WO2012050388A2 - 위상 시프터 패턴이 형성된 공간 필터를 구비하는 마스크리스 노광장치 및 노광방법 - Google Patents

위상 시프터 패턴이 형성된 공간 필터를 구비하는 마스크리스 노광장치 및 노광방법 Download PDF

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신영훈
김건수
양남열
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a maskless exposure apparatus and a maskless exposure method, wherein a maskless exposure apparatus and a maskless improve a resolution of an exposure pattern by using a phase shifter and improve the efficiency of an optical system. It relates to an exposure method.
  • photolithography is a technique of passing light through a mask having a circuit pattern to be made on a semiconductor wafer and transferring its form from a mask to a photosensitive agent, that is, forming a fine pattern in a desired portion using a light source.
  • the apparatus for performing such a process is called an exposure apparatus.
  • Such an exposure apparatus is widely used in various display industries as well as the semiconductor industry.
  • Such an exposure apparatus may be divided into i) proximity exposure, ii) projection exposure, and iii) maskless exposure according to an exposure method. It can be said to be the method remove
  • the optical system includes a light source unit for emitting light, a unit for adjusting the angle of light, a light collecting unit for light, a unit for increasing the resolution of light, and the like.
  • the optical system of a conventional maskless exposure apparatus needs to move a substrate at high speed to perform exposure while scanning a large sized substrate without a mask, and scan more pixel data several times to realize a finer pattern.
  • Exposed digital exposure apparatus converts a predetermined light source into a spot and emits the light in an array form, and thus, an individual control method is not available.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is provided with a spatial filter for shifting the phase of light including a predetermined pattern, that is, a spatial filter having a phase shifter pattern. It is an object of the present invention to provide a maskless exposure apparatus and an exposure method in which the resolution of a pattern is improved.
  • the present invention forms a phase shifter pattern using a phase shift mask of various structures, thereby easily shifting the phase of light including a predetermined pattern to increase exposure efficiency.
  • Another object is to provide a lease exposure apparatus and an exposure method.
  • the present invention provides a maskless exposure apparatus and exposure that includes a spatial filter having a phase shifter pattern, thereby reducing the number of repetitive scans for exposure and completing the exposure process more quickly and precisely. Another purpose is to provide a method.
  • the lighting unit for emitting a predetermined light;
  • a spatial light modulator (SLM) that receives the light of the lighting unit and emits the light as light having a predetermined pattern;
  • a beam expander for expanding the light emitted from the spatial light modulator;
  • a micro lens array (MLA) for separating and condensing the light extended by the beam expander into a plurality of lights;
  • a projection lens for adjusting the resolution of the light collected by the microlens array and transmitting the light to an object, wherein the spatial filter has a phase shifter pattern between the microlens array and the projection lens.
  • a maskless exposure apparatus including a spatial filter is provided.
  • the spatial filter transmits the light condensed and separated from the micro lens array, and includes a plurality of holes formed to be spaced apart from each other, and the holes are formed in an N ⁇ N array form. It is preferable to have.
  • the phase shifter pattern may be a phase shifter pattern having a line shape formed on a hole of 1 XN or NX 1 size among a plurality of holes included in the spatial filter. Do.
  • the phase shifter pattern may be an array type phase shifter pattern formed on an NXN size hole among a plurality of holes included in the spatial filter. .
  • the phase shifter pattern forms a phase shifter pattern on the spatial filter using a phase inversion mask.
  • the phase inversion mask includes an attenuated phase shift mask, an alternating phase shift mask, an out-rigger phase shift mask, and a chromeless. It is preferable that the phase inversion mask (Cromless phase shift mask) or any one of the phase inversion mask selected from the rim (rim) phase inversion mask.
  • the present invention preferably further includes a pattern generator that receives the position alignment information of the scan stage and predetermined CAD data, generates a predetermined light pattern, and transmits the predetermined light pattern to the spatial light modulator.
  • the present invention adjusts the angle of the light emitted from the lighting unit and transmits it to the spatial light modulator, and adjusts the angle of the light including a predetermined pattern incident from the spatial light modulator, and outputs it to the beam expander (Total). It is preferable to further include an internal reflection prism.
  • the illumination unit a light source for emitting light; A mirror reflecting light irradiated from the light source; A fly's eye lens and a condenser lens for condensing the light reflected from the mirror to the spatial light modulator; It is preferable to include.
  • the step of emitting light to the spatial light modulator in the illumination unit Reflecting the light received from the illumination unit into the light including a predetermined pattern in the spatial light modulator; Expanding the light reflected by the spatial light modulator in a beam expander and transferring the light to a micro lens array; Separating and condensing the light transmitted from the beam expander into a plurality of lights in the micro lens array; Passing the light separated and collected by the micro lens array through a spatial filter having a phase shifter pattern; And adjusting the resolution of the light passing through the spatial filter in the projection lens to transmit the resolution to the object.
  • the present invention preferably further includes the step of inputting position alignment information of the scan stage and predetermined CAD data to the spatial light modulator in the pattern generator.
  • the spatial filter transmits the light condensed and separated from the micro lens array, and includes a plurality of holes formed to be spaced apart from each other, and the holes are formed in an N ⁇ N array form. It includes a maskless exposure method characterized in that it has a.
  • the phase shifter pattern is a phase shifter pattern in the form of a line formed on a hole having a size of 1 x N or N x 1 among a plurality of holes included in the spatial filter. It includes a maskless exposure method characterized in that.
  • the phase shifter pattern is an array-type phase shifter pattern formed on a hole of an N ⁇ N size among a plurality of holes included in the spatial filter. And a maskless exposure method characterized by the above.
  • the phase shifter pattern includes a maskless exposure method, wherein a phase shifter pattern is formed on the spatial filter using a phase shift mask.
  • the phase inversion mask includes an attenuated phase shift mask, an alternating phase shift mask, an out-rigger phase shift mask, and a chromeless.
  • Maskless exposure method characterized in that the phase inversion mask (Cromless phase shift mask) or any one of the phase inversion mask selected from the rim (rim) phase inversion mask.
  • the present invention includes a display panel (PCB) or a printed circuit board (PCB) manufactured using the maskless exposure method illustrated in the present invention.
  • PCB display panel
  • PCB printed circuit board
  • a spatial filter for shifting the phase of light containing a predetermined pattern that is, a spatial filter in which a phase shifter pattern is formed.
  • a spatial filter having a phase shifter pattern formed by using a phase shift mask of various structures is mounted to easily shift the phase of light to increase exposure efficiency.
  • FIG. 1A to 1B are exemplary views of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is an exemplary view of cross-talk of an exposure pattern according to the prior art.
  • 2B is a comparison diagram of a binary mask and a phase inversion mask.
  • 2C to 2H are exemplary diagrams of electric field / light intensity according to the type of phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are exemplary views illustrating a spatial filter in which a phase shifter pattern is formed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart of a maskless exposure method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention proposes a digital exposure apparatus in which a spatial filter is added to remove high frequency noise of a light pattern that may occur between a micro lens array (MLA) and a projection lens. do.
  • MLA micro lens array
  • holes of a predetermined size are arranged at regular intervals to remove high frequency noise generated by a micro lens array (MLA) and nonuniformity of the micro lens array generated by a process.
  • the spatial filter formed was provided.
  • the dot spacing of the light separated and collected by the micro lens array (MLA) and the hole spacing of the spatial filter may not exactly match, which is due to the decrease in the resolution of the exposure pattern and the total optical. It can have a negative impact on the efficiency of the system.
  • a phase shifter is formed on the spatial filter using various phase shift masks, thereby reducing the efficiency and cross-talk of the optical system.
  • FIG. 1A to 1B are exemplary views of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the maskless exposure apparatus includes an illumination unit 102 for emitting predetermined light; A spatial light modulator (SLM) 104 which receives the light of the lighting unit and emits the light into light having a predetermined pattern; A beam expander (106) for expanding the light emitted from the spatial light modulator; A micro lens array (MLA) 108 for separating and condensing the light extended by the beam expander into a plurality of lights; And a projection lens 110 for adjusting the resolution of the light collected by the micro lens array and transmitting the light to an object, wherein a phase shifter pattern is formed between the micro lens array and the projection lens. And a spatial filter 109 having.
  • the illumination unit 102 the light source 101 for emitting light, a mirror (Mirror 114) for reflecting the light irradiated from the light source 101, and the light reflected from the mirror 114 It may be configured to include a fly's eye lens 115 and a condenser lens 116 to focus on the spatial light modulator (104).
  • the light source 101 preferably emits parallel light such as laser light or UV light, but is not necessarily limited thereto.
  • the light source 101 may emit parallel light by using an ultra-high pressure mercury lamp, an excimer laser, a DPSS laser, a laser diode, or the like.
  • the laser light or UV light basically has a very small size of the light source, it is preferable to convert the laser light or UV light into a light source having a size that can be projected onto the spatial light modulator. Accordingly, in the present invention, the size of the light source may be adjusted and projected onto the spatial light modulator 104 using at least one mirror 114, fly eye lens 115, and condenser lens 116.
  • the present invention includes a spatial light modulator 104 for receiving the light of the illumination unit 102 and outputs the light having a predetermined pattern.
  • the spatial light modulator 104 may be formed of i) a light transmissive spatial light modulator, that is, a liquid crystal display (LCD) or a transmissive liquid crystal on silicon (LCoS) that selectively transmits light by receiving an external signal. ii) a light reflective spatial light modulator, ie a digital micromirror division (DMD) or reflective LCoS, in which a plurality of micro mirrors are arranged to 'reflect' light selectively in response to an external signal; It may be formed using (Liquid Crystal on Silicon).
  • a light transmissive spatial light modulator that is, a liquid crystal display (LCD) or a transmissive liquid crystal on silicon (LCoS) that selectively transmits light by receiving an external signal.
  • a light reflective spatial light modulator ie a digital micromirror division (DMD) or reflective LCoS, in which a plurality of micro mirrors are arranged to 'reflect' light selectively in response to an external signal; It
  • the spatial light modulator 104 which is a dose control device, may be divided into i) a transmissive spatial light modulator and ii) a device for controlling light using a reflective spatial light modulator.
  • a transmissive spatial light modulator or a reflective spatial light modulator is an element added to control the amount of individual dose light and the steering angle of the beam, thereby improving illuminance uniformity.
  • the spatial light modulator 104 is formed using a transmissive spatial light modulator, that is, a liquid crystal display (LCD) or a transmissive liquid crystal on silicon (LCoS), the operating frequency is relatively lower than that of a digital micromirror element (DMD). Because of this, the steering control of beams is difficult, but when inputting while generating a specific pattern at regular intervals, the uniformity or dose uniformity of beams incident from the light source can be controlled. Can be.
  • a transmissive spatial light modulator that is, a liquid crystal display (LCD) or a transmissive liquid crystal on silicon (LCoS)
  • DMD digital micromirror element
  • the spatial light modulator 104 is formed using a reflective spatial light modulator, that is, a digital micromirror division (DMD) or a reflective liquid crystal on silicon (LCoS), the digital micromirror device
  • a reflective spatial light modulator that is, a digital micromirror division (DMD) or a reflective liquid crystal on silicon (LCoS)
  • DMD digital micromirror division
  • LCD reflective liquid crystal on silicon
  • the digital micromirror device The tilt angle and focusing of the mirror included in the (DMD) or reflective LCos device can be easily controlled to generate a desired exposure pattern.
  • the digital micromirror device is a device capable of controlling an optical path in units of pixels, and each pixel of the device functions as a mirror. Therefore, while maintaining the angle of 0 °, when the input of light is applied, the mirror is inclined at a certain angle, through which the light source is adjusted to reach the target or not to reach the pattern to expose the pattern.
  • the angle of each unit mirror should be varied according to the shape of the exposure pattern so that the light can be irradiated to a desired position on the plate of the scan stage.
  • IPMS Brown Hopper-Institute Photonic Microsytems
  • a pattern generator 105 may be used to output the light received from the light source 101 to the light having a predetermined pattern.
  • the pattern generator 105 receives position alignment information from a scan stage 111 for placing an exposure object and moving an exposure position, and receives CAD data about a specific pattern to be exposed. This is input to the spatial light modulator 104.
  • the spatial light modulator 104 having received such alignment information and CAD data can add and reflect a predetermined pattern to the light received from the light source 101.
  • the present invention may further include a total internal reflection (TIR) prism 103 between the lighting unit 102 and the spatial light modulator 104, wherein the TIR prism 103 is an angle of light emitted from the lighting unit 102.
  • the control unit transmits the light to the spatial light modulator 104 and adjusts the angle of the light including the predetermined pattern reflected from the spatial light modulator 104 to emit the light to the beam expander 106. Can be.
  • TIR total internal reflection
  • the light reflected from the spatial light modulator 104 or the light emitted from the TIR prism 103 is transmitted to a beam expander 106, which expands the received light to form a micro It delivers to the lens array 108.
  • the micro lens array (MLA) 108 performs a function of separating and condensing the light extended by the beam expander 106 into a plurality of lights. That is, it serves to condense the light transmitted from the beam expander 106 to the scan stage 111 in small spots or dots.
  • the micro lens array (MLA) 108 may be a spherical or aspherical lens of which each lens element is a circular or quadrangle lens. It is arranged in the form of an array for aggregation into spots or dots.
  • the light condensed in the micro lens array 108 is transmitted to the projection lens 110.
  • the projection lens 110 adjusts the resolution of the received light and transmits the light to the object 117. To perform. If the upper surfaces of the micro lens array 108 and the scan stage 111 are adjacent to each other, the transmittance of light may be reduced by the fume emitted from the pattern material, and the light collected by the micro lens array 108 may be prevented.
  • the projection lens 110 may be provided so as to project onto the scan stage 111 plate as it is.
  • the dot spacing of the light separated and collected by the microlens array 108 and the hole spacing of the spatial filter do not coincide with each other to prevent a decrease in resolution of the exposure pattern and low efficiency of the entire optical system.
  • a spatial filter 109 having a phase shifter pattern is provided, which will be described later.
  • 2A is an exemplary view of crosstalk of an exposure pattern according to the prior art.
  • the cross-talk phenomenon is caused by the movement of electrons generated in a predetermined substrate and the incident light in a square due to the photoelectric effect by light energy. Especially in a maskless exposure apparatus, The cross-talk phenomenon frequently occurs due to mismatches between the micro array lens and the spatial filter or the alignment between the micro array lens and the projection lens.
  • a high-resolution spot 118 and a low-resolution spot 119 are illustrated.
  • the cross talk e.g., photoelectrons generated in the unit pixel easily moves to neighboring unit pixels
  • the high resolution spot 118 is close to the exposure pattern input by the user, and represents a dose that should be projected onto a real PhotoResist (PR) plane, and the low resolution spot 119 is a spatial light modulator. It is caused by the mismatch of each optical system such as the mismatch of the micro lens array and the like, which is a problem because it cannot be used as the actual exposure pattern.
  • PR PhotoResist
  • the present invention includes a spatial filter equipped with a phase shifter structure using a phase inversion mask to prevent such cross-talk and to increase the resolution of the exposure pattern, which will be described later.
  • 2B is a comparison diagram of a binary mask and a phase inversion mask.
  • An object of the present invention is to improve the resolution of digital exposure equipment by constructing a phase shifter pattern in a spatial filter using a phase inversion mask.
  • the spatial frequency of the light pattern i.e., the periodic pattern
  • isolation pattern i.e., the edge contrast of the pattern.
  • a photomask serves to form a desired pattern on a wafer while selectively transmitting the light transmitted to the wafer by irradiating light onto a mask pattern formed on a transparent substrate.
  • a light blocking layer pattern including chromium (Cr) is generally formed on a substrate, and a binary mask including a light transmitting region through which light is transmitted and a light blocking region through which light is blocked have been used.
  • FIG. 2B schematically shows the comparison between the electric field and the light intensity using the binary mask and the phase inversion mask.
  • 2C to 2H are exemplary views of electric field / light intensity according to the type of phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides an attenuated phase shift mask, an alternating phase shift mask, an out-rigger phase shift mask, and a chromeless phase shift mask.
  • a phase shifter may be formed on the spatial filter using any one of a phase inversion mask selected from a shift mask or a rim phase inversion mask. That is, the phase shifter may be easily implemented by attaching a phase inversion mask having a predetermined pattern on the spatial filter.
  • FIG. 2C schematically illustrates the structure 201, the electric field 202, and the light intensity 203 of the mask in the case of a conventional binary mask.
  • the binary mask has a structure in which a pattern is formed by chromium (Cr) on quartz, and light passes through the portion where the chromium layer exists, but passes through the portion where the chromium layer does not exist. And exposure.
  • Cr chromium
  • the pattern becomes very fine, the light incident from the transmissive portions of both chromium patterns interferes with each other, and chromium does not function as a perfect light shielding portion, and the exposed light is subjected to constructive interference, exposing it to the part to be shielded. Becomes
  • the electric field passing through the mask reaches the exposure target, it may result in a failure to form a desired pattern by diffraction and constructive interference. Therefore, the photoresist on the wafer is exposed to light above the limit, and part of the photoresist is scraped off during development. After all, if the chromium is not wide enough, it will not be able to function as a light shield, which will cause a resolution limitation. Therefore, when the design of the pattern becomes finer, there is a limit as a binary mask, so a phase inversion mask is used.
  • FIG. 2D shows the structure of the mask 201, the electric field 202 and the light intensity 203 in the case of an alternating phase shift mask.
  • the alternating phase shift mask has a structure in which light passing through an etched portion and an unetched portion has a phase difference of 180 ° by selectively etching a quartz substrate. Since the quartz substrate is etched to make the phase difference 180 °, the transmittance of the portion where the quartz is etched and the portion that is not is not much different. Therefore, complete extinction interference occurs at the boundary of adjacent patterns.
  • a phase inversion layer capable of inverting the phase by 180 ° is placed on both sides of the pattern so that the light having passed the mask has a portion where the lowest luminance is zero on the wafer due to diffraction and extinction interference. It was made to get you there. Therefore, no matter how small the size of chromium (Cr), the boundary where the phase is reversed can always serve as a light shielding part, which is a factor of improving the resolution of the phase inversion mask.
  • FIG. 2E shows the structure of the mask 201, the electric field 202 and the light intensity 203 in the case of a chromeless phase shift mask.
  • the chromeless phase inversion mask has a structure in which a fine line pattern is formed by reducing the light intensity by forming a groove in the quartz substrate and displacing only the phase of the irradiated light source without using a chromium (Cr) film. That is, the chromeless phase inversion mask transfers the pattern onto the wafer by using a step with a trench formed in the transparent substrate, without using a material that blocks light, such as a light blocking layer pattern, and according to the depth of the trench formed in the substrate. The phase difference will be different.
  • the transmittance of light passing through the portion where the phase shift material layer is not formed is close to 100% and the phase difference is 0 °, and the transmittance of light passing through the portion where the phase shift material layer is formed has 100% while the phase difference is
  • the phase shift material has a phase difference of 180 ° compared to light passing through the portion where the phase inversion material layer is not formed.
  • 2F shows the mask structure 201, the electric field 202, and the light intensity 203 in the case of an out-rigger phase shift mask.
  • a chromium layer which is a light shielding film, is formed on an upper surface of a quartz substrate, and a plurality of openings are formed in a predetermined region of the chromium layer, and an auxiliary phase inversion material layer is formed on the opening.
  • the light transmitted through the chromium layer and the light transmitted through the auxiliary phase shift material layer are generally designed to exhibit a 180 ° phase difference. That is, since all neighboring patterns are formed with a phase difference of 180 ° from each other, since the phases between neighboring patterns are opposite to each other, there is an advantage of preventing a problem in that a pattern is formed at an undesired area due to destructive interference.
  • FIG. 2G shows the structure of the mask 201, the electric field 202 and the intensity 203 of the light in the case of a rim phase reversal mask.
  • a light shielding film pattern formed of chromium (Cr) is formed on a quartz substrate with respect to incident light, and a predetermined region of the quartz substrate between the light shielding film patterns is etched to a constant depth. That is, the projecting portion of the quartz substrate and the light shielding film pattern formed of chromium form a rim, and may further include a phase inversion material on the light shielding film pattern.
  • the rim type phase reversal mask can obtain high resolution and depth of focus by using a phase difference generated between the projected portion of the quartz substrate and the incident light passing through the concave portion.
  • FIG. 2H shows the structure of the mask 201, the electric field 202 and the light intensity 203 in the case of an attenuated phase shift mask.
  • Attenuated Phase Shift Mask is widely used as a phase shifting material such as Mo / Si / O / N, and the light passed through the phase shifting material and immediately quartz
  • the phase difference is 180 °, so that the interference between each other disappears at the boundary part of the pattern, so that the problem of pattern formation in the binary mask can be solved.
  • the phase is reversed to improve the performance of the resist pattern and play a key role in improving the resolution and depth of focus of the exposure apparatus.
  • phase inversion masks are attached to the spatial filter to form a phase shifter pattern, and the phase of the transmitted light is easily shifted using the resolution of the exposure apparatus. And the effect of maximizing the depth of focus.
  • 3A to 3C are exemplary views illustrating a spatial filter in which a phase shifter pattern is formed according to an embodiment of the present invention.
  • a phase shifter is patterned on the spatial filter 301 at predetermined intervals in the process of manufacturing a spatial filter 301 to produce a phase shifted spatial filter.
  • the present invention is to be applied to a digital exposure apparatus, and eventually, such an exposure method is applied to a method of manufacturing a display or a printed circuit board (PCB).
  • the spatial filter 201 may include a plurality of holes 302 formed to be separated from each other in the micro lens array to transmit light that is collected and spaced apart from each other.
  • 302 preferably has an array of N ⁇ N size.
  • the phase shifter pattern formed on the spatial filter 201 is a line formed on a hole having a '1 x N' or 'N x 1' size among a plurality of holes included in the spatial filter.
  • Phase shifter pattern 303 (see FIG. 3B).
  • phase shifter pattern is not limited thereto, and an array type phase shifter may be formed on a hole having an 'N x N' size among a plurality of holes included in the spatial filter. Shifter) pattern 304 (see FIG. 3C).
  • the spatial filter 301 may be designed to have a phase shift pattern of a one-dimensional line and a two-dimensional array, and relatively simple and easy to phase out the light that is separated and collected from the micro lens array. Since it can make a transition and exit, it can be said that it is excellent effect in preventing defects, such as cross-talk and periodic staining of an exposure pattern, and improving the resolution of an exposure pattern.
  • FIG. 4 is a flowchart of a maskless exposure method according to an embodiment of the present invention.
  • a pattern generator enters a spatial light modulator into input CAD data including position alignment information of a scan stage and predetermined pattern information (S401).
  • the initial alignment is completed by referring to the position of the mark defined earlier, and the scan stage is moved to the start position of the pre-input pattern.
  • a synchronizing signal is generated according to the stage moving position in the scanning direction by using a position feedback sensor such as a laser.
  • the pattern is transmitted to the spatial light modulator according to the synchronization signal, and the transferred pattern passes through the optical system to form a predetermined pattern on a glass or a wafer.
  • the illumination unit is subjected to the step of emitting light to the spatial light modulator (S402), when subdividing it, 1 emitting light from the light source, 2 reflecting the light emitted from the light source from the mirror and 3 the mirror
  • the light reflected from the input may be input to the spatial light modulator through the fly's eye lens and the condenser lens. That is, the mirror, fly eye lens and condenser lens play a role of converting a small light source into a light source having a size that can be projected onto the spatial light modulator.
  • the spatial light modulator is subjected to the step of reflecting the light received from the illumination unit as light including a predetermined pattern (S403).
  • the pattern generator input from the pattern generator
  • a TIR prism may be further provided between the illumination unit and the spatial light modulator.
  • the light exiting step and the light reflection step of the spatial light modulator may include: Inputting the light to the TIR prism, 2 adjusting the angle of light emitted from the illumination unit in the TIR prism and transmitting the light to the spatial light modulator, and 3 a predetermined pattern of the light received from the TIR prism in the spatial light modulator. Reflecting back to the TIR prism with the included light, and 4 adjusting the angle of the light in which the predetermined pattern is included in the TIR prism, and outputting it to the beam expander.
  • the beam expander extends the light reflected by the spatial light modulator and transmits the reflected light to the microlens array (S404). This is to extend the light in order to improve the quality of the parallel light so as to easily separate the light into a plurality of light.
  • the light transmitted from the beam expander in the microlens array is separated into a plurality of lights and condensed (S405).
  • S405 condensed
  • the light separated and collected by the micro lens array passes through a spatial filter having a phase shifter pattern (S406).
  • the spatial filter may have a plurality of holes formed to be separated from each other in the micro lens array, and may be spaced apart from each other, and the holes may have an N ⁇ N array shape. have.
  • the phase shifter pattern may be a phase shifter pattern in the form of a line formed on a hole of 1 ⁇ N or N ⁇ 1 size or on a hole of N ⁇ N size
  • An array type phase shifter pattern may be formed, and a pattern may be formed using a phase shift mask.
  • the phase shift mask includes an attenuated phase shift mask, an alternating phase shift mask, an out-rigger phase shift mask, and a chromeless phase shift mask.
  • a phase shifter pattern may be formed on the spatial filter using any one of a phase inversion mask selected from a chromatic phase shift mask or a rim phase inversion mask.
  • the projection lens undergoes a step of adjusting the resolution of the light collected by the micro lens array and transmitting it to the exposure target (S407), the exposure process is completed.
  • the present invention includes a display panel or a printed circuit board (PCB) manufactured using the maskless exposure method illustrated in the present invention. According to such an exposure method, the cost of the exposure process is greatly reduced. In addition, the manufacturing time can be greatly reduced, and a high quality display panel (Display Panel) or PCB (Printed Circuit Board) can be obtained by performing a more precise exposure process.
  • a display panel or a printed circuit board PCB manufactured using the maskless exposure method illustrated in the present invention. According to such an exposure method, the cost of the exposure process is greatly reduced. In addition, the manufacturing time can be greatly reduced, and a high quality display panel (Display Panel) or PCB (Printed Circuit Board) can be obtained by performing a more precise exposure process.

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Abstract

본 발명은 마스크리스 노광장치(Maskless Exposure Apparatus) 및 마스크리스 노광방법에 관한 것으로서, 위상 시프터(Phase Shifter)를 이용하여 노광패턴의 해상력을 높이고, 광학시스템의 효율을 높이는 마스크리스 노광장치 및 마스크리스 노광방법에 관한 것이다. 보다 더 구체적으로 본 발명의 일측면에 의하면, 소정의 광을 출사하는 조명부; 상기 조명부의 광을 전달받아 소정의 패턴을 갖는 광으로 출사하는 공간 광변조기(Spatial Light Modulator; SLM); 상기 공간 광변조기에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기(Beam Expander); 상기 빔 확장기에서 확장된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA); 및 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 대상물로 투과시키는 프로젝션 렌즈(Projection Lens);를 구비하되, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 프로젝션 렌즈 사이에, 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 갖는 공간 필터(Spatial Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치를 제공한다.

Description

위상 시프터 패턴이 형성된 공간 필터를 구비하는 마스크리스 노광장치 및 노광방법
본 발명은 마스크리스 노광장치(Maskless Exposure Apparatus) 및 마스크리스 노광방법에 관한 것으로서, 위상 시프터(Phase Shifter)를 이용하여 노광패턴의 해상력을 높이고, 광학시스템의 효율을 높이는 마스크리스 노광장치 및 마스크리스 노광방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼에 만들려고 하는 회로패턴을 지니고 있는 마스크를 통해 빛을 통과시켜 그 형태를 마스크로부터 감광제로 옮기는 작업, 즉 광원을 이용하여 원하는 부분에 미세 패턴을 형성시키는 기술을 포토리소그래피(Photolithography)라 하고, 이러한 공정을 수행하는 장치를 노광장치라고 하는데, 이와 같은 노광장치는 반도체 산업뿐만 아니라 각종 디스플레이 산업 등에서 많이 사용되고 있다.
이러한 노광장치는 노광 방식에 따라 i) 근접 노광(proximity exposure), ii) 투영 노광(projection exposure), iii) 마스크리스 노광(maskless exposure) 등으로 나눌 수 있는데, 상기 마스크리스 노광은 상기 노광 방식에서 공통적으로 채용하고 있는 포토 마스크(Photo Mask)를 제거한 방식이라고 할 수 있다.
최근의 FPD(Flat Panel Display) 또는 PCB(Printed Circuit Board) 등의 시장상황은 대형화 및 고정세화를 중점으로 연구 개발되고 있다. 이와 같은 시장상황 하에서 마스크리스 노광장치가 두각을 발휘하고자 한다면, 많은 부분에서 개선이 요구되고 있다.
이중 가장 해결하기 어려운 문제가 마스크리스 노광장치가 포함하는 광학시스템에 관한 문제이다. 상기 광학시스템은 광을 출사하는 광원유닛, 광의 각도를 조절하는 유닛, 광의 집광유닛, 광의 해상도를 높이는 유닛 등을 포함하여 형성되어 있다.
종래의 마스크리스 노광장치의 광학시스템은 대형 사이즈의 기판을 마스크 없이 스캔하면서 노광을 하기위해서는 빠른 속도로 기판을 움직여야하고, 보다 고정세화된 패턴을 구현하기 위해서는 보다 많은 픽셀 데이터를 여러 번에 걸쳐서 스캔 노광을 하게 되는데, 기존의 디지털 노광 장치들은 소정의 광원을 스팟(Spot)으로 변환하여 이를 어레이(Array)형태로 출사하므로, 개별 제어가 불가능한 방법을 사용하고 있었다.
종래의 마스크리스 노광장치에 의할 때, 집광렌즈 유닛의 이용시, 집광렌즈 유닛이 포함하는 각각의 렌즈의 포커스 및 선량의 불균일성(Non-uniformity)로 인해 고해상력을 얻는데에는 한계가 있었다.
또한, 공간 광변조기(Spatial Light Modulator)를 이용하는 디지털 노광장치의 경우는 높은 해상력을 구현하기 위해서는 집광렌즈유닛과 정렬도(Alignment)가 상당히 정교한 수준을 요구하나, 물리적으로 서로 다른 공정에 의해 만들어지는 유닛들사이에 매우 정밀한 정렬도를 조절하는 것은 매우 어려운 문제점이 있었고, 실제 크로스 토크(Cross-talk)에 의한 빛 간섭으로 최종 포토레지스트(PR)면에 초점이 맺히게 되어 조도 불균일성 및 해상력을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 마스크리스 노광장치가 포함하는 다수의 광학장비 간의 정렬도를 용이하게 보정하며, 노광 패턴의 고해상력을 담보하는 방식이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소정의 패턴이 포함된 광의 위상을 천이하는 공간 필터, 즉 위상 시프터 패턴(Phase shifter pattern)을 형성한 공간 필터를 구비함으로써, 노광 패턴의 해상력이 향상되는 마스크리스 노광장치 및 노광방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다양한 구조의 위상반전 마스크(Phase Shift mask)를 이용하여 상기 위상 시프터 패턴(Phase shifter pattern)를 형성함으로써, 소정의 패턴이 포함된 광의 위상을 용이하게 변이하여 노광 효율을 높이는 마스크리스 노광장치 및 노광방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 위상 시프터 패턴(Phase shifter pattern)을 형성한 공간 필터를 구비함으로써, 노광을 위한 반복적 스캔횟수를 줄이고, 보다 더 신속하고 정밀하게 노광공정을 완료할 수 있는 마스크리스 노광장치 및 노광방법을 제공하는데 또다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 소정의 광을 출사하는 조명부; 상기 조명부의 광을 전달받아 소정의 패턴을 갖는 광으로 출사하는 공간 광변조기(Spatial Light Modulator; SLM); 상기 공간 광변조기에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기(Beam Expander); 상기 빔 확장기에서 확장된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA); 및 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 대상물로 투과시키는 프로젝션 렌즈(Projection Lens);를 구비하되, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 프로젝션 렌즈 사이에, 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 갖는 공간 필터(Spatial Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치를 제공한다.
본 발명에서 상기 공간 필터는, 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광을 투과시키며, 서로 이격되어 형성되는 복수의 홀(hole)을 구비하되, 상기 홀(hole)은 N x N 사이즈의 어레이 형태를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 1 X N 또는 N X 1 사이즈의 홀(hole)상에 형성되는 라인 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 N X N 사이즈의 홀(hole)상에 형성되는 어레이(Array) 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 위상반전 마스크를 이용하여 상기 공간 필터에 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 위상반전 마스크는, 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask), 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask), 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask), 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask) 또는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크 중에서 선택된 어느 하나의 위상반전 마스크인 것이 바람직하다.
본 발명은 스캔 스테이지의 위치 정렬정보와 소정의 CAD 데이터를 입력받아 소정의 광 패턴을 생성하고, 이를 상기 공간 광변조기에 전송하는 패턴 생성기(Patter Generator)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 조명부로부터 출사되는 광의 각도를 조절하여 상기 공간 광변조기로 전달하고,상기 공간 광변조기로부터 입사되는 소정의 패턴이 포함된 광의 각도를 조절하여, 이를 상기 빔 확장기로 출사하는 TIR(Total Internal Reflection) 프리즘을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 조명부는, 광을 출사하는 광원; 상기 광원으로부터 조사된 광을 반사하는 미러(Mirror); 및 상기 미러로부터 반사된 광을 상기 공간 광변조기에 집광하는 플라이 아이 렌즈 및 콘덴서 렌즈; 를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 타측면에 의하면, 조명부에서 공간 광변조기에 광을 출사하는 단계; 상기 공간 광변조기에서 상기 조명부로부터 전달받은 광을 소정의 패턴이 포함된 광으로 반사하는 단계; 빔 확장기에서 상기 공간 광변조기에서 반사된 광을 확장시켜 마이크로 렌즈 어레이로 전달하는 단계; 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 상기 빔확장기로부터 전달된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광하는 단계; 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광된 광이 위상 시프터 패턴을 갖는 공간 필터를 통과하는 단계; 및 프로젝션 렌즈에서 상기 공간필터를 통과한 광들의 해상도를 조정하여 대상물로 투과하는 단계;를 포함하는 마스크리스 노광방법을 제공한다.
본 발명은 패턴 생성기에서 상기 공간 광변조기에 스캔 스테이지의 위치정렬정보 및 소정의 CAD 데이터를 입력하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 공간 필터는, 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광을 투과시키며, 서로 이격되어 형성되는 복수의 홀(hole)을 구비하되, 상기 홀(hole)은 N x N 사이즈의 어레이 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 1 x N 또는 N x 1 사이즈의 홀(hole) 상에 형성되는 라인 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 N x N 사이즈의 홀(hole) 상에 형성되는 어레이(Array) 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 위상반전 마스크를 이용하여 상기 공간 필터에 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 위상반전 마스크는, 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask), 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask), 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask), 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask) 또는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크 중에서 선택된 어느 하나의 위상반전 마스크인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법을 포함한다.
본 발명은 상기 본 발명에서 예시하는 마스크리스 노광방법을 이용해 제조되는 디스플레이 패널(Display Panel) 또는 PCB(Printed Circuit Board)를 포함한다.
본 발명에 의한 마스크리스 노광장치에 의해, 소정의 패턴이 포함된 광의 위상을 천이하는 공간 필터, 즉 위상 시프터 패턴(Phase shifter pattern)을 형성한 공간 필터를 구비함으로써, 크로스 토그(Cross-Talk)현상의 방지 등을 통해 노광 패턴의 해상력이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해, 다양한 구조의 위상반전 마스크(Phase Shift mask)를 이용하여 상기 위상 시프터 패턴(Phase shifter pattern)이 형성된 공간 필터를 장착하여, 광의 위상을 용이하게 변이하여 노광 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해, 마스크리스 노광장치의 반복적 스캔횟수를 줄이더라도 보다 더 신속하고 정밀한 노광공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 일예시도.
도 2a는 종래기술에 의한 노광 패턴의 크로스-토크의 일예시도.
도 2b는 바이너리 마스크와 위상반전 마스크의 비교도.
도 2c 내지 도 2h는 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크의 종류에 따른 전계/광세기의 예시도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 위상시프터 패턴이 형성된 공간필터의 일예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크리스 노광방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에서는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA)와 프로젝션 렌즈(Projection Lens) 사이에서 발생할 수 있는 광 패턴의 고주파성 노이즈를 제거하기 위하여 공간 필터(Spatial Filter)가 추가되어진 디지털 노광장치를 제안하고자 한다.
즉, 본 발명에서는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA)에 의해서 발생되는 고주파 노이즈 및 공정상에 의해 발생되는 마이크로 렌즈 어레이의 불균일성을 제거하기 위해 소정 크기의 홀(hole)을 일정 간격으로 배열하여 형성되는 공간 필터를 구비하였다.
다만, 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA)에 의해 분리되어 집광되는 광의 도트(Dot) 간격과 공간필터의 홀(hole) 간격이 정확하게 일치하지 않을 수 있는데, 이는 노광 패턴의 해상력 저하와 전체 광학 시스템의 효율을 떨어뜨리는 부정적인 영향을 미치게 될 수 있다.
따라서, 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 다종다양한 위상반전 마스크(Phase shift mask)를 이용하여 상기 공간 필터상에 위상 시프터(Phase shifter)를 형성하여, 기존의 문제점인 광학시스템의 효율 저하 및 크로스 토그(Cross-talk)에 의한 빛 간섭으로 발생하는 노광 패턴 해상력 저하를 해결하고자 한다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 일예시도이다.
본 발명에 의한 마스크리스 노광장치는, 소정의 광을 출사하는 조명부(102); 상기 조명부의 광을 전달받아 소정의 패턴을 갖는 광으로 출사하는 공간 광변조기(Spatial Light Modulator; SLM)(104); 상기 공간 광변조기에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기(Beam Expander)(106); 상기 빔 확장기에서 확장된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA)(108); 및 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 대상물로 투과시키는 프로젝션 렌즈(Projection Lens)(110);를 구비하되, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 프로젝션 렌즈 사이에, 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 갖는 공간 필터(Spatial Filter)(109)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 조명부(102)는, 광을 출사하는 광원(101), 상기 광원(101)으로부터 조사된 광을 반사하는 미러(Mirror)(114), 및 상기 미러(114)로부터 반사된 광을 상기 공간 광변조기(104)에 집광하는 플라이 아이 렌즈(115) 및 콘덴서 렌즈(116)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광원(101)은, 레이저 광 또는 UV광 등 평행광을 출사하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광원(101)은 초고압 수은등, 엑시머 레이저(Excimer Laser), DPSS 레이저(DPSS Laser), 레이저 다이오드 (Laser Diode) 등을 이용하여 평행광을 출사할 수 있을 것이다.
상기 레이저 광 또는 UV광은 기본적으로 광원의 크기가 아주 작으므로, 공간 광변조기에 투영될 수 있는 크기의 광원으로 변환해 주는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 적어도 하나 이상의 미러(Mirror)(114), 플라이 아이 렌즈(115) 및 콘덴서 렌즈(116)를 이용하여 광원의 크기를 조정하여 공간 광변조기(104)에 투영할 수 있다.
본 발명은 상기 조명부(102)의 광을 전달받아 소정의 패턴을 갖는 광으로 출사하는 공간 광변조기(104)를 포함한다.
상기 공간 광변조기(104)는, i) 광 투과형 공간 광변조기, 즉 외부 신호를 받아 선택적으로 광을 ‘투과’시키는 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 투과형 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)로 형성될 수 있으며, ii) 광 반사형 공간 광변조기, 즉 외부 신호를 받아 선택적으로 광을 ‘반사’시키는 복수개의 마이크로미러(Micro Mirror)들이 배열되어 있는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Divice; DMD) 또는 반사형 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)를 이용하여 형성될 수 있다.
즉, 본 발명에서는 선량 제어장치인 공간 광변조기(104)가 광을 제어하는 방법에 따라 i) 투과형 공간 광변조기와, ii) 반사형 공간 광변조기를 이용하여 광을 제어하는 장치로 구분될 수 있다. 이와 같은 투과형 공간 광변조기 또는 반사형 공간 광변조기는 개별 Dose 광량 및 빔(Beam)의 스틸링(Steering) 각도를 제어하고 이로 인해 조도 균일성을 개선하고자 추가되는 요소라고 할 수 있다.
투과형 공간 광변조기, 즉 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 투과형 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)를 이용하여 공간 광변조기(104)를 형성하는 경우에는 상대적으로 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에 비하여 동작 주파수가 낮기 때문에 빔(Beam)의 스틸링(Steering) 제어는 난이하나, 특정패턴을 일정 주기로 발생시키면서 입력하게 되면, 광원으로부터 입사되는 빔(Beam)의 조도 균일성 또는 선량 균일성(Dose Uniformity)를 제어할 수 있다.
그리고, 반사형 공간 광변조기, 즉 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Divice; DMD) 또는 반사형 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)를 이용하여 공간 광변조기(104)를 형성하는 경우에는, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD) 또는 반사형 LCos 소자가 포함하는 미러의 기울기 각도 및 포커싱을 용이하게 제어하여 요구하는 노광 패턴을 생성할 수 있을 것이다.
상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)는 픽셀 단위로 광 경로를 제어할 수 있는 소자로서, 소자의 각 픽셀은 하나의 미러로서 기능을 한다. 따라서, 0°의 각도를 유지하고 있다가, 광의 입력이 가해지면 일정한 각도로 미러가 기울어지는데, 이를 통해 광의 경로를 조정하여 대상물에 광원이 도달하거나 도달하지 않게 되어 패턴을 노광하게 된다.
즉, 디지털 마이크로미러 소자(DMD)의 경우 각각의 단위 미러의 각도를 노광 패턴의 형상에 맞춰 달리하여 광이 스캔 스테이지의 플레이트상의 원하는 위치로 조사될 수 있도록 하여야 하는데, 본 발명에서는 복수의 마이크로미러의 기울기 각도 및 포커스 제어가 가능한 브라운호퍼-Institute Photonic Microsytems(IPMS)를 더 구비하여 디지털 마이크로미러 소자(DMD)의 단위 미러의 각도 및 포커스 제어를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 공간 광변조기(104)가 광원(101)으로부터 전달받은 광을 소정의 패턴을 갖는 광으로 출사하기 위해서는 패턴생성기(Patter Generator)(105)를 이용할 수 있다.
상기 패턴생성기(Patter Generator)(105)는 노광 대상물을 올려놓고 노광 위치를 이동시키는 스캔 스테이지(Scan Stage)(111)로부터 위치정렬정보를 입력받고, 노광을 원하는 특정패턴에 대한 CAD 데이터를 입력받아, 이를 공간 광변조기(104)에 입력하게 된다. 이와 같은 위치정렬정보와 CAD 데이터를 입력받은 공간 광변조기(104)는 광원(101)으로부터 전달받은 광에 소정의 패턴을 추가하여 반사하는 것이 가능해진다.
본 발명은 조명부(102)와 공간 광변조기(104) 사이에 TIR(Total Internal Reflection) 프리즘(103)을 더 구비할 수 있는데, 상기 TIR 프리즘(103)은 상기 조명부(102)로부터 출사되는 광의 각도를 조절하여 상기 공간 광변조기(104)로 전달하고, 상기 공간 광변조기(104)로부터 반사되는 소정의 패턴이 포함된 광의 각도를 조절하여, 이를 상기 빔 확장기(106)로 출사하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 공간 광변조기(104)로부터 반사된 광 또는 상기 TIR 프리즘(103)으로부터 출사된 광은 빔 확장기(Beam Expander)(106)에 전달되는데, 상기 빔 확장기(106)는 전달받은 광을 확장시켜 마이크로 렌즈 어레이(108)에 전달하는 역할을 수행한다.
상기 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA)(108)는 상기 빔 확장기(106)에서 확장된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 기능을 수행한다. 즉 빔 확장기(106)로부터 전달받은 광을 작은 스팟(spot) 또는 도트(dot)로 스캔 스테이지(111)에 집광시키는 역할을 한다. 상기 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA)(108)는 각각의 렌즈요소가 원형 또는 사각형의 구면 또는 비구면 렌즈일 수 있으며, 노광시 고해상도를 구현하기 위하여 픽셀의 면적 정보를 일정한 크기의 로 스팟(spot) 또는 도트(dot)로 집약시키기 위한 어레이(Array) 형태로 배열되게 된다.
상기 마이크로 렌즈 어레이(108)에서 집광된 광들은 프로젝션 렌즈(Projection Lens)(110)로 전달되게 되는데, 상기 프로젝션 렌즈(110)는 전달받은 광들의 해상도를 조정하여 대상물(117)로 투과시키는 기능을 수행한다. 만일 마이크로 렌즈 어레이(108)와 스캔 스테이지(111)의 상면이 인접해 있게 되면, 패턴재료에서 나오는 흄등에 의해 광의 투과율이 떨어질 수 있는데 이를 방지하고, 마이크로 렌즈 어레이(108)에 의해 집광된 광을 그대로 스캔 스테이지(111) 플레이트에 투영하기 위해 프로젝션 렌즈(110)를 구비할 수 있다.
본 발명에서는 마이크로 렌즈 어레이(108)에 의해 분리되어 집광되는 광의 도트(Dot) 간격과 공간필터의 홀(hole) 간격이 일치하지 않아 발생되는 노광 패턴의 해상력 저하와 전체 광학 시스템의 저효율을 방지하기 위해 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 갖는 공간 필터(Spatial Filter)(109)를 구비하는 바, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2a는 종래기술에 의한 노광 패턴의 크로스 토크의 일예시도이다.
크로스 토크(Cross-Talk) 현상은 광 에너지에 의한 광전 효과로 소정의 기판내에서 발생되는 전자의 이동 및 사각(斜角)으로 입사되는 광이 그 원인이 되고 있는데, 특히 마스크리스 노광장치에 있어서는, 마이크로 어레이 렌즈와 공간필터, 또는 마이크로 어레이 렌즈와 프로젝션 렌즈 사이의 정렬도 불일치에 의해 상기 크로스 토크(Cross-Talk) 현상이 빈번하게 발생하게 된다.
도 2a를 참조하면, 고해상도의 스팟(118)과 저해상도의 스팟(119)을 도시하고 있는데, 픽셀 간의 간격이 좁아짐에 따라 단위 픽셀에서 생성된 광전자가 이웃하는 단위 픽셀로 용이하게 이동하는 크로스 토크(cross-talk)현상이 일어나고 있음을 알 수 있다.
상기 고해상도의 스팟(118)은 사용자가 입력한 노광 패턴에 근접하며, 실제 포토레지스트(PhotoResist; PR)면에 투영되어져야하는 도즈(Dose)를 나타내며, 상기 저해상도의 스팟(119)은 공간 광변조기와 마이크로 렌즈 어레이의 불일치 등 각각의 광학계의 불일치에 의해 발생되는데, 이는 실제 노광패턴으로 이용될 수 없으므로 문제가 된다.
따라서 본 발명에서는 이와 같은 크로스-토크(Cross-Talk) 현상을 방지하고 노광패턴의 해상도를 높이기 위해 위상반전 마스크를 이용하여 위상 시프터 구조를 장착한 공간필터를 구비하는데 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2b는 바이너리 마스크와 위상반전 마스크의 비교도이다.
본 발명은 위상 반전 마스크를 이용하여 공간 필터에 위상 시프터 패턴(Phase Shifter pattern)을 구성하여 디지털 노광 장비의 해상력을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여, 위상 반전 마스크를 이용하여 광의 위상을 적절히 반전시켜서 광 패턴의 공간 주파수, 즉 주기성 패턴을 줄이고, 고립 패턴, 즉 패턴의 가장자리 컨트래스트(Contrast)를 증가시키는 간섭효과를 이용하여 노광장치의 해상력을 극대화시킬 수 있다. 또한, 감광재료의 노출허용범위(Exposure Latitude) 향상 및 초점심도(Depth Of Focus; DOF)의 증가를 제공할 수 있다.
일반적으로 포토마스크(Photomask)는 투명한 재질의 기판상에 형성된 마스크 패턴 상에 빛을 조사하여 선택적으로 투과된 빛이 웨이퍼 등으로 전사되면서 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다. 종래에는 포토마스크로 일반적으로 기판 위에 크롬(Cr)을 포함하는 광차단막 패턴이 형성되어 빛이 투과되는 투광 영역 및 빛이 차단되는 차광 영역으로 이루어진 바이너리 마스크(Binary mask)를 이용하여 왔다.
그러나 소자의 집적도가 높아짐에 따라 패턴의 크기가 미세화되면서 바이너리 마스크(Binary mask)를 투과하는 빛의 회절이나 간섭 현상 등에 의해 원하는 패턴을 정확하게 구현하기 어려워지고 있다.
이와 같이 정확한 패턴을 구현하는데 어려움을 극복하기 위해 수%의 투과율을 갖는 위상반전물질을 이용하는 위상반전마스크(phase shift mask) 에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 2b는 이러한 바이너리 마스크와 위상반전마스크를 이용함에 따른 전계 및 광의 세기를 도식적으로 비교하여 나타내고 있다.
도 2c 내지 도 2h는 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크의 종류에 따른 전계/광세기의 예시도이다.
본 발명은 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask), 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask), 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask), 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask) 또는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크 중에서 선택된 어느 하나의 위상반전 마스크를 이용하여 공간필터상에 위상 시프터(Phase Shifter)를 형성할 수 있게 된다. 즉, 소정의 패턴이 형성된 위상반전 마스크를 공간 필터상에 부착하는 등의 방법에 의해 용이하게 위상 시프터의 구현이 가능할 것이다.
도 2c는 통상적인 바이너리 마스크(Binary mask)의 경우, 마스크의 구조(201), 전계(202) 및 광의 세기(203)를 도식적으로 나타내고 있다.
바이너리 마스크(Binary mask)는 석영(Quartz)상에 크롬(Cr)에 의하여 패턴이 형성된 구조를 취하고 있는데, 크롬층이 존재하는 부분은 광을 통과시키나, 크롬층이 존재하지 않는 부분은 광이 통과되어 노광이 되게 된다. 하지만, 패턴이 아주 미세하게 될 경우에는 크롬 패턴 양쪽의 투과부에서 입사한 빛이 상호 간섭하여 크롬이 완전한 차광부로서의 역할을 하지 못하며, 노광되는 광이 보강간섭을 하게 되어 차광이 되어야 할 부분까지 노광이 된다.
즉, 마스크를 지난 전계가 노광 대상물에 도달했을 때 회절과 보강 간섭에 의해 원하는 패턴을 형성하지 못하는 결과를 가져올 수 있다. 따라서 웨이퍼상의 감광제는 한도 이상의 빛에 노출되어 현상시 일부가 깎여 나가게 된다. 결국 크롬이 충분히 넓지 않으면 차광부로서의 역할을 할 수 없게 되며 이것은 해상력 한계의 원인이 된다. 따라서 패턴의 디자인이 미세해지면 바이너리 마스크로는 한계가 있어서 위상반전 마스크를 사용하게 된다.
이하 바이너리 마스크(Binary mask)를 이용하여 패턴을 형성하는 경우를 기준으로 다종다양한 위상반전 마스크를 이용하여 패턴을 형성하는 경우를 비교해 보기로 한다.
도 2d는 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask)의 경우에 마스크의 구조(201),전계(202) 및 광의 세기(203)를 나타내고 있다.
얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask)는, 석영 기판을 선택적으로 식각함으로써 식각된 부분과 식각 되지 않은 부분을 투과하는 빛이 서로 180°의 위상차를 갖게 되는 구조를 취하고 있다. 석영 기판을 에칭하여 위상차를 180°가 되게 하기 때문에 석영이 에칭된 부분과 그렇지 않은 부분의 투과율은 그다지 차이가 없다. 따라서 인접하는 패턴의 경계면에서는 완전한 소멸간섭이 일어나게 된다.
즉, 얼터내이팅 위상반전 마스크에서는 패턴 양쪽에 위상이 180° 반전될 수 있는 위상반전층을 놓아 마스크를 지난 빛이 회절과 소멸간섭에 의해 웨이퍼에서 최저광도가 0인 부분이 존재하도록 해서 원하는 패턴을 얻을 수 있도록 만든 것이다. 따라서 크롬(Cr)의 크기가 아무리 작더라도 위상이 반전되는 경계부는 항상 차광부로서의 역할을 할 수 있으며 이것은 위상반전마스크의 해상력 개선 요인이 된다.
도 2e는 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask)의 경우에 마스크의 구조(201),전계(202) 및 광의 세기(203)를 나타내고 있다.
크롬리스 위상반전 마스크는 크롬(Cr)막을 이용하지 않고, 석영 기판 내에 홈을 형성하여 조사된 광원의 위상(phase)만 변위시켜 광 강도를 감소시킴으로써 미세한 폭의 라인 패턴을 형성하는 구조를 취하고 있다. 즉 크롬리스 위상반전마스크는 광차단막 패턴과 같이 광을 차단하는 물질을 이용하지 않고, 투명기판 내에 형성된 트렌치와의 단차를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사하게 되며, 기판 내에 형성된 트렌치의 깊이에 따라 광의 위상차가 달라지게 된다.
따라서, 위상반전 물질층이 형성되지 않은 부분을 통과하는 광의 투과도는 100%에 근접하고 위상차는 0°를 가지며, 위상반전 물질층이 형성된 부분을 통과하는 광도 투과도는 100%를 갖는 반면 위상차는 상기 위상반전 물질층이 형성되지 않은 부분을 통과하는 광에 비해 180°의 위상차를 갖는다.
도 2f는 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask)의 경우에 마스크의 구조(201),전계(202) 및 광의 세기(203)를 나타내고 있다.
도 2f를 참조하면, 석영기판 상면에 차광막인 크롬층이 형성되어 있고, 상기 크롬층의 소정영역에 복수개의 개구부들이 형성되어 있고, 이러한 개구부 상에 보조적인 위상반전물질층이 형성된 모습을 도시하고 있다. 크롬층을 통해 투과되는 광과 보조적인 위상반전물질층을 통해 투과되는 광은 180°의 위상차가 나타나도록 설계되는 것이 일반적이다. 즉 각각의 이웃하는 모든 패턴들은 서로 180°의 위상의 차이를 갖고 형성되므로, 이웃하는 패턴들간의 위상이 반대이므로 상쇄간섭에 의하여 원치 않는 부위에 패턴이 형성되는 문제를 방지하는 잇점이 있다.
도 2g는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크의 경우에 마스크의 구조(201),전계(202) 및 광의 세기(203)를 나타내고 있다.
입사광에 대하여 석영(Quartz) 기판상에 크롬(Cr)으로 형성되는 차광막 패턴이 형성되어 있으며, 차광막패턴 사이의 석영기판의 일정 영역은 일정한 깊이로 식각되어 있다. 즉, 석영기판의 돌출 부분과 크롬으로 형성되는 차광막 패턴이 림 형태를 이루고 있는데, 상기 차광막 패턴상에 위상반전물질을 더 구비할 수도 있다.
림 타입의 위상 반전 마스크는 석영 기판의 돌출 부분과 오목한 부분을 통과하는 입사광사이에 발생하는 위상차를 이용하여 높은 해상력 및 초점심도를 얻을 수 있다.
도 2h는 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask)의 경우에 마스크의 구조(201),전계(202) 및 광의 세기(203)를 나타내고 있다.
감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask)는 Mo/Si/O/N등의 위상 반전 물질(phase shifting material)로 많이 사용하는데, 상기 위상 반전 물질(phase shifting material)을 통과한 빛과 바로 석영(Quartz)를 통과한 빛이 노광대상물 상에 도달할 경우의 위상차는 180°를 가지도록 하면, 패턴의 경계부분에서는 서로 소멸간섭이 생겨 바이너리 마스크에서 나타나는 패턴 형성문제는 해결 할 수 있으며, 마스크 패턴의 일부가 불투명에서 하프톤으로 바뀌면서 위상이 반전되어 레지스트 패턴의 성능이 향상되며, 노광장비의 해상도 및 초점심도를 향상시키는 핵심적인 역할을 수행할 수 있다.
즉, 도 2d 내지 도 2h에 관한 설명과 같이, 본 발명에서는 다양한 위상반전 마스크를 공간필터에 부착하여 위상시프터 패턴을 형성하고, 이를 이용하여 투과되는 광의 위상을 용이하게 변이함에 따라 노광장비의 해상도 및 초점심도(Depth of Focus)를 극대화시킬수 있는 효과가 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 위상시프터 패턴이 형성된 공간필터의 일예시도이다.
본 발명은 공간 필터(Spatial Filter)(301)를 제작하는 과정에서 위상 시프터(Phase Shifter)를 상기 공간 필터(301)상에 소정 간격으로 패턴화하여 위상천이 공간필터(Phase Shifted Spatial Filter)를 제작하고, 이를 디지털 노광 장치에 적용하고, 종국적으로는 이와 같은 노광방법을 디스플레이 또는 PCB(Printed Circuit Board)의 제조 방법에 적용하고자 한다.
도 3a를 참조하면, 상기 공간 필터(201)는, 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광을 투과시키며, 서로 이격되어 형성되는 복수의 홀(hole)(302)을 구비하되, 상기 홀(hole)(302)은 N x N 사이즈의 어레이 형태를 갖는 것이 바람직하다.
상기 공간 필터(201)상에 형성되는 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 '1 x N' 또는 'N x 1' 사이즈의 홀(hole)상에 형성되는 라인 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴(303)일 수 있다.(도 3b 참조)
또한, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은 이에 한정되지 않고, 공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 'N x N' 사이즈의 홀(hole)상에 형성되는 어레이(Array) 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴(304)일 수도 있다.(도 3c 참조)
이와 같이 상기 공간필터(301)는 1차원 형태(Line) 및 2차원 형태(Array)의 위상천이 패턴을 갖도록 설계가 가능하고, 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광들의 위상을 비교적 간편하고 용이하게 천이시켜서 출사시킬 수 있으므로 크로스-토크, 노광 패턴의 주기성 얼룩 등의 결함을 방지하고 노광 패턴의 해상력을 높이는데 탁월한 효과가 있다고 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크리스 노광방법의 순서도이다.
먼저, 패턴 생성기(Pattern Generator)에서 공간 광변조기에 스캔 스테이지의 위치정렬정보 및 소정의 패턴정보가 담긴 CAD 데이터를 입력하는 단계를 거치게 된다.(S401)
노광을 위한 글래스(Glass)등이 노광 장치내로 반입이 되면, 초기에 정의된 마크의 위치 등을 참조하여 초기 정렬을 마치고, 사전 입력된 패턴의 시작 위치로 스캔 스테이지가 이동하게 된다. 그리고, 시작 위치에 스캔 스테이지가 위치하게 되면, 레이저 등의 위치 피드백 센서를 활용하여 스캔 방향의 스테이지 이동 위치에 따른 동기 신호가 생성된다. 이 동기 신호에 따라 공간 광변조기에 패턴이 전송되게 되며, 전사된 패턴이 광학계를 통과하여 글래스(Glass) 또는 웨이퍼 등에 소정의 패턴을 형성하게 된다.
이후, 조명부에서 공간 광변조기에 광을 출사하는 단계를 거치게 되는데 (S402), 이를 세분화하면, ① 광원에서 광을 출사하는 단계, ② 미러에서 상기 광원으로부터 조사된 광을 반사하는 단계 및 ③ 상기 미러로부터 반사된 광이 플라이 아이 렌즈 및 콘덴서 렌즈를 통해 공간 광 변조기에 입력되는 단계로 구성될 수도 있다. 즉, 상기 미러, 플라이 아이 렌즈 및 콘덴서 렌즈는 크기가 작은 광원을 공간 광변조기에 투영될 수 있는 크기의 광원으로 변환해 주는 역할을 수행한다.
이후, 상기 공간 광변조기에서 상기 조명부로부터 전달받은 광을 소정의 패턴이 포함된 광으로 반사하는 단계를 거친다(S403). 이 때에는 패턴생성기로부터 입력받은
스캔 스테이지의 위치정렬정보 및 CAD 데이터를 이용하여 특정 패턴이 포함된 광을 생성하여 반사할 수 있게 된다.
본 발명에서는 상기 조명부와 공간 광변조기 사이에 TIR 프리즘을 더 구비할 수 있는데, TIR 프리즘을 더 구비하는 경우에 상기 조명부의 광 출사단계 및 상기 공간 광변조기의 광 반사단계는, ① 상기 조명부에서 광을 TIR 프리즘에 입력하는 단계, ② 상기 TIR 프리즘에서 상기 조명부로부터 출사되는 광의 각도를 조절하여 상기 공간 광변조기로 전달하는 단계, ③ 상기 공간 광변조기에서 상기 TIR 프리즘으로부터 전달받은 광을 소정의 패턴이 포함된 광으로 TIR 프리즘에 재반사하는 단계, 및 ④ 상기 TIR 프리즘에서 상기 소정의 패턴이 포함된 광의 각도를 조절하여, 이를 상기 빔 확장기로 출사하는 단계로 형성될 수도 있다.
이와 같은 과정을 거치면, 빔 확장기에서 상기 공간 광변조기에서 반사된 광을 확장시켜 마이크로 렌즈 어레이로 전달하는 단계를 거치게 된다(S404). 이는 평행광의 품질을 개선하기 위한 과정으로 광을 확장시켜 복수개의 광으로 분리하여 집광시키기 용이하게 하기 위함이다.
이후, 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 빔확장기로부터 전달된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광하는 단계를 거치게 된다(S405). 이와 같이 복수개의 광들로 분리하여 집광하게 되면, 광의 스팟(Spot) 또는 도트(dot)가 선명하게 나타날 수 있으며, 노광 패턴을 형성할 수 있게 된다.
이와 같은 과정을 거쳐서 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광된 광이 위상 시프터 패턴을 갖는 공간 필터를 통과하는 단계를 거치게 된다.(S406)
상기 공간 필터는, 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광을 투과시키며, 서로 이격되어 형성되는 복수의 홀(hole)을 구비하되, 상기 홀(hole)은 N x N 사이즈의 어레이 형태를 갖을 수 있다.
상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은, 1 x N 또는 N x 1 사이즈의 홀(hole) 상에 형성되는 라인 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴이거나, N x N 사이즈의 홀(hole) 상에 형성되는 어레이(Array) 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴일 수 있으며, 위상반전 마스크를 이용하여 패턴을 형성할 수 있다.
상기 위상반전 마스크는, 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask), 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask), 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask), 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask) 또는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크 중에서 선택된 어느 하나의 위상반전 마스크를 이용하여 상기 공간필터 상에 위상시프터 패턴을 형성할 수 있다.
이후, 프로젝션 렌즈에서 상기 마이크로 렌즈 어레이에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 노광 대상물로 투과하는 단계를 거치게 되면(S407), 노광 공정이 완료되게 된다.
본 발명은 상기 본 발명에서 예시하는 마스크리스 노광방법을 이용해 제조되는 디스플레이 패널(Display Panel) 또는 PCB(Printed Circuit Board)를 포함한다.이와 같은 노광방법에 의하면, 노광공정에 소요되는 비용이 대폭 절감되고, 제조시간도 대폭 절감되는 이익을 얻을 수 있으며, 보다 정밀한 노광공정의 수행으로 인해 고품질의 디스플레이 패널(Display Panel) 또는 PCB(Printed Circuit Board)를 얻을 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (18)

  1. 소정의 광을 출사하는 조명부;
    상기 조명부의 광을 전달받아 소정의 패턴을 갖는 광으로 출사하는 공간 광변조기(Spatial Light Modulator; SLM);
    상기 공간 광변조기에서 출사된 광을 확장시키는 빔 확장기(Beam Expander);
    상기 빔 확장기에서 확장된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array; MLA); 및
    상기 마이크로 렌즈 어레이에서 집광된 광들의 해상도를 조정하여 대상물로 투과시키는 프로젝션 렌즈(Projection Lens); 를 구비하되,
    상기 마이크로 렌즈 어레이와 프로젝션 렌즈 사이에, 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 갖는 공간 필터(Spatial Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공간 필터는,
    상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광을 투과시키며, 서로 이격되어 형성되는 복수의 홀(hole)을 구비하되,
    상기 홀(hole)은 N x N 사이즈의 어레이 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은,
    공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 1 X N 또는 N X 1 사이즈의 홀(hole)상에 형성되는 라인 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은,
    공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 N X N 사이즈의 홀(hole)상에 형성되는 어레이(Array) 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은,
    위상반전 마스크를 이용하여 상기 공간 필터에 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 위상반전 마스크는,
    감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask), 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask), 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask), 또는 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask) 또는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크 중에서 선택된 어느 하나의 위상반전 마스크인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    스캔 스테이지의 위치 정렬정보와 소정의 CAD 데이터를 입력받아 소정의 광 패턴을 생성하고, 이를 상기 공간 광변조기에 전송하는 패턴 생성기(Patter Generator)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 조명부로부터 출사되는 광의 각도를 조절하여 상기 공간 광변조기로 전달하고,
    상기 공간 광변조기로부터 입사되는 소정의 패턴이 포함된 광의 각도를 조절하여, 이를 상기 빔 확장기로 출사하는 TIR(Total Internal Reflection) 프리즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 조명부는,
    광을 출사하는 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 광을 반사하는 미러(Mirror); 및
    상기 미러로부터 반사된 광을 상기 공간 광변조기에 집광하는 플라이 아이 렌즈 및 콘덴서 렌즈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광장치.
  10. 조명부에서 공간 광변조기에 광을 출사하는 단계;
    상기 공간 광변조기에서 상기 조명부로부터 전달받은 광을 소정의 패턴이 포함된 광으로 반사하는 단계;
    빔 확장기에서 상기 공간 광변조기에서 반사된 광을 확장시켜 마이크로 렌즈 어레이로 전달하는 단계;
    상기 마이크로 렌즈 어레이에서 상기 빔확장기로부터 전달된 광을 복수개의 광들로 분리하여 집광하는 단계;
    상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광된 광이 위상 시프터 패턴을 갖는 공간 필터를 통과하는 단계; 및
    프로젝션 렌즈에서 상기 공간필터를 통과한 광들의 해상도를 조정하여 대상물로 투과하는 단계;
    를 포함하는 마스크리스 노광방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    패턴 생성기에서 상기 공간 광변조기에 스캔 스테이지의 위치정렬정보 및 소정의 CAD 데이터를 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 공간 필터는,
    상기 마이크로 렌즈 어레이에서 분리되어 집광되는 광을 투과시키며, 서로 이격되어 형성되는 복수의 홀(hole)을 구비하되,
    상기 홀(hole)은 N x N 사이즈의 어레이 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은,
    공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 1 X N 또는 N X 1 사이즈의 홀(hole) 상에 형성되는 라인 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은,
    공간필터가 포함하는 복수의 홀 중에서 N X N 사이즈의 홀(hole) 상에 형성되는 어레이(Array) 형태의 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴은,
    위상반전 마스크를 이용하여 상기 공간 필터에 위상 시프터(Phase Shifter) 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 위상반전 마스크는,
    감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift mask), 얼터내이팅 위상반전 마스크(alternating phase shift mask), 아웃-리거 위상반전 마스크(out-rigger phase shift mask), 또는 크롬리스 위상반전 마스크(Cromless phase shift mask) 또는 림(rim) 형태의 위상 반전 마스크 중에서 선택된 어느 하나의 위상반전 마스크인 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광방법.
  17. 제 10항 내지 제 16항 중 어느 한 항의 마스크리스 노광방법에 의해 제조되는 디스플레이 패널(Display Panel).
  18. 제 10항 내지 제 16항 중 어느 한 항의 마스크리스 노광방법에 의해 제조되는 PCB(Printed Circuit Board).
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