JP2001121582A - 金型およびその製造方法 - Google Patents
金型およびその製造方法Info
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- JP2001121582A JP2001121582A JP30346399A JP30346399A JP2001121582A JP 2001121582 A JP2001121582 A JP 2001121582A JP 30346399 A JP30346399 A JP 30346399A JP 30346399 A JP30346399 A JP 30346399A JP 2001121582 A JP2001121582 A JP 2001121582A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、プラスチックのレ
ンズや回折格子などの射出成形に使用される金型におい
て、刻印パタンの抜けや過剰なパタンなどの欠陥が少な
く、また、刻印パタンの線幅や刻印深さなどの形状寸法
を高精度に作製でき、また、長寿命で強固な金型及びそ
の製造方法を提供することでを目的とする。 【解決手段】 このような目的を達成するた
めに、本発明に係わる金型は、台座及びその表層に設け
られたパタン層から構成され、該パタン層がＴａを主と
する金属膜からなり、また、該金属膜が酸素や窒素など
を含むＴａ金属膜からなること、また、正方晶構造のＴ
ａを含む多結晶構造のＴａ金属膜からなることを主要な
特徴とする。
ンズや回折格子などの射出成形に使用される金型におい
て、刻印パタンの抜けや過剰なパタンなどの欠陥が少な
く、また、刻印パタンの線幅や刻印深さなどの形状寸法
を高精度に作製でき、また、長寿命で強固な金型及びそ
の製造方法を提供することでを目的とする。 【解決手段】 このような目的を達成するた
めに、本発明に係わる金型は、台座及びその表層に設け
られたパタン層から構成され、該パタン層がＴａを主と
する金属膜からなり、また、該金属膜が酸素や窒素など
を含むＴａ金属膜からなること、また、正方晶構造のＴ
ａを含む多結晶構造のＴａ金属膜からなることを主要な
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトディス
ク（ＣＤ）や光磁気記録ディスク（ＭＯ）などの信号読
み取り部（光ピックアップ）に用いられるマイクロレン
ズ、回折格子やミラーなどの光学部品、あるいはコンパ
クトディスクや光磁気記録ディスクを製造するプラスチ
ック射出成形で使用される金型及びその製造方法に関す
るものである。
ク（ＣＤ）や光磁気記録ディスク（ＭＯ）などの信号読
み取り部（光ピックアップ）に用いられるマイクロレン
ズ、回折格子やミラーなどの光学部品、あるいはコンパ
クトディスクや光磁気記録ディスクを製造するプラスチ
ック射出成形で使用される金型及びその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、先ず、所定の厚さをもった石英
板に、光に感光した部分のみが現像により溶解するよう
なレジストを石英板表面に塗布し、レーザ光や紫外線な
どにより所定のパタンをレジストへ焼き付ける。その
後、例えばフッ酸に浸すことにより、レジストパタンが
残置していない部分がフッ酸に溶解して、所定のパタン
が石英板表面に刻印される。このように、パタンが刻印
された石英板へ、スパッタリングや蒸着でＰｔやＣｒな
どの伝導性膜を被膜させ、導電性の表面にする。この
後、Ｎｉイオンを含有する電解液に石英基板を浸しなが
ら基板表面に電圧を印加し、電気化学の作用により、パ
タンが表面に刻印された石英基板の表面に電解液中のＮ
ｉを析出させる電鋳により、Ｎｉを堆積させる。その
後、電鋳により堆積させたＮｉを石英基板から離型させ
てＮｉ金型を得る。このように、石英板に刻印したパタ
ンを基にして、電鋳によりＮｉ金型を作る。このように
電鋳で作られたＮｉ金型をもとにして新たに作成した金
型や、あるいは電鋳により作成した上記のＮｉ金型を射
出成形機に組み込み、マイクロレンズや回折格子などを
大量に作製する。
板に、光に感光した部分のみが現像により溶解するよう
なレジストを石英板表面に塗布し、レーザ光や紫外線な
どにより所定のパタンをレジストへ焼き付ける。その
後、例えばフッ酸に浸すことにより、レジストパタンが
残置していない部分がフッ酸に溶解して、所定のパタン
が石英板表面に刻印される。このように、パタンが刻印
された石英板へ、スパッタリングや蒸着でＰｔやＣｒな
どの伝導性膜を被膜させ、導電性の表面にする。この
後、Ｎｉイオンを含有する電解液に石英基板を浸しなが
ら基板表面に電圧を印加し、電気化学の作用により、パ
タンが表面に刻印された石英基板の表面に電解液中のＮ
ｉを析出させる電鋳により、Ｎｉを堆積させる。その
後、電鋳により堆積させたＮｉを石英基板から離型させ
てＮｉ金型を得る。このように、石英板に刻印したパタ
ンを基にして、電鋳によりＮｉ金型を作る。このように
電鋳で作られたＮｉ金型をもとにして新たに作成した金
型や、あるいは電鋳により作成した上記のＮｉ金型を射
出成形機に組み込み、マイクロレンズや回折格子などを
大量に作製する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】所定のパタンを作製し
た石英にＮｉを電鋳して金型を作る工程では、電解液中
で刻印で生じた溝に電気化学作用によりＮｉを埋めると
きには、ボイドが発生したり、あるいは、石英表面の一
部にＮｉ膜が析出されないなど、石英に形成されたパタ
ンが忠実にＮｉパタンに転写されないことがあり、Ｎｉ
金型の歩留まりが小さい。また、数ミリの厚さにＮｉを
析出させるには、数日の時間を要する。さらに、石英板
表面に堆積されたＮｉ板を石英板から傷つけることなく
離型するのは困難で、Ｎｉの一部が石英板表面に付着し
て残留することにより、Ｎｉ金型のパタンの一部が欠け
たりする。このために、石英板表面に刻印されたパタン
が、忠実にＮｉ金型へ転写されているか否かを検査する
のに時間を要する。さらに、Ｎｉ金属の金型では、Ｎｉ
が融点が１５００度であり、４００度程度の液温のプラ
スチックを使用する射出成形機に組み込んで使用する
と、Ｎｉが再結晶化して形状が変化してくる。このため
に、成形したレンズや回折格子の特性が変化してしま
う。すなわち、射出成形用の金型として寿命が短いとい
う問題点があった。
た石英にＮｉを電鋳して金型を作る工程では、電解液中
で刻印で生じた溝に電気化学作用によりＮｉを埋めると
きには、ボイドが発生したり、あるいは、石英表面の一
部にＮｉ膜が析出されないなど、石英に形成されたパタ
ンが忠実にＮｉパタンに転写されないことがあり、Ｎｉ
金型の歩留まりが小さい。また、数ミリの厚さにＮｉを
析出させるには、数日の時間を要する。さらに、石英板
表面に堆積されたＮｉ板を石英板から傷つけることなく
離型するのは困難で、Ｎｉの一部が石英板表面に付着し
て残留することにより、Ｎｉ金型のパタンの一部が欠け
たりする。このために、石英板表面に刻印されたパタン
が、忠実にＮｉ金型へ転写されているか否かを検査する
のに時間を要する。さらに、Ｎｉ金属の金型では、Ｎｉ
が融点が１５００度であり、４００度程度の液温のプラ
スチックを使用する射出成形機に組み込んで使用する
と、Ｎｉが再結晶化して形状が変化してくる。このため
に、成形したレンズや回折格子の特性が変化してしま
う。すなわち、射出成形用の金型として寿命が短いとい
う問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、プラスチックのレンズや
回折格子などの射出成形に使用される金型において、刻
印パタンの抜けや過剰なパタンなどの欠陥が少なく、ま
た、刻印パタンの線幅や刻印深さなどの形状寸法を高精
度に作製でき、また、長寿命で強固な金型及びその製造
方法を提供することである。
回折格子などの射出成形に使用される金型において、刻
印パタンの抜けや過剰なパタンなどの欠陥が少なく、ま
た、刻印パタンの線幅や刻印深さなどの形状寸法を高精
度に作製でき、また、長寿命で強固な金型及びその製造
方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係わる金型は、台座及びその表層に
設けられたパタン層から構成され、該パタン層がＴａを
主とする金属膜からなることを主要な特徴とし、また、
好ましくは該金属膜が酸素や窒素などを含むＴａ金属膜
からなること、また、正方晶構造のＴａを含む多結晶構
造のＴａ金属膜からなることを特徴とする。
るために、本発明に係わる金型は、台座及びその表層に
設けられたパタン層から構成され、該パタン層がＴａを
主とする金属膜からなることを主要な特徴とし、また、
好ましくは該金属膜が酸素や窒素などを含むＴａ金属膜
からなること、また、正方晶構造のＴａを含む多結晶構
造のＴａ金属膜からなることを特徴とする。
【０００６】また、本発明に係わる金型の製造方法は、
Ｔａを主とする金属膜を該台座に被膜する工程と、該金
属膜の上に二酸化ケイ素膜を被膜する工程と、該二酸化
ケイ素膜上にレジスト膜を被膜する工程と、該レジスト
膜を所定のパタンにパタンニングする工程と、パタン化
されたレジスト膜をマスクとして該二酸化ケイ素膜をエ
ッチングしてパタンニングする工程と、パタン化された
二酸化ケイ素膜上のレジスト膜を除去する工程と、該パ
タン化された二酸化ケイ素膜をマスクにして該金属膜を
エッチングしてパタンニングする工程と、パタン化され
た金属膜上の二酸化ケイ素膜を除去する工程とを有する
ことを特徴とする。
Ｔａを主とする金属膜を該台座に被膜する工程と、該金
属膜の上に二酸化ケイ素膜を被膜する工程と、該二酸化
ケイ素膜上にレジスト膜を被膜する工程と、該レジスト
膜を所定のパタンにパタンニングする工程と、パタン化
されたレジスト膜をマスクとして該二酸化ケイ素膜をエ
ッチングしてパタンニングする工程と、パタン化された
二酸化ケイ素膜上のレジスト膜を除去する工程と、該パ
タン化された二酸化ケイ素膜をマスクにして該金属膜を
エッチングしてパタンニングする工程と、パタン化され
た金属膜上の二酸化ケイ素膜を除去する工程とを有する
ことを特徴とする。
【０００７】本発明は、プラスチック回折格子やレン
ズ、ＣＤやＤＶＤなどの光記憶ディスクなどを射出成形
で製造するのに使用される金型において、金型の表層に
あって、射出成形用のパタンが形成されるパタン層をＴ
ａを主とする金属膜により構成する。Ｔａは、再結晶化
温度がＮｉなどの他の金属より高く、また、酸やアルカ
リなどの薬液に腐食しないために、成形時に高温の溶解
し活性化したプラスチックがパタンのある金型の表層に
形成されたパタン層に接触しても、金型の表層が変質す
ることがなく、安定に多数回の成形を行うことが出来
る。また、金型の表層にあるＴａ膜パタンの加工につい
て、Ｔａ膜上に皮膜した二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜や
Ｃｒ膜などを所定のパタンに加工して、これらのパタン
化された二酸化ケイ素膜やＣｒ膜をマスクにしてＴａ膜
にパタンを刻印する方法を用いることにより、Ｔａ膜の
パタン寸法を精度良く加工することが出来るために、パ
タン寸法の精度が高い金型が得られる。
ズ、ＣＤやＤＶＤなどの光記憶ディスクなどを射出成形
で製造するのに使用される金型において、金型の表層に
あって、射出成形用のパタンが形成されるパタン層をＴ
ａを主とする金属膜により構成する。Ｔａは、再結晶化
温度がＮｉなどの他の金属より高く、また、酸やアルカ
リなどの薬液に腐食しないために、成形時に高温の溶解
し活性化したプラスチックがパタンのある金型の表層に
形成されたパタン層に接触しても、金型の表層が変質す
ることがなく、安定に多数回の成形を行うことが出来
る。また、金型の表層にあるＴａ膜パタンの加工につい
て、Ｔａ膜上に皮膜した二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜や
Ｃｒ膜などを所定のパタンに加工して、これらのパタン
化された二酸化ケイ素膜やＣｒ膜をマスクにしてＴａ膜
にパタンを刻印する方法を用いることにより、Ｔａ膜の
パタン寸法を精度良く加工することが出来るために、パ
タン寸法の精度が高い金型が得られる。
【０００８】
【実施例１】図１は本発明による金型の第一の実施例を
示す図である。本実施例は請求項１及び６に係わる。１
は厚さが１ｍｍから数１０ｍｍ程度のステンレスなどの
金属あるいは石英やセラミックスなどで構成される台座
である。台座１の表層には、パタン層のＴａ膜２が被膜
されている。Ｔａ膜２には、パタン３が刻印されてい
る。これを射出成形などで使用するには、Ｔａ膜２に、
溶解したプラスチックを加圧しながら押し当てて、プラ
スチックが冷却し固化してから、Ｔａ膜２からプラスチ
ックを離型することによりプラスチック表面にＴａ膜の
パタン３を転写できる。このように本実施例に係わる金
型は、台座及びその表層に設けられたパタン層から構成
され、該パタン層がＴａ金属膜からなっており、ステン
レスなどの金属製の台座１の表層にＴａ膜２を被膜する
のにスパッタリング法、Ｔａ膜２に精度良くパタン３が
形成するのにホトリソグラフィやドライエッチング法な
ど、集積回路製造で使用されてきた微細パタン形成技術
が適用できるので、精度のよい金型パタンを製作でき
る。さらに、Ｔａ金属膜２は、再結晶温度が３００℃以
上と高く、また、その表面に不浸透性の酸化物が形成さ
れて、酸やアルカリ等の薬液に腐食されず、非常に安定
な金属であり、他の高融点金属であるモリブデン（Ｍ
ｏ）やタングステン（Ｗ）などに比べても、安定性に優
る。このために、金型に使用すると多数回の成形しても
変化せず、長期間にわたって使用することが可能とな
る。
示す図である。本実施例は請求項１及び６に係わる。１
は厚さが１ｍｍから数１０ｍｍ程度のステンレスなどの
金属あるいは石英やセラミックスなどで構成される台座
である。台座１の表層には、パタン層のＴａ膜２が被膜
されている。Ｔａ膜２には、パタン３が刻印されてい
る。これを射出成形などで使用するには、Ｔａ膜２に、
溶解したプラスチックを加圧しながら押し当てて、プラ
スチックが冷却し固化してから、Ｔａ膜２からプラスチ
ックを離型することによりプラスチック表面にＴａ膜の
パタン３を転写できる。このように本実施例に係わる金
型は、台座及びその表層に設けられたパタン層から構成
され、該パタン層がＴａ金属膜からなっており、ステン
レスなどの金属製の台座１の表層にＴａ膜２を被膜する
のにスパッタリング法、Ｔａ膜２に精度良くパタン３が
形成するのにホトリソグラフィやドライエッチング法な
ど、集積回路製造で使用されてきた微細パタン形成技術
が適用できるので、精度のよい金型パタンを製作でき
る。さらに、Ｔａ金属膜２は、再結晶温度が３００℃以
上と高く、また、その表面に不浸透性の酸化物が形成さ
れて、酸やアルカリ等の薬液に腐食されず、非常に安定
な金属であり、他の高融点金属であるモリブデン（Ｍ
ｏ）やタングステン（Ｗ）などに比べても、安定性に優
る。このために、金型に使用すると多数回の成形しても
変化せず、長期間にわたって使用することが可能とな
る。
【０００９】図２に図１の金型を製造する方法の実施例
を示す。図２（ａ）では、高周波放電や直流放電により
プラズマを発生させて薄膜を形成するスパッタ装置など
を使用して、１μｍから１０μｍ程度の厚さにＴａ膜２
を、ステンレスなどの金属製の台座１の表層に被膜す
る。スパッタリングで形成したＴａ膜２に所定のパタン
３を刻印するには、半導体回路の製造に使用されている
ようなリソグラフィが使用される。図２（ｂ）では、Ｔ
ａ膜パタン３を形成するための膜構造の一例を示してい
る。（ａ）のＴａ膜２上に二酸化ケイ素膜５を被膜し、
その上にレジスト４を被膜する。すなわち、紫外線や電
子線に感光するような有機膜（レジスト）４と、そのレ
ジスト４の下層のＴａ膜２との間に、中間膜５の二酸化
ケイ素膜（ＳｉＯ2）を被膜する。図２（ｃ）では、レ
ジスト４に紫外線光や電子線などで金型に刻印するべき
パタンを描き、紫外線などに感光した部分を薬液に浸し
て取り除き、レジストパタン６を中間膜５の上に形成す
る。図２（ｄ）では、レジストパタン６をエッチングマ
スクとして下層の中間膜５の二酸化ケイ素膜を、高周波
プラズマやマイクロ波プラズマでエッチングし、中間膜
５の二酸化ケイ素膜からなるパタン７を形成する。例え
ば、Ｃ2Ｆ6やＳＦ6などのガスに酸素を混合した反応ガ
スで２００Ｗから４００Ｗ程度の高周波電力で平行平板
型のエッチング装置によってプラズマを発生して、電極
上に試料を置いて二酸化ケイ素膜をエッチングする。図
２（ｅ）では、二酸化ケイ素パタン７上のレジスト４を
除去する。図２（ｆ）では、中間膜５の二酸化ケイ素膜
で形成された二酸化ケイ素パタン７をエッチングマスク
として下層のＴａ膜２を、塩素やフッ素などの元素を含
有するガスの高周波プラズマやマイクロ波プラズマで、
Ｔａ膜２に刻印する。例えば、塩素ガス中に酸素ガスを
わずかに混合した反応ガスを使用して、電子サイクロト
ロン共鳴条件を有するような放電容器に３００Ｗ程度の
マイクロ波でプラズマを発生させてエッチングするＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置でエッチングすると、二酸化
ケイ素の１０倍以上の速度でＴａパタンをエッチングで
きる。最後に図２（ｇ）では、Ｔａ膜パタン３上の二酸
化ケイ素で形成されたパタン７を除去して、刻印された
Ｔａ膜２のパタン３を露出する。
を示す。図２（ａ）では、高周波放電や直流放電により
プラズマを発生させて薄膜を形成するスパッタ装置など
を使用して、１μｍから１０μｍ程度の厚さにＴａ膜２
を、ステンレスなどの金属製の台座１の表層に被膜す
る。スパッタリングで形成したＴａ膜２に所定のパタン
３を刻印するには、半導体回路の製造に使用されている
ようなリソグラフィが使用される。図２（ｂ）では、Ｔ
ａ膜パタン３を形成するための膜構造の一例を示してい
る。（ａ）のＴａ膜２上に二酸化ケイ素膜５を被膜し、
その上にレジスト４を被膜する。すなわち、紫外線や電
子線に感光するような有機膜（レジスト）４と、そのレ
ジスト４の下層のＴａ膜２との間に、中間膜５の二酸化
ケイ素膜（ＳｉＯ2）を被膜する。図２（ｃ）では、レ
ジスト４に紫外線光や電子線などで金型に刻印するべき
パタンを描き、紫外線などに感光した部分を薬液に浸し
て取り除き、レジストパタン６を中間膜５の上に形成す
る。図２（ｄ）では、レジストパタン６をエッチングマ
スクとして下層の中間膜５の二酸化ケイ素膜を、高周波
プラズマやマイクロ波プラズマでエッチングし、中間膜
５の二酸化ケイ素膜からなるパタン７を形成する。例え
ば、Ｃ2Ｆ6やＳＦ6などのガスに酸素を混合した反応ガ
スで２００Ｗから４００Ｗ程度の高周波電力で平行平板
型のエッチング装置によってプラズマを発生して、電極
上に試料を置いて二酸化ケイ素膜をエッチングする。図
２（ｅ）では、二酸化ケイ素パタン７上のレジスト４を
除去する。図２（ｆ）では、中間膜５の二酸化ケイ素膜
で形成された二酸化ケイ素パタン７をエッチングマスク
として下層のＴａ膜２を、塩素やフッ素などの元素を含
有するガスの高周波プラズマやマイクロ波プラズマで、
Ｔａ膜２に刻印する。例えば、塩素ガス中に酸素ガスを
わずかに混合した反応ガスを使用して、電子サイクロト
ロン共鳴条件を有するような放電容器に３００Ｗ程度の
マイクロ波でプラズマを発生させてエッチングするＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置でエッチングすると、二酸化
ケイ素の１０倍以上の速度でＴａパタンをエッチングで
きる。最後に図２（ｇ）では、Ｔａ膜パタン３上の二酸
化ケイ素で形成されたパタン７を除去して、刻印された
Ｔａ膜２のパタン３を露出する。
【００１０】有機物であるレジストでは、その表面がエ
ッチング中にプラズマに曝されるとエッチングされて薄
くなって、Ｔａ膜を所定の深さにエッチングする途中で
消滅する。図２（ｂ）のように、紫外線や電子線に感光
するような有機膜（レジスト）４とＴａ膜２の間に、中
間膜５の二酸化ケイ素膜を設ける構造にし、先ず、レジ
ストパタン６で二酸化ケイ素膜５をエッチングして二酸
化ケイ素膜５にパタン７を刻印し、次に、レジスト４を
除去してから、二酸化ケイ素膜パタン７をエッチングの
マスクにしてＴａ膜２をエッチングすると、塩素ガスを
主成分とした反応ガスを使用したＥＣＲプラズマエッチ
ングでは二酸化ケイ素はプラズマに曝されてもほとんど
エッチングされないので、Ｔａ膜のパタン３を精度良く
形成できる効果がある。さらに、塩素ガスを主成分とし
た反応ガスを使用したＥＣＲプラズマエッチングでは二
酸化ケイ素はプラズマに曝されても変質しないので、残
存している二酸化ケイ素膜厚が正確に測定され、その結
果、Ｔａ膜２のエッチングの深さを精度良く測定できる
という効果がある。
ッチング中にプラズマに曝されるとエッチングされて薄
くなって、Ｔａ膜を所定の深さにエッチングする途中で
消滅する。図２（ｂ）のように、紫外線や電子線に感光
するような有機膜（レジスト）４とＴａ膜２の間に、中
間膜５の二酸化ケイ素膜を設ける構造にし、先ず、レジ
ストパタン６で二酸化ケイ素膜５をエッチングして二酸
化ケイ素膜５にパタン７を刻印し、次に、レジスト４を
除去してから、二酸化ケイ素膜パタン７をエッチングの
マスクにしてＴａ膜２をエッチングすると、塩素ガスを
主成分とした反応ガスを使用したＥＣＲプラズマエッチ
ングでは二酸化ケイ素はプラズマに曝されてもほとんど
エッチングされないので、Ｔａ膜のパタン３を精度良く
形成できる効果がある。さらに、塩素ガスを主成分とし
た反応ガスを使用したＥＣＲプラズマエッチングでは二
酸化ケイ素はプラズマに曝されても変質しないので、残
存している二酸化ケイ素膜厚が正確に測定され、その結
果、Ｔａ膜２のエッチングの深さを精度良く測定できる
という効果がある。
【００１１】図２（ａ）に示したような台座１の面にス
パッタリングなどでＴａ膜を被膜するに際して、台座１
の温度を４００℃以上の高温になるのを防ぐようにすれ
ば、正方晶構造の結晶膜であるβ―Ｔａ膜、あるいは大
部分がβ−Ｔａ膜であるＴａ膜が形成できる。β−Ｔａ
膜は結晶粒が細かく、その結果、図２（ｆ）の工程に示
したようにＴａ膜にドライエッチングでパタンを形成す
るに、パタンが精度良く容易にエッチングできるという
効果がある。（請求項２に係わる。）
パッタリングなどでＴａ膜を被膜するに際して、台座１
の温度を４００℃以上の高温になるのを防ぐようにすれ
ば、正方晶構造の結晶膜であるβ―Ｔａ膜、あるいは大
部分がβ−Ｔａ膜であるＴａ膜が形成できる。β−Ｔａ
膜は結晶粒が細かく、その結果、図２（ｆ）の工程に示
したようにＴａ膜にドライエッチングでパタンを形成す
るに、パタンが精度良く容易にエッチングできるという
効果がある。（請求項２に係わる。）
【００１２】さらに、図２（ａ）に示したように、台座
１の面にスパッタリングでＴａ膜を被膜するに際して、
ＡｒやＸｅなどのスパッタリング用放電ガス中に、微量
の窒素ガスや酸素を混合することにより（両者を混合し
てもよい）、容易にＴａ膜２の中に窒素や酸素を含有さ
せられる。例えば、窒素を含むＴａであるＴａＮ膜は、
再結晶温度が高くなり、また、表面に不浸透性の酸化物
が形成されやすく、非常に安定で強固な金属膜になっ
て、その結果、金型の多数回の成形に使用できるように
なって、金型の寿命が延びるという効果がある。（請求
項３に係わる。）
１の面にスパッタリングでＴａ膜を被膜するに際して、
ＡｒやＸｅなどのスパッタリング用放電ガス中に、微量
の窒素ガスや酸素を混合することにより（両者を混合し
てもよい）、容易にＴａ膜２の中に窒素や酸素を含有さ
せられる。例えば、窒素を含むＴａであるＴａＮ膜は、
再結晶温度が高くなり、また、表面に不浸透性の酸化物
が形成されやすく、非常に安定で強固な金属膜になっ
て、その結果、金型の多数回の成形に使用できるように
なって、金型の寿命が延びるという効果がある。（請求
項３に係わる。）
【００１３】
【実施例２】本実施例は請求項４に係わる。図２の実施
例では、Ｔａ膜のエッチングにニ酸化ケイ素膜５をマス
クとして使用したが、二酸化ケイ素膜の代わりに、エッ
チング速度がＴａ膜に比べて極めて小さいＣｒやＮｉな
どの金属膜が使用できる。ＣｒやＮｉなどの金属膜のパ
タンニングには、例えば、Ｃｒは塩素ガスを主成分とし
た反応ガスを使用したＥＣＲプラズマエッチングでエッ
チングでき、また、ＮｉはＡｒなどのイオンビームでエ
ッチングできる。図３にはＴａ膜２の表面にＣｒ膜８を
有する構造の金型の実施例を示す。すなわち図２（ｂ）
の二酸化ケイ素膜５をＣｒ膜に置き換えて、図２の実施
例の（ａ）から（ｆ）までと同じ製造工程を用いてい
る。ＣｒやＮｉ膜では、金型に使用できる硬度を有し、
さらに、安定な膜でもあるので、本実施例のようにＴａ
膜パタン３の上のＣｒ金属膜８は残すことができる。こ
のような構造にすることにより、パタン３の深さが不足
した場合は、容易に追加エッチングして形状を再調整で
きる効果がある。このために、パタンの深さを精度良く
加工できる効果がある。
例では、Ｔａ膜のエッチングにニ酸化ケイ素膜５をマス
クとして使用したが、二酸化ケイ素膜の代わりに、エッ
チング速度がＴａ膜に比べて極めて小さいＣｒやＮｉな
どの金属膜が使用できる。ＣｒやＮｉなどの金属膜のパ
タンニングには、例えば、Ｃｒは塩素ガスを主成分とし
た反応ガスを使用したＥＣＲプラズマエッチングでエッ
チングでき、また、ＮｉはＡｒなどのイオンビームでエ
ッチングできる。図３にはＴａ膜２の表面にＣｒ膜８を
有する構造の金型の実施例を示す。すなわち図２（ｂ）
の二酸化ケイ素膜５をＣｒ膜に置き換えて、図２の実施
例の（ａ）から（ｆ）までと同じ製造工程を用いてい
る。ＣｒやＮｉ膜では、金型に使用できる硬度を有し、
さらに、安定な膜でもあるので、本実施例のようにＴａ
膜パタン３の上のＣｒ金属膜８は残すことができる。こ
のような構造にすることにより、パタン３の深さが不足
した場合は、容易に追加エッチングして形状を再調整で
きる効果がある。このために、パタンの深さを精度良く
加工できる効果がある。
【００１４】
【実施例３】本実施例は請求項５に係わる。図４にはＴ
ａ膜２の下地にＣｒ膜９を有する構造の金型の実施例を
示す。Ｔａ膜の下地に、エッチング速度がＴａ膜２に比
べて極めて小さいＣｒやＮｉなどを被膜すると、Ｔａ膜
２を過度にエッチングしてもＣｒ膜９などはエッチング
されないので、Ｔａ膜２の膜厚を所定の値に被膜すれ
ば、容易に殆ど膜厚に等しい所定の深さのパタン３を容
易に得られるという効果がある。
ａ膜２の下地にＣｒ膜９を有する構造の金型の実施例を
示す。Ｔａ膜の下地に、エッチング速度がＴａ膜２に比
べて極めて小さいＣｒやＮｉなどを被膜すると、Ｔａ膜
２を過度にエッチングしてもＣｒ膜９などはエッチング
されないので、Ｔａ膜２の膜厚を所定の値に被膜すれ
ば、容易に殆ど膜厚に等しい所定の深さのパタン３を容
易に得られるという効果がある。
【００１５】以上の実施例では、いずれもパタン３が回
折格子状のパタンの場合を説明したが、その他に、マイ
クロレンズのパタン、ステップ状パタン、鋸歯状パタン
などのパタンも形成できる。さらに、以上の実施例で
は、ステンレス台座１が平板形状の例を示したが、台座
１が曲面状の形状をしていても、Ｔａ膜２を表面にスパ
ッタリングなどで被膜すれば、曲面状の容器や機構部品
などを成形する金型として使用できる。その他、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で、金型の構成や製造工程に変
更を加え得ることは明白である。
折格子状のパタンの場合を説明したが、その他に、マイ
クロレンズのパタン、ステップ状パタン、鋸歯状パタン
などのパタンも形成できる。さらに、以上の実施例で
は、ステンレス台座１が平板形状の例を示したが、台座
１が曲面状の形状をしていても、Ｔａ膜２を表面にスパ
ッタリングなどで被膜すれば、曲面状の容器や機構部品
などを成形する金型として使用できる。その他、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で、金型の構成や製造工程に変
更を加え得ることは明白である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、プラス
チック回折格子やレンズなどを射出成形で製造するのに
使用される金型において、金型のパタンをＴａを主とす
る金属膜で構成しており、Ｔａは再結晶化温度が他の金
属より高く、また、酸やアルカリなどの薬液に腐食しな
いために、成形時に高温の溶解したプラスチックが金型
のパタンに接触しても、金型の表層が変質することがな
く、安定に多数回の成形を得ることが出来る。また、そ
のＴａ膜のパタンを、ニ酸化ケイ素膜などの無機物をマ
スクとして、ガスプラズマを用いたドライエッチングプ
ロセスにより作製する方法を用いることにより、パタン
の形状を精度良く製造することが出来る。このため、パ
タン形状の精度が高い成形品を、安定に大量に生産でき
るようになる。
チック回折格子やレンズなどを射出成形で製造するのに
使用される金型において、金型のパタンをＴａを主とす
る金属膜で構成しており、Ｔａは再結晶化温度が他の金
属より高く、また、酸やアルカリなどの薬液に腐食しな
いために、成形時に高温の溶解したプラスチックが金型
のパタンに接触しても、金型の表層が変質することがな
く、安定に多数回の成形を得ることが出来る。また、そ
のＴａ膜のパタンを、ニ酸化ケイ素膜などの無機物をマ
スクとして、ガスプラズマを用いたドライエッチングプ
ロセスにより作製する方法を用いることにより、パタン
の形状を精度良く製造することが出来る。このため、パ
タン形状の精度が高い成形品を、安定に大量に生産でき
るようになる。
【図１】本発明による金型の第一の実施例（台座１の表
面にＴａ膜のパタンを有する金型）の構成を示す図であ
る。
面にＴａ膜のパタンを有する金型）の構成を示す図であ
る。
【図２】本発明による金型の製造方法の実施例を示す図
である。図２（ａ）は、スパッタでＴａ膜を被膜する工
程、（ｂ）は（ａ）のＴａ膜上に二酸化ケイ素膜とレジ
ストを被膜する工程、（ｃ）はレジストをパタンニング
する工程、（ｄ）はレジストをマスクとして下地の二酸
化ケイ素膜をパタンニングする工程、（ｅ）は二酸化ケ
イ素膜上のレジストを除去する工程、（ｆ）はパタン化
された二酸化ケイ素膜のパタンをマスクとして下地のＴ
ａパタンをパタンニングする工程、（ｇ）はＴａ膜パタ
ン上の二酸化ケイ素膜を除去し、Ｔａ膜の金型を完成さ
せる工程である。
である。図２（ａ）は、スパッタでＴａ膜を被膜する工
程、（ｂ）は（ａ）のＴａ膜上に二酸化ケイ素膜とレジ
ストを被膜する工程、（ｃ）はレジストをパタンニング
する工程、（ｄ）はレジストをマスクとして下地の二酸
化ケイ素膜をパタンニングする工程、（ｅ）は二酸化ケ
イ素膜上のレジストを除去する工程、（ｆ）はパタン化
された二酸化ケイ素膜のパタンをマスクとして下地のＴ
ａパタンをパタンニングする工程、（ｇ）はＴａ膜パタ
ン上の二酸化ケイ素膜を除去し、Ｔａ膜の金型を完成さ
せる工程である。
【図３】本発明による金型の第二の実施例（Ｔａ膜の表
面にＣｒ膜を有する構造の金型）の構成を示す図であ
る。
面にＣｒ膜を有する構造の金型）の構成を示す図であ
る。
【図４】本発明による金型の第三の実施例（Ｔａ膜の下
地にＣｒ膜を有する構造の金型）の構成を示す図であ
る。
地にＣｒ膜を有する構造の金型）の構成を示す図であ
る。
１ 金型の台座 ２ Ｔａ膜 ３ Ｔａ膜パタン ４ レジスト膜 ５ 中間膜（二酸化ケイ素膜） ６ レジストパタン ７ 二酸化ケイ素膜パタン ８ Ｔａ膜上に被膜されたＣｒ膜 ９ Ｔａ膜下地に被膜されたＣｒ膜
フロントページの続き (72)発明者 金子 隆司 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 小澤 章 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 吉原 秀雄 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 4E093 NB09 NB10 4F202 AH73 AH74 AJ02 AJ06 AJ09 CA11 CD01 CD18 CD24
Claims (6)
- 【請求項１】 台座と、該台座の表層に設けられ、レン
ズや回折格子等の対象物の表面に所定のパタンを形成す
るためのパタン層から構成され、該パタン層がＴａを主
とする金属膜からなることを特徴とする金型。 - 【請求項２】 請求項１において、該パタン層が、正方
晶構造のＴａ（β―Ｔａ）を含む多結晶構造のＴａ金属
膜からなることを特徴とする金型。 - 【請求項３】 請求項１において、該パタン層が、窒素
と酸素、あるいは窒素と酸素の何れか一方を含有するＴ
ａ金属膜からなることを特徴とする金型。 - 【請求項４】 請求項１において、該パタン層が、Ｔａ
金属膜及び該Ｔａ金属膜の表層の一部を覆うＣｒ、Ｎｉ
の異種金属膜からなることを特徴とする金型。 - 【請求項５】 請求項１において、該パタン層が、Ｔａ
金属膜及び該Ｔａ金属膜と該台座の間に堆積されたＣ
ｒ、Ｎｉ等の異種金属膜からなることを特徴とする金
型。 - 【請求項６】 台座と、該台座の表層に設けられ、レン
ズや回折格子等の対象物の表面に所定のパタンを形成す
るためのパタン層から構成される金型の製造方法におい
て、Ｔａを主とする金属膜を該台座に被膜する工程と、
該金属膜の上に二酸化ケイ素膜をする工程と、該二酸化
ケイ素膜上にレジスト膜を被膜する工程と、該レジスト
膜を所定のパタンにパタンニングする工程と、パタン化
されたレジスト膜をマスクとして該二酸化ケイ素膜をエ
ッチングしてパタンニングする工程と、パタン化された
二酸化ケイ素膜上のレジスト膜を除去する工程と、該パ
タン化された二酸化ケイ素膜をマスクにして該金属膜を
エッチングしてパタンニングする工程と、パタン化され
た金属膜上の二酸化ケイ素膜を除去する工程とを有する
ことを特徴とする金型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30346399A JP2001121582A (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 金型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30346399A JP2001121582A (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 金型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001121582A true JP2001121582A (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17921278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30346399A Pending JP2001121582A (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 金型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001121582A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008074042A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Yamaha Corp | 微細成形モールド及びその製造方法 |
| WO2011040477A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | Hoya株式会社 | インプリント用モールドの製造方法、残存ハードマスク層除去前モールドおよびその製造方法、ならびにマスクブランクス |
| KR101370552B1 (ko) | 2005-12-08 | 2014-03-06 | 에씰로아 인터내셔날(콩파니에 제네랄 도프티크) | 광 물품 상에 미크론-스케일 패턴을 전사하는 방법 및 그에의해 획득된 광 물품 |
| WO2014092132A1 (ja) | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 王子ホールディングス株式会社 | 光学素子作製用金型及びその製造方法、光学素子 |
| WO2021079823A1 (ja) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | 株式会社エンプラス | 複合凹凸構造体の製造方法およびその用途 |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP30346399A patent/JP2001121582A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101370552B1 (ko) | 2005-12-08 | 2014-03-06 | 에씰로아 인터내셔날(콩파니에 제네랄 도프티크) | 광 물품 상에 미크론-스케일 패턴을 전사하는 방법 및 그에의해 획득된 광 물품 |
| JP2008074042A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Yamaha Corp | 微細成形モールド及びその製造方法 |
| WO2011040477A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | Hoya株式会社 | インプリント用モールドの製造方法、残存ハードマスク層除去前モールドおよびその製造方法、ならびにマスクブランクス |
| WO2014092132A1 (ja) | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 王子ホールディングス株式会社 | 光学素子作製用金型及びその製造方法、光学素子 |
| US9915758B2 (en) | 2012-12-13 | 2018-03-13 | Oji Holdings Corporation | Mold for manufacturing optical element and production method for same, and optical element |
| WO2021079823A1 (ja) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | 株式会社エンプラス | 複合凹凸構造体の製造方法およびその用途 |
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