KR940007789B1

KR940007789B1 - 마스크 제조용 노출 장치

Info

Publication number: KR940007789B1
Application number: KR1019860010448A
Authority: KR
Inventors: 뒤셰노아 발레르
Original assignee: 엔. 브이. 필립스 글로아이람펜파브리켄; 이반 밀러 레르너
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1994-08-25
Also published as: DE3685317D1; IL80907A; FR2591357A1; KR870006438A; CA1272812A; ZA868596B; EP0228735B1; US4867535A; ATE76206T1; IL80907A0; EP0228735A1; JPS62144329A

Abstract

내용 없음.

Description

마스크 제조용 노출 장치

제 1 도는 컴퓨터 협조한 설계 시스템에 연결되는 본 발명에 따르는 노출 장치의 도시도.

제 2 도는 자외선 스펙트럼으로 방사하는 인광물질의 감도 곡선.

제 3 도는 저장 스크린 및 자외선 스펙트럼으로 방사하는 인광물질을 포함하는 고 명도(high-brightness)관.

제 4 도는 플러딩 건의 전자 궤적도.

제 5 도는 조준 수단의 전자 궤적도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고 명도관 11 : 냉각 회로

12 : 광학 시스템 13 : 인광물질

14 : 전자총 15 : 기판

20 : 컴퓨터 21 : 표시 조작탁

22 : 접촉자 23 : 미조정 장치

본 발명은 관의 스크린상에 마스크의 상을 형성하는 음극선관과, 노출되어지는 기판상에 마스크의 상을 투사시키는 광학 시스템을 구비하여, 컴퓨터가 협조한 설계 시스템을 사용하는 마스크 제조용 노출 장치에 관한 것이다.

그러한 장치는 사진산업의 생산 처리에 있어서, 박막(thim-film) 및 후막(thick-film) 기법으로 반도체 장치의 제조에 사용된다.

그러한 발명품은 인광물질 층을 제공되어 있는 유리 스크린을 갖는 음극선관으로 구성되어 있으며, 유리 스크린의 전면에는 스크린으로부터 나오는 광선(light ray)을 포착하여, 그 광선을 평행 비임의 형태로 전도하는 광 섬유의 배열이 위치되어 있는 장치를 기술한 일본국 특허원 58-18923호에 공지되어 있다. 상기와 같은 방법으로, 광 섬유의 배열의 한 단부에 위치한 기판은 스크린으로부터 나오는 광에 의해 노출되며, 기판상에는 컴퓨터가 협조한 설계 시스템에 의해 제조된 마스크의 기하학적 패턴이 나타난다. 명백하게, 상기 장치는 마스크상이 컴퓨터가 협조한 설계 시스템의 표시 조작탁(console)상에 나타나도록 설계되었다.

그러나, 상기 장치는 다음과 같은 단점을 갖는다.

첫째, 시스템의 배율이 1과 같도록만 할 수 있으며, 투사된 상의 크기가 스크린의 상의 크기와 같게 된다는 것이며, 둘째, 관의 스크린 및 광 섬유의 배열이 유리로 만들어지기 때문에, 광 감지층에 의해 방사된 스펙트럼을 가시(Visible)적인 스텍트럼으로만 위치될 수 있다는 것이다. 따라서, 투사된 상의 최종 선명도는 광의 긴 파장에 의해 제한되며, 더우기, 사용된 음극선관이 표준형 즉, 인간의 시력에 적합한 형태로 되어 있기 때문에, 노출 장치에 대해 적합치 못한 저 명도를 나타내어, 긴 노출 시간을 유도하며, 개구성 에러를 증가시킨다는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 마스크의 노출을 인에이블시키고, 마스크 노출의 확대 및 감소를 허용시키는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 최종 투사된 상이 충분하게 소망의 응용과 양립할 수 있는 반면, 상당히 노출 시간을 감소시킬 수 있는 공간 선명도를 갖도록 제공하는데 있다.

명세서 전문에 기술한 바와 같이, 본 발명은 고-명도관인 음극선관에 있어서, 음극선관의 스크린이 첫째, 자외선 스펙트럼으로 방사하는 인광물질로 제공되며, 둘째, 인광물질용 냉각 회로로 제공되고, 광학 시스템은 자외선 스페특럼에 사용하기 위해 설계되며, 고-명도관의 스크린에 의해 제공된 자외선 상에 동작한다는 것을 특징으로 한다. 전자 회로가 패턴화 되었을때, 상은 표시 조작탁의 스크린상에 형성된다. 형성된 상은 사용자에 의해 회로의 패턴을 정렬시키는데 사용한다. 직접 사용이 상을 구성할때, 분석되어지는 몇몇의 결점이 있다.

회로 패턴의 정렬이 얻어졌을때, 고 명도관은 본 발명에 따라, 동일 주사와 동기화 신호의 사용을 만드는 표시 조작탁에 전기적으로 병렬로 연결된다. 상기 고 명도관은 일반적으로, 예를들어 90×70㎜인 크기로 감소되어진다. 고 명도관의 스크린의 내부는 예를들어 365㎜ 내지 400㎜의 자외선 스펙트럼으로 방사하는 인광물질로 입혀진다.

가시광선과 비교하여, 이러한 짧은 파형 길이는 최후 상의 패턴의 증가된 날카로움을 인에이블시킨다. 고 명도관의 스크린상에 형성된 상은 자외선 스펙트럼에 적합한 광학 시스템에 의해 이동된다. 대상체에 따라, 상은 확대, 감소 또는 간단히 이동되어질 수 있다.

상이한 마스크의 연속적인 노출에 대하여, 노출 장치의 사용을 용이하게 하기 위하여 연속적인 상들의 중첩을 용이하도록 하는 기준점은 유효 필드 외부의, 고 명도관의 스크린의 주변에 제공된다. 상기 기준점은 가시 스펙트럼으로 방사하는 인광물질의 작은 패턴으로 구성되며, 광학 시스템은 가시 스펙트럼으로 방사된 광을 전송시키는데 적합한 형태이다.

고 명도관과 광학 시스템은 하우징내에 공동으로 설비되어 있다. 노출 처리를 수행하기 위하여, 상은 적은 위치 변화만을 갖고, 노출 시간에 대해 적합해야만 한다. 노출 시간은 실제적으로 고 광선속을 제공하는 고 명도관을 사용하므로써 감소될 수 있다.

본 발명의 제 1 양호한 대체 실시예에 따르면, 스크린상의 상의 영구성은 라이팅 건(writing gun), 하나 또는 그 이상의 플러딩 건(flooding gun), 조준 수단 및 정전하로 국부적으로 충전되는 절연체로 입혀진 금속 그릴로 구성되는 고 명도관과 같은 저장관을 사용하므로써 보장된다. 그러므로, 적절한 플러딩 건을 사용하여 연속적으로 판독하는 라이팅 건에 의해 상기 그릴상의 잠재 전자 상을 발생시키는 것은 가능하다. 그러므로 증가된 전력은 얻어지며, 따라서 더 밝고, 더 대조되는 상이 얻어진다.

상 이탈없이 고 명도를 얻기 위하여, 상기 관은 실제적으로 그 와트/㎠와 적어도 동일할 수 있는 인광물질의 여기용 전력 밀도를 발생하며, 플러딩 건은 플러딩 건의 출력 면내에서 0.025A/㎠ 이하의 균일한 전류 밀도를 발생한다.

본 발명의 제 2 대체 실시예에 따르면, 기억용량을 갖지 않는 고 명도관이 사용되며, 상기 경우에 있어서, 상 영구성은 상을 되풀이 하여 주사하므로써 보장된다.

소멸 전력을 고려하여, 상기 두 대체 실시예에 있어서, 고 명도관은 스크린 냉각 회로를 포함한다. UV 광학 시스템을 특정 응용에 적합시키므로써, 확대, 감소 또는 1정도의 상 이동은 가능하다. 따라서, 반도체 장치 또는 기타와 같은 기판상에 위치한 광 감지 래커(lacquer)를 노출시키므로써 마스크를 산출하는 것은 가능하다.

이하 첨부한 도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 기술할 것이다.

제 1 도는 컴퓨터 협조한 설계 시스템을 나타낸 것으로, 종래 기술에 따라 사용된 바와 같은 컴퓨터(20) 및 표시 조작탁(21)으로 표시하였다.

동작자는 일반적인 방법으로 패턴의 정렬을 수행한다. 이후, 본 발명에 따르는 노출 장치는 접촉자(22)에 의해 표시 조작탁(21)에 병렬로 연결된다. 본 발명은 하우징(18)을 포함하며, 하우징내에는 고 명도관(10) 및 자외선 스펙트럼(12)용 광학 시스템이 배열되어 있다. 고 명도관(10)은 자외선 방사선을 방사하는 인광물질(13)을 갖는 그것의 출력의 측면에 제공된다. 상기 인광물질(13)은 전자총(14)으로부터 나온 전자에 의해 여기된다. 고 명도관은 고 비임 전류하에 동작되도록 설계되며, 유동체가 순환하는 냉각 회로(11)에 의해 스크린을 냉각시키는데 필요하도록 만들어진다.

본 발명에 따르는 고 명도관은 노출 시간의 감소가 가능하도록 만들어지며, 예를들어, 쉬플리(SHIPLEY)(미합중국)에 의해 매매되는 래커 번호 1350인 상업적으로 유용한 UV 감지 래커를 사용한다. 온/오프 동작은 본 발명의 장점이기도한, 최대 대조를 초래하는 관의 웨넬트(Wehnelt) 전극의 쌍안정 구동에 의해 얻어진다. 더우기, 비데오 신호의 극성을 반전시키는 것은 가능하여, 래커의 형태를 변화시킴이 없이 양 또는 음 상을 나타내는 마스크를 얻는 것은 가능하다. 냉각 회로가 설비되어 있는 고 명도관으로부터 방사하는 광 비임은 미조정 장치(23)에 의해 광학 시스템에 관련하여 위치되는 기판(15)상에 상을 발생하는 UV 광학 시스템(12)내로 통과한다.

광학 시스템은 인광물질의 방출 곡선에 적합하여야만 한다. 따라서, 405㎚의 방출 파장에 대하여는 다음의 대물 렌즈를 사용하는 것이 가능하다 : 칼 제이스(독일연방공화국)에 의해 매매된 에스. 플래너 제107739 또는 107751.

인광물질은 리델 데 한(서독), 더비 루미네센트(영국), 에이취에스 라디움(미합중국)에 의해 제조된 바와 같이 인광물질 P5로 구성될 수도 있으며, 그것의 감도 곡선은 제 2 도에 300㎚과 600㎚ 사이에 도시되어 있다.

중첩하는 연속적인 마스크의 처리를 용이하게 하기 위하여, 기준점은 가시 스펙트럼으로 방사하는 인광물질의 적은 영역에 의해 형성되며, 기본 인광물질에 대치한다. 상기 기준점은 스크린의 둘레에 위치한다. 연속적인 마스크를 가시적으로 가능하게 위치하도록 만들기 위하여, 광학 시스템은 예를들어 녹색인 특정 파장을 전송하도록 가시 스펙트럼내에 적합된다.

본 발명의 양호한 변경된 실시예에 따라, 고 명도관은 제 3 도에 도식적으로 나타낸 바와 같은 저장관이다.

고 명도관(10)은 건내의 스크린에 의한 촛점이 조절되며, 라이팅 전자 비임(33)을 형성하도록 플레이트(32)나 코일에 의해 편향되는 전자 비임을 발생하는 라이팅건(31)을 포함한다. 상기 비임은 약 60마이크론의 작은 피치와 약 50%의 투명도를 갖는 저장 그리드(34)에 충돌한다. 저장 그리드(34)의 위치에서, 라이팅 전자 비임(33)의 직경은 약 30마이크론이며, 전자는 1500ev 정도의 에너지를 갖는다. 비임(33)이 그리드에 충돌하는 면에서, 상기 그리드는 제 2 전자 방사 특성을 갖는 예를 들어 4 내지 5마이크론의 마그네슘산화물인 얇은 산화물층으로 입혀진다. 이것은 저장 그리드상에 정전하의 정착을 초래하여, 상기 그리드가 그것의 지정을 유도하도록 한다. 방사된 제 2 전자는 저장 그리드의 전면에, 상기 그리드와 플레이트(32) 사이에 위치한 콜레터 그리드(35)에 모아진다. 상기 콜렉터 그리드(35)는 큰 피치(약 600마이크론)와 고 투명도(약 80%)를 갖는다. 상기 그리드는 또한 콜렉터 그리드와 저장 그리드 사이의 공간의 전기장을 한정하는데 사용되며, 화상 밝기의 동적 특성을 한정하기 위하여 표시 스크린을 한정하는데 사용된다.

라이팅 후, 저장관의 동작에 있어서의 다음 단계는 저장 그리드상에 존재하는 정전하를 리딩하는 단계이다. 이것은 건(31)에 의해 발생된 전류보다 훨씬 더높은 전류에서 동작하는 하나 또는 그 이상의 플러딩 건에 의해 실행된다. 리딩 전자 비임은 매우 균등하며 조준 수단(37)에 의해 잘 조준되며, 전자의 에너지는 약 5 내지 6ev로 낮다. 그러므로, 플러딩 건에 의해 발생된 10mA의 전류, 스크린과 30kv의 기억 그리드간의 전압 및 50%의 저장 그리드의 투명도는 스크린에서 150w의 전력 분산을 초래한다.

제 4 도는 고명도 저장관내에 사용될 수 있는 플러딩 건의 전위의 분포 및 전자 궤적을 나타낸 것이다. 건의 대칭성을 고려하여, 건의 1/2 횡단면도만을 도시하였다. 예로서, 20mA의 전류는 4개의 전극 G1, G2, G3, G4를 캐소우드와 연관한 다음의 전위로 상승시킨다.

VG₁=40볼트 ; VG₂=550볼드 ;

VG₃=-200볼트 ; VG₄=500볼트 ;

"캐소우드-전극 G1-전극 G2" 조립의 래이아웃 및 관련 전위 VG₂/VG₁의 선택은 평면 다이오드의 그것과 비교 가능한 균일 방사 상태를 한정한다. 왜냐하면, 상기의 래이아웃과 선택은 전위의 배열을 한정하여 얇은 전극 G1의 중앙면이 실제적으로 균일한 전위 VG₁을 갖도록 하기 때문이다. 전위 VG₁및 전극 G2의 구멍은 비임에 대한 편향 렌즈를 한정한다. 두 전극 G2 및 G4와 연관되어 있는 전극 G3는 비임의 개구각을 감소시키는 상기 전극들을 갖는 수렴 렌즈를 형성하며, 그것의 직경은 이전의 편향 렌즈에 의해 확대되어진다. 그러므로, 건의 출력면에서의 각 i는 약 8°이하로 감소된다. 그러므로, 전극 G3의 전위 VG₃는 전위 VK=0인 곳에서 캐소우드와 연관하여 음의 값을 갖는다. 관이 그것의 동작이 최대 이하인 광속(luminousflux)을 가지고 사용되어 진다면, 음 전위 VG₃를 감소시키는 것은 가능하며 캐소우드의 전위 VK와 동일하도록 만들 수 있다.

유익하게, 전위 VK는 그리드 G2의 전위 VG₂보다 낮은 전극 G1의 전위 VG₁보다 낮다.

제 5 도는 조준 수단의 전자 경로를 간단하게 나타낸 것이다. 조준 수단의 입력면은 실제적으로 플러딩 건의 출력면 P1과 일치한다. 상기면에서, 전자 경로는 플러딩 건을 특성으로 하는 가상 상점(image point) 소오스(26)으로부터 나오는 것처럼 도시되어 있다. 조준 수단의 내부에는 두 특성 경로(41), (42)가 도시되어 있다. 경로(42)는 상승하는 기울기와 출력면 P3에서 경사도 j+를 가지며, 충돌점에서 법선 아래로 위치하는 곡선을 특징으로 한다. 경로(41)는 하향하는 기울기가 뒤따르는 상승 기울기를 갖는다. 상기 경로(41)는 경사도 j-를 가지며 충돌점에서 법선 아래에 위치하는 경로를 특징으로 한다. 상기 경로(41)는 전자 경로를 출력면상에 조준시키는 조준 수단의 전극에 인가된 전위의 결과를 도시한 것이다.

조준 수단을 형성하는 전극 E0, E1, E2, E3 또는 E4에 의해 가로막혀지는 전자 경로는 최종 상에 대해 손실되는 상기 전극들내에 전류를 발생한다. 전극내의 전류의 이러한 손실을 배제하고, 경사도 j+와 j-가 약 2°이하의 값을 갖도록 보장하기 위하여 조준 수단은 아래에 기술되는 것처럼 제조된다.

제 1 전극 E0는 반지름 RO=71.5㎜와, 조준 수단의 필드와 반대의 건의 출력 구멍을 보호하기 위하여 실제적으로 RO와 동일한 길이 LO를 갖는 원통형 링으로 구성된다. 상기 예에서, 제 1 전극은 플러딩 건의 출력 전위를 나타내기 때문에 약 500볼트의 전위를 갖는다.

전극 E1, E2, E3도 실제적으로 동일하며, 반지름 R1=R2=R3=71.5㎜와 동일 길이를 갖는 원통형 링으로 구성된다. 전극 E4는 컵 형태로서, 반지름 R4=R3를 가지며, 전극 R4에 관하여 콜렉터 그리드는 직각 프레임에 의해 설치된다. 조준 수단에 관한 효과적인 1/2 사선은 60㎜ 정도의 동작도를 가져야만 한다. 양호하게, 전극 E4에서의 전위는 콜렉터 그리드에서 전위 VGC와 동일하다. 최정 전극 E4를 형성하는 컵의 깊이 X는 27㎜가 되어, X/R가 실제적으로 0.38과 동일하도록 하여 다양한 응용에 따라, 조준 수단이 광범위의 전위 변화내에서 그것의 특성이 제공되도록 한다.

전극 E0, E1에서의 전위는 전적으로 감속하는 광학 시스템을 한정하는 전위 VGC 보다 크다. 따라서, 플러딩 건으로부터 나오는 전자는 저장 그리드에 의해 반사되고 투명도에 비례하여 콜렉터 그리드를 다시 통과하는 동안 전극 E0와 E1에 의해 모아진 벌크가 있는 곳에서 최종적으로 배제되지 않으며, 콜렉터 그리드의 가열을 피한다.

상기 광학 시스템에 있어서, 전극 E2와 E3에서의 전위 V2 및 V3는 VGC 보다 작을 수도 있다.

잠재 상이 라이팅 건에 의해 저장 그리드의 절연체 상에 주사되어진 후, 그것은 플러딩 건에 의해 리드되어져야만 한다. 예를들어, VGC=200볼트의 전위가 인가되도록 콜레터 그리드를 통과하는 전자는 저장 그리드의 필드를 통과한다. 후자의 그리드는 주사된 상이 없을때(초기 상태) 플러딩 비임의 컷-오프에 상응하는 VGS의 값에서 바이어스된 그것의 금속 지지물을 갖는다. 물론, 그리드의 래이아웃과 스크린의 필드에 따라, VGS는 캐소우드에 비례하여 일반적으로 -5 내지 -8볼트이다. 한편, 예를들어 그것의 절연층의 전위 VGM은 라이팅 동작후 절연체 상의 양 저장 전하 때문에(제 2 방사 계수는 1보다 크다) 2볼트이다. 예를들어, 스크린의 전위는 25kv이며, 전자는 저장 그리드를 통과하여 스크린에 도달하여야만 되고, 절연체로 제공된 그리드의 각각의 소자는 전자 마이크로 렌즈를 형성할 것이다. 상기 마이크로 렌즈의 구멍은 VGM으로 제어되며, 콜렉터 그리드상의 전자 경로의 기울기는 이러한 마이크로 렌즈를 통과하는 전자의 통과에 따른다. 그러므로, 저장 그리드의 전송 계수 T1은 한정되며, 일반적으로, 전송도는 마이크로 렌즈가 완전하게 개방되었을때 60% 이다.

소거 시스템은 상을 재현시키는데 사용되며, 고정된 상은 광 감지 래커의 노출후에 적절하게 소거된다. 이 경우에, 저장 그리드의 지지물의 바이어스는 전위 VGS=0에 있지만, 주사 건을 브로킹 한다. 그러므로, 전하는 중성으로 되며, 절연체는 캐소우드의 전위를 얻으며 타켓은 새로운 라이팅 동작에 대해 준비한다. 특정 플러딩 건을 사용하는 소거가 또한 가능하다.

제 3 도에서, 플러딩 건으로부터 방사되는 전자 비임은 매우 높은 전압이 인가되도록 얇은 알루미늄층(39) 상에 충돌하여 스크린(17)상에 위치한 자외선 스펙트럼으로 방사하는 인광물질(13)상에 위치된다. 인광물질상의 점의 크기는 60마이크론 정도이다. 편향 플레이트(32)는 표시 조작탁과 동일한 정도로 이동한다. 짧은 노출 시간과 밝은 대조를 얻기 위하여, 그리드 전압(웨넬트)은 쌍안정 방식으로 조절된다. 상기 방식에 있어서, 쉬플리로부터의 제1350과 같은 일반적으로 사용된 래커를 사용하여, 10초 정도의 노출 시간이 얻어진다. 그러므로, 노출 시간을 감소시키므로써, 복원 불명확은 공통 노출 시스템의 약간의 진동을 감소시키므로써 일반적으로 초래된다.

관의 고 명도 실행과 명도 동질성을 개선하기 위하여, 앞서 기술한 바와 같은 동일 형태의 플러딩 건 전자 광학 시스템을 필요로 하지만 선택된 크기의 더큰 캐소우드나 다양한 플러딩 건을 사용하는 것은 가능하다.

제 2 변경된 실시예에 따르면, 고 명도관은 저장 기능을 갖지 않으며, 따라서, 플러딩 건, 저장 그리드 및 콜렉터 그리드를 갖지 않는다. 그러므로 전력은 60와트 정도 덜 낭비된다. 노출 시간의 지속 기간동안 스크린상에 안정 상을 얻기 위하여, 순환 주사는 필요하다. 앞서 기술한 바와 같은 동일 래커를 사용하면 노출시간은 30초 내지 1분 정도이다.

두 변경된 실시예에 의해 앞서 기술한 노출 장치는 회로의 제조에 있어서 일정한 단계를 생략 가능하도록 만든다. 박막 응용 또는 반도체 기판의 경우, 광 감지 래커로 입혀진 기판을 직접 노출하는 것은 가능하다. 후막의 경우, 잉크를 침전시키는데 사용되는 스크린을 프린트하는 실크-스크린을 노출시키는 것은 가능하다.

Claims

관의 스크린상에 마스크의 상을 형성하는 음극선관과, 노출되어지는 기판상에 마스크의 상을 투사시키는 광학 시스템을 구비하는 컴퓨터 협조한 설계 시스템을 사용하는 마스크 제조용 노출 장치에 있어서, 상기 음극선관은 고 명도관이며, 음극선관의 스크린은 첫째, 자외선 스펙트럼으로 방사하는 인광물질로 제공되며, 둘째, 인광물질용 냉각 회로로 제공되고, 광학 시스템은 자외선 스펙트럼에 사용하기 위하여 설계되며, 고 명도관의 스크린에 의해 제공된 자외선상 상에 동작하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조용 노출 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 고 명도관은 저장 그리드상에 마스크의 잠재 상을 저장하는 저장관인 것을 특징으로 하는 마스크 제조용 노출 장치.
제1 또는 2항에 있어서, 상기 고 명도관의 스크린은 가시 스펙트럼으로 방사하는 인광물질의 작은 패턴의 형태로 기준점을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 제조용 노출 장치.