CN1284009C - 微透镜阵列的曝光装置和曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供位置对准容易、高精度的微透镜阵列的曝光装置和高精度且光效率高的微透镜阵列的曝光方法。微透镜阵列的曝光装置，包括对来自光源的光束作二次点光源化的微蝇眼透镜(2)，调节二次点光源化后光的亮度的透过率分布掩膜(3)，使被所述亮度调节后的光成多个平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、以及导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的视准透镜(4)。从光源射出的光，透过微蝇眼透镜(2)、透过率分布掩膜(3)和视准透镜(4)，在调节成所需的照度后对微透镜基板(6)的感光性树脂层进行曝光。

Description

微透镜阵列的曝光装置和曝光方法

技术领域

本发明涉及用于液晶面板等的微透镜阵列的曝光装置和曝光方法。

背景技术

投影型液晶显示装置，与投影型阴极射线管显示装置相比，具有以下优异的特点：色再现范围宽、因小型·轻而容易携带、因不受地磁场影响而不需进行会聚调整等，还由于容易构成大画面，故认为其将成为今后家庭用图像显示装置的主流。

在使用液晶显示元件的彩色的投影型图像显示方式中，有使用与三基色对应的三片液晶显示元件的三板式和仅使用一片的单板式。前者的三板式，分别独立地具有将白色光分别分成R·G·B三基色的光学系统和控制各色光而形成图像的三片液晶显示元件，将各色的图像进行光学重叠而进行全彩色的显示。

在该三板式的结构中，能有效利用从白色光源射出的光，并具有色纯度高的优点，但如上所述，由于需要色分离系统和色合成系统，故光学系统繁杂且零件个数多，对低成本化和小型化有困难。

与此相反，单板式是仅使用一片液晶显示元件的构成，是利用投影光学系统对具有玛赛克(日文：モザイク)状、条状等的三基色彩色滤镜图形的液晶显示元件进行投影的结构，由于使用的液晶显示元件可以是一片、且与三片式相比光学系统的结构也简单，故适合于低成本、小型的投影型系统。

但是，在所述单板式的场合，由于产生彩色滤镜引起的光的吸收或反射，故只能利用入射光的约1/3，为了解决这样的缺点，揭示了使用二层结构的微透镜阵列的无彩色滤镜的单板式液晶显示装置。(参照例如日本专利特开平7-181487号公报(公开日：1995年7月21日)(与美国专利N0.5,633,737相对应))。

这是利用配置成扇形的二色镜、将来自白色光源的白色光分成R、G、B的各色、分别以不同的角度向配置在液晶显示元件的光源侧的微透镜阵列射入的结构。通过第1微透镜阵列的各光束，利用第2微透镜，使用二色镜分割的R、G、B的主光线折射成大致平行的状态，且与各自对应的色信号被分配照射在利用独立施加的信号电极所驱动的液晶部位。

在该装置中，由于不使用吸收型的彩色滤镜，不仅提高光的利用效率，并由于透过微透镜阵列后的各色的主光线成为大致平行，由于到达投影透镜的各色主光线的扩散较小，由于无投影透镜上的遮光引起的光量降低，故能提供极明亮的图像。

这里，第2微透镜，为了使G、B的主光线偏向成与R的主光线平行需要相当大的折射力，在透镜厚度大的基础上像素排列呈玛赛克状，必须形成垂直壁，存在的问题是该部分的倾斜与光效率降低有关联，具体的制造方法和曝光方法未揭示。

又，关于二层结构的微透镜阵列的制造方法，揭示了将第1层用2P成形方法制造，再以不同的折射率材料用与第1层相同的压模进行成形的方法(例如，参照日本专利特开2000-98102号公报(公开日：2000年4月7日))。

但是，在所述二层结构的微透镜阵列的制造方法中，要使用笔直的轴承使压模在成形时上下运动，但这时，由于第1微透镜与第2微透镜的面内方向的位置对准精度取决于所述轴承的精度，要抑制在规格所需的像素间距的10％以内是困难的。即，当超过该范围而产生位置偏差时，不仅光效率显著降低，而且由于光束进入相邻的像素中，发生所谓的混色而使画面质量著降低等问题。

又，为了使所述位置偏差限止在最小限度，在使第1微透镜成形后，由于必须对与基板、压模一起设置在装置上的第2微透镜进行成形，故第1微透镜阵列与第2微透镜阵列的形状相同，无为了获得最佳的光效率所需的设计自由度，由于不能制造日本专利公报特开平7-18148号公报所揭示的形状，故不能获得足够的特性。

又，由于必须按第1微透镜阵列、第2微透镜阵列、基板的顺序使折射率依次增大，UV树脂的折射率的幅度有限制，故在透镜面上的折射率差取得不够充分，不能制造短焦点距离的透镜。

此外，在使用模具的2P法及注射成形法中，由于形成所述垂直壁，存在模具加工相当困难、或即使例如可制造垂直壁而在脱模时也存在透镜部损坏的问题，而能解决这些问题的曝光装置还没有。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供位置容易对准的，高精度的微透镜阵列的曝光装置和高精度且光效率高的微透镜阵列的曝光方法。

为了解决上述问题，根据本发明第一方面的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部，其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜，构成所述蝇眼透镜的各透镜，将其间距设为p，将考虑所述感光性树脂的清晰度和所述第1微透镜阵列的分辨率后所述感光性树脂层上的分辨率设为S，所述平行光束化部是视准透镜，将所述视准透镜的焦点距离设为fc、将所述第1微透镜阵列的焦点距离设为fm时，所述间距p满足：p＜S·fc/fm。

根据本发明第二方面的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部，其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜，所述透过率分布掩膜具有台阶状的透过率分布。

根据本发明第三方面的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部，其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜，所述透过率分布掩膜，在其面内方向具有以规定的间距、在区域内形成表示相同透过率的多个区域那样的透过率分布，所述间距等于所述二次点光源间的距离的整数倍。

根据本发明第四方面的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部，其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜，所述平行光束化部是视准透镜，将所述视准透镜的有效直径、有效数值孔径和焦点距离分别设为Dc、NAc和fc，将来自所述视准透镜的平行光束的向所述第1微透镜阵列的最大入射角设为θi时，满足Dc＝2·fc·NAc+2·fc·tanθi。

根据本发明第五方面的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部，其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜，所述平行光束化部是视准透镜，来自所述视准透镜的平行光束，通过光圈构件向所述第1微透镜阵列射入，将包含所述光圈构件的所述视准透镜的有效数值孔径设为NAc、将所述蝇眼透镜的数值孔径设为NAf时，满足：NAc＜NAf。

根据本发明第六方面的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列、导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部，其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜，在所述二次点光源化部与所述亮度调节部之间还具有倍率变换部，所述倍率变换部由具有正的折射力的第1和第2透镜组构成，所述第1透镜组与所述第2透镜组的主点间距离，等于所述第1透镜组的焦点距离与所述第2透镜组的焦点距离之和，在所述第1透镜组的后侧焦点位置设置倍率变换部用的光圈构件。

采用上述的发明，从光源照射的光束向二次点光源化部射入，在该部被二次点光源化。二次点光源化后的光向亮度调节部射入，因此能调节入射光的亮度。由此，各点光源，由于作为各自的亮度可变的点光源起作用，故能对向感光性树脂层照射的光分别调节到所需的照度。

被亮度调节后的光，向平行光束化部射入，在该部中平行光束化。这样被平行光束化后的光，向预先形成的第1微透镜阵列射入，这里，被折射·聚光并导向感光性树脂层而对该感光性树脂层高精度地进行曝光。上述感光性树脂层被曝光而形成第2微透镜阵列。

从上述平行光束化部导向上述第2微透镜阵列的光的入射角由二次点光源化部的二次点光源的位置来决定，(利用上述亮度调节部的调节就能改变)对于各平行光束的第2微透镜阵列的照度(对于感光性树脂层的照度)。

据此，没有如以往那样使用轴承在压模成形时上下运动而使第1和第2微透镜的面内方向进行位置对准的烦杂的对准工序，能高精度地制造第2微透镜阵列。其结果，微透镜阵列的光效率显著提高，并预先避免随着光束进入相邻的像素而发生混色，故能显著提高画质。

并且，由于利用亮度调节部的亮度调节能对在感光性树脂层上的照度进行调节，故不会因上述对准工序制约设计，就能显著增大为获得最佳的光效率所必需的设计自由度，加上由于能充分确保透镜面上的折射率差而能制造短焦点距离的透镜。还由于不需要以往的模具加工，不要求形成垂直壁，因此，能可靠地克服以往脱模时透镜部损坏的不良情况。

为了解决上述问题，本发明的微透镜阵列的曝光方法，包括使照射强度大致均匀的光束进行二次点光源化的工序、对二次点光源化后的光的亮度进行调节(使与微透镜阵列的加工形状一致)的工序、以及将所述二次点光源化后的光变换成多个平行光束的工序，利用所述多个平行光束通过微透镜阵列的光对感光性树脂层进行曝光。

采用上述方法，被二次点光源化后的光能调节其亮度。因此，各点光源，由于作为各自亮度可变的点光源起作用，故能对向感光性树脂层照射的光调节到所需的照度。

在亮度调节后的光被平行光束化后，被折射·聚光并导向形成微透镜阵列的感光性树脂层，能高精度地对上述感光性树脂层进行曝光。

上述平行光束化的光向微透镜阵列的入射角度，取决于二次点光源的位置，故能利用亮度的调节改变对各平行光束的微透镜阵列的照度(对感光性树脂层的照度)。

因此，没有如以往那样使用轴承在压模成形时上下运动而使第1和第2微透镜的面内方向进行位置对准的烦杂的对准工序，能高精度地制造第2微透镜阵列。其结果，微透镜阵列的光效率显著提高，并能避免随着光束进入相邻的像素而发生混色，故能显著提高画质。

并且，由于利用亮度调节部的亮度调节能调节感光性树脂层上的照度，故不会因上述对准工序制约设计，就能显著增大为获得最佳的光效率所必需的设计自由度，加上由于能充分确保透镜面上的折射率差而能制造短焦点距离的透镜。还由于不需要以往的模具加工，不要求形成垂直壁，因此，能可靠地克服以往脱模时透镜部损坏的不良情况。

本发明的其它目的、特点和优点，根据以下的记载能充分了解。又，本发明的优点，用参照附图的下述说明就会明白。

附图的简单说明

图1(a)是表示本发明的一实施形态的微透镜阵列的曝光装置的结构图，图1(b)是表示本发明的另一实施形态的微透镜阵列的曝光装置的结构的侧视图。

图2是表示本发明的实施形态的微透镜基板的结构的剖视图。

图3(a)和图3(b)是表示本发明的实施形态的用视准透镜和第1微透镜阵列形成的光学系统的成像关系的剖视图。

图4是表示本发明的实施形态的微透镜基板的结构的剖视图。

图5(a)至图5(g)是本发明的实施形态的微透镜阵列的制造流程图。

图6(a)是表示第1微透镜阵列的结构的俯视图，图6(b)是表示第2微透镜阵列的结构的俯视图，图6(c)是表示第1微透镜阵列与第2微透镜阵列的位置关系的俯视图，图6(d)是表示第2微透镜阵列与像素的位置关系的俯视图。

图7(a)是表示与在透过率分布掩膜上形成的第2微透镜对应的图形的俯视图，图7(b)和图7(c)是表示图形的剖面的透过率分布图。

图8(a)和图8(b)是表示透过率分布掩膜和微跨(日文マィケロフライァイ)透镜的结构的侧视图。

图9是表示本发明的实施形态的微透镜基板的曝光的侧视图。

图10是表示本发明的实施形态的微透镜基板的曝光的侧视图。

图11是表示本发明的实施形态的微透镜基板的曝光的侧视图。

具体实施方式

〔第1实施形态〕

根据图1(a)对本发明的第1实施形态进行说明。

图1(a)是表示本发明的微透镜阵列的曝光装置的结构图。

如图1(a)所示，微透镜阵列的曝光装置，由光源单元(光源)1、微蝇眼透镜(日文：マイクロフライァイレンズ)(二次点光源化部)2、透过率分布掩膜(亮度调节部)3、视准透镜(平行光束化部)4、微透镜基板用光圈(光圈构件)5构成。又，利用微透镜阵列的曝光装置进行曝光的微透镜基板6，靠近微透镜基板用光圈5配置。

光源单元1，是射出对微透镜阵列进行曝光用的光的构件，包括椭圆镜7、高压水银灯8、均分镜(日文：インテグレ一タ)9、聚光透镜10、波长选择滤镜11。

椭圆镜7，具有聚光功能，对从高压水银灯8所照射的光进行聚光。

均分镜9，是使从高压水银灯8所照射的光及利用椭圆镜7所聚光的光的照度分布均匀的构件。在本实施形态中，使用蝇眼透镜(日文：フライァイレンズ)，但是，有的可使用棒状(rod)均分镜代替蝇眼透镜。

聚光透镜10，是使透过均分镜9的光平行的构件。

波长选择滤镜11，是在透过聚光透镜10的光中、仅对具有特定的波长的光进行选择并使透过的构件。在本实施形态中，与作为被曝光物(感光性树脂层)的负防蚀涂层的感光波长特性相符，仅透过具有i线(365nm)附近的波长的光，又，波长选择滤镜11也可选择符合被曝光物的波长特性而透过波长不同的光的构件。

微蝇眼透镜2，是使从光源单元1射出的光束的光强度均匀化构件。微蝇眼透镜2，是将有聚光功能的透镜(光学元件)二维地配置的构件。从光源单元1射出的平行光，由于透过微蝇眼透镜2，故被二次光源化。

透过率分布掩膜3被配置在透过微蝇眼透镜2后的二次光源的位置。透过率分布掩膜3，是具有对于与微透镜阵列的各透镜对应的i线的透过率分布的光掩膜，利用其透过率对二次点光源的光强度进行调制，成为具有规定的亮度。透过率分布掩膜3的透过率分布，根据光源单元1的亮度、透过率分布掩膜3上的照度分布和作为被曝光物的负防蚀涂层的感光特性来决定。

视准透镜4是使透过透过率分布掩膜3的二次光源的光平行的构件。利用视准透镜4成为平行光的二次光源，通过微透镜基板用光圈5向微透镜基板6射入。

在上述结构中，对本发明的微透镜阵列的曝光装置使微透镜曝光的机构进行说明。

利用高压水银灯8照射的光和利用椭圆镜7进行聚光的光，在利用均分镜9使照度分布均匀后，利用聚光透镜10平行。并且，波长选择滤镜11仅使透过聚光透镜10的平行光中i线附近的光透过，光源单元1射出平行光。

从光源单元1射出的平行光，利用微蝇眼透镜2被二次光源化，在微蝇眼透镜2的后侧焦点的位置上，形成与微蝇眼透镜2的个数相同的二次点光源。利用该微蝇眼透镜2所形成的二次点光源，成为被配置在透过率分布掩膜3上的关系。该透过率分布掩膜3的透过率分布，由光源单元1的亮度、透过率分布掩膜3上的照度分布和作为被曝光物的负防蚀涂层的感光特性来决定。

通过将透过率分布掩膜3配置在二次光源的位置，二次光源作为小的光束点、即作为二次点光源通过透过率分布掩膜3。那时，各个二次点光源利用透过率分布掩膜3的透过率受到光强度的调制作为具有规定的亮度的二次点光源起作用。

并且，各二次点光源，在利用视准透镜4作为平行光后，通过微透镜基板用光圈5向微透镜基板6射入。

位于视准透镜4的光轴上的二次点光源、作为相对光轴平行的平行光束，且位于视准透镜4的光轴外的二次点光源、作为相对光轴具有一定的角度的平行光束对微透镜基板6进行照射。所谓一定的角度是应满足下式的α。

(光轴外的二次点光源与光轴的距离)＝(视准透镜4的焦点距离)×tanα

                                                         ……(1)

因此，相对各平行光束的视准透镜4的光轴的角度、即向微透镜基板6的射入角度，由所述二次点光源的位置来决定。又，各平行光束的对微透镜基板6的照度，能通过调节各二次点光源的亮度、即调节透过率分布掩膜3的透过率来改变。

又，微透镜基板用光圈5，具有例如液晶板的1片芯片大小的长方形开口，只要作成利用1次曝光光照射能对1片芯片进行曝光，在1片晶片上搭载多片芯片的结构中，就能利用分步重复(step and repeat)对多片芯片进行曝光。因此，即使在沿微透镜基板6较大的面积不能确保照射的曝光的光均匀的场合，也能高速地制造高精度的微透镜阵列。

接着，对利用本实施形态中的微透镜阵列的曝光装置使用对微透镜基板6进行曝光的方法，具有两层结构的微透镜阵列的制造方法进行说明。

首先，对使用本发明的微透镜阵列的制造方法的微透镜基板6的结构进行说明。如图2所示，微透镜基板6，由第1基板12、中间树脂层13、第1微透镜阵列14、第2基板15、负防蚀涂层16构成。

第1基板12和第2基板15，由石英或低膨胀性的玻璃·陶瓷等构成，中间树脂层13由低折射率的紫外线硬化树脂构成。第1微透镜阵列14，由高折射率的紫外线硬化树脂构成，中间树脂层13与第1微透镜阵列14的折射率之差，约为0.18。

第1微透镜阵列14，使用Photo-Polymer光聚合物法(2P法)形成。使用2P法的压模由石英或镍构成，被加工成所形成的第1微透镜阵列14的透镜形状。又，利用使压模再移动(日文：リフロ一)、湿蚀刻或干蚀刻等的方法进行制造，第1微透镜阵列14不用2P法、也可用这些方法来形成。

又，第1微透镜阵列14具有聚光功能，该聚光功能用可视光区域的平均波长(例如e线)最佳化。在微透镜基板6进行曝光时使用i线进行曝光，但是，由于中间树脂层13与第1微透镜阵列14的色分散没有大的不同，第1微透镜阵列14在i线中也有足够的聚光能力。

负防蚀涂层16被涂布在微透镜基板6的第2基板15上。负防蚀涂层16成为与由后述的加工所形成的第2微透镜阵列的高度对应的厚度。该厚度，根据在形成第2微透镜阵列时进行的干蚀刻时的第2基板15与负防蚀涂层16的蚀刻率之比、和第2微透镜阵列的高度这两者来决定。

接着，根据图3(a)、图3(b)和图4对使用上述微透镜基板6形成第2微透镜阵列的方法进行说明。

图3(a)和图3(b)表示用视准透镜4和第1微透镜阵列14形成的光学系统的成像关系。图3(a)表示点光源位于视准透镜4的光轴上时的成像关系。该场合，透过率分布掩膜3上的轴上点光源17，利用视准透镜4成为平行光后，以0度入射角向微透镜基板6射入。入射光利用第1微透镜阵列14被聚光在负防蚀涂层16上。该聚光点，与第1微透镜14的光轴一致。

另一方面，图3(b)表示点光源位于视准透镜4的光轴外时的成像关系。该场合，轴外点光源18，与轴上点光源17同样，利用视准透镜4成为平行光，但用入射角度θ向微透镜基板6射入。并且，入射光利用第1微透镜阵列14被聚光在负防蚀涂层16上。θ，根据透过率分布掩膜3上的点光源与光轴的距离dg和视准透镜4的焦点距离fc被表示成下式。

θ＝tan^-1(dg/fc)                                    ……(2)

又，负防蚀涂层16上的各聚光点与第1微透镜阵列14的光轴的距离dr，根据θ和第1微透镜阵列14的焦点距离fm被表示成下式。

dr＝fm×tanθ                                       ……(3)

因此，透过率分布掩膜3上的各点光源，利用由视准透镜4和第1微透镜阵列14所形成的光学系统，在负防蚀涂层16上进行成像。又，透过率分布掩膜3上的各点光源，由于因透过率分布掩膜3的透过率不同而亮度改变，故能在负防蚀涂层16上形成与亮度对应的曝光膜厚。即，如图4所示，能形成成为用于形成第2微透镜阵列的图形的非球面透镜形状的透镜图形19。

这里，对第2微透镜阵列的制造流程进行说明。图5(a)至图5(g)表示第2微透镜阵列的制造流程。

首先，如图5(a)所示，在预先形成上述的第1微透镜阵列14和第2基板15等的微透镜基板6上，利用旋(日文：スピン)涂涂布负防蚀涂层16。并且，如图5(b)所示，在利用本发明的微透镜阵列的曝光装置进行曝光后，如图5(c)所示，进行显像并进行适当的低温干燥(baking)等处理。显像后的透镜图形19，成为反映透过率分布掩膜13的透过率的非球面透镜形状，通过利用将其作为掩膜的RIE(Reactive Ion Etching反应离子蚀刻)等各向异性高的方法进行蚀刻，如图5(d)所示，能将透镜图形19复制在作为第2基板15的石英上。然后，如图5(e)所示，将高折射率树脂埋入透镜图形19中而形成第2微透镜阵列20。又，如图5(f)所示，在第2微透镜阵列20上利用旋涂等形成平坦层21后，如图5(g)所示，在平坦层21上形成黑矩阵层22。

通过上述，使用本发明的微透镜阵列的曝光装置，能制造构成两层结构的微透镜阵列。

又，第1微透镜阵列14，如图6(a)所示，作成6角形的蜂窝结构，第2微透镜阵列20，如图6(b)所示，作成矩形的砖块层叠结构。第1和第2微透镜阵列14·20的位置关系是如图6(c)所示，第2微透镜阵列20和像素的位置关系是如图6(d)所示。

又，利用如图6(b)所示的第2微透镜阵列20的对角长度dmax和第1微透镜阵列14的焦点距离fm(参照图3(b))，能将从视准透镜4射出并向微透镜基板6射入的各平行光束内的最大入射角度表示成下式。

最大入射角度＝tan^-1(dmax/fm)                        ……(4)

接着，在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中，对微蝇眼透镜2和透过率分布掩膜3容易进行定位的情况进行说明。

如图7(a)所示，透过率分布掩膜3形成有与第2微透镜对应的图形23。在图形23的A-A’向剖面上的透过率分布和在图形23的B-B’向剖面上的透过率分布，成为如图7(b)和图7(c)所示的状态，在其中任一场合都有台阶状的透过率分布。又，对图形23以外的部分，将透过率设为0，或从负防蚀涂层16的感光特性考虑，而设定成无影响的透过率。

微蝇眼透镜2的间距和与透过率分布掩膜3具有各自相同的透过率(在相同区域内是相同的透过率)的区域C24、区域D25、区域E26、区域F27间的关系如下所述。

如图8(a)所示，透过率分布掩膜3的面内方向的透过率的变化间距，与二次点光源的间距相等、即与微蝇眼透镜2的间距相等。即，由于向各微蝇眼透镜2射入的平行光在微蝇眼透镜2的焦点位置进行聚光，故以点形式在配置在该位置上的透过率分布掩膜3上通过。

因此，例如如图8(b)所示，即使在微蝇眼透镜2的各光轴与透过率分布掩膜3具有的相同透过率的区域的中心偏离的场合，只要该“偏离”是在微蝇眼透镜2的间距及间距以下的偏移量，由于透过各微蝇眼透镜2的光的亮度不会改变，故负防蚀涂层16的曝光形状也不会改变。

又，作为其它例，也考虑过区域E26与区域F27具有相同透过率的情况。在这时，在透过率分布掩膜3的面内方向的透过率的变化间距，只要是二次点光源的间距、即微蝇眼透镜2的间距的整数倍即可。

在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中，微蝇眼透镜2的间距p、即透过率分布掩膜3的相同透过率区域的间距，根据由视准透镜4的焦点距离fc和第1微透镜阵列14的焦点距离fm决定的光学倍率m、和形成第2微透镜阵列20的图像的清晰度S能由下式而定。

p＝S/m＝S×fc/fm                                    ……(5)

在本实施形态中，由于设成S＝0.5μm、m＝0.001，成为p＝500μm，故只要在其以下，就不会对第2微透镜阵列20的形状造成影响。又，清晰度S取决于负防蚀涂层16的清晰度和第1微透镜阵列14的分辨率。

因此，如图8(a)和图8(b)所示，微蝇眼透镜2与透过率分布掩膜3的位置偏差允许在±250μm的范围，其结果，就容易进行定位。

又，由于对平行光源的光线平行度存在偏差，即使在利用微蝇眼透镜2联结的光束点的直径变大时，由于沿直径整体透过率为相同，故能使对微透镜基板6的照度均匀。

又，由于平行光在透过率分布掩膜3上透过的面积小，由于不影响透过率分布掩膜3所引起的透过率的偏差、和能使照射微透镜基板6的光的照度分布抑制成较小，故能进行微透镜基板6内的偏差小的曝光。

接着，对照射微透镜基板6的曝光光的照度分布与微蝇眼透镜2的关系进行说明。

如图9所示，平行光利用微蝇眼透镜2的各透镜被二次点光源化，在各二次点光源利用透过率分布掩膜3受到亮度的调制后，对视准透镜4将具有各种光轴的高度的物点的作用，各物点以与其高度对应的角度向视准透镜4射入。透过视准透镜4的各二次点光源，作为与相对视准透镜4的入射角对应的角度的平行光向微透镜基板6射入。向这时的微透镜基板6射入的各入射角的平行光的照度分布，根据向微蝇眼透镜2的各透镜射入的平行光的照度分布来决定。因此，微蝇眼透镜2的间距、即各透镜的口径越小，对照度的均匀化就越有利。

又，只要向各微蝇眼透镜2射入的光的照度均匀，则在微蝇眼透镜2的有效区域(与透过率分布掩膜3的图形23相当的区域)中的照度的均匀性不那么必要，向各微蝇眼透镜2的各透镜射入的光照度的不均匀度(各透镜间的不均匀度)能利用对透过率分布掩膜3的透过率进行调整来修正。因此，就不必沿平行光源的光束整个区域照度要均匀。即，不需要对微蝇眼透镜的有效区域整体的光源照度均匀，只要对各透镜有均匀性就可以。其结果，对于光源的自由度增大。

这里，微蝇眼透镜2，是将各透镜配置成阵列状的透镜的集合体，将该透镜形成区域作为微蝇眼透镜2的有效区域。在本实施形态中，来自光源单元1的光必须照射透过率分布掩膜3的掩膜区域(图形23)整体，为能照射该掩膜区域整体的区域的光。

又，这时的视准透镜4的有效NA(Numerical Aperture)数值孔径，相对微蝇眼透镜2的NA变小。这是由于将比微透镜基板6的照射区域大的光束向视准透镜4射入的缘故。

又，如图10所示，视准透镜4，在透过从透过率分布掩膜3的中心射出的上述二次点光源时，作光轴方向的定位使透过的光相对光轴成为平行光。微透镜基板6，做成相对视准透镜4的光轴成直角、且视准透镜4的光轴与微透镜基板6的中心一致、配置在视准透镜4的后侧焦点位置上。微透镜基板用光圈5也同样地、使光圈的中心与光轴一致，且被配置成相对光轴成直角。

因此，通过微蝇眼透镜2的各透镜的中心，相对光轴平行的光线，就完全射入微透镜基板用光圈5、即微透镜基板6的中心。

又，即使从微蝇眼透镜2的各透镜射出、在利用视准透镜4成为平行光的光束内产生照度分布，在微透镜基板用光圈的附近、通过设置例如照度均匀的滤镜28，也能使对微透镜基板6的照度均匀。这是由于来自微蝇眼透镜2的各透镜的光束、由于均等地重叠在微透镜基板6的曝光光照射部上使照度分布平滑、且是由于相对微透镜基板用光圈5的中心轴为轴对称的缘故。

又，照度均匀化滤镜28，是具有例如轴对称的透过率分布的透过率分布滤镜，作成中央部的透过率小、周边部的透过率大的结构。

又，视准透镜4的口径，根据对微透镜基板6进行照射的光束的直径和向第1微透镜阵列14射入的光的最大入射角来决定。

如图11所示，照射微透镜基板6的光束的直径Dw，总括表示能进行曝光的区域，根据芯片尺寸或微透镜基板6尺寸来决定。在本实施形态中，Dw＝35mm。

又，向微透镜基板6射入的光束的最大角度θi，根据第1微透镜阵列14的焦点距离fm(参照图3(b))和第2微透镜阵列20的对角长度dmax(参照图6(b))由下式来决定。

dmax＝fm×tanθi                                    ……(6)

又，在本实施形态中，由于设成dmax＝23.72μm，fm＝70μm，故成为θi＝18.7°。

因此，视准透镜4的有效直径Dc成为，

Dc＝2×fc×tanθi+Dw                                ……(7)

换句话说，能表示成，

Dc＝2×fc×NAc+2×fc×tanθi                        ……(8)

故成为Dc＝102.7mm。

如上所述，本发明的微透镜阵列的曝光装置，包括使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，射入二次点光源化的光并对该光的亮度进行调节的亮度调节部，对亮度调节后的光进行平行光束处理并通过预先形成的第1微透镜阵列而导向形成第2微透镜阵列的感光性树脂层的平行光束化部。

利用上述的发明，将从光源所照射的光束向二次点光源化部射入而二次点光源化。二次点光源化后的光，向亮度调节部射入而在这里对入射光的亮度进行调节。由此，各点光源，由于作为各亮度可变的点光源起作用，故能将照射在感光性树脂层上的光分别调节成所述所需的照度。

被亮度调节后的光，向平行光束化部射入，在该部中被平行光束化。这样被平行光束化后的光，向预光形成的第1微透镜阵列射入，因此，被折射·聚光并导向感光性树脂层而对该感光性树脂层高精度地进行曝光。上述感光性树脂层被曝光而形成第2微透镜阵列。

从上述平行光束化部导向上述第2微透镜阵列的光的入射角由二次点光源化部的二次点光源的位置来决定，(利用上述亮度调节部的调节就改变)对于各平行光束的第2微透镜阵列的照度(对于感光性树脂层的照度)。

因此，没有如以往那样使用轴承在压模成形时进行上下运动而使第1和第2微透镜的面内方向进行位置对准的烦杂的对准工序，能高精度地制造第2微透镜阵列。其结果，微透镜阵列的光效率显著提高，并预先避免随着光束进入相邻的像素而发生混色，故能显著提高画质。

并且，由于利用亮度调节部的亮度调节能对在感光性树脂层上的照度进行调节，故不会因上述对准工序制约设计，就能显著增大为获得最佳的光效率所必需的设计自由度，此外由于能充分确保透镜面上的折射率差而能制造短焦点距离的透镜。又，由于不需要以往的模具加工，不要求形成垂直壁，因此，能可靠地克服以往脱模时透镜部损坏的不良情况。

又，在本实施形态中，举了作为光源射出平行光束的例子，这是由于采用微蝇眼透镜2等的二次点光源部、在更大的面积上容易二次光源化的缘故，在较小的面积上如能进行二次点光源化，则也就不限于平行光束，即使是收敛光或发散光等也能获得同样的效果。

(第2实施形态)

根据图1(b)对本发明的第2实施形态进行说明。又，为了说明的方便，对与上述第1实施形态所示的构件具有相同功能的构件标上相同的符号，并省略其说明。在本实施形态中，主要对与上述第1实施形态不同的点进行说明。

如图1(b)所示，微透镜阵列的曝光装置，由光源单元1、微蝇眼透镜2、倍率变换光学系统(倍率变换部)29、透过率分布掩膜3、视准透镜4、微透镜基板用光圈5构成。又，利用微透镜阵列的曝光装置进行曝光的微透镜基板6靠近微透镜基板用光圈5配置。

即，本实施形态所示的微透镜阵列的曝光装置，是在由第1实施形态所示的微透镜阵列的曝光装置中、进一步具有倍率变换光学系统29的结构。

倍率变换光学系统29被配置在微蝇眼透镜2与透过率分布掩膜3之间。倍率变换光学系统29，包括凸透镜30a(第1透镜组)、凸透镜30b(第2透镜组)和光圈(倍率变换部用光圈构件)31，将透过微蝇眼透镜2的二次光源进行放大、作三次光源化。

又，透过率分布掩膜3，被配置在利用倍率变换光学系统29所形成的三次光源的位置，视准透镜4构成为使透过透过率分布掩膜3的三次光源平行光化。利用视准透镜4被作为平行光的三次光源，通过微透镜基板用光圈5向微透镜基板6射入。

在上述结构中，对本发明的微透镜阵列的曝光装置使微透镜基板6进行曝光的机构进行说明。

与第1实施形态同样，由高压水银灯8所照射的光和利用椭圆镜7所聚光的光，在利用均分镜9使照度分布均匀化后，利用聚光透镜10被平行后，波长选择滤镜11仅使i线透过，光源单元1射出平行光。

从光源单元1射出的平行光，利用微蝇眼透镜2被二次光源化，在微蝇眼透镜2的焦点位置上，形成与微蝇眼透镜2的个数相同数量的点光源。该点光源，利用倍率变换光学系统29放大，成为三次光源。又，利用倍率变换光学系统29被放大的横向倍率，由凸透镜30a和30b的各焦点距离f来决定。在本实施形态中，凸透镜30a为f＝10mm，凸透镜30b作成f＝50mm，并将光圈31配置在离凸透镜30a为焦点距离的10mm位置上。由此，点光源成为以横向倍率放大成5倍的状态，又，向倍率变换光学系统29射入的光线中，相对光轴平行的光线，在射出时也成为相对光轴平行的光线。即，倍率变换光学系统29构成所谓远心的光学系统。

在利用倍率变换光学系统29所形成的三次光源的位置上，配置有透过率分布掩膜3。该透过率分布掩膜的透过率分布，由光源单元1的亮度、透过率分布掩膜3上的照度分布和作为被曝光物的负防蚀涂层16的感光特性所决定。

透过率分布掩膜3，由于被配置在三次光源的位置上，故三次光源作为小的光束点、即作为三次点光源通过透过率分布掩膜3上。那时，各三次点光源，由于透过率分布掩膜3的透过率而受到光强度的调制，作为具有规定的亮度的三次点光源起作用。各三次点光源，在利用视准透镜4被作为平行光后，通过微透镜基板用光圈5向微透镜基板6射入。

又，在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中，位于视准透镜4的光轴上的三次点光源，作为相对光轴平行的平行光束，且位于视准透镜4的光轴外的三次点光源，作为相对光轴具有一定的角度的平行光束对微透镜基板6进行照射。所谓一定的角度是满足下式的β。

(光轴外的三次点光源与光轴的距离)＝(视准透镜4的焦点距离)×tanβ

                                                        ……(9)

因此，对于各平行光束的视准透镜4的光轴的角度、即向微透镜基板6的入射角度由所述三次点光源的位置所决定。又，各平行光束的对微透镜基板6的照度，能通过调节各二次点光源的亮度、即透过率分布掩膜3的透过率来改变，

又，与第1实施形态同样，微透镜基板用光圈5具有例如液晶面板的1片芯片大小的长方形开口，如能利用1次曝光的光照射对1片芯片进行曝光，在将多片芯片安装在1片晶片的结构中，就能进行利用分步重复对多个芯片进行曝光。由此，即使沿着微透镜基板6较大面积而不能确保照射的曝光光的均匀性的场合，也能高速地制造高精度的微透镜阵列。

又，在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中、也使用对由所述第1实施形态所示的微透镜基板6进行曝光的方法，能制造具有两层结构的微透镜阵列。

即，在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中、倍率变换光学系统29是对在微蝇眼透镜2和透过率分布掩膜3之间的倍率进行变换的结构，只要对该部分进行考虑就可以。

又，在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中、微蝇眼透镜2的间距p，除了利用视准透镜4的焦点距离fm(参照图3(b))和第1微透镜阵列14的焦点距离fm(参照图3(b))所决定的光学倍率m、和形成第2微透镜阵列20的图像的清晰度S之外，将利用倍率变换光学系统29变换的倍率设为mb并作成下式，

p＝S/m＝S×fc/(fm×mb)                                ……(10)

只要将mb设定成比p小的值即可。

又，透过率分布掩膜3，是所述那样透过率具有台阶状分布的构件，其相同透过率区域的重复周期，最好是将倍率变换光学系统的倍率与蝇眼透镜的各透镜间的间距相乘的值。

又，视准透镜4，当考虑光轴上和光轴外的特性时、由于容易制造焦点距离长的透镜，故随此透过率分布掩膜3也就成为较大。因此，对微蝇眼透镜2也就必须是大的，然而微蝇眼透镜2，由于是将微小且精密的透镜配置在2维上(面上)，不仅要提高大面积的微蝇眼透镜2的精度有困难，而且成本也增高。

在具有本实施形态所示的倍率变换光学系统29的微透镜阵列的曝光装置中，倍率变换光学系统29为了调整微蝇眼透镜2和透过率分布掩膜3之间的倍率而设置，而通过配置倍率变换光学系统29，即使例如透过率分布掩膜3变得较大也能以较小外形的微蝇眼透镜2构成高精度的微透镜阵列的曝光装置。

又，在本实施形态中，为了设定m＝0.001，必需50×50mm的透过率分布掩膜3，在微蝇眼透镜2中也同样必需50×50mm的构件。但是，本实施形态的微透镜阵列的曝光装置，由于具有倍率变换光学系统29，该倍率变换光学系统29有变换成5倍倍率的能力，故微蝇眼透镜2为10×10mm的大小就足够。

又，在微蝇眼透镜2与透过率分布掩膜3可以是1对1的横向倍率的关系时，不需要配置倍率变换光学系统29，可以是第1实施形态所示的微透镜阵列的曝光装置。

又，如上所述，在本实施形态的微透镜阵列的曝光装置中，透过微蝇眼透镜2的光，利用倍率变换光学系统29被放大后，为了利用透过率分布掩膜3进行亮度调节，微蝇眼透镜2和透过率分布掩膜3最好相对倍率变换光学系统29是共轭的关系。

如上所述，通过使用本发明的微透镜阵列的曝光装置，就能没有烦杂的对准过程地高精度且容易地制造两层微透镜阵列。即，通过使用本实施形态的微透镜阵列的曝光装置和曝光方法，两层微透镜阵列就能高精度且容易地进行曝光。又，本实施形态的微透镜阵列的曝光装置、由于光学系统的定位容易，就能构成高精度的微透镜阵列的曝光装置。

因此，例如若是相同尺寸的液晶基板，能达到约2倍的光效率，并且第1微透镜阵列14和第2微透镜阵列20之间的位置对准，就能以1μm及1μm以下的高精度进行，故能制造画面稳定、色再现良好的液晶投射装置。

又，本实施形态的微透镜阵列的曝光装置为在基板上具有多个透镜的微透镜阵列是两层结构，第1微透镜具有聚光功能，是通过对透过该第1微透镜的光赋予强度分布而对用于制造第2微透镜的感光性树脂赋予形状的微透镜阵列的曝光装置，包括射出照射强度大致均匀的光束的照射部、使均匀的光束二次点光源化的二次点光源化部、(调节该光的亮度)使二次点光源化后的光与所需的微透镜阵列的加工形状一致的亮度调节部、变换成该二次点光源化后的多个平行光束的平行光束化部，该亮度调节部也可以构成为相对来自该照射部的光的行进方向配置在二次点光源化部后方。

又，本发明的微透镜阵列的曝光方法，是对涂布在基板上的感光性树脂进行曝光而获得所需的微透镜阵列形状的曝光方法，包括：使照射强度大致均匀的光束二次点光源化的工序、调整该光的亮度使该二次点化源化后的光与所需的微透镜阵列的加工形状一致的工序、将该二次点光源化后的光变换成多个平行光束的工序，其构成也可以利用该多个平行光束通过微透镜阵列的光对感光性树脂层进行曝光而曝光成所需的微透镜阵列形状。

又，在上述第1和第2实施形态中，例示了将感光性树脂层作成负防蚀涂层，但是本发明不限于此，也可以是正防蚀涂层、紫外线硬化树脂等其它的感光性树脂层。

上述二次点光源化部，最好是将上述入射光束聚光的多个光学元件2维配置的结构(例如，6角形的蜂窝结构、矩形的砖块层叠结构等)。上述二次点光源化部，最好是蝇眼透镜。上述亮度调节部，最好是对于规定波长的光具有透过率分布的透过率分布掩膜。

上述透过率分布掩膜，最好配置在上述蝇眼透镜的后侧焦点位置附近。该场合，由于在透过率分布掩膜上连接焦点的光束点通过透过率分布掩膜，故能对光束点高精度地进行光强度的调制，就能可靠地实现具有各自亮度的各点光源化。

上述透过率分布掩膜，最好具有台阶状的透过率分布。该场合，通过作成具有台阶状的透过率分布的掩膜，能简便地调节二次点光源的亮度。即，在具有连续的透过率分布的掩膜中，相对掩膜的位置偏移而发生与透过率分布的倾斜对应的点光源的亮度不匀，通过作成具有台阶状的透过率分布的掩膜，能允许从透过率的重复周期和点光源的间隔所求得的位置偏差。又，在蝇眼透镜的象差和来自入射光束的平行度等二次点光源的大小增大的场合，也由于沿二次点光源的整个直径区域透过率分布掩膜的透过率相同，故对于构成二次点光源的各光线的透过率也相同，能获得均匀的照度和曝光。

上述透过率分布掩膜，最好灰度等级具有3级及3级以上的透过率。又，上述透过率分布掩膜，最好是具有在其面内方向形成以规定的间距表示多个相同透过率的区域那样的透过率分布、使上述间距等于上述二次点光源间的距离的整数倍。

该场合，由于向蝇眼透镜的各透镜射入的平行光被聚光于蝇眼透镜的焦点位置，故以点形式通过配置在该位置的透过率分布掩膜上。由此，即使蝇眼透镜的中心与表示透过率分布掩膜的相同透过率的区域的中心偏移、只要是小于蝇眼透镜的间距的偏移量，透过蝇眼透镜的光的亮度不变、则感光性树脂层曝光形状不受影响。因此，就能显著提高曝光质量。

上述平行光束化部最好是视准透镜。构成上述蝇眼透镜的各透镜，将其间距设为p，在考虑上述感光性树脂层的清晰度和上述第1微透镜阵列的分辨率的上述感光性树脂层上、将分辨率设为S，将上述视准透镜的焦点距离设为fc、将上述第1微透镜阵列的焦点距离设为fm时，上述间距p最好满足：p＜S·fc＜fm。

例如，在S＝0.5μm和fc/fm＝1000的场合，成为间距p＝500μm，若比其小时，不能对第2微透镜阵列的形状给予影响。因此，透过率分布掩膜与蝇眼透镜的位置偏差，允许±250μm，就非常容易进行定位。

来自上述视准透镜的平行光束，通过光圈构件向上述第1微透镜阵列射入，设包含上述光圈构件的上述视准透镜的有效数值孔径设为NAc，设上述蝇眼透镜的数值孔径设为NAf，最好满足NAc＜NAf。

上述光圈构件，最好配置在感光性树脂层的光源侧附近。该场合，例如，微透镜阵列在圆形或方形的基板上配置多片芯片，用所谓晶片为单位进行处理，而在大的基板(晶片)上，由于不能在视准透镜的照射范围对基板整体一起处理(一起曝光)，故必须遮盖向基板射入的光束，对每数个芯片进行分步重复曝光。在该曝光时，对于向基板射入的各种角度的光束，由于作成在基板上重叠的光学配置，故在基板上进行上述遮光是最适当的，而通过将光圈构件配置在感光性树脂层的光源侧附近成为可能。

将上述视准透镜的有效直径、有效数值孔径和焦点距离分别设为Dc、NAc和fc，设来自上述视准透镜的平行光束的向上述第1微透镜阵列的最大入射角为θi时，最好满足：Dc＝2·fc·NAc+2·fc·tanθi。

上述感光性树脂层最好配置在上述视准透镜的后侧焦点位置上。该场合，由于来自视准透镜的平行光在感光性树脂层上结焦，故能对感光性树脂层高效、可靠地进行曝光而能形成第2微透镜阵列。

上述光圈构件和上述感光性树脂层的中心，被配置在上述视准透镜的光轴上，最好在上述光圈构件与上述第1微透镜阵列之间进一步设置照度调整部。该场合，使视准透镜射出的光都通过光圈构件向感光性树脂层进行照射。这时，即使对光圈构件射出的光产生照度分布，也能利用照度调整部使照度均匀。

上述照度调整部，相对上述光轴具有对称的透过率分布，最好是使射入的光的照度均匀的滤镜。该场合，作为透过率分布，最好是越是中央部透过率越小、越是周边部透过率越大。

在上述二次点光源化部与上述亮度调节部之间最好还具有倍率变换部。该场合，通过设置倍率变换部，由于可调整蝇眼透镜与透过率分布掩膜之间的倍率，故即使例如透过率分布掩膜增大也能以蝇眼透镜较小的外形实现高精度的曝光光学系统。

上述倍率变换部由具有正的折射力的第1和第2透镜组构成，上述第1透镜组与上述第2透镜组的主点间距离，与上述第1透镜组的焦点距离与上述第2透镜组的焦点距离之和相等，最好在上述第1透镜组的后侧焦点位置设置倍率变换部用的光圈构件。

上述透过率分布掩膜，最好具有台阶状的透过率分布。该场合，通过作成具有台阶状的透过率分布的掩膜，能简便地调节三次点光源的亮度。即，在具有连续的透过率分布的掩膜中，相对掩膜的位置偏移而发生与透过率分布的倾斜对应的点光源的亮度不匀，通过作成具有台阶状的透过率分布的掩膜，能允许从透过率的重复周期和点光源的间隔所求得的位置偏差。又，在蝇眼透镜的象差和来自入射光束的平行度等三次点光源的大小增大的场合，也由于沿三次点光源的整个直径区域透过率分布掩膜的透过率相同，故对于构成三次点光源的各光线的透过率也相同，能获得均匀的照度和曝光。

上述二次点光源化部，最好是蝇眼透镜。上述亮度调节部，最好是具有对于规定波长的光在其面内方向以规定的间距、在区域内形成表示相同透过率的多个区域那样的透过率分布的透过率分布掩膜，上述间距，最好是将上述倍率变换部的倍率乘以上述蝇眼透镜的透镜间距的间距。

该场合，由于向蝇眼透镜的各透镜射入的平行光被聚光于蝇眼透镜的焦点位置，故以点形式通过配置在该位置的透过率分布掩膜上。由此，即使蝇眼透镜的中心与表示透过率分布掩膜的相同透过率的区域的中心偏移、也只要是在将上述倍率变换部的倍率乘以蝇眼透镜的透镜间距的间距及间距以下的偏移量，蝇眼透镜的透过率不变、感光性树脂层的曝光形状不受影响。因此，就能显著提高曝光质量。

构成上述蝇眼透镜的各透镜，设其间距为p，在考虑上述感光性树脂层的清晰度和上述第1微透镜阵列的分辨率的上述感光性树脂层上、设分辨率为S，设上述视准透镜的焦点距离为fc、设上述第1微透镜阵列的焦点距离设为fm、设上述倍率变换部的倍率为mb时，上述间距p最好满足：p＜S·fc/(fm·mb)。该场合，间距的允许范围变大，定位变得非常容易。

对于上述倍率变换部，最好上述蝇眼透镜与上述透过率分布掩膜是配对的关系。

来自上述视准透镜的平行光束，通过光圈构件向上述第1微透镜阵列射入，上述光圈构件，具有与微透镜阵列1对应大小的开口部，最好用分步重复对多片芯片进行曝光。若用该方法，即使在沿宽广的区域不能均匀保持曝光光的场合，由于是对与每1片芯片对应的区域进行曝光，其结果，也能对整个区域进行高精度且高速的曝光。

上述光圈构件，最好配置在感光性树脂层的光源侧附近。该场合，例如，微透镜阵列在圆形或方形的基板上配置多片芯片，用所谓晶片为单位进行处理，而在大的基板(晶片)上，由于不能在视准透镜的照射范围对基板整体一起处理(一起曝光)，故必须遮盖向基板射入的光束，对每数片芯片进行分步重复曝光。在该曝光时，对于向基板射入的各种角度的光束，由于作成在基板上重叠的光学配置，故在基板上进行上述遮光是最适当的，而通过将光圈构件配置在感光性树脂层的光源侧附近成为可能。

上述光源，最好射出平行光束。该场合，在向二次点光源化部射入的光束不是平行光束的场合，可避免二次点光源的光轴方向的位置偏离、进而导致向基板射入的光束的平行度恶化的情况。

在发明的详细说明的项中所作的具体的实施形态或实施例，终究是阐明本发明的技术内容，而不应仅限定于上述的具体例子狭义地解释，在本发明的精神与后面记载的权利要求项目的范围内，能进行各种变更。

Claims (26)

1、一种微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括

使来自光源的光束二次点光源化的二次点光源化部，

使二次点光源化的光射入、并调节该光的亮度的亮度调节部，以及

使亮度调节后的光成平行光束、并通过预先形成的第1微透镜阵列(14)、导向形成第2微透镜阵列(20)的感光性树脂层的平行光束化部，

其中，所述二次点光源化部将使所述入射光束聚光的多个光学元件2维配置，

所述二次点光源化部是蝇眼透镜，

所述亮度调节部是具有相对于规定波长的光的透过率分布的透过率分布掩膜(3)，

构成所述蝇眼透镜的各透镜，将其间距设为p，将考虑所述感光性树脂的清晰度和所述第1微透镜阵列(14)的分辨率后所述感光性树脂层上的分辨率设为S，所述平行光束化部是视准透镜(4)，将所述视准透镜(4)的焦点距离设为fc、将所述第1微透镜阵列(14)的焦点距离设为fm时，所述间距p满足：p＜S·fc/fm。

2、如权利要求1所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光源射出平行光束。

3、如权利要求1所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括

所述透过率分布掩膜(3)具有台阶状的透过率分布。

4、如权利要求3所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光源射出平行光束。

5、如权利要求3所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述透过率分布掩膜(3)被配置在所述蝇眼透镜的后侧焦点位置附近。

6、如权利要求1所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括

所述透过率分布掩膜(3)，在其面内方向具有以规定的间距、在区域内形成表示相同透过率的多个区域那样的透过率分布，所述间距等于所述二次点光源间的距离的整数倍。

7、如权利要求6所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光源射出平行光束。

8、如权利要求6所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述二次点光源化部是蝇眼透镜，所述透过率分布掩膜(3)被配置在所述蝇眼透镜的后侧焦点位置附近。

9、如权利要求1所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括

所述平行光束化部是视准透镜(4)，

将所述视准透镜(4)的有效直径、有效数值孔径和焦点距离分别设为Dc、NAc和fc，将来自所述视准透镜(4)的平行光束的向所述第1微透镜阵列(14)的最大入射角设为θi时，满足Dc＝2·fc·NAc+2·fc·tanθi。

10、如权利要求9所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光源射出平行光束。

11、如权利要求9所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述感光性树脂层被配置在所述视准透镜(4)的后侧焦点位置上。

12、如权利要求1所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括

所述平行光束化部是视准透镜(4)，

来自所述视准透镜(4)的平行光束，通过光圈构件向所述第1微透镜阵列(14)射入，

将包含所述光圈构件的所述视准透镜(4)的有效数值孔径设为NAc、将所述蝇眼透镜的数值孔径设为NAf时，满足：NAc＜NAf。

13、如权利要求12所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光源射出平行光束。

14、如权利要求12所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述感光性树脂层被配置在所述视准透镜(4)的后侧焦点位置上。

15、如权利要求12所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光圈构件被配置在感光性树脂层的光源侧附近。

16、如权利要求12所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光圈构件和所述感光性树脂层的中心，被配置在所述视准透镜(4)的光轴上，

在所述光圈构件与所述第1微透镜阵列(14)之间进一步设置照度调整部。

17、如权利要求16所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述照度调整部，相对所述光轴具有对称的透过率分布，是使射入的光的照度均匀的滤镜。

18、如权利要求17所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述滤镜，具有越是中央部透过率越小、越是周边部透过率越大的透过率分布。

19、如权利要求1所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，包括

在所述二次点光源化部与所述亮度调节部之间还具有倍率变换部，

所述倍率变换部由具有正的折射力的第1和第2透镜组构成，

所述第1透镜组与所述第2透镜组的主点间距离，等于所述第1透镜组的焦点距离与所述第2透镜组的焦点距离之和，

在所述第1透镜组的后侧焦点位置设置倍率变换部用的光圈构件。

20、如权利要求19所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述二次点光源化部是蝇眼透镜，

所述亮度调节部，是具有对于规定波长的光在其面内方向以规定的间距、在区域内形成表示相同透过率的多个区域那样的透过率分布的透过率分布掩膜(3)，

所述间距，等于将所述倍率变换部的倍率乘以所述蝇眼透镜的透镜间距。

21、如权利要求20所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述透过率分布掩膜(3)具有台阶状的透过率分布。

22、如权利要求20所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

构成所述蝇眼透镜的各透镜，将其间距设为p，将考虑所述感光性树脂层的清晰度和所述第1微透镜阵列(14)的分辨率后所述感光性树脂层上的分辨率设为S，所述平行光束化部是视准透镜(4)，将所述视准透镜(4)的焦点距离设为fc、将所述第1微透镜阵列(14)的焦点距离设为fm、将所述倍率变换部的倍率设为mb时，所述间距p，满足：p＜S·fc/(fm·mb)。

23、如权利要求20至22的任一项所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

相对所述倍率变换部，所述蝇眼透镜与所述透过率分布掩膜(3)具有共轭关系。

24、如权利要求19至22的任一项所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述平行光束化部是视准透镜(4)，来自所述视准透镜(4)的平行光束，通过光圈构件向所述第1微透镜阵列(14)射入，

所述光圈构件，具有与微透镜阵列1片芯片对应的大小的开口部，用分步重复的方法对多片芯片进行曝光。

25、如权利要求24所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光圈构件被配置在感光性树脂层的光源侧附近。

26、如权利要求19所述的微透镜阵列的曝光装置，其特征在于，

所述光源射出平行光束。

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