KR20200014089A - 마스크리스 노광 장치와 노광 방법, 및 그 노광 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

마스크리스 노광 장치와 노광 방법, 및 그 노광 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은, 동일한 패턴이 반복되는 기판 구조에서 스캔 방향으로 얼룩이 발생하는 문제를 해결할 수 있는 마스크리스 노광 장치와 노광 방법을 제공한다. 그 마스크리스 노광 장치와 노광 방법은 노광 대상인 기판이 스캔 방향인 제1 방향에 대하여 제1 각도를 가지도록 스테이지 상에 배치되도록 함으로써, 마스크리스 노광 공정에서, 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 최소화되도록 한다.

Description

마스크리스 노광 장치와 노광 방법, 및 그 노광 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법{Maskless exposure apparatus and method, and method for fabricating semiconductor device comprising the exposure method}
본 발명의 기술적 사상은 노광 장치와 노광 방법에 관한 것으로, 특히 마스크리스(maskless) 노광 장치와 노광 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 패널을 구성하는 기판이나 반도체 웨이퍼(이하, '기판'으로 통칭)에 패턴을 형성하는 방법은, 먼저 기판에 패턴 재료를 도포하고, 마스크를 사용하여 패턴 재료에 선택적으로 노광을 하여 화학적 성질이 달라진 패턴 재료 부분 또는 그 외의 부분을 선택적으로 제거함으로써 패턴을 형성한다. 그러나 기판이 점차 대형화되고 패턴이 정밀화되어 감에 따라 마스크를 사용하지 않고 기판에 원하는 패턴을 형성하는 마스크리스 노광 장치가 사용되고 있다. 마스크리스 노광은 무엇보다 마스크 제작이 필요 없고, 마스크의 세정, 보관 등에 비용이 들지 않고, 마스크 손상에 따른 마스크 교체가 필요 없는 등의 여러 장점이 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 동일한 패턴이 반복되는 기판 구조에서 스캔 방향으로 얼룩이 발생하는 문제를 해결할 수 있는 마스크리스 노광 장치와 노광 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 광원; 광변조 소자와 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 노광 대상인 기판으로 조사시키는 광 헤드; 상기 기판을 지지하고 스캔 방향인 제1 방향으로 이동시키며, 상기 기판의 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도를 갖도록 상기 기판이 회전 배치되는 스테이지; 및 상기 광 헤드를 회전시키는 광 헤드 회전부;를 포함하고, 상기 광변조 소자는, 마이크로-미러 어레이를 구비하여 상기 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 광학계로 입사시키고, 상기 광학계는 상기 광변조 소자로부터의 반사광을 복수의 행(row)과 복수의 열(column)을 포함하는 빔 스팟 어레이(beam spot array) 형태로 변환시켜 상기 기판으로 조사시키며, 상기 빔 스팟 어레이는 상기 기판 상에 빔이 조사되는 온-스팟(on-spot)과 빔이 조사되지 않는 오프-스팟(off-spot)을 포함하고, 상기 온-스팟과 오프-스팟은 상기 마이크로-미러 어레이에 의해 제어되며, 상기 기판 상에 상기 기준 라인에 수직하는 제1 행과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 방향으로 패턴들이 형성될 때, 상기 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 상기 제1 각도가 설정된, 마스크리스(maskless) 노광 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 광원; 광변조 소자와 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 노광 대상인 기판으로 조사시키는 광 헤드; 상기 기판의 기준 라인이 제1 방향에 평행하도록 상기 기판이 배치되어 지지되고, 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도의 스캔 방향으로 상기 기판을 이동시키는 스테이지; 및 상기 광 헤드를 회전시키는 광 헤드 회전부;를 포함하고, 상기 광변조 소자는, 마이크로-미러 어레이를 구비하여 상기 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 광학계로 입사시키고, 상기 광학계는 상기 광변조 소자로부터의 반사광을 복수의 행과 복수의 열을 포함하는 빔 스팟 어레이 형태로 변환시켜 상기 기판으로 조사시키며, 상기 빔 스팟 어레이는 상기 기판 상에 빔이 조사되는 온-스팟과 빔이 조사되지 않는 오프-스팟을 포함하고, 상기 온-스팟과 오프-스팟은 상기 마이크로-미러 어레이에 의해 제어되며, 상기 기판 상에 상기 기준 라인에 수직하는 제1 행과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 방향으로 패턴들이 형성될 때, 상기 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 상기 제1 각도가 설정된, 마스크리스 노광 장치를 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 광원; 광변조 소자와 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 노광 대상인 기판으로 조사시키는 광 헤드; 상기 기판을 지지하고 상기 기판의 기준 라인에 대하여 제1 각도를 갖는 스캔 방향으로 상기 기판을 이동시키는 스테이지; 및 상기 광 헤드를 회전시키는 광 헤드 회전부;를 포함하고, 상기 광변조 소자는, 마이크로-미러 어레이를 구비하여 상기 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 광학계로 입사시키고, 상기 광학계는 상기 광변조 소자로부터의 반사광을 복수의 행과 복수의 열을 포함하는 빔 스팟 어레이 형태로 변환시켜 상기 기판으로 조사시키며, 상기 빔 스팟 어레이는 상기 기판 상에 빔이 조사되는 온-스팟과 빔이 조사되지 않는 오프-스팟을 포함하고, 상기 온-스팟과 오프-스팟은 상기 마이크로-미러 어레이에 의해 제어되며, 상기 기판 상에 상기 기준 라인에 수직하는 제1 행과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 방향으로 패턴들이 형성될 때, 상기 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 설정된, 마스크리스 노광 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판-패턴 판단부에서, 노광 대상인 기판이 새로운 기판인지 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성할 건지를 판단하는 단계; 상기 기판이 새로운 기판이거나 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성하는 경우, 각도 계산부에서, 제1 방향에 대하여 상기 기판의 회전 각도를 계산하거나 또는 스캔 방향의 각도를 계산하는 단계; 전처리 데이터 생성부에서, 상기 기판의 회전 각도 또는 상기 스캔 방향의 각도에 기초하여, 마스크리스 노광 장치의 광 헤드의 빔 스팟 어레이의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성하는 단계; 기판 배치부에서, 상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계; 각도 측정부에서, 상기 제1 방향에 대하여 상기 기판의 기준 라인의 각도를 측정하는 단계; 노광 데이터 생성부에서, 측정된 상기 각도에 기초하여 상기 전처리 데이터를 보정하여 노광 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 노광 장치에서, 상기 노광 데이터에 기초하여 상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계에서, 상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 상기 회전 각도를 갖도록 배치하거나, 또는 상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계에서, 상기 스캔 방향의 각도로 스캔하는, 마스크리스 노광 방법을 제공한다.
끝으로, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판-패턴 판단부에서, 노광 대상인 기판이 새로운 기판인지 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성할 건지를 판단하는 단계; 상기 기판이 새로운 기판이거나 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성하는 경우, 각도 계산부에서, 제1 방향에 대하여 상기 기판의 회전 각도를 계산하거나 또는 스캔 방향의 각도를 계산하는 단계; 전처리 데이터 생성부에서, 상기 기판의 회전 각도 또는 상기 스캔 방향의 각도에 기초하여, 마스크리스 노광 장치의 광 헤드의 빔 스팟 어레이의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성하는 단계; 기판 배치부에서, 상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계; 각도 측정부에서, 상기 제1 방향에 대하여 상기 기판의 기준 라인의 각도를 측정하는 단계; 노광 데이터 생성부에서, 측정된 상기 각도에 기초하여 상기 전처리 데이터를 보정하여 노광 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 노광 장치에서, 상기 노광 데이터에 기초하여 상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계; 상기 기판에 대한 패터닝을 수행하는 단계; 및 상기 기판에 대한 후속 공정을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계에서, 상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 상기 회전 각도를 갖도록 배치하거나, 또는 상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계에서, 상기 스캔 방향의 각도로 스캔하는, 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 마스크리스 노광 장치와 노광 방법은 노광 대상인 기판이 스캔 방향인 제1 방향에 대하여 제1 각도를 가지도록 스테이지 상에 배치되도록 함으로써, 마스크리스 노광 공정에서, 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 최소화되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 마스크리스 노광 장치와 노광 방법은, 노광 대상인 기판을 스테이지 상에 기준 방향인 제1 방향으로 배치하되, 스캔 방향이 제1 방향에 대하여 제1 각도를 가지게 함으로써, 마스크리스 노광 공정에서, 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 최소화되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치에 대한 블록 구조도이다.
도 2a는 도 1의 마스크리스 노광 장치를 개략적으로 보여주는 개념도이고, 도 2b는 도 2a의 마스크리스 노광 장치에서, 노광 대상인 기판을 좀더 상세히 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 마스크리스 노광 장치에 의한 노광 과정을 보여주는 개략적으로 보여주는 개념도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 마스크리스 노광 장치에서, 광 헤드의 회전에 따른 빔 스팟 어레이의 회전을 보여주는 평면도들이다.
도 5a 내지 도 7b는 각각 기존의 마스크리스 노광 장치와 도 1의 마스크리스 노광 장치를 통해 노광하는 과정을 보여주는 개념도들, 및 결과하는 기판 상의 얼룩의 시인성을 보여주는 시뮬레이션 사진들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 마스크리스 노광 장치에 의한 노광 과정을 개략적으로 보여주는 개념도들이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예들에 따른 마스크리스 노광 방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도들이다.
도 11은 도 9 또는 도 10의 노광 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크리스 노광 장치에 대한 블록 구조도이고, 도 2a는 도 1의 마스크리스 노광 장치를 개략적으로 보여주는 개념도이고, 도 2b는 도 2a의 마스크리스 노광 장치에서, 노광 대상인 기판을 좀더 상세히 보여주는 평면도이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)는 광원(110), 광 헤드(120), 광 헤드 회전부(130), 스테이지(140), 기판 배치부(150), 각도 측정부(160), 및 스팟 데이터 생성부(170)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 노광을 위한 광을 생성하여 출사하는 장치로서, 예컨대, 레이저와 같은 빔을 생성하여 출사시킬 수 있다. 광원(110)에서 출사한 광은, 예컨대, 광케이블을 통해 광 헤드(120)로 입사될 수 있다.
광 헤드(120)는 광변조 소자(122), 광학계(124), 및 하우징(126)을 포함할 수 있다. 광변조 소자(122)와 광학계(124)는 하우징(126) 내에 배치될 수 있다. 도 2에서, 광변조 소자(122)가 하우징(126)의 외부에 도시되어 있는데, 이는 광변조 소자(122)를 좀더 상세히 보여주기 위해 의도적으로 하우징(126)의 외부에 도시한 것이고, 실제로는 하우징(126) 내에 배치될 수 있다. 한편, 광학계(124) 역시 하우징 내에 배치되고, 도 2에는 도시되지 않고 있다. 도 2에서, 광 헤드(120)가 하나 도시되어 있지만, 실제의 노광 공정에서, 광 헤드(120)는 2차원 어레이로 수십 내지 수백 개가 배열될 수 있다.
광변조 소자(122)는 공간 광변조 소자(Spatial Light Modulator: SLM)를 포함할 수 있다. 광변조 소자(122)로, 예컨대, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 디지털 마이크로-미러 디바이스(Digital Micro-mirror Device: DMD), GLV(Grating Light Valve), 투광성 세라믹인 PLZT(lead(Plomb) Lanthanum Zirconate Titantate)를 이용한 전기광학소자, 강유전성 액정(Ferroelectric Liquid Crystal: FLC) 등이 이용될 수 있다. 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)는 광변조 소자(122)로서, 예컨대, DMD를 포함할 수 있다. 이하에서, DMD로 이루어진 광변조 소자(122)를 위주로 설명한다. 물론, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 광변조 소자(122)가 DMD에 한정되는 것은 아니다.
광변조 소자(122)는 소자 기판, 소자 기판 상에 형성된 메모리 셀(예컨대, SRAM 셀), 및 메모리 셀 상에 2차원 어레이 구조로 배치된 다수의 마이크로-미러들(MR)을 포함할 수 있다. 예컨대, 광변조 소자(122)는 1920*1080개의 2차원 어레이 구조의 마이크로-미러들(MR)을 포함할 수 있다. 물론, 마이크로-미러들(MR)의 배열과 개수가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 한편, 마이크로-미러들(MR) 전체가 노광에 이용되지 않고 일부, 예컨대, 중앙 부분에 배치된 마이크로-미러들(MR)만이 노광에 이용될 수 있다. 물론, 마이크로-미러들(MR) 전체가 노광에 이용되는 것이 전적으로 배제되는 것은 아니다.
마이크로-미러들(MR) 각각의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있을 수 있다. 예컨대, 마이크로-미러(MR)의 반사율은 90% 이상일 수 있다. 또한, 마이크로-미러(MR)는 가로와 세로의 길이는 실질적으로 동일하고, 수 내지 수십 ㎛ 정도일 수 있다.
광변조 소자(122)의 메모리 셀에 디지털 신호가 인가되면, 마이크로-미러(MR)는 기판의 표면에 대하여 소정 각도의 범위에서 기울어질 수 있다. 예컨대, 소정 각도의 범위는 ±12°의 범위일 수 있다. 물론, 기울기의 범위가 ± 12°의 범위에 한정되는 것은 아니다. 노광 될 패턴의 정보에 따라 마이크로-미러들(MR) 각각의 경사가 제어됨으로써, 광변조 소자(122)로 입사된 광은 마이크로-미러들(MR) 각각의 경사에 따라 특정한 방향으로 반사되게 된다.
광학계(124)는 광변조 소자(122)로부터 전달된 광을 복수의 행(row)과 복수의 열(column)을 포함하는 빔 스팟 어레이(Beam Spot Array: BSA) 형태로 변환시킬 수 있다. 빔 스팟 어레이는 온-스팟(on-spot)과 오프-스팟(off-spot)을 포함할 수 있다. 온-스팟과 오프-스팟은 마이크로-미러들(MR)의 경사 제어를 통해 이루어질 수 있다. 예컨대, 마이크로-미러들(MR)의 경사 제어를 통해, 마이크로-미러(MR)에 의한 반사광이 기판(200)으로 조사되는 온-스팟(on-spot) 상태가 되거나, 또는 마이크로-미러(MR)에 의한 반사광이 기판(200)으로 조사되지 않는 오프-스팟 상태가 될 수 있다. 빔 스팟 어레이의 온-스팟과 오프-스팟을 통해 기판(200)을 노광하는 과정에 대해서 도 3의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
광학계(124)는 노광 빔이 지나가는 경로를 따라 제1 결상 광학계, 마이크로-렌즈 어레이, 어퍼처(aperture) 어레이, 및 제2 결상 광학계를 포함할 수 있다.
제1 결상 광학계는 더블 텔레센트릭(double telecentric) 광학계로 이루어질 수 있고, 광변조 소자(122)로부터의 반사광을, 예컨대, 약 4배로 확대하여 마이크로 렌즈 어레이의 개구면(aperture plane) 상에 결상시킬 수 있다. 제2 결상 광학계 역시 더블 텔레센트릭 광학계로 이루어질 수 있고, 마이크로 렌즈 어레이의 초점 면에 형성된 다수의 빔 스팟을, 예컨대, 약 1배로 기판(200) 상에 결상시킬 수 있다. 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 제1 결상 광학계와 제2 결상 광학계의 배율이 4배와 1배에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 결상 광학계와 제2 결상 광학계의 배율은 원하는 빔 스팟의 크기, 노광할 패턴의 최소 형상 사이즈(minimum feature size), 마스크리스 노광 장치에서 사용할 광 헤드(120)의 개수 등에 따라 최적의 배율 조합이 도출될 수 있다.
마이크로-렌즈 어레이는 광변조 소자(122)의 마이크로-미러들에 대응하는 다수의 마이크로-렌즈들이 2차원으로 배열되어 이루어질 수 있다. 한편, 마이크로-렌즈들의 배열 피치는 광변조 소자(122)의 마이크로-미러들의 배열 피치에 제1 결상 광학계의 배율을 곱한 값과 실질적으로 동일할 수 있다.
어퍼처 어레이는 마이크로-렌즈 어레이에 대응하여 다수의 핀-홀이 마이크로-렌즈들의 초점 면에 2차원적으로 배열된 것으로, 필요에 따라 사용될 수 있다. 이러한 어퍼처 어레이는 마이크로-렌즈들을 통해 포커싱 된 빔 스팟들의 크기를 일정한 크기로 정형화하거나, 광학계에서 발생한 노이즈(noise)를 차단하는 역할을 할 수 있다.
광 헤드 회전부(130)는 광 헤드(120)를 회전시킬 수 있다. 광 헤드 회전부(130)를 통해 광 헤드(120)를 회전시킴으로써, 빔 스팟 어레이의 열들이 스캔 방향에 대하여 소정 각도를 가지도록 빔 스팟 어레이를 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 빔 스팟 어레이를 스캔 방향에 대하여 회전시킴으로써, 노광 공정에서 스캔이 진행될 때, 빔 스팟 어레이의 빔-스팟들이 기판(200) 상의 패턴들에 다양하게 대응하도록 할 수 있다. 광 헤드(120)의 회전 및 그에 따른 빔 스팟 어레이의 회전에 의해, 빔 스팟들이 기판(200) 상의 패턴들에 다양하게 대응되는 내용에 대해서는 도 3의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
스테이지(140) 상에는 노광 대상이 되는 기판(200)이 배치될 수 있다. 스테이지(140)는 기판(200)을 지지하며, x-y 평면 상에서 일 방향으로 이동함으로써, 기판을 일 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 스테이지(140)는 기판(200)을 일 방향으로 이동시킴으로써, 노광 공정에서, 기판(200)에 대한 스캔 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 여기서, 일 방향은 x 방향 또는 y 방향일 수도 있고, 또한, x 방향과 y 방향의 사이의 방향일 수도 있다.
한편, 이하에서, 기판(200)의 기준 라인(Rl)은 다음과 같이 정의될 수 있다. 도 2b를 참조하여, 기판(200) 상에 패턴들(P)이 복수의 행(Row)과 복수의 열(Col)의 2차원 어레이 구조로 형성된다고 하자. 기판(200)의 기준 라인(Rl)은 행(Row)이 향하는 방향 또는 열(Col)이 향하는 방향과 평행한 라인으로 정의될 수 있다. 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 예컨대, 기판(200)의 기준 라인(R1)은 열(Col)이 향하는 방향과 평행한 라인으로 정의될 수 있다. 한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(200)은 직사각형 구조를 가지며, 기판(200)의 측변(Sl)은 열(Col)이 향하는 방향과 평행할 수 있다. 따라서, 이하에서, 기판(200)의 측변(Sl)은 기판(200)의 기준 라인(Rl)과 실질적으로 동일한 의미로 사용할 수 있다.
참고로, 기판(200)은 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등에 이용되는 기판일 수 있다. 또한, 기판(200)은 디스플레이의 유리 기판 등과 같은 투명 기판일 수 있다. 물론, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)의 노광 대상인 기판(200)이 LCD, LED, OLED에 이용되는 기판에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 노광 대상인 기판(200)은 수 내지 수백 ㎜ 정도로 비교적 큰 사이를 가지고, 내부에 다수의 반복 패턴들이 형성되는 모든 종류의 기판을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)의 노광 대상인 기판(200)이 디스플레이의 투명 기판에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 디스플레이의 투명 기판이 아닌 일반적인 불투명 기판도 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)의 노광 대상인 기판(200)에 포함될 수 있다.
본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 기판(200)의 기준 라인(Rl), 예컨대, 기판(200)의 측변(Sl)은 스캔 방향에 대하여 0°가 아닌 제1 각도를 가질 수 있다. 제1 각도는, 예컨대, 1° 이하일 수 있다. 그러나 제1 각도가 1° 이하에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(200)이 직사각형 구조를 가질 때, 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향에 대하여 제1 각도를 가지도록 기판(200)을 스테이지(140) 상에 배치되거나, 또는 기판(200)의 측변(Sl)에 대하여 스캔 방향이 제1 각도를 유지하면서 스캔이 진행될 수 있다. 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향에 대하여 제1 각도를 가지도록 스테이지(140) 상에 배치되는 (가) 실시예에 대해서는 도 5a 내지 도 7b의 설명 부분에서 상세히 설명하고, 기판(200)의 측변(Sl)에 대하여 스캔 방향이 제1 각도를 유지하면서 스캔이 진행되는 (나) 실시예에 대해서는 도 8a 및 도 8b의 설명 부분에서 상세히 설명한다.
기판 배치부(150)는 기판(200)을 스테이지(140) 상에 배치할 수 있다. 예컨대, 기판 배치부(150)는 기준 라인, 예컨대, 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향에 대해서 제1 각도를 가지도록 스테이지(140) 상에 기판(200)을 배치할 수 있다. 실시예에 따라, 기판 배치부(150)는 기판(200)을 스테이지(140) 상의 기준 방향으로 배치할 수도 있고, 스테이지(140) 상의 기준 방향에서 제1 각도만큼 회전시켜 배치할 수 있다. 기준 방향으로 배치하는 경우는 앞서 (나) 실시예에 관련되고, 기준 방향에서 제1 각도만큼 회전시켜 배치하는 경우는 앞서 (가) 실시예에 관련될 수 있다.
각도 측정부(160)는 스테이지(140) 상에 실제로 배치된 기판(200)이 스캔 방향에 대하여 어느 정도의 각도를 갖는지 측정할 수 있다. 예컨대, 각도 측정부(160)는 기판(200) 상에 형성된 얼라인 키를 이용하여 각도 측정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 각도 측정부(160)는 얼라인 키를 이용하여 기준 라인(Rl)인 기판(200)의 측변(Sl)과 스캔 방향이 이루는 제2 각도를 측정할 수 있다.
실제로, (가) 실시예의 경우, 각도 측정부(160)는 스캔 방향과 기판(200)의 측변(Sl) 사이의 제2 각도를 측정할 수 있다. 여기서, 스캔 방향은 스테이지(140) 상의 기준 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 한편, (나) 실시예의 경우, 각도 측정부(160)는 스테이지(140) 상의 기준 방향과 기판(200)의 측변(Sl) 사이의 제3 각도를 측정할 수 있다. 여기서, 스캔 방향과 스테이지(140) 상의 기준 방향은 다르며, 그에 따라, 측정된 제3 각도에 스캔 방향과 기준 방향 사이의 제4 각도가 합쳐져, 기판(200)의 측변(Sl)과 스캔 방향의 사이의 제2 각도가 계산될 수 있다.
스팟 데이터 생성부(170)는 기판-패턴 판단부(172), 각도 계산부(174), 전처리 데이터 생성부(176), 및 노광 데이터 생성부(178)를 포함할 수 있다.
기판-패턴 판단부(172)는 기판(200)이 새로운 기판인지, 또는 기판에 새로운 패턴을 형성하는지를 판단한다. 기판-패턴 판단부(172)의 판단에 의해 각도 계산부(174)와 전처리 데이터 생성부(176)의 동작 여부가 결정될 수 있다. 예컨대, 기판(200)이 새로운 기판이거나, 또는 기판에 새로운 패턴을 형성해야 하는 경우에는 각도 계산부(174)와 전처리 데이터 생성부(176)가 동작할 수 있다. 그에 반해, 기판(200)이 기존 기판이고, 또한, 형성해야 할 패턴도 기존 패턴과 동일한 경우에는 각도 계산부(174)와 전처리 데이터 생성부(176)는 동작하지 않을 수 있다. 기판-패턴 판단부(172)와 관련하여, 도 9의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
각도 계산부(174)는 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 최소화되도록 기판(200)의 회전 각도 또는 스캔 방향의 각도를 계산할 수 있다. 다시 말해서, 각도 계산부(174)는, 스캔 방향으로 생기는 얼룩을 최소화하기 위하여, 기판(200)의 측변과 스캔 방향이 이루는 제1 각도를 계산할 수 있다. 스캔 방향으로 생기는 얼룩과, 기판(200)의 측변과 스캔 방향이 이루는 각도에 따라, 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 변경되는 원리에 대해서는 도 5a 내지 도 7b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
전처리 데이터 생성부(176)는 각도 계산부(174)에서 계산된 제1 각도에 기초하여, 빔 스팟 어레이의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 일반적으로, 기판(200) 상에 패턴들을 형성하고자 하는 경우에, 해당 패턴들의 형태와 빔 스팟 어레이의 회전 각도에 기초하여, 패턴들 각각에 대응하여 요구되는 빔 스팟 어레이의 온-스팟들과 오프-스팟들에 대한 정보 데이터가 전처리 데이터로서 계산 및 생성될 수 있다. 그에 반해, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서는, 각도 계산부(174)에서 계산한 제1 각도를 더 포함하여, 빔 스팟 어레이의 온-스팟들과 오프-스팟들에 대한 정보 데이터를 전처리 데이터로서 생성할 수 있다.
노광 데이터 생성부(178)는 각도 측정부(160)의 제2 각도와 각도 계산부(174)의 제1 각도 사이의 차이인, 각도 오차 값에 기초하여 전처리 데이터를 보정하여, 노광 공정에 실제로 이용되는 빔 스팟 어레이의 온-스팟들과 오프-스팟들에 대한 정보 데이터, 즉 노광 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 각도 오차 값은 회전 각도 오차 값과 스캔 각도 오차 값을 포함할 수 있다. 회전 각도 오차 값은 (가) 실시예에 관련되고, 스캔 각도 오차 값은 (나) 실시예에 관련될 수 있다.
본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)는, 노광 대상인 기판(200)이 스캔 방향인 제1 방향에 대하여 제1 각도를 가지도록 스테이지(140) 상에 배치되도록 함으로써, 마스크리스 노광 공정에서, 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 최소화되도록 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)는, 노광 대상인 기판(200)을 스테이지(140) 상에 기준 방향인 제1 방향으로 배치하되, 스캔 방향이 제1 방향에 대하여 제1 각도를 가지게 함으로써, 마스크리스 노광 공정에서, 스캔 방향으로 생기는 얼룩이 최소화되도록 할 수 있다.
도 3은 도 1의 마스크리스 노광 장치에 의한 노광 과정을 보여주는 개략적으로 보여주는 개념도이다. 도 1 내지 도 2b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3을 참조하면, 기판(200) 상에 형성될 패턴들(P)이 있고, 그러한 패턴들(P)을 형성하기 위하여, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100), 즉, 빔 스팟 어레이(BSA)를 이용하여 기판(200) 상의 대응하는 부분들에 대하여 노광을 한다고 하자. 이하, 설명의 편의를 위하여, 기판(200) 상에 형성될 패턴들(P)과, 패턴들에 대응하여 기판(200) 상에 노광이 수행된 부분들을 동일한 개념으로 사용한다.
도시된 바와, 기판(200)은 스테이지(140)를 통해 스캔 방향(Sd)으로 진행하면서, 해당 패턴(P)에 겹치는 빔 스팟(S)은 온-스팟으로 되고, 해당 패턴(P)에 겹치지 않는 빔 스팟(S)은 오프-스팟으로 유지되면서, 노광이 수행할 수 있다.
한편, 빔 스팟(S)의 사이즈는 보통 패턴(P)의 폭보다 작을 수 있다. 예컨대, 빔 스팟(S)의 사이즈는 패턴(P)의 폭에 1/3 이하일 수 있다. 물론, 빔 스팟(S)의 사이즈가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 3에서 알 수 있듯이, 빔 스팟(S)은 패턴(P)에 완전히 겹쳐질 수도 있지만 패턴(P)에 부분적으로 겹쳐질 수도 있다. 그에 따라, 온-스팟과 오프-스팟은 빔 스팟(S)의 겹친 정도에 따라 미리 정의될 수 있다. 예컨대, 빔 스팟(S)의 1/2 이상이 패턴(P)에 겹치는 경우에 온-스팟이 되도록 정의할 수 있다. 물론, 온-스팟의 정의가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 바와 같이, 빔 스팟 어레이(BSA)의 빔 스팟(S)의 열(Col)의 방향은 스캔 방향(Sd)에 일치하지 않고 스캔 방향(Sd)에 대하여 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 빔 스팟 어레이(BSA)는 앞서 광 헤드 회전부(130)에 의해 광 헤드(120)가 회전되고, 그에 따라, 빔 스팟 어레이(BSA)가 회전됨으로써, 빔 스팟(S)의 열(Col) 방향이 스캔 방향(Sd)과 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다.
이와 같이, 빔 스팟 어레이(BSA)를 회전시켜 열(Col)의 방향이 스캔 방향(Sd)과 일치되지 않도록 함으로써, 다음과 같은 이점들이 있다. 먼저, 기판(200) 상의 형성되어야 할 패턴들이 동일한 형태를 가지고 스캔 방향(Sd)을 따라 반복된다고 할 때, 빔 스팟 어레이(BSA)가 회전되지 않는 경우, 특정 열의 빔 스팟들(S)만 이용되고 다른 열의 빔 스팟들(S)은 전혀 노광에 이용될 수 없다. 그에 반해, 빔 스팟 어레이(BSA)가 회전된 경우, 대부분 열의 빔 스팟들이 노광에 이용될 수 있다. 다음, 빔 스팟 어레이(BSA)에서, 열(Col)과 행(Row) 방향으로 빔 스팟들(S) 간에 어느 정도 간격이 유지되는데, 빔 스팟 어레이(BSA)가 회전되지 않는 경우, 그 간격 그대로 유지되어, 패턴(P)에 겹쳐지는 빔 스팟들(S)의 열(Col)이 한두 개로 한정되게 되나, 빔 스팟 어레이(BSA)가 회전하게 되면, 패턴(P)에 겹쳐지는 빔 스팟들(S)의 열(Col)의 개수가 증가할 수 있다. 결과적으로 빔 스팟 어레이(BSA)의 회전을 통해, 패턴(P)의 폭 방향으로 빔 스팟들(S) 간의 간격이 줄어드는 효과를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서는 기판(200)은 스캔 방향(Sd)에 대하여 제1 각도(θ1)를 가지도록 회전되어 스테이지(140) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 기판(200)의 측변(Sl)과 스캔 방향(Sd)이 제1 각도(θ1)를 가질 수 있다. 이와 같이, 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)에 대하여 제1 각도(θ1)의 경사를 가짐으로써, 스캔 방향으로 생길 수 있는 얼룩을 최소화할 수 있다. 이에 대해서는 도 5a 내지 도 7b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 마스크리스 노광 장치에서, 광 헤드의 회전에 따른 빔 스팟 어레이의 회전을 보여주는 평면도들이다. 도 4a가 광 헤드(120)의 회전 전의 빔 스팟 어레이(BSA)를 나타내고, 도 4b가 광 헤드(120)의 회전 후의 빔 스팟 어레이(BSA)를 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 빔 스팟 어레이(BSA)는 다수의 빔 스팟들(S)을 포함하고, 빔 스팟들(S)은 다수의 행(Row)과 다수의 열(Col)로 이루어진 2차원 어레이 구조로 배치될 수 있다. 광 헤드(120)의 회전 전에, 행(Row)의 방향은 제1 방향(x 방향)에 평행하고, 열(Col)의 방향은 제2 방향(y 방향)에 평행할 수 있다. 한편, 제1 행 및 제1 열의 빔 스팟은 광 헤드(120)의 회전의 기준으로서, 제1 빔 스팟(S1)이라 하고, 상방으로 마지막 행 및 제3 열의 빔 스팟을 제2 빔 스팟(S2)이라 하자.
도 4b를 참조하면, 광 헤드(120)의 회전 후, 행(Row)의 방향은 제1 방향(x 방향)에 평행하지 않고, 또한, 열(Col)의 방향도 제2 방향(y 방향)에 평행하지 않을 수 있다. 한편, 제1 빔 스팟(S1)과 제2 빔 스팟(S2)을 잇는 점선은 제2 방향(y 방향)과 평행할 수 있고, 그에 따라, 열(Col)의 방향은 제2 방향(y 방향)과 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 결국, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 제2 각도(θ2)만큼의 광 헤드(120)의 회전을 통해, 제3 열의 마지막 행의 제2 빔 스팟(S2)이 제2 방향(y 방향)을 따라 회전 기준인 제1 빔 스팟(S1)과 일치되도록 할 수 있다. 그러나 광 헤드(120)의 회전의 각도가 전술한 내용에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 열의 마지막 행의 빔 스팟, 또는 제4 이상의 열의 마지막 행의 빔 스팟이 제2 방향(y 방향)을 따라 제1 빔 스팟(S1)과 일치되도록 할 수도 있다. 한편, 제2 각도(θ2)는, 예컨대 1°이하일 수 있다. 도 4b에서, 제2 각도(θ2)가 비교적 크게 도시되고 있지만, 빔 스팟 어레이(BSA)에서 행과 열의 개수가 수백 개씩 임을 고려하면, 제3 열의 마지막 행의 제2 빔 스팟(S2)이 제2 방향(y 방향)을 따라 제1 빔 스팟(S1)에 일치되도록 하는 데에는 매우 미세한 각도의 회전만으로 충분할 수 있다.
도 5a 내지 도 7b는 각각 기존의 마스크리스 노광 장치와 도 1의 마스크리스 노광 장치를 통해 노광하는 과정을 보여주는 개념도들 및 결과하는 기판 상의 얼룩의 시인성을 보여주는 시뮬레이션 사진들로서, 도 5a, 도 6a 및 도 7a는 기존의 마스크리스 노광 장치에 대응하고, 도 5b, 도 6b 및 도 7b는 도 1의 마스크리스 노광 장치에 대응한다. 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 일단, 기판(200) 상에 형성될 패턴들(P)의 형태는 각각의 행에서 서로 실질적으로 동일하고, 또한, 각각의 열에서 서로 실질적으로 동일하다고 하자.
기존의 마스크리스 노광 장치에서, 기판(200)은 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)과 일치되도록, 즉, 측변(Sl)과 스캔 방향(Sd)이 이루는 각(θ)이 0°이 되도록, 스테이지(140) 상에 배치될 수 있다. 또한, 빔 스팟 어레이(BSA)의 열(Col-bsa)은 스캔 방향(Sd)에 대하여 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 이러한 배치의 경우, 동일한 행에 동일한 패턴들, 예컨대, 제1 행(1st row)의 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)은 서로 동일한 형태를 가짐에도 불구하고, 빔 스팟 어레이(BSA)에서 이용되는 온-스팟들이 개수가 다를 수 있다. 예컨대, 도 5a에서 알 수 있듯이, 제1 행(1st row)의 왼쪽 제1 패턴(Pr11)의 노광에 5개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되고, 제1 행(1st row)의 중간의 제1 패턴(Pr12)의 노광에 6개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되며, 제1 행(1st row)의 오른쪽 제1 패턴(Pr13)의 노광에는 4개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용될 수 있다.
따라서, 도 5a의 하부 부분에 도시된 바와 같이, 제1 행(1st row)의 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13) 각각에 빔 스팟들에 의해 누적되는 조도는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 중간의 제1 패턴(Pr12)에 누적되는 조도가 가장 크고, 오른쪽 제1 패턴(Pr13)에 누적되는 조도가 가장 낮을 수 있다. 한편, 누적되는 조도 대신 누적되는 광량도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
한편, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 기판(200)은 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)과 제1 각도(θ1)를 갖도록 스테이지(140) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 각도(θ1)는 ±1° 범위 내일 수 있다. 물론, 제1 각도(θ1)가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 또한, 빔 스팟 어레이(BSA)의 열(Col-bsa)은 스캔 방향(Sd)에 대하여 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 이러한 배치의 경우도, 제1 행(1st row)의 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)은 서로 동일한 형태를 가짐에도 불구하고, 빔 스팟 어레이(BSA)에서 이용되는 온-스팟들이 개수가 다를 수 있다. 예컨대, 도 5b에서 알 수 있듯이, 제1 행(1st row)의 왼쪽 제1 패턴(Pr11)의 노광에 5개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되고, 제1 행(1st row)의 중간의 제1 패턴(Pr12)의 노광에 6개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되며, 제1 행(1st row)의 오른쪽 제1 패턴(Pr13)의 노광에는 4개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용될 수 있다.
따라서, 도 5b의 하부 부분에 도시된 바와 같이, 제1 행(1st row)의 패턴들(P11, P12, P13) 각각에 빔 스팟들에 의해 누적되는 조도는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 중간의 제1 패턴(Pr12)에 누적되는 조도가 가장 크고, 오른쪽 제1 패턴(Pr13)에 누적되는 조도는 가장 낮을 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 스캔 방향(Sd)을 따라 스캔이 진행된다고 하자, 예컨대, 스테이지(140)의 스캔 방향(Sd)으로의 이동에 의해 기판(200)의 제2 행(2nd row)의 제2 패턴들(Pr21, Pr22, Pr23)에 대한 노광이 진행된다고 하자.
기존의 마스크리스 노광 장치의 경우, 제2 행(2nd row)의 제2 패턴들(Pr21, Pr22, Pr23)의 노광에 이용되는 빔 스팟들(S)은 제1 행(1st row)의 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)의 노광에 이용되는 빔 스팟들(S)과 실질적으로 동일하고, 그에 따라, 누적되는 조도도, 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)에서와 동일할 수 있다. 예컨대, 중간의 제2 패턴(Pr22)에 누적되는 조도가 가장 크고, 오른쪽 제2 패턴(Pr23)에 누적되는 조도가 가장 낮을 수 있다.
결국, 기존의 마스크리스 노광 장치의 경우, 스캔 방향을 따라, 각각의 행의 대응하는 패턴들 간에 누적되는 조도는 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 행(1st row)의 왼쪽 제1 패턴(Pr11)에 누적되는 조도와 제2 행(2nd row)의 왼쪽 제2 패턴(Pr21)에 누적되는 조도는 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제1 행(1st row)의 오른쪽 제1 패턴(Pr13)에 누적되는 조도와 제2 행(2nd row)의 오른쪽 제2 패턴(Pr23)에 누적되는 조도는 실질적으로 동일할 수 있다.
한편, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)의 경우, 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)에 대하여 제1 각도(θ1)를 가짐으로써, 제2 행(2nd row)의 제2 패턴들(Pr21, Pr22, Pr23)의 노광에 이용되는 빔 스팟들(S)은 제1 행(1st row)의 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)의 노광에 이용되는 빔 스팟들(S)과 달라질 수 있다. 예컨대, 도 6b에서 알 수 있듯이, 제2 행(2nd row)의 왼쪽 제2 패턴(Pr21)의 노광에 4개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되고, 제2 행(2nd row)의 중간의 제2 패턴(Pr22)의 노광에 5개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되며, 제2 행(2nd row)의 오른쪽 제2 패턴(Pr23)의 노광에는 6개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용될 수 있다. 따라서, 제2 행(2nd row)의 패턴들(P21, P22, P23) 각각에 빔 스팟들(S)에 의해 누적되는 조도들은 대응하는 제1 행(1st row)의 패턴들(P11, P12, P13) 각각에 빔 스팟들(S)에 의해 누적되는 조도들과 다를 수 있다. 예컨대, 오른쪽의 제2 패턴(Pr23)에 누적되는 조도가 가장 크고, 왼쪽 제2 패턴(Pr21)에 누적되는 조도가 가장 낮을 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 기존의 마스크리스 노광 장치의 경우, 스캔 방향을 따라 얼룩이 확연히 나타남을 확인할 수 있다. 즉, 스캔 방향의 얼룩의 시인성(visibility)이 높을 수 있다. 이는, 도 6a에서 설명한 바와 같이, 각각의 행들 내에서 패턴들 간에 누적된 조도는 서로 다르나, 스캔 방향을 따라 각각의 행의 대응하는 패턴들 간에 누적된 조도는 실질적으로 서로 동일함에 기인할 수 있다.
그에 반해, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)의 경우는 스캔 방향으로의 얼룩이 나타나지 않거나 최소화될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 스캔 방향의 얼룩의 시인성이 매우 낮을 수 있다. 이는 도 6b에서 설명한 바와 같이, 각각의 행들 내의 패턴들 간에 누적된 조도가 서로 다르고, 스캔 방향을 따라 각각의 행의 대응하는 패턴들 간에 누적된 조도도 다름에 기인할 수 있다.
덧붙여, 도 7a 및 도 7b의 x축과 y축은 각각 픽셀 넘버를 의미하고, 오른쪽 띠에 숫자는 예컨대, CD(Critical Dimension)를 의미할 수 있다. 또한, 상부 중간의 숫자는 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)과 이루는 각도를 의미할 수 있다. 그에 따라, 도 7b의 경우, 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)과 이루는 각도, 즉. 제1 각도(θ1)가 -0.2°이고, 여기서, (-)는 스캔 방향(Sd)에 대하여 시계 방향으로 기울여졌음을 의미할 수 있다.
결국, 기존 마스크리스 노광 장치의 경우, 각각의 행들 내에서 패턴들 간에 누적된 조도는 서로 다르므로 각각의 행들에서 패턴들 간의 CD 차이가 발생할 수 있다. 또한, 스캔 방향을 따라 대응하는 패턴들 간에 조도가 동일하므로, 스캔 방향을 따라 패턴들 간의 CD는 동일하게 나타날 수 있다. 그에 따라, 도 7a와 같은 스캔 방향의 얼룩이 생길 수 있다. 참고로, 얼룩은 기판(200)이 디스플레이용 투명 기판인 경우, 상기 CD 차이에 기초하여, 디스플레이 되는 영상에서 줄무늬로 나타날 수 있다. 그에 반해, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치의 경우는, 스캔 방향을 따라 대응하는 패턴들 간에 조도가 다르므로, 스캔 방향을 따라 패턴들 간의 CD도 다르게 나타날 수 있다. 즉, 각각의 행들에서 패턴들 간의 CD 차이가 발생하는 것과 동일하게 스캔 방향을 따라 패턴들 간의 CD 차이가 발생하게 된다. 결과적으로, 도 7b와 같이 스캔 방향의 얼룩이 생기지 않거나 최소화될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 마스크리스 노광 장치에 의한 노광 과정을 개략적으로 보여주는 개념도들이다. 도 5a 내지 도 7b의 설명 부분에서 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 8a를 참조하면, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 기판(200)은 스테이지(140)의 기준 방향, 예컨대 제2 방향(y 방향)으로 평행하게 배치될 수 있다. 예컨대, 스테이지(140) 상에 배치된 기판(200)의 측변(Sl)은 제2 방향(y 방향)에 평행할 수 있다. 한편, 빔 스팟 어레이(BSA)의 열(Col-bsa)은 기준 방향인 제1 방향(y 방향)에 대하여 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 한편, 점선으로 도시된 바와 같이, 스캔 방향(Sd1)은 제1 방향(y 방향)에 대하여 제1 각도(θ1)를 가질 수 있다. 예컨대, 제2 방향(y 방향)에 평행한 기판(200)의 측변(Sl)과 스캔 방향(Sd1)이 이루는 각도는 제1 각도(θ1)일 수 있다.
이러한 배치의 경우, 동일한 행에 동일한 패턴들, 예컨대, 제1 행(1st row)의 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)은 서로 동일한 형태를 가짐에도 불구하고, 빔 스팟 어레이(BSA)에서 이용되는 빔 스팟들이 개수가 다를 수 있다. 예컨대, 도 8a에서 알 수 있듯이, 제1 행(1st row)의 왼쪽 제1 패턴(Pr11)의 노광에 5개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되고, 제1 행(1st row)의 중간의 제1 패턴(Pr12)의 노광에 6개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되며, 제1 행(1st row)의 오른쪽 제1 패턴(Pr13)의 노광에는 4개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용될 수 있다.
따라서, 도 8a의 하부 부분에 도시된 바와 같이, 제1 행(1st row)의 패턴들(P11, P12, P13) 각각에 빔 스팟들에 의해 누적되는 조도는 서로 다를 수 있다. 즉, 중간의 제1 패턴(Pr12)에 누적되는 조도가 가장 크고, 오른쪽 제1 패턴(Pr13)에 누적되는 조도는 가장 낮을 수 있다.
도 8b를 참조하면, 스캔 방향(Sd1)을 따라 스캔이 진행된다고 하자, 예컨대, 스테이지(140)의 스캔 방향(Sd1)으로의 이동에 의해 기판(200)의 제2 행(2nd row)의 제2 패턴들(Pr21, Pr22, Pr23)에 대한 노광이 진행된다고 하자.
스캔 방향(Sd1)이 기판(200)의 측변(Sl)에 대하여 제1 각도를 가짐으로써, 제2 행(2nd row)의 제2 패턴들(Pr21, Pr22, Pr23)의 노광에 이용되는 빔 스팟들(S)은 제1 행(1st row)의 제1 패턴들(Pr11, Pr12, Pr13)의 노광에 이용되는 빔 스팟들(S)과 달라질 수 있다. 예컨대, 도 8b에서 알 수 있듯이, 제2 행(2nd row)의 왼쪽 제2 패턴(Pr12)의 노광에 6개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되고, 제2 행(2nd row)의 중간의 제2 패턴(Pr22)의 노광에 4개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용되며, 제2 행(2nd row)의 오른쪽 제2 패턴(Pr23)의 노광에는 5개의 빔 스팟(S)이 온-스팟으로서 이용될 수 있다. 따라서, 제2 행(2nd row)의 패턴들(P21, P22, P23) 각각에 빔 스팟들에 의해 누적되는 조도들은 대응하는 제1 행(1st row)의 패턴들(P11, P12, P13) 각각에 빔 스팟들에 의해 누적되는 조도들과 다를 수 있다. 예컨대, 왼쪽의 제2 패턴(Pr21)에 누적되는 조도가 가장 크고, 중간의 제2 패턴(Pr22)에 누적되는 조도가 가장 낮을 수 있다.
결국, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)의 경우도, 스캔 방향으로의 얼룩이 나타나지 않거나 최소화될 수 있다. 즉, 스캔 방향의 얼룩의 시인성이 매우 낮을 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 각각의 행들 내의 패턴들 간에 누적된 조도가 서로 다르고, 스캔 방향을 따라 각각의 행의 대응하는 패턴들 간에 누적된 조도도 다름에 기인할 수 있다.
도 5a 내지 도 6b의 실시예와 도 8a 및 도 8b의 실시예를 비교하면, 도 5a 내지 도 6b의 실시예는 스캔 방향(Sd)을 기준 방향인 제2 방향(y 방향)으로 유지하되, 기판(200)의 기준 라인, 즉 측변(Sl)을 제2 방향(y 방향)에 대해 회전하여 배치한 경우이고, 도 8a 및 도 8b의 실시예는 기판(200)의 기준 라인, 즉 측변(Sl)을 기준 방향인 제2 방향(y 방향)으로 유지하되, 스캔 방향(Sd)을 제2 방향(y 방향)에 대해 회전한 경우에 해당할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예들에 따른 마스크리스 노광 방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도들이다. 도 1을 함께 참조하여 설명하고, 도 1의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 9를 참조하면, 먼저, 기판-패턴 판단부(172)에서, 노광 대상인 기판(200)이 새로운 기판인지, 또는 기판(200)에 새로운 패턴을 형성하는지를 판단한다(S110). 여기서, 기판(200)은 예컨대, LCD, LED, OLED 등에 이용되는 투명 기판일 수 있다. 물론, 기판(200)의 종류가 그에 한정되는 것은 아니다.
기판이 새롭다는 것은 제품이나 모델의 변경을 의미할 수 있고, 또한, 기판 상에 새로운 형태의 패턴들이 형성되어야 함을 의미할 수 있다. 그에 따라, 새로운 기판에는 하기에 설명하는 회전 각도의 계산과 회전 각도에 따른 전처리 데이터가 필요할 수 있다. 한편, 기존의 기판이라도, 즉 제품이나 모델이 동일하더라도, 성능을 향상을 위해 패턴의 형태 등이 변형될 수 있다. 그와 같이 기존 기판에 새로운 패턴을 형성하는 경우에도 회전 각도의 계산과 회전 각도에 따른 전처리가 데이터가 필요할 수 있다.
따라서, 기판(200)이 새로운 기판이거나 또는 기판에 새로운 패턴을 형성해야 하는 경우(Yes), 각도 계산부(174)에서, 스캔 방향으로의 얼룩을 최소화하기 위한 기판(200)의 회전 각도를 계산한다(S120). 여기서, 회전 각도는 앞서 도 5a 내지 도 7b의 실시예에서 설명한, 기판(200)의 측변(Sl)과 스캔 방향(Sd)이 이루는 각도일 수 있다. 또한, 회전 각도는 스캔 방향으로 누적되는 조도가 최대한으로 다양화되어, 결과하는 스캔 방향으로의 얼룩이 최소화할 수 있는 각도에 해당할 수 있다.
회전 각도 계산 후, 전처리 데이터 생성부(176)에서, 회전 각도에 따른 전처리 데이터를 생성한다(S130). 전처리 데이터는 전술한 바와 같이, 빔 스팟 어레이(BSA)의 빔 스팟들의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 데이터일 수 있다. 예컨대, 회전 각도가 결정되면, 기판(200)에 형성되어야 할 패턴들에 대응하여, 빔 스팟 어레이(BSA)에서 어떤 빔 스팟을 온-스팟으로 유지하고 어떤 빔 스팟을 오프-스팟으로 유지해야 할 것인지가 결정되므로, 그에 대한 데이터가 미리 계산되어 전처리 데이터로서 생성될 수 있다.
한편, 기판(200)이 기존 기판이고, 또한, 형성될 패턴도 기존의 패턴과 동일한 경우(No), 회전 각도 계산 단계(S120)와 전처리 데이터 생성 단계(S130)가 생략될 수 있다. 왜냐하면, 해당 기판에 대해 처음으로 노광이 진행됐을 때, 새로운 기판으로서 회전 각도 계산과 회전 각도에 따른 전처리 데이터가 이미 생성되었으므로, 그 데이터를 이용하면 되기 때문이다.
이후, 기판 배치부(150)를 이용하여 기판(200)을 스테이지(140) 상에 회전 각도로 배치한다(S140). 여기서 회전 각도는 앞서 회전 각도 계산 단계(S120)에서 계산된 회전 각도일 수 있다. 한편, 기판 배치부(150)가 기판(200)을 허용된 오차범위 내에서 스테이지(140) 상에 회전 각도로 정확하게 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 기판 배치부(150)는 다양한 원인에 기인하여 기판(200)을 스테이지(140) 상에 회전 각도로 정확히 배치하지 못할 수 있다.
그에 따라, 각도 측정부(160)에서, 스테이지(140) 상에 배치된 기판(200)의 각도를 측정한다(s150). 예컨대, 기판(200)의 측변(Sl)이 스캔 방향(Sd)인 제2 방향(y 방향)과 이루는 각도를 측정한다. 각도 측정은 예컨대, 기판(200) 상에 형성된 얼라인 키를 이용하여 수행될 수 있다.
이후, 노광 데이터 생성부(178)에서, 회전 각도 오차 값에 기초하여 전처리 데이터를 보정하여 최종적인 노광 데이터를 생성한다(S160). 회전 각도 오차 값은 앞서 회전 각도 계산 단계(S120)에서 계산된 회전 각도와 각도 측정 단계(S150)에서 측정된 각도를 비교하여 산출할 수 있다. 만약, 회전 각도 오차 값이 큰 경우에는 전처리 데이터에 대한 많은 보정이 수행될 수 있다. 반대로, 회전 각도 오차 값이 허용 범위 내의 매우 미미한 경우에는, 전처리 데이터에 대한 보정없이 전처리 데이터가 그대로 노광 데이터로서 이용될 수 있다.
마지막으로, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 노광 데이터에 기초하여 기판(200)에 대한 노광을 수행한다(S170). 구체적으로, 노광 데이터에 기초하여, 빔 스팟 어레이의 빔 스팟들(S)이 스캔에 따라 온-스팟과 오프-스팟으로 상태가 변경되면서, 기판(200) 상에 빔이 조사됨으로써, 스캔 방향으로의 기판(200)에 대한 노광이 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 먼저, 기판-패턴 판단부(172)에서, 노광 대상인 기판(200)이 새로운 기판인지, 또는 기판(200)에 새로운 패턴을 형성하는지를 판단한다(S210). 기판 및/또는 패턴에 대한 판단 단계(S210)는 도 9의 실시예의 기판 및/또는 패턴에 대한 판단 단계(S110)에서 설명한 바와 같다.
기판(200)이 새로운 기판이거나 또는 기판에 새로운 패턴을 형성해야 하는 경우(Yes), 각도 계산부(174)에서, 스캔 방향으로의 얼룩을 최소화하기 위한 스캔 방향의 각도를 계산한다(S220). 여기서, 스캔 방향의 각도는 앞서 도 8a 및 도 8b의 실시예에서 설명한, 기판(200)의 측변(Sl)과 스캔 방향(Sd1)이 이루는 각도일 수 있다. 또한, 스캔 방향의 각도는 스캔 방향으로 누적되는 조도가 최대한으로 다양화되어, 결과하는 스캔 방향으로의 얼룩이 최소화할 수 있는 각도에 해당할 수 있다.
스캔 방향의 각도 계산 후, 전처리 데이터 생성부(176)에서, 스캔 방향의 각도에 따른 전처리 데이터를 생성한다(S230). 전처리 데이터는, 역시, 빔 스팟 어레이(BSA)의 빔 스팟들의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 데이터이고, 스캔 방향의 각도가 결정되면, 그에 대한 데이터가 미리 계산되어 전처리 데이터로서 생성될 수 있다.
한편, 기판(200)이 기존 기판이고, 또한, 형성될 패턴도 기존의 패턴과 동일한 경우(No), 스캔 방향의 각도 계산 단계(S220)와 전처리 데이터 생성 단계(S230)가 생략될 수 있다.
이후, 기판 배치부(150)를 이용하여 기판(200)을 스테이지(140) 상에 기준 방향으로 배치한다(S240). 예컨대, 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(200)의 측변(Sl)이 기준 방향인 제2 방향(y 방향)에 평행이 되도록 배치할 수 있다. 한편, 기판 배치부(150)가 기판(200)을 허용된 오차범위 내에서 스테이지(140) 상에 기준 방향으로 정확하게 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 기판 배치부(150)는 다양한 원인에 기인하여 기판(200)을 스테이지(140) 상에 기준 방향으로 정확히 배치하지 못할 수 있다.
그에 따라, 각도 측정부(160)에서, 스테이지(140) 상에 배치된 기판(200)의 각도를 측정한다(s250). 예컨대, 기판(200)의 측변(Sl)이 기준 방향인 제2 방향(y 방향)과 이루는 각도를 측정한다. 각도 측정은 예컨대, 기판(200) 상에 형성된 얼라인 키를 이용하여 수행될 수 있다.
이후, 노광 데이터 생성부(178)에서, 스캔 방향의 각도 오차 값에 기초하여 전처리 데이터를 보정하여 최종적인 노광 데이터를 생성한다(S260). 스캔 방향의 각도 오차 값은 각도 측정 단계(S250)에서 측정된 각도를 기초하여 산출할 수 있다. 예컨대, 측정된 각도가 허용 범위 내에 있는 경우, 즉, 0°에 근접한 경우, 스캔 방향의 각도 오차 값은 매우 미미하고, 그에 따라, 전처리 데이터에 대한 보정없이 전처리 데이터가 그대로 노광 데이터로서 이용될 수 있다. 반대로, 측정된 각도가 0°보다 비교적 큰 경우에서, 스캔 방향의 각도 오차 값은 크고, 전처리 데이터에 대한 많은 보정이 수행된 후, 노광 데이터로서 이용될 수 있다.
마지막으로, 본 실시예의 마스크리스 노광 장치(100)에서, 노광 데이터에 기초하여 기판(200)에 대한 노광을 수행한다(S270).
도 11은 도 9 또는 도 10의 노광 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법의 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1을 함께 참조하여 설명하고, 도 9 및 도 10의 설명 부분에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 11을 참조하면, 먼저, 도 9의 실시예, 또는 도 10의 실시예에서 설명한 마스크리스 노광 방법을 수행한다. 도 11에서, "S170 or S270"은, 도 9의 마스크리스 노광 방법, 또는 도 10의 마스크리스 노광 방법을 수행함을 의미할 수 있다. 다시 말해서, "S170"은 도 9의 마스크리스 노광 방법에서, 기판 및/또는 패턴에 대한 판단 단계(S110), 회전 각도 계산 단계(S120), 전처리 데이터 생성 단계(S130), 기판의 회전 각도로 배치 단계(S140), 각도 측정 단계(S150), 노광 데이터 생성 단계(S160)를 거쳐 노광을 수행함을 의미하고, "S270"은 도 10의 마스크리스 노광 방법에서, 기판 및/또는 패턴에 대한 판단 단계(S210), 스캔 방향의 각도 계산 단계(S220), 전처리 데이터 생성 단계(S230), 기판의 배치 단계(S240), 각도 측정 단계(S250), 노광 데이터 생성 단계(S260)를 거쳐 노광을 수행함을 의미할 수 있다.
다음, 노광에 기초하여, 기판(200)에 대한 패터닝 공정을 수행한다(S180). 전단계에서의 노광은 기판(200) 상에 도포된 패턴 재료, 예컨대, 포토레지스트(Photo-Resist: PR)에 대하여, 형성하고자 하는 패턴에 맞도록 빔을 조사하는 공정을 의미할 수 있다. 이후, 현상(develop) 공정 및 식각(etch) 공정을 통해 기판(200) 상에 형성하고자 하는 실제 패턴을 형성할 수 있다.
이후, 기판(200)에 대한 후속 반도체 공정을 수행한다(S190). 후속 반도체 공정은 다양한 공정들을 포함할 수 있다. 예컨대, 기판(200)이 웨이퍼인 경우에, 후속 반도체 공정은 증착 공정, 식각 공정, 이온 공정, 세정 공정 등을 포함할 수 있다. 또한, 후속 반도체 공정은 테스트 공정이나 패키징 공정을 포함할 수 있다. 한편, 기판(200)이 LCD, LED, OLED의 디스플레이용의 투명 기판인 경우, 후속 반도체 공정은 테스트 공정, 다른 부품들과의 조립 공정 등을 포함할 수 있다. 기판(200)에 대한 후속 반도체 공정을 통해 반도체 소자가 완성될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 마스크리스 노광 장치, 110: 광원, 120: 광 헤드, 122: 광변조 소자, 124: 광학계, 126: 하우징, 130: 광 헤드 회전부, 140: 스테이지, 150: 기판 배치부, 160: 각도 측정부, 170: 스팟 데이터 생성부, 172: 기판-패턴 판단부, 174: 각도 계산부, 176: 전처리 데이터 생성부, 178: 노광 데이터 생성부

Claims (20)

  1. 광원;
    광변조 소자와 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 노광 대상인 기판으로 조사시키는 광 헤드;
    상기 기판을 지지하고 스캔 방향인 제1 방향으로 이동시키며, 상기 기판의 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도를 갖도록 상기 기판이 회전 배치되는 스테이지; 및
    상기 광 헤드를 회전시키는 광 헤드 회전부;를 포함하고,
    상기 광변조 소자는, 마이크로-미러 어레이를 구비하여 상기 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 광학계로 입사시키고, 상기 광학계는 상기 광변조 소자로부터의 반사광을 복수의 행(row)과 복수의 열(column)을 포함하는 빔 스팟 어레이(beam spot array) 형태로 변환시켜 상기 기판으로 조사시키며,
    상기 빔 스팟 어레이는 상기 기판 상에 빔이 조사되는 온-스팟(on-spot)과 빔이 조사되지 않는 오프-스팟(off-spot)을 포함하고, 상기 온-스팟과 오프-스팟은 상기 마이크로-미러 어레이에 의해 제어되며,
    상기 기판 상에 상기 기준 라인에 수직하는 제1 행과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 방향으로 패턴들이 형성될 때, 상기 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 상기 제1 각도가 설정된, 마스크리스(maskless) 노광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광 헤드의 회전 전에, 상기 빔 스팟 어레이의 상기 열은 상기 제1 방향에 평행하고, 상기 행은 상기 제1 방향에 수직하며,
    상기 광 헤드 회전부에 의해, 상기 열이 상기 제1 방향에 대하여 제2 각도가 되도록 상기 광 헤드가 회전되며,
    상기 제1 행의 패턴들과 상기 제n 행의 패턴들은 동일하며,
    상기 기판이 상기 제1 각도로 회전 배치됨으로써, 상기 제1 부분들과 제2 부분들에 누적되는 조도가 달라지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기준 라인이 상기 제1 방향과 평행하도록 배치되어 상기 제1 행 및 제n 행의 방향이 상기 제1 방향에 수직하게 된 경우에,
    상기 제1 행의 패턴들이 서로 동일하면, 상기 제1 부분들에 누적되는 조도는 서로 다르고, 상기 제1 부분들 중 어느 하나인 I 부분과 상기 I 부분에 대응하는 상기 제2 부분들 중의 하나인 Ⅱ 부분에 누적되는 조도는 동일하며,
    상기 기판이 상기 제1 각도로 회전 배치됨으로써, 상기 제1 행의 패턴들이 서로 동일하면, 상기 I 부분과 상기 Ⅱ 부분에 누적되는 조도는 달라지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에 대하여 상기 기판을 회전시켜 상기 스테이지 상에 배치하는 기판 배치부;
    상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 이루는 제2 각도를 측정하는 각도 측정부; 및
    상기 빔 스팟 어레이의 상기 온-스팟과 오프-스팟에 대한 데이터를 생성하는 스팟 데이터 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 각도 측정부는 상기 기판 상에 형성된 얼라인 키를 이용하여 상기 제2 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 스팟 데이터 생성부는,
    상기 제1 각도를 계산하는 각도 계산부;
    상기 제1 각도에 기초하여 상기 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성하는 전처리 데이터 생성부; 및
    상기 제2 각도와 상기 제1 각도 간의 차이인 회전 각도 오차 값에 기초하여 상기 전처리 데이터를 보정하여 노광 데이터를 생성하는 노광 데이터 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 각도 계산부 및 상기 전처리 데이터 생성부는, 상기 기판과 다른 기판에 패턴을 형성하거나, 또는 상기 기판에 새로운 패턴을 형성하는 경우에 동작하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  8. 광원;
    광변조 소자와 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 노광 대상인 기판으로 조사시키는 광 헤드;
    상기 기판의 기준 라인이 제1 방향에 평행하도록 상기 기판이 배치되어 지지되고, 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도의 스캔 방향으로 상기 기판을 이동시키는 스테이지; 및
    상기 광 헤드를 회전시키는 광 헤드 회전부;를 포함하고,
    상기 광변조 소자는, 마이크로-미러 어레이를 구비하여 상기 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 광학계로 입사시키고, 상기 광학계는 상기 광변조 소자로부터의 반사광을 복수의 행과 복수의 열을 포함하는 빔 스팟 어레이 형태로 변환시켜 상기 기판으로 조사시키며,
    상기 빔 스팟 어레이는 상기 기판 상에 빔이 조사되는 온-스팟과 빔이 조사되지 않는 오프-스팟을 포함하고, 상기 온-스팟과 오프-스팟은 상기 마이크로-미러 어레이에 의해 제어되며,
    상기 기판 상에 상기 기준 라인에 수직하는 제1 행과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 방향으로 패턴들이 형성될 때, 상기 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 상기 제1 각도가 설정된, 마스크리스 노광 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 행 및 제n 행의 방향은 상기 제1 방향에 수직하고,
    상기 제1 행의 패턴들과 상기 제n 행의 패턴들은 동일하며,
    상기 기판이 상기 스캔 방향으로 이동됨으로써, 상기 제1 부분들과 제2 부분들에 누적되는 조도가 달라지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 행 및 제n 행의 방향은 상기 제1 방향에 수직하고,
    상기 제1 행의 패턴들과 상기 제n 행의 패턴들은 동일하며,
    상기 스캔 방향이 상기 제1 방향과 평행한 경우에, 상기 제1 행의 패턴들이 서로 동일하면, 상기 제1 부분들에 누적되는 조도는 서로 다르고, 상기 제1 부분들 중 어느 하나인 I 부분과 상기 I 부분에 대응하는 상기 제2 부분들 중의 하나인 Ⅱ 부분에 누적되는 조도는 동일하며,
    상기 기판이 상기 스캔 방향으로 이동됨으로써, 상기 제1 행의 패턴들이 서로 동일하면, 상기 I 부분과 상기 Ⅱ 부분에 누적되는 조도는 달라지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 스테이지 상에 배치하는 기판 배치부;
    상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 이루는 제2 각도를 측정하는 각도 측정부; 및
    상기 빔 스팟 어레이의 상기 온-스팟과 오프-스팟에 대한 데이터를 생성하는 스팟 데이터 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 스팟 데이터 생성부는,
    상기 제1 각도를 계산하는 각도 계산부;
    상기 제1 각도에 기초하여 상기 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성하는 전처리 데이터 생성부; 및
    상기 제2 각도에 해당하는 스캔 각도 오차 값에 기초하여 상기 전처리 데이터를 보정하여 노광 데이터를 생성하는 노광 데이터 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  13. 광원;
    광변조 소자와 광학계를 구비하고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 노광 대상인 기판으로 조사시키는 광 헤드;
    상기 기판을 지지하고 상기 기판의 기준 라인에 대하여 제1 각도를 갖는 스캔 방향으로 상기 기판을 이동시키는 스테이지; 및
    상기 광 헤드를 회전시키는 광 헤드 회전부;를 포함하고,
    상기 광변조 소자는, 마이크로-미러 어레이를 구비하여 상기 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 광학계로 입사시키고, 상기 광학계는 상기 광변조 소자로부터의 반사광을 복수의 행과 복수의 열을 포함하는 빔 스팟 어레이 형태로 변환시켜 상기 기판으로 조사시키며,
    상기 빔 스팟 어레이는 상기 기판 상에 빔이 조사되는 온-스팟과 빔이 조사되지 않는 오프-스팟을 포함하고, 상기 온-스팟과 오프-스팟은 상기 마이크로-미러 어레이에 의해 제어되며,
    상기 기판 상에 상기 기준 라인에 수직하는 제1 행과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 방향으로 패턴들이 형성될 때, 상기 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 설정된, 마스크리스 노광 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 스캔 방향이 제1 방향이고,
    상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 상기 제1 각도를 갖도록 상기 기판이 상기 스테이지 상에 회전 배치된 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 기준 라인이 상기 제1 방향과 평행하도록 배치되어 상기 제1 행 및 제n 행의 방향이 상기 제1 방향에 수직하게 된 경우에,
    상기 제1 행의 패턴들이 서로 동일하면, 상기 제1 부분들에 누적되는 조도는 서로 다르고, 상기 제1 부분들 중 어느 하나인 I 부분과 상기 I 부분에 대응하는 상기 제2 부분들 중의 하나인 Ⅱ 부분에 누적되는 조도는 동일하며,
    상기 기판이 상기 제1 각도로 회전 배치됨으로써, 상기 제1 행의 패턴들이 서로 동일하면, 상기 I 부분과 상기 Ⅱ 부분에 누적되는 조도는 달라지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 기준 라인이 제1 방향에 평행하도록 상기 기판이 상기 스테이지 상에 배치되고,
    상기 스캔 방향이 상기 제1 방향에 대하여 상기 제1 각도를 갖도록 설정된 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 행 및 제n 행의 방향은 상기 제1 방향에 수직하고,
    상기 제1 행의 패턴들과 상기 제n 행의 패턴들은 동일하며,
    상기 기판이 상기 스캔 방향으로 이동됨으로써, 상기 제1 부분들과 제2 부분들에 누적되는 조도가 달라지는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 장치.
  18. 기판-패턴 판단부에서, 노광 대상인 기판이 새로운 기판인지 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성할 건지를 판단하는 단계;
    상기 기판이 새로운 기판이거나 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성하는 경우, 각도 계산부에서, 제1 방향에 대하여 상기 기판의 회전 각도를 계산하거나 또는 스캔 방향의 각도를 계산하는 단계;
    전처리 데이터 생성부에서, 상기 기판의 회전 각도 또는 상기 스캔 방향의 각도에 기초하여, 마스크리스 노광 장치의 광 헤드의 빔 스팟 어레이의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성하는 단계;
    기판 배치부에서, 상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계;
    각도 측정부에서, 상기 제1 방향에 대하여 상기 기판의 기준 라인의 각도를 측정하는 단계;
    노광 데이터 생성부에서, 측정된 상기 각도에 기초하여 상기 전처리 데이터를 보정하여 노광 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 노광 장치에서, 상기 노광 데이터에 기초하여 상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계;를 포함하고,
    상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계에서, 상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 상기 회전 각도를 갖도록 배치하거나, 또는
    상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계에서, 상기 스캔 방향의 각도로 스캔하는, 마스크리스 노광 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 기판의 회전 각도 또는 스캔 방향의 각도를 계산하는 단계에서,
    상기 기판 상에 형성될 제1 행의 패턴들과 제n 행(n은 2 이상의 정수)의 패턴들에 대응하는 상기 기판 상의 제1 부분들과 제2 부분들에 상기 빔 스팟 어레이에 의해 누적되는 조도가 달라지도록 상기 기판의 회전 각도 또는 스캔 방향의 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 마스크리스 노광 방법.
  20. 기판-패턴 판단부에서, 노광 대상인 기판이 새로운 기판인지 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성할 건지를 판단하는 단계;
    상기 기판이 새로운 기판이거나 또는 상기 기판 상에 새로운 패턴을 형성하는 경우, 각도 계산부에서, 제1 방향에 대하여 상기 기판의 회전 각도를 계산하거나 또는 스캔 방향의 각도를 계산하는 단계;
    전처리 데이터 생성부에서, 상기 기판의 회전 각도 또는 상기 스캔 방향의 각도에 기초하여, 마스크리스 노광 장치의 광 헤드의 빔 스팟 어레이의 온-스팟과 오프-스팟에 대한 전처리 데이터를 생성하는 단계;
    기판 배치부에서, 상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계;
    각도 측정부에서, 상기 제1 방향에 대하여 상기 기판의 기준 라인의 각도를 측정하는 단계;
    노광 데이터 생성부에서, 측정된 상기 각도에 기초하여 상기 전처리 데이터를 보정하여 노광 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 노광 장치에서, 상기 노광 데이터에 기초하여 상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계;
    상기 기판에 대한 패터닝을 수행하는 단계; 및
    상기 기판에 대한 후속 공정을 수행하는 단계;를 포함하고,
    상기 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계에서, 상기 기준 라인이 상기 제1 방향에 대하여 상기 회전 각도를 갖도록 배치하거나, 또는
    상기 기판에 대한 노광을 수행하는 단계에서, 상기 스캔 방향의 각도로 스캔하는, 반도체 소자 제조방법.
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