光学素子の製造方法
【課題】急激な硬化収縮による内部歪みを防止しつつ、樹脂製の成形型を用いてもレンズ部のピッチずれを防ぐことができる光学素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】光硬化性樹脂であるウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂを光硬化工程（ステップＳ１４）と熱硬化工程（ステップＳ１５）の２段階に分けて硬化させることにより、樹脂１０２ｂの反応速度をコントロールすることができる。これにより、樹脂１０２ｂの速い硬化による急激な収縮が発生することを防止することができる。また、サブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂと樹脂１０２ｂの線膨張割合を略等しくすることにより、ウェハーレンズ１００のような大きな面積の光学素子を製造する場合でも、第１レンズ本体１１ａのピッチずれを防ぐことができる。
【解決手段】光硬化性樹脂であるウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂを光硬化工程（ステップＳ１４）と熱硬化工程（ステップＳ１５）の２段階に分けて硬化させることにより、樹脂１０２ｂの反応速度をコントロールすることができる。これにより、樹脂１０２ｂの速い硬化による急激な収縮が発生することを防止することができる。また、サブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂと樹脂１０２ｂの線膨張割合を略等しくすることにより、ウェハーレンズ１００のような大きな面積の光学素子を製造する場合でも、第１レンズ本体１１ａのピッチずれを防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば撮像装置等に組み込まれる光学素子の製造方法に関し、特に、基板上に複数のレンズ部を形成してなるウェハーレンズ等から個片化され、電子部品とともにリフロー処理によって基板に実装される光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影用レンズ等の光学素子の製造方法として、ガラス基板と成形型との間に満たした光硬化性樹脂を硬化し成形物を離型することで得られたウェハーレンズをダイシングして個片化することにより個々の光学素子を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の製造方法は、具体的には、マスター型から樹脂製のサブマスター型を形成し、このサブマスター型からウェハーレンズを成形する。ここで、特許文献１の製造方法では、サブマスター型からウェハーレンズを形成する工程において、光硬化性樹脂を光硬化させた後に、離型前にプレ加熱を行っている。これにより、ウェハーレンズのレンズ部の面形状の転写精度を良好にしつつ、離型時におけるガラス基板の反りを発生しにくくすることができる。樹脂型を用いることにより、金属等で構成されるマスター型の寿命を長くすることができる。
【０００３】
近年、光学素子にはますます小型で安価であることが求められるようになっており、小型化のためにレンズ部を小径化したり、一度に成形できるレンズの数を多くするために基板のサイズを大きくしたりすることが求められている。しかしながら、特許文献１の方法では、レンズ部を小径化したり基板のサイズを大きくしたりすることに十分に応えられないおそれがある。つまり、サブマスター型が樹脂製であるため、加熱すると膨張し、レンズ部が小径化したり基板サイズが大きくなったりすると、レンズ部のピッチずれが生じやすいという問題がある。
【０００４】
ところで、上述の光硬化性樹脂には、ラジカル重合によって反応硬化させるものと、カチオン重合又はアニオン重合によって反応硬化させるものとがある。ラジカル重合系樹脂は、カチオン重合系樹脂又はアニオン重合系樹脂と比較して硬化が比較的速く、樹脂が肉厚になるほど硬化収縮率が大きくなる。レンズのように樹脂が厚肉である場合、ラジカル重合系樹脂を用いると、急激な硬化収縮により樹脂が光学面から引けてしまい、レンズ部の面精度が悪くなるという問題が生じる。また、所望の面精度が得られたとしても、リフロー工程においてレンズが高温にさらされると、レンズの内部歪みが緩和されることによりレンズ面の形状が崩れるという問題が生じる。
【０００５】
ここで、エネルギー硬化性樹脂に２種類の開始剤を添加することにより、エネルギー硬化性樹脂の状態を２段階で変化させる方法がある（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２の方法では、ラジカルの発生により重合して硬化するエネルギー硬化性樹脂に適当量の熱重合開始剤と光重合開始剤とを添加し、成形型に充填後、熱硬化させ、離型後に光硬化させる。これは、成形型の材料に制限されず、２段階の硬化工程で短時間にエネルギー硬化性樹脂の内部まで硬化させることを目的としている。また、特許文献３の方法では、光重合開始剤よりも熱重合開始剤の添加量を多くしたエネルギー硬化性樹脂を用いて、このエネルギー硬化性樹脂を光重合開始剤による重合反応によって所定の粘度に増粘した後に成形型に充填し、熱重合開始剤による重合反応によって当該エネルギー硬化性樹脂を硬化させる。これは、増粘剤を使用せずにエネルギー硬化性樹脂を適度な粘度にした状態で成形型に充填させることを目的としている。
【０００６】
特許文献２、３に記載される方法では、離型前の成形時において樹脂材料硬化の主たる反応は熱による重合反応で進行する一方、熱重合反応中における樹脂製の成形型の線膨張が考慮されていないため、特に、レンズ部が小径化したり基板サイズが大きくなったりした場合に、急激な硬化収縮による樹脂製の成形型からのヒケの問題が十分に改善できないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ／２０１０／０３２５１１号公報
【特許文献２】特開２００９−４２４４８号公報
【特許文献３】特開２００９−１２６０１１号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、急激な硬化収縮による内部歪みを防止しつつ、樹脂製の成形型を用いてもレンズ部のピッチずれを防ぐことができる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、樹脂型に、光重合開始剤と熱重合開始剤とを含有するエネルギー硬化性樹脂を充填し、光照射を行う光硬化工程と、光硬化工程後、エネルギー硬化性樹脂を樹脂型に残した状態で加熱を行う熱硬化工程と、熱硬化工程後、樹脂型からエネルギー硬化性樹脂を離型する離型工程と、を備え、熱硬化工程中において、樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合とが略等しい。ここで、線膨張割合とは、基準温度（例えば、２０℃）における長さに対する所定温度における長さの割合を意味する。
【００１０】
上記光学素子の製造方法によれば、エネルギー硬化性樹脂を光重合開始剤及び熱重合開始剤の重合によって硬化させることにより、光重合開始剤の重合のみによって硬化させる場合よりも緩やかに硬化させることができる。つまり、エネルギー硬化性樹脂を光硬化工程と熱硬化工程の２段階に分けて硬化させることにより、エネルギー硬化性樹脂の反応速度をコントロールすることができる。これにより、エネルギー硬化性樹脂の急激な硬化収縮が発生することを防止することができる。また、熱硬化工程中における樹脂型の樹脂材料の線膨張割合とエネルギー硬化性樹脂の線膨張割合とを略等しくすることにより、大きな面積の光学素子を製造する場合や小径のレンズ部を形成する場合でも、レンズ部のピッチずれを防ぐことができる。
【００１１】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学素子の製造方法において、熱硬化工程中において、樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内である。
【００１２】
本発明の別の観点では、熱硬化工程の最高加熱温度において、樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内である。
【００１３】
本発明のさらに別の観点では、熱硬化工程において、熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下の温度で加熱を行う。この場合、加熱温度を熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下にすることにより、比較的線膨張係数が大きい光硬化性樹脂でも線膨張割合を小さくすることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の観点では、エネルギー硬化性樹脂は、ラジカルの発生により重合して硬化する。この場合、エネルギー硬化性樹脂として反応速度が比較的速いラジカル重合系の樹脂を用いても、急激な硬化収縮による内部歪みを防止することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の観点では、光学素子の複数の光学面に対応する複数の光学転写面を有する。この場合、例えばウェハーレンズ等の複数の光学面を有する光学素子は、比較的大きな面積を有するものの、上述の製造方法を用いることにより、レンズ部のピッチずれを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は、ウェハーレンズの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すウェハーレンズのＡＡ矢視断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すウェハーレンズの斜視図である。
【図２】（Ａ）は、第１実施形態のウェハーレンズの製造のために用いるマスター型の斜視図であり、（Ｂ）は、サブマスター型の斜視図である。
【図３】サブマスター型の樹脂材料の線膨張割合及びウェハーレンズの光硬化性樹脂の線膨張割合と、温度との関係を示す概念図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。
【図５】ウェハーレンズの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ）ウェハーレンズ
Ａ−１）ウェハーレンズの構造
図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法によって製造されるウェハーレンズについて説明する。
図１（Ａ）〜１（Ｃ）に示すように、ウェハーレンズ１００は、円盤状であり、基板１０１と、第１樹脂層１０２と、第２樹脂層１０３とを有する。
【００１８】
ウェハーレンズ１００のうち基板１０１は、円形の平板であり、ガラスで形成されている。基板１０１の外径は、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の外径と略同じである。基板１０１の厚さは、基本的には光学的仕様によって決定されるが、ウェハーレンズ１００の離型時において破損しない程度の厚さとなっている。
【００１９】
第１樹脂層１０２は、樹脂製であり、基板１０１の一方の面１０１ａ上に形成されている。第１樹脂層１０２は、平面視において円形の外形を有する。具体的には、第１樹脂層１０２は、第１レンズ本体１１ａと第１フランジ部１１ｂとを一組とする多数の第１レンズ要素１１をＸＹ面内で２次元的に配列している。これらの第１レンズ要素１１は、平坦な連結部１１ｃを介して一体に成形されている。各第１レンズ要素１１と連結部１１ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第１成形面１０２ａとなっている。第１レンズ本体１１ａは、例えば凸形状の非球面型のレンズ部であり、第１光学面１１ｄを有している。周囲の第１フランジ部１１ｂは、第１光学面１１ｄの周囲に広がる平坦な第１フランジ面１１ｇを有し、第１フランジ部１１ｂの外周は、連結部１１ｃともなっている。第１フランジ面１１ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
【００２０】
第１樹脂層１０２は、エネルギー硬化性樹脂である光硬化性樹脂で形成されている。光硬化性樹脂には、光硬化性樹脂の重合を開始させる光重合開始剤と熱重合開始剤とが含まれている。光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等を使用することができる。アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂を使用する場合、光重合開始剤や熱重合開始剤のラジカル重合により反応硬化させることができる。また、エポキシ系樹脂を使用する場合、光重合開始剤や熱重合開始剤のカチオン重合又はアニオン重合により反応硬化させることができる。
【００２１】
第２樹脂層１０３は、第１樹脂層１０２と同様に、樹脂製であり、基板１０１の他方の面１０１ｂ上に形成されている。第２樹脂層１０３は、平面視において円形の外形を有する。具体的には、第２樹脂層１０３は、第２レンズ本体１２ａと第２フランジ部１２ｂとを一組とする多数の第２レンズ要素１２をＸＹ面内で２次元的に配列している。これらの第２レンズ要素１２は、平坦な連結部１２ｃを介して一体に成形されている。各第２レンズ要素１２と連結部１２ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第２成形面１０３ａとなっている。第２レンズ本体１２ａは、例えば凹形状の非球面型のレンズ部であり、第２光学面１２ｄを有している。周囲の第２フランジ部１２ｂは、第２光学面１２ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面１２ｇを有し、第２フランジ部１２ｂの外周は、連結部１２ｃともなっている。第２フランジ面１２ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
【００２２】
第２樹脂層１０３に用いられる光硬化性樹脂は、第１樹脂層１０２の光硬化性樹脂と同様のものである。ただし、両樹脂層１０２，１０３を同一の光硬化性樹脂で形成する必要はなく、別の光硬化性樹脂で形成することができる。
【００２３】
なお、ウェハーレンズ１００において、基板１０１と第１又は第２樹脂層１０２，１０３との間に絞りを設けてもよい。また、基板１０１の一方の面１０１ａ又は他方の面１０１ｂにのみ樹脂層を設けてもよい。
【００２４】
Ａ−２）光硬化性樹脂
以下、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の形成に用いられる光硬化性樹脂の詳細について説明する。既に説明したように、光硬化性樹脂には、ラジカル重合によって反応硬化させるものと、カチオン重合又はアニオン重合によって反応硬化させるものがある。ラジカル重合系樹脂には、例えばアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂等がある。カチオン重合系樹脂又はアニオン重合系樹脂には、例えばエポキシ系樹脂がある。
【００２５】
（１）アクリル樹脂
アクリル樹脂の重合反応に用いられる（メタ）アクリレートは特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された下記の（メタ）アクリレートを使用することができる。例えば、エステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、エーテル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレート、アルキレン（メタ）アクリレート、芳香環を有する（メタ）アクリレート、多官能（メタ）アクリレート、脂環式構造を有する（メタ）アクリレートが挙げられる。これらを１種類又は２種類以上を用いることができる。
【００２６】
特に、脂環式構造を持つ（メタ）アクリレートが好ましく、酸素原子や窒素原子を含む脂環構造であってもよい。例えば、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘプチル（メタ）アクリレート、ビシクロヘプチル（メタ）アクリレート、トリシクロデシル（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレートや、イソボロニル（メタ）アクリレート、水添ビスフェノール類のジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、特にアダマンタン骨格を持つと好ましい。例えば、２−アルキル−２−アダマンチル（メタ）アクリレート（特開２００２−１９３８８３号公報参照）、アダマンチルジ（メタ）アクリレート（特開昭５７−５００７８５）、アダマンチルジカルボン酸ジアリル（特開昭６０―１００５３７）、パーフルオロアダマンチルアクリル酸エステル（特開２００４−１２３６８７）、２−メチル−２−アダマンチルメタクリレート（新中村化学製）、１，３−アダマンタンジオールジアクリレート、１，３，５−アダマンタントリオールトリアクリレート、不飽和カルボン酸アダマンチルエステル（特開２０００−１１９２２０）、３，３'−ジアルコキシカルボニル−１，１'ビアダマンタン（特開２００１−２５３８３５号公報参照）、１，１'−ビアダマンタン化合物（米国特許第３３４２８８０号明細書参照）、テトラアダマンタン（特開２００６−１６９１７７号公報参照）、２−アルキル−２−ヒドロキシアダマンタン、２−アルキレンアダマンタン、１，３−アダマンタンジカルボン酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル等の芳香環を有しないアダマンタン骨格を有する硬化性樹脂（特開２００１−３２２９５０号公報参照）、ビス（ヒドロキシフェニル）アダマンタン類やビス（グリシジルオキシフェニル）アダマンタン（特開平１１−３５５２２号公報、特開平１０−１３０３７１号公報参照）等が挙げられる。
【００２７】
また、その他反応性単量体を含有することも可能である。（メタ）アクリレートであれば、例えば、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート等が挙げられる。
【００２８】
多官能（メタ）アクリレートとして、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールセプタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００２９】
（２）アリルエステル樹脂
アリルエステル樹脂は、アリル基を持ちラジカル重合によって硬化する樹脂で、例えば次のものが挙げられるが、特に以下のものに限定されるわけではない。
【００３０】
芳香環を含まない臭素含有（メタ）アリルエステル樹脂（特開２００３−６６２０１号公報参照）、アリル（メタ）アクリレート樹脂（特開平５−２８６８９６号公報参照）、アリルエステル樹脂（特開平５−２８６８９６号公報、特開２００３−６６２０１号公報参照）等が挙げられる。
【００３１】
（３）ビニル系樹脂
ビニル系樹脂は、硬化させることによって透明な樹脂組成物を形成する物であれば特に制限はなく、一般的な製造方法により製造されたビニル系樹脂を使用することができる。
【００３２】
ビニル系樹脂は、ビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ−）が架橋反応に寄与するものであればいずれでも良い。
【００３３】
ポリビニル系樹脂のモノマーは、一般式ＣＨ２＝ＣＨ−Ｒで表される。ポリビニル系樹脂の例として、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等が挙げられ、特にＲに芳香族を含む芳香族系ビニル樹脂が好ましい。特に１分子中に２つ以上ビニル基をもつ、ジビニル系樹脂がより好ましい。これらのビニル系樹脂は、１種を単独で用いたり、或いは２種以上を併用したりすることもできる。
【００３４】
（４）エポキシ系樹脂
エポキシ系樹脂としては、エポキシ基を持ち光及び熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物、カチオン発生剤、アニオン発生剤等を用いることができる。エポキシ系樹脂は、硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
【００３５】
エポキシ系樹脂の種類としては、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が挙げられる。その一例として、ビスフェノール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−グリ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−エポキシシクロヘキシル）−５，５−スピロ−（３，４−エポキシシクロヘキサン）−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−シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル等を重合したものを挙げることができる。
【００３６】
Ａ−３）光重合開始剤
以下、第１及び第２樹脂層１０２，１０３に用いられる光重合開始剤（ＵＶ開始剤）の詳細について説明する。光重合開始剤は、基本的には光硬化性樹脂との組み合わせで選択する。光重合開始剤としては、紫外域（４００ｎｍ以下）の波長に吸収極大を持ち、当該紫外域の波長でラジカル発生、カチオン発生、又はアニオン発生するものであれば、いずれも用いることができる。なお、光重合開始剤の選択にあたっては、ウェハーレンズ１００の使用波長域での透過率を低下させないように配慮し、硬化光に対する吸光度が適度となるように考慮する。
【００３７】
ラジカル発生する光重合開始として、分子内開裂型開始剤及び水素引き抜き型開始剤のいずれも用いることができる。分子内開裂型開始剤には、例えば、ベンゾインエーテル誘導タイプ、アセトフェノンタイプ、アシルフォスフィンオキサイドタイプ等がある。アセトフェノンタイプには、例えば、ベンジルケタール、α−ヒドロキシアセトフェノン、α−アミノアセトフェトン等がある。アシルフォスフィンオキサイドタイプには、ビスアシルフォスフィンオキサイド（ＢＡＰＯ）、モノアシルフォスフィンオキサイド（ＭＡＰＯ）等がある。水素引き抜き型開始剤には、例えば、ベンゾフェノン、アミン、チオキサントンタイプ等がある。
【００３８】
ここで、レンズに用いるために樹脂が黄変しないこと等を考慮すると、α−ヒドロキシアセトフェノンとして、ＤＡＲＯＣＵＲＥ １１７３、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １２７（いずれもチバジャパン社製）等が挙げられる。また、α−アミノアセトフェトンとして、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３６９（いずれもチバジャパン社製）等が挙げられる。
【００３９】
また、ＵＶ照射後に光退色（フォトブリーチング）する効果がある、例えば、アシルフォスフィンオキサイド等の使用も望ましい。光退色硬化を有する光重合開始剤を用いると、光反応に伴い開始剤の吸収帯が消失（光退色）することによって、光がより樹脂の深部まで到達できるようになり、樹脂の内部硬化が促進される。アシルフォスフィンオキサイドとして、具体的には、ＭＡＰＯの２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド（ＤＡＲＯＣＵＲ ＴＰＯ）や、ＢＡＰＯのビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９）や、チタノセン化合物のＩＲＧＡＣＵＲＥ ７８４（いずれもチバジャパン社製）等が挙げられる。特に、ＤＡＲＯＣＵＲＥ ＴＰＯ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９等が光反応に伴い無色となるため、レンズ用途としてより好ましい。
【００４０】
カチオン発生する光重合開始剤には、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、フェロセニウム塩等がある。スルフォニウム塩には、例えば、ＣＹＲＡＣＵＲＥ ＵＶＩ−６９７６、ＵＶＩ−６９９２（いずれもダウ・ケミカル製）、サンエイドＳＩ−６０Ｌ、ＳＩ−８０Ｌ（三新化学製）、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０（ＡＤＥＫＡ製）、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０（ダイセルＵＣＢ製）等がある。ヨードニウム塩タイプでは、ＵＶ９３８０Ｃ（モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン製）、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ２５０（チバジャパン製）等がある。
【００４１】
アニオン発生する光重合開始剤には、アルキルリチウム、カルバメート誘導体、オキシムエステル誘導体、光アミン発生剤等がある。
【００４２】
光重合開始剤の添加量は、光硬化性樹脂に対して、０．００１質量％〜５質量％、好ましくは０．０１質量％〜３質量％、さらに好ましくは０．０５質量％〜１質量％である。後述する熱重合開始剤の添加量と同じかそれ以上とすることが好ましい。
【００４３】
Ａ−４）熱重合開始剤
以下、第１及び第２樹脂層１０２，１０３に用いられる熱重合開始剤の詳細について説明する。熱重合開始剤は、光重合開始剤と同様に、光硬化性樹脂との組み合わせで選択する。熱重合開始剤としては、加熱によりラジカル発生、カチオン発生、又はアニオン発生するものであれば、いずれも用いることができる。なお、熱重合開始剤の選択にあたっては、ウェハーレンズ１００の使用波長域での透過率を低下させないように配慮する。
【００４４】
ラジカル発生する熱重合開始剤は、加熱により分解してラジカルを発生する性質の強い物質である。ラジカル発生する熱重合開始剤として、例えば有機過酸化物等を用いることができる。有機過酸化物には、例えば過酸化物やアゾ化合物等がある。具体的には、例えば、α，α'−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）が好適に用いられる。
【００４５】
ここで、熱重合開始剤は、例えば室温（例えば、２０℃）より高温で、かつ６０℃以下の温度で分解する低温タイプの熱重合開始剤と、６０℃より高い温度で分解する高温タイプの熱重合開始剤とに分類することができる。
【００４６】
このうち、低温タイプの熱重合開始剤として、例えばＤｉｉｓｏｂｕｔｙｒｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ、Ｃｕｍｙｌ ｐｅｒｏｘｙｎｅｏｄｅｃａｎｏａｔｅ、Ｄｉ−ｎ−ｐｒｏｐｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、Ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、Ｄｉ−ｓｅｃ−ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙｎｅｏｄｅｃａｎｏａｔｅ、Ｂｉｓ（４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ） ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、Ｄｉ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ等が挙げられる。具体的には、パーロイルＩＢ、パークミルＮＤ、パーロイルＮＰＰ、パーロイルＩＰＰ、パーロイルＳＢＰ、パーオクタＮＤ、パーロイルＴＣＰ、パーロイルＯＰＰ（いずれも日本油脂株式会社製）等がある。なお、これらの低温タイプの熱重合開始剤で１時間半減期を得るための分解温度は、パーロイルＩＢでは４９．７℃、パークミルＮＤでは５５．０℃、パーロイルＮＰＰでは５７．７℃、パーロイルＩＰＰでは５６．２℃、パーロイルＳＢＰでは５７．４℃、パーオクタＮＤでは５７．５℃、パーロイルＴＣＰでは５７．５℃、パーロイルＯＰＰでは５９．１℃となっている。なお、１時間半減期を得るための分解温度とは、熱重合開始剤の濃度が半分になるために要する時間が１時間になる温度のことであり、以下、１時間半減期温度という。
【００４７】
また、高温タイプの熱重合開始剤として、例えばＤｉｌａｕｒｏｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ、１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、Ｄｉｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ ｐｅｒｏｘｉｄｅ、ｔ−Ｈｅｘｙｌ ｐｅｒｏｘｙ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、ｔ−Ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、１，１−Ｄｉ（ｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｏｘｙ）−２−ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１，１−Ｄｉ（ｔ−ｈｅｘｙｌｐｅｒｏｘｙ）−３，３，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ等が挙げられる。具体的には、パーロイルＬ、パーオクタＯ、パーロイルＳＡ、パーヘキシルＯ、パーブチルＯ、パーヘキサＭＣ、パーヘキサＴＭＨ（いずれも日本油脂株式会社製）等がある。なお、これらの高温タイプの熱重合開始剤で１時間半減期を得るための分解温度は、パーロイルＬでは７９．５℃、パーオクタＯでは８４．４℃、パーロイルＳＡでは８７．０℃、パーヘキシルＯでは９０．１℃、パーブチルＯでは９２．１℃、パーヘキサＭＣでは１０２．４℃、パーヘキサＴＭＨでは１０６．４℃となっている。
【００４８】
なお、詳細は後述するが、低温で熱硬化させることにより、比較的線膨張係数が大きい光硬化性樹脂でも線膨張割合を小さくすることができるため、低温タイプの熱重合開始剤を用いることが望ましい。なお、線膨張係数とは、温度を１℃上げたときの長さの変化の割合を意味する。
【００４９】
カチオン発生する熱重合開始剤は、例えば、四級アンモニウム塩型化合物、スルフォニウム塩型化合物、ホスフォニウム塩型化合物、ヨードニウム塩型化合物、ジアゾニウム塩型化合物、フェロセニウム型化合物等がある。
【００５０】
アニオン発生する熱重合開始剤は、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、変性アミン等がある。
【００５１】
熱重合開始剤の添加量は、光硬化性樹脂に対して、０．００１質量％〜５質量％、好ましくは０．０１質量％〜３質量％、さらに好ましくは０．１質量％〜１質量％である。光重合開始剤の添加量と同じかそれ以下とすることが好ましい。
【００５２】
Ｂ）成形型
Ｂ−１）マスター型
以下、図２（Ａ）、２（Ｂ）を参照しつつ、図１（Ａ）等に示すウェハーレンズ１００を製造するための成形型の一例について説明する。ウェハーレンズ１００の成形には、成形型として、マスター型３０と、サブマスター型４０とが用いられる。
【００５３】
図２（Ａ）に示すように、マスター型３０は、直方体状であり、その端面３０ａ上に、後述するサブマスター型４０の第２転写面４３を形成するための第１転写面３１を有する。この第１転写面３１は、最終的に得られるウェハーレンズ１００の第１樹脂層１０２の第１成形面１０２ａのポジ型に対応する。第１転写面３１は、第１成形面１０２ａのうち第１光学面１１ｄを形成するための第１光学転写面３１ａと、第１フランジ面１１ｇを形成するための第１フランジ転写面３１ｂとを含む。第１光学転写面３１ａは、アレイ状に複数個配置されており、略半球の凸形状に形成されている。
【００５４】
マスター型３０は、一般に金属材料で形成されている。金属材料としては、例えば鉄系材料や鉄系合金、非鉄系合金等が挙げられる。鉄系材料としては、例えば熱間金型、冷間金型、プラスチック金型、高速度工具鋼、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼、クロム・モリブデン鋼、ステンレス鋼が挙げられる。そのうち、プラスチック金型としては、例えばプリハードン鋼、焼入れ焼戻し鋼、時効処理鋼がある。プリハードン鋼としては、例えばＳＣ系、ＳＣＭ系、ＳＵＳ系が挙げられる。ＳＣ系には例えばＰＸＺが挙げられる。ＳＣＭ系としては例えばＨＰＭ２、ＨＰＭ７、ＰＸ５、ＩＭＰＡＸが挙げられる。ＳＵＳ系としては、例えばＨＰＭ３８、ＨＰＭ７７、Ｓ−ＳＴＡＲ、Ｇ−ＳＴＡＲ、ＳＴＡＶＡＸ、ＲＡＭＡＸ−Ｓ、ＰＳＬが挙げられる。鉄系合金としては、例えば特開２００５−１１３１６１や特開２００５−２０６９１３に示されている合金が挙げられる。非鉄系合金としては主に、銅合金、アルミ合金、亜鉛合金がよく知られており、例えば特開平１０−２１９３７３、特開２０００−１７６９７０に示されている合金が挙げられる。なお、マスター型３０は金属ガラスやアモルファス合金から構成されてもよい。金属ガラスとしては、例えばＰｄＣｕＳｉやＰｄＣｕＳｉＮｉ等が挙げられる。金属ガラスはダイヤモンド切削における被削性が高く、工具の磨耗が少ない。アモルファス合金としては、例えば無電解又は電解のニッケルリンメッキ等があり、ダイヤモンド切削における被削性がよい。これらの高被削性材料は、マスター型３０全体を構成してもよいし、メッキやスパッタ等の方法によって特に光学転写面の表面だけを覆ってもよい。
【００５５】
Ｂ−２）サブマスター型
図２（Ｂ）に示すように、樹脂型であるサブマスター型４０は、四角板状であり、樹脂部であるサブマスター成形部４１と光透過性のサブマスター基板４２とを有する。サブマスター成形部４１とサブマスター基板４２とは、積層構造となっている。サブマスター成形部４１は、その端面４１ａ上に、ウェハーレンズ１００の第１成形面１０２ａを形成する第２転写面４３を有する。この第２転写面４３は、ウェハーレンズ１００の第１成形面１０２ａのネガ型に対応する。第２転写面４３は、第１成形面１０２ａのうち第１光学面１１ｄを形成するための第２光学転写面４３ａと、第１フランジ面１１ｇを形成するための第２フランジ転写面４３ｂとを含む。第２光学転写面４３ａは、第１光学転写面３１ａによって転写され、アレイ状に複数個配置されており、略半球の凹形状に形成されている。
【００５６】
サブマスター成形部４１は、樹脂材料４１ｂによって形成されている。樹脂材料４１ｂとしては、光硬化性樹脂が挙げられ、上記ウェハーレンズ１００の第１樹脂層１０２と同様のアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等が使用可能である。また、樹脂材料４１ｂとしては、離型性の良好な樹脂、特に透明樹脂が好ましく、離型剤を塗布しなくても離型できる樹脂がよい。サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合は、後述する熱硬化工程中において、ウェハーレンズ１００の光硬化性樹脂（後述する図４（Ｃ）等の樹脂１０２ｂ）の線膨張割合に略等しくなっている。具体的には、両樹脂の線膨張割合の差が±０．０５％以内になっている。なお、例示した両樹脂の線膨張割合の差は、光学素子の用途によって異なり、光学面の形状等に影響を及ぼさない程度であればよい。
【００５７】
以下、図３を参照しつつ、サブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合及びウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合と、温度との関係について説明する。図３中の実線Ｌ１は、線膨張係数が例えば７０ｐｐｍ／℃であるサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合の変化を示す。一点鎖線Ｌ２は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば＋２０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。一点鎖線Ｌ３は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば−２０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。二点鎖線Ｌ４は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば＋１０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。二点鎖線Ｌ５は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば−１０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。太線の破線Ｌ６は、樹脂材料４１ｂの線膨張割合との差が＋５００ｐｐｍ（＋０．０５％）である線膨張割合を示す。太線の破線Ｌ７は、樹脂材料４１ｂの線膨張割合との差が−５００ｐｐｍ（−０．０５％）である線膨張割合を示す。なお、図３中の各線Ｌ１〜Ｌ５の傾きは、線膨張係数を表し、線膨張係数は樹脂の種類によって変動するものである。また、図３中の原点は、基準温度Ｔ０（例えば、熱硬化工程前後の温度、具体的には、室温２０℃）を示す。
【００５８】
図３の任意の温度において光硬化性樹脂の線膨張割合が破線Ｌ６，Ｌ７に挟まれた範囲内にあれば、加熱後の両樹脂の収縮具合が略同じになる。よって、両樹脂の線膨張係数が厳密には異なっていてもよい。なお、両樹脂の線膨張係数が略同じであればより好ましい。ここで、本実施形態では、光硬化性樹脂の加熱温度を熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下とし、光硬化性樹脂を比較的緩やかに熱硬化させる。そのため、熱重合開始剤として、この光硬化性樹脂の線膨張割合が上記樹脂材料４１ｂとの線膨張割合の差の範囲（図３中の二点鎖線Ｌ４，Ｌ５で挟まれた範囲）に入るときの最大の温度付近に１時間半減期の分解温度を有するものを選択することが望ましい。具体的には、図３において、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数差が±２０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂の場合、一点鎖線Ｌ２，Ｌ３と破線Ｌ６，Ｌ７とが交差する低温側の温度Ｔ１に１時間半減期の分解温度を有する低温タイプの熱重合開始剤が選択され、この温度Ｔ１で熱硬化工程が行われる。また、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数が差±１０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂の場合、二点鎖線Ｌ４，Ｌ５と破線Ｌ６，Ｌ７とが交差する高温側の温度Ｔ２に１時間半減期の分解温度を有する高温タイプの熱重合開始剤が選択され、この温度Ｔ２で熱硬化工程が行われる。
【００５９】
図３の一点鎖線Ｌ２，Ｌ３（樹脂材料４１ｂとの線膨張係数差が±２０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂）と二点鎖線Ｌ４，Ｌ５（樹脂材料４１ｂとの線膨張係数が差±１０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂）とを比較してわかるように、所定の線膨張係数を有するサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂに対して使用できるウェハーレンズ１００の光硬化性樹脂の線膨張係数の許容範囲は、温度が高くなるほど狭くなる。つまり、温度が低い場合、比較的線膨張係数が大きい光硬化性樹脂でも線膨張割合を小さくすることができるため、樹脂材料４１ｂと線膨張割合が略等しい光硬化性樹脂の種類は、温度が高い場合よりも多くなる。
【００６０】
サブマスター基板４２は例えば石英、ガラス、シリコンウェハー、金属、樹脂等の平滑性を有する材料で形成されている。透明性又は光透過性の観点（サブマスター型４０の上からでも下からでも光照射できるという点）を考慮すると、サブマスター基板４２は、好ましくは石英やガラス等から構成される。
【００６１】
以上、ウェハーレンズ１００のうち第１樹脂層１０２を成形するために用いるマスター型３０及びサブマスター型４０ついて説明したが、第２樹脂層１０３を成形する際にも同様の型を用いる。この場合、例えばマスター型３０については凹形状の第１転写面３１を有するものを用い、サブマスター型４０については凸形状の第２転写面４３を有するものを用いる。これにより、第２樹脂層１０３の第２成形面１０３ａは、サブマスター型４０によって形成される。
【００６２】
Ｃ）ウェハーレンズの製造方法
図４（Ａ）〜４（Ｄ）、図５を参照しつつ、上述のマスター型３０及びサブマスター型４０を使用して行われるウェハーレンズ１００の製造工程について説明する。なお、以下では第１樹脂層１０２の成形について説明するが、第２樹脂層１０３の成形についても同様の工程を行う。
【００６３】
まず、研削加工等によって第１樹脂層１０２の最終形状に対応するマスター型３０を作製する（図５のステップＳ１１）。次に、図４（Ａ）に示すように、マスター型３０上に樹脂材料４１ｂを塗布し、マスター型３０の上方からサブマスター基板４２を押圧しながら不図示のＵＶ発生装置により紫外線を照射させ、間に挟まれた樹脂材料４１ｂを光硬化させる（図５のステップＳ１２）。この際、樹脂材料４１ｂにマスター型３０の第１転写面３１が転写され、樹脂材料４１ｂに第２転写面４３（第２光学転写面４３ａ及び第２フランジ転写面４３ｂ）が形成される。これにより、サブマスター成形部４１が形成される。ＵＶ発生装置で用いる光源の例としては、キセノンアークランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＵＶレーザー、キセノンフラッシュランプ、ＬＥＤ等が挙げられる。
【００６４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、マスター型３０からサブマスター成形部４１とサブマスター基板４２とを一体として離型し、サブマスター型４０が作製される（図５のステップＳ１３）。
【００６５】
次に、ウェハーレンズ１００を作製する。図４（Ｃ）に示すように、サブマスター型４０上に樹脂１０２ｂ（第１樹脂層１０２を形成する光硬化性樹脂）を塗布し、サブマスター型４０の上方から基板１０１を押圧しながら不図示のＵＶ発生装置により紫外線を照射させ、間に挟まれた樹脂１０２ｂを光硬化させる（図５のステップＳ１４）。この際、樹脂１０２ｂにサブマスター型４０の第２転写面４３が転写され、樹脂１０２ｂに第１成形面１０２ａ（第１光学面１１ｄ及び第１フランジ面１１ｇ）が形成される。これにより、第１樹脂層１０２が形成される。ここで、樹脂１０２ｂは上述の光重合開始剤と熱重合開始剤とを含有しており、光硬化工程において、樹脂１０２ｂは完全に硬化せず、仮硬化状態となっている。これにより、光硬化工程において樹脂１０２ｂの硬化反応が一気に進まないため、樹脂１０２ｂの急激な収縮を防ぐことができる。なお、続けて上述と同様の工程で基板１０１の他方の面１０１ｂに第２樹脂層１０３を形成してもよい。
【００６６】
次に、樹脂１０２ｂをサブマスター型４０型に残した状態、すなわち離型しない状態で加熱し、樹脂１０２ｂを熱硬化させる（図５のステップＳ１５）。加熱は例えばオーブンを用いて樹脂１０２ｂが実質的に完全に硬化するまで行う。熱硬化工程における最大温度は、サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合と、ウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合との差が±０．０５％以内になるような温度となっている。
【００６７】
この熱硬化工程（図５のステップＳ１５）において、サブマスター成形部４１が膨張する。この際、光硬化工程（図５のステップＳ１４）において仮硬化されたウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂも膨張する。つまり、熱硬化工程において、樹脂１０２ｂは、両樹脂４１ｂ，１０２ｂがともに膨張した状態で形状固定されて熱硬化される。その後、室温に戻ると、線膨張により両樹脂４１ｂ，１０２ｂが収縮する。この際、サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合と、ウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合との差が±０．０５％以内であるため、室温に戻した後の両樹脂４１ｂ，１０２ｂの収縮具合が極端に乖離しない。そのため、ウェハーレンズ１００の所望の位置に第１レンズ本体１１ａが成形されない、いわゆる「ピッチずれ」が発生しない。
【００６８】
その後、図４（Ｄ）に示すように、サブマスター型４０から第１樹脂層１０２と基板１０１とを一体として離型する（図５のステップＳ１６）。第１樹脂層１０２が形成されていない場合、同様の工程を行うことで第２樹脂層１０３が形成され、サブマスター型４０の離型によってウェハーレンズ１００が完成する。なお、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を形成した後にウェハーレンズ１００を一括離型することもできる。
【００６９】
なお、上記方法によって製造されたウェハーレンズ１００は、積層され、第１レンズ本体１１ａ等を中心として四角柱状にダイシングによって切り出され、複合レンズとなる。複数のウェハーレンズ１００を積層する場合、ウェハーレンズ１００間に絞りを設けてもよい。この場合、絞りの開口部が各第１レンズ本体１１ａ等にアライメントして配置される。
【００７０】
以上説明した光学素子の製造方法によれば、エネルギー硬化性樹脂である光硬化性樹脂（ウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂ）を光重合開始剤及び熱重合開始剤の重合によって硬化させることにより、光重合開始剤の重合のみによって硬化させる場合よりも緩やかに硬化させることができる。つまり、樹脂１０２ｂを光硬化工程（図５のステップＳ１４）と熱硬化工程（図５のステップＳ１５）の２段階に分けて硬化させることにより、樹脂１０２ｂの反応速度をコントロールすることができる。これにより、樹脂１０２ｂの速い硬化による急激な収縮が発生することを防止することができる。また、樹脂型であるサブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂと樹脂１０２ｂの線膨張割合を略等しく（例えば、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合差が±０．０５％以内）することにより、ウェハーレンズ１００のような大きな面積の光学素子を製造する場合でも、第１レンズ本体１１ａのピッチずれを防ぐことができる。
【００７１】
〔実施例１〕
以下、熱硬化工程（図５のステップＳ１５）における温度と、サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂ及びウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合との関係について具体的な実施例について説明する。
【００７２】
例えば、線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃である樹脂材料４１ｂを室温２０℃の状態から６０℃まで加熱した場合、樹脂材料４１ｂは室温のときよりも約０．２８％膨張する。また、線膨張係数が５８ｐｐｍ／℃〜８２ｐｐｍ／℃である低温タイプの熱重合開始剤を添加した樹脂１０２ｂを室温２０℃の状態から６０℃まで加熱した場合、樹脂１０２ｂは室温のときよりも約０．２３％〜０．３３％膨張する。ここで、この樹脂１０２ｂに添加された熱重合開始剤は、低温タイプであり、１時間半減期の分解温度が約６０℃となっている。低温側で熱硬化させるため、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張係数の差が比較的大きい±１２ｐｐｍ／℃であっても、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合の差が±０．０５％以内となる。この場合、室温に戻した後の両樹脂４１ｂ，１０２ｂの収縮具合が極端に乖離せず、ウェハーレンズ１００の第１レンズ本体１１ａにピッチずれが発生しない。このように、上述した例においては、熱硬化工程において、最も高い加熱温度を６０℃とし、それ以下の温度で加熱処理を行う。なお、加熱温度を６０℃より低くすると、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合の差は±０．０５％以内であるものの、硬化に時間がかかるため、６０℃に近い温度で処理を行うことが好ましい。
【００７３】
一方、例えば、線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃である樹脂材料４１ｂを室温２０℃の状態から１００℃まで加熱した場合、樹脂材料４１ｂは室温のときよりも約０．５６％膨張する。また、線膨張係数が６４ｐｐｍ／℃〜７６ｐｐｍ／℃である高温タイプの熱重合開始剤を添加した樹脂１０２ｂを室温２０℃の状態から１００℃まで加熱した場合、樹脂１０２ｂは室温のときよりも約０．５１％〜０．６１％膨張する。このように、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張係数の差が±６ｐｐｍ／℃である場合、高温タイプの熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度で加熱しても、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合の差を±０．０５％以内にすることができる。従って、比較的高い温度で熱硬化工程を行うことができる。よって、上述した例においては、熱硬化工程において、最も高い加熱温度を１００℃とし、それ以下の温度で加熱処理を行う。なお、線膨張割合の差が±０．０５％を超えると、上述の場合と同様に、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの収縮具合が極端に乖離し、ウェハーレンズ１００の第１レンズ本体１１ａにピッチずれが発生することとなる。
【００７４】
〔実施例２〕
以下、本発明の製造方法によって製造されたウェハーレンズ１００の評価試験の結果について説明する。
【００７５】
本実施例では、第１樹脂層１０２を形成するための樹脂１０２ｂとして、アクリル樹脂を用いた。具体的には、２−アルキル−２−アダマンチル−（メタ）アクリレートを用いた。この樹脂の線膨張係数をＴＭＡ装置を用いてＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して測定したところ、６４ｐｐｍ／℃である。また、光重合開始剤としてラジカル系光重合開始剤であるＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７（チバジャパン社製）を用いた。また、サンプル１、２、３については、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤であるパーロイヤルＯＰＰ（１時間半減期５９．１℃、日本油脂株式会社製）を用い、使用量を変えて樹脂組成物に添加した。この熱重合開始剤は、既に図３で説明したように、樹脂１０２ｂの線膨張割合が樹脂材料４１ｂとの線膨張割合と略等しいときの最大の温度付近（約６０℃）に１時間半減期の分解温度を有する。また、サブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂは、線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃のエポキシ系樹脂からなるものを用いた。光硬化工程（図５のステップＳ１４）は、紫外線照射量１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。熱硬化工程（図５のステップＳ１５）は、６０℃で１時間行った。サンプル４、５、６については、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤であるパーロイルＬ（１時間半減期７９．５℃、日本油脂株式会社製）を用い、８０℃で熱硬化工程を行う以外はサンプル１〜３と同様の手順で実験を行った。また、サンプル７、８、９については、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤であるパーヘキサＭＣ（１時間半減期１０２．４℃、日本油脂株式会社製）を用い、１００℃で熱硬化工程を行う以外はサンプル１〜３と同様の手順で実験を行った。
【００７６】
表１は、第１樹脂層１０２の第１レンズ本体１１ａの第１光学面１１ｄと、比較例のレンズ本体の光学面とを評価試験した結果を示したものである。評価試験は、ピッチずれ評価、リフロー工程前の面形状評価、リフロー工程後の面形状評価によって行った。ここで、リフロー工程とは、ウェハーレンズ１００又はウェハーレンズ１００から切り出した複合レンズに電子部品等を実装するために高温加熱する工程である。リフロー工程は、最高温度２６０℃の熱風炉に３回通した。
【００７７】
ピッチずれ評価は、８インチのウェハーレンズ１００の、中心から最も離れた第１レンズ本体１１ａレンズまでの距離（１００ｍｍ）を設計値とした。この設計値から±０．０１％（±１０μｍ）以内の場合に◎とし、設計値から±０．０５％（±５０μｍ）以内の場合に○とし、設計値から±０．１％（±１００μｍ）以内の場合に△とした。
【００７８】
リフロー工程前の面形状評価は、超高精度３次元測定機ＵＡ３Ｐ（パナソニック製）を用いて行った。面形状の精度は、第１光学転写面３１ａのレンズ設計値からの形状誤差の最も大きい部分（Ｐｅａｋ）と最も小さい部分（Ｖａｌｌｅｙ）との差（以下、ＰＶ値と呼ぶ）で評価した。このＰＶ値が、１００ｎｍ未満の場合に◎とし、１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の場合に○とし、５００ｎｍ以上３μｍ未満の場合に△とし、３μｍ以上の場合に×とした。
【００７９】
リフロー工程後の面形状評価は、同上の超高精度３次元測定機ＵＡ３Ｐ装置を用いて行った。面形状の精度は、リフロー工程前の測定値からの形状誤差のＰｅａｋとＶａｌｌｅｙとの差をＰＶ値とした。このＰＶ値が、５００ｎｍ未満の場合に◎とし、５００ｎｍ以上１μｍ未満の場合に○とし、１μｍ以上３μｍ未満の場合に△とし、３μｍ以上の場合に×とした。
【表１】
【００８０】
表１に示すように、樹脂材料４１ｂ及び樹脂１０２ｂの線膨張割合を考慮して適切に選択された熱重合開始剤を樹脂１０２ｂに添加し、熱硬化工程において熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度に対応する温度で加熱した場合、ピッチずれ評価、リフロー工程前の面形状評価、リフロー工程後の面形状評価のいずれも良好な評価結果（評価◎及び○）又は許容範囲を満たす評価結果（評価△）となった（サンプル２、３、５、６、８、９）。一方、熱重合開始剤を樹脂１０２ｂに添加しない場合、リフロー工程前の面形状評価、リフロー工程後の面形状評価が悪いものとなった。
【００８１】
以上、本実施形態に係る光学素子の製造方法について説明したが、本発明に係る光学素子の製造方法は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状、大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を基板１０１の全面に形成したが、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を基板１０１の全面に形成せずに、各第１及び第２レンズ要素１１，１２を基板１０１上に互いに独立して形成してもよい。
【００８３】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００は、円盤状である必要はなく、楕円形等の各種輪郭を有するものとできる。例えばウェハーレンズ１００を当初から四角板状に成形することで、ダイシング工程を簡略化することができる。
【００８４】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００内に形成される第１及び第２レンズ要素１１，１２の数も、図示の４つに限らず、２つ以上の複数とすることができる。この際、第１及び第２レンズ要素１１，１２の配置は、ダイシングの都合から格子点上が望ましい。さらに、隣接するレンズ要素１１，１２の間隔も、図示のものに限らず、加工性等を考慮して適宜設定することができる。
【００８５】
また、上記実施形態において、サブマスター型４０の第２転写面４３に樹脂を塗布したが、基板１０１の一方の面１０１ａ及び他方の面１０１ｂに樹脂を塗布してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態において、基板１０１の一方の面１０１ａ及び他方の面１０１ｂに予め密着性付与のためにシランカップリング剤等を塗布してもよい。また、各型３０，４０の各転写面３１，４３に予め離型剤を塗布してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態において、マスター型３０として直方体状のものを用いたが、これに限らず、円柱状のものであってもよい。サブマスター型４０についても、四角板状に限らず、円柱状でもよい。
【００８８】
また、上記実施形態において、サブマスター型４０を用いて、レンズ部（第１及び第２レンズ本体１１ａ，１２ａ）を有する第１及び第２樹脂層１０２，１０３を成形しているが、これに限らず、サブマスター型４０を用いて作製したサブサブマスター型を用いてレンズ部を有する樹脂層を成形するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１１，１２…レンズ要素、 １１ａ，１２ａ…レンズ本体、 １１ｂ，１２ｂ…フランジ部、 １１ｄ，１２ｄ…光学面、 １１ｇ，１２ｇ…フランジ面、 ３０…マスター型、 ３１ａ，４３ａ…光学転写面、 ３１ｂ，４３ｂ…フランジ転写面、 ４０…サブマスター型、 ４１…サブマスター成形部、 ４１ｂ…樹脂材料、 ４２…サブマスター基板、 １００…ウェハーレンズ、 １０１…基板、 １０２，１０３…樹脂層、 １０２ｂ…樹脂、 ＯＡ…光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば撮像装置等に組み込まれる光学素子の製造方法に関し、特に、基板上に複数のレンズ部を形成してなるウェハーレンズ等から個片化され、電子部品とともにリフロー処理によって基板に実装される光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影用レンズ等の光学素子の製造方法として、ガラス基板と成形型との間に満たした光硬化性樹脂を硬化し成形物を離型することで得られたウェハーレンズをダイシングして個片化することにより個々の光学素子を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の製造方法は、具体的には、マスター型から樹脂製のサブマスター型を形成し、このサブマスター型からウェハーレンズを成形する。ここで、特許文献１の製造方法では、サブマスター型からウェハーレンズを形成する工程において、光硬化性樹脂を光硬化させた後に、離型前にプレ加熱を行っている。これにより、ウェハーレンズのレンズ部の面形状の転写精度を良好にしつつ、離型時におけるガラス基板の反りを発生しにくくすることができる。樹脂型を用いることにより、金属等で構成されるマスター型の寿命を長くすることができる。
【０００３】
近年、光学素子にはますます小型で安価であることが求められるようになっており、小型化のためにレンズ部を小径化したり、一度に成形できるレンズの数を多くするために基板のサイズを大きくしたりすることが求められている。しかしながら、特許文献１の方法では、レンズ部を小径化したり基板のサイズを大きくしたりすることに十分に応えられないおそれがある。つまり、サブマスター型が樹脂製であるため、加熱すると膨張し、レンズ部が小径化したり基板サイズが大きくなったりすると、レンズ部のピッチずれが生じやすいという問題がある。
【０００４】
ところで、上述の光硬化性樹脂には、ラジカル重合によって反応硬化させるものと、カチオン重合又はアニオン重合によって反応硬化させるものとがある。ラジカル重合系樹脂は、カチオン重合系樹脂又はアニオン重合系樹脂と比較して硬化が比較的速く、樹脂が肉厚になるほど硬化収縮率が大きくなる。レンズのように樹脂が厚肉である場合、ラジカル重合系樹脂を用いると、急激な硬化収縮により樹脂が光学面から引けてしまい、レンズ部の面精度が悪くなるという問題が生じる。また、所望の面精度が得られたとしても、リフロー工程においてレンズが高温にさらされると、レンズの内部歪みが緩和されることによりレンズ面の形状が崩れるという問題が生じる。
【０００５】
ここで、エネルギー硬化性樹脂に２種類の開始剤を添加することにより、エネルギー硬化性樹脂の状態を２段階で変化させる方法がある（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２の方法では、ラジカルの発生により重合して硬化するエネルギー硬化性樹脂に適当量の熱重合開始剤と光重合開始剤とを添加し、成形型に充填後、熱硬化させ、離型後に光硬化させる。これは、成形型の材料に制限されず、２段階の硬化工程で短時間にエネルギー硬化性樹脂の内部まで硬化させることを目的としている。また、特許文献３の方法では、光重合開始剤よりも熱重合開始剤の添加量を多くしたエネルギー硬化性樹脂を用いて、このエネルギー硬化性樹脂を光重合開始剤による重合反応によって所定の粘度に増粘した後に成形型に充填し、熱重合開始剤による重合反応によって当該エネルギー硬化性樹脂を硬化させる。これは、増粘剤を使用せずにエネルギー硬化性樹脂を適度な粘度にした状態で成形型に充填させることを目的としている。
【０００６】
特許文献２、３に記載される方法では、離型前の成形時において樹脂材料硬化の主たる反応は熱による重合反応で進行する一方、熱重合反応中における樹脂製の成形型の線膨張が考慮されていないため、特に、レンズ部が小径化したり基板サイズが大きくなったりした場合に、急激な硬化収縮による樹脂製の成形型からのヒケの問題が十分に改善できないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ／２０１０／０３２５１１号公報
【特許文献２】特開２００９−４２４４８号公報
【特許文献３】特開２００９−１２６０１１号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、急激な硬化収縮による内部歪みを防止しつつ、樹脂製の成形型を用いてもレンズ部のピッチずれを防ぐことができる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、樹脂型に、光重合開始剤と熱重合開始剤とを含有するエネルギー硬化性樹脂を充填し、光照射を行う光硬化工程と、光硬化工程後、エネルギー硬化性樹脂を樹脂型に残した状態で加熱を行う熱硬化工程と、熱硬化工程後、樹脂型からエネルギー硬化性樹脂を離型する離型工程と、を備え、熱硬化工程中において、樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合とが略等しい。ここで、線膨張割合とは、基準温度（例えば、２０℃）における長さに対する所定温度における長さの割合を意味する。
【００１０】
上記光学素子の製造方法によれば、エネルギー硬化性樹脂を光重合開始剤及び熱重合開始剤の重合によって硬化させることにより、光重合開始剤の重合のみによって硬化させる場合よりも緩やかに硬化させることができる。つまり、エネルギー硬化性樹脂を光硬化工程と熱硬化工程の２段階に分けて硬化させることにより、エネルギー硬化性樹脂の反応速度をコントロールすることができる。これにより、エネルギー硬化性樹脂の急激な硬化収縮が発生することを防止することができる。また、熱硬化工程中における樹脂型の樹脂材料の線膨張割合とエネルギー硬化性樹脂の線膨張割合とを略等しくすることにより、大きな面積の光学素子を製造する場合や小径のレンズ部を形成する場合でも、レンズ部のピッチずれを防ぐことができる。
【００１１】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学素子の製造方法において、熱硬化工程中において、樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内である。
【００１２】
本発明の別の観点では、熱硬化工程の最高加熱温度において、樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内である。
【００１３】
本発明のさらに別の観点では、熱硬化工程において、熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下の温度で加熱を行う。この場合、加熱温度を熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下にすることにより、比較的線膨張係数が大きい光硬化性樹脂でも線膨張割合を小さくすることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の観点では、エネルギー硬化性樹脂は、ラジカルの発生により重合して硬化する。この場合、エネルギー硬化性樹脂として反応速度が比較的速いラジカル重合系の樹脂を用いても、急激な硬化収縮による内部歪みを防止することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の観点では、光学素子の複数の光学面に対応する複数の光学転写面を有する。この場合、例えばウェハーレンズ等の複数の光学面を有する光学素子は、比較的大きな面積を有するものの、上述の製造方法を用いることにより、レンズ部のピッチずれを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は、ウェハーレンズの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すウェハーレンズのＡＡ矢視断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すウェハーレンズの斜視図である。
【図２】（Ａ）は、第１実施形態のウェハーレンズの製造のために用いるマスター型の斜視図であり、（Ｂ）は、サブマスター型の斜視図である。
【図３】サブマスター型の樹脂材料の線膨張割合及びウェハーレンズの光硬化性樹脂の線膨張割合と、温度との関係を示す概念図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。
【図５】ウェハーレンズの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ）ウェハーレンズ
Ａ−１）ウェハーレンズの構造
図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法によって製造されるウェハーレンズについて説明する。
図１（Ａ）〜１（Ｃ）に示すように、ウェハーレンズ１００は、円盤状であり、基板１０１と、第１樹脂層１０２と、第２樹脂層１０３とを有する。
【００１８】
ウェハーレンズ１００のうち基板１０１は、円形の平板であり、ガラスで形成されている。基板１０１の外径は、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の外径と略同じである。基板１０１の厚さは、基本的には光学的仕様によって決定されるが、ウェハーレンズ１００の離型時において破損しない程度の厚さとなっている。
【００１９】
第１樹脂層１０２は、樹脂製であり、基板１０１の一方の面１０１ａ上に形成されている。第１樹脂層１０２は、平面視において円形の外形を有する。具体的には、第１樹脂層１０２は、第１レンズ本体１１ａと第１フランジ部１１ｂとを一組とする多数の第１レンズ要素１１をＸＹ面内で２次元的に配列している。これらの第１レンズ要素１１は、平坦な連結部１１ｃを介して一体に成形されている。各第１レンズ要素１１と連結部１１ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第１成形面１０２ａとなっている。第１レンズ本体１１ａは、例えば凸形状の非球面型のレンズ部であり、第１光学面１１ｄを有している。周囲の第１フランジ部１１ｂは、第１光学面１１ｄの周囲に広がる平坦な第１フランジ面１１ｇを有し、第１フランジ部１１ｂの外周は、連結部１１ｃともなっている。第１フランジ面１１ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
【００２０】
第１樹脂層１０２は、エネルギー硬化性樹脂である光硬化性樹脂で形成されている。光硬化性樹脂には、光硬化性樹脂の重合を開始させる光重合開始剤と熱重合開始剤とが含まれている。光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等を使用することができる。アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂を使用する場合、光重合開始剤や熱重合開始剤のラジカル重合により反応硬化させることができる。また、エポキシ系樹脂を使用する場合、光重合開始剤や熱重合開始剤のカチオン重合又はアニオン重合により反応硬化させることができる。
【００２１】
第２樹脂層１０３は、第１樹脂層１０２と同様に、樹脂製であり、基板１０１の他方の面１０１ｂ上に形成されている。第２樹脂層１０３は、平面視において円形の外形を有する。具体的には、第２樹脂層１０３は、第２レンズ本体１２ａと第２フランジ部１２ｂとを一組とする多数の第２レンズ要素１２をＸＹ面内で２次元的に配列している。これらの第２レンズ要素１２は、平坦な連結部１２ｃを介して一体に成形されている。各第２レンズ要素１２と連結部１２ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第２成形面１０３ａとなっている。第２レンズ本体１２ａは、例えば凹形状の非球面型のレンズ部であり、第２光学面１２ｄを有している。周囲の第２フランジ部１２ｂは、第２光学面１２ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面１２ｇを有し、第２フランジ部１２ｂの外周は、連結部１２ｃともなっている。第２フランジ面１２ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
【００２２】
第２樹脂層１０３に用いられる光硬化性樹脂は、第１樹脂層１０２の光硬化性樹脂と同様のものである。ただし、両樹脂層１０２，１０３を同一の光硬化性樹脂で形成する必要はなく、別の光硬化性樹脂で形成することができる。
【００２３】
なお、ウェハーレンズ１００において、基板１０１と第１又は第２樹脂層１０２，１０３との間に絞りを設けてもよい。また、基板１０１の一方の面１０１ａ又は他方の面１０１ｂにのみ樹脂層を設けてもよい。
【００２４】
Ａ−２）光硬化性樹脂
以下、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の形成に用いられる光硬化性樹脂の詳細について説明する。既に説明したように、光硬化性樹脂には、ラジカル重合によって反応硬化させるものと、カチオン重合又はアニオン重合によって反応硬化させるものがある。ラジカル重合系樹脂には、例えばアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂等がある。カチオン重合系樹脂又はアニオン重合系樹脂には、例えばエポキシ系樹脂がある。
【００２５】
（１）アクリル樹脂
アクリル樹脂の重合反応に用いられる（メタ）アクリレートは特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された下記の（メタ）アクリレートを使用することができる。例えば、エステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、エーテル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレート、アルキレン（メタ）アクリレート、芳香環を有する（メタ）アクリレート、多官能（メタ）アクリレート、脂環式構造を有する（メタ）アクリレートが挙げられる。これらを１種類又は２種類以上を用いることができる。
【００２６】
特に、脂環式構造を持つ（メタ）アクリレートが好ましく、酸素原子や窒素原子を含む脂環構造であってもよい。例えば、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘプチル（メタ）アクリレート、ビシクロヘプチル（メタ）アクリレート、トリシクロデシル（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレートや、イソボロニル（メタ）アクリレート、水添ビスフェノール類のジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、特にアダマンタン骨格を持つと好ましい。例えば、２−アルキル−２−アダマンチル（メタ）アクリレート（特開２００２−１９３８８３号公報参照）、アダマンチルジ（メタ）アクリレート（特開昭５７−５００７８５）、アダマンチルジカルボン酸ジアリル（特開昭６０―１００５３７）、パーフルオロアダマンチルアクリル酸エステル（特開２００４−１２３６８７）、２−メチル−２−アダマンチルメタクリレート（新中村化学製）、１，３−アダマンタンジオールジアクリレート、１，３，５−アダマンタントリオールトリアクリレート、不飽和カルボン酸アダマンチルエステル（特開２０００−１１９２２０）、３，３'−ジアルコキシカルボニル−１，１'ビアダマンタン（特開２００１−２５３８３５号公報参照）、１，１'−ビアダマンタン化合物（米国特許第３３４２８８０号明細書参照）、テトラアダマンタン（特開２００６−１６９１７７号公報参照）、２−アルキル−２−ヒドロキシアダマンタン、２−アルキレンアダマンタン、１，３−アダマンタンジカルボン酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル等の芳香環を有しないアダマンタン骨格を有する硬化性樹脂（特開２００１−３２２９５０号公報参照）、ビス（ヒドロキシフェニル）アダマンタン類やビス（グリシジルオキシフェニル）アダマンタン（特開平１１−３５５２２号公報、特開平１０−１３０３７１号公報参照）等が挙げられる。
【００２７】
また、その他反応性単量体を含有することも可能である。（メタ）アクリレートであれば、例えば、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート等が挙げられる。
【００２８】
多官能（メタ）アクリレートとして、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールセプタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００２９】
（２）アリルエステル樹脂
アリルエステル樹脂は、アリル基を持ちラジカル重合によって硬化する樹脂で、例えば次のものが挙げられるが、特に以下のものに限定されるわけではない。
【００３０】
芳香環を含まない臭素含有（メタ）アリルエステル樹脂（特開２００３−６６２０１号公報参照）、アリル（メタ）アクリレート樹脂（特開平５−２８６８９６号公報参照）、アリルエステル樹脂（特開平５−２８６８９６号公報、特開２００３−６６２０１号公報参照）等が挙げられる。
【００３１】
（３）ビニル系樹脂
ビニル系樹脂は、硬化させることによって透明な樹脂組成物を形成する物であれば特に制限はなく、一般的な製造方法により製造されたビニル系樹脂を使用することができる。
【００３２】
ビニル系樹脂は、ビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ−）が架橋反応に寄与するものであればいずれでも良い。
【００３３】
ポリビニル系樹脂のモノマーは、一般式ＣＨ２＝ＣＨ−Ｒで表される。ポリビニル系樹脂の例として、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等が挙げられ、特にＲに芳香族を含む芳香族系ビニル樹脂が好ましい。特に１分子中に２つ以上ビニル基をもつ、ジビニル系樹脂がより好ましい。これらのビニル系樹脂は、１種を単独で用いたり、或いは２種以上を併用したりすることもできる。
【００３４】
（４）エポキシ系樹脂
エポキシ系樹脂としては、エポキシ基を持ち光及び熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物、カチオン発生剤、アニオン発生剤等を用いることができる。エポキシ系樹脂は、硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
【００３５】
エポキシ系樹脂の種類としては、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が挙げられる。その一例として、ビスフェノール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−グリ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−エポキシシクロヘキシル）−５，５−スピロ−（３，４−エポキシシクロヘキサン）−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−シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル等を重合したものを挙げることができる。
【００３６】
Ａ−３）光重合開始剤
以下、第１及び第２樹脂層１０２，１０３に用いられる光重合開始剤（ＵＶ開始剤）の詳細について説明する。光重合開始剤は、基本的には光硬化性樹脂との組み合わせで選択する。光重合開始剤としては、紫外域（４００ｎｍ以下）の波長に吸収極大を持ち、当該紫外域の波長でラジカル発生、カチオン発生、又はアニオン発生するものであれば、いずれも用いることができる。なお、光重合開始剤の選択にあたっては、ウェハーレンズ１００の使用波長域での透過率を低下させないように配慮し、硬化光に対する吸光度が適度となるように考慮する。
【００３７】
ラジカル発生する光重合開始として、分子内開裂型開始剤及び水素引き抜き型開始剤のいずれも用いることができる。分子内開裂型開始剤には、例えば、ベンゾインエーテル誘導タイプ、アセトフェノンタイプ、アシルフォスフィンオキサイドタイプ等がある。アセトフェノンタイプには、例えば、ベンジルケタール、α−ヒドロキシアセトフェノン、α−アミノアセトフェトン等がある。アシルフォスフィンオキサイドタイプには、ビスアシルフォスフィンオキサイド（ＢＡＰＯ）、モノアシルフォスフィンオキサイド（ＭＡＰＯ）等がある。水素引き抜き型開始剤には、例えば、ベンゾフェノン、アミン、チオキサントンタイプ等がある。
【００３８】
ここで、レンズに用いるために樹脂が黄変しないこと等を考慮すると、α−ヒドロキシアセトフェノンとして、ＤＡＲＯＣＵＲＥ １１７３、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １２７（いずれもチバジャパン社製）等が挙げられる。また、α−アミノアセトフェトンとして、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３６９（いずれもチバジャパン社製）等が挙げられる。
【００３９】
また、ＵＶ照射後に光退色（フォトブリーチング）する効果がある、例えば、アシルフォスフィンオキサイド等の使用も望ましい。光退色硬化を有する光重合開始剤を用いると、光反応に伴い開始剤の吸収帯が消失（光退色）することによって、光がより樹脂の深部まで到達できるようになり、樹脂の内部硬化が促進される。アシルフォスフィンオキサイドとして、具体的には、ＭＡＰＯの２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド（ＤＡＲＯＣＵＲ ＴＰＯ）や、ＢＡＰＯのビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９）や、チタノセン化合物のＩＲＧＡＣＵＲＥ ７８４（いずれもチバジャパン社製）等が挙げられる。特に、ＤＡＲＯＣＵＲＥ ＴＰＯ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９等が光反応に伴い無色となるため、レンズ用途としてより好ましい。
【００４０】
カチオン発生する光重合開始剤には、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、フェロセニウム塩等がある。スルフォニウム塩には、例えば、ＣＹＲＡＣＵＲＥ ＵＶＩ−６９７６、ＵＶＩ−６９９２（いずれもダウ・ケミカル製）、サンエイドＳＩ−６０Ｌ、ＳＩ−８０Ｌ（三新化学製）、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０（ＡＤＥＫＡ製）、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０（ダイセルＵＣＢ製）等がある。ヨードニウム塩タイプでは、ＵＶ９３８０Ｃ（モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン製）、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ２５０（チバジャパン製）等がある。
【００４１】
アニオン発生する光重合開始剤には、アルキルリチウム、カルバメート誘導体、オキシムエステル誘導体、光アミン発生剤等がある。
【００４２】
光重合開始剤の添加量は、光硬化性樹脂に対して、０．００１質量％〜５質量％、好ましくは０．０１質量％〜３質量％、さらに好ましくは０．０５質量％〜１質量％である。後述する熱重合開始剤の添加量と同じかそれ以上とすることが好ましい。
【００４３】
Ａ−４）熱重合開始剤
以下、第１及び第２樹脂層１０２，１０３に用いられる熱重合開始剤の詳細について説明する。熱重合開始剤は、光重合開始剤と同様に、光硬化性樹脂との組み合わせで選択する。熱重合開始剤としては、加熱によりラジカル発生、カチオン発生、又はアニオン発生するものであれば、いずれも用いることができる。なお、熱重合開始剤の選択にあたっては、ウェハーレンズ１００の使用波長域での透過率を低下させないように配慮する。
【００４４】
ラジカル発生する熱重合開始剤は、加熱により分解してラジカルを発生する性質の強い物質である。ラジカル発生する熱重合開始剤として、例えば有機過酸化物等を用いることができる。有機過酸化物には、例えば過酸化物やアゾ化合物等がある。具体的には、例えば、α，α'−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）が好適に用いられる。
【００４５】
ここで、熱重合開始剤は、例えば室温（例えば、２０℃）より高温で、かつ６０℃以下の温度で分解する低温タイプの熱重合開始剤と、６０℃より高い温度で分解する高温タイプの熱重合開始剤とに分類することができる。
【００４６】
このうち、低温タイプの熱重合開始剤として、例えばＤｉｉｓｏｂｕｔｙｒｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ、Ｃｕｍｙｌ ｐｅｒｏｘｙｎｅｏｄｅｃａｎｏａｔｅ、Ｄｉ−ｎ−ｐｒｏｐｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、Ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、Ｄｉ−ｓｅｃ−ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙｎｅｏｄｅｃａｎｏａｔｅ、Ｂｉｓ（４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ） ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ、Ｄｉ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ ｐｅｒｏｘｙｄｉｃａｒｂｏｎａｔｅ等が挙げられる。具体的には、パーロイルＩＢ、パークミルＮＤ、パーロイルＮＰＰ、パーロイルＩＰＰ、パーロイルＳＢＰ、パーオクタＮＤ、パーロイルＴＣＰ、パーロイルＯＰＰ（いずれも日本油脂株式会社製）等がある。なお、これらの低温タイプの熱重合開始剤で１時間半減期を得るための分解温度は、パーロイルＩＢでは４９．７℃、パークミルＮＤでは５５．０℃、パーロイルＮＰＰでは５７．７℃、パーロイルＩＰＰでは５６．２℃、パーロイルＳＢＰでは５７．４℃、パーオクタＮＤでは５７．５℃、パーロイルＴＣＰでは５７．５℃、パーロイルＯＰＰでは５９．１℃となっている。なお、１時間半減期を得るための分解温度とは、熱重合開始剤の濃度が半分になるために要する時間が１時間になる温度のことであり、以下、１時間半減期温度という。
【００４７】
また、高温タイプの熱重合開始剤として、例えばＤｉｌａｕｒｏｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ、１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、Ｄｉｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ ｐｅｒｏｘｉｄｅ、ｔ−Ｈｅｘｙｌ ｐｅｒｏｘｙ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、ｔ−Ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｙ−２−ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ、１，１−Ｄｉ（ｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｏｘｙ）−２−ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、１，１−Ｄｉ（ｔ−ｈｅｘｙｌｐｅｒｏｘｙ）−３，３，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ等が挙げられる。具体的には、パーロイルＬ、パーオクタＯ、パーロイルＳＡ、パーヘキシルＯ、パーブチルＯ、パーヘキサＭＣ、パーヘキサＴＭＨ（いずれも日本油脂株式会社製）等がある。なお、これらの高温タイプの熱重合開始剤で１時間半減期を得るための分解温度は、パーロイルＬでは７９．５℃、パーオクタＯでは８４．４℃、パーロイルＳＡでは８７．０℃、パーヘキシルＯでは９０．１℃、パーブチルＯでは９２．１℃、パーヘキサＭＣでは１０２．４℃、パーヘキサＴＭＨでは１０６．４℃となっている。
【００４８】
なお、詳細は後述するが、低温で熱硬化させることにより、比較的線膨張係数が大きい光硬化性樹脂でも線膨張割合を小さくすることができるため、低温タイプの熱重合開始剤を用いることが望ましい。なお、線膨張係数とは、温度を１℃上げたときの長さの変化の割合を意味する。
【００４９】
カチオン発生する熱重合開始剤は、例えば、四級アンモニウム塩型化合物、スルフォニウム塩型化合物、ホスフォニウム塩型化合物、ヨードニウム塩型化合物、ジアゾニウム塩型化合物、フェロセニウム型化合物等がある。
【００５０】
アニオン発生する熱重合開始剤は、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、変性アミン等がある。
【００５１】
熱重合開始剤の添加量は、光硬化性樹脂に対して、０．００１質量％〜５質量％、好ましくは０．０１質量％〜３質量％、さらに好ましくは０．１質量％〜１質量％である。光重合開始剤の添加量と同じかそれ以下とすることが好ましい。
【００５２】
Ｂ）成形型
Ｂ−１）マスター型
以下、図２（Ａ）、２（Ｂ）を参照しつつ、図１（Ａ）等に示すウェハーレンズ１００を製造するための成形型の一例について説明する。ウェハーレンズ１００の成形には、成形型として、マスター型３０と、サブマスター型４０とが用いられる。
【００５３】
図２（Ａ）に示すように、マスター型３０は、直方体状であり、その端面３０ａ上に、後述するサブマスター型４０の第２転写面４３を形成するための第１転写面３１を有する。この第１転写面３１は、最終的に得られるウェハーレンズ１００の第１樹脂層１０２の第１成形面１０２ａのポジ型に対応する。第１転写面３１は、第１成形面１０２ａのうち第１光学面１１ｄを形成するための第１光学転写面３１ａと、第１フランジ面１１ｇを形成するための第１フランジ転写面３１ｂとを含む。第１光学転写面３１ａは、アレイ状に複数個配置されており、略半球の凸形状に形成されている。
【００５４】
マスター型３０は、一般に金属材料で形成されている。金属材料としては、例えば鉄系材料や鉄系合金、非鉄系合金等が挙げられる。鉄系材料としては、例えば熱間金型、冷間金型、プラスチック金型、高速度工具鋼、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼、クロム・モリブデン鋼、ステンレス鋼が挙げられる。そのうち、プラスチック金型としては、例えばプリハードン鋼、焼入れ焼戻し鋼、時効処理鋼がある。プリハードン鋼としては、例えばＳＣ系、ＳＣＭ系、ＳＵＳ系が挙げられる。ＳＣ系には例えばＰＸＺが挙げられる。ＳＣＭ系としては例えばＨＰＭ２、ＨＰＭ７、ＰＸ５、ＩＭＰＡＸが挙げられる。ＳＵＳ系としては、例えばＨＰＭ３８、ＨＰＭ７７、Ｓ−ＳＴＡＲ、Ｇ−ＳＴＡＲ、ＳＴＡＶＡＸ、ＲＡＭＡＸ−Ｓ、ＰＳＬが挙げられる。鉄系合金としては、例えば特開２００５−１１３１６１や特開２００５−２０６９１３に示されている合金が挙げられる。非鉄系合金としては主に、銅合金、アルミ合金、亜鉛合金がよく知られており、例えば特開平１０−２１９３７３、特開２０００−１７６９７０に示されている合金が挙げられる。なお、マスター型３０は金属ガラスやアモルファス合金から構成されてもよい。金属ガラスとしては、例えばＰｄＣｕＳｉやＰｄＣｕＳｉＮｉ等が挙げられる。金属ガラスはダイヤモンド切削における被削性が高く、工具の磨耗が少ない。アモルファス合金としては、例えば無電解又は電解のニッケルリンメッキ等があり、ダイヤモンド切削における被削性がよい。これらの高被削性材料は、マスター型３０全体を構成してもよいし、メッキやスパッタ等の方法によって特に光学転写面の表面だけを覆ってもよい。
【００５５】
Ｂ−２）サブマスター型
図２（Ｂ）に示すように、樹脂型であるサブマスター型４０は、四角板状であり、樹脂部であるサブマスター成形部４１と光透過性のサブマスター基板４２とを有する。サブマスター成形部４１とサブマスター基板４２とは、積層構造となっている。サブマスター成形部４１は、その端面４１ａ上に、ウェハーレンズ１００の第１成形面１０２ａを形成する第２転写面４３を有する。この第２転写面４３は、ウェハーレンズ１００の第１成形面１０２ａのネガ型に対応する。第２転写面４３は、第１成形面１０２ａのうち第１光学面１１ｄを形成するための第２光学転写面４３ａと、第１フランジ面１１ｇを形成するための第２フランジ転写面４３ｂとを含む。第２光学転写面４３ａは、第１光学転写面３１ａによって転写され、アレイ状に複数個配置されており、略半球の凹形状に形成されている。
【００５６】
サブマスター成形部４１は、樹脂材料４１ｂによって形成されている。樹脂材料４１ｂとしては、光硬化性樹脂が挙げられ、上記ウェハーレンズ１００の第１樹脂層１０２と同様のアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等が使用可能である。また、樹脂材料４１ｂとしては、離型性の良好な樹脂、特に透明樹脂が好ましく、離型剤を塗布しなくても離型できる樹脂がよい。サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合は、後述する熱硬化工程中において、ウェハーレンズ１００の光硬化性樹脂（後述する図４（Ｃ）等の樹脂１０２ｂ）の線膨張割合に略等しくなっている。具体的には、両樹脂の線膨張割合の差が±０．０５％以内になっている。なお、例示した両樹脂の線膨張割合の差は、光学素子の用途によって異なり、光学面の形状等に影響を及ぼさない程度であればよい。
【００５７】
以下、図３を参照しつつ、サブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合及びウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合と、温度との関係について説明する。図３中の実線Ｌ１は、線膨張係数が例えば７０ｐｐｍ／℃であるサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合の変化を示す。一点鎖線Ｌ２は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば＋２０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。一点鎖線Ｌ３は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば−２０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。二点鎖線Ｌ４は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば＋１０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。二点鎖線Ｌ５は、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数の差が例えば−１０ｐｐｍ／℃である光硬化性樹脂の線膨張割合の変化を示す。太線の破線Ｌ６は、樹脂材料４１ｂの線膨張割合との差が＋５００ｐｐｍ（＋０．０５％）である線膨張割合を示す。太線の破線Ｌ７は、樹脂材料４１ｂの線膨張割合との差が−５００ｐｐｍ（−０．０５％）である線膨張割合を示す。なお、図３中の各線Ｌ１〜Ｌ５の傾きは、線膨張係数を表し、線膨張係数は樹脂の種類によって変動するものである。また、図３中の原点は、基準温度Ｔ０（例えば、熱硬化工程前後の温度、具体的には、室温２０℃）を示す。
【００５８】
図３の任意の温度において光硬化性樹脂の線膨張割合が破線Ｌ６，Ｌ７に挟まれた範囲内にあれば、加熱後の両樹脂の収縮具合が略同じになる。よって、両樹脂の線膨張係数が厳密には異なっていてもよい。なお、両樹脂の線膨張係数が略同じであればより好ましい。ここで、本実施形態では、光硬化性樹脂の加熱温度を熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下とし、光硬化性樹脂を比較的緩やかに熱硬化させる。そのため、熱重合開始剤として、この光硬化性樹脂の線膨張割合が上記樹脂材料４１ｂとの線膨張割合の差の範囲（図３中の二点鎖線Ｌ４，Ｌ５で挟まれた範囲）に入るときの最大の温度付近に１時間半減期の分解温度を有するものを選択することが望ましい。具体的には、図３において、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数差が±２０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂の場合、一点鎖線Ｌ２，Ｌ３と破線Ｌ６，Ｌ７とが交差する低温側の温度Ｔ１に１時間半減期の分解温度を有する低温タイプの熱重合開始剤が選択され、この温度Ｔ１で熱硬化工程が行われる。また、樹脂材料４１ｂとの線膨張係数が差±１０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂の場合、二点鎖線Ｌ４，Ｌ５と破線Ｌ６，Ｌ７とが交差する高温側の温度Ｔ２に１時間半減期の分解温度を有する高温タイプの熱重合開始剤が選択され、この温度Ｔ２で熱硬化工程が行われる。
【００５９】
図３の一点鎖線Ｌ２，Ｌ３（樹脂材料４１ｂとの線膨張係数差が±２０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂）と二点鎖線Ｌ４，Ｌ５（樹脂材料４１ｂとの線膨張係数が差±１０ｐｐｍ／℃の光硬化性樹脂）とを比較してわかるように、所定の線膨張係数を有するサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂに対して使用できるウェハーレンズ１００の光硬化性樹脂の線膨張係数の許容範囲は、温度が高くなるほど狭くなる。つまり、温度が低い場合、比較的線膨張係数が大きい光硬化性樹脂でも線膨張割合を小さくすることができるため、樹脂材料４１ｂと線膨張割合が略等しい光硬化性樹脂の種類は、温度が高い場合よりも多くなる。
【００６０】
サブマスター基板４２は例えば石英、ガラス、シリコンウェハー、金属、樹脂等の平滑性を有する材料で形成されている。透明性又は光透過性の観点（サブマスター型４０の上からでも下からでも光照射できるという点）を考慮すると、サブマスター基板４２は、好ましくは石英やガラス等から構成される。
【００６１】
以上、ウェハーレンズ１００のうち第１樹脂層１０２を成形するために用いるマスター型３０及びサブマスター型４０ついて説明したが、第２樹脂層１０３を成形する際にも同様の型を用いる。この場合、例えばマスター型３０については凹形状の第１転写面３１を有するものを用い、サブマスター型４０については凸形状の第２転写面４３を有するものを用いる。これにより、第２樹脂層１０３の第２成形面１０３ａは、サブマスター型４０によって形成される。
【００６２】
Ｃ）ウェハーレンズの製造方法
図４（Ａ）〜４（Ｄ）、図５を参照しつつ、上述のマスター型３０及びサブマスター型４０を使用して行われるウェハーレンズ１００の製造工程について説明する。なお、以下では第１樹脂層１０２の成形について説明するが、第２樹脂層１０３の成形についても同様の工程を行う。
【００６３】
まず、研削加工等によって第１樹脂層１０２の最終形状に対応するマスター型３０を作製する（図５のステップＳ１１）。次に、図４（Ａ）に示すように、マスター型３０上に樹脂材料４１ｂを塗布し、マスター型３０の上方からサブマスター基板４２を押圧しながら不図示のＵＶ発生装置により紫外線を照射させ、間に挟まれた樹脂材料４１ｂを光硬化させる（図５のステップＳ１２）。この際、樹脂材料４１ｂにマスター型３０の第１転写面３１が転写され、樹脂材料４１ｂに第２転写面４３（第２光学転写面４３ａ及び第２フランジ転写面４３ｂ）が形成される。これにより、サブマスター成形部４１が形成される。ＵＶ発生装置で用いる光源の例としては、キセノンアークランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＵＶレーザー、キセノンフラッシュランプ、ＬＥＤ等が挙げられる。
【００６４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、マスター型３０からサブマスター成形部４１とサブマスター基板４２とを一体として離型し、サブマスター型４０が作製される（図５のステップＳ１３）。
【００６５】
次に、ウェハーレンズ１００を作製する。図４（Ｃ）に示すように、サブマスター型４０上に樹脂１０２ｂ（第１樹脂層１０２を形成する光硬化性樹脂）を塗布し、サブマスター型４０の上方から基板１０１を押圧しながら不図示のＵＶ発生装置により紫外線を照射させ、間に挟まれた樹脂１０２ｂを光硬化させる（図５のステップＳ１４）。この際、樹脂１０２ｂにサブマスター型４０の第２転写面４３が転写され、樹脂１０２ｂに第１成形面１０２ａ（第１光学面１１ｄ及び第１フランジ面１１ｇ）が形成される。これにより、第１樹脂層１０２が形成される。ここで、樹脂１０２ｂは上述の光重合開始剤と熱重合開始剤とを含有しており、光硬化工程において、樹脂１０２ｂは完全に硬化せず、仮硬化状態となっている。これにより、光硬化工程において樹脂１０２ｂの硬化反応が一気に進まないため、樹脂１０２ｂの急激な収縮を防ぐことができる。なお、続けて上述と同様の工程で基板１０１の他方の面１０１ｂに第２樹脂層１０３を形成してもよい。
【００６６】
次に、樹脂１０２ｂをサブマスター型４０型に残した状態、すなわち離型しない状態で加熱し、樹脂１０２ｂを熱硬化させる（図５のステップＳ１５）。加熱は例えばオーブンを用いて樹脂１０２ｂが実質的に完全に硬化するまで行う。熱硬化工程における最大温度は、サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合と、ウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合との差が±０．０５％以内になるような温度となっている。
【００６７】
この熱硬化工程（図５のステップＳ１５）において、サブマスター成形部４１が膨張する。この際、光硬化工程（図５のステップＳ１４）において仮硬化されたウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂも膨張する。つまり、熱硬化工程において、樹脂１０２ｂは、両樹脂４１ｂ，１０２ｂがともに膨張した状態で形状固定されて熱硬化される。その後、室温に戻ると、線膨張により両樹脂４１ｂ，１０２ｂが収縮する。この際、サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂの線膨張割合と、ウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合との差が±０．０５％以内であるため、室温に戻した後の両樹脂４１ｂ，１０２ｂの収縮具合が極端に乖離しない。そのため、ウェハーレンズ１００の所望の位置に第１レンズ本体１１ａが成形されない、いわゆる「ピッチずれ」が発生しない。
【００６８】
その後、図４（Ｄ）に示すように、サブマスター型４０から第１樹脂層１０２と基板１０１とを一体として離型する（図５のステップＳ１６）。第１樹脂層１０２が形成されていない場合、同様の工程を行うことで第２樹脂層１０３が形成され、サブマスター型４０の離型によってウェハーレンズ１００が完成する。なお、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を形成した後にウェハーレンズ１００を一括離型することもできる。
【００６９】
なお、上記方法によって製造されたウェハーレンズ１００は、積層され、第１レンズ本体１１ａ等を中心として四角柱状にダイシングによって切り出され、複合レンズとなる。複数のウェハーレンズ１００を積層する場合、ウェハーレンズ１００間に絞りを設けてもよい。この場合、絞りの開口部が各第１レンズ本体１１ａ等にアライメントして配置される。
【００７０】
以上説明した光学素子の製造方法によれば、エネルギー硬化性樹脂である光硬化性樹脂（ウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂ）を光重合開始剤及び熱重合開始剤の重合によって硬化させることにより、光重合開始剤の重合のみによって硬化させる場合よりも緩やかに硬化させることができる。つまり、樹脂１０２ｂを光硬化工程（図５のステップＳ１４）と熱硬化工程（図５のステップＳ１５）の２段階に分けて硬化させることにより、樹脂１０２ｂの反応速度をコントロールすることができる。これにより、樹脂１０２ｂの速い硬化による急激な収縮が発生することを防止することができる。また、樹脂型であるサブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂと樹脂１０２ｂの線膨張割合を略等しく（例えば、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合差が±０．０５％以内）することにより、ウェハーレンズ１００のような大きな面積の光学素子を製造する場合でも、第１レンズ本体１１ａのピッチずれを防ぐことができる。
【００７１】
〔実施例１〕
以下、熱硬化工程（図５のステップＳ１５）における温度と、サブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂ及びウェハーレンズ１００の樹脂１０２ｂの線膨張割合との関係について具体的な実施例について説明する。
【００７２】
例えば、線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃である樹脂材料４１ｂを室温２０℃の状態から６０℃まで加熱した場合、樹脂材料４１ｂは室温のときよりも約０．２８％膨張する。また、線膨張係数が５８ｐｐｍ／℃〜８２ｐｐｍ／℃である低温タイプの熱重合開始剤を添加した樹脂１０２ｂを室温２０℃の状態から６０℃まで加熱した場合、樹脂１０２ｂは室温のときよりも約０．２３％〜０．３３％膨張する。ここで、この樹脂１０２ｂに添加された熱重合開始剤は、低温タイプであり、１時間半減期の分解温度が約６０℃となっている。低温側で熱硬化させるため、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張係数の差が比較的大きい±１２ｐｐｍ／℃であっても、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合の差が±０．０５％以内となる。この場合、室温に戻した後の両樹脂４１ｂ，１０２ｂの収縮具合が極端に乖離せず、ウェハーレンズ１００の第１レンズ本体１１ａにピッチずれが発生しない。このように、上述した例においては、熱硬化工程において、最も高い加熱温度を６０℃とし、それ以下の温度で加熱処理を行う。なお、加熱温度を６０℃より低くすると、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合の差は±０．０５％以内であるものの、硬化に時間がかかるため、６０℃に近い温度で処理を行うことが好ましい。
【００７３】
一方、例えば、線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃である樹脂材料４１ｂを室温２０℃の状態から１００℃まで加熱した場合、樹脂材料４１ｂは室温のときよりも約０．５６％膨張する。また、線膨張係数が６４ｐｐｍ／℃〜７６ｐｐｍ／℃である高温タイプの熱重合開始剤を添加した樹脂１０２ｂを室温２０℃の状態から１００℃まで加熱した場合、樹脂１０２ｂは室温のときよりも約０．５１％〜０．６１％膨張する。このように、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張係数の差が±６ｐｐｍ／℃である場合、高温タイプの熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度で加熱しても、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの線膨張割合の差を±０．０５％以内にすることができる。従って、比較的高い温度で熱硬化工程を行うことができる。よって、上述した例においては、熱硬化工程において、最も高い加熱温度を１００℃とし、それ以下の温度で加熱処理を行う。なお、線膨張割合の差が±０．０５％を超えると、上述の場合と同様に、両樹脂４１ｂ，１０２ｂの収縮具合が極端に乖離し、ウェハーレンズ１００の第１レンズ本体１１ａにピッチずれが発生することとなる。
【００７４】
〔実施例２〕
以下、本発明の製造方法によって製造されたウェハーレンズ１００の評価試験の結果について説明する。
【００７５】
本実施例では、第１樹脂層１０２を形成するための樹脂１０２ｂとして、アクリル樹脂を用いた。具体的には、２−アルキル−２−アダマンチル−（メタ）アクリレートを用いた。この樹脂の線膨張係数をＴＭＡ装置を用いてＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して測定したところ、６４ｐｐｍ／℃である。また、光重合開始剤としてラジカル系光重合開始剤であるＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７（チバジャパン社製）を用いた。また、サンプル１、２、３については、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤であるパーロイヤルＯＰＰ（１時間半減期５９．１℃、日本油脂株式会社製）を用い、使用量を変えて樹脂組成物に添加した。この熱重合開始剤は、既に図３で説明したように、樹脂１０２ｂの線膨張割合が樹脂材料４１ｂとの線膨張割合と略等しいときの最大の温度付近（約６０℃）に１時間半減期の分解温度を有する。また、サブマスター型４０のサブマスター成形部４１の樹脂材料４１ｂは、線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃のエポキシ系樹脂からなるものを用いた。光硬化工程（図５のステップＳ１４）は、紫外線照射量１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。熱硬化工程（図５のステップＳ１５）は、６０℃で１時間行った。サンプル４、５、６については、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤であるパーロイルＬ（１時間半減期７９．５℃、日本油脂株式会社製）を用い、８０℃で熱硬化工程を行う以外はサンプル１〜３と同様の手順で実験を行った。また、サンプル７、８、９については、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤であるパーヘキサＭＣ（１時間半減期１０２．４℃、日本油脂株式会社製）を用い、１００℃で熱硬化工程を行う以外はサンプル１〜３と同様の手順で実験を行った。
【００７６】
表１は、第１樹脂層１０２の第１レンズ本体１１ａの第１光学面１１ｄと、比較例のレンズ本体の光学面とを評価試験した結果を示したものである。評価試験は、ピッチずれ評価、リフロー工程前の面形状評価、リフロー工程後の面形状評価によって行った。ここで、リフロー工程とは、ウェハーレンズ１００又はウェハーレンズ１００から切り出した複合レンズに電子部品等を実装するために高温加熱する工程である。リフロー工程は、最高温度２６０℃の熱風炉に３回通した。
【００７７】
ピッチずれ評価は、８インチのウェハーレンズ１００の、中心から最も離れた第１レンズ本体１１ａレンズまでの距離（１００ｍｍ）を設計値とした。この設計値から±０．０１％（±１０μｍ）以内の場合に◎とし、設計値から±０．０５％（±５０μｍ）以内の場合に○とし、設計値から±０．１％（±１００μｍ）以内の場合に△とした。
【００７８】
リフロー工程前の面形状評価は、超高精度３次元測定機ＵＡ３Ｐ（パナソニック製）を用いて行った。面形状の精度は、第１光学転写面３１ａのレンズ設計値からの形状誤差の最も大きい部分（Ｐｅａｋ）と最も小さい部分（Ｖａｌｌｅｙ）との差（以下、ＰＶ値と呼ぶ）で評価した。このＰＶ値が、１００ｎｍ未満の場合に◎とし、１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の場合に○とし、５００ｎｍ以上３μｍ未満の場合に△とし、３μｍ以上の場合に×とした。
【００７９】
リフロー工程後の面形状評価は、同上の超高精度３次元測定機ＵＡ３Ｐ装置を用いて行った。面形状の精度は、リフロー工程前の測定値からの形状誤差のＰｅａｋとＶａｌｌｅｙとの差をＰＶ値とした。このＰＶ値が、５００ｎｍ未満の場合に◎とし、５００ｎｍ以上１μｍ未満の場合に○とし、１μｍ以上３μｍ未満の場合に△とし、３μｍ以上の場合に×とした。
【表１】
【００８０】
表１に示すように、樹脂材料４１ｂ及び樹脂１０２ｂの線膨張割合を考慮して適切に選択された熱重合開始剤を樹脂１０２ｂに添加し、熱硬化工程において熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度に対応する温度で加熱した場合、ピッチずれ評価、リフロー工程前の面形状評価、リフロー工程後の面形状評価のいずれも良好な評価結果（評価◎及び○）又は許容範囲を満たす評価結果（評価△）となった（サンプル２、３、５、６、８、９）。一方、熱重合開始剤を樹脂１０２ｂに添加しない場合、リフロー工程前の面形状評価、リフロー工程後の面形状評価が悪いものとなった。
【００８１】
以上、本実施形態に係る光学素子の製造方法について説明したが、本発明に係る光学素子の製造方法は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状、大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を基板１０１の全面に形成したが、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を基板１０１の全面に形成せずに、各第１及び第２レンズ要素１１，１２を基板１０１上に互いに独立して形成してもよい。
【００８３】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００は、円盤状である必要はなく、楕円形等の各種輪郭を有するものとできる。例えばウェハーレンズ１００を当初から四角板状に成形することで、ダイシング工程を簡略化することができる。
【００８４】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００内に形成される第１及び第２レンズ要素１１，１２の数も、図示の４つに限らず、２つ以上の複数とすることができる。この際、第１及び第２レンズ要素１１，１２の配置は、ダイシングの都合から格子点上が望ましい。さらに、隣接するレンズ要素１１，１２の間隔も、図示のものに限らず、加工性等を考慮して適宜設定することができる。
【００８５】
また、上記実施形態において、サブマスター型４０の第２転写面４３に樹脂を塗布したが、基板１０１の一方の面１０１ａ及び他方の面１０１ｂに樹脂を塗布してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態において、基板１０１の一方の面１０１ａ及び他方の面１０１ｂに予め密着性付与のためにシランカップリング剤等を塗布してもよい。また、各型３０，４０の各転写面３１，４３に予め離型剤を塗布してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態において、マスター型３０として直方体状のものを用いたが、これに限らず、円柱状のものであってもよい。サブマスター型４０についても、四角板状に限らず、円柱状でもよい。
【００８８】
また、上記実施形態において、サブマスター型４０を用いて、レンズ部（第１及び第２レンズ本体１１ａ，１２ａ）を有する第１及び第２樹脂層１０２，１０３を成形しているが、これに限らず、サブマスター型４０を用いて作製したサブサブマスター型を用いてレンズ部を有する樹脂層を成形するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１１，１２…レンズ要素、 １１ａ，１２ａ…レンズ本体、 １１ｂ，１２ｂ…フランジ部、 １１ｄ，１２ｄ…光学面、 １１ｇ，１２ｇ…フランジ面、 ３０…マスター型、 ３１ａ，４３ａ…光学転写面、 ３１ｂ，４３ｂ…フランジ転写面、 ４０…サブマスター型、 ４１…サブマスター成形部、 ４１ｂ…樹脂材料、 ４２…サブマスター基板、 １００…ウェハーレンズ、 １０１…基板、 １０２，１０３…樹脂層、 １０２ｂ…樹脂、 ＯＡ…光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂型に、光重合開始剤と熱重合開始剤とを含有するエネルギー硬化性樹脂を充填し、光照射を行う光硬化工程と、
前記光硬化工程後、前記エネルギー硬化性樹脂を前記樹脂型に残した状態で加熱を行う熱硬化工程と、
前記熱硬化工程後、前記樹脂型から前記エネルギー硬化性樹脂を離型する離型工程と、
を備え、
前記熱硬化工程中において、前記樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、前記エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合とが略等しいことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記熱硬化工程中において、前記樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、前記エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱硬化工程の最高加熱温度において、前記樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、前記エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記熱硬化工程において、前記熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下の温度で加熱を行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記エネルギー硬化性樹脂は、ラジカルの発生により重合して硬化することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂型は、光学素子の複数の光学面に対応する複数の光学転写面を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１】
樹脂型に、光重合開始剤と熱重合開始剤とを含有するエネルギー硬化性樹脂を充填し、光照射を行う光硬化工程と、
前記光硬化工程後、前記エネルギー硬化性樹脂を前記樹脂型に残した状態で加熱を行う熱硬化工程と、
前記熱硬化工程後、前記樹脂型から前記エネルギー硬化性樹脂を離型する離型工程と、
を備え、
前記熱硬化工程中において、前記樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、前記エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合とが略等しいことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記熱硬化工程中において、前記樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、前記エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱硬化工程の最高加熱温度において、前記樹脂型の樹脂材料の線膨張割合と、前記エネルギー硬化性樹脂の線膨張割合との差が±０．０５％以内であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記熱硬化工程において、前記熱重合開始剤の１時間半減期の分解温度以下の温度で加熱を行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記エネルギー硬化性樹脂は、ラジカルの発生により重合して硬化することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂型は、光学素子の複数の光学面に対応する複数の光学転写面を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０９１（Ｐ２０１３−１０９１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７８７４（Ｐ２０１１−１３７８７４）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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