WO2017030318A1 - 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법 - Google Patents

디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법 Download PDF

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WO2017030318A1
WO2017030318A1 PCT/KR2016/008812 KR2016008812W WO2017030318A1 WO 2017030318 A1 WO2017030318 A1 WO 2017030318A1 KR 2016008812 W KR2016008812 W KR 2016008812W WO 2017030318 A1 WO2017030318 A1 WO 2017030318A1
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WO
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image
exposure
exposure stage
dmd
exposed
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/008812
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English (en)
French (fr)
Inventor
임창민
심상범
문영성
Original Assignee
주식회사 에스디에이
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/76—Patterning of masks by imaging
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically

Definitions

  • DMD Digital Micromirror Device
  • a controller and its image output processing method are disclosed.
  • a direct image exposure apparatus or system communicates with and processes a management information processing apparatus for storing and processing an exposure image, for example, a personal computer (PC), and the high speed optical communication module with the management information processing apparatus (PC).
  • a controller for outputting the processed image to the digital micromirror device device, a digital light processing (DLP) chipset for digitally optically processing the image output from the controller, and a digital micromirror device for optically modulating the digital optically processed image.
  • DLP digital light processing
  • the related prior document is the Korean application No. 10-2015-0106006 proposed by the present applicant (name of the invention: a digital micromirror device controller for adjusting the exposure light amount in a direct image exposure equipment (system) and a method for controlling exposure image output processing thereof). .
  • DMD digital micromirror device
  • ⁇ DMD is a device that displays images by controlling the reflection of light through the mirror by planting micro mirrors of 16 microns in size on the silicon wafer at 1 micron intervals.
  • This technology is a small micro device called 'Mirror-Device'.
  • the chip plays a key role, and it is said that there are hundreds of thousands of tiny aluminum mirrors on the microchip, which switch the existing position in response to the video signal, and the source emits light on the aluminum mirror surface.
  • Is a basic principle of DMD that a mirror that collects light through a lens scans a moving image.
  • the direct imaging system using the DMD has recently realized a resolution of 1,200 dpi or more due to the rapid change in the market paradigm due to the emergence and innovation of smart digital devices, and the interface technology paradigm shift due to the competition and high performance of the semiconductor nano process.
  • the trend is to move to L / S (Line / Space) 10 ⁇ m pattern spacing technology.
  • a direct imaging system using a conventional DMD does not implement a fine pattern of less than 10 ⁇ m when a general pattern is implemented in a display device having a pixel size of 10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • one way to implement such a fine pattern is to communicate using a high speed optical communication module between a PC that stores and processes the image and a controller that outputs the processed image to the DMD.
  • a high speed optical communication module between a PC that stores and processes the image and a controller that outputs the processed image to the DMD.
  • the data transmission speed of the high speed optical communication module has a great influence on the performance.
  • the amount of data transferred per second is 2Gbytes (1920x1080x10000 / 8 (bit)).
  • PCI express Gen2 Peripheral Component Interconnect high speed Gen 2
  • Gene 3 Programmable Gate Array
  • the disclosed information enables precise micropatterns to be implemented in display devices with a certain pixel size, and enables the high speed optical output to be output to the DMD without using a high-speed optical communication transmission-based system, as well as the exposure stage and real-time.
  • a digital micromirror device controller and its exposure image output processing method that can also be synchronized are provided.
  • a digital micromirror device controller and an exposure image output processing method thereof according to an embodiment,
  • the image to be exposed is generated as a virtual frame modeled as a memory bit cell of a resolution to be realized by virtualizing an exposure stage or a mask film in a memory, and specifically, the original raster of the image to be exposed is generated.
  • DMD and exposure stage movement by multiplying the width and height of the original raster image, which is rotated according to the angle between the DMD and the exposure stage movement direction, with the DMD parallel to the exposure stage movement path.
  • the original vector obtained by multiplying the left-right angle of the angle between directions by 2 to calculate the virtual frame size of the image to be exposed, and rotating the original vector image of the image to be exposed according to the angle between the DMD and the exposure stage moving direction.
  • Exposure stage tree onto the virtual frame of the calculated size According to the resolution according to the model according to the bit cell (Bit Cell) and rasterized (rasterization), the exposure stage or the mask film is generated as a virtual frame modeled as a bit cell of the resolution to be implemented virtually, the generated virtual
  • the DMD output may be processed by using a virtual frame, which is modeled as a bit cell of a resolution at which a frame, that is, an exposure stage or a mask film, is virtually implemented as an image to be exposed.
  • a fine pattern is implemented in a display device having a predetermined pixel size. That is, it implements the L / S 10 ⁇ m pattern. Specifically, when a general pattern is implemented in a display device having a pixel size of 10 um ⁇ 10 um, a pattern less than 10 um cannot be implemented. However, by solving this problem, a virtual frame is implemented to determine a precision defined in a display device having a pixel size of 10 um ⁇ 10 um. To implement a precision pattern.
  • the image to be exposed is output to the DMD at high speed without using a high-speed optical communication transmission based system, and real-time synchronization with the exposure stage is also performed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a digital micromirror device controller according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram sequentially illustrating a method of processing an exposure image output of a digital micromirror device controller according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an exposure image output processing method of a digital micromirror device controller according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a virtual frame, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining rasterization according to one embodiment
  • FIG. 6 is a view for explaining another example of rasterization according to one embodiment
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an L / S calculation operation, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a digital micromirror device controller according to an exemplary embodiment.
  • a digital micromirror device controller may include a memory bit cell having a resolution to be realized by virtualizing an image to be exposed, that is, an exposure stage or a mask film, according to an embodiment, received from a management controller.
  • a storage unit (not shown) for storing an image to be exposed, which is a virtual frame modeled as a bit cell, and a digital micromirror device (DMD) output process of the image to be exposed according to the embodiment is entirely performed.
  • DMD digital micromirror device
  • the exposure signal according to the exemplary embodiment corresponding to the exposure stage position change in accordance with the trigger signal of the sink controller transmitted in accordance with the exposure stage position change An exposure image manager 130 that moves the image and processes the DMD output of the image to be exposed.
  • the digital micromirror device controller includes an interface unit 110 for local networking with the management controller.
  • the management controller is a slave controller connected to a master controller for generating an image to be exposed, or a management information processing apparatus including the master controller or the slave controller and the master controller.
  • the image to be exposed is a virtual frame modeled as a memory bit cell having a resolution or precision to be realized by virtualizing an exposure stage or a mask film in a memory.
  • the DMD and the exposure stage moving direction obtained by the image to be exposed according to an embodiment may be obtained by putting the original raster image of the image to be exposed in parallel with the DMD and tilting the exposure stage moving path relatively. Or multiply the width and height of the original raster image rotated according to the gradient) and multiply the angle 2 , the left angle of the angle between the DMD and the exposure stage movement direction, to calculate the virtual frame size of the image to be exposed.
  • a virtual frame includes a cell having the required number of partition data per unit pixel calculated based on a ratio of a reference pixel pattern of a display device to a display unit pattern of a corresponding image to be exposed according to a fine pattern to be implemented. Each pixel consists of a virtual frame.
  • the interface unit 110 receives an image to be exposed by locally networking with a management controller.
  • the interface unit 110 supports the normal output at a high speed without using a high speed optical communication transmission system in association with a real time synchronization operation between the exposure stage of the exposure image manager 130 and the image to be exposed. That is, the exposure image manager 130 stores the exposure image for each virtual frame in a memory address synchronized with each exposure stage position, and the encoder signal or the linear scaler mounted on the exposure stage from the sink controller of the exposure stage.
  • the virtual position of the exposure image corresponding to the calculated current position is calculated by calculating the current position of the exposure stage corresponding to the start of exposure based on the sensor signal for position control of the exposure stage including any one of the signals.
  • the real-time synchronization operation between the exposure stage to extract the storage area and the image to be exposed it supports a normal output at high speed without using a system based on a high speed optical communication transmission.
  • the sink controller is a sink controller of the exposure stage that has an interface configuration with each sensor for position control of the exposure stage (for example, an encoder and a linear scaler mounted on the exposure stage), and collects the corresponding sensor signals to the controller.
  • Sink controller uses the sink controller of the exposure stage to synchronize the associated device for position control of the exposure stage.
  • the sink controller provides a trigger signal according to the stage movement and a signal of a sensor for position control of the exposure stage, and the controller processes the DMD output of the exposure image or finds the current position of the exposure stage based on the signal.
  • the main controller 120 receives an image to be exposed from the management controller and controls the digital micromirror device (DMD) output of the transmitted image to be exposed.
  • DMD digital micromirror device
  • the exposure image manager 130 processes the DMD output of an image to be exposed (in particular, an image to be exposed to a virtual frame having fine pattern precision according to an embodiment).
  • the exposure image manager 130 according to the exemplary embodiment is linked with a sink controller that transmits a trigger signal in response to a synchronization signal generation according to a change in the exposure stage position.
  • the trigger signal that is, corresponding to the exposure stage movement
  • the image to be exposed that is, the virtual frame
  • the virtual frame is generated by the management controller, specifically, the master controller or by the exposure image manager 130.
  • the exposure image manager 130 stores all images according to a desired resolution depending on the exposure stage resolution in RAM according to the basic concept of the virtual pattern according to the exemplary embodiment. Decode the image and print it out.
  • FIG. 2 is a diagram sequentially illustrating an exposure image output processing method of a digital micromirror device controller according to an exemplary embodiment.
  • the method for processing exposure image output of the digital micromirror device controller first receives an image to be exposed from the management controller (S201) and stores it.
  • the image to be exposed is generated and implemented as a virtual frame modeled as a memory bit cell having a resolution or precision to be implemented by virtualizing an exposure stage or a mask film in a memory.
  • the original raster image of the image to be exposed is rotated according to the angle (or tilt) between the DMD and the exposure stage movement direction obtained by making the DMDs in parallel and relatively tilting the exposure stage movement path.
  • the virtual frame size of the image to be exposed is then multiplied by the angle obtained by multiplying the result obtained by the rotation, i.e., the width and height of the rotated original raster image, by the angle 2 , the left angle of the angle between the DMD and the exposure stage movement direction. To calculate.
  • the original vector image of the image to be exposed is rotated according to the angle between the DMD and the exposure stage moving direction, and the result obtained by the rotation, that is, the rotated original vector image, is exposed to the exposure stage trigger on the calculated virtual frame.
  • the image to be exposed is generated and implemented as a virtual frame according to an embodiment. In other words, it creates and implements a virtual frame that can provide a precise pattern.
  • the virtual frame according to the embodiment has the DMD in a parallel state and relatively tilts the exposure stage movement path, thereby obtaining superimposed pixel information, that is, cell information for each unit pixel.
  • Each of these cells is then mapped to the exposure stage position x, y coordinates according to one embodiment. For example, in a specific case, that is, if the exposure stage resolution is 1um and the pixel size is 10um, when implementing a pattern with a precision of 2um, a virtual frame having a size of 2um is implemented, and the cell is the exposure stage position x, Mapped to y coordinate.
  • the digital micromirror device controller stores an image to be exposed according to this embodiment, that is, a virtual frame, in a memory address synchronized with each exposure stage position, thereby real-time between the exposure stage and the image to be exposed. Allow synchronization.
  • the partition necessary data per pixel calculated based on the ratio of the display device reference pixel pattern of the direct image exposure apparatus (or system) and the display unit pattern of the corresponding image to be exposed is calculated. For example, when a precision pattern of 2 ⁇ m is implemented using a display device having a pixel having a size of 10 ⁇ m, a virtual frame including a number of cells corresponding to each pixel may be implemented.
  • the DMD output is processed using the virtual frame according to the embodiment as an image to be exposed.
  • the input trigger The virtual frame according to the exemplary embodiment is moved in response to the change of the exposure stage position according to the signal to process the exposure image output to the DMD (S203).
  • a virtual frame cell according to an embodiment corresponding to the calculated current position is calculated by calculating a current position of the exposure stage corresponding to the start of exposure according to a trigger signal input from the sink controller of the exposure stage.
  • the storage area of the virtual frame cell to process the exposure image output to the DMD while moving the virtual frame according to the embodiment.
  • the trigger signal includes using a sensor signal for position control of the exposure stage including any one of an encoder signal and a linear scaler signal mounted on the exposure stage.
  • the trigger is divided and provided to the digital micromirror device controller according to the exposure stage movement.
  • the trigger of a display device having a pixel size of 10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m is 10.8 ⁇ m
  • a virtual frame having fine pattern precision of 1 ⁇ m exposure stage resolution and 2 ⁇ m size of a cell is correspondingly implemented.
  • the trigger is divided into 2.72 um to provide the divided 2. 72 um trigger to the digital micromirror device controller as the exposure stage moves.
  • the digital micromirror device controller reads the pixel data of the virtual frame according to the divided 2.72um trigger.
  • an image to be exposed is generated as a virtual frame modeled as a memory bit cell having a resolution or precision to be realized by virtualizing an exposure stage or a mask film in a memory, and then performing an exposure image output process based on such a virtual frame.
  • a display device having a fine fine pattern for example, a pixel having a size of 10 ⁇ m, is realized on the display device having a certain pixel size, thereby implementing a precision pattern of 2 ⁇ m.
  • the high-speed optical communication transmission-based system can be used to output the image to be exposed to the DMD at high speed, and to synchronize with the exposure stage in real time.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an exposure image output processing method of a digital micromirror device controller according to an exemplary embodiment.
  • an exposure image output processing method of a digital micromirror device controller may be performed by modeling an image to be exposed into a memory bit cell having a resolution or precision to be realized by virtualizing an exposure stage or a mask film in a memory.
  • the exposure image output processing based on the virtual frame to implement a fine pattern in a direct image exposure equipment or system using a general DMD.
  • the exposure image output processing method calculates the virtual frame size of the image to be exposed, and rotates the original vector image of the image to be exposed according to the angle between the DMD and the exposure stage movement direction.
  • the virtual frame according to the exemplary embodiment is generated by rasterizing the virtual frame of the calculated size corresponding to the resolution according to the exposure stage trigger.
  • the virtual frame size is calculated according to Equation 1 below by considering a DMD and an exposure stage moving direction angle according to a fine pattern (or resolution) to be implemented.
  • w is the width of the original raster image
  • h is the height of the original raster image
  • w ' is the width of the projection rectangle rotated the original raster image
  • h' is the height of the projection rectangle rotated the original raster image
  • a is the angle between the DMD and the exposure stage moving direction.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a virtual frame, according to an exemplary embodiment.
  • the virtual frame is modeled as a memory bit cell having a desired resolution or precision to be realized by virtualizing an exposure stage or a mask film in a memory. That is, it is a maskless type and is modeled as a memory bit cell of a desired resolution to be realized by virtualizing a mask film in a memory.
  • the virtual frame according to this embodiment is a UV.
  • the mask type exposure method is improved by exposing with a beam to realize a pattern.
  • the mask is modeled as a memory bit cell of a desired resolution to be virtualized in a memory, and the generated virtual mask is linked with the DMD. To implement the pattern.
  • the memory address is mapped to an exposure stage position, for example, x and y coordinates, specifically, according to Equation 2 below, so as to expose an image to be exposed, that is, between a virtual frame and an exposure stage according to an embodiment.
  • Real time synchronization is achieved.
  • FIG. 5 is a diagram for describing rasterization according to an embodiment.
  • a rasterization according to an embodiment is a specific size of an original vector image obtained by rotating an original vector image of an image to be exposed according to an angle between a DMD and an exposure stage moving direction, according to an embodiment. And rasterizing corresponding to the resolution according to the exposure stage trigger on the virtual frame, resulting in a virtual frame according to one embodiment.
  • the rasterization first forms a virtual line in which the DMDs are in parallel and tilts the exposure stage movement path relatively to form a virtual line in which the DMD pixels overlap, that is, a virtual line in which the DMD pixels overlap in the conventional DMD is tilted.
  • the virtual line is formed by overlapping the DMD pixels by making the DMDs parallel and tilting the exposure stage movement path relatively. Creates a virtual map in memory, sets the region corresponding to the line of the set L / S in the virtual map to Region, and sets the overlapped pixel region corresponding to the region to true. Value), and the superimposed pixel information processed as the true value is stored and managed as a non-overlapping raster image.
  • the black pixel overlapping the pattern image on the virtual line is set to "1”
  • the white pixel not overlapping the pattern image on the virtual line is set to "0”
  • each pixel is disposed at an angle to the pattern image, and each column
  • the pixels in the back row are positioned to fill the pixels in the back row.
  • an embodiment obtains pixel information, i.e., cell information, superimposed per unit pixel.
  • Each of the cells is mapped to an exposure stage position x and y coordinates according to an embodiment, and the image to be exposed according to the embodiment, that is, a virtual frame, is stored in a memory address synchronized with each exposure stage position. Real time synchronization between the stage and the image to be exposed.
  • FIG. 6 illustrates another example of rasterization according to an embodiment.
  • another example of rasterization is to form a virtual line in which DMD pixels are overlapped by placing the DMDs in parallel and relatively tilting the exposure stage movement path, and overlapping on the virtual lines.
  • the virtual pixel of the new unit size is formed in the memory in L / S size unit of the grouped pixel area, and the vector line is composed of 2 circles and 1 rectangle in the overlapped pixel area,
  • the intersection area is set by the setting intersection algorithm with the passing line, and the area of the overlapping pixels located inside the intersection area is compared with the set value (%) in consideration of the intersection area of the overlapping pixels located inside the intersection area.
  • the image resolution may vary depending on the amount of overlapping pixels, i.e., the overlapping amount. Specifically, the overlapping amount based on the overlapping pixel information is adjusted to correspond to the corresponding image resolution for each image resolution. Provide user requested image resolution. This operation equally applies to rasterization according to the embodiment of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an operation of calculating a line / space (L / S) according to an embodiment.
  • one embodiment implements a fine fine pattern, that is, an L / S 10 ⁇ m pattern, in a display device having a predetermined pixel size.
  • the L / S is used to determine the group size of the overlapped pixel region required to obtain the cells of the virtual frame, and takes the trigger interval and the virtual frame cell interval into consideration. , It is calculated according to the following [Equation 3].
  • minimum linewidth is "(Multi Lens Array (MLA) or beam size + (trigger spacing (virtual frame cell spacing) ⁇ 2)) / cos (tilt angle)
  • One embodiment is to expose an image of a digital micromirror device controller that processes the image output to be exposed to a digital micromirror device that optically modulates the image when the image is exposed in a Direct Image Expose System. It can be used for image output processing, and it can be industrially used for semiconductor nano process and interface technology according to high performance and smart digital devices.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

일실시예는 관리 컨트롤러로부터 전송받은 노광할 이미지를 저장하는 저장부, 상기 노광할 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스 출력 처리를 전체 제어하는 메인 제어부 및, 상기 메인 제어부의 제어하에, 싱크 컨트롤러의 트리거 신호에 따라 상기 노광 스테이지 위치 변화에 상응하여 상기 노광할 이미지를 이동해서, DMD로의 노광 이미지 출력을 처리하는 노광 이미지 매니저를 포함하고, 상기 노광할 이미지는 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도의 메모리 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화한 가상 프레임으로 생성하여 된 것이며, 상기 노광 이미지 매니저는 상기 생성된 가상 프레임을 노광할 이미지로 사용해서, 노광 이미지 출력을 처리하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법에 관한 것으로, 일정 픽셀 크기를 가진 디스플레이 장치에 정밀 미세 패턴을 구현하고, 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화도 이루어진다.

Description

디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법
본 명세서에 개시된 내용은 디렉트 이미지 노광 장비 시스템(Direct Image Expose System)에서 이미지 노광시, 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device: DMD)로의 노광할 이미지 출력을 처리하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기와 그의 노광할 이미지 출력 처리 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 디렉트 이미지 노광 장비나 시스템에는 노광 이미지를 저장하고 처리하는 관리 정보처리장치 예를 들어, PC(Personal Computer)와, 그 관리 정보처리장치(PC)와 고속 광통신 모듈로 통신하고 그에 의해 처리된 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스 장치에 출력하는 제어기, 그 제어기로부터 출력된 이미지를 디지털 광학 처리하는 DLP(Digital Light Processing) 칩셋 및, 디지털 광학 처리된 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스 등으로 구성되어, 이미지를 노광 처리한다.
관련된 선행문헌은 본 출원인이 제안한 국내출원번호 제10-2015-0106006호(발명의 명칭 : 디렉트 이미지 노광 장비(시스템)에서의 노광 광량 조절용 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 제어 방법)이다.
이러한 일반적인 디렉트 이미지 노광 장비나 시스템에 있어서, 특히 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)에 관해 다음의 사항이 알려져 있다.
『DMD는 실리콘웨이퍼 상에 16미크론 크기의 미세한 거울을 1미크론 간격으로 심어 이 거울을 통해 빛이 반사되는 것을 제어해 영상을 표현하는 장치이며, 이 기술은 마이크로 디바이스(Mirror-Device)라는 소형 마이크로 칩이 핵심 역할을 하고, 이 마이크로칩 위에는 수십만 개에 이르는 초소형 알루미늄 거울이 올려져 있다고 알려져 있으며, 이 초소형 거울이 동영상 시그널에 맞춰 기존에 놓여 있는 위치를 전환해주며, 발원체가 알루미늄 거울 표면에 빛을 비추면 렌즈를 통해 빛을 모은 거울이 동영상 이미지를 스캔하는 것이 DMD의 기본원리라고 알려져 있다.』
이러한 DMD를 이용한 디렉트 이미징(Direct imaging) 시스템은 최근, 스마트 디지털 기기의 등장과 혁신에 따른 시장 패러다임의 급속한 변화와, 반도체 나노 공정 경쟁과 고성능화에 따른 인터페이스 기술 패러다임 전환으로 해상도 1,200 dpi 이상 구현 즉, L/S(Line/Space) 10㎛ 패턴 간격 구현 기술로 이동하는 추세이다.
그런데, 통상적으로 종래 DMD를 이용한 디렉트 이미징 시스템은 픽셀(Pixel) 크기가 10um × 10um인 디스플레이(Display) 장치에 일반 패턴 구현할 경우 10um미만 미세 패턴은 구현하지 못한다.
그럼에도 불구하고, 이러한 미세 패턴을 구현하는 하나의 방법은 이미지를 저장하고 처리하는 PC와 그 처리된 이미지를 DMD에 출력하는 제어기 간에 고속 광통신 모듈을 사용하여 통신하는 것이다. 그리고, 정밀도가 높고 고속으로 노광하기 위해서는 고속 광통신 모듈의 데이터 전송속도가 성능에 아주 큰 영향을 미치게 된다.
하지만, 전술한 바와 관련하여, 일반적으로 1920x1080 해상도를 갖는 DMD를 초당 100mm의 속도로 10um의 라인 스페이스(Line Space) 노광을 하기 위해서는 초당 10000프레임(Frame)(100000um/10um=10000)을 전송해야 하며, 초당 전송 데이터량은 2Gbyte(1920x1080x10000/8(bit))가 된다.
종래의 기술은 이 전송속도를 구현하기 위해 PC에서 "PCI express Gen2(Peripheral Component Interconnect 고속 젠2)" 또는 "젠3(Gen3)" 사용하여 광 통신모듈을 구현하고 있고, 이를 위해 고성능 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하고 있다.
그러나, 이러한 고성능 "버텍스7(virtex7)(Xilinx 社) FPGA"칩은 수백 만원으로 상당히 고가이므로 고속 광통신 모듈을 구성할 때 비용이 많이 든다. 또한, PC는 "리얼 타임 OS(Real Time Operating System)"이 아니므로 노광 스테이지와 동기화 문제도 야기되며, 이 문제를 해결하기 위한 시간과 비용도 크다.
개시된 내용은, 일정 픽셀 크기를 가진 디스플레이 장치에 정밀 미세 패턴을 구현할 수 있도록 하고, 더불어 고속 광 통신 전송 기반의 시스템을 미사용하면서도 노광할 이미지를 빠른 속도로 DMD에 출력할 수 있도록 하고 노광 스테이지와 실시간 동기화도 할 수 있도록 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법은,
노광할 이미지를 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도의 메모리 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화한 가상 프레임으로 생성하고, 구체적으로는 노광할 이미지를 해당 노광할 이미지의 원본 래스터(Raster) 이미지를 DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 얻은 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전해서 나온 원본 래스터 이미지의 폭과 높이를 곱하여 나온 값에 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도의 좌승인 각도2를 곱해서 해당 노광할 이미지의 가상 프레임 크기를 산출하고, 해당 노광할 이미지의 원본 벡터(Vector) 이미지를 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하여 나온 원본 벡터 이미지를 상기 산출된 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화하고 래스터화(rasterization)해서, 노광 스테이지나 마스크 필름이 가상으로 구현할 해상도의 비트 셀로 모델링화하여 된 가상 프레임으로 생성하여, 상기 생성된 가상 프레임 즉 노광 스테이지나 마스크 필름이 가상으로 구현할 해상도의 비트 셀로 모델링화하여 된 가상 프레임을 노광할 이미지로 사용해서, DMD 출력을 처리하는 것을 특징으로 한다.
실시예들에 의하면 일정 픽셀 크기를 가진 디스플레이 장치에 정밀 미세 패턴을 구현한다. 즉, L/S 10㎛ 패턴을 구현한다. 구체적으로, 통상 픽셀 크기가 10um × 10um인 디스플레이 장치에 일반 패턴 구현 할 경우 10um미만 패턴은 구현하지 못하나, 이를 해결하여 가상 프레임을 구현해서 10um × 10um인 픽셀 크기를 갖는 디스플레이 장치에 정해진 정밀도(Scale)에 따라 정밀 패턴을 구현한다.
그리고, 고속 광 통신 전송 기반의 시스템을 미사용하면서도 노광할 이미지를 빠른 속도로 DMD에 출력하고, 노광 스테이지와 실시간 동기화도 이루어진다.
또한, 고출력 UV-LED 광원의 펄스(Pulse) 제어를 이용한 DMD용 광원 제어시스템을 제공하고, 펄스 제어를 통해서 열 발생에 따른 효율 및 라이프 타임(Life Time) 문제 해소하며, DMD 미러(Mirror)가 온/오프(On/Off) 구동에 소요되는 시간 동안 노광되는 잔상현상을 제거한다.
도 1은 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 구성을 도시한 도면
도 2는 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법을 순서대로 도시한 도면
도 3은 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법을 도식화한 도면
도 4는 일실시예에 따른 가상 프레임을 설명하기 위한 도면
도 5는 일실시예에 따른 래스터화를 설명하기 위한 도면
도 6은 일실시예에 따른 래스터화의 다른 예를 설명하기 위한 도면
도 7은 일실시예에 따른 L/S 산출 동작을 설명하기 위한 도면
도 1은 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기는 관리 컨트롤러로부터 전송받은 노광할 이미지, 즉 일실시예에 따른 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도의 메모리 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화한 가상 프레임으로 된 노광할 이미지를 저장하는 저장부(미도시), 상기 일실시예에 따른 노광할 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device: DMD) 출력 처리를 전체 제어하는 메인 제어부(120) 및, 상기 메인 제어부(120)의 제어하에, 노광 스테이지 위치 변화에 따라 전달된 싱크 컨트롤러의 트리거 신호에 따라 상기 노광 스테이지 위치 변화에 상응하여 상기 일실시예에 따른 노광할 이미지를 이동해서, 노광할 이미지의 DMD 출력을 처리하는 노광 이미지 매니저(130)를 포함한다.
추가로, 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기는 상기 관리 컨트롤러와 로컬 네트워킹하는 인터페이스부(110)를 포함한다. 이때, 상기 관리 컨트롤러는 일실시예에 따른 노광할 이미지를 생성하는 마스터 컨트롤러와 연결된 슬레이브 컨트롤러이거나 상기 마스터 컨트롤러 또는 상기 슬레이브 컨트롤러와 마스터 컨트롤러를 더불어 구비한 관리 정보처리장치로 된 것이다.
그리고, 일실시예에 따른 노광할 이미지는 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도나 정밀도의 메모리 비트 셀로 모델링화한 가상 프레임으로 된 것이다. 구체적으로는, 일실시예에 따른 노광할 이미지가 해당 노광할 이미지의 원본 래스터(Raster) 이미지를 DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 얻은 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도(또는, 기울기)에 따라 회전해서 나온 원본 래스터 이미지의 폭과 높이를 곱하여 나온 값에 상기 각도 즉, DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도의 좌승인 각도2를 곱해서 해당 노광할 이미지의 가상 프레임 크기를 산출하고, 해당 노광할 이미지의 원본 벡터(Vector) 이미지를 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하여 나온 원본 벡터 이미지를 상기 산출된 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화하고 래스터화(rasterization)해서 된 것이다. 그 결과, 일실시예에 따른 가상 프레임이 생성된다. 이러한 일실시예에 따른 가상 프레임은 구현할 미세 패턴에 따라 디스플레이 장치의 기준 픽셀 패턴과 노광할 해당 이미지의 디스플레이 단위 패턴의 비율을 기반으로 산출한 단위 픽셀당 구획 필요 데이터 개수만큼 구비한 셀(cell)로 각 픽셀이 구성된 가상 프레임으로 된 것이다.
상기 인터페이스부(110)는 관리 컨트롤러와 로컬 네트워킹하여 노광할 이미지를 제공받는 것이다. 이때, 상기 인터페이스부(110)는 상기 노광 이미지 매니저(130)의 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화 동작과 연동하여, 고속 광 통신 전송 기반의 시스템을 미사용하면서도 고속으로 정상 출력 지원한다. 즉, 노광 이미지 매니저(130)가 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 노광 이미지를 일실시예에 따른 가상 프레임별로 저장하고, 상기 노광 스테이지의 싱크 컨트롤러부터의 노광 스테이지에 장착된 엔코더 신호나 리니어 스케일러 신호 중 어느 하나를 포함한 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 시작 시에 상응하여 노광 스테이지의 현 위치를 산출해서 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지의 가상 프레임(또는, 해당 가상 프레임의 저장 영역)을 색출하는 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화 동작과 연동하여, 고속 광 통신 전송 기반의 시스템을 미사용하면서도 고속으로 정상 출력 지원한다.
싱크 컨트롤러는 노광 스테이지의 위치제어용 각 센서(예를 들어, 노광 스테이지에 장착된 엔코더와 리니어 스케일러)와 인터페이스 구성을 가지고 해당 센서 신호를 취합, 상기 제어기로 제공하는 노광 스테이지의 싱크 컨트롤러이다(이러한 "싱크 컨트롤러"는 노광 스테이지의 위치 제어를 위해 관련된 장치를 동기화시키는 노광 스테이지의 싱크 컨트롤러를 사용함). 이러한 싱크 컨트롤러는 스테이지 이동에 따른 트리거 신호와 노광 스테이지의 위치제어용 센서의 신호를 제공하고, 제어기는 이 신호를 기반으로 노광 이미지의 DMD 출력을 처리하거나 노광 스테이지의 현 위치를 파악한다.
메인 제어부(120)는 관리 컨트롤러로부터 노광할 이미지를 전송받아, 상기 전송된 노광할 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 출력을 전체적으로 제어하는 것이다. 이러한 메인 제어부(120)는 종래 기술에 속하는 것으로, 여기서는 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
노광 이미지 매니저(130)는 노광할 이미지(특히, 일실시예에 따른 미세 패턴 정밀도를 갖는 가상프레임으로 된 노광할 이미지)의 DMD 출력을 처리하는 것이다. 이러한 일실시예에 따른 노광 이미지 매니저(130)는 상기 메인 제어부(120)의 제어하에, 노광 스테이지 위치 변화에 따른 동기화 신호 발생에 상응하여 트리거 신호를 전달하는 싱크 컨트롤러와 연동해서, 상기 싱크 컨트롤러의 트리거 신호에 따라 즉 노광 스테이지 이동에 상응하여 일실시예에 따른 노광할 이미지 즉 가상 프레임을 해독해서 이동해서, 노광할 이미지의 DMD 출력을 처리한다. 그리고, 상기 일실시예에 따른 가상 프레임은 상기 관리 컨트롤러 구체적으로는, 마스터 컨트롤러에 의해 생성되거나 상기 노광 이미지 매니저(130)에 의해 생성된다. 이때, 상기 노광 이미지 매니저(130)는 일실시예에 따른 가상패턴의 기본적인 개념에 따라, 노광 스테이지 분해능에 의존적으로 원하는 해상도에 따른 이미지를 모두 램(RAM)에 저장하고 있어 노광 스테이지 이동에 따라 해당 이미지를 해독해서 출력하는 것이다.
도 2는 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법은 먼저 관리 컨트롤러로부터 노광할 이미지를 전송받아(S201) 저장한다.
이때, 일실시예에 따라 노광할 이미지를 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도나 정밀도의 메모리 비트 셀로 모델링화한 가상 프레임으로 생성하여 구현한다.
구체적으로는, 우선 해당 노광할 이미지의 원본 래스터 이미지를 DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 얻은 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도(또는, 기울기)에 따라 회전한다. 그런 다음, 상기 회전하여 얻은 결과 즉 회전된 원본 래스터 이미지의 폭과 높이를 곱하여 나온 값에 상기 각도 즉, DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도의 좌승인 각도2를 곱해서 해당 노광할 이미지의 가상 프레임 크기를 산출한다. 다음, 해당 노광할 이미지의 원본 벡터 이미지를 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하고, 상기 회전하여 얻은 결과 즉 회전된 원본 벡터 이미지를 상기 산출된 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 래스터화해서, 노광할 이미지를 일실시예에 따른 가상 프레임으로 생성하여 구현한다. 즉, 정밀 패턴을 제공할 수 있도록 하는 가상 프레임으로 생성하여 구현한다.
그 결과, 통상적으로 픽셀 크기가 10um × 10um인 디스플레이 장치에 일반 패턴 구현할 경우 10um미만 패턴은 구현하지 못하나, 이를 해결하여 일실시예에 따른 가상 프레임을 구현해서 10um × 10um인 픽셀 크기를 갖는 디스플레이 장치에 정해진 정밀도에 따라 정밀 패턴을 구현한다.
한편, 이때 일실시예에 따른 가상 프레임은 DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여, 단위 픽셀 별로 중첩된 픽셀 정보 즉, 셀 정보를 얻는다.
그리고, 이러한 각 셀은 일실시예에 따라 노광 스테이지 위치 x, y 좌표에 매핑된다. 예를 들어, 특정 경우 즉, 만일 노광 스테이지 분해능이 1um이고 픽셀 크기가 10um인 경우 2um의 정밀도를 갖는 패턴 구현시, 한 셀의 크기가 2um인 가상프레임을 구현하되 이 셀은 노광 스테이지 위치 x, y좌표에 매핑된다.
더불어, 이와 관련하여 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기는 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 이러한 일실시예에 따른 노광할 이미지 즉, 가상 프레임을 저장하여, 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화가 이루어지도록 한다.
참고로, 상기한 바에 따라, 일실시예는 해당 디렉트 이미지 노광 장비(또는, 시스템)의 디스플레이 장치 기준 픽셀 패턴과 노광할 해당 이미지의 디스플레이 단위 패턴의 비율을 기반으로 산출한 1 픽셀당 구획 필요 데이터 개수(예를 들어, 크기가 10um인 픽셀을 갖는 디스플레이 장치로 2um의 정밀 패턴 구현시, 1 픽셀 당 4×4의 데이터 개수)에 상응하는 개수만큼 셀을 각 픽셀별로 구성한 가상 프레임을 구현한다.
다음, 상기 일실시예에 따른 가상 프레임을 노광할 이미지로 사용해서, DMD 출력을 처리한다.
즉, 상기 일실시예에 따른 가상 프레임을 노광할 이미지로 사용해서, 노광 스테이지 위치 변화에 따른 동기화 신호 발생에 상응하여 트리거 신호를 전달하는 싱크 컨트롤러로부터 트리거 신호 입력시(S202), 상기 입력된 트리거 신호에 따라 상기 노광 스테이지 위치 변화에 상응하여 상기 일실시예에 따른 가상 프레임을 이동해서, DMD로의 노광 이미지 출력을 처리한다(S203).
예를 들어, 노광 스테이지의 싱크 컨트롤러부터 입력된 트리거 신호에 따라 노광 시작 시에 상응하여 노광 스테이지의 현 위치를 산출해서, 상기 산출된 현 위치에 상응하는 일실시예에 따른 가상 프레임 셀(또는, 가상 프레임 셀의 저장 영역)을 색출하여, 상기 일실시예에 따른 가상 프레임을 이동하면서, DMD로의 노광 이미지 출력을 처리한다.
그 결과, 일정 픽셀 크기를 가진 디스플레이 장치에 정밀 미세 패턴을 구현하고, 더불어 고속 광 통신 전송 기반의 시스템을 미사용하면서도 노광할 이미지를 빠른 속도로 DMD에 출력하며, 노광 스테이지와 실시간 동기화도 이루어진다.
이때, 상기 트리거 신호는 노광 스테이지에 장착된 엔코더 신호나 리니어 스케일러 신호 중 어느 하나를 포함한 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 사용하는 것을 포함한다.
그리고, 상기 노광 스테이지 이동에 따라 즉, 일실시예에 따라 아주 작은 크기의 셀로 된 미세 패턴 정밀도를 갖는 가상프레임을 구현하는 경우, 노광 스테이지 이동에 따라 트리거를 분할하여 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기에 제공한다.
예를 들어, 10um × 10um인 픽셀 크기를 갖는 디스플레이 장치의 트리거가 10.8um인 경우, 노광 스테이지 분해능이 1um이고 한 셀의 크기가 2um로 된 미세 패턴 정밀도를 갖는 가상프레임을 구현하는 경우 이에 상응해서 트리거를 2.72um로 분할하여 노광 스테이지 이동에 따라 그 분할된 2. 72um의 트리거를 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기에 제공한다.
이때, 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기는 이러한 분할된 2.72um의 트리거에 상응하여 일실시예에 따른 가상 프레임의 화소 데이터를 읽어온다.
이상과 같이, 일실시예는 노광할 이미지를 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도나 정밀도의 메모리 비트 셀로 모델링화한 가상 프레임으로 생성하여 그러한 가상 프레임을 기반으로 노광 이미지 출력 처리를 함으로써, 일정 픽셀 크기를 가진 디스플레이 장치에 정밀 미세 패턴, 예를 들어 크기가 10um인 픽셀을 갖는 디스플레이 장치로 2um의 정밀 패턴을 구현한다.
즉, 통상적으로 픽셀 크기가 10um × 10um인 디스플레이 장치에 일반 패턴 구현할 경우 10um미만 미세 패턴은 구현하지 못하나, 일실시예에 따른 가상 프레임을 구현해서 10um × 10um인 픽셀 크기를 갖는 디스플레이 장치에 정해진 정밀도에 따라 미세 패턴을 구현한다.
더불어, 고속 광 통신 전송 기반의 시스템을 미사용하면서도 노광할 이미지를 빠른 속도로 DMD에 출력하며, 노광 스테이지와 실시간 동기화도 이루어지게 한다.
도 3은 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법을 도식화한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법은 노광할 이미지를 노광 스테이지나 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 해상도나 정밀도의 메모리 비트 셀로 모델링화한 가상 프레임으로 생성하여, 이러한 가상 프레임을 기반으로 노광 이미지 출력 처리함으로 일반적인 DMD를 사용한 디렉트 이미지 노광 장비 또는 시스템에서 미세 패턴을 구현한다.
이러한 일실시예에 따른 노광 이미지 출력 처리 방법은 해당 노광할 이미지의 가상 프레임 크기를 산출하고, 해당 노광할 이미지의 원본 벡터 이미지를 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하여 나온 원본 벡터 이미지를 상기 산출된 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 래스터화해서, 일실시예에 따른 가상프레임을 생성한다.
이때, 이러한 가상 프레임 크기는 구현할 미세 패턴(또는, 해상도)에 따른 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 각도를 고려하여, 아래의 [식 1]에 따라 산출한다.
[식 1]
가상 프레임 크기 = (w x a) x (h x a) = (w x h) x (a x a) = (w x h) x a2
여기서, w는 원본 래스터 이미지의 넓이이고, h는 원본 래스터 이미지의 높이이며, w'는 원본 래스터 이미지를 회전한 투영 사각형의 넓이이고, h'은 원본 래스터 이미지를 회전한 투영 사각형의 높이이며, a는 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도이다.
도 4는 일실시예에 따른 가상 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 가상 프레임은 노광 스테이지 또는 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 원하는 해상도 또는 정밀도의 메모리 비트 셀로 모델링하여 된 것이다. 즉, 마스크리스 타입(Maskless type)이면서도 마스크 필름을 메모리에 가상화하여 구현할 원하는 해상도의 메모리 비트 셀로 모델링하여 된 것이다. 이러한 일실시예에 따른 가상 프레임은 종래 마스크를 사용하여 UV. 빔(Beam)으로 노광해서 패턴을 구현하는 마스크 타입 노광 방법을 개량한 형태로, 그러한 마스크를 메모리에 가상화하여 구현할 원하는 해상도의 메모리 비트 셀로 모델링하여 생성해서, 그렇게 생성된 가상의 마스크를 DMD와 연동하여 패턴을 구현한다. 이때, 상기 메모리 주소는 노광 스테이지 위치 예를 들어, x, y 좌표에 매핑되어, 구체적으로는 아래의 [식 2]에 따라 매핑되어, 노광할 이미지 즉 일실시예에 따른 가상 프레임과 노광 스테이지 간 실시간 동기화가 이루어진다.
[식 2]
램 주소(RAM Address) = RAM(X, Y) = 노광 스테이지(X, Y) = (노광 스테이지 X + (노광 스테이지 Y * 노광 스테이지 폭))
도 5는 일실시예에 따른 래스터화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 래스터화는 노광할 이미지의 원본 벡터 이미지를 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하여 나온 원본 벡터 이미지를 일실시예에 따라 산출한 특정 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 래스터화하는 동작으로 이루어지고, 그 결과 일실시예에 따른 가상 프레임을 생성한다.
이러한 일실시예에 따른 래스터화는 먼저 DMD가 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하며, 즉 종래 DMD를 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하여 이를 기반으로 고해상도 패턴을 구현하는 방식과 달리, DMD가 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하여, 상기 가상라인 상의 중첩된 픽셀 영역을 위한 가상의 맵(Map)을 메모리 상에 생성하고, 상기 가상의 맵에 설정 L/S의 라인에 해당하는 영역을 리전(Region)으로 설정하며, 상기 리전에 해당하는 중첩된 픽셀 영역을 참(True) 값으로 처리하고, 상기 참 값으로 처리된 중첩된 픽셀 정보는 중첩되지 않은 래스터 이미지로 저장하여 관리하는 동작으로 이루어진다.
이때, 가상라인 상의 패턴 이미지와 겹치는 검은색 픽셀은 "1"로 가상라인 상의 패턴 이미지와 겹치지 않는 하얀색 픽셀은 "0"으로 설정하고, 여기서 각 픽셀들은 패턴 이미지에 일정 각도 어긋나게 배치되며, 각 칼럼에서 앞 열의 픽셀 사이를 뒤 열의 픽셀이 메우도록 배치되어 해상도를 높인다.
한편, 상기 래스터화에 따라 일실시예는 단위 픽셀 별로 중첩된 픽셀 정보 즉, 셀 정보를 얻는다.
그리고, 이러한 각 셀은 일실시예에 따라 노광 스테이지 위치 x, y 좌표에 매핑되고, 더불어 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 이러한 일실시예에 따른 노광할 이미지 즉, 가상 프레임을 저장하여, 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화한다.
도 6은 일실시예에 따른 래스터화의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 래스터화의 다른 예는 DMD가 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하고, 상기 가상라인 상 중첩된 픽셀 영역의 그룹을 L/S 크기 단위로 신규 단위크기의 가상 픽셀을 메모리에 형성하며, 중첩된 픽셀 영역에서 2개의 원(Circle)과 1개의 사각형으로 벡터 라인을 구성하고, 그룹 단위 픽셀을 지나는 라인과의 설정 교차 알고리즘을 이용해서 교차 영역 설정하며, 교차영역 내부에 위치하는 중첩 픽셀들의 교차면적을 감안하여 설정 값(%)과 비교해서 상기 교차영역 내부에 위치하는 중첩 픽셀들의 교차면적이 설정 값 이상인 중첩 픽셀을 참(True) 값으로 설정하고, 상기 설정된 픽셀 정보를 설정 단위 비트 비트맵 이미지로 펼쳐서 예를 들어, 1비트 비트맵 이미지로 펼쳐서 저장하는 동작으로 이루어진다.
이때, 일실시예에 따라 이미지 해상도는 중첩 픽셀의 량 즉 중첩 량에 따라 달라지고, 구체적으로는 상기 중첩된 픽셀 정보를 기반으로 하는 중첩 량을 이미지 해상도별로 해당 이미지 해상도에 상응하여 상이하게 조정해서, 사용자 요구 이미지 해상도를 제공한다. 이러한 동작은 도 5의 일실시예에 따른 래스터화에도 동일하게 적용된다.
도 7은 일실시예에 따른 L/S(Line/Space) 산출 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일실시예는 일정 픽셀 크기를 가진 디스플레이 장치에 정밀 미세 패턴 즉, L/S 10㎛ 패턴을 구현한다. 그리고, 이러한 일실시예에 따른 L/S는 전술한 래스터화시, 가상 프레임의 셀을 얻는데 필요한 중첩된 픽셀 영역의 그룹 크기 등을 결정하는데 사용하는 것으로, 트리거 간격이나 가상 프레임 셀 간격을 고려하여, 하기의 [식 3]에 따라 산출한다.
[식 3]
L/S(Line/Space) = 최소 선폭/트리거 간격(셀 간격)
여기서, "최소 선폭"은 "(MLA(Multi Lens Array) 또는 빔 크기 + (트리거 간격(가상 프레임 셀 간격) × 2))/cos(기울기 각도)
일실시예는 디렉트 이미지 노광 장비 시스템(Direct Image Expose System)에서 이미지 노광시, 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device)로의 노광할 이미지 출력을 처리하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광할 이미지 출력 처리에 사용하여, 반도체 나노 공정과 고성능화에 따른 인터페이스 기술 및 스마트 디지털 기기 등에 산업상 이용가능하다.

Claims (12)

  1. 관리 컨트롤러로부터 전송받은 노광할 이미지를 저장하는 저장부;
    상기 노광할 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device: DMD) 출력 처리를 전체 제어하는 메인 제어부; 및,
    상기 메인 제어부의 제어하에, 노광 스테이지 위치 변화에 따른 동기화 신호 발생에 상응하여 트리거 신호를 전달하는 싱크 컨트롤러와 연동해서, 상기 싱크 컨트롤러의 트리거 신호에 따라 상기 노광 스테이지 위치 변화에 상응하여 노광할 이미지를 이동해서, DMD로의 노광 이미지 출력을 처리하는 노광 이미지 매니저;
    를 포함하고,
    상기 노광할 이미지는,
    해당 노광할 이미지의 원본 래스터(Raster) 이미지를 DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 얻은 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전해서 나온 원본 래스터 이미지의 폭과 높이를 곱하여 나온 값에 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도의 좌승인 각도2를 곱해서 해당 노광할 이미지의 가상 프레임 크기를 산출하고, 해당 노광할 이미지의 원본 벡터(Vector) 이미지를 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하여 나온 원본 벡터 이미지를 상기 산출된 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화하고 래스터화(rasterization)해서, 노광 스테이지나 마스크 필름이 가상으로 구현할 해상도의 비트 셀로 모델링화하여 된 가상 프레임으로 생성하여 된 것이고,
    상기 노광 이미지 매니저는,
    상기 노광 스테이지나 마스크 필름이 가상으로 구현할 해상도의 비트 셀로 모델링화하여 된 가상 프레임을 노광할 이미지로 사용해서, 노광 이미지 출력을 처리하는 것;
    을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터화(rasterization)하는 것은
    DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하고, 상기 가상라인 상의 중첩된 픽셀 영역을 위한 가상의 맵(Map)을 메모리 상에 생성하며, 상기 가상의 맵에 설정 L/S(Line/Space)의 라인에 해당하는 영역을 리전(Region)으로 설정하고, 상기 리전에 해당하는 중첩된 픽셀 영역을 참(True) 값으로 처리하며, 상기 참 값으로 처리된 중첩된 픽셀 정보는 중첩되지 않은 래스터 이미지로 저장하여 관리해서 된 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터화(rasterization)하는 것은
    DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하고, 상기 가상라인 상 중첩된 픽셀 영역의 그룹을 L/S(Line/Space) 크기 단위로 신규 단위크기의 가상 픽셀을 메모리에 형성하며, 중첩된 픽셀 영역에서 벡터 라인을 구성하고, 그룹 단위 픽셀을 지나는 라인과의 교차 영역 설정하며, 교차영역 내부에 위치하는 중첩 픽셀들의 교차면적을 설정 값과 비교하여 상기 교차영역 내부에 위치하는 중첩 픽셀들의 교차면적이 설정 값 이상인 중첩 픽셀을 참(True) 값으로 설정하고, 상기 설정된 픽셀 정보를 설정 단위 비트 비트맵 이미지로 펼쳐서 저장하여 된 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 노광할 이미지는,
    상기 참(True) 값의 중첩된 픽셀 정보를 상기 가상 프레임의 셀(cell)로 하고, 상기 셀 각각은 노광 스테이지 위치 좌표에 일대일 매핑하며,
    상기 가상 프레임은 셀마다 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 저장하여, 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화하고,
    상기 노광 이미지 매니저는,
    상기 노광 스테이지의 싱크 컨트롤러부터 입력된 트리거 신호에 따라, 노광 시작 시에 상응하여 노광 스테이지의 현 위치를 산출해서, 상기 산출된 현 위치에 상응하는 상기 가상 프레임 셀을 기준으로 가상 프레임을 이동하면서, 노광 이미지 출력을 처리하는 것;
    을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 참(True) 값의 중첩된 픽셀 정보를 기반으로 하는 중첩 량을 이미지 해상도별로 해당 이미지 해상도에 상응하여 상이하게 조정해서, 사용자 요구 이미지 해상도를 제공하는 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 L/S(Line/Space)는
    하기의 [식 4]에 따라 산출한 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기.
    [식 4]
    L/S = 최소 선폭/트리거 간격(셀 간격)
    여기서, "최소 선폭"은 "(MLA(Multi Lens Array) 또는 빔 크기 + (트리거 간격(가상 프레임 셀 간격) × 2))/cos(기울기 각도)
  7. 관리 컨트롤러로부터 노광할 이미지를 전송받는 단계;
    노광 스테이지 위치 변화에 따른 동기화 신호 발생에 상응하여 트리거 신호를 전달하는 싱크 컨트롤러로부터 트리거 신호를 입력받는 단계; 및
    상기 싱크 컨트롤러의 트리거 신호에 따라 상기 노광 스테이지 위치 변화에 상응하여 상기 노광할 이미지를 이동해서, DMD로의 노광 이미지 출력을 처리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 노광할 이미지는,
    해당 노광할 이미지의 원본 래스터(Raster) 이미지를 DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 얻은 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전해서 나온 원본 래스터 이미지의 폭과 높이를 곱하여 나온 값에 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도의 좌승인 각도2를 곱해서 해당 노광할 이미지의 가상 프레임 크기를 산출하고, 해당 노광할 이미지의 원본 벡터(Vector) 이미지를 상기 DMD와 노광 스테이지 이동 방향 간 각도에 따라 회전하여 나온 원본 벡터 이미지를 상기 산출된 크기의 가상 프레임 상으로 노광 스테이지 트리거에 따른 해상도에 상응하여 비트 셀(Bit Cell)로 모델링화하고 래스터화(rasterization)해서, 노광 스테이지나 마스크 필름이 가상으로 구현할 해상도의 비트 셀로 모델링화하여 된 가상 프레임으로 생성하여 된 것이고,
    상기 DMD로의 노광 이미지 출력을 처리하는 단계는,
    상기 노광 스테이지나 마스크 필름이 가상으로 구현할 해상도의 비트 셀로 모델링화하여 된 가상 프레임을 노광할 이미지로 사용해서, 노광 이미지 출력을 처리하는 것;
    을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 래스터화(rasterization)하는 것은
    DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하고, 상기 가상라인 상의 중첩된 픽셀 영역을 위한 가상의 맵(Map)을 메모리 상에 생성하며, 상기 가상의 맵에 설정 L/S(Line/Space)의 라인에 해당하는 영역을 리전(Region)으로 설정하고, 상기 리전에 해당하는 중첩된 픽셀 영역을 참(True) 값으로 처리하며, 상기 참 값으로 처리된 중첩된 픽셀 정보는 중첩되지 않은 래스터 이미지로 저장하여 관리해서 된 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 래스터화(rasterization)하는 것은
    DMD는 평행 상태로 하고 노광 스테이지 이동 경로를 상대적으로 틸팅하여 DMD 픽셀이 중첩되는 가상라인을 형성하고, 상기 가상라인 상 중첩된 픽셀 영역의 그룹을 L/S(Line/Space) 크기 단위로 신규 단위크기의 가상 픽셀을 메모리에 형성하며, 중첩된 픽셀 영역에서 벡터 라인을 구성하고, 그룹 단위 픽셀을 지나는 라인과의 교차 영역 설정하며, 교차영역 내부에 위치하는 중첩 픽셀들의 교차면적을 설정 값과 비교하여 상기 교차영역 내부에 위치하는 중첩 픽셀들의 교차면적이 설정 값 이상인 중첩 픽셀을 참(True) 값으로 설정하고, 상기 설정된 픽셀 정보를 설정 단위 비트 비트맵 이미지로 펼쳐서 저장하여 된 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 노광할 이미지는,
    상기 참(True) 값의 중첩된 픽셀 정보를 상기 가상 프레임의 셀(cell)로 하고, 상기 셀 각각은 노광 스테이지 위치 좌표에 일대일 매핑하며,
    상기 가상 프레임은 셀마다 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 저장하여, 노광 스테이지와 노광할 이미지 간 실시간 동기화하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 DMD로의 노광 이미지 출력을 처리하는 단계는,
    상기 노광 스테이지의 싱크 컨트롤러부터 입력된 트리거 신호에 따라, 노광 시작 시에 상응하여 노광 스테이지의 현 위치를 산출해서, 상기 산출된 현 위치에 상응하는 상기 가상 프레임 셀을 기준으로 가상 프레임을 이동하면서, 노광 이미지 출력을 처리하는 것;
    을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 노광할 이미지는,
    상기 참(True) 값의 중첩된 픽셀 정보를 기반으로 하는 중첩 량을 이미지 해상도별로 해당 이미지 해상도에 상응하여 상이하게 조정해서, 사용자 요구 이미지 해상도를 제공하는 것;
    을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 L/S(Line/Space)는
    하기의 [식 5]에 따라 산출한 것을 특징으로 하는 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 처리 방법.
    [식 5]
    L/S = 최소 선폭/트리거 간격(셀 간격)
    여기서, "최소 선폭"은 "(MLA(Multi Lens Array) 또는 빔 크기 + (트리거 간격(가상 프레임 셀 간격) × 2))/cos(기울기 각도)
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