WO2016125958A1 - 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법, 초점심도 조절방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 회절소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법, 초점심도 조절방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 회절소자에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 초점심도 조절부를 포함하여 서로 평면방향 폭이 다른 레이저빔을 간섭시켜 높이방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔을 감광막에 주사하게 됨으로써 높이방향 선폭을 향상시킬 수 있고, 또한, 곡률변형이 가능한 변형미러를 적용하게 됨으로써, 초점심도의 조절이 가능하게 됨으로써 삼각패턴의 회절소자의 제조가 가능한 미세패턴 제조방법에 관한 것이다.

Description

초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법, 초점심도 조절방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 회절소자

본 발명은 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법, 초점심도 조절방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 회절소자에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 초점심도 조절부를 포함하여 서로 평면방향 폭이 다른 레이저빔을 간섭시켜 높이방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔을 감광막에 주사하게 됨으로써 높이방향 선폭을 향상시킬 수 있고, 또한, 곡률변형이 가능한 변형미러를 적용하게 됨으로써, 초점심도의 조절이 가능하게 됨으로써 삼각패턴의 회절소자의 제조가 가능한 미세패턴 제조방법에 관한 것이다.

미세패턴을 제작하는 방법에 있어서, 포토 리소그래피 방식, 이온빔 방식, 레이저 노광방식 등이 존재한다. 여기서 이온빔 방식은 이온빔의 선폭이 좁기 때문에 더욱 미세한 선폭을 가진 미세패턴을 제조할 수 있어 첨단 제품이나, 고집적도의 반도체를 제조할 때 사용된다. 그리고, 레이저 노광방식은 레이저에 의해 물성이 변환되는 감광막을 기판에 코팅한 후 레이저 광을 주사시켜 식각공정을 거쳐 미세패턴을 형성하게 되다.

그러나, 이러한 레이저 노광방식은 신속하게 미세패턴을 제조할 수 있으나, 이온빔 방식에 비해 평면방향으로의 선폭이 굵어 미세패턴 폭에 한계를 가지고 있게 된다. 또한, 평면방향의 선폭 뿐 아니라, 노광의 깊이(즉, 레이저를 감광막에 주사하여 물성이 변환되는 감광막의 깊이)를 제어하거나, 그 값을 미세하게 하기 어려운 문제가 존재한다.

기존의 경우에는 노광되는 깊이(이하 높이방향 선폭)을 줄이기 위해서, 높이방향 선폭은 초점 부근에서의 레이저빔의 평면방향 선폭에 비례하기 때문에 레이저빔의 평면방향 선폭을 감소시키기 위한 많은 연구가 진행되었다. 그러나, 이러한 평면방형 선폭은 노광렌즈의 회절한계에 의해 선폭의 한계가 존재하게 된다. 여기서 회절한계에 따른 평면방향 선폭은 이하의 수학식 1로서 정의된다.

수학식 1

여기서, λ는 레이저빔의 파장이고, 2W₀는 초점부근에서의 평면방향 선폭, NA는 노광렌즈의 개구수(노광렌즈 직경/초점거리)이다. 따라서 이러한 회절한계에 의해 평면방향 선폭이 레이저 파장에 따라 그 크기의 한계가 존재할 수 밖에 없었다. 또한, 다중층으로 형성된 감광막의 경우, 최상단에 위치하는 감광막에만 노광을 시킬 필요가 있는 경우, 이러한 높이방향 선폭을 제어하지 않으면 원하지 않는 감광막을 변형시켜 불량제품을 양산할 위험이 존재하게 된다. 특히, 최근 적층형 반도체를 제조, 사용하기 위해서는 이러한 높이방향 선폭을 미세하게 할 필요성이 대두되고 있다.

도 1은 종래 3중층을 갖는 감광막(6)에 주사되는 노광렌즈(110)를 투과한 레이저 빔(10)을 모식적으로 도시한 측면도를 도시한 것이다. 또한, 도 2는 도 1에서 종래 노광렌즈(110)를 투과한 레이저 빔(1)의 초점 부근의 확대도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3은 도 1에서 종래 노광렌즈(110)를 투과한 레이저 빔(1)의 감광막(6) 부근의 확대도를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 종래 미세패턴 제조장치에 의한 노광 깊이를 알 수 있는, 높이 방향(Z축 방향)과 레이저빔의 강도를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 레이저 노광방식에 따른 미세패턴 제조장치의 경우, 높이방향의 선폭(H)이 원하는 노광깊이보다 크게 됨으로써 불량품을 양산하게 된다. 이러한 높이방향의 선폭(H)은 이하의 수학식 2에 의해 정의되므로, 높이방향 선폭(H) 역시 평면방향 선폭(2W₀)과 같이 레이저 빔의 파장에 의해 한계를 갖게 된다.

수학식 2

따라서, 높이방향으로 간섭무늬 방향을 갖는 간섭레이저빔을 형성시켜 높이방향 선폭을 감소, 제어하여 높이방향의 분해능을 향상시킬 수 있는 레이저 노광방식이 요구되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 초점심도 조절부를 포함하여 서로 평면방향 폭이 다른 레이저빔을 간섭시켜 높이방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔을 감광막에 주사하게 됨으로써 높이방향 선폭을 향상시킬 수 있고, 또한, 곡률변형이 가능한 변형미러를 적용하게 됨으로써, 초점심도의 조절이 가능하게 됨으로써 삼각패턴의 회절소자의 제조가 가능한 미세패턴 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은 미세패턴 제조방법에서 초점심도를 조절하기 위한 방법에 있어서, 레이저발생부에서 발생된 상기 레이저빔이 빔스플리터에 입사되어 일부는 반사되어 제1레이저빔을 출사되고, 나머지는 투과되어 제2레이저빔으로 출사되는 단계; 상기 빔스플리터에서 출사된 제1레이저빔이 평면미러에 반사되어 상기 빔스플리터로 다시 입사되며, 상기 빔스플리터에서 출사된 제2레이저빔이 변경미러유닛의 변경미러에 반사되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로 상기 빔스플리터로 다시 입사되는 단계; 및 상기 제1레이저빔과 상기 제2레이저빔이 검광기에 입사되어 편광방향이 일치되는 단계를 포함하고, 제어부가 상기 변경미러유닛을 제어하여 상기 변경미러의 곡률을 설정된 곡률로 변화시키는 것을 특징으로 하는 미세패턴 제조방법의 초점심도 조절방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 레이저빔이 빔스플리터에 입사되기 전에, 편광판에 상기 레이저빔이 투과되어 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P파로 편광되는 단계를 더 포함하고, 상기 출사되는 단계 및 상기 입사되는 단계는, 상기 빔스플리터는 편광빔스플리터로 구성되어, 상기 편광판을 투과한 S파는 상기 편광빔스플리터에 반사되어 제1쿼터 파장판을 투과하여 상기 평면미러에 반사되어 다시 제1쿼터 파장판을 투과하여 P파로 변형되어 상기 편광빔스플리터를 투과하여 제1특정폭을 갖는 제1레이저빔으로 출사되고, 상기 편광판을 투과한 P파는 상기 편광빔스플리터에 투과되어 제2쿼터 파장판을 투과하여 상기 변경미러 유닛의 변경미러에 반사되어 다시 제2쿼터 파장판을 투과하여 S파로 변형되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로서 상기 편광빔스플리터에서 출사되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 변경미러 유닛은, 플렉시블한 변형미러와, 베이스와 및 상기 변형미러와 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 변형미러의 곡률을 변화시키는 다수의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 액추에이터는, 구동기와, 상기 구동기와 상기 변형미러 사이에 구비되는 플랙셔를 포함하고, 상기 플랙셔는 상기 변형미러가 평면방향과 수직된 방향으로 힘이 전달되도록 변형되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 다수의 상기 액추에이터 각각에 구비된 구동기 각각을 제어하여, 설정된 곡률로 상기 변형미러를 변형시키도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 미세패턴 제조방법에 있어서, 레이저발생부에서 제1특정폭을 갖는 레이저빔이 발생되는 단계; 상기 레이저발생부에서 발생된 상기 레이저빔이 빔스플리터에 입사되어 일부는 반사되어 제1레이저빔을 출사되고, 나머지는 투과되어 제2레이저빔으로 출사되는 단계; 상기 빔스플리터에서 출사된 제1레이저빔이 평면미러에 반사되어 상기 빔스플리터로 다시 입사되며, 상기 빔스플리터에서 출사된 제2레이저빔이 변경미러 유닛의 변경미러에 반사되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로 상기 빔스플리터로 다시 입사되는 단계; 상기 제1레이저빔과 상기 제2레이저빔이 검광기에 입사되어 편광방향이 일치되는 단계; 상기 제1레이저 빔과 상기 제2레이저 빔이 노광렌즈에 투과되는 단계; 상기 제1레이저빔과 상기 제2레이저빔이 초점부근에서 간섭되어 높이방향으로 간섭무뉘방향을 갖는 간섭레이저빔이 형성하여 상기 간섭레이저빔이 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계; 및 상기 간섭레이저빔이 주사된 감광막의 물성이 변형되고, 상기 간섭레이저빔이 주사되는 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하고, 제어부가 상기 변경미러유닛을 제어하여 상기 변경미러의 곡률을 설정된 곡률로 변화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 발생되는 단계 후에, 편광판에 상기 레이저빔이 투과되어 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P파로 편광되는 단계를 더 포함하고, 상기 출사되는 단계 및 상기 입사되는 단계는, 상기 빔스플리터는 편광빔스플리터로 구성되어, 상기 편광판을 투과한 S파는 상기 편광빔스플리터에 반사되어 제1쿼터 파장판을 투과하여 상기 평면미러에 반사되어 다시 제1쿼터 파장판을 투과하여 P파로 변형되어 상기 편광빔스플리터를 투과하여 제1특정폭을 갖는 제1레이저빔으로 출사되고, 상기 편광판을 투과한 P파는 상기 편광빔스플리터에 투과되어 제2쿼터 파장판을 투과하여 상기 변경미러유닛의 변경미러에 반사되어 다시 제2쿼터 파장판을 투과하여 S파로 변형되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로서 상기 편광빔스플리터에서 출사되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 변형미러 유닛은, 플렉시블한 변형미러와, 베이스와 및 상기 변형미러와 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 변형미러의 곡률을 변화시키는 다수의 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는, 구동기와, 상기 구동기와 상기 변형미러 사이에 구비되는 플랙셔를 포함하고, 상기 플랙셔는 상기 변형미러가 평면방향과 수직된 방향으로 힘이 전달되도록 변형되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 다수의 상기 액추에이터 각각에 구비된 구동기 각각을 제어하여, 설정된 곡률로 상기 변형미러를 변형시키도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 기판이 설치되는 기판 설치부; 및 내부에 상기 빔스플리터, 상기 평면미러, 상기 구면미러, 상기 검광기 및 상기 노광렌즈가 설치되는 노광헤드를 구비하며, 상기 노광헤드를 평면방향 일축인 X축 방향으로 이동시키는 X 스테이지, 상기 기판설치부를 평면방향이고 상기 X축과 수직인 Y축 방향으로 이동시키는 Y스테이지 및 상기 기판 설치부를 수직축인 Z 축 중심으로 회전시키는 회전스테이지를 더 포함하고, 제어부가 X스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 노광헤드를 X축방향으로 이동시키는 단계, 상기 제어부가 Y스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 기판설치부를 Y축방향으로 이동시키는 단계 및 제어부가 상기 회전스테이지를 구동하여 회전속도를 조절하며 상기 기판설치부를 회전시키는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 초점 조절부가 상기 노광렌즈와 감광막 사이의 간격을 조절하여 상기 노광렌즈의 초점을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 회절소자에 있어서, 앞서 언급한 제 2목적에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 회절소자로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 회절소자에 있어서, 앞서 언급한 제 2목적에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 삼각패턴 형태의 회절소자로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 회절소자의 기판과 감광막은 특정곡률을 갖는 형태이고, 상기 기판은 투명기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 삼각패턴 형태의 회절소자.

본 발명의 제5목적은, 컴퓨터에 의해 판독 가능하며, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 초점심도 조절방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록매체로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제6목적은, 컴퓨터에 의해 판독 가능하며, 앞서 언급한 제 2목적에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록매체로서 달성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 초점심도 조절부를 포함하여 서로 평면방향 폭이 다른 레이저빔을 간섭시켜 높이방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔을 감광막에 주사하게 됨으로써 높이방향 선폭을 향상시킬 수 있고, 또한, 곡률변형이 가능한 변형미러를 적용하게 됨으로써, 초점심도의 조절이 가능하게 됨으로써 삼각패턴의 회절소자의 제조가 가능한 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.

도 1은 종래 3중층을 갖는 감광막에 주사되는 노광렌즈를 투과한 레이저 빔을 모식적으로 도시한 측면도,

도 2는 도 1에서 종래 노광렌즈를 투과한 레이저 빔의 초점 부근의 확대도,

도 3는 도 1에서 종래 노광렌즈를 투과한 레이저 빔의 감광막 부근의 확대도,

도 4는 종래 미세패턴 제조장치에 의한 노광깊이를 알 수 있는, 높이 방향(Z축 방향)과 레이저빔의 강도를 나타낸 그래프,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치의 구성도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미러, 편광빔스플리터, 쿼터 파장판, 평면미러, 변형미러 유닛 및 검광기를 갖는 높이방향 간섭형성부의 단면도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 높이방향 선폭향상부에 의해 높이방향으로 간섭무늬방향으로 갖는 간섭무늬를 나타낸 평면도,

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치에 의한 노광깊이를 알 수 있는, 높이 방향(Z축 방향)과 레이저빔의 강도를 나타낸 그래프

도 9는 종래 노광렌즈를 투과한 레이저 빔의 감광막 부근의 확대도,

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 노광렌즈를 투과한 레이저 빔의 감광막 부근의 확대도,

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치의 일구성인 변형미러 유닛의 사시도,

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치의 일구성인 변형미러 유닛의 측면도,

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치의 일구성인 변형미러 유닛의 분해 사시도,

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 변형미러 유닛의 일구성인 플렉셔의 사시도,

도 15와 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔의 유무에 따라 나눈 접착제 부분의 스트레스 결과를 도시한 것이다.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 37개의 플랙셔에 넘버링을 한 변형미러 유닛을 모식적으로 나타낸 평면도,

도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 중심을 가장 큰 수직 변위를 갖고 반경방향으로 점진적으로 수직변위를 감소시킨 상태에서의 형상측정 데이터,

도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 형상 변위 3차원 그래프,

도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 37개의 플랙셔에 넘버링을 한 변형미러 유닛을 모식적으로 나타낸 평면도,

도 21은 본 발명의 일실시예에 따라 2번 플랙셔를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터,

도 22는 본 발명의 일실시예에 따라 6번 플랙셔를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터,

도 23은 본 발명의 일실시예에 따라 12번 플랙셔를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터,

도 24는 본 발명의 일실시예에 따라 19번 플랙셔를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터,

도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 변형미러 유닛을 0.523um rms으로 변형시킨 형상측정 데이터,

도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 변형미러 유닛을 0.023um rms으로 변형시킨 형상측정 데이터,

도 27은 기판 상부면의 감광막으로 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치에 의해 레이저빔을 조사하는 상태를 나타낸 모식도,

도 28은 감광막 상부면의 투명기판 측으로 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치에 의해 레이저빔을 조사하는 상태를 나타낸 모식도,

도 29는 레이저 빔 노광 후의 단면도,

도 30은 에칭과정에 의해 삼각패턴을 갖는 회절소자의 단면도,

도 31은 곡면 기판에 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치에 의해 레이저빔을 조사하는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)의 구성도를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)는 레이저 발생부(10), 광안정기(20), 셔터(30), 노광헤드(40), 높이방향 간섭형성부(200), 초점조절부, 노광렌즈(110), X스테이지(150), 감광막이 코팅된 기판이 설치되는 기판설치부(120), 기판용 지그(121), Y스테이지(140), 회전스테이지(130) 등을 포함하고 있다.

레이저 발생부(10)(구체적 실시예에서는 아르곤(Ar) 레이저 발생부를 사용하였다)에서 발생된 레이저 빔(1)은 광안정기(20)를 거치면서 광량이 조절되고, 레이저빔(1)을 단속하는 셔터(30)를 투과하여 노광헤드(40)로 입사된다. 본 발명의 구체적 실시예에서 광안정기(20)는 도 5에 도시된 바와 같이, 광음향변조기(acousto-optic mmodulator, 22), 빔스플리터(21), 컨트롤러(24)를 포함하여 구성될 수 있다.

노광헤드(40)로 입사된 레이저빔(1)은 초점심도 조절부(200)를 투과하면서, 제1특정폭(7)을 갖는 제1레이저빔(2)과 제1특정폭(7)보다 작은 제2특정폭(8)을 갖는 제2레이저빔(3)이 중첩되어 출사되게 된다. 또한, 이러한 초점심도 조절부(200)의 일구성인 변형미러 유닛에 의해 변형미러의 곡률이 변화되면서 초점심도를 조절할 수 있게 된다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미러(210), 편광빔스플리터(220), 쿼터 파장판(231, 232), 평면미러 유닛(250), 구면미러(240) 및 검광기(50)를 갖는 초점심도 조절부(200)의 단면도를 도시한 것이다.

먼저, 노광헤드(40)로 입사된 레이저빔(1)은 제1특정폭(7)을 가지고 있고, 이러한 레이저빔(1)이 편광판(미도시)에 투과되어 서로 수직인 편광방향을 갖는 S파와 P파로 편광되게 된다. 그리고, 이러한 S파와 P파를 갖는 레이저빔(1)이 미러(210)에 의해 방향이 Z축방향으로 전환되어 편광빔스플리터(220)에 입사되게 된다. 이러한 편광빔스플리터(220)는 S파는 수직방향으로 반사시키고, P파는 투과시키는 성질을 갖는다.

따라서, 입사되는 S파는 편광빔스플리터(220)에 의해 -Y방향으로 반사되어 제1레이저빔(2)으로 출사되고, 출사된 제1레이저빔(2, 도 6에 실선으로 도시됨)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1쿼터 파장판(231)을 투과하여 45° 편광되어 평면미러(250)에 반사되고, 다시 제1쿼터 파장판(231)에 의해 45° 편광되어 P파로 편광빔스플리터(220)로 입사, 투과되어 검광기(50) 측으로 출사되게 된다. 이러한 제1레이저빔(2)은 입사시부터 출사시까지 언제나 제1특정폭(7)을 유지하게 된다.

반면, 편광판을 투과한 P파는 편광빔스플리터(220)에 입사, 투과되어 제2쿼터 파장판(232)을 거쳐 변형미러 유닛(240)의 변형미러(241)에 의해 반사되게 된다. 변형미러(241)에 반사된 제2레이저빔(3, 도 6에서 점선으로 도시됨)은 진행방향으로 점진적으로 폭이 감소되게 되는 제2특정폭(8)을 갖게 된다.

이러한 제2특정폭(8)을 갖는 제2레이저빔(3)은 다시 제2쿼터 파장판(232)을 거쳐 S파로 변형되어 편광빔스플리터(220)에 입사되고, 반사되어 검광기(50) 측으로 출사되게 된다. 그리고, 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)은 검광기(50)를 투과하면서 편광방향이 일치되게 된다.

따라서, 이러한 초점심도 조절부(200)에 의해 제1특정폭(7)을 갖는 제1레이저빔(2)과 제1특정폭(7)보다 작은 제2특정폭(8)을 갖는 제2레이저빔(3)이 중첩되어 출사되게 된다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 높이방향 선폭향상부에 의해 높이방향으로 간섭무늬방향으로 갖는 간섭무늬를 나타낸 평면도를 도시한 것이다.

서로 중첩되어 있으나 평면방향 폭이 서로 다른 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)은 초점심도 조절부(200)에서 출사되어 틸트미러(60) 및 빔스플리터(21)에 의해 경로가 변경되면서, 노광렌즈(110)에 투과되게 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 틸트미러(60)에 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3) 각각이 반사되어, 변경되는 경로는 구체적 실시예에 한정되는 것은 아니고, 노광헤드(40)의 구조 및 노광렌즈(110)의 위치에 따라 변경될 수 있고, 이러한 구체적 구조는 본 발명의 권리범위에 영향을 미치지 않음은 자명하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 경로를 변경시키기 위한 미러 중 틸트 미러(60)를 포함할 수 있고, 또한, 틸트미러(60)의 각도를 조절하기 위해 틸트미러 각도 조절부를 포함할 수 있다.

틸트미러 각도조절부는 도 5에 도시된 바와 같이, 포토 다이오드(23)와 빔 스플리터(21)로 구성될 수 있다. 빔스플리터(21)는 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)은 반사시켜 틸트미러(60)에 입사시키고, 포토다이오드(23)에서 주사되는 광은 투과시키게 된다. 포토다이오드(23)에서 방출된 광은 빔스플리터(21)를 투과하여 틸트미러(60)에 반사되어 다시 포토다이오드(23)에 입사되어 틸트미러(60)의 각도를 조절하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)는 초점조절부를 더 포함할 수 있다. 초점조절부에 의해 노광렌즈(110)와 기판 사이의 간격을 변화시켜 초점을 조절할 수 있다. 구체적 실시예에 따른 초점조절부는 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(61), 빔스플리터(21), 광검출기(62), 초점제어부(63), PZT 구동기(64)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 레이저 다이오드(61)에서 발생된 광은 빔스플리터(21)에 반사되어 도 5에 도시된 하부측 빔스플리터(21)를 통과하여 노광렌즈(110)에 입사되고, 노광렌즈(110)에 반사된 광은 빔스플리터(21) 2개를 모두 투과하여 광검출기(62)로 입사되게 된다. 반사된 광에 대한 정보를 기초로 초점 제어부(63)가 PZT 구동기(64)에 제어신호를 전송하여 PZT 구동기(64)가 노광렌즈(110)를 이동시켜 노광렌즈(110)와 기판 사이의 이격거리를 변화시키게 된다.

그리고, 노광렌즈(110)를 투과한 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)은 초점부근에서 서로 간섭되어 높이방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔(4)이 형성되어 기판(5) 상면에 코팅된 감광막(6)으로 주사된다. 또한, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)에 의한 노광깊이를 알 수 있는, 높이 방향(Z축 방향)과 레이저빔의 강도를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 임계강도값을 초과하는 부분이 감광막(6)에 노광이 발생되는 부분이므로, 종래 미세패턴 제조장치(100)에 의한 높이방향 선폭(도 4)에 비해 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)에 의한 높이방향 선폭(H)이 감소되었음을 알 수 있다. 이는 도 8에 도시된 바와 같이 제1레이저빔(2)의 초점 거리와 제2레이저빔(3)의 초점거리 간에 미세한 간격의 차에 의해 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3) 간에 높이방향으로 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔(4)을 형성시킴으로써 가능해 진다.

도 9는 종래 노광렌즈(110)를 투과한 레이저 빔(1)의 감광막(6) 부근의 확대도를 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 노광렌즈(110)를 투과한 간섭레이저빔(4)의 감광막 부근의 확대도를 도시한 것이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 종래 레이저빔에 의해 노광되는 감광막(6)의 깊이(H)는 3중층에서 최상단층과 중간층 모두 노광이 발생되어 결함이 생기게 되나, 본 발명의 일실시예에 따른 간섭레이저빔(4)에 의해 노광되는 감광막(6)의 깊이는 최상단층으로 제한됨을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)는 노광헤드(40)를 X축 방향으로 이동시키는 X스테이지(150)를 더 포함할 수 있다. X스테이지(150)는 노광헤드(40) 외부측에 결합되어, 노광헤드(40)를 X축 방향으로 이동시키게 한다. 그리고, 기판(5)은 기판 설치부(120)에 설치되게 되고, 기판용 지그(121)에 의해 기판(5)을 기판 설치부(120)에 고정시킬 수 있다. 기판(5)에는 간섭레이저빔(4)에 의해 물성이 변화되는 물질로 구성된 감광막(6)이 코팅되어 있다. 이러한 물질은 종류에 제한없이 레이저 광에 의해 물성이 변화되는 모든 물질이 감광막(6)의 재료로 사용될 수 있다.

또한, 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조장치(100)는 기판 설치부(130)를 수직축인 Z축 방향으로 이동시키는 Z스테이지(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 회전스테이지(130) 하부에 결합된 Y스테이지(140)를 포함하여 회전스테이지(130) 및 기판설치부(120) 일체를 Y축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 회전스테이지(130)와 Y스테이지(140) 사이에 틸트 테이블(131)을 더 포함하여, 회전스테이지(130) 및 기판 설치부(120)를 틸트시켜 각도를 변화시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 다른 미세패턴 제조장치(100)는 제어부를 더 포함하여, 이동속도를 조절하며, X, Y, Z스테이지, 회전스테이지를 제어할 수 있다.

이하에서는 앞서 언급한 초점심도 조절부(200)의 일구성인 변형미러 유닛(240)의 구성에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 변형미러 유닛(240)은 변형미러(241)의 곡률을 설정된 곡률로 변형시킬 수 있게 된다. 따라서 도 6에 도시된 변형미러(241)의 곡률을 변화시킬 수 있어, 변형미러(241)에 의해 반사되는 제2레이저빔(3)의 반사각도를 조절하게 됨으로써, 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)의 간섭정도가 조절되어 간섭레이저빔(4)의 초점심도를 제어할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)의 일구성인 변형미러 유닛(240)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)의 일구성인 변형미러 유닛(240)의 측면도를 도시한 것이다. 또한, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)의 일구성인 변형미러 유닛(240)의 분해 사시도를 도시한 것이다.

도 11, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 변형미러 유닛(240)은, 전체적으로 변형미러(241)와, 변형미러(241)의 후면에 다수 장착되어 변형미러(241)의 곡률을 변화시키는 액추에이터 및 베이스(245)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 변형미러(241)와 베이스(245) 사이에 다수 구비되는 액추에이터는, 플랙셔(flexure, 260)와, 구동기(242), 체결부재(243) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

다수의 액추에이터는 변형미러(241)의 후면에 장착되며, 변형미러(241)의 곡률을 변화시키기 위한 구동기(242)가 부착되어 있으며, 구동기(242)의 교체를 용이하게 하고, 베이스(245)에 고정시키는 역할을 하는 수나사와 암나사로 이루어진 체결부재(243)에 의해 체결되게 된다.

구체적 실시예에 따른 구동기(242)는 PZT로 구성되며, 제어부는 이러한 다수의 액추에이터에 구비되는 구동기(242) 각각을 작동시키도록 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터에는 변형미러(241)와 구동기(242) 사이에 구비되는 플랙셔(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 변형미러 유닛(240)의 일구성인 플랙셔(260)의 사시도를 도시한 것이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터는 플랙셔(260)를 포함하게 됨으로써, 구동기(242)의 구동시, 접착제에 의해 받는 변형미러(241)의 스트레스를 분산시킬 수 있게 됨을 알 수 있다. 이러한 변형미러(241)의 스트레스를 분산시키고, 항상 구동기(242)의 구동에 의해 변형미러(241)가 접촉면과 수직방향으로 힘이 가해질 수 있도록 플랙셔(260)는 도 14에 도시된 바와 같이, I자 형태의 구조를 수직으로 배치하고 있음을 알 수 있다.

보다 구체적으로 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플랙셔(260)는 상부 플랜지(261)와, 중단 플랜지(262) 및 하부 플랜지(263)를 갖고, 상부 플랜지(261)와 중단플랜지(262) 사이에 제1웹부(264)가 구비되며, 중단플랜지(262)와 하부플랜지(263) 사이에 제2웹부(265)가 구비되며, 제1웹부(264)의 평면방향과 제2웹부(265)의 평면방향으로 서로 수직이 됨을 알 수 있다.

도 15와 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 플랙셔(260)의 유무에 따라 나눈 접착제 부분의 스트레스 결과를 도시한 것이다. 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 플랙셔(260)를 갖는 변형미러(241)는 접착제 부분의 스트레스를 예측하기 위한 유한 요소 해석법을 사용하여 분석을 실시하였다.

먼저, 접착제 부분의 스트레스를 최소화시키는 플랙셔(260)의 성능을 검증하기 위해 변형 미러(241) 구동시 구동기(242)의 길이가 3 um 만큼 증가하였을 때 접착제 부분에 발생하는 스트레스를 플랙셔(260) 유무에 따라 비교하였다. 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 플랙셔(260)가 있는 변형미러(241)의 경우 플랙셔(260)가 없는 경우와 비교하여 최대 0.69 MPa 만큼 스트레스가 감소하는 것을 알 수 있다.

즉, 플랙셔(260) 유무에 따른 접착제 부분에 발생하는 스트레스 값을 기반으로, 플랙셔(260)가 접착제 부분의 스트레스를 상당부분 줄여 주게 됨을 알 수 있다.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 37개의 액추에이터에 넘버링을 한 변형미러 유닛(240)을 모식적으로 나타낸 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 중심을 가장 큰 수직 변위를 갖고 반경방향으로 점진적으로 수직변위를 감소시킨 상태에서의 형상측정 데이터를 도시한 것이다. 그리고, 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 형상 변위 3차원 그래프를 도시한 것이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 변형미러(241)와 베이스(245) 사이에 37개의 액추에이터를 장착하였고, 중심에 위치한 19번 액추에이터를 기준으로 구동기(242)가 구동되어 수직방향으로 변형미러(241)에 힘을 가하여 변형미러(241)의 곡률을 변형하였음을 알 수 있다.

또한, 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 37개의 액추에이터에 넘버링을 한 변형미러 유닛(240)을 모식적으로 나타낸 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 21은 본 발명의 일실시예에 따라 2번 액추에이터를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터를 도시한 것이다. 그리고, 도 22는 본 발명의 일실시예에 따라 6번 액추에이터를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터를 도시한 것이다. 또한, 도 23은 본 발명의 일실시예에 따라 12번 액추에이터를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터를 도시한 것이다. 또한, 도 24는 본 발명의 일실시예에 따라 19번 액추에이터를 가장 큰 수직 변위를 갖도록 구동한 상태에서의 형상측정 데이터를 도시한 것이다.

도 20 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 2번, 6번, 12번, 19번 액추에이터를 구동 변위를 변화시키게 됨으로써, 원하는 곡률을 갖도록 변형미러(241)를 변화시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 변형미러 유닛(240)을 0.523um rms으로 변형시킨 형상측정 023um rms으로 변형시킨 형상측정 데이터를 도시한 것이다. 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, PV 2.84um, rms 0.523um으로 변형미러의 곡률을 변형시킨 후, 제어부에 의해 다수의 액추에이터 각각에 구비된 구동기(242)의 구동을 제어하여, PV 0.148um, rms 0.023um로 변형미러(241)의 곡률이 변환되었음을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절부의 일구성인 변형미러 유닛(240)은 변형미러(241)의 곡률을 설정된 값으로 변화시킬 수 있게 됨으로써, 감광막에 조사되는 간섭 레이저빔(4)의 초점심도를 조절할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 초점조절부에 의해 노광렌즈(110)의 초점을 조절하고, X스테이지(150) 및 Y스테이지(140)를 구동시켜 노광렌즈(110)의 길이방향 축과 회전스테이지(130)의 중심축인 Z축을 일치시킨다. 또한, 틸트 미러 각도조절부에 의해 틸트 미러(60)의 각도를 조절하고, 감광막(6)이 코팅된 기판(5)을 기판 설치부(120)에 설치하여 레이저빔(1)을 주사할 준비단계를 시행하게 된다.

그리고, 레이저 발생부(10)에서 레이저빔(1)이 발생되고, 레이저 발생부(10)에서 발생된 레이저빔(1)은 광안정기(20)에 의해, 광량이 균일하게 안정된 레이저빔(1)을 발생시키게 된다. 그리고, 레이저빔(1)은 셔터(30)를 거쳐 노광헤드(40)로 입사되게 된다. 노광헤드(40)에 입사된 레이저빔(1)은 편광판(60)에 투과되면서, 서로 편광방향이 수직인 S파(3)와 P파(2)로 편광되게 된다. 편광판(60)에서 출사되는 S파(3) 및 P파(2)는 미러(210)를 거쳐 편광빔스플리터(220)로 입사되게 된다.

그리고, 앞서 설명한 바와 같이, S파는 편광빔스플리터(220)에서 90도로 반사되어 제1특정폭(7)을 갖는 제1레이저빔(2)으로 출사되어 제1쿼터 파장판(231)을 통과하고, 평면미러(250)에 반사되어 다시 제1쿼터파장판(231)을 통과하여 P파로 변형되어 편광빔스플리터(220)를 투과하여 출사되게 된다. 이러한 제1레이저빔(2)의 제1특정폭(7)은 변화하지 않고, 출사되게 된다.

그리고, 편광판을 통과한 P파는 편광빔스플리터(220)에서 투과되어 제2레이저빔(3)으로 출사되어 제2쿼터 파장판(232)을 통과하고, 변형미러 유닛(240)의 변형미러(241)에 반사되면서 점진적으로 폭이 감소하게 되는 제2특정폭(8)을 갖으며 다시 제2쿼터파장판(232)을 통과하여 S파로 변형되어 편광빔스플리터(220)에 반사되어 출사되게 된다. 이러한 제2레이저빔(3)은 제1특정폭(7)보다 작은 제2특정폭(8)을 가지고, 제1레이저빔(2)과 중첩되어 검광기(50) 측으로 출사되게 된다.

그리고, 서로 폭이 다른 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)이 중첩되어서 진행하게 되고, 이러한 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)이 검광기(50)를 투과하면서, 서로 편광방향이 일치되게 된다. 그리고, 편광방향이 일치되고, 서로 다른 폭을 갖고 중첩된 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)은 빔스플리터(21)와 틸트 미러(60), 그리고, 또 다른 빔스플리터(21)에 반사되면서, 노광렌즈(110)에 입사되게 된다. 그리고, 노광렌즈(110)에 입사된 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)이 노광렌즈(110)에 투과되어, 초점 부근에서 제1레이저빔(2)과 제2레이저빔(3)이 서로 간섭되어 높이방향의 간섭무늬방향을 갖는 간섭레이저빔(4)이 형성된다.

그리고, 간섭레이저빔(4)이 기판(5) 상면에 코팅된 감광막(6)에 주사되게 된다. 감광막(6)에 간섭레이저빔(4)이 주사되면, 주사된 부분의 감광막(6) 물성이 변화(노광)하게 된다. 간섭 레이저빔(4)이 감광막(6)에 주사될 때의 간섭무늬방향은 높이방향(광축방향, Z축방향)이 된다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이, 종래와 비교하여 높이방향의 선폭(H)이 감소되어 분해능을 향상시킬 수 있다.

이때, 간섭레이저빔(4)의 초점심도는 앞서 언급한 바와 같이, 초점심도조절부에 의해 조절되어 질 수 있다. 따라서, 초점심도가 조절되게 됨으로써, 사용자가 설정된 초점심도 만큼 감광막(6)을 노광시킬 수 있게 된다. 따라서 후에 설명하는 바와 같이, 삼각파 패턴의 회절소자를 용이하게 제작할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 초점심도의 조절은 초점심도 조절부(200)의 일구성인 변형미러 유닛(240)에 의해 가능하다. 즉, 앞서 언급한 바와 같이, 변형미러 유닛(240)은 변형미러(241)와, 베이스(245), 다수의 액추에이터를 포함하여, 제어부에 의해 액추에이터 각각의 구동을 제어하게 됨으로써, 설정된 곡률로 변형미러(241)가 되도록 제어하게 됨으로써, 변형미러(241)의 곡률에 따라 간섭레이저 빔(4)의 초점심도가 조절되게 된다.

또한, 제어부는 회전스테이지(130)의 회전속도를 제어하며 구동시키게 된다. 그리고, 제어부는 X스테이지(150)를 구동시켜 속도를 조절하여 노광헤드(40)를 X축 방향으로 이동시키게 된다. 제어부(160)는 또한, Y스테이지(140), Z 스테이지를 제어하여, 기판 설치부(120)를 이동속도를 조절하며 Y축 또는 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다.

감광막(6)에 간섭레이저빔(4)을 주사한 후, 레이저 발생부(10)에서의 레이저 발생을 종료하고, 식각액 등을 이용하여 간섭레이저빔(4)이 주사되지 않은 감광막(6)을 제거함으로써 기판(5)에 미세패턴을 형성시키게 된다.

이하에서는 삼각파 형태의 회절소자를 제조하기 위한 방법에 대해 설명하도록 한다. 이러한 반사형 삼각패턴 형태의 회절소자는 앞서 언급한 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)에 의해 가능하게 된다.

도 27은 기판(5) 상부면의 감광막(6)으로 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)에 의해 초점심도 조절이 가능한 간섭레이저빔(4)을 조사하는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 27에 도시된 바와 같이, 기존의 방법과 같이, 기판(5)의 상부면에 크롬 등으로 구성된 감광막(6) 측으로 간섭레이저빔(4)을 노광하게 되는 경우, 노광된 감광막(7) 부분이, 노광되지 않은 감광막(6) 부분을 에워싸게 되어 에칭공정에 의해 노광되지 않은 감광막(6)을 에칭할 수 없어 결국 삼각패턴의 회절소자를 제조할 수 없게 된다.

도 28은 감광막 상부면의 투명기판(5) 측으로 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)에 의해 간섭레이저빔(4)을 조사하는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 29는 간섭레이저 빔(4) 노광 후의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 30은 에칭과정에 의해 삼각패턴을 갖는 회절소자의 단면도를 도시한 것이다.

도 28에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 제조방법 보다 구체적으로 삼각패턴의 회절소자를 제조하기 위한 방법은, 도 27의 기판(5)과 감광막(6)을 뒤집고, 기판을 투명기판(5)으로 교체하여, 노광렌즈(110)를 투과한 간섭레이저빔(4)이 투명기판(5) 측을 투과하도록 노광하게 됨을 알 수 있다.

도 28에 도시된 바와 같이, 간섭레이저빔(4)을 투명기판(5)을 투과하는 방식으로 조사하여, 감광막(6)을 노광시킨 후, 초점심도 조절부(200)에 의해 보다 구체적으로 변형미러유닛(240)에 의해 변형미러(241)의 곡률을 변화시켜 초점심도를 조절한 후, 제어부에 의해 X스테이지(150) 또는 Y스테이지(140)를 구동시켜 노광렌즈(110)를 이동시킨 후, 간섭레이저빔(4)를 투명기판(5)을 투과하는 방식으로 조사하게 됨을 알 수 있다.

이러한 방식으로 초점심도를 조절하며 간섭레이저빔(4)을 조사하여 도 29에 도시된 바와 같이, 감광막(6)을 삼각패턴 형태가 되도록 노광시키게 된다. 삼각패턴 형태가 되도록 감광막(6)을 노광시킨 후, 도 30에 도시된 바와 같이, 노광되지 않은 감광막(6)을 에칭처리하여, 삼각패턴 형태의 회절소자를 제조하게 됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)에 의하면, 곡면 형태의 기판(5)에도 삼각패턴 형태의 회절소자(초분광영상기기용 Hybrid optics 등)를 제조할 수 있게 된다. 도 31은 곡면 기판(5)에 본 발명의 일실시예에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조장치(100)에 의해 초점심도가 조절되는 간섭레이저빔(4)을 조사하는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (16)

1. 미세패턴 제조방법에서 초점심도를 조절하기 위한 방법에 있어서,

   레이저발생부에서 발생된 상기 레이저빔이 빔스플리터에 입사되어 일부는 반사되어 제1레이저빔을 출사되고, 나머지는 투과되어 제2레이저빔으로 출사되는 단계;

   상기 빔스플리터에서 출사된 제1레이저빔이 평면미러에 반사되어 상기 빔스플리터로 다시 입사되며, 상기 빔스플리터에서 출사된 제2레이저빔이 변경미러유닛의 변경미러에 반사되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로 상기 빔스플리터로 다시 입사되는 단계; 및

   상기 제1레이저빔과 상기 제2레이저빔이 검광기에 입사되어 편광방향이 일치되는 단계를 포함하고,

   제어부가 상기 변경미러유닛을 제어하여 상기 변경미러의 곡률을 설정된 곡률로 변화시키는 것을 특징으로 하는 미세패턴 제조방법의 초점심도 조절방법.
2. 제 1항에 있어서,

   레이저빔이 빔스플리터에 입사되기 전에,

   편광판에 상기 레이저빔이 투과되어 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P파로 편광되는 단계를 더 포함하고,

   상기 출사되는 단계 및 상기 입사되는 단계는,

   상기 빔스플리터는 편광빔스플리터로 구성되어,

   상기 편광판을 투과한 S파는 상기 편광빔스플리터에 반사되어 제1쿼터 파장판을 투과하여 상기 평면미러에 반사되어 다시 제1쿼터 파장판을 투과하여 P파로 변형되어 상기 편광빔스플리터를 투과하여 제1특정폭을 갖는 제1레이저빔으로 출사되고,

   상기 편광판을 투과한 P파는 상기 편광빔스플리터에 투과되어 제2쿼터 파장판을 투과하여 상기 변경미러 유닛의 변경미러에 반사되어 다시 제2쿼터 파장판을 투과하여 S파로 변형되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로서 상기 편광빔스플리터에서 출사되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 제조방법의 초점심도 조절방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 변형미러 유닛은, 플렉시블한 변형미러와, 베이스와 및 상기 변형미러와 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 변형미러의 곡률을 변화시키는 다수의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 제조방법의 초점심도 조절방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 액추에이터는, 구동기와, 상기 구동기와 상기 변형미러 사이에 구비되는 플랙셔를 포함하고, 상기 플랙셔는 상기 변형미러가 평면방향과 수직된 방향으로 힘이 전달되도록 변형되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 제조방법의 초점심도 조절방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제어부는,

   다수의 상기 액추에이터 각각에 구비된 구동기 각각을 제어하여, 설정된 곡률로 상기 변형미러를 변형시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 제조방법의 초점심도 조절방법.
6. 미세패턴 제조방법에 있어서,

   레이저발생부에서 제1특정폭을 갖는 레이저빔이 발생되는 단계;

   상기 레이저발생부에서 발생된 상기 레이저빔이 빔스플리터에 입사되어 일부는 반사되어 제1레이저빔을 출사되고, 나머지는 투과되어 제2레이저빔으로 출사되는 단계;

   상기 빔스플리터에서 출사된 제1레이저빔이 평면미러에 반사되어 상기 빔스플리터로 다시 입사되며, 상기 빔스플리터에서 출사된 제2레이저빔이 변경미러 유닛의 변경미러에 반사되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로 상기 빔스플리터로 다시 입사되는 단계;

   상기 제1레이저빔과 상기 제2레이저빔이 검광기에 입사되어 편광방향이 일치되는 단계;

   상기 제1레이저 빔과 상기 제2레이저 빔이 노광렌즈에 투과되는 단계;

   상기 제1레이저빔과 상기 제2레이저빔이 초점부근에서 간섭되어 높이방향으로 간섭무뉘방향을 갖는 간섭레이저빔이 형성하여 상기 간섭레이저빔이 기판에 코팅된 감광막에 주사되는 단계; 및

   상기 간섭레이저빔이 주사된 감광막의 물성이 변형되고, 상기 간섭레이저빔이 주사되는 않은 감광막을 제거하여 미세패턴을 형성시키는 단계를 포함하고,

   제어부가 상기 변경미러유닛을 제어하여 상기 변경미러의 곡률을 설정된 곡률로 변화시키는 것을 특징으로 하는 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 발생되는 단계 후에,

   편광판에 상기 레이저빔이 투과되어 편광방향이 서로 수직인 S파 및 P파로 편광되는 단계를 더 포함하고,

   상기 출사되는 단계 및 상기 입사되는 단계는,

   상기 빔스플리터는 편광빔스플리터로 구성되어,

   상기 편광판을 투과한 S파는 상기 편광빔스플리터에 반사되어 제1쿼터 파장판을 투과하여 상기 평면미러에 반사되어 다시 제1쿼터 파장판을 투과하여 P파로 변형되어 상기 편광빔스플리터를 투과하여 제1특정폭을 갖는 제1레이저빔으로 출사되고,

   상기 편광판을 투과한 P파는 상기 편광빔스플리터에 투과되어 제2쿼터 파장판을 투과하여 상기 변경미러유닛의 변경미러에 반사되어 다시 제2쿼터 파장판을 투과하여 S파로 변형되어 제1특정폭보다 작은 제2특정폭을 갖는 제2레이저빔으로서 상기 편광빔스플리터에서 출사되는 것을 특징으로 하는 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 변형미러 유닛은, 플렉시블한 변형미러와, 베이스와 및 상기 변형미러와 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 변형미러의 곡률을 변화시키는 다수의 액추에이터를 포함하고,

   상기 액추에이터는, 구동기와, 상기 구동기와 상기 변형미러 사이에 구비되는 플랙셔를 포함하고, 상기 플랙셔는 상기 변형미러가 평면방향과 수직된 방향으로 힘이 전달되도록 변형되는 것을 특징으로 하는 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제어부는,

   다수의 상기 액추에이터 각각에 구비된 구동기 각각을 제어하여, 설정된 곡률로 상기 변형미러를 변형시키도록 조절하는 것을 특징으로 하는 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 기판이 설치되는 기판 설치부; 및

    내부에 상기 빔스플리터, 상기 평면미러, 상기 구면미러, 상기 검광기 및 상기 노광렌즈가 설치되는 노광헤드를 구비하며,

    상기 노광헤드를 평면방향 일축인 X축 방향으로 이동시키는 X 스테이지, 상기 기판설치부를 평면방향이고 상기 X축과 수직인 Y축 방향으로 이동시키는 Y스테이지 및 상기 기판 설치부를 수직축인 Z 축 중심으로 회전시키는 회전스테이지를 더 포함하고,

    제어부가 X스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 노광헤드를 X축방향으로 이동시키는 단계, 상기 제어부가 Y스테이지를 구동하여 이동속도를 조절하며 상기 기판설치부를 Y축방향으로 이동시키는 단계 및 제어부가 상기 회전스테이지를 구동하여 회전속도를 조절하며 상기 기판설치부를 회전시키는 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법.
11. 제 10항에 있어서,

    초점 조절부가 상기 노광렌즈와 감광막 사이의 간격을 조절하여 상기 노광렌즈의 초점을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법.
12. 회절소자에 있어서,

    제 6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 회절소자.
13. 회절소자에 있어서,

    제 6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 삼각패턴 형태의 회절소자.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 회절소자의 기판과 감광막은 특정곡률을 갖는 형태이고, 상기 기판은 투명기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 삼각패턴 형태의 회절소자.
15. 컴퓨터에 의해 판독 가능하며,

    제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 초점심도 조절방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록매체.
16. 컴퓨터에 의해 판독 가능하며,

    제 6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 초점심도 조절이 가능한 레이저 노광법 기반 미세패턴 제조방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록매체.

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