WO2010087083A1 - ウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ製造装置 - Google Patents

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WO2010087083A1
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wafer lens
pressure
stage
resin
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藤井　雄一
信弘 猿谷
利幸 今井
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a wafer lens manufacturing method and a wafer lens manufacturing apparatus.
  • the wafer lens manufacturing method using a photocurable resin as the curable resin will be briefly described.
  • a glass substrate is sucked and fixed by a vacuum chuck device, and the resin is dropped on the glass substrate (dispensing process). ). Thereafter, the glass substrate is raised toward the upper mold, and the resin is pressed against the mold (imprint process).
  • the mold is a light-transmitting mold having a cavity, and is held and fixed by a stamp holder.
  • the resin filled in the cavity is irradiated with light from above the mold to photocur the resin (exposure process). Then, the resin is released from the mold while lowering the glass substrate (release process). As a result, a wafer lens having a plurality of lens portions formed on a glass substrate can be manufactured.
  • the glass substrate and the mold may be arranged upside down.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a wafer lens manufacturing method and a wafer lens manufacturing apparatus capable of easily obtaining a highly accurate wafer lens.
  • a wafer lens manufacturing method in which an optical member made of a photocurable resin is provided on at least one surface of a substrate, A dispensing step of dropping the photocurable resin on a mold having a negative surface corresponding to the optical surface shape of the optical member; After the dispensing step, an imprinting step of imprinting by pressing the mold and the substrate on which the photocurable resin is dispensed, After the imprint process, an exposure process of irradiating the photocurable resin with light, A mold release step of releasing the mold from the substrate after the exposure step, There is provided a method for manufacturing a wafer lens, wherein the pressure is reduced in at least a part of the dispensing step, the imprint step, the exposure step, and the release step.
  • the pressure is reduced and then released to atmospheric pressure.
  • the pressure is reduced and then released to atmospheric pressure.
  • the pressure is reduced and then released to atmospheric pressure.
  • the pressure is reduced and then released to atmospheric pressure.
  • a container having an upper surface that has an opening and a lid that closes the opening;
  • a mold which is arranged inside the container and has a cavity of a predetermined shape;
  • a substrate that is disposed opposite to the mold inside the container and divides the internal space of the container formed by the lid portion vertically, A lower space portion formed between the mold and the substrate and an upper space portion formed between the substrate and the lid portion communicate with each other;
  • a wafer lens manufacturing apparatus is provided, wherein a pressure reducing mechanism for decompressing the lower space portion or the upper space portion is provided in at least one of the lower space portion and the upper space.
  • the pressure is reduced at least in a dispensing process, an imprint process, an exposure process, and a mold release process, if the pressure is reduced during the dispensing process or the imprint process, It is possible to prevent entrainment of bubbles. Further, the substrate can be prevented from warping or deformation in the imprint process. Further, when the pressure is reduced during the exposure process, oxygen inhibition to the resin can be prevented, the resin can be cured reliably, and when the pressure is reduced during the mold release, the resin is easily released. As a result, a highly accurate wafer lens can be easily obtained.
  • the lower space portion and the upper space portion communicate with each other, and the pressure reducing mechanism is provided in at least one of the lower space portion or the upper space portion. It has a structure that eliminates the differential pressure between the two parts. Therefore, both space portions can be easily reduced in pressure by the operation of the pressure reducing mechanism, and as a result, a highly accurate wafer lens can be manufactured.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an X-axis moving mechanism used in a preferred embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a Y-axis moving mechanism used in a preferred embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. It is sectional drawing which shows schematic structure of the metal mold
  • the molded wafer lens 1 has a circular glass substrate 2 and a plurality of convex lens portions 4.
  • the glass substrate 2 is an example of a substrate.
  • a plurality of convex lens portions 4 are arranged in an array on the surface of the glass substrate 2.
  • the convex lens unit 4 may have a fine structure such as a diffraction groove or a step formed on the surface of the optical surface.
  • a concave lens may also be used.
  • convex lens portion 4 is formed only on a part of the surface of the glass substrate 2.
  • convex lens portions 4 are sequentially formed on a single glass substrate 2 in units of molds (see arrows in FIG. 1 and FIG. 2), and finally for each convex lens portion 4.
  • the glass substrate 2 is cut and separated into pieces.
  • the order of forming the glass substrate 2 using the convex lens portion 4 is not particularly limited to this, and even if the order is formed randomly, the order is sequentially formed in the reverse direction to FIG. It may be a thing.
  • the convex lens portion 4 is made of a photocurable resin.
  • a photocurable resin for example, an acrylic resin, an allyl ester resin, PDMS, an epoxy resin, or the like can be used, and these resins can be reaction-cured by radical polymerization or cationic polymerization.
  • the wafer lens manufacturing apparatus 10 mainly includes a surface plate 20 having a rectangular parallelepiped shape, an XY stage 30 provided on the surface plate 20, and an XY stage 30 in the X-axis direction. And an X-axis moving mechanism 100 for moving the XY stage 30 along the Y-axis direction, and a pair of Y-axis moving mechanisms 200 for moving the XY stage 30 along the Y-axis direction.
  • the X-axis moving mechanism 100 has an X-axis guide 102 extending in the X-axis direction. As shown in FIG. 5, an XY stage 30 is disposed below the X-axis guide 102. The XY stage 30 is formed with a pair of protrusions 31 extending in the X-axis direction, and an X-axis guide 102 is disposed between the protrusions 31.
  • the X-axis moving mechanism 100 has a linear motor 110 that actually moves the XY stage 30 along the X-axis direction.
  • the linear motor 110 has a known mechanism mainly composed of a stator 112, a mover 114, a scale 116, and a sensor 118.
  • the stator 112 is fixed to the X-axis guide 102.
  • the mover 114 is fixed to one protrusion 31 of the XY stage 30 and can move along the X-axis guide 102.
  • the scale 116 is fixed to the X axis guide 102.
  • the sensor 118 is fixed to the other protrusion 31 of the XY stage 30.
  • the movable element 114 moves along the stator 112 while detecting the scale 116 by the sensor 118, whereby the XY stage 30 moves along the X-axis guide 102 by a predetermined distance in the X-axis direction. It is movable.
  • An air slide guide mechanism 120 is provided on each protrusion 31 of the XY stage 30.
  • the air slide guide mechanism 120 has an ejection hole 122 for ejecting air.
  • the air slide guide mechanism 120 ejects air from the respective ejection holes 122 toward the X-axis guide 102 to float the XY stage 30 relative to the X-axis guide 102.
  • a plurality of air slide guide mechanisms 130 are provided below the XY stage 30.
  • Each air slide guide mechanism 130 has two ejection holes 132 and 136 for ejecting air and one suction hole 134 for sucking air.
  • the air slide guide mechanism 130 sucks air from the suction holes 134 while ejecting air from the ejection holes 132 and 136 toward the surface plate 20, so that the XY stage 30 is at a certain height position with respect to the surface plate 20. It comes to surface.
  • the XY stage 30 floats with respect to the X-axis guide 102 and the surface plate 20 by the air slide guide mechanisms 120 and 130, the movement by the X-axis movement mechanism 100 can be performed smoothly.
  • the Y-axis moving mechanism 200 has a pair of Y-axis guides 202 extending in the Y-axis direction.
  • a pair of Y-axis moving bodies 210 are provided on the Y-axis guide 202.
  • Both ends of the X-axis guide 102 are fixed to each Y-axis moving body 210, and the Y-axis moving body 210 supports the Y-axis while supporting the X-axis guide 102 and the XY stage 30 held by the X-axis guide 102. It moves along the guide 202 in the Y-axis direction.
  • the Y-axis moving mechanism 200 is provided with a linear motor 210. Similar to the configuration of the linear motor 110 of the X-axis moving mechanism 100, the linear motor 210 mainly includes a stator 222, a mover 224, a scale 226, and a sensor (not shown). The sensor detects the scale 226. However, the mover 224 moves along the stator 222, so that the Y-axis moving body 210 can move along the Y-axis guide 202 by a predetermined distance in the Y-axis direction.
  • hook portions 212 and 214 having a hook shape are formed at the end portion of the Y-axis moving body 210, and the end portion 204 of the Y-axis guide 202 is formed inside each hook portion 212 and 214. 206 is embedded so as to be fitted with a gap.
  • the hook portion 212 is provided with an air slide guide mechanism 230
  • the hook portion 214 is provided with an air slide guide mechanism 240.
  • the air slide guide mechanism 230 has ejection holes 232, 234, and 236 that can eject air from three directions (upper, lateral, and lower).
  • the air slide guide mechanism 240 also has ejection holes 242, 244, and 246 that can eject air from three directions (upper, lateral, and lower).
  • the air slide guide mechanism 230 ejects air from the ejection holes 232, 234, 236 toward the end portion 204 of the Y-axis guide 202, while the air slide guide mechanism 240 is ejected from the ejection holes 242, 244, 246. Air is ejected toward the end portion 206 of the Y-axis guide 202 so that the Y-axis moving body 210 floats with respect to the Y-axis guide 202. Further, by stopping a part or all of the ejection openings of the air slide guide mechanisms 230 and 240, the Y-axis guide 202 can be brought into contact with and adsorbed to a part of the inner wall of the 210.
  • a dispenser 32 that drops resin on the glass substrate 2
  • a laser length measuring device 34 that measures the flatness (tilt) and height position of the mold
  • a microscope 36 used for alignment between the mold and the glass substrate 2 is installed.
  • the XY stage 30 is formed with a through hole 40 having a circular shape as viewed from above passing through the upper and lower surfaces, and the glass substrate 2 is installed in the through hole 40.
  • a step is formed in the through hole 40, and the glass substrate 2 is fixed to the step with a spring (not shown).
  • a lid portion 42 having a square shape as viewed from above is provided so as to close the through hole 40.
  • the lid 42 is made of a light transmissive member such as a quartz plate, and a light source 44 is installed above the lid 42.
  • the mold part 50 is installed on top of the Z-axis movement mechanism 300 (Z stage 304).
  • the Z-axis moving mechanism 300 mainly includes a rectangular tube-shaped Z-axis guide 302 having a flange at the top, a Z stage 304 that moves in the Z-axis guide 302 in the Z-axis direction, and the Z stage 304 as a Z-axis. And a motor 306 that moves in a direction (vertical direction).
  • the motor 306 has a built-in potentiometer, and a shaft 308 is connected to the motor.
  • the shaft 308 is vertically expanded and contracted by the operation of the motor 306, and accordingly, the Z stage 304 and the mold part 50 are moved vertically.
  • a gap 310 is provided between the inner peripheral surface of the Z-axis guide 302 and the side surface of the Z stage 304.
  • the Z-axis guide 302 is provided with an air slide guide mechanism 320.
  • the air slide guide mechanism 320 has ejection holes 322, 324, 326, and 328 for ejecting air.
  • the air slide guide mechanism 320 ejects air from the ejection holes 322, 324, 326, and 328 toward the Z stage 304 to float the Z stage 304.
  • the inner peripheral surface forming the flange of the Z-axis guide 302 is sealed by a sealing member 330 such as silicon grease, oil seal, or O-ring, and the air in the gap 310 is transferred to the Z-axis guide 302.
  • the space between the Z-axis guide 302 and the Z stage 304 is hermetically sealed so as not to leak (not come out) above the 302.
  • a flange portion is provided around the Z stage 304 that moves up and down, and the space between the fixed Z-axis guide 302 and the flange portion is covered with a metal bellows in the same manner. It is more preferable to obtain the above effect.
  • the XY stage 30, the surface plate 20, and the Z-axis guide 302 constitute a container whose upper surface is open.
  • the upper surface opening of the container is closed by the lid portion 42, so that a space portion 400 is formed in a region surrounded by the lid portion 42, the XY stage 30, the surface plate 20, and the Z-axis guide 302.
  • the space 400 is formed by the glass substrate 2 installed on the XY stage 30 between the upper space 402 configured between the glass substrate 2 and the lid 42, and between the glass substrate 2 and the Z-axis moving mechanism 300. It is partitioned into a lower space portion 404 that is configured.
  • a communication hole 3 that penetrates the upper and lower surfaces and communicates with the upper space portion 402 and the lower space portion 404 is formed, so that the differential pressure between the space portions 402 and 404 is eliminated. It has become.
  • the lower space 404 is connected to a decompression mechanism 410 such as a vacuum pump, and the operation of the decompression mechanism 410 causes the space 400 to be in a decompressed state.
  • a communication hole 38 may be formed in the XY stage 30 as shown by a dotted line in FIG. 7, for example.
  • the decompression mechanism 410 is connected to the lower space 404, it may be connected to the upper space 402.
  • the mold part 50 mainly includes a first support base 52, a piezo actuator 54, a second support base 56, and a pressure sensor 58 that are sequentially provided on the Z stage 304. , A third support base 60 and a mold 64 are provided.
  • the first support base 52 and the second support base 56 are connected by a preloading screw 66 and are urged to be close to each other by a spring 67.
  • Three piezo actuators 54 and an L-shaped leaf spring 68 are installed between the first support base 52 and the second support base 56 (see FIG. 10).
  • the second support base 56 and the third support base 60 are connected by screws 70, and a pressure sensor 58 is installed between the second support base 56 and the third support base 60.
  • a ⁇ stage 62 for rotating the mold 64 may be provided between the third support base 60 and the mold 64.
  • the three piezo actuators 54 are provided at three corners on the first support base 52, respectively, and support the second support base 56 at three points.
  • the inclination of the second support base 56, the first support base 60, and the mold 64 is adjusted by controlling the operation of each piezo actuator 54 based on the output value of the pressure sensor 58. .
  • the piezoelectric actuator is composed of three piezo actuators.
  • the arrangement and the number are suitable for the above-described paralleling and load control, and the number is not limited to this.
  • the mold 64 has a plurality of cavities 65 (concave portions) formed in an array.
  • the surface (molding surface) shape of the cavity 65 is a negative shape corresponding to the convex lens portion 4 in the wafer lens 1.
  • the dispenser 32 has a needle part 33 for dropping resin, and the needle part 33 penetrates the XY stage 30.
  • a space part 406 is formed in a region surrounded by the XY stage 30, the surface plate 20, and the Z-axis moving mechanism 300.
  • the tip of the needle portion 33 is disposed in the space portion 406.
  • the space portion 406 is brought into a reduced pressure state by the operation of the pressure reducing mechanism 410.
  • FIG. 11 The other components in FIG. 11 are the same as those in FIG. 7, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the wafer lens manufacturing apparatus 10 having the above configuration includes a control device 500.
  • the control device 500 includes a dispenser 32, a laser length measuring device 34, a microscope 36, a light source 44, a mold unit 50 (piezo actuator 54, pressure sensor 58, ⁇ stage 62, etc.), X-axis moving mechanism 100, Y-axis moving mechanism 200.
  • the Z-axis moving mechanism 300, the air slide guide mechanisms 120, 130, 230, 240, 320, the decompression mechanism 410, and the like are connected.
  • the control device 500 receives the detection results of these members and operates (activates and stops). Etc.).
  • the glass substrate 2 is set on the XY stage 30 (wafer loading step S1), and the through hole 40 of the XY stage 30 is covered with a lid portion 42 (see FIG. 7).
  • the X-axis moving mechanism 100 (linear motor 110), the Y-axis moving mechanism 200 (linear motor 220), the air slide guide mechanisms 120, 130, 230, and 240 are controlled to move the XY stage 30 in the X-axis direction and the Y-direction.
  • the slider is moved while being floated in the axial direction by air, and alignment is performed so that the dispenser 32 is positioned above the mold 64 (pre-alignment step S2).
  • an alignment mark is attached in advance to a predetermined position of the surface plate 20, and in the pre-alignment process, the dispenser 32 is aligned while checking the alignment mark with the microscope 36.
  • the decompression mechanism 410 is controlled to decompress the space 406.
  • Depressurization basically means that the space 406 is in a vacuum state, specifically, 10 ⁇ 2 MPa or less.
  • dispensing process S3 to the release process S7 are basically under reduced pressure, and the definition of reduced pressure is as described above.
  • the X-axis moving mechanism 100 (linear motor 110), the Y-axis moving mechanism 200 (linear motor 220), the air slide guide mechanisms 120, 130, 230, and 240 are controlled to move the XY stage 30 in the X-axis direction and the Y-direction.
  • the glass substrate 2 is slid and moved while being floated in the axial direction, and alignment is performed so that the glass substrate 2 previously set is positioned above the mold 64 of the mold unit 50 (see the alignment step S4 and FIG. 7). .
  • a well-known laser length measuring device 34 is disposed immediately above the mold 64 to stop the operation of the air slide guide mechanisms 120, 130, 230, 240, and the XY stage 30 and the surface plate. 20 is brought into a locked state.
  • the air slide guide mechanism 320 is controlled so that air is ejected from only the ejection holes 322 and 328, for example, and the Z stage 304 is partially brought into contact with the inner wall of the Z-axis guide 302.
  • the position of the mold part 50 can be kept constant and locked by the frictional force between the Z stage 304 and the Z-axis guide 302.
  • the height of three or more points is measured by the laser length measuring device 34, and the inclination of the upper surface of the mold 64 and the height position of the mold 64 are calculated from the result, and the output value (deviation of angle ⁇ ) is calculated.
  • the piezoelectric actuator 54 is controlled so that the lower surface of the glass substrate 2 and the upper surface of the mold 64 are parallel to each other.
  • the locked state is released, and the microscope 36 is placed immediately above the mold 64.
  • the operation of the air slide guide mechanisms 120, 130, 230, 240 is stopped to bring the XY stage 30 and the surface plate 20 into close contact with each other.
  • the air slide guide mechanism 320 is controlled so that air is ejected from only the ejection holes 322 and 328, for example, and the Z stage 304 is partially brought into contact with the inner wall of the Z-axis guide 302 as shown in FIG. Thereby, the position of the mold part 50 is locked (positioned). In other words, the position of the mold part 50 is kept constant by the frictional force between the Z stage 304 and the Z-axis guide 302.
  • the contact between the guide 302 and the stage 304 makes it possible to always hold the mold attached on the guide 302 at a fixed position and angle with respect to the guide. As a result, the stage and the mold can operate smoothly in the unlocked state, and in the locked state, it is possible to perform the molding operation in the same posture as at the time of adjustment. . (3) After that, the mold 64 is detected by the microscope 36, the actual arrangement position of the mold 64 is grasped based on the detection result, and the control apparatus 500 presets the axis coordinates in accordance with the actual arrangement position. The axis coordinates of the initial position of the mold 64 are converted.
  • At least two positions are recognized by the microscope 36 from above the mold 64, and one of the positions is recognized as the origin O and the other position as the correction point.
  • an alignment mark is diagonally attached to the mold 64 in advance, and one alignment mark is recognized as the origin O and the other alignment mark is recognized as a correction point.
  • the microscope 36 is used as an example of a position detector that detects the arrangement position of the mold 64.
  • a straight line for coordinate conversion from the origin O to the correction point is calculated, and a deviation (a deviation value of the angle ⁇ , see FIG. 16) between the calculated straight line and the preset axis coordinates is calculated.
  • the axis coordinates are converted from the deviation. That is, in the control device 500, an arrangement position on the plane of the mold 64 is set in advance as an axis coordinate, and a straight line for coordinate conversion calculated by recognizing the calculated axis coordinate by the microscope 36 is used. As shown in FIG. 16, the preset axis coordinates (see the broken line part) are converted into the axis coordinates (see the solid line part) calculated from the deviation. Thereby, the two-dimensional relative positional relationship of the metal mold
  • a ⁇ stage 62 (see FIG. 9) for rotating the mold 64 is provided in the mold unit 50, and instead of the conversion of the axis coordinates by the control device 500, the ⁇ stage 62 is controlled so that the mold 64 is preliminarily provided. It may be rotated so as to correspond to the set coordinate axis (the shifted axis coordinate is restored).
  • the position of the mold unit 50 is controlled, the mold 64 is moved up to a predetermined position with respect to the glass substrate 2, and the mold 64 is held at the predetermined position (imprint process S5).
  • the Z-axis moving mechanism (motor 306) is operated to extend the shaft 308 upward and move the Z stage 304 upward.
  • the operation of the motor 306 is controlled based on the output value of the potentiometer built in the motor 306, and the Z stage 304 is moved to a predetermined height position.
  • the resin is pressed against the glass substrate 2 and gradually spreads to fill the cavity 65 of the mold 64.
  • the decompression mechanism 410 is controlled to decompress the space 400.
  • the light source 44 is controlled while the Z stage 304 is held at the set position, and the resin is irradiated with light to cure the resin (exposure step S6).
  • the pressure reducing mechanism 410 is controlled to keep the space 400 in a depressurized state, so that oxygen inhibition to the resin can be prevented and the resin can be reliably cured. Similar effects can be obtained by substituting with a gas other than oxygen.
  • the glass substrate 2 is contracted even if the resin is cured and contracted. May not follow, and distortion may occur inside the resin, or transfer of the surface shape of the cavity 65 to the resin may be insufficient.
  • the pressure of the mold part 50 is controlled to keep the pressing force of the mold 64 against the glass substrate 2 at a predetermined pressure. Specifically, based on the output value of the pressure sensor 58, the piezo actuator 54 is operated to move the mold 64 upward.
  • the light source 44 is turned off and the light irradiation to the resin is stopped.
  • the motor 306 is operated to contract the shaft 308 downward, and the Z stage 304 is moved downward.
  • the cured resin is released from the mold 64 together with the glass substrate 2 (release step S7).
  • the dispensing step S3, the imprinting step S5, the exposure step S6, and the release step S7 are repeated a predetermined number of times to further sequentially form a plurality of convex lens portions 4 on the glass substrate 2 (see FIGS. 1 and 2). 1 is manufactured.
  • the movement mechanisms 100, 200, 300 and the air slide guide mechanisms 120, 130, 230, 240, 320 are actuated to operate the XY stage 30 and the Z stage 304. Is moved to a predetermined position, and finally the lid 42 is removed from the XY stage 30 and the glass substrate 2 is taken out (takeout step S8).
  • step and repeat method in which the convex lens portions 4 are sequentially formed on the glass substrate 2 in a mold unit is shown, but the size (area) of the glass substrate 2 instead of the mold 64 is shown.
  • a so-called “collective method” in which a desired number of convex lens portions 4 are collectively formed on the glass substrate 2 may be employed using a large-diameter mold corresponding to the above.
  • the vicinity of the glass substrate 2 is locally reduced in pressure from the dispensing step S3 to the release step S7.
  • the wafer lens manufacturing apparatus 10 ( The whole of the wafer lens apparatus 10 including the vicinity of the glass substrate 2 may be set in a reduced pressure state by installing the entire apparatus in a closed system such as a chamber.
  • control is described to perform both the operation and stop of the XY air slide mechanism and the operation and stop of the Z air slide mechanism.
  • at least one of the controls is performed. There may be.
  • the dispensing process, the imprint process, the exposure process, and the mold release process are performed under reduced pressure. Therefore, when the pressure is reduced during the dispensing process or the imprint process, bubbles are formed in the resin. Can be prevented. In addition, particularly during the imprint process, since the differential pressure is eliminated between the upper space portion 402 and the lower space portion 404, warpage and deformation of the glass substrate 3 can be prevented. Further, when the pressure is reduced during the exposure process, oxygen inhibition to the resin can be prevented, the resin can be cured reliably, and when the pressure is reduced during the mold release, the resin is easily released. As a result, a highly accurate wafer lens 1 can be obtained.
  • the lower space 404 and the upper space 402 communicate with each other through the communication hole 38, and the decompression mechanism 410 is connected to the lower space 404.
  • the structure is such that the differential pressure is eliminated from the portion 402. Therefore, both the space portions 404 and 402 can be easily brought into a decompressed state by the operation of the decompression mechanism 410, and this also leads to the manufacture of the wafer lens 1 with high accuracy.
  • the space 400 is depressurized in the imprint process S5 and the exposure process S6.
  • the communication hole 3 formed in the glass substrate 2 may be eliminated, and only the lower space 404 may be depressurized.
  • both the upper space portion 402 and the lower space portion 404 are depressurized in the imprint process S5
  • no differential pressure is generated between the upper space portion 402 and the lower space portion 404, so that bubbles are entrained in the resin.
  • the glass substrate 2 is warped or deformed due to the differential pressure. Therefore, when the lower space 404 is opened from the reduced pressure state to the atmospheric pressure, the glass substrate 2 can be kept flat and imprinted in the flat state.
  • the resin when the resin is exposed in a reduced pressure state, the resin can be reliably cured by preventing the resin from being inhibited by oxygen. However, if it is then released to atmospheric pressure, the transferability can be improved. it can.
  • the release to atmospheric pressure in these steps is indicated by a one-dot chain line in FIG.
  • the said embodiment forms a resinous type

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Abstract

　本発明は、高精度なウエハレンズを容易に得ることのできるウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ製造装置を提供することを目的とする。本発明のウエハレンズの製造方法は、ガラス基板の少なくとも一方の面に光硬化性樹脂製のレンズ部を設けたウエハレンズの製造方法であって、レンズ部の光学面形状に対応したネガ形状の面を持つ金型に光硬化性樹脂を滴下するディスペンス工程と、ディスペンス工程後、樹脂とガラス基板とを押圧してインプリントするインプリント工程と、インプリント工程後、樹脂に対して光照射する露光工程と、露光工程後に、金型をガラス基板から離型する離型工程と、を備え、ディスペンス工程、インプリント工程、露光工程及び離型工程のうち少なくとも一部で減圧する。

Description

ウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ製造装置
　本発明は、ウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ製造装置に関する。
　従来、光学レンズの製造分野においては、ガラス基板に対し硬化性樹脂からなるレンズ部を設けることで、耐熱性の高い光学レンズを得る技術が検討されてきた（例えば、特許文献１参照）。この技術を適用した光学レンズの製造方法の一例として、ガラス基板の表面に硬化性樹脂からなる光学部材を複数成形したもの、いわゆる「ウエハレンズ」を形成し、その後にレンズ部ごとにガラス基板をカットする方法も提案されている。
　硬化性樹脂として光硬化性樹脂を用いた場合のウエハレンズの製造方法を簡単に説明すると、真空チャック装置によりガラス基板を吸引・固定しておき、このガラス基板上に樹脂を滴下する（ディスペンス工程）。その後、ガラス基板を、上方に配置された金型に向けて上昇させ、樹脂を金型に押圧する（インプリント工程）。金型はキャビティを有した光透過性の型であり、スタンプホルダにより保持・固定されている。
　その後、ガラス基板の高さ位置をそのまま保持しながら、キャビティに充填された樹脂に対し金型の上方から光照射し、樹脂を光硬化させる（露光工程）。そして、ガラス基板を降下させながら樹脂を金型から離型する（離型工程）。その結果、ガラス基板上に複数のレンズ部が形成されたウエハレンズを製造することができる。ガラス基板と金型とは、上下逆に配置しても良い。
特許第３９２６３８０号公報
　しかしながら、上記ディスペンス工程、インプリント工程、露光工程及び離型工程は、通常大気圧下で行っていたため、ディスペンス工程やインプリント工程時に樹脂内に気泡が巻き込まれ易く、その結果、キャビティ内に未充填箇所が発生してしまうという問題があった。また、露光工程では樹脂が酸素阻害を受けることによって樹脂の硬化が不十分となったり、離型工程では、ガラス基板の上方と下方の領域で差圧が生じ、離型しづらいという問題がある。したがって、高精度なウエハレンズを得ることができなかった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高精度なウエハレンズを容易に得ることのできるウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ製造装置を提供することを目的としている。
　本発明の一態様によれば、基板の少なくとも一方の面に光硬化性樹脂製の光学部材を設け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ネガ形状の面を持つ金型に前記光硬化性樹脂を滴下するディスペンス工程と、
　前記ディスペンス工程後、前記光硬化性樹脂をディスペンスされた前記金型と前記基板とを押圧してインプリントするインプリント工程と、
　前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
　前記露光工程後に、前記金型を前記基板から離型する離型工程と、を備え、
　前記ディスペンス工程、前記インプリント工程、前記露光工程及び前記離型工程のうち少なくとも一部で減圧することを特徴とするウエハレンズの製造方法が提供される。
　好ましくは、前記ディスペンス工程において、減圧した後に大気圧に開放する。
　好ましくは、前記インプリント工程において、減圧した後に大気圧に開放する。
　好ましくは、前記露光工程において、減圧した後に大気圧に開放する。
　好ましくは、前記離型工程において、減圧した後に大気圧に開放する。
　本発明の他の態様によれば、上面が開口し、当該開口を塞ぐ蓋部を有する収容体と、
　前記収容体の内部に配置され、所定形状のキャビティを有する金型と、
　前記収容体の内部で前記金型に対して対向配置され、前記蓋部によって形成される前記収容体の内部空間を上下に区画する基板と、を備え、
　前記金型と前記基板との間に形成される下部空間部と、前記基板と前記蓋部との間に形成される上部空間部とが互いに連通し、
　前記下部空間部又は前記上部空間のうち少なくとも一方に、当該下部空間部又は前記上部空間部を減圧する減圧機構が設けられていることを特徴とするウエハレンズ製造装置が提供される。
　本発明のウエハレンズの製造方法によれば、ディスペンス工程、インプリント工程、露光工程及び離型工程のうち少なくとも一部で減圧するので、ディスペンス工程やインプリント工程中に減圧した場合は、樹脂内への気泡の巻き込みを防止することができる。また、インプリント工程では基板の反りや変形も防止することができる。さらに、露光工程中に減圧した場合、樹脂への酸素阻害を防止でき、樹脂を確実に硬化することができ、離型中に減圧した場合は、離型し易くなる。その結果、高精度なウエハレンズを容易に得ることができる。
　本発明のウエハレンズ製造装置によれば、下部空間部と上部空間部とが互いに連通し、下部空間部又は上部空間部の少なくとも一方に減圧機構が設けられているので、下部空間部と上部空間部とで差圧がなくなる構造となっている。よって、減圧機構の作動によって両空間部を容易に減圧状態とすることができ、その結果、高精度なウエハレンズの製造に繋がる。
ウエハレンズの概略構成を示す平面図である。 ウエハレンズの概略構成を示す側面図である。 本発明の好ましい実施形態にかかるウエハレンズ製造装置の概略構成を示す斜視図である。 図３のウエハレンズ製造装置の平面図、及び側面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用されるＸ軸移動機構の概略構成を示す図面であって、図４のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用されるＹ軸移動機構の概略構成を示す図面であって、図４のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用されるＸＹステージと定盤内との概略構成を示す断面図である。 図７のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用される金型部の概略構成を示す断面図である。 図９の概略構成を示す平面図である。 本発明の好ましい実施形態において金型に対しディスペンサを対向配置した際の概略構成を示す断面図である。 本発明の好ましい実施形態で使用される概略的な制御構成を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態にかかるウエハレンズの製造方法を経時的に説明するための概略的なフローチャートである。 図１３のディスペンス工程から離型工程にかけての圧力状態を概略的に示すタイミングチャートである。 本実施形態におけるガラス基板と金型との平行度を調整するための構成を概略的に説明する図面である。 本実施形態における金型の２次元平面上の座標軸変換を概略的に説明する図面である。
　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
　図１、図２に示す通り、成形されたウエハレンズ１は円形状のガラス基板２と、複数の凸レンズ部４と、を有している。ガラス基板２は基板の一例である。
　ガラス基板２の表面には複数の凸レンズ部４がアレイ状に配置されている。凸レンズ部４には、光学面の表面に回折溝や段差等の微細構造が形成されていても良い。また、凹レンズでも構わない。
　なお、図１、図２は製造工程の途中段階を示しているため、ガラス基板２の表面の一部にのみ凸レンズ部４が形成されている。本実施形態では、１枚のガラス基板２に対し金型単位で凸レンズ部４が順次形成されていくようになっており（図１、図２矢印参照）、最終的には凸レンズ部４ごとにガラス基板２が切断され個片化される。
　また、ガラス基板２に対して凸レンズ部４を使って形成する順序は特にこれに限定されず、ランダムに形成していくものであっても、また図１とは逆周りで順次形成していくもの等であっても良い。
　凸レンズ部４は光硬化性樹脂で形成されている。当該光硬化性樹脂としては、例えばアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ＰＤＭＳやエポキシ樹脂などを用いることができ、これら樹脂はラジカル重合、カチオン重合により反応硬化させることができる。
　次に、ウエハレンズ１を製造する際に使用するウエハレンズ製造装置（１０）について説明する。
　図３、図４に示す通り、ウエハレンズ製造装置１０は、主には、直方体状を呈した定盤２０と、定盤２０上に設けられたＸＹステージ３０と、ＸＹステージ３０をＸ軸方向に沿って移動させるためのＸ軸移動機構１００と、ＸＹステージ３０をＹ軸方向に沿って移動させるための１対のＹ軸移動機構２００と、を備えている。
　図４、図５に示す通り、Ｘ軸移動機構１００はＸ軸方向に延在するＸ軸ガイド１０２を有している。図５に示す通り、Ｘ軸ガイド１０２の下方にはＸＹステージ３０が配置されている。ＸＹステージ３０にはＸ軸方向に延在する１対の突条部３１が形成されており、突条部３１間にＸ軸ガイド１０２が配置されている。
　図５に示す通り、Ｘ軸移動機構１００はＸＹステージ３０を実際にＸ軸方向に沿って移動させるリニアモータ１１０を有している。リニアモータ１１０は主には固定子１１２、可動子１１４、スケール１１６、センサ１１８で構成された公知の機構を有している。
　固定子１１２はＸ軸ガイド１０２に固定されている。可動子１１４はＸＹステージ３０の一方の突条部３１に固定されており、Ｘ軸ガイド１０２に沿って移動可能となっている。スケール１１６はＸ軸ガイド１０２に固定されている。センサ１１８はＸＹステージ３０の他方の突条部３１に固定されている。
　Ｘ軸移動機構１００では、センサ１１８によりスケール１１６を検出しながら可動子１１４が固定子１１２に沿って移動し、これによってＸＹステージ３０がＸ軸ガイド１０２に沿ってＸ軸方向に所定の距離だけ移動可能となっている。
　ＸＹステージ３０の各突条部３１にはエアスライドガイド機構１２０が設けられている。エアスライドガイド機構１２０はエアを噴出する噴出孔１２２を有している。エアスライドガイド機構１２０は、各噴出孔１２２からＸ軸ガイド１０２に向けてエアを噴出してＸＹステージ３０をＸ軸ガイド１０２に対して浮上させるようになっている。
　ＸＹステージ３０の下部には複数のエアスライドガイド機構１３０が設けられている。各エアスライドガイド機構１３０はエアを噴出する２つの噴出孔１３２、１３６と、エアを吸引する１つの吸引孔１３４とを、有している。エアスライドガイド機構１３０は、各噴出孔１３２、１３６から定盤２０に向けてエアを噴出しながら吸引孔１３４からエアを吸引して、ＸＹステージ３０を定盤２０に対し一定の高さ位置で浮上させるようになっている。
　ＸＹステージ３０は、エアスライドガイド機構１２０、１３０によってＸ軸ガイド１０２及び定盤２０に対して浮上するので、Ｘ軸移動機構１００による移動をスムーズに行うことができる。
　図３、図４に示す通り、Ｙ軸移動機構２００はＹ軸方向に延在する１対のＹ軸ガイド２０２を有している。Ｙ軸ガイド２０２上には１対のＹ軸移動体２１０が設けられている。
　各Ｙ軸移動体２１０にはＸ軸ガイド１０２の両端が固定されており、Ｙ軸移動体２１０はＸ軸ガイド１０２とＸ軸ガイド１０２に保持されたＸＹステージ３０とを支持した状態でＹ軸ガイド２０２に沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。
　詳しくは、Ｙ軸移動機構２００にはリニアモータ２１０が設けられている。リニアモータ２１０はＸ軸移動機構１００のリニアモータ１１０の構成と同様に、主には固定子２２２、可動子２２４、スケール２２６、センサ（図示略）で構成されており、センサがスケール２２６を検出しながら可動子２２４が固定子２２２に沿って移動し、これによってＹ軸移動体２１０がＹ軸ガイド２０２に沿ってＹ軸方向に所定の距離だけ移動可能となっている。
　図６に示す通り、Ｙ軸移動体２１０の端部にはフック状を呈したフック部２１２、２１４が形成されており、各フック部２１２、２１４の内側にＹ軸ガイド２０２の端部２０４、２０６が隙間を持って嵌合するように埋設されている。
　フック部２１２にはエアスライドガイド機構２３０が設けられており、フック部２１４にはエアスライドガイド機構２４０が設けられている。エアスライドガイド機構２３０は３方向（上方、側方、下方）からエアを噴出可能な噴出孔２３２、２３４、２３６を有している。エアスライドガイド機構２４０も３方向（上方、側方、下方）からエアを噴出可能な噴出孔２４２、２４４、２４６を有している。
　そして、エアスライドガイド機構２３０は各噴出孔２３２、２３４、２３６からＹ軸ガイド２０２の端部２０４に向けてエアを噴出し、他方、エアスライドガイド機構２４０は各噴出孔２４２、２４４、２４６からＹ軸ガイド２０２の端部２０６に向けてエアを噴出し、Ｙ軸移動体２１０をＹ軸ガイド２０２に対して浮上させるようになっている。また、エアスライドガイド機構２３０，２４０の噴出口の一部又は全部を停止させる事により、Ｙ軸ガイド２０２を２１０の内壁の一部に当接、吸着させる事ができる。
　図３、図４に示す通り、ＸＹステージ３０上には、ガラス基板２上に樹脂を滴下するディスペンサ３２、金型の平面度（傾き）や高さ位置などを測定するレーザー測長器３４、金型とガラス基板２とのアライメント時に使用する顕微鏡３６が設置されている。
　図３に示す通り、ＸＹステージ３０には、その上下面を貫通する上方から見た形状が円形状の貫通孔４０が形成されており、貫通孔４０に対しガラス基板２が設置されている。
　詳しくは貫通孔４０には段差が形成されており、その段にガラス基板２が不図示のばねで固定されている。ＸＹステージ３０上には、貫通孔４０を塞ぐように上方から見た形状が四角状の蓋部４２が設けられている。蓋部４２は石英板等の光透過性の部材で構成されており、蓋部４２の上方には光源４４が設置されている。
　図７に示す通り、定盤２０には、ウエハレンズ１の凸レンズ部４を成形するための金型部５０と、金型部５０をＺ軸方向に沿って移動させるためのＺ軸移動機構３００と、が埋設されている。金型部５０は、Ｚ軸移動機構３００（Ｚステージ３０４）の上部に設置されている。
　Ｚ軸移動機構３００は、主には、上部にフランジを有する４角筒状のＺ軸ガイド３０２と、Ｚ軸ガイド３０２内をＺ軸方向に移動するＺステージ３０４と、Ｚステージ３０４をＺ軸方向（上下方向）に移動させるモータ３０６と、を備えている。
　モータ３０６はポテンショメータを内蔵し、モータにはシャフト３０８が連結されている。Ｚ軸移動機構３００では、モータ３０６の作動によりシャフト３０８が上下に伸縮するようになっており、これに伴ってＺステージ３０４及び金型部５０が上下に移動する。
　図８（ａ）に示す通り、Ｚ軸ガイド３０２の内周面とＺステージ３０４の側面との間には隙間３１０が設けられている。
　Ｚ軸ガイド３０２にはエアスライドガイド機構３２０が設けられている。エアスライドガイド機構３２０はエアを噴出する噴出孔３２２、３２４、３２６、３２８を有している。エアスライドガイド機構３２０は各噴出孔３２２、３２４、３２６、３２８からＺステージ３０４に向けてエアを噴出してＺステージ３０４を浮上させるようになっている。
　なお、図７に示す通り、Ｚ軸ガイド３０２のフランジを形成する内周面にはシリコングリスやオイルシール、オーリング等のシーリング部材３３０によってシーリングされており、隙間３１０内のエアがＺ軸ガイド３０２の上方に漏れない（抜けない）ようにＺ軸ガイド３０２とＺステージ３０４との間が密閉されている。
　また、図示していないが、上下動するＺステージ３０４の周囲にフランジ部を設けて、固定配置されているＺ軸ガイド３０２のフランジ部との間を金属製のベローズで覆う事で同様に密閉するのが上記効果を得るには更に好ましい。
　図７に示す通り、ＸＹステージ３０、定盤２０、Ｚ軸ガイド３０２によって、上面が開口した収容体が構成されている。そして、収容体の上面開口が蓋部４２によって塞がれることにより、蓋部４２、ＸＹステージ３０、定盤２０、Ｚ軸ガイド３０２で囲まれた領域には空間部４００が形成されている。空間部４００は、ＸＹステージ３０に設置されたガラス基板２によって、ガラス基板２と蓋部４２との間で構成される上部空間部４０２と、ガラス基板２とＺ軸移動機構３００との間で構成される下部空間部４０４とに区画されている。
　ここで、ガラス基板２の周縁部には、上下面を貫通し、上部空間部４０２及び下部空間部４０４に互いに連通する連通孔３が形成され、両空間部４０２、４０４の差圧がなくなる構造となっている。下部空間部４０４は真空ポンプなどの減圧機構４１０に連結されており、減圧機構４１０の作動により空間部４００が減圧状態とされる。
　なお、ガラス基板２に形成した連通孔３に代えて、例えば図７に点線で示す通り、ＸＹステージ３０に連通孔３８を形成してもよい。
　また、減圧機構４１０は下部空間部４０４に連結したが、上部空間部４０２に連結しても良い。
　図９に示す通り、金型部５０は、主には、Ｚステージ３０４上に順に設けられた第１の支持台５２と、ピエゾアクチュエータ５４と、第２の支持台５６と、圧力センサ５８と、第３の支持台６０と、金型６４と、を備えている。
　第１の支持台５２と第２の支持台５６とは予圧用のネジ６６によって連結されスプリング６７によって互いに近接するように付勢されている。第１の支持台５２と第２の支持台５６との間には３つのピエゾアクチュエータ５４とＬ字状の板バネ６８とが設置されている（図１０参照）。第２の支持台５６と第３の支持台６０とはネジ７０によって連結されており、第２の支持台５６と第３の支持台６０との間に圧力センサ５８が設置されている。また、後述するように、第３の支持台６０と金型６４との間には金型６４を回動させるためのθステージ６２を設けることもできる。
　図１０に示す通り、３つのピエゾアクチュエータ５４は、第１の支持台５２上の３つの角部にそれぞれ設けられ、第２の支持台５６を３点で支持している。金型部５０では、圧力センサ５８の出力値に基づいて各ピエゾアクチュエータ５４の作動を制御することで、第２の支持台５６、第１の支持台６０及び金型６４の傾きが調整される。その結果、金型６４とガラス基板２との平行出しを行ったり、金型６４に樹脂を充填後、樹脂への荷重を所望の圧力に制御しながら型締めや転写成形を行うことができる。なお、本実施例では３つのピエゾアクチュエータで構成されているが、前述した平行出しのための煽り、荷重制御が行えるのに適した配置、個数であれば良く、個数はこれに限定されない。
　金型６４には複数のキャビティ６５（凹部）がアレイ状に形成されている。キャビティ６５の表面（成形面）形状はウエハレンズ１における凸レンズ部４に対応するネガ形状となっている。
　図１１に示す通り、ディスペンサ３２は、樹脂を滴下する針部３３を有し、針部３３がＸＹステージ３０を貫通している。ＸＹステージ３０のディスペンサ３２と金型部５０とを対向配置させた状態においては、ＸＹステージ３０、定盤２０、Ｚ軸移動機構３００で囲まれた領域に空間部４０６が形成され、ディスペンサ３２の針部３３の先端が空間部４０６内に配置される。この状態においては、減圧機構４１０の作動により空間部４０６が減圧状態とされる。
　なお、図１１中の他の構成は、図７と同様のため同様の構成部分には同様の符号を付してその説明を省略する。
　以上の構成を有するウエハレンズ製造装置１０は制御装置５００を備えている。制御装置５００にはディスペンサ３２、レーザー測長器３４、顕微鏡３６、光源４４、金型部５０（ピエゾアクチュエータ５４、圧力センサ５８、θステージ６２など）、Ｘ軸移動機構１００、Ｙ軸移動機構２００、Ｚ軸移動機構３００、エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０、３２０、減圧機構４１０などが接続されており、制御装置５００は、これら部材の検出結果を受けたりその動作（作動や停止など）を制御したりするようになっている。
　次に、図１３、図１４を参照しながら、上述のウエハレンズ製造装置１０を使用してウエハレンズ１を製造する方法について説明する。
　まず、ガラス基板２をＸＹステージ３０に設置し（ウエハロード工程Ｓ１）、ＸＹステージ３０の貫通孔４０を蓋部４２で覆う（図７参照）。
　その後、Ｘ軸移動機構１００（リニアモータ１１０）、Ｙ軸移動機構２００（リニアモータ２２０）、エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０などを制御して、ＸＹステージ３０をＸ軸方向及びＹ軸方向にエアで浮上させながらスライド移動させ、ディスペンサ３２が金型６４の上方に位置するように位置合わせを行う（プリアライメント工程Ｓ２）。
　この場合において、定盤２０の所定位置には事前にアライメントマークが付されており、プリアライメント工程では当該アライメントマークを顕微鏡３６で確認しながら、ディスペンサ３２の位置合わせをおこなう。
　ディスペンサ３２の位置合わせを行ったら、少なくともエアスライドガイド機構１３０の作動を停止させてＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させたロック状態とし、ディスペンサ３２の針部３３から金型部５０の金型６４上に所定量の樹脂を滴下する（ディスペンス工程Ｓ３，図１１参照）。
　このとき、図１４の実線部分に示す通り、減圧機構４１０を制御して、空間部４０６を減圧しておく。減圧とは、基本的には空間部４０６を真空状態とすることであり、具体的には１０－２ＭＰａ以下とする。
　減圧状態下でディスペンス工程Ｓ３の処理を行うことによって、樹脂内への気泡の巻き込みを防止することができる。
　なお、本実施形態ではディスペンス工程Ｓ３から離形工程Ｓ７までを、基本的には減圧状態下にしておくものとし、減圧の定義は上記にしたがうものとする。
　その後、Ｘ軸移動機構１００（リニアモータ１１０）、Ｙ軸移動機構２００（リニアモータ２２０）、エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０などを制御して、ＸＹステージ３０をＸ軸方向及びＹ軸方向にエアで浮上させながらスライド移動させ、予め設置しておいたガラス基板２が金型部５０の金型６４の上方に位置するように位置合わせを行う（アライメント工程Ｓ４、図７参照）。
　その後は、
（１）図１５に示す通り、周知のレーザー測長器３４を金型６４の直上に配置して、エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０の作動を停止させてＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させたロック状態とする。
　同時に、エアスライドガイド機構３２０を制御して、図８（ｂ）に示す通り、例えば噴出孔３２２、３２８のみからエアを噴出させ、Ｚステージ３０４をＺ軸ガイド３０２の内壁に一部接触させる。これにより、Ｚステージ３０４とＺ軸ガイド３０２との間の摩擦力で金型部５０の位置を一定に保持し、ロックすることができる。
（２）その後、レーザー測長器３４によって３点以上の高さ測定を行って、その結果から金型６４上面の傾きと、金型６４の高さ位置を算出し出力値（角度αのズレ値。図１５参照。）に基づき、ピエゾアクチュエータ５４を制御して、ガラス基板２の下面と金型６４の上面とを互いに平行にする。
　次いで、ロック状態を解除し、顕微鏡３６を金型６４の直上に配置する。エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０の作動を停止させてＸＹステージ３０と定盤２０とを密着させたロック状態とする。
　同時に、エアスライドガイド機構３２０を制御して、図８（ｂ）に示す通り、例えば噴出孔３２２、３２８のみからエアを噴出させ、Ｚステージ３０４をＺ軸ガイド３０２の内壁に一部接触させる。これにより、金型部５０の位置をロックする（位置決めする）。言い換えれば、Ｚステージ３０４とＺ軸ガイド３０２との間の摩擦力で金型部５０の位置を一定に保持する。
　このようにガイド３０２とステージ３０４との当接により、その上に取り付けられる金型はガイドに対して常に決まった位置・角度で保持する事が可能となる。その結果、ロックを解除した状態ではステージ及び金型はスムーズに動作する事ができるとともに、ロックされた状態では、調整時と同じ姿勢での成形動作を行う事が可能となる、というメリットがある。
（３）その後、顕微鏡３６で金型６４を検出してその検出結果に基づき金型６４の現実の配置位置を把握し、その現実の配置位置に合わせて、制御装置５００において軸座標として予め設定しておいた金型６４の初期位置の軸座標を変換する。
　詳しくは、金型６４の上方から顕微鏡３６で少なくとも２点の位置を認識し、その一方の位置を原点Ｏと、他方の位置を補正点として認識する。例えば、金型６４に対し事前にアライメントマークを対角に付しておき、一方のアライメントマークを原点Ｏと、他方のアライメントマークを補正点として認識する。なお、本実施形態では顕微鏡３６を金型６４の配置位置を検出する位置検出器の一例として使用している。
　その後、原点Ｏから補正点に向かう座標変換用の直線を算出してその算出した直線と、予め設定していた軸座標と、のズレ（角度θのズレ値。図１６参照。）を算出し、そのズレから軸座標を変換する。すなわち、制御装置５００において金型６４の平面上の配置位置を軸座標として予め設定しておき、その設定していた軸座標に対して、顕微鏡３６で認識して算出した座標変換用の直線とのズレを把握し、図１６に示す通り、予め設定していた軸座標（破線部参照）を、当該ズレから算出した軸座標（実線部参照）に変換する。これにより、金型６４とガラス基板２との２次元上の相対位置関係を固定することができ、金型６４に対するガラス基板２の移動を正確におこなうことができる。
　なお、金型部５０において金型６４を回動させるθステージ６２（図９参照）を設け、制御装置５００による上記軸座標の変換に変えて、θステージ６２を制御して金型６４を予め設定していた座標軸に対応するように回転移動させてもよい（ずれた軸座標をもとに戻す）。
　この状態において、金型部５０を位置制御して、ガラス基板２に対して金型６４を所定位置まで上昇移動させ、金型６４をその所定位置で保持する（インプリント工程Ｓ５）。
　詳しくは、Ｚ軸移動機構（モータ３０６）を作動させてシャフト３０８を上方に伸ばしＺステージ３０４を上方に移動させる。
　この場合、モータ３０６に内蔵されたポテンショメータの出力値に基づきモータ３０６の作動を制御し、Ｚステージ３０４を所定の高さ位置まで移動させる。その結果、樹脂がガラス基板２に押圧されて徐々に広がり、金型６４のキャビティ６５に充填される。
　このインプリント工程Ｓ５においても、減圧機構４１０を制御して、空間部４００を減圧しておく。
　減圧状態下で樹脂をガラス基板２に押圧することによって、樹脂内への気泡の巻き込みを防止することができる。また、空間部４００を減圧状態としておくので、上部空間部４０２と下部空間部４０４との間で差圧が生じず、ガラス基板２の反りや変形も防止することができる。
　その後、Ｚステージ３０４を設定位置で保持したまま、光源４４を制御して、樹脂に対して光照射し樹脂を硬化させる（露光工程Ｓ６）。
　このとき、減圧機構４１０を制御して空間部４００を減圧状態としておくので、樹脂への酸素阻害を防止でき、樹脂を確実に硬化させることができる。なお、同様な効果は、酸素以外のガスに置換する事によっても得る事ができる。
　ここで、樹脂が硬化する際に（樹脂の硬化時又はその後に）、Ｚステージ３０４が所定の高さ位置で保持されたままであると、樹脂において硬化収縮が生じてもガラス基板２がその収縮に追従せず、樹脂の内部に歪が生じたり、樹脂に対するキャビティ６５の面形状の転写が不十分になったりする可能性がある。
　そこで、光源４４を一定時間点灯させ、樹脂に対して一定量の光を照射したら、金型部５０を圧力制御して、ガラス基板２に対する金型６４の押圧力を所定圧力に保持する。詳しくは、圧力センサ５８の出力値に基づき、ピエゾアクチュエータ５４を作動させて金型６４を上方に移動させる。
　その後、光源４４を消灯させて樹脂に対する光照射を停止する。光照射停止後、モータ３０６を作動させてシャフト３０８を下方に縮ませ、Ｚステージ３０４を下方に移動する。これによって、硬化後の樹脂をガラス基板２とともに金型６４から離型する（離型工程Ｓ７）。
　このとき、減圧機構４１０を制御して、空間部４００を減圧状態としておくことによって大気圧がかからないため、離型し易くなる。その結果、図１、図２に示す通り、１つの金型６４のキャビティ６５に対応した複数の凸レンズ部４がガラス基板２に形成される。
　以後、ディスペンス工程Ｓ３、インプリント工程Ｓ５、露光工程Ｓ６、離型工程Ｓ７を所定回数繰り返して、ガラス基板２にさらに複数の凸レンズ部４を順次形成し（図１，図２参照）、ウエハレンズ１を製造する。
　そしてガラス基板２に対し所定数の凸レンズ部４を形成したら、移動機構１００、２００、３００と、エアスライドガイド機構１２０、１３０、２３０、２４０、３２０とを作動させ、ＸＹステージ３０やＺステージ３０４を所定位置に移動させ、最終的にはＸＹステージ３０から蓋部４２を外してガラス基板２を取り出す（取り出し工程Ｓ８）。
　なお、本実施形態ではガラス基板２に対し金型単位で順次凸レンズ部４を形成するいわゆる「ステップ＆リピート方式」の例を示したが、金型６４に代えてガラス基板２のサイズ（面積）に対応する大径の金型を使用し、ガラス基板２に対し一括的に所望数の凸レンズ部４を形成するいわゆる「一括方式」を採用してもよい。
　また、本実施形態では、ディスペンス工程Ｓ３から離型工程Ｓ７にかけてガラス基板２の近傍を局所的に減圧状態としたが、上記ステップ＆リピート方式、一括方式のいずれにおいても、ウエハレンズ製造装置１０（制御装置５００を除く。）の全体をチャンバなどの閉じた系に設置し、ガラス基板２の近傍を含むウエハレンズ装置１０ごと全体的に減圧状態としてもよい。
　また、本実施形態では、ＸＹエアスライド機構の作動、停止とＺエアスライド機構の作動、停止とを共に行う制御を以って説明しているが、いずれか少なくとも一方のみの制御を行うものであっても良い。
　以上のように、本実施形態によれば、ディスペンス工程、インプリント工程、露光工程及び離型工程を減圧下で行うので、ディスペンス工程やインプリント工程中に減圧した場合は、樹脂内への気泡の巻き込みを防止することができる。また、特にインプリント工程中では、上部空間部４０２と下部空間部４０４で差圧がなくなる構成となっているので、ガラス基板３の反りや変形も防止することができる。さらに、露光工程中に減圧した場合、樹脂への酸素阻害を防止でき、樹脂を確実に硬化することができ、離型中に減圧した場合は、離型し易くなる。その結果、高精度なウエハレンズ１を得ることができる。
　また、ウエハレンズ製造装置１０では、下部空間部４０４と上部空間部４０２とが連通孔３８によって互いに連通し、下部空間部４０４に減圧機構４１０が連結されているので、下部空間部４０４と上部空間部４０２とで差圧がなくなる構造となっている。よって、減圧機構４１０の作動によって両空間部４０４、４０２を容易に減圧状態とすることができ、この点においても、高精度なウエハレンズ１の製造に繋がる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、上記実施形態では、インプリント工程Ｓ５、露光工程Ｓ６において空間部４００を減圧したが、ガラス基板２に形成した連通孔３を無くして、下部空間部４０４のみを減圧してもよい。
　この場合、図１４の破線部分に示す通り、ディスペンス工程Ｓ３、インプリント工程Ｓ５、露光工程Ｓ６のうち少なくとも一度、大気圧に開放することが好ましい。
　ディスペンス工程Ｓ３において減圧状態で樹脂を充填した場合、樹脂内への気泡の巻き込みを防止できるが、一方で、樹脂に加わる表面張力によって樹脂内に気泡が発生することがある。そのため、減圧状態にした後、一度大気圧に開放すれば、その気泡発生を防止することができ、その結果樹脂のキャビティ６５への未充填箇所を無くすことができる。
　インプリント工程Ｓ５で２つの上部空間部４０２、下部空間部４０４をいずれも減圧状態にした場合、上部空間部４０２、下部空間部４０４間において差圧が生じないので、樹脂内への気泡の巻き込みを防止できるが、例えば上部空間部４０２を大気圧とし、下部空間部４０４を減圧状態とすると、その差圧によってガラス基板２に反りや変形が生じる。そこで、下部空間部４０４を減圧状態から大気圧に開放した場合、ガラス基板２を平坦に保つことができ、平坦にした状態でインプリントすることができる。
　露光工程Ｓ６において減圧状態で樹脂を露光した場合は、酸素による樹脂の硬化阻害を防止して樹脂を確実に硬化させることができるが、その後、大気圧に開放すれば、転写性を上げることができる。これらの工程での大気圧への開放は、図１４において、１点鎖線で示した。
　さらに上記実施形態では、金型６４から樹脂性の凸レンズ部４を形成する例を示したが、上記実施形態は、金型６４を母型（マスター）として樹脂性の型（サブマスター）を形成する場合や、中間型として使用する場合にも適用可能である。
　１　ウエハレンズ
　２　ガラス基板
　３　連通孔
　４　凸レンズ部
　１０　ウエハレンズ製造装置
　２０　定盤
　３０　ＸＹステージ
　３１　突条部
　３２　ディスペンサ
　３３　針部
　３４　レーザー測長器
　３６　顕微鏡
　３８　連通孔
　４０　貫通孔
　４２　蓋部
　４４　光源
　５０　金型部
　５２　第１の支持台
　５４　ピエゾアクチュエータ
　５６　第２の支持台
　５８　圧力センサ
　６０　第３の支持台
　６２　θステージ
　６４　金型
　６５　キャビティ
　６６　ネジ
　６８　板バネ
　７０　ネジ
　１００　Ｘ軸移動機構
　１０２　Ｘ軸ガイド
　１１０　リニアモータ
　１１２　固定子
　１１４　可動子
　１１６　スケール
　１１８　センサ
　１２０　エアスライドガイド機構
　１２２　噴出孔
　１３０　エアスライドガイド機構
　１３２、１３６　噴出孔
　１３４　吸引孔
　２００　Ｙ軸移動機構
　２０２　Ｙ軸ガイド２０２
　２０４、２０６　端部
　２１０　Ｙ軸移動体
　２１２、２１４　フック部
　２２０　リニアモータ
　２２２　固定子
　２２４　可動子
　２２６　スケール
　２３０　エアスライドガイド機構
　２３２、２３４、２３６　噴出孔
　２４０　エアスライドガイド機構
　２４２、２４４、２４６　噴出孔
　３００　Ｚ軸移動機構
　３０２　Ｚ軸ガイド
　３０４　Ｚステージ
　３０６　モータ
　３０８　シャフト
　３１０　隙間
　３２０　エアスライドガイド機構
　３２２、３２４、３２６、３２８　噴出孔
　３３０　シーリング部材
　４００　空間部
　４０２　上部空間部
　４０４　下部空間部
　４０６　空間部
　４１０　減圧機構
　５００　制御装置

Claims (6)

  1. 　基板の少なくとも一方の面に光硬化性樹脂製の光学部材を設け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ネガ形状の面を持つ金型に前記光硬化性樹脂を滴下するディスペンス工程と、
    　前記ディスペンス工程後、前記光硬化性樹脂をディスペンスされた前記金型と前記基板とを押圧してインプリントするインプリント工程と、
    　前記インプリント工程後、前記光硬化性樹脂に対して光照射する露光工程と、
    　前記露光工程後に、前記金型を前記基板から離型する離型工程と、を備え、
    　前記ディスペンス工程、前記インプリント工程、前記露光工程及び前記離型工程のうち少なくとも一部で減圧することを特徴とするウエハレンズの製造方法。
  2. 　前記ディスペンス工程において、減圧した後に大気圧に開放することを特徴とする請求項１に記載のウエハレンズの製造方法。
  3. 　前記インプリント工程において、減圧した後に大気圧に開放す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の製造方法。
  4. 　前記露光工程において、減圧した後に大気圧に開放することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のウエハレンズの製造方法。
  5. 　前記離型工程において、減圧した後に大気圧に開放することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のウエハレンズの製造方法。
  6. 　上面が開口し、当該開口を塞ぐ蓋部を有する収容体と、
    　前記収容体の内部に配置され、所定形状のキャビティを有する金型と、
    　前記収容体の内部で前記金型に対して対向配置され、前記蓋部によって形成される前記収容体の内部空間を上下に区画する基板と、を備え、
    　前記金型と前記基板との間に形成される下部空間部と、前記基板と前記蓋部との間に形成される上部空間部とが互いに連通し、
    　前記下部空間部又は前記上部空間のうち少なくとも一方に、当該下部空間部又は前記上部空間部を減圧する減圧機構が設けられていることを特徴とするウエハレンズ製造装置。
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