JP2003033926A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子の製造工程において、基板間に成形
される樹脂材料の膜厚精度を良好にする。 【解決手段】 ステージ１の上に、カバー基板３３を載
置し、ヘッド部６の下面に、ベース基板３２を吸着保持
させる。ついで、カバー基板３３の上に樹脂材料３７を
吐出させる。この後、各ストッパ機構１４のロッド１５
を同一突出量だけ突出させてロッド１５の先端を同一水
平レベルに揃える。ついで、ヘッド部６を下降させ、そ
の下面をロッド１５の先端に当接させ、ヘッド部６の下
面とステージ１の上面とを平行に揃え、各測長機器１３
の基準を合わせる。そして、各加減圧調整部１１によっ
てヘッド部６を均等に押し下げ、ベース基板３２とカバ
ー基板３３の間に挟まれた樹脂材料３７をステージ１と
ヘッド部６の間において所定の圧力で加圧し、樹脂材料
３７をベース基板３２とカバー基板３３の間に押し広げ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の製造方
法に関する。特に、本発明は、レンズアレイ等の光学素
子を製作する際に、平面基板間に接着性樹脂を介在させ
て貼り合わせ、光学素子を製造するための装置に関する
ものである。

【０００２】

【背景技術】平面状をした基板どうしを貼り合わせ、両
基板間に透明な樹脂層を挟み込んでレンズ等の光学素子
を製造する装置としては、カバー基板を保持するための
ステージと、ベース基板を保持するためのヘッド部とを
設け、接触式あるいは非接触式の測長機器を用いてステ
ージとヘッド部の間の距離を計測できるようにしたもの
が一般的であった。

【０００３】このような装置では、水平なステージの上
に載置されたカバー基板の上に未硬化の透明な樹脂材料
を供給し、ヘッド部で上からベース基板を透明樹脂に押
し付けてカバー基板とベース基板の間に樹脂材料を挟み
込み、ヘッド部を降下させて樹脂材料を圧延すると共に
測長機器でヘッド部とステージの間の距離を計測しなが
ら、樹脂材料からなる樹脂層の膜厚が目標とする膜厚に
なるまでヘッド部を下方へ降下させている。

【０００４】このような測長機器を用いる方法において
は、樹脂層の膜厚の均一性は測長機器の精度に依存す
る。例えば、測長機器の基準がずれている場合には、計
測しているヘッド部とステージの間の距離も不正確にな
り、樹脂層の膜厚を得ることができない。また、各測長
機器の基準が揃っていない場合には、ヘッド部とステー
ジとが平行にならないので、樹脂層の膜厚も不均一にな
る。従来の製造装置では、測長機器の基準がずれている
場合でも、それを検出することができないので、測長機
器の基準がずれたときには、それ以降の製品は全て不良
となってしまうことがある。これを防止するためには、
定期的に原点出しや基準の校正をする必要があるが、そ
のような作業は手間も掛かり、煩雑である。

【０００５】さらに、従来の製造装置では、測長機器の
精度だけでなく、カバー基板やベース基板の厚みのばら
つきや厚み勾配（偏肉）があっても、これを検出するこ
とができないので、ガラス基板の厚みのばらつきや厚み
勾配のために樹脂層の膜厚精度が得られなかったり、樹
脂層の膜厚が不均一になったりする問題があった。

【０００６】また、特開平６−１６７７０３号公報に開
示されているマイクロレンズの貼り合わせ方法では、真
球形のプラスチックスペーサ（ビーズ）を混入した接着
剤でマイクロレンズアレイと液晶表示素子を貼り合わ
せ、このスペーサによってマイクロレンズアレイと液晶
表示素子の間の距離を均一に保っている。

【０００７】しかしながら、接着剤中にプラスチックス
ペーサを混入する方法では、接着剤が単なる接着用とし
て用いられる場合には問題ないが、接着剤が光学素子と
しての機能をもっている場合（例えば、レンズの一部を
構成している場合）には、スペーサそのものが異物とな
るので、スペーサによって光が遮られたり、散乱された
り、偏光欠陥を引き起こしたりする可能性がある。ま
た、スペーサが均一に分散していないと、光学的特性も
不均一になる。さらに、要求される樹脂層の膜厚に応じ
た均一な直径のスペーサが必要とされる。

【０００８】また、特開平７−２８１１６５号公報に開
示されている平面基板の貼り合わせ方法では、平面基板
と平面薄板ガラスの間に接着性樹脂を挟み込み、静水圧
を用いて直接に、あるいは高分子弾性体を介して加圧
し、接着性樹脂を介して平面基板と平面薄板ガラスとを
貼り合わせている。

【０００９】静水圧や高分子弾性体を利用して加圧を行
なう方法では、均一な静水圧等を平面基板と平面薄板ガ
ラスの間に加えることができるが、目標とする樹脂層の
膜厚が得られるまで平面基板と平面ガラス基板を常に平
行に保持しておく必要がある。平面基板と平面ガラス基
板が傾いた状態では、静水圧等を加えても均一な樹脂層
の膜厚を得ることはできない。特に、平面基板や平面ガ
ラス基板に厚み勾配や板厚のバラツキなどがあった場合
には、均一な樹脂厚を得ることが困難である。

【００１０】

【発明の開示】本発明は上記従来例に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、光学素子の製造時
において、基板間に挟み込んで加圧される樹脂材料の膜
厚を目標とする膜厚に精度よく成形できるようにするこ
とにあり、さらには、樹脂材料の膜厚を均一な膜厚に成
形することができるようにすることにある。

【００１１】本発明にかかる光学素子の製造方法は、第
１の基板を保持する上保持盤と、第２の基板を支持する
下保持盤と、前記上保持盤又は前記下保持盤のうちいず
れか一方を基準として所定寸法だけ突出させることがで
きる複数のストッパとを備え、前記上保持盤と前記下保
持盤とを対向させ、前記上保持盤又は前記下保持盤のう
ちいずれか他方を前記ストッパの先端に当接させること
により上保持盤と下保持盤を互いに平行に揃えた後、第
１の基板と第２の基板の間に挟み込まれた樹脂材料を前
記上下保持盤によって加圧し、上下保持盤の加圧力を制
御することによって樹脂材料の膜厚を調整することを特
徴としている。

【００１２】本発明にかかる光学素子の製造方法におい
ては、粘性などの樹脂特性によって上下保持盤の加圧力
に応じた樹脂材料の膜厚が決まることを利用し、上下保
持盤を平行に対向させ、その間に適正な樹脂量の樹脂材
料を供給し、例えば流体機器などを利用して上下保持盤
の加圧力を制御することにより、特に樹脂材料の膜厚測
定を行なわなくても、第１の基板と第２の基板の間に挟
み込まれた樹脂材料の膜厚を目標とする膜厚に精度よく
近づけることができる。しかも、この製造方法において
は、目標とする膜厚よりも厚みの大きな位置で、あらか
じめ複数本のストッパによって上保持盤と下保持盤が互
いに平行となるように揃えた後、樹脂材料を加圧成形し
ているので、第１及び第２の基板間の樹脂材料の膜厚を
均一にすることができる。

【００１３】本発明にかかる光学素子の製造方法の実施
態様は、第１の基板及び第２の基板の厚みを計測する手
段と、前記上保持盤と前記下保持盤との間の間隔を計測
する手段とを備え、前記厚み計測手段及び前記間隔計測
手段により取得された計測データに基づいて、第１及び
第２の基板間に挟み込まれた樹脂材料の厚みが目標値と
なるように前記上下保持盤の加圧力を調整することを特
徴としている。

【００１４】この実施態様においては、厚み計測手段に
より第１の基板及び第２の基板の厚みを計測しておけ
ば、間隔計測手段によって上保持盤と下保持盤の間隔を
計測することにより、それらの計測データに基づいて両
基板間の樹脂材料の膜厚を演算することができるので、
樹脂材料の膜厚が目標とする膜厚になっていることを確
認することができる。また、上保持盤と下保持盤の間の
間隔の計測データを見ながら加圧力を制御し、樹脂材料
の膜厚を調整することができる。しかも、前記厚み計測
手段により取得された樹脂材料の膜厚の計測データと樹
脂材料の厚みの目標値とを比較して演算式を補正するこ
とで、樹脂材料の膜厚精度を高めることができる。

【００１５】また、本発明にかかる別な光学素子の製造
方法は、第１の基板を保持する上保持盤と、第２の基板
を支持する下保持盤と、前記上保持盤又は前記下保持盤
のうちいずれか一方を基準として所定寸法だけ突出させ
ることができる複数のストッパと、前記第１の基板及び
第２の基板の厚みを計測する手段とを備え、前記厚み計
測手段により取得された計測データに基づいて前記各ス
トッパの突出長を制御し、前記上保持盤又は前記下保持
盤のうちいずれか他方を前記ストッパの先端に当接させ
ることにより第１の基板と第２の基板の対向面が互いに
平行となるように前記上保持盤と前記下保持盤の傾きを
調整した後、第１の基板と第２の基板の間に挟み込まれ
た樹脂材料を前記上下保持盤によって加圧し、上下保持
盤の加圧力を制御することによって樹脂材料の膜厚を調
整することを特徴としている。

【００１６】本発明にかかる別な光学素子の製造方法に
あっては、第１の基板及び第２の基板の厚みを計測する
厚み計測手段により取得された計測データに基づいて各
ストッパの突出長を制御し、ストッパに上保持盤又は下
保持盤を当接させることで第１の基板と第２の基板の対
向面が互いに平行となるように上保持盤と下保持盤の傾
きを調整することができるので、第１の基板や第２の基
板に板厚の偏りがある場合でも、樹脂材料の膜厚を均一
に揃えることができる。

【００１７】さらに、前記厚み計測手段により取得され
た樹脂材料の膜厚の計測データと樹脂材料の厚みの目標
値とを比較してストッパの突出長を補正することで、樹
脂材料の膜厚の均一性を高めることができる。

【００１８】本発明にかかる光学素子の各製造方法の実
施態様においては、前記上保持盤と前記下保持盤との間
の加圧力を粗圧調整することにより、第１の基板と第２
の基板の間に挟み込まれた樹脂材料の厚みを目標とする
厚みまで速やかに近づけた後、さらに、前記上保持盤と
前記下保持盤との間の加圧力を微圧調整することによ
り、第１の基板と第２の基板の間に挟み込まれた樹脂材
料の厚みを目標とする厚みにすることを特徴としてい
る。

【００１９】この実施態様においては、上下保持盤によ
る加圧力を多段階に調整することにより、例えば求める
樹脂膜厚近傍になるまでは粗圧調整で過負荷気味に樹脂
材料を押し広げ、その後微圧調整することで速やかに、
かつ精度よく目標値まで樹脂材料の膜厚を追い込むこと
ができる。

【００２０】本発明にかかる光学素子の各製造方法の別
な実施態様においては、第１の基板と第２の基板の間に
挟み込まれている樹脂材料の膜厚を計測する手段を備
え、前記膜厚計測手段により取得された樹脂材料の膜厚
の計測データと樹脂材料の厚みの目標値とを比較して前
記上保持盤と前記下保持盤との間の加圧力を補正するこ
とを特徴としている。

【００２１】この別な実施形態によれば、周囲の温度変
化や経時変化などにより樹脂材料の膜厚と加圧力との関
係に誤差が生じても、樹脂材料の膜厚を間接的に測定す
ることにより樹脂材料の膜厚をフィードバック制御する
ことができ、高精度な樹脂膜厚制御を行なうことができ
る。

【００２２】本発明にかかる光学素子の各製造方法のさ
らに別な実施態様においては、前記上保持盤と前記下保
持盤の温度調整を行うための手段を備えていることを特
徴としている。ここで、温度調整手段としては、クーラ
ーのような冷却手段でもよく、ヒーターのような加熱手
段でもよく、熱浴のような恒温手段でもよい。

【００２３】このさらに別な実施形態によれば、周囲の
温度変化による樹脂特性の変化を極力抑えることがで
き、これにより粘性などの樹脂特性を均一化し、上保持
盤と下保持盤との間の加圧力に応じてバラツキの少ない
樹脂膜厚を得ることができる。

【００２４】なお、この発明の以上説明した構成要素
は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の一実施形態による光学素子製造装置を示す概略図で
ある。基板を載置するためのステージ１は石英ガラスか
らなり、金属製の定盤２の開口内に嵌め込まれている。
また、図示しないが、ステージ１は、載置されたカバー
基板３３を真空吸着保持できるようになっており、また
放射線（例えば、紫外線など）を透過させる。

【００２６】定盤２の上には複数本（好ましくは、４
本）のガイド軸３が立てられており、ステージ１の上方
に配置された上支持盤４はガイド軸３によって水平に支
持されている。上支持盤４とステージ１の間には、ヘッ
ド支持部５とヘッド部６が上下に配置されており、ヘッ
ド支持部５及びヘッド部６はガイド軸３に沿って上下に
スムーズに昇降できるようになっている。

【００２７】上支持盤４にはヘッド支持部５を昇降させ
るための昇降駆動部７が設けられており、ヘッド支持部
５は昇降駆動部７によって任意の速度で任意の距離だけ
上下に移動させられる。昇降駆動部７は、上支持盤４に
固定されたサーボモータ８と、上支持盤４及びサーボモ
ータ８に挿通されたボールネジ９とから構成されてい
る。ボールネジ９は、サーボモータ８内の雌ネジ部又は
ウォームホイール（いずれも図示せず）と噛み合ってお
り、その下端部をヘッド支持部５の係合部１０に連結さ
れていて回転しないようになっている。従って、サーボ
モータ８によってボールネジ９と噛み合っている雌ネジ
部又はウォームホイールを回転させるとボールネジ９が
昇降し、それによってヘッド支持部５が水平姿勢を保っ
たまま、任意の速度で任意の量だけガイド軸３に沿って
昇降する。

【００２８】あるいは、昇降駆動部７は、上支持盤４の
雌ネジ孔（図示せず）に挿通されたボールネジ９と、ボ
ールネジ９を回転させるためのサーボモータ８とから構
成されていてもよい。この場合には、ボールネジ９の下
端部はヘッド支持部５の係合部１０に回転自在に係合さ
れており、サーボモータ８によってボールネジ９を回転
させると、それによってボールネジ９が昇降し、ヘッド
支持部５も水平姿勢を保ったままでガイド軸３に沿って
昇降する。

【００２９】ヘッド支持部５の下面には、電空レギュレ
ータとエアシリンダによって構成された複数本（好まし
くは、３本以上）の加減圧調整部１１の上端が固定され
ており、各加減圧調整部１１のロッド１２の下端はヘッ
ド部６の上面に結合されている。しかして、ロッド１２
を出入りさせて各加減圧調整部１１の長さを個々に調整
することにより、ヘッド支持部５に対するヘッド部６を
上下位置調整したり、ヘッド部６の傾きを任意に調整し
たりできる。

【００３０】ヘッド部６は、その下面にベース基板３２
を真空吸着保持することができるようになっており、上
記のようにガイド軸３に沿って昇降すると共に加減圧調
整部１１によって上下方向位置の微調整と水平面内の直
交２軸周りにおける傾き調整を行えるようになってい
る。加減圧調整部１１は、樹脂を圧延して押し広げる工
程中で樹脂の広がり速度も調整するよう、ベース基板３
２の押圧力も制御する。さらに、加減圧調整部１１は、
ステージ１やヘッド部６の温度や樹脂の粘度などの条件
に応じても押圧力を制御する。ここでヘッド部６の自重
を考慮しておくことは、もちろんである。

【００３１】また、ヘッド部６の外周部においては、複
数個所（好ましくは、３個所以上）に測長機器１３（間
隔計測手段）が設けられており、測長機器１３によって
定盤２の上面とヘッド部６の下面との間の距離を計測で
きるようにしている。この測長機器１３は、接触式のも
のでもよく、非接触式（例えば、光学式）のものでもよ
い。一方、定盤２の外周部においては、複数個所（好ま
しくは、３個所以上）にミクロンオーダの分解能を持つ
ストッパ機構１４が設けられている。このストッパ機構
１４は、ネジ機構を用いてロッド１５を突出させたり、
後退させたりできるようになっており、その突出量を精
密に制御できるようになっている。ストッパ機構１４の
ロッド１５が突出している場合には、ヘッド部６が下降
するとき、ヘッド部６の下面がロッド１５の上端に当接
すると停止し、ヘッド部６の下降位置がストッパ機構１
４によって精密に位置決めされる。

【００３２】カバー基板３３に樹脂を塗布するための塗
布機構１６は、先端部に樹脂吐出用のノズル１８を備え
た可動アーム１７と樹脂を溜めた樹脂バレル１９とを樹
脂供給パイプ２０でつないだものであり、可動アーム１
７は、ヘッド部６の下面とステージ１の上面との間の空
間へ移動可能となっており、必要に応じてヘッド部６の
下面の空間へ移動させたり、ヘッド部６の下面の空間か
ら外へ移動させたりでき、ノズル１８からは任意量の樹
脂材料３７を吐出させることができる。

【００３３】この光学素子製造装置は、冷却装置２１を
備えており、循環路２２に沿って冷却水をヘッド部６と
定盤２の内部に循環させ、ヘッド部６及び定盤２を冷却
して一定温度に保つことができるようにしている。な
お、冷却装置２１に代えて温水循環装置を設け、循環路
２２に沿って温水を循環させることにより、ヘッド部６
と定盤２を一定温度に保つようにしてもよい。また、冷
却や加熱による温度調整手段は、熱媒を循環させるもの
でもよく、電気的に冷却または加熱するものであっても
よい。

【００３４】次に、上記光学素子製造装置を用いて図３
に示すようなマイクロレンズアレイ３１を製造する工程
を説明する。図３のマイクロレンズアレイ３１は、ベー
スガラス３８、カバー基板（カバーガラス）３３、屈折
率の異なる２種類の放射線硬化型樹脂からなる樹脂層３
４、３５によって構成されており、両樹脂層３４及び３
５の界面にレンズ層３６が形成されている。ここで放射
線硬化型樹脂とは、紫外線や電子線等の放射線を照射す
ることにより架橋反応が進行して硬化する樹脂であっ
て、例えば紫外線硬化樹脂などである。樹脂層３４はレ
ンズアレイパターンとなるようにベースガラス３８の内
面に予めスタンパからの転写によって成形されており、
ベースガラス３８及び樹脂層３４によってベース基板３
２が構成されている。

【００３５】このマイクロレンズアレイ３１は、以下に
説明するように上記光学素子製造装置を用いて、樹脂層
３４を成形されたベース基板３２と、カバー基板３３と
を放射線硬化型の樹脂材料３７を介して貼り合わせられ
る。

【００３６】まず、ステージ１の上にカバー基板３３を
載置してステージ１にカバー基板３３を吸着保持させ
る。一方、ステージ１から十分離して上昇させられてい
るヘッド部６の下面には、樹脂層３４を下にしてベース
基板３２を吸着保持させる。ついで、カバー基板３３の
上に塗布機構１６のノズル１８を移動させ、ノズル１８
からカバー基板３３の上面に所定量の樹脂材料３７を吐
出させる。樹脂材料３７をカバー基板３３の上に吐出し
終えたら、ノズル１８は定盤２とヘッド部６の間の空間
から外へ移動させる。

【００３７】この後、各ストッパ機構１４のロッド１５
を一定の同一突出量だけ突出させてロッド１５の先端を
同一水平レベルに揃える。ついで、昇降駆動部７によっ
てヘッド支持部５及びヘッド部６をガイド軸３に沿って
下降させてヘッド部６をロッド１５の先端に近づけた
後、各加減圧調整部１１のロッド１２の突出量を個々に
微調整することにより、ヘッド部６の下面を全てのロッ
ド１５の先端に当接させ、ヘッド部６の下面とステージ
１の上面とを精度良く平行に揃える。また、この状態で
の平行度は各測長機器１３により知ることができるが、
事前に、ステージ１とヘッド部６を密着させることによ
り各測長機器１３の基準を合わせておく。

【００３８】こうしてヘッド部６の平行出しを行った
後、ヘッド部６の下降の邪魔にならないようにロッド１
５をステージ１の上面よりも下方に引っ込める。つい
で、各加減圧調整部１１によってヘッド部６を均等に押
し下げ、ベース基板３２とカバー基板３３の間に挟まれ
た樹脂材料３７をステージ１とヘッド部６の間において
所定の圧力で加圧し、樹脂材料３７をベース基板３２と
カバー基板３３の間に押し広げる。

【００３９】このとき、各加減圧調整部１１の押圧力を
多段階に調整することにより、樹脂材料３７の膜厚が目
的とする膜厚の近傍になるまでは粗圧調整で過負荷気味
に押圧して樹脂材料３７を押し広げ、その後微圧調整す
ることにより、樹脂材料３７の膜厚を目的とする膜厚に
する。このような方法によれば、迅速に、かつ、精度よ
く樹脂材料３７（樹脂層３５）の膜厚を目標値まで追込
むことができる。

【００４０】また、この樹脂押圧時には、ヘッド部６と
ステージ１との間には、各加減圧調整部１１によって任
意に設定された押圧力が加わるため、その押圧力に応じ
た樹脂厚を得ることができる。すなわち、樹脂材料３７
の粘性は一定温度のもとでは一定に保たれており、樹脂
材料３７の膜厚は、ヘッド部６とステージ１の間の加圧
力によって決まるので、ヘッド部６とステージ１の平行
出しをした後、加減圧調整部１１によってヘッド部６と
ステージ１の間に所定の圧力を加えれば、目標とする膜
厚を得ることができると共に均一な膜厚の樹脂層３５を
得ることができる。なお、ヘッド部６及びステージ１の
温度を検知することにより、温度に応じてヘッド部６と
ステージ１の間の加圧力を調整するようにしてもよい。

【００４１】よって、この実施形態では、測長機器１３
による測長を行わなくても、加減圧調整部１１による押
圧力を制御するだけで目的とする樹脂層３５の膜厚を得
ることができるが、測長機器１３による測長を併用する
ことは差し支えない。

【００４２】この後、例えばステージ１を通して放射線
硬化型の樹脂材料３７に放射線を照射し、樹脂材料３７
を硬化させて樹脂層３５を形成すると共に樹脂層３４と
樹脂層３５を一体化し、マイクロレンズアレイ３１を製
造する。

【００４３】この製造工程では、冷却装置２１等の温度
調整手段によって製造工程中において温度を一定に保持
しているので、周囲の温度変化による樹脂特性の変化を
極力抑えることができ、粘性などの樹脂特性を均一化し
てばらつきの少ない樹脂厚を得ることができ、安定した
成形を行うことができる。

【００４４】なお、ここではスタンパによって樹脂層３
４を形成されたベース基板３２と、カバー基板３３の間
に樹脂材料３７を挟み込んで押し広げ、マイクロレンズ
アレイ３１を製作する場合について説明したが、ベース
基板３２の製造工程においても同様にして本発明の光学
素子製造方法を実施することができる。すなわち、ステ
ージ１の上面に吸着保持されたベースガラス３８と、ヘ
ッド部６の下面に吸着保持されたスタンパ（図示せず）
との間に樹脂材料３７を挟み込んでヘッド部６とステー
ジ１の間で加圧し、樹脂材料３７に放射線を照射して硬
化させ、スタンパと一体化されたベース基板３２を得
る。この後、ベース基板３２からスタンパを剥離させれ
ば、マイクロレンズアレイ３１を製造するためのベース
基板３２が得られる。

【００４５】（第２の実施形態）つぎに説明する実施形
態でも、図１に示したような光学素子製造装置が用いら
れる。また、図２に示すものは、上記光学素子製造装置
とは別に設けられている板厚計測装置２３である。この
板厚計測装置２３にあっては、計測対象となるカバー基
板３３やベース基板３２を水平に載置するための支持部
２５がベース２４の上に設けられており、ベース２４の
上に立てられた支柱２６の上には上面板２７が水平に支
持されている。この上面板２７には、複数個所（好まし
くは、３個所又は４個所）にマグネスケール又はレーザ
ー変位計などからなる厚み計測器２８が設けられてい
る。

【００４６】この実施形態では、次に説明するようにし
て板厚計測装置２３と図１の光学素子製造装置を用いて
光学素子を製造する。まず、板厚計測装置２３にベース
基板３２をセットし、ベース基板３２の厚みを計測す
る。同様に、板厚計測装置２３にカバー基板３３をセッ
トし、カバー基板３３の厚みを計測する。なお、この実
施形態では、ベース基板３２やカバー基板３３の厚み計
測においては、１点計測でもよい。

【００４７】ついで、ステージ１の上にカバー基板３３
を載置してステージ１にカバー基板３３を吸着保持さ
せ、ヘッド部６の下面には、樹脂層３４を下にしてベー
ス基板３２を吸着保持させる。ついで、カバー基板３３
の上に塗布機構１６のノズル１８を移動させ、ノズル１
８からカバー基板３３の上面に所定量の樹脂材料３７を
吐出させる。

【００４８】この後、各ストッパ機構１４のロッド１５
を同一突出量だけ突出させてロッド１５の先端を同一水
平レベルに揃える。ついで、昇降駆動部７によってヘッ
ド支持部５及びヘッド部６をガイド軸３に沿って下降さ
せ、さらに各加減圧調整部１１のロッド１２の突出量を
個々に調整することにより、ヘッド部６の下面を全ての
ロッド１５の先端に当接させ、ヘッド部６の下面とステ
ージ１の上面とを平行に揃える。

【００４９】また、板厚計測装置２３によって計測され
たベース基板３２とカバー基板３３の各板厚と目標とす
る樹脂材料３７の膜厚とを加算してヘッド部６下面とス
テージ１上面との目標距離を演算する。

【００５０】この後、測長機器１３によってヘッド部６
の下面とステージ１の上面との距離を計測しながらロッ
ド１５を引っ込めつつ各加減圧調整部１１によってヘッ
ド部６を下降させ、ヘッド部６の下面とステージ１の上
面との距離が演算された上記目標距離になるように各加
減圧調整部１１によるヘッド部６の押圧力をフィードバ
ック補正しながらヘッド部６を押し下げる。この結果、
ベース基板３２とカバー基板３３間で押し広げられた樹
脂材料３７の膜厚は、ベース基板３２やカバー基板３３
の板厚のばらつきにかかわらず、目標の膜厚に等しくな
る。

【００５１】こうして目的とする膜厚が得られたら、ス
テージ１を通して放射線硬化型の樹脂材料３７に放射線
を照射し、樹脂材料３７を硬化させて樹脂層３５を形成
すると共に樹脂層３４と樹脂層３５を一体化し、マイク
ロレンズアレイ３１を製造する。

【００５２】経時変化やわずかな環境の変化により樹脂
特性に変化が生じ、求める寸法と実際の寸法がずれてく
ることも考えられるが、この実施形態によれば、ベース
基板３２やカバー基板３３の板厚のばらつきにかかわら
ず、目標とする膜厚の樹脂材料３７を精度良く成形する
ことができ、良好なマイクロレンズアレイ３１を製造す
ることができる。

【００５３】（第３の実施形態）つぎに説明する第３の
実施形態でも、図１に示したような光学素子製造装置と
図２に示したような板厚計測装置２３が用いられる。

【００５４】カバー基板３３のようなガラス板でも板厚
のバラツキ（偏肉）が存在しており、カバー基板３３の
表面と裏面とが平行でないために、一方の端で比較的板
厚が大きく、他方の端で比較的板厚が小さくなっている
ことがある。このような場合には、ステージ１の上にカ
バー基板３３を載置したときにカバー基板３３の上面が
ステージ１の表面と平行にならず、傾いてしまう。同様
に、ベース基板３２でもベースガラス自体やその表面に
形成されている樹脂層の厚みが不均一な場合がある。こ
のような場合には、平行に調整されたステージ１とヘッ
ド部６の間に、樹脂材料３７を挟んだカバー基板３３と
ベース基板３２を挟み込むと、樹脂材料３７の膜厚が均
一にならない。この実施形態は、ベース基板３２やカバ
ー基板３３が偏肉（板厚の不均一）により一方で板厚が
厚く、他方で板厚が薄くなってくさび状をしていること
があることを考慮して、均一な膜厚の樹脂層を成形でき
るようにしたものである。

【００５５】この実施形態では、まず、板厚計測装置２
３にベース基板３２をセットし、ベース基板３２の板厚
を複数点で計測し、ベース基板３２の偏肉（板厚の不均
一量）を計測する。同様に、板厚計測装置２３にカバー
基板３３をセットし、カバー基板３３の板厚を複数点で
計測し、カバー基板３３の偏肉を計測する。

【００５６】ついで、ステージ１の上にカバー基板３３
を載置してステージ１にカバー基板３３を吸着保持さ
せ、ヘッド部６の下面には、樹脂層３４を下にしてベー
ス基板３２を吸着保持させる。ついで、カバー基板３３
の上に塗布機構１６のノズル１８を移動させ、ノズル１
８からカバー基板３３の上面に所定量の樹脂材料３７を
吐出させる。

【００５７】この後、板厚計測装置２３により計測した
ベース基板３２及びカバー基板３３の偏肉量に基づき、
ヘッド部６下面に保持されたベース基板３２の下面とス
テージ１上面に保持されたカバー基板３３の上面とを平
行にするためのヘッド部６の傾き（直交２方向における
傾き）を演算し、当該ヘッド部６の傾きを実現するため
の各ロッド１５の突出量を演算する。この突出量は目標
とする厚さより数μｍ〜数十μｍほど高くなるように演
算する。ついで、各ストッパ機構１４のロッド１５を演
算量だけ突出させ、昇降駆動部７によってヘッド支持部
５及びヘッド部６をガイド軸３に沿って下降させ、さら
に各加減圧調整部１１のロッド１２の突出量を個々に調
整することにより、ヘッド部６の下面を全てのロッド１
５の先端に当接させ、ベース基板３２の下面とカバー基
板３３の上面とを平行に揃える。

【００５８】この後、測長機器１３によってヘッド部６
の下面とステージ１の上面との距離を計測しながらロッ
ド１５を引っ込めつつ各加減圧調整部１１によってヘッ
ド部６を下降させ、ヘッド部６の下面とステージ１の上
面との距離が目標距離になったところでヘッド支持部５
及びヘッド部６を停止させる。この結果、ベース基板３
２とカバー基板３３間で押し広げられた樹脂材料３７
は、ベース基板３２やカバー基板３３の板厚のばらつき
にかかわらず、目標の膜厚に成形されると共に均一な膜
厚に成形される。

【００５９】こうして目的とする膜厚が得られたら、ス
テージ１を通して放射線硬化型の樹脂材料３７に放射線
を照射し、樹脂材料３７を硬化させて樹脂層３５を形成
すると共に樹脂層３４と樹脂層３５を一体化し、マイク
ロレンズアレイ３１を製造する。

【００６０】従って、この実施形態によれば、ベース基
板３２及びカバー基板３３の厚みを計測する板厚計測装
置２３により取得された計測データに基づいて各ストッ
パ機構１４のロッド１５の突出長を制御し、ロッド１５
の先端にヘッド部６下面を当接させることでベース基板
３２とカバー基板３３の対向面が互いに平行となるよう
にヘッド部６の傾きを調整することができるので、ベー
ス基板３２やカバー基板３３の板厚に不均一があって
も、目標とする膜厚の樹脂材料３７を精度良く均一な膜
厚に成形することができ、良好なマイクロレンズアレイ
３１を製造することができる。さらに、板厚計測装置２
３により製造したマイクロレンズアレイ３１を測長し、
ロッド１５の突出量の演算や加減圧調整部１１の制御に
フィードバックすることで調整精度を高めて、樹脂材料
の膜厚の均一性を高めることができる。

【００６１】上記各実施形態のようにしてパターンが転
写されるので、本発明のパターン転写装置（特に、光学
素子製造装置）によれば、一定の温度管理下で適正な樹
脂量を圧力制御するため測長機器を使用することによる
誤差要因がなく、各基板の偏向による厚さのバラツキが
生じても精度のよい均一な厚さの樹脂層を得ることがで
きる。また、工程の中で細かく圧力制御できるため、樹
脂の広がり状態を把握しながらコントロールすることで
タクトを短くでき、光学素子等の生産性が向上する。

【００６２】また、基板や製品の厚みの計測とヘッド部
とステージの間の測長を併用する場合には、異物などを
噛み込んだときに異常を検出することが容易となり、過
剰な圧力をかけることが無いため基板やスタンパの破壊
を防ぐことができる。

【００６３】

【発明の効果】本発明にかかる光学素子の製造方法にお
いては、粘性などの樹脂特性によって上下保持盤の加圧
力に応じた樹脂材料の膜厚が決まることを利用し、上下
保持盤を平行に対向させ、その間に適正な樹脂量の樹脂
材料を供給し、例えば流体機器などを利用して上下保持
盤の加圧力を制御することにより、特に樹脂材料の膜厚
測定を行なわなくても、第１の基板と第２の基板の間に
挟み込まれた樹脂材料の膜厚を目標とする膜厚に精度よ
く近づけることができる。しかも、この製造方法におい
ては、目標とする膜厚よりも厚みの大きな位置で、あら
かじめ複数本のストッパによって上保持盤と下保持盤が
互いに平行となるように揃えた後、樹脂材料を加圧成形
しているので、第１及び第２の基板間の樹脂材料の膜厚
を均一にすることができる。

【００６４】また、本発明にかかる別な光学素子の製造
方法にあっては、第１の基板及び第２の基板の厚みを計
測する厚み計測手段により取得された計測データに基づ
いて各ストッパの突出長を制御し、ストッパに上保持盤
又は下保持盤を当接させることで第１の基板と第２の基
板の対向面が互いに平行となるように上保持盤と下保持
盤の傾きを調整することができるので、第１の基板や第
２の基板に板厚の偏りがある場合でも、樹脂材料の膜厚
を均一に揃えることができる。さらに、この製造方法に
あっては、厚み計測手段により製造した光学部品を測長
し、ストッパの突出量の演算や上下保持盤による加圧力
制御にフィードバックさせることで、調整精度を高めて
樹脂材料の膜厚の均一性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による光学素子製造装置の
構造を示す概略説明図である。

【図２】同上の光学素子製造装置と別に設けられた板厚
計測装置を示す概略図である。

【図３】同上の光学素子製造装置によって製作されたマ
イクロレンズアレイを示す断面図である。

【符号の説明】

１ ステージ ２ 定盤 ６ ヘッド部 ７ 昇降駆動部 １１ 加減圧調整部 １３ 測長機器 １４ ストッパ機構 １６ 塗布機構 ２１ 冷却装置 ２３ 板厚計測装置 ２８ 計測器 ３２ ベース基板 ３３ カバー基板 ３７ 樹脂材料

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板を保持する上保持盤と、第２
   の基板を支持する下保持盤と、前記上保持盤又は前記下
   保持盤のうちいずれか一方を基準として所定寸法だけ突
   出させることができる複数のストッパとを備え、 前記上保持盤と前記下保持盤とを対向させ、前記上保持
   盤又は前記下保持盤のうちいずれか他方を前記ストッパ
   の先端に当接させることにより上保持盤と下保持盤を互
   いに平行に揃えた後、 第１の基板と第２の基板の間に挟み込まれた樹脂材料を
   前記上下保持盤によって加圧し、上下保持盤の加圧力を
   制御することによって樹脂材料の膜厚を調整することを
   特徴とする光学素子の製造方法。
2. 【請求項２】 第１の基板及び第２の基板の厚みを計測
   する手段と、前記上保持盤と前記下保持盤との間の間隔
   を計測する手段とを備え、 前記厚み計測手段及び前記間隔計測手段により取得され
   た計測データに基づいて、第１及び第２の基板間に挟み
   込まれた樹脂材料の膜厚が目標値となるように前記上下
   保持盤の加圧力を調整することを特徴とする、請求項１
   に記載の光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】 第１の基板を保持する上保持盤と、第２
   の基板を支持する下保持盤と、前記上保持盤又は前記下
   保持盤のうちいずれか一方を基準として所定寸法だけ突
   出させることができる複数のストッパと、前記第１の基
   板及び第２の基板の厚みを計測する手段とを備え、 前記厚み計測手段により取得された計測データに基づい
   て前記各ストッパの突出長を制御し、前記上保持盤又は
   前記下保持盤のうちいずれか他方を前記ストッパの先端
   に当接させることにより第１の基板と第２の基板の対向
   面が互いに平行となるように前記上保持盤と前記下保持
   盤の傾きを調整した後、 第１の基板と第２の基板の間に挟み込まれた樹脂材料を
   前記上下保持盤によって加圧し、上下保持盤の加圧力を
   制御することによって樹脂材料の膜厚を調整することを
   特徴とする光学素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記上保持盤と前記下保持盤との間の加
   圧力を粗圧調整することにより、第１の基板と第２の基
   板の間に挟み込まれた樹脂材料の膜厚を目標とする膜厚
   まで速やかに近づけた後、さらに、前記上保持盤と前記
   下保持盤との間の加圧力を微圧調整することにより、第
   １の基板と第２の基板の間に挟み込まれた樹脂材料の膜
   厚を目標とする膜厚にすることを特徴とする、請求項１
   又は３に記載の光学素子の製造方法。
5. 【請求項５】 第１の基板と第２の基板の間に挟み込ま
   れている樹脂材料の膜厚を計測する手段を備え、 前記膜厚計測手段により取得された樹脂材料の膜厚の計
   測データと樹脂材料の膜厚の目標値とを比較して前記上
   保持盤と前記下保持盤との間の加圧力を補正することを
   特徴とする、請求項１又は３に記載の光学素子の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記上保持盤と前記下保持盤の温度調整
   を行うための手段を備えていることを特徴とする、請求
   項１又は３に記載の光学素子の製造方法。