KR101660918B1 - 노광 장치 및 포토 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 기판(9)의 한쪽 면에 설치한 차광막(10)에 소정 형상의 복수의 개구(11)를 형성한 포토 마스크(4)를 피노광체(6)에 근접 대향하여 설치하고, 이 포토 마스크(4)에 대하여 광원 광(L1)을 조사하여 상기 피노광체(6) 위에 상기 개구(11)에 대응한 패턴을 노광하는 노광 장치로서, 상기 포토 마스크(4)의 각 개구(11)에 각각 대응하여 상기 피노광체(6)측에, 상기 각 개구(11)의 상을 상기 피노광체(6) 위에 결상시키는 복수의 마이크로 렌즈(12)를 설치한 것이다. 이로써 근접 노광에 있어서, 노광 패턴의 해상도를 향상시켜 미세한 패턴의 노광을 가능하게 한다.

Description

노광 장치 및 포토 마스크 {EXPOSURE DEVICE AND PHOTO MASK}
본 발명은 피노광체에 근접 대향하여 구비한 포토 마스크에 의하여 소정의 패턴을 노광하는 노광 장치에 관한 것으로, 상세하게는 노광 패턴의 해상도를 향상시켜 미세한 패턴의 노광을 가능하게 하는 노광 장치 및 포토 마스크에 관한 것이다.
종래의 노광 장치, 특히 프록시미티 노광 장치는 포토 마스크와 피노광체를 근접시켜서, 포토 마스크에 형성된 패턴을 피노광체에 노광함으로써, 포토 마스크를 밀접하게 접촉시킬 수 있는 밀접 평면을 아래 면에 구비한 투명 유리판과, 포토 마스크를 밀접 평면에 흡착 유지하기 위한 마스크 흡착 유지 수단과, 포토 마스크와 피노광체의 사이에 미소 간극을 형성하도록 투명 유리판을 유지하는 유리판 유지 수단을 구비한 것으로 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 2005－300753호
그러나, 종래의 노광 장치에 있어서는, 포토 마스크를 수직으로 투과하는 노광 광에 의하여 포토 마스크에 형성된 패턴을 피노광체 위에 그대로 전사하는 것이었기 때문에, 광원 광에 있어서의 시각 (커리메이션 반각)의 존재에 의하여, 피노광체 위의 패턴의 상이 선명하지 않아서 해상도가 저하하여, 미세한 패턴을 노광 형성할 수 없다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 이와 같은 문제점에 대처하여, 노광 패턴의 해상도를 향상시켜 미세한 패턴의 노광을 가능하게 하는 노광 장치 및 포토 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 노광 장치는 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 소정 형상의 복수의 개구를 형성한 포토 마스크를 피노광체에 근접 대향하여 설치하고, 이 포토 마스크에 대하여 광원 광을 조사하여 상기 피노광체 위에 상기 개구에 대응한 패턴을 노광하는 노광 장치로서, 상기 포토 마스크의 각 개구에 각각 대응하여 상기 피노광체측에, 상기 각 개구의 상(像)을 상기 피노광체 위에 결상시키는 복수의 마이크로 렌즈를 설치한 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 소정 형상의 복수의 개구를 형성한 포토 마스크를 피노광체에 근접 대향하여 설치하고, 상기 각 개구에 각각 대응하여 피노광체측에 설치된 복수의 마이크로 렌즈로 각 개구의 상을 피노광체 위에 결상시키고, 포토 마스크에 대한 광원 광의 조사에 의하여 피노광체 위에 상기 개구에 대응한 패턴을 노광한다.
또한, 상기 각 마이크로 렌즈는 상기 투명 기판의 상기 개구를 형성한 면과 반대측의 면에 형성된 것이다. 이에 의하여, 투명 기판의 개구를 형성한 면과 반대측의 면에 형성된 각 마이크로 렌즈로 각 개구의 상을 피노광체 위에 결상시킨다.
또한, 상기 각 마이크로 렌즈는 다른 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 것이다. 이에 의하여, 다른 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 각 마이크로 렌즈로 투명 기판의 각 개구의 상을 피노광체 위에 결상시킨다.
그리고, 상기 피노광체는 반송 수단에 의하여 상기 포토 마스크의 한쪽 면에 평행하게 소정 속도로 반송되고, 상기 광원 광은 상기 포토 마스크에 대하여 간헐적으로 조사하는 것이다. 이에 의하여, 광원 광을 포토 마스크에 대하여 간헐적으로 조사하고, 반송 수단으로 포토 마스크의 한쪽 면에 평행하게 소정 속도로 반송되고 있는 피노광체 위에 각 마이크로 렌즈에 의하여 포토 마스크의 각 개구의 상을 결상 시키고, 피노광체 위에 상기 개구에 대응한 패턴을 차례로 노광한다.
또한, 본 발명에 의한 포토 마스크는 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 형성된 소정 형상의 복수의 개구와, 상기 투명 기판의 다른 면에 상기 각 개구에 각각 대응하여 설치되고, 상기 개구의 상을 근접 대향하여 배치된 피노광체 위에 결상시키는 복수의 마이크로 렌즈를 구비한 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 형성된 소정 형상의 복수의 개구의 상을, 투명 기판의 다른 면에 각 개구에 각각 대응하여 설치된 복수의 마이크로 렌즈로 근접 대향하여 배치된 피노광체 위에 결상시킨다.
청구항 1에 관한 노광 장치에 의하면, 포토 마스크의 복수의 개구에 각각 대응하여 피노광체측에 복수의 마이크로 렌즈를 설치하고, 이 마이크로 렌즈에 의하여 각 개구의 상을 피노광체 위에 결상시키도록 하였으므로, 노광 패턴의 해상도를 향상할 수 있다. 따라서, 예를 들면 선 폭이 3㎛ 정도인 미세한 패턴도 근접 노광에 의하여 형성할 수 있다. 이에 의하여, TFT 기판의 트랜지스터부 등의 고해상도가 요구되는 패턴의 노광도 광학계의 구성이 간단하고, 저렴한 프록시미티 노광 장치를 사용하여 행할 수 있어서, TFT 기판의 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 청구항 2에 관한 발명에 의하면, 투명 기판의 개구를 형성한 면과 반대측의 면에 마이크로 렌즈를 형성하고 있기 때문에, 상기 개구와 마이크로 렌즈의 위치 맞춤은 불필요하다. 따라서, 포토 마스크 취급이 용이하게 된다.
또한, 청구항 3에 관한 발명에 의하면, 복수의 개구를 형성한 포토 마스크와 마이크로 렌즈를 별개의 부재로 형성하고 있으므로, 포토 마스크에 결함이 있는 경우, 또는 후에 결함이 발생하였을 경우에도, 포토 마스크만 교환하면 되므로, 포토 마스크의 비용 상승을 억제할 수 있다.
또한, 청구항 4에 관한 발명에 의하면, 복수의 피노광체를 연속하여 차례로 반송하면서 노광할 수 있어서, 단위 시간당의 노광 처리 수를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 사용하는 포토 마스크는 적어도 피노광체의 반송 방향의 폭이 동일한 방향의 피노광체의 노광 영역의 폭보다 좁아도 좋기 때문에, 포토 마스크의 형상을 작게 할 수 있어 포토 마스크의 제조 비용을 염가로 할 수 있다.
또한, 청구항 5에 관한 포토 마스크에 의하면, 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 복수의 개구를 형성하고, 다른 면에 각 개구에 각각 대응하여 복수의 마이크로 렌즈를 설치하고, 이 마이크로 렌즈로 개구의 상을 근접 대향하여 배치된 피노광체 위에 결상시킬 수 있으므로, 노광 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면 선 폭이 3㎛ 정도인 미세한 패턴도 근접 노광에 의하여 형성할 수 있다. 이에 의하여, TFT 기판의 트랜지스터부 등의 고해상도가 요구되는 패턴의 노광도 광학계의 구성이 간단하고 염가의 프록시미티 노광 장치를 사용하여 행할 수 있고, TFT 기판의 제조 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 노광 장치의 실시 형태의 개략 구성을 도시하는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 포토 마스크의 하나의 구성예를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 저면도이다.
도 3은 마이크로 렌즈에 의한 상기 포토 마스크의 개구의 결상을 도시하는 설명도이다.
도 4는 상기 개구와 마이크로 렌즈를 별개의 부재로 형성하였을 경우의 사용예를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 노광 장치의 실시 형태의 개략 구성을 도시하는 정면도이다. 이 노광 장치는 피노광체에 근접 대향하여 구비한 포토 마스크에 의하여 소정의 패턴을 노광하는 것으로, 스테이지(1)와, 광원(2)과, 마스크 스테이지(3)와, 포토 마스크(4)와, 커리메이션 렌즈(5)를 구비하여 이루어진다.
상기 스테이지(1)는 윗면을 평탄하게 형성하여 탑재면(1a)으로 하고, 이 탑재면(1a) 위에 피노광체(6)를 위치 결정하여, 예를 들면 흡착 유지함으로써, 도시를 생략한 이동 기구에 의하여 탑재면(1a)에 평행한 면내를 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 하는 동시에, Z축 방향으로 이동 가능하게 하고, 탑재면(1a)에 수직인 중심 축 주위로 회동 가능하게 형성되어 있다. 또한, Y축 방향은 도 1에 있어서 깊이 방향이다.
상기 스테이지(1)의 위쪽에는 광원(2)이 설치되어 있다. 이 광원(2)은 피노광체(6)에 자외선의 광원 광(L1)을 조사하여 피노광체(6)의 표면에 도포된 감광성 수지를 노광하는 것으로, 자외선 (예를 들면, 파장：355 nm)을 방사하는 크세논 램프, 초고압 수은 램프, 자외선 발광 레이저 광원 등이다. 또한, 예를 들면, 광원 광(L1)의 방사 방향 전방에 집광 렌즈(14)를 설치하고, 이 집광 렌즈(14)에 의하여 광원 광(L1)을 일단 집광시키고 있다. 또한, 이 집광 점(P)에는 화살표 A, B 방향으로 이동하여 광원(2)으로부터 피노광체(6)로 향하는 광로를 개폐하는 셔터(7)가 설치되어 있다.
상기 스테이지(1)와 광원(2)의 사이에는 스테이지(1)에 대향하여 마스크 스테이지(3)가 설치되어 있다. 이 마스크 스테이지(3)는 후술하는 포토 마스크(4)를 스테이지(1)에 탑재된 피노광체(6)의 표면에 평행하게 근접 대향시켜 유지하는 것으로, 포토 마스크(4)의 패턴 형성 영역에 대응하여 중앙부에 개구 창(8)을 형성하고, 포토 마스크(4)를 위치 결정 규제하여 그 주연 근방부를 유지하도록 되어 있다.
상기 마스크 스테이지(3) 위에는 포토 마스크(4)가 착탈 가능하게 유지되어 있다. 이 포토 마스크(4)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 석영 유리 등의 투명 기판(9)의 한쪽 면(9a)에 설치한, 예컨대 크롬 (Cr) 등의 차광막(10)에 소정 형상의 복수의 개구 (패턴)(11)을 소정 간격으로 매트릭스상으로 형성한 것으로, 상기 투명 기판(9)의 개구(11)를 형성한 면(9a)과 반대측의 면(9b)에는 각 개구(11)에 각각 대응하여, 예를 들면 배율이 0.25배, 초점 거리가 355 nm인 파장의 자외선에 대하여 0.683 mm인 복수의 마이크로 렌즈(12)를 형성하여, 각 개구(11)의 상을 피노광체(6) 위에 결상시키도록 되어 있다. 이 경우, 포토 마스크(4)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 마이크로 렌즈(12)를 형성한 측을 피노광체(6)측으로 하여 마스크 스테이지(3)에 유지된다.
상기 마스크 스테이지(3)와 광원(2)의 사이에는 커리메이션 렌즈(5)가 설치되어 있다. 이 커리메이션 렌즈(5)는 광원(2)으로부터 방사된 광원 광(L1)을 평행 광으로 하기 위한 것으로, 그 전초점을 상기 집광 렌즈(14)의 집광점(P)에 일치시키고 있다.
다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 광원(2)의 스위치를 투입하여 광원(2)을 점등한다. 이때, 셔터(7)는 닫혀져 있다. 소정 시간이 경과하여 광원(2)의 발광이 안정되면, 포토 마스크(4)를 그 마이크로 렌즈(12)측을 스테이지(1)에 대향시킨 상태로 마스크 스테이지(3) 위에 위치 결정하여 탑재하고 흡착 유지한다.
다음으로, 표면에 감광성 수지를 도포한 피노광체(6)를 스테이지(1) 위의 탑재면(1a)에 위치 결정하여 탑재하고, 흡착 유지한다. 그 후, 도시를 생략한 촬상 수단에 의하여, 포토 마스크(4)에 미리 형성된 얼라인먼트 마크와 피노광체(6)에 미리 형성된 얼라인먼트 마크를 동일 시야 내에 포착하고, 도시를 생략한 제어 수단에 의하여 제어하여, 양 마크가 합치하도록 스테이지(1)를 X축 및 Y축 방향으로 이동하고, 필요에 따라서 소정 각도만큼 회동하여 포토 마스크(4)와 피노광체(6)의 위치 맞춤을 실시한다. 또한, 포토 마스크(4)와 피노광체(6)의 위치 맞춤이 종료되면, 피노광체(6) 표면과 포토 마스크(4)의 아래 면과의 사이에 소정의 간극이 형성되도록 스테이지(1)를 소정량만큼 Z축 방향으로 상승시킨다. 이로써, 포토 마스크(4)의 윗면에 형성된 개구(11)가 대향한 마이크로 렌즈(12)에 의하여 피노광체(6) 표면에 결상된다.
이어서, 노광 스위치를 투입하여 셔터(7)를 화살표 A 방향으로 이동하여 소정 시간만큼 열고, 노광을 실시한다. 이에 의하여, 광원(2)로부터 방사된 광원 광(L1)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 포토 마스크(4)에 조사하고, 포토 마스크(4)에 형성된 개구(11)를 노광 광(L2)으로서 통과하여 마이크로 렌즈(12)에 의하여 피노광체(6) 위에 집광된다. 따라서, 피노광체(6) 위에는 마이크로 렌즈(12)에 의하여 상기 개구(11)의 상의 배치가 축소 투영되어, 표면에 도포된 감광성 수지에 개구(11)에 대응한 형상의 패턴이 노광 형성된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 동일한 투명 기판(9)에 개구(11)와 마이크로 렌즈(12)를 형성한 포토 마스크(4)를 사용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 개구(11)를 형성한 포토 마스크(4)와는 다른 투명 기판(13)에 마이크로 렌즈(12)를 형성하여도 좋다. 이 경우, 포토 마스크(4)는 그 개구(11)를 형성한 면(9a)을, 동 도에 화살표로 나타내는 바와 같이, 상기 다른 투명 기판(13)의 마이크로 렌즈(12)를 형성한 면(13a)과 반대측의 면(13b)에 밀착시켜 사용하면 좋다. 또한, 마이크로 렌즈(12)에 의하여 포토 마스크(4)의 개구(11)를 피노광체(6)의 표면에 결상시킬 수 있다면, 포토 마스크(4)의 개구(11)를 형성한 면(9a)과는 반대측의 면(9b)을 상기 다른 투명 기판(13)의 마이크로 렌즈(12)를 형성한 면(13a)과는 반대측의 면(13b)에 밀착시켜도 좋다.
또한, 이상의 설명에 대하여는, 소정 위치에 유지된 피노광체(6)에 대하여 노광을 실시하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 피노광체(6)을 반송 수단에 의하여 포토 마스크(4)의 한쪽 면에 평행하게 소정 속도로 반송하면서, 광원 광(L1)을 포토 마스크(4)에 대하여 소정의 시간 간격으로 간헐적으로 조사하여, 피노광체(6)의 소정 위치에 포토 마스크(4)의 개구(11)에 대응한 패턴을 노광 형성하여도 좋다. 이 경우, 광원 광(L1)의 간헐 조사는 플래시 램프를 사용하여 실시하여도 좋고, 셔터(7)의 개폐에 의하여 실시하여도 좋다. 또한, 포토 마스크(4)에 의한 노광 위치의 피노광체(6)의 반송 방향 앞쪽을 촬상하는 촬상 수단을 설치하고, 이 촬상 수단에 의하여, 피노광체(6)에 미리 형성된 기준 위치를 촬상하고, 이 촬상 화상에 기초하여 포토 마스크(4)와 피노광체(6)의 위치 맞춤을 하여도 좋고, 상기 기준 위치 또는 다른 기준 위치를 촬상하고, 그 촬상 화상에 기초하여 광원 광(L1)의 조사 타이밍을 제어하여도 좋다.
2…광원
4…포토 마스크
6…피노광체
9…투명 기판
10…차광막
11…개구
12…마이크로 렌즈
13…다른 투명 기판
L1…광원 광

Claims (5)

  1. 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 소정 형상의 복수의 개구를 형성한 포토 마스크를, 소정 속도로 반송되는 피노광체에 근접 대향하여 설치하고, 상기 포토 마스크에 의한 노광 위치의 상기 피노광체의 반송 방향 앞쪽에서 상기 피노광체에 미리 형성된 기준 위치를 촬상하고, 이 기준 위치의 촬상 화상에 기초하여 상기 포토 마스크에 대한 광원 광의 조사 타이밍을 제어하여 광원 광을 소정의 시간 간격으로 간헐적으로 조사하고, 상기 소정 속도로 반송 중인 상기 피노광체 위에 상기 개구에 대응한 패턴을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 포토 마스크는, 각 개구에 각각 대응하여 상기 피노광체측에 상기 각 개구의 상을 상기 피노광체 위에 결상시키는 복수의 마이크로 렌즈를 설치한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 마이크로 렌즈는 상기 투명 기판의 상기 개구를 형성한 면과는 반대측의 면에 형성된 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 마이크로 렌즈는 다른 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 삭제
  5. 투명 기판의 한쪽 면에 설치한 차광막에 형성된 소정 형상의 복수의 개구를 구비하고 있고, 소정 속도로 반송되는 피노광체에 근접 대향하여 설치하고, 상기 개구에 대응하여 노광 형성되는 패턴의 노광 위치의 상기 피노광체의 반송 방향 앞쪽에서 상기 피노광체에 미리 형성된 기준 위치를 촬상하고, 이 기준 위치의 촬상 화상에 기초하여 광원광의 조사 타이밍을 제어하여 광원 광을 소정의 시간 간격으로 간헐적으로 조사하고, 상기 소정 속도로 반송 중인 상기 피노광체 위에 상기 개구에 대응한 패턴을 노광하는 노광 장치에 사용하는 포토 마스크로서,
    상기 투명 기판의 다른 면에 상기 각 개구에 각각 대응하여 설치되고, 상기 개구의 상을 근접 대향하여 배치된 상기 피노광체 위에 결상시키는 복수의 마이크로 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
KR1020127012114A 2009-10-29 2009-10-29 노광 장치 및 포토 마스크 KR101660918B1 (ko)

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