(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂材料の硬化に伴う収縮によっても、型の転写面と樹脂材料との密着が維持され、型の転写面の形状、が正確に転写でき、またレンズ部間の距離精度が高いウェハレベルレンズアレイの製造方法の提供。【解決手段】一次元または二次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部１と、を有し、該レンズ部及び該基板部１が樹脂材料で一体に形成されるウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記レンズアレイの一方の表面に整合する第１の型１０２の転写面と、該レンズアレイの反対側の表面に整合する第２の型１０４の転写面との間に前記樹脂材料を配置し、前記レンズ部の前記樹脂材料を硬化する第１の硬化工程と、該基板部を含む前記基板部の前記樹脂材料を硬化する第２の硬化工程と、をこの順で有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。【選択図】図１６
2011104844.tif 000002
【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からなるウェハレベルレンズアレイをエネルギー硬化性の樹脂で一体に成形するウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
一対の型部材の間に前記樹脂を供給する工程と、
前記一対の型部材の間で前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記レンズ部となる前記樹脂にだけエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第１の硬化工程と、
その後、少なくとも前記基板部を含む部位の前記樹脂にエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第２の硬化工程と、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、
前記樹脂が、熱硬化性又は光硬化性の少なくともいずれかを有する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の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側から、レンズ部に相当する部位にのみ光を照射す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３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２の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側から、ウェハレベルレンズアレイ全体に熱を供給す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の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側に、レンズ部の配置パターンに対応する位置に設けられた加熱部を配置し、該加熱部によってレンズ部に相当する部位にのみ熱を供給す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１〜５のいずれか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の硬化工程及び前記第２の硬化工程のうち少なくとも一方と同時に、または、前記第１の硬化工程と前記第２の硬化工程との間で、前記一対の型部材の間隔を小さくして前記樹脂に圧力を加えるウェハレベルレンズアレイの製造方法。  
【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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、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。このような小型かつ多数のレンズを製造する方法としては、基板に複数のレンズを成形した構成であるウェハレベルレンズを製造し、基板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。
【０００４】
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センサ基板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センサ基板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。
【０００５】
従来、ウェハレベルレンズとしては、例えば下記特許文献に示すものがある。
【０００６】
特許文献１には、複数のレンズが成形された基板を重ね合わせた多層のウェハレベルレンズの構成が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、基板上に成形材料を供給し、型によって該基板上にレンズを成形する方法が記載されている。
【０００８】
また、複数のレンズを有するものとして、上述のウェハレベルレンズとは別に、基板と一体ではない構成を有するマイクロレンズアレイが知られている。
例えば特許文献３には、基板の片面に形成された樹脂層を、孔付き基板に圧着して硬化させることで、型を不要としている。
また、特許文献４においては、二層構造のマイクロレンズアレイを製造するに当たり、一層目を先に形成し、二層目を該一層目を透過させた光で硬化させることにより、２つの層の光軸を合わせる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５３９２７６号公報
【特許文献２】国際公開第０７／１０７０２５号
【特許文献３】特開平７−２４８４０４号公報
【特許文献４】特開２００３−２９４９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
樹脂材料からなるレンズを、型を用いて形成する際、樹脂材料は一般的に硬化する過程で収縮し、型との規制によって残留応力が発生し、成形体の収縮を引き起こす。樹脂材料が収縮すると、型との転写面の形状が樹脂材料に正確に転写されず、例えば樹脂材料からなるレンズ部の光学特性の低下が懸念される。
またウェハレベルレンズの場合、複数枚のウェハを貼り合わせることで１つのレンズユニットを構成する。その際に、各ウェハ面内のレンズ間距離（ピッチ）の再現性がよければ毎回各ユニットの光軸は一致するが、面内のレンズ間距離にばらつきが生じると、貼り合わせたユニットの光軸がばらつくため、面内で光学性能のばらつきを引き起こす。結果として、光学特性を満たすユニットの取り数が減少するため、得率の低下を引き起こす。
本発明は、一次元又は二次元に配列された樹脂材料からなる複数のレンズ部を有する造型物の各レンズ部を精度よく形成すること、及び、複数のレンズ部間の距離を精度よく形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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からなるウェハレベルレンズアレイをエネルギー硬化性の樹脂で一体に成形するウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
一対の型部材の間に前記樹脂を供給する工程と、
前記一対の型部材の間で前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記レンズ部となる前記樹脂にだけエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第１の硬化工程と、
その後、少なくとも前記基板部を含む部位の前記樹脂にエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第２の硬化工程と、を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法である。
【００１２】
本発明の製造方法は、レンズ部の樹脂材料を基板部より先に硬化させる工程を含む。これにより、レンズ部の樹脂材料が硬化収縮しても、未硬化の基板部から樹脂材料が流動することが可能なため、レンズ面の残留応力が減少し、レンズ形状の転写精度を高めることができる。この方法によれば、射出成型のように、硬化収縮を見越して樹脂を追加的に供給する必要はなく、簡便に高精度のレンズが成型できる。
また、レンズ部が先に硬化し、レンズ部の流動性が低下するため、レンズアレイ面内の残留応力が分散され、各レンズ間距離を高精度で均一化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のウェハレベルレンズアレイの製造方法によれば、樹脂材料の硬化に伴う収縮によっても、型の転写面と樹脂材料との密着が維持され、型の転写面の形状が正確に転写される。また樹脂内の残留応力が面内に分布されるため、レンズ部間の距離精度が維持される。それにより、樹脂材料からなるレンズ部とレンズ連結部を精度よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ウェハレベルレンズアレイの構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すウェハレベルレンズアレイの構成のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】レンズモジュールの構成の一例を示す断面図である。
【図４】撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。
【図５】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６】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７】ウェハレベルレンズセットの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【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】基板部の他の構成例を示す図である。
【図１０】１０Ａ及び１０Ｂ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。
【図１１】１１Ａ及び１１Ｂは、レンズモジュールの製造方法の手順を示す図である。
【図１２】レンズモジュールを製造する手順の別の例を示す図である。
【図１３】１３Ａ及び１３Ｂは、撮像ユニットを製造する手順を示す図である。
【図１４】１４Ａ及び１４Ｂは、撮像ユニットを製造する手順の別の例を示す図である。
【図１５】露光マスクを示す図である。
【図１６】１６Ａ及び１６Ｂは、露光による第１及び第２の硬化工程を示す図である。
【図１７】１７Ａ及び１７Ｂは、加熱による第１及び第２の硬化工程を示す図である。
【図１８】実施例で評価を行ったアレイ上のレンズ間ピッチを示す図である。
【図１９】１９Ａ〜１９Ｃは硬化工程における樹脂の流動及び応力について示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
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。
図１は、ウェハレベルレンズアレイの構成の一例を示す平面図である。図２は、図１に示すウェハレベルレンズアレイの構成のＡ−Ａ線断面図である。
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。この構成例では、図１のように、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。実質的に同等の光学特性を有する樹脂とは、基板部１及びレンズ部１０のそれぞれの樹脂が硬化したときに、光学特性が実質的に同じになる樹脂の意味である。ここで、実質的に同等の光学特性とは、屈折率（ｎｄ）の差が０．０１以下であって、かつ、アッベ数（νｄ）の差が５以下である範囲のものをいう。屈折率（ｎｄ）の差は、０．００５以下がより好ましく、０．００３以下が更に好ましく、０が最も好ましい。アッベ数（νｄ）の差は、２以下がより好ましく、１以下が更に好ましく、０が最も好ましい。
レンズ部は、その裏表に所定のレンズ面が形成されている。レンズ裏表の形状は同一であっても異なっていても良い。またレンズ形状は凸の球面に限らず、凹の球面や非球面であってもよく、凸若しくは凹の球面、又は非球面を種々に組み合わせることができる。本案では樹脂材料で一体に形成されることにより、基板部の厚み内部に潜り込むようなレンズ形状を採用することも可能となり、レンズ設計の自由度が高まる。
【００１６】
図３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及び図２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。
【００１７】
図４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。
【００１８】
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。又は、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
なお、図３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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５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５は、成形型の型開き状態を示している。図６は、図５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６は成形型の型閉じ状態を示している。
【００２５】
図５及び図６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。
本発明のウェハレベルレンズセットを構成するウェハレベルレンズアレイの少なくとも１つは、基板部と、該基板部とを後述する樹脂組成物で一体に成形し得られる、モノリシックタイプのウェハレベルレンズアレイであり、成型された基板部にレンズを形成するのではなく、流動性を持った樹脂組成物を型に流し込み、基板部とレンズ部を同時に成型したものである。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図６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。
【００３２】
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。
レンズ部の材料として熱硬化樹脂を使用する場合には、基板部１を上型１２及び下型１４ごとオーブン等で加熱してもよいし、上型１２及び下型１４の少なくとも一方をホットプレート等で加熱してもよい。熱硬化樹脂を使用する場合には、型は熱伝導性の高い材料、例えば金属製であることが好ましい。
【００３３】
次に、図７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５及び図６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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
また、硬化させる際に成形物が収縮するため、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。具体的には、後述する第１の硬化工程及び前記第２の硬化工程のうち少なくとも一方と同時に、又は、第１の硬化工程と前記第２の硬化工程との間で、前記一対の型部材の間隔を小さくして前記樹脂に圧力を加えることが好ましい。
圧力はレンズ形状の転写精度とレンズの機械的な破損（割れ）のバランスをみて適宜調整されるが、一般的に１００ｋｇｆ〜６００ｋｇｆであり、好ましくは３００〜４５０ｋｇｆである。
【００３８】
硬化後、上型１２及び下型１４を型開き状態とする（ステップＳ４）。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。
【００３９】
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Ｓ５）。
【００４０】
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。
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。
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。
【００４１】
図９は、基板部１の他の構成例を示す図である。図９に示すように、基板部１には、レンズ部１０を成形する部位を除く領域に、基板部１の反りを防止するため肉厚に形成してなるリブ１４が設けられていてもよい。こうすれば、リブを設けた位置の基板部１の剛性が大きくなるため、反りが生じすることを防止できる。リブ１４は、基板部１の面に格子状や放射状や円環状に形成することができる。なお、リブ１４の形状は特に限定されない。
【００４２】
基板部１のレンズ部１０を成形する部位を除く領域に、他の部材と重ね合わせるときのスペーサ１２が設けられていてもよい。他の部材としては、例えば、他のウェハレベルレンズアレイや半導体基板である。こうすれば、ウェハレベルレンズアレイを他のウェハレベルレンズアレイや半導体基板に重ね合わせるために別途スペーサを設ける工程を省略することができる。
なお、スペーサ１２は、基板部１やレンズ部１０とは異なる他の材料からなるものを別途取り付けられたものでもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
図１０Ａ及び１０Ｂ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。ウェハレベルレンズアレイの基板部１の一方の表面（同図では下方の面）には、スペーサ１２が一体に設けられている。
同図１０Ｂ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１２（図１４参照）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。
【００４５】
なお、本例では、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。一方で、レンズモジュールを製造する際のダイジングは、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て複数のレンズモジュールに分離する。
【００４６】
図１１Ａ及び１１Ｂ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。
【００４７】
先ず、図１１Ａ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。
【００４８】
次に、図１１Ｂ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、各切断ライン上に位置するスペーサ１２も同時に切断される。スペーサ１２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。
【００４９】
なお、分離されたレンズモジュールは、スペーサ１２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。
【００５０】
このように、ウェハレベルレンズアレイの基板部１に予めスペーサ１２を一体成形しておき、その後に、スペーサ１２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１２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。
【００５１】
図１２は、レンズモジュールを製造する手順の別の例を示す図である。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。
【００５２】
先ず、図１２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１２が成形されている。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、重ね合わせ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１２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１２の位置が、各基板部１で同じになるようにする。
【００５３】
そして、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う位置のスペーサ１２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１２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１２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。
【００５４】
なお、分離されたレンズモジュールは、スペーサ１２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。
【００５５】
このように、複数のウェハレベルレンズアレイ同士を重ね合わせ、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。
【００５６】
図１３Ａ及び１３Ｂ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。
【００５７】
先ず、図１３Ａ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。基板部１の下側の面にはスペーサ１２が一体成形されている。
【００５８】
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１２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。
【００５９】
そして、図１３Ｂ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、各切断ライン上に位置するスペーサ１２も同時に切断される。スペーサ１２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。
【００６０】
このように、ウェハレベルレンズアレイに予めスペーサ１２を成形しておき、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１２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。
【００６１】
図１４Ａ及び１４Ｂは、撮像ユニットを製造する手順の別の例を示す図である。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。
【００６２】
先ず、図１４Ａ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。重ね合わせる２つの基板部１それぞれの下側の面には、スペーサ１２が予め成形されている。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１２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に対するスペーサ１２の位置が、各基板部１で同じになるようにする。
【００６３】
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。
【００６４】
そして、図１４Ｂ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、各切断ライン上に位置するスペーサ１２も同時に切断される。スペーサ１２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。
【００６５】
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１２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。
【００６６】
＜樹脂材料＞
ウェハレベルレンズは、レンズ部と基板部とは光透過性の樹脂材料で一体に形成されている。
レンズ部及び基板部を形成する樹脂材料としては、光硬化性又は熱硬化性の少なくともいずれかを有することが好ましく、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂、又は光硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂、又はこれらの混合物が使用できる。
【００６７】
樹脂材料としては、例えばエネルギー硬化性の樹脂組成物を好適に用いることができる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線（例えば紫外線、電子線）の照射により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。樹脂材料は活性エネルギー線硬化性と共に熱硬化性を有する樹脂であることも好ましい。
【００６８】
樹脂材料は、モールド形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
【００６９】
また、樹脂材料は、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂材料にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’-ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。
【００７０】
また、樹脂材料は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂組成物としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂組成物（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂組成物（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）等）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）等）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂組成物（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂組成物（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂組成物（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など）が物性最適化の観点からは好ましい。
【００７１】
また、樹脂材料は、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’−ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開２００６／０９５６１０号公報、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。
【００７２】
また、樹脂材料には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。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、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。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、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタ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）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、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。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍ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。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。
【００７３】
樹脂材料に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、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（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又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（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。
【００７４】
また、また、樹脂材料には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。
【００７５】
また、樹脂材料には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号〔００６３〕〜〔００７０〕）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。
【００７６】
樹脂材料は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性組成物が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。
【００７７】
＜硬化＞
本発明の製造方法においては、
前記一対の型部材の間で前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記レンズ部となる前記樹脂にだけエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第１の硬化工程と、
その後、少なくとも前記基板部を含む部位（好ましくはウェハレベルレンズアレイ全面）の前記樹脂にエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第２の硬化工程と、を有する。
【００７８】
硬化工程におけるエネルギーの種類は限定されないが、紫外線等のエネルギー線又は熱が付与されることが好ましい。
【００７９】
硬化工程が光により行われる場合、光源は可視光でも赤外光でも紫外光でも良いが、効果のエネルギー及び取り扱いの容易さから紫外光が好ましく、例えば波長４６０ｎｍ以下、好ましくは波長４１０〜１９０ｎｍ、より好ましくは波長３８０ｎｍ〜２８０ｎｍの光を用いることができる。
露光は型部材を通して行われることが好ましい。そのため、紫外光を用いて効果する場合には、石英ガラス等の露光に用いる光に対して透明な材料で型の少なくともレンズ部を作ることが好ましい。
【００８０】
第１の硬化工程を光で行う場合、前記一対の型部材のうち少なくとも一方（通常はいずれか一方）の型部材の外側から、露光マスク等を介してレンズ部に相当する部位にのみ光を照射することが好ましい。
光をレンズ部のみに照射する方法としては、例えば、光源をレーザー光とし、アレイのうちレンズ部のみに照射（直描）させることもできるし、基板部を遮蔽するマスクを介して露光を行うこともできる。
【００８１】
また、第１の硬化を光で行い、第２の硬化を熱により行うことも好ましい。この場合、レンズ部を透明な材料、基板部を不透明な材料で構成した型を用いてもよい。
図１５は、レンズに対応する箇所に穴１１２が開いた露光マスク１１１を表す。露光マスク１１１は露光光源に対して不透明である。レンズ部１１２は穴が開いていても、露光光源に対して透明な部材であっても良い。
図１６Ａは、型部材１０２、１０４を用い、マスク１１１を介して紫外光により第１の硬化工程を行う概念図である。マスク１１１は図１５におけるマスク１１１のＢ−Ｂ線断面を表す。マスク１１１により基板部は遮光されるため、アレイ１はレンズ部のみ露光されて紫外線硬化反応が進行する。
図１６Ｂは、紫外光により第２の硬化工程を行う概念図である。本工程においてはマスクを介さず、アレイ１の全面を露光し、基板部も硬化させる。
【００８２】
硬化工程が熱により行われる場合は通常熱硬化性樹脂が用いられる。与えられる熱量は熱硬化性樹脂の硬化温度に合わせて適宜設定される。
【００８３】
第１の硬化を熱により行う場合には、レンズ部を選択的に硬化させるため、例えば加熱手段（例えばホットプレート）をレンズ部のみに接触させることができる。また、レンズ部と基板部とが異なる温度に設定した加熱手段を用いることもできる。また、レンズ部と基板部のどちらか一方、又はそれに対応する型部材に断熱材を挟んで加熱を行うこともできる。
前記第１の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側に、レンズ部の配置パターンに対応する位置に設けられた加熱部を配置し、該加熱部によってレンズ部に相当する部位にのみ熱を供給することが好ましい。
図１７Ａは、レンズ部のみが型部材１０２、１０４に接触するホットプレート１１３、１１４を用いて第１の硬化工程を行う概念図である。ホットプレート１１３、１１４はレンズ部に相当する部位のみが型部材に接触し、アレイ１のレンズ部のみで熱硬化反応が進行する。
図１７Ｂは、熱により第２の硬化工程を行う概念図である。本工程においてはホットプレート１１５、１１６が型部材１０２、１０４の全面に接触するため、アレイ１の全面を加熱し、基板部も硬化させる。なお、１１５、１１６の加熱手段はホットプレートに限定されず、例えば第２の硬化工程においては、アレイ全体を型部材に挟み込んだままオーブン等で全面を加熱してもよい。
第１・第２の両硬化工程を共に熱により行う場合、前述のように型部材は透明である必要はなく、例えば金属による型を用いることもできる。
また第１の硬化工程を温度により行う場合、型部材のレンズ部と基板部との間で温度の伝導率が低いことが好ましく、例えば型部材のレンズ部と基板部との間に断熱部を設けることもできるし、型部材のレンズ部と基板部のどちらか一方（好ましくは基板部）に熱伝導率の低い材料を用いることもできる。
【００８４】
図１９Ａは紫外光（ＵＶ）による第１の硬化工程が進行する際の樹脂材料の流動について示した概念図である。マスク１１１を介した露光により、レンズ部１２１のみ硬化が進行する。この際樹脂材料に硬化収縮が生じるが、この時点で基板部１２２の樹脂材料は硬化していないため流動性があり、矢印のように樹脂材料が基板部１２２からレンズ部１２１に流動し、レンズ部１２１の体積の減少が抑制される。
【００８５】
図１９Ｂは、先にレンズ部を硬化せずに、全面を紫外光で露光し硬化させた際に、レンズアレイ１２０内に生じる内部応力を示す概念図である。樹脂が硬化する際の収縮するため、矢印のようにレンズアレイの中心部に向かって内部応力が溜め込まれる。この内部応力によりレンズ間の距離のばらつきやレンズ形状の転写精度に影響を及ぼすことが懸念される。
図１９Ｃは、本発明の方法、即ち第一の硬化工程でレンズ部のみを硬化させ、ついで第２の硬化工程でアレイ全体を硬化させた際に、レンズアレイ内に生じる内部応力を示す概念図である。樹脂が硬化するものの、レンズ部は上述のように基板部１２２から樹脂材料が流動することにより内部応力は緩和される。また基板部１２２は内部応力が残るものの、レンズ部１２１が先に硬化しているので、レンズ部１２１が固定末端となり、応力の影響は相対的に小さくなる。なお、レンズアレイを光学素子とした際に、基板部１２１の厚さが減少してもレンズの機能には影響しない。よって、レンズ形状の転写精度及びレンズ間の距離の均一性が改善する。
【００８６】
第１の硬化は、レンズ部がある程度硬化した状態とし、第２の硬化で全体を硬化させることが好ましい。具体的には、第１の硬化でレンズ部の３０％以上の樹脂において硬化反応が進行させた後、第２の硬化に移行して全体を硬化させることが好ましい。更に好ましくは、第１の硬化でレンズ部の硬化反応が５０％以上進行した後に第２の硬化に移行して全体を硬化させることが好ましい。
【００８７】
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からなるウェハレベルレンズアレイをエネルギー硬化性の樹脂で一体に成形するウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
一対の型部材の間に前記樹脂を供給する工程と、
前記一対の型部材の間で前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記レンズ部となる前記樹脂にだけエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第１の硬化工程と、
その後、少なくとも前記基板部を含む部位の前記樹脂にエネルギーを付加することにより該樹脂を成形し硬化させる第２の硬化工程と、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、
前記樹脂が、熱硬化性又は光硬化性の少なくともいずれかを有する樹脂であ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の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側から、レンズ部に相当する部位にのみ光を照射するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
４．
上記３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２の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側から、ウェハレベルレンズアレイ全体に熱を供給するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
５．
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の硬化工程では、前記一対の型部材のうち一方の型部材の外側に、レンズ部の配置パターンに対応する位置に設けられた加熱部を配置し、該加熱部によってレンズ部に相当する部位にのみ熱を供給するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
６．
上記１〜５のいずれか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の硬化工程及び前記第２の硬化工程のうち少なくとも一方と同時に、又は、前記第１の硬化工程と前記第２の硬化工程との間で、前記一対の型部材の間隔を小さくして前記樹脂に圧力を加えるウェハレベルレンズアレイの製造方法。  
【実施例】
【００８８】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００８９】
［使用樹脂］
硬化性樹脂としてアクリル系モノマーであるビスコート＃７００（大阪有機化学（株））９９．５重量％に対して光重合開始剤としてイルガキュア９０７（チバ・スペシャリティケミカルズ（株））を０．５重量部混合攪拌したものを使用した。
【００９０】
［使用型］
厚さ１．０ｍｍ、直径８０．０ｍｍの石英ガラス基板に、ウェットエッチングによりΦ２．０ｍｍの凸レンズに対応するくぼみを面内に２０．０ｍｍ間隔で形成した。更に樹脂と型とするガラス基板の離型性を改良するために、エッチング処理を施した後にシランカップリング剤を用いて表面をフッ素化処理し、１対のガラス製の型部材を作成した。
【００９１】
［硬化方法］
上述の型の上にレンズ部位及び基板部位が満たされるように光硬化性樹脂をディスペンサ（ｓｕｐｅｒ  Σｘ：武蔵エンジニアリング社製）を用いて滴下し、７００μｍのスペーサーを外周部に設置した後、もう一方の型部材を載せて、ＵＶ露光又は加熱を行った。
【００９２】
［ＵＶ露光装置］
ＵＶ露光装置としては超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機（日立電子エンジニアリング株式会社製）を用いて、主波長３６５ｎｍ、露光量７０ｍＪ／ｃｍ２で露光を行った。またパターン露光を行う場合、レンズ部位以外を遮光部とした石英露光マスクを型部材の上に直接設置し、パターン露光を行った。
【００９３】
［評価装置］
成形したレンズアレイ基板のレンズピッチ測定には、レーザー変位計（ＬＴ−９０００：キーエンス社製）を用いて作製した基板の面内の厚み分布を測定することでレンズ頂点部間の距離を測定した。また同様の手法を用いて、型部材のピッチ間隔を事前に測定している。同条件で作製したレンズアレイ基板を３枚作製し、型部材のピッチ間隔との差をバラツキとして評価した。また一枚のレンズアレイ基板上で、図１８のａ〜ｈに示すように計８箇所のレンズ間の距離（ピッチ）の測定を行った。
【００９４】
［比較例１］
上述の型で加圧した樹脂を、マスクを介さずに型部材の上面から面内全体に露光を行った。その後、型から樹脂成形体を剥離し、レンズピッチ間の評価を行った。
【００９５】
［実施例１］
上述の型で加圧した樹脂を、上記露光マスクを介して型部材の上面からパターン露光を行った。その際、レンズ部位のみ透光性を有するフォトマスクを使用し、ＩＲ測定からレンズ部位の樹脂の５０％に達する条件で露光を行った。続いて、フォトマスクを取り外して二回目の露光を全体に行った。その後、型から樹脂成形体を剥離し、レンズピッチ間の評価を行った。
【００９６】
［実施例２］
上述の型で加圧した樹脂を型部材の上面からパターン露光を行った。その際、レンズ部位のみ透光性を有するフォトマスクを使用した。続いて、フォトマスクを取り外した上で樹脂成形体を型と共にマッフル炉に投入し、９０℃１時間加熱を行った。その後、型から樹脂成形体を剥離し、レンズピッチ間の評価を行った。
【００９７】
［結果比較］
結果を下記の表に示す。実施例１、２は、比較例１と比較して、各アレイ内でのピッチ均一性も、製造した複数のアレイ間でのピッチ均一性も高いことがわかる。
【００９８】
【表１】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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