JP2004345897A - ガラスプレス用モールドの作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面粗さのきわめて小さい、微細構造を有するガラスプレス用モールドを作製する。
【解決手段】シリコンモールド（１）の表面に炭化珪素（２）を堆積させた後、堆積させた炭化珪素と炭化珪素基板（４）とを接合し、次いでシリコンモールドをエッチングにより除去する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ガラスプレス用モールドの作製方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、表面粗さのきわめて小さい、微細構造を有するガラスプレス用モールドを作製することのできるガラスプレス用モールドの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
ガラスは、光学特性、温度安定性、耐久性等において優れた特性を示す。このため、高性能光学部品はガラス製とされている。ガラス製光学部品を大量生産するためのガラスプレスは、たとえば８００℃以上の高温で行われるため、モールド用の材料には、高温強度及び化学的安定性に優れる超硬や炭化珪素が候補として挙げられる。しかしながら、超硬や炭化珪素は加工が難しく、一般には研削によってしか加工することができない。また、研削は、ある程度の大きさの球面若しくは非球面を加工するのに適用されるものの、微細構造の形成には工具の大きさ、磨耗等の問題があり、適さないのである。
【０００３】
一方、樹脂の成形法として、フォトリソグラフィとエッチングによりシリコンに微細構造を形成し、これをモールドとしてホットプレス又は射出成形等により転写する方法が知られている。しかしながら、シリコンは、６００℃以上でクリープし、かつ反応性に富んでいるため、ガラスプレスのモールド材料としては適さない。
【０００４】
この出願の発明の発明者は、先に炭化珪素の微小構造体を作製する方法を提案している（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法により作製される炭化珪素の微小構造体の表面は粗く、ガラス製光学部品のモールドに使用することはできなかった。
【０００５】
この出願の発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、表面粗さのきわめて小さい、微細構造を有するガラスプレス用モールドを作製することのできるガラスプレス用モールドの作製方法を提供することを解決すべき課題としている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３９３７７号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、シリコンモールドの表面に炭化珪素を堆積させた後、堆積させた炭化珪素と炭化珪素基板とを接合し、次いでシリコンモールドをエッチングにより除去することを特徴とするガラスプレス用モールドの作製方法（請求項１）を提供する。
【０００８】
また、この出願の発明は、シリコンモールドの表面に堆積させた炭化珪素と炭化珪素基板との間に金属薄膜を介在させること（請求項２）を一態様として提供する。
【０００９】
以下、図面に沿ってこの出願の発明のガラスプレス用モールドの作製方法についてさらに詳しく説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、この出願の発明のガラスプレス用モールドの作製方法の概要を示した工程断面図である。
【００１１】
図１＜ａ＞に示したように、シリコンモールド（１）を用意する。シリコンモールド（１）は、たとえば、フォトリソグラフィ、エッチング等により単結晶シリコン上に微細構造を作製することにより得られ、雌型となる。このシリコンモールド（１）の作製に際し、ＩＣ加工技術を応用することにより、高分解能かつ高精度であり、また、自由度の高い微細加工が可能となる。
【００１２】
次いで、図１＜ｂ＞に示したように、この出願の発明のガラスプレス用モールドの作製方法では、シリコンモールド（１）上に炭化珪素（ＳｉＣ）（２）を堆積させる。炭化珪素（２）の堆積には、気相化学成長法（ＣＶＤ）を用いることができる。
【００１３】
堆積させた炭化珪素（２）は、図１＜ｃ＞に示したように、表面を研磨し、平坦化させることができる。後述する炭化珪素基板との接合性を高めるのに有効となる。
【００１４】
また、この出願の発明のガラスプレス用モールドの作製方法では、図１＜ｄ＞に示したように、炭化珪素（２）の表面に金属薄膜（３）をスパッタリング等により形成させることができる。この金属薄膜（３）は、後述する炭化珪素基板との接合層として機能するものであり、接合性を高めるのに有効となる。金属薄膜（３）の材質については特に制限はなく、適宜選択することができる。また、金属薄膜（３）は省略することも可能である。
【００１５】
そして、図１＜ｅ＞に示したように、炭化珪素基板（４）を、堆積させた炭化珪素（２）と接合する。接合は固相接合により行うことができる。図１＜ｄ＞に示したように、金属薄膜（３）を炭化珪素（２）の表面に形成させた場合には、金属薄膜（３）が炭化珪素（２）と炭化珪素基板（４）との間の接合層となる。
【００１６】
最後に、この出願の発明のガラスプレス用モールドの作製方法では、図１＜ｆ＞に示したように、シリコンモールド（１）をエッチングにより除去する。エッチングには、各種の溶液等を用いることができ、たとえばフッ酸と硝酸の混合液等が示される。
【００１７】
こうして炭化珪素製のモールドが作製され、モールドの表面にはシリコンモールド（１）に形成された微細構造が正確に転写され、表面粗さはきわめて小さい。ガラスプレス用モールドが作製される。
【００１８】
【実施例】
表面に微細な三角溝を複数本平行に隣接して形成したシリコンモールド上に大気圧ＣＶＤにより炭化珪素を５０μｍの厚さで堆積させた。次いで０．５μｍ厚のニッケル薄膜を介して厚さ５００μｍの炭化珪素基板を接合した。接合条件は、９００℃、０．５時間とした。この後、シリコンモールドをフッ酸と硝酸の混合液によりエッチングした。作製された炭化珪素モールドは、図２に示したとおりであり、表面には、シリコンモールドの三角溝に合致する微細な三角柱が複数本平行に隣接して形成された。この炭化珪素モールドの表面粗さは０．００４〜０．００８μｍ Ｒａであり、ガラス製光学部品の作製に十分使用可能なモールドである。
【００１９】
実際に、ホットプレス装置において、得られた炭化珪素モールドを１ｍｍ厚のパイレックス（登録商標）ガラスに８５０℃、１ＭＰａの条件でプレスした。図３に示したように、パイレックス（登録商標）ガラスは炭化珪素モールドによりボイドが生じることなく成形され、炭化珪素も損傷を受けていない。
【００２０】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施形態及び実施例によって限定されるものではない。シリコンモールドに表面に形成する構造、炭化珪素を堆積させる際の条件、堆積させた炭化珪素と炭化珪素基板との接合条件等の細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、表面粗さのきわめて小さい、微細構造を有するガラスプレス用モールドが作製される。これまでフォトリソグラフィとエッチングとにより作製されていたガラス製光学素子をプレス成形により作製することが可能となる。また、光学素子の高性能・高機能化が望め、複雑な光学系も一つのガラス製光学素子で置換可能になると期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】＜ａ＞＜ｂ＞＜ｃ＞＜ｄ＞＜ｅ＞＜ｆ＞は、それぞれ、この出願の発明のガラスプレス用モールドの作製方法の概要を示した工程断面図である。
【図２】実施例で得られた炭化珪素モールドの表面の顕微鏡像である。
【図３】実施例で得られた炭化珪素モールドによりガラスをプレスした様子を示した顕微鏡像である。
【符号の説明】
１ シリコンモールド
２ 炭化珪素
３ 金属薄膜
４ 炭化珪素基板

Claims (2)

  1. シリコンモールドの表面に炭化珪素を堆積させた後、堆積させた炭化珪素と炭化珪素基板とを接合し、次いでシリコンモールドをエッチングにより除去することを特徴とするガラスプレス用モールドの作製方法。
  2. シリコンモールドの表面に堆積させた炭化珪素と炭化珪素基板との間に金属薄膜を介在させる請求項１記載のガラスプレス用モールドの作製方法。
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