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
【課題】マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、スキャン方向に垂直の方向についても、露光ムラが発生することを防止することが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。
【解決手段】マイクロレンズアレイ２はその反転結像位置の６角視野絞り１２の配置、即ち、マイクロレンズの配置を、スキャン方向に垂直の方向に多数のマイクロレンズを配置してマイクロレンズ列を構成し、３列のマイクロレンズ列に関して、６角視野絞りの三角形部分がスキャン方向に重なるように夫々スキャン方向に垂直の方向に（長さＬ）だけ偏倚させて配置し、更に、この３列のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群に関して、例えば、微小シフト量Ｆ（２μｍ）づつ、スキャン方向に垂直の方向に偏倚させて配置する。
【解決手段】マイクロレンズアレイ２はその反転結像位置の６角視野絞り１２の配置、即ち、マイクロレンズの配置を、スキャン方向に垂直の方向に多数のマイクロレンズを配置してマイクロレンズ列を構成し、３列のマイクロレンズ列に関して、６角視野絞りの三角形部分がスキャン方向に重なるように夫々スキャン方向に垂直の方向に（長さＬ）だけ偏倚させて配置し、更に、この３列のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群に関して、例えば、微小シフト量Ｆ（２μｍ）づつ、スキャン方向に垂直の方向に偏倚させて配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ液晶基板及びカラーフィルタ基板等は、ガラス基板上に形成されたレジスト膜等を、数回、重ね合わせ露光して、所定のパターンを形成する。また、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マイクロレンズアレイ及び露光光源を、基板及びマスクに対して、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。マイクロレンズアレイは、厚さが例えば４ｍｍの４枚のガラス板の夫々表面及び裏面に凸レンズ上のマイクロレンズを形成し、このように構成された４枚の単位マイクロレンズアレイを、各マイクロレンズの光軸が一致するように重ね、光軸方向に８個のレンズを配置することにより、正立等倍像を基板に露光するようになっている。
【０００３】
図４はマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す縦断面図、図５はこのマイクロレンズアレイによる露光状態を示す断面図、図６はマイクロレンズアレイの配置態様を示す斜視図、図７は単位マイクロレンズアレイの一部を示す断面図、図８はマイクロレンズの６角視野絞りを示す図、図９はマイクロレンズの６角視野絞りの配置を示す平面図、図１０は球面収差を示す図である。
【０００４】
図４に示すように、露光光源４から出射された露光光は、平面ミラーを含む光学系２１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２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２により、基板１上に結像する。この光学系２１の光路上にダイクロイックミラー２２が配置されており、カメラ２３からの観察光が、ダイクロイックミラー２２で反射して、露光光源４からの露光光と同軸的にマスク３に向かう。また、この観察光はマイクロレンズアレイ２にて基板１上に収束し、基板１に既に形成されている基準パターンを反射して、この基準パターンの反射光がマイクロレンズアレイ２、マスク３及びダイクロイックミラー２２を介してカメラ２３に入射するようになっている。カメラ２３は、この基準パターンの反射光を検出し、この検出信号を画像処理部２４に出力する。画像処理部２４は基準パターンの検出信号を画像処理し、基準パターンの検出画像を得る。制御部２５はこの検出画像を基に基板１、マイクロレンズアレイ２、マスク３及び露光光源４の位置合わせを行う。マイクロレンズアレイ２と露光光源４及び光学系２１は、一体となって一定の方向に移動することができ、基板１とマスク３は、固定的に配置されている。そして、基板１及びマスク３が一方向に移動することにより、露光光が基板上で走査され、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。又は、ガラス基板１とマスク３が固定されていて、マイクロレンズアレイ２と光源４とが一体となって、一定の方向に移動するように構成することもできる。この場合は、露光光が基板上を移動して、基板面を走査する。
【０００５】
次に、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５に示すように、ガラス基板等の被露光基板１の上方に、マイクロレンズ２ａ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２が配置され、更に、このマイクロレンズアレイ２の上にマスク３が配置され、マスク３の上方に露光光源４が配置されている。マスク３は透明基板３ａの下面にＣｒ膜３ｂからなる遮光膜が形成されていて、露光光はこのＣｒ膜３ｂに形成された孔を透過してマイクロレンズアレイ２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１及びマスク３が固定されていて、マイクロレンズアレイ２及び露光光源４が同期して矢印５方向に移動することにより、露光光源４からの露光光がマスク３を透過して基板１上を矢印５方向にスキャンされる。このマイクロレンズアレイ２及び露光光源４の移動は、適宜の移動装置の駆動源により駆動される。
【０００６】
図６に示すように、マイクロレンズアレイ２は、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２の相互間に、後段の４個のマイクロレンズアレイ２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２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２により、基板１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。
【０００７】
図７に示すように、各マイクロレンズアレイ２の各マイクロレンズ２ａ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との間に円形の開口絞り１０が配置されている。開口絞り１０が各マイクロレンズ２ａのＮＡ（開口数）を制限すると共に、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及び開口絞り１０はマイクロレンズ２ａ毎に設けられており、各マイクロレンズ２ａについて、マイクロレンズ２ａの光透過領域を開口絞り１０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１２は、例えば、図８に示すように、マイクロレンズ２ａの開口絞り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、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。なお、６角視野絞り１２及び円形開口絞り１０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。
【０００８】
図９は、各マイクロレンズアレイ２における各マイクロレンズ２ａの配置態様を示すために、マイクロレンズ２ａの配置態様を、マイクロレンズ２ａの６角視野絞り１２の位置として示す図である。この図９に示すように、マイクロレンズ２ａは、スキャン方向５について、順次、若干横方向（スキャン方向５に垂直の方向）にずれて配置されている。６角視野絞り１２は、中央の矩形部分１２ａと、そのスキャン方向５に見て両側の三角形部分１２ｂ、１２ｃとに分かれる。図９において、破線は、６角視野絞り１２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９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１２の列をみると、ある特定の１列目の６角視野絞り１２の右側の三角形部分１２ｃが、スキャン方向後方に隣接する２列目の６角視野絞り１２の左側の三角形部分１２ｂと重なり、１列目の６角視野絞り１２の左側の三角形部分１２ｂが、３列目の６角視野絞り１２の右側の三角形部分１２ｃと重なるように、これらのマイクロレンズ２ａ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２ａ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２ａ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２ａと同一位置に配置される。このとき、３列の６角視野絞り１２において、隣接する２列の６角視野絞り１２の三角形部分１２ｂの面積と三角形部分１２ｃの面積とを加算すると、このスキャン方向５に重なる２個の三角形部分１２ｂ、１２ｃの合計面積の線密度は、中央の矩形部分１２ａ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あたりの６角視野絞り１２の開口面積である。つまり、三角形部分１２ｂ、１２ｃの合計面積は、三角形部分１２ｂ、１２ｃの底辺を長さとし、三角形部分１２ｂ、１２ｃ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１２ａ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、三角形部分１２ｂ、１２ｃの線密度と、矩形部分１２ａの線密度とは同一になる。このため、基板１が３列のマイクロレンズ２ａ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２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２ａ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３８２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、この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。図１０に示すように、各マイクロレンズ２ａにおいては、そのレンズの周辺部分に球面収差が存在し、周辺部分を透過する光の光量が中心部分を透過する光の光量よりも低下する。このため、２枚目の単位マイクロレンズアレイ２−２と３枚目の単位マイクロレンズアレイ２−３との間に、６角視野絞り１２を設けて、マイクロレンズ２ａの周辺部を透過する光を遮断し、マイクロレンズ２ａの周辺部の球面収差を防止している。
【００１１】
しかしながら、レンズ周辺部の球面収差は６角視野絞り１２によりある程度除去することができるものの、この６角視野絞りを透過した光においても、６角視野絞り１２の中心から周辺部に向けて、光量が低下するような光量分布を有する。この光量分布は、マイクロレンズアレイ２のスキャン方向５については、マイクロレンズ２ａが相対的に移動するため、光量分布が平均化されてならされてしまい、基板上の特定の位置に光量分布の影響が残ることはないが、マイクロレンズアレイ２のスキャン方向５に垂直の方向については、マイクロレンズ２ａが相対的に移動しないため、１個のマイクロレンズ２ａの球面収差により光量の分布が、基板１に残ってしまう。このため、従来技術においては、このスキャン方向に垂直の方向について、露光ムラが生じるという問題点がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、スキャン方向に垂直の方向についても、露光ムラが発生することを防止することが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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して配置されていることを特徴とする。
【００１４】
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、露光すべき基板の上方に配置され、夫々複数個のマイクロレンズが２次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイ又は前記基板及び前記マスクを相対的に一方向に移動させる移動装置と、を有し、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して配置されていることを特徴とする。
【００１５】
このマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、例えば、前記移動装置は、前記マイクロレンズアレイ及び光源を、前記基板及び前記マスクに対し、前記第２方向に移動させるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、例えば、３列のマイクロレンズ列群毎に、マイクロレンズ列を第１方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して配置したので、マイクロレンズに生じる第１方向の光量の分布を、３列のマイクロレンズ列群毎に、第１方向に若干ずらすことができるため、複数のマイクロレンズ列群によるスキャンを受けると、基板上の第１方向の光量分布を解消することができ、露光ムラを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイのマイクロレンズの配置を示す平面図である。
【図２】同じくマイクロレンズの配置を示す平面図である。
【図３】本発明の効果を示すグラフ図である。
【図４】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。
【図５】同じくこの露光装置のマイクロレンズアレイの部分を示す縦断面図である。
【図６】このマイクロレンズアレイが複数個配列されている状態を示す斜視図である。
【図７】４枚構成のマイクロレンズを示す図である。
【図８】マイクロレンズの絞り形状を示す図である。
【図９】マイクロレンズの６角視野絞りの配置を示す平面図である。
【図１０】マイクロレンズの球面収差を示す図である。
【図１１】本発明の効果を示す図であり、（ａ）は２個の６角視野絞りにおける光量変化を示し、（ｂ）は複数群のマイクロレンズ列における光量変化を示す。
【図１２】（ａ）は３列構成、（ｂ）は４列構成のマイクロレンズ配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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のマイクロレンズアレイ２のマイクロレンズ２ａの配置を示す平面図である。１個のマイクロレンズ２ａは円形の開口絞り１０内に、６角視野絞り１２が配置され、この６角視野絞り１２の領域のみを露光光が透過する。このマイクロレンズアレイ２においては、スキャン方向５に垂直の方向にレンズピッチＰで複数個のマイクロレンズ２ａが配置され、マイクロレンズ列を構成している。このスキャン方向５に垂直の方向に延びるマイクロレンズ列は、隣接するマイクロレンズ列同士が、シフト量Ｓでこのスキャン方向５に垂直の方向に偏倚している。３列のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、スキャン方向５について、ピッチＰ５で配置されており、各マイクロレンズ列群におけるマイクロレンズ２ａの配置態様は同一である。
【００１９】
各マイクロレンズ列群において、隣接するマイクロレンズ列同士のスキャン方向５に関する重なり量Ｌは、図９で説明したように、６角視野絞り１２の中の三角形部分１２ｂと１２ｃの高さに該当する。従って、各マイクロレンズ列群（３列のマイクロレンズ列）が基板をスキャン方向５にスキャンすると、スキャン方向５に垂直の方向に関し、基板は、名目上（球面収差がない場合）、均一な光量の露光を受ける。
【００２０】
そして、本実施形態においては、マイクロレンズ列群（３列のマイクロレンズ列）毎に、マイクロレンズはスキャン方向５に垂直の方向に関して微小シフト量Ｆで偏倚している。スキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群同士は、全シフト量ＴＦでスキャン方向５に垂直の方向に偏倚するが、マイクロレンズ列群の数をｎとすると、このシフト量ＴＦはｎ×Ｆとなる。なお、図１において、Ｒは、６角視野絞り１２のスキャン方向５に垂直の方向の最大長である。また、ＰＰはスキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群同士のピッチである。
【００２１】
この場合に、各マイクロレンズの最大露光領域Ｒが１５０μｍ程度であるとすると、マイクロレンズ列群毎に（３列のマイクロレンズ列毎に）スキャン方向５に垂直の方向に偏倚する微小シフト量Ｆは、例えば、２μｍ程度であることが好ましい。マイクロレンズ列群は、通常のマイクロレンズアレイ２において、スキャン方向５に、例えば７５群配置される。そうすると、スキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群の間のスキャン方向５に垂直の方向の偏倚は、２（μｍ）×７５＝１５０（μｍ）となる。よって、各マイクロレンズの最大露光領域Ｒと同程度の寸法だけ、マイクロレンズ列群の全体で偏倚させることになる。ちなみに、各マイクロレンズ列群のピッチＰ５は例えば１．３５ｍｍであるから、スキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群間のピッチＰＰは、１．３５（ｍｍ）×７５＝１０１．２５（ｍｍ）であるので、マイクロレンズアレイ２のスキャン方向５の長さは、ＰＰ＋Ｐ５＝１０２．６ｍｍとなる。
【００２２】
そして、隣接するマイクロレンズ列同士のマイクロレンズのスキャン方向５に垂直の方向の偏倚Ｓが、例えば、１５０μｍである場合、１個のマイクロレンズ列群において、隣接するマイクロレンズ列は２組存在するのでその間の偏倚は、１５０（μｍ）×２＝３００（μｍ）となり、最後のマイクロレンズ列と、隣接するマイクロレンズ列群との間の偏倚も１５０μｍであるので、１個のマイクロレンズ列群で、マイクロレンズは合計４５０μｍだけ偏倚する。そして、隣接するマイクロレンズ列群同士で、マイクロレンズは微少偏倚Ｆ（例えば、２μｍ）だけスキャン方向５に垂直の方向に偏倚しているので、隣接するマイクロレンズ列群間では、マイクロレンズは４５０＋２＝４５２（μｍ）だけ偏倚する。
【００２３】
なお、このマイクロレンズアレイ２のマイクロレンズ２ａの配置態様以外のマイクロレンズアレイ２及び露光装置の構成は、図４乃至図９に示すものと同様に構成することができる。
【００２４】
次に、上述のごとく構成された本実施形態のマイクロレンズアレイ及び露光装置の動作について説明する。例えば、基板１及びマスク３を固定しておき、マイクロレンズアレイ２及び光源４を基板１及びマスク３に対してスキャン方向５に移動させる。そうすると、基板１上においては、スキャン方向５に垂直の方向に関し、まず、このスキャン方向５に垂直の方向にマイクロレンズが配列された１列のマイクロレンズ列の６角視野絞り１２を透過した露光光の照射を受け、次いで、その後列のマイクロレンズ列の６角視野絞り１２を透過した露光光の照射を受け、更に、その後列のマイクロレンズ列の６角視野絞り１２を透過した露光光の照射を受ける。このとき、基板においては、スキャン方向５に垂直の方向に関し、この３列のマイクロレンズ列により、１個の矩形部分と、２個の三角形部分と、１個の矩形部分と、２個の三角形部分と、１個の矩形部分と・・・というように、これらの部分が連続して露光光の照射を受ける。２個の三角形部分の合計面積はその三角形部分の高さに相当する幅を有する矩形部分の面積に等しいから、結局、基板は、３列のマイクロレンズ列（マイクロレンズ列群）により、スキャン方向５に垂直の方向に関して、連続して均一な光量の露光を受けることになる。従来は図９に示すように、この３列のマイクロレンズ列からなる全てのマイクロレンズ列群が、スキャン方向５に垂直の方向に関し、同一の基板位置を露光していた。
【００２５】
従来の図９に示すマイクロレンズの配置態様は、マイクロレンズに球面収差が存在しなければ、基板の全域を隙間無く均一に露光することができる。しかし、前述したように、各マイクロレンズには、図１０に示すような球面収差が存在する。即ち、６角視野絞り１２の中心からスキャン方向５に垂直の方向の周辺部に向かうにつれて透過光量が低下する。スキャン方向５に隣接するマイクロレンズ列において、６角視野絞り１２の三角形部分が基板の同一部分を重複して露光するので、図１１（ａ）に示すように、この６角視野絞り１２の周縁部で、スキャン方向５に垂直の方向に関して、露光光量が低下する三角形部分と、露光光量が増大する三角形部分とを加算した光量分布となるため、露光光量の変化が若干打ち消され、図１１（ａ）に示すように、その光量の変化の大きさが若干小さくなるものの、スキャン方向５に垂直の方向に関して波打つような光量分布となる。
【００２６】
従来の図９のように、マイクロレンズが配列されている場合は、各群のマイクロレンズ列群は、図１１（ａ）の光量分布と同一の光量分布をそのまま重ねて露光することになり、最終的に基板上の露光光の光量分布はそのまま残る。しかしながら、本発明は、図１及び図２に示すように、各群のマイクロレンズ列群は、隣接するもの同士が微小シフト量Ｆだけ偏倚しているので、各群による露光光の光量分布は、図１１（ｂ）のように、図１１（ａ）の光量分布が、第１群、第２群，第３群・・・と、スキャン方向５に垂直の方向にＦづつずれていく。このため、図１の例えば７５群のマイクロレンズ列群が全て基板上を露光した場合には、図１１（ｂ）に示すように、露光光の光量分布の凹凸がならされ、均一化される。よって、スキャン方向５に垂直の方向に均一な露光光量分布が得られ、露光ムラを防止できる。なお、スキャン方向５については、各マイクロレンズにおいては露光光量の分布が存在するが、その光量分布がスキャン方向５に移動していくので、光量分布の凹凸がならされるため、スキャン後の基板上には光量分布の凹凸は残らない。
【００２７】
図３は横軸に全シフト量ＴＦをとり、縦軸に露光ムラの割合（ムラ率）をとって，全シフト量ＴＦとムラ率との関係をシミュレートしたグラフ図である。なお、図２に示すムラ率の数値は、マイクロレンズの配置関係が、図１において、例示した寸法の場合についてのものである。図３に示すように、マイクロレンズ列群がシフトされていない場合（全シフト量ＴＦが０の場合）、６％以上の露光ムラ率が存在するのに対し、全シフト量ＴＦが１５０μｍの場合、即ち、全シフト量ＴＦが各マイクロレンズの最大露光幅Ｒ（＝１５０μｍ）に近い場合、露光光量の分布の凹凸はほぼ０となり、露光光量のムラ率が０％に極めて近づく。
【００２８】
また、全シフト量ＴＦが１５０μｍの整数倍である場合も、露光光量の分布がほぼ０となり、露光ムラも防止できる。これは、マイクロレンズの最大露光幅Ｒ内に存在する露光光量の分布が、スキャン方向５の全体でマイクロレンズの最大露光幅Ｒ又はその整数倍だけマイクロレンズの位置が偏倚していることにより打ち消されるからである。この露光光量分布が０に近い値に至ったマイクロレンズの配置から、更に全シフト量ＴＦが増える状態、即ち，マイクロレンズ列群を増やした状態になると、その増えたマイクロレンズ列群の分だけ露光光量の分布が新たに出現するため、ムラ率が増えていく。よって、全シフト量ＴＦがマイクロレンズの最大露光幅Ｒと一致するように、マイクロレンズの配置を決めることが好ましい。
【００２９】
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１２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。更に、図９に示すマイクロレンズの配列は、図１２（ａ）に示すように、スキャン方向５に関して３列で１群を構成して、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スキャン方向５に垂直の方向に関して同一の位置に配置されているが、設計したレンズ性能によっては、レンズサイズ及び視野幅（６角視野絞り幅）が異なるために、レンズピッチ間隔と視野幅の比率が変更される場合がある。その場合、図１２（ｂ）に示すように、レンズピッチを視野幅の整数倍になるように調整すると、３列構成にならない場合も生じる。
【符号の説明】
【００３０】
１：基板
２：マイクロレンズアレイ
２ａ：マイクロレンズ
２−１〜２−４：単位マイクロレンズアレイ
３：マスク
３ａ：透明基板
３ｂ：Ｃｒ膜
４：露光光源
５：スキャン方向
６：支持基板
１０：円形開口絞り（レンズ視野領域）
１２：６角視野絞り
１２ａ：矩形部分
１２ｂ、１２ｃ：三角形部分
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ液晶基板及びカラーフィルタ基板等は、ガラス基板上に形成されたレジスト膜等を、数回、重ね合わせ露光して、所定のパターンを形成する。また、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マイクロレンズアレイ及び露光光源を、基板及びマスクに対して、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。マイクロレンズアレイは、厚さが例えば４ｍｍの４枚のガラス板の夫々表面及び裏面に凸レンズ上のマイクロレンズを形成し、このように構成された４枚の単位マイクロレンズアレイを、各マイクロレンズの光軸が一致するように重ね、光軸方向に８個のレンズを配置することにより、正立等倍像を基板に露光するようになっている。
【０００３】
図４はマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す縦断面図、図５はこのマイクロレンズアレイによる露光状態を示す断面図、図６はマイクロレンズアレイの配置態様を示す斜視図、図７は単位マイクロレンズアレイの一部を示す断面図、図８はマイクロレンズの６角視野絞りを示す図、図９はマイクロレンズの６角視野絞りの配置を示す平面図、図１０は球面収差を示す図である。
【０００４】
図４に示すように、露光光源４から出射された露光光は、平面ミラーを含む光学系２１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２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２により、基板１上に結像する。この光学系２１の光路上にダイクロイックミラー２２が配置されており、カメラ２３からの観察光が、ダイクロイックミラー２２で反射して、露光光源４からの露光光と同軸的にマスク３に向かう。また、この観察光はマイクロレンズアレイ２にて基板１上に収束し、基板１に既に形成されている基準パターンを反射して、この基準パターンの反射光がマイクロレンズアレイ２、マスク３及びダイクロイックミラー２２を介してカメラ２３に入射するようになっている。カメラ２３は、この基準パターンの反射光を検出し、この検出信号を画像処理部２４に出力する。画像処理部２４は基準パターンの検出信号を画像処理し、基準パターンの検出画像を得る。制御部２５はこの検出画像を基に基板１、マイクロレンズアレイ２、マスク３及び露光光源４の位置合わせを行う。マイクロレンズアレイ２と露光光源４及び光学系２１は、一体となって一定の方向に移動することができ、基板１とマスク３は、固定的に配置されている。そして、基板１及びマスク３が一方向に移動することにより、露光光が基板上で走査され、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。又は、ガラス基板１とマスク３が固定されていて、マイクロレンズアレイ２と光源４とが一体となって、一定の方向に移動するように構成することもできる。この場合は、露光光が基板上を移動して、基板面を走査する。
【０００５】
次に、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５に示すように、ガラス基板等の被露光基板１の上方に、マイクロレンズ２ａ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２が配置され、更に、このマイクロレンズアレイ２の上にマスク３が配置され、マスク３の上方に露光光源４が配置されている。マスク３は透明基板３ａの下面にＣｒ膜３ｂからなる遮光膜が形成されていて、露光光はこのＣｒ膜３ｂに形成された孔を透過してマイクロレンズアレイ２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１及びマスク３が固定されていて、マイクロレンズアレイ２及び露光光源４が同期して矢印５方向に移動することにより、露光光源４からの露光光がマスク３を透過して基板１上を矢印５方向にスキャンされる。このマイクロレンズアレイ２及び露光光源４の移動は、適宜の移動装置の駆動源により駆動される。
【０００６】
図６に示すように、マイクロレンズアレイ２は、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２の相互間に、後段の４個のマイクロレンズアレイ２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２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２により、基板１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。
【０００７】
図７に示すように、各マイクロレンズアレイ２の各マイクロレンズ２ａ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との間に円形の開口絞り１０が配置されている。開口絞り１０が各マイクロレンズ２ａのＮＡ（開口数）を制限すると共に、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及び開口絞り１０はマイクロレンズ２ａ毎に設けられており、各マイクロレンズ２ａについて、マイクロレンズ２ａの光透過領域を開口絞り１０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１２は、例えば、図８に示すように、マイクロレンズ２ａの開口絞り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、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。なお、６角視野絞り１２及び円形開口絞り１０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。
【０００８】
図９は、各マイクロレンズアレイ２における各マイクロレンズ２ａの配置態様を示すために、マイクロレンズ２ａの配置態様を、マイクロレンズ２ａの６角視野絞り１２の位置として示す図である。この図９に示すように、マイクロレンズ２ａは、スキャン方向５について、順次、若干横方向（スキャン方向５に垂直の方向）にずれて配置されている。６角視野絞り１２は、中央の矩形部分１２ａと、そのスキャン方向５に見て両側の三角形部分１２ｂ、１２ｃとに分かれる。図９において、破線は、６角視野絞り１２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９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１２の列をみると、ある特定の１列目の６角視野絞り１２の右側の三角形部分１２ｃが、スキャン方向後方に隣接する２列目の６角視野絞り１２の左側の三角形部分１２ｂと重なり、１列目の６角視野絞り１２の左側の三角形部分１２ｂが、３列目の６角視野絞り１２の右側の三角形部分１２ｃと重なるように、これらのマイクロレンズ２ａ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２ａ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２ａ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２ａと同一位置に配置される。このとき、３列の６角視野絞り１２において、隣接する２列の６角視野絞り１２の三角形部分１２ｂの面積と三角形部分１２ｃの面積とを加算すると、このスキャン方向５に重なる２個の三角形部分１２ｂ、１２ｃの合計面積の線密度は、中央の矩形部分１２ａ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あたりの６角視野絞り１２の開口面積である。つまり、三角形部分１２ｂ、１２ｃの合計面積は、三角形部分１２ｂ、１２ｃの底辺を長さとし、三角形部分１２ｂ、１２ｃ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１２ａ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、三角形部分１２ｂ、１２ｃの線密度と、矩形部分１２ａの線密度とは同一になる。このため、基板１が３列のマイクロレンズ２ａ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２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２ａ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３８２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、この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。図１０に示すように、各マイクロレンズ２ａにおいては、そのレンズの周辺部分に球面収差が存在し、周辺部分を透過する光の光量が中心部分を透過する光の光量よりも低下する。このため、２枚目の単位マイクロレンズアレイ２−２と３枚目の単位マイクロレンズアレイ２−３との間に、６角視野絞り１２を設けて、マイクロレンズ２ａの周辺部を透過する光を遮断し、マイクロレンズ２ａの周辺部の球面収差を防止している。
【００１１】
しかしながら、レンズ周辺部の球面収差は６角視野絞り１２によりある程度除去することができるものの、この６角視野絞りを透過した光においても、６角視野絞り１２の中心から周辺部に向けて、光量が低下するような光量分布を有する。この光量分布は、マイクロレンズアレイ２のスキャン方向５については、マイクロレンズ２ａが相対的に移動するため、光量分布が平均化されてならされてしまい、基板上の特定の位置に光量分布の影響が残ることはないが、マイクロレンズアレイ２のスキャン方向５に垂直の方向については、マイクロレンズ２ａが相対的に移動しないため、１個のマイクロレンズ２ａの球面収差により光量の分布が、基板１に残ってしまう。このため、従来技術においては、このスキャン方向に垂直の方向について、露光ムラが生じるという問題点がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、スキャン方向に垂直の方向についても、露光ムラが発生することを防止することが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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して配置されていることを特徴とする。
【００１４】
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、露光すべき基板の上方に配置され、夫々複数個のマイクロレンズが２次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイ又は前記基板及び前記マスクを相対的に一方向に移動させる移動装置と、を有し、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して配置されていることを特徴とする。
【００１５】
このマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置において、例えば、前記移動装置は、前記マイクロレンズアレイ及び光源を、前記基板及び前記マスクに対し、前記第２方向に移動させるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、マイクロレンズアレイを使用した露光装置において、例えば、３列のマイクロレンズ列群毎に、マイクロレンズ列を第１方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して配置したので、マイクロレンズに生じる第１方向の光量の分布を、３列のマイクロレンズ列群毎に、第１方向に若干ずらすことができるため、複数のマイクロレンズ列群によるスキャンを受けると、基板上の第１方向の光量分布を解消することができ、露光ムラを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイのマイクロレンズの配置を示す平面図である。
【図２】同じくマイクロレンズの配置を示す平面図である。
【図３】本発明の効果を示すグラフ図である。
【図４】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。
【図５】同じくこの露光装置のマイクロレンズアレイの部分を示す縦断面図である。
【図６】このマイクロレンズアレイが複数個配列されている状態を示す斜視図である。
【図７】４枚構成のマイクロレンズを示す図である。
【図８】マイクロレンズの絞り形状を示す図である。
【図９】マイクロレンズの６角視野絞りの配置を示す平面図である。
【図１０】マイクロレンズの球面収差を示す図である。
【図１１】本発明の効果を示す図であり、（ａ）は２個の６角視野絞りにおける光量変化を示し、（ｂ）は複数群のマイクロレンズ列における光量変化を示す。
【図１２】（ａ）は３列構成、（ｂ）は４列構成のマイクロレンズ配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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のマイクロレンズアレイ２のマイクロレンズ２ａの配置を示す平面図である。１個のマイクロレンズ２ａは円形の開口絞り１０内に、６角視野絞り１２が配置され、この６角視野絞り１２の領域のみを露光光が透過する。このマイクロレンズアレイ２においては、スキャン方向５に垂直の方向にレンズピッチＰで複数個のマイクロレンズ２ａが配置され、マイクロレンズ列を構成している。このスキャン方向５に垂直の方向に延びるマイクロレンズ列は、隣接するマイクロレンズ列同士が、シフト量Ｓでこのスキャン方向５に垂直の方向に偏倚している。３列のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、スキャン方向５について、ピッチＰ５で配置されており、各マイクロレンズ列群におけるマイクロレンズ２ａの配置態様は同一である。
【００１９】
各マイクロレンズ列群において、隣接するマイクロレンズ列同士のスキャン方向５に関する重なり量Ｌは、図９で説明したように、６角視野絞り１２の中の三角形部分１２ｂと１２ｃの高さに該当する。従って、各マイクロレンズ列群（３列のマイクロレンズ列）が基板をスキャン方向５にスキャンすると、スキャン方向５に垂直の方向に関し、基板は、名目上（球面収差がない場合）、均一な光量の露光を受ける。
【００２０】
そして、本実施形態においては、マイクロレンズ列群（３列のマイクロレンズ列）毎に、マイクロレンズはスキャン方向５に垂直の方向に関して微小シフト量Ｆで偏倚している。スキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群同士は、全シフト量ＴＦでスキャン方向５に垂直の方向に偏倚するが、マイクロレンズ列群の数をｎとすると、このシフト量ＴＦはｎ×Ｆとなる。なお、図１において、Ｒは、６角視野絞り１２のスキャン方向５に垂直の方向の最大長である。また、ＰＰはスキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群同士のピッチである。
【００２１】
この場合に、各マイクロレンズの最大露光領域Ｒが１５０μｍ程度であるとすると、マイクロレンズ列群毎に（３列のマイクロレンズ列毎に）スキャン方向５に垂直の方向に偏倚する微小シフト量Ｆは、例えば、２μｍ程度であることが好ましい。マイクロレンズ列群は、通常のマイクロレンズアレイ２において、スキャン方向５に、例えば７５群配置される。そうすると、スキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群の間のスキャン方向５に垂直の方向の偏倚は、２（μｍ）×７５＝１５０（μｍ）となる。よって、各マイクロレンズの最大露光領域Ｒと同程度の寸法だけ、マイクロレンズ列群の全体で偏倚させることになる。ちなみに、各マイクロレンズ列群のピッチＰ５は例えば１．３５ｍｍであるから、スキャン方向５の両端部のマイクロレンズ列群間のピッチＰＰは、１．３５（ｍｍ）×７５＝１０１．２５（ｍｍ）であるので、マイクロレンズアレイ２のスキャン方向５の長さは、ＰＰ＋Ｐ５＝１０２．６ｍｍとなる。
【００２２】
そして、隣接するマイクロレンズ列同士のマイクロレンズのスキャン方向５に垂直の方向の偏倚Ｓが、例えば、１５０μｍである場合、１個のマイクロレンズ列群において、隣接するマイクロレンズ列は２組存在するのでその間の偏倚は、１５０（μｍ）×２＝３００（μｍ）となり、最後のマイクロレンズ列と、隣接するマイクロレンズ列群との間の偏倚も１５０μｍであるので、１個のマイクロレンズ列群で、マイクロレンズは合計４５０μｍだけ偏倚する。そして、隣接するマイクロレンズ列群同士で、マイクロレンズは微少偏倚Ｆ（例えば、２μｍ）だけスキャン方向５に垂直の方向に偏倚しているので、隣接するマイクロレンズ列群間では、マイクロレンズは４５０＋２＝４５２（μｍ）だけ偏倚する。
【００２３】
なお、このマイクロレンズアレイ２のマイクロレンズ２ａの配置態様以外のマイクロレンズアレイ２及び露光装置の構成は、図４乃至図９に示すものと同様に構成することができる。
【００２４】
次に、上述のごとく構成された本実施形態のマイクロレンズアレイ及び露光装置の動作について説明する。例えば、基板１及びマスク３を固定しておき、マイクロレンズアレイ２及び光源４を基板１及びマスク３に対してスキャン方向５に移動させる。そうすると、基板１上においては、スキャン方向５に垂直の方向に関し、まず、このスキャン方向５に垂直の方向にマイクロレンズが配列された１列のマイクロレンズ列の６角視野絞り１２を透過した露光光の照射を受け、次いで、その後列のマイクロレンズ列の６角視野絞り１２を透過した露光光の照射を受け、更に、その後列のマイクロレンズ列の６角視野絞り１２を透過した露光光の照射を受ける。このとき、基板においては、スキャン方向５に垂直の方向に関し、この３列のマイクロレンズ列により、１個の矩形部分と、２個の三角形部分と、１個の矩形部分と、２個の三角形部分と、１個の矩形部分と・・・というように、これらの部分が連続して露光光の照射を受ける。２個の三角形部分の合計面積はその三角形部分の高さに相当する幅を有する矩形部分の面積に等しいから、結局、基板は、３列のマイクロレンズ列（マイクロレンズ列群）により、スキャン方向５に垂直の方向に関して、連続して均一な光量の露光を受けることになる。従来は図９に示すように、この３列のマイクロレンズ列からなる全てのマイクロレンズ列群が、スキャン方向５に垂直の方向に関し、同一の基板位置を露光していた。
【００２５】
従来の図９に示すマイクロレンズの配置態様は、マイクロレンズに球面収差が存在しなければ、基板の全域を隙間無く均一に露光することができる。しかし、前述したように、各マイクロレンズには、図１０に示すような球面収差が存在する。即ち、６角視野絞り１２の中心からスキャン方向５に垂直の方向の周辺部に向かうにつれて透過光量が低下する。スキャン方向５に隣接するマイクロレンズ列において、６角視野絞り１２の三角形部分が基板の同一部分を重複して露光するので、図１１（ａ）に示すように、この６角視野絞り１２の周縁部で、スキャン方向５に垂直の方向に関して、露光光量が低下する三角形部分と、露光光量が増大する三角形部分とを加算した光量分布となるため、露光光量の変化が若干打ち消され、図１１（ａ）に示すように、その光量の変化の大きさが若干小さくなるものの、スキャン方向５に垂直の方向に関して波打つような光量分布となる。
【００２６】
従来の図９のように、マイクロレンズが配列されている場合は、各群のマイクロレンズ列群は、図１１（ａ）の光量分布と同一の光量分布をそのまま重ねて露光することになり、最終的に基板上の露光光の光量分布はそのまま残る。しかしながら、本発明は、図１及び図２に示すように、各群のマイクロレンズ列群は、隣接するもの同士が微小シフト量Ｆだけ偏倚しているので、各群による露光光の光量分布は、図１１（ｂ）のように、図１１（ａ）の光量分布が、第１群、第２群，第３群・・・と、スキャン方向５に垂直の方向にＦづつずれていく。このため、図１の例えば７５群のマイクロレンズ列群が全て基板上を露光した場合には、図１１（ｂ）に示すように、露光光の光量分布の凹凸がならされ、均一化される。よって、スキャン方向５に垂直の方向に均一な露光光量分布が得られ、露光ムラを防止できる。なお、スキャン方向５については、各マイクロレンズにおいては露光光量の分布が存在するが、その光量分布がスキャン方向５に移動していくので、光量分布の凹凸がならされるため、スキャン後の基板上には光量分布の凹凸は残らない。
【００２７】
図３は横軸に全シフト量ＴＦをとり、縦軸に露光ムラの割合（ムラ率）をとって，全シフト量ＴＦとムラ率との関係をシミュレートしたグラフ図である。なお、図２に示すムラ率の数値は、マイクロレンズの配置関係が、図１において、例示した寸法の場合についてのものである。図３に示すように、マイクロレンズ列群がシフトされていない場合（全シフト量ＴＦが０の場合）、６％以上の露光ムラ率が存在するのに対し、全シフト量ＴＦが１５０μｍの場合、即ち、全シフト量ＴＦが各マイクロレンズの最大露光幅Ｒ（＝１５０μｍ）に近い場合、露光光量の分布の凹凸はほぼ０となり、露光光量のムラ率が０％に極めて近づく。
【００２８】
また、全シフト量ＴＦが１５０μｍの整数倍である場合も、露光光量の分布がほぼ０となり、露光ムラも防止できる。これは、マイクロレンズの最大露光幅Ｒ内に存在する露光光量の分布が、スキャン方向５の全体でマイクロレンズの最大露光幅Ｒ又はその整数倍だけマイクロレンズの位置が偏倚していることにより打ち消されるからである。この露光光量分布が０に近い値に至ったマイクロレンズの配置から、更に全シフト量ＴＦが増える状態、即ち，マイクロレンズ列群を増やした状態になると、その増えたマイクロレンズ列群の分だけ露光光量の分布が新たに出現するため、ムラ率が増えていく。よって、全シフト量ＴＦがマイクロレンズの最大露光幅Ｒと一致するように、マイクロレンズの配置を決めることが好ましい。
【００２９】
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１２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。更に、図９に示すマイクロレンズの配列は、図１２（ａ）に示すように、スキャン方向５に関して３列で１群を構成して、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スキャン方向５に垂直の方向に関して同一の位置に配置されているが、設計したレンズ性能によっては、レンズサイズ及び視野幅（６角視野絞り幅）が異なるために、レンズピッチ間隔と視野幅の比率が変更される場合がある。その場合、図１２（ｂ）に示すように、レンズピッチを視野幅の整数倍になるように調整すると、３列構成にならない場合も生じる。
【符号の説明】
【００３０】
１：基板
２：マイクロレンズアレイ
２ａ：マイクロレンズ
２−１〜２−４：単位マイクロレンズアレイ
３：マスク
３ａ：透明基板
３ｂ：Ｃｒ膜
４：露光光源
５：スキャン方向
６：支持基板
１０：円形開口絞り（レンズ視野領域）
１２：６角視野絞り
１２ａ：矩形部分
１２ｂ、１２ｃ：三角形部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して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。
【請求項２】
露光すべき基板の上方に配置され、夫々複数個のマイクロレンズが２次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイ又は前記基板及び前記マスクを相対的に一方向に移動させる移動装置と、を有し、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して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を使用したスキャン露光装置。
【請求項３】
前記移動装置は、前記マイクロレンズアレイ及び光源を、前記基板及び前記マスクに対し、前記第２方向に移動させることを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。
【請求項１】
複数個のマイクロレンズが２次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイにおいて、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して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。
【請求項２】
露光すべき基板の上方に配置され、夫々複数個のマイクロレンズが２次元的に配置された単位マイクロレンズアレイが複数枚相互に積層されて構成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され所定の露光パターンが形成されたマスクと、このマスクに対して露光光を照射する露光光源と、前記マイクロレンズアレイ又は前記基板及び前記マスクを相対的に一方向に移動させる移動装置と、を有し、
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、
前記マイクロレンズは、第１の方向に複数個適長間隔をおいて配列されて列を構成し、この複数個のマイクロレンズ列が第１の方向に直交する第２の方向に適長間隔をおいて配置されており、
前記多角視野絞りにより規定される視野領域を矩形とその両側の三角形とに分解したとき、この一方の側の三角形の部分と矩形の部分と他方の側の三角形の部分とは前記第１の方向に連なっており、
複数個の前記マイクロレンズ列毎に、
前記マイクロレンズは、その一方の側の前記三角形部分が、このマイクロレンズに対して第２の方向に隣接する他のマイクロレンズの他方の側の前記三角形部分と、前記第２の方向に関して重なるように、前記第１の方向に偏倚して配置されており、
前記複数個のマイクロレンズ列から構成されるマイクロレンズ列群は、
その前記第２の方向に隣接する他のマイクロレンズ列群に対し、前記第１の方向に前記視野領域の前記第１の方向の長さよりも短い距離だけ偏倚して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を使用したスキャン露光装置。
【請求項３】
前記移動装置は、前記マイクロレンズアレイ及び光源を、前記基板及び前記マスクに対し、前記第２方向に移動させることを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズアレイを使用したスキャン露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３７０２２（Ｐ２０１３−３７０２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０２０６（Ｐ２０１１−１７０２０６）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
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