JPWO2011024745A1 - ウエハレンズの製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の課題は、ウエハレンズの製造において光軸上の厚みを一定にすることである。この課題は、樹脂を成形型(64)に滴下するディスペンス工程と、成形型(64)とガラス基板(2)との一方を他方に押圧するインプリント工程と、ガラス基板(2)を成形型(64)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、ガラス基板(2)に樹脂製のレンズ部(4)を順次形成するウエハレンズの製造方法において、1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、レンズ部(4)の周辺の非レンズ部(6)の高さ位置(A)とガラス基板(2)の高さ位置(B、C)とを測定し、2サイクル目以降のインプリント工程では、高さ位置(A〜C)に基づき、成形型(64)の配置を補正する。

Description

本発明はウエハレンズの製造方法に関し、特にウエハレンズの光軸上の厚みを一定にする技術に関する。
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、ステージを所定位置に移動させてガラス基板を成形型に対向配置させ、その位置で成形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て離型したらガラス基板を移動させるという一連の動作を繰り返し行い、複数の樹脂製のレンズ部を順次形成して行くいわゆる「ステップ&リピート方式」によるものや、1枚のガラス基板に1つの成形型を押圧・離型して複数の樹脂製のレンズ部を一括で形成するいわゆる「一括方式」によるものが考案されている(例えば、特許文献2参照)。
特許第3926380号公報 米国特許出願公開2006/0259546号公報
しかしながら、ステップ&リピート方式による場合にも一括方式による場合にも、樹脂の成形を行うごとに、ウエハレンズの光軸上の厚み(樹脂製のレンズ部の厚みや樹脂製のレンズ部とガラス基板とを足し合わせた厚みなど)にバラツキが生じ、ステップ&リピート方式による場合も一括方式による場合もその共通の課題として、ウエハレンズの光軸上の厚みを均一化するのが困難となっている。
したがって、本発明の主な目的は、光軸上の厚みを一定にすることができる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1の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する工程を有し、
2サイクル目以降のインプリント工程では、前記測定工程で測定された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置を補正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。
本発明の第2の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を算出する工程を有し、
2サイクル目以降のディスペンス工程では、前記算出工程で算出された距離に基づき、前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正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。
本発明の第3の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
各サイクルの直前サイクルの離型工程後に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する測定工程を有し、
各サイクルのインプリント工程では、当該測定工程で測定した距離に基づき前記成形型の押圧位置を補正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。
本発明の第4の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
各サイクルの直前サイクルの離型工程後であって、次のサイクルのディスペンス工程の前に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を測定するセンシング工程を有し、
次のサイクルのディスペンス工程において、前記センシング工程で測定した測定距離に基づき前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正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。
本発明の第5の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する工程を有し、
2サイクル目以降のインプリント工程では、前記測定工程で測定された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置を補正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。
本発明の第6の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を算出する工程を有し、
2サイクル目以降のディスペンス工程では、前記算出工程で算出された距離に基づき、前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正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。
本発明の第7の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
各サイクルの直前サイクルの離型工程後、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する工程を有し、
各サイクルのインプリント工程では、当該測定工程で測定した距離に基づき前記成形型の押圧位置を補正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。
本発明の第8の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
各サイクルの直前サイクルの離型工程後であって、次のサイクルのディスペンス工程の前に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を測定するセンシング工程を有し、
次のサイクルのディスペンス工程において、前記センシング工程で測定した測定距離に基づき前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正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。
本発明の第9の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
1サイクル目の前に、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置と、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置とを前記ガラス基板の複数位置で測定を行うプレセンシング工程と、
1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置を測定し、前記プレセンシング工程で測定された前記第1ガラス位置、または前記第2ガラス位置との距離を算出する工程を有し、
2サイクル目以降のインプリント工程では、前記算出工程で測定算出された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置、または滴下量を補正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。
本発明の第10の態様によれば、
光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
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、
1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
1サイクル目の前に、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置と、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置とを前記ガラス基板の複数位置で測定を行うプレセンシング工程と、
各サイクルの直前サイクルの離型工程後であって、次のサイクルのディスペンス工程の前に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置を測定し、前記プレセンシング工程で測定された前記第1ガラス位置、または前記第2ガラス位置との距離を算出する工程を有し、
2サイクル目以降のインプリント工程では、前記算出工程で測定算出された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置、または滴下量を補正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。
本発明の第1、第2、第5、第6の態様によれば、最初の1サイクル目で、非レンズ部とガラス基板の樹脂押圧面との間の距離や、非レンズ部とガラス基板の押圧面と反対側の面との距離を算出し、その算出結果に基づいて2サイクル目以降の成形型の押圧位置や樹脂の滴下量を補正するから、ガラス基板に対し成形型を一定の間隔に保持したり、樹脂製のレンズ部とそれに対応する部位のガラス基板とを足し合わせた体積を一定に保持したりすることができ、光軸上の厚みを一定にすることができる。
本発明の第3、第4、第7、第8の態様によれば、前サイクルで非レンズ部とガラス基板の樹脂押圧面との間の距離や、非レンズ部とガラス基板の押圧面と反対側の面との距離を算出し、その算出結果に基づいて次のサイクルで成形型の押圧位置または樹脂の滴下量を補正するから、ガラス基板に対し成形型を一定の間隔に保持したり、樹脂製のレンズ部とそれに対応する部位のガラス基板とを足し合わせた体積を一定に保持したりすることができ、光軸上の厚みを一定にすることができる。
更に、本発明の第9、第10の態様によれば、サイクルを開始する前に、ガラス基板の複数位置で樹脂押圧面及び押圧面と反対側の面の位置を測定し、1サイクル目、或いは1枚目のガラス基板で測定した非ガラス部の位置と先に測定した樹脂押圧面及び樹脂押圧面と反対側の面の位置とのデータから、2サイクル目以降、或いは2枚目以降の成形型の押圧位置または樹脂の滴下量を補正するから、ガラス基板に対し成形型を一定の間隔に保持したり、樹脂製のレンズ部とそれに対応する部位のガラス基板とを足し合わせた体積を一定に保持したりすることができ、光軸上の厚みを一定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。 本実施形態における樹脂部とガラス基板との高さ位置測定を概略的に説明するための図面である。 ウエハレンズの光軸上の厚みを説明するための図面である。 図3、図4のウエハレンズ製造装置の変形例を示す概略的な平面図である。 本発明の好ましい第2の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。 ガラス基板の反りや厚みのバラツキを説明するための図面である。 本発明の変形の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。
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]
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がアレイ状に形成されており、各凸レンズ部4の間は非レンズ部6(図17、図18参照)となっている。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。
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に対し成形型単位で凸レンズ部4が順次形成されて行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。
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。また、カチオン重合で反応硬化するエポキシ樹脂も用いることができる。
ここで、本発明に使用する光硬化性樹脂を硬化させる光は、可視光、紫外光のみならず電子線なども含む。また、上述のごとき光硬化性樹脂のみならず、光重合開始剤に加えて熱重合開始剤を含み、加熱による熱重合での硬化が併用させるものも含む。重合開始剤として光重合開始剤のみを含む光硬化性樹脂の場合であっても、加熱によって光硬化が促進されるのであるが、ここに更に熱重合開始剤も配合されていると、その促進効果は更に増す。
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、各フック部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Y軸ガイド202に対して浮上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。
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に凸レンズ部4を成形するための成形型64を保持する成形型部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四角筒状の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ことで同様に密閉するのが上記効果を得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、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の差圧を無くす構造となっている。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。
また、減圧機構410は下部空間部404に連結したが、上部空間部402に連結しても良い。
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。
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の作動を制御することで、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、平坦面に複数のキャビティ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。すなわち、後述するように成形型64でウエハレンズ1を成形すると、キャビティ65の部分が凸レンズ部4となり、キャビティ65の間の平坦面の部分が非レンズ部6となる。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い。
成形型64には非接触式の光学センサ72が設置されており、成形型64に対向する部材(ガラス基板2など)の高さ位置を測定することができるようになっている。
なお、本測定では光学センサ72を用いているが、高さ位置を測定できる周知の検出手段であればその他の検出手段も用いることができる。但し、ウエハレンズ1の光学性能に影響を与えない非接触式のセンサが好ましい。
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、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、光学センサ72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の位置合わせを行う。
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とを密着させたロック状態とする。この状態において、ディスペンサ32の針部33から成形型部50の成形型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に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、10−2MPa以下とすれば、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から離型工程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が成形型部50の成形型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、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。
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との間の摩擦力で成形型部50の位置を一定に保持し、ロックすることができる。
ここで、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。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。
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)。言い換えれば、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軸ガイド302に対して常に決まった位置・角度で保持することが可能となる。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とともに、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ことが可能となる、というメリットがある。
次いで、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O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の移動を正確に行うことができる。
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、上部空間部402と下部空間部404とを連通させて空間部400を減圧状態するので、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。また露光工程S6では、光源44の光が光学センサ72の素子に入射し素子を破損させる可能性があるため、好ましくは光学センサ72に遮光部材を設けて一時的に素子を遮光する。
なお、樹脂が硬化する際に(樹脂の硬化時またはその後に)、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増圧保持してもよい。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に更に複数の凸レンズ部4を順次形成する(図1、図2参照)。
ここで、ガラス基板2に対し凸レンズ部4を形成する場合、実際には成形型64の平坦面とガラス基板2との間に微小なギャップ(間隔)を設けるため、各凸レンズ部4の周辺に非レンズ部6(図16参照)が形成される。
本実施形態では、1サイクル目の処理を実行して成形型64からガラス基板2を離型したら、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を微小移動させ、図16に示す通り、光学センサ72を制御して、ガラス基板2や非レンズ部6の高さ位置を測定する(センシング工程S10)。第1の実施形態では、このセンシング工程S10は、1サイクル目のみ実施される。
詳しくは、光学センサ72に対し非レンズ部6を対向させ、図16(a)に示す通り、非レンズ部6の下面の高さ位置を測定するとともに、光学センサ72に対しガラス基板2を対向させ、図16(b)、(c)に示す通り、ガラス基板2の下面と上面との各高さ位置を測定する。
下記の説明では、非レンズ部6の下面の高さ位置を「A点」と、ガラス基板2の下面の高さ位置、つまり成形型64が樹脂を押圧する側の面を第1ガラス位置として「B点」と、ガラス基板2の上面の高さ位置、つまり成形型64が樹脂を押圧する側とは反対側の面を第2ガラス位置として「C点」という。
この場合において、図18(a)に示す通り、凸レンズ部4の厚みT1を一定に制御しようとするときは、2サイクル目以降のインプリント工程S5で、成形面の深さで一律に決定されるレンズ部の厚み以外の厚みであるA点の高さ位置とB点の高さ位置とに基づき、Z軸移動機構300(モータ306)を制御して成形型64の高さ位置を補正する。
すなわち、制御装置500には予め、厚みT1(設計値)に対する成形型64の配置が初期値として記憶され、1サイクル目のインプリント工程では、初期値に基づき成形型64の配置を決定している。そしてセンシング工程S10において、A点とB点との高さ位置を測定してA点とB点との高さ位置から非レンズ部6の厚みを算出し、その算出値から成形型64の配置に対する樹脂硬化後の厚みT1(実測値)を算出する。その結果、設計値の厚みT1と樹脂硬化後の厚みT1とのズレ量を算出することができ、2サイクル目以降のインプリント工程S5において、そのズレ量に応じる距離だけ成形型64の配置(Z方向の位置)を微小に変動させる。
このように成形型64の配置を補正すれば、2サイクル目以降のインプリント工程S5では、ガラス基板2の下面に対し成形型64を一定の間隔に保持することができ、光軸上の厚みとなる厚みT1を一定にすることができる。また1サイクル目で所望の凸レンズ部4を形成することができなかったり、ガラス基板2に対し凸レンズ部4を形成し尽くしたりして、ガラス基板2を取り替えた後においても、取り替え前のガラス基板2の下面に対する成形型64の間隔をそのまま維持することができ、この場合にも、光軸上の厚みとなる凸レンズ部4の厚みT1を一定にすることができる。
なお、上記説明では間隔補正のみを制御する構成で説明しているが、成形型64の成形面に滴下される樹脂量も併せて補正するものであっても良い。
この場合の補正量は、例えば補正係数をaとした時、以下のような重み付けで行う。
間隔補正量=a×(成形型64とガラス基板2の樹脂押圧面とは反対側の面との間隔距離)
樹脂滴下量=(1−a)×上記ギャップ間距離
他方、図18(b)に示す通り、凸レンズ部4(樹脂部分)とガラス基板2とを足し合わせた厚みT2を一定に制御しようとするときは、2サイクル目以降のディスペンス工程S3で、ディスペンサ32を制御して成形型64に滴下する樹脂量を補正する。
すなわち、制御装置500には予め、厚みT2(設計値)に対する成形型64への樹脂の滴下量が初期値として記憶され、1サイクル目のディスペンス工程では、初期値に基づき成形型64への樹脂の滴下量を決定している。そしてセンシング工程S10において、成形型64の平坦面とガラス基板2の樹脂押圧面とは反対側の面とが平行を保ちながら所定間隔を維持した状態で走査しながらA点とB点の各高さ位置を測定し、測定したA−B位置間の距離と上記一定間隔とのずれ量から樹脂硬化後の厚みT2(実測値)を算出する。その結果、樹脂硬化前後の厚みT2のズレ量を算出することができ、2サイクル目以降のディスペンス工程S3において、そのズレ量に応じる量だけ樹脂の滴下量を微小に変動させる。
なお、上述した成形型64の平坦面とガラス基板2の樹脂押圧面と反対側の面とが平行を保ちながら所定間隔を維持するためには、C点の高さを走査しながら測定し一定高さに保つように成形型64をZ方向に微移動させる構成であればよい。
このように樹脂の滴下量を補正すれば、2サイクル目以降の離型工程S7の処理後においては、凸レンズ部4とそれに対応する部位のガラス基板2とを足し合わせた体積(面積×厚み)を一定に保持することができ、光軸上の厚みとなる厚みT2を一定にすることができる。
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、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)。
以上の処理により、ウエハレンズ1を製造することができる。なお、1サイクル目で作成したレンズは、設計値に基づくもので、実測値で補正されていないので、基本的には破棄されるが、検収によって仕様の範囲内のものは使用してもよい。
なお、本実施形態では、1サイクル目と2サイクル目以降との各工程において同様のガラス基板2に凸レンズ部4を形成したが、1サイクル目と2サイクル目以降との各工程で別々のガラス基板2を使用してもよい。すなわち、1サイクル目の各工程ではテスト用のガラス基板2を使用し、2サイクル目以降の各工程でウエハレンズ製造用のガラス基板2を使用してもよい。
この場合、例えば、図19に示す通り、XYステージ30に対し、貫通孔40に加えてこれと同様の構成で小径の貫通孔46を設ける。貫通孔46にはテスト用のガラス基板2′を、貫通孔40にはウエハレンズ作製用のガラス基板2を設置する。そして1サイクル目の各工程ではテスト用のガラス基板2′に対し凸レンズ部4を形成し、その後A点、B点、C点の高さ位置を測定する。2サイクル目以降の各工程では、テスト用のガラス基板2′を用いて測定したA点、B点、C点の高さ位置に基づき、ウエハレンズ製造用のガラス基板2に対し凸レンズ部4を順次形成する。
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。サブマスターの使用は、高価なマスター成形型の使用回数を低減できるので、マスター成形型を頻繁に作り直す必要が無くなり、結果としてウエハレンズのコスト低減を図ることができる。
図18(a)に示すように、厚みT1を一定に制御しようとして成形型64の配置を補正する方法は、ガラス基板2の下面を基準として凸レンズ部4の厚みT1を一定にすることができるため、ウエハレンズ1を製造するのに好適である。
図18(b)に示すように、厚みT2を一定に制御しようとして樹脂の滴下量を補正する方法は、ガラス基板2の上面を基準として凸レンズ部4とガラス基板2との厚みT2を一定にすることができるため、サブマスターを製造するのに好適である。
本実施形態ではガラス基板2に対し成形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、成形型64に代えてガラス基板2のサイズ(面積)に対応する大径の成形型を使用し、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。一括方式に第1実施形態を適用する場合、1枚目のガラス基板は厚み測定用のダミーとして成型し、2サイクル目以降に成型したウエハレンズを製品とすればよい。一括方式への適用は、ガラス基板が比較的厚くてソリなどが無く、且つ各ガラス基板の厚みの精度が高い場合に特に有用である。
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製造装置10ごと全体的に減圧状態としてもよい。
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、上部空間部402と下部空間部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、一点鎖線で示した。
[第2の実施形態]
第2の実施形態は下記の点で第1の実施形態と異なっており、それ以外の構成や動作などは第1の実施形態と同様となっている。
図20に示す通り、ウエハレンズ1の製造方法において、プリアライメント工程S2とディスペンス工程S3との間にセンシング工程S10の処理を実行し、センシング工程S10から離型工程S7までの処理を1サイクルとする。
センシング工程S10では、図16(b)、(c)に示す通り、A点(非レンズ部)、B点(ガラス基板2との間で樹脂を成形型64が押圧する側の面)、C点(当該押圧する側とは反対側の面)の各高さ位置を測定する。実際には、ステップ&リピート方式の1サイクル目、或いは一括方式の1枚目においては、B点、C点をガラス基板の複数位置で測定して記憶しておき、ステップ&リピート方式の2サイクル目以降、或いは一括方式の2枚目以降においてA点を測定して成形型の位置補正を行う。
図18(a)に示す通り、凸レンズ部4の厚みT1を一定に制御しようとするときは、各サイクルのインプリント工程S5では、そのサイクルの直前サイクルのセンシング工程S10で測定したA点とB点の高さ位置に基づき、Z軸移動機構300(モータ306)を制御して成形型64の高さ位置を補正する。
例えば、図21に示す通り、1サイクル目のセンシング工程S10で測定したB点の高さ位置がB1で、2サイクル目のセンシング工程S10で測定したB点の高さ位置がB2であったとする。この場合、ガラス基板2が変形してやや反っているようなとき(図21(a)参照)やガラス基板2の厚みにバラツキがあるようなとき(図21(b)参照)には、B1、B2間にズレが生じるため、1サイクル目と2サイクル目との間で、ガラス基板2のズレ量を算出することができる。その結果、2サイクル目のインプリント工程S5では、1サイクル目のインプリント工程S5における成形型64の配置に対し、そのズレ量に応じる距離だけ成形型64の配置を微小に変動させる。
このように成形型64の配置を補正すれば、各サイクルのインプリント工程S5では、ガラス基板2の下面に対し成形型64を一定の間隔に保持することができ、光軸上の厚みとなる厚みT1を一定にすることができる。また、各サイクルではその直前サイクルで測定したB点との比較を行うから、ウエハレンズ製造装置10の作動に伴う熱の発生により、ガラス基板2が変形したり膨張・収縮したりしても、厚みT1を確実に一定にすることができる。
他方、図18(b)に示す通り、凸レンズ部4(樹脂部分)とガラス基板2とを足し合わせた厚みT2を一定に制御しようとするときは、各サイクルのディスペンス工程S3では、そのサイクルの直前サイクルのセンシング工程S10で測定したA点とC点の高さ位置に基づき、ディスペンサ32を制御して成形型64に滴下する樹脂量を補正する。
例えば、図21に示す通り、1サイクル目のセンシング工程S10で測定したC点の高さ位置がC1で、2サイクル目のセンシング工程S10で測定したC点の高さ位置がC2であったとする。この場合、ガラス基板2が変形してやや反っているようなとき(図21(a)参照)やガラス基板2の厚みにバラツキがあるようなとき(図21(b)参照)には、C1、C2間にズレが生じるため、1サイクル目の各工程と2サイクル目の各工程との間で、ガラス基板2のズレ量を算出することができる。その結果、2サイクル目のディスペンス工程S3では、1サイクル目のディスペンス工程S3における樹脂の成形型64への滴下量に対し、そのズレ量に応じる量だけ樹脂の滴下量を微小に変動させる。
なお、本実施態様においても、成形型64の平坦面とガラス基板2の樹脂押圧面とは反対側の面とが平行を保ちながら所定間隔を維持した状態で走査しながらB点の各高さ位置を測定し、これらからガラス基板2の厚みのバラツキを測定しても良い。
このように樹脂の滴下量を補正すれば、各サイクルでは、凸レンズ部4とそれに対応する部位のガラス基板2とを足し合わせた体積(面積×厚み)を一定に保持することができ、光軸上の厚みとなる厚みT2を一定にすることができる。また、各サイクルではその直前サイクルで測定したC点との比較を行うから、ウエハレンズ製造装置10の作動に伴う熱の発生により、ガラス基板2が変形したり膨張・収縮したりしても、厚みT2を確実に一定にすることができる。
なお、本実施形態では、各サイクルごとにガラス基板2のズレ量を算出して成形型64の配置や樹脂の滴下量を補正したが、凸レンズ部4を形成する前に、ガラス基板2の成形型64を押圧するすべての領域またはいくつかの任意領域において(図1中AR1〜3参照)、B点、C点の高さ位置を予め測定し、特定の一の領域のB点、C点の高さ位置を基準として、その他の領域でガラス基板2のズレ量を算出し、成形型64の配置や樹脂の滴下量を補正してもよい。
図22は、この変形の実施形態を説明するフローチャートであり、プリアライメント工程S2の後にプリセンシング工程S11が実施される。このプリセンシング工程S11では、上述のB点、C点の高さ位置の測定をガラス基板のすべての領域またはいくつかの任意領域で行うものである。この工程で測定された高さ位置のデータはメモリに記憶されて各サイクルのセンシング工程S10で測定されるA点の高さ位置との比較によって成形型の押圧位置、或いは樹脂の滴下量の補正に用いられる。
なお、更なる変形としてプリセンシング工程S11でのB点、C点だけのデータを用いて成形型の押圧位置、或いは樹脂の滴下量の補正を行うことも可能である。この場合は、ガラス基板のソリや厚みのバラツキに対する補正となる。
1 ウエハレンズ
2 ガラス基板
3 連通孔
4 凸レンズ部
6 非レンズ部
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、46 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 光学センサ
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、130 エアスライドガイド機構
122、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、240 エアスライドガイド機構
232、234、236、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 (23)

  1. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
    1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する工程を有し、
    2サイクル目以降のインプリント工程では、前記測定工程で測定された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  2. 前記測定工程で測定された距離に基づき、更に前記樹脂の前記成形型への滴下量の補正を行うことを特徴とする請求項1に記載のウエハレンズの製造方法。
  3. 前記距離の測定は、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置とをそれぞれ検出して算出することを特徴とする請求項1または2に記載のウエハレンズの製造方法。
  4. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
    1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を算出する工程を有し、
    2サイクル目以降のディスペンス工程では、前記算出工程で算出された距離に基づき、前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  5. 前記算出工程における距離の測定は、前記成形型の平坦面を、当該成形型と前記ガラス基板の樹脂が押圧される側と反対側の面とが所定間隔を持って平行になるように走査しながら行われることを特徴とする請求項3記載のウエハレンズの製造方法。
  6. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
    各サイクルの直前サイクルの離型工程後に前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する測定工程を有し、
    各サイクルのインプリント工程では、当該測定工程で測定した距離に基づき前記成形型の押圧位置を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  7. 前記測定工程で測定された距離に基づき、更に前記樹脂の前記成形型への滴下量の補正を行うことを特徴とする請求項6記載のウエハレンズの製造方法。
  8. 前記距離の測定は、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置とをそれぞれ検出して算出することを特徴とする請求項6または7に記載のウエハレンズの製造方法。
  9. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
    各サイクルの直前サイクルの離型工程後であって、次のサイクルのディスペンス工程の前に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を測定するセンシング工程を有し、
    次のサイクルのディスペンス工程において、前記センシング工程で測定した測定距離に基づき前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  10. 前記センシング工程における距離の測定は、前記成形型の平坦面を、当該成形型と前記ガラス基板の樹脂が押圧される側と反対側の面とが所定間隔を持って平行になるように走査しながら行われることを特徴とする請求項3記載のウエハレンズの製造方法。
  11. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
    1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する工程を有し、
    2サイクル目以降のインプリント工程では、前記測定工程で測定された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  12. 前記測定工程で測定された距離に基づき、更に前記樹脂の前記成形型への滴下量の補正を行うことを特徴とする請求項11に記載のウエハレンズの製造方法。
  13. 前記距離の測定は、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置とをそれぞれ検出して算出することを特徴とする請求項11または12に記載のウエハレンズの製造方法。
  14. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
    1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を算出する工程を有し、
    2サイクル目以降のディスペンス工程では、前記算出工程で算出された距離に基づき、前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  15. 前記算出工程における距離の測定は、前記成形型の平坦面を、当該成形型と前記ガラス基板の樹脂が押圧される側と反対側の面とが所定間隔を持って平行になるように走査しながら行われることを特徴とする請求項14に記載のウエハレンズの製造方法。
  16. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
    各サイクルの直前サイクルの離型工程後、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置との間の距離を測定する工程を有し、
    各サイクルのインプリント工程では、当該測定工程で測定した距離に基づき前記成形型の押圧位置を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  17. 前記測定工程で測定された距離に基づき、更に前記樹脂の前記成形型への滴下量の補正を行うことを特徴とする請求項16に記載のウエハレンズの製造方法。
  18. 前記距離の測定は、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置とをそれぞれ検出して算出することを特徴とする請求項16または17に記載のウエハレンズの製造方法。
  19. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
    各サイクルの直前サイクルの離型工程後であって、次のサイクルのディスペンス工程の前に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置と前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置を検出して、当該非レンズ部位置及び第2ガラス位置間の距離を測定するセンシング工程を有し、
    次のサイクルのディスペンス工程において、前記センシング工程で測定した測定距離に基づき前記樹脂の前記成形型への滴下量を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  20. 前記センシング工程における距離の測定は、前記成形型の平坦面を、当該成形型と前記ガラス基板の樹脂が押圧される側と反対側の面とが所定間隔を持って平行になるように走査しながら行われることを特徴とする請求項3に記載のウエハレンズの製造方法。
  21. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    前記ガラス基板の第1の位置でディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、前記ガラス基板に対して前記成形型を相対的に移動させ、前記ガラス基板の第2の位置で上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、前記ガラス基板に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、
    1サイクル目の前に、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置と、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置とを前記ガラス基板の複数位置で測定を行うプレセンシング工程と、
    1サイクル目の離型工程と2サイクル目のディスペンス工程との間で、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置を測定し、前記プレセンシング工程で測定された前記第1ガラス位置、または前記第2ガラス位置との距離を算出する工程を有し、
    2サイクル目以降のインプリント工程では、前記算出工程で測定算出された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置、または滴下量を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  22. 前記プレセンシング工程において前記ガラス基板を測定する複数の位置は、前記各サイクルごとに相対移動したガラス基板上の位置であることを特徴とする請求項21に記載のウエハレンズの製造方法。
  23. 光硬化性樹脂を、平坦面と当該平坦面に成形面を有する成形型に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一方を他方に押圧するインプリント工程と、
    前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    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、
    1枚のガラス基板に対してディスペンス工程から離型工程までの処理を1サイクルとして行い、その後、ガラス基板を交換して上記1サイクルを再び行い、これらを複数回繰り返して、複数枚のガラス基板に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、
    1サイクル目の前に、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側の面である第1ガラス位置と、ガラス基板の前記ガラス基板の成形型で樹脂が押圧される側と反対側の面である第2ガラス位置とを前記ガラス基板の複数位置で測定を行うプレセンシング工程と、
    各サイクルの直前サイクルの離型工程後であって、次のサイクルのディスペンス工程の前に、前記レンズ部の周辺の非レンズ部の非レンズ部位置を測定し、前記プレセンシング工程で測定された前記第1ガラス位置、または前記第2ガラス位置との距離を算出する工程を有し、
    2サイクル目以降のインプリント工程では、前記算出工程で測定算出された距離に基づき、インプリント工程におけるガラス基板に対する成形型の押圧位置、または滴下量を補正することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
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