JP5678958B2 - ウェハレンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェ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、ガラス基板の表面に硬化性樹脂からなる光学部材を複数設けたいわゆる「ウェハレンズ」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。

エネルギーを与えることで樹脂材料が硬化するエネルギー性硬化樹脂材料として、例えば光硬化性樹脂材料を用いた場合のウェハレンズの製造方法の一例を簡単に説明すると、成形型のキャビティにディスペンサーを使用して樹脂材料をディスペンスする（ディスペンス工程）。その後、真空チャック装置により吸引・固定したガラス基板を、成形型の上方から樹脂材料を押圧して押し広げ、樹脂材料に光照射して光硬化させる（硬化工程）。その後、ガラス基板及び樹脂と成形型とを離型する（離型工程）。その結果、ガラス基板上に複数のレンズ部が形成されたウェハレンズを製造することができる。

特許第３９２６３８０号公報

ところで、レンズ部の材料として、常温（２５℃）における粘度が１００００ｃＰｃ以上の光硬化性樹脂材料を使用する場合がある。特に、光硬化性樹脂材料に無機粒子を拡散させたナノコンポジット樹脂材料は線膨張が低減されることから、レンズの温度特性や環境試験耐性の向上に優れているため使用されることがある。しかしながら、ナノコンポジット樹脂材料は、微粒子を樹脂に拡散させるため粘度が数万〜数十万ｃＰとなることがある。
このような粘度の高い光硬化性樹脂材料からレンズ部を成形しようとすると、ディスペンス時の樹脂材料の糸切れが悪く、樹脂材料のディスペンス量が安定しないという問題がある。そのため、成形型とガラス基板とで樹脂材料を成形面に押し広げた際の樹脂厚がばらつき、一定にならないという問題が発生する。その結果、ウェハレンズの心厚誤差が発生し、光学性能の劣化の一因となる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高粘度樹脂材料のディスペンス時における糸切れの悪さを改善してディスペンス量を安定させ、また、樹脂材料の押し広げも容易でかつ短時間で均一な膜厚に広げることができ、その結果、ウェハレンズの心厚のばらつきを抑えて光学性能に優れたウェハレンズを製造することのできるウェハレンズの製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一の態様によれば、基板の一方の面に、光硬化性樹脂製のレンズ部を設けたウェハレンズの製造方法であって、
前記レンズ部の光学面形状に対応した形状の成形面を有する成形型、及び、前記基板の一方の面の少なくとも一方に光硬化性樹脂材料をディスペンスするディスペンス工程と、
前記ディスペンス工程後、前記光硬化性樹脂材料を前記成形型及び前記基板を相対的に接近させることによって押圧し、前記光硬化性樹脂材料に光を照射させて硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程後、硬化により形成されたレンズ部を前記成形型から離型する離型工程と、を備え、
前記基板及び前記成形型の両者又はいずれか一方は、光透過性を有する材料で構成され、前記硬化工程は、前記基板の上方又は前記成形型の下方から前記光硬化性樹脂材料に光を照射させる光照射工程を含み、
前記光硬化性樹脂材料は、２５℃における粘度が１００００ｃＰ以上であり、
前記ディスペンス工程では、前記光硬化性樹脂材料が１０００ｃＰ以上１００００ｃＰ以下となるように加熱してディスペンスすることを特徴とするウェハレンズの製造方法が提供される。

本発明によれば、ディスペンス時の高粘度な光硬化性樹脂材料の糸切れの悪さが改善され、ディスペンス量が安定する。また、ディスペンス工程後、光硬化性樹脂材料を成形型又は基板に対して押し広げる際に、光硬化性樹脂材料の押し広げが容易で、かつ、短時間で均一な膜厚に押し広げることができる。その結果、ウェハレンズの心厚誤差が抑えられ、光学性能に優れる。

ウェハレンズの概略構成を示す斜視図である。 マスター，サブマスターの概略構成を示す斜視図である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ディスペンス工程を説明するための図面である。 ディスペンス工程を説明するための図面である。 マスター，サブマスター，サブサブマスターの概略構成を示す図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 ウェハレンズの製造方法を説明するための図面である。 大径サブマスターの概略構成を示す平面図である。 通常のサブマスターの概略構成を示す平面図である。 大径サブマスターと通常のサブマスターとを使用してガラス基板の表裏両面にレンズ部を形成する様子を模式的に説明するための図面である。 大径サブマスターを使用する際の不都合を説明するための図面である。 大径サブマスターの変形例を示す図面である。

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。
《第１の実施形態》
[ウェハレンズ]
図１、図４Ｈに示す通り、ウェハレンズ１は、円形状のガラス基板３を有している。ガラス基板３の上面には、樹脂部５が形成されている。
ガラス基板３と樹脂部５との間には、図示しないＩＲカットコートや絞りが形成されている。樹脂部５は凸レンズ部５aとその周辺部の非レンズ部５bとから構成され、これらが一体成形されている。凸レンズ部５aは表面が非球面形状を呈している。絞りは非レンズ部５bで覆われている。
図４Ｈに示す通り、ガラス基板３の下面には樹脂部６が形成されている。ガラス基板３と樹脂部６との間には図示しないＩＲカットコート、絞りが形成されている。樹脂部６は凹レンズ部６ａとその周辺部の非レンズ部６ｂとから構成され、これらが一体成形されている。凹レンズ部６ａは表面が非球面形状を呈している。絞りは非レンズ部６bで覆われている。

樹脂部５，６は公知の光硬化性樹脂材料５Ａ，６Ａから構成されている。光硬化性樹脂材料の中でも、常温（２５℃）における粘度が１００００ｃＰ以上のものが好ましい。
当該光硬化性樹脂材料５Ａ，６Ａとしては、例えば下記に示すようなアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂などが使用可能である。
アクリル樹脂，アリルエステル樹脂を使用する場合にはラジカル重合により反応硬化させることができ、エポキシ樹脂を使用する場合にはカチオン重合により反応硬化させることができる。
また、光硬化性樹脂材料中に無機粒子を拡散させたナノコンポジット樹脂材料を使用しても良い。無機粒子の平均粒径（体積平均粒径）としては、１００ｎｍ以下であることが好ましく、好ましくは１ｎｍ〜〜５０ｎｍ程度が好ましい。無機粒子の平均粒径が１００ｎｍより大きいと、粒子による散乱により光学素子の透過率が低下する場合がある為、１００ｎｍ以下とすることが好ましく、１ｎｍよりも小さい粒子とした場合は、樹脂材料の光学性能や物理特性を変化させる程度の量を添加した場合において、比表面積が非常に大きくなり、粘度が大幅に上昇してしまい、取り扱いが困難となる為、１ｎｍ以上の粒子が用いられることが好ましい。
樹脂部５，６を構成する樹脂材料５Ａ，６Ａの種類は互いに同じでもよいし、異なってもいてもよい。
樹脂材料６Ａ，６Ａの詳細は下記（１）〜（４）の通りである。

（１）アクリル樹脂
重合反応に用いられる(メタ)アクリレートは特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された下記(メタ)アクリレートを使用することができる。エステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、アルキレン(メタ)アクリレート、芳香環を有する(メタ)アクリレート、脂環式構造を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。これらを１種類又は２種類以上を用いることができる。
特に脂環式構造を持つ(メタ)アクリレートが好ましく、酸素原子や窒素原子を含む脂環構造であってもよい。例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘプチル(メタ)アクリレート、ビシクロヘプチル(メタ)アクリレート、トリシクロデシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレートや、イソボロニル(メタ)アクリレート、水添ビスフェノール類のジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また特にアダマンタン骨格を持つと好ましい。例えば、２−アルキル−２−アダマンチル（メタ）アクリレート（特開２００２−１９３８８３号公報参照）、アダマンチルジ（メタ）アクリレート（特開昭５７−５００７８５）、アダマンチルジカルボン酸ジアリル（特開昭６０―１００５３７）、パーフルオロアダマンチルアクリル酸エステル（特開２００４−１２３６８７）、新中村化学製 2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート、1,3-アダマンタンジオールジアクリレート、1,3,5-アダマンタントリオールトリアクリレート、不飽和カルボン酸アダマンチルエステル（特開２０００−１１９２２０）、３，３’−ジアルコキシカルボニル-1,1’ビアダマンタン（特開２００１−２５３８３５号公報参照）、１，１’−ビアダマンタン化合物（米国特許第３３４２８８０号明細書参照）、テトラアダマンタン（特開２００６−１６９１７７号公報参照）、２−アルキル−２−ヒドロキシアダマンタン、２−アルキレンアダマンタン、１，３−アダマンタンジカルボン酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル等の芳香環を有しないアダマンタン骨格を有する硬化性樹脂（特開２００１−３２２９５０号公報参照）、ビス(ヒドロキシフェニル)アダマンタン類やビス（グリシジルオキシフェニル）アダマンタン（特開平１１−３５５２２号公報、特開平１０−１３０３７１号公報参照）等が挙げられる。
また、その他反応性単量体を含有することも可能である。(メタ)アクリレートであれば、例えば、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、などが挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートとして、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールセプタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

（２）アリルエステル樹脂
アリル基を持ちラジカル重合による硬化する樹脂で、例えば次のものが挙げられるが、特に以下のものに限定されるわけではない。
芳香環を含まない臭素含有（メタ）アリルエステル（特開２００３−６６２０１号公報参照）、アリル（メタ）アクリレート（特開平５−２８６８９６号公報参照）、アリルエステル樹脂（特開平５−２８６８９６号公報、特開２００３−６６２０１号公報参照）、アクリル酸エステルとエポキシ基含有不飽和化合物の共重合化合物（特開２００３−１２８７２５号公報参照）、アクリレート化合物（特開２００３−１４７０７２号公報参照）、アクリルエステル化合物（特開２００５−２０６４号公報参照）等が挙げられる。

（３）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、エポキシ基を持ち光又は熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物やカチオン発生剤等を用いることができる。エポキシ樹脂は硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
エポキシの種類としては、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が挙げられる。その一例として、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、２，２’−ビス（４−グリシジルオキシシクロヘキシル）プロパン、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカーボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−５，５−スピロ−（３，４−エポキシシクロヘキサン）−１，３−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、１，２−シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル等を挙げることができる。

（４）ビニル系樹脂
重合反応に用いられるビニル系樹脂は硬化させることによって透明な樹脂組成物を形成する物であれば特に制限はなく、一般的な製造方法により製造されたビニル径樹脂を使用することができる。
ビニル系樹脂は、ビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ−）が架橋反応に寄与するものであればいずれでも良い。
ポリビニル系樹脂のモノマーは、一般式ＣＨ２＝ＣＨ−Ｒで表される。例として、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等が挙げられ、特にＲに芳香族を含む芳香族系ビニル樹脂が好ましい。１分子中にビニル基は１つでも複数でも良く、特に２つ以上ビニル基をもつ、ジビニル系樹脂がより好ましい。これらビニル樹脂は、１種を単独で用いたり、あるいは２種以上を併用することもできる。

硬化剤は硬化性樹脂材料を構成する上で使用されるものであり特に限定はない。硬化剤としては、酸無水物硬化剤やフェノール硬化剤等を好ましく使用することができる。酸無水物硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸と４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸等を挙げることができる。また、必要に応じて硬化促進剤が含有される。硬化促進剤としては、硬化性が良好で、着色がなく、硬化性樹脂の透明性を損なわないものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）等のイミダゾール類、３級アミン、４級アンモニウム塩、ジアザビシクロウンデセン等の双環式アミジン類とその誘導体、ホスフィン、ホスホニウム塩等を用いることができ、これらを１種、あるいは２種以上を混合して用いてもよい。

[ウェハレンズの製造方法]
次に、上述のウェハレンズ１の製造方法について詳細に説明する。
ウェハレンズ１を成形するにあたっては、成形用の型として、図２に示すようなマスター１０、サブマスター２０が使用される。

（マスター）
マスター１０は、直方体状のベース部１２に対し複数の凸部１４がアレイ状に形成されている。凸部１４はウェハレンズ１の凸レンズ部５aに対応するポジ形状となっており、この図では略半球形状に形成されている。マスター１０の外形状は四角形でなくとも良く、円柱状であっても良いが、ここでは四角形状を例として説明する。
マスター１０は一般には金属から構成される。
金属材料としては鉄系材料や鉄系合金、非鉄系合金などが挙げられる。
鉄系材料としては、熱間金型、冷間金型、プラスチック金型、高速度工具鋼、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼、クロム・モリブデン鋼、ステンレス鋼が挙げられる。そのうち、プラスチック金型としては、プリハードン鋼、焼入れ焼戻し鋼、時効処理鋼がある。プリハードン鋼としては、SC系、SCM系、SUS系が挙げられる。SC系にはPXZがある。SCM系としてはHPM2、HPM7、PX5、IMPAXが挙げられる。SUS系としては、HPM38、HPM77、S-STAR、G-STAR、STAVAX、RAMAX-S、PSLが挙げられる。
鉄系合金としては、特開2005-113161や特開2005-206913が挙げられる。
非鉄系合金としては主に、銅合金、アルミ合金、亜鉛合金がよく知られており、例えば特開平10-219373、特開2000-176970に示されている合金が挙げられる。

マスター１０は金属ガラスやアモルファス合金から構成されてもよい。
金属ガラスとしては、PdCuSiやPdCuSiNiなどが挙げられる。金属ガラスはダイヤモンド切削における被削性が高く、工具の磨耗が少ない。
アモルファス合金としては、無電解又は電解のニッケルリンメッキなどがあり、ダイヤモンド切削における被削性がよい。
これらの高被削性材料は、マスター１０全体を構成してもよいし、メッキやスパッタなどの方法によって特に光学転写面の表面だけを覆ってもよい。

（サブマスター）
サブマスター２０は、サブマスター成形部２２とサブマスター基板２６とで構成されている。サブマスター成形部２２には複数の凹部２４がアレイ状に形成されている。凹部２４の表面（成形面）形状はウェハレンズ１における凸レンズ部５aに対応するネガ形状となっており、この図では略半球形状に凹んでいる。

サブマスター成形部２２は、樹脂材料２２Ａによって形成されている。
樹脂材料２２Ａとしては、光硬化性樹脂材料が挙げられ、上記樹脂部５，６と同様のアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂などが使用可能である。また、樹脂材料２２Ａとしては、離型性の良好な樹脂材料、特に透明樹脂材料が好ましく、離型剤を塗布しなくても離型できる樹脂材料がよい。

サブマスター基板２６は石英、シリコーンウェハ、金属、ガラス、樹脂などの平滑性を有する材料から構成される。
透明性の観点（サブマスター２０の上からでも下からでも光照射できるという点）を考慮すると、サブマスター基板２６は、好ましくは石英やガラスなどから構成される。

次に、図３〜図５を参照しながらウェハレンズ１の製造方法について説明する。
図３Ａに示す通り、マスター１０上に樹脂材料２２Ａをディスペンスする。このとき真空引きしながら樹脂材料２２Ａをディスペンスしてもよい。真空引きしながら樹脂材料２２Ａをディスペンスすれば、樹脂材料２２Ａに気泡を混入させずに樹脂材料２２Ａを硬化させることができる。

そして、樹脂材料２２Ａを光照射により硬化させ、マスター１０の凸部１４を樹脂材料２２Ａに転写し、樹脂材料２２Ａに対し複数の凹部２４を形成する。これにより、サブマスター成形部２２が形成される。
光照射に使用する光源５０としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、ブラックライト、Ｇランプ、Ｆランプ等が挙げられ、線状光源であってもよいし、点状光源であってもよい。高圧水銀ランプは、365nm、436nmに狭いスペクトルを持つランプである。メタルハライドランプは、水銀灯の一種で、紫外域における出力は高圧水銀ランプよりも数倍高い。キセノンランプは、最も太陽光に近いスペクトルを持つランプである。ハロゲンランプは長波長の光を多く含んでおり、近赤外光がほとんどであるランプである。蛍光灯は光の三原色に均等な照射強度を持っている。ブラックライトはピークトップを351nmに持ち、300nm〜400nmの近紫外光を放射するライトである。
光源５０から光照射する場合には、複数の線状又は点状の光源５０を格子状に配置して樹脂材料２２Ａの全面に一度に光が到達するようにしてもよいし、線状又は点状の光源５０を樹脂材料２２Ａの表面に対し平行にスキャニングして樹脂材料２２Ａに順次光が到達するようにしてもよい。この場合、好ましくは光照射時の輝度分布や照度（強度）分布を測定し、その測定結果に基づき照射回数，照射量，照射時間等を制御する。
樹脂材料２２Ａを光硬化させた後（サブマスター２０の作製後）においては、サブマスター２０に対しポストキュア（加熱処理）をおこなってもよい。ポストキュアをおこなえば、サブマスター２０の樹脂材料２２Ａを完全に硬化させることができ、サブマスター２０の型寿命を延ばすことができる。

図３Ｂに示す通り、サブマスター成形部２２に対しサブマスター基板２６を接着する。サブマスター成形部２２とサブマスター基板２６との密着性を高めるために、サブマスター基板２６に対しシランカップリング剤を塗布するなどの処理を行ってもよい。

なお、上記のように、マスター１０の凸部１４を樹脂材料２２Ａに転写し、樹脂材料２２Ａが硬化した後（つまりサブマスター成形部２２が形成された後）に、サブマスター基板２６を装着する場合には、接着剤を使う。
逆に、マスター１０の凸部１４を樹脂材料２２Ａに転写し樹脂２２Ａが硬化する前に、サブマスター基板２６を装着するようにしてもよい。この場合には、接着剤を使用せずに、樹脂材料２２Ａの付着力によりサブマスター基板２６を張り付かせるか、又はサブマスター基板２６にカップリング剤を塗布し付着力を強くして樹脂材料２２Ａに対してサブマスター基板２６を付着させる。また、サブマスター基板２６で裏打ちしつつ硬化させる方法としては、樹脂材料２２ＡとしてＵＶ硬化性樹脂を用いるとともに、サブマスター基板２６としてＵＶ透過性の基板を用い、マスター１０とサブマスター基板２６との間に当該樹脂材料２２Ａを充填した状態でサブマスター基板２６の側から樹脂材料２２Ａに対してＵＶ光を照射する方法などがある。

また、サブマスター成形部２２（樹脂材料２２Ａ）をサブマスター基板２６で裏打ちする際には、従来より公知の真空チャック装置２６０を用い、この真空チャック装置２６０の吸引面２６０Ａにサブマスター基板２６を吸引保持しつつ、当該吸引面２６０Ａをマスター１０における凸部１４の成形面に対して平行な状態として、サブマスター成形部２２をサブマスター基板２６で裏打ちすることが好ましい。

その後、図３Ｃに示す通り、マスター１０からサブマスター成形部２２とサブマスター基板２６とを離型し、サブマスター２０が作製される。
その後、図３Ｄに示す通り、サブマスター２０上に樹脂材料５Ａをディスペンスする（ディスペンス工程）。この際に、ディスペンスする樹脂材料５Ａの粘度が１０００〜１００００ｃＰとなるようにディスペンサーを加熱しながらディスペンスする。このとき、使用する樹脂材料５Ａは常温（２５℃）における粘度が１００００ｃＰ以上の光硬化性樹脂材料とする。特に、ナノコンポジット樹脂材料をディスペンスする場合には、熱を常時かけて粘度を下げて成形することが好ましい。また、サブマスター２０も樹脂材料５Ａと実質的に同温度になるように加熱しておくことが好ましい。このように樹脂材料５Ａを上記粘度となるように加熱しながらディスペンスすることによって、樹脂材料５Ａの糸切れの悪さが改善され、ディスペンス量が安定する。
なお、粘度の測定方法に関しては、振動式粘度計で測定することができる。

ここで、ディスペンスの方法としては、図５Ａに示す通り、サブマスター２０の中央に、ディスペンサーＤで樹脂材料５Ａの全量をディスペンスする中央滴下、すなわち、光硬化性樹脂材料をサブマスター２０中央部に配置し、サブマスター２０の複数の凹部２４にまたがるようにディスペンスするようにしてもよいし、図５Ｂに示す通り、サブマスター２０の各凹部２４内に個別に樹脂材料５Ａをディスペンスする個別滴下、すなわち、光硬化性樹脂材料をサブマスター２０の各凹部２４にそれぞれディスペンスするようにしてもよい。
なお、図５中に示すサブマスター２０の凹部２４の個数及びサブマスター２０の形状は、図面の関係上、図２と異なっているが実際は同じものを使用するものとする。
なお、マスター１０に樹脂材料２２Ａをディスペンスする際にも、ディスペンサーを加熱してディスペンスする樹脂材料２２Ａの粘度が１０００〜１００００ｃＰとなるように加熱しながらディスペンスしても良い。ディスペンスする樹脂材料２２Ａは常温（２５℃）における粘度が１００００ｃＰ以上の光硬化性樹脂材料が好ましい。また、マスター１０も樹脂２２Ａの温度と実質的に同温度になるように加熱しておくことが好ましい。

また、真空引きしながら樹脂材料５Ａをディスペンスしてもよい。
そして、図３Ｅに示す通り、樹脂材料５Ａに対し、その上方からガラス基板３を押圧して樹脂材料５Ａを押し広げながら、硬化させる（硬化工程）。また、ガラス基板３で樹脂材料５Ａを押圧しながら押し広げる際に、ディスペンス時に加熱した樹脂材料５Ａと実質的に同温度になるようにガラス基板３及びサブマスター２０を加熱することが好ましい。ガラス基板３及びサブマスター２０も樹脂材料５Ａと実質的に同温度になるように加熱することによって、樹脂材料５Ａを押し広げる際の粘度も１００００ｃＰ以下に維持することができるため、樹脂材料５Ａの押し広げが容易となり、短時間で均一な膜厚で樹脂材料５Ａを広げることができる。
なお、本実施形態のように、ウェハレンズの樹脂層が、レンズ部と、その周囲の平坦部とを有するものである場合、成形時における成形型と基板との相対的な押圧力が高くなりがちであるが、上述のように樹脂材料を加熱しておくことで成形を容易にすることができる。なお、上述した実施形態では、ガラス基板３をサブマスター２０に向けて押圧しているが、これに代えて、間に樹脂材料を介在させてサブマスター２０をガラス基板３に向けて押圧してもよいし、両者ともに互いに接近させるようにしてもよい。要は、サブマスター２０とガラス基板３が相対的に接近することで樹脂材料が押圧されればよい。

樹脂材料５Ａを硬化させる場合には、ガラス基板３の上方に配置した光源５２によってガラス基板３側から光照射しても良いし、サブマスター２０の下方に配置した光源（図示しない）によってサブマスター２０側から光照射しても良いし、ガラス基板３側及びサブマスター２０側からの両方から光照射しても良い。光源５２としては、上述の光源５０と同様のものを使用することができる。

図４Ｆに示す通り、サブマスター２０から樹脂部５とガラス基板３とを離型する（離型工程）。このようにしてガラス基板３の一方の面に凸レンズ部５aが形成される。

続いて、ガラス基板３の他方の面に凹レンズ部６aを形成する方法について説明する。
この場合、凹レンズ部６aに対応するポジ形状の成形面を有するマスター（図示しない）を用意し、このマスターを使用して、凹レンズ部６aに対応するネガ形状の成形面を有するサブマスター２０Ｂを形成する。そして、図４Ｇに示す通り、凹レンズ部６aに対応するネガ形状の成形面を有するサブマスター２０Ｂ上に、図３Ｄと同様にして樹脂材料６Ａをディスペンスする。つまり、ディスペンサーを加熱して、ディスペンスする樹脂材料６Ａの粘度が１０００〜１００００ｃＰとなるように加熱しながらディスペンスする。ディスペンスした後、このサブマスター２０Ｂと、図４Ｆで形成したガラス基板３及び樹脂部５を上下反転させたガラス基板３とを当接させて、ガラス基板３及びサブマスター２０Ｂの間に樹脂材料６Ａを充填した状態にする。その後、光照射により樹脂材料６Ａを硬化させる。
最後に、サブマスター２０Ｂと、ガラス基板３及び樹脂部６とを離型する。このようにして図４Ｈに示す通り、ガラス基板３に凸レンズ部５a及び凹レンズ部６aを有するウェハレンズ１が作製される。

なお、上述の方法では、ガラス基板３の片面ずつに樹脂材料５Ａ、６Ａをディスペンスして、硬化させるとしたが、図３Ｅの状態で樹脂材料５Ａを完全に硬化させる前に、上下反転させ、図４Ｇのサブマスター２０Ｂ上にディスペンスした樹脂材料６Ａに対してガラス基板３を当接させ、サブマスター２０の上方及びサブマスター２０Ｂの下方からそれぞれ光照射することで樹脂材料５Ａ，６Ａを一括して硬化させてもよい。
また、図４Ｆでサブマスター２０から離型した後、ガラス基板３及び樹脂部５を上下反転させずに、ガラス基板３の他方の面に樹脂材料６Ａを塗布し、樹脂６Ａの上方からサブマスター２０Ｂを押圧させて、サブマスター２０の上方及びサブマスター２０Ｂの下方からそれぞれ光照射することで樹脂材料５Ａ，６Ａを一括して硬化させてもよい。

ここで、ガラス基板３の表裏両面に樹脂部５を形成する場合に、図９に示す通りにサブマスター２０を縦横２倍ずつ（倍率は変更可能である。）大きくしたような一体型の大径サブマスター２００と、図１０の通常の大きさのサブマスター２０Ｂとを準備し、ガラス基板３の表面に樹脂部５を形成する場合にはサブマスター２００を使用し、その反対側の裏面に樹脂部６を形成する場合にはサブマスター２０Ｂを複数回にわたり使用するようにしてもよい。

具体的には、ガラス基板３の表面に対しては大径サブマスター２００を用いて樹脂部５を一括で形成する。その後のガラス基板３の裏面に対しては、図１１に示す通り、サブマスター２０Ｂを大径サブマスター２００の１／４区画ずつそれぞれずらしながら４回にわたりサブマスター２０Ｂを用いて樹脂部６を形成する。このような構成によれば、大径サブマスター２００を用いて形成した樹脂部５を有するガラス基板３に対し、サブマスター２０Ｂの軸合わせが容易となり、大径サブマスター２００を用いて形成した樹脂部５と、サブマスター２０Ｂを用いて形成した樹脂部５とがガラス基板３の表裏において配置がずれるといった事態を抑えることができる。

ただし、大径サブマスター２００を使用する場合には、図１２上段から下段に示す通り、そのサブマスター成形部２２に対しやや反りが発生する可能性があり、型としての本来の機能を発揮することができない場合もある。そこで、図１３に示す通り大径サブマスター２００を分割するようにその中央部に十字状に樹脂材料２２Ａが存在しない領域（応力緩和部２１０）を設けて、大径サブマスター２００のサブマスター成形部２２の反りの発生を抑える（ガラス基板３との応力を緩和する）ような構成とするのが好ましい。

応力緩和部２１０を設ける場合において、例えば樹脂材料２２Ａが光硬化性樹脂材料であるときには、ガラス基板３又はサブマスター基板２６をマスキングして光の未照射部を形成したり、光源５２，５４をマスキングして光の未照射部を形成したりすればよい。

なお、上記実施形態では、マスター１０からサブマスター２０を作製し、サブマスター２０から樹脂部５を成形するとしたが、マスター（図示しない）から直接的に樹脂部５を成形してもよい。この場合、使用するマスターは、凸レンズ部５aに対応するネガ形状の凹部を有するものとする。そして、マスターの凹部に対し、図３Ｄと同様の方法で、樹脂材料５Ａをディスペンスし、その上方からガラス基板３を押圧しながら樹脂材料５Ａを硬化させ、その後ガラス基板３と樹脂部５とをマスターから離型すればよい。
同様にして、樹脂部６も凹レンズ部６aに対応するネガ形状の凸部を有するマスター（図示しない）から直接的に成形してもよい。

《第２の実施形態》
第２の実施形態は主には第１の実施形態と下記の点で異なっており、それ以外は略同じとなっている。

ウェハレンズ１の製造にあたって、成形用の型として、図６のマスター１０Ｂ，サブマスター３０，サブサブマスター４０が使用される。第１の実施形態では、マスター１０からウェハレンズ１を製造するのにサブマスター２０を使用したのに対し、第２の実施形態では、主に、マスター１０Ｂからウェハレンズ１を製造するのにサブマスター３０，サブサブマスター４０の２つの型を使用する点が異なっている。特に、マスター１０Ｂからサブマスター３０を作製する工程やサブサブマスター４０からウェハレンズ１を製造する工程は第１の実施形態と略同じであり、サブマスター３０からサブサブマスター４０を作製する点が第１の実施形態と異なっている。

（マスター）
マスター１０Ｂは、直方体状のベース部１２に対し複数の凹部１６がアレイ状に形成されている。凹部１６はウェハレンズ１の凸レンズ部５aに対応するネガ形状となっており、この図では略半球形状に凹んでいる。マスター１０Ｂの外形状は四角形でなくとも良く、円柱状であっても良いが、ここでは四角形状を例として説明する。
なお、マスター１０Ｂの材料等は、上述したマスター１０と同様である。

（サブマスター）
サブマスター３０は、サブマスター成形部３２とサブマスター基板３６とで構成されている。サブマスター成形部３２には複数の凸部３４がアレイ状に形成されている。凸部３４の表面（成形面）形状はウェハレンズ１における凸レンズ部５aに対応するポジ形状となっており、この図では略半球形状となっている。

サブマスター成形部３２は、樹脂材料３２Ａによって形成されている。樹脂材料３２Ａは、上記第１の実施形態のサブマスター２０と同様の材料を使用することができる。
サブマスター基板３６は、サブマスター基板２６と同様の材料を使用することができる。

（サブサブマスター）
サブサブマスター４０は、サブサブマスター成形部４２とサブサブマスター基板４６とで構成されている。
サブサブマスター成形部４２には複数の凹部４４がアレイ状に形成されている。凹部４４の表面（成形面）形状はウェハレンズ１における凸レンズ部５aに対応するネガ形状となっており、この図では略半球形状に凹んでいる。
サブサブマスター成形部４２は、サブマスター成形部３２の樹脂材料３２Ａと同様の樹脂材料４２Ａから構成され、サブサブマスター基板４６は、サブマスター基板３６と同様の材料から構成される。

次に、図７、図８を参照しながら、ウェハレンズ１の製造方法について簡単に説明する。
図７Ａに示す通り、マスター１０Ｂ上に樹脂材料３２Ａをディスペンスする。そして、樹脂材料３２Ａを光照射により硬化させ、マスター１０Ｂの凹部１６を樹脂材料３２Ａに転写し、樹脂材料３２Ａに対し複数の凸部３４を形成する。これにより、サブマスター成形部３２が形成される。
図７Ｂに示す通り、サブマスター成形部３２に対しサブマスター基板３６を接着する。
その後、図７Ｃに示す通り、マスター１０Ｂからサブマスター成形部３２とサブマスター基板３６とを離型し、サブマスター３０が作製される。

その後、図７Ｄに示す通り、サブマスター３０上に樹脂材料４２Ａをディスペンスする。そして、樹脂材料４２Ａを光照射により硬化させ、サブマスター３０の凸部３４を樹脂４２Ａに転写し、樹脂材料４２Ａに対し複数の凹部４４を形成する。これにより、サブサブマスター成形部４２が形成される。
その後、図７Ｅに示す通り、サブサブマスター成形部４２に対しサブサブマスター基板４６を装着する。

図８Ｆに示す通り、サブマスター３０からサブサブマスター成形部４２とサブサブマスター基板４６とを離型し、サブサブマスター４０が作製される。

図８Ｇに示す通り、サブサブマスター４０上に樹脂材料５Ａをディスペンスする（ディスペンス工程）。この際に、ディスペンスする樹脂材料５Ａの粘度が１０００〜１００００ｃＰとなるようにディスペンサーを加熱しながらディスペンスする。このとき、使用する樹脂材料５Ａは常温（２５℃）における粘度が１００００ｃＰ以上の光硬化性樹脂材料とする。また、サブサブマスター４０も樹脂材料５Ａの温度と実質的に同温度となるように加熱しておくことが好ましい。ディスペンスの方法としては、上記中央滴下（図５Ａ参照）又は個別滴下（図５Ｂ参照）いずれでもよい。
なお、マスター１０Ｂに樹脂材料２２Ａを、サブマスター３０に樹脂材料４２Ａを、それぞれディスペンスする際にも、ディスペンサーを加熱してディスペンスする樹脂材料２２Ａ，４２Ａの粘度が１０００〜１００００ｃＰとなるように加熱しながらディスペンスしても良い。ディスペンスする樹脂材料２２Ａ，４２Ａは常温（２５℃）における粘度が１００００ｃＰ以上の光硬化性樹脂材料が好ましい。また、マスター１０やサブマスター３０も樹脂材料２２Ａ，４２Ａの温度と実質的に同温度になるように加熱しておくことが好ましい。

その後、上方からガラス基板３を押圧して樹脂材料５Ａを押し広げながら、硬化させる（硬化工程）。また、ガラス基板３で樹脂材料５Ａを押圧しながら押し広げる際に、ディスペンス時に加熱した樹脂材料５Ａと同温度になるようにガラス基板３及びサブサブマスター４０を加熱することが好ましい。
樹脂材料５Ａを硬化させる場合には、図示しない光源によってガラス基板３側から又はサブサブマスター４０側からの少なくとも一方から光照射すれば良い。
その結果、樹脂材料５Ａから樹脂部５が形成される。その後、樹脂部５とガラス基板３とをサブサブマスター４０から離型する（離型工程）。このようにしてガラス基板３の一方の面に凸レンズ部５aが形成される。

続いて、ガラス基板３の他方の面に凹レンズ部６aを形成する方法について説明する。
この場合、凹レンズ部６aに対応するネガ形状の成形面を有するマスター（図示しない）を用意し、マスターを使用して、凹レンズ部６aに対応するポジ形状の成形面を有するサブマスター（図示しない）を形成する。さらに、サブマスターを用いて凹レンズ部６aに対応するネガ形状の成形面を有するサブサブマスター４０Ｂを形成する。
そして、図８Ｈに示す通り、サブサブマスター４０Ｂ上に、図８Ｇと同様にして樹脂材料６Ａをディスペンスした後、このサブサブマスター４０Ｂと、図８Ｇで形成したガラス基板３及び樹脂部５を上下反転させたガラス基板３とを当接させて、ガラス基板３及びサブサブマスター４０Ｂの間に樹脂材料６Ａを充填した状態にする。その後、光照射により樹脂材料６Ａを硬化させる。
最後に、サブサブマスター４０Ｂと、ガラス基板３及び樹脂部６とを離型する。このようにして図８Ｉに示す通り、ガラス基板３に凸レンズ部５a及び凹レンズ部６aを有するウェハレンズ１が作製される。
ウェハレンズ１はこの後、レンズ部毎にダイシングされることにより、個片化されたレンズとなる。

下記に示す条件及び下記表１に従って、「サンプル１〜サンプル１６」のウェハレンズを作製した。なお、ウェハレンズの作製については、上述した第２の実施形態の手順に従って作製するものとする。
基板：８インチガラス基板
サブサブマスター：１０００個の凹部を有する８インチの樹脂製
ディスペンスする樹脂材料：常温（２５℃）の粘度が１５０００ｃＰの樹脂材料として、重合開始剤として芳香族スルホニウムを含むビスフェノールＡ型エポキシ樹脂材料を用いた。また、常温（２５℃）の粘度が４５０００ｃＰの樹脂材料として、重合開始剤として芳香族スルホニウムを含むビスフェノールＡ型エポキシ樹脂材料にシリカナノ粒子を２０ｗｔ％添加したものを用いた。
樹脂材料のディスペンス量狙い値：２５００ｍｇ
ディスペンス方法：中央滴下又は個別滴下

（粘度測定）
振動式粘度計で測定を行った。測定した値を表１に示した。
（樹脂材料の実際のディスペンス量）
樹脂材料のディスペンス量の測定し、ディスペンス量の狙い値に対する差分（ｍｇ）をディスペンス量誤差とした。ディスペンス量誤差の値が小さいほど、ディスペンス時の樹脂材料の糸切れがよくディスペンス量が安定していることを示している。特にディスペンス量誤差が１０ｍｇ未満である場合、ディスペンス量の安定性が多く好ましい。結果を表１に示した。
（心厚測定）
ＦＢ心厚測定機（コニカミノルタオプト株式会社製）でウェハレンズの心厚測定を行い、設定値に対する差分（μｍ）をレンズ心厚誤差とした。レンズ心厚誤差の値が小さいほど、ディスペンス時のディスペンス量が安定していることを示している。特にレンズ心厚誤差が１０μｍ未満であると光学性能が低下しにくく好ましい。結果を表１に示した。
（樹脂材料の押し広げ時間）
成形機を用いて１００Ｎで加圧していき、サブサブマスター上に設けられたレンズ部の光学面形状に対応する１０００個の凹部の全てに樹脂材料が充填され、レンズ部の心厚（レンズ頂部から基板までの距離と基板厚みとを加算した厚さ）が設定値である５００μｍに達するまでの時間を測定し、樹脂材料の押し広げ時間とした。加熱により樹脂材料の粘度が下がると、成形型とガラス基材とに挟まれて樹脂材料が押圧される際の拡散性が増大し、押し広げ時間が短縮される。これによってウェハレンズ製造のためのタクトタイムの短縮に寄与する。

表１の結果より、加熱時の粘度が１００００ｃＰ以下のサンプル５〜８、１５，１６は、加熱時の粘度が１００００ｃＰを越えるサンプル１〜４、９〜１４に比べて、ディスペンス量の誤差及びレンズ心厚の誤差が小さいことがわかる。

１ ウェハレンズ
３ ガラス基板
５ 樹脂部
５a 凸レンズ部
５b 非レンズ部
５Ａ 樹脂材料
６ 樹脂部
６a 凹レンズ部
６b 非レンズ部
６Ａ 樹脂材料
１０，１０Ｂ マスター
１２ ベース部
１４ 凸部
１６ 凹部
２０ サブマスター
２２ サブマスター成形部
２２Ａ 樹脂材料
２４ 凹部
２５ 凸部
２６ サブマスター基板
３０ サブマスター
３２ サブマスター成形部
３２Ａ 樹脂材料
３４ 凸部
３６ サブマスター基板
４０ サブサブマスター
４２ サブサブマスター成形部
４２Ａ 樹脂材料
４４ 凹部
４６ サブサブマスター基板
５０，５２ 光源
２００ 大径サブマスター
２１０ 応力緩和部
Ｄ ディスペンサー

Claims (12)

1. 基板の一方の面に、光硬化性樹脂製のレンズ部を設けたウェハレンズの製造方法であって、
   前記レンズ部の光学面形状に対応した形状の成形面を有する成形型、及び、前記基板の一方の面の少なくとも一方に光硬化性樹脂材料をディスペンスするディスペンス工程と、
   前記ディスペンス工程後、前記光硬化性樹脂材料を前記成形型及び前記基板を相対的に接近させることによって押圧し、前記光硬化性樹脂材料に光を照射させて硬化させる硬化工程と、
   前記硬化工程後、硬化により形成されたレンズ部を前記成形型から離型する離型工程と、を備え、
   前記基板及び前記成形型の両者又はいずれか一方は、光透過性を有する材料で構成され、前記硬化工程は、前記基板の上方又は前記成形型の下方から前記光硬化性樹脂材料に光を照射させる光照射工程を含み、
   前記光硬化性樹脂材料は、２５℃における粘度が１００００ｃＰ以上であり、
   前記ディスペンス工程では、前記光硬化性樹脂材料が１０００ｃＰ以上１００００ｃＰ以下となるように加熱してディスペンスすることを特徴とするウェハレンズの製造方法。
2. 前記ディスペンス工程では、前記成形型を加熱することを特徴とする請求項１に記載のウェハレンズの製造方法。
3. 前記硬化工程では、前記成形型及び前記基板を加熱しつつ、前記光硬化性樹脂材料を、前記成形型及び前記基板を相対的に接近させることによって押圧することを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハレンズの製造方法。
4. 前記光硬化性樹脂材料中に無機粒子が拡散されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
5. 前記ディスペンス工程では、加熱された前記成形型及び加熱された基板の少なくとも一方に加熱された前記光硬化性樹脂材料をディスペンスすることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハレンズの製造方法。
6. 前記ディスペンス工程では、前記成形型が前記光硬化性樹脂材料の加熱温度と実質的に等しい温度になるように加熱されていることを特徴とする請求項５に記載のウェハレンズの製造方法。
7. 前記ディスペンス工程では、前記基板が前記光硬化性樹脂材料の加熱温度と実質的に等しい温度になるように加熱されていることを特徴とする請求項５に記載のウェハレンズの製造方法。
8. 前記ディスペンス工程では、前記光硬化性樹脂材料を前記成形型にディスペンスすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
9. 前記ウェハレンズは、前記基板の一方の面に前記光硬化性樹脂製のレンズ部が複数設けられたものであり、
   前記成形型は前記複数のレンズ部の光学面形状に対応した複数の成形部を備えた成形面を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
10. 前記ディスペンス工程では、前記光硬化性樹脂材料を前記複数の成形部に対応する前記基板及び／又は前記成形型の各位置に、前記光硬化性樹脂材料をディスペンスすることを特徴とする請求項９に記載のウェハレンズの製造方法。
11. 前記ディスペンス工程では、前記光硬化性樹脂材料を前記複数の成形部に対応する前記基板及び／又は前記成形型の各位置にまたがるように、前記光硬化性樹脂材料をディスペンスすることを特徴とする請求項９に記載のウェハレンズの製造方法。
12. 前記ウェハレンズは、前記レンズ部と該レンズ部周囲に形成される平坦部とを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。

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