JP5953037B2 - マイクロレンズアレイの貼り合わせ装置 - 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を製造するための貼り合わせ装置に関し、特に、複数個の単位マイクロレンズアレイを横方向（面に水平の方向）に並べて継ぎ合わせつつ貼り合わせる大面積露光用に好適のマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置に関する。

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８は露光装置に使用されるマイクロレンズアレイ２を示す図である。図８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６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９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９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９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

しかしながら、露光すべき領域が大きい場合、１個のマイクロレンズアレイでは、全ての露光領域を露光できない場合が生じる。この場合は、複数個のマイクロレンズアレイをその面に水平の方向（単位マイクロレンズアレイの横方向）であって、スキャン方向Ｓに垂直の方向に配置し、各マイクロレンズアレイの単位マイクロレンズアレイを相互につなぎ合わせて１個の大きな継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイとする。この継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイの継ぎ部で、マイクロレンズの配列ピッチが所定値からずれてしまうという問題点がある。即ち、単位マイクロレンズアレイを継ぎ合わせる場合にも、単位マイクロレンズの配列は、図９に示すように、一定のピッチで配列されていることが必要であるが、単位マイクロレンズアレイの継ぎ部で、このマイクロレンズの配列ピッチが乱れてしまい、その結果、露光パターンにもピッチずれが発生し、露光ムラが生じてしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、大きな露光領域を露光するために複数個の単位マイクロレンズアレイを継ぎ合わせつつ積層して貼り合わせることにより大きな継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイを製造する際に、継ぎ部のマイクロレンズの配列ピッチを高精度で制御することができ、露光ムラを防止することができるマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置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の貼り合わせ装置は、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すると共に、面平行につなぎ合わせて、継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイを製造する装置において、
前記マイクロレンズの配置パターンに応じて基準マークが形成された基準マスクと、
前記基準マスクに照明光を照射する照明光光源と、
前記基準マスクを透過した照明光を画像として検出する検出器と、
前記照明光光源と前記検出器との間の照明光の光軸に介在するようにして、貼り合わせ済みの第１単位マイクロレンズアレイとその横に貼り合わせようとする第２単位マイクロレンズアレイとの間隙を位置させて、前記第１及び第２単位マイクロレンズアレイを配置する駆動部材と、
前記検出器が直接前記基準マスクの前記基準マークを検出した第１画像と、前記第１及び第２の単位マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを介して検出した前記基準マークの第２画像とを比較し、前記第２単位マイクロレンズアレイの前記第１画像と前記第２画像とにおける前記基準マークの位置がずれている場合に、前記駆動部材に前記第２単位マイクロレンズアレイの位置を修正するための駆動信号を出力する制御部と、
を有し、
前記第１及び第２単位マイクロレンズアレイは、平面視で、前記マイクロレンズが第１方向にピッチＰで複数個配列されて複数列のマイクロレンズ列が構成され、この第１方向に直交する第２方向に前記マイクロレンズ列が複数列配置されて構成されており、
ｍ、ｎを整数として、
前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士は、その各マイクロレンズが前記第１方向にその配列ピッチＰの１／ｍだけずれて配置されており、
前記第１単位マイクロレンズアレイと前記第２単位マイクロレンズアレイとのマイクロレンズ間の間隔は、第１方向における前記マイクロレンズの配列ピッチＰのｎ倍であり、
第１及び第２単位マイクロレンズアレイは、その対向辺が前記第１方向に対して鋭角をなして傾斜するものの方が、鈍角をなして傾斜するものよりも、マイクロレンズ列のｍ列分だけ、第２方向に突出していることを特徴とする。

本発明においては、マイクロレンズの配置パターンに応じて基準マークが形成された基準マスクを使用し、この基準マスクを検出器により直接検出したときの第１画像と、貼り合わせ時に、貼り合わせ済みの第１の単位マイクロレンズアレイとこれから貼り合わせようとする第２の単位マイクロレンズアレイとの継ぎ部近傍を第１及び第２の単位マイクロレンズアレイを介して検出器により検出した第２画像とを比較して、第１画像を基準にして、第２単位マイクロレンズアレイの位置を修正するので、この継ぎ部のマイクロレンズの配列ピッチを高精度で所定値に制御することができる。これにより、露光ピッチのずれ及び露光ムラを防止することができる。

本発明の実施形態において、単位マイクロレンズアレイ間の継ぎ部のマイクロレンズの配列パターンを示す平面図である。 本発明の実施形態において、検出された基準マークのパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態の貼り合わせ装置を示す模式図である。 貼り合わされたマイクロレンズアレイを示す平面図である。 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。 マイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す模式図である。 単位マイクロレンズアレイの配置を示す断面図である。 マイクロレンズの配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。本実施形態は、図５に示すマイクロレンズアレイ２の横に、同様の構造のマイクロレンズアレイ２０を配置して、大面積の継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイを得るものである。図１は本発明の実施形態における２個の単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２間の継ぎ部を示し、ピッチずれがなく、露光ムラが生じないマイクロレンズの配置パターンを示す。図２は、このピッチずれが生じた場合のマイクロレンズの配置パターンを示す。図３は本実施形態の貼り合わせ装置を示す。

継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイはマイクロレンズアレイ２，２０を横方向に継ぎ合わせて構成されているが、各マイクロレンズアレイ２，２０は、単位マイクロレンズアレイがその厚さ方向にも複数枚積層されて相互に貼り合わされて構成されている。図５はこのマイクロレンズアレイ２の厚さ方向の構造を示す図である。マイクロレンズアレイ２は、例えば，４枚の単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４が積層されて構成されており、各単位マイクロレンズアレイ２−１，２−２，２−３，２−４はガラス板の上面及び下面に凸レンズとしてのマイクロレンズ２ａが形成された構造を有している。そして、最上層の単位マイクロレンズアレイ２−１の上面には、マイクロレンズ２ａ以外の領域に、Ｃｒ膜等の遮光膜１０ａが形成されており、この遮光膜１０ａに設けられた円形の開口１０内に凸レンズとしてのマイクロレンズ２ａが配置されている。この遮光膜１０ａは、迷光を防止するために、マイクロレンズ２ａ以外の領域に照射された露光光を反射して、マイクロレンズ２ａ以外の領域に露光光が入射することを防止している。

また、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、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、開口数を規定する円形絞り１１が配置されている。６角視野絞り１２は、図６（ａ）に示すように、レンズ形状を示す遮光膜１０ａの開口１０内に、６角形状の開口として設けられており、円形絞り１１は、図６（ｂ）に示すように、開口１０内に、円形の開口として設けられている。そして、図５に示すように、マスク３を透過した露光光は、４枚の単位マイクロレンズアレイにより、先ず、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との間で倒立等倍像として一旦結像し、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との間で最大拡大した後、単位マイクロレンズアレイ２−４から出射して基板１上に正立等倍像として結像する。このとき、倒立等倍像として結像する位置には、６角視野絞り１２が配置されているので、マスクパターンは、この６角形の形状に整形されて基板１に転写される。円形絞り１１は、露光光の最大拡大部の形状を円形に整形するものであり、マイクロレンズのＮＡ（開口数）を規定する。マイクロレンズアレイ２０も同一の構造を有する。

図３に示すように、図５に示す４枚構成のマイクロレンズアレイ２の横に、同様に４枚構成のマイクロレンズアレイ２０を貼り合わせる。このマイクロレンズアレイ２０はその積層方向の構造は、マイクロレンズアレイ２と同一であるが、図１に示すように、マイクロレンズアレイ２の継ぎ部の端縁と、マイクロレンズアレイ２０の継ぎ部の端縁とは、マイクロレンズ２ａの配列方向に沿って斜めに且つ相互に平行に延びている。即ち、このマイクロレンズアレイ２０も、下層から順に、単位マイクロレンズアレイ２０−４，２０−３，２０−２，２０−１により構成されている。このようなマイクロレンズアレイ２とマイクロレンズアレイ２０とは、図３に示すようにして組み立てられる。貼り合わせの基板となる薄い平板状のガラス基板２９の下面に、単位マイクロレンズアレイ２−４及び単位マイクロレンズアレイ２０−４が貼り合わされ、ガラス基板２９の上面に、単位マイクロレンズアレイ２−３及び単位マイクロレンズアレイ２０−３が貼り合わされている。これらの単位マイクロレンズアレイ２−４、２−３と単位マイクロレンズアレイ２０−４、２０−３との間の貼り合わせ部の下方には、透過照明用の光源３１が照明光を垂直上方に向けて照射するように設置されており、単位マイクロレンズアレイ２−４，２−３，２０−４，２０−３の上方には、単位マイクロレンズアレイ２−４，２−３，２０−４，２０−３を透過してきた照明光を画像として検出するＣＣＤカメラ（検出器）３３が設置されている。そして、この照明光の光軸上であって、単位マイクロレンズアレイ２−４，２−３，２０−４，２０−３の若干下方の位置には、基準マークが形成された基準マスク３２が配置されている。図３には、単位マイクロレンズアレイ２−３の上に、この単位マイクロレンズアレイ２−３に対するアライメントをとって単位マイクロレンズアレイ２−２が既に貼り合わされ、この３層の単位マイクロレンズアレイ２−４〜２−２と２層の単位マイクロレンズアレイ２０−４〜２０−３がガラス基板２９を中心として既に積層されて張り合わされており、３層目の単位マイクロレンズアレイ２０−２がこれから貼り合わされようとしている状態を示す。なお、後述するように、単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２等は、駆動部材(図示せず)により、吸着領域４０，４１（図４参照）を真空吸着されて、この貼り合わせ装置に搬送されてくると共に、図示しない制御部から制御信号が入力された駆動部材により、その位置が調節される。

図１及び図２は、このマイクロレンズアレイ２０の単位マイクロレンズアレイ２０−２を、マイクロレンズアレイ２の単位マイクロレンズアレイ２−２の横に貼り合わせる工程を示す。第１単位マイクロレンズアレイ２−２は、複数個のマイクロレンズ１０がスキャン方向Ｓに垂直の方向に並んでマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列がスキャン方向Ｓに複数列配置されて構成されている。また、第２単位マイクロレンズアレイ２０−２も、複数個のマイクロレンズ２１がスキャン方向Ｓに垂直の方向に並んでマイクロレンズ列を構成し、このマイクロレンズ列がスキャン方向Ｓに複数列配置されて構成されている。そして、これらの第１及び第２単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２は、図９と同様に、３列のマイクロレンズ列が１群となって、スキャン方向に繰り返し形成されている。即ち、スキャン方向Ｓに垂直の方向に関し、ある特定のマイクロレンズ列のマイクロレンズの位置は、それよりスキャン方向Ｓに３列離れたマイクロレンズ列のマイクロレンズの位置と同一である。上記実施形態は３列で１群をなすように、複数群にわたって繰り返されるが、本発明は必ずしも３列に限らず、複数列で１群をなすようにすることもできる。このとき、整数をｍとして、隣接する単位マイクロレンズアレイ列同士が、その各マイクロレンズのスキャン方向Ｓに垂直の方向（第１方向）のピッチｐの１／ｍだけずれて配置すればよい。この場合も、スキャン方向Ｓに関し、６角視野絞りの三角形部分が隣接する単位マイクロレンズアレイ列間で重なるようにする。

そして、第１及び第２単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２は、そのスキャン方向Ｓに垂直方向の縁辺である対向辺が、マイクロレンズ１０、２１のスキャン方向Ｓについての配列方向に沿って延びており、この対向辺は相互に平行でいずれもスキャン方向Ｓに対して、傾斜している。そして、第１単位マイクロレンズアレイ２−２と第２単位マイクロレンズアレイ２０−２との間は、マイクロレンズが存在しない領域２３となっている。つまり、第１単位マイクロレンズアレイ２−２と第２単位マイクロレンズアレイ２０−２とは、それらの縁部のマイクロレンズが内部のマイクロレンズと同一ピッチとなるように、相互に密着して配置することができないので、第１単位マイクロレンズアレイ２−２の縁部のマイクロレンズＢと、第２単位マイクロレンズアレイ２０−２の縁部のマイクロレンズＤとの間に、ある程度の間隔をおいて、第１及び第２単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２を配置せざるを得ない。このため、第１及び第２単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２間にマイクロレンズが存在しない領域２３が生じるものとなっている。

そこで、本実施形態においては、第１単位マイクロレンズアレイ２−２の第１方向（スキャン方向Ｓに垂直の方向）に配列されたマイクロレンズ（マイクロレンズＡ、Ｂ等）と、同じく第２単位マイクロレンズアレイ２０−２の第１方向に配列されたマイクロレンズ（マイクロレンズＤ等）とが、スキャン方向Ｓに関して同一位置に整列するように、第１及び第２単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２を配置する。しかも、このとき、第２単位マイクロレンズアレイ２０−２のマイクロレンズＤよりも３列前方に離れた位置のマイクロレンズＥを、そのまま、スキャン方向Ｓの後方にスキャン方向Ｓに平行に移動させて、マイクロレンズＢとマイクロレンズＤとの間に位置させた場合、このマイクロレンズＣを含めて、マイクロレンズＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが同一ピッチｐで第１方向に並ぶように、第１及び第２単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２を配置する。そして、この状態で、これらの単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２を下層の単位マイクロレンズアレイに貼り合わせる。そうすると、この単位マイクロレンズアレイ２−２，２０−２により構成されたマイクロレンズアレイを、スキャン方向Ｓに相対的に移動させて、基板上を露光光でスキャンした場合、マイクロレンズＢとマイクロレンズＤとの間にはマイクロレンズが配置されていないが、この部分は、マイクロレンズＥにより露光される。従って、マイクロレンズＡ，Ｂ，Ｅ，Ｄが上述のように配置されるように、第１単位マイクロレンズアレイ２−２と第２単位マイクロレンズアレイ２０−２とを貼り合わせることにより、図９に示すように、あたかも１個の大きなマイクロレンズアレイのマイクロレンズを均一に２次元的に配置した場合と、同一の状態になる。本実施形態においては、複数の単位マイクロレンズアレイを横方向（面に平行の方向）に図１に示すように配置することができる。なお、図１は、実体のマイクロレンズＢとマイクロレンズＤとの間に、１個の仮想のマイクロレンズＣ（実体はマイクロレンズＥ）が配置されるものであるが、この隙間領域２３に仮想的に配置されるマイクロレンズの数は１個に限らず、２個以上でもよい。この場合は、隙間領域２３の幅が大きくなり、第２単位マイクロレンズアレイ２０−２が第１単位マイクロレンズアレイ２−２よりスキャン方向前方に突出する長さが長くなる。いずれにしても、この仮想的なマイクロレンズＣを含めてマイクロレンズが同一ピッチｐで配置されるようにすればよい。即ち、実体的なマイクロレンズＢと実体的なマイクロレンズＤとの間の間隔が、マイクロレンズのピッチｐの整数倍（ｎ倍）となるようにすればよい。なお、その他の階層の単位マイクロレンズアレイ２−１，２−３，２−４，２０−１，２０−３，２０−４の配置も、同様にして決められる。

図４は、上述の如くして組み立てられたマイクロレンズアレイを示す平面図である。マイクロレンズアレイ１０１，１０２，１０３，１０４がスキャン方向Ｓに垂直の方向に並べて配置されて、１個の大型のマイクロレンズアレイが構成されている。各マイクロレンズアレイ１０１，１０２，１０３，１０４の相互間は、図１に示すように、図１の右方の方の単位マイクロレンズアレイが、左方の単位マイクロレンズアレイよりスキャン方向の前方にすれている。図４において、各マイクロレンズアレイ１０１，１０２，１０３，１０４のスキャン方向Ｓの前方及び後方の端部には、スキャンの際のアライメントをとるためのアライメントマーク４２，４３が設けられている。また、このアライメントマーク４２，４３が配置された領域の更に外側には、マイクロレンズアレイ１０１，１０２，１０３，１０４を駆動部材(図示せず)が吸着チャックにより真空吸着して搬送するための吸着領域４０，４１が設けられている。

次に、上述のごとく構成されたマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置の動作について説明する。図２は、単位マイクロレンズアレイ２−２，２−３，２−４，２０−２，２０−３，２０−４に重ねて、カメラ３３により検出された基準マスク３２の基準マーク２５の画像パターンを示す。基準マーク２５は、基準マスク３２に均一なピッチで形成されている。カメラ３３は、先ず、基準マスク３２の上方に、単位マイクロレンズアレイ２−２，２−３，２−４，２０−２，２０−３，２０−４が存在しない状態で、基準マスク３２のみを透過した透過照明光を直接検出し、得られた基準マーク２５の第１画像を予め求めておく。図２にこの第１画像（基準マーク２５のパターン）を、マイクロレンズに重ねて示すが、実際上、マイクロレンズは存在しない。

そして、貼り合わせ工程においては、単位マイクロレンズアレイ２０−２を、既に貼り合わせられている単位マイクロレンズアレイ２−２との間で位置合わせして配置し、下層の単位マイクロレンズアレイ２０−２の上に接着剤により貼り合わせる。この貼り合わせ工程においては、これから貼り合わせようとする単位マイクロレンズアレイ２０−２が駆動部材により予め設定された所定の貼り合わせ位置に搬送されてきた後、カメラ３３により基準マスク３２の基準マーク２５のパターンを検出する。そうすると、カメラ３３は、図２に示すように、単位マイクロレンズアレイ２−２の各マイクロレンズにおいては、基準マーク２５を６角視野絞り２１ｂの中心で観察するが、単位マイクロレンズアレイ２０−２の位置が図１に示す所定位置からずれている場合、図２に示すように、単位マイクロレンズアレイ２０−２のマイクロレンズを透過した基準マーク２５の像２６は、６角視野絞り２２ｂの中心からずれた位置にてカメラ３３に検出される。即ち、図２において、カメラ３３が、単位マイクロレンズアレイ２０−２が存在しない状態で検出した基準マーク２５の位置を単位マイクロレンズアレイ２０−２のマイクロレンズ２２ａ内に示すが、この基準マーク２５と、マイクロレンズを透過した像２６との間には、ｘ方向（第１方向）及びｙ方向（スキャン方向Ｓ）に、夫々Δｘ及びΔｙのずれがある。そこで、制御部は、このカメラ３３が検出した基準マスク３２のみの第１画像と、単位マイクロレンズアレイ２−２，２−３，２−４，２０−２，２０−３，２０−４を介して撮像された第２画像とを比較し、ずれΔｘ及びΔｙが０になるように、単位マイクロレンズアレイ２０−２の位置を修正する。その後、単位マイクロレンズアレイ２０−２とその下層の単位マイクロレンズアレイ２０−３との間の各周縁部に接着剤を注入し、紫外光により接着剤を固化させて、単位マイクロレンズアレイ２０−２を下層の単位マイクロレンズアレイ２０−３上に貼り合わせる。これにより、単位マイクロレンズアレイ２０−２は、単位マイクロレンズアレイ２−２に対して、図１に示すようにマイクロレンズが同一ピッチｐで整列した状態で、張り合わされるので、各単位マイクロレンズアレイの位置が高精度で所定位置に制御される。よって、複数の単位マイクロレンズアレイを継ぎ合わせた場合にも、単独のマイクロレンズアレイのマイクロレンズと同様に均一なパターンでマイクロレンズを配置することができる。従って、このようにして製造された大型の継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイを使用して露光すると、露光パターンのピッチずれに起因して露光ムラが生じることを防止できる。

上述のように、本発明によれば、大面積を露光するために複数個の単位マイクロレンズアレイをその面に平行の方向に継ぎ合わせて大面積のマイクロレンズアレイを、各マイクロレンズのピッチを継ぎ部で乱すことなく、高精度で製造することができるので、大面積の露光技術の向上に多大の貢献をなす。

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：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：マイクロレンズアレイ
２０−２，２０−３，２０−４：単位マイクロレンズアレイ
２１：マイクロレンズ
２２：６角視野絞り
２５：基準マーク
２６：（マイクロレンズを介した基準マークの）像
３１：（透過照明）光源
３２：基準マスク
１０１，１０２，１０３，１０４：マイクロレンズアレイ

Claims (1)

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すると共に、面平行につなぎ合わせて、継ぎ合わせ型マイクロレンズアレイを製造する装置において、
   前記マイクロレンズの配置パターンに応じて基準マークが形成された基準マスクと、
   前記基準マスクに照明光を照射する照明光光源と、
   前記基準マスクを透過した照明光を画像として検出する検出器と、
   前記照明光光源と前記検出器との間の照明光の光軸に介在するようにして、貼り合わせ済みの第１単位マイクロレンズアレイとその横に貼り合わせようとする第２単位マイクロレンズアレイとの間隙を位置させて、前記第１及び第２単位マイクロレンズアレイを配置する駆動部材と、
   前記検出器が直接前記基準マスクの前記基準マークを検出した第１画像と、前記第１及び第２の単位マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを介して検出した前記基準マークの第２画像とを比較し、前記第２単位マイクロレンズアレイの前記第１画像と前記第２画像とにおける前記基準マークの位置がずれている場合に、前記駆動部材に前記第２単位マイクロレンズアレイの位置を修正するための駆動信号を出力する制御部と、
   を有し、
   前記第１及び第２単位マイクロレンズアレイは、平面視で、前記マイクロレンズが第１方向にピッチＰで複数個配列されて複数列のマイクロレンズ列が構成され、この第１方向に直交する第２方向に前記マイクロレンズ列が複数列配置されて構成されており、
   ｍ、ｎを整数として、
   前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士は、その各マイクロレンズが前記第１方向にその配列ピッチＰの１／ｍだけずれて配置されており、
   前記第１単位マイクロレンズアレイと前記第２単位マイクロレンズアレイとのマイクロレンズ間の間隔は、第１方向における前記マイクロレンズの配列ピッチＰのｎ倍であり、
   第１及び第２単位マイクロレンズアレイは、その対向辺が前記第１方向に対して鋭角をなして傾斜するものの方が、鈍角をなして傾斜するものよりも、マイクロレンズ列のｍ列分だけ、第２方向に突出し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装置。

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