KR102733775B1 - 다중 노광 시스템에서의 노광 오차 보정을 위한 트리거 발생 장치 - Google Patents

다중 노광 시스템에서의 노광 오차 보정을 위한 트리거 발생 장치 Download PDF

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Abstract

다중 노광 시스템의 트리거 발생 장치에서, 외부로부터 동기 신호를 수신하는 동기입력부; 스테이지의 이동에 따른 엔코더 신호를 수신하는 엔코더 신호입력부; 외부로부터 받은 상기 동기 신호와 연동하여 상기 엔코더 신호입력부로부터 수신하는 엔코더 신호의 펄스 수를 누적 계산하는 카운터부; 상기 스테이지의 특정 위치 및 구간에서 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차와 상기 노광 오차를 고려한 구간별 보정된 트리거 신호 발생 주기 즉, 트리거 신호를 발생시키는 엔코더 신호의 누적 펄스 수를 저장하는 보정테이블 저장부; 및 상기 카운터부에서 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기와 일치하는 엔코더 신호의 펄스 수를 계산할 때 마다 DMD 제어부로 트리거 신호를 출력하는 트리거 출력부를 포함하는 다중 노광 시스템의 트리거 발생 장치에 관한 것이다.

Description

다중 노광 시스템에서의 노광 오차 보정을 위한 트리거 발생 장치{Trigger Generating Device for Position Error Compensation of Multiple Exposure System}
본 명세서에 개시된 내용은 다중 노광 시스템의 DMD(디지털 마이크로미러 디바이스 장치; Digital Micromirror Device)의 제어 타이밍을 조절하기 위해 트리거 신호를 발생시키는 트리거 발생 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판의 요잉(yawing) 및 기판의 변형으로 인한 노광 오차를 보정하기 위해 트리거 신호를 조정하는 기능이 구비된 트리거 발생 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 마스크를 사용하지 않는 LDI(디렉트 이미지 노광 장비 나 시스템; Laser Direct Imaging)에는 노광 이미지를 저장하고 처리하는 관리 정보처리장치 예를 들어, PC(Personal Computer)와, 그 관리 정보처리장치(PC)와 고속 광통신 모듈로 통신하고 그에 의해 처리된 이미지를 DMD에 출력하는 제어기, 그 제어기로부터 출력된 이미지를 디지털 광학 처리하는 DLP(Digital Light Processing) 칩셋 및 디지털 광학 처리된 이미지를 광 변조하는 DMD 등으로 구성되어, 이미지를 노광 처리한다.
높은 노광 품질을 얻기 위해서는 기판을 이동시키는 스테이지가 노광 방향으로 일정 속도로 이동할 때 일정한 간격으로 DMD 이미지를 변화시켜 노광 면상에 패턴을 노광하게 되는데, 이때의 일정한 간격은 타이머 또는 스테이지의 일정 위치 간격으로 펄스 즉, 트리거 신호를 발생시킴으로써 이와 동기화하여 유지한다. 그러나 LDI의 경우, 스테이지가 노광 방향으로 이동하면서 지속적으로 노광이 발생하므로 스테이지의 요잉(Yawing) 또는 축의 휘어짐으로 인해 노광 패턴의 왜곡이 발생하고, 이는 노광 품질을 저하시키는 요인이 된다.
노광 패턴의 왜곡을 보정하는 방법으로 스테이지에 기준점을 두어 상기 기준점과 스테이지에 장착된 기판의 기준점과의 상대적 거리를 카메라 등으로 측정하여 제어부에서 스테이지를 회전시키는 방법이 공지되어 있다. 그러나 상기 공지 방법은 스테이지의 이동 위치에 따른 요잉 및 기판의 변형에 대해서는 대처를 할 수 없어 스테이지 이동에 따른 위치별 노광 품질이 불균일하다는 문제점을 내재하고 있다. 또한, 스테이지를 1um 이하의 정밀도로 회전하는 것을 조절하기 위해서는 고정밀의 기계적 장치가 필요하기 때문에 구현 비용이 고가라는 문제점을 가지고 있었다.
또 다른 노광 패턴의 왜곡을 보정하는 방법으로는 기판에 슬릿을 구성하여 이를 기준으로 노광점의 위치 정보와 피측정화소의 위치정보를 비교하고 이들의 상대적인 위치 어긋남을 산출한 후 이를 기초로 하여 원래의 이미지 패턴을 보정하여 DLP 칩셋 및 DMD로 전송하여 실제 원하는 이미지의 노광 패턴을 얻는 방법이 공지되어 있다. 그러나 보정된 이미지 패턴을 구현하기 위해서는 컴퓨터 프로그램상에서 많은 연산을 실시간으로 하는 것을 필요로 하기 때문에 실제 상용화하는데 어려움이 있었다.
1. 대한민국 등록특허공보 10-1711726 "LDI 노광장치의 스테이지 보정장치 및 이를 이용한 보정방법" 2. 대한민국 등록특허공보 10-0737875 "노광장치"
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다중 노광 시스템에서 스테이지가 노광 방향으로 일정한 속도로 이동하면서 지속적으로 노광을 할 경우 스테이지의 요잉 또는 축의 휘어짐 등에 의한 원하는 노광위치와 실제 노광되는 위치의 노광 오차를 고려하여 스테이지의 이동 구간별 트리거 신호 발생 주기를 보정함으로써 기판 전체에 대해 높은 노광 품질을 얻고자 하는 것이다.
또한, 기존 노광 패턴 왜곡을 보정하는 공지된 방법의 경우 고가의 구현 비용이 소요되는 데 비해, 본 발명은 노광 패턴 왜곡을 저가의 비용으로 구현하고자 하는 것이다.
다중 노광 시스템에 있어서 노광 노광할 시기에 동기되어 DMD 제어부로 트리거 신호(펄스)를 발생키는 다중 노광 시스템의 트리거 발생 장치는 외부로부터 동기 신호를 수신하는 동기입력부; 스테이지의 이동에 따른 엔코더 신호를 수신하는 엔코더 신호입력부; 외부로부터 받은 상기 동기 신호와 연동하여 상기 엔코더 신호입력부로부터 수신하는 엔코더 신호의 펄스 수를 누적 계산하는 카운터부; 상기 스테이지의 특정 위치 및 구간에서 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차와 상기 노광 오차를 고려한 구간별 보정된 트리거 신호 발생 주기 즉, 트리거 신호를 발생시키는 엔코더 신호의 펄스 수를 저장하는 보정테이블 저장부; 및 상기 카운터부에서 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기와 일치하는 엔코더 신호의 펄스 수를 계산할 때마다 DMD 제어부로 트리거 신호를 출력하는 트리거 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 트리거 발생 장치에 포함되는 상기 보정 테이블 저장부에는 상기 스테이지의 특정 이동위치; 상기 스테이지의 특정 이동위치에 해당하는 엔코더 신호의 펄스 수; 상기 스테이지의 특정 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 상기 노광 오차; 및 상기 노광 오차를 고려한 구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기가 저장되고, 구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기는 아래의 [수식]에 의해 정해지는 것을 특징으로 한다.
[수식]
여기서, Yn : n번째 스테이지 이동위치(mm),
yn : n번째 스테이지 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차(um),
a : 스테이지 엔코더 신호 1펄스 당 스테이지 이동거리(um),
b : 노광 간격(um)
스테이지의 요잉 또는 축의 휘어짐 등에 의한 원하는 노광위치와 실제 노광되는 위치의 오차, 즉 노광 오차를 고려하여 스테이지의 이동 구간 별 트리거 신호 발생 주기를 보정함으로써 기판 전체에 대해 높은 노광 품질을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존 노광 패턴 왜곡을 보정하는 공지된 방법에 비해 매우 저가의 비용으로 노광 패턴의 왜곡을 보정할 수 있는 효과가 있다.
도 1 다중 노광 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2 본 발명 위치 보정을 위한 트리거 발생 장치의 블록도이다.
도 3 노광 패턴 왜곡이 발생하는 요인으로서 요잉 또는 축 휘어짐 현상을 보여주는 도면이다.
도 4 본 발명 트리거 발생 장치의 보정 테이블 저장부에 저장되는 파라미터의 실시예이다.
도 1은 다중 노광 시스템의 구성을 보여주는 도면이다. 관리정보처리장치(10)는 노광하고자 하는 이미지 데이터를 다중 노광 시스템(100)에 내재되어 있는 제어기(110)로 고속 통신 방식에 의해 전송하고, 상기 제어기(110)는 상기 관리정보처리장치(10)로부터 수신한 이미지 데이터를 출력 이미지로 변환하여 DMD 제어부(120) 전송한다. 기판(160)은 스테이지(170)에 장착되어 y축 방향으로 이동하도록 되어 있고, 상기 스테이지(170)는 y축 방향으로 이동하면서 설정된 거리를 이동할 때마다 엔코더 신호(펄스)를 발생시켜, 트리거 발생 장치(200)로 보낸다. 일반적으로 상기 스테이지(170)는 y축으로 0.1um 이동할 때마다 엔코더 신호(펄스)를 발생시키며, 만일 상기 스테이지(170)가 100mm를 이동한다면 누적으로 1,000,000개의 엔코더 신호를 발생시킨다. 그러나 이것은 하나의 예시이고, 엔코더 신호를 발생시키는 스테이지(170)의 이동거리는 달리 설정할 수 있다.
상기 트리거 발생 장치(200)는 상기 관리정보처리장치(10)로부터 운용자가 설정한 각종 파라미터를 전송받아 저장하고, 상기 운용자가 설정한 각종 파라미터에 따라 상기 스테이지(170)로부터 수신한 상기 엔코더 신호(펄스)의 수를 누적 계산하며, 상기 스테이지(170)의 이동 위치에 상응하는 누적 계산된 상기 엔코더 신호(펄스)의 수에 해당하는 시기에 트리거 신호를 발생시켜 상기 DMD 제어부(120)로 보낸다.
상기 DMD는 실리콘웨이퍼 상에 16미크론 크기의 미세한 거울을 1미크론 간격으로 심어 이 거울을 통해 빛이 반사되는 것을 제어해 영상을 표현하는 장치이며, 이 기술은 마이크로 디바이스(Mirror-Device)라는 소형 마이크로 칩이 핵심 역할을 하고, 이 마이크로칩 위에는 수십만 개에 이르는 초소형 알루미늄 거울이 올려져 있다. 이 초소형 거울이 동영상 시그널에 맞춰 기존에 놓여 있는 위치를 전환해주며, 발원체가 알루미늄 거울 표면에 빛을 비추면 렌즈를 통해 빛을 모은 거울이 동영상 이미지를 스캔하는 것이 DMD의 기본원리이다.
상기 DMD 제어부(120)는 상기 제어기(110)로부터 전송받은 상기 출력이미지에 따라 상기 트리거 발생 장치(200)로부터 수신한 상기 트리거 신호에 동기되어 DMD의 정렬된 거울들 중 일부의 거울 각도를 조절하여 기판의 원하는 위치에 광원(140)의 빛이 노광 되도록 한다.
광학계(150)는 DMD로부터 반사된 빛을 원하는 기판의 원하는 위치에 노광 되도록 굴절시키기 위한 각종 렌즈들의 구성이다.
도 2는 다중 노광 시스템에서 본 발명 위치 보정을 위한 트리거 발생 장치(200)의 한 실시예로서의 블록도이다.
상기 트리거 발생 장치(200)는 외부로부터 동기 신호를 수신하는 동기입력부(210); 스테이지(170)의 이동에 따른 엔코더 신호를 수신하는 엔코더 신호입력부(220); 외부로부터 수신받은 상기 동기 신호와 연동하여 상기 엔코더 신호입력부(220)로부터 수신하는 엔코더 신호의 펄스 수를 누적 계산하는 카운터부(230); 상기 스테이지(170)의 특정 위치 및 구간에서 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차와 상기 노광 오차를 고려한 구간별 보정된 트리거 신호 발생 주기 즉, 트리거 신호를 발생시키는 엔코더 신호의 누적 펄스 수를 저장하는 보정테이블 저장부(250); 및 상기 카운터부(230)에서 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기와 일치하는 엔코더 신호의 펄스 수를 계산할 때마다 DMD 제어부로 트리거 신호를 출력하는 트리거 출력부(240)를 포함한다.
상기 동기입력부(210)로 수신되는 외부 동기 신호는 상기 엔코더 신호 주파수의 100배 이상이며, 일반적으로 외부 동기 신호는 100MHz이다. 상기 엔코더 신호입력부(220)는 상기 스테이지(170)가 이동하면서 발생하는 엔코더 신호를 수신한다. 상기 카운터부(230)에서는 상기 동기입력부(210)에서 수신되는 상기 외부 동기 신호와 동기를 맞추어 상기 엔코더 신호입력부(220)에서 수신되는 상기 엔코더 신호의 펄스 수를 누적 카운트 한다.
상기 보정테이블 저장부(250)에는 상기 스테이지(170)의 특정 이동위치; 상기 스테이지(170)의 상기 특정 이동위치에 해당하는 엔코더 신호의 누적 펄스 수; 상기 스테이지(170)의 특정 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 상기 노광 오차; 및 상기 노광 오차를 고려한 구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기가 저장된다. 상기 스테이지(170)의 특정 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 상기 노광 오차는 여러 방법에 의해 측정을 할 수 있다. 한 가지 예로는 샘플로 하나의 기판을 노광한 후에 노광된 샘플 기판의 노광된 이미지와 원하는 이미지 패턴 즉, 상기 관리정보처리장치(10)에서 전송한 이미지 데이터를 비교하여 상기 노광 오차를 측정할 수 있다.
상기 트리거 출력부(240)는 운용자가 설정한 각종 파라미터와 상기 보정테이블 저장부(250)에 저장된 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기를 기반으로 상기 카운터부(230)에서 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기와 일치하는 엔코더 신호의 펄스 수를 계산할 때마다 DMD 제어부로 트리거 신호를 출력한다. 상기 운용자가 설정한 각종 파라미터는 상기 스테이지(170)의 이동속도에 따른 트리거 신호의 발생 주기, 트리거 신호의 발생 횟수 제한 및 검출시작 위치 등이 있을 수 있으며, 이러한 상기 파라미터들은 상기 관리정보처리장치(10)를 통해 이용자가 설정할 수 있으며, 상기 트리거 발생 장치(200) 내에 삽입되는 메모리소자(도면에 표시하지 않음)에 저장된다.
도 3은 노광 패턴 왜곡이 발생하는 요인으로서 가판의 요잉 또는 축 휘어짐 현상을 보여주는 도면이고, 도 4는 이러한 요잉 또는 축 휘어짐 현상으로 인한 원하는 노광위치와 실제 노광되는 위치의 오차, 즉 노광 오차가 발생하는 것과 상기 노광 오차를 보정하기 위해 보정테이블에 저장되는 파라미터들의 예를 보여준다.
상기 보정 테이블 저장부(250)에는 상기 스테이지(170)의 특정 이동위치; 상기 스테이지(170)의 특정 이동위치에 해당하는 엔코더 신호의 누적 펄스 수; 상기 스테이지(170)의 특정 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 상기 노광 오차; 및 상기 노광 오차를 고려한 구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기가 저장되고, 구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기는 아래의 [수식]에 의해 정해지는 것을 특징으로 한다.
[수식]
여기서, Yn : n번째 스테이지 이동위치(mm),
yn : n번째 스테이지 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차(um),
a : 스테이지 엔코더 신호 1펄스 당 스테이지 이동거리(um),
b : 노광 간격(um)
하나의 예로서 도 4의 헤더 1번의 경우, 스테이지의 이동 위치가 100mm이고(Y1), 상기 이동 위치에서 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차가 - 20um이며(y1), 상기 스테이지 엔코더 신호 1펄스 당 스테이지 이동거리가 0.1um이고, 노광 간격이 10um인 경우(즉, 10um 마다 노광을 실시) 원래 트리거 신호 발생 주기는 엔코더 펄스의 누적 계산 수가 100일 때 트리거 신호 발생 주기가 되나, 상기 수식을 이용하여 보정된 트리거 신호 발생 주기는 99.98이 된다. 이로 인해, 실제 상기 스테이지의 이동 위치가 100mm인 지점에서 999,800의 엔코더 펄스의 누적 계산이 될 때, 트리거 신호가 출력되므로, 상기 100mm 지점의 노광 위치는 0.1umX999,800으로 99,980um로 100mm에서 20um 전에 노광을 함으로써, 상기 노광 오차를 보정할 수 있다.
마찬가지로, 스테이지의 이동 위치가 200mm이고(Y2), 상기 이동 위치에서 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차가 + 20um이며(y2), 상기 스테이지 엔코더 신호 1펄스 당 스테이지 이동거리가 0.1um이고, 노광 간격이 10um인 경우(즉, 10um 마다 노광을 실시) 원래 트리거 신호 발생 주기는 엔코더 펄스의 누적 계산 수가 100일 때 트리거 신호 발생 주기가 되나, 상기 수식을 이용하여 보정된 트리거 신호 발생 주기는 100.04가 된다. 이로 인해, 스테이지의 이동 위치가 100mm에서 200mm로 이동하였을 때, 상기 200mm 지점의 노광 위치는 999,80um+0.1umX1,000,400으로 200,020um로 200mm지점에서 20um 후에 노광을 함으로써, 상기 노광 오차를 보정할 수 있다.
전술한 예시는 상기 노광 오차를 보정하기 위한 것을 설명하기 위한 것으로 보정 테이블에 저장되는 파라미터들은 노광 조건에 따라 운용자가 설정할 수 있으며, 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기는 상기 수식에 의해 구할 수 있다.
10 관리정보장치
100 다중 노광 시스템
110 제어기
120 DMD (Digital Micromirror Device) 제어부
130 DMD (Digital Micromirror Device)
140 광원
150 광학계
160 기판
170 스테이지
200 트리거 발생 장치

Claims (2)

  1. 외부로부터 동기 신호를 수신하는 동기입력부;
    스테이지의 이동에 따른 엔코더 신호를 수신하는 엔코더 신호입력부;
    외부로부터 받은 상기 동기 신호와 연동하여 상기 엔코더 신호입력부로부터 수신하는 엔코더 신호의 펄스 수를 누적 계산하는 카운터부;
    상기 스테이지의 특정 위치 및 구간에서 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차와 상기 노광 오차를 고려한 구간별 보정된 트리거 신호 발생 주기를 저장하는 보정테이블 저장부; 및
    상기 카운터부에서 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기와 일치하는 엔코더 신호의 펄스 수를 누적 계산할 때마다 DMD 제어부로 트리거 신호를 출력하는 트리거 출력부를 포함하는 다중 노광 시스템의 트리거 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보정테이블 저장부에는
    상기 스테이지의 특정 이동위치;
    상기 스테이지의 특정 이동위치에 해당하는 엔코더 신호의 누적 펄스 수;
    상기 스테이지의 특정 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 상기 노광 오차; 및
    상기 노광 오차를 고려한 구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기가 저장되고,
    구간별 상기 보정된 트리거 신호 발생 주기는 아래의 [수식]에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 다중 노광 시스템의 트리거 발생 장치.
    [수식]

    여기서, Yn : n번째 스테이지 이동위치(mm),
    yn : n번째 스테이지 이동위치에서의 요잉 또는 축 휘어짐으로 인한 노광 오차(um),
    a : 스테이지 엔코더 신호 1펄스 당 스테이지 이동거리(um),
    b : 노광 간격(um)
KR1020230073812A 2023-06-08 2023-06-08 다중 노광 시스템에서의 노광 오차 보정을 위한 트리거 발생 장치 Active KR102733775B1 (ko)

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