(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光すべき基板の上方に配置され、マイクロレンズが２次元的に配置された複数個のマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを傾斜可能に支持する支持基板と、前記各マイクロレンズアレイを前記支持基板に対して傾動駆動する駆動部材と、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイと前記基板及び前記マスクとを相対的に一方向に移動させる移動装置と、前記基板の画像を検出する画像検出部と、この画像の検出信号を基に画像処理して基板上に形成されている基準パターンを得る画像処理部と、この基準パターンと露光しようとする前記マスクの露光パターンとの間のずれを演算して前記基準パターンと前記露光パターンとのずれを解消するように前記駆動部材を介して前記マイクロレンズアレイを傾動させる制御部と、を有し、前記複数個のマイクロレンズアレイを基板の面に平行の方向から傾斜させることにより、基板上の露光位置を調整して、露光パターンを前記基準パターンに一致させることを特徴とするマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。
【請求項２】
前記画像検出部は、画像を線状に検出するラインセンサであり、このラインセンサはその検出領域が前記一方向に対して鋭角をなすように傾斜して配置されており、１本のラインセンサで複数列のマイクロレンズ内の画像を検出することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。
【請求項３】
前記画像検出部は、画像を線状に検出する複数個のラインセンサであり、この複数個のラインセンサはその検出領域が前記一方向に対して直交する方向に配置されており、複数個のラインセンサの全体で複数列のマイクロレンズ内の画像を検出することを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、前記マスクの露光パターンの正立等倍像を前記基板上に投影することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズを２次元的に配列したマイクロレンズアレイによりマスクパターンを基板上に露光するマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ液晶基板及びカラーフィルタ基板等は、ガラス基板上に形成されたレジスト膜等を、数回、重ね合わせ露光して、所定のパターンを形成する。これらの被露光基板は、その膜形成過程で、延び縮みすることがあり、重ね合わせ露光の下層パターンが、製造条件（露光装置特性及び温度条件）により、設計上のピッチと異なってくることがある。このような重ね合わせ露光において、露光位置のピッチの変化が生じると、このピッチの変化は、露光装置側で倍率補正をして、吸収せざるを得なかった。即ち、被露光基板の寸法変動が生じた場合、ピッチがずれた分を、像の倍率を調整することにより、この像を変動後のピッチの基板上の所定位置の中央に配置する必要がある。
【０００３】
一方、近時、マイクロレンズを２次元的に配置したマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置が提案されている（特許文献１）。このスキャン露光装置においては、複数個のマイクロレンズアレイを一方向に配列し、この配列方向に垂直の方向に基板及びマスクを、マイクロレンズアレイ及び露光光源に対して、相対的に移動させることにより、露光光がマスクをスキャンして、マスクの孔に形成された露光パターンを基板上に結像させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３８２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来のスキャン露光装置においては、以下に示す問題点がある。通常のレンズを組み合わせて使用した投影光学系を使用した露光装置においては、レンズの間隔を調整する等により、倍率を調整することは容易である。しかし、マイクロレンズの場合は、厚さが例えば４ｍｍの板の中に、８個のレンズを光軸方向に配置することにより、正立等倍像を基板上に結像させるようにしたものであるので、倍率の調整ができない。よって、マイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置においては、被露光基板のピッチ変更に対応することができないという問題点がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、露光パターンの基準パターンからのずれが発生しても、露光中にこのずれを検出して、露光パターンの位置ずれを防止することができ、重ね露光における露光パターンの精度を向上させることができるマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置は、露光すべき基板の上方に配置され、マイクロレンズが２次元的に配置された複数個のマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイを傾斜可能に支持する支持基板と、前記各マイクロレンズアレイを前記支持基板に対して傾動駆動する駆動部材と、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイと前記基板及び前記マスクとを相対的に一方向に移動させる移動装置と、前記基板の画像を検出する画像検出部と、この画像の検出信号を基に画像処理して基板上に形成されている基準パターンを得る画像処理部と、この基準パターンと露光しようとする前記マスクの露光パターンとの間のずれを演算して前記基準パターンと前記露光パターンとのずれを解消するように前記駆動部材を介して前記マイクロレンズアレイを傾動させる制御部と、を有し、前記複数個のマイクロレンズアレイを基板の面に平行の方向から傾斜させることにより、基板上の露光位置を調整して、露光パターンを前記基準パターンに一致させることを特徴とする。
【０００８】
このマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、例えば、前記画像検出部は、画像を線状に検出するラインセンサであり、このラインセンサはその検出領域が前記一方向に対して鋭角をなすように傾斜して配置されており、１本のラインセンサで複数列のマイクロレンズ内の画像を検出する。又は、前記画像検出部は、画像を線状に検出する複数個のラインセンサであり、この複数個のラインセンサはその検出領域が前記一方向に対して直交する方向に配置されており、複数個のラインセンサの全体で複数列のマイクロレンズ内の画像を検出する。
【０００９】
更に、前記マイクロレンズは、例えば、前記マスクの露光パターンの正立等倍像を前記基板上に投影する。
【発明の効果】
【００１０】
本件発明によれば、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、露光中に、基板の画像を検出してその基準パターンを検出することにより、基準パターンと露光パターンとの位置ずれを、露光中に検出し、複数のマイクロレンズアレイの傾斜角度を調節することにより、この位置ずれを解消することができる。このように、オンラインで露光の位置ずれをリアルタイムで検出し、解消するので、重ね合わせ露光における露光位置の寸法精度を効率的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る露光装置の１個のマイクロレンズアレイの部分を示す縦断面図である。
【図３】このマイクロレンズアレイが複数個配列されている状態を示す斜視図である。
【図４】マイクロレンズを示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はその絞りを示す図である。
【図６】マイクロレンズの６角視野絞りの配置を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図８】ＣＣＤカメラによる露光像の検出方法を示す平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は露光パターンを示す図である。
【図１０】マイクロレンズアレイの傾動動作を示す斜視図である。
【図１１】マイクロレンズアレイを傾動させるアクチュエータである圧電素子を示す断面図である。
【図１２】図１１の圧電素子の動作を示す断面図である。
【図１３】マイクロレンズアレイの傾斜と露光態様との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置を示す模式図、図２は同じくその１個のマイクロレンズアレイの部分を示す縦断面図、図３はこのマイクロレンズアレイが複数個配列されている状態を示す斜視図、図４はマイクロレンズを示す図、図５（ａ）、（ｂ）はその絞りを示す図、図６はマイクロレンズの６角視野絞りの配置を示す平面図、図７は本発明の実施形態に係る露光装置を示す斜視図、図８は、ＣＣＤカメラによる露光像の検出方法を示す平面図、図９（ａ）、（ｂ）は露光パターンを示す図である。
【００１３】
図１に示すように、露光光源４から出射された露光光は、平面ミラーを含む光学系２１を介して、マスク３に導かれ、マスク３を透過した露光光は、マイクロレンズアレイ２に照射され、マスク３に形成されたパターンがマイクロレンズアレイ２により、基板１上に結像する。この光学系２１の光路上にダイクロイックミラー２２が配置されており、カメラ２３からの観察光が、ダイクロイックミラー２２で反射して、露光光源４からの露光光と同軸的にマスク３に向かう。また、この観察光はマイクロレンズアレイ２にて基板１上に収束し、基板１に既に形成されている基準パターンを反射して、この基準パターンの反射光がマイクロレンズアレイ２、マスク３及びダイクロイックミラー２２を介してカメラ２３に入射するようになっている。カメラ２３は、この基準パターンの反射光を検出し、この検出信号を画像処理部２４に出力する。画像処理部２４は基準パターンの検出信号を画像処理し、基準パターンの検出画像を得る。画像処理部２４にて得られた基準パターンの画像信号は制御部２５に入力され、制御部２５がマスク３の現在位置（即ち、マスク３の露光しようとする露光パターンの位置）と検出された基準パターンの位置との間のずれを演算し、このずれ量を解消するためのマイクロレンズアレイ２の傾斜角度を演算する。そして、制御部２５は、このマイクロレンズアレイ２の傾斜角度に応じた信号を、このマイクロレンズアレイ２の傾斜を駆動するピエゾ圧電素子１４，１５からなるアクチュエータ２０に出力し、アクチュエータ２０（圧電素子１４，１５）はこの信号に基づいてマイクロレンズアレイ２を傾斜駆動する。基板１とマスク３は、一体となって一定の方向に移動することができ、マイクロレンズアレイ２と露光光源４及び光学系２１は、固定的に配置されている。そして、基板１及びマスク３が一方向に移動することにより、露光光が基板上で走査され、ガラス基板から１枚の基板が製造される所謂１枚取りの基板の場合は、上記一走査により、基板の全面が露光される。
【００１４】
次に、マイクロレンズアレイによる露光態様について、更に詳細に説明する。図２に示すように、ガラス基板等の被露光基板１の上方に、マイクロレンズ２ａが２次元的に配置されて構成されたマイクロレンズアレイ２が配置され、更に、このマイクロレンズアレイ２の上にマスク３が配置され、マスク３の上方に露光光源４が配置されている。マスク３は透明基板３ａの下面にＣｒ膜３ｂからなる遮光膜が形成されていて、露光光はこのＣｒ膜３ｂに形成された孔を透過してマイクロレンズアレイ２により基板上に収束する。上述のごとく、本実施形態においては、例えば、マイクロレンズアレイ２及び露光光源４が固定されていて、基板１及びマスク３が同期して矢印５方向に移動することにより、露光光源４からの露光光がマスク３を透過して基板１上を矢印５方向にスキャンされる。この基板１及びマスク３の移動は、適宜の移動装置の駆動源により駆動される。なお、基板１及びマスク３を固定して、マイクロレンズアレイ２及び露光光源４を移動させることとしてもよい。
【００１５】
図３に示すように、マイクロレンズアレイ２は、支持基板６に、スキャン方向５に垂直の方向に例えば４個ずつ２列に配置されており、これらのマイクロレンズアレイ２は、スキャン方向５にみて、前段の４個のマイクロレンズアレイ２の相互間に、後段の４個のマイクロレンズアレイ２のうち３個が夫々配置されて、２列のマイクロレンズアレイ２が千鳥になるように配列されている。これにより、２列のマイクロレンズアレイ２により、基板１におけるスキャン方向５に垂直の方向の露光領域の全域が露光される。
【００１６】
図４に示すように、各マイクロレンズアレイ２の各マイクロレンズ２ａは、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚のマイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４が積層された構造を有する。各マイクロレンズアレイ２−１等は２個のレンズから構成されている。これにより、露光光はマイクロレンズアレイ２−２とマイクロレンズアレイ２−３との間で一旦収束し、更にマイクロレンズアレイ２−４の下方の基板上で結像する。そして、マイクロレンズアレイ２−２とマイクロレンズアレイ２−３との間に６角視野絞り１２が配置され、マイクロレンズアレイ２−３とマイクロレンズアレイ２−４との間に開口絞り１１が配置されている。これらの６角視野絞り１２及び開口絞り１１はマイクロレンズ２ａ毎に設けられており、各マイクロレンズ２ａについて基板上の露光領域を６角に整形している。６角視野絞り１２は、例えば、図５（ａ）に示すように、マイクロレンズ２ａのレンズ視野領域１０の中に６角形状の開口として形成され、開口絞り１１は、図５（ｂ）に示すように、マイクロレンズ２ａのレンズ視野領域１０の中に円形の開口として形成されている。
【００１７】
図６は、各マイクロレンズアレイ２における各マイクロレンズ２ａの配置態様を示す平面図である。この図６においては、マイクロレンズ２ａの配置態様を、マイクロレンズ２ａの６角視野絞り１２の位置として示す。この図６に示すように、マイクロレンズ２ａは、スキャン方向５について、順次、若干横方向にずれて配置されている。６角視野絞り１２は、中央の矩形部分１２ａと、そのスキャン方向５に見て両側の三角形部分１２ｂ、１２ｃとに分かれる。そして、図６に示すように、スキャン方向５に垂直の方向の各列に関し、スキャン方向５について３列の６角視野絞り１２の列をみると、ある特定の１列目の６角視野絞り１２の右側の三角形部分１２ｃが、スキャン方向後方に隣接する２列目の６角視野絞り１２の左側の三角形部分１２ｂと重なり、１列目の６角視野絞り１２の左側の三角形部分１２ｂが、３列目の６角視野絞り１２の右側の三角形部分１２ｃと重なるように、これらのマイクロレンズ２ａが配置されている。このようにして、スキャン方向５に関し、３列のマイクロレンズ２ａが１セットとなって配置される。つまり、４列目のマイクロレンズ２ａは、スキャン方向５に垂直の方向に関し、１列目のマイクロレンズ２ａと同一位置に配置される。このとき、６角視野絞り１２の６角形の各角部をスキャン方向５に結ぶ線分（図中、破線にて示す）が例えば０．０３ｍｍの等間隔であるとすると、３列の６角視野絞り１２において、隣接する２列の６角視野絞り１２の三角形部分１２ｂの面積と三角形部分１２ｃの面積とを加算すると、このスキャン方向５に重なる２個の三角形部分１２ｂ、１２ｃの合計面積は、中央の矩形部分１２ａの面積と同一になる。このため、基板１が３列のマイクロレンズ２ａのスキャンを受けると、このスキャン方向５に垂直の方向に関し、その全域で均一な光量の露光を受けたことになる。従って、各マイクロレンズアレイ２には、スキャン方向５に関し、３の整数倍の列のマイクロレンズ２ａが配置されており、これにより、基板は、１回のスキャンによりその全域で均一な光量の露光を受けることになる。なお、６角視野絞り１２の６角形の各角部をスキャン方向５に結ぶ線分（図中、破線にて示す）は、必ずしも等間隔である必要はない。例えば、６角視野絞り１２の中央の矩形部分１２ａの幅が、三角形部分１２ｂ、１２ｃの高さと異なっていても良い。即ち、前述の隣接する２列の６角視野絞り１２において、スキャン方向５に重なる２個の三角形部分１２ｂの面積と三角形部分１２ｃの面積とを加算した合計面積は、中央の矩形部分１２ａの面積と同一でなくてもよい。全域で均一な光量の露光を受けるためには、スキャン方向５に平行の直線を考えた場合に、この直線が６角視野絞り１２内を通過する部分の線分の長さをこの直線上の全ての６角視野絞りにわたって加算したときの全長が、スキャン方向５に垂直の方向に関して均一であればよい。
【００１８】
このように構成されたマイクロレンズアレイ２においては、露光光源４から露光光が照射されている間に、基板１をマイクロレンズアレイ２に対して相対的に移動させて、露光光により基板を走査することにより、基板１の露光対象領域の全域で、基板１は均一な光量の露光を受ける。つまり、基板１はマイクロレンズ２ａの位置に応じてスポット的な露光を受けるのではなく、１列のマイクロレンズ２ａの相互間の領域は、他列のマイクロレンズ２ａにより露光されて、基板１は、あたかも、平面露光を受けた場合と同様に、露光対象領域の全域で均一な露光を受ける。そして、基板１上に投影されるパターンは、マイクロレンズ２ａの６角視野絞り１２及び開口絞り１３の形状ではなく、マスク３の遮光膜３ｂの孔に形成されたマスクパターン（露光パターン）により決まるパターンである。
【００１９】
図１０に示すように、マイクロレンズアレイ２は、支持板６に、マイクロレンズアレイ２ｂ及びマイクロレンズアレイ２ｃの２列に分かれて配置されており、スキャン方向５に垂直の方向に列をなすように、またマイクロレンズアレイ２ｂとマイクロレンズアレイ２ｃとがスキャン方向５に相互にずれて配置されている。マイクロレンズアレイ２は、図１１及び図１２に示すように、支持板６に設けた孔６ａ内に嵌合して配置されており、各孔６ａは各マイクロレンズアレイ２の外形に見合う大きさを有している。マイクロレンズアレイ２は、そのスキャン方向５に直交する方向については、隣接するマイクロレンズアレイ２同士（マイクロレンズアレイ２ｂとマイクロレンズアレイ２ｃ）が相互に接近するように連なって配置されている。そして、このスキャン方向５に直交する方向に隣接するマイクロレンズアレイ２間の支持板６の部分は、極めて細く、また、マイクロレンズアレイ２におけるスキャン方向５に直交する方向の端部はこの端部のマイクロレンズ２ａと端縁との間の間隔がマイクロレンズ２ａの配列ピッチの１／２未満に短くなっている。このため、各マイクロレンズアレイ２は、図１０に示すように、スキャン方向５に直交する方向に連なっていても、このスキャン方向５に直交する方向の全てのマイクロレンズアレイ２のマイクロレンズ２ａ間の間隔を同一にすることができる。即ち、マイクロレンズ２ａのスキャン方向５に直交する方向のピッチは、全てのマイクロレンズアレイ２について一定である。スキャン方向５については、１個のマイクロレンズアレイ２が配置されており、そのマイクロレンズアレイ２内のマイクロレンズ２ａのピッチは一定である。
【００２０】
なお、マイクロレンズアレイ２は、支持板６に対し、図３に示すように、スキャン方向５及びスキャン方向５に直交する方向の双方に相互に離隔するように配置することもできる。この場合は、スキャン方向５に見た場合に、マイクロレンズアレイ２をその端部同士が重なるように設けることができ、従って、スキャン方向５に直交する方向に関し、各マイクロレンズアレイ２の端部におけるマイクロレンズ２ａと端縁との間隔をマイクロレンズ２ａのピッチの１／２未満になるように、短くする必要がなく、各マイクロレンズアレイ２の端部の幅を十分大きくとることができる。また、支持板６の孔６ａは、スキャン方向５に直交する方向の相互間隔を、図１０に示すような短いものにする必要がなく、十分広くとることができる。なお、図１０及び図３は、マイクロレンズアレイ２をスキャン方向５に直交する方向について、千鳥状に配置しているが、図１０に示すように、マイクロレンズアレイ２が相互に近接している場合は、マイクロレンズアレイ２をスキャン方向５０に一直線状に整列させて配置することも可能である。
【００２１】
図１０に示す実施形態では、各マイクロレンズアレイ２ｂは、例えば、スキャン方向５に対向する２辺で、一方は２個の圧電素子１４ａ，１４ｂに支持され、他方は１個の圧電素子１５ａに支持されており、マイクロレンズアレイ２ｃは、例えば、スキャン方向５に対向する２辺で、一方は１個の圧電素子１４ｃに支持され、他方は２個の圧電素子１５ｂ、１５ｃに支持されている。
【００２２】
図１１及び図１２に示すように、支持板６におけるマイクロレンズアレイ２の配置位置には、前述のごとく、マイクロレンズアレイ２の形状に対応する形状の孔６ａが形成されており、マイクロレンズアレイ２はこの孔６ａ内に嵌合されている。また、この孔６ａの周囲は、支持板６の上面が切り欠かれて、段差６ｂが形成されており、この段差６ｂの低い部分、即ち、孔６ａの周辺部分に、圧電素子１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ），１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が配置されている。そして、マイクロレンズアレイ２はその上方部分に水平方向に張り出すフランジ部２１が形成されており、このフランジ部２１が、支持板６の孔６ａの周囲部分の段差６ｂに位置する。
【００２３】
圧電素子１４，１５は、夫々、その基部１４１、１５１が支持板６の段差６ｂの低い部分に固定されており、その先端１４２、１５２がマイクロレンズアレイ２のフランジ部２１の下面に固定されている。そして、圧電素子１４，１５は引出線７により適宜の制御装置（図示せず）に接続されており、圧電素子１４，１５は、この引出線７を介して制御装置から駆動電圧を供給されて、図１２に示すように，変形する。即ち、図１１においては、圧電素子１４，１５が変形していないので、マイクロレンズアレイ２の光軸は垂直（支持板６の表面に垂直）方向を向いているが、図１２においては、図示の左側の圧電素子１４がその先端１４２が上向くように変形しており、これにより、マイクロレンズアレイ２はその光軸が垂直方向に対し傾斜する方向に向いている。このようにして、マイクロレンズアレイ２の光軸の方向を、圧電素子に対する印加電圧を調整することにより調整できるので、仮に、基板上の基準パターンと露光パターンとの間に位置ずれがある場合は、露光中に位置ずれを検出し、１又は複数のマイクロレンズアレイの傾斜角度を調節することにより、この位置ずれを解消することができる。なお、圧電素子１４，１５による支持点は、上述の３点に限らず、４点以上設けても良いことは勿論である。この場合、４点以上の圧電素子の変形量は、相互に規制する必要がある。
【００２４】
このように構成されたマイクロレンズアレイ２の支持機構においては、圧電素子１４，１５に印加する電圧を制御することにより、圧電素子１４，１５の変形量を制御することができ、３点で支持されたマイクロレンズアレイ２の圧電素子１４，１５の変形量の組合せを調整することにより、マイクロレンズアレイ２を任意の方向に傾斜させることができる。
【００２５】
カメラ２３は、ラインＣＣＤカメラであり、１次元の線状に像を検出する。図８は、マイクロレンズアレイ２のマイクロレンズ２ａの配置と、ラインＣＣＤカメラ２３の検出領域１７とを示す図である。マイクロレンズ２ａの６角視野絞り１２は、前述のように、スキャン方向５に関し、最も近傍に隣接するものが、スキャン方向５に対して平行ではなく、傾斜している。ラインＣＣＤカメラは、その線状の検出領域１７が、コーナー部のマイクロレンズ２ａの６角視野領域１２から、スキャン方向５に対し最も近傍に隣接するマイクロレンズ２ａの６角視野領域１２を結ぶ直線上に、一致するように、検出領域１７をスキャン方向５に対して傾斜させて、配置されている。
【００２６】
基板１をスキャン方向５に移動させつつ、ラインＣＣＤカメラ２３により基板１上の画像を検出すると、１回のラインスキャンにより、検出領域１７の線上で、画像が検出される。この検出信号は、画像処理部２４に入力されて画像処理される。このラインＣＣＤカメラ２３の検出領域１７は、例えば、マイクロレンズアレイ２のコーナー部のマイクロレンズ２ａからマイクロレンズアレイ２の幅方向の他端部までである。即ち、スキャン方向５に垂直の方向に関し、一方の端部のコーナー部から他方の端部までのマイクロレンズアレイ２の幅方向の全域について、傾斜した線上に位置するマイクロレンズ２ａの６角視野領域１２の画像を検出する。このとき、ラインＣＣＤカメラのスキャン性能が１回のスキャンに要する時間が１０ｍｓｅｃであるとすると、基板及びマスクの移動速度は、例えば、１００ｍｍ／ｓｅｃであるから、１０ｍｓｅｃのスキャン時間の間に、基板及びマスクは、１ｍｍ移動する。従って、ラインＣＣＤカメラ２３の一方の端部にて、マイクロレンズアレイ２のコーナー部のマイクロレンズ２ａの画像を検出した後、ラインＣＣＤカメラ２３の他方の端部にてマイクロレンズアレイ２の幅方向の他方の端部のマイクロレンズ２ａの画像を検出したときには、この他方の端部のマイクロレンズ２ａの画像は、コーナー部のマイクロレンズ２ａの画像の位置よりも、１ｍｍ後方の位置の画像である。基板及びマスクの幅方向の大きさは、例えば、１ｍであるから、基板１ｍにつき、１ｍｍのずれが生じる。よって、隣接するマイクロレンズ２ａ間では、この１ｍｍをマイクロレンズ２ａの数で除した分だけ、検出画像は、スキャン方向５にずれが生じている。
【００２７】
また、ラインＣＣＤカメラ２３によるスキャン画像は、コーナー部のマイクロレンズ２ａの画像を検出した後、その基板スキャン方向５の斜め前方のマイクロレンズ２ａの画像を検出する。このように、ラインＣＣＤカメラ２３の１次元のスキャン画像において、基板スキャン方向５について、斜め前方に配置されたマイクロレンズ２ａの画像を順次読み込んでいく。従って、基板スキャン方向５についてのマイクロレンズ２ａの配列ピッチをΔｄとすると、ラインＣＣＤカメラ２３により１回のスキャンで読み込まれた画像信号は、基板スキャン方向５について、その前方にΔｄだけずれたマイクロレンズ２ａの画像を順次読み込んだことになる。よって、このレンズピッチΔｄが１５０μｍであるとすると、そして、前述のごとく、基板の移動速度が１００ｍｍ／ｓｅｃであるとすると、このレンズピッチΔｄ（＝１５０μｍ＝０．１５ｍｍ）を基板が移動するのに、１．５ｍｓｅｃかかる。従って、ラインＣＣＤカメラ２３の１回のスキャンで、コーナー部のマイクロレンズ２ａの画像を検出した後、次順のマイクロレンズ２ａの画像を検出したときは、この画像は、コーナー部のマイクロレンズ２ａの画像のスキャン方向５に垂直の方向に隣接する位置の画像よりも、基板のスキャン方向５にΔｄだけ進んだ位置の画像である。よって、ある時点でコーナー部のマイクロレンズ２ａの画像のスキャン方向５に垂直の方向に隣接する位置の画像は、その時点でコーナー部のマイクロレンズ２ａの次順のマイクロレンズ２ａの画像を取得した時点よりも、１．５ｍｓｅｃ後にこの２番目のマイクロレンズ２ａにて検出された画像である。
【００２８】
画像処理部２４は、ラインＣＣＤカメラ２３の取得信号から、以上の２点の時間遅延及び位置調整に関する補正の画像処理を行うと、基板が移動している間のある特定の時点の画像を得ることができる。例えば、本実施形態の露光装置に搬入されてくる基板１に、図９（ａ）に示すように第１層の露光パターンＬ１（基準パターン）が形成されている場合、露光装置の所定位置に停止した基板１を走査させて、ラインＣＣＤカメラ２３により基板１上の画像を検出し、この基準パターンＬ１の検出信号を画像処理部２４が画像処理すると、図９（ａ）に示す基準パターンＬ１の検出画像が得られる。制御部２５は、この画像処理されたパターンＬ１の画像検出信号に基づき、この第１層パターンＬ１の基準位置と、マスク３に形成され第２層パターンＬ２として露光すべき露光パターンＬ２の基準位置との間のずれを演算し、このずれ量を解消するためのマイクロレンズアレイ２の傾斜角度を演算する。そして、制御部２５は、このマイクロレンズアレイ２の傾斜角度に応じた信号を、このマイクロレンズアレイ２の傾斜を駆動するピエゾ圧電素子１４，１５からなるアクチュエータ２０に出力し、アクチュエータ２０（圧電素子１４，１５）はこの信号に基づいてマイクロレンズアレイを傾斜駆動する。即ち、アクチュエータ２０（圧電素子１４，１５）はこのマイクロレンズアレイ２の傾斜角度に基づき、圧電素子１４，１５に印加する電圧を調整して、マイクロレンズアレイ２を所定の傾斜角度になるように駆動する。
【００２９】
図１３は、マイクロレンズアレイ２を、隣接するマイクロレンズアレイ２に対して徐々にその傾斜角度を大きくしていった場合の露光光と基板１との関係を示す図である。この図１３に示すように、マイクロレンズアレイ２の傾斜角度が大きくなると、基板１に対する露光光の入射角度が９０°から次第に小さくなっていく（鋭角になっていく）。これにより、隣接するマイクロレンズアレイ２間の露光領域の間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３が徐々に大きくなり、水平配置のマイクロレンズアレイ２の端部（基準点）のパターンに対して、傾斜角度が最も大きなマイクロレンズアレイ２の最も前記基準点から離れた位置のパターンは、全てのマイクロレンズアレイ２が水平の場合の露光位置に比して、基準点から遠いものとなる。このように、一列に並んだマイクロレンズアレイ２の傾斜角度を徐々に大きくしていくだけで、基板上の露光位置を調整することができ、基板上の露光領域を拡大することができる。逆に、露光領域を縮小する場合も、マイクロレンズアレイ２を逆方向に傾斜させればよい。
【００３０】
次に、上述のごとく構成された本実施形態の露光装置の動作について説明する。先ず、図１に示すように、露光装置の所定の露光位置に基板１が搬入される。この基板１には、基準パターンとして、図９（ａ）に示すようなパターンＬ１が露光されている。この基準パターンＬ１は第１層パターンであり、この第１層パターンを基準として、露光装置において、第２層パターン乃至第４層パターンが露光されて、例えば、５層のパターンが重ね合わせ露光される。
【００３１】
このとき、薄膜トランジスタ液晶基板及びカラーフィルタ基板等のガラス基板に、製造過程で寸法の変化が生じた場合に、重ね露光における露光パターンが下層パターンに対してずれてしまう。そこで、搬入された基板１に対し、これをマスク３と共にマイクロレンズアレイ２に対して走査し、ラインＣＣＤカメラ２３により基板１上の画像を検出する。このラインＣＣＤカメラ２３は、その光検出部は１次元のセンサであり、図８に示すように、基板スキャン方向５に対して傾斜する領域を検出するように設置されている。このように、ラインＣＣＤカメラ２３の検出領域１７を、基板スキャン方向５に垂直の方向にせず、この方向に対して傾斜する方向としたのは、仮に、基板スキャン方向５に垂直の方向に線状の検出領域１７を配置すると、隣接するマイクロレンズ２ａの６角視野絞り１２間に不連続の部分が存在するため、基板１上の画像を連続的に検出できないからである。そこで、本実施形態においては、検出領域１７をスキャン方向５に最も近傍に隣接するマイクロレンズアレイ２の６角視野絞り１２を通るように傾斜して配置している。これにより、この検出領域１７を傾斜して配置したことによる遅延時間に基づく補正と、ＣＣＤセンサの１スキャン時間の時間遅れによる補正とを、画像処理により行うことにより、マイクロレンズアレイ２の基準となるコーナー部のマイクロレンズ２ａの検出画像を基準として、基板１上の画像を検出することができる。即ち、画像処理部２４は、カメラ２３の検出信号に基づいて、図９（ａ）に示す基板１上の第１層パターンＬ１を求める。
【００３２】
制御部２５は、この第１層パターンＬ１と、マスク３に形成されこれから露光しようとする第２層パターンＬ２とが一致している場合は、この第２層パターンＬ２を基板上に露光する。即ち、基板１及びマスク３を一体としてマイクロレンズアレイ２及び光源に対して移動させ、マスク３に形成されている露光パターンＬ２を第１層パターンＬ１上に重ね露光する。これにより、図９（ｂ）に示すように、第１層パターンＬ１の基準となるコーナー部から、設計値のΔｘ及びΔｙだけ離隔した位置に第２層パターンＬ２を形成することができる。
【００３３】
このとき、図２乃至図４に示すように、露光光源４から露光光がマスク３を介してマイクロレンズアレイ２に入射すると、倒立等倍の像が６角視野絞り１２に結像する。そして、この６角視野絞り１２により、各マイクロレンズ２ａを透過する露光光が、図５（ａ）に示す６角形に整形され、基板１上に正立等倍像として、投影される。このとき、マイクロレンズ２ａによる露光領域は、基板上で図６に示すように配置される。
【００３４】
そして、図３に示すように、８枚のマイクロレンズアレイ２により、基板１のスキャン方向５に垂直の方向の全露光領域が均一光量で露光される。そして、基板１及びマスク３を、スキャン方向５に、マイクロレンズアレイ２に対して走査すると、基板１の全面の露光領域が均一光量で露光される。これにより、マスク３に形成されたマスクパターンが基板１上に結像する。
【００３５】
一方、ラインＣＣＤカメラ２３により検出した第１層パターンＬ１に対し、現在の位置のマスク３の露光パターンＬ２の位置がずれていた場合は、制御部２５が演算したマイクロレンズアレイ２の傾斜角度に基づいて、アクチュエータ２０が圧電素子１４，１５に電圧を供給し、マイクロレンズアレイ２を傾動させて、マスク３の露光パターンＬ２の基準位置が第１層パターンＬ１の基準位置と一致するように、基板１に対する露光光の入射角度を調整する。例えば、図１３に示すように、基板スキャン方向に垂直の方向に並んだ４枚のマイクロレンズアレイ２をその傾斜角度が徐々に大きくなるように傾斜させると、基板１上において、１個のマイクロレンズアレイ２の各マイクロレンズ２ａによる露光光の基板に対する傾斜角度は変化しないが、隣接するマイクロレンズアレイ２間で、その露光角度が変化し、図１３の右端の水平のマイクロレンズアレイ２に対して、より左側になるにつれてマイクロレンズアレイ２からの露光光の基板に対する傾斜が大きくなる。
【００３６】
これにより、各マイクロレンズアレイ２から基板１上に投影されたマスク３のマスクパターン（図中、□で示す）は、各マイクロレンズアレイ２についてａの領域に投影される。この場合に、露光光の傾斜角度は各マイクロレンズアレイ２について異なるが、露光領域ａは、傾斜角度自体が極めて小さいものであるから、各マイクロレンズアレイ２について実質的に同寸である。しかし、隣接するマイクロレンズアレイ２間ではそのマスクパターンの間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３，は次第に大きくなる。
【００３７】
このようにして、図１３の左端のマイクロレンズアレイ２の基板に対する露光領域は、全てのマイクロレンズアレイ２が水平である場合よりも左側にシフトする。これにより、第１層パターンＬ１と第２層パターンＬ２とのずれを解消することができる。なお、Δｘ及びΔｙが７０μｍの場合、右端のマイクロレンズアレイ２に対して、その左隣のマイクロレンズアレイ２を若干（数度の１／１０００程度）傾斜させると、１μｍ程度露光位置をずらすことができる。従って、マイクロレンズアレイ２を極めて僅かな角度で傾斜させるだけで、７０μｍの間隔のパターンを１μｍずらすことができる。なお、パターンの位置ずれを解消するためのマイクロレンズアレイ２の傾動方法は、図１３に示すものに限らず、種々の態様がある。
【００３８】
本実施形態においては、重ね合わせ露光において、基板の寸法の変動が生じても、これをリアルタイムで検出して、その露光位置を下層の露光パターンに高精度で合わせることができる。即ち、本実施形態においては、露光装置内で、露光中に下層パターンと露光パターンとの位置ずれを、マイクロレンズアレイの傾動により修正することができ、リアルタイムに位置ずれを修正して、高精度の重ね露光を行うことができる。
【００３９】
また、露光光は、パルスレーザ光又は水銀ランプ等の連続光等、種々のものを使用することができる。更に、ラインＣＣＤカメラ２３は、基板上を照射する光照射部と反射光を検出するラインＣＣＤセンサとを有するものを使用し、ダイクロイックミラー２２によりカメラ２３からの観察光を基板に照射したが、基板の下方から光照射して、基板に形成された第１層露光パターンの像をラインＣＣＤセンサに入力してこれを検出することとしてもよい。更に、基板上の画像は、ラインＣＣＤセンサにより検出する場合に限らず、２次元センサにより、基板上の画像を検出することもできる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限らないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、図８に示すように、ラインＣＣＤカメラ２３のラインセンサをその検出領域１７がスキャン方向５に対して傾斜するように配置することにより、画像処理することによって、スキャン方向５に垂直の方向の全域において途切れることなく連続する６角視野絞り１２内の画像を検出しているが、ラインセンサをスキャン方向５に垂直の方向に配置し、このラインセンサを３列設けることにより、同様に、スキャン方向５に垂直の方向の全域において途切れることなく連続する６角視野絞り１２内の画像を検出することもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１：基板
２：マイクロレンズアレイ
２ａ：マイクロレンズ
２−１〜２−４：（構成）マイクロレンズアレイ
３：マスク
３ａ：透明基板
３ｂ：Ｃｒ膜
４：露光光源
５：スキャン方向
６：支持基板
１１：開口絞り
１２：６角視野絞り
１２ａ：矩形部分
１２ｂ、１２ｃ：三角形部分
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ），１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）：圧電素子
１７：検出領域
２０：アクチュエータ
２１：光学系
２２：ダイクロイックミラー
２３：ラインＣＣＤカメラ
２４：画像処理部
２５：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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