(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部（１１２ａ）をもったレンズ（１１４）を製造するための方法であって、
（ａ）基板（１００）を用意するステップであって、該基板（１００）はその第１の表面（１０２）からその第２の表面（１０４）まで延びている凹所（１０６）を備えている基板であるステップと、
（ｂ）第１の所望のレンズ表面に従った形状（１１０）を有する犠牲材料（１０８）を前記凹所に設けるステップと、
（ｃ）レンズ材料（１１２）を、該レンズ材料（１１２）が前記第１の所望のレンズ表面に従った形状を有するように前記基板（１００）及び前記犠牲材料（１０８）へ塗布するステップと、
（ｄ）前記犠牲材料（１０８）を除去することにより最終的な前記レンズ部（１１２ａ）を生成するステップと、を含んでおり、
ステップ（ｂ）は、前記基板（１００）と、前記第１の所望のレンズ表面（１１２ａ）に従って成形された部位（１１０）を有している第１の鋳型とを、前記基板の凹所（１０６）と前記第１の鋳型とが整列するように、互いに接触させて配置するステップと、
前記犠牲材料（１０８）を前記基板（１００）、前記凹所（１０６）及び前記第１の鋳型へ塗布するステップと、
塗布された前記犠牲材料（１０８）を硬化させるステップと、
前記第１の鋳型を取り除くステップと、を含んでいるレンズ製造方法。
【請求項２】
前記第１の鋳型は、前記犠牲材料（１０８）が前記基板（１００）の前記第１の表面（１０２）の一部分に塗布されるように成形されている請求項１に記載のレンズ製造方法。
【請求項３】
前記凹所（１０６）が、前記基板（１００）の前記第１の表面（１０２）から前記基板（１００）の第２の表面（１０４）まで延びていて、前記基板を貫く穴を画定しており、
前記第１の鋳型が前記基板（１００）の前記第２の表面（１０４）に配置され、
犠牲材料（１０８）が前記穴を少なくとも部分的に満たしかつ前記第１の所望のレンズ表面を定めるべく前記第１の鋳型を完全に満たすように、犠牲材料（１０８）が前記基板（１００）の前記第１の表面（１０２）から前記第１の鋳型及び前記穴へ塗布される請求項１に記載のレンズ製造方法。
【請求項４】
ステップ（ｃ）における前記レンズ材料（１１２）の塗布は、該レンズ材料（１１２）の第１の面を成形ずみの前記犠牲材料（１０８）に従って成形するステップを含んでおり、
ステップ（ｃ）は、前記レンズ材料（１１２）の前記第１の面とは反対の第２の面を第２の所望のレンズ表面に従って成形するステップをさらに含んでいる請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項５】
前記基板（１００）と、前記第２の所望のレンズ表面に従った形状を有している第２の鋳型（１４０）とを、該第２の鋳型（１４０）と成形ずみの前記犠牲材料（１０８）とが整列するように配置するステップをさらに含んでいる請求項４に記載のレンズ製造方法。
【請求項６】
前記レンズ材料（１１２）は前記第２の鋳型（１４０）を前記基板に配置する前又は配置した後に塗布され、
前記レンズ材料（１１２）が前記第２の鋳型（１４０）を前記基板に配置した後に塗布される場合は、前記基板（１００）と前記第２の鋳型（１４０）が前記所望のレンズ外形によって定められる距離を間に有するように配置され、ステップ（ｃ）において前記レンズ材料（１１２）が成形ずみの前記犠牲材料（１０８）を備えた前記基板（１００）と前記第２の鋳型（１４０）との間の空間へ導入され、
前記レンズ材料（１１２）が前記第２の鋳型（１４０）を前記基板に配置する前に塗布される場合は、前記第２の鋳型（１４０）が、前記レンズ材料（１１２）を前記所望のレンズ外形に従って成形すべく前記レンズ材料（１１２）へ配置される請求項５に記載のレンズ製造方法。
【請求項７】
ステップ（ｂ）は前記犠牲材料（１０８）を硬化させるステップを含んでおり、
ステップ（ｃ）は前記レンズ材料（１１２）を硬化させるステップを含んでおり、
ステップ（ｄ）は前記犠牲材料（１０８）を溶かすステップを含んでいる請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記基板（１００）は複数の凹所（１０６）を備えたウエハである請求項１から７のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項９】
前記レンズ材料（１１２）の硬化に先立って、前記レンズ材料（１１２）のうちの隣り合う凹所（１０６）の間の部位をマスクするステップと、
前記レンズ材料（１１２）のうちのマスクされている部位（１１２ｃ）を除去するステップと、
を含んでいる請求項７に記載のレンズ製造方法。
【請求項１０】
レンズ材料（１１２）からなり、支持部（１１２ｂ）、並びに第１の所望のレンズ表面及び第２の所望のレンズ表面を有するレンズ部（１１２ａ）を備えているレンズ構造と、
第１の表面（１０２）に凹所（１０６）を備えている基板（１００）と、
を備えており、
前記レンズ構造の支持部（１１２ｂ）が前記基板（１００）の前記第１の表面（１０２）に取り付けられ、前記レンズ構造のレンズ部（１１２ａ）が前記基板の凹所（１０６）に整列するように、前記レンズ構造が前記基板（１００）に配置されており、
前記レンズ部は請求項１から９のいずれか一項に記載のレンズ製造方法より製造されたものであるレンズ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレンズ（１１４）を１個又は複数個備えている光学系。
【請求項１２】
当該光学系の所望の光学特性に応じて、前記複数個のレンズ（１１４）の各々のレンズ外形及び基板厚さが選択されており、それらの複数個のレンズ（１１４）が積層され、かつ画像センサと積層されている請求項１１に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、光学系の分野に関し、さらに詳しくは、レンズ及びそのようなレンズの製造の分野に関する。本発明の実施の形態は、ウエハスケール光学系に関し、さらに詳しくは、例えば携帯電話機及び携帯情報端末などのデジタルカメラのレンズ装置又は光学系において、特にＣＭＯＳ撮像センサと組み合わせて使用することができるウエハスケールのレンズ設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハスケール光学系の分野においては、厚いガラス基板へＵＶ硬化型ポリマー材料を供給し、このポリマー材料を所望のレンズ形状に成形することによってレンズが製造される。そのポリマー材料はガラス基板の片面又は両面に配置することができる。複数のそのようなレンズウエハが互いに直接的に又は１つ以上のスペーサウエハを用いて積層される。スペーサウエハとしては、穴をもつガラス又はポリマーの基板を用いることができる。このようにして、それぞれのレンズは、撮像面に対して或る距離に配置される。次いで、ウエハが切断され、それぞれの光学系が撮像センサへ取り付けられる。
【０００３】
この手法は、機械的及び構造的な理由で不利である。それは、撮像ビーム経路における高屈折率材料、すなわち空気の屈折率ｎ＝１に対して約１．５という屈折率ｎを有する材料（例えば平行板を形成する基板）、の量が光学系の設計によって所望される量よりも多いからである。これにより、画像の品質が低下し、この画像の品質の低下を補うために、積層体においてより多数のレンズ及び／又はより複雑な形状のレンズが必要になる。したがって、特定の撮像エラーの発生を回避する「古典的な」レンズ設計の適応、及びそれらの古典的なレンズ設計に当てはまる設計規則の使用は、そのようなウエハスケールのレンズ設計においては使用することができない。
【０００４】
上述のウエハスケールの光学系及びその積層体は、デジタルカメラにおいて使用でき、かつ、その性質ゆえに常に基板（ウエハ）と一体である。それらの基板がその一方又は両方の面に形成されるレンズ（ＵＶポリマーで複製されたもの）と比べて比較的厚いことは、製造の観点からは実は好ましいことである。しかしながら、これは、収差を軽減し、特に小さな非点収差を得るために、例えば１つ又は複数の強く湾曲した薄い凹凸レンズからなる構成が適用される古典的な対物レンズ設計において見られるレンズ構成に相反するものである。このことは現状のウエハスケールのレンズ設計の欠点である。それは、これらの設計における非点収差という明らかな問題のために、はるかに複雑な（高度に非球面である）レンズ形状が適用されたとしてもそれらの光学的性能が低いからである。厚い基板という問題は、同じ方向へ湾曲した表裏のレンズ表面を有するレンズである上述の凹凸レンズにおいて特に明らかである。上述のように、従来からの光学系においては、凹凸レンズの強い曲率が望まれるが、この設計規則をウエハスケールの光学系に適用すると、対向するレンズ領域の間にガラス基板を設けることを必要とする。凹凸レンズの対向する表面の強い曲率に鑑み、レンズがその光学的利点を失わないように大きなレンズ厚さが必要とされる。
【０００５】
ウエハスケールでレンズを製造するための別の手法は、ポリマー材料からレンズウエハ全体をエンボス加工することであり、きわめて薄いレンズの生成を可能にする。しかしながら、ウエハそのものが安定な支持装置（例えば、安定なガラス製の支持体）ではないため、この手法は不利である。この不安定な支持が、ウエハの厚さ及びたわみに関する非均質性につながる。また、横方向の不確かさにつながるウエハの収縮も観察される。これらの影響は、複数のウエハ又はプレートを互いに積み重ねることができないほど深刻である可能性がある。
【０００６】
この技術分野において知られているレンズ製造のための他の手法は、レンズの射出成型である。しかしながら、射出成型を使用してレンズを生成するための機械装置及びプロセス工程に関する処理の諸経費の点で不利である。さらに、ウエハスケールでの製造は不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、基板上に形成されたレンズ構造を有し優れた撮像品質を実現できる優れたレンズ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の方法及び請求項１５に記載のレンズによって達成される。
【０００９】
本発明は、レンズを製造するための方法であって、
（ａ）第１の表面に凹所を備えている基板を用意するステップと、
（ｂ）第１の所望のレンズ表面に従った形状を有する犠牲材料を前記凹所に設けるステップと、
（ｃ）レンズ材料を、該レンズ材料が前記第１の所望のレンズ表面に従った形状を有するように前記基板及び前記犠牲材料へ塗布するステップと、
（ｄ）前記犠牲材料を除去するステップと、
を含んでいる方法を提供する。
【００１０】
さらに、本発明はレンズ構造及び基板を備えたレンズを提供するものであり、前記レンズ構造はレンズ材料からなり、支持部並びに第１の所望のレンズ表面及び第２の所望のレンズ表面を有するレンズ部を備えており、前記基板は第１の表面に凹所を備えている。そして、前記支持部が前記基板の前記第１の表面に取り付けられ、前記レンズ部が前記凹所に整列するように、前記レンズ構造が前記基板に配置されている。
【００１１】
さらに、本発明は１つ又は複数の本発明のレンズを備えた光学系を提供するものであり、当該光学系の所望の光学特性に応じて積層された複数のレンズが設けられる場合には、それに応じてそれらの複数のレンズの各々のレンズ表面及び基板厚さが選択される。さらに、光学系の所望の光学特性に従って選択された厚さを有するスペーサをレンズの間に設けることができる。
【００１２】
ＵＶポリマーで複製されたレンズが形成される基板の使用を必要とする従来からのウエハスケール技術に関して上述した問題を克服するために、本発明の手法は光路に不必要な材料（例えば、ガラス）を設けることを回避する。
【００１３】
本発明のいくつかの実施の形態によれば、レンズは、基板（例えば、ガラス基板）の１つ又は複数の凹所又は貫通穴の上方での多段階の犠牲材料プロセスによって製造される。ガラス基板の一方又は両方の表面にレンズを直接形成する従来からの手法はもはや採らない。本発明の手法の利点は、光路に「厚い」ガラスが存在しないことにある。したがって、レンズの厚さは、はるかに好都合なレンズ形状の使用を可能にする光学的設計によって実質的に決定される。撮像ビームの経路の空洞の外側のガラス基板は依然として維持されるため、この構成の全体としての機械的安定性も保証される。
【００１４】
このように、従来からの手法と比べたとき、本発明の手法は光学的設計の観点から有利である。本発明によらない場合、収束する光束へ基板の厚さによって非点収差が持ち込まれ、したがって従来からのウエハスケールのレンズの光学的設計においては、これをより多くの素子及び／又はより複雑なレンズ形状によって補正しなければならなかった。あるいは、より低い光学的性能で我慢しなければならなかった。基板の厚さは、「高屈折率の材料」が必要以上に光路に存在することを意味するため、ＴＴＬ（ＴＴＬ＝総行路長）を増加させる。高屈折率材料、すなわち高い屈折係数「ｎ」を有する材料（ｎが約１．５）は、光路におけるその部分fが小さい屈折率のものであったと仮定した場合に比べてその部分の行路をｎ×ｆへ増加させる。したがって、光路での高屈折率材料が少ないほど、行路の増加が少ない。厚い基板においてもＴＴＬを小さくするために、慣習的には、光線がレンズ積層体の前方で外へ曲げられ、ＣＲＡ（ＣＲＡ＝主光線角）を小さくするために画像センサの近くで光軸に向かって再び曲げられる。これは、レンズの実際には必要でない大きな屈折力につながり、そのような大きな屈折力が、やはり複雑なレンズ形状によって補正しなければならない強い収差をもたらす。しかし、そのような複雑なレンズ形状は、不必要に厳しい公差につながる。
【００１５】
古典的なレンズの設計においては、凹凸レンズが典型的には好まれる構成要素であり、レンズの厚さは、機械的な制約／プロセス上の制約によってではなく、光学的な必要性によって決定することが試みられる。基板の厚さ又は残余の複製層の厚さなどの幾何学的制約の数を少なくすることは、自由度を増すため、一般にレンズの設計を単純にする。光学系は、光束がレンズを通って伝播するときに生じる光線の曲がりが少ないほど、公差に関してより良好であり、あるいは公差を問題にしない。したがって、レンズ表面に対して光ビームを可能な限り垂直に入射させるように意図され、結果としてレンズ表面を強く曲げる必要がある。これらのレンズ表面の間に基板が必要である場合には、レンズの中央の厚さがきわめて大きくなり、結果として上述の問題を伴うことを意味する。
【００１６】
本発明の手法を適用することで、光路に基板を設ける必要が回避される。本発明の設計によれば、レンズ構造そのものだけ、又はレンズ構造のうちの光学的に必要とされる／必須の部分だけが光路内に位置し、したがって上述の問題が回避される。
【００１７】
本発明のいくつかの実施の形態によれば、ＭＥＭＳマイクロマシニングと類似であると考えることができるレンズ製造プロセスが教示される。このプロセスによれば、凹所、穴又は空洞を備えた基板又はウエハ（例えばガラス基板又はウエハ）が使用される。その凹所がフォトレジストなどの可溶性の押し型(stamp)材料又は犠牲材料で満たされ、その押し型材料又は犠牲材料にネガのレンズ表面構造が形成される。次いで、可溶性でないレンズ材料を塗布することによって所望の第２の面のレンズ形状が形成される。その後、犠牲材料だけを除去しレンズ材料は除去しない溶媒を使用して、犠牲材料が溶かされる。
【００１８】
本発明の手法の利点は、もはやガラス基板を考慮に入れる必要のない設計にてウエハ・スケール・レンズを今や製造できる点にある。１つのさらなる利点は、収束ビームの経路において光学的に不必要なガラス基板（＝平行板）を回避することによって、光収差形式の非点収差が軽減又は完全に回避される点にある。したがって、生じうる画像誤差を追加の手段及び／又は複雑な設計を有するレンズによって補正することは、もはや必要ではない。これは、より単純な設計につながり、光学系のコストを低くする。
【００１９】
本発明のいくつかの実施の形態を、添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１Ａ〜Ｄは、本発明の一実施形態に従って平凸レンズを製造するための工程を示している。
【図２】図２Ａ〜Ｄは、本発明の一実施形態に従って平凹レンズを製造するための工程を示している。
【図３】図３Ａ及びＢは、図１の平凸レンズの別の設計を示している。
【図４】図４Ａ〜Ｄは、本発明の一実施形態に従って鋳型(mold)及び図３Ａに示した基板を使用して凹凸レンズを製造するための工程を示している。
【図５】図５Ａ〜Ｅは、本発明の一実施形態に従って両凸レンズを製造するための工程を示している。
【図６】図６Ａ〜Ｉは、本発明の一実施形態に従って複数の凹凸レンズをウエハスケールで製造するための工程を示している。
【図７】図７Ａ〜Ｆは、図６Ｄに示したプロセス工程の後から出発して図６の凹凸レンズアレイを製造するための代案を示している。
【図８】図８Ａ〜Ｆは、図６に示した実施形態及び図７に示した実施形態に従って製造することのできる光学系において使用するためのウエハ・スケール・レンズの種々の構成を示している。
【図９】図９は、本発明の一実施形態によるレンズを、感光領域を備えたチップに取り付けて備えている光学系を示している。
【図１０】図１０Ａ及びＢは、感光ガラス材料からなるウエハを使用してウエハスケールのレンズを製造する一実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は平凸レンズを製造するための一実施形態を示している。
【００２２】
図１Ａに示されるように、２つの反対向きの表面１０２及び１０４と、凹所１０６とを備えた基板１００（断面図にて示されている）が用意される。凹所１０６は、基板１００の上面１０２に形成され、基板１００の厚さを貫いて基板１００の下面１０４まで延びることで、基板１００を貫く穴を画定している。基板１００の穴は、可溶性ポリマー（犠牲材料）１０８によって一時的に満たされる（図１Ｂを参照）。ポリマーは、従来からのフォトレジストなど、溶剤（例えば、アセトン又はイソプロパノール）に溶けるポリマーであってもよく、又は水溶性の特別なポリマー／フォトレジスト（典型的には、ポリビニルアルコール主体）であってもよい。ポリマー１０８の或る部位１１０が、第１の所望のレンズ表面に従って形成れる。 部位１１０は、凹所１０８内のポリマー材料１０８にのみ形成される。
【００２３】
最終的なＵＶポリマー１１２（有機−無機の混成ポリマーであってよい）が、図１Ｂに示されている基板へ塗布される。ポリマー１１２は、ＵＶポリマー１１２が凹所又は穴１０６に強く重なるように、すなわち基板１００の上面１０２へも延びるように、塗布される。ポリマー１１２の面のうち、基板１００に面する面は犠牲層１０８の部位１１０によって第１の所望のレンズ面に成形され、反対側の面は意図されるレンズ構造の第２の面のネガ形状の一部分を有する押し型を使用することによって成形することができる。ここでは、生成すべきレンズが平凸レンズであるため、この場合はレンズ構造の背面の成形に使用される押し型は平たい形状である。押し型を使って材料１１２を成形した後には図１Ｃに示されているような構造が得られる。ポリマー１１２の硬化後に、一時的なポリマー材料１０８が穴１０６から取り除かれ、図１Ｄに示されている構造（最終的なレンズ）が得られる。最終的なレンズ１１４は、レンズ構造１１２と支持部１００とを備えている。レンズ構造１１２は、レンズ部１１２ａと支持部１１２ｂとを備えている。従来からの手法と異なり、レンズ部１１２ａは、光線の経路にいかなるガラス材料又は他の「高屈折率」（空気又は真空の屈折率よりも高い）の透明材料も有さずに、基板１００の凹所１０６の上方に設けられている。
【００２４】
図２は平凹レンズを製造するための図１と同様のプロセスを示しており、図２Ａ〜Ｄに示されているその工程は、一時的なポリマー材料１０８が所望の凹レンズを得るために異なった形状とされている点を除き、基本的に図１に示されている工程と同じである。
【００２５】
図１Ｂ及び２Ｂにおいて、一時的なポリマー材料１０８が基板及び穴１０６を覆い、その後にポリマー材料１０８の一部１１０が第１の所望のレンズ表面に従って成形されるようにポリマー材料１０８を設けることができる。基板１００によるレンズ構造の支持を可能にすべくレンズ材料１１２が少なくとも部分的に基板１００に接触することを確実にするため、基板１００の上面１０２の少なくとも一部分がポリマー材料１０８から露出するように、ポリマー材料１０８をリソグラフィ又はインプリントのプロセスによって成形又は構成してもよい。ポリマー材料１０８への部位１１０の形成は、わずかに変形可能な材料を用意し、押して第１の所望の表面を形成するための押し型を使用し、その後に変形可能な材料を硬化させることによって行ってもよい。他の実施の形態においては、ポリマー１０８は、フォトリソグラフィによるエッチングプロセスによって成形することができる。あるいは、ポリマー材料１０８は液体の形態で供給してもよい。その場合、液体材料が凹所１０８へ流し込まれ、レンズの第１の所望の表面を定める部位１１０は鋳型を押し付けることによって形成することができる。次いで、材料１０８が、熱又は他の手段（例えば、ＵＶ照射）によって硬化させられる。
【００２６】
あるいは、ポリマー１０８を前もって用意してもよい。すなわち、ポリマー材料のブロックが用意され、第１の所望のレンズ表面及び凹所１０６の寸法に従って成形される。この前もって準備されたブロックが凹所１０６へ挿入され、図１Ｂ及び図２Ｂに示される構造が得られる。
【００２７】
以下で、図３を参照して、図１の平凸レンズの別の設計を説明する。図１又は図２に関して説明した実施の形態と比べたとき、基板１００は凹所１０６を備えているが、凹所１０６は基板の上面１０２から基板の下面１０４へ延びてはいない。図３Ａに示されているように、凹所の下端は閉じられている。図３Ｂは基板１００とレンズ構造１１２とを備えたレンズ１１４を示している。レンズ構造１１２はレンズ部１１２ａと、基板１００に載っている支持部１１２ｂとを備えている。図３Ｂに示されているレンズ１１４を製造するための工程は、犠牲材料１０８の除去が異なる方法で行われる点を除き、図１又は図２において説明した工程と実質的に同じである。図１及び２によれば、凹所が基板を完全に貫いて延びているので犠牲材料１０８を基板１００の下側から除去できるが、図３の実施の形態によれば、凹所１０６を基板１００の周囲へ接続するために、基板１００に１又は複数の開口１１６が設けられている。開口又はチャネル１１６は、例えば図３Ｂに示されている空洞の「側壁」や底部など、基板の任意の位置に設けることができ、すなわちチャネル１１６は基板の側面又は下面１０４から凹所１０６へ延ばすことができる。図３Ｂにはチャネルは１つだけしか示されていないが、複数のチャネルを設けてもよい。チャネル１１６はレンズ構造１１２の形成後に設けてもよく、あるいは前もって、すなわち図３Ａに示されている構造の状態のときに設けてもよい。
【００２８】
凹所又は空洞１０６をポリマー材料１０８で満たした後、犠牲層を形成し、レンズ材料を塗布し、そのレンズ材料を硬化させた後、その１又は複数の開口１１６を通って溶媒が空洞へ供給されることで、犠牲材料１０８が溶かされ、チャネル１１６を介して取り除かれる。ポリマー材料１０８の除去の後、１又は複数のチャネル１１６は、空洞１０６を環境から封じるために再び閉じてもよい。図３の実施の形態においては、図３に参照符号１２０によって示されているように、追加の回路が基板１００の下部に設けられるように、基板１００をあらかじめ加工することができる。その回路は、レンズ構造１１２によって回路１２０の所望の領域へ結合される入射光線又は他の電磁ビームを受け取る感光領域又は他の感受性領域を含むことができる。回路１２０の加工は凹所１０６を介して行うことができる。別の実施の形態においては、図３Ａに示した構造を、２つの基板又はウエハ、すなわち凹所１０６が厚さの全体を貫いて延びている上側ウエハと、回路１２０を備える下側基板とを用意することによって得ることができる。次いで、線１２２によって示されているように２つの基板がウエハ接合され、図３Ａに示される構造が得られる。別の実施の形態においては、追加のスペーサ層を基板１００及び１０４の間に設けることができる。
【００２９】
下側基板のスペーサ基板へのウエハ接合に関する限りにおいて、所望の光学系を得るように、回路１２０を備えたこの下側基板を図１Ｄ又は図２Ｄに示した構造に接合できることに注意すべきである。
【００３０】
さらに、レンズ構造を製造するための上述の加工を、ウエハスケールにおいて行うこともできること、すなわち同時に複数のレンズの形成を可能にする複数の凹所を備えたウエハに基づいて行うこともできることに注意すべきである。レンズ構造の画定に続いて、ウエハを図３に示されるようにそれぞれの回路を含んでいるさらなるウエハに接合し、次いで切断して個々の素子を得ることができる。あるいは、レンズウエハを最初に切断し、切断されたそれぞれの素子を所望の回路を備えている基板又は素子へ取りつけることもできる。
【００３１】
次に、本発明のさらなる実施の形態を、図４を参照して説明する。図３Ａに示したような基板を用いる凹凸レンズユニットの製造を説明する。図４Ａは基板１００を示している。線１２２は基板１００が２つの基板のウエハ接合によって形成できることを示しており、一方の基板は凹所１０６を備え、他方の基板は回路１２０を備えている。鋳型１２４が、レンズ材料が塗布されるポリマー材料又は犠牲材料１０８の所望の形状を定める。そのポリマー材料１０８を成形するための鋳型１２４は、レンズ部１２４ａ及び支持部１２４ｂを備えている。鋳型１２４は、凹所１０６を犠牲材料１０８で満たした後、又は凹所１０６を犠牲材料１０８で満たす前に設けられる。後者の状況が図４Ｂに示されている。図４Ｃに示されている後続の工程において、ポリマー材料１０８が開口又はチャネル１１６を介して凹所１０６へ導入される。あるいは、ポリマー材料１０８が図４Ａに示されている開いた凹所１０６へ導入され、その後に鋳型１２４が取りつけられる。どちらのプロセスにおいても、第１の所望のレンズ表面を定める部位１１０が凹所１０６の上方の領域に形成されるように、ポリマー材料１０８が鋳型１２４によって成形される。ポリマー１０８の硬化後に鋳型１２４が取り除かれ、そのいま成形されたポリマー材料１０８へレンズ材料１１２が塗布される。ポリマー１０８から遠い方のレンズ材料１１２の表面が、第２の所望のレンズ表面（図４では、凸面）に従って成形（例えば、押し型によって）されることで、所望の凹凸レンズが画定される。次いで、ポリマー１０８が１又は複数の開口１１６を通って取り除かれ、図４Ｄに示されるような光学系又はレンズ構造が得られる。最終的なレンズ構造１１２、より具体的には最終的なレンズ構造１１２のそれぞれの支持部１１２ｂ、が基板１００の上面１０２に載ることを確実にするために、鋳型１２４は支持部１２４ｂを画定している。
【００３２】
図５は、本発明の別の実施の形態に従って両凸レンズを製造するための工程を示している。図１及び図２に関して説明した方法と同様の方法で、基板１００が図５Ａに示されるように用意される。犠牲材料となるポリマー材料１０８が凹所１０６に供給され、生成すべき所望の第１のレンズ表面に従って成形される（図５Ｂを参照）。この構造へレンズ材料１１２が塗布される。レンズ用の鋳型又は押し型１２６が、所望のレンズ構造又は第２のレンズ表面形状１２６ａを画定する。図５Ｃに図示されている矢印によって示されるように、鋳型又は押し型１２６が材料１１２へ押しつけられる。材料１１２の硬化後に押し型１２６が図５Ｄに図示されている矢印によって示されるように取り除かれ、犠牲材料１０８の除去後に、図５Ｅに示されるように基板１００の凹所１０６の上方に位置する両凸レンズ構造１１２が得られる。
【００３３】
本発明のさらなる実施の形態を、ウエハにもとづくレンズ構造の製造に関して説明する。これらの実施の形態によれば、穴が設けられたスペーサウエハが使用され、それらの穴は、可溶性のポリマー材料（例えば、図１に関して上述したような材料）で一時的に満たされる。そのポリマーにおいて、第１のレンズ表面形状（例えば、凹凸レンズの背面）が、穴の位置にのみ形成される。次いで、最終的なＵＶポリマー（例えば、Microresist Technology GmbHのOrmocompなどの有機−無機混成ポリマー）が塗布され、ここでは意図される前面のネガ形状を有している押し型によってレンズの前面の所望の形状が形成される。ポリマーレンズ材料は、ウエハへの接続を可能にすべく穴に強く重なるように塗布される。レンズ構造を定めているポリマー材料の硬化後に、一時的なポリマーが穴の内部からも取り除かれ、基板に取り付けられて自立している薄いが強い湾曲のレンズがもたらされる。これらの工程は、他のレンズについて繰り返すことができる。光学系の所望の構造に応じて、ウエハの厚さ及び向きが、全体としての系の所望の光学的特性が得られるように選択される。
【００３４】
図６は、凹凸レンズのアレイの製造の実施の形態を説明している。複数の穴又は開口１０６を有するスペーサウエハ１００が用意される。これらの複数の穴又は開口１０６はウエハ１００の上面１０２からウエハの下面１０４まで延びている（図６Ａを参照）。穴あきウエハ１００は所望の厚さに製造され、開口１０６は、例えば基板１００の厚さにわたるエッチングもしくは精密粉末ブラストによるか、特別な形状の鋳型でウエハ１００を鋳造することによるか、又は特別な押し型を用いた複製によって形成されている。さらに、レンズ型ウエハ１３０が用意される。レンズ型ウエハは、支持層１３２と、支持層１３２上に配置されたパターン層１３４とを備えている。パターン層１３４は、レンズ型ウエハの成形ずみ部分１３６によって示されるように、生成すべき凹凸レンズについて意図される第１の面のネガ形状を定めるようにパターン加工されている。図６Ａに示されているように、レンズ型ウエハ１３０のパターン層１３４の成形ずみ部分１３６の数は、支持ウエハ１００の開口１０６の数に対応している。支持ウエハ１００とレンズ型ウエハ１３０は、図６Ａに示されているような形状を有するように組み立てられる。
【００３５】
支持ウエハ１００とレンズ型ウエハ１３０は、開口１０６がレンズ型ウエハの成形ずみ部分１３６に整列するように互いに整列させられる。より具体的には、ウエハ１００と型１３０は、これら２つの構成要素を整列させたときに、開口１０６の中心が、レンズ型ウエハ１３０のパターン層１３４の上面１３８の凹所を定めている成形ずみ部分のそれぞれの開口に整列するように製造されている。さらに、図６Ａに示した実施の形態において、ウエハ１００の穴又は開口１０６は対応する成形ずみ部分又は凹所１３６の横寸法よりも大きい横寸法を有しており、それぞれの開口１０６の第１の部分が開口又は凹所１３６に重なり、開口１０６の外周部分が型ウエハ１３０の上面１３８の一部に重なるようになっている。
【００３６】
ウエハ１００と１３０と図６Ｂに示されているように接触させられる。ウエハ１００とウエハ１３０は、整列させられて組み立てられた後、例えばクランプされることによって、互いに一時的に取り付けられる。
【００３７】
可溶性の鋳型材料（例えば、フォトレジスト）が図６Ｂに示されている構造へ塗布され、その可溶性の鋳型材料１０８がウエハ１００のそれぞれの開口１０６及びレンズ型ウエハ１３０の成形ずみ部分１３６の両者を満たすようにされる。その可溶性の鋳型材料（犠牲材料）を、スペーサウエハ１００の上面１０２を覆うように塗布することができる。鋳型材料１０８を、例えばスピンコーティング又はスプレーコーティングによって図６Ｂに示されている構造へ塗布することができる。以降の複製工程のために、ポリマー材料又は可溶性の鋳型材料１０８が硬化させられる。硬化により、ポリマー材料は、ウエハ１００の該当の表面へきわめて強力／堅固に結合又は接着する。図６Ｂは、可溶性の鋳型材料（犠牲材料）がスペーサウエハ１００の上面１０２にも塗布される旨を示しているが、本発明がそのような実施の形態に限られないことに注意すべきである。むしろ、ポリマー材料１０８を、ウエハ１００の開口１０６が部分的にのみ満たされるように塗布してもよい。この場合、やはり硬化により、ポリマー材料はウエハ１００の開口１０６の側面にきわめて強力／堅固に結合又は接着する。
【００３８】
後続の複製工程が、一般に高い圧力を必要としないことに注意すべきである。実際、ＵＶ複製は、実質的に圧力を必要とせず、又はほぼ圧力を必要とせずに達成される。必要とされる圧力は、低粘度のレンズ材料を、気泡を噛み込むことなくウエハ全体に分配するための圧力であろう。レンズ材料の粘度は、レンズ材料を成形するためにはほとんど力が必要でないような粘度である。レンズ材料（ポリマー）は、ＵＶ照射によって架橋し、安定になる。
【００３９】
図６Ｄに示されている後続の工程において、成形されたスペーサウエハ１００とレンズ型ウエハ１３０は、例えば成型されたスペーサ層１００を型層１３０から持ち上げることによって互いに分離される。
【００４０】
次に、上側型ウエハ１４０が用意される。上側型ウエハ１４０は、支持層１４２と、複数の成形ずみ部分１４６を有するパターン層１４４とを備えている。成形ずみ部分１４６は、上側型ウエハ１４０の表面１４８の凹所によって形成されている。凹所１４６は、凹凸レンズの意図される第２の面のネガ形状を定めるように形成されている。図６Ｅに示されるように、成形されたスペーサウエハ１００が裏返しにされ、レンズ材料（例えば、ＵＶ硬化型ポリマー材料）がスペーサウエハ１００の表面１０４及び犠牲材料１０８へ塗布される。レンズ材料１１２が塗布されたスペーサウエハ１００が上側型ウエハ１４０に対して整列させられる。その整列は、上側型ウエハ１４０の凹所１４６の中心と、スペーサ層１００に形成された犠牲構造１０８の中心が同一線上にくるような整列である。それぞれのウエハ１００及び１４０の整列に続いて、上側型ウエハ１４０が、レンズ材料１１２が塗布されたウエハ１００へ押し付けられ、図６Ｆに示されるように可溶性のスペーサ鋳型の外形１０８上に上側のレンズ外形が形成される。上側型ウエハ１４０によって、所望の第２のレンズ表面形状を備えたレンズ材料１１２が形成されることがかわる。より具体的には、レンズ形状１１２は、この時点ですでに所望のレンズ部分１１２ａと、支持ウエハ１００の表面１０４に重なる必要な支持部１１２ｂとを有している。
【００４１】
図６Ｇに示されている後続の工程において、レンズ材料１１２が硬化させられ、次いでレンズ構造が付着してなるスペーサウエハ１００が、図６Ｇに矢印によって示されているように上側型ウエハ１４０から分離される。
【００４２】
次いで、所望のレンズ構造１１２が付着してなる得られたウエハ１００が、溶媒又は水の槽にさらされることで、図６Ｈに示されるように下側のレンズ外形の犠牲鋳型材料１０８が溶かされ、図６Ｉに示されるようなスペーサが一体化した完成の凹凸レンズウエハが最終的に得られる。レンズ構造のアレイは、レンズ構造のレンズ部１１２ａが追加のガラス材料を必要とせずに支持ウエハ１００の開口又は穴の上方に配置されるようにウエハスケールで形成された複数の凹凸レンズを含んでおり、それにより上述の従来技術の手法の問題が回避される。
【００４３】
図７は、図６Ｄに示したプロセスの工程の後から出発し、図６の凹凸レンズアレイを製造するための別の手法を示している。図７に関して説明される手法は、スペーサと一体化した複数の個別の凹凸レンズをもたらす。図７に示されるプロセスによれば、成形されたスペーサウエハ１００は、図６Ａ〜６Ｄにて説明したような方法で用意される。やはり上側型ウエハ１４０が用意されるが、図７Ａの上側型ウエハ１４０は、レンズ材料の硬化時にＵＶ（紫外）光を遮るマスク領域１５０を型ウエハ１４０内に設けることによって変更されている。そのマスク領域は、型１４０のパターン層１４４に形成された凹所１４６の間に設けられ、犠牲材料１０８の間に配置されたウエハ１００の領域の一部分に重なるように設けられている。マスク領域１５０は、支持層１４２とパターン層１４４との間の境界において、ウエハ１００からなる中間領域の部位「ａ」をマスクし、この中間領域の他の部位「ｂ」はマスクしないように形成されている。
【００４４】
レンズ材料が塗布され、押し型１４０が、レンズ材料へ所望のレンズ構造を形成するために使用される。硬化の工程において、この構造が、図７Ｂに示されるようにレンズ材料１１２を硬化させる紫外光によって照射されるが、マスク領域１４０の下方では、レンズのポリマー材料が硬化しないままである。次いで、型１４０とウエハ１００が図７Ｃに示されるように互いに分離され、得られたウエハ１００が溶媒又は水の槽にさらされることで、下側のレンズ外形の鋳型材料１０８が溶かされる。さらに、レンズ材料１１２のうちの露光されなかったポリマー材料１１２ｃも、同じプロセス及び溶媒において溶かされ（図７Ｄを参照）、又は別のプロセス及び溶媒において溶かされる。得られた構造が図７Ｅに示されており、レンズ構造は図６Ｉに示したレンズ構造と一致しているが、レンズ構造１１２が上述のポリマー材料１１２ｃの除去のためにすでに互いに分離されているのでそれぞれのレンズは個別レンズであり、それぞれのレンズ構造の間に間隔が生じている。これは、分離の際にレンズ材料を切断する必要がないことから好都合である。さらに、基板を積層する際に互いに直接に接着／接合することができ、余計な（不安定な）ポリマーの境界を回避することができる。
【００４５】
図６及び７に示した上述の実施の形態においては、レンズ材料がウエハ１００へ塗布され、その後に押し型１４０が、塗布されたレンズ材料へ所望のレンズ上面形状を形成するために使用されている。レンズ構造の厚さは、ウエハ１００へ塗布されるレンズ材料１１２の量によって定められ、例えば「改良マスク整列機」又は「ＩＱ整列機」などの複製機においてウエハ１００の界面と押し型１４０の界面との間のすき間又は距離を精密に決定することによって制御される。
【００４６】
別の実施の形態においては、押し型１４０とウエハ１００を、未だレンズ材料を塗布していない状態で、図６Ｅ及び図７Ａに示されているように互いに整列させることができる。２つのウエハ１４０と１００は、例えば２つのウエハを所定の互いの距離に配置できるようにする適切な保持装置にそれぞれのウエハを設けることによって、或る間隔にて互いに整列させられる。レンズ構造の所望の厚さに応じてこの間隔が設定され、その後にレンズ材料がウエハ１００と押し型１４０との間の空間へ導入され、次いで図６Ｆ〜Ｉ又は図７Ｂ〜Ｅに関して説明したようにプロセスが続けられる。
【００４７】
図７は、図７Ｅに示されているような方法で、レンズ材料のうちのそれぞれのレンズ部１１２ａとレンズ支持部１１２ｂとの間のそれぞれの部位１１２ｃを溶かすことによって、個別レンズをもたらす実施の形態を説明している。しかしながら、レンズ材料をウエハ１００の全面に供給する代わりに、別のプロセスとして、例えば後にレンズが存在しなければならない位置（すなわち、図７Ａに示した構造１０８の上方）にレンズ材料の液滴を分配することによって、レンズ材料を実際にレンズを形成すべき部位だけに不連続に塗布することができる。レンズ材料を、インクジェット印刷法又は他の適切な手法によって塗布又は分配することができる。
【００４８】
図７に示した個別レンズ構造をもたらすためのさらなる別の案は、押し型ウエハ１４０を改造することである。考えられる変形例が図７Ｆに示されている。図７Ｆは改造された凹所の構造１４６を有する押し型層１４０の部分拡大図を示している。図７Ｆからわかるように、層１４４は、凹所１４６が所望のレンズ外形又は上側レンズ外形を定める第１の部位１４６ａを有するようにパターン化されている。凹所１４６は、後のレンズ構造の支持部１１２ｂを定める支持部１４６ｂを備えている。さらに、パターン化された層１４４は、押し型１４０とウエハ１００とが互いに接触するように、すなわちウエハ１００の表面１０４と押し型１４０の表面１４８とが互いに接触するような構造に形成されている。あるいは、上側のレンズ表面全体が下側のレンズ表面よりも大きいことで、やはり中央のレンズ部１４６ａと周辺のレンズ支持部１４６ｂとがもたらされるように凹所１４６を形成してもよく、そのような形状が図７Ｆに破線１４６ｃによって示されている。
【００４９】
これまで、単独のレンズ又は単独のレンズアレイを説明したが、本発明のいくつかの実施の形態によれば、それぞれのレンズ又はレンズアレイを互いに組み合わせることができ、あるいは上述の方法と同じ方法で製造された別のレンズ構造と組み合わせることができる。図８は、図６又は７の実施の形態に従って製造されたレンズを使用する光学系の種々の構成を示している。図８Ａは２枚の凸面凹凸レンズを下側のレンズを裏返しにして重ねた積層体を示しており、上側の層８０２及び下側の層８０４がこれまでに述べられた実施の形態に従って製造されている。図８Ｂは２枚の凸面凹凸レンズを重ねた積層体を示しており、やはり２つの層が本発明に従って、しかしながら別の鋳型及び別の形状の犠牲材料を使用して製造されている。図８Ｃは凸面凹凸レンズ／凹面凹凸レンズの積層体を示している。図８Ｄは２枚の凹面凹凸レンズの積層体を示しており、図８Ｅは凹面凹凸レンズ／凸面凹凸レンズの積層体を示している。当然ながら、本発明によれば、レンズのさらなる層を追加して、３枚重ねの積層体、又は４つ以上のレンズ層を有する積層体をもたらすことが可能である。層のそれぞれのレンズの数及び構成は、積層レンズ構造を使用する光学系の所望の光学特性に応じて決まる。
【００５０】
図８Ｆは、図８Ａ〜Ｅとは異なり、スペーサ層ではなくそれぞれのレンズが貼り合わせられ、すなわちレンズポリマーの表面が貼り合わせられる実施の形態を示している。やはり、２つのレンズ層はこれまでに述べられた本発明に従って製造されている。
【００５１】
さらに、これまでに述べられた本発明の実施の形態においては、レンズが単一のレンズ材料から製造されている。本発明はそのようなレンズ構造に限られない。例えば、所望のレンズの特性に応じて、同じ又は異なるレンズ材料からなる２つ以上の層を有するレンズ構造を生成することが可能である。例えば、図６Ｇに示した工程に続いて、犠牲材料１０８を溶かす前又は溶かした後で、追加のレンズ材料をウエハ１００へ塗布でき、さらなる押し型を使用して第２のレンズ層の外形の上面を形成することができる。さらなる別の変形例は、複数のレンズ層を互いに離して設けることである。そのような実施の形態においては、図６Ｇに示した構造の上に、例えば可溶性の材料が塗布され、適切な押し型によって構造付けられる。この追加の犠牲材料の硬化の後で、さらなるレンズ材料が塗布され、適切な押し型によって成形され、硬化させられ、最終的に２つのレンズ層の間の犠牲材料が、例えばその犠牲材料の構造に設けられたそれぞれの開口を通じて除去される。追加の層が既存の層の上面に塗布される旨を上述したが、追加の層を既存の層の下面に塗布することも同様に可能であることに注意すべきである。
【００５２】
上述の実施の形態に従って形成されたそれぞれのレンズを、レンズを介して入射光線を受け取る感光領域を少なくとも有する回路を備えている集積回路基板又はウエハへ適用することができる。あるいは、レンズを通して光を出力するために、発光素子を設けてもよい。上述のように、追加の回路を、ウエハスケールで設けることも可能である。そのような実施の形態においては、図６及び７に従って製造されたレンズアレイを、図８に示した実施の形態に従って積層でき、上述の必要な回路を備えているあらかじめ加工ずみの追加の回路層へ設けることができる。その後、ウエハが切断され、それぞれの個別のデバイス（その例が、図９に示されている）が得られる。図９は、レンズ１１４が発光／受光部を有する回路１２０を備えている基板又はチップ１５２に取り付けられている光学系を示している。チップ１５２には、回路１２０を回路基板のそれぞれの電路へ接続すべく回路基板への表面実装を可能にするためのはんだバンプ１５４が設けられている。レンズ１１４は、レンズ部１１２ａと基板１００に取り付けられた支持部１１２ｂとを有するレンズ構造１１２を備えている。
【００５３】
本発明のレンズ構造を製造するための上述の実施の形態において、好ましくは以下の材料が使用される（以下の材料は、あくまでも例であり、本発明がそのような材料に限られるわけではない）。
【００５４】
レンズ材料１１２としては、おおむね任意のＵＶ硬化型ポリマーを使用することができ、さらには熱硬化型ポリマーを使用することも可能であり、より具体的には、有機−無機混成ポリマー（Microresist Technology社のOrmocomp及びOrmocore、 ChemOptics社のExfine CO 150…160（アクリル系）など）、ＳＵ８、ＵＶ接着剤（Gelest社のZipcone UA、 Norland N61、 N63、 N68、 Panacol/Elosol Vitralitシリーズ（V1507、 V9010）、Dymax OPA-20632、 Desotech 3471-2-136、 Epo-Tek OG134など）を使用することができる。
【００５５】
犠牲材料１０８としては、Dymax Gelなどの水溶性の材料、従来からのフォトレジスト（例えば、Hoechst社のもの、アセトン又はイソプロパノールに溶ける）、ポリビニルアルコール（例えば、ＴＤＩ社のもの、水に溶ける）、又はポリストロールを使用することができる。
【００５６】
支持基板１００としては、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、金属、金属メッシュ、鋳造されたポリマー材料、接着剤（ＳＵ８、Epotek）、シリコン、ゲルマニウム、プラスチック、例えば集積回路のパッケージングのための（フィルム補助）樹脂トランスファ成型に使用されるようなエポキシ成型化合物（例えば、充てん材による灰色−黒色）、熱硬化性材料の構造部品、エラストマ、又は顔料を含む他の透明な材料を使用することができる。
【００５７】
ガラスは、黒色の構造化ガラス（例えば、Foturan）又はSchott社のＤ２６３Ｔ、Borofloatであってよい。
【００５８】
ポリマーは、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、Zeonex（ＣＯＰ）、又はTopas（ＣＯＣ）であってよい。
【００５９】
押し型支持層１４２としては、ガラス（マスクブランク）、シリカ／石英、borofloat、Ｄ２６３Ｔを使用することができる。
【００６０】
パターン化された押し型層１４６としては、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、Solvaysolexis社のFluorolinkを使用することができる。
【００６１】
上述の実施の形態において、支持基板又はウエハ１００に開口１０６が設けられている。支持ウエハは、好ましくは、レンズ構造が受光する放射線に対して不透明である。支持ウエハは、もともと不透明な材料であってもよいし、所望の部位を不透明になるように照射することができるガラスウエハ（例えば、Foturan）であってもよい。
【００６２】
本発明の別の実施の形態によれば、基板／ウエハ１００が、さまざまな目的のために構造化することができる感光性ガラス（例えば、Foturan）で形成される。この材料は、独特なガラスの特性（透明性、硬さ、化学的及び熱的な耐性、など）と、厳しい公差及び大きなアスペクト比（穴の深さ／穴の幅）を有するきわめて微細な構造を実現する機会とを兼ね備えている。このガラスは、所望の構造を決定するようにマスクされ、ＵＶ光（例えば、２９０ｎｍ〜３３０ｎｍの間の光）に暴露されると、ガラス内の原子（例えば、銀原子）が、照射された領域に形成され、後の熱処理（例えば、５００℃〜６００℃の間）によってガラスがこれらの原子の周囲に結晶化する。結晶化した領域は、例えば室温でフッ酸の１０％溶液で、未処理の領域に比べて最大で２０倍も高いエッチング速度でエッチングすることができる。基板／ウエハ１００にこのような材料を使用することは、レンズ構造のガラス支持体の構造化を容易に達成できるため、好都合である。
【００６３】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、ウエハスケールにレンズを製造するために上述の材料を使用する実施の形態を示している。図１０Ａは図６Ｉのウエハ１００の一部分の断面図を示している。マスキング、照射、加熱、及びエッチングによって、ウエハ１００が、凹所１０６を画定し、さらにウエハ１００の下面（レンズ１１２とは反対側の表面）からウエハ１００内へ延びる空洞（スリット）３００を画定する構造に形成されている。より具体的には、第１の工程において、ウエハ１００が、空洞３００を画定するようにマスク、照射、加熱及びエッチングされ、第２の工程において、ウエハ１００が、凹所１０６を画定するようにマスク、照射、加熱及びエッチングされる（又は第１、第２の工程がこの逆に行われる。）。第３の工程において、残りのウエハ１００の全体がＵＶ光で照射され、ウエハが不透明（黒色）にされる。第３の工程での照射は、好ましくは、第１及び第２の工程での照射において使用された線量よりも少ない線量で行われる。第３の工程での照射の線量は、ガラスを不透明にするとともに、環境に対するガラスの安定性が保たれるように（すなわち、環境の影響によって材料が誤って除去されることを避けるために）選択される。
【００６４】
空洞又はスリット３００は、ウエハ１００に「切断の通り道」を定めるので好都合である。図１０Ａに、レンズウエハ１１２及び回路ウエハ１０４が接合されたウエハ１００を切断するために使用される切断刃３０２及び３０４が概略的に示されている。図１０Ａのウエハ構造３０６を切断するためには、少量のウエハ材料を除去するだけでよく、すなわち回路ウエハ１０４のシリコン、レンズウエハ１１２のレンズ材料、及びウエハ１００の少量のガラス材料だけを除去すればよい。
【００６５】
図１０Ｂは図１０Ａのウエハ構造３０６の上面図を示している。ウエハ構造３０６の安定性を維持するために、スリット３００が設けられているのはウエハ１００の全領域ではなく、切断用の空洞３００を有さない中実なガラス支持リング３０８が設けられている。
【００６６】
上述のいくつかの実施の形態においては、穴の側壁は基板の表面に対して垂直である。しかしながら、例えば円錐形の開口を得るための傾いた側壁など、他の形状の側壁が望まれる可能性もある。図６及び図７に示した実施の形態において、開口１０６に加えて、切断の際の除去量を減らすために切断用の空洞又は溝（「切断用の逃げ(dicing reliefs)」）をあらかじめ形成しておくように、ウエハ１００を前もってさらに加工することができる。その場合、ウエハはそのような切断用の空洞を持たない中実のガラス支持リングによって囲まれている。
【００６７】
本発明のさらなる実施の形態によれば、絞り（「不透明な表面の開口(opening in a non-transparent surface)」）構造を設けることができる。従来からの手法においては、そのような絞り構造は、レンズ構造の下方に位置するガラス基板上に設けられているが、これが、本発明の教示によればもはや不可能である。したがって、絞り構造は、例えばフォトリソグラフィプロセス又はリフトオフプロセスによって、レンズ構造そのものに設けることができる。さらには、所定の絞りを有するさらなる不透明なスペーサウエハを、レンズ構造が上方に配置される空洞を有しているウエハに設けることが望まれる可能性がある。あるいは、絞り構造を有しているきわめて薄いガラスウエハ又はポリマーシートを設けることが可能であり、これらの絞り構造は、好ましくはリソグラフィプロセスによって生成される。そのような実施の形態におけるガラスウエハ又はポリマーシートの厚さは、この追加のガラス要素による望ましくないひずみを回避するために、基板の厚さの０．０１〜１倍とすることができ、あるいは１０μｍ〜１０００μｍの範囲（あるいは、間に絞りを備えつつ積層／接合された半分の厚さの２枚のガラス／ポリマー板）とすることができる。
【００６８】
上述のいくつかの実施の形態においては、穴の側壁は基板の表面に対して垂直である。しかしながら、例えば円錐形の開口を得るための傾いた側壁など、他の形状の側壁が望まれる可能性もある。
【００６９】
別の実施の形態によれば、いわゆる「キャッチ溝(catch grooves)」が基板に設けられる。キャッチ溝は、余分なレンズ材料を受けるように設けられるものである。例えば、上記の図において、塗布される余分なレンズ材料（レンズ材料を基板／ウエハへ塗布するディスペンサの公差に起因する）を受けるために充分な容積となる寸法をもつリング状の溝を、基板／ウエハ１００の凹所の周囲に設けることができる。
【００７０】
具体的なレンズ形状を上述したが、本発明は上述のレンズ形状に限られないことに注意すべきである。むしろ、任意の所望のレンズ形状を、上述のような本発明のプロセスによって生成し、支持層の開口又は凹所の上方に「自由にぶら下がる」所望の形状のレンズ構造をもたらすことができる。例えば、レンズ形状は平凸レンズ、平凹レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ及び凹凸レンズを含むグループから選択することができ、それらのレンズは任意の球面、円錐、非球面、及び／又はこれらの組み合わせによって描写されるレンズ表面／外形を有することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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