JP2012252113A - ウェハレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形型を利用し熱変化をともなう転写工程によって樹脂層を形成する際に、レンズ等の光学面の位置ズレを低減できるウェハレンズの製造方法を提供すること。
【解決手段】マスター型３０，１３０の平均線膨張係数と基板１１の平均線膨張係数とが略等しいので、マスター型３０，１３０と基板１１との間に樹脂材料４１ａ，４１ｂを挟んで転写によってレンズ樹脂層１２，１３を形成する際に、マスター型３０，１３０と基板１１とを加熱して硬化させても、基板１１やレンズ樹脂層１２，１３を元の温度に戻せば、レンズ樹脂層１２，１３を構成するレンズ要素Ｌ１，Ｌ２の光学面の間隔は、元の温度におけるマスター型３０，１３０の転写面３１ａ，３２ａに対応するものとなる。これにより、レンズ要素Ｌ１，Ｌ２又は光学面の位置ズレを低減したウェハレンズ１０を得ることができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、複数の光学レンズを有するウェハレンズの製造方法に関し、特に基板上に転写によって樹脂製の転写層を形成することで得られるウェハレンズの製造方法に関する。

ウェハレンズの製造方法として、光学部材の光学面形状に対応する複数の成形面部分を有する成形型を用い、基板の一面と成形型の成形面との間に光硬化性樹脂を充填し、光硬化性樹脂を光照射によって硬化させることでウェハレンズを得るものが存在する（特許文献１参照）。

また、レンズアレイ等の製造方法として、個体組成物層上に樹脂によって表面形状を形成し、かかる表面形状を誘電体多層膜で被覆するものがある（特許文献２参照）。この製造方法では、転写型の型芯材料として、樹脂、ガラス、及び金属の使用が可能であることが開示されており、表面の離型膜に近似した膨張係数を有するものを選ぶことが望ましいとしている（特許文献２の第５３段落参照）。

特許文献１のようなウェハレンズの製造に際しては、光硬化性樹脂を完全に硬化させるため、光硬化性樹脂に対して加熱処理が行われる場合がある。この場合、成形型と基板との線膨張係数の差により、成形型の膨張に従う位置で樹脂が完全硬化するため、完成したウェハレンズを構成する個々のレンズ間のピッチが所期の値から数１０μｍずれたものとなってしまう。例えば携帯電話用カメラのセンサーピッチは、ここ数年で半分以下に減少しており、携帯電話用撮像レンズの組レンズ間の偏芯許容量も例えば４μｍから２μｍにまで減少している。このため、加熱によって完全硬化を行ったウェハレンズは、偏芯許容量を満たさないものとなってしまう。

なお、特許文献２のようなレンズアレイ等の製造方法において、転写型の型芯材料と離型膜の材料とが近似した膨張係数を有していても、表面の樹脂層を加熱処理する場合には、レンズ間のピッチがずれることを防止できない。

国際公開第ＷＯ２０１０／０３２５１１号パンフレット 特開２００４−１６３４９０号公報

本発明は、成形型を利用し加熱をともなう転写工程によって樹脂層を形成する際に、レンズ等の光学面の位置ズレを低減できるウェハレンズの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るウェハレンズの製造方法では、基板と、基板の一方の基板面上に形成され複数の光学面を含む成形面を有する樹脂層と、を備えるウェハレンズの製造方法であって、成形面は、当該成形面に対応する転写面を有するマスター型を利用した１回以上の熱変化を伴う転写によって形成され、マスター型の平均線膨張係数と基板の平均線膨張係数とが略等しい。ここで、平均線膨張係数は、マスター型が使用される温度範囲内での線膨張係数の平均値を意味する。また、平均線膨張係数が略等しいとは、マスター型の主要部又は基材と、基板の主要部又は基材との関係で足り、マスター型や基板の全部分で平均線膨張係数が一致することは必要でない。

上記製造方法によれば、マスター型の平均線膨張係数と基板の平均線膨張係数とが略等しいので、マスター型と基板との間に樹脂を挟んで転写によって樹脂層を形成する際に、例えばマスター型と基板とを加熱して硬化させる場合のように、温度上昇によってマスター型と基板とが膨張していたとしてもマスター型と基板との関係はほぼ等しく、基板や樹脂層を元の温度に戻せば、複数の光学面の間隔は、元の温度におけるマスター型の転写面に対応するものとなる。これにより、光学面の位置ズレを低減したウェハレンズを得ることができる。

本発明の具体的な側面又は観点によれば、ウェハレンズの製造方法において、熱変化は加熱によるものである。

本発明の別の側面によれば、マスター型の平均線膨張係数と基板の平均線膨張係数との差は、１ｐｐｍ／℃以下であり、より好ましくは０．５ｐｐｍ／℃以下である。この場合、加熱による温度上昇が２０℃で、ウェハレンズの直径が２００ｍｍとすると、周辺での光学面の位置ズレは±２μｍ程度以下となる。

本発明のさらに別の側面によれば、樹脂層が、光硬化性の樹脂であり、加熱処理によって仕上げの硬化が行われる。この場合、光照射後の樹脂層を加熱処理によって完全硬化させることができ、完全硬化に伴って光学面の位置ズレが発生することを防止できる。

本発明のさらに別の側面によれば、マスター型が、金属材料を含んで形成され、基板が、ガラス材料で形成されている。この場合、マスター型が金属材料であるので、マスター型の耐久性を高めることができ、基板がガラス材料であるので、ウェハレンズの耐久性を高めつつウェハレンズを構成する光学素子の光学特性を確保することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、マスター型が、インバー材で形成されている。この場合、マスター型と基板とを加熱する際のマスター型等の膨張量を低レベルとすることができ、樹脂層を加熱処理によって歪み等の問題が発生しにくくなる。

本発明のさらに別の側面によれば、マスター型と基板とが、同一の材料で形成されている。この場合、マスター型の平均線膨張係数と基板の平均線膨張係数とを確実に一致させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、成形面が、マスター型の転写によって形成される。この場合、ウェハレンズをマスター型から直接的に得ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、成形面が、マスター型から１回の転写で得たサブマスター型の転写と、マスター型から２回の転写で得たサブサブマスター型の転写とのいずれかによって形成される。この場合、ウェハレンズをサブマスター型やサブサブマスター型から間接的に直接得ることができる。

（Ａ）は、第１実施形態の製造方法によって得られるウェハレンズの側面図であり、（Ｂ）は、図１のウェハレンズから得た光学レンズの側面図である。 ウェハレンズを形成するためのマスター型を説明する側方断面図である。 ウェハレンズを形成するための別のマスター型を説明する側方断面図である。 マスター型や基板の膨張量を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係るウェハレンズの製造方法を説明する断面図である。 サブマスター型やサブサブマスター型を説明する断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係るウェハレンズの製造方法の変形例を説明する断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係るウェハレンズの製造方法の別の変形例を説明する断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第２実施形態に係るウェハレンズの製造方法を説明する断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第２実施形態に係るウェハレンズの製造方法の変形例を説明する断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、第２実施形態に係るウェハレンズの製造方法の別の変形例を説明する断面図である。

〔第１実施形態〕
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るウェハレンズの製造方法について説明する。

Ａ）ウェハレンズ等の構造
図１（Ａ）に示すように、ウェハレンズ１０は、基板１１と、第１レンズ樹脂層１２と、第２レンズ樹脂層１３と有し、第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３全体によって基板１１を上下から挟んだような積層構造を有する。

ウェハレンズ１０のうち基板１１は、ウェハレンズ１０の全体に亘って一様に延びる平板であり、光透過性を有するホウ珪酸系、石英系、珪酸塩系その他のガラスで形成されている。基板１１の厚さは、基本的には光学的仕様によって決定されるが、少なくとも成形型から離型してウェハレンズ１０を得るに際して破損しない程度の厚さとなっている。なお、基板１１の上下の両面１１ａ，１１ｂは、研磨等によって平坦な鏡面に加工されている。ただし、基板１１は樹脂であってもよい。この場合、転写型が金型であるなど異なる素材の場合により効果を生じる事となる。

第１レンズ樹脂層１２は、基板１１の一方の面１１ａ上に形成され、ＸＹ面に沿って２次元的に配列されている多数の第１レンズ要素Ｌ１で構成される。各第１レンズ要素Ｌ１は、光透過性を有し、第１レンズ本体１ａと第１フランジ部１ｂとを備え、第１レンズ要素Ｌ１の表面は、転写によって成形される第１被転写面（成形面）１２ａとなっている。第１レンズ本体１ａは、図１（Ｂ）にも示すように、例えば凸形状の非球面型又は球面型のレンズ部であり、第１光学面ＯＳ１を有している。周囲の第１フランジ部１ｂは、第１光学面ＯＳ１の周囲に広がる平坦な第１フランジ面ＦＰ１を有し、この第１フランジ面ＦＰ１は、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に延びている。

第１レンズ樹脂層１２は、例えば光硬化性樹脂で構成される。光硬化性樹脂は、主成分である重合性単量体等の重合性組成物と、重合性組成物の重合硬化を開始させるための光重合開始剤と、必要に応じて用いられる各種添加剤とを含む光硬化性樹脂材料を硬化させることにより得られる。このような光硬化性樹脂材料は、硬化前の状態では流動性を有している。光硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル樹脂等がある。エポキシ樹脂は、光重合開始剤のカチオン重合により重合性組成物を反応硬化させて得ることができ、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、及びビニル樹脂は、光重合開始剤のラジカル重合により重合性組成物を反応硬化させて得ることができる。

第２レンズ樹脂層１３は、基板１１の他方の面１１ｂ上に形成され、ＸＹ面に沿って２次元的に配列されている多数の第２レンズ要素Ｌ２で構成される。第２レンズ樹脂層１３に含まれる各第２レンズ要素Ｌ２は、基板１１を挟んで、第１レンズ樹脂層１２に含まれる各第１レンズ要素Ｌ１とそれぞれ対向して配置されている。各第２レンズ要素Ｌ２は、光透過性を有し、第２レンズ本体２ａと第２フランジ部２ｂとを備え、第２レンズ要素Ｌ２の表面は、転写によって成形される第２被転写面（成形面）１３ａとなっている。第２レンズ本体２ａは、図１（Ｂ）にも示すように、例えば凹形状の非球面型又は球面型のレンズ部であり、第２光学面ＯＳ２を有している。周囲の第２フランジ部２ｂは、第２光学面ＯＳ２の周囲に広がる平坦な第２フランジ面ＦＰ２を有し、この第２フランジ面ＦＰ２は、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に延びている。

第２レンズ樹脂層１３を構成する樹脂は、第１レンズ樹脂層１２に用いられるものと同様の光硬化性樹脂である。ただし、両レンズ樹脂層１２，１３を同一の光硬化性樹脂で形成する必要はなく、別の光硬化性樹脂で形成することができる。

図１（Ａ）では、簡単のため、５組のレンズ要素Ｌ１，Ｌ２のみを図示しているが、実際は、ＸＹの各方向に数１０個以上のレンズ要素Ｌ１，Ｌ２が等間隔で配列されて、全体としては多数のレンズ要素Ｌ１，Ｌ２が２次元的に一様に配列されている。つまり、レンズ要素Ｌ１，Ｌ２は、等間隔の格子点上に多数個配置されている。ただし、レンズ要素の配置は、このような等間隔に限られるものではない。

なお、第１レンズ樹脂層１２と第２レンズ樹脂層１３とについては、これらの一方を省略することができる。つまり、基板１１の一方の面１１ａ又は他方の面１１ｂにのみレンズ樹脂層を設けてもよい。

図１（Ｂ）に示すように、第１レンズ樹脂層１２のうちいずれか１つの第１レンズ要素Ｌ１と、第２レンズ樹脂層１３のうち上記第１レンズ要素Ｌ１に対向する１つの第２レンズ要素Ｌ２と、これらのレンズ要素Ｌ１，Ｌ２間に挟まれた基板１１の部分１１ｐとは、１つの光学レンズ４に相当する。光学レンズ４は、ウェハレンズ１０を各レンズ要素Ｌ１，Ｌ２の中間位置でダイシングすることによって個片化されたものであり、平面視正方形の複合レンズとなっている。

Ｂ）形状転写用の成形型の構造
図２に示すマスター型３０は、ブロック状の部材であり、この場合、図１（Ａ）に示すウェハレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２を作製するため繰返し使用される。マスター型３０は、図１（Ａ）のウェハレンズ１０に設けた多数の第１レンズ樹脂層１２の第１被転写面１２ａを一括して形成するための成形面３１を有している。マスター型３０の成形面３１は、第１被転写面１２ａのうち第１光学面ＯＳ１を形成するための第１光学転写面３１ａと、第１フランジ面ＦＰ１を形成するための平坦な第１フランジ転写面３１ｂとを含む。第１光学転写面３１ａは、等間隔の格子点上に多数個配置されており、各々が最終的に得られる光学レンズに対応する形状、ここでは、略半球の凹形状に形成されている。

マスター型３０は、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば鉄−ニッケル系合金その他の鋼材が挙げられる。具体的にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＴＡＶＡＸ（ウッデホルム社）、ステンレスインバー、パーマロイなどがある。マスター型３０は、上記のような金属材料でできた基材上に別の金属等を被覆したものとでき、無電解ニッケルリンメッキや銅メッキを施すことで光学面仕上げ加工を容易にしている。なお、マスター型３０又はその基材は、金属材料に限らず、ガラス、金属ガラス等の材料で形成されてもよい。ただし、高精度の成形面３１を設ける観点で、一般的には金属材料でマスター型３０を形成することが望ましい。

マスター型３０又はその基材の材料は、ウェハレンズ１０の基板１１の材料を考慮して選択される。つまり、マスター型３０の材料は、マスター型３０の平均線膨張係数が基板１１の平均線膨張係数と略等しくなるように選択される。ここで、平均線膨張係数は、マスター型３０が使用される温度範囲内での線膨張係数の平均値を意味する。具体的には、マスター型３０によって第１レンズ樹脂層１２を形成する際の温度範囲が例えば２０℃〜４０℃である場合、マスター型３０の材料と基板１１の材料とを選択する基準として、２０℃〜４０℃の範囲における線膨張係数の平均値が参酌される。

図３に示すマスター型１３０は、図１（Ａ）に示すウェハレンズ１０の第２レンズ樹脂層１３を作製するため繰返し使用される。このマスター型１３０も、図２に示すマスター型３０と同様に成形面１３１を有しており、この成形面１３１は、第２被転写面１３ａのうち第１光学面ＯＳ２を形成するための第２光学転写面３２ａと、第２フランジ面ＦＰ２を形成するための平坦な第２フランジ転写面３２ｂとを含む。マスター型１３０又はその基材を形成する材料は、金属、ガラス、金属ガラス等であり、マスター型１３０の平均線膨張係数が基板１１の平均線膨張係数と略等しくなるように選択される。結果的に、両マスター型３０，１３０の平均線膨張係数は比較的近いものとなる。

図４は、基板１１とマスター型３０との温度変化による膨張量を概念的に示すグラフである。ここで、横軸上の温度ＴＡは、マスター型３０等が使用される最低温度を意味し、温度ＴＢは、マスター型３０等が使用される最高温度を意味するものとする。グラフ中で、点線で示す曲線は、マスター型３０や基板１１の膨張量を示しており、一点鎖線で示す曲線は、基板１１の膨張量を示している。マスター型３０や基板１１の膨張量は、温度上昇に応じて増加しているが完全に線形ではない。つまり、膨張量の増減曲線の傾きは、マスター型３０や基板１１の線膨張係数に相当するが、温度とともに変化している。ここで、温度範囲ＴＡ〜ＴＢ〔℃〕における平均の線膨張係数αは、この温度範囲ＴＡ〜ＴＢにおける膨張量Ｅ〔ｍ〕を単位長Ｕ〔ｍ〕で割ったものであり、以下の式
α＝Ｅ／（Ｕ×（ＴＢ−ＴＡ））
で表される。よって、基板１１の平均線膨張係数α１〔１／℃〕とマスター型３０の平均線膨張係数α２〔１／℃〕との差分Δα〔１／℃〕は、基板１１の膨張量をＥ１とし、マスター型３０の膨張量をＥ２とし、膨張差がΔＥ＝｜Ｅ２−Ｅ１｜であるとして、
Δα＝ΔＥ／（Ｕ×（ＴＢ−ＴＡ））
となる。

本実施形態では、基板１１の膨張量Ｅ１がゼロでないことを前提として、マスター型３０の膨張量Ｅ２を基板１１の膨張量Ｅ１と略等しくする。これにより、マスター型３０を利用して基板１１上に第１レンズ樹脂層１２を形成する際に、最低温度ＴＡと最大温度ＴＢとの間で、マスター型３０の寸法と基板１１の寸法とに差が生じることを防止できる。つまり、後述するが、光照射によって硬化させた第１レンズ樹脂層１２を加熱処理によって完全硬化させる場合に、基板１１や第１レンズ樹脂層１２を室温に戻しても、第１レンズ樹脂層１２を構成する多数の第１レンズ要素Ｌ１の間隔（ピッチ）は、マスター型３０に設けた多数の第１光学転写面３１ａの間隔（ピッチ）と同一に保たれるので、室温のマスター型３０の寸法を精密に転写した第１レンズ樹脂層１２を得ることができる。

実際の作製例では、用途や基板１１のサイズにもよるが、基板１１の平均線膨張係数α１とマスター型３０の平均線膨張係数α２との差Δαが１ｐｐｍ／℃以下となるようにし、より好ましくは０．５ｐｐｍ／℃以下となるようにした。Δαが１ｐｐｍ／℃以下である場合、加熱による温度上昇（ＴＢ−ＴＡ）が２０℃で、ウェハレンズ１０の直径が２００ｍｍであるとすると、周辺での第１レンズ要素Ｌ１の光学面ＯＳ１の位置ズレを±２μｍ以下とできる。また、Δαが０．５ｐｐｍ／℃以下である場合、加熱による温度上昇（ＴＢ−ＴＡ）が２０℃で、ウェハレンズ１０の直径が２００ｍｍであるとすると、周辺での第１レンズ要素Ｌ１の光学面ＯＳ１の位置ズレを±１μｍ以下とできる。具体的には、基板１１の材料として、平均線膨張係数α１が３．８ｐｐｍ／℃程度のＡＢＣ（日本電気硝子社）、平均線膨張係数α１が３．３ｐｐｍ／℃程度のＴＥＭＰＡＸ（ショット社）を用い、マスター型３０の材料（基材）として、平均線膨張係数α２が３ｐｐｍ／℃程度のインバー材を用いた。また、基板１１の材料として、平均線膨張係数α１が７ｐｐｍ／℃程度のＤ２６３Ｔ（ショット社）を用い、マスター型３０の材料（基材）として、平均線膨張係数α２が７ｐｐｍ／℃程度のインバー材を用いた。さらに、基板１１とマスター型３０の基材とを同一の材料、例えば平均線膨張係数α１，α２が３．８ｐｐｍ／℃程度のＡＢＣで形成した。その他、基板１１の材料として、平均線膨張係数α１が３．８ｐｐｍ／℃のＯＡ−１０（日本電気硝子社）、平均線膨張係数α１が３．１８ｐｐｍ／℃のＥＡＧＬＥ２０００（コーニング社）、平均線膨張係数α１が３．１７ｐｐｍ／℃のＥＡＧＬＥ ＸＧ（コーニング社）、平均線膨張係数α１が３．２５ｐｐｍ／℃のＰＹＲＥＸ（登録商標：コーニング社）、平均線膨張係数α１が３．２ｐｐｍ／℃のＡＦ３２（ショット社）、平均線膨張係数α１が４．５ｐｐｍ／℃のＡＦ４５（ショット社）等を用いることができる。また、マスター型３０の材料（基材）として、平均線膨張係数α２が０〜７ｐｐｍ／℃のステンレスインバー、平均線膨張係数α２が約５ｐｐｍ／℃の超硬合金、アルミナ（セラミック）等を使用することができる。ステンレスインバー、超硬合金、アルミナ等については、めっき処理を施してもよい。

なお、以上では、基板１１の平均線膨張係数α１とマスター型３０の平均線膨張係数α２とを基準として考えたが、マスター型３０の室温における線膨張係数と基板１１の室温における線膨張係数との差が１ｐｐｍ／℃以下（好ましくは０．５ｐｐｍ／℃以下）となるようにしても、近似的にマスター型３０と基板１１との間に寸法差が生じることを抑制でき、ウェハレンズ１０の周辺での第１レンズ要素Ｌ１の光学面ＯＳ１の位置ズレを低減することができる。つまり、マスター型３０の室温における線膨張係数と基板１１の室温における線膨張係数との差が１ｐｐｍ／℃以下の場合、基板１１の平均線膨張係数α１とマスター型３０の平均線膨張係数α２とは、実質的に等しいと考えることができる。

以上では、基板１１の線膨張係数と一方のマスター型３０の線膨張係数との関係について考えたが、基板１１の線膨張係数と他方のマスター型１３０の線膨張係数との関係も同様である。つまり、基板１１の平均線膨張係数α１とマスター型１３０の平均線膨張係数α２とを基準との差Δαが１ｐｐｍ／℃以下となるようにすることで、室温のマスター型１３０の寸法を精密に転写した第２レンズ樹脂層１３を得ることができ、ウェハレンズ１０の周辺での第２レンズ要素Ｌ２の光学面ＯＳ２の位置ズレを低減することができる。なお、近似的には、室温におけるマスター型１３０の線膨張係数と室温における基板１１の線膨張係数との差が１ｐｐｍ／℃以下となるようにしても、室温のマスター型１３０の寸法を比較的精密に転写した第２レンズ樹脂層１３を得ることができ、ウェハレンズ１０の周辺での第２レンズ要素Ｌ２の光学面ＯＳ２の位置ズレを低減することができる。

Ｃ）ウェハレンズの製造工程
まず、研削加工等によって、ウェハレンズ１０の第１レンズ樹脂層１２のネガ型に対応するマスター型３０と、第２レンズ樹脂層１３のネガ型に対応するマスター型１３０とを作製する。この際、これらマスター型３０，１３０の材料は、マスター型３０，１３０の平均線膨張係数が基板１１の平均線膨張係数と略等しくなるように選択される。

次に、作製された一方のマスター型３０を用いて、基板１１上に第１レンズ樹脂層１２を形成する。

具体的には、図５（Ａ）に示すように、マスター型３０の成形面３１上方に、光硬化性の樹脂として第１の樹脂材料４１ａを配置する。この際、第１光学転写面３１ａ毎に独立して第１の樹脂材料４１ａを配置する。第１の樹脂材料４１ａは、その粘度及び表面張力によって窪んだ第１光学転写面３１ａから突起する。

その後、図５（Ｂ）に示すように、マスター型３０の成形面３１が基板１１の一方の面１１ａの下方に位置するように基板１１等をアライメントして配置し、基板１１の下方からマスター型３０を押圧して、マスター型３０の成形面３１と基板１１の面１１ａとが適当な間隔となるまで近接させる。ここで、第１の樹脂材料４１ａはマスター型３０によって押圧され、第１フランジ転写面３１ｂの位置まで十分な厚みで押し広げられる。

次に、図５（Ｃ）に示すように、不図示の光源によりＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、マスター型３０と基板１１との間に挟まれた第１の樹脂材料４１ａを硬化させる。結果的に、マスター型３０の成形面３１が転写されかつ硬化した樹脂によって構成される第１レンズ樹脂層１２が形成される。

次に、基板１１とマスター型３０とを貼り合わせた状態で加熱処理を行う。具体的には、仕上げの硬化処理として、マスター型３０を基板１１とともに４０℃〜７０℃程度で所定時間加熱する。これに伴って第１レンズ樹脂層１２が加熱され、第１レンズ樹脂層１２（すなわち、これを構成するレンズ要素Ｌ１）が完全に硬化する。第１レンズ樹脂層１２を形成するための第１の樹脂材料４１ａは、硬化光によって硬化するが、光だけでは必ずしも硬化が十分でなく、マスター型３０の離型時等に作用する力によって変形する可能性がある。このため、光硬化させた第１レンズ樹脂層１２を加熱することで、これを構成するレンズ要素Ｌ１の形状劣化を確実に防止することができる。この際、加熱によって基板１１が膨張するが、マスター型３０も基板１１と同様に膨張するので、第１レンズ樹脂層１２を構成するレンズ要素Ｌ１の配置間隔がずれることを防止できる。

次に、図５（Ｄ）に示すように、マスター型３０から第１レンズ樹脂層１２と基板１１とを一体として離型する。これにより、基板１１の片側に第１レンズ樹脂層１２を形成した半製品を得ることができる。なお、基板１１の平均線膨張係数とマスター型３０の平均線膨張係数とが略等しいことから、これらを室温に戻しても、第１レンズ樹脂層１２を構成する多数の第１レンズ要素Ｌ１のピッチと、マスター型３０に設けた多数の第１光学転写面３１ａのピッチとは、同一に保たれる。つまり、室温のマスター型３０の寸法を精密に転写した第１レンズ樹脂層１２を得ることができる。なお、マスター型３０の平均線膨張係数が基板１１の平均線膨張係数と異なる場合、マスター型３０等を加熱した状態で第１レンズ樹脂層１２の形状が略確定することから、マスター型３０等を室温に戻すと、マスター型３０から第１レンズ樹脂層１２を離型することが容易でなくなり、離型時に第１レンズ樹脂層１２に変形又は傷が生じやすくなる。

次に、他方のマスター型１３０を用いて、基板１１上に第１レンズ樹脂層１３を形成する。

具体的には、図５（Ｅ）に示すように、マスター型１３０の第２成形面１３１上に、光硬化性樹脂として第２の樹脂材料４１ｂを配置する。この際、第２光学転写面３２ａ毎に独立して第２の樹脂材料４１ｂを配置する。第２の樹脂材料４１ｂは、その粘度及び表面張力によって窪んだ第２光学転写面３２ａから突起する。

その後、図５（Ｆ）に示すように、基板１１の上下を反転させ、マスター型１３０の第２成形面１３１が基板１１の下側の面１１ｂの下方に位置するように基板１１等をアライメントして配置し、基板１１の下方からマスター型１３０を押圧して、第２成形面１３１と面１１ｂとが適当な間隔となるまで近接させる。ここで、第２の樹脂材料４１ｂはマスター型１３０によって押圧され、第２フランジ転写面３２ｂの位置まで十分な厚みで押し広げられる。

次に、図５（Ｇ）に示すように、不図示の光源によりＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、マスター型１３０と基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料４１ｂを硬化させる。結果的に、マスター型１３０の第２成形面１３１が転写されかつ硬化した樹脂によって構成される第２レンズ樹脂層１３が形成される。

次に、基板１１とマスター型１３０とを貼り合わせた状態で加熱処理を行う。具体的には、マスター型１３０を基板１１とともに４０℃〜７０℃程度で所定時間加熱する。これに伴って第２レンズ樹脂層１３が加熱され、第２レンズ樹脂層１３（すなわち、これを構成するレンズ要素Ｌ２）が完全に硬化する。つまり、第２レンズ樹脂層１３に対して仕上げの硬化処理が実施される。

次に、図５（Ｈ）に示すように、マスター型１３０から第２レンズ樹脂層１３と基板１１と第１レンズ樹脂層１２とを一体として離型する。これにより、基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。なお、基板１１の平均線膨張係数とマスター型１３０の平均線膨張係数とが略等しいことから、これらを室温に戻しても、第２レンズ樹脂層１３を構成する多数の第２レンズ要素Ｌ２のピッチと、マスター型１３０に設けた多数の第２光学転写面３２ａのピッチとは、同一に保たれる。つまり、室温のマスター型１３０の寸法を精密に転写した第２レンズ樹脂層１３を得ることができ、高い形状精度の第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。

以上の説明では、マスター型３０，１３０を直接転写して基板１１上に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成しているが、マスター型３０，１３０を間接的に転写して基板１１上に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成することもできる。この場合、図６に示すように、不図示のマスター型（図２等に示すマスター型３０，１３０のネガ型）を転写したサブマスター型３３０を一旦形成し、このようにして得たサブマスター型３３０を転写して基板１１上に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成することができる。あるいは、図６に示すように、不図示のマスター型（図２等に示すマスター型３０，１３０のポジ型）転写したサブマスター型を形成するとともに、このサブマスター型の型面を再転写したサブサブマスター型４３０を形成し、このようにして得たサブサブマスター型４３０を転写して基板１１上に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成することができる。以上において、サブマスター型３３０やサブサブマスター型４３０は、平板状の型基板３０ａ上に転写面を有する樹脂転写層３０ｂを形成したものとすることができ、この場合、マスター型３０，１３０の平均線膨張係数と、平板状の型基板３０ａの平均線膨張係数と、基板１１の平均線膨張係数とを全て一致させることが望ましく、これにより、高い形状精度のウェハレンズ１０を得ることができる。

また、図５（Ｃ）のようにＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、マスター型３０と基板１１との間に挟まれた第１の樹脂材料４１ａを硬化させた後、図５（Ｄ）のようにマスター型３０から第１レンズ樹脂層１２と基板１１とを一体として離型を行わず、そのまま基板１１の上下を反転させ、第２成形面１３１させてもよい。

図７（Ａ）〜７（Ｈ）は、図５（Ａ）〜５（Ｈ）の変形例を具体的に説明した図である。図７（Ｄ）等に示すように、マスター型３０を第１レンズ樹脂層１２を介して基板１１に貼り付けたままとしておく。さらに、図７（Ｇ）に示すように、硬化光を照射するとともに加熱処理を行なって、マスター型１３０と基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料４１ｂを硬化させる。なお、基板１１等を両側から挟むマスター型３０，１３０が光を透過させないものである場合、硬化光の照射処理を省略して加熱処理のみを行なうこともできる。その後は、図７（Ｈ）に示すように、マスター型３０，１３０を離間させることによって、基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。

図８（Ａ）〜８（Ｈ）は、図５（Ａ）〜５（Ｈ）の別の変形例を具体的に説明した図である。図８（Ａ）及び８（Ｅ）に示すように、転写型５３０，６３０は、型基板３０ａ上に転写面を有する樹脂転写層３０ｂを形成したものとなっている。この場合も、図８（Ｄ）等に示すように、転写型５３０を第１レンズ樹脂層１２を介して基板１１に貼り付けたままとしておく。さらに、図８（Ｇ）に示すように、硬化光を照射するとともに加熱処理を行なって、転写型６３０と基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料４１ｂを硬化させる。なお、基板１１等を両側から挟む転写型５３０，６３０は、光を透過させるものとなっている。その後は、図８（Ｈ）に示すように、転写型５３０，６３０を離間させることによって、基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、マスター型３０，１３０の平均線膨張係数と基板１１の平均線膨張係数とが略等しいので、マスター型３０，１３０と基板１１との間に樹脂材料４１ａ，４１ｂを挟んで転写によってレンズ樹脂層１２，１３を形成する際に、マスター型３０，１３０と基板１１とを加熱して硬化させても、基板１１やレンズ樹脂層１２，１３を元の温度に戻せば、レンズ樹脂層１２，１３を構成するレンズ要素Ｌ１，Ｌ２の光学面ＯＳ１，ＯＳ２の間隔は、元の温度におけるマスター型３０，１３０の光学転写面３１ａ，３２ａに対応するものとなる。これにより、レンズ要素Ｌ１，Ｌ２又は光学面ＯＳ１，ＯＳ２の位置ズレを低減したウェハレンズ１００を得ることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るウェハレンズの製造方法等について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態のウェハレンズの製造方法等を部分的に変更したものであり、特に説明しない部分又は事項は、第１実施形態の場合と同様である。

第２実施形態の製造方法は、図５（Ａ）〜５（Ｈ）に示す第１実施形態の製造方法を部分的に変更したものである。

まず、一方のマスター型３０を用いて、基板１１上に全体に亘って広がる第１レンズ樹脂層１２を形成する。

具体的には、図９（Ａ）に示すように、マスター型３０の成形面３１上方に、光硬化性の樹脂として第１の樹脂材料２４１ａを配置する。この際、第１光学転写面３１ａ毎ではなく、成形面３１全体に広がるように第１の樹脂材料２４１ａを配置する。

その後、図９（Ｂ）に示すように、マスター型３０の成形面３１が基板１１の一方の面１１ａの下方に位置するように基板１１等をアライメントして配置し、基板１１の下方からマスター型３０を押圧して、マスター型３０の成形面３１と基板１１の面１１ａとが適当な間隔となるまで近接させる。ここで、第１の樹脂材料２４１ａはマスター型３０によって押圧され、成形面３１と面１１ａとの間に薄く一様に広がる。

次に、図９（Ｃ）に示すように、不図示の光源によりＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、マスター型３０と基板１１との間に挟まれた第１の樹脂材料２４１ａを硬化させる。結果的に、マスター型３０の成形面３１が転写されかつ硬化した樹脂によって構成される第１レンズ樹脂層１２が形成される。

次に、基板１１とマスター型３０とを貼り合わせた状態で加熱処理を行う。具体的には、マスター型３０を基板１１とともに４０℃〜７０℃程度で所定時間加熱する。これに伴って第１レンズ樹脂層１２が加熱され、第１レンズ樹脂層１２（すなわち、これを構成するレンズ要素Ｌ１）が完全に硬化する。つまり、第１レンズ樹脂層１２に対して仕上げの硬化処理が実施される。

次に、図９（Ｄ）に示すように、マスター型３０から第１レンズ樹脂層１２と基板１１とを一体として離型する。これにより、基板１１の片側に第１レンズ樹脂層１２を形成した半製品を得ることができる。なお、基板１１の平均線膨張係数とマスター型３０の平均線膨張係数とが略等しいことから、これらを室温に戻しても、第１レンズ樹脂層１２を構成する多数の第１レンズ要素Ｌ１のピッチと、マスター型３０に設けた多数の第１光学転写面３１ａのピッチとは、同一に保たれる。つまり、室温のマスター型３０の寸法を精密に転写した第１レンズ樹脂層１２を得ることができる。

次に、他方のマスター型１３０を用いて、基板１１上に第１レンズ樹脂層１３を形成する。

具体的には、図９（Ｅ）に示すように、マスター型１３０の転写面１３１上に、光硬化性樹脂として第２の樹脂材料２４１ｂを配置する。この際、第２光学転写面３２ａ毎ではなく、転写面１３１全体に広がるように第２の樹脂材料２４１ｂを配置する。

その後、図９（Ｆ）に示すように、基板１１の上下を反転させ、マスター型１３０の転写面１３１が基板１１の下側の面１１ｂの下方に位置するように基板１１等をアライメントして配置し、基板１１の下方からマスター型１３０を押圧して、転写面１３１と面１１ｂとが適当な間隔となるまで近接させる。ここで、第２の樹脂材料２４１ｂはマスター型１３０によって押圧され、転写面１３１と面１１ｂとの間に薄く一様に広がる。

次に、図９（Ｇ）に示すように、不図示の光源によりＵＶ光その他の所定波長の硬化光を照射し、マスター型１３０と基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料２４１ｂを硬化させる。結果的に、マスター型１３０の転写面１３１が転写されかつ硬化した樹脂によって構成される第２レンズ樹脂層１３が形成される。

次に、基板１１とマスター型１３０とを貼り合わせた状態で加熱処理を行う。具体的には、マスター型１３０を基板１１とともに４０℃〜７０℃程度で所定時間加熱する。これに伴って第２レンズ樹脂層１３が加熱され、第２レンズ樹脂層１３（すなわち、これを構成するレンズ要素Ｌ２）が完全に硬化する。つまり、第２レンズ樹脂層１３に対して仕上げの硬化処理が実施される。

次に、図９（Ｈ）に示すように、マスター型１３０から第２レンズ樹脂層１３と基板１１と第１レンズ樹脂層１２とを一体として離型する。これにより、基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。なお、基板１１の平均線膨張係数とマスター型１３０の平均線膨張係数とが略等しいことから、これらを室温に戻しても、第２レンズ樹脂層１３を構成する多数の第２レンズ要素Ｌ２のピッチと、マスター型１３０に設けた多数の第２光学転写面３２ａのピッチとは、同一に保たれる。つまり、室温のマスター型１３０の寸法を精密に転写した第２レンズ樹脂層１３を得ることができ、高い形状精度の第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。

以上の説明では、マスター型３０，１３０を直接転写して基板１１上に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成しているが、第１実施形態の場合と同様に、サブマスター型やサブサブマスター型を介して、マスター型３０，１３０を間接的に転写することにより、基板１１上に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成することもできる。

図１０（Ａ）〜１０（Ｈ）は、図９（Ａ）〜９（Ｈ）の変形例を説明した図である。なお、特に説明しない事項は、図９（Ａ）〜９（Ｈ）に示す第２実施形態と同様であるものとする。

図１０（Ｄ）等に示すように、マスター型３０を第１レンズ樹脂層１２を介して基板１１に貼り付けたままとしておく。さらに、図１０（Ｇ）に示すように、硬化光を照射するとともに加熱処理を行なって、マスター型１３０と基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料２４１ｂを硬化させる。なお、基板１１等を両側から挟むマスター型３０，１３０が光を透過させないものである場合、硬化光の照射処理を省略して加熱処理のみを行なうこともできる。その後は、図１０（Ｈ）に示すように、マスター型３０，１３０を離間させることによって、基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。

図１１（Ａ）〜１１（Ｈ）は、図９（Ａ）〜９（Ｈ）の別の変形例を説明した図である。図１１（Ａ）及び１１（Ｅ）に示すように、転写型５３０，６３０は、型基板３０ａ上に転写面を有する樹脂転写層３０ｂを形成したものとなっている。この場合も、図１１（Ｄ）等に示すように、転写型５３０を第１レンズ樹脂層１２を介して基板１１に貼り付けたままとしておく。さらに、図１１（Ｇ）に示すように、硬化光を照射するとともに加熱処理を行なって、転写型６３０と基板１１との間に挟まれた第２の樹脂材料２４１ｂを硬化させる。なお、基板１１等を両側から挟む転写型５３０，６３０は、光を透過させるものとなっている。その後は、図１１（Ｈ）に示すように、転写型５３０，６３０を離間させることによって、基板１１の両側に第１及び第２レンズ樹脂層１２，１３を形成したウェハレンズ１０を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、レンズ樹脂層１２，１３が光硬化性樹脂で形成されるものとし、光照射で樹脂材料を硬化させたが、光硬化性樹脂に代えて、熱硬化性樹脂等の他のエネルギー硬化性樹脂でレンズ樹脂層１２，１３を形成することもできる。

上記実施形態においては、基板１１がガラスで形成されるとしたが、基板１１を、光透過性を示す樹脂材料で形成することもできる。

上記実施形態において図示した光学転写面３１ａ，３２ａ等の形状は単なる例示であり、光学レンズ４の用途に応じて様々な形状とすることができる。

上記実施形態では、基板１１に対して硬化用の光照射処理と加熱処理とを行なっていたが、例えば光照射処理のみで樹脂材料を十分に硬化させることができる場合、加熱処理を省略することができる。この場合も、光照射処理によって基板１１やマスター型３０，１３０等が温度上昇することがあり、マスター型３０，１３０の平均線膨張係数と基板１１の平均線膨張係数とを一致させる意味がある。

４…光学レンズ、 １０…ウェハレンズ、 １１…基板、 １１ａ，１１ｂ…面、 １２，１３…レンズ樹脂層、 １２ａ，１３ａ…被転写面、 ３０，１３０…マスター型、 ３１，１３１…成形面、 ３１ａ，３２ａ…光学転写面、 ３１ｂ，３２ｂ…フランジ転写面、 ４１ａ，４１ｂ…樹脂材料、 １００…ウェハレンズ、 Ｌ１，Ｌ２…レンズ要素、 ＯＡ…光軸、 ＯＳ１，ＯＳ２…光学面

Claims (10)

1. 基板と、前記基板の一方の基板面上に形成され複数の光学面を含む成形面を有する樹脂層と、を備えるウェハレンズの製造方法であって、
   前記成形面は、当該成形面に対応する転写面を有するマスター型を利用した１回以上の熱変化を伴う転写によって形成され、
   前記マスター型の平均線膨張係数と前記基板の平均線膨張係数とは、略等しいことを特徴とするウェハレンズの製造方法。
2. 前記樹脂層は、複数の樹脂層部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハレンズの製造方法。
3. 前記熱変化は、加熱することを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
4. 前記マスター型の平均線膨張係数と前記基板の平均線膨張係数との差は、１ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１から２までのいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
5. 前記樹脂層は、光硬化性の樹脂であり、加熱処理によって仕上げの硬化が行われることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
6. 前記マスター型は、金属材料を含んで形成され、前記基板は、ガラス材料で形成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
7. 前記マスター型は、インバー材で形成されていることを特徴とする請求項６に記載のウェハレンズの製造方法。
8. 前記マスター型と前記基板とは、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
9. 前記成形面は、前記マスター型の転写によって形成されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。
10. 前記成形面は、前記マスター型から１回の転写で得たサブマスター型の転写と、前記マスター型から２回の転写で得たサブサブマスター型の転写とのいずれかによって形成されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載のウェハレンズの製造方法。

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