JPWO2013191034A1 - ウエハレンズ、ウエハレンズ用の成形型及びウエハレンズの製造方法 - Google Patents

ウエハレンズ、ウエハレンズ用の成形型及びウエハレンズの製造方法 Download PDF

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Abstract

基板に複数のレンズ部及びアライメントマーク部を成形した精度の良いウエハレンズ、及びこのウエハレンズを成形する成形型、並びにウエハレンズの製造方法を提供する。レンズ部Ｌにおけるレンズ環状部Ｌｂの内側の体積（点Ｐ３を通る光軸に同軸な仮想円筒面でレンズ部Ｌを切断した際に、仮想円筒面の内側になるレンズ部Ｌの体積）と、アライメントマーク部ＡＭのマーク環状部ＡＭｂの内側の体積（点Ｐ４を通る軸線に同軸な仮想円筒面でアライメントマーク部ＡＭを切断した際に、仮想円筒面の内側になるアライメントマーク部ＡＭの体積）とが実質的に等しい。これにより、個別滴下法にて、基板ＳＴと成形型Ｍ１，Ｍ２との間に硬化性樹脂材料を供給する際に、供給する樹脂材料が多すぎることによりアライメントマーク部ＡＭを成形する成形型のマークキャビティより大量に溢れ出て、それに隣接するレンズ部とつながることで後述するウエハレンズの切断時の割れを招いたり、或いは樹脂材料が少なすぎて、アライメントマーク部ＡＭを精度良く形成できないなどの問題を回避できる。

Description

本発明は、ウエハレンズ、ウエハレンズ用の成形型及びウエハレンズの製造方法に関するものである。
携帯端末等に搭載される撮像装置用の撮像レンズを安価に大量に製造する方法として、特許文献１に示すように、基板上（若しくは型上）に硬化性樹脂材料を塗布し、成形及び硬化してウエハレンズを形成し、切断して個片化することで撮像レンズを作製する撮像レンズの製造方法が知られている。
ウエハレンズとは、複数の小径レンズを一枚の大径基板上に並べて形成したものである。その製造工程の一例を簡単に説明すると、まず、６インチ、８インチなどのウエハサイズの基板に対応する大きさを持つ、多数の成形転写面を有した成形型を用意する。そして、硬化性樹脂材料を成形型と基板との間に挟持し、加熱や光を当てるなどして樹脂材料を硬化させ、離型することでウエハレンズを得る。かかるウエハレンズに対し、必要に応じて反射防止コート等を施し、さらに切断し個片化することで、少ないプロセスで大量の撮像レンズを得ることができる。
特許第４４２０１４１号公報 特開２００８−３１０２１３号公報
ところで、同一ウエハ上に数十から数千個のレンズ部をもつウエハレンズは、品質（光学面形状、ウエハ偏心、ウエハ間偏心）の管理が重要であり、成形時、評価時、積層時に各々高精度な位置決めを行うために、そのような役割をもつアライメントマーク部が必要になる。アライメントマーク部を形成するための方法として、特許文献２には、レンズ部と同様にアライメントマーク部を樹脂材料で成形する技術が示されている。
しかるに、特許文献２はマイクロレンズアレイに関するものであり、これを形成するために成形型全面に樹脂材料を塗布している。一方で、ウエハレンズは、最終的に撮像レンズを大量生産することを目的として製造されるものであるため、製造されたウエハレンズをレンズ部毎に切断して個片化することが通常必要になる。従って、特許文献２の技術を転用してウエハレンズの成形型全面に樹脂材料を塗布した場合、隣接するレンズ部同士がつながっているために、切断工程でレンズ部が割れるという現象が起こりやすくなる。かかる問題を回避するための方法として、隣接するレンズ部間で樹脂がつながらないようにすることが挙げられ、これを実現する方法として、樹脂がガラス基板全面に広がらないように、各レンズ部に樹脂材料をノズル等の吐出装置用いて個別に配置して成形を行う個別滴下成形法が有効である。
一方、アライメントマーク部には、位置合わせができるように正確にマークを認識できることが求められる。また、多数のレンズ部を持つウエハレンズを作製する場合は、アライメントマーク部の位置を容易に認識できるようにすることも必要である。従って、アライメントマーク部を樹脂で形成する場合には、視認性のよい形状とする必要があるから、レンズ部とは異なる形状としなくてはならない。しかるに、レンズ部と共に、アライメントマーク部を樹脂で形成する場合、レンズ部とアライメントマーク部の形状が異なるとすると、樹脂材料を個別に滴下する際に、それぞれの形状に応じた異なる量の樹脂材料を滴下しなければならない。ところが、上述したようにウエハレンズ上には多数のレンズ部を形成するため、１つ１つのレンズ部の寸法が小さくかつ互いの配置間隔も小さいので、アライメントマーク部のみ樹脂材料の供給量を変えると、隣のレンズ部にくっついてしまったり、樹脂材料が不足したりして適切なアライメントマーク部を作製できなくなる恐れがある。
また、安価な撮像レンズを大量生産する目的を持つウエハレンズの製造にあたって、できる限り工程を少なくし、かつタクトタイムを短くしたいという要請がある。しかるに、樹脂材料の個別滴下で、レンズ部とアライメントマーク部を製作する際、滴下量をその度に変更すると吐出装置の吐出量の安定化のため捨て打ち（基板以外の場所に試しに樹脂材料を滴下させること）や成形ルーチンの変更等、調整及び成形時間の増大を招くという問題があった。
更に、特許文献２では、光学面成形工程とは別の工程で成形型のアライメントマーク成形部に樹脂材料を印刷しているので、工程間の位置決め誤差が発生してアライメントマークに所望の視認性を確保できなくなる恐れがある。加えて、アライメントマーク成形部の印刷及び搬送工程が増えて生産コストが増してしまうという問題もある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、基板に複数のレンズ部及びアライメントマーク部を成形した精度の良いウエハレンズ、及びこのウエハレンズを成形する成形型、並びにウエハレンズの製造方法を提供することを目的とする。
請求項１に記載のウエハレンズは、基板と、前記基板の少なくとも一方の面上に、間隔をあけて形成された硬化性樹脂材料からなる樹脂成形体とを有し、
前記樹脂成形体は、レンズ部と、少なくとも２つのアライメントマーク部とを含み、前記レンズ部は光学面と、該光学面の周囲に形成されたレンズ環状部とを有し、前記アライメントマーク部は、アライメントマークを形成した平面部と、該平面部の周囲に形成されたマーク環状部とを有し、
前記レンズ部における前記レンズ環状部の内側の体積と、前記アライメントマーク部の前記マーク環状部の内側の体積とが実質的に等しいことを特徴とする。
本発明によれば前記レンズ部における前記レンズ環状部の内側の体積と、前記アライメントマーク部の前記マーク環状部の内側の体積とが実質的に等しいので、個別滴下法にて、前記基板と成形型との間に樹脂材料を供給する際に、一定量の樹脂材料を供給すれば良く、従って供給する樹脂材料が多すぎることにより前記アライメントマーク部を成形する成形型のキャビティから大量に溢れ出て、それに隣接するレンズ部とつながることでウエハレンズの切断時の割れを招いたり、或いは樹脂材料が少なすぎて、前記アライメントマーク部を精度良く形成できないなどの問題を回避できる。尚、前記レンズ部における前記レンズ環状部の内側の体積と、前記アライメントマーク部の前記マーク環状部の内側の体積とが実質的に等しいとは、その差が±３％以内であることを意味する。
請求項２に記載のウエハレンズは、請求項１に記載の発明において、前記アライメントマークを形成した平面部は、外径がφ０．１４〜２mmであることを特徴とする。
前記アライメントマークを形成した平面部の外径が、φ０．１４ｍｍ以上であると、前記平面部と前記アライメントマークとの面積差を広く確保しやすくなるため、顕微鏡やカメラで観察する際にアライメントマークを認識しやすくなる。一方、前記アライメントマークを形成した平面部の外径が、φ２ｍｍ以下であると、前記マーク環状部を適正な形状に確保できるので好ましい。
請求項３に記載のウエハレンズは、請求項１又は２に記載の発明において、前記アライメントマークは円、円弧及び直線の少なくとも１つから構成されていることを特徴とする。
前記アライメントマークを円形状とした場合、それを転写するための転写面を機械加工で作りやすいという利点がある。又、測定する方向によらずに、精度良く位置決めできるため、ウエハ内偏心の測定に用いると好適である。又、複数のウエハを積層する場合、円径を変えることで、手前のウエハのアライメントマークに重ねて、奥側のウエハ上のアライメントマークを見る際に、手前側のウエハのアライメントマークが邪魔にならないので好ましい。この場合、手前側のアライメントマークの平面部の面積を、奥側のアライメントマークの平面部の面積よりも大きくすることが望ましい。一方、前記アライメントマークを線で形成した場合、それを転写するための転写面を機械加工で作りやすいという利点がある。又、線（交差した十字形状を含む）は、エッジを何点も測定可能で平均をとることで、誤差を排除できより高精度な位置決めを行えるので、特にウエハレンズ成形時、ウエハ積層時にウエハ間偏心の測定に用いると好適である。
請求項４に記載のウエハレンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記基板から最も離れた位置での前記レンズ環状部の径と、前記基板から最も離れた位置での前記マーク環状部の径は等しいことを特徴とする。
これにより、前記レンズ部と前記アライメントマーク部とが混在する樹脂成形体を、等ピッチで前記基板上に並べやすくなる。
請求項５に記載のウエハレンズは、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記樹脂成形体の、レンズ部の光軸を通る光軸方向の断面において、前記レンズ環状部の外形と、前記マーク環状部の外形とは、実質的に同じ形状であることを特徴とする。
これにより個別滴下時の樹脂材料の広がりが、前記レンズ部と前記アライメントマーク部とでほぼ等しくなり、滴下・成形バラツキが減り、品質を一定に保つことが容易になる。
請求項６に記載のウエハレンズは、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記樹脂成形体は、前記レンズ部及び前記アライメントマーク部が、等ピッチで配置されていることを特徴とする。
前記基板上で、前記樹脂成形体を間隔をつめて配置することで、１枚の基板当たりの前記樹脂成形体の数を増大させ、収率を高めることができる。又、樹脂材料を塗布するディスペンサを前記基板に対して等速で相対移動させながら樹脂材料を滴下することにより、等間隔での樹脂材料の供給を容易に実現できるため、高精度な樹脂材料の供給量のコントロールに対して有効である。
請求項７に記載のウエハレンズは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部は、前記基板の両面に形成され、前記アライメントマーク部の一つは、前記基板の両面に前記レンズを形成する際に位置決め用として用いられることを特徴とする。
これにより、前記基板の両面に前記レンズを形成する際に、両レンズ部の光軸を精度良く一致させることができる。
請求項８に記載のウエハレンズは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記アライメントマーク部の一つは、前記樹脂成形体のピッチ誤差検出用として用いられることを特徴とする。
これにより前記レンズ部のピッチが精度良く形成されているか否かが分かるので、不良品の発生を抑制できる。
請求項９に記載のウエハレンズは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記ウエハレンズを複数枚積層する際に、前記アライメントマーク部の一つは、積層する前記ウエハレンズの位置決め用として用いられることを特徴とする。
これにより、積層する前記ウエハレンズに設けられたレンズ部同士の光軸を、一度に精度良く一致させることができる。
請求項１０に記載のウエハレンズ用の成形型は、基板の少なくとも一方の面に対向配置され、間に硬化性樹脂材料を挟み込んで、レンズ部と、少なくとも２つのアライメントマーク部とを含む樹脂成形体を形成するためのウエハレンズ用の成形型であって、
前記レンズ部を形成するためのレンズキャビティと、前記アライメントマーク部を形成するためのマークキャビティとを有し、
前記レンズキャビティは、前記レンズ部の光学面を形成するための光学面形成部と、該光学面の周囲のレンズ環状部を形成するためのレンズ環状部形成部とを有し、
前記マークキャビティは、前記アライメントマーク部の平面部を形成するための平面部形成部と、該平面部の周囲のマーク環状部を形成するためのマーク環状部形成部とを有し、
前記レンズキャビティの容積と前記マークキャビティの容積とが実質的に等しいことを特徴とする。
本発明によれば前記レンズキャビティの容積と前記マークキャビティの容積とが実質的に等しいので、個別滴下法にて、前記基板と成形型との間に樹脂材料を供給して成形する際に、一定量の樹脂材料を供給すれば良く、従って供給する樹脂材料が多すぎることにより前記アライメントマーク部を成形する成形型のマークキャビティから大量に溢れ出て、それに隣接するレンズ部とつながって固化することで、ウエハレンズの切断時の割れを招いたり、或いは樹脂材料が少なすぎて、前記アライメントマーク部を精度良く形成できないなどの問題を回避できる。尚、前記レンズキャビティの容積と前記マークキャビティの容積とが実質的に等しいとは、その差が±３％以内であることを意味する。
請求項１１に記載のウエハレンズ用の成形型は、請求項１０に記載の発明において、前記平面部形成部は、外径がφ０．１４〜２mmであることを特徴とする。
前記平面部形成部の外径が、φ０．１４ｍｍ以上であると、前記平面部形成部により形成される平面部と前記アライメントマークとの面積差を広く確保しやすくなるため、顕微鏡やカメラで観察する際にアライメントマークを認識しやすくなる。一方、前記平面部形成部の外径が、φ２ｍｍ以下であると、前記マーク環状部形成部により形成されるマーク環状部を適正な形状に確保できるので好ましい。
請求項１２に記載のウエハレンズ用の成形型は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記平面部形成部に、円、円弧及び直線の少なくとも１つから構成された凹部もしくは凸部が設けられており、凹部もしくは凸部を転写することでアライメントマークが形成されることを特徴とする。
前記アライメントマークを円形状とした場合、それを転写する前記凹部もしくは前記凸部を機械加工で作りやすいという利点がある。又、測定する方向によらずに、精度良く位置決めできるため、ウエハ内偏心の測定に用いると好適である。一方、前記アライメントマークを線で形成した場合、それを転写する前記凹部もしくは前記凸部を機械加工で作りやすいという利点がある。又、線（交差した十字形状を含む）は、エッジを何点も測定可能で平均をとることで、誤差を排除できより高精度な位置決めを行えるので、特にウエハレンズ成形時、ウエハ積層時にウエハ間偏心の測定に用いると好適である。
請求項１３に記載のウエハレンズ用の成形型は、請求項１０〜１２のいずれかに記載の発明において、前記凹部もしくは凸部は、マークキャビティを加工した直後に加工されることを特徴とする。
これにより、マークキャビティの中心と前記凹部もしくは凸部の中心が精度良く一致するので、転写形成されたアライメントマークの位置精度を高めることができ。また平面部から前記凹部もしくは凸部を加工するため、高精度で再現性高いアライメントマークが創生される。
請求項１４に記載のウエハレンズ用の成形型は、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、前記レンズ環状部形成部の最も深い位置での径と、前記マーク環状部形成部の最も深い位置での径は等しいことを特徴とする。
これにより、前記レンズ部と前記アライメントマーク部とが混在する樹脂成形体を、等ピッチで前記基板上に並べやすくなる。
請求項１５に記載のウエハレンズ用の成形型は、請求項１０〜１４のいずれかに記載の発明において、断面をとったとき、前記レンズ環状部形成部の外形と、前記マーク環状部形成部の外形とは、実質的に同じ形状であることを特徴とする。
これにより個別滴下時の供給された樹脂材料を成形する際に、樹脂材料の広がりが、前記レンズ環状部形成部により形成されるレンズ環状部と、前記マーク環状部形成部により形成されるマーク環状部とでほぼ等しくなり、滴下・成形バラツキが減り、品質を一定に保つことが容易になる。
請求項１６に記載のウエハレンズ用の成形型は、請求項１０〜１５のいずれかに記載の発明において、隣接する前記レンズキャビティ同士の間隔と、隣接する前記レンズキャビティと前記マークキャビティとの間隔に等しいことを特徴とする。
隣接する前記レンズキャビティ同士の間隔と、隣接する前記レンズキャビティと前記マークキャビティとの間隔を等しくすることで、これらの間隔をつめて配置することができ、１枚の基板当たりの前記樹脂成形体の数を増大させ、収率を高めることができる。又、樹脂材料を塗布するディスペンサを前記基板に対して等速で相対移動させながら樹脂材料を滴下することにより、等間隔での樹脂材料の供給を容易に実現できるため、高精度な樹脂材料の供給量コントロールに対して有効である。
請求項１７に記載のウエハレンズの成形型は、請求項１０〜１６のいずれかに記載の発明において、前記成形型は、母型を転写成形することによって得られた樹脂製の成形転写面を有することを特徴とする。
これにより、１つの前記母型を成形するだけで、精度良い成形型を容易に複製できる。
請求項１８に記載のウエハレンズの製造方法は、請求項１０〜１７のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型を用いて、ウエハレンズを製造する製造方法において、
前記基板と、前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に硬化性樹脂材料を供給する工程と、
前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて、前記基板に形成された樹脂成形体のピッチ誤差を検出する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて、前記基板に形成された樹脂成形体のピッチ誤差を検出する工程を有するので、かかるアライメントマークを検出することにより、前記レンズ部のピッチが精度良く形成されているか否かが分かるので、不良品の発生を抑制できる。
請求項１９に記載のウエハレンズの製造方法は、請求項１０〜１７のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型を一対用いて、ウエハレンズを製造する製造方法において、
前記基板の一方の面と、一方の成形型の前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に第１の硬化性樹脂材料を供給する工程と、
前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて、前記基板の他方の面に、他方の成形型を位置決めする工程と、
前記基板の他方の面と、他方の成形型の前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に第２の硬化性樹脂材料を供給する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、前記基板の両面にレンズ部を形成する際に、両レンズ部の光軸を一度に精度良く一致させることができる。
請求項２０に記載のウエハレンズの製造方法は、請求項１０〜１７のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型を用いて、ウエハレンズを製造する製造方法において、
前記基板と、前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に硬化性樹脂材料を供給することにより複数枚のウエハレンズを製造する工程と、
複数枚の前記ウエハレンズを積層する際に、前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて位置決めする工程と、
積層した前記ウエハレンズを接合する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、積層する前記ウエハレンズに設けられたレンズ部同士の光軸を、一度に精度良く一致させることができる。
本発明によれば、基板に複数のレンズ部及びアライメントマーク部を成形した精度の良いウエハレンズ、及びこのウエハレンズを成形する成形型、並びにウエハレンズの製造方法を提供することができる。
本実施形態のウエハレンズを製造する工程を示すフローチャートである。 母型のレンズ母形部の例（ａ）と、マーク母形部の例（ｂ）〜（ｄ）を示す斜視図である。 第１母型ＢＭ１の一部断面図である。 中間成形型のレンズキャビティＬＣの例（ａ）と、マークキャビティＭＣの例（ｂ）〜（ｄ）を示す斜視図である。 （ａ）は、中間成形型Ｍにおける、レンズキャビティＬＣと、マークキャビティの一例（図４（ｂ）に対応）の断面をとって示す図であり、（ｂ）は、レンズキャビティＬＣを矢印VB方向に見た図であり、（ｃ）は、マークキャビティＭＣを矢印VC方向に見た図である。 ウエハレンズの製造方法にかかる各工程（ａ）〜（ｅ）を説明するための図である。 基板上に形成されるレンズ部Ｌの例（ａ）と、アライメントマーク部ＡＭの例（ｂ）〜（ｄ）を示す斜視図である。 ウエハレンズＷＬの上面図である。 ウエハレンズＷＬ、ＷＬ’を組み合わせて積層型レンズを製造する工程（ａ）、（ｂ）を説明するための概略図である。 基板上に形成されるアライメントマーク部ＡＭの変形例（ａ）〜（ｅ）を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態のウエハレンズを製造する工程を示すフローチャートである。ステップＳ１０１〜Ｓ１０３は、第１母型から第１の中間成形型を製造する工程を示し、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８は、第２母型から第２の中間成形型を製造する工程を示している。
第１母型は、基板の第１面に第１レンズ部と第１アライメントマーク部を形成するために用いられ、第１レンズ部に対応した形状のレンズ母形部と、第１アライメントマーク部に対応した形状のマーク母形部とを有する。第２母型は、基板の第２面に第２レンズ部と第２アライメントマーク部を形成するために用いられ、第２レンズ部に対応した形状のレンズ母形部と、第２アライメントマーク部に対応した形状のマーク母形部とを有する。
ここで、図２（ａ）に、レンズ母形部ＬＭの一例を示す。又、図２（ｂ）〜（ｄ）に、マーク母形部ＭＭの例を示す。尚、マーク母形部ＭＭを機械加工によって金型母材上に形成する場合、その加工直後に、後述するマークキャビティのマーク形成部を転写するための凹部もしくは凸部ＭＭｃを加工すると、精度良く加工でき、マークキャビティの中心と凹部もしくは凸部ＭＭｃの中心の位置を正確に一致させやすくなるので好ましい。
図３は、第１母型ＢＭ１の一部断面図であって、平面ＢＭ１ａ上にレンズ母形部ＢＭ１ｂ（図２（ａ）に示すＬＭと同様な形状）が形成されている。図示していないが、マーク母形部（図２（ｂ）〜（ｄ）に示すＭＭと同様な形状）も同様に設けられている。尚、レンズ母形部ＢＭ１ｂの周囲には、断面が三角形状の環状の溝ＢＭ１ｃが形成されている。
これは、第１の中間成形型を製造する際に、樹脂材料が広がらないように阻止するためのものである。第２母型も、レンズ母形部及びマーク母形部の形状は異なるが、同様の構成を有する。
図１のステップＳ１０１で、第１母型ＢＭ１のレンズ母形部ＢＭ１ｂ及び不図示のマーク母形部に、光硬化性樹脂材料ＰＬを個別滴下し、平面ＢＭ１ａに平行にガラス基板ＧＰを接近させ、つづくステップＳ１０２で外部よりＵＶ光などの所定波長の光を照射することにより光硬化性樹脂材料ＰＬを硬化させて、ステップＳ１０３でガラス基板ＧＰ上に樹脂製の成形転写面が積層された第１の中間成形型Ｍ１を製作する。なお、光硬化性樹脂材料としては、アクリル樹脂組成物やアリル樹脂組成物などを主成分としラジカル重合で硬化する光硬化性樹脂材料や、エポキシ樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物及びオキセタン化合物を主成分としカチオン重合で硬化する光硬化性材料などを用いることができる。
図４（ａ）に、レンズ母形部を転写して形成されたレンズキャビティＬＣの一例を示し、図４（ｂ）〜（ｄ）に、マーク母形部を転写して形成されたマークキャビティＭＣの例を示す。レンズキャビティＬＣは、レンズ部の光学面を形成するための光学面形成部ＬＣａと、光学面の周囲のレンズ環状部を形成するためのレンズ環状部形成部ＬＣｂとを有する。一方、マークキャビティＭＣは、アライメントマーク部の平面部を形成するための平面部形成部ＭＣａと、平面部の周囲のマーク環状部を形成するためのマーク環状部形成部ＭＣｂと、平面部にアライメントマークＡＭを形成するためのマーク形成部ＭＣｃとを有する。平面部形成部ＭＣａの外径はφ０．１４〜２ｍｍであると好ましい。マーク形成部ＭＣｃは、円、円弧及び直線の一つもしくは、これを組み合わせた凸部又は凹部の形状を有する。図示していないが、隣接するレンズキャビティＬＣ同士の間隔、及びレンズキャビティＬＣと、これに隣接するマークキャビティＭＣとの間隔は等しい。
図５（ａ）は、中間成形型Ｍにおける、レンズキャビティＬＣと、マークキャビティＭＣの一例（図４（ｂ）に対応）の断面をとって示す図であり、図５（ｂ）は、レンズキャビティＬＣを矢印VB方向に見た図であり、図５（ｃ）は、マークキャビティＭＣを矢印VC方向に見た図である。レンズ環状部形成部ＬＣｂの最も深い位置Ｐ１での径φ１は、マーク環状部形成部ＭＣｂの最も深い位置Ｐ２での径φ２に等しくなっている。又、レンズ環状部形成部ＬＣｂの点Ｐ１から外側の形状は、マーク環状部形成部ＭＣｂの点Ｐ２から外側の形状とは、実質的に同じである。図４（ｃ）、（ｄ）に示すマークキャビティでも同様である。レンズキャビティＬＣの容積とマークキャビティＭＣの容積とは実質的に等しい。
これと並行して、図１のステップＳ１０６で、第２母型のレンズ母形部及びマーク母形部に、光硬化性樹脂材料を個別滴下し、ガラス基板ＧＰを接近させ、つづくステップＳ１０７で外部よりＵＶ光などの所定波長の光を照射することにより光硬化性樹脂材料を硬化させて、ステップＳ１０８でガラス基板上に樹脂製の成形転写面が積層された第２の中間成形型Ｍ２を製作する。
次に、第１の中間成形型Ｍ１及び第２の中間成形型Ｍ２を用いて、ウエハレンズを製造する態様について説明する。図６は、ウエハレンズの製造方法にかかる各工程（ａ）〜（ｅ）を説明するための図であるが、レンズ部の形状及びアライメントマーク部の形状は実際とは異なっている。
ここで、平行平板ガラス（もしくは樹脂）製の基板ＳＴを準備するが、その第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に、前工程として、基板ＳＴ上に黒色レジスト材料を塗布し、マスク露光及び現像を行うことで、成形するレンズ部に合わせて複数の開口を形成しても良い。各開口は、撮像レンズとして成形したときに、絞りの機能を発揮する。
次いで、図６（ａ）に示すように、光硬化型樹脂材料である第１の樹脂材料ＰＬ１を第１の中間成形型Ｍ１のマトリクス状に並んだ複数のレンズキャビティＬＣ及びマークキャビティＭＣに個別滴下させ（図１のステップＳ１０４）、基板ＳＴの第１面Ｓ１に対向して位置決めする。そして、図６（ｂ）に示すように、第１の成形型Ｍ１を基板ＳＴに相対的に接近させ、第１の樹脂材料ＰＬ１を基板ＳＴと第１の成形型Ｍ１とで挟み込む。第１の樹脂材料としては、中間成形型の作製に用いたものと同様の光硬化性樹脂材料を用いることができる。
かかる状態で、外部からＵＶ光などの所定波長の光を照射することで第１の樹脂材料ＰＬ１が硬化するので、これにより基板ＳＴの第１面Ｓ１に、第１の中間成形型Ｍ１のレンズキャビティＬＣを転写した第１のレンズ部Ｌ１が成形されると共に、マークキャビティＭＣを転写した第１のアライメントマーク部ＡＭ１が成形される（図１のステップＳ１０５）。このとき、外部から第１の樹脂材料ＰＬ１を加熱することで、その硬化を促進するようにしてもよい。
その後、図６（ｃ）に示すように第１の中間成形型Ｍ１を離型することで、基板ＳＴの第１面Ｓ１に第１のレンズ部Ｌ１と第１のアライメントマーク部ＡＭが密着形成される。
ついで、基板ＳＴを反転させ、光硬化型樹脂材料である第２の樹脂材料ＰＬ２を、基板ＳＴの第２面Ｓ２上に個別滴下し（図１のステップＳ１０９）、カメラＣＡにより、透明な第１のアライメントマーク部ＡＭ１の平面部を通して、第２の中間成形型Ｍ２のマークキャビティＭＣのマーク形成部ＭＣｃを観察する。かかる状態では、カメラＣＡを移動させなくても、その光学系の焦点距離を変えることで、第１のアライメントマーク部ＡＭと、マーク形成部ＭＣｃとを同時に観察できる。第２の樹脂材料としては、第１の樹脂材料と同様の光硬化性樹脂材料を用いることができる。第１の樹脂材料と同じものを用いてもよい。
ここで、第１のアライメントマーク部ＡＭと、第２の中間成形型Ｍ２のマークキャビティＭＣのマーク形成部ＭＣｃとがズレている場合、かかる状態で成形を行うと、第２の中間成形型Ｍ２のレンズキャビティＬＣにより転写成形される第２のレンズ部Ｌ２の光軸と、すでに成形された第１のレンズ部Ｌ１の光軸とが一致しないこととなる。そこで、不図示の可動ステージにより基板ＳＴに対して第２の成形型Ｍ２を光軸直交方向に相対移動させることで、第１のアライメントマーク部ＡＭ１のアライメントマークＡＭｃと、第２の中間成形型Ｍ２のマークキャビティＭＣのマーク形成部ＭＣｃとが一致するように位置決めする。この状態を維持しつつ、第２の中間成形型Ｍ２を基板ＳＴに接近させ、図５（ｄ）に示すように、第２の樹脂材料ＰＬ２を基板ＳＴと第２の中間成形型Ｍ２とで挟み込む。
かかる状態で、外部からＵＶ光などの所定波長の光を照射することで第２の樹脂材料ＰＬ２が硬化するので、これにより基板ＳＴの第２面Ｓ２に、第２のレンズ部Ｌ２が形成されることとなる（図１のステップＳ１１０）。このとき、外部から第２の樹脂材料ＰＬ２を加熱することで、その硬化を促進するようにしてもよい。その後、第２の中間成形型Ｍ２を離型することで、図６（ｅ）に示すように、基板ＳＴの第１面Ｓ１に第１のレンズ部Ｌ１が密着形成され、基板ＳＴの両面にレンズ部Ｌ１、Ｌ２を形成したウエハレンズＷＬを得ることができる。
図７（ａ）に、レンズキャビティＬＣを転写して形成されたレンズ部Ｌの一例を示し、図７（ｂ）〜（ｄ）に、マークキャビティＭＣを転写して形成されたアライメントマーク部ＡＭの例を示す。レンズ部Ｌは、中央の光学面Ｌａと、光学面Ｌａの周囲の光軸に点対称なレンズ環状部Ｌｂを有する。一方、アライメントマーク部ＡＭは、中央の平面部ＡＭａと、平面部ＡＭａの周囲の光軸に点対称なマーク環状部ＡＭｂと、平面部ＡＭａ上に形成されたアライメントマークＡＭｃとを有する。平面部ＡＭａは、外径がφ０．１４〜２mmの円形状である。
レンズ環状部Ｌｂの最も高い（基板ＳＴから最も離れた）位置Ｐ３での径φ３は、マーク環状部ＡＭｂの最も高い位置Ｐ４での径φ４に等しくなっている。又、レンズ部Ｌにおけるレンズ環状部Ｌｂの内側の体積（点Ｐ３を通る光軸に同軸な仮想円筒面でレンズ部Ｌを切断した際に、仮想円筒面の内側になるレンズ部Ｌの体積）と、アライメントマーク部ＡＭのマーク環状部ＡＭｂの内側の体積（点Ｐ４を通る軸線に同軸な仮想円筒面でアライメントマーク部ＡＭを切断した際に、仮想円筒面の内側になるアライメントマーク部ＡＭの体積）とが実質的に等しい。これにより、個別滴下法にて、基板ＳＴと成形型Ｍ１，Ｍ２との間に樹脂材料を供給する際に、供給する樹脂材料が多すぎることによりアライメントマーク部ＡＭを成形する成形型のマークキャビティより大量に溢れ出て、それに隣接するレンズ部とつながることで後述するウエハレンズの切断時の割れを招いたり、或いは樹脂材料が少なすぎて、アライメントマーク部ＡＭを精度良く形成できないなどの問題を回避できる。
更に、レンズ環状部Ｌｂの点Ｐ３から外側の形状は、マーク環状部ＡＭｂの点Ｐ４から外側の形状とは、実質的に同じである。図７（ｃ）、（ｄ）に示すアライメントマーク部ＡＭでも同様である。これにより、個別滴下時の樹脂材料の広がりが、レンズ部とアライメントマーク部とでほぼ等しくなり、滴下・成形バラツキが減り、品質を一定に保つことが容易になる。尚、図７（ｂ）に示すアライメントマークＡＭｃは、平面部ＡＭａの中央に形成された小円であり、図７（ｃ）に示すアライメントマークＡＭｃは、平面部ＡＭａの中央に形成された十字溝形状であり、図７（ｄ）に示すアライメントマークＡＭｃは、平面部ＡＭａの中央に形成された大円である。
このようにして、レンズ部Ｌとアライメントマーク部ＡＭ（１）、ＡＭ（２）、ＡＭ（３）とを概略的に形成したウエハレンズＷＬの一例を図８に示す。図８において、上下方向をＹ方向、左右方向をＸ方向とする。図８から明らかなように、樹脂成形体としてのレンズ部Ｌとアライメントマーク部ＡＭ（１）、ＡＭ（２）、ＡＭ（３）は混在した状態で、互いに等ピッチでマトリクス状に並べられており、これにより多数のレンズ部Ｌを密度を高めて効率的に配置できる。
ここで、アライメントマーク部ＡＭ（１）は、図７（ｂ）に示すものと同様であり、ウエハレンズＷＬに形成したレンズ部Ｌのピッチのバラツキが基準値以内であるかを検出するために用いられると好適であり、そのため、レンズ部Ｌの間に比較的多く配置されている。
又、アライメントマーク部ＡＭ（２）は、図７（ｃ）に示すものと同様であり、図６（ｃ）に関連して上述した、基板ＳＴの両面に成形するレンズ部Ｌ１，Ｌ２の光軸を合わせるため用いられると好適であり、ここではＸ方向に沿って離れて設けられ、アライメントマークが直交する直線形状であるから、交差する２方向（Ｘ、Ｙ）の位置決めを精度良く行える。更に、アライメントマーク部ＡＭ（３）は、図７（ｄ）に示すものと同様であり、ここではＹ方向に沿って離れて設けられ、これは後述するウエハレンズ同士を積層する際に用いられと好適である。アライメントマーク部ＡＭ（１）〜ＡＭ（３）は、誤検出を招かぬように、異なる形状であることが好ましい。
更に、同様な工程を経て、基板ＳＴ’に第１のレンズ部Ｌ１’と第２のレンズ部Ｌ２’を有する別のウエハレンズＷＬ’を形成した後に、図９（ａ）に示すように、カメラＣＡにより、基板ＳＴ、ＳＴ’に形成した一方（手前側）のアライメントマーク部ＡＭ（３）を通して，他方（奥側）のアライメントマーク部ＡＭ（３）’を観察し、これにより２つのウエハレンズＷＬ、ＷＬ’の各レンズの光軸を合わせつつ、格子状のスペーサＳＰを介してウエハレンズＷＬ、ＷＬ’を重ね合わせ、接着剤を塗布して固定する。尚、かかる場合、手前側のアライメントマーク部ＡＭ（３）の平面部の面積は，奥側のアライメントマーク部ＡＭ（３）’の面積より大きい方が、平面部を通して奥側のアライメントマーク部ＡＭ（３）’を観察しやすいので望ましい。
その後、ウエハレンズＷＬ及びＷＬ’を接合した中間生成体から、平面方向に並ぶ各レンズの間を切り離すように、図９（ａ）に示す点線で示す位置をダイシングにより切断することで、図９（ｂ）に示す個片化されたレンズユニットＬＳを得ることができる。
図１０は、アライメントマーク部ＡＭの変形例を示す図である。図１０（ａ）のアライメントマーク部ＡＭは、平面部ＡＭａ上において三角形（好ましくは正三角形）の３つの頂点にそれぞれ凹状の小円を配置したものである。図１０（ｂ）のアライメントマーク部ＡＭは、平面部ＡＭａ上において四角形（好ましくは正方形）の４つの頂点にそれぞれ凹状の小円を配置したものである。図１０（ｃ）のアライメントマーク部ＡＭは、平面部ＡＭａ上において三角形（好ましくは正三角形）の辺に沿って小円を移動させて形成される軌跡に相当する形状を持つ薄溝であり、図１０（ｄ）のアライメントマーク部ＡＭは、平面部ＡＭａ上において四角形（好ましくは正方形）の辺に沿って小円を移動させて形成される軌跡に相当する形状を持つ薄溝であるが、いずれも外壁は円弧と直線からなり、内壁は直線のみからなるようにすると好ましい。図１０（ｅ）のアライメントマーク部ＡＭは、平面部ＡＭａ上において２つの凹状の小円の間に直線溝を形成したものである。
本発明は、明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施形態は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。
例えば、ウエハレンズの積層は２層のみならず、３層以上でも良い。又、本実施形態においては、平面方向に並ぶレンズ部毎に個片化して撮像レンズを得るようにしたが、複数の撮像レンズ毎に切断を行うことで、光軸方向から見て複数のレンズを含む撮像レンズを得るようにしてもよい。このような撮像レンズは、平面方向に並ぶ各積層レンズ部がそれぞれ異なる位置に結像することで得られる複数の画像を合成してより解像度の高い画像を得るいわゆる複眼型撮像装置に用いられる複眼用レンズとして用いることができる。
さらに、本実施形態では、機械加工した母型から中間成形型を樹脂で形成して、それを用いてウエハレンズを製造したが、機械加工した成型型から直接ウエハレンズを成形しても良い。この場合、製造コストがアップするが、より正確な所期のレンズ形状を持つウエハレンズを作製することができる。またこの場合、アライメントマークを形成する凹部又は凸部は、マークキャビティを加工した直後に加工されることが望ましい。また、本実施形態においては、レンズ部及びアライメントマーク部、及び、中間成形型の材料として、光硬化性樹脂材料を用いたが、熱硬化性樹脂材料など他のエネルギー硬化性樹脂材料を用いてもよい。
ＡＭ、ＡＭ１、ＡＭ（１），ＡＭ（２），ＡＭ（３） アライメントマーク部
ＡＭａ 平面部
ＡＭｂ マーク環状部
ＡＭｃ アライメントマーク
ＢＭ１ 母型
ＢＭ１ａ 平面
ＢＭ１ｂ レンズ母形部
ＢＭ１ｃ 溝
ＣＡ カメラ
ＧＰ ガラス基板
Ｌ レンズ部
Ｌ１ 第１のレンズ部
Ｌ２ 第２のレンズ部
ＬＣ レンズキャビティ
ＬＣａ 光学面形成部
ＬＣｂ レンズ環状部形成部
ＬＳ レンズユニット
Ｌａ 光学面
Ｌｂ レンズ環状部
Ｍ 中間成形型
Ｍ１ 第１の中間成形型
Ｍ２ 第２の中間成形型
ＭＣ マークキャビティ
ＭＣａ 平面部形成部
ＭＣｂ マーク環状部形成部
ＭＣｃ マーク形成部
ＰＬ１ 第１の樹脂材料
ＰＬ２ 第２の樹脂材料
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
ＳＰ スペーサ
ＳＴ 基板
ＷＬ ウエハレンズ

Claims (20)

  1. 基板と、前記基板の少なくとも一方の面上に、間隔をあけて形成された硬化性樹脂材料からなる樹脂成形体とを有し、
    前記樹脂成形体は、レンズ部と、少なくとも２つのアライメントマーク部とを含み、前記レンズ部は光学面と、該光学面の周囲に形成されたレンズ環状部とを有し、前記アライメントマーク部は、アライメントマークを形成した平面部と、該平面部の周囲に形成されたマーク環状部とを有し、
    前記レンズ部における前記レンズ環状部の内側の体積と、前記アライメントマーク部の前記マーク環状部の内側の体積とが実質的に等しいことを特徴とするウエハレンズ。
  2. 前記アライメントマークを形成した平面部は、外径が０．１４〜２mmであることを特徴とする請求項１に記載のウエハレンズ。
  3. 前記アライメントマークは円、円弧及び直線の少なくとも１つから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハレンズ。
  4. 前記基板から最も離れた位置での前記レンズ環状部の径と、前記基板から最も離れた位置での前記マーク環状部の径とは等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウエハレンズ。
  5. 前記樹脂成形体の、レンズ部の光軸を通る光軸方向の断面において、前記レンズ環状部の外形と、前記マーク環状部の外形とは、実質的に同じ形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウエハレンズ。
  6. 前記樹脂成形体は、前記レンズ部及び前記アライメントマーク部が、等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウエハレンズ。
  7. 前記レンズ部は、前記基板の両面に形成され、前記アライメントマーク部の一つは、前記基板の両面に前記レンズを形成する際に位置決め用として用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のウエハレンズ。
  8. 前記アライメントマーク部の一つは、前記樹脂成形体のピッチ誤差検出用として用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のウエハレンズ。
  9. 前記ウエハレンズを複数枚積層する際に、前記アライメントマーク部の一つは、積層する前記ウエハレンズの位置決め用として用いられることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のウエハレンズ。
  10. 基板の少なくとも一方の面に対向配置され、間に硬化性樹脂材料を挟み込んで、レンズ部と、少なくとも２つのアライメントマーク部とを含む樹脂成形体を形成するためのウエハレンズ用の成形型であって、
    前記レンズ部を形成するためのレンズキャビティと、前記アライメントマーク部を形成するためのマークキャビティとを有し、
    前記レンズキャビティは、前記レンズ部の光学面を形成するための光学面形成部と、該光学面の周囲のレンズ環状部を形成するためのレンズ環状部形成部とを有し、
    前記マークキャビティは、前記アライメントマーク部の平面部を形成するための平面部形成部と、該平面部の周囲のマーク環状部を形成するためのマーク環状部形成部とを有し、
    前記レンズキャビティの容積と前記マークキャビティの容積とが実質的に等しいことを特徴とするウエハレンズ用の成形型。
  11. 前記平面部形成部は、外径が０．１４〜２mmであることを特徴とする請求項１０に記載のウエハレンズ用の成形型。
  12. 前記平面部形成部に、円、円弧及び直線の少なくとも１つから構成された凹部もしくは凸部が設けられており、凹部もしくは凸部を転写することでアライメントマークが形成されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のウエハレンズ用の成形型。
  13. 前記凹部もしくは凸部は、マークキャビティを加工した直後に加工されることを特徴とする請求項１２に記載のウエハレンズ用の成形型。
  14. 前記レンズ環状部形成部の最も深い位置での径と、前記マーク環状部形成部の最も深い位置での径は等しいことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型。
  15. 断面をとったとき、前記レンズ環状部形成部の外形と、前記マーク環状部形成部の外形とは、実質的に同じ形状であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型。
  16. 隣接する前記レンズキャビティ同士の間隔と、隣接する前記レンズキャビティと前記マークキャビティとの間隔に等しいことを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型。
  17. 前記成形型は、母型を転写成形することによって得られた樹脂製の成形転写面を有することを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型。
  18. 請求項１０〜１７のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型を用いて、ウエハレンズを製造する製造方法において、
    前記基板と、前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に硬化性樹脂材料を供給する工程と、
    前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて、前記基板に形成された樹脂成形体のピッチ誤差を検出する工程とを有することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  19. 請求項１０〜１７のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型を一対用いて、ウエハレンズを製造する製造方法において、
    前記基板の一方の面と、一方の成形型の前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に第１の硬化性樹脂材料を供給する工程と、
    前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて、前記基板の他方の面に、他方の成形型を位置決めする工程と、
    前記基板の他方の面と、他方の成形型の前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に第２の硬化性樹脂材料を供給する工程と、を有することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  20. 請求項１０〜１７のいずれかに記載のウエハレンズ用の成形型を用いて、ウエハレンズを製造する製造方法において、
    前記基板と、前記レンズキャビティ及び前記マークキャビティとの間に個別に硬化性樹脂材料を供給することにより複数枚のウエハレンズを製造する工程と、
    複数枚の前記ウエハレンズを積層する際に、前記マークキャビティにより形成されたアライメントマーク部を用いて位置決めする工程と、
    積層した前記ウエハレンズを接合する工程とを有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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