WO2009116447A1 - ウエハレンズの製造方法 - Google Patents

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大輔 渡邉
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a wafer lens.
  • the lens part since the lens part requires molding accuracy, the curing shrinkage rate is small and high dimensional stability is required.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for manufacturing a wafer lens that can reduce the manufacturing cost and that can manufacture a highly accurate wafer lens with a low curing shrinkage rate. It is an object.
  • the present invention is a method for manufacturing a wafer lens in which an optical member made of a first curable resin is provided on a substrate, From a master mold having a plurality of positive molding surfaces corresponding to the optical surface shape of the optical member, a sub master molding part having a plurality of negative molding surfaces corresponding to the optical surface shape is formed by the second curable resin. And forming a sub master mold by backing the sub master molding part with a sub master substrate, When forming the optical member by filling the first curable resin between the sub-master mold and the substrate and curing the first curable resin, the first curable resin is an epoxy resin. And
  • the first curable resin which is the material of the optical member, is an epoxy resin, a high shrinkage shrinkage rate and a highly accurate wafer lens can be manufactured.
  • a negative-shaped sub master mold is formed using a positive master mold corresponding to the optical surface shape of the optical member, and the optical member is molded by this sub master mold, directly from the master mold, Compared with the case of molding the optical member, it is possible to reduce the deterioration of the master mold when the optical member is repeatedly molded. Accordingly, the running cost of the manufacturing apparatus can be reduced and the manufacturing cost of the optical lens can be reduced as much as the cost of remaking the master mold can be reduced.
  • the first curable resin is an actinic ray curable resin
  • the master mold is made of metal, even if it is transparent to the actinic ray of the resin material of the optical member,
  • the sub-master substrate transparent, it is possible to irradiate the resin material with the actinic ray from the side opposite to the substrate when the optical member is molded. Therefore, the optical member can be reliably cured.
  • FIG. 6 is a view for explaining a manufacturing method subsequent to FIG. 5.
  • It is a top view which shows schematic structure of a large diameter submaster.
  • It is a top view which shows schematic structure of a normal submaster. It is drawing for demonstrating a mode that a lens part is formed in the front and back both surfaces of a glass substrate using a large diameter submaster and a normal submaster.
  • the wafer lens 1 has a circular glass substrate (substrate) 3 and a plurality of lens portions (optical members) 5, and the plurality of lens portions 5 are arranged in an array on the glass substrate 3. It is an arranged configuration.
  • the lens unit 5 may be formed on the surface of the glass substrate 3 or may be formed on both front and back surfaces.
  • the lens unit 5 is formed of a resin 5A (first curable resin).
  • As the resin 5A an epoxy curable resin can be used.
  • the curable resin can be roughly classified into a photocurable resin and a thermosetting resin. Any photo-curable epoxy resin can be cured by cationic polymerization.
  • the thermosetting resin can be cured by radical polymerization or cationic polymerization.
  • Epoxy resin is not particularly limited as long as it has an epoxy group and is polymerized and cured by light or heat, and an acid anhydride, a cation generator, or the like can also be used as a curing initiator. Epoxy resin is preferable in that it has a low cure shrinkage and can be a lens with excellent molding accuracy.
  • Examples of the epoxy include novolak phenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, and dicyclopentadiene type epoxy resin.
  • Examples include bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether, 2,2′-bis (4-glycidyloxycyclohexyl) propane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, vinyl Cyclohexene dioxide, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) -5,5-spiro- (3,4-epoxycyclohexane) -1,3-dioxane, bis (3,4-epoxycyclohexyl) adipate, 1,2 -Cyclopropanedicarboxylic acid bisglycidyl ester and the like.
  • the curing agent is used for constituting the curable resin material and is not particularly limited. Moreover, in this invention, when comparing the transmittance
  • the curing agent it is preferable to use an acid anhydride curing agent, a phenol curing agent, a photocationic initiator, or the like.
  • acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 3-methyl-hexahydrophthalic anhydride, 4-methyl-hexahydrophthalic anhydride
  • examples thereof include an acid, a mixture of 3-methyl-hexahydrophthalic anhydride and 4-methyl-hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, nadic anhydride, and methyl nadic anhydride.
  • the photocation initiator include onium salts, diazonium salts, iodonium salts, and sulfonium acetones.
  • a hardening accelerator is contained as needed.
  • the curing accelerator is not particularly limited as long as it has good curability, is not colored, and does not impair the transparency of the thermosetting resin.
  • 2-ethyl-4-methylimidazole is not limited. Imidazoles such as (2E4MZ), tertiary amines, quaternary ammonium salts, bicyclic amidines such as diazabicycloundecene and their derivatives, phosphines, phosphonium salts, etc. can be used, Two or more kinds may be mixed and used.
  • the master mold (hereinafter simply referred to as “master”) 10 and the sub master mold (hereinafter simply referred to as “submaster”) 20 of FIG. 2 are used as molds for molding. Is done.
  • the master 10 has a plurality of convex portions 14 formed in an array with respect to a rectangular parallelepiped base portion 12.
  • the convex portion 14 is a portion corresponding to the lens portion 5 of the wafer lens 1 and protrudes from the base portion 12 in a substantially hemispherical shape.
  • the optical surface shape (surface shape) of the master 10 may have a convex shape in which convex portions 14 are formed as shown in FIG. 2, or a plurality of concave portions 16 are formed as shown in FIG. You may have a concave shape.
  • the surface (molding surface) shape of these convex portions 14 and concave portions 16 is positive corresponding to the optical surface shape (the shape of the surface opposite to the glass substrate 3) of the lens portion 5 molded and transferred onto the glass substrate 3. It has a shape.
  • the master 10 in FIG. 2 is distinguished as “master 10A”
  • the master 10 in FIG. 4 is distinguished as “master 10B”.
  • metal or metal glass can be used as the molding material of the master 10A.
  • the classification includes ferrous materials and other alloys.
  • the iron system include hot dies, cold dies, plastic dies, high-speed tool steel, general structural rolled steel, carbon steel for mechanical structure, chromium / molybdenum steel, and stainless steel.
  • plastic molds include pre-hardened steel, quenched and tempered steel, and aging treated steel.
  • pre-hardened steel include SC, SCM, and SUS. More specifically, the SC system is PXZ.
  • SCM systems include HPM2, HPM7, PX5, and IMPAX.
  • Examples of the SUS system include HPM38, HPM77, S-STAR, G-STAR, STAVAX, RAMAX-S, and PSL.
  • Examples of iron-based alloys include JP-A-2005-113161 and JP-A-2005-206913.
  • As the non-ferrous alloys copper alloys, aluminum alloys and zinc alloys are well known. Examples include the alloys disclosed in JP-A-10-219373 and JP-A-2000-176970.
  • glass can be used as a molding material for the master 10A. If glass is used for master 10A, the merit of letting UV light pass is also obtained. If it is the glass generally used, it will not specifically limit.
  • the molding material of the master 10A there can be mentioned materials that can easily ensure fluidity at a low temperature, such as low melting point glass and metallic glass.
  • Use of the low melting point glass is advantageous because it enables irradiation from the mold side of the sample when molding a UV curable material.
  • the low melting point glass include glass having a glass transition point of about 600 ° C. or lower and a glass composition of ZnO—PbO— B2O3, PbO—SiO2—B2O3, PbO—P2O5-SnF2, and the like.
  • Examples of the glass that melts at 400 ° C. or less include PbF2-SnF2-SnO—P2O5 and similar structures.
  • Specific materials include S-FPL51, S-FPL53, S-FSL-5, S-BSL-7, S-BSM-2, S-BSM-4, S-BSM-9, S-BSM10, S-BSM14, S-BSM15 , S-BSM16, S-BSM18, S-BSM22, S-BSM25, S-BSM28, S-BSM71, S-BSM81, S-NSL 3, S-NSL 5, S-NSL36, S-BAL 2, S- BAL 3, S-BAL11, S-BAL12, S-BAL14, S-BAL35, S-BAL41, S-BAL42, S-BAM 3, S-BAM 4, S-BAM12, S-BAH10, S-BAH11, S -BAH27, S-BAH28, S-BAH32, S-PHM52, S-PHM53, S-TIL 1, S-TIL 2, S-TIL 6, S-TIL25, S-TIL26,
  • metallic glass can be easily formed by molding as well.
  • the metal glass has a structure such as JP-A-8-109419, JP-A-8-333660, JP-A-10-81944, JP-A-10-92619, JP-A-2001-140047, JP-A-2001-303218, and JP-T-2003-534925. Although mentioned, it is not necessary to specifically limit to these.
  • the optical surface of the master 10A may be a surface on which a single convex portion 14 is formed, or may be a surface on which a plurality of convex portions 14 are formed in an array as shown in FIG.
  • a method for creating the optical surface of the master 10A there is diamond cutting.
  • the optical surface of the master 10A is a surface on which a single convex portion 14 is formed, it is realized by turning with a diamond tool using a material such as nickel phosphorus, aluminum alloy or free-cutting true casting as a mold material. it can.
  • the shape of the optical surface is cut using a ball end mill having a cutting edge made of diamond.
  • the cutting edge of the tool is not a complete arc, and an error occurs in the machining shape depending on the location where the cutting edge is used. Therefore, when cutting any part of the optical surface shape, the position of the cutting edge used is the same. Thus, it is desirable to work while adjusting the tilt of the tool.
  • the processing machine needs at least 3 translational degrees of freedom and 2 rotational degrees of freedom, and can only be realized by a processing machine having a total of 5 or more degrees of freedom, so the optical surface of the master 10A is formed. In this case, a processing machine having 5 or more degrees of freedom is used.
  • the sub master 20 includes a sub master molding portion 22 and a sub master substrate 26.
  • a plurality of concave portions 24 are formed in the sub master molding portion 22 in an array.
  • the surface (molding surface) shape of the recess 24 is a negative shape corresponding to the lens portion 5 in the wafer lens 1, and is recessed in a substantially hemispherical shape in FIG. 2.
  • the sub master molding part 22 is formed of a resin 22A (second curable resin).
  • a resin having good releasability, particularly a transparent resin is preferable. It is excellent in that it can be released without applying a release agent.
  • the resin any of a photo-curing resin, a thermosetting resin, and a thermoplastic resin may be used.
  • the photo-curable resin examples include a fluorine-based resin
  • examples of the thermosetting resin include a fluorine-based resin and a silicone-based resin.
  • a resin having good releasability that is, a resin having a low surface energy when cured is preferable.
  • examples of the thermoplastic resin include transparent and relatively good releasable olefin resins such as polycarbonate and cycloolefin polymer.
  • the release property is improved in the order of fluorine resin, silicone resin, and olefin resin.
  • the sub master substrate 26 may be omitted. By using such a resin, it can be bent, so that it becomes more advantageous at the time of mold release.
  • fluorine resin As fluororesin, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (4,6 fluorinated)), ETFE (tetrafluoroethylene / ethylene copolymer), PVDF (polyvinylidene fluoride (difluoride)), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene (trifluoride)), ECTFE (chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer) ), PVF (polyvinyl fluoride) and the like.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer
  • Fluorine-based resin has advantages such as releasability, heat resistance, chemical resistance, insulation, and low friction, but the disadvantage is that it is inferior in transparency because it is crystalline. Since the melting point is high, a high temperature (about 300 ° C.) is required during molding.
  • the molding method is injection molding, extrusion molding, blow molding, transfer molding, etc.
  • FEP, PFA, PVDF, etc. which are excellent in light transmittance and can be injection molding and extrusion molding, are particularly preferable.
  • melt moldable grades examples include Asahi Glass Fluon PFA, Sumitomo 3M Dyneon PFA, Dyneon THV, and the like.
  • the Dyneon THV series is preferable because it has a low melting point (about 120 ° C.) and can be molded at a relatively low temperature and is highly transparent.
  • Silicone resins include one-part moisture curing type and two-part addition reaction type and two-part condensation type.
  • Advantages include releasability, flexibility, heat resistance, flame resistance, moisture permeability, low water absorption, and many transparent grades, but disadvantages include large linear expansion.
  • a silicone resin for mold making that contains a PDMS (polydimethylsiloxane) structure is preferable because of good release properties, and a highly transparent grade of RTV elastomer is desirable.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • RTV elastomer elastomer
  • the molding method is room temperature curing or heat curing.
  • thermoplastic resin examples include transparent resins such as alicyclic hydrocarbon resins, acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins, polyether resins, polyamide resins, and polyimide resins.
  • a hydrocarbon-based resin is preferably used. If the submaster 20 is made of a thermoplastic resin, the injection molding technique that has been conventionally performed can be used as it is, and the submaster 20 can be easily manufactured. Further, if the thermoplastic resin is an alicyclic hydrocarbon-based resin, the hygroscopic property is very low, so the life of the submaster 20 is extended.
  • cycloaliphatic hydrocarbon resins such as cycloolefin resins are excellent in light resistance and light transmittance
  • light having a short wavelength such as a UV light source may be used. There is little deterioration and it can be used as a mold for a long time.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon-based resin include those represented by the following formula (1).
  • “x” and “y” represent copolymerization ratios and are real numbers satisfying 0/100 ⁇ y / x ⁇ 95/5.
  • “N” is 0, 1 or 2, and represents the number of substitutions of the substituent Q.
  • “R 1 ” is one or more (2 + n) -valent groups selected from a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms.
  • “R 2 ” is a hydrogen atom or a monovalent group of one or more selected from the group consisting of carbon and hydrogen and having 1 to 10 carbon atoms.
  • “R 3 ” is one or two or more divalent groups selected from a hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms.
  • Q is COOR 4 (R 4 is a hydrogen atom or a hydrocarbon, and is one or more monovalent groups selected from a structural group having 1 to 10 carbon atoms). It is 1 type or 2 or more types of monovalent group chosen from the structural group made.
  • R1 is preferably one or more divalent groups selected from a hydrocarbon group group having 2 to 12 carbon atoms, more preferably the following formula (2) (formula (2 ), P is an integer of 0-2.);
  • R1 may be used alone or in combination of two or more.
  • R2 include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a 2-methylpropyl group, etc., preferably a hydrogen atom and / or A methyl group, most preferably a hydrogen atom.
  • Etc. N is preferably 0.
  • the type of copolymerization is not particularly limited, and known copolymerization types such as random copolymerization, block copolymerization, and alternating copolymerization can be applied, but random copolymerization is preferable. is there.
  • the polymer used in the present embodiment has a repeating structural unit derived from another copolymerizable monomer as required, as long as the physical properties of the product obtained by the molding method of the present embodiment are not impaired. You may do it.
  • the copolymerization ratio is not particularly limited, but is preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less.
  • the optical characteristics are impaired and a high-precision optical component is obtained. May not be obtained.
  • the type of copolymerization at this time is not particularly limited, but random copolymerization is preferred.
  • the repeating unit having an alicyclic structure has an alicyclic structure represented by the following formula (4).
  • the total content of the repeating unit (a) and the repeating unit (b) having a chain structure represented by the following formula (5) and / or the following formula (6) and / or the following formula (7) is 90 mass.
  • examples thereof include a polymer that is contained so as to be at least% and the content of the repeating unit (b) is 1% by mass or more and less than 10% by mass.
  • R21 to R33 each independently represent a hydrogen atom, a chain hydrocarbon group, a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxy group, an ether group, Chains substituted with ester groups, cyano groups, amino groups, imide groups, silyl groups, and polar groups (halogen atoms, alkoxy groups, hydroxy groups, ester groups, cyano groups, amide groups, imide groups, or silyl groups) Represents a hydrocarbon group or the like.
  • the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • Examples of the chain hydrocarbon group substituted with a polar group include, for example, 1 to 20 carbon atoms, preferably Examples thereof include 1 to 10, more preferably 1 to 6 halogenated alkyl groups.
  • As the chain hydrocarbon group for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms: 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms. 6 alkenyl groups.
  • X in the formula (4) represents an alicyclic hydrocarbon group, and the number of carbon atoms constituting the group is usually 4 to 20, preferably 4 to 10, more preferably 5 to 7. is there. Birefringence can be reduced by setting the number of carbon atoms constituting the alicyclic structure within this range.
  • the alicyclic structure is not limited to a monocyclic structure, and may be a polycyclic structure such as a norbornane ring.
  • the alicyclic hydrocarbon group may have a carbon-carbon unsaturated bond, but the content thereof is 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less of the total carbon-carbon bonds. is there. By setting the carbon-carbon unsaturated bond of the alicyclic hydrocarbon group within this range, transparency and heat resistance are improved.
  • the carbon constituting the alicyclic hydrocarbon group includes a hydrogen atom, hydrocarbon group, halogen atom, alkoxy group, hydroxy group, ester group, cyano group, amide group, imide group, silyl group, and polar group (
  • a chain hydrocarbon group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxy group, an ester group, a cyano group, an amide group, an imide group, or a silyl group) may be bonded, and among them, the number of hydrogen atoms or carbon atoms 1 to 6 chain hydrocarbon groups are preferred in terms of heat resistance and low water absorption.
  • formula (6) has a carbon-carbon unsaturated bond in the main chain
  • formula (7) has a carbon-carbon saturated bond in the main chain.
  • the content of unsaturated bonds is usually 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less, of all carbon-carbon bonds constituting the main chain.
  • / or the total content with the repeating unit (b) of the chain structure represented by the formula (7) is usually 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, on a mass basis. .
  • an aromatic vinyl compound is copolymerized with another monomer that can be copolymerized, and a carbon-carbon unsaturated bond of the main chain and the aromatic ring is formed.
  • the method of hydrogenating is mentioned.
  • the molecular weight of the copolymer before hydrogenation is 1,000 to 1,000,000, preferably 5,000 to 500,000 in terms of polystyrene (or polyisoprene) equivalent weight average molecular weight (Mw) measured by GPC. More preferably, it is in the range of 10,000 to 300,000.
  • Mw mass average molecular weight
  • aromatic vinyl compound used in the above method include, for example, styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -ethylstyrene, ⁇ -propylstyrene, ⁇ -isopropylstyrene, ⁇ -t-butylstyrene, 2- Methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2,4-diisopropylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 4-t-butylstyrene, 5-t-butyl-2-methylstyrene, monochlorostyrene, dichlorostyrene Monofluorostyrene, 4-phenylstyrene and the like, and styrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene and the like are preferable.
  • aromatic vinyl compounds can be used alone or in combination of two
  • Other monomers that can be copolymerized are not particularly limited, but chain vinyl compounds and chain conjugated diene compounds are used. When chain conjugated dienes are used, the operability in the production process is excellent. The resulting alicyclic hydrocarbon copolymer is excellent in strength properties.
  • chain vinyl compound examples include chain olefin monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene and 4-methyl-1-pentene; 1-cyanoethylene (acrylonitrile), 1-cyano- Nitrile monomers such as 1-methylethylene (methacrylonitrile) and 1-cyano-1-chloroethylene ( ⁇ -chloroacrylonitrile); 1- (methoxycarbonyl) -1-methylethylene (methacrylic acid methyl ester), 1- (Ethoxycarbonyl) -1-methylethylene (methacrylic acid ethyl ester), 1- (propoxycarbonyl) -1-methylethylene (methacrylic acid propyl ester), 1- (butoxycarbonyl) -1-methylethylene (methacrylic) Acid butyl ester), 1-methoxycarbo (Meth) acrylic acid such as ruethylene (acrylic acid methyl ester), 1-ethoxycarbonylethylene (acrylic acid ethyl ester), 1-propoxycarbonylethylene (acryl
  • chain conjugated diene examples include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, and the like.
  • chain vinyl compounds and chain conjugated dienes chain conjugated dienes are preferable, and butadiene and isoprene are particularly preferable.
  • These chain vinyl compounds and chain conjugated dienes can be used alone or in combination of two or more.
  • the polymerization reaction is not particularly limited, such as radical polymerization, anionic polymerization, and cationic polymerization.
  • the polymerization operation, the ease of the hydrogenation reaction in the post-process, and the mechanical properties of the finally obtained hydrocarbon copolymer are not limited.
  • the anionic polymerization method is preferable.
  • anionic polymerization bulk polymerization, solution polymerization, slurry polymerization, etc. in the temperature range of usually 0 ° C. to 200 ° C., preferably 20 ° C. to 100 ° C., particularly preferably 20 ° C. to 80 ° C. in the presence of an initiator.
  • solution polymerization is preferable in view of removal of reaction heat.
  • an inert solvent capable of dissolving the polymer and its hydride is used.
  • Examples of the inert solvent used in the solution reaction include aliphatic hydrocarbons such as n-butane, n-pentane, iso-pentane, n-hexane, n-heptane, and iso-octane; cyclopentane, cyclohexane, methylcyclopentane, Examples thereof include alicyclic hydrocarbons such as methylcyclohexane and decalin; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene.
  • Examples of the initiator for anionic polymerization include monoorganolithium such as n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, and phenyllithium, dilithiomethane, 1,4-diobtan, 1,4-dilithiol.
  • a polyfunctional organolithium compound such as 2-ethylcyclohexane can be used.
  • the reaction method and reaction form are special. There is no particular limitation, and it may be carried out according to a known method, but a hydrogenation method that can increase the hydrogenation rate and has little polymer chain scission reaction that occurs simultaneously with the hydrogenation reaction is preferable, for example, in an organic solvent, nickel,
  • the method is performed using a catalyst containing at least one metal selected from cobalt, iron, titanium, rhodium, palladium, platinum, ruthenium, and rhenium.
  • the hydrogenation reaction is usually from 10 ° C.
  • the hydrogen pressure is usually 0.1 MPa to 30 MPa, but in addition to the above reasons, it is preferably 1 MPa to 20 MPa, more preferably 2 MPa to 10 MPa from the viewpoint of operability.
  • the hydrogenation rate of the hydride obtained in this way is determined by 1 H-NMR as measured by the main chain carbon-carbon unsaturated bond, aromatic ring carbon-carbon double bond, unsaturated ring carbon- All of the carbon double bonds are usually 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more. When the hydrogenation rate is low, the low birefringence, thermal stability, etc. of the resulting copolymer are lowered.
  • the method for recovering the hydride after completion of the hydrogenation reaction is not particularly limited. Usually, after removing the hydrogenation catalyst residue by a method such as filtration or centrifugation, the solvent is removed directly from the hydride solution by drying, the hydride solution is poured into a poor solvent for the hydride, and the hydride A method of coagulating can be used.
  • the sub-master substrate 26 may be any material that can produce high smoothness, such as quartz, silicone wafer, metal, glass, and resin.
  • a transparent mold such as quartz, glass, or transparent resin
  • the transparent resin may be any of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a UV curable resin, and may have an effect of reducing the linear expansion coefficient by adding fine particles to the resin.
  • a resin in this way, it is easier to release when it is released because it bends than glass.
  • the resin has a large coefficient of linear expansion, the shape is deformed when heat is generated during UV irradiation. It may not be possible to transfer clearly. Therefore, such a problem can also be avoided by using resin as the backing material.
  • a glass material may be used from the viewpoint of strength.
  • the difference in linear expansion coefficient is preferably 3 ⁇ 10 ⁇ 5 / K or less.
  • a resin 22A is applied on the master 10A, the convex portions 14 of the master 10A are transferred to the resin 22A, the resin 22A is cured, and a plurality of concave portions 24 are formed on the resin 22A. Thereby, the sub master molding part 22 is formed.
  • the resin 22A may be thermosetting, photocurable, or volatile curable (HSQ (hydrogensilsesquioxane or the like) that is cured by volatilization of the solvent).
  • HSQ hydrogensilsesquioxane or the like
  • molding with UV curable or volatile curable resin, which is less affected by thermal expansion of resin 22A is preferable because it does not apply heat to curing, but is not limited thereto. Since the resin 22A having good releasability from the master 10A after curing does not require a large force at the time of peeling, the molded optical surface shape and the like are more preferable without being inadvertently deformed.
  • the optical surface shape (convex part 14) of the master 10A is preferably cure shrinkage of the resin 22A. And designed in anticipation of cure shrinkage of resin 5A.
  • the resin 22A When the resin 22A is applied on the master 10A, a technique such as spray coating or spin coating is used. In this case, the resin 22A may be applied while evacuating. If the resin 22A is applied while evacuating, the resin 22A can be cured without introducing bubbles into the resin 22A.
  • the surface of the master 10A is modified. Specifically, an OH group is made to stand on the surface of the master 10A.
  • the method for modifying the surface may be any method as long as OH groups are set on the surface of the master 10A, such as UV ozone cleaning and oxygen plasma ashing.
  • a material having a hydrolyzable functional group bonded to the end such as a silane coupling agent structure, that is, dehydration condensation or hydrogen bonding with an OH group present on the metal surface is caused. And those having a structure that binds to each other.
  • a release agent having a silane coupling structure at the end and a release function at the other end the more OH groups are formed on the surface of the master 10A, the more covalently bonded sites are on the surface of the master 10A. Increases and allows stronger bonds. As a result, even if the molding operation is executed a plurality of times, the durability can be improved without diminishing the releasing effect. Moreover, since a primer (underlayer, SiO 2 coat, etc.) is not required, the effect of improving the durability can be obtained while keeping the thin film.
  • the material having a hydrolyzable functional group bonded to the terminal preferably includes a material composed of an alkoxysilane group, a halogenated silane group, a quaternary ammonium salt, a phosphate ester group or the like as a functional group.
  • the terminal group may be a group that causes a strong bond with the mold, such as triazine thiol. Specifically, it has an alkoxysilane group (8) or a halogenated silane group (9) represented by the following general formula.
  • R1 and R2 are alkyl groups (eg, methyl, ethyl, propyl, butyl, etc.), n and m are 1, 2 or 3, and R3 is an alkyl group (eg, methyl, ethyl, propyl) Group, butyl group, etc.) or alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.).
  • X is a halogen atom (for example, Cl, Br, I).
  • R1, R2, R3 or X when two or more of R1, R2, R3 or X are bonded to Si, they may be different within the above group or atom range, for example, so that two Rm are an alkyl group and an alkoxy group. Good.
  • the alkoxysilane group —SiOR1 and the halogenated silane group —SiX react with moisture to become —SiOH, which further undergoes dehydration condensation or hydrogen bonding with the OH group present on the surface of the mold material such as glass or metal. Wake up and join.
  • FIG. 12 shows a reaction diagram of a mold release agent using an alkoxysilane group as an example of a hydrolyzable functional group at the terminal and an OH group on the surface of the master 10A.
  • —OR represents methoxy (—OCH 3 ) or ethoxy (—OC 2 H 5 ), and generates methanol (CH 3 OH) or ethanol (C 2 H 5 OH) by hydrolysis.
  • silanol (-SiOH) in FIG. Thereafter, it is partially dehydrated and condensed to form a silanol condensate as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 12 (d), it is adsorbed by OH groups and hydrogen bonds on the surface of the master 10 (inorganic material), and finally dehydrated as shown in FIG. 12 (e) to form —O—chemical bonds (covalent bonds).
  • FIG. 12 shows the case of an alkoxysilane group, but basically the same reaction occurs in the case of a halogenated silane group.
  • the mold release agent used in the present invention is chemically bonded to the surface of the master 10A at one end, and the functional group is oriented at the other end to cover the master 10A, and is thin and uniform in durability.
  • a mold release layer can be formed.
  • a structure having a releasability function preferably has a low surface energy, such as a fluorine-substituted hydrocarbon group or a hydrocarbon group.
  • Fluorine-substituted hydrocarbon groups include fluorine-substituted hydrocarbons that have a perfluoro group (a and b are integers) such as CF3 (CF2) a- and CF3 / CF3 / CF (CF2) b- groups at one end of the molecular structure.
  • a hydrocarbon group is preferable, and the length of the perfluoro group is preferably 2 or more, and the number of CF2 groups following CF3 of CF3 (CF2) a- is 5 or more.
  • the perfluoro group does not need to be a straight chain and may have a branched structure.
  • a structure such as CF3 (CF2) c- (CH2) d- (CF2) e- may be used in response to recent environmental problems.
  • c is 3 or less
  • d is an integer (preferably 1)
  • e is 4 or less.
  • the above-mentioned fluorine release agent is usually a solid, but in order to apply it to the surface of the master 10A, it is necessary to make it a solution dissolved in an organic solvent.
  • a fluorinated hydrocarbon solvent or a mixture of some organic solvent is suitable as the solvent.
  • the concentration of the solvent is not particularly limited, but the required release film is characterized by being particularly thin. Therefore, a low concentration is sufficient, and it may be 1 to 3% by mass.
  • a normal coating method such as dip coating, spray coating, brush coating, spin coating or the like can be used. After coating, the solvent is evaporated by natural drying to obtain a dry coating film.
  • the film thickness applied at this time is suitably 20 ⁇ m or less.
  • hydrocarbon release agent The hydrocarbon group may be linear, such as CnH2n + 1, or may be branched, and a silicone-based mold release agent is applicable.
  • compositions having an organopolysiloxane resin as a main component are known as compositions having an organopolysiloxane resin as a main component and forming a cured film exhibiting water repellency.
  • JP-A-55-48245 discloses a hydroxyl group-containing methylpolysiloxane resin, ⁇ , ⁇ -dihydroxydiorganopolysiloxane, and organosilane, which are cured to have excellent releasability and antifouling properties and water repellency.
  • Compositions that form certain films have been proposed.
  • 59-140280 discloses a composition mainly composed of a partial cohydrolyzed condensate of an organosilane mainly composed of a perfluoroalkyl group-containing organosilane and an amino group-containing organosilane.
  • a composition that forms a cured film excellent in oil repellency has been proposed.
  • the light source 50 disposed above the master 10A is turned on and irradiated with light.
  • Examples of the light source 50 include a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, a fluorescent lamp, a black light, a G lamp, and an F lamp, and may be a linear light source or a point light source.
  • the high-pressure mercury lamp is a lamp having a narrow spectrum at 365 nm and 436 nm.
  • a metal halide lamp is a kind of mercury lamp, and its output in the ultraviolet region is several times higher than that of a high-pressure mercury lamp.
  • a xenon lamp is a lamp having a spectrum closest to sunlight. Halogen lamps contain a lot of long-wavelength light and are mostly near-infrared light.
  • a fluorescent lamp has an irradiation intensity equal to the three primary colors of light. Black light has a peak top at 351 nm and emits near-ultraviolet light from 300 nm to 400 nm.
  • a plurality of linear or point light sources 50 may be arranged in a lattice shape so that light reaches the entire surface of the resin 22A at one time.
  • the light source 50 may be scanned in parallel to the surface of the resin 22A so that the light sequentially reaches the resin 22A.
  • the luminance distribution and the illuminance (intensity) distribution during light irradiation are measured, and the number of irradiations, the irradiation amount, the irradiation time, and the like are controlled based on the measurement results.
  • the sub master 20 may be post-cured (heat treatment). If post cure is performed, the resin 22A of the submaster 20 can be completely cured, and the mold life of the submaster 20 can be extended.
  • the resin 22A is a thermosetting resin
  • the resin 22A is heated while controlling the heating temperature and heating time within an optimal range.
  • the resin 22A can also be molded by techniques such as injection molding, press molding, light irradiation and subsequent cooling.
  • the sub master substrate 26 is mounted on the back surface (the surface opposite to the concave portion 24) of the sub master molding portion 22 (resin 22A), and the sub master molding portion 22 is lined.
  • the sub-master substrate 26 may be quartz or a glass plate, and it is important to have sufficient bending strength and UV transmittance.
  • a treatment such as applying a silane coupling agent may be performed on the sub-master substrate 26.
  • the submaster substrate 26 is mounted (room temperature). Use an adhesive.
  • the convex portion 14 of the master 10A may be transferred to the resin 22A, and the sub-master substrate 26 may be mounted (backed at room temperature) before the resin 22A is cured.
  • the sub-master substrate 26 is attached by the adhesive force of the resin 22A, or a coupling agent is applied to the sub-master substrate 26 to increase the adhesive force and thereby apply the resin 22A to the resin 22A.
  • the sub master substrate 26 is attached.
  • the sub-master molding portion 22 (resin 22A) is backed by the sub-master substrate 26, a conventionally known vacuum chuck device 260 is used to suck and hold the sub-master substrate 26 on the suction surface 260A of the vacuum chuck device 260.
  • the sub master molding portion 22 is lined with the sub master substrate 26 with the suction surface 260A parallel to the molding surface of the convex portion 14 in the master 10A.
  • the back surface 20A of the sub master 20 (surface on the sub master substrate 26 side) is parallel to the molding surface of the convex portion 14 in the master 10A
  • the molding surface of the recess 24 in the sub master 20 is parallel to the back surface 20A.
  • the reference surface of the submaster 20 that is, the back surface 20 ⁇ / b> A can be made parallel to the molding surface of the recess 24. And variation in thickness can be prevented, and the shape accuracy of the lens unit 5 can be improved. Further, since the sub master 20 is sucked and held by the vacuum chuck device 260, the sub master 20 can be attached and detached only by turning on / off the vacuum exhaust. Therefore, the sub master 20 can be easily arranged.
  • back surface 20A is parallel to the molding surface of the recess 24 specifically means that the back surface 20A is perpendicular to the central axis of the molding surface of the recess 24.
  • the sub master 20 is preferably formed by being cured while being lined with the sub master substrate 26, but may be formed by being cured before being lined.
  • a thermosetting resin is used as the resin 22A, and these are put into a baking furnace in a state where the resin 22A is filled between the master 10A and the sub master substrate 26.
  • the suction surface 260A of the vacuum chuck device 260 is preferably made of a ceramic material.
  • the hardness of the suction surface 260A is increased, and the suction surface 260A is not easily damaged by the attachment / detachment of the submaster 20 (submaster substrate 26), so that the surface accuracy of the suction surface 260A can be maintained high.
  • the following method is used as a method for bringing the suction surface 260A in parallel with the molding surface of the convex portion 14 in the master 10A.
  • the front and back surfaces of the master 10A are paralleled with high accuracy. Thereby, in the master 10A, the shaping
  • reference members 260C and 260D are provided so as to protrude from the support surface 260B that supports the master 10A from the back surface (surface opposite to the convex portion 14) and the suction surface 260A, respectively.
  • the shapes of these reference members 260C and 260D are such that there is no backlash when the master 10A and the sub-master 20 come into contact with each other with the support surface 260B and the suction surface 260A in parallel with each other.
  • the reference member may be provided on at least one of the support surface 260B and the suction surface 260A.
  • the shape of the reference member is the support surface.
  • the shape of the reference member is such that the support surface 260B and the suction surface 260A are supported when the master 10A and the sub master 20 are in contact with each other. What is necessary is just to make it the shape which does not rattle with respect to the surface 260B, and contact
  • the sub master 20 is formed by releasing the sub master molding portion 22 and the sub master substrate 26 from the master 10A.
  • a resin such as PDMS (polydimethylsiloxane) is used as the resin 22A, so that a large force is not required for peeling from the master 10, and the molding optical surface may be distorted. There is no need.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • a resin 5A is filled between the sub-master 20 and the glass substrate 3 and cured. More specifically, the resin 5A is filled in the recess 24 of the submaster 20, and the resin 5A is cured while pressing the glass substrate 3 from above.
  • the resin 5A When filling the concave portion 24 of the sub master 20 with the resin 5A, the resin 5A is sprayed on the sub master 20 using a technique such as spray coating or spin coating. In this case, the resin 5A may be filled while evacuating. If the resin 5A is filled while evacuating, the resin 5A can be cured without introducing bubbles into the resin 5A.
  • the resin 5A may be applied to the glass substrate 3, and the glass substrate 3 coated with the resin 5A may be pressed against the submaster 20.
  • the glass substrate 3 When the glass substrate 3 is pressed, the glass substrate 3 is preferably provided with a structure for axial alignment with the submaster 20.
  • the glass substrate 3 has a circular shape, for example, it is preferable to form a D cut, an I cut, a marking, a notch, or the like.
  • the glass substrate 3 may have a polygonal shape, and in this case, the axis alignment with the submaster 20 is easy.
  • the light source 52 disposed below the sub master 20 may be turned on to emit light from the sub master 20 side, or the light source 54 disposed above the glass substrate 3 may be turned on to turn on the glass substrate.
  • the light may be irradiated from the 3 side, or both the light sources 52 and 54 may be turned on simultaneously and the light may be irradiated from both the sub master 20 side and the glass substrate 3 side.
  • the same high pressure mercury lamp, metal halide lamp, xenon lamp, halogen lamp, fluorescent lamp, black light, G lamp, and F lamp as the light source 50 described above can be used. It may be a point light source.
  • a plurality of linear or point light sources 52 and 54 may be arranged in a lattice shape so that the light reaches the resin 5A at a time.
  • the point light sources 52 and 54 may be scanned in parallel to the sub master 20 and the glass substrate 3 so that the light sequentially reaches the resin 5A.
  • the luminance distribution and the illuminance (intensity) distribution during light irradiation are measured, and the number of irradiations, the irradiation amount, the irradiation time, and the like are controlled based on the measurement results.
  • the lens portion 5 is formed. Thereafter, the lens unit 5 and the glass substrate 3 are released from the sub-master 20 to manufacture the wafer lens 1 (the wafer lens 1 has the lens unit 5 formed only on the surface of the glass substrate 3). .
  • a tension white 60 is provided in advance between the wafer lens 1 (glass substrate 3) and the sub master 20 (see FIG. 3D).
  • the wafer lens 1 may be released from the sub master 20 by pulling.
  • the wafer lens 1 When the sub-master substrate 26 of the sub-master 20 is an elastic material (resin), the wafer lens 1 may be released from the sub-master 20 by bending it slightly, or the glass substrate 3 is replaced with glass. Even in the case of an elastic material (resin), the wafer lens 1 may be released from the sub master 20 by slightly bending it.
  • the method of providing the lens unit 5 on one side of the glass substrate 3 has been described.
  • the lens unit 5 when the lens unit 5 is provided on both sides, first, it corresponds to the optical surface shape of the lens unit 5 on one side of the glass substrate 3.
  • a master (not shown) having a plurality of positive molding surfaces and a master having a plurality of positive molding surfaces corresponding to the optical surface shape of the lens portion 5 on the other surface are prepared, and each of these masters is used.
  • the sub masters 20C and 20D are formed.
  • the sub master 20C has a negative molding surface corresponding to the optical surface shape of the lens portion 5 on one surface of the glass substrate 3, and the sub master 20D corresponds to the optical surface shape of the lens portion 5 on the other surface. Will have a negative shaped molding surface.
  • the resin 5A is hardened and the lens part 5 is shape
  • the resin 5A does not cure and shrink on only one side of the glass substrate 3, and the resin 5A cures and shrinks simultaneously on both sides to become the lens portions 5, respectively.
  • the curvature of the glass substrate 3 can be prevented, the shape accuracy of the lens part 5 can be improved.
  • a heating step may be provided after the resin 5A is cured by irradiating light on both surfaces.
  • the post-cure process it is possible to suppress a decrease in accuracy due to the curing and shrinkage of the lens unit 5 after taking out from the sub master, and the transfer accuracy is further improved.
  • the process which once heats in the state which provided each submaster 20C and 20D in the both surfaces of the glass substrate 3, releases from a submaster, and heats again may be provided.
  • curing shrinkage can be suppressed to some extent in the first heating step, and the hardness of the lens can be increased by heating again, and the time for using the submaster mold can be increased. Since it becomes possible to shorten, manufacturing efficiency can be improved. It is also preferable to provide a plurality of heating steps at different temperatures in a state where the sub-master molds 20C and 20D are provided on both surfaces of the glass substrate 3. In the first heating process, it is possible to accelerate curing by heating at a relatively low temperature, and to suppress curing shrinkage after removal, and in the second heating process, it is relatively higher than the first heating process. By heating at a temperature, it becomes possible to improve the releasability from the submaster.
  • the submaster 20C and the glass substrate disposed above the submaster 20C are disposed. 3 and the glass substrate 3 and the submaster 20C are filled with the resin 5A, and then the glass substrate 3 and the submaster 20C are integrally turned upside down in a state of being in contact with each other. And after dripping or discharging the resin 5A onto the upper surface of the sub master 20D, the sub master 20D is brought into contact with the glass substrate 3 disposed above the sub master 20D, and the glass substrate 3 and the sub master 20D are brought into contact with each other. The resin 5A is filled.
  • the glass substrate 3 and the sub master 20C disposed above the glass substrate 3 are brought into contact with each other.
  • the resin 5A is filled between the masters 20C, and after the resin 5A is dropped or discharged onto the upper surface of the submaster 20D, the submaster 20D is brought into contact with the glass substrate 3 disposed thereabove. Then, the resin 5A is filled between the glass substrate 3 and the sub master 20D.
  • the resin 5A used here may be a thermosetting resin, a UV curable resin, or a volatile curable resin (HSQ or the like).
  • a UV curable resin is used, at least one of the sub-masters 20C and 20D is made to be UV transmissive so that the UV light is irradiated on the resin 5A on both surfaces of the glass substrate 3 from one sub-master side at a time. be able to.
  • the sub master 20 is doubled vertically and horizontally (magnification can be changed).
  • the diameter submaster 200 and the normal submaster 20 of FIG. 8 are prepared.
  • the sub master 200 is used, and when the lens unit 5 is formed on the reverse side, the sub master 20 is used a plurality of times. May be.
  • the lens portion 5 is formed in a lump on the surface of the glass substrate 3 using the large-diameter submaster 200.
  • the lens unit 5 is formed by using the submaster 20 four times while shifting the submaster 20 by a quarter of the large-diameter submaster 200.
  • the axis alignment of the sub master 20 is easy with respect to the glass substrate 3 having the lens portion 5 formed using the large-diameter submaster 200, and the lens formed using the large-diameter submaster 200. It is possible to suppress a situation in which the portion 5 and the lens portion 5 formed using the sub master 20 are misaligned on the front and back of the glass substrate 3.
  • a region (stress relaxation portion 210) in which the resin 22 ⁇ / b> A does not exist in a cross shape is provided in the center so as to divide the large-diameter submaster 200, and the submaster molding portion 22 of the large-diameter submaster 200 It is preferable to adopt a configuration that suppresses the occurrence of warping (relaxes stress with the glass substrate 3).
  • the stress relaxation unit 210 may be a region where the resin 22A does not exist as in the present embodiment, or the resin may be formed thin. Moreover, the stress relaxation part 210 may be provided every several lens shaping
  • the stress relieving portion 210 is provided, for example, when the resin 22A is a photocurable resin, the glass substrate 3 or the sub master substrate 26 is masked to form an unirradiated portion of light, or the light sources 52 and 54 are masked. Thus, an unirradiated portion of light may be formed.
  • the master 10B may be used in place of the master 10A, and the wafer lens 1 may be manufactured directly from the master 10B without manufacturing the sub-master 20.
  • the recess 5 of the master 10B is filled with the resin 5A, the resin 5A is cured while pressing the glass substrate 3 from above, and then the glass substrate 3 and the lens unit 5 are released from the master 10B. .
  • the mold release for peeling the resin 5A from the master 10B is important, and two types of mold release methods are conceivable.
  • a release agent is added to the resin 5A.
  • the adhesion of the anti-reflection coating which is a subsequent process, is lowered, or the adhesion to the glass substrate 3 is lowered.
  • a coupling agent or the like is applied to the glass substrate 3 to enhance the adhesion. To do.
  • a release agent is coated on the surface of the master 10B.
  • the release agent triazine dithiol, a release agent that forms a fluorine-based or silicon-based monomolecular layer can be used.
  • a release agent it is possible to coat the film to a thickness that does not affect the optical surface shape, with a film thickness of about 10 nm.
  • the coupling agent is applied to the master 10B, or the master 10B is coated with SiO 2 or the like that creates a bridge between the release agent and the master 10B. Then, adhesiveness may become strong.
  • the second embodiment is mainly different from the first embodiment in the following points, and is otherwise substantially the same.
  • a master 10, a sub master 30, and a sub sub master 40 shown in FIG. 4 are used as molds for molding.
  • the sub-master 20 is used to manufacture the wafer lens 1 from the master 10 (10A)
  • the wafer lens 1 is mainly from the master 10 (10B).
  • two types of sub-master 30 and sub-sub-master 40 are used to manufacture the sub-master.
  • the process of manufacturing the sub master 30 from the master 10B and the process of manufacturing the wafer lens 1 from the sub sub master 40 are substantially the same as in the first embodiment, and the first is that the sub sub master 40 is manufactured from the sub master 30. This is different from the embodiment.
  • the master 10 ⁇ / b> B is a mold in which a plurality of concave portions 16 are formed in an array shape with respect to a rectangular parallelepiped base portion 12.
  • the shape of the concave portion 16 is a negative shape corresponding to the lens portion 5 of the wafer lens 1, and is concave in a substantially hemispherical shape in this figure.
  • the master 10B may be a material such as nickel phosphorus, aluminum alloy, free-cutting cast metal, etc., created by cutting an optical surface with high precision by diamond cutting, or by grinding a hard material such as carbide. It may also have been created.
  • the optical surface created by the master 10B is preferably one in which a plurality of recesses 16 are arranged in an array as shown in FIG. 4, and only a single recess 16 may be arranged.
  • the submaster 30 includes a submaster molding portion 32 and a submaster substrate 36.
  • a plurality of convex portions 34 are formed in an array on the sub master molding portion 32.
  • the shape of the convex portion 34 is a positive shape corresponding to the lens portion 5 of the wafer lens 1 and protrudes in a substantially hemispherical shape in this figure.
  • the sub master molding part 32 is formed of a resin 32A.
  • the resin 32A can basically use the same material as the resin 22A of the sub-master 20 of the first embodiment, but is particularly releasable and heat resistant, and has a small linear expansion coefficient (ie It is preferable to use a resin having a small surface energy.
  • a resin having a small surface energy any of the above-mentioned photo-curing resin, thermosetting resin, and thermoplastic resin may be used, and it may be transparent or opaque.
  • thermosetting resin the above-mentioned fluorine-based resin may be used. is necessary. This is because when the silicone resin is used, the coefficient of linear expansion is large, so that it deforms when thermally transferred to the sub-submaster 40, and the fine structure cannot be accurately transferred.
  • the same material as the sub master substrate 26 can be used for the sub master substrate 36.
  • the sub-sub master 40 includes a sub-sub master molding portion 42 and a sub-sub master substrate 46.
  • a plurality of recesses 44 are formed in an array in the sub-submaster molding part 42.
  • the concave portion 44 is a portion corresponding to the lens portion 5 of the wafer lens 1 and is concave in a substantially hemispherical shape.
  • the sub-sub master molding part 42 is formed of a resin 42A.
  • the resin 42A can use the same material as the resin 22A of the submaster 20 of the first embodiment, but uses a silicone resin or an olefin resin because it can be bent and easily released. It is preferable to do.
  • the same material as the sub master substrate 26 can be used for the sub sub master substrate 46.
  • a resin 32A is applied on the master 10B, the resin 32A is cured, the concave portions 16 of the master 10B are transferred to the resin 32A, and a plurality of convex portions 34 are formed on the resin 32A. Thereby, the submaster molding part 32 is formed.
  • the sub master substrate 36 is bonded to the sub master molding portion 32.
  • the sub-master molding part 32 and the sub-master substrate 36 are released from the master 10B, and the sub-master 30 is manufactured.
  • a resin 42A is applied on the sub master 30, the resin 42A is cured, and the convex portions 34 of the sub master 30 are transferred to the resin 42A. Form. Thereby, the sub-submaster molding part 42 is formed.
  • the sub-sub master substrate 46 is mounted on the sub-sub master molding portion 42.
  • the sub-sub-master 40 is manufactured by releasing the sub-sub-master molding part 42 and the sub-sub-master substrate 46 from the sub-master 30.
  • the resin 5A is filled into the recess 44 of the sub-sub master 40, and the resin 5A is cured while pressing the glass substrate 3 from above. As a result, the lens portion 5 is formed from the resin 5A. Thereafter, the lens unit 5 and the glass substrate 3 are released from the sub-submaster 40, and the wafer lens 1 is manufactured (the wafer lens 1 has the lens unit 5 formed only on the surface of the glass substrate 3). .
  • the lens unit 5 When the lens unit 5 is formed on the back surface of the glass substrate 3 and the lens unit 5 is formed on both the front and back surfaces of the glass substrate 3, it corresponds to the optical surface shape of the lens unit 5 on one surface of the glass substrate 3.
  • a master (not shown) having a plurality of negative-shaped molding surfaces and a master having a plurality of negative-shaped molding surfaces corresponding to the optical surface shape of the lens portion 5 on the other surface are prepared, and each of these masters is used. Then, a sub master having a positive molding surface is formed, and further, a sub sub master is formed using each of these sub masters. And after filling resin 5A between each sub-submaster and the glass substrate 3, the resin 5A is hardened and the lens part 5 is shape

Abstract

　ガラス基板３に対し第１の硬化性樹脂５Ａ製のレンズ部５が設けられたウエハレンズ１の製造方法であって、レンズ部５の光学面形状に対応したポジ形状の成形面を複数有するマスター１０から、光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するサブマスター成形部２２を第２の硬化性樹脂２２Ａによって成形するとともに、サブマスター成形部２２をサブマスター基板２６で裏打ちすることによってサブマスター２０を形成し、サブマスター２０と、ガラス基板３との間に第１の硬化性樹脂５Ａを充填して硬化させレンズ部５を成形する場合に、第１の硬化性樹脂５Ａをエポキシ樹脂とする。これにより、製造コストを低減することができ、かつ、硬化収縮率が小さく高精度のウエハレンズを製造することができる。

Description

ウエハレンズの製造方法
　本発明は、ウエハレンズの製造方法に関する。
　光学レンズの製造分野において、ガラス平板に熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂からなるレンズ部（光学部材）を設けることで、耐熱性の高い光学レンズを得る技術が従来より検討されている（例えば、特許文献１参照）。
　更に、この技術を適用した光学レンズの製造方法として、ガラス平板に対して硬化樹脂からなる光学部材を複数設けた、いわゆる「ウエハレンズ」を形成することで、複数のレンズを一体化された状態で同時に成形し、成形後にガラス平板部をカットする方法が開発されている。この製造方法によれば、光学レンズの製造コストを低減することができる。
特許第３９２６３８０号公報
　しかしながら、特許文献１には具体的な成形方法、製造方法が記載されていないため、実際に光学レンズを製造することができない。
　レンズ部に対応するネガ形状の成形型を単純に作成して成形に用いることも考えられるが、このような成形型には高い精度が要求される一方、繰返しの使用による劣化の度に成形型を作成し直す必要が生じるため、製造装置のランニングコスト、ひいては光学レンズの製造コストが高くなってしまう。
　また、レンズ部は成形精度が要求されることから硬化収縮率が小さく、高い寸法安定性が要求されている。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、製造コストを低減することができ、かつ、硬化収縮率が小さく高精度のウエハレンズを製造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を目的としている。
　上記課題を解決するため、本発明は、基板に対し第１の硬化性樹脂製の光学部材が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
　前記光学部材の光学面形状に対応したポジ形状の成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するサブマスター成形部を第２の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
　前記サブマスター成形型と、前記基板との間に前記第１の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記光学部材を成形する場合に、前記第１の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とすることを特徴とする。
　本願発明によれば、光学部材の材料である第１の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とするので、硬化収縮率が小さく、高精度のウエハレンズを製造することができる。
　また、光学部材の光学面形状に対応したポジ形状のマスター成形型を用いてネガ形状のサブマスター成形型を形成し、このサブマスター成形型によって光学部材を成形するので、マスター成形型から直接、光学部材を成形する場合と比較して、光学部材を繰り返し成形する場合のマスター成形型の劣化を低減することができる。従って、マスター成形型を作り直すコストを減らすことができる分、製造装置のランニングコストを低減し、光学レンズの製造コストを低減することができる。
　また、第１の硬化性樹脂が活性光線硬化性樹脂である場合には、マスター成形型が金属製の場合など、光学部材の樹脂材料の活性光線に対して被透過性の場合であっても、サブマスター基板を透過性とすることによって、光学部材の成形時に基板とは反対の側からも樹脂材料に対して当該活性光線を照射することができる。従って、光学部材を確実に硬化させることができる。
ウエハレンズの概略構成を示す斜視図である。 マスター，サブマスターの概略構成を示す斜視図である。 ウエハレンズの製造方法を説明するための図面である。 マスター，サブマスター，サブサブマスターの概略構成を示す図面である。 ウエハレンズの製造方法を説明するための図面である。 図５の後続の製造方法を説明するための図面である。 大径サブマスターの概略構成を示す平面図である。 通常のサブマスターの概略構成を示す平面図である。 大径サブマスターと通常のサブマスターとを使用してガラス基板の表裏両面にレンズ部を形成する様子を模式的に説明するための図面である。 大径サブマスターを使用する際の不都合を説明するための図面である。 大径サブマスターの変形例を示す図面である。 末端に加水分解可能な官能基の一例としてアルコキシシラン基を使用した離型剤と、マスター表面のＯＨ基との反応図である。
符号の説明
　１　ウエハレンズ
　３　ガラス基板
　５　レンズ部
　５Ａ　樹脂
　１０（１０Ａ，１０Ｂ）　マスター
　１２　ベース部
　１４　凸部
　１６　凹部
　２０　サブマスター
　２２　サブマスター成形部
　２２Ａ　樹脂
　２４　凹部
　２５　凸部
　２６　サブマスター基板
　３０　サブマスター
　３２　サブマスター成形部
　３２Ａ　樹脂
　３４　凸部
　３６　サブマスター基板
　４０　サブサブマスター
　４２　サブサブマスター成形部
　４２Ａ　樹脂
　４４　凹部
　４６　サブサブマスター基板
　５０，５２，５４　光源
　６０　引張りシロ
　２００　大径サブマスター
　２１０　応力緩和部
　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に示す通り、ウエハレンズ１は円形状のガラス基板（基板）３と複数のレンズ部（光学部材）５とを有しており、ガラス基板３上に複数のレンズ部５がアレイ状に配置された構成となっている。レンズ部５はガラス基板３の表面に形成されていてもよいし、表裏両面に形成されていてもよい。
＜レンズ部＞
　レンズ部５は樹脂５Ａ（第１の硬化性樹脂）で形成されている。樹脂５Ａとしては、エポキシ系の硬化性樹脂を用いることができる。硬化性樹脂としては大きく分けて光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に分類することができる。光硬化性エポキシ系の樹脂であればカチオン重合により反応硬化させることができる。一方、熱硬化性樹脂はラジカル重合やカチオン重合により硬化させることができる。
　以下、上記各樹脂について詳細に説明する。
（エポキシ樹脂）
　エポキシ樹脂としては、エポキシ基を持ち、光又は熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物やカチオン発生剤等を用いることができる。エポキシ樹脂は硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
　エポキシの種類としては、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が挙げられる。その一例として、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、２，２’－ビス（４－グリシジルオキシシクロヘキシル）プロパン、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル－３，４－エポキシシクロヘキサンカーボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）－５，５－スピロ－（３，４－エポキシシクロヘキサン）－１，３－ジオキサン、ビス（３，４－エポキシシクロヘキシル）アジペート、１，２－シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル等を挙げることができる。
　硬化剤は硬化性樹脂材料を構成する上で使用されるものであり、特に限定はない。また、本発明において、硬化性樹脂材料と、添加剤を添加した後の光学材料の透過率を比較する場合、硬化剤は添加剤には含まれないものとする。硬化剤としては、酸無水物硬化剤やフェノール硬化剤、光カチオン開始剤等を使用することが好ましい。酸無水物硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、３－メチル－ヘキサヒドロ無水フタル酸、４－メチル－ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは３－メチル－ヘキサヒドロ無水フタル酸と４－メチル－ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸等を挙げることができる。光カチオン開始剤としてはオニウム塩、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウムアセトン類が挙げられる。また、必要に応じて硬化促進剤が含有される。硬化促進剤としては、硬化性が良好で、着色がなく、熱硬化性樹脂の透明性を損なわないものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、２－エチル－４－メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）等のイミダゾール類、３級アミン、４級アンモニウム塩、ジアザビシクロウンデセン等の双環式アミジン類とその誘導体、ホスフィン、ホスホニウム塩等を用いることができ、これらを１種、あるいは２種以上を混合して用いてもよい。
　ウエハレンズ１の製造にあたっては、成形用の型として、図２のマスター成形型（以下、単に「マスター」とする）１０、サブマスター成形型（以下、単に「サブマスター」とする）２０が使用される。
＜マスター＞
　図２に示す通り、マスター１０は直方体状のベース部１２に対し複数の凸部１４がアレイ状に形成されている。凸部１４はウエハレンズ１のレンズ部５に対応する部位であり、略半球形状にベース部１２から突出している。
　マスター１０の光学面形状（表面形状）は、図２に示す通りに凸部１４が形成された凸形状を有していてもよいし、図４に示す通りに複数の凹部１６が形成された凹形状を有していてもよい。但し、これらの凸部１４、凹部１６の表面（成形面）形状は、ガラス基板３上に成形転写するレンズ部５の光学面形状（ガラス基板３とは反対の面の形状）に対応するポジ形状となっている。以下の説明では図２のマスター１０を「マスター１０Ａ」と、図４のマスター１０を「マスター１０Ｂ」として、区別している。
　マスター１０Ａの成形材料としては、金属または金属ガラスを用いることができる。分類としては鉄系の材料とその他合金が挙げられる。鉄系としては、熱間金型、冷間金型、プラスチック金型、高速度工具鋼、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼、クロム・モリブデン鋼、ステンレス鋼が挙げられる。その内、プラスチック金型としては、プリハードン鋼、焼入れ焼戻し鋼、時効処理鋼がある。プリハードン鋼としては、SC系、SCM系、SUS系が挙げられる。さらに具体的には、SC系はPXZがある。SCM系はHPM2、HPM7、PX5、IMPAXが挙げられる。SUS系は、HPM38、HPM77、S-STAR、G-STAR、STAVAX、RAMAX-S、PSLが挙げられる。また、鉄系の合金としては特開2005-113161や特開2005-206913が挙げられる。非鉄系の合金は主に、銅合金、アルミ合金、亜鉛合金がよく知られている。例としては、特開平10-219373、特開2000-176970に示されている合金が挙げられる。
　また、マスター１０Ａの成形材料としてガラスを用いることもできる。マスター１０Ａにガラスを用いれば、ＵＶ光を通すというメリットも得られる。一般的に使用されているガラスであれば特に限定されない。
　特に、マスター１０Ａのモールド成形用材料としては、低融点ガラスや、金属ガラスのように低温で容易に流動性が確保できる材料が挙げられる。低融点ガラスを使用すれば、ＵＶ硬化性の材料を成形する際にサンプルの金型側からも照射できるようになるため有利である。低融点ガラスとしては、ガラス転移点が６００℃程度またはそれ以下のガラスで、ガラス組成がZnO-PbO- B2O3、PbO-SiO2-B2O3、PbO-P2O5-SnF2などが挙げられる。また、４００℃以下で溶融するガラスとして、PbF2-SnF2-SnO-P2O5及びその類似構造品が挙げられる。具体的な材料として、S-FPL51、S-FPL53、S-FSL 5、S-BSL 7、S-BSM 2、S-BSM 4、S-BSM 9、S-BSM10、S-BSM14、S-BSM15、S-BSM16、S-BSM18、S-BSM22、S-BSM25、S-BSM28、S-BSM71、S-BSM81、S-NSL 3、S-NSL 5、S-NSL36、S-BAL 2、S-BAL 3、S-BAL11、S-BAL12、S-BAL14、S-BAL35、S-BAL41、S-BAL42、S-BAM 3、S-BAM 4、S-BAM12、S-BAH10、S-BAH11、S-BAH27、S-BAH28、S-BAH32、S-PHM52、S-PHM53、S-TIL 1、S-TIL 2、S-TIL 6、S-TIL25、S-TIL26、S-TIL27、S-TIM 1、S-TIM 2、S-TIM 3、S-TIM 5、S-TIM 8、S-TIM22、S-TIM25、S-TIM27、S-TIM28、S-TIM35、S-TIM39、S-TIH 1、S-TIH 3、S-TIH 4、S-TIH 6、S-TIH10、S-TIH11、S-TIH13、S-TIH14、S-TIH18、S-TIH23、S-TIH53、S-LAL 7、S-LAL 8、S-LAL 9、S-LAL10、S-LAL12、S-LAL13、S-LAL14、S-LAL18、S-LAL54、S-LAL56、S-LAL58、S-LAL59、S-LAL61、S-LAM 2、S-LAM 3、S-LAM 7、S-LAM51、S-LAM52、S-LAM54、S-LAM55、S-LAM58、S-LAM59、S-LAM60、S-LAM61、S-LAM66、S-LAH51、S-LAH52、S-LAH53、S-LAH55、S-LAH58、S-LAH59、S-LAH60、S-LAH63、S-LAH64、S-LAH65、S-LAH66、S-LAH71、S-LAH79、S-YGH51、S-FTM16、S-NBM51、S-NBH 5、S-NBH 8、S-NBH51、S-NBH52、S-NBH53、S-NBH55、S-NPH 1、S-NPH 2、S-NPH53 、P-FK01S、P-FKH2S、P-SK5S、P-SK12S、P-LAK13S、P-LASF03S、P-LASFH11S、P-LASFH12S等が挙げられるが特にこれらに限定される必要はない。
　また、金属ガラスも同様にモールドにより、容易に成形することができる。金属ガラスとしては特開平８－１０９４１９、特開平８－３３３６６０、特開平１０－８１９４４、特開平１０－９２６１９、特開２００１－１４００４７、特開２００１－３０３２１８、特表２００３－５３４９２５のような構造が挙げられているが、特にこれらに限定される必要はない。
　マスター１０Ａの光学面は単一の凸部１４が形成された面であってもよいし、図２に示す通りにアレイ状に複数の凸部１４が形成された面であってもよい。マスター１０Ａの光学面を創製する方法として、ダイヤモンド切削加工がある。
　マスター１０Ａの光学面が、単一の凸部１４が形成された面であれば、ニッケルリンやアルミ合金、快削真鋳などの材料を型材に用いてダイヤモンドの工具で旋削加工することで実現できる。
　マスター１０Ａの光学面が、アレイ状に複数の凸部１４が形成された面であれば、ダイヤモンドで切れ刃が形成されたボールエンドミルを用いて、光学面形状を切削加工する。このとき、工具の切れ刃は完全な円弧ではなく、切れ刃の使う場所によって加工形状に誤差が発生するため、光学面形状のどの部分を切削するときも、使う切れ刃の位置を同一になるように工具の傾きを調整しながら加工することが望ましい。
　このような加工を行うには、加工機に少なくとも並進自由度３、回転自由度２が必要となり、合計５以上の自由度を有する加工機でなければ実現できないため、マスター１０Ａの光学面を形成する場合には、５以上の自由度を有する加工機を用いる。
＜サブマスター＞
　図２に示す通り、サブマスター２０はサブマスター成形部２２とサブマスター基板２６とで構成されている。サブマスター成形部２２には複数の凹部２４がアレイ状に形成されている。凹部２４の表面（成形面）形状はウエハレンズ１におけるレンズ部５に対応するネガ形状となっており、図２では略半球形状に凹んでいる。
≪サブマスター成形部≫
　サブマスター成形部２２は、樹脂２２Ａ（第２の硬化性樹脂）によって形成されている。樹脂２２Ａとしては、離型性の良好な樹脂、特に透明樹脂が好ましい。離型剤を塗布しなくても離型できる点で優れる。樹脂としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも構わない。
　光硬化性樹脂としては、フッ素系樹脂が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、フッ素系樹脂やシリコーン系樹脂が挙げられる。中でも、離型性の良好なもの、つまり硬化させた時の表面エネルギーの低い樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどの透明で比較的離型性の良いオレフィン系樹脂が挙げられる。なお、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂の順に離型性が良好となる。この場合、サブマスター基板２６は無くても構わない。このような樹脂を使用することにより、撓ませることができるので離型の際にさらに優位となる。
　以下、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、熱可塑性樹脂について詳細に説明する。
（フッ素系樹脂）
　フッ素系樹脂としては、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）、PFA（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、FEP（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４，６フッ素化））、ETFE（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、PVDF（ポリビニリデンフルオライド（２フッ化））、PCTFE（ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化））、ECTFE（クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体）、PVF（ポリビニルフルオライド）等が挙げられる。
　フッ素系樹脂の優位点としては、離型性、耐熱性、耐薬品性、絶縁性、低摩擦性などだが、欠点としては、結晶性なので透明性に劣る。融点が高いので、成形時に高温（３００℃程度）が必要である。
　また、成形方法は、射出成形、押出成形、ブロー成形、トランスファー成形などであり、その中でも特に、光透過性に優れ、射出成形や押出成形も可能なＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ等が好ましい。
　溶融成形可能なグレートとしては、例えば、旭硝子製　Fluon　PFA、住友3M社製　Dyneon　PFA、Dyneon　THV　等が挙げられる。特に、Dyneon　THVシリーズは、低融点（１２０℃程度）なので、比較的低温で成形でき、高透明なので好ましい。
　また、熱硬化性のアモルファスフッ素樹脂として、旭硝子製　サイトップ　グレードＳも高透過率、良離型性で好ましい。
（シリコーン系樹脂）
　シリコーン系樹脂には、１液湿気硬化型のものと、２液付加反応型、２液縮合型のものがある。
　優位点としては、離型性、柔軟性、耐熱性、難燃性、透湿性、低吸水性、透明グレードが多いなどだが、欠点としては、線膨張率が大きいなどがある。
　特に、ＰＤＭＳ(ポリジメチルシロキサン)構造を含むような、型取り用途のシリコーン樹脂が離型性良好で好ましく、RTVエラストマーの、高透明グレードが望ましい。例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製　TSE3450（２液混合、付加型）、旭化成ワッカーシリコーン製　ELASTOSIL　M　4647（２液型RTVシリコーンゴム）、また、信越シリコーン製のKE-1603（２液混合、付加型RTVゴム）、東レダウコーニング製のＳＨ－９５５５（２液混合、付加型ＲＴＶゴム）、SYLGARD　184、シルポット184、ＷＬ－５０００シリーズ（感光性シリコーンバッファー材料、ＵＶによりパターニング可能）等が好ましい。
　成形方法は、２液型ＲＴＶゴムの場合、室温硬化または加熱硬化である。
（熱可塑性樹脂）
　熱可塑性樹脂としては、脂環式炭化水素系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリイミド樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、これらの中では、特に脂環式炭化水素系樹脂が好ましく用いられる。サブマスター２０を熱可塑性樹脂で構成すれば、従来から実施している射出成形技術をそのまま転用することができ、サブマスター２０を容易に作製することができる。また熱可塑性樹脂が脂環式炭化水素系樹脂であれば、吸湿性が非常に低いため、サブマスター２０の寿命が長くなる。また、シクロオレフィン樹脂等の脂環式炭化水素系樹脂は、耐光性・光透過性に優れるため、活性光線硬化性樹脂を硬化させるために、ＵＶ光源等の短波長の光を用いた場合も劣化が少なく、金型として長期間用いることができる。
　脂環式炭化水素系樹脂としては、下記式（１）で表されるものが例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　式（１）中、「ｘ」、「ｙ」は共重合比を示し、０／１００≦ｙ／ｘ≦９５／５を満たす実数である。「ｎ」は０、１又は２で置換基Ｑの置換数を示す。「Ｒ１」は炭素数２～２０の炭化水素基群から選ばれる１種又は２種以上の（２＋ｎ）価の基である。「Ｒ２」は水素原子であるか、又は炭素及び水素からなり、炭素数１～１０の構造群から選ばれる１種若しくは２種以上の１価の基である。「Ｒ３」は炭素数２～２０の炭化水素基群から選ばれる１種又は２種以上の２価の基である。「Ｑ」はＣＯＯＲ４（Ｒ４は水素原子であるか、又は炭化水素からなり、炭素数１～１０の構造群から選ばれる１種又は２種以上の１価の基である。）で表される構造群から選ばれる１種又は２種以上の１価の基である。
　式（１）において、R1は、好ましくは炭素数２～１２の炭化水素基群から選ばれる１種ないし２種以上の２価の基であり、より好ましくは下記式（２）（式（２）中、ｐは０～２の整数である。）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　で表される２価の基であり、更に好ましくは式（２）において、ｐが０または１である２価の基である。R1の構造は、１種のみ用いても２種以上併用しても構わない。R2の例としては、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、ｎ－ブチル基、２－メチルプロピル基等が挙げられるが、好ましくは、水素原子、及び／又はメチル基であり、最も好ましくは水素原子である。R3の例としては、この基を含む構造単位の好ましい例として、ｎ＝０の場合、例えば、下記式（ａ）、式（ｂ）、式（ｃ）（但し、式（ａ）～（ｃ）中、R1は前述の通り）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
などが挙げられる。また、ｎは好ましくは０である。
　本実施形態において共重合のタイプは特に制限されるものではなく、ランダム共重合、ブロック共重合、交互共重合等、公知の共重合のタイプを適用することができるが、好ましくはランダム共重合である。
　また、本実施形態で用いられる重合体は、本実施形態の成形方法によって得られる製品の物性を損なわない範囲で、必要に応じて他の共重合可能なモノマーから誘導される繰り返し構造単位を有していてもよい。その共重合比は特に限定されることはないが、好ましくは２０モル％以下、さらに好ましくは１０モル％以下であり、それ以上共重合させた場合には、光学特性を損ない高精度の光学部品が得られない恐れがある。この時の共重合のタイプは特に限定はされないが、ランダム共重合が好ましい。
　サブマスター２０に適用される好ましい熱可塑性脂環式炭化水素系重合体のもう一つの例としては、脂環式構造を有する繰り返し単位が、下記式(４)で表される脂環式構造を有する繰り返し単位（ａ）と、下記式(５)及び／又は下記式（６）及び／又は下記式（７）で表される鎖状構造の繰り返し単位（ｂ）とを合計含有量が９０質量％以上になるように含有し、さらに繰り返し単位（ｂ）の含有量が１質量％以上１０質量％未満である重合体が例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　式（４）、式（５）、式（６）及び式（７）中、Ｒ２１～Ｒ３３は、それぞれ独立に水素原子、鎖状炭化水素基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、シアノ基、アミノ基、イミド基、シリル基、及び極性基（ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、アミド基、イミド基、又はシリル基）で置換された鎖状炭化水素基等を表す。具体的に、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子を挙げることができ、極性基で置換された鎖状炭化水素基としては、例えば炭素原子１～２０、好ましくは１～１０、より好ましくは１～６のハロゲン化アルキル基が挙げられる。鎖状炭化水素基としては、例えば炭素原子数１～２０、好ましくは１～１０、より好ましくは１～６のアルキル基：炭素原子数２～２０、好ましくは２～１０、より好ましくは２～６のアルケニル基が挙げられる。
　式（４）中のＸは、脂環式炭化水素基を表し、それを構成する炭素数は、通常４個～２０個、好ましくは４個～１０個、より好ましくは５個～７個である。脂環式構造を構成する炭素数をこの範囲にすることで複屈折を低減することができる。また、脂環式構造は単環構造に限らず、例えばノルボルナン環などの多環構造のものでもよい。
　脂環式炭化水素基は、炭素－炭素不飽和結合を有してもよいが、その含有量は、全炭素－炭素結合の１０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下である。脂環式炭化水素基の炭素－炭素不飽和結合をこの範囲とすることで、透明性、耐熱性が向上する。また、脂環式炭化水素基を構成する炭素には、水素原子、炭化水素基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、アミド基、イミド基、シリル基、及び極性基（ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、アミド基、イミド基、又はシリル基）で置換された鎖状炭化水素基等が結合していてもよく、中でも水素原子又は炭素原子数１～６個の鎖状炭化水素基が耐熱性、低吸水性の点で好ましい。
　また、式（６）は、主鎖中に炭素－炭素不飽和結合を有しており、式（７）は主鎖中に炭素－炭素飽和結合を有しているが、透明性、耐熱性を強く要求される場合、不飽和結合の含有率は、主鎖を構成する全炭素－炭素間結合の、通常１０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下である。
　本実施形態においては、脂環式炭化水素系共重合体中の、式（４）で表される脂環式構造を有する繰り返し単位（ａ）と、式（５）及び／又は式（６）及び／又は式（７）で表される鎖状構造の繰り返し単位（ｂ）との合計含有量は、質量基準で、通常９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上である。合計含有量を上記範囲にすることで、低複屈折性、耐熱性、低吸水性、機械強度が高度にバランスされる。
　上記脂環式炭化水素系共重合体を製造する製造方法としては、芳香族ビニル系化合物と共重合可能なその他のモノマーとを共重合し、主鎖及び芳香環の炭素－炭素不飽和結合を水素化する方法が挙げられる。
　水素化前の共重合体の分子量は、ＧＰＣにより測定されるポリスチレン（またはポリイソプレン）換算質量平均分子量（Ｍｗ）で、１，０００～１，０００，０００、好ましくは５，０００～５００，０００、より好ましくは１０，０００～３００，０００の範囲である。共重合体の質量平均分子量（Ｍｗ）が過度に小さいと、それから得られる脂環式炭化水素系共重合体の成形物の強度特性に劣り、逆に過度に大きいと水素化反応性に劣る。
　上記の方法において使用する芳香族ビニル系化合物の具体例としては、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、α－エチルスチレン、α－プロピルスチレン、α－イソプロピルスチレン、α－ｔ－ブチルスチレン、２－メチルスチレン、３－メチルスチレン、４－メチルスチレン、２，４－ジイソプロピルスチレン、２，４－ジメチルスチレン、４－ｔ－ブチルスチレン、５－ｔ－ブチル－２－メチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、モノフルオロスチレン、４－フェニルスチレン等が挙げられ、スチレン、２－メチルスチレン、３－メチルスチレン、４－メチルスチレン等が好ましい。これらの芳香族ビニル系化合物は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
　共重合可能なその他のモノマーとしては、格別な限定はないが、鎖状ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物等が用いられ、鎖状共役ジエンを用いた場合、製造過程における操作性に優れ、また得られる脂環式炭化水素系共重合体の強度特性に優れる。
　鎖状ビニル化合物の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、４－メチル－１－ペンテン等の鎖状オレフィンモノマー；１－シアノエチレン（アクリロニトリル）、１－シアノ－１－メチルエチレン（メタアクリロニトリル）、１－シアノ－１－クロロエチレン（α－クロロアクリロニトリル）等のニトリル系モノマー；１－（メトキシカルボニル）－１－メチルエチレン（メタアクリル酸メチルエステル）、１－（エトキシカルボニル）－１－メチルエチレン（メタアクリル酸エチルエステル）、１－（プロポキシカルボニル）－１－メチルエチレン（メタアクリル酸プロピルエステル）、１－（ブトキシカルボニル）－１－メチルエチレン（メタアクリル酸ブチルエステル）、１－メトキシカルボニルエチレン（アクリル酸メチルエステル）、１－エトキシカルボニルエチレン（アクリル酸エチルエステル）、１－プロポキシカルボニルエチレン（アクリル酸プロピルエステル）、１－ブトキシカルボニルエチレン（アクリル酸ブチルエステル）などの（メタ）アクリル酸エステル系モノマー、１－カルボキシエチレン（アクリル酸）、１－カルボキシ－１－メチルエチレン（メタクリル酸）、無水マレイン酸などの不飽和脂肪酸系モノマー等が挙げられ、中でも、鎖状オレフィンモノマーが好ましく、エチレン、プロピレン、１－ブテンが最も好ましい。
　鎖状共役ジエンは、例えば、１，３－ブタジエン、イソプレン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、１，３－ペンタジエン、及び１，３－ヘキサジエン等が挙げられる。これら鎖状ビニル化合物及び鎖状共役ジエンの中でも鎖状共役ジエンが好ましく、ブタジエン、イソプレンが特に好ましい。これらの鎖状ビニル化合物及び鎖状共役ジエンは、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
　重合反応は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等、特別な制約はないが、重合操作、後工程での水素化反応の容易さ、及び最終的に得られる炭化水素系共重合体の機械的強度を考えると、アニオン重合法が好ましい。
　アニオン重合の場合には、開始剤の存在下、通常０℃～２００℃、好ましくは２０℃～１００℃、特に好ましくは２０℃～８０℃の温度範囲において、塊状重合、溶液重合、スラリー重合等の方法を用いることができるが、反応熱の除去を考慮すると、溶液重合が好ましい。この場合、重合体及びその水素化物を溶解できる不活性溶媒を用いる。溶液反応で用いる不活性溶媒は、例えばｎ－ブタン、ｎ－ペンタン、ｉｓｏ－ペンタン、ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、ｉｓｏ－オクタン等の脂肪族炭化水素類；シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素類；ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類等が挙げられる。上記アニオン重合の開始剤としては、例えば、ｎ－ブチルリチウム、ｓｅｃ－ブチルリチウム、ｔ－ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウムなどのモノ有機リチウム、ジリチオメタン、１，４－ジオブタン、１，４－ジリチオー２－エチルシクロヘキサン等の多官能性有機リチウム化合物などが使用可能である。
　水素化前の共重合体の芳香環やシクロアルケン環などの不飽和環の炭素－炭素二重結合や主鎖の不飽和結合等の水素化反応を行う場合は、反応方法、反応形態に特別な制限はなく、公知の方法にしたがって行えばよいが、水素化率を高くでき、且つ水素化反応と同時に起こる重合体鎖切断反応の少ない水素化方法が好ましく、例えば、有機溶媒中、ニッケル、コバルト、鉄、チタン、ロジウム、パラジウム、白金、ルテニウム、及びレニウムから選ばれる少なくとも１つの金属を含む触媒を用いて行う方法が挙げられる。水素化反応は、通常１０℃～２５０℃であるが、水素化率を高くでき、且つ、水素化反応と同時に起こる重合体鎖切断反応を小さくできるという理由から、好ましくは５０℃～２００℃、より好ましくは８０℃～１８０℃である。また水素圧力は、通常０．１ＭＰａ～３０ＭＰａであるが、上記理由に加え、操作性の観点から、好ましくは１ＭＰａ～２０ＭＰａ、より好ましくは２ＭＰａ～１０ＭＰａである。
　このようにして得られた、水素化物の水素化率は、１Ｈ－ＮＭＲによる測定において、主鎖の炭素－炭素不飽和結合、芳香環の炭素－炭素二重結合、不飽和環の炭素－炭素二重結合のいずれも、通常９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上である。水素化率が低いと、得られる共重合体の低複屈折性、熱安定性等が低下する。
　水素化反応終了後に水素化物を回収する方法は特に限定されていない。通常、濾過、遠心分離等の方法により水素化触媒残渣を除去した後、水素化物の溶液から溶媒を直接乾燥により除去する方法、水素化物の溶液を水素化物にとっての貧溶媒中に注ぎ、水素化物を凝固させる方法を用いることができる。
≪サブマスター基板≫
　サブマスター基板２６は、サブマスター２０のサブマスター成形部２２のみでは強度に劣る場合でも、基板に樹脂を貼り付けることでサブマスター２０の強度が上がり、何回も成形することができるという、裏打ち材のことである。
　サブマスター基板２６としては、石英、シリコーンウェハ、金属、ガラス、樹脂等、高い平滑性を生み出せるものなら何れでもよい。
　透明性の観点で、サブマスター２０の上からでも下からでもＵＶ照射できるという点を考慮すると、透明な型、例えば石英やガラスや透明樹脂等が好ましい。透明樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂の何れでも良く、樹脂中に、微粒子が添加されていて線膨張係数を下げる等の効果があってもよい。このように樹脂を使用することによって、ガラスより撓むので離型する際により離型し易いが、樹脂は線膨張係数が大きいので、ＵＶ照射の際に熱が発生すると、形状が変形してきれいに転写することができない場合がある。従って、裏打ち材も樹脂とすることでこのような問題を回避することもできる。裏打ち材としては、強度の観点でガラス材料を用いてもよいが、その場合、上記の観点で、サブマスター成形部２２を構成する樹脂と裏打ち材のを構成する材料との線膨張の差が小さいことが好ましく、線膨張係数の差が３×１０－５／Ｋ以下とされることが好ましい。
　次に、図３を参照しながら、ウエハレンズ１の製造方法について説明する。
　図３（ａ）に示す通り、マスター１０Ａ上に樹脂２２Ａを塗布し、マスター１０Ａの凸部１４を樹脂２２Ａに転写し、樹脂２２Ａを硬化させ、樹脂２２Ａに対し複数の凹部２４を形成する。これにより、サブマスター成形部２２が形成される。
　樹脂２２Ａは、熱硬化性であっても光硬化性であっても、揮発硬化性（溶媒が揮発して硬化するＨＳＱ（ハイドロゲンシルセスキオキサン等））であってもよい。高精度な成形転写性を重視する場合は、硬化に熱をかけないため樹脂２２Ａの熱膨張の影響が少ないＵＶ硬化性や揮発硬化性樹脂による成形が好ましいが、これに限られるものではない。硬化後のマスター１０Ａとの剥離性が良い樹脂２２Ａが、剥離時に大きな力を必要としないため、成形光学面形状などを不用意に変形されることなくより好ましい。
　樹脂２２Ａ（サブマスター成形部２２の材料）、樹脂５Ａ（レンズ部５の材料）が硬化性樹脂である場合において、マスター１０Ａの光学面形状（凸部１４）は、好ましくは樹脂２２Ａの硬化収縮や樹脂５Ａの硬化収縮を見越して設計される。
　マスター１０Ａ上に樹脂２２Ａを塗布する場合には、スプレーコート、スピンコート等の手法を用いる。この場合、真空引きしながら樹脂２２Ａを塗布してもよい。真空引きしながら樹脂２２Ａを塗布すれば、樹脂２２Ａに気泡を混入させずに樹脂２２Ａを硬化させることができる。
　また、マスター１０Ａ上にスプレーコート、スピンコート等をしない場合には、マスター１０Ａの表面に離型剤を塗布することが好ましい。
　離型剤を塗布する場合、マスター１０Ａの表面を改質する。具体的には、マスター１０Ａの表面にＯＨ基を立たせる。表面を改質する方法は、ＵＶオゾン洗浄、酸素プラズマアッシング等、マスター１０Ａの表面にＯＨ基を立たせる方法であれば何でもよい。
　離型剤としては、シランカップリング剤構造のように、末端に加水分解可能な官能基が結合した材料、すなわち、金属の表面に存在するＯＨ基との間で脱水縮合又は水素結合等を起こして結合するような構造を有するものが挙げられる。末端がシランカップリング構造を持ち、他端が離型性機能を持つ離型剤の場合、マスター１０Ａの表面にＯＨ基が形成されていればいるほど、マスター１０Ａの表面において共有結合する箇所が増え、より強固な結合ができる。その結果、複数回、成形動作を実行しても、離型効果は薄れることなく、耐久性を向上させることが出来る。また、プライマー（下地層、ＳｉＯ２コートなど）が不要となるので、薄膜を保ったまま耐久性向上の効果を得ることができる。
　末端に加水分解可能な官能基が結合した材料とは、好ましくは官能基としてアルコキシシラン基やハロゲン化シラン基、４級アンモニウム塩、リン酸エステル基などからなる材料が挙げられる。また、末端基に、例えばトリアジンチオールのような、金型と強い結合を起こすような基でもよい。具体的には、次の一般式で示されるアルコキシシラン基（８）又はハロゲン化シラン基（９）を有するものである。
　　－Ｓｉ（ＯＲ１）ｎＲ２（３－ｎ）　　　（８）
　　－ＳｉＸｍＲ３（３－ｍ）　　　　　　　（９）
　ここで、Ｒ１およびＲ２はアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など）、ｎおよびｍは１，２または３、Ｒ３はアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など）またはアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など）である。Ｘはハロゲン原子（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）である。
　また、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３またはＸがＳｉに２以上結合している場合には、上記の基または原子の範囲内で、例えば２つのＲｍがアルキル基とアルコキシ基であるように異なっていてもよい。
　アルコキシシラン基－ＳｉＯＲ１およびハロゲン化シラン基－ＳｉＸは、水分と反応して－ＳｉＯＨとなり、さらにこれがガラス、金属等の型材料の表面に存在するＯＨ基との間で脱水縮合または水素結合等を起こして結合する。
　図１２は、末端に加水分解可能な官能基の一例としてアルコキシシラン基を使用した離型剤と、マスター１０Ａ表面のＯＨ基との反応図を示している。
　図１２（ａ）中、－ＯＲはメトキシ（－ＯＣＨ３）やエトキシ（－ＯＣ２Ｈ５）を表し、加水分解によりメタノール（ＣＨ３ＯＨ）やエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）を発生して、図１２（ｂ）のシラノール（－ＳｉＯＨ）となる。その後、部分的に脱水縮合して、図１２（ｃ）のようにシラノールの縮合体となる。さらに、図１２（ｄ）のようにマスター１０（無機材料）表面のＯＨ基と水素結合により吸着し、最後に図１２（ｅ）のように脱水して、－Ｏ－　化学結合（共有結合）する。なお、図１２ではアルコキシシラン基の場合を示したが、ハロゲン化シラン基の場合も基本的に同様の反応が起こる。
　すなわち本発明に使用する離型剤は、その一端でマスター１０Ａの表面に化学結合し、他端に機能性基を配向して、マスター１０Ａを被うこととなり、薄くて耐久性に優れた均一な離型層を形成することができる。
　離型性機能を持つ側の構造として好ましいのは、表面エネルギーの低いもの、例えば、フッ素置換炭化水素基や炭化水素基である。
（フッ素系の離型剤）
　フッ素置換炭化水素基としては、特に分子構造の一端にＣＦ３（ＣＦ２）a－基や、ＣＦ３・ＣＦ３・ＣＦ（ＣＦ２）b－基などのパーフルオロ基（aおよびbは整数）を持つフッ素置換炭化水素基が好ましく、また、パーフルオロ基の長さが炭素数にして２個以上が好ましく、CF3（CF2）a－のＣＦ３につづくＣＦ２基の数は５以上が適切である。
　また、パーフルオロ基は直鎖である必要はなく、分岐構造を有していてもよい。さらに、近年の環境問題対応として、CF3（CF2）c－（CH2）d－（CF2）e－のような構造でもよい。この場合、ｃは３以下、ｄは整数（好ましくは１）、eは４以下、である。
　上記のフッ素離型剤は通常は固体であるが、これをマスター１０Ａの表面に塗布するには、有機溶剤に溶解した溶液とする必要がある。離型剤の分子構造によって異なってくるが、多くはその溶媒としてフッ化炭化水素系の溶剤またはそれに若干の有機溶媒を混合したものが適している。溶媒の濃度は特に限定ないが、必要とする離型膜は特に薄いことが特徴であるので、濃度は低いもので充分であり、１～３質量％でよい。
　この溶液をマスター１０Ａ表面に塗布するには、浸漬塗布、スプレー塗布、ハケ塗り、スピンコート等の通常の塗布方法を用いることができる。塗布後は通常は自然乾燥で溶媒を蒸発させて乾燥塗膜とするが、このとき塗布された膜厚は２０μm以下が適当である。
　具体例としては、ダイキン工業製　オプツールＤＳＸ、デュラサーフＨＤ－１１００、ＨＤ－２１００、住友３Ｍ製　ノベックＥＧＣ１７２０、竹内真空被膜製　トリアジンチオールの蒸着、ＡＧＣ製　アモルファスフッ素　サイトップ　グレードＭ、エヌアイマテリアル製　防汚コートOPC-800等が挙げられる。
（炭化水素系の離型剤）
　炭化水素基としては、ＣnＨ2n+1　のように直鎖でもよいし、分岐していてもよく、シリコーン系離型剤が該当する。
　従来、オルガノポリシロキサン樹脂を主成分とする組成物であり、撥水性を示す硬化皮膜を形成する組成物としては数多くの組成物が知られている。例えば、特開昭５５－４８２４５号公報には水酸基含有メチルポリシロキサン樹脂とα，ω－ジヒドロキシジオルガノポリシロキサンとオルガノシランからなり、硬化して離型性、防汚性に優れ、撥水性のある皮膜を形成する組成物が提案されている。また、特開昭５９－１４０２８０号公報にはパーフルオロアルキル基含有オルガノシランとアミノ基含有オルガノシランを主成分とするオルガノシランの部分共加水分解縮合物を主剤とする組成物であり、撥水性、撥油性に優れた硬化皮膜を形成する組成物が提案されている。
　具体例としては、ＡＧＣセイミケミカル製　モールドスパット、マツモトファインケミカル製　オルガチックスSIC-３３０，４３４、東レダウケミカル製　ＳＲ－２４１０などが挙げられる。また、自己組織化単分子膜として、日本曹達製　ＳＡＭＬＡＹ　が挙げられる。
　図３（ａ）で示すように、樹脂２２Ａが光硬化性樹脂である場合には、マスター１０Ａの上方に配置した光源５０を点灯させ光照射する。
　光源５０としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、ブラックライト、Ｇランプ、Ｆランプ等が挙げられ、線状光源であってもよいし点状光源であってもよい。高圧水銀ランプは、365nm、436nmに狭いスペクトルを持つランプである。メタルハライドランプは、水銀灯の一種で、紫外域における出力は高圧水銀ランプよりも数倍高い。キセノンランプは、最も太陽光に近いスペクトルを持つランプである。ハロゲンランプは長波長の光を多く含んでおり、近赤外光がほとんどであるランプである。蛍光灯は光の三原色に均等な照射強度を有している。ブラックライトはピークトップを351nmに持ち、300nm～400nmの近紫外光を放射するライトである。
　光源５０から光照射される場合には、複数の線状又は点状の光源５０を格子状に配置して樹脂２２Ａの全面に一度に光が到達するようにしてもよいし、線状又は点状の光源５０を樹脂２２Ａの表面に対し平行にスキャニングして樹脂２２Ａに順次光が到達するようにしてもよい。この場合、好ましくは光照射時の輝度分布や照度（強度）分布を測定し、その測定結果に基づき照射回数、照射量、照射時間等を制御する。
　樹脂２２Ａを光硬化させた後（サブマスター２０の作製後）においては、サブマスター２０に対しポストキュア（加熱処理）をおこなってもよい。ポストキュアをおこなえば、サブマスター２０の樹脂２２Ａを完全に硬化させることができ、サブマスター２０の型寿命を延ばすことができる。
　樹脂２２Ａが熱硬化性樹脂である場合には、加熱温度、加熱時間を最適な範囲で制御しながら樹脂２２Ａを加熱する。樹脂２２Ａは射出成形、プレス成形、光照射してその後に冷却する等の手法でも成形することができる。
　図３（ｂ）に示す通り、サブマスター成形部２２（樹脂２２Ａ）の裏面（凹部２４とは反対の面）に対してサブマスター基板２６を装着し、サブマスター成形部２２を裏打ちする。
　サブマスター基板２６は石英であってもよいし、ガラス板であってもよく、十分な曲げ強度とＵＶ透過率を有することが重要である。サブマスター成形部２２とサブマスター基板２６との密着性を高めるために、サブマスター基板２６に対し、シランカップリング剤を塗布するなどの処理を行ってもよい。
　なお、上記のように、マスター１０Ａの凸部１４を樹脂２２Ａに転写し、樹脂２２Ａが硬化した後（つまりサブマスター成形部２２が形成された後）に、サブマスター基板２６を装着する（室温で裏打ちする）場合には、接着剤を使う。
　逆に、マスター１０Ａの凸部１４を樹脂２２Ａに転写し、樹脂２２Ａが硬化する前にサブマスター基板２６を装着する（室温で裏打ちする）ようにしてもよい。この場合には、接着剤を使用せずに、樹脂２２Ａの付着力によりサブマスター基板２６を張り付かせるか、又はサブマスター基板２６にカップリング剤を塗布し付着力を強くして樹脂２２Ａに対しサブマスター基板２６を付着させる。
　また、サブマスター成形部２２（樹脂２２Ａ）をサブマスター基板２６で裏打ちする際には、従来より公知の真空チャック装置２６０を用い、真空チャック装置２６０の吸引面２６０Ａにサブマスター基板２６を吸引保持しつつ、吸引面２６０Ａをマスター１０Ａにおける凸部１４の成形面に対し平行な状態として、サブマスター成形部２２をサブマスター基板２６で裏打ちすることが好ましい。これにより、マスター１０Ａにおける凸部１４の成形面に対してサブマスター２０の裏面２０Ａ（サブマスター基板２６側の面）が平行となり、サブマスター２０において凹部２４の成形面が裏面２０Ａと平行となる。従って、後述のようにサブマスター２０によってレンズ部５を成形する際に、サブマスター２０の基準面、つまり裏面２０Ａを凹部２４の成形面と平行にすることができるため、レンズ部５が偏芯したり、厚みにばらつきを有したりするのを防止し、レンズ部５の形状精度を向上させることができる。また、真空チャック装置２６０によってサブマスター２０を吸引して保持するため、真空排気のオン／オフのみによってサブマスター２０を着脱することができる。従って、サブマスター２０の配置を容易に行うことができる。
　ここで、凹部２４の成形面に対して裏面２０Ａが平行であるとは、具体的には、凹部２４の成形面における中心軸に対して裏面２０Ａが垂直であることをいう。
　また、サブマスター２０は、サブマスター基板２６で裏打ちしつつ硬化させて形成するのが好ましいが、裏打ち前に硬化させて形成しても良い。サブマスター基板２６で裏打ちしつつ硬化させる方法としては、例えば樹脂２２Ａとして熱硬化性樹脂を用い、マスター１０Ａとサブマスター基板２６との間に樹脂２２Ａを充填した状態でこれらをベーク炉に投入する方法や、樹脂２２ＡとしてＵＶ硬化性樹脂を用いるとともに、サブマスター基板２６としてＵＶ透過性の基板を用い、マスター１０Ａとサブマスター基板２６との間に樹脂２２Ａを充填した状態でサブマスター基板２６の側から樹脂２２Ａに対してＵＶ光を照射する方法などがある。
　また、真空チャック装置２６０の吸引面２６０Ａはセラミック材料で作るのが好ましい。この場合には、吸引面２６０Ａの硬度が高くなり、サブマスター２０（サブマスター基板２６）の着脱によって吸引面２６０Ａに傷が付き難いため、吸引面２６０Ａの面精度を高く維持することができる。また、このようなセラミック材料としては、窒化珪素やサイアロンを用いるのが好ましい。この場合には、線膨張係数が１．３ｐｐｍと小さいため、温度変化に対して吸引面２６０Ａの平面度を高く維持することができる。
　なお、本実施の形態においては、マスター１０Ａにおける凸部１４の成形面に対して吸引面２６０Ａを平行な状態にする手法としては、以下のような手法を用いている。
　まず、マスター１０Ａの表裏面を高精度に平行にしておく。これにより、マスター１０Ａにおいて、凸部１４の成形面と裏面とが平行となる。
　また、マスター１０Ａを裏面（凸部１４とは反対側の面）側から支持する支持面２６０Ｂと、吸引面２６０Ａとに対して、それぞれ基準部材２６０Ｃ，２６０Ｄを突設しておく。ここで、これらの基準部材２６０Ｃ，２６０Ｄの形状は、支持面２６０Ｂ及び吸引面２６０Ａが互いに平行な状態でマスター１０Ａとサブマスター２０とが当接したときにガタツキが無く互いに当接する形状とする。
　これにより、基準部材２６０Ｃ、２６０Ｄ同士を当接させることによって、吸引面２６０Ａに対してマスター１０Ａの支持面２６０Ｂ、ひいてはマスター１０における凸部１４の成形面が平行となる。
　但し、このような手法において、基準部材は、支持面２６０Ｂ及び吸引面２６０Ａの少なくとも一方に設ければ良く、例えば支持面２６０Ｂのみに基準部材を設ける場合には、基準部材の形状は、支持面２６０Ｂ及び吸引面２６０Ａが互いに平行な状態でマスター１０Ａとサブマスター２０とが当接したときに、吸引面２６０Ａに対してガタツキが無く当接する形状とすれば良い。同様に、吸引面２６０Ａのみに基準部材を設ける場合には、基準部材の形状は、支持面２６０Ｂ及び吸引面２６０Ａが互いに平行な状態でマスター１０Ａとサブマスター２０とが当接したときに、支持面２６０Ｂに対してガタツキが無く当接する形状とすれば良い。
　図３（ｃ）に示す通り、マスター１０Ａからサブマスター成形部２２とサブマスター基板２６とを離型し、サブマスター２０が形成される。
　樹脂２２ＡとしてＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などの樹脂を使うと、マスター１０との離型性がよいので、マスター１０からの剥離に大きな力を必要とせず、成形光学面を歪ませたりする事が無いのでよい。
　図３（ｄ）に示す通り、サブマスター２０とガラス基板３との間に樹脂５Ａを充填して硬化させる。より詳細には、サブマスター２０の凹部２４に対し樹脂５Ａを充填し、その上方からガラス基板３を押圧しながら樹脂５Ａを硬化させる。
　サブマスター２０の凹部２４に樹脂５Ａを充填する場合には、サブマスター２０に対し樹脂５Ａをスプレーコート、スピンコート等の手法を用いる。この場合、真空引きしながら樹脂５Ａを充填してもよい。真空引きしながら樹脂５Ａを充填すれば、樹脂５Ａに気泡を混入させずに樹脂５Ａを硬化させることができる。
　サブマスター２０の凹部２４に樹脂５Ａを充填するのに代えて、ガラス基板３に樹脂５Ａを塗布し、樹脂５Ａが塗布されたガラス基板３をサブマスター２０に押圧するような構成としてもよい。
　ガラス基板３を押圧する場合に、ガラス基板３は、サブマスター２０と軸合わせをするための構造が付与されているのが好ましい。ガラス基板３が円形状を呈している場合には、例えばＤカット、Ｉカット、マーキング、切欠き部等を形成しておくのが好ましい。ガラス基板３を多角形状としてもよく、この場合にはサブマスター２０との軸合わせが容易である。
　樹脂５Ａを硬化させる場合には、サブマスター２０の下方に配置した光源５２を点灯させサブマスター２０側から光照射してもよいし、ガラス基板３の上方に配置した光源５４を点灯させガラス基板３側から光照射してもよいし、光源５２、５４の両方を同時に点灯させサブマスター２０側とガラス基板３側との両側から光照射してもよい。
　光源５２、５４としては、上述した光源５０と同様の高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、ブラックライト、Ｇランプ、Ｆランプ等を使用でき、線状光源であってもよいし点状光源であってもよい。
　光源５２、５４から光照射する場合には、複数の線状又は点状の光源５２、５４を格子状に配置して樹脂５Ａに一度に光が到達するようにしてもよいし、線状又は点状の光源５２、５４をサブマスター２０、ガラス基板３に対し平行にスキャニングして樹脂５Ａに順次光が到達するようにしてもよい。この場合、好ましくは光照射時の輝度分布や照度（強度）分布を測定し、その測定結果に基づき照射回数、照射量、照射時間等を制御する。
　樹脂５Ａが硬化すると、レンズ部５が形成される。その後、レンズ部５とガラス基板３とをサブマスター２０から離型し、ウエハレンズ１が製造される（ウエハレンズ１はガラス基板３の表面にのみレンズ部５が形成されたものである。）。
　ウエハレンズ１をサブマスター２０から離型する場合に、予めウエハレンズ１（ガラス基板３）とサブマスター２０との間に引張りシロ６０を設けておき（図３（ｄ）参照）、引張りシロ６０を引っ張ることでウエハレンズ１をサブマスター２０から離型するようにしてもよい。
　サブマスター２０のサブマスター基板２６が弾性素材（樹脂）である場合には、これをやや折り曲げてウエハレンズ１をサブマスター２０から離型するようにしてもよいし、ガラス基板３がガラスに代わり弾性素材（樹脂）である場合にも、これをやや折り曲げてウエハレンズ１をサブマスター２０から離型するようにしてもよい。
　ウエハレンズ１をサブマスター２０からやや剥離して両部材間に隙間が形成されたら、エア又は純水をその隙間に圧送に、ウエハレンズ１をサブマスター２０から離型するようにしてもよい。
　なお、以上の説明ではガラス基板３の片面にレンズ部５を設ける方法について説明したが、両面に設ける場合には、まず、ガラス基板３の一方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するポジ形状の成形面を複数有するマスター（図示せず）と、他方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するポジ形状の成形面を複数有するマスターとを用意し、これらの各マスターを用いてサブマスター２０Ｃ、２０Ｄ（図３（ｅ）、（ｆ）参照）を形成する。これによりサブマスター２０Ｃはガラス基板３の一方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状の成形面を有し、サブマスター２０Ｄは他方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状の成形面を有することとなる。そして、各サブマスター２０Ｃ、２０Ｄと、ガラス基板３との間に樹脂５Ａを充填した後、樹脂５Ａを硬化させてガラス基板３の両面にレンズ部５を成形する。これによれば、ガラス基板３の片面だけで樹脂５Ａが硬化して収縮することなく、両面で樹脂５Ａが同時に硬化・収縮してそれぞれレンズ部５となるため、各面に順にレンズ部５を設ける場合と異なり、ガラス基板３の反りを防止することができるため、レンズ部５の形状精度を向上させることができる。
　また、ガラス基板３の両面にレンズ部５を形成する場合には、両面に光照射して樹脂５Ａを硬化させた後に、加熱する工程（ポストキュア工程）を設けてもよい。ポストキュア工程を設けることで、サブマスターから取り出し後にレンズ部５が硬化収縮することで精度が低下することを抑制でき、より転写精度が向上する。また、ガラス基板３の両面に各サブマスター２０Ｃ、２０Ｄを設けた状態で一旦加熱し、サブマスターから離型した後に再度加熱する工程を設けてもよい。このような構成によれば、最初の加熱工程で硬化収縮をある程度抑制することが可能であり、再度加熱することでレンズの硬度を上げることができるとともに、サブマスター型を使用している時間を短縮することが可能となる為、製造効率を高めることができる。また、ガラス基板３の両面に各サブマスター型２０Ｃ、２０Ｄを設けた状態で、異なる温度で複数回の加熱工程を設けることも好ましい。１度目の加熱工程では比較的低い温度で加熱することで硬化を促進し、取り出し後の硬化収縮を抑制することが可能となり、更に２度目の加熱工程で比較的１度目の加熱工程よりも高い温度で加熱することにより、サブマスターからの離型性を高めることが可能となる。
　ここで、サブマスター２０Ｃ、２０Ｄとガラス基板３との間に樹脂５Ａを充填するには、２通りの手法を用いることができる。
　１つ目の手法では、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、サブマスター２０Ｃの上面に樹脂５Ａを滴下または吐出した後、サブマスター２０Ｃと、その上方に配設されたガラス基板３とを当接させて、これらガラス基板３及びサブマスター２０Ｃの間に樹脂５Ａを充填した状態にした後、ガラス基板３及びサブマスター２０Ｃを互いに当接した状態で一体的に上下反転させる。そして、サブマスター２０Ｄの上面に樹脂５Ａを滴下または吐出した後、サブマスター２０Ｄと、その上方に配設されたガラス基板３とを当接させて、これらガラス基板３及びサブマスター２０Ｄの間に樹脂５Ａを充填した状態にする。
　２つ目の手法では、ガラス基板３の上面に樹脂５Ａを滴下または吐出した後、ガラス基板３と、その上方に配設されたサブマスター２０Ｃとを当接させて、これらガラス基板３及びサブマスター２０Ｃの間に樹脂５Ａを充填した状態にするとともに、サブマスター２０Ｄの上面に樹脂５Ａを滴下または吐出した後、サブマスター２０Ｄと、その上方に配設されたガラス基板３とを当接させて、これらガラス基板３及びサブマスター２０Ｄの間に樹脂５Ａを充填した状態にする。
　なお、ガラス基板３とサブマスター２０Ｃ、２０Ｄとを当接させる際には、間に気泡が残らないようにすることが好ましい。また、ここで用いる樹脂５Ａとしては、熱硬化性樹脂であっても、ＵＶ硬化性樹脂であっても、揮発硬化性樹脂（HSQなど）であっても良い。ＵＶ硬化性樹脂を用いる場合には、サブマスター２０Ｃ、２０Ｄの少なくとも一方を紫外線透過性としておくことにより、一方のサブマスターの側からガラス基板３の両面の樹脂５Ａに対していっぺんに紫外線を照射することができる。
　ここで、ガラス基板３の表裏両面にレンズ部５を形成する場合に、図７に示す通りにサブマスター２０を縦横２倍ずつ（倍率は変更可能である。）大きくしたような一体型の大径サブマスター２００と、図８の通常のサブマスター２０とを準備する。そして、ガラス基板３の表面にレンズ部５を形成する場合にはサブマスター２００を使用し、その反対側の裏面にレンズ部５を形成する場合にはサブマスター２０を複数回にわたり使用するようにしてもよい。
　具体的には、ガラス基板３の表面に対しては大径サブマスター２００を用いてレンズ部５を一括で形成する。その後のガラス基板３の裏面に対しては、図９に示す通り、サブマスター２０を大径サブマスター２００の１／４区画ずつそれぞれずらしながら４回にわたりサブマスター２０を用いてレンズ部５を形成する。このような構成によれば、大径サブマスター２００を用いて形成したレンズ部５を有するガラス基板３に対し、サブマスター２０の軸合わせが容易となり、大径サブマスター２００を用いて形成したレンズ部５と、サブマスター２０を用いて形成したレンズ部５とがガラス基板３の表裏において配置がずれるといった事態を抑えることができる。
　ただし、大径サブマスター２００を使用する場合には、図１０上段から下段に示す通り、サブマスター成形部２２に対しやや反りが発生する可能性があり、型としての本来の機能を発揮することができない場合もある。そこで、図１１に示す通り大径サブマスター２００を分割するように中央部に十字状に樹脂２２Ａが存在しない領域（応力緩和部２１０）を設けて、大径サブマスター２００のサブマスター成形部２２の反りの発生を抑える（ガラス基板３との応力を緩和する）ような構成とするのが好ましい。応力緩和部２１０は、本実施の形態のように樹脂２２Ａが存在しない領域としてもよいし、樹脂が薄く形成されていてもよい。また、応力緩和部２１０は、幾つかのレンズ成形部おきに設けられていてもよいし、各レンズ成形部を囲むように設けられていてもよい。このような応力緩和部設けた場合は、サブマスター２０の反りを抑制することに加え、収縮による面方向の位置ずれや成形精度の低下も抑制することが可能となる。
　応力緩和部２１０を設ける場合において、例えば樹脂２２Ａが光硬化性樹脂であるときには、ガラス基板３又はサブマスター基板２６をマスキングして光の未照射部を形成したり、光源５２、５４をマスキングして光の未照射部を形成したりすればよい。
　なお、マスター１０Ａに代えてマスター１０Ｂを用い、サブマスター２０を作製せずに、マスター１０Ｂから直接的にウエハレンズ１を作製してもよい。
　この場合、マスター１０Ｂの凹部１６に対し樹脂５Ａを充填し、その上方からガラス基板３を押圧しながら樹脂５Ａを硬化させ、その後ガラス基板３とレンズ部５とをマスター１０Ｂから離型すればよい。
　マスター１０Ｂから樹脂５Ａを剥離するための離型が重要であり、その離型方法として２種類の方法が考えられる。
　第１の方法として、樹脂５Ａに離型剤を添加する。この場合、後工程である反射防止コートの密着性が低下したり、ガラス基板３との付着性が低下したりするので、好ましくはカップリング剤などをガラス基板３に塗布して付着力を強化する。
　第２の方法として、マスター１０Ｂの表面に離型剤をコートする。離型剤としては、トリアジンジチオールやフッ素系、シリコン系の単分子層を形成する離型剤を用いることができる。離型剤を用いることで、成膜厚さが10nm程度と、光学面形状に影響を与えない厚みにコートできる。離型剤が成形時にはがれないように密着性を高めるため、カップリング剤をマスター１０Ｂに塗布したり、離型剤とマスター１０Ｂとの間で架橋を創製するＳｉＯ２などをマスター１０Ｂにコートすると、密着性が強くなってよい。
［第２の実施形態］
　第２の実施形態は主には第１の実施形態と下記の点で異なっており、それ以外は略同じとなっている。
　ウエハレンズ１の製造にあたって、成形用の型として、図４に示すマスター１０、サブマスター３０、サブサブマスター４０が使用される。第１の実施形態では、マスター１０（１０Ａ）からウエハレンズ１を製造するのにサブマスター２０を使用したのに対し、第２の実施形態では、主に、マスター１０（１０Ｂ）からウエハレンズ１を製造するのにサブマスター３０、サブサブマスター４０の２つの型を使用する点が異なっている。特に、マスター１０Ｂからサブマスター３０を作製する工程やサブサブマスター４０からウエハレンズ１を製造する工程は第１の実施形態と略同じであり、サブマスター３０からサブサブマスター４０を作製する点が第１の実施形態と異なっている。
　図４に示す通り、マスター１０Ｂは直方体状のベース部１２に対し複数の凹部１６がアレイ状に形成された型である。凹部１６の形状はウエハレンズ１のレンズ部５に対応するネガ形状となっており、この図では略半球形状に凹んでいる。
　マスター１０Ｂは、ニッケルリンやアルミ合金、快削真鋳などの材料をダイヤモンド切削により高精度に光学面を切削創製されたものであってもよいし、超硬などの高硬度材料を研削加工して創製されたものでもあってもよい。マスター１０Ｂで創製される光学面は、好ましくは図４に示す通りに複数の凹部１６がアレイ状に配置されたものであり、単一の凹部１６のみが配置されたものであってもよい。
　図４に示す通り、サブマスター３０はサブマスター成形部３２とサブマスター基板３６とで構成されている。サブマスター成形部３２には複数の凸部３４がアレイ状に形成されている。凸部３４の形状はウエハレンズ１のレンズ部５に対応するポジ形状となっており、この図では略半球形状に突出している。このサブマスター成形部３２は、樹脂３２Ａによって形成されている。
　樹脂３２Ａは、基本的に第１の実施の形態のサブマスター２０の樹脂２２Ａと同様の材料を使用することができるが、特に離型性かつ耐熱性があり、線膨張係数が小さな樹脂（すなわち、表面エネルギーが小さな樹脂）を使用することが好ましい。具体的には、上述の光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれでも良く、透明又は不透明でもよいが、例えば、熱硬化性樹脂であれば上述のフッ素系樹脂にすることが必要である。シリコーン系樹脂にすると線膨張係数が大きいので、サブサブマスター４０に熱転写する場合に変形して、微細構造を正確に転写できないためである。
　サブマスター基板３６は、サブマスター基板２６と同様の材料を使用することができる。
　図４に示す通り、サブサブマスター４０はサブサブマスター成形部４２とサブサブマスター基板４６とで構成されている。サブサブマスター成形部４２には複数の凹部４４がアレイ状に形成されている。凹部４４はウエハレンズ１のレンズ部５に対応する部位であり、略半球形状に凹んでいる。このサブサブマスター成形部４２は、樹脂４２Ａによって形成されている。
　樹脂４２Ａも、第１の実施の形態のサブマスター２０の樹脂２２Ａと同様の材料を使用することができるが、撓ませることができ離型し易い点で、シリコーン系樹脂又はオレフィン系樹脂を使用することが好ましい。
　サブサブマスター基板４６も、サブマスター基板２６と同様の材料を使用することができる。
　次に、図５、図６を参照しながら、ウエハレンズ１の製造方法について簡単に説明する。
　図５（ａ）に示す通り、マスター１０Ｂ上に樹脂３２Ａを塗布し、樹脂３２Ａを硬化させ、マスター１０Ｂの凹部１６を樹脂３２Ａに転写し、樹脂３２Ａに対し複数の凸部３４を形成する。これにより、サブマスター成形部３２が形成される。
　図５（ｂ）に示す通り、サブマスター成形部３２に対しサブマスター基板３６を接着する。
　その後、図５（ｃ）に示す通り、マスター１０Ｂからサブマスター成形部３２とサブマスター基板３６とを離型し、サブマスター３０が作製される。
　その後、図５（ｄ）に示す通り、サブマスター３０上に樹脂４２Ａを塗布し、樹脂４２Ａを硬化させ、サブマスター３０の凸部３４を樹脂４２Ａに転写し、樹脂４２Ａに対し複数の凹部４４を形成する。これにより、サブサブマスター成形部４２が形成される。
　その後、図５（ｅ）に示す通り、サブサブマスター成形部４２に対しサブサブマスター基板４６を装着する。
　図６（ｆ）に示す通り、サブマスター３０からサブサブマスター成形部４２とサブサブマスター基板４６とを離型し、サブサブマスター４０が作製される。
　図６（ｇ）に示す通り、サブサブマスター４０の凹部４４に対し樹脂５Ａを充填し、その上方からガラス基板３を押圧しながら樹脂５Ａを硬化させる。その結果、樹脂５Ａからレンズ部５が形成される。その後、レンズ部５とガラス基板３とをサブサブマスター４０から離型し、ウエハレンズ１が製造される（ウエハレンズ１はガラス基板３の表面にのみレンズ部５が形成されたものである。）。
　ガラス基板３の裏面にもレンズ部５を形成してガラス基板３の表裏両面に対しレンズ部５を形成する場合には、ガラス基板３の一方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状の成形面を複数有するマスター（図示せず）と、他方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状の成形面を複数有するマスターとを用意し、これらの各マスターを用いて、ポジ形状の成形面を有するサブマスターを形成し、更に、これらの各サブマスターを用いてサブサブマスターを形成する。そして、各サブサブマスターと、ガラス基板３との間に樹脂５Ａを充填した後、樹脂５Ａを硬化させてガラス基板３の両面にレンズ部５を成形する。

Claims (1)

  1. 　基板に対し第１の硬化性樹脂製の光学部材が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
    　前記光学部材の光学面形状に対応したポジ形状の成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するサブマスター成形部を第２の硬化性樹脂によって成形するとともに、前記サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
    　前記サブマスター成形型と、前記基板との間に前記第１の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記光学部材を成形する場合に、前記第１の硬化性樹脂をエポキシ樹脂と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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