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JP5953038B2 - Apparatus and method for measuring focal length of microlens array - Google Patents
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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の焦点距離を測定する装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for measuring the focal length of a microlens array used in an exposure apparatus.

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9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。   Recently, an exposure apparatus that projects a mask pattern onto a substrate by a microlens array has been used (Patent Document 1). FIG. 9 is a schematic view showing an exposure apparatus using a microlens array. A mask 3 on which a pattern to be exposed on the substrate 1 is formed is disposed above the substrate 1 to be exposed with an appropriate length from the substrate 1. A microlens array 2 in which microlenses 2a are two-dimensionally arranged is disposed between the substrate 1 and the mask 3, and exposure light is irradiated onto the mask 3 from above the mask 3, and the mask 3 is projected onto the substrate 1 by the microlens array 2, and the pattern formed on the mask 3 is transferred to a resist or the like on the substrate surface as an erecting equal-magnification image by the microlens array 2. .

図6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7(a)は6角視野絞り12を示し、図7(b)は円形絞り11を示す模式図である。図6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7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8に示す6角形に囲まれた領域にのみ照射される。   FIG. 6 is a view showing a microlens array 2 used in the exposure apparatus, FIG. 7A is a schematic view showing a hexagonal field stop 12, and FIG. 7B is a schematic view showing a circular stop 11. As shown in FIG. 6, the microlens array 2 has, for example, a four-lens eight-lens configuration, and a structure in which four unit microlens arrays 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 are stacked. Have The microlenses of each of the unit microlens arrays 2-1 to 2-4 are composed of an optical system expressed by two convex lenses. As a result, the exposure light once converges between the unit microlens array 2-2 and the unit microlens array 2-3, and further forms an image on the substrate below the unit microlens array 2-4. That is, an inverted equal magnification image of the mask 3 is formed between the unit micro lens array 2-2 and the unit micro lens array 2-3, and an erect equal magnification image of the mask 3 is formed on the substrate. Image. A polygonal field stop (for example, a hexagonal field stop 12) is disposed between the unit microlens array 2-2 and the unit microlens array 2-3, and the unit microlens array 2-3 and the unit microlens array 2- A circular diaphragm 11 is arranged between the four. The circular diaphragm 11 defines the NA (numerical aperture) of each microlens, and the hexagonal field diaphragm 12 narrows the field to a hexagonal shape near the imaging position. The hexagonal field stop 12 and the circular stop 11 are provided for each microlens. For each microlens, the light transmission area of the microlens is shaped into a circle by the circular stop 11 and exposure light is exposed on the substrate. The region is shaped into a hexagon by a hexagonal field stop 12. For example, as shown in FIG. 7, the hexagonal field stop 12 is formed as a hexagonal opening in the lens opening 10 of the microlens. Therefore, assuming that the scanning of the exposure light transmitted through the microlens array 2 by the hexagonal field stop 12 is stopped, one microlens surrounds the hexagonal shape shown in FIG. Irradiate only the affected area.

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、マイクロレンズアレイ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。 In the exposure apparatus using this microlens array, the substrate 1 and the mask 3 are fixed, and the microlens array 2 and the light source (not shown) move in the scanning direction S in synchronization with each other. The pattern of the mask 3 is scanned and exposed to, for example, a resist film on the surface of the substrate 1, or the microlens array 2 and the light source are fixed, and the substrate 1 and the mask 3 move in the scanning direction S in synchronization with each other. By doing so, the pattern of the mask 3 is scan-exposed on the resist film on the surface of the substrate 1.

このとき、基板1の表面においては、瞬間的に、図8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8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。   At this time, on the surface of the substrate 1, exposure light is instantaneously applied to the hexagonal portion of the hexagonal field stop 12 of each microlens as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the microlenses are arranged side by side in a direction perpendicular to the scan direction S, and the microlens rows adjacent to the scan direction S are related to the microlens rows arranged in the direction perpendicular to the scan direction S. Are slightly shifted in the direction perpendicular to the scanning direction S. That is, the hexagonal field stop 12 of the microlens has a hexagonal shape, and is composed of a left triangle portion 12b, an intermediate rectangle portion 12a, and a right triangle portion 12c with respect to a direction perpendicular to the scanning direction S. ing. A plurality of microlens rows are arranged in the scan direction S so that the triangle portion 12b on the left side of the microlens row and the triangle portion 12c on the right side of the microlens row adjacent to the scan direction S overlap in the scan direction S. Has been. Therefore, the microlenses 2a are arranged on a straight line in the direction perpendicular to the scanning direction S and are slightly shifted in the scanning direction S. These microlens rows are arranged so as to form one group of three rows in the scanning direction S, and the fourth microlens row is arranged at the same position as the first microlens row. ing. That is, the first and fourth microlens rows have the same position in the direction perpendicular to the scanning direction S of the microlens 2a.

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。   When the microlens array 2 and the light source, the substrate 1 and the mask 3 move relative to each other in the scanning direction S, first, on the substrate 1, the microarrays in the first row are related to the direction perpendicular to the scanning direction S. The region that receives the right triangular portion 12c of the hexagonal field stop of the lens row is then passed through the left triangular portion 12b of the hexagonal field stop of the second microlens row, and the third microlens row. Then there is no passage through the opening. On the other hand, the area that receives the rectangular portion 12a of the hexagonal field stop of the first microlens array does not pass through the opening in the second and third microlens arrays. Further, the region that receives the left triangular portion 12b of the hexagonal field stop of the first microlens row does not pass through the opening in the second microlens row, and then the third microlens. Passes through the right triangle portion 12c of the hexagonal field stop of the row. In this way, during scanning, the area on the substrate 1 is subjected to the passage of the two triangular portions 12b and 12c of the hexagonal field stop 12 each time three micro lens rows pass or one The rectangular portion 12a is passed through. Since the opening areas of the triangular portions 12b and 12c are ½ of the opening area of the rectangular portion 12a, the light is exposed with a uniform amount of light in the scanning direction S every time three microlens rows pass. In the fourth microlens array, since the microlenses are arranged at the same position as the first microlens array in the direction perpendicular to the scanning direction S, the third microlens array is the same as the third array in one group. The exposure is repeated. Accordingly, as the microlens array 2, 3n (n is a natural number) microlens rows are provided in the scanning direction S, and the substrate 1 is scanned over the entire scan region by scanning the 3n microlens rows. , Receive uniform exposure with uniform light quantity. As a result, the microlens array 2 and the light source move relative to the substrate 1 and the mask 3 in the scanning direction S, so that the pattern formed on the mask 3 is exposed on the substrate 1. In this way, an erecting equal-magnification image of the mask pattern of the mask 3 is transferred to the substrate 1 by the microlens array 2.

特開2010−79292号公報JP 2010-79292 A

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、その焦点距離を高精度で把握する必要がある。マイクロレンズアレイの製造時の各単位マイクロレンズアレイの相互間のギャップの誤差等により、製造されたマイクロレンズアレイの焦点距離は設計値から若干外れる場合がある。このため、製造されたマイクロレンズアレイを使用して、マスクパターンを結像させたときの実像のコントラストで、フォーカス状態を判断することが好ましい。   When the microlens array configured as described above is used for high-definition exposure, it is necessary to grasp the focal length with high accuracy. The focal length of the manufactured microlens array may slightly deviate from the design value due to an error in the gap between the unit microlens arrays at the time of manufacturing the microlens array. Therefore, it is preferable to determine the focus state based on the contrast of the real image when the mask pattern is formed using the manufactured microlens array.

図5に示すように、フォーカス検査に際し、透過照明光源22から照明光を上方のマスク30に向けて照射し、マスク30の上面30aに形成したマスクパターンの像を、マイクロレンズアレイ2によりCCDカメラ20に入射させる。そうすると、カメラ20は、マスク30のマスクパターンの像を観察し、この実像のコントラストをみて、マイクロレンズアレイ2のフォーカス状態を判断する。   As shown in FIG. 5, in the focus inspection, the illumination light is irradiated from the transmitted illumination light source 22 toward the upper mask 30, and an image of the mask pattern formed on the upper surface 30 a of the mask 30 is displayed on the CCD camera by the micro lens array 2. 20 is incident. Then, the camera 20 observes the image of the mask pattern of the mask 30 and determines the focus state of the microlens array 2 by looking at the contrast of this real image.

しかし、従来、マスク30におけるマイクロレンズアレイ2のフォーカス状態は検出することができるものの、カメラ20とマイクロレンズアレイ2との間の焦点位置32は不明であり、マイクロレンズアレイ2の焦点距離f自体は測定することができなかった。   However, although the focus state of the microlens array 2 in the mask 30 can be detected conventionally, the focal position 32 between the camera 20 and the microlens array 2 is unknown, and the focal length f of the microlens array 2 itself. Could not be measured.

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の焦点距離を測定することができるマイクロレンズアレイの焦点距離測定装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a microlens array focal length measurement apparatus and method capable of measuring the focal length of a microlens array.

本発明に係るマイクロレンズアレイの焦点距離測定装置は、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して構成されたマイクロレンズアレイの焦点距離測定装置において、
像を検出するカメラと、
前記カメラの光軸に関して前記カメラの焦点位置と下面の焦点板パターン面とが一致するように前記カメラに対する位置が固定された焦点板と、
前記カメラに向けて透過照明光を照射する光源と、
前記光源と前記焦点板との間に配置され上面にマスクパターン面が設けられたマスクと、
前記焦点板の前記焦点板パターン面と前記マスクの前記マスクパターン面との間の距離を測定するレーザ変位計と、
を有し、
前記焦点板と前記マスクとの間にマイクロレンズアレイを配置し、前記マイクロレンズアレイを介して前記カメラに入射したマスクパターン像が前記カメラの検出面にて合焦点となるように、前記カメラの光軸に関する前記マスクの位置を調整して、前記レーザ変位計が前記焦点板パターン面と前記マスクパターン面との間の距離を測定することを特徴とする。
The microlens array focal length measurement apparatus according to the present invention is a microlens formed by laminating a plurality of unit microlens arrays each having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally in the thickness direction. In the array focal length measurement device,
A camera that detects the image;
A focusing screen whose position relative to the camera is fixed such that the focal position of the camera and the focusing screen pattern surface of the lower surface coincide with each other with respect to the optical axis of the camera;
A light source that emits transmitted illumination light toward the camera;
A mask disposed between the light source and the focusing screen and provided with a mask pattern surface on the upper surface;
A laser displacement meter for measuring a distance between the focusing screen pattern surface of the focusing screen and the mask pattern surface of the mask;
Have
A microlens array is disposed between the focusing screen and the mask, and the mask pattern image incident on the camera via the microlens array is focused on the detection surface of the camera. The position of the mask with respect to the optical axis is adjusted, and the laser displacement meter measures a distance between the focusing screen pattern surface and the mask pattern surface.

また、本発明に係るマイクロレンズアレイの焦点距離測定方法は、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焦点距離測定方法において、
像を検出するカメラの光軸上に焦点板を介在させて配置し、前記カメラの焦点位置を前記焦点板の下面の焦点板パターン面に合わせて、前記カメラと前記焦点板とを固定する工程と、
前記カメラの光軸上に、前記焦点板から順に、マイクロレンズアレイと、マスクと、透過照明光源とを配置し、前記透過照明光源から、透過照明光を前記カメラに向けて照射する工程と、
前記カメラにより前記マスクの上面のマスクパターン面に形成されたマスクパターンを検出し、そのマスクパターンが前記カメラの検出面にて合焦点となるように、前記カメラの光軸に関する前記マスクの位置を調整する工程と、
前記カメラが前記マスクパターンの合焦点像を検出した後、前記焦点板パターン面と前記マスクパターン面との間の距離をレーザ変位計により測定する工程と、
を有することを特徴とする。
In addition, the method for measuring the focal length of a microlens array according to the present invention is configured by laminating a plurality of unit microlens arrays in which the plurality of microlenses are two-dimensionally arranged in the thickness direction. In the method for measuring the focal length of a microlens array,
A step of placing a focusing screen on an optical axis of a camera for detecting an image, and fixing the camera and the focusing screen by aligning a focal position of the camera with a focusing screen pattern surface on a lower surface of the focusing screen; When,
On the optical axis of the camera, in order from the focusing screen, a microlens array, a mask, and a transmitted illumination light source are disposed, and the transmitted illumination light is irradiated from the transmitted illumination light source toward the camera;
The mask pattern formed on the mask pattern surface on the upper surface of the mask is detected by the camera, and the position of the mask with respect to the optical axis of the camera is adjusted so that the mask pattern is in focus on the detection surface of the camera. Adjusting, and
Measuring the distance between the focusing screen pattern surface and the mask pattern surface with a laser displacement meter after the camera detects a focused image of the mask pattern;
It is characterized by having.

本発明においては、透過照明光は、マスクのマスクパターンの像をマイクロレンズアレイを介してカメラに入射させるが、カメラの光軸上の焦点位置は、焦点板の焦点板パターン面に一致しているので、カメラが、焦点板パターンの検出像と、マスクパターンの検出像とが合焦点であることを確認すると、マイクロレンズアレイの焦点位置は、カメラ側で焦点板パターン面であり、マスク側でマスクパターン面であるので、この焦点板パターン面とマスクパターン面との間の距離を、測定部材等で測定すれば、それが、マイクロレンズアレイの焦点間距離となり、高精度で、マイクロレンズアレイの焦点間距離を測定することができる。   In the present invention, the transmitted illumination light causes the mask pattern image of the mask to enter the camera via the microlens array, but the focal position on the optical axis of the camera coincides with the focusing screen pattern surface of the focusing screen. Therefore, when the camera confirms that the detection image of the focusing screen pattern and the detection image of the mask pattern are in focus, the focal position of the microlens array is the focusing screen pattern surface on the camera side, and the mask side Since it is a mask pattern surface, if the distance between this focusing screen pattern surface and the mask pattern surface is measured with a measuring member or the like, it becomes the distance between the focal points of the microlens array, and the microlens is highly accurate. The interfocal distance of the array can be measured.

本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイの焦点距離測定装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the focal distance measuring apparatus of the micro lens array which concerns on embodiment of this invention. 同じくその動作を示す図である。It is a figure which similarly shows the operation | movement. 同じくその動作の次の工程を示す図である。It is a figure which similarly shows the next process of the operation | movement. 同じくその動作の次の工程を示す図である。It is a figure which similarly shows the next process of the operation | movement. マイクロレンズアレイにより焦点を結ぶ状態を示す図である。It is a figure which shows the state which focuses with a micro lens array. 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。It is sectional drawing which shows the unit micro lens array which comprises a micro lens array. 6角視野絞り及び円形絞りを示す平面図である。It is a top view which shows a hexagonal field stop and a circular stop. マイクロレンズの配置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows arrangement | positioning of a micro lens. 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。It is a schematic diagram which shows the exposure apparatus which uses a micro lens array.

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焦点距離測定装置を示す。本実施形態のマイクロレンズアレイ2は、図6乃至図8に示す構造を有し、マスクの露光パターンを正立等倍像として基板上に結像させるものである。このマイクロレンズアレイ2は、製造後に、本発明の焦点距離測定装置に設置される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a focal length measuring apparatus for a microlens array according to an embodiment of the present invention. The microlens array 2 of the present embodiment has a structure shown in FIGS. 6 to 8 and forms an exposure pattern of a mask as an erecting equal-magnification image on a substrate. The microlens array 2 is installed in the focal length measuring device of the present invention after manufacturing.

この焦点距離測定装置においては、下方に透過照明光源22がその光照射方向を上方に向けて配置されており、上方にCCDカメラ20がその光検出方向を下方に向けて配置されている。このカメラ20の光軸と、透過照明光源22の光軸とは一致しており、共に鉛直方向を向いている。そして、このカメラ20の下方に焦点板31がその面を水平にして配置されており、この焦点板31とカメラ20とは、保持具21により一体的に相互に固定されるようになっている。この保持具21は、焦点板31とカメラ20との間の距離を調整可能に両者を保持するものであり、距離調整後は、保持具21とカメラ20とを固定することができる。また、この保持具21により固定されたカメラ20と焦点板31は、適宜の駆動装置(図示せず)により、上下方向に駆動され、カメラ20及び焦点板31はこの駆動装置によりその上下位置を調整することができる。焦点板31の下面は、焦点板パターンが形成される焦点板パターン面31aとなっている。 In this focal length measuring device, a transmission illumination light source 22 is disposed below with its light irradiation direction facing upward, and a CCD camera 20 is disposed above with its light detection direction facing downward. The optical axis of the camera 20 and the optical axis of the transmitted illumination light source 22 are coincident and both face the vertical direction. A focusing screen 31 is disposed below the camera 20 with its surface horizontal, and the focusing screen 31 and the camera 20 are integrally fixed to each other by a holder 21. . The holder 21 holds both the focus plate 31 and the camera 20 so that the distance between them can be adjusted. After the distance adjustment, the holder 21 and the camera 20 can be fixed. The camera 20 and the focusing screen 31 fixed by the holder 21 are driven in the vertical direction by an appropriate driving device (not shown), and the camera 20 and the focusing screen 31 are moved up and down by the driving device. Can be adjusted. The lower surface of the focusing screen 31 is a focusing screen pattern surface 31a on which a focusing screen pattern is formed.

透過照明光源22の上方には、マスク30がその面を水平にして設置されている。このマスク30の上面は、マスクパターンが形成されているマスクパターン面30aとなっている。そして、このマスク30と焦点板31との間に、焦点距離を測定せんとするマイクロレンズアレイ2が配置される。また、このマイクロレンズアレイ2の側方にレーザ光路を有する1対のレーザ変位計23,24がマスク30の下方に設置されており、レーザ変位計23,24により、マスクパターン面30aと焦点板パターン面31aとの間の距離を測定することができる。   A mask 30 is installed above the transmitted illumination light source 22 with its surface horizontal. The upper surface of the mask 30 is a mask pattern surface 30a on which a mask pattern is formed. A microlens array 2 whose focal length is to be measured is disposed between the mask 30 and the focusing screen 31. In addition, a pair of laser displacement meters 23 and 24 having a laser beam path on the side of the microlens array 2 are installed below the mask 30. The laser displacement meters 23 and 24 allow the mask pattern surface 30a and the focusing screen to be located. The distance to the pattern surface 31a can be measured.

次に、上述のごとく構成された焦点距離測定装置の動作について説明する。先ず、図2(a)に示すように、保持具21により焦点板31を保持し、保持具21をカメラ20に対して上下動可能に支持する。そして、焦点板31の下面の焦点板パターン面31aには、図2(b)に示すように、2個の焦点板パターン40が形成されており、この焦点板パターン40をカメラ20により撮影し、保持具21をカメラ20に対して相対的に上下方向に移動させることにより、カメラ20にて焦点板パターン40の像のコントラストが明瞭に見える状態で、保持具21をカメラ20に固定する。これにより、カメラ20に入射するカメラ側の透過照明光の焦点位置が、焦点板パターン面31aに一致し、焦点板パターンが合焦点となる。なお、カメラ20と焦点板31とは相対的に上下動すればよく、いずれを移動させても良いことは勿論である。   Next, the operation of the focal length measuring apparatus configured as described above will be described. First, as shown in FIG. 2A, the focusing screen 31 is held by the holder 21, and the holder 21 is supported so as to be movable up and down with respect to the camera 20. As shown in FIG. 2B, two focusing screen patterns 40 are formed on the focusing screen pattern surface 31a on the lower surface of the focusing screen 31, and the focusing screen pattern 40 is photographed by the camera 20. The holder 21 is fixed to the camera 20 in a state where the contrast of the image of the focusing screen pattern 40 can be clearly seen by the camera 20 by moving the holder 21 in the vertical direction relative to the camera 20. Thereby, the focal position of the transmitted illumination light on the camera side incident on the camera 20 coincides with the focusing screen pattern surface 31a, and the focusing screen pattern becomes a focal point. It should be noted that the camera 20 and the focusing screen 31 only need to move relatively up and down, and it goes without saying that either of them may be moved.

次に、図3(a)に示すように、透過照明光源22から照明光をマスク30に照射し、マスクパターン面30aに設けたマスクパターンの像を、マイクロレンズアレイ2を介して、焦点板31の焦点板パターン面に結像させる。このとき、マスクパターン面30aには、図3(b)に示すマスクパターン41が形成されており、カメラ20は、図3(b)に示すように、1対の焦点板パターン40の中央にマスクパターン41が存在する像を観察する。そして、カメラ20、保持具21及び焦点板31が一体的に固定されているので、これらのカメラ20及び焦点板31を一体的に上下動させて、マスクパターン面30aのマスクパターン41の像を、マイクロレンズアレイ2により、焦点板31の焦点板パターン面31aで結像させるように、カメラ20及び焦点板31の位置を調整する。これにより、図3(b)に示すパターン40,41が全て合焦点となり、カメラ20の光軸において、カメラ20の合焦点位置は、パターン40が設けられた焦点板パターン面31aにあると共に、パターン41をマイクロレンズアレイ2により結像させたパターン41の像が、同様に、焦点板パターン面31aにて合焦点となり、両者のフォーカスが一致する。 Next, as shown in FIG. 3A, the mask 30 is irradiated with illumination light from the transmission illumination light source 22, and an image of the mask pattern provided on the mask pattern surface 30a is passed through the microlens array 2 to the focusing screen. An image is formed on 31 focusing screen pattern surfaces. At this time, the mask pattern 41 shown in FIG. 3B is formed on the mask pattern surface 30a, and the camera 20 is positioned at the center of the pair of focusing screen patterns 40 as shown in FIG. 3B. An image in which the mask pattern 41 exists is observed. Since the camera 20, the holder 21, and the focusing screen 31 are fixed integrally, the camera 20 and the focusing screen 31 are moved up and down integrally to form an image of the mask pattern 41 on the mask pattern surface 30a. , by the microlens array 2, so as to form an image at the focusing screen pattern surface 31a of the focusing plate 31, adjusts the position of the camera 20 and the focusing plate 31. As a result, the patterns 40 and 41 shown in FIG. 3B are all in focus, and the in-focus position of the camera 20 is on the focusing screen pattern surface 31a on which the pattern 40 is provided on the optical axis of the camera 20. Similarly, an image of the pattern 41 formed by forming the pattern 41 with the microlens array 2 becomes a focal point on the focusing screen pattern surface 31a, and the two are in focus.

そこで、図4に示すように、マスクパターン面30aと焦点板パターン面31aとの間の距離を、レーザ変位計23,24により測定すると、マイクロレンズアレイ2の焦点距離fが求まる。このようにして、本実施形態によれば、簡易にかつ容易に、マイクロレンズアレイ2の焦点距離fを求めることができる。この場合に、例えば、焦点距離fは10mmであり、マイクロレンズアレイ2と焦点板31の焦点板パターン面31aとの間の距離と、マスク30のマスクパターン面30aとの間の距離は、いずれも約0.7mm程度である。このような微小な焦点距離fも、本実施形態においては、高精度で測定することができる。   Therefore, as shown in FIG. 4, when the distance between the mask pattern surface 30a and the focusing screen pattern surface 31a is measured by the laser displacement meters 23 and 24, the focal length f of the microlens array 2 is obtained. Thus, according to the present embodiment, the focal length f of the microlens array 2 can be easily and easily obtained. In this case, for example, the focal length f is 10 mm, and the distance between the microlens array 2 and the focusing screen pattern surface 31a of the focusing screen 31 and the distance between the mask pattern surface 30a of the mask 30 are any. Is about 0.7 mm. Such a small focal length f can also be measured with high accuracy in this embodiment.

本発明によれば、製造後の検査工程において、マイクロレンズアレイの焦点距離を高精度で測定できるので、本発明は、マイクロレンズアレイの高性能化に寄与する。   According to the present invention, since the focal length of the microlens array can be measured with high accuracy in the inspection process after manufacturing, the present invention contributes to high performance of the microlens array.

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:(CCD)カメラ
21:保持具
22:透過照明光源
23,24:レーザ変位計
30:マスク
30a:マスクパターン面
31:焦点板
31a:焦点板パターン面
40,41:パターン
1: Substrate 2: Microlens array 2a: Microlenses 2-1, 2-2, 2-3, 2-4: Unit microlens array 3: Mask 10: Aperture 10a: Light shielding film 11: Circular aperture 12: Hexagon Field stop 20: (CCD) Camera 21: Holder 22: Transmitted illumination light source 23, 24: Laser displacement meter 30: Mask 30a: Mask pattern surface 31: Focus plate 31a: Focus plate pattern surface 40, 41: Pattern

Claims (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焦点距離測定装置において、
像を検出するカメラと、
前記カメラの光軸に関して前記カメラの焦点位置と下面の焦点板パターン面とが一致するように前記カメラに対する位置が固定された焦点板と、
前記カメラに向けて透過照明光を照射する光源と、
前記光源と前記焦点板との間に配置され上面にマスクパターン面が設けられたマスクと、
前記焦点板の前記焦点板パターン面と前記マスクの前記マスクパターン面との間の距離を測定するレーザ変位計と、
を有し、
前記焦点板と前記マスクとの間にマイクロレンズアレイを配置し、前記マイクロレンズアレイを介して前記カメラに入射したマスクパターン像が前記カメラの検出面にて合焦点となるように、前記カメラの光軸に関する前記マスクの位置を調整して、前記レーザ変位計が前記焦点板パターン面と前記マスクパターン面との間の距離を測定することを特徴とするマイクロレンズアレイの焦点距離測定装置。
In a focal length measurement device for a microlens array formed by laminating a plurality of unit microlens arrays configured by two-dimensionally arranging a plurality of microlenses in the thickness direction,
A camera that detects the image;
A focusing screen whose position relative to the camera is fixed such that the focal position of the camera and the focusing screen pattern surface of the lower surface coincide with each other with respect to the optical axis of the camera;
A light source that emits transmitted illumination light toward the camera;
A mask disposed between the light source and the focusing screen and provided with a mask pattern surface on the upper surface;
A laser displacement meter for measuring a distance between the focusing screen pattern surface of the focusing screen and the mask pattern surface of the mask;
Have
A microlens array is disposed between the focusing screen and the mask, and the mask pattern image incident on the camera via the microlens array is focused on the detection surface of the camera. The microlens array focal length measuring device, wherein the position of the mask with respect to the optical axis is adjusted, and the laser displacement meter measures the distance between the focusing screen pattern surface and the mask pattern surface.
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焦点距離測定方法において、
像を検出するカメラの光軸上に焦点板を介在させて配置し、前記カメラの焦点位置を前記焦点板の下面の焦点板パターン面に合わせて、前記カメラと前記焦点板とを固定する工程と、
前記カメラの光軸上に、前記焦点板から順に、マイクロレンズアレイと、マスクと、透過照明光源とを配置し、前記透過照明光源から、透過照明光を前記カメラに向けて照射する工程と、
前記カメラにより前記マスクの上面のマスクパターン面に形成されたマスクパターンを検出し、そのマスクパターンが前記カメラの検出面にて合焦点となるように、前記カメラの光軸に関する前記マスクの位置を調整する工程と、
前記カメラが前記マスクパターンの合焦点像を検出した後、前記焦点板パターン面と前記マスクパターン面との間の距離をレーザ変位計により測定する工程と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの焦点距離測定方法。
In a method for measuring a focal length of a microlens array configured by laminating a plurality of unit microlens arrays configured by two-dimensionally arranging a plurality of microlenses in the thickness direction,
A step of placing a focusing screen on an optical axis of a camera for detecting an image, and fixing the camera and the focusing screen by aligning a focal position of the camera with a focusing screen pattern surface on a lower surface of the focusing screen; When,
On the optical axis of the camera, in order from the focusing screen, a microlens array, a mask, and a transmitted illumination light source are disposed, and the transmitted illumination light is irradiated from the transmitted illumination light source toward the camera;
The mask pattern formed on the mask pattern surface on the upper surface of the mask is detected by the camera, and the position of the mask with respect to the optical axis of the camera is adjusted so that the mask pattern is in focus on the detection surface of the camera. Adjusting, and
Measuring the distance between the focusing screen pattern surface and the mask pattern surface with a laser displacement meter after the camera detects a focused image of the mask pattern;
A method for measuring a focal length of a microlens array, comprising:
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