KR20180081865A - 직접 노광 장치 - Google Patents

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KR20180081865A
KR20180081865A KR1020170002701A KR20170002701A KR20180081865A KR 20180081865 A KR20180081865 A KR 20180081865A KR 1020170002701 A KR1020170002701 A KR 1020170002701A KR 20170002701 A KR20170002701 A KR 20170002701A KR 20180081865 A KR20180081865 A KR 20180081865A
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exposure
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김성봉
오영학
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주식회사 옵티레이
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Abstract

직접 노광 장치는 단일 레이저 빔을 출력하는 단일 레이저 광원부, 상기 단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부, 상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부 및 상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부를 포함한다.

Description

직접 노광 장치{DIRECT EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 직접 노광 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 노광 스테이지에 빔 다발을 보다 효율적으로 제공할 수 있는 직접 노광 장치를 제공하고자 한다.
일반적인 노광 장치는 회로 패턴을 담고 있는 포토마스크를 사용하여 광을 선택적으로 투과시키고, 원하는 형상의 포토레지스트층을 제작한다. 하지만, 직접 노광 장치는 고정된 포토마스크를 사용하지 않고, 광원 또는 기판의 상대적인 위치 변화에 의하여 광을 원하는 노광 영역에 선택적으로 조사할 수 있다. 단일 광원을 사용하는 기술은 정밀한 형상을 묘사할 수는 있으나 노광 속도가 너무 느리므로, 복수의 광원들을 한번에 사용하는 기술이 주로 사용된다. 또한, 직접 노광 장치는 노광 패턴의 해상도를 증가시키고 오차를 감소시키기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다.
종래의 직접 노광 장치는 광원 또는 노광 스테이지를 적어도 두 개의 방향으로 이동시켜 노광 스테이지 전역에 노광 작업을 수행하였고, 이는 공정 시간 및 공정 비용의 증가를 야기하였다.
한국공개특허 제10-2009-0042711호는 직접 상 노광 장치에 관한 것으로, 직선상으로 배열되어 노광 광을 공급하는 LED 어레이를 사용하고 노광 대상물을 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜, 노광 대상물의 이동에 의해 결정된 노광 대상물의 소정 부분이 LED 어레이에 의하여 발산된 노광 광에 의해 노광되는 직접 상 노광 장치에 대하여 개시한다.
한국공개특허 제10-2009-0042711호 (2009.04.30 공개)
본 발명의 일 실시예는 노광 스테이지에 빔 다발을 보다 효율적으로 제공할 수 있는 직접 노광 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 단일 레이저 빔을 기초로 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하여 효율적으로 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있는 직접 노광 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 서로 다른 각도로 입사되는 빔 다발을 빔 시준부를 통해 특정 방향으로 시준하여 효율적으로 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있는 직접 노광 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 폴리곤 미러부의 회전과 기판의 이동 간에 동기화를 수행하여 보다 정밀한 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있는 직접 노광 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 노광 결과물에 대한 노광 정렬 상태를 검출하여 보다 간편하게 드로잉 라인에 대한 오차를 확인할 수 있는 직접 노광 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 직접 노광 장치는 단일 레이저 빔을 출력하는 단일 레이저 광원부, 상기 단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부, 상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부 및 상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부를 포함한다.
상기 직접 노광 장치는 상기 빔 다발에 속하지 않은 별도의 특정 빔에 관해 빔 퀄리티 검사를 수행하는 빔 퀄리티 검사부를 더 포함할 수 있다.
상기 빔 퀄리티 검사부는 상기 빔 시준부 및 상기 폴리곤 미러부와 동일 평면 상에 배치되어 상기 폴리곤 미러부를 거치지 않고 상기 특정 빔을 수신할 수 있다.
상기 빔 퀄리티 검사부는 상기 노광 스테이지에 배치되어 상기 폴리곤 미러부를 거쳐 상기 특정 빔을 수신할 수 있다.
상기 직접 노광 장치는 상기 폴리곤 미러부의 회전속도와 상기 노광 스테이지의 이동속도 간을 동기화하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 폴리곤 미러부의 한바퀴 회전이 완료될 때 상기 빔 다발에 속하지 않은 별도의 특정 빔의 수신 여부를 기초로 상기 동기화를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 노광 스테이지에 특정 빔 다발의 제공이 완료될 때 상기 노광 스테이지의 이동거리를 상기 폴리곤 미러부의 경사너비가 되도록 상기 노광 스테이지의 이동을 제어하여 상기 동기화를 제어할 수 있다.
상기 직접 노광 장치는 상기 폴리곤 미러부의 회전을 검출하는 제1 엔코더와 상기 노광 스테이지의 이동을 검출하는 제2 엔코더를 포함하는 엔코더부를 더 포함할 수 있다.
상기 직접 노광 장치는 상기 폴리곤 미러부의 한바퀴 회전이 완료될 때 기판에 형성된 노광 결과물에 대한 노광 정렬 상태를 검출하는 비전 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 비전 센서부는 상기 노광 스테이지의 무이동 상태에서 상기 폴리곤 미러부의 한바퀴 회전이 완료될 때 상기 노광 정렬 상태를 검출하고, 상기 노광 정렬 상태가 기준 오차를 초과하면 상기 폴리곤 미러부에서 발생되는 회전진동에 관한 알람을 제공할 수 있다.
상기 폴리곤 미러부의 경사각은 상기 복수의 구간들 각각에 있는 모든 빔 다발들의 경로 길이가 동일하도록 형성될 수 있다.
실시예들 중에서, 직접 노광 장치는 기판을 이동시키는 노광 스테이지, 단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부, 상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부 및 상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 상기 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부를 포함한다.
실시예들 중에서, 직접 노광 장치는 단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부, 상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부, 상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 상기 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부 및 상기 폴리곤 미러부의 회전을 검출하는 제1 엔코더와 상기 노광 스테이지의 이동을 검출하는 제2 엔코더를 포함하여 상기 회전과 상기 이동을 동기화하도록 하는 엔코더부를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치는 노광 스테이지에 빔 다발을 보다 효율적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치는 단일 레이저 빔을 기초로 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하여 효율적으로 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치는 서로 다른 각도로 입사되는 빔 다발을 빔 시준부를 통해 특정 방향으로 시준하여 효율적으로 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치는 폴리곤 미러부의 회전과 기판의 이동 간에 동기화를 수행하여 보다 정밀한 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치는 노광 결과물에 대한 노광 정렬 상태를 검출하여 보다 간편하게 드로잉 라인에 대한 오차를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치에 의하여 제공되는 드로잉 라인을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치에서 수행되는 직접 노광 과정을 설명하는 순서도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 직접 노광 장치(100)는 단일 레이저 광원부(110), 빔 다발 생성부(120), 빔 시준부(130), 폴리곤 미러부(140), 집광 렌즈부(145), 빔 퀄리티 검사부(150), 제어부(160), 엔코더부(170), 비전 센서부(180) 및 노광 스테이지(190)를 포함할 수 있다.
단일 레이저 광원부(110)는 단일 레이저 빔(10)을 출력한다. 일 실시예에서, 단일 레이저 빔(10)은 근적외선보다 파장이 짧은 단파장 레이저 빔을 단일 레이저 빔(10)로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 단일 레이저 광원부(110)는 턴-온 및 턴-오프의 속도를 제어하여 단일 레이저 빔(10)의 주파수를 제어할 수 있다.
빔 다발 생성부(120)는 단일 레이저 빔(10)을 수신하여 복수의 구간들(132~138) 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발(20)을 생성한다. 여기에서, 복수의 구간들(132~138)은 빔 시준부(130)에 포함된다. 일 실시예에서, 빔 다발 생성부(120)는 제1 방향을 따라 배치된다. 일 실시예에서, 빔 다발 생성부(120)는 빔 시준부(130) 내에 균일한 길이 구간으로 형성된 제1 구간(132), 제2 구간(134), 제3 구간(136) 및 제4 구간(138)을 포함하는 복수의 구간들(132~138) 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발(20)을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 빔 다발 생성부(120)는 단일 레이저 빔(10)이 수신되면 음향 광학 효과(Acousto Optic Effect)를 이용하여 입사각을 기준으로 특정 각도로 굴절 또는 회절시키어 복수의 빔들을 포함하는 빔 다발(20)을 생성할 수 있고, 서로 다른 각도로 굴절 또는 회절된 복수의 빔 다발(20)들을 순차적으로 생성하여 복수의 구간들(132~138) 각각을 향해 순차적으로 출력할 수 있다. 여기에서, 빔 다발(20) 각각은 동일한 진행 방향을 가지는 N개(N은 자연수)의 빔들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 빔 다발 생성부(120)는 제1 구간(32)에 입사각을 기준으로 제1 각도(예를 들어, 0도)로 굴절된 8개의 빔들을 포함하는 빔 다발(20)을, 제2 구간(34)에 제2 각도(예를 들어, 30도)로 굴절된 8개의 빔들을 포함하는 빔 다발(20)을, 제3 구간(36)에 제3 각도(예를 들어, 45도)로 굴절된 8개의 빔들을 포함하는 빔 다발(20)을, 제4 구간(32)에 제4 각도(예를 들어, 57.5도)로 굴절된 8개의 빔들을 포함하는 빔 다발(20)을 순차적으로 편향하여 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 빔 다발 생성부(120)는 음향 광?e 편향기(Acousto Optic Deflector, AOD)로 구현될 수 있다.
빔 시준부(130)는 빔 다발(20)의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 빔 다발(20)을 시준한다. 보다 구체적으로, 빔 시준부(130)는 복수의 구간들(132~138) 각각에서 서로 다른 입사각을 가지고 입사된 빔 다발(20)의 진행 방향을 모두 평행하게 하여 복수의 구간들(132~138) 각각에서 폴리곤 미러부(140)를 향해 시준된 빔 다발(30)을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 빔 시준부(130)는 시준기(collimator)로 구현될 수 있다.
폴리곤 미러부(140)는 시준된 빔 다발(30)에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축(420)을 포함하고, 회전 과정에서 시준된 빔 다발(30)을 수신하여 노광 스테이지(190)에 제공한다. 이러한 내용은 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치를 나타내는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 폴리곤 미러부(140)는 정다각 기둥(410), 회전축(420) 및 회전력 제공 부재(430)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 정다각 기둥(410)은 회전축(420)에 의하여 회전할 수 있고, 회전력 제공 부재(430)는 회전축(420)에 회전력을 제공할 수 있다. 또한, 회전력 제공 부재(430)는 회전축(420)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 여기에서, 회전축(420)의 회전 속도는 직접 노광 장치(100)의 구성 요소들 간의 구조, 회전축(420)의 경사진 각도 및 노광 스테이지(190)의 이동 속도 중 적어도 하나에 의하여 결정될 수 있다.
폴리곤 미러부(140)는 회전축(420)에 의하여 회전하는 정다각 기둥(410)으로 구현될 수 있고, 정다각 기둥(410)의 표면들의 개수에 의하여 각각의 표면들 간의 내각이 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 정다각 기둥(410)은 적어도 3개의 표면을 형성할 수 있고, 표면의 개수가 증가할수록 원기둥의 형상에 가까워질 수 있다. 정다각 기둥(410)의 표면 개수가 증가하면, 각각의 표면들에 의한 내각은 감소할 수 있다. 직접 노광 장치(100)는 각각의 표면들에 의한 내각을 감소시켜 드로잉 라인의 길이를 변화시키고, 미세 패턴 작업을 정밀하게 수행할 수 있다.
폴리곤 미러부(140)는 시준된 빔 다발(30)에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축(420)을 포함한다. 보다 구체적으로, 폴리곤 미러부(140)는 제1 방향을 따라 배치된 빔 시준부(130)로부터 시준된 빔 다발(30)의 진행 방향에 대해 경사진 제2 방향을 따라 배치되어 빔 시준부(130)의 가상 연장선 상에 교차될 수 있다. 회전축(420)은 제2 방향을 따라 배치되어 빔 시준부(130)의 가상 연장선 상에 교차되고, 회전력 제공 부재(430)에 의하여 회전할 수 있다. 여기에서, 제2 방향은 제1 방향과 비평행할 수 있다. 즉, 제1 방향과 제2 방향의 각각의 가상 연장선들은 한 지점에서 교차할 수 있다. 따라서, 폴리곤 미러부(140)는 빔 시준부(130)와 상호 이격되어 빔 시준부(130)의 배치 방향으로부터 경사지게 배치될 수 있다.
폴리곤 미러부(140)는 회전축(420)을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 여기에서, 폴리곤 미러부(140)의 회전 방향은 드로잉 라인을 형성하는 각각의 스팟(Spot)들이 제공되는 순서만을 결정할 뿐이고, 결과적으로 폴리곤 미러부(140)는 회전을 통해 노광 스테이지(190)에 드로잉 라인을 제공할 수 있다.
폴리곤 미러부(140)는 회전 과정에서 시준된 빔 다발(30)을 수신하여 노광 스테이지(190)에 제공한다. 보다 구체적으로, 폴리곤 미러부(140)는 회전축(420)에 의하여 회전하는 적어도 3개의 표면을 형성할 수 있고, 각각의 표면은 회전 과정에서 시준된 빔 다발(30)을 수신하여 평행 빔 어레이(70)로 반사할 수 있다. 일 실시예에서, 평행 빔 어레이(70)는 제1 방향과 수직하고, 제2 방향과 경사진 방향으로 반사될 수 있다. 폴리곤 미러부(140) 각각의 표면은 그 회전 과정에서 하나의 시준된 빔 다발(30)을 수신하여 노광 스테이지(190)에 하나의 드로잉 라인을 제공할 수 있다. 여기에서, 드로잉 라인은 평행 빔 어레이(70)에 의하여 노광 스테이지(190) 상에 배치된 노광 대상물(예를 들어, 기판)이 노광되는 라인에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 폴리곤 미러부(140)의 경사각(40)은 복수의 구간들(132~138) 각각에 있는 모든 빔 다발들(20, 30)의 경로 길이가 동일하도록 형성될 수 있다. 여기에서, 폴리곤 미러부(140)의 경사각(40)은 폴리곤 미러부(140)가 시준된 빔 다발(30)의 진행 방향에 기울어진 각도로서, 해당 진행 방향에 회전축(420)이 경사진 각도에 해당한다. 예를 들어, 폴리곤 미러부(140)의 경사각(40)은 미리 산출된 특정 각도로 형성되어, 제1 구간(132)에 생성된 빔 다발(20)의 경로 길이가 a이고 제1 구간(132)에서 시준된 빔 다발(30)의 경로 길이가 b일 때, 제2 구간(134)에 생성된 빔 다발(20)의 경로 길이와 제2 구간(134)에서 시준된 빔 다발(30)의 경로 길이의 합이 (a+b)가 되도록, 나머지 구간들(136, 138) 또한 마찬가지로 빔 다발(20)과 시준된 빔 다발(30)의 경로 길이의 합이 (a+b)가 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 폴리곤 미러부(140)는 정렬 상태와 관련하여 보다 오차를 개선한 빔 다발(20)을 노광 스테이지(190)에 제공할 수 있다.
집광 렌즈부(145)는 폴리곤 미러부(140)와 노광 스테이지(190) 간에 동일 평면 상에 배치될 수 있고, 폴리곤 미러부(140)에 의해 반사된 평행 빔 어레이(70)를 집광하여 노광 스테이지(190)에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 집광 렌즈부(145)는 평행 빔 어레이(70)를 집광하여 드로잉 라인의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 집광 렌즈부(145)는 평행 빔 어레이(70)를 집광하여 드로잉 라인의 폭을 마이크로 미터 단위로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 집광 렌즈부(145)는 적어도 하나의 볼록 렌즈로 구현될 수 있다. 집광 렌즈부(145)는 복수의 렌즈들의 조합을 통해 구현될 수 있고, 직접 노광 장치(100)의 다른 구성 요소들의 구조, 집광 효율 및 집광의 정밀성을 기초로 설계될 수 있다.
빔 퀄리티 검사부(150)는 빔 다발(20)에 속하지 않은 별도의 특정 빔(50)에 관해 빔 퀄리티 검사를 수행할 수 있다. 이러한 내용은 도 2와 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. 보다 구체적으로, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 노광 장치(100)가 빔 퀄리티 검사부(150)를 통해 폴리곤 미러부(140)를 거치지 않고 빔 퀄리티 검사를 수행하는 과정을 나타내고, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 직접 노광 장치(100)가 빔 퀄리티 검사부(150)를 통해 폴리곤 미러부(140)를 거쳐서 빔 퀄리티 검사를 수행하는 과정을 나타낸다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 빔 시준부(130)는 복수의 구간들(132~138)에 더하여, 빔 퀄리티 검사를 위한 테스트 구간(139)을 더 포함할 수 있고, 빔 다발 생성부(120)는 빔 시준부(130)에서 빔 퀄리티 검사부(150)와 연관된 테스트 구간(139)에 빔 퀄리티 검사를 위한 적어도 하나의 빔을 특정 빔(50)으로서 생성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 빔 퀄리티 검사부(150)는 빔 시준부(130) 및 폴리곤 미러부(140)와 동일 평면 상에 배치되어 폴리곤 미러부(140)를 거치지 않고 특정 빔(50)을 수신할 수 있다. 빔 시준부(130)는 특정 빔(50)을 수신하여 테스트 구간(139)에서 빔 퀄리티 검사부(150)를 향해 시준할 수 있고, 빔 퀄리티 검사부(150)는 시준된 특정 빔(50)을 수신하여 빔 퀄리티 검사를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 빔 퀄리티 검사부(150)는 그 중심부 또는 시준된 특정 빔(50)을 수신하는 수신부가 폴리곤 미러부(140)의 가상 연장선 상에서 교차되도록 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 빔 퀄리티 검사부(150)는 노광 스테이지(190)에 배치되어 폴리곤 미러부(140)를 거쳐 특정 빔(50)을 수신할 수 있다. 빔 시준부(130)는 특정 빔(50)을 수신하여 테스트 구간(139)에서 폴리곤 미러부(140)를 향해 시준할 수 있고, 빔 퀄리티 검사부(150)는 시준된 특정 빔(50)이 폴리곤 미러부(140)를 통해 제공되면 이를 수신하여 빔 퀄리티 검사를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 빔 퀄리티 검사부(150)는 노광 스테이지(190)의 상단에 배치될 수 있고, 폴리곤 미러부(140) 및 노광 스테이지(190)와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기의 실시예들에서, 빔 퀄리티 검사부(150)는 특정 빔(50)에 관해 광도를 측정하여 미리 설정된 특정 기준을 만족하는지 확인하는 빔 퀄리티 검사를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 빔 퀄리티 검사부(150)는 빔 퀄리티 검사에 관한 수행 기록을 저장 및 관리할 수 있고, 특정 빔(50)에 관한 광도가 기준값보다 낮게 측정되거나 높게 측정되면 단일 레이저 광원부(110)에 원격으로 피드백하여 단일 레이저 빔(10)의 출력 광도를 증가시키거나 낮추도록 할 수 있다.
제어부(160)는 폴리곤 미러부(140)의 회전속도와 노광 스테이지(190)의 이동속도 간을 동기화할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(160)는 폴리곤 미러부(140)의 회전속도와 노광 스테이지(190)의 이동속도 각각을 검출하여 상호 대응되도록 각각의 속도를 제어할 수 있고, 예를 들어, 폴리곤 미러부(140)의 회전속도와 노광 스테이지(190)의 이동속도 중 어느 일방에 변화가 발생하는 경우 다른 일방을 제어하는 방식으로 동기화를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(160)는 폴리곤 미러부(140)의 한바퀴 회전이 완료될 때 빔 다발(20)에 속하지 않은 별도의 특정 빔(50)의 수신 여부를 기초로 동기화를 제어할 수 있다. 예를 들어, 빔 다발 생성부(120)는 단일 레이저 빔(10)을 수신하여 복수의 구간들(132~138) 각각에 빔 다발(20)을, 테스트 구간(139)에 특정 빔(50)을 순차적 편향을 통해 생성할 수 있다. 이 경우, 폴리곤 미러부(140)의 한바퀴 회전은 빔 시준부(130)에 의해 시준되고 빔 다발(20)에 속하지 않은 별도의 특정 빔(50)이 마지막으로 수신되면서 완료되는 것으로 보아도 무방하다. 제어부(160)는 해당 특정 빔(50)이 수신되면 폴리곤 미러부(140)의 한바퀴 회전이 완료된 것으로 판단할 수 있고, 이러한 한바퀴 회전에 따라 노광 스테이지(190)의 이동을 제어하여 동기화를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(160)는 폴리곤 미러부(140)가 한바퀴 회전할 때 폴리곤 미러부(140)의 전 범위를 커버하는 빔 다발(20)들이 출력되어 노광 스테이지(190)에 노광되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(160)는 노광 스테이지(190)에 특정 빔 다발(20)의 제공이 완료될 때 노광 스테이지(190)의 이동거리를 폴리곤 미러부(140)의 경사너비(60)가 되도록 노광 스테이지(190)의 이동을 제어하여 동기화를 제어할 수 있다. 여기에서, 폴리곤 미러부(140)의 경사너비(60)는 빔 시준부(130) 또는 노광 스테이지(190)가 배치된 길이 방향에 수직한 방향으로 폴리곤 미러부(140)가 가진 한 면의 너비에 해당한다. 제어부(160)는 노광 스테이지(190)의 이동거리가 폴리곤 미러부(140)의 경사너비(60)가 되도록 노광 스테이지(190)의 이동을 제어하여 노광 스테이지(190)가 이동하는 방향에 따라 미세 노광 패턴 작업이 진행되도록 제어할 수 있다.
엔코더부(170)는 폴리곤 미러부(140)의 회전을 검출하는 제1 엔코더(172)와 노광 스테이지(190)의 이동을 검출하는 제2 엔코더(174)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 엔코더(172) 및 제2 엔코더(174) 각각은 회전형 엔코더(Rotary Encoder) 또는 직선형 엔코더(Linear Encoder)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 엔코더(172)는 폴리곤 미러부(140)의 회전에 관해 회전속도, 회전량, 각도 및 각 변위 중에서 적어도 하나를 검출할 수 있는 회전형 엔코더로 구현될 수 있고, 제2 엔코더(174)는 노광 스테이지(190)의 이동에 관해 선형위치, 변위 및 직선 이동량 중에서 적어도 하나를 검출할 수 있는 직선형 엔코더로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 엔코더(172) 및 제2 엔코더(174) 각각의 한 바퀴는 폴리곤 미러부(140)의 경사너비(60)와 대응되도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 엔코더(172)는 폴리곤 미러부(140)의 이동부에 배치될 수 있고, 제2 엔코더(174)는 노광 스테이지(190)의 이동부에 배치될 수 있다.
비전 센서부(180)는 폴리곤 미러부(140)의 한바퀴 회전이 완료될 때 기판(미도시됨)에 형성된 노광 결과물에 대한 노광 정렬 상태를 검출할 수 있다. 여기에서, 기판은 노광 스테이지(190)에 배치되는 노광 대상물에 해당한다. 일 실시예에서, 비전 센서부(180)는 기판에 노광 결과물로서 형성된 복수의 드로잉 라인들에 관한 노광 정렬 상태를 검출하여 복수의 드로잉 라인들이 수평 라인에 대해 정렬되어 있는지 여부를 판단할 수 있고, 만일 정렬되어 있지 않는 것으로 판단되면 검출된 노광 정렬 상태를 제어부(160)에 전송하여 제어부(160)가 수평 라인에 대해 틀어져 있는 만큼 폴리곤 미러부(140)의 회전속도 또는 노광 스테이지(190)의 이동속도를 제어하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 비전 센서부(180)는 노광 스테이지(190)의 무이동 상태에서 폴리곤 미러부(140)의 한바퀴 회전이 완료될 때 노광 정렬 상태를 검출하고, 노광 정렬 상태가 기준 오차를 초과하면 폴리곤 미러부(140)에서 발생되는 회전진동에 관한 알람을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 비전 센서부(180)는 노광 스테이지(190)의 무이동 상태에서 폴리곤 미러부(140)의 한바퀴 회전이 완료될 때 기판에 복수의 구간들(132~138)을 통해 형성된 복수의 드로잉 라인들 간에 불연속 지점이 없는지를 확인하여 라인에 관한 노광 정렬 상태를 검출(예를 들어, 불연속 지점이 있는 것으로 확인되면 오정렬 상태로 판단)할 수 있고, 동일한 각도로 시준된 복수의 빔들을 포함하는 빔 다발(20)로부터 노광된 형상들이 모두 동일 위치에서 형성되었는지를 확인하여 개별 형상에 관한 노광 정렬 상태를 검출(예를 들어, 동일하지 않은 위치에서 형성된 것으로 확인되면 오정렬 상태)할 수 있다. 이에 따라, 비전 센서부(180)는 노광 스테이지(190)의 무이동 상태에서 간단하게 오차를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 비전 센서부(180)는 검출된 노광 정렬 상태가 기준 오차를 초과하면 노광 정렬 상태를 제어부(160)에 전송하여 제어부(160)가 폴리곤 미러부(140)의 회전속도를 제어하도록 할 수 있고, 이에 따라 노광 정렬 상태에 관해 기준 오차 대비 초과된 오차량을 상쇄시키도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 비전 센서부(180)는 노광 스테이지(190)의 길이 방향에 따라 배치될 수 있다.
노광 스테이지(190)는 기판을 이동시킨다. 보다 구체적으로, 노광 스테이지(190)는 그 상단에 노광 대상물(또는 기판)을 정렬하여, 단일 레이저 빔(10)의 출력 방향 또는 그 반대 방향으로 이동시킬 수 있다. 노광 스테이지(190)의 이동 방향은 노광 스테이지(190) 상에서 노광 작업이 수행되는 순서를 결정한다. 일 실시예에서, 노광 스테이지(190)는 집광 렌즈부(145)의 하단에서 일 방향으로 진행할 수 있고, 노광 스테이지(190) 상에 배치된 노광 대상물은 집광 렌즈부(145)의 하단을 통과할 때 집광된 평행 빔 어레이(70)에 의하여 노광될 수 있다. 폴리곤 미러부(140)는 노광 스테이지(190)가 일 방향으로 이동하여도, 노광 스테이지(190)의 전역에 시준된 빔 다발(30)을 제공할 수 있다.
노광 스테이지(190)는 폴리곤 미러부(140)의 회전 속도를 기초로 그 이동 속도가 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리곤 미러부(140)는 그 회전 과정에서 하나의 드로잉 라인을 제공한 후, 노광 스테이지(190)가 이동하면 다른 하나의 드로잉 라인을 제공하기 위하여, 폴리곤 미러부(140)의 회전 속도 및 노광 스테이지(190)의 이동 속도는 상호 연계되어 설계될 수 있고, 일 실시예에서, 제어부(160)는 폴리곤 미러부(140)의 회전 속도 및 노광 스테이지(190)의 이동 속도를 제어하여 이들 간의 동기화를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치에 의하여 제공되는 드로잉 라인을 설명하는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 5(a)는 폴리곤 미러부(140)에 있는 하나의 표면이 그 회전 과정에서 하나의 빔을 반사하여, 노광 스테이지(190)에 제공하는 하나의 드로잉 라인(510)을 나타낸다. 여기에서, 드로잉 라인은 집광 렌즈부(145)에 의하여 집광된 각각의 스팟(Spot)들이 정렬된 스팟 어레이(Spot Array)에 해당할 수 있다.
도 5(b)는 폴리곤 미러부(140)에 있는 복수의 표면들이 그 회전 과정에서 노광 스테이지(190)에 제공하는 복수의 드로잉 라인들(520)을 나타낸다. 각각의 표면은 하나의 드로잉 라인(510)을 각각 제공할 수 있고, 복수의 표면들에 의해 드로잉 라인들(510)이 조합되어 복수의 드로잉 라인들(520)을 형성할 수 있다.
도 5(c)는 폴리곤 미러부(140)에 있는 복수의 표면들이 그 회전 과정에서 평행 빔 어레이(70)를 반사하여, 노광 스테이지(190)에 제공하는 노광 영역(530)을 나타낸다. 복수의 표면들을 통해 복수의 드로잉 라인들(520)이 조합되어 노광 영역(530)이 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 노광 장치에서 수행되는 직접 노광 과정을 설명하는 순서도이다.
단일 레이저 광원부(110)는 단일 레이저 빔을 출력한다(단계S610).
빔 다발 생성부(120)는 단일 레이저 빔(10)을 수신하여 복수의 구간들(132~138) 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발(20)을 생성한다(단계S620).
빔 시준부(130)는 빔 다발(20)의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 빔 다발(20)을 시준한다(단계S630).
폴리곤 미러부(140)는 회전 과정에서 시준된 빔 다발(30)을 수신하여 노광 스테이지(190)에 제공한다(단계S640). 일 실시예에서, 폴리곤 미러부(140)는 시준된 빔 다발(30)을 수신하여 평행 빔 어레이(70)로 반사할 수 있고, 평행 빔 어레이(70)를 집광 렌즈부(145)에 반사하여 집광 렌즈부(145)를 통해 노광 스테이지(190)에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 직접 노광 장치(100)는 단일 레이저 빔(10)을 기초로 순차적 편향을 통해 빔 다발(20)을 생성하여 효율적으로 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 직접 노광 장치(100)는 서로 다른 각도로 입사되는 빔 다발(20)을 빔 시준부(130)를 통해 특정 방향으로 시준하여 효율적으로 미세 노광 패턴 작업을 수행할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 직접 노광 장치
10: 단일 레이저 빔 20: 빔 다발
30: 시준된 빔 다발 40: 폴리곤 미러부의 경사각
50: 빔 다발에 속하지 않은 별도의 특정 빔
60: 폴리곤 미러부의 경사너비
70: 평행 빔 어레이
110: 단일 레이저 광원부 120: 빔 다발 생성부
130: 빔 시준부 140: 폴리곤 미러부
145: 집광 렌즈부 150: 빔 퀄리티 검사부
160: 제어부 170: 엔코더부
172: 제1 엔코더 174: 제2 엔코더
180: 비전 센서부 190: 노광 스테이지

Claims (13)

  1. 단일 레이저 빔을 출력하는 단일 레이저 광원부;
    상기 단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부;
    상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부; 및
    상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부를 포함하는 직접 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시준된 빔 다발에 속하지 않은 별도의 특정 빔에 관해 빔 퀄리티 검사를 수행하는 빔 퀄리티 검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 빔 퀄리티 검사부는
    상기 빔 시준부 및 상기 폴리곤 미러부와 동일 평면 상에 배치되어 상기 폴리곤 미러부를 거치지 않고 상기 특정 빔을 수신하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 빔 퀄리티 검사부는
    상기 노광 스테이지에 배치되어 상기 폴리곤 미러부를 거쳐 상기 특정 빔을 수신하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리곤 미러부의 회전속도와 상기 노광 스테이지의 이동속도 간을 동기화하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 폴리곤 미러부의 한바퀴 회전이 완료될 때 상기 빔 다발에 속하지 않은 별도의 특정 빔의 수신 여부를 기초로 상기 동기화를 제어하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 노광 스테이지에 특정 빔 다발의 제공이 완료될 때 상기 노광 스테이지의 이동거리를 상기 폴리곤 미러부의 경사너비가 되도록 상기 노광 스테이지의 이동을 제어하여 상기 동기화를 제어하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 폴리곤 미러부의 회전을 검출하는 제1 엔코더와 상기 노광 스테이지의 이동을 검출하는 제2 엔코더를 포함하는 엔코더부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리곤 미러부의 한바퀴 회전이 완료될 때 기판에 형성된 노광 결과물에 대한 노광 정렬 상태를 검출하는 비전 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비전 센서부는
    상기 노광 스테이지의 무이동 상태에서 상기 폴리곤 미러부의 한바퀴 회전이 완료될 때 상기 노광 정렬 상태를 검출하고, 상기 노광 정렬 상태가 기준 오차를 초과하면 상기 폴리곤 미러부에서 발생되는 회전진동에 관한 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 폴리곤 미러부의 경사각은
    상기 복수의 구간들 각각에 있는 모든 빔 다발들의 경로 길이가 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 노광 장치.
  12. 기판을 이동시키는 노광 스테이지;
    단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부;
    상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부; 및
    상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 상기 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부를 포함하는 직접 노광 장치.
  13. 단일 레이저 빔을 수신하여 복수의 구간들 각각에 순차적 편향을 통해 빔 다발을 생성하는 빔 다발 생성부;
    상기 빔 다발의 입사각에 관계없이 특정 방향으로 상기 빔 다발을 시준하는 빔 시준부;
    상기 시준된 빔 다발에 대해 해당 진행 방향에 경사진 회전축을 포함하고, 회전 과정에서 상기 시준된 빔 다발을 수신하여 상기 노광 스테이지에 제공하는 폴리곤 미러부; 및
    상기 폴리곤 미러부의 회전을 검출하는 제1 엔코더와 상기 노광 스테이지의 이동을 검출하는 제2 엔코더를 포함하여 상기 회전과 상기 이동을 동기화하도록 하는 엔코더부를 포함하는 직접 노광 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000045580A (ko) * 1998-12-30 2000-07-25 이근우 대역폭 가변 광필터
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