KR20170003102U - 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 일반적으로 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(frustrated cube assembly)들에 관한 것이며, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리들은, 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 1 빗변을 갖는 제 1 프리즘; 및 제 3 표면, 제 4 표면 및 제 2 빗변을 갖는 제 2 프리즘을 갖는다. 제 1 빗변 및 제 2 빗변은 서로 마주보고 있으며, 에어 갭에 의해 분리된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리는 제 2 표면에 인접하는 경사진 미러(tilted mirror)를 포함할 수 있다. 제 2 표면은 반사 회절 격자일 수 있다. 광은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리에 인접하는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)에 수직 입사각으로 반사되고, 단일 광축을 따라 이미지 투사 시스템을 통해 반사된다. DMD 상에 입사하는 광의 방향은, "온(on)" 미러로부터 반사되는 광이 DMD 표면의 법선(normal)을 따라 그리고 빗변들에 대해 45도로 지향(direct)되도록 이루어진다. 입력 및 출력 광 빔들은 평행하다.

Description

프러스트레이팅된 큐브 어셈블리{FRUSTRATED CUBE ASSEMBLY}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 하나 또는 그 초과의 기판들을 프로세싱하기 위한 장치들 및 시스템들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 포토리소그래피 프로세스들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이다.
[0002] 포토리소그래피는 반도체 디바이스들 및 디스플레이 디바이스들, 이를테면 액정 디스플레이(LCD)들의 제조에 널리 사용된다. 대면적(large area) 기판들이 종종, LCD들의 제조에 활용된다. LCD들 또는 플랫 패널(flat panel)들은 일반적으로, 이를테면 컴퓨터들, 터치 패널 디바이스들, PDA(personal digital assistant)들, 휴대폰들, 텔레비전 모니터들 등과 같은 액티브 매트릭스 디스플레이들에 대해 사용된다. 일반적으로, 플랫 패널들은, 2개의 플레이트들 사이에 샌드위칭되는 픽셀들을 형성하는 액정 재료의 층을 포함할 수 있다. 전력 공급부로부터의 전력이 액정 재료를 통해 인가될 때, 그러한 액정 재료를 통과하는 광의 양이 픽셀 위치들에서 제어될 수 있어서, 이미지들이 발생될 수 있게 한다.
[0003] 마이크로리소그래피(microlithography) 기법들은 일반적으로, 픽셀들을 형성하는 액정 재료 층의 일부로서 통합되는 전기적 피처(electrical feature)들을 생성하기 위해 이용된다. 이러한 기법에 따르면, 전형적으로, 감광성 포토레지스트가 기판의 적어도 하나의 표면에 도포된다. 그런 다음, 패턴 발생기(pattern generator)가 패턴의 일부로서의 감광성 포토레지스트의 선택된 구역들을 광에 의해 노광시켜서, 선택된 구역들에서의 포토레지스트에 대한 화학 변화들을 일으킴으로써 그러한 선택된 구역들을 이후의 현상에 대해 준비시키며, 현상은 노광된 또는 노광되지 않은 포토레지스트 구역들을 제거하여 마스크를 생성하며, 이러한 마스크는, 하부(underlying) 층을 패터닝하고 전기적 피처들을 형성하는 데에 사용되는 에칭 프로세스로부터 하부 층의 일부분들을 견디게(resist)하거나 보호한다.
[0004] 디스플레이 디바이스들 및 기타 디바이스들을 소비자들이 요구하는 가격들로 소비자들에게 지속적으로 제공하기 위해서는, 대면적 기판들과 같은 기판들 상에 정확하고 비용 효율적으로 패턴들을 생성하기 위한 새로운 장치들 및 접근법들이 필요하다.
[0005] 본 개시내용은 일반적으로 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(frustrated cube assembly)들에 관한 것이며, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리들은, 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 1 빗변(hypotenuse)을 갖는 제 1 프리즘(prism); 및 제 3 표면, 제 4 표면 및 제 2 빗변을 갖는 제 2 프리즘을 갖는다. 제 1 빗변 및 제 2 빗변은 서로 마주보고(face) 있으며, 에어 갭에 의해 분리된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리는 제 2 표면에 인접하는 경사진 미러(tilted mirror)를 포함할 수 있다. 제 2 표면은 반사 회절 격자(reflective diffraction grating)일 수 있다. 광은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리에 인접하는 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device)(DMD)에 수직 입사각으로 반사되고, 단일 광축을 따라 이미지 투사 시스템(image projection system)을 통해 반사된다. DMD 상에 입사하는 광의 방향은, "온(on)" 미러로부터 반사되는 광이 DMD 표면의 법선(normal)을 따라 그리고 빗변들에 대해 45도로 지향(direct)되도록 이루어진다. 입력 및 출력 광 빔들은 평행하다.
[0006] 일 실시예에서, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리가 개시된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리는 제 1 프리즘, 제 2 프리즘, 및 경사진 미러를 포함한다. 제 1 프리즘은 제 1 표면, 제 2 표면 및 제 1 빗변을 포함한다. 제 2 프리즘은 제 3 표면, 제 4 표면 및 제 2 빗변을 포함한다. 제 1 빗변 및 제 2 빗변은 서로 마주보고 있으며, 에어 갭에 의해 분리된다. 경사진 미러는 제 2 표면에 인접하며, 경사진 미러 및 제 2 표면은 제 2 에어 갭에 의해 이격된다.
[0007] 다른 실시예에서, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리가 개시된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리는 제 1 프리즘, 제 2 프리즘, 경사진 미러, 및 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함한다. 제 1 프리즘은 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 1 빗변을 포함한다. 제 2 표면은 윈도우(window)이고, 제 2 표면은 기울어져 있다. 제 2 프리즘은 제 3 표면, 제 4 표면 및 제 2 빗변을 포함한다. 제 1 빗변 및 제 2 빗변은 서로 마주보고 있으며, 제 1 에어 갭에 의해 분리된다. 경사진 미러는 제 2 표면에 인접하며, 경사진 미러 및 제 2 표면은 제 2 에어 갭에 의해 이격된다. 디지털 마이크로미러 디바이스는 제 3 표면에 인접한다.
[0008] 또 다른 실시예에서, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리가 개시된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리는 제 1 프리즘 및 제 2 프리즘을 포함한다. 제 1 프리즘은 제 1 표면, 제 2 표면 및 제 1 빗변을 포함한다. 제 2 표면은 반사 회절 격자이다. 제 2 프리즘은 제 3 표면, 제 4 표면 및 제 2 빗변을 포함한다. 제 1 빗변 및 제 2 빗변은 서로 마주보고 있으며, 에어 갭에 의해 분리된다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본원에서 개시되는 실시예들로부터 이득을 얻을 수 있는 시스템의 사시도이다.
[0011] 도 2는 본원에서 개시되는 실시예들로부터 이득을 얻을 수 있는 이미지 투사 시스템의 조명(illumination) 시스템의 개략도이다.
[0012] 도 3은 본원에서 개시되는 실시예들로부터 이득을 얻을 수 있는 이미지 투사 장치의 사시도이다.
[0013] 도 4는 일 실시예에 따른 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리의 개략도이다.
[0014] 도 5는 다른 실시예에 따른 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리의 개략도이다.
[0015] 도 6은 일 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스의 미러 어레이의 개략도이다.
[0016] 도 7은 일 실시예에 따른 광학 릴레이(optical relay)들 중 하나의 단면도이다.
[0017] 이해를 촉진시키기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 또한, 일 실시예의 엘리먼트들은 유리하게는, 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서의 활용을 위해 적응될 수 있다.
[0018] 본 개시내용은 일반적으로 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리들에 관한 것이며, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리들은, 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 1 빗변을 갖는 제 1 프리즘; 및 제 3 표면, 제 4 표면 및 제 2 빗변을 갖는 제 2 프리즘을 갖는다. 제 1 빗변 및 제 2 빗변은 서로 마주보고 있으며, 에어 갭에 의해 분리된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리는 제 2 표면에 인접하는 경사진 미러를 포함할 수 있다. 제 2 표면은 반사 회절 격자일 수 있다. 광은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리에 인접하는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 수직 입사각으로 반사되고, 단일 광축을 따라 이미지 투사 시스템을 통해 반사된다. DMD 상에 입사하는 광의 방향은, "온(on)" 미러로부터 반사되는 광이 DMD 표면의 법선을 따라 그리고 빗변들에 대해 45도로 지향되도록 이루어진다. 입력 및 출력 광 빔들은 평행하다.
[0019] 도 1은 본원에서 개시되는 실시예들로부터 이득을 얻을 수 있는 시스템(100)의 사시도이다. 시스템(100)은 베이스 프레임(base frame)(110), 슬래브(slab)(120), 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 및 프로세싱 장치(160)를 포함한다. 베이스 프레임(110)은 제조 퍼실리티의 바닥에 놓여질(rest) 수 있고, 슬래브(120)를 지지할 수 있다. 수동 공기 격리기(passive air isolator)들(112)이 베이스 프레임(110)과 슬래브(120) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 슬래브(120)는 모놀리식(monolithic) 화강암 조각(piece)일 수 있고, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130)은 슬래브(120) 상에 배치될 수 있다. 기판(140)이 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 각각에 의해 지지될 수 있다. 스테이지(130)에는, 복수의 리프트 핀들(미도시)이 관통하여 연장하도록 허용하기 위해 복수의 홀들(미도시)이 형성될 수 있다. 리프트 핀들은, 이를테면 하나 또는 그 초과의 이송 로봇들(미도시)로부터 기판(140)을 수용하기 위해, 연장된 포지션(extended position)으로 상승할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 이송 로봇들은 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130)로부터 기판(140)을 로딩 및 언로딩하기 위해 사용될 수 있다.
[0020] 기판(140)은, 예를 들어, 유리로 제조될 수 있고, 플랫 패널 디스플레이의 일부로서 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 기판(140)은 다른 재료들로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판(140)은 그 위에 형성되는 포토레지스트 층을 가질 수 있다. 포토레지스트는 방사선(radiation)에 민감하며, 그리고 포지티브 포토레지스트 또는 네거티브 포토레지스트일 수 있는데, 이는, 방사선에 노광된 포토레지스트의 부분들이, 포토레지스트에 패턴이 기록된 후에 포토레지스트에 도포되는 포토레지스트 현상액에 각각 용해성 또는 불용성일 것임을 의미한다. 포토레지스트의 화학 조성이, 그 포토레지스트가 포지티브 포토레지스트 또는 네거티브 포토레지스트가 될 것인 지를 결정한다. 예를 들어, 포토레지스트는, 디아조나프토퀴논(diazonaphthoquinone), 페놀 포름알데히드 수지, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 글루타르이미드) 및 SU-8 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 전자 회로를 형성하기 위해 기판(140)의 표면 상에 패턴이 생성될 수 있다.
[0021] 시스템(100)은 지지부(support)들(122)의 쌍(pair) 및 트랙들(124)의 쌍을 더 포함할 수 있다. 지지부들(122)의 쌍은 슬래브(120) 상에 배치될 수 있고, 슬래브(120) 및 지지부들(122)의 쌍은 단일 재료 조각일 수 있다. 트랙들(124)의 쌍은 지지부들(122)의 쌍에 의해 지지될 수 있고, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130)은 트랙들(124)을 따라 X-방향으로 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 트랙들(124)의 쌍은 평행한 자기 채널들의 쌍과 동일 평면상(coplanar)에 있다. 도시된 바와 같이, 트랙들(124)의 쌍 중의 각각의 트랙(124)은 선형이다. 다른 실시예들에서, 트랙(124)은 비-선형 형상을 가질 수 있다. 엔코더(126)가, 제어기(미도시)에 위치 정보를 제공하기 위해 각 스테이지(130)에 커플링될 수 있다.
[0022] 프로세싱 장치(160)는 지지부(162) 및 프로세싱 유닛(164)을 포함할 수 있다. 지지부(162)는 슬래브(120) 상에 배치될 수 있고, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130)이 프로세싱 유닛(164) 아래를 통과하도록 하기 위한 개구(166)를 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛(164)은 지지부(162)에 의해 지지될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 유닛(164)은, 포토리소그래피 프로세스에서 포토레지스트를 노광시키도록 구성되는 패턴 발생기이다. 몇몇 실시예들에서, 패턴 발생기는 무마스크(maskless) 리소그래피 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 유닛(164)은 (도 2-3에 도시된) 복수의 이미지 투사 장치들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 유닛(164)은 84개의 이미지 투사 장치들을 포함할 수 있다. 각각의 이미지 투사 장치는 케이스(case)(165) 내에 배치된다. 프로세싱 장치(160)는 무마스크 다이렉트 패터닝(maskless direct patterning)을 수행하기 위해 활용될 수 있다. 동작 동안, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 중 하나는 도 1에 도시된 바와 같은 로딩 포지션으로부터 프로세싱 포지션으로 X-방향으로 이동한다. 프로세싱 포지션은, 스테이지(130)가 프로세싱 유닛(164) 아래를 통과할 때의 그러한 스테이지(130)의 하나 또는 그 초과의 포지션들을 지칭할 수 있다. 동작 동안, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130)은 복수의 공기 베어링(air bearing)들(미도시)에 의해 지지될 수 있으며, 그리고 로딩 포지션으로부터 프로세싱 포지션으로 트랙들(124)의 쌍을 따라 이동할 수 있다. Y-방향으로의 스테이지(130)의 이동을 안정화시키기 위해, 복수의 가이드 공기 베어링들(미도시)이 각각의 스테이지(130)에 커플링되고 각각의 지지부(122)의 내측 벽(128) 근처에 포지셔닝될 수 있다. 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 각각은 또한, 기판(140)을 프로세싱 및/또는 인덱싱(indexing)하기 위해 트랙(150)을 따라 이동함으로써, Y-방향으로 이동할 수 있다. 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 각각은 독립적인 동작이 가능하며, 하나의 방향으로는 기판(140)을 스캐닝(scan)하고 다른 방향으로는 스텝핑(step)할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 중 하나의 스테이지가 기판(140)을 스캐닝할 때, 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 중 다른 스테이지는 노광된 기판(140)을 언로딩하며 그리고 노광될 다음 기판(140)을 로딩한다.
[0023] 복수의 이미지 투사 장치들 각각이, 포토레지스트로 덮인 기판(140)에 기록되는 패턴들을 정확하게 위치시킬(locate) 수 있도록, 계측 시스템(metrology system)이 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 중의 각각의 스테이지의 X 및 Y 측방향 포지션 좌표들을 실시간으로 측정한다. 계측 시스템은 또한, 수직 또는 Z 축에 대한 2개 또는 그 초과의 스테이지들(130) 중 각각의 스테이지의 각도 포지션(angular position)의 실시간 측정을 제공한다. 각도 포지션 측정은 서보 메커니즘에 의해 스캐닝 동안 각도 포지션을 일정하게 유지하는 데에 사용될 수 있거나, 이는 이미지 투사 장치에 의해 기판(140) 상에 기록되는 패턴들의 포지션들에 대해 보정(correction)들을 적용하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 기법들은 조합하여 사용될 수 있다.
[0024] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들로부터 이득을 얻을 수 있는 이미지 투사 시스템의 조명 시스템(392)의 개략도이다. 조명 시스템(392)은 광원(272), 광 파이프(271), 복수의 렌즈들(2개가 도시됨)(274a, 274b), 복수의 미러들(2개가 도시됨)(275a, 275b), 빔스플리터(beamsplitter)(279), 조도(illumination intensity) 검출기(276), 및 백색광 다이오드(278)를 포함할 수 있다. 광원(272)은 발광 다이오드(LED) 또는 레이저일 수 있으며, 광원(272)은 미리 결정된 파장을 갖는 광을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 파장은, 청색(blue) 또는 근 자외선(UV) 범위(이를테면 약 450 nm 미만) 내에 있다.
[0025] 동작 동안, 청색 범위의 파장과 같은 미리 결정된 파장을 갖는 광 빔(273)이 광원(272)에 의해 생성된다. 광 빔(273)은 광 파이프(271)를 통해 이동하고, 미러(275a)로부터 빔스플리터(279)로 반사된다. 그런 다음, 광 빔(273)은, 조명 시스템(392)으로부터, 도 3에 도시된 투사 시스템(394)의 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288)를 향해 투사된다.
[0026] 도 3은 본원에서 개시되는 실시예들로부터 이득을 얻을 수 있는 이미지 투사 장치(390)의 단면도이다. 조명은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288)가 위치되는 좌측편으로부터 이미지 투사 장치(390)에 들어가고, 기판이 위치되는 우측편으로 나온다. 투사 시스템(394)은 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288)를 포함한다. 투사 시스템들은 또한, 빔스플리터, 포커스 센서, 기판을 관찰(viewing)하기 위한 검출기 어레이, 하나 또는 그 초과의 이미지 변환기들, 포커스 모터, 포커스 그룹, 및 투사 윈도우(projection window)를 포함하는 (그러나 이에 제한되지는 않음) 다양한 서브컴포넌트들(라벨링되지 않음)을 포함할 수 있다.
[0027] 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288)는 도 4 및 5에 도시된 바와 같은 다양한 실시예들을 가질 수 있다. 도 4는 일 실시예에 따른 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(400)의 개략도이다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(400)는 제 1 프리즘(402) 및 제 2 프리즘(404)을 포함한다. 제 1 프리즘(402)은 제 1 표면(406), 제 2 표면(408) 및 제 1 빗변(410)을 갖는다. 제 2 프리즘(404)은 제 3 표면(412), 제 4 표면(414) 및 제 2 빗변(416)을 갖는다. 제 1 표면(406)과 제 1 빗변(410)의 교점의 코너(corner)가 제 3 표면(412)과 제 2 빗변(416)의 교점의 코너로부터 오프셋되도록, 제 1 프리즘(402) 및 제 2 프리즘(404)은 서로 오프셋될 수 있다. 유사하게, 제 2 표면(408)과 제 1 빗변(410)의 교점의 코너는 제 4 표면(414)과 제 2 빗변(416)의 교점의 코너로부터 오프셋된다. 제 1 표면(406) 및 제 2 표면(408)은 90도 초과의 각도로 교차한다. 제 3 표면(412) 및 제 4 표면(414)은 서로에 대해 수직이며, 그에 따라, 90도의 각도로 교차한다. 제 1 빗변(410) 및 제 2 빗변(416)은 서로 마주보고 있으며, 제 1 에어 갭(420)에 의해 분리된다. 제 1 에어 갭(420)은 전체적으로 균등하게 이격될 수 있다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(400)는 또한 경사진 미러(418)를 포함한다. 경사진 미러는 제 2 표면(408)에 인접한다. 경사진 미러(418) 및 제 2 표면(408)은 제 2 에어 갭(422)에 의해 분리된다. 일 실시예에서, 경사진 미러(418)의 장축은 제 2 표면(408)에 대해 평행하다. 다른 실시예에서, 경사진 미러(418)의 장축은 제 2 표면(408)에 대해 평행하지 않다. 다시 말해, 제 2 에어 갭(422)은 전체적으로 균등하게 이격될 수 있다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(400)는 DMD(280)를 더 포함한다. DMD(280)는 제 3 표면(412)에 인접할 수 있다. DMD(280)는 DMD 에어 갭(424)에 의해 제 3 표면(412)으로부터 이격될 수 있다. DMD 에어 갭(424)은 전체적으로 균등하게 이격될 수 있다.
[0028] DMD(280)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 미러 어레이(632)로 배열되는 복수의 마이크로미러(micromirror)들(634)을 포함한다. 마이크로미러들(634)의 에지들(636)은 X 축 및 Y 축일 수 있는 직교 축들을 따라 배열된다. 이러한 축들은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288)에 의해 도입되는 90도 폴드(fold)를 고려한 후 기판(140) 또는 스테이지 좌표계에 대해 참조되는 유사한 축과 일치한다. 하지만, 각각의 마이크로미러(634) 상의 힌지(hinge)들(638)이 각각의 미러의 대향 코너들 상에 위치되어, X 축 및 Y 축에 대해 45도로 축 상에서 미러가 피봇(pivot)되게 한다. 복수의 마이크로미러들(634) 각각은 미러 어레이(632)의 수평면에 대해 소정의 각도로 경사질 수 있다. 이러한 미러들은, 미러의 경사각(tilt angle)을 변화시킴으로써 온 포지션과 오프 포지션 사이에서 스위칭될 수 있다. 광이, 턴온된 미러에 부딪치는지 또는 턴오프된 미러에 부딪치는지에 따라, 광은, 각각, 이미지 투사 장치(390)의 나머지를 통해 전송되거나, 또는 사용되지 않을 것이다. 일 실시예에서, 사용되지 않는 광은 광 덤프(light dump)(미도시)로 지향된다. 일 실시예에서, DMD(280)는, 각각의 마이크로 미러(634)에 대한 유일한 안정적인 포지션이 미러 어레이(632)의 표면에 대해 ±12도의 경사각에 있도록 이루어진다. 미러 어레이(632)의 표면에 수직인 입사광을 반사시키기 위해서는, 입사광은 미러 경사각의 2배(24도)로 그리고 X 및 Y 축에 대해 45도로 회전되는 입사면에 입사되어야 한다. 기판(140)의 투사(projection)를 위해, DMD(280)는 평평(flat)하게 포지셔닝된다. 다시 말해, 미러(418)의 경사 방향 또는 격자(508)에서의 격자 라인들의 방향은, DMD(280) 상에 조명 빔을 발생시키기 위해, 수직 축을 중심으로 45o 회전되어야 하며, 조명 빔은 경사진 마이크로 미러들(634)에 의해 수직 방향으로 반사된 다음, 투사 시스템(394)의 중심 아래로 반사된다.
[0029] 경사진 미러(418)는 제 2 표면(408)에 대해 제 2 각도로 경사질 수 있다. 이러한 조정은, DMD 마이크로미러들(634)에 대한 조명 빔의 입사각을 변화시켜서,
Figure utm00001
만큼 변화될 수 있는 DMD 미러 경사각의 2배와 같아지도록 하는 데에 사용된다. 제 1 각도 및 제 2 각도는, DMD(280)의 표면에 대한 법선에 대해 크기가 같고 방향이 반대(equal and opposite)일 수 있다.
[0030] 동작시, 광 빔(273)이 제 1 표면(406)을 통해, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리에 들어간다. 이후, 광 빔(273)은 제 1 빗변(410)으로부터 반사되고, 제 2 표면(408)을 통해 위로 반사된다. 제 2 표면(408)은, 광 빔(273)이 제 2 표면(408)을 통해, 경사진 미러(418)로 통과하게 하는 윈도우일 수 있다. 이후, 광 빔(273)은, 경사진 미러(418)로부터 각도(θ)로 반사되고, 그리고 제 2 표면(408), 제 1 빗변(410), 제 1 에어 갭(420), 제 2 빗변(416) 및 제 3 표면(412)을 통해 DMD(280)로 반사된다. 경사진 미러(418)는, DMD 마이크로미러 경사각의 변화들을 보정하기 위해, DMD에 입사하는 조명 빔의 방향에 대한 미세한 보정을 제공한다. 이후, 광 빔(273)은 DMD(280)로부터 제 3 표면(412)을 통해 제 2 빗변(416)으로 반사된다. 이후, 광 빔(273)은 제 2 빗변(416)으로부터 제 4 표면(414)을 통해 투사 시스템(394) 내로 반사되며, 투사 시스템(394)을 통해, 괌 빔(293)은 궁극적으로 기판(140)에 전송된다.
[0031] 제 2 표면(408) 또는 경사진 미러(418)는 디지털 마이크로미러 디바이스의 디지털 마이크로미러의 각도에 대해 동일한 각도로 기울어져 있다. 예를 들어, 마이크로미러들(634)의 경사가 +/- 12도인 경우, 경사진 미러(418)는 12도 경사져야 하며, 그에 따라, 경사진 미러(418)로부터 반사되는 광 빔(273)은 24도로 경사진다(반사시 두 배 각도). 24도 각도는 광 빔(273)이 제 1 에어 갭(420)을 통과하도록 허용하기에 충분하며, 그리고 정확히 직각이며, 그에 따라, 예를 들어 +12도로 경사진 DMD "온" 미러로부터의 반사는 DMD(280)에 대해 수직으로 반사되고, 제 1 에어 갭(420)에서 45도 표면으로부터 전반사된다. -12도로 경사진 DMD "오프(off)" 미러에 부딪치는 광 빔(273)은 미러 법선으로부터 12+24도로 그리고 DMD 법선으로부터 48도로 반사된다. 이러한 원치않는 조명은 광 덤프 내로 버려진다. 마이크로미러들(634)의 경사 축은 DMD(280)의 직사각형 디멘션(rectangular dimension)들 및 통상의 Z 축 및 X 축에 대해 45도 회전된다. 따라서, 미러(418)의 경사 방향 또한, 45도 회전되어야 한다. 광 빔(273)의 경로에서의 마지막 폴드(fold) 미러의 경사 방향의 결과로서, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(400)에 들어가기 전의 경로의 축은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(400)의 타 측 상에 위치되는 투사 시스템의 축으로부터 X 및 Y 방향들 모두에서 오프셋된다.
[0032] 더욱이, 하나의 DMD로부터 다른 DMD 사이에는 약간의 경사각 차이(variation)가 있을 수 있다. 예를 들어, 차이는 +/- 1도일 수 있다. 경사진 미러(418)는 제 2 표면(408)으로부터 이격되어 있기 때문에, 이러한 차이는 경사진 미러(418)의 경사각을 약간 변경함으로써 수용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로미러들로부터의 반사각을 DMD의 평면에 대해 수직으로 유지하기 위해, 경사진 미러(418)의 경사각은 +/- 1도 만큼 변경될 수 있다.
[0033] 도 5는 다른 실시예에 따른 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(500)의 개략도이다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(500)는 제 1 프리즘(502) 및 제 2 프리즘(504)을 포함한다. 제 1 프리즘(502)은 제 1 표면(506), 제 2 표면(508) 및 제 1 빗변(510)을 갖는다. 제 2 프리즘(504)은 제 3 표면(512), 제 4 표면(514) 및 제 2 빗변(516)을 갖는다. 제 1 표면(506)과 제 1 빗변(510)의 교점의 코너가 제 3 표면(512)과 제 2 빗변(516)의 교점의 코너로부터 오프셋되도록, 제 1 프리즘(502) 및 제 2 프리즘(504)은 서로 오프셋될 수 있다. 유사하게, 제 2 표면(508)과 제 1 빗변(510)의 교점의 코너는 제 4 표면(514)과 제 2 빗변(516)의 교점의 코너로부터 오프셋된다. 제 1 빗변(510) 및 제 2 빗변(516)은 서로 마주보고 있으며, 제 1 에어 갭(520)에 의해 분리된다. 제 1 표면(506) 및 제 2 표면(508)은 서로 수직이며, 90도 각도로 교차한다. 제 3 표면(512) 및 제 4 표면(514)은 서로 수직이며, 90도 각도로 교차한다. 제 2 표면(508)은 반사 회절 격자일 수 있다. 격자 표면(508)으로부터의 회절은 회절각(θ)을 초래한다. 격자 간격과 회절각 사이의 관계는 격자 방정식인 방정식 1에 의해 결정된다.
mλ=d(sin θ) 방정식 1
방정식 1에서, m은 회절 차수를 결정하는 정수이고, λ는 파장이고, d는 격자 주기(grating period)이며, 그리고 θ는 회절각이다.
[0034] 제 2 표면(508)의 격자는, 리소그래피 및 에칭 프로세스를 포함하는, 격자를 발생시키기 위한 임의의 적합한 프로세스에 의해 생성될 수 있다. 이러한 격자는, 제 1 프리즘(502)의 높이가 제 2 프리즘(504)의 높이와 다를 수 있도록 제 2 표면(508) 내로 에칭된다. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(500)는 DMD(280)를 더 포함한다. DMD(280)는 제 3 표면(512)에 인접할 수 있다. DMD(280)는 DMD 에어 갭(524)에 의해 제 3 표면(512)으로부터 이격될 수 있다. DMD 에어 갭(524)은 전체적으로 균등하게 이격될 수 있다.
[0035] 동작시, 광 빔(273)이 제 1 표면(506)을 통해, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리에 들어간다. 이후, 광 빔(273)은 제 1 빗변(510)으로부터 반사되고, 제 2 표면(508)으로 위로 반사된다. 이후, 광 빔(273)은, 제 2 표면(508)으로부터, 제 1 빗변(510), 에어 갭(520), 제 2 빗변(516) 및 제 3 표면(512)을 통해 DMD(280)로 회절된다. 이후, 광 빔(273)은 DMD(280) 온-미러로부터 제 3 표면(512)을 통해 제 2 빗변(516)으로 반사된다. 이후, 광 빔(273)은 제 2 빗변(516)으로부터 제 4 표면(514)을 통해 투사 시스템(394) 내로 반사되며, 투사 시스템(394)은 궁극적으로, 광 빔(273)을 기판(140) 상으로 투사시킨다.
[0036] 도 7은 일 실시예에 따른 광학 릴레이(742)의 단면도이다. 릴레이(742)를 구성하는 광학 엘리먼트들은, 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288), DMD(280), 빔스플리터(744) 및 굴절 렌즈 컴포넌트들을 통과하는 단일 광축을 따라 정렬된다. DMD(280)에 의해 발생되는 패턴은 궁극적으로, 포커스 그룹(746) 및 투사 윈도우(748)를 통해 기판 상에 투사된다.
[0037] 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(288)는, 노광 조명을 발생시키는 광원(272)으로부터 기판 초점면에 이르기까지 계속해서 조명의 흐름의 방향을 기판(140)에 대해 거의 수직으로 유지함으로써, 각각의 이미지 투사 장치(390)의 풋프린트를 최소화하는 것을 돕는다.
[0038] 이미지 투사 장치에서의 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리의 사용은 최소의 광 손실을 가져오며, 그리고 플랫 패널 기판의 폭에 걸쳐서 많은 투사 시스템들이 나란하게 배치되도록 허용한다. 따라서, 다수의 이미지 투사 장치들이 단일 시스템으로 정렬될 수 있다. 보다 구체적으로, 경사진 미러의 각도를 조정(tuning)하는 것은, DMD 마이크로미러들에서의 평균 경사각의 차이들을 수용하고, 마이크로미러들로부터 반사되는 광의 방향을 광축과 정렬시키며, 그에 따라, 입력 광 빔은 출력 광 빔에 대해 평행하게 된다.
[0039] 전술한 내용들이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리(frustrated cube assembly)로서,
    제 1 프리즘;
    제 2 프리즘; 및
    경사진 미러(tilted mirror)를 포함하고,
    상기 제 1 프리즘은:
    제 1 표면;
    제 2 표면; 및
    제 1 빗변을 포함하고,
    상기 제 2 프리즘은:
    제 3 표면;
    제 4 표면; 및
    제 2 빗변을 포함하고,
    상기 제 1 빗변 및 상기 제 2 빗변은 서로 마주보고 있고, 상기 제 1 빗변 및 상기 제 2 빗변은 제 1 에어 갭에 의해 분리되며; 그리고
    상기 경사진 미러는 상기 제 2 표면에 인접하고, 상기 경사진 미러 및 상기 제 2 표면은 제 2 에어 갭에 의해 이격되는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    디지털 마이크로미러 디바이스를 더 포함하고, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스는 상기 제 3 표면에 인접하는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 약 90도 초과의 각도로 교차하고, 상기 제 3 표면 및 상기 제 4 표면은 수직인,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 윈도우(window)이고, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면에 대해 기울어져 있는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 디지털 마이크로미러의 각도에 대해 동일한 각도로 기울어져 있는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 경사진 미러는 상기 제 2 표면에 대해 평행한,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  7. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리로서,
    제 1 프리즘;
    제 2 프리즘;
    경사진 미러; 및
    디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하고,
    상기 제 1 프리즘은:
    제 1 표면;
    제 2 표면 ― 상기 제 2 표면은 윈도우이고, 상기 제 2 표면은 기울어져 있음 ― ; 및
    제 1 빗변을 포함하고,
    상기 제 2 프리즘은:
    제 3 표면;
    제 4 표면; 및
    제 2 빗변을 포함하고, 상기 제 1 빗변 및 상기 제 2 빗변은 서로 마주보고 있고, 상기 제 1 빗변 및 상기 제 2 빗변은 제 1 에어 갭에 의해 분리되며;
    상기 경사진 미러는 상기 제 2 표면에 인접하고, 상기 경사진 미러 및 상기 제 2 표면은 제 2 에어 갭에 의해 이격되며; 그리고
    상기 디지털 마이크로미러 디바이스는 상기 제 3 표면에 인접하는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로미러 디바이스는 복수의 미러들을 포함하고, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 미러들 중의 각각의 미러는 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 수평면에 대해 제 1 각도로 경사질 수 있는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 경사진 미러는 상기 제 1 표면에 대해 제 2 각도에 있는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도는, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 표면에 대한 법선(normal)에 대해 크기가 같고 방향이 반대(equal and opposite)인,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은, 중앙 조명 빔(illumination beam)이 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 상에 24도로 입사되도록, 12도 경사지며, 그리고 상기 제 2 표면은 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 미러들의 경사 축에 대해 수직인,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 경사진 미러는 상기 제 2 표면에 대해 평행한,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  13. 프러스트레이팅된 큐브 어셈블리로서,
    제 1 프리즘; 및
    제 2 프리즘을 포함하고,
    상기 제 1 프리즘은:
    제 1 표면;
    제 2 표면 ― 상기 제 2 표면은 반사 회절 격자임 ― ; 및
    제 1 빗변을 포함하고,
    상기 제 2 프리즘은:
    제 3 표면;
    제 4 표면; 및
    제 2 빗변을 포함하고, 상기 제 1 빗변 및 상기 제 2 빗변은 서로 마주보고 있고, 상기 제 1 빗변 및 상기 제 2 빗변은 에어 갭에 의해 분리되는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 4 표면은 평행하고, 상기 제 2 표면 및 상기 제 3 표면은 평행하며, 그리고 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 서로 수직인,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반사 회절 격자의 격자 라인들의 방향은 수직 축을 중심으로 45도 회전되는,
    프러스트레이팅된 큐브 어셈블리.
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