JP2011237781A - マスクレス露光装置とマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスクレス露光工程で仮想のマスクを用いてレイヤ別にオーバーレイする方法を通してマスクレス積層露光を行うことができる整列方法を提案する。
【解決手段】 マスクレス露光で既存のマスク露光のマスクと同一の役割をする仮想のマスクという概念を導入し、既存のマスク露光の整列マークと同一の役割をする仮想のターゲットマークという概念を導入してレイヤ別にオーバーレイを行うことによって、マスクレス露光でも積層露光を行うことができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、マスクレス露光で仮想のマスクを用いてオーバーレイを行うための整列方法に関するものである。

一般に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ；Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）及び平板ディスプレイパネル（ＦＰＤ；Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を構成する基板（又は半導体ウェハ）にパターンを形成する方法では、まず、基板にパターン材料を塗布し、フォトマスクを使用してパターン材料に選択的に露光を行い、化学的性質の変化したパターン材料部分又はその他の部分を選択的に除去することによってパターンを形成する。

しかしながら、基板が漸次大型化され、パターンが精密化されるにつれて、フォトマスクを使用せず、基板（又は半導体ウェハ）に所望のパターンを形成するマスクレス露光工程が開発されている。マスクレス露光によれば、マスクの製作／洗浄／保管などに費用がかからず、自由なパネル設計が可能であり、マスクの製作期間が要されないので、リードタイムが短縮される。さらに、マスクレス露光によれば、マスクの欠陥がないので、工程ロスがなく、ハイブリッド設計の適用によって生産柔軟性を高めることができる。

基板には複数のレイヤが積層されているが、このレイヤは、露光工程を通して基板上にパターンを形成する。パターンが漸次微細化されるにつれて、パターンが形成されたレイヤの数も増加しつつある。既存のマスク露光の一般的な方法では、一つの基板に複数のレイヤを積層する場合、マスクと基板（又はウェハ）の整列マークを用いて整列する。

しかしながら、マスクレス露光の場合、マスクが物理的に存在しないので、マスクと基板の整列マーク間の相対位置を知ることができない。

本発明は、マスクレス露光で仮想のマスクを用いてレイヤ別にオーバーレイする方法を通してマスクレス積層露光を行うことができる整列方法を提案しようとする。

このために、本発明の一側面によるマスクレス露光装置は、基板を移動させるステージと、基板に積層されるレイヤと、レイヤにパターンを露光するために露光ビームをビームスポットアレイ状に転写し、仮想のマスクを生成する光変調素子と、レイヤに彫られた整列マークの位置を計測する整列部と、計測された整列マークの位置を用いて仮想のマスクに存在するターゲットマークの位置を計算し、計算されたターゲットマークの位置を用いて仮想のマスクと基板の整列を行う制御部とを含む。

レイヤは複数で構成され、各レイヤには整列マークが２個以上存在することが望ましい。

整列部は、各レイヤ別の整列マークの位置を計測するスコープである。

整列部は、複数のレイヤのうちｉ番目のレイヤに対する露光、現像、エッチング、蒸着及びＰＲ塗布などの一連の工程が終了し、（ｉ＋１）番目のレイヤを露光する直前の基板でｉ番目のレイヤに存在する整列マークの位置を計測することが望ましい。

制御部は、計算されたターゲットマークの位置と計測された整列マークの位置との間の相対位置を計算し、計算された相対位置によって各レイヤ別にオーバーレイするようにステージの移送量を決定する。

制御部は、（ｉ＋１）番目のレイヤを露光する前に計算された相対位置量だけステージの移送量を補償し、仮想のマスクと基板の整列を行うことが望ましい。

ターゲットマークは、オーバーレイ整列時に基準になる仮想の整列マークである。

そして、本発明の一側面によるマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法は、基板をステージ上に載せ；基板にレイヤを積層する場合、レイヤにパターンを露光するために光変調素子を用いて仮想のマスクを生成し；レイヤに彫られた整列マークの位置を計測し；計測された整列マークの位置を用いて仮想のマスクに存在するターゲットマークの位置を計算し；計算されたターゲットマークの位置を用いて仮想のマスクと基板の整列を行うことを含む。

また、本発明の一側面によるマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法は、計算されたターゲットマークの位置と計測された整列マークの位置との間の相対位置を計算し；計算された相対位置によってステージの移送量を決定し；決定されたステージの移送量を補償し、複数のレイヤをオーバーレイすることをさらに含む。

提案されたマスクレス露光装置とマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法によれば、マスクレス露光で既存のマスク露光のマスクと同一の役割をする仮想のマスクという概念を導入し、既存のマスク露光の整列マークと同一の役割をする仮想のターゲットマークという概念を導入してレイヤ別にオーバーレイを行うことによって、マスクレス露光でも積層露光を行うことができる。

本発明の一実施例によるマスクレス露光装置の構成図である。 本発明の一実施例によるマスクレス露光で仮想のマスクを生成する概念図である。 本発明の一実施例によるマスクレス露光でのマーク位置に対する定義を例示した第１の図である。 本発明の一実施例によるマスクレス露光でのマーク位置に対する定義を例示した第２の図である。 本発明の一実施例によるマスクレス露光でのターゲットマークに対する拡張を例示した図である。 本発明の一実施例によるマスクレス露光で露光しようとするパターンがデザインされたＣＡＤファイル（以下、マスク設計のための図面ファイルを総称する）からの整列マークの公称位置座標を例示した図である。 本発明の一実施例によるマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法を示した図である。

以下、本発明の一実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によるマスクレス露光装置の構成図である。図１において、本発明の一実施例によるマスクレス露光装置１００は、移動部１１０、光源部１２０、投影部１３０、整列部１４０、マーク撮像部１５０及び制御部１６０を含む。

移動部１１０は、露光しようとする基板（ウェハ、ガラスなどの所定のパターンを形成しようとするあらゆる試料）Ｓを支持するステージであって、露光前に仮想のマスクＶＭ（ｖｉｒｔｕａｌ ｍａｓｋ）と基板Ｓの整列を行うとき、制御部１６０の指示によって移動することによって、仮想のマスクＶＭと基板Ｓの正確な整列を行う。ここで、基板Ｓには露光層であるレイヤＬが積層されているが、このレイヤＬは、露光工程を通して基板Ｓにパターンを形成する。

光源部１２０は、露光のためのレーザ光を出力するもので、半導体レーザ又は紫外線ランプなどを含む。このレーザ光は、投影部１３０を介して移動部１１０に置かれた基板Ｓに出力される。

投影部１３０は、移動部１１０の一側に固定設置され、仮想のマスクＶＭのパターンを形成するためのパターン形成光を複数のスポットビームに分離し、これら複数のスポットビームを基板Ｓに投影する。

このような投影部１３０は、光源部１２０から出力された光を仮想のマスクＶＭのパターンを有する光に変調する光変調素子１３１と、光変調素子１３１で変調された光を拡大する第１のプロジェクションレンズ１３２と、複数のレンズがアレイ状に形成されており、第１のプロジェクションレンズ１３２で拡大された仮想のマスクＶＭパターンを有する光を複数の光に分離して集光するマルチレンズアレイ（Ｍｕｌｔｉ Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ、ＭＬＡ）１３３と、マルチレンズアレイ１３３で集光された光の解像度を調整し、この集光された光を透過させる第２のプロジェクションレンズ１３４とを含む。

光変調素子１３１は、空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、ＳＬＭ）を含む。光変調素子１３１としては、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプのデジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ―ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）、２次元ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）、投光性セラミックであるＰＬＺＴ（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔａｎｔａｌａｔｅ）を用いた電気光学素子、強誘電性液晶（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ、ＦＬＣ）などを用いることができ、このうちＤＭＤを使用することが望ましい。以下、説明の便宜上、ＤＭＤからなる光変調素子１３１を用いて本発明を説明する。

ＤＭＤは、メモリセルと、メモリセル上にＬ行×Ｍ列のマトリックスタイプで配列された多数のマイクロミラーとを含んで構成されたミラーデバイスである。画像データによって生成された制御信号に基づいて各マイクロミラーの角度を異ならせ、所望の光は第１のプロジェクションレンズ１３２に反射させて送り、その他の光は異なる角度で送って遮断する。

ＤＭＤからなる光変調素子１３１のメモリセルにデジタル信号が記録されれば、マイクロミラーが対角線を中心にして一定の角度（例えば、１２゜）の範囲で傾斜する。各マイクロミラーのオン／オフは、後述する制御部１６０によってそれぞれ制御される。すなわち、オン状態のマイクロミラーによって反射された光は基板Ｓ上の露光対象物（通常、ＰＲ（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ））を露光させ、オフ状態のマイクロミラーによって反射された光は基板Ｓ上の露光対象物を露光させなくなる。

第１のプロジェクションレンズ１３２は、両側テレセントリック光学系からなっており、光変調素子１３１を経た像を、例えば、約４倍に拡大してマルチレンズアレイ１３３の開口面に結像する。

第２のプロジェクションレンズ１３４も、両側テレセントリック光学系からなっており、マルチレンズアレイ１３３の焦点面に形成された複数のスポットビームを、例えば、約１倍に基板Ｓ上に結像する。本発明の一実施例では、第１のプロジェクションレンズ１３２及び第２のプロジェクションレンズ１３４の倍率がそれぞれ４倍及び１倍である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、第１のプロジェクションレンズ１３２及び第２のプロジェクションレンズ１３４の倍率は、所望のスポットビームの大きさ、露光するパターンの最小形状サイズによって最適の倍率組み合わせを導出することができる。

マルチレンズアレイ１３３は、光変調素子１３１のマイクロミラーに対応する複数のマイクロレンズが２次元に配列されてなるものである。例えば、光変調素子１３１が１９２０個×４００個のマイクロミラーからなっている場合、これに対応してマイクロレンズも１９２０個×４００個が配置される。また、マイクロレンズの配列ピッチは、光変調素子１３１のマイクロミラーの配列ピッチに第１のプロジェクションレンズ１３２の倍率を掛けた値と実質的に同一である。

そして、投影部１３０は、第２のプロジェクションレンズ１３４で透過された複数のスポットビームによって形成されたパターンを有する仮想のマスクＶＭを、図２に示すように生成する。

図２は、本発明の一実施例によるマスクレス露光で仮想のマスクを生成する概念図である。図２において、仮想のマスクＶＭは、物理的に存在するマスクでなく、複数のスポットビームが予め格納されたパターンに対応して光変調素子１３１でオン／オフになり、パターンを形成して作られたものである。仮想のマスクＶＭは、移動部１１０を走査方向（Ｙ軸方向）にスキャニングし、副走査方向（Ｘ軸方向）にステッピングし、基板Ｓに形成するパターニング大きさを有する。そして、仮想のマスクＶＭ上には仮想のターゲットマークＴＭ（ｖｉｒｔｕａｌ ｔａｒｇｅｔ ｍａｒｋ）が存在する。仮想のターゲットマークＴＭは、既存のマスク露光の整列マークと同一の役割をする仮想の基準整列マークである。

このように構成されたマスクレス露光装置１００は、光源部１２０から光を出力し、光変調素子１３１で光源部１２０の出力光を仮想のマスクＶＭのパターンを有する光に変調する。そして、光変調素子１３１で変調された仮想のマスクＶＭのパターンを有する光を第１のプロジェクションレンズ１３２で拡大し、拡大された仮想のマスクＶＭのパターンを有する光をマルチレンズアレイ１３３で複数のスポットビームに分離して集光し、第２のプロジェクションレンズ１３４で、マルチレンズアレイ１３３で集光された光の解像度を調整し、この集光された光を透過させることによって露光を行う。

図１において、整列部１４０は、投影部１３０の一側に設けられており、オーバーレイ整列を行うために各レイヤ別の整列マークＡＭ（ａｌｉｇｎ ｍａｒｋ）の位置を計測するスコープである。各レイヤには少なくとも２個の整列マークＡＭが存在する。

マーク撮像部１５０は、整列部１４０の上側に設けられ、仮想のマスクＶＭと基板Ｓの正確な整列のために基板Ｓに彫られた整列マークＡＭ、すなわち、該当レイヤ［例えば、（ｉ＋１）番目のレイヤ］を露光する直前のレイヤ（ｉ番目のレイヤ）に彫られた現在の整列マークを撮像し、撮像された映像を制御部１６０に伝送する。このとき、制御部１６０の指示によって、マーク撮像部１５０を通して該当レイヤ［（ｉ＋１）番目のレイヤ］を露光する直前のレイヤ（ｉ番目のレイヤ）に彫られた現在の整列マークＡＭが撮像されるまで移動部１１０の移動が制御される。

制御部１６０は、整列部１４０で計測された整列マークＡＭの位置から機構学的関係を用いてターゲットマークＴＭ（オーバーレイ整列時に基準になる仮想のターゲットマーク）の位置に対する相対位置及び姿勢を計算し、該当レイヤ［（ｉ＋１）番目のレイヤ］を露光する前に相対位置量だけ補償し、仮想のマスクＶＭと基板Ｓとの間の整列を行う。

すなわち、制御部１６０は、該当レイヤ［（ｉ＋１）番目のレイヤ］を露光する直前のレイヤ（ｉ番目のレイヤ）に彫られた現在の整列マークＡＭの位置と、オーバーレイ整列時に基準になる仮想のターゲットマークＴＭ（本発明の一実施例で提案した方法によって求められた整列マーク）とを比較し、該当レイヤ［（ｉ＋１）番目のレイヤ］を露光する前にオーバーレイ整列を行う。

このように、制御部１６０は、計算された仮想のターゲットマークＴＭと、該当レイヤ［（ｉ＋１）番目のレイヤ］を露光する直前のレイヤ（ｉ番目のレイヤ）の整列マークＡＭとの間の相対距離を計算して移動部１１０の移動を制御することによって、仮想のマスクＶＭと基板Ｓの整列が正確に行われるようにする。

以下、マスクレス露光でのオーバーレイのために仮想のマスクＶＭ上に存在する仮想のターゲットマークＴＭを探して定義する方法を説明する。

図３は、本発明の一実施例によるマスクレス露光でのマーク位置に対する定義を例示した第１の図で、図４は、本発明の一実施例によるマスクレス露光でのマーク位置に対する定義を例示した第２の図である。

図３及び図４において、整列マークＡＭは、基板Ｓ上に配置されたｉ番目のレイヤ［例えば、１番目のレイヤＬ１］に彫られたマークであって、物理的に存在するものである。

ターゲットマークＴＭは、仮想のマスクＶＭ上に存在する仮想の基準整列マークであって、物理的に存在しないものである。

図３及び図４において、ターゲットマークＴＭを探すために定義された物理量は、下記に示す通りである。

下記の物理量は、２次元ベクトル量（位置ベクトル）であると見なされる。

厳密に言えば、物理量が３次元ベクトル（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で表されるが、Ｚ座標値がいずれも同一になるようにＸＹ平面のレベリングが行われ、Ｚ＝常数であるので、便宜上‘Ｚ＝０'と表記する。

Σ_Ｏは、仮想のマスクＶＭと基板Ｓとの間の整列のためのオーバーレイに対するシステム座標系（以下、オーバーレイ座標系という。）であって、移動部１１０に設けられている。

^Ｏｒ_ｉｊは、オーバーレイ座標系（Σ_Ｏ）に対して計測されたｉ番目のレイヤのｊ番目の整列マークＡＭ位置である。

^Ｏｒ’_ｉｊは、基板Ｓの現像後、ローディングされたオーバーレイ座標系（Σ_Ｏ）に対して計測されたｉ番目のレイヤのｊ番目の整列マークＡＭ位置である。

^Ｏｔ_ｊは、オーバーレイ座標系（Σ_Ｏ）に対して計算された仮想のマスクＶＭのｊ番目のターゲットマークＴＭ位置である。

基板Ｓ（ウェハ又はガラス）を移動部１１０上に載せた後、この基板Ｓに複数のレイヤＬ（Ｌ１、Ｌ２…）を積層する場合、基板Ｓと仮想のマスクＶＭとの間の整列のために仮想のマスクＶＭ上に存在する仮想のターゲットマークＴＭを探さなければならない。

仮想のターゲットマークＴＭを探すために、まず、整列部１４０を用いて各レイヤ別の整列マークＡＭの位置を計測する。

整列部１４０で各レイヤ別の整列マークＡＭの位置を計測すれば、下記の方法で仮想のターゲットマークＴＭ位置を計算することができる。

以下、説明の便宜上、ｉ＝１である場合を例に挙げ、ｉ番目は１番目、（ｉ＋１）番目は２番目と表現して本発明を説明する。

まず、１番目のレイヤＬ１に対する露光、現像、エッチング及び蒸着が終了し、ＰＲ（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ；感光液）塗布が行われ、２番目のレイヤＬ２を露光する直前の基板Ｓで１番目のレイヤＬ１に存在する^Ｏｒ_１１、^Ｏｒ_１２の座標値を整列部１４０を用いて下記の式（１）のように計測する（図３参照）。

式（１）のように、１番目のレイヤＬ１で計測された^Ｏｒ_１１、^Ｏｒ_１２の座標値を通して整列マークＡＭ間のＸ軸（Ｘ_Ｏ）角度αを下記の式（２）のように計算する。

α＝ａｒｇ（^Ｏｒ_１２−^Ｏｒ_１１） （２）
上記のように、１番目のレイヤＬ１に対する露光、現像、エッチング、蒸着及びＰＲ塗布などの一連の工程が終了すれば、２番目のレイヤＬ２を露光する。

２番目のレイヤＬ２を露光した後、ＰＲを現像し、再び移動部１１０上に基板Ｓを載せる（ローディングする）。ローディング後、^Ｏｒ'_１１、^Ｏｒ'_１２、^Ｏｒ'_２１、^Ｏｒ'_２２の座標値を整列部１４０を用いて下記の式（３）のように計測する（図４参照）。

式（３）のように、ローディング後、１番目のレイヤＬ１で計測された^Ｏｒ'_１１、^Ｏｒ'_１２を通して整列マークＡＭ間のＸ軸（Ｘ_Ｏ）角度βを下記の式（４）のように計算する。

β＝ａｒｇ（^Ｏｒ'_１２−^Ｏｒ'_１１） （４）
式（１）及び式（３）を通して計測された位置ベクトル^Ｏｒ_１１、^Ｏｒ_１２、^Ｏｒ'_１１、^Ｏｒ'_１２、^Ｏｒ'_２１、^Ｏｒ'_２２の座標値と、式（２）及び式（４）を通して計算されたα、βの角度値を用いて仮想のマスクＶＭに存在するターゲットマークＴＭの位置^Ｏｒ_２１、^Ｏｒ_２２の座標値を下記の式（５）のように計算する。

式（５）を通して計算された^Ｏｒ_２１、^Ｏｒ_２２の座標値から下記の式（６）のようにターゲットマークＴＭの位置ベクトル^Ｏｔ_１、^Ｏｔ_２を定義する。

^Ｏｔ_１≡^Ｏｒ_２１
^Ｏｔ_２≡^Ｏｒ_２２ （６）
ターゲットマークＴＭの位置ベクトル^Ｏｔ_１、^Ｏｔ_２の座標値を通して任意のターゲットマークＴＭの位置を定義すれば、仮想のマスクＶＭ上に存在するターゲットマークＴＭの位置を拡張することができる。これについて図５及び図６を参照して説明する。

図５は、本発明の一実施例によるマスクレス露光でのターゲットマークに対する拡張を例示した図で、図６は、本発明の一実施例によるマスクレス露光で露光しようとするパターンがデザインされたＣＡＤファイルからの整列マークの公称位置座標を例示した図である。

図５及び図６において、ターゲットマークＴＭの位置ベクトル^Ｏｔ_１、^Ｏｔ_２の座標値に対応するＣＡＤ上の座標値（設計値）を通して、相対距離を用いて任意のターゲットマークＴＭ位置を下記の式（７）のように計算する。

^Ｏｔ_ｉ＝^Ｏｔ_１＋（^ＣＡＤｒ_ｉ−^ＣＡＤｒ_１） （７）
式（７）において、^Ｏｔ_１は、仮想のマスクＶＭ上に存在する１番目のターゲットマークＴＭの位置ベクトルで、^Ｏt_ｉは、仮想のマスクＶＭ上に存在するｉ番目のターゲットマークＴＭの位置ベクトルで、（^ＣＡＤｒ_ｉ−^ＣＡＤｒ_１）は、図５のＣＡＤファイルからのｉ番目の整列マークＡＭの公称位置座標と１番目の整列マークＡＭの公称位置座標との差を示したものである。

仮想のマスクＶＭ上に存在するターゲットマークＴＭの位置が計算されれば、計算されたターゲットマークＴＭの位置を用いて各レイヤ別Ｌ（Ｌ１、Ｌ２…）のオーバーレイのための仮想のマスクＶＭと基板Ｓとの間の整列を行う。マスクレス露光でターゲットマークＴＭと基板Ｓの整列マークＡＭとの相対位置を計算すれば、既存のマスク露光で行われる一般的な整列方式を用いることができる。

本発明の一実施例では、最も基本的な整列方式である２ポイントグローバルアラインメントを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものでなく、既存のマスク露光で行う２個を超える整列マークＡＭを通して最小二乗法を用いる整列方式などのように、マスク露光で使用する伝統的な整列方式をいずれも適用することができる。

以下、これについて図７を参照して説明する。

図７は、本発明の一実施例によるマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法を例示した図である。図７において、仮想のターゲットマークＴＭを用いたオーバーレイ整列のために定義された物理量は、下記に示す通りである。

下記の物理量は、２次元ベクトル量（位置ベクトル）である。

^Ｏｒ_ｃは、オーバーレイのための移動部１１０の回転中心位置であって、既に知っている値である。

^Ｏｒ_１１は、１番目のレイヤの１番目の整列マークＡＭ位置である。

^Ｏｒ_１２は、１番目のレイヤの２番目の整列マークＡＭ位置である。

^Ｏｔ_１は、仮想マスクＶＭの１番目のターゲットマークＴＭである。

^Ｏｔ_２は、仮想マスクＶＭの２番目のターゲットマークＴＭである。

基板Ｓ（ウェハ又はガラス）を移動部１１０上に載せた後、この基板ＳにレイヤＬが配置されれば、基板Ｓと仮想のマスクＶＭとの間の整列を行い、一つの基板Ｓに複数のレイヤＬ（Ｌ１、Ｌ２…）を積層することが可能である。

上記で定義された物理量は、下記の式（８）のように表すことができる。

１番目のレイヤＬ１に対する露光、現像、エッチング及び蒸着が終了し、ＰＲ塗布が行われ、２番目のレイヤＬ２を露光する直前の基板Ｓで１番目のレイヤＬ１に存在する^Ｏｒ_１１、^Ｏｒ_１２の座標値を整列部１４０を用いて上記の式（８）のように計測する（図３参照）。

式（８）のように、１番目のレイヤＬ１で計測された^Ｏｒ_１１、^Ｏｒ_１２の座標値を通して整列マークＡＭ間のＸ軸（Ｘ_Ｏ）角度θ_ｇを下記の式（９）のように計算することができる。

θ_ｇ＝ａｒｇ（^Ｏｒ_１２−^Ｏｒ_１１） （９）
そして、仮想のマスクＶＭ上に存在する１番目及び２番目のターゲットマークＴＭの位置ベクトル^Ｏｔ_１、^Ｏｔ_２の座標値を通してターゲットマークＴＭ間のＸ軸（Ｘ_Ｏ）角度θ_ｇを下記の式（１０）のように計算することができる。

θ_ｇ'＝ａｒｇ（^Ｏｔ_２−^Ｏｔ_１） （１０）
式（９）と式（１０）を通して計算されたθ_ｇ、θ_ｇ'の値からオーバーレイのための移動部１１０の回転移送量△θ（Ｚ軸に対して回転する移動部の移送量）を下記の式（１１）のように計算する。

△θ＝θ_ｇ'−θ_ｇ （１１）
次いで、オーバーレイのための移動部１１０のＸＹ移送量△Ｘ、△Ｙ（Ｘ軸、Ｙ軸に対して移動する移動部の移送量）を下記の式（１２）のように計算する。

式（１２）を通して計算されたオーバーレイのための移動部１１０の移送量△θ、△Ｘ、△Ｙを用いて、制御部１６０は、基板Ｓに彫られた整列マークＡＭと仮想のマスクＶＭ上に存在するターゲットマークＴＭが整列されるまで移動部１１０の駆動を制御する。

このように、制御部１６０は、移動部１１０の駆動を制御して基板Ｓと仮想のマスクＶＭとの間の整列を行うことによって、一つの基板Ｓに複数のレイヤＬ（Ｌ１、Ｌ２…）を積層することが可能になる。

一方、本発明のターゲットマークＴＭを探す一実施例では、基板Ｓに積層されるレイヤＬのＰＲ現像後、再び移動部１１０上に基板ＳをローディングしてターゲットマークＴＭの位置を探す方法について説明したが、本発明は、これに限定されず、ポラロイドの原理を適用することができる。ポラロイドの原理を適用し、基板Ｓに露光によって直ぐ識別される物質が塗布されている場合、現像を行う必要がなくなるので、本発明の一実施例のようにローディング後に整列マークＡＭの位置を計測する過程を省略できるようになる。

１００ マスクレス露光装置
１１０ 移動部
１２０ 光源部
１３０ 投影部
１３１ 光変調素子
１３２ 第１のプロジェクションレンズ
１３３ マルチレンズアレイ
１３４ 第２のプロジェクションレンズ
１４０ 整列部
１５０ マーク撮像部
１６０ 制御部

Claims (13)

1. 基板を移動させるステージと、
   前記基板に積層されるレイヤと、
   前記レイヤにパターンを露光するために露光ビームをビームスポットアレイ状に転写し、仮想のマスクを生成する光変調素子と、
   前記レイヤに彫られた整列マークの位置を計測する整列部と、
   前記計測された整列マークの位置を用いて前記仮想のマスクに存在するターゲットマークの位置を計算し、前記計算されたターゲットマークの位置を用いて前記仮想のマスクと前記基板の整列を行う制御部と、を含むマスクレス露光装置。
2. 前記レイヤは複数で構成される、請求項１に記載のマスクレス露光装置。
3. 前記各レイヤには前記整列マークが２個以上存在する、請求項２に記載のマスクレス露光装置。
4. 前記整列部は、前記各レイヤ別の前記整列マークの位置を計測するスコープである、請求項２に記載のマスクレス露光装置。
5. 前記整列部は、前記複数のレイヤのうちｉ番目のレイヤに対する露光、現像、エッチング、蒸着及びＰＲ塗布などの一連の工程が終了し、（ｉ＋１）番目のレイヤを露光する直前の基板で前記ｉ番目のレイヤに存在する前記整列マークの位置を計測する、請求項２に記載のマスクレス露光装置。
6. 前記制御部は、前記計算されたターゲットマークの位置と前記計測された整列マークの位置との間の相対位置を計算し、前記計算された相対位置によって前記各レイヤ別にオーバーレイするように前記ステージの移送量を決定する、請求項５に記載のマスクレス露光装置。
7. 前記制御部は、前記（ｉ＋１）番目のレイヤを露光する前に前記計算された相対位置量だけ前記ステージの移送量を補償し、前記仮想のマスクと前記基板の整列を行う、請求項６に記載のマスクレス露光装置。
8. 前記ターゲットマークは、前記オーバーレイ整列時に基準になる仮想の整列マークである、請求項６に記載のマスクレス露光装置。
9. 基板をステージ上に載せ、
   前記基板にレイヤを積層する場合、前記レイヤにパターンを露光するために光変調素子を用いて仮想のマスクを生成し、
   前記レイヤに彫られた整列マークの位置を計測し、
   前記計測された整列マークの位置を用いて前記仮想のマスクに存在するターゲットマークの位置を計算し、
   前記計算されたターゲットマークの位置を用いて前記仮想のマスクと前記基板の整列を行うことを含むマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法。
10. 前記レイヤは複数で構成される、請求項９に記載のマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法。
11. 前記整列マークの位置を計測するのは、
    前記複数のレイヤのうちｉ番目のレイヤに対する露光、現像、エッチング、蒸着及びＰＲ塗布などの一連の工程が終了し、（ｉ＋１）番目のレイヤを露光する直前の基板で前記ｉ番目のレイヤに存在する前記整列マークの位置を計測する、請求項１０に記載のマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法。
12. 前記計算されたターゲットマークの位置と前記計測された整列マークの位置との間の相対位置を計算し、
    前記計算された相対位置によって前記ステージの移送量を決定し、
    前記決定されたステージの移送量を補償し、前記複数のレイヤをオーバーレイすることをさらに含む、請求項１１に記載のマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法。
13. 前記ターゲットマークは、前記オーバーレイ整列時に基準になる仮想の整列マークである、請求項１２に記載のマスクレス露光でのオーバーレイのための整列方法。

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