JP2013003322A - 光学素子の製造方法及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハーレンズの精密な切断によって精密な形状の光学素子を得ることができる光学素子の製造方法等を提供すること。
【解決手段】ウェハーレンズ１０をダイシングして分割する前に、図８（Ａ）に示す吸水処理が施される。吸水処理では、ウェハーレンズ１０のダイシングの直前における第１及び第２レンズ樹脂層１１２，１１３の少なくも一方の樹脂層の吸水率が、これらレンズ樹脂層１１２，１１３の飽和吸水率の３割以上となるようにする。調湿装置によるウェハーレンズ１０に対する吸水処理は、吸水処理の直後におけるレンズ樹脂層１１２，１１３の吸水率が飽和吸水率の６割以上となるようにすることが好ましい。吸水処理が行なわれたウェハーレンズ１０に対しては、ダイシングが行なわれ光学素子４に分割される。ダイシングは、ダイシング装置においてウェハーレンズ１０の表面に給水しながら行なわれる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェハーレンズを個片化する工程を含む光学素子の製造方法、及びかかる製造方法によって得られる光学素子に関する。

固体撮像素子の製造方法として、撮像素子を構成する受光素子上に形成されたマイクロレンズアレイの表面に親水性を持つ薄膜を形成した後、流水しながらダイシングを行うことにより、マイクロレンズ表面の撥水性を抑えダイシング時の切削屑を洗い流すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、量産性の向上による低コスト化を目的として、透光性を有する基材の面に複数の光学素子が一度に形成された樹脂層を有した、いわゆるウェハーレンズを作製し、この後、個々の光学素子を基材と共に切断して個片化し、撮像装置等の光学素子として用いる提案がなされている。

ウェハーレンズを切断する場合、たとえば、数千個の光学素子が形成された８インチのウェハーレンズを個片化し、ダイシングを完了させるのには、数時間以上の長い時間を要している。また、ダイシング時は上記と同様に流水しながら行われるため、ウェハーレンズのダイシング時には、以下のような問題がある。

上述のように、ウェハーレンズには多数の光学素子が形成されており、ダイシングには長時間を要する。従って、ウェハーレンズ上のダイシングを開始した個所と、ダイシングが終了する個所とで、水に濡れている時間に大きな差が生じてしまう。ウェハーレンズに用いられる樹脂の吸水率は一般的に大きく、長時間濡れている個所は十分に吸水して大きく膨張し、短時間しか濡れていない個所は膨張の度合が小さい。その結果、ウェハーレンズ内で膨張状態に差が生じる。ガラス基板には薄いものが用いられるため、ガラス基板面積に対して樹脂層面積の比率が大きい場合、樹脂層の膨張状態の差が大きく影響し、ウェハーレンズの反りや歪みが顕著に表れる。ウェハーレンズの反りや歪みが発生すると、ウェハーレンズがダイシングテープから剥離するおそれや、ウェハー面が傾斜してウェハー面に対して垂直にダイシングができなくなり、所望の形状にダイシングできなくなる。つまり、光学素子の外形寸法精度が悪化する問題となり、ひいては組み付け時の精度低下等の問題となる。

特開２００７−１９４３０７号公報

本発明の目的は、ウェハーレンズの精密な切断によって精密な形状の光学素子を得ることができる光学素子の製造方法を提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、ガラス基板上に樹脂層が形成されたウェハーレンズを個片に切断して光学素子を得る光学素子の製造方法であって、ウェハーレンズを個片に切断する工程の前に、ウェハーレンズの樹脂層に吸水させる吸水処理を行なう工程を、有することを特徴とする。

上記製造方法では、樹脂層に対する吸水処理によって樹脂層の吸水率を十分高めた後にウェハーレンズを個片に切断するので、ウェハーレンズの切断中に樹脂層が吸水して膨張することを抑制できる。これにより、ウェハーレンズの切断中にウェハーレンズが大きく変形することを防止でき、ウェハーレンズがダイシングテープから剥離するなどの不具合が発生することを防止できるので、精密な形状の光学素子を得ることができる。
本発明の具体的な態様又は側面では、上記製造方法において、ウェハーレンズの切断開始時の樹脂層の吸水率は、樹脂層の飽和吸水率の３割以上である。ここで、飽和吸水率とは、樹脂層が相対湿度０％で温度２３℃の環境下で７２時間保管され実質的に完全に乾燥している場合の質量をＡとし、樹脂層が相対湿度８５％で温度８５℃の環境下で７２時間保管された場合の質量をBとしたとき、
｛（Ｂ−Ａ）／Ａ｝×１００
で得られる百分率で表すものとする。また、飽和吸水率の３割とは、乾燥している状態に対する飽和吸水率での質量増加量（Ｂ−Ａ）を１０割として、対象とする吸水状態での質量増加量がその３割であるということである。

本発明の別の側面では、上記製造方法において、吸水処理の直後における樹脂層の吸水率は、樹脂層の飽和吸水率の６割以上である。このようにすることで、ウェハーレンズに対する吸水処理の終了からダイシングの開始までの時間を考慮して余裕を持たせることができる。すなわち、樹脂層に対する吸水処理後からウェハーレンズの切断開始までにやや時間を空けることがあっても、ウェハーレンズの切断開始時において、樹脂層の飽和吸水率を３割以上とした状態を長く確保することができる。

本発明のさらに別の側面では、ガラス基板の樹脂層が形成される面の面積に対する樹脂層の面積占有率が５０％以上である。この場合、ガラス基板の表面を覆う樹脂層の割合が大きくなり、樹脂層の膨張によるウェハーレンズ変形可能性も大きくなるので、ウェハーレンズの切断前における吸水処理の意義が高まる。

本発明のさらに別の側面では、吸水処理は、ウェハーレンズを所定の湿度及び温度の恒温槽内で所定時間保管することにより行う。これにより、樹脂層の吸水率を所望の値に制御することができ、切断後の光学素子の形状精度を高めることができる。

本発明のさらに別の側面では、恒温槽の湿度が、相対湿度において５０％以上である。この場合、ウェハーレンズの樹脂層に対して確実な吸水処理が可能になる。

本発明のさらに別の側面では、恒温槽でのウェハーレンズの保管時間が、１時間以上である。この場合、ウェハーレンズの樹脂層に対して確実な吸水処理が可能になる。

本発明のさらに別の側面では、樹脂層が、エネルギー硬化性樹脂材料を用いて成形される。エネルギー硬化性樹脂材料は、ウェハーレンズの樹脂層の形成材料として適切であるが、ウェハーレンズの個片化に際して吸水するものも多く、ウェハーレンズの切断前における吸水処理がより効果的になって光学素子の形状精度を高めることができる。

本発明に係る光学素子は、上述した光学素子の製造方法により製造される。この場合、製造された光学素子は、精密な外形形状を有し、ホルダ等の他の部材への組み付けが確実になり、組み付け精度を高めることができる。

（Ａ）は、第１実施形態の製造方法によって得られるウェハーレンズの側面図であり、（Ｂ）は、ウェハーレンズから得た光学素子の側面図である。 光学素子の製造方法について説明するためのフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｈ）は、光学素子の製造方法のうち、光学素子となるべきウェハーレンズの成形工程を説明する断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、光学素子の製造方法のうち、ウェハーレンズの個片化の工程を説明する断面図である。 個片化の前段で行われる吸水処理及びそのための装置について説明する概念図である。 個片化の後段で行われる切断処理及びそのための装置について説明する概念図である。 （Ａ）は、第２実施形態の製造方法によって得られるウェハーレンズの側面図であり、（Ｂ）は、ウェハーレンズから得た光学素子の側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、光学素子の製造方法のうち、ウェハーレンズの個片化の工程を説明する断面図である。

〔第１実施形態〕
図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法について説明する。

Ａ）ウェハーレンズの構造
図１（Ａ）に示すように、ウェハーレンズ１０は、ガラス基板１１と、第１レンズ樹脂層１２と、第２レンズ樹脂層１３とを有し、第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３によってガラス基板１１を上下から挟んだ積層構造を有する。

ウェハーレンズ１０のうちガラス基板１１は、ＸＹ面に沿って一様に延びる平板であり、光透過性を有するホウケイ酸系、石英系、ケイ酸系その他のガラスで形成されている。ガラス基板１１の厚さは、基本的には光学的仕様によって決定されるが、少なくとも成形型から離型してウェハーレンズ１０を得るに際して破損しない程度の厚さとなっている。なお、ガラス基板１１の上下の両面１１ａ，１１ｂは、研磨等によって平坦な鏡面に加工されている。

第１レンズ樹脂層１２は、ガラス基板１１の一方の面１１ａ上に形成されて、ＸＹ面に沿って２次元的に広がっており、転写によって一括成形される第１成形面１２ａを有している。第１レンズ樹脂層１２は、第１レンズ本体１ａと第１フランジ部１ｂとを一組とする多数の第１レンズ要素Ｌ１をＸＹ面内で２次元的に配列した構造を有する。これらの第１レンズ要素Ｌ１は、周囲から突出した外郭状の連結部１２ｈを介して互いに連結されている。第１レンズ要素Ｌ１のうち第１レンズ本体１ａは、例えば凸形状の非球面型又は球面型のレンズ部であり、第１光学面ＯＳ１を有している。周囲の第１フランジ部１ｂは、第１光学面ＯＳ１の周囲に広がる平坦な第１フランジ面ＦＰ１を有する。第１フランジ面ＦＰ１は、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行であり、連結部１２ｈ上端の当接面ＡＳ１も、ＸＹ面に対して平行である。

第１レンズ樹脂層１２は、例えば光硬化性樹脂その他のエネルギー硬化性樹脂で構成される。例えば光硬化性樹脂は、主成分である重合性単量体等の重合性組成物と、重合性組成物の重合硬化を開始させるための光重合開始剤と、必要に応じて用いられる各種添加剤とを含む光硬化性樹脂材料を硬化させることにより得られる。このような光硬化性樹脂材料は、硬化前の状態では流動性を有している。光硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル樹脂等がある。エポキシ樹脂は、光重合開始剤のカチオン重合により重合性組成物を反応硬化させて得ることができ、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、及びビニル樹脂は、光重合開始剤のラジカル重合により重合性組成物を反応硬化させて得ることができる。

第２レンズ樹脂層１３は、ガラス基板１１の他方の面１１ｂ上に形成されて、ＸＹ面に沿って２次元的に広がっており、転写によって一括成形される第２成形面１３ａを有している。第２レンズ樹脂層１３は、第２レンズ本体２ａと第２フランジ部２ｂとを一組とする多数の第２レンズ要素Ｌ２をＸＹ面内で２次元的に配列した構造を有する。これらの第２レンズ要素Ｌ２は、周囲から突出した外郭状の連結部１３ｈを介して互いに連結されている。第２レンズ要素Ｌ２のうち第２レンズ本体２ａは、例えば凹形状の非球面型又は球面型のレンズ部であり、第２光学面ＯＳ２を有している。周囲の第２フランジ部２ｂは、第２光学面ＯＳ２の周囲に広がる平坦な第２フランジ面ＦＰ２を有する。第２フランジ面ＦＰ２は、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行であり、連結部１３ｈ上端の当接面ＡＳ２も、ＸＹ面に対して平行である。

第２レンズ樹脂層１３を構成する樹脂は、第１レンズ樹脂層１２と同様に光硬化性樹脂その他のエネルギー硬化性樹脂である。ただし、両レンズ樹脂層１２，１３を同一の樹脂で形成する必要はなく、組成の異なる別の光硬化性樹脂等で形成することができる。

図１（Ａ）では、簡単のため、３組の第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２のみを図示しているが、実際は、ＸＹの各方向に数１０個以上の第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２が等間隔で配列されており、全体としては多数の第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２が２次元的に一様に配列されている。つまり、多数個の第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２のそれぞれが、等間隔で配置されている。

なお、ガラス基板１１の両面に第１レンズ樹脂層１２と第２レンズ樹脂層１３とが形成された例を用いて説明するが、ガラス基板１１の一方の面１１ａ又は他方の面１１ｂ上にのみレンズ樹脂層を設けたものであってもよい。

図１（Ｂ）に示す光学素子４は、図１（Ａ）のウェハーレンズ１０を各レンズ要素Ｌ１，Ｌ２の中間位置である連結部１２ｈ、１３ｈの中間位置でダイシングすることによって個片化して得られる光学素子であり、平面視正方形の複合レンズとなっている。光学素子４は、第１レンズ樹脂層１２のうち単一の第１レンズ要素Ｌ１と、第２レンズ樹脂層１３のうち上記第１レンズ要素Ｌ１に対向する単一の第２レンズ要素Ｌ２と、これらの第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２間に挟まれたガラス基板１１の部分１１ｐとを備える。光学素子４は、第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２を囲む突起状のスペーサー部１ｄ，２ｄをさらに有する。スペーサー部１ｄ，２ｄは、ウェハーレンズ１０における連結部１２ｈ，１３ｈに相当するものであり、光学素子４を他の光学素子と接合したり鏡筒に固定したりする際に利用することができる。

Ｂ）光学素子の製造工程
図２のフローチャート等を利用して、光学素子すなわち図１（Ｂ）に示す光学素子４の製造方法について説明する。

個片化された光学素子４を得る前に、まず図１（Ａ）に示すウェハーレンズ１０が作製される（図２のステップＳ１〜Ｓ３等）。

具体的には、図３（Ａ）に示すように、成形型３０を用意し、この成形型３０の成形面３１上に、エネルギー硬化性樹脂として第１の樹脂材料２４１ａを薄く略一様に配置する（図２のステップＳ１の前段）。

その後、図３（Ｂ）に示すように、成形型３０の成形面３１がガラス基板１１の一方の面１１ａの下方に位置するようにガラス基板１１等をアライメントして配置し、ガラス基板１１に対して下方から成形型３０を押圧して、成形型３０の成形面３１とガラス基板１１の面１１ａとが予め決められた所望の間隔となるまで近接させる（図２のステップＳ１の後段）。ここで、第１の樹脂材料２４１ａは、成形型３０の成形面３１とガラス基板１１の面１１ａとに挟まれて押圧され、成形面３１と面１１ａとに挟まれた空間を充填する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、不図示の光源によりＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、成形型３０とガラス基板１１との間に挟まれた第１の樹脂材料２４１ａを硬化させる（図２のステップＳ２）。結果的に、成形型３０の成形面３１が転写されかつ硬化した樹脂によって構成される第１レンズ樹脂層１２が形成される。この第１レンズ樹脂層１２には、成形型３０の第１光学転写面３１ａに対応して第１光学面ＯＳ１が形成され、第１フランジ転写面３１ｂに対応して第１フランジ面ＦＰ１が形成されている。第１レンズ樹脂層１２には、第１光学面ＯＳ１等を囲むように連結部１２ｈも形成されている。

次に、仕上げの硬化処理として、ガラス基板１１と成形型３０とを貼り合わせた状態で加熱処理を行う（図２のステップＳ３）。すなわち、成形型３０及びガラス基板１１を所定温度で所定時間加熱する。これに伴って第１レンズ樹脂層１２が加熱され、第１レンズ樹脂層１２（これを構成する第１レンズ要素Ｌ１、第１フランジ面ＦＰ１）が完全に硬化する。第１レンズ樹脂層１２を形成するための第１の樹脂材料２４１ａは、ステップＳ２の硬化光によって硬化するが、光だけでは必ずしも硬化が十分でない場合もあり、光硬化させた第１レンズ樹脂層１２を加熱することで、これを構成する第１レンズ要素Ｌ１を確実に硬化させることとしている。

次に、図３（Ｄ）に示すように、成形型３０から第１レンズ樹脂層１２とガラス基板１１とを一体として離型する。その後、第１レンズ樹脂層１２に対して、例えば成膜処理（図２のステップＳ１３）が行なわれる。成膜処理では、真空蒸着装置を利用した無機材料の蒸着等によって、第１レンズ樹脂層１２の第１光学面ＯＳ１上に保護コート、反射防止コート等が形成される。

以上の工程により、ガラス基板１１の片側に第１レンズ樹脂層１２を形成した半製品を得ることができる。

次いで、ガラス基板１１の裏面にも成形するか否か判断（図２のステップＳ１４）し、裏面に成形を行わない場合（図２のステップＳ１４；Ｎｏ）には、ステップＳ４に移行し、裏面にも成形を行う場合（図２のステップＳ１４；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１に戻り、同様にして、ガラス基板１１の一方の面１１ａに第１レンズ樹脂層１２を形成した半製品に対して、ガラス基板１１の他方の面１１ｂに第２レンズ樹脂層１３を形成する（図２のステップＳ１〜Ｓ３等）。

具体的には、図３（Ｅ）に示すように、成形型１３０を用意し、この成形型１３０の第２成形面１３１上に、光硬化性樹脂として第２の樹脂材料２４１ｂを配置する（図２のステップＳ１の前段）。

その後、図３（Ｆ）に示すように、図３（D）に示す状態からガラス基板１１の上下を反転させ、成形型１３０の第２成形面１３１がガラス基板１１の他方の側の面１１ｂの下方に位置するようにガラス基板１１等をアライメントして配置し、ガラス基板１１に対して下方から成形型１３０を押圧して、第２成形面１３１と面１１ｂとが予め決められた所望の間隔となるまで近接させる（図２のステップＳ１の後段）。第２の樹脂材料２４１ｂは、成形型１３０の成形面１３１とガラス基板１１の面１１ｂとに挟まれた空間を充填する。

次に、図３（Ｇ）に示すように、不図示の光源によりＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、成形型１３０とガラス基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料２４１ｂを硬化させる（図２のステップＳ２）。結果的に、成形型１３０の第２成形面１３１が転写されかつ硬化した樹脂によって構成される第２レンズ樹脂層１３が形成される。第２レンズ樹脂層１３には、成形型１３０の第２光学転写面１３１ａに対応して第２光学面ＯＳ２が形成され、第２フランジ転写面１３１ｂに対応して第２フランジ面ＦＰ２が形成されている。第２レンズ樹脂層１３には、第２光学面ＯＳ２等を囲むように連結部１３ｈも形成されている。

次に、仕上げの硬化処理として、ガラス基板１１と成形型１３０とを貼り合わせた状態で加熱処理を行う（図２のステップＳ３）。これに伴って第２レンズ樹脂層１３が加熱され、第２レンズ樹脂層１３（これを構成する第２レンズ要素Ｌ２、第２フランジ面ＦＰ２）が完全に硬化する。

次に、図３（Ｈ）に示すように、成形型１３０から第２レンズ樹脂層１３とガラス基板１１と第１レンズ樹脂層１２とを一体として離型する。その後、第２レンズ樹脂層１３に対して、例えば成膜処理（図２のステップＳ１３）が行なわれる。成膜処理では、真空蒸着装置を利用した無機材料の蒸着等によって、第２レンズ樹脂層１３の第１光学面ＯＳ１上に保護コート、反射防止コート等が形成される。

以上により、ガラス基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハーレンズ１０を得ることができる。すなわち、図２のステップＳ１の成形処理がガラス基板１１の上下面１１ａ，１１ｂに対して順次なされ、結果的にステップＳ２の光硬化やステップＳ３の加熱によってレンズ樹脂層１２，１３が形成され、成膜工程を経てウェハーレンズ１００が完成する。

なお、以上の工程で用いた成形型３０、１３０は、オリジナルの金属型（マスター型）であってもよいし、オリジナルの金属型（マスター型）を転写して得たサブマスター型、サブマスター型を転写して得られたサブサブマスター型等であってもよい。つまり、金属等で形成されたマスター型をそのまま用いてウェハーレンズ１００を成形してもよいし、マスター型から樹脂製のサブマスター型を形成し当該サブマスター型を用いてウェハーレンズ１０を成形してもよい。さらに、当該サブマスター型を成形型として樹脂製のサブサブマスター型を再度形成し、このサブサブマスター型からウェハーレンズ１０を成形してもよい。

また、図２の成膜処理（ステップＳ１３）は、必須のものではなく、例えば第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３の一方にのみ成膜処理を行なうものであってもよい。さらに、後述する乾燥処理（図２のステップＳ６）後に成膜処理を行なってもよい。

また、図３（Ｄ）で、第１レンズ樹脂層１２及びガラス基板１１を成形型３０から離型しているが、第１レンズ樹脂層１２及びガラス基板１１を成形型３０に付着させたままで、図３（Ｆ）〜図３（Ｈ）の工程を行うこともできる。この場合、成形型３０，１３０を互いに離間させることで一括の離型が可能になる。ただし、光硬化性樹脂を用いる場合、成形型３０，１３０は、光透過性を有することが望ましい。

以上の方法で作製されたウェハーレンズ１０は、ウェハーレンズの個片化によって光学素子４とされる。ウェハーレンズ１０の個片化に際しては、ウェハーレンズ１０に対して水分を供給する吸水処理とウェハーレンズ１０を個片に切断分離する工程とを行う。

図４（Ａ）に示すように、ウェハーレンズ１０をダイシングして分割する前に、ウェハーレンズ１０に対して吸水処理が施される（図２のステップＳ４）。吸水処理では、ウェハーレンズ１０のダイシングの直前における第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３の樹脂層の吸水率が、これら第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３の飽和吸水率の３割以上となるようにする。このような吸水処理は、例えば、恒温槽を備えた調湿装置を用いて行なわれる。調湿装置によるウェハーレンズ１０に対する吸水処理は、吸水処理の直後における第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３の吸水率が上記飽和吸水率の６割以上となるようにすることが好ましい。これは、ウェハーレンズ１０に対する吸水処理の終了からダイシングの開始までの時間を考慮して余裕を持たせたものである。

以上において、飽和吸水率とは上述のように、樹脂層が相対湿度０％で温度２３℃の環境下で７２時間保管され実質的に完全に乾燥している場合の質量をＡとし、樹脂層が相対湿度８５％で温度８５℃の環境下で７２時間保管された場合の質量をBとしたとき、
｛（Ｂ−Ａ）／Ａ｝×１００
で得られる百分率で表す。

具体的には、レンズ樹脂層１２，１３が相対湿度８５％で温度８５℃の環境下で７２時間保管された場合の各々の質量増加量の、各々の乾燥時の質量に対する百分率である。同様に、樹脂層の吸水率は、乾燥状態の樹脂層の質量に対する測定対象状態の樹脂層の質量増加分の割合であらわすことができる。吸水率は、その樹脂層の飽和吸水率に対する割合で表してもよい。
より具体的には、乾燥状態を基準に飽和状態に変化したとき１００．５％に質量が増加した場合、飽和吸水率は０．５％であり、対象状態で１００．２５％に質量が増加している場合、吸水率は０．２５％又は飽和吸水率に対して５割あるいは５０％である。なお、吸水率は、近似的に寸法換算することもできる。従って、例えばウェハーレンズ１０を個片化して得られる光学素子４が矩形の平板状である場合、乾燥状態におけるレンズ要素Ｌ１，Ｌ２（レンズ樹脂層１２，１３内の矩形部分）の縦横寸法の平均値をＭＡとし、飽和吸水状態におけるレンズ要素Ｌ１，Ｌ２（レンズ樹脂層１２，１３内の矩形部分）の縦横寸法の平均値をＭＩとして、対象とする吸水状態におけるレンズ要素Ｌ１，Ｌ２の縦横寸法の平均値がＶＡであるとすると、１００×（ＶＡ−ＭＩ）／（ＭＡ−ＭＩ）によって、吸水率（吸水率が飽和吸水率の何割又は何％になっているか）を評価することができる。

図５を参照して、第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３に対する吸水処理（図２のステップＳ４）について説明する。図５に示す調湿装置４０は、断熱壁を有するとともに密閉空間を形成する恒温槽４１と、恒温槽４１の室内の温度及び湿度を一定に保つための空気制御循環システムである空気送出装置４２ａと、空気吸引装置４２ｂ及びファン４２ｃと、室内の温度及び湿度を測定する温湿度センサー４３と、これらを制御する制御装置４４とを備える。ここで、空気送出装置４２ａは、調湿の対象であるウェハーレンズ１０に十分に吸水させるように、高湿度かつ高温の空気を密閉空間である恒温槽４１内に送り出す。また、空気吸引装置４２ｂは、恒温槽４１内の空気を吸引し、ファン４２ｃは、恒温槽４１内の空気を循環させて恒温槽４１内における空気の状態を均一に保っている。恒温槽４１内は、吸水処理時に例えば６５℃〜１００℃程度の範囲に設定され、相対湿度において例えば５０％以上とされる。ウェハーレンズ１０は、レンズ樹脂層１２，１３の吸水率が飽和吸水率の３割以上（望ましくは飽和吸水率の６割以上）となるように、恒温槽４１内に例えば１時間〜数時間程度保管される。

ダイシング直前にウェハーレンズ１０面全体に水をかけてからダイシングを行うだけでは、樹脂層の吸水を制御することは難しく、水をかけてすぐにダイシングを開始する箇所と、水をかけて長時間経過後にダイシングされる箇所とでは、レンズ樹脂層１２，１３の膨張状態に差が生じてしまい、結果的に、ウェハーレンズ１０がダイシングテープから剥離したり、ウェハー面（上下面１１ａ，１１ｂに平行な面）が傾斜してウェハー面に対して垂直にダイシングができなくなる。つまり、湿度や温度が多少変わってもある程度の時間をかけて保管することが必要であり、これにより樹脂層全体に均等に吸水を行わせることできるということである。

調湿装置４０によって吸水処理が行なわれたウェハーレンズ１０に対しては、図４（Ｂ）に破線で示す連結部１２ｈ，１３ｈの位置でダイシングによる切断が行なわれ、図１（B）等に示す光学素子４に分割される（図２のステップＳ５）。ダイシングは、ダイシング装置においてウェハーレンズ１０の表面に給水しながら行なわれる。

図６に示すダイシング装置５０は、切削部５１と、ステージ５２と、給水部５３とを備える。ここで、切削部５１は、ウェハーレンズ１０の切断用のダイシングブレード５１ａと、ダイシングブレード５１ａの回転及び移動を行なう駆動装置５１ｂとを有する。ステージ５２は、金属治具５６及びダイシングテープ６１を介してウェハーレンズ１０を支持している。ダイシングテープ６１の表裏面６１ａ、６１ｂには粘着層が形成されており、ウェハーレンズ１０はダイシングテープ６１の表面６１ａに連結部１２ｈ，１３ｈの面が接着固定されている。また、ダイシングテープ６１の裏面６１ｂは金属治具５６に接着固定されている。ウェハーレンズ１０は、金属治具５６によってＸＹ平面に平行に配置されている。ダイシングブレード５１ａは、駆動装置５１ｂに駆動されてＸＹ平面に平行な水平軸を回転軸として回転しつつ移動して、ウェハーレンズ１０を破線で示す連結部１２ｈ，１３ｈの位置で切断する。給水部５３は、切削部５１によってウェハーレンズ１０を切削しつつ切断する際に、ウェハーレンズ１０の表面１０ａに給水する。ウェハーレンズ１０に対して給水する領域は、ウェハーレンズ１０の表面１０ａのうちダイシングブレード５１ａによる切断部分及びその周辺とすることもできるが、ウェハーレンズ１０の表面１０ａ全体とすることもできる。このように、ウェハーレンズ１０の表面１０ａに給水することで、ダイシングブレード５１ａによる切断部分の加熱を抑えることができ、切断部分の周辺に飛散する切削屑を洗い流すことができる。これにより、ウェハーレンズ１０の表面１０ａに汚れが残ることを防止でき、光学素子４の表面に曇り等が形成されることを確実に防止できる。

ウェハーレンズ１０のダイシングは、ウェハーレンズ１０は完全に切断するように行なわれるが、ダイシングテープ６１は切断されないように行なわれる。つまり、ダイシングブレード５１ａがダイシングテープ６１の裏側に到達しないようにダイシングテープ６１に形成される溝深さが調整される。これにより、ウェハーレンズ１０から個片化された個々の光学素子４をダイシングテープ６１上に支持でき、これらがバラバラに飛散することを防止できる。

その後、光学素子４に対して、乾燥処理（図２のステップＳ６）が行なわれる。乾燥処理では、図５に示す恒温槽４１を備えた調湿装置４０と同様の構造の調湿装置を利用して、光学素子４を乾燥雰囲気下におき、レンズ樹脂層１２，１３を乾燥させる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るウェハーレンズの製造方法等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態のウェハーレンズの製造方法等の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第１実施形態の場合と同様である。

図７（Ａ）に示すように、ウェハーレンズ１０は、ガラス基板１１と、第１レンズ樹脂層１１２と、第２レンズ樹脂層１１３とを有する。
第１レンズ樹脂層１１２は、ガラス基板１１の一方の面１１ａ上に形成され、ＸＹ面に沿って２次元的に配列された多数の第１レンズ要素Ｌ１で構成されている。この場合、第１実施形態と異なり、隣接する第１レンズ要素Ｌ１の間に連結部１２ｈが設けられていない。なお、ガラス基板１１の面１１ａ上における第１レンズ要素Ｌ１の面積的な占有率は５０％以上となっている。
第２レンズ樹脂層１１３は、ガラス基板１１の他方の面１１ｂ上に形成され、ＸＹ面に沿って２次元的に配列された多数の第２レンズ要素Ｌ２で構成されている。この場合、第１実施形態と異なり、隣接する第２レンズ要素Ｌ２の間に連結部１３ｈが設けられていない。なお、ガラス基板１１の面１１ｂ上における第２レンズ要素Ｌ２の面積的な占有率は５０％以上となっている。

図７（Ｂ）に示すように、光学素子４は、第１レンズ樹脂層１１２のうちいずれか１つの第１レンズ要素Ｌ１と、第２レンズ樹脂層１１３のうち上記第１レンズ要素Ｌ１に対向する１つの第２レンズ要素Ｌ２と、これらのレンズ要素Ｌ１，Ｌ２間に挟まれたガラス基板１１の部分１１ｐとを備える。光学素子４は、第１実施形態と異なり、第１及び第２レンズ要素Ｌ１，Ｌ２を囲む突起状のスペーサー部１ｄ，２ｄを備えていない。ただし、光学素子４を他の光学素子と接合したり鏡筒に固定したりする際には、スペーサーを接着することもできる。

本実施形態の場合も、ウェハーレンズ１０をダイシングして分割する前に、図８（Ａ）に示す吸水処理が施される。吸水処理では、ウェハーレンズ１０のダイシングの直前における第１及び第２レンズ樹脂層１１２，１１３の吸水率が、これらレンズ樹脂層１１２，１１３の飽和吸水率の３割以上となるようにする。調湿装置によるウェハーレンズ１０に対する吸水処理は、吸水処理の直後におけるレンズ樹脂層１１２，１１３の吸水率が飽和吸水率の６割以上となるようにすることが好ましい。

吸水処理が行なわれたウェハーレンズ１０に対しては、図８（Ｂ）に破線で示すレンズ要素Ｌ１，Ｌ２の中間位置でダイシングによる切断が行なわれ、図７（B）等に示す光学素子４に分割される。ダイシングは、ダイシング装置においてウェハーレンズ１０の表面に給水しながら行なわれる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、レンズ樹脂層が光硬化性樹脂で形成されるものとし、光照射で樹脂材料を硬化させたが、光硬化性樹脂に代えて、熱硬化性樹脂等の他のエネルギー硬化性樹脂でレンズ樹脂層を形成することもできる。

上記実施形態において図示した第１光学面ＯＳ１，ＯＳ２、光学転写面３１ａ，３２ａ等の形状は単なる例示であり、光学素子４の用途に応じて様々な形状とすることができる。

光学素子４は、単独で使用されるものに限らず、他の光学素子や光学フィルターと組み合わせて使用されてもよいし、イメージセンサーと組み合わせて使用されてもよい。

光学素子４に代えてフィルター、回折素子その他の光学素子を、上記と同様の手法で作製することもできる。

以下、ダイシング切断開始時（切断開始直前）の樹脂層の吸水率、ガラス基板面積に対する樹脂の面積占有率と、ダイシングにより切断した後の形状誤差との関係についての実験およびその結果について説明する。
まず、恒温槽を用いて、ウェハーレンズ１０のレンズ樹脂層１２，１３を飽和吸水率まで高めることが可能かを予め確認した。
樹脂材料は、吸水特性が比較的高い樹脂である、飽和吸水率が０．５％であることが既知の光硬化性エポキシ樹脂を用い、予め質量を計測した３ｃｍ×５ｃｍの長方形、厚さ１ｍｍのガラス基板上に厚さ５００μｍのレンズ樹脂層に相当する円形小片（直径１０ｍｍ）を成形したもの（サンプルＲ１，Ｒ２）を用意した。

ガラス基板上に形成された光硬化性エポキシ樹脂に対して紫外線を照射して硬化させる際には、ウシオ電機株式会社製の紫外線照射装置Ｓｐｏｔ Ｃｕｒｅ ＳＰ−７を用いて、波長３６５ｎｍにおいて、照度４０ｍＷ、照射時間１３５秒、積算照射量：５４００ｍＪを樹脂に照射した。
次いで、ヤマト科学株式会社製の真空定温乾燥器ＤＰ３３を用いて、２００℃で、１時間の加熱を行った。
さらに、株式会社シンクロン製の真空蒸着機ＢＭＣ−８００Ｔを用いて、蒸着温度２００℃で、両面及び側面にフッ化マグネシウムの単層コートを施した。

それぞれの小片（サンプルＲ１，Ｒ２）を２３℃で相対湿度０％の恒温槽４１で３日間保管した後に質量を測定し、一方の小片（サンプルＲ１）を２３℃で相対湿度８５％の恒温槽に２時間保管した後に質量を測定した。その後、両方の小片（サンプルＲ１，Ｒ２）を温度２３℃の純水に１時間浸し、質量を測定した。ここで、２つの小片を温度２３℃相対湿度０％で３日間保管した直後におけるガラス基板の質量を引いた小片のみの質量を１００％とし、以降の工程後のガラス基板の質量を引いた小片のみの質量を百分率で表現すると、下記の表１のようになった。

表１のサンプルＲ２の結果からも明らかなように、本実験で用いたガラス基板上に光硬化性エポキシ樹脂を成形したレンズ樹脂層に相当する円形小片は、１時間の水侵で、略飽和吸水状態となった。また、恒温槽内で高湿環境下で保管した小片（サンプルＲ１）は、高湿環境下における吸湿で、ほぼ飽和吸水率程度の吸水をした。
結果的に、実験に用いた光硬化性エポキシ樹脂は、温度２３℃で相対湿度８５％の恒温槽を用いて、２時間保管して吸水処理（調湿）を行うことで、略飽和吸水率まで吸水させることができることがわかり、その後のダイシング工程時における吸水を非常に少なくできることがわかった。
さらに、使用する樹脂に応じて恒温槽内で保管する条件（主として湿度）を予め決めることで、樹脂層の吸水率を制御できることが確認できた。

次に、ダイシング切断開始時（切断開始直前）の樹脂層の吸水率と、ガラス基板面積に対する樹脂の面積占有率と、ダイシングにより切断した後の形状誤差との関係についての実験を行った。
ガラス基板１１として、直径８インチ、厚さ０．３ｍｍのホウケイ酸ガラス製のガラス基板を用いた。このガラス基板の片面の全面に、光硬化性のエポキシ樹脂を厚さ０．３ｍｍで一様に塗布した。なお、ガラス基板の片面のみとして、全面に樹脂層を形成するのは、吸水による反りや歪みが、この条件のときに最も大きく発生するためである。
次に、ウシオ電機株式会社製のＵＶ照射装置Ｓｐｏｔ Ｃｕｒｅ ＳＰ−７を用いて、波長３６５ｎｍの光で、照度４０ｍＷ、照射時間１３５秒、積算照射量：５４００ｍＪを樹脂に照射した。これにより、レンズ樹脂層１２に相当する樹脂層がガラス基板１１上に形成され、ウェハーレンズ１０に相当するサンプルが得られた。次に、ヤマト科学株式会社製の真空定温乾燥器ＤＰ３３を用いて、サンプルに対して１５０℃で１時間の加熱を行った。次に、株式会社シンクロン製の真空蒸着機ＢＭＣ−８００Ｔを用いて、蒸着温度２００度で、フッ化マグネシウムの単層コートを施す。上記手順で、ダイシング切断開始時（切断開始直前）の樹脂層の吸水率が各種のものを用意した。このサンプルをサンプル１〜１１とする。

一方、サンプル１２〜１４は、ガラス基板１１に対するレンズ樹脂層１２に相当する樹脂の塗布面積を５０％，７５％，１００％の３通りにそれぞれ設定したものであり、その他の条件は、サンプル１と同じである。

サンプル１〜１４のダイシング装置５０としては、株式会社ディスコ製のＤＡＤ３２２０を用いた。ダイシング時の切削水の条件については、切削水圧力を０．４ＭＰａとし、水量を４Ｌ／ｍｉｎとする。この場合、各サンプル１〜１４のダイシングにかかる時間は２時間である。ダイシング後、切断分離された各サンプル１〜１４の個片の縦横の辺長さを測定する。各個片の目的とするサイズは、縦横２．０００ｍｍであり、許容公差は±０．００７ｍｍである。

ダイシングの前に、下記表２のような条件で恒温槽に保管したサンプル１〜１４について、ダイシングを行った。ただし、サンプル１１は、比較例として特に吸水をさせず、常温常湿環境（温度２４℃相対湿度３０％）で１時間保管したものである。

ダイシング後の寸法は、ソニー（株）製のデジタルマイクロメータＭ３０を用いて測定した。結果を以下の表２に示す。なお、表２において、ダイシング結果の形状誤差とは、サンプル１〜１４の個片の縦横寸法のうち上記目的サイズに対し、誤差の大きな辺の誤差量を示している。

恒温槽４１に設定した相対湿度が５０％〜９０％であるサンプル１〜５の場合、調湿による吸水処理終了後の吸水率は、飽和吸水率に対する割合で６５％以上となり、ダイシング切断開始時（切断開始直前）の吸水率は飽和吸水率に対する割合で３０％以上であった。これらのサンプル１〜５をダイシングした個片の形状誤差は、許容公差の±０．００７ｍｍ以内となった。

恒温槽４１に設定した相対湿度が５０％で、調湿時間（保管時間）を１時間以上にしたサンプル６〜１０の場合、調湿による吸水処理終了後の吸水率は、飽和吸水率に対する割合で６５％以上となり、ダイシング直前の吸水率は、飽和吸水率に対する割合で３０％以上であった。これらのサンプル６〜１０をダイシングした個片の形状誤差は、許容公差の±０．００７ｍｍ以内となった。

恒温槽４１で調湿による吸水処理を行わないサンプル１１の場合、常温常湿環境（温度２４℃相対湿度３０％）で１時間保管後の吸水率は、飽和吸水率に対する割合で２０％となり、ダイシング直前の吸水率は、飽和吸水率に対する割合が１０％であった。このサンプル１１をダイシングした個片の形状誤差は、許容公差の±０．００７ｍｍを超えており、目的とする寸法精度が得られなかった。

樹脂の塗布面積を変え、ガラス基板１１の面積に対する樹脂の塗布面積すなわちレンズ樹脂層の占有面積が５０％から１００％までの範囲のサンプル１２〜１４の場合、調湿による吸水処理後にダイシングした個片の形状誤差は、許容公差の±０．００７ｍｍ以内となった。

次に、他の樹脂材料を用いてサンプル１５〜１７を作製し同様の実験を行った。
サンプル１５は、上述のガラス基板の片面の全面に光硬化性のアクリル樹脂を樹脂占有面積１００％で厚さ０．３ｍｍで一様に塗布し、ウシオ電機株式会社製のＵＶ照射装置Ｓｐｏｔ Ｃｕｒｅ ＳＰ−７を用いて、波長３６５ｎｍの光で、照度４０ｍＷ、照射時間３０秒、積算照射量：１２００ｍＪを樹脂に照射した。次に、ヤマト科学株式会社製の真空定温乾燥器ＤＰ３３を用いて、サンプルに対して１５０℃で３０分の加熱を行った。次に、株式会社シンクロン製の真空蒸着機ＢＭＣ−８００Ｔを用いて、蒸着温度２００度で、フッ化マグネシウムの単層コートを施した。
サンプル１６は、上述のガラス基板の片面の全面に光硬化性のアリルエステル樹脂を樹脂占有面積１００％で厚さ０．３ｍｍで一様に塗布し、ウシオ電機株式会社製のＵＶ照射装置Ｓｐｏｔ Ｃｕｒｅ ＳＰ−７を用いて、波長３６５ｎｍの光で、照度４０ｍＷ、照射時間６０秒、積算照射量：２４００ｍＪを樹脂に照射した。次に、ヤマト科学株式会社製の真空定温乾燥器ＤＰ３３を用いて、サンプルに対して１５０℃で１時間の加熱を行った。次に、株式会社シンクロン製の真空蒸着機ＢＭＣ−８００Ｔを用いて、蒸着温度２００度で、フッ化マグネシウムの単層コートを施した。
サンプル１７は、上述のガラス基板の片面の全面に光硬化性のアクリル樹脂を樹脂占有面積１００％で厚さ０．３ｍｍで一様に塗布し、ウシオ電機株式会社製のＵＶ照射装置Ｓｐｏｔ Ｃｕｒｅ ＳＰ−７を用いて、波長３６５ｎｍの光で、照度４０ｍＷ、照射時間２００秒、積算照射量：８０００ｍＪを樹脂に照射した。次に、ヤマト科学株式会社製の真空定温乾燥器ＤＰ３３を用いて、サンプルに対して２００℃で１時間の加熱を行った。次に、株式会社シンクロン製の真空蒸着機ＢＭＣ−８００Ｔを用いて、蒸着温度２００度で、フッ化マグネシウムの単層コートを施した。
なお、サンプル１５〜１７は、樹脂層片面形成、樹脂占有面積１００％、ダイシング切断開始時（切断開始直前）の樹脂層の吸水率３０％の、最も厳しい条件で１種作製とした。

以上のように作製したサンプル１５〜１７を同様にダイシングして個片化した。各個片の目的とするサイズは、縦横２．０００ｍｍであり、許容公差は±０．００７ｍｍである。
結果を以下の表３にまとめた。なお、表３において、ダイシング結果の形状誤差とは、サンプル１５〜１７の個片の縦横寸法のうち上記目的サイズに対し、誤差の大きな辺の誤差量を示している。

表３からわかるように、光硬化性のアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、アクリル樹脂においても、ダイシングした個片の形状誤差は、許容公差の±０．００７ｍｍ以内となった。

以上説明したように、個片に切断する前に吸水処理を行うことで、切断した個片の寸法精度を向上させることができる。また、切断開始時（切断開始直前）の吸水率は、飽和吸水率に対する割合で３０％以上であることが好ましく、吸水処理と切断の間の時間に余裕を持たせるために吸水処理直後においては、吸水率を飽和吸水率に対して６０％以上とすることが好ましいことがわかる。

すなわち、本実施形態に係る光学素子の製造方法により、レンズ樹脂層１２，１３に対する吸水処理によってレンズ樹脂層１２，１３の吸水率を十分高めておき、この後にウェハーレンズ１０を個片に切断するので、ウェハーレンズ１０の切断中にレンズ樹脂層１２，１３が吸水して膨張することを抑制できる。これにより、ウェハーレンズ１０の切断中のウェハーレンズ１０の変形を防止でき、ウェハーレンズ１０がダイシングテープ６１から剥離するなどの不具合が発生することを防止できるので、光学素子として正確な形状の光学素子４を得ることができる。

１ａ…レンズ本体、 １ｂ…フランジ部、 １ｄ，２ｄ…スペーサー部、 ２ａ…レンズ本体、 ２ｂ…フランジ部、 ３…飽和吸水率、 ４…光学素子、 １０…ウェハーレンズ、 １０ａ…表面、 １１…ガラス基板、 １１ａ，１１ｂ…面、 １１ｐ…部分、 １２，１３…レンズ樹脂層、 １２ａ，１３ａ…成形面、 １２ｈ，１３ｈ…連結部、 ３０…成形型、 ３１…成形面、 ３１ａ，３２ａ…光学転写面、 ３１ｂ，３２ｂ…フランジ転写面、 ４０…調湿装置、 ４１…恒温槽、 ５０…ダイシング装置、 ５１…切削部、 ５３…給水部、 ５６…金属治具、 ６１…ダイシングテープ、 １００…ウェハーレンズ、 ＡＳ１…当接面、 ＡＳ２…当接面、 ＦＰ１…フランジ面、 ＦＰ２…フランジ面、 Ｌ１，Ｌ２…レンズ要素、 ＯＡ…光軸、 ＯＳ１，ＯＳ２…光学面

Claims (9)

1. ガラス基板上に樹脂層が形成されたウェハーレンズを個片に切断して光学素子を得る光学素子の製造方法であって、
   前記ウェハーレンズを個片に切断する工程の前に、
   前記ウェハーレンズの前記樹脂層に吸水させる吸水処理を行なう工程を、有することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記ウェハーレンズの切断開始時の前記樹脂層の吸水率は、前記樹脂層の飽和吸水率の３割以上であることを特徴とする光学素子の製造方法。
3. 前記吸水処理の直後における前記樹脂層の吸水率は、前記樹脂層の飽和吸水率の６割以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記ガラス基板の樹脂層が形成される面の面積に対する樹脂層の面積占有率が５０％以上であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記吸水処理は、前記ウェハーレンズを所定の湿度及び温度の恒温槽内で所定時間保管することにより行うことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記恒温槽の湿度は、相対湿度において５０％以上であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記恒温槽での前記ウェハーレンズの保管時間は、１時間以上であることを特徴とする請求項5又は６に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記樹脂層は、エネルギー硬化性樹脂材料を用いて成形されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子。

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