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JPS6144628A - 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

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Publication number
JPS6144628A
JPS6144628A JP16705484A JP16705484A JPS6144628A JP S6144628 A JPS6144628 A JP S6144628A JP 16705484 A JP16705484 A JP 16705484A JP 16705484 A JP16705484 A JP 16705484A JP S6144628 A JPS6144628 A JP S6144628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
pattern
stage
layer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP16705484A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0226851B2 (ja
Inventor
Takashi Nirigi
二里木 孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
Priority to JP16705484A priority Critical patent/JPS6144628A/ja
Publication of JPS6144628A publication Critical patent/JPS6144628A/ja
Publication of JPH0226851B2 publication Critical patent/JPH0226851B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00269Fresnel lenses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は=ンパクトディスクプレーヤ、ビデオディス
クプレーヤのピックアップ部等の光学系に用いられるマ
イクロフレネルレンズの製作方法に関するものである。
〔背景技術〕
マイクロフレネルレンズでは、7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。
第1図には、鋸歯状断面を持ったマイクロフレネルレン
ズ全体の断面および平面図を示し、第2図η)乃至a:
l)にフレネル輪帯1木17c)Inて、その形成過程
を示す、第1図において、1はガラス基板、2は透明導
[膜、3はレジスト層で、第1図ではすでに、パターン
が形成されて込る状態を示している。
平行入射光4は、パターニングされたレジスト層3で回
折され、その回折光5が焦点6に収束する。一方、第2
図において、7は電子線であシ、8及至12は電子線7
によって露光され九レジスト層3の領域を示し、13は
理想的な断面の鋸歯形状を表わす曲線で、位相シフト関
数から求められたものである。
従来マイクロフレネルレンズの鋸歯状断面の形成には第
2図(2)乃至口にあるように、まず透明導電膜z付き
のガラス基板1上にレジスト3を塗布し、レジスト層3
を形成した後、電子線7で第1層の描画を行なう(第2
図(A>) 、続けて第2層の描画を行なうが、この時
、第2層の露光領域9は、第1層の露光領域8と重複し
ている(第2図口)。
以下第3層から第5層まで、同様に描画を繰シ返し、@
2図C)のよ51−’、 i4@露光領域8から12を
得て、8g2図(2)によシ現俄を行なうことによって
、理想断面13の階段近似を得る。@2図では多重描画
回数を5回にしているが、この回数を増やすことによっ
て、さらに良い近似を行なうことができる。tた電子線
描画のかわシに、多層フォトマスクを使った露光方法に
よっても同様の7レネル輪帯断面を得ることができる。
マイクロフレネルレンズでは、位相シフト関数によって
決められt周期に従って第1図に示したようなフレネル
輪帯を形成し、また各輪帯は第2図口の理想鋸歯断面を
持つよりに構成されてbる。
ここで、パターニングされtレジスト層3の膜厚は、そ
こで使用し几レジストの屈折率と入射光4の波長によっ
て決められる。
以下の形状を持ったレジストWI3に平行入射光4がガ
ラス基板191から入射すると、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。
〔背景技術の問題点〕
マイクロフレネルレンズでは、レンズ外周に行く程輪帯
の周期が短くなっているため、最外周近辺の微細パター
ン部分では、輪帯幅がlpmあるいはそれ以下の領域に
なる。従来のマイクロフレネルレンズ製作方法では、パ
ターンを形成する層がレジスト層であるために、前記の
微細パターン部分では、電子線あるいは、遠紫外、紫外
光によるレジスト中での散乱あるいは近接効果によって
パターン形状が設計した形から、大きくはずれてくる。
さらに、レジスト層の膜厚は、前記のようiCする一定
値に設定されるため、レジストの屈折率、入射光の波長
によっては十分なパターン解像度が得られないような膜
厚設定をしなければなら麦い場合がある。一方、レジス
トの感度曲線のガンマ値によって鋸歯断面の形状もかな
ル違ってくる九め、レジストによってはきれいな近似断
面を得ることが難しくなってくる。
〔目的〕
この発明は、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、レンズのパタ
ーニングに際し、各層毎のレジストパターンを他の均一
な層に転写していくことによって、中心から外周部まで
均一な厚さを持ち、かつ適正な断面形状を維持する方法
を提供し、それによって高性能レンズを得ることを目的
としている。
〔実施例〕
第3マフ乃至Qは、本発明の一実施例を示したものでア
〕、第2図と同様にレンズパターンのフレネル輪帯1本
の断面が形成されてbく過程を示している。第3図にお
いて、14はガラス基板であシ、16はレジスト層であ
る。
まず、第3図(転)において、ガラス基板14上にレジ
スト16を塗布し、第3図■でこのレジスト層16に、
第2図における輪帯パターンの1層目を反転したパター
ンを電子線7によって描画する。
17がこの時の電子線照射領域であシ、これを現像した
後、第3図Ωにおいて、レジスト16をマスクにして基
板14をその厚さの約115の深さまでエツチングし、
その後レジストを除去して、第3図(2)で再度レジス
ト16を塗布して、第3図■によシ輪帯パターンの2層
目の反転パターンを描画する。この時、1層目と2層目
は、描画装置のレジストレーション機能によってアライ
メントされている。18はこの時の電子線照射領域であ
る。これを再び現像した後、第3図釣では、同図(へ)
のレジストパターンをマスクにして、笛3図C>と同一
の条件で基板14をエツチングする。
以−下一働から■までの工程と同様の操作な輪帯パター
ンの3層目から5層目まで繰シ返すことによって、基板
14に第3図G>のような鋸歯状断面を持つ几ハターン
を形成する。同図G)において19はこの場合の理想鋸
歯状断面を表わして−る。
第4図は、以上のようにして出来より几S1ウニ八基板
をスタンパとして用いて、フォトポリマによる最終的な
マイクロフレネルレンズを得る工程を示してお、6、z
p法と呼ばれている。@4図において、20は7オトボ
リマ(光硬化性樹脂)でち〕、21はガラス基板、22
はフォトポリマ20t−硬化させるための照射光である
。第4マフで7オトボリマ20をパターニングされたガ
ラス基板14上に滴下して、[F])で7オトボリマ2
oの上からガラス基板21を被せ、7オトボリマ2゜が
レンズパターン全体に広がり几ところで、照射光22に
よってフォトポリマ2oを露光して硬化させ、その後7
オトポリマ20が接着したガラス基板21からガラス基
板14を剥離して、同図(5)のようなマイクロフレネ
ルレンズを得る。
なお第3図では、理想鋸歯状断面19を5回の露光現像
エツチング工程によって階段近似しているが、この回数
を増やすことによって、更に良い近似ができる。
この発明では、パターンを形成する層が、最終的にマイ
クロフレネルレンズを得るためのマスクになっているた
め鋸歯状断面の厚さはフォトポリマ20の屈折率から求
められる。tた輪帯の周期については、従来と同様に位
相シフト関数から算出される。実際の動作は、以上のよ
うにして設計された層をスタンパとして用りて作つ光複
製によって行なわれるが、その作用については従来の場
合と同様である。
尚、本発明の実施態様は下記のとおシである。
(1)  第3図では、輪帯パターンの形成に電子線の
直接描画を利用しCいるが、多層の7オトマスクを用い
て紫外線、遠紫外線あるいはX線露光によってパターン
を形成してもよい。
(2)  第3図の実施例では、被エツチング層にSt
ウェハ上に成長させた酸化膜層を使っているが、窒化J
2.x、psG等のエツチング可能な被膜であれば用い
ることができ、酸化膜には限定されない、また、上記被
膜を所定の厚さだけ設けることができる基板でちれば、
基板もS1ウエハに限定されない。
(3)  上記実施例では、被・エツチング層あるいは
被エツチング基板をスタンパに用いて複製を作っている
が、これら被エツチング物に第2図口の断面を形成し、
それを原盤として用いてNii鋳等の従来技術によって
スタンパを製造し、そのスタンパから複製を作ることも
でき、上記実施例と同様の効果が得られる。
(4) 上記実施例では、鋸歯状断面を形成する場合に
ついて説明したが、矩形断面を持ったマイクロフレネル
レンズパターンを形成する場合にこの方法を使用しても
よく、その場合のパターニングは1層のみでよい、第5
図(ト)乃至りはその一実施例であって、同図(2)で
ガラス基板14上にレジス)R16を塗布形成して、同
図[F]ノでレジストのパターニングを行ない、同図C
)によりパターニングされ九しジスト惑16をマスクと
して、ガラス基板14をエツチングした後、レジスト1
6を除去して複製用のスタンパを得る。
なお、矩形断面レンズの場合も、上記実施例の全てを適
用することができる。
(5)上記実施例では、マイクロフレネルレンズパター
ンを形成した基板からzp法によって複製を作っている
が、この複製製作方法はzp法て限定されず、インジェ
クション法等の複製技術を用いてもよい。
〔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層分のフレネル
輪帯パターンを形成するだけで良く、多数回の露光を一
時にレジスト層に与える場合に比べて、レジスト中での
散乱、近接効果の影響を最小限に抑えることができ、ま
た、Vシスト固有の膜厚と解像度の問題あるいは感度曲
線のガンマ値の問題等の制限を除いた状態で、レンズ全
面に渡って均一かつ精度の良いパターンを得ることがで
きる。。
一方、パターン形成層をそのまま複製用のスタンパに用
いているので、1つのマスクパターンから多量の複製レ
ンズを製作することができ、コスト的な低減化も可能で
おる。
【図面の簡単な説明】
第1図は鋸歯状断面を持つ九マイクaフレネルレンズの
正面断面図と平面図、第2図(2)乃至0は、従来技術
による鋸歯状フレネル輪帯のパターン形成過程類の断面
図、第3図(2)乃至働は、本発明の一実施例による鋸
歯状断面のパターン形成過S順の断面図、第4マフ乃至
Ωは、第3図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、第5図(転)乃至鋤は本発明の他の実
施例として矩形断面を持ったマイクロフレネルレンズの
パターン形成過程類の断面図である。 1.21・・・ガラス基板 2・・・透明導電膜   3,16・・・レジスト層4
・・・平行入射光   5・・・回折光6・・・焦点 
     7・・・電子線8.9,10,11,12,
17.18・・・電子線照射領域 13.19・・・理想鋸歯断面 20・・・フォトポリマ 22・・・照射光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上にレジストを塗布し、マイクロフレネルレ
    ンズ輪帯を有する第1の輪帯パターンを前記レジストに
    転写し、前記基板の選択エッチングを行ない、このレジ
    ストを除去した後、再度基板上にレジストを塗布し、マ
    イクロフレネルレンズ輪帯を有する第2の輪帯パターン
    を前記第1の輪帯パターンとのアライメントを行なつた
    後にレジストに転写し、選択エッチング、レジスト除去
    の操作を行ない、以下、所定の回数前記操作を繰り返す
    ことにより、前記被基板に近似的な鋸歯状断面を形成し
    、これからスタンパを得て、複製するようにしたことを
    特徴とするマイクロフレネルレンズの製造方法。
  2. (2)前記基板はガラス或いは金属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. (3)前記レジストとのパターン転写は前記輪帯パター
    ンを有するフォトマスクによつて行なうようにしたこと
    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。
  4. (4)前記レジストへのパターン転写は電子線の直接描
    画によつて行なうようにした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。
JP16705484A 1984-08-09 1984-08-09 マイクロフレネルレンズの製造方法 Granted JPS6144628A (ja)

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JPH0226851B2 JPH0226851B2 (ja) 1990-06-13

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