JP2014130112A - 走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査露光用マイクロレンズアレイにおける光透過率の均一性を検査するに際して、簡易且つ迅速な判断を精度良く行う。
【解決手段】走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置１は、検査対象のマイクロレンズアレイＭに光を照射する光源２と、マイクロレンズアレイＭの全体又は一部を透過した光を走査露光の走査方向に沿って線状に集光する集光光学系３と、集光光学系３によって集光された線像を撮像する検査用カメラ４と、検査用カメラ４によって得た画像によってマイクロレンズアレイＭの照度均一性を評価する評価手段５とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置及び検査方法に関するものである。

マイクロレンズアレイを用いた露光装置は、光源から出射された光をマイクロレンズアレイの単レンズ毎に集光して被露光面に照射して露光処理や画像形成を行う。例えば、下記特許文献１に記載された露光装置（画像形成装置）は、マイクロレンズアレイの単レンズが複数の発光素子から出射された光ビームを被露光面となる像面に向けて結像している。そして、光源及びマイクロレンズアレイを被露光面に対して一方向に相対移動させて走査露光を行うものでは、マイクロレンズアレイの単レンズ毎に集光された複数の光ビームによって被露光面にストライプ状の露光パターンが形成される。

特開２００９−２９１０６号公報

前述したマイクロレンズアレイを用いる走査露光装置では、マイクロレンズアレイにおける各単レンズの光透過特性にばらつきがあると、それが原因で露光面での照度ムラが生じ均一な露光処理や画像形成を行うことができなくなる。このような不具合を解消するためには、マイクロレンズアレイの単レンズが均一な光透過特性を有しているか否かを検査することがなされており、マイクロレンズアレイに照度不均一の不具合がある場合には、マイクロレンズアレイを照度均一性の高いものに交換することが必要になる。

このための検査装置としては、図１に示す装置が考えられる。この検査装置は、光源Ｊ１から出射した所定口径の光ビームＬ１をビームエキスパンダー（拡径光学系）Ｊ２によってマイクロレンズアレイＭ全体又は一部に拡径し、マイクロレンズアレイＭを透過した光Ｌ２を検査用カメラＪ３で撮像することで、マイクロレンズアレイＭの単レンズ毎に集光した光による二次元的な受光量分布画像を得る。

このような検出画像によってマイクロレンズアレイＭにおける光透過特性の均一性を判断しようとすると、マイクロレンズアレイＭのレンズ配列が複雑になっているため、検出画像を目視しただけでは光透過特性の均一性を精度良く判断できない問題があった。また、画像処理によって判断することも考えられるが、レンズ配列の複雑さから均一性の数値化が複雑になり、簡易且つ迅速に判断することができない問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、走査露光用マイクロレンズアレイの照度均一性を検査するに際して、簡易且つ迅速な判断を精度良く行うこと、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による走査露光用マイクロレンズの検査装置及び検査方法は、以下の構成を少なくとも具備するものである。

検査対象のマイクロレンズアレイに光を照射する光源と、前記マイクロレンズアレイの全体又は一部を透過した光を走査露光の走査方向に交差する線状に集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光された線像を撮像する検査用カメラと、前記検査用カメラによって得た画像によって前記マイクロレンズアレイの照度均一性を評価する評価手段とを備えることを特徴とする走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置。

検査対象のマイクロレンズアレイの全体又は一部を透過した光を集光光学系によって走査露光の走査方向に交差する線状に集光し、前記集光光学系によって集光された線像を検査用カメラで撮像し、前記検査用カメラによって得た画像の前記線像に沿った受光強度分布によって前記マイクロレンズアレイの照度均一性を評価することを特徴とする走査露光用マイクロレンズアレイの検査方法。

このような特徴を有する本発明によると、走査露光の走査方向に沿って並べられた複数の単レンズを透過した光が線像の一部に集光されることになるので、線像の一次元的な受光強度分布がマイクロレンズアレイの検査範囲全体の二次元的な照度分布を集約したものになる。よって、マイクロレンズアレイを透過した光で走査露光を行う際に、走査方向に沿った積算照度が均一であるか否かは前述した線像の一次元的な受光強度分布に反映されることになり、この一次元的な受光強度分布が基準分布と一致するか否かでマイクロレンズアレイの良否を簡易に評価することができる。

前述した一次元的な受光強度分布が基準分布と一致するか否かの判断はグラフ表示による目視判断や比較的簡単な比較処理によって精度良く行うことができるので、走査露光用マイクロレンズアレイにおける照度均一性を検査するに際して、簡易且つ迅速な判断を精度良く行うことができる。

従来技術の説明図である。 走査露光装置による露光状況を示した説明図である。 走査露光用マイクロレンズアレイを示した平面図である。 本発明の実施形態に係る走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置を示した説明図である。 本発明の実施形態における評価手段の機能を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図２は走査露光装置による露光状況を示した説明図であり、図３は、走査露光用マイクロレンズアレイを示した平面図である。走査露光装置Ａは、光源Ａ１、マスクＡ２、マイクロレンズアレイＭを備えており、光源Ａ１から出射されマスクＡ２を透過した光をマイクロレンズアレイＭによって集光し、被露光面である基板Ｂ上に照射している。ここで、基板ＢはＹ方向を長手方向とする長尺な被露光面を有しており、走査露光装置Ａは、Ｙ方向に平行な走査方向Ｓに沿って光源Ａ１とマイクロレンズアレイＭを移動させることで走査露光を行っている。図示の例では、光源Ａ１とマイクロレンズアレイＭを移動させているが、これらを固定して基板ＢをＹ方向と逆向きに移動させることでも同様の走査露光を行うことができる。

図３に示すように、マイクロレンズアレイＭは、複数の単レンズＭａが平面的に分散配置されている。単レンズＭａは、走査方向Ｓに平行な複数の線Ｓ１〜Ｓ９上に配置されており、各線上の単レンズＭａの数は全て同じ数（図示の例では４個）だけ配置されている。このようなマイクロレンズアレイＭをＹ方向に移動させながら走査露光を行うことで、線Ｓ１〜Ｓ９に沿ったストライプ状の露光パターンが形成され、各露光パターンには、同じ数の単レンズＭａを透過した光による多重露光がなされることになる。

このため、各露光パターンを均一な照度で露光するためには、線Ｓ１〜Ｓ９毎の積算照度を全て等しくする必要があり、各単レンズＭａの光透過特性に不均一があると、それによって露光ムラが生じることになる。例えば、線Ｓ７上の一つの単レンズＭａ（１）の光透過特性が他の単レンズＭａに比べて低い場合には、線Ｓ７に沿った露光パターンの積算照度が他の露光パターンに比べて低くなり、線Ｓ７に沿って線状の露光ムラが生じることになる。このような露光ムラの原因となるマイクレンズアレイＭの照度不均一を検査するための装置及び方法が本発明の実施形態である。

図４は、本発明の実施形態に係る走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置を示した説明図である。検査装置１は、光源２、集光光学系３、検査用カメラ４、評価手段５を基本構成として備えている。また、光源２から出射した光を検査対象のマイクロレンズアレイＭに照射するための光学系６を必要に応じて備えている。

光源２は、検査用の光（光ビーム）Ｌを出射するものであり、レーザーやランプなどを用いることができる。検査用の光ビームＬとしては、所定の口径を有して、その口径内での照度分布が均一なものが好ましい。光源２の一部として照度分布を均一化するための光学系など（照度均一化手段）を付加することができる。

光学系６は、所定口径の光ビームＬをマイクロレンズアレイＭの検査範囲に照射するためのものであり、必要に応じて光源２から出射される光ビームＬを拡径（又は縮径）してマイクロレンズアレイＭの検査範囲に照射する。マイクロレンズアレイＭの検査範囲は、マイクロレンズアレイＭの全体（全ての単レンズＭａが含まれる範囲）であってもその一部（一部の単レンズＭａが含まれる範囲）であってもよい。

集光光学系３は、マイクロレンズアレイＭの全体又は一部を透過した光を走査露光の走査方向（Ｓ方向）と交差する線状に集光する光学系である。集光光学系３はシリンドリカルレンズ３Ａによって構成することができる。シリンドリカルレンズ３Ａは、走査方向Ｓに沿った方向のみに集光機能を備えており、これによって、マイクロレンズアレイＭを透過した光を走査方向Ｓと交差する（直交する）方向に沿った線状に集光することができるものである。

検査用カメラ４は、集光光学系３によって集光された線像を撮像するもの、この線像の画像情報をＸ方向に沿った受光強度分布として出力できるものであればよい。この検査用カメラ４は２次元画像情報を出力できる撮像センサや、一次元画像情報を出力できるラインセンサなどで構成することができる。

評価手段５は、検査用カメラ４によって得た画像（画像情報）によってマイクロレンズアレイＭの照度均一性を評価する機能を有するものであり、画像情報を処理する演算処理手段、画像情報を表示する表示手段などによって構成することができる。評価手段５は、例えば、検査用カメラ４によって得た画像の線像に沿った受光強度分布を基準分布と比較することで評価することができる。また、評価手段５は、例えば、検査用カメラ４によって得た画像の線像に沿った受光強度分布を表示する表示手段を備えることができる。

図５は、本発明の実施形態における評価手段の機能を示す説明図である。ここでは、評価手段５は、検査用カメラ４によって得た画像の線像に沿った受光強度分布をグラフ表示する機能を有しており、横軸をＸ方向、縦軸を相対強度としたグラフで示している。ここでの相対強度とは、適正な均一照度分布を示す基準分布に対する受光強度分布の比を示している。すなわち、評価手段５が図５（ａ）に示すようにＸ方向に沿って一定値「１」を示すグラフを表示する場合には、均一照度分布を示す基準分布と受光強度分布が一致することを示しており、この表示によってマイクロレンズアレイＭの照度均一性を良と判断することができる。

一方、図５（ｂ）に示すように、相対強度が「１」から外れる分布を示した場合には、「１」から外れたＸ方向の範囲に光透過特性が不良の単レンズＭａが存在することが示されていることになる。図示の例では、図３におけるＳ６〜Ｓ９の範囲で光透過特性が不良の単レンズＭａが存在することが示されている。

走査露光用のマイクロレンズアレイＭにおける照度均一性を評価するには、不良の単レンズＭａが何処にあるかを正確に知る必要性は低く、不良の単レンズＭａの存在によって露光ムラが生じる可能性があることが分かれば十分である。図５に示した評価手段５の出力例によると、表示出力を目視するだけで簡易に照度均一性の良否を判断することができ、走査露光用マイクロレンズアレイＭの照度均一性を検査するに際して、簡易且つ迅速な判断を精度良く行うことができる。

検査装置１を用いた走査露光用マイクロレンズアレイの検査方法は、検査対象のマイクロレンズアレイＭの全体又は一部を透過した光を集光光学系３によって走査露光の走査方向に交差する線状に集光し、集光光学系３によって集光された線像を検査用カメラ４で撮像し、検査用カメラ４によって得た画像の線像に沿った受光強度分布によってマイクロレンズアレイＭの照度均一性を評価する。このような検査方法によると、複数の単レンズからなるマイクロレンズアレイに点在する単レンズの光透過性不良を一次元的な受光強度分布によって簡易に見つけることができる。また、走査露光の走査方向に交差する方向に沿った線像の受光強度分布によってマイクロレンズアレイＭの照度均一性を評価するので、受光強度分布の凹凸によってマイクロレンズアレイＭの照度不均一がどのように露光ムラに影響するかが一目で分かり、迅速に良否判定を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれら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。

１：検査装置，２：光源，３：集光光学系，４：検査用カメラ，
５，評価手段，６：光学系

Claims (4)

1. 検査対象のマイクロレンズアレイに光を照射する光源と、
   前記マイクロレンズアレイの全体又は一部を透過した光を走査露光の走査方向に交差する線状に集光する集光光学系と、
   前記集光光学系によって集光された線像を撮像する検査用カメラと、
   前記検査用カメラによって得た画像によって前記マイクロレンズアレイの照度均一性を評価する評価手段とを備えることを特徴とする走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置。
2. 前記評価手段は、前記画像の前記線像に沿った受光強度分布を基準分布と比較することで評価することを特徴とする請求項１に記載された走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置。
3. 前記評価手段は、前記画像の前記線像に沿った受光強度分布を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載された走査露光用マイクロレンズアレイの検査装置。
4. 検査対象のマイクロレンズアレイの全体又は一部を透過した光を集光光学系によって走査露光の走査方向に交差する線状に集光し、前記集光光学系によって集光された線像を検査用カメラで撮像し、
   前記検査用カメラによって得た画像の前記線像に沿った受光強度分布によって前記マイクロレンズアレイの照度均一性を評価することを特徴とする走査露光用マイクロレンズアレイの検査方法。

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