TWI546631B - 使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置 - Google Patents

Description

使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置

本發明係關於一種使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，其利用以2維方式排列微透鏡的微透鏡陣列將光罩圖案曝光至基板上。

薄膜電晶體液晶基板及濾色片基板等，將形成於玻璃基板上的薄膜電晶體等重疊曝光數次形成既定圖案。這些被曝光基板在其膜形成過程產生伸縮，重疊曝光的下層圖案由於製造條件(曝光裝置特性及溫度條件)而變成與設計上的間距不同。在此種重疊曝光中，產生曝光位置的間距變化時，此間距變化無法在曝光裝置側進行倍率修正來吸收。亦即，被曝光基板產生尺寸改變時，必須藉由以間距偏差量調整像的倍率，將此像配置在改變後的間距的基板上之既定位置的中央。

另一方面，近年來已提案有以2維方式配置微透鏡的使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置(專利文獻1)。該掃描曝光裝置中，將多數之微透鏡陣列排列在一方向上，並使基板及光罩在垂直於該排列方向之方向上，相對於微透鏡陣列及曝光光線源移動，藉以使曝光光線掃描光罩，將形成於光罩之孔的曝光圖案成像至基板上。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2007-3829

但是，在該習知掃描曝光裝置中，具有以下所示的問題點。在採用以普通透鏡組合使用的投影光學系統之曝光裝置中，容易利用調整透鏡之間隔等方式來調整倍率。但是，就微透鏡之情況而言，因為係在厚度例如4mm的板之中，藉由將8個透鏡配置在光軸方向上，而將正立等大像成像至基板上，所以無法進行倍率調整。所以，在使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置之中，具有無法對應被曝光基板的間距變更之問題點。

本發明有鑒於此種問題點，目的在於提供一種使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，能夠在使用微透鏡陣列的曝光裝置中，調整微透鏡陣列所致的曝光位置。又，本發明目的在於提供一種使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，即使發生曝光圖案偏差基準圖案，也能在曝光中偵測該偏差，進而防止曝光圖案之位置偏差，而能提升重疊曝光之中的曝光圖案之精度。

本發明之使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，其特徵在於，包含：微透鏡陣列，配置於待曝光基板的上方，並由分別以2維方式配置有多個微透鏡而構成的多片單位微透鏡陣列彼此疊層配置；光罩，配置於該微透鏡陣列的上方，並形成有既定曝光圖案；曝光光線源，對該光罩照射曝光光線；以及移動構件，移動至少一部份的該單位微透鏡陣列，使得其構成微透鏡之光軸相對於其他單位微透鏡陣列而言產生偏倚；並且，藉由使該單位微透鏡陣列間之光軸產生偏倚，調整微透鏡陣列所致的基板上之曝光位置。

此使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置中，例如，該微透鏡陣列係構成為：由4片單位微透鏡陣列構成，在第1層及第2層的單位微透鏡陣列，到第3層及第4層的單位微透鏡陣列之間，微透鏡之光軸有所偏倚。或者，該微透鏡陣列係構成為：由多片單位微透鏡陣列構成，且微透鏡的光軸分別於疊層的單位微透鏡陣列間的特定之倒轉成像位置產生偏倚。

再者，亦可為，該微透鏡陣列係沿該基板的表面配置多個，該曝光裝置更包含：影像偵測部，偵測該基板之影像；影像處理部，基於該影像之偵測信號進行影像處理而獲得形成於基板上的基準圖案；以及控制部，運算該基準圖案與準備曝光之該光罩的曝光圖案之間的偏差，藉由該移動構件調整各該微透鏡陣列的微透鏡之光軸位置，以消除該基準圖案與該曝光圖案之偏差；並且，調整該多數之微透鏡陣列所致的基板上之曝光位置，使曝光圖案與該基準圖案一致。

依據本發明，能在基本上曝光正立等大像的微透鏡陣列中，調整其曝光位置，與模擬調整倍率獲得同樣效果。並且，在使用該微透鏡陣列的曝光裝置中，能藉由在曝光中偵測基板的影像來偵測其基準圖案，而在曝光中偵測基準圖案與曝光圖案之位置偏差，並藉由調節多數微透鏡陣列的傾斜角度，消除該位置偏差。如此，即時偵測曝光的位置偏差並予以消除，所以能有效率地提升在重疊曝光之中的曝光位置之尺寸精度。

(實施發明之最佳形態)

以下參照附加圖式具體說明本發明實施形態。圖1係顯示本發明實施形態的曝光裝置之示意圖，圖2係同樣顯示其1個微透鏡陣列的一部分之縱剖面圖，圖3係顯示多個排列有該微透鏡陣列的狀態之立體圖，圖4係顯示微透鏡的光學機構，圖5(a)、(b)係顯示其光圈，圖6係顯示微透鏡之6角視野光圈的配置之俯視圖，圖7係顯示多個排列有微透鏡陣列的其他曝光裝置之立體圖。

如圖1所示，從曝光光線源4出射的曝光光線，經由含有平面鏡的光學系統21而導引至光罩3，穿透光罩3的曝光光線照射至微透鏡陣列2，將形成於光罩3上的圖案藉由微透鏡陣列2成像至基板1上。該光學系統21的光路上配置有雙向分光鏡22，來自相機23的觀察光在雙向分光鏡22反射，與來自曝光光線源4的曝光光線同軸地朝向光罩3。又，該觀察光係藉由微透鏡陣列2而集束於基板1上，反射已形成於基板1的基準圖案，此基準圖案的反射光經由微透鏡陣列2、光罩3及雙向分光鏡22而入射至相機23。相機23偵測該基準圖案的反射光，將該偵測信號輸出至影像處理部24。影像處理部24對於基準圖案的偵測信號進行影像處理而獲得基準圖案的偵測影像。影像處理部24所獲得的基準圖案之影像信號輸入至控制部25，控制部25運算光罩3的現在位置(即，光罩3準備曝光的曝光圖案之位置)與所偵測的基準圖案位置之間的偏差，並運算用來消除該偏差量的微透鏡陣列2之傾斜角度。並且，控制部25將對應於該微透鏡陣列2之曝光修正量的信號，輸出至使該微透鏡陣列2移動之移動構件即致動器20，致動器20依據該信號而平移驅動微透鏡陣列2的微透鏡2a之光軸。基板1與光罩3可形成一體在固定方向上移動，微透鏡陣列2與曝光光線源4及光學系統21係固定配置。並且，藉由基板1及光罩3在一方向上移動，使曝光光線在基板上掃描，就從玻璃基板製造出1片基板之所謂單一分割基板之情況而言，係藉由上述的一次掃描將基板的整面予以曝光。

其次進一步詳細說明微透鏡陣列之曝光態樣。如圖2所示，在玻璃基板等被曝光基板1的上方，配置有由以2維方式配置微透鏡2a所構成的微透鏡陣列2，再者，於該微透鏡陣列2之上配置有光罩3，光罩3的上方配置有曝光光線源4。另，圖1及圖2僅圖示1個微透鏡陣列。光罩3於透明基板3a的底面形成有由Cr膜3b構成的遮光膜，曝光光線穿透形成於該Cr膜3b的孔並藉由微透鏡陣列2而集束於基板上。如上所述，本實施形態中，例如將微透鏡陣列2及曝光光線源4固定，並將基板1及光罩3同步在箭頭5方向上移動，藉以使來自曝光光線源4的曝光光線穿透光罩3在基板1上掃描於箭頭5方向上。該基板1及光罩3的移動係藉由適當的移動裝置之驅動源所驅動。另，亦可固定基板1及光罩3並使微透鏡陣列2及曝光光線源4移動。

如圖3所示，微透鏡陣列2在支持基板6以垂直於掃描方向5的方向例如配置2列各4個，這些微透鏡陣列2，從掃描方向5觀察，在前段的4個微透鏡陣列2彼此之間，分別配置有後段4個微透鏡陣列2的其中3個，2列的微透鏡陣列2排列成鋸齒狀。藉此，利用2列微透鏡陣列2，將基板1之中的垂直於掃描方向5的方向之曝光區域全域予以曝光。

各微透鏡陣列2係4片單位微透鏡陣列之疊層體，如圖4所示，例如具有4片單位微透鏡陣列2-1、2-2、2-3、2-4疊層的構造。所以，各微透鏡陣列2的各微透鏡2a係4片8透鏡構成，各微透鏡陣列2-1等係由2個凸透鏡所構成。藉此，曝光光線在微透鏡陣列2-2與單位微透鏡陣列2-3之間暫時集束，再成像於微透鏡陣列2-4的下方之基板上。並且，單位微透鏡陣列2-2與單位微透鏡陣列2-3之間配置有6角視野光圈12，單位微透鏡陣列2-3與單位微透鏡陣列2-4之間配置有開口光圈11。這些6角視野光圈12及開口光圈11設於每個微透鏡2a，對於各微透鏡2a而言，將基板上的曝光區域整形成6角。6角視野光圈12，例如圖5(a)所示，在微透鏡2a的透鏡視野區域10之中形成為6角形狀的開口，開口光圈11如圖5(b)所示，在微透鏡2a的透鏡視野區域10之中形成為圓形的開口。

圖6係用來顯示各微透鏡陣列2之中的各微透鏡2a之配置態樣，將微透鏡2a的配置態樣表示為微透鏡2a的6角視野光圈12之位置。此圖6係未進行後述微透鏡2a之光軸偏倚的狀態。如此圖6所示，微透鏡2a在掃描方向5配置成在橫方向上逐次偏差少許。6角視野光圈12分開成中央的矩形部分12a、以及從該掃描方向5觀察而言兩側的三角形部分12b、12c。圖6中，虛線係將6角視野光圈12的6角形各角隅部在掃描方向5上連結的線段。並且，如圖6所示，就在垂直於掃描方向5之方向的各列而言，看成在掃描方向5的6角視野光圈12之列的3列時，將這些微透鏡2a配置成：某特定的第1列6角視野光圈12的右側三角形部分12c，與鄰接於掃描方向後方的第2列6角視野光圈12的左側三角形部分12b重疊，第1列6角視野光圈12的左側三角形部分12b，與第3列6角視野光圈12的右側三角形部分12c重疊。如此，關於掃描方向5而言，3列微透鏡2a配置成1套。亦即，第4列微透鏡2a就垂直於掃描方向5之方向而言，與第1列微透鏡2a配置在同一位置。此時在3列的6角視野光圈12中，若將相鄰接的2列6角視野光圈12的三角形部分12b的面積與三角形部分12c的面積相加，則在此掃描方向5重疊的2個三角形部分12b、12c的合計面積的線密度，與中央的矩形部分12a之面積的線密度相同。另，該線密度係在垂直於掃描方向5之方向當中的單位長度下6角視野光圈12之開口面積。亦即，三角形部分12b、12c的合計面積，係以三角形部分12b、12c的底邊當作長度，以三角形部分12b、12c的高作為寬度之矩形部分的面積。該矩形部分與矩形部分12a的長相同長度，所以就垂直於掃描方向5之方向之單位長度下開口面積(線密度)進行比較時，三角形部分12b、12c的線密度，以及矩形部分12a的線密度為相同。因此，基板1接受3列微透鏡2a之掃描時，就該垂直於掃描方向5之方向而言，係在其全域接受均勻光量之曝光。所以，在各微透鏡陣列2就掃描方向5而言，配置有3的整數倍列之微透鏡2a，藉此，基板藉由1次掃描在其全域接受均勻光量之曝光。另，圖6所示的微透鏡之配置中係以3列為單位設置微透鏡列，對於獲得均勻光量分布而言，必須在掃描方向5設置合計3的整數倍之微透鏡列。但是，亦可例如以4列為單位設置微透鏡列。此時，將微透鏡配置成：(第1列的右側三角形部分+第2列的左側三角形部分)、(第2列的右側三角形部分+第3列的左側三角形部分)、(第3列的右側三角形部分+第4列的左側三角形部分)、(第4列的右側三角形部分+第1列的左側三角形部分)分別在掃描方向5重疊。

如此構成的微透鏡陣列2中，從曝光光線源4照射曝光光線期間，使基板1相對於微透鏡陣列2進行移動，藉由曝光光線掃描基板，進而在基板1的曝光對象區域全域，使基板1接受均勻光量的曝光。亦即，基板1並非因應於微透鏡2a的位置而接受重點式曝光，1列微透鏡2a彼此之間的區域，藉由其他列微透鏡2a來曝光，基板1如同與接受平面曝光時同樣在曝光對象區域全域接受均勻的曝光。並且，投影至基板1上的圖案並非微透鏡2a的6角視野光圈12及開口光圈11的形狀，而係由形成於光罩3的遮光膜3b之孔的光罩圖案(曝光圖案)所決定的圖案。

如圖7所示，微透鏡陣列2在支持板6，分開配置成微透鏡陣列2b及微透鏡陣列2c的兩列，以在垂直於掃描方向5之方向成列，且以微透鏡陣列2b與微透鏡陣列2c在掃描方向5互相錯開的方式配置。微透鏡陣列2嵌合配置於設於支持板6的孔6a內，各孔6a具有的大小相應於各微透鏡陣列2的外形。微透鏡陣列2在正交於該掃描方向5之方向，以相鄰接的微透鏡陣列2之間(微透鏡陣列2b與微透鏡陣列2c)彼此接近的方式相連配置。並且，在該垂之相交於掃描方向5之方向上相鄰接的微透鏡陣列2間的支持板6的部分係極窄，就微透鏡陣列2之中垂直於掃描方向5之方向的端部而言，該端部的微透鏡2a與端緣之間的間隔，小於微透鏡2a之排列間距的1/2。因此各微透鏡陣列2，即使在正交於掃描方向5之方向成相連，也能使該正交於掃描方向5之方向的全部微透鏡陣列2之微透鏡2a間的間隔相同。亦即，微透鏡2a在正交於掃描方向5之方向上的間距，對於全部的微透鏡陣列2而言係固定。就掃描方向5而言，配置有1個微透鏡陣列2，該微透鏡陣列2內的微透鏡2a之間距係固定。

另，微透鏡陣列2亦可相對於支持板6，如圖3所示，在掃描方向5及正交於掃描方向5之方向的兩方向上配置成彼此分開。此時，從掃描方向5觀察，可將微透鏡陣列2配置成其端部相重疊，所以，就正交於掃描方向5之方向而言，無須使各微透鏡陣列2的端部之中的微透鏡2a與端緣之間隔短於微透鏡2a之間距的1/2，可取出夠大的各微透鏡陣列2之端部寬度。又，支持板6的孔6a不需使正交於掃描方向5之方向的彼此之間隔成為如圖7所示的短距離，能夠十分寬闊。另，圖7及圖3係將微透鏡陣列2在正交於掃描方向5之方向配置成鋸齒狀，而在如圖7所示，微透鏡陣列2彼此相近之情況下，亦可將微透鏡陣列2在掃描方向50排齊配置成一直線狀。

圖8係顯示排列有多數之微透鏡陣列2的狀態，利用微透鏡陣列2將光罩3之光罩圖案的像投影至基板上。其中，圖8係將微透鏡陣列2以縱剖面視角顯示，投影像係以俯視視角顯示。支持板6並置有例如41片微透鏡陣列2(圖示方便上顯示為11片)，例如該微透鏡陣列2的寬度為30mm，支持板6的寬度及光罩3之透明基板3a的寬度例如為1220mm。

圖9係顯示單位微透鏡陣列2-1、2-2、2-3、2-4的疊層狀態之示意圖。這4片單位微透鏡陣列2-1等的各微透鏡2a之構成如圖4所示，每列各單位微透鏡陣列2-1係由2片凸透鏡構成。常態下，如圖9所示，單位微透鏡陣列2-1、2-2、2-3、2-4的各微透鏡2a之光軸均為一致。所以，曝光光線如圖11所示，係對於基板垂直入射。

此外，本實施形態中如圖10所示，使第1層的單位微透鏡陣列2-1及第2層目的單位微透鏡陣列2-2之微透鏡2a的光軸，與第3層目的單位微透鏡陣列2-3及第4層目的單位微透鏡陣列2-4之微透鏡2a的光軸，能以d的大小進行偏倚(平移)。此偏倚量d例如係0.3μm。如此，藉由單位微透鏡陣列2-3、2-4的微透鏡之光軸有所偏倚，如圖12所示，曝光光線在單位微透鏡陣列2-2與單位微透鏡陣列2-3之間曲折，該曝光光線比起圖11而言，在若干偏差的位置入射至基板。對於第3層的單位微透鏡陣列2-3的微透鏡之光軸的偏倚量d而言，最下層的第4單位微透鏡陣列2-4出射之曝光光線的光軸偏倚約為2倍即2d，曝光光線在基板上的偏倚量變成約2d。亦即，使微透鏡的光軸偏倚了偏倚量d時，投影圖案在基板上偏倚約2d，上述d=0.3μm之情況下，基板上的投影圖案偏倚0.6μm。

如此，能藉由使單位微透鏡陣列2-1等微透鏡2a之光軸偏倚(平移)，調整微透鏡陣列所致的基板上之曝光位置。

微透鏡之光軸的偏倚，只要使一部分的單位微透鏡陣列相對於其它單位微透鏡陣列在垂直於光軸的方向上移動即可。此單位微透鏡陣列的移動，只要例如藉由將電壓施加於壓電元件，以該電壓變化使壓電元件應變的量將單位微透鏡陣列在垂直於光軸的方向上予以推出。此種情況下，壓電元件成為移動構件，但就移動構件而言並不限於壓電元件，可使用各種裝置或構件。

藉由此微透鏡陣列2之單位微透鏡陣列2-1等移動所致的微透鏡2a之光軸的偏倚(平移)，如上所述，例如以1片微透鏡陣列2使曝光位置偏差0.6μm。所以，如圖13所示，例如使排列放置了41片微透鏡陣列2所致的曝光位置，就1片微透鏡陣列2而言偏差0.6μm時，全體而言可使投影位置偏差24.4μm。亦即，圖13的右端的微透鏡陣列2之曝光位置，與圖8之情況為相同時，圖13的左端的微透鏡陣列2之曝光位置，比圖8之情況更往左方移動24.4μm，就全體而言，投影圖案的投影區域放大24.4μm。此放大量，因為光罩幅係1220mm，所以24.4×10^-3(mm)/1220(mm)=20×10^-6，形成20ppm的放大倍率修正。

另，使倍率縮小之情況亦可同樣利用曝光位置之調整來進行。又，上述實施形態中，係使第1及第2層的單位微透鏡陣列2-1、2-2，到第3及第4層的單位微透鏡陣列2-3、2-4之間，使其微透鏡2a的光軸偏倚，藉以進行曝光位置調整，但此係在微透鏡陣列的倒轉成像位置使單位微透鏡陣列的微透鏡之光軸發生偏差。因此，微透鏡陣列2之中的單位微透鏡陣列片數，雖非限定於如上述實施形態為4片，但這種情況下，單位微透鏡陣列的微透鏡之光軸的偏倚，必須在微透鏡陣列的倒轉成像位置進行。

其次說明圖1的利用相機23之基板上的基準圖案之影像偵測方法。相機23係直線型CCD相機，將像偵測1維直線狀。圖14係顯示微透鏡陣列2的微透鏡2a之配置，與直線型CCD相機23之偵測區域17。微透鏡2a的6角視野光圈12如前所述，在掃描方向5上，相鄰最近者相對於掃描方向5而言並非平行，而是傾斜。直線型CCD相機係將其直線狀的偵測區域17，以一致於從角隅部的微透鏡2a之6角視野區域12起，到掃描方向5上最靠近且相鄰接的微透鏡2a之6角視野區域12之相連直線上的方式，使偵測區域17相對於掃描方向5傾斜配置。

將基板1在掃描方向5上移動，並且利用直線型CCD相機23偵測基板1上的影像時，藉由1次直線掃描在偵測區域17線上偵測出影像。此偵測信號輸入至影像處理部24進行影像處理。此直線型CCD相機23之偵測區域17，例如係從微透鏡陣列2的角隅部微透鏡2a起到微透鏡陣列2的寬度方向的另一端部為止。亦即，在垂直於掃描方向5之方向，從一邊的端部之角隅部起到另一邊的端部為止的微透鏡陣列2之寬度方向全域，偵測位於傾斜線上的微透鏡2a之6角視野區域12的影像。此時，當直線型CCD相機之掃描性能為進行1次掃描所須時間10msec時，基板及光罩的移動速度例如為100mm/sec，則在10msec的掃描時間期間，基板及光罩移動了1mm。所以，在以直線型CCD相機23一邊的端部，偵測微透鏡陣列2的角隅部微透鏡2a的影像之後，以直線型CCD相機23另一邊的端部偵測微透鏡陣列2的寬度方向另一邊的端部之微透鏡2a的影像時，該另一邊的端部之微透鏡2a的影像，係比角隅部微透鏡2a的影像之位置更往後1mm之位置的影像。基板及光罩的寬度方向大小例如係1m，則基板每1m產生1mm之偏差。所以，掃描方向5上，偵測影像在相鄰接的微透鏡2a間產生偏差，幅度為此1mm除以微透鏡2a之數量。

又，直線型CCD相機23之掃描影像，係在偵測角隅部微透鏡2a的影像之後，偵測該基板掃描方向5的斜前方之微透鏡2a的影像。如此，在直線型CCD相機23的1維掃描影像中，就基板掃描方向5而言，係依序去讀入配置於斜前方的微透鏡2a之影像。所以，將基板掃描方向5的微透鏡2a之排列間距定為Δd時，1次掃描中利用直線型CCD相機23讀入的影像信號，係在基板掃描方向5讀入其前方偏差Δd的微透鏡2a之影像。所以，當此透鏡間距Δd定為150μm，並且如前所述地，將基板的移動速度定為100mm/sec時，使基板移動此透鏡間距Δd(=150μm=0.15mm)耗費1.5msec。所以，在直線型CCD相機23的1次掃描中，偵測角隅部微透鏡2a的影像之後，偵測下一順序之微透鏡2a的影像時，此影像是比角隅部微透鏡2a的影像在垂直於掃描方向5之方向相鄰接位置的影像還要更加在基板的掃描方向5上前進了Δd的位置之影像。所以，在某個時間點位在角隅部微透鏡2a的影像，其垂直於掃描方向5之方向上相鄰接位置的影像，係比起取得在該時間點之角隅部微透鏡2a的下一微透鏡2a之影像的時間點，更加晚1.5msec後才在該第2個微透鏡2a所偵測到的影像。

當影像處理部24基於直線型CCD相機23的取得信號，進行關於以上2點的時間延遲及位置調整之修正的影像處理時，可獲得基板進行移動期間之某特定時間點的影像。例如，搬入至本實施形態之曝光裝置的基板1如圖15(a)所示形成有第1層曝光圖案L1(基準圖案)時，將曝光裝置之既定位置上停止的基板1予以掃描，並利用直線型CCD相機23偵測基板1上的影像，則影像處理部24對於此基準圖案L1之偵測信號進行影像處理，即可獲得圖15(a)所示的基準圖案L1之偵測影像。控制部25，依據此已影像處理的圖案L1之影像偵測信號，運算此第1層圖案L1的基準位置與待曝光作為形成於光罩3的第2層圖案L2之曝光圖案L2的基準位置之間的偏差量，並運算用以消除該偏差量的微透鏡陣列2之曝光位置調整量(曝光修正量)。並且，控制部25將對應於該微透鏡陣列2之曝光修正量的信號，輸出至作為用來使該微透鏡陣列2之單位微透鏡陣列2-1等移動的移動構件，即致動器20，致動器20(移動構件)依據該信號調整(平移驅動)微透鏡陣列2之微透鏡光軸，調整微透鏡陣列所致的基板上曝光位置，進而調整基板上的曝光光線之模擬倍率。

其次說明如上述構成的本實施形態之曝光裝置的動作。首先，如圖1所示，將基板1搬入至曝光裝置的既定曝光位置。此基板1曝光有如圖15(a)所示的圖案L1作為基準圖案。此基準圖案L1係第1層圖案，以此第1層圖案作為基準，在曝光裝置中曝光第2層圖案至第4層圖案，例如重疊曝光有5層圖案。

此時，當薄膜電晶體液晶基板及濾色片基板等玻璃基板在製造過程中產生有尺寸變化時，則重疊曝光之中的曝光圖案將偏差下層圖案。所以，對於搬入的基板1，將其與光罩3共同掃過微透鏡陣列2，利用直線型CCD相機23偵測基板1上的影像。此直線型CCD相機23，其光偵測部係1維的感測器，如圖14所示，設置成偵測相對於基板掃描方向5傾斜之區域。如此使直線型CCD相機23的偵測區域17不定為垂直於基板掃描方向5之方向、而定為對於該方向傾斜之方向，係因為，假設將直線狀的偵測區域17配置在垂直於基板掃描方向5之方向，則相鄰接的微透鏡2a的6角視野光圈12間存在有不連續的部分，所以無法連續偵測基板1上的影像。所以，在本實施形態中，係以通過掃描方向5上最靠近的相鄰接微透鏡陣列2之6角視野光圈12的方式傾斜配置偵測區域17。藉此，藉由影像處理，來進行對於依據偵測區域17傾斜配置所致延遲時間之修正，以及對於CCD感測器1次掃描時間的時間延遲所致修正，進而能以成為微透鏡陣列2基準之角隅部微透鏡2a的偵測影像當成基準，偵測基板1上的影像。亦即，影像處理部24依據相機23之偵測信號，求得圖15(a)所示的基板1上之第1層圖案L1。

控制部25當此第1層圖案L1以及形成於光罩3且而後準備曝光的第2層圖案L2為一致時，將此第2層圖案L2曝光至基板上。亦即，使基板1及光罩3一體地相對於微透鏡陣列2及光源移動，而將形成於光罩3的曝光圖案L2重疊曝光至第1層圖案L1上。藉此，如圖15(b)所示，可將第2層圖案L2形成至距離作為第1層圖案L1之基準的角隅部起為設計值Δx及Δy的位置。

此時，如圖4所示，若從曝光光線源4將曝光光線經由光罩3入射至微透鏡陣列2，則有倒立等大像成像於6角視野光圈12。並且，藉由此6角視野光圈12，將穿透各微透鏡2a的曝光光線，整形成如圖5(a)所示的6角形，作為正立等大像而投影至基板1上。此時，微透鏡2a所致的曝光區域在基板上配置成如圖6所示。

並且，如圖3所示，利用8片微透鏡陣列2，使垂直於基板1掃描方向5之方向的全曝光區域以均勻光量進行曝光。並且，使基板1及光罩3在掃描方向5掃過微透鏡陣列2時，使基板1的整面曝光區域以均勻光量進行曝光。藉此，將形成於光罩3的光罩圖案成像至基板1上。

另一方面，相對於利用直線型CCD相機23偵測到的第1層圖案L1而言，現在位置的光罩3之曝光圖案L2的位置有所偏差時，依據控制部25所運算的微透鏡2a之光軸平移量，致動器20使單位微透鏡陣列2-3，2-4相對於單位微透鏡陣列2-1、2-2移動，調整對於基板1之曝光光線照射位置，使得光罩3的曝光圖案L2之基準位置與第1層圖案L1之基準位置一致。若例如圖13所示，使排列在垂直於基板掃描方向之方向的41片(圖示例為11片)微透鏡陣列2之微透鏡2a的光軸分別平移，則係在基板1上，調整全部的微透鏡陣列2所致的曝光位置，調整了模擬倍率。

如此，藉由調整多數之微透鏡陣列2所致的曝光位置，使基板上的基準圖案，以及多數之微透鏡陣列2所投影的曝光圖案以高精度的方式一致。亦即，可消除第1層圖案L1與第2層圖案L2之偏差。

本實施形態中，在重疊曝光中，即使基板的尺寸產生改變，也能即時予以偵測，使該曝光位置以高精度吻合下層的曝光圖案。亦即，本實施形態中，能在曝光裝置內，藉由微透鏡陣列中的單位微透鏡陣列移動所致的微透鏡光軸之位置調整來修正曝光中，下層圖案與曝光圖案之位置偏差，並能即時修正位置偏差，進行高精度的重疊曝光。

而且，在本發明中，可藉由使微透鏡2a之光軸偏倚(平移)，進行基板上的曝光位置調整，進而進行曝光圖案之倍率調整，所以就各微透鏡陣列而言，曝光光線的焦點深度不改變。亦即，可使基板上的待曝光面位於全部微透鏡之焦點深度範圍內。一般而言，微透鏡陣列的焦點深度為50μm，可使基板上的曝光面位於此焦點深度內。

又，曝光光線可使用脈衝雷射光或水銀燈等連續光等各種光。再者，直線型CCD相機23係使用具有照射基板上之光照射部以及偵測反射光之直線型CCD感測器者，利用雙向分光鏡22將來自相機23的觀察光照射至基板，但亦可從基板的下方進行光照射，將形成於基板之第1層曝光圖案的像輸入至直線型CCD感測器並予以偵測。再者，基板上的影像不限於利用直線型CCD感測器予以偵測，亦可利用2維感測器偵測基板上的影像。

另，本發明當然不限於上述實施形態。例如，在上述實施形態中，如圖14所示，藉由使直線型CCD相機23的直線型感測器將其偵測區域17相對於掃描方向5傾斜配置，利用影像處理，在垂直於掃描方向5之方向全域以不中斷的方式偵測連續的6角視野光圈12內之影像，但也能藉由將直線型感測器配置在垂直於掃描方向5之方向，設置3列該直線型感測器，同樣地在垂直於掃描方向5之方向全域以不中斷的方式偵測連續的6角視野光圈12內之影像。

(產業上利用性)

本發明能在使用微透鏡陣列之曝光裝置中，調整微透鏡陣列所致的曝光位置。又，本發明即使發生曝光圖案偏差基準圖案，也能在曝光中偵測該偏差，進而防止曝光圖案之位置偏差，能提升在重疊曝光之中的曝光圖案之精度。再者，使用將光罩之曝光圖案的正立等大像投影至基板上的微透鏡陣列，而能調整該基板上的投影像之倍率。所以，本發明有助於擴大使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置的應用對象。

1．．．基板

2．．．微透鏡陣列

2a．．．微透鏡

2b、2c．．．微透鏡陣列

2-1～2-4．．．單位微透鏡陣列

3．．．光罩

3a．．．透明基板

3b．．．Cr膜

4．．．曝光光線源

5．．．掃描方向

6．．．支持基板

6a．．．孔

10．．．透鏡視野區域

11．．．開口光圈

12．．．6角視野光圈

12a．．．矩形部分

12b、12c．．．三角形部分

17．．．偵測區域

20．．．致動器

21．．．光學系統

22．．．雙向分光鏡

23．．．直線型CCD相機

24．．．影像處理部

25．．．控制部

L1．．．第1層圖案(基準圖案)

L2．．．第2層圖案

圖1係顯示本發明實施形態之曝光裝置之示意圖。

圖2係顯示本發明實施形態之曝光裝置的1個微透鏡陣列的一部分之縱剖面圖。

圖3係顯示排列有多個微透鏡陣列的曝光裝置之立體圖。

圖4係顯示微透鏡。

圖5(a)、(b)係顯示微透鏡之光圈。

圖6係顯示微透鏡的6角視野光圈配置之俯視圖。

圖7係顯示排列有多個微透鏡陣列的其他曝光裝置之立體圖。

圖8係顯示多數之微透鏡陣列所致的曝光光線之投影狀態的示意圖。

圖9係顯示單位微透鏡陣列的配置之示意圖。

圖10係顯示單位微透鏡陣列之中的微透鏡光軸偏倚之示意圖。

圖11係顯示單位微透鏡陣列配置之示意性立體圖(無偏倚)。

圖12係顯示單位微透鏡陣列配置之示意性立體圖(有偏倚)。

圖13係顯示多數之微透鏡陣列所致的曝光光線之投影狀態的示意圖。

圖14係顯示利用CCD相機之曝光像的偵測方法之俯視圖。

圖15(a)、(b)係顯示曝光圖案。

1．．．基板

2．．．微透鏡陣列

3．．．光罩

4．．．曝光光源

20．．．致動器

21．．．光學系統

22．．．雙向分光鏡

23．．．直線型CCD相機

24．．．影像處理部

25．．．控制部

Claims (4)

1. 一種使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，其特徵在於，包含：微透鏡陣列，配置於待曝光基板的上方，並由分別以2維方式配置有多個微透鏡而構成的多片單位微透鏡陣列彼此疊層配置而成；光罩，配置於該微透鏡陣列的上方，並形成有既定曝光圖案；曝光光線源，對該光罩照射曝光光線；以及移動構件，移動至少一部份的該單位微透鏡陣列，使得其構成微透鏡之光軸相對於其他單位微透鏡陣列而言產生偏倚；並且，藉由使該單位微透鏡陣列間之光軸產生偏倚，而調整微透鏡陣列所致在基板上之曝光位置。
2. 如申請專利範圍第1項之使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，其中，該微透鏡陣列係由4片單位微透鏡陣列構成，在第1層及第2層的單位微透鏡陣列，和第3層及第4層的單位微透鏡陣列之間，微透鏡之光軸有所偏倚。
3. 如申請專利範圍第1項之使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，其中，該微透鏡陣列係由多片單位微透鏡陣列構成，且於疊層的單位微透鏡陣列間的特定之倒轉成像位置，微透鏡的光軸分別產生偏倚。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之使用微透鏡陣列之掃描曝光裝置，其中，該微透鏡陣列係沿該基板的表面配置多個，該曝光裝置更包含：影像偵測部，偵測該基板之影像；影像處理部，基於該影像之偵測信號進行影像處理而獲得形成於基板上的基準圖案；以及控制部，運算該基準圖案與準備曝光之該光罩的曝光圖案之間的偏差，藉由該移動構件調整各該微透鏡陣列的微透鏡之光軸位置，以消除該基準圖案與該曝光圖案之偏差；並且，調整該多數之微透鏡陣列所致的基板上之曝光位置，使曝光圖案與該基準圖案一致。