대면적 마스크 처짐을 고려한 라인빔 스캔 노광기의 구조 최적 설계

Abstract

최근 20 μm급 패턴 해상력을 갖는 저가 제품들인 인쇄회로기판(PCB)과 터치스크린패널(TSP)등의 산업들은 대면적, 고집적, 고정밀도와 고생산성을 을 동시에 요구하고 있다. 이러한 기술적 요구 수준을 결정하는 중요한 공정 과정 중 하나가 노광(Lithography)공정이며, 저가 반도체 시장은 주로 근접 노광 방식(Proximity Lithography)을 사용하고 있다. 하지만 기판이 대형화되고 있는 요즘 근접 노광 방식의 낮은 패턴 해상력과 위치에 따른 해상력 불균일 등의 문제점이 대두되고 있다. 기판의 대형화로 인해 마스크도 대형화됨에 따라 마스크의 중앙부가 자중에 의해 처짐이 발생하고 이로 인해 마스크와 기판의 간극이 중앙부와 주변부가 차이가 커지기 때문이다. 따라서 본 연구는 860 x 700 mm의 대면적의 마스크 홀더부와 기판을 구성하는 스테이지부, 제어부, 측정부와 제진대로 구성된 스캔 방식 근접 노광기에 대한 연구를 진행하였다. 스캔 방식의 근접 노광기를 사용하여 5 μm급 고해상도를 구현하기 위해 대형 마스크의 처짐을 보상하여 기판과의 간격을 유지하기 위한 두 가지 방안을 제안하였다. 마스크 전체와 기판의 간극을 제어할 수 있는 정적인 방안과, 실제 line beam이 조사되기 전에 마스크와 기판의 간극을 국부적으로 제어하는 동적인 방안을 제안하였다. 또한 스테이지가 고속으로 이송 시, 고해상도를 구현하기 위해 4가지 설계 변수들의 최적화를 수행하였다. 여러 특성치를 고려할 수 있는 그레이 상관 분석법을 사용하여, 초기 모델에 비해 더 나은 최적 조건을 찾아내었다. 최적화 한 모델의 마스크와 기판에서 상대오차의 최대 진폭은 18.9 μm, 석정반의 정착시간은 약 0.22 s 임을 확인하였고, 이는 현 모델보다 50 % 감소한 설계를 도출할 수 있었다.