JPS6144627A - 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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- JPS6144627A JPS6144627A JP16705384A JP16705384A JPS6144627A JP S6144627 A JPS6144627 A JP S6144627A JP 16705384 A JP16705384 A JP 16705384A JP 16705384 A JP16705384 A JP 16705384A JP S6144627 A JPS6144627 A JP S6144627A
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- JP
- Japan
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- resist
- film
- pattern
- etched
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00269—Fresnel lenses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Mechanical Engineering (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〕
この発明はコンパクトディスクプレーヤ、ビデオティス
フ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。
フ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。
マイクロフレネルレンズでは、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。第1図には、鋸歯状新面を持つ九マイクロフレネル
レンズ全体の断面および平面図を示し、第2図Q乃、至
0に7レネル(・コ帯1本について、その形成過aを示
す。
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、鋸歯状新面を持つ九マイクロフレネル
レンズ全体の断面および平面図を示し、第2図Q乃、至
0に7レネル(・コ帯1本について、その形成過aを示
す。
A1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
れている状態を示している。
、3はレジスト層で第1図ではすでにパターンが形成さ
れている状態を示している。
平光入射光4は、パターニングされたレジスト層3で回
折され、そこ回折光5が焦点6に収束する。一方、第2
図において、7は電子線であり、8及至12は電子線7
によって露光され几しジス)WJ3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。
折され、そこ回折光5が焦点6に収束する。一方、第2
図において、7は電子線であり、8及至12は電子線7
によって露光され几しジス)WJ3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閉面の形成には第
2図口乃至旬にあるように、まず透明導電膜2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
成し几後、電子線7で第1層の描画を行なう(第2図(
A))。続けて、第2P1の描画を行なうが、この時、
第2層の露光領域9は、第1F:Jの露光領域8と重複
している(第2図面)。以下へ13層から第5層まで同
様に描画を繰シ返し、第2図口のように多重露光領域8
から12を得て、第2図(2)により′yAP!を行な
うことによって、理想断面13の階段近似を得る。12
図では多* * WJ回数を5回にしてい石が、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。また、電子1s描画のかわDIC,多層フォト
マスクを使つ友露光方法によっても同様のフレネル輪¥
rfIfr面を得ることができる。
2図口乃至旬にあるように、まず透明導電膜2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
成し几後、電子線7で第1層の描画を行なう(第2図(
A))。続けて、第2P1の描画を行なうが、この時、
第2層の露光領域9は、第1F:Jの露光領域8と重複
している(第2図面)。以下へ13層から第5層まで同
様に描画を繰シ返し、第2図口のように多重露光領域8
から12を得て、第2図(2)により′yAP!を行な
うことによって、理想断面13の階段近似を得る。12
図では多* * WJ回数を5回にしてい石が、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。また、電子1s描画のかわDIC,多層フォト
マスクを使つ友露光方法によっても同様のフレネル輪¥
rfIfr面を得ることができる。
マイクロフレネルレンズでは、位相シフトロ1数によっ
て決められt周期に従って、第1図に示し究ようなフレ
ネル輪帯を形成し、また各輪帯は第■す)の理想鋸歯断
■を持つように構成されてい石。ここで、パターニング
され元レジストF)3のg厚は、そこで使用したレジス
トの屈折率と入射光4の波長によって決められる。
て決められt周期に従って、第1図に示し究ようなフレ
ネル輪帯を形成し、また各輪帯は第■す)の理想鋸歯断
■を持つように構成されてい石。ここで、パターニング
され元レジストF)3のg厚は、そこで使用したレジス
トの屈折率と入射光4の波長によって決められる。
以上の形状を持ったレジスト層3に平行入射光4がガラ
ス基板1側から入射すると、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。
ス基板1側から入射すると、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。
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¥iFl[が1μm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九めに、
前記の微細パターン部分では、電子1!ちるいは、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で
くる。さらにレジスト層の膜厚は、前記のようにある一
定値に設定されるため、レジストの屈折1K。
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¥iFl[が1μm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九めに、
前記の微細パターン部分では、電子1!ちるいは、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で
くる。さらにレジスト層の膜厚は、前記のようにある一
定値に設定されるため、レジストの屈折1K。
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
ない工うな膜厚設定をしなければならない場合がある。
ない工うな膜厚設定をしなければならない場合がある。
一方しシ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〕違ってくる究めレジストによってはきれい
な近似断面を得ることが離しくなってくる。
形状もかな〕違ってくる究めレジストによってはきれい
な近似断面を得ることが離しくなってくる。
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九めのもので、レンズのパタ
ーニングに際し、各層毎のVシストバターyを他の均一
な層に転写して−くことによって、中Iらから外周部ま
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
としで−る。
ーン精度の低下を除去する九めのもので、レンズのパタ
ーニングに際し、各層毎のVシストバターyを他の均一
な層に転写して−くことによって、中Iらから外周部ま
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
としで−る。
(実施例〕
第3図口乃至(2)は、本発明の一実施例を示したもの
で111、g211fi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−<a程を示して込る
。第3図にシいて、14はS1クエハ基板、15はSt
ラウェ−板14上に成長させた均一な膜厚を持り九酸化
膜層であり、16はレジスト層である。
で111、g211fi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−<a程を示して込る
。第3図にシいて、14はS1クエハ基板、15はSt
ラウェ−板14上に成長させた均一な膜厚を持り九酸化
膜層であり、16はレジスト層である。
まず第3図口において、5toaxs上にレジスト16
を塗布し、第3図[F])でこのレジスト[1Gに、第
2図における輪帯パターンの1層目を反転し九パターン
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〕、これを現像し比後、第3図0においで、
レジスト1Gをマスクにして酸化膜層15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)で再度レジメ)16を塗布しで、
第3図■により輪帯パターンの27Fi目の反転パター
ンを描画する。この時、1層目と2ffA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シされ
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fc後、第3図めでは同図(へ)のレジスト
パターンをマスクにして%tX3図口と同一の条件で酸
化膜層15をエツチングする。
を塗布し、第3図[F])でこのレジスト[1Gに、第
2図における輪帯パターンの1層目を反転し九パターン
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〕、これを現像し比後、第3図0においで、
レジスト1Gをマスクにして酸化膜層15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)で再度レジメ)16を塗布しで、
第3図■により輪帯パターンの27Fi目の反転パター
ンを描画する。この時、1層目と2ffA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シされ
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fc後、第3図めでは同図(へ)のレジスト
パターンをマスクにして%tX3図口と同一の条件で酸
化膜層15をエツチングする。
以下・旬から0までの工程と同様の操作を輪帯パターン
の3層目から5層目まで繰力返すことによって、酸化■
層15に第3図0のような鍔歯状断面を持ったパターン
を形成する。同図(2)におりて19はこの場合の理想
鋸歯状断面を持ったパターンを形成する。同図(2)に
おいて19はこの場合の理想鋸歯状断面を表わしている
。
の3層目から5層目まで繰力返すことによって、酸化■
層15に第3図0のような鍔歯状断面を持ったパターン
を形成する。同図(2)におりて19はこの場合の理想
鋸歯状断面を持ったパターンを形成する。同図(2)に
おいて19はこの場合の理想鋸歯状断面を表わしている
。
@4図は、以上のようにして出来上ったStウニ八へ板
をスタンバとして用いて、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p1zp
法と呼ばれている。第4図において、20はフォトポリ
マ(光硬化性樹脂)でTo〕、21はガラス基板、22
はフォトポリ!20を硬化させるtめの照射光である。
をスタンバとして用いて、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p1zp
法と呼ばれている。第4図において、20はフォトポリ
マ(光硬化性樹脂)でTo〕、21はガラス基板、22
はフォトポリ!20を硬化させるtめの照射光である。
f44図囚マフォトポリマ20をパターニングされ九S
lウェハ14上に滴下して、[F])でフォトポリマ2
0の上からガラマ基板21を被せ、フォトポリマ20が
レンズパターン全体に広がったところで、照射光22に
よって7オトボリマ20を露光して硬化させ、その後フ
ォトポリマ20が接着し九ガラス基板21からS1クエ
ハ14を剥離して、同図口のようなマイクロフレネルレ
ンズを得る。
lウェハ14上に滴下して、[F])でフォトポリマ2
0の上からガラマ基板21を被せ、フォトポリマ20が
レンズパターン全体に広がったところで、照射光22に
よって7オトボリマ20を露光して硬化させ、その後フ
ォトポリマ20が接着し九ガラス基板21からS1クエ
ハ14を剥離して、同図口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Kよって、更に良い近似ができる。
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K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タ忙なっている九め
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。ま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。に際の動作は、以上のよう
にして設計された層をスタンバとして吊込て作った複製
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。
ロフレネルレンズを得るためのマスタ忙なっている九め
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。ま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。に際の動作は、以上のよう
にして設計された層をスタンバとして吊込て作った複製
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りである。
(1) 第3図では輪帯パターンの形成に電子線の直
接描画を利用しているが、多層のフォトマスクを用いて
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。
接描画を利用しているが、多層のフォトマスクを用いて
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Slウェ
ハ上に成長させた酸化膜層を使っているが、窒化膜、P
SG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、ま几、上記被膜を所定
の厚さだけ設けることができる基板であれば、基板も8
1ウエハに限定されない。
ハ上に成長させた酸化膜層を使っているが、窒化膜、P
SG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、ま几、上記被膜を所定
の厚さだけ設けることができる基板であれば、基板も8
1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バ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0の断面を形成し、そ
れを原盤として用いてN1電vJ等の従来技術によって
スタンバを製造し、そのスタンバ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。
エツチング基板をスタンバ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0の断面を形成し、そ
れを原盤として用いてN1電vJ等の従来技術によって
スタンバを製造し、そのスタンバ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。
(相 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セフレネルレ
ンズパターンを形成する埋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図の
乃至CJ&−1:その一実施例であって、同マフでF’
2(?:R層1層管5長させ九S1ウェー基板14上1
4:、レジスト層16を塗布形成して同図[F])でレ
ジストのパターニングを行ない同図0によりパターニン
グされ几しジス)層16をマスクとして、酸化膜層15
をエツチングし九後、レジストゴロを除去して複製用の
スタンバを得る。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。
いて説明したが、矩形断面を持ったマイクセフレネルレ
ンズパターンを形成する埋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図の
乃至CJ&−1:その一実施例であって、同マフでF’
2(?:R層1層管5長させ九S1ウェー基板14上1
4:、レジスト層16を塗布形成して同図[F])でレ
ジストのパターニングを行ない同図0によりパターニン
グされ几しジス)層16をマスクとして、酸化膜層15
をエツチングし九後、レジストゴロを除去して複製用の
スタンバを得る。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
ンを形成し九基板から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法に限定されず、インジエ
クシ町y法等の複製技術を用いてもよい。
ンを形成し九基板から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法に限定されず、インジエ
クシ町y法等の複製技術を用いてもよい。
以上のように、本発明ではマイクロフレネルレンズパタ
ーンの形成をレジメ)層以外の均−表膜厚を有した層で
行なっているため、レジス)[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よく、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かで紮、ま
たレジスト固有の膜厚と解像度の問題おるいは感度曲線
のガンマ値の問題等の制限を除い元状態で、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。
ーンの形成をレジメ)層以外の均−表膜厚を有した層で
行なっているため、レジス)[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よく、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かで紮、ま
たレジスト固有の膜厚と解像度の問題おるいは感度曲線
のガンマ値の問題等の制限を除い元状態で、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バに用
すでいるので、1つのマスクパターンから多量の複g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
ある。
すでいるので、1つのマスクパターンから多量の複g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
ある。
第1図は錯歯状断面を持ったマイクロフレネルVンズの
正面断面図と平面図、第2図(2)乃至nは、従来技術
による鋸歯状7レネル輪帯のパターン形成過程層の断面
図、第3図(2)乃至(2)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程層の断面図、算4図■乃
至0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Q乃至匂は本発明の他の実施
例として矩形新面を持つ九マイクロフレネルレンズのパ
ターン形成過程層の断面図である。 1.21・−ガラス基板 2・・・透明導m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
,1B・−電子線照射領域 14・−シリコン基板
正面断面図と平面図、第2図(2)乃至nは、従来技術
による鋸歯状7レネル輪帯のパターン形成過程層の断面
図、第3図(2)乃至(2)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程層の断面図、算4図■乃
至0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Q乃至匂は本発明の他の実施
例として矩形新面を持つ九マイクロフレネルレンズのパ
ターン形成過程層の断面図である。 1.21・−ガラス基板 2・・・透明導m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
,1B・−電子線照射領域 14・−シリコン基板
Claims (4)
- (1)基板上に被エッチング膜を成長させた後、前記基
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、
前記被エッチング膜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、所定回数前記操作を繰り返す
ことにより、前記被エッチング膜に近似的な鋸歯状断面
を形成し、これからスタンバを得て、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)前記基板はシリコンであり、前記被エッチング膜
は酸化膜、窒化膜、或いはPSG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)前記レジストへ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)前記レジスト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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16705384A JPS6144627A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | 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 |
---|---|---|---|
JP16705384A JPS6144627A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | マイクロフレネルレンズの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6144627A true JPS6144627A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15842522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16705384A Pending JPS6144627A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | マイクロフレネルレンズの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6144627A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997025653A1 (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-17 | The Secretary Of State For Defence | Three-dimensional etching process |
JP2009048208A (ja) * | 2008-10-27 | 2009-03-05 | Kagawa Univ | 傾斜構造体の製造方法およびこの方法で製造される金型用母型 |
-
1984
- 1984-08-09 JP JP16705384A patent/JPS6144627A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997025653A1 (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-17 | The Secretary Of State For Defence | Three-dimensional etching process |
GB2322833A (en) * | 1996-01-10 | 1998-09-09 | Secr Defence | Three-dimensional etching process |
GB2322833B (en) * | 1996-01-10 | 1999-10-20 | Secr Defence | Three-dimensional etching process |
US6682657B2 (en) | 1996-01-10 | 2004-01-27 | Qinetiq Limited | Three dimensional etching process |
JP2009048208A (ja) * | 2008-10-27 | 2009-03-05 | Kagawa Univ | 傾斜構造体の製造方法およびこの方法で製造される金型用母型 |
JP4712857B2 (ja) * | 2008-10-27 | 2011-06-29 | 国立大学法人 香川大学 | 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 |
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