TWI638236B - 曝光裝置（二） - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種曝光裝置，其係具備有在平行於被曝光體的面之面內配置具有複數光開關之圖案產生器，而個別地驅動複數光開關來生成特定明暗模樣的曝光圖案，並將其照射在被曝光體來進行曝光，其中該複數光開關係由在平行於電氣光學結晶材料所構成之方柱狀組件的長軸之對向面分別設置電極所形成之開關元件，與將該開關元件挾置其中而以正交偏光方式配置在該開關元件長軸方向的兩端面側之一對偏光板所構成；其特徵在於具有使光軸對齊於各開關元件的長邊中心軸而設置在圖案產生器的光射出面側，來使開關元件之光射出端面的影像縮小投影在被曝光體上之複數微鏡片。藉此，便可容易地擴大曝光區域。

Description

曝光裝置(二)
本發明係關於一種藉由圖案產生器來調節光源光線，以生成明暗模樣的曝光圖案來進行曝光之無遮罩的曝光裝置，特別是可容易地擴大曝光區域之曝光裝置。
以往，這類曝光裝置係藉由二維地配列具有可改變反射角度的複數微鏡片而作為圖案產生器之數位微鏡片元件，來調節光源光線而生成明暗模樣的曝光圖案，並透過對物鏡片而照射在被曝光體上來進行曝光(參照例如日本特開2010-141245號公報)。
但這類傳統的曝光裝置中，若欲擴大被曝光體上的曝光區域，則必須重新製造增加微鏡片個數之大面積的數位微鏡片元件，又，亦必須擴大對物鏡片的口徑，若考慮了數位微鏡片元件的製造成本或鏡片像差及其製造成本，則擴大曝光區域一事便會有所限制。
於是，本發明為了因應於上述問題點，其目的在於提供一種可容易地擴大曝光區域之曝光裝置。
為達成上述目的，本發明之曝光裝置係具備有在平行於被曝光體的面之面內配置具有複數光開關之圖案產生器，而個別地驅動該複數光開關來生成特定明暗模樣的曝光圖案，並將其照射在被曝光體來進行曝光，其中該複數光開關係由在平行於電氣光學結晶材料所構成之方柱狀組件的長軸之對向面分別設置電極所形成之開關元件，與將該開關元件挾置其中而以正交偏光(Crossed Nicol)方式配置在該開關元件長軸方向的兩端面側之一對偏光元件所構成；其中係具有使光軸對齊於該各開關元件的長邊中心軸而設置在該圖案產生器的光射出面側，來使該開關元件之光射出端面的影像縮小投影在該被曝光體上之複數微鏡片。
藉由上述構成，係個別地驅動在平行於被曝光體的面之面內配置具有複數光開關之圖案產生器的上述複數光開關，來生成特定明暗模樣的曝光圖案，且藉由使光軸對齊於各開關元件的長邊中心軸而設置在圖案產生器的光射出面側之複數微鏡片，來使該開關元件之光射出端面的影像縮小投影在該被曝光體上而進行曝光，其中該複數光開關係由在平行於電氣光學結晶材料所構成之方柱狀組件的長軸之對向面分別設置電極所形成之開關元件，與將該開關元件挾置其中而以正交偏光方式配置在該開關元件長軸方向的兩端面側之一對偏光元件所構成。
藉此，只要將特定大小的複數個圖案產生器及複數個微鏡片基板排列配置，便可擴大曝光區域。此情況下，縱使是配置複數個圖案產生器，由於不須如以往技術般地增加鏡片口徑，因此不會受到鏡片像差的影響，而可容易地擴大曝光區域。又，由於只要準備經規格化後之特定大小的圖案產生器及微鏡片基板即可，因此可抑制各構成要素的製造成本增加。
又，該一對偏光元件係以該光開關的光軸為中心而反射面相互旋轉90°之狀態下所配置的一對偏光束分割器。藉以利用配置於開關元件的光入射端面側之偏光束分割器來分離出直線偏光，且利用配置於開關元件的光射出端面側之偏光束分割器，而對應於開關元件的開啟、關閉驅動狀態來加以限制來自光開關之光線的射出。
此外，該一對偏光元件係以該光開關的光軸為中心而偏光軸相互旋轉90°之狀態下所配置的一對偏光板。藉以利用配置於開關元件的光入射端面側之偏光板來分離出直線偏光，且利用配置於開關元件的光射出端面側之偏光板，而對應於開關元件的開啟、關閉驅動狀態來加以限制來自光開關之光線的射出。
又，另具備將該被曝光體以特定速度往特定方向搬送之搬送機構。藉以一邊利用搬送機構來將被曝光體以特定速度往特定方向搬送一邊進行曝光。
然後，該複數光開關係以特定配列間距至少2列地排列配置在該被曝光體搬送方向的交叉方向，而能夠以後續之該複數光開關的曝光圖案來補正被曝光體搬送方向前側之該複數光開關的曝光圖案間隙。藉此一邊將被曝光體往特定方向搬送，一邊在以特定配列間距至少2列地排列配置在被曝光體搬送方向的交叉方向之複數光開關當中，而能夠以後續之複數光開關的曝光圖案來補正被曝光體搬送方向前側之複數光開關的曝光圖案間隙並進行曝光。
以下，根據添附圖式來詳細說明本發明實施形態。圖1係顯示本發明曝光裝置之實施形態之前視圖。該曝光裝置係藉由圖案產生器來調節光源光線而生成明暗模樣的曝光圖案來進行曝光，其係構成為具有搬送機構1、光源2、圖案產生器3及微鏡片基板4。
上述搬送機構1係將被曝光體6載置於台座5的上面並以特定速度往箭頭A所示之方向搬送，其係在從例如台座5的上面噴出及吸引空氣來使被曝光體6浮起在台座5的上面特定量之狀態下，藉由移動機構(省略圖示)來保持平行於箭頭A之被曝光體6的兩緣部而搬送被曝光體6。藉此，便可一邊連續地供應被曝光體6一邊進行曝光，從而可更加縮短曝光步驟的時間。
上述搬送機構1上方係設置有光源2。該光源2會放射作為光源光線L之紫外線，其係例如超高壓水銀燈、氙氣燈、紫外線放射的雷射等。然後，藉由例如蠅眼透鏡(fly's-eye lens)或柱狀透鏡(rod lens)等光學積分器7來使從光源2所放射之光源光線L之直交於光軸的剖面內亮度分佈均勻後，藉由聚光透鏡8而成為平行光並照射在後述的圖案產生器3。
上述光源2的光放射方向前方係設置有圖案產生器3。該圖案產生器3係用以生成照射在被曝光體6上之明暗模樣的曝光圖案，其係在平行於被曝光體6的面之面內配置有複數光開關11，其中該複數光開關11係由如圖2所示般地在平行於電氣光學結晶材料所構成之方柱狀組件20的長軸之對向面分別設置電極10A、10B所形成之開關元件9，與將該開關元件9挾置其中而以正交偏光(Crossed Nicol)方式配置在開關元件9長軸方向的兩端面(亦即光入射端面9a及光射出端面9b側)之一對偏光元件(例如一對偏光束分割器或一對偏光板)所構成。此外，使用偏光束分割器來作為偏光元件之情況，可以無機物來形成從光源光線L會被分離成P波及S波的二種直線偏光之膜，則縱使是照射熱量高的光源光線仍可抑制上述分離膜的燒毀。於是，便可使用亮度高的光源2來縮短曝光步驟時間。又，使用偏光板之情況，則可使圖案產生器3的厚度較薄，且可降低製造成本。以下，本實施形態中係針對使用偏光板12A、12B之情況加以說明。
圖3係顯示複數開關元件9的一配置例之俯視圖。複數開關元件9係形成為端面形狀的縱橫寬度為W之正方形，而於透明基板(例如形成有相同電氣光學結晶材料所構成的驅動配線13及接地配線14之配線基板15)上，以電極10A乃電連接至接地配線14，電極10B則電連接至驅動配線13之方式形成有以配列間距2W而1列地排列配置在箭頭A所示之被曝光體6搬送方向(以下稱為「基板搬送方向」)的交叉方向之開關元件列16，且將該開關元件列16以配列間距2W而4列平行地設置在基板搬送方向，並且，係設置為鄰接之開關元件列16的各開關元件9會相互往基板搬送方向的交叉方向偏移nW/2(n為1以上的整數)，而能夠以後續之複數開關元件9的曝光圖案來補正基板搬送方向前側之複數開關元件9的曝光圖案間隙。圖3中，舉一範例，係顯示相對於基板搬送方向前側的開關元件列16a，而後續的開關元件列16b、16c、16d乃分別往基板搬送方向的交叉方向偏移W、W/2、3W/2之情況。
如圖4(a)所示，當對電極10B施加開啟驅動電壓來使上述方式所構成之圖案產生器3的各光開關11為開啟驅動狀態後，穿透光入射側的偏光板12A之直線偏光會在通過開關元件9內的途中使得該直線偏光的偏波面旋轉90°。於是，此情況下，通過上述開關元件9之直線偏光便可穿透相對於上述偏光板12A而以正交偏光(Crossed Nicol)方式所配置之光射出側的偏光板12B，且可照射在被曝光體6來將被曝光體6曝光。
另一方面，如圖4(b)所示，對電極10B施加關閉驅動電壓來使各光開關11為關閉驅動狀態之情況，穿透光入射側的偏光板12A之直線偏光在通過開關元件9內的途中，偏波面便不會旋轉，而會被光射出側的偏光板12B阻隔。於是，此情況下，直線偏光便無法到達被曝光體6，而無法將被曝光體6曝光。如上所述地，藉由適當地對複數光開關11進行開啟、關閉驅動，便可生成所欲明暗模樣的曝光圖案來將被曝光體6曝光。
上述圖案產生器3的光射出面側係接近地設置有微鏡片基板4。該微鏡片基板4如圖5所示，係使光軸對齊於各光開關11的開關元件9的長邊中心軸而設置有複數微鏡片17，其係藉由各微鏡片17來使上述開關元件9之光射出端面9b的影像縮小投影在被曝光體6上。
圖6係顯示藉由各微鏡片17之各光開關11之開關元件9端面的縮小投影像之說明圖。本實施形態中，係顯示藉由微鏡片17來使上述開關元件9的光射出端面9b縮小投影為1/4之投影像18。藉此，如同圖所示，可知能夠藉由後續之3列開關元件列16b、16c、16d的曝光圖案19b、19c、19d來補正箭頭A所示之基板搬送方向前側之開關元件列16a的曝光圖案19a之間的部分。
接下來，針對上述方式所構成之曝光裝置的動作加以說明。
搬送機構1係將被曝光體6載置於台座5上，並以特定速度往箭頭A所示之基板搬送方向搬送。此時，係藉由朝基板搬送方向而配置在圖案產生器3前側，且於基板搬送方向的交叉方向一直線狀地排列具有複數受光元件之線狀照相機(省略圖示)來拍攝被曝光體6上，並藉由控制機構(省略圖示)來處理該拍攝影像，以檢測被曝光體6上所預先設置之對位基準。
接著，檢測上述對位基準之與基板搬送方向呈交叉方向的位置，並測量其與線狀照相機的攝像中心之間的距離，再與目標值相比較來計算出其位置偏離量。然後，使圖案產生器3移動至基板搬送方向的交叉方向，並進行圖案產生器3與被曝光體6的對位，來補正上述位置偏離量。此時，由於基板搬送方向的交叉方向上之線狀照相機的攝像中心與圖案產生器3的對位基準之間之水平距離係被預先記憶，因此便可根據以上所計算出之位置偏離量來進行被曝光體6與圖案產生器3的對位。如此地，便可使圖案產生器3一邊左右振動一邊追隨移動中的被曝光體6。
當被曝光體6移動而使得曝光區域之基板搬送方向前側的區域到達圖案產生器3的開關元件列16d正下方後，圖案產生器3的各光開關9會根據被預先記憶之CAD資訊而開啟、關閉驅動，並生成特定明暗模樣的曝光圖案。此曝光圖案會透過微鏡片基板4的各微鏡片17而投影在被曝光體6上，並在被曝光體6上如圖6所示般地形成有各開關元件9之射出端面9b的縮小投影像18。
之後，以特定時間間隔且根據CAD資訊來適當地驅動圖案產生器3的各光開關9，以使曝光光線照射在往箭頭A方向移動中之被曝光體6，而如圖6所示般地，便能夠以後續3列開關元件列16b、16c、16d的曝光圖案19b、19c、19d來一邊補正基板搬送方向前側之開關元件列16a之曝光圖案19a之間的部分一邊實施曝光。藉此，便可形成緻密的曝光圖案，且亦可高精確度地形成複雜形狀的曝光圖案。
此情況下，當擴張基板搬送方向之交叉方向的曝光區域寬度時，只要將複數圖案產生器3及微鏡片基板4一直線地或相互錯開地排列成二列而配置於基板搬送方向的交叉方向即可。於是，縱使光開關9的數量增加仍不需增加鏡片口徑，且不會受到鏡片像差的影響，從而可擴張曝光區域。又，只要準備特定大小的圖案產生器3及微鏡片基板4即可，因此可抑制各構成要素的製造成本增加。
L．．．光源光線
1．．．搬送機構
2．．．光源
3．．．圖案產生器
4．．．微鏡片基板
5．．．台座
6．．．被曝光體
7．．．光學積分器
9．．．開關元件
9a．．．光入射端面
9b．．．光射出端面
10A、10B．．．電極
11．．．光開關
12A、12B．．．偏光板
13．．．驅動配線
14．．．接地配線
15．．．配線基板
16、16a、16b、16c、16d．．．開關元件列
17．．．微鏡片
18．．．投影像
19a、19b、19c、19d‧‧‧曝光圖案
20‧‧‧方柱狀組件
圖1係顯示本發明曝光裝置之實施形態之前視圖。
圖2係顯示本發明曝光裝置所使用之圖案產生器的光開關結構之立體圖。
圖3係顯示構成上述圖案產生器之開關元件的一配置例之俯視圖。
圖4係顯示上述開關元件的驅動之說明圖，(a)係顯示開啟驅動，(b)係顯示關閉驅動。
圖5為本發明曝光裝置的主要部份放大前視圖。
圖6係顯示利用本發明曝光裝置來進行曝光之說明圖。

Claims (4)

  1. 一種曝光裝置，其係具備有：圖案產生器，係在平行於被曝光體的面之面內配置具有複數光開關；以及搬送機構，係將該被曝光體往特定方向搬送，而個別地驅動該複數光開關來生成特定明暗模樣的曝光圖案，並將其照射在被曝光體來進行曝光，其中該複數光開關係由在平行於電氣光學結晶材料所構成之方柱狀組件的長軸之對向面分別設置電極所形成之開關元件，與將該開關元件挾置其中而以正交偏光(Crossed Nicol)方式配置在該開關元件長軸方向的兩端面側之一對偏光元件所構成；其特徵在於：使光軸對齊於該各開關元件的長邊中心軸而設置，具備以使設置有將該開關元件之光射出端面的影像縮小投影在該被曝光體上之複數微鏡片的微鏡片基板而靠近於該圖案產生器的光射出面；將複數個該圖案產生器及該微鏡片基板排列而配置於該被曝光體之搬送方向的交叉方向。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該一對偏光元件係以該光開關的光軸為中心而反射面相互旋轉90°之狀態下所配置的一對偏光束分割器。
  3. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該一對偏光元件係以該光開關的光軸為中心而偏光軸相互旋轉90°之狀態下所配置的一對偏光板。
  4. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中該複數光開關係以特定配列間距至少2列地排列配置在該被曝光體搬送方向的交叉方向，而能夠以後續之該複數光開關的曝光圖案來補正被曝光體搬送方向前側之該複數光開關的曝光圖案間隙。
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