微透镜阵列曝光装置以及微透镜阵列曝光方法与流程

1.本发明涉及曝光机技术领域，具体涉及一种微透镜阵列曝光装置以及微透镜阵列曝光方法。


背景技术：

2.光刻是可以在涂有光敏感介质的基板上做出图形的一种技术，可用于集成电路（ic）及其封装、平板显示（fpd）、led照明、微机电系统器件（mems）、光学器件和其他精密器件的制造。光刻时使用的曝光装置是实现预期图形转移到基板目标区域上的一种工具。
3.现有技术中的双戴森结构的曝光系统如图1所示，该曝光系统包括：光源1、掩模版2、调整装置3、戴森光学系统10、戴森光学系统11及感光基板12。戴森光学系统10包括直角反射镜4、透镜5和凹面反射镜6，戴森光学系统11包括直角反射镜7、透镜8和凹面反射镜9，调整装置3放置在掩模版2和直角反射镜4之间。调整装置3为两端为平面的无焦光学系统，调整装置可放置在多个位置，如图1中未标号的虚线方框为调整装置3可放置的位置。光源1照射光照2上图案成像，经调整装置、戴森光学系统10和11投影曝光于所述感光基板12上。
4.但是在双戴森结构的曝光系统中，可利用的镜头视场尺寸未达到实际镜头视场的50%，镜头视场利用率低；且系统的镜头为传统光学镜片，为了满足高精度的需求，镜头的加工、检测及装配成本较高。为了满足高精度的需求，镜头体积也较大，无法进一步缩小尺寸。


技术实现要素：

5.因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种结构简单、且提高镜头视场利用率的微透镜阵列曝光装置以及微透镜阵列曝光方法。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种微透镜阵列曝光装置，包括照明系统、掩膜版、成像系统以及感光基板，所述成像系统具有第一成像镜头组和第二成像镜头组，所述第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面镜像对称，所述第一成像镜头组和第二成像镜头组均为规则排布的微透镜镜头组；所述照明系统用于提供曝光光束，所述曝光光束照射所述掩模版的图案，并经过所述第一成像镜头组形成中间像面，再通过所述第二成像镜头组曝光于所述感光基板；所述第一成像镜头组的物面对应所述掩模版，所述第一成像镜头组的像面对应所述中间像面；所述第二成像镜头组的物面为所述中间像面，所述第二成像镜头组的像面对应于感光基板。
7.在其中一个实施例中，装置包含多个相互独立的成像系统。
8.在其中一个实施例中，所述第一成像镜头组和所述第二成像镜头组均包含多个子投影物镜，在同一组成像镜头组中的多个所述子投影物镜为矩阵排列。
9.在其中一个实施例中，所述子投影物镜的形状为梯形、三角形、菱形、平行四边形中的任一种。
10.在其中一个实施例中，在同一组成像镜头组中的多个所述子投影物镜包括至少两种类型的光学镜头。
11.在其中一个实施例中，在同一组成像镜头组中的多个所述子投影物镜以对称方式组合透射。
12.在其中一个实施例中，还包括控制系统及运动台，所述运动台用于调整所述感光基板在水平面上的移动；所述控制系统用于根据曝光视场的配置形状控制所述运动台。
13.在其中一个实施例中，所述控制系统在曝光时使曝光光束照射所述子投影物镜曝光视场中的所述掩模版的图案，并经所述子投影物镜将所述掩模版的图案投影至当前的子曝光区域，以形成当前子曝光图案；调整所述运动台使所述感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将所述掩模版的图案投影至下一个子曝光区域，以完成拼接曝光，得到配置形状的曝光视场。
14.在其中一个实施例中，还包括曝光系统、运动台及掩模台，所述运动台用于调整所述感光基板在水平面的运动；所述掩模台用于调整所述掩模版在水平面运动；所述曝光系统用于根据曝光视场的配置形状分别控制所述运动台和所述掩模台。
15.在其中一个实施例中，还包括调整系统及至少一个调整元件，所述调整元件用于调整曝光光束的光路，且所述调整元件沿中间像面镜像对称；所述调整系统用于调整所述调整元件在所述光路中的位置。
16.在其中一个实施例中，所述调整元件为楔形元件，所述楔形元件具有斜面及斜角，当所述楔形元件沿着所述斜面的方向运动，增加或减小楔形元件在所述光路中的厚度以改变所述曝光光束实际照射至所述楔形元件的光程。
17.在其中一个实施例中，所述调整元件为平板元件，控制所述平板元件相对于y轴与光轴平面绕x轴旋转或相对于x轴与光轴平面绕y轴方向旋转，以调整像点在x轴或y轴平移。
18.一种微透镜阵列曝光方法，包括：采用照明系统提供曝光光束，所述曝光光束照射掩模版的图案，并经过第一成像镜头组形成中间像面，再通过第二成像镜头组曝光于感光基板；其中，所述第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面镜像对称；所述第一成像镜头组的物面对应所述掩模版，所述第一成像镜头组的像面对应所述中间像面；所述第二成像镜头组的物面为所述中间像面，所述第二成像镜头组的像面对应于感光基板。
19.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过采用微透镜镜头组镜像对称，可大大提高投影物镜的视场利用率，进而可以实现全视场曝光，镜头视场利用率高。且微透镜镜头的结构相对简单，制造成本低，成像系统的成本优势明显降低。故而微透镜阵列曝光装置具有结构简单、视场利用率高、体积小、成本低等优势。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
21.图1是现有技术的一种曝光系统的结构示意图；图2为本发明的实施例中微透镜阵列曝光装置的结构示意图；图3为本发明的实施例中微透镜阵列曝光装置的子投影系统示意图；图4为本发明的实施例中微透镜阵列曝光装置的投影物镜结构图；
图5为本发明的实施例中一种为六边形的镜头曝光视场配置形状示意图；图6为本发明的实施例中一种为梯形的镜头曝光视场配置形状示意图；图7为本发明的实施例中一种为三角形的镜头曝光视场配置形状示意图；图8为本发明的实施例中一种为菱形的镜头曝光视场配置形状示意图；图9为本发明的实施例中一种为矩形的镜头曝光视场配置形状示意图；图10为本发明的实施例中一种为正方形的镜头曝光视场配置形状示意图；图11为本发明的实施例中一种为平行四边形的镜头曝光视场配置形状示意图；图12为本发明的实施例中曝光装置的镜头曝光视场配置特征示意图；图13为本发明的实施例中微透镜阵列曝光装置实现拼接曝光的过程示意图；图14为本发明的实施例中微透镜阵列曝光装置的结构示意图；图15为本发明的实施例中微透镜阵列曝光装置的投影物镜结构图；图16为本发明的实施例中含调整装置的曝光装置的结构示意图；图17为本发明的实施例中楔形调整元件的放置位置示意图；图18为本发明的实施例中另一种楔形调整元件的放置位置示意图图19至图21分别为楔形调整元件平移方向示意图；图22为本发明的实施例中平板调整元件的放置位置示意图；图23为平板调整元件调整方向示意图；图24为本发明的实施例中含调整元件的曝光装置的结构示意图；图25为本发明的实施例中一种含多个投影物镜的曝光装置的结构示意图；图26为本发明的实施例中另一种含多个投影物镜的曝光装置的结构示意图；图27为本发明的实施例中一种含多个投影物镜的曝光装置实现拼接全硅片或部分硅片区域曝光的过程示意图；图28为本发明的实施例中一种含多个投影物镜的曝光装置实现拼接全硅片或部分硅片区域曝光的视场示意图；图29为本发明的实施例中一种含多个投影物镜及调整元件的曝光装置的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
23.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面
可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
25.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
26.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。在以下描述中微透镜阵列曝光装置和曝光装置为同一指代。
27.如图2所示，本技术实施例提供一种微透镜阵列曝光装置100a，包括照明系统110、掩膜版130、成像系统120以及感光基板140。
28.成像系统120具有第一成像镜头组121和第二成像镜头组123，第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面122镜像对称，第一成像镜头组121和第二成像镜头组123均为规则排布的微透镜镜头组。采用第一成像镜头组121及第二成像镜头组123的镜头组合以中间像面122为镜像对称，可大大提高投影物镜的视场利用率。
29.微透镜镜头组中的所有微透镜镜头可以是完全一致的，也可以是两种或多种不同尺寸的。但每个成像镜头组中所有微透镜镜头可以按照某一规律进行排列。
30.照明系统（illumination system）用于提供曝光光束。照明系统的曝光光源可采用uv紫外光源等类似光源。
31.中间像面是一种特有的光学结构，该结构是指在图2所示的光学系统内部具有一个像面，该中间像面并不是实物。该像面可以将成像系统120分为两部分：第一部分包括第一成像镜头121，第一成像镜头组的物面对应掩模版130，第一成像镜头组的像面对应中间像面122；第二部分包括第二成像镜头123，第二成像镜头组的物面为第一成像镜头121的像面122，第二成像镜头组的像面对应于感光基板140。在一个实施例中，第一成像镜头组121的放大倍率可以为负一倍，第二成像镜头组123的放大倍率可以为负一倍，这使得成像系统120的整体倍率为正一倍。
32.曝光光束照射掩模版的图案，并经过第一成像镜头组形成中间像面，再通过第二成像镜头组曝光于感光基板。
33.掩膜版130的掩模版图案可设置为由投影物镜曝光视场全部投射，感光基板140的待曝光区域可对应设置为由投影物镜曝光视场投影的曝光区域。感光基板可以是硅片、玻璃板、pcb板、化合物半导体衬底等中的任一种。
34.在一个实施例中，在如图3所示的曝光装置100b中，曝光光源可采用uv紫外光源，光源光线进入照明系统110的光束被重新匀化和整形，形成曝光光束。经整形的曝光光束照射掩模面（投影物镜物面）上的图案成像，图案光束经投影物镜121、123被投影曝光于硅片面（也就是感光基板，即投影物镜像面）上。第一成像镜头组和第二成像镜头组均包含多个子投影物镜，在同一组成像镜头组中的多个子投影物镜为矩阵排列。在第一成像镜头组中可以包含3组微透镜矩阵排列124、124、126，对应的第二成像镜头组也包含3组微透镜矩阵
排列。在该实施例中，第一成像镜头组的多个子投影物镜为矩阵排列，第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面122镜像对称，所以第二成像镜头组中的多个子投影物镜也为矩阵排列。
35.如图4所示，成像系统120’包括关于中间像面对称的第一阵列成像镜头组121及第二阵列成像镜头组123。成像系统120’可以替换图2的曝光装置100a中的成像系统120从而实现大视场投影曝光的效果。在图4中，第一阵列成像镜头组121包括：光学阵列透镜g1~g4。第二阵列成像镜头组123包括：光学阵列透镜g5~g8。光学阵列透镜g1~g4与光学阵列透镜g5~g8分别关于中间像面122对称，即：光学阵列透镜g1与光学阵列透镜8关于中间像面122对称设置，光学阵列透镜g2与光学阵列透镜g7对称设置，光学阵列透镜g3与光学透镜g6对称设置，
……
，光学阵列透镜g4与光学阵列透镜g5对称设置等。
36.图4所示的成像系统120’在双对称阵列镜头的基础上，在镜头内部将光学阵列透镜以对称方式组合透射，能够使系统的结构对称、像差平衡、元件重复利用率高，也可最大限度地提高曝光视场的利用率。
37.在其中一个实施例中，子投影物镜的形状为梯形、三角形、菱形、平行四边形中的任一种。图5所示为一个微透镜镜头的投影物镜曝光视场的配置形状。圆形线为物镜视场，镜头曝光视场为六边形。图6至图11所示的镜头曝光视场形状分别为梯形、三角形、菱形、矩形、正方形及平行四边形。即，投影物镜121、123的子投影物镜124、125、126形状可以是为梯形、三角形、菱形、矩形、正方形、平行四边形和其他认为有利于拼接实现的图形，由此可以进行视场的拼接，以便在后续拼接扫描曝光过程中，增加曝光效率。在拼接曝光过程中，可以通过曝光视场在扫描曝光方向对应该曝光视场的子曝光区域进行拼接曝光，从而得到曝光视场的配置形状。具体地，可以通过对感光基板的子曝光区域进行拼接，进而得到曝光视场的配置形状。在同一组成像镜头组中的多个子投影物镜可以具有同一形状的镜头曝光视场形状，也可以是具有不同形状的镜头曝光视场形状。例如，曝光视场的配置形状可选择具有拼接三角结构特征的几何形状（不同微透镜中三角形的位置或尺寸可以一致或不一致），从而在拼接曝光过程中实现子曝光区域的拼接。在拼接曝光过程中，可以对不需要曝光的区域（即非子曝光区域）通过掩模版铬边进行遮挡，对需要曝光的子曝光区域通过拼接曝光视场的方式进行拼接曝光。如图12所示，在同一组成像镜头组中的多个子投影物镜具有不同形状的镜头曝光视场形状，故而可以通过曝光视场在扫描曝光方向对应该曝光视场的子曝光区域进行拼接曝光，从而得到曝光视场的配置形状。
38.如图2所示，在一个实施例中，曝光装置100a还包括控制系统20及运动台21。
39.运动台21用于调整感光基板140在水平面上的移动；控制系统20用于根据曝光视场的配置形状控制运动台。控制系统20及运动台21可以配合实现曝光装置大尺寸硅片（也就是感光基板）的有效曝光。
40.如图13所示，曝光装置100a基于六边形镜头曝光视场沿扫描曝光方向对感光基板的子曝光区域进行拼接曝光的过程。通过曝光装置100a将掩模版图案曝光至硅片（即感光基板）。其中，六边形曝光视场通过其六边形中拼接三角结构（即图11中的斜边区域）特征实现子曝光区域的拼接曝光。
41.参考图2，并结合图13，曝光装置100a可通过控制系统20控制运动台，使镜头曝光视场类似于s型的扫描方式对感光基板的子曝光区域进行拼接扫描曝光。控制系统20可采
用于执行如下方式实现拼接曝光：在曝光时使曝光光束照射子投影物镜曝光视场中的掩模版的图案，并经子投影物镜将掩模版的图案投影至当前的子曝光区域，以形成当前子曝光图案；调整运动台使感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将掩模版的图案投影至下一个子曝光区域，以完成拼接曝光，得到配置形状的曝光视场。
42.如图3所示的曝光装置100b为不同于图2所示的曝光装置100b，该曝光装置100b适用于大尺寸硅片且一次实现掩模版图案全部曝光。在曝光装置100b中，感光基板的待曝光区域可对应设置为由投影物镜曝光视场投影的子曝光区域，当前掩模版图案为大尺寸掩模版，包括若干子掩模版图案，这些子掩模版图案设置为可由投影物镜曝光视场全部投射至对应的至少一个子曝光区域。
43.为了实现大尺寸掩模版及大尺寸硅片（也就是感光基板）的有效曝光，图3的曝光装置100b还包括：曝光系统30、运动台31及掩模台32。运动台31用于调整感光基板140在水平面的运动；掩模台32用于调整掩模版130在水平面运动；曝光系统30用于根据曝光视场的配置形状分别控制运动台31和掩模台32。
44.曝光装置100b的曝光光束在一次曝光中仅照射掩模面（投影物镜物面）上的部分图案成像，该部分图案的光束经成像系统120被投影曝光于硅片面（也就是感光基板，即投影物镜像面）对应的子曝光区域上。
45.在其中一个实施例中，如图14所示，在同一组成像镜头组中的多个子投影物镜包括至少两种类型的光学镜头。成像系统120采用了关于中间像面122镜头对称的第一成像镜头组121及第二成像镜头组123构成。第一成像镜头组121及第二成像镜头组123均采用多种镜头结构组成，但第一成像镜头121及第二成像镜头123的镜头组合以中间像面122为镜像对称。第一成像镜头组121包含光学透镜（图5中1211）和微透镜阵列（1212）。第二成像镜头组123包含光学透镜（图5中1231）和微透镜阵列（1232）。
46.如图15所示，成像系统120
’’
采用了关于中间像面对称的第一阵列成像镜头121及第二阵列成像镜头123，组成了可供图12所示曝光装置100c实现大视场投影曝光的效果。图13中第一阵列成像镜头121包括：光学透镜g1和光学阵列透镜g2、g3；第二阵列成像镜头123包括：光学阵列透镜g4、g5和光学透镜g6。光学透镜g1与光学透镜g6关于中间像面122对称，光学阵列透镜g2，g3与光学阵列透镜g4，g5关于中间像面122对称。
47.图15所示的阵列成像系统120
’’
在双对称透镜和阵列镜头的基础上，在镜头内部将光学透镜与阵列透镜以对称方式组合透射，能够使系统的结构对称、像差平衡、元件重复利用率高，也可最大限度地提高曝光视场的利用率。
48.如图16所示，曝光装置100c还包括调整系统及至少一个调整元件。
49.调整元件用于调整曝光光束的光路，且调整元件沿中间像面镜像对称。调整元件可以设于曝光光束所经过的位置上，如图16中所有虚线方框的位置。具体地，调整元件可设置于成像系统120与掩模版130之间、成像系统120内及成像系统120与感光基板140之间的至少一种曝光光束所经过的位置上。在成像系统120内部，调整元件也可以设置于第一成像镜头121与中间像面122之间或者中间像面122与第二成像镜头123之间。调整系统用于调整调整元件在光路中的位置，可根据调整元件的配置原理的不同，对调整元件进行调整，以对曝光光束实现光路调整。
50.根据调整元件的功能不同，调整系统可由对倍率解耦调整单元、第一楔形元件控制单元、第二楔形元件控制单元及平板控制单元中的至少一种构成。
51.对应于对倍率解耦调整单元，调整元件可包括：对倍率解耦元件。对称倍率解耦元件至少包括第一对称倍率解耦元件及第二对称倍率解耦元件，第一对称倍率解耦元件设于第一成像镜头内，第二对称倍率解耦元件设于第二成像镜头内；第一对称倍率解耦元件与第二对称倍率解耦元件关于中间像面对称设置；对称倍率解耦调整单元适于调整第一对称倍率解耦元件及第二对称倍率解耦元件的沿光轴平移，改变物镜镜头内透镜间空气间隔的大小，以矫正投影物镜的倍率误差。由于任一光学系统都可以找到对倍率较为解耦的元件，不限于特定光学结构，因此也可以选择第一成像镜头或第二成像镜头内对倍率解耦性能较好的透镜，作为上述对称倍率解耦元件，通过对倍率解耦调整单元实现对称倍率解耦元件调整，矫正投影物镜的倍率误差。
52.在一个实施例中，调整元件为楔形元件，楔形元件具有斜面及斜角，当楔形元件沿着斜面的方向运动，增加或减小楔形元件在光路中的厚度以改变曝光光束实际照射至楔形元件的光程。
53.对应于第一楔形元件控制单元，调整元件还可包括：第一楔形元件组；第一楔形元件组包括：第一楔形元件及第二楔形元件，第一楔形元件具有第一斜面及第一斜角，第二楔形元件具有第二斜面及第一斜角；第一楔形元件组设于投影物镜与掩模版之间、第一成像镜头与中间像面之间、中间像面与第二成像镜头之间或投影物镜与感光基板之间；第一楔形元件控制单元适于控制第一楔形元件及第二楔形元件之间沿斜面相对运动，以调整对应投影物镜的焦面差异。
54.第一楔形元件组的位置示意图可以参考图17及图18，图17及图18楔形元件即为图中虚线所示，曝光装置100c可在图17及图18中任意虚线元件位置设置该调整元件，即可采用x1至x4任意位置的第一楔形元件组。也就是说，第一楔形元件组可以设于曝光装置100c的掩模版130与成像系统120之间、成像系统120与感光基板之间、第一镜头121与中间像面122之间或者中间像面122与第二镜头123之间。
55.第一楔形元件及第二楔形元件组成的第一楔形元件组相当于楔形透镜组，当其中一楔形透镜沿着斜面方向运动，通过增加或减小楔形透镜间厚度来改变实际照射至该第一楔形元件组的光程，可实现焦面改变，可以通过第一楔形元件控制单元，对第一楔形元件组放置光路位置的相对光束位置进行改变，从而获得掩模版及感光基板的最佳位置。第一楔形元件组中，楔形透镜可用来调整不同投影物镜焦面的差异，楔板可以沿斜面运动，楔形透镜沿着斜面方向运动平移示意图可参考图19及图21：图19示意了楔形透镜沿斜面平移方向，图20示意了楔形透镜沿斜面向上平移，光程减小，焦面整体向上移动，图21示意了楔形透镜沿斜面向下平移，光程增加，焦面整体向下移动。
56.对应于第二楔形元件控制单元，调整元件还可包括：第二楔形元件组。第二楔形元件组可以由第一楔形元件组兼作，或者与第一楔形元件组具有相同的设置结构。第二楔形元件控制单元适于控制第二楔形元件组倾斜，以调整对应投影物镜的非对称倍率误差。第二楔形元件组整体可视为一块平板，其绕水平面x轴旋转可调节像面y方向平移，绕y轴旋转可调整像面x方向平移。可以通过第二楔形元件控制单元，对第二楔形元件组（或第一楔形元件组）旋转以进行改变，从而获得准确的像点。第二楔形元件组的配置位置可参考图17及
图18。
57.在一个实施例中，调整元件为平板元件，控制平板元件相对于y轴与光轴平面绕x轴旋转或相对于x轴与光轴平面绕y轴方向旋转，以调整像点在x轴或y轴平移。
58.平板元件设于投影物镜与掩模版之间、第一成像镜头与中间像面之间、中间像面与第二成像镜头之间或投影物镜与感光基板之间。平板控制单元适于控制平板元件相对于y轴与光轴平面绕x轴旋转或相对于x轴与光轴平面绕y轴方向旋转，以调整像点在x轴或y轴平移。平板元件的调整方式与第二楔形元件组是类似的，只是第二楔形元件组整体可视为平板元件，二者都是通过绕x轴旋转可以调节像面y方向平移，绕y轴旋转可以调整像x方向的平移这一原理，采用不同的调整元件结构方式实现。基于曝光装置100c的平板元件的位置示意图可以参考图22所示，可配置于位置y1至y4中的任意一处，即可以设于曝光装置100c的掩模版130与成像系统120之间、成像系统120与感光基板之间、第一镜头121与中间像面122之间或者中间像面122与第二镜头123之间。
59.平板倾斜调整像点平移示意图可参考图23，利用平板元件倾斜可以调整像点的平移，平板在y轴与光轴平面内绕x轴旋转，则会造成x像点在x轴上的平移；若平板在x轴与光轴平面内绕y轴旋转，则会造成y像点在y轴上的平移。
60.在一些实施例中，也可以对调整元件进行手动调整，亦或根据系统配置通过调整系统对对应的调整元件进行微调，以实现调整元件的光路调制功能。上述各个类型的调整元件，即对倍率解耦元件、第一楔形元件组、第二楔形元件组及平板元件，可以根据需要配置一种元件或多种元件于任意的曝光装置100a至100c上，本发明技术方案并不限制特定的调整装置的设置方式。以调整装置100c为例，结合图24，曝光装置100c可以包括：已配置好对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组（图中未示出）的投影物镜，仅对投影物镜中预定的可作为对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组的光学透镜进行了透镜间空间距离的手动调整，实现了倍率补偿；在掩模版130与成像系统120之间配置了第一楔形元件组16，可通过手动或第一楔形元件控制单元401控制楔形元件沿斜面平移，以实现焦面调整；在投影物镜11与感光基板之间设置平板元件17，可通过手动或平板控制单元403控制平板元件绕x轴或y轴旋转，以实现像点校准。
61.在其他实施例中，投影物镜结构也可含有楔板元件，楔板元件可以倾斜可以调整非对称倍率误差，用来消除单个镜头在x和y方向的不同倍率误差等。
62.在一些实施例中，装置包含多个相互独立的成像系统。如图25所示，曝光装置100d包括：掩模版130、投影物镜51至53、感光基板140、分光系统55及照明单元56至58。分光系统55适于将光源等分为光源光束s1至s3，以对应进入照明单元56至58；照明单元56至58适于将对应光源光束匀化与整形以形成对应分光后的曝光光束b1至b3，分光后的曝光光束b1至b3可照射至掩模版130的对应图案，并入射至对应投影物镜51至53。在其他实施例中，投影物镜可根据需要配置有2个、4个或其他多个的数目。投影物镜51至53的结构可参考曝光装置100a至100c的成像系统120的配置。
63.采用多个数量的投影物镜同时投影，可实现大尺寸掩模版图案及大尺寸硅片（即感光基板）的拼接曝光，并大大降低镜片制作成本，降低曝光生产的工业成本。
64.曝光装置因曝光光束将掩模版的多个图案投影到对应物镜，投影物镜具有多个中间像面及可同时对多个子曝光区域进行投影。例如，曝光装置100d中，将掩模版130的三个
子掩模版图案投影至投影物镜51至53，形成中间像面z1至z3，由于三个投影物镜在曝光时同时可对各自曝光视场的子曝光区域q1至q3进行曝光投影，一次曝光可在感光基板140上形成较大的子曝光区域组（子曝光区域q1至q3）。
65.如图26所示，为了实现大尺寸硅片及大尺寸掩模版的有效曝光，曝光装置100e还可以包括：曝光系统60及运动台61。其中运动台61可以调整感光基板140在水平面的运动。由于当前掩模版图案可设置为可分别由投影物镜51至53曝光视场全部投射的子掩模版图案（对应配置为三个子掩模版图案图案构成当前掩模版图案），感光基板的待曝光区域可对应设置为由投影物镜曝光视场51至53投影的子曝光区域，即投影物镜曝光视场51对应若干子曝光区域、投影物镜曝光视场52对应若干子曝光区域、投影物镜曝光视场53对应若干子曝光区域。
66.投影物镜51至53的曝光视场配置形状相同，并可使用图5至图11任意所示的形状与结构特征的曝光视场，本实施例以六边形曝光视场为例。结合图27，基于曝光装置100d，投影物镜51至53曝光视场同时可投影曝光形成子曝光区域组（图27中将硅片用圆形表示，将该子曝光区域组的扫描轨迹用带箭头的线段表示，三个六边形拼接曝光视场为方形区域示意的子曝光区域组），子曝光区域组是投影物镜同时将子掩模版图案通过曝光视场51至53投影至子曝光区域形成。图27中曝光区域不限于子曝光区域也不限于三个六边形视场，可以为多个视场，且拼接后实现整个硅片的全场曝光。
67.图27中，曝光系统60通过控制运动台61使硅片或感光基板相对运动，使投影物镜51至53的曝光视场组合同时沿扫描曝光方向将掩模版图案曝光至硅片（即感光基板），根据图中箭头所示方向曝光扫描，以完成拼接曝光过程。曝光系统60可适用于执行如下方式实现拼接曝光：在曝光时使经分光的曝光光束照射至对应投影物镜曝光视场当前子掩模版图案，并经对应投影物镜将对应子掩模版图案投影至当前的子曝光区域，以对当前子曝光区域组完成曝光图案；调整运动台使感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将对应子掩模版图案投影至下一个子曝光区域，对下一组子曝光区域组完成曝光图案，以完成拼接曝光。
68.如图28所示，含有多个投影物镜的曝光装置，因曝光光束将掩模版的多个图案投影到对应物镜，投影物镜具有多个中间像面及可同时对多个子曝光区域进行投影。例如，曝光装置100d中，将掩模版130的三个子掩模版图案投影至投影物镜51至53，形成中间像面z1至z3，由于三个投影物镜在曝光时同时可对各自曝光视场的子曝光区域q1至q3进行曝光投影。再参考图27，曝光系统60通过控制运动台61使硅片或感光基板相对运动，运动台使感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将对应子掩模版图案投影至下一个子曝光区域。
69.对上述曝光装置100d或100e也可以与上述调整装置配合使用，实现光路调制。基于调整装置的各个类型的调整元件，即对倍率解耦元件、第一楔形元件组、第二楔形元件组及平板元件，可以根据需要配置一种元件或多种元件于任意的曝光装置100d或100e上。以调整装置100d为例，结合图29曝光装置100f包括：已配置好对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组（图中未示出）的投影物镜71至73，通过对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组的光学透镜进行了透镜间空间距离的手动调整，实现了各个物镜的倍率补偿；分别在掩模版130与投影物镜71至72之间依次配置第一楔形元件j1至j3，可通过手动或第一楔形元件控制单元
401控制第一楔形元件j1至j3沿斜面平移，以实现各个物镜的焦面调整；在投影物镜71至73与感光基板之间依次设置平板元件p1至p3，可通过手动或平板控制单元403控制平板元件p1至p3分别绕x轴或y轴旋转，以实现各个物镜的像点校准。
70.在其他实施例中，投影物镜71至72内也可分别含有楔板元件，楔板元件可以倾斜可以调整物镜的非对称倍率误差，用来消除单个镜头在x和y方向的不同倍率误差等。
71.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种微透镜阵列曝光装置，其特征在于，包括照明系统、掩膜版、成像系统以及感光基板，所述成像系统具有第一成像镜头组和第二成像镜头组，所述第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面镜像对称，所述第一成像镜头组和第二成像镜头组均为规则排布的微透镜镜头组；所述照明系统用于提供曝光光束，所述曝光光束照射所述掩模版的图案，并经过所述第一成像镜头组形成中间像面，再通过所述第二成像镜头组曝光于所述感光基板；所述第一成像镜头组的物面对应所述掩模版，所述第一成像镜头组的像面对应所述中间像面；所述第二成像镜头组的物面为所述中间像面，所述第二成像镜头组的像面对应于感光基板。2.根据权利要求1所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，装置包含多个相互独立的成像系统。3.根据权利要求1或2所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，所述第一成像镜头组和所述第二成像镜头组均包含多个子投影物镜，在同一组成像镜头组中的多个所述子投影物镜为矩阵排列。4.根据权利要求3所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，所述子投影物镜的形状为梯形、三角形、菱形、平行四边形中的任一种。5.根据权利要求3所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，在同一组成像镜头组中的多个所述子投影物镜包括至少两种类型的光学镜头。6.根据权利要求3所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，在同一组成像镜头组中的多个所述子投影物镜以对称方式组合透射。7.根据权利要求3所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，还包括控制系统及运动台，所述运动台用于调整所述感光基板在水平面上的移动；所述控制系统用于根据曝光视场的配置形状控制所述运动台。8.根据权利要求7所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，所述控制系统在曝光时使曝光光束照射所述子投影物镜曝光视场中的所述掩模版的图案，并经所述子投影物镜将所述掩模版的图案投影至当前的子曝光区域，以形成当前子曝光图案；调整所述运动台使所述感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将所述掩模版的图案投影至下一个子曝光区域，以完成拼接曝光，得到配置形状的曝光视场。9.根据权利要求1或2所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，还包括曝光系统、运动台及掩模台，所述运动台用于调整所述感光基板在水平面的运动；所述掩模台用于调整所述掩模版在水平面运动；所述曝光系统用于根据曝光视场的配置形状分别控制所述运动台和所述掩模台。10.根据权利要求1或2所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，还包括调整系统及至少一个调整元件，所述调整元件用于调整曝光光束的光路，且所述调整元件沿中间像面镜像对称；所述
调整系统用于调整所述调整元件在所述光路中的位置。11.根据权利要求10所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，所述调整元件为楔形元件，所述楔形元件具有斜面及斜角，当所述楔形元件沿着所述斜面的方向运动，增加或减小楔形元件在所述光路中的厚度以改变所述曝光光束实际照射至所述楔形元件的光程。12.根据权利要求10所述的微透镜阵列曝光装置，其特征在于，所述调整元件为平板元件，控制所述平板元件相对于y轴与光轴平面绕x轴旋转或相对于x轴与光轴平面绕y轴方向旋转，以调整像点在x轴或y轴平移。13.一种微透镜阵列曝光方法，其特征在于，包括：采用照明系统提供曝光光束，所述曝光光束照射掩模版的图案，并经过第一成像镜头组形成中间像面，再通过第二成像镜头组曝光于感光基板；其中，所述第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面镜像对称；所述第一成像镜头组的物面对应所述掩模版，所述第一成像镜头组的像面对应所述中间像面；所述第二成像镜头组的物面为所述中间像面，所述第二成像镜头组的像面对应于感光基板。

技术总结
本发明提供了一种微透镜阵列曝光装置以及微透镜阵列曝光方法，属于曝光机技术领域，装置包括照明系统、掩膜版、成像系统以及感光基板，成像系统具有第一成像镜头组和第二成像镜头组，第一成像镜头组和第二成像镜头组沿中间像面镜像对称，第一成像镜头组和第二成像镜头组均为规则排布的微透镜镜头组；照明系统提供曝光光束，曝光光束照射掩模版的图案，并经过第一成像镜头组形成中间像面，再通过第二成像镜头组曝光于感光基板；第一成像镜头组的物面对应掩模版，第一成像镜头组的像面对应中间像面；第二成像镜头组的物面为中间像面，第二成像镜头组的像面对应于感光基板。通过本申请的处理方案，可得到结构简单、且提高镜头视场利用率的曝光装置。利用率的曝光装置。利用率的曝光装置。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：深圳智达星空科技（集团）有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/21