JP5294490B2 - Photo mask - Google Patents
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Description
本発明は、マスクパターンの像を対向配置された被露光体上にマイクロレンズにより縮小投影するフォトマスクに関し、詳しくは、被露光体に照射する光の利用効率を向上しようとするフォトマスクに係るものである。 The present invention relates to a photomask for reducing and projecting a mask pattern image onto a to-be-exposed object to be exposed by a microlens, and more particularly to a photomask for improving the use efficiency of light irradiated to an object to be exposed. Is.
従来のこの種のフォトマスクは、透明基板の一面に設けた遮光膜に形成された所定形状の複数の開口と、上記透明基板の他面に上記各開口にそれぞれ対応して設けられ、上記開口の像を近接対向して配置された被露光体上に結像させる複数のマイクロレンズと、を備え、近接露光における露光パターンの解像度を向上して微細なパターンの露光を可能にするようになっていた(例えば、特許文献1参照)。 A conventional photomask of this type is provided with a plurality of openings having a predetermined shape formed in a light-shielding film provided on one surface of a transparent substrate, and provided on the other surface of the transparent substrate corresponding to the openings. And a plurality of microlenses that form an image on an object to be exposed in close proximity to each other, thereby improving the resolution of the exposure pattern in the proximity exposure and enabling exposure of fine patterns. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、このような従来のフォトマスクにおいては、透明基板の一面に設けられた開口(マスクパターン)と上記透明基板の他面に設けられたマイクロレンズ(投影レンズ)とが基板の厚みに等しい間隔で離れて位置するため、フォトマスクの上記開口を通過する光のうち一部の光が対応する上記マイクロレンズ内に取り込まれない場合があった。これは、フォトマスクに照射する光源光に視覚(コリメーション半角)が存在するため、開口を通過した光が上記コリメーション半角に相当する角度で広がってマイクロレンズに入射することによる。それ故、上記開口とマイクロレンズとの間隔が広がるに従って、マイクロレンズに取り込まれる光の量が減少し、被露光体に照射する光量が減少して光の利用効率が低下するおそれがあった。 However, in such a conventional photomask, an opening (mask pattern) provided on one surface of the transparent substrate and a microlens (projection lens) provided on the other surface of the transparent substrate are equal to the thickness of the substrate. Therefore, some of the light passing through the opening of the photomask may not be taken into the corresponding microlens. This is because the light (light collimation half angle) exists in the light source light irradiated to the photomask, and the light passing through the opening spreads at an angle corresponding to the collimation half angle and enters the microlens. Therefore, as the distance between the opening and the microlens increases, the amount of light taken into the microlens decreases, and the amount of light applied to the object to be exposed decreases, which may reduce the light utilization efficiency.
特に、大面積の例えばTFT表示用基板の露光に使用するフォトマスクの場合には、透明基板の厚みが数mm〜十数mmと厚く、上記問題がより顕著となっていた。 In particular, in the case of a photomask used for exposure of a large-area TFT display substrate, for example, the thickness of the transparent substrate is as thick as several mm to several tens of mm, and the above problem becomes more prominent.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被露光体に照射する光の利用効率を向上しようとするフォトマスクを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a photomask that addresses such problems and attempts to improve the utilization efficiency of light irradiated to an object to be exposed.
上記目的を達成するために、本発明によるフォトマスクは、透明基板の一面に所定形状の複数のマスクパターンを形成したマスク基板と、別の透明基板の一面に、対向配置された被露光体上に前記複数のマスクパターンの像を縮小投影する複数の投影レンズを形成し、他面に入射光を前記投影レンズに集光する複数のフィールドレンズを前記投影レンズの光軸と光軸を合致させて形成したマイクロレンズアレイと、を備え、前記投影レンズの径を前記フィールドレンズの径よりも小さく形成すると共に、前記マスクパターンと前記フィールドレンズとを所定の隙間を有して近接対向させた状態で前記マスク基板と前記マイクロレンズアレイとを接合したものである。 In order to achieve the above object, a photomask according to the present invention includes a mask substrate on which a plurality of mask patterns having a predetermined shape are formed on one surface of a transparent substrate, and an object to be exposed that is oppositely disposed on one surface of another transparent substrate. A plurality of projection lenses for reducing and projecting the images of the plurality of mask patterns, and a plurality of field lenses for condensing incident light on the projection lens on the other surface so that the optical axes of the projection lenses coincide with the optical axes. And a projection lens having a diameter smaller than that of the field lens, and the mask pattern and the field lens are closely opposed to each other with a predetermined gap. The mask substrate and the microlens array are joined together.
このような構成により、マスク基板のマスクパターンに対して所定の隙間を有して近接対向して配置されたマイクロレンズアレイのフィールドレンズにより、マスクパターンを通過した光を、フィールドレンズの径よりも小さく形成された投影レンズに集光し、該投影レンズにより上記マスクパターンの像を対向配置された被露光体上に縮小投影する。 With such a configuration, the light that has passed through the mask pattern is less than the diameter of the field lens by the field lens of the microlens array that is disposed in close proximity to the mask pattern of the mask substrate with a predetermined gap. The light is condensed on a small projection lens, and the image of the mask pattern is reduced and projected onto the object to be exposed facing the projection lens.
また、前記マイクロレンズアレイの少なくとも前記複数の投影レンズの外側領域に遮光膜を形成したものである。これにより、マイクロレンズアレイの少なくとも複数の投影レンズの外側領域に形成した遮光膜で投影レンズ外に照射された光を遮断する。 Further, a light shielding film is formed on at least an outer region of the plurality of projection lenses of the microlens array. Thereby, the light irradiated outside the projection lens is blocked by the light shielding film formed in the outer region of at least the plurality of projection lenses of the microlens array.
さらに、前記マイクロレンズアレイの前記複数の投影レンズを形成した面に該投影レンズを基準にして前記被露光体との位置合わせをするためのアライメントマークを設けたものである。これにより、マイクロレンズアレイの複数の投影レンズを形成した面に該投影レンズを基準にして設けたアライメントマークにより、被露光体との位置合わせをする。 Furthermore, an alignment mark is provided on the surface of the microlens array on which the plurality of projection lenses are formed for alignment with the object to be exposed with reference to the projection lenses. Thus, the alignment with the object to be exposed is performed by the alignment mark provided with the projection lens as a reference on the surface on which the plurality of projection lenses of the microlens array are formed.
また、前記被露光体は、露光中、一方向に一定速度で搬送され、前記アライメントマークは、前記複数の投影レンズを形成した領域の前記被露光体の搬送方向手前側に所定距離だけ離れて設けられている。これにより、複数の投影レンズを形成した領域の被露光体の搬送方向手前側に所定距離だけ離れて設けられアライメントマークにより、露光中、一方向に一定速度で搬送されている被露光体と位置合わせをする。 Further, the object to be exposed is transported at a constant speed in one direction during exposure, and the alignment mark is separated by a predetermined distance on the front side in the transport direction of the object to be exposed in the region where the plurality of projection lenses are formed. Is provided. Accordingly, the position of the object to be exposed and the position being conveyed at a constant speed in one direction during exposure by the alignment mark provided at a predetermined distance away from the object in the conveying direction of the area in which the plurality of projection lenses are formed. Align.
さらに、前記アライメントマークは、前記被露光体の搬送方向に平行な一対の細線パターンと、該一対の細線パターン間に設けられ前記被露光体の搬送方向に対して所定角度で交差する一本の細線パターンとから成るものである。これにより、被露光体の搬送方向に平行な一対の細線パターンと、該一対の細線パターン間に設けられ被露光体の搬送方向に対して所定角度で交差する一本の細線パターンとから成るアライメントマークにより、一方向に一定速度で搬送されている被露光体と位置合わせをする。 Further, the alignment mark is a pair of fine line patterns parallel to the conveyance direction of the object to be exposed and a single line provided between the pair of fine line patterns and intersecting the conveyance direction of the object to be exposed at a predetermined angle. It consists of a fine line pattern. Thus, an alignment comprising a pair of fine line patterns parallel to the conveyance direction of the object to be exposed and a single thin line pattern provided between the pair of fine line patterns and intersecting the conveyance direction of the object to be exposed at a predetermined angle. The mark aligns with an object to be exposed that is conveyed at a constant speed in one direction.
そして、前記投影レンズの面には、径が前記フィールドレンズの径よりも小さい円形の開口を有する絞りを設けたものである。これにより、投影レンズの面に設けられ、径がフィールドレンズの径よりも小さい円形の開口を有する絞りで投影レンズを射出する光束径を制限する。 The surface of the projection lens is provided with a stop having a circular opening whose diameter is smaller than the diameter of the field lens. Thus, the diameter of the light beam emitted from the projection lens is limited by a diaphragm provided on the surface of the projection lens and having a circular opening whose diameter is smaller than the diameter of the field lens.
請求項1に係る発明によれば、マスクパターンを通過した光の略全量をマスクパターンに近接対向して配置されたフィールドレンズにより投影レンズに集光することができる。したがって、投影レンズを介して被露光体に照射する光の利用効率を向上することができる。これにより、光源のパワーを下げて、光源の負担を軽減することができる。また、投影レンズの球面収差の影響を排除して投影レンズの解像度を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, substantially the entire amount of light that has passed through the mask pattern can be condensed on the projection lens by the field lens that is disposed in close proximity to the mask pattern. Therefore, it is possible to improve the utilization efficiency of the light irradiated to the object to be exposed through the projection lens. Thereby, the power of the light source can be lowered and the burden on the light source can be reduced. Further, the resolution of the projection lens can be improved by eliminating the influence of the spherical aberration of the projection lens.
また、請求項2に係る発明によれば、フォトマスクを通過する不要な漏れ光を遮断することができ、露光パターンの分解能をより向上することができる。
Moreover, according to the invention which concerns on
さらに、請求項3に係る発明によれば、フォトマスクに近接対向して配置される被露光体の面にフォトマスクのアライメントマークを近接させることができ、被露光体上に予め形成されたアライメントの基準とフォトマスクのアライメントマークとを同時に観察することができる。したがって、フォトマスクと被露光体との位置合わせを容易に行なうことができる。また、マスクパターンの中心と投影レンズの光軸とがずれている場合にも、マスクパターンの投影像は投影レンズの光軸上に形成されるので、投影レンズを基準に形成された上記アライメントマークを使用してアライメントをすることにより、マスクパターンの像を被露光体の所定位置に精度よく位置付けて露光することができる。
Furthermore, according to the invention of
また、請求項4に係る発明によれば、フォトマスクと一方向に移動中の被露光体との間の位置ずれを補正しながら露光することができ、露光工程のタクトを短縮することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, exposure can be performed while correcting misalignment between the photomask and the object to be exposed moving in one direction, and the tact time of the exposure process can be shortened. .
さらに、請求項5に係る発明によれば、一つのアライメントマークでフォトマスクと被露光体との間の位置ずれ検出と、移動中の被露光体に対する露光タイミングの制御とを高精度に行なうことができる。したがって、マスクパターンの像を被露光体の所定位置により高精度に位置づけて露光することができる。 Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to detect the positional deviation between the photomask and the object to be exposed and to control the exposure timing for the moving object to be exposed with a single alignment mark. Can do. Therefore, it is possible to expose the mask pattern image with high accuracy by positioning the object to be exposed.
そして、請求項6に係る発明によれば、投影レンズの球面収差の影響を排除することができ、投影レンズの解像度をより向上することができる。したがって、露光パターンの分解能をより一層向上することができる。 According to the sixth aspect of the invention, the influence of spherical aberration of the projection lens can be eliminated, and the resolution of the projection lens can be further improved. Therefore, the resolution of the exposure pattern can be further improved.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明によるフォトマスク1の実施形態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X線断面矢視図である。このフォトマスク1は、マスクパターンの像を対向配置された被露光体上にマイクロレンズにより縮小投影するもので、マスク基板2と、マイクロレンズアレイ3とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a photomask 1 according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. The photomask 1 projects a mask pattern image on a to-be-exposed object to be reduced by a microlens, and includes a
上記マスク基板2は、透明基板の一面に所定形状の複数のマスクパターンを形成したものであり、図1(b)に示すように、透明基板4の下面4aに形成されたクロム(Cr)等の不透明膜6に所定形状の複数のマスクパターン5を例えばマトリクス状に形成したものとなっている。そして、同図(a)において二本の破線に挟まれたマスクパターン形成領域7の外側の四隅部には、後述するマイクロレンズアレイ3と位置合わせをするための、例えば図2(a)に示すような不透明膜で形成した十字状のマスク側アライメントマーク8が形成されている。なお、図1(a)においては、図面が煩雑になるためマスクパターン5は四角形で簡略して示している。
The
上記マスク基板2に対向してマイクロレンズアレイ3が設けられている。このマイクロレンズアレイ3は、上記マスク基板2のマスクパターン5の像を近接対向して配置された被露光体上に縮小投影するもので、図1(b)に示すように、別の透明基板9の下面9aに、対向配置された被露光体上に上記複数のマスクパターン5を縮小投影する複数の投影レンズ10をマスク基板2のマスクパターン5に対応して例えばマトリクス状に形成し、同図に示すように、上面9bに投影レンズ10の光軸と光軸を合致させた状態で、図3に示すように入射光を投影レンズ10に集光するフィールドレンズ11を形成したものである。そして、上記フィールドレンズ11及び投影レンズ10の外側領域には、クロム(Cr)等の不透明膜からなる遮光膜12が形成されている。この場合、投影レンズ10の面に径がフィールドレンズ11の径よりも小さい円形の開口を有する絞りを設けるとよい。これにより、投影レンズ10の球面収差の影響を排除して投影レンズの解像度を向上することができる。なお、本実施形態においては、図3に示すように、投影レンズ10の径をフィールドレンズ11の径よりも小さく形成して、絞りを設けた場合と実質的に同等の効果が得られるようにしている。
A
また、透明基板9の上面9bにて図1に示す二本の破線に挟まれたレンズ形成領域13の外側の四隅部には、上記マスク基板2のマスク側アライメントマーク8に対応してマスク基板2と位置合わせするための、例えば図2(b)に示すような不透明膜に十字状の開口を形成したレンズ側アライメントマーク14が形成されている。さらに、透明基板9の下面9a側の遮光膜12には、レンズ側アライメントマーク14に対応して四角形の開口15が形成され、透明基板9の下面9a側から照射される照明光を透過させてレンズ側アライメントマーク14を照明できるようになっている。
A mask substrate corresponding to the mask-side alignment mark 8 of the
また、上記マイクロレンズアレイ3の複数の投影レンズ10を形成した面(下面9a)には、アライメントマーク(以下「N型アライメントマーク16」という)が設けられている。このN型アライメントマーク16は、露光中、常時、マスク基板2のマスクパターン5と図1に矢印Aで示す一方向に搬送されている被露光体の露光目標位置との位置合わせをするためのもので、図1において二本の破線に挟まれたレンズ形成領域13内の複数の投影レンズ10のうちの矢印Aで示す被露光体の搬送方向(以下「基板搬送方向」という)手前側に位置する投影レンズ10に対して基板搬送方向(矢印A方向)手前側に所定距離だけ離れて設けられている。なお、N型アライメントマーク16がマスク基板2の上方から観察可能にN型アライメントマーク16に対応した領域の上記マスク基板2の不透明膜6及びマイクロレンズアレイ3の上面9bの遮光膜12は除去されている。このように、N型アライメントマーク16をマイクロレンズアレイ3の投影レンズ10の形成面と同じ面に形成したことにより、フォトマスク1に近接対向して搬送される被露光体の面とN型アライメントマーク16が近接し、被露光体上に予め形成された基準パターンとN型アライメントマーク16とを同時に観察することができ、フォトマスク1と被露光体との位置合わせが容易になる。また、マスクパターン5の中心と投影レンズ10の光軸とがずれている場合にも、マスクパターン5の投影像は投影レンズ10の光軸上に形成されるので、投影レンズ10を基準に形成されたN型アライメントマーク16を使用するアライメントにより、マスクパターン5を被露光体の所定位置に精度よく露光することができる。
An alignment mark (hereinafter referred to as “N-
ここで、N型アライメントマーク16は、具体的には、図4に示すように例えば基板搬送方向(矢印A方向)に平行な一対の細線パターン17a,17bと、該一対の細線パターン17a,17b間に設けられ基板搬送方向(矢印A方向)に対して所定角度θ(例えば、θ=45°)で交差する一本の細線パターン17cとから成る略N字状のマークであり、図1(a)に示すように細線パターン17cの基板搬送方向(矢印A方向)に平行な中心線と上記複数の投影レンズ10のうちいずれかの投影レンズ10の中心とが合致するようにN型アライメントマーク16が形成されている。また、N型アライメントマーク16は、その基板搬送方向(矢印A方向)と直交する中心軸とマイクロレンズアレイ3の基板搬送方向手前側に位置する投影レンズ10との間の距離は、距離Dに予め設定されている。
Here, the N-
このようなマイクロレンズアレイ3は、次のようにして形成することができる。
先ず、透明基板9の上面9bにてレンズ形成領域13外をマスクした状態でレンズ形成領域13をエッチングして例えば約50μm〜300μmの深さだけ掘り下げる。さらに、公知の技術を利用してレンズ形成領域13に所定の曲率を有する凸状の複数のフィールドレンズ11を形成する。次に、透明基板9の上面9bの全面にクロム(Cr)等の遮光膜12を形成した後、上記フィールドレンズ11に対応した部分及び上記N型アライメントマーク16に対応した領域の遮光膜12をエッチングして除去する。同時に、レンズ側アライメントマーク14をエッチングして形成してもよい。続いて、透明基板9の下面9aのレンズ形成領域13に、上記フィールドレンズ11に対応させて公知の技術を利用して凸状の複数の投影レンズ10を形成する。そして、透明基板9の下面9aの全面にクロム(Cr)等の遮光膜12を形成した後、上記投影レンズ10に対応した部分及びレンズ側アライメントマーク14に対応した部分をエッチングして除去する。その際、N型アライメントマーク16を同時に形成してもよい。
Such a
First, the
なお、N型アライメントマーク16は、フォトマスク1に一つだけでなく、基板搬送方向と略直交する方向に複数個設けてもよい。この場合、各N型アライメントマーク16に対応して後述の撮像手段24(図5参照)を複数台設けるとよい。これにより、複数のN型アライメントマーク16のうちいずれかのN型アライメントマーク16を使用してフォトマスク1と被露光体との位置合わせを行なうことができる。このような複数のN型アライメントマーク16を設けたフォトマスク1は、特に、大面積の被露光体の露光において好適である。
Note that a plurality of N-type alignment marks 16 may be provided in a direction substantially orthogonal to the substrate transport direction, instead of only one in the photomask 1. In this case, a plurality of imaging means 24 (see FIG. 5) described later may be provided corresponding to each N-
次に、本発明のフォトマスク1の製造について説明する。
先ず、マイクロレンズアレイ3の上面9bにてフィールドレンズ11のレンズ形成領域13外の部分に接着剤を塗布する。次いで、マスク基板2のマスクパターン5を形成した下面4aとマイクロレンズアレイ3の接着剤を塗布した上面9bとを対面させて、マスク基板2とマイクロレンズアレイ3とを対向配置する。続いて、顕微鏡によりマスク側アライメントマーク8とレンズ側アライメントマーク14とを同時に観察しながら、該二つのアライメントマークが合致するようにマスク基板2とマイクロレンズアレイ3とを相対的に平行移動し、また各基板4,9の面の中心を軸に回転して位置合わせをする。そして、マスク基板2及びマイクロレンズアレイ3を各基板4,9の面の側方から加圧した状態で上記接着剤を硬化させて両者を接合する。これにより、図1に示すような本発明のフォトマスク1が完成する。このとき、マスクパターン5とフィールドレンズ11とは約50μm〜300μm程度の距離まで接近することになる。
Next, the production of the photomask 1 of the present invention will be described.
First, an adhesive is applied to a portion outside the
図5は、本発明のフォトマスク1を使用する露光装置を示す正面図である。この露光装置は、被露光体19を矢印Aで示す一方向に一定速度で搬送しながら露光するもので、搬送手段20と、光源21と、カップリング光学系22と、マスクステージ23と、撮像手段24と、制御手段25とを備えて構成されている。
FIG. 5 is a front view showing an exposure apparatus using the photomask 1 of the present invention. This exposure apparatus exposes the object to be exposed 19 while conveying it at a constant speed in one direction indicated by an arrow A, and includes a conveying
上記搬送手段20は、上面20aに被露光体19を載置して矢印Aで示す方向に一定速度で搬送するものであり、エアを上面20aから噴射すると共に吸引し、該エアの噴射と吸引とをバランスさせて被露光体19を所定量だけ浮上させた状態で搬送するようになっている。また、搬送手段20には、被露光体19の移動速度を検出する速度センサー及び被露光体19の位置を検出する位置センサー(図示省略)が備えられている。
The conveying means 20 places the exposed
上記搬送手段20の上方には、光源21が設けられている。この光源21は、光源光として紫外線を放射するものであり、レーザ光源である。なお、本実施形態においては、光源21は、後述の制御手段25によって制御されて間欠的に発光するようになっている。
A
上記光源21の光放射方向前方には、カップリング光学系22が設けられている。このカップリング光学系22は、光源21から放射された光源光を平行光にして後述のフォトマスク1のマスクパターン形成領域7に照射させるものであり、フォトインテグレータやコンデンサレンズ等の光学部品を含んで構成されている。さらに、フォトマスク1のマスクパターン形成領域7の外形に合わせて光源光の横断面形状を整形するマスクも備えている。
A coupling
上記搬送手段20の上面20aに対向してマスクステージ23が設けられている。このマスクステージ23は、本発明のフォトマスク1を位置決めして保持するものであり、フォトマスク1のマスクパターン形成領域7及びN型アライメントマーク16の形成領域に対応して中央部に開口26を形成し、フォトマスク1の周縁部を保持するようになっている。そして、後述の制御手段25によって制御されて、搬送手段20の上面20aに平行な面内にて基板搬送方向(矢印A方向)と直交する方向に移動するように移動機構を備えて構成されている。
A
上記搬送手段20の上方にてマスクステージ23に保持されたフォトマスク1のN型アライメントマーク16を撮像可能に撮像手段24が設けられている。この撮像手段24は、フォトマスク1のN型アライメントマーク16と被露光体19の表面に予め形成された基準マーク(例えば表示用基板のピクセル)とを同時に撮像するものであり、搬送手段20の上面20aに平行な面内にて基板搬送方向(矢印A方向)と略直交する方向に複数の受光素子を一直線状に並べたラインカメラである。
An
上記搬送手段20と、光源21と、マスクステージ23と、撮像手段24とに電気的に接続させて制御手段25が設けられている。この制御手段25は、撮像手段24の撮像画像に基づいて、フォトマスク1と被露光体19との位置ずれを補正するようにマスクステージ23を移動すると共に光源21の発光タイミングを制御するものであり、図6に示すように、画像処理部27と、メモリ28と、演算部29と、搬送手段駆動コントローラ30と、マスクステージ駆動コントローラ31と、光源駆動コントローラ32と、制御部33とを備えている。
A
ここで、画像処理部27は、撮像手段24で撮像された被露光体19表面の撮像画像を処理して、所定の閾値を超えて変化する輝度変化により被露光体19に予め形成された基準パターンの基板搬送方向に略平行な縁部及び基板搬送方向に交差する縁部を夫々検出するものである。また、メモリ28は、被露光体19に予め形成された基準パターンの基板搬送方向先頭側の縁部が検出されてから、被露光体19上の最初の露光目標位置がフォトマスク1の基板搬送方向手前側に位置するマスクパターン5の像の投影位置に至るまでに被露光体19が移動される距離の目標値TG1、フォトマスク1と被露光体19とのアライメントの目標値TG2、フォトマスク1のマスクパターン5の基板搬送方向の配列ピッチP等を記憶すると共に、後述の演算部29における演算結果を一時的に記憶するものである。さらに、演算部29は、搬送手段20の位置センサーの出力に基づいて被露光体19の移動距離を演算すると共に、画像処理部27の出力に基づいてフォトマスク1と被露光体19との位置ずれ量等を演算するものである。そして、搬送手段駆動コントローラ30は、被露光体19が一定速度で搬送されるように搬送手段20を制御するものである。また、マスクステージ駆動コントローラ31は、演算部29の出力に基づいてフォトマスク1と被露光体19の位置ずれ量を補正するようにマスクステージ23の移動を制御するものである。さらに、光源駆動コントローラ32は、光源21の点灯及び消灯の駆動を制御するものである。そして、制御部33は、上記各要素が適切に駆動するように全体を統合して制御するものである。
Here, the
次に、このように構成された露光装置の動作について説明する。
先ず、予め、フォトマスク1と撮像手段24の撮像中心との間の位置ずれ量が計測される。これは、次のようにして行なうことができる。即ち、先ず、撮像手段24によりマスクステージ23に保持されたフォトマスク1のN型アライメントマーク16を撮像し、その画像データを画像処理部27において画像処理して、図7(a)に示すように基板搬送方向(矢印A方向)と略直交する方向における輝度変化からN型アライメントマーク16の細線パターン17a〜17cに対応する三つの暗部の縁部の位置を検出し、演算部29において上記三つの暗部の中心位置を夫々算出する。次に、隣接する二つの暗部間の距離G1,G2を演算部29において演算する。さらに、この距離G1,G2の差分に基づいて撮像手段24の撮像中心とフォトマスク1のN型アライメントマーク16の基板搬送方向(矢印A方向)と直交する方向の中心線とのずれ量Gを演算する。この場合、上記細線パターン17cの基板搬送方向(矢印A方向)に対する傾斜角度θがθ=45°のときには、上記ずれ量Gは、G=(G1−G2)/2となる。そして、このずれ量Gは、メモリ28に保存されている被露光体16の移動距離の目標値TG1に加算されて目標値TG1が補正され、この補正された目標値(TG1+G)がメモリ28に保存される。
Next, the operation of the exposure apparatus configured as described above will be described.
First, the amount of positional deviation between the photomask 1 and the imaging center of the imaging means 24 is measured in advance. This can be done as follows. That is, first, the N-
次に、搬送手段20の上面20aに被露光体19を位置決めして載置した後、搬送手段駆動コントローラ30により搬送手段20の駆動を制御して被露光体19を矢印A方向に一定速度で搬送を開始する。
Next, after the
被露光体19が搬送されて基板搬送方向(矢印A方向)先頭側の縁部が撮像手段24の撮像位置に達すると、撮像手段24により被露光体19の表面が撮像される。このとき、撮像手段24の撮像画像は、画像処理部27において画像処理され、基板搬送方向における暗から明への輝度変化から、被露光体19に予め形成された基準パターンの基板搬送方向に交差する縁部が検出される。そして、搬送手段20の位置センサーの出力に基づいて基準パターンの上記縁部検出時刻における被露光体19の位置が検出される。
When the object to be exposed 19 is conveyed and the leading edge of the substrate conveying direction (arrow A direction) reaches the image pickup position of the image pickup means 24, the surface of the object to be exposed 19 is picked up by the image pickup means 24. At this time, the captured image of the imaging means 24 is subjected to image processing in the
続いて、演算部29において、被露光体19の移動距離の演算が開始される。また、その演算結果は、メモリ28に保存された被露光体19の移動距離の上記補正された目標値(TG1+G)と比較される。そして、両者が合致したときに、被露光体19上の最初の露光目標位置がフォトマスク1の基板搬送方向手前側に位置するマスクパターン5の像の投影位置に位置付けられることになる。
Subsequently, the
一方、図8(a)に示すように、撮像手段24によりフォトマスク1のN型アライメントマーク16と被露光体19の基準パターン34が撮像される。この撮像画像は、画像処理部27で画像処理されて、同図(b)に示すように基板搬送方向(矢印A方向)と略直交する方向の輝度変化が検出され、隣接する二つの基準パターン34間及びN型アライメントマーク16の三本の細線パターン17a〜17cに対応する暗部の基板搬送方向(矢印A方向)に略平行な縁部の位置が検出される。そして、演算部29において、これら位置データに基づいて各暗部の中心位置が算出される。さらに、演算部29においては、N型アライメントマーク16の例えば左側細線パターン17aに対応する暗部の中心位置と、隣接する二つの基準パターン34間に対応する暗部の中心位置との間の距離G3を演算し、これをメモリ28に保存されたアライメントの目標値TG2と比較する。そして、マスクステージ駆動コントローラ31により制御しながら、上記距離G3とアライメントの目標値TG2とが合致するようにマスクステージ23を基板搬送方向(矢印A方向)と略直交する方向に移動する。なお、このアライメント動作は、被露光体19に対する露光が全て終了するまで被露光体19の移動中常時実行される。
On the other hand, as shown in FIG. 8A, the
被露光体19の基準パターン34の基板搬送方向(矢印A方向)先頭側の縁部が撮像手段24により検出されてから、被露光体19が上記補正された目標値(TG1+G)に等しい距離だけ移動されると、演算部29から出力される点灯指令をトリガーとして光源駆動コントローラ32が起動し、光源21を所定時間だけ点灯する。これにより、被露光体19の最初の露光目標位置にフォトマスク1の基板搬送方向手前側のマスクパターン5の像が縮小投影されて、マスクパターン5に相似形の露光パターンが形成される。
After the leading edge of the
以後、演算部29においては、搬送手段20の位置センサーの出力に基づいて被露光体19の移動距離を演算し、被露光体19がメモリ28に保存された上記マスクパターン5の基板搬送方向への配列ピッチPに等しい距離だけ移動する毎に点灯指令を光源駆動コントローラ32に出力する。これにより、被露光体19が上記マスクパターン5の基板搬送方向への配列ピッチPと等しい距離だけ移動する毎に光源21が所定時間だけ点灯されて露光が実行され、マスクパターン5の像が被露光体19上の露光目標位置に順次露光される。なお、本実施形態のフォトマスク1においては、被露光体19上の同じ位置が基板搬送方向(矢印A方向)に配列された複数のマスクパターン5(図1においては3つのマスクパターン5で示す)によって多重露光されるようになっている。したがって、光源21のパワーを小さくすることができ、光源21に対する負担を軽減することができる。
Thereafter, the
なお、上記実施形態においては、マスクパターン5が所定ピッチでマトリクス状に並べて形成されたフォトマスク1について説明したが、本発明はこれに限られず、マスクパターン5を、基板搬送方向と直交する方向に所定ピッチで一列に並べて形成したマスクパターン列を複数列形成し、基板搬送方向先頭側に位置するマスクパターン列の隣接するマスクパターン5間を後続のマスクパターン列のマスクパターン5で補完するように後続の各マスクパターン列を夫々基板搬送方向と略直交する方向に所定寸法だけずらして配置したフォトマスク1であってもよい。これにより、露光パターンを稠密に形成することができる。この場合、上記複数列のマスクパターン列を1組として複数組を基板搬送方向に配置してもよい。
In the above embodiment, the photomask 1 in which the
また、上記実施形態においては、フォトマスク1は、一枚のマスク基板2に一枚のマイクロレンズアレイ3を組み付けたものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図9に示すように、一枚のマスク基板2に対して該マスク基板2の長軸方向に複数のマイクロレンズアレイ3を並べて組み付けたものであってもよい。これにより、マイクロレンズアレイ3の製造コストを低減することができ、フォトマスク1の製造コストも低減することができる。
In the above-described embodiment, the case where the photomask 1 is a
さらに、上記実施形態においては、マイクロレンズアレイ3の透明基板9の上面9bを所定深さだけ掘り下げてフィールドレンズ11を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、上面9bにフィールドレンズ11を形成し、下面9aに投影レンズ10を形成した透明基板9の端面に別の基板を接合してマスク基板2のマスクパターン5と上記フィールドレンズ11との間に所定の隙間を形成してもよい。または、上記透明基板9の上面9bにてレンズ形成領域13の外側に所定厚みのスペーサを配置し、該スペーサを介してマスク基板2とマイクロレンズアレイ3とを接合し、上記マスクパターン5とフィールドレンズ11との間に所定の隙間を形成してもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the
そして、上記実施形態においては、フォトマスク1が一方向に搬送中の被露光体19に対して露光するものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、フォトマスク1は、静止状態の被露光体19に対して露光するものであってもよい。
In the embodiment described above, the case where the photomask 1 exposes the
1…フォトマスク
2…マスク基板
3…マイクロレンズアレイ
4…マスク基板用の透明基板
5…マスクパターン
9…マイクロレンズ用の透明基板
10…投影レンズ
11…フィールドレンズ
12…遮光膜
16…N型アライメントマーク
17a〜17c…細線パターン
19…被露光体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
別の透明基板の一面に、対向配置された被露光体上に前記複数のマスクパターンの像を縮小投影する複数の投影レンズを形成し、他面に入射光を前記投影レンズに集光する複数のフィールドレンズを前記投影レンズの光軸と光軸を合致させて形成したマイクロレンズアレイと、を備え、
前記投影レンズの径を前記フィールドレンズの径よりも小さく形成すると共に、前記マスクパターンと前記フィールドレンズとを所定の隙間を有して近接対向させた状態で前記マスク基板と前記マイクロレンズアレイとを接合したことを特徴とするフォトマスク。 A mask substrate in which a plurality of mask patterns having a predetermined shape are formed on one surface of the transparent substrate;
A plurality of projection lenses for reducing and projecting the images of the plurality of mask patterns are formed on one surface of another transparent substrate oppositely to be exposed, and a plurality of lenses for condensing incident light to the projection lens on the other surface A microlens array formed by matching the optical axis of the projection lens with the optical axis of the projection lens,
A diameter of the projection lens is formed smaller than a diameter of the field lens, and the mask substrate and the microlens array are placed in a state where the mask pattern and the field lens are closely opposed to each other with a predetermined gap. A photomask characterized by bonding.
前記アライメントマークは、前記複数の投影レンズを形成した領域の前記被露光体の搬送方向手前側に所定距離だけ離れて設けられていることを特徴とする請求項3記載のフォトマスク。 The exposed object is conveyed at a constant speed in one direction during exposure,
4. The photomask according to claim 3, wherein the alignment mark is provided at a predetermined distance away from the front side in the transport direction of the object to be exposed in an area where the plurality of projection lenses are formed.
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