(57)【要約】      （修正有）【課題】成形型作製時の転写精度の低下を抑制し、この成形型により高い形状精度のウエハレンズの製造が可能となり、また、成形型の離型時の破損を防止できるウエハレンズ成形型の製造方法及びウエハレンズの製造方法を提供する。【解決手段】マスター金型から、第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、第１の樹脂型から、第２の樹脂型４０を形成する第２樹脂型形成工程と、を有し、第２樹脂型形成工程は、第１の樹脂型に樹脂材料を塗布する工程と、樹脂材料を硬化させる硬化工程と、第１の樹脂型と硬化した樹脂材料とを離間させる離型工程と、を有し、離型工程は、第１の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ１とし、離型時の樹脂材料のビッカース硬度をＨｖ２としたとき、０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５を満足する樹脂材料の硬化状態で離型が行われるウエハレンズ成形型の製造方法とする。【選択図】図４
2012125932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板上に樹脂製の複数のレンズ部を形成するためのウエハレンズ成形型の製造方法において、
前記レンズ部の形状に対応するマスター金型から、第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、
前記第１の樹脂型から、第２の樹脂型を形成する第２樹脂型形成工程と、を有し、
前記第２樹脂型形成工程は、
前記第１の樹脂型に樹脂材料を塗布する工程と、
前記樹脂材料を硬化させる硬化工程と、
前記第１の樹脂型と硬化した前記樹脂材料とを離間させる離型工程と、を有し、
前記離型工程は、前記第１の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ１とし、
離型時の前記樹脂材料のビッカース硬度をＨｖ２としたとき、
０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足する樹脂材料の硬化状態で離型が行われることを特徴とするウエハレンズ成形型の製造方法。
【請求項２】
前記離型工程の後、ポストキュアをおこなうことを特徴とする請求項１に記載のウエハレンズ成形型の製造方法。
【請求項３】
透光性を有する基板上に樹脂製の複数のレンズ部が形成されたウエハレンズの製造方法において、
前記レンズ部の形状に対応するマスター金型から、第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、
前記第１の樹脂型から、第２の樹脂型を形成する第２樹脂型形成工程と、
前記第２の樹脂型からウエハレンズを形成するウエハレンズ形成工程と、を有し、
前記ウエハレンズ形成工程は、
前記第２の樹脂型と前記基板の間に樹脂材料を介在させる工程と、
前記樹脂材料を硬化させレンズ部を形成する硬化工程と、
前記第２の樹脂型から前記基板及び前記レンズ部を離間させる離型工程と、を有し、
前記離型工程は、前記第２の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ３とし、
離型時の前記レンズ部のビッカース硬度をＨｖ４としたとき、
０．６５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足するレンズ部の硬化状態で離型をおこなうことを特徴とするウエハレンズの製造方法。
【請求項４】
前記離型工程の後、ポストキュアをおこなうことを特徴とする請求項３に記載のウエハレンズの製造方法。
【請求項５】
透光性を有する基板上に樹脂製の複数のレンズ部が形成されたウエハレンズの製造方法において、
前記レンズ部の形状に対応するマスター金型と第１の樹脂材料とを用いて第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、
前記第１の樹脂型と第２の樹脂材料とを用いて第２の樹脂型を形成する第２樹脂型形成工程と、
前記第２の樹脂型と第３の樹脂材料とを用いてウエハレンズを形成するウエハレンズ形成工程と、を有し、
前記第２樹脂型形成工程は、前記第１の樹脂型に前記第２の樹脂材料を塗布する工程と、前記第２の樹脂材料を硬化させる硬化工程と、前記第１の樹脂型と硬化した前記第２の樹脂材料とを離間させる離型工程と、を有し、前記離型工程は、前記第１の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ１とし、離型時の前記第２の樹脂材料のビッカース硬度をＨｖ２としたとき、
０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足する樹脂材料の硬化状態で離型が行われ、
前記ウエハレンズ形成工程は、前記第２の樹脂型と前記基板の間に前記第３の樹脂材料を介在させる工程と、前記第３の樹脂材料を硬化させレンズ部を形成する硬化工程と、前記第２の樹脂型から前記基板及び前記レンズ部を離間させる離型工程と、を有し、前記離型工程は、前記第２の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ３とし、離型時の前記レンズ部のビッカース硬度をＨｖ４としたとき、
０．６５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足するレンズ部の硬化状態で離型が行われることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性を有する平板上に樹脂製の複数のレンズ部を成形するためのウエハレンズ成形型の製造方法及びウエハレンズの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学レンズの製造分野においては、基材となるガラス平板に熱硬化性樹脂等の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知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
更に、この技術を適用した光学レンズの製造方法として、基材となるガラス平板に対して硬化樹脂からなる光学部材を複数設けたいわゆる「ウエハレンズ」を形成することで、複数のレンズ部を一体化された状態で同時に成形し、成形後にガラス平板部をカットする方法が開発されている。この製造方法によれば、光学レンズの製造コストを低減することができる。
【０００４】
このようなウエハレンズの製造方法として、レンズ部の形状に対応した成形型を硬化性樹脂で形成し、この硬化性樹脂で形成された成形型とガラス平板の間に硬化性樹脂を充填して硬化させてガラス平板上に複数のレンズ部を成形するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９２６３８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２２６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載されているように、ウエハレンズの製造方法として、マスター金型からサブマスター成形型を作製し、さらにサブマスター成形型からサブサブマスター成形型を作製し、このサブサブマスター成形型を用いてウエハレンズを製造する方法が知られている。
【０００７】
このような製造方法においては、製造されるウエハレンズの形状精度は、マスター金型から作製されるサブマスター成形型の形状精度、さらにサブマスター成形型から作製されるサブサブマスター成形型の形状精度に依存する。すなわち、中間型を２つの段階で用いるため、成形型作製時の転写精度の低下が、製造されるウエハレンズの形状精度に反映されやすくなるという問題がある。
【０００８】
樹脂型からの成形物の離型工程は、転写精度に大きく影響する工程であり、成形物を良好に離型することは、２つの樹脂型を用いてウエハレンズを製造するに当たっては非常に重要な要素である。ところが、樹脂製の成形型は金属等のマスター成形型に比べて強度が小さいため、樹脂型への負荷が大きい工程である離型工程において、樹脂型が破損する恐れがある。
【０００９】
離型の容易化に寄与し得る一つの方法として、上記特許文献２に示されるように、成形物を完全に硬化させない状態で離型する方法が挙げられる。しかしながら、単に、離型時において成形物が完全に硬化しないようにするだけでは、良好な離型を行うことは難しい。これは、樹脂製レンズや樹脂製成形型に要求される機能や、製造工程上の理由から各樹脂型とレンズとは異なる樹脂材料がしばしば用いられるため、硬化後の樹脂の硬度が様々となり、成形型用の樹脂と成形物用の樹脂との組合せによっては、逆に、離型の際に悪影響を及ぼすことがあると想定されるからである。つまり、離型の際には、成形物の形状安定性が損なわれないように樹脂材料を硬化するだけでなく、樹脂の種類が成形型と成形物とで異なっていても、成形型が離型によって破損しないように硬化させることが求められる。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み、成形型作製時の転写精度の低下を抑制し、該成形型により高い形状精度のウエハレンズの製造が可能であり、離型時の成形型の破損を防止できるウエハレンズ成形型の製造方法及びウエハレンズの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決するために種々検討した結果、成形物の硬度が小さすぎる場合は、離型時に成形物の構成が維持できないことに加えて、成形物の硬度が成形型の硬度に近づきすぎると、離型の際に成形型が破損してしまうことを見出し、本発明に至った。
【００１２】
上記の目的は、下記の構成により達成される。
【００１３】
（１）透光性を有する基板上に樹脂製の複数のレンズ部を形成するためのウエハレンズ成形型の製造方法において、前記レンズ部の形状に対応するマスター金型から、第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、前記第１の樹脂型から、第２の樹脂型を形成する第２樹脂型形成工程と、を有し、前記第２樹脂型形成工程は、前記第１の樹脂型に樹脂材料を塗布する工程と、前記樹脂材料を硬化させる硬化工程と、前記第１の樹脂型と硬化した前記樹脂材料とを離間させる離型工程と、を有し、前記離型工程は、前記第１の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ１とし、離型時の前記樹脂材料のビッカース硬度をＨｖ２としたとき、
０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足する樹脂材料の硬化状態で離型が行われることを特徴とするウエハレンズ成形型の製造方法。
【００１４】
（２）前記離型工程の後、ポストキュアをおこなうことを特徴とする前記（１）に記載のウエハレンズ成形型の製造方法。
【００１５】
（３）透光性を有する基板上に樹脂製の複数のレンズ部が形成されたウエハレンズの製造方法において、前記レンズ部の形状に対応するマスター金型から、第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、前記第１の樹脂型から、第２の樹脂型を形成する第２樹脂型形成工程と、前記第２の樹脂型からウエハレンズを形成するウエハレンズ形成工程と、を有し、前記ウエハレンズ形成工程は、前記第２の樹脂型と前記基板の間に樹脂材料を介在させる工程と、前記樹脂材料を硬化させレンズ部を形成する硬化工程と、前記第２の樹脂型から前記基板及び前記レンズ部を離間させる離型工程と、を有し、前記離型工程は、前記第２の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ３とし、離型時の前記レンズ部のビッカース硬度をＨｖ４としたとき、
０．６５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足するレンズ部の硬化状態で離型をおこなうことを特徴とするウエハレンズの製造方法。
【００１６】
（４）前記離型工程の後、ポストキュアをおこなうことを特徴とする前記（３）に記載のウエハレンズの製造方法。
【００１７】
（５）透光性を有する基板上に樹脂製の複数のレンズ部が形成されたウエハレンズの製造方法において、前記レンズ部の形状に対応するマスター金型と第１の樹脂材料とを用いて第１の樹脂型を形成する第１樹脂型形成工程と、前記第１の樹脂型と第２の樹脂材料とを用いて第２の樹脂型を形成する第２樹脂型形成工程と、前記第２の樹脂型と第３の樹脂材料とを用いてウエハレンズを形成するウエハレンズ形成工程と、を有し、前記第２樹脂型形成工程は、前記第１の樹脂型に前記第２の樹脂材料を塗布する工程と、前記第２の樹脂材料を硬化させる硬化工程と、前記第１の樹脂型と硬化した前記第２の樹脂材料とを離間させる離型工程と、を有し、前記離型工程は、前記第１の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ１とし、離型時の前記第２の樹脂材料のビッカース硬度をＨｖ２としたとき、
０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足する樹脂材料の硬化状態で離型が行われ、前記ウエハレンズ形成工程は、前記第２の樹脂型と前記基板の間に前記第３の樹脂材料を介在させる工程と、前記第３の樹脂材料を硬化させレンズ部を形成する硬化工程と、前記第２の樹脂型から前記基板及び前記レンズ部を離間させる離型工程と、を有し、前記離型工程は、前記第２の樹脂型のビッカース硬度をＨｖ３とし、離型時の前記レンズ部のビッカース硬度をＨｖ４としたとき、
０．６５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足するレンズ部の硬化状態で離型が行われることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、成形型作製時の転写精度の低下を抑制でき、該成形型により高い形状精度のウエハレンズを製造することができ、離型時の成形型の破損を防止することのできるウエハレンズ成形型の製造方法及びウエハレンズの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係るウエハレンズ製造方法により製造されたウエハレンズを模式的に示す斜視図である。
【図２】樹脂型の製造工程で使用されるマスター、形成されるサブマスター及びサブサブマスターの模式的な外観を示す斜視図である。
【図３】ウエハレンズを成形するための樹脂型の製造工程を示す図である。
【図４】図３に示す工程で製造された樹脂型を用いたウエハレンズの製造工程を示す図である。
【図５】基板の両面にレンズ部を形成する場合のウエハレンズの製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係るウエハレンズ製造方法により製造されたウエハレンズを模式的に示す斜視図である。
【００２２】
同図に示すように、ウエハレンズ１は透光性を有する円形状の基板（本例ではガラス基板）３と複数のレンズ部（光学部材）５とを有しており、ガラス基板３上に複数のレンズ部５がアレイ状に配置されている。レンズ部５はガラス基板３の表面に形成されていてもよいし、表裏両面に形成されていてもよい。また、レンズ部５には、光学面の表面に回折溝や段差等の微細構造を有していても良い。
【００２３】
レンズ部５は樹脂５Ａで形成されている。この樹脂５Ａとしては、硬化性樹脂を用いることができる。硬化性樹脂としては大きく分けて光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に分類することができる。光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂及びアリル樹脂であればラジカル重合により反応硬化させることができる。エポキシ系の樹脂であればカチオン重合により反応硬化させることができる。一方、熱硬化性樹脂は上記ラジカル重合やカチオン重合の他にシリコーン等のように付加重合により硬化させることもできる。
【００２４】
まず、図１に示すウエハレンズを成形するための樹脂型の製造工程を説明する。
【００２５】
図２は、樹脂型の製造工程で使用されるマスター、形成されるサブマスター及びサブサブマスターを模式的に示す斜視図である。図２（ａ）はマスター、図２（ｂ）はサブマスター、図２（ｃ）はサブサブマスターを示している。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、マスター１０は、直方体状のベース部１２に対し複数の凹部１６がアレイ状に形成されている。凹部１６はウエハレンズ１の凸部であるレンズ部５（図１参照）に対応する部位である。なお、マスター１０の外形状は、図２に示すように四角形であってもよいし、円形であってもよい。以降は四角形状を例にして説明する。
【００２７】
マスター１０の光学面形状（表面形状）は、凸部が形成された凸形状を有していてもよいし、複数の凹部が形成された凹形状を有していてもよい。但し、本実施例では、樹脂製の中間型を２回用いてウエハレンズの製造を行うので、マスター１０の光学面形状は、ガラス基板３上に成形転写するレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状とする。
【００２８】
マスター１０の材料としては、切削や研削などの機械加工によって光学面形状を創製する場合には、金属または金属ガラスを用いることができる。具体的な金属材料としては鉄系の材料とその他合金が挙げられる。また、機械加工はやや難しいが、ガラスを用いてもよい。マスター１０にガラスを用いれば、金属では透過しないＵＶ光（紫外線）を透過させるというメリットも得られる。一般的に使用されているガラスであれば特に限定されない。
【００２９】
図３は、ウエハレンズを成形するための樹脂型の製造工程を示す図である。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、マスター１０上に未硬化の樹脂３２Ａを塗布する。ここで使用される樹脂材料は、サブマスターを形成するためのものであり、レンズ部５を構成する樹脂として挙げたのと同様の硬化性樹脂を用いることができる。以下、樹脂３２Ａが光硬化性樹脂である場合で説明する。
【００３１】
マスター１０上に樹脂３２Ａを塗布する場合には、スプレーコート、スピンコート、滴下、吐出等の手法を用いる。
【００３２】
マスター１０上に樹脂３２Ａを塗布後、図３（ｂ）に示すように、透光性のサブマスター基板３６を樹脂３２Ａに重ね、マスター１０に対して所定の間隔に保つ。そして、図３（ｃ）に示すように、上方に配置した光源５４を点灯させサブマスター基板３６を介して樹脂３２Ａに光照射する。光源５４としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、ブラックライト、Ｇランプ、Ｆランプ等が挙げられ、線状光源であってもよいし点状光源であってもよい。なお、サブマスター基板３６をマスターに対向させ両者を所定の間隔に保持した後に両者の間隙に樹脂材料を注入するようにしてもよい。
【００３３】
そして、光照射によって樹脂３２Ａを硬化させ、マスター１０の凹部１６を樹脂３２Ａに転写し、樹脂３２Ａに複数の凸部３４を形成する。マスター１０の凹部１６が転写され硬化した樹脂３２Ａをサブマスター成形部３２と呼ぶ。
【００３４】
なお、マスター１０の光学面形状（凹部１６）は、樹脂３２Ａ（サブマスター成形部３２の材料）の硬化収縮、樹脂５Ａ（レンズ部５の材料）の硬化収縮、及び、後述する樹脂４２Ａ（サブサブマスター成形部４２の材料）を見越して設計されていることが好ましい。
【００３５】
サブマスター基板３６は石英であってもよいし、ガラス板であってもよく、十分な曲げ強度とＵＶ光透過率を有することが重要である。
【００３６】
次いで、図３（ｄ）に示すように、マスター１０から一体となったサブマスター成形部３２及びサブマスター基板３６を離型することにより、図２（ｂ）に示した外観を有するサブマスター３０を得る。離型には、例えば、真空チャック装置を用いてサブマスター基板３６を吸着保持し、マスター１０から引き離す工程を採用することができる。サブマスター３０は、サブマスター基板３６に凸部３４が形成されたサブマスター成形部３２が固着されたものである。
【００３７】
また、樹脂３２Ａの硬化を開始した後、マスター１０からサブマスター３０を離型させ、その後、サブマスター３０に対しポストキュア（加熱処理）をおこなうことが好ましい。ポストキュアをおこない、サブマスター３０の樹脂３２Ａを実質的に完全に硬化させることで、サブマスター３０の型寿命を延ばすことができる。
【００３８】
また、マスター１０から硬化した樹脂３２Ａを容易に剥離するためには、マスター１０の表面に離型剤を塗布することが好ましい。離型剤を塗布する場合は、マスター１０の表面改質を行う。具体的には、マスター１０の表面に表面処理によってＯＨ基を立たせる。表面改質の方法は、ＵＶオゾン洗浄、酸素プラズマアッシング等、マスター１０の表面にＯＨ基を立たせる方法なら何でもよい。
【００３９】
次いで、図３（ｅ）に示すように、サブマスター３０上に未硬化の樹脂４２Ａを塗布する。ここで、樹脂材料４２Ａは、サブサブマスターを構成するためのものであり、レンズ部５を構成する樹脂として挙げたのと同様の硬化性樹脂を用いることができる。ここで、本実施形態においては、成形物の離型を少しでも容易にする等の目的で、サブサブマスター用の樹脂材料４２Ａをサブマスター用の樹脂材料３２Ａとは異なるものとしている。なお、レンズ部には、樹脂を完全に硬化させたときの硬度が高い樹脂材料をレンズ用の樹脂材料として用いることが好ましい。従って、そのようなレンズ部が比較的容易に形成できるように、サブサブマスター用樹脂材料としても、樹脂を完全に硬化させたときの硬度が比較的高く、サブマスター用樹脂材料のそれよりも高い樹脂を用いるようにしてもよい。ここでは、樹脂材料４２Ａが光硬化性樹脂材料であるとして説明する。そして、図３（ｆ）に示すように、透光性のサブサブマスター基板４６を樹脂４２Ａに重ね、サブマスター３０に対して所定の間隔に保つ。そして、図３（ｇ）に示すように、上方に配置した光源５４を点灯させサブサブマスター基板４６を介して樹脂４２Ａに光照射する。なお、サブサブマスター基板４６をサブマスター３０に対向させ両者を所定間隔に保持した後に両者の間隙に樹脂材料を注入するようにしてもよい。
【００４０】
樹脂４２Ａを硬化させる場合には、サブマスター基板３０側に配置した光源からサブマスター３０を介して光照射してもよいし、サブマスター３０側とサブサブマスター基板４６側との両側から光照射してもよい。光源としては、上述と同様である。
【００４１】
こうして、光照射により樹脂４２Ａを硬化させ、サブマスター３０の凸部３４を樹脂４２Ａに転写し、樹脂４２Ａに対し複数の凹部４４を形成する。これにより、サブサブマスター成形部４２が形成される。
【００４２】
次いで、図３（ｈ）に示すように、サブマスター３０から一体となったサブサブマスター成形部４２及びサブサブマスター基板４６を離型することにより、図２（ｃ）に示した外観を有するサブサブマスター４０を得る。離型には、例えば、図３（ｄ）と同様の真空チャック装置を用いることができる。
【００４３】
本実施の形態においては、このサブマスター３０とサブサブマスター４０の離型を、サブマスター３０の樹脂型であるサブマスター成形部３２のビッカース硬度をＨｖ１とし、離型時のサブサブマスター成形部４２のビッカース硬度をＨｖ２としたとき、
０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足するサブサブマスター成形部４２の樹脂の硬化状態で行っている。
【００４４】
なお、
０．７５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足するサブサブマスター成形部４２の樹脂の硬化状態で離型すれば、より好ましい。
【００４５】
なお、光照射時の輝度分布や照度（強度）分布を測定し調整した後、照射量、照射時間と樹脂５Ａの硬化の進行度を測定しておき、その測定結果に基づき、照射量、照射時間等を設定することで、樹脂を所望の硬化状態に調整することができる。
【００４６】
これにより、高い形状精度のサブサブマスター成形部４２を形成することができる。離型時に、サブマスター成形部の硬度と、サブサブマスター成形部の硬度とを、上述したように規定することで高い形状精度のサブサブマスター成形部４２を形成でき破損も防止できる詳細な理由は不明であるが、成形物であるサブサブマスター成形部が少なくとも離型時の衝撃に耐え得るだけの硬度を有し、かつ、サブサブマスター成形部の硬度が高くなりサブマスター成形部の硬度に近づきすぎたりサブマスター成形部の硬度を超えてしまったりする場合に発生する、樹脂の収縮によるサブサブマスター成形部のサブマスター成形部への組み付きが防止されるためであると推測される。
【００４７】
以上により、サブサブマスター４０が作製される。サブサブマスター４０の模式的外観を図２（ｃ）に示す。サブサブマスター４０は、サブサブマスター基板４６に凹部４４が形成されたサブサブマスター成形部４２が固着されたものである。
【００４８】
また、離型後、サブサブマスター４０に対しポストキュアをおこなうことが好ましい。ポストキュアをおこない、サブサブマスター４０の樹脂４２Ａを実質的に完全に硬化させることで、サブサブマスター４０の型寿命を延ばすことができる。
【００４９】
なお、本例では、マスター金型からサブマスター成形型を作製し、さらにサブマスター成形型からサブサブマスター成形型を作製し、このサブサブマスター成形型を用いてウエハレンズを製造する例で説明するが、これに限るものでなく、マスター金型からサブマスター成形型を作製し、このサブマスター成形型を用いてウエハレンズを製造してもよい。
【００５０】
図４は、図３に示す工程で製造された樹脂型を用いたウエハレンズの製造工程を示す図である。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、サブサブマスター４０の凹部４４に未硬化の樹脂５Ａを塗布する。ここで、本実施例においては、樹脂材料５Ａはサブサブマスター成形部を構成する樹脂とは異なるものを用いる。例えば、硬化させた後にレンズとして高い光学性能と耐環境性とを発揮できる、架橋密度が高く完全に硬度させたときの硬度が高い硬化性樹脂を用いる。
【００５２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、ガラス基板３を上方から重ねる。
【００５３】
ガラス基板３を重ねる場合に、ガラス基板３は、サブサブマスター４０と軸合わせをするための構造が付与されているのが好ましい。図１に示すように、ガラス基板３が円形状を呈している場合には、例えばＤカット、Ｉカット、マーキング、切欠き部等を形成しておくのが好ましい。ガラス基板３を多角形状としてもよく、この場合にはサブサブマスター４０との軸合わせが容易である。また、ガラス基板３の裏面成形時に表面側の成形光学面との同軸度をあわせるためのマーカーパターンを、表面側の成形時に光学面と同時に成形転写しても良い。なお、ガラス基板３をサブサブマスター４０に対向させた後に両者の間隙に樹脂材料を注入するようにしてもよい。
【００５４】
次いで、図４（ｃ）に示すように、サブサブマスター４０の下方に配置した光源５２及びガラス基板３の上方に配置した光源５４を点灯させ、サブサブマスター４０及びガラス基板３を介して光照射を行う。光源５２、５４の一方のみを点灯させて光照射してもよい。
【００５５】
光源５２、５４としては、上述と同様である。
【００５６】
樹脂５Ａが徐々に硬化してレンズ部５が形成される。その後、図４（ｄ）に示すように、レンズ部５が形成されたガラス基板３、すなわちウエハレンズ１をサブサブマスター４０から離型する。
【００５７】
本実施の形態においては、このサブサブマスター４０とウエハレンズ１の離型を、サブサブマスター４０の樹脂型であるサブサブマスター成形部４２のビッカース硬度をＨｖ３とし、離型時のレンズ部５のビッカース硬度をＨｖ４としたとき、
０．６５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足するレンズ部５の樹脂の硬化状態で行っている。
【００５８】
なお、
０．７５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足するレンズ部５の樹脂の硬化状態で離型すれば、より好ましい。
【００５９】
なお、樹脂５Ａに光照射を行うに当たっては、以下に説明するように、離型の際の硬化状況が適切なものとなるように、照射強度や照射時間等を制御する。好ましくは、予め、光照射時の輝度分布や照度（強度）分布を測定し調整した後、照射強度及び照射時間と樹脂５Ａの硬化の進行度とを測定しておき、照射強度及び照射時間と樹脂硬化の進行度合いとの関係を実験的に把握しておく。そして、照射強度及び照射時間を調整することで樹脂の硬化度合いを制御するようにする。なお、光硬化の進行が遅い樹脂などの場合、さらに加熱温度や加熱時間を制御することで樹脂の硬化状態を制御してもよい。
【００６０】
これにより、高い形状精度のレンズ部５を有するウエハレンズ１（図１参照）が製造される。離型時に、サブサブマスター成形部の硬度と、レンズ部の硬度とを、上述したような関係に規定することで高い形状精度のレンズ部を形成でき破損も防止できる詳細な理由は不明であるが、成形物であるレンズ部が少なくとも離型時の衝撃に耐え得るだけの硬度を有し、かつ、レンズ部の硬度が高くなりサブサブマスター成形部の硬度に近づきすぎたりサブサブマスター成形部の硬度を超えてしまったりする場合に発生する、樹脂の収縮によるレンズ部のサブサブマスター成形部への組み付きが防止されるためであると推測される。図４の場合は、ウエハレンズ１はガラス基板３の一方の面にのみレンズ部５が形成される。
【００６１】
また、ウエハレンズ１をサブサブマスター４０から離型するには、ウエハレンズ１のガラス基板３側を真空チャック装置により吸引保持してサブサブマスター４０から引き離す方法や、ウエハレンズ１（ガラス基板３）とサブサブマスター４０との間に楔状の部材を挿入できるよう構成しておき、該楔状の部材を挿入して離型させる方法を採用することができる。また、ウエハレンズ１をサブサブマスター４０からやや剥離させ両部材間に隙間が形成された後、エア又は純水をその隙間に圧送し、ウエハレンズ１をサブマスター３０から離型するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記の樹脂５Ａを硬化させるに際し、光照射及び加熱により硬化を進行させた後離型させるよう構成してもよい。
【００６３】
また、離型後、ウエハレンズ１に対しポストキュアをおこなうことが好ましい。ポストキュアをおこなうことで、ウエハレンズ１のレンズ部５を実質的に完全に硬化させることができる。
【００６４】
なお、上述の説明ではガラス基板３の片面にレンズ部５を設ける方法について説明したが、両面にレンズ部５を設ける場合には、以下のようにする。
【００６５】
図５は、基板の両面にレンズ部を形成する場合のウエハレンズの製造工程を示す図である。
【００６６】
まず、上述の方法で、ガラス基板３の一方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状の成形面を有するサブサブマスター４０Ｃと、他方の面のレンズ部５の光学面形状に対応するネガ形状の成形面を有するサブサブマスター４０Ｄとを形成する。
【００６７】
まず、図４（ａ）〜図４（ｂ）と同様にサブサブマスター４０Ｃの凹部に樹脂５Ａを塗布し、ガラス基板３を重ねる（図示は省略）。
【００６８】
次いで、図５（ａ）に示すように、樹脂５Ａが充填されたサブサブマスター４０Ｃと透光性の平板状のガラス基板３とを反転させる。
【００６９】
次いで、同様に図５（ｂ）に示すように、サブサブマスター４０Ｄの凹部に樹脂５Ａを塗布する。
【００７０】
次いで、図５（ｃ）に示すように、サブサブマスター４０Ｄに、反転させたサブサブマスター４０Ｃとガラス基板３を重ね、光源５４、５２を点灯させ、各サブサブマスター４０Ｃ、４０Ｄと、ガラス基板３との間に充填された樹脂５Ａを同時に硬化させてガラス基板３の両面にレンズ部５を成形する。
【００７１】
次いで、図５（ｄ）に示すように、ガラス基板３の両面にレンズ部５が形成されたウエハレンズ１の両側のサブサブマスター４０Ｃ及びサブサブマスター４０Ｄを離型する。これにより、両面にレンズ部５が形成されたウエハレンズ１が製造される。
【００７２】
このようにすることで、ガラス基板３の片面だけで樹脂５Ａが硬化収縮することなく、両面で樹脂５Ａが同時に硬化収縮してそれぞれレンズ部５となるため、各面に順にレンズ部５を設ける場合と異なり、ガラス基板３の反りを防止することができ、レンズ部５の形状精度を向上させることができる。
【００７３】
なお、ガラス基板３の両面の樹脂５Ａを同時に硬化させるとは、同一の硬化プロセスにおいて樹脂５Ａの硬化を進行させることを言い、必ずしも同時に硬化を開始・終了させる必要はなく、例えばサブサブマスター４０Ｃとガラス基板３との間の樹脂５Ａを所定の粘度まで増粘した後、この樹脂５Ａと、他方の樹脂５Ａとの硬化を進行させてもよい。
【００７４】
また、両面にレンズ部を形成する場合も、上記の式を満足する硬化状態で離型をおこなえばよい。
【００７５】
なお、サブマスター３０が「第１の樹脂型」に相当し、サブサブマスター４０、４０Ｃ、４０Ｄが「第２の樹脂型」に相当する。
【００７６】
以下、実施例を示す。
【実施例】
【００７７】
サブマスターを用いて各種の条件でサブサブマスターを作製し、サブサブマスターの離型性及び形状転写性について評価した。さらに、サブサブマスターを用いて各種の条件でウエハレンズを作製し、ウエハレンズの離型性及び形状転写性について評価した。
【００７８】
Ａ．サブサブマスターの作製
１）マスターの材質は、直方体のクローム・モリブデン鋼とし、３×３のアレイ状に９箇所にＲ：１．６ｍｍ、光軸上の深さ：０．３５ｍｍ、直径φ：２ｍｍの凹の球面を形成したものと、３×３のアレイ状に９箇所にＲ：１．６ｍｍ、光軸上の高さ：０．３５ｍｍ、直径φ：２ｍｍの凸の球面を形成したものの２種を用いた。
【００７９】
２）直径４インチのガラス板をサブマスター基板とし、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂モノマーに芳香族スルホニウムを重合開始剤として添加した樹脂材料を、上記マスターの凹の球面を有する表面と上記サブマスター基板との間に介在させて、サブマスター基板側から、水銀ランプによりＵＶ露光を行った。こうして樹脂材料を硬化させ、マスター上の凹の球面を転写することにより、サブマスター基板上に９箇所の凸部を有する樹脂層を形成した。同様の工程をサブマスター基板上の転写位置を変えて８回繰り返し、９×９のアレイ状に８１箇所の凸部が並んだ樹脂層をサブマスター基板上に形成した。この後、樹脂層の形成されたサブマスター基板を加熱し、加熱時間を調整することにより、樹脂層のビッカース硬度Ｈｖ１が１８とされたサブマスターを得た。また、凸の球面が形成されたマスターを用いて、上述したのと同様の手順により、８１箇所に並んだ凹部を有しビッカース硬度Ｈｖ１が１８とされた樹脂層を有するサブマスターとビッカース硬度Ｈｖ１が１５とされた樹脂層を有するサブマスターとを得た。いずれのサブマスターも、レンズ部に対応する部位の表面形状は良好であった。
【００８０】
３）上述の手順で得られたサブマスターの凸部及び露出したガラス表面に、蒸着により無機酸化物膜（ＳｉＯ２）を形成し、その後、該ＳｉＯ２膜に離型剤（ダイキン工業（株）製  オプツールＤＳＸ）を塗布し離型処理を施した。この後、直径４インチのガラス板をサブサブマスター基板とし、サブマスターとサブサブマスター基板との間に光硬化性樹脂材料を介在させて、水銀ランプによるＵＶ露光、又は、ＵＶ露光及び加熱を行うことによって樹脂材料を硬化させ、サブマスターから離型させることによって、サブマスターの凸部に対応するネガ形状の凹部が８１箇所に形成されたサブサブマスターを作製した。
【００８１】
また、同様に上述の手順で得られたサブマスターの凹部及び露出したガラス表面に、蒸着により無機酸化物膜（ＳｉＯ２）を形成し、その後、該ＳｉＯ２膜に離型剤（ダイキン工業（株）製  オプツールＤＳＸ）を塗布し離型処理を施した。この後、直径４インチのガラス板をサブサブマスター基板とし、上述したのと同様の手順で、サブマスターの凹部に対応するネガ形状の凸部が８１箇所に形成されたサブサブマスターを作製した。
【００８２】
サブサブマスターの作製にあたっては、樹脂材料として、（ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂モノマーに重合開始剤としてジエチレントリアミンを添加したもの、（ｂ）アクリル樹脂モノマーに重合開始剤としてパーオキサイドエステルを添加したもの、（ｃ）ジメチルシリコーン樹脂モノマーのいずれかを用いるとともに、使用するサブマスターのビッカース硬度と面形状を変え、かつ、露光条件を調整することによって、サブマスターからの離型時におけるサブサブマスターの樹脂層のビッカース硬度Ｈｖ２が１１．０〜１９．５の範囲で種々異なるサンプル１〜１８を得るようにした。サンプル４については、ＵＶ露光及び加熱を行うことでビッカース硬度Ｈｖ２が１５になるようにした。なお、サブサブマスターの樹脂層のビッカース硬度は、予めＵＶ露光の照射強度及び照射時間、加熱温度と加熱時間とビッカース硬度との関係を測定しておくことで、ＵＶ露光時間や加熱時間を調整することにより所望の値が得られるようにした。
【００８３】
（サンプルの評価）
作製したサブサブマスターの各サンプルの離型性と形状転写性を評価した。評価基準は以下のとおりである。
【００８４】
［離型性の評価］
サブマスターから離型した最初の１ショット後のサブサブマスターの表面形状を確認し、表面形状が維持されているサンプルを○、表面形状が破損（樹脂割れ）したサンプルを×とした。
【００８５】
［形状転写性の評価］
離型性の評価で○となったサンプルの各レンズ部に対応する部位の表面形状を非接触式３次元形状測定装置（パナソニック電工（株）製  ＵＡ３Ｐ）を用いて設計値との誤差を測定した。
【００８６】
評価基準は、
レンズ部に対応する部位の設計値との誤差２００ｎｍ以下の個数が９０％以上→◎
レンズ部に対応する部位の設計値との誤差２００ｎｍ以下の個数が７０％以上→○
レンズ部に対応する部位の設計値との誤差２００ｎｍ以下の個数が７０％未満→×
とした。
【００８７】
表１に結果をまとめて示す。なお、最終ビッカース硬度とは、樹脂の硬化が完了した時点における樹脂のビッカース硬度を意味している。完全に硬化させるには長時間を要するため、ここでは、予め同じ樹脂材料を用いた複数のサンプルを準備しておき、露光又は露光とそれに続く加熱を行った場合に、各サンプルの露光時間や加熱時間を変えてビッカース硬度を測定し、ビッカース硬度の変化が５％以下になるときのビッカース硬度の値を最終ビッカース硬度としている。離型時のサブサブマスターのビッカース硬度は、上述の実験に基づくデータから求めた。
【００８８】
【表１】
2012125932.tif 000003
【００８９】
表１から、サブマスターのビッカース硬度Ｈｖ１と、離型時のサブサブマスターのビッカース硬度Ｈｖ２とが、
０．６５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
を満足する樹脂の硬化状態で離型がおこなわれると、表面形状が破損せず、レンズ部に対応する部位の表面形状の良好な転写が、ほぼ７０％以上の歩留まりで得られることがわかる。
【００９０】
また、
０．７５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１≦０．８５
とすると、良好な転写が、ほぼ９０％以上の歩留まりで得られ、より好ましいことがわかる。
【００９１】
Ｂ．ウエハレンズの作製
１）先に説明した手順で得られた、凸面を有しビッカース硬度Ｈｖ１が１８の樹脂層を有するサブマスター、又は、凹面を有しビッカース硬度Ｈｖ１が１８の樹脂層をするサブマスターを用い、前者のサブマスターの凸部と露出したガラス表面とに、又は、後者のサブマスターの凹部と露出したガラス表面とに、蒸着により無機酸化物膜（ＳｉＯ２）を形成し、その後、該ＳｉＯ２膜に離型剤（ダイキン工業（株）製  オプツールＤＳＸ）を塗布し離型処理を施した。この後、直径４インチのガラス板をサブサブマスター基板とし、サブマスターとサブサブマスター基板との間に、樹脂材料として、（ｄ）ビスフェノール型エポキシ樹脂モノマーに重合開始剤としてジエチレントリアミンを添加したもの、又は、（ｅ）ジフェニルシリコーン樹脂モノマー、を介在させ、水銀ランプによるＵＶ露光、又は、ＵＶ露光及び加熱を行うことによって樹脂材料を硬化させ、離型時のビッカース硬度が１５となる時点で、サブマスターから離型させることによって、前者のサブマスターの凸部に対応するネガ形状の凹部が８１箇所に形成されたサブサブマスター基板と、後者のサブマスターの凹部に対応するポジ形状の凸部が８１箇所に形成されたサブサブマスター基板とを得た。その後、それぞれのサブサブマスター基板を加熱処理することにより、樹脂層のビッカース硬度Ｈｖ３が２０、１５、１８．５のサブサブマスターを得た。なお、樹脂層のビッカース硬度Ｈｖ３が２０のサブサブマスターは、離型前のＵＶ露光時に加熱も併用した。
【００９２】
次に、直径４インチのガラス板をレンズ基板とし、サブサブマスターとレンズ基板との間に、樹脂材料として、（ｆ）ビスフェノール型エポキシ樹脂モノマーに重合開始剤として芳香族スルホニウムを添加したもの、又は、（ｇ）アクリル樹脂モノマーに重合開始剤としてパーオキサイドエステルを添加したもの、を介在させ、水銀ランプによるＵＶ露光、又は、ＵＶ露光及び加熱を行うことによって樹脂材料を硬化させ、サブサブマスターから離型させることによって、サブサブマスターの凸部に対応するネガ形状の凹部が８１箇所に形成されたウエハレンズ、及び、サブマスターの凹部に対応するポジ形状の凸部が８１箇所に形成されたウエハレンズであるサンプル１９〜３５を得た。
【００９３】
なお、ウエハレンズの作製は、上述のように片面のみにレンズ部を形成する場合の方が形状精度等に与える影響が大きいため、実験は片面のみにレンズ部を形成するものでおこなった。
【００９４】
（サンプルの評価）
作製したウエハレンズの各サンプルの離型性と形状転写性を評価した。評価基準は以下のとおりである。
【００９５】
［離型性の評価］
サブサブマスターから離型した最初の１ショット後のウエハレンズの表面形状を確認し、表面形状が維持されているサンプルを○、表面形状が破損（樹脂割れ）したサンプルを×とした。
【００９６】
［形状転写性の評価］
離型性の評価で○となったサンプルの各レンズ部の表面形状を非接触式３次元形状測定装置（パナソニック電工（株）製  ＵＡ３Ｐ）を用いて設計値との誤差を測定した。評価基準は上記と同様である。なお、サブサブマスターのレンズ部に対応する部位のうち、設計値との誤差２００ｎｍ以下のものに対応するレンズ部の測定をおこない、その比率とした。
【００９７】
表２に結果をまとめて示す。なお、離型時のレンズ部のビッカース硬度は、上述の実験に基づくデータから求めた。
【００９８】
【表２】
2012125932.tif 000004
【００９９】
表２から、サブサブマスターのビッカース硬度をＨｖ３とし、離型時のウエハレンズのレンズ部のビッカース硬度をＨｖ４としたとき、
０．６５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
を満足する樹脂の硬化状態で離型がおこなわれると、表面形状が破損せず、レンズ部の表面形状の良好な転写が、ほぼ７０％以上の歩留まりで得られることがわかる。
【０１００】
また、
０．７５≦Ｈｖ４／Ｈｖ３≦０．８５
とすると、良好な転写が、ほぼ９０％以上の歩留まりで得られ、より好ましいことがわかる。
【０１０１】
なお、本実施形態及び本実施例では、光硬化性樹脂材料を用い、光の照射量や照射時間等を制御して樹脂材料の硬化状態を調整したが、熱硬化性樹脂材料を用いる場合は、予め、加熱温度及び照射時間と樹脂材料の硬化の進行度を測定しておき、その測定結果に基づき、加熱温度や加熱時間を制御することで樹脂の硬化状態を制御すればよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１  ウエハレンズ
３  基板
５  レンズ部
１０  マスター
１２  ベース部
３０  サブマスター
３２  サブマスター成形部
３６  サブマスター基板
４０  サブサブマスター
４２  サブサブマスター成形部
４６  サブサブマスター基板
５２、５４  光源
【図１】
2012125932.tif 000005
【図２】
2012125932.tif 000006
【図３】
2012125932.tif 000007
【図４】
2012125932.tif 000008
【図５】
2012125932.tif 000009