JPWO2010087082A1 - ウエハレンズ製造装置及びウエハレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ウエハレンズ製造装置及びウエハレンズの製造方法において、ガラス基板に対する樹脂製のレンズ部の位置ズレを抑制することを目的とする。本発明のウエハレンズ製造装置は、ガラス基板を保持するステージと、ステージをＸＹ平面上で移動させるＸＹ軸移動機構と、ステージをＸＹガイドに対してエアにより浮上させ、ＸＹ軸移動機構によるステージの移動をガイドするＸＹエアスライドガイド機構と、樹脂が充填される金型と、金型を昇降移動させるＺ軸移動機構と、金型をＺガイドに対してエアにより浮上させ、Ｚ軸移動機構による金型の昇降移動をガイドするＺエアスライドガイド機構と、ＸＹエアスライドガイド機構の作動とその停止とを制御してステージの移動位置をロックさせ、かつ、Ｚエアスライドガイド機構の作動とその停止とを制御して金型の移動位置もロックさせる制御装置とを備える。

Description

本発明はウエハレンズ製造装置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きた（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対し硬化性樹脂の成形品をレンズ部として複数成形したもの、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、配置位置が一定の金型と、ガラス基板を保持可能なステージとを設け、金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複数回に分けて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、ステージを所定位置に移動させてガラス基板を金型に対向配置させ、その位置で金型をガラス基板に押圧しながら樹脂を硬化させ、ガラス基板に対し樹脂製のレンズ部を形成する。そして当該製造装置においては、ステージの円滑な移動を実現するため公知のエアスライドガイド機構を設けることが考えられている。

特許第３９２６３８０号公報

しかしながら、ステージにエアスライドガイド機構を利用する場合、ステージはエアの噴出により浮遊状態で保持されるため、樹脂を充填した金型をガラス基板に押圧するときなどに、気体の圧縮性によりガラス基板と金型との相対位置などが隙間の範囲で微小に変動し、ガラス基板の所望の位置に金型を押圧できない可能性がある。この場合、ガラス基板に対する金型の押圧位置にズレが生じるから、ガラス基板に対する樹脂製のレンズ部の位置ズレを発生させる。具体的には、ガラス基板のＸＹ平面内走査方向に位置ずれが生じると、ガラス基板の両面にレンズ部を成形する場合はレンズの偏心誤差が生じ、片面の場合でもレンズの収率が悪くなる。また、金型の上下方向に位置ずれが生じるとレンズの軸上厚に誤差が生じる。また、ガラス基板上にアライメントマークや絞りが形成されている場合でも、レンズとの位置ずれが問題となる。

さらに、進行方向に対するステージの位置は、ガイドとスライド部に摩擦がないため、モーターのトルクで保持される。ここで、進行方向の荷重に対して、モーターのトルクによる保持力とモーター自身またはスライド部とモーターを連結する部品の剛性が不足すると変位が発生し、同じく誤差の原因になる。

したがって、本発明の主な目的は、ガラス基板に対する樹脂製のレンズ部の位置ズレを抑制することができるウエハレンズ製造装置及びウエハレンズの製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
ガラス基板を保持するステージと、
前記ステージをＸＹ平面上で移動させるＸＹ軸移動機構と、
前記ステージをＸＹガイドに対してエアにより浮上させ、前記ＸＹ軸移動機構による前記ステージの移動をガイドするＸＹエアスライドガイド機構と、
樹脂が充填される金型と、
前記金型を昇降移動させるＺ軸移動機構と、
前記金型をＺガイドに対してエアにより浮上させ、前記Ｚ軸移動機構による前記金型の昇降移動をガイドするＺエアスライドガイド機構と、
前記ＸＹエアスライドガイド機構の作動とその停止の制御による前記ステージの移動位置のロック、又は前記Ｚエアスライドガイド機構の作動とその停止の制御による前記金型の移動位置のロックの少なくとも一方を行う制御装置と、
を備えることを特徴とするウエハレンズ製造装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、
第１のエアの供給により浮上させながら、ガラス基板をＸＹガイドに沿ってＸＹ平面上で移動させ、前記ガラス基板を前記金型に対し対向する位置に配置する工程と、
第２のエアの供給により浮上させながら、前記金型をＺガイドに沿って昇降移動させ、所定の高さ位置に配置する工程と、
前記ガラス基板に向けて前記金型を上昇させる工程と、
を備え、
前記金型を上昇させる工程では、前記第１のエアと前記第２のエアとの供給を停止した状態で、前記金型を前記ガラス基板に向けて上昇させ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、ガラス基板に対する樹脂製のレンズ部の位置ズレを抑制することができる。つまり、エアスライド部のロックによって位置決めが固体同士の接触によって行われるため、誤差については気体の圧縮による誤差がなくなると共に、保持力については摩擦力が保持力として働くので、保持力の不足による位置ずれが生じにくくなると共に、モーターおよび連結部品などにかかる荷重が減少し、その結果変形が生じにくくなり、誤差が小さくなる。また、スライド部以下のモータートルクや周辺部品の剛性を下げることができるので、装置をコンパクトにすることができる。

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側面図である。 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、及び側面図である。 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金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金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金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金型の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。

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、成形されたウエハレンズ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。また、凹レンズでも構わない。

なお、図１、図２は製造工程の途中段階を示しているため、ガラス基板２の表面の一部にのみ凸レンズ部４が形成されている。本実施形態では、１枚のガラス基板２に対し金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（図１、図２矢印参照）、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。

また、ガラス基板２に対して凸レンズ部４を使って形成する順序は特にこれに限定されず、ランダムに形成していくものであっても、また図１とは逆周りで順次形成していくもの等であっても良い。

凸レンズ部４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、アリルエステル樹脂、ＰＤＭＳやエポキシ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、カチオン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。可動子１１４はＸＹステージ３０の一方の突条部３１に固定されており、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に対して浮上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上させるようになっている。

ＸＹステージ３０は、エアスライドガイド機構１２０、１３０によってＸ軸ガイド１０２及び定盤２０に対して浮上するので、Ｘ軸移動機構１００による移動をスムーズに行うことができる。

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とＸ軸ガイド１０２に保持されたＸＹステージ３０とを支持した状態で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２１２、２１４の内側にＹ軸ガイド２０２の端部２０４、２０６が隙間を持って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）からエアを噴出可能な噴出孔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）からエアを噴出可能な噴出孔２４２、２４４、２４６を有している。

そして、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Ｙ軸ガイド２０２に対して浮上させるようになっている。また、エアスライドガイド機構２３０、２４０の噴出口の一部又は全部を停止させる事により、Ｙ軸ガイド２０２を２１０の内壁の一部に当接、吸着させる事ができる。

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、金型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、金型とガラス基板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。

図３に示す通り、ＸＹステージ３０には、その上下面を貫通する上方から見た形状が円形状の貫通孔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を塞ぐように上方から見た形状が四角状の蓋部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を成形するための金型部５０と、金型部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。金型部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及び金型部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を浮上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事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、蓋体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、ガラス基板２と蓋体４２との間で構成される上部空間部４０２と、ガラス基板２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に点線で示す通り、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、金型部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、金型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によって連結されスプリング６７によって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。また、後述するように、第３の支持台６０と金型６４との間には金型６４を回動させるためのθステージ６２を設けることもできる。

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。金型部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の作動を制御することで、第２の支持台５６、第１の支持台６０及び金型６４の傾きが調整される。その結果、金型６４とガラス基板２との平行出しを行ったり、金型６４に樹脂を充填後、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、個数であれば良く、個数はこれに限定されない。

金型６４には複数のキャビティ６５（凹部）がアレイ状に形成されている。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と金型部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内に配置される。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。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、金型部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軸方向にエアで浮上させながらスライド移動させ、ディスペンサ３２が金型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と定盤２０とを密着させたロック状態とする。これによりＸＹステージ３０をその位置で固定することができる。この状態において、ディスペンサ３２の針部３３から金型部５０の金型６４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、基本的には空間部４０６を真空状態とすることであり、具体的には１０^−２ＭＰａ以下とする。

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。

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軸方向にエアで浮上させながらスライド移動させ、予め設置しておいたガラス基板２が金型部５０の金型６４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、周知のレーザー測長器３４を金型６４の直上に配置して、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と定盤２０とを密着させたロック状態とする。これによりガラス基板２をその位置で固定することができる。

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、Ｚステージ３０４とＺ軸ガイド３０２との間の摩擦力で金型部５０の位置を一定に保持し、ロックすることができる。
（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、その結果から金型６４上面の傾きと、金型６４の高さ位置を算出し出力値（角度αのズレ値。図１５参照。）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の下面と金型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を金型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ＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させたロック状態とすることにより、ガラス基板２をその位置で固定する。

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。Ｚステージ３０４とＺ軸ガイド３０２との間の摩擦力で金型部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金型６４はＺ軸ガイド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及び金型６４はスムーズに動作する事ができるとともに、ロックされた状態では、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で金型６４を検出してその検出結果に基づき金型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金型６４の初期位置の軸座標を変換する。

詳しくは、金型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Ｏと、他方の位置を補正点として認識する。例えば、金型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Ｏ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を金型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Ｏ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。図１６参照。）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において金型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、金型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、金型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、金型部５０において金型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を制御して金型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、金型部５０を位置制御して、ガラス基板２に対して金型６４を所定位置まで上昇移動させ、金型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、金型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、同様な効果は、酸素以外のガスに置換する事によっても得る事ができる。

ここで、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、金型部５０を圧力制御して、ガラス基板２に対する金型６４の押圧力を所定圧力に保持する。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を作動させて金型６４を上方に移動させる。このとき、上方移動は、位置ずれを防ぐため、ＸＹエアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０の作動を停止させた状態であり、Ｚエアスライドガイド機構３２０の噴出孔３２２、３２８のみを停止させ、Ｚステージ３０４をＺ軸ガイド３０２に当接させた状態で行う。

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とともに金型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、図１，図２に示す通り、１つの金型６４のキャビティ６５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、インプリント工程Ｓ５、露光工程Ｓ６、離型工程Ｓ７を所定回数繰り返して、ガラス基板２にさらに複数の凸レンズ部４を順次形成し（図１，図２参照）、ウエハレンズ１を製造する。

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、移動機構１００、２００、３００と、エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０、３２０とを作動させ、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）。

なお、本実施形態ではガラス基板２に対し金型単位で順次凸レンズ部４を形成するいわゆる「ステップ＆リピート方式」の例を示したが、金型６４に代えてガラス基板２のサイズ（面積）に対応する大径の金型を使用し、ガラス基板２に対し一括的に所望数の凸レンズ部４を形成するいわゆる「一括方式」を採用してもよい。

また本実施形態では、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、ＸＹエアスライド機構の作動、停止とＺエアスライド機構の作動、停止とを共に行う制御を以って説明しているが、いずれか少なくとも一方のみの制御を行うものであっても良い。

以上の本実施形態によれば、制御装置５００によりエアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０、３２０の作動を停止した状態で（エアスライドガイド機構３２０においては一部停止した状態で）、アライメント工程Ｓ４から離型工程Ｓ７までの工程の処理を実行するから、ガラス基板２と金型６４との相対的な位置が変動しにくく、ガラス基板２に対する樹脂製の凸レンズ部４の位置ズレを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その発明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、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場合、樹脂内への気泡の巻き込みを防止できるが、一方で、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。これらの工程での大気圧への開放は、図１４において、１点鎖線で示した。

さらに上記実施形態では、金型６４から樹脂性の凸レンズ部４を形成する例を示したが、上記実施形態は、金型６４を母型（マスター）として樹脂性の型（サブマスター）を形成する場合や、中間型として使用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
３ 連通孔
４ 凸レンズ部
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 金型部
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 金型
６５ キャビティ
６６ ネジ
６８ 板バネ
７０ ネジ
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

Claims (9)

1. ガラス基板を保持するステージと、
   前記ステージをＸＹ平面上で移動させるＸＹ軸移動機構と、
   前記ステージをＸＹガイドに対してエアにより浮上させ、前記ＸＹ軸移動機構による前記ステージの移動をガイドするＸＹエアスライドガイド機構と、
   樹脂が充填される金型と、
   前記金型を昇降移動させるＺ軸移動機構と、
   前記金型をＺガイドに対してエアにより浮上させ、前記Ｚ軸移動機構による前記金型の昇降移動をガイドするＺエアスライドガイド機構と、
   前記ＸＹエアスライドガイド機構の作動とその停止の制御による前記ステージの移動位置のロック、または前記Ｚエアスライドガイド機構の作動とその停止の制御による前記金型の移動位置のロックの少なくとも一方を行う制御装置と、
   を備えることを特徴とするウエハレンズ製造装置。
2. 請求項１に記載のウエハレンズ製造装置において、前記制御装置は、前記ＸＹエアスライドガイド機構の作動とその停止の制御及び前記Ｚエアスライドガイド機構の作動とその停止の制御を行って前記ステージの移動位置及び前記金型の移動位置のロックの両方を行うことを特徴とするウエハレンズ製造装置。
3. 請求項２に記載のウエハレンズ製造装置において、
   前記Ｚ軸移動機構は、
   前記金型を保持するＺ軸方向に伸びた金型ステージと、
   前記金型ステージをＺ軸方向にガイドする筒状のガイド部材とを備え、
   前記Ｚエアスライドガイド機構は、
   異なる方向からＺガイドに向けてエアを噴出する複数の噴出孔を有しており、
   前記制御装置が、前記ＸＹエアスライドガイド機構の作動を停止させた状態に加え、前記Ｚエアスライドガイド機構の前記噴出孔の作動を一部停止させ前記金型ステージを前記ガイド部材に当接させた状態で、前記Ｚ軸移動機構を制御して前記金型を前記ステージに保持されるガラス基板に向けて上昇させることを特徴とするウエハレンズ製造装置。
4. 請求項３に記載のウエハレンズ製造装置において、
   前記金型の配置位置を検出する位置検出器を備え、
   前記制御装置には前記金型の初期位置が予め軸座標として設定されており、前記制御装置が、前記ＸＹエアスライドガイド機構と前記Ｚエアスライドガイド機構とをロックした状態で、前記位置検出器の検出結果に基づき前記金型の現実の配置位置を把握し、前記金型の現実の配置位置に合わせて前記金型の初期位置の軸座標を変換することを特徴とするウエハレンズ製造装置。
5. 請求項３に記載のウエハレンズ製造装置において、
   前記金型の配置位置を検出する位置検出器を備え、
   前記制御装置には前記金型の初期位置が予め軸座標として設定されており、前記制御装置が、前記ＸＹエアスライドガイド機構をロックした状態に加え、前記Ｚエアスライドガイド機構を一部ロックし前記金型ステージを前記ガイド部材に当接させた状態で、前記位置検出器の検出結果に基づき前記金型の現実の配置位置を把握し、前記金型の現実の配置位置に合わせて前記金型の初期位置の軸座標を変換することを特徴とするウエハレンズ製造装置。
6. 第１のエアの供給により浮上させながら、ガラス基板をＸＹガイドに沿ってＸＹ平面上で移動させ、前記ガラス基板を金型に対し対向する位置に配置する工程と、
   第２のエアの供給により浮上させながら、前記金型をＺガイドに沿って昇降移動させ、所定の高さ位置に配置する工程と、
   前記ガラス基板に向けて前記金型を上昇させる工程と、
   を備え、
   前記金型を上昇させる工程では、前記第１のエアと前記第２のエアとの供給を停止した状態で、前記金型を前記ガラス基板に向けて上昇させることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
7. 請求項６に記載のウエハレンズの製造方法において、
   前記金型を上昇させる工程では、前記第１のエアの供給を停止した状態に加え、前記第２のエアの供給を一部停止し前記金型を支持するＺステージを前記Ｚガイドに当接させた状態で、前記金型を前記ガラス基板に向けて上昇させることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
8. 請求項６に記載のウエハレンズの製造方法において、
   前記金型の初期位置を軸座標として設定する工程と、
   前記第１のエアと前記第２のエアとの供給を停止した状態で、前記金型の現実の配置位置を把握し、前記金型の現実の配置位置に合わせて前記金型の初期位置の軸座標を変換する工程と、
   を備えることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
9. 請求項７に記載のウエハレンズの製造方法において、
   前記金型の初期位置を軸座標として設定する工程と、
   前記第１のエアの供給を停止した状態に加え、前記第２のエアの供給を一部停止し前記金型を支持するＺステージを前記Ｚガイドに当接させた状態で、前記金型の現実の配置位置を把握し、前記金型の現実の配置位置に合わせて前記金型の初期位置の軸座標を変換する工程と、
   を備えることを特徴とするウエハレンズの製造方法。