JP5147608B2 - 造形方法、造形物の製造方法及び造形装置 - Google Patents

Description

本発明は、造形方法、造形物の製造方法及び造形装置に関する。

特許文献１には、レンズ形状を形成する面を有する金型を用いたマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記金型により第１の基板上に第１の樹脂を前記レンズ形状に硬化させレンズ基板を複数形成する工程と、前記レンズ基板をアレイ状に配列する工程と、前記アレイ状のレンズ基板上にメッキして前記レンズ形状を形成する面を有するマスタを形成する工程と、前記マスタのレンズ形状を形成する面上にメッキしてマザーを形成する工程と、前記マザーにより成形型を形成する工程と、前記成形型により第２の基板上に第２の樹脂を前記レンズ形状に硬化させ形成する工程と、ドライエッチングにより前記第２の樹脂を除去するとともに前記第２の基板の一部を除去する工程とを含むマイクロレンズアレイの製造方法が開示されている。

また、特許文献２には、マザースタンパの表面にある微細パターンを順次転写させることによる微細構造体の製造方法であって、（１） 基板に対して前記マザースタンパを所定の位置に固定する工程と、（２） 前記マザースタンパと前記基板との間に樹脂を供給する工程と、（３） 真空中にて前記マザースタンパを前記樹脂に押圧する工程と、（４） 前記樹脂を硬化させる工程と、（５） 前記マザースタンパを前記硬化樹脂から離脱させる工程と、（６） 前記マザースタンパと前記基板との相対位置を変更させるように、前記マザースタンパ若しくは前記基板を移動させる工程と、（７） 前記工程（６）の後、工程（２）〜工程（６）を所定の回数繰り返す工程と、を含む微細構造体の製造方法が開示されている。
特開２００５−４１１２５号公報 特開２００３−９４４４５号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示の技術では、用いる被造形物の材質ごとに収縮率が異なることから、高度な精度が要求される造形物を成形することは困難であるとの問題点があった。

本発明は、従来の技術と比較して、造形物を高精度に造形することができる造形方法、造形物の製造方法及び造形装置提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴とするところは、被造形物と、転写形状が形成された転写体とを互いに接触させ、被造形物を前記転写形状にならって変形させる変形工程と、被造形物の、少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、被造形物と前記転写体とを互いに離間させる離間工程と、前記転写体を前記被造形物の他の位置へ相対移動させる移動工程と、を有し、被造形物に前記転写形状を転写する転写工程を複数回繰り返し、被造形物の収縮にあわせて、前記転写体が前記被造形物に接触する位置のピッチ、又は前記転写体の形状を変更する造形方法にある。

好適には、前記変形工程は、基板に予め複数が形成された孔に被造形物を注入する注入工程と、前記孔に注入された被造形物と、前記転写体とを接触させる接触工程と、を有する。

また、好適には、前記注入工程及び前記接触工程を、相互に複数回繰り返す。

また、好適には、前記変形工程では、前記転写体として、１つの転写形状、又は１つの転写形状との反対形状のみが形成された転写体を用い、被造形物を変形させる。

また、好適には、光硬化性材料からなる被造形物を用い、前記硬化工程では、光を照射して被造形物を硬化させる。

また、好適には、熱硬化性材料からなる被造形物を用い、前記硬化工程では、加熱により被造形物を硬化させる。

本発明の第２の特徴とするところは、被造形物と、転写形状が形成された転写体とを互いに接触させ、被造形物を前記転写形状にならって変形させる変形工程、被造形物の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程、被造形物と前記転写体とを互いに離間させる離間工程、及び前記転写体を前記被造形物の他の位置へ相対移動させる移動工程を有する転写工程を複数回繰り返して、前記転写形状の反対形状が複数形成された型を造形する造形造工程と、前記造形工程で造形された型を用いて、複数の転写形状部を有する１次造形物を成形する１次造形物成形工程と、前記１次造形物成形工程で成形された１次造形物を、少なくとも１つの転写形状部を有する複数の２次造形物に分割する分割工程と、を有し、被造形物の収縮にあわせて、前記転写体が前記被造形物に接触する位置のピッチ、又は前記転写体の形状を変更する造形物の製造方法にある。

本発明の第３の特徴とするところは、被造形物を支持する支持部と、前記支持部に支持された被造形物に接触可能に設けられ、転写形状が形成された転写体と、前記支持部に支持された被造形物と前記転写体とを、離間させ、前記転写体を前記被造形物の他の位置へ相対移動させて当接させるように、前記支持部及び前記転写体との少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、被造形物の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写形状にならって変形した部分を硬化させる硬化装置と、被造形物に、前記転写形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
を有し、被造形物の収縮にあわせて、前記転写体が前記被造形物に接触する位置のピッチを前記制御部が変更するか、又は前記転写体の形状が変更可能に構成される造形装置にある。

本発明によれば、従来の技術と比較して、造形物を高精度に造形することができる造形方法、造形物の製造方法及び造形装置を提供することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１において、本発明の第１の実施形態に係る造形装置１０が示されている。造形装置１０は、造形物であり、１次造形物であるレンズアレイの造形に用いられ、設置面に設置される基台１２を有し、基台１２の上に可動台２４が支持されている。可動台２４の上側面には、さらに支持台１４が支持されている。

可動台２４は、下側に突出した形状の突出部２５が形成された下側部分２６と、下側部分２６の上側に位置する上側部分２７とからなり、突出部２５が基台１２の上向きの面１２ａに形成されたｙ軸方向の溝（不図示）に嵌め込まれるように基台１２に取り付けられている。このため、ｙ軸方向の溝にガイドされ、可動台２４は、面１２ａ上でｙ軸方向に移動可能となっている。突出部２５には、送りネジ２８が噛み合っている。送りねじ２８は、軸の方向（長手方向）がｙ軸方向となるように、軸受３０、３０を用いて基台１２に回動自在に支持されている。送りネジ２８の図１における左端部には、基台１２に固定されたｙ軸モータ３２が連結されている。したがって、ｙ軸モータ３２を回転させることで、送りネジ２８を介して突出部２５に駆動が伝達され、可動台２４がｙ軸方向に移動する。可動台をｙ軸のいずれの方向に移動させるかは、ｙ軸モータ３２の回転方向を制御することで決することができる。

可動台２４の上側部分２７には、θ軸モータ３４が設けられている。θ軸モータ３４は、可動台２４の上側部分２７を、可動台２４の下側部分２６に対してＺ軸に垂直な方向の回転軸を中心に回転させる。このように、可動台２４は全体としてｙ軸方向に移動可能であるとともに、上側部分２７が下側部分２６に対して回転可能となっている。

支持台１４には、例えばガラス等からなるウエハＷが載置され、支持台１４は載置されたウエハＷを重力方向下側から支持する。また、支持台１４には、例えばモータ等を備えた駆動源１８が連結されている。このため、支持台１４は、可動台２４の上側部分２７に対してウエハＷと一体として回転することができるようになっていて、ウエハＷにいわゆるスピンコートで樹脂等を塗布する際に用いられるスピンコート用の回転テーブルとして構成されている。あるいは、支持台１４をスピンコート用の回転テーブルとして構成して、スピンコートによってウエハＷに樹脂を塗布するように構成することに替えて、ウエハＷに形成された複数の孔ｈ２（図２参照）に、例えば注入するようにして樹脂を注入する注入装置（不図示）を造形装置１０に設け、この注入装置でウエハＷに形成された複数の孔ｈ２に樹脂を注入するようにしても良い。

支持台１４は、例えばガラス等の光透過性を有する材料を用いる等、後述する光照射装置６０が発する光が通過することができるようになっている。尚、支持台１４にウエハＷを載置し、支持台１４に載置された状態からウエハＷを除去するには、例えばロボット等からなる載置・除去装置（不図示）を用いても良いし、操作者が手作業で行っても良い。

可動台２４の上側部分２７には、被造形物として用いられる光硬化性樹脂を、ウエハＷに供給する供給装置３６が設けられている。供給装置３６には、バルブ３８を介して、光硬化性樹脂を貯蔵する貯蔵部４０が接続されていて、供給装置３６は、貯蔵部４０に貯蔵された光硬化性樹脂を、略円形（円板形状）からなるウエハＷの略中心部に上方から落下させるように供給することができる。ウエハＷに供給された光硬化性樹脂は、支持台１４が予め定められた所定時間回転することで遠心力によって拡散し、ウエハＷ表面に略均一な厚さで塗布された状態となる。

また、可動台２４の上側部分２７には、硬化装置として用いられる光照射装置６０が設けられている。光照射装置６０は、光伝達手段として用いられる光ファイバー６８によって光源７０に接続されていて、ウエハＷに塗布された光硬化性樹脂に光を照射するために用いられる。この実施形態では、光照射装置６０は、支持台１４、ウエハＷ、及びウエハＷに塗布された光硬化性樹脂に対して、後述する転写体６２とは逆側である下側に設けられている。このため、転写体６２を光硬化性樹脂に接触させた状態で、転写体６２に遮られることなく光硬化性樹脂に光を照射することができる。

基台１２には、可動台２４が装着されているとともに支柱４２が固定されている。支柱４２には、支柱４２に対してｘ軸方向に移動可能に可動ユニット４４が取り付けられている。可動ユニット４４は、図中左側に位置する左側部分４８と、左側部分４８に固定された右側部分５０とからなる。左側部分４８は、支柱４２に対してｘ軸方向に移動可能に支持され、送りネジ５２が噛み合っている。送りねじ５２は、軸の方向がｘ軸方向となるように軸受５４により支柱４２に回動可能に取り付けられている。

送りネジ５２の一端部には、支柱４２に取り付けられたｘ軸モータ５６が連結されている。したがって、ｘ軸モータ５６を回転させると、送りネジ５２を介して左側部分４８にｘ軸モータ５６の駆動が伝達され、可動ユニット４４の左側部分４８と右側部分５０とが一体としてｘ軸方向に移動する。可動ユニット４４をｘ軸方向におけるいずれの方向に移動させるかは、ｘ軸モータ５６の回転方向を制御することで決することができる。

可動ユニット４４の右側部分５０には、転写体６２が、支持部材４５を介して装着されている。支持部材４５は、可動ユニット４４に対してｚ軸方向に移動可能に取り付けられていて、図１中左側に突出した突出部４６と、突出部４６に固定された支持部４７とからなる。支持部４７には、例えば下向きの面に転写体６２が着脱することができるように装着されていて、転写体６２は、形成しようとするレンズ部の形状や、被造形物として用いられる樹脂の種類等に応じて、大きさや形状が互いに異なるものの中から選択された１つを装着することができるようになっている。

突出部４６には送りネジ５８が螺合している。送りネジ５８は、可動ユニット４４の右側部分５０に、軸受６１、６１を用いて軸方向がｚ軸方向となるように回動可能に取り付けられている。送りネジ５８の上端部は、支持部材用ｚ軸モータ６４に連結されている。よって、支持部材用ｚ軸モータ６４を回転させると、送りネジ５８を介して支持部材４５に駆動が伝達され、支持部材４５と、支持部材４５に支持された転写体６２とが一体としてｚ軸方向に移動する。

可動ユニット４４の右側部分５０には、ウエハＷ及び転写体６２の位置を検知する検知手段として用いられる検知装置７２が、支持部材４５とは独立して上下動可能に（ｚ軸方向に移動可能に）取り付けられている。検知装置７２は、例えばＣＣＤカメラからなる撮影部７４と、撮影部７４のウエハＷの側に設けられたレンズユニット７６と、撮影部７４による良好な撮影のための明るさを確保する照明手段として用いられるライト７８とを有する。検知装置７２には、検知装置用ｚ軸モータ８０が取り付けられていて、検知装置用ｚ軸モータ８０は、検知装置７２を可動ユニット４４に対してｚ軸方向に移動させるための駆動源として用いられ、検知装置７２を上下動させることにより、撮影部７４の焦点を転写体６２等に合わせることができる。

以上のように、支持部材４５は、可動ユニット４４に対してｚ軸方向に移動可能に取り付けられていて、可動ユニット４４は支柱４２に対してｘ軸方向に移動可能に取り付けられている。よって、ｘ軸モータ５６と支持部材用ｚ軸モータ６４とを制御することで、支持部材４５とともに転写体６２を、ｘ軸方向とｚ軸方向とに移動させることができる。また、先述のように、支持台１４は、ｙ軸モータ３２及びθ軸モータ３４を駆動することで、可動台２４とともにｙ軸方向に移動し、回転する。よって、ｙ軸モータ３２、ｘ軸モータ５６、支持部材用ｚ軸モータ６４、及びθ軸モータ３４を制御することにより、ウエハＷと、光照射装置６０及び転写体６２との相対的な位置関係を変更することができる。

そして、ウエハＷと転写体６２との相対的な位置関係を変更することで、ウエハＷに塗布された光硬化性樹脂と転写体６２とを、互いに当接させ離間させることができる。このように、この実施形態では、ｙ軸モータ３２、ｘ軸モータ５６、支持部材用ｚ軸モータ６４、及びθ軸モータ３４が、送りネジ２８、５２、５８等とともに、光硬化樹脂と転写体６２とを互いに当接させ離間させるように、光硬化性樹脂及び転写体６２の少なくともいずれ一方を移動させる移動装置として用いられている。ｙ軸モータ３２、ｘ軸モータ５６、支持部材用ｚ軸モータ６４、及びθ軸モータ３４の制御の詳細については後述する。

以上で説明をした実施形態において、光硬化性樹脂とは、例えば紫外線硬化樹脂等の不可視の光を照射することにより硬化する樹脂を含むものである。また、以上で説明した実施形態においては、被造形物として光硬化性樹脂が用いられているが、被造形物としては、転写体６２が当接することで、又は転写体６２を圧接することで転写体６２の形状にならって変形可能であり、変形した状態を保って硬化させることができる材料を適宜用いることができ、例えば、加熱することで硬化する熱硬化性樹脂を用いることができる。また、この実施形態では、被造形物を硬化させる硬化装置として、光硬化性樹脂を硬化させる光照射装置が用いられているが、硬化装置は被造形物として用いられる材料に応じて適宜選択される。例えば、前述のように被造形物として熱硬化性樹脂が用いられる場合、硬化装置としては、熱硬化性樹脂を加熱するヒータが選択される。

図２には、転写体６２及びウエハＷの詳細が示されている。

図２に示されるように、ウエハＷは、基板Ｗ１の上方に、保持板Ｗ２が重ねられた構造をしている。基板Ｗ１は、例えば光が透過することができる材料であるガラスからなり、その厚さｔ１は、例えば４００μである。保持板Ｗ２は、例えば液体からなり、流動性が高い硬化前の光硬化性樹脂を所定の位置に保持するために用いられ、例えばシリコンからなり、その厚さｔ２は、例えば７２５μであり、上方から下方に貫通する貫通孔ｈ１が複数形成されている。それぞれの貫通孔ｈ１は、例えば、上方から下方に向かって狭くなるすり鉢形状をしている。

このように、基板Ｗ１の上方に配置される保持板Ｗ２に、保持板Ｗ２を貫通するように複数の貫通孔ｈ１が形成されているため、貫通孔ｈ１の下側が基板Ｗ１で封止され、基板Ｗ１には、下方が封止され上方に向けて開放された凹部形状からなる複数の孔ｈ２が形成された状態となっている。また、基板Ｗ１の互いに隣り合う貫通孔ｈ１の間の位置には、例えば基板Ｗ１の内部にスクライブ層（刻み部）Ｓが形成されている。基板Ｗ１のスクライブ層Ｓが形成された位置は、他の部分よりも強度が弱いため、基板Ｗ１を分割する場合に、基板Ｗ１はスクライブ層Ｓにそって分割される。

転写体６２は、例えば金属からなり、転写形状が形成された転写体として用いられていて、該転写形状としては、例えば凸部９０が形成されている。また、転写体６２は、凸部９０の形状にならって光硬化性樹脂を変形させるために用いられていて、変形した状態で光硬化性樹脂を硬化させることで、転写体６２に形成された転写形状が光硬化樹脂へと転写される。凸部９０は、金属からなる転写体６２を、例えば、マシニングセンタ等の工作機械を用いて例えば削り出す等、機械的に加工することで形成され、非球面形状となっている。

転写体６２に形成された転写形状が転写されることにより造形がなされる被造形物には高い精度が要求される。このため、例えば、凸部９０として転写体６２に形成される転写形状にも高い精度が要求され、しかも、凸部９０は、非球面形状を有し、加工が困難であるため、転写体６２の加工には長時間且つ高コストを要することが多い。そこで、この実施形態では、加工時間を短縮し、コストを抑制するために、転写体６２に一箇所だけ転写形状が形成されている。

ここで、非球面形状とは、一般には、球面の一部を切り出した形状からなる曲面形状以外の表面形状をいう。又、レンズ部３１２のような光学部品においては、以下に式（１）で示す非球面形状式で示される形状をいう。

ｚ＝Ｃ・ρ２／［１＋｛１−（１＋κ１）・Ｃ２・ρ２｝１／２］ ・・・ 式（１）

但し、Ｃを曲率半径Ｒの逆数、ρを反射鏡面の光軸からの高さ、ｚをサグ（ｓａｇ）量、κ１を円錐係数とする。

図２においては、ウエハＷの上向きの面、全面にスピンコートにより光硬化性樹脂が塗布され、塗布された光硬化性樹脂が保持板Ｗ２の孔ｈ２に流れ込むようにして保持板Ｗ２に保持され、保持された光硬化性樹脂に対して、少なくとも凸部９０が光硬化性樹脂に接触するように、転写体６２が接触した状態が示されている。この状態で、光照射装置６０を用いて光硬化樹脂の凸部９０に接触した位置、及びその周辺に光を照射すると、光硬化性樹脂が硬化して凸部に形成された転写形状が光硬化樹脂へと転写される。そして、光硬化性樹脂が硬化した後、転写体６２は、図２に二点鎖線で示されるようにウエハＷから離間し、図２中に矢印で示されるように、例えば、硬化した樹脂を保持する孔ｈ２の隣の孔ｈ２に保持された未硬化の樹脂に接するように移動する。

図３には、ウエハＷの向きの面、全面にスピンコートにより光硬化性樹脂を塗布することに替えて、ウエハＷに形成された複数の孔ｈ２に、注入装置（不図示）を用いて光硬化性樹脂を注入する場合において、保持板Ｗ２に保持された光硬化性樹脂に対して、少なくとも凸部９０が光硬化性樹脂に接触するように、転写体６２が接触した状態が示されている。この場合、１つの孔ｈ２に保持された光硬化性樹脂に凸部９０が接触し、光が照射されている時点で、その孔ｈ２に隣接する孔ｈ２には光硬化性樹脂が既に注入された状態となっており、１つの孔ｈ２内の光硬化性樹脂が硬化した後、転写体６２は、図３に二点鎖線で示されるようにウエハＷから離間し、図３中に矢印で示されるように、硬化した樹脂を保持する孔ｈ２の隣の孔ｈ２に保持された未硬化の樹脂に接するように移動する。そして、隣の孔ｈ２に保持された樹脂に接した状態にある転写体６２が、隣の孔ｈ２のさらに隣の孔ｈ２へと移動する前に、そのさらに隣の孔ｈ２には、注入装置によって光硬化性樹脂が注入される。

すなわち、図３に示されるように、注入装置を用いて光硬化性樹脂を孔ｈ２に注入する場合においては、光硬化性樹脂を転写体６２にならって変形させるにあたり（変形工程）、予め複数の孔ｈ２が形成されたウエハＷに、光硬化性樹脂が注入され（注入工程）、孔
ｈ２に注入された光硬化性樹脂と、転写体６２とを接触させる（接触工程）。また、光硬
化性樹脂を変形させるにあたり、孔ｈ２への光硬化性樹脂の注入（注入工程）と、孔ｈ２に注入された光硬化性樹脂への転写体６２の接触（接触工程）とが、相互に複数回繰り返される。

図４には、ウエハＷの第１の変形例が示されている。先述の実施形態に係るウエハＷは、基板Ｗ１と保持板Ｗ２が積層されるようになっていたが、この第１の変形例に係る基板Ｗ１は、保持板Ｗ２だけからなる。第１の変形例に係る基板Ｗ１を用いる場合は、貫通孔ｈ１の少なくとも１つを下方から塞ぐように、転写体６２を保持板Ｗ２に対して下方から接触させ、下方から塞がれることで形成された孔ｈ２に上方から光硬化性樹脂を供給し、孔ｈ２に供給された光硬化性樹脂に上方から光を照射することができるように、造形装置１０の構成を変更することを要する。この第１の変形例に係るウエハＷを用いる場合は、孔ｈ２に注入された光硬化性樹脂が硬化した後に、転写体６２が隣接する貫通孔ｈ１を下方から塞ぐように移動し、その後、貫通孔ｈ１が塞がれるようにして形成された隣接する孔ｈ２に、注入装置によって光硬化性樹脂が注入される。尚、先述の実施形態に係るウエハＷと同一部分については、図３に同一番号を付して説明を省略する。

以上で説明をしたように、保持板Ｗ２を有するウエハＷ、又は保持板Ｗ２からなるウエハＷを用いると、光硬化性樹脂が保持板Ｗ２に保持されることで、保持板Ｗ２に保持されていない場合と異なり、光硬化性樹脂はウエハＷの表面全体に連続して存するのではなく、複数の小体積からなる空間に小分けして存する状態となる。このため、光硬化性樹脂が収縮した時点において、光硬化性樹脂の収縮が積み重なることで、転写体６２の形状が転写された位置と、所望の位置との間に誤差が生じるとの弊害を防止することができる。また、保持板Ｗ２を用いずに、基板Ｗ１の全面に光硬化性樹脂を塗布する場合と比較して、用いる光硬化性樹脂の量を少なくすることができる。

図５には、ウエハＷの第２の変形例が示されている。

先述の実施形態に係るウエハＷは、基板Ｗ１と保持板Ｗ２とが積層されるようになっていたのに対して、この第２の変形例では、ウエハＷは、保持板Ｗ２を有せず、基板Ｗ１からなる。第２の変形例に係るウエハＷを用いる場合、ウエハＷの表面全体に、スピンコートで光硬化性樹脂を塗布し、ウエハＷに塗布された光硬化性樹脂に対して、順次、転写体６２による転写がなされる。

この第２の変形例に係るウエハＷは、保持板Ｗ２を有しないため、光硬化性樹脂はウエハＷの表面全体に連続して存する状態となり、光硬化性樹脂が収縮した時点において、光硬化性樹脂の収縮が積み重なることで、転写体６２の形状が転写された位置と、所望の位置との間に誤差が生じる虞がある。このため、係る誤差の発生を防止するために、用いる光硬化性樹脂の収縮にあわせて、転写体６２が光硬化性樹脂に接触する位置のピッチを変更することが望ましい。すなわち、転写体６２が転写される１つの位置と、この位置に隣接し、転写体が光硬化性樹脂に接触する他の位置との距離であるピッチを、用いる光硬化性樹脂の収縮率に応じて、光硬化樹脂が硬化した跡における所望のピッチよりも広くなるように、設定し、変更することが望ましい。尚、先述の実施形態に係るウエハＷと同一部分については、図５に同一番号を付して説明を省略する。

図６は、造形装置１０が有する制御装置２００を示すブロック図である。

図６に示されるように、制御装置２００は、検知装置７２で撮影された画像を認識する画像認識装置２０２を介して検知装置７２からの出力が入力される主制御部２０４を有する。主制御部２０４は、モータ制御回路２０６を制御することで、ｙ軸モータ３２、ｘ軸モータ５６、支持部材用ｚ軸モータ６４、及びθ軸モータ３４を制御する。また、主制御部２０４は、光源駆動回路２０８を制御することで光源７０を制御する。また、主制御部２０４は、モータ制御回路２１０を制御することで検知装置用ｚ軸モータ８０を制御する。また、主制御部２０４は、バルブ駆動回路２１２を制御することで、バルブ３８を制御する。また、主制御部２０４は、駆動源制御回路２１４を制御することで、駆動源１８を制御する。また、先述のように、ウエハＷに形成された孔ｈ２に光硬化性樹脂を注入する注入装置（不図示）を造形装置１０に設けた場合、この注入装置の制御も、制御装置２００によってなされる。

図７は、制御装置２００による造形装置１０の制御を示す第１のフローチャートであり、造形物であり光学部品であるレンズアレイ造形する造形方法の工程を示している。ここで、レンズアレイとは、１つの部材に複数のレンズ部が形成された光学部品をいう。この第１のフローチャーチには、ウエハＷの全面に、例えばスピンコートによって光硬化性樹脂が塗布される場合の工程が示されている。

一連の工程がスタートすると、ステップＳ１００で、支持台１４にウエハＷを載置する載置工程が実行される。次のステップＳ２００では、ウエハＷに光硬化性樹脂を塗布する光硬化性樹脂塗布工程が実行される。光硬化樹脂塗布工程では、主制御部２０４は、バルブ駆動回路２１２を制御して、バルブ３８を予め定められた時間、開いた状態とし、ウエハＷの表面に光硬化性樹脂を供給させる。光硬化性樹脂の供給が完了した後、主制御部２０４は、駆動源制御回路２１４を制御して駆動源１８を予め定められた時間、駆動させる。駆動源１８が駆動することで、支持台１４が回転し、支持台１４に載置されたウエハＷに供給された光硬化性樹脂が、遠心力によってウエハＷの表面に略均一に拡散した状態となる。

次のステップＳ３００では、転写体６２に形成された転写形状を光硬化性樹脂に転写する転写工程が実行される。ステップＳ３００の転写工程の詳細については後述する。

次のステップＳ４００では、全ての転写工程が終了したか否かの判別がなされる。すなわち、ステップＳ３００として、例えば、１５００回〜２４００回程度繰り返される転写工程のうち、最後の転写工程であるか否かの判別がなされる。ステップＳ４００で、最後の転写工程ではないとの判別がなされると、ステップＳ３００に戻る。一方、ステップＳ３００で最後の転写工程であるとの判別がなされると、次のステップＳ５００へと進む。

ステップＳ５００では、塗布された光硬化性樹脂に転写がなされたウエハＷが、支持台１４に載置された状態から、造形装置１０外へと搬出される。尚、造形装置１０が、支持台１４にウエハＷを載置し、ウエハＷを造形装置１０から搬出するロボット等の装置を有していない場合は、ウエハＷの支持台１４への載置と、造形装置１０からのウエハＷの除去は操作者による手作業で行われ、主制御部２０４の制御によるステップＳ１００及びステップＳ５００の動作はなされない。

図８は、制御装置２００による転写工程を示す第１のフローチャートであり、ウエハＷの全面に、スピンコート等によって光硬化性樹脂が塗布される場合における、熱硬化性樹脂に転写体６２に形成された転写形状を転写する転写工程（ステップＳ３００）の制御の詳細を示すフローチャートである。

転写工程がスタートすると、ステップＳ３０２でウエハＷに塗布された光硬化性樹脂を、転写体６２に形成された転写形状にならって変形させる変形工程が実行される。すなわち、ステップＳ３０２では、主制御部２０４は、モータ制御回路２０６を制御して、ｙ軸モータ３２、ｘ軸モータ５６、支持部材用ｚ軸モータ６４、及びθ軸モータ３４を駆動させ、ウエハＷに塗布された光硬化性樹脂の所定の位置と転写体６２とが接触し、光硬化性材料を変形させるように、転写体６２及び支持台１４の少なくとも一方を移動させる。

ステップＳ３０２における変形工程では、検知装置７２で検知され、画像認識装置２０２で画像処理されたデータに基づいて、転写体６２が光硬化樹脂の適正な位置に接触するように支持台１４及び転写体６２に位置補正データを作成し、この補正データに基づいて、主制御部２０４による制御で転写体６２及び支持台１４の少なくとも一方を移動させるようにしても良い。

ステップＳ３０２の変形工程では、先述のように光硬化性樹脂が、転写体６２の凸部９０にならって変形する。ここで、転写体６２の凸部９０は、レンズアレイを構成するそれぞれのレンズ部（光学部品部）の反対形状を有するように加工されている。このため、非球面形状からなる凸部９０にならって変形することで、光効硬化性樹脂は、凹形状の非球面形状からなるレンズ部の形状に変形する。尚、この実施形態では、転写形状部として凹形状のレンズ部を形成するために、凸部９０を有する転写体６２を用いているが、例えば、転写形状部として凸形状のレンズ部を形成するための凹部を有する転写体６２を用いる等、形成しようとする光学部品部の形状に応じて、その光学部品部の形状と反対形状に加工された転写部を有する転写体６２が、選択して用いられる。

また、転写体６２を選択するにあっては、用いる光硬化性樹脂の種類が考慮され、用いる光硬化性樹脂の収縮率に応じて、たとえ同じ最終形状のレンズ部を形成する場合であっても異なる大きさ、異なる形状の凸部９０等が形成された転写体が選択される。すなわち、光硬化性樹脂の成形途中における収縮にあわせて、転写体６２の変更がなされる。

次のステップＳ３０４では、転写体６２と接触することにより、転写体６２にならって変形した光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程が実行される。すなわち、主制御部２０４は、光源駆動回路２０８を制御して、光源７０に、光硬化樹脂の少なくとも転写体６２と接触して変形した部分に予め定められた時間光を照射させる。ステップＳ３０４による硬化工程を経ることにより、光硬化性樹脂は、レンズ部の形状に変形した状態で硬化し、光硬化性樹脂に１つのレンズ部が造られる。

次のステップＳ３０６では、硬化した光硬化樹脂と転写体６２とを離間させる離間工程が実行させる。すなわち、主制御部２０４は、モータ制御回路２０６を制御し、例えば、熱硬化樹脂と接触した状態にある転写体６２を上方に移動させるように支持部材用ｚ軸モータ６４を駆動させる。

以上で説明をしたステップＳ３０２、ステップＳ３０４、ステップＳ３０６により一連の転写工程が終了し、転写工程が終了することで、光硬化性樹脂に１つのレンズ部が形成される。そして、図６に示されるように、形成するレンズ部の数に応じて全ての転写が終了するまで転写工程が繰り返すことにより、光硬化性樹脂に繰り返した転写工程の回数と同数のレンズ部の形状が転写されレンズアレイが造形される。

図９は、制御装置２００による造形装置１０の制御を示す第２のフローチャートであり、造形物であり光学部品であるレンズアレイ造形する造形方法の工程を示している。先述の第１のフローチャートには、ウエハＷの全面に、例えばスピンコートによって光硬化性樹脂が塗布される場合の工程が示されていた。これに対して、この第２のフローチャートには、ウエハＷに形成された複数の孔ｈ２（図２参照）に、注入装置（不図示）を用いて光硬化性樹脂を注入する場合の工程が示されている。

先述の第１のフローチャートに示す工程においては、ステップＳ１００で、支持台１４にウエハＷを載置する載置工程が実行され、ステップＳ２００でウエハＷの全面に光硬化性樹脂が塗布され、ステップＳ３００では、転写体６２に形成された転写形状を光硬化性樹脂に転写され、ステップＳ４００で全ての転写工程が終了したか否かの判別がなされた後、ステップＳ５００で、ウエハＷが造形装置１０外へと搬出された。

これに対して、この第２のフローチャートに示す工程においては、ステップＳ２００におけるウエハＷの全面への光硬化性樹脂の塗布はなされず、後述するように、ステップＳ３００の転写工程において、ウエハＷに形成された孔ｈ２への樹脂の注入がなされる。

図１０は、制御装置２００による転写工程を示す第２のフローチャートであり、ウエハＷに形成された複数の孔ｈ２に、注入装置を用いて光硬化性樹脂を注入する場合における、熱硬化性樹脂に転写体６２に形成された転写形状を転写する転写工程（ステップＳ３００）の制御の詳細を示すフローチャートである。

転写工程がスタートすると、ステップＳ３０２で、ウエハＷに形成された複数の孔ｈ２の中の１つに光硬化性樹脂を注入する注入工程(ステップＳ３０２ａ)と、ステップＳ３０
２ａで孔ｈ２の１つに注入された光硬化性樹脂に、転写体６２を接触させる接触工程（Ｓ３０２ｂ）とを有し、光硬化性樹脂を転写体６２に形成された転写形状にならって変形させる変形工程が実行される。すなわち、ステップＳ３０２では、主制御部２０４は、注入装置を制御してウエハＷに形成された複数の孔ｈ２の１つに光硬化性樹脂をした後、モータ制御回路２０６を制御して、１つの孔ｈ２に注入された孔ｈ２と転写体６２とが接触するように、転写体６２及び支持台１４の少なくとも一方を移動させる。

次のステップＳ３０４では、転写体６２にならって変形した光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程が実行される。すなわち、主制御部２０４は、ステップＳ３０２ａで孔ｈ２に注入された樹脂に対して少なくとも光が照射されるように、光源７０を照射させる。ステップＳ３０４による硬化工程を経ることにより、孔ｈ２に注入された光硬化性樹脂は、レンズ部の形状に変形した状態で硬化し、１つのレンズ部が造られる。

次のステップＳ３０６では、硬化した孔ｈ２に注入された光硬化樹脂と、転写体６２とを離間させる離婚工程が実行される。

以上で説明をしたステップＳ３０２ａ、ステップＳ３０２ｂ、ステップＳ３０４、ステップＳ３０６により一連の転写工程が終了し、転写工程が終了することで、ウエハＷに形成された複数の孔ｈ２の１つに光硬化性樹脂が注入されるとともに、この光硬化性樹脂を転写体６２に形成された転写形状にならって変形した状態で硬化させることで、１つのレンズ部が形成される。そして、図９に示されるように、形成するレンズ部の数に応じて全ての転写が終了するまで転写工程が繰り返すことにより、光硬化性樹脂に繰り返した転写工程の回数と同数のレンズ部の形状が転写され、レンズアレイが造形される。

図１１には、以上で説明をした工程により造形されたレンズアレイ３０４を用いて、少なくとも１つの、例えば非球面形状からなるレンズ部を有する光学部品であるレンズを製造する工程が説明されている。

まず、形成されたレンズアレイは、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示されるように、必
要に応じて複数枚が、張り合わせる等の方法で接合される（接合工程）。図１１（ａ）に
は、接合させる前の３個のレンズアレイ３０４が、図１１（ｂ）には、３枚のレンズアレイ３０４が接合された接合レンズアレイ３１０が示されている。

次に、接合工程で接合された接合レンズアレイ３１０を、少なくとも１つのレンズ部を有するように、例えば切断する等の方法で分割する（分割工程）。接合レンズアレイ３１
０が分割されることにより、レンズが製造される。ここで、先述のように、ウエハＷにスクライブ層Ｓ（図２参照）を形成しておけば、接合レンズアレイ３１０の分割が容易となる。

図１１（ｃ）には、レンズアレイ３０４が積層されるように接合された接合レンズアレイ３１０を、１つのレンズ部３１２を含むように切断することで製造されたレンズ３１４が示されている。レンズ３１４を、例えば、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子に取り付けることでカメラを製造することができ、製造されたカメラは、例えば携帯電話機に内蔵されるカメラとして用いられる。

尚、以上で説明をしたレンズの製造工程では、レンズアレイ３０４を複数接合することにより接合レンズアレイを形成し、接合レンズアレイ３１０を分割することよって複数のレンズ部を有するレンズ３１４を製造する工程について説明したが、複数のレンズアレイ３０４を接合することなく単層のまま分割することで、単層からなるレンズ３１４を形成することができる。また、レンズアレイ３０４、接合レンズアレイ３１０を分割することなく、レンズアレイ３０４、接合レンズアレイ３１０として利用することもできる。

次に本発明の第２の実施形態について説明する。

第１の実施形態では、造形装置１０（図１参照）を用いてレンズアレイ３０４（図１１参照）の造形がなされたのに対して、この第２の実施形態では、造形装置１０を用いて、レンズアレイを成形するために用いられる型の形成がなされる。型は、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１００の載置工程、ステップＳ２００に光硬化性樹脂塗付工程、ステップＳ３００の転写工程、ステップＳ５００のウエハ搬出工程を経て造形され、ステップＳ３００の転写工程は、最終的に成形されるレンズアレイのレンズ部の数に応じて繰り返される。

先述の第１の実施形態では、転写体６２（図２参照）として、レンズアレイ３０４に形成される、例えば非球面形状からなるレンズ部と反対形状に加工された転写部を有する転写体６２が用いられた。これに対して、この第２の実施形態では、最終的に形成されるレンズアレイのレンズ部と同形状に加工されたレンズ部を有する転写体６２が用いられる。このため、造形されるレンズ成形用の型には、最終的に形成されるレンズアレイ３０４のレンズ部３１２の形状が転写される。

図１２には、本発明の第２の実施形態において、造形装置１０を用いて造形された型を用いて、１次光学部品としてのレンズアレイを成形する工程と、成形されたレンズアレイを分割して２次光学部品としてのレンズを製造する工程が説明されている。

造形装置１０で造形された型を用いて１次造形物として用いられるレンズアレイを造形し、さらに２次造形物として用いられるレンズを製造するには、まず、図１２（ａ）に示されるように、造形装置１０を用いて型３００を造形し（造形工程）、造形した型３００を用いて、例えばナノインプリント（nanoimprint）の技術を用いて、レンズアレイ３０４を成形する（レンズアレイ成形工程）。例えば、型３００を２つ準備し、２つの型３００、３００を転写体６２（図２参照）の形状が転写された側の面が互いに向かい合うように配置して、型３００、３００の間に、供給装置３０２を用いて例えば樹脂等のレンズアレイの材料を供給し、樹脂等の材料を型３００、３００の形状にならって変形した状態で硬化させ、型３００の転写面の形状と反対の形状を有するレンズアレイを成形する。この際、例えば、型３００の製造時と同様に、レンズアレイの材料として光硬化性樹脂を用いた場合、光を照射することで樹脂を硬化させることができる。

尚、２つの型３００を転写体６２の形状が転写された側の面が互いに向かい合うように配置して型３００、３００の間にレンズアレイの材料を供給することに替えて、型３００の転写体６２の形状が転写された側の面と、平面を有する平板とを対向するように配置して、型３００と平板との間にレンズアレイの材料を供給しても良い。

形成されたレンズアレイは、先述の第１の実施形態で形成されたレンズアレイと同様に、図１２（ｂ）に示されるように必要に応じて複数枚が接合されて（接合工程）、図１２
（ｃ）に示されるように接合レンズアレイ３１０とされ、接合レンズアレイ３１０が、少なくとも１つのレンズ部を有するように分割されて（分割工程）、図１２（ｄ）に示され
るように、１つのレンズ部３１２を有するレンズ３１４が製造される。レンズ３１４は、先述の第１の実施形態で製造されたレンズと同様に、例えば、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子に取り付けることでカメラを製造することができ、製造されたカメラは、例えば携帯電話機に内蔵されるカメラとして用いられる。

先述の第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態で製造されたレンズアレイ３０４は、接合することなく単層のまま分割することで、単層からなるレンズ３１４を形成することができる。また、レンズアレイ３０４、接合レンズアレイ３１０を分割することなく、レンズアレイ３０４、接合レンズアレイ３１０として利用することもできる。

以上で説明をした第１の実施形態では、レンズアレイを形成する例を説明し、第２の実施形態では、レンズアレイを成形するために用いられる型を成形する例にについて説明したが、造形装置１０を用いて造形することができる造形物は、レンズアレイ等の光学部品や、光学部品を成形するための型に限らず、例えば、電鋳で用いられる電鋳母型、入槽モデルをあげることができる。

以上述べたように、本発明は、例えば、非球面形状からなるレンズ部を有するレンズアレイ等のレンズや、このようなレンズの成形に用いられる型等の造形物を造形する造形方法及び造形装置や、例えばＣＭＯＳセンサ等の受光素子を備えたカメラ等に用いられ、例えば、非球面形状からなるレンズ部を有するレンズを製造するレンズ製造方法等に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る造形装置の概略構成を示し、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は左側面図である。 本発明の第１の実施形態に用いられる転写体及びウエハを示す一部断面図である。 本発明の第１の実施形態に用いられるウエハに形成された孔に、光硬化性樹脂を注入する工程の変形例を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に用いられる転写体及びウエハの第１の変形例を示す一部断面図である。 本発明の第１の実施形態に用いられる転写体及びウエハの第２の変形例を示す一部断面図である。 本発明第１の実施形態に係る造形装置に用いられる制御装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る造形装置の動作を示す第１のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る造形装置の転写動作を示す第１のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る造形装置の動作を示す第２のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る造形装置の転写動作を示す第２のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ製造方法の工程を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズ製造方法の工程を説明する説明図である。

符号の説明

１０ 造形装置
１４ 支持台
１８ 駆動源
２４ 可動台
３２ ｙ軸モータ
３４ θ軸モータ
３６ 供給装置
４４ 可動ユニット
５６ ｘ軸モータ
６０ 光照射装置
６２ 転写体
６４ 支持部材用ｚ軸モータ
６８ 光ファイバー
７０ 光源
７２ 検知装置
７４ 撮影部
７６ レンズユニット
９０ 凸部
２００ 制御装置
２０４ 主制御部
３００ 型
３０４ レンズアレイ
３１０ 接合レンズアレイ
３１２ レンズ部
３１４ レンズ
Ｗ ウエハ
Ｗ１ 基板
Ｗ２ 保持板
ｈ１ 貫通孔
ｈ２ 孔

Claims (8)

1. 被造形物と、転写形状が形成された転写体とを互いに接触させ、被造形物を前記転写形状にならって変形させる変形工程と、
   被造形物の、少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、
   被造形物と前記転写体とを互いに離間させる離間工程と、
   前記転写体を前記被造形物の他の位置へ相対移動させる移動工程と、
   を有し、被造形物に前記転写形状を転写する転写工程を複数回繰り返し、
   被造形物の収縮にあわせて、前記転写体が前記被造形物に接触する位置のピッチ、又は前記転写体の形状を変更する造形方法。
2. 前記変形工程は、
   基板に予め複数が形成された孔に被造形物を注入する注入工程と、
   前記孔に注入された被造形物と、前記転写体とを接触させる接触工程と、
   を有する請求項１記載の造形方法。
3. 前記注入工程及び前記接触工程を、相互に複数回繰り返す請求項２記載の造形方法。
4. 前記変形工程では、前記転写体として、１つの転写形状、又は１つの転写形状との反対形状のみが形成された転写体を用い、被造形物を変形させる請求項１乃至３いずれか記載の造形方法。
5. 光硬化性材料からなる被造形物を用い、
   前記硬化工程では、光を照射して被造形物を硬化させる請求項１乃至４いずれか記載の造形方法。
6. 熱硬化性材料からなる被造形物を用い、
   前記硬化工程では、加熱により被造形物を硬化させる請求項１乃至４いずれか記載の造形方法。
7. 被造形物と、転写形状が形成された転写体とを互いに接触させ、被造形物を前記転写形状にならって変形させる変形工程、被造形物の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程、被造形物と前記転写体とを互いに離間させる離間工程、及び前記転写体を前記被造形物の他の位置へ相対移動させる移動工程を有する転写工程を複数回繰り返して、前記転写形状の反対形状が複数形成された型を造形する造形造工程と、
   前記造形工程で造形された型を用いて、複数の転写形状部を有する１次造形物を成形する１次造形物成形工程と、
   前記１次造形物成形工程で成形された１次造形物を、少なくとも１つの転写形状部を有する複数の２次造形物に分割する分割工程と、
   を有し、
   被造形物の収縮にあわせて、前記転写体が前記被造形物に接触する位置のピッチ、又は前記転写体の形状を変更する造形物の製造方法。
8. 被造形物を支持する支持部と、
   前記支持部に支持された被造形物に接触可能に設けられ、転写形状が形成された転写体と、
   前記支持部に支持された被造形物と前記転写体とを、離間させ、前記転写体を前記被造形物の他の位置へ相対移動させて当接させるように、前記支持部及び前記転写体との少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、
   被造形物の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写形状にならって変形した部分を硬化させる硬化装置と、
   被造形物に、前記転写形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
   を有し、
   被造形物の収縮にあわせて、前記転写体が前記被造形物に接触する位置のピッチを前記制御部が変更するか、又は前記転写体の形状が変更可能に構成される造形装置。

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