JP5725153B2 - 成形型、ウェハーレンズ及び光学レンズの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数の光学レンズを有するウェハーレンズを製造する際に用いられる成形型並びにこの成形型を利用するウェハーレンズ及び光学レンズの製造方法に関し、特に基板上に転写によって樹脂製の形状転写層を形成することによって得られる成形型、ウェハーレンズ、光学レンズの製造方法に関する。

近年、多数の光学レンズが形成されたウェハー状の板状部材（ウェハーレンズ）を作製し、個片化することで個々の光学レンズを得ることが検討されている。微小光学部品をウェハー規模で転写する方法として、小さなマスター型を繰り返し使用して転写することで樹脂等からなる第１世代複製ツールを作製し、続いて第１世代複製ツールから複数のサブマスター型を作製し、サブマスター型から多数の微小光学素子を設けた複数の第２世代複製ツールを製造するものが知られている（特許文献１参照）。この方法によって得られるウェハー状の第１世代複製ツールは、次の成形物を作製するための成形型であり、基板上に樹脂製の形状転写層を形成したものとなる。

また、ウェハーレンズを作製するために用いる成形型であって、基板上に樹脂製の形状転写層が設けられた成形型を製造する方法として、成形物をマスター基板から離型する際の離型不良の防止等を目的として、成形型用基板に内部が閉じた形状の凹部を複数形成し、各凹部に樹脂材料を吐出しマスター型でプレスするようにした成形用型の製造方法も提案されている（特許文献２参照）。

最近、小型の光学レンズの用途が増大しており、所期の光学性能が発揮されるように、光学レンズには意図したレンズ形状が正確に実現されていることが求められる。また、光学性能を高めるために複数の光学レンズを積層する場合がある。これらの観点から、ウェハーレンズの樹脂層を厚くしすぎないことが求められる。ウェハーレンズの樹脂層が厚すぎると、所期の光学性能が得られなかったり、樹脂層の応力増大によりウェハーレンズに反りや変形等を生じたりするおそれがある。また、光学レンズを積層した際に全体サイズが大きくなるおそれがある。さらに、材料コストの増大や硬化時間の増加を招くという問題もある。

ウェハーレンズの樹脂層が厚くなりすぎないようにするために、上述した樹脂製の形状転写層を有する成形型もこれに配慮して作製することが求められ、成形型の製造時に、成形型用基板にできるだけマスター型を近づけて成形を行う必要がある。成形型の樹脂製の形状転写層が厚くなると、この成形型を用いて成形された成形物にも形状が転写される結果、最終的に得られるウェハーレンズにおいても樹脂層の厚みを薄くできなくなるからである。

一般的に、樹脂材料が介在した状態でマスター型を成形型用基板の表面に近づけるには、マスター型を大きな圧力で基板側に押し付けることが必要であり、製造装置が大掛かりになってマスター型の位置決め精度の確保が容易でなくなる。また、マスター型が何らかの原因で傾いているとサブマスター用基板に接触してサブマスター用基板やマスター型を破損するおそれもある。さらに、成形時に樹脂材料がマスター型の周囲からはみ出してしまい、はみ出した部分が意図しない形状となることも考えられる。特に、特許文献２のように成形型用基板に内部が閉じた形状の凹部を設けている場合は、成形時に凹部の周縁部とマスター型の周端部との間が非常に狭い空間となる結果、凹部へ吐出する樹脂量のばらつきやマスター型と成形型用基板との距離の僅かな誤差等によりマスター型の周囲に樹脂がはみ出すおそれがより高くなる。ウェハーレンズ１枚当たりの光学レンズの取り数を多くするためにマスター型による各成形位置の間隔を近づけると、はみ出した樹脂同士がくっついて盛りあがり、突起物が形成されて、ますます意図しない形状を生じる可能性が高くなる。一方、成形時に樹脂材料がマスター型の周囲からはみ出さないように樹脂量を少なくすると、マスター型の周囲において階段部分が形成され、下向きの斜面を有するオーバーハング形状又はアンダー形状（張り出し形状）となる場合がある。このような階段部分は、この成形型を用いた次の成形工程で離型抵抗となることがわかっており、局所的な形状歪、階段部分の破損等の成形不良、基板の成形耐久性の劣化等を引き起こす。特にマスター型の周囲に相当するエッジ辺（端の辺）の総和が長くなる場合、例えばマスター型内の光学面数が増えた大個片の場合、局所的に発生する離型抵抗が増大して様々な弊害が顕著となる。

米国特許出願公開第２００６／０２５９５４６号明細書 特開２０１０−１０２３１２号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、離型抵抗の低減によって意図した形状を持つ成形型を得ることができ、所期の光学性能が発揮される光学レンズが形成されたウェハーレンズを製造することができる成形型の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記製造方法によって得られる成形型を利用した高精度のウェハーレンズ及び光学レンズの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る成形型の製造方法では、光学レンズに対応する形状が形成された第１成形面を有するマスター型を繰り返し用いて第１基板上に複数の樹脂レプリカ（複製（replica））部を成形することにより、複数の樹脂レプリカ部を有する成形型を得る成形型の製造方法であって、第１基板のうち市松模様（checks）の片側の配列位置において、マスター型と第１基板との間に樹脂材料を介在させて複数の樹脂レプリカ部のうち複数の第１期樹脂レプリカ部を形成する第１工程と、第１基板のうち市松模様の残りの配列位置において、マスター型と第１基板との間に樹脂材料を介在させて複数の樹脂レプリカ部のうち複数の第２期樹脂レプリカ部を形成する第２工程とを備え、第１工程で形成された各第１期樹脂レプリカ部の端部に各第２期樹脂レプリカ部の端部が重なるように、第２工程で各第２期樹脂レプリカ部を形成する。

上記製造方法によれば、まず周囲から孤立した第１期樹脂レプリカ部を形成し、その後に周囲を囲まれた第２期樹脂レプリカ部を形成する。この際、各第１期樹脂レプリカ部の端部に各第２期樹脂レプリカ部の端部が重なるようにするので、アンダー形状又はオーバーハング形状の発生を防ぐことができる。結果的に、本成形型を用いた成形工程において、意図しない形状の発生を防止することができ、離型抵抗を軽減し又はなくすことができる。これにより、ウェハーレンズの成形に際して局所的な離型抵抗分布の形成を低減し局所変形を抑えることで、ウェハーレンズ内に多数存在するレンズ間の形状差をなくすことができ、成形精度を向上させ、精度的に安定したレンズを提供することができる。

本発明の具体的な側面又は観点によれば、成形型の製造方法において、第１成形面は、２次元的に配列された複数の第１光学転写面を有する。この場合、第１成形面が複数の第１光学転写面を有しており、第１基板内でのレンズの取り数を多くすることができる。また、マスター型による転写すなわちスタンプの回数を減らすことができるので、成形型の製造の作業時間の短縮につながる。

本発明の別の側面によれば、第１工程において、各第１期樹脂レプリカ部と隣接する第２期樹脂レプリカ部とを形成するマスター型の間隔に対して、５割以上１０割未満の幅を覆い得るような樹脂量で、各第１期樹脂レプリカ部を成形する。第１工程において上記のような範囲でマスター型の間隔を樹脂で満たすことで、第２工程において第１期樹脂レプリカ部の外縁に対する第２期樹脂レプリカ部の外縁の折り重なり状態の再現性が良くなる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１工程における各第１期樹脂レプリカ部を形成するための樹脂量を、第２工程における各第２期樹脂レプリカ部を形成するための樹脂量よりも多くする。

この場合、第１工程における各第１期樹脂レプリカ部を形成するための樹脂量を、第２工程における各第２期樹脂レプリカ部を形成するための樹脂量よりも多くするので、第１期樹脂レプリカ部と第２期樹脂レプリカ部との境界で樹脂が折り重なるようになり、アンダー形状又はオーバーハング形状の発生を防ぐことができる。結果的に、本成形型を用いた成形工程において、意図しない形状の発生を防止することができ、離型抵抗を軽減し又はなくすことができる。これにより、ウェハーレンズの成形に際して局所的な離型抵抗分布の形成を低減し局所変形を抑えることで、ウェハーレンズ内に多数存在するレンズ間の形状差をなくすことができ、成形精度を向上させ、精度的に安定したレンズを提供することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１工程における樹脂量と第２工程における樹脂量との比率（つまり、前者／後者の値）は、１．０５以上２．００以下である。この場合、第２期樹脂レプリカ部の外縁が第１期樹脂レプリカ部の外縁に程良く折り重なる。また、隣接する樹脂レプリカ部間を繋ぐ繋がり部を突起形状でもアンダー形状でもないものとできる。

本発明のさらに別の側面によれば、マスター型が、隅部で面取りされた角柱状の先端部を有する。この場合、樹脂レプリカ部の対角方向の隅部の外側に厚い繋がり部が形成されることを防止できる。

本発明のさらに別の側面によれば、マスター型の先端部が、隅部に面取りされた平坦面を有し、平坦面の横幅が、平坦面に隣接する２つの壁面の幅のうち大きな方の１／２０以上１／３以下である。この場合、ウェハーレンズからのレンズの取り数を減らすことなく、樹脂レプリカ部の対角方向の角部の外側に厚い繋がり部が形成されることを防止できる。

本発明のさらに別の側面によれば、市松模様の残りの配列位置のうち、取り囲まれ得る全ての周囲が第１期樹脂レプリカ部で取り囲まれた領域が少なくとも一つ生じた段階で、当該領域に対する第２期樹脂レプリカ部を成形する。この場合、第１期樹脂レプリカ部と第２期樹脂レプリカ部とを並行して形成することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１基板が、樹脂レプリカ部に対応する成形位置に第１成形面より大きいサイズを有し内部が閉じた形状の凹部を有し、マスター型が、第１成形面の周囲に環状の段差を有する。この場合、第１成形面の周囲に環状の段差を設けることで、段差と凹部の周辺との間に樹脂材料が広がり得る空間を形成することができる。これにより、マスター型の成形面を第１の基板の平坦面の高さに近づけても、上記空間が樹脂材料によって満たされることで、樹脂材料のはみ出しや不足に起因する異形状の発生を回避することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１工程及び第２工程が、第１成形面と第１基板上の成形位置との間に第１の樹脂材料を満たして硬化させ、マスター型を離型することで、第１成形面を転写した樹脂レプリカ部を得る転写工程と、転写工程をマスター型と第１基板との相対位置を変更しつつ繰り返し実行することにより、第１基板上に複数の樹脂レプリカ部を２次元的に配列した第１形状転写層を得る繰返工程とを備える。

本発明のさらに別の側面によれば、上述の成形型の製造方法により得られた第１形状転写層を有する成形型を第１の成形型とし、当該第１の成形型と成形型用の第２基板との間に第２の樹脂材料を満たし、当該第２の樹脂材料を硬化させ、第１の成形型を離型することにより、第２形状転写層を有する第２の成形型を得る。この場合、第２の成形型は、ウェハーレンズ等を形成するための、一括転写用の成形型となっている。

本発明に係るウェハーレンズの製造方法では、上述の成形型の製造方法により得られた成形型と、第３基板との間に第３の樹脂材料を満たし、当該第３の樹脂材料を硬化させ、上記成形型を離型することにより、第３基板の表面に複数のレンズ要素が形成されたウェハーレンズを得る。この場合、第２の成形型等の転写を利用した複製によって第３基板の片側に複数のレンズ要素を設けたウェハーレンズ等を得ることができる。

本発明に係るウェハーレンズの製造方法では、上述の成形型の製造方法により得られた成形型と、上述のウェハーレンズの製造方法により得られたウェハーレンズの裏面との間に第４の樹脂材料を満たし、当該第４の樹脂材料を硬化させ、成形型を離型することにより、第３基板の裏面に複数のレンズ要素が形成されたウェハーレンズを得る。この場合、第２の成形型等の転写を利用した複製によって第３基板の両側に複数のレンズ要素を設けたウェハーレンズ等を得ることができる。

本発明に係る光学レンズの製造方法では、上述のウェハーレンズの製造方法により得られたウェハーレンズを切断して個片化する工程を備える。この場合、レンズ基板から個片化した多数の高性能の光学レンズを一括して得ることができる。

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（レンズ基板）の側面図であり、表裏の部分拡大斜視図を含む。 図１のウェハーレンズから得た光学レンズの側面図である。 図３Ａは、ウェハーレンズの製造のために用いるマスター型を説明する斜視図であり、図３Ｂは、マスター型の平面図であり、図３Ｃは、マスター型によって作製されるべきサブマスター型のうちサブマスター基板の斜視図である。 図４Ａは、マスター型の一部を切り出して説明する斜視図であり、図４Ｂは、サブマスター型の一部を切り出して説明する斜視図であり、図４Ｃは、サブサブマスター型の一部を切り出して説明する斜視図である。 サブマスター型等を作製するための製造装置を回路的に説明するブロック図である。 図６Ａ〜６Ｃは、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。 図７Ａ〜７Ｃは、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。 図８Ａ〜８Ｄは、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。 図９Ａ〜９Ｃは、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。 ウェハーレンズの製造工程を概念的に説明するフローチャートである。 図１１Ａ及び１１Ｂは、サブマスター基板上に樹脂層部分を形成する順番を説明する図である。 サブマスター基板上に形成された樹脂層部分からなるサブマスター樹脂層の一部を示す拡大平面図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、第１及び第２期樹脂層部分間を繋ぐ繋がり部の側方断面形状を説明する図である。 図１４Ａ及び１４Ｂは、第２実施形態の製造方法においてサブマスター基板上に樹脂層部分を形成する順番を説明する図である。

〔第１実施形態〕
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る成形型の製造方法を利用することによって最終的に得られるウェハーレンズについて説明する。また、かかるウェハーレンズを作製するための成形型の構造や製造方法について説明する。

Ａ）ウェハーレンズ等の構造
図１に示すように、ウェハーレンズ１０は、円盤状の外形を有しており、基板１１と、第１レンズ樹脂層１２と、第２レンズ樹脂層１３とを有する。本実施形態においては、ウェハーレンズ１０をレンズ基板とも称する場合がある。なお、図１において、第１レンズ樹脂層１２や第２レンズ樹脂層１３の表面を部分的に拡大して斜視図として示している。

ウェハーレンズ（レンズ基板）１０のうち基板１１は、ウェハーレンズ１０の中心に埋め込まれた円形の平板（後述する第３基板）であり、光透過性を有するガラスで形成されている。基板１１の外径は、第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３の外径と略同じである。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、少なくとも成形物を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。

第１レンズ樹脂層１２は、光透過性を有し、基板１１の一方の面１１ａ上に形成されている。第１レンズ樹脂層１２は、部分的な拡大斜視図に示すように、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次元的に配列している。これらの第１レンズ要素Ｌ１は、連結部１ｃを介して一体に成形されている。各第１レンズ要素Ｌ１と連結部１ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第１被転写面１２ａとなっている。第１レンズ本体１ａは、図２にも示すように、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を有し、第１フランジ面ＦＰ１の外周は、連結部１ｃの表面ともなっている。第１フランジ面ＦＰ１は、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。

なお、図１に示すように、第１レンズ樹脂層１２は、製造工程に由来して多数のアレイユニットＡＵに区分されており、これらのアレイユニットＡＵは、詳細な図示を省略するが、矩形の輪郭を有し、基板１１上でマトリクス状又は格子状に配列されている。各アレイユニットＡＵは、後述するマスター型３０の端面３０ｂ（図３Ａ参照）を反転したような表面形状を有しており、等間隔でマトリクス状に配列された多数の第１レンズ本体１ａを有している。

第１レンズ樹脂層１２は、例えば光硬化性樹脂で構成される。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る。また、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、第１レンズ樹脂層１２と同様に、光透過性を有し、基板１１の他方の面１１ｂ上に形成されている。第２レンズ樹脂層１３は、部分的な拡大斜視図に示すように、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次元的に配列している。これらの第２レンズ要素Ｌ２は、連結部２ｃを介して一体に成形されている。各第２レンズ要素Ｌ２と連結部２ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第２被転写面１３ａとなっている。第２レンズ本体２ａは、図２にも示すように、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の外周は、連結部２ｃの表面ともなっている。第２フランジ面ＦＰ２は、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。

なお、第２レンズ樹脂層１３も、製造工程に由来して多数のアレイユニットＡＵに区分されており、これらのアレイユニットＡＵは、矩形の輪郭を有し、基板１１上でマトリクス状又は格子状に配列されている。

第２レンズ樹脂層１３に用いられる光硬化性樹脂は、第１レンズ樹脂層１２に用いられるものと同様の光硬化性樹脂である。ただし、両レンズ樹脂層１２，１３を同一の光硬化性樹脂で形成する必要はなく、別の光硬化性樹脂で形成することができる。

なお、第１レンズ樹脂層１２と第２レンズ樹脂層１３とのうち一方を省略することができる。つまり、基板１１の一方の面１１ａ又は他方の面１１ｂにのみレンズ樹脂層を設けてもよい。

図２に示すように、第１レンズ樹脂層１２に設けたいずれか１つの第１レンズ要素Ｌ１と、これに対向する第２レンズ樹脂層１３の第２レンズ要素Ｌ２と、これらのレンズ要素Ｌ１，Ｌ２間に挟まれた基板１１の部分１１ｐとは、１つの光学レンズ４に相当する。光学レンズ４は、ウェハーレンズ１０を連結部１ｃ，２ｃの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平面視正方形の複合レンズとなっている。

Ｂ）形状転写用の成形型の構造
図１のウェハーレンズ１０は、図３Ａに示すマスター型３０を原版として３段階の転写を行うことによって作製される。以下、マスター型３０やこれから得られる樹脂製の形状転写面を持つ成形型の構造について説明する。

図３Ａ、３Ｂ、及び４Ａに示すように、マスター型３０は、直方体状のブロック部材であり、その端部３０ａにおいて、略矩形の端面３０ｂと、端面３０ｂの周囲に設けられた環状の段差３２とを有する。端面３０ｂは、図４Ｂのサブマスター型４０の第２成形面４３を形成するための第１成形面３１となっている。端部３０ａは、側面の四隅において面取り加工されている。つまり、端部３０ａは、面取りに相当する４つの小さな平坦面３０ｃを有する。各平坦面３０ｃは、端面３０ｂの四隅から端面３０ｂに対して垂直に延び、Ｘ軸やＹ軸に対して４５°傾斜している。これらの平坦面３０ｃは、転写時に端面３０ｂの四隅の外側に転写用の樹脂材料が過剰に溜まることを防止するために設けられている。四隅は最大で樹脂が４層重なる可能性があり、樹脂層が厚くなりすぎてしまうおそれがある。そのため、平坦面３０ｃを設けて、このように樹脂が重なりすぎるのを防ぐようにしている。平坦面３０ｃの横幅は、端面３０ｂのＸ軸やＹ軸に平行な一辺、すなわち、平坦面３０ｃに隣接する２つの壁面の幅のうち大きい方（具体例では両者が等しくいずれも１７ｍｍ）の約１／２０倍以上で約１／３倍以下程度、より好ましくは、約１／１５倍以上で約１／５倍以下とされている。

マスター型３０は、サブマスター型４０の作製のため繰返し使用されるものであり、図３Ｃのサブマスター基板４２上にマトリクス状又は格子状の配列で一様に形成された浅い矩形の凹部４２ｃに対向するように２次元的に移動しながら転写を繰り返すステップ＆リピート方式の転写によって、サブマスター基板４２上に分離して配列された単位（後述する図８Ａの樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂ）をまとめたサブマスター樹脂層（第１形状転写層）４１を形成することができる。マスター型３０の第１成形面３１は、凹部４２ｃよりもひとまわり小さな外周を有し、最終的に得られるウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２の第１被転写面１２ａを部分的に反転した表面形状を有する。第１成形面３１は、第１被転写面１２ａのうち第１光学面ＯＳ１を形成するための第１光学転写面３１ａと、第１フランジ面ＦＰ１を形成するための平坦な第１フランジ転写面３１ｂとを含む。第１光学転写面３１ａは、例えば等間隔の格子点上に多数個配置されており、各々が最終的に得られる光学レンズに対応する形状、ここでは、略半球の凹形状に形成されている。一方、段差３２は、樹脂材料を充填する際にサブマスター基板４２に形成された凹部４２ｃの周囲の表面との間に隙間を形成するための後退面３２ａを有している。段差３２は、サブマスター型４０のサブマスター樹脂層４１に後に詳述する残膜部を形成するための部分である。後退面３２ａから端面３０ｂに至る側面部には、成形物の離型性向上のために、端面３０ｂに近づくほど第１成形面３１の中央に向かって傾斜するテーパーを設けてもよい。

マスター型３０は、一般に金属材料で形成される。金属材料としては、例えば鉄系材料、鉄系合金、非鉄系合金等が挙げられる。なお、マスター型３０は、金属ガラスやアモルファス合金で形成されてもよい。マスター型３０は、単一の材料で形成されるものに限らず、適当な基材上に上記のような金属材料等を被覆したものとすることもできる。

図４Ｂに部分的に拡大して示すように、第１の成形型であるサブマスター型４０は、サブマスター樹脂層（第１形状転写層）４１とサブマスター基板４２とを有する。なお、図４Ｂにおいては、理解を容易にするために、サブマスター型４０の一部を切り出した状態を模式的に示している。サブマスター樹脂層４１とサブマスター基板４２とは、積層構造となっている。サブマスター樹脂層（第１形状転写層）４１は、その端面４１ａ上に、後述するサブサブマスター型５０の第３成形面５３を形成するための第２成形面４３を有する。この第２成形面４３は、最終的に得られるウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２の第１被転写面１２ａのポジ型に対応する。第２成形面４３は、第１被転写面１２ａのうち第１光学面ＯＳ１を形成するための第２光学転写面４３ａと、第１フランジ面ＦＰ１を形成するための第２フランジ転写面４３ｂとを含む。第２光学転写面４３ａは、マスター型３０の第１光学転写面３１ａによって転写され、格子点上に多数個配置されており、略半球の凸形状に形成されている。

サブマスター樹脂層４１は、第１の樹脂材料を用いて形成されている。第１の樹脂材料としては、光硬化性樹脂材料が挙げられる。サブマスター樹脂層４１は、上記ウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２と同様の材料の使用、すなわち、硬化後に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル樹脂等になる光硬化性樹脂材料の使用が可能である。また、第１の樹脂材料としては、硬化後に良好な離型性を示す樹脂材料、特に硬化波長で十分な光透過性を有し、離型剤を塗布しなくても離型できる樹脂材料が好ましい。

サブマスター基板４２は、光透過性を有し十分な剛性を有する材料、例えばガラス等で形成されている第１基板である。サブマスター基板（第１基板）４２の表面４２ａ上には、図３Ｃに示すように、略全面に亘ってマトリクス状に配列された多数の浅い矩形の凹部４２ｃが形成されている。各凹部４２ｃは、一般に２００μｍ以下の深さを有し、底面４２ｄと側面４２ｅとを有し内部が閉じた形状を持つ窪みである。凹部４２ｃは、マスター型３０の端面３０ｂとサブマスター基板４２の表面４２ａとの間に第１の樹脂材料を挟んで転写を行う際に、第１の樹脂材料が極端に薄くなることを防止している。これにより、マスター型３０を大きな圧力でサブマスター基板４２側に押し付けることなく、マスター型３０をサブマスター基板４２の表面４２ａに対して適所まで近づけることができる。凹部４２ｃは、サブマスター基板４２に対する切削加工やエッチング等、各種の方法によって形成することができる。凹部４２ｃの側面４２ｅは、底面４２ｄに近づくほど凹部４２ｃの開口面積が小さくなるように傾斜していたり曲面になっていたりしてもよい。このようにすると凹部４２ｃを比較的容易に形成できる。あるいは、底面４２ｄに近づくほど凹部４２ｃの開口面積が広くなるように側面４２ｅを傾斜（オーバーハング）させたり、側面４２ｅを粗面化させたりしてもよい。このようにすると、マスター型３０からの離型時における離型不良を低減することができる。

図４Ｃに部分的に拡大して示すように、第２の成形型であるサブサブマスター型５０は、サブサブマスター樹脂層（第２形状転写層）５１とサブサブマスター基板５２とを有する。なお、図４Ｃにおいては、理解を容易にするために、サブサブマスター型５０の一部を切り出した状態を模式的に示している。サブサブマスター樹脂層（第２形状転写層）５１とサブサブマスター基板５２とは、積層構造となっている。サブサブマスター樹脂層（第２形状転写層）５１は、その端面５１ａ上に、ウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２を転写によって形成するための第３成形面５３を有する。この第３成形面５３は、ウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２の第１被転写面１２ａを反転した形状を有する。第３成形面５３は、第１被転写面１２ａのうち第１光学面ＯＳ１を形成するための第３光学転写面５３ａと、第１フランジ面ＦＰ１を形成するための第３フランジ転写面５３ｂとを含む。第３光学転写面５３ａは、サブマスター基板４２の第２光学転写面４３ａによって転写され、マトリクス状に複数個配置されており、略半球の凹形状に形成されている。なお、サブサブマスター基板５２は、凹部が形成されておらず平板となっている。

サブサブマスター樹脂層５１は、サブマスター樹脂層４１の第１の樹脂材料と同様の第２の樹脂材料で形成される。第２基板としてのサブサブマスター基板５２は、サブマスター基板４２と同様の材料で形成される。すなわち、サブサブマスター樹脂層５１の第２の樹脂材料としては、硬化後に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル樹脂等になる光硬化性樹脂材料の使用が可能である。第２の樹脂材料としては、硬化後に良好な離型性を示す樹脂材料、特に硬化波長で十分な光透過性を有し、離型剤を塗布しなくても離型できる樹脂材料が好ましい。また、サブサブマスター基板（第２基板）５２としては、光透過性を有し十分な剛性を有する材料、例えばガラス等で形成されている。

なお、サブマスター樹脂層４１とサブサブマスター樹脂層５１とは、必ずしも同一の材料で形成される必要はなく、異なる光硬化性樹脂等で形成されてもよい。また、サブマスター基板４２とサブサブマスター基板５２も、必ずしも同一の材料で形成される必要はなく、異なる材料で形成されてもよい。

以上において、マスター型３０、サブマスター型４０、及び、サブサブマスター型５０の表面には、それぞれによる成形物の離型を容易にするため、離型剤を塗布する等して離形層を形成してもよい。

Ｃ）サブマスター型等の製造装置
以下、図５を参照して、図４Ｂに示すサブマスター型４０等を作製するための製造装置について説明する。

図５に示すように、製造装置１００は、アライメント駆動部６１と、ディスペンサー６２と、光源６３と、ユーザー操作部６４と、制御装置６６とを備える。

ここで、アライメント駆動部６１は、図３Ａに示すマスター型３０を図３Ｃに示すサブマスター基板４２に設けた各凹部４２ｃに対して精密に位置決めして配置するために用いられる。アライメント駆動部６１は、サブマスター基板４２を支持する基板用ステージ部６１ａと、マスター型３０を支持する金型用ステージ部６１ｂと、マスター型３０やサブマスター基板４２の周辺を減圧する減圧機構６１ｄと、マスター型３０の姿勢等を検出する姿勢センサー６１ｅと、アライメント状態を観察するための顕微鏡６１ｆと、マスター型３０のサブマスター基板４２への押し付け圧力を検出する圧力センサー６１ｇとを備える。

このうち、基板用ステージ部６１ａは、これに設けた基板用支持部（不図示）上に固定されたサブマスター基板４２をＸ軸方向の所望位置に移動させるＸ軸移動機構６１ｈと、サブマスター基板４２をＹ軸方向の所望位置に移動させるＹ軸移動機構６１ｉと、上記基板用支持部にセットされたサブマスター基板４２のＸ軸及びＹ軸の位置情報を検出して制御装置６６に送信する基板ステージセンサー６１ｊと、軸移動機構６１ｈ，６１ｉ等の滑らかな動作を可能にするエアスライド機構６１ｋとを有する。金型用ステージ部６１ｂは、これに設けた金型用支持部（不図示）上に固定されたマスター型３０をＺ軸方向の所望位置に移動させるＺ軸移動機構６１ｍと、上記金型用支持部に固定されたマスター型３０のＺ軸の位置情報を検出して制御装置６６に送信する金型ステージセンサー６１ｎと、Ｚ軸移動機構６１ｍ等の滑らかな動作を可能にするエアスライド機構６１ｐと、マスター型３０の傾斜や回転姿勢を調整するとともにマスター型３０を上方に付勢するマスター駆動部６１ｑとを有する。

アライメント駆動部６１において、姿勢センサー６１ｅは、マスター型３０の上面の傾き等に関する情報を検出し、制御装置６６に出力する。顕微鏡６１ｆは、マスター型３０の上面に形成された複数のアライメントマークを検出し、位置情報として制御装置６６に出力する。

ディスペンサー６２は、図３Ｃに示すサブマスター基板４２上にサブマスター樹脂層４１を形成するために、マスター型３０上に光硬化性樹脂材料からなる第１の樹脂材料を供給する役割を有する。光源６３は、マスター型３０とサブマスター基板４２との間に挟まれた第１の樹脂材料に対して、例えばＵＶ光源等の、樹脂材料を硬化させる波長の光を発生するものである。光源６３は、光を照射することにより、サブマスター基板４２上に固化したサブマスター樹脂層４１を形成する。

ユーザー操作部６４は、ユーザーによるキーボードやマウス等（不図示）の操作に基づいて、入力された製造装置１００の動作に必要な情報を受け付ける。例えばユーザーによって、サブマスター基板４２の凹部４２ｃのサイズ、配置等に関する情報や、マスター型３０のサイズ等の情報が制御装置６６に入力される。

制御装置６６は、サブマスター型４０等の作製のため、上記のアライメント駆動部６１の各部、ディスペンサー６２、光源６３等の動作を統括的に制御する部分である。制御装置６６は、基板用ステージ部６１ａと金型用ステージ部６１ｂとを適宜動作させることにより、サブマスター基板４２に対してマスター型３０を３次元的に移動させて、マスター型３０の第１成形面３１がサブマスター基板４２の表面４２ａ上の所望領域（具体的には凹部４２ｃ）に対向するように配置することができる。この際、制御装置６６は、軸移動機構６１ｈ，６１ｉ，６１ｍや顕微鏡６１ｆを利用して検出した位置情報に基づいてサブマスター基板４２に対するマスター型３０の位置を回転角とともに精密に調整する。また、制御装置６６は、マスター駆動部６１ｑを動作させて、サブマスター基板４２に対するマスター型３０の傾斜等を精密に調整する。また、制御装置６６は、マスター駆動部６１ｑを動作させて、サブマスター基板４２に対してマスター型３０の第１成形面３１を所望の圧力で押し付ける役割も有する。以上の制御装置６６により、例えば、サブマスター樹脂層４１上にマトリクス状に配列された凹部４２ｃに対してどのような順番で樹脂層部分（樹脂レプリカ部）４１ｄａ，４１ｄｂ（図７Ｂ等参照）を形成するかの手順を設定し実行させることができる。

Ｄ）ウェハーレンズの製造工程
図６Ａ〜６Ｃ、７Ａ〜７Ｃ、８Ａ〜８Ｄ、９Ａ〜９Ｃ、及び１０等を参照しつつ、上述のマスター型３０、サブマスター型（第２の成形型）４０、及びサブサブマスター型（第３の成形型）５０を使用して行われるウェハーレンズ１０の製造工程の概要について説明する。なお、以下では第１レンズ樹脂層１２の成形について説明するが、第２レンズ樹脂層１３の成形についても同様の工程が行われる。

まず、研削加工等によって、ウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２を構成する各アレイユニットＡＵのネガ型に対応するマスター型３０を作製する（図１０のステップＳ１参照）。

次に、マスター型３０を用いて、サブマスター基板４２上の所定箇所に第１期樹脂レプリカ部すなわち第１期樹脂層部分４１ｄａを形成する（第１工程）。

具体的には、図６Ａに示すように、図５等に示す製造装置１００を用いて、マスター型３０の第１成形面３１の上方に第１の樹脂材料４１ｂを配置する。その後、図６Ｂに示すように、図５等に示す製造装置１００を用いて、マスター型３０の端面３０ｂすなわち第１成形面３１をサブマスター基板４２の表面４２ａ上に形成された特定の凹部４２ｃに対向するようにアライメントして配置する。その後、サブマスター基板４２の下方からマスター型３０を押圧して、第１成形面３１と凹部４２ｃとが適当な間隔となるまで近接させる。ここで、第１の樹脂材料４１ｂはマスター型３０によって押圧され、凹部４２ｃを満たすとともに、マスター型３０の段差３２の後退面３２ａとサブマスター基板４２との対向部を満たす。この状態で、光源６３によりＵＶ光等の所定波長の光を照射し、間に挟まれた第１の樹脂材料４１ｂを硬化させる。結果的に、マスター型３０の第１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期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａが形成される。次に、図６Ｃに示すように、マスター型３０から第１期樹脂層部分４１ｄａとサブマスター基板４２とを一体として離型する。これにより、マスター型３０の端面３０ｂすなわち第１成形面３１を対向させた凹部４２ｃを含む矩形領域において、第１期樹脂層部分４１ｄａが露出する。

以上のサイクルによって形成された第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａは、マスター型３０の段差３２を転写したものとして、例えば１００μｍ程度の厚みを有する本体の周囲に、例えば６０μｍ程度の厚みを有する残膜部４４を設けたものとなっている。また、第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａは、その表面として、第２成形面４３の一部を構成する転写面要素４３ｄを有する。この転写面要素４３ｄは、マスター型３０の第１成形面３１上にｎ個の第１光学転写面３１ａが形成されている場合、これに対応してｎ個の第２光学転写面４３ａを有する。

次に、図６Ａに戻って、マスター型３０の第１成形面３１上に第１の樹脂材料４１ｂを再度配置する。その後、図６Ｂに示すように、マスター型３０の端面３０ｂをサブマスター基板４２の表面４２ａに形成された次の凹部４２ｃに対向するようにアライメントして配置する。その後、サブマスター基板４２の下方からマスター型３０を押圧して、第１成形面３１と凹部４２ｃとが適当な間隔となるまで近接させる。今回の成形箇所である凹部４２ｃは、後に詳述するが、前回の成形箇所である凹部４２ｃに隣接するものではなく、前回の成形箇所の凹部４２ｃから離れたものとなっている。この状態で、光源６３によりＵＶ光等の所定波長の光を照射させ、間に挟まれた第１の樹脂材料４１ｂを硬化させる。結果的に、第１の樹脂材料４１ｂにマスター型３０の第１成形面３１が転写され、第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａが形成される。次に、図６Ｃに示すように、マスター型３０から第１期樹脂層部分４１ｄａとサブマスター基板４２とを一体として離型する。以上のサイクルによって得られた第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａは、マスター型３０の段差３２を転写したものとして、本体の周囲に残膜部４４を有する。また、第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａは、その表面として、第２成形面４３の一部を構成する転写面要素４３ｄを有する。

以上の図６Ａ〜６Ｃに示すサイクル又は工程を繰り返すことにより、サブマスター基板４２上に形成されたすべての凹部４２ｃのうち市松模様の片側に相当する互い違いの配列位置において第１期樹脂層部分４１ｄａが形成される。

図１１Ａは、図３Ｃに示すサブマスター基板４２において、図６Ｃに示す第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａを形成すべき位置を説明する平面図である。図４Ｂに示すサブマスター型４０のサブマスター基板４２全体を覆うようなサブマスター樹脂層４１を形成する全工程のうち前半工程で、サブマスター基板４２のうち市松模様の片側の配列位置、つまり周囲と線接触しない孤立した位置に第１期樹脂層部分４１ｄａを形成する。言い換えるならば、第１期樹脂層部分４１ｄａは、サブマスター基板４２上に隅から順に形成されるのではなく、隙間を確保しつつ千鳥状に配置される。なお、第１期樹脂層部分４１ｄａを形成する順番は、図中に矢印で示すように、各列を構成する一群の第１期樹脂層部分４１ｄａごとに一方向に位置を移動させるようなものに限らず、例えばランダムなものとすることもできる。

次に、マスター型３０を用いて、サブマスター基板４２上の残りの箇所に第２期樹脂レプリカ部すなわち第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成する（第２工程）。

図１１Ｂは、図３Ｃに示すサブマスター基板４２のうち、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂを形成すべき位置を説明する平面図である。図４Ｂに示すサブマスター型４０のサブマスター基板４２全体を覆うようなサブマスター樹脂層４１を形成する後半工程で、サブマスター基板４２のうち市松模様の残りの配列位置、つまり第１期樹脂層部分４１ｄａで周囲を囲まれた位置に第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成する。結果的に、第２期樹脂層部分４１ｄｂは、隙間を埋めるように千鳥状に配置される。なお、第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成する順番は、図中に矢印で示すように、各列単位で一方向に移動させるようなものに限らず、例えばランダムなものとすることもできる。

第２期樹脂層部分４１ｄｂの形成について具体的に説明すると、まず図７Ａに示すように、マスター型３０の第１成形面３１上方に第１の樹脂材料４１ｂを配置する。その後、図７Ｂに示すように、マスター型３０の第１成形面３１をサブマスター基板４２の表面４２ａ上に残った未処理の凹部４２ｃに対向するようにアライメントして配置する。その後、サブマスター基板４２の下方からマスター型３０を押圧して、第１成形面３１と凹部４２ｃとが適当な間隔となるまで近接させる。この状態で、光源６３によりＵＶ光等の所定波長の光を照射し、間に挟まれた第１の樹脂材料４１ｂを硬化させる。結果的に、第１の樹脂材料４１ｂにマスター型３０の第１成形面３１が転写され、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂが形成される。次に、図７Ｃに示すように、マスター型３０から第２期樹脂層部分４１ｄｂとサブマスター基板４２とを一体として離型する。以上のサイクルによって得られた第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂは、マスター型３０の段差３２を転写したものとして、本体の周囲に残膜部４４を有する。また、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂは、その表面として、第２成形面４３の一部を構成する転写面要素４３ｄを有する。

以上の図７Ａ〜７Ｃに示す工程を繰り返すことにより、サブマスター基板４２上に形成されたすべての凹部４２ｃのうち市松模様の残りに相当する互い違いの配列位置において、第２期樹脂層部分４１ｄｂが順次形成される。結果的に、サブマスター基板４２上にマトリクス状に配列されたすべての凹部４２ｃに対応して第１期樹脂層部分４１ｄａ又は第２期樹脂層部分４１ｄｂが形成される。これにより、図１２に示すように、第１及び第２期樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂを市松模様状又はタイル状に配置したものが得られる。つまり、第１及び第２期樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂを合わせた全体としてサブマスター基板４２の表面４２ａを覆うように略隙間なく広がるサブマスター樹脂層４１が形成され、サブマスター型４０が完成する（図１０のステップＳ２参照）。得られたサブマスター樹脂層４１は、サブマスター基板４２上にｍ個の凹部４２ｃが形成されている場合、これに対応してｍ個の樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂを有する。つまり、サブマスター型４０上には、ｎ×ｍ個の第２光学転写面４３ａが形成されている。

図１３Ａは、図６Ａ〜６Ｃに示す前半工程で形成される第１期樹脂層部分４１ｄａと、図７Ａ〜７Ｃに示す後半工程で形成される第２期樹脂層部分４１ｄｂとの境界部分を説明する拡大断面図である。第１期樹脂層部分４１ｄａの周囲に形成された残膜部４４と、これに隣接する第２期樹脂層部分４１ｄｂの周囲に形成された残膜部４４との間には、これらの樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂ間を残膜部４４以下の厚みで繋ぐ繋がり部４８が形成されている。この繋がり部４８により、サブマスター基板４２の露出を防止でき、サブマスター樹脂層４１の密着性を高めることができる。

以上のような繋がり部４８を形成する場合、第１の樹脂材料４１ｂの樹脂量が比較的多くなるので、サブマスター基板４２の凹部４２ｃに充填されるべき樹脂材料４１ｂが不足するといった事態が防止される。これにより、樹脂材料が不足した場合に次工程のサブサブマスター型５０の成形時にこの不足部分に起因する突起等の異形状が発生することを防止できる。なお、このような異形状は、結果的にサブサブマスター型５０の成形時にサブサブマスター樹脂層５１の高低差を過剰に大きくすることにつながり、ウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２の厚みが過剰になったり厚みの精度が低下したりする可能性も生じてしまう。また、意図しない異形状が形成される結果、離型抵抗が増大し離型不良を生じるおそれもある。

繋がり部４８を形成するためには、第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａを形成するための第１の樹脂材料４１ｂの樹脂量が、転写時のマスター型３０の側面に対応する基準線ＥＧよりも第１の樹脂材料４１ｂが適度に外側にはみ出すようなものとする。また、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂを形成するための第１の樹脂材料４１ｂの樹脂量も、転写時のマスター型３０の側面に対応する基準線ＥＧよりも第１の樹脂材料４１ｂが適度に外側にはみ出すようなものとする。具体的な作製例では、隣接する第１及び第２期樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂを形成する際のマスター型３０の間隔をＧとして、第１の樹脂材料４１ｂのはみ出し幅Ｐが０．５Ｇ以上１Ｇ未満程度となるようにした。なお、第１の樹脂材料４１ｂが基準線ＥＧよりも外側にはみ出す量を精密に制御することはできないが、凹部４２ｃのサイズや容積、マスター型３０とサブマスター基板４２との間隔調整等によって、第１の樹脂材料４１ｂのはみ出し量をある程度の確度で調整することができる。

さらに、本実施形態におけるサブマスター型４０の場合、繋がり部４８は、第１期樹脂層部分４１ｄａの残膜部４４から延びる第１部分４８ａと、第２期樹脂層部分４１ｄｂの残膜部４４から延びる第２部分４８ｂとで構成される。図示の例では、第１部分４８ａと第２部分４８ｂとが折り重なるような状態となっており、繋がり部４８に浅い窪み４８ｃが形成されている。この浅い窪み４８ｃは、順テーパーすなわちすり鉢状に形成されている。この際、先に形成される第１部分４８ａの先端がサブマスター基板４２により近い側に配置され、後に形成される第２部分４８ｂの先端がサブマスター基板４２からより離れた側に配置されている。

このように、先に形成される第１部分４８ａと後に形成される第２部分４８ｂとの間に、深さ方向に関して重なりを持たせることにより、繋がり部４８にアンダー形状又はオーバーハング形状の逆テーパー部が形成されることを防止できる。すなわち、図１３Ｂに示すように、第１期樹脂層部分４１ｄａの形成に際して、周囲の第１部分４８ａに表面張力によって逆テーパー部４９ａが形成されても、第２期樹脂層部分４１ｄｂの形成に際して、その周囲に形成される第２部分４８ｂが対向する第１部分４８ａの逆テーパー部４９ａを埋めるように作用する。つまり、逆テーパー部４９ａによって離型抵抗が増大することを予防できる。

以上において、第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａを形成するための樹脂量は、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂを形成するための樹脂量以上としている。第１期樹脂層部分４１ｄａと第２期樹脂層部分４１ｄｂとを繋ぐために両者の樹脂量をほぼ等しくすることも可能であるが、第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成するための樹脂量を相対的に少なくすることにより、繋がり部４８において樹脂の折り重なりによって逆テーパー部４９ａを埋めつつも繋がり部４８の上部に浅い窪み４８ｃを容易に形成できる。これにより、サブマスター樹脂層４１を比較的薄く形成することができ、結果的に離型抵抗が増加することを防止できる。また、第１期樹脂層部分４１ｄａ用の樹脂量を第２期樹脂層部分４１ｄｂ用の樹脂量よりも多くすることにより、主に繋がり部４８が残膜部４４よりも高くなることを防止しようとするので、この場合は、第２期樹脂層部分４１ｄｂに対する第１期樹脂層部分４１ｄａの樹脂量比が過度に大きくならないようにする必要がある。具体例では、第１期樹脂層部分４１ｄａを形成するための樹脂量と第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成するための樹脂量との比率を例えば、〔第１期樹脂層部分４１ｄａの樹脂量〕／〔第２期樹脂層部分４１ｄｂの樹脂量〕の値（樹脂量比）が、１．０５以上２．００以下、より好ましくは、１．０５以上１．８０以下、さらに好ましくは、１．０５以上１．５０以下に設定する。なお、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂを形成するための樹脂量を第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａを形成するための樹脂量よりも多くした場合、繋がり部４８の上部に突起が形成される可能性が高くなり、サブマスター樹脂層４１を薄くすることが容易でなくなり、離型抵抗が増加する傾向が生じてしまう。

図８Ａに示すように、以上のような工程を経て、転写性や離型性において優れたサブマスター型４０が準備される。

次に、図８Ｂに示すように、図５等に示す製造装置１００と同様の加工装置を用いて、サブマスター型４０の第２成形面４３上に第２の樹脂材料５１ｂを広範囲に配置する。その後、図８Ｃに示すように、図５等に示す製造装置１００と同様の加工装置を用いて、サブサブマスター基板５２の下方からサブマスター型４０を押圧して、第２成形面４３とサブサブマスター基板５２の表面５２ａとが近接して適当な間隔となるまで移動させる。この状態で、光源によりＵＶ光等の所定波長の光を照射し、間に挟まれた第２の樹脂材料５１ｂを硬化させる。結果的に、サブマスター型４０の第２成形面４３が転写されかつ硬化した樹脂によって構成されるサブサブマスター樹脂層５１が形成される。つまり、サブサブマスター樹脂層５１上に第３成形面５３（図４Ｃに示す第３光学転写面５３ａ及び第３フランジ転写面５３ｂを含む）が形成される。なお、本実施形態においては、サブサブマスター基板５２側から光を照射しているが、サブマスター型４０側から光を照射してもよいし、サブサブマスター基板５２側とサブマスター型４０側との両方から光を照射してもよい。

次に、図８Ｄに示すように、サブマスター型４０からサブサブマスター樹脂層５１とサブサブマスター基板５２とを一体として離型し、独立したサブサブマスター型５０が完成する（図１０のステップＳ３参照）。なお、サブサブマスター型５０のサブサブマスター樹脂層５１は、サブマスター型４０の樹脂層部分４１ｄａ，４１ｄｂに対応して多数の樹脂層部分５１ｄに区分されており、これらの樹脂層部分５１ｄは、マトリクス状に配列されている。各樹脂層部分５１ｄの外側には、サブマスター型４０の残膜部４４に挟まれた繋がり部４８の窪み４８ｃに対応する低い突起部５４が形成される。この突起部５４は、サブサブマスター型５０の表面において格子パターン状に延びる。

次に、ウェハーレンズ１０の作製を開始する。図９Ａに示すように、図５等に示す製造装置１００と同様の加工装置を用いて、サブサブマスター型５０の第３成形面５３上に第３の樹脂材料１２ｂ（第１レンズ樹脂層１２を形成するための光硬化性樹脂材料）を広範囲に配置する。その後、図９Ｂに示すように、図５等に示す製造装置１００と同様の加工装置を用いて、基板１１の下方からサブサブマスター型５０を押圧して第３成形面５３と基板１１の表面とが近接して適当な間隔となるまで移動させる。この状態で、光源によりＵＶ光等の所定波長の光を照射し、間に挟まれた第３の樹脂材料１２ｂを硬化させる。結果的に、サブサブマスター型５０の第３成形面５３が転写されかつ硬化した樹脂から構成される第１レンズ樹脂層１２が形成される。つまり、第１レンズ樹脂層１２上に第１被転写面１２ａ（図１に示す第１光学面ＯＳ１及び第１フランジ面ＦＰ１を含む）が形成される。なお、本実施形態においては、基板１１側から光を照射しているが、サブサブマスター基板５２側から光を照射してもよいし、基板１１側とサブサブマスター基板５２側との両方から光を照射してもよい。

その後、図９Ｃに示すように、サブサブマスター型５０から第１レンズ樹脂層１２と基板１１とを一体として離型する。既に第２レンズ樹脂層１３が形成されている場合、ウェハーレンズ１０が完成する（図１０のステップＳ４参照）。第２レンズ樹脂層１３が形成されていない場合、第１レンズ樹脂層１２と同様の工程を行うことで第４の樹脂材料からなる第２レンズ樹脂層１３が形成され、第２レンズ樹脂層１３用のサブサブマスター型５０から第２レンズ樹脂層１３と基板１１とを一体として離型することで、ウェハーレンズ１０が完成する（図１０のステップＳ４参照）。なお、第１レンズ樹脂層１２を得るためにサブサブマスター型５０を離型する前に、第２レンズ樹脂層１３を形成するための工程を開始するようにしてもよい。基板１１の一方の面に成形型を残した状態で、基板１１の他方の面に成形を始めることで、成形物に反りが発生するのを抑えやすくなる。

以上のように作製したウェハーレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２は、サブサブマスター型５０の樹脂層部分５１ｄに対応してマトリクス状に配列された多数のアレイユニットＡＵに区分されている。各アレイユニットＡＵの外縁には、サブサブマスター型５０のサブサブマスター樹脂層５１に形成された突起部５４に隣接する窪み、すなわちサブマスター型４０の残膜部４４に対応するものとして、低い突起１４が形成される。

ウェハーレンズ１０は、例えば上記と同様の工程で複数種類作製され、これらが適宜積層され、ダイシングラインＬに沿って、第１レンズ本体１ａ等を中心とする四角柱状にダイシングによって切り出されることにより、複数の分割された複合レンズすなわち光学レンズ４（図２の場合、単一の複合レンズ）となる。

以上で説明したマスター型３０、サブマスター型４０及びサブサブマスター型５０は、複数回使用される（図１０のステップＳ５参照）。つまり、これらの型３０，４０，５０が劣化して型交換又は型変更が必要となった場合、マスター型３０、サブマスター型４０及びサブサブマスター型５０のいずれかを新たなものと交換又は別のものを再利用しつつ、図１０のステップＳ１〜Ｓ４が適当な上限回数まで実行される。例えばマスター型３０がｉ回転写されることにより、ｉ個のアレイユニットＡＵが形成される。つまり、ｉ個のアレイユニットＡＵが形成された１個のサブマスター型４０を得ることができる。また、サブマスター型４０がｊ回転写されることにより、ｊ個のサブサブマスター型５０を得ることができる。サブサブマスター型５０がｋ回転写されることにより、ｋ個のウェハーレンズ１０を得ることができる。結果的に、ｊ個の各サブマスター型４０に対してサブサブマスター型５０がｋ回転写されることにより、計ｊ×ｋ個のウェハーレンズ１０を得ることができる。また、マスター型３０がｎ個の光学転写面を有する場合、ｎ×ｉ×ｊ×ｋ個の光学レンズ４を得ることができる。

本実施形態の製造方法によれば、まず周囲から孤立した第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａを形成し、その後に周囲を囲まれた第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂを形成する。この際、第１工程における各第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａを形成するための樹脂量を、第２工程における各第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂを形成するための樹脂量と同程度かこれよりも多くするので、第１期樹脂層部分４１ｄａと第２期樹脂層部分４１ｄｂとの境界で樹脂が折り重なるような繋がり部４８が形成され、アンダー形状の発生を防ぐことができる。結果的に、サブマスター型４０やこれから得たサブサブマスター型５０を用いた成形工程において、意図しない形状の発生を防止することができ、離型抵抗を軽減し又はなくすことができる。これにより、ウェハーレンズ１０の成形に際して局所的な離型抵抗分布の形成を低減し局所変形を抑えることで、ウェハーレンズ１０内に多数存在する光学レンズ４間の形状差をなくすことができ、成形精度を向上させ、精度的に安定した光学レンズ４を提供することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る成形型の製造方法等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の成形型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１４Ａ及び１４Ｂに示すように、第２実施形態の製造方法では、第１期樹脂層部分（第１期樹脂レプリカ部）４１ｄａと、第２期樹脂層部分（第２期樹脂レプリカ部）４１ｄｂとを同時並行的に形成する。すなわち、市松模様の一方の配列位置に対して、第１期樹脂レプリカ部を１列目から順に形成していく過程で、次列の第１期樹脂レプリカ部を形成することによって、市松模様の残りの配列位置に、第１期樹脂レプリカ部で取り囲まれた領域が生じた段階で、その第１期樹脂レプリカ部で取り囲まれた領域に第２期樹脂レプリカ部の成形を行う。図１４Ａ及び１４Ｂの例では、上から３列目の第１期樹脂層部分４１ｄａを形成したことによって、上から１列目、上から２列目、及び、上から３列目の第１期樹脂層部分４１ｄａとで取り囲まれた領域が生じ、その領域に対して第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成する例を示している。図１４Ａに示す段階では、上から３列目の第１期樹脂層部分４１ｄａが一つ飛ばしで形成されており、次の図１４Ｂに示す段階では、上から２列目に戻って第２期樹脂層部分４１ｄｂが一つ飛ばしで形成されている。なお、マトリクス状に並んで形成される複数の第１期樹脂層部分４１ｄａの端部の列においては、四方を囲むことができないため、三方又は二方が囲まれた段階で第２期樹脂層部分４１ｄｂを形成すればよい。図１４Ａにおける第１列は、第１列及び第２列の第１期樹脂層部分４１ｄａを形成した後に、第１列において三方が取り囲まれた領域に第２期樹脂層部分４１ｄｂが形成されたことを示している。要は、上記市松模様の残りの配列位置のうち、取り囲まれ得る全ての周囲が第１期樹脂レプリカ部で取り囲まれた領域が少なくとも一つ生じた段階で、該領域に対する第２期樹脂レプリカ部の成形を行えばよい。

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１２等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、光照射に加えて加熱により硬化を促進させてもよい。また、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形成することもできる。

サブマスター基板４２に対するマスター型３０の移動方法については、特に制限はないが、なるべく隣接する凹部４２ｃに移動する経路とすることが移動時間を短くできるので望ましい。マスター型３０に対してサブマスター基板４２を移動させてもよいし、両者を移動させてもよい。両者で樹脂を押圧する際も同様であり、マスター型３０をサブマスター基板４２に押圧する代わりに、サブマスター基板４２をマスター型３０に押圧してもよいし、両者を移動して近づけてもよい。

上記実施形態においては、最終的に得られるウェハーレンズとして、基板上に光学レンズとして機能する樹脂層を設けたもの（レンズ基板）について説明したが、これに限らず、材質等が異なる独立した基板を特に有しておらず、光学レンズとして機能する部分とその周囲の平坦部、及び、それらを連結する部分が樹脂で一体的に構成されたものであってもよい。この場合、２つの成形型の間に樹脂材料を介在させて当該樹脂材料を硬化させることで光学レンズ部及びその周囲部が一体的に構成されたウェハーレンズを作製することができる。

上記実施形態においては、サブサブマスター型を用いてウェハーレンズを作製する例について説明したが、これに限るものではなく、サブマスター型を用いてウェハーレンズを作製するようにしてもよい。この場合、原版となるマスター型は、最終成形物であるウェハーレンズのレンズ要素のポジ型とする。つまり、図９（Ａ）〜９（Ｃ）に示すウェハーレンズ１０の作製において、サブサブマスター型５０をサブマスター型と見れば、図１に示すウェハーレンズ１０延いては図２に示す光学レンズ４を得ることができる。なお、第１のレンズ樹脂層１２と第２のレンズ樹脂層１３ともに、サブサブマスター型を用いて成形を行ってもよいし、両者ともにサブマスター型を用いて成形を行ってもよいし、一方をサブサブマスター型、他方をサブマスター型で成形してもよい。

また、上記では、サブマスター基板４２に凹部４２ｃを設けることを前提としているが、凹部４２ｃを設けず、直接サブマスター基板４２上に樹脂層部分（樹脂レプリカ部）４１ｄａ，４１ｄｂを転写する構成としてもよい。

Claims (14)

1. 光学レンズに対応する形状が形成された第１成形面を有するマスター型を繰り返し用いて第１基板上に複数の樹脂レプリカ部を成形することにより、前記複数の樹脂レプリカ部を有する成形型を得る、成形型の製造方法であって、
   前記第１基板のうち市松模様の片側の配列位置において、前記マスター型と前記第１基板との間に樹脂材料を介在させて前記複数の樹脂レプリカ部のうち複数の第１期樹脂レプリカ部を形成する第１工程と、
   前記第１基板のうち市松模様の残りの配列位置において、前記マスター型と前記第１基板との間に樹脂材料を介在させて前記複数の樹脂レプリカ部のうち複数の第２期樹脂レプリカ部を形成する第２工程とを備え、
   前記第１工程で形成された各第１期樹脂レプリカ部の端部に、前記各第２期樹脂レプリカ部の端部が重なるように、前記第２工程で前記各第２期樹脂レプリカ部を形成する成形型の製造方法。
2. 前記第１成形面は、２次元的に配列された複数の第１光学転写面を有する、請求項１に記載の成形型の製造方法。
3. 前記第１工程において、前記各第１期樹脂レプリカ部と隣接する第２期樹脂レプリカ部とを形成する際の前記マスター型の間隔に対して、５割以上１０割未満の幅を覆い得る樹脂量で、前記各第１期樹脂レプリカ部を成形する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
4. 前記第１工程における各第１期樹脂レプリカ部を形成するための樹脂量を、前記第２工程における各第２期樹脂レプリカ部を形成するための樹脂量よりも多くする、請求項１に記載の成形型の製造方法。
5. 前記第１工程における樹脂量と前記第２工程における樹脂量との比率である〔前記第１工程における樹脂量〕／〔前記第２工程における樹脂量〕の値は、１．０５以上２．００以下である、請求項４に記載の成形型の製造方法。
6. 前記マスター型は、隅部で面取りされた角柱状の先端部を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
7. 前記マスター型の前記先端部は、前記隅部に面取りされた平坦面を有し、前記平坦面の横幅は、前記平坦面に隣接する２つの壁面のうち大きな方の１／２０以上１／３以下である、請求項６に記載の成形型の製造方法。
8. 前記市松模様の残りの配列位置のうち、取り囲まれ得る全ての周囲が前記第１期樹脂レプリカ部で取り囲まれた領域が少なくとも一つ生じた段階で、該領域に対する前記第２期樹脂レプリカ部を成形する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
9. 前記第１基板は、前記樹脂レプリカ部に対応する成形位置に前記第１成形面より大きいサイズを有し内部が閉じた形状の凹部を有し、前記マスター型は、前記第１成形面の周囲に環状の段差を有する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
10. 前記第１工程及び前記第２工程は、
    前記第１成形面と前記第１基板上の成形位置との間に第１の樹脂材料を満たして硬化させ、前記マスター型を離型することで、前記第１成形面を転写した前記樹脂レプリカ部を得る転写工程と、
    前記転写工程を前記マスター型と前記第１基板との相対位置を変更しつつ繰り返し実行することにより、前記第１基板上に前記複数の樹脂レプリカ部を２次元的に配列した第１形状転写層を得る繰返工程と、を備える、請求項１から９までのいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
11. 請求項１０に記載の成形型の製造方法により得られた前記第１形状転写層を有する成形型を第１の成形型とし、当該第１の成形型と成形型用の第２基板との間に第２の樹脂材料を満たし、当該第２の樹脂材料を硬化させ、前記第１の成形型を離型することにより、第２形状転写層を有する第２の成形型を得る成形型の製造方法。
12. 請求項１１に記載の成形型の製造方法により得られた前記第２の成形型と請求項１０に記載の成形型の製造方法により得られた成形型との少なくとも一方と、第３基板との間に第３の樹脂材料を満たし、当該第３の樹脂材料を硬化させ、前記成形型を離型することにより、前記第３基板の表面に複数のレンズ要素が形成されたウェハーレンズを得るウェハーレンズの製造方法。
13. 請求項１１に記載の成形型の製造方法により得られた前記第２の成形型と請求項１０に記載の成形型の製造方法により得られた成形型との少なくとも一方と、請求項１２に記載のウェハーレンズの製造方法により得られた前記ウェハーレンズの裏面との間に第４の樹脂材料を満たし、当該第４の樹脂材料を硬化させ、前記成形型を離型することにより、前記第３基板の裏面に複数のレンズ要素が形成されたウェハーレンズを得るウェハーレンズの製造方法。
14. 請求項１２及び１３のいずれか一項に記載のウェハーレンズの製造方法により得られた前記ウェハーレンズを切断して個片化する工程を備える光学レンズの製造方法。

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