JP2012128193A - Microlens array and scan exposure device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロレンズを2次元的に配列したマイクロレンズアレイによりマスクパターンを基板上に露光する露光装置、及びそれに使用するマイクロレンズアレイに関する。 The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a mask pattern onto a substrate by a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged, and a microlens array used therefor.
薄膜トランジスタ液晶基板及びカラーフィルタ基板等は、ガラス基板上に形成されたレジスト膜等を、数回、重ね合わせ露光して、所定のパターンを形成する。これらの被露光基板は、その膜形成過程で、延び縮みすることがあり、重ね合わせ露光の下層パターンが、製造条件(露光装置特性及び温度条件)により、設計上のピッチと異なってくることがある。このような重ね合わせ露光において、露光位置のピッチの変化が生じると、このピッチの変化は、露光装置側で倍率補正をして、吸収せざるを得なかった。即ち、被露光基板の寸法変動が生じた場合、ピッチがずれた分を、像の倍率を調整することにより、この像を変動後のピッチの基板上の所定位置の中央に配置する必要がある。 A thin film transistor liquid crystal substrate, a color filter substrate, and the like form a predetermined pattern by overlaying and exposing a resist film or the like formed on a glass substrate several times. These exposed substrates may expand and contract during the film formation process, and the lower layer pattern for overlay exposure may differ from the designed pitch depending on manufacturing conditions (exposure apparatus characteristics and temperature conditions). is there. In such overlay exposure, if a change in the pitch of the exposure position occurs, the change in the pitch has to be absorbed by correcting the magnification on the exposure apparatus side. That is, when the dimensional variation of the substrate to be exposed occurs, it is necessary to arrange the image at the center of a predetermined position on the substrate of the pitch after the variation by adjusting the magnification of the image for the deviation of the pitch. .
一方、近時、マイクロレンズを2次元的に配置したマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置が提案されている(特許文献1)。このスキャン露光装置においては、複数個のマイクロレンズアレイを一方向に配列し、この配列方向に垂直の方向に基板及びマスクを、マイクロレンズアレイ及び露光光源に対して、相対的に移動させることにより、露光光がマスクをスキャンして、マスクの孔に形成された露光パターンを基板上に結像させる。 On the other hand, recently, a scan exposure apparatus using a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged has been proposed (Patent Document 1). In this scan exposure apparatus, a plurality of microlens arrays are arranged in one direction, and a substrate and a mask are moved relative to the microlens array and the exposure light source in a direction perpendicular to the arrangement direction. Then, the exposure light scans the mask, and the exposure pattern formed in the hole of the mask is imaged on the substrate.
しかしながら、この従来のスキャン露光装置においては、以下に示す問題点がある。通常のレンズを組み合わせて使用した投影光学系を使用した露光装置においては、レンズの間隔を調整する等により、倍率を調整することは容易である。しかし、マイクロレンズの場合は、厚さが例えば4mmの板の中に、8個のレンズを光軸方向に配置することにより、正立等倍像を基板上に結像させるようにしたものであるので、倍率の調整ができない。即ち、従来のマイクロレンズアレイによる場合は、正立等倍像しか露光することができない。よって、従来のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置においては、被露光基板のピッチ変更に対応することができないという問題点がある。 However, this conventional scanning exposure apparatus has the following problems. In an exposure apparatus using a projection optical system using a combination of ordinary lenses, it is easy to adjust the magnification by adjusting the distance between the lenses. However, in the case of a microlens, an erecting equal-magnification image is formed on a substrate by arranging eight lenses in the optical axis direction in a plate having a thickness of, for example, 4 mm. Because there is, you cannot adjust the magnification. That is, in the case of using a conventional microlens array, only an erect life-size image can be exposed. Therefore, the conventional scan exposure apparatus using the microlens array has a problem that it cannot cope with a change in the pitch of the substrate to be exposed.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、露光パターンの基準パターンからのずれが発生しても、露光中にこのずれを検出して、露光パターンの位置ずれを防止することができ、重ね露光における露光パターンの精度を向上させることができるマイクロレンズアレイ及びそれを使用したスキャン露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in an exposure apparatus using a microlens array, even if a deviation of the exposure pattern from the reference pattern occurs, this deviation is detected during exposure, An object of the present invention is to provide a microlens array that can prevent the positional deviation of the exposure pattern and can improve the accuracy of the exposure pattern in the overlay exposure, and a scan exposure apparatus using the microlens array.
本発明に係るマイクロレンズアレイは、複数個のマイクロレンズが2次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、6角形の開口を有する6角視野絞りが配置され、
前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部には、その少なくとも一部に、円形の開口を有する開口視野絞りが配置されており、
前記6角視野絞り及び開口視野絞りは、前記単位マイクロレンズアレイ間で、特定の一方向に傾斜する方向及び直交する方向に線上に列をなして配置されており、
前記反転結像位置の6角視野絞りは、その一部の線上の一部のものが6角形ではなく円形をなしており、この反転結像位置の円形視野絞りは、前記6角視野絞りの6角形の外接円よりも大きく、前記開口視野絞りの円よりも小さいか同一の直径を有していることを特徴とする。
The microlens array according to the present invention is a microlens array formed by laminating a plurality of unit microlens arrays in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged,
A hexagonal field stop having a hexagonal aperture is disposed at a reversal imaging position between the unit microlens arrays,
An aperture field stop having a circular aperture is disposed in at least a part of the maximum enlarged portion of the exposure light between the unit microlens arrays,
The hexagonal field stop and the aperture field stop are arranged between the unit microlens arrays in a line on a line in a direction inclined in a specific direction and a direction orthogonal thereto,
A part of the hexagonal field stop at the reverse imaging position is not a hexagonal shape but a circular shape at a part of the line, and the circular field stop at the reverse imaging position is the same as the hexagonal field stop of the hexagonal field stop. It is larger than a hexagonal circumscribed circle and smaller than or equal to the circle of the aperture field stop.
本発明に係るマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置は、露光すべき基板の上方に配置され、夫々複数個のマイクロレンズが2次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイと前記基板及び前記マスクとを相対的に一方向に移動させる移動装置と、を有し、
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、6角形の開口を有する6角視野絞りが配置され、
前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部には、その少なくとも一部に、円形の開口を有する開口視野絞りが配置されており、
前記6角視野絞り及び開口視野絞りは、前記単位マイクロレンズアレイ間で、特定の一方向に傾斜する方向及び直交する方向に線上に列をなして配置されており、
前記反転結像位置の6角視野絞りは、その一部の線上の一部のものが6角形ではなく円形をなしており、この反転結像位置の円形視野絞りは、前記6角視野絞りの6角形の外接円よりも大きく、前記開口視野絞りの円よりも小さいか同一の直径を有していることを特徴とする。
A scanning exposure apparatus using a microlens array according to the present invention is arranged above a substrate to be exposed, and a plurality of unit microlens arrays each having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally are stacked on each other. A microlens array configured above, a mask disposed above the microlens array and having a predetermined exposure pattern formed thereon, an exposure light source for irradiating the mask with exposure light, the microlens array and the substrate And a moving device that relatively moves the mask in one direction,
A hexagonal field stop having a hexagonal aperture is disposed at a reversal imaging position between the unit microlens arrays,
An aperture field stop having a circular aperture is disposed in at least a part of the maximum enlarged portion of the exposure light between the unit microlens arrays,
The hexagonal field stop and the aperture field stop are arranged between the unit microlens arrays in a line on a line in a direction inclined in a specific direction and a direction orthogonal thereto,
A part of the hexagonal field stop at the reverse imaging position is not a hexagonal shape but a circular shape at a part of the line, and the circular field stop at the reverse imaging position is the same as the hexagonal field stop of the hexagonal field stop. It is larger than a hexagonal circumscribed circle and smaller than or equal to the circle of the aperture field stop.
このマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、例えば、
前記マイクロレンズアレイを傾斜可能に支持する支持基板と、前記各マイクロレンズアレイを前記支持基板に対して傾動駆動する駆動部材と、を有し、前記複数個のマイクロレンズアレイを基板の面に平行の方向から傾斜させることにより、基板上の露光位置を調整することを特徴とする。
In a scanning exposure apparatus using this microlens array, for example,
A support substrate that tiltably supports the microlens array; and a driving member that tilts and drives the microlens arrays with respect to the support substrate, wherein the plurality of microlens arrays are parallel to a surface of the substrate. The exposure position on the substrate is adjusted by tilting from the direction.
この場合に、このマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、更に、
前記基板の画像を検出する画像検出部と、この画像の検出信号を基に画像処理して基板上に形成されている基準パターンを得る画像処理部と、この基準パターンと露光しようとする前記マスクの露光パターンとの間のずれを演算して前記基準パターンと前記露光パターンとのずれを解消するように前記駆動部材を介して前記マイクロレンズアレイを傾動させる制御部と、を有し、前記複数個のマイクロレンズアレイを基板の面に平行の方向から傾斜させることにより、基板上の露光位置を調整して、露光パターンを前記基準パターンに一致させるように構成することができる。
In this case, in the scanning exposure apparatus using this microlens array,
An image detection unit for detecting an image of the substrate, an image processing unit for obtaining a reference pattern formed on the substrate by performing image processing based on a detection signal of the image, and the mask to be exposed to the reference pattern A controller that tilts the microlens array via the drive member so as to eliminate a deviation between the reference pattern and the exposure pattern by calculating a deviation between the exposure pattern and the plurality of the exposure patterns. By tilting the individual microlens arrays from a direction parallel to the surface of the substrate, the exposure position on the substrate can be adjusted to match the exposure pattern with the reference pattern.
又は、前記マイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、例えば、
前記単位マイクロレンズアレイの少なくとも一部を他の単位マイクロレンズアレイに対してその構成マイクロレンズの光軸が偏倚するように移動させる移動部材を有し、
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置にて、そのマイクロレンズの光軸を偏倚させることにより、マイクロレンズアレイによる基板上の露光位置を調整することを特徴とする。
Or in a scanning exposure apparatus using the microlens array, for example,
A moving member that moves at least a part of the unit microlens array with respect to another unit microlens array so that the optical axis of the constituent microlens is deviated;
The exposure position on the substrate by the microlens array is adjusted by biasing the optical axis of the microlens at the reversal imaging position between the unit microlens arrays.
この場合に、このマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、更に、
前記基板の画像を検出する画像検出部と、この画像の検出信号を基に画像処理して基板上に形成されている基準パターンを得る画像処理部と、この基準パターンと露光しようとする前記マスクの露光パターンとの間のずれを演算して前記基準パターンと前記露光パターンとのずれを解消するように前記移動部材を介して前記マイクロレンズアレイの光軸を偏倚させる制御部と、を有し、前記複数個のマイクロレンズアレイのマイクロレンズの光軸を偏倚させることにより、基板上の露光位置を調整して、露光パターンを前記基準パターンに一致させるように構成することができる。
In this case, in the scanning exposure apparatus using this microlens array,
An image detection unit for detecting an image of the substrate, an image processing unit for obtaining a reference pattern formed on the substrate by performing image processing based on a detection signal of the image, and the mask to be exposed to the reference pattern A control unit that biases the optical axis of the microlens array via the moving member so as to eliminate the deviation between the reference pattern and the exposure pattern by calculating a deviation between the exposure pattern and the exposure pattern. The exposure position on the substrate can be adjusted by deviating the optical axes of the microlenses of the plurality of microlens arrays so that the exposure pattern matches the reference pattern.
なお、前記画像検出部は、画像を線状に検出するラインセンサであり、このラインセンサはその検出領域が前記一方向に対して鋭角をなすように傾斜して配置されており、1本のラインセンサで複数列のマイクロレンズ内の画像を検出するように構成することができる。 The image detection unit is a line sensor that detects an image in a line shape, and the line sensor is arranged so that a detection region thereof is inclined so as to form an acute angle with respect to the one direction. The line sensor can be configured to detect images in a plurality of rows of microlenses.
また、前記画像検出部は、画像を線状に検出する複数個のラインセンサであり、この複数個のラインセンサはその検出領域が前記一方向に対して直交する方向に配置されており、複数個のラインセンサの全体で複数列のマイクロレンズ内の画像を検出するように構成することができる。 Further, the image detection unit is a plurality of line sensors that detect an image in a line shape, and the plurality of line sensors are arranged in a direction orthogonal to the one direction. The entire line sensor can be configured to detect images in a plurality of rows of microlenses.
本件発明によれば、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、露光中に、基板の画像を検出してその基準パターンを検出することにより、基準パターンと露光パターンとの位置ずれを、露光中に検出し、複数のマイクロレンズアレイの傾斜角度を調節することにより、この位置ずれを解消することができる。このように、オンラインで露光の位置ずれをリアルタイムで検出し、解消するので、重ね合わせ露光における露光位置の寸法精度を効率的に向上させることができる。また、本発明においては、反転結像位置の6角視野絞りは、その一部の線上の一部のものが6角形ではなく円形をなしており、この反転結像位置の円形視野絞りは、前記6角視野絞りの6角形の外接円よりも大きく、前記開口視野絞りの円よりも小さいか同一の直径を有しているから、マイクロレンズによる観察領域を広くすることができ、基板上の規準パターンを認識しやすい。 According to the present invention, in an exposure apparatus that uses a microlens array, by detecting an image of a substrate and detecting its reference pattern during exposure, the positional deviation between the reference pattern and the exposure pattern is detected during exposure. By detecting and adjusting the inclination angles of the plurality of microlens arrays, this positional deviation can be eliminated. As described above, since the exposure misalignment is detected and eliminated in real time online, the dimensional accuracy of the exposure position in the overlay exposure can be improved efficiently. In the present invention, the hexagonal field stop at the reversal imaging position has a part of the line on the line forming a circular shape instead of a hexagonal shape. Since it is larger than the hexagonal circumscribed circle of the hexagonal field stop and smaller than or the same diameter as the circle of the aperture field stop, the observation area by the microlens can be widened on the substrate. Easy to recognize standard patterns.
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る露光装置を示す模式図、図2は同じくその1個のマイクロレンズアレイの部分を示す縦断面図、図3はこのマイクロレンズアレイが複数個配列されている状態を示す斜視図、図4はマイクロレンズを示す図、図5(a)、(b)はその絞りを示す図、図6はマイクロレンズの6角視野絞りの配置を示す平面図、図7は本発明の実施形態に係る露光装置を示す斜視図、図8は、CCDカメラによる露光像の検出方法を示す平面図、図9は6角視野絞りの配置を示す平面図、図10は基板上の基準パターンを示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a part of the same microlens array, and FIG. 3 is a diagram in which a plurality of microlens arrays are arranged. FIG. 4 is a diagram showing the microlens, FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the diaphragm, and FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of the hexagonal field diaphragm of the microlens. 7 is a perspective view showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a plan view showing a method of detecting an exposure image by a CCD camera, FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of a hexagonal field stop, and FIG. It is a figure which shows the reference | standard pattern on a board | substrate.
図1に示すように、露光光源4から出射された露光光は、平面ミラーを含む光学系21を介して、マスク3に導かれ、マスク3を透過した露光光は、マイクロレンズアレイ2に照射され、マスク3に形成されたパターンがマイクロレンズアレイ2により、基板1上に結像する。この光学系21の光路上にダイクロイックミラー22が配置されており、カメラ23からの観察光が、ダイクロイックミラー22で反射して、露光光源4からの露光光と同軸的にマスク3に向かう。また、この観察光はマイクロレンズアレイ2にて基板1上に収束し、基板1に既に形成されている基準パターンを反射して、この基準パターンの反射光がマイクロレンズアレイ2、マスク3及びダイクロイックミラー22を介してカメラ23に入射するようになっている。カメラ23は、この基準パターンの反射光を検出し、この検出信号を画像処理部24に出力する。画像処理部24は基準パターンの検出信号を画像処理し、基準パターンの検出画像を得る。画像処理部24にて得られた基準パターンの画像信号は制御部25に入力され、制御部25がマスク3の現在位置(即ち、マスク3の露光しようとする露光パターンの位置)と検出された基準パターンの位置との間のずれを演算し、このずれ量を解消するためのマイクロレンズアレイ2の傾斜角度を演算する。そして、制御部25は、このマイクロレンズアレイ2の傾斜角度に応じた信号を、このマイクロレンズアレイ2の傾斜を駆動するピエゾ圧電素子14,15からなるアクチュエータ20に出力し、アクチュエータ20(圧電素子14,15)はこの信号に基づいてマイクロレンズアレイ2を傾斜駆動する。基板1とマスク3は、一体となって一定の方向に移動することができ、マイクロレンズアレイ2と露光光源4及び光学系21は、固定的に配置されている。そして、基板1及びマスク3が一方向に移動することにより、露光光が基板上で走査され、ガラス基板から1枚の基板が製造される所謂1枚取りの基板の場合は、上記一走査により、基板の全面が露光される。
As shown in FIG. 1, the exposure light emitted from the exposure light source 4 is guided to the
次に、マイクロレンズアレイによる露光態様について、更に詳細に説明する。図2に示すように、ガラス基板等の被露光基板1の上方に、マイクロレンズ2aが2次元的に配置されて構成されたマイクロレンズアレイ2が配置され、更に、このマイクロレンズアレイ2の上にマスク3が配置され、マスク3の上方に露光光源4が配置されている。マスク3は透明基板3aの下面にCr膜3bからなる遮光膜が形成されていて、露光光はこのCr膜3bに形成された孔を透過してマイクロレンズアレイ2により基板上に収束する。上述のごとく、本実施形態においては、例えば、マイクロレンズアレイ2及び露光光源4が固定されていて、基板1及びマスク3が同期して矢印5方向に移動することにより、露光光源4からの露光光がマスク3を透過して基板1上を矢印5方向にスキャンされる。この基板1及びマスク3の移動は、適宜の移動装置の駆動源により駆動される。なお、基板1及びマスク3を固定して、マイクロレンズアレイ2及び露光光源4を移動させることとしてもよい。
Next, the exposure mode by the microlens array will be described in more detail. As shown in FIG. 2, a
図3に示すように、マイクロレンズアレイ2は、支持基板6に、スキャン方向5に垂直の方向に例えば4個ずつ2列に配置されており、これらのマイクロレンズアレイ2は、スキャン方向5にみて、前段の4個のマイクロレンズアレイ2の相互間に、後段の4個のマイクロレンズアレイ2のうち3個が夫々配置されて、2列のマイクロレンズアレイ2が千鳥になるように配列されている。これにより、2列のマイクロレンズアレイ2により、基板1におけるスキャン方向5に垂直の方向の露光領域の全域が露光される。
As shown in FIG. 3, for example, four
図4に示すように、各マイクロレンズアレイ2の各マイクロレンズ2aは、例えば、4枚8レンズ構成であり、4枚のマイクロレンズアレイ2−1,2−2,2−3,2−4が積層された構造を有する。各マイクロレンズアレイ2−1等は2個のレンズから構成されている。これにより、露光光はマイクロレンズアレイ2−2とマイクロレンズアレイ2−3との間で一旦収束し、更にマイクロレンズアレイ2−4の下方の基板上で結像する。そして、マイクロレンズアレイ2−2とマイクロレンズアレイ2−3との間に6角視野絞り12が配置され、マイクロレンズアレイ2−3とマイクロレンズアレイ2−4との間に開口絞り11が配置されている。これらの6角視野絞り12及び開口絞り11はマイクロレンズ2a毎に設けられており、各マイクロレンズ2aについて基板上の露光領域を6角に整形している。6角視野絞り12は、例えば、図5(a)に示すように、マイクロレンズ2aのレンズ視野領域10の中に6角形状の開口として形成され、開口絞り11は、図5(b)に示すように、マイクロレンズ2aのレンズ視野領域10の中に円形の開口として形成されている。
As shown in FIG. 4, each
図6は、各マイクロレンズアレイ2における各マイクロレンズ2aの配置態様を示すために、マイクロレンズ2aの配置態様を、マイクロレンズ2aの6角視野絞り12の位置として示す図である。この図6は後述のマイクロレンズ2aの光軸の偏倚(シフト)は行っていない状態である。この図6に示すように、マイクロレンズ2aは、スキャン方向5について、順次、若干横方向にずれて配置されている。6角視野絞り12は、中央の矩形部分12aと、そのスキャン方向5に見て両側の三角形部分12b、12cとに分かれる。図6において、破線は、6角視野絞り12の6角形の各角部をスキャン方向5に結ぶ線分である。この図6に示すように、スキャン方向5に垂直の方向の各列に関し、スキャン方向5について3列の6角視野絞り12の列をみると、ある特定の1列目の6角視野絞り12の右側の三角形部分12cが、スキャン方向後方に隣接する2列目の6角視野絞り12の左側の三角形部分12bと重なり、1列目の6角視野絞り12の左側の三角形部分12bが、3列目の6角視野絞り12の右側の三角形部分12cと重なるように、これらのマイクロレンズ2aが配置されている。このようにして、スキャン方向5に関し、3列のマイクロレンズ2aが1セットとなって配置される。つまり、4列目のマイクロレンズ2aは、スキャン方向5に垂直の方向に関し、1列目のマイクロレンズ2aと同一位置に配置される。このとき、3列の6角視野絞り12において、隣接する2列の6角視野絞り12の三角形部分12bの面積と三角形部分12cの面積とを加算すると、このスキャン方向5に重なる2個の三角形部分12b、12cの合計面積の線密度は、中央の矩形部分12aの面積の線密度と同一になる。なお、この線密度とは、スキャン方向5に垂直の方向における単位長あたりの6角視野絞り12の開口面積である。つまり、三角形部分12b、12cの合計面積は、三角形部分12b、12cの底辺を長さとし、三角形部分12b、12cの高さを幅とする矩形部分の面積になる。この矩形部分は、矩形部分12aの長さと同一の長さであるから、スキャン方向5に垂直の方向に関する単位長あたりの開口面積(線密度)で比べると、三角形部分12b、12cの線密度と、矩形部分12aの線密度とは同一になる。このため、基板1が3列のマイクロレンズ2aのスキャンを受けると、このスキャン方向5に垂直の方向に関し、その全域で均一な光量の露光を受けたことになる。従って、各マイクロレンズアレイ2には、スキャン方向5に関し、3の整数倍の列のマイクロレンズ2aが配置されており、これにより、基板は、1回のスキャンによりその全域で均一な光量の露光を受けることになる。
FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the
このように構成されたマイクロレンズアレイ2においては、露光光源4から露光光が照射されている間に、基板1をマイクロレンズアレイ2に対して相対的に移動させて、露光光により基板を走査することにより、基板1の露光対象領域の全域で、基板1は均一な光量の露光を受ける。つまり、基板1はマイクロレンズ2aの位置に応じてスポット的な露光を受けるのではなく、1列のマイクロレンズ2aの相互間の領域は、他列のマイクロレンズ2aにより露光されて、基板1は、あたかも、平面露光を受けた場合と同様に、露光対象領域の全域で均一な露光を受ける。そして、基板1上に投影されるパターンは、マイクロレンズ2aの6角視野絞り12及び開口絞り11の形状ではなく、マスク3のCr膜(遮光膜)3bの孔に形成されたマスクパターン(露光パターン)により決まるパターンである。
In the
図14に示すように、マイクロレンズアレイ2は、支持板6に、マイクロレンズアレイ2b及びマイクロレンズアレイ2cの2列に分かれて配置されており、スキャン方向5に垂直の方向に列をなすように、またマイクロレンズアレイ2bとマイクロレンズアレイ2cとがスキャン方向5に相互にずれて配置されている。マイクロレンズアレイ2は、図15及び図16に示すように、支持板6に設けた孔6a内に嵌合して配置されており、各孔6aは各マイクロレンズアレイ2の外形に見合う大きさを有している。マイクロレンズアレイ2は、そのスキャン方向5に直交する方向については、隣接するマイクロレンズアレイ2同士(マイクロレンズアレイ2bとマイクロレンズアレイ2c)が相互に接近するように連なって配置されている。そして、このスキャン方向5に直交する方向に隣接するマイクロレンズアレイ2間の支持板6の部分は、極めて細く、また、マイクロレンズアレイ2におけるスキャン方向5に直交する方向の端部はこの端部のマイクロレンズ2aと端縁との間の間隔がマイクロレンズ2aの配列ピッチの1/2未満に短くなっている。このため、各マイクロレンズアレイ2は、図14に示すように、スキャン方向5に直交する方向に連なっていても、このスキャン方向5に直交する方向の全てのマイクロレンズアレイ2のマイクロレンズ2a間の間隔を同一にすることができる。即ち、マイクロレンズ2aのスキャン方向5に直交する方向のピッチは、全てのマイクロレンズアレイ2について一定である。スキャン方向5については、1個のマイクロレンズアレイ2が配置されており、そのマイクロレンズアレイ2内のマイクロレンズ2aのピッチは一定である。
As shown in FIG. 14, the
なお、マイクロレンズアレイ2は、支持板6に対し、図3に示すように、スキャン方向5及びスキャン方向5に直交する方向の双方に相互に離隔するように配置することもできる。この場合は、スキャン方向5に見た場合に、マイクロレンズアレイ2をその端部同士が重なるように設けることができ、従って、スキャン方向5に直交する方向に関し、各マイクロレンズアレイ2の端部におけるマイクロレンズ2aと端縁との間隔をマイクロレンズ2aのピッチの1/2未満になるように、短くする必要がなく、各マイクロレンズアレイ2の端部の幅を十分大きくとることができる。また、支持板6の孔6aは、スキャン方向5に直交する方向の相互間隔を、図14に示すような短いものにする必要がなく、十分広くとることができる。なお、図14及び図3は、マイクロレンズアレイ2をスキャン方向5に直交する方向について、千鳥状に配置しているが、図14に示すように、マイクロレンズアレイ2が相互に近接している場合は、マイクロレンズアレイ2をスキャン方向5に一直線状に整列させて配置することも可能である。
In addition, the
図14に示す実施形態では、各マイクロレンズアレイ2bは、例えば、スキャン方向5に対向する2辺で、一方は2個の圧電素子14a,14bに支持され、他方は1個の圧電素子15aに支持されており、マイクロレンズアレイ2cは、例えば、スキャン方向5に対向する2辺で、一方は1個の圧電素子14cに支持され、他方は2個の圧電素子15b、15cに支持されている。
In the embodiment shown in FIG. 14, each
図15及び図16に示すように、支持板6におけるマイクロレンズアレイ2の配置位置には、前述のごとく、マイクロレンズアレイ2の形状に対応する形状の孔6aが形成されており、マイクロレンズアレイ2はこの孔6a内に嵌合されている。また、この孔6aの周囲は、支持板6の上面が切り欠かれて、段差6bが形成されており、この段差6bの低い部分、即ち、孔6aの周辺部分に、圧電素子14(14a、14b、14c),15(15a、15b、15c)が配置されている。そして、マイクロレンズアレイ2はその上方部分に水平方向に張り出すフランジ部9が形成されており、このフランジ部9が、支持板6の孔6aの周囲部分の段差6bに位置する。
As shown in FIGS. 15 and 16,
圧電素子14,15は、夫々、その基部141、151が支持板6の段差6bの低い部分に固定されており、その先端142、152がマイクロレンズアレイ2のフランジ部9の下面に固定されている。そして、圧電素子14,15は引出線7により適宜の制御装置(図示せず)に接続されており、圧電素子14,15は、この引出線7を介して制御装置から駆動電圧を供給されて、図16に示すように,変形する。即ち、図15においては、圧電素子14,15が変形していないので、マイクロレンズアレイ2の光軸は垂直(支持板6の表面に垂直)方向を向いているが、図16においては、図示の左側の圧電素子14がその先端142が上向くように変形しており、これにより、マイクロレンズアレイ2はその光軸が垂直方向に対し傾斜する方向に向いている。このようにして、マイクロレンズアレイ2の光軸の方向を、圧電素子に対する印加電圧を調整することにより調整できるので、仮に、基板上の基準パターンと露光パターンとの間に位置ずれがある場合は、露光中に位置ずれを検出し、1又は複数のマイクロレンズアレイの傾斜角度を調節することにより、この位置ずれを解消することができる。なお、圧電素子14,15による支持点は、上述の3点に限らず、4点以上設けても良いことは勿論である。この場合、4点以上の圧電素子の変形量は、相互に規制する必要がある。
The
このように構成されたマイクロレンズアレイ2の支持機構においては、圧電素子14,15に印加する電圧を制御することにより、圧電素子14,15の変形量を制御することができ、3点で支持されたマイクロレンズアレイ2の圧電素子14,15の変形量の組合せを調整することにより、マイクロレンズアレイ2を任意の方向に傾斜させることができる。
In the support mechanism of the
カメラ23は、ラインCCDカメラであり、1次元の線状に像を検出する。図8は、マイクロレンズアレイ2のマイクロレンズ2aの配置と、ラインCCDカメラ23の検出領域17とを示す図である。マイクロレンズ2aの6角視野絞り12は、前述のように、スキャン方向5に関し、最も近傍に隣接するものが、スキャン方向5に対して平行ではなく、傾斜している。ラインCCDカメラは、その線状の検出領域17が、コーナー部のマイクロレンズ2aの6角視野領域12から、スキャン方向5に対し最も近傍に隣接するマイクロレンズ2aの6角視野領域12を結ぶ直線上に、一致するように、検出領域17をスキャン方向5に対して傾斜させて、配置されている。
The
基板1をスキャン方向5に移動させつつ、ラインCCDカメラ23により基板1上の画像を検出すると、1回のラインスキャンにより、検出領域17の線上で、画像が検出される。この検出信号は、画像処理部24に入力されて画像処理される。このラインCCDカメラ23の検出領域17は、例えば、マイクロレンズアレイ2のコーナー部のマイクロレンズ2aからマイクロレンズアレイ2の幅方向の他端部までである。即ち、スキャン方向5に垂直の方向に関し、一方の端部のコーナー部から他方の端部までのマイクロレンズアレイ2の幅方向の全域について、傾斜した線上に位置するマイクロレンズ2aの6角視野領域12の画像を検出する。このとき、ラインCCDカメラのスキャン性能が1回のスキャンに要する時間が10msecであるとすると、基板及びマスクの移動速度は、例えば、100mm/secであるから、10msecのスキャン時間の間に、基板及びマスクは、1mm移動する。従って、ラインCCDカメラ23の一方の端部にて、マイクロレンズアレイ2のコーナー部のマイクロレンズ2aの画像を検出した後、ラインCCDカメラ23の他方の端部にてマイクロレンズアレイ2の幅方向の他方の端部のマイクロレンズ2aの画像を検出したときには、この他方の端部のマイクロレンズ2aの画像は、コーナー部のマイクロレンズ2aの画像の位置よりも、1mm後方の位置の画像である。基板及びマスクの幅方向の大きさは、例えば、1mであるから、基板1mにつき、1mmのずれが生じる。よって、隣接するマイクロレンズ2a間では、この1mmをマイクロレンズ2aの数で除した分だけ、検出画像は、スキャン方向5にずれが生じている。
When the image on the
また、ラインCCDカメラ23によるスキャン画像は、コーナー部のマイクロレンズ2aの画像を検出した後、その基板スキャン方向5の斜め前方のマイクロレンズ2aの画像を検出する。このように、ラインCCDカメラ23の1次元のスキャン画像において、基板スキャン方向5について、斜め前方に配置されたマイクロレンズ2aの画像を順次読み込んでいく。従って、基板スキャン方向5についてのマイクロレンズ2aの配列ピッチをΔdとすると、ラインCCDカメラ23により1回のスキャンで読み込まれた画像信号は、基板スキャン方向5について、その前方にΔdだけずれたマイクロレンズ2aの画像を順次読み込んだことになる。よって、このレンズピッチΔdが150μmであるとすると、そして、前述のごとく、基板の移動速度が100mm/secであるとすると、このレンズピッチΔd(=150μm=0.15mm)を基板が移動するのに、1.5msecかかる。従って、ラインCCDカメラ23の1回のスキャンで、コーナー部のマイクロレンズ2aの画像を検出した後、次順のマイクロレンズ2aの画像を検出したときは、この画像は、コーナー部のマイクロレンズ2aの画像のスキャン方向5に垂直の方向に隣接する位置の画像よりも、基板のスキャン方向5にΔdだけ進んだ位置の画像である。よって、ある時点でコーナー部のマイクロレンズ2aの画像のスキャン方向5に垂直の方向に隣接する位置の画像は、その時点でコーナー部のマイクロレンズ2aの次順のマイクロレンズ2aの画像を取得した時点よりも、1.5msec後にこの2番目のマイクロレンズ2aにて検出された画像である。
Further, the scan image by the
画像処理部24は、ラインCCDカメラ23の取得信号から、以上の2点の時間遅延及び位置調整に関する補正の画像処理を行うと、基板が移動している間のある特定の時点の画像を得ることができる。例えば、本実施形態の露光装置に搬入されてくる基板1に、図13(a)に示すように第1層の露光パターンL1(基準パターン)が形成されている場合、露光装置の所定位置に停止した基板1を走査させて、ラインCCDカメラ23により基板1上の画像を検出し、この基準パターンL1の検出信号を画像処理部24が画像処理すると、図13(a)に示す基準パターンL1の検出画像が得られる。制御部25は、この画像処理されたパターンL1の画像検出信号に基づき、この第1層パターンL1の基準位置と、マスク3に形成され第2層パターンL2として露光すべき露光パターンL2の基準位置との間のずれを演算し、このずれ量を解消するためのマイクロレンズアレイ2の傾斜角度を演算する。そして、制御部25は、このマイクロレンズアレイ2の傾斜角度に応じた信号を、このマイクロレンズアレイ2の傾斜を駆動するピエゾ圧電素子14,15からなるアクチュエータ20に出力し、アクチュエータ20(圧電素子14,15)はこの信号に基づいてマイクロレンズアレイを傾斜駆動する。即ち、アクチュエータ20(圧電素子14,15)はこのマイクロレンズアレイ2の傾斜角度に基づき、圧電素子14,15に印加する電圧を調整して、マイクロレンズアレイ2を所定の傾斜角度になるように駆動する。
The
図17は、マイクロレンズアレイ2を、隣接するマイクロレンズアレイ2に対して徐々にその傾斜角度を大きくしていった場合の露光光と基板1との関係を示す図である。この図17に示すように、マイクロレンズアレイ2の傾斜角度が大きくなると、基板1に対する露光光の入射角度が90°から次第に小さくなっていく(鋭角になっていく)。これにより、隣接するマイクロレンズアレイ2間の露光領域の間隔b1,b2,b3が徐々に大きくなり、水平配置のマイクロレンズアレイ2の端部(基準点)のパターンに対して、傾斜角度が最も大きなマイクロレンズアレイ2の最も前記基準点から離れた位置のパターンは、全てのマイクロレンズアレイ2が水平の場合の露光位置に比して、基準点から遠いものとなる。このように、一列に並んだマイクロレンズアレイ2の傾斜角度を徐々に大きくしていくだけで、基板上の露光位置を調整することができ、基板上の露光領域を拡大することができる。逆に、露光領域を縮小する場合も、マイクロレンズアレイ2を逆方向に傾斜させればよい。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the exposure light and the
ところで、図6のように配置されたマイクロレンズに対し、図8に示すラインCCDカメラによる検出領域17(検出幅は2μm程度)で基板上のマークを見た場合、マイクロレンズにより見える領域は、図6に示す6角視野絞り12の6角形の領域であるので、スキャン方向5にスキャンしていても、基板上のマークの一部はラインカメラにより見ることができない。即ち、図8において、スキャン方向5に隣接する(スキャン方向の間隔がΔd)2個のマイクロレンズ間において、その6角視野絞り12の開口領域に対し、検出領域17が重なる領域については、下方の基板上のマークを見る(カメラで検出)ことができるが、図8にΔeで示す幅の領域、即ち、スキャン方向5に直交する方向のΔeの領域は、スキャン方向5について、検出領域17と6角視野絞り12の開口領域とが重ならない。よって、全ての隣接するマイクロレンズ間において、このΔeの領域については、その下方の基板上のマークの一部が検出されない。
By the way, when the mark on the substrate is viewed in the detection area 17 (detection width is about 2 μm) by the line CCD camera shown in FIG. 8 with respect to the microlens arranged as shown in FIG. Since it is a hexagonal region of the
そこで、本発明においては、図9に示すように、スキャン方向5に対して傾斜する方向に延びるラインCCDカメラの検出領域17に対応して、直線上に配置された複数個の6角視野絞りの一部を、6角形ではなく、開口視野絞り11と同様に、円形の絞り18aに形成する。このラインCCDカメラの検出領域17aがスキャン方向5に垂直の方向に延びている場合(検出領域17aは2点鎖線にて示す)は、それに対応して、スキャン方向5に垂直の方向の直線上に配置された複数個の6角視野絞りの一部を、6角形ではなく、開口視野絞り11と同様に、円形の絞り18b(2点鎖線にて示す)に成形する。検出領域17aに対応する円形絞り18bの場合は、隣接する3列を円形絞り18bにすることにより、下方の基板上のマークを全て検出することができる。なお、ラインCCDカメラは、通常、1個設けられるので、検出領域17か、又は検出領域17aのいずれか一方が設けられる。検出領域17が設けられる場合は、円形絞り18bは不要であり、6角形の6角視野絞り12のままである。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 9, a plurality of hexagonal field stops arranged on a straight line corresponding to the
6角視野絞り12は、各単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置に設けられた絞りであり、本発明においては、その絞りの一部を6角形から、円形絞り18a、18bに変更するものである。この円形絞り18a、18bの直径は、開口絞り11の直径か、又はそれより小さい。また、円形絞り18a,18bの直径は、6角視野絞り12の6角形の外接円の直径よりも大きい。このように、反転結像位置における円形絞り18a、18bの直径が、6角視野絞り12の外接円の直径より大きいことにより、ラインCCDカメラ23がマイクロレンズの絞りを介して見える下方の基板上のマークの視認可能範囲が、6角視野絞り12の場合よりも大きくなる。即ち、絞りが6角形の場合は、図8に示すΔeの範囲は下方の基板上のマークを視認することができない(カメラが検出することができない)。これに対し、本発明においては、円形絞り18a、18bの形状が、6角形の外接円の直径よりも大きいことにより、6角形の場合よりも、下方の基板上のマークの視認可能範囲が広がり、Δeは6角視野絞り12の場合よりも小さくなり、絞り18a、18bの直径が更に大きくなれば、Δeが0となるような絞り18a,18bの直径が存在する。
The
一方、この円形絞り18a,18bの直径は、開口絞り11の直径以下である。開口絞り11は、マイクロレンズの各凸レンズにおいて、入射露光光が最大に拡大される箇所に設けられて、この凸レンズ以外の部分を透過する露光光を遮断する絞りである。よって、この開口絞り11により成形された露光光が、マイクロレンズの凸レンズにより光学処理を受けたものとなる。よって、6角視野絞り12の孔面積を拡大するために円形絞り18a、18bにしたとしても、その最大径は、この開口絞り11の直径以下となる。なお、円形絞り18a,18bが、開口絞り11の直径と同一であるということは、反転結像位置における絞りを取り除くということを意味する。即ち、説明の便宜上、直径が開口絞り11の直径と同一の円形絞り18a、18bを設けるとしているが、実際は、この反転結像位置における絞りを取り除くだけで、露光光は、開口絞り11によってのみ露光領域を規制される。
On the other hand, the diameters of the
次に、上述のごとく構成された本実施形態の露光装置の動作について説明する。先ず、図1に示すように、露光装置の所定の露光位置に基板1が搬入される。この基板1には、基準パターンとして、図13(a)に示すようなパターンL1が露光されている。この規準パターンは、TFTの場合は、実際上、図10に示すようなものであるが、図13(a)においては、単純化して示してある。この基準パターンL1は第1層パターンであり、この第1層パターンを基準として、露光装置において、第2層パターン乃至第4層パターンが露光されて、例えば、5層のパターンが重ね合わせ露光される。
Next, the operation of the exposure apparatus of the present embodiment configured as described above will be described. First, as shown in FIG. 1, the
このとき、薄膜トランジスタ液晶基板及びカラーフィルタ基板等のガラス基板に、製造過程で寸法の変化が生じた場合に、重ね露光における露光パターンが下層パターンに対してずれてしまう。そこで、搬入された基板1に対し、これをマスク3と共にマイクロレンズアレイ2に対して走査し、ラインCCDカメラ23により基板1上の画像を検出する。このラインCCDカメラ23は、その光検出部は1次元のセンサであり、図8に示すように、基板スキャン方向5に対して傾斜する領域を検出するように設置されている。このように、ラインCCDカメラ23の検出領域17を、基板スキャン方向5に垂直の方向にせず、この方向に対して傾斜する方向としたのは、仮に、基板スキャン方向5に垂直の方向に線状の検出領域17を配置すると、隣接するマイクロレンズ2aの6角視野絞り12間に不連続の部分が存在するため、基板1上の画像を連続的に検出できないからである。そこで、本実施形態においては、検出領域17をスキャン方向5に最も近傍に隣接するマイクロレンズアレイ2の6角視野絞り12を通るように傾斜して配置している。これにより、この検出領域17を傾斜して配置したことによる遅延時間に基づく補正と、CCDセンサの1スキャン時間の時間遅れによる補正とを、画像処理により行うことにより、マイクロレンズアレイ2の基準となるコーナー部のマイクロレンズ2aの検出画像を基準として、基板1上の画像を検出することができる。即ち、画像処理部24は、カメラ23の検出信号に基づいて、図13(a)に示す基板1上の第1層パターンL1を求める。
At this time, when a dimensional change occurs in a glass substrate such as a thin film transistor liquid crystal substrate and a color filter substrate during the manufacturing process, the exposure pattern in the overexposure shifts from the lower layer pattern. Therefore, the
制御部25は、この第1層パターンL1と、マスク3に形成されこれから露光しようとする第2層パターンL2とが一致している場合は、この第2層パターンL2を基板上に露光する。即ち、基板1及びマスク3を一体としてマイクロレンズアレイ2及び光源に対して移動させ、マスク3に形成されている露光パターンL2を第1層パターンL1上に重ね露光する。これにより、図13(b)に示すように、第1層パターンL1の基準となるコーナー部から、設計値のΔx及びΔyだけ離隔した位置に第2層パターンL2を形成することができる。
When the first layer pattern L1 coincides with the second layer pattern L2 formed on the
このとき、図2乃至図4に示すように、露光光源4から露光光がマスク3を介してマイクロレンズアレイ2に入射すると、倒立等倍の像が6角視野絞り12に結像する。そして、この6角視野絞り12により、各マイクロレンズ2aを透過する露光光が、図5(a)等に示す6角形に整形され、基板1上に正立等倍像として、投影される。このとき、マイクロレンズ2aによる露光領域は、基板上で図6に示すように配置される。
At this time, as shown in FIGS. 2 to 4, when exposure light from the exposure light source 4 enters the
そして、図3に示すように、8枚のマイクロレンズアレイ2により、基板1のスキャン方向5に垂直の方向の全露光領域が均一光量で露光される。そして、基板1及びマスク3を、スキャン方向5に、マイクロレンズアレイ2に対して走査すると、基板1の全面の露光領域が均一光量で露光される。これにより、マスク3に形成されたマスクパターンが基板1上に結像する。
Then, as shown in FIG. 3, the eight
一方、ラインCCDカメラ23により検出した第1層パターンL1に対し、現在の位置のマスク3の露光パターンL2の位置がずれていた場合は、制御部25が演算したマイクロレンズアレイ2の傾斜角度に基づいて、アクチュエータ20が圧電素子14,15に電圧を供給し、マイクロレンズアレイ2を傾動させて、マスク3の露光パターンL2の基準位置が第1層パターンL1の基準位置と一致するように、基板1に対する露光光の入射角度を調整する。例えば、図17に示すように、基板スキャン方向に垂直の方向に並んだ4枚のマイクロレンズアレイ2をその傾斜角度が徐々に大きくなるように傾斜させると、基板1上において、1個のマイクロレンズアレイ2の各マイクロレンズ2aによる露光光の基板に対する傾斜角度は変化しないが、隣接するマイクロレンズアレイ2間で、その露光角度が変化し、図17の右端の水平のマイクロレンズアレイ2に対して、より左側になるにつれてマイクロレンズアレイ2からの露光光の基板に対する傾斜が大きくなる。
On the other hand, when the position of the exposure pattern L2 of the
これにより、各マイクロレンズアレイ2から基板1上に投影されたマスク3のマスクパターン(図17中、□で示す)は、各マイクロレンズアレイ2についてaの領域に投影される。この場合に、露光光の傾斜角度は各マイクロレンズアレイ2について異なるが、露光領域aは、傾斜角度自体が極めて小さいものであるから、各マイクロレンズアレイ2について実質的に同寸である。しかし、隣接するマイクロレンズアレイ2間ではそのマスクパターンの間隔b1,b2,b3,は次第に大きくなる。
As a result, the mask pattern (indicated by □ in FIG. 17) of the
このようにして、図17の左端のマイクロレンズアレイ2の基板に対する露光領域は、全てのマイクロレンズアレイ2が水平である場合よりも左側にシフトする。これにより、第1層パターンL1と第2層パターンL2とのずれを解消することができる。なお、Δx及びΔyが70μmの場合、右端のマイクロレンズアレイ2に対して、その左隣のマイクロレンズアレイ2を若干(数度の1/1000程度)傾斜させると、1μm程度露光位置をずらすことができる。従って、マイクロレンズアレイ2を極めて僅かな角度で傾斜させるだけで、70μmの間隔のパターンを1μmずらすことができる。なお、パターンの位置ずれを解消するためのマイクロレンズアレイ2の傾動方法は、図17に示すものに限らず、種々の態様がある。
In this way, the exposure area of the
前述のごとく、基板上の基準パターンは、実際上、図10に一例を示すように、複雑な形状を有する。そして、この基板上の基準パターンと、図9に示す反転結像位置に設けた絞り(6角視野絞り12及び円形絞り18a)とを重ねると、図12に示すようなパターンになる。従って、マイクロレンズアレイの絞りの開口から、下方の基板上の基準パターンをみると、図11に示すように、絞りの開口内に、基板上の基準パターンが見える。このパターンを、ラインCCDカメラ23が観察している。
As described above, the reference pattern on the substrate actually has a complicated shape as shown in FIG. Then, when the reference pattern on the substrate and the diaphragm (
この図11に示すように、ラインCCDカメラ23が見える基板上の基準パターンは、絞りが6角形開口の6角視野絞り12であると、ラインCCDカメラ23では検出できない部分が存在するが、本発明のように、検出領域17上の1列について、6角視野絞り12の開口より大きな円形絞り12aとすることにより、このラインCCDカメラ23により検出できない領域が小さくなるか、又は検出できない領域がなくなる。このため、基板上の基準パターンが絞りに隠れてしまう部分が少なく、この基準パターンの位置とマスク3における露光パターンの位置とを確実に位置合わせすることができ、その結果、マスク3の位置を基準パターンに合わせて高精度で調整することができる。
As shown in FIG. 11, the reference pattern on the substrate where the
なお、反転結像位置における絞りの一部を、6角視野絞り12から円形絞り18aに変更することにより、そのマイクロレンズ2aにおいて、露光のムラが発生する可能性がある。しかし、図9に示す絞りのパターンにおいて、スキャン方向5に垂直の方向の1列に関し、露光に関与するマイクロレンズ2aの数は通常100個以上存在する。このため、この各列のマイクロレンズ2aのうち、1個のマイクロレンズ2aの反転結像位置の絞りを6角視野絞り12より大きな(最大で、円形の開口視野絞り11)円形絞り18aとしても、ムラが発生することはない。
Note that, by changing a part of the stop at the reversal imaging position from the
このように、本実施形態においては、重ね合わせ露光において、基板の寸法の変動が生じても、これをリアルタイムで検出して、その露光位置を下層の露光パターンに高精度で合わせることができる。即ち、本実施形態においては、露光装置内で、露光中に下層パターンと露光パターンとの位置ずれを、マイクロレンズアレイの傾動により修正することができ、リアルタイムに位置ずれを修正して、高精度の重ね露光を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, even if the dimensional variation of the substrate occurs in the overlay exposure, this can be detected in real time, and the exposure position can be aligned with the exposure pattern in the lower layer. That is, in the present embodiment, the positional deviation between the lower layer pattern and the exposure pattern can be corrected by tilting the microlens array during the exposure in the exposure apparatus, and the positional deviation is corrected in real time to achieve high accuracy. Multiple exposures can be performed.
また、露光光は、パルスレーザ光又は水銀ランプ等の連続光等、種々のものを使用することができる。更に、ラインCCDカメラ23は、基板上を照射する光照射部と反射光を検出するラインCCDセンサとを有するものを使用し、ダイクロイックミラー22によりカメラ23からの観察光を基板に照射したが、基板の下方から光照射して、基板に形成された第1層露光パターンの像をラインCCDセンサに入力してこれを検出することとしてもよい。更に、基板上の画像は、ラインCCDセンサにより検出する場合に限らず、2次元センサにより、基板上の画像を検出することもできる。
As the exposure light, various kinds of light such as pulsed laser light or continuous light such as a mercury lamp can be used. Furthermore, the
更に、例えば、上記実施形態では、図8に示すように、ラインCCDカメラ23のラインセンサをその検出領域17がスキャン方向5に対して傾斜するように配置することにより、画像処理することによって、スキャン方向5に垂直の方向の全域において途切れることなく連続する6角視野絞り12内の画像を検出しているが、図8に二点鎖線にて示すように、ラインセンサをスキャン方向5に垂直の方向に配置し、このラインセンサを3列設けることにより、同様に、スキャン方向5に垂直の方向の全域において途切れることなく連続する6角視野絞り12内の画像を検出することもできる。
Further, for example, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, by performing image processing by arranging the line sensor of the
更にまた、上記実施形態においては、図17に示すように、マイクロレンズアレイを傾斜させることにより、本来、正立等倍像の露光しかできないマイクロレンズアレイにおいて、その倍率の調整又は露光位置の調整を可能としているが、本発明はこれに限らず、図18乃至図23に示すように、マイクロレンズの光軸を偏倚させることによっても、マイクロレンズアレイの倍率の調整及び露光位置の調整を行うことができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 17, by adjusting the magnification or the exposure position of a microlens array that can originally only expose an erecting equal-magnification image by tilting the microlens array. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 18 to 23, the magnification of the microlens array and the exposure position are also adjusted by deviating the optical axis of the microlens. be able to.
図18は、この複数個のマイクロレンズアレイ2が配列された状態を示し、このマイクロレンズアレイ2により、基板上には、マスク3のマスクパターンの像が投影される。但し、図18においては、マイクロレンズアレイ2は縦断面視で示し、投影像は平面視で示している。支持板6に、例えば41枚のマイクロレンズアレイ2(図示の都合上11枚として示す)が並置されており、例えば、このマイクロレンズアレイ2の幅は30mm、支持板6の幅及びマスク3の透明基板3aの幅は、例えば、1220mmである。
FIG. 18 shows a state in which the plurality of
図19は、単位マイクロレンズアレイ2-1,2-2,2−3,2−4の積層状態を示す模式図である。これらの4枚の単位マイクロレンズアレイ2−1等の各マイクロレンズ2aの構成は、図4に示すように、各単位マイクロレンズアレイ2−1毎に2枚の凸レンズからなるものである。常態では、図19に示すように、単位マイクロレンズアレイ2−1,2-2,2−3,2−4の各マイクロレンズ2aの光軸は、いずれも一致している。従って、露光光は図21に示すように、基板に対して垂直に入射する。
FIG. 19 is a schematic diagram showing a stacked state of the unit microlens arrays 2-1, 2-2, 2-3 and 2-4. The configuration of each of the
而して、本変形例においては、図20に示すように、第1層目の単位マイクロレンズアレイ2−1及び第2層目の単位マイクロレンズアレイ2−2のマイクロレンズ2aの光軸と、第3層目の単位マイクロレンズアレイ2−3及び第4層目の単位マイクロレンズアレイ2−4のマイクロレンズ2aの光軸とを、dの大きさで偏倚(シフト)させることができるようになっている。この偏倚量dは例えば0.3μmである。このように、単位マイクロレンズアレイ2−3,2−4のマイクロレンズの光軸が偏倚することにより、図22に示すように、露光光は単位マイクロレンズアレイ2−2と単位マイクロレンズアレイ2−3との間で屈曲し、この露光光は、図21に比して、若干ずれた位置で基板に入射する。第3層の単位マイクロレンズアレイ2−3のマイクロレンズの光軸の偏倚量dに対し、最下層の第4の単位マイクロレンズアレイ2-4を出射する露光光の光軸は約2倍の2dだけ偏倚し、露光光の基板上における偏倚量は約2dとなる。即ち、マイクロレンズの光軸を偏倚量dだけ偏倚させると、投影パターンは基板上で約2dだけ偏倚し、上述のd=0.3μmの場合には、基板上の投影パターンは0.6μmだけ偏倚する。
Thus, in this modification, as shown in FIG. 20, the optical axes of the
このようにして、単位マイクロレンズアレイ2-1等のマイクロレンズ2aの光軸を偏倚(シフト)させることにより、マイクロレンズアレイによる基板上の露光位置を調整することができる。
In this way, the exposure position on the substrate by the microlens array can be adjusted by shifting the optical axis of the
マイクロレンズの光軸の偏倚は、一部の単位マイクロレンズアレイを他の単位マイクロレンズアレイに対して光軸に垂直の方向に移動させればよい。この単位マイクロレンズアレイの移動は、例えば、圧電素子に電圧を印加することにより、その電圧変化で圧電素子が歪んだ量だけ単位マイクロレンズアレイを光軸に垂直の方向に押し出すようにすれば良い。この場合は、圧電素子が移動部材となるが、移動部材としては、圧電素子に限らず、種々の装置又は部材を使用することができる。 The deviation of the optical axis of the microlens may be achieved by moving some unit microlens arrays in a direction perpendicular to the optical axis with respect to other unit microlens arrays. The unit microlens array may be moved by, for example, applying a voltage to the piezoelectric element so as to push the unit microlens array in a direction perpendicular to the optical axis by an amount of distortion of the piezoelectric element due to the voltage change. . In this case, the piezoelectric element becomes the moving member, but the moving member is not limited to the piezoelectric element, and various devices or members can be used.
このマイクロレンズアレイ2の単位マイクロレンズアレイ2−1等の移動によるマイクロレンズ2aの光軸の偏倚(シフト)により、上述のごとく、例えば、1枚のマイクロレンズアレイ2で0.6μmだけ露光位置をずらすことができる。従って、図23に示すように、例えば41枚並置されたマイクロレンズアレイ2による露光位置を、1枚のマイクロレンズアレイ2について0.6μmずらした場合、全体で、24.4μmだけ投影位置をずらすことができる。即ち、図23の右端のマイクロレンズアレイ2の露光位置が、図18の場合と同一であるとした場合、図23の左端のマイクロレンズアレイ2の露光位置は、図18の場合よりも24.4μmだけ、左方に移動し、全体で、投影パターンの投影領域が、24.4μmだけ拡大する。この拡大量は、マスク幅が1220mmであるから、24.4×10−3(mm)/1220(mm)=20×10−6となり、20ppmの拡大倍率補正ができたことになる。
As described above, the exposure position of the
なお、倍率を縮小する場合も、同様に露光位置の調整で行うことができる。また、上記実施形態では、第1及び第2層の単位マイクロレンズアレイ2−1,2−2と、第3及び第4層の単位マイクロレンズアレイ2−3,2−4との間で、そのマイクロレンズ2aの光軸を偏倚させることにより、露光位置調整を行ったが、これは、マイクロレンズアレイの反転結像位置で単位マイクロレンズアレイのマイクロレンズの光軸をずらすものである。このため、マイクロレンズアレイ2における単位マイクロレンズアレイの枚数も、上記実施形態のように、4枚に限定されるものではないが、その場合も、単位マイクロレンズアレイのマイクロレンズの光軸の偏倚は、マイクロレンズアレイの反転結像位置で行う必要がある。
Note that when the magnification is reduced, the exposure position can be similarly adjusted. In the above embodiment, between the first and second layer unit microlens arrays 2-1 and 2-2 and the third and fourth layer unit microlens arrays 2-3 and 2-4, The exposure position was adjusted by deviating the optical axis of the
本変形例においても、重ね合わせ露光において、基板の寸法の変動が生じても、これをリアルタイムで検出して、その露光位置を下層の露光パターンに高精度で合わせることができる。即ち、本変形例においては、露光装置内で、露光中に下層パターンと露光パターンとの位置ずれを、マイクロレンズアレイにおける単位マイクロレンズアレイの移動によるマイクロレンズの光軸の位置調整により修正することができ、リアルタイムに位置ずれを修正して、高精度の重ね露光を行うことができる。 Also in this modification, even if the substrate dimension fluctuates in the overlay exposure, this can be detected in real time, and the exposure position can be adjusted to the exposure pattern in the lower layer with high accuracy. That is, in this modification, the positional deviation between the lower layer pattern and the exposure pattern is corrected during exposure by adjusting the position of the optical axis of the microlens by moving the unit microlens array in the microlens array. It is possible to correct misalignment in real time and perform highly accurate overlay exposure.
しかも、本変形例においては、マイクロレンズ2aの光軸を偏倚(シフト)させることにより、基板上における露光位置の調整、ひいては露光パターンの倍率調整を行っているので、露光光の焦点深度は各マイクロレンズアレイについて変動しない。即ち、全てのマイクロレンズの焦点深度の範囲内に、基板上の露光すべき面を位置させることができる。通常、マイクロレンズアレイの焦点深度は50μmであるが、この焦点深度内に、基板上の露光面を位置させることができるという利点がある。
Moreover, in this modification, the exposure position on the substrate is adjusted by shifting the optical axis of the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、図24に示すように、反転結像位置に、6角視野絞りの代わりに設けた円形絞り18a、18bに、基準マーク50を形成するものである。前述の第1実施形態は、視野領域が広い円形絞り18a、18b内にラインCCDカメラ23が見える基板上の基準パターンと、マスク3に形成された露光パターンとを、画像処理部24で画像処理して、制御部25がその基準パターンの基準となる線分と露光パターンの基準となる線分とが一致するように、アクチュエータ20を駆動するものであるが、この場合に、基板上の基準パターンと、マスク上の露光パターンとは、TFT(薄膜トランジスタ)の設計上、重なる部分が多いため、基板上の基準パターンと、マスク上の露光パターンとのずれを確認しにくい状態が出現する可能性がある。本実施形態は、これを回避するために、反転結像位置に設けた円形絞り18a、18bに基準マーク50を設けて、この基準マーク50と、基板上の基準パターンの基準となる線分と、マスク上の露光パターンの基準となる線分との一致及び不一致を、ラインCCDカメラ23で確認することにより、マスク上の露光パターンと基板上の基準パターンとが重なる部分が多くても、マスクの基板に対する位置ずれを検出しやすくなる。これにより、マイクロレンズの位置が、基板の基準ラインと同じ位置関係になるように、マイクロレンズの倍率補正をすることができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 24, a
1:基板
2:マイクロレンズアレイ
2a:マイクロレンズ
2−1〜2−4:(構成)マイクロレンズアレイ
3:マスク
3a:透明基板
3b:Cr膜
4:露光光源
5:スキャン方向
6:支持基板
10:レンズ視野領域
11:開口絞り
12:6角視野絞り
12a:矩形部分
12b、12c:三角形部分
14(14a、14b、14c),15(15a、15b、15c):圧電素子
17,17a:検出領域
18a、18b:円形絞り
20:アクチュエータ
21:光学系
22:ダイクロイックミラー
23:ラインCCDカメラ
24:画像処理部
25:制御部
50:基準マーク
1: Substrate 2:
Claims (8)
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、6角形の開口を有する6角視野絞りが配置され、
前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部には、その少なくとも一部に、円形の開口を有する開口視野絞りが配置されており、
前記6角視野絞り及び開口視野絞りは、前記単位マイクロレンズアレイ間で、特定の一方向に傾斜する方向及び直交する方向に線上に列をなして配置されており、
前記反転結像位置の6角視野絞りは、その一部の線上の一部のものが6角形ではなく円形をなしており、この反転結像位置の円形視野絞りは、前記6角視野絞りの6角形の外接円よりも大きく、前記開口視野絞りの円よりも小さいか同一の直径を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ。 In the microlens array formed by laminating a plurality of unit microlens arrays in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged,
A hexagonal field stop having a hexagonal aperture is disposed at a reversal imaging position between the unit microlens arrays,
An aperture field stop having a circular aperture is disposed in at least a part of the maximum enlarged portion of the exposure light between the unit microlens arrays,
The hexagonal field stop and the aperture field stop are arranged between the unit microlens arrays in a line on a line in a direction inclined in a specific direction and a direction orthogonal thereto,
A part of the hexagonal field stop at the reverse imaging position is not a hexagonal shape but a circular shape at a part of the line, and the circular field stop at the reverse imaging position is the same as the hexagonal field stop of the hexagonal field stop. A microlens array having a diameter larger than a circumscribed circle of a hexagon and smaller than or equal to a circle of the aperture field stop.
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、6角形の開口を有する6角視野絞りが配置され、
前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部には、その少なくとも一部に、円形の開口を有する開口視野絞りが配置されており、
前記6角視野絞り及び開口視野絞りは、前記単位マイクロレンズアレイ間で、特定の一方向に傾斜する方向及び直交する方向に線上に列をなして配置されており、
前記反転結像位置の6角視野絞りは、その一部の線上の一部のものが6角形ではなく円形をなしており、この反転結像位置の円形視野絞りは、前記6角視野絞りの6角形の外接円よりも大きく、前記開口視野絞りの円よりも小さいか同一の直径を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。 A microlens array formed by stacking a plurality of unit microlens arrays arranged above a substrate to be exposed and each having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally; and above the microlens array , A mask on which a predetermined exposure pattern is formed, an exposure light source that irradiates the mask with exposure light, and a moving device that relatively moves the microlens array, the substrate, and the mask in one direction. And having
A hexagonal field stop having a hexagonal aperture is disposed at a reversal imaging position between the unit microlens arrays,
An aperture field stop having a circular aperture is disposed in at least a part of the maximum enlarged portion of the exposure light between the unit microlens arrays,
The hexagonal field stop and the aperture field stop are arranged between the unit microlens arrays in a line on a line in a direction inclined in a specific direction and a direction orthogonal thereto,
A part of the hexagonal field stop at the reverse imaging position is not a hexagonal shape but a circular shape at a part of the line, and the circular field stop at the reverse imaging position is the same as the hexagonal field stop of the hexagonal field stop. A scanning exposure apparatus using a microlens array, wherein the scanning exposure apparatus has a diameter larger than a hexagonal circumscribed circle and smaller than or equal to a circle of the aperture field stop.
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置にて、そのマイクロレンズの光軸を偏倚させることにより、マイクロレンズアレイによる基板上の露光位置を調整することを特徴とする請求項2に記載のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。 A moving member that moves at least a part of the unit microlens array with respect to another unit microlens array so that the optical axis of the constituent microlens is deviated;
3. The micro exposure apparatus according to claim 2, wherein an exposure position on the substrate by the microlens array is adjusted by deviating an optical axis of the microlens at a reversal imaging position between the unit microlens arrays. A scanning exposure system that uses a lens array.
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JP2010279730A JP2012128193A (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | Microlens array and scan exposure device using the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013033071A (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-14 | V Technology Co Ltd | Scanning exposure device using microlens array |
CN115629076A (en) * | 2022-09-27 | 2023-01-20 | 威海华菱光电股份有限公司 | Array type image detection device |
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2010
- 2010-12-15 JP JP2010279730A patent/JP2012128193A/en active Pending
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