KR101306038B1 - 디지털 노광기용 광학 엔진 - Google Patents

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Abstract

대면적 노광이 용이하고 노광 시간을 줄일 수 있는 디지털 노광기용 광학 엔진이 개시된다. 본 발명에 따르면, 프리즘 면으로 입사된 평행광을 코팅면에서 50:50의 비율로 반사 및 투과시키는 프리즘부, 상기 프리즘부의 코팅면에서 반사된 제1 입사광을 재반사한 후 상기 프리즘부를 투과하여 노광 기판 상에 수직하도록 소정의 각도로 광경로를 변경해주는 제1 디지털 마이크로 미러부, 상기 프리즘부의 코팅면에서 투과된 제2 입사광을 재반사한 후 상기 프리즘부에 반사되어 노광 기판에 수직하도록 소정의 각도로 광경로를 변경해주는 제2 디지털 마이크로 미러부, 제1 디지털 마이크로 미러부와 제2 디지털 마이크로 미러부에 의해 노광 기판 상에 수직하도록 진행되는 각각의 광을 상기 노광 기판 상으로 평행하게 투영하는 프로젝션 렌즈부를 포함하는 광학 엔진이 제공된다.
이에, 본 발명은 반사광들을 노광 기판 상에 수직으로 반사시키고 그 사이를 미세 조정 또는 일정한 정도로 중첩시킨 상태로 노광 기판에 투영함으로써, 노광 영역폭을 늘리고, 노광 시간을 크게 줄이는 효과가 실현된다.

Description

디지털 노광기용 광학 엔진{OPTICAL ENGINE FOR DIGITAL EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 디지털 노광기용 광학 엔진에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대면적 노광이 용이하고 노광 시간을 줄일 수 있는 디지털 노광기용 광학 엔진에 관한 것이다.
최근 TV 산업이 발전함에 따라 디스플레이 패널의 수요가 늘어나고 있는 추세이다. TV에 적용되는 디스플레이 패널의 형태로는, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes)등이 있다.
이러한 디스플레이 패널들을 제조하기 위해서는 다양한 공정을 거치게 되는데, 이중에서도 기판상에 형성된 감광층 중 특정 부위에만 빛을 투과하여 노광하는 마스크의 패턴을 전사하는 노광 공정이 필수적으로 행해지고 있다.
종래의 노광 공정은 감광액 도포 후 엣지 부분만을 유기 용제로 제거한 후, 감광액이 도포된 기판 상에 마스크를 정렬하여 광을 조사함으로써, 감광층을 노광하게 된다. 이때, 노광 공정을 위해서는 다수의 마스크를 필수적으로 구비해야 하므로 마스크 제작 시간과 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
이러한 마스크 제작의 단점을 극복하고자, 최근에는 마스크 사용이 필요없는 디지털 마이크로 미러 소자(DMD, Digital Micro mirror Device)가 각광을 받고 있다.
그러나, 종래에는 대부분 하나의 광원과 하나의 디지털 마이크로 미러 소자만을 실장하여 노광하기 때문에 좁은 노광 영역을 반복적으로 수행하는 관계로 노광 시간이 긴 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 광원과 복수 개의 디지털 마이크로 미러 소자와 프리즘을 이용하여 노광 영역을 늘리고, 노광 시간을 줄일 수 있는 광학 엔진을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 프리즘 면으로 입사된 평행광을 코팅면에서 50:50의 비율로 반사 및 투과시키는 프리즘부, 상기 프리즘부의 코팅면에서 반사된 제1 입사광을 재반사한 후 상기 프리즘부를 투과하여 노광 기판에 수직하도록 소정의 각도로 광경로를 변경해주는 제1 디지털 마이크로 미러부, 상기 프리즘부의 코팅면에서 투과된 제2 입사광을 재반사한 후 상기 프리즘부에 반사되어 노광 기판에 수직하도록 소정의 각도로 광경로를 변경해주는 제2 디지털 마이크로 미러부, 제1 디지털 마이크로 미러부와 제2 디지털 마이크로 미러부에 의해 노광 기판 상에 수직하도록 진행되는 각각의 광을 상기 노광 기판 상으로 평행하게 투영하는 프로젝션 렌즈부를 포함하는 광학 엔진이 제공된다.
여기서, 상기 프리즘부의 코팅면은, 30°내지 45°범위 중 선택된 기울기를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 디지털 마이크로 미러부는, 상기 제1 입사광과 재반사광의 각도가 24°가 되도록 광축을 조정하고, ＋１２°에서 온(on) 동작하거나 ―１２°에서 오프(off) 동작할 수 있다.
또한, 상기 제1 디지털 마이크로 미러부는, 최종적으로 상기 제1 입사광을 노광 기판에 수직하게 반사시킬 수 있도록 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 조정이 가능할 수 있다.
또한, 제2 디지털 마이크로 미러부는, 상기 제2 입사광과 재반사광 사이의 각도가 24°가 되도록 광축을 조정하고, ＋１２°에서 온(on) 동작하거나 ―１２°에서 오프(off) 동작할 수 있다.
또한, 상기 제2 디지털 마이크로 미러부는, 최종적으로 상기 제2 입사광을 노광 기판에 수직하게 반사시킬 수 있도록 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 값을 조정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1 디지털 마이크로 미러 소자, 제2 디지털 마이크로 미러 소자와 프리즘을 이용하여 광원의 입사각 및 반사각을 적절히 조정한 후, 대면적 기판에 투과시킴으로써, 노광 영역폭을 확대하여 그에 상응하는 대면적 기판을 노광할 수 있으며, 기존에 하나의 광원과 하나의 디지털 마이크로 미러 소자를 사용하는 것에 비하여 노광 시간을 1/2 정도로 줄이거나 노광 영역폭을 2배 정도로 늘리는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 프리즘을 디지털 마이크로 미러 소자와 결합하여 광 경로를 2개로 분리함으로써, 1개의 광원으로 2개의 광원 효과를 내는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 노광기용 광학 엔진(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리즘부(110)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 디지털 마이크로 미러부(120, 130)의 미세 조정 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 노광기용 광학 엔진(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 노광기용 광학 엔진(100)은 프리즘부(110), 제1 디지털 마이크로 미러부(120), 제2 디지털 마이크로 미러부(130), 프로젝션 렌즈부(140)를 포함한다.
본 발명의 프리즘부(110)는 프리즘 면(111)에 입사된 평행광(101)을 일정한 각도를 갖고 있는 코팅면(112)에서 50:50의 비율로 반사 및 투과시키는 역할을 한다. 코팅면(112)은 소정의 각도로 기울어진 각각의 프리즘면에 광학 코팅한 후 서로 접합된 면이다. 상기 코팅 재료는 소정의 각도에서 광의 반사와 투과를 동일하게 해줄 수 있는 코팅 재료이다.
여기서, 코팅면(112)에서 반사된 광을 제1 입사광(102)이라 지칭하며, 코팅면(112)에서 투과된 광을 제2 입사광(103)이라 지칭한다. 이러한 제1 입사광(102)과 제2 입사광(103)은 이후에 설명될 제1 디지털 마이크로 미러부(120)와 제2 디지털 마이크로 미러부(130)에서 수용할 수 있을 정도의 직경 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 제1 디지털 마이크로 미러부(120)는 프리즘부(110)의 코팅면(112)에서 반사된 제1 입사광(102)을 노광 기판에 수직하도록 소정의 각도로 광경로를 변경해주는 역할을 한다.
이를 위하여, 제1 디지털 마이크로 미러부(120)는 최적의 각도로 설계된 코팅면(112)의 기울기에 의해 반사된 제1 입사광(102)을 수신한다. 이때, 수신된 제1 입사광(102)은 이후에 만들어질 반사광('제1 반사광'이라 칭함) 사이의 각도(171)를 24°로 유지하여 입사되는 것이 바람직하다.
상기 각도(171)를 유지하기 위해, 제1 디지털 마이크로 미러부(120)를 ＋１２°로 온(on) 동작시킨 후 노광 기판 상의 투영 이미지를 관측하면서 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 값을 조정 한다. 광량 조절은 제1 디지털 마이크로 미러부(120)내에 구비된 감쇠기(미도시)에 의한다.
이로써, 본 발명의 제1 디지털 마이크로 미러부(120)는 감쇠기에 의한 광 세기 조절과 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 값을 조정함으로써, 입사된 제1 입사광(102)을 수직 방향의 제1 반사광(104) 형태로 반사시킬 수 있다. 이로써, 본 발명의 프리즘부(110)는 수직으로 반사된 제1 반사광(104)을 투과시켜 이후의 프로젝션 렌즈부(140)로 보낼 수 있게 되는 것이다. 프리즘부(110)에서 투과된 광을 제3 반사광(106)이라 지칭한다.
본 발명의 제2 디지털 마이크로 미러부(130)는 프리즘부(110)의 코팅면(112)에서 투과된 제2 입사광(103)을 수신하고, 수신된 제2 입사광(103)을 소정의 각도로 조절하여 광경로를 변경시킨 후, 프리즘부(110)로 반사시키는 역할을 한다. 이때, 반사된 광을 제2 반사광(105)라고 지칭하면, 제2 입사광(103)과 제2 반사광(105) 사이의 각도(172)가 24°로 유지하여 입사 및 반사되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 24°의 각도 조절과 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 조정이 제2 디지털 마이크로 미러부(130)에서 수행될 수 있다. 바꾸어 말하면, 제2 디지털 마이크로 미러부(130)는 ＋１２°로 온(on) 동작하면서 제2 입사광(103)과 제2 반사광(105) 사이의 각도를 24°로 유지하기 위해 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt의 미세 조정을 수행하게 된다.
그러나, 위와 같이 제2 입사광(103)과 제2 반사광(105)의 사이의 각도가 24°에 한정되지 않으며, 제2 반사광(105)을 노광 기판(160) 상에 수직으로 반사할 수 있는 조건이라면, 다른 각도로 유지하여 제2 반사광(105)을 프리즘부(110)를 향하여 반사시킬 수도 있다.
결국, 제2 반사광(105)의 각도는 30°내지 45°범위 중 선택된 기울기(170)를 갖는 프리즘부(110)의 특성과 제2 디지털 마이크로 미러부(130)내에 구비된 감쇠기의 광량 조절과 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt의 조정을 최적으로 하여 얻어진 결과이다.
이와 같이, 기울어진 각도로 생성된 제2 반사광(105)은 ＋１２°로 동작되는 제2 디지털 마이크로 미러부(130)의 특성에 의해 프리즘부(110)로 반사시킬 수 있다. 이로써, 본 발명의 프리즘부(110)는 제2 반사광(105)을 수신하여 노광 기판 상에 수직으로 반사시킬 수 있게 되는 것이다. 이때, 노광 기판(160) 상에 수직 반사된 광을 편의상 제4 반사광(107)이라 지칭한다.
본 발명의 프로젝션 렌즈부(140)는 프리즘부(110)를 투과한 제3 반사광(106)과 프리즘부(110)에서 반사된 제4 반사광(107) 사이를 미제 조정하여 중첩되는 정도(108)를 조정하여 노광 기판(160)으로 투과시키는 역할을 수행한다.
제3 반사광(106)과 제4 반사광(107) 사이가 중첩되는 정도(108)를 일정하게 유지하게 되면, 노광 기판(160)에서 필요한 노광 부위(161, 162)를 연속적으로 노광할 수 있게 되는 것이다. 상기 노광 기판(160)은 대면적 기판을 지칭한다.
이에 따라, 노광 테스트를 통하여 제3 반사광(106)과 제4 반사광(107) 사이의 중첩 정도를 미세 조정하게 된다. 이럴 경우, 프리즘부(110), 제1, 제2 디지털 마이크로 미러부(120,130)에서 입사 내지 반사되는 각도와 감쇠기의 광량 조절 및 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt의 조정이 이루어져야 할 것이다.
이상의 노광 기판(160)은 이동 및 위치 조정이 가능한 스테이지(150) 상에 놓여진다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리즘부(110)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리즘부(110)는 제1 프리즘 면(111), 코팅면(112) 및 제2 프리즘면(113)을 포함한다. 이러한 프리즘부(110)는 두개의 프리즘의 빗변에 반사 및 투과 코팅을 한 후 코팅면(112)을 서로 접합한 부품으로써, 외부에서 입사되는 평행광 및 반사되는 반사광을 투과시키는 물질, 예컨대 투과율이 높고 안정적인 재료인 석영으로 제작된다.
본 발명의 코팅면(112)은 입사된 평행광(101) 방향에서 제1 프리즘면(111)의 꼭지각이 45°내지 60°범위(180)와 제2 프리즘면(113)에서의 꼭지각이 30°내지 45°범위 (170)로 이루어진 두 개의 프리즘을 접합하여 90°가 되도록 제작된다.
이러한 코팅면(112)은 광의 반사 및 투과 여부에 따라 적당한 물질로 코팅하여 제작될 수 있다.
이러한 프리즘부(110)를 앞서 설명된 디지털 마이크로 미러부들(120, 130)과 결합하면, 1개의 광원으로도 기존의 2개의 광원 효과를 내는 장점을 준다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 디지털 마이크로 미러부(120, 130)의 미세 조정 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 제1 및 제2 디지털 마이크로 미러부(120, 130)는 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 값의 조정이 가능하다. Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 값의 조정은 최종 노광 기판(160) 상에서 노광 부위(161, 162)의 범위와 위치 및 중첩 정도를 조정하는 과정이다.
이로써, 기존의 대면적 기판을 노광하는데 많은 시간이 소비되었던 것을 1/2 정도의 시간을 줄여 대면적 기판에 대해 효율적으로 노광할 수 있는 장점을 제공하게 된다.
이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
본 발명의 제1 디지털 마이크로 미러부, 제2 디지털 마이크로 미러부와 프리즘부 등을 이용한 어레이형 광학 장치는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 및 Flexible Display 등의 기판에 유용하게 적용될 수 있다.
100 : 디지털 노광기용 광학 엔진 101 : 평행광
102 : 제1 입사광 103 : 제2 입사광
104 : 제1 반사광 105 : 제2 반사광
106 : 제3 반사광 107 : 제4 반사광
108 : 중첩광 110 : 프리즘부
120 : 제1 디지털 마이크로 미러부 130 : 제2 디지털 마이크로 미러부
140 : 프로젝션 렌즈부 150 : 스테이지
160 : 노광 기판 170 : 기울기
180 : 기울기

Claims (8)

  1. 프리즘 면으로 입사된 평행광을 코팅면에서 50:50의 비율로 반사 및 투과시키는 프리즘부;
    상기 프리즘부의 코팅면에서 반사된 제1 입사광을 각도를 조절하여 노광 기판 상에 수직으로 반사시키는 제1 디지털 마이크로 미러부;
    상기 프리즘부의 코팅면에서 투과된 제2 입사광을 각도를 조절하여 상기 프리즘부로 재반사하고, 상기 프리즘부에서 노광 기판 상으로 수직하게 반사시키는 제2 디지털 마이크로 미러부;
    제1 디지털 마이크로 미러부에서 노광 기판 상으로 수직 반사된 제1 반사광과 상기 프리즘부에서 노광 기판 상으로 수직 반사된 제2 반사광 사이를 미세 조정 또는 중첩시킨 상태로 수신하여 노광 기판으로 투과시키는 프로젝션 렌즈부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 노광기용 광학 엔진.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘부의 코팅면은, 30°내지 45°의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 디지털 마이크로 미러부는,
    상기 기울기에 의해 반사된 제1 입사광과 노광 기판 상에 수직으로 반사되는 광 사이의 각도가 24°가 되도록 각도 조절하는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 디지털 마이크로 미러부는,
    상기 제1 입사광을 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 값을 조정하여 노광 기판 상에 수직으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 디지털 마이크로 미러부는,
    ＋１２°에서 온(on) 동작하거나, ―１２°에서 오프(off) 동작하는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 디지털 마이크로 미러부는,
    상기 제2 입사광과 노광 기판 상에 수직으로 반사되는 광 사이의 각도가 24°가 되도록 각도 조절하여 상기 프리즘부로 반사시키는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 디지털 마이크로 미러부는,
    상기 제2 입사광을 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, tilt 값을 조정하여 상기 24°의 각도로 상기 프리즘부로 반사시키는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 디지털 마이크로 미러부는,
    ＋１２°에서 온(on) 동작하거나, ―１２°에서 오프(off) 동작하는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
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