KR20130123405A - 노광 장치 - Google Patents

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KR20130123405A
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미찌노부 미즈무라
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브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
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Abstract

본 발명은, 전기 광학 결정 재료로 이루어지는 각진 기둥 형상의 부재의 장축에 평행한 대향면에 각각 전극을 설치하여 형성한 스위칭 소자(9)와, 그 스위칭 소자(9)의 장축 방향의 양 단부면측에 그 스위칭 소자(9)를 가로질러 크로스 니콜로 배치된 한 쌍의 편광판(12A, 12B)으로 구성한 복수의 광스위치(11)를 피노광체(6)의 면에 평행한 면 내에 배치하여 갖는 패턴 제너레이터(3)를 구비하고, 복수의 광스위치(11)를 개별로 구동하여 일정한 명암 모양의 노광 패턴을 생성하고, 이것을 피노광체(6)에 조사하여 노광하는 노광 장치로서, 패턴 제너레이터(3)의 광사출면측에 각 스위칭 소자(9)의 길이 중심축에 광축을 합치시켜서 설치되고, 스위칭 소자(9)의 광사출 단부면(9a)의 상을 피노광체(6) 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈(17)를 구비한 것이다. 이에 의해, 노광 영역의 확대를 용이하게 이룰 수 있도록 한다.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}
본 발명은, 패턴 제너레이터에 의해 광원광을 광변조하여 명암 모양의 노광 패턴을 생성해 노광하는 마스크리스의 노광 장치에 관한 것으로, 특히 노광 영역의 확대를 용이하게 이룰 수 있는 노광 장치에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 노광 장치는, 반사 각도를 변경할 수 있는 복수의 마이크로 미러를 이차원으로 배열하여 갖는 패턴 제너레이터로서의 디지털 마이크로 미러 디바이스에 의해, 광원광을 광변조하여 명암 모양의 노광 패턴을 생성하고, 대물 렌즈를 통하여 피노광체 위에 조사하여 노광하도록 되어 있었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 특허 출원 공개 제2010-141245호 공보
그러나, 이와 같은 종래의 노광 장치에 있어서는, 피노광체 위의 노광 영역을 확대하는 경우, 마이크로 미러의 수를 늘린 대면적의 디지털 마이크로 미러 디바이스를 새롭게 제조할 필요가 있고, 또 대물 렌즈의 구경도 크게 해야만해, 디지털 마이크로 미러 디바이스의 제조 비용이나, 렌즈의 수차 및 그 제조 비용을 고려하면 노광 영역을 확대하는 것에는 제한이 있었다.
따라서, 본 발명은, 이러한 문제점에 대처하여, 노광 영역의 확대를 용이하게 이룰 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 노광 장치는, 전기 광학 결정 재료로 이루어지는 각진 기둥 형상의 부재의 장축에 평행한 대향면에 각각 전극을 설치하여 형성한 스위칭 소자와, 그 스위칭 소자의 장축 방향의 양 단부면측에 그 스위칭 소자를 가로질러 크로스 니콜로 배치된 한 쌍의 편광 소자로 구성한 복수의 광스위치를 피노광체의 면에 평행한 면 내에 배치하여 갖는 패턴 제너레이터를 구비하고, 상기 복수의 광스위치를 개별로 구동하여 일정한 명암 모양의 노광 패턴을 생성하고, 이것을 피노광체에 조사하여 노광하는 노광 장치이며, 상기 패턴 제너레이터의 광사출면측에 상기 각 스위칭 소자의 길이 중심축에 광축을 합치시켜서 설치되어, 상기 스위칭 소자의 광사출 단부면의 상을 상기 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비한 것이다.
이와 같은 구성에 의해, 전기 광학 결정 재료로 이루어지는 각진 기둥 형상의 부재의 장축에 평행한 대향면에 각각 전극을 설치하여 형성한 스위칭 소자와, 그 스위칭 소자의 장축 방향의 양 단부면측에 그 스위칭 소자를 가로질러 크로스 니콜로 배치된 한 쌍의 편광 소자로 구성한 복수의 광스위치를 피노광체의 면에 평행한 면 내에 배치하여 갖는 패턴 제너레이터의 상기 복수의 광스위치를 개별로 구동하여, 일정한 명암 모양의 노광 패턴을 생성하고, 패턴 제너레이터의 광사출면측에 각 스위칭 소자의 길이 중심축에 광축을 합치시켜서 설치된 복수의 마이크로 렌즈에 의해, 상기 스위칭 소자의 광사출 단부면의 상을 피노광체 위에 축소 투영하여 노광한다.
또한, 상기 한 쌍의 편광 소자는, 상기 광스위치의 광축을 중심으로 반사면이 서로 90° 회전한 상태로 배치된 한 쌍의 편광 빔 스플리터이다. 이에 의해, 스위칭 소자의 광 입사 단부면측에 배치된 편광 빔 스플리터에 의해 직선 편광을 추출하고, 스위칭 소자의 광사출 단부면측에 배치된 편광 빔 스플리터에 의해 스위칭 소자의 온·오프 구동 상태에 따라서 광스위치로부터의 광의 사출을 제한한다.
또한, 상기 한 쌍의 편광 소자는, 상기 광스위치의 광축을 중심으로 편광축이 서로 90° 회전한 상태로 배치된 한 쌍의 편광판이다. 이에 의해, 스위칭 소자의 광 입사 단부면측에 배치된 편광판에 의해 직선 편광을 추출하고, 스위칭 소자의 광사출 단부면측에 배치된 편광판에 의해 스위칭 소자의 온·오프 구동 상태에 따라서 광스위치로부터의 광의 사출을 제한한다.
또한, 상기 피노광체를 일정 방향으로 일정 속도로 반송하는 반송 수단을 구비한 것이다. 이에 의해, 반송 수단에 의해 피노광체를 일정 방향으로 일정 속도로 반송하면서 노광한다.
그리고, 상기 복수의 광스위치는, 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 일정한 배열 피치로 적어도 2열로 나란히 배치하고, 피노광체의 반송 방향 선두측의 상기 복수의 광스위치에 의한 노광 패턴의 사이를 후속의 상기 복수의 광스위치에 의한 노광 패턴에 의해 보완할 수 있도록 한 것이다. 이에 의해, 피노광체를 일정 방향으로 반송하면서, 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 일정한 배열 피치로 적어도 2열로 나란히 배치한 복수의 광스위치 중, 피노광체의 반송 방향 선두측의 복수의 광스위치에 의한 노광 패턴의 사이를 후속의 복수의 광스위치에 의한 노광 패턴에 의해 보완하여 노광한다.
청구항 1에 따른 발명에 따르면, 일정한 크기의 복수의 패턴 제너레이터 및 복수의 마이크로 렌즈 기판을 나란히 배치하는 것 만으로 노광 영역을 확대할 수 있다. 이 경우, 복수의 패턴 제너레이터를 배치했다고 하여도, 종래 기술과 같이 렌즈의 구경을 크게 할 필요가 없으므로, 렌즈의 수차의 영향을 받지 않고, 노광 영역의 확대를 용이하게 도모할 수 있다. 또한, 규격화된 일정한 크기의 패턴 제너레이터 및 마이크로 렌즈 기판을 준비하는 것만으로 충분하므로, 각 요소의 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 청구항 2에 따른 발명에 따르면, 광원광으로부터 P파 및 S파의 두 개의 직선 편광으로 분리하는 막을 무기물로 형성할 수 있어, 열에너지가 높은 광원광이 조사되어도 상기 분리 막의 소손을 억제할 수 있다. 따라서, 휘도가 높은 광원을 사용하여 노광 공정의 택트를 단축할 수 있다.
또한, 청구항 3에 따른 발명에 따르면, 패턴 제너레이터의 두께를 얇게 할 수 있음과 함께 제조 비용을 저렴하게 할 수 있다.
또한, 청구항 4에 따른 발명에 따르면, 피노광체를 연속하여 공급하면서 노광할 수 있어, 노광 공정의 택트를 보다 단축할 수 있다.
그리고, 청구항 5에 따른 발명에 따르면, 치밀한 노광 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 복잡한 형상의 노광 패턴도 고정밀도로 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 노광 장치에 사용하는 패턴 제너레이터의 광스위치의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 상기 패턴 제너레이터를 구성하는 스위칭 소자의 일배치예를 도시하는 평면도이다.
도 4는 상기 스위칭 소자의 구동을 도시하는 설명도이며, (a)는 온 구동을 도시하고, (b)는 오프 구동을 도시한다.
도 5는 본 발명의 노광 장치의 주요부 확대 정면도이다.
도 6은 본 발명의 노광 장치에 의한 노광을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 노광 장치의 실시 형태를 도시하는 정면도이다. 이 노광 장치는, 패턴 제너레이터에 의해 광원광을 광변조하여 명암 모양의 노광 패턴을 생성해 노광하는 것으로, 반송 수단(1)과, 광원(2)과, 패턴 제너레이터(3)와, 마이크로 렌즈 기판(4)을 구비하여 이루어진다.
상기 반송 수단(1)은, 스테이지(5)의 상면에 피노광체(6)를 적재하여 화살표A로 도시한 방향으로 일정한 속도로 반송하는 것이며, 예를 들어 스테이지(5)의 상면으로부터 에어를 분출 및 흡인하여 피노광체(6)를 스테이지(5)의 상면으로 일정량만큼 부상시킨 상태에서, 화살표 A에 평행한 피노광체(6)의 양 에지부를 도시 생략한 이동 기구에 의해 보유 지지하여 피노광체(6)를 반송하도록 되어 있다.
상기 반송 수단(1)의 상방에는, 광원(2)이 설치되어 있다. 이 광원(2)은, 광원광 L로서 자외선을 방사 하는 것이며, 예를 들어 초고압 수은 램프, 크세논 램프, 자외선 방사의 레이저 등이다. 그리고, 광원(2)으로부터 방사된 광원광 L을 예를 들어 플라이 아이 렌즈, 로드(rod) 렌즈 등의 옵티컬 인테그레이터(7)에 의해 광축에 직교하는 단면 내의 휘도 분포를 균일하게 한 후, 콘덴서 렌즈(8)에 의해 평행광으로 하여 후술하는 패턴 제너레이터(3)에 조사시키도록 되어 있다.
상기 광원(2)의 광 방사 방향 전방에는, 패턴 제너레이터(3)가 설치되어 있다. 이 패턴 제너레이터(3)는, 피노광체(6) 위에 조사하는 명암 모양의 노광 패턴을 생성하는 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 전기 광학 결정 재료로 이루어지는 각진 기둥 형상의 부재(20:rectangular pillar)의 장축에 평행한 대향면에 각각 전극(10A, 10B)을 설치하여 형성된 스위칭 소자(9)와, 스위칭 소자(9)의 장축 방향의 양단부면, 즉 광 입사 단부면(9a) 및 광사출 단부면(9b) 측에 그 스위칭 소자(9)를 가로질러 크로스 니콜로 배치된 한 쌍의 편광 소자, 예를 들어 한 쌍의 편광 빔 스플리터 또는 한 쌍의 편광판으로 구성한 복수의 광스위치(11)를 피노광체(6)의 면에 평행한 면 내에 배치한 것이다. 본 실시 형태에 있어서는, 편광판(12A, 12B)을 사용하였을 경우에 대하여 설명한다.
도 3은 복수의 스위칭 소자(9)의 일배치예를 도시하는 평면도이다. 복수의 스위칭 소자(9)는, 단부면 형상이 종횡의 폭이 W의 정사각형으로 형성되고, 투명한 기판, 예를 들어 동일한 전기 광학 결정 재료로부터 이루어지며 구동 배선(13) 및 접지 배선(14)이 형성된 배선 기판(15) 위에, 전극(10A)이 접지 배선(14)에, 전극(10B)이 구동 배선(13)에 전기적으로 접속되도록 하여 화살표 A로 나타내는 피노광체(6)의 반송 방향(이하 「기판 반송 방향」이라고 한다)과 교차하는 방향으로 배열 피치 2W로 1열로 나란히 배치되어 스위칭 소자열(16)을 형성하고, 그 스위칭 소자열(16)을 기판 반송 방향으로 배열 피치 2W로 4열 평행하게 설치함과 함께, 인접하는 스위칭 소자열(16)의 각 스위칭 소자(9)가 서로 nW/2(n은 1 이상의 정수)만큼 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나도록 설치하고, 기판 반송 방향 선두측의 복수의 스위칭 소자(9)에 의한 노광 패턴의 사이를 후속의 복수의 스위칭 소자(9)에 의한 노광 패턴에 의해 보완할 수 있도록 하고 있다. 도 3에 있어서는, 일례로서 기판 반송 방향 선두측의 스위칭 소자열(16a)에 대하여 후속의 스위칭 소자열(16b, 16c, 16d)이 각각 W, W/2, 3W/2만큼 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 어긋나 있는 경우에 대하여 도시하고 있다.
이와 같이 구성된 패턴 제너레이터(3)의 각 광스위치(11)는, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 전극(10B)에 온 구동 전압이 인가되어 온 구동되면, 광 입사측의 편광판(12A)을 투과한 직선 편광이 스위칭 소자(9) 내를 통과하는 도중에, 그 직선 편광의 편파면을 90° 회전시킨다. 따라서, 이 경우, 상기 스위칭 소자(9)를 통과한 직선 편광은, 상기 편광판(12A)과 크로스 니콜로 배치된 광사출측의 편광판(12B)을 투과할 수 있어, 피노광체(6)에 조사하여 피노광체(6)를 노광할 수 있다.
한편, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 전극(10B)에 오프 구동 전압이 인가되어 각 광스위치(11)가 오프 구동되었을 경우, 광 입사측의 편광판(12A)을 투과한 직선 편광은, 스위칭 소자(9) 내를 통과하는 도중에 편파면의 회전이 이루어지지 않고, 광사출측의 편광판(12B)에 의해 차단된다. 따라서, 이 경우, 직선 편광은, 피노광체(6)에 도달할 수 없고, 피노광체(6)를 노광할 수 없다. 이와 같이, 복수의 광스위치(11)를 적절하게 온·오프 구동함으로써, 원하는 명암 모양의 노광 패턴을 생성하여 피노광체(6)를 노광할 수 있다.
상기 패턴 제너레이터(3)의 광사출면측에는, 마이크로 렌즈 기판(4)이 근접하여 설치되어 있다. 이 마이크로 렌즈 기판(4)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 각 광스위치(11)의 스위칭 소자(9)의 길이 중심축에 광축을 합치시켜서 복수의 마이크로 렌즈(17)를 설치한 것이며, 각 마이크로 렌즈(17)에 의해 상기 스위칭 소자(9)의 광사출 단부면(9b)의 상을 피노광체(6) 위에 축소 투영하도록 되어 있다.
도 6은, 각 마이크로 렌즈(17)에 의한 각 광스위치(11)의 스위칭 소자(9)의 단부면의 축소 투영상을 도시하는 설명도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 마이크로 렌즈(17)에 의해 상기 스위칭 소자(9)의 광사출 단부면(9b)을 1/4로 축소 투영한 투영상(18)을 도시하고 있다. 이에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이, 화살표 A로 나타낸 기판 반송 방향 선두측의 스위칭 소자열(16a)에 의한 노광 패턴(19a)의 사이의 부분을 후속의 3열의 스위칭 소자열(16b, 16c, 16d)에 의한 노광 패턴(19b, 19c, 19d)에 의해 보완할 수 있는 것을 알았다.
다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다.
반송 수단(1)이 스테이지(5) 위에 피노광체(6)를 적재하여 화살표 A로 나타낸 기판 반송 방향으로 일정 속도로 반송되고 있다. 이때, 기판 반송 방향을 향하여 패턴 제너레이터(3)의 전방측에 배치되고, 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수의 수광 소자를 일직선상으로 나란히 갖는 도시 생략한 라인 카메라에 의해 피노광체(6) 위를 촬상하여, 도시 생략한 제어 수단에 의해 이 촬상 화상을 처리하여 피노광체(6) 위에 미리 설치된 얼라인먼트 기준을 검출한다.
이어서, 상기 얼라인먼트 기준의 기판 반송 방향과 교차하는 방향의 위치를 검출하고, 이것과 라인 카메라의 촬상 중심과의 사이의 거리를 계측하여, 목표값과 비교하여 그 위치 어긋남량을 산출한다. 그리고, 상기 위치 어긋남량을 보정하도록 패턴 제너레이터(3)를 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 이동하여 패턴 제너레이터(3)와 피노광체(6)와의 위치 정렬을 한다. 이때, 기판 반송 방향과 교차하는 방향에 있어서의 라인 카메라의 촬상 중심과 패턴 제너레이터(3)의 얼라인먼트 기준과의 사이의 수평 거리는 미리 기억되어 있으므로, 상기 산출된 위치 어긋남량에 기초하여 피노광체(6)와 패턴 제너레이터(3)와의 위치 정렬은 가능하다. 이와 같이 하여, 좌우로 흔들리면서 이동중인 피노광체(6)에 패턴 제너레이터(3)를 추종시킬 수 있다.
피노광체(6)가 이동하여 노광 영역의 기판 반송 방향 선두측의 영역이 패턴 제너레이터(3)의 스위칭 소자열(16d)의 바로 아래에 도달하면, 패턴 제너레이터(3)의 각 광스위치(9)가 미리 기억된 CAD 데이터에 기초하여 온·오프 구동되어, 일정한 명암 모양의 노광 패턴이 생성된다. 이 노광 패턴은, 마이크로 렌즈 기판(4)의 각 마이크로 렌즈(17)를 통하여 피노광체(6) 위에 투영되고, 피노광체(6) 위에는, 도 6에 도시한 바와 같이 각 스위칭 소자(9)의 사출 단부면(9b)의 축소 투영상(18)이 형성된다.
이후, 패턴 제너레이터(3)의 각 광스위치(9)가 일정한 시간 간격으로 CAD 데이터에 기초하여 적절하게 구동되고, 화살표 A 방향으로 이동중인 피노광체(6)에 노광광을 조사하여, 도 6에 도시한 바와 같이, 기판 반송 방향 선두측의 스위칭 소자열(16a)에 의한 노광 패턴(19a)의 사이의 부분을 후속의 3열의 스위칭 소자열(16b, 16c, 16d)에 의한 노광 패턴(19b, 19c, 19d)에 의해 보완하면서 노광이 실행된다.
이 경우, 기판 반송 방향과 교차하는 방향의 노광 영역의 폭을 확장할 때에는, 복수개의 패턴 제너레이터(3) 및 마이크로 렌즈 기판(4)을 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 일직선으로 또는 서로 다르게 2열로 나란히 배치하면 된다. 따라서, 광스위치(9)의 수가 증가하여도 렌즈의 구경을 크게 할 필요가 없고, 렌즈의 수차의 영향을 받지 않고, 노광 영역의 확장을 도모할 수 있다. 또한, 일정한 크기의 패턴 제너레이터(3) 및 마이크로 렌즈 기판(4)을 준비하는 것만으로 충분하므로, 각 요소의 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
1 : 반송 수단
3 : 패턴 제너레이터
6 : 피노광체
9 : 스위칭 소자
10A, 10B : 전극
11 : 광스위치
12A, 12B : 편광판
17 : 마이크로 렌즈
19a, 19b, 19c, 19d : 노광 패턴

Claims (5)

  1. 전기 광학 결정 재료로 이루어지는 각진 기둥 형상의 부재의 장축에 평행한 대향면에 각각 전극을 설치하여 형성한 스위칭 소자와, 그 스위칭 소자의 장축 방향의 양 단부면측에 그 스위칭 소자를 가로질러 크로스 니콜로 배치된 한 쌍의 편광 소자로 구성한 복수의 광스위치를 피노광체의 면에 평행한 면 내에 배치하여 갖는 패턴 제너레이터를 구비하고, 상기 복수의 광스위치를 개별로 구동하여 일정한 명암 모양의 노광 패턴을 생성하고, 이것을 피노광체에 조사하여 노광하는 노광 장치이며,
    상기 패턴 제너레이터의 광사출면측에 상기 각 스위칭 소자의 길이 중심축에 광축을 합치시켜서 설치되어, 상기 스위칭 소자의 광사출 단부면의 상을 상기 피노광체 위에 축소 투영하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 편광 소자는, 상기 광스위치의 광축을 중심으로 반사면이 서로 90° 회전한 상태로 배치된 한 쌍의 편광 빔 스플리터인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 편광 소자는, 상기 광스위치의 광축을 중심으로 편광축이 서로 90° 회전한 상태로 배치된 한 쌍의 편광판인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피노광체를 일정 속도로 일정 방향으로 반송하는 반송 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 광스위치는, 상기 피노광체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 일정한 배열 피치로 적어도 2열로 나란히 배치하고, 피노광체의 반송 방향 선두측의 상기 복수의 광스위치에 의한 노광 패턴의 사이를 후속의 상기 복수의 광스위치에 의한 노광 패턴에 의해 보완할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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