JP2001252927A - Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold - Google Patents

Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold

Info

Publication number
JP2001252927A
JP2001252927A JP2000066656A JP2000066656A JP2001252927A JP 2001252927 A JP2001252927 A JP 2001252927A JP 2000066656 A JP2000066656 A JP 2000066656A JP 2000066656 A JP2000066656 A JP 2000066656A JP 2001252927 A JP2001252927 A JP 2001252927A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
film
sol
article
surface shape
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.)
Pending
Application number
JP2000066656A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Hori
雅宏 堀
Koichiro Nakamura
浩一郎 中村
Hiroaki Yamamoto
博章 山本
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.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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 Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP2000066656A priority Critical patent/JP2001252927A/en
Publication of JP2001252927A publication Critical patent/JP2001252927A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mold capable of obtaining good releasability and a method for manufacturing an article having a predetermined surface shape using the mold. SOLUTION: In the method for manufacturing the article having the predetermined surface shape by arranging a sol-gel material between a base material and a mold in a film-like state so as to bring the same into close contact with both of them and heating the same to coat the surface of the base material with the gelled film having a surface shape reverse to that of the mold, the mold is constituted by applying an adhesive reinforcing layer, which comprises at least one metal selected from the group consisting of platinum(Pt), copper(Cu), palladium(Pd) and silver(Ag), to the surface of a mold substrate, of which at least the surface comprises at least one material selected from the group consisting of titanium(Ti), aluminum(Al), silicon(Si) and oxides of them, and applying a release layer comprising gold(Au) to the adhesive reinforcing layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面上に所
定の微細な凹凸形状を有する物品、特に微小光学素子お
よび情報記録媒体基板の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an article having predetermined fine irregularities on the surface of a substrate, and more particularly to a method for manufacturing a micro optical element and an information recording medium substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】CD−ROM、その他の情報記録媒体、
平板マイクロレンズ(多数の微小レンズを基板上に平行
あるいは千鳥配列したレンズ列)、フレネルレンズ、回
折格子素子、光導波路素子などの光学部品を製造するた
めに用いられるゾルゲル法は、所定の基板上に一定厚み
で塗布したゾルゲル材料に対して、所定の表面形状を有
する成形型を一定時間押圧させながら加熱し、次いでゾ
ルゲル材料から成形型を離型させてから再度ゾルゲル材
料を焼結して溶媒を蒸発させ、これにより所望の表面形
状および膜厚を有する物品を得るものである。
2. Description of the Related Art CD-ROMs, other information recording media,
The sol-gel method used to manufacture optical components such as flat plate microlenses (a lens array in which a large number of microlenses are arranged in parallel or staggered on a substrate), Fresnel lenses, diffraction grating elements, optical waveguide elements, etc. The sol-gel material applied with a constant thickness is heated while pressing a mold having a predetermined surface shape for a certain period of time, then the mold is released from the sol-gel material, and the sol-gel material is sintered again to form a solvent. Is evaporated to thereby obtain an article having a desired surface shape and film thickness.

【0003】ところで、前述したゾルゲル法において、
所定表面形状を有する物品の製造工程を高速化するとと
もに不良率を低下させ、かつ、所定表面形状を有する物
品の寸法精度を向上させるためには、ゾルゲル材料に対
して成形型が良好な離型性を有している事が必須となっ
ている。このため、ゾルゲル法に用いられる成形型へ
の、離型膜の検討がされてきた。
In the sol-gel method described above,
In order to speed up the manufacturing process of an article having a predetermined surface shape, reduce the defect rate, and improve the dimensional accuracy of an article having a predetermined surface shape, a mold having a good mold release relative to the sol-gel material is used. It is essential to have the property. For this reason, a mold release film for a mold used in the sol-gel method has been studied.

【0004】ゾルゲル材料をガラス原盤から離型させる
ために、電鋳法によりニッケル層をガラス原盤上に形成
させる方法(特開平5−135414)が、報告されて
いる。
[0004] In order to release a sol-gel material from a glass master, a method of forming a nickel layer on the glass master by electroforming (Japanese Patent Laid-Open No. 5-135414) has been reported.

【0005】ゾルゲル材料をステンレス基板から離型さ
せるために、ニッケルメッキを施し、更にその上に純金
メッキを施した2層膜を用いる方法(特開平4−376
22)が、知られている。
In order to release the sol-gel material from the stainless steel substrate, a method of using a two-layer film plated with nickel and further plated with pure gold thereon (JP-A-4-376).
22) are known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術には、次のような問題点があった。先ず、上記方法
では、膜厚みが1μm以上の厚膜のゲル化膜を製造する
場合、成形型表面の離型膜が剥がれたり、ゲル化膜の一
部が成形型に付着して残ったりして、十分な離型性が得
られないことである。また、近年、ゾルゲル法において
は、従来に比較して、更なる製造工程の高速化、不良率
の低下および寸法精度の向上が求められつつあるため、
一層の離型性に優れた成形型が求められている。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. First, in the above method, when a thick gelled film having a film thickness of 1 μm or more is produced, the release film on the surface of the mold is peeled off, or a part of the gelled film adheres to the mold and remains. Thus, sufficient releasability cannot be obtained. Further, in recent years, in the sol-gel method, compared to the conventional method, further speeding up the manufacturing process, lowering the defect rate and improving the dimensional accuracy are being demanded,
There is a need for a mold having even better releasability.

【0007】本発明は、前述した要望を満たすためにな
されたものであり、その目的は良好な離型性が得られる
成形型を提供すると共に、この成形型を用いた所定表面
形状を有する物品の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to satisfy the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to provide a mold having good mold releasability and an article having a predetermined surface shape using the mold. It is to provide a manufacturing method of.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、ゾルゲル材料
を基材と成形型との間に密着させて膜状に配置し、つい
で加熱して前記成形型の表面形状を反転させた形状の表
面を有するゲル化膜が基材表面に被覆された、所定表面
形状を有する物品の製造方法において、前記成形型は、
少なくとも表面がチタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ケイ
素(Si)、およびこれらの酸化物からなる群より選ばれた
少なくとも1種の材質からなる成形型基体の表面に、白
金(Pt)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、および銀(A
g)からなる群より選ばれた少なくとも1種の金属から
なる付着性強化層、およびその付着性強化層の上に金
(Au)からなる離型層が被覆されたものであることを特
徴とする所定表面形状を有する物品の製造方法である。
According to the present invention, a sol-gel material is arranged in a film shape by closely adhering it between a substrate and a mold, and then heated to reverse the surface shape of the mold. In a method for producing an article having a predetermined surface shape, wherein a gelling film having a surface is coated on a substrate surface, the molding die includes:
Platinum (Pt), copper (Pt), copper (Ct), at least the surface of a mold substrate made of at least one material selected from the group consisting of titanium (Ti), aluminum (Al), silicon (Si), and oxides thereof. (Cu), palladium (Pd), and silver (A
g) an adhesion enhancing layer made of at least one metal selected from the group consisting of: and gold on the adhesion enhancing layer.
A method for producing an article having a predetermined surface shape, wherein the article has a release layer made of (Au).

【0009】本発明における成形型の最表面の離型膜と
して金が用いられる。金は、ゾルゲル材料に対する良好
な離型性、ゾルゲル材料に対する押圧に耐えうる機械的
強度、耐熱性、耐腐食性、および耐酸化性を有するので
離型膜として優れた材料である。金の離型膜の厚みはあ
まり小さすぎると、繰り返し使用の回数が少なくなり、
また膜の厚みが大きすぎると、型の転写性が悪化する。
従って離型膜の厚みは200〜1000nmであること
が好ましく、より好ましくは400〜600nmであ
る。離型膜は、表面が平滑であるほど離型性が高いこと
から、スパッタ法、真空蒸着法、無電解メッキ法、電解
メッキ法、箔張り付け法などにより均一、かつ、平滑に
成膜されていることが好ましい。
In the present invention, gold is used as the release film on the outermost surface of the mold. Gold is an excellent material as a release film because it has good mold release properties for sol-gel materials, mechanical strength enough to withstand pressure on sol-gel materials, heat resistance, corrosion resistance, and oxidation resistance. If the thickness of the gold release film is too small, the number of repeated use is reduced,
When the thickness of the film is too large, the transferability of the mold is deteriorated.
Therefore, the thickness of the release film is preferably 200 to 1000 nm, more preferably 400 to 600 nm. The release film is more uniform and smoother by sputtering, vacuum evaporation, electroless plating, electrolytic plating, foil bonding, etc., because the smoother the surface, the higher the release properties. Is preferred.

【0010】本発明の成形型は、前記離型膜の下に、す
なわち成形型基体の表面と前記離型膜との間に、白金
(Pt)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、および銀(Ag)
からなる群より選ばれた少なくとも1種の金属からなる
付着性強化層を有する。具体的には白金(Pt)、銅(Cu)、
パラジウム(Pd)、銀(Ag)またはこれらの合金の層が、成
形型基体の表面に沿って所定厚みで被覆されている。付
着性強化層は、離型膜を成形型基体に強固に付着させる
とともに、離型膜がその成膜時に成形型基体の表面層に
混合することを防止し、純粋な離型膜を形成するための
保護層としても役立っている。成形型基体表面との付着
性および保護に特に優れている金属は白金(Pt)である。
付着性強化層の厚みがあまり小さすぎると離型膜と成形
型基体表面との付着性を強めることができず、また離型
膜組成が純粋な金でなくなる。逆に厚みがあまりに大き
すぎると型の転写性が悪化する。従って付着性強化層の
厚みは50〜400nmであることが好ましく、より好
ましくは100〜200nmである。付着性強化層は、
スパッタ法、真空蒸着法、無電解メッキ法、電解メッキ
法、などにより均一、かつ、平滑に成膜されていること
が好ましい。
[0010] The molding die of the present invention comprises platinum under the release film, that is, between the surface of the mold base and the release film.
(Pt), copper (Cu), palladium (Pd), and silver (Ag)
Having an adhesion enhancing layer made of at least one metal selected from the group consisting of: Specifically, platinum (Pt), copper (Cu),
A layer of palladium (Pd), silver (Ag) or an alloy thereof is coated at a predetermined thickness along the surface of the mold base. The adhesion-enhancing layer firmly adheres the release film to the mold substrate, prevents the release film from mixing with the surface layer of the mold substrate during the film formation, and forms a pure release film. It also serves as a protective layer. Platinum (Pt) is a metal that is particularly excellent in adhesion and protection with the surface of the mold base.
If the thickness of the adhesion reinforcing layer is too small, the adhesion between the release film and the surface of the mold base cannot be enhanced, and the composition of the release film is not pure gold. Conversely, if the thickness is too large, the transferability of the mold deteriorates. Therefore, the thickness of the adhesion enhancing layer is preferably from 50 to 400 nm, more preferably from 100 to 200 nm. The adhesion enhancing layer is
It is preferable that the film is uniformly and smoothly formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, an electroless plating method, an electrolytic plating method, or the like.

【0011】本発明の成形型基体は少なくとも表面がチ
タン(Ti)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、およびこれ
らの酸化物からなる群より選ばれた少なくとも1種の材
質からなる。この成形型基体は、チタン、アルミニウ
ム、ケイ素、チタン酸化物、アルミニウム酸化物または
ケイ素酸化物からなる一体のものでもよいが、例えばケ
イ素、ガラス(石英ガラスを含む)、樹脂、金属または
これらの複合体からなる型芯材の表面(離型膜が被覆さ
れる表面)に、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ケイ素
(Si)、およびこれらの酸化物からなる群より選ばれた少
なくとも1種の材質からなる下地層を設けたものでもよ
い。成形型基体の表面を上記材質とすることにより、離
型膜および付着性強化層が成形型基体に強固に付着する
ので、離型膜が成形型から剥げ落ちるおそれがなく耐久
性が向上する。下地層は20〜300nmであることが
好ましく、より好ましくは50〜100nmである。下
地層は、スパッタ法、真空蒸着法、無電解メッキ法、電
解メッキ法、などにより均一、かつ、平滑に成膜されて
いることが好ましい。成形型基体の一例として、例えば
シリコンまたは石英ガラスの型芯材の表面にチタンを真
空蒸着したものを挙げることができる。
The mold base of the present invention has at least a surface made of at least one material selected from the group consisting of titanium (Ti), aluminum (Al), silicon (Si), and oxides thereof. The molding substrate may be an integral one made of titanium, aluminum, silicon, titanium oxide, aluminum oxide or silicon oxide, but for example, silicon, glass (including quartz glass), resin, metal or a composite thereof. Titanium (Ti), aluminum (Al), silicon
An underlayer made of at least one material selected from the group consisting of (Si) and these oxides may be provided. When the surface of the mold base is made of the above-described material, the release film and the adhesion enhancing layer are firmly adhered to the mold base, and the durability is improved without the possibility that the release film is peeled off from the mold. The underlayer preferably has a thickness of 20 to 300 nm, more preferably 50 to 100 nm. The underlayer is preferably formed uniformly and smoothly by a sputtering method, a vacuum evaporation method, an electroless plating method, an electrolytic plating method, or the like. As an example of the molding die substrate, for example, a substrate obtained by vacuum-depositing titanium on the surface of a silicon or quartz glass core material can be mentioned.

【0012】上記型芯材の材質としては離型膜に近似し
た膨張係数を有するものを選ぶことが好ましい。樹脂か
らなる型芯材は、微細な加工が容易にでき、所望の形状
に容易に成形しやすいという利点があり、ガラスまたは
金属の型芯材は耐熱性および機械的強度が高く、耐久性
に優れている。
It is preferable to select a material having an expansion coefficient similar to that of the release film as the material of the mold core. Mold cores made of resin have the advantage that they can be easily micro-processed and easily formed into a desired shape, and glass or metal mold cores have high heat resistance and mechanical strength, and are durable. Are better.

【0013】本発明における成形型はその表面に凹部ま
たは凸部が設けられている。凹凸部としては、例えば球
状、円錐状、角錐状や断面任意形状のスリット状等を例
示できる。そして、球状、円錐状、角錐状は離型膜の全
域あるいは部分的に任意数設けられる。一方、凹部とし
てスリットを設ける場合、スリットは直線状、曲線状に
任意条設けても良く、複数条設ける場合には同心円状、
格子状に設けてもよい。
The mold according to the present invention has a concave portion or a convex portion on its surface. Examples of the concavo-convex portion include a spherical shape, a conical shape, a pyramid shape, and a slit shape having an arbitrary cross section. The spherical, conical, and pyramidal shapes are provided in an arbitrary number in the entire or partial area of the release film. On the other hand, when a slit is provided as a concave portion, the slit may be provided linearly or arbitrarily in a curved shape.
It may be provided in a lattice shape.

【0014】上記成形型基体は例えば表面が平坦なガラ
ス基板の表面を精密にエッチングして、目的とする形状
の、例えば凹型を形成する。またこれを種型として、無
電解および電解めっき法で凸型の金属母型を作製でき
る。また上記凹型を母型として、上記めっき法で凸型の
金属種型を作製し、さらにこの種型に上記めっき法で、
凹型の金属母型を作製できる。これら凸型または凹型の
母型を、本発明における型芯材として用いることができ
る。なお上記のめっき法ではニッケル、クロム等の金属
が好ましく用いられる。また上記の方法で作製した種型
を用いて、紫外線硬化性樹脂で2P成型法により樹脂製
母型を作製し、これを本発明における型芯材として用い
ることもできる。
The above-mentioned mold base is formed by, for example, precisely etching the surface of a glass substrate having a flat surface to form a concave shape having a desired shape. Using this as a seed mold, a convex metal matrix can be produced by electroless and electrolytic plating methods. Also, using the concave mold as a mother mold, a convex metal seed mold is produced by the plating method, and the seed mold is further plated by the plating method.
A concave metal matrix can be manufactured. These convex or concave mother dies can be used as the mold core material in the present invention. In the above plating method, metals such as nickel and chromium are preferably used. Further, using the seed mold produced by the above-described method, a resin mold can be produced by a 2P molding method using an ultraviolet curable resin, and this can be used as a mold core material in the present invention.

【0015】本発明により製造される所定表面形状を有
する物品は、その表面に、前記成形型の表面形状を反転
させた形状の表面を有するゲル化膜を有する。従って前
記成形型の表面を所望の形状にしておくことにより、寸
法精度の高い読みとり専用光学式情報記録媒体(CD-RO
M)、平板マイクロレンズあるいは、グレーティング素
子等の各種光学部品などの所定表面形状を有する物品を
製造できることになる。
The article having a predetermined surface shape produced by the present invention has on its surface a gelled film having a surface having a shape inverted from the surface shape of the mold. Therefore, by setting the surface of the mold to a desired shape, a read-only optical information recording medium (CD-RO
M), an article having a predetermined surface shape such as a flat microlens or various optical components such as a grating element can be manufactured.

【0016】本発明に製造方法において、ゾルゲル材料
の原料としては、ジアルキルジアルコキシシラン、アル
キルトリアルコキシシラン、アリール基またはアリール
基置換体を含有するトリアルコキシシラン、アリール基
またはアリール基置換体を2個含有するジアルコキシシ
ラン、アリール基またはアリール基置換体を含有するト
リハロゲン化シラン、アリール基またはアリール基置換
体を2個含有するジハロゲン化シラン、フッ素含有アル
キルトリアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン、
テトラアルコキシチタン、テトラアルコキシジルコニウ
ム、トリアルコキシアルミニウム、テトラハロゲン化シ
ラン、テトラハロゲン化チタニウム、テトラハロゲン化
ジルコニウム、トリラハロゲン化アルミニウム、などが
用いられる。これらの中の好ましい組み合わせの一例と
して、(A) 下記式(1)で表されるシラン化合物、
In the production method according to the present invention, the raw material of the sol-gel material may be a dialkyl dialkoxy silane, an alkyl trialkoxy silane, a trialkoxy silane containing an aryl group or an aryl group substituent, an aryl group or an aryl group substituent. A dialkoxysilane, a trihalogenated silane containing an aryl group or a substituted aryl group, a dihalogenated silane containing two substituted aryl groups or an aryl group, a fluorine-containing alkyltrialkoxysilane, a tetraalkoxysilane,
Tetraalkoxytitanium, tetraalkoxyzirconium, trialkoxyaluminum, tetrahalogenated silane, titanium tetrahalide, zirconium tetrahalide, aluminum trilahalide, and the like are used. As an example of a preferable combination among these, (A) a silane compound represented by the following formula (1),

【化1】R1 mSiX4-m ・・(1) ここでR1はアルキル基であり、そしてXはアルコキシ
ル基またはハロゲン原子であり、mは1または2であ
る、(B) 下記式(2)で表されるシラン化合物、
## STR1 ## R 1 m SiX 4-m ·· (1) wherein R 1 is an alkyl group and X is an alkoxyl group or a halogen atom, m is 1 or 2, (B) the following formula A silane compound represented by (2),

【化2】R2SiY3 ・・(2) ここでR2はアリール基または置換アリール基であり、
Yはアルコキシル基またはハロゲン原子である、および
(C) 下記式(3)で表されるシラン化合物、
R 2 SiY 3 ... (2) wherein R 2 is an aryl group or a substituted aryl group;
Y is an alkoxyl group or a halogen atom, and (C) a silane compound represented by the following formula (3):

【化3】R3SiZ3 ・・(3) ここでR3はフッ素含有アルキル基であり、そしてZは
アルコキシル基またはハロゲン原子である、を、上記
(A)成分を0〜95モル%、(B)成分を0〜95モ
ル%、ただし(A)成分と(B)成分の合計は30〜1
00モル%(好ましくは30〜95モル%)、(C)成
分を0〜70モル%(好ましくは5〜70モル%)含有
するゾルゲル材料の原料を挙げることができる。以下こ
のゾルゲル材料について詳述する。
## STR3 ## R 3 SiZ 3 · · (3) wherein R 3 is a fluorine-containing alkyl group, and Z is an alkoxyl group or a halogen atom, a, the component (A) 0 to 95 mol%, Component (B) is 0 to 95 mol%, provided that the total of components (A) and (B) is 30 to 1%.
Raw materials for sol-gel materials containing 00 mol% (preferably 30 to 95 mol%) and 0 to 70 mol% (preferably 5 to 70 mol%) of the component (C). Hereinafter, this sol-gel material will be described in detail.

【0017】本発明におけるゾルゲル材料の原料として
は、(A)成分および(B)成分の少なくとも一方なら
びに(C)成分の混合液に溶媒としてアルコールを加え
る。加えるアルコールとしては、炭素数1〜4の低級ア
ルコール、特に沸点が小さなメタノール、エタノールが
好適に用いられる。その理由は加水分解後に、比較的に
低い温度の熱処理で速やかに溶液中からアルコールを除
去できるからである。加えるアルコールの量は、モル比
で表して、(A)成分、(B)成分および(C)成分の
合計に対して0.3〜3倍が好ましく、より好ましくは
0.5〜1.5倍である。
As a raw material of the sol-gel material in the present invention, an alcohol is added as a solvent to a mixed solution of at least one of the components (A) and (B) and the component (C). As the alcohol to be added, a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, particularly, methanol or ethanol having a small boiling point is suitably used. The reason is that after the hydrolysis, the alcohol can be quickly removed from the solution by a heat treatment at a relatively low temperature. The amount of alcohol to be added is preferably from 0.3 to 3 times, more preferably from 0.5 to 1.5 times, in terms of molar ratio, the total of the components (A), (B) and (C). It is twice.

【0018】このゾルゲル材料の原料には(A)成分、
(B)成分および(C)成分を加水分解するための触媒
が添加される。触媒としては酸触媒が好ましく用いら
れ、酸触媒には、蟻酸、酢酸、テトラフロロ酢酸、プロ
ピオン酸、しゅう酸、塩酸、硝酸、硫酸のうち少なくと
も一つの酸触媒を水溶液の形で用いることが好ましい。
添加する酸触媒の量は、酸の種類およびプロトン酸とし
ての強さ(弱酸、強酸)によって異なるが、少なすぎる
と加水分解・撒水縮合反応の進行が遅くなり、多すぎる
と縮合反応が進みすぎて分子量が大きくなりすぎ、沈殿
物や塗布液のゲル化を生じやすくなるので好ましくな
い。前記膜形成用液が、その中に未加水分解物の形の前
記シラン化合物(A)、(B)および(C)を、前記原
料溶液中の前記シラン化合物(A)、(B)および
(C)の含有量に対して、0.5〜40%および0.5
〜60%の量それぞれ含有させることを容易にするため
には、これらの酸触媒の中で、弱酸である有機酸が好ま
しく用いられる。有機酸の中で、特に蟻酸が、分子量が
小さく蒸発しやすいので好ましく用いられる。添加する
酸触媒の量は、例えば、酸触媒として蟻酸を用いる場合
については、モル比で表して、(A)、(B)および
(C)成分の合計を1モルとした場合、0.5ミリモル
〜5ミリモルが好ましく、より好ましくは0.7ミリモ
ル〜2ミリモルである。
The raw material of the sol-gel material includes component (A),
A catalyst for hydrolyzing the components (B) and (C) is added. As the catalyst, an acid catalyst is preferably used. As the acid catalyst, it is preferable to use at least one acid catalyst among formic acid, acetic acid, tetrafluoroacetic acid, propionic acid, oxalic acid, hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid in the form of an aqueous solution.
The amount of the acid catalyst to be added varies depending on the type of the acid and the strength as a protonic acid (weak acid, strong acid). If the amount is too small, the progress of the hydrolysis / spraying condensation reaction is slow, and if it is too large, the condensation reaction is too advanced. The molecular weight becomes too large, and a precipitate or a coating solution is apt to gel, which is not preferable. The film-forming liquid contains the silane compounds (A), (B) and (C) in the form of unhydrolyzed product therein, and the silane compounds (A), (B) and ( 0.5 to 40% and 0.5 with respect to the content of C)
Among these acid catalysts, an organic acid which is a weak acid is preferably used in order to make it easier to contain each of them in an amount of up to 60%. Among organic acids, formic acid is particularly preferably used because of its low molecular weight and easy evaporation. The amount of the acid catalyst to be added is, for example, in the case where formic acid is used as the acid catalyst, expressed as a molar ratio, and 0.5% when the total of the components (A), (B) and (C) is 1 mol. It is preferably from 5 mmol to 5 mmol, more preferably from 0.7 mmol to 2 mmol.

【0019】また、水は加水分解に必要な化学量論比以
上加えることが好ましい。水の添加量が化学量論比より
少ないとゲル化のための熱処理時に未反応のシラン化合
物(A)、(B)および(C)が揮発しやすくなるから
である。通常、水の添加量は、触媒水溶液の水も含め
て、必要な化学量論比の1.1〜30倍であり、モル比
で表して、(A)、(B)および(C)成分の合計に対
して2〜20倍が好ましく、より好ましくは3〜10倍
である。なお、本発明により製造される物品、例えば光
学素子が各種メモリーその他の電子回路に近接して用い
られる場合には、光学素子中に塩素が含有しているとこ
れら電子回路の寿命を低下させるおそれがあるので、上
記酸触媒として塩素を含まないものを使用することが好
ましい。
It is preferable that water is added in a stoichiometric ratio necessary for hydrolysis. If the amount of water added is less than the stoichiometric ratio, unreacted silane compounds (A), (B) and (C) tend to volatilize during heat treatment for gelation. Usually, the amount of water to be added is 1.1 to 30 times the required stoichiometric ratio, including the water of the aqueous catalyst solution, and is expressed as a molar ratio, and the components (A), (B) and (C) Is preferably 2 to 20 times, more preferably 3 to 10 times the total of In addition, when an article manufactured by the present invention, for example, an optical element is used in proximity to various memories and other electronic circuits, the chlorine contained in the optical element may shorten the life of these electronic circuits. Therefore, it is preferable to use a chlorine-free acid catalyst as the acid catalyst.

【0020】本発明において、ゾルゲル材料の原料であ
る、(A)成分および(B)成分の少なくとも一方、
(C)成分、アルコール溶媒、水および触媒からなる溶
液を、例えば室温で、90〜120分間、攪拌しながら
保持して各アルコキシシランを加水分解させてゾルゲル
材料が調製される。その後、さらに室温〜140℃、より
好ましくは70〜100℃で、6〜30時間保持して脱水・
重縮合反応を進行させるとともに、溶液中の溶媒、水、
および脱水・重縮合反応生成物であるアルコールおよび
水を気化・蒸発させることが好ましい。その結果、溶液
の質量および体積は当初の調合時の25〜35重量%お
よび容積%に減少する。これにより、成膜後の収縮をで
きるだけ抑制して膜のクラック発生を防止するととも
に、最終加熱時に膜中に気泡を生じさせることなく硬化
膜を形成できる。この脱水・重縮合反応を進めすぎる
と、溶液の粘度が高くなり過ぎて成形型または基材表面
への被覆が困難となる。また逆に脱水・重縮合反応を進
め方が不足すると、最終加熱時の膜中の気泡発生を防止
できなくなる。溶液の粘度が103ポイズ以下になるよ
うに温度、保持時間を選択することにより脱水・重縮合
反応の進め方を調節することが好ましい。
In the present invention, at least one of the components (A) and (B), which are the raw materials of the sol-gel material,
A solution comprising the component (C), the alcohol solvent, water and the catalyst is held at room temperature for 90 to 120 minutes with stirring to hydrolyze each alkoxysilane to prepare a sol-gel material. Thereafter, the mixture is further kept at room temperature to 140 ° C., more preferably at 70 to 100 ° C., for 6 to 30 hours to be dehydrated.
While the polycondensation reaction proceeds, the solvent in the solution, water,
It is preferable to vaporize and evaporate the alcohol and water which are the products of the dehydration / polycondensation reaction. As a result, the weight and volume of the solution is reduced to 25-35% by weight and volume% of the original formulation. Accordingly, shrinkage after film formation can be suppressed as much as possible to prevent cracking of the film, and a cured film can be formed without generating bubbles in the film at the time of final heating. If the dehydration / polycondensation reaction proceeds too much, the viscosity of the solution becomes too high, and it is difficult to coat the surface of the mold or the substrate. Conversely, if the method of conducting the dehydration / polycondensation reaction is insufficient, generation of bubbles in the film at the time of final heating cannot be prevented. It is preferable to control the method of conducting the dehydration / polycondensation reaction by selecting the temperature and the holding time so that the viscosity of the solution is 10 3 poise or less.

【0021】上述したゾルゲル材料を基材と成形型との
間に密着させて膜状に配置し、加熱して、前記成形型の
表面形状を反転させた形状の表面を有するゲル膜が被覆
された、光学素子を成形するプロセスとしては、代表的
に下記2つの方法を挙げることができる。
The above-mentioned sol-gel material is closely adhered between a base material and a mold, and is arranged in a film form. The gel film having a surface in which the surface shape of the mold is inverted by heating is coated. The following two methods can be typically given as a process for molding an optical element.

【0022】第1の方法(以下型注ぎ法という)は成形
型にゾルゲル材料の液を注ぎ加熱し、物品基材を接触さ
せてさらに加熱することにより基材と成形膜を接合し、
離型後に最終加熱する方法である。すなわち微小な凹凸
形状を有する成形型を水平に保ち、粘度が103ポイズ
以下の液状のゾルゲル材料をその成形型の上に注いでゾ
ルゲル材料が成形型の凹みを埋め尽くすように満たす。
なお、注ぐ代わりに、その成形型をゾルゲル材料の浴に
浸漬したり、刷毛でゾルゲル材料の液をその成形型表面
に塗布する等の方法でもよい。その状態で、成形型上に
満たされたゾルゲル材料の粘度が104〜108ポイズに
なるまで、140〜180℃で20〜120分間保持し
て、脱水・重縮合反応を進ませる。
In a first method (hereinafter referred to as a mold pouring method), a liquid of a sol-gel material is poured into a mold, heated, and the article substrate is brought into contact with the liquid and further heated to join the substrate and the molded film.
This is a final heating method after release. That is, the mold having minute irregularities is kept horizontal, and a liquid sol-gel material having a viscosity of 10 3 poise or less is poured onto the mold, so that the sol-gel material fills the recesses of the mold.
Instead of pouring, the mold may be immersed in a bath of the sol-gel material, or a method of applying a liquid of the sol-gel material to the surface of the mold with a brush may be used. In this state, the sol-gel material filled on the mold is kept at 140 to 180 ° C. for 20 to 120 minutes until the viscosity of the sol-gel material becomes 10 4 to 10 8 poise to advance the dehydration / polycondensation reaction.

【0023】ついで基材を成形型の上に密着するように
接触させて、ゾルゲル材料を基材表面に、その間に空隙
を生じないように接触させ、その状態でさらに140〜
180℃で10〜120分間保持して、ゾルゲル材料の
脱水・重縮合反応をほぼ完了させてゲル化させる。つぎ
に、成形型を引き剥がして離型することにより、成形型
の凹凸形状を反転させた凹凸形状を表面に有する、柔ら
かいゲル化膜であるポリシロキサン膜が基材の表面に接
合された状態で形成される。あまり早期に前記離型を行
うと、ポリシロキサン膜が柔らか過ぎて自重でその表面
の凹凸形状が変形してしまうので、この変形が生じなく
なるまで上記加熱をおこなう。
Then, the base material is brought into close contact with the mold, and the sol-gel material is brought into contact with the surface of the base material so as not to form a gap therebetween.
The sol-gel material is kept at 180 ° C. for 10 to 120 minutes to substantially complete the dehydration / polycondensation reaction of the sol-gel material and to gel. Next, by peeling off the mold and releasing the mold, the polysiloxane film, which is a soft gelling film, having a concavo-convex shape obtained by inverting the concavo-convex shape of the mold, is bonded to the surface of the base material. Is formed. If the mold release is performed too early, the polysiloxane film is too soft and the surface irregularities are deformed by its own weight. Therefore, the above heating is performed until this deformation does not occur.

【0024】ついでこれを最終的に180〜350℃で
10〜150分間加熱することにより、ポリシロキサン
膜の残留シラノール基を重縮合させるとともに、重縮合
で発生した水分を気化させて、膜は厚み方向にわずかに
体積収縮して緻密な膜となる。このようにして成形型の
表面形状を反転させた形状の表面を有する膜が被覆され
た光学素子その他の物品が得られる。
Next, this is finally heated at 180 to 350 ° C. for 10 to 150 minutes to polycondensate the remaining silanol groups of the polysiloxane film and vaporize the water generated by the polycondensation, so that the film has a thickness. The volume shrinks slightly in the direction to form a dense film. In this way, an optical element or other article coated with a film having a surface having a shape inverted from the surface shape of the mold is obtained.

【0025】第2の成形方法(以下、基材注ぎ法とい
う)はゾルゲル材料の液を基板表面に直接に注ぎ加熱し
てその液膜が可塑性を持った時(液の粘度が104〜1
8ポイズになったとき)に成形型を物品基板表面の膜
に押し当て、そのままの状態で加熱し、転写成形後、成
形型を離型し、最終加熱を実施する方法である。すなわ
ち、物品基材の被覆すべき表面を水平に保ち、粘度が1
3ポイズ以下の液状のゾルゲル材料をその基材の上に
注いで所定の厚みになるようにゾルゲル材料を基材上に
膜状に広げる。その状態で、注がれたゾルゲル材料の粘
度が104〜108ポイズになるまで、140〜180℃
で20〜120分間保持して、脱水・重縮合反応を進ま
せる。ついで微小な凹凸形状を有する成形型を膜状のゾ
ルゲル材料の上に押し当てて圧力0.5〜120kg/
cm2、温度160℃〜350℃で60秒〜60分間、
保持して、ゾルゲル材料の脱水・重縮合反応をほぼ完了
させてゲル化させる。そして成形型を引き剥がすことに
より、成形型の凹凸形状を反転させた凹凸形状を表面に
有するゲル化膜であるポリシロキサン膜が基材の表面に
接合された状態で形成される。ついでこれを例えば18
0〜350℃で10〜150分間最終加熱することによ
り、ポリシロキサン膜の残留シラノール基を重縮合させ
るとともに、この重縮合で発生した水分を気化させて、
膜は厚み方向にわずかに体積収縮して緻密な膜となる。
このようにして成形型の表面形状を反転させた形状の表
面を有する膜が被覆された光学素子その他の物品が得ら
れる。
In the second molding method (hereinafter, referred to as a substrate pouring method), a liquid of a sol-gel material is directly poured onto a substrate surface and heated to obtain a plastic film (the viscosity of the liquid is 10 4 to 1).
0 pressing a mold to 8 when it is poise) to the membrane of the article substrate surface, a method of heating as is, after the transfer molding, and release the mold, carrying out final heating. That is, the surface of the article substrate to be coated is kept horizontal and the viscosity is 1
A liquid sol-gel material of not more than 0 3 poise is poured on the base material, and the sol-gel material is spread on the base material in a film shape so as to have a predetermined thickness. In that state, 140-180 ° C. until the viscosity of the poured sol-gel material becomes 10 4 to 10 8 poise.
For 20 to 120 minutes to advance the dehydration / polycondensation reaction. Then, a mold having minute irregularities is pressed on the film-like sol-gel material to apply a pressure of 0.5 to 120 kg /.
cm 2 , at a temperature of 160 ° C. to 350 ° C. for 60 seconds to 60 minutes,
By holding the sol-gel material, the dehydration / polycondensation reaction of the sol-gel material is almost completed and gelled. Then, by peeling the mold, a polysiloxane film, which is a gelled film having an uneven shape obtained by inverting the uneven shape of the mold on the surface, is formed in a state of being bonded to the surface of the base material. Then, for example, 18
By final heating at 0 to 350 ° C. for 10 to 150 minutes, the remaining silanol groups of the polysiloxane film are polycondensed, and the water generated by the polycondensation is vaporized,
The film shrinks slightly in the thickness direction to form a dense film.
In this way, an optical element or other article coated with a film having a surface having a shape inverted from the surface shape of the mold is obtained.

【0026】このようにして、本発明によれば、350
℃に耐える耐熱性に優れ、最大厚み(表面の凹凸の凸部
で測った膜厚)が1μm〜1mm、好ましくは20〜1
50μmで、一般のガラスの屈折率に近い1.50〜
1.54の屈折率を有し、微細な凹凸形状、例えば、1
μm〜500μmの範囲内の所定値の幅(凹凸ピッチ)
および5〜500μmの範囲内の所定値の高さを有する
表面凹凸を、主表面に沿ってまたは主表面に垂直な方向
に沿って形成されたオルガノポリシロキサンからなる膜
が平坦板状または曲面板状の基材上に形成される。
Thus, according to the present invention, 350
Excellent heat resistance to withstand temperature of 1 ° C. and a maximum thickness (film thickness measured at the convex portions of the surface irregularities) of 1 μm to 1 mm, preferably 20 to 1 mm
1.50 μm, close to the refractive index of general glass 1.50
It has a refractive index of 1.54 and a fine uneven shape, for example, 1
Predetermined value width (concavo-convex pitch) in the range of μm to 500 μm
And a film made of an organopolysiloxane formed along the main surface or along a direction perpendicular to the main surface with surface irregularities having a height of a predetermined value in the range of 5 to 500 μm. It is formed on a substrate in a shape.

【0027】この発明に用いる基材としては、平板状、
曲板状などの形状のものが用いられる。基材として20
0℃と20℃における基材表面の反り量(基材の表面方
向の単位長さあたりのその表面に垂直な方向の熱変形長
さ)が1cmあたり±5μm以内であることが望まし
い。反り量がこの範囲を越えると膜の成形過程において
基板と膜が界面で剥離もしくは膜に亀裂を生じるおそれ
があるので、基材の材料、寸法、形状を選ぶことが好ま
しい。
The base material used in the present invention is a flat plate,
A shape such as a curved plate is used. 20 as base material
It is desirable that the amount of warpage of the substrate surface at 0 ° C. and 20 ° C. (thermal deformation length in a direction perpendicular to the surface per unit length in the surface direction of the substrate) is within ± 5 μm per cm. If the amount of warpage exceeds this range, the substrate and the film may peel or crack at the interface during the film forming process. Therefore, it is preferable to select the material, dimensions and shape of the substrate.

【0028】また、この基材は1.5x10-5/℃以下
の線膨張率を有することが好ましい。基材の線膨張率が
1.5x10-5/℃を超えると、例えばポリプロピレン
(9〜15x10-5/℃)のような高い熱膨張係数を有す
るプラスチックス基材の場合、オルガノポリシロキサン
膜の成形過程において基材と膜が界面で剥離したり、膜
に亀裂を生じるからである。通常の無機ガラスは1.5
x10-5/℃以下の線膨張率を有する。また基材の少な
くとも表面は酸化物であることが好ましい。もしオルガ
ノポリシロキサン膜と接する基材表面が酸化物でない場
合、膜の成形過程において付着強度が下がり、場合によ
っては基材と膜が界面で剥離を生じるからである。好ま
しい基材の材質の例として、珪酸塩系ガラス、ホウ酸系
ガラス、リン酸系ガラス等の酸化物ガラス、石英、セラ
ミックス、シリコン、金属、エポキシ樹脂、ガラス繊維
強化ポリスチレンなどを挙げることができる。金属はそ
のままではオルガノポリシロキサン膜が接合しないが、
予め金属の表面を酸化剤で処理しておけば基材として使
用することができる。
The substrate preferably has a coefficient of linear expansion of 1.5 × 10 −5 / ° C. or less. If the linear expansion coefficient of the substrate is more than 1.5 × 10 -5 / ° C., if a plastics substrate having a high thermal expansion coefficient such as polypropylene (9~15x10 -5 / ℃), the organopolysiloxane film This is because, during the molding process, the base material and the film are separated at the interface or the film is cracked. Normal inorganic glass is 1.5
It has a coefficient of linear expansion of less than x10 -5 / ° C. Preferably, at least the surface of the substrate is an oxide. If the surface of the substrate in contact with the organopolysiloxane film is not an oxide, the adhesive strength is reduced in the process of forming the film, and in some cases, the substrate and the film are separated at the interface. Examples of preferable materials of the base material include silicate glass, borate glass, oxide glass such as phosphate glass, quartz, ceramics, silicon, metal, epoxy resin, glass fiber reinforced polystyrene, and the like. . The organopolysiloxane film does not bond with the metal as it is,
If the surface of the metal is treated in advance with an oxidizing agent, it can be used as a substrate.

【0029】また本発明における基材として、所望の波
長の光、例えば可視域、紫外域、または赤外域の光に対
して透明な物体が用いられる場合、本発明の所定表面形
状を有する物品は、レンズ、回折格子、プリズムなどの
透過型光学素子として機能を発揮することができる。ま
た、基材として透明体または不透明体を使用する場合
は、オルガノポリシロキサン膜の上に金属(アルミニウ
ム、銀、等)や誘電体膜(フッ化マグネシウム、酸化チ
タン等)を形成するなどして反射型回折格子、フレネル
フレクタ等の反射型光学素子、CD-ROMその他の情報記録
媒体としての利用が適当である。
When an object transparent to light of a desired wavelength, for example, visible light, ultraviolet light or infrared light is used as the substrate in the present invention, the article having the predetermined surface shape of the present invention is Function as a transmission optical element such as a lens, a diffraction grating, and a prism. When a transparent or opaque material is used as the substrate, a metal (aluminum, silver, etc.) or a dielectric film (magnesium fluoride, titanium oxide, etc.) is formed on the organopolysiloxane film. It is suitable for use as reflective optical elements such as reflective diffraction gratings and Fresnel reflectors, CD-ROMs and other information recording media.

【0030】また上記ゾルゲル材料として、比較的反応
性に乏しいメチル基、エチル基、イソプロピル基、3,
3,3−トリフルオロプロピル基、フェニル基のような
官能基を有するものを用いて成型された所定表面形状を
有する物品の表面は、ゾルゲル材料に対して良好な離型
性を示す。従ってこの所定表面形状を有する物品は、金
の離型膜等を必要とせず、そのままゾルゲル材料の成形
型として利用することができ、その成形型の表面を反転
した表面形状を有する物品を製造することができる。
As the sol-gel material, methyl, ethyl, isopropyl, and 3, which are relatively less reactive,
The surface of an article having a predetermined surface shape molded using one having a functional group such as a 3,3-trifluoropropyl group or a phenyl group shows a good release property with respect to a sol-gel material. Therefore, the article having this predetermined surface shape can be used as it is as a mold for a sol-gel material without requiring a gold release film or the like, and produces an article having a surface shape obtained by inverting the surface of the mold. be able to.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。本発明の成形型は、
(1)例えば読みとり専用光学式情報記録媒体(CD-RO
M)、平板マイクロレンズあるいはグレーティング素子
等の各種光学部品を製造するための成形型とされるか、
または、(2)上記光学部品を製造するために、レプリ
カ成形型を製造するマスター成形型とされる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The mold of the present invention,
(1) For example, a read-only optical information recording medium (CD-RO
M), a mold for manufacturing various optical components such as flat microlenses or grating elements,
Or (2) a master mold for producing a replica mold for producing the optical component.

【0032】以下、主として、上記(2)のマスター成
形型とする場合を例に挙げ、詳細に説明する。図1にお
いて、マスター成形型10は、レプリカ成形型11を製
造するために、プレス装置(図示せず)の中に配置さ
れ、平板状の保持体12と、保持体12の下面に固定さ
れた板状の成形型基体およびその基体の成形側表面に設
けた付着性強化層17、およびその上に設けた離型膜1
5とを含んで構成され、成形型基体は型芯材13および
その表面に設けた下地層18とからなる。
Hereinafter, the case of using the master mold of the above (2) as an example will be mainly described in detail. In FIG. 1, a master mold 10 is disposed in a press (not shown) to manufacture a replica mold 11, and is fixed to a flat holding member 12 and a lower surface of the holding member 12. Plate-shaped mold base, adhesion enhancing layer 17 provided on the molding side surface of the base, and release film 1 provided thereon
The molding die base is composed of a mold core material 13 and a base layer 18 provided on the surface thereof.

【0033】型芯材13は、例えば樹脂、シリコンウエ
ハー、ガラス、金属およびこれらの結合物のうちのいず
れかであり、具体的には、離型膜15およびゾルゲル材
料に近似した膨張係数が得られるようなエポキシ樹脂、
シリコンウエハー(Si)、石英ガラス、アルミニウム(A
l)、銀(Ag)、クロム鋼(SUS)、真鍮を含む銅(Cu)系合
金、ニッケル(Ni)系合金等が採用されている。
The mold core 13 is, for example, any one of resin, silicon wafer, glass, metal and a combination thereof. Specifically, the mold core 13 has an expansion coefficient similar to that of the release film 15 and the sol-gel material. Epoxy resin,
Silicon wafer (Si), quartz glass, aluminum (A
l), silver (Ag), chrome steel (SUS), copper (Cu) -based alloys including brass, nickel (Ni) -based alloys, and the like.

【0034】ここで、型芯材13として例えばエポキシ
樹脂等の樹脂を採用した場合、ガラス製あるいは金属製
の型芯材を用いた場合に比較して加工成形が容易であ
る。一方、型芯材13として例えばシリコンウエハー(S
i)、石英ガラス、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、クロム鋼
(SUS)、真鍮を含む(Cu)系合金、ニッケル(Ni)系合金等
のガラスや金属等を採用した場合、樹脂製の型芯材を用
いた場合に比較して良好な強度および耐熱性が得られ
る。なお、型芯材13がエポキシ樹脂の場合、ゾルゲル
材料の加熱成形時の熱および圧力に耐えられるように、
ガラスあるいは金属等の保持体を備えることが好まし
い。
Here, when a resin such as an epoxy resin is used as the mold core 13, it is easier to process and mold than when a glass or metal mold core is used. On the other hand, for example, a silicon wafer (S
i), quartz glass, aluminum (Al), silver (Ag), chrome steel
When using glass or metal such as (SUS), brass-containing (Cu) -based alloy, nickel (Ni) -based alloy, etc., better strength and heat resistance than when using resin core material Is obtained. In addition, when the mold core 13 is an epoxy resin, in order to withstand heat and pressure during heat molding of the sol-gel material,
It is preferable to provide a support such as glass or metal.

【0035】この型芯材13は、レプリカ成形型11に
対面する表面に複数の溝が形成されている。各溝は、そ
れぞれ断面形状が同一寸法の略V字状とされ、互いに平
行配置されている。この型芯材13の表面に後述の下地
層18、付着性強化層17、および離型膜15が被覆さ
れ、成形型10の表面14には型芯材13表面の溝と同
じ形状の溝16が形成されている。
The mold core 13 has a plurality of grooves formed on the surface facing the replica mold 11. Each groove has a substantially V-shaped cross-sectional shape and the same dimension, and is arranged in parallel with each other. The surface of the mold core 13 is coated with a base layer 18, an adhesion enhancing layer 17, and a release film 15, which will be described later, and the surface 14 of the mold 10 has a groove 16 having the same shape as the groove on the surface of the mold core 13. Are formed.

【0036】図2に示すように、このような型芯材13
は、その成形側表面14全域にわたって、型芯材13と
の親和性の良い下地層18が設けられている。具体的に
はチタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)および/
またはその酸化膜が形成されている。下地層18は、8
0nmの膜厚を有する。もし、型芯材13がチタン(T
i)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、およびこれらの酸
化物からなる群より選ばれた少なくとも1種の材質から
なる場合は、この下地層18は無くてもよい。
As shown in FIG. 2, such a mold core 13
Is provided with an underlayer 18 having good affinity with the mold core 13 over the entire molding side surface 14. Specifically, titanium (Ti), aluminum (Al), silicon (Si) and / or
Alternatively, an oxide film thereof is formed. The underlayer 18
It has a thickness of 0 nm. If the mold core 13 is made of titanium (T
The base layer 18 may not be provided when the base layer 18 is made of at least one material selected from the group consisting of i), aluminum (Al), silicon (Si), and oxides thereof.

【0037】付着性強化層(保護膜)17は、下地層1
8に沿って形成され具体的には白金(Pt)、銅(Cu)、パラ
ジウム(Pd)、銀(Ag)およびこれらの合金であり、下地層
18の最長層に沿って形成されている。これらの金属の
うち、下地層との密着性に特に優れている金属は、白金
(Pt)である。
The adhesion reinforcing layer (protective film) 17 is
8, specifically, platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), silver (Ag) and alloys thereof, and are formed along the longest layer of the underlayer 18. Among these metals, the one that is particularly excellent in adhesion to the underlayer is platinum.
(Pt).

【0038】離型膜15は、金(Au)で形成され、付着性
強化層17に沿って形成されている。この離型膜15
は、表面が平滑であるほど離型性が高いことから、スパ
ッタ法、蒸着法、またはメッキ法により均一、かつ、平
滑に成膜されていることが好ましい。また金(Au)は耐熱
性、耐腐食性の点でも優れている。金(Au)膜に最も接着
性の優れた付着性強化層の組成は、白金(Pt)である。
The release film 15 is formed of gold (Au) and is formed along the adhesion enhancing layer 17. This release film 15
It is preferable that the film be uniformly and smoothly formed by a sputtering method, a vapor deposition method, or a plating method because the smoother the surface, the higher the releasability. Gold (Au) is also excellent in heat resistance and corrosion resistance. The composition of the adhesion enhancing layer having the best adhesion to the gold (Au) film is platinum (Pt).

【0039】一方、レプリカ成形型11は、図1および
図2に示すように、例えば石英ガラス等により形成され
た平板状の基板19と、プレス成形前は、基板19上に
一定の厚みで塗布されたゾルゲル材料21(図2で二点
鎖線で示す)とで構成され、プレス成形後には、ゾルゲ
ル材料21は成形型10の表面形状を反転して転写した
表面形状を有するゲル化膜20となる。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, a replica mold 11 is coated with a flat substrate 19 made of, for example, quartz glass or the like, and is coated on the substrate 19 with a constant thickness before press molding. After press molding, the sol-gel material 21 is formed by inverting the surface shape of the mold 10 and transferring to the gelled film 20 having a surface shape obtained by press-molding the sol-gel material 21 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2). Become.

【0040】ゾルゲル材料としては、前述の(A)成
分、(B)成分および(C)成分を含むものでもよく、
また下記式(4)および(5)に示す有機無機複合体のうち
の少なくともいずれか一方を含むものでもよい。
The sol-gel material may contain the above-mentioned components (A), (B) and (C).
Further, it may be one containing at least one of the organic-inorganic composites represented by the following formulas (4) and (5).

【化4】RnSiX'4-n ・・・(4) ここで、Rは炭素数1ないし4の炭化水素基あるいは、
置換もしくは未置換のアリール基であり、X'はアルコ
キシル基またはハロゲン原子、nは1または2の整数で
ある。
R n SiX ′ 4-n (4) where R is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms or
A substituted or unsubstituted aryl group, X ′ is an alkoxyl group or a halogen atom, and n is an integer of 1 or 2.

【化5】MX''P ・・・(5) ここで、MはSi,Ti,Zr,Alのうちのいずれか
の金属原子、X'’はアルコキシル基またはハロゲン原
子、pは3または4の整数である。
Embedded image MX '' P ··· (5) wherein, M is Si, Ti, Zr, or a metal atom of Al, X '' is an alkoxyl group or a halogen atom, p is 3 or 4 Is an integer.

【0041】そして、このようなゾルゲル材料20とし
ては、シラン系は特に好ましい。その理由は、シラン系
のゾルゲル材料20を採用すれば、原料の加水分解、縮
重合反応が比較的穏やかに進行するため、プレス成形す
る際に必要な低粘度の状態を長く維持できる利点を有す
るからであり、また、低粘度を維持するために有効な有
機鎖を置換した式(4)で表される原料は、一般的で入手
しやすく、安価である点等の利点が得られる。
As such a sol-gel material 20, a silane-based material is particularly preferred. The reason is that the use of the silane-based sol-gel material 20 has an advantage that the hydrolysis and condensation polymerization of the raw materials proceed relatively gently, so that the low viscosity state required for press molding can be maintained for a long time. In addition, a raw material represented by the formula (4) in which an organic chain is substituted to be effective for maintaining a low viscosity has advantages such as being general, easily available, and inexpensive.

【0042】また、この実施形態におけるゾルゲル材料
20は、成形固化後に他のゾルゲル材料に対して良好な
離型性を示す官能基を有していることが好ましい。具体
的な官能基としては、比較的反応性に乏しいメチル基、
エチル基、イソプロピル基、3,3,3−トリフルオロ
プロピル基、フェニル基等を例示できる。
Further, the sol-gel material 20 in this embodiment preferably has a functional group which shows good releasability from other sol-gel materials after solidification. Specific functional groups include a relatively poorly reactive methyl group,
Examples thereof include an ethyl group, an isopropyl group, a 3,3,3-trifluoropropyl group, and a phenyl group.

【0043】次に、以上のような成形型10を用いたレ
プリカ成形型11の製造手順と、レプリカ成形型11を
用いた所定表面形状を有する物品の製造手順とを説明す
る。まず、プレス装置を起動させることにより、成形型
10をゾルゲル材料20に向かって接近させ、離型膜1
5を介して成形面14をゾルゲル材料20に一定時間、
かつ、一定圧力で押圧させると共に所定温度に加熱す
る。次に、成形型10をゾルゲル材料20から離型させ
てから、再びゾルゲル材料20を焼結することにより溶
媒を除去する。なお成形型10を離型させることなく加
熱しても良い。このように製造されたレプリカ成形型1
1は、成形面14に形成された各溝16を反転して転写
した表面形状となっている。
Next, a procedure for manufacturing the replica mold 11 using the above-described mold 10 and a procedure for manufacturing an article having a predetermined surface shape using the replica mold 11 will be described. First, by starting the press device, the mold 10 is brought closer to the sol-gel material 20, and the release film 1 is released.
5, the molding surface 14 is applied to the sol-gel material 20 for a certain time,
In addition, it is pressed at a constant pressure and heated to a predetermined temperature. Next, after the mold 10 is released from the sol-gel material 20, the solvent is removed by sintering the sol-gel material 20 again. The mold 10 may be heated without releasing the mold. Replica mold 1 thus manufactured
Reference numeral 1 denotes a surface shape obtained by inverting and transferring each groove 16 formed on the molding surface 14.

【0044】次に、このレプリカ成形型11を用いて、
別のゾルゲル材料に対して再びプレス成形して新たな所
定表面形状を有する物品を製造する。このように製造さ
れた所定表面形状を有する物品は、その表面が前述した
成形型10の成形面14と同一の形状および寸法を有
し、成形型10に対するレプリカとなる。このようなレ
プリカは、レプリカ成形型11の材料と同じ比較的反応
性に乏しい官能基を有するゾルゲル材料により形成され
ている場合には、レプリカ成形型11がプレス成形後に
容易に離型でき、このレプリカの表面には成形型10の
成形面14に形成された溝16が転写、再現された。こ
のレプリカに金(Au)反射コートを蒸着し、回折効率を測
定したところ、成形型10の回折効率と同じ値であっ
た。
Next, using this replica mold 11,
Another sol-gel material is pressed again to produce an article having a new predetermined surface shape. The article having a predetermined surface shape manufactured in this way has the same shape and dimensions as the molding surface 14 of the molding die 10 described above, and is a replica of the molding die 10. When such a replica is formed of a sol-gel material having a functional group having relatively low reactivity, which is the same as the material of the replica mold 11, the replica mold 11 can be easily released after press molding. The groove 16 formed on the molding surface 14 of the mold 10 was transferred and reproduced on the surface of the replica. A gold (Au) reflection coat was deposited on this replica, and the diffraction efficiency was measured. The result was the same value as the diffraction efficiency of the mold 10.

【0045】以上のような実施形態によれば、成形型1
0の成形面14に付着性強化層17および金の離型膜1
5が設けられているため、ゾルゲル材料20に対する良
好な離型性が得られ、そして離型膜15表面に酸化等の
経時変化が生じ難く、優れた耐久性を有する成形型が得
られ、また離型膜全体の強度が向上した成形型が得られ
る。従って、レプリカ成形型11を製造するにあたっ
て、これにより従来に比較してレプリカ成形型11の製
造工程を高速化できるとともに不良発生率を低下でき、
かつ、寸法精度を向上でき、1枚の成形型10からの採
取数を増大させることが出来る。
According to the above embodiment, the molding die 1
0 on the molding surface 14 and the release film 1 of gold.
5 is provided, good mold releasability with respect to the sol-gel material 20 is obtained, and a mold with excellent durability is obtained in which the surface of the mold release film 15 hardly undergoes a change with time such as oxidation. A mold having improved strength of the entire release film can be obtained. Therefore, in manufacturing the replica mold 11, it is possible to speed up the manufacturing process of the replica mold 11 and reduce the defect occurrence rate as compared with the related art,
In addition, the dimensional accuracy can be improved, and the number of samples from one molding die 10 can be increased.

【0046】また成形型芯材が、チタン(Ti)、アルミニ
ウム(Al)、ケイ素(Si)、およびこれらの酸化物からなる
群より選ばれた少なくとも1種の材質以外から構成され
る場合には、この型芯材の表面にこの材質の下地層が設
けられているため、離型膜が上記材質以外の成形型基体
に対して直接設けられている場合に比較して、離型膜が
成形型基体から剥離し難くすることができ、これにより
成形型の耐久性を向上できる。さらに、成形型芯材が樹
脂、シリコンウエハー(Si)、ガラス、金属およびこれら
の結合物のうちのいずれかである場合には、成形面14
の面積の大小に関わらず離型膜を容易に薄膜化すること
ができる。
In the case where the mold core is made of a material other than at least one material selected from the group consisting of titanium (Ti), aluminum (Al), silicon (Si) and oxides thereof. Since the underlayer of this material is provided on the surface of the mold core material, the release film is formed more in comparison with the case where the release film is directly provided on a mold substrate other than the above-mentioned materials. It can be made difficult to peel off from the mold base, thereby improving the durability of the mold. Further, when the mold core material is any of resin, silicon wafer (Si), glass, metal and a combination thereof, the molding surface 14
Regardless of the size of the area, the release film can be easily thinned.

【0047】そして、この成形型10によれば、成形面
14に凹部溝16その他の凹凸が設けられているため、
この成形型を用いて読み取り専用光学式情報記録媒体(C
D-ROM)、平板マイクロレンズあるいはグレーティング素
子等の各種光学部品を製造できることになる。
According to the molding die 10, since the molding surface 14 is provided with the concave groove 16 and other irregularities,
Using this mold, a read-only optical information recording medium (C
Various optical components such as a D-ROM), a flat microlens or a grating element can be manufactured.

【0048】また、このような光学部品を製造するため
に、この成形型10を、レプリカ成形型11を製造する
マスター成形型として使用することができる。そして、
このレプリカ成形型11は、前述のように構成された成
形型10を押圧することにより成型されるため、従来に
比較して製造工程を高速化出来ると共に不良発生率を低
下でき、かつ、寸法精度を向上できる。またこのように
して製造したレプリカ成形型11を用いて更に同様なレ
プリカを製造することもできる。この成形型10の基体
または型芯材13として、回折格子、マイクロレンズ列
のような光学部品の製品そのものを利用する場合には、
得られたレプリカ成形型11(成形型10の表面形状を
反転した表面形状を有する)を使用して製造された所定
表面形状を有する物品は、上記光学部品の表面形状を、
反転せずに、そのまま転写した表面形状を有するので、
上記光学部品とほぼ同じ性能を有する。ただしこの場合
は付着性強化層、離型膜の厚みはできるだけ小さい方
が、型くずれ防止のために、好ましい。
In order to manufacture such an optical component, the mold 10 can be used as a master mold for manufacturing the replica mold 11. And
Since the replica mold 11 is molded by pressing the mold 10 configured as described above, it is possible to speed up the manufacturing process, reduce the defect occurrence rate, and reduce the dimensional accuracy as compared with the related art. Can be improved. Further, using the replica mold 11 thus manufactured, a similar replica can be further manufactured. When a product of an optical component such as a diffraction grating or a microlens array is used as the base or the mold core 13 of the molding die 10,
An article having a predetermined surface shape manufactured using the obtained replica mold 11 (having a surface shape inverted from the surface shape of the mold 10) has a surface shape of the optical component described above.
Since it has the surface shape transferred as it is without inversion,
It has almost the same performance as the above optical components. However, in this case, it is preferable that the thickness of the adhesion enhancing layer and the release film be as small as possible in order to prevent mold collapse.

【0049】特に、この実施形態によれば、ゾルゲル材
料20が離型性を示す官能基を有している場合には、ゾ
ルゲル材料20が離型膜15に接触すると、所定の官能
基がレプリカ成形型11の外層を形成するので、成形型
10をレプリカ成形型11からさらに容易に離型するこ
とができる。これは、かかる官能基が反応性に乏しく、
比較的嵩高なものであるため、ゾルゲル材料が重合する
際に外向きに配向し易いことに起因すると考えられる。
In particular, according to this embodiment, when the sol-gel material 20 has a functional group exhibiting releasability, when the sol-gel material 20 comes into contact with the release film 15, the predetermined functional group is replicated. Since the outer layer of the mold 11 is formed, the mold 10 can be more easily released from the replica mold 11. This is because such functional groups are poorly reactive,
This is considered to be due to the fact that the sol-gel material is likely to be oriented outward when polymerized because it is relatively bulky.

【0050】そして、このレプリカ成形型11は、外向
きに配向された官能基が外層を形成しているため、金の
離型膜を本質的に必要とせず、他のゾルゲル材料20に
対する良好な離型性が得られ、これによりレプリカの製
造を容易、円滑に行うことができる。そして、このよう
にして多数のレプリカ成形型11を製造し、次いで、こ
れらのレプリカ成形型11により成形された所定表面形
状を有する物品はグレーティング、マイクロレンズ、マ
イクロレンズアレイなどの光学部品としても利用できる
ものである。
Since the outwardly oriented functional groups form the outer layer, the replica mold 11 does not essentially require a gold release film and is excellent in the other sol-gel materials 20. The mold releasability is obtained, so that the replica can be easily and smoothly manufactured. Then, a large number of replica molds 11 are manufactured in this way, and the articles having a predetermined surface shape formed by these replica molds 11 are also used as optical components such as gratings, microlenses, and microlens arrays. You can do it.

【0051】(変形例)成形型10としては、図1およ
び図2に示すレプリカ成形型11以外にも、成形面14
の表面形状を適宜選択することにより、図3〜5に示す
レプリカ成形型31、41、51を成形できる。なお、
図3〜5中の19は、図1および図2中の19と同様、
石英ガラス等により形成された平板状の基板である。
(Modification) As the molding die 10, in addition to the replica molding die 11 shown in FIGS.
The replica molds 31, 41, and 51 shown in FIGS. In addition,
19 in FIGS. 3 to 5 is similar to 19 in FIGS.
It is a flat substrate formed of quartz glass or the like.

【0052】図3に示すレプリカ成形型31は、図1お
よび図2に示す成形型10の成形面14に溝16を格子
状に設けることにより、ゾルゲル材料20の表面に交差
格子が形成されている。また、図4に示すレプリカ成形
型41は、図1および図2に示す成形型10の成形面1
4に凹状の球面を設けることにより、ゾルゲル材料20
の表面に凸状の球面が多数形成されている。そして、図
5に示すレプリカ成形型51は、図1および図2に示す
成形型10の成形面14に断面半円状の溝を平行に設け
ることにより、ゾルゲル材料20の表面に凸状の円弧が
多数形成されている。
In the replica mold 31 shown in FIG. 3, by forming grooves 16 in a lattice pattern on the molding surface 14 of the mold 10 shown in FIGS. 1 and 2, a cross lattice is formed on the surface of the sol-gel material 20. I have. Further, the replica mold 41 shown in FIG. 4 is similar to the mold surface 1 of the mold 10 shown in FIGS.
By providing a concave spherical surface in the sol-gel material 4,
Are formed with a large number of convex spherical surfaces. The replica mold 51 shown in FIG. 5 has a convex arc on the surface of the sol-gel material 20 by providing a semicircular groove in the molding surface 14 of the mold 10 shown in FIGS. Are formed in large numbers.

【0053】そして、レプリカ成形型31を形成するた
めの成形型は、成形面に略四角錐状の凹部がマトリック
ス状に多数形成されている。また、レプリカ成形型41
を成形するための成形型は、成形面に球状の凹部がマト
リックス状に多数形成されている。さらに、レプリカ成
形型51を成形するための成形型は成形面に略断面半円
状の溝が平行に多数形成されている。なお、上記レプリ
カ成形型31、41、51もそれ自体でグレーティン
グ、またはマイクロレンズとしても利用できるものであ
る。
The mold for forming the replica mold 31 has a large number of substantially quadrangular pyramid-shaped concave portions formed in a matrix on the molding surface. In addition, replica mold 41
In a molding die for molding, a large number of spherical concave portions are formed in a matrix on the molding surface. Further, a molding die for molding the replica molding die 51 has a large number of substantially semicircular cross-sectional grooves formed in parallel on a molding surface. The replica molds 31, 41, 51 can also be used as gratings or micro lenses by themselves.

【0054】[実施例]次に、基体、離型膜、下地膜およ
び、付着性強化層(保護層)の材質、膜厚、成膜方法や
下地膜と付着性強化層の有無を変えて成形型を試作し、
これらの成形型により所定表面形状を有する物品を製造
した。
[Examples] Next, the materials and thicknesses of the substrate, the release film, the base film, and the adhesion enhancing layer (protective layer), the film forming method, and the presence or absence of the base film and the adhesion enhancing layer were changed. Prototype mold,
An article having a predetermined surface shape was manufactured using these molds.

【0055】そして、これらの成形型における離型性の
評価、転写性の評価、耐用回数および総合評価を次の基
準により評価した。離型性の評価は、成形型をゾルゲル
材料に対して一定の圧力で一定時間押圧させた後、ゾル
ゲル材料から成形型が容易、かつ、迅速に離型できるこ
とを調査し、ゾルゲル材料が成形型に付着せずに離型さ
れる面積割合を測定して、「◎……100%(極めて良
好)、○……90%以上100%未満(良好)、△……
70%以上90未満(やや不良)、×……70%未満
(不良)」の4段階に評価した。更に、転写性の評価
は、得られた回折格子の回折効率およびマイクロレンズ
の焦点距離のばらつきを測定し、「◎……回折効率60
%、焦点距離のばらつき10%以下(極めて良好)、○
……回折効率50%以上60%未満、焦点距離のばらつ
き10%を超え25%以下(良好)、△……回折効率3
0%以上50%未満、焦点距離のばらつき25%を超え
50%以下(やや不良)、×……測定不能(不良)」の
4段階に評価した。また耐用回数は、成形型の離型膜が
剥がれることなく成形型を繰り返して使用できる最大回
数を示している。そして、総合評価は、離型性、転写性
以外にも、例えば離型膜の成膜容易性や耐久性、耐腐食
性、耐熱性等を考慮し、「◎……極めて良好、○……良
好、△……やや不良、×……不良」の4段階に評価し
た。
The evaluation of the releasability, the transferability, the number of service life and the overall evaluation of these molds were evaluated according to the following criteria. To evaluate the release property, after pressing the mold against the sol-gel material at a constant pressure for a certain period of time, investigate that the mold can be released easily and quickly from the sol-gel material. The percentage of the area that was released without adhering to the surface was measured, and the results were evaluated as follows: ◎: 100% (extremely good),…: 90% or more and less than 100% (good), Δ:
70% or more and less than 90 (slightly poor), ×... Less than 70% (bad) ”. Further, the transferability was evaluated by measuring the variation in the diffraction efficiency of the obtained diffraction grating and the focal length of the microlens.
%, Variation of focal length 10% or less (very good), ○
... Diffraction efficiency of 50% or more and less than 60%, variation in focal length of more than 10% and 25% or less (good);
0% or more and less than 50%, the variation of the focal length was more than 25% and less than 50% (somewhat poor), ×... The service life indicates the maximum number of times the mold can be used repeatedly without peeling of the release film of the mold. The overall evaluation is, in addition to the releasability and transferability, taking into account, for example, the ease of film formation and durability of the release film, corrosion resistance, heat resistance, etc. Good, Δ: somewhat poor, ×: poor ”.

【0056】各成形型基体または型芯材としては、第1
の型芯材および第2の型芯材を選択的に用いた。 第1の型芯材 フォトレジスト法により、シリコンウェーハーの表面に
約1000個の直線状のV溝(溝幅25μm、溝深さ1
5μm、溝断面:三角形、隣接する溝の間隔(溝の中央
で測定)約25μm)を形成した、平均厚み2.0mm
で2.5cm×2.5cmのシリコン製回折格子を第1
の型芯材として準備した。
As each mold base or mold core, the first
And the second mold core were selectively used. First mold core material By a photoresist method, about 1000 linear V-grooves (groove width 25 μm, groove depth 1) were formed on the surface of a silicon wafer by a photoresist method.
5 μm, groove cross section: triangular, spacing between adjacent grooves (measured at the center of the groove, about 25 μm), average thickness 2.0 mm
2.5 cm x 2.5 cm silicon diffraction grating
Was prepared as a mold core material.

【0057】第2の型芯材 2mm×36mm×36mmの寸法を有する透明な石英
ガラス板の全表面に、耐フッ酸性が高い金属Crの膜
(厚み1μm)をスパッタ法で成膜被覆したものを用意
し、この石英ガラス板の片側表面に金属膜に対してフォ
トレジスト工程により、縦方向および横方向にそれぞれ
240μmのピッチで約1μmの直径の穴を開ける加工
を施した後、フッ酸水溶液内において所定時間エッチン
グし、次いで金属膜を除去した。それにより、120μ
mの曲率半径をもつ略半球面弧形状の凹部を縦方向に密
接して150ケ、横方向に密接して150ケ合計約2
2,500個有する石英ガラスの成形型芯材が得られ
た。これを第2の型芯材とする。
Second mold core material A transparent quartz glass plate having a size of 2 mm × 36 mm × 36 mm is coated with a metal film having a high hydrofluoric acid resistance (thickness: 1 μm) by sputtering. And subjecting a metal film to a surface of one side of the quartz glass plate by a photoresist process to form holes having a diameter of about 1 μm in a pitch of 240 μm in a vertical direction and a horizontal direction, respectively, and then performing an aqueous hydrofluoric acid solution Etching was performed for a predetermined period of time, and then the metal film was removed. Thereby, 120μ
150 semi-spherical arc-shaped concave portions having a radius of curvature of m, 150 closely in the vertical direction, and 150 closely in the horizontal direction.
A quartz glass core having 2,500 pieces was obtained. This is used as a second mold core.

【0058】[実施例1]第1の型芯材(回折格子)を
真空蒸着装置の中に入れて、型芯材表面に下地層として
膜厚80nmのチタン(Ti)を成膜し、引き続いて、チ
タン膜の上に保護層として膜厚170nmの白金(Pt)
を成膜した。次に、これを真空スパッター装置の中に入
れて、この白金層の上に離型膜として膜厚53nmの金
(Au)をスパッタ法により成膜して成形型を得た。この
成形型は、表面が金色であり、蛍光灯の反射が干渉して
見えた。
[Example 1] A first mold core (diffraction grating) was placed in a vacuum evaporation apparatus, and an 80 nm-thick titanium (Ti) film was formed as a base layer on the surface of the mold core. And a 170 nm-thick platinum (Pt) as a protective layer on the titanium film.
Was formed. Next, this was put into a vacuum sputtering apparatus, and a 53 nm-thick gold (Au) film was formed as a release film on the platinum layer by a sputtering method to obtain a molding die. This mold had a gold surface, and the reflection of the fluorescent lamp seemed to interfere.

【0059】フェニルトリエトキシシラン0.19モル
とジメチルジエトキシシラン0.04モルおよび、(3,
3,3トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン0.0
4モルをビーカーに入れ撹拌した。この液にエタノール
0.25モルを加え撹拌し、水1.75モル(31.5
g)にギ酸を0.1重量%になるように溶解した水溶液
を、さらにこれに加え、2時間撹拌した。撹拌初期には
液は2層に分離したが、2時間撹拌すると透明均質な溶
液となった。この溶液をオーブン内にて80℃で12時
間、加熱したところ、エタノール、ギ酸水溶液、および
重縮合反応で生じた水などが揮発した。その結果、当初
約103.3gの重量および約100cm3の体積を有
していた溶液はその重量および体積は約30%に減少し
て重量約27g、体積約30cm3になっていた。こう
して得られた液をゾルゲル溶液とする。
0.19 mol of phenyltriethoxysilane and 0.04 mol of dimethyldiethoxysilane and (3,
3,3 trifluoropropyl) trimethoxysilane 0.0
4 mol was stirred in a beaker. 0.25 mol of ethanol was added to this liquid and stirred, and 1.75 mol of water (31.5 mol) was added.
An aqueous solution obtained by dissolving formic acid to 0.1% by weight in g) was further added thereto, followed by stirring for 2 hours. The liquid separated into two layers at the beginning of stirring, but became a transparent and homogeneous solution after stirring for 2 hours. When this solution was heated in an oven at 80 ° C. for 12 hours, ethanol, an aqueous solution of formic acid, water generated by the polycondensation reaction, and the like were volatilized. As a result, the solution, which initially had a weight of about 103.3 g and a volume of about 100 cm 3 , had its weight and volume reduced to about 30% to a weight of about 27 g and a volume of about 30 cm 3 . The liquid thus obtained is used as a sol-gel solution.

【0060】上記ゾルゲル溶液を、上記成形型の表面に
塗布して、約60μmの厚みの層を形成し、140℃で
7分間加熱した。この熱処理によって成形型の上に塑性
変形可能なゲル膜(粘度:104〜108ポイズ)が形成
できた。その後、上記塗布面(ゲル膜)に、厚み3.0
mmで2.5cm角の石英ガラス基材を乗せて圧力2kg
/cm2で押圧しながら200℃で30分間加熱して石英ガ
ラス基材と接合させた。そして塗布膜が完全にゲル化し
た後、自然空冷させ、成形型を石英ガラス基材から引き
離して離型し、さらに350℃、15分加熱した。その
結果、成形型の形状を転写した膜(平均膜厚30μm)
が石英ガラス基材表面に付着した回折格子が得られた。
この回折格子の回折効率を測定するために、その表面に
反射率60%(波長1550nm)の金(Au)反射コートをスパ
ッタ法により成膜した。上記の回折格子を製造する工程
を30回繰り返して、30個の回折格子を作製した。
The sol-gel solution was applied on the surface of the mold to form a layer having a thickness of about 60 μm, and heated at 140 ° C. for 7 minutes. By this heat treatment, a plastically deformable gel film (viscosity: 10 4 to 10 8 poise) was formed on the mold. Thereafter, a thickness of 3.0 was applied to the coating surface (gel film).
2.5 kg square quartz glass substrate on 2 mm pressure 2 kg
The substrate was heated at 200 ° C. for 30 minutes while being pressed at a pressure of / cm 2 , and bonded to a quartz glass substrate. Then, after the coating film was completely gelled, it was naturally cooled in air, the mold was separated from the quartz glass substrate, released, and further heated at 350 ° C. for 15 minutes. As a result, a film on which the shape of the mold was transferred (average film thickness: 30 μm)
Was obtained on the surface of the quartz glass substrate.
In order to measure the diffraction efficiency of this diffraction grating, a gold (Au) reflection coat having a reflectance of 60% (wavelength: 1550 nm) was formed on its surface by a sputtering method. The process of manufacturing the above-described diffraction grating was repeated 30 times to produce 30 diffraction gratings.

【0061】成形型の表面をその使用の前後で顕微鏡に
より観察して、成形型から離型膜が剥離することはない
かどうかを調べたところ、成形型からの離型膜の剥離は
全くなく、またゾルゲル材料から容易かつ、迅速に離型
できた。そしてこの状態は上記のように30回製作を蹴
り返しても変わらなかった。
The surface of the mold was observed under a microscope before and after use to determine whether or not the release film was separated from the mold. As a result, no release of the release film from the mold was observed. In addition, the mold was easily and quickly released from the sol-gel material. And this state did not change even if the production was repeated 30 times as described above.

【0062】得られた回折格子について、回折効率の測
定および顕微鏡観察をおこなった。回折効率の測定は、
波長可変レーザー光源より得た1550nmのレーザー光を回
折格子に入射させ、その回折光強度をフォトディテクタ
ーにより測定すると共に、回折格子への入射光量を同じ
フォトディテクターにより測定し、両者を比較すること
で回折効率を評価した。
The diffraction efficiency of the obtained diffraction grating was measured and observed with a microscope. The measurement of diffraction efficiency is
The laser light of 1550 nm obtained from the wavelength tunable laser light source is incident on the diffraction grating, and the intensity of the diffracted light is measured by a photodetector, and the amount of light incident on the diffraction grating is measured by the same photodetector, and the two are compared. The diffraction efficiency was evaluated.

【0063】その結果、成形型の26次回折光の回折効
率が60%(1550nm)であるのに対して、得られた回折格
子の26次回折光の効率は60%であり、再現良く転写
されていることが判った。
As a result, the efficiency of the 26th-order diffracted light of the obtained diffraction grating was 60%, while the diffraction efficiency of the 26th-order diffracted light of the mold was 60% (1550 nm), and the transfer was performed with good reproducibility. I found out.

【0064】一方、顕微鏡による観察の結果、回折格子
の深さは15μm、ピッチは25μmであるのに対し
て、所定表面形状を有する物品は、深さは14.7〜1
5.3μm、ピッチは24.2〜25.1μmであり、
精度良く転写されていることが判った。これらの実施例
1の結果は、表1に示すように、離型性の評価、転写性
の評価がともに“◎”、耐用回数は30回以上であり、
総合評価が“◎”となっている。
On the other hand, as a result of observation with a microscope, the depth of the diffraction grating is 15 μm and the pitch is 25 μm, whereas the article having a predetermined surface shape has a depth of 14.7 to 1 μm.
5.3 μm, the pitch is 24.2 to 25.1 μm,
It was found that the image was transferred with high accuracy. As shown in Table 1, the results of these Examples 1 were that the evaluation of the releasability and the evaluation of the transferability were both “◎”, and the number of times of use was 30 or more.
The overall evaluation is “◎”.

【0065】[0065]

【表1】 ──────────────────────────────────── 実施例1 比較例1 比較例2 比較例3 実施例2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 型芯材または基体 Si Si Si Si 石英ガラ ス 下地層材質 Ti Ti Ni − Ti 下地層成形方法 蒸着 蒸着 メッキ法 − 蒸着 保護層材質 Pt − − − Pt 保護層形成方法 蒸着 − − − 蒸着 離型層材質 Au Au Au Ni Au 離型層成形方法 スパッタ法 スパッタ法 スパッタ法 電鋳法 スパッタ法 離型性 ◎ ○ △ × ◎ 転写性 ◎ △ △ × ◎ 耐用回数 30以上 5 0 0 30以上 総合評価 ◎ ○ △ × ◎ ────────────────────────────────────Table 1 Example 1 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Example 2 Type core material or substrate Si Si Si Si Si---------------------------- Quartz glass Underlayer material TiTiNi-Ti Underlayer forming method Evaporation Evaporation Plating method-Evaporation Protective layer material Pt---Pt Protective layer formation method Evaporation---Evaporation Release layer material Au Au Au Ni Ni Au Release layer Molding method Sputtering method Sputtering method Sputtering method Electroforming method Sputtering method Releasability ◎ ○ △ × ◎ Transferability ◎ △ △ × ◎ Number of service life 30 or more 5 0 0 30 or more Overall evaluation ◎ ○ △ × ◎ ────── ──────────────────────────────

【0066】[比較例1]実施例1における第1の成形
型の調製において、白金の保護層を設けず、チタンの成
膜および金の成膜を行った他は実施例1と同様に、回折
格子を複数回成形した。
Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that a platinum protective layer was not provided and titanium and gold were formed in the preparation of the first mold in Example 1. The diffraction grating was molded multiple times.

【0067】この成形型は、回折格子の成形にあたっ
て、1〜5回目までは良好な離型性および転写性を維持
できたが、6回目以降に、金(Au)薄膜がゾルゲル膜上へ
剥離し離型性が大幅に低下した。
This mold was able to maintain good releasability and transferability up to the first to fifth times in forming the diffraction grating, but after the sixth time, the gold (Au) thin film was peeled off onto the sol-gel film. The releasability was greatly reduced.

【0068】[比較例2]実施例1における第1の成形
型の調製において、白金の保護層を設けず、またチタン
の下地層に代えてニッケルの下地層の成膜(無電解メッ
キ法により、1.0μm厚)を行った他は実施例1と同
様に、回折格子を複数回成形した。
[Comparative Example 2] In the preparation of the first mold in Example 1, a platinum protective layer was not provided, and a nickel underlayer was formed instead of a titanium underlayer (by electroless plating). , 1.0 μm thick), except that the diffraction grating was formed a plurality of times in the same manner as in Example 1.

【0069】この成形型は、回折格子の成形にあたっ
て、1回目から完全には離型せず、一部が成形型にゾル
ゲル組成物が膜残りした。アルコール等で超音波洗浄す
ることで、成形型に残った膜を取り除くことができる
が、何度行っても完全に離型することはできなかった。
このため、離型性、転写性の評価および総合評価が
“△”となっている。
In this mold, when forming the diffraction grating, the mold was not completely released from the first time, and a part of the sol-gel composition remained on the mold. The film remaining on the mold could be removed by ultrasonic cleaning with alcohol or the like, but the mold could not be completely released no matter how many times.
Therefore, the evaluation of the releasability and the transferability and the overall evaluation are “Δ”.

【0070】[比較例3]実施例1における第1の成形
型の調製において、白金の保護層およびチタン下地層を
設けず、また金離型層に代えてニッケルの剥離層(電鋳
法により、1.0μm厚)を行った他は実施例1と同様
に、回折格子を複数回成形した。
[Comparative Example 3] In the preparation of the first molding die in Example 1, a protective layer of platinum and an underlayer of titanium were not provided, and a nickel release layer (by electroforming) was used instead of the gold release layer. , 1.0 μm thick), except that the diffraction grating was formed a plurality of times in the same manner as in Example 1.

【0071】この成形型は、回折格子の成形にあたっ
て、1回目から離型性が得られず、力ずくで成形型およ
び回折格子を引き剥がしたところ、ゾルゲル材料が成形
型の成形面に一部付着し、不良品が発生した。このた
め、離型性、転写性の評価および総合評価が“×”とな
っている。
In this mold, when the diffraction grating was formed, the mold releasability was not obtained from the first time. When the mold and the diffraction grating were peeled off with force, the sol-gel material partially adhered to the molding surface of the mold. Then, defective products occurred. For this reason, the evaluation of the releasability, the transferability and the overall evaluation are “x”.

【0072】[実施例2]第2の型芯材の表面に対し
て、実施例1と同様に、チタンの下地層、白金の保護
層、および金の離型膜を成膜して成形型を得た。
Example 2 A titanium base layer, a platinum protective layer, and a gold release film were formed on the surface of the second mold core in the same manner as in Example 1 to form a mold. I got

【0073】ガラス基板として厚み3.0mmで2.5
cm角の石英ガラスの基板(線膨張率:1.0x10-5
/℃)を超音波アルカリ洗浄、純水洗浄した。実施例1
で用いたものと同じゾルゲル溶液を、上記石英ガラス基
板の表面に注いで、約200μmの厚みの層を形成し、
160℃で加熱を開始し、20分間かけて徐々に180℃
まで昇温し40分間保持した。この熱処理によって石英
ガラス基板の上に塑性変形可能なゲル膜(粘度:104
〜108ポイズ)が形成できた。ついで上記ゲル膜に上
記成形型を押し当て、2kg/cm2のプレス圧力でプ
レスしながら、250℃で20分、加熱処理を実施し
た。その後、離型した。その結果、成形型の形状を転写
した膜が石英ガラス基材表面に付着した微細凹凸板が得
られた。離型して得られた微細凹凸板を350℃で15
分間加熱して、最終加熱後平坦領域の膜厚が約50μ
m、半円頂上からの最大膜厚が170μmである22,
500個の微小な凸レンズが配列された平板マイクロレ
ンズが得られた。そして、上記の製造工程を30回繰り
返して、30個の平板マイクロレンズを作製した。
A glass substrate having a thickness of 3.0 mm and a thickness of 2.5 mm
cm square quartz glass substrate (linear expansion coefficient: 1.0 × 10 −5)
/ ° C) was subjected to ultrasonic alkali cleaning and pure water cleaning. Example 1
Pour the same sol-gel solution as used in the above on the surface of the quartz glass substrate to form a layer having a thickness of about 200 μm,
Start heating at 160 ° C and gradually increase to 180 ° C over 20 minutes
And kept for 40 minutes. This heat treatment allows a plastically deformable gel film (viscosity: 10 4) on the quartz glass substrate.
~ 10 8 poise) could be formed. Next, the mold was pressed against the gel film, and a heat treatment was performed at 250 ° C. for 20 minutes while being pressed at a press pressure of 2 kg / cm 2 . Thereafter, the mold was released. As a result, a fine uneven plate having a film on which the shape of the mold was transferred was adhered to the surface of the quartz glass substrate. The fine uneven plate obtained by releasing the mold is
After heating for about 1 minute, the film thickness of the flat
m, the maximum film thickness from the top of the semicircle is 170 μm22,
A flat microlens in which 500 minute convex lenses were arranged was obtained. Then, the above manufacturing process was repeated 30 times to produce 30 flat microlenses.

【0074】成形型の表面をその使用の前後で顕微鏡に
より観察して、成形型から離型膜が剥離することはない
かどうかを調べたところ、成形型からの離型膜の剥離は
全くなく、またゾルゲル材料から容易かつ、迅速に離型
できた。そしてこの状態は上記のように30回製作を蹴
り返しても変わらなかった。
The surface of the mold was observed under a microscope before and after use to determine whether the release film would peel from the mold. It was found that the release film did not peel from the mold at all. In addition, the mold was easily and quickly released from the sol-gel material. And this state did not change even if the production was repeated 30 times as described above.

【0075】また、1〜30回目いずれの場合も平板マ
イクロレンズに形成された球面は、それぞれ曲率半径が
約110μm、焦点距離が約1800μm(波長155
0nm)で一定であり、1〜30回目の平板マイクロレ
ンズは、その形状に違いが認められなかった。従って、
離型性の評価、転写性の評価がともに“◎”、耐用回数
は30回以上であり、総合評価が“◎”となっている。
In each of the first to thirty times, the spherical surface formed on the flat microlens has a radius of curvature of about 110 μm and a focal length of about 1800 μm (wavelength 155 μm).
0 nm), and no difference was observed in the shape of the 1st to 30th flat plate microlenses. Therefore,
The evaluation of the release property and the evaluation of the transfer property are both ““ ”, the number of service times is 30 or more, and the overall evaluation is“ ◎ ”.

【0076】以上の結果から、実施例1,2は成形型の
成形面に離型膜としての金(Au)薄膜、保護層としての白
金層、および下地層としてのチタン層が設けられている
ため、比較例1〜3に比して、ゾルゲル材料に対する良
好な離型性が得られ、また成形型の耐久性が優れている
ことが判る。
From the above results, in Examples 1 and 2, a gold (Au) thin film as a release film, a platinum layer as a protective layer, and a titanium layer as a base layer are provided on the molding surface of the mold. Therefore, it can be seen that, compared to Comparative Examples 1 to 3, a good releasability for the sol-gel material was obtained, and the durability of the mold was excellent.

【0077】[実施例3]実施例1の手順で得られた回
折格子(ただし、金(Au)反射膜コートを成膜しない製
品)を成形型(レプリカ成形型)として使用し、実施例
1と同じ組成のゲル膜に対して実施例1と同様にプレス
成形を実施した。プレス成形後、成形型(レプリカ成形
型)は容易に離型でき、もとの回折格子と同様のピッ
チ、深さをもつ回折格子が得られた。
Example 3 The diffraction grating obtained by the procedure of Example 1 (a product not formed with a gold (Au) reflective film coat) was used as a mold (replica mold). Press molding was performed on the gel film having the same composition as in Example 1 in the same manner as in Example 1. After press molding, the mold (replica mold) was easily released, and a diffraction grating having the same pitch and depth as the original diffraction grating was obtained.

【0078】こうして得られた回折格子に対し、前記例
1と同様に金の反射コートを蒸着し、回折効率を評価し
たところ、26次の回折効率は、例1で得られた回折格
子と同様、60%(1550nm)であり、再現良く転写され
ていることが判った。そして、この実施例においても、
前記例1〜2と同様、離型性の評価、転写性の評価がと
もに“◎”、耐用回数は30回以上であり、総合評価は
“◎”であった。
A gold reflective coat was deposited on the thus obtained diffraction grating in the same manner as in Example 1 and the diffraction efficiency was evaluated. The 26th-order diffraction efficiency was the same as that of the diffraction grating obtained in Example 1. , 60% (1550 nm), indicating that the image was transferred with good reproducibility. And also in this embodiment,
As in Examples 1 and 2, the evaluation of the releasability and the evaluation of the transferability were both “◎”, the service life was 30 times or more, and the overall evaluation was “◎”.

【0079】[実施例4〜6]実施例1における保護層
としての白金の真空蒸着膜を、それぞれ銅、パラジウ
ム、および銀の真空蒸着膜(膜厚はいずれも白金膜と同
じ170nm)に代えた他は、実施例1と同じ方法で回
折格子を作製した。これらを実施例1と同様に離型性の
評価、転写性の評価等を行った結果は表2に示す通り、
離型性の評価、転写性の評価がともに“◎”、耐用回数
は30回以上であり、総合評価は“◎”であった。
[Examples 4 to 6] The vacuum deposited films of platinum as the protective layer in Example 1 were each replaced with a vacuum deposited film of copper, palladium and silver (each having the same thickness of 170 nm as the platinum film). A diffraction grating was produced in the same manner as in Example 1 except for the above. These were evaluated for release properties, transfer properties and the like in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2,
The evaluation of the releasability and the transferability were both “◎”, the number of times of use was 30 or more, and the overall evaluation was “◎”.

【0080】[0080]

【表2】 ────────────────────────── 実施例4 実施例5 実施例6 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 型芯材 Si Si Si 下地層材質 Ti Ti Ti 下地層成形方法 蒸着 蒸着 蒸着 保護層材質 Cu Pd Ag 保護層形成方法 蒸着 蒸着 蒸着 離型層材質 Au Au Au 離型層成形方法 スパッタ法 スパッタ法 スパッタ法 離型性 ◎ ◎ ◎ 転写性 ◎ ◎ ◎ 耐用回数 30以上 30以上 30以上 総合評価 ◎ ◎ ◎ ─────────────────────────[Table 2] Example 4 Example 5 Example 6 Example 6-------------------------- −−−−−−−−−−−−−−− Mold core material Si Si Si Underlayer material Ti Ti Ti Underlayer molding method Vapor deposition Vapor deposition Protective layer material Cu Pd Ag Protective layer forming method Vapor deposition Vapor deposition Release layer Material Au Au Au Release layer forming method Sputtering method Sputtering method Sputtering method Releasability ◎ ◎ ◎ Transferability ◎ ◎ ◎ Number of service life 30 or more 30 or more 30 or more Overall evaluation ◎ ◎ ◎ ─────────── ──────────────

【0081】[実施例7〜10]実施例2における下地
層としてのチタンの真空蒸着膜を、それぞれチタニア
(TiO2、実施例7)、アルミニウム(Al、実施例
8)およびアルミナ(Al23、実施例9)の真空蒸着
膜(膜厚はいずれもチタン膜と同じ80nm)に代え、
および下地層を設けない(実施例10)他は、実施例2
と同じ方法でマイクロレンズを作製した。これらを実施
例2と同様に離型性の評価、転写性の評価等を行った結
果は表3に示す通り、離型性の評価、転写性の評価がと
もに“◎”、耐用回数は30回以上または20回であ
り、総合評価は“◎”であった。
[Examples 7 to 10] Titanium (TiO 2, Example 7), aluminum (Al, Example 8) and alumina (Al 2 O 3) , Example 9) instead of the vacuum-deposited film (the film thickness is 80 nm, which is the same as the titanium film),
And Example 2 except that no underlayer was provided (Example 10)
A microlens was manufactured in the same manner as described above. The results of evaluation of the releasability and transferability of these in the same manner as in Example 2 are shown in Table 3. Or more or 20 times, and the overall evaluation was ““ ”.

【0082】[0082]

【表3】 ─────────────────────────────────── 実施例7 実施例8 実施例9 実施例10 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 型芯材または基体 石英ガラス 石英ガラス 石英ガラス 石英ガラス 下地層材質 TiO2 Al Al23 (なし) 下地層成形方法 蒸着 蒸着 蒸着 蒸着 保護層材質 Pt Pt Pt Pt 保護層形成方法 蒸着 蒸着 蒸着 蒸着 離型層材質 Au Au Au Au 離型層成形方法 スパッタ法 スパッタ法 スパッタ法 スパッタ法 離型性 ◎ ◎ ◎ ◎ 転写性 ◎ ◎ ◎ ◎ 耐用回数 30以上 30以上 30以上 20 総合評価 ◎ ◎ ◎ ◎ ───────────────────────────────────[Table 3] ─────────────────────────────────── Example 7 Example 8 Example 9 Example 10 ----------------------------------------------- Core material or substrate Quartz glass Quartz glass Quartz glass Quartz glass Underlayer material TiO 2 Al Al 2 O 3 (None) Underlayer forming method Vapor deposition Vapor deposition Deposition Protective layer material Pt Pt Pt Pt Protective layer forming method Vapor deposition Vapor deposition Deposition Release layer material Au Au Au Au Release layer forming method Sputtering method Sputtering method Sputtering method Sputtering method Releasability ◎ ◎ ◎ ◎ Transferability ◎ ◎ ◎ ◎ Number of service life 30 or more 30 or more 30 or more 20 Overall evaluation ◎ ◎ ◎ ◎ ──────────────── ───────────────────

【0083】なお、本発明は、前記例1〜10の記載お
よび、前述した実施形態において例示した、ゾルゲル組
成物、成形面、基体、下地層、保護層の材質、官能基の
種類、膜厚、成膜方法に限定されるものではない。
In the present invention, the sol-gel composition, the molding surface, the base material, the material of the underlayer and the protective layer, the type of the functional group, and the film thickness exemplified in the above-mentioned Examples 1 to 10 and the above-described embodiment are exemplified. However, the present invention is not limited to the film forming method.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、ゾルゲル材料に対する良好な離型性を有する成形型
が得られ、従来の所定表面形状を有する物品、成形型に
比較して製造工程の高速化、不良発生率の低下および寸
法精度の向上を達成できる。また、本発明の成形型は優
れた耐久性を有しており、離型膜が成形型基体から剥離
してゾルゲル材料に付着する虞が少なく、これにより成
形型の耐久性が向上し、成形型を繰り返して使用する回
数が増加し、半永久的に離型性を失わない成形型が得ら
れる。そして、本発明によれば、離型膜の表面に微細な
凹凸部を設けることができるので、読み取り専用記録媒
体(CD-ROM)、平板マイクロレンズあるいはグレーティ
ング素子等の各種光学部品を製造できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a mold having a good release property with respect to a sol-gel material, and to manufacture the mold compared with a conventional article or mold having a predetermined surface shape. It is possible to achieve a high-speed process, a low defect rate, and an improvement in dimensional accuracy. In addition, the mold of the present invention has excellent durability, and there is little possibility that the release film peels off from the mold base and adheres to the sol-gel material. The number of times that the mold is used repeatedly increases, and a mold that does not lose the releasability semipermanently can be obtained. Further, according to the present invention, since fine irregularities can be provided on the surface of the release film, various optical components such as a read-only recording medium (CD-ROM), a flat microlens, and a grating element can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明において、マスター成形型を用いてレ
プリカ成形型を成形する方法の概略を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a method for molding a replica mold using a master mold in the present invention.

【図2】 マスター成形型およびレプリカ成形型の断面
図。
FIG. 2 is a sectional view of a master mold and a replica mold.

【図3】 他のレプリカ成形型を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing another replica mold.

【図4】 他のレプリカ成形型を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing another replica mold.

【図5】 他のレプリカ成形型を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing another replica mold.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 マスター成形型、11 レプリカ成形型、13
型芯材、15 離型膜、17 付着性強化層、18 下
地層。
10 Master mold, 11 Replica mold, 13
Mold core material, 15 release film, 17 adhesion enhancement layer, 18 base layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 博章 大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本 板硝子株式会社内 Fターム(参考) 4F202 AA33 AA49 AC06 AH73 AH75 AH79 AJ02 AJ06 AJ09 AJ11 CA01 CA09 CA19 CB01 CD03 CD12 CD22 CK11 CM26 5D121 CA01 CA03 CA06 CA07 DD07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hiroaki Yamamoto 3-5-11 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka Japan F-term in Sheet Glass Co., Ltd. 4F202 AA33 AA49 AC06 AH73 AH75 AH79 AJ02 AJ06 AJ09 AJ11 CA01 CA09 CA19 CB01 CD03 CD12 CD22 CK11 CM26 5D121 CA01 CA03 CA06 CA07 DD07

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゾルゲル材料を基材と成形型との間に密
着させて膜状に配置し、ついで加熱して前記成形型の表
面形状を反転させた形状の表面を有するゲル化膜が基材
表面に被覆された、所定表面形状を有する物品の製造方
法において、前記成形型は、少なくとも表面がチタン(T
i)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、およびこれらの酸
化物からなる群より選ばれた少なくとも1種の材質から
なる成形型基体の表面に、白金(Pt)、銅(Cu)、パラ
ジウム(Pd)および銀(Ag)からなる群より選ばれた少
なくとも1種の金属からなる付着性強化層、およびその
付着性強化層の上に金(Au)からなる離型層が被覆され
たものであることを特徴とする所定表面形状を有する物
品の製造方法。
1. A gelled film having a surface in a shape in which the sol-gel material is brought into close contact with a substrate and a mold and arranged in a film shape and then heated to reverse the surface shape of the mold. In the method for producing an article having a predetermined surface shape, which is coated on a material surface, at least the surface of the molding die is made of titanium (T
i), aluminum (Al), silicon (Si), and platinum (Pt), copper (Cu), palladium on the surface of a mold substrate made of at least one material selected from the group consisting of oxides thereof. (Pd) and an adhesion enhancing layer made of at least one metal selected from the group consisting of silver (Ag), and a release layer made of gold (Au) coated on the adhesion enhancing layer A method for producing an article having a predetermined surface shape.
【請求項2】 前記付着性強化層は50〜400nmの
厚みを有する請求項1記載の所定表面形状を有する物品
の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the adhesion enhancing layer has a thickness of 50 to 400 nm.
【請求項3】 前記離型層は200〜1000nmの厚
みを有する請求項1または2記載の所定表面形状を有す
る物品の製造方法。
3. The method for manufacturing an article having a predetermined surface shape according to claim 1, wherein the release layer has a thickness of 200 to 1000 nm.
【請求項4】 前記成形型基体は、シリコン、ガラスま
たは樹脂からなる型芯材の表面に前記少なくとも1種の
材質の下地層を被覆したものである請求項1〜3のいず
れか1項記載の所定表面形状を有する物品の製造方法。
4. The mold base according to claim 1, wherein a base material of the at least one material is coated on a surface of a mold core made of silicon, glass or resin. A method for producing an article having a predetermined surface shape.
【請求項5】 前記下地層は20〜300nmの厚みを
有する請求項4記載の所定表面形状を有する物品の製造
方法。
5. The method according to claim 4, wherein the underlayer has a thickness of 20 to 300 nm.
【請求項6】 前記型芯材はシリコンまたは石英ガラス
からなり、前記下地層はチタンからなる請求項4または
5記載の所定表面形状を有する物品の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the mold core is made of silicon or quartz glass, and the underlayer is made of titanium.
【請求項7】 ゾルゲル材料を押圧成形するための成形
型において、少なくとも表面がチタン(Ti)、アルミニウ
ム(Al)、ケイ素(Si)、およびこれらの酸化物からなる群
より選ばれた少なくとも1種の材質からなる成形型基体
の表面に、白金(Pt)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、
および銀(Ag)からなる群より選ばれた少なくとも1種
の金属からなる付着性強化層、およびその付着性強化層
の上に金(Au)からなる離型層が被覆されたものである
ことを特徴とする成形型。
7. A mold for press-molding a sol-gel material, wherein at least the surface has at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), aluminum (Al), silicon (Si), and oxides thereof. Platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd),
And an adhesion enhancing layer composed of at least one metal selected from the group consisting of silver and silver (Ag), and a release layer composed of gold (Au) coated on the adhesion enhancing layer. A molding die characterized by the following.
【請求項8】 前記付着性強化層は50〜400nmの
厚みを有する請求項7記載の成形型。
8. The mold according to claim 7, wherein said adhesion enhancing layer has a thickness of 50 to 400 nm.
【請求項9】 前記離型層は200〜1000nmの厚
みを有する請求項7または8記載の成形型。
9. The mold according to claim 7, wherein said release layer has a thickness of 200 to 1000 nm.
【請求項10】 前記成形型基体は、シリコン、ガラス
または樹脂からなる型芯材の表面に前記少なくとも1種
の材質の下地層を被覆したものである請求項7〜9のい
ずれか1項記載の成形型。
10. The mold base according to claim 7, wherein a surface of a mold core made of silicon, glass, or resin is covered with an underlayer of the at least one material. Mold.
【請求項11】 前記下地層は20〜300nmの厚み
を有する請求項10記載の成形型。
11. The mold according to claim 10, wherein said underlayer has a thickness of 20 to 300 nm.
【請求項12】 前記型芯材はシリコンまたは石英ガラ
スからなり、前記下地層はチタンからなる請求項10ま
たは11記載の成形型。
12. The mold according to claim 10, wherein said mold core is made of silicon or quartz glass, and said base layer is made of titanium.
JP2000066656A 2000-03-10 2000-03-10 Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold Pending JP2001252927A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000066656A JP2001252927A (en) 2000-03-10 2000-03-10 Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000066656A JP2001252927A (en) 2000-03-10 2000-03-10 Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001252927A true JP2001252927A (en) 2001-09-18

Family

ID=18585983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000066656A Pending JP2001252927A (en) 2000-03-10 2000-03-10 Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001252927A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6535680B1 (en) * 1999-09-16 2003-03-18 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Process for producing an article having a predetermined surface shape and optical waveguide element
WO2004114381A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
WO2004114382A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-29 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Method for forming pattern and method for manufacturing semiconductor device
JP2007125780A (en) * 2005-11-02 2007-05-24 Olympus Corp Mold, method for producing mold, and method for molding thermoplastic material
JP2008040322A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing antireflection structure
JP2008299084A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Ricoh Opt Ind Co Ltd Method of manufacturing optical element having fine irregular shape on the surface
CN115432913A (en) * 2020-10-23 2022-12-06 BCnC股份有限公司 Method for producing synthetic quartz

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6535680B1 (en) * 1999-09-16 2003-03-18 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Process for producing an article having a predetermined surface shape and optical waveguide element
US7291554B2 (en) 2003-06-20 2007-11-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for forming semiconductor device
WO2004114382A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-29 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Method for forming pattern and method for manufacturing semiconductor device
JPWO2004114381A1 (en) * 2003-06-20 2006-08-03 松下電器産業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JPWO2004114382A1 (en) * 2003-06-20 2006-08-03 松下電器産業株式会社 Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
WO2004114381A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US7294571B2 (en) 2003-06-20 2007-11-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Concave pattern formation method and method for forming semiconductor device
CN100442436C (en) * 2003-06-20 2008-12-10 松下电器产业株式会社 Method for forming pattern and method for manufacturing semiconductor device
US7563709B2 (en) 2003-06-20 2009-07-21 Panasonic Corporation Pattern formation method and method for forming semiconductor device
JP4789620B2 (en) * 2003-06-20 2011-10-12 パナソニック株式会社 Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
JP2007125780A (en) * 2005-11-02 2007-05-24 Olympus Corp Mold, method for producing mold, and method for molding thermoplastic material
JP2008040322A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing antireflection structure
JP2008299084A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Ricoh Opt Ind Co Ltd Method of manufacturing optical element having fine irregular shape on the surface
CN115432913A (en) * 2020-10-23 2022-12-06 BCnC股份有限公司 Method for producing synthetic quartz

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3751778B2 (en) Method for producing sol-gel molded product
JP3959803B2 (en) Method for producing multilayer coated substrate having a plurality of convex portions on outermost layer by sol-gel method
TW585846B (en) Process for producing article having given surface pattern
EP0985510B1 (en) Article with uneven surface, process for producing the same, and composition therefor
US6740366B2 (en) Article having predetermined surface shape and method for preparing the same
JP4362255B2 (en) Manufacturing method of article having predetermined surface shape and optical waveguide element
JP5309579B2 (en) Resin molding die and method for manufacturing the same
WO2001062494A1 (en) Article having predetermined surface shape and method for production thereof
US6555236B1 (en) Articles having an uneven surface and production process therefor
JP3750393B2 (en) Method for producing article having uneven surface
JP2001252927A (en) Method for manufacturing article having predetermined surface shape, and mold
JP2001072442A (en) Method for producing article having uneven surface and article produced by the method
US6721485B1 (en) Echelon diffraction grating and optical waveguide element
JP2002301729A (en) Method for manufacturing article having predetermined surface shape
JP2004062061A (en) Optical element and its manufacturing method
JP2002240057A (en) Method for manufacturing composite optical element
JP2006082549A (en) Article having uneven surface
JP2004163491A (en) Optical element and its manufacturing method
JP2004211021A (en) Molding resin composition and optical element produced by using the same
JP2004205721A (en) Optical component
JP2003227915A (en) Method for forming fine rugged pattern on substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061221

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20080411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090414

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090811