KR20140120697A - Glv를 이용한 디지털 노광기 및 dmd를 이용한 디지털 노광기 - Google Patents

Glv를 이용한 디지털 노광기 및 dmd를 이용한 디지털 노광기 Download PDF

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Abstract

GLV를 이용한 디지털 노광기는 기판이 안착되고 스캔 방향으로 이동하는 스테이지, 회절격자 라이트 밸브, 광학계, 및 제어부를 포함한다. 상기 회절격자 라이트 밸브는 리본 쌍을 포함하고, 제1 광을 제공한다. 상기 광학계는 상기 제1 광을 축소시켜 제2 광으로서 제공한다. 상기 제어부는 상기 패턴의 상기 스캔 방향의 폭 및 상기 스캔 방향에 수직한 방향의 폭을 종래에 비해 작게 제어한다. DMD를 이용한 디지털 노광기는 기판이 안착되는 스테이지, 제1 헤드, 제2 헤드, 및 DMD 제어부를 포함한다. 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드는 제공된 광을 변조하여 생성된 스팟빔들을 각각 상기 기판에 조사한다. 상기 DMD 제어부는 상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들 및 상기 제2 헤드 각각에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 일정하게 제어하고, 에너지를 일정하게 제어한다.

Description

GLV를 이용한 디지털 노광기 및 DMD를 이용한 디지털 노광기{DIGITAL EXPOSURE DEVICE USING GLV AND DIGITAL EXPOSURE DEVICE USING DMD}
본 발명은 GLV를 이용한 디지털 노광기 및 DMD를 이용한 디지털 노광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상력을 향상시키기 위한 GLV를 이용한 디지털 노광기 및 DMD를 이용한 디지털 노광기에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 평판 디스플레이 패널(FPD; Flat Panel Display)을 구성하는 기판에 패턴을 형성하는 방법은 먼저 기판에 패턴 재료를 도포하고, 포토 마스크를 사용하여 패턴 재료에 선택적으로 노광을 하여 화학적 성질이 달라진 패턴 재료 부분 또는 그 외의 부분을 선택적으로 제거함으로서 패턴을 형성한다.
그러나, 기판이 점차 대형화되고 패턴이 정밀화되어 감에 따라 포토 마스크를 사용하지 않고서도 기판에 패턴을 형성할 수 있는 디지털 노광기가 개발되고 있다. 상기 디지털 노광기는 전자 장치(Electronic Device)를 사용하여 전기적인 신호로 만들어진 패턴 정보를 가지고 광 빔을 기판에 전사시키는 방식을 통해 패턴을 형성한다.
상기 디지털 노광기는 GLV(Grating Light Valve)를 이용한 디지털 노광기와 DMD(Digital Micro-mirror Device)를 이용한 디지털 노광기를 포함할 수 있다.
GLV를 이용한 디지털 노광기는 2 개의 리본이 한 쌍으로 구성된 회절격자 라이트 밸브를 포함하고, 상기 2 개의 리본의 위치 차이에 의해 입사된 광이 회절되며 발생되는 광간섭 현상을 이용하여 상기 회절격자 라이트 밸브를 온 또는 오프 제어한다. DMD를 이용한 디지털 노광기는 복수의 마이크로 미러가 일정한 각도를 가지고 입사된 광을 원하는 각도로 보내고, 그 외의 광은 다른 각도로 보냄으로써 필요한 광만을 노광하는 원리이다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 해상력이 향상된 GLV를 이용한 디지털 노광기를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 각 헤드 마다 패턴 폭과 두께를 일정하게 형성할 수 있는 DMD를 이용한 디지털 노광기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GLV를 이용한 디지털 노광기는 스테이지, 회절격자 라이트 밸브, 광학계, 제어부를 포함한다.
상기 스테이지에는 패턴이 형성되는 기판이 안착되고, 스캔 방향으로 이동한다.
상기 회절격자 라이트 밸브는 상기 스테이지와 제1 방향으로 이격되고, 제2 방향으로 인접하여 배치된 제1 리본 및 제2 리본으로 이루어진 리본 쌍을 포함하고, 상기 리본 쌍에서 회절 또는 반사된 제1 광을 제공한다.
상기 광학계는 상기 제1 방향으로 상기 스테이지와 상기 회절격자 라이트 밸브 사이에 배치되고, 상기 제1 광을 축소시켜 상기 기판에 제2 광으로서 제공한다.
상기 제어부는 상기 제2 광의 상기 제2 방향 폭을 상기 제2 방향으로 m(m은 자연수)등분한 것 단위로 상기 패턴의 상기 제2 방향 폭을 제어한다. 또한, 상기 제어부는 상기 회절격자 라이트 밸브의 동작 주기 동안 제공되는 상기 제2 광의 상기 스캔 방향 폭을 j(j는 자연수)등분한 것 단위로 상기 패턴의 상기 스캔 방향 폭을 제어한다.
상기 GLV를 이용한 디지털 노광기는 설계 데이터를 수신하고, 상기 설계 데이터를 변조하여 생성된 변조 데이터를 상기 회절격자 라이트 밸브에 제공하는 데이터 변조부를 더 포함한다. 상기 변조 데이터는 상기 설계 데이터에서 컬럼 라인 데이터 및 로우 라인 데이터 중 적어도 하나를 삽입하거나 삭제한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기는 스테이지, 제1 광원, 제2 광원, 제1 헤드, 제2 헤드, 및 DMD 제어부를 포함한다.
상기 스테이지에는 패턴이 형성되는 기판이 안착되고, 스캔 방향으로 이동한다.
상기 제1 광원은 제1 광을 제공하고, 상기 제2 광원은 제2 광을 제공한다.
상기 제1 헤드는 상기 스테이지와 제1 방향으로 이격되고, 상기 제1 광을 제공받고, 상기 제1 광을 변조하여 생성된 스팟 빔들을 상기 기판에 조사한다.
상기 제2 헤드는 상기 제1 헤드와 이격되고, 상기 제2 광을 제공받고, 상기 제2 광을 변조하여 생성된 스팟 빔들을 상기 기판에 조사한다.
상기 DMD 제어부는 상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 제1 평균 사이즈로 제어하고, 상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 제1 평균 에너지로 제어한다. 또한, 상기 DMD 제어부는 상기 제2 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 제2 평균 사이즈로 제어하고, 상기 제2 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 상기 제1 평균 에너지로 제어한다.
상기 DMD를 이용한 디지털 노광기는 수신된 설계 데이터의 상기 제2 방향 설계 패턴 폭을 변조하여 제1 변조 데이터 및 제2 변조 데이터를 생성하고, 상기 제1 변조 데이터를 상기 제1 헤드에 제공하고, 상기 제2 변조 데이터를 상기 제2 헤드에 제공하는 데이터 변조부를 더 포함한다. 상기 제1 변조 데이터의 설계 패턴 폭 및 상기 제2 변조 데이터의 설계 패턴 폭은 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GLV를 이용한 디지털 노광기에 의하면, 해상력이 향상되어 기판에 형성될 패턴의 크기를 스캔 방향 및 상기 스캔 방향에 수직한 방향으로 기존에 비해 작게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기에 의하면, 네거티브 포토레지스트를 사용하는 경우라도 각 헤드 마다 패턴 폭과 두께를 일정하게 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GLV를 이용한 디지털 노광기를 도시한 블록도이다.
도 2a는 브라이트 상태로 동작하는 상기 GLV를 이용한 디지털 노광기를 도시한 도면이다.
도 2b는 다크 상태로 동작하는 상기 GLV를 이용한 디지털 노광기를 도시한 도면이다.
도 3은 패턴이 형성된 기판을 도시한 평면도이다.
도 4는 4 개의 리본 쌍에 따른 제2 광의 노광량과 상기 제2 광의 노광량에 의해 형성된 패턴을 도시한 도면이다.
도 5는 인가 전압에 따른 제2 리본의 위치를 도시한 도면이다.
도 6은 딜레이 신호들이 인가되어 형성되는 단위 패턴을 도시한 평면도이다.
도 7은 설계 데이터의 이미지를 일 예로 도시한 도면이다.
도 8은 변조 데이터의 이미지를 일 예로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 DMD(Digital Micromirror Device)를 이용한 디지털 노광기를 도시한 도면이다.
도 10는 도 9의 상기 제1 헤드에서 출사된 스팟 빔을 도시한 도면이다.
도 11은 도 9의 DMD 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 각 헤드 별 상기 제2 방향에 따른 스팟 빔 사이즈와 스팟 빔 에너지를 도시한 도면이다.
도 13은 스팟 빔의 사이즈에 따른 패턴 폭을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기에서, 각 헤드 별 상기 제2 방향에 따른 스팟 빔 사이즈와 스팟 빔 에너지를 도시한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GLV를 이용한 디지털 노광기를 도시한 블록도이고, 도 2a는 브라이트 상태로 동작하는 상기 GLV를 이용한 디지털 노광기를 도시한 도면이고, 도 2b는 다크 상태로 동작하는 상기 GLV를 이용한 디지털 노광기를 도시한 도면이다.
도 1, 도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 상기 GLV를 이용한 디지털 노광기(1000)는 광원(LZ), 회절격자 라이트 밸브(Grating Light Valve; GLV, 100), 광학계(200), 스테이지(300), 제어부(400), 및 데이터 변조부(500)를 포함한다.
상기 광원(LZ)은 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 광을 제공하는 역할을 한다. 상기 광원(LZ)에서 출사되는 광은 레이저 광일 수 있다.
상기 회절격자 라이트 밸브(100)는 멤스(Micro Electro-Mechanical Systems;MEMS) 소자를 포함하고, 상기 멤스 소자의 위치를 전기력으로 변형시켜 광의 회절 상태를 제어한다.
상기 회절격자 라이트 밸브(100)는 금속 기판(101)과 리본부(103)를 포함할 수 있다. 상기 금속 기판(101)은 단층 또는 복수층의 금속층으로 이루어질 수 있다.
상기 리본부(103)는 복수 개의 리본 쌍(110)을 포함할 수 있다. 하나의 리본 쌍(110)은 적어도 2 개의 리본들(110a, 110b)로 이루어질 수 있다. 도 1에서 상기 리본들(110a, 110b)은 제1 리본(110a) 및 제2 리본(110b)을 포함하는 것을 일 예로 도시하였다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b) 각각은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 수직한 스캔 방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)는 상기 제2 방향(DR2)으로 인접하여 배치된다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b) 각각의 상기 스캔 방향으로의 일단 및 타단은 상기 금속 기판(101)에 고정될 수 있다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b) 각각의 일단 및 타단 사이의 적어도 일부는 상기 금속 기판(101)과 상기 제1 방향(DR1)으로 이격된다.
상기 회절격자 라이트 밸브(100)는 입사된 광을 반사시키거나 회절시켜 상기 광학계(200)에 제1 광(L1)으로서 제공한다. 상기 제1 광(L1)은 상기 복수의 리본 쌍(110) 각각에서 회절된 광들을 포함한다. 상기 제1 광(L1)은 서로 다른 휘도를 갖는 복수의 회절차수를 가질 수 있다.
상기 광학계(200)는 상기 제1 광(L1)을 제공받고, 이를 축소시켜 상기 스테이지(300) 상에 배치된 기판(SB)에 제2 광(L2)으로서 제공한다.
상기 광학계(200)는 제1 렌즈(210), 푸리에 필터(220), 및 제2 렌즈(230)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(210), 상기 푸리에 필터(220), 및 상기 제2 렌즈(230)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100) 및 상기 스테이지(300) 사이에 순차적으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(210)는 상기 제1 광을 제공 받고, 상기 제1 광을 상기 푸리에 필터(220)에 포커싱되도록 굴절시킨다.
상기 푸리에 필터(220)는 상기 제1 렌즈(210)로부터 굴절된 제1 광을 통과시키거나 차단시킨다. 상기 푸리에 필터(220)가 상기 제1 렌즈(210)로부터 굴절된 제1 광을 통과시키는 경우, 상기 제1 렌즈(210)로부터 굴절된 제1 광 중 중 가장 큰 휘도를 갖는 회절차수의 광(예를 들어, 0 차수)만을 통과시킬 수 있다.
상기 제2 렌즈(230)는 상기 푸리에 필터(220)를 통과한 제1 광을 상기 기판(SB)에 포커싱되도록 굴절시킨다.
상기 광학계(200)는 상기 제1 광(L1)의 제2 방향(DR2) 폭을 1/n 로 축소시켜 상기 제2 광(L2)을 생성할 수 있다. 즉, 상기 하나의 리본 쌍(110)으로부터 회절 또는 반사된 제1 광(L1)의 상기 제2 방향(DR2) 폭을 제1 폭(D1)으로 정의하고, 상기 제2 광(L2)의 상기 제2 방향(DR2) 폭을 제2 폭(D2)으로 정의하면, 상기 제2 폭(D2)은 상기 제1 폭(D1)의 1/n이 된다. n이 10인 경우를 예로 들면, 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b) 각각의 상기 제2 방향(DR2) 폭이 2.5㎛일 때, 상기 제1 폭(D1)은 5㎛가 된다. 상기 제1 광(L1)은 상기 광학계(200)를 통과하면서 상기 제2 방향(DR2)으로 1/10 축소되므로, 상기 제2 폭(D2)은 0.5㎛가 된다.
상기 제2 광(L2)이 상기 기판(SB)에 최종적으로 입사되는 광이므로 상기 기판(SB)에 형성되는 패턴의 최소 단위는 상기 제2 폭(D2)이 된다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)의 상기 제2 방향(DR2) 폭은 축소시키는데 한계가 있고, 상기 광학계(200)의 축소 비율도 한계가 있어, 상기 기판(SB)에 상기 제2 폭(D2) 보다 작은 패턴을 형성하기 어려운 문제가 있다.
상기 스테이지(300)는 상기 광학계(200)를 사이에 두고 상기 회절격자 라이트 밸브(100)와 대향하게 배치된다. 상기 스테이지(300)의 상면에는 상기 기판(SB)이 안착되고, 상기 스테이지(300)는 상기 제1 방향(DR1) 및 상기 제2 방향(DR2)에 수직한 스캔 방향으로 이동한다. 상기 기판(SB)은 웨이퍼, 글라스 등 패턴을 형성하고자 하는 물체일 수 있다.
상기 제어부(400)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작을 제어한다. 상기 제어부(400)는 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)에 전압 신호를 인가할 수 있다.
상기 데이터 변조부(500)는 외부에서 설계 데이터를 수신하여 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 제공하거나, 상기 설계 데이터를 변조하여 생성된 변조 데이터를 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 제공한다.
도 2a를 참조하면, 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)은 각각 상기 제어부(400)로부터 제1 전압을 인가받는다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)은 서로 동일한 전압을 인가받아 상기 금속 기판(101)으로부터 상기 제1 방향(DR1)으로 제1 거리(W1)만큼 이격된다. 상기 금속 기판(101)으로부터 상기 제1 방향(DR1)으로 상기 제1 거리(W1)만큼 이격된 위치를 제1 위치로 정의한다. 이때, 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)으로 입사된 광은 반사되어 상기 푸리에 필터를 통과하면서 보강 간섭을 일으키고, 그 중 0 차수의 광이 상기 기판(SB)에 전달된다. 상기 기판(SB)에 상기 제2 광(L2)이 전달되므로 이를 브라이트 상태라고 한다.
도 2b를 참조하면, 상기 제1 리본(110a)은 상기 제1 전압을 인가 받고, 상기 제2 리본(110b)은 상기 제1 전압과 서로 다른 제2 전압을 인가받는다. 상기 제1 리본(110a)은 상기 금속 기판(120)으로부터 상기 제1 방향(DR1)으로 상기 제1 거리(W1)만큼 이격되고, 상기 제2 리본(110b)은 상기 금속 기판(120)으로부터 상기 제1 방향(DR1)으로 상기 제2 거리(W2)만큼 이격된다. 상기 금속 기판(101)으로부터 상기 제1 방향(DR1)으로 상기 제2 거리(W2)만큼 이격된 위치를 제2 위치로 정의한다. 이때, 상기 제2 거리(W2)는 상기 제1 거리(W1) 보다 더 크게 설정될 수 있다. 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b)으로 입사된 광은 반사되어 상기 푸리에 필터를 통과하면서 상쇄 간섭을 일으키고, 상기 기판(SB)으로 도달되지 않는다. 상기 기판(SB)에 상기 제2 광(L2)이 전달되지 않으므로, 이를 다크 상태라고 한다.
이하, 도 1에 도시된 제어부의 동작을 설명한다.
도 3은 패턴이 형성된 기판(SB)을 도시한 평면도이다. 도 3에서, 상기 패턴은 십자가 형태인 것을 일 예로 도시하였다.
도 3을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 상기 회절격자 라이트 밸브가 다크 상태와 브라이트 상태 중 어느 하나로 동작하는 경우, 상기 기판(SB) 상에 형성될 패턴은 상기 제2 방향(DR2)으로 상기 제2 폭(D2) 단위로 제어될 수 있다. 이하, 상기 제2 폭(D2)은 0.5㎛ 인 것을 기준으로 설명한다.
이하, 도 1에 도시된 제어부에서 상기 제2 방향으로 패턴 폭을 제어하는 방법을 설명한다.
상기 제어부(400)는 다크 상태와 브라이트 상태 사이의 계조 범위를 m(m은 자연수) 등분하여, 각 계조 값에 해당하는 계조 전압을 상기 제1 리본(110a) 또는 상기 제2 리본(110b)에 인가할 수 있다. 이를 계조 상태라 한다. 이하, m는 5인 것을 기준으로 설명한다.
도 4는 4 개의 리본 쌍에 따른 제2 광의 노광량과 상기 제2 광의 노광량에 의해 형성된 패턴을 도시한 도면이다. 도 4에서 왼쪽 3 개의 리본 쌍들은 브라이트 상태로 동작하는 것으로 도시하였다.
도 4에서, 다크 상태에서 계조 레벨을 제0 레벨(Lv0)로 도시하였고, 브라이트 상태의 계조 레벨을 제5 레벨(Lv5)로 도시하였다. 또한, 상기 제0 레벨과 상기 제5 레벨 사이의 계조를 5 등분하여, 제1 레벨 내지 제4 레벨(Lv1~Lv4)을 도시하였다.
상기 제2 폭(D2)이 0.5㎛일 때, 상기 제1 레벨에 해당하는 제2 광에 의해 0.1㎛의 상기 제2 방향(DR2) 패턴 폭이 형성되고, 상기 제2 레벨에 해당하는 제2 광에 의해 0.2㎛의 상기 제2 방향(DR2) 패턴 폭이 형성되고, 상기 제3 레벨에 해당하는 제2 광에 의해 0.3㎛의 상기 제2 방향(DR2) 패턴 폭이 형성되고, 상기 제4 레벨에 해당하는 제2 광에 의해 0.4㎛의 상기 제2 방향(DR2) 패턴 폭이 형성될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 제어부(400)는 상기 제2 광(L2)의 m개의 계조 레벨을 제어하기 위해 상기 계조 전압을 복수의 비트로 제공한다. 예를 들어, m가 5인 경우, 상기 제어부(400)는 3 비트 신호로서 상기 계조 전압을 제공할 수 있다. 즉, 상기 제어부(400)는 3 비트 신호로 제어할 수 있는 8 개의 상태 중 5 개를 이용하여 상기 제0 레벨 내지 제5 레벨(Lv0~Lv5)을 제어할 수 있다.
도 5는 인가 전압에 따른 제2 리본의 위치를 도시한 도면이다.
상기 제어부(400)는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압뿐만 아니라, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 사이의 서로 다른 복수의 계조 전압 값들을 상기 제1 리본(110a) 및 상기 제2 리본(110b) 각각에 인가할 수 있다. 상기 계조 전압 값들은 상기 제1 레벨 내지 상기 제4 레벨(Lv1~Lv4)에 대응되는 전압 값들이다.
상기 제2 리본(110b)은 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 상기 계조 전압 값들 각각에 해당하는 위치로 이동될 수 있다.
한편, 상기 계조 전? 값들은 서로 동일한 전압 차이를 갖는 것은 아니다. 이는 상기 제2 리본(110b)에 인가되는 전압과 상기 제2 광의 노광량이 선형적으로 비례하지 않기 때문이다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 기판(SB) 상에 형성될 패턴은 상기 스캔 방향(DR3)으로 제3 폭(D3) 단위로 제어될 수 있다. 상기 제 3폭(D3)은 도 1, 도 2a, 및 도 2b에 도시된 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 구동 주파수와 연관된다. 상기 제3 폭(D3)은 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작 주기 동안 제공되는 상기 제2 광(L2)의 상기 스캔 방향(DR3) 폭일 수 있다. 예를 들어, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 구동 주파수가 250kHz인 경우, 즉, 도 2a 및 도 2b에서 상기 제1 리본(110a) 또는 제2 리본(110b)이 제1 거리(W1)에서 제2 거리(W2)로 위치를 변경하는데 1/250k 초가 소요되는 경우, 상기 제3 폭(D3)은 0.25㎛일 수 있다. 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 구동 주파수를 무한히 높일 수 없으므로, 상기 제3 폭(D3)의 크기를 줄어드는 것에도 한계가 있다.
이하, 도 1에서 도시된 제어부에서 상기 스캔 방향으로 패턴 폭을 제어하는 방법을 설명한다.
도 6은 딜레이 신호들이 인가되어 형성되는 단위 패턴을 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 제어부(400)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작 주기를 j(j는 자연수) 등분하여, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작 시점을 딜레이 시키는 딜레이 신호들(Dy1~Dy4)을 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 제공한다.
상기 딜레이 신호들(Dy1~Dy4)은 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작 주기를 j 등분한 값들에 대응되는 j-1 개의 신호들일 수 있다. 이하, j는 5인 것을 기준으로 설명한다. 즉, 상기 딜레이 신호들은 제1 딜레이 신호 내지 제4 딜레이 신호(Dy1~Dy4)를 포함할 수 있다.
상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작 주기가 1/250k 초인 경우, 상기 제1 딜레이 신호(Dy1)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작을 1/1250k 초 딜레이 시키는 신호이고, 상기 제2 딜레이 신호(Dy2)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작을 2/1250k 초 딜레이 시키는 신호이고, 상기 제3 딜레이 신호(Dy3)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작을 3/1250k 초 딜레이 시키는 신호이고, 상기 제4 딜레이 신호(Dy4)는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)의 동작을 4/1250k 초 딜레이 시키는 신호일 수 있다.
상기 제3 폭(D3)이 0.25㎛일 때, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 상기 제1 딜레이 신호(Dy1)가 인가되면, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)는 1/250k 초 후에 브라이트 상태로 동작하여 상기 기판(SB)에 상기 스캔 방향(DR3)으로 0.20㎛의 폭을 갖는 패턴이 형성될 수 있다. 도 6에는 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 상기 제1 딜레이 신호(Dy1)가 인가되었을 때 형성된 단위 패턴을 일 예로 도시하였다.
한편, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 상기 제2 딜레이 신호(Dy2)가 인가되면, 상기 기판(SB)에 상기 스캔 방향(DR3)으로 0.15㎛의 폭을 갖는 패턴이 형성될 수 있고, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 상기 제3 딜레이 신호(Dy3)가 인가되면, 상기 기판(SB)에 상기 스캔 방향(DR3)으로 0.10㎛의 폭을 갖는 패턴이 형성될 수 있고, 상기 회절격자 라이트 밸브(100)에 상기 제4 딜레이 신호(Dy4)가 인가되면, 상기 기판(SB)에 상기 스캔 방향(DR3)으로 0.05㎛의 폭을 갖는 패턴이 형성될 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 제어부(400)는 상기 제1 내지 제4 딜레이 신호들을 복수의 비트로 제공한다. 예를 들어, 상기 제어부(400)는 3 비트 신호로서 상기 제1 내지 제4 딜레이 신호들(Dy1~Dy4)을 제공할 수 있다. 즉, 상기 제어부(400)는 3 비트 신호로 제어할 수 있는 8 개의 상태 중 4 개를 이용하여 상기 제1 내지 제4 딜레이 신호들(Dy1~Dy4)을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GLV를 이용한 디지털 노광기(1000)는 상기 기판(SB)에 형성될 패턴의 크기를 상기 제2 방향(DR2) 및 상기 스캔 방향(DR3)으로 기존에 비해 작게 형성할 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 데이터 변조부가 변조 데이터를 생성하는 과정을 설명한다.
도 7은 설계 데이터의 이미지를 일 예로 도시한 도면이고, 도 8은 변조 데이터의 이미지를 일 예로 도시한 도면이다.
도 1, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 상기 설계 데이터는 상기 기판에 형성될 패턴에 대한 정보를 갖는다. 한편, 패터닝 공정 중에 상기 기판(SB)이 팽창 또는 수축되는 경우, 상기 설계 데이터를 변형된 상기 기판(SB)에 대응되도록 변조시킬 필요가 있다.
상기 데이터 변조부(500)는 상기 설계 데이터에 라인 데이터를 삽입하거나, 상기 설계 데이터에서 라인 데이터를 삭제하여 상기 변조 데이터를 생성할 수 있다.
상기 데이터 변조부(500)가 상기 설계 데이터에 상기 라인 데이터를 삽입하는 경우는 상기 기판(SB)이 팽창되는 등의 이유로 상기 설계 데이터의 이미지가 확대되어야 하는 경우이다. 또한, 상기 데이터 변조부(500)가 상기 설계 데이터에서 상기 라인 데이터를 삭제하는 경우는 상기 기판(SB)이 수축되는 등의 이유로 상기 설계 데이터의 이미지가 축소되어야 하는 경우이다.
도 8에서, 상기 변조 데이터의 이미지(IMG2)는 상기 설계 데이터의 이미지(IMG1)를 상기 제2 방향(DR2)으로 제2 폭(D2)만큼 확대하고, 상기 스캔 방향(DR3)으로 제3 폭(D3)만큼 확대한 것을 일 예로 도시하였다.
상기 데이터 변조부(500)는 상기 스캔 방향(DR3)으로 연장되고, 상기 제2 방향(DR2)으로 상기 제2 폭(D2) 보다 작은 폭을 갖는 복수의 컬럼 라인 데이터들(CL1~CL5))을 상기 설계 데이터에 삽입한다. 상기 컬럼 라인 데이터들(CL1~CL5))의 상기 제2 방향(DR2) 폭의 합은 상기 제2 폭(D2)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 폭(D2)이 0.5㎛인 경우, 상기 컬럼 라인 데이터들(CL1~CL5)은 5 개 일 수 있고, 상기 컬럼 라인 데이터들(CL1~CL5) 각각의 상기 제2 방향(DR2) 폭은 0.1㎛일 수 있다.
하나의 컬럼 라인 데이터(CL1)는 상기 제2 방향(DR2)으로 인접한 데이터를 근거로 생성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하나의 컬럼 라인 데이터(CL1)는 상기 하나의 컬럼 라인 데이터(CL1) 왼쪽의 컬럼 데이터를 그대로 사용하거나 상기 하나의 컬럼 라인 데이터(CL1) 오른쪽의 컬럼 데이터를 그대로 사용할 수 있다. 또한, 상기 하나의 컬럼 라인 데이터(CL1)는 상기 하나의 컬럼 라인 데이터(CL1) 왼쪽의 컬럼 데이터와 상기 하나의 컬럼 라인 데이터(CL1) 오른쪽의 컬럼 데이터의 평균 값으로 생성될 수 있다.
상기 컬럼 라인 데이터들(CL1~CL5)은 상기 설계 데이터의 이미지(IMG1)를 상기 제2 방향(DR2)으로 등분배하도록 삽입될 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 컬럼 라인 데이터들(CL1~CL5)의 삽입 위치는 다양하게 조절될 수 있다.
상기 데이터 변조부(500)는 상기 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 상기 스캔 방향(DR3)으로 상기 제3 폭(D3) 보다 작은 폭을 갖는 복수의 로우 라인 데이터들(RL1~RL5)을 상기 설계 데이터에 삽입한다. 상기 로우 라인 데이터들(RL1~RL5)의 상기 스캔 방향(DR3) 폭의 합은 상기 제3 폭(D3)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 폭(D3)이 0.25㎛인 경우, 상기 로우 라인 데이터들(RL1~RL5)은 5 개 일 수 있고, 상기 로우 라인 데이터들(RL1~RL5) 각각의 상기 스캔 방향(DR3) 폭은 0.05㎛일 수 있다.
하나의 로우 라인 데이터(RL1)는 상기 스캔 방향(DR3)으로 인접한 데이터들 근거로 생성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하나의 로우 라인 데이터(RL1)는 상기 하나의 로우 라인 데이터(RL1) 바로 위의 로우 데이터를 그대로 사용하거나 상기 하나의 로우 라인 데이터(RL1) 바로 아래의 로우 데이터를 그대로 사용할 수 있다. 또한, 상기 하나의 로우 라인 데이터(RL1)는 상기 하나의 로우 라인 데이터(RL1) 바로 위의 로우 데이터와 상기 하나의 로우 라인 데이터(RL1) 바로 아래의 로우 데이터의 평균 값으로 생성될 수 있다.
상기 로우 라인 데이터들(RL1~RL5)은 상기 설계 데이터의 이미지(IMG1)를 상기 스캔 방향(DR3)으로 등분배하도록 삽입될 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 로우 라인 데이터들(RL1~RL5)의 삽입 위치는 다양하게 조절될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 DMD(Digital Micromirror Device)를 이용한 디지털 노광기를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 DMD를 이용한 디지털 노광기(2000)는 제1 광원(LZ1), 제2 광원(LZ2), 광원 제어부(10), 제1 헤드(30), 제2 헤드(40), 스테이지(50), DMD 제어부(60), 및 데이터 변조부(70)를 포함한다.
상기 제1 광원(LZ1)은 상기 광원 제어부(10)에 의해 제어되어 노광을 위한 레이저 광을 상기 제1 헤드(30)에 제공한다. 상기 제2 광원(LZ2)은 상기 제1 광원(LZ1)과 이격되고, 상기 광원 제어부(10)에 의해 제어되어 노광을 위한 레이저 광을 상기 제2 헤드(40)에 제공한다.
상기 광원 제어부(10)는 상기 제1 광원(LZ1) 및 상기 제2 광원(LZ2)에서 출사되는 레이저 광의 출력 파워를 제어한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 광원 제어부(10)는 상기 제1 광원(LZ1) 및 상기 제2 광원(LZ2) 각각에서 출사되는 레이지 광의 출력 파워를 동일하게 제어할 수 있다.
상기 스테이지(50)는 제1 방향(DR1)으로 상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40) 하부에 배치된다. 상기 스테이지(50)의 상면에는 기판(SB)이 안착된다. 상기 기판(SB)은 웨이퍼, 글라스 등 패턴을 형성하고자 하는 물체일 수 있다.
상기 스테이지(50)는 상기 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 수직한 스캔 방향으로 이동한다. 상기 스테이지(50)가 이동하면서, 상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40)는 상기 기판(SB)의 일측에서 타측으로 스캐닝한다.
상기 제1 헤드(30)는 상기 제1 광원(LZ1)으로부터 제공된 레이저 광을 변조하여 상기 기판(SB)에 조사한다. 상기 제1 헤드(30)는 제1 DMD(31), 제1 상부 렌즈(32), 제1 마이크로 렌즈 어레이(33), 및 제1 하부 렌즈(34)를 포함한다.
상기 제1 DMD(31)는 각도를 조절 가능하게 배열된 복수의 마이크로 미러들을 포함한다. 각 마이크로 미러는 상기 데이터 변조부(70)로부터 제공된 설계 데이터 또는 변조 데이터에 따라 온/오프 제어되어 제공된 레이저 광을 선택적으로 반사한다. 상기 마이크로 미러가 온 동작하는 경우, 상기 제1 DMD(31)에 제공된 레이저 광은 상기 마이크로 미러에 반사되어 상기 제1 상부 렌즈(32)에 제공된다. 상기 마이크로 미러가 오프 동작하는 경우, 상기 제1 DMD(31)에 제공된 레이저 광은 상기 마이크로 미러에 반사되어 상기 제1 상부 렌즈(32)에 제공되지 않는다. 상기 온 동작하는 마이크로 미러와 상기 오프 동작하는 마이크로 미러는 상기 스테이지(50)에 평행한 평면에 대해 서로 다른 각도를 가질 수 있다.
상기 제1 상부 렌즈(32), 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이(33), 및 상기 제1 하부 렌즈(34)는 상기 제1 DMD(31) 및 상기 스테이지(50) 사이에 순서대로 배치된다.
상기 온 동작하는 마이크로 미러에서 반사된 레이저 광은 상기 제1 상부 렌즈(32)를 통과하면서 레이저 광의 크기가 확대되고, 상기 제1 상부 렌즈(32)를 통과한 레이저 광은 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이(33)를 통과하면서 일정한 크기로 집약되고, 상기 마이크로 렌즈 어레이(33)를 통과한 광은 상기 제1 하부 렌즈(34)를 통과하면서 레이저 광의 해상도를 조절하여 상기 기판(SB)에 조사된다.
상기 제2 헤드(40)는 상기 제1 헤드(30)와 이격되고, 상기 제2 광원(LZ2)으로부터 제공된 레이저 광을 변조하여 상기 기판(SB)에 조사한다. 상기 제2 헤드(40)는 제2 DMD(41), 제2 상부 렌즈(42), 제2 마이크로 렌즈 어레이(43), 및 제2 하부 렌즈(44)를 포함한다.
상기 제2 DMD(41), 상기 제2 상부 렌즈(42), 상기 제2 마이크로 렌즈 어레이(43), 및 상기 제2 하부 렌즈(44)는 각각 상기 제1 DMD(31), 상기 제1 상부 렌즈(32), 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이(33), 및 상기 제1 하부 렌즈(34)에 각각 대응되는 구성으로 실질적으로 그 기능이 동일하므로, 구체적인 설명을 생략한다.
도 9에는 상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40)를 일 예로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 헤드의 개수는 다양하게 구비될 수 있다.
상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 DMD(31) 및 상기 제2 DMD(41) 각각에 구비된 마이크로 미러를 개별적으로 온/오프 제어한다. 구체적인 내용은 후술된다.
상기 데이터 변조부(70)는 외부에서 설계 데이터를 수신하여 상기 제1 DMD(31) 및 상기 제2 DMD(41)에 제공하거나, 상기 설계 데이터를 변조하여 생성된 변조 데이터를 상기 제1 DMD(31) 및 상기 제2 DMD(41)에 제공한다.
도 10는 도 9의 상기 제1 헤드(30)에서 출사된 스팟 빔을 도시한 도면이다.
도 10에서, 상기 제1 DMD(31)은 11ⅹ8개의 마이크로 미러들(DM1~DM88)을 포함하고, 상기 마이크로 미러들(DM1~DM88)은 모두 온 동작하는 것을 일 예로 도시하였다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 제1 광원(LZ1)으로부터 입사된 레이저 광은 상기 제1 DMD(31)에서 반사되어 상기 제1 상부 렌즈(32), 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이(33), 및 상기 제1 하부 렌즈(34)를 통과하여 복수의 빔들(B1~B88)로서 상기 기판(SB)에 조사된다. 상기 빔들(B1~B88) 각각은 상기 마이크로 미러들(DM1~DM88) 각각으로부터 반사되어 변조된 광이다.
상기 제1 DMD(31)는 상기 기판(SB)에 평행한 평면에 대해 소정 각도 기울어 지게 배치될 수 있다. 이는 상기 기판(SB)에 형성하고자 하는 패턴의 상기 제2 방향(DR2) 제어폭을 축소시키기 위함이다.
상기 빔들(B1~B88) 중 상기 스캔 방향(DR3)에 평행한 라인에 중첩되는 빔들은 상기 제1 상부 렌즈(32), 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이(33), 및 상기 제1 하부 렌즈(34)를 통과하여 상기 기판(SB) 상에 포커싱된 스팟 빔을 형성한다.
도 10에는 제1 빔(B1), 제24 빔(B24), 제35 빔(B35), 제58 빔(B58), 및 제81 빔(B81)에 의해 형성된 제1 스팟 빔(SB1)과 제9 빔(B9), 제20 빔(B20), 제43 빔(B43), 및 제66 빔(B66)에 의해 형성된 제2 스팟 빔(SB2)을 일 예로 도시하였다.
상기 제1 스팟 빔(SB1) 및 상기 제2 스팟 빔(SB2)은 상기 제2 방향(DR2)에 평행한 동일한 선(XL) 상에 포커싱되어 상기 기판(SB)을 동시에 노광시킨다.
상기 기판(SB)에 형성되는 패턴의 상기 제2 방향(DR2) 패턴 폭은 상기 제2 방향(DR2)으로 상기 스팟 빔의 사이즈와 상기 스팟 빔의 에너지의 곱에 의해 결정된다. 따라서, 상기 패턴 폭을 일정하게 하기 위해서는 상기 스팟 빔의 상기 제2 방향(DR2) 사이즈와 상기 스팟 빔의 에너지의 곱을 일정하게 유지해야 한다.
하지만, 도 10에 도시된 바와 같이 동일한 상기 제1 DMD(31)에 의해 형성된 상기 제1 스팟 빔(SB1)의 사이즈(SZ1)는 상기 제2 스팟 빔(SB2)의 사이즈(SZ2)와 서로 다를수 있다. 이는 다양한 원인으로부터 발생되는 문제일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 DMD(31)가 열에 의해 팽창되어 상기 제1 마이크로 렌즈 어레이(33)와 미스얼라인되어 발생되는 문제일 수 있다. 도 10에는 상기 제1 스팟 빔(SB1)의 사이즈(SZ1)가 상기 제2 스팟 빔(SB2)의 사이즈(SZ2) 보다 더 큰 것을 일 예로 도시하였다. 한편, 도시하지는 않았으나, 유사한 원인에 의해, 상기 제1 헤드(30)에서 출사되는 스팟 빔들의 평균 사이즈와 상기 제2 헤드(40) 에서 출사되는 스팟 빔들의 평균 사이즈는 서로 다를 수 있다.
한편, 상기 제1 스팟 빔(SB1)과 상기 제2 스팟 빔(SB2)의 사이즈 차이는 유지하되 상기 제2 스팟 빔(SB2)의 에너지를 상기 제1 스팟 빔(SB1)의 에너지 보다 크게 설정하여, 상기 제1 스팟 빔(SB1) 및 상기 제2 스팟 빔(SB2)에 의해 형성되는 상기 제2 방향(DR2) 패턴 폭을 일정하게 제어할 수 있다. 이러한 방법은, 패턴 형성시 포지티브 포토 레지스트를 사용하여 노광된 부분을 제거하는 공정에는 효율적일 수 있다. 하지만, 패턴 형성시 네거티브 포토 레지스트를 사용하여 노광된 부분이 남는 경우, 상기 제1 스팟 빔(SB1) 및 상기 제2 스팟 빔(SB2)의 에너지 차이로 인하여 노광량의 차이가 있게 되고, 그 결과 상기 남아 있는 포토 레지스트 패턴의 상면이 상기 기판(SB)에 평행하게 형성되지 않는다. 즉, 상기 기판(SB) 상에 형성되는 상기 패턴이 일정한 두께를 가질 수 없게 된다.
도 11은 도 9의 DMD 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 헤드(30)에서 출사되는 상기 스팟 빔들의 사이즈를 제1 평균 사이즈가 되도록 제어한다. 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제2 헤드(40)에서 출사되는 상기 스팟 빔들의 사이즈를 제2 평균 사이즈가 되도록 제어한다. 이때, 상기 제1 평균 사이즈 및 상기 제2 평균 사이즈는 서로 다를 수 있다. 또한, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40)에서 출사되는 상기 스팟 빔들의 에너지가 동일하도록 제어한다.
이하에서, 상기 DMD 제어부(60)가 상기 제1 헤드(30)에서 출사되는 상기 스팟 빔들의 사이즈를 상기 제1 평균 사이즈로 제어하는 것을 설명한다. 상기 DMD 제어부(60)가 상기 제2 헤드(40)에서 출사되는 상기 스팟 빔들의 사이즈를 상기 제2 평균 사이즈로 제어하는 것은 상기 제1 헤드(30)에서 출사되는 상기 스팟 빔들의 사이즈를 상기 제1 평균 사이즈로 제어하는 것과 동일한 방법이 적용되므로 구체적인 설명을 생략한다.
상기 제1 스팟 빔(SB1)을 이루는 제1 빔(B1), 제24 빔(B24), 제35 빔(35), 제58 빔(B58), 및 제81 빔(B81) 중 적어도 하나는 나머지들과 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. 도 11에서 상기 제1 빔(B1), 상기 제58 빔(B58), 및 상기 제81 빔(B81)은 제1 사이즈(S1)를 갖고, 상기 제35 빔(B35)은 제2 사이즈(S2)를 갖고, 상기 제24 빔(B24)은 제3 사이즈(S3)를 갖는 것으로 도시하였다.
또한, 상기 제2 스팟 빔(SB2)을 이루는 제9 빔(B9), 제20 빔(B20), 제43 빔(B43), 및 제66 빔(B66)은 각각 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. 도 11에서 상기 제9 빔(B9)은 상기 제1 사이즈(S1)를 갖고, 상기 제43 빔(B43)은 상기 제2 사이즈를 갖고, 상기 제20 빔(B20) 및 상기 제66 빔(B66)은 상기 제3 사이즈를 갖는 것을 일 예로 도시하였다.
이때, 상기 제1 내지 제3 사이즈(S1~S3) 사이에는 S1 > S2 > S3 이 성립한다.
상기 제1 평균 사이즈는 상기 제1 DMD(31)로부터 형성되는 전체 스팟 빔들의 평균 사이즈이다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1 평균 사이즈는 상기 제2 사이즈(S2)이다.
상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 스팟 빔(SB1) 및 상기 제2 스팟 빔(SB2) 각각을 이루는 빔들 중 상기 제1 평균 사이즈를 갖는 일부 빔들에 대응하는 상기 마이크로 미러들을 선택적으로 온 시키고, 나머지를 오프 시킬 수 있다.
상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 스팟 빔(SB1)을 이루는 빔들을 제공하기 위해 온 동작하는 마이크로 미러들의 개수와 상기 제2 스팟 빔(SB2)을 이루는 빔들을 제공하기 위해 온 동작하는 마이크로 미러들의 개수를 동일하게 제어한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 DMD 제어부(60)는 제1 마이크로 미러(DM1), 제24 마이크로 미러(DM24), 제35 마이크로 미러(DM35), 제58 마이크로 미러(DM58), 제81 마이크로 미러(DM81) 중 제1 마이크로 미러(DM1), 제58 마이크로 미러(DM58), 및 제81 마이크로 미러(DM81) 중 둘을 오프 시키고, 나머지는 온 시킨다. 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 마이크로 미러(DM1), 상기 제24 마이크로 미러(DM24), 및 상기 제35 마이크로 미러(DM35)를 온 시키는 것을 기준으로 설명한다.
상기 제1 스팟 빔(SB1)은 상기 제1 빔(B1), 상기 제24 빔(B24), 및 상기 제35 빔(B35)으로부터 형성되고, 상기 제1 빔(B1), 상기 제24 빔(B24), 및 상기 제35 빔(B35)의 평균 사이즈는 상기 제2 사이즈(S2)가 된다.
한편, 상기 DMD 제어부(60)는 제9 마이크로 미러(DM9), 제20 마이크로 미러(DM20), 제43 마이크로 미러(DM43), 및 제66 마이크로 미러(DM66) 중 제20 마이크로 미러(DM20) 및 제66 마이크로 미러(DM66) 중 하나를 오프 시키고, 나머지는 온 시킨다. 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제9 마이크로 미러(DM9), 상기 제20 마이크로 미러(DM20), 및 상기 제43 마이크로 미러(DM43)를 온 시키는 것을 기준으로 설명한다.
상기 제2 스팟 빔(SB2)은 상기 제9 빔(B9), 상기 제20 빔(B20), 및 상기 제43 빔(B43)으로부터 형성되고, 상기 제9 빔(B9), 상기 제20 빔(B20), 및 상기 제43 빔(B43)의 평균 사이즈는 상기 제2 사이즈(S2)가 된다.
즉, 상기 DMD 제어부(60)에 의해 상기 제1 스팟 빔(SB1)의 사이즈와 상기 제2 스팟 빔(SB2)의 사이즈는 동일하게 된다. 또한, 상기 제1 스팟 빔(SB1)을 이루는 빔의 개수와 상기 제2 스팟 빔(SB2)을 이루는 빔의 개수는 서로 동일하게 된다. 이러한 방식으로 상기 DMD 제어부(60)는 전체 스팟 빔들의 사이즈를 평균 사이즈로 제어하고, 상기 스팟 빔들의 에너지를 동일하게 제어한다.
도 12는 각 헤드 별 상기 제2 방향(DR2)에 따른 스팟 빔 사이즈와 스팟 빔 에너지를 도시한 도면이다.
도 9, 도 10, 및 도 12를 참조하면, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제2 방향(DR2)을 따라 상기 제1 헤드(30)로부터 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 상기 제1 평균 사이즈가 되도록 제어한다. 한편, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제2 방향(DR2)을 따라 상기 제2 헤드(40)로부터 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 상기 제2 평균 사이즈가 되도록 제어한다. 이때, 상기 제2 평균 사이즈는 상기 제1 평균 사이즈와 서로 다를 수 있다. 이는 DMD 제어부(60)가 각 헤드 별로 독립적으로 스팟 빔들의 사이즈를 제어하고, 상기 제1 헤드(30)에서 형성된 빔들과 상기 제2 헤드(40)에서 형성된 빔들의 사이즈가 서로 다르기 때문이다.
한편, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 헤드(30)로부터 출사되는 스팟 빔들의 에너지와 상기 제2 헤드(40)로부터 출사되는 스팟 빔들의 에너지가 동일하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 DMD 제어부(60)가 상기 제1 헤드(30)로부터 출사된 스팟 빔을 3 개의 빔들로 이루어지도록 제어한 경우, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제2 헤드(40)로부터 출사된 스팟 빔 또한 3 개의 빔들로 이루어지도록 제어한다.
상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40) 별 스팟 빔의 사이즈의 차이를 보상하기 위해, 상기 데이터 변조부(70)는 상기 제1 DMD(31) 및 상기 제2 DMD(41)에 제공되는 설계 데이터의 상기 제2 방향(DR2)으로 설계 패턴 폭을 서로 다르게 설정한다. 여기서, 상기 설계 패턴 폭은 상기 기판(SB) 상에 형성하고자 하는 패턴의 폭에 대응되는 설계 값을 의미한다.
상기 설계 데이터는 상기 제1 DMD(31)에 대응되는 제1 설계 데이터 및 상기 제2 DMD(41)에 대응되는 제2 설계 데이터를 포함하고, 상기 데이터 변조부(70)는 상기 제1 설계 데이터를 변조하여 제1 변조 데이터를 생성하고, 상기 제2 설계 데이터를 변조하여 제2 변조 데이터를 생성할 수 있다.
설명의 편의상, 상기 제1 설계 데이터 및 상기 제1 변조 데이터는 동일한 설계 패턴 폭을 가지고, 상기 제2 설계 데이터 및 상기 제2 변조 데이터는 서로 다른 설계 패턴 폭을 가지는 것을 일 예로 설명한다. 즉, 상기 데이터 변조부(70)는 상기 제2 설계 데이터의 설계 패턴 폭만을 선택적으로 변조시키는 것을 기준으로 설명한다.
도 13은 스팟 빔의 사이즈에 따른 패턴 폭을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 패턴 폭은 스팟 빔의 사이즈에 0.85 기울기를 가지고 비례한다는 것을 알 수 있다.
도 12 및 도 13를 참조하면, 상기 제2 평균 사이즈가 상기 제1 평균 사이즈 보다 큰 값을 가지므로, 상기 데이터 변조부(70)는 상기 제2 변조 데이터의 설계 패턴 폭을 상기 제2 설계 데이터의 설계 패턴 폭 보다 패턴 바이어스만큼 작게 변조시킨다. 이때, 헤드 별 스팟 빔의 평균 사이즈의 차이와 패턴 바이어스 사이의 관계는 아래의 수학식과 같다.
[수학식]
△CD = △S/0.85
여기서, △CD는 패턴 바이어스이고, △S는 헤드 별 스팟 빔의 평균 사이즈의 차이이다.
이상의 설명에서는 각 헤드 별 패턴 폭을 일정하게 형성하기 위해, 상기 제2 DMD(41)에 제공되는 설계 패턴 폭을 축소 제어하는 것을 일 예로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 제1 DMD(31)에 제공되는 설계 패턴 폭을 확대 제어할 수 있고, 상기 제1 DMD(31)에 제공되는 설계 패턴의 설계 폭을 일부 확대 제어하고, 상기 제2 DMD(41)에 제공되는 설계 패턴 폭을 일부 축소 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기에 의하면, 각 헤드 마다 설계 패턴 폭에 차이를 두어 헤드 별 스팟 빔의 사이즈 차이를 보상하고, 결과적으로, 각 헤드 마다 기판에 형성할 패턴의 폭을 일정하게 유지한다. 또한, 각 헤드 별 패턴 폭을 일정하게 유지하면서, 각 헤드 별 스팟 빔의 에너지를 일정하게 유지하여, 네거티브 포토 레지스트를 사용하더라도, 기판 상에 형성될 패턴이 일정한 두께를 가질 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기에서, 각 헤드 별 상기 제2 방향에 따른 스팟 빔 사이즈와 스팟 빔 에너지를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기는 일 실시예와 비교하여, 도 9에 도시된 광원 제어부(10), DMD 제어부(60), 및 데이터 변조부(70)에 차이가 있고 나머지는 실질적으로 동일하다. 이하에서는 일 실시예와 다른 실시예의 차이를 중심으로 설명하고, 설명되지 않은 부분은 일 실시예에 따른다.
도 9 및 도 14을 참조하면, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40)에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 동일한 평균 사이즈가 되도록 제어한다. 한편, 상기 DMD 제어부(60)는 상기 제1 헤드(30)에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 제1 평균 에너지로 제어하고, 상기 제2 헤드(40)에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 제2 평균 에너지로 제어한다. 이때, 상기 제1 평균 에너지 및 상기 제2 평균 에너지는 서로 다를 수 있다.
일 실시예에서는 각 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 동일한 값으로 제어하므로 각 헤드 별 스팟 빔들의 사이즈는 서로 다를 수 밖에 없었다. 다른 실시예에서는 각 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 평균 사이즈를 동일하게 제어하는 경우, 각 헤드 별 스팟 빔들의 에너지는 서로 다를 수 있다.
상기 제1 헤드(30) 및 상기 제2 헤드(40) 별 스팟 빔의 에너지의 차이를 보상하기 위해, 상기 광원 제어부(10)는 상기 제1 광원(LZ1) 및 상기 제2 광원(LZ2)에서 출사되는 레이저 광의 출력을 서로 다르게 제어할 수 있다.
도 14에서, 상기 제2 평균 에너지가 상기 제1 평균 에너지 보다 크므로, 상기 광원 제어부(10)는 상기 제1 광원(LZ1)에서 출사되는 레이저 광의 출력을 상기 제2 광원(LZ2)에서 출사되는 레이저 광의 출력 보다 크게 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 DMD를 이용한 디지털 노광기에 의하면, 각 광원 마다 레이저 광의 출력에 차이를 두어 헤드 별 스팟 빔의 에너지 차이를 보상하고, 결과적으로, 일 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1000: GLV를 이용한 디지털 노광기 2000: DMD를 이용한 디지털 노광기
100: 회절격자 라이트 밸브 200: 광학계
300, 50: 스테이지 400: 제어부
500, 70: 데이터 변조부 10: 광원 제어부
30: 제1 헤드 40: 제2 헤드
60: DMD 제어부 SB: 기판

Claims (23)

  1. 패턴이 형성되는 기판이 안착되고, 스캔 방향으로 이동하는 스테이지;
    상기 스테이지와 제1 방향으로 이격되고, 제2 방향으로 인접하여 배치된 제1 리본 및 제2 리본으로 이루어진 리본 쌍을 포함하고, 상기 리본 쌍에서 회절 또는 반사된 제1 광을 제공하는 회절격자 라이트 밸브;
    상기 제1 방향으로 상기 스테이지와 상기 회절격자 라이트 밸브 사이에 배치되고, 상기 제1 광을 축소시켜 상기 기판에 제2 광으로서 제공하는 광학계; 및
    상기 제2 광의 상기 제2 방향 폭을 상기 제2 방향으로 m(m은 자연수)등분한 것 단위로 상기 패턴의 상기 제2 방향 폭을 제어하는 제어부를 포함하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회절 격자 라이트 밸브는 금속 기판을 더 포함하고, 상기 제1 리본 및 상기 제2 리본 각각의 상기 스캔 방향으로의 일단 및 타단 사이의 적어도 일부는 상기 금속 기판과 상기 제1 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 리본 및 상기 제2 리본에 동일한 전압을 인가하여 상기 회절격자 라이트 밸브를 브라이트 상태로 동작시키고, 상기 제1 리본 및 상기 제2 리본에 서로 다른 전압을 인가하여 상기 회절격자 라이트 밸브를 다크 상태로 동작시키고, 상기 제1 리본 및 상기 제2 리본 중 어느 하나에 상기 다크 상태와 상기 브라이트 상태 사이의 계조 범위를 m 등분하여, 각 계조 값에 해당하는 계조 전압을 인가하여 상기 회절격자 라이트 밸브를 계조 상태로 동작시키는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 브라이트 상태에서 상기 제1 리본 및 상기 제2 리본에는 제1 전압이 인가되고, 상기 다크 상태에서 상기 제1 리본에 상기 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 리본에 상기 제1 전압과 서로 다른 제2 전압이 인가되고, 상기 계조 상태에서 상기 제1 리본에 상기 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 리본에 상기 계조 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 브라이트 상태에서 상기 제2 리본은 상기 금속 기판으로부터 상기 제1 방향으로 제1 거리 이격되고, 상기 다크 상태에서 상기 제2 리본은 상기 금속 기판으로부터 상기 제1 방향으로 상기 제1 거리와 서로 다른 제2 거리 이격되고, 상기 계조 상태에서 상기 제2 리본은 상기 금속 기판으로부터 상기 제1 방향으로 상기 제1 거리와 상기 제2 거리 사이의 특정 거리 이격된 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학계는
    상기 제1 광을 굴절시키는 제1 렌즈;
    상기 제1 렌즈로부터 굴절되어 포커싱된 제1 광을 통과시키거나 차단시키는 푸리에 필터; 및
    상기 푸리에 필터를 통과한 제1 광을 상기 기판에 포커싱되도록 굴절시키는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 회절격자 라이트 밸브의 동작 주기 동안 제공되는 상기 제2 광의 상기 스캔 방향 폭을 j(j는 자연수)등분한 것 단위로 상기 패턴의 상기 스캔 방향 폭을 제어하는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  8. 제7항에 있어서,
    m 및 j는 5인 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 회절격자 라이트 밸브의 동작 주기를 j 등분하여 상기 회절격자 라이트 밸브의 동작 시점을 딜레이 시키는 딜레이 신호들을 상기 회절격자 라이트 밸브에 제공하는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  10. 제1항에 있어서,
    설계 데이터를 수신하고, 상기 설계 데이터를 변조하여 생성된 변조 데이터를 상기 회절격자 라이트 밸브에 제공하는 데이터 변조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 변조 데이터는 상기 설계 데이터에서 컬럼 라인 데이터 및 로우 라인 데이터 중 적어도 하나를 삽입하거나 삭제한 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컬럼 라인 데이터의 상기 제2 방향 폭은 상기 제2 광의 상기 제2 방향 폭을 상기 제2 방향으로 m(m은 자연수)등분한 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 로우 라인 데이터의 상기 스캔 방향 폭은 상기 상기 회절격자 라이트 밸브의 동작 주기 동안 제공되는 상기 제2 광의 상기 스캔 방향 폭을 j(j는 자연수)등분한 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 컬럼 라인 데이터는 상기 제2 방향으로 인접한 데이터를 근거로 생성되고, 상기 로우 라인 데이터는 상기 스캔 방향으로 인접한 데이터를 근거로 생성되는 것을 특징으로 하는 GLV를 이용한 디지털 노광기.
  15. 패턴이 형성되는 기판이 안착되고, 스캔 방향으로 이동하는 스테이지;
    제1 광을 제공하는 제1 광원;
    상기 스테이지와 제1 방향으로 이격되고, 상기 제1 광을 제공받고, 상기 제1 광을 변조하여 생성된 스팟 빔들을 상기 기판에 조사하는 제1 헤드; 및
    상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 제1 평균 사이즈로 제어하고, 상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 제1 평균 에너지로 제어하는 DMD 제어부를 포함하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 헤드는
    각도를 조절 가능하게 배열된 복수의 마이크로 미러들을 포함하고, 상기 제1 광을 선택적으로 반사하는 DMD;
    상기 DMD에서 반사된 제1 광을 확대하는 상부 렌즈;
    상기 상부 렌즈를 통과한 제1광을 일정한 크기로 집약시키는 마이크로 렌즈 어레이; 및
    상기 마이크로 렌즈 어레이를 통과한 제1 광의 해상도를 조절하는 하부 렌즈를 포함하고,
    상기 DMD, 상기 상부 렌즈, 상기 마이크로 렌즈 어레이, 및 상기 하부 렌즈는 상기 제1 방향으로 순서대로 배치된 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들은 제2 방향으로 서로 이격된 제1 스팟 빔 및 제2 스팟 빔을 포함하고,
    상기 DMD 제어부는 상기 제1 스팟 빔 및 상기 제2 스팟 빔 각각을 이루는 빔들 중 상기 제1 평균 사이즈를 갖는 일부 빔들에 대응하는 마이크로 미러들을 선택적으로 온 시키고, 나머지를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 DMD 제어부는 상기 제1 스팟 빔을 이루는 빔들을 제공하기 위해 온 동작하는 마이크로 미러들의 개수와
    상기 제2 스팟 빔을 이루는 빔들을 제공하기 위해 온 동작하는 마이크로 미러들의 개수를 동일하게 제어하는 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 광원과 이격되고, 제2 광을 제공하는 제2 광원; 및
    상기 제1 헤드와 이격되고, 상기 제2 광을 제공받고, 상기 제2 광을 변조하여 생성된 스팟 빔들을 상기 기판에 조사하는 제2 헤드를 더 포함하고,
    상기 DMD 제어부는 상기 제2 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 제2 평균 사이즈로 제어하고, 상기 제2 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 상기 제1 평균 에너지로 제어하는 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  20. 제19항에 있어서,
    수신된 설계 데이터의 상기 제2 방향 설계 패턴 폭을 변조하여 제1 변조 데이터 및 제2 변조 데이터를 생성하고, 상기 제1 변조 데이터를 상기 제1 헤드에 제공하고, 상기 제2 변조 데이터를 상기 제2 헤드에 제공하는 데이터 변조부를 더 포함하고,
    상기 제1 변조 데이터의 설계 패턴 폭 및 상기 제2 변조 데이터의 설계 패턴 폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 변조 데이터와 상기 제2 변조 데이터 사이의 설계 패턴 폭 차이는 아래의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
    [수학식]
    △CD = △S/0.85
    여기서, △CD는 상기 제1 변조 데이터와 상기 제2 변조 데이터 사이의 설계 패턴 폭 차이이고, △S는 상기 제1 평균 사이즈와 상기 제2 평균 사이즈 사이의 차이이다.
  22. 패턴이 형성되는 기판이 안착되고, 스캔 방향으로 이동하는 스테이지;
    제1 광을 제공하는 제1 광원;
    상기 제1 광원과 이격되고, 제2 광을 제공하는 제2 광원;
    상기 스테이지와 제1 방향으로 이격되고, 상기 제1 광을 제공받고, 상기 제1 광을 변조하여 생성된 스팟 빔들을 상기 기판에 조사하는 제1 헤드;
    상기 제1 헤드와 이격되고, 상기 제2 광을 제공받고, 상기 제2 광을 변조하여 생성된 스팟 빔들을 상기 기판에 조사하는 제2 헤드; 및
    상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 제1 평균 사이즈로 제어하고, 상기 제2 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 사이즈를 상기 제1 평균 사이즈로 제어하고, 상기 제1 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 제1 평균 에너지로 제어하고, 상기 제2 헤드에서 출사되는 스팟 빔들의 에너지를 제2 평균 에너지로 제어하는 DMD 제어부를 포함하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광의 출력을 제어하는 광원 제어부를 더 포함하고,
    상기 광원 제어부는 상기 제1 광의 출력과 상기 제2 광의 출력을 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 DMD를 이용한 디지털 노광기.

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