KR20140095924A - 마스크리스 노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광을 출사하는 광원부; 광원부로부터 출사된 광을 기판이 안착되는 스테이지로 반사시키거나 외부로 반사시키는 미러 픽셀들을 갖는 DMD 어레이부; DMD 어레이부에 제어신호를 공급함과 더불어 노광할 이미지를 갖는 데이터 파일을 전송하는 DMD 제어부; 및 마이크로미러소자 어레이부로부터 반사된 광을 기판이 위치하는 방향으로 유도 및 조사하는 광변조부를 포함하고, DMD 어레이부는 광을 투과시키는 투과부, 광을 비투과시키는 비투과부 및 광을 선택적으로 투과시키는 반투과부가 정의되고, 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 턴온/턴오프 동작이 프레임별로 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치를 제공한다.

Description

마스크리스 노광장치{Maskless exposure apparatus}
본 발명은 마스크리스 노광장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 및 플라즈마디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명된 표시장치는 기판 등을 제조하는 공정에서 복잡한 회로 패턴이 형성된다. 회로 패턴을 형성하기 위해서는 포토리소그래피 방법이 많이 사용되고 있다. 포토리소그래피 방법은 기판 상에 감광막을 형성하고, 회로 패턴에 대응되는 전사 패턴이 형성된 포토 마스크를 사용하여 감광막을 노광하는 형태로 진행된다. 따라서, 포토 마스크는 매우 정밀하게 제작되어야 한다. 그런데, 포토리소그래피 방법은 표시장치의 대형화와 더불어 기판을 노광하기 위한 포토 마스크 또한 대형화됨에 따라 비용 및 관리의 어려움이 따른다.
그리하여, 최근에는 노광 빔을 디지털 방식으로 전사하고 패턴의 각 픽셀 영역에 대응하여 온/오프를 제어하는 마스크리스 노광장치가 주목받고 있는 추세이다. 마스크리스 노광장치는 마이크로미러소자(Digital Micro-mirror device; 이하 DMD) 어레이부에 의해 반사된 광을 기판에 전사시키는 방식을 통해서 패턴을 형성한다. DMD 어레이부는 그래픽 데이터 시스템 파일(GDS)을 변환하여 전기적인 신호로 만들어진 데이터 파일을 따라 동작한다.
데이터 파일은 그래픽 데이터 시스템 파일과 DMD 어레이부의 픽셀 위치를 비교하여 프레임 형태의 이미지(예컨대 비트맵)로 만들어진다. 이때, 데이터 파일은 DMD 어레이부의 픽셀이 노광 패턴에 중첩되면 해당 DMD 어레이부의 미러가 온(On)이 되고, 비중첩되면 오프(Off)가 되도록 모든 픽셀에 대응하여 생성된다.
한편, 종래 마스크리스 노광장치는 일부 패턴 영역만 노광량을 조절해야 할 경우, 데이터 파일을 구성하는 이미지에 보조패턴을 삽입하는 방식을 이용하였다. 그런데, 보조패턴을 사용하는 방식은 주변 결상 영역에서 보조 역할만 해야 한다. 따라서, 보조패턴을 사용하는 방식은 결상되는 영역의 해상도보다 작게 보조패턴을 형성해야 하므로 여러 가지 제약 사항이 따르고 있는바 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반도체 및 평판표시장치에 대한 노광 공정을 단순화하여 투자 및 비용 절감에 의한 원가 경쟁력을 향상시키고, 미세 공정 적용을 통해 고 해상도의 제품을 제조할 수 있는 마스크리스 노광장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 광을 출사하는 광원부; 광원부로부터 출사된 광을 기판이 안착되는 스테이지로 반사시키거나 외부로 반사시키는 미러 픽셀들을 갖는 DMD 어레이부; DMD 어레이부에 제어신호를 공급함과 더불어 노광할 이미지를 갖는 데이터 파일을 전송하는 DMD 제어부; 및 마이크로미러소자 어레이부로부터 반사된 광을 기판이 위치하는 방향으로 유도 및 조사하는 광변조부를 포함하고, DMD 어레이부는 광을 투과시키는 투과부, 광을 비투과시키는 비투과부 및 광을 선택적으로 투과시키는 반투과부가 정의되고, 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 턴온/턴오프 동작이 프레임별로 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치를 제공한다.
DMD 제어부는 데이터 파일을 구성하는 모든 프레임 이미지를 적어도 두 개의 서브 프레임 이미지로 구성함과 더불어 각 서브 프레임 이미지에서 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀에 대한 턴온/턴오프 동작이 프레임별로 가변되도록 제어할 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 기간이 가변될 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 위치가 가변될 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 개수가 가변될 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 적어도 1프레임 구간씩 턴온과 턴오프가 교번할 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 적어도 1프레임 구간씩 턴온과 턴오프되는 위치가 적어도 하나 이상의 미러 픽셀씩 이격하며 이동 또는 교번할 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 적어도 1프레임 구간씩 턴온과 턴오프되는 위치가 적어도 하나 이상의 미러 픽셀씩 쌍을 이루며 이동 또는 교번할 수 있다.
반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 기간, 위치 및 개수 중 하나 이상이 가변될 수 있다.
반투과부는 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀의 턴온/턴오프 기간, 위치 및 개수 중 하나 이상이 가변됨에 따라 투과량이 0% ~ 100% 범위로 조절될 수 있다.
본 발명은 반도체 및 평판표시장치에 대한 노광 공정을 단순화하여 투자 및 비용 절감에 의한 원가 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 종래 기술보다 더 미세한 공정에 적용할 수 있는 미세 공정 적용을 통해 고 해상도의 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치를 개략적으로 설명하기 위한 구성도.
도 2는 종래 마스크리스 노광장치에서 사용되는 보조패턴 삽입 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 노광 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 방법에 의해 형성된 패턴을 보여주는 도면.
도 5는 도 3의 방법에 따른 투과율 시뮬레이션 결과 그래프.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따라 마스크리스 노광장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 마스크리스 노광장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 마스크리스 노광장치에 관한 것으로서, 이는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 및 플라즈마디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판표시장치(Flat Panel Display: FPD)나 반도체 제작시 기판 상에 특정 구조물을 형성할 때 사용된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 종래 마스크리스 노광장치에서 사용되는 보조패턴 삽입 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마스크리스 노광장치에는 DMD 제어부(120), 광원부(140), 흡수부(150), 마이크로미러소자(Digital Micro-mirror Device; 이하 DMD) 어레이부(DMD) 및 광변조부(130)가 포함된다.
DMD 제어부(120)는 DMD 어레이부(DMD)를 제어하는 제어신호를 공급한다. 또한, DMD 제어부(120)는 노광할 이미지를 갖는 데이터 파일을 DMD 어레이부(DMD)에 전송한다. 그러나, 노광할 이미지는 별도의 장치로부터 DMD 어레이부(DMD)에 공급될 수도 있다.
광원부(140)는 DMD 어레이부(DMD)가 위치하는 방향으로 광을 출사하는 장치이다. 광원부(140)는 고 조도의 레이저 다이오드로 구성되거나 할로겐(Halogen), 제논(Xenon) 또는 듀테륨(Deuterium) 등의 조명 램프로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
흡수부(150)는 DMD 어레이부(DMD)로부터 반사되는 광을 흡수하는 장치이다.
DMD 어레이부(DMD)는 제어신호에 따라 광원부(140)로부터 출사된 광(L)을 반사시키는 미러 픽셀들을 갖는다. DMD 어레이부(DMD)는 제어신호에 따라 미러 픽셀들이 배열된 각도를 턴온(ON)/턴오프(OFF) 하며 반사 방향을 제어한다.
DMD 어레이부(DMD)가 턴온(ON) 상태일 경우 광원부(140)로부터 출사된 광(L)은 광변조부(130)로 반사된다. 반면, DMD 어레이부(DMD)가 턴오프(OFF) 상태일 경우 광원부(140)로부터 출사된 광(L)은 광변조부(130)의 외측에 위치하는 흡수부(150)로 반사된다. DMD 어레이부(DMD)는 위와 같이 구동을 하며 광원부(140)로부터 출사된 광(L)과 제어신호에 따라 내부에 설정된 이미지를 광변조부(130)에 제공하게 된다.
광변조부(130)는 DMD 어레이부(DMD)의 구동에 의해 반사되는 반사광을 노광할 기판(160)으로 유도 및 조사하는 장치이다. 광변조부(130)에는 광익스펜더(131), 필터(133) 및 프로젝션 렌즈(135)가 포함된다. 여기서, 기판(160) 상에는 포토레지스트 등으로 이루어진 패턴이 형성된 상태이나 이는 미 도시하였다.
광익스펜더(131)는 DMD 어레이부(DMD)에 의해 반사된 반사광을 확대한다. 필터(133)는 광익스펜더(131)를 통해 출사된 반사광을 원형의 스팟 형상으로 전환한다. 프로젝션 렌즈(135)는 필터(133)를 통해 출사된 반사광을 기판(160)에 조사한다. 이와 같은 구성에 의해 DMD 어레이부(DMD)의 이미지는 광익스펜더(131)에 의해 확장되고 필터(133)에 의해 형상이 전환되며 프로젝션 렌즈(135)에 의해 기판(160) 상에 투영된다.
스테이지(180)는 기판(160)이 안착되는 장치이다. 스테이지(180)는 노광 방식에 따라 DMD 어레이부(DMD)에 설정된 이미지에 대응하여 기판(160) 상에 형성된 감광재료가 노광 되도록 전후/좌우로 이동할 수 있다. 이와 달리, 스테이지(180)가 고정된 방식일 경우, DMD 어레이부(DMD) 및 광변조부(130)가 스캔하듯이 이동할 수도 있다.
위와 같은 구성에 의해 기판(160) 상에 반사광이 투영되면 기판(160) 상에 형성된 감광재료가 노광 되므로, 기판(160) 상에는 DMD 어레이부(DMD)에 설정된 이미지의 형상에 대응되는 패턴이 형성될 수 있다.
위의 설명에서는 설명의 이해를 돕기 위해, 하나의 DMD 어레이부(DMD)만을 도시하고 이를 이용한 기판(160)의 노광방식에 대해 설명하였다. 그러나 기판(160)이 원장 마더 기판일 경우, 이를 노광하는 DMD 어레이부(DMD)는 다수로 구성된다.
한편, 종래 마스크리스 노광장치는 도 2와 같이 데이터 파일을 구성하는 이미지(IMG)의 주패턴(MP) 내에 보조패턴(DP)을 삽입해야 한다. 보조패턴(DP)은 광을 차단하는 역할(scattering)을 한다. 그런데, 보조패턴(DP)을 사용하는 방식은 다음과 같은 문제로 인하여 여러 가지 제약 사항이 따른다.
첫째, 보조패턴(DP)의 크기는 노광장치의 한계 해상력 범위 내에서만 설정이 가능하다. 예컨대, 보조패턴(DP)의 크기가 한계 해상력보다 크면 기판에 원치 않는 패턴이 형성된다. 둘째, 보조패턴(DP)의 위치는 주변의 주패턴(MP)과 일정한 거리 이상 떨어져 있어야 한다. 예컨대, 보조패턴(DP)과 주패턴(MP)이 일정 거리 이상 이격되지 않으면 두 패턴이 연결된 형태(Bridge)로 인식되어 기판에 원치 않는 패턴이 형성된다. 이상 두 가지의 제약 사항 때문에 원하는 위치에 보조패턴(DP)을 삽입할 수 없게 되거나 삽입 개수의 제약이 따른다. 이에 대한 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 액정표시패널 또는 유기발광표시패널의 서브 픽셀에 포함된 박막 트랜지스터에 포함된 패턴의 일부이다. 도면을 통해 알 수 있듯이, ①영역과 같이 주패턴(MP)이 직선 형태로 형성되는 경우 보조패턴(DP) 삽입시 제약이 덜하지만, ②영역과 같이 주패턴(MP)이 경사진 형태로 형성되는 경우 보조패턴(DP) 삽입시 많은 제약이 따른다. 이와 같이 종래 방식은 보조패턴(DP) 삽입시 제약이 발생함에 따라 영역별 노광량이 달라지므로 균일한 반 투과막을 형성할 수 없는 단점이 있다.
위와 같은 문제를 해결 및 개선하기 위해 본 발명은 보조패턴(DP)을 사용하지 않고, DMD 어레이부(DMD)를 프레임별 온/오프 제어를 통해 투과량을 그레이 스케일(Gray scale) 화하여 반 투과막을 형성하는데 이에 대한 설명은 이하에서 다룬다. 다만, 설명의 이해를 돕기 위해 도 1을 함께 참조한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 노광 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 방법에 의해 형성된 패턴을 보여주는 도면이며, 도 5는 도 3의 방법에 따른 투과율 시뮬레이션 결과 그래프이다.
본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치는 데이터 파일에 의해 DMD 어레이부(DMD)가 턴온(ON)/턴오프(OFF)를 제어된다. 하지만 데이터 파일을 구성하는 이미지의 주패턴(MP) 내에 보조패턴(DP)이 삽입되지 않는다.
대신, 도 3에 도시된 바와 같이 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀에 대해 투과부(FT), 비투과부(NT) 및 반투과부(HT)를 정의하고, 이들 중 일부인 반투과부(HT)에 대한 턴온(ON)/턴오프(OFF) 동작을 달리한다. 이를 위해, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀을 제어하는 제어신호를 프레임별로 변경할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예컨대, 투과부(FT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(D, E, F)은 모든 프레임 동안 턴온(ON)되도록 제어된다. 그리고 비투과부(NT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(G, H, I)은 모든 프레임 동안 턴오프(OFF)되도록 제어된다. 반면 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A, B, C)은 프레임별로 턴온(ON)/턴오프(OFF)되는 기간, 위치 또는 개수 중 하나 이상이 가변되도록 제어된다.
한편, 도면에서는 투과부(FT), 비투과부(NT) 및 반투과부(HT)에 각각에 대응되는 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A ~ C, D ~ F, G ~ I)을 3개로 도시하였으나 이는 M개(M은 1 이상 정수)로 배열된다. 그러나, 설명 및 도시의 편의를 위해 이하에서는 3개 또는 4개 등으로 도시한다.
DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A ~ I)이 위와 같은 방식으로 제어되면 반투과부(HT)에 대응되는 영역에 대한 광(L)의 투과량은 달라진다. 이로 인하여, 포토레지스트 등으로 이루어진 패턴(PTN)에는 투과부(FT), 비투과부(NT) 및 반투과부(HT) 별로 각기 다른 노광 상태를 갖게 된다.
실시예와 같은 방법을 이용하여 패턴(PTN)을 노광 및 현상하면, 도 4에 도시된 바와 같이 투과부(FT)에 대응되는 영역은 모두 제거되고, 비투과부(NT)에 대응되는 영역은 남게 되고, 반투과부(HT)에 대응되는 영역은 일부가 제거된 구조물을 형성할 수 있게 된다. 도 4에서 반투과부(HT)의 투과율은 40%로 설정된 것을 예시한다.
위와 같이 반투과부(HT)는 종래의 보조패턴(DP)이 하던 역할과 동일한 역할을 하게 된다. 하지만, 실시예에 따른 방식은 데이터 파일을 구성하는 이미지의 주패턴(MP)은 그대로 두고 그 영역에 해당하는 부분의 투과량을 조절하므로 보조패턴(DP)을 삽입하는 단계를 삭제할 수 있고 또한 이에 따른 제약 사항을 모두 해결 및 개선할 수 있게 된다.
실시예와 같은 방법을 이용하면, 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A, B, C)은 프레임별로 턴온(ON)/턴오프(OFF)되는 기간, 위치 및 개수 중 하나 이상을 가변할 수 있다. 그러므로, 반투과부(HT)의 투과량은 도 5에 도시된 바와 같이 그레이 스케일(Gray scale)화하여 조절될 수 있다. 반투과부(HT)의 투과량은 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A, B, C)의 턴온(ON)/턴오프(OFF)되는 기간, 위치 및 개수 중 하나 이상에 의해 가변 되므로 가변량에 따라 40%, 50%, 60% 등과 같이 다양하게 설정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치에 대해 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 설명의 이해를 돕기 위해 도 1, 도 3 내지 도 5를 함께 참조한다.
<제1실시예>
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따라 마스크리스 노광장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
마스크리스 노광장치에서 데이터 파일을 구성하는 이미지는 다수의 프레임으로 이루어진다. 프레임 이미지(FI)는 도 6에 한정되지 않고 수십, 수천 또는 수만장 등으로 구성된다. 하지만, 본 발명의 제1실시예에서는 설명의 이해를 돕기 위해 그 일부만을 도시한다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 프레임 이미지(FI)는 제1서브 프레임 이미지(SFI _1)와 제2서브 프레임 이미지(SFI_2) 이상 2 개의 프레임으로 구분된다. 예컨대, 프레임 이미지(FI)의 개수가 10개라면 1 내지 5 프레임 이미지(Fn+1 ~ Fn+5)는 제1서브 프레임 이미지(SFI _1)가 되고 6 내지 10 프레임 이미지(Fn+i ~ Fn+m)는 제2서브 프레임 이미지(SFI_2)가 된다. 도면에는 프레임 이미지(FI)가 비연속적으로 배치된 것으로 도시하였지만 이는 앞서 설명하였듯이 10개를 예로 하였으므로 연속적으로 배치된 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 제1실시예는 위와 같이 다수의 프레임 이미지(Fn+1 ~ Fn+5, Fn+i ~ Fn+m)를 한 개의 프레임 이미지(FI)처럼 사용할 수 있도록 프레임을 정의한다. 이와 같이 프레임 이미지를 정의하게 되면 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀을 프레임별 선택적으로 턴온(ON)/턴오프(OFF) 동작시킬 수 있게 되므로 자유도가 늘어나게 된다. 즉, 특정 어드레스에 위치하는 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀을 여러 번 턴온(ON)/턴오프(OFF) 동작시킬 수 있게 된다.
그러면, 투과부(FT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(D, E, F)은 모든 프레임 동안 턴온(ON)되도록 제어된다. 그리고 비투과부(NT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(G, H, I)은 모든 프레임 동안 턴오프(OFF)되도록 제어된다. 반면, 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A, B, C)은 프레임별로 턴온(ON)/턴오프(OFF) 기간이 가변되도록 제어된다.
이를 위해, DMD 제어부(120)는 다수의 프레임 이미지(Fn+1 ~ Fn+5, Fn+i ~ Fn+m)를 한 개의 프레임 이미지(FI)처럼 사용할 수 있도록 프레임을 정의하고, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀(A ~ C, D ~ F, G ~ I)을 제어하는 제어신호를 공급할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
일례로, 도 7에 도시된 바와 같이 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온(ON)/턴오프(OFF) 기간이 가변된다. 이때, 반투과부(HT)의 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 1프레임 구간씩 턴온(ON)과 턴오프(OFF)가 교번할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다른 예로, 도 8에 도시된 바와 같이 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온(ON)/턴오프(OFF) 기간이 가변된다. 이때, 반투과부(HT)의 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 2프레임 구간씩 턴온(ON)과 턴오프(OFF)가 교번할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
위의 예에서 알 수 있듯이, 반투과부(HT)의 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 적어도 1 프레임 구간씩 턴온(ON)과 턴오프(OFF)가 교번할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 위와 같은 과정에서 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 턴온(ON)/턴오프(OFF) 기간이 가변되므로 다음과 같이 그 특성이 변경될 수 있다.
예컨대, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 5 프레임 구간 동안 모두 턴온(ON) 동작을 하면 100%의 투과량을 나타낸다. 즉, 투과부(FT)와 같은 조건이 된다. 이와 달리, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 5 프레임 구간 동안 4번 턴온(ON)하고 1번 턴오프(OFF) 동작을 하면 80%의 투과량을 나타낸다. 이와 달리, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 5 프레임 구간 동안 3번 턴온(ON)하고 2번 턴오프(OFF) 동작을 하면 60%의 투과량을 나타낸다. 이와 달리, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 5 프레임 구간 동안 2번 턴온(ON)하고 3번 턴오프(OFF) 동작을 하면 40%의 투과량을 나타낸다. 이와 달리, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 5 프레임 구간 동안 1번 턴온(ON)하고 4번 턴오프(OFF) 동작을 하면 20%의 투과량을 나타낸다. 이와 달리, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 5 프레임 구간 동안 모두 턴오프(OFF) 동작을 하면 0%의 투과량을 나타낸다. 즉, 비투과부(NT)와 같은 조건이 된다.
그러므로, 반투과부(HT)는 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀의 턴온/턴오프 기간이 가변됨에 따라 투과량이 0% ~ 100% 범위로 조절된다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 5개의 프레임 이미지가 하나의 서브 프레임 이미지 단위로 묶이므로 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 5개에 대한 턴온(ON)/턴오프(OFF) 자유도를 갖게 되어 5개의 그레이 스케일을 형성할 수 있게 된다. 만약, N(N은 5 이상 정수)개의 프레임 이미지가 하나의 서브 프레임 이미지 단위로 묶인다면, 반투과부(HT)에는 N개에 해당하는 만큼 투과량을 조절할 수 있게 되므로, 투과량을 미세 조절할 수 있게 된다.
<제2실시예>
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 마스크리스 노광장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제2실시예는 그레이 스케일을 형성하기 위한 또 다른 예시이다. 본 발명의 제2실시예에서, 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀을 다수로 묶어서 마치 한 개의 미러 픽셀처럼 턴온(ON)/턴오프(OFF) 동작시키되, 각 미러 픽셀이 프레임별로 턴온(ON)/턴오프(OFF)되는 위치 및 개수 중 하나 이상이 가변된다.
일례로, 도 9에 도시된 바와 같이 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온(ON)되는 위치와 턴오프(OFF)되는 위치가 가변된다. 이때, 반투과부(HT)의 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 1프레임 구간씩 턴온(ON)과 턴오프(OFF)되는 위치가 2개의 미러 픽셀씩 이격하며 이동 또는 교번할 수 있으나 이에 한정되지 않고, 3개의 미러 픽셀 이상 이격하며 이동 또는 교번할 수도 있다.
다른 예로, 도 10에 도시된 바와 같이 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온(ON)되는 위치와 턴오프(OFF)되는 위치가 가변된다. 이때, 반투과부(HT)의 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀은 2프레임 구간씩 턴온(ON)과 턴오프(OFF)되는 위치가 2개의 미러 픽셀씩 쌍을 이루며 이동 또는 교번할 수 있으나 이에 한정되지 않고, 3개의 미러 픽셀 이상 쌍을 이루며 이동 또는 교번할 수도 있다.
한편, 도면에서는 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀의 위치만 이동 또는 교번하는 것을 일례로 하였지만 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀의 개수만 변경되거나 위치와 개수가 함께 변경될 수도 있다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 4개로 이루어지고 턴온(ON)/턴오프(OFF) 자유도는 3개를 갖게 되므로 4개의 그레이 스케일을 형성할 수 있게 된다. 만약, DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 X(X는 1 이상 정수)개로 이루어진다면, 그레이 스케일은 X에 해당하는 만큼 형성되므로, 투과량을 더욱 미세 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따르면, 이들을 결합하여 반투과부(HT)에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부(DMD)의 미러 픽셀이 프레임별로 턴온/턴오프되는 기간, 위치 및 개수가 가변되도록 제어될 수도 있다.
이상 본 발명과 같은 방식으로 반투과부를 형성하고, 이의 그레이 스케일을 조절하는 방법을 이용하면 종래 구현하기 어려웠던 균일한 반투과막을 용이하게 형성할 수가 있게 된다. 그 효과로, 본 발명은 반도체 및 평판표시장치에 대한 노광 공정을 단순화할 수 있게 되므로, 투자 및 비용 절감에 의한 원가 경쟁력 향상으로 이어지게 된다. 또한, 본 발명은 동일한 공정을 수행하더라도 종래 기술보다 더 미세한 공정에 적용할 수 있게 되므로, 미세 공정 적용을 통해 고 해상도의 제품을 제조할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
140: 광원부 150: 흡수부
DMD: DMD 어레이부 130: 광변조부
120: DMD 제어부 HT: 반투과부
FT: 투과부 NT: 비투과부

Claims (10)

  1. 광을 출사하는 광원부;
    상기 광원부로부터 출사된 광을 기판이 안착되는 스테이지로 반사시키거나 외부로 반사시키는 미러 픽셀들을 갖는 DMD 어레이부;
    상기 DMD 어레이부에 제어신호를 공급함과 더불어 노광할 이미지를 갖는 데이터 파일을 전송하는 DMD 제어부; 및
    상기 마이크로미러소자 어레이부로부터 반사된 광을 상기 기판이 위치하는 방향으로 유도 및 조사하는 광변조부를 포함하고,
    상기 DMD 어레이부는
    상기 광을 투과시키는 투과부, 상기 광을 비투과시키는 비투과부 및 상기 광을 선택적으로 투과시키는 반투과부가 정의되고, 상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 턴온/턴오프 동작이 프레임별로 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DMD 제어부는
    상기 데이터 파일을 구성하는 모든 프레임 이미지를 적어도 두 개의 서브 프레임 이미지로 구성함과 더불어 각 서브 프레임 이미지에서 상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀에 대한 턴온/턴오프 동작이 프레임별로 가변되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 기간이 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 개수가 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 적어도 1프레임 구간씩 턴온과 턴오프가 교번하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 적어도 1프레임 구간씩 턴온과 턴오프되는 위치가 적어도 하나 이상의 미러 픽셀씩 이격하며 이동 또는 교번하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 적어도 1프레임 구간씩 턴온과 턴오프되는 위치가 적어도 하나 이상의 미러 픽셀씩 쌍을 이루며 이동 또는 교번하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀은 프레임별로 턴온/턴오프되는 기간, 위치 및 개수 중 하나 이상이 가변되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반투과부는
    상기 반투과부에 대응되는 영역으로 정의된 DMD 어레이부의 미러 픽셀의 턴온/턴오프 기간, 위치 및 개수 중 하나 이상이 가변됨에 따라 투과량이 0% ~ 100% 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
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