KR101359495B1 - 디지털 노광기용 광학 엔진 - Google Patents

디지털 노광기용 광학 엔진 Download PDF

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Abstract

대면적 기판의 노광 영역을 확대하거나 노광 시간을 줄일 수 있는 디지털 노광기용 광학 엔진이 개시된다. 본 발명에 따르면, 이등변 사면체의 삼면으로 입사된 평행광을 반사시켜 반사광을 생성하는 제1 프리즘부, 상기 이등변 사면체의 삼면과 마주하여 각각 하나씩 개별적으로 설치되어 상기 프리즘부에서 분할된 반사광을 각각 수신하고, 소정의 각도로 광량 조절하여 반사시키는 디지털 마이크로 미러부, 상기 이등변 사면체와 대응하여 하부에서 이등변 역사면체를 구비하고, 상기 이등변 역사면체의 삼면에서 상기 디지털 마이크로 미러부로부터 반사된 제1, 제2 및 제3 반사광을 수신하고, 노광 기판 상에 수직으로 반사시키는 제2 프리즘부, 및 상기 제2 프리즘부에서 수직 반사된 광들을 노광 기판 상으로 투영시키는 프로젝션 렌즈부를 포함하는 광학 엔진이 제공된다.
이에, 본 발명은 노광 영역폭을 확대하여 대면적 기판을 노광할 수 있으며, 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 마스크의 패턴을 전사하는 노광 공정이 필수적으로 행해지고 있다.
종래의 노광 공정은 감광액 도포 후 엣지 부분만을 유기 용제로 제거한 후, 감광액이 도포된 웨이퍼 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 마스크를 대체할 수 있는 디지털 마이크로 미러 소자(DMD, Digital Micromirror Device)가 각광을 받고 있다.
그러나, 종래에는 대부분 하나의 광원과 하나의 디지털 마이크로 미러 소자만을 실장하여 노광하기 때문에 좁은 노광 영역을 반복적으로 수행해야 하므로 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, 이등변 사면체의 삼면으로 입사된 평행광을 반사시켜 반사광을 생성하는 제1 프리즘부, 상기 이등변 사면체의 삼면과 마주하여 각각 하나씩 개별적으로 설치되어 상기 프리즘부에서 분할된 반사광을 각각 수신하고, 소정의 각도로 광량 조절하여 반사시키는 디지털 마이크로 미러부, 상기 이등변 사면체와 대응하여 하부에서 이등변 역사면체를 구비하고, 상기 이등변 역사면체의 삼면에서 상기 디지털 마이크로 미러부로부터 반사된 제1, 제2 및 제3 반사광을 수신하고, 하부를 향하여 수직으로 반사시키는 제2 프리즘부, 및 상기 제2 프리즘부에서 수직 반사된 광들을 노광 기판 상으로 투영시키는 프로젝션 렌즈부를 포함하는 광학 엔진이 제공된다.
여기서, 상기 사면체 아랫변의 각도는 각각 57°이고, 윗변의 각도는 66°를 유지할 수 있다.
또한, 상기 디지털 마이크로 미러부는, 상기 반사광이 θ의 각도로 입사될 경우 상기 반사광을 2θ의 각도로 광량 조절하여 반사시킬 수 있다.
또한, 상기 프로젝션 렌즈부는 수직 반사된 광들을 미세 조정 또는 중첩시킨 상태로 투영시키며, 상기 미세 조정 또는 중첩의 정도는, 상기 디지털 마이크로 미러부의 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 조정값에 의해서 결정될 수 있다.
또한, 상기 디지털 마이크로 미러부는, ＋１２°에서 온(on) 동작되거나 ―１２°에서 오프(off) 동작되어 상기 제1, 제2 및 제3 반사광을 반사시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 프리즘부의 역사면체 아랫변의 각도는 90°이고, 윗변의 각도는 각각 45°를 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이등변 사면체의 삼면과 마주하여 배치된 디지털 마이크로 미러부와 프리즘을 이용하여 광원의 입사 또는 반사각을 적절히 조정함으로써 노광 영역폭을 확대하여 노광할 수 있으며, 이로써 기존에 비하여 노광 시간을 크게 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 역사면체에 의해 반사광들을 노광 기판 상에 수직으로 반사시키고 그 사이를 미세 조정 또는 중첩정도를 유지시킨 상태로 투영하기 때문에 노광 영역폭과 노광 시간을 크게 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이등변 사면체와 역사면체를 디지털 마이크로 미러부와 결합함으로써, 1개의 광원으로도 3개의 광원 효과를 낼 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 노광기용 광학 엔진(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 프리즘부(120)와 제2 프리즘부(140)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 디지털 마이크로 미러부(130)의 미세 조정 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 반사광의 중첩에 의한 노광 형태를 예시적으로 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 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 노광기용 광학 엔진(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 노광기용 광학 엔진(100)은 제1 프리즘부(120), 디지털 마이크로 미러부(130), 제2 프리즘부(140) 및 프로젝션 렌즈부(150)를 포함하여 구성된다.
먼저, 제1 프리즘부(120)는 삼면으로 입사된 평행광(101)을 반사시켜서 반사광(102, 103, 104)을 생성하는 역할을 한다. 이를 위하여, 제1 프리즘부(120)는 이등변 사면체의 구조를 가지며, 사면중 삼면으로 입사되는 평행광을 반사시키게 된다. 예를 들면, 사면중 제1면에서 반사된 광을 편의상 '제1 반사광(102)', 제2면에서 반사된 광을 편의상 '제2 반사광(103)' 및 제3면에서 반사된 광을 편의상 '제3 반사광(104)'이라 지칭한다.
이러한 제1 반사광(102), 제2 반사광(103) 및 제3 반사광(104)은 이후에 설명될 디지털 마이크로 미러부(130)의 전면을 조사할 수 있을 정도의 직경 크기를 가질 수 있다. 상기 직경 크기는 정사각형 또는 직사각형의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 디지털 마이크로 미러부(130)는 제1 프리즘부(120)에서 반사된 제1 반사광(102), 제2 반사광(103) 및 제3 반사광(104)을 수신하고, 수신된 반사광들을 각도 및 광량 조절하여 제2 프리즘부(140)를 향하도록 재반사하는 역할을 수행한다. 이를 위하여 디지털 마이크로 미러부(130)는 각 반사광에 대응하여 제1 디지털 마이크로 미러부(130a), 제2 디지털 마이크로 미러부(130b) 및 제3 디지털 마이크로 미러부(130c)를 구비한다.
이때, 제1 디지털 마이크로 미러부(130a)에서 재반사되는 반사광을 편의상 '제4 반사광(105)'이라 지칭하고, 제2 디지털 마이크로 미러부(130b)에서 재반사되는 반사광을 편의상 '제5 반사광'(106)이라 지칭하며, 제3 디지털 마이크로 미러부(130c)에서 재반사되는 반사광을 편의상 '제6 반사광(107)'이라 지칭하면, 디지털 마이크로 미러부(130)에서 수신된 반사광들(102, 103, 104)과 재반사될 반사광들(105, 106, 107)의 각도(170)가 24°로 광량이 조절될 수 있다.
그 이유는 이후에 설명될 제2 프리즘부(140)에서 수직 반사가 가능하기 때문이다. 광량 조절은 디지털 마이크로 미러부(130)내에 구비된 감쇠기(미도시)에 의한다.
그러나, 앞서 설명된 각도(170)에 제한되지 않으며, 제2 프리즘부(140)에서 수직 반사가 가능한 조건이라면 다양한 각도를 가질 수 있는 것으로 이해되어야 함은 물론이다.
상기와 같은 각도(170) 조절을 위해, 디지털 마이크로 미러부(130)는 광량 조절뿐만 아니라 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt의 조정을 수행하게 된다. 이러한 Ｘ, Ｙ, Ｚ,θ, Tilt의 조정은 추후에 설명하기로 한다.
위와 같은 각도에 의해 생성된 제4 반사광(105), 제5 반사광(106) 및 제6 반사광(107)은 ＋１２°에서 온(on) 동작되거나, ―１２°에서 오프(off) 동작되는 디지털 마이크로 미러부(130)의 특성에 의해 생성되어 제2 프리즘부(140)를 향하여 반사될 수 있다.
다음으로, 제2 프리즘부(140)는 제1 디지털 마이크로 미러부(130a)에 의해 반사된 제4 반사광(105), 제2 디지털 마이크로 미러부(130b)에 의해 반사된 제5 반사광(106) 및 제3 디지털 마이크로 미러부(130c)에 의해 반사된 제6 반사광(107)을 수신하여 노광 기판(160) 상에 수직하도록 광을 투영시키는 역할을 수행한다.
이를 위하여, 제2 프리즘부(140)는 이등변 사면체의 제1 프리즘부(120)에 대응하여 하부에서 이등변 역사면체의 구조를 가지며, 사면중 삼면에서 디지털 마이크로 미러부(130)에서 반사된 반사광(105, 106, 107)들을 노광 기판(160) 상에 수직 반사시킬 수 있도록 이등변의 적절한 기울기를 가질 수 있다.
이때, 제2 프리즘부(140)에서 수직 반사된 광을 앞서 설명된 제4 반사광(105)에 대응하여 편의상 '제7 반사광'(108), 제5 반사광(106)에 대응하여 편의상 '제8 반사광'(109) 및 제6 반사광(107)에 대응하여 편의상 '제9 반사광'(110)이라 지칭한다.
마지막으로, 본 발명의 프로젝션 렌즈부(150)는 제2 프리즘부(140)에서 수직 반사된 제7 반사광(108)과 제8 반사광(109) 사이 및 제8 반사광(109)과 제9 반사광(110) 사이를 미세 조정 또는 중첩 정도를 유시시킨 상태(171, 172)로 노광 기판(160) 상으로 투과시키는 역할을 수행한다.
여기서, 미세 조정 또는 중첩(171, 172)의 정도는, 앞서 설명된 디지털 마이크로 미러부(130)의 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 조정 값에 의해서 결정된다. 결국, 디지털 마이크로 미러부(130)의 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 조정 값은 반사광의 광량 조절, 반사 각도 및 반사광의 미세 조정 또는 중첩 정도에 영향을 미치기 때문에 상술한 요소들을 고려하여 최적의 조합에 의해 결정될 수 있다.
이와 같이, 제7 반사광(108)과 제8 반사광(109) 사이 및 제8 반사광(109)과 제9 반사광(110) 사이가 중첩된 상태(171, 172)로 유지하게 되면, 노광 기판(160) 상에서 요구되는 노광 부위(161, 162, 163)를 연속적으로 노광할 수 있게 되는 것이다.
그러나, 노광 부위(161, 162, 163)에 따라서는 제7 반사광(108)과 제8 반사광(109) 사이 및 제8 반사광(109)과 제9 반사광(110) 사이가 중첩되지 않고 미세 조정될 수도 있다. 이럴 경우, 제1 프리즘부(120), 디지털 마이크로 미러부(130) 및 제2 프리즘부(140)에서 입사 내지 반사되는 각도와 감쇠기에 의한 광량 조절 및 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt의 조정값이 달라짐은 물론일 것이다.
한편, 노광 기판(160)은 노광 기판(160)의 이동 및 위치 조정이 가능한 스테이지(155) 상에 놓여진다.
이하에서는, 제1 프리즘부(120)와 디지털 마이크로 미러부(130) 사이, 제2 프리즘부(140)와 디지털 마이크로 미러부(130) 사이 및 제2 프리즘부(140)와 프로젝션 렌즈부(150)의 사이에 있는 반사광들의 각도는 제1 프리즘부(120)와 제2 프리즘부(140)의 삼변 각도에 따라 달라질 수 있는데, 이에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
제2 실시예
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 프리즘부(120)와 제2 프리즘부(140)의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 프리즘부(120)는 이등변 사면체 구조를 갖되, 사면체 아랫변의 각도(122)를 각각 57°유지하고, 윗변의 각도(121)를 66°유지하는 것이 바람직하다. 이러한 사면체 각도에 의해 사면체의 삼변에서 제1 반사광(102), 제2 반사광(103) 및 제3 반사광(104)을 반사하게 되면, 각 디지털 마이크로 미러부(130a, 130b, 130c)에서 제1 반사광(102), 제2 반사광(103) 및 제3 반사광(104)을 수용할 수 있을뿐만 아니라 최적의 각도 예컨대, 24°를 유지하여 재반사할 수 있게 되는 것이다.
이와 마찬가지로, 본 발명의 제2 프리즘부(140)는 역사면체 구조를 갖되, 역사면체 아랫변의 각도(141)를 90°로 유지하고, 윗변의 각도(142)를 각각 45°로 유지할 수 있다. 이러한 역사면체 각도에 의해서, 디지털 마이크로 미러부(130)에서 반사된 반사광(105, 106, 107)들을 프로젝션 렌즈부(150)를 향하여 수직으로 반사시킬 수 있게 되는 것이다.
그러나, 위와 같은 변의 각도에 제한되지 않으며, 디지털 마이크로 미러부(130)의 광량 조절, 각도 조절 및 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 조정값 등에 따라서 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 제1 프리즘부(120) 및 제2 프리즘부(140)의 구조를 앞서 설명된 디지털 마이크로 미러부(130)와 결합하게 되면, 1개의 광원으로도 기존의 3개의 광원 효과를 내는데 유용함을 제공한다.
제3 실시예
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 디지털 마이크로 미러부(130)의 미세 조정 구조를 나타낸 도면이다.
도 4에서와 같이, 본 발명의 디지털 마이크로 미러부(130)는 자체내에 구비된 조정 나사를 이용하여 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 값을 조정하게 되는데, Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 값의 조정은 제1 프리즘부(120), 제2 프리즘부(140)에서 수용한 변의 각도, 제1 반사광(102) 내지 제9 반사광(110)의 각도, 및 반사광의 광량 조절 등을 반영한 결과에 의해서 발생되며, 제2 프리즘부(140)에서 프로젝션 렌즈부(150)로 반사되는 반사광 사이의 중첩 또는 미세 조정을 위한 것이다.
이러한 중첩된 반사광에 의해서 본 실시예에서는 한번에 넓은 영역을 노광할 수 있고, 그로 인하여 노광 시간을 기존에 비하여 대폭줄일 수 있는 장점을 제공하게 되는 것이다.
제4 실시예
도 5 및 도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 반사광의 중첩에 의한 노광 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다. 노광 형태는 일부만을 도시하였다.
도시된 바와 같이, 도 5에서는 3개의 디지털 마이크 미러부(130a, 130b, 130c)와 제1 프리즘부(120), 제2 프리즘부(140)를 이용하여 중첩된 반사광을 만들고, 그 반사광에 의해서 스테이지(155)에 놓인 노광 기판(160)의 노광 부위(161, 162, 163)에 대해 직선상으로 한번에 노광이 이루어졌음을 보여준다.
이와는 다르게, 도 6에서는 노광 기판(160)의 노광 부위(164, 165, 166)에 대해 직선상의 연속적인 노광이 아닌 지그재그 형태로 한번에 노광이 되었음을 보여준다. 이럴 경우 디지털 마이크로 미러부(130)의 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 값이 조정되어야 함은 충분히 예측 가능할 것이다.
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 프리즘부(120), 디지털 마이크로 미러부(130) 및 제2 프리즘부(140) 등을 이용한 디지털 노광기용 광학 엔진(100)은 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 반사광 103 : 제2 반사광
104 : 제3 반사광 105 : 제4 반사광
106 : 제5 반사광 107 : 제6 반사광
108 : 제7 반사광 109 : 제8 반사광
110 : 제9 반사광 120 : 제1 프리즘부
130 : 디지털 마이크로 미러부 140 : 제2 프리즘부
150 : 프로젝션 렌즈부 155 : 스테이지
160 : 노광 기판

Claims (7)

  1. 이등변 사면체의 삼면으로 입사된 평행광을 반사시켜 반사광을 생성하는 제1 프리즘부;
    상기 이등변 사면체의 삼면과 마주하여 각각 하나씩 개별적으로 설치되어 상기 프리즘부에서 분할된 반사광을 각각 수신하고, 광량 조절하여 반사시키는 디지털 마이크로 미러부;
    상기 이등변 사면체와 대응하여 하부에서 이등변 역사면체를 구비하고, 상기 이등변 역사면체의 삼면에서 상기 디지털 마이크로 미러부로부터 반사된 제1, 제2 및 제3 반사광을 수신하고, 노광 기판 상에 수직으로 반사시키는 제2 프리즘부; 및
    상기 제2 프리즘부에서 수직 반사된 광들을 노광 기판 상으로 투영시키는 프로젝션 렌즈부
    를 포함하며,
    상기 프로젝션 렌즈부는, 수직 반사된 광들을 미세 조정 또는 중첩시킨 상태로 투영시키며,
    상기 미세 조정 또는 중첩의 정도는, 상기 디지털 마이크로 미러부의 Ｘ, Ｙ, Ｚ, θ, Tilt 조정값에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 노광기용 광학 엔진.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사면체 아랫변의 각도는 각각 57°이고, 윗변의 각도는 66°를 유지하는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로 미러부는, 상기 반사광에 대해 24°의 각도로 광량 조절하여 반사시키는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 디지털 마이크로 미러부는,
    ＋１２°에서 온(on) 동작되거나, ―１２°에서 오프(off) 동작되어, 상기 반사광의 제1, 제2 및 제3 반사광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 프리즘부의 역사면체 아랫변의 각도는 90°이고, 윗변의 각도는 각각 45°인 것을 특징으로 하는 상기 광학 엔진.
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