KR101777442B1 - 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

마이크로 렌즈 어레이(2)는 4매의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)의 적층체이며, 일부의 단위 마이크로 렌즈 어레이의 광축을 다른 단위 마이크로 렌즈 어레이의 광축으로부터 편의시킬 수 있다. 스캔 노광 장치에 있어서는, 기판 상의 화상을 라인 CCD 카메라가 검출하고, 기판 상의 제1층 패턴을 기준 패턴으로 하여, 마스크의 노광 패턴이 이 기준 패턴과 일치하고 있지 않은 경우에, 마이크로 렌즈(2a)의 광축을 편의시켜 마이크로 렌즈 어레이에 의한 투영 패턴의 배율을 조정한다. 이에 의해, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 노광 위치를 조정할 수 있어, 노광 패턴의 기준 패턴으로부터의 어긋남이 발생하여도, 노광 중에 이 어긋남을 검출하여, 노광 패턴의 위치 어긋남을 방지하여, 반복적인 노광에 있어서의 노광 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치{SCANNING EXPOSURE APPARATUS USING MICROLENS ARRAY}
본 발명은, 마이크로 렌즈를 2차원적으로 배열한 마이크로 렌즈 어레이에 의해 마스크 패턴을 기판 상에 노광하는 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치에 관한 것이다.
박막 트랜지스터 액정 기판 및 컬러 필터 기판 등은, 글래스 기판 상에 형성된 레지스트막 등을 수회, 반복 노광하여, 소정의 패턴을 형성한다. 이들의 피노광 기판은, 그 막 형성 과정에서, 신장 수축할 수 있고, 반복 노광의 하층 패턴이, 제조 조건(노광 장치 특성 및 온도 조건)에 의해, 설계상의 피치와 달라질 수 있다. 이러한 반복적인 노광에 있어서, 노광 위치의 피치의 변화가 생기면, 이 피치의 변화는, 노광 장치 측에서 배율 보정을 하여, 흡수할 수 밖에 없었다. 즉, 피노광 기판의 치수 변동이 발생한 경우, 피치가 어긋난 만큼을, 상(像)의 배율을 조정함으로써, 이 상을 변동 후의 피치의 기판 상의 소정 위치의 중앙에 배치할 필요가 있다.
한편, 최근, 마이크로 렌즈를 2차원적으로 배치한 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1). 이 스캔 노광 장치에 있어서는, 복수개의 마이크로 렌즈 어레이를 일방향으로 배열하고, 이 배열 방향에 수직인 방향으로 기판 및 마스크를, 마이크로 렌즈 어레이 및 노광 광원에 대하여, 상대적으로 이동시킴으로써, 노광광이 마스크를 스캔하여, 마스크의 구멍에 형성된 노광 패턴을 기판 상에 결상시킨다.
일본 특허 출원 공개 제2007-3829호
그러나, 이 종래의 스캔 노광 장치에 있어서는, 이하에 나타내는 문제점이 있다. 통상적인 렌즈를 조합하여 사용한 투영 광학계를 사용한 노광 장치에 있어서는, 렌즈의 간격을 조정하는 등에 의해, 배율을 조정하는 것은 용이하다. 그러나, 마이크로 렌즈의 경우에는, 두께가 예를 들어 4㎜의 판 중에, 8개의 렌즈를 광축 방향으로 배치함으로써, 정립 등배상을 기판 상에 결상시키도록 한 것이므로, 배율의 조정을 할 수 없다. 따라서, 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치에 있어서는, 피노광 기판의 피치 변경에 대응할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 노광 장치에 있어서, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 노광 위치를 조정할 수 있는 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 노광 패턴의 기준 패턴으로부터의 어긋남이 발생하여도, 노광중에 이 어긋남을 검출하여, 노광 패턴의 위치 어긋남을 방지할 수가 있어, 반복적인 노광에 있어서의 노광 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있는 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치는, 노광해야 할 기판의 상방에 배치되고, 각각 복수개의 마이크로 렌즈가 2차원적으로 배치되어서 구성된 복수매의 단위 마이크로 렌즈 어레이가 서로 적층 배치된 마이크로 렌즈 어레이와, 이 마이크로 렌즈 어레이의 상방에 배치되며 소정의 노광 패턴이 형성된 마스크와, 이 마스크에 대하여 노광광을 조사하는 노광 광원과, 상기 단위 마이크로 렌즈 어레이의 적어도 일부를 다른 단위 마이크로 렌즈 어레이에 대하여 그 구성 마이크로 렌즈의 광축이 편의되도록 이동시키는 이동 부재를 갖고, 상기 단위 마이크로 렌즈 어레이간의 광축을 편의시킴으로써, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.
이 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치에 있어서, 예를 들어, 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 4매의 단위 마이크로 렌즈 어레이로 구성되며, 제1층 및 제2층의 단위 마이크로 렌즈 어레이와, 제3층 및 제4층의 단위 마이크로 렌즈 어레이와의 사이의 마이크로 렌즈의 광축이 편의되도록 구성되어 있다. 또는, 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 복수매의 단위 마이크로 렌즈 어레이로 구성되며, 적층된 단위 마이크로 렌즈 어레이간의 특정한 반전 결상 위치에서, 마이크로 렌즈의 광축이 각각 편의되도록 구성되어 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 상기 기판의 표면을 따라 복수개 배치되어 있고,
상기 노광 장치는, 또한,
상기 기판의 화상을 검출하는 화상 검출부와, 이 화상의 검출 신호에 기초하여 화상 처리하여 기판 상에 형성되어 있는 기준 패턴을 얻는 화상 처리부와, 이 기준 패턴과 노광하고자 하는 상기 마스크의 노광 패턴과의 사이의 어긋남을 연산하여 상기 기준 패턴과 상기 노광 패턴과의 어긋남을 해소하도록 상기 이동 부재를 개재하여 각 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 광축의 위치를 조정하는 제어부를 갖고, 상기 복수개의 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정하여, 노광 패턴을 상기 기준 패턴에 일치시키도록 구성할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 기본적으로는 정립 등배상을 노광하는 마이크로 렌즈 어레이에 있어서, 그 노광 위치를 조정할 수가 있어, 의사적으로 배율을 조정한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 이 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 노광 장치에 있어서는, 노광중에, 기판의 화상을 검출하여 그 기준 패턴을 검출함으로써, 기준 패턴과 노광 패턴과의 위치 어긋남을, 노광중에 검출하여, 복수의 마이크로 렌즈 어레이의 경사 각도를 조절함으로써, 이 위치 어긋남을 해소할 수 있다. 이와 같이, 노광의 위치 어긋남을 실시간으로 검출하여, 해소하므로, 반복적인 노광에 있어서의 노광 위치의 치수 정밀도를 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 노광 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 노광 장치의 1개의 마이크로 렌즈 어레이의 부분을 도시하는 종단면도이다.
도 3은 이 마이크로 렌즈 어레이가 복수개 배열된 노광 장치를 도시하는 사시도이다.
도 4는 마이크로 렌즈를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a),(b)는 그 조리개를 도시하는 도면이다.
도 6은 마이크로 렌즈의 6각 시야 조리개의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 7은 마이크로 렌즈 어레이가 복수개 배열된 다른 노광 장치를 도시하는 사시도이다.
도 8은 복수개의 마이크로 렌즈 어레이에 의한 노광광의 투영 상태를 도시하는 모식도이다.
도 9는 단위 마이크로 렌즈 어레이의 배치를 도시하는 모식도이다.
도 10은 단위 마이크로 렌즈 어레이에 있어서의 마이크로 렌즈의 광축의 편의를 도시하는 모식도이다.
도 11은 단위 마이크로 렌즈 어레이의 배치를 도시하는 모식적인 사시도(편의 없음)이다.
도 12는 단위 마이크로 렌즈 어레이의 배치를 도시하는 모식적인 사시도(편의 있음)이다.
도 13은 복수개의 마이크로 렌즈 어레이에 의한 노광광의 투영 상태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 CCD 카메라에 의한 노광 상의 검출 방법을 도시하는 평면도이다.
도 15의 (a),(b)는 노광 패턴을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 첨부의 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 노광 장치를 도시하는 모식도, 도 2는 마찬가지로 그 1개의 마이크로 렌즈 어레이의 부분을 도시하는 종단면도, 도 3은 이 마이크로 렌즈 어레이가 복수개 배열되어 있는 상태를 도시하는 사시도, 도 4는 마이크로 렌즈의 광학적 기구를 도시하는 도면, 도 5의 (a),(b)는 그 조리개를 도시하는 도면, 도 6은 마이크로 렌즈의 6각 시야 조리개의 배치를 도시하는 평면도, 도 7은 마이크로 렌즈 어레이가 복수개 배열된 다른 노광 장치를 도시하는 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 노광 광원(4)으로부터 출사된 노광광은, 평면 미러를 포함하는 광학계(21)를 통하여, 마스크(3)로 유도되고, 마스크(3)를 투과한 노광광은, 마이크로 렌즈 어레이(2)에 조사되어, 마스크(3)에 형성된 패턴이 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의해, 기판(1) 상에 결상된다. 이 광학계(21)의 광로 상에 다이클로익 미러(22)가 배치되어 있고, 카메라(23)로부터의 관찰광이, 다이클로익 미러(22)에서 반사하여, 노광 광원(4)로부터의 노광광과 동축적으로 마스크(3)를 향한다. 또한, 이 관찰광은 마이크로 렌즈 어레이(2)에서 기판(1)상에 수속하고, 기판(1)에 이미 형성되어 있는 기준 패턴을 반사하여, 이 기준 패턴의 반사광이 마이크로 렌즈 어레이(2), 마스크(3) 및 다이클로익 미러(22)를 통하여 카메라(23)에 입사하도록 되어 있다. 카메라(23)는, 이 기준 패턴의 반사광을 검출하여, 이 검출 신호를 화상 처리부(24)에 출력한다. 화상 처리부(24)는 기준 패턴의 검출 신호를 화상 처리하여, 기준 패턴의 검출 화상을 얻는다. 화상 처리부(24)에서 얻어진 기준 패턴의 화상 신호는 제어부(25)에 입력되고, 제어부(25)가 마스크(3)의 현재 위치(즉, 마스크(3)의 노광하고자 하는 노광 패턴의 위치)와 검출된 기준 패턴의 위치와의 사이의 어긋남을 연산하여, 이 어긋남량을 해소하기 위한 마이크로 렌즈 어레이(2)의 노광 보정량을 연산한다. 그리고, 제어부(25)는, 이 마이크로 렌즈 어레이(2)의 노광 보정량에 따른 신호를, 이 마이크로 렌즈 어레이(2)의 단위 마이크로 렌즈 어레이를 이동시키는 이동 부재로서의 액추에이터(20)에 출력하고, 액추에이터(20)는 이 신호에 기초하여 마이크로 렌즈 어레이(2)의 마이크로 렌즈(2a)의 광축을 시프트 구동한다. 기판(1)과 마스크(3)는, 일체로 되어서 일정한 방향으로 이동할 수가 있고, 마이크로 렌즈 어레이(2)와 노광 광원(4) 및 광학계(21)는, 고정적으로 배치되어 있다. 그리고, 기판(1) 및 마스크(3)가 일방향으로 이동함으로써, 노광광이 기판상에서 주사되고, 글래스 기판으로부터 1매의 기판이 제조되는 소위 매엽식의 기판의 경우에는, 상기 일주사에 의해, 기판의 전체면이 노광된다.
다음으로, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 노광 양태에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 글래스 기판 등의 피노광 기판(1)의 상방에, 복수개의 마이크로 렌즈(2a)가 2차원적으로 배치되어서 구성된 마이크로 렌즈 어레이(2)가 배치되고, 또한, 이 마이크로 렌즈 어레이(2) 상에 마스크(3)가 배치되고, 마스크(3)의 상방에 노광 광원(4)이 배치되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2는 1개의 마이크로 렌즈 어레이만 도시되어 있다. 마스크(3)는 투명 기판(3a)의 하면에 Cr막(3b)으로 이루어지는 차광막이 형성되어 있고, 노광광은 이 Cr막(3b)에 형성된 구멍을 투과하여 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의해 기판 상에 수속한다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이(2) 및 노광 광원(4)이 고정되어 있고, 기판(1) 및 마스크(3)가 동기하여 화살표(5)방향으로 이동함으로써, 노광 광원(4)으로부터의 노광광이 마스크(3)를 투과하여 기판(1) 상을 화살표(5) 방향으로 스캔된다. 이 기판(1) 및 마스크(3)의 이동은, 적당한 이동 장치의 구동원에 의해 구동된다. 또한, 기판(1) 및 마스크(3)를 고정하여, 마이크로 렌즈 어레이(2) 및 노광 광원(4)을 이동시키는 것으로 하여도 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 지지 기판(6)에, 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 예를 들어, 4개씩 2열로 배치되어 있고, 이들의 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 스캔 방향(5)에서 보아, 전단의 4개의 마이크로 렌즈 어레이(2)의 상호간에, 후단의 4개의 마이크로 렌즈 어레이(2) 중 3개가 각각 배치되고, 2열의 마이크로 렌즈 어레이(2)가 지그재그로 배열되어 있다. 이에 의해, 2열의 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의해, 기판(1)에 있어서의 스캔 방향(5)에 수직인 방향의 노광 영역의 전체 영역이 노광된다.
각 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 4매의 단위 마이크로 렌즈 어레이의 적층체이며, 도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 4매의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)가 적층된 구조를 갖는다. 따라서, 각 마이크로 렌즈 어레이(2)의 각 마이크로 렌즈(2a)는, 4매 8렌즈 구성이며, 각 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1) 등은 2개의 볼록 렌즈로 구성되어 있다. 이에 의해, 노광광은 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-2)와 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3)와의 사이에서 일단 수속하고, 더욱 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-4)의 하방의 기판 상에서 결상한다. 그리고, 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-2)와 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3)와의 사이에 6각 시야 조리개(12)가 배치되고, 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3)와 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-4)와의 사이에 개구 조리개(11)가 배치되어 있다. 이들 6각 시야 조리개(12) 및 개구 조리개(11)는 마이크로 렌즈(2a)마다 설치되어 있고, 각 마이크로 렌즈(2a)에 대하여 기판 상의 노광 영역을 6각으로 정형하고 있다. 6각 시야 조리개(12)는, 예를 들어, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈(2a)의 렌즈 시야 영역(10) 중에 6각형 형상의 개구로서 형성되고, 개구 조리개(11)는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈(2a)의 렌즈 시야 영역(10)중에 원형의 개구로서 형성되어 있다.
도 6은, 각 마이크로 렌즈 어레이(2)에 있어서의 각 마이크로 렌즈(2a)의 배치 양태를 도시하기 위하여, 마이크로 렌즈(2a)의 배치 양태를, 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 조리개(12)의 위치로서 나타내는 도면이다. 이 도 6은 후술하는 마이크로 렌즈(2a)의 광축의 편의(시프트)는 행하지 않고 있는 상태이다. 이 도 6에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈(2a)는, 스캔 방향(5)에 대하여, 순차적으로, 약간 횡방향으로 어긋나게 배치되어 있다. 6각 시야 조리개(12)는, 중앙의 직사각형 부분(12a)과, 그 스캔 방향(5)에서 보아 양측의 삼각형 부분(12b, 12c)으로 나눠진다. 도 6에 있어서, 파선은, 6각 시야 조리개(12)의 6각형의 각 각부(角部)를 스캔 방향(5)에 연결하는 선분이다. 이 도 6에 도시한 바와 같이, 스캔 방향(5)에 수직인 방향의 각열에 관하여, 스캔 방향(5)에 대하여 3열의 6각 시야 조리개(12)의 열을 보면, 어떤 특정한 1열째의 6각 시야 조리개(12)의 우측의 삼각형 부분(12c)이, 스캔 방향 후방에 인접하는 2열째의 6각 시야 조리개(12)의 좌측의 삼각형 부분(12b)과 겹치고, 1열째의 6각 시야 조리개(12)의 좌측의 삼각형 부분(12b)이, 3열째의 6각 시야 조리개(12)의 우측의 삼각형 부분(12c)과 중첩되도록, 이들 마이크로 렌즈(2a)가 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 스캔 방향(5)에 관하여, 3열의 마이크로 렌즈(2a)가 1세트로 되어 배치된다. 즉, 4열째의 마이크로 렌즈(2a)는, 스캔 방향(5)에 수직인 방향에 관하여, 1열째의 마이크로 렌즈(2a)와 동일 위치에 배치된다. 이때, 3열의 6각 시야 조리개(12)에 있어서, 인접하는 2열의 6각 시야 조리개(12)의 삼각형 부분(12b)의 면적과 삼각형 부분(12c)의 면적을 가산하면, 이 스캔 방향(5)에 겹치는 2개의 삼각형 부분(12b, 12c)의 합계 면적의 선 밀도는, 중앙의 직사각형 부분(12a)의 면적의 선 밀도와 동일해진다. 또한, 이 선 밀도란, 스캔 방향(5)에 수직인 방향에 있어서의 단위 길이당의 6각 시야 조리개(12)의 개구 면적이다. 즉, 삼각형 부분(12b, 12c)의 합계 면적은, 삼각형 부분(12b, 12c)의 바닥변을 길이로 하고, 삼각형 부분(12b, 12c)의 높이를 폭으로 하는 직사각형 부분의 면적으로 된다. 이 직사각형 부분은, 직사각형 부분(12a)의 길이와 동일한 길이이므로, 스캔 방향(5)에 수직인 방향에 관한 단위 길이당의 개구 면적(선 밀도)으로 비교하면, 삼각형 부분(12b, 12c)의 선 밀도와, 직사각형 부분(12a)의 선 밀도는 동일하게 된다. 이로 인해, 기판(1)이 3열의 마이크로 렌즈(2a)의 스캔을 받으면, 이 스캔 방향(5)에 수직인 방향에 관하여, 그 전체 영역에서 균일한 광량의 노광을 받게 된다. 따라서, 각 마이크로 렌즈 어레이(2)에는, 스캔 방향(5)에 관하여, 3의 정수배의 열의 마이크로 렌즈(2a)가 배치되어 있고, 이에 의해, 기판은, 1회의 스캔에 의해 그 전체 영역에서 균일한 광량의 노광을 받게 된다. 또한, 도 6에 도시하는 마이크로 렌즈의 배치에 있어서서는, 3열 단위로 마이크로 렌즈의 열을 형성하고, 스캔 방향(5)에 관하여 합계 3의 정수배의 마이크로 렌즈의 열을 형성하는 것이, 균일한 광량 분포를 얻기 위해서 필요하다. 그러나, 예를 들어, 4열 단위로 마이크로 렌즈의 열을 형성할 수도 있다. 이 경우에는, (1열째의 우측 삼각형 부분+2열째의 좌측 삼각형 부분), (2열째의 우측 삼각형 부분+3열째의 좌측 삼각형 부분), (3열째의 우측 삼각형 부분+4열째의 좌측 삼각형 부분), (4열째의 우측 삼각형 부분+1열째의 좌측 삼각형 부분)이, 각각, 스캔 방향(5)에 중첩되도록 마이크로 렌즈가 배치된다.
이와 같이 구성된 마이크로 렌즈 어레이(2)에 있어서는, 노광 광원(4)으로부터 노광광이 조사되어 있는 동안에, 기판(1)을 마이크로 렌즈 어레이(2)에 대하여 상대적으로 이동시켜, 노광광에 의해 기판을 주사함으로써, 기판(1)의 노광 대상 영역의 전체 영역에서, 기판(1)은 균일한 광량의 노광을 받는다. 즉, 기판(1)은 마이크로 렌즈(2a)의 위치에 따라서 스폿적인 노광을 받는 것이 아니고, 1 열의 마이크로 렌즈(2a)의 상호간의 영역은, 타열의 마이크로 렌즈(2a)에 의해 노광되어, 기판(1)은, 마치, 평면 노광을 받았을 경우와 마찬가지로, 노광 대상 영역의 전체 영역에서 균일한 노광을 받는다. 그리고, 기판(1) 상에 투영되는 패턴은, 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 조리개(12) 및 개구 조리개(11)의 형상이 아니고, 마스크(3)의 Cr막(3b)(차광막)의 구멍에 형성된 마스크 패턴(노광 패턴)에 의해 결정되는 패턴이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 지지판(6)에, 마이크로 렌즈 어레이(2b) 및 마이크로 렌즈 어레이(2c)의 2열로 나뉘어 배치되어 있고, 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 열을 이루도록, 또 마이크로 렌즈 어레이(2b)와 마이크로 렌즈 어레이(2c)가 스캔 방향(5)으로 서로 어긋나게 배치되어 있다. 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 지지판(6)에 형성된 구멍(6a) 내에 끼워 맞춰져 배치되어 있고, 각 구멍(6a)은 각 마이크로 렌즈 어레이(2)의 외형에 적합한 크기를 갖고 있다. 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 그 스캔 방향(5)에 직교하는 방향에 대해서는, 인접하는 마이크로 렌즈 어레이(2)끼리(마이크로 렌즈 어레이(2b)와 마이크로 렌즈 어레이(2c))가 서로 접근하도록 이어져서 배치되어 있다. 그리고, 이 스캔 방향(5)에 직교하는 방향으로 인접하는 마이크로 렌즈 어레이(2) 사이의 지지판(6)의 부분은, 매우 좁고, 또한, 마이크로 렌즈 어레이(2)에 있어서의 스캔 방향(5)에 직교하는 방향의 단부는 이 단부의 마이크로 렌즈(2a)와 단부 모서리와의 사이의 간격이 마이크로 렌즈(2a)의 배열 피치의 1/2 미만으로 짧게 되어 있다. 이로 인해, 각 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 스캔 방향(5)에 직교하는 방향으로 이어져 있어도, 이 스캔 방향(5)에 직교하는 방향의 모든 마이크로 렌즈 어레이(2)의 마이크로 렌즈(2a) 사이의 간격을 동일하게 할 수 있다. 즉, 마이크로 렌즈(2a)의 스캔 방향(5)에 직교하는 방향의 피치는, 모든 마이크로 렌즈 어레이(2)에 대하여 일정하다. 스캔 방향(5)에 대해서는, 1개의 마이크로 렌즈 어레이(2)가 배치되어 있고, 그 마이크로 렌즈 어레이(2) 내의 마이크로 렌즈(2a)의 피치는 일정하다.
또한, 마이크로 렌즈 어레이(2)는, 지지판(6)에 대하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 스캔 방향(5) 및 스캔 방향(5)에 직교하는 방향의 양쪽에서 서로 이격되도록 배치할 수도 있다. 이 경우에는, 스캔 방향(5)에서 보았을 경우에, 마이크로 렌즈 어레이(2)를 그 단부끼리가 겹치도록 설치할 수 있어, 따라서, 스캔 방향(5)에 직교하는 방향에 관하여, 각 마이크로 렌즈 어레이(2)의 단부에 있어서의 마이크로 렌즈(2a)와 단부 모서리와의 간격을 마이크로 렌즈(2a)의 피치의 1/2 미만이 되도록, 짧게 하는 필요가 없고, 각 마이크로 렌즈 어레이(2)의 단부의 폭을 충분히 크게 취할 수 있다. 또한, 지지판(6)의 구멍(6a)은, 스캔 방향(5)에 직교하는 방향의 상호 간격을, 도 7에 도시한 바와 같은 짧은 것으로 할 필요가 없어, 충분히 넓게 취할 수 있다. 또한, 도 7 및 도 3은, 마이크로 렌즈 어레이(2)를 스캔 방향(5)에 직교하는 방향에 대하여, 지그재그 형상으로 배치하고 있지만, 도 7에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(2)가 서로 근접하고 있는 경우에는, 마이크로 렌즈 어레이(2)를 스캔 방향(50)에 일직선 형상으로 정렬시켜서 배치하는 것도 가능하다.
도 8은, 이 복수개의 마이크로 렌즈 어레이(2)가 배열된 상태를 나타내고, 이 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의해, 기판 상에는, 마스크(3)의 마스크 패턴의 상이 투영된다. 단, 도 8에 있어서는, 마이크로 렌즈 어레이(2)는 종단면에서 보았을 때를 나타내고, 투영상은 평면에서 보았을 때를 나타내고 있다. 지지판(6)에, 예를 들어 41매의 마이크로 렌즈 어레이(2)(도시의 사정상 11매로 도시한다)가 병렬로 배치되어 있고, 예를 들어, 이 마이크로 렌즈 어레이(2)의 폭은 30㎜, 지지판(6)의 폭 및 마스크(3)의 투명 기판(3a)의 폭은, 예를 들어, 1220㎜이다.
도 9는, 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)의 적층 상태를 도시하는 모식도이다. 이들 4매의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1) 등의 각 마이크로 렌즈(2a)의 구성은, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1)마다 2매의 볼록 렌즈로 이루어지는 것이다. 정상적인 상태에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)의 각 마이크로 렌즈(2a)의 광축은, 모두 일치하고 있다. 따라서, 노광광은 도 11에 도시한 바와 같이, 기판에 대하여 수직으로 입사한다.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1층째의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1) 및 제2층째의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-2)의 마이크로 렌즈(2a)의 광축과, 제3층째의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3) 및 제4층째의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-4)의 마이크로 렌즈(2a)의 광축을, d의 크기로 편의(시프트) 시킬 수 있도록 되어 있다. 이 편의량 d는 예를 들어 0.3㎛이다. 이와 같이, 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3, 2-4)의 마이크로 렌즈의 광축이 편의함으로써, 도 12에 도시한 바와 같이, 노광광은 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-2)와 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3)와의 사이에서 굴곡하고, 이 노광광은, 도 11에 비하여, 약간 어긋난 위치에서 기판에 입사한다. 제3층의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3)의 마이크로 렌즈의 광축의 편의량 d에 대하여, 최하층의 제4의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-4)를 출사하는 노광광의 광축은 약 2배의 2d만큼 편의하고, 노광광의 기판 상에 있어서의 편의량은 약 2d가 된다. 즉, 마이크로 렌즈의 광축을 편의량 d만큼 편의 시키면, 투영 패턴은 기판상에서 약 2d만큼 편의하고, 상술한 d=0.3㎛의 경우에는, 기판 상의 투영 패턴은 0.6㎛만큼 편의한다.
이와 같이 하여, 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1) 등의 마이크로 렌즈(2a)의 광축을 편의(시프트)시킴으로써, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정할 수 있다.
마이크로 렌즈의 광축의 편의는, 일부의 단위 마이크로 렌즈 어레이를 다른 단위 마이크로 렌즈 어레이에 대하여 광축에 수직인 방향으로 이동시키면 된다. 이 단위 마이크로 렌즈 어레이의 이동은, 예를 들어, 압전 소자에 전압을 인가함으로써, 그 전압 변화로 압전 소자가 왜곡된 양만 단위 마이크로 렌즈 어레이를 광축에 수직인 방향으로 압출하도록 하면 된다. 이 경우에는, 압전 소자가 이동 부재가 되지만, 이동 부재로서는, 압전 소자에 한하지 않고, 여러 가지 장치 또는 부재를 사용할 수 있다.
이 마이크로 렌즈 어레이(2)의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1) 등의 이동에 의한 마이크로 렌즈(2a)의 광축의 편의(시프트)에 의해, 상술한 바와 같이, 예를 들어, 1매의 마이크로 렌즈 어레이(2)에서 0.6㎛만큼 노광 위치를 어긋나게 할 수 있다. 따라서, 도 13에 도시한 바와 같이, 예를 들어 41매 병렬로 배치된 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의한 노광 위치를, 1매의 마이크로 렌즈 어레이(2)에 대하여 0.6㎛ 어긋나게 했을 경우, 전체적으로, 24.4㎛만큼 투영 위치를 어긋나게 할 수 있다. 즉, 도 13의 우측 단부의 마이크로 렌즈 어레이(2)의 노광 위치가, 도 8의 경우와 동일하다고 했을 경우, 도 13의 좌측 단부의 마이크로 렌즈 어레이(2)의 노광 위치는, 도 8의 경우보다도 24.4㎛만큼, 좌측으로 이동하고 , 전체적으로, 투영 패턴의 투영 영역이, 24.4㎛만큼 확대된다. 이 확대량은, 마스크 폭이 1220㎜이므로, 24.4×10-3(㎜)/1220(㎜)=20×10-6이 되어, 20ppm의 확대 배율 보정을 할 수 있게 된다.
또한, 배율을 축소하는 경우도, 마찬가지로 노광 위치의 조정으로 행할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 제1 및 제2층의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1, 2-2)와, 제3 및 제4층의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3, 2-4)와의 사이에서, 그 마이크로 렌즈(2a)의 광축을 편의 시킴으로써, 노광 위치 조정을 행하였지만, 이것은, 마이크로 렌즈 어레이의 반전 결상 위치에서 단위 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 광축을 어긋나게 하는 것이다. 이로 인해, 마이크로 렌즈 어레이(2)에 있어서의 단위 마이크로 렌즈 어레이의 매수도, 상기 실시 형태와 같이, 4매에 한정되는 것이 아니지만, 그 경우도, 단위 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 광축의 편의는, 마이크로 렌즈 어레이의 반전 결상 위치에서 행할 필요가 있다.
다음으로, 도 1의 카메라(23)에 의한 기판 상의 기준 패턴의 화상 검출 방법에 대하여 설명한다. 카메라(23)는, 라인 CCD 카메라이며, 1차원의 선 형상으로 상을 검출한다. 도 14는, 마이크로 렌즈 어레이(2)의 마이크로 렌즈(2a)의 배치와, 라인 CCD 카메라(23)의 검출 영역(17)을 도시하는 도면이다. 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 조리개(12)는, 상술한 바와 같이, 스캔 방향(5)에 관하여, 가장 근방에 인접 하는 것이, 스캔 방향(5)에 대하여 평행하지 않고, 경사져 있다. 라인 CCD 카메라는, 그 선 형상의 검출 영역(17)이, 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 영역(12)으로부터, 스캔 방향(5)에 대하여 가장 근방에 인접하는 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 영역(12)을 연결하는 직선상에 일치하도록, 검출 영역(17)을 스캔 방향(5)에 대하여 경사지게 하여, 배치되어 있다.
기판(1)을 스캔 방향(5)으로 이동시키면서, 라인 CCD 카메라(23)에 의해 기판(1)상의 화상을 검출하면, 1회의 라인 스캔에 의해, 검출 영역(17)의 선상에서, 화상이 검출된다. 이 검출 신호는, 화상 처리부(24)에 입력되어서 화상 처리된다. 이 라인 CCD 카메라(23)의 검출 영역(17)은, 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이(2)의 코너부의 마이크로 렌즈(2a)로부터 마이크로 렌즈 어레이(2)의 폭 방향의 타단부까지이다. 즉, 스캔 방향(5)에 수직인 방향에 관하여, 한쪽의 단부의 코너부로부터 다른 쪽의 단부까지의 마이크로 렌즈 어레이(2)의 폭 방향의 전체 영역에 대하여, 경사진 선상에 위치하는 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 영역(12)의 화상을 검출한다. 이때, 라인 CCD 카메라의 스캔 성능이 1회의 스캔에 필요로 하는 시간이 10msec이라고 하면, 기판 및 마스크의 이동 속도는, 예를 들어, 100㎜/sec이기 때문에, 10msec의 스캔 시간 동안에, 기판 및 마스크는, 1㎜ 이동한다. 따라서, 라인 CCD 카메라(23)의 한쪽의 단부에서, 마이크로 렌즈 어레이(2)의 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 검출한 후, 라인 CCD 카메라(23)의 다른 쪽의 단부에서 마이크로 렌즈 어레이(2)의 폭 방향의 다른 쪽의 단부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 검출했을 때에는, 이 다른 쪽의 단부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상은, 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상의 위치보다도, 1㎜ 후방의 위치의 화상이다. 기판 및 마스크의 폭 방향의 크기는, 예를 들어, 1m이기 때문에, 기판 1m당, 1㎜의 어긋남이 발생한다. 따라서, 인접하는 마이크로 렌즈(2a) 사이에서는, 이 1㎜를 마이크로 렌즈(2a)의 수로 나눈 분만큼, 검출 화상은, 스캔 방향(5)으로 어긋남이 발생하고 있다.
또한, 라인 CCD 카메라(23)에 의한 스캔 화상은, 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 검출한 후, 그 기판 스캔 방향(5)의 경사 전방의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 검출한다. 이와 같이, 라인 CCD 카메라(23)의 일차원의 스캔 화상에 있어서, 기판 스캔 방향(5)에 대하여, 경사 전방에 배치된 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 순차 판독해 간다. 따라서, 기판 스캔 방향(5)에 대한 마이크로 렌즈(2a)의 배열 피치를 Δd라고 하면, 라인 CCD 카메라(23)에 의해 1회의 스캔으로 판독된 화상 신호는, 기판 스캔 방향(5)에 대하여, 그 전방에 Δd만큼 어긋난 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 순차적으로 판독한 것이 된다. 따라서, 이 렌즈 피치Δd가 150㎛이라고 하면, 그리고, 전술한 바와 같이, 기판의 이동 속도가 100㎜/sec이라고 하면, 이 렌즈 피치Δd(=150㎛=0.15㎜)를 기판이 이동하는데에, 1.5msec이 걸린다. 따라서, 라인 CCD 카메라(23)의 1회의 스캔에서, 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 검출한 후, 다음 순서의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 검출했을 때는, 이 화상은, 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상의 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 인접하는 위치의 화상보다도, 기판의 스캔 방향(5)에 Δd만큼 앞선 위치의 화상이다. 따라서, 어떤 시점에서 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 화상의 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 인접하는 위치의 화상은, 그 시점에서 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 다음 순서의 마이크로 렌즈(2a)의 화상을 취득한 시점보다도, 1.5msec 후에 이 2번째의 마이크로 렌즈(2a)에서 검출된 화상이다.
화상 처리부(24)는, 라인 CCD 카메라(23)의 취득 신호로부터, 이상의 2점의 시간 지연 및 위치 조정에 관한 보정의 화상 처리를 행하면, 기판이 이동하고 있는 동안의 어떤 특정한 시점의 화상을 얻을 수 있다. 예를 들어, 본 실시 형태의 노광 장치에 반입되어 오는 기판(1)에, 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이 제1층의 노광 패턴 L1(기준 패턴)이 형성되어 있는 경우, 노광 장치의 소정 위치에 정지한 기판(1)을 주사시켜서, 라인 CCD 카메라(23)에 의해 기판(1) 상의 화상을 검출하고, 이 기준 패턴 L1의 검출 신호를 화상 처리부(24)가 화상 처리하면, 도 15의 (a)에 도시하는 기준 패턴 L1의 검출 화상이 얻어진다. 제어부(25)는, 이 화상 처리된 패턴 L1의 화상 검출 신호에 기초하여, 이 제1층 패턴 L1의 기준 위치와, 마스크(3)에 형성되어 제2층 패턴 L2로서 노광해야 할 노광 패턴 L2의 기준 위치와의 사이의 어긋남량을 연산하고, 이 어긋남량을 해소하기 위한 마이크로 렌즈 어레이(2)의 노광 위치의 조정량(노광 보정량)을 연산한다. 그리고, 제어부(25)는, 이 마이크로 렌즈 어레이(2)의 노광 보정량에 따른 신호를, 이 마이크로 렌즈 어레이(2)의 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1) 등을 이동시키는 이동 부재로서의 액추에이터(20)에 출력하고, 액추에이터(20)(이동 부재)는 이 신호에 기초하여 마이크로 렌즈 어레이(2)의 마이크로 렌즈의 광축을 조정(시프트 구동)하고, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정하여, 기판 상의 노광광의 의사적 배율을 조정한다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시 형태의 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 노광 장치의 소정의 노광 위치에 기판(1)이 반입된다. 이 기판(1)에는, 기준 패턴으로서, 도 15의 (a)에 도시한 바와 같은 패턴 L1이 노광되어 있다. 이 기준 패턴 L1은 제1층 패턴이며, 이 제1층 패턴을 기준으로 하여, 노광 장치에 있어서, 제2층 패턴 내지 제4층 패턴이 노광되고, 예를 들어, 5층의 패턴이 반복 노광된다.
이때, 박막 트랜지스터 액정 기판 및 컬러 필터 기판 등의 글래스 기판에, 제조 과정에서 치수의 변화가 생겼을 경우에, 반복 노광에 있어서의 노광 패턴이 하층 패턴에 대하여 어긋나버린다. 따라서, 반입된 기판(1)에 대하여, 이것을 마스크(3)과 함께 마이크로 렌즈 어레이(2)에 대하여 주사하고, 라인 CCD 카메라(23)에 의해 기판(1) 상의 화상을 검출한다. 이 라인 CCD 카메라(23)는, 그 광검출부는 1차원의 센서이며, 도 14에 도시한 바와 같이, 기판 스캔 방향(5)에 대하여 경사지는 영역을 검출하도록 설치되어 있다. 이와 같이, 라인 CCD 카메라(23)의 검출 영역(17)을, 기판 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 하지 않고, 이 방향에 대하여 경사지는 방향으로 한 것은, 가령, 기판 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 선 형상의 검출 영역(17)을 배치하면, 인접하는 마이크로 렌즈(2a)의 6각 시야 조리개(12)사이에 불연속적인 부분이 존재하므로, 기판(1) 상의 화상을 연속적으로 검출할 수 없기 때문이다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 검출 영역(17)을 스캔 방향(5)에 가장 근방에 인접하는 마이크로 렌즈 어레이(2)의 6각 시야 조리개(12)를 통과하도록 경사지게 배치하고 있다. 이에 의해, 이 검출 영역(17)을 경사지게 배치한 것에 의한 지연 시간에 기초하는 보정과, CCD 센서의 1스캔 시간의 시간 지연에 의한 보정을, 화상 처리에 의해 행함으로써, 마이크로 렌즈 어레이(2)의 기준이 되는 코너부의 마이크로 렌즈(2a)의 검출 화상을 기준으로 하여, 기판(1)상의 화상을 검출할 수 있다. 즉, 화상 처리부(24)는, 카메라(23)의 검출 신호에 기초하여, 도 15의 (a)에 도시하는 기판(1) 상의 제1층 패턴 L1을 구한다.
제어부(25)는, 이 제1층 패턴 L1과, 마스크(3)에 형성되며 앞으로 노광하려고 하는 제2층 패턴 L2가 일치하고 있는 경우에는, 이 제2층 패턴 L2를 기판 상에 노광한다. 즉, 기판(1) 및 마스크(3)를 일체로 하여 마이크로 렌즈 어레이(2) 및 광원에 대하여 이동시키고, 마스크(3)에 형성되어 있는 노광 패턴 L2를 제1층 패턴 L1 상에 반복 노광한다. 이에 의해, 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1층 패턴 L1의 기준이 되는 코너부로부터, 설계치의 Δx 및 Δy만큼 이격된 위치에 제2층 패턴 L2을 형성할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 노광 광원(4)으로부터 노광광이 마스크(3)를 통하여 마이크로 렌즈 어레이(2)에 입사하면, 도립(倒立) 등배의 상이 6각 시야 조리개(12)에 결상된다. 그리고, 이 6각 시야 조리개(12)에 의해, 각 마이크로 렌즈(2a)를 투과하는 노광광이, 도 5의 (a)에 도시하는 6각형으로 정형되고, 기판(1) 상에 정립 등배상으로서, 투영된다. 이때, 마이크로 렌즈(2a)에 의한 노광 영역은, 기판 상에서 도 6에 도시한 바와 같이 배치된다.
그리고, 도 3에 도시한 양태에서는, 8매의 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의해, 기판(1)의 스캔 방향(5)에 수직인 방향의 전체 노광 영역이 균일 광량으로 노광된다. 그리고, 기판(1) 및 마스크(3)를, 스캔 방향(5)으로, 마이크로 렌즈 어레이(2)에 대하여 주사하면, 기판(1)의 전체면의 노광 영역이 균일 광량으로 노광된다. 이에 의해, 마스크(3)에 형성된 마스크 패턴이 기판(1) 상에 결상한다.
한편, 라인 CCD 카메라(23)에 의해 검출한 제1층 패턴 L1에 대하여, 현재의 위치의 마스크(3)의 노광 패턴 L2의 위치가 어긋나 있었던 경우에는, 제어부(25)가 연산한 마이크로 렌즈(2a)의 광축의 시프트량에 기초하여, 액추에이터(20)가 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-3, 2-4)를 단위 마이크로 렌즈 어레이(2-1, 2-2)에 대하여 이동시키고, 마스크(3)의 노광 패턴 L2의 기준 위치가 제1층 패턴 L1의 기준 위치와 일치하도록, 기판(1)에 대한 노광광의 조사 위치를 조정한다. 예를 들어, 도 13에 도시한 바와 같이, 기판 스캔 방향에 수직인 방향으로 배열한 41매(도시 예는 11매)의 마이크로 렌즈 어레이(2)의 마이크로 렌즈(2a)의 광축을 각각 시프트시키면, 기판(1) 상에 있어서, 모든 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의한 노광 위치가 조정되어서, 의사적으로 배율이 조정된다.
이와 같이 하여, 복수개의 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의한 노광 위치를 조정함으로써, 기판 상의 기준 패턴과, 복수개의 마이크로 렌즈 어레이(2)에 의해 투영된 노광 패턴을 고정밀도로 일치시킬 수 있다. 즉, 제1층 패턴 L1과 제2층 패턴 L2와의 어긋남을 해소할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 반복적인 노광에 있어서, 기판의 치수의 변동이 발생하여도, 이것을 실시간으로 검출하여, 그 노광 위치를 하층의 노광 패턴에 고정밀도로 맞출 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 노광 장치 내에서, 노광중에 하층 패턴과 노광 패턴과의 위치 어긋남을, 마이크로 렌즈 어레이에 있어서의 단위 마이크로 렌즈 어레이의 이동에 의한 마이크로 렌즈의 광축의 위치 조정에 의해 수정 할 수가 있고, 실시간으로 위치 어긋남을 수정하여, 고정밀도의 반복적인 노광을 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 마이크로 렌즈(2a)의 광축을 편의(시프트)시킴으로써, 기판 상에 있어서의 노광 위치의 조정, 나아가서는 노광 패턴의 배율 조정을 행하고 있으므로, 노광광의 초점 심도는 각 마이크로 렌즈 어레이에 대하여 변동하지 않는다. 즉, 모든 마이크로 렌즈의 초점 심도의 범위 내에, 기판 상의 노광 해야 할 면을 위치시킬 수 있다. 통상적으로, 마이크로 렌즈 어레이의 초점 심도는 50㎛이지만, 이 초점 심도 내에, 기판 상의 노광면을 위치시킬 수 있다.
또한, 노광광은, 펄스 레이저광 또는 수은 램프 등의 연속 광 등, 여러 가지의 것을 사용할 수 있다. 또한, 라인 CCD 카메라(23)는, 기판 상을 조사하는 광 조사부와 반사광을 검출하는 라인 CCD 센서를 갖는 것을 사용하고, 다이클로익 미러(22)에 의해 카메라(23)로부터의 관찰광을 기판에 조사했지만, 기판의 하방으로부터 광조사하여, 기판에 형성된 제1층 노광 패턴의 상을 라인 CCD 센서에 입력하여 이것을 검출하는 것으로 하여도 된다. 또한, 기판 상의 화상은, 라인 CCD 센서에 의해 검출할 경우에 한정되지 않고, 2차원 센서에 의해, 기판 상의 화상을 검출할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는 것은 물론이다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 라인 CCD 카메라(23)의 라인 센서를 그 검출 영역(17)이 스캔 방향(5)에 대하여 경사지게 배치함으로써, 화상 처리함으로써, 스캔 방향(5)에 수직인 방향의 전체 영역에 있어서 도중에 끊어지는 일 없이 연속하는 6각 시야 조리개(12) 내의 화상을 검출하고 있지만, 라인 센서를 스캔 방향(5)에 수직인 방향으로 배치하고, 이 라인 센서를 3열 설치함으로써, 마찬가지로, 스캔 방향(5)에 수직인 방향의 전체 영역에 있어서 도중에 끊기지 않고 연속하는 6각 시야 조리개(12) 내의 화상을 검출할 수도 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은, 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 노광 장치에 있어서, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 노광 위치를 조정할 수 있다. 또한, 본 발명은, 노광 패턴의 기준 패턴으로부터의 어긋남이 발생하여도, 노광 중에 이 어긋남을 검출하고, 노광 패턴의 위치 어긋남을 방지할 수가 있어, 반복적인 노광에 있어서의 노광 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 마스크의 노광 패턴의 정립 등배상을 기판 상에 투영하는 마이크로 렌즈 어레이를 사용하여, 그 기판 상의 투영상의 배율을 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치의 적용 대상을 확대하는데 유익하다.
1 : 기판
2 : 마이크로 렌즈 어레이
2a :마이크로 렌즈
2-1 내지 2-4 : 단위 마이크로 렌즈 어레이
3 : 마스크
3a : 투명 기판
3b : Cr막
4 : 노광 광원
5 : 스캔 방향
6 : 지지 기판
11 : 개구 조리개
12 : 6각 시야 조리개
12a : 직사각형 부분
12b , 12c : 삼각형 부분
17 : 검출 영역
20 : 액추에이터
21 : 광학계
22 : 다이클로익 미러
23 : 라인 CCD 카메라
24 : 화상 처리부
25 : 제어부

Claims (4)

  1. 노광해야 할 기판의 상방에 배치되고, 각각 복수개의 마이크로 렌즈가 2차원적으로 배치되어서 구성된 복수매의 단위 마이크로 렌즈 어레이가 서로 적층 배치된 마이크로 렌즈 어레이와, 이 마이크로 렌즈 어레이의 상방에 배치되며 소정의 노광 패턴이 형성된 마스크와, 이 마스크에 대하여 노광광을 조사하는 노광 광원과, 상기 단위 마이크로 렌즈 어레이의 적어도 일부를 다른 단위 마이크로 렌즈 어레이에 대하여 그 구성 마이크로 렌즈의 광축이 편의(偏倚)되도록 이동시키는 이동 부재를 갖고, 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 4매의 단위 마이크로 렌즈 어레이로 구성되며, 제1층 및 제2층의 단위 마이크로 렌즈 어레이와, 제3층 및 제4층의 단위 마이크로 렌즈 어레이와의 사이의 마이크로 렌즈의 광축이 편의되도록 구성되어 있고, 상기 단위 마이크로 렌즈 어레이간의 광축을 편의시킴으로써, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치.
  2. 노광해야 할 기판의 상방에 배치되고, 각각 복수개의 마이크로 렌즈가 2차원적으로 배치되어서 구성된 복수매의 단위 마이크로 렌즈 어레이가 서로 적층 배치된 마이크로 렌즈 어레이와, 이 마이크로 렌즈 어레이의 상방에 배치되며 소정의 노광 패턴이 형성된 마스크와, 이 마스크에 대하여 노광광을 조사하는 노광 광원과, 상기 단위 마이크로 렌즈 어레이의 적어도 일부를 다른 단위 마이크로 렌즈 어레이에 대하여 그 구성 마이크로 렌즈의 광축이 편의(偏倚)되도록 이동시키는 이동 부재를 갖고, 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 복수매의 단위 마이크로 렌즈 어레이로 구성되며, 적층된 단위 마이크로 렌즈 어레이간의 특정한 반전 결상 위치에서, 마이크로 렌즈의 광축이 각각 편의되도록 구성되어 있고, 상기 단위 마이크로 렌즈 어레이간의 광축을 편의시킴으로써, 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는, 상기 기판의 표면을 따라 복수개 배치되어 있고,
    상기 노광 장치는, 또한,
    상기 기판의 화상을 검출하는 화상 검출부와, 이 화상의 검출 신호에 기초하여 화상 처리하여 기판 상에 형성되어 있는 기준 패턴을 얻는 화상 처리부와, 이 기준 패턴과 노광하고자 하는 상기 마스크의 노광 패턴과의 사이의 어긋남을 연산하여 상기 기준 패턴과 상기 노광 패턴과의 어긋남을 해소하도록 상기 이동 부재를 개재하여 각 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 광축의 위치를 조정하는 제어부를 갖고, 상기 복수개의 마이크로 렌즈 어레이에 의한 기판 상의 노광 위치를 조정하여, 노광 패턴을 상기 기준 패턴에 일치시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 스캔 노광 장치.
  4. 삭제
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