(57)【要約】【課題】成形されたウェハレベルレンズに損傷を与えることなく、成形型から剥すことができるウェハレベルレンズアレイの製造方法、ウェハレベルレンズアレイ、レンズモジュール及び撮像ユニットを提供する。【解決手段】基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とが形成されたウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、第１型と第２型で基板部と複数のレンズ部とを一体の成形物として成形する工程と、成形物を硬化する工程と、硬化させた後、第１型及び第２型のうちの少なくとも一方から超音波振動を加える工程と、成形物を離型する工程と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とが形成されたウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
第１型と第２型で前記基板部と前記複数のレンズ部とを一体の成形物として成形する工程と、
前記成形物を硬化する工程と、
硬化させた後、前記第１型及び前記第２型のうちの少なくとも一方から超音波振動を加える工程と、
前記成形物を離型する工程と、を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記第１型と前記第２型とのうち、前記成形物が付着する側の型に対して、該型の成形物と接する面とは反対側から、前記基板部の厚み方向に超音波振動を加えるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記第１型及び前記第２型のうち超音波振動を加える側に共振部を接触させ、該共振部を介して振動部から超音波振動を加えるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記第１型及び前記第２型が金属材料からなるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記基板部及び前記複数のレンズ部の材料がエポキシ樹脂又はアクリル樹脂であるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記基板部及び前記複数のレンズ部の材料がアクリル樹脂であるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法によって得られたウェハレベルレンズアレイ。
【請求項８】
請求項７に記載の前記ウェハレベルレンズアレイの前記基板をダイシングして、前記レンズごとに分断してなるレンズモジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のレンズモジュールであって、
前記基板部の前記レンズの周囲にスペーサが設けられたレンズモジュール。
【請求項１０】
請求項８に記載のレンズモジュールであって、
前記レンズが形成された前記基板を複数備え、複数の前記基板同士がそれら間にスペーサを挟んで重ね合わされるレンズモジュール。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のレンズモジュールを備えた撮像ユニットであって、
撮像素子と、
前記撮像素子が設けられた半導体基板とを備え、
前記基板部と前記半導体基板とが、前記スペーサを介して一体に接合された撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハレベルレンズアレイの製造方法、ウェハレベルレンズアレイ、レンズモジュール及び撮像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズと、を備えている。
【０００３】
携帯端末の小型化・薄型化に伴って撮像ユニットの小型化・薄型化が要請されている。また、携帯端末のコストの低下を図るため、製造工程の効率化が望まれている。
【０００４】
小型且つ多数のレンズを製造する方法としては、基板部に複数のレンズを形成した構成であるウェハレベルレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズをそれぞれ分離させることでレンズモジュールを量産する方法が知られている。
【０００５】
また、複数のレンズが形成された基板と複数の固体撮像素子が形成された半導体ウェハとを一体に組み合わせ、レンズと固体撮像素子をセットとして含むように基板とともに半導体ウェハを切断することで撮像ユニットを量産する方法が知られている。
【０００６】
ウェハレベルレンズの製造方法としては、例えば下記特許文献１に示すように、基板部とレンズ部とを同じ材料を使用して成形型で一体に成形する方法が提案されている。このウェハレベルレンズは、基板部とレンズ部とを別途に製造する工程や該基板部にレンズ部を組み付ける工程を行う必要がなく、少ない工程数で製造できる利点がある。
【０００７】
成形型によってウェハレベルレンズを成形物として成形した場合には、成形されたウェハレベルレンズを成形型から離すための離型工程を行う必要がある。
【０００８】
下記特許文献２は、樹脂からなる成形物の離型方法に関する。特許文献１の離型方法は、キャビティを有する大気開放の注形型である成形型に、接着効果のあるエポキシ樹脂等の樹脂が注入、加熱されて硬化し、成形物が成形される。成形後、成形物に直接接触するように平板形状の振動子が配設される。振動子から成形物に直接振動が伝達され、成形型から成形物を剥すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０８／０９３５１６号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−７４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、基板部とレンズとが一体のウェハレベルレンズを成形物として成形する場合には、レンズのみを成形型によって形成する場合に比べて、成形終了後に成形型に対して基板部及びレンズが強く付着し、離型を行うことがより困難になる。この理由としては、成形された基板部が、成形型に対して広い面積で接触するとともに、該基板部の厚さが薄いため、成形されたウェハレベルレンズが成形型に付着しやすくなるためである。また、基板部が薄くて十分な剛性を確保することができないため、成形型に付着したウェハレベルレンズを剥す際に負荷を加えると、基板部やレンズ自体に変形や割れ等の損傷が生じるおそれがある。
【００１１】
上記特許文献２では、振動子を直接成形物に接触させて、振動を伝達する離型方法が記載されている。しかし、基板部及びレンズに直接振動子を接触させると、振動によって基板部やレンズに損傷を与えてしまうことが考えられる。
【００１２】
本発明は、成形されたウェハレベルレンズに損傷を与えることなく、成形型から剥すことができるウェハレベルレンズアレイの製造方法、ウェハレベルレンズアレイ、レンズモジュール及び撮像ユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とが形成されたウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
第１型と第２型で前記基板部と前記複数のレンズ部とを一体の成形物として成形する工程と、
前記成形物を硬化する工程と、
硬化させた後、前記第１型及び前記第２型のうちの少なくとも一方から超音波振動を加える工程と、
前記成形物を離型する工程と、を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法である。
【００１４】
この製造方法では、基板部と複数のレンズとを第１型及び第２型によって成形物として一体成形する際に、該成形物を硬化させた後、第１型と第２型を少し開いた状態、または、開きながら、または、型閉じの圧力をゼロとした状態で、第１型及び第２型のうちの少なくとも一方から超音波振動を加える。超音波振動は、第１型及び第２型のうちの少なくとも一方の、成形物が付着する側に対して反対側から基板部の厚み方向に加えるとよい。すると、成形物と該成形物が付着する型との間の境界の一部に、超音波の振動に起因して僅かに剥離した部位が生じる。この部位から、剥離した部位が成形物と型との境界全体に拡がるため、成形物を型から離型させやすくなる。
特に基板部と複数のレンズとを一体成形する構成のウェハレベルレンズは、基板部はその厚みが薄く、型に接触する領域の面積が広いため、離型の際に、第１型又は第２型のいずれに付着して離れ難くなる傾向が顕著である。このため、ウェハレベルレンズの製造においては、型と成形物との境界に予め超音波振動によって剥離した部位を生じさせておくことで、成形物に大きな負荷をかけることなく、成形物を型から離すことができ、有効である。
超音波振動は、第１型又は第２型を介して成形物に加えられ、基板部及びレンズに直接振動子を接触させることがなく、振動によって基板部やレンズに損傷を与えてしまうことを防止することができる。
【００１５】
上記のウェハレベルレンズアレイの製造方法によって得られたウェハレベルレンズアレイは、基板部及び複数のレンズに変形や割れなどの損傷がなく、良好である。
【００１６】
また、上記ウェハレベルレンズを備えたレンズモジュールや撮像ユニットによれば、ウェハレベルレンズアレイの基板部及び複数のレンズに損傷がなく、好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、成形されたウェハレベルレンズに損傷を与えることなく、成形型から剥すことができるウェハレベルレンズアレイの製造方法、ウェハレベルレンズアレイ、レンズモジュール及び撮像ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ウェハレベルレンズアレイの構成の一例を示す断面図である。
【図２】レンズモジュールの構成の一例を示す断面図である。
【図３】撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。
【図４】ウェハレベルレンズアレイの基板にレンズを成形するための成形型の構成例を示す図である。
【図５】成形型でウェハレベルレンズアレイを成形する工程を説明する図である。
【図６】ウェハレベルレンズアレイの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】超音波振動を加える工程を説明する図である。
【図８】成形型からウェハレベルレンズアレイを離型する工程を説明する図である。
【図９】ウェハレベルレンズアレイをダイシングする工程を説明する図である。
【図１０】レンズモジュールの製造方法の手順を示す図である。
【図１１】図１０とは別の構成のレンズモジュールを製造する手順を示す図である。
【図１２】撮像ユニットを製造する手順を示す図である。
【図１３】図１２の構成とは別の撮像ユニットを製造する手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
先ず、ウェハレベルレンズアレイ、レンズモジュールと撮像ユニットの構成について説明する。
【００２０】
図１は、ウェハレベルレンズアレイの構成の一例を示す断面図である。
ウェハレベルレンズアレイは、基板部１と、該基板部１に配列された複数のレンズ部１０とを備えている。複数のレンズ部１０は、基板部１に対して１次元又は２次元に配列されている。以下では、複数のレンズ部１０が、基板部１に対して２次元に配列されている構成を例に説明する。レンズ部１０は、基板部１と同じ材料から構成され、該基板部１に一体成形されたものである。レンズ部１０の形状は、特に限定されず、用途などによって適宜変形される。
【００２１】
図２は、レンズモジュールの構成の一例を示す断面図である。
レンズモジュールは、基板部１と、及び該基板部１に一体成形されたレンズ部１０とを含んだ構成であり、例えば図１に示すウェハレベルレンズアレイの基板部１をダイシングし、レンズ部１０ごとに分離させたものを用いる。基板部１の一方の面には、レンズ部１０の周囲にスペーサ２が設けられている。スペーサ２の作用及び構成については、次に説明する撮像ユニットのものと同じである。
【００２２】
図３は、撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。
撮像ユニットは、上述のレンズモジュールと、センサモジュールとを備える。レンズモジュールのレンズ部１０は、センサモジュール側に設けられた固体撮像素子Ｄに被写体像を結像させる。レンズモジュールの基板部１とセンサモジュールの半導体基板Ｗとが、互いに略同一となるように平面視略矩形状に成形されている。
【００２３】
センサモジュールは、半導体基板Ｗと、半導体基板Ｗに設けられた固体撮像素子Ｄを含んでいる。半導体基板Ｗは、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されたウェハを平面視略矩形状に切り出して成形されている。固体撮像素子Ｄは、半導体基板Ｗの略中央部に設けられている。固体撮像素子Ｄは、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。センサモジュールは、チップ化された固体撮像素子Ｄを配線等が形成された半導体基板上にボンディングした構成とすることができる。または、固体撮像素子Ｄは、半導体基板Ｗに対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程等を繰り返し、該半導体基板に電極、絶縁膜、配線等を形成して構成されてもよい。
【００２４】
レンズモジュールは、その基板部１がスペーサ２を介してセンサモジュールの半導体基板Ｗの上に重ね合わされている。レンズモジュールのスペーサ２とセンサモジュールの半導体基板Ｗとは、例えば接着剤などを用いて接合される。スペーサ２は、レンズモジュールのレンズ部１０がセンサモジュールの固体撮像素子Ｄ上で被写体像を結像させるように設計され、レンズ部１０がセンサモジュールに接触しないように、該レンズ部１０と固体撮像素子Ｄとの間に所定の距離を隔てる厚みで形成されている。
【００２５】
スペーサ２は、レンズモジュールの基板部１とセンサモジュールの半導体基板Ｗとを所定の距離を隔てた位置関係を保持することができる範囲で、その形状は特に限定されず適宜変形することができる。例えば、スペーサ２は、基板の４隅にそれぞれ設けられる柱状の部材であってもよい。また、スペーサ２は、センサモジュールの固体撮像素子Ｄの周囲を取り囲むような枠状の部材であってもよい。固体撮像素子Ｄを枠状のスペーサ２によって取り囲むことで外部から隔絶すれば、固体撮像素子Ｄにレンズを透過する光以外の光が入射しないように遮光することができる。また、固体撮像素子Ｄを外部から密封することで、固体撮像素子Ｄに塵埃が付着することを防止できる。
【００２６】
なお、図２に示すレンズモジュールは、レンズ部１０が形成された基板部１を１つ備えた構成であるが、レンズ部１０が形成された基板部１を複数備えた構成としてもよい。このとき、互いに重ね合わされる基板部１同士がスペーサ２を介して組み付けられる。
【００２７】
また、レンズ部１０が形成された基板部１を複数備えたレンズモジュールの最下位置の基板部１にスペーサ２を介してセンサモジュールを接合して撮像ユニットを構成してもよい。レンズ部１０が形成された基板部１を複数備えたレンズモジュール及び該レンズモジュールを備えた撮像ユニットの製造方法については後述する。
【００２８】
以上のように構成された撮像ユニットは、携帯端末等に内蔵される図示しない回路基板にリフロー実装される。回路基板には、撮像ユニットが実装される位置に予めペースト状の半田が適宜印刷されており、そこに撮像ユニットが載せられ、この撮像ユニットを含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施され、撮像ユニットが回路基板に溶着される。
【００２９】
基板部１及びレンズ部１０を構成する材料としては、例えばガラスを用いることができる。ガラスは種類が豊富であり、高屈折率を有するものを選択できるので、大きなパワーを持たせたいレンズの素材として適している。また、ガラスは耐熱性に優れ、上述した撮像ユニットのリフロー実装に好適である。
【００３０】
また、基板部１及びレンズ部１０を構成する材料として、樹脂を用いることもできる。樹脂は加工性に優れており、型等でレンズ面を簡易且つ安価に形成するのに適している。樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも用いることができるが、上述した撮像ユニットのリフロー実装を考慮すると、軟化点が例えば２００℃以上の比較的高いものが好ましく、２５０℃以上のものがより好ましい。
【００３１】
紫外線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性シリコン樹脂、紫外線硬化性エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を例示することができる。エポキシ樹脂としては、線膨張係数が４０〜８０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．５０〜１．７０、好ましくは１．６０〜１．７０のものを用いることができる。熱硬化性樹脂としては、熱硬化性シリコン樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等を例示できる。例えば、シリコン樹脂としては、線膨張係数が３０〜１６０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．４０〜１．５５のものを用いることができる。エポキシ樹脂は線膨張係数が４０〜８０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．５０〜１．７０、好ましくは１．６０〜１．７０のものを用いることができる。フェノール樹脂は、線膨張係数が３０〜７０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．５０〜１．７０のものを用いることができる。アクリル樹脂としては、線膨張係数が２０〜６０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．４０〜１．６０、好ましくは１．５０〜１．６０のものを用いることができる。熱硬化性樹脂としては、具体的には、富士高分子工業株式会社製ＳＭＸ−７８５２・ＳＭＸ−７８７７、株式会社東芝製ＩＶＳＭ−４５００、東レ・ダウコーニング社製ＳＲ−７０１０、等を例示することができる。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等を例示することができる。ポリカーボネートは、線膨張係数が６０〜７０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．４０〜１．７０、好ましくは１．５０〜１．６５のものを用いることができる。ポリサルフォン樹脂は、線膨張係数が１５〜６０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．６３のものを用いることができる。ポリエーテルサルフォン樹脂は、線膨張係数が２０〜６０［１０−６／Ｋ］で、屈折率が１．６５のものを用いることができる。
【００３２】
一般に、光学ガラスの線膨張係数は２０℃で４．９〜１４．３［１０−６／Ｋ］であり、屈折率は波長５８９．３ｎｍで１．４〜２．１である。また、石英ガラスの線膨張係数は０．１〜０．５［１０−６／Ｋ］であり、屈折率は約１．４５である。
【００３３】
また、無機微粒子を樹脂マトリックス中に分散させることによって得られる有機無機複合材料を使用することが好ましい。無機微粒子としては、例えば酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。
【００３４】
無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等の異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チナネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）または有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。
【００３５】
無機微粒子の数平均粒子サイズは、小さすぎると物質の特性が変化する場合がある。また、樹脂マトリックスと無機微粒子の屈折率差が大きい場合には、無機微粒子の数平均粒子サイズが大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となる。このため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで、上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。
【００３６】
無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９．３ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。
【００３７】
無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。
【００３８】
有機無機複合材料に用いられる樹脂としては、公知の紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が使用できる。また、特開２００７−９３８９３号に記載された屈折率１．６０より大きい樹脂、特開２００７−２１１１６４号に記載された疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体、特開２００７−２３８９２９号、特願２００８−１２６４５号、同２００８−２０８４２７号、同２００８−２２９６２９号、同２００８−２１９９５２号に記載された高分子末端または側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂、特願２００８−１９７０５４号、同２００８−１９８８７８号に記載された熱可塑性樹脂等を挙げることができる。有機無機複合材料には、必要に応じて、可塑剤、分散剤等の添加剤を加えることができる。
【００３９】
次に、ウェハレベルレンズアレイの製造方法について詳細に説明する。
図４は、ウェハレベルレンズアレイの基板部とレンズ部とを一体成形するための成形型の構成例を示す図である。図４は、成形型の型開き状態を示している。図５は、図４の成形型を用いて、ウェハレベルレンズアレイを成形する工程を示している。図５は成形型の型閉じ状態を示している。
【００４０】
図４及び図５に示すように、本構成例の成形型は、上型１２と下型１４とを備えている。上型１２と下型１４とで、レンズ部１０及び基板部１を構成する樹脂などの材料を挟み込むことで、所定の形状のレンズ部及び基板部を一体成形する。
【００４１】
上型１２において、下型１４に対向する側の面には、レンズ部１０の上側の形状を転写するための凹部１２ａと、基板部１におけるレンズ部１０が成形される領域以外の領域に相当する平坦形状を転写するための平面部１２ｂとが設けられている。
【００４２】
下型１４において、上型１２に対向する側の面には、レンズ部１０の下側の形状を転写するための凹部１４ａと、基板部１におけるレンズ部１０が成形される領域以外の領域に相当する平坦形状を転写するための平面部１４ｂとが設けられている。
【００４３】
なお、ここでいう「上」及び「下」とは、本構成例を説明する図中の位置関係を示しているのみであり、例えばその位置関係は上下に入れ替えられてもよい。つまり、成形型は、上型１２及び下型１４のうち一方を第１型、他方を第２型とした場合に、第１型及び第２型を型閉じ状態、型開き状態とすることが可能であればそれらの位置関係は特に限定されない。
【００４４】
上型１２と下型１４とはそれぞれ、型閉じ状態の位置と型開き状態の位置との間で相対的に移動させることができる。つまり、上型１２及び下型１４のうちの少なくとも一方を他方に対して近づける方法及び遠ざける方向に移動させることができる。
【００４５】
型開き状態とは、上型１２と下型１４とが一定の距離をおいて離間した状態である。また、型閉じ状態とは、上型１２と下型１４とが接近し、上型１２と下型１４との間に挟みこんだ成形物に所定の圧力を付与しつつ、型と成形物とが完全に密着している状態をいう。
【００４６】
図５に示すように、成形型を型閉じ状態とすることで、上型１２の凹部１２ａと下型１４の凹部１４ａとによってレンズ部１０の形状が規定される。成形されるレンズ部１０の形状の変更に応じて、成形型の上型１２及び下型１４の種類が適宜変更されてもよい。
【００４７】
レンズ部の材料として紫外線硬化樹脂を使用する場合には、上型１２及び下型１４のうち、紫外線を照射する側に位置する少なくとも一方を紫外線に対して透明体とする。また、基板部１が紫外線を透過する材質であってもよい。
【００４８】
次に、図６に基づいてウェハレベルレンズの製造方法の手順を説明する。なお、以下の説明では、図４及び図５に示す成形型とウェハレベルレンズの構成を適宜参照するものとする。
【００４９】
最初に、上型１２と下型１４とを型開き状態とし、材料を注入する（ステップＳ１）。ここでは、材料として熱硬化性の樹脂を用いることとする。
【００５０】
材料を注入した後、上型１２と下型１４とを型閉じ状態とすることで、材料に所定の圧力を加える（ステップＳ２）。
【００５１】
次に、材料に所定の圧力を加えた状態を維持しつつ、材料を加熱することで硬化させる（ステップＳ３）。材料を加熱する手段としては、例えば、上型１２及び下型１４の少なくとも一方を熱伝導性の良い金属材料で構成し、ヒータなどの加熱部によって上型１２及び下型１４を加熱することで、材料に熱を加えてもよい。
【００５２】
また、硬化させる際に成形物が熱収縮するため、この収縮量に応じて上型１２及び下型１４で成形物に加える圧力を調整してもよい。
【００５３】
硬化後、成形物に超音波振動を加える工程を行う（ステップＳ４）。図７は、超音波振動を加える装置の構成例を示す。
【００５４】
ウェハレベルレンズは、基板部１と複数のレンズ部１０とを一体成形した構成であり、基板部１の厚みは小さいのに対して、上型１２及び下型１４には広い面積で接触する。このため、硬化後に、成形物であるウェハレベルレンズが上型１２及び下型１４のうちいずれか一方に密着して離型させ難くなる。ウェハレベルレンズに負荷を加えて離型させようとすると、基板部１に変形が生じたり、基板部１やレンズ部１０に割れなどの損傷が生じやすい。そこで、ウェハレベルレンズを型から離型させやすくなるようにするため、硬化後に、上型１２及び下型１４を少し開いた状態、または、開きながら、または、型閉じの圧力をゼロとした状態で、超音波振動を加える。超音波振動を加える際は、少なくとも型閉じの圧力をゼロにするのが好ましい。さらに好ましくは、型を開きながら超音波振動を加えるのがよい。この場合は、型を開くためのマイナス圧力（型と成形物とを引き離す方向の力）と、超音波振動とが同時に加えられて、剥離効果がより高くなる。
【００５５】
具体的には、超音波振動は、上型１２及び下型１４のうちの、ウェハレベルレンズが付着する側に対して反対側から、基板部１の厚み方向に加える。ここで、ウェハレベルレンズが付着する側とは、超音波振動を加えずに通常どおり離型させた際に、成形物であるウェハレベルレンズが付着する側を意味する。ウェハレベルレンズが付着する側は、ウェハレベルレンズの形状に応じて適宜決定され、レンズ部１０の寸法、形状、配列などによって上型１２及び下型１４のうち付着する側に相当する。
【００５６】
図７に示す構成例では、ウェハレベルレンズが下型１４に付着するものとして想定される。つまり、下型１４がウェハレベルレンズと付着する側の型に相当し、該下型１４の下面（図中下側の面）はウェハレベルレンズが付着する側に対して反対側に相当する。
【００５７】
また、基板部の厚み方向とは、複数のレンズ部１０が配列されている２次元の平面方向に対して垂直な方向であり、図中の上下方向に相当する。つまり、基板部の厚み方向に振動を加えるとは、図中の矢印Ｖ方向の振れ幅を有する振動を加えることを意味する。
【００５８】
下型１４の下面に接触するように位置する共振部２２と、下型１４の下面に共振部２２を介して上下方向に隣接する振動部２４とが設けられている。共振部２２と振動部２４とは超音波振動供給手段として機能する。
【００５９】
振動部２４は、超音波振動を発生して共振部２２を共振させるものであり、例えば、超音波振動子を含んで構成される。超音波振動子としては、例えば、ニッケル、鉄、フェライト等の強磁性体材料に交流磁場をかけることで、長さが伸縮する磁歪振動子や、PZT（ピエゾ）と呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛などの強誘電体材料に交流電圧をかけることで、長さが伸縮する電歪振動子を用いることができる。
【００６０】
共振部２２は、振動部２４で発生した超音波振動が伝達されると、超音波の周波数で振動（共振動）する機能を有する。振動部２４によって得られる振動振幅は僅かであるため、共振部２２によって振動振幅を増幅する。共振部２２は、超音波振動に対して共振動することが可能な構成であれば限定されない。
【００６１】
超音波振動を基板部１の厚み方向に加える理由は、基板部１の平面方向に対して平行に加えた場合に比べて、成形物であるウェハレベルレンズと下型１４との離型を促進させる効果が顕著であるためである。また、超音波振動を基板部１の厚み方向に加えることで、振動がウェハレベルレンズ及び下型１４の全体に対してほぼ均等に振動を加えることができ、ウェハレベルレンズと下型１４との境界の一部に剥離した部位を、確実に生じさせることができるためである。
【００６２】
超音波振動は、その振幅が数μｍ〜数１０μｍ程度であり、超音波振動を加える時間は、数ｍ秒〜１秒程度である。
【００６３】
成形されたウェハレベルレンズには、硬化時に熱収縮に起因して変形による応力が存在している。このため、超音波振動によってウェハレベルレンズと下型１４との境界の一部に剥離した部位が生じると、この剥離した部位がウェハレベルレンズ自身の応力に影響をうけて拡がる現象が生じる。このため、超音波振動の加振パワーが比較的小さくても、また加速時間が比較的短くても十分な剥離効果が得られやすい。
【００６４】
上記構成例では、ウェハレベルレンズが下型１４に付着することを想定して、下型１４側に超音波振動を加えることとした。ウェハレベルレンズが上型１２に付着してしまうことを想定して、上型１２側に超音波振動を加えてもよい。この場合には、上型１２の、ウェハレベルレンズと付着する側とは反対側に共振部２２を接触させ、上型１２に対して該共振部２２を介して振動部２４から超音波振動を加えればよい。
【００６５】
特に、ウェハレベルレンズの材料がエポキシ樹脂又はアクリル樹脂であって、また、上型１２及び下型１４が金属材料である場合には、成形されたウェハレベルレンズが型に付着しやすい。この場合には、超音波振動を加えることが離型に有効である。
【００６６】
ウェハレベルレンズが上型１２及び下型１４のうちいずれに付着させるかを調整することができる。仮にウェハレベルレンズを下型１４に付着させる場合を想定する。この場合は、上型１２における、ウェハレベルレンズと接着する部位に予め離型剤を塗布しておき、その後、成形、硬化を行うことで、ウェハレベルレンズが上型１２に対しては離型しやすくなり、下型１４側に意図的に付着させることができる。なお、離型剤は、一方の型だけでなく、適切な離型剤を選択すれば上型１２及び下型１４の両方に塗布されていてもよい。しかしながら、離型剤の離型効果は成形物の材質、型の材質、成形条件等の種々の条件によって効果の程度が異なり、また、離型剤だけで完全に離型機能が果たされるとは限らない。離型剤の機能が不完全な場合は型開きの際に成形物が上型、下型のどちらに残るか定まらないことになってしまう。このような場合に、例えば、下型１４の端部にカギ型のフックを設け、このフックの先端で成形物の基板部の周縁を把持することで下型１４に係留させて型開きすることで意図する側に成形物を残すことができる。このとき、上型１２は、フックと干渉しないように、該フックの先端が成形物の上面１２に入るスペースを確保するため、上型１２の一部がスライドする構成となっている。
【００６７】
または、上型１２に、ウェハレベルレンズに対して進退駆動するエジェクタピンを備え、該エジェクタピンの突き出しによって成形されたウェハレベルレンズを上型１２から離型させる構成としてもよい。
【００６８】
または、上型１２における、ウェハレベルレンズと接着する部位にエア溝を予め形成しておき、ウェハレベルレンズの硬化後に該エア溝からエアを流入させることで上型１２から離型させる構成としてもよい。
【００６９】
図６に戻り、超音波振動を加える工程の後、上型１２及び下型１４を型開き状態とする（ステップＳ５）。この構成例では、上型１２は、下型１４と比較して、ウェハレベルレンズを離型させやすいことを想定しているため、型開きの動作に応じて離型させることができる。
【００７０】
次に、下型１４からウェハレベルレンズを離型させる（ステップＳ６）。図８は、ウェハレベルレンズを離型させる手段の一例を示している。図８の例では、ウェハレベルレンズの上面に吸着部３２を吸着させ、上方へ引っ張ることで、ウェハレベルレンズを下型１から離型させ、型の間から取り出す。
【００７１】
吸着部３２は、例えば、空気吸引を行って負圧を生じさせることでウェハレベルレンズの上面に密着する構成である。吸着部３２は、１つのウェハレベルレンズに対して複数設けられ、各吸着部３２がウェハレベルレンズにおける、レンズ部１０が形成された領域以外の平坦領域に密着するように配置されている。レンズ部１０に吸着部３２が接触することがないため、変形などの損傷が生じることを回避できる。
【００７２】
複数の吸着部３２をウェハレベルレンズの上面に密着させた状態で、ウェハレベルレンズを上方に持ち上げることで、下型１２からウェハレベルレンズを離型させることができる。このとき、下型１２とウェハレベルレンズとの境界には超音波振動によって剥離した部位が生じているため、ウェハレベルレンズを把持する複数の吸着部３２から強い張力をかけることなく、簡単に離型させることができる。
【００７３】
こうして、上型１２及び下型１４によって一体成形されたウェハレベルレンズを得ることができる。
【００７４】
この製造方法では、基板部１と複数のレンズ部１０とを上型１２及び下型１４によってウェハレベルレンズとして一体成形する際に、該成形物を硬化させた後、上型１２及び下型１４を少し開いた状態、または、開きながら、または、型閉じの圧力をゼロとした状態で、上型１２及び下型１４の一方から超音波振動を加える。超音波振動は、上型１２及び下型１４のうちの一方の、成形物が付着する側の面に対して反対側の面から基板部１の厚み方向に加えられる。すると、成形物と該成形物が付着する型との間の境界の一部に、超音波の振動に起因して僅かに剥離した部位が生じる。この部位から、剥離した部位が成形物と型との境界全体に拡がるため、成形物を型から離型させやすくなる。
【００７５】
特に基板部と複数のレンズとを一体成形する構成のウェハレベルレンズは、基板部１はその厚みが薄く、型に接触する領域の面積が広くなるため、離型の際に、上型１２及び下型１４のいずれに付着して離れ難くなる傾向が顕著である。このため、ウェハレベルレンズの製造においては、型と成形物との境界に予め超音波振動によって剥離した部位を生じさせておくことで、成形物に大きな負荷をかけることなく、成形物を型から離すことができ、有効である。
【００７６】
超音波振動は、上型１２及び下型１４を介して成形物に加えられ、基板部及びレンズに直接、超音波振動供給手段を接触させることがないので、基板部やレンズに損傷を与えてしまうことを防止することができる。
【００７７】
次に、ウェハレベルレンズアレイを用いて、更に、レンズモジュール及び撮像ユニットを製造する手順を説明する。
【００７８】
図９は、ウェハレベルレンズアレイをダイシングする工程を説明する図である。同図（ａ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１の一方の表面（同図では下方の面）にスペーサ２が接合される。そして、同図（ｂ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板部１と、該基板部１と同様にウェハ状に形成された半導体基板Ｗとの位置合わせが行われる。半導体基板Ｗの一方の面（同図では上側の面）には、基板部１に設けられた複数のレンズ部１０の配列と同じ配列で固体撮像素子Ｄが設けられている。そして、ウェハレベルレンズアレイの基板部１がスペーサ２を介して、該基板部１と同様にウェハ状に形成された半導体基板Ｗに重ね合わされ、一体に接合される。その後、一体とされたウェハレベルレンズアレイ及び半導体基板Ｗ並びにスペーサ２は、レンズ部１０及び固体撮像素子Ｄそれぞれの配列の列間に規定される切断ラインに沿って、ブレードＣ等の切断手段を用いて切断され、複数の撮像ユニットに分離される。切断ラインは、例えば基板部１の平面視において格子状である。
【００７９】
なお、同図では、撮像ユニットを製造する際のダイジングを例に説明している。レンズモジュールを製造する際のダイジングは、ウェハレベルレンズアレイの基板部１にスペーサ２を接合した後、半導体基板Ｗに接合させないで、レンズ部１０の配列に応じて切断し、複数のレンズモジュールに分離する。
【００８０】
図１０は、レンズモジュールの製造方法の手順を示す図である。この手順では、１つの基板部１に複数のレンズ部１０が一体成形されたウェハレベルレンズアレイをダイジングして複数のレンズモジュールに分離する例を説明する。
【００８１】
先ず、同図（ａ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。
【００８２】
次に、同図（ｂ）に示すように、基板部１の下側の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。
【００８３】
そして、同図（ｃ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板部１を、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数のレンズモジュールに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、スペーサ２は、各切断ラインを境界として分割され、各切断ラインに隣接するレンズモジュールにそれぞれ付属する。こうして、レンズモジュールが完成する。
【００８４】
なお、分離されたレンズモジュールは、スペーサ２を介して図示しないセンサモジュールやその他の光学素子を備えた基板に組み付けられてもよい。
【００８５】
このように、ウェハレベルレンズアレイに予めスペーサ２を接合しておき、その後に、スペーサ２ごとウェハレベルレンズアレイの基板部１をダイシング工程で切断すれば、分離されたレンズモジュールにそれぞれスペーサ２を接合する場合に比べて効率良くレンズモジュールを量産することができ、生産性を向上することができる。
【００８６】
図１１は、図１０とは別の構成のレンズモジュールを製造する手順を示す図である。この手順では、２つの基板部１と、各基板部１に複数のレンズ部１０が一体成形されたウェハレベルレンズアレイをダイジングし、複数のレンズモジュールに分離する例を説明する。
【００８７】
先ず、同図（ａ）に示すように、複数のウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。複数のウェハレベルレンズアレイの各基板部１の一方の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。そして、重ね合わせるウェハレベルレンズアレイの基板部１同士の位置合わせを行い、下方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板部１の上面に、上方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板部１の下面を、スペーサ２を介して接合する。ウェハレベルレンズアレイ同士を重ね合わせた状態で、各基板部１に対してスペーサ２が接合された位置が、各基板部１で同じになるようにする。
【００８８】
そして、同図（ｂ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板部１を、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数のレンズモジュールに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、各切断ラインを境界として分割されたスペーサ２が、各切断ラインに隣接するレンズモジュールにそれぞれ付属する。こうして、複数のレンズ部１０を備えたレンズモジュールが完成する。この手順では、重ね合わされるそれぞれの基板部１に対するレンズ部１０及びスペーサ２の位置が同じであるため、分離された複数のレンズモジュールの構成はいずれも同じになる。また、重ね合わされるそれぞれの基板部１のうち、最上部の基板部１を基準に切断ラインの位置を決定し、切断すればよい。
【００８９】
なお、分離されたレンズモジュールは、スペーサ２を介して図示しないセンサモジュールやその他の光学素子を備えた基板に組み付けられてもよい。
【００９０】
このように、複数のウェハレベルレンズアレイ同士をスペーサを介して重ね合わせ、その後に、ウェハレベルレンズアレイの基板部１をスペーサ２ごとダイシング工程で切断すれば、分離されたレンズモジュールを個別に重ね合わせる場合に比べて、効率よくレンズモジュールを量産することができ、生産性が向上する。
【００９１】
図１２は、撮像ユニットを製造する手順を示す図である。この手順では、１つの基板部１と該基板部１に複数のレンズ部１０が一体成形されたレンズモジュールをセンサモジュールに接合してダイジングし、複数の撮像ユニットに分離する例を説明する。
【００９２】
先ず、同図（ａ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。そして、基板部１の下側の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。
【００９３】
次に、複数の固体撮像素子Ｄが配列された半導体基板Ｗを準備する。ウェハレベルレンズアレイの基板部１と、半導体基板Ｗとの位置合わせを行った後、該基板部１をスペーサ２を介して半導体基板Ｗの上側の面に接合する。このとき、基板部１に設けられた各レンズ部１０の光軸の延長が固体撮像素子Ｄの中央部とそれぞれ交わるようにする。
【００９４】
そして、同図（ｃ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板部１と半導体基板Ｗとを接合した後、基板部１を、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数の撮像ユニットに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、スペーサ２は、各切断ラインを境界として分割され、各切断ラインに隣接する撮像ユニットにそれぞれ付属する。こうして、撮像ユニットが完成する。
【００９５】
このように、ウェハレベルレンズアレイに予めスペーサ２を接合しておき、その後に、ウェハレベルレンズアレイの基板と固体撮像素子Ｄを備えた半導体基板Ｗを重ね合わせて、基板部１及び半導体基板Ｗをダイシング工程で一緒に切断すれば、分離されたレンズモジュールにそれぞれスペーサ２を介してセンサモジュールを接合して撮像ユニットを製造する場合に比べて、効率良く撮像ユニットを量産することができ、生産性を向上することができる。
【００９６】
図１３は、図１２の構成とは別の撮像ユニットを製造する手順を示す図である。この手順では、２つの基板部１と各基板部１に複数のレンズ部１０が一体成形されたウェハレベルレンズアレイを、固体撮像素子が設けられた半導体基板に接合してダイジングし、それぞれが２つのレンズ部１０を備えた複数の撮像ユニットに分離する例を説明する。
【００９７】
先ず、同図（ａ）に示すように、２つのウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。そして、重ね合わせる２つの基板部１それぞれの下側の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。そして、重ね合わせるウェハレベルレンズアレイの基板部１同士の位置合わせを行い、下方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板部１の上面に、上方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板部１の下面を、スペーサ２を介して接合する。ウェハレベルレンズアレイ同士を重ね合わせた状態で、各基板部１に対してスペーサ２が接合された位置が、各基板部１で同じになるようにする。
【００９８】
次に、複数の固体撮像素子Ｄが配列された半導体基板Ｗを準備する。重ね合わされた状態の複数のウェハレベルレンズアレイの基板部１と、半導体基板Ｗとの位置合わせを行う。その後、最下部に位置する該基板部１を、スペーサ２を介して半導体基板Ｗの上側の面に接合する。このとき、基板部１に設けられた各レンズ部１０の光軸の延長が固体撮像素子Ｄの中央部とそれぞれ交わるようにする。
【００９９】
そして、同図（ｃ）に示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板部１と半導体基板Ｗとを接合した後、基板部１及び半導体基板Ｗを、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数の撮像ユニットに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、スペーサ２は、各切断ラインを境界として分割され、各切断ラインに隣接する撮像ユニットにそれぞれ付属する。こうして、複数のレンズ部１０を備えた撮像ユニットが完成する。
【０１００】
このように、複数のウェハレベルレンズアレイ同士をスペーサ２を介して接合しておき、その後に、最下部のウェハレベルレンズアレイの基板部１と固体撮像素子Ｄを備えた半導体基板Ｗを重ね合わせて、基板部１及び半導体基板Ｗをダイシング工程で一緒に切断している。このような手順によれば、分離されたレンズモジュール同士を重ね合わせ、更に、各レンズモジュールとセンサモジュールとを接合していくことで各撮像ユニットを製造する場合に比べて、効率良く撮像ユニットを量産することができ、生産性を向上することができる。
【０１０１】
本明細書は以下の内容を開示する。
（１）基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とが形成されたウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
第１型と第２型で前記基板部と前記複数のレンズ部とを一体の成形物として成形する工程と、
前記成形物を硬化する工程と、
硬化させた後、前記第１型及び前記第２型のうちの少なくとも一方から超音波振動を加える工程と、
前記成形物を離型する工程と、を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（２）上記（１）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記第１型と前記第２型とのうち、前記成形物が付着する側の型に対して、該型の成形物と接する面とは反対側から、前記基板部の厚み方向に超音波振動を加えるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（３）上記（１）又は（２）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記第１型及び前記第２型のうち超音波振動を加える側に共振部を接触させ、該共振部を介して振動部から超音波振動を加えるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記第１型及び前記第２型が金属材料からなるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記基板部及び前記複数のレンズ部の材料がエポキシ樹脂又はアクリル樹脂であるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（６）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記基板部及び前記複数のレンズ部の材料がアクリル樹脂であるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法によって得られたウェハレベルレンズアレイ。
（８）上記（７）に記載の前記ウェハレベルレンズアレイの前記基板をダイシングして、前記レンズごとに分断してなるレンズモジュール。
（９）上記（８）に記載のレンズモジュールであって、
前記基板部の前記レンズの周囲にスペーサが設けられたレンズモジュール。
（１０）上記（８）に記載のレンズモジュールであって、
前記レンズが形成された前記基板を複数備え、複数の前記基板同士がそれら間にスペーサを挟んで重ね合わされるレンズモジュール。
（１１）上記（９）又は（１０）に記載のレンズモジュールを備えた撮像ユニットであって、
撮像素子と、
前記撮像素子が設けられた半導体基板とを備え、
前記基板部と前記半導体基板とが、前記スペーサを介して一体に接合された撮像ユニット。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
上記ウェハレベルレンズアレイの製造方法は、デジタルカメラ、内視鏡装置、携帯型電子機器等の撮像部に設けられる撮像レンズを製造する際に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１      基板部
１０    レンズ
１２    上型
１４    下型
２２    共振部
２４    振動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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