KR20110053768A - 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치 및 방법 - Google Patents

오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가상의 마스크의 패턴을 기판에 형성시키는 마스크리스 노광 장치에 있어서, 기판이 장착되는 이동부; 광을 출력하는 광원부; 광원부의 광을 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔으로 분할하여 이동부로 투영하는 투영부; 기판과 가상의 마스크의 정렬을 위한 정렬광을 출력하는 정렬부; 복수 스폿 빔과 정렬광을 촬상하는 빔 촬상부; 촬상된 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 측정하고, 측정된 거리에 따라 가상의 마스크와 기판의 정렬 상태를 판단하여 이동부의 이동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 오프 액시스 정렬을 이용하여 마스크리스 노광 공정을 수행할 때, 노광 전에 정렬광과 패턴형성광의 복수 스폿 빔과의 거리(즉 벡터량)인 베이스라인(baseline)을 정의함으로써 기판과 가상의 마스크 간의 정렬 상태를 판단할 수 있다. 또한 기준 베이스라인과 정의된 베이스라인을 비교하여 베이스라인의 변동량을 산출할 수 있고, 산출된 베이스라인의 변동량을 보정할 수 있어 가상의 마스크와 기판의 정렬을 정확하게 수행할 수 있으며 이로 인해 기판의 노광 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치 및 방법{Maskless exposure apparatus using off-axis alignment and method}
본 발명은 노광 전 가상의 마스크와 기판의 정렬을 위한 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 디지털기기의 성능 향상을 충족시키기 위해 반도체 산업이 발전하고 있고, 이에 따라 반도체의 대폭적인 성능 개선이 요구되고 있다. 이러한 반도체의 대폭적인 성능 개선의 요구에 적극적으로 대처하기 위해서 반도체 상에 형성될 회로의 선 폭을 초미세화로 구현할 수 있는 노광 공정의 개발이 필요하다.
또한 정보화 사회로 시대가 발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 갖는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display) 등과 같은 평판 표시 패널(Flat panel display: FPD)이 개발되었고, 이 평판 표시 패널은 소비자의 요구에 따라 대형화되면서 전 공정의 설비 및 방식 등이 개발되어지고 있다. 특히 평판 표시 패널 제조 시 가장 핵심적인 공정으로, 표시 패널에 패턴을 형성하기 위한 노광 공정의 개발이 많이 이루어지고 있다.
즉, 반도체, 평판 표시 패널(FPD) 분야에서 노광 공정은 가장 중요한 공정 중에 하나이다.
이러한 노광 공정은, 광원으로부터 출력된 광을 포토마스크의 패턴을 통해 투과시키고, 이 광을 기판에 결상시켜 노광을 수행하는 마스크 방식의 노광 공정이 있다. 이러한 마스크 방식의 노광 공정은 고해상도의 미세회로패턴 노광 시 마스크 제작비용 및 관리비용의 증가로 인한 고분해능의 노광의 어려움이 있다.
마스크 방식의 문제점을 해결하기 위해, 초미세회로 선 폭을 구현할 수 있는 마스크리스 노광 공정이 부각되고 있는 추세이다.
마스크리스 노광 공정은 광원에서 출력된 광을 가상의 마스크의 패턴을 따라 기판 상부의 감광막으로 조사시키고, 이때 감광막이 가상의 마스크의 패턴 형상으로 노광되도록 하는 것이다.
이러한 마스크리스 노광 공정은 노광 전에 가상의 마스크와 기판(또는 웨이퍼) 간에 정렬을 수행하는데, 이때 오프 액시스(off-axis)를 이용하여 가상의 마스크와 기판(또는 웨이퍼) 간에 정렬을 수행하는 경우 패턴 형성을 위한 광과 정렬 광 사이의 광축간 베이스라인이 변동되는 문제점이 있다.
또한 하나의 기판에 복수 레이어를 각각 노광하고자 할 경우, 하나의 기판에 각 레이어를 배치할 때마다 각 가상의 마스크와 기판(또는 웨이퍼) 간의 정렬을 수행해야 하는데, 이때 레이어 배치 및 노광 횟수가 증가함에 따라 시간이 경과하게 되고, 이로 인해 광원에서의 열 발생 증가 등 외부 환경 조건 등에 의하여 패턴 형성을 위한 광의 열변형이 발생하게 되며, 이로 인해 패턴 형성을 위한 광과 정렬 광 사이의 광축 간 베이스라인(baseline)이 변동하는 문제점이 있고, 베이스라인의 변동에 따른 베이스라인의 변동량(baseline drfit)은 패턴 형성을 위한 광과 정렬 광 사이의 광 축간의 정렬 오차를 야기하여 레이어 간의 오버레이 에러(overlay error)를 증가시키는 문제점이 있다.
일 측면에 따르면 가상의 마스크의 패턴을 기판에 형성시키는 마스크리스 노광 장치에 있어서, 기판이 장착되는 이동부; 광을 출력하는 광원부; 광원부의 광을 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔으로 분할하여 이동부로 투영하는 투영부; 기판과 가상의 마스크의 정렬을 위한 정렬광을 출력하는 정렬부; 복수 스폿 빔과 정렬광을 촬상하는 빔 촬상부; 촬상된 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 측정하고, 측정된 거리에 따라 가상의 마스크와 기판의 정렬 상태를 판단하여 이동부의 이동을 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는, 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔의 각 거리를 베이스라인으로 설정한다.
제어부는,
Figure 112009070245405-PAT00001
(MN은 개수로 M x N개의 샘플링 스폿 빔의 개수이고, j는 스폿 빔의 위치임), 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔과의 각 거리의 벡터obij'를 생성하고, 생성된 벡터obij'를 이용하여 베이스라인(oBij')을 설정한다.
제어부는, 정렬광과 기준 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인(oBij)으로 미리 저장되어 있고, 설정된 베이스라인(oBij')과 기준 베이스라인(oBij)을 비교하여 설정된 베이스라인의 평균 위치 변동량을 추정한다.
가상의 마스크는 타겟 마크의 위치가 미리 저장되어 있고, 제어부는 타겟 마크의 위치와 스폿 빔의 평균 위치 변동량에 기초하여 타겟 마크의 이송량을 산출하는 것을 더 포함한다.
제어부는, 빔 촬상부와 적어도 두 개의 기준 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인으로 미리 설정되어 있고, 기준 베이스라인의 벡터(orij)가 미리 저장되어 있으며,빔 촬상부에서 투영되는 적어도 두 개의 스폿 빔으로 임시 베이스라인을 설정하고 임시 베이스라인의 벡터orij'를 생성하고, 기준 베이스라인의 벡터orij와 임시 베이스라인의 벡터orij'를 비교하여 임시 베이스라인의 변동량을 산출하고, 산출된 임시 베이스라인의 변동량에 대응하는 설정된 베이스라인의 변동량을 산출한다.
기판은 복수 영역을 가지고, 투영부는 복수개가 마련되어 복수 영역에 가상의 마스크를 각각 투영하고, 제어부는 정렬광과 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔의 거리를 멀티 베이스라인으로 설정한다.
제어부는, 정렬부와 적어도 두 개의 기준 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인으로 미리 설정되어 있고, 기준 베이스라인의 위치
Figure 112009070245405-PAT00002
가 미리 저장되어 있으며, 베이스라인의 변동 위치
Figure 112009070245405-PAT00003
를 산출하고,
Figure 112009070245405-PAT00004
,
Figure 112009070245405-PAT00005
을 이용하여 병진(Tx, Ty), 회전(Rx, Ry), 확대(Mx, My) 계수를 다중회귀법을 이용하여 추정하고, 추정된 병진, 회전, 확대 계수를 이용하여 베이스라인의 변동량을 산출한다.
가상의 마스크에 적어도 하나의 타겟 마크가 마련되어 있고, 타겟 마크의 위치가 미리 저장되어 있고, 제어부 타겟 마크의 위치와 베이스라인의 변동량에 기초하여 타겟 마크의 이송량을 산출한다.
제어부는, 촬상된 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 베이스라인으로 설정하고, 베이스라인의 변동량을 산출하고 산출된 변동량에 따라 이동부의 이동을 제어하여 변동량을 보정한다.
제어부는, 기판에 복수 레이어를 각각 노광하여 배치시키는 경우, 노광 전 레이어 간 베이스라인의 변동량을 산출하여 저장하고, 차기 노광 수행 시 각 레이어 배치 시마다 베이스 라인의 변동량에 대응하여 이동부의 이동을 제어하고 노광의 수행을 제어한다.
투영부에서 투영되는 복수 스폿 빔을 조정하는 광조정부를 더 포함하고, 제어부는 가상의 마스크와 기판이 오정렬된 경우, 베이스라인의 변동량을 산출하고 산출된 변동량에 대응하여 광조정부의 광 조정을 제어한다.
다른 측면에 따르면 가상의 마스크 패턴을 기판에 형성시키는 마스크리스 노광 방법에 있어서, 광원부로부터 입사된 광을 가상의 마스크 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔으로 분할하여 기판으로 투영하고, 기판과 가상의 마스크를 정렬하기 위한 정렬광을 출력하고, 기판에 투영되는 복수 스폿 빔과 정렬광을 촬상하고, 촬상된 영상을 통해 정렬광과 적어도 두 개의 복수 스폿 빔의 거리를 측정하여 가상의 마스크와 기판의 정렬 상태를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 기판의 이동을 제어한다.
정렬광과 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔의 거리를 베이스라인으로 설정한다.
베이스라인을 설정하는 것은,
Figure 112009070245405-PAT00006
(MN은 M x N으로, 샘플링된 스폿 빔의 개수이고, j는 스폿 빔의 위치임), 정렬광과 복수 스폿 빔의 각 거리의 벡터obij'를 생성하고, 벡터obij'를 이용하여 베이스라인(oBij')을 설정한다.
설정된 베이스라인(oBij')과 기준 베이스라인(oBij)을 비교하여 설정된 베이스라인의 평균 위치 변동량을 보정한다.
기판과 가상의 마스크의 정렬 상태를 판단하는 것은, 가상의 마스크에 마련된 타겟 마크 위치가 미리 저장되어 있고, 타겟 마크의 위치와 스폿 빔의 평균 위치 변동량에 기초하여 타겟 마크의 이송량을 산출하고, 정렬 상태 판단 시 변동된 타겟 마크의 이송량에 대응하여 기판의 위치를 보정하는 것을 더 포함한다.
빔 촬상 위치와 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 임시 베이스라인으로 설정하고, 임시 베이스라인의 벡터orij'를 생성하고, 임시 베이스라인의 벡터orij'와 기준 베이스라인의 벡터orij를 비교하여 임시 베이스라인의 변동량을 산출하고, 산출된 임시 베이스라인의 변동량에 대응하는 설정된 베이스라인의 변동량을 산출하는 것을 더 포함한다.
정렬부와 기준 복수 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인으로 미리 설정되어 있고, 기준 베이스라인의 위치
Figure 112009070245405-PAT00007
가 미리 저장되어 있고, 베이스라인의 변동 위치
Figure 112009070245405-PAT00008
를 산출하고,
Figure 112009070245405-PAT00009
,
Figure 112009070245405-PAT00010
을 이용하여 병진(Tx, Ty), 회전(Rx, Ry), 확대(Mx, My) 계수를 다중회귀법을 이용하여 추정하고,추정된 병진, 회전, 확대 계수를 이용하여 베이스라인의 변동량을 산출하는 것을 더 포함한다.
기판과 가상의 마스크의 정렬 상태를 판단하는 것은, 가상의 마스크에 마련된 타겟 마크 위치가 미리 저장되어 있고, 타겟 마크의 위치와 베이스라인의 변동량에 기초하여 타겟 마크의 이송량을 산출하고, 정렬 상태 판단 시 타겟 마크의 이송량에 대응하여 기판의 위치를 보정하는 것을 더 포함한다.
기판과 가상의 마스크의 정렬 상태를 판단하는 것은, 가상의 마스크와 기판이 오정렬 상태로 판단되면 베이스라인의 변동량을 산출하고 산출된 변동량에 대응하여 기판의 이동을 제어한다.
베이스라인의 변동량을 산출하는 것은, 기판에 복수 레이어를 각각 노광하여 배치시키는 경우 레이어 간 베이스라인의 변동량을 저장하여, 차기 노광을 수행하면 각 레이어 배치 시마다 베이스 라인의 변동량에 대응하여 기판이 이동되도록 한다.
가상의 마스크와 기판이 오정렬 상태로 판단되면 베이스라인의 변동량을 산출하고 산출된 변동량에 대응하여 기판으로 투영되는 광을 조정하는 것을 더 포함한다.
일 측면에 따르면 오프 액시스 정렬을 이용하여 마스크리스 노광 공정을 수행할 때, 노광 전에 정렬광과 패턴형성광의 복수 스폿 빔과의 거리(즉 벡터량)인 베이스라인(baseline)을 정의함으로써 기판과 가상의 마스크 간의 정렬 상태를 판단할 수 있다.
또한 기준 베이스라인과 정의된 베이스라인을 비교하여 베이스라인의 변동량을 산출할 수 있고, 산출된 베이스라인의 변동량을 보정할 수 있어 가상의 마스크와 기판의 정렬을 정확하게 수행할 수 있다.
베이스라인의 변동량(baseline drift)을 주기적으로 산출하고, 이를 다른 기판 노광 수행 시 이용함으로써 기판의 노광 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 하나의 기판에 복수 레이어를 각각 노광 공정을 수행할 때 각 레이어 간의 베이스라인의 변동량을 산출하고 이를 저장하여 차기 기판 노광 시 각 레이어 간 베이스라인의 변동량을 보정함으로써 각 레이어 배치 시 기판과의 가상의 마스크와의 정렬 오차를 없앨 수 있다.
즉, 각 레이어 배치 및 노광 횟수가 증가함에 따라 시간이 경과함에 따른 패턴 형성광의 변형에도 불구하고, 레이어 간 베이스라인의 변동량을 보정할 수 있어 레이어 간 베이스라인(baseline)이 변동하는 것을 방지할 수 있고, 나아가 각 레이어 배치 시 기판과의 가상의 마스크와의 정렬 오차를 없앰으로써 레이어 간의 오버레이 에러(overlay error)를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 노광 기판들의 오버레이 정도를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 오프 액시스(Off-axis) 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
오프 액시스(Off-axis) 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치는 오프 액시스(Off-axis) 정렬을 이용하여 가상의 마스크(vm: virtual mask)와 기판(s)을 정확하게 정렬한 후 스캐닝 및 스태핑하면서 가상의 마스크의 패턴(vm: virtual mask)을 기판(s)에 형성시키는 장치로, 가상의 마스크(vm: virtual mask)와 기판(s)을 정확하게 정렬하기 위한 마스크리스 노광 장치(100)는 이동부(110), 광원부(120), 투영부(130), 정렬부(140), 마크 촬상부(150), 빔 촬상부(160), 제어부(170)를 포함한다.
이동부(110)는 노광이 수행될 기판(웨이퍼 또는 글라스: s)을 지지하는 스테이지(stage)로 노광 전 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정렬을 수행할 때 제어부(170)의 지시에 따라 이동됨으로써, 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정확한 정렬 을 수행한다. 여기서 기판(s)에는 노광층인 레이어(L)가 형성되어 있는데, 이 레이어(L)는 노광 공정을 통해 기판(s)에 패턴을 형성시킨다.
광원부(120)는 레이저 광을 출력한다. 이 레이저 광은 투영부(130)을 통해 이동부(120)에 놓여진 기판(s)으로 출력된다.
투영부(130)는 이동부(110)의 일측에 고정 설치되고, 가상의 마스크(vm)의 패턴을 형성시키기 위한 패턴형성광을 복수의 스폿 빔으로 기판(s)에 투영한다.
이러한 투영부(130)는 광원부(120)에서 출력된 광을 가상의 마스크(vm)의 패턴을 갖는 광으로 반사시키는 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator, SLM)(131)와, 공간 광 변조기(SLM: 131)에서 반사된 광을 확대하는 제1프로젝션 렌즈(132)와, 복수 렌즈들이 어레이로 형성되어 있고 제1프로젝션 렌즈(132)에서 확대된 가상의 마스크(vm) 패턴을 갖는 광을 복수개의 광으로 분리하여 집광시키는 멀티 렌즈 어레이(Multi Lens Array, MLA: 133)와, 멀티 렌즈 어레이(133)에서 집광된 광의 해상도를 조정하여 투과시키는 제2프로젝션 렌즈(134)를 포함한다.
그리고, 투영부(130)는 제2프로젝션 렌즈(134)에서 투과된 복수 스폿 빔에 의해 형성된 패턴을 갖는 가상의 마스크(vm)가 만들어진다.
여기서 가상의 마스크(vm)는 물리적으로 존재하는 마스크가 아닌, 복수의 스폿 빔이 미리 저장된 패턴에 대응하여 공간 광 변조기에서 온오프되어 패턴을 형성하여 만들어진 것이다. 그리고 가상의 마스크(vm)는 기판에 형성시킬 패터닝 크기를 갖는다.
이렇게 구성된 마스크리스 노광 장치는 광원(120)에서 광을 출력하고, 공간 광 변조기(131)에서 광원(120)의 출력 광을 가상의 마스크(vm)의 패턴을 갖는 광으로 반사시킨다. 그리고, 공간 광 변조기(131)에서 반사된 가상의 마스크(vm)의 패턴을 갖진 광을 제1프로젝션 렌즈(132)에서 확대하고, 확대된 가상의 마스크(vm)의 패턴을 갖진 광을 멀티 렌즈 어레이(133)에서 복수의 스폿 빔들로 분리하여 집광시키고, 제2프로젝션 렌즈(134)에서 멀티 렌즈 어레이(133)에서 집광된 광의 해상도를 조정하여 투과시킴으로써 노광을 수행한다.
좀 더 구체적으로, 공간 광 변조기(131)는 미리 저장된 패턴에 따라 광원부(120)의 광을 선택적으로 반사시키며, 이때 반사된 광에 의해 가상의 마스크(vm)의 패턴 형상이 만들어진다. 이에 따라, 마스크리스 노광 장치(100)는 공간 광 변조기(131)에 의해 마스크를 사용하지 않고 광으로 패턴을 만들어서 노광할 수 있다.
여기서 공간 광 변조기(131)로 디지털 마이크로 미러 디바이스(Digital Micromirror Divice, DMD)를 사용 가능하다. 이 디지털 마이크로 미러 디바이스는 특정 각도로 변할 수 있는 복수의 마이크로 미러가 입사되는 광을 원하는 각도로 보내는 미러, 그 외의 광은 다른 각도로 보내는 미러 등 광원부의 광을 선택적으로 반사시키는 복수의 마이크로 미러들이 배열되어 있어, 가상의 마스크(vm)의 패턴에 따라 복수의 마이크로 미러들을 구동시켜 광원부의 광의 일부를 반사시킴으로써, 패턴을 형성하기 위한 광으로 출력할 수 있다.
이러한 투영부(130)는 패턴 형성을 위해 기판(s)으로 투영되는 광(b1)의 광학적 중심인 광 축(P1)을 가진다.
정렬부(140)는 투영부(130)의 일측에 마련되어 있고, 오버레이 정렬을 수행한다.
이러한 정렬부(140)는 광원(미도시)을 포함하고, 이 광원(s)은 광을 출력하여 이동부(110) 또는 기판(s)에 투영되도록 함으로써 이동부(110) 또는 기판(s)에 정렬부(140)의 광 축을 표시한다. 즉 정렬부(140)는 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정확한 정렬을 위해 기판(s)으로 투영되는 광(b2)의 광학적 중심인 광 축(P2)을 가진다.
여기서 패턴 형성을 위한 패턴형성광의 광 축(P1)과 정렬을 위한 정렬광의 광 축(P2) 간의 거리를 베이스라인(baseline: BL)으로 정의한 후 오버레이 정렬을 수행한다.
마크 촬상부(150)는 정렬부(140)의 상측에 마련되어, 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정확한 정렬을 위해 이동부(110)에 마련된 정렬마크(m)를 촬상하고, 촬상된 영상을 제어부(170)로 전송한다. 이때, 제어부(170)의 지시에 따라 마크 촬상부(150)를 통해 정렬마크(m)가 촬상될 때까지 이동부(110)의 이동이 제어된다.
빔 촬상부(160)는 이동부(110)의 일측에 마련되어, 투영부(130)를 통해 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔을 촬상한다. 이때 빔 촬상부(160)는 촬상된 영상을 제어부(170)로 전송하여 제어부(170)에 의해 가상의 마스크 패턴을 가진 복수 스폿 빔의 위치 좌표가 획득되도록 한다.
제어부(170)는 마크 촬상부(150) 및 빔 촬상부(160)로부터 전송된 영상을 통해 패턴 형성을 위한 패턴형성광의 광 축(P1)과 정렬을 위한 정렬광의 광 축(P2) 간의 거리인 베이스라인을 정의하여 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬이 정확하게 이루어졌는지 판단하고, 이때 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬이 정확하게 이루어지지 않았다고 판단되면 패턴형성광의 광 축(P1)과 정렬광의 광 축(P2) 간의 거리인 베이스라인의 변동량(Baseline drift)을 산출하고, 산출된 베이스라인의 변동량에 따라 이동부(110)의 이동을 제어한 후 노광 수행을 제어한다.
즉 제어부(170)는 산출된 베이스라인의 변동량에 대응하여 이동부(110)의 이동을 제어함으로써 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정렬이 정확하게 이루어지도록 한다.
여기서 패턴 형성광의 광 축(P1)과 정렬광의 광 축(P2) 간의 거리인 베이스라인(BL)의 변동으로 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬이 정확하게 이루어지지 않을 경우 베이스라인의 변동량(Baseline drift)을 산출하는 하나의 방법을 설명하도록 한다. 이때 베이스라인의 변동량을 산출하기 위한 계수로 병진(translation) 계수만을 고려한다.
도 2는 일 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광장치에서의 베이스라인 정의 예시도이다.
마크 촬상부(150)에 촬상된 영상에 정렬마크(m)가 존재하는지 확인하고, 이 영상에 정렬마크(m)가 있으면 빔 촬상부(160)로부터 촬상된 영상에 기초하여 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬이 정확하게 이루어졌는지 판단한다. 이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 빔 촬상부(160)에 의해 촬상된 영상으로부터 패턴형 성광의 복수 스폿 빔의 위치(ob'i1 내지 ob'i5)를 획득한다. 아울러, 기판(s)으로 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔의 위치를 획득 할 때 이 복수 스폿 빔의 무게 중심 위치를 더 획득하는 것도 가능하다.
이때, 투영부(130)를 통해 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔의 위치 좌표가 기준 스폿 빔 위치의 좌표와 일치하지 않음을 알 수 있다. 즉, 패턴을 형성하기 위한 스폿 빔의 위치 변동에 의해 가상의 마스크와 기판 간의 정렬이 정확하게 이루지지 않음을 알 수 있다.
또는 빔 촬상부(160)에 촬상된 영상을 통해 정렬광에서 복수 스폿 빔의 각 위치까지의 거리를 베이스라인으로 정의하고, 정렬광에서 미리 정해진 기준 스폿 빔의 위치(obi1 내지 obi5)까지의 거리인 기준 베이스라인과 정의된 베이스라인을 비교하여 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬이 정확하게 이루어졌는지 판단하는 것도 가능하다.
여기서, 복수의 기준 스폿 빔의 위치 및 이에 따른 기준 베이스라인은 미리 설정되어 있고 또한 복수의 기준 스폿 빔의 무게 중심 위치 및 이에 따른 센터 베이스라인이 미리 설정되어 있다.
이 기준 스폿 빔의 위치는 최초 노광 시 가상의 마스크와 기판 간의 정렬을 수행하면서 획득된 위치이거나, 최적의 노광 공정이 이루어지는 위치로 마스크리스 노광 장치 제작 시 미리 정해진 위치이다.
베이스라인을 정의하기 위해 샘플링에 필요한 스폿 빔의 개수는 스루풋(throughput)과 베이스라인 변동량 산출을 위한 추정 계수의 정확도를 고려하여 최적화 한다.
베이스라인의 정의를 도 2를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하도록 한다.
정렬광의 위치에서 투영부(130)를 통해 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔의 무게 중심(즉, 패턴형성광의 광 축) 위치까지의 거리를 베이스라인(oBi')으로 정의한다. 즉 복수 베이스라인 중 센터 베이스라인(oBi')을 정의한 것이다.
아울러, 정렬광의 위치에서 복수 기준 스폿 빔의 무게 중심 위치까지의 거리가 기준베이스라인(oBi)으로 미리 설정되어 있다.
(식1)
Figure 112009070245405-PAT00011
,
Figure 112009070245405-PAT00012
여기서 MN은 M x N으로, 베이스라인을 정의하기 위해 필요한 스폿 빔의 샘플링 수이다. 아울러 i는 복수개의 투영부(130)가 있을 때 i번째 투영부에서 MN개의 스폿 빔의 샘플링 순서를 의미하며, O는 복수개의 정렬부가 있을 때 O번째 정렬부에서 측정된 베이스라인을 의미한다.
다음 기준 베이스라인과 정의된 베이스라인을 비교하여 베이스라인의 변동량을 판단한다.
즉 적어도 두 개의 기준 베이스라인과 정의된 적어도 두 개의 베이스라인을 각각 비교하여 베이스라인의 변동량(Baseline drift, △bij)을 산출한다.
이때 정렬광의 위치에서 스폿 빔 위치까지의 거리인 베이스라인의 변동량을 산출해야 하나, 마크 촬상부(150)에서 투영부(130)를 통해 투영되는 스폿 빔을 촬상할 수 없기 때문에 기준이 되는 정렬광으로부터의 베이스라인을 촬상할 수 없어 베이스라인의 변동량(Baseline drift, △bij)을 직접 산출할 수 없다.
이에 따라 빔 촬상부(160)를 통해 패턴형성광과 정렬광을 촬상하고, 위치가 정해진 빔 촬상부(160)의 광학적 중심(P3)을 기준으로 하여 빔 촬상부(160)로부터 패턴형성광 간의 임시 베이스라인을 정의한다. 그리고 임시 베이스라인의 변동량(△rij)을 산출하고, 이때 산출된 변동량(△rij)을 이용하여 베이스라인의 변동량(Baseline drift, △bij)을 산출한다.
도 4는 일 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치에서 베이스라인의 변동량을 산출하는 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 정렬광에서 기준 스폿 빔 중 j번째 스폿 빔의 위치까지의 벡터 bij와, 빔 촬상부(160)에서 기준 스폿 빔 중 j번째 스폿 빔의 위치까지의 벡터 rij과의 관계는 식2와 같다.
또한 정렬광에서 패턴형성광의 스폿 빔 중 j번째 스폿 빔 위치까지의 벡터 'bij'와, 빔 촬상부(160)에서 패턴형성광의 스폿 빔 중 j번째 스폿 빔 위치까지의 벡터 rij'과의 관계는 식 2와 같다.
(식 2)
Figure 112009070245405-PAT00013
여기서 ai는 정렬광의 광 축과 빔 촬상부(160)의 광학적 중심(P3)과의 거리로 패턴형성광의 변동에 따라 베이스라인이 변동해도 두 거리는 일정하다. 이에 따라 식 3이 성립된다.
(식 3)
Figure 112009070245405-PAT00014
식 3과 같이, 임시 베이스라인의 변동량(△rij)을 산출하고, 이때 산출된 변동량(△rij)을 이용하여 베이스라인의 변동량(Baseline drift, △bij)의 산출이 가능함을 알 수 있다.
아울러, 식 1에 기초하여 식 4와 같이 베이스라인의 평균 위치 변동량에 따라 베이스라인의 변동량을 추정하는 것이 가능하다.
(식 4)
Figure 112009070245405-PAT00015
이와 같이 투영부(130)를 통해 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔의 위치 좌표를 통해 베이스라인을 정의할 수 있고, 정의된 베이스라인의 변동량을 주기적으로 산출 및 저장하여 추후 기판과 가상의 마스크 정렬 시 산출된 베이스라인의 변동량을 보정값으로 반영한 후 노광을 수행함으로써 노광 시 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그리고 베이스라인(BL)의 변동으로 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬 이 정확하게 이루어지지 않을 경우 베이스라인의 변동량(Baseline drift)을 산출하는 다른 방법을 설명하도록 한다. 여기서 베이스라인의 변동량을 산출하기 위한 계수(계수??)로 병진(Tx, Ty), 회전(Rx, Ry), 확대(Mx, My) 계수를 고려하고, 이 계수들을 적용한 다중 회귀법(또는 최소자승법)을 이용한다.
우선, bij는 i번째 투영부에서 투영되는 스폿 빔 j 번째의 기준 위치, bij'는 스폿 빔 j 번째의 변동 위치로, bij 와 bij'는 식 6과 같다.
(식 5)
Figure 112009070245405-PAT00016
변동 위치인 bij'의 위치(Xij', Yij')를 산출하기 위해, 각 계수에 대한 수학적 모델링을 수행한다. 여기서 bij'의 위치(Xij', Yij')는 빔 촬상부(160)에 의해 위치 좌표가 산출되고, bij의 위치(Xij, Yij)는 미리 설정된 위치 좌표이다.
이때 샘플링 할 스폿 빔 j를 5개로 가정하면, Xij', Yij'의 병진(Tx, Ty), 회전(Rx, Ry), 확대(Mx, My) 행렬 방정식은 식 6과 같다.
(식 6)
Figure 112009070245405-PAT00017
식 6을 간략화하면 다음과 같다.
(식 7)
Figure 112009070245405-PAT00018
,
Figure 112009070245405-PAT00019
다음 병진, 회전, 확대에 의한 계수는 다중회귀법에 의해 다음과 같이 추정된다.
(식 8)
Figure 112009070245405-PAT00020
,
Figure 112009070245405-PAT00021
(식 9)
Figure 112009070245405-PAT00022
식 8의 의사역행렬(pseudo inverse)를 이용하여 추정해야 할 6개의 계수를 획득할 수 있다.
그리고 식 5에 각 추정 계수를 적용하여 베이스라인의 변동량을 산출한다.
이때 제어부(170)는 변동량에 대응하여 이동부(110)의 이동을 제어함으로써 기판(s)과 가상의 마스크(vm)의 정렬을 제어한다.
아울러 투영부(130)에 기판(s)으로 투영되는 광을 조정하는 광조정부(미도시)를 더 포함한 경우, 이 투영부(130)의 광조정부를 통해 식 9에 의해 산출된 변동량만큼 광을 조정하여 변동량을 보정할 수 있다.
이와 같이 투영부를 통해 투영되어 패턴을 형성하는 스폿 빔들의 위치좌표를 통해 베이스라인을 정의할 수 있고, 정의된 베이스라인의 변동량을 주기적으로 산출하여 저장함으로써, 추후 기판과 가상의 마스크 정렬 시 산출된 베이스라인의 변동량을 보정값으로 반영한 후 노광을 수행함으로써 노광 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장 치이다.
오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치는, 일실시예와 같이 가상의 마스크(vm)의 패턴을 기판(s)에 형성시키는 장치로, 마스크리스 노광 장치(100)는 이동부(110), 광원부(120), 투영부(130), 정렬부(140), 마크 촬상부(150), 빔 촬상부(160)를 포함한다.
투영부(130)는 제2프로젝션 렌즈(134)에서 투과된 복수 스폿 빔에 의해 형성된 패턴을 갖는 가상의 마스크(vm)가 만들어진다. 이 가상의 마스크(vm)는 기판(s)에 노광될 어느 하나의 패턴 위치를 지시하는 타겟 마크가 더 포함되어 있다.
이 마스크리스 노광 장치는, 하나의 기판(s)에 복수의 레이어(L1, L2)가 순차적으로 노광된 후 적층된다.
여기서 복수 레이어(L1, L2)는 노광이 이루어져 패턴이 형성되는 층으로, 각 레이어는 서로 다른 패턴이 형성되고, 각 레이어는 순차적으로 적층되면서 노광이 이루어진다.
즉, 기판(웨이퍼 또는 글라스: s)은 이동부(110)에 놓여지고, 이 기판(s)에 레이어(L1)가 배치되면 기판(s)과 가상의 마스크의 정렬을 수행한 후 노광 공정을 수행하여 레이어(L1)에 패턴을 형성시키고, 이 레이어(L1)에 다른 레이어(L2)를 배치시키고 기판(s)과 다른 가상의 마스크의 정렬을 수행한 후 노광 공정을 수행하여 다른 레이어(L2)에 패턴을 형성시킴으로써, 하나의 기판(s)에 서로 다른 패턴을 가진 복수 레이어를 적층시키는 것이 가능하다. 이때 투영부(130)의 공간 광 변조기(131)에 입력되는 패턴의 정보가 바뀌게 된다.
이 경우, 복수의 노광을 수행함에 따라 시간이 경과되면 열변형 등의 외부 환경 변화에 따라 패턴 형성광의 위치가 변화되고, 이로 인해 베이스 라인이 변동되게 된다. 이에 따라 복수 레이어 간의 오버레이 에러가 발생한다.
이를 방지하기 위해 레이어 배치 후 빔 촬상부(160)를 통해 정렬광과 패턴 형성광을 촬상하고, 촬상된 영상에 기초하여 식 1에 의해 베이스라인을 정의하며, 식 2 및 식 4를 이용하여 베이스라인 변동량을 산출한다.
그리고 기판(s)위에 복수 레이어(L1, L2)를 적층하여 오버레이 노광을 수행할 때, 1층 레이어(L1)의 정렬마크(m)를 마크 촬상부(150)를 통해 측정한 후 타겟 마크(tm)의 위치까지 이송해야 할 이송량을 산출해야 한다.
여기서 타겟 마크까지의 이송량 산출 방법은, 기준 타겟 마크의 위치(otmf)에 베이스라인 변동량을 보정하여 변동된 타겟 마크(tm)의 위치(otmf')를 산출할 수 있다.
타겟 마크(tm)는 오버레이 노광 시 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬을 위해 가상의 마스크(vm)에 마련한 가상의 마크이다.
(식 10)
Figure 112009070245405-PAT00023
아울러 식 5 내지 식 9에 기초하여 정의된 베이스라인 변동량을 산출하는 것도 가능하다.
이때 기판(s)위에 복수 레이어(L1, L2)를 오버레이 노광을 수행할 때, 1층 레이어(L1)의 정렬마크(m)를 마크 촬상부(150)를 통해 측정한 후 타겟 마크(tm)의 위치까지 이송해야 할 이송량을 산출해야 한다.
여기서 타겟 마크까지의 이송량 산출 방법은, 기준 타겟 마크의 위치(otmf)에 베이스라인 변동량을 보정하여 변동된 타겟 마크(tm)의 위치(otmf')를 산출할 수 있다.
(식 11)
Figure 112009070245405-PAT00024
식 11은 베이스라인의 변동량 중 병진만을 적용한 것이다.
이와 같이 산출된 베이스라인의 변동량을 저장하고, 산출된 변동량에 대응하여 이동부(110)의 이동을 제어하고 노광을 수행한다.
이 과정은 각 레이어 배치 후 노광을 수행할 때마다 수행하여 레이어 간 베이스라인의 변동량을 산출하고 저장한다. 이렇게 저장된 레이어 간 베이스라인의 변동량은 다른 기판의 노광 공정에 적용하여 각 레이어 배치 후 노광 공정을 수행할 때마다 각 레이어 간의 베이스라인의 변동량에 대응하여 이동부(110)의 이동을 제어하고 노광을 수행한다.
이와 같이 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔의 위치를 통해 베이스라인을 정의할 수 있고, 기준 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔의 위치와 비교하여 정의된 베이스라인의 변동량을 용이하게 산출할 수 있다.
또한 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔들의 위치 좌표를 통해 베이스라인을 정의하고, 정의된 베이스라인의 변동량을 주기적으로 산출하여 저장함으로써, 추후 기판과 가상의 마스크 정렬 시 산출된 베이스라인의 변동량을 보정값으로 반영한 후 노광을 수행함으로써 노광 시 오버레이 정밀도를 향상시킬 수 있다.
특히 대형화되고 고해상도가 요구되는 LCD 기판을 생산할 때 오버레이는 그 성능에 큰 영향을 미친다. 따라서 오버레이를 요구되는 사양(specification) 내로 관리하는데 이때 베이스라인의 변동량을 보정함으로써 전공정의 핵심 장비인 노광기의 오버레이(overlay) 성능을 확보할 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치이다.
오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치는 복수 가상의 마스크(vm)의 패턴을 하나의 기판(s)에 형성시키는 장치로, 마스크리스 노광 장치는 이동부(110), 광원부(120A, 120B, 120C), 복수 투영부(130A, 130B, 130C), 정렬부(140), 마크 촬상부(150), 빔 촬상부(160)를 포함한다.
이동부(110)는 노광 수행을 위한 기판(웨이퍼 또는 글라스: s)을 지지하는 스테이지로, 노광 전 복수 가상의 마스크(vm)와 기판(s)을 멀티 정렬할 때 베이스 라인의 변동량에 대응하여 이동함으로써 기판(s)과 복수 가상의 마스크를 정확하게 정렬시킨다.
기판(s)은 복수 영역으로 나누어지고, 기판(s)의 각 영역에 대응하는 위치에 복수 투영부(130A, 130B, 130C)가 마련되고, 복수 투영부(130A, 130B, 130C)는 광원부(120A, 120B, 120C)에서 출력된 광을 분할하여 해당 패턴형성광의 복수 스폿 빔을 기판(s)의 각 영역으로 투영한다. 여기서 복수 투영부(130A, 130B, 130C)의 동작 설명은 도 2에 도시된 투영부(130) 동작과 동일하여 생략하도록 한다.
투영부(130A, 130B, 130C)는 기판(s)으로 투영되는 패턴형성광의 광학적 중심인 광 축(P1)을 각각 가진다.
정렬부(140)는 투영부(130A)의 일측에 마련되어 있고, 이 정렬부(140)는 광원(미도시)을 더 포함한다.
정렬부(140)의 광원(s)은 가상의 마스크와 기판을 정렬시키기 위한 정렬광(b1)을 출력하고 이 정렬광은 이동부(110) 또는 기판(s)으로 투영된다. 이로 인해 이동부(110) 또는 기판(s)에 정렬부(140)의 정렬광의 광 축이 표시된다. 즉 정렬부(140)는 각 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정확한 정렬을 위해 기판(s)에 투영되는 정렬광(b2)의 광학적 중심인 광 축(P2)을 가진다.
여기서 복수 패턴 형성광의 광 축(P1)과 정렬광의 광 축(P2) 간의 거리를 베이스라인(baseline: BL)으로 정의한다.
마크 촬상부(150)는 정렬부(140)의 상측에 마련되어, 가상의 마스크(vm)와 기판(s)의 정확한 정렬을 위해 이동부(110)에 마련된 정렬마크(m)를 촬상하고, 촬상 영상을 제어부(170)로 전송한다. 이때, 제어부(170)는 촬상 영상에 기초하여 마크 촬상부(150)를 통해 정렬마크(m)가 촬상될 때까지 이동부(110)의 구동을 제어한다.
빔 촬상부(160)는 이동부(110)의 일측에 마련되어, 투영부(130A, 130B, 130C)를 통해 투영되는 영상을 촬상한다. 또한 정렬부(140)의 광원(미도시)에서 출 력되는 광을 촬상하는 것도 가능하다. 이때 빔 촬상부(160)는 촬상된 영상을 제어부(170)로 전송하여 이동부(110)의 이동이 제어되도록 함으로써 각 가상의 마스크(vm)와 기판(s)이 정확한 위치에 정렬되도록 한다.
제어부(170)는 마크 촬상부(150) 및 빔 촬상부(160)로부터 전송된 영상에 기초하여 각 가상의 마스크(vm)와 기판(s) 간의 정렬이 정확하게 이루어졌는지 판단한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치에서 베이스라인을 정의하는 예시도이다.
기판(s)의 각 영역(A, B, C) 투영된 각 투영부(130A, 130B, 130C)의 패턴 형성광과 정렬광의 거리인 베이스라인(oBa, oBb, oBc)을 식 1에 기초하여 정의하고, 식2 내지 식 4를 이용하여 정의된 베이스라인의 변동량(Baseline drift)을 산출하고, 산출된 베이스라인의 변동량을 보정한 후 노광 수행을 제어한다.
아울러 식 5 내지 식 9에 기초하여 정의된 베이스라인 변동량을 산출하는 것도 가능하다.
이때 베이스라인의 변동량(Baseline drift) 중 적어도 하나를 이용하여 베이스라인의 변동량을 보정하는 것이 가능함으로써 기판(s)과 복수 가상의 마스크(vm) 간의 멀티 정렬을 수행하는 것이 가능하다.
그리고 하나의 기판에 복수 레이어를 적층시킬 경우, 식 10 및 식 11에 기초하여 타겟 마크의 이송량을 산출한 후 이동부(110)의 이동을 제어하여 이송량을 보 정하는 것도 가능하다.
아울러 투영부(130A, 130B, 130C)의 일측에 정렬부(140)와 마크 촬상부(150)가 각각 마련되어, 복수 정렬부(140)의 정렬광과 해당 투영부(130A, 130B, 130C)의 패턴형성광과의 베이스라인을 각각 정의하여 각 베이스라인 변동량을 산출하는 것도 가능하다.
이와 같이 베이스라인의 변동에 따른 베이스라인의 변동량(baseline drfit)을 보정하여 노광 기판들의 오버레이 정밀도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치에서 베이스라인 정의 예시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치의 빔 촬상부에 의해 촬상된 기준 가상의 마스크와 투영 가상의 마스크의 예시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치에서 베이스라인 변동량 산출 예시도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치의 기판 예시도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치의 구성도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치에서 베이스라인 정의 예시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
100: 마스크리스 노광 장치
110: 이동부 120: 광원부
130: 투영부 140: 정렬부
150: 마크 촬상부 160: 빔 촬상부
170: 제어부

Claims (23)

  1. 가상의 마스크의 패턴을 기판에 형성시키는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치에 있어서,
    상기 기판이 장착되는 이동부;
    광을 출력하는 광원부;
    상기 광원부의 광을 상기 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔으로 분할하여 상기 이동부로 투영하는 투영부;
    상기 기판과 가상의 마스크의 정렬을 위한 정렬광을 출력하는 정렬부;
    상기 복수 스폿 빔과 상기 정렬광을 촬상하는 빔 촬상부;
    상기 촬상된 상기 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 측정하고, 측정된 거리에 따라 상기 가상의 마스크와 기판의 정렬 상태를 판단하여 상기 이동부의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정렬광과 상기 적어도 두 개의 스폿 빔의 각 거리를 베이스라인으로 설정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    Figure 112009070245405-PAT00025
    (MN은 개수로 M x N개의 샘플링 스폿 빔의 개수이고, j는 스폿 빔의 위치임)
    상기 정렬광과 상기 적어도 두 개의 스폿 빔과의 각 거리의 벡터obij'를 생성하고, 생성된 벡터obij'를 이용하여 상기 베이스라인(oBij')을 설정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정렬광과 기준 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인(oBij)으로 미리 저장되어 있고,
    상기 설정된 베이스라인(oBij')과 기준 베이스라인(oBij)을 비교하여 상기 설정된 베이스라인의 평균 위치 변동량을 추정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가상의 마스크는 타겟 마크의 위치가 미리 저장되어 있고,
    상기 제어부는 상기 타겟 마크의 위치와 상기 스폿 빔의 평균 위치 변동량에 기초하여 상기 타겟 마크의 이송량을 산출하는 것을 더 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 빔 촬상부와 적어도 두 개의 기준 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인으로 미리 설정되어 있고, 상기 기준 베이스라인의 벡터(orij)가 미리 저장되어 있으며,
    상기 빔 촬상부에서 투영되는 적어도 두 개의 스폿 빔으로 임시 베이스라인을 설정하고 상기 임시 베이스라인의 벡터orij'를 생성하고, 상기 기준 베이스라인의 벡터orij와 임시 베이스라인의 벡터orij'를 비교하여 임시 베이스라인의 변동량을 산출하고, 산출된 임시 베이스라인의 변동량에 대응하는 상기 설정된 베이스라인의 변동량을 산출하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 복수 영역을 가지고,
    상기 투영부는 복수개가 마련되어 상기 복수 영역에 상기 가상의 마스크를 각각 투영하고,
    상기 제어부는, 상기 정렬광과 상기 투영되는 패턴형성광의 복수 스폿 빔의 거리를 멀티 베이스라인으로 설정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정렬부와 적어도 두 개의 기준 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인으로 미리 설정되어 있고, 상기 기준 베이스라인의 위치
    Figure 112009070245405-PAT00026
    가 미리 저장되어 있으며,
    상기 베이스라인의 변동 위치
    Figure 112009070245405-PAT00027
    를 산출하고,
    Figure 112009070245405-PAT00028
    ,
    Figure 112009070245405-PAT00029
    을 이용하여 병진(Tx, Ty), 회전(Rx, Ry), 확대(Mx, My) 계수를 다중회귀법을 이용하여 추정하고,
    상기 추정된 병진, 회전, 확대 계수를 이용하여 상기 베이스라인의 변동량을 산출하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가상의 마스크에 적어도 하나의 타겟 마크가 마련되어 있고, 상기 타겟 마크의 위치가 미리 저장되어 있고,
    상기 제어부 상기 타겟 마크의 위치와 상기 베이스라인의 변동량에 기초하여 상기 타겟 마크의 이송량을 산출하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 촬상된 상기 정렬광과 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 베이스라인으로 설정하고, 상기 베이스라인의 변동량을 산출하고 산출된 변동량에 따라 상기 이동부의 이동을 제어하여 상기 변동량을 보정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기판에 복수 레이어를 각각 노광하여 배치시키는 경우, 상기 노광 전 상기 레이어 간 베이스라인의 변동량을 산출하여 저장하고,
    차기 노광 수행 시 각 레이어 배치 시마다 상기 베이스 라인의 변동량에 대응하여 상기 이동부의 이동을 제어하고 상기 노광의 수행을 제어하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영부에서 투영되는 복수 스폿 빔을 조정하는 광조정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 가상의 마스크와 기판이 오정렬된 경우, 상기 베이스라인의 변동량을 산출하고 상기 산출된 변동량에 대응하여 상기 광조정부의 광 조정을 제어하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 장치.
  13. 가상의 마스크 패턴을 기판에 형성시키는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법에 있어서,
    광원부로부터 입사된 광을 상기 가상의 마스크 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔으로 분할하여 상기 기판으로 투영하고,
    상기 기판과 가상의 마스크를 정렬하기 위한 정렬광을 출력하고,
    상기 기판에 투영되는 복수 스폿 빔과 정렬광을 촬상하고,
    상기 촬상된 영상을 통해 상기 정렬광과 적어도 두 개의 복수 스폿 빔의 거리를 측정하여 상기 가상의 마스크와 기판의 정렬 상태를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 상기 기판의 이동을 제어하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정렬광과 상기 패턴을 형성하는 복수 스폿 빔의 거리를 베이스라인으로 설정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 베이스라인을 설정하는 것은,
    Figure 112009070245405-PAT00030
    (MN은 M x N으로, 샘플링된 스폿 빔의 개수이고, j는 스폿 빔의 위치임)
    상기 정렬광과 상기 복수 스폿 빔의 각 거리의 벡터obij'를 생성하고,
    상기 벡터obij'를 이용하여 베이스라인(oBij')을 설정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 설정된 베이스라인(oBij')과 기준 베이스라인(oBij)을 비교하여 상기 설정된 베이스라인의 평균 위치 변동량을 보정하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 기판과 가상의 마스크의 정렬 상태를 판단하는 것은,
    상기 가상의 마스크에 마련된 타겟 마크 위치가 미리 저장되어 있고,
    상기 타겟 마크의 위치와 상기 스폿 빔의 평균 위치 변동량에 기초하여 상기 타겟 마크의 이송량을 산출하고,
    상기 정렬 상태 판단 시 상기 변동된 타겟 마크의 이송량에 대응하여 상기 기판의 위치를 보정하는 것을 더 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 빔 촬상 위치와 적어도 두 개의 스폿 빔의 거리를 임시 베이스라인으로 설정하고,
    상기 임시 베이스라인의 벡터orij'를 생성하고,
    상기 임시 베이스라인의 벡터orij'와 기준 베이스라인의 벡터orij를 비교하여 임시 베이스라인의 변동량을 산출하고,
    상기 산출된 임시 베이스라인의 변동량에 대응하는 상기 설정된 베이스라인의 변동량을 산출하는 것을 더 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 정렬부와 기준 복수 스폿 빔의 거리가 기준 베이스라인으로 미리 설정되어 있고, 상기 기준 베이스라인의 위치
    Figure 112009070245405-PAT00031
    가 미리 저장되어 있고,
    상기 베이스라인의 변동 위치
    Figure 112009070245405-PAT00032
    를 산출하고,
    Figure 112009070245405-PAT00033
    ,
    Figure 112009070245405-PAT00034
    상기 식을 이용하여 병진(Tx, Ty), 회전(Rx, Ry), 확대(Mx, My) 계수를 다중회귀법을 이용하여 추정하고,
    상기 추정된 병진, 회전, 확대 계수를 이용하여 상기 베이스라인의 변동량을 산출하는 것을 더 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 기판과 가상의 마스크의 정렬 상태를 판단하는 것은,
    상기 가상의 마스크에 마련된 타겟 마크 위치가 미리 저장되어 있고,
    상기 타겟 마크의 위치와 상기 베이스라인의 변동량에 기초하여 상기 타겟 마크의 이송량을 산출하고,
    상기 정렬 상태 판단 시 상기 타겟 마크의 이송량에 대응하여 상기 기판의 위치를 보정하는 것을 더 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 기판과 가상의 마스크의 정렬 상태를 판단하는 것은,
    상기 가상의 마스크와 기판이 오정렬 상태로 판단되면 상기 베이스라인의 변동량을 산출하고 상기 산출된 변동량에 대응하여 상기 기판의 이동을 제어하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 베이스라인의 변동량을 산출하는 것은,
    상기 기판에 복수 레이어를 각각 노광하여 배치시키는 경우 상기 레이어 간 베이스라인의 변동량을 저장하여, 차기 노광을 수행하면 각 레이어 배치 시마다 상기 베이스 라인의 변동량에 대응하여 상기 기판이 이동되도록 하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 가상의 마스크와 기판이 오정렬 상태로 판단되면 상기 베이스라인의 변동량을 산출하고 상기 산출된 변동량에 대응하여 상기 기판으로 투영되는 광을 조정하는 것을 더 포함하는 오프 액시스 정렬을 이용한 마스크리스 노광 방법.
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