타원 반사경과 그 특성
타원경 (Elliptical mirror) 은 두 개의 초점을 갖고 있는 바 , 한 쪽 초점에 점 광원을 놓으면 점 광원에서 발산한 Beam 은 반사하여 제 2 초점에 수렴하게 된다.( 좌측 그림 )
타원경을 밀폐형으로 만들어 사용 할 수는 없으므로 절반 정도를 절단하여 일부를 사용하게 되므로 제 2 초점에 수렴한 Beam 은 다시 발산하게 된다. .( 우측 그림 )
타원 내부에 Mercury short lamp 가 강한 빛과 고열을 발산하므로 타원경의 재질과 표면 Roughness( 거칠기 ) 는 매우 중요하다.
고열에 견디는 재질로는 Fused silica 가 적당하며 고 효율 반사를 위해서 표면은 대단히 정교한 가공이 필수이다. 또한 Beam 의 선택적 반사가 필요하므로 표면 Coating 은 매우 중요하며 유효 Beam 의 효과적인 추출을 위해서 Coating material 의 선택이 중요한 고려 사항이 된다.
타원경의 기본 구조와 콜드 미러
타원경의 중앙부는 Hole 이 있게 되는데 이는 Lamp 에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각하기 위함이며 Mercury short lamp 의 장착을 용이하게 하기 위함이기도 하다. Lamp 의 양단은 전극이 있게 되므로 타원경 중앙부로 빛이 전달되지도 않으므로 불필요한 영역이 된다.
Elliptical mirror 를 Cold Mirror 및 Hot Mirror (Heat cut off filter) 와 같이 사용하여 UV Lamp 발광 시 발생되는 각종 파장들 중 유효 파장만 선별적으로 반사하여 UV Beam 발산 효율을 극대화하고 열(적외선) 은 노광면에 도달하지 못하도록 한다.
전면부 단면 볼록 렌즈 (Plano Convex Lens) 광 경로
Plano Convex Lens 의 역할
Front Plano Convex Lens 는 Cold Mirror 에서 반사된 UV beam 이 평행한 방향으로 주사되지는 않으므로 빛을 Collimation 시켜 F.E.L. 에 입사 시키는 역할을 한다. Front Plano Convex Lens 를 통과한 빛은 Plano convex lens 가 없을 경우보다 중심 빛에 대하여 평행성이 양호하므로 F.E.L 에 입사되는 빛의 양이 많고 F.E.L 내부에서 굴절된 빛이 내벽에 부딪혀 소멸되는 양도 적게 된다.
5.3 Fly Eye Lens 의 광 경로
F.E.L 역할 :
입사된 빛은 위치에 따라 빛의 세기가 다르므로 노광 제품에서 uv 량의 균일성 문제가 발생한다. 이러한 불균일성은 오광을 균일하게하기 위해 최대한 해결해야 할 필요가 있다. Uv 의 uniformity 를 개선하기 위해 사용하는 광학 부품이 곤충의 눈의 광학 메커니즘을 응용해 만든 렌즈가 FEL(Fly Eye Lens) 이다.
노광기 에 F.E.L 를 사용하면 노광면에 도달하는 빛의 균일성을 향상 시킨다.
광학 부품의 반사 및 투과 특성
Front Plano Convex Lens 는 Cold Mirror 에서 반사된 UV beam 이 평행한 방향으로 주사되지는 않으므로 빛을 Collimation 시켜 F.E.L. 에 입사 시키는 역할을 수행한다.
Lens 표면에서의 uv 반사를 최소화하기 위하여 AR (Anti-Reflection) Coating 을 한다.
Coating 재질 및 상태에 따라 반사율이 달라지므로 이에 대한 고려가 필요하다.
F.E.L 의 기능 및 감쇄 효과 분석
단위 F.E.L 의 광 경로 해석
F.E.L set 에 의한 Uniformity
Front Plano Convex Lens 를 투과한 일정량 Collimation beam 의 Uniformity 를 높이고
노광면 보다 충분히 큰 영역에 Beam 을 확산하여 조사하기 위한 역할을 수행한다
구면 반사경의 기하학적 광학
 Cold mirror 의 이상적인 반사 성능
Plano Convex Lens 의 반사 성능
Collimation beam 의 광학적 특성
1. Wavelength ranges of reflected beam
2. Irradiation : Irradiation Uniformity and Intensity
3. Parallelism of Collimated beam : Convergence/Divergence Angle and Declination Angle
4. Inverse Square Law
Collimation beam 의 평행성
• 평행광 노광기 는 광을 전사하는 방식에 있어서 조명 광학계에 의하여 광이 일정한 방향으로 Collimation ( 평행광 ) 되는 특징이 있다.
•평행광이라도 일정 각도의 수렴이나 발산 각도를 갖는다 ( ± 1.5~2.0 ° ). 이는 Beam 이 F.E.L. 에서 Spherical concave mirror 표면까지 거리가 위치에 따라 전부 다르기 때문이며 , 반사에서 보이는 Beam 의 본질적 오차인 광학계의 구면 수차 또는 가공 오차 등에 의해서 발생된다.
•Photo Mask 와 노광 기판의 미세 간격을 유지하더라도 Photo Mask 의 Pattern 을 그대로 노광 기판에 전사 되지만 , 일정 간격 이상을 벌리게 되면 , 광의 회절 현상 , Collimation angle 즉 , Divergence/Convergence 각도 등에 의한 광의 왜곡 현상이 두드러진다
• Contact type 노광 장비의 경우 진공 펌프에 의한 Photo Mask 와 기판 사이의 완벽한 밀착이 이루어 져야 광의 회절로 인한 왜곡 현상을 억할수 있다.
그러나 평행광은 각 Mirror 와 유리판 또는 아크릴 표면에 미립자가 존재하면 빛이 산란한다 |
