KR20120109481A

KR20120109481A - Photomask

Info

Publication number: KR20120109481A
Application number: KR1020127012116A
Authority: KR
Inventors: 미치노부 미주무라; 마코토 하타나카
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-10-08
Also published as: TWI490631B; WO2011077992A1; TW201142489A; CN102667622A; KR101674133B1; CN102667622B; JP2011134768A; JP5294490B2

Abstract

본 발명은 투명 기판(4)의 아랫면(4a)에 소정 형상의 복수의 마스크 패턴(5)을 형성한 마스크 기판(2)과, 다른 투명 기판(9)의 아랫면(9a)에, 대향 배치된 피노광체 위에 상기 복수의 마스크 패턴(5)의 상을 축소 투영하는 복수의 투영 렌즈(10)를 형성하고, 윗면(9b)에 입사광을 투영 렌즈(10)에 집광하는 복수의 필드 렌즈(11)를 투영 렌즈(10)의 광축과 광축을 합치시켜 형성한 마이크로 렌즈 어레이(3)를 구비하고, 마스크 패턴(5)과 필드 렌즈(11)를 소정의 간극을 두고 근접 대향시킨 상태에서 마스크 기판(2)과 마이크로 렌즈 어레이(3)를 접합한 것이다. 이에 의하여 피노광체에 조사하는 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, a mask substrate 2 having a plurality of mask patterns 5 of a predetermined shape formed on the lower surface 4a of the transparent substrate 4 and the lower surface 9a of the other transparent substrate 9 are disposed to face each other. A plurality of field lenses 11 for forming a plurality of projection lenses 10 for reducing and projecting the image of the plurality of mask patterns 5 on the object to be exposed, and focuses incident light onto the projection lens 10 on the upper surface 9b. Is a microlens array (3) formed by matching the optical axis and the optical axis of the projection lens (10), and the mask substrate (with the mask pattern 5 and the field lens 11 close to each other at a predetermined gap. 2) and the micro lens array 3 are bonded together. Thereby, the utilization efficiency of the light irradiated to a to-be-exposed object can be improved.

Description

Photomask {PHOTOMASK}

본 발명은 마스크 패턴의 상을 대향 배치된 피노광체 위에 마이크로 렌즈에 의하여 축소 투영하는 포토마스크에 관한 것으로, 상세하게는, 피노광체에 조사하는 광의 이용 효율을 향상하고자 하는 포토마스크에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask in which the image of a mask pattern is reduced and projected by a microlens on oppositely disposed exposed members, and more particularly, to a photomask which is intended to improve the utilization efficiency of light irradiated to the exposed object.

종래의 이러한 종류의 포토마스크는 투명 기판의 한 면에 형성한 차광 막에 형성된 소정의 형상의 복수의 개구와, 상기 투명 기판의 다른 면에 상기 각 개구에 각각 대응하여 설치되고, 상기 개구의 상을 근접 대향하여 배치된 피노광체 위에 결상시키는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하고, 근접 노광에 있어서의 노광 패턴의 해상도를 향상시켜 미세한 패턴의 노광을 가능하게 하도록 되어 있었다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조). Conventional photomasks of this kind are provided with a plurality of openings of a predetermined shape formed in the light shielding film formed on one surface of the transparent substrate, and corresponding to each of the openings on the other surface of the transparent substrate, respectively. Is provided with a plurality of microlenses for forming an image on the exposed members disposed to face each other, and the resolution of the exposure pattern in the close-up exposure is improved to enable exposure of a fine pattern (see, for example, Patent Document 1). ).

특허 문헌 1 : 일본 공개 특허 공보 2009－277900호 공보Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-277900

그러나, 이와 같은 종래의 포토마스크에 있어서는, 투명 기판의 한 면에 형성된 개구 (마스크 패턴)와, 상기 투명 기판의 다른 면에 설치된 마이크로 렌즈 (투영 렌즈)가 기판의 두께와 동일한 간격으로 떨어져서 위치하기 때문에, 포토마스크의 상기 개구를 통과하는 광 중 일부의 광이 대응하는 상기 마이크로 렌즈 내에 들어가지 않는 경우가 있었다. 이것은 포토마스크에 조사하는 광원 광에 시각 (커리메이션 반각)이 존재하기 때문에, 개구를 통과한 광이 상기 커리메이션 반각에 상당하는 각도로 퍼져 마이크로 렌즈에 입사하는 것에 의한 것이다. 그 때문에, 상기 개구와 마이크로 렌즈의 간격이 벌어짐에 따라, 마이크로 렌즈에 받아들여지는 광의 양이 감소하고, 피노광체에 조사하는 광량이 감소하여 광의 이용 효율이 저하될 우려가 있었다. However, in such a conventional photomask, openings (mask patterns) formed on one side of the transparent substrate and micro lenses (projection lenses) provided on the other side of the transparent substrate are spaced apart at the same interval as the thickness of the substrate. Therefore, some of the light passing through the opening of the photomask may not enter the corresponding microlens. This is because light (curation half angle) exists in the light source light irradiated to the photomask, so that light passing through the aperture spreads out at an angle corresponding to the curation half angle and enters the microlens. Therefore, as the gap between the aperture and the microlens increases, the amount of light received by the microlens decreases, and the amount of light irradiated onto the subject to be exposed decreases, resulting in a decrease in light utilization efficiency.

특히, 대면적의, 예를 들면 TFT 표시용 기판의 노광에 사용하는 포토마스크의 경우에는, 투명 기판의 두께가 수mm 내지 수십mm로 두껍고, 상기 문제가 더 현저하게 되었다. In particular, in the case of the photomask used for exposure of a large area, for example, a TFT display board | substrate, the thickness of a transparent substrate is several mm-tens of mm thick, and the said problem became more remarkable.

이에 본 발명은 이와 같은 문제점에 대처하여, 피노광체에 조사하는 광의 이용 효율을 향상하고자 하는 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a photomask which is intended to cope with such problems and to improve the utilization efficiency of light irradiated onto a target.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 포토마스크는 투명 기판의 일면에 소정 형상의 복수의 마스크 패턴을 형성한 마스크 기판과, 다른 투명 기판의 일면에 대향 배치된 피노광체 위에 상기 복수의 마스크 패턴의 상을 축소 투영하는 복수의 투영 렌즈를 형성하고, 다른 면에 입사 광을 상기 투영 렌즈에 집광하는 복수의 필드 렌즈를 상기 투영 렌즈의 광축과 광축을 합치시켜 형성한 마이크로 렌즈 어레이를 구비하고, 상기 마스크 패턴과 상기 필드 렌즈를 소정의 간극을 두고 근접 대향시킨 상태로 상기 마스크 기판과 상기 마이크로 렌즈 어레이를 접합한 것이다. In order to achieve the above object, the photomask according to the present invention comprises a mask substrate having a plurality of mask patterns having a predetermined shape formed on one surface of the transparent substrate, and the plurality of mask patterns on an exposed member disposed opposite to one surface of the other transparent substrate. A microlens array including a plurality of projection lenses for reducing and projecting an image of a lens, and forming a plurality of field lenses for condensing incident light on the other surface to the projection lens, wherein the optical axes of the projection lenses coincide with each other; The mask substrate and the micro lens array are bonded to each other in a state where the mask pattern and the field lens are opposed to each other with a predetermined gap.

이와 같은 구성에 의하여, 마스크 기판의 마스크 패턴에 대하여 소정의 간극을 가지고 근접 대향하여 배치된 마이크로 렌즈 어레이의 필드 렌즈에 의하여, 마스크 패턴을 통과한 광을 투영 렌즈에 집광하고, 이 투영 렌즈에 의하여 상기 마스크 패턴의 상을 대향 배치된 피노광체 위에 축소 투영한다. With such a configuration, the light passing through the mask pattern is condensed on the projection lens by the field lens of the microlens array which is arranged to face the mask pattern of the mask substrate in a close proximity to the mask pattern. The image of the mask pattern is reduced and projected onto the oppositely disposed exposed objects.

또한, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 적어도 상기 복수의 투영 렌즈의 외측 영역에 차광 막을 형성한 것이다. 이에 의하여, 마이크로 렌즈 어레이의 적어도 복수의 투영 렌즈의 외측 영역에 형성한 차광 막으로 투영 렌즈 외에 조사된 광를 차단한다. Further, a light shielding film is formed in at least an outer region of the plurality of projection lenses of the micro lens array. Thereby, the light irradiated other than a projection lens is interrupted | blocked with the light shielding film formed in the outer area | region of the at least some projection lens of a micro lens array.

또한, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 상기 복수의 투영 렌즈를 형성한 면에 이 투영 렌즈를 기준으로 하여, 상기 피노광체와의 위치 맞춤을 하기 위한 얼라인먼트 마크를 형성한 것이다. 이에 의하여, 마이크로 렌즈 어레이의 복수의 투영 렌즈를 형성한 면에 이 투영 렌즈를 기준으로 하여 형성한 얼라인먼트 마크에 의하여, 피노광체와의 위치 맞춤을 한다. Moreover, the alignment mark for aligning with the to-be-exposed object is formed in the surface in which the said several projection lens of the said microlens array was formed based on this projection lens. Thereby, the alignment with the to-be-exposed object is performed by the alignment mark formed with reference to this projection lens on the surface in which the several projection lens of the micro lens array was formed.

또한, 상기 피노광체는 노광 중에, 한 방향으로 일정 속도로 반송되고, 상기 얼라인먼트 마크는 상기 피노광체의 반송 방향을 향하여, 상기 복수의 투영 렌즈를 형성한 영역의 앞쪽에 소정 거리만큼 떨어져 형성되어 있다. 이에 의하여, 피노광체의 반송 방향을 향하여 복수의 투영 렌즈를 형성한 영역의 앞쪽에 소정 거리만 떨어져 설치되고, 얼라인먼트 마크에 의하여 노광 중에, 한 방향으로 일정 속도로 반송되고 있는 피노광체와 위치 맞춤을 한다. Moreover, the said to-be-exposed object is conveyed at a constant speed in one direction during exposure, and the said alignment mark is formed in the conveyance direction of the to-be-exposed object by the predetermined distance apart in front of the area | region which provided the said several projection lens. . Thereby, only a predetermined distance is provided in front of the area | region in which the some projection lens was formed toward the conveyance direction of a to-be-exposed object, and alignment with the to-be-exposed object conveyed at a constant speed in one direction during exposure by the alignment mark is carried out. do.

또한, 상기 얼라인먼트 마크는 상기 피노광체의 반송 방향에 평행한 한 쌍의 세선 패턴과, 이 한 쌍의 세선 패턴 사이에 형성되고, 상기 피노광체의 반송 방향에 대하여 소정 각도로 교차하는 1개의 세선 패턴으로 이루어지는 것이다. 이로써, 피노광체의 반송 방향에 평행한 한 쌍의 세선 패턴과, 이 한 쌍의 세선 패턴 사이에 형성되고, 피노광체의 반송 방향에 대하여 소정 각도로 교차하는 1개의 세선 패턴으로 이루어지는 얼라인먼트 마크에 의하여, 한 방향으로 일정 속도로 반송되고 있는 피노광체와 위치 맞춤을 한다. Further, the alignment mark is formed between a pair of thin wire patterns parallel to the conveyance direction of the exposed object, and a pair of thin wire patterns, and one thin wire pattern intersected at a predetermined angle with respect to the conveyance direction of the exposed object. It is made of. Thereby, by the alignment mark which consists of a pair of thin wire pattern parallel to the conveyance direction of a to-be-exposed object, and one thin wire pattern interposed at a predetermined angle with respect to the conveyance direction of a to-be-exposed object, And alignment with the exposed object being conveyed at a constant speed in one direction.

또한, 상기 투영 렌즈의 면에는, 지름이 상기 필드 렌즈의 지름보다 작은 원형의 개구를 가진 조리개를 설치한 것이다. 이에 의하여, 투영 렌즈의 면에 설치되어 지름이 필드 렌즈의 지름보다 작은 원형의 개구를 가진 조리개로 투영 렌즈를 사출하는 광다발 지름을 제한한다. Moreover, the diaphragm which has a circular opening whose diameter is smaller than the diameter of the said field lens is provided in the surface of the said projection lens. Thereby, the diameter of the bundle of light emitted from the projection lens to the diaphragm having a circular opening which is provided on the surface of the projection lens and whose diameter is smaller than the diameter of the field lens is limited.

청구항 1에 관한 발명에 의하면, 마스크 패턴을 통과한 광의 대략 전량을 마스크 패턴에 근접 대향하여 배치된 필드 렌즈에 의하여 투영 렌즈에 집광할 수 있다. 따라서, 투영 렌즈를 거쳐 피노광체에 조사하는 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 의하여, 광원의 파워를 내리고, 광원의 부담을 경감할 수 있다. According to the invention according to claim 1, approximately the entire amount of light passing through the mask pattern can be focused on the projection lens by a field lens disposed close to the mask pattern. Therefore, the utilization efficiency of the light irradiated to a to-be-exposed object via a projection lens can be improved. Thereby, the power of a light source can be lowered and the burden of a light source can be reduced.

또한, 청구항 2에 관한 발명에 의하면, 포토마스크를 통과하는 불필요한 광 누출을 차단할 수 있어 노광 패턴의 분해능을 더 향상시킬 수 있다. In addition, according to the invention of claim 2, unnecessary light leakage that passes through the photomask can be blocked, and the resolution of the exposure pattern can be further improved.

또한, 청구항 3에 관한 발명에 의하면, 포토마스크에 근접 대향하여 배치되는 피노광체의 면에 포토마스크의 얼라인먼트 마크를 근접시킬 수 있고, 피노광체 위에 미리 형성된 얼라인먼트의 기준과, 포토마스크의 얼라인먼트 마크를 동시에 관찰할 수 있다. 따라서, 포토마스크와 피노광체와의 위치 맞춤을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 마스크 패턴의 중심과 투영 렌즈의 광축이 어긋나 있는 경우에도, 마스크 패턴의 투영상은 투영 렌즈의 광축 위에 형성되므로, 투영 렌즈를 기준으로 형성된 상기 얼라인먼트 마크를 사용하여 얼라인먼트를 함으로써, 마스크 패턴의 상의 배치를 피노광체의 소정 위치에 양호한 정밀도로 위치 정렬하여 노광할 수 있다. Further, according to the invention of claim 3, the alignment mark of the photomask can be brought close to the surface of the object to be disposed close to the photomask, and the alignment mark of the photomask and the alignment mark of the photomask are formed in advance. Can be observed at the same time. Therefore, the alignment of the photomask and the exposed object can be easily performed. Also, even when the center of the mask pattern and the optical axis of the projection lens are shifted, the projection image of the mask pattern is formed on the optical axis of the projection lens, so that the alignment is performed using the alignment mark formed on the basis of the projection lens. The arrangement of the images can be aligned and exposed to a predetermined position of the object to be exposed with good accuracy.

또한, 청구항 4에 관한 발명에 의하면, 포토마스크와 한 방향으로 이동중인 피노광체와의 사이의 위치 어긋남을 보정하면서 노광할 수 있어서, 노광 공정의 택트를 단축할 수 있다. Further, according to the invention according to claim 4, the exposure can be performed while correcting the positional shift between the photomask and the exposed object moving in one direction, so that the tact of the exposure step can be shortened.

또는 청구항 5에 관한 발명에 의하면, 하나의 얼라인먼트 마크로 포토마스크와 피노광체와의 사이의 위치 어긋남 검출과, 이동 중인 피노광체에 대한 노광 타이밍의 제어를 고정밀도로 행할 수 있다. 따라서, 마스크 패턴의 상을 피노광체의 소정 위치에 의하여 고정밀도로 위치 정렬하여 노광할 수 있다. Alternatively, according to the invention of claim 5, the alignment misalignment between the photomask and the exposed object can be detected with one alignment mark, and the exposure timing with respect to the moving exposed object can be controlled with high accuracy. Therefore, the mask pattern image can be exposed by being aligned with high accuracy by the predetermined position of the object to be exposed.

그리고, 청구항 6에 관한 발명에 의하면, 투영 렌즈의 구면수차의 영향을 배제할 수 있고, 투영 렌즈의 해상도를 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 노광 패턴의 분해능을 더 한층 향상시킬 수 있다. According to the invention of claim 6, the influence of the spherical aberration of the projection lens can be eliminated, and the resolution of the projection lens can be further improved. Therefore, the resolution of an exposure pattern can be improved further.

도 1은 본 발명에 의한 포토마스크의 실시 형태를 나타내는 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 X－X선 단면에서 본 도면이다.
도 2는 상기 포토마스크의 마스크 기판과 마이크로 렌즈 어레이와의 위치 맞춤을 하기 위한 얼라인먼트 마크의 한 형태를 나타내는 설명도이며, (a)는 마스크측 얼라인먼트 마크를 나타내고, (b)는 렌즈측 얼라인먼트 마크를 나타낸다.
도 3은 상기 마이크로 렌즈 어레이의 구성을 나타내는 단면도이고, 근축광선 추적에 의한 마스크 패턴의 결상을 나타내는 설명도이다.
도 4는 상기 포토마스크의 N형 얼라인먼트 마크를 나타내는 평면도이다.
도 5는 상기 포토마스크를 사용하는 노광 장치를 나타내는 개요도이다.
도 6은 상기 노광 장치의 제어 수단의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 상기 N형 얼라인먼트 마크에 의하여 포토마스크와 촬상 수단의 촬상 중심과의 위치 어긋남 보정에 대하여 나타내는 설명도이다.
도 8은 상기 포토마스크와 피노광체와의 위치 어긋남 보정에 대하여 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 포토마스크의 다른 구성예를 나타내는 평면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows embodiment of the photomask which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is the figure seen from the X-X ray cross section of (a).
Fig. 2 is an explanatory diagram showing one form of an alignment mark for aligning a mask substrate of the photomask with a micro lens array, (a) shows a mask side alignment mark, and (b) shows a lens side alignment mark. Indicates.
3 is a cross-sectional view showing the structure of the microlens array, and is an explanatory diagram showing the image formation of a mask pattern by paraxial ray tracing.
4 is a plan view illustrating an N-type alignment mark of the photomask.
5 is a schematic diagram illustrating an exposure apparatus using the photomask.
6 is a block diagram showing the configuration of the control means of the exposure apparatus.
It is explanatory drawing which shows the position shift correction between the photomask and the imaging center of an imaging means by the said N type alignment mark.
8 is an explanatory diagram showing positional deviation correction between the photomask and an exposed object.
9 is a plan view showing another configuration example of the photomask of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 포토마스크(1)의 실시 형태를 나타내는 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 X－X선 단면에서 본 도면이다. 이 포토마스크(1)는 마스크 패턴의 상을 대향 배치된 피노광체 위에 마이크로 렌즈에 의하여 축소 투영하는 것으로, 마스크 기판(2)과 마이크로 렌즈 어레이(3)를 구비하고 있다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail based on an accompanying drawing. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows embodiment of the photomask 1 which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is the figure seen from the X-ray cross section of (a). The photomask 1 is a reduced-projection of the mask pattern image by the microlenses on the opposing exposed members, and includes a mask substrate 2 and a microlens array 3.

상기 마스크 기판(2)은 투명 기판의 일면에 소정 형상의 복수의 마스크 패턴을 형성한 것으로, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 투명 기판(4)의 아랫면(4a)에 형성된 크롬 (Cr) 등의 불투명막(6)에 소정 형상의 복수의 마스크 패턴(5)을, 예를 들면 매트릭스상으로 형성한 것으로 되어 있다. 또한, 동 도(a)에 있어 2 개의 굵은 파선 사이에 끼워진 마스크 패턴 형성 영역(7)의 바깥쪽의 네 모서리부에는 후술하는 마이크로 렌즈 어레이(3)와 위치 맞춤을 하기 위한, 예를 들면 도 2(a)에 나타내는 바와 같은, 불투명막으로 형성한 십자 모양의 마스크측 얼라인먼트 마크(8)가 형성되어 있다. 또한, 도 1(a)에 있어서는 도면이 번잡하게 되기 때문에 마스크 패턴(5)은 사각형으로 간략하게 나타내었다. The mask substrate 2 is formed by forming a plurality of mask patterns having a predetermined shape on one surface of the transparent substrate, and as shown in FIG. 1B, chromium (Cr) formed on the lower surface 4a of the transparent substrate 4. The mask pattern 5 of predetermined shape is formed in the opaque film | membrane 6, such as etc., for example in matrix form. In addition, the four outer corners of the mask pattern formation region 7 sandwiched between two thick broken lines in FIG. As shown in 2 (a), a cross-shaped mask-side alignment mark 8 formed of an opaque film is formed. In addition, in FIG. 1 (a), since the drawing becomes complicated, the mask pattern 5 is shown by the rectangle briefly.

상기 마스크 기판(2)에 대향하여 마이크로 렌즈 어레이(3)가 설치되어 있다. 이 마이크로 렌즈 어레이(3)는 상기 마스크 기판(2)의 마스크 패턴(5)의 상을 근접 대향하여 배치된 피노광체 위에 축소 투영하는 것으로, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 다른 투명 기판(9)의 아랫면(9a)에, 대향 배치된 피노광체 위에 상기 복수의 마스크 패턴(5)을 축소 투영하는 복수의 투영 렌즈(10)를 마스크 기판(2)의 마스크 패턴(5)에 대응하여 예를 들면 매트릭스상으로 형성하고, 동 도에 나타내는 바와 같이, 윗면(9b)에 투영 렌즈(10)의 광축과 광축을 합치시킨 상태로, 도 3에 나타내는 바와 같이 입사 광을 투영 렌즈(10)에 집광하는 필드 렌즈(11)를 형성한 것이다. 또한, 상기 필드 렌즈(11) 및 투영 렌즈(10)의 외측 영역에는 크롬 (Cr) 등의 불투명막으로 이루어지는 차광 막(12)이 형성되어 있다. 이 경우, 투영 렌즈(10)의 면에 지름이 필드 렌즈(11)의 지름보다 작은 원형의 개구를 가진 조리개를 형성하면 좋다. 이에 의하여, 투영 렌즈(10)의 구면수차의 영향을 배제하여 투영 렌즈의 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 투영 렌즈(10)의 지름을 필드 렌즈(11)의 지름보다 작게 형성하고, 조리개를 형성하였을 경우와 실질적으로 동등한 효과를 얻을 수 있도록 하고 있다. A micro lens array 3 is provided opposite to the mask substrate 2. The microlens array 3 projects the image of the mask pattern 5 of the mask substrate 2 on the exposed object arranged to face each other, and as shown in FIG. On the lower surface 9a of 9), a plurality of projection lenses 10 for minimizing and projecting the plurality of mask patterns 5 onto opposing exposed members are corresponding to the mask pattern 5 of the mask substrate 2, for example. For example, as shown in FIG. 3, the incident light is projected to the projection lens 10 in a state where the optical axis and the optical axis of the projection lens 10 coincide with the upper surface 9b. The field lens 11 for condensing is formed. A light shielding film 12 made of an opaque film such as chromium (Cr) is formed in the outer regions of the field lens 11 and the projection lens 10. In this case, the diaphragm having a circular opening whose diameter is smaller than the diameter of the field lens 11 may be formed on the surface of the projection lens 10. Thereby, the effect of the spherical aberration of the projection lens 10 can be eliminated and the resolution of the projection lens can be improved. In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the diameter of the projection lens 10 is made smaller than the diameter of the field lens 11, and an effect substantially equivalent to that in the case of forming an aperture can be obtained. have.

또한, 투명 기판(9)의 윗면(9b)에서, 도 1에 나타내는 2개의 굵은 파선 사이에 끼워진 렌즈 형성 영역(13)의 바깥쪽의 네 모서리부에는 상기 마스크 기판(2)의 마스크측 얼라인먼트 마크(8)에 대응하여 마스크 기판(2)과 위치 맞춤하기 위한, 예를 들면 도 2(b)에 나타내는 불투명막에 십자 모양의 개구를 형성한 렌즈측 얼라인먼트 마크 (14)가 형성되어 있다. 또한, 투명 기판(9)의 아랫면(9a)측의 차광 막(12)에는 렌즈측 얼라인먼트 마크(14)에 대응하여 사각형의 개구(15)가 형성되고, 투명 기판(9)의 아랫면(9a)측으로부터 조사되는 조명 광를 투과시켜 렌즈측 얼라인먼트 마크(14)를 조명할 수 있게 되어 있다. In addition, on the upper surface 9b of the transparent substrate 9, four corner portions of the outer side of the lens formation region 13 sandwiched between two thick broken lines shown in FIG. 1 are mask-side alignment marks of the mask substrate 2. In accordance with (8), a lens-side alignment mark 14 having a cross-shaped opening is formed, for example, in the opaque film shown in Fig. 2B for aligning with the mask substrate 2. Further, a rectangular opening 15 is formed in the light shielding film 12 on the lower surface 9a side of the transparent substrate 9 so as to correspond to the lens side alignment mark 14, and the lower surface 9a of the transparent substrate 9 is formed. The lens side alignment mark 14 can be illuminated by transmitting the illumination light irradiated from the side.

또한, 상기 마이크로 렌즈 어레이(3)의 복수의 투영 렌즈(10)를 형성한 면 (아랫면(9a))에는 얼라인먼트 마크 (이하 「N형 얼라인먼트 마크(16)」 라고 한다)가 형성되어 있다. 이 N형 얼라인먼트 마크(16)는 노광 중에, 상시 마스크 기판(2)의 마스크 패턴(5)과, 도 1에 화살표 A로 나타내는 한 방향으로 반송되고 있는 피노광체의 노광 목표 위치와의 위치 맞춤을 하기 위한 것으로, 도 1에 있어서 2 개의 굵은 파선 사이에 끼워진 렌즈 형성 영역(13) 내의 복수의 투영 렌즈(10) 중에서, 화살표 A로 나타내는 피노광체의 반송 방향 (이하 「기판 반송 방향」이라 한다)을 향하여 가장 앞쪽에 위치하는 투영 렌즈(10)를 기준으로 하여 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)을 향하여 앞쪽에 소정 거리만큼 떨어져서 설치되어 있다. 또한, N형 얼라인먼트 마크(16)가 마스크 기판(2)의 윗쪽으로부터 관찰 가능하게 N형 얼라인먼트 마크(16)에 대응한 영역의 상기 마스크 기판(2)의 불투명막(6) 및 마이크로 렌즈 어레이(3)의 윗면(9b)의 차광 막(12)은 제거되어 있다. 이와 같이, N형 얼라인먼트 마크(16)를 마이크로 렌즈 어레이(3)의 투영 렌즈(10)의 형성 면과 동일한 면에 형성함으로써, 포토마스크(1)에 근접 대향하여 반송되는 피노광체의 면과 N형 얼라인먼트 마크(16)가 근접하고, 피노광체 위에 미리 형성된 기준 패턴과 N형 얼라인먼트 마크(16)를 동시에 관찰할 수 있어서, 포토마스크(1)와 피노광체의 위치 맞춤이 용이하게 된다. 또한, 마스크 패턴(5)의 중심과 투영 렌즈(10)의 광축이 어긋나 있는 경우에도, 마스크 패턴(5)의 투영 상은 투영 렌즈(10)의 광축 위에 형성되므로, 투영 렌즈(10)를 기준으로 형성된 N형 얼라인먼트 마크(16)를 사용하는 얼라인먼트에 의하여, 마스크 패턴(5)를 피노광체의 소정 위치에 양호한 정밀도로 노광할 수 있다. Further, alignment marks (hereinafter referred to as "N-type alignment marks 16") are formed on the surface (lower surface 9a) on which the plurality of projection lenses 10 of the micro lens array 3 are formed. During the exposure, the N-type alignment mark 16 adjusts the alignment between the mask pattern 5 of the mask substrate 2 and the exposure target position of the exposed object being conveyed in one direction indicated by the arrow A in FIG. 1. In order to do this, the conveyance direction of the to-be-exposed object shown by the arrow A among the some projection lens 10 in the lens formation area | region 13 interposed between two thick broken lines in FIG. 1 (henceforth "substrate conveyance direction"). The projection lens 10 positioned at the foremost side toward the side is provided at a distance away from the front side toward the substrate conveyance direction (arrow A direction). Further, the opaque film 6 and the micro lens array of the mask substrate 2 in the region corresponding to the N-type alignment mark 16 so that the N-type alignment mark 16 can be observed from above the mask substrate 2. The light shielding film 12 of the upper surface 9b of 3) is removed. In this way, the N-type alignment mark 16 is formed on the same surface as the formation surface of the projection lens 10 of the micro lens array 3, so that the surface of the object to be conveyed close to the photomask 1 and N The alignment mark 16 is close, and the reference pattern previously formed on the exposed object and the N alignment mark 16 can be observed at the same time, so that the alignment of the photomask 1 and the exposed object is facilitated. In addition, even when the center of the mask pattern 5 and the optical axis of the projection lens 10 are shifted, since the projection image of the mask pattern 5 is formed on the optical axis of the projection lens 10, the projection lens 10 is used as a reference. By the alignment using the formed N type alignment mark 16, the mask pattern 5 can be exposed to the predetermined position of a to-be-exposed object with favorable precision.

이 때, N형 얼라인먼트 마크(16)는 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 평행한 한 쌍의 세선 패턴(17a, 17b)과, 이 한 쌍의 세선 패턴(17a, 17b) 사이에 형성되고, 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 대하여 소정 각도θ (예를 들면, θ=45°)로 교차하는 1개의 세선 패턴 (17c)으로 이루어지는 약 N자 모양의 마크이며, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 세선 패턴(17c)의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 평행한 중심선과 상기 복수의 투영 렌즈(10) 중 어느 하나의 투영 렌즈(10)의 중심이 합치하도록 N형 얼라인먼트 마크(16)가 형성되어 있다. 또한, N형 얼라인먼트 마크(16)는 그 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 직교하는 중심축과 마이크로 렌즈 어레이(3)의 기판 반송 방향을 향하여 가장 앞쪽에 위치하는 투영 렌즈(10)와의 사이의 거리는 거리 D에 미리 설정되어 있다. At this time, specifically, as shown in FIG. 4, the N type alignment mark 16 has a pair of thin wire pattern 17a, 17b parallel to a board | substrate conveyance direction (arrow A direction), and this one. About one thin wire pattern 17c formed between the pair of thin wire patterns 17a and 17b and intersecting at a predetermined angle θ (for example, θ = 45 °) with respect to the substrate conveyance direction (arrow A direction). As shown in Fig. 1 (a), the center line parallel to the substrate conveyance direction (arrow A direction) of the thin line pattern 17c and the projection lens of any of the plurality of projection lenses 10 ( The N type alignment mark 16 is formed so that the center of 10 may correspond. In addition, the N-type alignment mark 16 is disposed between the central axis orthogonal to the substrate conveyance direction (arrow A direction) and the projection lens 10 positioned most forward toward the substrate conveyance direction of the micro lens array 3. The distance is preset at distance D.

이와 같은 마이크로 렌즈 어레이(3)는 다음과 같이 하여 형성할 수 있다. Such a micro lens array 3 can be formed as follows.

먼저, 투명 기판(9)의 윗면(9b)에서 렌즈 형성 영역(13) 외를 마스크한 상태에서 렌즈 형성 영역(13)을 에칭하고, 예를 들면 약 50㎛ 내지 300㎛의 깊이만큼 판다. 또한, 공지의 기술을 이용하여 렌즈 형성 영역(13)에 소정의 곡율을 가지는 볼록한 모양의 복수의 필드 렌즈(11)를 형성한다. 다음으로, 투명 기판(9)의 윗면(9b)의 전면에 크롬 (Cr) 등의 차광 막(12)을 형성한 후, 상기 필드 렌즈(11)에 대응한 부분 및 상기 N형 얼라인먼트 마크(16)에 대응한 영역의 차광 막(12)를 에칭하여 제거한다. 동시에, 렌즈측 얼라인먼트 마크(14)를 에칭하여 형성하여도 좋다. 이어서, 투명 기판(9)의 아랫면(9a)의 렌즈 형성 영역(13)에, 상기 필드 렌즈(11)에 대응시켜 공지의 기술을 이용하여 볼록한 모양의 복수의 투영 렌즈(10)를 형성한다. 그리고, 투명 기판(9)의 아랫면(9a)의 전면에 크롬 (Cr) 등의 차광 막(12)을 형성한 후, 상기 투영 렌즈(10)에 대응한 부분 및 렌즈측 얼라인먼트 마크(14)에 대응한 부분을 에칭하여 제거한다. 그때, N형 얼라인먼트 마크(16)를 동시에 형성하여도 좋다. First, the lens formation region 13 is etched in a state where the lens formation region 13 is masked on the upper surface 9b of the transparent substrate 9, and, for example, is sold at a depth of about 50 µm to 300 µm. In addition, a plurality of field lenses 11 of convex shape having a predetermined curvature are formed in the lens formation region 13 using a known technique. Next, after forming the light shielding film 12, such as chromium (Cr), on the whole surface of the upper surface 9b of the transparent substrate 9, the part corresponding to the said field lens 11 and the said N-type alignment mark 16 The light shielding film 12 of the area | region corresponding to () is etched and removed. At the same time, the lens side alignment mark 14 may be formed by etching. Subsequently, a plurality of projection lenses 10 of convex shape are formed on the lens formation region 13 of the lower surface 9a of the transparent substrate 9 by using a known technique in correspondence with the field lens 11. Then, after forming the light shielding film 12 such as chromium (Cr) on the entire surface of the lower surface 9a of the transparent substrate 9, the portion corresponding to the projection lens 10 and the lens side alignment mark 14 are formed. The corresponding part is etched and removed. At that time, the N-type alignment marks 16 may be formed at the same time.

또한, N형 얼라인먼트 마크(16)는 포토마스크(1)에 하나만이 아니라, 기판 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 복수 개 형성하여도 좋다. 이 경우, 각 N형 얼라인먼트 마크(16)에 대응하여 후술하는 촬상 수단(24) (도 5 참조)을 복수대 설치하면 좋다. 이에 의하여, 복수의 N형 얼라인먼트 마크(16) 중 어느 하나의 N형 얼라인먼트 마크(16)를 사용하여 포토마스크(1)과 피노광체와의 위치 맞춤을 할 수 있다. 이와 같은 복수의 N형 얼라인먼트 마크(16)를 형성한 포토마스크(1)는 특히, 대면적의 피노광체의 노광에 있어서 매우 적합하다. In addition, not only one N-type alignment mark 16 may be formed in the photomask 1 but also in the direction substantially orthogonal to a board | substrate conveyance direction. In this case, multiple imaging means 24 (refer FIG. 5) mentioned later may be provided corresponding to each N type alignment mark 16. FIG. Thereby, the alignment of the photomask 1 and the to-be-exposed object can be performed using the N type alignment mark 16 in any one of the some N type alignment mark 16. FIG. The photomask 1 in which such a plurality of N-type alignment marks 16 are formed is particularly suitable for exposing a large-area exposed object.

다음으로, 본 발명의 포토마스크(1)의 제조에 대하여 설명한다. Next, the manufacture of the photomask 1 of this invention is demonstrated.

먼저, 마이크로 렌즈 어레이(3)의 윗면(9b)에서 필드 렌즈(11)의 렌즈 형성 영역(13) 외의 부분에 접착제를 도포한다. 그 다음으로, 마스크 기판(2)의 마스크 패턴(5)를 형성한 아랫면(4a)과 마이크로 렌즈 어레이(3)의 접착제를 도포한 윗면(9b)을 대면시키고, 마스크 기판(2)과 마이크로 렌즈 어레이(3)를 대향 배치한다. 이어서, 현미경에 의하여 마스크측 얼라인먼트 마크(8)와 렌즈측 얼라인먼트 마크(14)를 동시에 관찰하면서, 이 2개의 얼라인먼트 마크가 합치하도록 마스크 기판(2)으로 마이크로 렌즈 어레이(3)를 상대적으로 평행 이동하고, 또한 각 기판(4, 9)의 면의 중심을 축으로 회전하여 위치 맞춤을 한다. 또한, 마스크 기판(2) 및 마이크로 렌즈 어레이(3)를 각 기판(4, 9)의 면의 측방으로부터 가압한 상태로 상기 접착제를 경화시켜 양자를 접합한다. 이에 의하여, 도 1에 나타내는 본 발명의 포토마스크(1)가 완성된다. 이때, 마스크 패턴(5)과 필드 렌즈(11)는 약 50㎛ 내지 300㎛ 정도의 거리까지 접근하게 된다. First, an adhesive agent is applied to a part of the upper surface 9b of the micro lens array 3 outside the lens forming region 13 of the field lens 11. Next, the lower surface 4a on which the mask pattern 5 of the mask substrate 2 is formed and the upper surface 9b on which the adhesive of the microlens array 3 is applied are faced to each other, and the mask substrate 2 and the microlens are faced to each other. The array 3 is arranged oppositely. Subsequently, while observing the mask side alignment mark 8 and the lens side alignment mark 14 simultaneously with a microscope, the microlens array 3 is moved relatively parallel to the mask substrate 2 so that the two alignment marks coincide. Furthermore, the center of the surface of each board | substrate 4 and 9 is rotated about an axis, and alignment is performed. Moreover, the said adhesive agent is hardened in the state which pressed the mask substrate 2 and the micro lens array 3 from the side of the surface of each board | substrate 4 and 9, and joins both. Thereby, the photomask 1 of this invention shown in FIG. 1 is completed. In this case, the mask pattern 5 and the field lens 11 approach a distance of about 50 μm to 300 μm.

도 5는 본 발명의 포토마스크(1)를 사용하는 노광 장치를 나타내는 정면도이다. 이 노광 장치는 피노광체(19)를 화살표 A로 나타내는 한 방향으로 일정 속도로 반송하면서 노광하는 것으로, 반송 수단(20)과, 광원(21)과, 커플링 광학계(22)와, 마스크 스테이지(23)와, 촬상 수단(24)과 제어 수단(25)을 구비하여 구성되어 있다. 5 is a front view showing an exposure apparatus using the photomask 1 of the present invention. This exposure apparatus exposes the to-be-exposed object 19, conveying it at the constant speed in the direction shown by the arrow A, The conveying means 20, the light source 21, the coupling optical system 22, and the mask stage ( 23 and the imaging means 24 and the control means 25 are comprised.

상기 반송 수단(20)은 윗면(20a)에 피노광체(19)를 탑재하여 화살표 A로 나타내는 방향으로 일정 속도로 반송하는 것으로, 에어를 윗면(20a)으로부터 분사함과 동시에 흡인하고, 이 에어의 분사와 흡인을 균형을 이루게 하여 피노광체(19)를 소정량만큼 부상시킨 상태로 반송하게 되어 있다. 또한, 반송 수단(20)에는 피노광체(19)의 이동 속도를 검출하는 속도 센서 및 피노광체(19)의 위치를 검출하는 위치 센서 (도시 생략)가 구비되어 있다. The conveying means 20 mounts the object 19 on the upper surface 20a and conveys the object 19 at a constant speed in the direction indicated by the arrow A. The conveying means 20 sprays air from the upper surface 20a and simultaneously sucks the air. The injection and the suction are balanced, and the exposed object 19 is conveyed in a state where a predetermined amount is raised. Moreover, the conveying means 20 is equipped with the speed sensor which detects the moving speed of the to-be-exposed object 19, and the position sensor (not shown) which detects the position of the to-be-exposed object 19. As shown in FIG.

상기 반송 수단(20)의 윗쪽에는 광원(21)이 설치되어 있다. 이 광원(21)은 광원 광으로서 자외선을 방사하는 것으로, 레이저 광원이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 광원(21)은 후술하는 제어 수단(25)에 의하여 제어되어 간헐적으로 발광하게 되어 있다. The light source 21 is provided above the conveying means 20. This light source 21 emits ultraviolet rays as light source light, which is a laser light source. In addition, in this embodiment, the light source 21 is controlled by the control means 25 mentioned later, and it intermittently emits light.

상기 광원(21)의 광 방사 방향 전방에는 커플링 광학계(22)가 설치되어 있다. 이 커플링 광학계(22)는 광원(21)으로부터 방사된 광원 광을 평행 광으로 하여, 후술하는 포토마스크(1)의 마스크 패턴 형성 영역(7)에 조사시키는 것으로, 포토 인테그레이터나 콘덴서 렌즈 등의 광학 부품을 포함하여 구성되어 있다. 또한, 포토마스크(1)의 마스크 패턴 형성 영역(7)의 외형에 맞추어 광원 광의 횡단면 형상을 정형하는 마스크도 구비하고 있다. The coupling optical system 22 is provided in front of the light emission direction of the light source 21. The coupling optical system 22 irradiates the mask pattern forming region 7 of the photomask 1 to be described later using the light source light emitted from the light source 21 as parallel light. It is comprised including optical components, such as these. Moreover, the mask which shapes the cross-sectional shape of a light source light is also provided according to the external shape of the mask pattern formation area 7 of the photomask 1.

상기 반송 수단(20)의 윗면(20a)에 대향하여 마스크 스테이지(23)가 설치되어 있다. 이 마스크 스테이지(23)는 본 발명의 포토마스크(1)를 위치 결정하여 유지하는 것으로, 포토마스크(1)의 마스크 패턴 형성 영역(7) 및 N형 얼라인먼트 마크(16)의 형성 영역에 대응하여 중앙부에 개구(26)를 형성하고, 포토마스크(1)의 주연부를 유지하게 되어 있다. 또한, 후술하는 제어 수단(25)에 의하여 제어되고, 반송 수단(20)의 윗면(20a)에 평행한 면 내에서 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 직교하는 방향으로 이동하도록 이동 기구를 구비하여 구성되어 있다. The mask stage 23 is provided facing the upper surface 20a of the conveying means 20. The mask stage 23 positions and holds the photomask 1 of the present invention, and corresponds to the mask pattern formation region 7 and the formation region of the N-type alignment mark 16 of the photomask 1. An opening 26 is formed in the center portion to hold the periphery of the photomask 1. Moreover, it is controlled by the control means 25 mentioned later, and is provided with the movement mechanism so that it may move in the direction orthogonal to a board | substrate conveyance direction (arrow A direction) in the surface parallel to the upper surface 20a of the conveyance means 20, Consists of.

상기 반송 수단(20)의 윗쪽에서 마스크 스테이지(23)에 유지된 포토마스크(1)의 N형 얼라인먼트 마크(16)를 촬상 가능하게 촬상 수단(24)이 설치되어 있다. 이 촬상 수단(24)은 포토마스크(1)의 N형 얼라인먼트 마크(16)와 피노광체(19)의 표면에 미리 형성된 기준 마크 (예를 들면, 표시용 기판의 픽셀)를 동시에 촬상 하는 것으로, 반송 수단(20)의 윗면(20a)에 평행한 면 내에서 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 대략 직교하는 방향으로 복수의 수광 소자를 일직선상으로 배열한 라인 카메라이다. The imaging means 24 is provided so that imaging of the N type alignment mark 16 of the photomask 1 hold | maintained in the mask stage 23 above the said conveyance means 20 is possible. The imaging means 24 simultaneously captures an N-type alignment mark 16 of the photomask 1 and a reference mark (for example, a pixel of a display substrate) previously formed on the surface of the object 19, A line camera in which a plurality of light receiving elements are arranged in a straight line in a direction substantially orthogonal to the substrate conveyance direction (arrow A direction) in a plane parallel to the upper surface 20a of the conveying means 20.

상기 반송 수단(20)과, 광원(21)과, 마스크 스테이지(23)와, 촬상 수단(24)에 전기적으로 접속시켜 제어 수단(25)이 설치되어 있다. 이 제어 수단(25)은 촬상 수단(24)의 촬상 화상에 기초하여, 포토마스크(1)와 피노광체(19)의 위치 어긋남을 보정하도록 마스크 스테이지(23)를 이동하는 동시에, 광원(21)의 발광 타이밍을 제어하는 것으로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 화상 처리부(27)와, 메모리(28)와, 연산부(29)와 반송 수단 구동 콘트롤러(30)와, 마스크 스테이지 구동 콘트롤러(31)와, 광원 구동 콘트롤러(32)와, 제어부(33)를 구비하고 있다. The control means 25 is electrically connected to the said conveying means 20, the light source 21, the mask stage 23, and the imaging means 24, and is provided. The control means 25 moves the mask stage 23 to correct the positional shift between the photomask 1 and the exposed object 19 on the basis of the captured image of the imaging means 24, and at the same time, the light source 21. 6, the image processing unit 27, the memory 28, the calculating unit 29, the conveying means drive controller 30, the mask stage drive controller 31, And a light source drive controller 32 and a control unit 33.

이 때, 화상 처리부(27)는 촬상 수단(24)으로 촬상된 피노광체(19) 표면의 촬상 화상을 처리하고, 소정의 역치를 초과하여 변화하는 휘도 변화에 의하여 피노광체(19)에 미리 형성된 기준 패턴의 기판 반송 방향에 약(略) 평행한 가장자리부 및 기판 반송 방향에 교차하는 가장자리부를 각각 검출하는 것이다. 또한, 메모리(28)는 피노광체(19)에 미리 형성된 기준 패턴의 기판 반송 방향 선두측의 가장자리부가 검출되고 나서, 피노광체(19) 위의 최초의 노광 목표 위치가 포토마스크(1)의 기판 반송 방향 앞쪽에 위치하는 마스크 패턴(5)의 상의 투영 위치에 이르기까지 피노광체(19)가 이동되는 거리의 목표 값 TG₁, 포토마스크(1)으로 피노광체(19)와의 얼라인먼트의 목표 값 TG₂, 포토마스크(1)의 마스크 패턴(5)의 기판 반송 방향의 배열 피치 P 등을 기억하는 동시에, 후술하는 연산부(29)에 있어서의 연산 결과를 일시적으로 기억하는 것이다. 또한, 연산부(29)는 반송 수단(20)의 위치 센서의 출력에 기초하여 피노광체(19)의 이동 거리를 연산하는 동시에, 화상 처리부(27)의 출력에 기초하여 포토마스크(1)와 피노광체(19)의 위치 어긋남량 등을 연산하는 것이다. 또한, 반송 수단 구동 콘트롤러(30)는 피노광체(19)가 일정 속도로 반송되도록 반송 수단(20)을 제어하는 것이다. 또한, 마스크 스테이지 구동 콘트롤러(31)는 연산부(29)의 출력에 기초하여 포토마스크(1)와 피노광체(19)의 위치 어긋남량을 보정하도록 마스크 스테이지(23)의 이동을 제어하는 것이다. 또한, 광원 구동 콘트롤러(32)는 광원(21)의 점등 및 소등의 구동을 제어하는 것이다. 또한, 제어부(33)는 상기 각 요소가 적절하게 구동하도록 전체를 통합하여 제어하는 것이다. At this time, the image processing unit 27 processes the picked-up image of the surface of the exposed object 19 picked up by the imaging means 24, and is formed in advance on the exposed object 19 by a luminance change that changes beyond a predetermined threshold. The edge part which is about parallel to the board | substrate conveyance direction of a reference pattern, and the edge part which cross | intersects a board | substrate conveyance direction are respectively detected. In addition, after the edge of the front side of the substrate conveyance direction of the reference pattern previously formed in the to-be-exposed object 19 is detected in the memory 28, the first exposure target position on the to-be-exposed object 19 is the substrate of the photomask 1. the target value of the alignment with the target value TG _1, the photomask 1 of the distance by which the object to be exposed (19) move down to on the projection position of the mask pattern 5 which is located in front of the conveying direction of object to be exposed 19 TG ₂ , the arrangement pitch P, etc. of the substrate conveyance direction of the mask pattern 5 of the photomask 1 are memorize | stored, and the calculation result in the calculating part 29 mentioned later is temporarily stored. Moreover, the calculating part 29 calculates the movement distance of the to-be-exposed object 19 based on the output of the position sensor of the conveying means 20, and based on the output of the image processing part 27, the photomask 1 and the pino The amount of positional deviation of the housing 19 is calculated. In addition, the conveyance means drive controller 30 controls the conveyance means 20 so that the to-be-exposed object 19 conveys at a fixed speed. In addition, the mask stage drive controller 31 controls the movement of the mask stage 23 to correct the positional shift amount between the photomask 1 and the exposed object 19 based on the output of the calculation unit 29. In addition, the light source drive controller 32 controls the driving of turning on and off the light source 21. In addition, the control unit 33 controls the whole so as to drive the above elements properly.

다음으로, 이와 같이 구성된 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다. Next, operation | movement of the exposure apparatus comprised in this way is demonstrated.

먼저, 미리 포토마스크(1)와, 촬상 수단(24)의 촬상 중심과의 사이의 위치 어긋남량이 계측된다. 이것은 다음과 같이 하여 행할 수 있다. 즉, 먼저, 촬상 수단 (24)에 의하여 마스크 스테이지(23)에 유지된 포토마스크(1)의 N형 얼라인먼트 마크(16)를 촬상하고, 그 화상 데이터를 화상 처리부(27)에 있어서 화상 처리하고, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 대략 직교하는 방향에 있어서의 휘도 변화로부터 N형 얼라인먼트 마크(16)의 세선 패턴(17a 내지 17c)에 대응하는 세 개의 암(暗)부의 가장자리부의 위치를 검출하고, 연산부(29)에 있어서 상기 세 개의 암부의 중심 위치를 각각 산출한다. 다음으로, 인접하는 두 개의 암부 사이의 거리(G₁, G₂)를 연산부(29)에서 연산한다. 또한, 이 거리(G₁, G₂)의 차분에 기초하여 촬상 수단(24)의 촬상 중심과 포토마스크(1)의 N형 얼라인먼트 마크(16)의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 직교하는 방향의 중심선과의 어긋남량(G)을 연산한다. 이 경우, 상기 세선 패턴(17c)의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 대한 경사 각도θ가 θ=45°일 때에는 상기 어긋남량 G는 G=(G₁－G₂)/2가 된다. 또한, 이 어긋남량 G는 메모리(28)에 보존되어 있는 피노광체(16)의 이동 거리의 목표 값 TG₁에 가산되어 목표 값 TG₁이 보정되고, 이 보정된 목표 값 (TG₁＋G)이 메모리(28)에 보존된다. First, the position shift amount between the photomask 1 and the imaging center of the imaging means 24 is measured beforehand. This can be done as follows. That is, first, the imaging means 24 picks up the N-type alignment mark 16 of the photomask 1 held by the mask stage 23, and image-processes the image data in the image processing part 27. As shown in Fig. 7 (a), three pieces corresponding to the thin line patterns 17a to 17c of the N-type alignment mark 16 are shown from the luminance change in the direction substantially orthogonal to the substrate conveyance direction (arrow A direction). The position of the edge of the arm part is detected, and the calculation part 29 calculates the center positions of the three arm parts, respectively. Next, the calculation unit 29 calculates the distances G ₁ and G ₂ between two adjacent arm parts. Further, on the basis of the difference between the distance (G _1, G ₂₎ which is perpendicular to the substrate transport direction (arrow A direction) of the N-type alignment mark 16 of the image pickup center of the photomask 1 of the image pickup means 24 The shift amount G from the center line in the direction is calculated. In this case, when the inclination angle θ of the thin wire pattern 17c with respect to the substrate conveyance direction (arrow A direction) is θ = 45 °, the shift amount G is G = (G ₁ -G ₂ ) / 2. Further, the displacement amount G is added to the target value TG ₁ of the moving distance of the object to be exposed (16) stored in the memory 28 is corrected the target value TG _1, the corrected target value (TG ₁ + G) is It is stored in the memory 28.

다음으로, 반송 수단(20)의 윗면(20a)에 피노광체(19)를 위치 결정하여 탑재한 후, 반송 수단 구동 콘트롤러(30)에 의하여 반송 수단(20)의 구동을 제어하여 피노광체(19)를 화살표 A 방향으로 일정 속도로 반송을 개시한다. Next, after positioning and mounting the to-be-exposed object 19 on the upper surface 20a of the conveyance means 20, the drive means 20 is controlled by the conveyance means drive controller 30, and the to-be-exposed object 19 is carried out. ) Is started at a constant speed in the arrow A direction.

피노광체(19)가 반송되어 기판 반송 방향 (화살표 A 방향) 선두측의 가장자리부가 촬상 수단(24)의 촬상 위치에 이르면, 촬상 수단(24)에 의하여 피노광체(19)의 표면이 촬상된다. 이때, 촬상 수단(24)의 촬상 화상은 화상 처리부(27)에 있어서 화상 처리되어 기판 반송 방향에 있어서의 암(暗)으로부터 명(明)으로의 휘도 변화로부터, 피노광체(19)에 미리 형성된 기준 패턴의 기판 반송 방향에 교차하는 가장자리부가 검출된다. 또한, 반송 수단(20)의 위치 센서의 출력에 기초하여 기준 패턴의 상기 가장자리 검출 시각에 있어서의 피노광체(19)의 위치가 검출된다. When the to-be-exposed object 19 is conveyed and the edge part of the head side of a board | substrate conveyance direction (arrow A direction) reaches the imaging position of the imaging means 24, the surface of the to-be-exposed object 19 is imaged by the imaging means 24. FIG. At this time, the picked-up image of the imaging means 24 is image-processed in the image processing part 27, and was previously formed in the to-be-exposed object 19 from the brightness change from dark to light in a board | substrate conveyance direction. An edge portion intersecting the substrate conveyance direction of the reference pattern is detected. Moreover, the position of the to-be-exposed object 19 in the said edge detection time of a reference pattern is detected based on the output of the position sensor of the conveying means 20. FIG.

이어서, 연산부(29)에 있어서, 피노광체(19)의 이동 거리의 연산이 개시된다. 또한, 그 연산 결과는 메모리(28)에 보존된 피노광체(19)의 이동 거리의 상기 보정된 목표값 (TG₁＋G)과 비교한다. 또한, 양자가 합치하였을 때에, 피노광체(19)상의 최초의 노광 목표 위치가 포토마스크(1)의 기판 반송 방향을 향하여 가장 앞쪽에 위치하는 마스크 패턴(5)의 상의 투영 위치에 위치 결정된다. Next, in the calculating part 29, calculation of the moving distance of the to-be-exposed object 19 is started. In addition, the calculation result is compared with the corrected target value TG ₁ + G of the moving distance of the exposed object 19 stored in the memory 28. Moreover, when both match, the first exposure target position on the to-be-exposed object 19 is positioned at the projection position of the mask pattern 5 located in front of the photomask 1 toward the substrate conveyance direction.

한편, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 촬상 수단(24)에 의하여 포토마스크(1)의 N형 얼라인먼트 마크(16)와 피노광체(19)의 기준 패턴(34)이 촬상된다. 이 촬상 화상은 화상 처리부(27)에서 화상 처리되어, 동 도(b)에 나타내는 바와 같이 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 대략 직교하는 방향의 휘도 변화가 검출되어, 인접하는 2개의 기준 패턴(34) 사이 및 N형 얼라인먼트 마크(16)의 3 개의 세선 패턴 (17a 내지 17c)에 대응하는 암부의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)에 약 평행한 가장자리부의 위치가 검출된다. 또한, 연산부(29)에서 이 위치 데이터들에 기초하여 각 암부의 중심 위치가 산출된다. 또한, 연산부(29)에 대하여는 N형 얼라인먼트 마크(16)의, 예를 들면 좌측 세선 패턴(17a)에 대응하는 암부의 중심 위치와 인접하는 2 개의 기준 패턴(34) 간에 대응하는 암부의 중심 위치와의 사이의 거리(G3)를 연산하고, 이것을 메모리(28)에 보존된 정렬의 목표 값(TG₂)과 비교한다. 또한, 마스크 스테이지 구동 콘트롤러(31)에 의하여 제어하면서, 상기 거리(G3)와 얼라인먼트의 목표 값(TG2)이 합치하도록 마스크 스테이지(23)를 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)과 대략 직교하는 방향으로 이동한다. 또한, 이 정렬 동작은 피노광체(19)에 대한 노광이 모두 종료할 때까지 피노광체(19)의 이동 중에 상시 실행된다. On the other hand, as shown to Fig.8 (a), the imaging means 24 image | photographs the N-type alignment mark 16 of the photomask 1, and the reference pattern 34 of the to-be-exposed object 19. FIG. This picked-up image is image-processed by the image processing part 27, as shown in FIG. (B), the brightness change of the direction substantially orthogonal to a board | substrate conveyance direction (arrow A direction) is detected, and two adjacent reference patterns ( The position of the edge part approximately parallel to the board | substrate conveyance direction (arrow A direction) of the arm part between 34 and the three thin wire patterns 17a-17c of the N-type alignment mark 16 is detected. In addition, the calculation unit 29 calculates the center position of each arm unit based on these position data. Moreover, with respect to the calculating part 29, the center position of the arm part corresponding to the left fine line pattern 17a of the N type alignment mark 16, for example, and the center position of the arm part corresponding between two adjacent reference patterns 34 are adjacent. The distance G3 between and is calculated, and this is compared with the target value TG ₂ of the alignment stored in the memory 28. In addition, while controlling by the mask stage driving controller 31, the mask stage 23 is arranged in a direction orthogonal to the substrate conveyance direction (arrow A direction) so that the distance G3 and the target value TG2 of the alignment coincide with each other. Move. In addition, this alignment operation is always performed during the movement of the exposed object 19 until the exposure to the exposed object 19 is finished.

피노광체(19)의 기준 패턴(34)의 기판 반송 방향 (화살표 A 방향) 선두측의 가장자리가 촬상 수단(24)에 의하여 검출되고 나서, 피노광체(19)가 상기 보정된 목표 값 (TG1＋G)과 동일한 거리만 이동되면, 연산부(29)로부터 출력되는 점등 지령을 트리거로 하여 광원 구동 콘트롤러(32)가 기동하여, 광원(21)을 소정 시간만큼 점등한다. 이에 의하여, 피노광체(19)의 최초의 노광 목표 위치에 포토마스크(1)의 기판 반송 방향 앞쪽의 마스크 패턴(5)의 상이 축소 투영되어, 마스크 패턴(5)에 상사형의 노광 패턴이 형성된다. After the edge of the substrate conveyance direction (arrow A direction) leading edge of the reference pattern 34 of the object 19 is detected by the imaging means 24, the object 19 is subjected to the corrected target value (TG1 + G). When only the same distance as is moved, the light source driving controller 32 is started by using a lighting command output from the calculating section 29 to turn on the light source 21 for a predetermined time. As a result, the image of the mask pattern 5 in front of the substrate conveyance direction of the photomask 1 is reduced and projected to the first exposure target position of the object 19, and a similar exposure pattern is formed on the mask pattern 5. .

이후, 연산부(29)에 있어서는, 반송 수단(20)의 위치 센서의 출력에 기초하여 피노광체(19)의 이동 거리를 연산하고, 피노광체(19)가 메모리(28)에 보존된 상기 마스크 패턴(5)의 기판 반송 방향으로의 배열 피치 P와 동일한 거리만큼 이동할 때마다 점등 지령을 광원 구동 콘트롤러(32)에 출력한다. 이에 의하여, 피노광체(19)가 상기 마스크 패턴(5)의 기판 반송 방향으로의 배열 피치 P와 동일한 거리만큼 이동 할 때마다 광원(21)이 소정 시간만큼 점등되어 노광이 실행되고, 마스크 패턴(5)의 상이 피노광체(19) 위의 노광 목표 위치에 차례로 노광된다. 또한, 본 실시 형태의 포토마스크(1)에 있어서는 피노광체(19) 위의 동일한 위치가 기판 반송 방향 (화살표 A 방향)으로 배열된 복수의 마스크 패턴(5) (도 1에 있어서는 3개의 마스크 패턴(5)으로 나타낸다)에 의하여 다중 노광되게 되어 있다. 따라서, 광원(21)의 파워를 작게 할 수 있어 광원(21)에 대한 부담을 경감할 수 있다. Then, in the calculating part 29, the movement distance of the to-be-exposed object 19 is calculated based on the output of the position sensor of the conveying means 20, and the said mask pattern in which the to-be-exposed object 19 was preserve | saved in the memory 28 is carried out. The lighting instruction is output to the light source drive controller 32 whenever it moves by the distance equal to the arrangement pitch P in the board | substrate conveyance direction of (5). Thereby, whenever the object 19 moves by the same distance as the arrangement pitch P of the said mask pattern 5 to the board | substrate conveyance direction, the light source 21 is lighted for predetermined time and exposure is performed and a mask pattern ( The image of 5) is sequentially exposed to the exposure target position on the object 19. In addition, in the photomask 1 of this embodiment, the several mask pattern 5 (three mask patterns in FIG. 1) in which the same position on the to-be-exposed object 19 is arranged in the board | substrate conveyance direction (arrow A direction). (Indicated by (5)), the multiple exposure is performed. Therefore, the power of the light source 21 can be made small and the burden on the light source 21 can be reduced.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 마스크 패턴(5)이 소정 피치로 매트릭스 상으로 배열되어 형성된 포토마스크(1)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 마스크 패턴(5)을 기판 반송 방향과 직교하는 방향으로 소정 피치로 일렬에 배열하여 형성한 마스크 패턴 열을 복수 열 형성하고, 기판 반송 방향 선두측에 위치하는 마스크 패턴 열의 인접하는 마스크 패턴(5) 사이를 후속되는 마스크 패턴 열의 마스크 패턴(5)으로 보완하도록 후속되는 각 마스크 패턴 열을 각각 기판 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 소정 치수만큼 어긋나게 하여 배치한 포토마스크(1)이어도 좋다. 이에 의하여, 노광 패턴을 조밀하게 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 복수 열의 마스크 패턴 열을 1조로 하여 복수 조를 기판 반송 방향에 배치하여도 좋다. In addition, in the said embodiment, although the photomask 1 in which the mask pattern 5 was formed by being arranged in the matrix form at the predetermined pitch was demonstrated, this invention is not limited to this, The mask pattern 5 is a board | substrate conveyance direction. A plurality of mask pattern rows formed by arranging them in a row at a predetermined pitch in a direction orthogonal to each other, and forming a mask pattern row subsequent to each other between the adjacent mask patterns 5 of the mask pattern rows positioned at the head side of the substrate conveyance direction. The photomask 1 may be arranged by shifting each mask pattern row to be complemented by (5) by a predetermined dimension in a direction substantially perpendicular to the substrate conveyance direction. Thereby, an exposure pattern can be formed densely. In this case, you may arrange a plurality of sets in the board | substrate conveyance direction using the mask pattern row of the said plurality of rows as one set.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 포토마스크(1)는 한 장의 마스크 기판(2)에 한 장의 마이크로 렌즈 어레이(3)를 설치한 것인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 한 장의 마스크 기판(2)에 대하여 이 마스크 기판(2)의 장축 방향으로 복수의 마이크로 렌즈 어레이(3)를 배열하여 조립한 것이어도 좋다. 이에 의하여, 마이크로 렌즈 어레이(3)의 제조 비용을 저감할 수 있고, 포토마스크(1)의 제조 비용도 저감할 수 있다. In addition, in the said embodiment, although the photomask 1 demonstrated the case where one microlens array 3 is provided in one mask substrate 2, this invention is not limited to this, FIG. As shown in Fig. 9, a plurality of micro lens arrays 3 may be arranged and assembled with respect to one mask substrate 2 in the major axis direction of the mask substrate 2. Thereby, the manufacturing cost of the micro lens array 3 can be reduced, and the manufacturing cost of the photomask 1 can also be reduced.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 마이크로 렌즈 어레이(3)의 투명 기판(9)의 윗면(9b)을 소정 깊이만큼 파서 필드 렌즈(11)를 형성하였을 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 윗면(9b)에 필드 렌즈(11)를 형성하고, 아랫면(9a)에 투영 렌즈(10)를 형성한 투명 기판(9)의 단면에 다른 기판을 접합하여 마스크 기판(2)의 마스크 패턴(5)과 상기 필드 렌즈(11)의 사이에 소정의 간극을 형성하여도 좋다. 또한, 상기 투명 기판(9)의 윗면(9b)에서 렌즈 형성 영역(13)의 바깥쪽에 소정 두께의 스페이스를 배치하고, 이 스페이스를 사이에 두고 마스크 기판(2)과 마이크로 렌즈 어레이(3)를 접합하여, 상기 마스크 패턴(5)과 필드 렌즈(11)의 사이에 소정의 간극을 형성하여도 좋다. In addition, in the said embodiment, although the case where the upper surface 9b of the transparent substrate 9 of the microlens array 3 was formed by parsing the field lens 11 by predetermined depth was demonstrated, this invention is not limited to this. Instead, the field lens 11 is formed on the upper surface 9b, and another substrate is bonded to the end surface of the transparent substrate 9 on which the projection lens 10 is formed on the lower surface 9a to form a mask pattern of the mask substrate 2. A predetermined gap may be formed between (5) and the field lens 11. In addition, a space having a predetermined thickness is disposed outside the lens forming region 13 on the upper surface 9b of the transparent substrate 9, and the mask substrate 2 and the micro lens array 3 are disposed with the space therebetween. By joining, a predetermined gap may be formed between the mask pattern 5 and the field lens 11.

그리고, 상기 실시 형태에 있어서는 포토마스크(1)가 한 방향으로 반송 중인 피노광체(19)에 대하여 노광하는 것인 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 포토마스크(1)는 정지 상태의 피노광체(19)에 대하여 노광하는 것이어도 좋다. In addition, in the said embodiment, although the case where the photomask 1 exposes to the to-be-exposed object 19 conveyed in one direction was demonstrated, this invention is not limited to this, The photomask 1 is not limited to this. The exposure object 19 in a stationary state may be exposed.

1…포토마스크
2…마스크 기판
3…마이크로 렌즈 어레이
4…마스크 기판용의 투명 기판
5…마스크 패턴
9…마이크로 렌즈용의 투명 기판
10…투영 렌즈
11…필드 렌즈
12…차광 막
16…N형 얼라인먼트 마크
17a 내지 17c…세선 패턴
19…피노광체 One… Photomask
2… Mask substrate
3 ... Micro lens array
4… Transparent substrate for mask substrate
5 ... Mask pattern
9 ... Transparent substrate for microlens
10... Projection lens
11 ... Field lens
12... Shading film
16 ... N-type alignment mark
17a to 17c... Thin line pattern
19 ... Subject

Claims

A mask substrate having a plurality of mask patterns having a predetermined shape formed on one surface of the transparent substrate,
Forming a plurality of projection lenses for reducing and projecting images of the plurality of mask patterns on an exposed object disposed opposite to one surface of another transparent substrate, and projecting a plurality of field lenses for condensing incident light onto the projection lens on another surface And a micro lens array formed by matching the optical axis and the optical axis of the lens,
And the mask substrate and the micro lens array are bonded to each other in a state in which the mask pattern and the field lens are opposed to each other with a predetermined gap therebetween.

The photomask according to claim 1, wherein a light shielding film is formed in at least outer regions of the plurality of projection lenses of the micro lens array.

The alignment mark according to claim 1 or 2, wherein an alignment mark for aligning with the exposed object is formed on the surface on which the plurality of projection lenses of the microlens array are formed, based on the projection lens. Photomask.

The said to-be-exposed object is conveyed at a constant speed in one direction in Claim 3,
The alignment mark is provided at a distance in front of an area where the plurality of projection lenses are formed in a direction of conveyance of the object to be exposed by a predetermined distance.

The said alignment mark is formed between a pair of thin wire pattern parallel to the conveyance direction of the to-be-exposed object, and this pair of thin wire patterns, and intersects at a predetermined angle with respect to the conveyance direction of the to-be-exposed object. A photomask comprising one thin wire pattern.

The photomask according to claim 1, wherein a diaphragm having a circular opening having a diameter smaller than that of the field lens is formed on the surface of the projection lens.