KR20120068090A - 레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법 - Google Patents

레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120068090A
KR20120068090A KR1020100105062A KR20100105062A KR20120068090A KR 20120068090 A KR20120068090 A KR 20120068090A KR 1020100105062 A KR1020100105062 A KR 1020100105062A KR 20100105062 A KR20100105062 A KR 20100105062A KR 20120068090 A KR20120068090 A KR 20120068090A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wave
interference
axis
laser light
stage
Prior art date
Application number
KR1020100105062A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101211634B1 (ko
Inventor
이혁교
이윤우
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020100105062A priority Critical patent/KR101211634B1/ko
Priority to PCT/KR2010/007982 priority patent/WO2012057388A1/en
Priority to US13/878,482 priority patent/US9223223B2/en
Publication of KR20120068090A publication Critical patent/KR20120068090A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101211634B1 publication Critical patent/KR101211634B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H01L21/0275—Photolithographic processes using lasers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
    • G03F7/2006—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light using coherent light; using polarised light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70408—Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70566—Polarisation control
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은 레이저 주사 방식에서 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 레이저 주사 방식에서 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치에 있어서, 레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부; 발생된 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판; 편광관을 투과한 S파 및 P파가 입사되어, S파는 반사시키고, P파는 통과시키는 편광빔 스플리터; 편광빔 스플리터에 의해 반사된 S파와 통과된 P파의 경로 각각에 설치되어 편광방향을 45° 만큼 변환시키는 쿼터 파장판; 퀴터 파장판에 의해 45°만큼 편광방향이 변환된 광 경로 각각에 설치되어 변환된 광을 반사시켜 퀴터 파장판에 투과시켜 편광빔 스플리터에 다시 입사시키는 미러; 미러 중 어느 하나는 각도변환미러로 구성되고, 각도변환미러를 수평면과 평행한 X축을 중심으로 회전시키는 X축 회전 구동부와 각도변환미러를 수직축인 Z축을 중심으로 회전시키는 Z축 회전 구동부를 구비하는 미러 각도변환부; 미러에 반사된 광과 각도변환미러에 반사된 광이 서로 미세간격으로 이격되어 편광 빔스플리터에서 출사되고, 서로 미세간격으로 이격된 광의 편광방향을 서로 일치시키는 검광기; 검광기에 의해 편광방향이 일치된 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈; 내부에 편광판, 퀴터 파장판, 미러, 각도변환미러, 미러각도변환부, 검광기 및 노광렌즈가 설치되는 노광헤드; 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지; 기판이 설치되는 기판 설치부; 및 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법{Apparatus and Method for manufacturing Fine Pattern capable of Interogram Direction switching}
본 발명은 레이저 주사 방식에서 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 편광 간섭을 이용하여 선폭이 감소된 미세패턴을 제조할 수 있는 레이저 노광방식의 미세패턴 제조장치, 그리고, 간섭에 의해 형성된 간섭레이저광의 간섭무늬방향을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조장치, 및 방법에 관한 것이다.
미세 패턴을 제작하는 방법에 있어서, 포토 리소그래피 방식, 이온빔 방식, 레이저 노광 방식 등이 존재한다. 여기서 이온빔 방식은 이온빔의 선폭이 좁기 때문에 더욱 미세한 선폭을 가진 미세패턴을 제조할 수 있어, 첨단제품이나, 고집적도의 반도체를 제조할 때 사용된다. 레이저 노광 방식은 레이저에 의해 물성이 변환되는 감광막을 기판에 코팅한 후 레이저 광을 주사시켜 식각공정을 거쳐 미세패턴을 형성하게 된다.
그러나, 이러한 레이저 노광방식은 신속하게 미세패턴을 제조할 수 있으나, 이온빔 방식에 비해 선폭이 굵어 미세 패턴 폭에 한계를 가지고 있다. 도 1은 종래 레이저 노광방식을 이용한 미세패턴 제조장치(10)를 모식적으로 도시한 단면도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 미세패턴 제조장치는 레이저 발생부(20), 광안정기(30), 셔터(40), 노광헤드(50), 빔스플리터(31), 틸트미러(90), 노광렌즈(110), 기판 설치부(130), 기판용 지그(131), X스테이지(120), Y스테이지(150), 회전 스테이지(140)를 포함하고 있다. 레이저 발생부(20)에서 발생된 특정 파장을 갖는 레이저 광(1)은 광안정기(30)에 의해 광량이 조절, 안정되어(광량을 균일하게 만들어줌), 셔터(40)에 의해 단속되어 노광헤드(50)로 입사된다. 노광헤드(50)에 입사된 레이저 광(10)은 빔스플리터(31) 및 틸트미러(90)에 의해 경로가 변경되어 노광렌즈(110)를 투과하여 기판(5) 상면에 코팅된 감광막(6)에 주사된다.
그리고, 회전 스테이지(140)가 구동되어 기판설치부(130)를 Z축 중심으로 회전시키고, X스테이지(120)가 구동되어 노광헤드(50)를 X축 방향을 이동시키고, Y스테이지(150)가 구동되어 기판설치부(130)를 Y축방향으로 이동시키면서, 레이저 광(1)을 감광막(6)에 주사하게 된다. 레이저 광(1)을 주사한 후, 식각액으로 레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하면 기판에 미세패턴이 형성되게 된다.
도 2는 종래 레이저 노광방식을 이용한 미세 패턴 제조장치에 의해 미세패턴이 형성된 컴퓨터 재생 홀로그램 렌즈(7)의 상면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동심원 안쪽 부분의 미세패턴의 선폭(A)은 169,607.42nm이고, 외곽부분의 미세패턴의 선폭(A`)은 3,271.53nm이다. 종래 레이저 노광방식을 이용한 미세 패턴 제조장치에 의한 미세패턴의 선폭은 노광렌즈의 회절한계에 의해 선폭에 한계가 존재하게 된다. 회절한계는 1.22λ/NA로 정의되고, 여기서, λ는 레이저광의 파장이고, NA는 노광렌즈의 개구수(노광렌즈 직경/초점거리)이다. 따라서, 감광막에 주사되는 레이저 광의 선폭을 감소시켜 미세패턴의 선폭을 더욱 개선하기 위한 방법이 요구되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복굴절판을 이용하여 S파와 P를 미세간격으로 이격시켜 경로를 분리하고, 이를 노광렌즈에 투과시켜 초점부근에서 소정방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광을 형성시켜 종래보다 선폭을 감소시킨 미세패턴을 제조할 수 있는 미세패턴 제조장치 및 방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 2축 모듈부를 포함하여, 간섭레이저광의 간섭무늬방향을 변화시킬 수 있어, 선폭을 감소시키면서도 보다 다양한 형태의 미세패턴을 형성시킬 수 있는 미세패턴 제조장치 및 방법을 제공하게 된다. 즉, 제어부는 구동장치들과 2축 모듈부를 연동시켜, 간섭무늬방향과 노광렌즈의 상대적 진행방향을 일치시킴으로써, 항상 종래 기술보다 선폭을 감소시키면서도 동심원 형상뿐 아니라, X축 방향, Y축방향으로 다양하게 미세패턴을 형성시킬 수 있는 미세패턴 제조장치 및 방법을 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 목적은, 레이저 주사 방식에서 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치에 있어서, 레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부; 발생된 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판; 편광판에 의해 편광된 S파 및 P파 중 적어도 어느 하나를 특정방향으로 굴절시켜, S파 및 P파가 미세간격으로 이격되어 출사되도록 경로를 분리시키는 복굴절판; 복굴절판에 의해 경로가 분리된 S파와 P파의 편광방향을 일치시키는 검광기; 검광기에 의해 편광방향이 일치된 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈; 내부에 편광판, 복굴절판, 검광기 및 노광렌즈가 설치되는 노광헤드; 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지; 기판이 설치되는 기판 설치부; 및 기판설치부를 수직축인 Z축을 중심으로 회전시키는 회전 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치로서 달성될 수 있다.
노광렌즈를 투과한 광은 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭 레이저 광으로 형성되어 감광막에 주사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
간섭 레이저 광은 간섭무늬 방향에 따라 특정 방향의 선폭이 감소된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평면과 평행하고, X축과 수직인 Y축 방향으로 기판설치부를 이동시키는 Y 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
X스테이지, Y스테이지 및 회전 스테이지의 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 레이저 주사 방식에서 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치에 있어서, 레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부; 발생된 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판; 편광관을 투과한 S파 및 P파가 입사되어, S파는 반사시키고, P파는 통과시키는 편광빔 스플리터; 편광빔 스플리터에 의해 반사된 S파와 통과된 P파의 경로 각각에 설치되어 편광방향을 45° 만큼 변환시키는 쿼터 파장판; 퀴터 파장판에 의해 45°만큼 편광방향이 변환된 광 경로 각각에 설치되어 변환된 광을 반사시켜 퀴터 파장판에 투과시켜 편광빔 스플리터에 다시 입사시키는 미러; 미러 중 어느 하나는 각도변환미러로 구성되고, 각도변환미러를 수평면과 평행한 X축을 중심으로 회전시키는 X축 회전 구동부와 각도변환미러를 수직축인 Z축을 중심으로 회전시키는 Z축 회전 구동부를 구비하는 미러 각도변환부; 미러에 반사된 광과 각도변환미러에 반사된 광이 서로 미세간격으로 이격되어 편광 빔스플리터에서 출사되고, 서로 미세간격으로 이격된 광의 편광방향을 서로 일치시키는 검광기; 검광기에 의해 편광방향이 일치된 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈; 내부에 편광판, 퀴터 파장판, 미러, 각도변환미러, 미러각도변환부, 검광기 및 노광렌즈가 설치되는 노광헤드; 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지; 기판이 설치되는 기판 설치부; 및 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치로 달성될 수 있다.
노광렌즈를 투과한 광은 서로 간섭되어 특정 간섭무늬 방향을 갖는 간섭 레이저 광으로 형성되어 감광막에 주사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
X축 회전 구동부에 의해 각도변환미러가 X축을 중심으로 소정각도로 회전된 경우 간섭 무늬 방향과, Z축 회전 구동부에 의해 각도변환미러가 Z축을 중심으로 소정각도로 회전된 경우 간섭 무늬 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 할 수 있다.
간섭무늬 방향이 노광헤드의 상대적 진행방향과 일치되도록 X축 회전 구동부, Z축 회전 구동부, X 스테이지 및 Y 스테이지를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 레이저 주사 방식에서 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치에 있어서, 레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부; 발생된 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판; 편광판에 의해 편광된 S파 및 P파 중 적어도 하나를 특정방향으로 굴절시켜, S파 및 P파가 미세간격으로 이격되게 경로를 분리하여 출사시키는 복굴절판; 복굴절판에 의해 경로가 분리된 S파와 P파의 편광방향을 일치시키는 검광기; 복굴절판을 수평면과 평행하고, 편광판에 입사되는 레이저광의 입사방향과 일치하는 Y축을 중심으로 회전시켜 특정방향을 변화시키는 복굴절판 각도변환부; 검광기에 의해 편광방향이 일치된 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈; 내부에 편광판, 복굴절판, 검광기 및 노광렌즈가 설치되는 노광헤드; 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지; 기판이 설치되는 기판 설치부; 및 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치로서 달성될 수 있다.
노광렌즈를 투과한 광은 서로 간섭되어 특정 간섭무늬 방향을 갖는 간섭 레이저 광으로 형성되어 감광막에 주사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
복굴절판 각도변환부에 의해 복굴절판이 Y축을 중심으로 회전 되는 경우, 간섭무늬방향이 변화되는 것을 특징으로 할 수 있다.
간섭무늬방향이 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치되도록 복굴절판 각도변환부, X 스테이지 및 Y 스테이지를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
노광렌즈와 검광기 사이에 구비되어, 각도 변환이 가능하고, 편광방향이 일치된 P파 및 S파의 경로를 변화시켜, 간섭 레이저광을 감광막에 수직으로 주사시키도록 하는 틸트미러를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
기판설치부를 수직축인 Z축 중심으로 회전시키는 회전 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
노광렌즈와 감광막 사이의 간격을 조절하여 노광렌즈의 초점을 조절하는 초점조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은, 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치를 이용한 미세 패턴 제조방법에 있어서, 레이저 발생부에서 발생된 레이저 광이 편광판에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되는 단계; S파와 P파가 복굴절판에 입사되어, S파와 P파 중 적어도 어느 하나가 특정방향으로 굴절되어 미세 간격으로 이격되도록 경로가 분리되는 단계; 경로가 분리된 S파와 P파가 검광기에 투과되어 편광방향이 일치되는 단계; 편광방향이 일치된 광이 노광렌즈에 투과되는 단계; 투과된 광이 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광이 형성되어 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계; 간섭레이저 광이 주사된 감광막의 물성이 변형되는 단계; 및 간섭레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법으로 달성될 수 있다.
주사 단계에서, 제어부가 회전 스테이지를 구동시켜 기판이 설치된 기판설치부를 회전시키고, X 스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 노광렌즈를 X축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
간섭무늬 방향과 노광렌즈의 상대적 진행방향은 일치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치를 이용한 미세 패턴 제조방법에 있어서, 레이저 발생부에서 발생된 레이저 광이 편광판에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되는 단계; S파와 P파가 편광빔스플리터에 입사되어 S파는 반사되고, P파는 투과되어 경로가 분리되는 단계; 반사된 S파와 투과된 P파 각각이 퀴터 파장판에 투과되고, 미러에 반사되어 다시 퀴터 파장판에 투과되어 편광빔스플리터에 입사되는 단계; P파와 S파가 미세 간격으로 이격되어 편광빔스플리터에서 출사되고, 검광기에 투과되어 P파와 S파의 편광방향이 일치되는 단계; 편광방향이 일치된 광이 노광렌즈에 투과되는 단계; 투과된 S파와 P파가 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광으로 형성되어 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계; 간섭레이저 광이 주사된 감광막의 물성이 변형되는 단계; 및 간섭레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법으로 달성될 수 있다.
입사 단계에서, 미러 중 어느 하나는 각도변환미러로 구성되고, X축 회전 구동부에 의해 각도변환미러가 수평면과 평행한 X축을 중심으로 소정각도로 회전하는 단계 및 Z축 회전 구동부에 의해 각도변환미러가 수직축인 Z축을 중심으로 소정각도로 회전하는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하고, 주사단계에서, 제어부가 X 스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 노광렌즈를 X축 방향으로 이동시키는 단계 및 Y스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 기판이 설치된 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어부가 간섭무늬 방향이 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치되도록 X축 회전 구동부, Z축 회전 구동부, X 스테이지 및 Y 스테이지를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법에 있어서, 레이저 발생부에서 발생된 레이저 광이 편광판에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되는 단계; S파와 P파가 복굴절판에 입사되어, S파와 P파 중 어느 하나가 특정방향으로 굴절되어 서로 미세 간격으로 이격되어 경로가 분리되는 단계; 경로가 분리된 S파와 P파가 검광기에 투과되어 편광방향이 일치되는 단계; 편광방향이 일치된 광이 노광렌즈에 투과되는 단계; 투과된 광이 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광이 형성되어 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계; 간섭무늬방향을 변환할 필요가 있는 경우, 복굴절판 각도변환부가 복굴절판을 수평면과 평행하고, 편광판에 입사되는 레이저광의 입사방향과 일치하는 Y축을 중심으로 90°회전시키는 단계; 간섭레이저 광이 주사된 감광막의 물성이 변형되는 단계; 및 간섭레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법으로 달성될 수 있다.
주사단계 및 회전 단계에서, 제어부가 X 스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 단계 및 Y스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 기판이 설치된 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하고, 제어부가 간섭무늬방향이 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치되도록 복굴절판 각도변환부, X 스테이지 및 Y 스테이지를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 복굴절판을 이용하여 S파와 P를 미세간격으로 이격시켜 경로를 분리하고, 이를 노광렌즈에 투과시켜 초점부근에서 소정방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광을 형성시켜 종래보다 선폭을 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 2축 모듈부를 포함하여, 간섭레이저광의 간섭무늬방향을 변화시킬 수 있어, 선폭을 감소시키면서도 보다 다양한 형태의 미세패턴을 형성시킬 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 제어부는 구동장치들과 2축 모듈부를 연동시겨, 간섭무늬방향을 항상 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치시킴으로써, 항상 종래 기술보다 선폭을 감소시키면서도 동심원 형상뿐 아니라, X축 방향, Y축방향으로 다양하게 미세패턴을 형성시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 종래 레이저 노광방식을 이용한 미세패턴 제조장치를 모식적으로 도시한 단면도,
도 2는 종래 레이저 노광방식을 이용한 미세 패턴 제조장치에 의해 미세패턴이 형성된 컴퓨터 재생 홀로그램 렌즈의 상면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 편광간섭을 이용한 미세패턴 제조장치를 모식적으로 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 편광판, 복굴절판 및 검광기의 사시도,
도 5a는 미세간격으로 이격되어 진행되는 S파와 P파가 노광렌즈에 입사되어 노광렌즈의 초점 부분에서 간섭되어 간섭무늬 방향을 갖는 간섭 레이저광을 x2, y2, z 좌표에 나타낸 그래프,
도 5b는 종래 간섭을 이용하지 않은 레이저 노광방식을 이용한 경우에, 레이저 광의 강도와 선폭과의 그래프,
도 5c는 본 발명의 제 1실시예에 따라 간섭레이저 광의 x2축 방향 선폭을 나타낸 그래프,
도 6a는 종래 간섭을 이용하지 않은 레이저 노광방식을 이용한 경우에, 초점 부분에서 레이저 광의 단면을 촬영한 사진,
도 6b는 본 발명의 제 1실시예에 따라 간섭레이저 광의 단면을 촬영한 사진,
도 7은 종래 간섭을 이용하지 않은 레이저 노광방식을 이용한 경우의 미세패턴와 본 발명의 제 1실시예에 따라 간섭레이저광을 주사하여 형성된 미세패턴이 형성된 컴퓨터 재생 홀로그램 렌즈의 부분 단면도
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법의 흐름도,
도 9는 본 발명의 제1실시예의 제어부에 따른 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 10a는 노광렌즈의 상대적인 진행방향과 간섭무늬방향이 일치된 상태에서의 기판에 주사되는 간섭레이저 빔의 형태,
도 10b는 노광렌즈의 상대적인 진행방향과 간섭무늬방향이 수직인 상태에서의 기판에 주사되는 간섭레이저 빔의 형태,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치를 모식적으로 나타낸 단면도,
도 12는 본 발명의 제2실시예에서 2축 모듈부의 단면도,
도 13a는 본 발명의 제2실시예에 따라 각도변환미러를 X축 중심으로 회전시켰을 때, 빔스플리터에서 출사되는 S파와 P파 및 후에 S파와 P파가 간섭된 경우 형성되는 간섭레이저광의 단면,
도 13b는 본 발명의 제2실시예에 따라 각도변환미러를 Z축 중심으로 회전시켰을 때, 빔스플리터에서 출사되는 S파와 P파 및 후에 S파와 P파가 간섭된 경우 형성되는 간섭레이저광의 단면,
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 간섭무늬방향을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조방법의 흐름도,
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 2축모듈부를 모식적으로 나타낸 사시도,
도 17은 본 발명의 제3실시예에 따른 간섭무늬방향을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조방법의 흐름도,
도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 제어부에 의한 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
< 제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 구성 및 미세패턴 제조방법>
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 구성에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 편광 간섭을 이용하여 미세 패턴의 선폭을 향상시킨 제조장치에 해당한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 편광간섭을 이용한 미세패턴 제조장치를 모식적으로 도시한 단면도를 도시한 것이다. 제 1 실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 레이저 발생기, 광안정기(30), 셔터(40), 노광헤드(50), 편광판(60), 복굴절판(70), 검광기(80), 틸트미러(210), 초점조절부, 노광렌즈(110), X스테이지(120), 감광막(6)이 코팅된 기판(5)이 설치되는 기판설치부(130), 기판용 지그(131), Y스테이지(150), 회전스테이지(140) 등을 포함한다.
레이저 발생기(구체적 실시예에서는 아르곤(Ar) 레이저 발생기를 사용하였다)에서 발생된 레이저광(1)은 광안정기(30)를 거치면서 광량이 조절되고, 레이저광(1)을 단속하는 셔터(40)를 투과하여 노광헤드(50)로 입사되게 된다. 본 발명의 구체적 실시예에서 광안정기(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 광음향변조기(acousto-optic modulator, 32), 빔스플리터(31), 컨트롤러(34)를 포함할 수 있다.
노광헤드(50)로 입사된 레이저광(1)은 복굴절판(70)에 의해 P파(2)와 S파(3)가 미세간격으로 이격되어 경로가 분리된다. 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 편광판(60), 복굴절판(70) 및 검광기(80)의 사시도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 노광헤드(50)에 입사된 레이저광(1)은 편광판(60)에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파(3)와 P파(2)로 편광되게 된다. 그리고, 편광된 레이저광(1)이 복굴절판(70, calcite wave plate)에 입사된다.
그리고, P파(2)는 복굴절판(70)에 입사되어 소정각도 만큼 굴절되게 된다. 굴절되는 방향은 도 4에 도시된 바와 같이, Z축 방향이다. 따라서, S파(3)와 P파(2)는 미세 간격으로 이격되어 경로가 분리되어 복굴절판(70)에서 출사되게 된다. 그리고, 미세간격으로 경로가 분리된 P파(2)와 S파(3)가 검광기(80)를 투과하면서, 서로 편광방향이 일치되게 된다.
편광방향은 일치하나 서로 미세 간격으로 이격되어 진행되는 P파(2)와 S파(3)는 틸트미러(90) 및 빔스플리터(31)에 의해 경로가 변경되면서 노광렌즈(110)에 투과되게 된다. 틸트미러(90)에 P파(2)와 S파(3) 각각이 반사되어 변경되는 경로는 구체적 실시예에 한정되는 것은 아니고, 노광헤드(50)의 구조 및 노광렌즈(110)의 위치에 따라 변경될 수 있고, 이러한 구체적인 구조는 본 발명의 권리범위에 영향을 미치지 않음은 자명하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 경로를 변경시키기 위한 미러 중 틸트 미러(90)를 포함할 수 있고, 또한, 틸트 미러(90)의 각도를 조절하기 위해 틸트미러 각도조절부를 포함할 수 있다.
틸트미러 각도조절부는 도 3에 도시된 바와 같이, 포토 다이오드(33,PD)와 빔 스플리터(31)로 구성될 수 있다. 빔 스플리터(31)는 P파(2)와 S파(3)는 반사시켜 틸트 미러(90)에 입사시키고, 포토 다이오드(33)에서 주사되는 광은 투과시키게 된다. 포토 다이오드(33)에서 방출된 광(S파와 P파와 다른)은 빔스플리터(31)를 투과하여 틸트 미러(90)에 반사되어 다시 포토 다이오드(33)에 입사되어 틸트 미러(90)의 각도를 조절하게 된다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 초점 조절부를 더 포함할 수 있다. 초점조절부에 의해 노광렌즈(110)와 기판(5)사이의 간격을 변화시켜 초점을 조절할 수 있다. 구체적 실시예에 따른 초점조절부는 레이저 다이오드(91), 빔스플리터(31), 광검출기(92), 초점제어부(93), PZT 구동기(49)를 포함하고 있다. 레이저 다이오드(91)에서 발생된 레이저 빔이 빔스플리터(31)에 반사되어, 도 3에 도시된 하부측 빔스플리터(31)를 통과하여 노광렌즈(110)에 입사되고, 노광렌즈(110)에 반사된 레이저 빔이 빔스플리터(31) 2개를 모두 투과하여 광검출기(92)로 입사되게 된다. 반사된 레이저빔에 대한 정보를 기초로 초점 제어부(93)가 PZT 구동기(94)에 제어신호를 전송하여 PZT 구동기(94)가 노광렌즈(110)를 이동시켜 노광렌즈(110)와 가판 사이의 이격거리를 변화시키게 된다.
노광렌즈(110)를 투과한 P파(2)와 S파(3)는 초점 부분에서 서로 간섭되어 간섭무늬방향(B)을 갖는 간섭 레이저광(4)이 되어, 기판(5) 상면에 코팅된 감광막(6)으로 주사된다. 도 5a는 미세간격으로 이격되어 진행되는 S파(3)와 P파(2)가 노광렌즈(110)에 입사되어 노광렌즈(110)의 초점 부분에서 간섭되어 간섭무늬방향(B)을 갖는 간섭 레이저광(4)을 x2, y2, z 좌표에 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 노광렌즈(110)의 초점 부분에서 y2축으로 길에 가늘어진, y2축 방향의 간섭무늬방향(B)을 갖는 간섭레이저광(4)이 발생됨을 알 수 있다. 또한, y2 방향으로 간섭무늬방향(B)이 형성되면서, x2 축 방향에 간섭레이저광(4)의 선폭은 작아졌음을 알 수 있다.
도 5b는 종래 간섭을 이용하지 않은 레이저 노광방식을 이용한 경우에, 레이저 광의 강도와 x2 방향에 대한 선폭(A) 그래프를 도시한 것이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 노광렌즈(110) 회절 한계에서, 선폭(A)은 약 0.7㎛가 됨을 알 수 있다. 도 5c는 본 발명의 제 1실시예에 따라 간섭레이저광(4)의 x2축 방향 선폭(A`)을 나타낸 그래프이다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 노광렌즈(110)의 회절한계에서, 선폭(A`)은 약 0.5 이하로 감소되었음을 알 수 있다.
도 6a는 종래 간섭을 이용하지 않은 레이저 노광방식을 이용한 경우에, 초점 부분에서 레이저광(1)의 단면을 촬영한 사진을 도시한 것이고, 도 6b는 본 발명의 제 1실시예에 따라 간섭레이저광(4)의 단면을 촬영한 사진을 도시한 것이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 간섭레이저광(4)의 x2축 선폭이 감소되었음을 알 수 있고, 간섭무늬방향(B)은 x2방향임을 알 수 있다. 그리고, 도 7은 종래 간섭을 이용하지 않은 레이저 노광방식을 이용한 경우의 미세패턴와 본 발명의 제 1실시예에 따라 간섭레이저광(4)을 주사하여 형성된 미세패턴이 형성된 컴퓨터 재생 홀로그램 렌즈(7)의 부분 단면도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 방식을 이용한 경우, 미세패턴의 선폭(A)은 670.2nm이고, 제 1 실시예에 따라 간섭 레이저광(4)을 주사한 경우의 미세패턴의 선폭(A`)은 486.0nm로 감소되었음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 노광헤드(50)를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지(120)를 더 포함할 수 있다. X스테이지(120)는 노광헤드(50) 외부측에 결합되어, 노광헤드(50)를 X축 방향으로 이동시키게 한다. 그리고, 기판(5)은 기판 설치부(130)에 설치되게 되고, 기판용 지그(131)에 의해 기판(5)을 기판 설치부(130)에 고정시킬 수 있다. 기판(5)에는 간섭레이저광(4)에 의해 물성이 변화되는 물질로 구성된 감광막(6)이 코팅되어 있다. 이러한 물질은 종류에 제한없이 레이저 광에 의해 물성이 변화되는 모든 물질이 감광막(6)의 재료로 사용될 수 있다.
또한, 그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 기판 설치부(130)를 수직축인 Z축 방향으로 이동시키는 Z스테이지를 더 포함할 수 있다. 그리고, 회전스테이지(140) 하부에 결합된 Y스테이지(150)를 포함하여 회전스테이지(140) 및 기판설치부(130) 일체를 Y축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 회전스테이지(140)와 Y스테이지(150) 사이에 틸트 테이블(141)을 더 포함하여, 회전스테이지(140) 및 기판 설치부(130)를 틸트 시켜 각도를 변화시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다. 먼저, 초점조절부에 의해 노광렌즈(110)의 초점을 조절하고, X스테이지(120) 및 Y스테이지(150)를 구동시켜 노광렌즈(110)의 길이방향 축과 회전스테이지(140)의 중심축인 Z축을 일치시킨다. 또한, 틸트 미러 각도조절부에 의해 틸트 미러(90)의 각도를 조절하고, 감광막(6)이 코팅된 기판(5)을 기판 설치부(130)에 설치하여 레이저광(1)을 주사할 준비단계를 시행하게 된다(S1).
그리고, 레이저 발생부(20)에서 레이저광(1)이 발생되고(S2), 레이저 발생부(20)에서 발생된 레이저광(1)은 광안정기(30)에 의해, 광량이 균일하게 안정된 레이저광(1)을 발생시키게 된다. 그리고, 레이저광(1)은 셔터(40)를 거쳐 노광헤드(50)로 입사되게 된다(S3). 노광헤드(50)에 입사된 레이저광(1)은 편광판(60)에 투과되면서, 서로 편광방향이 수직인 S파(3)와 P파(2)로 편광되게 된다(S4). 편광판(60)에서 출사되는 S파(3) 및 P파(2)는 복굴절판(70)으로 입사되고, P파(2)가 특정방향으로 굴절되어(도 4에서는 Z축 방향으로 굴절) P파(2)와 S파(3)가 서로 미세간격으로 이격되어 경로가 분리된 P파(2), S파(3)가 출사되게 된다(S5).
서로 미세간격으로 이격되어 진행하는 P파(2)와 S파(3)는 검광기(80)를 투과하면서, 서로 편광방향이 일치되게 된다(S6). 그리고, 편광방향이 일치되고, 서로 미세 간격으로 이격된 광은 빔스플리터(31)와 틸트 미러(90), 그리고, 또 다른 빔스플리터(31)에 반사되면서, 노광렌즈(110)에 입사되게 된다. 그리고, 노광렌즈(110)에 입사된 광이 노광렌즈(110)에 투과되어(S7), 초점 부근에서 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향(B)을 갖는 간섭레이저광(4)이 형성된다.
그리고, 간섭레이저광(4)이 기판(5) 상면에 코팅된 감광막(6)에 주사되게 된다(S8). 감광막(6)에 간섭레이저광(4)이 주사되면, 주사된 부분의 감광막(6) 물성이 변화하게 된다. 간섭 레이저광(4)이 감광막(6)에 주사될 때의 간섭무늬방향(B)은 S파(3)와 P파(2)의 이격 방향과 일치된다. 따라서, 구체적 실시예에서는 도 3 및 도 5 a에 도시된 바와 같이, 감광막(6)에 주사되는 간섭 레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)은 Y축 방향이다. 그리고, 간섭레이저광(4)은 X축 방향으로의 선폭이 감소된 형태이다. 이러한 간섭무늬방향(B)은 복굴절판(70)에 의해 굴절되는 방향에 따라 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시예의 제어부(160)에 따른 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 간섭레이저광(4)이 주사되면, 제어부(160)는 회전스테이지(140)의 회전속도를 제어하며 구동시키게 된다. 그리고, 제어부(160)는 X스테이지(120)를 구동시켜 속도를 조절하여 노광헤드(50)를 X축 방향으로 이동시키게 된다. 제어부(160)는 주사되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)이 Y축 방향인 경우, X스테이지(120)를 구동시키게 되고, 주사되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)이 X축인 경우, Y스테이지(150)를 구동시키게 된다. 이는 간섭레이저광(4)에서 선폭이 감소된 영역을 미세패턴의 선폭으로 형성시키기 위함이다.
감광막(6)에 간섭레이저광(4)을 주사한 후, 레이저 발생기에서의 레이저 발생을 종료하고, 식각액 등을 이용하여 간섭레이저광(4)이 주사되지 않은 감광막(6)을 제거(S9)함으로써 기판(5)에 미세패턴을 형성시키게 된다(S10).
< 제2실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 구성 및 미세패턴 제조방법>
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 구성에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 제1실시예에서설명한 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있는 구성을 더 포함하게 된다. 앞서 설명한 바와같이, 간섭레이저광(4)은 간섭무늬방향(B)을 갖고, 간섭무늬방향(B)과 수직인 방향에서의 선폭만이 감소되기 때문에, 간섭무늬방향(B)과 노광렌즈(110)가 기판(5)과의 관계에서 상대적인 진행방향(C)이 일치되어야 선폭이 개선된(감소된) 미세패턴을 제조할 수 있게 된다.
도 10a는 노광렌즈(110)의 상대적인 진행방향(C)과 간섭무늬방향(B)이 일치된 상태에서의 기판(5)에 주사되는 간섭레이저 광의 형태를 도시한 것이고, 도 10b는 노광렌즈(110)의 상대적인 진행방향(C)과 간섭무늬방향(B)이 수직인 상태에서의 기판(5)에 주사되는 간섭레이저 광의 형태를 도시한 것이다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 간섭무늬방향(B)과 노광렌즈(110)의 상대적 진행방향(C)이 일치되지 않는 경우, 선폭 향상에 도움이 되지 않음을 알 수 있다. 따라서, 제1실시예의 경우는 기판(5)에 동심원 형태의 미세패턴을 형성할 수는 있으나, 기타 다양한 형태의 미세패턴을 형성할 수 없다는 문제가 존재한다.
그러나, 이하에 설명될 제2실시예에 따르면, 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있어, 동심원뿐 아닌, 다양한 형태의 미세패턴을 제작할 수 있게 된다. 먼저, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 간섭 무늬방향(B)의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치를 모식적으로 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 제2실시예는 제1실시예의 구성과 차이점을 갖는 것은 2축 모듈부(200)를 더 포함하고 있는 것이다. 즉, 제1실시예의 복굴절판(70) 대신에 간섭무늬방향(B)의 변환이 가능한 2축 모듈부(200)를 구비하고 있다. 그외에 레이저 발생기, 광안정기(30), 셔터(40), 편광판(60), 검광기(80), 노광헤드(50), 틸트미러(90), 빔스플리터(31), 초점조절부, 노광렌즈(110), X스테이지(120), 감광막(6)이 코팅된 기판(5)이 설치되는 기판설치부(130), 기판용 지그(131), Y스테이지(150), 회전스테이지(140) 등은 제1실시예와 동일한 구성으로 자세한 설명은 생략한다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에서 2축 모듈부(200)의 단면도를 도시한 것이다. 노광헤드(50)로 입사된 레이저광(1)은 편광판(60, 도12에서는 미도시)을 투과하여 서로 편광방향이 수직인 S파(3)와 P파(2)로 편광되어 출사되게 된다. 그리고, S파(3)와 P파(2)는 소정각도로 틸트된 틸트 미러(90)에 의해 Z축방향으로 반사되어 편광빔스플리터(220)에 입사되게 된다. 편광빔스플리터(220)는 S파(3)는 반사시키고, P파(2)는 투과시키게 된다. 따라서, P파(2)와 S파(3)의 경로를 분리시키게 된다.
즉, 편광빔스플리터(220)에 입사된 P파(2)는 편광빔스플리터(220)에 투과되어 상부에 있는 쿼터 파장판(230)에 투과되어 45°로 편광되고 상부측에 위치한 미러(210)에 반사되어 다시 퀴터 파장판(230)에 투과되어 45°로 편광되어 S파(3)로 변환되, 다시 빔스플리터(31)에 입사된다. 변환된 S파(3)가 편광빔스플리터(220)에 입사되면 편광빔스플리터(220)에 반사되어 검광기(80) 측으로 출사되게 된다. 변환된 S파(3)의 출사 방향은 도 12에 도시된 바와 같이, Y축방향과 일치한다.
그리고, 편광빔스플리터(220)에 입사된 S파(3)는 편광빔스플리터(220)에 반사되어 좌측(도 12 기준)에 있는 쿼터 파장판(230)에 투과되어 45°로 편광되고 각도변환미러(240)에 반사되어 다시 퀴터 파장판(230)에 투과되어 45°로 편광되어 P파(2)로 변환되, 다시 빔스플리터(31)에 입사된다. 변환된 P파(2)가 편광빔스플리터(220)에 다시 입사되면 편광빔스플리터(220)에 투과되어 Y축과 소정각도를 갖고 검광기(80) 측으로 출사되게 된다. 따라서, 빔스플리터(31)에서 출사되는 P파(2)와 S파(3)는 미세간격으로 이격되어 경로가 분리되어 검광기(80)에 입사되게 된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 미세간격으로 이격된 방향은 Z축 방향임을 알 수 있다. 미세간격으로 이격되어 검광기(80)에 입사된 S파(3)와 P파(2)는 편광방향이 일치되어 출사되게 된다.
제2실시예에 따른 2축 모듈부(200)에는 각도변환미러(240)의 각도를 변환하는 미러각도변환부(미도시)를 포함하고 있다. 미러각도변환부는 도 12에 도시된 바와 같이, 소정각도 만큼 각도변환미러(240)를 X축 중심으로 회전시키는 X축 회전구동부(250)를 포함하고 있다. X축 중심으로 회전시킨 경우, 편광빔스플리터(220)에서 출사된 S파(3)와 P파(2)의 이격방향은 Z축 방향이 되게 된다. 그리고, 미러각도변환부는 각도변환미러(240)를 Z축 중심으로 회전시키는 Z축 회전 구동부(260)를 포함하고 있다. 각도변환미러(240)가 X축 중심으로 틸드되지 않은 상태에서, Z축 회전 구동부(260)는 각도변환미러(240)를 Z축 중심으로 소정각도만큼 회전시키게 되면, 빔스플리터(31)에서 출사되는 S파(3)와 P파(2)의 이격방향은 X축 방향이 될 것이다. 따라서, 각도변환미러(240)를 X축 중심으로 회전시켰을 때와 Z축 중심으로 회전시켰을 때, 감광막(6)에 주사되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)은 서로 수직 방향이 될 것이다.
도 13a는 본 발명의 제2실시예에 따라 각도변환미러(240)를 X축 중심으로 회전시켰을 때, 빔스플리터(31)에서 출사되는 S파(3)와 P파(2) 그리고, 후에 S파(3)와 P파(2)가 간섭된 경우 형성되는 간섭레이저광(4)의 단면을 도시한 것이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, S파(3)와 P파(2)의 이격방향은 Z축방향이 되고, 후에 형성되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B) 역시, Z축방향이 됨을 알 수 있다. 그리고, 도 13b는 본 발명의 제2실시예에 따라 각도변환미러(240)를 Z축 중심으로 회전시켰을 때, 빔스플리터(31)에서 출사되는 S파(3)와 P파(2) 그리고, 후에 S파(3)와 P파(2)가 간섭된 경우 형성되는 간섭레이저광(4)의 단면을 도시한 것이다. 도 13b에 도시된 바와 같이, S파(3)와 P파(2)의 이격방향은 X축방향이 되고, 후에 형성되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B) 역시, X축방향이 됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 형성되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)을 변환시킬 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저, 초점조절부에 의해 노광렌즈(110)의 초점을 조절하고, X스테이지(120) 및 Y스테이지(150), 회전스테이지(140)를 구동시켜 세팅을 하게 된다. 또한, 틸트 미러 각도조절부에 의해 틸트 미러(90)의 각도를 조절하고, 감광막(6)이 코팅된 기판(5)을 기판 설치부(130)에 설치하여 레이저광(1)을 주사할 준비단계를 시행하게 된다(S11).
그리고, 레이저 발생부(20)에서 레이저광(1)이 발생되고(S12), 레이저 발생부(20)에서 발생된 레이저광(1)은 광안정기(30)에 의해, 광량이 균일하게 안정된 레이저광(1)을 발생시키게 된다. 그리고, 레이저광(1)은 셔터(40)를 거쳐 노광헤드(50)로 입사되게 된다(S13). 노광헤드(50)에 입사된 레이저광(1)은 편광판(60)에 투과되면서, 서로 편광방향이 수직인 S파(3)와 P파(2)로 편광되게 된다(S14).
그리고, 앞서 설명한 바와 같이, S파(3)와 P파(2)는 편광빔스플리터(220)에 의해 특정 이격방향으로 이격된 S파(3)와 P파(2)가 출사되게 된다(S15). 그리고, 검광기(80)에 의해 편광방향을 일치시켜(S16), 노광렌즈(110)에 투과되게 된다(S17). 노광렌즈(110)에 투과되면 초점 부분에서 특정 간섭무늬방향(B)을 갖는 간섭레이저광(4)이 형성되고, 형성된 간섭레이저광(4)이 감광막(6)에 주사된다(S18). 그리고, 제어부(160)는 간섭무늬방향(B)과 노광렌즈(110)의 기판(5)과의 상대적인 진행방향(C)이 일치되도록 X스테이지(120) 또는 Y스테이지(150)를 구동하게 된다(S19). 간섭레이저광(4)이 주사된 감광막(6)의 물성은 변화되게 된다.
그리고, 노광렌즈(110)의 진행방향(C)을 변화할 필요가 있는 경우(S20), 제어부(160)는 미러각도변환부를 구동시켜 각도변환미러(240)를 X축 또는 Z축을 중심으로 특정각도만큼 틸딩시키게 된다. 이러한 각도변환미러(240)를 틸딩하여 간섭무늬방향(B)이 변환되는 것은 앞서 설명한 바와 같다. 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 제어부(160)의 신호흐름을 나타낸 블록도이다. 따라서, 제어부(160)는 항상, 간섭무늬방향(B)과 노광렌즈(110)의 상대적 진행방향(C)이 일치되도록, X스테이지(120), Y스테이지(150), X축 회전구동부(250), Z축 회전구동부(260) 및 회전스테이지(140)를 제어하게 된다.
감광막(6)에 간섭레이저광(4)을 주사한 후, 레이저 발생기에서의 레이저 발생을 종료하고, 식각액 등을 이용하여 간섭레이저광(4)이 주사되지 않은 감광막(6)을 제거(S21)함으로써 기판(5)에 미세패턴을 형성시키게 된다(S22).
< 제3실시예에 따른 레이저 노광장치의 구성 및 미세패턴 제조방법>
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 제조장치의 구성에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 미세패턴 제조장치는 제2실시예에서와 같이 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있는 구성을 포함하고 있다. 본 발명의 제3실시예에 따른 간섭무늬방향(B)의 변환이 가능한 미세패턴 제조장치의 구성은 앞서 설명한 도 11에 도시된 것과 동일하게 표현된다.
다만, 2축 모듈부(200)의 구성과 제어부(160)의 기능에 차이점이 존재한다. 2축모듈부(200)의 구성을 제외하고, 제3실시예에 다른 미세패턴 제조장치의 구성은 제2실시예와 동일하다. 따라서, 제1실시예 및 제2실시예와의 차이점을 위주로 설명하도록 한다. 도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 2축모듈부(200)를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
노광헤드(50)로 입사되는 레이저광(1)은 편광판(60)에 의해 서로 편광방향이 수직인 S파(3)와 P파(2)로 편광되어 복굴절판(70)으로 입사된다. 본 발명의 제3실시예에 따른 2축모듈부(200)는 복굴절판(70)을 Y축을 중심으로 90°씩 회전시킬 수 있는 복굴절판 각도변환부(도 16에서는 미도시)를 포함하고 있다.
복굴절판(70)에 입사된 S파(3)와 P파(2)는 제1실시예에서와 같이, P파(2)가 Z축방향(도 16기준)으로 굴절되어 S파(3)와 P파(2)가 Z축 방향의 이격방향을 갖고, 서로 경로가 분리되어 복굴절판(70)에서 출사되게 된다. 서로 이격되어 진행되는 S파(3)와 P파(2)는 검광기(80)에 의해 편광방향을 일치시켜 노광렌즈(110)를 투과하게 된다. 그리고, 제3실시예에서, 간섭무늬방향(B)을 변경하고자 하는 경우, 제어부(160)는 복굴절판 각도변환부(300)를 제어하여, 복굴적판은 Y축 중심으로 90°회전시키게 된다. 도 16을 기준으로 복굴절판(70)을 Y축 중심으로 90°회전시키게 되면, 복굴절판(70)에 입사된 S파(3)와 P파(2) 중 어느 하나는 X축 방향으로 굴절되게 되고, S파(3)와 P파(2)가 X축 방향의 이격방향을 갖고, 서로 경로가 분리되어 복굴절판(70)에서 출사되게 된다. 따라서, 노광렌즈(110)에 투과되어 형성되는 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B) 역시 변화하게 된다.
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 17은 본 발명의 제3실시예에 따른 간섭무늬방향(B)을 변화시킬 수 있는 미세패턴 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저, 초점조절부에 의해 노광렌즈(110)의 초점을 조절하고, X스테이지(120) 및 Y스테이지(150), 회전스테이지(140)를 필요에 따라 구동하여 장치를 셋팅한다. 또한, 틸트 미러 각도조절부에 의해 틸트 미러(90)의 각도를 조절하고, 감광막(6)이 코팅된 기판(5)을 기판 설치부(130)에 설치하여 레이저광(1)을 주사할 준비단계를 시행하게 된다(S31).
그리고, 레이저 발생부(20)에서 레이저광(1)이 발생되고(S32), 레이저 발생부(20)에서 발생된 레이저광(1)은 광안정기(30)에 의해, 광량이 균일하게 안정된 레이저광(1)을 발생시키게 된다. 그리고, 레이저광(1)은 셔터(40)를 거쳐 노광헤드(50)로 입사되게 된다(S33). 노광헤드(50)에 입사된 레이저광(1)은 편광판(60)에 투과되면서, 서로 편광방향이 수직인 S파(3)와 P파(2)로 편광되게 된다(S34). 편광판(60)에서 출사되는 S파(3) 및 P파(2)는 복굴절판(70)으로 입사되고, P파(2)가 특정방향으로 굴절되어(도 16에서는 Z축 방향으로 굴절) P파(2)와 S파(3)가 서로 미세간격으로 이격되어 경로가 분리된 P파(2), S파(3)가 출사되게 된다(S35).
서로 미세간격으로 이격되어 진행하는 P파(2)와 S파(3)는 검광기(80)를 투과하면서, 서로 편광방향이 일치되게 된다(S36). 그리고, 편광방향이 일치되고, 서로 미세 간격으로 이격된 S파(3)와 P파(2)는 빔스플리터(31)와 틸트 미러(90), 그리고, 또 다른 빔스플리터(31)에 반사되면서, 노광렌즈(110)에 입사되게 된다. 그리고, 노광렌즈(110)에 입사된 광은 노광렌즈(110)에 투과되어(S37), 초점 부근에서 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향(B)을 갖는 간섭레이저광(4)이 형성된다.
그리고, 간섭레이저광(4)이 기판(5) 상면에 코팅된 감광막(6)에 주사되게 된다(S38). 감광막(6)에 간섭레이저광(4)이 주사되면, 주사된 부분의 감광막(6) 물성이 변화하게 된다. 간섭 레이저광(4)이 감광막(6)에 주사될 때의 간섭무늬방향(B)은 S파(3)와 P파(2)의 이격 방향과 일치된다.
그리고, 제어부(160)는 간섭무늬방향(B)과 노광렌즈(110)의 기판(5)과의 상대적인 진행방향(C)이 일치되도록 X스테이지(120) 또는 Y스테이지(150)를 구동하게 된다(S39). 간섭레이저광(4)이 주사된 감광막(6)의 물성은 변화되게 된다.
그리고, 노광렌즈(110)의 진행방향(C)을 변화할 필요가 있는 경우(S40), 제어부(160)는 복굴절판 각도변환부(300)를 제어하여 복굴절판(70)을 Y축 중심으로 90°회전시키게 된다(S41). 복굴절판(70)이 90°회전하게 되면 앞서 설명한 바와 같이, 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)이 변화하게 된다. 도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 제어부(160)에 의한 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 노광렌즈(110)의 상대적 진행방향(C)과 간섭레이저광(4)의 간섭무늬방향(B)이 항상 일치 되도록, 제어부(160)는 복굴절판 각도변환부(300), X스테이지(120), Y스테이지(150) 및 회전스테이지(140)를 제어하게 된다.
감광막(6)에 간섭레이저광(4)을 주사한 후, 레이저 발생기에서의 레이저 발생을 종료하고, 식각액 등을 이용하여 간섭레이저광(4)이 주사되지 않은 감광막(6)을 제거(S42)함으로써 기판(5)에 미세패턴을 형성시키게 된다(S43).
1:레이저광
2:P파
3:S파
4:간섭레이저광
5:기판
6:감광막
7:컴퓨터 재생 홀로그램 렌즈
8:미세패턴
10:종래 미세패턴 제조장치
20:레이저발생부
30:광안정기
31:빔스플리터
32:광음향변조기
33:포토다이오드
34:컨트롤러
40:셔터
50:노광헤드
60:편광판
70:복굴절판
80:검광기
90:틸트미러
91:레이저 다이오드
92:광검출기
93:초점제어부
94:PZT구동기
100-1:제1실시예에 따른 미세패턴 제조장치
100-2:제2실시예에 따른 미세패턴 제조장치
110:노광렌즈
120:X스테이지
130:기판설치부
131:기판용 지그
140:회전스테이지
141:틸트 테이블
150:Y스테이지
160:제어부
200:2축 모듈부
210:미러
220:편광빔스플리터
230:퀴터 파장판
240:각도변환미러
250:X축 회전구동부
260:Z축 회전구동부
300:복굴절판 각도변환부
A:선폭
B:간섭무늬방향
C:노광렌즈의 상대적 진행방향

Claims (24)

  1. 레이저 주사 방식에서 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치에 있어서,
    레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부;
    발생된 상기 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판;
    상기 편광판에 의해 편광된 상기 S파 및 상기 P파 중 적어도 어느 하나를 특정방향으로 굴절시켜, 상기 S파 및 상기 P파가 미세간격으로 이격되어 출사되도록 경로를 분리시키는 복굴절판;
    상기 복굴절판에 의해 경로가 분리된 상기 S파와 상기 P파의 편광방향을 일치시키는 검광기;
    상기 검광기에 의해 편광방향이 일치된 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈;
    내부에 상기 편광판, 상기 복굴절판, 상기 검광기 및 상기 노광렌즈가 설치되는 노광헤드;
    상기 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지;
    상기 기판이 설치되는 기판 설치부; 및
    상기 기판설치부를 수직축인 Z축을 중심으로 회전시키는 회전 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광렌즈를 투과한 광은 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭 레이저 광으로 형성되어 상기 감광막에 주사되는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 간섭 레이저 광은 상기 간섭무늬 방향에 따라 특정 방향의 선폭이 감소된 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    수평면과 평행하고, 상기 X축과 수직인 Y축 방향으로 상기 기판설치부를 이동시키는 Y 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 X스테이지, 상기 Y스테이지 및 상기 회전 스테이지의 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조장치.
  6. 레이저 주사 방식에서 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치에 있어서,
    레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부;
    발생된 상기 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판;
    상기 편광관을 투과한 상기 S파 및 상기 P파가 입사되어, 상기 S파는 반사시키고, 상기 P파는 통과시키는 편광빔 스플리터;
    상기 편광빔 스플리터에 의해 반사된 상기 S파와 통과된 상기 P파의 경로 각각에 설치되어 편광방향을 45° 만큼 변환시키는 쿼터 파장판;
    상기 퀴터 파장판에 의해 45°만큼 편광방향이 변환된 광 경로 각각에 설치되어 상기 변환된 광을 반사시켜 상기 퀴터 파장판에 투과시켜 상기 편광빔 스플리터에 다시 입사시키는 미러;
    상기 미러 중 어느 하나는 각도변환미러로 구성되고, 상기 각도변환미러를 수평면과 평행한 X축을 중심으로 회전시키는 X축 회전 구동부와 상기 각도변환미러를 수직축인 Z축을 중심으로 회전시키는 Z축 회전 구동부를 구비하는 미러 각도변환부;
    상기 미러에 반사된 광과 상기 각도변환미러에 반사된 광이 서로 미세간격으로 이격되어 상기 편광 빔스플리터에서 출사되고, 서로 미세간격으로 이격된 광의 편광방향을 서로 일치시키는 검광기;
    상기 검광기에 의해 편광방향이 일치된 상기 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈;
    내부에 상기 편광판, 상기 퀴터 파장판, 상기 미러, 상기 각도변환미러, 상기 미러각도변환부, 상기 검광기 및 상기 노광렌즈가 설치되는 노광헤드;
    상기 노광헤드를 상기 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지;
    상기 기판이 설치되는 기판 설치부; 및
    상기 기판설치부를 상기 Y축 방향으로 이동시키는 Y 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노광렌즈를 투과한 광은 서로 간섭되어 특정 간섭무늬 방향을 갖는 간섭 레이저 광으로 형성되어 상기 감광막에 주사되는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 X축 회전 구동부에 의해 상기 각도변환미러가 상기 X축을 중심으로 소정각도로 회전된 경우 상기 간섭 무늬 방향과, 상기 Z축 회전 구동부에 의해 상기 각도변환미러가 상기 Z축을 중심으로 소정각도로 회전된 경우 상기 간섭 무늬 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 간섭무늬 방향이 상기 노광헤드의 상대적 진행방향과 일치되도록 상기 X축 회전 구동부, 상기 Z축 회전 구동부, 상기 X 스테이지 및 상기 Y 스테이지를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  10. 레이저 주사 방식에서 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치에 있어서,
    레이저 광을 발생시키는 레이저 발생부;
    발생된 상기 레이저광을 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P 파로 편광시키는 편광판;
    상기 편광판에 의해 편광된 상기 S파 및 상기 P파 중 적어도 하나를 특정방향으로 굴절시켜, 상기 S파 및 상기 P파가 미세간격으로 이격되게 경로를 분리하여 출사시키는 복굴절판;
    상기 복굴절판에 의해 경로가 분리된 상기 S파와 상기 P파의 편광방향을 일치시키는 검광기;
    상기 복굴절판을 수평면과 평행하고, 상기 편광판에 입사되는 상기 레이저광의 입사방향과 일치하는 Y축을 중심으로 회전시켜 상기 특정방향을 변화시키는 복굴절판 각도변환부;
    상기 검광기에 의해 편광방향이 일치된 광을 투과시켜 기판에 코팅된 감광막에 주사시키는 노광렌즈;
    내부에 상기 편광판, 상기 복굴절판, 상기 검광기 및 상기 노광렌즈가 설치되는 노광헤드;
    상기 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지;
    상기 기판이 설치되는 기판 설치부; 및
    상기 기판설치부를 상기 Y축 방향으로 이동시키는 Y 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 노광렌즈를 투과한 상기 광은 서로 간섭되어 특정 간섭무늬 방향을 갖는 간섭 레이저 광으로 형성되어 상기 감광막에 주사되는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복굴절판 각도변환부에 의해 상기 복굴절판이 상기 Y축을 중심으로 회전 되는 경우, 상기 간섭무늬방향이 변화되는 것을 특징으로 하는 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 간섭무늬방향이 상기 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치되도록 상기 복굴절판 각도변환부, 상기 X 스테이지 및 상기 Y 스테이지를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  14. 제 6 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 노광렌즈와 상기 검광기 사이에 구비되어, 각도 변환이 가능하고, 상기 편광방향이 일치된 상기 P파 및 상기 S파의 경로를 변화시켜, 상기 간섭 레이저광을 상기 감광막에 수직으로 주사시키도록 하는 틸트미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  15. 제 6 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 기판설치부를 수직축인 Z축 중심으로 회전시키는 회전 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  16. 제 1 항, 제 6 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 노광렌즈와 상기 감광막 사이의 간격을 조절하여 상기 노광렌즈의 초점을 조절하는 초점조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치.
  17. 상기 제 1 항의 제조장치를 이용한 미세 패턴 제조방법에 있어서,
    레이저 발생부에서 발생된 레이저 광이 편광판에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되는 단계;
    상기 S파와 상기 P파가 복굴절판에 입사되어, 상기 S파와 상기 P파 중 적어도 어느 하나가 특정방향으로 굴절되어 미세 간격으로 이격되도록 경로가 분리되는 단계;
    경로가 분리된 상기 S파와 상기 P파가 검광기에 투과되어 편광방향이 일치되는 단계;
    편광방향이 일치된 광이 노광렌즈에 투과되는 단계;
    투과된 광이 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광이 형성되어 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계;
    상기 간섭레이저 광이 주사된 감광막의 물성이 변형되는 단계; 및
    상기 간섭레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 주사 단계에서,
    제어부가 상기 회전 스테이지를 구동시켜 상기 기판이 설치된 기판설치부를 회전시키고, X 스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 노광렌즈를 X축 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 간섭무늬 방향과 상기 노광렌즈의 상대적 진행방향은 일치되는 것을 특징으로 하는 편광 간섭을 이용한 미세 패턴 제조방법.
  20. 상기 제 6 항의 제조장치를 이용한 미세 패턴 제조방법에 있어서,
    레이저 발생부에서 발생된 레이저 광이 편광판에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되는 단계;
    상기 S파와 상기 P파가 편광빔스플리터에 입사되어 상기 S파는 반사되고, 상기 P파는 투과되어 경로가 분리되는 단계;
    반사된 상기 S파와 투과된 상기 P파 각각이 퀴터 파장판에 투과되고, 미러에 반사되어 다시 상기 퀴터 파장판에 투과되어 상기 편광빔스플리터에 입사되는 단계;
    상기 P파와 상기 S파가 미세 간격으로 이격되어 상기 편광빔스플리터에서 출사되고, 검광기에 투과되어 상기 P파와 상기 S파의 편광방향이 일치되는 단계;
    편광방향이 일치된 광이 노광렌즈에 투과되는 단계;
    투과된 상기 S파와 상기 P파가 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광으로 형성되어 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계;
    상기 간섭레이저 광이 주사된 감광막의 물성이 변형되는 단계; 및
    상기 간섭레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 입사 단계에서,
    상기 미러 중 어느 하나는 각도변환미러로 구성되고, X축 회전 구동부에 의해 상기 각도변환미러가 수평면과 평행한 X축을 중심으로 소정각도로 회전하는 단계 및 상기 Z축 회전 구동부에 의해 상기 각도변환미러가 수직축인 Z축을 중심으로 소정각도로 회전하는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하고,
    상기 주사단계에서,
    제어부가 X 스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 노광렌즈를 X축 방향으로 이동시키는 단계 및 Y스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 기판이 설치된 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법.
  22. 제 21 항에서,
    제어부가 상기 간섭무늬 방향이 상기 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치되도록 상기 X축 회전 구동부, 상기 Z축 회전 구동부, 상기 X 스테이지 및 상기 Y 스테이지를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법.
  23. 상기 제 10 항의 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법에 있어서,
    레이저 발생부에서 발생된 레이저 광이 편광판에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되는 단계;
    상기 S파와 상기 P파가 복굴절판에 입사되어, 상기 S파와 상기 P파 중 어느 하나가 특정방향으로 굴절되어 서로 미세 간격으로 이격되어 경로가 분리되는 단계;
    경로가 분리된 상기 S파와 상기 P파가 검광기에 투과되어 편광방향이 일치되는 단계;
    편광방향이 일치된 광이 노광렌즈에 투과되는 단계;
    투과된 상기 광이 서로 간섭되어 특정 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저광이 형성되어 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계;
    상기 간섭무늬방향을 변환할 필요가 있는 경우, 복굴절판 각도변환부가 상기 복굴절판을 수평면과 평행하고, 상기 편광판에 입사되는 상기 레이저광의 입사방향과 일치하는 Y축을 중심으로 90°회전시키는 단계;
    상기 간섭레이저 광이 주사된 감광막의 물성이 변형되는 단계; 및
    상기 간섭레이저 광이 주사되지 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 주사단계 및 상기 회전 단계에서,
    제어부가 X 스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 노광헤드를 X축 방향으로 이동시키는 단계 및 Y스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 기판이 설치된 기판설치부를 Y축 방향으로 이동시키는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하고,
    제어부가 상기 간섭무늬방향이 상기 노광렌즈의 상대적 진행방향과 일치되도록 상기 복굴절판 각도변환부, 상기 X 스테이지 및 상기 Y 스테이지를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조방법.
KR1020100105062A 2010-10-27 2010-10-27 레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법 KR101211634B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100105062A KR101211634B1 (ko) 2010-10-27 2010-10-27 레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법
PCT/KR2010/007982 WO2012057388A1 (en) 2010-10-27 2010-11-12 Apparatus for forming fine patterns capable of switching direction of polarization interference pattern in laser scanning method and method of forming fine patterns using the same
US13/878,482 US9223223B2 (en) 2010-10-27 2010-11-12 Apparatus for forming fine patterns capable of switching direction of polarization interference pattern in laser scanning method and method of forming fine patterns using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100105062A KR101211634B1 (ko) 2010-10-27 2010-10-27 레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120068090A true KR20120068090A (ko) 2012-06-27
KR101211634B1 KR101211634B1 (ko) 2013-01-21

Family

ID=45994082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100105062A KR101211634B1 (ko) 2010-10-27 2010-10-27 레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9223223B2 (ko)
KR (1) KR101211634B1 (ko)
WO (1) WO2012057388A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101389320B1 (ko) * 2012-08-09 2014-04-29 한국표준과학연구원 직접레이저 노광법을 이용한 위상회절소자 제조장치, 위상회절소자 제조방법 및 직접레이저 노광법을 이용한 위상회절소자
KR101389323B1 (ko) * 2012-08-09 2014-04-29 한국표준과학연구원 광경화성수지를 이용한 위상격자 하이브리드 렌즈, 광경화성수지를 이용한 위상격자 하이브리드 렌즈 제조방법
WO2016125959A1 (ko) * 2015-02-03 2016-08-11 한국표준과학연구원 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치, 제조시스템 및 그 제조시스템에 의해 제조된 회절소자

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101344028B1 (ko) * 2011-10-19 2013-12-24 한국표준과학연구원 레이저 주사방식에서 간섭을 이용한 미세패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법
KR101388115B1 (ko) * 2013-03-27 2014-04-24 주식회사 엘티에스 레이저를 이용한 태양전지 제조장치
JP7253801B2 (ja) * 2017-07-03 2023-04-07 国立研究開発法人産業技術総合研究所 干渉計、フーリエ変換分光装置及び成分分析装置
CN113146054A (zh) * 2020-01-23 2021-07-23 上海新微技术研发中心有限公司 激光加工装置及激光加工方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06291038A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Ricoh Co Ltd 半導体材料製造装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101389320B1 (ko) * 2012-08-09 2014-04-29 한국표준과학연구원 직접레이저 노광법을 이용한 위상회절소자 제조장치, 위상회절소자 제조방법 및 직접레이저 노광법을 이용한 위상회절소자
KR101389323B1 (ko) * 2012-08-09 2014-04-29 한국표준과학연구원 광경화성수지를 이용한 위상격자 하이브리드 렌즈, 광경화성수지를 이용한 위상격자 하이브리드 렌즈 제조방법
WO2016125959A1 (ko) * 2015-02-03 2016-08-11 한국표준과학연구원 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치, 제조시스템 및 그 제조시스템에 의해 제조된 회절소자

Also Published As

Publication number Publication date
US9223223B2 (en) 2015-12-29
WO2012057388A1 (en) 2012-05-03
US20130194558A1 (en) 2013-08-01
KR101211634B1 (ko) 2013-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101211634B1 (ko) 레이저 주사 방식에서 편광 간섭무늬방향의 변환이 가능한 미세 패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법
TWI288862B (en) Method for manufacturing a microstructure, exposure device, and electronic apparatus
EP2703886B1 (en) Projection device and projection control device
US4864123A (en) Apparatus for detecting the level of an object surface
US9154756B2 (en) Projection apparatus and hologram recording medium
JP3192630B2 (ja) 光ファイバブラッグ格子書き込みのための自動高精度波長制御装置及び方法
WO2021083046A1 (zh) 激光干涉光刻系统
CN103792795A (zh) 以光纤作为空间滤波器与扩束器的激光干涉微影设备
US20060215138A1 (en) Laser beam pattern generator with a two-axis scan mirror
US7684097B2 (en) Recording apparatus and phase modulation device
EP2645404B1 (en) Exposure apparatus
US20240036516A1 (en) Method and system for patterning a liquid crystal layer
KR101344028B1 (ko) 레이저 주사방식에서 간섭을 이용한 미세패턴 제조장치 및 그 제조장치를 이용한 미세패턴 제조방법
JPH116925A (ja) 自動光ファイバブラッグ格子書き込みのための高精度波長制御装置及び方法
US5640257A (en) Apparatus and method for the manufacture of high uniformity total internal reflection holograms
CN106647045B (zh) 一种液晶选区光控取向装置及其方法
JP7120243B2 (ja) パターン描画装置
KR20140071832A (ko) 미세 패턴 형성용 노광 장치 및 방법, 및 이를 구비한 편광 필름 제조 장치 및 방법
JP2004530106A (ja) 目標物のマイクロレリーフ及び近表面層の光学的特徴を測定する方法及びその方法を実施する変調干渉顕微鏡
KR101395294B1 (ko) 레이저 간섭 리소그래피 장치
KR101318941B1 (ko) 레이저 간섭 리소그라피 장치
CN112180595A (zh) 导光板及其使用的全息图记录装置、全息图记录方法
JP2015076491A (ja) 検出装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法
JPH0385578A (ja) ホログラム記録装置
KR102019673B1 (ko) 구조 조명 현미경 및 촬영 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151204

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161107

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee