JP5647808B2 - レンズアレイのマスタの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、成形型を作製するのに使用されるマスタの製造方法に関する。
近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズと、を備えている。
撮像ユニットのコストの低下を図るため、撮像ユニットに実装されるレンズを大量にかつ安価に製造できるように、レンズの製造方法を効率化することが望まれている。このようなレンズの製造方法としては、基板部に複数のレンズ部を形成した構成であるレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズ部をそれぞれ分離させることで、撮像ユニットに実装するためのレンズを量産する方法が知られている。
上記のレンズアレイの製造方法としては、以下の手順を有する製造方法が知られている（特許文献１参照）。
（１）所定のレンズ面形状を反転した形状のレンズ成形面を有する型を用い、基板の表面に供給された樹脂に型のレンズ成形面の形状を転写し、硬化させる。
（２）上記（１）の工程を繰り返し、レンズ面形状に成形された樹脂成形部を基板の表面に配列する。
（３）同様にして、基板の裏面にもレンズ面形状に成形された樹脂成形部を配列して、マスタを得る。
（４）電鋳によって、マスタの表裏にそれぞれＮｉ等の金属を堆積させ、上型、及び下型を得る。
（５）上型と下型との間に光硬化性樹脂材料、又は熱硬化性樹脂材料を供給する。
（６）樹脂材料を上型と下型との間で挟み、圧縮することによって両型に倣って樹脂材料を変形させる。
（７）樹脂材料に光を照射し、又は熱を加え、樹脂材料を硬化させる。
特許文献１には、ウエハに設けられた複数の孔に光硬化性樹脂を注入し、複数の孔それぞれに注入された光硬化性樹脂に対して順次に、注入された光硬化性樹脂を転写体で成形するとともに、該転写体が接触している状態で光硬化性樹脂に光を照射して硬化させる手順を行うことで、光学素子アレイを成形する成形型を得るために用いるマスタを作製する方法が記載されている。
特許第４２２６０６７号公報
しかし、特許文献１では、マスタを作成する際に、ステップ・アンド・リピートによって、樹脂を成形、光硬化、マスタ型を移動、といった動作を繰り返すため、生産効率が低くかった。
本発明は、生産効率を向上できるマスタの製造方法を提供する。
固体撮像素子と前記固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズ部とを備える撮像ユニットに用いる前記レンズ部が複数配列されたレンズアレイを成形する成形型を作製するのに使用されるレンズアレイのマスタの製造方法であって、マスタ基板上に、複数個所に樹脂を順次供給する樹脂供給工程と、前記複数個所に供給された前記樹脂を一括で、成形時の圧力で変形可能で且つ変形後の前記樹脂の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる第１硬化工程と、前記第１硬化工程の後で、前記複数個所に供給されたそれぞれの樹脂に対し、マスタ成形型を用いて前記レンズ部の成形面と同一の形状の面を順次転写する成形工程と、前記成形工程の後で、前記樹脂を更に硬化させる第２硬化工程と、を有するレンズアレイのマスタの製造方法。
本発明は、マスタ基板上に樹脂を供給した後、樹脂を一括で準硬化状態となるまで硬化させ、樹脂を成形する。そして、成形された形状を保持している樹脂を第２硬化工程によって完全に硬化させ、マスタを得る。こうすれば、マスタ基板上の複数の位置に配置された全ての樹脂を２段階の硬化手順によって硬化させることができ、従来のステップ・アンド・リピートによる手順のように、マスタ基板上の所定の箇所に供給された樹脂ごとに成形と硬化とを行う手順に比べ、生産効率を向上させることができる。
本発明によれば、成形体を成形する成形型を作製するのに使用されるマスタの生産効率を向上させることができる、マスタの製造方法を提供できる。
本発明の実施形態を説明するための撮像ユニットの一例を示す断面図である。 本発明の実施形態を説明するためのレンズアレイの一例を示す斜視図である。 図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の実施形態を説明するためのマスターモデルの一例を示す断面図である。 図４のマスタのＶ−Ｖ線断面図である。 図６Ａから図６Ｄは、図４に示すマスタの製造工程を順次示す模式図である。 成形型の一例を示す断面図である。 図８Ａから図８Ｃは、図２のレンズアレイの製造工程を順次示す模式図である。 図６に示すマスタの製造工程の変形例を示す模式図である。 図６に示すマスタの製造工程の変形例を示す模式図である。 図６に示すマスタの製造工程の変形例を示す模式図である。
図１に示す撮像ユニット１は、センサモジュール２と、レンズモジュール３と、を備えている。
センサモジュール２は、固体撮像素子４と、基板部５とを備えている。基板部５は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されている。固体撮像素子４は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、基板部５に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、基板部５上に受光領域、絶縁膜、電極、配線、等を形成して構成されている。
レンズモジュール３は、レンズ部６と、フランジ部７とを備えている。レンズ部６は、その表裏に所定のレンズ面６ａ、６ｂを有している。両レンズ面６ａ、６ｂは、図示の例ではいずれも凸形状の球面とされているが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。フランジ部７は、レンズ部６の外周から鍔状に張り出して、レンズ部６の外周を取り囲んでいる。レンズ部６、及びフランジ部７は、透光性の材料で一体に形成されている。
レンズモジュール３は、そのフランジ部７と基板部５との間にスペーサ９を介してセンサモジュール２に積層され、センサモジュール２に組み付けられている。スペーサ９は、レンズモジュール３のレンズ部６がセンサモジュール２の固体撮像素子４の受光面に結像するように、センサモジュール２の基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置く厚みとなっている。スペーサ９と両モジュール２、３とは、例えば接着剤などを用いて接合される。
スペーサ９は、センサモジュール２の基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置くことができる限り、その形状は特に限定されないが、固体撮像素子４の周囲を取り囲んで両モジュール２、３の間を外より隔絶する枠状の部材であることが好ましい。これによれば、両モジュール２、３の間から塵等の異物が入り、それが固体撮像素子４の受光面に付着することを防止することができる。更に、スペーサ９を遮光性の材料で形成すれば、両モジュール２、３の間から固体撮像素子４に入射する不要な光を遮ることができる。
なお、図示の例では、センサモジュール２に組み付けられるレンズモジュール３が１つとなっているが、複数のレンズモジュール３が組み付けられる場合もある。その場合に、複数のレンズモジュール３は、スペーサ９と同等のスペーサを介して順次積層され、センサモジュール２に組み付けられる。また、それらのレンズ部６のレンズ面６ａ、６ｂは、レンズモジュール３毎に異なっていてもよい。
以上のように構成された撮像ユニット１は、例えば携帯端末等の回路基板にリフロー実装される。回路基板には撮像ユニット１が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷されており、そこに撮像ユニット１が載置される。そして、撮像ユニット１を含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施される。それにより半田が溶け、撮像ユニット１は回路基板に実装される。
上述のレンズモジュール３は、複数のレンズ部６が１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを、個々にレンズ部６を含むように分断して得られる。また、上述のセンサモジュール２も同様に、複数の固体撮像素子が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイを、個々に固体撮像素子を含むように分断して得られる。以下に、レンズモジュール３を得るレンズアレイについて説明する。
図２及び図３に示すレンズアレイ１０は、複数のレンズ部６と、これらのレンズ部６を相互に繋ぐ基板部１１とを備えている。このレンズアレイ１０は、全体として所定のサイズのウエハ状をなし、そこに複数のレンズ部６が配列された、ウエハレベルレンズアレイとも称され、図示の例では、複数のレンズ部６は２次元に配列されている。これらのレンズ部６、及び基板部１１は、透光性の材料で一体に形成されている。
上述のレンズモジュール３（図１参照）は、レンズアレイ１０において、隣り合うレンズ部６の間で基板部１１を切断して得られる。切断されて個々のレンズ部６に付属する基板部１１が、レンズモジュール３のフランジ部７となる。
次に、レンズアレイ１０の製造方法の一例を説明する。以下に説明するレンズアレイ１０の製造方法では、まず、そのマスターモデル（以下、単にマスタと称する。）が製造され、このマスタから成形型が製造される。そして、レンズアレイ１０は、この成形型を用いて製造される。
図４及び図５に示すマスタ４０は、レンズアレイ１０の表面形状と同じ表面形状を有する。マスタ４０は、基板４１を備えている。基板４１は、例えばガラスや樹脂などのガラス転移を生じる材料（ガラス転移点Ｔｇ１）で形成されており、レンズアレイ１０と同サイズのウエハ状に形成されている。基板４１の表面には、レンズ形状面４２がレンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応して、２次元に配列されている。レンズ形状面４２は、レンズアレイ１０のレンズ部６の表側のレンズ面６ａと同一の形状に成形されている。
図６Ａから図６Ｄを参照して、マスタ４０の製造方法を説明する。
最初に、図６Ａに示すように、マスタ基板６１上に、ディスペンサ５０を用いて樹脂６０を供給する。樹脂６０は、マスタ基板６１上において所定の量ずつ、複数箇所に一定のピッチで供給される。
この例において、樹脂６０は、紫外線硬化性でかつ熱硬化性の樹脂であり、紫外線を照射することで、ある程度硬化し、更に熱を供給することで、完全に硬化する材料を用いる。
樹脂６０を供給した後、図６Ｂに示すように、マスタ基板６１上における全ての樹脂６０に紫外線Ｌを照射する。そして、樹脂６０を、後工程における成形時の圧力で変形可能でかつ変形後の樹脂６０の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる（第１硬化工程）。このとき、マスタ基板６１上の複数箇所に供給された樹脂６０に同時に紫外線Ｌを照射し、一括で硬化させる。樹脂６０は、準硬化状態で、粘度が１０２〜１０６Ｐａ・ｓである。
樹脂６０を準硬化状態まで硬化させた後、図６Ｃに示すように、マスタ成形型７０を用いて、樹脂６０の成形を行う。マスタ成形型には、レンズ部６のレンズ面６ａ，６ｂ（図１参照）と同一の形状の面を転写するためのレンズ成形面７０ａが設けられている。マスタ成形型７０を樹脂６０に押し当てることで、該樹脂６０がレンズ成形面７０ａに倣って変形される。こうして、マスク基板６１上にレンズ形状面４２が形成される。マスタ成形型７０を用いて転写を繰り返すことで、レンズアレイ１０のレンズ部６と同数のレンズ形状部４２をマスタ基板６１の表面に形成する。
マスタ成形型７０によって所定回数の転写を繰り返した後、図６Ｄに示すように、マスタ基板６１上に形成された所定数のレンズ形状部４２を一括で加熱し、レンズ形状部４２、及び、該レンズ形状部４２の周囲の平坦部分を有する樹脂６０を完全に硬化させる（第２硬化工程）。こうすることで、マスタ４０を得る。
上記手順のように、マスタ基板４１上に樹脂６０を供給した後、樹脂６０を一括で準硬化状態となるまで硬化させ、その後、マスタ成形型によって樹脂を成形する。そして、成形された形状を保持している樹脂６０を第２硬化工程によって完全に硬化させ、マスタ４０を得る。こうすれば、マスタ基板４１上の複数の位置に配置された全ての樹脂６０を２段階の硬化手順によって硬化させることができ、従来のステップ・アンド・リピートによる手順のように、マスタ基板４１上の所定の箇所に供給された樹脂ごとに成形と硬化とを行う手順に比べ、生産効率を向上させることができる。
次に、レンズアレイ１０の成形型について説明する。
図７に示す成形型２０は、レンズアレイ１０の一方の面の形状を成形するものである。成形型２０は、マスタ４０を用いて製造される。
成形型２０の転写面２１は、マスタ４０の形状が転写されてなる。つまり、成形型２０の転写面２１は、レンズアレイ１０の表面形状を反転させた形状となる。転写面２１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面２２が２次元に配列されている。レンズ成形面２２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
成形型２０は、例えば電鋳法により製造される。電鋳法による成形型の製造は、まず、マスタ４０の表面に導電膜を形成する。そして導電膜が形成されたマスタ４０をニッケルメッキ液に浸漬し、液中で導電膜を電極とする電界を生じさせる。そして、マスタ４０表面にニッケル（Ｎｉ）を析出、堆積させる。ニッケルの堆積物におけるマスタ４０側の表面が転写面２１となる。こうして、得られたニッケルの堆積物を成形型２０として用いる。
図３に示すレンズアレイ１０のように、両面にレンズ部が設けられる成形体である場合には、上記手順によって、表面形状を成形するための成形型と、裏面形状を成形するための成形型とを製造し、それらを一対で用いて、レンズアレイ１０を製造する。なお、レンズアレイ１０の両面においてレンズ部の配列及び形状が同じである場合には、単一のマスタを共用し、このマスタから２つの成形型を得てもよい。
次に、以上のプロセスを経て製造される成形型を用いたレンズアレイの製造方法を説明する。
この例では、以上のプロセスを経て製造される成形型２０を上型とし、同様のプロセスを経て製造される成形型３０を下型として用いる。
図８Ａに示すように、まず、下型３０の転写面３１上に成形材料Ｍを供給し、成形材料Ｍを転写面３１上に行き渡らせる。成形材料Ｍの流動性が比較的低い場合には、例えば、成形材料Ｍを予熱し、流動性を高めた状態で転写面３１上に供給する。
成形材料Ｍとしては、エネルギー硬化性の樹脂組成物を用いることができる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線の照射（例えば紫外線、電子線照射）により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。
モールド形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
一方、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂組成物にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。
形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂組成物としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂組成物（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂組成物（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂組成物（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂組成物（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂組成物（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など）が物性最適化の観点からは好ましい。
また、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂組成物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。
低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’−ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開２００６／０９５６１０号公報、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。
また、樹脂組成物には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。
樹脂組成物に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。
また、樹脂組成物には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。
また、樹脂組成物には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号[００６３]〜［００７０］）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。
また、樹脂組成物は上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性組成物が溶剤を含む場合には該組成物を基板及び／又は型の上にキャストし溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。
次いで、図８Ｂに示すように、上型２０を降下させ、上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料Ｍを挟み、圧縮することによって両転写面２１、３１に倣って成形材料Ｍを変形させる。
次いで、上型２０が降下しきった後に、加熱又は活性エネルギー線の照射によって成形材料Ｍに硬化エネルギーを付与し、上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料Ｍを硬化させ、レンズアレイ１０を得る。対となる上型２０のレンズ成形面２２と下型３０のレンズ成形面３２との間でレンズ部６が成形される。また、レンズ成形面２２、３２を除く上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で基板部１１が成形される。
そして、図８Ｃに示すように、レンズアレイ１０を上型２０及び下型３０から離型する。
上記のマスタの製造工程では、マスタ基板上に供給された樹脂を、紫外線照射による第１硬化工程と、熱供給による第２硬化工程との２段階で硬化を行ったが、樹脂を硬化させる手順はこれに限定されない。
図９Ａから９Ｄは、図６に示すマスタの製造工程の変形例である。この例において、樹脂６０は、紫外線硬化性でかつ熱硬化性の樹脂であり、熱を供給することで、ある程度硬化し、更に紫外線を照射することで、完全に硬化する材料を用いる。
最初に、図９Ａに示すように、マスタ基板６１上に、ディスペンサ５０を用いて樹脂６０を供給する。樹脂６０は、マスタ基板６１上において所定の量ずつ、複数箇所に一定のピッチで供給される。
樹脂６０を供給した後、図９Ｂに示すように、マスタ基板６１上における全ての樹脂６０に熱Ｈを供給する。そして、樹脂６０を、後工程における成形時の圧力で変形可能でかつ変形後の樹脂６０の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる（第１硬化工程）。このとき、マスタ基板６１上の複数箇所に供給された樹脂６０に同時に熱Ｈを供給し、一括で準硬化状態まで硬化させる。樹脂６０は、準硬化状態で、粘度が１０２〜１０６Ｐａ・ｓである。
樹脂６０を準硬化状態まで硬化させた後、図９Ｃに示すように、マスタ成形型７０を用いて、樹脂６０の成形を行い、マスク基板６１上にレンズ形状面４２を形成する。マスタ成形型７０を用いて転写を繰り返すことで、レンズアレイ１０のレンズ部６と同数のレンズ形状部４２をマスタ基板６１の表面に形成する。
マスタ成形型７０によって所定回数の転写を繰り返した後、図９Ｄに示すように、マスタ基板６１上に形成された所定数のレンズ形状部４２に同時に紫外線Ｌを照射し、レンズ形状部４２、及び、該レンズ形状部４２の周囲の平坦部分を有する樹脂６０を完全に硬化させる（第２硬化工程）。こうすることで、マスタ４０を得る。
図１０Ａから１０Ｄは、図６に示すマスタの製造工程の変形例である。この例において、樹脂６０は、熱硬化性樹脂であり、熱を供給することで、ある程度硬化し、更に熱を供給することで、完全に硬化する材料を用いる。
最初に、図１０Ａに示すように、マスタ基板６１上に、ディスペンサ５０を用いて樹脂６０を供給する。樹脂６０は、マスタ基板６１上において所定の量ずつ、複数箇所に一定のピッチで供給される。
樹脂６０を供給した後、図１０Ｂに示すように、マスタ基板６１上における全ての樹脂６０に熱Ｈを供給する。そして、樹脂６０を、後工程における成形時の圧力で変形可能でかつ変形後の樹脂６０の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる（第１硬化工程）。このとき、マスタ基板６１上の複数箇所に供給された樹脂６０に同時に熱Ｈを供給し、一括で準硬化状態まで硬化させる。樹脂６０は、準硬化状態で、粘度が１０２〜１０６Ｐａ・ｓである。
樹脂６０を準硬化状態まで硬化させた後、図１０Ｃに示すように、マスタ成形型７０を用いて、樹脂６０の成形を行い、マスク基板６１上にレンズ形状面４２を形成する。マスタ成形型７０を用いて転写を繰り返すことで、レンズアレイ１０のレンズ部６と同数のレンズ形状部４２をマスタ基板６１の表面に形成する。
マスタ成形型７０によって所定回数の転写を繰り返した後、図１０Ｄに示すように、マスタ基板６１上に形成された所定数のレンズ形状部４２に同時に熱Ｈを供給し、レンズ形状部４２、及び、該レンズ形状部４２の周囲の平坦部分を有する樹脂６０を完全に硬化させる（第２硬化工程）。こうすることで、マスタ４０を得る。
この例では、第１硬化工程及び第２硬化工程いずれも熱によって樹脂を硬化させる。第１硬化工程における樹脂を硬化させるときの温度Ｔ１が、第２硬化工程における樹脂を硬化させるときの温度Ｔ２より低いことが好ましい。熱による樹脂の硬化の度合い（硬化性材料の重合の進み具合）は、加熱時間に依存するため、第１硬化工程においては、加熱時間ｔ１と硬化温度Ｔ２との積で制御される。
図１１Ａから１１Ｄは、図６に示すマスタの製造工程の変形例である。この例において、樹脂６０は、紫外線硬化性樹脂であり、紫外線を照射することで、ある程度硬化し、更に紫外線を照射することで、完全に硬化する材料を用いる。
最初に、図１１Ａに示すように、マスタ基板６１上に、ディスペンサ５０を用いて樹脂６０を供給する。樹脂６０は、マスタ基板６１上において所定の量ずつ、複数箇所に一定のピッチで供給される。
樹脂６０を供給した後、図１１Ｂに示すように、マスタ基板６１上における全ての樹脂６０に紫外線Ｌを供給する。そして、樹脂６０を、後工程における成形時の圧力で変形可能でかつ変形後の樹脂６０の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる（第１硬化工程）。このとき、マスタ基板６１上の複数箇所に供給された樹脂６０に同時に紫外線Ｌを供給し、一括で準硬化状態まで硬化させる。樹脂６０は、準硬化状態で、粘度が１０２〜１０６Ｐａ・ｓである。
樹脂６０を準硬化状態まで硬化させた後、図１１Ｃに示すように、マスタ成形型７０を用いて、樹脂６０の成形を行い、マスク基板６１上にレンズ形状面４２を形成する。マスタ成形型７０を用いて転写を繰り返すことで、レンズアレイ１０のレンズ部６と同数のレンズ形状部４２をマスタ基板６１の表面に形成する。
マスタ成形型７０によって所定回数の転写を繰り返した後、図１１Ｄに示すように、マスタ基板６１上に形成された所定数のレンズ形状部４２に同時に紫外線Ｌを照射し、レンズ形状部４２、及び、該レンズ形状部４２の周囲の平坦部分を有する樹脂６０を完全に硬化させる（第２硬化工程）。こうすることで、マスタ４０を得る。
この例では、第１硬化工程及び第２硬化工程いずれも紫外線照射によって樹脂を硬化させる。第１硬化工程における樹脂を硬化させるときの、紫外線の出力をＰ１、照射時間をｔｐ１、硬化の温度をＴ１とし、第２硬化工程における樹脂を硬化させるときの紫外線の出力をＰ２、照射時間をｔｐ２とし、硬化の温度をＴ２とすると、次の関係が成り立つ。
Ｐ１×ｔｐ１×Ｔ１ ＜ Ｐ２×ｔｐ２×Ｔ２
ここで、第１硬化工程における紫外線の出力Ｐ１が、第２硬化工程における紫外線の出力Ｐ２より小さくすると、照射時間を最小限に押させることができ、生産効率を向上させることができるため、好ましい。
次に、マスタの製造工程で使用する樹脂であって、紫外線と熱のうち少なくとも一方を用いて、２段階で硬化させる樹脂について説明する。
樹脂の組成物の好ましい例としては、開環重合性モノマー（例えばエポキシ基含有モノマー）と、ラジカル重合性モノマー（例えば（メタ）アクリロイル基含有モノマー）との組み合わせのように、異なる反応性を有するモノマーをそれぞれ含有し、かつ、光又は熱の作用により一方の反応を促進する硬化助剤と、これとは異なるエネルギー（光/熱の違いに加え、光照射波長、加熱温度の違いなども含む）の作用で他方の反応を促進する硬化助剤をそれぞれ含有する樹脂組成物が好ましい。
または、単一の重合反性を有するモノマーに加え、熱の作用により反応を促進する硬化助剤と光の作用により反応を促進する硬化助剤をそれぞれ含有する組成物を挙げることができる。
異なる反応性を有するモノマーをそれぞれ含有する樹脂組成物としては、例えば、特開平１１−２２８６１０号公報、特開２００３−１２８７４７号公報、特開２００４−３１５７４４号公報、同２００６−１３１８６６号公報、同２００６−１３１８６７号公報、特表２００９−５１３７７７号公報に記載の樹脂組成物等を挙げることができる。
単一の重合反性を有するモノマーを含有する樹脂組成物としては、例えば、特開平８−２５８１７２号公報に記載の樹脂組成物等を挙げることができる。
以下に、樹脂組成物と、その樹脂組成物を用いた場合の硬化反応を例示する。
（樹脂組成物の例１：光−熱の２段階硬化の樹脂組成物Ａ）
グリシジルメタクリレート（商品名；ライトエステルG、共栄社化学（株）社製）４５重量部、ジペンタエリスロトールヘキサアクリレート（アルドリッチ社製）１重量部、脂環式酸無水物（商品名；リカシッドHNA‐１００、新日本理化（株）社製）５０重量部、光ラジカル開始剤（商品名；イルガキュア１８４、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）社製）1重量部、熱イオン重合開始剤（商品名；アリカート３３６（アルドリッチ社製））3重量部、を混合溶解し、硬化樹脂組成物を調整した。
上記樹脂組成物Ａを用いる場合、第１硬化工程の光照射では、光源に高圧水銀ランプを使用し、積算露光量３０００ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。第２硬化工程の熱供給では、硬化の温度を１８０℃とし、加熱時間を５分とした。
（樹脂組成物の例２：熱−熱の２段階硬化の樹脂組成物Ｂ）
グリシジルメタクリレート（商品名；ライトエステルＧ、共栄社化学（株）社製）４５重量部、ジペンタエリスロトールヘキサアクリレート（アルドリッチ（株）社製）１重量部、脂環式酸無水物（商品名；リカシッドＨＮＡ‐１００、新日本理化（株）社製）５０重量部、熱ラジカル開始剤（商品名；パーオクタＮＤ、日本油脂（株）社製）１重量部-、熱イオン重合開始剤（商品名；アリカート３３６（アルドリッチ（株）社製））３重量部を混合溶解し硬化樹脂組成物Ｂを調整した。
上記樹脂組成物Ｂを用いる場合、第１硬化工程の熱供給では、ラジカル重合反応で、硬化の温度を１２０℃とし、加熱時間を２分とし、第２硬化工程の熱供給では、イオン重合反応で、硬化の温度を１８０℃とし、加熱時間を５分とした。
（樹脂組成物の例３：熱−光の２段階硬化の樹脂組成物Ｃ）
３，４−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート（商品名；サイクロマーＭ−１００、ダイセル化学（株）社製）８５．５重量部、ジペンタエリスロトールヘキサアクリレート（アルドリッチ社製）０．５重量部、３，４−エポキシシクロヘキシルメチルー３’，４’‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（商品名；セロキサイド２０２１Ｐ、ダイセル化学（株）社製）１０重量部、熱ラジカル開始剤（商品名；パーオクタＮＤ、日本油脂（株）社製）２重量部-、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート（商品名；ＵＶＩ−６９７４、ユニオンカーバイド（株）社製））３重量部を混合溶解し硬化樹脂組成物Ｃを調整した。
上記樹脂組成物Ｃを用いる場合、第１硬化工程の熱供給では、硬化の温度を１２０℃とし、加熱時間を２分とし、第２硬化工程の光照射では、光源に高圧水銀ランプを使用し、積算露光量３０００ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。更に、ポストキュア１００℃で、２時間（硬化反応を十分に完結させるために、後加熱を１００℃、２時間）行うことが好ましい。
本明細書は以下の内容を開示する。
（１）複数の成形部が配列された成形体を成形する成形型を作製するのに使用されるマスタの製造方法であって、
マスタ基板上に、樹脂を供給する樹脂供給工程と、
供給された前記樹脂を一括で、成形時の圧力で変形可能でかつ変形後の前記樹脂の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる第１硬化工程と、
前記第１硬化工程の後で、マスタ成形型を用いて前記成形部の成形面と同一の形状の面を前記樹脂に転写する成形工程と、
前記成形工程の後で、前記樹脂を更に硬化させる第２硬化工程と、を有するマスタの製造方法。
（２）（１）に記載のマスタの製造方法であって、
前記第１硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
前記第２硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を更に硬化させるマスタの製造方法。
（３）（１）に記載のマスタの製造方法であって、
前記第１硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
前記第２硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を更に硬化させるマスタの製造方法。
（４）（１）に記載のマスタの製造方法であって、
前記第１硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
前記第２硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を更に硬化させるマスタの製造方法。
（５）（１）に記載のマスタの製造方法であって、
前記第１硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
前記第２硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を更に硬化させるマスタの製造方法。
（６）（４）に記載のマスタの製造方法であって、
前記第１硬化工程における前記樹脂を硬化させるときの温度が、前記第２硬化工程における前記樹脂を硬化させるときの温度より低いマスタの製造方法。
（７）（５）に記載のマスタの製造方法であって、
前記第１硬化工程における光の出力が、前記第２硬化工程における光の出力より小さいマスタの製造方法。
上記レンズアレイの製造方法は、デジタルカメラ、内視鏡装置、携帯型電子機器等の撮像部に設けられる撮像レンズを製造する際に適用することができる。
１ 基板部
１０ レンズ部
２０，３０ 成形型
４０ マスタ

Claims (7)

  1. 固体撮像素子と前記固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズ部とを備える撮像ユニットに用いる前記レンズ部が複数配列されたレンズアレイを成形する成形型を作製するのに使用されるレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    マスタ基板上に、複数個所に樹脂を順次供給する樹脂供給工程と、
    前記複数個所に供給された前記樹脂を一括で、成形時の圧力で変形可能で且つ変形後の前記樹脂の形状を保持可能な硬化状態である準硬化状態になるまで硬化させる第１硬化工程と、
    前記第１硬化工程の後で、前記複数個所に供給されたそれぞれの樹脂に対し、マスタ成形型を用いて前記レンズ部の成形面と同一の形状の面を順次転写する成形工程と、
    前記成形工程の後で、前記樹脂を更に硬化させる第２硬化工程と、を有するレンズアレイのマスタの製造方法。
  2. 請求項１に記載のレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    前記第１硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
    前記第２硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を更に硬化させるレンズアレイのマスタの製造方法。
  3. 請求項１に記載のレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    前記第１硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
    前記第２硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を更に硬化させるレンズアレイのマスタの製造方法。
  4. 請求項１に記載のレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    前記第１硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
    前記第２硬化工程では、熱を供給することによって前記樹脂を更に硬化させるレンズアレイのマスタの製造方法。
  5. 請求項１に記載のレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    前記第１硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を準硬化状態に硬化させ、
    前記第２硬化工程では、光を照射することによって前記樹脂を更に硬化させるレンズアレイのマスタの製造方法。
  6. 請求項４に記載のレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    前記第１硬化工程における前記樹脂を硬化させるときの温度が、前記第２硬化工程における前記樹脂を硬化させるときの温度より低いレンズアレイのマスタの製造方法。
  7. 請求項５に記載のレンズアレイのマスタの製造方法であって、
    前記第１硬化工程における光の出力が、前記第２硬化工程における光の出力より小さいレンズアレイのマスタの製造方法。
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