JP2005153013A - 基板の加工方法、マイクロレンズシートの製造方法、透過型スクリーン、プロジェクタ、表示装置並びに基板の加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工基板の反りや厚さのばらつき等に影響を受けることなく、基板に所望の形状の加工を行えるようにすること。
【解決手段】 レーザ光源１から出射されたレーザービーム５を、回折光学素子３に通して、被加工基板７の加工領域部分の厚さのばらつきの最大値および反りのばらつきの最大値より大きな焦点深度を有するビームに整形するステップと、整形されたビーム６を基板７に成膜された膜８に照射して該膜８を除去することにより複数のエッチング用穴を形成するステップと、複数のエッチング用穴を介して基板７をエッチングし、複数の凹部を形成するステップとを備える加工方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザー加工またはレーザー加工とエッチング加工とを利用した基板の加工、特に微細加工に関する。またその加工方法を利用したマイクロレンズシートの製造方法、およびそれにより得られたマイクロレンズシートまたはアレイ（複数の突状マイクロレンズを備えたシートまたはアレイ）を用いた透過型スクリーンに関する。さらに、マイクロレンズシートなどを備えた表示装置、並びに透過型スクリーンを備えたプロジェクタに関する。

リアプロジェクションテレビ等の映像投射装置に用いられる投写スクリーンは、投写レンズからの入射光を略平行光に変換する複数のフレネルレンズを有するフレネルシートと、各フレネルレンズからの略平行光を拡散させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズシートとからなる。このうち、マイクロレンズシートは、熱可塑性樹脂等を各マイクロレンズとなるべき部分に凹部が形成された型で型抜きすることによって形成されている。このマイクロレンズシートの型を作製する場合、各マイクロレンズとなるべき凹部に対して、その各凹部を形成するためのエッチング用穴を、型となるべき基板表面に設けられた金属膜に形成する必要がある。そのようなエッチング用穴は、レーザー加工により形成することが可能である。

そのような従来のレーザー加工方法として、加工精度を保って加工するために、レーザービームの集光点と加工点とのずれを焦点深度の５０％以下に保ちながら加工を行うものがある。すなわち、被加工物が載置され、加工の進展にあわせてＸ，Ｙ軸方向や高さ（Ｚ軸）方向に被加工物を移動させるＸＹＺステージの高さをレーザー変位計で測定し、集光点と加工点とのずれが加工光学系の焦点深度の５０％以上になると加工用レーザーの発振を停止させ、ＸＹＺステージの高さが設定位置になると加工用レーザーを発振させている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２５３８７７号公報（［０００５］，［００１２］および図１等）

上記のような従来のレーザー加工方法は、例えば、焦点深度が３０〜５０μｍの加工光学系により厚さが０．５０〜１．５ｍｍの基板に深さ２００〜３００μｍ程度の穴をあける場合に適している。
これに対し、例えば、画面サイズが７０インチ程度の投写スクリーンに用いられるマイクロレンズシートを作製する場合、マイクロレンズシートを作製する型となるべき基板は、例えば、横１７００ｍｍ、縦１０００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ等の厚くて面積が大きなサイズを有している。その様なサイズの基板にあっては、例えば、±５００μｍ程度の反りが生じ、厚さ自体にもばらつきがある。

従来のレーザー加工方法では、加工光学系の焦点深度が浅いため、ＸＹＺステージの高さを調整しただけでは上記基板の反りや厚さのばらつき等により、基板表面に形成された金属膜に所望の形状および間隔を有するエッチング用穴（エッチング開始穴）を形成することができないという課題があった。また、従来のレーザー加工方法では、ＸＹＺステージやレーザー変位計等が必要であるため、装置が複雑で高価になるという課題もあった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡便な構成で、厚さが薄くて面積が大きな基板の反りや厚さのばらつき等に影響を受けることなく、基板上に形成された金属膜、または金属膜および基板を微細加工できる加工方法および加工装置を提案することを目的とする。また併せて、その加工方法や加工装置を用いたマイクロレンズシートの製造方法、更にその加工方法で製造されたマイクロレンズシートや成形型を用いて得られる透過型スクリーンや表示装置を提案することも目的としている。

本発明の加工方法は、レーザー光源から出射されたレーザービームを、該ビームの波面に位相変調を加える光学素子に通して、被加工基板の加工領域部分の厚さのばらつきの最大値および反りのばらつきの最大値より大きな焦点深度を有するビームに整形するステップと、前記整形ビームを前記基板に成膜された膜面に照射して該膜を除去することにより複数のエッチング用穴を形成するステップと、前記複数のエッチング用穴を介して前記基板をエッチングし、複数の凹部を形成するステップと、を備えたものである。
これにより、基板に厚さのばらつきや反りのばらつきがある場合でもＸＹＺステージの高さ調整やレーザー変位計による測定を行うことなく、基板に所望のエッチング用穴が形成でき、基板に対して適切なエッチングが施されて目的の形状を得ることができる。本発明は、被加工基板に照射される整形ビームの径と焦点深度を光学的に自在に調整できるという点で特に有効である。

上記方法において、前記光学素子として回折光学素子を用い、光軸上の所定の領域にのみ多くの光エネルギーが集光されて局在する強度分布を有する整形ビームを生成することが好ましい。これにより、簡便かつ安価な構成で基板に所望のエッチング用穴を加工することができる。
また、上記方法において、前記レーザー光源から出射されたレーザービームを複数に分岐し、分岐した各レーザービームを各ビーム毎に設けられた前記回折光学素子によりそれぞれ回折させて、整形ビームを生成しても良い。これにより、基板に所望のエッチング用穴を効率よく形成することができる。
また、上記方法において、前記回折光学素子から出射された整形ビームを、第１の焦点距離を有する第１のレンズ、空間フィルタ、第２の焦点距離を有する第２のレンズが順次設けられた光学系に通して、前記整形ビームの強度分布を更に調整するステップを備えても良い。これにより、ビーム径をより小さくできるので、ビーム整形手段としての回折光学素子の製作の際の負担が軽減できる。また、焦点深度を必要充分な範囲に限定することにより、得られる整形ビームの利用効率が向上するとともに、より理想的な強度分布を有する整形ビームが得られる。
また、上記方法において、前記回折光学素子を表面凹凸型の回折光学素子とし、その断面形状を鋸歯状とするのが好ましい。こうすることで、高い光利用効率が得られる。例えば、回折光学素子の周期とレーザービームの波長との比が２．０より大きい場合には８０％以上の光利用効率が得られ、その比がさらに大きくなれば９０％以上の光利用効率が得られることになる。

なお、上記の各場合において、ビーム整形手段である回折光学素子に代えて円錐プリズムを用いても良い。円錐プリズムはその屈折作用を利用するため波長依存性が極めて小さく、１つの円錐プリズムで複数の異なる波長を有するレーザービームに適用できる。しかも回折光学素子とほぼ同程度の光利用効率が得られる。
また、上記の各場合において、レーザー光源から出射されたレーザービームの強度分布をガウス分布とすると、より好ましい強度分布を有する整形ビームまたは非回折ビームが得られる。

なお、前記基板が光透過部材からなる場合には、前記整形ビームを前記基板の膜面が形成されている側と反対面側から前記膜面に照射してもよい。
また、上記何れかに記載の方法を用いてガラス基板または樹脂基板を加工し、複数の凹型レンズからなるレンズアレイを製造しても良い。これにより、大型のサイズのレンズアレイを効率よくしかも安価に得ることが可能となる。
また、上記何れかに記載の方法を用いて基板を加工し、複数の凹部を備えたマイクロレンズシート成形型を製造しても良い。これにより大型のサイズのマイクロレンズシート成形型を効率よくしかも安価に得ることができる。

本発明のマイクロレンズシートの製造方法は、上記方法で得られたマイクロレンズシート成形型の凹部形成面にガラスまたは樹脂を押し当て該成形型の形状を転写し、凸形状の複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズシートを製造するものである。これにより大型のサイズのマイクロレンズシートを安価に得ることが可能となる。
本発明の透過型スクリーンは、前記マイクロレンズシート成形型を鋳型とし、これに樹脂を充填して硬化させ、該樹脂から前記成形型を取り外すことによって形成されたマイクロレンズシートまたはアレイを備えた透過型スクリーンである。特に、上記方法で得られたマイクロレンズシートまたはアレイと、フレネルレンズを有するフレネルシートとを、互いのレンズ面が対向するように平行に配設したものが好ましい。これにより大型のサイズの投写スクリーンを安価に得ることができる。
本発明のプロジェクタは、上記透過型スクリーンを備え、該透過型スクリーンを通して画像を表示するようにしたものである。
本発明の表示装置は、前記マイクロレンズシート成形型を鋳型とし、これに樹脂を充填して硬化させ、該樹脂から前記成形型を取り外すことによって形成されたマイクロレンズアレイを備える表示装置、例えば液晶表示装置である。

本発明の加工装置は、レーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームの波面に位相変調を加え、光軸上の所定の領域にのみ多くの光エネルギーが集光されて局在する強度分布を有する整形ビームを生成する回折光学素子または円錐プリズムの何れか備えて、前記整形ビームに被加工基板の加工領域部分の厚さのばらつきの最大値および反りのばらつきの最大値より大きな焦点深度を与えるようにしたものである。これにより、基板に厚さのばらつきや反りのばらつきがある場合でもＸＹＺステージの高さ調整やレーザー変位計による測定を行う必要がなく、基板に所望のエッチング用穴を効率的かつ確実に形成できる。また、この加工装置に、前記整形ビームが照射された後の基板をエッチングするエッチング槽を備えて、エッチング加工へ容易に移行できるようにするのが好ましい。なお、エッチング加工へ移行する際には、基板表面に異物が付着しないように配慮することが必要となる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１である基板の加工装置の構成を示す概略図である。この加工装置１００は、１次加工用のレーザー加工装置１と、２次加工用のエッチング槽１０とを備えているが、本発明を１次加工用のレーザー加工装置１だけの構成とし、エッチング槽１０は必要に応じて利用するようにしてもよい。
レーザー加工装置１は、レーザー光源であるレーザー発振器２と、レーザー発振器２から出射されたレーザービーム５の強度分布を所定の形状に整形するビーム整形手段としての回折光学素子３と、２次元方向に移動可能なＸＹテーブル４とから概略構成されている。レーザー発振器２は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（Neodymium: Yttrium Aluminum Garnet）レーザーであり、例えば、波長０．５３２μｍ、パルス幅６０ｎｓ（繰り返し〜１ＫＨｚ）、ビーム径４ｍｍのパルスビームを出射する。

回折光学素子３は、図２（ａ）に示すように、石英等の透明材料の表面に凹凸状で周期ｐが等しい同心円パターンが形成された表面凹凸型の回折光学素子からなる。なお、その断面形状は、光利用効率の観点から図２（ｂ）に示すような鋸歯状が好ましい。
図３はレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。図３に示すように、回折光学素子３は、レーザー発振器２から出射されたレーザービーム５の波面を位相変調させて、光軸方向および光軸方向に直交する面内において所定の強度分布を有し、所定のビーム径および所定の焦点深度を有する整形ビーム６を発生させて、その整形ビーム６を表面に金属膜８が成膜された被加工部材である基板７の加工点９に照射するものである。なお、この例では、整形ビーム６は非回折ビーム６である。

ここで、回折光学素子３の製造方法を簡単に説明しておく。
（１）まず、回折光学素子３を形成する基板にレジストを塗布する。この基板は、レーザービームの波長に対して透明な素材とする。例えば、上記したＮｄ：ＹＡＧレーザー（波長０．５３２μｍ）に対しては石英を使用することができる。
（２）ついで、集光したレーザービームでレジストを露光し、レジストのパターニングを行う。露光する際に、実現したい形状（ここでは周期ｐが等しい同心円パターン）に応じて場所ごとに露光量を変える。その後レジストを現像して、レジストパターン（凹凸形状に対応したパターン）を形成する。
（３）次に、レジストパターンにイオン化したガス（例えばＣＨＦ₃）をあて、同パターンをマスクとして利用することにより、石英基板にパターンを転写するイオンエッチングを行う。
（４）イオンエッチング後、残存するレジストを除去して石英基板上に所望の凹凸形状の回折光学素子３を形成する。
なお、上記凹凸形状のレベル数を十分多く取ることにより、高い光利用効率（＞９０％）で所望の非回折ビーム６を発生させることができる。

非回折ビーム６を発生する回折光学素子３の位相分布φ（ｒ）は、式（１）で与えられる。
φ（ｒ）＝ｍｏｄ［２ｍπｒ／ｐ］・・・（１）
ただし、ｍは回折光学素子３がつくる円錐波面の回折次数、ｒは回折光学素子３の半径、λはレーザー波長、ｐは回折光学素子３の周期であり、関数ｍｏｄ［］は位相分布を２πで折り返す。この位相分布から得られる非回折ビーム６の光軸Ｘ上の強度分布Ｉ（ｚ）は、式（２）で計算することができる。

Ｉ（ｚ）＝Ｃ₁ｚ・ｅｘｐ（−Ｃ₂ｚ²）；
Ｃ₁ ＝２πＩ₀ｓｉｎ²θ、Ｃ₂＝２ｓｉｎ²θ／ａ²・・・（２）
ただし、レーザービーム５の強度分布はガウス分布であって、Ｉ（ｒ）＝Ｉ₀ ｅｘｐ（−２ｒ²／ａ²）であり、その半径（１／ｅ²）をａとした。また、ｓｉｎθ＝ｍλ／ｐであり、ｍ次の回折波を利用した光軸Ｘ上のビーム整形であることを意味する。なお、ｅは指数関数を表している。
そして、式（２）から、光軸Ｘ上の強度が最大となる位置ｚ_c は、式（２）を微分することにより式（３）のように求まる。

ｚ_c ＝（ａ／２）（ｐ／λ）（１／ｍ）・・・（３）
この関係から、加工内容に応じて、強度分布の光軸Ｘ方向の距離（強度分布の強度０から最大強度を経てまた強度０になるまでの距離（深さ））および強度分布の所定レベル、例えば最大強度の９０％以上の強度分布部分の深さを変えるには、（i）回折光学素子３の周期ｐを変える、あるいは（ii）回折次数ｍを選ぶ必要がある。そして、式（３）から、光軸Ｘ上の強度が最大となる位置ｚ_cにおけるビーム強度は以下のように求まる。
Ｉ（ｚ_c）＝（πａＩ₀／ｅｘｐ（１／２））・ｍ（λ／ｐ）・・・（４）

式（４）から、回折光学素子３の周期ｐを短くすることにより光軸Ｘ上のビーム強度が高くなることがわかる。また、高次（ｍ＞１）の回折波を用いてビーム整形を行う場合にも、回折次数ｍが大きくなるため光軸Ｘ上のビーム強度は高くなる。なお、非回折ビーム６の光軸Ｘと直交する幅Ｗは次式で与えられる。
Ｗ＝０．７６６（ｐ／ｍ）・・・（５）

式（５）からわかるように、回折光学素子の周期ｐを長くした場合でも、利用する回折次数ｍを大きく選ぶことにより、ビーム幅Ｗを狭くすることが可能である。例えば、周期を２ｐとした場合、回折次数をｍ＝２とすれば、ビーム幅Ｗは、
Ｗ＝０．７６６（２ｐ／２）＝０．７６６ｐとなり、周期がｐかつ回折次数がｍ＝１の場合と同じである。

これらの関係から求めたビーム強度分布Ｉ（ｚ）の計算例を図４に示す。ここでは、計算にあたり、回折次数ｍとして１次（ｍ＝１）の回折波を用いることを仮定し、また、レーザー波長λ＝０．５３２μｍ、レーザービーム５の半径ａ＝４．０ｍｍのパルスレーザーを用いて実施した。
そして、図４（ａ）は、回折光学素子３の周期ｐを２０．０μｍとした場合で、ビーム幅は１５μｍ、光軸Ｘ上の強度が最大となる位置ｚは３７．６ｍｍとなり、所定レベル以上の強度分布部分の深さ（焦点深度）は約６０ｍｍとなる。ここで、焦点深度は、最大強度の９０％以上を与える深さと定義する。また、図４（ｂ）は、回折光学素子３の周期ｐを１０．０μｍとした場合で、ビーム幅は７．７μｍ、光軸Ｘ上の強度が最大となる位置ｚは１８．８ｍｍとなり、焦点深度は約１５ｍｍとなる。さらに、図４（ｃ）は、回折光学素子３の周期ｐを５．０μｍとした場合で、ビーム幅は３．８μｍ、光軸Ｘ上の強度が最大となる位置ｚは９．４ｍｍとなり、焦点深度は約６ｍｍとなる。

加工される基板７は、例えば、約７０インチの画面サイズを有する映像投写装置の投写スクリーンを構成するマイクロレンズシートを作製するための成形型となるものである。その様な基板７は、例えば、横１７００ｍｍ、縦１０００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのサイズを有し、ソーダガラスや無アルカリガラス基板や石英基板等からなる。基板７は、その加工領域において基板厚さが必ずしも同一ではない。この明細書では、その基板厚さの最大値と最小値の差を、「基板厚さのばらつきの最大値」と定義する。また、基板７は、その加工領域において反りを有しており、基板上面の高さ位置は必ずしも同一ではない。この明細書では、その基板の厚さ方向における基準面から基板上面までの距離の差の最大値を、「基板の反りのばらつきの最大値」と定義する。
加工基板７における基板厚さのばらつきの最大値や反りのばらつきの最大値が、回折光学素子３により得られる整形ビームの焦点深度より充分に小さければ、回折光学素子３と基板７との間の距離を調整することなしに、金属膜８付き基板７の多数の点でのレーザー加工が容易に可能となる。

次に、上記加工装置を用いたマイクロレンズシート成形型並びにマイクロレンズシートの製造方法を、図５の工程図に沿って説明する。
基板７の上面には、化学的蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）装置や物理的蒸着（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）装置を使用して、厚さ１０ｎｍの酸化クロム（ＣｒＯ）膜を形成した後、その酸化クロム（ＣｒＯ）膜上に厚さ３０ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜を形成して、金属膜（薄膜）８を成膜しておく（図５（ａ））。ＰＶＤ装置としては、例えば、スパッタリング装置、真空蒸着装置、あるいはイオンプレーティング装置等がある。

金属膜８を有した基板７はＸＹテーブル４に載置され、図示せぬ制御手段によりＸ軸方向またはＹ軸方向に移動可能に配置される。そして、基板７の上面に形成された金属膜８中において、最終的に得ようとするマイクロレンズシート１６のマイクロレンズ１６ａに対応した位置に、レーザー加工装置１を用いて非回折パルスビーム６を照射して金属膜８を除去し、エッチング用穴（エッチング開始穴）１２を形成する。この加工をＸＹテーブル４を移動させて複数行うことで、マイクロレンズ１６ａに対応した複数の位置で金属膜８を除去することができる（図５（ｂ））。この加工の結果、基板７の上面に残った金属膜が、次工程のウェットエッチングの際にエッチングマスク１１として作用する。
なお、本発明の実施の形態１では、回折光学素子３の下面と金属膜８との距離は、例えば約９ｍｍとする。

レーザー加工装置１による加工時、回折光学素子３に入射したレーザービーム５の光軸Ｘは、回折光学素子３の中心とほぼ一致させる。そして、回折光学素子３に入射したレーザービーム５の波面は、回折光学素子３の表面に形成された周期ｐが等しい同心円パターンによって位相変調され、非回折ビーム６を光軸Ｘ上およびその近傍に形成し、加工可能な閾値以上の強度を有する非回折ビーム６の中心部分により、加工点９の金属膜８が除去されてエッチング用穴１２が形成される。このエッチング用穴１２の穴径は２μｍ程である。なお、非回折ビーム６を、基板７の金属膜８が形成されている側と反対面側から金属膜８に照射するようにしてもよい。

次に、１水素２フッ化アンモニウム等のエッチング液が入ったエッチング槽１０に基板７を入れてウェットエッチングを行い、前記エッチング用穴を介して基板の一部を除去することにより凹部１３を形成する（図５（ｃ））。次に、硝酸第二セリウムアンモニウム等のエッチング液を利用してエッチングマスク１１を除去して、複数の凹部１３が形成されたマイクロレンズシート成形型１４を得る（図５（ｄ））。

その後、マイクロレンズシート成形型１４の凹部１３が形成された上面に、所定の厚さのＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂））等の熱可塑性の樹脂１５を熱を加えながら押し当てて、型１４の形状を樹脂１５に転写する（図５（ｃ））。そして、樹脂１５を型１４から引き離し、一方の面に複数のマイクロレンズ１６ａが形成されたマイクロレンズシート１６を作製する（図５（ｃ））。なお、本発明の実施の形態１では、マイクロレンズ１６ａのレンズ径およびピッチはともに１００μｍである。

このように作製されたマイクロレンズシート１６は、図６に示すように、複数のマイクロレンズ１６ａが形成された側がフレネルレンズを有するフレネルシート２２側に対向するように、フレネルシート２２に平行に配設することで、透過型スクリーン２１を構成する。そして、図示せぬ投写ユニットからの入射光Ｌが照射されると、フレネルシート２２は入射光Ｌを略平行光に変換し、マイクロレンズシート１６はマイクロレンズ１６ａにより略平行光を水平方向および垂直方向に拡散して、ユーザーに光（映像）を到達させる。

以上の例では、レーザービーム波面に位相変調を加える回折光学素子３を設け、この回折光学素子３により所定の強度分布を有し、加工基板７の厚さおよび反りのばらつきの最大値よりも充分大きな焦点深度を有する非回折ビーム６を光軸Ｘ上およびその近傍に形成する。そしてその非回折ビーム６を、大型の画面サイズを有するマイクロレンズシートを作製するための型となるべき基板７上に照射することにより、金属膜８にエッチング用穴１２を形成してエッチングマスク１１を形成し、その後ウェットエッチングによりマイクロレンズに対応する凹部１３を形成している。

従って、基板７に、例えば、±５００μｍ程度の反りや、厚さ自体の多少のばらつきがあり、かつその表面に例えば、厚さ数十ｎｍを有するクロム（Ｃｒ）膜等から構成される金属膜８が形成されている場合であっても、ＸＹＺステージやレーザー変位計等の高価な機械的な精密可動手段を用いてレンズと基板との間の距離を一定に管理することなく、所望形状のエッチング用穴１２を所望間隔で形成することができる。
このため、簡便かつ安価な構成で、基板の反りや厚さのばらつき等に影響を受けることなく、基板上に形成された金属膜に所望の形状および間隔を有するエッチング用穴を短時間かつ高精度に形成することができる。

また、この例の構成によれば、回折光学素子３は、表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状は鋸歯状である。これにより、高い光利用効率が得られる。例えば、回折光学素子３の周期とレーザービームの波長との比が２．０より大きい場合には、８０％以上の光利用効率が得られ、上記比がさらに大きくなれば９０％以上の光利用効率が得られる可能性がある。

実施の形態２．
図７は、上記レーザー加工装置１の構成を変更した実施の形態２で用いるレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。図７において、図３の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図７においては、図３に示す回折光学素子３に換えて、回折光学素子３１が新たに設けられている。回折光学素子３１は、石英等の透明材料からなり、表面に凹凸が形成された表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状が鋸歯状であるが、上記した実施の形態１における回折光学素子３とは異なり、周期ｐが等間隔に形成されていないものである。この回折光学素子３１は、図７に示すように、レーザービーム５を位相変調させて光軸Ｘ上の所定の領域のみに光エネルギーを集光させて局在させるほぼ矩形状の強度分布を有し、所定のビーム径および所定の焦点深度を有する整形ビーム３２を発生させる。

この回折光学素子３１の位相分布φ（ｒ）は、式（６）で与えられる。
φ（ｒ）＝（２π／λ）∫（ｒ／ｚ（ｒ））ｄｒ・・・（６）
ただし、積分区間は０〜ｒである。ここで、ｚ（ｒ）は回折光学素子３１から出射された整形ビーム３２が光軸Ｘと交わる点の位置であり、その位置ｚ（ｒ）は式（７）によって求まる。

ｚ（ｒ）＝ｚ_a＋（ｚ_b−ｚ_a）（∫ｉ（ｒ）ｒｄｒ）／（∫ｉ（ｒ）ｒｄｒ）
・・・（７）
ただし、積分区間（分子）は０〜ｒであり、積分区間（分母）は０〜Ｒである。ｚ_aおよびｚ_bは、ビーム強度分布の両端の位置（回折光学素子３１面を基準に測る、図７参照）、ｉ（ｒ）はレーザービーム５の強度分布、Ｒはレーザービーム５の最大半径である。
そして、式（７）を式（６）に代入することにより求めた回折光学素子３１の位相分布φ（ｒ）を用い、フレネルの積分公式により、整形ビーム３２の光軸Ｘ上のビーム強度分布Ｉ（ｚ）は、式（８）で計算することができる。

Ｉ（ｚ）＝｜∫∫exp（ｉｋ（ｚ²＋ｒ²）^1/2＋φ（ｒ））
×（ｚ／（ｚ²＋ｒ²）rdrdθ）｜²・・・（８）
ただし、ｚは光軸Ｘ上の座標、積分区間は０≦ｒ≦Ｒ、０≦θ≦２πである。

式（８）に基づいて求めたビーム強度分布Ｉ（ｚ）の計算例を図８に示す。計算にあたり、回折光学素子３１に入射するレーザービーム５はガウス分布、その半径ａ＝３．０ｍｍとした。また、このビーム強度分布Ｉ（ｚ）が形成される光軸Ｘ上の所定領域の中心値をここでは５０ｍｍとした。
そして、図８（ａ）は、ｚ_aを４０．０ｍｍ、ｚ_bを６０．０ｍｍとした場合、所定領域の光軸Ｘ上の強度分布部分の深さ（焦点深度）は約２０ｍｍとなり、これらを用いて計算すると、図８（ａ）に示すようなビーム強度分布Ｉ（ｚ）が得られる。また、図８（ｂ）は、ｚ_aを４５．０ｍｍ、ｚ_bを５５．０ｍｍとした場合、所定領域の光軸Ｘ上の焦点深度は約１０ｍｍとなり、これらを用いて計算すると、図８（ｂ）に示すようなビーム強度分布Ｉ（ｚ）が得られる。さらに、図８（ｃ）は、ｚ_aを４７．５ｍｍ、ｚ_bを５２．５ｍｍとした場合、所定領域の光軸Ｘ上の焦点深度は約５ｍｍとなり、これらを用いて計算すると、図８（ｃ）に示すようなビーム強度分布Ｉ（ｚ）が得られる。

加工基板７における基板厚さのばらつきの最大値や反りのばらつきの最大値が、回折光学素子３１により得られる整形ビームの焦点深度より充分に小さければ、回折光学素子３１と基板７との間の距離を調整することなしに、基板７の多数の点でのレーザー加工が容易に可能となる。

次に、上記構成のレーザー加工装置を用いたマイクロレンズシート成形型の製造方法について説明する。まず、予め基板７の上面に、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置を使用して、厚さ１０ｎｍの酸化クロム（ＣｒＯ）膜と、酸化クロム（ＣｒＯ）膜上に形成された厚さ３０ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜とからなる金属膜（薄膜）８を形成しておく。

次に、基板７の上面に形成された金属膜８中のマイクロレンズ１６ａに対応した位置に、図１に示すレーザー発振器２および図７に示す回折光学素子３１により整形された強度分布を有する整形ビーム３２を用いて多数のエッチング用穴１２を形成することにより、エッチングマスク１１を作製する。

なお、エッチング用穴１２の形成は次のように行われる。すなわち、レーザー発振器２を駆動させると、レーザービーム５が発振されて回折光学素子３１に入射する。このとき、図７に示すように、回折光学素子３１に入射したレーザービーム５の光軸Ｘは、回折光学素子３１の中心とほぼ一致させる。そして、回折光学素子３１に入射したレーザービーム５の波面は、回折光学素子３１の表面に形成された周期ｐが半径ｒの関数である同心円パターンによって位相変調されて、それにより光軸Ｘ上の所定領域にほぼ矩形状の強度分布を有する整形ビーム３２とされる。そして、その整形ビーム３２の中心部分により、加工点の金属膜８が除去されてエッチング用穴１２が形成される。このエッチング用穴１２の穴径は２μｍ程である。

ＸＹテーブル４を利用して基板７を移動させ、エッチング用穴１２を形成する複数の位置で同様のレーザー加工を行うことで、マイクロレンズに対応するすべての位置にエッチング用穴１２が形成できる。エッチング用穴１２は、マイクロレンズ１６ａに対応した凹部がエッチングできるものであれば、大きさ、形状、個数および配置等はこれに限定するものではない。なお、これ以降のマイクロレンズシート成形型およびマイクロレンズシートの製造方法については、実施の形態１におけるマイクロレンズシートの製造方法と略同様であるので、その説明を省略する。

以上の例では、レーザービーム波面に位相変調を加える回折光学素子３１を設け、この回折光学素子３１により、ほぼ矩形状で焦点深度の深い強度分を有した整形ビーム３２を生成して、その整形ビーム３２により基板７の金属膜８を除去してエッチング用穴１２を形成している。

従って、上記基板７に、例えば、±５００μｍ程度の反りがあり、厚さ自体にも多少のばらつきがあり、かつその表面に例えば、厚さ数十ｎｍを有するクロム（Ｃｒ）膜等から構成される金属膜８が形成されている場合であっても、ＸＹＺステージやレーザー変位計等の高価な機械的な精密可動手段を用いてレンズと基板との間の距離を一定に管理することなく、所望形状のエッチング用穴１２を所望間隔で形成することができる。
また、光軸Ｘ上の所定領域に形成されるビーム強度分布形状を異ならせることによって、金属膜８に形成されるエッチング用穴１２の形状および大きさを容易に変更することができる。
このため、簡便かつ安価な構成で、基板の反りや厚さのばらつき等に影響を受けることなく、基板上に形成された金属膜に所望の形状および間隔を有するエッチング用穴を短時間かつ高精度に形成することができる。また、回折光学素子３１の断面形状を鋸歯状とすることにより、上記した回折光学素子３と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
図９は、上記レーザー加工装置１の構成を変更した実施の形態３で用いるレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。図９において、図３の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図９においては、図３に示す回折光学素子３に換えて、光学系４１が新たに設けられている。光学系４１は、回折光学素子４２と、光学系４３とから構成されている。回折光学素子４２は、石英等の透明材料の表面に、凹凸状で比較的周期ｐが大きく（例えば、２０μｍ）が等しい同心円パターンが形成された表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状が鋸歯状である。回折光学素子４２は、図９に示すように、レーザービーム５から所定のビーム径（例えば、１５μｍ）および所定の焦点深度を有する整形ビーム（ここでは非回折ビームＢ１となる）を発生させる。

光学系４３は、レンズ４４および４５と、空間フィルタ４６とから構成されている。図９において、ｆ₁はレンズ４４の焦点距離、ｆ₂はレンズ４５の焦点距離である。レンズ４４および４５は、いわゆるコンフォーカル系と呼ばれる一種の結像系の光学系であり、回折光学素子４２により生成される非回折ビームＢ１を縮小し、非回折ビームＢ２を発生させる。空間フィルタ４６は、輪帯開口であり、非回折ビームＢ１のフーリエ変換パターン（リング光）のみを通過させ、非回折ビームＢ１に重なる不要な回折光を除去する。

ここで、非回折ビームＢ１のビーム径をｗ₁、焦点深度をｚ₁とし、非回折ビームＢ２のビーム径をｗ₂、ピーク位置をｚ₂とすると、これらの間には式（９）および式（１０）に示す関係が存在する。
ｗ₂＝（１／Ｍ）ｗ₁・・・（９）
ｚ₂＝（１／Ｍ）²ｚ₁・・・（１０）
ただし、Ｍ＝ｆ₁／ｆ₂は、上記光学系４３の結像倍率である。これらの関係から、上記結像倍率Ｍを適宜選択することにより、所望の径および所望の焦点深度を有する非回折ビームＢ２を発生させることができる。例えば、焦点距離ｆ₁を６０ｍｍ、焦点距離ｆ₂を１５ｍｍとすると、結像倍率Ｍは４となる。これにより、周期ｐが２０μｍである回折光学素子４２を用いて発生させた非回折ビームＢ１のビーム径が１５μｍである場合、非回折ビームＢ２のビーム径は、式（９）より３．８μｍ（＝１５／４）となる。

また、この実施の形態３では、レンズ４４の後側焦点面、かつ、レンズ４５の前側焦点面に空間フィルタ４６が配置されている。従って、回折光学素子４２を用いることによってその後側に不要な回折光が発生した場合であっても、この空間フィルタ４６によりその不要な回折光を排除しているので、非回折ビームＢ２の強度分布形状が改善され、その主ピークと副ピークとの比を大きく取ることができる。
なお、上記構成のレーザー加工装置を用いたマイクロレンズシート成形型並びにマイクロレンズシートの製造方法については、非回折ビームＢ２の発生方法が異なる以外は上記した実施の形態１および２の場合と略同様であるので、その説明を省略する。

この例の構成によれば、非回折ビームＢ２のビーム径と焦点深度とを光学的に自在に縮小することができる手段として、比較的周期ｐが大きい回折光学素子４２と光学系４３とからなる光学系４１を設けている。従って、上記した実施の形態１および２で得られる効果が得られる。また、技術的に容易に作製することができる回折光学素子からビーム径が数μｍ以下の精細な非回折ビームＢ２を発生させることができることになり、回折光学素子４２の製作における負荷が軽減される。また、焦点深度を必要十分な範囲に限定することにより、非回折ビームＢ２の利用効率が向上するとともに、レーザービーム５の強度分布がガウス分布であるため理想的な強度分布を有する非回折ビームＢ２が得られる。

実施の形態４．
図１０は、上記レーザー加工装置１の構成を変更した実施の形態４で用いるレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。図１０において、図３の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１０においては、図３に示す回折光学素子３に換えて、１／２波長板５２と、偏光分離素子５３と、一対の回折光学素子５４とを備えた光学系５１が設けられている。

１／２波長板５２は、例えば、白雲母を適当な厚さに劈開したものや、一方向に分子配向させた合成樹脂板等からなり、互いに垂直な方向に振動する直線偏光（ｐ偏光ビームとｓ偏光ビーム）の間に１／２波長の光路差を生ずるように厚さが決められた複屈折板である。ここで、ｐ偏光ビームとは、レーザービーム５の入射面に平行な成分をいい、ｓ偏光ビームとは、レーザービーム５の入射面に垂直な成分をいう。

偏光分離素子５３は、例えば、屈折率の異なる２種類の誘電体の交互多層膜からなる積層形偏光分離素子により構成されている。偏光分離素子５３は、その構造異方性により生じる屈折率異方性を利用して、入射されたレーザービームを互いに直交する２つの偏波のレーザービームであるｐ偏光ビーム５５とｓ偏光ビーム５６とに空間的に偏光分離する。ｐ偏光ビーム５５とｓ偏光ビーム５６との間の強度比は、１／２波長板５２の方位の調節から決まる。ｐ偏光ビーム５５とｓ偏光ビーム５６との分離間隔（ビーム間隔）ｗ₀は、例えば、１〜５ｍｍ程度である。なお、偏光分離素子５３に入射されるレーザービームのビーム径は、分離間隔ｗ₀と同一またはそれよりもやや小さくしておく必要がある。偏光分離素子５３を回転させれば分離間隔ｗ₀を極めて高精度で調節することが可能である。例えば、初期分離間隔ｗ₀を４ｍｍとした場合、分離間隔ｗ₀を１μｍだけ狭くするためには、偏光分離素子５３を１．３度だけ回転させれば良い。同様に、分離間隔ｗ₀を０．１μｍだけ狭くするためには、偏光分離素子５３を０．４１度だけ回転させれば良く、分離間隔ｗ₀を０．０１μｍだけ狭くするためには、偏光分離素子５３を０．１３度だけ回転させれば良い。

一対の回折光学素子５４は、図１１に示すように、回折光学素子３と同等の作用を果たす一対の回折光学素子５４₁および５４₂とからなる。回折光学素子５４₁は、石英等の透明材料の表面に、図２に示すような凹凸状で周期ｐ（例えば、５μｍ）が等しい同心円パターンが形成された表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状が鋸歯状である。回折光学素子５４₁は、図１０に示すように、ｐ偏光ビーム５５の波面を位相変調させて、光軸方向および前記光軸方向に直交する面内において所定の強度分布を有し、所定のビーム径（例えば、３．８μｍ）および所定の焦点深度を有するｐ偏光非回折ビーム５７を発生させる。同様に、回折光学素子５４₂は、石英等の透明材料の表面に、図２に示すような凹凸状で周期ｐ（例えば、５μｍ）が等しい同心円パターンが形成された表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状が鋸歯状である。回折光学素子５４₂は、図１０に示すように、ｓ偏光ビーム５６の波面を位相変調させて、光軸方向および前記光軸方向に直交する面内において所定の強度分布を有し、所定のビーム径（例えば、３．８μｍ）および所定の焦点深度を有するｓ偏光非回折ビーム５８を発生させる。
なお、上記構成のレーザー加工装置を用いたマイクロレンズシート成形型並びにマイクロレンズシートの製造方法については、一度に２つのエッチング用穴１２が形成される以外は上記した実施の形態１の場合と略同様であるので、その説明を省略する。

この例の構成によれば、１／２波長板５２および偏光分離素子５３によりレーザービーム５をｐ偏光ビーム５５とｓ偏光ビーム５６とに分離し、一対の回折光学素子５４によりｐ偏光ビーム５５およびｓ偏光ビーム５６からｐ偏光非回折ビーム５７とｓ偏光非回折ビーム５８とを発生させている。従って、上記した実施の形態１により得られる効果の他、一度に２つのエッチング用穴１２が形成されるので、上記した実施の形態１よりおよそ半分の時間で基板７上に形成された金属膜８に所望の形状および間隔を有するエッチング用穴１２を形成することができる。

実施の形態５．
図１２は、上記レーザー加工装置１の構成を変更した実施の形態４で用いるレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。図１２において、図１０の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１２においては、図１０に示す光学系５１に換えて、１／２波長板５２と、偏光分離素子５３と、一対の回折光学素子６２と、光学系６３₁および６３₂とを備えた光学系６１が設けられている。

一対の回折光学素子６２は、図１３に示すように、回折光学素子４２と同等の作用を果たす回折光学素子６２₁および６２₂とからなる。回折光学素子６２₁は、石英等の透明材料の表面に、凹凸状で比較的周期ｐが大きく（例えば、２０μｍ）が等しい同心円パターンが形成された表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状が鋸歯状である。回折光学素子６２₁は、図１３に示すように、ｐ偏光ビーム５５から所定のビーム径（例えば、１５μｍ）および所定の焦点深度を有するｐ偏光非回折ビーム６４を発生させる。同様に、回折光学素子６２₂は、石英等の透明材料の表面に、凹凸状で比較的周期ｐが大きく（例えば、２０μｍ）が等しい同心円パターンが形成された表面凹凸型の回折光学素子からなり、その断面形状が鋸歯状である。回折光学素子６２₂は、図１３に示すように、ｓ偏光ビーム５６から所定のビーム径（例えば、１５μｍ）および所定の焦点深度を有するｓ偏光非回折ビーム６５を発生させる。

光学系６３₁および６３₂は、図９に示す光学系４３と同様に、それぞれレンズ４４および４５と、空間フィルタ４６とから構成されている。光学系６３₁は、ｐ偏光非回折ビーム６４を縮小し、ｐ偏光非回折ビーム６４のフーリエ変換パターン（リング光）のみからなるｐ偏光非回折ビーム６６を発生させる。光学系６３₂は、ｓ偏光非回折ビーム６５を縮小し、ｓ偏光非回折ビーム６５のフーリエ変換パターン（リング光）のみからなるｓ偏光非回折ビーム６７を発生させる。
なお、上記構成のレーザー加工装置を用いたマイクロレンズシート成形型並びにマイクロレンズシートの製造方法については、一度に２つのエッチング用穴１２が形成される以外は上記した実施の形態３の場合と略同様であるので、その説明を省略する。

この例の構成によれば、１／２波長板５２および偏光分離素子５３によりレーザービーム５をｐ偏光ビーム５６とｓ偏光ビーム５７とに分離し、一対の回折光学素子６２によりｐ偏光ビーム５５およびｓ偏光ビーム５６からｐ偏光非回折ビーム６４とｓ偏光非回折ビーム６５とを発生させ、光学系６３₁および６３₂によりｐ偏光非回折ビーム６６およびｓ偏光非回折ビーム６７を発生させている。従って、上記した実施の形態３により得られる効果に加えて、一度に２つのエッチング用穴１２が形成されるので、より短時間で基板７上に形成された金属膜８に所望の形状および間隔を有するエッチング用穴１２を形成することが可能となる。

実施の形態６．
図１５は、上記実施形態で説明した基板の加工方法により得られたマイクロレンズシート成形型を鋳型とし、これに樹脂を充填して硬化させ、該樹脂から前記成形型を取り外すことによって形成されたマイクロレンズシート（マイクロレンズアレイに同じ）を備えた透過型スクリーンを備えた表示装置の概略構成図である。上記の方法によって得られたマイクロレンズシートを、あるいはそのマイクロレンズシートとフレネルレンズシート、プリズムレンズシート、拡散シートなど他のシートとを適宜組み合わせて透過型スクリーンを構成することができる。特に、図６で示したようなマイクロレンズシート１６とフレネルレンズ２２の組合せによる透過型スクリーンは、スクリーン面が明るく視野角も広いという利点を有している。図１５の表示装置は、いわゆるリアプロジェクタであり、筐体２００の内部に設置された投射光学ユニット２０１から投射された画像が、ミラー２０２で反射された後、透過型スクリーン２１を介して表示されるものである。

実施の形態７．
図１６は、上記実施形態で説明した基板の加工方法により得られたマイクロレンズシート成形型を鋳型とし、これに樹脂を充填して硬化させ、該樹脂から前記成形型を取り外すことによって形成されたマイクロレンズシート（マイクロレンズアレイに同じ）を備えた表示装置としての、ＴＦＴ液晶パネルの概略構成図である。ここでは、ＴＦＴ３０２が配置されたガラス基板３０１とメタルマスク３０３が配置されたガラス基板３０１との間に液晶３０４が封入されている。そしてメタルマスク３０３が配置されたガラス基板３０１側に、マイクロレンズシート１６を配置し、各マイクロレンズ１６ａを利用して入射光の有効利用を図ることができる。なおここでは、ＴＦＴ液晶パネルの外側面には防塵ガラス３０５が配置されている。

以上、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述の実施の形態では、マイクロレンズシート成形型の製造を例に上げて本発明を説明したが、本発明の適用はこれに限られるものではなく他の任意の基板加工に適用できる。例えば、本発明を適用してガラス基板または樹脂基板を加工し、複数の凹型レンズからなるレンズアレイを製造することもできる。
また、上述の実施の形態１〜５においては、回折光学素子３，３１，４２，５４₁，５４₂，６２₁，６２₂の断面形状が鋸歯状である例を示したが、それに限定されるものではない。例えば、光利用効率は低下するが回折光学素子の断面形状を矩形状としてもよい。

また、上述の実施の形態１〜５においては、ビームの強度分布整形用光学素子として回折光学素子３，３１，４２や、回折光学素子５４₁，５４₂，６２₁，６２₂を用いた例を示したが、それらに代えて円錐プリズムを用いてもよい。円錐プリズム７０を用いレーザー加工装置の例を図１４に示しておく。円錐プリズムの場合には、屈折効果を利用するため、波長依存性が極めて小さく、１つの円錐プリズムで複数の異なる波長を有するレーザービームに適用することができ、回折光学素子を用いた場合とほぼ同程度の光利用効率が得られる。ただし、波長ごとに屈折角度が異なるため、レーザービームのビーム径も波長ごとに異なる。

また、上述の各実施の形態は、その目的および構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。例えば、上述の実施の形態２において、レーザー発振器２の後側に図１０に示す１／２波長板５２および偏光分離素子５３を設けるとともに、偏光分離素子５３の後側に回折光学素子３または３１を２個並列に設けても良い。さらに、回折光学素子３１，４２や、回折光学素子５４₁，５４₂，６２₁，６２₂を並列に設ける個数は２個に限らず、３個、４個、５個以上でも良い。このような構成によれば、一度に複数のエッチング用穴１２が形成されるので、より短時間で基板上に形成された金属膜に所望の形状および間隔を有するエッチング用穴を形成することができる。

本発明の実施の形態１に係る基板の加工装置（レーザー加工装置＋エッチング槽）の構成を示す概略図である。 回折光学素子の平面図である。 本発明の実施の形態２に係る加工装置を構成するレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。 実施の形態１による整形ビームのビーム強度分布の計算例を示す図である。 マイクロレンズシートの製造工程図である。 投写スクリーンの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る加工装置を構成するレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。 実施の形態２による整形ビームのビーム強度分布の計算例を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る加工装置を構成するレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態４に係る加工装置を構成するレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。 図１０で用いている一対の回折光学素子の平面図である。 本発明の実施の形態５に係る加工装置を構成するレーザー加工装置の要部の構成を示す概略図である。 図１２で用いている一対の回折光学素子の平面図である。 本発明に用いるレーザー加工装置の他の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態６に係るプロジェクタの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態７に係る表示装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ レーザー加工装置、２ レーザー発振器、３，３１，４２ 回折光学素子、４ ＸＹテーブル、５ レーザービーム、６ 非回折ビーム、７ 基板、８ 金属膜、９ 加工点、１０ エッチング槽、１１ エッチングマスク、１２ エッチング用穴、１３ 凹部、１４ マイクロレンズシート成形型、１５ 樹脂、１６ マイクロレンズシート、１６ａ マイクロレンズ、２１ 透過型スクリーン、２２ フレネルシート、３２ 整形ビーム、４１，４３，５１，６１，６３₁，６３₂ 光学系、４４，４５ レンズ、４６ 空間フィルタ、５２ １／２波長板、５３ 偏光分離素子、５４，６２ 一対の回折光学素子、５５ ｐ偏光ビーム、５６ ｓ偏光ビーム、５７，６４，６６ ｐ偏光非回折ビーム、５８，６５，６７ ｓ偏光非回折ビーム、７０ 円錐プリズム、１００ 基板の加工装置。

Claims (19)

1. レーザー光源から出射されたレーザービームを、該ビームの波面に位相変調を加える光学素子に通して、被加工基板の加工領域部分の厚さのばらつきの最大値および反りのばらつきの最大値より大きな焦点深度を有するビームに整形するステップと、
   前記整形ビームを前記基板に成膜された膜面に照射して該膜を除去することにより複数のエッチング用穴を形成するステップと、
   前記複数のエッチング用穴を介して前記基板をエッチングし、複数の凹部を形成するステップと、
   を備えた基板の加工方法。
2. 前記光学素子として回折光学素子を用い、光軸上の所定の領域にのみ多くの光エネルギーが集光されて局在する強度分布を有する前記整形ビームを生成する請求項１記載の基板の加工方法。
3. 前記レーザー光源から出射されたレーザービームを複数に分岐し、分岐した各レーザービームを各ビーム毎に設けられた前記回折光学素子によりそれぞれ回折させて、前記整形ビームを生成する請求項２記載の基板の加工方法。
4. 前記回折光学素子から出射された整形ビームを、第１の焦点距離を有する第１のレンズ、空間フィルタ、第２の焦点距離を有する第２のレンズが順次設けられた光学系に通して、前記整形ビームの強度分布を更に調整するステップを備えた請求項２又は３に記載の基板の加工方法。
5. 前記回折光学素子を表面凹凸型の回折光学素子とし、その断面形状を鋸歯状とした請求項２乃至４のいずれかに記載の基板の加工方法。
6. 前記光学素子として円錐プリズムを用い、光軸上の所定の領域にのみ多くの光エネルギーが集光されて局在する強度分布を有する前記整形ビームを生成する請求項１記載の基板の加工方法。
7. 前記レーザー光源から出射されたレーザービームを複数に分岐し、分岐した各レーザービームを各ビーム毎に設けられた前記円錐プリズムによりそれぞれ屈折させて、前記整形ビームを生成する請求項６記載の基板の加工方法。
8. 前記円錐プリズムから出射された整形ビームを、第１の焦点距離を有する第１のレンズ、空間フィルタ、第２の焦点距離を有する第２のレンズが順次設けられた光学系に通して、前記整形ビームの強度分布を更に調整するステップを備えた請求項６又は７に記載の基板の加工方法。
9. 前記レーザー光源から出射されたレーザービームの強度分布をガウス分布とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板の加工方法。
10. 前記基板が光透過部材からなり、前記整形ビームを前記基板の膜面が形成されている側と反対面側から前記膜面に照射する請求項１乃至９のいずれかに記載の基板の加工方法。
11. 請求項１乃至１０の何れかに記載の方法を用いてガラス基板又は樹脂基板を加工し、複数の凹型レンズからなるレンズアレイを製造する基板の加工方法。
12. 請求項１乃至１０の何れかに記載の方法を用いて基板を加工し、複数の凹部を備えたマイクロレンズシート成形型を製造する基板の加工方法。
13. 請求項１２の方法により製造された成形型の凹部形成面にガラス又は樹脂を押し当て該成形型の形状を転写し、凸形状の複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズシートを製造するマイクロレンズシートの製造方法。
14. 請求項１２の方法で製造された前記マイクロレンズシート成形型を鋳型とし、これに樹脂を充填して硬化させ、該樹脂から前記成形型を取り外すことによって形成されたマイクロレンズシートまたはマイクロレンズアレイを備えた透過型スクリーン。
15. 請求項１３に記載の方法により製造されたマイクロレンズシートと、フレネルレンズを有するフレネルシートとを、互いのレンズ面が対向するように平行に配設してなる透過型スクリーン。
16. 請求項１４または１５に記載の透過型スクリーンを備え、該透過型スクリーンを通して画像を表示するプロジェクタ。
17. 請求項１２の方法で製造された前記マイクロレンズシート成形型を鋳型とし、これに樹脂を充填して硬化させ、該樹脂から前記成形型を取り外すことによって形成されたマイクロレンズシートまたはマイクロレンズアレイを備える表示装置。
18. レーザービームを出射するレーザー光源と、
    前記レーザービームの波面に位相変調を加え、光軸上の所定の領域にのみ多くの光エネルギーが集光されて局在する強度分布を有する整形ビームを生成する回折光学素子または円錐プリズムの何れかとを備え、
    前記整形ビームに被加工基板の加工領域部分の厚さのばらつきの最大値および反りのばらつきの最大値より大きな焦点深度を与えるようにした基板の加工装置。
19. 前記整形ビームを照射した後の前記基板をエッチングするエッチング槽を備えた請求項１８記載の基板の加工装置。
    

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