KR100946247B1 - Multi-exposure system by shift of beam - Google Patents
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Abstract
본 발명은 DMD의 각도조절에 의한 기구학적인 방법이 아닌 회절과 굴절 등과 같은 광학적인 방법을 이용하여 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해주기 위한 것으로서 회절광학소자나 굴절광학소자 같은 빔 이동 디바이스(beam shift device)를 이용하여 노광 빔(beam)을 이동시켜 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 하는 노광시스템에 관한 것이다.The present invention is to improve the line edge roughness of the pattern by using an optical method such as diffraction and refraction rather than a kinematic method by the angle control of the DMD, the beam movement such as diffractive optical element or refractive optical element An exposure system is used to move an exposure beam using a device (beam shift device) to improve line edge roughness of a pattern.
다중 노광, PCB, DMD, 빔 이동, 마스크 Multiple Exposure, PCB, DMD, Beam Shift, Mask
Description
본 발명은 빔 이동에 의해 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 회절이나 굴절 등과 같은 광학적인 방법을 이용하여 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 하기 위한 것으로서 빔 이동 디바이스(beam shift device)를 이용하여 노광 빔(beam)을 이동시켜 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 할 수 있도록 하는 빔 이동에 의해 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multiple exposure system for performing multiple exposures by beam movement. In particular, the present invention is to improve the line edge roughness of the pattern by using an optical method such as diffraction or refraction, the pattern by moving the exposure beam (beam) using a beam shift device (beam shift device) The present invention relates to a multiple exposure system that performs multiple exposures by beam shifting to improve line edge roughness.
PCB 산업은 다양한 디지털기기의 향상되는 성능을 충족시키기 위해 기존의 경성 PCB에서 연성 PCB를 포함한 여러 분야로 확대되는 전환기에 진입하면서 PCB의 대폭적인 성능 개선이 요구되고 있다. 이렇게 PCB의 대폭적인 성능 개선의 요구에 적극적으로 대처하기 위해서는 PCB상에 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 새로운 방식의 노광 시스템을 필요로 한다.As the PCB industry enters the transition from traditional rigid PCBs to various fields, including flexible PCBs, to meet the increasing performance of various digital devices, significant improvement of PCB performance is required. Actively addressing the demand for significant performance improvements in PCBs requires a new type of exposure system that enables ultra-fine line widths on PCBs.
또한 이는 노광 시스템의 저분해능에서 고분해능으로의 이행에 따른 기술혁신은 물론이고 다품종 소량생산 및 대량생산 체제에도 유연하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 노광공정의 비약적 단축과 생산성(productivity) 향상을 요구하는 신기술 적용의 필연성을 유발한다. 이에 다양한 노광방법들이 개발되었는데, LDI(Laser Direct Imaging)를 이용한 마스크리스(maskless) 방식의 직접 묘화 노광방법이 그 중 하나이다.In addition, this technology can flexibly cope with not only technological innovation due to the transition from low resolution to high resolution of the exposure system, but also a variety of small-volume and mass-production systems, and new technology that requires a drastic shortening of the exposure process and improved productivity. Causes inevitability. Various exposure methods have been developed. One of them is a maskless direct drawing exposure method using laser direct imaging (LDI).
기존의 마스크 방식의 노광 시스템의 문제점은 고해상도의 미세회로패턴 노광시 마스크 제작비용 및 관리비용의 증가로 인한 고분해능의 노광의 어려움에 있다. 이러한 기존의 마스크 방식의 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 고분해능의 실현과 공정 수 감소를 위한 마스크리스 방식의 공정기술이 부각되고 있는 추세이다.The problem of the conventional mask type exposure system is the difficulty of high resolution exposure due to the increase in mask manufacturing cost and management cost when exposing high resolution microcircuit patterns. In order to solve the problem of the conventional mask method, in recent years, a maskless process technology for realizing high resolution capable of realizing ultra-fine circuit line width and reducing the number of processes is emerging.
이에 부응하기 위해, DMD(Digital Micromirror Device)를 구비한 노광시스템이 개발되었는데, 이 DMD는 특정 각도로 변할 수 있는 다수의 마이크로 미러가 입사되는 빔을 원하는 각도로 보내는 미러, 그 외의 빔은 다른 각도로 보내는 미러가 존재, 필요한 빔만을 이용하여 하나의 화면을 만드는 원리를 이용하는 시스템이다.To meet this, an exposure system with a digital micromirror device (DMD) has been developed, which sends a beam at which a plurality of micromirrors can be incident at a desired angle, and other beams have different angles. It is a system that uses the principle of creating a single screen using only the necessary beams.
상기한 DMD를 구비한 노광시스템에서의 DMD의 픽셀요소의 수는 정해져 있으며 근접해 있는 마이크로 미러는 사각형태를 가지고 있다. 따라서 설계된 패턴이 좀 더 정밀하면서도 높은 해상도를 가질 수 있도록 하기 위해서는 마스크(mask) 또는 마이크로 렌즈 배열을 이용하여 각 픽셀들의 크기를 작게 만들어 주어야 하는 노광시스템의 연구 개발이 요구되고 있다.The number of pixel elements of the DMD in the exposure system with the DMD is fixed, and the adjacent micromirrors have a rectangular shape. Therefore, in order to make the designed pattern more accurate and have higher resolution, research and development of an exposure system that requires the size of each pixel to be made smaller by using a mask or a micro lens array is required.
이에 기존에는 마스크(mask) 또는 마이크로 렌즈 배열을 이용하여 DMD에서 변조된 각 픽셀들의 크기를 작게 만들어 도 2 및 도 3에서와 같이 DMD 헤드부를 θ만큼 회전시켜 다중 중첩 노광을 수행하고 있다.In the related art, multiple overlapping exposures are performed by rotating the DMD head by θ as shown in FIGS. 2 and 3 by reducing the size of each pixel modulated in the DMD using a mask or a micro lens array.
본 발명은 상기한 바와 같은 기구학적인 방법이 아닌 광학적인 방법을 이용하여 노광 된 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해주기 위한 것으로서 빔 이동 디바이스(beam shift device)를 이용한 회절 또는 굴절에 의해 노광 스폿(spot)을 이동시켜 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해줄 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to improve the line edge roughness of the exposed pattern by using an optical method, rather than the kinematic method as described above by the diffraction or refraction using a beam shift device (beam shift device) The purpose is to move the exposure spot to improve the line edge roughness of the pattern.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 빔 이동에 의해 다중 노광을 수행하는 다중 노광시스템은, 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)를 통해 UV 광원(UV light source)으로부터 입사되는 균일한 빔(beam)을 반사하는 반사거울(mirror); 힌지를 중심으로 사선방향으로 각도 조절되고 상기 반사거울에 의해 반사되어 입사되는 균일한 빔을 다수의 DMD(Digital Micromirror device)에 의해 온/오프(on/off) 변조시키는 DMD 모듈(Digital Micromirror Device module); 상기 DMD 모듈에 의해 온/오프 변조된 빔을 기판에 전달하는 제1프로젝션 광학계(1′ projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system); 상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 배치되어 상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system)를 통해 기판에 전달되는 빔의 형상과 크기를 변환시키는 마스크(mask); 및 상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 배치되어 상기 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system)를 통해 기판에 전달되는 빔을 특정방향으로 이동시키는 빔 이동 디바이스(beam shift device);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the multiple exposure system for performing multiple exposures by the beam movement according to the present invention for achieving the above object, a uniform beam incident from the UV light source through a fly eye lens (fly eye lens) a mirror reflecting a beam; Digital micromirror device module that modulates a uniform beam that is angled in the diagonal direction around the hinge and is reflected by the reflective mirror and is incident on / off by a plurality of digital micromirror devices (DMDs) ); A first projection optical system and a second projection optical system for delivering a beam on / off modulated by the DMD module to a substrate; The first projection optical system (1 'projection lens system) and the second projection optical system (2'projection lens system) is disposed between the first projection optical system (1' projection lens system) and the second projection optical system (2'projection lens system) a mask for converting a shape and a size of a beam transmitted to the substrate through a system; And a first projection optical system (1'projection lens system) and a second projection optical system (2'projection lens system) disposed between the first projection optical system (1'projection lens system) and the second projection optical system (2'projection system). and a beam shift device for moving the beam transmitted to the substrate through a lens system in a specific direction.
상기 빔 이동 디바이스는 하나의 소자로 이루어지거나 혹은 다수개의 소자로 이루어져 상기 DMD 모듈로부터 전달되는 빔을 동시에 혹은 다수개의 블록으로 분할하여 이동시킬 수 있다.The beam shifting device may be composed of one element or a plurality of elements, and may simultaneously move or split a beam transmitted from the DMD module into a plurality of blocks.
상기 빔 이동 디바이스로는 회절광학소자 또는 굴절광학소자 또는 방해석과같은 복굴절 현상을 일으키는 물질 등이 사용될 수 있다.The beam shifting device may be a diffractive optical element, a refractive optical element, or a material causing birefringence such as calcite.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 통상의 마스크와 연관 지어지는 노광기술의 문제점을 줄이거나 감소시킬 수 있을뿐더러 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해줄 방법과 개선된 정확도, 스피드, 자동화 및 요구되는 다른 조정들에 대한 개선된 포토리소그래피(photolithography) 조정시스템을 제공한다. 또한 본 발명은 감소하거나 제거된 통상의 포토리소그래피와 연관된 빛의 회절 문제 등을 개선할 수 있다.Thus, according to the present invention, the present invention not only reduces or reduces the problems of exposure techniques associated with conventional masks, but also improves the accuracy, speed, and automation of the method which improves the line edge roughness of the pattern. And an improved photolithography adjustment system for other adjustments required. The present invention can also improve problems such as diffraction of light associated with reduced or eliminated conventional photolithography.
도 1은 빔 이동에 의해 다중 노광을 수행하는 본 발명에 의한 다중 노광시스템의 개념도로서 회절광학소자나 굴절광학소자 등과 같은 빔 이동 디바이스를 이용하여 제1 및 제2프로젝션 광학계를 통해 전달되는 빔을 이동시켜 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해주는 광학계를 보여주고 있다.1 is a conceptual diagram of a multiple exposure system according to the present invention for performing multiple exposures by beam shifting. FIG. It shows an optical system that moves to improve the line edge roughness of the pattern.
먼저, 도시되지 않은 UV 광원(UV light source)에서 나온 빔은 플라이 아이 렌즈(fly-eye lens)에 의해 균일한 빔으로 만들어진 후 반사거울(Mirror)에 의해 반사되어 다수의 마이크로 미러를 구비한 DMD 모듈(DMD)에 입사된다.First, a beam from an unillustrated UV light source is made into a uniform beam by a fly-eye lens and then reflected by a mirror, which is a DMD having a plurality of micro mirrors. Is incident on the module DMD.
상기 DMD 모듈에 입사된 빔(혹은 이미지)은 다수의 DMD에 의해 온/오프 변조되어 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system) 및 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system)를 통해 기판에 전달되는 데, 이때 빔은 DMD의 마이크로 미러의 형상과 같은 사각형태를 갖는다. 이러한 사각형태의 빔은 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 위치하고 있는 마스크(mask)에 의해 특정 형상, 즉 원형상의 빔으로 변환되게 된다.The beam (or image) incident on the DMD module is on / off modulated by a plurality of DMDs and transferred to a substrate through a first projection lens system and a second projection lens system. In this case, the beam has a rectangular shape like the shape of the micro mirror of the DMD. The rectangular beam is converted into a specific shape, that is, a circular beam by a mask located between the first projection lens system and the second projection lens system. .
여기서 마스크에 의해 변환되는 빔은 마스크의 형상이나 크기 등에 의해 형 상과 크기가 다양하게 조절될 수 있다.Here, the beam converted by the mask may be variously adjusted in shape and size by the shape or size of the mask.
이렇게 형상과 크기가 조절된 빔은 도 4 및 도 5에서와 같이 마스크와 함께 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 위치하고 있는 회절광학소자나 굴절광학소자 등과 같은 빔 이동 디바이스(beam shift device)에 의해 기판(substrate)에 형성되는 빔의 위치가 특정방향으로 조절된다.The shape and size of the adjusted beam is a diffraction optical element positioned between the first projection lens system and the second projection lens system together with the mask as shown in FIGS. 4 and 5. The position of the beam formed on the substrate is adjusted in a specific direction by a beam shift device such as a refractive optical element.
여기서 DMD 모듈 내의 마이크로 미러를 몇 개의 블록(block)으로 나누어 빔 이동 소자를 이용하여 블록 별로 빔을 이동시켜 노광을 행할 수 있다.Here, the micromirrors in the DMD module may be divided into several blocks, and the exposure may be performed by moving beams for each block using a beam moving element.
따라서, 도 6에서와 같이 각 블록간의 거리를 어떻게 조정하느냐에 따라서 노광시스템에서의 이미지 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해줄 수 있다. 즉, 블록의 수에 비례해서 선 가장자리 거침(line edge roughness)의 정도가 변할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 6, the line edge roughness of the image pattern in the exposure system may be improved depending on how the distance between the blocks is adjusted. That is, the degree of line edge roughness may change in proportion to the number of blocks.
특히 이 방법은 DMD에 의해 스캔되는 기판 상에서의 노광 양이 균일하다. 즉, X축 방향(shift direction)으로 균일한 거리로 빔이 굴절되기 때문에 모서리 부분을 제외한 모든 면이 같은 양의 빔의 세기를 갖는다.In particular, this method is uniform in the amount of exposure on the substrate scanned by the DMD. That is, because the beam is refracted at a uniform distance in the X-axis direction (shift direction), all surfaces except the edge portion has the same amount of beam intensity.
또한 DMD 헤드를 특정 각도로 회전시키지 않아도 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해줄 수 있기 때문에 패턴에 따른 DMD의 스캔 정도를 좀 더 간단히 계산할 수 있다. 물론, 이미지 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)을 좋게 해주기 위한 회절광학소자나 굴절광학소자의 제작을 위한 설계 등에 고도한 기술을 요구한다.In addition, it is possible to improve line edge roughness without having to rotate the DMD head at a specific angle, thereby simplifying the calculation of the DMD scan according to the pattern. Of course, there is a need for high technology for designing a diffractive optical element or a refractive optical element to improve the line edge roughness of the image pattern.
따라서, DMD 모듈의 각 블록을 이동시키기 위한 회절광학소자나 굴절광학소자는 1개나 혹은 2개 이상으로 이루어질 수 있다. 또한 마스크가 도 1에서와 같이 빔 이동 디바이스의 상단에 위치할 수도 있으며 빔 이동 디바이스의 하단에 위치하여도 무방하다. 더 나아가서는 DMD 이미지(빔)의 초점을 조정하기 위하여 제3의 광학계가 위치할 수 있다.Therefore, the diffractive optical element or the refractive optical element for moving each block of the DMD module may be made of one or two or more. Also, the mask may be located at the top of the beam moving device as shown in FIG. 1 or may be located at the bottom of the beam moving device. Furthermore, a third optical system can be positioned to adjust the focus of the DMD image (beam).
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명은 감광물질 노광용 마스크리스 방식의 광 모듈이 이 부분에 해당되며, 노광시스템의 모듈화로 경성 및 연성 PCB 노광과 각각의 운용(application)별로 빌드-업(build-up), 플립-칩(flip-chip), 싱글-사이드(single-side), 더블-사이드(double-side) 대응이 가능하다.According to the present invention as described above, the present invention corresponds to this part of the maskless optical module for photosensitive material exposure, and by the modularization of the exposure system, the rigid and flexible PCB exposure and the build-up for each application (application) Build-up, flip-chip, single-side, and double-side are available.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and it is obvious that modifications and improvements can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
도 1은 빔 이동에 의해 다중 노광을 수행하는 본 발명에 의한 다중 노광시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a multiple exposure system according to the present invention for performing multiple exposures by beam movement.
도 2 및 도 3은 DMD 헤드의 회전에 의해 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)이 좋게 되는 예를 보인 도면이다.2 and 3 are diagrams showing an example in which the line edge roughness of the pattern is improved by the rotation of the DMD head.
도 4는 빔 이동 디바이스에 의한 빔(광선)의 이동 예를 보인 도면이다.4 is a diagram showing an example of movement of a beam (rays) by the beam moving device.
도 5는 회절 및 굴절에 의한 빔의 다양한 이동(shifting) 예를 보인 도면이다.5 shows various shifting examples of beams due to diffraction and refraction.
도 6은 빔의 이동(beam shifting)에 의해 패턴의 선 가장자리 거침(line edge roughness)이 좋게 되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining a principle of improving line edge roughness of a pattern due to beam shifting.
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