JP4712857B2 - 傾斜構造体の製造方法、レンズ金型の製造方法およびレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態による製造方法で作製されたフレネルレンズ母型の構造を模式的に示す断面図である。フレネルレンズ母型1は、傾斜構造を有するフォトレジスト層10、アルミニウム膜20Aおよびガラス基板30が一体化され、ガラス基板30に垂直な中心線CLに対して回転対称の形状をなしている。フォトレジスト層10は、輪帯状のフォトレジスト11〜15から成り、中心線CLに最も近いフォトレジスト11の傾斜面が最も緩やかであり、中心線CLから遠ざかるにつれて傾斜面が急になり、全体として正のパワーをもつ凸レンズの機能を有する。アルミニウム膜20Aは、同心で多重の輪帯状の開口21〜24のパターンを有する。
図2(a)に示すように、ガラス基板30上に厚さ1μm程度のアルミニウム膜20をスパッタリング法で形成し、アルミニウム膜20上に厚さ20μm程度のポジ型のフォトレジスト層10をコーティングする。
図2(c)に示すように、ガラス基板30を中心線CL廻りに回転させながら紫外光UVを照射すると、露光領域11はリング状となる。このリング状露光領域11は、詳細には、円錐筒の頭部を切り取った台形状円錐筒の形状である。
図2(e)に示すように、ガラス基板30を中心線CL廻りに回転させながら紫外光UVを照射し、リング状露光領域11aと同心のリング状露光領域12aを形成する。リング状露光領域12aは、角度θ2<θ1であるからリング状露光領域11aよりも傾斜面が急となる。リング状露光領域12aも、リング状露光領域11aと同じく台形状円錐筒の形状である。
図2(g)に示すように、リング状露光領域11a〜13aを溶解除去する。
図2(h)に示すように、溶解除去された空間を通してエッチング液をアルミニウム膜20へ接触させ、その接触部分のアルミニウム膜20を溶解除去する。アルミニウム膜20には、同心で多重のリング状開口21,22,23が形成され、このような開口パターンをもつアルミニウム膜20をアルミニウム膜20Aとして以下用いる。
図2(j)に示すように、リング状露光領域11b,12b,13bを溶解除去すると、フレネルレンズ母型1が完成する。この工程については、図3を用いて詳述する。
図4は、本発明の第2の実施の形態によるフレネルレンズ母型の製造工程を説明する図である。本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した構成部品、領域などに対応するものには同一符号を付す。
図4(f)に示すように、リング状露光領域11a,12a,13aを溶解除去する。
図4(g)は、ガラス基板30側からアルミニウム膜20Aの多重のリング状開口21,22,23を通して紫外光UVを入射角0°でフォトレジスト層10へ照射し、フォトレジスト層10にリング状露光領域11b,12b,13bを形成した状態を示す。
図4(h)は、リング状露光領域11b,12b,13bを溶解除去し、フレネルレンズ母型が完成した状態を示す。なお、図4(f)と図4(g)を入れ替えて、第1と第2の露光工程が終わった後で、リング状露光領域11a,12a,13aとリング状露光領域11b,12b,13bを同時に除去してもよい。フレネルレンズ母型1から金型を製作する方法および金型からマイクロフレネルレンズを作製する方法については、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
図5は、本発明の第3の実施の形態によるフレネルレンズ母型の製造工程を説明する図である。本実施の形態では、第1および第2の実施の形態で説明した構成部品、領域などに対応するものには同一符号を付す。
図6は、本発明の第4の実施の形態によるフレネルレンズ母型の製造工程を説明する図であり、図6(a)は上面図、図6(b)と図6(c)は側面図である。本実施の形態では、第1〜第3の実施の形態で説明した構成部品、領域などに対応するものには同一符号を付す。
図7は、本発明の実施の形態の第1の変形例を説明する概略図であり、図7(a)は、フレネルレンズ母型の製造工程を説明する側面図、図7(b)は下面図である。多重のリング状開口21〜24を有するパターン付きアルミニウム膜20Aとフォトレジスト層10とが形成されたガラス基板30を水平に配置し、ガラス基板30と所定間隔でスリット付きマスク80を対向配置する。スリット付きマスク80には、図7(b)に示されるように、中心Cと矩形の一辺とを結ぶ直線状の開口であるスリット80aが形成されている。露光用の光源としては、エキシマレーザを用い、エキシマレーザ光L2がスリット付きマスク80のスリット80aを通ってガラス基板30に斜めに入射するように、光源と光学系を配置する。
図10(a)は、ネガ型フォトレジスト層110が形成されたガラス基板30を水平配置し、先述した第3あるいは第4の実施の形態と同じ方法で、ネガ型フォトレジスト層110中にリング状露光領域111a,112a,113aを形成した状態を示す。
図10(c)は、リング状露光領域111a,112a,113aの表面にアルミニウム膜120をスパッタリング法で形成した状態を示す。
図10(e)は、ガラス基板30側から紫外光UVをネガ型フォトレジスト層130へ垂直照射し、ネガ型フォトレジスト層130にリング状露光領域131a,132a,133aを形成した状態を示す。ネガ型フォトレジスト層130中の他の部分は、アルミニウム膜120により遮光されるため露光しない。
図11(a)は、同心の多重リングパターンをもつマスクを介してICP−RIE(inductively coupled plasma - reactive ion etching)により、シリコン基板140をエッチングしたときの状態を示す。シリコン基板140の表面に、同心で多重の環状凹部141,142,143が形成される。
図11(c)は、シリコン基板140を中心線CL廻りに回転させながら紫外光UVをシリコン基板140の中心線CL側から外周側へ斜めにフォトレジスト層150に照射し、リング状フォトレジスト層151,152,153にそれぞれリング状露光領域151b,152b,153bを形成した状態を示す。この変形例では、紫外光UVをフォトレジスト層150に斜め入射させるため、リング状フォトレジスト層151,152,153には、それぞれ未露光部分151a,152a,153aが生じる。
図11(e)は、凹凸表面にアルミニウム膜160をスパッタリング法で形成した状態を示す。
図11(f)は、アルミニウム膜160で覆われた凹凸表面の凹部にリング状フォトレジスト層171,172,173をコーティングした状態を示す。
10:フォトレジスト層
11〜15:輪帯状フォトレジスト
11a〜14a、11b〜14b:リング状露光領域
20,20A:アルミニウム膜
21〜24:リング状開口
30:ガラス基板
40:マスク
40a:ピンホール
50:レーザ光学系
60:マスク付き平凸レンズ
70:マスク付きガラス平板
80:スリット付きマスク
85,95,96,97:凸レンズ
90A:アルミニウム層
100:光ファイバホルダー
101,102,103:光ファイバ
110,130:ネガ型フォトレジスト層
120:アルミニウム膜
140:シリコン基板
150,170:フォトレジスト層
AX:光軸
CL:中心線
L1:紫外レーザ光
L2:エキシマレーザ光
UV:紫外光
Claims (3)
- 透明基板上に感光性樹脂層を形成する工程と、
径方向に配列される複数の開口を平面側に有する平凸レンズの外周上の一点を光軸方向に延長した延長線に、前記透明基板の法線に平行な中心線を一致させ、前記平凸レンズに
前記感光性樹脂層を所定間隔で対向配置する工程と、
前記透明基板を前記中心線廻りに回転させながら前記平凸レンズの複数の開口を通して露光光を照射することにより、前記感光性樹脂層を多重の台形円錐筒状に部分露光する第1の露光工程と、
前記平凸レンズの複数の開口に対応する位置に複数の開口を有する透明平板の外周上の一点を光軸方向に延長した延長線に、前記透明基板の法線に平行な中心線を一致させ、前記透明平板に前記感光性樹脂層を所定間隔で対向配置する工程と、
前記透明基板を前記中心線廻りに回転させながら前記透明平板の複数の開口を通して露光光を照射することにより、前記感光性樹脂層を円筒状に部分露光する第2の露光工程と、
前記第1及び第2の露光工程で露光された前記感光性樹脂層の部分領域を除去する工程とを行うことを特徴とする傾斜構造体の製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法により作製された傾斜構造体に金属膜を成膜し、前記傾斜構造体を除去して金型を作製することを特徴とするレンズ金型の製造方法。
- 請求項2に記載のレンズ金型の製造方法により作製された前記金型を用いて、成型によりレンズを作製することを特徴とするレンズの製造方法。
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