JP6023952B2

JP6023952B2 - マイクロレンズアレイ及びそれを使用したスキャン露光装置

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Publication number: JP6023952B2
Application number: JP2012163127A
Authority: JP
Inventors: 水村　通伸; 通伸水村; 畑中　誠; 誠畑中
Original assignee: V Technology Co Ltd
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Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2016-11-09
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Description

本発明は、マイクロレンズを２次元的に配列した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露光する露光装置、及びそれに使用するマイクロレンズアレイに関する。

近時、マイクロレンズを２次元的に配置したマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置が提案されている（特許文献１）。このスキャン露光装置においては、複数個のマイクロレンズアレイを一方向に配列し、この配列方向に垂直の方向に基板及びマスクを、マイクロレンズアレイ及び露光光源に対して、相対的に移動させることにより、露光光がマスクをスキャンして、マスクの孔に形成された露光パターンを基板上に結像させる。

図８は、従来の露光装置におけるマイクロレンズアレイを示す図である。図８に示すように、従来の露光装置においては、マイクロレンズアレイ２は、複数枚のマイクロレンズアレイチップ２０が、遮光性の支持基板６に、スキャン方向５に垂直の方向に例えば４個ずつ２列に配置されており、これらのマイクロレンズアレイ２は、スキャン方向５にみて、前段の４個のマイクロレンズアレイチップ２０の相互間に、後段の４個のマイクロレンズアレイチップ２０のうち３個が夫々配置されて、２列のマイクロレンズアレイチップ２０が千鳥になるように配列されている。これにより、２列のマイクロレンズアレイチップ２０により、基板４におけるスキャン方向５に垂直の方向の露光領域の全域が露光される。

図９に示すように、各マイクロレンズアレイチップ２０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２０−１，２０−２，２０−３，２０−４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２０−１乃至２０−４は２個のレンズから構成されており、図１０に示すように、各マイクロレンズアレイチップ２０の単位マイクロレンズアレイ２０−１乃至２０−４間は、縁部で相互に接着されている。これにより、露光光は単位マイクロレンズアレイ２０−２と単位マイクロレンズアレイ２０−３との間で一旦収束し、更に単位マイクロレンズアレイ２０−４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２０−２と単位マイクロレンズアレイ２０−３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。

特開２００７−３８２９号公報

しかしながら、上記従来のスキャン露光装置においては、以下に示す問題点がある。上述の如く、従来のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光においては、露光光源及びマイクロレンズアレイ２をマスク３及び基板４に対して相対的にスキャンすることにより、基板４上にマスク３の正立等倍像を結像させている。よって、各マイクロレンズアレイチップ２０は、４枚の単位マイクロレンズアレイ２０−１乃至２０−４相互間の縁部における接着位置がずれた場合、基板４上へのマスクパターンの結像位置が変化したり、基板４に照射される露光光の光量が変化して、露光ムラの原因となる。また、従来のマイクロレンズアレイチップ２０は、単位マイクロレンズアレイが複数枚積層される構造であることにより、接着位置のずれが積算されやすい。

また、近時のスキャン露光工程の高効率化への要求から、マスク３は、その幅が例えば１５００ｍｍ程度まで長寸となっている。しかし、幅広のマスク３の大きさに合わせて、マイクロレンズアレイチップ２０を大型化することはできず、また、このような幅広のマイクロレンズアレイチップの製造が可能であったとしても、その製造コストは極めて高くなる。よって、図８に示す従来のスキャン露光においては、マスク３の幅に対応させて複数枚のマイクロレンズアレイチップ２０を配置している。このような複数枚のマイクロレンズアレイチップ２０を使用した露光装置においては、千鳥状に配置され隣接するマイクロレンズアレイチップ２０同士は、スキャン方向５にみて、相互間に隙間が形成されると、この隙間により、基板上に未露光又は露光光の光量が少ない領域が残される一方、スキャン方向５にみて、マイクロレンズアレイチップ２０同士が相互に重なるように配置された場合には、重なった部分における基板への照射光の光量が多くなって、過露光の領域が生じ、同様に露光ムラの原因となる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、複数枚のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光において、露光ムラを防止できるマイクロレンズアレイ及びそれを使用したスキャン露光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は、露光光を出射する光源と共に移動され、前記光源からの露光光をマスクのパターンに透過させ、このマスクの透過光により前記マスクに形成されたパターンの正立等倍像を結像させるマイクロレンズアレイにおいて、
ガラス板と、
このガラス板の上面及び下面に積層され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相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
を有し、
前記単位マイクロレンズアレイは、前記複数個のマイクロレンズが第１方向に配列されて構成されたマイクロレンズ列が前記第１方向に直交する第２方向に複数列配置されて構成されており、所定数の前記マイクロレンズ列によりマイクロレンズ列群が構成され、各前記マイクロレンズ列群においては、複数列の前記マイクロレンズ列が前記第１方向に一定距離ずつ偏倚して配置されており、このマイクロレンズ列群が前記第２方向に複数個配置されて構成されたものであり、
前記各単位マイクロレンズアレイの前記第１方向における端縁は、前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士で、前記マイクロレンズ列が前記第１方向に前記一定距離偏倚しているのに対応して、前記第２方向に対して傾斜しており、
各前記単位マイクロレンズアレイと、前記ガラス板には、位置合わせ用のマークが形成されていて、前記単位マイクロレンズアレイと前記ガラス板とは、これらのマークにより位置合わせされて相互に積層されていることを特徴とする。

本発明に係るマイクロレンズアレイにおいて、前記各単位マイクロレンズアレイの前記第１方向における端縁は、前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士で、前記マイクロレンズ列が前記第１方向に前記一定距離偏倚しているのに対応して、前記第２方向に対して傾斜している。この場合に、例えば、前記単位マイクロレンズアレイ及び前記ガラス板によりマイクロレンズアレイチップが構成され、複数個の前記マイクロレンズアレイチップが前記第１方向に配列されており、前記第１方向に隣接するマイクロレンズアレイチップ同士は、そのマイクロレンズ列が前記第２方向に１列又は複数列ずれており、このずれにより、マイクロレンズアレイチップの相互間に隙間が形成されている。

また、例えば前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、多角形の開口を有する多角視野絞りが配置され、前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部には、その少なくとも一部に、円形の開口を有し各マイクロレンズの開口数を制限する開口絞りが配置されている。上述のマイクロレンズアレイは、例えば更に、前記単位マイクロレンズアレイを保持するホルダを有する。

本発明に係るマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置は、露光光を出射する光源と、前記光源からの露光光が入射され、基板に露光すべきパターンが形成されたマスクと、前記マスクの透過光が入射され前記パターンの正立等倍像を基板に結像させるマイクロレンズアレイと、前記光源及び前記マイクロレンズアレイを前記マスク及び基板に対して相対的に移動させる移動装置とを有するスキャン露光装置において、
前記マイクロレンズアレイは、
ガラス板と、
このガラス板の上面及び下面に積層され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と、
を有し、
前記単位マイクロレンズアレイは、前記複数個のマイクロレンズが前記移動方向に直交する方向の第１方向に配列されて構成されたマイクロレンズ列が前記移動方向である第２方向に複数列配置されて構成されており、所定数の前記マイクロレンズ列によりマイクロレンズ列群が構成され、各前記マイクロレンズ列群においては、複数列の前記マイクロレンズ列が前記第１方向に一定距離ずつ偏倚して配置されており、このマイクロレンズ列群が前記第２方向に複数個配置されて構成されたものであり、
前記各単位マイクロレンズアレイの前記第１方向における端縁は、前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士で、前記マイクロレンズ列が前記第１方向に前記一定距離偏倚しているのに対応して、前記第２方向に対して傾斜しており、
各前記単位マイクロレンズアレイと、前記ガラス板には、位置合わせ用のマークが形成されていて、前記単位マイクロレンズアレイと前記ガラス板は、これらのマークにより位置合わせされて相互に積層されていることを特徴とする。

本発明においては、複数枚の単位マイクロレンズアレイが夫々ガラス板の上面及び下面に積層されているため、単位マイクロレンズアレイの積層位置のずれが積算されにくい。また、単位マイクロレンズアレイと、ガラス板には、位置合わせ用のマークが形成されていて、単位マイクロレンズアレイとガラス板とは、マークにより位置合わせされて相互に積層されている。よって、各単位マイクロレンズアレイの積層位置にずれが生じることを確実に防止でき、スキャン露光時における露光ムラの発生を防止できる。

本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイの構成を示す図である。（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイにおいて、ガラス板上への単位マイクロレンズアレイの接着方法を示す図である。マイクロレンズの絞り形状を示す図である。マイクロレンズアレイの反転結像位置の絞りを通してみた基板上のパターンを示す図である。本発明の第２実施形態に係るマイクロレンズアレイにおいて、複数枚のマイクロレンズアレイチップの端部の配置を示す平面図である。本発明の第３実施形態に係るマイクロレンズアレイにおいて、複数枚のマイクロレンズアレイチップの端部の配置を示す平面図である。第３実施形態の変形例に係るマイクロレンズアレイを示す平面図である。露光装置におけるマスク、マイクロレンズアレイ及び基板の配置を示す図である。単位マイクロレンズアレイの配置を示す断面図である。単位マイクロレンズアレイ同士の接着部を示す断面図である。

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の構成を示す図、図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイにおいて、ガラス板上への単位マイクロレンズアレイの接着方法を示す図、図３はマイクロレンズの絞り形状を示す図、図４は、マイクロレンズアレイの反転結像位置の絞りを通してみた基板上のパターンを示す図である。本第１実施形態においては、マイクロレンズアレイ１における各マイクロレンズアレイチップ１２は、平面視で矩形に設けられている。

本実施形態のマイクロレンズアレイ１は、図８に示す従来の露光装置と同様に、露光光源から出射された後、マスク３に透過された露光光が入射され、マスク３の正立等倍像を基板４に結像するものであり、露光光源と共に、マスク３及び基板４に対して相対的に１方向（スキャン方向５）に移動され、露光光を基板４にスキャンする。即ち、露光光源から出射された露光光は、平面ミラー等の光学系を介して、マスク３に導かれ、マスク３を透過した露光光は、マイクロレンズアレイ１に照射され、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１により、基板４上に結像する。露光光源及び光学系とマイクロレンズアレイ１とは、一体となって一定の方向に移動することができ、基板４及びマスク３は、固定的に配置されている。そして、露光光源及びマイクロレンズアレイ１が、基板４及びマスク３に対して、相対的に一方向に移動することにより、露光光が基板４上で走査され、ガラス基板から１枚の基板が製造される所謂１枚取りの基板の場合は、上記一走査により、基板の全面が露光される。

次に、本実施形態のマイクロレンズアレイによる露光態様について、更に詳細に説明する。図８に示す従来の露光装置と同様に、ガラス基板等の被露光基板４の上方に、マイクロレンズが２次元的に配置されて構成されたマイクロレンズアレイ１がマイクロレンズアレイ２の代わりに配置されている。更に、このマイクロレンズアレイ１の上にマスク３が配置され、マスク３の上方に露光光源が配置されている。マスク３は透明基板の下面にＣｒ膜からなる遮光膜が形成されていて、露光光はこのＣｒ膜に形成された孔を透過してマイクロレンズアレイ１により基板上に収束する。上述のごとく、本実施形態においては、例えば、基板４及びマスク３が固定されていて、露光光源及びマイクロレンズアレイ１が同期してスキャン方向５に移動することにより、露光光源からの露光光がマスク３を透過して基板４上をスキャン方向５にスキャンされる。この露光光源及びマイクロレンズアレイ１の移動は、適宜の移動装置の駆動源により駆動される。なお、露光光源及びマイクロレンズアレイ１を固定して、基板４及びマスク３を移動させることとしてもよい。

図１に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ１は、複数枚の単位マイクロレンズアレイがガラス板１１の上面及び下面上に、夫々、複数個積層されて例えば接着により固定されたものである。即ち、ガラス板１１上に積層された単位マイクロレンズアレイ及びガラス板１１によりマイクロレンズアレイチップ１２が構成されている。図１に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイチップ１２は、９個設けられており、スキャン方向５にみて、前段の５個のマイクロレンズアレイチップ１２の相互間に、後段の４個のマイクロレンズアレイチップ１２が配置されている。そして、ガラス板１１上に積層された上層及び下層の夫々２枚の単位マイクロレンズアレイ１２ａ，１２ｂは、夫々、開口１０ａ、１３ａが形成された上板１０及び下板１３に保持されている。即ち、単位マイクロレンズアレイ１２ａ、１２ｂを夫々開口１０ａ、１３ａ内に嵌合した状態で、上板１０及び下板１３がガラス板１１を挟持することにより、単位マイクロレンズアレイ１２ａ、１２ｂが保持されている。上板１０及び下板１３の少なくとも一方は、例えば遮光性の材料により構成されており、これらの各保持板には、マイクロレンズアレイチップ１２におけるマイクロレンズの位置に対応して、開口１０ａ，１３ａが設けられている。

本実施形態においては、図２（ｃ）に示すように、ガラス板１１の上面には、２枚の単位マイクロレンズアレイ１２ａ（２−１，２−２）が積層されており、ガラス板１１の下面には、２枚の単位マイクロレンズアレイ１２ｂ（２−３，２−４）が積層されている。図２（ａ）に示すように、ガラス板１１には、各単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４を積層すべき位置の指標となる複数個の位置合わせマーク１１ａが形成されており、各単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４には、光透過領域とならない縁部の４隅に、同様に、位置合わせマーク２ａが形成されている。そして、ガラス板１１の位置合わせマーク１１ａと単位マイクロレンズアレイの位置合わせマーク２ａとにより位置合わせされて、各単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４がガラス板１１の上面及び下面に夫々２枚ずつ積層されており（図２（ｂ））、これにより、１個のマイクロレンズアレイチップ１２が構成されている（図２（ｃ））。なお、本実施形態においては、各マイクロレンズアレイチップ１２について、ガラス板１１及び単位マイクロレンズアレイ２-１乃至２−４には、夫々位置合わせマーク１１ａ，２ａが、夫々４カ所に設けられているが、これに限らず、これらの位置合わせマーク１１ａ，２ａは、夫々２カ所以上設けられていればよい。

図９に示す従来のマイクロレンズアレイチップと同様に、本実施形態においても、各マイクロレンズアレイチップ１２の各マイクロレンズは、例えば、４枚８レンズ構成であり、各単位マイクロレンズアレイ２−１等は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。そして、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６角視野絞り２ｂ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との間に円形の開口絞り２ｃが配置されている。開口絞り２ｃが各マイクロレンズのＮＡ（開口数）を制限すると共に、６角視野絞り２ｂが結像位置に近いところで６角形に視野を絞る。なお、図２においては図示を省略しているが、本実施形態においては、６角視野絞り２ｂは、図２（ｃ）に示す単位マイクロレンズアレイ２−２とガラス板１１との間、ガラス板１１と単位マイクロレンズアレイ２−３との間、又はガラス板１１内に設けられている。これらの６角視野絞り２ｂ及び開口絞り２ｃ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開口絞り２ｃ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角形に整形している。６角視野絞り２ｂは、例えば、図３に示すように、マイクロレンズの開口絞り２ｃ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２ｂにより、マイクロレンズアレイ１を透過した露光光は、スキャンが停止しているとすると、基板４上で図４に示す６角形に囲まれた領域にのみ照射される。なお、６角視野絞り２ｂ及び円形開口絞り２ｃは、光を透過しない膜として、Ｃｒ膜によりパターン形成することができる。

各単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４は、複数個のマイクロレンズがスキャン方向５に直交する（第１）方向に配列されて構成されたマイクロレンズ列がスキャン方向５（第２方向）に複数列配置されて構成されており、所定数のマイクロレンズ列によりマイクロレンズ列群が構成されている。各マイクロレンズ列群においては、複数列のマイクロレンズ列が第１方向に一定距離ずつ偏倚して配置されており、このマイクロレンズ列群がスキャン方向５（第２方向）に複数個配置されて構成されたものである。本実施形態においては、スキャン方向に並ぶ３列のマイクロレンズ列によりマイクロレンズ列群が構成されている。

このマイクロレンズの配置態様について、図４を参照して説明する。図４は、各マイクロレンズアレイチップ１２における各マイクロレンズの配置態様を示すために、マイクロレンズの配置態様を、マイクロレンズの６角視野絞り２ｂの位置として示す図である。この図４に示すように、マイクロレンズは、スキャン方向５について、順次、若干横方向にずれて配置されている。６角視野絞り２ｂは、中央の矩形部分Ａと、そのスキャン方向５に見て両側の三角形部分Ｂ、Ｃとに分かれる。図４において、破線は、６角視野絞り２ｂの６角形の各角部をスキャン方向５に結ぶ線分である。この図４に示すように、スキャン方向５に垂直の方向の各列に関し、スキャン方向５について３列の６角視野絞り２ｂの列をみると、ある特定の１列目の６角視野絞り２ｂの右側の三角形部分Ｃが、スキャン方向後方（矢印の反対側）に隣接する２列目の６角視野絞り２ｂの左側の三角形部分Ｂと重なり、１列目の６角視野絞り２ｂの左側の三角形部分Ｂが、３列目の６角視野絞り２ｂの右側の三角形部分Ｃと重なるように、これらのマイクロレンズが配置されている。このようにして、スキャン方向５に関し、３列のマイクロレンズが１セットとなって配置される。つまり、４列目のマイクロレンズは、スキャン方向５に垂直の方向に関し、１列目のマイクロレンズと同一位置に配置される。このとき、３列の６角視野絞り２ｂにおいて、隣接する２列の６角視野絞り２ｂの三角形部分Ｂの面積と三角形部分Ｃの面積とを夫々加算すると、このスキャン方向５に重なる２個の三角形部分Ｂ、Ｃの各合計面積の線密度は、中央の矩形部分Ａの面積の線密度と同一になる。なお、この線密度とは、スキャン方向５に垂直の方向における単位長さあたりの６角視野絞り２ｂの開口面積である。つまり、三角形部分Ｂ、Ｃの各合計面積は、三角形部分Ｂ、Ｃの底辺を長さとし、三角形部分Ｂ、Ｃの高さを幅とする矩形部分の面積になる。この矩形部分は、矩形部分Ａの長さと同一の長さであるから、スキャン方向５に垂直の方向に関する単位長あたりの開口面積（線密度）で比べると、３列のマイクロレンズ列について、三角形部分Ｂ、Ｃの各線密度と、矩形部分Ａの線密度とは同一になる。このため、基板４が３列のマイクロレンズのスキャンを受けると、このスキャン方向５に垂直の方向に関し、その全域で均一な光量の露光を受けたことになる。従って、各マイクロレンズアレイチップ１２には、スキャン方向５に関し、３の整数倍の列のマイクロレンズが配置されており、これにより、基板は、１回のスキャンによりその全域で均一な光量の露光を受けることになる。

このように構成されたマイクロレンズアレイ１においては、露光光源から露光光が照射されている間に、基板４をマイクロレンズアレイ１に対して相対的に移動させて、露光光により基板４を走査することにより、基板４の露光対象領域の全域で、基板４は均一な光量の露光を受ける。つまり、基板４はマイクロレンズの位置に応じてスポット的な露光を受けるのではなく、１列のマイクロレンズの相互間の領域は、他列のマイクロレンズにより露光されて、基板４は、あたかも、平面露光を受けた場合と同様に、露光対象領域の全域で均一な露光を受ける。そして、基板４上に投影されるパターンは、マイクロレンズの６角視野絞り２ｂ及び開口絞り２ｃの形状ではなく、マスク３のＣｒ膜（遮光膜）の孔に形成されたマスクパターン（露光パターン）により決まるパターンである。

本実施形態においては、各マイクロレンズアレイチップ１２の端部には、マイクロレンズが配置されていない領域が存在し、スキャン方向５にみて、マイクロレンズアレイチップ１２の端部におけるマイクロレンズの数は、他の領域よりも少なくなる。よって、マイクロレンズアレイチップ１２を千鳥状に配置する際には、マイクロレンズアレイチップ１２の端部同士を、スキャン方向５にみて、重なるように配置する必要がある。即ち、スキャン方向５にみて、マイクロレンズアレイチップ１２の端部におけるマイクロレンズの不足を、隣接するマイクロレンズアレイチップ相互間で補間し、更に、各マイクロレンズのスキャン方向５に直交する方向のピッチを、隣接するマイクロレンズアレイチップ１２間についても揃えることにより、複数枚のマイクロレンズアレイチップにわたって、スキャン方向に並ぶマイクロレンズの数が等しくなる。よって、複数枚のマイクロレンズアレイチップが配列されたマイクロレンズアレイにおいても、透過光の線密度が一定となり、これにより、照射光の光量が不均一になることを防止できる。

次に、上述のごとく構成された本実施形態の露光装置の動作について説明する。先ず、露光装置の所定の露光位置に基板４が搬入される。この状態で、露光光源から露光光を出射させる。露光光源から出射された露光光は、平面ミラー等の光学系を介して、マスク３に導かれる。そして、マスク３を透過した露光光は、マイクロレンズアレイ１に照射される。

マイクロレンズアレイ１に導かれた露光光は、先ず、上板１０の開口１０ａを透過してマイクロレンズアレイチップ１２に入射される。このとき、マイクロレンズアレイ１への入射光の一部は、上板１０により遮光される。各マイクロレンズアレイチップ１２への入射光は、ガラス板１１の上面に積層された単位マイクロレンズアレイ２−１、２−２を透過し、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との間にマスク３の倒立等倍像が結像される。この結像位置には、６角視野絞り２ｂが配置されており、この６角視野絞り２ｂにより、透過光が６角に整形される。そして、６角視野絞り２ｃ及びガラス板１１を透過した露光光が、ガラス板１１の下面に積層された単位マイクロレンズアレイ２−３、開口絞り２ｃ及び単位マイクロレンズアレイ２−４に透過され、その後、下板１３の開口１３ａを透過して、基板４上にマスク３の正立等倍像が結像する。この像は、各マイクロレンズアレイチップ１２の各マイクロレンズの位置に対応して結像しており、６角形に整形されている。本実施形態のマイクロレンズアレイ１は、マスク３の正立等倍像を結像させるマイクロレンズアレイチップ１２が、夫々ガラス板１１の上面及び下面に積層されて構成されているため、４枚の単位マイクロレンズアレイを積層した場合に比して、単位マイクロレンズアレイの積層位置のずれが積算されにくい。また、単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４と、ガラス板１１には、夫々位置合わせ用のマーク２ａ，１１ａが形成されていて、単位マイクロレンズアレイ２−１乃至２−４とガラス板１１とは、マークにより位置合わせされて相互に積層されている。よって、各単位マイクロレンズアレイの接着位置の精度が高い。これにより、基板４上には、マスク３のパターンの正立等倍像が高い位置精度で結像される。

この状態で、例えば基板４及びマスク３を固定して、マイクロレンズアレイ１及び露光光源をスキャン方向５に移動させる。この露光光のスキャンに伴い、マスク３における露光光の透過領域が順次移動していき、各マイクロレンズアレイチップ１２の透過光により、基板４上に帯状の露光領域が形成されていく。この際、各マイクロレンズアレイチップ１２を構成する複数枚の単位マイクロレンズアレイは、その接着された位置にずれがなく、よって、スキャン方向５にみて、隣接するマイクロレンズアレイチップ１２の端部に位置するマイクロレンズ間のピッチにもずれが生じていない。よって、スキャン方向５に直交する方向の全てのマイクロレンズアレイチップ１２のマイクロレンズのピッチが同一であり、また、スキャン方向５については、マイクロレンズの数が、マイクロレンズチップ１２の端部とその他の領域とで同一である。従って、マイクロレンズアレイを複数枚（図１においては９枚）のマイクロレンズアレイチップ１２に分割した本実施形態のような場合においても、スキャン方向５に見て、隣接するマイクロレンズアレイチップ１２同士をつなぐ部分には、透過光の光量の差異が生じず、露光ムラが発生しない。

次に、本発明の第２実施形態に係るマイクロレンズアレイについて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係るマイクロレンズアレイチップにおいて、複数枚のマイクロレンズアレイチップの端部の配置を示す平面図である。第１実施形態においては、各マイクロレンズアレイチップ１２が平面視で矩形に設けられている場合を説明したが、このような矩形の単位マイクロレンズアレイの製造は難しい。即ち、各単位マイクロレンズアレイは、既製の板状のマイクロレンズアレイを切断することにより製造する方が、その製造コストは低い。しかし、図４に示すように、マイクロレンズアレイチップの各マイクロレンズがスキャン方向５に直交する方向に配列され、更に、スキャン方向５に隣接するマイクロレンズ列間では、マイクロレンズがスキャン方向に対して傾斜して配置されている場合においては、既製のマイクロレンズアレイが矩形に切断されると、端部に位置するマイクロレンズが分断されてしまう。即ち、マイクロレンズアレイチップにおける各マイクロレンズのレンズ視野領域は、６角形の６角視野絞り２ｂにより定められ、各マイクロレンズの透過光のＮＡ（開口数）は、６角視野絞り２ｂよりも大きい円形の開口絞り２ｃにより制限されているが、マイクロレンズアレイが矩形に切断される場合には、６角視野絞り２ｂ及び開口絞り２ｃの双方が分断されることになる。これにより、切断後のマイクロレンズアレイの端縁には、分断されたマイクロレンズが残される。よって、この切断後のマイクロレンズアレイを配置してマイクロレンズアレイを構成した場合、スキャン方向５にみて、隣接するマイクロレンズアレイチップ同士をつなぐ部分には、分断されたマイクロレンズが存在し、この部分を透過した露光光により、透過光の光量に差異が生じ、露光ムラが発生してしまう。

マイクロレンズアレイチップを構成する各単位マイクロレンズアレイは、例えば既製のマイクロレンズアレイを切断することにより製造されるが、既製のマイクロレンズアレイ板においては、例えばマイクロレンズが長辺と平行になるように配置されてマイクロレンズ列が構成され、隣接するマイクロレンズ列間では、各マイクロレンズが長辺の方向に所定ピッチで偏倚している。即ち、各マイクロレンズは、隣接するマイクロレンズ列間で、マイクロレンズアレイ板の長辺に対して傾斜する方向に配置されている。よって、マイクロレンズアレイが露光装置に設置される際には、各マイクロレンズアレイチップの長辺がスキャン方向に対して直交する方向となるように配置され、マイクロレンズアレイチップの各マイクロレンズは、スキャン方向５に直交する方向及びこれに傾斜する方向に夫々同一ピッチで配置される。本実施形態においては、マイクロレンズアレイチップの切断により生じる露光ムラを解消するために、図５に示すように、スキャン方向５に隣接するマイクロレンズ列では、各マイクロレンズ列が長辺が延びる方向にずれて配置されているのに対応して、既製のマイクロレンズアレイを前記長辺に対して傾斜する方向に切断している。例えば、既製のマイクロレンズアレイが以下のように切断されて単位マイクロレンズアレイが製造され、この単位マイクロレンズアレイが積層されてマイクロレンズアレイチップ２１が構成される。即ち、図５に示すように、既製のマイクロレンズアレイが、平面視で、隣接するマイクロレンズ列における円形の開口絞り２ｃの共通接線と平行に切断され、既製のマイクロレンズアレイの長辺に対して傾斜した端縁を有する単位マイクロレンズアレイが得られ、この単位マイクロレンズアレイが積層されてマイクロレンズアレイチップが構成される。これにより、隣接するマイクロレンズ列におけるマイクロレンズの配置と、マイクロレンズアレイの切断線とが平行になり、切断線上には、分断されたマイクロレンズが存在しなくなる。よって、分断されたマイクロレンズの透過光による露光ムラは発生しない。

このように、マイクロレンズアレイチップの端縁が傾斜して設けられていることにより、図５に示すように、マイクロレンズアレイチップ２１同士を近接して配置することができる。よって、各マイクロレンズアレイチップが矩形に設けられた第１実施形態に比して、マイクロレンズアレイ全体のスキャン方向における長さを極めて短くできる。この場合に、マイクロレンズアレイ全体のスキャン方向における長さは、隣接するマイクロレンズアレイチップ間で、全てのマイクロレンズ列がスキャン方向に直交する方向に揃うように配置された場合が最も短くなり、好ましい。しかし、この場合、隣接するマイクロレンズアレイチップは、相互間が接触するように配置されるため、単位マイクロレンズアレイチップの積層の際に、隣接する単位マイクロレンズアレイ同士が干渉する等の問題が生じる場合がある。しかし、本実施形態においては、図５に示すように、スキャン方向５に直交する方向に隣接するマイクロレンズアレイチップ２１同士は、各マイクロレンズ列がスキャン方向５に１列又は複数列ずれて配置されている。これにより、隣接するマイクロレンズアレイチップ間には隙間が形成される。よって、上記単位マイクロレンズアレイ同士の干渉等の問題も生じず、マイクロレンズアレイを容易に製造することができる。

本実施形態においても、マイクロレンズアレイチップ２１を構成する複数枚の単位マイクロレンズアレイの接着位置は、ガラス板１１に設けられた位置合わせマーク１１ａと各単位マイクロレンズアレイに設けられたマーク２ａとにより決定される。本実施形態においては、ガラス板の位置合わせ用のマーク１１ａは、図５に示すマイクロレンズアレイチップ２１の配置に対応して設けられており、例えば隣接するマイクロレンズアレイチップ２１におけるマイクロレンズアレイ列同士のスキャン方向５のずれに対応して、各マイクロレンズ列のスキャン方向５のピッチの１又は複数倍だけスキャン方向５にずれた位置に設けられている。そして、マイクロレンズアレイチップの形状が矩形の場合に比して、隣接するマイクロレンズアレイチップに対応するマーク１１ａは、相互間の距離が極めて近い。このガラス板のマーク１１ａに合わせて、傾斜した端縁を有する単位マイクロレンズアレイが、その縁部に設けられたマーク２ａにより位置合わせされて、ガラス板１１に接着される。しかし、単位マイクロレンズアレイは、隣接する単位マイクロレンズアレイ間に隙間を残して接着されるため、複数枚の単位マイクロレンズアレイが、相互に干渉することなく、高精度で位置合わせされてガラス板１１上に積層される。そして、図５に示すように、スキャン方向５にみて、マイクロレンズアレイの数が一定のマイクロレンズアレイチップ２１を構成することができ、隣接するマイクロレンズアレイチップ同士をつなぐ部分における透過光の光量に差異が生じることがなく、露光ムラの発生を確実に防止できる。即ち、図５の例においては、右側のマイクロレンズアレイチップ２１における最上段の最も左側のマイクロレンズは、その左側の三角形部分が、左側のマイクロレンズアレイチップ２１における上から３段目の最も右側のマイクロレンズにおいて、右側の三角形部分と対応し、これらの合計面積の線密度が、他の領域の線密度と等しくなる。よって、スキャン方向５にみて、隣接するマイクロレンズアレイチップ同士をつなぐ部分において、透過光の光量に差異が生じることによる露光ムラは発生しない。

次に、本発明の第３実施形態に係るマイクロレンズアレイについて説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係るマイクロレンズアレイチップにおいて、複数枚のマイクロレンズアレイチップの端部の配置を示す平面図である。図５に示すように、第２実施形態においては、既製のマイクロレンズアレイの一方の端部のみが傾斜して切断されたマイクロレンズアレイチップを使用する場合について説明したが、本実施形態においては、図６に示すように、中央のマイクロレンズアレイチップ２２は、既製のマイクロレンズアレイの両端部が傾斜して切断されている。即ち、マイクロレンズアレイチップ２２は、既製のマイクロレンズアレイの両端部が、長辺に対して傾斜する２方向に切断されて台形状に設けられている。この場合においても、既製のマイクロレンズアレイの両端部が、平面視で、例えば隣接するマイクロレンズ列における円形の開口絞り２ｃの共通接線と平行になるように切断され、傾斜した端縁を有する単位マイクロレンズアレイが製造され、この単位マイクロレンズアレイが積層されてマイクロレンズアレイチップが構成される。これにより、隣接するマイクロレンズ列におけるマイクロレンズの配置と、マイクロレンズアレイの切断線とが平行になり、切断線上には、分断されたマイクロレンズが存在しない。よって、分断されたマイクロレンズの透過光による露光ムラは発生しない。なお、図６に示すように、本実施形態においては、マイクロレンズアレイチップ２２の他端部側には、端縁の傾斜方向がマイクロレンズアレイチップ２２の他端部と同一方向となるように構成されたマイクロレンズアレイチップ２３が配置されている。このマイクロレンズアレイチップ２２の他端部側においても、マイクロレンズアレイチップ２３とマイクロレンズアレイチップ２２とでは、各マイクロレンズ列がスキャン方向に１列又は複数列ずれて配置されている。これにより、隣接するマイクロレンズアレイチップ間には隙間が形成される。よって、上記単位マイクロレンズアレイ同士の干渉等の問題も生じず、マイクロレンズアレイを容易に製造することができる。

本実施形態においても、既製のマイクロレンズアレイを長辺に対して傾斜して切断して単位マイクロレンズアレイを製造し、これを積層してマイクロレンズアレイチップ２１乃至２３を構成することにより、傾斜した端縁を有するマイクロレンズアレイチップ２１乃至２３を構成することができる。よって、各マイクロレンズアレイチップ同士を極めて近接して配置することができ、各マイクロレンズアレイチップを矩形にして、千鳥状に配置した場合に比して、マイクロレンズアレイ全体のスキャン方向における長さを極めて短くできる。

そして、各マイクロレンズアレイチップ２１乃至２３を構成する複数枚の単位マイクロレンズアレイの接着位置は、ガラス板１１に設けられた位置合わせマーク１１ａと各単位マイクロレンズアレイに設けられたマーク２ａとにより決定される。即ち、ガラス板の位置合わせ用のマーク１１ａは、図６に示すマイクロレンズアレイチップ２１乃至２３の配置に対応して設けられており、例えば隣接するマイクロレンズアレイチップ２１乃至２３におけるマイクロレンズアレイ列同士のスキャン方向５のずれに対応して、各マイクロレンズ列のスキャン方向のピッチの１又は複数倍だけスキャン方向５にずれた位置に設けられている。本実施形態においても、隣接するマイクロレンズアレイチップに対応するマーク１１ａは、マイクロレンズアレイチップの形状が矩形の場合に比して、相互間の距離が極めて近いが、単位マイクロレンズアレイは、隣接する単位マイクロレンズアレイ間に隙間を残して接着されるため、複数枚の単位マイクロレンズアレイが、相互に干渉することなく、高精度で位置合わせされてガラス板１１上に積層される。そして、図６に示すように、スキャン方向５にみて、マイクロレンズアレイの数が一定のマイクロレンズアレイチップ２１乃至２３を構成することができ、隣接するマイクロレンズアレイチップ同士をつなぐ部分における透過光の光量に差異が生じることがなく、露光ムラの発生を確実に防止できる。即ち、この図６の例においては、左側のマイクロレンズアレイチップ２３における最上段の最も右側のマイクロレンズは、その右側の三角形部分が、右側のマイクロレンズアレイチップ２２における上から２段目の最も左側のマイクロレンズにおいて、左側の三角形部分と対応し、これらの合計面積の線密度が、他の領域の線密度と等しくなる。

次に、この第３実施形態に係るマイクロレンズアレイの変形例について説明する。第３実施形態においては、マイクロレンズアレイチップ２２は、その両端部が異なる方向に傾斜して切断された単位マイクロレンズアレイにより構成されたものであるが、例えば図７に示すように、マイクロレンズアレイの両端部の切断方向を同一にして、平行四辺形の単位マイクロレンズアレイを製造し、これを複数枚積層して平行四辺形のマイクロレンズアレイチップ２２０を構成し、これを複数枚配列したマイクロレンズアレイを構成することができる。

この場合においては、ホルダは、スキャン方向５に対して傾斜して配列された各マイクロレンズアレイチップ２２０を保持するために、図７に二点鎖線で示すような若干大型のホルダ１１０ａを使用する必要がある。しかし、マイクロレンズアレイに対する露光光の照射領域をこのようなホルダ１１０ａの大きさに合わせて広くした場合には、図７のハッチング部１００ａに照射された露光光は、常に遮光されてしまい、無駄である。

この露光光の無駄を防止するためには、例えば、図７に実線で示すように、ホルダとして、外縁部がマイクロレンズアレイチップ２２０の配列方向と平行なホルダ１００を使用すればよい。そして、ホルダ１００の形状に対応させて、光源をスキャン方向に対して傾斜して配置すれば、露光光の照射面積をホルダ１００に合わせて小さくできる。

なお、上記実施形態においては、多角視野絞りは６角視野絞り２ｂであり、マイクロレンズ列が３列毎にマイクロレンズ列群を構成しているが、本発明は、これに限らず種々の態様が可能である。例えば、マイクロレンズにより基板上の視野を規定する多角視野絞りは、６角視野絞りに限らず、例えば、菱形、平行四辺形又は台形状等の開口を有するものでもよい。例えば、この台形状（４角形）の視野絞りにおいても、中央の矩形の部分と、その両側の三角形の部分とに視野領域を分解することができる。また、１群のマイクロレンズ列群を構成するマイクロレンズ列は３列に限らず、例えば、上述の台形及び平行四辺形（横長）の開口の場合は、３列毎に１群を構成するが、菱形及び平行四辺形（縦長）の場合は、２列毎に１群を構成することになる。

本発明は、複数枚の単位マイクロレンズアレイを積層したマイクロレンズアレイにおいて、露光ムラが発生することを防止できるため、スキャン露光技術の向上に寄与する。

１、２：マイクロレンズアレイ、２−１〜２−４、１２ａ、１２ｂ、２０−１〜２０−４：単位マイクロレンズアレイ、２ａ：マーク、２ｂ：６角視野絞り、２ｃ：開口絞り、３：マスク、５：スキャン方向、１０：上板、１１：ガラス板、１２、２０、２１，２２，２３、２２０：マイクロレンズアレイチップ、１３：下板、Ａ：矩形部分、Ｂ，Ｃ：三角形部分

Claims

露光光を出射する光源と共に移動され、前記光源からの露光光をマスクのパターンに透過させ、このマスクの透過光により前記マスクに形成されたパターンの正立等倍像を結像させるマイクロレンズアレイにおいて、
ガラス板と、
このガラス板の上面及び下面に積層され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相互に積層された複数枚の単位マイクロレンズアレイと、
を有し、
前記単位マイクロレンズアレイは、前記複数個のマイクロレンズが第１方向に配列されて構成されたマイクロレンズ列が前記第１方向に直交する第２方向に複数列配置されて構成されており、所定数の前記マイクロレンズ列によりマイクロレンズ列群が構成され、各前記マイクロレンズ列群においては、複数列の前記マイクロレンズ列が前記第１方向に一定距離ずつ偏倚して配置されており、このマイクロレンズ列群が前記第２方向に複数個配置されて構成されたものであり、
前記各単位マイクロレンズアレイの前記第１方向における端縁は、前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士で、前記マイクロレンズ列が前記第１方向に前記一定距離偏倚しているのに対応して、前記第２方向に対して傾斜しており、
各前記単位マイクロレンズアレイと、前記ガラス板には、位置合わせ用のマークが形成されていて、前記単位マイクロレンズアレイと前記ガラス板とは、これらのマークにより位置合わせされて相互に積層されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
前記単位マイクロレンズアレイ及び前記ガラス板によりマイクロレンズアレイチップが構成され、複数個の前記マイクロレンズアレイチップが前記第１方向に配列されており、前記第１方向に隣接するマイクロレンズアレイチップ同士は、そのマイクロレンズ列が前記第２方向に１列又は複数列ずれており、このずれにより、マイクロレンズアレイチップの相互間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。
前記単位マイクロレンズアレイ間の反転結像位置には、多角形の開口を有する多角視野絞りが配置され、前記単位マイクロレンズアレイ間の露光光の最大拡大部には、その少なくとも一部に、円形の開口を有し各マイクロレンズの開口数を制限する開口絞りが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ。
更に、前記単位マイクロレンズアレイを保持するホルダを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ。
露光光を出射する光源と、
前記光源からの露光光が入射され、基板に露光すべきパターンが形成されたマスクと、
前記マスクの透過光が入射され前記パターンの正立等倍像を基板に結像させるマイクロレンズアレイと、
前記光源及び前記マイクロレンズアレイを前記マスク及び基板に対して相対的に移動させる移動装置と、
を有し、
前記マイクロレンズアレイは、
ガラス板と、
このガラス板の上面及び下面に積層され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と、
を有し、
前記単位マイクロレンズアレイは、前記複数個のマイクロレンズが前記移動方向に直交する方向の第１方向に配列されて構成されたマイクロレンズ列が前記移動方向である第２方向に複数列配置されて構成されており、所定数の前記マイクロレンズ列によりマイクロレンズ列群が構成され、各前記マイクロレンズ列群においては、複数列の前記マイクロレンズ列が前記第１方向に一定距離ずつ偏倚して配置されており、このマイクロレンズ列群が前記第２方向に複数個配置されて構成されたものであり、
前記各単位マイクロレンズアレイの前記第１方向における端縁は、前記第２方向に隣接するマイクロレンズ列同士で、前記マイクロレンズ列が前記第１方向に前記一定距離偏倚しているのに対応して、前記第２方向に対して傾斜しており、
各前記単位マイクロレンズアレイと、前記ガラス板には、位置合わせ用のマークが形成されていて、前記単位マイクロレンズアレイと前記ガラス板は、これらのマークにより位置合わせされて相互に積層されていることを特徴とするマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。