KR101048785B1 - 디지털 노광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 디지털 노광 장치는 마스크 없이 기판을 선택적으로 노광시킬 수 있는 장치로서, 직선광을 조사하는 복수 개의 점 광원이 배열되어 이루어진 점 광원부; 및 상기 점 광원부의 하부에, 상기 복수 개의 점 광원에 각각 대응하도록 복수개의 마이크로 셔터가 배열되어 이루어진 마이크로 셔터부; 를 포함한다. 본 발명의 디지털 노광 장치는 상기 마이크로 셔터의 선택적인 개방 또는 밀폐에 따라 상기 점 광원부의 상기 복수 개의 점 광원으로부터 조사되는 각각의 점 광이 상기 마이크로 어레이 셔터부를 통과하거나 상기 마이크로 셔터부에 의해 차단되어, 마스크가 없어도 기판을 선택적으로 노광시킬 수 있다.

노광 장치

Description

디지털 노광 장치{Digital exposure device}

본 발명은 노광 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 개별적으로 제어되는 복수개의 점 광원으로 구비되어, 노광 이미지에 따라 목적하는 노광 영역을 정확하게 선별하여 노광할 수 있는 디지털 노광 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 또는 반도체 소자와 같은 전자 부품 제조를 위해, 기판에 감광액을 도포하여 감광층을 형성한 후, 기판상에 형성된 감광층 중 특정 부위에만 빛을 노광하여 노광된 감광층의 성질을 변형시키는 노광 공정이 이용된다.

일반적으로 노광 공정은 감광액 도포 후 엣지 부분만을 식각 용제로 제거한 후, 노광 영역을 개방하는 마스크를 준비하고, 준비된 마스크 상에 직선 광을 조사시켜, 마스크의 개방 부위만을 통해 직선 광이 감광층에 도달하게 된다.

그런데 이와 같은 노광 공정을 위해서는 노광 영역만을 개방하는 마스크가 반드시 필요하게 되므로, 노광을 위해서 마스크를 별도로 제작하여 이용해야 하는 불편함이 있다. 특히, 노광 영역을 변경해야 할 경우, 해당 노광 영역에 대응하는 마스크를 별도로 제작하여 이용해야 하는 불편함이 있다. 뿐만 아니라, 마스크의 두께에 따라 조사되는 빛이 회절 또는 굴절될 수 있어 미세 피치를 달성하기 어려 운 문제가 있다.

이에 따라, 마스크 없이(마스크 프리) 노광을 수행할 수 있는 방법이 요구되고 있으며, 그에 따라 마이크로 어레이 미러를 이용한 방법이 시도되고 있다.

이러한 마이크로 어레이 미러를 이용한 방법의 일례로 한국 공개 특허 공보 제2008-67915호인 '마스크 리스 노광 장치 및 그 정렬 방법'은 도 1에 도시된 바와 같이, 광을 조사하는 조명부(30), 외부 신호를 받아 선택적으로 상기 조명부(30)의 광을 반사시키는 복수개의 마이크로미러들이 배열되어 있는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Divice, DMD)(10); 상기 디지털 마이크로미러 소자(10)에서 반사된 광의 해상도를 조정하여 노광시키는 막으로 투과시키는 프로젝션 렌즈(20)로 구성된다. 여기서, 조명부(30)가 디지털 마이크로미러 소자(10)의 마이크로미러에 광을 조사하면, 디지털 마이크로 소자(10)는 노광하고자 하는 영역에 대응하도록 광을 선택적으로 반사하게 되며, 이렇게 반사된 광은 프로젝션 렌즈(20)를 통해 기판위에 형성된 감광층에 조사되게 된다.

이와 같은 종래의 마이크로 어레이 미러를 이용하는 방법은 고가인 디지털 마이크로 미러 소자를 대량으로 필요로 하며, 각각의 마이크로 미러 소자에 대하여 부가적으로 요구되는 광학계 부품들도 대량으로 필요하여 노광 장치 구성이 고가가 되는 문제가 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 목적하는 노광 이미지에 따른 노광 영역을 달성하기 위한 선택적 노광을, 복수개의 점 광원으로부터 조사되는 복수개의 점 광을 복수개의 셔터를 통해 선택적으로 차단함으로써 달성할 수 있는 디지털 노광 장치를 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 디지털 노광 장치는 마스크 없이 기판을 선택적으로 노광시킬 수 있는 장치로서, 직선광을 조사하는 복수 개의 점 광원이 배열되어 이루어진 점 광원부; 및 상기 점 광원부의 하부에, 상기 복수 개의 점 광원에 각각 대응하도록 복수개의 마이크로 셔터가 배열되어 이루어진 마이크로 어레이 셔터부;를 포함하되, 상기 마이크로 셔터의 선택적인 개방 또는 밀폐에 따라 상기 점 광원부의 상기 복수 개의 점 광원으로부터 조사되는 각각의 점 광이 상기 마이크로 어레이 셔터부를 통과하거나 상기 마이크로 어레이 셔터부에 의해 차단되도록 구성된다.

상기 디지털 노광 장치는 상기 점 광원부의 하부, 그리고 상기 마이크로 어레이 셔터부의 상부에, 상기 복수 개의 점 광원에 각각 대응하도록 복수개의 마이크로 렌즈가 배열되어 이루어진 마이크로 어레이 렌즈부;를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 디지털 노광 장치에서, 상기 점 광원부는 상기 복수 개의 점 광원이 선(line) 모양으로 배열되어 이루어질 수 있다.

상기 디지털 노광 장치는 상기 복수 개의 마이크로 셔터의 개방 또는 밀폐를 각각 제어하는 제어 모듈;을 더 포함할 수 있다.

상기 디지털 노광 장치는 상기 마이크로 어레이 셔터부의 하부에, 잔광을 차단하는 필터부를 더 구비할 수 있다.

상기 디지털 노광 장치는 상기 복수 개의 점 광원의 배열을 수평에 대하여 소정의 각도로 회동할 수 있는 수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 노광 방법은 기판에 도포된 감광층 상의 노광 영역을 마스크 없이 선택적으로 노광하는 방법으로서, 디지털 이미지 값에 따라 일 방향으로 배열되어 있는 복수 개의 마이크로 셔터의 각 각을 선택적으로 개방 또는 밀폐 제어하는 단계; 및 상기 복수 개의 마이크로 셔터의 배열에 각각 대응하도록 배열되어 있는 복수 개의 점 광원을 점등하여 상기 복수 개의 점 광원으로부터 조사된 복수개의 점 광이 상기 복수 개의 마이크로 셔터의 개방 또는 밀폐에 의해 선택적으로 통과 또는 차단되는 단계;를 포함하여, 상기 복수 개의 마이크로 셔터의 개방을 통해 통과된 광만이 상기 기판에 도포된 감광층 상에 조사되게 한다.

여기서, 상기 디지털 이미지 값을 취득하는 방법은 상기 노광 영역을 나타내는 노광 이미지를 로딩하는 단계; 및 상기 노광 이미지를 스캔하여 상기 노광 영역과 비노광 영역에 대하여 각각 구별되는 디지털 값을 부여하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 앞서 개시한 바와 같이, 특정 방향으로 배열된 복수 개의 점 광원을 사용하며, 해당 점 광원으로부터의 점광에 대한 노광 여부를 복수개의 점 광원에 각각 대응하도록 구비된 복수개의 마이크로 셔터를 이용하여 선택적으로 달성함으로써, 마스크가 없어도 기판에 대하여 목적하는 노광 영역을 정밀하게 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 직선 광을 조사하는 복수개의 점 광원을 이용하는바, 기판의 노광 영역은 해당 영역에 대하여 광을 조사하는 점 광원의 개수로 조절하여 간단히 구성될 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 디지털 노광 장치는 복수 개의 점 광원을 사용하므로, 면 광원을 이용하는 종래의 노광 장치와 달리 광의 왜곡을 줄이기 위한 고가의 이미지 광학계를 사용할 필요가 없다.

따라서, 본 발명의 디지털 노광 장치는 높은 해상력을 달성하면서도, 저렴한 제작 비용으로 제작될 수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 도 2을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치에 대하여 구체적으로 살펴본다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치는 점 광원부(100), 마이크로 어레이 렌즈부(200), 및 마이크로 어레이 셔터부(300)를 포함하여 구성된다.

먼저, 점 광원부(100)는 복수개의 점 광원(110)이 배열되어 이루어지는데, 바람직하게는 선(line) 모양으로 배열되어 이루어진다.

여기서, 점 광원(110)은 광 단면이 미세 점과 같은 형태인 직선 광을 조사하는 광원이며, 이러한 점 광원으로 광을 전달하는 광 섬유가 이용될 수 있다. 이러한 광섬유는 바람직하게는 유리 광섬유 또는 플라스틱 광섬유일 수 있다. 본 실시예에서는 자외선 광을 사용하며, 그에 따라 유리 광섬유가 점 광원으로 이용된다.

구체적으로, 본 실시예에서는 각각의 점 광원으로 복수개의 광 섬유들이 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 밀접하게 배열되어 그 단면이 선(line)을 이루도록 배열된다. 그에 따라, 각각의 점 광원(110)으로부터 조사되는 광은 직선 광으로 그 광의 단면이 점 광원을 구성하는 광 섬유의 단면에 대응하게 된다.

본 발명에서는, 점 광원(110)에서 조사되는 광은 기판에 도포된 감광층에 직접 도달하게 된다. 따라서, 면 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 반사시켜 감광층에 도달시키는 종래의 마스크 리스 노광 장치와 구별된다. 뿐만 아니라, 점 광원(110)에서 조사되는 광의 단면은 점 광원(110)인 광 섬유의 단면의 형상에 대응하는 점 형상이며, 이와 같은 점 형상의 직경은 광 섬유의 단면의 직경과 같이 미세하므로, 그로부터 이미지 왜곡이 발생할 가능성이 적다.

그에 따라, 본 발명에서는 면 광원에 대한 반사 방식을 사용하는 종래의 마 스크 리스 노광 장치에서 면 광원의 상, 하, 좌, 우 방향에 대한 이미지의 왜곡을 보정하기 위해 사용되는 광학계가 불필요하게 된다.

마이크로 어레이 렌즈부(200)는 점 광원부(100) 하부에 복수개의 마이크로 렌즈(210)가 배열되어 이루어지는데, 점 광원부(100)의 복수개의 점 광원(110)의 배열에 각각 대응되도록 배열된다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 점 광원부(100)를 위해 복수개의 점 광원(110)이 선형으로 배열되면, 복수개의 마이크로 렌즈(210)는 각각의 점 광원(110)에 대응하는 위치에 선형으로 배열되도록 구성된다. 그리고, 이러한 복수개의 마이크로 렌즈(210)는 마이크로 렌즈 플레이트 상에 위치하도록 구성된다.

그러면, 점 광원부(100)에서 전달되는 광은, 도 4에 도시된 바와 같이, 점 광원부(100)의 각각의 점 광원(110)에 대응하도록, 마이크로 어레이 렌즈부(200)에 배열된 대응하는 마이크로 렌즈(210)에 의해 초점이 잡히게 된다.

그리고, 마이크로 어레이 셔터부(300)는 마이크로 어레이 렌즈부(200) 하부에 복수개의 마이크로 셔터(310)가 배열되어 이루어지는데, 마이크로 어레이 렌즈부(200)의 복수개의 마이크로 렌즈(210)의 배열에 각각 대응되도록 배열된다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 마이크로 렌즈(210)가 선형으로 배열되면, 복수개의 마이크로 셔터(310)는 각각의 마이크로 렌즈(210)에 대응하는 위치에 선형으로 배열되도록 구성된다. 그리고, 이러한 복수개의 마이크로 셔터(310)는 마이크로 셔터 플레이트 상에 위치하도록 구성된다.

한편, 마이크로 어레이 셔터부(300)에 마이크로 렌즈(210)에 의해 산란되는 빛을 차단하기 위한 렌즈계(320) 구성이 미세 홀로서 더 부가 될 수 있다.

본 발명의 마이크로 어레이 셔터부(300)를 구성하는 복수개의 마이크로 셔터(310)는 각각 선택적으로 개방(open) 또는 밀폐(close)되도록 구성되며, 이를 위해 본 발명의 마이크로 어레이 셔터부(300)는 복수개의 마이크로 셔터(310)의 각각의 개방 또는 밀폐를 제어하는 제어모듈(미도시)를 포함하게 된다.

이러한 제어 모듈은 디지털 입력 값으로부터 마이크로 어레이 셔터부(300)의 복수개의 마이크로 셔터(310) 각각을 개별적으로 제어하여 각각 개방 또는 밀폐되도록 한다. 여기서 디지털 입력 값은 노광하고자 하는 노광 영역에 대응하는 디지털 값을 의미한다.

그러면, 점 광원부(100)에서 전달되고, 마이크로 어레이 렌즈부(200)에서 초점이 잡힌 광은 마이크로 셔터(310)의 개방 또는 밀폐에 따라 마이크로 어레이 셔터부(300)를 통과하거나 마이크로 어레이 셔터부(300)에 의해 차단되어 선택적으로 기판에 도포된 감광층에 도달하게 된다. 구체적으로, 광은 마이크로 어레이 셔터부(300)의 마이크로 셔터(310)가 개방된 경우에만 기판에 도포된 감광층에 도달하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치는 점 광원부(100), 마이크로 어레이 렌즈부(200), 및 마이크로 어레이 셔터부(300)를 통해 기판에 도포된 감광층에 조사되는 광을 정밀하게 제어하게 되므로, 마스크가 없더라도 감광층의 목적하는 영역에만 광을 정밀하게 조사할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 마이크로 어레이 셔터부(300) 하 부에 필터부(400)를 더 구비할 수 있다.

이러한 필터부(400)는 유리 기판 위에 마이크로 셔터(310)의 개방시 투과되는 점 광만을 통과시키도록 크롬 막을 형성시켜 구비되며, 이러한 필터부(400)에 의해 점 광을 제외한 잔광들이 차단되게 된다.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치는 점 광원으로 광섬유를 이용함으로써, 점 광원의 각 면적을 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 디지털 노광 장치는 미세 피치에 적극적으로 대응할 수 있어 우수한 해상력을 달성할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치는 도 5에 개시된 바와 같이, 복수 개의 점 광원(110) 배열의 수평에 대한 배치 각도를 상이하게 하거나, 점 광원(110)의 배열을 2열 이상으로 함으로서, 미세 피치 대응성(또는 해상력)을 더욱 증진할 수 있다.

이를 위해 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치에서는 복수 개의 점 광원(110) 배열이 수평에 대하여 소정의 각도로 회동할 수 있는 구조를 더 포함할 수 있다. 이때, 점 광원부(100)와 함께 마이크로 어레이 렌즈부(200), 및 마이크로 어레이 셔터부(300)가 동시에 회동하는 구조로 구성될 수 있다.

이러한 구조는 노광 대상 기판의 크기에 따라 점 광원부(100)의 각도를 조절하여 노광 대상 기판의 크기에 맞출 수 있게 되는 예상하지 못한 효과를 추가 달성하게 한다.

구체적으로, 점 광원부(100) 내 복수개의 점 광원(110)의 배열 각을 수평에 대하여 60도로 하는 경우, 각 점 광원(110)의 면적을 1/2로 조절할 수 있으므로, 미세 피치 대응성을 더욱 증가시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치를 통하여 기판에 도포된 감광층 상의 노광 영역을 선택적으로 노광하는 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다.

먼저, 기판상에 감광액을 균일하게 도포하여 감광층을 준비한다.

그리고, 해당 감광층을 선택적으로 노광하기 위해 미리 준비된 노광 이미지를 로딩한다. 여기서, 노광 이미지는 감광층 상에 선택적으로 노광하고자 하는 영역을 표시하는 이미지이다.

그 후, 로딩된 노광 이미지에 대하여 일 방향으로 스캐닝을 시작한다. 구체적으로 예를 들어, 직사각형의 기판이 준비되고, 상기 기판에 감광층이 형성되어 있는 경우, 로딩된 이미지는 기판에 대응하는 형상, 즉 직사각형의 이미지로 준비된다.

그 경우, 이미지 스캐닝은 직사각형의 이미지의 한 변으로부터 대응하는 변까지 선형으로 이루어진다. 이때, 스캐닝을 위한 선형 배열은 스캐닝 방향에 대하여 직각 방향으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 이와 같은 이미지 스캐닝을 통해 노광 영역에 대해서는 디지털 값으로 1 값을 부여하고, 비노광 영역에 대해서는 디지털 값으로 0 값을 부여하여 디지털 이미지 값을 취득한다. 여기서, 선형 이미지 스캐닝 값은 복수개의 점 영역으로 구분되고, 각 점 영역에 대하여 디지털 값을 입력하게 된다. 이때, 각 점 영역을 점 광원부(100)의 복수 개의 점 광원(110)에 대응되는 크기로 형성하도록 한다.

이때, 감광층의 일측에 점 광원(110)이 일렬로 배치된 본 발명의 디지털 노광 장치를 위치시킨다. 이때, 디지털 노광 장치는 직사각형 기판의 한 변에 위치되는데, 이러한 위치는 이미지 스캐닝을 위한 선형 배열의 위치와 대응되는 위치이다.

이와 같이, 본 발명의 디지털 노광 장치가 위치되면, 이미지 스캐닝으로부터, 해당 디지털 이미지 값으로부터 그 대응하는 직선 영역에서의 노광 영역을 확인하게 된다.

그리고, 디지털 노광 장치의 마이크로 어레이 셔터부(300)의 제어모듈은 디지털 이미지 값을 해석하여 1 값의 경우 마이크로 셔터를 개방하고, 0 값의 경우 마이크로 셔터를 차단한다. 그러면, 점 광원부(100)의 복수개의 점 광원(110)이 점등되면, 그로부터 조사된 광이 기판의 감광층의 노광 영역에만 노광되도록 한다.

그리고, 해당 노광 영역이 충분히 노광되면, 노광 이미지에 대하여 다음 열에 대하여 이미지 스캐닝이 이루어지고, 그로부터 노광 영역을 확인한 후, 디지털 노광 장치를 대응하는 위치에 이동시킨 후, 확인된 노광 영역에 대응하도록 마이크로 셔터를 개방하여 감광층의 노광 영역이 노광되도록 한다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 디지털 노광 장치를 사용하는 경우, 마스크가 필요가 없게 되며, 마스크 사용으로 인한 세정 공정도 불필요하게 된다. 뿐만 아니라, 마스크가 불필요하므로, 마스크 제작을 위해 외부로 패턴 데이터를 유출할 필요도 없게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 종래의 마스크 리스 노광 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 개념도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치의 구성 요소들을 개별적으로 보여준다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치의 동작을 개념적으로 보여주는 개념도이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 노광 장치의 점 광원부의 배열의 예들을 보여준다.

Claims (8)

1. 마스크 없이 기판을 선택적으로 노광시킬 수 있는 노광 장치에 있어서,

   직선광을 조사하는 복수 개의 점 광원이 배열되어 이루어진 점 광원부; 및

   상기 점 광원부의 하부에, 상기 복수 개의 점 광원에 각각 대응하도록 복수개의 마이크로 셔터가 배열되어 이루어진 마이크로 어레이 셔터부;

   를 포함하되,

   상기 마이크로 셔터의 선택적인 개방 또는 밀폐에 따라 상기 점 광원부의 상기 복수 개의 점 광원으로부터 조사되는 각각의 점 광이 상기 마이크로 어레이 셔터부를 통과하거나 상기 마이크로 어레이 셔터부에 의해 차단되고,

   상기 복수 개의 마이크로 셔터의 개방 또는 밀폐를 각각 제어하는 제어 모듈;

   을 더 포함하고,

   상기 마이크로 어레이 셔터부의 하부에, 잔광을 차단하는 필터부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 점 광원부의 하부, 그리고 상기 마이크로 어레이 셔터부의 상부에, 상기 복수 개의 점 광원에 각각 대응하도록 복수개의 마이크로 렌즈가 배열되어 이루어진 마이크로 어레이 렌즈부;

   를 더 포함하는 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 점 광원부는 상기 복수 개의 점 광원이 선(line) 모양으로 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 복수 개의 점 광원의 배열을 수평에 대하여 소정의 각도로 회동할 수 있는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 장치.
7. 기판에 도포된 감광층 상의 노광 영역을 마스크 없이 선택적으로 노광하는 노광 방법에 있어서,

   디지털 이미지 값에 따라 일 방향으로 배열되어 있는 복수 개의 마이크로 셔터의 각각을 선택적으로 개방 또는 밀폐 제어하는 단계; 및

   상기 복수 개의 마이크로 셔터의 배열에 각각 대응하도록 배열되어 있는 복 수 개의 점 광원을 점등하여 상기 복수 개의 점 광원으로부터 조사된 복수개의 점 광이 상기 복수 개의 마이크로 셔터의 개방 또는 밀폐에 의해 선택적으로 통과 또는 차단되는 단계;

   를 포함하여,

   상기 복수 개의 마이크로 셔터의 개방을 통해 통과된 광만이 상기 기판에 도포된 감광층상에 조사되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 디지털 이미지 값을 취득하는 방법은

   상기 노광 영역을 나타내는 노광 이미지를 로딩하는 단계; 및

   상기 노광 이미지를 스캔하여 상기 노광 영역과 비노광 영역에 대하여 각각 구별되는 디지털 값을 부여하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광 방법.

Images