WO2017209330A1 - 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법, 노광장치, 그 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법, 노광장치, 그 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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WO2017209330A1
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laser
laser beam
photosensitive film
dual line
light amount
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이혁교
김영광
김영식
양호순
이윤우
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한국표준과학연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a micropattern manufacturing method and a manufacturing apparatus having a dual line using a laser exposure method, an exposure apparatus, a grayer exposure method capable of generating a dual line.
  • the ion beam method is used to manufacture a high-tech product or a high-density semiconductor because the ion beam has a narrow line width, and thus a fine pattern having a finer line width can be manufactured.
  • the laser exposure method a photoresist film whose properties are converted by a laser is coated on a substrate, and then laser light is scanned to form a fine pattern through etching and etching processes.
  • FIG. 1 to 4 are for explaining the conventional laser exposure method
  • Figure 1 is a cross-sectional view of the substrate 1 coated with the photosensitive film 2
  • Figure 2 is a laser exposure apparatus 100 to the photosensitive film 2
  • laser 3 is a cross-sectional view of the state in which the beam is irradiated
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the state where the oxide film 4 is generated in the portion to which the laser beam is irradiated
  • FIG. 4 is a sectional view of the state in which the photosensitive film 2 is etched.
  • FIG. 5 shows a graph measuring a cross section before the laser beam is irradiated by a conventional laser exposure method
  • FIG. 6 shows a graph measuring a cross section in an etched state after irradiating a laser beam with a conventional laser exposure method. It is.
  • the laser beam is irradiated to the photosensitive film 2 using a laser exposure apparatus, wherein the light amount of the laser beam is about 10 to 15mW, the thickness of the coated photosensitive film is It becomes about 70nm-150nm.
  • the oxide film 4 is formed by a specific depth of the photosensitive film and by a specific height at the irradiated position.
  • the oxide film 4 After the oxide film 4 is formed by irradiating a laser beam, the oxide film 4 becomes a protective liquid to the etching solution, and when the photoresist film is removed with the etching solution, as shown in FIG. 4, a pattern protruding upward is generated. It becomes possible. When irradiating a laser beam while moving the laser exposure apparatus through the moving means, when etching, only a specific portion irradiated with the laser beam may protrude to generate various patterns of various shapes.
  • the laser beam when only a single line is formed in a portion where the laser beam is irradiated to generate a dual line spaced apart from each other, the laser beam must be irradiated to each portion, so that the process is performed.
  • the disadvantage is that it is difficult to control the movement of the laser exposure apparatus due to the complexity and is very inefficient.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, according to an embodiment of the present invention, to provide a laser exposure method that can form a fine pattern having a dual line in one laser beam irradiation.
  • the purpose is.
  • An object of the present invention is to provide a micropattern manufacturing method and a manufacturing apparatus having a dual line using a laser exposure method, an exposure apparatus, and a grayer exposure method capable of generating a dual line, which can be more than doubled in productivity.
  • a first object of the present invention is a laser exposure method, comprising: irradiating a photosensitive film coated on a substrate with a laser beam having a specific width and a specific light amount; Removing the photoresist of the portion irradiated with the laser beam; Forming protruding ends protruding upward from peripheral edges of the removed photoresist; An oxide film is formed on each of the protruding end upper surfaces of both sides; And generating a dual line by etching the photosensitive film, which may be achieved as a laser exposure method capable of generating a dual line.
  • the specific light amount may be 20 to 30 mW.
  • the photosensitive film may be characterized by consisting of chromium.
  • the irradiating step may include generating a laser beam having a specific width in the laser generating unit; Adjusting the laser beam to have the specific light amount in a light amount adjusting unit; Transmitting the laser beam through an exposure lens; And irradiating the laser beam to the photosensitive film positioned at a focus portion of the exposure lens.
  • the apparatus may further include adjusting a focus by changing a distance between the exposure lens and the substrate.
  • An exposure apparatus for irradiating a laser beam to a photosensitive film coated on a substrate comprising: a laser generator for generating a laser beam having a specific width; A light amount adjusting unit for adjusting the laser beam generated by the laser generating unit to a specific light amount; And an exposure lens that transmits the laser beam and irradiates the laser beam to the photosensitive film, wherein the photosensitive film of the portion to which the laser beam is irradiated is removed, and the protruding end protrudes upwardly on both peripheral edges of the removed photosensitive film. Is formed, and an oxide film is formed on each of the upper end surfaces of the protruding end, and the dual layer is generated by etching the photosensitive film.
  • the light amount adjusting unit may adjust the amount of light so that the laser beam has a light amount of 20 ⁇ 30mW.
  • the light amount adjusting unit may include a photoacoustic modulator, a beam splitter, a photodiode, and a controller.
  • a method of generating a fine pattern using a laser exposure apparatus comprising: irradiating a photosensitive film coated on a substrate with a laser beam having a specific width and a light amount of 20 to 30 mW; Removing the photoresist of the portion irradiated with the laser beam; Forming protruding ends protruding upward from peripheral edges of the removed photoresist; An oxide film is formed on each of the protruding end upper surfaces of both sides; And etching the photosensitive film, and in the irradiating step, irradiating a laser beam while moving the laser exposure apparatus, and by etching, a fine pattern having a dual line is generated. It can be achieved as a fine pattern manufacturing method having a dual line using the exposure method.
  • the irradiating step may include: a first step of moving means for irradiating a laser beam to the photosensitive film while moving the laser exposure apparatus by a distance set in a specific direction parallel to the plane direction of the substrate; A second step of stopping the irradiation of the laser beam and the moving means to move the laser exposure apparatus to a specific position; A third step of switching the specific direction and irradiating a laser beam to the photosensitive film while the moving means moves the laser exposure apparatus by a set distance in the changed direction; And a fourth step of repeating the first step to the third step.
  • generating a laser beam having a specific width in the laser generation unit Adjusting the laser beam to have the specific light amount in a light amount adjusting unit; Transmitting the laser beam through an exposure lens; And irradiating the laser beam to the photosensitive film positioned at a focus portion of the exposure lens.
  • a fourth object of the present invention can be achieved as an optical element with a fine pattern having a dual line, characterized in that produced by the manufacturing method according to the third object mentioned above.
  • the fine pattern may be a plurality of triangular patterns or quadrangular patterns having dual lines.
  • a fifth object of the present invention is a device for producing a fine pattern by irradiating a laser beam on a photosensitive film coated on a substrate, the laser generating unit for generating a laser beam having a specific width, and generated in the laser generating unit
  • a laser exposure apparatus having a light amount adjusting unit for adjusting the laser beam to have a light amount of 20 to 30 mW, and an exposure lens that transmits the laser beam and irradiates the laser beam to the photosensitive film; Moving means for moving the laser exposure apparatus in a direction parallel to a plane direction of the substrate; And a direction control unit for switching a moving direction of the laser exposure apparatus, wherein the photoresist film of the portion irradiated with the laser beam is removed, and protruding ends protruding upward from the peripheral ends of the removed photoresist film are formed.
  • the photoresist may be etched to produce a micropattern having a dual line, thereby achieving a micropattern manufacturing apparatus having a dual line using a laser exposure method.
  • the apparatus may further include a controller for controlling driving of the laser generating unit, the moving unit, and the direction adjusting unit.
  • the control unit controls the moving unit to control the laser beam to be irradiated to the photosensitive film while transferring the laser exposure apparatus by a distance set in a specific direction parallel to the planar direction of the substrate.
  • the laser generating unit stops the irradiation of the laser beam, controls the moving unit to move the laser exposure apparatus to a specific position, and the control unit controls the direction adjusting unit to switch the specific direction. And controlling the moving means again to control the laser beam to be irradiated to the photosensitive film while transferring the laser exposure apparatus in the switched specific direction by a predetermined distance.
  • the present invention by being able to generate dual lines at the same time, it is possible to improve the speed (productivity) more than twice as compared with the conventional exposure method, and in fact, considering the acceleration and deceleration of exposure apparatus movement, it is actually 3 times The above productivity has the effect that can be improved.
  • FIG. 1 to 4 are for explaining a conventional laser exposure method
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a substrate coated with a photosensitive film
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the laser beam is irradiated to the photosensitive film by a laser exposure apparatus
  • Figure 3 is a laser 4 is a cross-sectional view of a state in which an oxide film is formed on a portion to which a beam is irradiated
  • FIG. 1 to 4 are for explaining a conventional laser exposure method
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a substrate coated with a photosensitive film
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the laser beam is irradiated to the photosensitive film by a laser exposure apparatus
  • Figure 3 is a laser 4 is a cross-sectional view of a state in which an oxide film is formed on a portion to which a beam is irradiated
  • FIG. 6 is a graph measuring a cross section in an etched state after irradiating a laser beam with a conventional laser exposure method
  • FIG. 7 is a flowchart of a laser exposure method capable of generating a dual line according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 11 are views for explaining a laser exposure method capable of generating a dual line according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a photosensitive film coated on the substrate 1 is a laser beam having a light amount of 20 ⁇ 30mW 9 is a cross-sectional view of the irradiation state
  • Figure 9 is a cross-sectional view of the photosensitive film of the portion irradiated with the laser beam is removed, a projection end is generated to the periphery of the removed portion
  • Figure 10 is a state in which an oxide film is formed above the projection end 11 is a cross-sectional view of a state in which a dual line is generated by etching a photosensitive film;
  • 12 is a graph measuring a cross section in a state in which a laser beam having a light quantity of 30 mW is irradiated;
  • FIG. 13 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG.
  • FIG. 14 is a graph measuring a cross section in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 28 mW;
  • FIG. 15 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 14;
  • 16 is a graph measuring a cross section in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 26 mW;
  • FIG. 17 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 16;
  • 18 is a graph measuring a cross section in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 24 mW;
  • FIG. 19 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 18;
  • 20 is a graph measuring a cross section in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 21 mW;
  • FIG. 21 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 20;
  • 22 is a graph measuring a cross section in a state where a laser beam having a light quantity of 19 mW is irradiated;
  • FIG. 23 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 22;
  • 24 is a graph measuring a cross section in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 17 mW;
  • 25 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 24;
  • 26 is a graph of measuring a cross section in a state of irradiating a laser beam having a light quantity of 15 mW;
  • FIG. 27 is a graph measuring a cross section after etching the photosensitive film in FIG. 26;
  • FIG. 28 is a block diagram illustrating a signal flow of a controller of a micropattern manufacturing apparatus having a dual line using a laser exposure method according to an embodiment of the present invention
  • 29 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an optical device having a plurality of rectangular patterns using a conventional laser exposure method
  • FIG. 30 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an optical device having a plurality of rectangular patterns using a laser exposure method capable of generating a dual line according to an embodiment of the present invention
  • 31 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an optical device having a plurality of rectangular patterns using a conventional laser exposure method
  • FIG. 32 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an optical device having a plurality of rectangular patterns using a laser exposure method capable of generating a dual line according to an embodiment of the present invention
  • 33 to 35 are optical elements having a plurality of square patterns having a dual line manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • 36 to 38 are optical elements having a plurality of triangular patterns having a dual line manufactured according to an embodiment of the present invention
  • 39 to 41 are optical elements having a plurality of parallelogram patterns having a dual line manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • 42 to 44 illustrate an optical device having a plurality of square patterns having dual lines manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • the laser exposure apparatus 100 basically includes the same configuration as the conventional laser exposure apparatus 100.
  • the laser generation unit 10 generates a laser beam having a specific width
  • the light amount adjusting unit 11 is configured to adjust the laser beam generated by the laser generation unit 10 to a specific light amount.
  • the exposure lens is configured to transmit a laser beam and irradiate the laser beam onto the photosensitive film 2.
  • the photosensitive film 2 of the portion to which the laser beam is irradiated is removed, and protruding ends 3 protruding upwardly are formed at both peripheral edges of the removed photosensitive film 2, and the protruding ends 3
  • An oxide film 4 is formed on each of the upper surfaces. After the oxide film 4 is formed, the photoresist film 2 is etched to generate a dual line pattern.
  • Light amount control unit 11 is to adjust the amount of light so that the laser beam has a light amount of 20 ⁇ 30mW. As will be described later in detail, when the laser beam is irradiated to the photosensitive film 2 with a light amount of 20 to 30 mW, the photosensitive film 2 to which the laser beam is irradiated is completely removed.
  • the light amount adjusting unit 11 may typically include a photoacoustic modulator, a beam splitter, a photodiode, and a controller.
  • the laser exposure apparatus 100 may include a focus adjusting unit 20, and may be configured to adjust focus by changing a distance between the exposure lens and the substrate 1.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a laser exposure method capable of generating a dual line according to an embodiment of the present invention.
  • 8 to 11 illustrate a laser exposure method capable of generating a dual line according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows a light amount of 20 to 30 mW with the photosensitive film 2 coated on the substrate 1.
  • 9 is a cross-sectional view of a state in which a laser beam is irradiated, and FIG. 9 is a photosensitive film 2 of a portion irradiated with a laser beam is removed, and a protruding end 3 is generated around the removed portion, and FIG. A cross-sectional view of the state where the oxide film 4 is formed above the protruding end 3, and FIG. 11 shows a cross-sectional view of the state where a dual line is generated by etching the photosensitive film 2.
  • the laser generating unit 10 generates a laser beam having a specific width (S1), and the light beam adjusting unit 11 adjusts the laser beam to have the specific light amount (S2). This specific light amount corresponds to 20 ⁇ 30mW. The reasons and technical features of these limitations will be explained later. Then, the laser beam is transmitted to the exposure lens (S3).
  • the laser beam is irradiated onto the photosensitive film 2 coated on the substrate 1 positioned at the focal portion of the exposure lens (S4).
  • This photosensitive film 2 is made of chromium in the present invention. That is, a laser beam having a specific width and a light quantity of 20 to 30 mW is irradiated onto the photosensitive film 2 coated on the substrate 1.
  • the photosensitive film 2 of the portion irradiated with the laser beam is removed (S5), the protruding end 3 (burr) protruding upward on the peripheral both ends of the removed photosensitive film (2) Is formed (S6).
  • an oxide film 4 (Cr 2 O 3 ) is formed on each of the upper surfaces of the protruding end 3 on both sides (S7).
  • the photoresist film 2 is etched using the etching solution (S8) to generate a dual line (S9).
  • the chromium layer of the irradiated portion is blown off before the oxide film 4 is formed, and the gromm is formed like a burr in the periphery thereof.
  • An oxide film 4 is formed on the chromium deposit, and using this phenomenon, two lines can be simultaneously patterned by one laser exposure.
  • FIG. 12 shows a graph in which the cross section is measured in a state in which a laser beam having a light quantity of 30 mW is irradiated.
  • 13 shows a graph in which the cross section after the photosensitive film 2 is etched in FIG. 12 is measured.
  • FIG. 14 shows a graph in which the cross section is measured in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 28 mW
  • FIG. 15 shows a graph in which the cross section is measured after etching the photosensitive film 2 in FIG.
  • FIG. 16 shows a graph in which the cross section is measured in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 26 mW
  • FIG. 17 shows a graph in which the cross section is measured after the photosensitive film 2 is etched in FIG.
  • FIG. 18 shows a graph in which a cross section is measured in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 24 mW
  • FIG. 19 shows a graph in which a cross section is measured after etching the photosensitive film 2 in FIG.
  • FIG. 20 shows a graph in which the cross section is measured in a state in which a laser beam having a light amount of 21 mW is irradiated
  • FIG. 21 shows a graph in which the cross section is measured after etching the photosensitive film 2 in FIG.
  • FIG. 22 shows a graph in which a cross section is measured in a state in which a laser beam having a light quantity of 19 mW is irradiated.
  • 23 shows a graph in which the cross section after the photosensitive film 2 is etched in FIG. 22 is measured.
  • FIG. 24 shows a graph in which a cross section is measured in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 17 mW
  • FIG. 25 shows a graph in which a cross section is measured after etching the photosensitive film 2 in FIG.
  • FIG. 24 and FIG. 25 it can be seen that although two lines are formed by laser beam irradiation with a light quantity of 17 mW, a double line is not completely generated.
  • FIG. 26 shows a graph in which a cross section is measured in a state of irradiating a laser beam having a light amount of 15 mW
  • FIG. 27 shows a graph in which a cross section is measured after etching the photosensitive film 2 in FIG.
  • FIG. 26 and FIG. 27 it can be seen that although two lines are formed by laser beam irradiation with a light amount of 19 mW, a double line is not completely generated.
  • Exposure light quantity Experiment result ⁇ 10 mW No exposure 10 to 15 mW One line exposure (conventional exposure method) 16 to 19 mW Two lines appear but crush without a perfect dual line 20 to 30 mW Dual line formation (range of the present invention) Over 30 mW The amount of light is so strong that the gap between the dual lines is not controlled properly
  • the oxide film 4 is produced so that a perfect dual line can be produced by etching.
  • the apparatus for manufacturing the fine pattern has basically the same configuration as the conventional apparatus.
  • the exposure apparatus 100 includes a laser generation unit 10 for generating a laser beam having a specific width, and a light amount adjusting unit for adjusting the laser beam generated by the laser generation unit 10 to have a light amount of 20 to 30 mW ( 11) and an exposure lens that transmits a laser beam and irradiates the laser beam to the photosensitive film 2.
  • the moving unit 20 moves the laser exposure apparatus 100 in a direction parallel to the plane direction of the substrate 1.
  • the direction controller 31 is configured to switch the moving direction of the laser exposure apparatus 100.
  • control unit 40 is configured to control the driving of the laser generating unit 10, the moving unit 20, and the direction adjusting unit 31.
  • FIG. 28 is a block diagram illustrating a signal flow of the controller 40 of the micropattern manufacturing apparatus having a dual line using a laser exposure method according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 40 controls the moving means 20 to irradiate the laser beam to the photosensitive film 2 while transporting the laser exposure apparatus 100 by a distance set in a specific direction parallel to the planar direction of the substrate 1. Control. In addition, after moving by a set distance, the controller 40 controls the laser generator 10 to stop the irradiation of the laser beam, and controls the moving means 20 to move the laser exposure apparatus 100 to a specific position. Move it.
  • control unit 40 controls the direction control unit 31 to switch a specific direction, and again controls the moving means 20 to transfer the laser exposure apparatus 100 in the changed specific direction by a set distance.
  • the photosensitive film 2 is controlled to irradiate a laser beam.
  • FIG. 29 shows a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the optical element 5 having a plurality of rectangular patterns using a conventional laser exposure method.
  • 30 is a schematic view for explaining a method of manufacturing an optical device 5 having a plurality of rectangular patterns using a laser exposure method capable of generating a dual line according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 illustrates a schematic diagram for describing a method of manufacturing the optical device 5 having a plurality of rectangular patterns using a conventional laser exposure method
  • FIG. 32 illustrates a dual line generation according to an embodiment of the present invention.
  • the schematic diagram for demonstrating the method of manufacturing the optical element 5 which has many square patterns using this laser exposure method is shown.
  • the laser beam should be irradiated along the corners of each square. That is, when the length of one side of the square is a, the laser exposure apparatus 100 is moved by a distance by the moving means 20, the direction is adjusted by the direction adjusting unit 31, and then again by a. After irradiating four times to make one square pattern, the laser irradiation is stopped, and then moved to the next position by ⁇ distance, and the laser beam is irradiated again in the same manner.
  • the moving distance of the laser exposure apparatus 100 is about 4a ⁇ 16 + ⁇ to form the pattern of FIG. 29.
  • the direction since the direction must be changed at each distance, there is a problem in that it is difficult to control the movement speed of the laser exposure apparatus 100.
  • the moving distance of the laser exposure apparatus 100 is 4a ⁇ 6 + ⁇ , and the distance of ⁇ is shorter than the ⁇ distance. Therefore, using the exposure method according to an embodiment of the present invention can improve the speed (productivity) more than twice as compared to the conventional method on the exposure macroscopic image, and in fact considering the acceleration and deceleration of the moving means 20 is actually three times It can be seen that the above efficiency can be improved.
  • 33 to 35 show an optical element 5 having a plurality of square patterns having dual lines manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • 36 to 38 illustrate an optical device 5 having a plurality of triangular patterns having dual lines manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • 39 to 41 show an optical element 5 having a plurality of parallelogram patterns having dual lines manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • 42 to 44 illustrate an optical element 5 having a plurality of square patterns having dual lines manufactured according to an embodiment of the present invention.

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Abstract

본 발명은 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법, 노광장치, 그레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법 및 제조장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는 레이저 노광법에 있어서, 특정폭과, 특정광량을 갖는 레이저빔이 기판상에 코팅된 감광막으로 조사되는 단계; 상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되는 단계; 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되는 단계; 양측의 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성되는 단계; 및 상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인이 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법에 관한 것이다.

Description

듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법, 노광장치, 그 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법 및 제조장치
본 발명은 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법, 노광장치, 그레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법 및 제조장치에 대한 것이다.
종래 미세패턴을 제작하는 방법으로서 포토 리소그래피 방식, 이온식 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 식각, 에칙공정을 거쳐 미세패턴을 형성하게 된다.
도 1 내지 도 4는 종래 레이저 노광법을 설명하기 위한 것으로, 도 1은 감광막(2)이 코팅된 기판(1)의 단면도, 도 2는 감광막(2)에 레이저 노광장치(100)에 의해 레이저 빔이 조사되는 상태의 단면도, 도 3은 레이저 빔이 조사된 부분에 산화막(4)이 생성된 상태의 단면도, 도 4는 감광막(2)을 에칭한 상태의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 종래 레이저 노광법으로 레이저 빔이 조사되기 전의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 6은 종래 레이저 노광법으로 레이저 빔을 조사한 후, 에칭한 상태에서의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 노광장치를 이용하여 레이저 빔을 감광막(2)으로 조사하게 되고, 이때, 레이저 빔의 광량은 약 10 ~ 15mW정도가 되며, 코팅된 감광막의 두께는 약 70nm ~ 150nm정도가 된다. 이러한 광량의 레이저 빔이 감광막에 조사되면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 감광막의 특정깊이만큼과 조사된 위치에서 특정높이만큼 산화막(4)이 형성되게 된다.
레이저 빔을 조사하여 산화막(4)을 형성시킨 후 이러한 산화막(4)은 에칭액에 보호액이 되어, 에칭액으로 감광막을 제거하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부로 돌출된 패턴을 생성시킬 수 있게 된다. 레이저 노광장치를 이동수단을 통해 이동시키면서 레이저 빔을 조사한 후, 에칭하게 되는 경우 레이저 빔이 조사된 특정부분만이 돌출되어 다양한 형태의 미세패턴을 생성할 수 있게 된다.
그러나 이러한 종래 레이저 노광법의 경우 레이저 빔이 조사된 부분에 단일 라인만이 형성되어 서로 미세간격이 이격된 듀얼 라인을 생성하고자 하는 경우, 각각의 부분에 대해 레이저 빔을 조사하여야하기 때문에, 공정이 복잡하여 레이저 노광장치의 이동을 제어하기 어려우며 매우 비효율적이라는 단점이 존재한다.
<선행기술문헌>
<특허 문헌>
한국 등록특허 제1421091호
한국 등록특허 제1344028호
한국 등록특허 제1165084호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 1회의 레이저 빔 조사로 듀얼라인을 갖는 미세패턴을 형성할 수 있는 레이저 노광법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 듀얼라인을 동시에 생성할 수 있게 됨으로써, 기존의 노광법과 대비하여 2배 이상의 속도(생산성)를 향상시킬 수 있으며, 노광장치 이동의 가감속까지 고려하면 실제로 3배 이상의 생산성이 향상될 수 있는, 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법, 노광장치, 그레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법 및 제조장치를 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, 레이저 노광법에 있어서, 특정폭과, 특정광량을 갖는 레이저빔이 기판상에 코팅된 감광막으로 조사되는 단계; 상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되는 단계; 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되는 단계; 양측의 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성되는 단계; 및 상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인이 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법으로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 특정광량은, 20 ~ 30mW인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 감광막은 크롬으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 조사되는 단계는, 레이저발생부에서 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계; 광량조절부에서 상기 레이저 빔이 상기 특정광량을 갖도록 조절하는 단계; 상기 레이저 빔이 노광렌즈에 투과되는 단계; 및 상기 노광렌즈의 초점 부분에 위치한 상기 감광막으로 상기 레이저 빔이 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 초점조절부가 상기 노광렌즈와 상기 기판 사이의 간격을 변화하여 상기 초점을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은. 기판 상에 코팅된 감광막에 레이저 빔을 조사하기 위한 노광장치에 있어서, 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생부; 상기 레이저발생부에서 발생된 레이저 빔이 특정광량이 되도록 조절하는 광량조절부; 및 상기 레이저 빔을 투과시켜, 상기 감광막으로 상기 레이저 빔을 조사하는 노광렌즈;를 포함하여, 상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되고, 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되며, 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성된 후, 상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인이 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광장치로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 광량조절부는 상기 레이저 빔이 20 ~ 30mW의 광량을 갖도록 광량을 조절 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 광량조절부는, 광음향변조기, 빔스플리터, 포토다이오드 및 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은, 레이저 노광장치를 이용하여 미세패턴을 생성하는 방법에 있어서, 특정폭과, 20 ~ 30mW의 광량을 갖는 레이저빔이 기판상에 코팅된 감광막으로 조사되는 단계; 상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되는 단계; 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되는 단계; 양측의 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성되는 단계; 및 상기 감광막을 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 조사되는 단계에서, 상기 레이저 노광장치를 이동시키면서 레이저 빔을 조사하고, 상기 에칭하는 단계에 의해 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 생성되는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법으로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 조사되는 단계는, 이동수단이 상기 레이저 노광장치를 상기 기판의 평면방향과 평행한 특정방향으로 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하는 제1단계; 상기 레이저 빔의 조사를 중단하고, 상기 이동수단이 상기 레이저 노광장치를 특정 위치로 이동시키는 제2단계; 상기 특정방향을 전환하여, 전환된 방향으로 이동수단이 상기 레이저 노광장치를 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하는 제3단계; 및 상기 제1단계 내지 상기 제3단계를 반복하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 레이저발생부에서 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계; 광량조절부에서 상기 레이저 빔이 상기 특정광량을 갖도록 조절하는 단계; 상기 레이저 빔이 노광렌즈에 투과되는 단계; 및 상기 노광렌즈의 초점 부분에 위치한 상기 감광막으로 상기 레이저 빔이 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 제3목적에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 형성된 광학소자로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 미세패턴은, 듀얼라인을 갖는 다수의 삼각패턴 또는 사각형 패턴인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제5목적은, 기판 상에 코팅된 감광막에 레이저 빔을 조사하여 미세패턴을 제조하기 위한 장치에 있어서, 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생부와, 상기 레이저발생부에서 발생된 레이저 빔이 20 ~ 30mW의 광량을 갖도록 조절하는 광량조절부와, 상기 레이저 빔을 투과시켜, 상기 감광막으로 상기 레이저 빔을 조사하는 노광렌즈를 갖는 레이저 노광장치; 상기 레이저 노광장치를 상기 기판의 평면방향과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단; 및 상기 레이저 노광장치의 이동방향을 전환시키는 방향조절부;를 포함하여, 상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되고, 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되며, 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성된 후, 상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조장치로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 레이저 발생부, 상기 이동수단 및 상기 방향조절부의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 이동수단을 제어하여, 상기 기판의 평면방향과 평행한 특정방향으로 설정된 거리만큼 상기 레이저 노광장치를 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 설정된 거리만큼 이동 후 제어부는 상기 레이저 발생부를 제어하여 상기 레이저 빔의 조사를 중단시키고, 상기 이동수단을 제어하여 상기 레이저 노광장치를 특정 위치로 이동시키도록 하고, 상기 제어부는 방향조절부를 제어하여, 상기 특정방향을 전환하도록 하고, 다시 이동수단을 제어하여 전환된 특정방향으로 상기 레이저 노광장치를 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 1회의 레이저 빔 조사로 듀얼라인을 갖는 미세패턴을 형성할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예 따르면 듀얼라인을 동시에 생성할 수 있게 됨으로써, 기존의 노광법과 대비하여 2배 이상의 속도(생산성)를 향상시킬 수 있으며, 노광장치 이동의 가감속까지 고려하면 실제로 3배 이상의 생산성이 향상될 수 있는 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 일실시예를 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 1 내지 도 4는 종래 레이저 노광법을 설명하기 위한 것으로, 도 1은 감광막이 코팅된 기판의 단면도, 도 2는 감광막에 레이저 노광장치에 의해 레이저 빔이 조사되는 상태의 단면도, 도 3은 레이저 빔이 조사된 부분에 산화막이 생성된 상태의 단면도, 도 4는 감광막을 에칭한 상태의 단면도,
도 5는 종래 레이저 노광법으로 레이저 빔이 조사되기 전의 단면을 측정한 그래프,
도 6은 종래 레이저 노광법으로 레이저 빔을 조사한 후, 에칭한 상태에서의 단면을 측정한 그래프,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법의 흐름도,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 설명하기 위한 것으로, 도 8은 기판(1) 상에 코팅된 감광막으로 20 ~ 30mW 광량을 갖는 레이저 빔이 조사되는 상태의 단면도, 도 9는 레이저 빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되고, 제거된 부분의 주변부로 돌출단이 생성된 상태의 단면도, 도 10은 돌출단의 상부로 산화막이 생성된 상태의 단면도, 도 11은 감광막을 에칭하여 듀얼라인이 생성된 상태의 단면도,
도 12는 30mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 13은 도 12에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 14는 28mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 15는 도 14에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 16은 26mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 17은 도 16에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 18은 24mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 19는 도 18에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 20은 21mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 21은 도 20에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 22는 19mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 23은 도 22에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 24는 17mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 25는 도 24에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 26는 15mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프,
도 27은 도 26에서 감광막을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프,
도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 노광법을 이용한 듀얼라인을 갖는 미세패턴 제조장치의 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 29는 종래 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도,
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도,
도 31은 종래 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도,
도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도,
도 33 내지 도 35는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 정사각형 패턴을 갖는 광학소자,
도 36 내지 도 38은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 삼각 패턴을 갖는 광학소자,
도 39 내지 도 41은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 평행사변형 패턴을 갖는 광학소자,
도 42 내지 도 44는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 정사각형 패턴을 갖는 광학소자를 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광장치(100) 및 레이저 노광법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 노광장치(100)는 종래의 레이저 노광장치(100)와 기본적으로 동일한 구성을 포함한다.
즉, 레이저발생부(10)는 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키게 되고, 광량조절부(11)는 레이저발생부(10)에서 발생된 레이저 빔이 특정광량이 되도록 조절하도록 구성된다. 그리고, 노광렌즈는 레이저 빔을 투과시켜, 감광막(2)으로 레이저 빔을 조사하도록 구성된다.
본 발명의 일실시예에서는, 레이저 빔이 조사된 부분의 감광막(2)이 제거되고, 제거된 감광막(2)의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단(3)이 형성되며, 돌출단(3) 상부면 각각에 산화막(4)이 생성되게 된다. 그리고, 산화막(4)이 생성된 후, 감광막(2)을 에칭하게 되면 듀얼라인이 패턴이 생성되게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 광량조절부(11)는 레이저 빔이 20 ~ 30mW의 광량을 갖도록 광량을 조절하게 된다. 후에 상세하게 설명되는 바와 같이, 20 ~ 30mW의 광량을 레이저 빔을 감광막(2)에 조사하게 되는 경우, 레이저 빔이 조사된 감광막(2)은 완전히 제거되게 된다. 이러한 광량조절부(11)는 통상적으로, 광음향변조기, 빔스플리터, 포토다이오드 및 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 레이저 노광장치(100)는 초점조절부(20)를 포함하여, 노광렌즈와 기판(1) 사이의 간격을 변화하여 초점을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 설명하기 위한 것으로, 도 8은 기판(1) 상에 코팅된 감광막(2)으로 20 ~ 30mW 광량을 갖는 레이저 빔이 조사되는 상태의 단면도, 도 9는 레이저 빔이 조사된 부분의 감광막(2)이 제거되고, 제거된 부분의 주변부로 돌출단(3)이 생성된 상태의 단면도, 도 10은 돌출단(3)의 상부로 산화막(4)이 생성된 상태의 단면도, 도 11은 감광막(2)을 에칭하여 듀얼라인이 생성된 상태의 단면도를 도시한 것이다.
먼저, 레이저발생부(10)에서 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키게 되고(S1), 광량조절부(11)에서 레이저 빔이 상기 특정광량을 갖도록 조절하게 된다(S2). 이러한 특정광량은 20 ~ 30mW에 해당한다. 이러한 수치한정의 이유와 기술적 특징에 대해서는 후에 상세히 설명하도록 한다. 그리고, 레이저 빔이 노광렌즈에 투과되게 된다(S3).
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 노광렌즈의 초점 부분에 위치한 기판(1) 상에 코팅된 감광막(2)으로 상기 레이저 빔이 조사되게 된다(S4). 이러한 감광막(2)은 본 발명에서 크롬으로 구성된다. 즉, 특정폭과, 20 ~ 30mW 광량을 갖는 레이저빔이 기판(1)상에 코팅된 감광막(2)으로 조사되게 된다.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 레이저빔이 조사된 부분의 감광막(2)이 제거되며(S5), 제거된 감광막(2)의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단(3)(burr)이 형성되게 된다(S6).
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 양측의 상기 돌출단(3) 상부면 각각에 산화막(4)(Cr2O3)이 생성되게 된다(S7). 그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 에칭액을 이용하여 감광막(2)을 에칭하여(S8) 듀얼라인이 생성되게 된다(S9)
즉, 20 ~ 30mW인 광량으로 감광막(2)인 크롬층에 레이저 빔을 조사하게 되는 경우 산화막(4)이 형성되기 전에 조사된 부분의 크롬층이 날아가면서 그 주변부에 그롬이 burr처럼 형성되고, 그 크롬 퇴적물 위에 산화막(4)이 생성되게 되며, 이러한 현상을 이용하면 한 번의 레이저 노광으로 2개의 선을 동시에 패터닝할 수 있게 된다.
이하에서는 광량을 변화하면서, 듀얼라인 생성이 가능한 범위를 결정한 실험결과를 설명하도록 한다.
도 12는 30mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다. 그리고, 도 13은 도 12에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 30mW의 광량으로 조사하게 되는 경우 조사된 부분의 감광막(2)이 기판(1)이 노출될 때까지 완전히 제거됨을 알 수 있고, 감광막(2)을 에칭한 후, 도 13에 도시된 바와 같이, 2개의 라인이 동시에 생성되게 됨을 알 수 있다.
도 14는 28mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 15는 도 14에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 28mW의 광량으로 조사하게 되는 경우 조사된 부분의 감광막(2)이 기판(1)이 노출될 때까지 완전히 제거됨을 알 수 있고, 감광막(2)을 에칭한 후, 도 15에 도시된 바와 같이, 2개의 라인이 동시에 생성되게 됨을 알 수 있다.
도 16은 26mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 17은 도 16에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 26mW의 광량으로 조사하게 되는 경우 조사된 부분의 감광막(2)이 기판(1)이 노출될 때까지 완전히 제거됨을 알 수 있고, 감광막(2)을 에칭한 후, 도 17에 도시된 바와 같이, 2개의 라인이 동시에 생성되게 됨을 알 수 있다.
도 18은 24mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 19는 도 18에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 24mW의 광량으로 조사하게 되는 경우 조사된 부분의 감광막(2)이 기판(1)이 노출될 때까지 완전히 제거됨을 알 수 있고, 감광막(2)을 에칭한 후, 도 19에 도시된 바와 같이, 2개의 라인이 동시에 생성되게 됨을 알 수 있다.
그리고, 도 20은 21mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 21은 도 20에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 21mW의 광량으로 조사하게 되는 경우 조사된 부분의 감광막(2)이 기판(1)이 노출될 때까지 완전히 제거됨을 알 수 있고, 감광막(2)을 에칭한 후, 도 21에 도시된 바와 같이, 2개의 라인이 동시에 생성되게 됨을 알 수 있다.
도 22는 19mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다. 그리고, 도 23은 도 22에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 19mW 광량의 레이저 빔 조사에 의해 2개의 선이 형성되기는 하나 완벽하게 이중선이 생성되지는 않음을 알 수 있다.
도 24는 17mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 25는 도 24에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다. 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 17mW 광량의 레이저 빔 조사에 의해 2개의 선이 형성되기는 하나 완벽하게 이중선이 생성되지는 않음을 알 수 있다.
도 26은 15mW의 광량을 갖는 레이저 빔을 조사한 상태에서 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 27은 도 26에서 감광막(2)을 에칭한 후의 단면을 측정한 그래프를 도시한 것이다. 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 19mW 광량의 레이저 빔 조사에 의해 2개의 선이 형성되기는 하나 완벽하게 이중선이 생성되지는 않음을 알 수 있다.
이하의 표 1은 측정결과를 정리한 것이다.
노광 광량 실험결과
10mW 미만 노광이 되지 않음
10 ~ 15mW 선 1개 노광(종래 노광법)
16 ~ 19mW 선이 2개는 생기나 완벽하게 듀얼라인이 나오지 않고 뭉개짐
20 ~ 30mW 듀얼라인 형성(본 발명의 범위)
30mW초과 광량이 너무 강해서 듀얼라인 사이 간격이 제대로 컨트롤 되지 않음
앞서 언급한 바와 같이, 레이저 빔의 광량이 20 ~ 30mW의 범위에 해당하는 경우에만, 레이저 빔의 조사에 의해 레이저 폭에 기반하여 감광막(2)이 완전히 제거되면서 주변부에 돌출부가 생성되고 그 상부에 산화막(4)이 생성되어, 에칭에 의해 완벽한 듀얼라인이 생성될 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는 앞서 언급한 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 이용하여 다양한 듀얼라인을 갖는 미세패턴을 제조하기 위한 방법 및 장치에 대해 설명하도록 한다. 미세패턴을 제조하기 위한 장치는 종래의 장치와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다.
즉, 노광장치(100)는 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생부(10)와, 레이저발생부(10)에서 발생된 레이저 빔이 20 ~ 30mW의 광량을 갖도록 조절하는 광량조절부(11)와, 레이저 빔을 투과시켜, 상기 감광막(2)으로 상기 레이저 빔을 조사하는 노광렌즈를 포함하여 구성된다.
그리고, 이동수단(20)은 레이저 노광장치(100)를 기판(1)의 평면방향과 평행한 방향으로 이동시키게 된다. 또한, 방향조절부(31)는 레이저 노광장치(100)의 이동방향을 전환시키도록 구성된다.
또한, 제어부(40)는, 레이저 발생부(10), 이동수단(20) 및 방향조절부(31)의 구동을 제어하도록 구성된다. 도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 노광법을 이용한 듀얼라인을 갖는 미세패턴 제조장치의 제어부(40)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
제어부(40)는 이동수단(20)을 제어하여, 기판(1)의 평면방향과 평행한 특정방향으로 설정된 거리만큼 레이저 노광장치(100)를 이송시키면서 상기 감광막(2)으로 레이저 빔을 조사하도록 제어하게 된다. 또한, 설정된 거리만큼 이동 후 제어부(40)는 레이저 발생부(10)를 제어하여 상기 레이저 빔의 조사를 중단시키고, 상기 이동수단(20)을 제어하여 상기 레이저 노광장치(100)를 특정 위치로 이동시키도록 한다.
또한, 제어부(40)는 방향조절부(31)를 제어하여, 특정방향을 전환하도록 하고, 다시 이동수단(20)을 제어하여 전환된 특정방향으로 레이저 노광장치(100)를 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막(2)으로 레이저 빔을 조사하도록 제어하게 된다.
이하에서는 레이저 조사로 1개의 라인만을 생성할 수 있는 레이저 노광법을 이용한 미세패턴 생성방법과 듀얼라인 동시 생성이 가능한 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 노광법을 이용한 미세패턴 생성방법에 대해 비교 설명하도록 한다. 도 29는 종래 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도를 도시한 것이다. 그리고, 도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도를 도시한 것이다.
그리고, 도 31은 종래 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도를 도시한 것이고, 도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법을 이용한 다수의 사각형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 모식도를 도시한 것이다.
종래 노광법을 이용하게 되면, 도 29에 도시된 바와 같이, 16개의 사각형 패턴을 생성하기 위해서는 하나하나의 사각형의 모서리를 따라 레이저 빔을 조사하여야 함을 알 수 있다. 즉, 사각형 하나의 변의 길이를 a라고 할 때, 이동수단(20)에 의해 레이저노광장치(100)를 a 거리만큼 이동시키고, 방향조절부(31)로 방향을 조절한 후, 다시 a만큼을 이동시키는 작업을 4번하여 하나의 사각형 패턴이 되도록 조사한 후, 레이저 조사를 중단한 후, 다음 위치로 α 거리만큼 이동시킨 후, 다시 동일한 방식으로 레이저 빔을 조사해야한다.
따라서 도 29의 패턴을 만들기 위해 레이저 노광장치(100)의 이동거리는 4a × 16 + α 정도가 된다. 또한, a 거리마다 방향을 전환하여야 하기 때문에 레이저 노광장치(100)의 이동속도 조절역시 제어하기 힘든 문제점이 있다.
반면, 도 30에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 동시에 듀얼라인 생성이 가능하므로, 4a 거리만큼 한번에 레이저 빔을 조사하면서 이동하고, 레이저 빔의 조사를 중단한 후, β거리만큼 이동시킨 후 다시 4a 거리만큼을 이동시키면서 레이저 빔을 조사하는 방식으로 동일한 패턴을 생성할 수 있게 된다.
따라서 레이저 노광장치(100)의 이동거리는 4a × 6 + β이고, β의 거리는 α거리보다 짧게 됨을 알 수 있다. 따라서 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 노광법을 이용하면 노광 거시 상으로 종래방법에 비해 2배 이상의 속도(생산성)을 향상시킬 수 있고, 이동수단(20)의 가감속까지 고려하면 실제로 3배이상의 효율이 향상될 수 있음을 알 수 있다.
이러한 방법을 이용하여 듀얼라인을 갖는 다수의 삼각패턴 또는 사각형 패턴등을 갖는 광학소자(5)를 신속하고 효율적으로 제조할 수 있게 된다.
도 33 내지 도 35는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 정사각형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 도시한 것이다. 그리고, 도 36 내지 도 38은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 삼각 패턴을 갖는 광학소자(5)를 도시한 것이다. 또한, 도 39 내지 도 41은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 평행사변형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 도시한 것이다. 그리고, 도 42 내지 도 44는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 듀얼라인을 갖는 다수의 정사각형 패턴을 갖는 광학소자(5)를 도시한 것이다.

Claims (16)

  1. 레이저 노광법에 있어서,
    특정폭과, 특정광량을 갖는 레이저빔이 기판상에 코팅된 감광막으로 조사되는 단계;
    상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되는 단계;
    제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되는 단계;
    양측의 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성되는 단계; 및
    상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인이 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 특정광량은, 20 ~ 30mW인 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 감광막은 크롬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 조사되는 단계는,
    레이저발생부에서 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계;
    광량조절부에서 상기 레이저 빔이 상기 특정광량을 갖도록 조절하는 단계;
    상기 레이저 빔이 노광렌즈에 투과되는 단계; 및
    상기 노광렌즈의 초점 부분에 위치한 상기 감광막으로 상기 레이저 빔이 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법.
  5. 제 4항에 있어서,
    초점조절부가 상기 노광렌즈와 상기 기판 사이의 간격을 변화하여 상기 초점을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광법.
  6. 기판 상에 코팅된 감광막에 레이저 빔을 조사하기 위한 노광장치에 있어서,
    특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생부;
    상기 레이저발생부에서 발생된 레이저 빔이 특정광량이 되도록 조절하는 광량조절부; 및
    상기 레이저 빔을 투과시켜, 상기 감광막으로 상기 레이저 빔을 조사하는 노광렌즈;를 포함하여,
    상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되고, 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되며, 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성된 후, 상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인이 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광량조절부는 상기 레이저 빔이 20 ~ 30mW의 광량을 갖도록 광량을 조절 하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 광량조절부는, 광음향변조기, 빔스플리터, 포토다이오드 및 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼라인 생성이 가능한 레이저 노광장치.
  9. 레이저 노광장치를 이용하여 미세패턴을 생성하는 방법에 있어서,
    특정폭과, 20 ~ 30mW의 광량을 갖는 레이저빔이 기판상에 코팅된 감광막으로 조사되는 단계;
    상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되는 단계;
    제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되는 단계;
    양측의 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성되는 단계; 및
    상기 감광막을 에칭하는 단계를 포함하고,
    상기 조사되는 단계에서,
    상기 레이저 노광장치를 이동시키면서 레이저 빔을 조사하고,
    상기 에칭하는 단계에 의해 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 생성되는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 조사되는 단계는,
    이동수단이 상기 레이저 노광장치를 상기 기판의 평면방향과 평행한 특정방향으로 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하는 제1단계;
    상기 레이저 빔의 조사를 중단하고, 상기 이동수단이 상기 레이저 노광장치를 특정 위치로 이동시키는 제2단계;
    상기 특정방향을 전환하여, 전환된 방향으로 이동수단이 상기 레이저 노광장치를 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하는 제3단계; 및
    상기 제1단계 내지 상기 제3단계를 반복하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    레이저발생부에서 특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계;
    광량조절부에서 상기 레이저 빔이 상기 특정광량을 갖도록 조절하는 단계;
    상기 레이저 빔이 노광렌즈에 투과되는 단계; 및
    상기 노광렌즈의 초점 부분에 위치한 상기 감광막으로 상기 레이저 빔이 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조방법.
  12. 광학소자에 있어서,
    제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 형성된 광학소자.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 미세패턴은,
    듀얼라인을 갖는 다수의 삼각패턴 또는 사각형 패턴인 것을 특징으로 하는 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 형성된 광학소자.
  14. 기판 상에 코팅된 감광막에 레이저 빔을 조사하여 미세패턴을 제조하기 위한 장치에 있어서,
    특정폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생부와, 상기 레이저발생부에서 발생된 레이저 빔이 20 ~ 30mW의 광량을 갖도록 조절하는 광량조절부와, 상기 레이저 빔을 투과시켜, 상기 감광막으로 상기 레이저 빔을 조사하는 노광렌즈를 갖는 레이저 노광장치;
    상기 레이저 노광장치를 상기 기판의 평면방향과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단; 및
    상기 레이저 노광장치의 이동방향을 전환시키는 방향조절부;를 포함하여,
    상기 레이저빔이 조사된 부분의 감광막이 제거되고, 제거된 감광막의 주변 양단부에 상부로 돌출된 돌출단이 형성되며, 상기 돌출단 상부면 각각에 산화막이 생성된 후, 상기 감광막을 에칭하여 듀얼라인을 갖는 미세패턴이 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 레이저 발생부, 상기 이동수단 및 상기 방향조절부의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이동수단을 제어하여, 상기 기판의 평면방향과 평행한 특정방향으로 설정된 거리만큼 상기 레이저 노광장치를 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하도록 제어하고,
    설정된 거리만큼 이동 후 제어부는 상기 레이저 발생부를 제어하여 상기 레이저 빔의 조사를 중단시키고, 상기 이동수단을 제어하여 상기 레이저 노광장치를 특정 위치로 이동시키도록 하고,
    상기 제어부는 방향조절부를 제어하여, 상기 특정방향을 전환하도록 하고, 다시 이동수단을 제어하여 전환된 특정방향으로 상기 레이저 노광장치를 설정된 거리만큼 이송시키면서 상기 감광막으로 레이저 빔을 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 노광법을 이용한 듀얼 라인을 갖는 미세패턴 제조장치.
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