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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING WAFER LENS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/116447
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a method for producing a wafer lens (1) wherein a glass substrate (3) is provided with a lens part (5) which is made of a first curable resin (5A). In the method, a sub-master molding part (22) having a plurality of negative molding surfaces corresponding to the optical surface shape of the lens part (5) is formed from a master (10) having a plurality of positive molding surfaces corresponding to the optical surface shape of the lens part (5) by using a second curable resin (22A); a sub-master (20) is formed by backing the sub-master molding part (22) with a sub-master substrate (26); and the lens part (5) is formed by filling the space between the sub-master (20) and the glass substrate (3) with the first curable resin (5A) and curing the resin (5A) therein. In this connection, the first curable resin (5A) is composed of an epoxy resin. Consequently, the production cost can be reduced, and a high-precision wafer lens having small curing shrinkage can be produced.

Inventors:
WATANABE DAISUKE (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/054748
Publication Date:
September 24, 2009
Filing Date:
March 12, 2009
Export Citation:
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Assignee:
KONICA MINOLTA OPTO INC (JP)
WATANABE DAISUKE (JP)
International Classes:
B29D11/00; G02B1/04; G02B3/00
Foreign References:
JP2002086463A2002-03-26
JPH10323839A1998-12-08
JP2005041164A2005-02-17
JP2003276030A2003-09-30
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Claims:
 基板に対し第1の硬化性樹脂製の光学部材が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
 前記光学部材の光学面形状に対応したポジ形状の成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状の成形面を複数有するサブマスター成形部を第2の硬化性樹脂によって成形するとともに、前記サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
 前記サブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記光学部材を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とすることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
Description:
ウエハレンズの製造方法

 本発明は、ウエハレンズの製造方法に関 る。

 光学レンズの製造分野において、ガラス 板に熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂からなる ンズ部(光学部材)を設けることで、耐熱性 高い光学レンズを得る技術が従来より検討 れている(例えば、特許文献1参照)。

 更に、この技術を適用した光学レンズの製 方法として、ガラス平板に対して硬化樹脂 らなる光学部材を複数設けた、いわゆる「 エハレンズ」を形成することで、複数のレ ズを一体化された状態で同時に成形し、成 後にガラス平板部をカットする方法が開発 れている。この製造方法によれば、光学レ ズの製造コストを低減することができる。

特許第3926380号公報

 しかしながら、特許文献1には具体的な成 形方法、製造方法が記載されていないため、 実際に光学レンズを製造することができない 。

 レンズ部に対応するネガ形状の成形型を 純に作成して成形に用いることも考えられ が、このような成形型には高い精度が要求 れる一方、繰返しの使用による劣化の度に 形型を作成し直す必要が生じるため、製造 置のランニングコスト、ひいては光学レン の製造コストが高くなってしまう。

 また、レンズ部は成形精度が要求される とから硬化収縮率が小さく、高い寸法安定 が要求されている。

 本発明は、上記事情に鑑みてなされたも で、製造コストを低減することができ、か 、硬化収縮率が小さく高精度のウエハレン を製造することができるウエハレンズの製 方法を提供することを目的としている。

 上記課題を解決するため、本発明は、基板 対し第1の硬化性樹脂製の光学部材が設けら れたウエハレンズの製造方法であって、
 前記光学部材の光学面形状に対応したポジ 状の成形面を複数有するマスター成形型か 、前記光学面形状に対応したネガ形状の成 面を複数有するサブマスター成形部を第2の 硬化性樹脂によって成形するとともに、当該 サブマスター成形部をサブマスター基板で裏 打ちすることによってサブマスター成形型を 形成し、
 前記サブマスター成形型と、前記基板との に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ 前記光学部材を成形する場合に、前記第1の 化性樹脂をエポキシ樹脂とすることを特徴 する。

 本願発明によれば、光学部材の材料であ 第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とするので 、硬化収縮率が小さく、高精度のウエハレン ズを製造することができる。

 また、光学部材の光学面形状に対応した ジ形状のマスター成形型を用いてネガ形状 サブマスター成形型を形成し、このサブマ ター成形型によって光学部材を成形するの 、マスター成形型から直接、光学部材を成 する場合と比較して、光学部材を繰り返し 形する場合のマスター成形型の劣化を低減 ることができる。従って、マスター成形型 作り直すコストを減らすことができる分、 造装置のランニングコストを低減し、光学 ンズの製造コストを低減することができる

 また、第1の硬化性樹脂が活性光線硬化性 樹脂である場合には、マスター成形型が金属 製の場合など、光学部材の樹脂材料の活性光 線に対して被透過性の場合であっても、サブ マスター基板を透過性とすることによって、 光学部材の成形時に基板とは反対の側からも 樹脂材料に対して当該活性光線を照射するこ とができる。従って、光学部材を確実に硬化 させることができる。

ウエハレンズの概略構成を示す斜視図 ある。 マスター,サブマスターの概略構成を示 す斜視図である。 ウエハレンズの製造方法を説明するた の図面である。 マスター,サブマスター,サブサブマス ーの概略構成を示す図面である。 ウエハレンズの製造方法を説明するた の図面である。 図5の後続の製造方法を説明するための 図面である。 大径サブマスターの概略構成を示す平 図である。 通常のサブマスターの概略構成を示す 面図である。 大径サブマスターと通常のサブマスタ とを使用してガラス基板の表裏両面にレン 部を形成する様子を模式的に説明するため 図面である。 大径サブマスターを使用する際の不都 合を説明するための図面である。 大径サブマスターの変形例を示す図面 である。 末端に加水分解可能な官能基の一例と してアルコキシシラン基を使用した離型剤と 、マスター表面のOH基との反応図である。

符号の説明

 1 ウエハレンズ
 3 ガラス基板
 5 レンズ部
 5A 樹脂
 10(10A,10B) マスター
 12 ベース部
 14 凸部
 16 凹部
 20 サブマスター
 22 サブマスター成形部
 22A 樹脂
 24 凹部
 25 凸部
 26 サブマスター基板
 30 サブマスター
 32 サブマスター成形部
 32A 樹脂
 34 凸部
 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
 42A 樹脂
 44 凹部
 46 サブサブマスター基板
 50,52,54 光源
 60 引張りシロ
 200 大径サブマスター
 210 応力緩和部

 以下、図面を参照しながら本発明の好まし 実施形態について説明する。
[第1の実施形態]
 図1に示す通り、ウエハレンズ1は円形状の ラス基板(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 ズ部5がアレイ状に配置された構成となって いる。レンズ部5はガラス基板3の表面に形成 れていてもよいし、表裏両面に形成されて てもよい。
<レンズ部>
 レンズ部5は樹脂5A(第1の硬化性樹脂)で形成 れている。樹脂5Aとしては、エポキシ系の 化性樹脂を用いることができる。硬化性樹 としては大きく分けて光硬化性樹脂と熱硬 性樹脂に分類することができる。光硬化性 ポキシ系の樹脂であればカチオン重合によ 反応硬化させることができる。一方、熱硬 性樹脂はラジカル重合やカチオン重合によ 硬化させることができる。

 以下、上記各樹脂について詳細に説明する
(エポキシ樹脂)
 エポキシ樹脂としては、エポキシ基を持ち 光又は熱により重合硬化するものであれば に限定されず、硬化開始剤としても酸無水 やカチオン発生剤等を用いることができる エポキシ樹脂は硬化収縮率が低いため、成 精度の優れたレンズとすることができる点 好ましい。

 エポキシの種類としては、ノボラックフ ノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポ シ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ 脂が挙げられる。その一例として、ビスフ ノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノ ールAジグリシジルエーテル、2,2’-ビス(4-グ シジルオキシシクロヘキシル)プロパン、3,4 -エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ シクロヘキサンカーボキシレート、ビニルシ クロヘキセンジオキシド、2-(3,4-エポキシシ ロヘキシル)-5,5-スピロ-(3,4-エポキシシクロ キサン)-1,3-ジオキサン、ビス(3,4-エポキシシ クロヘキシル)アジペート、1,2-シクロプロパ ジカルボン酸ビスグリシジルエステル等を げることができる。

 硬化剤は硬化性樹脂材料を構成する上で 用されるものであり、特に限定はない。ま 、本発明において、硬化性樹脂材料と、添 剤を添加した後の光学材料の透過率を比較 る場合、硬化剤は添加剤には含まれないも とする。硬化剤としては、酸無水物硬化剤 フェノール硬化剤、光カチオン開始剤等を 用することが好ましい。酸無水物硬化剤の 体例としては、無水フタル酸、無水マレイ 酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリッ 酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3-メチル- キサヒドロ無水フタル酸、4-メチル-ヘキサ ドロ無水フタル酸、あるいは3-メチル-ヘキ ヒドロ無水フタル酸と4-メチル-ヘキサヒド 無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無 フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナ ック酸等を挙げることができる。光カチオ 開始剤としてはオニウム塩、ジアゾニウム 、ヨードニウム塩、スルホニウムアセトン が挙げられる。また、必要に応じて硬化促 剤が含有される。硬化促進剤としては、硬 性が良好で、着色がなく、熱硬化性樹脂の 明性を損なわないものであれば、特に限定 れるものではないが、例えば、2-エチル-4- チルイミダゾール(2E4MZ)等のイミダゾール類 3級アミン、4級アンモニウム塩、ジアザビ クロウンデセン等の双環式アミジン類とそ 誘導体、ホスフィン、ホスホニウム塩等を いることができ、これらを1種、あるいは2種 以上を混合して用いてもよい。

 ウエハレンズ1の製造にあたっては、成形用 の型として、図2のマスター成形型(以下、単 「マスター」とする)10、サブマスター成形 (以下、単に「サブマスター」とする)20が使 用される。
<マスター>
 図2に示す通り、マスター10は直方体状のベ ス部12に対し複数の凸部14がアレイ状に形成 されている。凸部14はウエハレンズ1のレンズ 部5に対応する部位であり、略半球形状にベ ス部12から突出している。

 マスター10の光学面形状(表面形状)は、図 2に示す通りに凸部14が形成された凸形状を有 していてもよいし、図4に示す通りに複数の 部16が形成された凹形状を有していてもよい 。但し、これらの凸部14、凹部16の表面(成形 )形状は、ガラス基板3上に成形転写するレ ズ部5の光学面形状(ガラス基板3とは反対の の形状)に対応するポジ形状となっている。 下の説明では図2のマスター10を「マスター1 0A」と、図4のマスター10を「マスター10B」と て、区別している。

 マスター10Aの成形材料としては、金属ま は金属ガラスを用いることができる。分類 しては鉄系の材料とその他合金が挙げられ 。鉄系としては、熱間金型、冷間金型、プ スチック金型、高速度工具鋼、一般構造用 延鋼材、機械構造用炭素鋼、クロム・モリ デン鋼、ステンレス鋼が挙げられる。その 、プラスチック金型としては、プリハード 鋼、焼入れ焼戻し鋼、時効処理鋼がある。 リハードン鋼としては、SC系、SCM系、SUS系 挙げられる。さらに具体的には、SC系はPXZが ある。SCM系はHPM2、HPM7、PX5、IMPAXが挙げられ 。SUS系は、HPM38、HPM77、S-STAR、G-STAR、STAVAX、R AMAX-S、PSLが挙げられる。また、鉄系の合金と しては特開2005-113161や特開2005-206913が挙げら る。非鉄系の合金は主に、銅合金、アルミ 金、亜鉛合金がよく知られている。例とし は、特開平10-219373、特開2000-176970に示されて いる合金が挙げられる。

 また、マスター10Aの成形材料としてガラ を用いることもできる。マスター10Aにガラ を用いれば、UV光を通すというメリットも られる。一般的に使用されているガラスで れば特に限定されない。

 特に、マスター10Aのモールド成形用材料 しては、低融点ガラスや、金属ガラスのよ に低温で容易に流動性が確保できる材料が げられる。低融点ガラスを使用すれば、UV 化性の材料を成形する際にサンプルの金型 からも照射できるようになるため有利であ 。低融点ガラスとしては、ガラス転移点が60 0℃程度またはそれ以下のガラスで、ガラス 成がZnO-PbO- B2O3、PbO-SiO2-B2O3、PbO-P2O5-SnF2など 挙げられる。また、400℃以下で溶融するガ スとして、PbF2-SnF2-SnO-P2O5及びその類似構造 が挙げられる。具体的な材料として、S-FPL51 、S-FPL53、S-FSL 5、S-BSL 7、S-BSM 2、S-BSM 4、S-B SM 9、S-BSM10、S-BSM14、S-BSM15、S-BSM16、S-BSM18、S- BSM22、S-BSM25、S-BSM28、S-BSM71、S-BSM81、S-NSL 3、S -NSL 5、S-NSL36、S-BAL 2、S-BAL 3、S-BAL11、S-BAL12 S-BAL14、S-BAL35、S-BAL41、S-BAL42、S-BAM 3、S-BAM  4、S-BAM12、S-BAH10、S-BAH11、S-BAH27、S-BAH28、S-BAH3 2、S-PHM52、S-PHM53、S-TIL 1、S-TIL 2、S-TIL 6、S-T IL25、S-TIL26、S-TIL27、S-TIM 1、S-TIM 2、S-TIM 3、 S-TIM 5、S-TIM 8、S-TIM22、S-TIM25、S-TIM27、S-TIM28 S-TIM35、S-TIM39、S-TIH 1、S-TIH 3、S-TIH 4、S-TIH  6、S-TIH10、S-TIH11、S-TIH13、S-TIH14、S-TIH18、S-TI H23、S-TIH53、S-LAL 7、S-LAL 8、S-LAL 9、S-LAL10、S -LAL12、S-LAL13、S-LAL14、S-LAL18、S-LAL54、S-LAL56、S -LAL58、S-LAL59、S-LAL61、S-LAM 2、S-LAM 3、S-LAM 7 S-LAM51、S-LAM52、S-LAM54、S-LAM55、S-LAM58、S-LAM59 S-LAM60、S-LAM61、S-LAM66、S-LAH51、S-LAH52、S-LAH53 S-LAH55、S-LAH58、S-LAH59、S-LAH60、S-LAH63、S-LAH64 S-LAH65、S-LAH66、S-LAH71、S-LAH79、S-YGH51、S-FTM16 S-NBM51、S-NBH 5、S-NBH 8、S-NBH51、S-NBH52、S-NBH5 3、S-NBH55、S-NPH 1、S-NPH 2、S-NPH53 、P-FK01S、P- FKH2S、P-SK5S、P-SK12S、P-LAK13S、P-LASF03S、P-LASFH11S 、P-LASFH12S等が挙げられるが特にこれらに限 される必要はない。

 また、金属ガラスも同様にモールドによ 、容易に成形することができる。金属ガラ としては特開平8-109419、特開平8-333660、特開 平10-81944、特開平10-92619、特開2001-140047、特開 2001-303218、特表2003-534925のような構造が挙げ れているが、特にこれらに限定される必要 ない。

 マスター10Aの光学面は単一の凸部14が形 された面であってもよいし、図2に示す通り アレイ状に複数の凸部14が形成された面で ってもよい。マスター10Aの光学面を創製す 方法として、ダイヤモンド切削加工がある

 マスター10Aの光学面が、単一の凸部14が 成された面であれば、ニッケルリンやアル 合金、快削真鋳などの材料を型材に用いて イヤモンドの工具で旋削加工することで実 できる。

 マスター10Aの光学面が、アレイ状に複数 凸部14が形成された面であれば、ダイヤモ ドで切れ刃が形成されたボールエンドミル 用いて、光学面形状を切削加工する。この き、工具の切れ刃は完全な円弧ではなく、 れ刃の使う場所によって加工形状に誤差が 生するため、光学面形状のどの部分を切削 るときも、使う切れ刃の位置を同一になる うに工具の傾きを調整しながら加工するこ が望ましい。

 このような加工を行うには、加工機に少な とも並進自由度3、回転自由度2が必要とな 、合計5以上の自由度を有する加工機でなけ ば実現できないため、マスター10Aの光学面 形成する場合には、5以上の自由度を有する 加工機を用いる。
<サブマスター>
 図2に示す通り、サブマスター20はサブマス ー成形部22とサブマスター基板26とで構成さ れている。サブマスター成形部22には複数の 部24がアレイ状に形成されている。凹部24の 表面(成形面)形状はウエハレンズ1におけるレ ンズ部5に対応するネガ形状となっており、 2では略半球形状に凹んでいる。
≪サブマスター成形部≫
 サブマスター成形部22は、樹脂22A(第2の硬化 性樹脂)によって形成されている。樹脂22Aと ては、離型性の良好な樹脂、特に透明樹脂 好ましい。離型剤を塗布しなくても離型で る点で優れる。樹脂としては、光硬化性樹 、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれで 構わない。

 光硬化性樹脂としては、フッ素系樹脂が げられ、熱硬化性樹脂としては、フッ素系 脂やシリコーン系樹脂が挙げられる。中で 、離型性の良好なもの、つまり硬化させた の表面エネルギーの低い樹脂が好ましい。 可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、 クロオレフィンポリマーなどの透明で比較 離型性の良いオレフィン系樹脂が挙げられ 。なお、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂 オレフィン系樹脂の順に離型性が良好とな 。この場合、サブマスター基板26は無くて 構わない。このような樹脂を使用すること より、撓ませることができるので離型の際 さらに優位となる。

 以下、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、 可塑性樹脂について詳細に説明する。
(フッ素系樹脂)
 フッ素系樹脂としては、PTFE(ポリテトラフ オロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン ・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重 合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサ ルオロプロピレン共重合体(4,6フッ素化))、E TFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重 体)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド(2フッ 化))、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン( 3フッ化))、ECTFE(クロロトリフルオロエチレン ・エチレン共重合体)、PVF(ポリビニルフルオ イド)等が挙げられる。

 フッ素系樹脂の優位点としては、離型性 耐熱性、耐薬品性、絶縁性、低摩擦性など が、欠点としては、結晶性なので透明性に る。融点が高いので、成形時に高温(300℃程 度)が必要である。

 また、成形方法は、射出成形、押出成形 ブロー成形、トランスファー成形などであ 、その中でも特に、光透過性に優れ、射出 形や押出成形も可能なFEP、PFA、PVDF等が好ま しい。

 溶融成形可能なグレートとしては、例え 、旭硝子製 Fluon PFA、住友3M社製 Dyneon PFA Dyneon THV 等が挙げられる。特に、Dyneon THV リーズは、低融点(120℃程度)なので、比較 低温で成形でき、高透明なので好ましい。

 また、熱硬化性のアモルファスフッ素樹脂 して、旭硝子製 サイトップ グレードSも 透過率、良離型性で好ましい。
(シリコーン系樹脂)
 シリコーン系樹脂には、1液湿気硬化型のも のと、2液付加反応型、2液縮合型のものがあ 。

 優位点としては、離型性、柔軟性、耐熱 、難燃性、透湿性、低吸水性、透明グレー が多いなどだが、欠点としては、線膨張率 大きいなどがある。

 特に、PDMS(ポリジメチルシロキサン)構造 含むような、型取り用途のシリコーン樹脂 離型性良好で好ましく、RTVエラストマーの 高透明グレードが望ましい。例えば、モメ ティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製 TSE3450(2液混合、付加型)、旭化成ワッカーシ コーン製 ELASTOSIL M 4647(2液型RTVシリコーン ゴム)、また、信越シリコーン製のKE-1603(2液 合、付加型RTVゴム)、東レダウコーニング製 SH-9555(2液混合、付加型RTVゴム)、SYLGARD 184、 シルポット184、WL-5000シリーズ(感光性シリコ ンバッファー材料、UVによりパターニング 能)等が好ましい。

 成形方法は、2液型RTVゴムの場合、室温硬化 または加熱硬化である。
(熱可塑性樹脂)
 熱可塑性樹脂としては、脂環式炭化水素系 脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂 ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポ アミド樹脂及びポリイミド樹脂等の透明樹 が挙げられるが、これらの中では、特に脂 式炭化水素系樹脂が好ましく用いられる。 ブマスター20を熱可塑性樹脂で構成すれば 従来から実施している射出成形技術をその ま転用することができ、サブマスター20を容 易に作製することができる。また熱可塑性樹 脂が脂環式炭化水素系樹脂であれば、吸湿性 が非常に低いため、サブマスター20の寿命が くなる。また、シクロオレフィン樹脂等の 環式炭化水素系樹脂は、耐光性・光透過性 優れるため、活性光線硬化性樹脂を硬化さ るために、UV光源等の短波長の光を用いた 合も劣化が少なく、金型として長期間用い ことができる。

 脂環式炭化水素系樹脂としては、下記式( 1)で表されるものが例示される。

 式(1)中、「x」、「y」は共重合比を示し、0/ 100≦y/x≦95/5を満たす実数である。「n」は0、 1又は2で置換基Qの置換数を示す。「R 1 」は炭素数2~20の炭化水素基群から選ばれる1 又は2種以上の(2+n)価の基である。「R 2 」は水素原子であるか、又は炭素及び水素か らなり、炭素数1~10の構造群から選ばれる1種 しくは2種以上の1価の基である。「R 3 」は炭素数2~20の炭化水素基群から選ばれる1 又は2種以上の2価の基である。「Q」はCOOR 4 (R 4 は水素原子であるか、又は炭化水素からなり 、炭素数1~10の構造群から選ばれる1種又は2種 以上の1価の基である。)で表される構造群か 選ばれる1種又は2種以上の1価の基である。

 式(1)において、R1は、好ましくは炭素数2~ 12の炭化水素基群から選ばれる1種ないし2種 上の2価の基であり、より好ましくは下記式( 2)(式(2)中、pは0~2の整数である。);

 で表される2価の基であり、更に好ましく は式(2)において、pが0または1である2価の基 ある。R1の構造は、1種のみ用いても2種以上 用しても構わない。R2の例としては、水素 子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i- ロピル基、n-ブチル基、2-メチルプロピル基 等が挙げられるが、好ましくは、水素原子、 及び/又はメチル基であり、最も好ましくは 素原子である。R3の例としては、この基を含 む構造単位の好ましい例として、n=0の場合、 例えば、下記式(a)、式(b)、式(c)(但し、式(a)~( c)中、R1は前述の通り);

などが挙げられる。また、nは好ましくは0 ある。

 本実施形態において共重合のタイプは特 制限されるものではなく、ランダム共重合 ブロック共重合、交互共重合等、公知の共 合のタイプを適用することができるが、好 しくはランダム共重合である。

 また、本実施形態で用いられる重合体は 本実施形態の成形方法によって得られる製 の物性を損なわない範囲で、必要に応じて の共重合可能なモノマーから誘導される繰 返し構造単位を有していてもよい。その共 合比は特に限定されることはないが、好ま くは20モル%以下、さらに好ましくは10モル% 下であり、それ以上共重合させた場合には 光学特性を損ない高精度の光学部品が得ら ない恐れがある。この時の共重合のタイプ 特に限定はされないが、ランダム共重合が ましい。

 サブマスター20に適用される好ましい熱 塑性脂環式炭化水素系重合体のもう一つの としては、脂環式構造を有する繰り返し単 が、下記式(4)で表される脂環式構造を有す 繰り返し単位(a)と、下記式(5)及び/又は下記 (6)及び/又は下記式(7)で表される鎖状構造の 繰り返し単位(b)とを合計含有量が90質量%以上 になるように含有し、さらに繰り返し単位(b) の含有量が1質量%以上10質量%未満である重合 が例示される。

 式(4)、式(5)、式(6)及び式(7)中、R21~R33は、 それぞれ独立に水素原子、鎖状炭化水素基、 ハロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基 、エーテル基、エステル基、シアノ基、アミ ノ基、イミド基、シリル基、及び極性基(ハ ゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基、 ステル基、シアノ基、アミド基、イミド基 又はシリル基)で置換された鎖状炭化水素基 を表す。具体的に、ハロゲン原子としては フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨ 素原子を挙げることができ、極性基で置換 れた鎖状炭化水素基としては、例えば炭素 子1~20、好ましくは1~10、より好ましくは1~6 ハロゲン化アルキル基が挙げられる。鎖状 化水素基としては、例えば炭素原子数1~20、 ましくは1~10、より好ましくは1~6のアルキル 基:炭素原子数2~20、好ましくは2~10、より好ま しくは2~6のアルケニル基が挙げられる。

 式(4)中のXは、脂環式炭化水素基を表し、 それを構成する炭素数は、通常4個~20個、好 しくは4個~10個、より好ましくは5個~7個であ 。脂環式構造を構成する炭素数をこの範囲 することで複屈折を低減することができる また、脂環式構造は単環構造に限らず、例 ばノルボルナン環などの多環構造のもので よい。

 脂環式炭化水素基は、炭素-炭素不飽和結 合を有してもよいが、その含有量は、全炭素 -炭素結合の10%以下、好ましくは5%以下、より 好ましくは3%以下である。脂環式炭化水素基 炭素-炭素不飽和結合をこの範囲とすること で、透明性、耐熱性が向上する。また、脂環 式炭化水素基を構成する炭素には、水素原子 、炭化水素基、ハロゲン原子、アルコキシ基 、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ア ミド基、イミド基、シリル基、及び極性基( ロゲン原子、アルコキシ基、ヒドロキシ基 エステル基、シアノ基、アミド基、イミド 、又はシリル基)で置換された鎖状炭化水素 等が結合していてもよく、中でも水素原子 は炭素原子数1~6個の鎖状炭化水素基が耐熱 、低吸水性の点で好ましい。

 また、式(6)は、主鎖中に炭素-炭素不飽和 結合を有しており、式(7)は主鎖中に炭素-炭 飽和結合を有しているが、透明性、耐熱性 強く要求される場合、不飽和結合の含有率 、主鎖を構成する全炭素-炭素間結合の、通 10%以下、好ましくは5%以下、より好ましく 3%以下である。

 本実施形態においては、脂環式炭化水素 共重合体中の、式(4)で表される脂環式構造 有する繰り返し単位(a)と、式(5)及び/又は式 (6)及び/又は式(7)で表される鎖状構造の繰り し単位(b)との合計含有量は、質量基準で、 常90%以上、好ましくは95%以上、より好まし は97%以上である。合計含有量を上記範囲に ることで、低複屈折性、耐熱性、低吸水性 機械強度が高度にバランスされる。

 上記脂環式炭化水素系共重合体を製造す 製造方法としては、芳香族ビニル系化合物 共重合可能なその他のモノマーとを共重合 、主鎖及び芳香環の炭素-炭素不飽和結合を 水素化する方法が挙げられる。

 水素化前の共重合体の分子量は、GPCによ 測定されるポリスチレン(またはポリイソプ レン)換算質量平均分子量(Mw)で、1,000~1,000,000 好ましくは5,000~500,000、より好ましくは10,000 ~300,000の範囲である。共重合体の質量平均分 量(Mw)が過度に小さいと、それから得られる 脂環式炭化水素系共重合体の成形物の強度特 性に劣り、逆に過度に大きいと水素化反応性 に劣る。

 上記の方法において使用する芳香族ビニ 系化合物の具体例としては、例えば、スチ ン、α-メチルスチレン、α-エチルスチレン α-プロピルスチレン、α-イソプロピルスチ ン、α-t-ブチルスチレン、2-メチルスチレン 、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2,4- イソプロピルスチレン、2,4-ジメチルスチレ ン、4-t-ブチルスチレン、5-t-ブチル-2-メチル チレン、モノクロロスチレン、ジクロロス レン、モノフルオロスチレン、4-フェニル チレン等が挙げられ、スチレン、2-メチルス チレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレ 等が好ましい。これらの芳香族ビニル系化 物は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を み合わせて用いることができる。

 共重合可能なその他のモノマーとしては 格別な限定はないが、鎖状ビニル化合物及 鎖状共役ジエン化合物等が用いられ、鎖状 役ジエンを用いた場合、製造過程における 作性に優れ、また得られる脂環式炭化水素 共重合体の強度特性に優れる。

 鎖状ビニル化合物の具体例としては、例 ば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペ ンテン、4-メチル-1-ペンテン等の鎖状オレフ ンモノマー;1-シアノエチレン(アクリロニト リル)、1-シアノ-1-メチルエチレン(メタアク ロニトリル)、1-シアノ-1-クロロエチレン(α- ロロアクリロニトリル)等のニトリル系モノ マー;1-(メトキシカルボニル)-1-メチルエチレ (メタアクリル酸メチルエステル)、1-(エト シカルボニル)-1-メチルエチレン(メタアクリ ル酸エチルエステル)、1-(プロポキシカルボ ル)-1-メチルエチレン(メタアクリル酸プロピ ルエステル)、1-(ブトキシカルボニル)-1-メチ エチレン(メタアクリル酸ブチルエステル) 1-メトキシカルボニルエチレン(アクリル酸 チルエステル)、1-エトキシカルボニルエチ ン(アクリル酸エチルエステル)、1-プロポキ カルボニルエチレン(アクリル酸プロピルエ ステル)、1-ブトキシカルボニルエチレン(ア リル酸ブチルエステル)などの(メタ)アクリ 酸エステル系モノマー、1-カルボキシエチレ ン(アクリル酸)、1-カルボキシ-1-メチルエチ ン(メタクリル酸)、無水マレイン酸などの不 飽和脂肪酸系モノマー等が挙げられ、中でも 、鎖状オレフィンモノマーが好ましく、エチ レン、プロピレン、1-ブテンが最も好ましい

 鎖状共役ジエンは、例えば、1,3-ブタジエ ン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン 、1,3-ペンタジエン、及び1,3-ヘキサジエン等 挙げられる。これら鎖状ビニル化合物及び 状共役ジエンの中でも鎖状共役ジエンが好 しく、ブタジエン、イソプレンが特に好ま い。これらの鎖状ビニル化合物及び鎖状共 ジエンは、それぞれ単独で、あるいは2種以 上を組み合わせて用いることができる。

 重合反応は、ラジカル重合、アニオン重 、カチオン重合等、特別な制約はないが、 合操作、後工程での水素化反応の容易さ、 び最終的に得られる炭化水素系共重合体の 械的強度を考えると、アニオン重合法が好 しい。

 アニオン重合の場合には、開始剤の存在 、通常0℃~200℃、好ましくは20℃~100℃、特 好ましくは20℃~80℃の温度範囲において、塊 状重合、溶液重合、スラリー重合等の方法を 用いることができるが、反応熱の除去を考慮 すると、溶液重合が好ましい。この場合、重 合体及びその水素化物を溶解できる不活性溶 媒を用いる。溶液反応で用いる不活性溶媒は 、例えばn-ブタン、n-ペンタン、iso-ペンタン n-ヘキサン、n-ヘプタン、iso-オクタン等の 肪族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘ サン、メチルシクロペンタン、メチルシク ヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素類; ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類等 が挙げられる。上記アニオン重合の開始剤と しては、例えば、n-ブチルリチウム、sec-ブチ ルリチウム、t-ブチルリチウム、ヘキシルリ ウム、フェニルリチウムなどのモノ有機リ ウム、ジリチオメタン、1,4-ジオブタン、1,4 -ジリチオー2-エチルシクロヘキサン等の多官 能性有機リチウム化合物などが使用可能であ る。

 水素化前の共重合体の芳香環やシクロア ケン環などの不飽和環の炭素-炭素二重結合 や主鎖の不飽和結合等の水素化反応を行う場 合は、反応方法、反応形態に特別な制限はな く、公知の方法にしたがって行えばよいが、 水素化率を高くでき、且つ水素化反応と同時 に起こる重合体鎖切断反応の少ない水素化方 法が好ましく、例えば、有機溶媒中、ニッケ ル、コバルト、鉄、チタン、ロジウム、パラ ジウム、白金、ルテニウム、及びレニウムか ら選ばれる少なくとも1つの金属を含む触媒 用いて行う方法が挙げられる。水素化反応 、通常10℃~250℃であるが、水素化率を高く き、且つ、水素化反応と同時に起こる重合 鎖切断反応を小さくできるという理由から 好ましくは50℃~200℃、より好ましくは80℃~18 0℃である。また水素圧力は、通常0.1MPa~30MPa あるが、上記理由に加え、操作性の観点か 、好ましくは1MPa~20MPa、より好ましくは2MPa~10 MPaである。

 このようにして得られた、水素化物の水素 率は、 1 H-NMRによる測定において、主鎖の炭素-炭素不 飽和結合、芳香環の炭素-炭素二重結合、不 和環の炭素-炭素二重結合のいずれも、通常9 0%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは9 7%以上である。水素化率が低いと、得られる 重合体の低複屈折性、熱安定性等が低下す 。

 水素化反応終了後に水素化物を回収する方 は特に限定されていない。通常、濾過、遠 分離等の方法により水素化触媒残渣を除去 た後、水素化物の溶液から溶媒を直接乾燥 より除去する方法、水素化物の溶液を水素 物にとっての貧溶媒中に注ぎ、水素化物を 固させる方法を用いることができる。
≪サブマスター基板≫
 サブマスター基板26は、サブマスター20のサ ブマスター成形部22のみでは強度に劣る場合 も、基板に樹脂を貼り付けることでサブマ ター20の強度が上がり、何回も成形するこ ができるという、裏打ち材のことである。

 サブマスター基板26としては、石英、シ コーンウェハ、金属、ガラス、樹脂等、高 平滑性を生み出せるものなら何れでもよい

 透明性の観点で、サブマスター20の上から も下からでもUV照射できるという点を考慮す ると、透明な型、例えば石英やガラスや透明 樹脂等が好ましい。透明樹脂は、熱可塑性樹 脂、熱硬化性樹脂、UV硬化性樹脂の何れでも く、樹脂中に、微粒子が添加されていて線 張係数を下げる等の効果があってもよい。 のように樹脂を使用することによって、ガ スより撓むので離型する際により離型し易 が、樹脂は線膨張係数が大きいので、UV照 の際に熱が発生すると、形状が変形してき いに転写することができない場合がある。 って、裏打ち材も樹脂とすることでこのよ な問題を回避することもできる。裏打ち材 しては、強度の観点でガラス材料を用いて よいが、その場合、上記の観点で、サブマ ター成形部22を構成する樹脂と裏打ち材のを 構成する材料との線膨張の差が小さいことが 好ましく、線膨張係数の差が3×10 -5 /K以下とされることが好ましい。

 次に、図3を参照しながら、ウエハレンズ 1の製造方法について説明する。

 図3(a)に示す通り、マスター10A上に樹脂22A を塗布し、マスター10Aの凸部14を樹脂22Aに転 し、樹脂22Aを硬化させ、樹脂22Aに対し複数 凹部24を形成する。これにより、サブマス ー成形部22が形成される。

 樹脂22Aは、熱硬化性であっても光硬化性 あっても、揮発硬化性(溶媒が揮発して硬化 するHSQ(ハイドロゲンシルセスキオキサン等)) であってもよい。高精度な成形転写性を重視 する場合は、硬化に熱をかけないため樹脂22A の熱膨張の影響が少ないUV硬化性や揮発硬化 樹脂による成形が好ましいが、これに限ら るものではない。硬化後のマスター10Aとの 離性が良い樹脂22Aが、剥離時に大きな力を 要としないため、成形光学面形状などを不 意に変形されることなくより好ましい。

 樹脂22A(サブマスター成形部22の材料)、樹 脂5A(レンズ部5の材料)が硬化性樹脂である場 において、マスター10Aの光学面形状(凸部14) は、好ましくは樹脂22Aの硬化収縮や樹脂5Aの 化収縮を見越して設計される。

 マスター10A上に樹脂22Aを塗布する場合に 、スプレーコート、スピンコート等の手法 用いる。この場合、真空引きしながら樹脂2 2Aを塗布してもよい。真空引きしながら樹脂2 2Aを塗布すれば、樹脂22Aに気泡を混入させず 樹脂22Aを硬化させることができる。

 また、マスター10A上にスプレーコート、 ピンコート等をしない場合には、マスター1 0A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、マスター10Aの表 を改質する。具体的には、マスター10Aの表 にOH基を立たせる。表面を改質する方法は UVオゾン洗浄、酸素プラズマアッシング等、 マスター10Aの表面にOH基を立たせる方法であ ば何でもよい。

 離型剤としては、シランカップリング剤構 のように、末端に加水分解可能な官能基が 合した材料、すなわち、金属の表面に存在 るOH基との間で脱水縮合又は水素結合等を こして結合するような構造を有するものが げられる。末端がシランカップリング構造 持ち、他端が離型性機能を持つ離型剤の場 、マスター10Aの表面にOH基が形成されていれ ばいるほど、マスター10Aの表面において共有 結合する箇所が増え、より強固な結合ができ る。その結果、複数回、成形動作を実行して も、離型効果は薄れることなく、耐久性を向 上させることが出来る。また、プライマー( 地層、SiO 2 コートなど)が不要となるので、薄膜を保っ まま耐久性向上の効果を得ることができる

 末端に加水分解可能な官能基が結合した 料とは、好ましくは官能基としてアルコキ シラン基やハロゲン化シラン基、4級アンモ ニウム塩、リン酸エステル基などからなる材 料が挙げられる。また、末端基に、例えばト リアジンチオールのような、金型と強い結合 を起こすような基でもよい。具体的には、次 の一般式で示されるアルコキシシラン基(8)又 はハロゲン化シラン基(9)を有するものである 。

  -Si(OR1)nR2(3-n)   (8)
  -SiXmR3(3-m)       (9)
 ここで、R1およびR2はアルキル基(例えば、 チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基 ど)、nおよびmは1,2または3、R3はアルキル基( えば、メチル基、エチル基、プロピル基、 チル基など)またはアルコキシ基(例えば、 トキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)で る。Xはハロゲン原子(例えば、Cl、Br、I)で る。

 また、R1、R2、R3またはXがSiに2以上結合し ている場合には、上記の基または原子の範囲 内で、例えば2つのRmがアルキル基とアルコキ シ基であるように異なっていてもよい。

 アルコキシシラン基-SiOR1およびハロゲン シラン基-SiXは、水分と反応して-SiOHとなり さらにこれがガラス、金属等の型材料の表 に存在するOH基との間で脱水縮合または水 結合等を起こして結合する。

 図12は、末端に加水分解可能な官能基の 例としてアルコキシシラン基を使用した離 剤と、マスター10A表面のOH基との反応図を示 している。

 図12(a)中、-ORはメトキシ(-OCH 3 )やエトキシ(-OC 2 H 5 )を表し、加水分解によりメタノール(CH 3 OH)やエタノール(C 2 H 5 OH)を発生して、図12(b)のシラノール(-SiOH)とな る。その後、部分的に脱水縮合して、図12(c) ようにシラノールの縮合体となる。さらに 図12(d)のようにマスター10(無機材料)表面のO H基と水素結合により吸着し、最後に図12(e)の ように脱水して、-O- 化学結合(共有結合)す 。なお、図12ではアルコキシシラン基の場合 を示したが、ハロゲン化シラン基の場合も基 本的に同様の反応が起こる。

 すなわち本発明に使用する離型剤は、そ 一端でマスター10Aの表面に化学結合し、他 に機能性基を配向して、マスター10Aを被う ととなり、薄くて耐久性に優れた均一な離 層を形成することができる。

 離型性機能を持つ側の構造として好ましい は、表面エネルギーの低いもの、例えば、 ッ素置換炭化水素基や炭化水素基である。
(フッ素系の離型剤)
 フッ素置換炭化水素基としては、特に分子 造の一端にCF3(CF2)a-基や、CF3・CF3・CF(CF2)b-基 などのパーフルオロ基(aおよびbは整数)を持 フッ素置換炭化水素基が好ましく、また、 ーフルオロ基の長さが炭素数にして2個以上 好ましく、CF3(CF2)a-のCF3につづくCF2基の数は 5以上が適切である。

 また、パーフルオロ基は直鎖である必要 なく、分岐構造を有していてもよい。さら 、近年の環境問題対応として、CF3(CF2)c-(CH2)d -(CF2)e-のような構造でもよい。この場合、cは 3以下、dは整数(好ましくは1)、eは4以下、で る。

 上記のフッ素離型剤は通常は固体である 、これをマスター10Aの表面に塗布するには 有機溶剤に溶解した溶液とする必要がある 離型剤の分子構造によって異なってくるが 多くはその溶媒としてフッ化炭化水素系の 剤またはそれに若干の有機溶媒を混合した のが適している。溶媒の濃度は特に限定な が、必要とする離型膜は特に薄いことが特 であるので、濃度は低いもので充分であり 1~3質量%でよい。

 この溶液をマスター10A表面に塗布するに 、浸漬塗布、スプレー塗布、ハケ塗り、ス ンコート等の通常の塗布方法を用いること できる。塗布後は通常は自然乾燥で溶媒を 発させて乾燥塗膜とするが、このとき塗布 れた膜厚は20μm以下が適当である。

 具体例としては、ダイキン工業製 オプツ ルDSX、デュラサーフHD-1100、HD-2100、住友3M製 ノベックEGC1720、竹内真空被膜製 トリアジ チオールの蒸着、AGC製 アモルファスフッ素  サイトップ グレードM、エヌアイマテリア 製 防汚コートOPC-800等が挙げられる。
(炭化水素系の離型剤)
 炭化水素基としては、CnH2n+1 のように直鎖 もよいし、分岐していてもよく、シリコー 系離型剤が該当する。

 従来、オルガノポリシロキサン樹脂を主 分とする組成物であり、撥水性を示す硬化 膜を形成する組成物としては数多くの組成 が知られている。例えば、特開昭55-48245号 報には水酸基含有メチルポリシロキサン樹 とα,ω-ジヒドロキシジオルガノポリシロキ ンとオルガノシランからなり、硬化して離 性、防汚性に優れ、撥水性のある皮膜を形 する組成物が提案されている。また、特開 59-140280号公報にはパーフルオロアルキル基 有オルガノシランとアミノ基含有オルガノ ランを主成分とするオルガノシランの部分 加水分解縮合物を主剤とする組成物であり 撥水性、撥油性に優れた硬化皮膜を形成す 組成物が提案されている。

 具体例としては、AGCセイミケミカル製  ールドスパット、マツモトファインケミカ 製 オルガチックスSIC-330,434、東レダウケミ ル製 SR-2410などが挙げられる。また、自己 織化単分子膜として、日本曹達製 SAMLAY が 挙げられる。

 図3(a)で示すように、樹脂22Aが光硬化性樹 脂である場合には、マスター10Aの上方に配置 した光源50を点灯させ光照射する。

 光源50としては、高圧水銀ランプ、メタ ハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲ 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。高圧水銀ラ ンプは、365nm、436nmに狭いスペクトルを持つ ンプである。メタルハライドランプは、水 灯の一種で、紫外域における出力は高圧水 ランプよりも数倍高い。キセノンランプは 最も太陽光に近いスペクトルを持つランプ ある。ハロゲンランプは長波長の光を多く んでおり、近赤外光がほとんどであるラン である。蛍光灯は光の三原色に均等な照射 度を有している。ブラックライトはピーク ップを351nmに持ち、300nm~400nmの近紫外光を放 するライトである。

 光源50から光照射される場合には、複数 線状又は点状の光源50を格子状に配置して樹 脂22Aの全面に一度に光が到達するようにして もよいし、線状又は点状の光源50を樹脂22Aの 面に対し平行にスキャニングして樹脂22Aに 次光が到達するようにしてもよい。この場 、好ましくは光照射時の輝度分布や照度(強 度)分布を測定し、その測定結果に基づき照 回数、照射量、照射時間等を制御する。

 樹脂22Aを光硬化させた後(サブマスター20 作製後)においては、サブマスター20に対し ストキュア(加熱処理)をおこなってもよい ポストキュアをおこなえば、サブマスター20 の樹脂22Aを完全に硬化させることができ、サ ブマスター20の型寿命を延ばすことができる

 樹脂22Aが熱硬化性樹脂である場合には、 熱温度、加熱時間を最適な範囲で制御しな ら樹脂22Aを加熱する。樹脂22Aは射出成形、 レス成形、光照射してその後に冷却する等 手法でも成形することができる。

 図3(b)に示す通り、サブマスター成形部22( 樹脂22A)の裏面(凹部24とは反対の面)に対して ブマスター基板26を装着し、サブマスター 形部22を裏打ちする。

 サブマスター基板26は石英であってもよ し、ガラス板であってもよく、十分な曲げ 度とUV透過率を有することが重要である。サ ブマスター成形部22とサブマスター基板26と 密着性を高めるために、サブマスター基板26 に対し、シランカップリング剤を塗布するな どの処理を行ってもよい。

 なお、上記のように、マスター10Aの凸部1 4を樹脂22Aに転写し、樹脂22Aが硬化した後(つ りサブマスター成形部22が形成された後)に サブマスター基板26を装着する(室温で裏打 する)場合には、接着剤を使う。

 逆に、マスター10Aの凸部14を樹脂22Aに転 し、樹脂22Aが硬化する前にサブマスター基 26を装着する(室温で裏打ちする)ようにして よい。この場合には、接着剤を使用せずに 樹脂22Aの付着力によりサブマスター基板26 張り付かせるか、又はサブマスター基板26に カップリング剤を塗布し付着力を強くして樹 脂22Aに対しサブマスター基板26を付着させる

 また、サブマスター成形部22(樹脂22A)をサ ブマスター基板26で裏打ちする際には、従来 り公知の真空チャック装置260を用い、真空 ャック装置260の吸引面260Aにサブマスター基 板26を吸引保持しつつ、吸引面260Aをマスター 10Aにおける凸部14の成形面に対し平行な状態 して、サブマスター成形部22をサブマスタ 基板26で裏打ちすることが好ましい。これに より、マスター10Aにおける凸部14の成形面に してサブマスター20の裏面20A(サブマスター 板26側の面)が平行となり、サブマスター20 おいて凹部24の成形面が裏面20Aと平行となる 。従って、後述のようにサブマスター20によ てレンズ部5を成形する際に、サブマスター 20の基準面、つまり裏面20Aを凹部24の成形面 平行にすることができるため、レンズ部5が 芯したり、厚みにばらつきを有したりする を防止し、レンズ部5の形状精度を向上させ ることができる。また、真空チャック装置260 によってサブマスター20を吸引して保持する め、真空排気のオン/オフのみによってサブ マスター20を着脱することができる。従って サブマスター20の配置を容易に行うことが きる。

 ここで、凹部24の成形面に対して裏面20A 平行であるとは、具体的には、凹部24の成形 面における中心軸に対して裏面20Aが垂直であ ることをいう。

 また、サブマスター20は、サブマスター 板26で裏打ちしつつ硬化させて形成するのが 好ましいが、裏打ち前に硬化させて形成して も良い。サブマスター基板26で裏打ちしつつ 化させる方法としては、例えば樹脂22Aとし 熱硬化性樹脂を用い、マスター10Aとサブマ ター基板26との間に樹脂22Aを充填した状態 これらをベーク炉に投入する方法や、樹脂22 AとしてUV硬化性樹脂を用いるとともに、サブ マスター基板26としてUV透過性の基板を用い マスター10Aとサブマスター基板26との間に樹 脂22Aを充填した状態でサブマスター基板26の から樹脂22Aに対してUV光を照射する方法な がある。

 また、真空チャック装置260の吸引面260Aは セラミック材料で作るのが好ましい。この場 合には、吸引面260Aの硬度が高くなり、サブ スター20(サブマスター基板26)の着脱によっ 吸引面260Aに傷が付き難いため、吸引面260Aの 面精度を高く維持することができる。また、 このようなセラミック材料としては、窒化珪 素やサイアロンを用いるのが好ましい。この 場合には、線膨張係数が1.3ppmと小さいため、 温度変化に対して吸引面260Aの平面度を高く 持することができる。

 なお、本実施の形態においては、マスタ 10Aにおける凸部14の成形面に対して吸引面26 0Aを平行な状態にする手法としては、以下の うな手法を用いている。

 まず、マスター10Aの表裏面を高精度に平 にしておく。これにより、マスター10Aにお て、凸部14の成形面と裏面とが平行となる

 また、マスター10Aを裏面(凸部14とは反対 の面)側から支持する支持面260Bと、吸引面26 0Aとに対して、それぞれ基準部材260C,260Dを突 しておく。ここで、これらの基準部材260C,26 0Dの形状は、支持面260B及び吸引面260Aが互い 平行な状態でマスター10Aとサブマスター20と が当接したときにガタツキが無く互いに当接 する形状とする。

 これにより、基準部材260C、260D同士を当 させることによって、吸引面260Aに対してマ ター10Aの支持面260B、ひいてはマスター10に ける凸部14の成形面が平行となる。

 但し、このような手法において、基準部 は、支持面260B及び吸引面260Aの少なくとも 方に設ければ良く、例えば支持面260Bのみに 準部材を設ける場合には、基準部材の形状 、支持面260B及び吸引面260Aが互いに平行な 態でマスター10Aとサブマスター20とが当接し たときに、吸引面260Aに対してガタツキが無 当接する形状とすれば良い。同様に、吸引 260Aのみに基準部材を設ける場合には、基準 材の形状は、支持面260B及び吸引面260Aが互 に平行な状態でマスター10Aとサブマスター20 とが当接したときに、支持面260Bに対してガ ツキが無く当接する形状とすれば良い。

 図3(c)に示す通り、マスター10Aからサブマ スター成形部22とサブマスター基板26とを離 し、サブマスター20が形成される。

 樹脂22AとしてPDMS(ポリジメチルシロキサ )などの樹脂を使うと、マスター10との離型 がよいので、マスター10からの剥離に大きな 力を必要とせず、成形光学面を歪ませたりす る事が無いのでよい。

 図3(d)に示す通り、サブマスター20とガラ 基板3との間に樹脂5Aを充填して硬化させる より詳細には、サブマスター20の凹部24に対 し樹脂5Aを充填し、その上方からガラス基板3 を押圧しながら樹脂5Aを硬化させる。

 サブマスター20の凹部24に樹脂5Aを充填す 場合には、サブマスター20に対し樹脂5Aをス プレーコート、スピンコート等の手法を用い る。この場合、真空引きしながら樹脂5Aを充 してもよい。真空引きしながら樹脂5Aを充 すれば、樹脂5Aに気泡を混入させずに樹脂5A 硬化させることができる。

 サブマスター20の凹部24に樹脂5Aを充填す のに代えて、ガラス基板3に樹脂5Aを塗布し 樹脂5Aが塗布されたガラス基板3をサブマス ー20に押圧するような構成としてもよい。

 ガラス基板3を押圧する場合に、ガラス基 板3は、サブマスター20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。ガラ ス基板3が円形状を呈している場合には、例 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 マスター20との軸合わせが容易である。

 樹脂5Aを硬化させる場合には、サブマス ー20の下方に配置した光源52を点灯させサブ スター20側から光照射してもよいし、ガラ 基板3の上方に配置した光源54を点灯させガ ス基板3側から光照射してもよいし、光源52 54の両方を同時に点灯させサブマスター20側 ガラス基板3側との両側から光照射してもよ い。

 光源52、54としては、上述した光源50と同 の高圧水銀ランプ、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ランプ等を使 でき、線状光源であってもよいし点状光源 あってもよい。

 光源52、54から光照射する場合には、複数 の線状又は点状の光源52、54を格子状に配置 て樹脂5Aに一度に光が到達するようにしても よいし、線状又は点状の光源52、54をサブマ ター20、ガラス基板3に対し平行にスキャニ グして樹脂5Aに順次光が到達するようにして もよい。この場合、好ましくは光照射時の輝 度分布や照度(強度)分布を測定し、その測定 果に基づき照射回数、照射量、照射時間等 制御する。

 樹脂5Aが硬化すると、レンズ部5が形成さ る。その後、レンズ部5とガラス基板3とを ブマスター20から離型し、ウエハレンズ1が 造される(ウエハレンズ1はガラス基板3の表 にのみレンズ部5が形成されたものである。) 。

 ウエハレンズ1をサブマスター20から離型 る場合に、予めウエハレンズ1(ガラス基板3) とサブマスター20との間に引張りシロ60を設 ておき(図3(d)参照)、引張りシロ60を引っ張る ことでウエハレンズ1をサブマスター20から離 型するようにしてもよい。

 サブマスター20のサブマスター基板26が弾 性素材(樹脂)である場合には、これをやや折 曲げてウエハレンズ1をサブマスター20から 型するようにしてもよいし、ガラス基板3が ガラスに代わり弾性素材(樹脂)である場合に 、これをやや折り曲げてウエハレンズ1をサ ブマスター20から離型するようにしてもよい

 ウエハレンズ1をサブマスター20からやや 離して両部材間に隙間が形成されたら、エ 又は純水をその隙間に圧送に、ウエハレン 1をサブマスター20から離型するようにして よい。

 なお、以上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 、両面に設ける場合には、まず、ガラス基 3の一方の面のレンズ部5の光学面形状に対応 するポジ形状の成形面を複数有するマスター (図示せず)と、他方の面のレンズ部5の光学面 形状に対応するポジ形状の成形面を複数有す るマスターとを用意し、これらの各マスター を用いてサブマスター20C、20D(図3(e)、(f)参照) を形成する。これによりサブマスター20Cはガ ラス基板3の一方の面のレンズ部5の光学面形 に対応するネガ形状の成形面を有し、サブ スター20Dは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こと となる。そして、各サブマスター20C、20Dと、 ガラス基板3との間に樹脂5Aを充填した後、樹 脂5Aを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。これによれば、ガラス基板3 片面だけで樹脂5Aが硬化して収縮すること 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 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るため、レンズ部 5の形状精度を向上させることができる。

 また、ガラス基板3の両面にレンズ部5を 成する場合には、両面に光照射して樹脂5Aを 硬化させた後に、加熱する工程(ポストキュ 工程)を設けてもよい。ポストキュア工程を けることで、サブマスターから取り出し後 レンズ部5が硬化収縮することで精度が低下 することを抑制でき、より転写精度が向上す る。また、ガラス基板3の両面に各サブマス ー20C、20Dを設けた状態で一旦加熱し、サブ スターから離型した後に再度加熱する工程 設けてもよい。このような構成によれば、 初の加熱工程で硬化収縮をある程度抑制す ことが可能であり、再度加熱することでレ ズの硬度を上げることができるとともに、 ブマスター型を使用している時間を短縮す ことが可能となる為、製造効率を高めるこ ができる。また、ガラス基板3の両面に各サ マスター型20C、20Dを設けた状態で、異なる 度で複数回の加熱工程を設けることも好ま い。1度目の加熱工程では比較的低い温度で 加熱することで硬化を促進し、取り出し後の 硬化収縮を抑制することが可能となり、更に 2度目の加熱工程で比較的1度目の加熱工程よ も高い温度で加熱することにより、サブマ ターからの離型性を高めることが可能とな 。

 ここで、サブマスター20C、20Dとガラス基 3との間に樹脂5Aを充填するには、2通りの手 法を用いることができる。

 1つ目の手法では、図3(e)、(f)に示すよう 、サブマスター20Cの上面に樹脂5Aを滴下また は吐出した後、サブマスター20Cと、その上方 に配設されたガラス基板3とを当接させて、 れらガラス基板3及びサブマスター20Cの間に 脂5Aを充填した状態にした後、ガラス基板3 びサブマスター20Cを互いに当接した状態で 体的に上下反転させる。そして、サブマス ー20Dの上面に樹脂5Aを滴下または吐出した 、サブマスター20Dと、その上方に配設され ガラス基板3とを当接させて、これらガラス 板3及びサブマスター20Dの間に樹脂5Aを充填 た状態にする。

 2つ目の手法では、ガラス基板3の上面に 脂5Aを滴下または吐出した後、ガラス基板3 、その上方に配設されたサブマスター20Cと 当接させて、これらガラス基板3及びサブマ ター20Cの間に樹脂5Aを充填した状態にする ともに、サブマスター20Dの上面に樹脂5Aを滴 下または吐出した後、サブマスター20Dと、そ の上方に配設されたガラス基板3とを当接さ て、これらガラス基板3及びサブマスター20D 間に樹脂5Aを充填した状態にする。

 なお、ガラス基板3とサブマスター20C、20D とを当接させる際には、間に気泡が残らない ようにすることが好ましい。また、ここで用 いる樹脂5Aとしては、熱硬化性樹脂であって 、UV硬化性樹脂であっても、揮発硬化性樹 (HSQなど)であっても良い。UV硬化性樹脂を用 る場合には、サブマスター20C、20Dの少なく も一方を紫外線透過性としておくことによ 、一方のサブマスターの側からガラス基板3 の両面の樹脂5Aに対していっぺんに紫外線を 射することができる。

 ここで、ガラス基板3の表裏両面にレンズ 部5を形成する場合に、図7に示す通りにサブ スター20を縦横2倍ずつ(倍率は変更可能であ る。)大きくしたような一体型の大径サブマ ター200と、図8の通常のサブマスター20とを 備する。そして、ガラス基板3の表面にレン 部5を形成する場合にはサブマスター200を使 用し、その反対側の裏面にレンズ部5を形成 る場合にはサブマスター20を複数回にわたり 使用するようにしてもよい。

 具体的には、ガラス基板3の表面に対して は大径サブマスター200を用いてレンズ部5を 括で形成する。その後のガラス基板3の裏面 対しては、図9に示す通り、サブマスター20 大径サブマスター200の1/4区画ずつそれぞれ らしながら4回にわたりサブマスター20を用 てレンズ部5を形成する。このような構成に よれば、大径サブマスター200を用いて形成し たレンズ部5を有するガラス基板3に対し、サ マスター20の軸合わせが容易となり、大径 ブマスター200を用いて形成したレンズ部5と サブマスター20を用いて形成したレンズ部5 がガラス基板3の表裏において配置がずれる といった事態を抑えることができる。

 ただし、大径サブマスター200を使用する 合には、図10上段から下段に示す通り、サ マスター成形部22に対しやや反りが発生する 可能性があり、型としての本来の機能を発揮 することができない場合もある。そこで、図 11に示す通り大径サブマスター200を分割する うに中央部に十字状に樹脂22Aが存在しない 域(応力緩和部210)を設けて、大径サブマス ー200のサブマスター成形部22の反りの発生を 抑える(ガラス基板3との応力を緩和する)よう な構成とするのが好ましい。応力緩和部210は 、本実施の形態のように樹脂22Aが存在しない 領域としてもよいし、樹脂が薄く形成されて いてもよい。また、応力緩和部210は、幾つか のレンズ成形部おきに設けられていてもよい し、各レンズ成形部を囲むように設けられて いてもよい。このような応力緩和部設けた場 合は、サブマスター20の反りを抑制すること 加え、収縮による面方向の位置ずれや成形 度の低下も抑制することが可能となる。

 応力緩和部210を設ける場合において、例 ば樹脂22Aが光硬化性樹脂であるときには、 ラス基板3又はサブマスター基板26をマスキ グして光の未照射部を形成したり、光源52 54をマスキングして光の未照射部を形成した りすればよい。

 なお、マスター10Aに代えてマスター10Bを い、サブマスター20を作製せずに、マスタ 10Bから直接的にウエハレンズ1を作製しても い。

 この場合、マスター10Bの凹部16に対し樹 5Aを充填し、その上方からガラス基板3を押 しながら樹脂5Aを硬化させ、その後ガラス基 板3とレンズ部5とをマスター10Bから離型すれ よい。

 マスター10Bから樹脂5Aを剥離するための 型が重要であり、その離型方法として2種類 方法が考えられる。

 第1の方法として、樹脂5Aに離型剤を添加 る。この場合、後工程である反射防止コー の密着性が低下したり、ガラス基板3との付 着性が低下したりするので、好ましくはカッ プリング剤などをガラス基板3に塗布して付 力を強化する。

 第2の方法として、マスター10Bの表面に離型 剤をコートする。離型剤としては、トリアジ ンジチオールやフッ素系、シリコン系の単分 子層を形成する離型剤を用いることができる 。離型剤を用いることで、成膜厚さが10nm程 と、光学面形状に影響を与えない厚みにコ トできる。離型剤が成形時にはがれないよ に密着性を高めるため、カップリング剤を スター10Bに塗布したり、離型剤とマスター10 Bとの間で架橋を創製するSiO 2 などをマスター10Bにコートすると、密着性が 強くなってよい。
[第2の実施形態]
 第2の実施形態は主には第1の実施形態と下 の点で異なっており、それ以外は略同じと っている。

 ウエハレンズ1の製造にあたって、成形用 の型として、図4に示すマスター10、サブマス ター30、サブサブマスター40が使用される。 1の実施形態では、マスター10(10A)からウエハ レンズ1を製造するのにサブマスター20を使用 したのに対し、第2の実施形態では、主に、 スター10(10B)からウエハレンズ1を製造するの にサブマスター30、サブサブマスター40の2つ 型を使用する点が異なっている。特に、マ ター10Bからサブマスター30を作製する工程 サブサブマスター40からウエハレンズ1を製 する工程は第1の実施形態と略同じであり、 ブマスター30からサブサブマスター40を作製 する点が第1の実施形態と異なっている。

 図4に示す通り、マスター10B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 成された型である。凹部16の形状はウエハレ ンズ1のレンズ部5に対応するネガ形状となっ おり、この図では略半球形状に凹んでいる

 マスター10Bは、ニッケルリンやアルミ合 、快削真鋳などの材料をダイヤモンド切削 より高精度に光学面を切削創製されたもの あってもよいし、超硬などの高硬度材料を 削加工して創製されたものでもあってもよ 。マスター10Bで創製される光学面は、好ま くは図4に示す通りに複数の凹部16がアレイ に配置されたものであり、単一の凹部16の が配置されたものであってもよい。

 図4に示す通り、サブマスター30はサブマ ター成形部32とサブマスター基板36とで構成 されている。サブマスター成形部32には複数 凸部34がアレイ状に形成されている。凸部34 の形状はウエハレンズ1のレンズ部5に対応す ポジ形状となっており、この図では略半球 状に突出している。このサブマスター成形 32は、樹脂32Aによって形成されている。

 樹脂32Aは、基本的に第1の実施の形態のサ ブマスター20の樹脂22Aと同様の材料を使用す ことができるが、特に離型性かつ耐熱性が り、線膨張係数が小さな樹脂(すなわち、表 面エネルギーが小さな樹脂)を使用すること 好ましい。具体的には、上述の光硬化性樹 、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれ も良く、透明又は不透明でもよいが、例え 、熱硬化性樹脂であれば上述のフッ素系樹 にすることが必要である。シリコーン系樹 にすると線膨張係数が大きいので、サブサ マスター40に熱転写する場合に変形して、微 細構造を正確に転写できないためである。

 サブマスター基板36は、サブマスター基 26と同様の材料を使用することができる。

 図4に示す通り、サブサブマスター40はサ サブマスター成形部42とサブサブマスター 板46とで構成されている。サブサブマスター 成形部42には複数の凹部44がアレイ状に形成 れている。凹部44はウエハレンズ1のレンズ 5に対応する部位であり、略半球形状に凹ん いる。このサブサブマスター成形部42は、 脂42Aによって形成されている。

 樹脂42Aも、第1の実施の形態のサブマスタ ー20の樹脂22Aと同様の材料を使用することが きるが、撓ませることができ離型し易い点 、シリコーン系樹脂又はオレフィン系樹脂 使用することが好ましい。

 サブサブマスター基板46も、サブマスタ 基板26と同様の材料を使用することができる 。

 次に、図5、図6を参照しながら、ウエハ ンズ1の製造方法について簡単に説明する。

 図5(a)に示す通り、マスター10B上に樹脂32A を塗布し、樹脂32Aを硬化させ、マスター10Bの 凹部16を樹脂32Aに転写し、樹脂32Aに対し複数 凸部34を形成する。これにより、サブマス ー成形部32が形成される。

 図5(b)に示す通り、サブマスター成形部32 対しサブマスター基板36を接着する。

 その後、図5(c)に示す通り、マスター10Bか らサブマスター成形部32とサブマスター基板3 6とを離型し、サブマスター30が作製される。

 その後、図5(d)に示す通り、サブマスター 30上に樹脂42Aを塗布し、樹脂42Aを硬化させ、 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 り、サブサブマスター成形部42が形成され 。

 その後、図5(e)に示す通り、サブサブマス ター成形部42に対しサブサブマスター基板46 装着する。

 図6(f)に示す通り、サブマスター30からサ サブマスター成形部42とサブサブマスター 板46とを離型し、サブサブマスター40が作製 れる。

 図6(g)に示す通り、サブサブマスター40の 部44に対し樹脂5Aを充填し、その上方からガ ラス基板3を押圧しながら樹脂5Aを硬化させる 。その結果、樹脂5Aからレンズ部5が形成され る。その後、レンズ部5とガラス基板3とをサ サブマスター40から離型し、ウエハレンズ1 製造される(ウエハレンズ1はガラス基板3の 面にのみレンズ部5が形成されたものである 。)。

 ガラス基板3の裏面にもレンズ部5を形成 てガラス基板3の表裏両面に対しレンズ部5を 形成する場合には、ガラス基板3の一方の面 レンズ部5の光学面形状に対応するネガ形状 成形面を複数有するマスター(図示せず)と 他方の面のレンズ部5の光学面形状に対応す ネガ形状の成形面を複数有するマスターと 用意し、これらの各マスターを用いて、ポ 形状の成形面を有するサブマスターを形成 、更に、これらの各サブマスターを用いて ブサブマスターを形成する。そして、各サ サブマスターと、ガラス基板3との間に樹脂 5Aを充填した後、樹脂5Aを硬化させてガラス 板3の両面にレンズ部5を成形する。