JP2018165018A - Electrocasting master and method for manufacturing mold using master thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細パターンを形成するための原盤、特に電鋳により複製型を作製するための原盤に関する。また、本発明は、その原盤を用いた複製パターンを有する金型の製造方法に関する。 The present invention relates to a master for forming a fine pattern, and more particularly to a master for producing a replica mold by electroforming. The present invention also relates to a method for manufacturing a mold having a replication pattern using the master.
凹凸パターンを形成した金型(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートとも呼ばれる)を被転写基板上に塗布されたレジストに押し付け、レジストを力学的に変形または流動させて微細なパターンを精密にレジスト膜に転写するインプリント法という技術が知られている。微細な凹凸パターンとしては、１０ｎｍ程度のものから１００μｍ程度のものまで存在している。金型を一度作製すれば、ナノレベルの微細構造のものでも簡単に繰り返して成型できるため経済的であるとともに、有害な廃棄物および排出物が少ない転写技術であるため、半導体分野等のさまざまな分野への応用が期待されている。 A mold with a concavo-convex pattern (generally called a mold, stamper, or template) is pressed against the resist applied on the substrate to be transferred, and the resist is mechanically deformed or fluidized to precisely form a fine pattern. A technique called an imprinting method for transferring images to an image is known. There are fine uneven patterns ranging from about 10 nm to about 100 μm. Once the mold is made, it is economical because even nano-structured microstructures can be easily and repeatedly molded, and it is economical, and because it is a transfer technology with little harmful waste and emissions, it can be used in various fields such as the semiconductor field. Application to the field is expected.
このような金型は、人工石英やサファイア、無アルカリガラスなどの基板上にレジストパターンを塗布し、電子ビーム描画により所望の微細パターン露光、現像して得られた微細凹凸パターンを有するマスター原盤からの転写により作製される。 Such a mold is obtained by applying a resist pattern on a substrate such as artificial quartz, sapphire, or alkali-free glass, exposing a desired fine pattern by electron beam drawing, and developing from a master master having a fine concavo-convex pattern. It is produced by the transfer.
特許文献１には、マスター金型（マスター原盤）の表面に電気めっきを施して、マスター金型と逆パターン形状の電鋳層を形成し、その電鋳層をマスター金型から離型して電鋳品を製造する方法が開示されている。この電鋳品が上述の金型として用いられ得る。
特許文献１では、マスター金型に少なくとも導電性材料を有する補強枠を接触させて、その状態でマスター金型と補強枠とに電気めっきを施して補強枠と一体化された電鋳層を形成し、一体化された電鋳層と補強枠とをマスター金型から離型して電鋳品を製造する方法が提案されている。
In Patent Document 1, the surface of a master mold (master master) is electroplated to form an electroformed layer having a pattern opposite to that of the master mold, and the electroformed layer is released from the master mold. A method of manufacturing an electroformed product is disclosed. This electroformed product can be used as the mold described above.
In Patent Document 1, a reinforcing frame having at least a conductive material is brought into contact with a master mold, and in this state, the master mold and the reinforcing frame are electroplated to form an electroformed layer integrated with the reinforcing frame. A method for producing an electroformed product by releasing the integrated electroformed layer and the reinforcing frame from the master mold has been proposed.
マスター原盤の作製には、相当の時間を要するために、非常に高価である。そこで、このマスター原盤を用いた電鋳によりパターンを反転したサブ原盤を複数形成し、さらに、そのサブ原盤を用いた電鋳により上述の金型の作製を行うこともある。例えば、特許文献２には、マスタースタンパ（マスター原盤）からマザースタンパ（サブ原盤）さらにマザースタンパからサンスタンパ（金型）を作製し、サンスタンパを光ディスク形成用スタンパとして用いることが開示されている。そして、特許文献２には、マスタースタンパもしくはマザースタンパを用いた電鋳処理後のスタンパの剥離方法が提案されている。このスタンパの剥離に際しては、スタンパ剥離開始点処理をカッターによる切り込みで行うことが開示されている。 Since the master master requires a considerable time, it is very expensive. Therefore, a plurality of sub masters having a reversed pattern are formed by electroforming using the master master, and the above-described mold may be manufactured by electroforming using the sub master. For example, Patent Document 2 discloses that a master stamper (master master disk) is used as a mother stamper (sub master disk), and a sun stamper (mold) is manufactured from the mother stamper, and the sun stamper is used as an optical disk forming stamper. Patent Document 2 proposes a method for removing a stamper after electroforming using a master stamper or a mother stamper. It is disclosed that when the stamper is peeled off, the stamper peeling start point process is performed by cutting with a cutter.
しかしながら、特許文献２のように、電鋳後のスタンパ剥離時にスタンパ間にカッターによる切り込みによる剥離開始点処理を行うと、マスタースタンパもしくはマザースタンパに傷がつく恐れがある。 However, as in Patent Document 2, if the peeling start point process is performed by cutting with a cutter between stampers when the stamper is peeled after electroforming, the master stamper or the mother stamper may be damaged.
例えば、図１３に示すように、原盤１０１上には導通リング１０２が設置され、導通リング１０２の内側に電鋳物１０３が形成される。その後、原盤１０１と導通リング１０２との間にカッターなどのクサビ１０５を打ち込み剥離開始点を形成する。このクサビ１０５の打ち込みにより、原盤１０１の表面に傷がつくと、次の電鋳により作製される電鋳品に、傷が転写される不具合が生じたり、傷の影響で導通リングとの密着性が低下して電鋳不良が生じたりして転写不良となる場合がある。 For example, as shown in FIG. 13, a conductive ring 102 is installed on the master 101, and an electroformed product 103 is formed inside the conductive ring 102. Thereafter, a wedge 105 such as a cutter is driven between the master 101 and the conductive ring 102 to form a peeling start point. If the surface of the master 101 is damaged due to the driving of the wedge 105, the electroformed product manufactured by the next electroforming may have a defect that the scratch is transferred, or the adhesion to the conductive ring due to the effect of the scratch. May decrease, resulting in electroforming defects and transfer defects.
本発明は、上記事情に鑑み、電鋳用の原盤として、電鋳物剥離後のさらなる電鋳時においても転写不良を生じにくい電鋳用の原盤を提供することを目的とする。また、この原盤を用いた金型の作製方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an electroforming master that hardly causes a transfer failure even during further electroforming after the electroformed article is peeled off. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the metal mold | die using this original disk.
本発明の電鋳用の原盤は、凹凸パターンを表面に有する電鋳用の原盤であって、
凹凸パターンが表面に形成されてなる原盤本体と、
原盤本体に固着された、原盤本体の周囲に延在してなる電鋳物剥離時の傷つき防止治具とから構成される電鋳用の原盤である。
The master for electroforming of the present invention is a master for electroforming having an uneven pattern on the surface,
A master body with a concavo-convex pattern formed on the surface;
This is a master for electroforming composed of a jig for preventing damage at the time of peeling of an electroformed product, which is fixed to the master body and extends around the master body.
「固着」とは少なくとも電鋳物剥離時に原盤本体と分離されないように固定されていることを意味する。原盤本体と傷つき防止治具とはそれぞれ別部材からなり、両部材は目視により区別可能であるが、両者が何らかの方法（接着、機械的固定）で接続固定されている。
「周囲に延在してなる」とは、全周に亘って連続的に備えられているものに限らず、原盤本体から外側に延びて設けられている部分が複数箇所、断続的に設けられているものであってもよい。
“Fixed” means that it is fixed so that it is not separated from the master body at least when the electroformed product is peeled off. The master body and the scratch prevention jig are made of different members, and both members can be visually distinguished, but both are connected and fixed by some method (adhesion, mechanical fixing).
“Extending to the periphery” is not limited to being continuously provided over the entire circumference, and a plurality of portions extending outward from the master body are provided intermittently. It may be.
本発明の電鋳用の原盤は、原盤本体が電鋳物であってもよい。
原盤本体が電鋳物であるときＮｉからなるものとすることができる。
In the master for electroforming of the present invention, the master body may be an electroformed product.
When the master body is an electroformed product, it can be made of Ni.
本発明の電鋳用の原盤は、傷つき防止治具の表面が、原盤本体の表面と面一であることが好ましい。 In the master for electrocasting according to the present invention, the surface of the scratch preventing jig is preferably flush with the surface of the master main body.
本発明の電鋳用の原盤は、傷つき防止治具の厚みが、原盤本体の厚みよりも厚いことが好ましい。 In the electroforming master according to the present invention, it is preferable that the thickness of the scratch preventing jig is larger than the thickness of the master main body.
本発明の電鋳用の原盤は、原盤本体と傷つき防止治具との接合界面が凹凸構造、テーパー構造もしくは段差構造を有することが好ましい。 In the electroforming master of the present invention, it is preferable that the bonding interface between the master main body and the scratch preventing jig has a concavo-convex structure, a tapered structure or a step structure.
本発明の電鋳用の原盤は、傷つき防止治具の材質が金属であることが好ましい。 In the master for electroforming according to the present invention, the material of the scratch preventing jig is preferably a metal.
本発明の金型の製造方法は、上記本発明の電鋳用の原盤の表面の凹凸パターンを囲む位置に、電鋳用の導通リングを配置し、
原盤上に配置された導通リングの内側への電鋳を実施し、
電鋳により原盤上の導通リングの内側に形成され、導通リングに固着した電鋳物を、導通リングと原盤の傷つき防止治具との間に外周側からクサビを打ち込むことにより剥離開始点を形成して、原盤から剥離し、
電鋳物から構成されてなる金型を製造する金型の製造方法である。
In the method for producing a mold of the present invention, a conductive ring for electroforming is disposed at a position surrounding the uneven pattern on the surface of the master for electroforming of the present invention,
Conduct electroforming on the inside of the conductive ring placed on the master,
An electroforming formed inside the conductive ring on the master by electroforming and forming the peeling start point by driving a wedge from the outer periphery between the conductive ring and the scratch prevention jig on the master, after being fixed to the conductive ring. Peel from the master,
It is the manufacturing method of the metal mold | die which manufactures the metal mold | die comprised from electroforming.
本発明の金型の製造方法において、導通リングとして、原盤本体の直径よりも小さい内径を有する導通リングを用いることが好ましい。 In the mold manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a conductive ring having an inner diameter smaller than the diameter of the master body as the conductive ring.
本発明の金型の製造方法において、クサビの材質は金属とすることができる。 In the mold manufacturing method of the present invention, the wedge material may be a metal.
本発明の金型の製造方法において、原盤の表面に導通リングを配置する前に、原盤の表面に剥離層を設けることが好ましい。
剥離層としては、フッ素含有層を設けることが好ましい。
In the manufacturing method of the metal mold | die of this invention, it is preferable to provide a peeling layer on the surface of a master, before arrange | positioning a conduction ring on the surface of a master.
As the release layer, it is preferable to provide a fluorine-containing layer.
本発明の電鋳用の原盤は、凹凸パターンを表面に有する電鋳用の原盤であって、凹凸パターンが表面に形成されてなる原盤本体と、原盤本体に固着された、原盤本体の周囲に延在してなる電鋳物剥離時の傷つき防止治具とから構成されている。係る構成であるため、この原盤を用いた金型の製造方法において、電鋳物である金型を原盤から剥離する際に、傷つき防止治具と導通リングとの間にクサビを入れて剥離することができ、原盤本体には傷が生じない。原盤本体に傷が生じないため、次回の電鋳時に転写不具合が生じたり、導通リングとの密着が悪くなり、電鋳不良が生じたりする問題を抑制することができる。 The electroforming master of the present invention is an electroforming master having a concavo-convex pattern on the surface, and a master main body formed with the concavo-convex pattern on the surface, and a periphery of the master main body fixed to the master main body. It is comprised from the jig | tool which prevents the damage at the time of peeling of the electroformed product formed. Because of this structure, in the mold manufacturing method using this master, when the mold, which is an electroformed product, is peeled off from the master, a wedge is placed between the scratch prevention jig and the conductive ring to peel off. And the original master body is not damaged. Since the master body is not scratched, it is possible to suppress problems such as a transfer failure during the next electroforming, poor adhesion with the conductive ring, and poor electroforming.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜変更している。 Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this. In addition, in order to make it easy to visually recognize, the scale of each component in the drawings is appropriately changed from the actual one.
＜第１の実施形態の電鋳用の原盤＞
図１は、本発明の第１の実施形態の電鋳用の原盤１を模式的に示す平面図およびＢ−Ｂ線断面図である。
<Master for Electroforming of First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view taken along line B-B schematically showing an electroforming master 1 according to the first embodiment of the present invention.
原盤１は、金型を製造するために用いられる、凹凸パターン１２を表面に有する電鋳用の原盤であって、凹凸パターン１２が表面に形成されてなる原盤本体１０と、原盤本体１０に固着された、原盤本体１０の周囲に延在してなる電鋳物剥離時の傷つき防止治具２０とから構成されている。 The master 1 is an electroforming master having a concavo-convex pattern 12 on its surface, which is used to manufacture a mold, and is secured to the master main body 10 having the concavo-convex pattern 12 formed on the surface. And an anti-scratching jig 20 at the time of peeling of the electroformed product extending around the master body 10.
原盤本体１０は、凹凸パターン１２が形成されている領域（以下において、パターン領域という。）の外周に平坦部１１を備えた表面形状を有している。なお、この外周の平坦部１１の厚みを原盤本体１０の厚みと定義する。本実施形態においては、原盤本体１０が円盤形状であるが、形状に制限はなく、矩形状等の多角形状であっても構わない。 The master body 10 has a surface shape including a flat portion 11 on the outer periphery of a region where the uneven pattern 12 is formed (hereinafter referred to as a pattern region). The thickness of the flat portion 11 on the outer periphery is defined as the thickness of the master body 10. In the present embodiment, the master body 10 has a disk shape, but the shape is not limited and may be a polygonal shape such as a rectangular shape.
凹凸パターン１２としては、ライン・アンド・スペースのパターン、ホールパターンやピラーパターン、マイクロレンズアレイのパターンなど、さまざまなパターンが可能である。凹凸パターンの凸部高さや凸部間隔などは数十ｎｍ〜数百μｍのオーダーで用途に応じて適宜設定される。 As the concavo-convex pattern 12, various patterns such as a line and space pattern, a hole pattern, a pillar pattern, and a microlens array pattern are possible. The height of convex portions of the concave-convex pattern, the convex portion spacing, and the like are appropriately set in accordance with the application in the order of several tens nm to several hundreds μm.
原盤本体１０の構成材料は特に限定されないが、例えば、マスター原盤への電鋳により得られる電鋳物から構成することができる。電鋳により製造されたものである場合、材料として、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）およびＦｅ（鉄）の少なくとも一種を含む金属が挙げられ、好ましくはＮｉである。原盤本体１０の厚みは、５０〜５００μｍ、より好ましくは１５０〜３００μｍである。 Although the constituent material of the master disk main body 10 is not particularly limited, for example, it can be configured from an electroformed product obtained by electroforming the master master disk. In the case of being produced by electroforming, examples of the material include a metal containing at least one of Ni (nickel), Cr (chromium), Cu (copper), and Fe (iron), preferably Ni. The thickness of the master body 10 is 50 to 500 μm, more preferably 150 to 300 μm.
傷つき防止治具２０は、図１に示すように、原盤本体１０の周縁に固着されたリング状の部材である。傷つき防止治具２０は、原盤本体１０の外周直径と同等の直径を有する中心孔を有する部材である。そして、この中心孔を構成する内周側壁は、原盤本体１０の外周側壁に固着されている。ここで、原盤本体１０の凹凸パターンを有する表面と傷つき防止治具２０の表面とが面一である。
本例において、傷つき防止治具２０の厚みは、原盤本体１０の厚みよりも厚い。傷つき防止治具２０の厚みを原盤本体１０よりも厚くすることにより、原盤１の取扱い性を向上させることができる。原盤本体１０が薄い場合にはその効果が顕著である。
As shown in FIG. 1, the damage prevention jig 20 is a ring-shaped member fixed to the periphery of the master body 10. The scratch prevention jig 20 is a member having a center hole having a diameter equivalent to the outer peripheral diameter of the master body 10. The inner peripheral side wall constituting the central hole is fixed to the outer peripheral side wall of the master body 10. Here, the surface of the master body 10 having the uneven pattern and the surface of the scratch preventing jig 20 are flush with each other.
In this example, the thickness of the damage prevention jig 20 is larger than the thickness of the master body 10. By making the thickness of the scratch preventing jig 20 thicker than that of the master main body 10, the handleability of the master 1 can be improved. The effect is remarkable when the master body 10 is thin.
傷つき防止治具２０の材料は特に制限ない。しかしながら、原盤本体１０を電鋳により作製する場合には、その電鋳時に利用される導通リングを傷つき防止治具２０に転用することが好ましい。すなわち、傷つき防止治具２０を原盤本体１０作製時の導通リングとして用いることが好ましい。したがって、傷つき防止治具２０材質は導電性を有する金属であることが好ましい。特には、取扱い性が高く、低コストであることからステンレス鋼板、あるいはＮｉめっき付きステンレス鋼板などが適する。 The material of the damage prevention jig 20 is not particularly limited. However, when the master body 10 is produced by electroforming, it is preferable to divert the conduction ring used at the time of the electroforming to the damage prevention jig 20. That is, it is preferable to use the damage prevention jig 20 as a conduction ring when the master body 10 is manufactured. Therefore, it is preferable that the damage prevention jig 20 is made of a conductive metal. In particular, a stainless steel plate or a stainless steel plate with Ni plating is suitable because of its high handleability and low cost.
なお、原盤本体１０を電鋳により作製する場合、導通リングから剥離すると、その外周にバリが生じる。そのバリを有する原盤本体のみを用いて金型の電鋳を行う従来の手法では、取扱い時にバリが剥がれて、電鋳時の欠陥の要因となる場合がある。しかし、導通リングから原盤本体１０を剥離することなくそのまま原盤として用いれば、外周にバリが生じることもなく、欠陥要因の発生を抑制することができる。 When the master body 10 is produced by electroforming, burrs are generated on the outer periphery of the master body 10 when it is peeled off from the conductive ring. In the conventional method in which the mold is electroformed only using the master body having the burrs, the burrs may be peeled off during handling, which may cause defects during electroforming. However, if the master disk main body 10 is used as it is without peeling off from the conductive ring, burrs are not generated on the outer periphery, and the occurrence of a defect factor can be suppressed.
傷つき防止治具２０は、金型製造時において金型を剥離する際に、原盤本体１０から外れない程度に原盤本体１０に固着されていればよく、電鋳用の導通リングから転用されたものに限らない。なお、両者の固着状態は、接着、融着等のほか、機械的に固定された状態であってもよい。機械的に固定する方法としては、例えば、傷つき防止治具と原盤本体とを裏面側からアンカーを渡してネジ留めする方法が考えられる。 The scratch prevention jig 20 is only required to be fixed to the master body 10 so as not to be detached from the master body 10 when the mold is peeled off at the time of manufacturing the mold, and is transferred from the electroforming conductive ring. Not limited to. The fixed state of both may be a state of being mechanically fixed in addition to adhesion and fusion. As a method of mechanically fixing, for example, a method of screwing the damage prevention jig and the master body from the back side by passing an anchor is conceivable.
第１の実施形態の電鋳用の原盤１の作製方法について説明する。図２は作製工程を説明するための模式図である。 A method for manufacturing the electroforming master 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process.
図２に示すように、まず、ガラス基板３１上の表面に凹凸パターン（ここでは凹型パターンとする）状に形成されたレジスト３２を備えたマスター原盤３０を用意する（Ｓ１）。マスター原盤３０のサイズとしては、直径１５０ｍｍ（６インチ）、２００ｍｍ（８インチ）程度のものが一般的である。 As shown in FIG. 2, first, a master master 30 having a resist 32 formed on the surface of the glass substrate 31 in a concavo-convex pattern (here, a concave pattern) is prepared (S1). The master master 30 is generally about 150 mm (6 inches) in diameter and 200 mm (8 inches) in diameter.
このマスター原盤３０の凹凸パターン表面にスパッタ法により数ｎｍ〜数μｍ程度の薄い膜厚の導電層（金属膜）１０ａを形成する（Ｓ２）。その後、マスター原盤３０の表面の凹凸パターンを囲むようにしてサブ原盤電鋳用の導通リングとして機能する傷つき防止治具２０を配置し、電鋳を実施する。この電鋳によりマスター原盤３０の表面の傷つき防止治具２０の内側に数１０μｍ〜数１００μｍ程度の厚みの電鋳層１０ｂを成膜することにより導電層１０ａと電鋳層１０ｂとからなる電鋳物（サブ原盤）である原盤本体１０が形成される（Ｓ３）。導電層１０ａおよび電鋳層１０ｂの材料としてはＮｉが好ましいが、Ｎｉに限るものではない。 A conductive layer (metal film) 10a having a thin film thickness of about several nanometers to several micrometers is formed on the concave / convex pattern surface of the master master 30 by sputtering (S2). After that, the scratch preventing jig 20 functioning as a conductive ring for the sub master electroforming is disposed so as to surround the uneven pattern on the surface of the master master 30, and electroforming is performed. By electroforming, an electroformed layer 10b having a thickness of about several tens of μm to several hundreds of μm is formed inside the scratch prevention jig 20 on the surface of the master master 30, thereby forming an electroformed product comprising the conductive layer 10a and the electroformed layer 10b. A master body 10 that is a (sub master) is formed (S3). Ni is preferable as a material for the conductive layer 10a and the electroformed layer 10b, but is not limited to Ni.
その後、ガラス基板３１から原盤本体１０および傷つき防止治具２０をレジスト３２ごと剥離する（Ｓ４）。原盤本体１０からレジスト３２を除去するために、アセトンスピン洗浄を行う（Ｓ５）。洗浄によりレジスト３２が除去されることにより、表面にマスター原盤３０の凹凸パターン（凹型）が転写され、凹凸が逆の転写凹凸パターン（凸型）１２を有する原盤本体１０に、傷つき防止治具２０が固定されてなる、第１の実施形態の電鋳用の原盤１が得られる（Ｓ６）。 Thereafter, the master body 10 and the scratch preventing jig 20 are peeled off from the glass substrate 31 together with the resist 32 (S4). In order to remove the resist 32 from the master body 10, acetone spin cleaning is performed (S5). By removing the resist 32 by cleaning, the concave / convex pattern (concave) of the master master 30 is transferred to the surface, and the scratch main body 10 having the transferred concave / convex pattern (convex) 12 having the reverse concavity and convexity is applied to the master 20 having scratches. Is obtained, and the master 1 for electroforming of the first embodiment is obtained (S6).
なお、マスター原盤３０から電鋳用の原盤１を得る際にマスター原盤３０のパターン領域を囲む平坦な領域の面積を大きくして、傷つき防止治具を備えた場合と同等の面積を有する電鋳用の原盤を電鋳により作製すれば、本発明のような傷つき防止治具を設ける必要性はなくなる。しかしながら、同等のパターン領域を維持しようとする場合、マスター原盤自体の大きさを大きくする必要が生じ、このマスター原盤を大きくすることによるコスト高、電鋳する際の電鋳槽を大きくすることによるコスト高などが生じる。本発明の電鋳用の原盤であれば、既存の電鋳層を用いることができ、原盤コストを大幅に上昇させることなく作製することができる。 In addition, when obtaining the master 1 for electroforming from the master master 30, the area of the flat region surrounding the pattern region of the master master 30 is increased so that the electroforming has the same area as that provided with the scratch prevention jig. If an original master is produced by electroforming, the need to provide a scratch prevention jig as in the present invention is eliminated. However, in order to maintain the same pattern area, it is necessary to increase the size of the master master itself, and the cost is increased by enlarging the master master, and the electroforming tank is increased when electroforming. High costs and the like occur. If it is the master for electrocasting of this invention, the existing electroformed layer can be used and it can produce, without raising a master cost significantly.
＜金型の製造方法＞
次に、本実施形態の電鋳用の原盤を用いた金型の製造方法について説明する。
図３は、第１の実施形態の電鋳用の原盤１を用いた金型の製造工程を模式的に示す図である。
<Manufacturing method of mold>
Next, the manufacturing method of the metal mold | die using the master for electroforming of this embodiment is demonstrated.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a mold manufacturing process using the electroforming master 1 according to the first embodiment.
電鋳用の原盤１を用意し、原盤１の表面に離型処理として剥離層５１を形成する（Ｓ１１）。剥離層５１としてはフッ素含有層が好ましい。 A master 1 for electroforming is prepared, and a release layer 51 is formed on the surface of the master 1 as a release process (S11). The release layer 51 is preferably a fluorine-containing layer.
剥離層５１の表面にスパッタ法により数ｎｍ〜数μｍ程度の薄い膜厚の導電層４２を形成する（Ｓ１２）。その後、原盤１の表面の凹凸パターン１２を囲むようにして金型電鋳用の導通リング５０を配置する（Ｓ１３）。導通リング５０は、原盤本体１０の直径よりも小さい内径を有する。導通リング５０は導電層４２との間で導通した状態となっており、導通を維持した状態で電鋳を行うことにより、原盤本体１０上の導通リング５０の内側に電鋳層４４が形成される（Ｓ１４）。この電鋳層４４は導電層４２と一体となり電鋳物４０を構成する。導電層４２および電鋳層４４の材料としてはＮｉが好ましいが、Ｎｉに限るものではない。 A thin conductive layer 42 having a thickness of about several nanometers to several micrometers is formed on the surface of the release layer 51 by sputtering (S12). Thereafter, a conductive ring 50 for mold electroforming is disposed so as to surround the uneven pattern 12 on the surface of the master 1 (S13). The conduction ring 50 has an inner diameter that is smaller than the diameter of the master body 10. The conductive ring 50 is in a conductive state with the conductive layer 42, and the electroformed layer 44 is formed inside the conductive ring 50 on the master body 10 by performing electroforming while maintaining the conductive state. (S14). The electroformed layer 44 is integrated with the conductive layer 42 to form the electroformed product 40. Ni is preferable as a material for the conductive layer 42 and the electroformed layer 44, but is not limited to Ni.
その後、導通リング５０と傷つき防止治具２０との間に外周側からクサビ５２を打ち込んで剥離開始点を形成する（Ｓ１５）。クサビ５２を導通リング５０と傷つき防止治具２０との間に挿入した後、円周に沿って３６０°回転させても良い。クサビ５２は、例えば、カッター刃であり、カッター刃のように薄く、先端にテーパーを有して、面と面との間に挿入しやすく、また、挿入後に円周方向にスライドさせることができるものが好ましい。クサビ５２の材質は特に限定されないが、金属であってもよい。 Thereafter, a wedge 52 is driven from the outer peripheral side between the conduction ring 50 and the scratch preventing jig 20 to form a peeling start point (S15). After the wedge 52 is inserted between the conduction ring 50 and the damage prevention jig 20, it may be rotated 360 ° along the circumference. The wedge 52 is, for example, a cutter blade, is thin like a cutter blade, has a taper at the tip, can be easily inserted between surfaces, and can be slid in the circumferential direction after insertion. Those are preferred. The material of the wedge 52 is not particularly limited, but may be a metal.
上記クサビ５２を挿入して形成された剥離開始点を起点として、原盤１と電鋳物４０を剥離する（Ｓ１６）。
原盤１から剥離後の電鋳物４０は導通リング５０に固着した状態（Ｓ１７）であるため、電鋳物４０を導通リング５０から取り外す（Ｓ１８）。このようにして電鋳物４０からなる金型を製造することができる。金型は電鋳用の原盤１の凹凸パターン１２が転写され、原盤１とは凹凸が逆であり、マスター原盤３０のレジスト３２の凹凸パターンと同じ凹凸パターン（凹型）を有する。
Starting from the peeling start point formed by inserting the wedge 52, the master 1 and the electroformed product 40 are peeled off (S16).
Since the electroformed product 40 after peeling from the master 1 is in a state of being fixed to the conducting ring 50 (S17), the electroformed product 40 is removed from the conducting ring 50 (S18). In this way, a mold made of the electroformed product 40 can be manufactured. The mold is transferred with the concavo-convex pattern 12 of the master 1 for electroforming, the concavo-convex pattern is opposite to that of the master 1, and has the same concavo-convex pattern (concave) as the concavo-convex pattern of the resist 32 of the master master 30.
＜第２の実施形態の電鋳用の原盤＞
図４は、本発明の第２の実施形態の電鋳用の原盤２の平面図である。第１の実施形態の電鋳用の原盤１と同一の構成要素には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。以下の図において同様とする。
<Master for Electroforming of Second Embodiment>
FIG. 4 is a plan view of the master 2 for electroforming according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the electroforming master 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The same applies to the following drawings.
図４に示すように、本実施形態の電鋳用の原盤２は、傷つき防止治具２２が、原盤本体１０の周囲全域に亘って連続的に設けられているのではなく、断続的に、ここでは周囲の４箇所に分離して設けられている。本原盤２を用いた金型の製造時においては、電鋳物を原盤２から剥離する際のクサビを打ち込む箇所を、断続的に設けられた傷つき防止治具２２の部分のみに限定して行う。これにより、第１の実施形態の原盤１を用いた場合と同様に、原盤本体１０に傷をつけることなく電鋳物を原盤２から剥離することができる。 As shown in FIG. 4, the electroforming master 2 of this embodiment is not provided with the scratch prevention jig 22 continuously over the entire periphery of the master body 10, but intermittently, Here, it is provided separately in four surrounding places. At the time of manufacturing a mold using the master 2, the portion where the wedge is driven when the electroformed product is peeled from the master 2 is limited to only the portion of the scratch prevention jig 22 provided intermittently. Thereby, similarly to the case where the master 1 of the first embodiment is used, the electroformed product can be peeled from the master 2 without damaging the master 10.
このように、本発明の原盤においては、傷つき防止治具２２が原盤本体１０の全周に亘って設けられている必要はなく、剥離開始点を設けられるように、原盤本体１０の外周に沿った複数箇所に設けられていればよい。 As described above, in the master of the present invention, the scratch preventing jig 22 does not need to be provided over the entire circumference of the master main body 10, and is provided along the outer periphery of the master main body 10 so as to provide a peeling start point. It is only necessary to be provided at a plurality of locations.
＜第３〜第５の実施形態の電鋳用の原盤＞
図５〜図７は、それぞれ本発明の第３〜第５の実施形態の電鋳用の原盤の断面図である。
第３〜第５の実施形態の電鋳用の原盤３〜５は、原盤本体１３〜１５と傷つき防止治具２３〜２５との接合界面の構造が、第１の実施形態の電鋳用の原盤１とは異なる。接合界面とは、原盤本体の外周側壁面と、リング状の傷つき防止治具の内径側壁面との接触する部分をいう。
<Master for Electroforming of Third to Fifth Embodiments>
5-7 is sectional drawing of the master for electrocasting of the 3rd-5th embodiment of this invention, respectively.
In the electroforming masters 3 to 5 of the third to fifth embodiments, the structure of the joining interface between the master main bodies 13 to 15 and the scratch preventing jigs 23 to 25 is the same as that for the electroforming of the first embodiment. Different from master 1. A joining interface means the part which the outer peripheral side wall surface of an original disk main body contacts with the internal diameter side wall surface of a ring-shaped damage prevention jig | tool.
図５に示すように、第３の実施形態の電鋳用の原盤３は、原盤本体１３と傷つき防止治具２３とが、それぞれ接合界面に微細な凹凸構造１３ａ、２３ａを有する。傷つき防止治具２３および原盤本体１３は互いの凹凸構造同士が噛合い接合されている。微細な凹凸構造を構成する表面粗さを有する傷つき防止治具２３を導通リングとして用いた電鋳することにより、傷つき防止治具２３の表面粗さに沿った外周側壁面を有する原盤本体１３が得られる。 As shown in FIG. 5, in the master for electroforming 3 of the third embodiment, the master main body 13 and the scratch preventing jig 23 have fine concavo-convex structures 13a and 23a, respectively, at the bonding interface. The damage prevention jig 23 and the master body 13 are joined to each other with their concavo-convex structures. The master body 13 having the outer peripheral side wall surface along the surface roughness of the scratch preventing jig 23 is obtained by electroforming the scratch preventing jig 23 having the surface roughness constituting the fine uneven structure as a conduction ring. can get.
図６に示すように、第４の実施形態の電鋳用の原盤４は、原盤本体１４と傷つき防止治具２４との接合界面にテーパー構造を有する。すなわち、傷つき防止治具２４は、接合界面において、表面側ほど内径が小さくなるテーパー２４ａを有しており、原盤本体１４は傷つき防止治具２４のテーパー２４ａに沿って、表面側ほど直径が小さくなるテーパー１４ａを有している。 As shown in FIG. 6, the electroforming master 4 of the fourth embodiment has a taper structure at the bonding interface between the master 14 and the scratch prevention jig 24. That is, the scratch preventing jig 24 has a taper 24a whose inner diameter becomes smaller on the surface side at the bonding interface, and the master body 14 has a smaller diameter on the surface side along the taper 24a of the scratch preventing jig 24. And has a taper 14a.
図７に示すように、第５の実施形態の電鋳用の原盤５は、原盤本体１５と傷つき防止治具２５との接合界面に段差構造を有する。すなわち、傷つき防止治具２５は、接合界面において第１の内径φ１を有する部分と第１の内径φ１よりも大きい第２の内径φ２を有する部分からなる段差部２５ａを有し、原盤本体１５は第１の外径φ１を有する部分と第２の外径φ２を有する部分からなる段差部１５ａを有している。 As shown in FIG. 7, the electroforming master 5 of the fifth embodiment has a step structure at the joint interface between the master 15 and the scratch prevention jig 25. In other words, preventing jig 25 wounded has a stepped portion 25a formed from the constituent a portion having a second inner diameter phi 2 larger than the first inner diameter phi 1 having a first inner diameter phi 1 at the bonding interface, the master The main body 15 has a step portion 15a composed of a portion having a first outer diameter φ1 and a portion having a second outer diameter φ2.
第３〜第５の実施形態の電鋳用の原盤３〜５は、原盤本体と傷つき防止治具との接合界面におけるそれぞれの形状により、金型の製造工程において電鋳物（金型）を原盤から剥離する際に接合界面に力が加わっても原盤本体と傷つき防止治具とが剥離しにくい。 The electroforming masters 3 to 5 according to the third to fifth embodiments are made of an electroformed product (die) in the mold manufacturing process, depending on the shape of the joint interface between the master body and the scratch prevention jig. Even when a force is applied to the bonding interface when peeling from the master, the master body and the damage prevention jig are difficult to peel off.
＜第６および第７の実施形態の電鋳用の原盤＞
図８は、本発明の第６の実施形態の電鋳用の原盤の断面図である。
第６の実施形態の電鋳用の原盤６は、第１の実施形態の電鋳用の原盤１とは、傷つき防止治具の形状が異なる。傷つき防止治具２６の原盤本体１０との接触部分の表面は、原盤本体１０と面一となっているが、外径側ほど原盤本体１０の表面から離れ、断面においてなだらかにカーブを描く形状を有している。
<Electroforming masters of sixth and seventh embodiments>
FIG. 8 is a sectional view of an electroforming master according to the sixth embodiment of the present invention.
The electroforming master 6 of the sixth embodiment is different from the electroforming master 1 of the first embodiment in the shape of the scratch prevention jig. The surface of the contact portion of the scratch prevention jig 26 with the master body 10 is flush with the master body 10, but the outer diameter side is away from the surface of the master body 10 and has a shape that gently curves in the cross section. Have.
本構成の原盤６を用いて金型を製造すれば、電鋳物を原盤から剥離する際に、図９に示すように、導通リング５０と原盤６の傷つき防止治具２６の外周側に隙間が生じているために、導通リング５０と原盤６との間へのクサビ５２の打ち込みを、その隙間からスムーズに行うことができる。 When a mold is manufactured using the master 6 having this configuration, when the electroformed product is peeled from the master, a gap is formed between the conductive ring 50 and the outer peripheral side of the scratch prevention jig 26 of the master 6 as shown in FIG. Therefore, the wedge 52 can be driven smoothly between the conductive ring 50 and the master 6 through the gap.
＜第７の実施形態の電鋳用の原盤＞
図１０は、本発明の第７の実施形態の電鋳用の原盤の断面図である。
第７の実施形態の電鋳用の原盤７は、第１の実施形態の電鋳用の原盤１と異なり、傷つき防止治具２７の表面が、原盤本体１０と面一でなく、原盤本体１０の裏面側にずれた位置にある。
<Master for Electroforming of Seventh Embodiment>
FIG. 10 is a sectional view of an electroforming master according to a seventh embodiment of the present invention.
The electroforming master 7 of the seventh embodiment is different from the electroforming master 1 of the first embodiment in that the surface of the scratch prevention jig 27 is not flush with the master 10 and the master 10 It is in the position shifted to the back side.
このように原盤本体１０の表面と傷つき防止治具２７の表面に段差がある場合にも、第６の実施形態の電鋳用の原盤６と同様の効果がある。すなわち、本構成の原盤７を用いて金型を製造すれば、電鋳物を原盤から剥離する際に、図１１に示すように、導通リング５０と原盤７の傷つき防止治具２７の外周側に隙間が生じているために、導通リング５０と原盤７との間へのクサビ５２の打ち込みを、その隙間からスムーズに行うことができる。 As described above, even when there is a step between the surface of the master body 10 and the surface of the scratch prevention jig 27, the same effect as that of the electroforming master 6 of the sixth embodiment is obtained. That is, if a mold is manufactured using the master disk 7 of this configuration, when the electroformed product is peeled from the master disk, as shown in FIG. Since the gap is generated, the wedge 52 can be driven smoothly between the conduction ring 50 and the master 7 through the gap.
第２の実施形態から第６の実施形態の電鋳用の原盤２〜６についても、第１の実施形態の電鋳用の原盤１と同様の方法で作製することができ、また、同様の方法で金型を製造することができる。そして、金型の製造工程において、電鋳物（金型）を原盤から剥離する際に原盤本体に傷をつけることなく、剥離することができるため、繰り返し金型を製造する際にも良好なパターン転写を行うことができる。 The electroforming masters 2 to 6 of the second to sixth embodiments can also be manufactured by the same method as the electroforming master 1 of the first embodiment, and the same A mold can be manufactured by the method. And in the mold manufacturing process, it is possible to peel the electroformed product (mold) from the master without damaging the master body. Transcription can be performed.
上記実施形態においては、いずれも傷つき防止治具の厚みが原盤本体の厚みよりも厚いが、本発明としては、傷つき防止治具の厚みは原盤本体の厚みよりも薄くても構わない。傷つき防止治具の厚みが薄くとも、金型の作製において、電鋳物である金型を原盤から剥離するためにクサビを入れた際の、原盤本体への傷つき防止機能を十分に発揮するからである。 In any of the above embodiments, the thickness of the damage prevention jig is thicker than the thickness of the master body. However, in the present invention, the thickness of the damage prevention jig may be smaller than the thickness of the master body. Even if the thickness of the anti-scratch jig is thin, it will fully exhibit the function of preventing the main body from being damaged when wedges are inserted in order to separate the electroformed metal mold from the master. is there.
なお、上述した金型の製造方法においては、導通リング５０として、原盤本体１０の直径よりも小さい内径を有するものを用いたが、図１２に示すように、原盤本体１０の直径以上の大きさの内径を有する導通リング５５を用いてもよい。
このような導通リング５５を用いた場合も、製造工程は上述の場合（図３参照）と同様である。但し、工程Ｓ１２において、原盤の表面のうち、導通リング５５の開口よりも狭い範囲、例えば、原盤本体１０部分のみに導電層（図１２では導電層を省略している。）を形成するような場合には、傷つき防止治具２０が導電性を有することが必要である。傷つき防止治具２０および原盤本体上の導電層と導通リング５５とが導通して導通リング５５の内側全体への電鋳が実現されるからである。原盤の表面全体に導電層が形成されており、導通リング５５と導電層が接触している場合には、傷つき防止治具２０は導電性を有していないものであってもよい。
In the above-described mold manufacturing method, the conductive ring 50 having an inner diameter smaller than the diameter of the master body 10 is used. However, as shown in FIG. A conducting ring 55 having an inner diameter of may be used.
Even when such a conduction ring 55 is used, the manufacturing process is the same as that described above (see FIG. 3). However, in step S12, a conductive layer (a conductive layer is omitted in FIG. 12) is formed only in a range narrower than the opening of the conduction ring 55, for example, only in the master body 10 portion, on the surface of the master. In some cases, it is necessary that the scratch preventing jig 20 has conductivity. This is because the conductive layer on the scratch prevention jig 20 and the master body and the conductive ring 55 are electrically connected, and electroforming to the entire inside of the conductive ring 55 is realized. When the conductive layer is formed on the entire surface of the master and the conductive ring 55 and the conductive layer are in contact with each other, the scratch preventing jig 20 may not be conductive.
１〜７ 電鋳用の原盤
１０、１３〜１５ 原盤本体
１０ａ 導電層
１０ｂ 電鋳層
１１ 平坦部
１２ 凹凸パターン
１３ａ 凹凸構造
１４ａ テーパー
１５ａ 段差部
２０、２２〜２７ 傷つき防止治具
２３ａ 凹凸構造
２４ａ テーパー
２５ａ 段差部
３０ マスター原盤
３１ ガラス基板
３２ レジスト
４０ 電鋳物（金型）
４２ 導電層
４４ 電鋳層
５０、５５ 導通リング
５１ 剥離層
５２ クサビ
１０１ 原盤
１０２ 導通リング
１０３ 電鋳物
１０５ クサビ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-7 Master for electroforming 10, 13-15 Master body 10a Conductive layer 10b Electroformed layer 11 Flat part 12 Uneven pattern 13a Uneven structure 14a Taper 15a Step 20, 20, 22-27 Damage prevention jig 23a Uneven structure 24a Taper 25a Step part 30 Master master disk 31 Glass substrate 32 Resist 40 Electroforming (mold)
42 Conductive layer 44 Electroformed layer 50, 55 Conductive ring 51 Release layer 52 Wedge 101 Master 102 Conductive ring 103 Electroformed product 105 Wedge
Claims (12)
前記凹凸パターンが表面に形成されてなる原盤本体と、
該原盤本体に固着された、前記原盤本体の周囲に延在してなる電鋳物剥離時の傷つき防止治具とから構成される電鋳用の原盤。 A master for electroforming having an uneven pattern on the surface,
A master body formed by forming the uneven pattern on the surface;
A master for electroforming, comprising: a jig for preventing damage at the time of peeling of an electroformed product, which is fixed to the master body and extends around the master body.
前記原盤上に配置された前記導通リングの内側への電鋳を実施し、
該電鋳により前記原盤上の前記導通リングの内側に形成され、該導通リングに固着した電鋳物を、前記導通リングと前記原盤の前記傷つき防止治具との間に外周側からクサビを打ち込むことにより剥離開始点を形成して、前記原盤から剥離し、
該電鋳物から構成されてなる金型を製造する金型の製造方法。 A conductive ring for electroforming is disposed at a position surrounding the uneven pattern on the surface of the master for electroforming according to any one of claims 1 to 7,
Conducting electroforming on the inside of the conductive ring arranged on the master,
A wedge is driven from the outer peripheral side between the conductive ring and the scratch prevention jig of the master disk, which is formed inside the conductive ring on the master disk by the electroforming and fixed to the conductive ring. To form a peeling start point and peel from the master,
A mold manufacturing method for manufacturing a mold formed of the electroformed product.
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