JP5874966B2 - マイクロレンズアレイ及びその貼り合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置に使用されるマイクロレンズアレイ及びそれを製造するための貼り合わせ方法に関し、特に、複数個の単位マイクロレンズアレイを重ね合わせたマイクロレンズアレイ及びその貼り合わせ方法に関する。

近時、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投影する露光装置が使用されるようになってきている（特許文献１）。図７はマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。露光対象の基板１の上方に、基板１に露光されるパターンが形成されたマスク３が、基板１に対して適長間隔をおいて配置されている。そして、この基板１とマスク３との間に、マイクロレンズ２ａを２次元的に配列したマイクロレンズアレイ２が配置されており、マスク３の上方から露光光がマスク３に対して照射され、マスク３を透過した露光光がマイクロレンズアレイ２により基板１上に投影され、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により正立等倍像として、基板表面上のレジスト等に転写される。

図４は露光装置に使用されるマイクロレンズアレイ２を示す図、図５（a）は６角視野絞り１２を示し、図５（ｂ）は円形絞り１１を示す模式図である。図４に示すように、マイクロレンズアレイ２は、例えば、４枚８レンズ構成であり、４枚の単位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。各単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４のマイクロレンズは２個の凸レンズにより表現される光学系から構成されている。これにより、露光光は単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間で一旦収束し、更に単位マイクロレンズアレイ２−４の下方の基板上で結像する。即ち、単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間には、マスク３の倒立等倍像が結像し、基板上には、マスク３の正立等倍像が結像する。単位マイクロレンズアレイ２−２と単位マイクロレンズアレイ２−３との間には、多角視野絞り（例えば６角視野絞り１２）が配置され、単位マイクロレンズアレイ２−３と単位マイクロレンズアレイ２−４との間には、円形絞り１１が配置されている。円形絞り１１が各マイクロレンズのＮＡ（開口数）を規定すると共に、６角視野絞り１２が結像位置に近いところで６角形に視野を絞る。これらの６角視野絞り１２及び円形絞り１１はマイクロレンズ毎に設けられており、各マイクロレンズについて、マイクロレンズの光透過領域を円形絞り１１により円形に整形すると共に、露光光の基板上の露光領域を６角視野絞り１２により６角形に整形している。６角視野絞り１２は、例えば、図５に示すように、マイクロレンズのレンズ開口１０の中に６角形状の開口として形成される。よって、この６角視野絞り１２により、マイクロレンズアレイ２を透過した露光光は、スキャンが停止しているとすると、１個のマイクロレンズにより、基板１上で図６に示す６角形に囲まれた領域にのみ照射される。

このマイクロレンズアレイを使用した露光装置においては、基板１とマスク３とは固定されていて、マイクロレンズ２及び光源（図示せず）が一体的に同期してスキャン方向Ｓに移動することにより、基板１の表面の例えばレジスト膜にマスク３のパターンをスキャン露光するか、又はマイクロレンズアレイ２及び光源が固定されていて、基板１及びマスク３が一体的に同期してスキャン方向Ｓに移動することにより、基板１の表面のレジスト膜にマスク３のパターンをスキャン露光する。

このとき、基板１の表面においては、瞬間的に、図６に示すように各マイクロレンズの６角視野絞り１２の６角形の部分に露光光が照射される。この図６に示すように、マイクロレンズは、スキャン方向Ｓに垂直の方向に並んで配置されており、スキャン方向Ｓに垂直の方向に並ぶマイクロレンズ列に関し、スキャン方向Ｓに隣接するマイクロレンズ列は、スキャン方向Ｓに垂直の方向に若干ずれて配置されている。即ち、マイクロレンズの６角視野絞り１２は６角形状をなし、スキャン方向Ｓに垂直の方向に対し、左側の三角形部分１２ｂと、中間の矩形部分１２ａと、右側の三角形部分１２ｃとから構成されている。そして、マイクロレンズ列の左側の三角形部分１２ｂと、スキャン方向Ｓに隣接するマイクロレンズ列の右側の三角形部分１２ｃとがスキャン方向Ｓに関して重なるように、複数個のマイクロレンズ列がスキャン方向Ｓに配置されている。よって、マイクロレンズ２ａはスキャン方向Ｓに垂直の方向については１直線上にならび、スキャン方向Ｓについては若干ずれて配置されている。そして、これらのマイクロレンズ列は、スキャン方向Ｓに関し、３列で１群となるように配置されており、４列目のマイクロレンズ列は１列目のマイクロレンズ列と同一の位置に配置されている。即ち、１列目と４列目のマイクロレンズ列は、マイクロレンズ２ａのスキャン方向Ｓに垂直の方向の位置が同一である。

そして、マイクロレンズアレイ２及び光源と、基板１及びマスク３とが、相対的にスキャン方向Ｓに移動すると、基板１上においては、スキャン方向Ｓに垂直の方向に関して、先ず、１列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの右側三角形部分１２ｃの通過を受ける領域は、その後、２列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの左側三角形部分１２ｂの通過を受け、３列目のマイクロレンズ列では開口部の通過はない。一方、１列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの矩形部分１２ａの通過を受ける領域は、その後、２列目及び３列目のマイクロレンズ列では開口部の通過はない。更に、１列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの左側三角形部分１２ｂの通過を受ける領域は、その後、２列目のマイクロレンズ列では開口部の通過を受けず、３列目のマイクロレンズ列の６角視野絞りの右側三角形部分１２ｃの通過を受ける。このようにして、スキャンの際、基板１上の領域は、３列のマイクロレンズ列が通過する都度、６角視野絞り１２の２個の三角形部分１２ｂ、１２ｃの通過を受けるか、又は１個の矩形部分１２ａの通過を受ける。三角形部分１２ｂ、１２ｃの開口面積は、矩形部分１２ａの開口面積の１／２であるから、マイクロレンズ列が３列通過する都度、スキャン方向Ｓに関して均一な光量の露光を受けることになる。４列目のマイクロレンズ列は、スキャン方向Ｓに垂直の方向に関して１列目のマイクロレンズ列と同一の位置にマイクロレンズが配置されているので、以後、３列１群となって、同一の露光が繰り返される。従って、マイクロレンズアレイ２として、スキャン方向Ｓについて３ｎ（ｎは自然数）列のマイクロレンズ列を設け、この３ｎ列のマイクロレンズ列をスキャンさせることにより、基板１は、そのスキャン領域の全域にて、均一な光量の均等な露光を受ける。これにより、マイクロレンズアレイ２及び光源が、基板１及びマスク３に対してスキャン方向Ｓに相対的に移動することにより、マスク３に形成されたパターンが基板１上に露光される。このようにして、マイクロレンズアレイ２により、マスク３のマスクパターンの正立等倍像が基板１に転写される。

特開２０１０−７９２９２号公報

上述のごとく構成されるマイクロレンズアレイは、高精細露光に使用する場合に、複数枚の単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４を、その各マイクロレンズの光軸を高精度で一致させて貼り合わせる必要がある。しかし、従来、これらの複数枚の単位マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの光軸を高精度で制御することができなかった。各単位マイクロレンズアレイにマイクロレンズの配設位置を除いた縁部に、アライメントマークを形成することにより、このアライメントマークを介して、単位マイクロレンズアレイの相互間のアライメントをとることも考えられるが、このアライメントマークの形成領域において、露光光がマイクロレンズアレイ２を透過してしまい、下方の基板１を露光してしまうという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、単位マイクロレンズアレイを積層して、貼り合わせることにより、マイクロレンズアレイを製造する際に、各単位マイクロレンズアレイを高精度で位置合わせすることができ、高精細の露光に適したマイクロレンズアレイ及びその貼り合わせ方法を提供することを目的とする。

本発明に係るマイクロレンズアレイは、複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成された複数枚の単位マイクロレンズアレイを厚さ方向に積層して構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
各単位マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズが配置されたレンズ領域と、このレンズ領域の縁部のアライメントマークが形成されたアライメント領域と、を有し、
前記アライメント領域における前記各単位マイクロレンズアレイの上面及び下面には、遮光膜と、前記遮光膜が欠落した開口部と、が設けられており、
前記アライメントマークは、前記単位マイクロレンズアレイ間の対向面における前記開口部内に形成され、前記各アライメントマーク対は、平面視で相互に異なる位置に配置されており、
上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとで、前記上位置のマイクロレンズアレイと下位置のマイクロレンズアレイとの整合をとるアライメントマーク対を構成し、
平面視で、最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部の下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在して、両者により平面視で全面が遮光されていることを特徴とする。

更に、本発明に係るマイクロレンズアレイの貼り合わせ方法は、複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成された複数枚の単位マイクロレンズアレイを厚さ方向に積層して構成されたマイクロレンズアレイの製造方法において、
各単位マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズが配置されたレンズ領域と、このレンズ領域の縁部のアライメントマークが形成されたアライメント領域と、を有し、
前記アライメント領域における前記各単位マイクロレンズアレイの上面及び下面には、遮光膜と、前記遮光膜が欠落した開口部と、が設けられており、
前記アライメントマークは、前記単位マイクロレンズアレイ間の対向面における前記開口部内に形成されており、
上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとで、前記上位置のマイクロレンズアレイと下位置のマイクロレンズアレイとの整合をとるアライメントマーク対を構成し、
平面視で、最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部の下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在して、両者により平面視で全面が遮光されているものであり、
先ず、２枚の単位マイクロレンズアレイ毎に上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと、下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとのアライメントマーク対を、落射照明カメラにより照明光を照射してその反射光を検出することにより、これらの単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、相互に貼り合わせる第１工程と、
次に、２枚で１対の単位マイクロレンズアレイを２対毎に上位置の１対の単位マイクロレンズアレイの下方の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の１対の単位マイクロレンズアレイの上方の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとのアライメントマーク対を、落射照明カメラにより照明光を照射してその反射光を検出することにより、これらの１対の単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、相互に貼り合わせる第２工程と、
以後、必要に応じて、同様にして、偶数枚で１群の単位マイクロレンズアレイを２群毎に上位置の１群の単位マイクロレンズアレイの下方の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の１群の単位マイクロレンズアレイの上方の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとのアライメントマーク対を、落射照明カメラにより照明光を照射してその反射光を検出することにより、これらの１群の単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、相互に貼り合わせる第３工程と、
を有し、
第１工程で使用される前記アライメントマーク対と、第２工程で使用される前記アライメントマーク対と、第３工程で使用される前記アライメントマーク対とは、平面視で相互に異なる位置に配置されており、
最後にアライメントをとるアライメントマーク対は、平面視で、前記最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部と、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜とが重なる領域に配置されていることを特徴とする。

更にまた、本発明に係る他のマイクロレンズアレイの貼り合わせ方法は、複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成された複数枚の単位マイクロレンズアレイを厚さ方向に積層して構成されたマイクロレンズアレイの製造方法において、
各単位マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズが配置されたレンズ領域と、このレンズ領域の縁部のアライメントマークが形成されたアライメント領域と、を有し、
前記アライメント領域における前記各単位マイクロレンズアレイの上面及び下面には、遮光膜と、前記遮光膜が欠落した開口部と、が設けられており、
前記アライメントマークは、前記単位マイクロレンズアレイ間の対向面における前記開口部内に形成されており、
上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとで、前記上位置のマイクロレンズアレイと下位置のマイクロレンズアレイとの整合をとるアライメントマーク対を構成し、各アライメントマーク対は、平面視で相互に異なる位置に配置されており、
先ず、最下位の単位マイクロレンズアレイとその上位の単位マイクロレンズアレイとに対し、落射照明カメラにより照明光を照射して、これらの単位マイクロレンズアレイの対向面に形成されたアライメントマーク対からの反射光を検出して、これらの単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、両単位マイクロレンズアレイを相互に張り合わせる第１工程と、
同様にして、下から順に２個ずつ単位マイクロレンズアレイ間のアライメントを、両者間のアライメントマーク対を利用してとり、両単位マイクロレンズアレイを相互に貼り合わせる第２工程と、
同様にして、上下に隣接する２個の単位マイクロレンズアレイ同士を、その間のアライメントマーク対を利用してアライメントをとると共に、相互に貼り合わせ、最終的に最上位の単位マイクロレンズアレイまで貼り合わせる第３工程と、
を有し、
下から順に複数個のアライメントマーク対は、平面視で、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面に形成された開口部に整合する位置に配置され、
各アライメントマーク対は、平面視で、そのアライメントマーク対が形成された上位置の単位マイクロレンズアレイの上面に形成された開口部に整合する位置に配置され、
平面視で、全ての開口部が重なる領域が存在しないように、遮光膜が配置されていることを特徴とする。

本発明においては、平面視で、最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部の下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在して、両者により平面視で全面が遮光されているので、貼り合わせ後のアライメント領域においては、全面が遮光されていて、露光光がマイクロレンズアレイのアライメント領域を透過して基板を露光してしまうことがない。

また、この最後のアライメントをとるアライメントマーク対は、その下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在するが、この最後にアライメントをとるアライメントマーク対は、複数毎の単位マイクロレンズアレイの中間に位置することになるので、このアライメントマーク対の下方に最下位の単位マイクロレンズアレイの遮光膜が存在しても、落射照明カメラによりアライメントマークからの反射光を検出した場合に、コントラストが低下することはなく、明確なアライメントマーク像を得ることができる。つまり、アライメントをとるアライメントマーク対の近傍の下方に遮光膜が存在すると、アライメントマークからの反射光と、遮光膜からの反射光とが同程度の光量で落射照明カメラに入射するので、アライメントマークの像のコントランストが低下する。しかし、本発明においては、最後にアライメントをとるアライメントマーク対は、複数枚の単位マイクロレンズアレイの中間に位置するので、十分に高いコントラストで像を検出できる。

本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイを示す断面図である。 同じくそのアライメントマークを示す図である。 単位マイクロレンズアレイの平面図である。 マイクロレンズアレイを構成する単位マイクロレンズアレイを示す断面図である。 ６角視野絞り及び円形絞りを示す平面図である。 マイクロレンズの配置を示す模式図である。 マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。

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マイクロレンズアレイを示す。本実施形態のマイクロレンズアレイは、８枚の単位マイクロレンズアレイ２−１〜２−８により構成されている。各単位マイクロレンズアレイは、図３に示すように、複数個のマイクロレンズ２ａが２次元的に配置されており、これらのマイクロレンズ２ａの配置は図６に示す従来のマイクロレンズと同一である。また、各単位マイクロレンズアレイの構造も図４に示す従来のマイクロレンズアレイと同様であるが、図１の８枚構成の場合、各ガラス基板の上面にのみマイクロレンズが形成されている。そして、このマイクロレンズが形成されたレンズ領域において、マイクロレンズ２ａ間の隙間は、Ｃｒ膜からなる遮光膜１ａが形成されている。

このマイクロレンズ２ａが形成されたレンズ領域の縁部には、アライメントマーク２３が形成されたアライメント領域２０が設けられており、このアライメント領域２０には、Ｃｒ膜等の遮光膜２０ａ等が形成されている。このアライメント領域２０の更に縁側には、吸着領域２５が設けられている。この吸着領域２５は、搬送部材（図示せず）が真空吸着等により吸着して、単位マイクロレンズアレイを貼り合わせ装置に供給するための領域である。

図１に示すように、最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面におけるアライメント領域２０には、Ｃｒ膜等の遮光膜２０ａが形成されている。また、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の下面におけるアライメント領域２０には、Ｃｒ膜等の遮光膜２０ｂが形成されている。そして、最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１の下面、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の上面、及びその他の単位マイクロレンズアレイ２−２〜２−７の上下面には、同様にＣｒ膜等の遮光膜２０ｃが形成されている。遮光膜２０ｃはいずれも単位マイクロレンズアレイの中央部の比較的広い領域が欠落して、開口部２４が形成されている。この開口部２４の大きさ及び位置は、全ての単位マイクロレンズアレイ２−１〜２−８について同一である。一方、最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面の遮光膜２０ａには、単位マイクロレンズアレイ２−１の左寄りの一部の領域が欠落して比較的小さな開口部２１が形成されている。また、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の下面の遮光膜２０ｂには、単位マイクロレンズアレイ２−８の右寄りの一部の領域が欠落して比較的小さな開口部２２が形成されている。そして、平面視で、開口部２１の下方には、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の下面の遮光膜２０ｂが存在しており、開口部２２の上方には、最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面の遮光膜２０ａが存在している。これにより、平面視で、遮光膜２０ａ及び２０ｂにより単位マイクロレンズアレイの全面が遮光されていることになる。

単位マイクロレンズアレイ２−１の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−２の上面に、アライメントマーク２３−１の対が設けられており、単位マイクロレンズアレイ２−２の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−３の上面に、アライメントマーク２３−２の対が設けられており、単位マイクロレンズアレイ２−３の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−４の上面に、アライメントマーク２３−３の対が設けられており、単位マイクロレンズアレイ２−４の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−５の上面に、アライメントマーク２３−４の対が設けられており、単位マイクロレンズアレイ２−５の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−６の上面に、アライメントマーク２３−５の対が設けられており、単位マイクロレンズアレイ２−６の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−７の上面に、アライメントマーク２３−６の対が設けられており、単位マイクロレンズアレイ２−７の下面及び単位マイクロレンズアレイ２−８の上面に、アライメントマーク２３−７の対が設けられている。これらのアライメントマーク２３の対は、平面視で、重ならないような位置に配置されている。例えば、アライメントマーク２３の対は、平面視で、順次相互に隣接するように配置されている。開口部２４は、この開口部２４内に、これらの７対のアライメントマーク２３（２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７）がいずれも重ならないように配置するための大きさを有する。一方、最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面の遮光膜２０ａの開口部２１は、アライメントマーク２３−１，２３−２，２３−３，２３−４が、平面視で全て開口部２１内に入るような大きさを有している。また、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の下面の遮光膜２０ｂの開口部２２は、アライメントマーク２３−６，２３−７が、平面視で全て開口部２２内に入るような大きさを有している。

アライメントマーク２３は、図２（ａ）に示す単位マイクロレンズアレイの下面に形成されたマーク２３ａと、図２（ｂ）に示す単位マイクロレンズアレイの上面に形成されたマーク２３ｂ、２３ｃとの対からなる。マーク２３ａはＣｒ膜等の遮光膜が正方形に欠落した部分である。マーク２３ｂもＣｒ膜等の遮光膜が正方形に欠落した部分であるが、マーク２３ａよりも大きい。また、マーク２３ｃは、マーク２３ｂの中心に形成されたＣｒ膜等の正方形の遮光膜である。そして、これらのアライメントマーク２３の対において、両者が整合した場合には、図２（ｃ）に示すように、マーク２３ａの中心にマーク２３ｃが位置する。このアライメントマーク２３の検出は、落射照明カメラを使用する。この落射照明カメラは、照明光を照射すると共に、この照明光の光軸と同軸的にマークで反射した反射光を入射させて、対象物の像を検出する。

次に、上述のごとく構成されたマイクロレンズアレイ及び貼り合わせ方法の動作について説明する。先ず、図１に示すように、アライメント領域２０において、上面に小さな開口部２１を有する最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１と、下面に小さな開口部２２を有する最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８と、中間の大きさの開口部２４を上面及び下面に有する単位マイクロレンズアレイ２−２〜２−７とを用意する。

そして、搬送装置が単位マイクロレンズアレイ２−１、２−２を貼り合わせ装置に設置し、単位マイクロレンズアレイ２−１の上方から、落射照明カメラの照明光を単位マイクロレンズアレイ２−１に向けて照射し（図中、白抜き矢印にて示す）、単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２間のアライメントマーク２３−１を利用して、単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２の位置合わせを行い、アライメントがとれた後、単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２の縁部間に接着剤を注入し、紫外光の照射により接着剤を固化させて、両マイクロレンズアレイ２−１，２−２を相互に貼り合わせる。同様にして、単位マイクロレンズアレイ２−３、２−４をアライメントマーク２３−３を利用して、落射照射カメラによりアライメントをとり、接着剤により単位マイクロレンズアレイ２−３、２−４を貼り合わせる。また、同様に、単位マイクロレンズアレイ２−５，２−６、及び単位マイクロレンズアレイ２−７，２−８を、夫々、アライメントマーク２３−５及び２３−７を利用して、相互にアライメントをとった後、貼り合わせる。

次に、既に貼り合わされている単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２の対と、単位マイクロレンズアレイ２−３，２−４の対とを、搬送装置により、貼り合わせ装置に設置し、単位マイクロレンズアレイ２−２，２−３間のアライメントマーク２３−２を利用して、落射照明カメラにより、マーク２３ａ、２３ｂ、２３ｃの像を検出して位置合わせをし、接着剤により、単位マイクロレンズアレイ２−２，２−３を貼り合わせる。これにより、単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４の貼り合わせが終了する。また、既に貼り合わされている単位マイクロレンズアレイ２−５，２−６の対と、単位マイクロレンズアレイ２−７，２−８の対とを、搬送装置により、貼り合わせ装置に設置し、単位マイクロレンズアレイ２−６，２−７間のアライメントマーク２３−６を利用して、落射照明カメラにより、マーク２３ａ、２３ｂ、２３ｃの像を検出して位置合わせをし、接着剤により、単位マイクロレンズアレイ２−６，２−７を貼り合わせる。

次いで、４枚の貼り合わせ済みの単位マイクロレンズアレイ２−１〜２−４と、４枚の貼り合わせ済みの単位マイクロレンズアレイ２−５〜２−８とを、搬送装置により貼り合わせ装置に設置し、単位マイクロレンズアレイ２−４と単位マイクロレンズアレイ２−５との間のアライメントマーク２３−４を利用して、４枚の単位マイクロレンズアレイ同士を位置合わせし、接着剤により単位マイクロレンズアレイ２−４と単位マイクロレンズアレイ２−５とを接合して貼り合わせる。このようにして、８枚の単位マイクロレンズアレイ２−１〜２−８の全てが、相互に貼り合わされる。貼り合わせ時においては、アライメントマーク２３を使用して、単位マイクロレンズアレイの相互間を位置合わせして、単位マイクロレンズアレイ同士を接合するので、マイクロレンズの光軸は全て高精度で一致したものとなる。

この場合に、単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２間、単位マイクロレンズアレイ２−３，２−４間、単位マイクロレンズアレイ２−７，２−８間のアライメントマーク２３−１，２３−３，２３−７の像の検出に際し、落射照射カメラからの照明光は、アライメントマーク２３の下方の近傍には、遮光膜２０ｂ、２０ｃが存在しないので、アライメントマーク２３からの反射光のみが落射照明カメラに入射する。従って、落射カメラは、アライメントマーク２３からの反射光を高コントラストで検出する。従って、アライメントマーク２３の像（マーク２３ｃの像）を明瞭に検出することができ、アライメント精度が高い。また、単位マイクロレンズアレイ２−２，２−３間、単位マイクロレンズアレイ２−６，２−７間のアライメントマーク２３−２，２３−６の像の検出に際しても、同様に、アライメントマーク２３の下方の近傍に遮光膜２０ｂ、２０ｃが存在しないので、アライメントマーク２３−２，２３−６を高コントランストで検出することができる。一方、単位マイクロレンズアレイ２−５と単位マイクロレンズアレイ２−６との間のアライメントマーク２３−５の検出に際し、アライメントマーク２３−５の下方に遮光膜２０ｂが存在するが、このアライメントマーク２３−５と最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の下面の遮光膜２０ｂとの間の距離は大きいので、遮光膜２０ｂからの反射光が落射照明カメラに入射する光量は極めて少ない。同様に、単位マイクロレンズアレイ２−４と単位マイクロレンズアレイ２−５との間のアライメントマーク２３−４の検出においても、その下方には、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８の下面の遮光膜２０ｂが存在するが、同様に、このアライメントマーク２３−４と遮光膜２０ｂとの間の距離が大きいので、遮光膜２０ｂからの反射光が落射照明カメラに入射する光量は極めて少ない。よって、これらのアライメントマーク２３−４からの反射光も、高コントラストで検出することができる。

得られたマイクロレンズアレイは、最上位のマイクロレンズアレイ２−１の上面の遮光膜２０ａと最下位のマイクロレンズアレイ２−８の下面の遮光膜２０ｂとにより、平面視でアライメント領域２０の全領域が遮光されているので、露光時にこの露光領域２０を介して、露光光が基板を露光してしまうことがない。即ち、遮光膜２０ａの開口部２１の下方には、遮光膜２０ｂが存在し、遮光膜２０ｂの開口部２２の上方には遮光膜２０ａが存在するので、露光光がこれらのアライメント領域２０を透過してしまうことはない。

なお、開口部２１の右端の位置は、平面視で、開口部２２の左端の位置より左方に位置していて、この間で、遮光膜２０ａと遮光膜２０ｂとが平面視で重なっている。これは、露光光が、通常、±２〜３°の広がりを持つので、この露光光の広がり分を遮光するための遮光膜重なり領域である。

このようにして、単位マイクロレンズアレイを２枚ずつアライメントをとり、次に、２対ずつアライメントをとり、次に、４対ずつアライメントをとるというように、単位マイクロレンズアレイの枚数に応じて、順次、アライメントをとっていき、最後のアライメントをとると、マイクロレンズアレイが完成する。この最後にアライメントをとるアライメントマークの下方には、最下位単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在しても、この最後のアライメントマークと最下位遮光膜との間の距離は大きいので、最下位遮光膜からの反射光のコントラストへの影響は極めて少ない。一方、この最後のアライメントをとるアライメントマークの下方に遮光膜を設けることにより、平面視で、アライメント領域の全面を遮光することができ、露光光がアライメント領域を透過して基板を露光してしまうことを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されないことは勿論である。例えば、単位マイクロレンズアレイが４枚の場合は、その相互間に３個のアライメントマークの対が設けられるが、上方のアライメントマーク２３−１と中央のアライメントマーク２３−２との下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−４の下面の遮光膜を位置させ、この最下位の単位マイクロレンズアレイ２−４の下面の遮光膜は、下方のアライメントマーク２３−３の下方の位置を開口部とし、最上位の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面の遮光膜は、上方のアライメントマーク２３−１と中央のアライメントマーク２３−２の上方の位置を開口部とすればよい。その他の遮光膜は３個のアライメントマークの全てを遮光しないように開口部を設けておく。

また、図１に示す実施形態は、全てのアライメントマーク２３−１等が平面視で相互に異なる位置に設けられているが、本実施形態では、第１工程で、２枚の単位マイクロレンズアレイ同士を貼り合わせ、第２工程で、２枚で１対の単位マイクロレンズアレイ同士を貼り合わせ、第３工程で、４枚で１群の単位マイクロレンズアレイ同士を貼り合わせているので、上記実施形態に限らず、この第１工程と、第２工程と、第３工程とでアライメントマーク対の位置を相互に異なるものにすれば良い。即ち、図１のアライメントマーク２３−１，２３−３，２３−５，２３−７の各対は、平面視で同一位置に設けても良い。また、アライメントマーク２３−２，２３−６の対も、平面視で同一位置に設けても良い。結局、アライメントマーク２３−１，２３−３，２３−５，２３−７と、アライメントマーク２３−２，２３−６と、アライメントマーク２３−４とが平面視で異なる位置に設けられていれば、上方から落射照明カメラにより、各対のアライメントマークを観察することができる。

更に、図１において、最下位の単位マイクロレンズアレイ２−８とその上の単位マイクロレンズアレイ２−７とをアライメントをとって貼り合わせ、次に、単位マイクロレンズアレイ２−７とその上の単位マイクロレンズアレイ２−６とをアライメントをとって貼り合わせ、次に、単位マイクロレンズアレイ２−６とその上の単位マイクロレンズアレイ２−５とをアライメントをとって貼り合わせるというように、下から順に、２個の単位マイクロレンズアレイ同士をアライメントをとって貼り合わせるという工程で、各単位マイクロレンズアレイを張り合わせることもできる。この場合に、落射照明カメラにより、アライメントマーク対を照明するために、アライメントをとろうとする２個の単位マイクロレンズアレイの上位置の単位マイクロレンズアレイの上面の開口部に、平面視で整合するように、アライメントマーク対が配置されていることが必要である。また、露光時に、露光光がアライメント領域を透過して、下方の基板を露光してしまわないようにするために、最終的に張り合わされた単位マイクロレンズアレイの全ての開口部が平面視で重なるような領域が存在しないように、遮光膜が配置されていることが必要である。

本発明によれば、積層された単位マイクロレンズアレイ同士を高精度で整合させることができると共に、露光光の透光を防止することができ、高性能のマイクロレンズアレイの製造に寄与する。

１：基板
２：マイクロレンズアレイ
２ａ：マイクロレンズ
２−１，２−２，２−３，２−４，２−５，２−６，２−７，２−８：単位マイクロレンズアレイ
３：マスク
１０：開口
１０ａ：遮光膜
１１：円形絞り
１２：６角視野絞り
２０：アライメント領域
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：遮光膜
２１，２２，２４：開口部
２３，２３−１，２３−２，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７：アライメントマーク

Claims (3)

1. 複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成された複数枚の単位マイクロレンズアレイを厚さ方向に積層して構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
   各単位マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズが配置されたレンズ領域と、このレンズ領域の縁部のアライメントマークが形成されたアライメント領域と、を有し、
   前記アライメント領域における前記各単位マイクロレンズアレイの上面及び下面には、遮光膜と、前記遮光膜が欠落した開口部と、が設けられており、
   前記アライメントマークは、前記単位マイクロレンズアレイ間の対向面における前記開口部内に形成され、前記各アライメントマーク対は、平面視で相互に異なる位置に配置されており、
   上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとで、前記上位置のマイクロレンズアレイと下位置のマイクロレンズアレイとの整合をとるアライメントマーク対を構成し、
   平面視で、最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部の下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在して、両者により平面視で全面が遮光されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
2. 複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成された複数枚の単位マイクロレンズアレイを厚さ方向に積層して構成されたマイクロレンズアレイの製造方法において、
   各単位マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズが配置されたレンズ領域と、このレンズ領域の縁部のアライメントマークが形成されたアライメント領域と、を有し、
   前記アライメント領域における前記各単位マイクロレンズアレイの上面及び下面には、遮光膜と、前記遮光膜が欠落した開口部と、が設けられており、
   前記アライメントマークは、前記単位マイクロレンズアレイ間の対向面における前記開口部内に形成されており、
   上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとで、前記上位置のマイクロレンズアレイと下位置のマイクロレンズアレイとの整合をとるアライメントマーク対を構成し、
   平面視で、最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部の下方に、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜が存在して、両者により平面視で全面が遮光されているものであり、
   先ず、２枚の単位マイクロレンズアレイ毎に上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと、下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとのアライメントマーク対を、落射照明カメラにより照明光を照射してその反射光を検出することにより、これらの単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、相互に貼り合わせる第１工程と、
   次に、２枚で１対の単位マイクロレンズアレイを２対毎に上位置の１対の単位マイクロレンズアレイの下方の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の１対の単位マイクロレンズアレイの上方の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとのアライメントマーク対を、落射照明カメラにより照明光を照射してその反射光を検出することにより、これらの１対の単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、相互に貼り合わせる第２工程と、
   以後、必要に応じて、同様にして、偶数枚で１群の単位マイクロレンズアレイを２群毎に上位置の１群の単位マイクロレンズアレイの下方の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の１群の単位マイクロレンズアレイの上方の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとのアライメントマーク対を、落射照明カメラにより照明光を照射してその反射光を検出することにより、これらの１群の単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、相互に貼り合わせる第３工程と、
   を有し、
   第１工程で使用される前記アライメントマーク対と、第２工程で使用される前記アライメントマーク対と、第３工程で使用される前記アライメントマーク対とは、平面視で相互に異なる位置に配置されており、
   最後にアライメントをとるアライメントマーク対は、平面視で、前記最上位の単位マイクロレンズアレイの上面の遮光膜が欠落した開口部と、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面の遮光膜とが重なる領域に配置されていることを特徴とするマイクロレンズアレイの貼り合わせ方法。
3. 複数個のマイクロレンズが２次元的に配置されて構成された複数枚の単位マイクロレンズアレイを厚さ方向に積層して構成されたマイクロレンズアレイの製造方法において、
   各単位マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズが配置されたレンズ領域と、このレンズ領域の縁部のアライメントマークが形成されたアライメント領域と、を有し、
   前記アライメント領域における前記各単位マイクロレンズアレイの上面及び下面には、遮光膜と、前記遮光膜が欠落した開口部と、が設けられており、
   前記アライメントマークは、前記単位マイクロレンズアレイ間の対向面における前記開口部内に形成されており、
   上位置の単位マイクロレンズアレイの下面に設けられたアライメントマークと下位置の単位マイクロレンズアレイの上面に設けられたアライメントマークとで、前記上位置のマイクロレンズアレイと下位置のマイクロレンズアレイとの整合をとるアライメントマーク対を構成し、各アライメントマーク対は、平面視で相互に異なる位置に配置されており、
   先ず、最下位の単位マイクロレンズアレイとその上位の単位マイクロレンズアレイとに対し、落射照明カメラにより照明光を照射して、これらの単位マイクロレンズアレイの対向面に形成されたアライメントマーク対からの反射光を検出して、これらの単位マイクロレンズアレイ同士のアライメントをとり、両単位マイクロレンズアレイを相互に張り合わせる第１工程と、
   同様にして、下から順に２個ずつ単位マイクロレンズアレイ間のアライメントを、両者間のアライメントマーク対を利用してとり、両単位マイクロレンズアレイを相互に貼り合わせる第２工程と、
   同様にして、上下に隣接する２個の単位マイクロレンズアレイ同士を、その間のアライメントマーク対を利用してアライメントをとると共に、相互に貼り合わせ、最終的に最上位の単位マイクロレンズアレイまで貼り合わせる第３工程と、
   を有し、
   下から順に複数個のアライメントマーク対は、平面視で、最下位の単位マイクロレンズアレイの下面に形成された開口部に整合する位置に配置され、
   各アライメントマーク対は、平面視で、そのアライメントマーク対が形成された上位置の単位マイクロレンズアレイの上面に形成された開口部に整合する位置に配置され、
   平面視で、全ての開口部が重なる領域が存在しないように、遮光膜が配置されていることを特徴とするマイクロレンズアレイの貼り合わせ方法。

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