KR20210014261A - 노광 장치 - Google Patents

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고민석
김시광
양용훈
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Abstract

노광 장치는 패턴이 형성되는 기판이 안착되는 스테이지; 노광 빔을 상기 기판에 조사하는 노광 헤드; 상기 스테이지 상에 제공되며 상기 노광 헤드를 지지하는 지지대; 상기 스테이지, 상기 노광 헤드, 및 상기 지지대를 수용하는 챔버; 상기 챔버의 내벽에 인접한 상기 지지대의 외주면 상에 제공되는 복수의 제1 돌출편들; 및 상기 지지대의 외주면을 둘러싸는 상기 챔버의 내벽 상에 제공되며, 상기 제1 돌출편들과 이격되며 교호적으로 배치되는 복수의 제2 돌출편들을 포함할 수 있다.

Description

노광 장치{EXPOSURE DEVICE}
본 발명은 노광 장치에 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.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노광 헤드의 발열을 효과적으로 억제함과 동시에 기판 상에 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 패턴이 형성되는 기판이 안착되는 스테이지; 노광 빔을 상기 기판에 조사하는 노광 헤드; 상기 스테이지 상에 제공되며 상기 노광 헤드를 지지하는 지지대; 상기 스테이지, 상기 노광 헤드, 및 상기 지지대를 수용하는 챔버; 상기 챔버의 내벽에 인접한 상기 지지대의 외주면 상에 제공되는 복수의 제1 돌출편들; 및 상기 지지대의 외주면을 둘러싸는 상기 챔버의 내벽 상에 제공되며, 상기 제1 돌출편들과 이격되며 교호적으로 배치되는 복수의 제2 돌출편들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 상기 노광 헤드의 일부가 수용되는 제1 공간 및 상기 스테이지가 수용되는 제2 공간을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노광 장치는 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이에 제공되며 상기 챔버의 내벽으로부터 돌출되는 격벽을 더 포함하며, 상기 격벽은 상기 지지대와 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지대를 마주하는 상기 격벽의 면 상에 상기 복수의 제2 돌출편들이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노광 장치는 상기 제1 공간에 제1 외기를 공급하는 제1 공조부와 상기 제2 공간에 제2 외기를 공급하는 제2 공조부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에 공급되는 상기 제1 외기의 유량은 상기 제2 공간에 공급되는 상기 제2 외기의 유량보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들이 이격되는 간격이 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들이 이격되는 간격이 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들이 이격되는 간격이 0.7 배 내지 0.9 배로 점진적으로 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들 간에 이격되는 간격과 상기 복수의 제2 돌출편들 간에 이격되는 간격이 0.7 배 내지 0.9 배로 점진적으로 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들의 돌출 길이가 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들의 돌출 길이는 1.1 배 내지 1.3 배로 점진적으로 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들의 폭이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노광 헤드는, 노광 빔을 출사하는 광원; 노광 패턴에 따라 노광 빔을 변조하는 광 변조 소자; 및 변조된 노광 빔을 빔 스팟 어레이 형태로 상기 기판 상에 전달하는 투영 광학계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지대의 외주면과 상기 챔버 내벽에 서로 이격되어 교호하는 복수의 돌출편들을 제공하여, 챔버 내를 효과적으로 공조함과 동시에 챔버 내에 기류가 형성되는 것을 억제할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 정면 단면도이고, 도 1b는 노광 장치의 측면 단면도이고, 도 1c는 노광 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 노광 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 DMD 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 유동하는 기류의 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 정면 단면도이고, 도 1b는 노광 장치의 측면 단면도이고, 도 1c는 노광 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 노광 헤드를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 DMD 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 노광 장치(1)는 스테이지(10), 노광 헤드(20), 지지대(30), 챔버(40), 복수의 제1 돌출편들(P1), 및 복수의 제2 돌출편들(P2)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치(1)는 별도의 마스크를 기판(S) 상에 제공하지 않고 상기 기판(S)에 다수의 빔들을 제공할 수 있는 마스크리스(maskless) 디지털 노광 장치일 수 있다.
상기 스테이지(10)는 기판(S)을 X축 방향, Y축 방향 및 필요 시에 Z축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 스테이지(10)에는 스테이지(10)의 이동 방향을 따라 연장된 가이드(11, 12)가 제공될 수 있다. 상기 가이드(11, 12)에 의하여 상기 스테이지(10)는 부주사 방향인 X축 방향 또는 주사 방향인 Y축 방향(스캔 방향)으로 왕복 이동할 수 있다.
또한, 상기 기판(S)을 상기 스테이지(10)에 고정하는 척(미도시)이 상기 스테이지(10) 상에 제공될 수 있으며, 상기 스테이지(10)에 진동이 전달되는 것을 차단하는 제진대(13, isolator)가 상기 스테이지(10)의 하부에 제공될 수 있다. 또한, 상기 노광 헤드(20)에서 상기 기판(S)에 조사되는 노광 빔의 위치를 측정하기 위한 빔 측정부(미도시)가 상기 스테이지(10) 상에 제공될 수 있다.
상기 기판(S)은 필름, 웨이퍼, 글라스 등 소정의 패턴을 형성하고자 하는 모든 대상물을 의미할 수 있다.
상기 노광 헤드(20)는 상기 지지대(30)에 고정 설치되어 상기 기판(S)에 노광 빔을 조사하여 원하는 형상의 패턴을 상기 기판(S)에 형성할 수 있다. 이때, 상기 노광 헤드(20)는 상기 지지대(30) 상에 단일 또는 복수개로 제공될 수 있다.
상기 기판(S)이 안착된 스테이지(10)가 상기 노광 헤드(20)에 대하여 이동할 수 있고, 이와 달리 상기 스테이지(10)가 고정되고 상기 노광 헤드(20)가 이동할 수 있으며, 나아가 상기 스테이지(10) 및 상기 노광 헤드(20)가 모두 이동할 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 노광 헤드(20)는 노광 빔(L)을 출사하는 광원(21), 상기 광원(21)에서 출사된 노광 빔(L)을 노광 패턴(패턴 정보)에 따라 변조하는 광 변조 소자(23), 및 상기 광 변조 소자(23)에서 변조된 노광 빔(L)을 빔 스팟 어레이(beamspot array) 형태로 상기 기판(S) 상에 전달하는 투영 광학계(24)를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 노광 헤드(20)는 상기 광원(21)에서 출사된 노광 빔(L)을 균일한 조도로 보정하여 상기 광 변조 소자(23)로 전달하는 조명 광학계(22)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원(21)은 상기 기판(S) 상에 제공되는 노광 빔(L)을 출사하는 것으로, 반도체 레이저 또는 자외선 램프 등을 포함할 수 있으나, 상기 광원(21)의 제원을 한정하는 것은 아니다. 상기 광원(21)에서 출사된 노광 빔(L)은 상기 광 변조 소자(23), 상기 투영 광학계(24)를 거쳐 상기 스테이지(10)에 놓여진 상기 기판(S)으로 전달될 수 있다.
상기 광 변조 소자(23)는 공간 광 변조 소자(23)(Spatial Light Modulator, SLM)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 변조 소자(23)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 디지털 마이크로 미러 디바이스(Digital Micro-mirror Device, DMD), 2차원 GLV(Grating Light Valve), 투광성 세라믹인 PLZT(lead zirconate titantate)를 이용한 전기광학소자, 강유전성 액정(Ferroelectric Liquid Crystal, FLC) 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 DMD를 포함하는 광 변조 소자(23)를 이용하여 본 발명을 설명한다.
도 3을 참조하면, 상기 DMD는 SRAM 셀과 같은 메모리 셀(23a), 상기 메모리 셀(23a) 상에 매트릭스 타입으로 배열된 다수의 마이크로 미러(23b, micro mirror)를 포함하여 이루어진 미러 디바이스이다.
상기 DMD는 패턴 정보에 따라 생성된 제어 신호에 기초하여 각 마이크로 미러(23b)의 각도를 달리하여, 상기 기판(S) 상에 전달하고자 하는 광(노광 빔)은 상기 투영 광학계(24)로 반사시켜 보내고, 그 외의 광은 다른 각도로 보내어 차단시킬 수 있다.
상기 DMD로 이루어진 상기 광 변조 소자(23)의 상기 메모리 셀(23a)에 디지털 신호가 기록되면 상기 마이크로 미러(23b)가 대각선을 중심으로 해서 일정 각도(예를 들면, 12 ˚)의 범위에서 기울어질 수 있다. 각 마이크로 미러(23b)의 온/오프 제어는 제어부(50)에 의해 각각 제어될 수 있다. 온 상태의 상기 마이크로 미러(23b)에 의해 반사된 광은 상기 기판(S)에 노광되고, 오프 상태의 상기 마이크로 미러(23b)에 의해 반사된 광은 기판(S)에 전달되지 않는다.
상기 제어부(50)는 복수의 노광 헤드(20) 각각에 제공되거나 또는 복수의 노광 헤드(20)에 연동된 단일 형태로 제공될 수도 있다. 상기 제어부(50)는 상기 DMD에 구비된 마이크로 미러(23b)를 개별적으로 온/오프 조절함으로써, 상기 노광 헤드(20)에서의 노광 빔(L) 에너지와 조사 방향 등을 제어할 수 있다.
상기 투영 광학계(24)는 상부 렌즈(미도시), 마이크로 렌즈 어레이(미도시), 하부 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 상부 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 하부 렌즈는 상기 광 변조 소자(23)와 상기 스테이지(10) 사이에 순차적으로 배치될 수 있다.
온 동작하는 상기 마이크로 미러(23b)에서 반사된 광은 상기 상부 렌즈를 통과하면서 광의 크기가 확대되고, 상기 상부 렌즈를 통과한 광은 상기 마이크로 렌즈 어레이를 통과하면서 일정한 크기로 집약되고, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 통과한 광은 상기 하부 렌즈를 통과하면서 광의 해상도가 조절되어 상기 기판(S)에 조사될 수 있다.
상기 지지대(30)는 상기 스테이지(10) 상에서 상기 기판(S)이 이동하는 영역의 외곽부에 제공될 수 있으며, 겐트리(gantry) 형태로 이루어질 수 있다. 상기 지지대(30)는 상기 노광 헤드(20)가 상기 기판(S) 상에 위치하도록, 상기 노광 헤드(20)를 지지할 수 있다.
상기 노광 헤드(20)는 상기 지지대(30)를 관통하는 형태로 상기 지지대(30)에 고정될 수 있으며, 상기 노광 헤드(20)는 상하 방향을 따라 상기 지지대(30)에서 이동할 수도 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분이 상기 지지대(30) 상부로 노출된 형태로 도시되어 있으나, 이와 달리 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분이 상기 지지대(30) 내에 위치하고 상기 노광 헤드(20)의 하측 부분만이 상기 지지대(30)의 하부로 노출될 수도 있다.
상기 노광 헤드(20)가 위치하는 상기 지지대(30)의 상부는 후술하는 챔버(40)의 제1 공간(R1)에 수용될 수 있다. 즉, 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분이 상기 지지대(30) 상부로 노출되거나 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분이 상기 지지대(30) 내에 위치하는 경우, 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분은 상기 챔버(40)의 상기 제1 공간(R1)에 수용될 수 있다.
상기 챔버(40)는 상기 스테이지(10), 상기 노광 헤드(20), 상기 지지대(30)를 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 챔버(40)는 상부의 제1 공간(R1)과 하부의 제2 공간(R2)으로 구획될 수 있으며, 상기 제1 공간(R1)은 상기 제2 공간(R2)보다 크기가 작을 수 있다.
상기 제1 공간(R1)에는 상기 지지대(30)의 상부 일부가 수용될 수 있으며, 전술한 바와 같이 상기 노광 헤드(20)의 일부(상측 부분)가 상기 제1 공간(R1)에 위치할 수 있다. 상기 제2 공간(R2)에는 상기 스테이지(10), 상기 기판(S) 및 상기 지지대(30)의 하부가 수용될 수 있다.
상기 노광 장치(1)는 상기 제1 공간(R1)에 외기를 공급하여 제1 공간(R1)을 공조 냉각하는 제1 공조부(61)와 상기 제2 공간(R2)에 외기를 공급하여 제2 공간(R2)을 공조 냉각하는 제2 공조부(62)를 포함할 수 있다.
상기 노광 헤드(20)의 상측 부분에는 전기적 신호에 의해 제어되는 상기 광 변조 소자(23)가 위치할 수 있으며, 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분은 다른 부분보다 발열량이 높다. 이에 따라, 상기 노광 헤드(20)의 상측 부분이 수용되는 상기 제1 공간(R1)은 상기 제2 공간(R2)보다 더 많은 공조 냉각을 수행해야 된다.
이때, 챔버(40) 내에 온도 편차가 발생되지 않도록 상기 제1 외기와 상기 제2 외기의 온도를 동일하게 하여 상기 챔버(40)에 제공할 수 있다. 다만, 상기 제1 공간(R1)은 상기 제2 공간(R2)보다 더 많은 공조 냉각을 수행해야 되므로, 상기 제1 공간(R1)에 유입되는 제1 외기의 유량을 상기 제2 공간(R2)에 유입되는 제2 외기의 유량보다 크게 할 수 있다.
또한, 상기 제1 공간(R1)의 크기를 상기 제2 공간(R2)의 크기보다 작게 함으로써, 상기 챔버(40) 내의 공조 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 챔버(40)는 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이에 제공되며, 상기 챔버(40)의 내벽으로부터 돌출된 격벽(41)을 포함할 수 있다. 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이에 상기 격벽(41)을 마련함으로써, 제1 공간(R1)과 제2 공간(R2)의 공조 냉각 시에 서로 영향을 미치는 것을 최소화하며 정밀한 공조를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 노광 장치(1)는 상기 스테이지(10), 상기 노광 헤드(20), 상기 지지대(30)가 상기 챔버(40)와 서로 이격된 비접촉식으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 지지대(30)와 상기 격벽(41)은 서로 이격될 수 있다. 이를 통해, 상기 챔버(40)에 가해지는 외부 진동이 상기 스테이지(10), 상기 지지대(30), 상기 노광 헤드(20)로 전달되는 것을 차단하여, 상기 기판(S) 상에 형성되는 패턴이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
상기 노광 장치(1)가 비접촉식으로 이루어짐에 따라, 상기 지지대(30)와 상기 챔버(40)의 내벽 사이에 이격 공간이 발생하게 된다. 전술한 바와 같이, 상기 제1 공간(R1)에 공급되는 제1 외기의 유량이 상기 제2 공간(R2)에 공급되는 제2 외기의 유량보다 크기 때문에, 상기 제1 공간(R1)의 압력은 상기 제2 공간(R2)의 압력보다 크다.
상기 제1 공간(R1)이 상기 제2 공간(R2) 대비하여 양압(Positive Pressure)이 형성됨에 따라, 상기 지지대(30)와 상기 챔버(40) 내벽 사이의 이격 공간을 통하여 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)으로 공기가 이동하는 기류가 형성될 수 있다.
상기 이격 공간을 통하여 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)으로 공기가 이동할 때, 제1 공간(R1)의 존재하는 미세한 입자(particle) 들이 상기 기판(S)이 수용된 상기 제2 공간(R2)으로 유입되어 패턴 형성의 정밀도가 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이에 기류가 형성됨에 따라, 상기 챔버(40) 내에 불균일한 온도 편차가 발생될 수 있다.
이에 본 발명의 일 실시예는 상기 지지대(30)의 외주면과 상기 챔버(40) 내벽에 서로 이격되어 교호하는 복수의 돌출편들(P1, P2)을 제공하여, 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2)을 효과적으로 공조함과 동시에, 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)으로 유동하는 공기 흐름을 완화시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 챔버(40) 내에 불균일한 온도 편차가 발생되는 것을 억제하고, 제1 공간(R1)에 존재하는 미세한 입자가 기류를 따라 노광 빔(L)이 상기 기판(S)에 조사되는 공간인 제2 공간(R2)으로 유입되는 것을 방지하여, 상기 기판(S) 상에 패턴을 안정적으로 형성할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 상기 챔버(40)의 내벽에 인접한 상기 지지대(30)의 외주면 상에 복수의 제1 돌출편들(P1)이 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 챔버(40)의 내벽에 인접하여 둘러싸인 상기 지지대(30)의 외주면을 따라 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)이 제공될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 상기 지지대(30)에 인접하며 상기 지지대(30)의 외주면을 둘러싼 상기 챔버(40)의 내벽 상에 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)이 제공된 상기 지지대(30)의 외주면을 둘러싼 상기 챔버(40) 내벽을 따라 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 제공될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)은 서로 이격되며 교호적으로 배치될 수 있다.
이때, 도 1a 내지 도 1c에서 상기 제1 돌출편(P1)이 최상측에 위치하고 그 아래에 상기 제2 돌출편(P2)이 위치하며, 이후 순차적으로 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 교대로 배치되는 것을 나타내었다. 이와 달리 상기 제2 돌출편(P2)이 최상측에 위치하고 그 아래에 상기 제1 돌출편(P1)이 위치하며, 이후 순차적으로 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)과 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)이 교대로 배치될 수도 있다.
상기 지지대(30)의 외주면과 상기 챔버(40) 내벽을 식각하여 상기 복수의 돌출편들(P1, P2)을 형성하거나, 상기 복수의 돌출편들(P1, P2)을 상기 지지대(30)의 외주면과 상기 챔버(40) 내벽에 부착하거나, 상기 복수의 돌출편들(P1, P2)의 형상이 제공된 금형을 이용하는 등의 방법을 통해, 상기 지지대(30)의 외주면과 상기 챔버(40) 내벽에 상기 복수의 돌출편들(P1, P2)을 제공할 수 있다. 다만, 상기 복수의 돌출편들(P1, P2)을 상기 지지대(30)의 외주면과 상기 챔버(40) 내벽에 제공하는 방법을 제한하는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b에는 상기 지지대(30)의 외주면에 2개의 상기 제1 돌출편(P1)이 제공되고 상기 챔버(40)의 내벽에 1개의 상기 제2 돌출편(P2)이 제공된 것이 도시되어 있으나 이는 설명을 위해 편의상 도시한 것으로, 상기 지지대(30)의 외주면 상에는 2개 이상의 상기 제1 돌출편(P1)이 제공될 수 있고 상기 챔버(40)의 내벽 상에는 2개 이상의 상기 제2 돌출편(P2)이 제공될 수 있다.
상기 격벽(41)은 상기 챔버(40) 내벽으로부터 상기 지지대(30) 방향으로 돌출되어 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 격벽(41)은 상기 챔버(40)의 내벽으로부터 돌출되어, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)이 제공된 상기 지지대(30)의 외주면을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 지지대(30)와 가장 인접한 상기 챔버(40)의 내벽 부분에 상기 격벽(41)이 제공될 수 있다.
상기 복수의 제1 돌출편들(P1)이 제공된 상기 지지대(30)의 외주면을 마주하는 상기 격벽(41)의 면 상에 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)을 제공하여, 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이에 기류 흐름을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이의 기류 흐름을 완화시킴으로써, 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)으로 미세한 입자가 유입되는 것을 억제하여, 상기 기판(S)에 형성되는 패턴이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 서로 마주하는 지지대(30)의 면과 격벽(41)의 면 상에 복수의 돌출편들(P1, P2)이 제공될 수 있다.
상기 지지대(30) 상에 제공된 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 격벽(41) 상에 제공된 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 서로 이격되어 있어, 상기 노광 장치(1)는 비접촉식 구조를 구현할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 서로 교호적으로 배치됨에 따라, 상기 제1 공간(R1)의 공기가 상기 제2 공간(R2)으로 이동하는 과정에서 압력이 낮아지게 됨에 따라, 제1 공간(R1)과 제2 공간(R2) 사이의 기류를 둔화시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)을 향하는 방향(이하, 스테이지 방향이라 함)을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 이격되는 간격이 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 스테이지 방향을 따라 첫번째 제1 돌출편(P1)과 첫번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d1), 첫번째 제2 돌출편(P2)과 두번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d2), 두번째 제1 돌출편(P1)과 두번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d3)가 동일할 수 있다. 나아가, 그 다음 순번의 제1 돌출편들(P1)과 제2 돌출편들(P2) 사이의 이격 거리인 d4와 d5 또한 전술한 이격 거리 d1 내지 d3와 그 길이가 동일할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 유동하는 기류의 상태를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)을 향하는 방향(이하, 스테이지 방향이라 함)을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 이격되는 간격이 감소될 수 있다. 상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 이격되는 간격을 감소시킴으로써, 제1 공간(R1)과 제2 공간(R2) 사이의 공기 흐름을 보다 효과적으로 완화시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 공간(R1)에서 복수의 돌출편들(P1, P2) 초기단으로 유입되는 공기의 유량은 Q1, 유동 단면적은 A1, 유동 속도는 V1이고, 복수의 돌출편들(P1, P2) 말단으로부터 상기 제2 공간(R2)으로 유출되는 공기의 유량은 Q2, 유동 단면적은 A2, 유동 속도는 V2이다.
이때, 상기 Q1, A1, V1과 Q2, A2, V2는 하기 식 1의 관계를 가진다.
[식 1]
1) Q1 = Q2
2) A1·V1 = A2·V2
도 6을 참조하면, A1은 A2 보다 크기 때문에, V1은 V2 보다 작다.
또한, 하기 베르누이 방정식(Bernoulli's equation)에서, 전술한 바와 같이 V1은 V2 보다 작기 때문에 P2가 P1보다 작다는 결론을 도출할 수 있다.
[베르누이 방정식]
P1 + ρgh + 1/2ρV1 2 = P2 + ρgh + 1/2ρV2 2
상기 제1 공간(R1)의 공기는 상기 복수의 돌출편들(P1, P2) 사이를 지나는 과정에서 유속이 증가됨에 따라 압력이 감소하게 된다. 즉, 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)으로 공기가 유동할 때 압력 강하가 발생되어, 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이의 압력차가 줄어들게 된다. 이에 따라, 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2)의 압력 차이에 따른 기류를 보다 둔화시킬 수 있다.
상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 이격되는 간격이 0.7 배 내지 0.9 배로 점진적으로 감소될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 상기 스테이지 방향을 따라 첫번째 제1 돌출편(P1)과 첫번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d1)와 첫번째 제2 돌출편(P2)과 두번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d2)의 비는 1:0.7 내지 1:0.9일 수 있다. 또한, 상기 거리 d2와 두번째 제1 돌출편(P1)과 두번째 제2 돌출편이 이격된 거리(d3)의 비는 1:0.7 내지 1:0.9일 수 있다. 나아가, 그 다음 순번의 제1 돌출편들(P1)과 제2 돌출편들(P2) 사이의 이격 거리인 d4와 d5 또한 전술한 바와 같이 동일한 비율로 감소될 수 있다.
상기 스테이지 방향을 따라 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)이 이격되는 간격이 감소되는 비를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 복수의 돌출편들(P1, P2) 사이를 지나는 공기의 유속을 증가시켜 상기 제2 공간(R2)으로 토출되는 공기의 압력을 보다 낮출 수 있다. 즉, 압력 강하를 유도하여 상기 제1 공간(R1)과 상기 제2 공간(R2) 사이의 공기 흐름을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1) 간에 이격되는 간격과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2) 간에 이격되는 간격이 0.7 배 내지 0.9 배로 점진적으로 감소될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 스테이지 방향을 따라 첫번째 제1 돌출편(P1)과 두번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d7)와 두번째 제1 돌출편(P1)과 세번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d8)의 비는 1:0.7 내지 1:0.9일 수 있다. 두번째 제1 돌출편(P1)과 세번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d8)와 세번째 제1 돌출편(P1)과 네번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d9)의 비는 1:0.7 내지 1:0.9일 수 있다.
또한, 첫번째 제2 돌출편(P2)과 두번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d10)와 두번째 제2 돌출편(P2)과 세번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d11)의 비는 1:0.7 내지 1:0.9일 수 있다.
이에 따라, 첫번째 제1 돌출편(P1)과 첫번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d1)와 첫번째 제2 돌출편(P2)과 두번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d2)가 동일할 수 있다. 또한, 두번째 제1 돌출편(P1)과 두번째 제2 돌출편(P2)이 이격된 거리(d3)와 두번째 제2 돌출편과 세번째 제1 돌출편(P1)이 이격된 거리(d4)가 동일할 수 있다. 나아가, 이격 거리 d5와 d6의 거리도 동일할 수 있다.
상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1) 간에 이격되는 간격과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2) 간에 이격되는 간격이 전술한 범위 내인 경우, 제1 공간(R1)에서 제2 공간(R2)으로 공기가 이동할 때 압력 강하를 효과적으로 유도하여 공기 흐름을 둔화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 돌출 길이가 증가될 수 있다. 구체적으로, 상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 돌출 길이는 1.1 배 내지 1.3 배로 점진적으로 증가될 수 있다.
도 7에서와 같이, 상기 스테이지 방향을 따라 첫번째 제1 돌출편(P1)이 지지대(30)의 표면에서 돌출된 돌출 길이(L1)와 두번째 제1 돌출편(P1)의 돌출 길이(L2)의 비는 1:1.1 내지 1:1.3일 수 있다. 또한, 두번째 제1 돌출편(P1)의 돌출 길이(L2)와 세번째 제1 돌출편(P1)의 돌출 길이(L3)의 비는 1:1.1 내지 1:1.3일 수 있다. 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 돌출 길이도 전술한 복수의 제1 돌출편들(P1)의 돌출 길이가 증가되는 비율과 동일하게 증가될 수 있다.
상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 돌출 길이가 증가하는 비율을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 제1 공간(R1)에서 상기 제2 공간(R2)으로 유동하는 공기와 상기 돌출편들이 접촉하는 구간을 증가시켜, 압력 강하를 용이하게 유도할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 제1 돌출편들과 복수의 제2 돌출편들을 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 폭이 증가될 수 있다. 구체적으로, 상기 스테이지 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들(P1)과 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 폭은 1.1 배 내지 1.3 배로 점진적으로 증가될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 스테이지 방향을 따라 첫번째 제1 돌출편(P1)의 폭(w1)과 두번째 제1 돌출편(P1)의 폭(w2)의 비는 1:1.1 내지 1:1.3일 수 있다. 또한, 두번째 제1 돌출편(P1)의 폭(w2)과 세번째 제1 돌출편(P1)의 폭(w3)의 비는 1:1.1 내지 1:1.3일 수 있다. 상기 복수의 제2 돌출편들(P2)의 폭도 전술한 복수의 제1 돌출편들(P1)의 폭이 증가되는 비율과 동일하게 증가될 수 있다.
상기 스테이지 방향을 따라 인접하는 돌출편들(P1, P2)의 폭이 상기 범위 내인 경우, 전술한 돌출편들(P1, P2)의 이격 거리를 감소시키는 것과 유사하게 압력 강하를 용이하게 유도할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 노광 장치 10: 스테이지
11, 12: 가이드 13: 제진대
20: 노광 헤드 21: 광원
22: 조명 광학계 23: 광 변조 소자
23a: 메모리 셀 23b: 마이크로 미러
24: 투영 광학계 30: 지지대
40: 챔버 41: 격벽
50: 제어부 61: 제1 공조부
62: 제2 공조부 S: 기판
R1: 제1 공간 R2: 제2 공간
P1: 제1 돌출편 P2: 제2 돌출편
L: 노광 빔

Claims (14)

  1. 패턴이 형성되는 기판이 안착되는 스테이지;
    노광 빔을 상기 기판에 조사하는 노광 헤드;
    상기 스테이지 상에 제공되며 상기 노광 헤드를 지지하는 지지대;
    상기 스테이지, 상기 노광 헤드, 및 상기 지지대를 수용하는 챔버;
    상기 챔버의 내벽에 인접한 상기 지지대의 외주면 상에 제공되는 복수의 제1 돌출편들; 및
    상기 지지대의 외주면을 둘러싸는 상기 챔버의 내벽 상에 제공되며, 상기 제1 돌출편들과 이격되며 교호적으로 배치되는 복수의 제2 돌출편들을 포함하는 노광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 노광 헤드의 일부가 수용되는 제1 공간 및 상기 스테이지가 수용되는 제2 공간을 포함하는 노광 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이에 제공되며 상기 챔버의 내벽으로부터 돌출되는 격벽을 더 포함하며,
    상기 격벽은 상기 지지대와 이격되는 노광 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 지지대를 마주하는 상기 격벽의 면 상에 상기 복수의 제2 돌출편들이 제공되는 노광 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에 제1 외기를 공급하는 제1 공조부와 상기 제2 공간에 제2 외기를 공급하는 제2 공조부를 더 포함하는 노광 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 공간에 공급되는 상기 제1 외기의 유량은 상기 제2 공간에 공급되는 상기 제2 외기의 유량보다 큰 노광 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들이 이격되는 간격이 동일한 노광 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들이 이격되는 간격이 감소하는 노광 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들이 이격되는 간격이 0.7 배 내지 0.9 배로 점진적으로 감소되는 노광 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들 간에 이격되는 간격과 상기 복수의 제2 돌출편들 간에 이격되는 간격이 0.7 배 내지 0.9 배로 점진적으로 감소되는 노광 장치.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들의 돌출 길이가 증가하는 노광 장치.
  12. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들의 돌출 길이는 1.1 배 내지 1.3 배로 점진적으로 증가하는 노광 장치.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공간에서 상기 제2 공간을 향하는 방향을 따라, 상기 복수의 제1 돌출편들과 상기 복수의 제2 돌출편들의 폭이 증가하는 노광 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 노광 헤드는,
    노광 빔을 출사하는 광원;
    노광 패턴에 따라 노광 빔을 변조하는 광 변조 소자; 및
    변조된 노광 빔을 빔 스팟 어레이 형태로 상기 기판 상에 전달하는 투영 광학계를 포함하는 노광 장치.
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