JP2010204632A - ウェハレベルレンズアレイの製造方法、ウェハレンズアレイ、レンズモジュール及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能が良好で、生産性に優れるウェハレベルレンズアレイの製造方法を提供する。
【解決手段】一対の型部材の間に、複数の貫通孔が設けられた基板と前記複数の貫通孔の部位に供給されたレンズ材料とを挟み込んでエネルギーを付加することにより前記レンズ材料を成形し硬化させて、前記基板に複数のレンズを形成するウェハレベルレンズの製造方法であって、
前記レンズ材料を硬化させる工程において、前記レンズ材料の収縮が進むのに応じて前記一対の型部材の間隔を狭める。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板に複数のレンズが配列されたウェハレベルレンズアレイの製造方法と、ウェハレベルレンズアレイを分離して得られるレンズモジュール、並びに該レンズモジュールを備えた撮像ユニットに関する。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズと、を備えている。

携帯端末の小型化・薄型化に伴って撮像ユニットの小型化・薄型化が要請されおり、また、携帯端末のコストの低下を図るため、製造工程の効率化が望まれている。

小型かつ多数のレンズを製造する方法としては、レンズ基板に複数のレンズを形成した構成であるウェハレベルレンズアレイを製造し、該レンズ基板を切断して複数のレンズをそれぞれ分離させることでレンズモジュールを量産する方法が知られている。

また、複数のレンズが形成された基板と複数の固体撮像素子が形成された半導体ウェハとを一体に組み合わせ、レンズと固体撮像素子をセットとして含むように基板とともに半導体ウェハを切断することで撮像ユニットを量産する方法が知られている。

従来のレンズの製造方法としては、例えば下記特許文献１、２のように、ガラス等の光透過性材料で形成された平行平板の基板の表面に硬化性樹脂材料を滴下し、この樹脂材料を型にて所定の形状に成形した状態で硬化させて、多数のレンズを形成する方法が知られている。

また、他のレンズの製造方法としては、例えば下記特許文献３のように、シリコン基板に複数の貫通孔を形成し、別途形成した球体状のレンズ素材を各貫通孔に配置し、半田によりレンズ素材をシリコン基板に接合した後でレンズ素材を研磨して、多数のレンズを形成する方法が知られている。

特許第３９２６３８０号公報 国際公開第０８／１０２６４８号 米国特許第６４２６８２９号明細書

特許文献１、２に開示されたレンズは、レンズ基板の表面と裏面とのそれぞれに別体として形成されるものである。また、このようなレンズでは、硬化性樹脂材料からなる部分と、該硬化性樹脂材料とは光学特性の異なる基板材料からなる部分とを含み、それらの界面で反射が生じ、フレア、ゴースト、干渉縞や、迷光による画質劣化が生じる。

特許文献３のレンズの製造方法は、複数のレンズ素材をシリコン基板とは別途に製造し、製造されたレンズ素材をシリコン基板の貫通孔に配置し、その後、半田によりシリコン基板に接合する必要がある。このため、製造工程の増大が避けられず、生産性の点で不利である。

レンズ材料である樹脂を硬化させる際に、樹脂が数％収縮してしまうことがある。すると、型部材が固定された状態であると、型部材の型面と樹脂とが離れてしまい、レンズ面を精度良く形成することができなくなる。
基板の貫通孔ごとにレンズ材料からなるレンズを成形する方法が検討されている。供給されるレンズ材料の量は、ばらつきが生じることがある。このとき、供給するレンズ材料の量が少ない場合、型とレンズ材料との間で転写不良が生じる可能性がある。また、レンズ材料が多い場合、型と基板との間からレンズ材料が溢れ出てしまい、型の転写面を汚して成形不良の原因となることが考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光学性能が良好で、生産性に優れるウェハレベルレンズアレイの製造方法を提供することにある。

本発明は、一対の型部材の間に、複数の貫通孔が設けられた基板と前記複数の貫通孔の部位に供給されたレンズ材料とを挟み込んでエネルギーを付加することにより前記レンズ材料を成形し硬化させて、前記基板に複数のレンズを形成するウェハレベルレンズの製造方法であって、
前記レンズ材料を硬化させる工程において、前記レンズ材料の収縮が進むのに応じて前記一対の型部材の間隔を狭めるウェハレベルレンズアレイの製造方法である。

このウェハレベルレンズアレイの製造方法は、レンズ材料の収縮に応じて、一対の型によってレンズ材料にかかる圧力を調整して、レンズ材料表面に常に適正な圧力がかかるようにすることができる。レンズ材料が収縮しても、型の転写面とレンズ材料との間に隙間が生じて転写不良が生じることを防止できる。また、型からレンズ材料にかかる圧力によってレンズ材料が型から溢れ出ることがないように、レンズ材料の一部を延在部に逃がすため、供給されるレンズ材料の量のばらつきを吸収でき、型の転写面を汚すことを防止できる。

本発明によれば、光学性能が良好で、生産性に優れるウェハレベルレンズアレイの製造方法を提供できる。

ウェハレベルレンズアレイの一例を示す断面図である。 レンズモジュールの一例を示す断面図である。 撮像ユニットの一例を示す断面図である。 レンズを示す図である。 ５Ａは、型開き状態の成形型を示す図であり、５Ｂは型閉じ状態の成形型を示す図である。 ６Ａから６Ｃは、ウェハレベルレンズアレイの製造方法の手順を示す図である。 ７Ａ及び７Ｂは、レンズ材料を成形する手順を示す図である。 ８Ａから８Ｅは、ウェハレベルレンズアレイのレンズの変形例を示す図である。 ９Ａ及び９Ｂは、ウェハレベルレンズアレイをダイシングする工程を説明する図である。 １０Ａから１０Ｃは、レンズモジュールの製造方法の手順を示す図である。 １１Ａ及び１１Ｂは、レンズモジュールを製造する手順の他の例を示す図である。 １２Ａから１２Ｃは、撮像ユニットを製造する手順を示す図である。 １３Ａから１３Ｃは、撮像ユニットを製造する手順の他の例を示す図である。

先ず、ウェハレベルレンズアレイ、レンズモジュールと撮像ユニットの構成について説明する。

図１は、ウェハレベルレンズアレイの一例を示す断面図である。
ウェハレベルレンズアレイは、基板１と、該基板１に配列された複数のレンズ１０とを備えている。レンズ１０は、基板１に設けられた複数の貫通孔１ａのそれぞれに埋め込まれたものである。レンズ１０の形状は、特に限定されず、後述するように用途などによって適宜変形される。レンズ１０には、一対のレンズ面１０ａ，１０ｂが設けられている。一方のレンズ面１０ａは、基板下側に突出するように設けられた凸面である。他方のレンズ面１０ｂは、基板上側に設けられた凹面である。一対のレンズ面１０ａ，１０ｂのそれぞれの光軸は貫通孔１ａを通じて一致する。

図２は、レンズモジュールの一例を示す断面図である。
レンズモジュールは、基板１と、及び該基板１に設けられたレンズ１０とを含んだ構成であり、例えば図１に示すウェハレベルレンズアレイの基板１をダイシングし、レンズ１０ごとに分離させたものを用いる。基板１の一方の面には、レンズ１０の周囲にスペーサ２が設けられている。スペーサ２の作用及び構成については、次に説明する撮像ユニットのものと同じである。

図３は、撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。
撮像ユニットは、上述のレンズモジュールと、センサモジュールとを備える。レンズモジュールのレンズ１０は、センサモジュール側に設けられた固体撮像素子Ｄに被写体像を結像させる。レンズモジュールの基板１とセンサモジュールのセンサ基板Ｗとが、互いに略同一となるように平面視略矩形状に成形されている。

センサモジュールは、センサ基板Ｗと、センサ基板Ｗに設けられた固体撮像素子Ｄを含んでいる。センサ基板Ｗは、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されたウェハを平面視略矩形状に切り出して成形されている。固体撮像素子Ｄは、センサ基板Ｗの略中央部に設けられている。固体撮像素子Ｄは、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。センサモジュールは、チップ化された固体撮像素子Ｄを配線等が形成されたセンサ基板Ｗ上にボンディングした構成とすることができる。又は、固体撮像素子Ｄは、センサ基板Ｗに対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程等を繰り返し、該センサ基板Ｗに電極、絶縁膜、配線等を形成して構成されてもよい。

レンズモジュールは、その基板１がスペーサ２を介してセンサモジュールのセンサ基板Ｗの上に重ね合わされている。レンズモジュールのスペーサ２とセンサモジュールのセンサ基板Ｗとは、例えば接着剤などを用いて接合される。スペーサ２は、レンズモジュールのレンズ１０がセンサモジュールの固体撮像素子Ｄ上で被写体像を結像させるように設計され、レンズ１０がセンサモジュールに接触しないように、該レンズ１０と固体撮像素子Ｄとの間に所定の距離を隔てる厚みで形成されている。

スペーサ２は、レンズモジュールの基板１とセンサモジュールのセンサ基板Ｗとを所定の距離を隔てた位置関係を保持することができる範囲で、その形状は特に限定されず適宜変形することができる。例えば、スペーサ２は、基板の４隅にそれぞれ設けられる柱状の部材であってもよい。また、スペーサ２は、センサモジュールの固体撮像素子Ｄの周囲を取り囲むような枠状の部材であってもよい。固体撮像素子Ｄを枠状のスペーサ２によって取り囲むことで外部から隔絶すれば、固体撮像素子Ｄにレンズを透過する光以外の光が入射しないように遮光することができる。また、固体撮像素子Ｄを外部から密封することで、固体撮像素子Ｄに塵埃が付着することを防止できる。

なお、図２に示すレンズモジュールは、レンズ１０が形成された基板１を１つ備えた構成であるが、レンズ１０が形成された基板１を複数備えた構成としてもよい。このとき、互いに重ね合わされる基板１同士がスペーサ２を介して組み付けられる。

また、レンズ１０が形成された基板１を複数備えたレンズモジュールの最下位置の基板１にスペーサ２を介してセンサモジュールを接合して撮像ユニットを構成してもよい。レンズ１０が形成された基板１を複数備えたレンズモジュール及び該レンズモジュールを備えた撮像ユニットの製造方法については後述する。

以上のように構成された撮像ユニットは、携帯端末等に内蔵される図示しない回路基板にリフロー実装される。回路基板には、撮像ユニットが実装される位置に予めペースト状の半田が適宜印刷されており、そこに撮像ユニットが載せられ、この撮像ユニットを含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施され、撮像ユニットが回路基板に溶着される。

レンズを形成する材料としては、例えばエネルギー硬化性の樹脂組成物を好適に用いることができる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線の照射（例えば紫外線、電子線照射）により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。

レンズを形成する樹脂組成物は、モールド形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。

また、レンズを形成する樹脂組成物は、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂組成物にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’-ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。

また、レンズを形成する樹脂組成物は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂組成物としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂組成物（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂組成物（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）等）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）等）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂組成物（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂組成物（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂組成物（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など）が物性最適化の観点からは好ましい。

また、レンズを形成する樹脂組成物は、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’‐ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開２００６／０９５６１０号公報、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。

また、レンズを形成する樹脂組成物には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。

樹脂組成物に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。

また、レンズを形成する樹脂組成物には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。

また、レンズを形成する樹脂組成物には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号〔００６３〕〜〔００７０〕）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。

レンズを形成する樹脂組成物は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性組成物が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。

図４は、ウェハレベルレンズアレイのレンズを示している。
レンズ１０は、基板１の貫通孔１ａに埋め込まれた状態で成形されている。レンズ１０の貫通孔１ａ内に収容される部分の外周面は、貫通孔１ａの内周面に密着しており、レンズ１０と基板１との接合強度が得られる。

そして、基板１の厚さ方向に関するレンズ１０の両端には、所定の形状を有するレンズ面１０ａ，１０ｂが成形されている。図示の例では、同図中の下方のレンズ面１０ａには凸面が成形され、上方のレンズ面１０ｂには凹面が成形されている。

レンズ１０は、レンズ面１０ａが貫通孔１ａより下方側へ突出し、貫通孔１ａより突出する端部には、基板１の下側表面における貫通孔１ａの周辺部に重なり合う延在部１０ｃが設けられる。また、レンズ１０のレンズ面１０ｂの凹面が貫通孔１ａの内部に入り込んだ形状である。該凹面の周囲には貫通孔１ａより上方に突出し、かつ、基板１の上側表面における貫通孔１ａの周辺部に重なり合う延在部１０ｄが設けられる。

レンズ１０の１点鎖線で示す中心軸（光軸）からレンズ１０の延在部１０ｃ，１０ｄの先端までの距離をｄとし、基板１の表面における貫通孔１ａの開口半径をｒとしたときに、ｄ＞ｒを満たす。同図の構成では、レンズ１０の延在部１０ｃ，１０ｄが、互いに基板１を厚さ方向に挟んで係合するため、レンズ１０が貫通孔１ａからずれ、抜け落ちることを防止でき、レンズ１０と基板１との接合強度が得られる。

延在部１０ｃ，１０ｄは、貫通孔１ａより突出したレンズ面１０ａ，１０ｂの周縁の全周から、基板１の上側表面及び下側表面に沿って貫通孔１ａの外径方向に延設され、平面視略円環状に成形されている。同図のように両延在部１０ｃ，１０ｄが略円環状に成形され、貫通孔１ａの周辺の基板に全周にわたって重なり合うことにより、レンズ１０と基板１との接合が強固となる。そして、両延在部１０ｃ，１０ｄで基板１を挟むことによって、レンズ１０と基板１との接合がより一層強固となる。

なお、レンズ３０の延在部１０ｃ，１０ｄの形状は、上述の延在部１０ｃ，１０ｄのような平面視略円環状のものに限られるものではない。延在部１０ｃ，１０ｄは、貫通孔１ａの周辺の基板表面の少なくとも一部に重なり合うものであればよく、例えば、レンズ１０のレンズ面１０ａ，１０ｂの周縁から少なくとも一部が（例えば放射状に）延びる１又は複数の片状であってもよい。また、レンズ１０は、レンズ面１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に延在部を設け、延在部を設けない他方のレンズ面を貫通孔１ａ内に設けてもよい。

ウェハレベルレンズアレイは、各レンズ１０全体を均質な材料で形成されるため、光学性能に優れる。即ち、レンズ１０の光軸上に、屈折率等の光学特性が互いに異なる材料同士の境界は形成されず、境界における反射、それによるフレア、ゴースト、干渉縞の発生を回避でき、迷光による画質劣化を防止できる。

次に、ウェハレベルレンズアレイの製造方法について詳細に説明する。
図５Ａ及び５Ｂは、ウェハレベルレンズアレイの基板にレンズを成形するための成形型（単に型ともいう。）を示す図である。図５Ａは、成形型の型開き状態を示し、図５Ｂは、成形型の型閉じ状態を示している。

本構成例の成形型は、一対となる上型部材１２と下型部材１４を備え、これら両方の型で基板１を挟み込むことで、基板１に予め形成された貫通孔１ａに所定の形状のレンズを成形するための成形部Ｓを区画する構成である。なお、ここでいう「上」及び「下」とは、本構成例を説明する図中の位置関係を示しているのみであり、例えばその位置関係は上下に入れ替えられてもよい。つまり、成形型は、上型部材１２及び下型部材１４のうち一方を第１型、他方を第２型とした場合に、第１型及び第２型を型閉じ状態、型開き状態とすることが可能であればそれらの位置関係は特に限定されない。

図５Ｂの１点鎖線は、成形されるレンズの中心線を示している。上型部材１２は、下型部材１４に対向する面に、中心線と重なる位置を中心として突出する凸部１２ａを有する。下型部材１４は、上型部材１２に対向する面に、中心線と重なる位置を中心とする碗状に窪んだ凹部１４ａを有する。図５Ｂに示すように、成形型を型閉じ状態とすることで、上型部材１２の凸部１２ａと下型部材１４の凹部１４ａとによってレンズの表面形状が規定される。成形されるレンズの形状の変更に応じて、成形型の上型部材１２及び下型部材１４の種類が適宜変更される。

レンズ材料として紫外線硬化樹脂を使用する場合には、上型部材１２及び下型部材１４のうち、紫外線を照射する側に位置する少なくとも一方を紫外線に対して透明体とする。また、基板１が紫外線を透過する材質であってもよい。

図５Ｂに示すように、上型部材１２には、型閉じ状態において成形部Ｓと連通する段差状の逃げ部１２ｓが形成されている。逃げ部１２ｓは、凸部１２ａの中心を囲みつつ、基板１と接する上型部材１２表面の一部を掘り下げた形状を有する。

逃げ部１２ｓは、図４に示すレンズ１０の延在部１０ｃ，１０ｄの表面形状を反転させた形状に一致する。
また、逃げ部１２ｓは、レンズの成形時に、レンズ材料として樹脂を用いた場合に樹脂の滴下量がばらついても、余分なレンズ材料を収容することで、供給される樹脂のばらつきを抑える機能を有する。また、下型部材１４にも同様に型閉じ状態において成形部Ｓと連通する段差状の逃げ部１４ｓが形成されている。

図６Ａから６Ｃは、ウェハレベルレンズアレイの製造方法の手順を示す図である。なお、以下の説明で用いる図では、基板に形成された複数の貫通孔に対応する位置にレンズを成形する手順において、１つのレンズに着目したときの各手順の状態を示している。ここでは、一例として一方の面が凹面で他方の面が凸面となるメニスカスレンズを基板に成形する場合を説明している。

図６Ａに示すように、先ず、上型部材１２及び下型部材１４を型開き状態とし、下型部材１４の上面に、予め貫通孔１ａが形成された基板１の位置決めを行い、該基板１を配置する。このとき、下型部材１４の凹部１４ａの上方に、基板１の貫通孔１ａが位置する。

そして、図６Ｂに示すように、下型部材１４の凹部１４ａに、基板１の貫通孔１ａを通してレンズ材料１０Ｒを供給する。ここで、レンズ材料１０Ｒが液状の樹脂である場合には、所定の量だけ滴下する。レンズ材料１０Ｒが固体状のガラスである場合には、所定の容積のガラスを凹部１４ａに配置する。

レンズ材料１０Ｒを供給した後、図６Ｃに示すように、レンズ材料１０Ｒを凹部１４ａに覆い被せる。ここで、レンズ材料１０Ｒが液状の樹脂である場合には、滴下された樹脂が凹部１４ａの上部に自然に広がる。一方、レンズ材料１０Ｒが固体状のガラスである場合には、図６Ｂの後で、ガラスを加熱軟化させ、上方から上型部材１２を押し付けて図５Ｂの空間Ｓ内に行き渡らせる。

なお、上記の手順では、下型部材１４に基板１を配置した後で、レンズ材料１０Ｒを供給したが、先に下型部材１４の凹部１４ａにレンズ材料１０Ｒを供給し、その後、基板１を配置することも可能である。しかし、レンズ材料１０Ｒが樹脂である場合に、先に樹脂の滴下を行うと、樹脂が基板１と下型部材１４との間に入り込むことに起因して基板１が浮き上がってしまい、基板１の平行度に影響を与える可能性がある。この場合には、先に基板１を配置し、その後、レンズ材料１０Ｒを供給することが好ましい。

図７Ａ及び７Ｂは、レンズ材料を成形する手順を示す図である。
図７Ａに示すように、型閉じ状態にセットするため、レンズ材料１０が供給された下型部材１４に対して上型部材１２を位置決めし、その後、降下させる。そして、上型部材１２の凸部１２ａをレンズ材料に当接させ、型閉じ状態とする。この状態で、上型部材１２と基板１の上側表面との間に所定の隙間ｇ１がある。
なお、下型部材１４を上型部材１２に対して移動させてもよく、又は、上型部材１２と下型部材１４の両方を相互に移動させてもよい。

型閉じ状態で、レンズ材料１０Ｒを硬化させる。
レンズ材料１０Ｒが紫外線硬化性樹脂の場合には、レンズ材料１０Ｒに紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させる。

レンズ材料１０Ｒが熱硬化性樹脂である場合には、レンズ材料１０Ｒに熱を加えて熱硬化性樹脂を硬化させる。例えば、型閉じ状態として上型部材１２及び下型部材１４の間に樹脂を挟み込み、加熱してレンズ材料を硬化させる工程を行う。この際、予め上型部材１２及び下型部材１４を樹脂が硬化する温度よりも少し低い温度まで加熱しておくと加熱に要する時間を短縮できる。

レンズ材料１０Ｒがガラスである場合には、型閉じ状態にする前にガラスを加熱軟化する工程を行い、型閉じ状態にした後でガラスを常温又は所定の温度まで冷却することで、ガラスを硬化させる工程を行う。ここで、ガラスを加熱軟化する工程では、ガラスを屈伏点温度（Ａｔ）近くまで加熱して軟化させる。型閉じ状態にする工程では、軟化したガラスを変形させうる圧力で押圧しながら上型部材１２及び下型部材１４を近づけて、ガラスを変形させて型面の形状を転写させる。その後、上型部材１２及び下型部材１４を閉じたまま、ガラスが割れたり、ひびが入ったりしない速さでゆっくりと冷却（徐冷）して、ガラス転移点温度（Ｔｇ）以下にする。更に徐冷よりも速い速度で冷却してハンドリング可能な温度になったら成形されたレンズを取り出す。

また、レンズ材料１０Ｒがガラスの場合、加熱軟化されたレンズ材料１０Ｒに第１の圧力をかけて該レンズ材料を変形させる主加圧工程を行い、その後、レンズ１０を冷却する際に、第２の圧力をかける硬化時加圧工程を行ってもよい。

レンズ材料１０Ｒを硬化させる工程時に、図７Ｂに示すように、上型部材１２を基板１の上面に更に近接する位置まで移動させ、レンズ材料１０Ｒに圧力（第２の圧力）をかける。このとき、上型部材１２と基板１の上側表面との隙間ｇ２は、圧力をかける前の隙間ｇ１より小さくなる。硬化に伴って樹脂に収縮が生じても、上型部材１２のレンズ転写部である凸部１２ａが、収縮するレンズ材料１０Ｒに追従する。レンズ材料が樹脂やガラスである場合には、硬化させる工程の際に、収縮に起因して、レンズ材料の一部が型の形状が適正に転写しない現象、所謂、ひけによる転写不良が発生することがある。しかし、上記手順のようにレンズ材料の収縮に応じて、上型部材１２及び下型部材１４の間に挟まれるレンズ材料１０Ｒにかかる圧力（第２の圧力）を調整することで、ひけによる転写不良を防止できる。また、レンズ材料１０Ｒの収縮に応じて、上型部材１２及び下型部材１４の間隔を調整してもよい。

レンズ材料を硬化させる工程時にかける圧力を、上型部材１２の自重としてもよい。

レンズ材料１０Ｒに圧力をかけることで、貫通孔１ａの内部に収まりきらないレンズ材料１０Ｒが貫通孔１ａから押し出され、上型部材１２と基板１との間、及び、下型部材１４と基板１との間へ移動する。このとき、レンズ材料１０Ｒの一部を型１２の逃げ部１２ｓ，１４ｓ（図７Ｂでは、型１２の逃げ部１２ｓのみ示している。）に収容させることによって逃がすことができる。このため、レンズ材料１０Ｒが基板１と上型部材１２及び下型部材１４との接合面に入り込むことを防止できる。

レンズ材料１０Ｒを硬化させることで、図４に示すレンズ１０が成形される。上型部材１２の凸部１２ａによってレンズの凹状のレンズ面１０ｂが成形され、下型部材１４の凹部１４ａによって凸状のレンズ面１０ａが成形される。また、レンズ材料１０Ｒの一部が逃げ部１２ｓ，１４ｓに入り込む。逃げ部１２ｓ，１４ｓの内部で硬化したレンズ材料１０Ｒが、それぞれレンズ１０の延在部１０ｃ，１０ｄとなる。このように、逃げ部１２ｓ，１４ｓは、上型部材１２及び下型部材１４に設けられ、延在部１０ｃ，１０ｄを成形するとともに、レンズ材料１０Ｒの一部を収容することができる凹部である。

なお、凹部１４ａにレンズ材料１０Ｒが保持された下型部材１４に対して上型部材１２の凸部１２ａを押し下げる構成とすれば、レンズ材料１０Ｒにエアが混入することを抑えることができる。また、凹部１４ａが形成された下型部材１４を下方位置とすることで、凸部の型を下方位置にする場合に比べて、レンズ材料を凹部１４ａに保持させやすい。

上型部材１２及び下型部材１４に逃げ部１２ｓ，１４ｓを設けることで、硬化時に収縮するレンズ材料１０Ｒを用いるときには、レンズ材料１０Ｒの供給時に予め多めの量を供給することができる。レンズ材料１０Ｒが熱硬化性樹脂の場合は硬化による収縮（ひけ）を見込んだ多めの量の樹脂を予め供給し、図７Ａのように隙間ｇ１を残した位置まで押圧する（主加圧工程）。その後、加熱して樹脂を硬化させる。硬化時には、樹脂の硬化に伴う収縮に追従して隙間ｇ１をｇ２まで小さくするように型を移動させる（硬化時加圧工程）。加熱によって型から伝わる熱によって樹脂が硬化し、収縮するのに応じて上型部材１２が下降して行き、樹脂の収縮中も型面がレンズ材料に当接しているので、型面の形状が適正にレンズ材料１０Ｒに転写される。型１２及び基板１を隙間ｇ２まで近づけた後、更に近づけて基板１と型１２とを完全に当接させてもよい。

同様に、レンズ材料１０Ｒが紫外線硬化性樹脂の場合も硬化による収縮（ひけ）を見込んだ多めの量の樹脂を予め供給し、図７Ａの隙間ｇ１を残した状態まで押圧する（主加圧工程）。次に、樹脂を硬化させるための紫外線を照射する。紫外線を照射すると同時に、樹脂の硬化に伴う収縮に追従して隙間ｇ１をｇ２まで小さくするように型を移動させる（硬化時加圧工程）。これにより、樹脂が硬化し、収縮するのに応じて上型部材１２が下降して行き、樹脂の収縮中も型面がレンズ材料１０Ｒに当接しているので、型面の形状が適正に樹脂に転写される。型１２及び基板１を隙間ｇ２まで近づけた後、更に近づけて基板１と型１２とを完全に当接させてもよい。

同様に、レンズ材料１０Ｒがガラスの場合は、軟化した材料を押圧（主加圧工程）して変形させた後、徐冷する工程が硬化させる工程に相当し、この工程で収縮（ひけ）が発生する。徐冷の工程に入るときに隙間ｇ１を残しておき、この隙間ｇ１をｇ２まで小さくするように押圧力（硬化時加圧工程）をかけながら徐冷する。これにより、ガラスが硬化し、収縮するのに応じて上型部材が下降して行き、ガラスの収縮中も型面がレンズ材料に当接しているので、型面の形状が適正にガラスに転写される。ガラスの場合は、最初に供給したレンズ材料の体積は、加熱・冷却しても変化しないので供給するレンズ材料を多めにする必要はないが、徐冷工程でレンズ材料を押圧するために上型部材１２が移動するストロークを残しておくために隙間ｇ１が設定される。なお、ガラスの場合には、主加圧工程及び硬化時加圧工程で加える圧力は、設定値に従って変化させてもよい。ここで、硬化時加圧工程でかける圧力としては、例えば、上型部材１２の自重による圧力としてもよい。型１２及び基板１を隙間ｇ２まで近づけた後、更に近づけて基板１と型１２とを完全に当接させてもよい。

レンズ材料１０Ｒの成形が終了すると、上型部材１２と下型部材１４を再び型開き状態とし、基板１に形成された複数の貫通孔１ａそれぞれにレンズ１０が成形された構成であるウェハレベルレンズアレイを取り出す。

レンズ材料１０Ｒとして熱硬化性樹脂を用いた場合には、熱硬化性樹脂を硬化させる工程の後、ウェハレベルレンズアレイを取り出す前に該熱硬化性樹脂を冷却する工程を行う。

レンズ材料１０Ｒとしてガラスを用いた場合には、ウェハレベルレンズアレイを取り出す前にレンズを冷却する工程を行う。

図８Ａから８Ｅは、ウェハレベルレンズアレイのレンズの他の変形例を示す図である。

図８Ａに示す変形例のレンズ１０は、その両方のレンズ面１０ａ，１０ｂが、いずれも貫通孔１ａより突出し、レンズ面１０ａ，１０ｂには延在部１０ｃ，１０ｄが形成されている。そして、レンズ面１０ａ，１０ｂ両方とも球面状又は非球面状の凸面となっている。

図８Ｂに示す変形例のレンズ１０は、その両方のレンズ面１０ａ，１０ｂがいずれも貫通孔１ａより突出し、レンズ面１０ａ，１０ｂそれぞれの周縁には延在部１０ｃ，１０ｄが形成されている。そして、一方のレンズ面１０ｂは、光軸を通る断面が変曲点を持つ面（凹凸を含むうねりのある面）であり、その中央部が貫通孔１ａ内に進入している。また、他方のレンズ面１０ａは球面状又は非球面状の凸面となっている。

図８Ｃに示す変形例のレンズ１０は、その両方のレンズ面１０ａ，１０ｂが、いずれも貫通孔１ａより突出し、レンズ面１０ａ，１０ｂそれぞれの周縁には延在部１０ｃ，１０ｄが形成されている。そして、一方のレンズ面１０ａは球面状又は非球面状の凸面であり、他方のレンズ面１０ｂは光軸を通る断面が変曲点を持つ面となっている。

図８Ｄに示す変形例のレンズ１０は、その両方のレンズ面１０ａ，１０ｂが、いずれも貫通孔１ａより突出し、レンズ面１０ａ，１０ｂそれぞれの周縁には延在部１０ｃ，１０ｄが形成されている。そして、両方のレンズ面１０ａ，１０ｂは、いずれも光軸を通る断面が変曲点を持つ面となっている。

図８Ｅに示す変形例のレンズ１０は、その両方のレンズ面１０ａ，１０ｂが、いずれも貫通孔１ａより突出し、レンズ面１０ａ，１０ｂそれぞれの周縁には延在部１０ｃ，１０ｄが形成されている。そして、両方のレンズ面１０ａ，１０ｂは、いずれも球面状又は非球面状の凹面となっている。

いずれの構成においても、基板１に貫通孔１ａが形成され、レンズ１０は貫通孔１ａを埋めて設けられ、また、各レンズ面１０ａ，１０ｂに設けられる延在部１０ｃ，１０ｄによって基板１を挟み込むことにより、レンズ１０と基板１との接合強度が確保される。

また、上記の変形例ように、レンズ１０のレンズ面１０ａ及びレンズ面１０ｂのうち少なくとも一方を、光軸と交差する断面が変曲点を持つ面とすることができ、球状のレンズ面以外のレンズに適用することで、レンズの設計の自由度が向上する。

図９Ａ及び９Ｂは、ウェハレベルレンズアレイをダイシングする工程を説明する図である。図９Ａに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１の一方の表面（同図では下方の面）にスペーサ２が接合される。そして、図９Ｂに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１と、該基板１と同様にウェハ状に形成されたセンサ基板Ｗとの位置合わせが行われる。センサ基板Ｗの一方の面（同図では上側の面）には、基板１設けられた複数のレンズ１０の配列と同じ配列で固体撮像素子Ｄが設けられている。そして、ウェハレベルレンズアレイの基板１がスペーサ２を介して、該基板１と同様にウェハ状に形成されたセンサ基板Ｗに重ね合わされ、一体に接合される。その後、一体とされたウェハレベルレンズアレイ及びセンサ基板Ｗ並びにスペーサ２は、レンズ１０及び固体撮像素子Ｄそれぞれの配列の列間に規定される切断ラインに沿って、ブレードＣ等の切断手段を用いて切断され、複数の撮像ユニット１に分離される。切断ラインは、例えば基板１の平面視において格子状である。

なお、同図では、撮像ユニット１を製造する際のダイジングを例に説明している。レンズモジュールを製造する際のダイジングは、ウェハレベルレンズアレイの基板１にスペーサ２を接合した後、センサ基板Ｗに接合させないで、レンズ１０の配列に応じて切断し、複数のレンズモジュールに分離する。

次に、ウェハレベルレンズアレイを用いて、更に、レンズモジュール及び撮像ユニットを製造する手順を説明する。

図１０Ａから１０Ｃは、レンズモジュールの製造方法の手順を示す図である。この手順では、１つの基板１と該基板１の複数の貫通孔１ａにレンズ１０が成形されたウェハレベルレンズアレイをダイジングして複数のレンズモジュールに分離する例を説明する。

先ず、図１０Ａに示すように、ウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。

次に、図１０Ｂに示すように、基板１の下側の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。

そして、図１０Ｃに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１を、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数のレンズモジュールに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、スペーサ２は、各切断ラインを境界として分割され、各切断ラインに隣接するレンズモジュールにそれぞれ付属する。こうして、レンズモジュールが完成する。

なお、分離されたレンズモジュールは、スペーサ２を介して図示しないセンサモジュールやその他の光学素子を備えた基板に組み付けられてもよい。

このように、ウェハレベルレンズアレイに予めスペーサ２を接合しておき、その後に、スペーサ２ごとウェハレベルレンズアレイの基板１をダイシング工程で切断すれば、分離されたレンズモジュールにそれぞれスペーサ２を接合する場合に比べて効率良くレンズモジュールを量産することができ、生産性を向上することができる。

図１１Ａ及び１１Ｂは、図１０Ｃとは別の構成のレンズモジュールを製造する手順を示す図である。この手順では、２つの基板１と、各基板１の複数の貫通孔１ａにレンズ１０が成形されたウェハレベルレンズアレイをダイジングし、複数のレンズモジュールに分離する例を説明する。

先ず、図１１Ａに示すように、複数のウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。複数のウェハレベルレンズアレイの各基板１の一方の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。そして、重ね合わせるウェハレベルレンズアレイの基板１同士の位置合わせを行い、下方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板１の上面に、上方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板１の下面を、スペーサ２を介して接合する。ウェハレベルレンズアレイ同士を重ね合わせた状態で、各基板１に対してスペーサ２が接合された位置が、各基板１で同じになるようにする。

そして、図１１Ｂに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１を、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数のレンズモジュールに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、各切断ラインを境界として分割されたスペーサ２が、各切断ラインに隣接するレンズモジュールにそれぞれ付属する。こうして、複数のレンズ１０を備えたレンズモジュールが完成する。この手順では、重ね合わされるそれぞれの基板１に対するレンズ１０及びスペーサ２の位置が同じであるため、分離された複数のレンズモジュールの構成はいずれも同じになる。また、重ね合わされるそれぞれの基板１のうち、最上部の基板１を基準に切断ラインの位置を決定し、切断すればよい。

なお、分離されたレンズモジュールは、スペーサ２を介して図示しないセンサモジュールやその他の光学素子を備えた基板に組み付けられてもよい。

このように、複数のウェハレベルレンズアレイ同士をスペーサを介して重ね合わせ、その後に、ウェハレベルレンズアレイの基板１をスペーサ２ごとダイシング工程で切断すれば、分離されたレンズモジュールを個別に重ね合わせる場合に比べて、効率よくレンズモジュールを量産することができ、生産性が向上する。

図１２Ａから１２Ｃは、撮像ユニットを製造する手順を示す図である。この手順では、１つの基板１と該基板１の複数の貫通孔１ａにレンズ１０が成形されたレンズモジュールをセンサモジュールに接合してダイジングし、複数の撮像ユニットに分離する例を説明する。

先ず、図１２Ａに示すように、ウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。そして、基板１の下側の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。

次に、図１２Ｂに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１と、センサ基板Ｗとの位置合わせを行った後、該基板１をスペーサ２を介してセンサ基板Ｗの上側の面に接合する。このとき、基板１に設けられた各レンズ１の光軸の延長が固体撮像素子Ｄの中央部とそれぞれ交わるようにする。

そして、図１２Ｃに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１とセンサ基板Ｗとを接合した後、基板１を、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数の撮像ユニットに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、スペーサ２は、各切断ラインを境界として分割され、各切断ラインに隣接する撮像ユニットにそれぞれ付属する。こうして、撮像ユニットが完成する。

このように、ウェハレベルレンズアレイに予めスペーサ２を接合しておき、その後に、ウェハレベルレンズアレイの基板と固体撮像素子Ｄを備えたセンサ基板Ｗを重ね合わせて、基板１及びセンサ基板Ｗをダイシング工程で一緒に切断すれば、分離されたレンズモジュールにそれぞれスペーサ２を介してセンサモジュールを接合して撮像ユニットを製造する場合に比べて、効率良く撮像ユニットを量産することができ、生産性を向上することができる。

図１３Ａから１３Ｃは、図１２Ａから１２Ｃに示す構成とは別の撮像ユニットを製造する手順を示す図である。この手順では、２つの基板１と各基板１の複数の貫通孔１ａにレンズ１０が成形されたウェハレベルレンズアレイを、固体撮像素子が備えられたセンサ基板に接合してダイジングし、それぞれ２つのレンズを備えた複数の撮像ユニットに分離する例を説明する。

先ず、図１３Ａに示すように、２つのウェハレベルレンズアレイを準備する。ウェハレベルレンズアレイは、既に上述した手順で製造することができ、以下の説明では、その手順については説明することなく省略する。そして、重ね合わせる２つの基板１それぞれの下側の面にスペーサ２を接着剤などによって接合する。そして、重ね合わせるウェハレベルレンズアレイの基板１同士の位置合わせを行い、下方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板１の上面に、上方に配置するウェハレベルレンズアレイの基板１の下面を、スペーサ２を介して接合する。ウェハレベルレンズアレイ同士を重ね合わせた状態で、各基板１に対してスペーサ２が接合された位置が、各基板１で同じになるようにする。

次に、図１３Ｂに示すように、重ね合わされた状態の複数のウェハレベルレンズアレイの基板１と、センサ基板Ｗとの位置合わせを行う。その後、最下部に位置する該基板１を、スペーサ２を介してセンサ基板Ｗの上側の面に接合する。このとき、基板１に設けられた各レンズ１の光軸の延長が固体撮像素子Ｄの中央部とそれぞれ交わるようにする。

そして、図１３Ｃに示すように、ウェハレベルレンズアレイの基板１とセンサ基板Ｗとを接合した後、基板１及びセンサ基板Ｗを、図中点線で示される切断ラインに沿って切断し、複数の撮像ユニットに分離する。このとき、各切断ライン上に重なり合って接合されているスペーサ２も同時に切断され、スペーサ２は、各切断ラインを境界として分割され、各切断ラインに隣接する撮像ユニットにそれぞれ付属する。こうして、複数のレンズ１０を備えた撮像ユニットが完成する。

このように、複数のウェハレベルレンズアレイ同士を、それぞれの間にスペーサ２が挟まれた状態で接合させ、その後、最下部のウェハレベルレンズアレイの基板１と固体撮像素子Ｄを備えたセンサ基板Ｗを重ね合わせて、基板１及びセンサ基板Ｗをダイシング工程で一緒に切断している。このような手順によれば、分離されたレンズモジュール同士を重ね合わせ、更に、各レンズモジュールとセンサモジュールとを接合していくことで各撮像ユニットを製造する場合に比べて、効率良く撮像ユニットを量産することができ、生産性を向上することができる。

本明細書は以下の内容を開示する。
（１）一対の型部材の間に、複数の貫通孔が設けられた基板と前記複数の貫通孔の部位に供給されたレンズ材料とを挟み込んでエネルギーを付加することにより前記レンズ材料を成形し硬化させて、前記基板に複数のレンズを形成するウェハレベルレンズの製造方法であって、
前記レンズ材料を硬化させる工程において、前記レンズ材料の収縮が進むのに応じて前記一対の型部材の間隔を狭めるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（２）上記（１）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記レンズの少なくとも一方の面において、該レンズの周辺部に前記貫通孔から突出して前記基板の表面における前記貫通孔の周辺部に重なり合う延在部が設けられ、
前記貫通孔に前記レンズを成形する際に、前記レンズ材料を挟み込むように圧力をかけた際に前記貫通孔から溢れ出る前記レンズ材料の一部を、前記一対の型部材に設けられた、前記延在部を成形するための凹部に逃がすウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（３）上記（１）又は（２）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記エネルギーの付加を開始する状態で、前記一対の型部材のうち一方と前記基板との間に隙間があるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズ材料がガラスであるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（５）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズ材料が樹脂であるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（６）上記（５）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記樹脂が紫外線硬化性樹脂であり、型閉じ状態とした後、前記レンズ材料に紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（７）上記（５）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記樹脂が熱硬化性樹脂であり、予め加熱した前記一対の型を型閉じ状態とすることで前記レンズ材料に熱を加えて前記熱硬化性樹脂を硬化させるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（８）上記（５）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記樹脂を硬化させる工程時に、前記一対の型部材の間隔を狭めるように圧力をかけるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（９）上記（８）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記樹脂を硬化させる工程時にかける前記圧力を前記一対の型の一方の自重とするウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（１０）上記（７）から（９）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂を硬化させた後、該熱硬化性樹脂を冷却する工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（１１）上記（４）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記複数の貫通孔のそれぞれにガラスを供給した後、型閉じ状態とする前に、前記ガラスを加熱軟化する工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（１２）上記（１０）に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズが成形された前記基板を取り出す前に、前記レンズを冷却する工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（１３）上記（８）から（１２）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
加熱軟化された前記レンズ材料に第１の圧力をかけて該レンズ材料を変形させる主加圧工程と、前記レンズを硬化させる際に、第２の圧力をかける硬化時加圧工程とを有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
（１４）上記（１）から（１３）のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法によって得られたウェハレベルレンズアレイ。
（１５）上記（１）から（１４）のいずれか１つの前記ウェハレベルレンズアレイの前記基板をダイシングして、前記レンズごとに分断してなるレンズモジュール。
（１６）上記（１５）に記載のレンズモジュールであって、
前記基板の前記レンズの周囲にスペーサが設けられたレンズモジュール。
（１７）上記（１６）に記載のレンズモジュールであって、
前記レンズが形成された前記基板を複数備え、複数の前記基板同士がそれら間に前記スペーサを挟んで重ね合わされるレンズモジュール。
（１８）上記（１６）又は（１７）に記載のレンズモジュールを備えた撮像ユニットであって、
撮像素子と、
前記撮像素子が設けられたセンサ基板とを備え、
前記基板と前記センサ基板とが、前記スペーサを介して一体に接合された撮像ユニット。

レンズモジュール及び撮像ユニットは、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末だけでなく、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、内視鏡装置の撮像部、その他の撮像機構を備えた装置に適用することができる。

１ 基板
１ａ 貫通孔
１０ レンズ
１２ 上型部材
１２ｓ，１４ｓ 逃げ部
１４ 下型部材
Ｄ 固体撮像素子

Claims (18)

1. 一対の型部材の間に、複数の貫通孔が設けられた基板と前記複数の貫通孔の部位に供給されたレンズ材料とを挟み込んでエネルギーを付加することにより前記レンズ材料を成形し硬化させて、前記基板に複数のレンズを形成するウェハレベルレンズの製造方法であって、
   前記レンズ材料を硬化させる工程において、前記レンズ材料の収縮が進むのに応じて前記一対の型部材の間隔を狭めるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
2. 請求項１に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記レンズの少なくとも一方の面において、該レンズの周辺部に前記貫通孔から突出して前記基板の表面における前記貫通孔の周辺部に重なり合う延在部が設けられ、
   前記貫通孔に前記レンズを成形する際に、前記レンズ材料を挟み込むように圧力をかけた際に前記貫通孔から溢れ出る前記レンズ材料の一部を、前記一対の型部材に設けられた、前記延在部を成形するための凹部に逃がすウェハレベルレンズアレイの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記エネルギーの付加を開始する状態で、前記一対の型部材のうち一方と前記基板との間に隙間があるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記レンズ材料がガラスであるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記レンズ材料が樹脂であるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
6. 請求項５に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記樹脂が紫外線硬化性樹脂であり、型閉じ状態とした後、前記レンズ材料に紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
7. 請求項５に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記樹脂が熱硬化性樹脂であり、予め加熱した前記一対の型を型閉じ状態とすることで前記レンズ材料に熱を加えて前記熱硬化性樹脂を硬化させるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
8. 請求項５に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記樹脂を硬化させる工程時に、前記一対の型部材の間隔を狭めるように圧力をかけるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
9. 請求項８に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
   前記樹脂を硬化させる工程時にかける前記圧力を前記一対の型の一方の自重とするウェハレベルレンズアレイの製造方法。
10. 請求項７から９のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
    前記熱硬化性樹脂を硬化させた後、該熱硬化性樹脂を冷却する工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
11. 請求項４に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
    前記複数の貫通孔のそれぞれにガラスを供給した後、型閉じ状態とする前に、前記ガラスを加熱軟化する工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
12. 請求項１０に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
    前記レンズが成形された前記基板を取り出す前に、前記レンズを冷却する工程を有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
13. 請求項８から１２のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
    加熱軟化された前記レンズ材料に第１の圧力をかけて該レンズ材料を変形させる主加圧工程と、前記レンズを硬化させる際に、第２の圧力をかける硬化時加圧工程とを有するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
14. 請求項１から１３のいずれか１つに記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法によって得られたウェハレベルレンズアレイ。
15. 請求項１から１４のいずれか１つの前記ウェハレベルレンズアレイの前記基板をダイシングして、前記レンズごとに分断してなるレンズモジュール。
16. 請求項１５に記載のレンズモジュールであって、
    前記基板の前記レンズの周囲にスペーサが設けられたレンズモジュール。
17. 請求項１６に記載のレンズモジュールであって、
    前記レンズが形成された前記基板を複数備え、複数の前記基板同士がそれら間に前記スペーサを挟んで重ね合わされるレンズモジュール。
18. 請求項１６又は１７に記載のレンズモジュールを備えた撮像ユニットであって、
    撮像素子と、
    前記撮像素子が設けられたセンサ基板とを備え、
    前記基板と前記センサ基板とが、前記スペーサを介して一体に接合された撮像ユニット。

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