CN103081060B - 使用了微透镜阵列的曝光装置及光学构件 - Google Patents

使用了微透镜阵列的曝光装置及光学构件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够防止异物进入到微透镜阵列与基板之间并且能够防止由于基板的异常接近和上述异物导致对微透镜造成伤痕的曝光装置和光学构件。在透明基板（1）的上方配置有形成了多个微透镜（3a）的微透镜阵列（3），该微透镜阵列（3）在其端面（6）与掩模（4）接合。在掩模（4），在微透镜阵列（3）的两侧接合有对准标记台（12），在该对准标记台（12）的与基板（1）的相向面形成有对准标记（11）。对准标记台（12）与基板（1）之间的间隔小于微透镜阵列（3）与基板（1）的间隔。

Description

使用了微透镜阵列的曝光装置及光学构件
技术领域
本发明涉及使用了微透镜阵列（microlensarray）的曝光装置及光学构件。
背景技术
以往，使用了微透镜阵列的曝光装置作为激光退火（laserannealing）装置而使用，并且作为在抗蚀剂膜上对掩模图像进行投影曝光并利用之后的显影处理形成抗蚀剂图案的光刻用的曝光装置而使用，上述激光退火装置是对非晶硅膜照射激光，利用激光的热使非晶硅膜熔融、凝固，由此将非晶硅膜改性为多晶硅膜的装置。作为使用了该微透镜阵列的曝光装置，有专利文献1中所公开的曝光装置。
在该专利文献1所公开的曝光装置中，如图4所示，在工作台100上载置有被曝光体101，在该被曝光体101的上方配置有光掩模（photomask）102和微透镜阵列106。而且，来自光源111的曝光光线被准直透镜110聚光并照射于光掩模102。光掩模102是在透明基板103的上表面形成了具有开口105的遮光膜104的光掩模，在透明基板103的下表面形成有许多二维地进行配置的微透镜107，构成微透镜阵列106。在该遮光膜104的开口105中透射了的曝光光线透射微透镜阵列106的微透镜107而被聚束，并成像在被曝光体101上。光掩模102和微透镜阵列106被掩模台108支承。
图5是表示以往的另一使用了微透镜阵列的投影曝光型曝光装置的剖面图。在透明基板1上，例如，形成有光刻用的抗蚀剂膜2，将该基板1输送至微透镜曝光装置的下方。在以往的微透镜曝光装置中，设置有将许多微透镜3a二维地配置而形成的微透镜阵列3，在该微透镜阵列3的上方配置有掩模4。微透镜阵列3由透明石英基板形成，在该微透镜阵列3的透明石英基板加工有微透镜3a。掩模4是在与微透镜阵列3相同材质的透明基板的下表面接合Cr膜5而构成的，在该Cr膜5形成有用于使激光通过的孔5a。该掩模4中的孔5a以外的部分被Cr膜5覆盖，成为阻止激光通过的遮光部分。微透镜阵列3的两端部以朝向掩模4延伸的方式折弯，该各端部的端面与其上方的掩模4接合。由此，微透镜阵列3和掩模4被固定。
在像这样构成的以往的微透镜曝光装置中，当将曝光用的激光照射在掩模4上时，通过了掩模4的孔5a的激光入射至微透镜阵列3的各微透镜3a，由各微透镜3a聚束于基板1上的抗蚀剂膜2。再有，在该孔5a形成有要投影的图案，在激光在孔5a中透射并照射于抗蚀剂膜2时，上述图案被投影于抗蚀剂膜2。
在以往的使用了微透镜阵列的投影曝光型曝光装置中，使用图6所示的调整用基板1a来进行基板1与掩模4以及微透镜阵列3的位置对准。在掩模4的下表面的未配置有微透镜阵列3的两端部形成有对准标记（alignmentmark）11，在该对准标记11的下方、进而透明的调整用基板1a的下方配置有摄像机10。而且，在调整用基板1a上，在与该对准标记11相向的位置设置有透明的台30，在该透明台30上形成有标记31。而且，利用摄像机10进行掩模4和微透镜阵列3相对于调整用基板1a的定位，以使掩模4的下表面的对准标记11与台30上的标记31在同一视场内一致。这样，在调整用基板1a处，进行掩模4与基板1a的位置对准，由此进行生产基板1与掩模4之间的位置调整。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009–277900号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在上述以往的曝光装置中，由于均在掩模4接合有微透镜阵列3，所以微透镜阵列3的微透镜面最接近于基板1的表面。因此，在发生了间隙管理的异常的情况下，首先，微透镜面与基板表面接触，所以对微透镜造成伤痕的可能性极高。此外，微透镜阵列3与基板1（实际为抗蚀剂膜2）之间的距离为约200μm。这样，由于微透镜阵列3与基板1之间的间隔短，所以在利用微透镜阵列3对基板1进行曝光时异物进入到基板1上的情况下，存在由于异物导致对微透镜阵列3造成伤痕的可能性。该微透镜阵列3是微透镜阵列曝光装置中的极其昂贵的部件，此外，当对微透镜阵列3造成伤痕时，只有将其更换成新品的处理方法。因此，迫切需要用于防止异物进入到基板1与微透镜阵列3之间的对策。可是，在以往的曝光装置中，不能防止异物混入到该基板1与微透镜阵列3之间。此外，以往，通过使用调整用基板1a来进行掩模4与调整用基板1a的位置对准，从而间接地进行与生产基板1的位置对准，其操作繁杂。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够防止异物进入到微透镜阵列与基板之间并能够防止由于基板的异常接近和上述异物导致对微透镜造成伤痕的使用了微透镜阵列的曝光装置和光学构件。
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曝光装置，其特征在于，具有：基板台，支承曝光对象的透明基板；微透镜阵列，配置在该基板台的上方，形成有多个微透镜；遮光掩模，配置在该微透镜阵列的上方，并被固定于所述微透镜阵列；曝光光源；光学系统，将从该曝光光源射出的曝光光线引导至所述遮光掩模，利用所述微透镜阵列将透射了所述遮光掩模的曝光光线成像于所述基板台上的基板；对准标记台，配置在所述掩模的与所述基板的相向面；对准标记，形成在该对准标记台的与所述基板的相向面；以及标记感测单元，配置在所述透明基板的下方，将透射了所述透明基板的光照射至所述对准标记，在同一视场内感测设置于所述透明基板的基板标记和所述对准标记，所述对准标记台与所述基板的间隔小于所述微透镜与所述基板的间隔。
在该曝光装置中，能够构成为所述对准标记台在与所述基板的相向面形成有凹部或阶梯差，所述对准标记形成在所述凹部或阶梯差低的位置。
进而，例如，所述微透镜阵列与所述透明基板能相对移动，所述对准标记成对地形成在所述掩模的与所述移动方向正交的方向的两端部。
本发明提供一种光学构件，其特征在于，具有：微透镜阵列，使曝光光线成像于曝光对象的基板，对所述基板进行曝光；遮光掩模，与该微透镜阵列平行地被固定于所述微透镜阵列；对准标记台，配置在该掩模的配置了所述微透镜阵列的一侧的面的、与所述微透镜阵列相比的靠外侧；以及对准标记，形成于该对准标记台的顶端面，所述对准标记台的顶端面与所述掩模之间的距离大于所述微透镜阵列的顶端面与所述掩模之间的距离。
在该光学构件中，能够构成为在所述对准标记台的顶端面形成有凹部或阶梯差，所述对准标记形成在所述凹部或阶梯差低的位置。
发明效果
根据本发明，由于对准标记台最靠近于基板，所以即使发生了间隙管理的异常、或异物侵入基板上，基板或异物接触的也不是微透镜阵列，而是对准标记台。因此，防止由于与基板或异物的接触导致对微透镜阵列造成伤痕。此外，在本发明中，不需要在掩模与基板的位置对准中使用调整用基板，能够对生产基板在曝光处理中进行位置对准。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的曝光装置的剖面图。
图2是表示本发明另一实施方式的曝光装置的剖面图。
图3是表示掩模的下表面的图。
图4是表示以往的曝光装置的图。
图5是表示以往的另一曝光装置的剖面图。
图6是表示以往的位置对准方法的剖面图。
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是表示本发明第一实施方式的使用了微透镜阵列的曝光装置的纵剖面图。透明基板1被输送到合适的基板台（未图示）上，并被该基板台支承。在透明基板1上，例如，形成有光刻用的抗蚀剂膜2，从本实施方式的微透镜曝光装置向该抗蚀剂膜2照射曝光光线。在基板台（基板1）的上方设置有将许多微透镜3a二维地配置而形成的微透镜阵列3，在该微透镜阵列3的上方配置有掩模4。微透镜阵列3例如由透明石英基板形成，在该微透镜阵列3的透明石英基板加工有微透镜3a。在与微透镜阵列3相同材质的透明基板的下表面接合Cr（铬）膜5而构成遮光掩模4，在该Cr膜5形成有用于使激光通过的孔5a。将具有孔5a的Cr膜5配置于掩模4的宽度方向中央部。
微透镜阵列3的两端部朝向掩模4向上方折弯，该各端部的端面6与其上方的掩模4接合。由此，微透镜阵列3和掩模4被固定。
从合适的光源（未图示）入射至掩模4的曝光光线在掩模4的Cr膜5的孔5a中透射并入射至微透镜阵列3，被微透镜阵列3投影到基板1上的抗蚀剂膜2。微透镜阵列3使掩模4的孔5a的图案以等倍正立像成像于基板1上的抗蚀剂膜2。
在掩模4的下表面的未配置有微透镜阵列3的两端部接合有对准标记台12，在该对准标记台12的与基板1相向的面形成有例如+字状的对准标记11。而且，在该对准标记11的下方、进而透明基板1的下方配置有摄像机10。而且，在基板1形成有对准标记窗，从摄像机10经由对准标记窗观察对准标记11，并对其进行摄像。由此，进行掩模4和微透镜阵列3相对于基板1的定位，以使在利用摄像机10进行摄影的图像中，形成在透明基板1的表面的对准标记窗内的基板标记与形成在对准标记台12的下表面的对准标记11在同一视场内一致。
而且，对准标记台12以其对准标记11位于比微透镜阵列3更靠近于基板1的位置的方式决定其高度。即，对准标记11或对准标记台12与基板1之间的间隔小于微透镜阵列3与基板1之间的间隔。
再有，如图3所示，对各微透镜阵列3在其两侧设置有2对对准标记11。而且，在与基板1的扫描方向垂直的方向上配置有多个微透镜阵列3，关于与基板1的扫描方向垂直的方向同时对基板1的曝光区域进行曝光，关于基板1的扫描方向在扫描的过程中连续地进行曝光或暂且停止扫描间歇地进行曝光。再有，标记20是在掩模制造时被使用的标记。
在像这样构成的本实施方式的微透镜曝光装置中，当将曝光用的激光照射在掩模4上时，通过了掩模4的孔5a的曝光光线入射至微透镜阵列3的各微透镜3a，由各微透镜3a聚束于基板1上的抗蚀剂膜2。再有，在该孔5a形成有要投影的图案，在激光在孔5a中透射并照射于抗蚀剂膜2时，使上述图案为正立等倍像地投影于抗蚀剂膜2。在该情况下，为了使曝光光线成像在抗蚀剂膜2上，以微透镜阵列3与基板1之间的间隙为规定值（例如，200μm）的方式进行控制。此外，以如下方式决定微透镜阵列3和掩模4相对于基板1的位置：利用配置在基板1的下方的摄像机10经由基板1的对准窗对对准标记11进行摄像，使设置于基板1的对准窗的基板标记与对准标记台12上的对准标记11在同一视场内一致。
于是，在微透镜阵列3与基板1之间的间隙的管理变为异常的情况下，存在微透镜阵列3异常接近于基板1的可能性。在像这样间隙异常短的情况下，在本实施方式中，首先，对准标记台12与基板1接触。因此，微透镜阵列3不会与基板1接触，不会对微透镜阵列3造成伤痕。此外，在曝光时，基板1和曝光光源进行扫描，在基板1和曝光光源相对于微透镜阵列3和掩模4移动的情况下，存在异物侵入到基板1上的可能性。在该曝光中发生了异物侵入的情况下，异物被对准标记台12遮蔽，不会进入到微透镜阵列3与基板1之间。因此，即使在曝光中异物侵入到基板1上，也不会对微透镜阵列3造成伤痕。
这样，防止对微透镜阵列3造成伤痕。再有，在发生了间隙异常或异物侵入的情况下，存在对对准标记11造成伤痕的可能性。可是，关于使用了该对准标记11的基板与微透镜阵列3以及掩模4的对准处理，由于是在曝光之前进行，所以即使在曝光中发生上述异常而对对准标记11造成伤痕，也没有障碍。此外，在像这样对对准标记11造成了伤痕的情况下，在端面6将微透镜阵列3从掩模4的透明基板剥离，并将微透镜阵列3接合于另一掩模4，由此能够再利用微透镜阵列3。因此，能够有效利用昂贵的微透镜阵列3以减少曝光的运行成本。
此外，在本实施方式中，由于对准标记11设置在对准标记台12的基板相向面，所以对准标记11靠近于基板1，对准标记11与基板1之间的距离收敛在摄像机10的焦点深度内，因此能够利用设置在基板1的下方的摄像机10在同一视场内对基板1上的对准标记和对准标记11进行摄像，并且能够进行基板1与微透镜阵列3以及掩模4的位置对准。此外，在本实施方式中，能够对曝光处理中的生产基板进行掩模4以及微透镜阵列3与基板1的位置对准，不需要使用调整用基板来进行位置对准。
接着，参照图2对本发明的另一实施方式进行说明。在该实施方式中，在掩模4的下表面设置的对准标记台13的下表面、即与基板1相向的面形成有凹部14，在该凹部14内的与基板1相向的面形成有对准标记11。对准标记台13以其凹部14周围的面与基板1的间隔小于微透镜阵列3与基板1的间隔的方式形成。
在像这样构成的曝光装置中，在微透镜阵列3与基板1之间的间隙发生了异常的情况下，对准标记台13的顶端面与基板1接触，此外，在异物侵入基板1上的情况下，对准标记台13的顶端面与异物接触。因此，对准标记11本身不会与基板1或异物接触，因此不会对对准标记11造成伤痕。因此，在本实施方式中，不仅微透镜阵列3能够继续使用，而且对准标记11也能够继续使用，因此能够进一步减少运行成本。再有，不限于在对准标记台13的顶端面设置凹部并在该凹部形成对准标记11的情况，也可以在对准标记台13的顶端面设置阶梯差，在该阶梯差低的位置、即顶端面的与最突出的面相比更靠近基板1的面形成对准标记11。
产业上的可利用性
本发明在使用了微透镜阵列的曝光装置中能够防止微透镜阵列的由于异物造成的损伤，并且能够容易地进行基板与掩模的位置对准。
附图标记的说明：
1：基板（生产基板）；
1a：调整用基板；
2：抗蚀剂膜；
3：微透镜阵列；
3a：微透镜；
4：掩模；
5：Cr膜；
5a：孔；
10：摄像机；
11：对准标记；
12、13：对准标记台；
30：台；
31：标记。

Claims (5)

1.一种使用了微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，具有：基板台，支承曝光对象的透明基板；微透镜阵列，配置在该基板台的上方，形成有多个微透镜；遮光掩模，配置在该微透镜阵列的上方，并被固定于所述微透镜阵列；曝光光源；光学系统，将从该曝光光源射出的曝光光线引导至所述遮光掩模，利用所述微透镜阵列将透射了所述遮光掩模的曝光光线成像于所述基板台上的透明基板；对准标记台，配置在所述掩模的与所述透明基板的相向面；对准标记，形成在该对准标记台的与所述透明基板的相向面；以及标记感测单元，配置在所述透明基板的下方，将透射了所述透明基板的光照射至所述对准标记，在同一视场内感测设置于所述透明基板的基板标记和所述对准标记，所述对准标记台与所述透明基板的间隔小于所述微透镜与所述透明基板的间隔。
2.根据权利要求1所述的使用了微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，所述对准标记台在与所述透明基板的相向面形成有凹部，所述对准标记形成在所述凹部。
3.根据权利要求1或2所述的使用了微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，所述微透镜阵列与所述透明基板能相对移动，所述对准标记成对地形成在所述掩模的与所述微透镜阵列的移动方向正交的方向的两端部。
4.一种光学构件，其特征在于，具有：微透镜阵列，使曝光光线成像于曝光对象的基板，对所述基板进行曝光；遮光掩模，与该微透镜阵列平行地被固定于所述微透镜阵列；对准标记台，配置在该掩模的配置了所述微透镜阵列的一侧的面的、与所述微透镜阵列相比的靠外侧；以及对准标记，形成于该对准标记台的顶端面，所述对准标记台的顶端面与所述掩模之间的距离大于所述微透镜阵列的顶端面与所述掩模之间的距离。
5.根据权利要求4所述的光学构件，其特征在于，在所述对准标记台的顶端面形成有凹部，所述对准标记形成在所述凹部。
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