JP2006104008A - Method of manufacturing mold for molding optical element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a mold for molding an optical element capable of improving the durability of the mold. <P>SOLUTION: In manufacturing a mold for molding an optical element using a hard carbon film as a mold release layer and an amorphous silicon carbide film as an intermediate layer, direct current pulse bias is applied to the mold when the hard carbon film and the amorphous silicon carbide film are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主として、ガラス素材のプレス成形により、レンズ、プリズムなどのガラスよりなる光学素子を製造する際に使用される光学素子成形用型の製造方法に関するものである。   The present invention mainly relates to a method of manufacturing an optical element molding die used when manufacturing an optical element made of glass such as a lens or a prism by press molding a glass material.

研磨工程を必要としないで、ガラス素材のプレス成形によってレンズを製造する技術は、従来の製造において必要とされた複雑な工程をなくし、簡単かつ安価にレンズを製造することを可能とし、近年レンズのみならず、プリズム、その他のガラスよりなる光学素子の製造に使用されるようになった。   The technology for manufacturing lenses by press-molding glass materials without the need for a polishing process eliminates the complicated processes required in conventional manufacturing, making it possible to manufacture lenses easily and inexpensively. In addition, prisms and other optical elements made of glass have come to be used.

このような、ガラスの光学素子のプレス成形に使用される型材に要求される性質としては、硬度、耐熱性、離型性、鏡面加工性などに優れていることが挙げられる。従来、この種の型材として、金属、セラミックス、および、それらをコーティングした材料など、数多くの提案がなされている。   Properties required for such a mold material used for press molding of a glass optical element include excellent hardness, heat resistance, releasability, and mirror finish. Conventionally, many proposals have been made for this type of mold material, such as metals, ceramics, and materials coated with them.

幾つかの例を挙げるならば、特開昭49−51112号公報(特許文献1)には、13Crマルテンサイト鋼が、特開昭52−45613号公報(特許文献2)には、SiC及びSi3 N4 が、特開昭60−246230号公報(特許文献3)には、超硬合金に貴金属をコーティングした材料が、また、特開昭61−183134号公報(特許文献4)、特開昭61−281030号公報(特許文献5)、特開平1−301864号公報(特許文献6)には、それぞれ、ダイヤモンド薄膜もしくはダイヤモンド状炭素膜が、特開昭64−83529号公報(特許文献7)には、硬質炭素膜をコーティングした材料が提案されている。   As some examples, JP-A-49-51112 (Patent Document 1) discloses 13Cr martensite steel, and JP-A-52-45613 (Patent Document 2) describes SiC and Si3. N4 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-246230 (Patent Document 3). A material obtained by coating a cemented carbide with a noble metal is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-183134 (Patent Document 4) and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61. JP-A-281030 (Patent Document 5) and JP-A-1-301864 (Patent Document 6) disclose a diamond thin film or a diamond-like carbon film in JP-A 64-83529 (Patent Document 7), respectively. Has proposed a material coated with a hard carbon film.

また、特公平2−31012号公報(特許文献8)には、レンズまたは型のどちらか一方に5〜500nmの炭素膜を形成することが提案されている。更に、本発明者らによる出願の、特開平6−72728号公報(特許文献9)によれば、高イオンエネルギーの炭素イオンビームを用いて、炭素と型母材もしくは母材表面に形成した中間層を構成する、少なくとも一種類以上の元素よりなるミキシング層を形成することにより、膜の剥離およびクラックの発生を生じない型を製造する方法が記載されている。
特開昭49−51112号公報 特開昭52−45613号公報 特開昭60−246230号公報 特開昭61−183134号公報 特開昭61−281030号公報 特開平1−301864号公報 特開昭64−83529号公報 特公平2−31012号公報 特開平6−72728号公報
Japanese Patent Publication No. 2-31012 (Patent Document 8) proposes forming a carbon film of 5 to 500 nm on either the lens or the mold. Further, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-72728 (Patent Document 9) filed by the present inventors, an intermediate formed on the surface of carbon and a mold base material or a base material using a carbon ion beam of high ion energy. There is described a method for producing a mold that does not cause peeling of a film and generation of cracks by forming a mixing layer comprising at least one element constituting the layer.
JP-A-49-51112 JP 52-45613 A JP 60-246230 A JP-A-61-183134 JP-A 61-281030 JP-A-1-301864 JP-A-64-83529 Japanese Patent Publication No. 2-31012 JP-A-6-72728

しかしながら、13マルテンサイト鋼は酸化し易く、更に、高温でFeがガラス中に拡散して、ガラスが着色する欠点を持つ。SiC及びSi3 N4 は、一般的に酸化されにくいとされているが、高温では酸化が起こり、表面にSiO2 が形成され、ガラスの融着を生じる。貴金属をコーティングした材料は、融着を起こしにくいが、極めて柔らかいために、傷がつき易く、変形し易いという欠点をもっている。   However, 13 martensitic steel is easy to oxidize, and further has the disadvantage that Fe diffuses into the glass at high temperature and the glass is colored. SiC and Si3 N4 are generally considered difficult to oxidize, but oxidation occurs at a high temperature, and SiO2 is formed on the surface, resulting in glass fusion. A material coated with a noble metal is less likely to cause fusion, but has a drawback that it is very soft and is easily scratched and easily deformed.

また、一般的にダイヤモンド状炭素膜、a−C:H膜、硬質炭素膜を用いた型は、型とガラスとの離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくいが、型と膜の密着性が一般に低く、成形操作を、数百回以上繰り返して行うと、前記膜が部分的に剥離し、成形品において、十分な成形性能が得られないことがあるなど、耐久性に問題があった。また、ダイヤモンド薄膜は、高硬度で、熱的安定性にも優れているが、前記ダイヤモンド状炭素膜、a−C:H膜、硬質炭素膜など、非晶質の炭素膜に比べると、型とガラスとの離型性が悪く、更なる離型性の向上が望まれていた。   In general, a mold using a diamond-like carbon film, an aC: H film, or a hard carbon film has a good mold releasability between the mold and glass and hardly causes fusion with the glass. The adhesion is generally low, and if the molding operation is repeated several hundred times or more, the film may be partially peeled off, resulting in insufficient molding performance in the molded product. was there. Further, the diamond thin film has high hardness and excellent thermal stability. However, the diamond thin film has a mold as compared with an amorphous carbon film such as the diamond-like carbon film, aC: H film, and hard carbon film. The releasability between glass and glass was poor, and further improvement in releasability was desired.

また、特開平1−301864号公報において、炭素源ガス濃度を3%以上として、ダイヤモンド結晶、グラファイト結晶、アモルファス状カーボンよりなる膜を形成し、最大面粗さ20nm以下とすることが提案されているが、膜中のグラファイト結晶の存在は、硬度と耐酸化性の劣化を生じ、型の耐久性を劣化させる原因となる。   JP-A-1-301864 proposes that a carbon source gas concentration is set to 3% or more to form a film made of diamond crystal, graphite crystal, or amorphous carbon to have a maximum surface roughness of 20 nm or less. However, the presence of graphite crystals in the film causes deterioration of hardness and oxidation resistance, and causes deterioration of mold durability.

また、特公平2−31012号公報の実施例で用いられている形成方法(真空蒸着法)で得られる炭素膜は、一般的には、膜と基板との密着力が弱く、成形中に膜が剥離するなどの耐久性に問題がある場合がある。   In addition, the carbon film obtained by the forming method (vacuum vapor deposition method) used in the examples of JP-B-2-31012 generally has a weak adhesion between the film and the substrate, and the film is formed during molding. There may be a problem in durability such as peeling.

また、特開平6−72728号公報に記載の、炭素イオンをイオン注入することにより光学素子成形用型材を形成する方法は、膜と型母材との密着力を上げることができるが、非常に高い電圧を印加する必要があるため製造装置が非常に高価となりやすと言う欠点があった。また、指向性の高いイオンビームを用いているため、曲率の小さいレンズ用型材や、階段状の段差のある回折型光学素子用型材では、成形面に均一な膜厚で硬質炭素膜を形成することができないと言う欠点があった。   In addition, the method of forming an optical element molding mold material by ion implantation of carbon ions described in JP-A-6-72728 can increase the adhesion between the film and the mold base material. Since a high voltage needs to be applied, there is a drawback that the manufacturing apparatus tends to be very expensive. In addition, since a highly directional ion beam is used, a hard carbon film having a uniform film thickness is formed on the molding surface of a lens mold material having a small curvature or a diffractive optical element mold material having a stepped step. There was a drawback that it was not possible.

また、特開2000-143221号公報に記載の、基体に直流のパルスバイアスを印加して硬質炭素膜を作製する方法は、他の製造方法に比べると、成形面に均一な膜厚で硬質炭素膜を形成することができ、また型材と密着性良く硬質炭素膜を形成することができるが、更なる膜厚の均一化及び型材との密着性の向上が望まれている。   In addition, the method of producing a hard carbon film by applying a direct current pulse bias to a substrate described in JP-A-2000-143221 is a hard carbon with a uniform film thickness on the molding surface compared to other production methods. Although a film can be formed and a hard carbon film can be formed with good adhesion to the mold material, further uniform film thickness and improved adhesion to the mold material are desired.

更に、特開平5-124825号公報に記載の、中間層としてけい素と炭素の非晶質混合物からなる中間層を形成した後に、ダイヤモンド様炭素膜を形成する方法は、他の製造方法に比べると、型材と密着性良く硬質炭素膜を形成することができるが、更なる型材との密着性の向上が望まれている。   Furthermore, the method of forming a diamond-like carbon film after forming an intermediate layer composed of an amorphous mixture of silicon and carbon as an intermediate layer described in JP-A-5-1224825 is compared with other manufacturing methods. A hard carbon film can be formed with good adhesion to the mold material, but further improvement in adhesion with the mold material is desired.

このため本発明では、少なくとも最表面層に硬質炭素膜を形成する光学素子成形用型材の製造方法において、炭素とけい素を少なくとも含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流パルスバイアスを印加して非晶質炭化けい素膜を形成した後に、少なくとも炭素を含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流バイアスを印加して硬質炭素膜を形成することを目的とする。   For this reason, in the present invention, in the method of manufacturing an optical element molding die material that forms a hard carbon film at least on the outermost surface layer, a source gas containing at least carbon and silicon is ionized by an ionization source, and negative in the die base material. After forming an amorphous silicon carbide film by applying a DC pulse bias, a source gas containing at least carbon is ionized by an ionization source, and a negative DC bias is applied to the mold base material to form a hard carbon film. The purpose is to form.

本発明によれば、少なくとも最表面層に硬質炭素膜を形成する光学素子成形用型材の製造方法において、炭素とけい素を少なくとも含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流パルスバイアスを印加して非晶質炭化けい素膜を形成した後に、少なくとも炭素を含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流バイアスを印加して硬質炭素膜を形成することで、離型層として形成される硬質炭素膜を型材に密着性良く、更に形状によらず均一な膜厚で形成された光学素子成形用型材を提供することができる。   According to the present invention, in the method for manufacturing an optical element molding die material that forms a hard carbon film at least on the outermost surface layer, a source gas containing at least carbon and silicon is ionized by an ionization source, and the mold base material is negative. After forming an amorphous silicon carbide film by applying a DC pulse bias, a source gas containing at least carbon is ionized by an ionization source, and a negative DC bias is applied to the mold base material to form a hard carbon film. By forming the optical element molding die, it is possible to provide a hard carbon film formed as a release layer with good adhesion to the die material and having a uniform film thickness regardless of the shape.

(作用)
次に、本発明の作用を、本発明をなすに際して得た知見と併せて、以下に説明する。本発明者は、従来の光学素子成形用型の問題点に鑑み、離型層として形成される硬質炭素膜を型材に密着力良く、更に種々の形状にも均一な膜厚で形成する方法について、詳細な実験を続けた結果、見出されたものである。
(Function)
Next, the action of the present invention will be described below together with the knowledge obtained in making the present invention. In view of the problems of conventional optical element molding molds, the present inventor has a method of forming a hard carbon film formed as a release layer with good adhesion to a mold material, and in various shapes with a uniform film thickness. As a result of continuing detailed experiments, it was discovered.

つまり、少なくとも最表面層に硬質炭素膜を形成する光学素子成形用型材の製造方法において、炭素とけい素を少なくとも含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流パルスバイアスを印加して非晶質炭化けい素膜を形成した後に、少なくとも炭素を含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流バイアスを印加して硬質炭素膜を形成することにより、型材に密着力良く、更に複雑形状にも均一に硬質炭素膜を形成することが可能となったものである。   In other words, in a method for manufacturing an optical element molding die that forms a hard carbon film at least on the outermost surface layer, a source gas containing at least carbon and silicon is ionized by an ionization source, and a negative DC pulse bias is applied to the die base material. After forming an amorphous silicon carbide film by applying, ionizing a source gas containing at least carbon with an ionization source and applying a negative DC bias to the mold base material to form a hard carbon film Thus, it is possible to form a hard carbon film evenly in a complicated shape with good adhesion to the mold material.

従来の製造方法で形成された非晶質を主成分とする硬質炭素膜は、他のセラミックスおよび金属薄膜より、ガラスとの密着力が小さいため、離型性に優れているが、型母材と膜の密着力が弱く、ガラスの成形時を続けるうちに、膜の剥離が生じることがあった。これは、硬質炭素膜には一般的に内部に大きな膜応力があり、熱や成形時の力により、容易に剥離が生じるためと考えられる。   A hard carbon film mainly composed of an amorphous material formed by a conventional manufacturing method is superior to other ceramics and metal thin films in terms of adhesion to glass, and thus has excellent releasability. The film has weak adhesion, and the film may be peeled off while the glass is being formed. This is presumably because the hard carbon film generally has a large film stress inside and easily peels off due to heat or force during molding.

特開平5-124825号公報に記載の、中間層としてけい素と炭素の非晶質混合物(非晶質炭化けい素膜)からなる中間層を形成した後に、ダイヤモンド様炭素膜を形成する方法は、他の製造方法に比べると、型材と密着性良く硬質炭素膜を形成することができるが、非晶質炭化けい素膜の形成方法が、バイアス印加プラズマCVD法と言う、基板に直流バイアスの印加する方法であるため膜の密着力に限界があり、使用条件によっては、型材と非晶質炭化けい素膜の間または非晶質炭化けい素膜と硬質炭素膜の間で剥離が生じることがあった。   A method for forming a diamond-like carbon film after forming an intermediate layer made of an amorphous mixture of silicon and carbon (amorphous silicon carbide film) as an intermediate layer described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-124825. Compared to other manufacturing methods, a hard carbon film can be formed with good adhesion to the mold material. However, the method of forming an amorphous silicon carbide film is called a bias-applied plasma CVD method. Since this method is applied, there is a limit to the adhesion of the film, and depending on the conditions of use, delamination may occur between the mold material and the amorphous silicon carbide film or between the amorphous silicon carbide film and the hard carbon film. was there.

これに対して本発明の製造方法によれば、パルスバイアスを印加するので型材表面でのプラズマの密度が上昇し、炭素原子及びけい素原子と型材材料の原子とのミキシングの効果が上がり、非晶質炭化けい素膜と型材との密着力が大幅に向上する。更に、この上にパルスバイアスを印加して硬質炭素膜を形成することで、非晶質炭化けい素膜と硬質炭素膜の間でも原子のミキシングの効果が生じ、密着性良く硬質炭素膜を形成する事ができる。   On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, since the pulse bias is applied, the plasma density on the surface of the mold material is increased, and the effect of mixing carbon atoms and silicon atoms with the atoms of the mold material is improved. The adhesion between the crystalline silicon carbide film and the mold material is greatly improved. Furthermore, by applying a pulse bias on this to form a hard carbon film, the effect of mixing atoms occurs between the amorphous silicon carbide film and the hard carbon film, forming a hard carbon film with good adhesion. I can do it.

また更に、パルスバイアスを印加することで、型材の形状に沿って均一なプラズマを形成することが可能となり、複雑な形状の型材上にも非晶質炭化けい素膜及び硬質炭素膜が均一な膜厚で形成できる。特開平5-124825号公報に記載の通常のバイアス印加プラズマCVD法で、複雑形状の型材に非晶質炭化けい素膜で形成した場合、膜厚の厚い部分と薄い部分ができてしまうことがある。非晶質炭化けい素膜の薄い部分では中間層としての効果が薄くなり、非晶質炭化けい素膜と型材の間で剥離が生じやすい。このような均一な膜厚で非晶質炭化けい素膜及び硬質炭素膜を形成することで、更に非晶質炭化けい素膜を型材に密着性良く形成できる効果がある。   Furthermore, by applying a pulse bias, it becomes possible to form a uniform plasma along the shape of the mold material, and the amorphous silicon carbide film and the hard carbon film are even on the complex shape mold material. It can be formed with a film thickness. When a biased plasma CVD method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-124825 is used and an amorphous silicon carbide film is formed on a complex shaped mold material, a thick part and a thin part may be formed. is there. In the thin part of the amorphous silicon carbide film, the effect as an intermediate layer is reduced, and peeling is likely to occur between the amorphous silicon carbide film and the mold material. By forming the amorphous silicon carbide film and the hard carbon film with such a uniform film thickness, there is an effect that an amorphous silicon carbide film can be formed on the mold material with good adhesion.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、具体的に説明する。ここで、本発明の光学素子成形用型の模式的断面を図1に示す。図において、11は成形面に硬質炭素膜13がある型母材である。なお、図1では、凸レンズ成形用型を示したが、本発明では、凸レンズ成形用型に限定されるものでなく、凹レンズ成形用型、非球面レンズ成形用型、シリンドリカルレンズ成形用型などにも使用可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Here, the typical cross section of the optical element molding die of the present invention is shown in FIG. In the figure, 11 is a mold base material having a hard carbon film 13 on the molding surface. Although FIG. 1 shows a convex lens molding die, the present invention is not limited to a convex lens molding die, but may be a concave lens molding die, an aspheric lens molding die, a cylindrical lens molding die, or the like. Can also be used.

本発明で言う、硬質炭素膜とは、基本的には非晶質であり、硬度が高く、赤外領域で透明性が高いことから、ダイヤモンド状炭素膜とも呼ばれているものである。この硬質炭素膜は、非晶質であるため、非常に平滑な表面を有しており、型母材表面に形成することにより、型母材の表面の平滑性と同様、あるいは、それ以上の平滑性を得ることができる。   In the present invention, the hard carbon film is basically amorphous, has a high hardness, and is highly transparent in the infrared region, and is also called a diamond-like carbon film. Since this hard carbon film is amorphous, it has a very smooth surface. By forming the hard carbon film on the surface of the mold base material, it is the same as or more than the smoothness of the surface of the mold base material. Smoothness can be obtained.

また、硬質炭素膜は、通常、いかなる結晶性も有していないが、電子顕微鏡などで、微小領域(nmオーダー)を詳細に観察すると、数nm程度の大きさの、微結晶のダイヤモンドまたはグラファイトが観察されることがある。これらの微結晶の量も、見積もるのは非常に困難であるが、全体積のせいぜい数%以下であろうと思われる。つまり、「硬質炭素膜」とは、ほとんど無視できる量以下の炭素結晶相(ダイヤモンド、グラファイト)のみを含有する非晶質の炭素膜である。この硬質炭素膜の形成には、イオンビーム蒸着法及びイオンプレーティング法などと呼ばれる方法を用いる。上記成膜方法は、炭素源ガス、および、水素、酸素、塩素、フッ素、希ガスなどの希釈ガスを、熱フィラメントまたは高周波、更には、電場、磁場などを印加しすることで、プラズマ化し、このプラズマから、電界を用いてイオンを加速して引出し、このイオンを型母材上に照射して、その成形面に硬質炭素膜を形成する方法である。   In addition, a hard carbon film usually does not have any crystallinity. However, when a minute region (on the order of nm) is observed in detail with an electron microscope or the like, a microcrystalline diamond or graphite having a size of several nanometers is obtained. May be observed. The amount of these microcrystals is also very difficult to estimate, but seems to be no more than a few percent of the total volume. That is, the “hard carbon film” is an amorphous carbon film containing only a carbon crystal phase (diamond, graphite) in an amount that is almost negligible. For forming the hard carbon film, a method called an ion beam vapor deposition method or an ion plating method is used. The film forming method is a method of converting a carbon source gas and a dilution gas such as hydrogen, oxygen, chlorine, fluorine, and a rare gas into a plasma by applying a hot filament or a high frequency, and further applying an electric field or a magnetic field. In this method, ions are accelerated and extracted from the plasma using an electric field, and the ions are irradiated onto a mold base material to form a hard carbon film on the molding surface.

また、本発明では硬質炭素膜は、中間層として非晶質炭化けい素膜を形成した上に形成する。非晶質炭化けい素膜は硬度が高く、化学的安定性にも優れているので中間層として最適である。また、型母材として超硬材料などの焼結体を用いた場合、粒子の脱落、ポアなどにより表面の平滑性が十分に上がらない場合があるが、非晶質炭化けい素膜は、表面の平滑性を向上させるのに有効である。これに対して結晶性の炭化けい素膜は表面の平滑性に劣り、光学素子成形用型材として必要な表面の平滑性を得られない事がある。また、非晶質炭化けい素膜の最適な厚さは、一般的には0.05μm以上、望ましくは0.1μm以上である。本発明の非晶質炭化けい素膜は、型材に負の直流パルスバイアスを印加することによって行われる。負の直流パルスバイアスの電圧は、型材材料や形状により変化するが、0.5〜20kV程度印加する。印加する負の直流パルスバイアスは、成膜時に一定の値としても良いが、成膜開始直後に高く、成膜終了時に低くしても良い。これは、成膜開始直後に高い負の直流パルスバイアスを印加することで型母材と非晶質炭化けい素膜の密着力を高めるためで、例えば、5kV以上20kV以下の負のパルスバイアスを印加することにより炭素及びけい素含有イオンが型母材に注入され非晶質炭化けい素膜と型母材の密着性が向上する。また、更に成膜終了時に低い負の直流パルスバイアスを印加するのは非晶質炭化けい素膜の平滑性を上げるためであり、例えば、1kV以上4kV以下の負のパルスバイアスを印加することにより平滑性の高い非晶質炭化けい素膜を得ることができる。具体的な例を示すと、成膜開始直後に、バイアス電圧を7kVとし、その後徐々に電圧を、5kV、3kV、1kVと下げていき、成膜を終了させる、と言うプロセスで成膜を行うことができる。   In the present invention, the hard carbon film is formed on an amorphous silicon carbide film as an intermediate layer. Amorphous silicon carbide film has high hardness and excellent chemical stability, so it is optimal as an intermediate layer. In addition, when a sintered body such as a super hard material is used as a mold base material, the smoothness of the surface may not be sufficiently improved due to particle dropping or pores. It is effective in improving the smoothness of the film. On the other hand, the crystalline silicon carbide film is inferior in surface smoothness, and the surface smoothness required for optical element molding dies may not be obtained. Further, the optimum thickness of the amorphous silicon carbide film is generally 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more. The amorphous silicon carbide film of the present invention is performed by applying a negative DC pulse bias to the mold material. The negative DC pulse bias voltage varies depending on the mold material and shape, but is applied at about 0.5 to 20 kV. The negative DC pulse bias to be applied may be a constant value at the time of film formation, but may be high immediately after the start of film formation and may be low at the end of film formation. This is to increase the adhesion between the mold base and the amorphous silicon carbide film by applying a high negative DC pulse bias immediately after the start of film formation. For example, a negative pulse bias of 5 kV or more and 20 kV or less is applied. When applied, carbon and silicon-containing ions are implanted into the mold base material, and the adhesion between the amorphous silicon carbide film and the mold base material is improved. Further, the reason for applying a low negative DC pulse bias at the end of film formation is to increase the smoothness of the amorphous silicon carbide film, for example, by applying a negative pulse bias of 1 kV or more and 4 kV or less. An amorphous silicon carbide film having high smoothness can be obtained. As a specific example, immediately after the start of film formation, the bias voltage is set to 7 kV, and thereafter, the voltage is gradually decreased to 5 kV, 3 kV, and 1 kV, and film formation is completed. be able to.

また、直流パルス電圧の繰り返し周波数やデューティー比は、印加電圧や成膜する膜厚などの条件により最適条件は異なるが、代表的には500〜20kHzの繰り返し周波数で、かつデューティー比2〜40%で行う。   Further, the optimum conditions for the repetition frequency and duty ratio of the DC pulse voltage vary depending on conditions such as the applied voltage and the film thickness to be deposited, but typically, the repetition frequency is 500 to 20 kHz and the duty ratio is 2 to 40%. To do.

また、炭素及びけい素を含有したガスのイオン化は、イオン源で行う。イオン源は加熱したフィラメントに電場や磁場を印加したり、高周波を印加したりして炭素含有ガスを分解、イオン化する。イオン源で形成された炭素及びけい素を含有したイオンを、負の直流パルスバイアスで型材近傍に引き込みことで非晶質炭化けい素膜を型材表面に形成することができる。   The ionization of the gas containing carbon and silicon is performed with an ion source. The ion source decomposes and ionizes the carbon-containing gas by applying an electric field or a magnetic field to the heated filament or applying a high frequency. An amorphous silicon carbide film can be formed on the surface of the mold material by drawing ions containing carbon and silicon formed by the ion source in the vicinity of the mold material with a negative DC pulse bias.

本発明の非晶質炭化けい素膜の形成方法では、原料として有機けい素化合物や炭素化合物とけい素化合物を混合したものなどを用いることができる。有機けい素化合物としては、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサンなどを用いることができる。炭素化合物としては、種々の炭素含有ガスや液体有機化合物を気化して用いることができる。液体有機化合物としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ギ酸、酢酸などの有機酸を用いることができる。炭素含有ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、アセチレンなどの炭化水素ガス、一酸化炭素、または、ハロゲン化炭素などを用いることができる。
けい素化合物としては、シラン、ジシラン、4フッ化珪素などを用いることができる。
In the method for forming an amorphous silicon carbide film of the present invention, an organic silicon compound or a mixture of a carbon compound and a silicon compound can be used as a raw material. As the organosilicon compound, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, tetraethoxysilane, hexamethyldisiloxane, or the like can be used. As the carbon compound, various carbon-containing gases and liquid organic compounds can be vaporized and used. As the liquid organic compound, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone, aromatic hydrocarbons such as benzene, ethers such as dimethyl ether, and organic acids such as formic acid and acetic acid can be used. As the carbon-containing gas, hydrocarbon gas such as methane, ethane, ethylene, acetylene, carbon monoxide, or carbon halide can be used.
As the silicon compound, silane, disilane, silicon tetrafluoride, or the like can be used.

本発明の硬質炭素膜の成膜は、型材に負の直流パルスバイアスを印加することによって行われる。負の直流パルスバイアスの電圧は、型材材料や形状により変化するが、0.5〜20kV程度印加する。印加する負の直流パルスバイアスは、成膜時に一定の値としても良いが、成膜開始直後に高く、成膜終了時に低くしても良い。これは、成膜開始直後に高い負の直流パルスバイアスを印加することで型母材と硬質炭素膜の密着力を高めるためで、例えば、8kV以上20kV以下の負のパルスバイアスを印加することにより炭素含有イオンが型母材に注入され硬質炭素膜と型母材の密着性が向上する。また、更に成膜終了時に低い負の直流パルスバイアスを印加するのは硬質炭素膜の平滑性を上げるためであり、例えば、1kV以上4kV以下の負のパルスバイアスを印加することにより平滑性の高い硬質炭素膜を得ることができる。具体的な例を示すと、成膜開始直後に、バイアス電圧を10kVとし、その後徐々に電圧を、7.5kV、5kV、2.5kVと下げていき、成膜を終了させる、と言うプロセスで成膜を行うことができる。   The hard carbon film of the present invention is formed by applying a negative DC pulse bias to the mold material. The negative DC pulse bias voltage varies depending on the mold material and shape, but is applied at about 0.5 to 20 kV. The negative DC pulse bias to be applied may be a constant value at the time of film formation, but may be high immediately after the start of film formation and may be low at the end of film formation. This is to increase the adhesion between the mold base material and the hard carbon film by applying a high negative DC pulse bias immediately after the start of film formation. For example, by applying a negative pulse bias of 8 kV or more and 20 kV or less. Carbon-containing ions are implanted into the mold base material to improve the adhesion between the hard carbon film and the mold base material. Moreover, the reason for applying a low negative DC pulse bias at the end of film formation is to increase the smoothness of the hard carbon film. For example, by applying a negative pulse bias of 1 kV or more and 4 kV or less, high smoothness is achieved. A hard carbon film can be obtained. As a specific example, immediately after the start of film formation, the bias voltage is set to 10 kV, and then the voltage is gradually decreased to 7.5 kV, 5 kV, and 2.5 kV to complete the film formation. It can be performed.

また、直流パルス電圧の繰り返し周波数やデューティー比は、印加電圧や成膜する膜厚などの条件により最適条件は異なるが、代表的には500〜20kHzの繰り返し周波数で、かつデューティー比2〜40%で行う。   Further, the optimum conditions for the repetition frequency and duty ratio of the DC pulse voltage vary depending on conditions such as the applied voltage and the film thickness to be deposited, but typically, the repetition frequency is 500 to 20 kHz and the duty ratio is 2 to 40%. To do.

また、炭素含有ガスのイオン化は、イオン源で行う。イオン源は加熱したフィラメントに電場や磁場を印加したり、高周波を印加したりして炭素含有ガスを分解、イオン化する。イオン源で形成された炭素含有イオンを、負の直流パルスバイアスで型材近傍に引き込みことで硬質炭素膜を型材表面に形成することができる。   The ionization of the carbon-containing gas is performed with an ion source. The ion source decomposes and ionizes the carbon-containing gas by applying an electric field or a magnetic field to the heated filament or applying a high frequency. A hard carbon film can be formed on the surface of the mold material by drawing carbon-containing ions formed by the ion source in the vicinity of the mold material with a negative DC pulse bias.

本発明の硬質炭素膜の形成方法では、炭素源として、種々の炭素含有ガスや液体有機化合物を気化して用いることができる。液体有機化合物としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ギ酸、酢酸などの有機酸を用いることができる。炭素含有ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、アセチレンなどの炭化水素ガス、一酸化炭素、または、ハロゲン化炭素などを用いることができる。   In the method for forming a hard carbon film of the present invention, various carbon-containing gases and liquid organic compounds can be vaporized and used as the carbon source. As the liquid organic compound, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone, aromatic hydrocarbons such as benzene, ethers such as dimethyl ether, and organic acids such as formic acid and acetic acid can be used. As the carbon-containing gas, hydrocarbon gas such as methane, ethane, ethylene, acetylene, carbon monoxide, or carbon halide can be used.

本発明で用いられる型母材は、アルミナ・ジルコニアのような酸化物系セラミックス、炭化珪素・窒化珪素・炭化チタン・窒化チタン・炭化タングステンなどの炭化物・窒化物系セラミックス、更に、WC系の超硬合金、モリブデン・タングステン・タンタルなどの金属を用いることができる。型母材(基体)の形状は、成形装置や成形レンズの形状により任意に決めることができるが、例えば、レンズを成形する場合、成形面を、そのレンズ径の曲率に合わせて、曲面形状にし、その曲面上に前記非晶質炭化けい素膜及び硬質炭素膜を形成する。   The mold base material used in the present invention includes oxide ceramics such as alumina / zirconia, carbide / nitride ceramics such as silicon carbide / silicon nitride / titanium carbide / titanium nitride / tungsten carbide, and WC super Hard alloys, metals such as molybdenum, tungsten, and tantalum can be used. The shape of the mold base (base) can be arbitrarily determined depending on the shape of the molding apparatus and the molded lens. For example, when molding a lens, the molding surface is curved to match the curvature of the lens diameter. The amorphous silicon carbide film and the hard carbon film are formed on the curved surface.

図3は、本発明で用いられる非晶質炭化けい素膜及び硬質炭素膜を形成する成膜装置を示す模式図である。30は真空チャンバー、31はガス排気口で、バルブ、ターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ(何れも図示せず)が接続されている。32はイオン源で、加熱されたフィラメントと電場及び磁場を用い原料ガスをイオン化することができる。また、32のイオン源には不図示のバルブ、ガス流量調整器、圧力調整器、ガスボンベ、液体気化装置が接続されている。33はイオンビームを模式的に示したものである。34は型材である。図では凸形状の型材が記載されているが、本発明の型材はこれに何ら限定されるものではない。35は基体ホルダーで型材の固定及び不図示の冷却機構または加熱機構を用いて型材の成膜温度を調整することができる。36は直流パルスバイアス電源で、型材及び基体ホルダーに直流パルスバイアスを印加することができる。   FIG. 3 is a schematic view showing a film forming apparatus for forming an amorphous silicon carbide film and a hard carbon film used in the present invention. Reference numeral 30 denotes a vacuum chamber, and 31 denotes a gas exhaust port, to which a valve, a turbo molecular pump, and a rotary pump (all not shown) are connected. An ion source 32 can ionize the source gas using a heated filament, an electric field, and a magnetic field. In addition, a valve, a gas flow regulator, a pressure regulator, a gas cylinder, and a liquid vaporizer (not shown) are connected to the 32 ion source. 33 schematically shows an ion beam. Reference numeral 34 denotes a mold material. Although the figure shows a convex mold material, the mold material of the present invention is not limited to this. Reference numeral 35 denotes a base holder that can fix the mold material and adjust the film forming temperature of the mold material by using a cooling mechanism or a heating mechanism (not shown). Reference numeral 36 denotes a DC pulse bias power source, which can apply a DC pulse bias to the mold material and the substrate holder.

なお、本発明で用いられる成膜装置は、上記装置に何ら限定されるものではないが、本発明では上記装置のように非晶質炭化けい素膜を形成した後、大気に晒すことなく、同一の成膜装置内で硬質炭素膜を連続して形成することができるものであることが望ましい。これは、非晶質炭化けい素膜を形成後大気に晒すと、表面に酸素、水分が吸着し、この上に硬質炭素膜を形成しても、非晶質炭化けい素膜と硬質炭素膜の界面に多量の酸素原子が残留し、硬質炭素膜の密着力を減少させるためである。   The film forming apparatus used in the present invention is not limited to the above apparatus, but in the present invention, after forming an amorphous silicon carbide film as in the above apparatus, it is not exposed to the atmosphere. It is desirable that the hard carbon film can be continuously formed in the same film forming apparatus. This is because when an amorphous silicon carbide film is formed and exposed to the atmosphere, oxygen and moisture are adsorbed on the surface, and even if a hard carbon film is formed thereon, an amorphous silicon carbide film and a hard carbon film are formed. This is because a large amount of oxygen atoms remain at the interface, thereby reducing the adhesion of the hard carbon film.

上述した本発明は、特に、大口径ガラスレンズ、肉厚の薄いガラスレンズ、肉厚比の大きいガラスレンズ、階段状の形状を有する回折型光学素子など、従来、硬質炭素膜の剥離などで型の耐久性に問題のあったレンズの成形で、型耐久の大幅な向上に効果がある。   The above-described present invention has been conventionally used for peeling off hard carbon films, such as large-diameter glass lenses, thin glass lenses, glass lenses with a large thickness ratio, and diffractive optical elements having a stepped shape. Molding a lens that has a problem with the durability of the mold has the effect of greatly improving the mold durability.

次に、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in detail based on examples.

図1および図2は、本発明に係る光学素子成形用型の一つの実施様態を示すものである。なお、図1は光学素子のプレス成形前の状態を示し、図2は光学素子成形後の状態を示す。ここで、符号11は型母材、12はガラス素材、13は本発明の硬質炭素膜よりなる離型膜であり、また、図2での、符号21は光学素子である。図1に示すように、型の間に置かれたガラス素材12をプレス成形することにより、レンズなどの光学素子21が形成される。   1 and 2 show one embodiment of an optical element molding die according to the present invention. 1 shows a state before press molding of the optical element, and FIG. 2 shows a state after molding of the optical element. Here, reference numeral 11 is a mold base material, 12 is a glass material, 13 is a release film made of the hard carbon film of the present invention, and reference numeral 21 in FIG. 2 is an optical element. As shown in FIG. 1, an optical element 21 such as a lens is formed by press-molding a glass material 12 placed between molds.

次に、本発明の光学素子成形用型について詳細に説明する。型母材として、バインダーレスWC系超硬合金焼結体(フジダイス製、商品名J−05)を所定の形状に加工した後、これをRa=1.8nmとなるように研磨した。   Next, the optical element molding die of the present invention will be described in detail. As a mold base material, a binderless WC-based cemented carbide sintered body (manufactured by Fujidais Co., Ltd., trade name J-05) was processed into a predetermined shape and then polished so that Ra = 1.8 nm.

次に、この型母材を良く洗浄した後、図3に示す成膜装置に設置し、まず、非晶質炭化けい素膜を形成する。基体ホルダーの基体加熱機構を用いて型材を300℃まで加熱し、原料ガスとしてテトラエトキシシラン:20ml/minの流量で導入し、圧力を2×10-1Paに調整した。イオン源で、加熱したフィラメントと電場及び磁場の印加により原料ガスを分解、イオン化し、また、型母材へ36の直流パルスバイアス電源を用いて基板バイアスを印加して、型材表面に非晶質炭化けい素膜を形成した。なお、直流パルスバイアスは、−2.5kVとして、繰り返し周波数:2kHz、デューティー比:10%とした。10分間の成膜で約100nmの非晶質炭化けい素膜が形成された。 Next, this mold base material is thoroughly cleaned and then placed in the film forming apparatus shown in FIG. 3 to first form an amorphous silicon carbide film. The mold was heated to 300 ° C. using the substrate heating mechanism of the substrate holder, introduced as a raw material gas at a flow rate of tetraethoxysilane: 20 ml / min, and the pressure was adjusted to 2 × 10 −1 Pa. The source gas is decomposed and ionized by applying a heated filament, an electric field and a magnetic field with an ion source, and a substrate bias is applied to the mold base material using a DC pulse bias power source of 36 so that the surface of the mold material is amorphous. A silicon carbide film was formed. The DC pulse bias was -2.5 kV, the repetition frequency was 2 kHz, and the duty ratio was 10%. An amorphous silicon carbide film having a thickness of about 100 nm was formed by film formation for 10 minutes.

続いて、硬質炭素膜を形成する。ガス流量はトルエン:20ml/min、水素:10ml/minとし、型材の温度は300℃で、圧力:3×10-1Paとした。イオン源で原料ガスを分解、イオン化し、型母材へ直流パルスバイアスを印加して、硬質炭素膜を形成した。直流パルスバイアスは、−4kVとして、繰り返し周波数:2kHz、デューティー比:10%とした。30分間の成膜で約300nmの硬質炭素膜が形成された。 Subsequently, a hard carbon film is formed. The gas flow rates were toluene: 20 ml / min, hydrogen: 10 ml / min, the mold material temperature was 300 ° C., and the pressure was 3 × 10 −1 Pa. The source gas was decomposed and ionized with an ion source, and a direct current pulse bias was applied to the mold base material to form a hard carbon film. The DC pulse bias was -4 kV, the repetition frequency was 2 kHz, and the duty ratio was 10%. A hard carbon film having a thickness of about 300 nm was formed in 30 minutes.

次に、この光学素子成形用型材を用いて光学レンズの成形を行った。   Next, an optical lens was molded using this mold for molding an optical element.

成形ガラスは、クラウン系光学ガラスSK12(軟化点Sp=672℃、転移点Tg=550℃)で、直径半径:φ30mmで、中心部:2.2mmの厚さ、最外周:1.5mmの厚さの、極薄の凸メニスレンズを成形する。成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度620℃で行った。成形中、型と成形された光学素子との離型性は良好であった。また、成形後の型表面を走査型電子顕微鏡で観察した所、膜剥離、クラックの発生、更には、ガラスの融着が認められず、良好な型表面性を有していた。また、成形ガラスレンズも、ガラスの割れが見られず、良好な表面粗さであった。   The molded glass is crown optical glass SK12 (softening point Sp = 672 ° C., transition point Tg = 550 ° C.), diameter radius: φ30 mm, central part: 2.2 mm thickness, outermost circumference: 1.5 mm thickness The ultra-thin convex meniscus lens is molded. The molding conditions were a nitrogen temperature and a press temperature of 620 ° C. During molding, the mold release property between the mold and the molded optical element was good. Further, when the mold surface after molding was observed with a scanning electron microscope, film peeling, generation of cracks, and glass fusion were not observed, and the mold surface property was good. The molded glass lens also had good surface roughness with no glass breakage.

型母材として、WC系超硬合金を所定の形状に加工した後、成形面をRmax=0.04μmに鏡面研磨した。次に、この型母材を良く洗浄した後、図3に示す成膜装置に設置し、まず、中間層として、非晶質炭化けい素膜を形成した。成膜条件は、型材温度:200℃、原料ガスはトリメチルシラン:25ml/min、圧力は3×10−1Paとした。イオン源で原料ガスを分解、イオン化し、型母材へ直流パルス電源を用いて基板バイアスを印加した。直流パルスバイアスは、電圧を成膜開始から10分ごとに−6kV、−3.5kV、−1kVと変化させた。また、繰り返し周波数:2kHz、デューティー比:10%とした。30分間の成膜で約200nmの非晶質炭化けい素膜が形成された。 As a mold base material, a WC cemented carbide was processed into a predetermined shape, and then the molding surface was mirror-polished to Rmax = 0.04 μm. Next, this mold base material was thoroughly washed and then placed in the film forming apparatus shown in FIG. 3, and an amorphous silicon carbide film was first formed as an intermediate layer. The film forming conditions were as follows: mold material temperature: 200 ° C., source gas: trimethylsilane: 25 ml / min, and pressure: 3 × 10 −1 Pa. The source gas was decomposed and ionized with an ion source, and a substrate bias was applied to the mold base material using a DC pulse power source. In the DC pulse bias, the voltage was changed to -6 kV, -3.5 kV, and -1 kV every 10 minutes from the start of film formation. The repetition frequency was 2 kHz and the duty ratio was 10%. An amorphous silicon carbide film having a thickness of about 200 nm was formed in 30 minutes.

次に、硬質炭素膜を形成する。ガス流量はアセチレン:20ml/min、水素:5ml/minとし、基板温度:200℃で、圧力:2×10−1Paとした。イオン源で原料ガスを分解、イオン化し、型母材へ直流パルス電源を用いて基板バイアスを印加した。直流パルスバイアスは、電圧を成膜開始から10分ごとに−10kV、−6kV、−2kVと変化させた。また、繰り返し周波数:2kHz、デューティー比:10%とした。30分間の成膜で約300nmの硬質炭素膜が形成された。 Next, a hard carbon film is formed. The gas flow rates were acetylene: 20 ml / min, hydrogen: 5 ml / min, substrate temperature: 200 ° C., and pressure: 2 × 10 −1 Pa. The source gas was decomposed and ionized with an ion source, and a substrate bias was applied to the mold base material using a DC pulse power source. In the DC pulse bias, the voltage was changed to −10 kV, −6 kV, and −2 kV every 10 minutes from the start of film formation. The repetition frequency was 2 kHz and the duty ratio was 10%. A hard carbon film having a thickness of about 300 nm was formed in 30 minutes.

次に、この光学素子成形用型材を用いて光学レンズの成形を行った。   Next, an optical lens was molded using this mold for molding an optical element.

成形ガラスは、クラウン系光学ガラスSK12(軟化点Sp=672℃、転移点Tg=550℃)で、直径半径:φ12mmで、中心部:1.4mmの厚さ、最外周:2.5mmの厚さの、凹メニスレンズを成形する。成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度620℃で行った。成形中、型と成形された光学素子との離型性は良好であった。また、成形後の型表面を走査型電子顕微鏡で観察した所、膜剥離、クラックの発生、更には、ガラスの融着が認められず、良好な型表面性を有していた。また、成形ガラスレンズも、ガラスの割れが見られず、良好な表面粗さであり、透過率も高く、ハローの発生も認められなかった。   The molded glass is crown optical glass SK12 (softening point Sp = 672 ° C., transition point Tg = 550 ° C.), diameter radius: φ12 mm, central part: 1.4 mm thickness, outermost circumference: 2.5 mm thickness The concave menis lens is molded. The molding conditions were a nitrogen temperature and a press temperature of 620 ° C. During molding, the mold release property between the mold and the molded optical element was good. Further, when the mold surface after molding was observed with a scanning electron microscope, film peeling, generation of cracks, and fusion of glass were not observed, and the mold surface property was good. The molded glass lens also had no glass breakage, good surface roughness, high transmittance, and no halo was observed.

(比較例1)
中間層として非晶質炭化けい素でなく、アモルファスシリコン、クロム、窒化チタンを用いる(中間層の作成は全て公知のスパッタ法)以外は実施例1と同様にして光学素子成形用型材を作成して光学ガラスを成形した所、成形を進めるにつれ、硬質炭素膜の剥離が生じ、ガラスの型材への融着が発生した。
(Comparative Example 1)
An optical element molding die was prepared in the same manner as in Example 1 except that amorphous silicon, chromium, and titanium nitride were used as the intermediate layer instead of amorphous silicon carbide (all of the intermediate layers were formed by a known sputtering method). When the optical glass was molded, the hard carbon film peeled off as the molding proceeded, and the glass was fused to the mold material.

(実施例3〜5、比較例1〜2)
バイアス印加条件を種々変更する以外は、実施例2と同様にして、光学素子成形用型材を形成し、光学素子を成形した。(非晶質炭化けい素膜の膜厚は約200nm、硬質炭素膜の膜厚は、約300nmとなるように成膜時間についてはおのおの調整した)
その結果を表1に示す。なお、比較例1〜2においては直流パルスバイアスの代わりに直流バイアスを印加した。
(Examples 3-5, Comparative Examples 1-2)
An optical element molding die was formed and an optical element was molded in the same manner as in Example 2 except that various bias application conditions were changed. (The film formation time was adjusted so that the film thickness of the amorphous silicon carbide film was about 200 nm and the film thickness of the hard carbon film was about 300 nm.)
The results are shown in Table 1. In Comparative Examples 1 and 2, a DC bias was applied instead of the DC pulse bias.

Figure 2006104008
◎:非常に良好
○:良好
△:実用上可
×:不可
非晶質炭化けい素及び硬質炭素膜の成膜条件で、直流パルスバイアスを印加する本発明の範囲内とすることで、型の成形耐久性は良好となる。
Figure 2006104008
◎: Very good ○: Good △: Practical acceptable ×: Impossible The film forming conditions of the amorphous silicon carbide and the hard carbon film are within the scope of the present invention in which a DC pulse bias is applied. Molding durability is good.

これに対して、直流パルスバイアスのみを印加した場合(比較例2)、型母材と硬質炭素膜の密着量が低下し、硬質炭素膜の剥離が生じ、型の耐久性が悪化する。   On the other hand, when only a DC pulse bias is applied (Comparative Example 2), the amount of adhesion between the mold base material and the hard carbon film decreases, peeling of the hard carbon film occurs, and the durability of the mold deteriorates.

更に、非晶質炭化けい素膜のみに直流パルスバイアスを印加した場合(比較例3)、硬質炭素膜と非晶質炭化けい素膜の間で密着量が低下し、硬質炭素膜と非晶質炭化けい素膜の間で剥離が生じ、型の成形耐久性が悪化する。   Further, when a DC pulse bias is applied only to the amorphous silicon carbide film (Comparative Example 3), the adhesion amount between the hard carbon film and the amorphous silicon carbide film decreases, and the hard carbon film and the amorphous silicon film are amorphous. Peeling occurs between the quality silicon carbide films, and the molding durability of the mold deteriorates.

また、硬質炭素膜のみに直流パルスバイアスを印加した場合(比較例4)、非晶質炭化けい素膜と型母材の間で密着量が低下し、非晶質炭化けい素膜と型母材の間で剥離が生じ、型の成形耐久性が悪化する   In addition, when a DC pulse bias is applied only to the hard carbon film (Comparative Example 4), the adhesion amount between the amorphous silicon carbide film and the mold base material decreases, and the amorphous silicon carbide film and the mold base material are reduced. Peeling occurs between the materials, and the molding durability of the mold deteriorates

光学素子のプレス成形前の状態。The state before press molding of the optical element. 光学素子成形後の状態。State after optical element molding. 成膜装置の模式図。1 is a schematic diagram of a film forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11 型母材
12 ガラス素材
13 本発明の硬質炭素膜よりなる離型膜
21 光学素子
30 真空チャンバー
31 ガス排気口
32 イオン源
33 イオンビームを模式的に示したもの
34 型材
35 基体ホルダー
36 直流パルスバイアス電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Type | mold base material 12 Glass material 13 Release film | membrane which consists of hard carbon film of this invention 21 Optical element 30 Vacuum chamber 31 Gas exhaust port 32 Ion source 33 What showed ion beam typically 34 Mold material 35 Base | substrate holder 36 DC pulse Bias power supply

Claims (1)

少なくとも最表面層に硬質炭素膜を形成する光学素子成形用型材の製造方法において、
炭素とけい素を少なくとも含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流パルスバイアスを印加して非晶質炭化けい素膜を形成した後に、少なくとも炭素を含有する原料ガスをイオン化源でイオン化するとともに、型母材に負の直流バイアスを印加して硬質炭素膜を形成する、ことを特徴とする光学素子成形用型材の製造方法。
In the method of manufacturing an optical element molding mold material for forming a hard carbon film at least on the outermost surface layer
A source gas containing at least carbon and silicon is ionized by an ionization source, and after forming an amorphous silicon carbide film by applying a negative DC pulse bias to the mold base material, a source gas containing at least carbon is added. A method for producing an optical element molding die, characterized by ionizing with an ionization source and applying a negative DC bias to the die base material to form a hard carbon film.
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