JP2012153098A - 樹脂成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂のはみ出しや、気泡の発生の防止を図ることが可能な樹脂成形物の製造方法を提供する
【解決手段】樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップは、樹脂成形物の凹部又は凸部に対応してマトリクス状に配置された複数の凸部又は凹部を含む矩形の面を有する型の面の中心に重なるように、面及びこれに対向させる基板のうち少なくとも一方に、流動性を有する樹脂材料を滴状に配置する。第２配置ステップは、面の対角線上の複数個所に重なるように面及びこれに対向させる基板のうち少なくとも一方に、樹脂材料を滴状に配置する。押圧ステップは、第１及び第２配置ステップで少なくとも一方に樹脂材料が配置された型及び基板を、樹脂材料を介在させて相対的に押圧する。硬化ステップは、型と基板とが相対的に押圧された状態で、樹脂材料を硬化させ硬化樹脂とする。離型ステップは、硬化樹脂を型から離型する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、基板上にマトリクス状に配列された複数の凹部又は凸部を含む樹脂層が形成された樹脂成形物の製造方法に関する。

従来、光学レンズの製造分野においては、ガラス基板に対して硬化性樹脂（熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等）からなるレンズ部を形成することにより、耐熱性の高い光学レンズを得ることができる技術が存在する。

この技術を適用した光学レンズの製造方法としては、ガラス基板に対して樹脂製のレンズ部を複数設けた、あるいは、複数のレンズ部を有し樹脂で一体的に成形された、所謂「ウエハレンズ」を作製した後、レンズ部毎にガラス基板をカットして複数の光学レンズを得る方法がある。

ウエハレンズを製造する方法としては、例えば以下の方法がある。

まず金属等からなるマスター型と基板との間に樹脂材料を介在させて樹脂を硬化させることにより、基板上に樹脂製のレプリカを形成し、この工程を繰り返すことにより、複数のレプリカが形成された樹脂製の中間型を作製する。次にその中間型に対して樹脂材料を塗布・硬化させることにより、樹脂製の転写型を作製する。そしてその転写型に樹脂材料を充填し、ガラス基板を押圧した後、樹脂材料を硬化させることにより、ガラス基板上に複数の樹脂製レンズ部を形成する。更にそのレンズ部とガラス基板とを転写型から離型することにより、ガラス基板上に複数のレンズ部が形成された１枚のウエハレンズが製造される。

特開２０１０−１０２３１２号公報

ここで、型に樹脂材料を塗布する手法としては、型に対して樹脂材料を定量的に吐出するディスペンス装置を用いるものがある。

しかし、ディスペンス装置を用いる場合、樹脂材料の吐出位置や吐出量、更には型の形状等によって、型と基板とを押圧するときに樹脂材料が所望の形に広がらない場合がある。

例えば図２０Ａに示すように、正方形の面ｆを有する型Ｆに対して、樹脂材料Ａを型Ｆの中心に１点だけ配置した場合、そこに基板（図示なし）を押圧すると図２０Ｂ〜図２０Ｃのような広がり方となる（図２０Ｂの矢印は樹脂材料Ａの広がり方向を示す）。従って、樹脂材料Ａを硬化させて得られる成形物Ａ´は図２０Ｄのように型Ｆからはみ出たものとなるおそれがある。

また図２１Ａに示すように、正方形の面ｆを有する型Ｆに対して、樹脂材料Ａを型Ｆの中心に１箇所、そして型Ｆの中心と各辺とを結ぶ垂線（図２１Ａの点線）上に複数個所配置した場合、図２１Ｂ〜図２１Ｃのような広がり方となる（図２１Ｂの矢印は樹脂材料Ａの広がり方向を示す）。従って樹脂材料Ａを硬化させて得られる成形物Ａ´は図２１Ｄのように型Ｆからはみ出たり（図２１ＤのＡ´´）、気泡（図２１ＤのＡ´´´）が生じたものとなるおそれがある。

マスター型として、上記特許文献１では一つのレンズ部のみを有するものを用いているが、短時間でより多くのレンズ部を形成するために、複数のレンズ部がマトリクス状に並んで形成されたマスター型を用いて繰り返し成形を行うことにより、中間型を作製することも考えられる。このような複数のレンズ部がマトリクス状に形成されたマスター型を用いる場合、マスター型上に配するべき樹脂材料の量も多くなり、上述したような樹脂材料のはみ出しや気泡発生の問題がより顕著になる。このように樹脂材料が型からはみ出たり、気泡を生じた状態では、所望の樹脂成形物を得ることができないという問題があった。

従って本発明は、上記課題を解決するために、樹脂材料のはみ出しや気泡の発生の防止を図ることが可能な樹脂成形物の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、基板上にマトリクス状に配列された複数の凹部又は凸部を含む樹脂層が形成された樹脂成形物の製造方法である。第１配置ステップは、樹脂成形物の凹部又は凸部に対応してマトリクス状に配置された複数の凸部又は凹部を含む矩形の面を有する型の面の中心に重なるように、面及びこれに対向させる基板のうち少なくとも一方に、流動性を有する樹脂材料を滴状に配置する。第２配置ステップは、面の対角線上の複数個所に重なるように面及びこれに対向させる基板のうち少なくとも一方に、樹脂材料を滴状に配置する。押圧ステップは、第１及び第２配置ステップで少なくとも一方に樹脂材料が配置された型及び基板を、樹脂材料を介在させて相対的に押圧する。硬化ステップは、型と基板とが相対的に押圧された状態で、樹脂材料を硬化させ硬化樹脂とする。離型ステップは、硬化樹脂を型から離型する。
また、上記課題を解決するために、請求項２記載の発明は、請求項１記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップ及び第２配置ステップで配置される滴状の樹脂材料間のピッチは実質的に一定である。
また、上記課題を解決するために、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップ及び第２配置ステップで１箇所に配置される滴状の樹脂材料の量は実質的に一定である。
また、上記課題を解決するために、請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップで配置される滴状の樹脂材料の量と第２配置ステップで各箇所に配置される滴状の樹脂材料の量とは異なる。
また、上記課題を解決するために、請求項５記載の発明は、請求項４記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップで配置される滴状の樹脂材料の量は、第２配置ステップで各箇所に配置される滴状の樹脂材料の量の１〜６倍である。
また、上記課題を解決するために、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップ及び第２配置ステップで配置される樹脂材料の総量は、押圧ステップにおいて形成される型と基板との隙間の体積に実質的に等しい。
また、上記課題を解決するために、請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップ及び前記第２配置ステップにおいて、面及び基板の少なくとも一方に配置される複数の滴状の樹脂材料は、押圧ステップにおける基板上の押圧位置に面を対向させた場合に、基板に対して垂直な方向からみたときの、面の中心に重なる位置にある滴状の樹脂材料と、それ以外の複数の滴状の樹脂材料とのそれぞれの距離が実質的に等しい。
また、上記課題を解決するために、請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップ及び／又は第２配置ステップで配置された滴状の樹脂材料のうち少なくとも一組の隣り合う２つの樹脂同士が、押圧ステップによる押圧により最初に交わる点は、凹部又は凸部の頂点を通り面に対して垂直な軸上と異なる位置にある。
また、上記課題を解決するために、請求項９記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法であって、基板には、面の凹部又は凸部を囲む位置に座ぐり部が設けられている。
また、上記課題を解決するために、請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法であって、第１配置ステップ後に第２配置ステップを行う。
また、上記課題を解決するために、請求項１１記載の発明は、請求項１記載の樹脂成形物の製造方法であって、樹脂成形物は、マトリクス状に配列された複数の樹脂製のレンズ部を含むウエハレンズを成形するためのウエハレンズ用成形型である。

本発明によれば、面を有する型及び該型に対向させる基板の少なくとも一方に対して、樹脂材料を、当該面の中心に重なるように、かつ、当該面の対角線上に重なるように、複数個所配置する。これにより、樹脂材料を介在して型と基板とを相対的に押圧しても樹脂材料が型からはみ出たり、気泡を生じたりする可能性を低くすることができる。従って、所期の形状を有する樹脂成形物を得ることが可能となる。

実施形態に係る製造方法により製造されるウエハレンズの一例を示す図である。 実施形態に係るマスター型を示す斜視図である。 実施形態に係る中間型を示す側面図である。 実施形態に係る中間型の製造の様子を模式的に示す図である。 実施形態に係る転写型を示す側面図である。 実施形態に係るマスター型から中間型を成形する工程を示すフローチャートである。 図６のフローチャートの説明を補足する図面である。 図６のフローチャートの説明を補足する図面である。 図６のフローチャートの説明を補足する図面である。 図６のフローチャートの説明を補足する図面である。 図６のフローチャートの説明を補足する図面である。 実施形態に係る中間型から転写型を成形する工程を示すフローチャートである。 図８のフローチャートの説明を補足する図面である。 実施形態に係る転写型からウエハレンズを成形する工程を示すフローチャートである。 図１０のフローチャートの説明を補足する図面である。 本実施形態に係る樹脂材料の配置工程を示すフローチャートである。 図１２のフローチャートの説明を補足する図面である。 図１２のフローチャートの説明を補足する図面である。 図１２のフローチャートの説明を補足する図面である。 図１２のフローチャートの説明を補足する図面である。 図１２のフローチャートの説明を補足する図面である。 図１２のフローチャートの説明を補足する図面である。 変形例１における樹脂材料の配置方法の一例を示す図である。 変形例２における樹脂材料の配置方法の一例を示す図である。 変形例２における樹脂材料の配置方法の一例を示す図である。 変形例３における基板及び型の一例を示す図である。 変形例３における基板及び型の一例を示す図である。 変形例３における基板及び型の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。 従来の樹脂成形の一例を示す図である。

＜実施形態＞
図１から図１４を用いて、本発明の樹脂成形物の製造方法の一実施形態としての、本実施形態に係るウエハレンズ用型の製造方法について説明する。ウエハレンズ用型は「樹脂成形物」の一例である。

＜ウエハレンズ１の構成＞
はじめに、図１を用いて、本実施形態に係る製造方法により製造されたウエハレンズ用型を用いて作成されるウエハレンズ１の構成について説明する。

ウエハレンズ１は、円形状の透光性の基板２と複数のレンズ部３とを有している。複数のレンズ部３は、基板２の表面及び裏面にそれぞれ光軸が表面側と裏面側とで一致するようにマトリクス状に配置されている。基板２をレンズ部３毎にダイシングすることにより、個片化された複数のウエハレンズを得ることができる。

基板２の材質としては透光性のものであればよく、ガラスが好適に用いられる。また基板２は円形状に限らず方形状であってもよい。

レンズ部３は、樹脂３Ａで形成されている。この樹脂３Ａとしては、硬化性樹脂を用いることが可能である。硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。これらの硬化性樹脂は、一般的に、重合性単量体などの重合性組成物と重合開始剤とを含み、かつ、未硬化の状態で流動性を有する樹脂材料を、光照射や加熱により重合させて硬化させることにより得られる。

レンズ部３の光学面の表面には、回折溝や段差等の微細構造が設けられていてもよい。レンズ部３は、基板２の一方の面のみに形成されてもよい。

＜ウエハレンズ用型の構成＞
図２から図５を用いて、本実施形態において用いるウエハレンズ成形用型の構成について説明する。

ウエハレンズ１の製造にあたって、本実施形態では、ウエハレンズ成形用の型としてマスター型１０、サブマスター型２０（以下、「中間型２０」という場合がある）、サブサブマスター型３０（以下、「転写型３０」という場合がある）を用いる。また以上のマスター型１０、中間型２０、転写型３０を総称して「型（ウエハレンズ成形用型）」という場合がある。

＜マスター型１０の構成＞
図２に示す通り、本実施形態におけるマスター型１０は、直方体状のベース部１１を有している。ベース部１１は、正方形の面１２を有している。面１２には複数の凹部１３がマトリクス状に形成されている。凹部１３は中間型２０の凸部２３（後述）に対応する部位であり、面１２から略半球形状に凹んでいる。凹部１３は最終的に得られるレンズ形状に相当する形状を有しており、公知の加工装置を用いて精密に加工される。

面１２は矩形であればよく、正方形に限られない。また凹部１３が配置される面１２が矩形であればよく、ベース部１１は円柱状であってもよい。またマスター型１０（ベース部１１）の材質としては金属、セラミック、ガラス、及び樹脂等が用いられる。特に、加工性と精度の観点から金属製のマスター型を用いることが好ましい。

＜中間型２０の構成＞
図３に示す通り、本実施形態における中間型２０は、成形部２１と基板２４を有している。成形部２１の表面２２には、複数の凸部２３が形成されている。図４に示すように、中間型２０は、マスター型１０を用いて基板２４上に繰り返し成形を行うことによって作製され、多数の凸部２３はマトリクス状に並んで配列されている。凸部２３は、転写型３０の凹部３３（後述）に対応する部位であり、面２２から略半球状に突出している。成形部２１は、樹脂２１Ａで形成されている。樹脂２１Ａとしては光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられる。基板２４は、一定の厚みを有する平板であり、成形部２１の強度を補っている。

基板２４は図４に示したような円形状のものでもよいし、矩形のものでもよい。基板２４の材質としては金属、セラミック、ガラス、及び樹脂等が用いられる。正確な厚みを得やすく、薄くても強度に優れたガラス基板を用いることが好ましい。ガラスなど透光性の材質を基板として用いると、転写型３０を作製する際に使用する樹脂材料が光硬化性のものである場合、基板側から光を照射して硬化を進行させることができる。

＜転写型３０の構成＞
図５に示す通り、本実施形態における転写型３０は、成形部３１と基板３４を有している。成形部３１は、中間型２０を用いて成形されたものであり、その表面３２には、複数の凹部３３がマトリクス状に形成されている。凹部３３は、レンズ部３に対応する部位であり、面３２から略半球状に凹んでいる。成形部３１は、樹脂３１Ａで形成されている。樹脂３１Ａとしては光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられる。基板３４は、一定の厚みを有する平板であり、成形部３１の強度を補っている。

基板３４の形状や材質は、上述した基板２４と同様である。

これらマスター型１０、中間型２０、及び転写型３０を用いることにより、レンズ部３として凸レンズをウエハレンズ１の基板上に成形する。

レンズ部３としては、凸レンズに代えて凹レンズを成形することも可能である。この場合、マスター型１０の面１２上には凸部が設けられる。また中間型２０の面２２には凹部が設けられる。更に転写型３０の面３２には凸部が設けられる。その他の構成については上述の「マスター型１０の構成」、「中間型２０の構成」、及び「転写型３０の構成」と同じである。

＜ウエハレンズの製造工程＞
次に図６〜図１１を用いて、ウエハレンズ１の製造工程について説明を行う。本実施形態においてウエハレンズ１の製造工程は、「中間型製造工程」、「転写型製造工程」、「ウエハレンズ製造工程」の３つに分けることができる。以下、それぞれの工程について述べる。なお、ウエハレンズ１、中間型２０及び転写型３０は凹凸が反対になるだけで製法はほぼ同じである。

＜中間型製造工程＞
図６及び図７Ａ〜図７Ｅは、マスター型１０から中間型２０を成形する方法を示している。なお、図７Ａ〜図７Ｅに示すマスター型１０は、図２のＣ−Ｃ方向の断面図である。

まずは所望のマスター型１０を選択する（Ｓ１０、図７Ａ参照）。本実施形態においてマスター型１０（ベース部１１）は金属で形成されているものとする。ベース部１１の面１２上には、中間型２０の凸部２３に対応する凹部１３が複数個所、マトリクス状に設けられている。なお面１２の各凹部１３の周辺部には、平坦部１５が形成されている。

次に、Ｓ１０で選択されたマスター型１０の上方にディスペンス装置の吐出口４０を配置する。そして吐出口４０から、マスター型１０の面１２上に流動性を有する未硬化の樹脂材料２１Ａ´を吐出する（Ｓ１１、図７Ｂ参照）。樹脂材料２１Ａ´は、硬化した後に中間型２０の成形部２１を成す。本実施形態において、樹脂材料２１Ａ´としては光硬化性樹脂材料が用いられる。この吐出の詳細については後述する。

次に製造装置（図示なし）は、Ｓ１１で樹脂材料２１Ａ´が配置された状態のマスター型１０を基板２４に向けて上昇させ、樹脂材料２１Ａ´を基板２４に押圧する（Ｓ１２、図７Ｃ参照）。基板２４は、真空チャック装置（図示なし）等によってマスター型１０の上方に吸引・固定されている。本実施形態において基板２４は光を透過可能な材質（例えばガラス）で形成されている。基板２４の押圧は製造装置により、基板２４の全体に均一の圧力がかかるようになされることが望ましい。

次にＳ１２で基板２４とマスター型１０が押圧された状態において、光源４１が基板２４側から樹脂材料２１Ａ´対して光を照射する（Ｓ１３、図７Ｄ参照）。上述のように、樹脂材料２１Ａ´は光硬化性樹脂材料であり、基板２４は光を透過可能な材質で形成されている。よって光源４１からの光は基板２４を透過して樹脂材料２１Ａ´に到達し、その光により重合反応が生じることで樹脂材料２１Ａ´は硬化して樹脂２１Ａとなる。

Ｓ１３で樹脂材料２１Ａ´が硬化された後、製造装置は、基板２４と結合された状態の樹脂２１Ａをマスター型１０から剥離させる（Ｓ１４、図７Ｅ参照）。そして、基板２４の別の位置（先に凸部２３が形成された位置と異なる位置）でＳ１１からＳ１４までの処理を行う。このようにＳ１１からＳ１４までの処理を基板２４上で凸部２３を成形できる空きスペースが無くなるまで繰り返す（Ｓ１５でＹの場合）。基板２４上で凸部２３を成形できるスペースが無くなると全ての成形が完了し（Ｓ１５でＮの場合）、基板２４上に複数の凸部２３を有する樹脂からなる成形部２１が形成された中間型２０が完成する（Ｓ１４、図７Ｅ参照）。

また平坦部１５には予め離型剤を塗布し、Ｓ１１で吐出された樹脂材料２１Ａ´とマスター型１０との離型性を上げることが望ましい。このように、離型剤の塗布等によって離型層がマスター型に設けられていると、樹脂材料の粘度が小さい場合でも吐出された樹脂材料が滴状になりやすくなるため、後述する樹脂配置方法を適用する意義がより高いといえる。離型剤を用いる場合、平坦部１５に対してＵＶオゾン洗浄や酸素プラズマアッシング等の表面改質処理を行うことにより、ＯＨ基（水酸基）を立たせる。そして平坦部１５に対して、末端に加水分解可能な官能基が結合した材料（例えばシランカップリング構造を有する材料）を塗布する。するとその官能基と平坦部１５表面に存在するＯＨ基との間で脱水縮合又は水素結合等が起こり、離型剤が平坦部１５表面に固着されることとなる。

＜転写型製造工程＞
図８及び図９は、Ｓ１４で得られた中間型２０から転写型３０を成形する方法を示している。

まず、Ｓ１４で得られた中間型２０の下方に中間型の成形部２２に面するように基板３４を配置する（Ｓ２０）。基板３４上には、予め流動性を有する未硬化の樹脂材料３１Ａ´が塗布されているものとする。硬化した後の樹脂３１Ａは、転写型３０の成形部３１を成す。本実施形態において樹脂材料３１Ａ´としては光硬化性樹脂材料が用いられる。中間型２０の面２２上には、転写型３０の凹部３３に対応する凸部２３が複数個所、マトリクス状に設けられている。なお面２２の各凸部２３の周辺部には、平坦部２５が形成されている。

次に製造装置（図示なし）は、Ｓ２０で樹脂材料３１Ａ´が塗布された状態の面２２（中間型２０）に対して、基板３４を押圧する（Ｓ２１）。本実施形態において基板３４は光を透過可能な材質（例えばガラス）で形成されている。基板３４の押圧は製造装置により、基板３４の全体に均一の圧力がかかるようになされることが望ましい。また中間型２０は、基板３４の上方に真空チャック装置（図示なし）等によって吸引・固定されている。

次にＳ２１で基板３４と中間型２０が押圧された状態において、光源４１が基板３４側から光を照射する（Ｓ２２、図９参照）。上述のように、樹脂材料３１Ａ´は光硬化性樹脂材料であり、基板３４は光を透過可能な材質で形成されている。よって光源４１からの光は基板３４を透過して樹脂材料３１Ａ´に到達し、その光により重合反応が生じることで樹脂材料３１Ａ´は硬化し、樹脂３１Ａとなる。

Ｓ２２で樹脂材料３１Ａ´が硬化された後、製造装置は、基板３４と結合された状態の樹脂３１Ａを中間型２０から剥離する。その結果、転写型３０が完成する（Ｓ２３）。

また平坦部２５に予め離型剤を塗布するなどして、樹脂３１Ａと中間型２０との離型性を上げることが望ましい。離型剤を塗布する場合には、更に平坦部２５の表面改質処理を行うことが望ましい。

＜ウエハレンズ製造工程＞
図１０及び図１１は、転写型３０からウエハレンズ１を成形する方法を示している。

まず、Ｓ２３で得られた転写型３０の上方に基板２を配置する。転写型３０の面３２には、予め流動性を有する未硬化の樹脂材料３Ａ´が塗布されているものとする（Ｓ３０）。樹脂材料３Ａ´は、硬化した後にレンズ部３を成す。本実施形態において樹脂材料３Ａ´としては光硬化性樹脂材料が用いられる。転写型３０の面３２上には、レンズ部３に対応する凹部３３が複数個所、マトリクス状に設けられている。なお面３２の各凹部３３の周辺部には、平坦部３５が形成されている。

次に製造装置（図示なし）は、Ｓ３０で樹脂材料３Ａ´が塗布された状態の転写型３０を基板２に対して上昇させ、樹脂材料３Ａ´を基板２に押圧する（Ｓ３１）。本実施形態において基板２は光を透過可能な材質（例えばガラス）で形成されている。基板２の押圧は製造装置により、基板２の全体に均一の圧力がかかるようになされることが望ましい。また基板２は、転写型３０の上方に真空チャック装置（図示なし）等によって吸引・固定されている。

次にＳ３１で基板２と転写型３０が押圧された状態において、光源４１が基板２側から光を照射する（Ｓ３２、図１１参照）。上述のように、樹脂材料３Ａ´は光硬化性樹脂材料であり、基板２は光を透過可能な材質で形成されている。よって光源４１からの光は基板２を透過して樹脂材料３Ａ´に到達し、その光により重合反応が生じることで樹脂材料３Ａ´は硬化し樹脂３Ａとなる。

Ｓ３２で樹脂材料３Ａ´が硬化された後、製造装置は、基板２と結合された状態の樹脂３Ａを転写型３０から剥離させる。その結果、レンズ部３が完成する（Ｓ３３、図１１参照）。こうして、基板２上に複数のレンズ部３が形成されたウエハレンズ１が完成する（Ｓ３４）。

なお平坦部３５に予め離型剤を塗布するなどして、樹脂３Ａと転写型３０との離型性を上げることが望ましい。離型剤を塗布する場合には、更に平坦部３５の表面改質処理を行うことが望ましい。

＜樹脂材料の配置方法＞
次に図１２及び図１３を用いて、本実施形態に係る樹脂材料の配置方法について説明する。ここではマスター型１０に対して樹脂材料２１Ａ´を配置する場合について述べる。

図１３Ａ〜図１３Ｅは、マスター型１０において凹部１３が設けられている面１２を示した図である。本実施形態では面１２上に樹脂材料２１Ａ´を５箇所配置する場合について説明を行う。また本実施形態では面１２上に凹部１３が４×４個配置（４行４列のマトリクス状に配置）されている構成を用いて説明を行う。

本実施形態において、「樹脂配置ピッチ（ｐ）」とは、配置された各樹脂材料２１Ａ´のそれぞれの中心間の距離をいう（図１３Ｂ参照）。また「成形樹脂厚」とは押圧ステップ後におけるマスター型１０の面１２から基板２４までの距離（図７Ｄに示すＲ）をいう。また「総量」とは、マスター型１０上に配置される全ての樹脂材料２１Ａ´の総量をいう。また「型と基板との隙間の体積」とは、マスター型１０（面１２）の各辺と、その各辺に対向する位置にある基板２４の各辺とが成す面に囲まれた空間（型と基板の隙間）の体積をいう。具体的には、基板２４の表面が平坦である場合には、面１２の面積×成形樹脂厚で算出される値である。また面１２の頂点を結ぶ対角線をＬ１、Ｌ２とする（図１３Ａ参照）。

ここで、図１２を用いて本実施形態における樹脂材料の配置工程を説明する。図１２は、図６のＳ１１の工程を詳しく述べるものである。なお本実施形態において、ディスペンス装置の駆動は所定のプログラムに基づいて実行される。或いは操作者が手動で操作してもよい。

まずＳ１０で選択されたマスター型１０に対して、ディスペンス装置の吐出口４０から、面１２の中心Ｐ１に樹脂材料２１Ａ ´を所定量吐出する（Ｓ１１０、第１配置ステップ。図１３Ａ参照）。吐出された樹脂材料２１Ａ´はある程度の粘性を有すること、及び、マスター型１０上に形成した離型層の存在のため吐出された位置（中心Ｐ１）近傍に滴状に留まった状態となる。

次にディスペンス装置の吐出口４０から、面１２の対角線Ｌ１、Ｌ２上の複数箇所（Ｐ２〜Ｐ５）に樹脂材料２１Ａ´を所定量吐出する（Ｓ１１１、第２配置ステップ。図１３Ｂ参照）。こうして、図１３Ｂに示すように、マスター型１０の面１２の中心に重なる位置（符号Ｐ１で示す）と、面１２の対角線上の複数の箇所に重なる位置（符号Ｐ２〜Ｐ５で示す）とに滴状の樹脂材料がそれぞれ間隔をあけて配置される。換言すれば、面１２の中心部及び中心からと四隅に向かう各途中位置には樹脂材料が配置されているが、それ以外の位置、例えば、面１２の中心から四辺に向かう垂線と重なる位置には樹脂材料は配置されない。ここで、中央部Ｐ１の滴状樹脂材料の中心は面１２の中心とほぼ一致しており、周辺部Ｐ２〜Ｐ５の滴状樹脂材料の中心はそれぞれほぼ面１２の対角線上にある。また、滴状樹脂材料Ｐ１とＰ２〜Ｐ５との樹脂配置ピッチが実質的に等しくなるように配置されている。なお、Ｓ１１０の次にＳ１１１を実行すると、何らかの原因で押圧前に各樹脂が接触したとしても、比較的気泡を生じにくいという利点があるが、Ｓ１１０とＳ１１１は逆の順番であってもよく、また、Ｓ１１１の途中でＳ１１０を実行してもよい。

このように樹脂材料２１Ａ´が５箇所配置された状態において、マスター型１０（面１２）を基板２４に向けて上昇させ、樹脂材料２１Ａ´を基板２４に押圧する（Ｓ１２）。すると面１２上では図１３Ｃ〜図１３Ｄのように樹脂材料２１Ａ´が広がっていく。そして図１３Ｅに示すように面１２上で樹脂材料２１Ａ´がはみ出すことなく、且つ気泡が生じない状態となる。

このように、樹脂材料２１Ａ´を面１２の中心に重なる位置Ｐ１と面１２の対角線Ｌ１、Ｌ２上の複数箇所Ｐ２〜Ｐ５とに配置することにより、樹脂材料のはみ出しや気泡の発生が抑えられる詳しい理由は不明であるが、中央部に樹脂が存在することにより、周辺部の樹脂材料によって空間が残存することが防止されること、中央部から最も距離の遠い四隅に向かう位置に樹脂が存在することにより確実に四隅を含めた端部まで樹脂材料を行き渡らせることができること、面１２の中央部から周辺部へと押し広げられるように樹脂材料が広がっていくこと、樹脂材料は面１２の縁部に到達した後に樹脂材料の体積が少ないために面１２のエッジ部に沿って広がろうとすること、等が関係しているものと推測される。

なお本実施形態の一例としては、１辺が１３．２ｍｍ角の面１２に対して、樹脂材料２１Ａ´の総量は３４．３ｍｇ（１点あたり、６．８６ｍｇ）、成形される樹脂厚は１６０μｍ、樹脂配置ピッチは６．２ｍｍとなる。

また図１４に示すように、面１２上に樹脂材料２１Ａ´を９箇所配置すること、すなわち、面１２の対角線上において、中央部と隅との間に２以上の滴状樹脂材料を配置するによっても図１３Ｅに示すような樹脂材料２１Ａの状態を形成することが可能である。この場合、樹脂の総量が大きく変わらないようにするために、個々の滴状の樹脂材料のサイズが小さくなるようにする。このように樹脂量を少なくして配置する数を増やすと、樹脂材料を配置する回数は増加するが、押圧時の樹脂材料の広がり方をより制御しやすくなる。従って、レンズ部に対応する凹部や凸部の寸法が小さい場合や数が多い場合にも気泡が生じにくい。

この場合、例えば１辺が１７．４ｍｍ角の面１２に対して、樹脂材料２１Ａ´の総量は３７．２ｍｇ（１点あたり、４．１３ｍｇ）、成形される樹脂厚は１００μｍ、樹脂配置ピッチは３．３９ｍｍとなる。

本実施形態においてディスペンス装置は、樹脂配置ピッチｐが樹脂間（Ｐ１に対するＰ２〜Ｐ５の距離）で実質的に一定となる位置に樹脂材料２１Ａ´の吐出を行うよう駆動する。

また本実施形態において、ディスペンス装置は、Ｓ１１０での樹脂材料２１Ａ´の吐出量と、Ｓ１１１で１箇所に配置される樹脂材料２１Ａ´の吐出量とが一定となるように駆動される。なお、１点の樹脂量は０．１ｍｇ以上５０ｍｇ以下が望ましい。１点の樹脂量が０．１ｍｇを下回ると樹脂の吐出回数が増加して非効率的になるのと、吐出位置を正確に制御することが難しくなり、マスター型上に吐出できなかったり、気泡を発生しないような位置に樹脂を配置できなくなったりする恐れがある。また、１点の樹脂量が５０ｍｇを超えると、吐出後の樹脂の形状が不安定になったり、型の端部に樹脂材料を吐出する際に型からはみ出しやすくなったり、意図した量の吐出が難しくなったりする傾向がある。

このように実質的に一定の樹脂配置ピッチを保つ、或いは第１配置ステップと第２配置ステップにおける吐出量を一定とすることにより、面１２上で樹脂材料２１Ａ´がどのように広がるかを予測し易くなる。またディスペンス装置の吐出位置設定が容易となる。従ってウエハレンズ１等を製造する際の作業性向上を図ることが可能となる。

また本実施形態においては、Ｓ１１０（第１配置ステップ）とＳ１１１（第２配置ステップ）で吐出される樹脂材料２１Ａ´の総量を、押圧ステップにおいて形成されるマスター型１０と基板２４との隙間の体積に実質的に等しくすることが望ましい。

この場合、例えばシミュレーション等により、予め樹脂材料２１Ａ´の総量を求めておく。そして当該値に基づき、ディスペンス装置が樹脂材料の吐出量を調整したり、製造装置が押圧する際の圧力を調整したりすることにより実現可能となる。

このように樹脂材料の総量を型と基板の隙間の体積と実質的に等しくすることにより、押圧する際に樹脂材料が基板からはみ出しを押さえつつ（或いは樹脂材料が基板の隅々まで行き渡らないということなく）ウエハレンズやウエハレンズ用型を製造することが可能となる。

なお本実施形態においては、マスター型１０上に樹脂材料２１Ａ´を吐出する例について説明したがこれに限られない。例えば、基板２４上の、マスター型１０に対向する位置に樹脂材料を配置してもよいし、マスター型１０と基板２４の両方に配置してもよい。また、中間型を用いることなく、型から直接にウエハレンズを作製する場合、レンズ部を構成する樹脂材料を上述した手順で型及び基板の少なくとも一方に配置することで、所期の形状を有するウエハレンズを作製することができる。さらに、本実施形態では、面に凹部を有する型に樹脂材料を配置する場合について説明を行ったがこれに限られない。例えば面に凸部を有する型であっても同様の工程を適用することが可能である。

なお、マスター型１０と基板とを向き合わせて押圧する前に、基板２４上に樹脂材料を配置する場合やマスター型１０の面１２及び基板２４の両方に樹脂材料を配置する場合は、押圧ステップにおける基板２４上の押圧位置に面１２を対向させた場合に、基板２４に対して垂直な方向からみたときの、面１２の中心に重なる位置にある樹脂材料と、それ以外の複数の樹脂材料とのそれぞれの距離（樹脂配置ピッチ）が実質的に等しくなるようにすればよい。

＜変形例１＞
本実施形態では、第１配置ステップと第２配置ステップとで樹脂材料の吐出量を一定とする構成について説明を行ったが、これに限られない。

例えば、第１配置ステップによる樹脂材料の吐出量を、第２配置ステップで各箇所に吐出される樹脂材料の吐出量よりも多く設定することが可能である（図１５参照）。吐出量の変更は所定のプログラム（或いは操作者の操作入力）に基づいてディスペンス装置により行われる。このように樹脂材料の吐出量を変えることにより、樹脂の広がり方をある程度変化させることができ、樹脂のはみ出しや不足が生じそうな場合に微調整しやすくなる。また、樹脂の吐出回数を減らして作業効率の改善に繋げることもできる。

なお、第１配置ステップで吐出される樹脂材料の吐出量は、第２配置ステップで各箇所に吐出される樹脂材料の吐出量の０．８倍〜６倍、より好ましくは１倍〜３倍であることが望ましい。前者が後者の６倍を超えると、最適ピッチの設定が難しくなってはみ出しが起きやすくなり、また、前者が後者の０．８倍未満であると、中央部に空間ができやすく気泡が生じやすくなる。

＜変形例２＞
滴状の樹脂材料を配置する面１２上の位置は、マスター型１０の面１２に含まれる複数の凹部の位置によって制限を受けるものではないが、押圧ステップによる圧力が弱い場合や、凹部のアスペクト比（凹部１３の径ｒ（面１２に対する横方向）に対する高さｈ（面１２に対する縦方向）の比。図１６Ａ参照）が高い場合、樹脂材料２１Ａ´が凹部１３に充填され難くなる傾向があるため、凹部の位置をも考慮して樹脂材料を配置するようにしてもよい。

図１６Ａ及び図１６Ｂはマスター型１０上で樹脂材料２１Ａ´同士が交わる状態を示した図である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、図２のマスター型１０のＣ−Ｃ断面である（図１６Ａ及び図１６Ｂでは波線により左右の一部を省略している）。図１６Ａのように配置された樹脂材料２１Ａ´は、押圧されることにより、図１６Ｂのように他の樹脂材料２１Ａ´と接することとなる。ここでは、樹脂材料２１Ａ´同士が最初に接する点をＱとする。また凹部１３の最下点をＳとする。

ここで、点Ｑが凹部１３の最下点Ｓの軸上に位置すると、上述したように押圧力が小さい場合や凹部のアスペクト比が大きい場合には、樹脂材料２１Ａ´が凹部１３に充填され難くなると考えられる。

そこで、図１６Ｂに示すように、隣り合う２つの樹脂材料２１Ａ´同士が押圧によって最初に交わる点Ｑが、マスター型１０の凹部１３の最下点Ｓを通りマスター型１０の表面２２に対して垂直な軸上と異なる位置にあるようにしておくことが好ましい。このためには、ディスペンス装置により樹脂材料２１Ａ´を吐出するピッチや樹脂量を調整することが望ましい。例えば、樹脂数を増やしてピッチを狭くする。あるいは、滴下される樹脂数を減らして樹脂配置ピッチを広くし、隣り合う滴状の樹脂材料が押圧により最初に交わる点の位置を変化させる。あるいは、樹脂数はそのままで僅かに樹脂量を増加・減少させ、樹脂配置ピッチを変更する。このような方法を用いることにより、Ｓ１１０で吐出された樹脂材料２１Ａ´とＳ１１１で吐出された樹脂材料２１Ａ´（或いはＳ１１１で吐出された樹脂材料２１Ａ´同士）が押圧ステップにより基板２４に対して押圧されていく際、それら樹脂材料２１Ａ´同士が最初に交わる点Ｑが、凹部２３の最下点Ｓを通り面１２に対して垂直な軸上と異なる位置となるように調整できる。

従って、押圧ステップの圧力や凹部のアスペクト比に関わらず、気泡の発生を抑えてウエハレンズやウエハレンズ用型を製造することが可能となる。

＜変形例３＞
また実施形態では、基板は平坦なものとして説明をおこなったがこれに限られない。例えば型から樹脂を剥離する際の作業をし易くしたり、樹脂部分の厚みを薄くしたりするなどの目的のために、段差が設けられた型、及び座ぐり部が設けられた基板を用いることも可能である。本変形例では、中間型２０の製造工程を例に説明を行う。なお、本変形例のマスター型１０は、その面１２に凹部１３の代わりに凸部（図示なし）が形成されているものとして説明を行う。

図１７に示すように、マスター型１０の面１２は、段差１０ａにより凸部が成形される部分（面１２ａ）と、それ以外の部分（面１２ｂ）とに分けられている。また基板２４におけるマスター型１０の凸部に対応する位置には座ぐり部２４ｃが設けられている。本変形例では、基板２４の上面を２４ａとし、座ぐり部２４ｃの底面を２４ｂとする。

このような段差１０ａを設けることにより、面１２ａを底面２４ｂに向けて押圧した場合に、基板２４の上面２４ａと面１２ａとを近づけることが容易となる。また、座ぐり部２４ｃと段差１０ａとの対向部分をバッファ空間として用い、基板２４の上面２４ａとマスター型の面１２ａとの間への確実な樹脂充填に寄与することができる。

しかしながら、このように基板２４に座ぐり部２４ｃを設ける構成においては、座ぐり部２４ｃと段差１０ａとの対向部分の空間の体積が小さいため、図１８に示すような樹脂材料のはみ出しＤや、図１９に示すような樹脂材料の不足Ｅが起こりやすく、後の中間型や転写型の作製時に不都合を生じる恐れがある。また、基板や型の成形が複雑なため気泡を生じやすい。従って、実施形態に記載の樹脂材料の配置方法を利用することにより、このような基板への座ぐりやマスター型への段差を設ける場合であっても、樹脂材料のはみ出しや、気泡の発生の防止を図ることが可能となる。

＜変形例４＞
実施形態で説明した樹脂材料の配置方法は、樹脂材料を型に配置する場合について説明を行ったがこれに限られない。樹脂材料の配置を型ではなく基板に行う際にも、上記配置方法を用いることにより、樹脂材料のはみ出しや、気泡の発生の防止を図ることが可能となる。

すなわち、第１配置ステップとして凹部又は凸部がマトリクス状に配置された面を有する型が押圧される基板に対して、当該型が押圧される範囲の中心に重なるように樹脂材料を吐出する。次に第２配置ステップとして面の頂点を結ぶ対角線上に重なるような基板上の位置に樹脂材料を複数個所吐出する。そして樹脂が配置された基板に対して型を押圧させる押圧ステップ、及び硬化ステップ、離型ステップの各工程を行うことにより、樹脂材料のはみ出しや、気泡の発生の防止を図ることが可能となる。

＜変形例５＞
上述の実施形態においては、マスター型１０の面１２が正方形であるものとしたが、これに限らず、長方形であっても構わない。但し、面１２の長辺の長さと短辺の長さと差が大きくなりすぎると、押圧ステップにおける樹脂材料のはみ出しやすくなるため、少なくとも短辺の長さが長辺の長さの５０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上とすることが望ましい。短辺の長さが長辺の長さの５０％〜７０％である場合は、対角線上に配置する樹脂材料の位置を調整することで、具体的には、面１２の中心に近づけることで、短辺からの樹脂のはみ出しを防止することができる。

＜その他の変形例＞
本発明における製造方法は実施形態で説明したものに限られない。例えば転写型製造工程を挟まない場合や、中間型製造工程、転写型工程の両方を挟まない場合であっても適用可能である。いずれの場合であっても実施形態で説明した樹脂材料の配置方法を用いることにより、樹脂材料のはみ出しや、気泡の発生の防止を図ることが可能となる。

１ ウエハレンズ
２、２４、３４ 基板
３ レンズ部
３Ａ、２１Ａ、３１Ａ 樹脂
１０ マスター型
１１、２１、３１ 成形部
１２、２２、３２ 面
１３、３３ 凹部
１４ ベース部
１５、２５、３５ 平坦部
２０ 中間型
２３ 凸部
３０ 転写型
４０ ディスペンス装置の吐出口
４１ 光源

Claims (11)

1. 基板上にマトリクス状に配列された複数の凹部又は凸部を含む樹脂層が形成された樹脂成形物の製造方法であって、
   前記樹脂成形物の凹部又は凸部に対応してマトリクス状に配置された複数の凸部又は凹部を含む矩形の面を有する型の前記面の中心に重なるように、前記面及びこれに対向させる前記基板のうち少なくとも一方に、流動性を有する樹脂材料を滴状に配置する第１配置ステップと、
   前記面の対角線上の複数個所に重なるように前記面及びこれに対向させる前記基板のうち少なくとも一方に、前記樹脂材料を滴状に配置する第２配置ステップと、
   前記第１及び前記第２配置ステップで少なくとも一方に前記樹脂材料が配置された前記型及び前記基板を、前記樹脂材料を介在させて相対的に押圧する押圧ステップと、
   前記型と前記基板とが相対的に押圧された状態で、前記樹脂材料を硬化させ硬化樹脂とする硬化ステップと、
   前記硬化樹脂を前記型から離型する離型ステップと、
   を有することを特徴とする樹脂成形物の製造方法。
2. 前記第１配置ステップ及び前記第２配置ステップで配置される滴状の前記樹脂材料間のピッチは実質的に一定であることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形物の製造方法。
3. 前記第１配置ステップ及び前記第２配置ステップで１箇所に配置される滴状の前記樹脂材料の量は実質的に一定であることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形物の製造方法。
4. 前記第１配置ステップで配置される滴状の前記樹脂材料の量と前記第２配置ステップで各箇所に配置される滴状の前記樹脂材料の量とは異なることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形物の製造方法。
5. 前記第１配置ステップで配置される滴状の前記樹脂材料の量は、前記第２配置ステップで各箇所に配置される滴状の前記樹脂材料の量の１〜６倍であることを特徴とする請求項４記載の樹脂成形物の製造方法。
6. 前記第１配置ステップ及び前記第２配置ステップで配置される前記樹脂材料の総量は、前記押圧ステップにおいて形成される前記型と前記基板との隙間の体積に実質的に等しいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法。
7. 前記第１配置ステップ及び前記第２配置ステップにおいて、前記面及び前記基板の少なくとも一方に配置される複数の滴状の前記樹脂材料は、前記押圧ステップにおける前記基板上の押圧位置に前記面を対向させた場合に、前記基板に対して垂直な方向からみたときの、前記面の中心に重なる位置にある滴状の前記樹脂材料と、それ以外の複数の滴状の前記樹脂材料とのそれぞれの距離が実質的に等しいことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法。
8. 前記第１配置ステップ及び／又は前記第２配置ステップで配置された滴状の前記樹脂材料のうち少なくとも一組の隣り合う２つの樹脂同士が、前記押圧ステップによる押圧により最初に交わる点は、前記凹部又は前記凸部の頂点を通り前記面に対して垂直な軸上と異なる位置にあることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法。
9. 前記基板には、前記面の前記凹部又は前記凸部を囲む位置に座ぐり部が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法。
10. 前記第１配置ステップ後に前記第２配置ステップを行うことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の樹脂成形物の製造方法。
11. 前記樹脂成形物は、マトリクス状に配列された複数の樹脂製のレンズ部を含むウエハレンズを成形するためのウエハレンズ用成形型である請求項１に記載の樹脂成形物の製造方法。