CN103052917A - 使用了微透镜阵列的扫描曝光装置 - Google Patents

使用了微透镜阵列的扫描曝光装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，即使起因于曝光装置特性和温度条件等制造条件的变动而使得被曝光基板的大小产生变动，也能够使掩模图案的像对准规定位置。在扫描曝光装置中，多个微透镜阵列2在要曝光的基板1的上方排列在与扫描方向垂直的方向上并被支承基板支承。而且，各微透镜阵列以能够相对于其排列方向从平行于曝光基板的方向倾斜的方式被支承基板支承。这些微透镜阵列的倾斜角度构成为关于上述排列方向逐渐变大或变小。

Description

使用了微透镜阵列的扫描曝光装置
技术领域
本发明涉及利用二维地排列有微透镜的微透镜阵列在基板上对掩模图案进行曝光的使用了微透镜阵列的扫描曝光装置。
背景技术
数次对形成在薄膜晶体管液晶基板和滤色器（color filter）基板等玻璃基板上的抗蚀剂膜等进行重叠曝光，形成规定的图案。这些被曝光基板在该膜形成过程中有时会进行伸缩，重叠曝光的下层图案有时会根据制造条件（曝光装置特性和温度条件）而与设计上的间距不同。在这样的重叠曝光中，当产生曝光位置的间距变化时，不得不在曝光装置侧进行倍率校正来吸收该间距变化。即，在产生被曝光基板尺寸的变动的情况下，需要通过按间距偏离了的量调整像的倍率，从而将该像配置于变动后的间距的基板上的规定位置的中央。
另一方面，近来，提出了一种使用了将微透镜二维地进行配置的微透镜阵列的扫描曝光装置（专利文献1）。在该扫描曝光装置中，在一个方向上排列多个微透镜阵列，并在与该排列方向垂直的方向上使基板和掩模相对于微透镜阵列和曝光光源相对地移动，从而曝光光线对掩模进行扫描，使形成于掩模的孔的曝光图案在基板上成像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007–3829。
发明内容
发明要解决的课题
可是，在该以往的扫描曝光装置中，存在以下所示的问题。在使用了将一般的透镜组合起来使用的投影光学系统的曝光装置中，通过调整透镜的间隔等，从而容易调整倍率。可是，在微透镜的情况下，在厚度例如为4mm的板中，在光轴方向上配置8个透镜，由此使正立等倍像在基板上成像，因此不能调整倍率。因此，在使用了微透镜阵列的扫描曝光装置中，存在不能应对被曝光基板的间距变更的问题。
本发明的目的在于，提供一种使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，即使起因于曝光装置特性和温度条件等制造条件的变动而使得被曝光基板的大小产生变动，也能够使掩模图案的像对准规定位置。
用于解决课题的方案
本发明提供一种使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，其特征在于，具有：多个微透镜阵列，配置在要曝光的基板的上方，二维地配置有微透镜；掩模，配置在该微透镜阵列的上方，形成有规定的曝光图案；曝光光源，对该掩模照射曝光光线；以及移动装置，使所述微透镜阵列与所述基板以及所述掩模在一个方向上相对地移动，所述多个微透镜阵列在支承基板上配置在与所述一个方向垂直的方向上，各微透镜阵列以能够关于其配置方向从平行于被曝光基板的方向相对于所述支承基板倾斜的方式被支承。
此外，所述微透镜阵列能够构成为其倾斜角度关于所述配置方向逐渐变大或变小。
进而，优选的是，所述微透镜阵列在所述一个方向上配置成2队，各微透镜阵列在所述支承基板上交错地配置。但是，微透镜阵列不一定需要交错地配置。
进而此外，例如，所述微透镜将所述掩模的曝光图案的正立等倍像投影到所述基板上。
进而此外，所述微透镜阵列的倾斜角度的调整能够以如下方式进行：预先测定已经形成于所述被曝光基板的下层图案的总间距，使曝光图案的间距与该下层图案的总间距一致。
发明效果
根据本发明，在使用了微透镜阵列的曝光装置中，通过使多个微透镜阵列的倾斜角度相互不同，从而能够拟似性地且容易地变更在微透镜中透射了的正立等倍率的像的倍率，并且能够提高在重叠曝光中的曝光位置的尺寸精度。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的曝光装置的1个微透镜阵列的部分的纵剖面图。
图2是表示排列有多个该微透镜阵列的状态的立体图。
图3是表示微透镜的图。
图4（a）、（b）是表示其光阑的图。
图5是表示微透镜阵列的曝光区域的图。
图6是表示微透镜阵列彼此的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式具体地进行说明。图1是表示本发明实施方式的曝光装置的1个微透镜阵列的部分的纵剖面图，图2是表示排列有多个该微透镜阵列的状态的立体图，图3是表示微透镜的图，图4（a）、（b）是表示其光阑的图，图5是表示微透镜阵列的曝光区域的图，图6是表示微透镜阵列彼此的关系的图。
在玻璃基板等的被曝光基板1的上方，配置有将微透镜2a二维地进行配置而构成的微透镜阵列2，进而，在该微透镜阵列2上配置有掩模3，在掩模3的上方配置有曝光光源4。掩模3在透明基板3a的下表面形成有由Cr膜3b构成的遮光膜，曝光光线在形成于该Cr膜3b的孔中透射，通过微透镜阵列2聚束在基板上。在本实施方式中，例如，微透镜阵列2和曝光光源4被固定，基板1和掩模3同步地在箭头5方向上移动，由此来自曝光光源4的曝光光线透射掩模3在基板1上在箭头5方向上进行扫描。该基板1和掩模3的移动由适当的移动装置的驱动源进行驱动。再有，也可以将基板1和掩模3固定而使微透镜阵列2和曝光光源4移动。
如图2所示，在支承基板6上在与扫描方向5垂直的方向上例如各4个地配置有2队微透镜阵列2，在扫描方向5上观察，这些微透镜阵列2在前级的4个微透镜阵列2的相互间分别配置有后级的4个微透镜阵列2中的3个，2队微透镜阵列2交错地排列。由此，利用2队微透镜阵列2对基板1中的与扫描方向5垂直的方向的曝光区域的整个区域进行曝光。
各微透镜阵列2的各微透镜2a是4个8透镜结构，具有4个微透镜阵列2–1、2–2、2–3、2–4被层叠的构造。各微透镜阵列2–1等由2个透镜构成。由此，曝光光线暂时聚束在微透镜阵列2–2与微透镜阵列2–3之间，进而在微透镜阵列2–4的下方的基板上成像。而且，在微透镜阵列2–2与微透镜阵列2–3之间配置有6角视场光阑12，在微透镜阵列2–3与微透镜阵列2–4之间配置有孔径光阑11。按每个微透镜2a设置有这些6角视场光阑12和孔径光阑11，针对各微透镜2a将基板上的曝光区域整形为6角。6角视场光阑12例如如图4（a）所示，在微透镜2a的透镜视场区域10中形成为6角形状的开口，孔径光阑11如图4（b）所示，在微透镜阵列2a的透镜视场区域10中形成为圆形开口。6角视场光阑12例如具有图4（a）所示的尺寸（mm）。
而且，在各微透镜阵列2中，如图5所示那样配置有微透镜2a。即，微透镜2a关于扫描方向5依次在横向方向上少许错开地进行配置。6角视场光阑12被划分为中央的矩形部分12a和在该扫描方向5上观察的两侧的三角形部分12b、12c。而且，如图5所示，关于扫描方向5配置有这些微透镜2a，以使第一队6角视场光阑12的右侧的三角形部分12c与第二队6角视场光阑12的左侧的三角形部分12b重叠，第一队6角光阑12的左侧的三角形部分12b与第三队6角视场光阑12的右侧的三角形部分12c重叠。这样，关于扫描方向5，3队微透镜2a成为1组地进行配置。也就是说，第四队微透镜2a关于与扫描方向5垂直的方向配置在与第一队微透镜2a相同的位置。此时，在6角视场光阑12的形状尺寸具有图4所示的尺寸的情况下，如图5所示，在扫描方向5上连结6角形的各角部的线段（虚线）为0.03mm的等间隔。于是，当将三角形部分12b的面积和三角形部分12c的面积相加时，与中央的矩形部分12的面积相同。因此，当基板1接受3队微透镜2a的扫描时，关于与该扫描方向5垂直的方向，在其整个区域内接受到均匀的光量的曝光。因此，各微透镜阵列2关于扫描方向5配置有3的整数倍的队的微透镜2a。
而且，如图2所示，各微透镜阵列2被支承基板6支承，但是微透镜阵列2以能够相对于支承基板6在与扫描方向5垂直的方向上倾斜的方式被支承。
如图6所示，各队4个总计8个微透镜阵列2能够相对于与扫描方向垂直的方向以任意的倾斜角度倾斜。这样的微透镜阵列2的倾斜驱动能够由压电式（piezo）压电元件进行。即，当对压电式压电元件施加电压时，响应于该施加电压，压电式压电元件变形，因此能够利用其使微透镜阵列2的角度变更。再有，图6是交替地示出了图2的前级的微透镜阵列2和后级的微透镜阵列2的图，并且是关于扫描方向5观察前级和后级的微透镜阵列2的图。因此，图6示出了图5的一半的微透镜阵列2。
接着，针对如上述那样构成的本实施方式的曝光装置的工作进行说明。如图1至图3所示，当曝光光线从曝光光源4经由掩模3入射至微透镜阵列2时，倒立等倍的像成像于6角视场光阑12。然后，利用该6角视场光阑12将在各微透镜2a中透射的曝光光线整形为图4（a）所示的6角形，如图5所示在基板1上投影为正立等倍像。
而且，如图2所示，利用8个微透镜阵列2使基板1的与扫描方向5垂直的方向的整个曝光区域以均匀光量进行曝光。而且，当相对于微透镜阵列2在扫描方向5上扫描基板1和掩模3时，基板1的整个表面的曝光区域以均匀光量进行曝光。由此，形成于掩模3的掩模图案在基板1上成像。
此时，在制造过程中薄膜晶体管液晶基板和滤色器基板等的玻璃基板产生了尺寸变化的情况下，重叠曝光中的曝光图案相对于下层图案发生偏离。因此，如图6所示，假设在被曝光基板1的大小变大的情况下，使微透镜阵列2相对于相邻的微透镜阵列2倾斜。于是，图6所示的最右侧的微透镜阵列2平行于被曝光基板1，曝光光线垂直地入射至微透镜阵列2，但是其左邻的微透镜阵列2相对于右端的微透镜阵列2少许（几度的1/1000左右）倾斜。于是，透射了该微透镜阵列2的曝光光线对基板1从垂直方向向少许倾斜的方向入射。这样，使左邻的微透镜阵列2相对于右侧的微透镜阵列2更大地倾斜，由此最左侧的微透镜阵列2相对于垂直方向最大地倾斜，曝光光线对基板1从垂直方向最大倾斜地入射。
由此，从各微透镜阵列2投影到基板1上的掩模3的掩模图案（图中，用□表示）关于各微透镜阵列2投影在a区域中。在该情况下，曝光光线的倾斜角度关于各微透镜阵列2而不同，但是由于曝光区域a是倾斜角度本身极小的区域，所以关于各微透镜阵列2实质上为相同尺寸。可是，相邻的微透镜阵列2之间的间隔b1、b2、b3比各微透镜阵列2水平于基板1的情况下的间隔大。因此，在透射了掩模3时的曝光光线的透射区域在基板1上扩大，实质上取得透镜倍率增大的效果。由此，能够使各掩模图案的像在延伸后的基板的规定曝光区域的中央成像，并且能够与没有基板尺寸的变动的情况同样地，使其成像在规定曝光区域的中央。
在玻璃基板1的与扫描方向5垂直的方向的尺寸为1m并且各微透镜阵列2的尺寸为60mm的情况下，为了对基板1的整个区域进行曝光，需要17个微透镜阵列2。在这样的大小的基板1上，根据制造条件（曝光装置特性和温度条件）从设计值起进行6μm左右的伸长或收缩。因此，通过使微透镜阵列2依次一点一点地倾斜，从而与各微透镜阵列为水平的情况相比，使各微透镜阵列2之间的间隔增加0.375（6/16=0.375）μm，由此能够拟似性地提高投影曝光的曝光区域的倍率，并能够吸收基板1的尺寸变动。这样，相对于相邻的微透镜阵列2对间隔修正0.375μm即可，因此如果是该程度的间隔变更，则使微透镜阵列2倾斜的角度足够极其小。
这样，在使用了微透镜阵列的曝光装置中，能够容易地变更其投影像的倍率，并能够提高重叠曝光中的尺寸精度。
再有，各微透镜阵列例如经由压电元件被支承基板支承，以便能够关于其配置方向从平行于被曝光基板的方向相对于上述支承基板倾斜，该微透镜阵列的倾斜角度在上述实施方式中被设定为关于上述配置方向逐渐变大，但是该微透镜阵列的倾斜角度也可以被相反地设定为逐渐变小。在该情况下，在被曝光基板的大小缩小了的情况下，能够将来自微透镜阵列的曝光光线的位置对准大小变动后的基板。
此外，如上所述，根据本发明，在重叠曝光中，即使产生了基板尺寸的变动，也能够高精度地使其曝光位置对准下层的曝光图案，具体而言，也可以预先测定下层图案的总间距，以使曝光图案的间距与该总间距一致的方式调整各微透镜的倾斜角度，并对图案投影位置进行微调整，此外，也可以不预先测定下层图案的间距，而在曝光装置内，在曝光中利用摄像机确认下层图案与曝光图案的位置偏离，基于其结果，实时地进行各微透镜的倾斜角度的调整。再有，总间距是指在与扫描方向5垂直的方向上的两端部的图案间的距离。
此外，曝光光线能够使用脉冲激光或汞灯等的连续光等各种光。
产业上的可利用性
本发明在扫描曝光装置中，在重叠曝光时能够调整微透镜阵列的曝光倍率，因此能够容易地吸收下层图案的间距变动。
附图标记的说明：
1：基板
2：微透镜阵列
2a：微透镜
2–1~2–4：（结构）微透镜阵列
3：掩模
3a：透明基板
3b：Cr膜
4：曝光光源
5：扫描方向
6：支承基板
11：孔径光阑
12：6角视场光阑
12a：矩形部分
12b、12c：三角形部分。

Claims (5)

1.一种使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，其特征在于，具有：多个微透镜阵列，配置在要曝光的基板的上方，二维地配置有微透镜；掩模，配置在该微透镜阵列的上方，形成有规定的曝光图案；曝光光源，对该掩模照射曝光光线；以及移动装置，使所述微透镜阵列与所述基板以及所述掩模在一个方向上相对地移动，所述多个微透镜阵列在支承基板上配置在与所述一个方向垂直的方向上，各微透镜阵列以能够关于其配置方向从平行于被曝光基板的方向相对于所述支承基板倾斜的方式被支承。
2.根据权利要求1所述的使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，其特征在于，所述微透镜阵列的倾斜角度关于所述配置方向逐渐变大或变小。
3.根据权利要求1或2所述的使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，其特征在于，所述微透镜阵列在所述一个方向上配置成2队，各微透镜阵列在所述支承基板上交错地配置。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，其特征在于，所述微透镜将所述掩模的曝光图案的正立等倍像投影到所述基板上。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的使用了微透镜阵列的扫描曝光装置，其特征在于，所述微透镜阵列的倾斜角度的调整以如下方式进行：预先测定已经形成于所述被曝光基板的下层图案的总间距，使曝光图案的间距与该下层图案的总间距一致。
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