JP5678887B2 - ウエハレンズ製造装置、ウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ製造用樹脂型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はウエハレンズ製造装置、成形型及びウエハレンズ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、ガラス基板に対し硬化性樹脂からなるレンズ部を設けることで、耐熱性の高い光学レンズを得る技術が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この技術を適用した光学レンズの製造方法の一例として、ウエハ状のガラス基板の表面に対し硬化性樹脂の成形品をレンズ部として複数形成したいわゆる「ウエハレンズ」を形成し、その後にレンズ部ごとにガラス基板をカットする方法も提案されている。

ウエハレンズの製造装置の一例として、配置位置が一定の成形型と、ガラス基板を保持可能なステージとを設け、成形型に対しステージをＸＹ平面上で移動可能に構成してガラス基板に樹脂製のレンズ部を形成するような製造装置が提案されている。当該製造装置では、図２２に示す通り、樹脂を滴下した成形型６００に対し、ステージを所定位置に移動させガラス基板６１０を対向配置させる。成形型６００には複数のキャビティ６０２が形成されている。その後、成形型６００をガラス基板６１０に押圧して樹脂を硬化させ、ガラス基板６１０を離型してガラス基板６１０に樹脂製のレンズ部６１２を形成する。

特許第３９２６３８０号公報

このようなウエハレンズ製造装置においては、成形型をガラス基板に押圧した場合に、樹脂を均一に押し広げて成形型の各キャビティに過不足なく充填するのが理想である。しかしながら、成形型６００上に滴下された樹脂の粘度が位置によってバラツキがあったり樹脂に対する成形型の押圧力に樹脂の位置によってバラツキがあったりすると、樹脂は不均一に押し広げられ、キャビティへの樹脂の充填量が過剰であったり不足したりする。また隣り合うレンズ部を形成する硬化性樹脂同士がくっついた状態で一体成形されると、樹脂を硬化させる際に、ヒケ（一部の領域の樹脂が他の領域の樹脂を引っ張るような現象）が生じる。このような場合、図２３に示す通り、硬化後の樹脂において突起部位６１４が形成されたり欠損部位６１６が形成されたりする。

したがって、本発明の主な目的は、硬化後の樹脂において突起部位や欠損部位が形成されるのを防止することができるウエハレンズ製造装置、成形型及びウエハレンズの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、
ガラス基板に光硬化性樹脂製のレンズ部を形成したウエハレンズを製造するためのウエハレンズ製造装置において、
前記ガラス基板を保持しながら平面移動するステージと、
複数のキャビティを有する成形型と、
前記成形型を前記ステージに保持される前記ガラス基板に向けて昇降移動させる移動機構と、
光を照射する光源と、
前記ステージと前記移動機構と前記光源とを制御する制御装置と、
を有し、
前記成形型の前記ガラス基板における第１位置で前記成形型の複数のキャビティ又は前記ガラス基板に光硬化性樹脂を滴下、前記成形型と前記ガラス基板との一方を他方に押圧、前記ガラス基板を介した光照射による前記光硬化性樹脂の硬化、硬化した光硬化性樹脂からの前記成形型の離型を１サイクルとして行い、離型工程後に前記ガラス基板または前記成形型の一方を他方に対して移動させ、第２位置において当該サイクルを行ってレンズ成形を行う際、前記成形型内のキャビティの前記成形型の移動方向におけるキャビティピッチをｐ（ｍｍ）、前記第１位置から前記第２位置への移動ピッチをｓ（ｍｍ）とした時、ｐ／ｓ≧２となるように前記成形を行うことを特徴とするウエハレンズ製造装置が提供される。

また本発明の第二の態様によれば、
複数のキャビティを有し各キャビティが間引かれた状態で配置された成形型の各キャビティに光硬化性樹脂を滴下するディスペンス工程と、
前記成形型とガラス基板との位置を調整するアライメント工程と、
前記成形型と前記ガラス基板との一方を他方に押圧するインプリント工程と、
光照射して前記光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記ガラス基板を前記成形型から離型する離型工程とを備え、
ディスペンス工程から離型工程までの処理を１サイクルとして繰り返し、前記ガラス基板に光硬化性樹脂製のレンズ部を順次形成するウエハレンズの製造方法において、
繰り返される各サイクルにおいては、前記アライメント工程では、前記成形型を前のサイクルにおける第１位置から今回のサイクルにおける第２位置にキャビティ単位で移動させて形成済みの前記レンズ部の間に前記成形型のキャビティを配置し、前記硬化工程では、前記ガラス基板を介して光を照射し前記光硬化性樹脂を硬化させ、既に形成された前記レンズ部の間を順次補填するように前記レンズ部を形成することを特徴とするウエハレンズの製造方法が提供される。

本発明によれば、成形型のキャビティピッチｐ（ｍｍ）がガラス基板に対する成形型の移動ピッチｓ（ｍｍ）との関係でｐ／ｓ≧２となるように間引き配置され、形成済みのレンズ部の間にキャビティを配置するから、レンズ部は間引かれた状態でガラス基板上に形成され、その間引かれた領域に新たなレンズ部が形成される。そのため、各キャビティに樹脂を滴下すれば各キャビティには過不足なく樹脂が充填され、レンズ部は個々独立に形成されヒケの発生が防止される。その結果、硬化後の樹脂において突起部位や欠損部位が形成されるのを防止することができる。

ウエハレンズの概略構成を示す平面図である。 ウエハレンズの概略構成を示す図面であって、図１のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態にかかるウエハレンズ製造装置の概略構成を示す斜視図である。 図３のウエハレンズ製造装置の平面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用されるＸ軸移動機構の概略構成を示す図面であって、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用されるＹ軸移動機構の概略構成を示す図面であって、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用されるＸＹステージと定盤内との概略構成を示す断面図である。 図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用される成形型部の概略構成を示す断面図である。 図９の概略構成を示す平面図である。 本発明の好ましい実施形態において成形型に対しディスペンサを対向配置した際の概略構成を示す断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用される概略的な制御構成を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態にかかるウエハレンズの製造方法を経時的に説明するための概略的なフローチャートである。 図１３のディスペンス工程から離型工程にかけての圧力状態を概略的に示すタイミングチャートである。 本実施形態におけるガラス基板と成形型との平行度を調整するための構成を概略的に説明する図面である。 本実施形態における成形型の２次元平面上の座標軸変換を概略的に説明する図面である。 成形型の概略構成を示す図面であって、図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 成形型の相対移動の様子を概略的に示す断面図である。 レンズ部の形成順序を概略的に示す平面図である。 成形型とガラス基板の外周縁部とが対向した場合の対処方法を概略的に説明するための平面図である。 ガラス基板に識別子が付されている場合の対処方法を概略的に説明するための平面図である。 従来技術を説明するための概略図である。 従来技術の問題点を説明するための概略的な（ａ）断面図（ｂ）平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１，図２に示す通り、ウエハレンズ１は円形状のガラス基板２と、複数の凸レンズ部４と、を有している。ガラス基板２は基板の一例である。

ガラス基板２の表面には複数の凸レンズ部４がアレイ状に配置されている。凸レンズ部４には、光学面の表面に回折溝や段差等の微細構造が形成されていても良い。ガラス基板２には、凸レンズ部４に代えて、凹レンズ部が形成されても構わない。

凸レンズ部４の周辺には非レンズ部６が形成されている。凸レンズ部４と非レンズ部６とは樹脂により一体的に構成されており、凸レンズ部４と非レンズ部６とで樹脂部８が構成されている。本実施形態では、１枚のガラス基板２に対し型単位で凸レンズ部４が順次形成されていくようになっており、最終的には凸レンズ部４ごとにガラス基板２が切断され個片化される。

樹脂部８は光硬化性樹脂で形成されている。当該光硬化性樹脂としては、例えばアクリル樹脂やアリルエステル樹脂などを用いることができ、これら樹脂はラジカル重合により反応硬化させることができる。

次に、ウエハレンズ１を製造する際に使用するウエハレンズ製造装置（１０）について説明する。

図３，図４に示す通り、ウエハレンズ製造装置１０は、主には、直方体状を呈した定盤２０と、定盤２０上に設けられたＸＹステージ３０と、ＸＹステージ３０をＸ軸方向に沿って移動させるためのＸ軸移動機構１００と、ＸＹステージ３０をＹ軸方向に沿って移動させるための１対のＹ軸移動機構２００と、を備えている。

図４，図５に示す通り、Ｘ軸移動機構１００はＸ軸方向に延在するＸ軸ガイド１０２を有している。図５に示す通り、Ｘ軸ガイド１０２の下方にはＸＹステージ３０が配置されている。ＸＹステージ３０にはＸ軸方向に延在する１対の突条部３１が形成されており、突条部３１間にＸ軸ガイド１０２が配置されている。

図５に示す通り、Ｘ軸移動機構１００はＸＹステージ３０を実際にＸ軸方向に沿って移動させるリニアモータ１１０を有している。リニアモータ１１０は主には固定子１１２，可動子１１４，スケール１１６，センサ１１８で構成された公知の機構を有している。

固定子１１２はＸ軸ガイド１０２に固定されている。ＸＹステージ３０の一方の突条部３１には可動子１１４が固定されており、可動子１１４はＸ軸ガイド１０２に沿って移動可能となっている。スケール１１６はＸ軸ガイド１０２に固定されている。センサ１１８はＸＹステージ３０の他方の突条部３１に固定されている。

Ｘ軸移動機構１００ではセンサ１１８によりスケール１１６を検出しながら可動子１１４が固定子１１２に沿って移動し、これによってＸＹステージ３０がＸ軸ガイド１０２に沿ってＸ軸方向に所定の距離だけ移動可能となっている。

ＸＹステージ３０の各突条部３１にはエアスライドガイド機構１２０が設けられている。エアスライドガイド機構１２０はエアを噴出する噴出孔１２２を有している。エアスライドガイド機構１２０は、作動により各噴出孔１２２からＸ軸ガイド１０２に向けてエアを噴出し、ＸＹステージ３０をＸ軸ガイド１０２に沿ってスライドさせるようになっている。

ＸＹステージ３０の下部には複数のエアスライドガイド機構１３０が設けられている。各エアスライドガイド機構１３０はエアを噴出する２つの噴出孔１３２，１３６と、エアを吸引する１つの吸引孔１３４とを、有している。エアスライドガイド機構１３０は、作動により各噴出孔１３２，１３６から定盤２０に向けてエアを噴出しながら吸引孔１３４からエアを吸引し、ＸＹステージ３０を定盤２０に対し一定の高さ位置で浮動させるようになっている。

図３，図４に示す通り、Ｙ軸移動機構２００はＹ軸方向に延在する１対のＹ軸ガイド２０２を有している。Ｙ軸ガイド２０２上には１対のＹ軸移動体２１０が設けられている。

各Ｙ軸移動体２１０にはＸ軸ガイド１０２の両端が固定されており、Ｙ軸移動体２１０はＸ軸ガイド１０２（ＸＹステージ３０）を支持した状態でＹ軸ガイド２０２に沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。

詳しくは、Ｙ軸移動機構２００にはリニアモータ２２０が設けられている。リニアモータ２２０はＸ軸移動機構１００のリニアモータ１１０の構成と同様に、主には固定子２２２，可動子２２４，スケール２２６，センサ（図示略）で構成されており、センサがスケール２２６を検出しながら可動子２２４が固定子２２２に沿って移動し、これによってＹ軸移動体２１０がＹ軸ガイド２０２に沿ってＹ軸方向に所定の距離だけ移動可能となっている。

図６に示す通り、Ｙ軸移動体２１０の端部にはフック状を呈したフック部２１２，２１４が形成されており、各フック部２１２，２１４の内側にＹ軸ガイド２０２の端部２０４，２０６が嵌合するように埋設されている。

フック部２１２にはエアスライドガイド機構２３０が設けられており、フック部２１４にはエアスライドガイド機構２４０が設けられている。エアスライドガイド機構２３０は３方向（上方，側方，下方）からエアを噴出する噴出孔２３２，２３４，２３６を有している。エアスライドガイド機構２４０も３方向（上方，側方，下方）からエアを噴出する噴出孔２４２，２４４，２４６を有している。

エアスライドガイド機構２３０は作動により各噴出孔２３２，２３４，２３６からＹ軸ガイド２０２の端部２０４に向けてエアを噴出し、他方、エアスライドガイド機構２４０も作動により各噴出孔２４２，２４４，２４６からＹ軸ガイド２０２の端部２０６に向けてエアを噴出し、Ｙ軸移動体２１０をエアスライドさせるようになっている。

図３，図４に示す通り、ＸＹステージ３０上には、ガラス基板２上に樹脂を滴下するディスペンサ３２、成形型６４の平面度（傾き）や高さ位置などを測定するレーザー測長器３４、成形型６４とガラス基板２とのアライメント時に使用する顕微鏡３６が設置されている。なお、成形型６４の平面度（傾き）の測定には、レーザー測長器３４の他、オートコリメータを使用してもよい。

図３に示す通り、ＸＹステージ３０には、上下面を貫通する平面視円形状の貫通孔４０が形成されており、貫通孔４０に対しガラス基板２が保持されている。

詳しくは貫通孔４０には段差が形成されておりその段でガラス基板２が不図示のバネで固定されている。ＸＹステージ３０上には、貫通孔４０を塞ぐように平面視四角状の蓋部４２が設けられている。蓋部４２は石英板等の光透過性の部材で構成されており、蓋部４２の上方には光源４４が設置されている。

図７に示す通り、定盤２０には、ウエハレンズ１の凸レンズ部４を成形するための成形型部５０と、成形型部５０をＺ軸方向に沿って昇降移動させるためのＺ軸移動機構３００と、が埋設されている。成形型部５０は、Ｚ軸移動機構３００（Ｚステージ３０４）の上部に設置されている。

Ｚ軸移動機構３００は、主には、上部にフランジを有する４角筒状のＺ軸ガイド３０２と、Ｚ軸ガイド３０２内をＺ軸方向に移動するＺステージ３０４と、Ｚステージ３０４をＺ軸方向（上下方向）に移動させるモータ３０６と、を備えている。

モータ３０６はポテンショメータを内蔵し、モータにはシャフト３０８が連結されている。Ｚ軸移動機構３００では、モータ３０６の作動によりシャフト３０８が上下に伸縮するようになっており、これに伴ってＺステージ３０４及び成形型部５０が上下に移動する。

図８（ａ）に示す通り、Ｚ軸ガイド３０２の内周面とＺステージ３０４の側面との間には隙間３１０が設けられている。

Ｚ軸ガイド３０２にはエアスライドガイド機構３２０が設けられている。エアスライドガイド機構３２０はエアを噴出する噴出孔３２２，３２４，３２６，３２８を有している。エアスライドガイド機構３２０は作動により各噴出孔３２２，３２４，３２６，３２８からＺステージ３０４に向けてエアを噴出し、Ｚステージ３０４をエアスライドさせるようになっている。

なお、図７に示す通り、Ｚ軸ガイド３０２のフランジを形成する内周面にはシリコングリスやオイルシール、オーリング等のシーリング部材３３０によってシーリングされており、隙間３１０内のエアがＺ軸ガイド３０２の上方に漏れない（抜けない）ようにＺ軸ガイド３０２とＺステージ３０４との間が密閉されている。

また、図示していないが、上下動するＺステージ３０４の周囲にフランジ部を設けて、固定配置されているＺ軸ガイド３０２のフランジ部との間を金属製のベローズで覆うことで同様に密閉するのが上記効果をえるには更に好ましい。

図７に示す通り、蓋部４２，ＸＹステージ３０，定盤２０，Ｚ軸ガイド３０２で囲まれた領域には空間部４００が形成されている。空間部４００は、ＸＹステージ３０に設置されたガラス基板２によって、蓋部４２との間で構成される上部空間部４０２と、Ｚ軸移動機構３００との間で構成される下部空間部４０４とに区画されている。

ここで、ガラス基板２の周縁部には、上下面を貫通し、上部空間部４０２及び下部空間部４０４に互いに連通する連通孔３が形成され、両空間部４０２，４０４の差圧がなくなる構造となっている。下部空間部４０４は真空ポンプなどの減圧機構４１０に連結されており、減圧機構４１０の作動により空間部４００が減圧状態とされる。

なお、ガラス基板２に形成した連通孔３に代えて、例えば図７に示す通り、ＸＹステージ３０に連通孔３８を形成してもよい。

図９に示す通り、成形型部５０は、主には、Ｚステージ３０４上に順に設けられた第１の支持台５２と、ピエゾアクチュエータ５４と、第２の支持台５６と、圧力センサ５８と、第３の支持台６０と、成形型６４と、を備えている。

第１の支持台５２と第２の支持台５６とは予圧用のネジ６６によって連結され互いに近接するように付勢されている。第１の支持台５２と第２の支持台５６との間には３つのピエゾアクチュエータ５４とＬ字状の板バネ６８とが設置されている（図１０参照）。第２の支持台５６と第３の支持台６０とはネジ７０によって連結されており、第２の支持台５６と第３の支持台６０との間に圧力センサ５８が設置されている。

図１０に示す通り、３つのピエゾアクチュエータ５４は、第１の支持台５２上の３つの角部にそれぞれ設けられ、第２の支持台５６を３点で支持している。成形型部５０では、圧力センサ５８の出力値に基づいて各ピエゾアクチュエータ５４の作動を制御し、第２の支持台５６、第１の支持台６０及び成形型６４の傾きが調整される。その結果、成形型６４とガラス基板２との平行出しを行ったり、成形型６４に樹脂を滴下後、樹脂への荷重を所望の圧力に制御しながら型締めや転写成形を行うことができる。

なお、本実施形態では３つのピエゾアクチュエータ５４で構成されているが、前述した平行出しのための煽り、荷重制御が行えるのに適した配置、個数であればよく、個数はこれに限定されない。

成形型６４には複数のキャビティ６５（ここでは凹部）が形成されている。キャビティ６５の表面（成形面）形状はウエハレンズ１における凸レンズ部４に対応するネガ形状となっており、キャビティ６５が成形部となっている。成形型６４は金属製の金型であってもよいし、樹脂製の樹脂型であってもよく、その表面が撥水処理されている。

特に成形型６４を平面視すると、図１０に示す通り、各キャビティ６５は千鳥状に配置されている。すなわち、隣り合うキャビティ６５の間には１つのキャビティ６５が配置可能な程度の間隔があけられており、各キャビティ６５が間引きされた状態で配置されている。そして図１７に示す通り、隣り合うキャビティ６５の間には凹部７２が形成されている。凹部７２はキャビティ６５を埋没可能な程度の深さを有している。

図１１に示す通り、ディスペンサ３２は、樹脂を滴下する針部３３を有し、針部３３がＸＹステージ３０を貫通している。ＸＹステージ３０のディスペンサ３２と成形型部５０とを対向配置させた状態においては、ＸＹステージ３０，定盤２０，Ｚ軸移動機構３００で囲まれた領域に空間部４０６が形成され、ディスペンサ３２の針部３３の先端が空間部４０６に配置される。この状態においては、減圧機構４１０の作動により空間部４０６が減圧状態とされる。

なお、図１１中の他の構成は、図７と同様のため同様の構成部分には同様の符号を付してその説明を省略する。

以上の構成を有するウエハレンズ製造装置１０は制御装置５００を備えている。図１２は、本発明の好ましい実施形態で使用される概略的な制御構成を示すブロック図である。制御装置５００にはディスペンサ３２，レーザー測長器３４，顕微鏡３６，光源４４，成形型部５０（ピエゾアクチュエータ５４，圧力センサ５８，θステージ６２など），Ｘ軸移動機構１００，Ｙ軸移動機構２００，Ｚ軸移動機構３００，エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０，３２０，減圧機構４１０などが接続されており、制御装置５００は、これら部材の検出結果を受けたりその動作（作動や停止など）を制御したりするようになっている。

次に、図１３，図１４を参照しながら、上述のウエハレンズ製造装置１０を使用してウエハレンズ１を製造する方法について説明する。

まず、ガラス基板２をＸＹステージ３０に設置し（ウエハロード工程Ｓ１）、ＸＹステージ３０の貫通孔４０を蓋部４２で覆う（図７参照）。

その後、Ｘ軸移動機構１００（リニアモータ１１０），Ｙ軸移動機構２００（リニアモータ２２０），エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０などを作動させて、ＸＹステージ３０をＸ軸方向及びＹ軸方向にエアでスライド移動させ、ディスペンサ３２が成形型６４の上方に位置するように位置合わせを行う（プリアライメント工程Ｓ２）。

この場合において、定盤２０の所定位置には事前にアライメントマークが付されており、プリアライメント工程では当該アライメントマークを顕微鏡３６で確認しながら、ディスペンサ３２の位置合わせをおこなう。

ディスペンサ３２の位置合わせを行ったら、エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０の作動を停止させてＸＹステージ３０をその位置でロックし、ＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させた状態とする。

この状態において、ディスペンサ３２の針部３３から成形型６４の各キャビティ６５上に所定量の樹脂を滴下する（ディスペンス工程Ｓ３，図１１参照）。

このとき、図１４の実線部分に示す通り、減圧機構４１０を制御して、空間部４０６を減圧しておく。「減圧」とは、基本的には真空状態とすることであり、詳しくはディスペンサ３２の樹脂自体の内部から気泡が発生しない程度で、かつ大気中から樹脂に巻き込まれた気泡を除去できる程度で、圧力を低減することである。例えば、ディスペンサ３２から滴下する樹脂としてエポキシ系樹脂を使用した場合には、空間部４０６を２０００Ｐａ以上とすれば、当該樹脂内部から気泡が発生するのを防止することができる。

このような減圧状態下でディスペンス工程Ｓ３の処理を行うことにより、樹脂内への気泡の巻き込みを防止することができる。

なお、本実施形態では、ディスペンス工程Ｓ３から離形工程Ｓ７までを、基本的には減圧状態下にしておくものとし、減圧の定義は上記にしたがうものとする。

その後、エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０を作動させて、ＸＹステージ３０をＸ軸方向及びＹ軸方向にエアでスライド移動させ、予め設置しておいたガラス基板２が成形型部５０の上方に位置するように位置合わせを行う（アライメント工程Ｓ４，図７参照）。

その後は、
（１）図１５に示す通り、レーザー測長器３４を成形型６４の直上に配置するとともに、エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０の作動を停止させてガラス基板２をその位置でロックし、ＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させた状態とする。

同時に、モータ３０６，エアスライドガイド機構３２０を制御して、噴出孔３２２，３２４，３２６，３２８からエアを噴出してＺステージ３０４を所定の高さ位置に配置し、その後図８（ｂ）に示す通り、例えば噴出孔３２２，３２８のみからエアを噴出させ、Ｚステージ３０４をＺ軸ガイド３０２の内壁に一部当接させる。これにより、成形型部５０の位置をロックする（位置決めする）とともに、Ｚステージ３０４とＺ軸ガイド３０２との間の摩擦力で成形型部５０の位置を一定に保持することができる。
（２）その後、レーザー測長器３４によって３点以上の高さ測定を行って、その結果から成形型６４上面の傾きと成形型６４の高さ位置とを算出し、その出力値（角度αのズレ値）に基づき、ピエゾアクチュエータ５４を制御して、ガラス基板２の下面と成形型６４の上面とを互いに平行にする。

その後、ロック状態を解除し、顕微鏡３６を成形型６４の直上に配置する。エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０の作動を停止させてガラス基板２をその位置でロックし、ＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させた状態とする。

同時に、エアスライドガイド機構３２０を制御して、図８（ｂ）に示す通り、例えば噴出孔３２２，３２８のみからエアを噴出させ、Ｚステージ３０４をＺ軸ガイド３０２の内壁に一部当接させる。これにより、成形型部５０の位置をロックする（位置決めする）とともに、Ｚステージ３０４とＺ軸ガイド３０２との間の摩擦力で成形型部５０の位置を一定に保持する。

このようにＺ軸ガイド３０２とＺステージ３０４との当接により、その上に取り付けられる成形型６４はＺ軸ステージ３０４に対して常に決まった位置・角度で保持する事が可能となる。その結果、ロックを解除した状態ではＺステージ３０４及び成形型６４はスムーズに動作することができると同時に、ロックされた状態では、繰り返し調整時と同じ姿勢での成形動作を行う事が可能となる、というメリットがある。
（３）その後、顕微鏡３６で成形型６４を検出してその検出結果に基づき成形型６４の現実の配置位置を把握し、その現実の配置位置に合わせて、制御装置５００において軸座標として予め設定しておいた成形型６４の初期位位置の軸座標を変換する。

詳しくは、成形型６４の上方から顕微鏡３６で少なくとも２点の位置を認識し、その一方の位置を原点と、他方の位置を補正点として認識する。例えば、成形型６４に対し事前にアライメントマークを対角に付しておき、一方のアライメントマークを原点と、他方のアライメントマークを補正点として認識する。

なお、本実施形態では顕微鏡３６を成形型６４の配置位置を検出する位置検出器の一例として使用している。

その後、原点から補正点に向かう座標変換用の直線を算出してその算出した直線と、予め設定していた軸座標と、のズレ（角度θのズレ値）を算出し、そのズレから軸座標を変換する。すなわち、制御装置５００において成形型６４の平面上の配置位置を軸座標として予め設定しておき、その設定していた軸座標に対して、顕微鏡３６で認識して算出した座標変換用の直線とのズレを把握し、図１６に示す通り、予め設定していた軸座標（破線部参照）を、当該ズレから算出した軸座標（実線部参照）に変換する。これにより、成形型６４とガラス基板２との２次元上の相対位置関係を固定することができ、成形型６４に対するガラス基板２の移動を正確におこなうことができる。

なお、成形型部５０において成形型６４を回動させるθステージ６２（図９参照）を設け、制御装置５００による上記軸座標の変換に変えて、θステージ６２を制御して成形型６４を予め設定していた座標軸に対応するように回転移動させてもよい（ずれた軸座標をもとに戻す）。

この状態において、成形型部５０を位置制御して、ガラス基板２に対して成形型６４を所定位置まで上昇移動させ、成形型６４をその所定位置で保持する（インプリント工程Ｓ５）。

詳しくは、Ｚ軸移動機構（モータ３０６）を作動させてシャフト３０８を上方に伸ばしＺステージ３０４を上方に移動させる。

この場合、モータ３０６に内蔵されたポテンショメータの出力値に基づきモータ３０６の作動を制御し、Ｚステージ３０４を所定の高さ位置まで移動させる。その結果、樹脂がガラス基板２に押圧されて徐々に広がり、成形型６４のキャビティ６５に充填される。

このインプリント工程Ｓ５においても、減圧機構４１０を制御して、空間部４００を減圧しておく。

減圧状態下で樹脂をガラス基板２に押圧することによって、樹脂内への気泡の巻き込みを防止することができる。また、空間部４００を減圧状態としておくので、上部空間部４０２と下部空間部４０４との間で差圧が生じず、ガラス基板２の反りや変形も防止することができる。

その後、Ｚステージ３０４を設定位置で保持したまま、光源４４を制御して、樹脂に対して光照射し樹脂を硬化させる（露光工程Ｓ６）。

このとき、減圧機構４１０を制御して空間部４００を減圧状態としておくので、樹脂への酸素阻害を防止でき、樹脂を確実に硬化させることができる。なお、型締め後、成形時に大気圧開放すると共に窒素をパージする構成とすれば、特に酸素に対して硬化阻害性のあるラジカル反応系の紫外線硬化性樹脂の場合に良好に硬化する効果がある。

なお、樹脂が硬化する際に（樹脂の硬化時又はその後に）、Ｚステージ３０４が所定の高さ位置で保持されたままであると、樹脂において硬化収縮が生じてもガラス基板２がその収縮に追従せず、樹脂の内部に歪が生じたり、樹脂に対するキャビティ６５の面形状の転写が不十分になったりする可能性がある。

そこで、光源４４を一定時間点灯させ、樹脂に対して一定量の光を照射したら、成形型部５０を圧力制御して、ガラス基板２に対する成形型６４の押圧力を所定圧力に保持してもよい。

詳しくは、圧力センサ５８の出力値に基づき、ピエゾアクチュエータ５４を作動させて成形型６４を上方に移動させる。

その後、光源４４を消灯させて樹脂に対する光照射を停止する。光照射停止後、モータ３０６を作動させてシャフト３０８を下方に縮ませ、Ｚステージ３０４を下方に移動する。これによって、硬化後の樹脂をガラス基板２とともに成形型６４から離型する（離型工程Ｓ７）。

このとき、減圧機構４１０を制御して、空間部４００を減圧状態としておくことによって大気圧がかからないため、離型し易くなる。その結果、成形型６４のキャビティ６５の数に対応した複数の凸レンズ部４がガラス基板２に形成される。

以後、ディスペンス工程Ｓ３から離型工程Ｓ７までの処理を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返し、ガラス基板２にさらに複数の凸レンズ部４を順次形成する。

この場合、各サイクルのアライメント工程Ｓ４では、既に形成された凸レンズ部４と成形型６４の凹部７２とが対向し、形成済みの凸レンズ部４の間に成形型６４のキャビティ６５が対向するように、ガラス基板２を位置合わせする。相対的には、図１８に示す通り、成形型６４をキャビティ６５単位で１つずつずらすように、ガラス基板２を位置合わせする。その結果、図１９に示す通り、既に形成された凸レンズ部４の間を順次補填するように、凸レンズ部４が次々に形成される。

なお、上記説明では成形型６４の凹部７２が１レンズ部分単位おきに形成された例で説明しているが、当該凹部７２のピッチ（すなわちキャビティ６５のピッチ）をｐ（ｍｍ）と、成形型６４の移動ピッチをｓ（ｍｍ）とした場合に、ｐ／ｓ≧２となるように間引き配置するものであれば良い。

また、図１９においては、移動方向と移動方向と直交する方向の２次元に配置された複数のキャビティ６５を有する成形型６４を示しているが、移動方向にのみライン状に配置された複数のキャビティ６５を有する成形型６４であっても良い。

なお、成形型６４の表面には撥水処理がなされており、樹脂の充填量がやや過剰である場合であっても、その過剰な樹脂はガラス基板２の表面に付着して凹部７２に垂れ落ちない。既に形成された凸レンズ部４間に次の凸レンズ部４を形成するときにも、既に形成された凸レンズ部４の周辺の非レンズ部６が壁となって、過剰な樹脂は凹部７２に垂れ落ちない。

そしてガラス基板２に対し所定数の凸レンズ部４を形成したら、エアスライドガイド機構１２０，１３０，２３０，２４０，３２０を作動させ、ＸＹステージ３０やＺステージ３０４を所定位置に移動させ、最終的にはＸＹステージ３０から蓋部４２を外してガラス基板２を取り出す（取り出し工程Ｓ８）。

以上の本実施形態によれば、成形型６４の各キャビティ６５がＰ／ｓ≧２を満たすように間引き配置され、ディスペンス工程Ｓ３において各キャビティ６５に樹脂を滴下するから、各キャビティ６５に過不足なく樹脂を充填することができる。そしてアライメント工程Ｓ４では、形成済みの凸レンズ部４の間にキャビティ６５が対向するようにガラス基板２を位置合わせするから、凸レンズ部４は間引かれた状態でガラス基板上に形成され、その間引かれた領域に新たな凸レンズ部４が形成される。この場合、凸レンズ部４は個々独立に形成されるから、ヒケの発生を防止することができる。以上から、樹脂部８において、非レンズ部６に突起部位が形成されたり、凸レンズ部４に欠損部位が形成されたりするのを防止することができる。

なお、図２０に示す通り、成形型６４とガラス基板２とがガラス基板２の外周縁部２ａで対向配置された場合、ディスペンス工程Ｓ３では、ガラス基板２の内側に対向するキャビティ６５ａにのみ樹脂を滴下し、ガラス基板２の外側又はガラス基板２の外周縁部２ａに対向するキャビティ６５ｂには樹脂を滴下しない。

図２１に示す通り、ガラス基板２に識別子２ｂ（ガラス基板２の位置合わせ用のアライメントマークやガラス基板２の製造番号など）が付されている場合、アライメント工程Ｓ４では、成形型６４の凹部７２に識別子２ｂを対向させるようにガラス基板２を位置合わせし、識別子２ｂ上に凸レンズ部４を形成しない。

本実施形態では、ディスペンス工程Ｓ３から離型工程Ｓ７にかけてガラス基板２の近傍を局所的に減圧状態としたが、上記ステップ＆リピート方式，一括方式のいずれにおいても、ウエハレンズ製造装置１０（制御装置５００を除く。）の全体をチャンバなどの閉じた系に設置し、ガラス基板２の近傍を含むウエハレンズ装置１０ごと全体的に減圧状態としてもよい。

また本実施形態では、ウエハレンズ１を製造する例を示したが、本実施形態はウエハレンズ１を製造するためのサブマスターを製造する場合にも適用することができる。サブマスターとは、成形型６４を母型として形成される樹脂型であり、基本的にはガラス基板２に凸レンズ部４を形成したのと同様に、ガラス基板２に対し樹脂製の凹凸を形成したものである。

上記実施形態では、インプリント工程Ｓ５、露光工程Ｓ６において空間部４００を減圧したが、例えば、ガラス基板２に形成した連通孔３を無くして、下部空間部４０４のみを減圧してもよい。

この場合、図１４の破線部分に示す通り、ディスペンス工程Ｓ３、インプリント工程Ｓ５、露光工程Ｓ６のうち少なくとも一度、大気圧に開放することが好ましい。

ディスペンス工程Ｓ３において減圧状態で樹脂を充填したとき場合、樹脂内への気泡の巻き込みを防止できるが、樹脂に加わる表面張力によって樹脂内に気泡が発生することがある。そのため、減圧状態にした後、一度大気圧に開放すれば、その気泡発生を防止することができ、その結果樹脂のキャビティ６５への未充填箇所を無くすことができる。

インプリント工程Ｓ５で２つの上部空間部４０２，下部空間部４０４をいずれも減圧状態にした場合、上部空間部４０２，下部空間部４０４間において差圧が生じないので、樹脂内への気泡の巻き込みを防止できるが、例えば上部空間部４０２を大気圧とし、下部空間部４０４を減圧状態とすると、その差圧によってガラス基板２に反りや変形が生じる。そこで、下部空間部４０４を減圧状態から大気圧に開放した場合、ガラス基板２を平坦に保つことができ、平坦にした状態でインプリントすることができる。

露光工程Ｓ６において減圧状態で樹脂を露光した場合は、酸素による樹脂の硬化阻害を防止して樹脂を確実に硬化させることができるが、その後、大気圧に開放すれば、転写性を上げることができる。

さらに上記実施形態では、成形型６４から樹脂製の凸レンズ部４を形成する例を示したが、上記実施形態は、成形型６４を母型（マスター）として樹脂製の型（サブマスター）を形成する場合にも適用可能である。

１ ウエハレンズ
２ ガラス基板
２ａ 外周縁部
２ｂ 識別子
３ 連通孔
４ 凸レンズ部
６ 非レンズ部
８ 樹脂部
１０ ウエハレンズ製造装置
２０ 定盤
３０ ＸＹステージ
３１ 突条部
３２ ディスペンサ
３３ 針部
３４ レーザー測長器
３６ 顕微鏡
３８ 連通孔
４０ 貫通孔
４２ 蓋部
４４ 光源
５０ 成形型部
５２ 第１の支持台
５４ ピエゾアクチュエータ
５６ 第２の支持台
５８ 圧力センサ
６０ 第３の支持台
６２ θステージ
６４ 成形型
６５ キャビティ
６６ ネジ
６８ 板バネ
７０ ネジ
７２ 凹部
１００ Ｘ軸移動機構
１０２ Ｘ軸ガイド
１１０ リニアモータ
１１２ 固定子
１１４ 可動子
１１６ スケール
１１８ センサ
１２０ エアスライドガイド機構
１２２ 噴出孔
１３０ エアスライドガイド機構
１３２，１３６ 噴出孔
１３４ 吸引孔
２００ Ｙ軸移動機構
２０２ Ｙ軸ガイド２０２
２０４，２０６ 端部
２１０ Ｙ軸移動体
２１２，２１４ フック部
２２０ リニアモータ
２２２ 固定子
２２４ 可動子
２２６ スケール
２３０ エアスライドガイド機構
２３２，２３４，２３６ 噴出孔
２４０ エアスライドガイド機構
２４２，２４４，２４６ 噴出孔
３００ Ｚ軸移動機構
３０２ Ｚ軸ガイド
３０４ Ｚステージ
３０６ モータ
３０８ シャフト
３１０ 隙間
３２０ エアスライドガイド機構
３２２，３２４，３２６，３２８ 噴出孔
３３０ シーリング部材
４００ 空間部
４０２ 上部空間部
４０４ 下部空間部
４０６ 空間部
４１０ 減圧機構
５００ 制御装置
６００ 成形型
６０２ キャビティ
６１０ ガラス基板
６１２ レンズ部
６１４ 突起部位
６１６ 欠損部位

Claims (9)

1. ガラス基板に光硬化性樹脂製のレンズ部を形成したウエハレンズを製造するためのウエハレンズ製造装置において、
   前記ガラス基板を保持しながら平面移動するステージと、
   複数のキャビティを有する成形型と、
   前記成形型を前記ステージに保持される前記ガラス基板に向けて昇降移動させる移動機構と、
   光を照射する光源と、
   前記ステージと前記移動機構と前記光源とを制御する制御装置と、
   を有し、
   前記成形型の前記ガラス基板における第１位置で前記成形型の複数のキャビティ又は前記ガラス基板に光硬化性樹脂を滴下、前記成形型と前記ガラス基板との一方を他方に押圧、前記ガラス基板を介した光照射による前記光硬化性樹脂の硬化、硬化した光硬化性樹脂からの前記成形型の離型を１サイクルとして行い、離型工程後に前記ガラス基板または前記成形型の一方を他方に対して移動させ、第２位置において当該サイクルを行ってレンズ成形を行う際、前記成形型内のキャビティの前記成形型の移動方向におけるキャビティピッチをｐ（ｍｍ）、前記第１位置から前記第２位置への移動ピッチをｓ（ｍｍ）とした時、ｐ／ｓ≧２となるように前記成形を行うことを特徴とするウエハレンズ製造装置。
2. 複数のキャビティを有し各キャビティが間引かれた状態で配置された成形型の各キャビティに光硬化性樹脂を滴下するディスペンス工程と、
   前記成形型とガラス基板との位置を調整するアライメント工程と、
   前記成形型と前記ガラス基板との一方を他方に押圧するインプリント工程と、
   光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
   前記ガラス基板を前記成形型から離型する離型工程とを備え、
   ディスペンス工程から離型工程までの処理を１サイクルとして繰り返し、前記ガラス基板に光硬化性樹脂製のレンズ部を順次形成するウエハレンズの製造方法において、
   繰り返される各サイクルにおいては、前記アライメント工程では、前記成形型を前のサイクルにおける第１位置から今回のサイクルにおける第２位置にキャビティ単位で移動させて形成済みの前記レンズ部の間に前記成形型のキャビティを配置し、前記硬化工程では、前記ガラス基板を介して光を照射し前記光硬化性樹脂を硬化させ、既に形成された前記レンズ部の間を順次補填するように前記レンズ部を形成することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
3. 前記成形型の前記ガラス基板における第１位置で前記１サイクルを行い、離型工程後に前記ガラス基板または前記成形型の一方を他方に対して移動させ、第２位置において次の前記１サイクルを行ってレンズ成形を行う際、前記成形型内のキャビティの前記成形型の移動方向におけるキャビティピッチをｐ（ｍｍ）、前記第１位置から前記第２位置への移動ピッチをｓ（ｍｍ）とした時、移動ピッチがｐ／ｓ≧２となるように前記成形を行う請求項２に記載のウエハレンズの製造方法。
4. 前記成形型には、隣り合うキャビティ間に、前記キャビティを埋没可能な深さを有する凹部が形成されている請求項２に記載のウエハレンズの製造方法。
5. 前記複数のキャビティは、千鳥状に配置されている請求項２〜４のいずれか一項に記載のウエハレンズの製造方法。
6. 前記成形型と前記ガラス基板とが前記ガラス基板の外周縁部で対向配置された場合、前記ディスペンス工程では、前記ガラス基板の内側に対向するキャビティにのみ前記光硬化性樹脂を滴下する請求項２に記載のウエハレンズの製造方法。
7. 複数のキャビティを有し各キャビティが間引かれた状態で配置された成形型の各キャビティに光硬化性樹脂を滴下するディスペンス工程と、
   前記成形型とガラス基板との位置を調整するアライメント工程と、
   前記成形型と前記ガラス基板との一方を他方に押圧するインプリント工程と、
   光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、
   前記ガラス基板を前記成形型から離型する離型工程とを備え、
   ディスペンス工程から離型工程までの処理を１サイクルとして繰り返し、前記ガラス基板にレンズを成形するための光硬化性樹脂製の凹凸を順次形成するウエハレンズ製造用樹脂型の製造方法において、
   繰り返される各サイクルにおいては、前記アライメント工程では、前記成形型を前のサイクルにおける第１位置から今回のサイクルにおける第２位置にキャビティ単位で移動させて形成済みの前記光硬化性樹脂製の凹凸の間に前記成形型のキャビティを配置し、前記硬化工程では、前記ガラス基板を介して光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させ、既に形成された前記光硬化性樹脂製の凹凸の間を順次補填するように前記光硬化性樹脂製の凹凸を形成することを特徴とするウエハレンズ製造用樹脂型の製造方法。
8. 前記成形型の前記ガラス基板における第１位置で前記１サイクルを行い、離型工程後に前記ガラス基板または前記成形型の一方を他方に対して移動させ、第２位置において次の前記１サイクルを行って凹凸成形を行う際、前記成形型内のキャビティの前記成形型の移動方向におけるキャビティピッチをｐ（ｍｍ）、前記第１位置から前記第２位置への移動ピッチをｓ（ｍｍ）とした時、移動ピッチがｐ／ｓ≧２となるように前記成形を行う請求項７に記載のウエハレンズ製造用樹脂型の製造方法。
9. 前記樹脂型は、ウエハレンズを製造するためのサブマスターである請求項７または８に記載のウエハレンズ製造用樹脂型の製造方法。