專利名稱：曲面模具的制造方法及使用該模具的光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有反射防止構(gòu)造等微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法，尤其涉及使用曲面加工容易的構(gòu)件制造具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的方法，以及使用該模具制造光學(xué)元件的方法。
背景技術(shù)：
以往，在使用了玻璃、塑料等透光性材料的光學(xué)拾取器、非球面透鏡等光學(xué)元件中，在基板的光入射面上實(shí)施了用于防止反射的表面處理。作為該表面處理，具有如下方法通過真空蒸鍍等將重疊有薄膜電介質(zhì)膜的多層膜在透光性基本表面成膜的方法；或在光學(xué)元件表面設(shè)置微細(xì)且致密的凹凸的方法。
光學(xué)元件表面上的由微細(xì)且致密的凹凸形狀構(gòu)成的反射防止構(gòu)造，已知有使用模具由塑料成形方法形成(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
用于成形具有由微細(xì)且致密的凹凸形狀構(gòu)成的反射防止構(gòu)造的光學(xué)元件的模具，將石英或硅作為基材而使用，在該基材上通過蝕刻加工形成規(guī)定的反射防止構(gòu)造，并對(duì)該基材實(shí)施鍍層而作成。
然而，如光學(xué)拾取器的透鏡等，為了在作為透鏡而具有規(guī)定的曲率的結(jié)構(gòu)上設(shè)置上述反射防止構(gòu)造，需要對(duì)成為基材的石英或硅實(shí)施規(guī)定的曲面加工。
專利文獻(xiàn)1特開昭62-96902號(hào)公報(bào)在非球面透鏡等具有復(fù)雜的表面形狀的透鏡等的情況下，難以加工用于形成模具的基材。即，作為基材使用石英或硅等的情況下，這些基材的加工較難，形成時(shí)多產(chǎn)生破裂、缺損等，在制造模具的過程中，產(chǎn)生了時(shí)間和費(fèi)用高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有的問題而實(shí)現(xiàn)，目的在于提供一種能夠容易地制造可在非球面透鏡等具有復(fù)雜的表面形狀的透鏡等上附加微細(xì)且致密的凹凸形狀的模具的方法。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易地制造表面設(shè)有微細(xì)且致密的凹凸形狀的非球面透鏡等具有復(fù)雜的表面形狀的透鏡等光學(xué)元件的方法。
本發(fā)明的具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法的特征在于，在形成為規(guī)定形狀的曲面母材上形成硅系膜，在該硅系膜上使用掩模實(shí)施蝕刻而形成規(guī)定形狀的微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案，在形成有該微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案的硅系膜上被覆模具用金屬，在該模具用金屬上轉(zhuǎn)印微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案后去除硅系膜，在曲面上形成具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的模具。
其特征還在于，所述微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案是反射防止圖案。
也可為所述掩模由光致抗蝕劑構(gòu)成，在所述曲面母材上和硅系膜之間形成反射防止膜。
可在所述曲面母材上和硅系膜之間形成脫模材膜。
另外，所述硅系膜可由通過濺射法形成的二氧化硅膜構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的模具的制造方法，其特征在于，在形成為規(guī)定形狀的曲面母材上形成硅系膜，在該硅系膜上，有效區(qū)域部分具有由規(guī)定形狀的微細(xì)的凹凸構(gòu)成的圖案，設(shè)置越向其外側(cè)凹凸圖案的體積比率越明顯變化的掩模，使用該掩模實(shí)施蝕刻，在所述硅系膜上形成從外周朝向內(nèi)周微細(xì)的凹凸的深度逐漸加深并在有效區(qū)域內(nèi)形成有規(guī)定的深度、形狀的凹凸的微細(xì)的圖案，在形成有該凹凸圖案的基板上被覆模具用金屬，在該模具用金屬上轉(zhuǎn)印凹凸圖案之后，分離所述基板和模具用金屬而形成模具。
另外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制法方法，其特征在于，在形成為規(guī)定形狀的曲面母材上形成硅系膜，使用掩模實(shí)施蝕刻而在該硅系膜上形成規(guī)定形狀的微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案，在形成有該微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案的硅系膜上被覆模具用金屬，在該模具用金屬上轉(zhuǎn)印微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案后去除硅系膜，在曲面上形成具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的模具，將該模具安裝在定模、動(dòng)模的至少一方上，通過使用了所述定模和動(dòng)模的注射成形，制造在至少一方的面上具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的光學(xué)元件。
如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明，能夠容易地形成甚至具有球面、軸對(duì)象球面等復(fù)雜的形狀的規(guī)定的曲面形狀的曲面母材，并且，基于該曲面母材的曲面，能夠形成甚至具有球面、軸對(duì)象球面等復(fù)雜的形狀的規(guī)定的曲面、并且具有微細(xì)致密的凹凸形狀構(gòu)造的曲面模具。
另外，通過設(shè)置反射防止膜，能夠更加致密地進(jìn)行抗蝕劑的圖案形成，所以能夠形成具有由更加微細(xì)致密的凹凸形狀構(gòu)成的反射防止構(gòu)造的曲面模具。
通過使用脫模材膜，能夠容易地進(jìn)行模具一側(cè)和母材一側(cè)的分離。
另外，通過使用具有從外周朝向內(nèi)周，反射防止功能的深度逐漸加深，在有效區(qū)域以規(guī)定的間距形成有圓錐狀的凹凸的反射防止構(gòu)造的曲面模具，填充樹脂時(shí)，容易從外周側(cè)剝落，模具(壓模)或成型品不會(huì)破損。


圖1是按工序順序表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖；圖2是按工序順序表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖；圖3是按工序順序表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖；圖4是按工序順序表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖；圖5是表示用于從光學(xué)元件的外周朝向內(nèi)周逐漸加深光學(xué)元件的反射防止功能的深度的曝光工序的俯視圖；圖6是表示通過本發(fā)明制造的光學(xué)元件的各區(qū)域的模具與成型品之間的附著力的關(guān)系的圖；圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法所使用的成形模的形狀及構(gòu)造的側(cè)面剖視圖。
圖中，1-曲面構(gòu)件；2-二氧化硅膜(SiO2)膜；3-抗蝕膜；4-金屬層；4a、4b-模具(壓模)。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是按工序順序表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的具有由致密且微細(xì)的凹凸構(gòu)成的反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖。
如圖1(a)所示，準(zhǔn)備具有光學(xué)拾取器用物鏡、準(zhǔn)直透鏡等球面，軸對(duì)象(対象)非球面等規(guī)定的曲面形狀的曲面母材1。該曲面母材1使用曲面加工容易的金屬基材、或由該金屬模具成形的樹脂基材、或者玻璃基材。在該實(shí)施方式中，對(duì)于被切削性良好的鋁合金或無碳銅等，利用使金剛石工具旋轉(zhuǎn)的超精密微型加工機(jī)而鏡面加工成球面、軸對(duì)象非球面等規(guī)定的曲面而形成。
然后，如圖1(b)所示，在曲面母材1形成有規(guī)定的曲面的表面上，通過濺射法形成大約500nm～1μm的作為硅系膜的二氧化硅膜(SiO2)膜2。在該實(shí)施方式中，通過使用了SiO2靶的RF磁控濺射，形成了膜厚900nm的二氧化硅膜(SiO2)膜2。此時(shí)的成膜條件是使用SiO2靶，基板溫度是200℃，氬(Ar)氣流量是20sccm，壓力是1.36Pa。
然后，如圖1(c)所示，在二氧化硅膜(SiO2)膜2上涂敷抗蝕劑。在該抗蝕劑涂敷中，作為抗蝕劑例如使用東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社制的商品名「TDUR-P009」，在轉(zhuǎn)速4000rpm下進(jìn)行旋涂涂敷，形成了膜厚600nm的抗蝕膜3。
繼而，如圖1(d)所示，對(duì)于涂敷的抗蝕膜3進(jìn)行曝光、顯影來形成抗蝕圖案30。在該實(shí)施方式中，作為曝光裝置，使用雙光束干涉曝光裝置(波長λ＝266nm)，在曝光能量750mJ下進(jìn)行第一次曝光，然后將基板旋轉(zhuǎn)90度，在曝光能量750mJ下進(jìn)行了多重曝光。然后，由東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社制的商品名「NMD-W」進(jìn)行顯影，形成了以250nm間距形成有多個(gè)圓錐狀的凸起的抗蝕圖案(resist pattern)30。
然后，如圖1(e)所示，將上述抗蝕圖案30作為掩模，通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)圖案形成二氧化硅膜(SiO2)膜2。在該實(shí)施方式中，作為RIE蝕刻裝置，使用了アルバツク(ULVAC)株式會(huì)社制的商品名「NLD-800」。作為蝕刻氣體，使用C4F8和CH2F2的混合氣，天線電源使用1500W，偏壓電源使用400W，二氧化硅膜(SiO2)的蝕刻率設(shè)為12nm/sec，由此形成了加工深度500nm的圓錐狀的槽21。
之后，如圖1(f)所示，若通過氧等離子體灰化(ashing)除去形成有抗蝕圖案30的抗蝕膜，形成具有規(guī)定的曲面、且由表面設(shè)有圓錐狀的微細(xì)致密的凹凸二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2a。
然后，如圖1(g)所示，在由二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2a上形成成為模具(壓模)的金屬層4。對(duì)于金屬層4，首先通過濺射形成鎳(Ni)種晶(seed)層之后，在其上面通過電鍍形成鎳層，并研磨背面形成成為規(guī)定厚度的模具(壓模)的金屬層4。
最后，如圖1(h)所示，通過從二氧化硅膜(SiO2)和金屬層4的邊界機(jī)械地剝離模具(壓模)4a，能夠獲得該實(shí)施方式中所涉及曲面模具4a，所述曲面模具4a具有形成有以250nm為間距(pitch)的圓錐狀的微細(xì)致密的凹凸的反射防止構(gòu)造。
在上述實(shí)施方式中，通過超精密微型加工機(jī)能夠容易地形成甚至具有球面、軸對(duì)象(對(duì)象)非球面等復(fù)雜的形狀的規(guī)定曲面形狀的曲面母材1。并且，基于該曲面母材1的曲面，經(jīng)過上述(b)～(h)的工序，由此能夠形成甚至具有球面、軸對(duì)象非球面等復(fù)雜形狀的規(guī)定曲面形狀，并且能夠形成具有由微細(xì)致密的凹凸形狀構(gòu)成的反射防止構(gòu)造的曲面模具4a。
然后，參照?qǐng)D2對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖2是按工序順序表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖。再有，與第一實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注同一符號(hào)，為了避免重復(fù)，省略其詳細(xì)的說明。
如圖2(a)所示，與第一實(shí)施方式同樣地，準(zhǔn)備具有光學(xué)拾取器用物鏡、準(zhǔn)直透鏡等球面，軸對(duì)象非球面等規(guī)定的曲面形狀的曲面母材1。
繼而，如圖2(b)所示，在曲面母材1形成有規(guī)定的曲面的表面上，設(shè)置反射防止材料11。在該第二實(shí)施方式中，作為反射防止材料11，通過濺射法形成100nm的鉻(Cr)膜，然后在其上面形成100nm的氧化鉻(CrO)膜。作為反射防止材料11，除上述之外，還可使用Al2O3、CeO2、LaF3、MgF3、TiO2、TiN、ZnS、ZrO2等材料。
之后，如圖2(c)所示，在形成于曲面母材1的反射防止材料11上，通過濺射法形成500nm～1μm左右的二氧化硅膜(SiO2)膜2。在該實(shí)施方式中，形成了膜厚900nm的二氧化硅膜(SiO2)膜2。該二氧化硅膜(SiO2)膜2是在與第一實(shí)施方式相同的條件下形成的。
然后，如圖2(d)所示，在二氧化硅膜(SiO2)膜2上形成膜厚600nm的抗蝕膜3。該抗蝕膜3也使用了與第一實(shí)施方式相同的物質(zhì)。
繼而，如圖2(e)所示，對(duì)于涂敷的抗蝕膜3，與第一實(shí)施方式同樣地，進(jìn)行曝光、顯影而形成了以250nm間距形成有多個(gè)圓錐狀的凸起的抗蝕圖案30。
然后，如圖2(f)所示，將上述抗蝕圖案30作為掩模，與第一實(shí)施方式同樣地，通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)而圖案形成二氧化硅膜(SiO2)膜2。通過該圖案形成加工深度500nm的圓錐狀的槽21。該圖案形成也是在與第一實(shí)施方式同樣的條件下進(jìn)行的。
之后，如圖2(g)所示，若通過氧等離子體灰化除去抗蝕劑30，則形成具有規(guī)定的曲面、且由表面設(shè)有圓錐狀的微細(xì)且致密的凹凸的二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2a。
然后，如圖2(h)所示，在由二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2a上形成成為模具(壓模)的金屬層4。
最后，如圖2(i)所示，通過從二氧化硅膜(SiO2)和金屬層4的邊界機(jī)械地剝離模具(壓模)4a，能夠獲得該實(shí)施方式所涉及的曲面模具4a，所述曲面模具4a具有以250nm間距形成了圓錐狀的凹凸的反射防止構(gòu)造。
在上述第二實(shí)施方式中，在第一實(shí)施方式的效果的基礎(chǔ)上，通過反射防止材料11能夠更加致密地進(jìn)行抗蝕劑的圖案形成，所以能夠形成具有由更加微細(xì)且致密的凹凸形狀構(gòu)成的反射防止構(gòu)造的曲面模具4a。
然后，參照?qǐng)D3對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖3是按工序順序表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖。再有，與第一、第二實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注同一符號(hào)，為了避免重復(fù)，省略其詳細(xì)的說明。
如圖3(a)所示，與第一實(shí)施方式同樣地，準(zhǔn)備具有光學(xué)拾取器用物鏡、準(zhǔn)直透鏡等球面，軸對(duì)象非球面等規(guī)定的曲面形狀的曲面母材1。
繼而，如圖3(b)所示，在曲面母材1形成有規(guī)定的曲面的表面上，設(shè)置具有反射防止功能的脫模材料12。在該第三實(shí)施方式中，作為脫模材料12，使用了涂敷具有與紫外線相對(duì)應(yīng)的反射防止功能的抗蝕劑、并被硬烘焙(hard bake)的物質(zhì)。在該實(shí)施方式中，作為抗蝕劑，使用東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社制的商品名「SWK-248DTr」，在180℃下進(jìn)行了硬烘焙。
之后，如圖3(c)所示，在形成于曲面母材1的脫模材料12上，通過濺射法形成500nm～1μm左右的二氧化硅膜(SiO2)膜2。在該實(shí)施方式中，形成了膜厚900nm的二氧化硅膜(SiO2)膜2。該二氧化硅膜(SiO2)膜2是在與第一實(shí)施方式相同的條件下形成的。
然后，如圖3(d)所示，在二氧化硅膜(SiO2)膜2上形成膜厚600nm的抗蝕膜3。該抗蝕膜3也使用了與第一實(shí)施方式相同的物質(zhì)。
繼而，如圖3(e)所示，對(duì)于涂敷的抗蝕膜3，與第一實(shí)施方式同樣地，進(jìn)行曝光、顯影而形成了以250nm間距形成有多個(gè)圓錐狀的凸起的抗蝕圖案30。
然后，如圖3(f)所示，將上述抗蝕圖案30作為掩模，與第一實(shí)施方式同樣地，通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)圖案形成二氧化硅膜(SiO2)膜2。通過該圖案形成形成有加工深度500nm的圓錐狀的槽21。該圖案形成也是在與第一實(shí)施方式同樣的條件下進(jìn)行的。
之后，如圖3(g)所示，若通過氧等離子體灰化(plasma ashing)除去抗蝕劑30，則形成具有規(guī)定的曲面、并由表面設(shè)有圓錐狀的微細(xì)致密的凹凸的二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2a。
然后，如圖3(h)所示，在由二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2a上形成成為模具(壓模)的金屬層4。
之后，如圖3(i)所示，從脫模材料12和二氧化硅膜(SiO2)的邊界機(jī)械地將二氧化硅膜(SiO2)和模具(壓模)4a一體地剝離。
繼而，如圖3(j)所示，通過氧等離子體除去附著于模具(壓模)一側(cè)的脫模材用的抗蝕劑，通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)只除去二氧化硅膜(SiO2)2a。此時(shí)的蝕刻氣體使用了CHF3。于是，能夠獲得該實(shí)施方式所涉及的曲面模具4a，所述曲面模具4a具有以250nm間距形成有圓錐狀的凹凸的反射防止構(gòu)造。
在上述第三實(shí)施方式中，能夠容易地進(jìn)行模具(壓模)一側(cè)與母材1一側(cè)的分離。
然而，通過使用上述的形成有由微細(xì)凹凸構(gòu)成的反射防止功能的模具進(jìn)行樹脂填充，而形成光學(xué)元件時(shí)，樹脂被填充到高視野(aspect)的微細(xì)的圖案中。因此，剝離樹脂和模具時(shí)的負(fù)載增大。特別是在無圖案的區(qū)域和圖案區(qū)域的邊界附著力顯著增大，所以壓?；虺尚推酚锌赡軙?huì)破損。因此，該第四實(shí)施方式用于減小剝離時(shí)的負(fù)載。因此，通過從光學(xué)元件的外周朝向內(nèi)周，逐漸加深光學(xué)元件的反射防止功能的凹凸的深度，并逐漸增加剝離時(shí)的負(fù)載，由此填充樹脂時(shí)容易從外周側(cè)剝落。以下，基于圖4及圖5對(duì)該第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖4是按工序順序表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的具有反射防止構(gòu)造的曲面模具的制造的剖視圖，圖5是表示用于從光學(xué)元件的外周朝向內(nèi)周逐漸加深光學(xué)元件的反射防止功能的凹凸的深度的曝光工序的俯視圖。再有，與第一、第二、第三實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注同一符號(hào)，為了避免重復(fù)，省略其詳細(xì)的說明。
如圖4(a)所示，準(zhǔn)備具有光學(xué)拾取器用物鏡、準(zhǔn)直透鏡等球面、軸對(duì)象非球面等規(guī)定的曲面形狀的曲面母材1。
繼而，如圖4(b)所示，在曲面母材1的形成有規(guī)定的曲面的表面上，通過RF磁控管濺射，形成了膜厚900nm的二氧化硅膜(SiO2)膜2。該二氧化硅膜(SiO2)膜2是在與第一實(shí)施方式相同的條件下形成的。
然后，如圖4(c)所示，在二氧化硅膜(SiO2)膜2上涂敷抗蝕劑。在該抗蝕劑涂敷中，作為抗蝕劑例如使用住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制的商品名「NEB22」的電子束用負(fù)型抗蝕劑，在轉(zhuǎn)速3000rpm下進(jìn)行旋涂涂敷，形成了膜厚600nm的抗蝕膜3a。
繼而，如圖4(d)、圖5所示，使用EB掃描裝置對(duì)涂敷的抗蝕膜3a進(jìn)行照射。照射越向外周照射能量越高。例如，圖5所示，以100μm角進(jìn)行照射并掃描，在有效區(qū)域30a以10μC/cm2的能量照射，在處于其外側(cè)的區(qū)域30bl以12μC/cm2的能量照射，在處于區(qū)域30bl的外側(cè)的區(qū)域30b2以14μC/cm2的能量照射，在處于最外側(cè)的區(qū)域30b3以16μC/cm2的能量照射。然后，EB掃描后，由110℃的加熱板進(jìn)行兩分鐘曝光后進(jìn)行烘焙(PEB)，然后由シブレイ·フア一イ一スト株式會(huì)社制的顯影液型號(hào)「MFCD-26」進(jìn)行了兩分鐘顯影。其結(jié)果，有效區(qū)域30a部分以250nm間距形成了多個(gè)圓錐狀的凸起，形成了越往其外側(cè)凸起越粗的區(qū)域30b的抗蝕圖案31。該抗蝕圖案31成為越從有效區(qū)域向外側(cè)凹凸圖案的體積比率越顯著變化的掩模。
然后，如圖4(e)所示，將上述抗蝕圖案31作為掩模，通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)而圖案形成二氧化硅膜(SiO2)膜2。在該實(shí)施方式中，作為RIE蝕刻裝置，使用アルバツク(ULVAC)株式會(huì)社制的商品名「NLD-800」，作為蝕刻氣體，使用C4F8和CH2F2的混合氣，天線電源使用1500W，偏壓電源使用400W，二氧化硅膜(SiO2)的蝕刻率設(shè)為12nm/sec，由此蝕刻成，在有效區(qū)域形成加工深度500nm的槽21。其結(jié)果，位于有效區(qū)域30a的外側(cè)的區(qū)域，形成了從外周朝向內(nèi)周，反射防止功能的槽的深度逐漸加深的圖案。
之后，如圖4(f)所示，若通過氧等離子體灰化除去抗蝕劑30，則具有規(guī)定的曲面、位于有效區(qū)域30a的外側(cè)的區(qū)域，從外周朝向內(nèi)周，反射防止功能的深度逐漸加深，在有效區(qū)域30a形成由規(guī)定的微細(xì)致密的凹凸形狀的二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2b。
然后，如圖4(g)所示，在由二氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的反射防止構(gòu)造2b上形成成為模具(壓模)的金屬層4。對(duì)于金屬層4，首先通過濺射形成鎳(Ni)種晶層之后，在其上面通過電鍍形成鎳層，并通過研磨背面形成成為規(guī)定厚度的模具(壓模)的金屬層4。
最后，如圖4(h)所示，通過從二氧化硅膜(SiO2)和金屬層4的邊界機(jī)械地剝離模具(壓模)4a，在該實(shí)施方式的位于有效區(qū)域30a的外側(cè)的區(qū)域，從外周朝向內(nèi)周，反射防止功能的槽的深度逐漸加深，在有效區(qū)域30a能夠獲得曲面模具4b，其具有以250nm間距形成了圓錐狀凹凸的反射防止構(gòu)造。
于是，位于有效區(qū)域30a的外側(cè)的區(qū)域，從外周朝向內(nèi)周，反射防止功能的深度逐漸加深，通過在有效區(qū)域30a使用具有以規(guī)定的間距形成有圓錐狀的凹凸的反射防止構(gòu)造的曲面模具4b，在填充樹脂時(shí)，容易從外周側(cè)剝落，壓?；虺尚推凡粫?huì)破損。
使用圖1所示的形成有全部相同的深度的反射防止構(gòu)造的模具來作成成型品。另外，使用圖4所示的模具來作成成型品。對(duì)該使用圖1的模具時(shí)和使用圖4的模具時(shí)的附著力進(jìn)行比較。其結(jié)果，如圖6所示，按照本發(fā)明，從外周部分朝向外周的區(qū)域11b內(nèi)的附著力減小。其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，在填充樹脂時(shí)，容易從外周側(cè)剝落，壓模或成型品不會(huì)破損。
該第四實(shí)施方式的構(gòu)造適用于上述第二、第三實(shí)施方式也能夠獲得同樣的效果。
另外，在上述實(shí)施方式中，作為硅系模使用了二氧化硅膜(SiO2)模，但也可以使用硅(Si)膜、氮化硅(SiN)膜等。此外，也可將使用有機(jī)硅烷(silane)等通過旋涂形成的SOG膜用作硅系膜。
然后，參照?qǐng)D7對(duì)使用上述的本發(fā)明的模具制造光學(xué)元件的情況進(jìn)行說明。圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法所使用的成形模的形狀及構(gòu)造的側(cè)面剖視圖。該成形模具有定模60和動(dòng)模70。將定模60和動(dòng)模70配合起來，在兩模60、70之間形成腔體80，在該周圍的一部分上形成與腔體80連接的出入口81。經(jīng)由出入口81向該腔體80供給熔融塑料樹脂，由此在內(nèi)部填充樹脂。
定模60由中央部的第一構(gòu)件61和周邊部的第二構(gòu)件62構(gòu)成，兩構(gòu)件61、62由鋼材形成，相互固定為一體。在第一構(gòu)件61上形成有與動(dòng)模70相對(duì)的光滑的凹面的成型面61a，在第二構(gòu)件62上形成有配置于成型面61a的周圍的環(huán)狀溝槽的成型面61b。第一構(gòu)件61的成型面61a對(duì)應(yīng)于作為成型品的透鏡(未圖示)的一方的透鏡面，第二構(gòu)件62的成型面62a對(duì)應(yīng)于設(shè)于透鏡的周圍的凸緣。
動(dòng)模70由作為中央側(cè)的模構(gòu)件的凸起部71和從周圍支承該凸起部71的主體部72構(gòu)成。在凸起部71的前端安裝有通過上述的本發(fā)明的第一～第四實(shí)施方式的任意一個(gè)方法制造的模具(壓模)4a。模具4a形成為對(duì)應(yīng)于透鏡的另一方的透鏡面的凹面，在該凹面表面上形成有由微細(xì)且致密的凹凸面構(gòu)成的反射防止構(gòu)造40a。通過主體部72形成的周圍的成型面72a對(duì)應(yīng)于周圍的凸緣。
凸起部71以嵌合于設(shè)在主體部72上的孔72b中的狀態(tài)可沿軸(X)方向滑動(dòng)地安裝。使兩模60、70分離的開模后，將該凸起部71相對(duì)于主體部72移動(dòng)到定模60一側(cè)，由此分離殘留于動(dòng)模70一側(cè)的透鏡。
然后，對(duì)使用了圖7所示的成形模的透鏡的成形簡單地進(jìn)行說明。首先，通過將動(dòng)模70接合于定模60而進(jìn)行閉模。此時(shí)，定模60和動(dòng)模70利用省略圖示的嵌合銷等定位機(jī)構(gòu)固定于相互位置對(duì)準(zhǔn)的狀態(tài)。通過這種閉模，在兩模60、70之間形成閉合了定模60的成形面61a、61b和動(dòng)模70的成形面40a、72a的形狀的腔體80。
然后，在形成于兩模60、70之間的腔體80中注射熔融塑料樹脂。熔融塑料樹脂經(jīng)由出入口81被導(dǎo)入兩模60、70之間的腔體80中，腔體80被熔融塑料樹脂填充。
繼而，對(duì)填充于腔體80中的熔融塑料樹脂進(jìn)行放熱·冷卻。注射到腔體80中的熔融塑料樹脂的溫度通常為200～300℃，若與通常保持為100～180℃的兩模60、70的成形面40a、72a、61a、61b接觸，則熔融塑料樹脂被冷卻而固化。此時(shí)，熔融塑料樹脂基本完全進(jìn)入形成于凸起部71的成形面40a的微細(xì)凹凸圖案中。
然后，等到填充于腔體80中的熔融塑料樹脂完全硬化。由此，能夠獲得對(duì)應(yīng)于腔體80的形狀的透鏡。該透鏡的一方的面，對(duì)應(yīng)于成形面61a形成為光滑的凸面，透鏡的另一方的面，對(duì)應(yīng)于成形面40a形成為具有反射防止構(gòu)造的凸面。另外，在透鏡的周圍，形成有對(duì)應(yīng)于成形面61b、72a的凸緣。
之后，進(jìn)行使動(dòng)模70從定模60分離的開模。其結(jié)果，成形品成為殘留于動(dòng)模70而從定模60分離的狀態(tài)。
然后，使用未圖示的驅(qū)動(dòng)裝置，將凸起部71從收納于主體部72的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)到定模60一側(cè)。由此，能夠使透鏡從動(dòng)模71完全地脫模即分離。
這樣獲得的透鏡，能夠適用于光拾取器裝置等。再有，在上述實(shí)施方式中，在動(dòng)模70上安裝有具有微細(xì)凹凸圖案的模具，但也可安裝在定模60一側(cè)，或安裝在動(dòng)模70和定模60雙方上，只要根據(jù)制造的光學(xué)元件的設(shè)計(jì)，適當(dāng)?shù)貙⒈景l(fā)明的模具用于動(dòng)模70和定模60即可。
再有，在上述的實(shí)施方式中，作為微細(xì)致密的凹凸形狀的例子，例舉了反射防止構(gòu)造，但只要是微細(xì)且致密的凹凸形狀，本發(fā)明還可適用于制造其它功能的光學(xué)元件圖案的構(gòu)造的情況。例如，還可適用于制造構(gòu)成相位差板的微細(xì)圖案或構(gòu)成衍射光柵的微細(xì)圖案等的情況。
這次公開的實(shí)施方式應(yīng)該認(rèn)為只是在所有方面的一個(gè)例示而并非限制。本發(fā)明的范圍不僅由上述實(shí)施方式的說明所表示，還通過專利請(qǐng)求的范圍來表示，意味著包括與專利請(qǐng)求的范圍均等的意思及范圍內(nèi)的所有變更。
本發(fā)明可適用于制造光拾取器用衍射光柵、光拾取器用相位差板、光拾取器用透鏡、移動(dòng)電話用顯示蓋等的方法，還可利用于在這些構(gòu)件的表面設(shè)置反射防止構(gòu)造的情況。
權(quán)利要求
1.一種具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法，其特征在于，在形成為規(guī)定形狀的曲面母材上形成硅系膜，在該硅系膜上使用掩模實(shí)施蝕刻而形成規(guī)定形狀的微細(xì)凹凸構(gòu)造的圖案，在形成有該微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案的硅系膜上被覆模具用金屬，在該模具用金屬上轉(zhuǎn)印微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案后去除硅系膜，在曲面上形成具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法，其特征在于，所述微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案是反射防止圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法，其特征在于，所述掩模由光致抗蝕劑構(gòu)成，在所述曲面母材上和硅系膜之間形成反射防止膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法，其特征在于，在所述曲面母材上和硅系膜之間形成脫模材膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的曲面模具的制造方法，其特征在于，所述硅系膜是通過濺射法形成的二氧化硅膜。
6.一種具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的模具的制造方法，其特征在于，在形成為規(guī)定形狀的曲面母材上形成硅系膜，在該硅系膜上，有效區(qū)域部分具有由規(guī)定形狀的微細(xì)凹凸構(gòu)成的圖案，設(shè)置越向其外側(cè)凹凸圖案的體積比率越變化的掩模，使用該掩模實(shí)施蝕刻，在所述硅系膜上形成從外周朝向內(nèi)周微細(xì)的凹凸的深度逐漸加深并在有效區(qū)域內(nèi)形成有規(guī)定的深度、形狀的凹凸的微細(xì)圖案，在形成有該凹凸圖案的基板上被覆模具用金屬，在該模具用金屬上轉(zhuǎn)印凹凸圖案之后，分離所述基板和模具用金屬而形成模具。
7.一種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，在形成為規(guī)定形狀的曲面母材上形成硅系膜，在該硅系膜上使用掩模實(shí)施蝕刻而形成規(guī)定形狀的微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案，在形成有該微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案的硅系膜上被覆模具用金屬，在該模具用金屬上轉(zhuǎn)印微細(xì)的凹凸構(gòu)造的圖案后去除硅系膜，在曲面上形成具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的模具，將該模具安裝在定模、動(dòng)模的至少一方上，通過使用了所述定模和動(dòng)模的注射成形，制造在至少一方的面上具有微細(xì)凹凸構(gòu)造的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易地制造可在非球面透鏡等具有復(fù)雜的表面形狀的透鏡等上附加反射防止構(gòu)造的模具的方法。本發(fā)明在形成為規(guī)定形狀的曲面母材(1)上形成二氧化硅膜(SiO
文檔編號(hào)B29C33/42GK1956829SQ20058000953
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者小林伸二, 山口淳, 鷲見聰, 樋口政廣, 前納良昭 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社