수단의 복수 개의 광 변조 소자를 제어 수단으로 개별적으로 구동하고, 공간 광 변조 수단의 투과 광을 온/오프 제어하여 소정 패턴을 생성시키고, 또한 상기 각 광 변조 소자에 입사되거나 각 광 변조 소자에서 사출되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 광 빔 정형 수단을 상기 복수 개의 광 변조 소자에 대하여 상기 반송 방향으로 상대적으로 이동시킨다.
또한, 상기 각 광 변조 소자는 상기 피노광체의 반송 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 2열로 배열되어 있다. 이에 따라, 피노광체의 반송 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 2열로 배열된 복수 개의 광 변조 소자로 소정 패턴을 생성한다.
또한, 상기 광 빔 정형 수단은 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 가늘고 긴 개구를 형성한 차광 마스크를 구비하여 구성되고, 상기 각 광 변조 소자에 입사되거나 각 광 변조 소자에서 사출되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 것이다. 이에 따라, 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 가늘고 긴 개구를 형성한 차광 마스크를 구비하여 구성된 광 빔 정형 수단으로 각 광 변조 소자에 입사되거나 각 광 변조 소자에서 사출되는 광의 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한한다.
또한, 상기 광 빔 정형 수단은 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 가늘고 긴 실린더리컬 렌즈를 구비하여 구성되고, 상기 각 광 변조 소자에 입사되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 것이다. 이에 따라, 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 가늘고 긴 실린더리컬 렌즈를 구비하여 구성된 광 빔 정형 수단으로 각 광 변조 소자에 입사되는 광의 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한한다.
또한, 상기 제어 수단은 상기 각 광 변조 소자를 투과한 광의 상기 피노광체 상의 조사 위치를 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나게 하는 경우에, 그 어긋남 양이 상기 각 광 변조 소자의 배열 피치의 정수 배 이상일 때에는 상기 각 광 변조 소자를 상기 배열 피치의 정수 배에 상당하는 거리만큼 시프트하여 구동하고, 상기 배열 피치에 못 미친 어긋남 양은 상기 광 빔 정형 수단을 상기 피노광체의 반송 방향으로 소정 거리만큼 이동시켜 설정하는 것이다. 이에 따라, 각 광 변조 소자를 투과한 광의 피노광체 위의 조사 위치를 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나게 하는 경우, 그 어긋남 양이 각 광 변조 소자의 배열 피치의 정수 배 이상일 때에는 제어 수단으로 각 광 변조 소자를 상기 배열 피치의 정수 배에 상당하는 거리만큼 시프트하여 구동하고, 상기 배열 피치에 못 미친 어긋남 양은 제어 수단으로 광 빔 정형 수단을 피노광체의 반송 방향으로 소정 거리만큼 이동시켜 설정한다.
또한, 상기 광 빔 정형 수단에 의하여 제한된 광의 상기 반송 방향의 폭이 w일 경우, 상기 2열로 정렬된 복수 개의 광 변조 소자의 열간 거리는 nw(n은 양의 정수)로 설정되며, 상기 제어 수단은 상기 피노광체가 w만큼 이동될 때마다 상기 2열의 광 변조 소자 중에서 상기 반송 방향 앞쪽에 있는 1열의 각 광 변조 소자에 소정 구동 패턴을 전송하고, 상기 반송 방향 뒤쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에는 상기 반송 방향 앞쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에 대하여 n회 전에 전송된 구동 패턴과 동일한 구동 패턴을 전송하는 것이다. 이에 따라, 광 빔 정형 수단으로 광의 반송 방향의 폭을 w로 제한하고, 제어 수단으로 nw(n은 양의 정수)만큼 이격된 2열의 복수 개의 광 변조 소자 중에서 반송 방향 앞쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에 소정 구동 패턴을 전송하고, 반송 방향 뒤쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에는 반송 방향 앞쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에 대하여 n회 전에 전송된 구동 패턴과 동일한 구동 패턴을 전송한다.
청구항 1의 발명에 의하면, 각 광 변조 소자의 광축과 직교하는 횡단면 형상이 피노광체의 반송 방향으로 긴 대략 직사각형으로 형성되고 반송 방향에 평행한 축에 대하여 소정 각도만큼 경사지게 형성되어 있고, 또한 광 빔 정형 수단을 복수 개의 광 변조 소자에 대하여 피노광체의 반송 방향으로 상대적으로 이동시키도록 함으로써, 공간 광 변조 수단으로 생성된 소정 패턴의 피노광체 상의 조사 위치를 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나게 할 수 있다. 이러한 경우, 광 빔 정형 수단의 이동량에 따라 상기 패턴을 상기 반송 방향과 교차하는 방향으로 직선적으로 어긋나게 할 수 있고, 상기 패턴과 피노광체의 노광 위치의 위치 정렬을 피노광체 위에 조사된 노광 픽셀의 분해능 이하의 고정밀도로 수행할 수 있다.
또한, 제2항 및 제6항의 발명에 의하면, 반송 방향 뒤쪽에 위치한 1열의 복수 개의 광 변조 소자에 의한 복수 개의 노광 픽셀 사이의 미노광 부분을 반송 방향 앞쪽에 위치한 1열의 광 변조 소자에 의한 복수 개의 노광 픽셀로 보완하여 노광할 수 있다.
또한, 제3항의 발명에 의하면, 가늘고 긴 개구를 형성한 차광 마스크로 각 광 변조 소자에 입사되거나 각 광 변조 소자에서 사출되는 광의 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한할 수 있다. 따라서, 광 빔 정형 수단을 간단한 구성으로 형성할 수 있다.
또한, 제4항의 발명에 의하면, 가늘고 긴 실린더리컬 렌즈로 각 광 변조 소자에 입사되는 광의 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한할 수 있다. 따라서, 실린더리컬 렌즈로 광을 모아서 각 변조 소자에 입사시킬 수 있어 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 제5항의 발명에 의하면, 각 광 변조 소자를 투과한 광의 피노광체 위의 조사 위치를 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나게 하는 경우, 그 이동량이 각 광 변조 소자의 배열 피치의 정수 배 이상일 때도 상기 어긋남 양에 대략 일치하는 양만큼 상기 조사 위치를 어긋나게 할 수 있다. 따라서, 상기 패턴과 피노광체의 노광 위치의 위치 정렬을 보다 고정밀도로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 상기 노광 장치에 사용하는 공간 광 변조 수단의 요부 확대 평면도이다.
도 3은 상기 공간 광 변조 수단의 광 변조 소자 조립체의 요부를 나타낸 삼면도이며, (a)는 평면도, (b)는 우측면도, (c)는 (a)의 O-O선 단면도이다.
도 4는 상기 공간 광 변조 수단의 동작을 나타낸 설명도이며, (a)는 오프 상태를 나타내고, (b)는 온 상태를 나타낸다.
도 5는 상기 노광 장치에 사용하는 광 빔 정형 수단의 차광 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 6은 상기 노광 장치에 사용하는 제어 수단의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 상기 광 빔 정형 수단을 이동하여 수행하는 위치 어긋남 보정을 보여주는 설명도이며, 광 빔 정형 수단측에서 공간 광 변조 수단측을 본 도면이다.
도 8은 상기 공간 광 변조 수단의 제1 소자 열에 의한 복수 개의 노광 픽셀 사이의 미노광부를 제2 소자 열로 보완하여 겹쳐서 노광하는 것을 나타낸 설명도이다.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다. 이 노광 장치는, 피노광체를 일정 방향으로 반송하면서 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자에 의하여 소정 패턴을 생성하고 피노광체에 노광하는 것으로서, 반송 수단(1)과, 노광 광원(2)과, 공간 광 변조 수단(3)과, 광 빔 정형 수단(4)과, 촬상 수단(5)과, 제어 수단(6)을 구비하여 이루어진다.
상기 반송 수단(1)은, 윗면에 피노광체(7)를 탑재하여 일정 방향으로 반송하는 것으로서, 윗면에 기체를 분출하는 다수개의 분출 구멍과 기체를 흡인하는 다수개의 흡인 구멍을 가진 복수 개의 단위 스테이지(8)를 피노광체(7)의 반송 방향으로 나란히 설치하고, 기체의 분출과 흡인의 균형에 의하여 피노광체(7)를 복수 개의 단위 스테이지(8) 위에 소정 양만큼 뜨게 한 상태로, 도시되지 않은 반송 롤러로 피노광체(7)의 양단 가장자리를 지지하여 도 1의 화살표 A 방향으로 반송하게 되어 있다.
상기 반송 수단(1)의 위쪽에는 노광 광원(2)이 배치되어 있다. 이 노광 광원(2)은 후술하는 공간 광 변조 수단(3)에 대하여 광을 방사하는 것으로, 자외선을 방사하는 레이저 발진기나 크세논램프 또는 초고압 수은 램프 등이다.
상기 반송 수단(1)과 노광 광원(2) 사이에는 반송 수단(1)의 윗면에 광사출측 면(3a)에 대향하도록 공간 광 변조 수단(3)이 배치되어 있다. 이 공간 광 변조 수단(3)은 투과 광에 의하여 소정 패턴을 생성하고 피노광체(7) 위에 조사하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 직선 편광의 편파면을 회전 제어하는, 예를 들면 LiNbO3 등의 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자(9)를 반송 수단(1)의 윗면에 평행한 면 내에서 피노광체(7)의 반송 방향(화살표 A 방향)과 교차(대략 직교)하는 방향으로 배열 피치 P(도 3 참조)로 배열하고, 또한 이것을 2열로 형성한 것이다. 이러한 경우, 각 광 변조 소자(9)는 그 광축과 직교하는 횡단면 형상이 피노광체(7)의 반송 방향으로 긴 대략 직사각형으로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 배열방향과 직교하는 축(피노광체(7)의 반송 방향에 평행한 축)에 대하여 소정 각도 θ만큼 경사지게 형성되어 있다. 그리고, 복수 개의 광 변조 소자(9)의 광입사측 및 광사출측에 공통의 편광판(10A, 10B)(도 4 참조)을 각 편광축이 서로 직교하는 크로스니콜로 배치하여 구성되어 있다. 또한, 상기 2열의 광 변조 소자(9) 중에서 도 2에 도시된 피노광체(7)의 반송 방향(화살표 A 방향) 뒤쪽에 위치한 1열의 광 변조 소자(9)를 제1 소자 열(11)이라 하고, 반송 방향(화살표 A 방향) 앞쪽에 위치한 1열의 광 변조 소자(9)를 제2 소자 열(12)이라고 한다.
이러한 공간 광 변조 수단(3)은, 예를 들면 다음과 같이 하여 형성할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 두께의 직사각형 전기 광학 결정 재료(13)에, 예를 들면 다이싱 소를 사용하여 장축을 따라 폭 W1, 깊이 D의 홈(14)을 형성하고, 상기 홈(14)에 평행한 전기 광학 결정 재료(13)의 마주 보는 변 부분을 폭 W2, 깊이 D만큼 절제한다. 이때, 전기 광학 결정 재료(13)의 상기 홈(14)과 절제부(15) 사이 부분의 폭 W3은 후에 광 변조 소자(9)의 피노광체(7)의 반송 방향의 폭이 되는 것으로, 후술하는 광 빔 정형 수단(4)의 개구(29)의 폭 w보다 커지도록 설정되어 있다. 또한, 상기 홈(14)과 절제부(15)의 사이 부분의 중심선간 거리는 nw(n은 양의 정수)가 되도록 설정되어 있다.
다음으로, 상기 홈(14) 및 절제부(15)의 내측면에 스퍼터링, 증착, 또는 CVD 등의 공지된 성막 기술에 의하여 도전 막(16)을 형성한다. 다음으로, 예를 들면 다이싱 소를 이용하여 전기 광학 결정 재료(13)의 장축과 직교하는 축에 대하여 각도 θ만큼 경사진 폭 W4, 깊이 d(>D)의 복수 개의 분리 홈(17)을 피치 P로 형성하여 제1 및 제2 소자 열(11, 12)이 평행하게 정렬된 광 변조 소자 조립체(18)를 형성한다. 그 후, 상기 홈(14)의 바닥부에, 예를 들면 도전 페이스트(19)를 도포한다. 이에 따라, 제1 및 제2 소자 열(11, 12)의 각 광 변조 소자(9)의 홈(14)측 측면에 형성된 도전 막(16)이 공통 전극(접지전극)(20)이 되고, 각 광 변조 소자(9)의 상기 홈(14)과 반대측 측면에 형성된 도전 막(16)이 구동 전극(21)이 된다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 소자 열(11)에 대하여 제2 소자 열(12)이 피노광체(7)의 반송 방향과 대략 직교방향으로 어긋나고, 제1 소자 열(11)의 각 광 변조 소자(9) 사이의 부분을 제2 소자 열(12)의 각 광 변조 소자(9)가 보완할 수 있도록 각부의 치수가 결정되어 있다. 또한, 상기 도전 막(16)은 각 전극의 하지 막으로서 형성하고, 광 변조 소자 조립체(18)의 가공 후에 상기 도전 막(16) 위에 금 또는 구리 등의 도전성이 좋은 도체 막을 도금 형성할 수도 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 변조 소자 조립체(18)의 광사출측의 면(18a)에서 각 광 변조 소자(9)의 형성 영역에 대응하여 개구부(22)를 형성하고, 상기 개구부(22)의 장축에 평행한 양단 가장자리를 따라서 복수 개의 전극 단자부(23)가 형성되며, 단축에 평행한 가장자리 근방에 접지 전극 단자부(25)가 형성된 배선 기판(24) 위에 광 변조 소자 조립체(18)를 그 광사출측의 면(18a)의 상기 영역을 상기 개구부(22)에 맞추어 형성하고, 배선 기판(24)의 전극 단자부(23)와 각 광 변조 소자(9)의 구동 전극(21) 및 배선 기판(24)의 접지 전극 단자부(25)와 광 변조 소자(9)의 접지 전극(20)을 금 등의 전도성 와이어(26)에 의한 와이어 본딩 등으로 전기적으로 접속한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 광 변조 소자(9)의 광입사측 및 사출측에 공통의 편광판(10A, 10B)을 각 편광축이 서로 직교하는 크로스니콜로 배치함으로써 공간 광 변조 수단(3)이 완성된다.
이와 같이, 구성된 공간 광 변조 수단(3)은 다음과 같이 동작한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 노광 광원(2)에서 방사된 자외선의 광원 광(U1)은 편광판(10A)으로 직선 편광(U2)이 되어 광 변조 소자(9)의 입사 단면(9a)에 입사된다. 이러한 경우, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 광 변조 소자(9)의 구동 전극(21)에 대하여 전압이 인가되지 않을 경우, 광 변조 소자(9)는 오프가 되고 상기 광 변조 소자(9) 내를 통과하는 직선 편광(U2)의 편파면은 회전하지 않는다. 따라서, 광 변조 소자(9)의 사출 단면(9b)에서 사출되는 직선 편광(U2)의 편파면은 편광판(10B)의 편광축에 대하여 직교하기 때문에 상기 직선 편광(U2)은 상기 편광판(10B)으로 차단된다.
한편, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 광 변조 소자(9)의 구동 전극(21)에 소정 전압을 인가하면, 광 변조 소자(9)가 온이 되고 상기 광 변조 소자(9) 내를 통과하는 직선편광(U2)의 편파면이 90° 회전한다. 따라서, 광 변조 소자(9)의 사출 단면(9b)에서 사출되는 상기 직선 편광(U2)의 편파면은 편광판(10B)의 편광축과 일치하게 되고, 상기 직선 편광(U2)은 상기 편광판(10B)을 투과한다. 이와 같이, 각 광 변조 소자(9)의 구동을 온/오프 제어함으로써 공간 광 변조 수단(3)에서 사출되는 자외선을 온/오프 시킬 수 있다.
상기 공간 광 변조 수단(3)의 사출측 단면(3a)에 인접하여 광 빔 정형 수단(4)이 설치되어 있다. 이 광 빔 정형 수단(4)은 공간 광 변조 수단(3)의 각 광 변조 소자(9)에서 사출되는 광의 화살표 A로 표시된 피노광체(7)의 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 투명 기판(27)의 표면에 피착된 차광막(28)에 상기 반송 방향과 교차(대략 직교)하는 방향으로 길고, 폭이 w의 가늘고 긴 개구(29)를 형성한 차광 마스크(30)를 구비하고, 후술하는 제어 수단(6)에 의하여 제어되어, 예를 들면 전자식 또는 압전식 액츄에이터 등에 의하여 피노광체(7)의 반송 방향으로 이동할 수 있게 형성되어 있다. 이러한 경우, 개구(29)는 제1 및 제2 소자 열(11, 12)의 장축에 장축을 일치시킨 상태로 두 개가 평행하게 형성되고, 그 단축 방향의 폭 w(<W3)가 노광 픽셀의 상기 반송 방향의 폭을 규제하도록 되어 있다. 또한, 차광 마스크(30)는 차광판에 슬릿을 형성한 것이어도 좋다.
피노광체(7)의 반송 방향(화살표 A 방향)과는 반대 방향으로 공간 광 변조 수단(3)의 제1 소자 열(11)에서 거리 L만큼 이격되어 촬상 수단(5)이 설치되어 있다. 이 촬상 수단(5)은, 예를 들면 도시되지 않은 조명 수단에 의하여 피노광체(7)의 아래쪽으로부터 조사된 조명 광의 투과 광에 의하여 상기 피노광체(7)에 미리 형성된 기준 패턴을 촬상하는 것으로서, 반송 수단(1)의 윗면에 평행한 면 내에서 도 1에 화살표 A로 표시된 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 다수개의 수광 소자를 일직선상으로 배열한 라인 카메라이다.
또한, 도 1에 있어서 부호 31은 노광 광원(2)에서 방사된 광의 강도 분포를 균일화하는 동시에 평행 광으로 하는 커플링 광학계이다.
상기 반송 수단(1)과 공간 광 변조 수단(3)과 촬상 수단(5)에는 제어 수단(6)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 제어 수단(6)은 공간 광 변조 수단(3)의 각 광 변조 소자(9)를 개별적으로 구동 제어하여 소정 패턴을 생성시키는 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 화상 처리부(32)와, CAD 데이터 기억부(33)와, 비교기(34)와, 비트맵 데이터 작성부(35)와, 광 빔 정형 수단 구동 제어부(36)와, 반송 수단 구동 제어부(37)를 구비한다.
여기서, 화상 처리부(32)는 촬상 수단(5)으로 촬상된 피노광체(7) 표면의 화상을 처리하여 화상 데이터를 생성하는 것이다. 또한, CAD 데이터 기억부(33)는 피노광체(7) 표면 위의 노광 영역에 대응하는 전체 노광 패턴의 CAD 데이터를 기억하는 것으로서, 메모리 또는 CD-ROM 등이다. 또한, 비교기(34)는 화상 처리부(32)에서 생성된 화상 데이터와, 상기 화상 데이터에 대응하여 CAD 데이터 기억부(33)에서 독출된 CAD 데이터를 비교하는 것으로서, 두 화상 데이터의 어긋남 양을 검출하는 기능도 한다. 또한, 비트맵 데이터 작성부(35)는 상기 어긋남 양에 따라 공간 광 변조 수단(3)의 복수 개의 광 변조 소자(9)의 배열 피치의 제로를 포함한 정수 배만큼 피노광체(7)의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 시프트시킨 비트맵 데이터(광 변조 소자(9)의 구동 패턴)를 작성하는 것이다. 또한, 광 빔 정형 수단 구동 제어부(36)는 상기 어긋남 양 중에서 상기 복수 개의 광 변조 소자(9)의 배열 피치 미만의 어긋남 양에 대응하는 거리만큼 광 빔 정형 수단(4)을 피노광체(7)의 반송 방향으로 이동시키는 것이다. 그리고, 반송 수단 구동 제어부(37)는, 피노광체(7)를 소정 속도로 화살표 A 방향으로 반송하도록 반송 수단(1)의 구동을 제어하며, 반송 수단(1)에 구비된 위치 센서의 출력에 기초하여 촬상 수단(5)에 의하여 피노광체(7)의 기준 패턴 상의 최초의 노광 위치가 촬상된 후에 피노광체(7)가 거리 w만큼 반송될 때마다 CAD 데이터 기억부(33)로부터 순차적으로 소정 CAD 데이터를 비교기(34)에 전송시키도록 동작한다.
다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 노광 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 노광 광원(2)이 점등된 후, 피노광체(7)를 화살표 A 방향으로 반송하면서 촬상 수단(5)으로 피노광체(7) 표면에 형성된 기준 패턴 상의 노광 위치의 화상을 촬상한다. 촬상된 화상은 제어 수단(6)의 화상 처리부(32)에서 화상처리되어 화상 데이터로 변환된다. 그리고, 이 화상 데이터는 CAD 데이터 기억부(33)에서 독출된 대응하는 CAD 데이터와 비교기(34)에서 비교되어 두 화상 데이터의 반송 방향과 대략 직교하는 방향의 어긋남 양이 검출된다.
이러한 경우, 상기 어긋남 양이 (mP+α)(P는 광 변조 소자(9)의 배열 피치, m은 제로를 포함한 정수, -P<α<P)일 경우, 비트맵 데이터 작성부(35)에서 피노광체(7)의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 mP만큼 시프트된 비트맵 데이터를 작성하여 공간 광 변조 수단(3)의 제1 소자 열(11)로 전송한다. 또한, 광 빔 정형 수단 구동 제어부(36)에 의하여, 상기 어긋남 양 α에 근거하여 α/tanθ를 연산하여 광 빔 정형 수단(4)의 이동량 Δx를 산출하고, 상기 이동량 Δx에 상당하는 구동신호를 생성하여 광 빔 정형 수단(4)으로 보낸다. 그리고, 광 빔 정형 수단(4)을 피노광체(7)의 반송 방향(화살표 A 방향)으로 상기 이동량 Δx만큼 이동한다. 이에 따라, 광 변조 소자(9)의 배열 피치 P의 정수 배에 상당하는 어긋남 양 mP는 비트맵 데이터를 mP만큼 시프트하여 작성함으로써 보정할 수 있고, 상기 배열 피치 P 미만의 어긋남 양 α는 광 빔 정형 수단(4)을 피노광체(7)의 반송 방향으로 이동함으로써 보정할 수 있다.
도 7은 광 빔 정형 수단(4)을 이동하여 수행하는 위치 어긋남의 보정을 나타낸 설명도이며, 광 빔 정형 수단(4)측에서 공간 광 변조 수단(3)측을 본 도면이다. 도 7(a)는 광 빔 정형 수단(4)의 두 개의 개구(29)가 그 장축을 공간 광 변조 수단(3)의 제1 및 제2 소자 열(11, 12)의 장축과 일치시킨 기준 위치에 있는 상태를 나타낸다. 여기서, 상기 어긋남 양 α를 보정하기 위하여 광 빔 정형 수단(4)을 도 7(b)에 도시된 바와 같이 피노광체(7)의 반송 방향(도 7에서는 반송 방향과 반대측이며 화살표 B로 표시된 방향)으로 Δx=α/tanθ만큼 이동시킨다. 이에 따라, 공간 광 변조 수단(3)으로 변조되어 광 빔 정형 수단(4)의 개구(29)를 통과하여 피노광체(7)에 조사되는 노광 픽셀(38)은 상기 기준 위치에 대하여 피노광체(7)의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 거리 α만큼 시프트하게 된다. 이렇게 하여 상기 어긋남 양 α가 보정된다.
상기 설명에서는 공간 광 변조 수단(3)에 의하여 생성되는 패턴과 피노광체(7)의 노광 위치의 위치 정렬에 주목하여 언급하였기 때문에 공간 광 변조 수단(3)에 대한 비트맵 데이터의 전송 타이밍과 광 빔 정형 수단(4)의 이동 타이밍에 관하여는 무시하였다. 실제로 본 실시예에서는, 촬상 수단(5)에 의한 촬상 위치와 공간 광 변조 수단(3)에 의한 노광 위치가 피노광체(7)의 반송 방향으로 거리 L만큼 떨어져 있기 때문에, 촬상 수단(5)의 촬상 화상에 기초하여 피노광체(7) 위의 노광 위치가 검출된 후에 피노광체(7)가 거리 L만큼 반송되고, 상기 노광 위치가 공간 광 변조 수단(3)의 제1 소자 열(11)의 하측에서, 광 빔 정형 수단(4)의 개구(29)에 대응하는 위치에 도달한 타이밍으로 비트맵 데이터 작성부(35)로부터 상기 제1 소자 열(11)로 mP만큼 시프트한 비트맵 데이터가 전송된다. 한편, 광 빔 정형 수단(4)은 촬상 수단(5)의 촬상 화상에 기초하여 피노광체(7) 위의 노광 위치가 검출된 후에 피노광체(7)가 거리 L만큼 반송되는 동안에 거리 Δx만큼 이동된다.
또한, 물론 공간 광 변조 수단(3)의 구동 타이밍은 공간 광 변조 수단(3)의 각 소자 열(11, 12)의 장축과 광 빔 정형 수단(4)의 각 개구(29)의 장축이 일치한 기준 위치로부터의 광 빔 정형 수단(4)의 이동량 Δx에 따라 달라진다. 또한, 비트맵 데이터는 비트맵 데이터 작성부(35)에서 작성되면 바로 공간 광 변조 수단(3)으로 전송하고 공간 광 변조 수단(3)에 구비된 도시를 생략한 기억부에 기억시켜도 좋다.
이후, 피노광체(7)가 거리 w만큼 반송될 때마다 비트맵 데이터 작성부(35)로부터 공간 광 변조 수단(3)의 제1 소자 열(11)에 소정 비트맵 데이터가 전송되고, 상기 비트맵 데이터에 기초하여 제1 소자 열(11)의 각 광 변조 소자(9)가 구동되어 소정 패턴이 생성되어, 상기 소정 패턴이 피노광체(7)의 소정 위치에 노광된다.
한편, 공간 광 변조 수단(3)의 제2 소자 열(12)에는 n회 전에 제1 소자 열(11)에 전송된 비트맵 데이터와 동일한 비트맵 데이터가 전송된다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 소자 열(11)에 의하여 n회 전에 노광된 복수 개의 노광 픽셀(38)에 겹쳐져서 제2 소자 열(12)에 의하여 노광할 수 있다. 이러한 경우, 제2 소자 열(12)은 그 각 광 변조 소자(9)가 제1 소자 열(11)의 각 광 변조 소자(9) 사이의 부분을 보완할 수 있도록 형성되어 있기 때문에, 제1 소자 열(11)에 의한 각 노광 픽셀(38) 사이의 미노광 부분을 제2 소자 열(12)에 의한 노광 픽셀(38)로 보완할 수 있게 된다.
또한, 상기 실시 상태에 있어서는 공간 광 변조 수단(3)이 제1 및 제2 소자 열(11, 12)을 가진 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 소자 열(11)만 가지고 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는 광 빔 정형 수단(4)을 공간 광 변조 수단(3)의 사출측 단면(3a)에 인접하여 설치한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 광 빔 정형 수단(4)은 공간 광 변조 수단(3)의 입사측 단면에 인접하여 설치할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 광 빔 정형 수단(4)이 광을 투과하는 개구(29)를 구비하는 차광 마스크(30)를 구비한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 광 빔 정형 수단(4)은 입사광을 직교 2축의 1축 방향(피노광체(7)의 반송 방향)으로만 제어되어 선 형태의 광 빔을 생성하는 실린더리컬 렌즈를 포함하여 구성한 것일 수도 있다.
1 반송 수단
3 공간 광 변조 수단
4 광 빔 정형 수단
6 제어 수단
7 피노광체
9 광 변조 소자
11 제1 소자 열
12 제2 소자 열
13 전기 광학 결정 재료
29 개구
30 차광 마스크

Claims (6)

  1. 윗면에 피노광체를 탑재하여 일정 방향으로 반송하는 반송 수단과,
    상기 반송 수단의 윗면에 평행한 면 내에서 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 전기 광학 결정 재료로 이루어진 복수 개의 광 변조 소자를 소정 배열 피치로 적어도 1열로 배열하여 구비하는 공간 광 변조 수단과,
    상기 각 광 변조 소자에 입사되거나, 또는 각 광 변조 소자에서 사출되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 광 빔 정형 수단과,
    상기 각 광 변조 소자를 개별적으로 구동하여 상기 공간 광 변조 수단의 투과 광을 온/오프 제어하여 소정 패턴을 생성시키는 제어 수단을 구비하며,
    상기 각 광 변조 소자는 그 광축과 직교하는 횡단면 형상이 상기 피노광체의 반송 방향으로 긴 대략 직사각형으로 형성되고, 상기 반송 방향에 평행한 축에 대하여 소정 각도만큼 경사지게 형성되고,
    상기 제어 수단은 상기 광 빔 정형 수단을 상기 복수 개의 광 변조 소자에 대하여 상기 반송 방향으로 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 광 변조 소자는 상기 피노광체의 반송 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 2열로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 빔 정형 수단은 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 가늘고 긴 개구를 형성한 차광 마스크를 구비하여 구성되며, 상기 각 광 변조 소자에 입사되거나, 또는 각 광 변조 소자로부터 사출되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 빔 정형 수단은 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 가늘고 긴 실린더리컬 렌즈를 구비하여 구성되며, 상기 각 광 변조 소자에 입사되는 광의 상기 반송 방향의 폭을 소정 폭으로 제한하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 각 광 변조 소자를 투과한 광의 상기 피노광체 위의 조사 위치를 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나게 하는 경우, 그 어긋남 양이 상기 각 광 변조 소자의 배열 피치의 정수 배 이상일 때에는 상기 각 광 변조 소자를 상기 배열 피치의 정수 배에 상당하는 거리만큼 시프트하여 구동하고, 상기 배열 피치에 못 미친 어긋남 양은 상기 광 빔 정형 수단을 상기 피노광체의 반송 방향으로 소정 거리만큼 이동시켜 설정하는 것을 특징으로 하는 청구항노광 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 광 빔 정형 수단에 의하여 제한된 광의 상기 반송 방향의 폭이 w일 때,
    상기 2열로 정렬된 복수 개의 광 변조 소자의 열간 거리는 nw(n은 양의 정수)로 설정되고,
    상기 제어 수단은 상기 피노광체가 w만큼 이동될 때마다 상기 2열의 광 변조 소자 중에서 상기 반송 방향 앞쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에 소정 구동 패턴을 전송하고, 상기 반송 방향 뒤쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에는 상기 반송 방향 앞쪽에 위치한 1열의 각 광 변조 소자에 대하여 n회 전에 전송된 구동 패턴과 동일한 구동 패턴을 전송하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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