JPS61137101A - マイクロフレネルレンズの製造方法 - Google Patents
マイクロフレネルレンズの製造方法Info
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- JPS61137101A JPS61137101A JP25848484A JP25848484A JPS61137101A JP S61137101 A JPS61137101 A JP S61137101A JP 25848484 A JP25848484 A JP 25848484A JP 25848484 A JP25848484 A JP 25848484A JP S61137101 A JPS61137101 A JP S61137101A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明u %光学式ディスクプレーヤーのピック79
1部、あるいはその他の光学機器において使」されてい
るレンズ系に用いることのでキルマイクロフレ庫ルレン
ズの製造方法に関するものである。
1部、あるいはその他の光学機器において使」されてい
るレンズ系に用いることのでキルマイクロフレ庫ルレン
ズの製造方法に関するものである。
マイクロフレヌルレンズでは、フレネル輪帯の断面形状
を鋸歯状にすることによって、矩形断面の場合に比べて
、レンズの1次回折効率を大幅に向上させることができ
る。
を鋸歯状にすることによって、矩形断面の場合に比べて
、レンズの1次回折効率を大幅に向上させることができ
る。
第1図ω、伯)には、鋸歯状断面を持ったマイクロフレ
ネルレンズの中心断面図および平面図を示し、第2図(
A乃至(Dに、レンズを構成するフレネル輪帯1本につ
込て、その形状製作過程を示す。
ネルレンズの中心断面図および平面図を示し、第2図(
A乃至(Dに、レンズを構成するフレネル輪帯1本につ
込て、その形状製作過程を示す。
第1図では、ガラス基板l上に透明導tJIiJ2を介
してレジスト層3があり、このレジスト層3に鋸歯状断
面を持ったフレ床ル輪帯パターンが形成されていて、ガ
ラス基板1の裏面から入射してきた平行入射光4は、フ
レネル輪帯部分で回折され、その回折光5が焦点6に収
束する。
してレジスト層3があり、このレジスト層3に鋸歯状断
面を持ったフレ床ル輪帯パターンが形成されていて、ガ
ラス基板1の裏面から入射してきた平行入射光4は、フ
レネル輪帯部分で回折され、その回折光5が焦点6に収
束する。
従来第1図に示したようなマイクロフレネルレンズの鋸
歯状断面を製作するために、第2図A乃至To)に示す
ような製造方法を採って’vz fcや第2図(4)に
おりて、まず透明導電膜2を有したガラス基板1上にレ
ジスト層3を形成して、使用してしるレジストの電子線
感度の115に当たる露光量を持った電子線7で、鋸歯
断面を形成するための第1層の輪帯パターンを描画し、
続けて同図(BJで、第1層の輪帯パターンと重複し、
かつそれよりもやや幅を狭くした第2層の輪帯パターン
描画を行なう。以下連続的に第3層から第5層まで%同
様の描画を繰り返し、同図(c)のような多重露光領域
8から12を得た後、同図0で現像を行なうことによっ
て、理想的な鋸歯状断面13の階段近似形状を得て込る
B第2図では、多重描画回数を5回にして込るがこの回
数を増やすことによって、さらに食込鋸歯状断面の近似
形状を作ることができる。
歯状断面を製作するために、第2図A乃至To)に示す
ような製造方法を採って’vz fcや第2図(4)に
おりて、まず透明導電膜2を有したガラス基板1上にレ
ジスト層3を形成して、使用してしるレジストの電子線
感度の115に当たる露光量を持った電子線7で、鋸歯
断面を形成するための第1層の輪帯パターンを描画し、
続けて同図(BJで、第1層の輪帯パターンと重複し、
かつそれよりもやや幅を狭くした第2層の輪帯パターン
描画を行なう。以下連続的に第3層から第5層まで%同
様の描画を繰り返し、同図(c)のような多重露光領域
8から12を得た後、同図0で現像を行なうことによっ
て、理想的な鋸歯状断面13の階段近似形状を得て込る
B第2図では、多重描画回数を5回にして込るがこの回
数を増やすことによって、さらに食込鋸歯状断面の近似
形状を作ることができる。
マイクロフレスルレンズでは、(11式に示す位相シフ
ト関数によって決められた半径に従って、第11山)に
示したような同心輪帯を形成し、また各輪帯は、第2図
0の理想断面13のように位相シフト関数と同じ曲率を
持つように構成されて因て、この輪帯パターンを形成す
るレジスト層3の膜厚は、使用して因るレジストの屈折
率と入射光4の波長から(2)式によって算出される。
ト関数によって決められた半径に従って、第11山)に
示したような同心輪帯を形成し、また各輪帯は、第2図
0の理想断面13のように位相シフト関数と同じ曲率を
持つように構成されて因て、この輪帯パターンを形成す
るレジスト層3の膜厚は、使用して因るレジストの屈折
率と入射光4の波長から(2)式によって算出される。
f:焦点距離 (1)
d−λ/△n d:膜厚、λ:波長。
△n:空気との屈折率差 (2)
このような設計に基ずbて、第2図のような工程で形成
された鋸歯状断面を持った輪帯パターンに、ガラス基板
1の裏面から平行光4を入射させると、光は各輪帯部分
で回折し、その回折光5が焦点6に収束する。
された鋸歯状断面を持った輪帯パターンに、ガラス基板
1の裏面から平行光4を入射させると、光は各輪帯部分
で回折し、その回折光5が焦点6に収束する。
マイクロフレネルレンズでは、設計上レンズの外周部に
行く程輪帯の周期が短かくな゛つてbるため、最外周近
辺の微細パターン部分では、レンズの仕様によっては、
輪帯幅がサブミクロンの領域になる。従来のマイクロフ
レネルレンズの製作方法では、パターンを形成する層が
レジスト層であり、かつ多重露光を行って−るために、
前記の微細パターン部分では、電子線のレジスト中での
散乱あるーは近接効果によって、外周部で膜厚が減少し
たり、パターン形状が設計した形から大きくはずれてく
る、 またレンズパターンの膜浮け、上述のようにある一定値
に設計されるため、レジストの屈折率、入射光の波長に
よっては、必らずしも最適条件でレジストを処理するこ
とができず、感度、解像度にも無理が生じてぐる。従っ
てレンズの中心から外周まで均一な膜厚で、かつ理想に
近込鋸歯状断面を維持することは困難であった。
行く程輪帯の周期が短かくな゛つてbるため、最外周近
辺の微細パターン部分では、レンズの仕様によっては、
輪帯幅がサブミクロンの領域になる。従来のマイクロフ
レネルレンズの製作方法では、パターンを形成する層が
レジスト層であり、かつ多重露光を行って−るために、
前記の微細パターン部分では、電子線のレジスト中での
散乱あるーは近接効果によって、外周部で膜厚が減少し
たり、パターン形状が設計した形から大きくはずれてく
る、 またレンズパターンの膜浮け、上述のようにある一定値
に設計されるため、レジストの屈折率、入射光の波長に
よっては、必らずしも最適条件でレジストを処理するこ
とができず、感度、解像度にも無理が生じてぐる。従っ
てレンズの中心から外周まで均一な膜厚で、かつ理想に
近込鋸歯状断面を維持することは困難であった。
この発明け、上記のよ−うなレンズ外周付近で生じるパ
ターン精度の低下を除去するためのもので、レンズ中心
から外周部まで均一な膜厚を持ち、かつ適正な断面形状
を維持する方法を提供し、それによってより高性能なレ
ンズを得ることを目的としてbる。
ターン精度の低下を除去するためのもので、レンズ中心
から外周部まで均一な膜厚を持ち、かつ適正な断面形状
を維持する方法を提供し、それによってより高性能なレ
ンズを得ることを目的としてbる。
〔実施例〕 ゛
第3図(4)乃至(0け1本発明の一実施例を示したも
のであり、第2図と同様にレンズ輪帯の1本につbてそ
の断面を製作する工程を示してbる。
のであり、第2図と同様にレンズ輪帯の1本につbてそ
の断面を製作する工程を示してbる。
図にお−て、まず笛3肉■で、シリコンウェハ14上に
シリコン酸化膜15を成長させ、その上部に窒化膜層1
6を形成し、さらにこの窒化膜の上部に再びシリコン酸
化膜層17を形成し、以下窒化膜層18.そしてシリコ
ン酸化膜層19を順次形成する。
シリコン酸化膜15を成長させ、その上部に窒化膜層1
6を形成し、さらにこの窒化膜の上部に再びシリコン酸
化膜層17を形成し、以下窒化膜層18.そしてシリコ
ン酸化膜層19を順次形成する。
このようにしてできあがった多層lN2Oの膜厚はレン
ズの設計膜厚に等しくなるようにする。そして、この多
層膜20の上にレジスト21を塗布した後、第3[kl
(B)で第1層の輪帯パターン22を描画し、同図(C
)でレジスト層21の現像から、最上層のシリコン酸化
膜19のエツチングをした後、レジスト除去までの処理
を行なう、シリコン酸化膜19のエツチングの際には、
下層の窒化膜18がエツチングのストッパーの役割を果
たしてBる。
ズの設計膜厚に等しくなるようにする。そして、この多
層膜20の上にレジスト21を塗布した後、第3[kl
(B)で第1層の輪帯パターン22を描画し、同図(C
)でレジスト層21の現像から、最上層のシリコン酸化
膜19のエツチングをした後、レジスト除去までの処理
を行なう、シリコン酸化膜19のエツチングの際には、
下層の窒化膜18がエツチングのストッパーの役割を果
たしてBる。
次に笛3図(ハ)で再び基板上にレジス)21を塗布し
て、同図(ト)で第1層のパターンとのレジストレーシ
ョン(位置合せ)を行った上で、銅2層の論帯パターン
23分描画し、現像処理後、今度は窒化膜18のエツチ
ングをして、レジストを除去することによって同図■の
断面形状を得る。この窒化膜18のエツチングの際には
、下層のシリコン酸化膜17が、エツチングのストッパ
ーになって−る。
て、同図(ト)で第1層のパターンとのレジストレーシ
ョン(位置合せ)を行った上で、銅2層の論帯パターン
23分描画し、現像処理後、今度は窒化膜18のエツチ
ングをして、レジストを除去することによって同図■の
断面形状を得る。この窒化膜18のエツチングの際には
、下層のシリコン酸化膜17が、エツチングのストッパ
ーになって−る。
以下同図0から(珀゛士でと同様の工程を繰り返すこと
によって、多層膜20に第3図(G)のような鋸歯形状
を階段近似した断面を得ることができる。同図(G)に
おいて、24はこの場合の理想鋸歯断面を表わしている
。第4図(A)乃至(C)は、以上のようにして鋸歯状
輪帯を形成したシリコンウェハ基板を用込て、フォトポ
リマ(光硬化性樹脂)による最終的なマイクロフレネル
レンズを得る工程を示している。
によって、多層膜20に第3図(G)のような鋸歯形状
を階段近似した断面を得ることができる。同図(G)に
おいて、24はこの場合の理想鋸歯断面を表わしている
。第4図(A)乃至(C)は、以上のようにして鋸歯状
輪帯を形成したシリコンウェハ基板を用込て、フォトポ
リマ(光硬化性樹脂)による最終的なマイクロフレネル
レンズを得る工程を示している。
第4図におりで、同図(4)では第3図■乃至(0で得
られたシリコンウェハ基板14上の多層膜20上に、フ
ォトポリマ25を滴下して第4図(B)で、滴下したフ
ォトポリマ25の上からガラス基板26を、7オトボリ
マがレンズパターン全体l二広がるように被せた後、ガ
ラス基板側からのU V照射光27によって7オトボリ
マに硬化させる。次に硬化後ガラス基板に接着したフォ
トポリマから、シリコンウェハ基板を剥離して同図(C
)のようなマイクロフレネルレンズを得る。
られたシリコンウェハ基板14上の多層膜20上に、フ
ォトポリマ25を滴下して第4図(B)で、滴下したフ
ォトポリマ25の上からガラス基板26を、7オトボリ
マがレンズパターン全体l二広がるように被せた後、ガ
ラス基板側からのU V照射光27によって7オトボリ
マに硬化させる。次に硬化後ガラス基板に接着したフォ
トポリマから、シリコンウェハ基板を剥離して同図(C
)のようなマイクロフレネルレンズを得る。
尚、この発明では、鋸歯状パターンを形成する層は、最
終的なマイクロフレふルレンズを得るための型になって
おり7.23図に示したように、レジスト21け、多層
膜20を加工するための手段に過ぎなり、更際にマイク
ロフレ見ルレンズとして使用するのは、土駈′の加工さ
れた多層膜20から、7オトボリマによって型を取った
複製であって、レンズの設計はフォトポリマの屈折率を
考慮して行われる。従って輪帯半径は、従来技術の場合
と同様に(1)式から決定されるが、膜厚のV足は、フ
ォトポリマの屈折率を使用して(2)式から求められ士
。そして、このようにして得られたレンズが餌4図(C
)であ−リ、第1図とITA様のル11作によって、ガ
ラス基板裏面からの平行入射光に対し、て、輪帯部分で
の回折によって光を収束させる、 本発明は、特許請求の範囲を逸脱と7ない範囲にお−で
、下記のような実施態様が考えられる。
終的なマイクロフレふルレンズを得るための型になって
おり7.23図に示したように、レジスト21け、多層
膜20を加工するための手段に過ぎなり、更際にマイク
ロフレ見ルレンズとして使用するのは、土駈′の加工さ
れた多層膜20から、7オトボリマによって型を取った
複製であって、レンズの設計はフォトポリマの屈折率を
考慮して行われる。従って輪帯半径は、従来技術の場合
と同様に(1)式から決定されるが、膜厚のV足は、フ
ォトポリマの屈折率を使用して(2)式から求められ士
。そして、このようにして得られたレンズが餌4図(C
)であ−リ、第1図とITA様のル11作によって、ガ
ラス基板裏面からの平行入射光に対し、て、輪帯部分で
の回折によって光を収束させる、 本発明は、特許請求の範囲を逸脱と7ない範囲にお−で
、下記のような実施態様が考えられる。
(1)第3図の実施例では、レジスト21にパターンを
形成する際に電子線の直接描画を利用しているが、多層
のフォトマスクあるいはレティクルを使って紫外線、遠
紫外線ある因はX線露光によってパターンを形成しても
より0(2)第3図の実施例では、多層膜20を形成す
るために、シリコン酸化膜と窒化膜を夕互に積層してい
るが、酸化膜あるいけ窒化膜と、金属膜との組み合せで
多層構成にすることもできる。
形成する際に電子線の直接描画を利用しているが、多層
のフォトマスクあるいはレティクルを使って紫外線、遠
紫外線ある因はX線露光によってパターンを形成しても
より0(2)第3図の実施例では、多層膜20を形成す
るために、シリコン酸化膜と窒化膜を夕互に積層してい
るが、酸化膜あるいけ窒化膜と、金属膜との組み合せで
多層構成にすることもできる。
(3)第3図の実施例では、多層膜20をシリコン酸化
膜と窒化膜の2種類の膜で形成しているが、酸化膜、窒
化膜、金属膜等のエツチング可能な3種類以上の膜を使
って、各層はその下層の膜とはエツチング速度、エツチ
ング条件が全く異なるように構成された多層構成にして
もより1 (4)第3図の実施例では、多層膜20を形成する基板
としてシリコンウェハを川すているが、この基板として
シリコン以外の金属板あるいけガラス板を甲いることも
可能である。
膜と窒化膜の2種類の膜で形成しているが、酸化膜、窒
化膜、金属膜等のエツチング可能な3種類以上の膜を使
って、各層はその下層の膜とはエツチング速度、エツチ
ング条件が全く異なるように構成された多層構成にして
もより1 (4)第3図の実施例では、多層膜20を形成する基板
としてシリコンウェハを川すているが、この基板として
シリコン以外の金属板あるいけガラス板を甲いることも
可能である。
(5)±1実施例では、基板士に形成した鋸歯状輪帯パ
ターンをフオトポlマによってvT製レンズを得ている
が、この袂製力法はフォトポリマ法に限定されず、イン
ジェクション法等の他の抄製技術を用いても良い、 〔効果〕 以上のように、本発明ではマイクロフレネルレンズパタ
ーンの形成をレジスト層以外の均一な膜厚を有した層で
行なっているため、レジスト層は単に1層分の輪帯パタ
ーンを形成するだけで良く、そのレジストの最適条件で
パターンを処理することができ、また従来方法のように
レジストに多重露光を与える必要がな込ため、レジスト
中での描画電子線の散乱、近接効果の影響を最小限に抑
えることができ、レジスト層くターンで見られたような
レンズ外周の微細パターン部での膜厚の減少あるbはパ
ターン断面形状の崩れもなくなる。
ターンをフオトポlマによってvT製レンズを得ている
が、この袂製力法はフォトポリマ法に限定されず、イン
ジェクション法等の他の抄製技術を用いても良い、 〔効果〕 以上のように、本発明ではマイクロフレネルレンズパタ
ーンの形成をレジスト層以外の均一な膜厚を有した層で
行なっているため、レジスト層は単に1層分の輪帯パタ
ーンを形成するだけで良く、そのレジストの最適条件で
パターンを処理することができ、また従来方法のように
レジストに多重露光を与える必要がな込ため、レジスト
中での描画電子線の散乱、近接効果の影響を最小限に抑
えることができ、レジスト層くターンで見られたような
レンズ外周の微細パターン部での膜厚の減少あるbはパ
ターン断面形状の崩れもなくなる。
一方パターン形成層をそのまま複製用のスタンパに用す
ているので、1つのレンズパターンから多量の複製レン
ズを製作することができて勉コストの低減化も実現でき
る。
ているので、1つのレンズパターンから多量の複製レン
ズを製作することができて勉コストの低減化も実現でき
る。
第11囚(じは、それぞれ鋸歯状断面を持ったマイクロ
フレネルレンズの断面図と平面図、第2図囚乃至(ハ)
は、従来方法による鋸歯状輪帯のパターン製作工程を示
した工程順の断面図、第31囚乃至0)は、本発明によ
る鋸歯状断面のパターン製作工程を示した一実施例の工
程順の断面図%第4図(4)、 (B) 、 (C5は
第3□□□のパターン原盤から複製レンズを製作する工
程順の断面図を示した図である、 14・・・シリコン以外ノA 15・・・シリコン酸化膜 16・・・窒化膜 17・・・シリコン酸化膜 18・・・窒化膜 19・・・シリコン酸化膜 20・・・多層膜 21・・・レジスト 22・・・電子線露光領域 23・・・電子線露光領域 24・・・理想鋸歯断面 特許出願人 パイオニア株式会社 (I湧 −7 第1図 (A) 第2図 ワ ’18開昭61〜1371tll(5)第3図 (A) (F)(C)
フレネルレンズの断面図と平面図、第2図囚乃至(ハ)
は、従来方法による鋸歯状輪帯のパターン製作工程を示
した工程順の断面図、第31囚乃至0)は、本発明によ
る鋸歯状断面のパターン製作工程を示した一実施例の工
程順の断面図%第4図(4)、 (B) 、 (C5は
第3□□□のパターン原盤から複製レンズを製作する工
程順の断面図を示した図である、 14・・・シリコン以外ノA 15・・・シリコン酸化膜 16・・・窒化膜 17・・・シリコン酸化膜 18・・・窒化膜 19・・・シリコン酸化膜 20・・・多層膜 21・・・レジスト 22・・・電子線露光領域 23・・・電子線露光領域 24・・・理想鋸歯断面 特許出願人 パイオニア株式会社 (I湧 −7 第1図 (A) 第2図 ワ ’18開昭61〜1371tll(5)第3図 (A) (F)(C)
Claims (3)
- (1)基板上に成膜可能でかつ一方をエッチングする条
件では他方がエッチングされないような2種類以上の膜
を交互に所定層数積層して多層膜を形成する工程と、前
記多層膜の最上層をパターンエッチングしてマイクロフ
レネルレンズの第1層の輪帯パターンを形成する工程と
、前記多層膜の第2層をパターンエッチングして前記第
1層の輪帯パターンと重複しかつ輪帯幅を小さくした第
1層の輪帯パターンを形成する工程と、前記多層膜の第
3層以上を順次パターンエッチングして輪帯幅を段階的
に小さくした第3層以上の輪帯パターンを順次形成する
工程と、前記パターニングされた多層膜の複製を得る工
程とを備え、前記各層の輪帯パターンの断面を鋸歯形状
近似面としたことを特徴とするマイクロフレネルレンズ
の製造方法。 - (2)前記基板はシリコンまたは金属またはガラスであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の製造方
法。 - (3)前記多層膜は、一の層をパターンエッチング時に
その直下の層がエッチングされない3種類以上の膜であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25848484A JPS61137101A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | マイクロフレネルレンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25848484A JPS61137101A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | マイクロフレネルレンズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61137101A true JPS61137101A (ja) | 1986-06-24 |
| JPH0322601B2 JPH0322601B2 (ja) | 1991-03-27 |
Family
ID=17320848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25848484A Granted JPS61137101A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | マイクロフレネルレンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61137101A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6343101A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 透過型回折格子の製造方法 |
| JPS6349702A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Toshiba Corp | グレ−テイングレンズの製造方法 |
| US6475704B1 (en) | 1997-09-12 | 2002-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming fine structure |
| US6569608B2 (en) | 1998-09-18 | 2003-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing an element with multiple-level surface |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5028165B2 (ja) * | 2007-07-03 | 2012-09-19 | 日立建機株式会社 | エンジン動力機械 |
-
1984
- 1984-12-07 JP JP25848484A patent/JPS61137101A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6343101A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 透過型回折格子の製造方法 |
| JPS6349702A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Toshiba Corp | グレ−テイングレンズの製造方法 |
| US6475704B1 (en) | 1997-09-12 | 2002-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming fine structure |
| US7018783B2 (en) | 1997-09-12 | 2006-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Fine structure and devices employing it |
| US6569608B2 (en) | 1998-09-18 | 2003-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing an element with multiple-level surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0322601B2 (ja) | 1991-03-27 |
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