JP6128189B2 - Diamond bite and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤーグリット型偏光子の製造時に用いられる金型を作製する際に用いられるダイヤモンドバイトおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a diamond tool used for manufacturing a mold used in manufacturing a wire grit type polarizer and a manufacturing method thereof.
近年、周期的な微細構造を有する光学素子の開発が進められている。
このような光学素子の例として、ワイヤーグリット型偏光子が挙げられる(例えば特許文献1)。ワイヤーグリット型偏光子は、金属等で構成された導電体線が、所定の幅および所定のピッチで平行に配列された凹凸構造(以下、グリット構造と称して説明する場合がある。)を有するものである。また、ワイヤーグリット型偏光子は、対象光を偏光成分ごとに分離する素子であり、上記導電体線に対して平行な偏光成分を反射し、上記導電体線に垂直な偏光成分を透過することで単一偏光を作り出す機能を有するものである。
In recent years, optical elements having a periodic fine structure have been developed.
An example of such an optical element is a wire grit type polarizer (for example, Patent Document 1). The wire grit type polarizer has a concavo-convex structure in which conductor wires made of metal or the like are arranged in parallel with a predetermined width and a predetermined pitch (hereinafter, may be referred to as a grit structure). Is. The wire grid type polarizer is an element that separates the target light for each polarization component, reflects a polarization component parallel to the conductor line, and transmits a polarization component perpendicular to the conductor line. It has a function of creating a single polarized light.
上記ワイヤーグリット型偏光子において、上記グリット構造のピッチ寸法については、対象光の波長以下とする必要があり、通常、上記グリット構造は数百nm以下のピッチ寸法で形成する必要がある。そして、導電体線の幅寸法は上述した凹凸構造のピッチ寸法よりも更に小さい寸法で形成する必要がある。すなわち、ワイヤーグリット型偏光子の製造においては、サブミクロンオーダーの寸法で高精度にグリット構造を形成することが要求される。 In the wire grit type polarizer, the pitch dimension of the grit structure needs to be equal to or less than the wavelength of the target light, and usually the grit structure needs to be formed with a pitch dimension of several hundred nm or less. And it is necessary to form the width dimension of a conductor wire in a dimension still smaller than the pitch dimension of the above-mentioned uneven structure. That is, in the manufacture of a wire grit type polarizer, it is required to form a grit structure with a high precision with a dimension of submicron order.
このようなワイヤーグリット型偏光子は、一般に上述したグリット構造に対応するサブミクロンオーダーの微細凹凸溝を表面に有する金型を準備し、その金型表面の微細凹凸溝を透明樹脂成形体に転写することにより製造される。その金型表面の微細凹凸溝は、例えば描画部に上述した微細凹凸溝に対応するストライプ状の複数の微細凹部を有する単結晶のダイヤモンドからなるダイヤモンドバイト等を用いて金属基体表面に切削加工を行うことにより形成される。
したがって、ワイヤーグリット型偏光子に高精度なグリット構造を形成するためには、上述したダイヤモンドバイトの描画部に上述した複数の微細凹部を高精度に形成する必要がある。
Such a wire grit type polarizer generally prepares a mold having sub-micron-order fine uneven grooves corresponding to the above-mentioned grit structure on the surface, and transfers the fine uneven grooves on the mold surface to a transparent resin molded body. It is manufactured by doing. The concave and convex grooves on the surface of the mold are cut on the surface of the metal substrate using, for example, a diamond bit made of a single crystal diamond having a plurality of striped fine concave portions corresponding to the fine concave and convex grooves described above in the drawing portion. It is formed by doing.
Therefore, in order to form a highly accurate grit structure in the wire grit type polarizer, it is necessary to form the above-described plurality of fine recesses in the above-described diamond bit drawing portion with high accuracy.
ここで、上述したダイヤモンドバイトの描画部に高精細な複数の微細凹部を形成する方法としては、集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)によりダイヤモンドバイトの表面にスパッタ処理を施す方法が提案されている(例えば特許文献1)。上述した方法は、主にガリウムイオン、アルゴンイオン等を用いたイオンビームをダイヤモンドバイトの表面にスパッタすることによりダイヤモンドバイト表面の原子を飛ばして直接描画を行う方法であり、ダイヤモンドバイトの形状に依存することなく加工を行うことが可能であり、また煩雑な前処理等を必要としないといった利点を有するものである。 Here, as a method for forming a plurality of high-definition fine concave portions in the drawing portion of the diamond tool described above, a method is proposed in which a surface of the diamond tool is sputtered by a focused ion beam (FIB). (For example, Patent Document 1). The above-mentioned method is a method of directly drawing by skipping atoms on the surface of the diamond tool by sputtering an ion beam mainly using gallium ions or argon ions on the surface of the diamond tool, and depends on the shape of the diamond tool. It is possible to perform processing without having to do this, and there is an advantage that no complicated pretreatment or the like is required.
しかしながら、上述したFBIを用いた方法により高精細な複数の微細凹部が形成されたダイヤモンドバイトを用いて金属基体表面に切削加工を施した場合には、所望の微細凹凸溝を有する金型を得られない場合があり、所望の偏光特性を示すワイヤーグリット型偏光子を形成することが困難であるといった問題があった。 However, when the metal substrate surface is cut using a diamond tool in which a plurality of high-definition fine recesses are formed by the above-described method using FBI, a mold having desired fine uneven grooves is obtained. In some cases, it is difficult to form a wire-grit type polarizer exhibiting desired polarization characteristics.
本発明者らは、上記実情に鑑みて鋭意研究を行った結果、FBIを用いて複数の微細凹部が形成されたダイヤモンドバイトの描画部においては以下の現象が生じている場合があることを見出した。すなわち、FBIにおいては、比較的原子量の大きなガリウムイオン等が好適に用いられていることから、描画部における複数の微細凹部の内面では、FBIの影響によりダイヤモンドの結晶性が崩されてアモルファス化されたダメージ層が形成される場合がある。上記ダメージ層が形成されるとその硬度は低下して脆くなり、金型を作製するに際して金属基体の表面を切削するときにダメージ層が破壊されてしまうため、描画部における複数の微細凹部の形状が変化して、金型に形成された微細凹凸溝の形状が所望の形状とは異なってしまう場合がある。
そこで、本発明者らは、従来のFBIを用いたダイヤモンドバイトの製造方法とは異なる製造方法を用いることを検討し、さらに鋭意研究を行うことで、ダイヤモンドバイトにおける描画部の複数の微細凹部を高精細に形成することが可能であり、かつ上記描画部における複数の微細凹部の内面にダメージ層の形成を抑制することが可能となるダイヤモンドバイトの製造方法を見出し、本発明を完成させるに至ったのである。
As a result of diligent research in view of the above circumstances, the present inventors have found that the following phenomenon may occur in the drawing portion of a diamond bit in which a plurality of fine recesses are formed using FBI. It was. That is, in FBI, gallium ions having a relatively large atomic weight are preferably used, and therefore, the inner surface of a plurality of fine recesses in the drawing portion is made amorphous by breaking the crystallinity of diamond due to the influence of FBI. A damaged layer may be formed. When the damage layer is formed, its hardness decreases and becomes brittle, and the damage layer is destroyed when the surface of the metal substrate is cut when manufacturing the mold. May change, and the shape of the fine concavo-convex groove formed in the mold may be different from the desired shape.
Therefore, the present inventors examined using a manufacturing method different from the manufacturing method of the diamond bit using the conventional FBI, and further conducted intensive research, so that a plurality of fine concave portions of the drawing portion in the diamond bit were formed. A diamond bite manufacturing method that can be formed with high definition and that can suppress the formation of a damage layer on the inner surfaces of a plurality of fine recesses in the drawing portion has been found, and the present invention has been completed. It was.
すなわち、本発明は、ワイヤーグリット型偏光子の製造に用いられる金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能な描画部を有するダイヤモンドバイト、および上述したダイヤモンドバイトの描画部に高精細な複数の微細凹部を形成することが可能なダイヤモンドバイトの製造方法を提供することを主目的とする。 That is, the present invention provides a diamond tool having a drawing portion capable of forming a desired fine uneven groove in a mold used for manufacturing a wire grit type polarizer, and a high-definition in the above-described diamond bit drawing portion. The main object is to provide a method for producing a diamond tool capable of forming a plurality of fine recesses.
上記課題を解決するために、本発明は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有するダイヤモンドバイトであって、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることを特徴とするダイヤモンドバイトを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a diamond tool having a drawing portion composed of a plurality of fine recesses formed in a stripe shape on a convex portion of the surface of a diamond substrate, wherein the plurality of fine recesses of the drawing portion. The diamond bite is characterized in that the inner surface is made of diamond having crystallinity.
本発明によれば、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることから、描画部の硬度を高いものとすることができるため、金属基体の表面を加工して金型を作製する際に、描画部の複数の微細凹部が破壊されることを抑制することができるので、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製可能なダイヤモンドバイトとすることができる。 According to the present invention, since the inner surfaces of the plurality of fine recesses of the drawing unit are made of diamond having crystallinity, the hardness of the drawing unit can be increased, so that the surface of the metal substrate is processed. Then, when producing a mold, it is possible to suppress the destruction of a plurality of fine concave portions of the drawing portion, so that a diamond tool having a desired fine concave and convex groove can be obtained. .
本発明においては、上記凸部が、隣接する2つの平面からなる角部であることが好ましい。上記角部に描画部を有することにより、金型を作製する際に金属基体の表面に切削加工を施しやすくなるからである。 In this invention, it is preferable that the said convex part is a corner | angular part which consists of two adjacent planes. This is because by having the drawing portions at the corners, it becomes easy to cut the surface of the metal substrate when the mold is manufactured.
本発明においては、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面以外の表面に形成された金属層を有することが好ましい。上記金属層を有することにより、描画部を保護することが可能となるからである。 In this invention, it is preferable to have the metal layer formed in surfaces other than the inner surface of the said several fine recessed part of the said drawing part. It is because it becomes possible to protect a drawing part by having the said metal layer.
本発明は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有し、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されるダイヤモンドバイトの製造方法であって、上記ダイヤモンド基体および上記ダイヤモンド基体上に形成された金属層を有する積層体を準備し、上記積層体の上記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、上記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して上記レジスト層をパターニングする描画工程と、上記レジスト層がパターニングされて露出した上記金属層にエッチング処理を施すことにより上記金属層をパターン状に除去する金属層除去工程と、上記金属層が除去されて露出した上記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記ダイヤモンド基体の表面に上記ストライプ状の上記複数の微細凹部を形成する微細凹部形成工程とを有することを特徴とするダイヤモンドバイトの製造方法を提供する。 The present invention has a drawing portion composed of a plurality of fine concave portions formed in a stripe shape on a convex portion on the surface of a diamond substrate, and an inner surface of the plurality of fine concave portions of the drawing portion is made of diamond having crystallinity. A method for manufacturing a diamond tool, comprising preparing a laminate having the diamond substrate and a metal layer formed on the diamond substrate, and applying a resist on the metal layer of the laminate to form a resist layer. A resist layer forming step, a drawing step of drawing the resist layer using an electron beam and then patterning the resist layer by developing, and an etching process on the metal layer exposed by patterning the resist layer The metal layer removing step of removing the metal layer in a pattern by applying, and the metal layer is removed and exposed There is provided a method for producing a diamond tool, comprising: a step of forming a plurality of fine recesses in the form of stripes on a surface of the diamond substrate by performing an oxygen plasma etching process on the diamond base. .
本発明によれば、電子線ビームを用いた描画工程を有することにより高精細なパターンをレジスト層に描画することができ、レジスト層を高精細にパターニングすることが可能である。また、金属層除去工程および微細凹部形成工程においては、上述した高精細なパターンを有するレジスト層を用いて金属層をパターン状に除去し、ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことから、描画部の上記複数の微細凹部の内面のダイヤモンドの結晶性を保持して上記複数の微細凹部を高精細に形成することが可能となる。 According to the present invention, a high-definition pattern can be drawn on the resist layer by having a drawing step using an electron beam, and the resist layer can be patterned with high definition. Further, in the metal layer removing step and the fine recess forming step, the metal layer is removed in a pattern using the above-described resist layer having a high-definition pattern, and the oxygen plasma etching process is performed on the diamond substrate. It is possible to form the plurality of fine recesses with high definition while maintaining the crystallinity of diamond on the inner surfaces of the plurality of fine recesses.
本発明のダイヤモンドバイトは、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されていることから、金属基体の表面に切削加工を施して金型を作製する際に、上記描画部の上記複数の微細凹部が破壊されることを抑制することができ、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能となるといった作用効果を奏する。
また、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法においては、電子線ビームを用いることにより、高精細なパターンを有するレジスト層をダイヤモンド基体および金属層を有する積層体上に形成することが可能である。また、パターン状に形成されたレジスト層を用いることにより、金属層をパターン状に除去し、ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を行うことで、ダイヤモンドバイトにおける上記描画部の上記複数の微細凹部の内面のダイヤモンドの結晶性を保持した状態で高精細な微細凹部を形成することが可能となるといった作用効果を奏する。
Since the diamond bite of the present invention is composed of diamond having crystallinity on the inner surface of the plurality of fine recesses of the drawing part, when producing a mold by cutting the surface of the metal substrate, It is possible to suppress the destruction of the plurality of fine concave portions of the drawing unit, and it is possible to produce a mold having a desired fine concave and convex groove.
In the method for manufacturing a diamond tool of the present invention, a resist layer having a high-definition pattern can be formed on a laminate having a diamond substrate and a metal layer by using an electron beam. Further, by using a resist layer formed in a pattern, the metal layer is removed in a pattern, and an oxygen plasma etching process is performed on the diamond substrate, whereby the inner surfaces of the plurality of fine recesses of the drawing portion in the diamond bite There is an effect that it becomes possible to form a high-definition fine concave portion while maintaining the crystallinity of the diamond.
以下、本発明のダイヤモンドバイトおよびその製造方法について説明する。 Hereinafter, the diamond tool of the present invention and the manufacturing method thereof will be described.
A.ダイヤモンドバイト
本発明のダイヤモンドバイトについて説明する。
本発明のダイヤモンドバイトは、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有するものであって、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることを特徴とするものである。
A. Diamond Bit The diamond bit of the present invention will be described.
The diamond bite of the present invention has a drawing portion composed of a plurality of fine recesses formed in a stripe shape on the convex portion of the diamond base surface, and the inner surface of the plurality of fine recesses of the drawing portion has crystallinity. It is comprised from the diamond which has.
ここで、本発明のダイヤモンドバイトについて図を用いて説明する。図1(a)は、本発明のダイヤモンドバイトの一例を示す概略図であり、図1(b)は、図1(a)のA部分を平面1α側から見た図であり、図1(c)は、図1(a)のA部分を平面1β側から見た図である。
図1(a)〜(c)に示すように、本発明のダイヤモンドバイト10は、ダイヤモンド基体1表面の凸部1’にストライプ状に形成された複数の微細凹部21からなる描画部2を有するものである。また、本発明のダイヤモンドバイト10は、描画部2の複数の微細凹部21の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることを特徴とする。また、図1(a)においては、凸部1’が隣接する2つの平面、すなわち1α面および1β面からなる角部であり、角部に描画部2が形成されている例について示している。
Here, the diamond tool of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic view showing an example of the diamond cutting tool of the present invention, and FIG. 1B is a view of the portion A of FIG. 1A viewed from the plane 1α side. (c) is the figure which looked at the A section of Drawing 1 (a) from the
As shown in FIGS. 1A to 1C, a
ここで、本発明のダイヤモンドバイトは、後述する「B.ダイヤモンドバイトの製造方法」の項で説明するように、ダイヤモンド基体および金属層の積層体の金属層表面に形成されたレジスト層を電子線ビーム(EB:Electron Beam)を用いて描画した後、現像処理を施してレジスト層をパターニングし、パターニングされたレジスト層に合わせて金属層をパターン状に除去し、さらに金属層が除去されて露出したダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記描画部の複数の微細凹部が形成されるものである。
上述した方法は、FBIに用いられるガリウムイオンに比べて原子量の小さな酸素イオンを用いてダイヤモンド基体に加工が施されるため、上記微細凹部の内面においてもダイヤモンドの結晶性が崩されにくく、ダメージ層の形成を抑制することが可能となる。
Here, the diamond bite of the present invention is obtained by applying a resist layer formed on the surface of a metal layer of a laminate of a diamond base and a metal layer to an electron beam, as will be described later in “B. Method for producing diamond bite”. After drawing using a beam (EB: Electron Beam), the resist layer is patterned by developing, the metal layer is removed in a pattern according to the patterned resist layer, and the metal layer is removed and exposed. By subjecting the diamond base to oxygen plasma etching, a plurality of fine recesses of the drawing portion are formed.
In the above-described method, since the diamond substrate is processed using oxygen ions having a smaller atomic weight than gallium ions used for FBI, the crystallinity of diamond is not easily broken even on the inner surface of the fine recess, and the damage layer It is possible to suppress the formation of.
よって本発明によれば、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されることから、上記描画部の硬度を高いものとすることができるため、金属基体の表面を加工して金型を作製する際に、上記描画部の複数の微細凹部が破壊されることを抑制することができるので、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製可能なダイヤモンドバイトとすることができる。 Therefore, according to the present invention, since the inner surfaces of the plurality of fine recesses of the drawing unit are made of diamond having crystallinity, the hardness of the drawing unit can be increased. Since a plurality of fine recesses in the drawing portion can be prevented from being broken when a mold is produced by processing the above, a diamond tool capable of producing a die having a desired fine uneven groove is obtained. be able to.
以下、本発明のダイヤモンドバイトについて詳しく説明する。 Hereinafter, the diamond tool of the present invention will be described in detail.
1.描画部
本発明における描画部は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなるものであり、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されている部分である。
1. Drawing part The drawing part in this invention consists of a several fine recessed part formed in the stripe form at the convex part of the diamond base | substrate surface, and the inner surface of the said several fine recessed part of the said drawing part is from the diamond which has crystallinity. It is a configured part.
ここで、本発明において「描画部の複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成される」とは、描画部の複数の微細凹部の内面が上記微細凹部の内面以外のダイヤモンド基体と同程度の結晶性を有し、かつ描画部の複数の微細凹部の内面にアモルファス状のダイヤモンドが存在しないことを指す。 Here, in the present invention, “the inner surfaces of the plurality of fine concave portions of the drawing portion are composed of diamond having crystallinity” means that the inner surfaces of the plurality of fine concave portions of the drawing portion are diamond bases other than the inner surfaces of the fine concave portions. It means that there is no amorphous diamond on the inner surface of a plurality of fine concave portions of the drawing portion having the same degree of crystallinity.
(1)微細凹部
本発明における微細凹部は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に複数形成されるものであり、描画部を構成するものである。
また、上記微細凹部は、その内面が上述した結晶性を有するダイヤモンドから構成されるものである。
(1) Fine concave portion The fine concave portion in the present invention is formed in a plurality of stripes on the convex portion on the surface of the diamond substrate, and constitutes a drawing portion.
Moreover, the said fine recessed part is comprised from the diamond which has the crystallinity mentioned above.
本発明における描画部のストライプに対して略垂直方向の断面における微細凹部の断面形状(以下、垂直断面形状と称して説明する場合がある。)としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成することが可能であり、金型表面に所望の微細凹凸溝を切削することが可能な描画部とすることが可能な形状であれば特に限定されず、例えば矩形状(正方形状、長方形状)、台形状、三角形状、半円形状等や、これらの形状を変形させた形状を挙げることができる。本発明においては、なかでも上記垂直断面形状が矩形状であることが好ましい。
ここで、ワイヤーグリット型偏光子においてはグリット構造の凸部または凹部の断面形状が矩形状である場合に高い偏光特性を示す傾向にある。よって所望のグリット構造を有するワイヤーグリット型偏光子を得るためには、グリット構造を転写するために用いられる金型の微細凹凸溝の凸部または凹部の断面形状、および上記金型の微細凹凸溝を形成するために用いられるダイヤモンドバイトにおける上記微細凹部の垂直断面形状も矩形状であることが好ましい。
なお、微細凹部の垂直断面形状は、図1(a)に示すB−B線断面における微細凹部の断面形状を指し、図1(b)に示すような微細凹部の断面形状を指す。
In the present invention, the cross-sectional shape of the fine recess in the cross section in the substantially vertical direction with respect to the stripe of the drawing portion (hereinafter sometimes referred to as a vertical cross-sectional shape) is formed on the convex portion on the surface of the diamond substrate. The shape is not particularly limited as long as the shape can be a drawing portion capable of cutting a desired fine uneven groove on the mold surface. For example, a rectangular shape (square shape, rectangular shape), a table Examples thereof include a shape, a triangular shape, a semicircular shape, and shapes obtained by deforming these shapes. In the present invention, the vertical cross-sectional shape is preferably rectangular.
Here, in the wire grit type polarizer, when the cross-sectional shape of the convex part or concave part of the grit structure is rectangular, it tends to exhibit high polarization characteristics. Therefore, in order to obtain a wire grit-type polarizer having a desired grit structure, the cross-sectional shape of the convex or concave portion of the fine concave and convex groove of the mold used for transferring the grit structure, and the fine concave and convex groove of the above mold It is preferable that the vertical cross-sectional shape of the fine recesses in the diamond tool used for forming is also rectangular.
In addition, the vertical cross-sectional shape of a fine recessed part points out the cross-sectional shape of the fine recessed part in the BB line cross section shown to Fig.1 (a), and points out the cross-sectional shape of a fine recessed part as shown in FIG.1 (b).
また、本発明における描画部のストライプに対して略平行方向断面における微細凹部の断面形状(以下、平行断面形状と称して説明する。)としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成することが可能であり、金型表面に所望の微細凹凸溝を切削することが可能な描画部とすることが可能な形状であれば特に限定されない。
例えば、図2(a)〜(c)に示すように、微細凹部21が平面1βを有する凸部1’に形成されている場合は、図2(b)に示すように、微細凹部底面tが平面1βに対して平行となるような平行断面形状であってもよく、図2(c)に示すように微細凹部底面tが平面1βと交わるような平行断面形状であってもよい。
なお、微細凹部のストライプの垂直方向の断面形状とは、図2(a)に示すC−C線断面における微細凹部の断面形状を指し、図2(b)、(c)に示すような微細凹部の断面形状を指す。
なお、図2(a)は、本発明のダイヤモンドバイトの他の例を示す概略図であり、図2(b)、(c)は、それぞれ図2(a)のC−C線断面の一例を示す図である。また図2(a)〜(c)において説明していない符号については図1(a)等と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
In addition, the cross-sectional shape of the fine concave portion in the cross section in the substantially parallel direction with respect to the stripe of the drawing portion in the present invention (hereinafter referred to as a parallel cross-sectional shape) can be formed on the convex portion on the surface of the diamond substrate. The shape is not particularly limited as long as the shape can be a drawing portion capable of cutting a desired fine uneven groove on the mold surface.
For example, as shown in FIGS. 2A to 2C, when the fine
In addition, the cross-sectional shape in the vertical direction of the stripe of the fine concave portion refers to the cross-sectional shape of the fine concave portion in the cross section taken along the line C-C shown in FIG. 2A, and the fine shape as shown in FIGS. It refers to the cross-sectional shape of the recess.
2A is a schematic view showing another example of the diamond tool of the present invention, and FIGS. 2B and 2C are examples of a cross section taken along the line CC in FIG. 2A. FIG. Also, reference numerals not described in FIGS. 2A to 2C can be the same as those in FIG. 1A and the like, and thus description thereof is omitted here.
また、微細凹部の幅としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成可能であり、上記複数の微細凹部からなる描画部により所望の微細凹凸溝を金型に形成することが可能な幅であれば特に限定されない。なお、微細凹部の幅とは、図1(b)においてWで示される距離を指す。 Further, the width of the fine concave portion can be formed in a convex portion on the surface of the diamond substrate, and can be formed so that a desired fine concave and convex groove can be formed in the mold by the drawing portion including the plurality of fine concave portions. There is no particular limitation. In addition, the width | variety of a fine recessed part points out the distance shown by W in FIG.1 (b).
微細凹部の深さとしては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成可能であり、所望の微細凹凸溝を金型に形成することが可能であれば特に限定されないが、具体的には、70nm〜90nmの範囲内とすることが好ましい。微細凹部の深さが上記範囲に満たない場合は、所望の微細凹凸溝を金型に形成することが困難となる可能性があるからであり、微細凹部の深さが上記範囲を超える場合は、ダイヤモンドバイトにおける描画部が脆くなる可能性があるからである。
なお、微細凹部の深さとは、ダイヤモンド基体表面に形成された微細凹部の最大深さを指し、図1(b)においてTで示される距離を指す。また、上述した微細凹部の深さは、ダイヤモンド基体表面に形成された複数の微細凹部の深さの平均値である。
The depth of the fine concave portion is not particularly limited as long as it can be formed on the convex portion of the surface of the diamond substrate and a desired fine concave / convex groove can be formed in the mold, but specifically, 70 nm to 90 nm. It is preferable to be within the range. If the depth of the fine recess is less than the above range, it may be difficult to form a desired fine uneven groove in the mold. If the depth of the fine recess exceeds the above range, This is because the drawing portion of the diamond tool may become brittle.
In addition, the depth of a fine recessed part refers to the maximum depth of the fine recessed part formed in the diamond base | substrate surface, and refers to the distance shown by T in FIG.1 (b). Moreover, the depth of the fine recessed part mentioned above is an average value of the depth of the several fine recessed part formed in the diamond base | substrate surface.
(2)描画部
本発明の描画部は、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成され、複数の上述した微細凹部がストライプ状に形成されてなる部分である。
(2) Drawing part The drawing part of this invention is a part formed in the convex part of the diamond base | substrate surface, and the several above-mentioned fine recessed part is formed in stripe form.
上記描画部のストライプのピッチとしては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成可能であり、かつ描画部を用いて金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能であれば特に限定されず、具体的には、200nm以下、なかでも160nm〜200nmの範囲内であることが好ましい。上記ピッチが上記範囲を超える場合は、本発明のダイヤモンドバイトを用いて作製された金型を用いて製造されたワイヤーグリット型偏光子の偏光特性が低下する可能性があるからである。
ここで、描画部のストライプのピッチとは、1つの微細凸部の中心から隣接する凹部の中心までの距離を指すものであり、図1(b)においてPで示される距離を指す。
The stripe pitch of the drawing portion is not particularly limited as long as it can be formed on the convex portion of the surface of the diamond substrate and a desired fine uneven groove can be formed on the mold using the drawing portion. Specifically, it is preferably 200 nm or less, and more preferably in the range of 160 nm to 200 nm. This is because, when the pitch exceeds the above range, there is a possibility that the polarization characteristics of the wire grit type polarizer manufactured using the mold manufactured using the diamond tool of the present invention may deteriorate.
Here, the pitch of the stripes of the drawing portion refers to the distance from the center of one fine convex portion to the center of the adjacent concave portion, and refers to the distance indicated by P in FIG.
なお、上記描画部のストライプのピッチ(P)に対する上述の微細凹部の幅(W)の比W/Pの値としては、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な描画部を得ることが可能な値であれば特に限定されない。 The ratio W / P of the width (W) of the fine recesses to the pitch (P) of the stripes of the drawing parts is a drawing part capable of producing a mold having a desired fine uneven groove. The value is not particularly limited as long as the value can be obtained.
上記描画部のストライプの幅としては、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成することが可能であり、かつ本発明のダイヤモンドバイトにおける描画部を用いて金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能な程度であれば特に限定されないが、具体的には、30μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。本発明における描画部のストライプの幅が上記範囲に満たない場合は、金型に微細凹凸溝を形成する際に多くの時間がかかり、また複数回の切削処理により連続した微細凹凸溝を形成する場合には、微細凹凸溝のピッチ寸法等の精度が低下する可能性があるからである。また、上記描画部のストライプの幅が上記範囲を超える場合は、ダイヤモンドバイトの描画部を形成することが困難となる可能性があるからである。
なお、描画部のストライプの幅とは、本発明における描画部の平面視上のストライプの幅をいい、例えば図1(c)においてL1で示される距離を指す。
The width of the stripe of the drawing portion can be formed on a convex portion on the surface of the diamond base, and a desired fine uneven groove can be formed in the mold using the drawing portion of the diamond bit of the present invention. Although it will not specifically limit if it is possible grade, Specifically, it is preferable to exist in the range of 30 micrometers-100 micrometers. When the width of the stripe of the drawing portion in the present invention is less than the above range, it takes a lot of time to form the fine uneven grooves in the mold, and continuous fine uneven grooves are formed by a plurality of cutting processes. In this case, the accuracy such as the pitch dimension of the fine uneven grooves may be lowered. Further, when the stripe width of the drawing portion exceeds the above range, it may be difficult to form the drawing portion of the diamond bit.
Note that the width of the stripe of the drawing unit refers to the width of the stripe of the drawing unit in plan view according to the present invention, for example, the distance indicated by L1 in FIG.
また、本発明における描画部のストライプの長さとしては、ダイヤモンド基体表面に形成することが可能であり、かつ本発明のダイヤモンドバイトを用いて金型に所望の微細凹凸溝を形成することが可能な程度であれば特に限定されないが、2μm以上であることが好ましい。上記長さが上記範囲に満たない場合は、本発明のダイヤモンドバイトの描画部以外の部分が金型と接触して金型の表面を傷つける可能性があるからであり、上記長さが上記範囲を超える場合は、ダイヤモンド基体表面の凸部に所望の描画部を形成することが困難となる恐れがあるからである。
なお、描画部のストライプの長さとは、本発明の描画部の平面視上のストライプの長さをいい、例えば図1(c)においてL2で示される距離を指す。
In addition, the stripe length of the drawing portion in the present invention can be formed on the surface of the diamond substrate, and a desired fine concavo-convex groove can be formed in the mold using the diamond bit of the present invention. Although it will not specifically limit if it is a moderate grade, It is preferable that it is 2 micrometers or more. If the length is less than the above range, the portion other than the drawing part of the diamond tool of the present invention may come into contact with the mold and damage the surface of the mold, and the length is within the above range. This is because it may be difficult to form a desired drawing portion on the convex portion of the diamond substrate surface.
The stripe length of the drawing unit refers to the length of the stripe in plan view of the drawing unit of the present invention, for example, the distance indicated by L2 in FIG.
また、本発明における描画部は、ダイヤモンド基体表面の凸部に形成されるものである。 Moreover, the drawing part in this invention is formed in the convex part of the diamond base | substrate surface.
上記凸部としては、図1(a)に示すように、ダイヤモンドバイト10において少なくとも1つ存在していれば特に限定されず、例えば図3に示すように、ダイヤモンドバイト10において2つ以上の凸部が存在していてもよい。なお、図3においては、複数の微細凹部21が連続して形成されている平面1βと、平面1βに隣接する平面1αまたは平面1γからなる2つの角部を有する例について示している。また、平面1γは平面1αに対向する面である。なお、角部については後述する。
As shown in FIG. 1 (a), the convex portion is not particularly limited as long as at least one is present in the
上記凸部の形状としては、上述した描画部を形成することが可能であり、かつ金属基体表面を描画部を用いて切削することにより所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な形状であれば特に限定されない。
上記凸部としては、平面を有するものであってもよく、図示はしないが曲面構造を有するものであってもよいが、平面を有するものであることが好ましい。上記凸部が平面を有することにより、金属基体表面を切削する際の加工性を施しやすいものとすることが可能となるからである。
As the shape of the convex portion, it is possible to form the above-described drawing portion, and it is possible to produce a mold having a desired fine uneven groove by cutting the surface of the metal substrate using the drawing portion. There is no particular limitation as long as it is a simple shape.
The convex portion may have a flat surface, and although not shown, may have a curved surface structure, but preferably has a flat surface. This is because, when the convex portion has a flat surface, it is possible to easily perform workability when cutting the surface of the metal substrate.
また、上記凸部が平面を有するものである場合、上記凸部としては、図1(a)等に示すように、隣接する2つの平面(図1では平面1αおよび平面1β)からなる角部であることがより好ましい。上記凸部が角部であることにより、金属基体表面を切削する際の加工性をさらに向上させることが可能となるからである。 When the convex portion has a flat surface, the convex portion is a corner portion composed of two adjacent flat surfaces (the flat surface 1α and the flat surface 1β in FIG. 1) as shown in FIG. It is more preferable that It is because the workability at the time of cutting the metal substrate surface can be further improved by the convex portion being a corner portion.
上記凸部が角部である場合、上記角部の角度としては、描画部を形成することが可能であり、かつ上記描画部を用いて金属基体の表面を切削し、所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な角度であれば特に限定されるものではない。
なお、角部の角度とは、図1(a)においてθで示される角度である。また、図3に示すように複数の凸部1’が複数の角部である場合は、少なくとも1つの角部の角度θ1または角度θ2が上述した数値範囲となることが好ましい。
When the convex portion is a corner portion, the angle of the corner portion can form a drawing portion, and the surface of the metal substrate is cut using the drawing portion to form a desired fine uneven groove. The angle is not particularly limited as long as it is an angle at which the mold can be produced.
The angle of the corner is an angle indicated by θ in FIG. In addition, as shown in FIG. 3, when the plurality of
また、本発明においては、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面以外の表面に形成された金属層を有することが好ましい。後述する「B.ダイヤモンドバイトの製造方法」の項で説明するように、本発明のダイヤモンドバイトを製造するに際しては、電子線ビームを用いて複数の微細凹部を形成するためのレジスト層のパターニングが行われる。この際、ダイヤモンド基体表面に金属層を形成することにより、電子線ビームの導電性を向上させることができ、より高精細にレジスト層をパターニングすることが可能となる。
また、ダイヤモンドバイトの製造後にも、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面以外の表面に金属層を有することで、複数の微細凹部からなる描画部を保護して、良好な状態で保持することが可能となる。
Moreover, in this invention, it is preferable to have the metal layer formed in surfaces other than the inner surface of the said several fine recessed part of the said drawing part. As will be described later in the section “B. Diamond Bit Manufacturing Method”, when manufacturing the diamond bit of the present invention, patterning of a resist layer for forming a plurality of fine recesses using an electron beam is required. Done. At this time, by forming a metal layer on the surface of the diamond substrate, the conductivity of the electron beam can be improved, and the resist layer can be patterned with higher definition.
In addition, even after the manufacture of the diamond bite, by having a metal layer on the surface other than the inner surfaces of the plurality of fine recesses of the drawing portion, the drawing portion composed of the plurality of fine recesses is protected and held in a good state. It becomes possible.
上記金属層に用いられる金属としては、ダイヤモンドバイトを製造する際に電子線ビームの導電性を向上させることが可能であり、かつ描画部の保護を行うことが可能な金属であれば特に限定されず、Cr等を用いることができる。 The metal used for the metal layer is not particularly limited as long as it can improve the conductivity of the electron beam when manufacturing the diamond tool and can protect the drawing portion. Alternatively, Cr or the like can be used.
上記金属層の厚みとしては、後述する「B.ダイヤモンドバイトの製造方法」の項において所望の微細凹部を形成することが可能であれば特に限定されるものではない。 The thickness of the metal layer is not particularly limited as long as a desired fine recess can be formed in the section “B.
また、金属層の形成方法としては、描画部の表面に所望の厚みで金属層を形成することが可能であれば特に限定されるものではなく、例えば金属蒸着法、金属メッキ法、スパッタ法等を挙げることができる。 The method for forming the metal layer is not particularly limited as long as the metal layer can be formed with a desired thickness on the surface of the drawing portion. For example, a metal vapor deposition method, a metal plating method, a sputtering method, etc. Can be mentioned.
2.ダイヤモンド基体
本発明におけるダイヤモンド基体は、その表面に上述した凸部を有し、上記凸部には上述した描画部が形成されているものである。
2. Diamond Base The diamond base according to the present invention has the above-described convex portion on the surface thereof, and the above-described drawing portion is formed on the convex portion.
本発明におけるダイヤモンド基体は、通常、単結晶のダイヤモンドから構成されるものである。 The diamond substrate in the present invention is usually composed of single crystal diamond.
本発明におけるダイヤモンド基体の立体形状としては上述した描画部を有する凸部を有することができる形状であれば特に限定されない。ここで、本発明のダイヤモンドバイト10は、通常、図4に示すように、台座20に固定されて用いられることから、台座20に固定可能な立体形状であることが好ましい。なお、図4は、台座に固定された本発明のダイヤモンドバイトの一例を示す概略図である。なお、図4において、説明していない符号については、図1と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
なお、台座については後述するため、ここでの記載は省略する。
The three-dimensional shape of the diamond substrate in the present invention is not particularly limited as long as it can have the convex portion having the drawing portion described above. Here, since the
Since the pedestal will be described later, description thereof is omitted here.
ダイヤモンド基体の立体形状については、一般的なダイヤモンドバイトに用いられるダイヤモンド基体と同様とすることができる。 The three-dimensional shape of the diamond substrate can be the same as that of a diamond substrate used for a general diamond tool.
本発明におけるダイヤモンド基体の大きさとしては、上述した描画部を形成可能な凸部を有し、かつ金属基体の表面を切削加工して所望の微細凹凸溝を有する金型を作製可能な程度であれば特に限定されず、ダイヤモンドバイトの用途に応じて適宜選択することができる。 The size of the diamond substrate in the present invention is such that a mold having a convex portion capable of forming the above-described drawing portion and having a desired fine uneven groove by cutting the surface of the metal substrate. There is no particular limitation as long as it is present, and it can be appropriately selected according to the use of the diamond tool.
3.ダイヤモンドバイト
また、本発明におけるダイヤモンドバイトは、図5(a)、(b)に示すように、ダイヤモンド基体の一部にアライメントマーク4を有していてもよい。上述したように、本発明のダイヤモンドバイトは通常、台座に固定されて用いられるものであることから、上記アライメントマークを有することにより、本発明のダイヤモンドバイトを正確かつ容易に台座に固定することが可能となるからである。
なお、図5(a)、(b)については、後述するので、ここでの説明は省略する。
3. Diamond Bit The diamond bit according to the present invention may have an alignment mark 4 on a part of the diamond base as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). As described above, since the diamond cutting tool of the present invention is normally used while being fixed to a pedestal, the diamond cutting tool of the present invention can be fixed to the pedestal accurately and easily by having the alignment mark. This is because it becomes possible.
Since FIGS. 5A and 5B will be described later, description thereof is omitted here.
上記アライメントマークの大きさとしては、描画部を損なうことなく、ダイヤモンドバイトの一部に形成することができ、かつ顕微鏡等で観察することが可能な程度であれば特に限定されない。 The size of the alignment mark is not particularly limited as long as it can be formed on a part of the diamond bite without damaging the drawing portion and can be observed with a microscope or the like.
アライメントマークの形成方法としては、描画部を損なうことなく、ダイヤモンドバイトの一部に形成することが可能な方法であれば特に限定されず、例えばFBIにより直接ダイヤモンドバイトに描画する方法や、印刷法を用いてダイヤモンドバイトの表面に印刷する方法等を挙げることができる。 The method for forming the alignment mark is not particularly limited as long as it can be formed on a part of the diamond tool without damaging the drawing portion. For example, a method for drawing directly on the diamond tool by FBI, or a printing method. A method of printing on the surface of the diamond tool using the can.
4.その他
本発明のダイヤモンドバイトは、上述した構成を有するものであれば特に限定されない。
4). Others The diamond bite of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described configuration.
ここで、金属基体に切削加工を施して金型を作製するに際しては、図4に示すように、本発明のダイヤモンドバイト10を台座20に固定して用いることが好ましい。
Here, when a metal base is cut to produce a die, it is preferable to use the
上記台座はシャンク(Shank)とも呼ばれ、上述したダイヤモンドバイトを保持するために用いられる工具である。上記台座については、一般的なダイヤモンドバイトにおいて用いられる台座と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。 The pedestal is also called a shank and is a tool used to hold the above-described diamond tool. Since the pedestal can be the same as the pedestal used in a general diamond tool, description thereof is omitted here.
本発明のダイヤモンドバイトを台座に固定する方法としては、一般的なダイヤモンドバイトを台座に固定することが可能な方法であれば特に限定されず、公知の方法とすることができるので、ここでの説明は省略する。 The method for fixing the diamond cutting tool of the present invention to the pedestal is not particularly limited as long as it is a method capable of fixing a general diamond cutting tool to the pedestal, and can be a known method. Description is omitted.
また、台座にダイヤモンドバイトを固定する際の位置合わせ方法としては、ダイヤモンドバイトの描画部により金属基体表面を切削して所望の微細凹凸溝を有する金型を作製することが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば、図5(a)に示すように、台座20の端部とダイヤモンドバイト10のアライメントマーク4とを合わせて位置合わせを行ってもよく、図5(c)に示すように、台座20の端部とダイヤモンドバイト10の端部とを合わせて位置合わせを行ってもよい。
In addition, as an alignment method when fixing the diamond tool to the pedestal, any method can be used as long as the metal base surface can be cut by a diamond tool drawing portion to produce a mold having a desired fine uneven groove. It is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 5A, alignment may be performed by aligning the end of the
また、本発明においては、図5(b)、(d)に示すように台座20に台座用アライメントマーク4’が形成されていてもよい。台座20に台座用アライメントマーク4’が形成されている場合は、図5(b)に示すように、台座20の台座用アライメントマーク4’とダイヤモンドバイト10のアライメントマーク4とを合わせて位置合わせを行ってもよく、図5(d)に示すように、台座20の台座用アライメントマーク4’とダイヤモンドバイト10の端部とを合わせて位置合わせを行ってもよい。
In the present invention, a pedestal alignment mark 4 ′ may be formed on the
なお、図5(a)〜(d)は、図4に示すように台座20に固定されたダイヤモンドバイトを平面1β側から見た概略図である。
5A to 5D are schematic views of the diamond tool fixed to the
台座に形成される台座用アライメントマークの大きさとしては、上述したダイヤモンドバイトのアライメントマークと同程度とすることができる。 The size of the pedestal alignment mark formed on the pedestal can be approximately the same as that of the diamond bit alignment mark described above.
台座に台座用アライメントマークを形成する方法としては、例えばFBIを用いて台座用アライメントマークを描画する方法や、台座の表面に台座用アライメントマークを印刷する方法を挙げることができる。 Examples of the method for forming the pedestal alignment mark on the pedestal include a method of drawing the pedestal alignment mark using FBI and a method of printing the pedestal alignment mark on the surface of the pedestal.
5.用途
本発明のダイヤモンドバイトは、主にワイヤーグリット型偏光子を製造するために用いられる微細凹凸溝を有する金型を作製する際に用いられるものである。具体的には、図6に示すように、金型を作製する際に用いられる金属基体100の表面をダイヤモンドバイト10の描画部2を用いて切削加工し、微細凹凸溝101を形成するために用いられる。
なお、図6は、本発明のダイヤモンドバイトの用途を説明するための図である。
5. Applications The diamond tool of the present invention is used when a mold having fine concavo-convex grooves used mainly for manufacturing a wire grit type polarizer is produced. Specifically, as shown in FIG. 6, in order to form the fine concavo-
In addition, FIG. 6 is a figure for demonstrating the use of the diamond cutting tool of this invention.
6.ダイヤモンドバイトの製造方法
本発明のダイヤモンドバイトの製造方法については、特に限定されるものではなく、例えば後述する「B.ダイヤモンドバイトの製造方法」の項で説明する製造方法を用いることができる。
6). Method for Producing Diamond Bit There is no particular limitation on the method for producing the diamond bit of the present invention, and for example, the method described in the section “B. Method for Producing Diamond Bit” described later can be used.
B.ダイヤモンドバイトの製造方法
次に本発明のダイヤモンドバイトの製造方法について説明する。
本発明のダイヤモンドバイトの製造方法は、上述した「A.ダイヤモンドバイト」の項で記載したダイヤモンドバイトを製造する製造方法である。
B. Next, a method for manufacturing a diamond tool according to the present invention will be described.
The method for manufacturing a diamond tool according to the present invention is a method for manufacturing the diamond tool described in the above-mentioned section “A. Diamond tool”.
具体的には、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法は、ダイヤモンド基体表面の凸部にストライプ状に形成された複数の微細凹部からなる描画部を有し、上記描画部の上記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成されるダイヤモンドバイトの製造方法であって、上記ダイヤモンド基体および上記ダイヤモンド基体上に形成された金属層を有する積層体を準備し、上記積層体の上記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、上記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して上記レジスト層をパターニングする描画工程と、上記レジスト層がパターニングされて露出した上記金属層にエッチング処理を施すことにより上記金属層をパターン状に除去する金属層除去工程と、上記金属層が除去されて露出した上記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記ダイヤモンド基体の表面に上記ストライプ状の上記複数の微細凹部を形成する微細凹部形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。 Specifically, the method for producing a diamond cutting tool of the present invention has a drawing portion composed of a plurality of fine concave portions formed in a stripe shape on the convex portion of the surface of the diamond base, and the plurality of fine concave portions of the drawing portion are formed. A method for producing a diamond bite, the inner surface of which has crystallinity, comprising: preparing a laminate having the diamond substrate and a metal layer formed on the diamond substrate; and on the metal layer of the laminate A resist layer forming step of forming a resist layer by applying a resist to the substrate, a drawing step of patterning the resist layer by performing development after drawing the resist layer using an electron beam, and the resist layer Metal layer removal that removes the metal layer in a pattern by etching the exposed metal layer after patterning And a step of forming fine recesses for forming the stripe-like fine recesses on the surface of the diamond substrate by subjecting the diamond substrate exposed by removing the metal layer to an oxygen plasma etching process. It is a manufacturing method characterized by this.
ここで、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法について図を用いて説明する。図7(a)〜(e)は、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法の一例を示す工程図である。本発明のダイヤモンドバイトの製造方法においては、まず図7(a)に示すように、ダイヤモンド基体1およびダイヤモンド基体1上に形成された金属層11を有する積層体10’を準備し、積層体10’の金属層11上にレジストを塗布してレジスト層12を形成する(レジスト層形成工程)。次に、図7(a)、(b)に示すように、レジスト層12を電子線ビーム13を用いて描画した後、現像処理を施してレジスト層12をパターニングする(描画工程)。次に、図7(c)に示すように、レジスト層12がパターニングされて露出した金属層11にエッチング処理を施すことにより金属層11をパターン状に除去する(金属層除去工程)。次に、図7(d)に示すように、金属層11が除去されて露出したダイヤモンド基体1に酸素プラズマ14を照射して酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、ダイヤモンド基体1の表面にストライプ状の複数の微細凹部21を形成する(微細凹部形成工程)。また、微細凹部形成工程後に、必要に応じて残存するレジスト層12を剥離する工程や、ダイヤモンド基体を研磨してダイヤモンドバイトを整形する工程等を行うことにより、図7(e)に示すようなダイヤモンドバイト10を得ることができる。なお、図7(e)において説明していない符号については図1と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
Here, the manufacturing method of the diamond tool of the present invention will be described with reference to the drawings. 7A to 7E are process diagrams showing an example of a method for producing a diamond tool according to the present invention. In the method for manufacturing a diamond tool of the present invention, first, as shown in FIG. 7A, a laminate 10 ′ having a
本発明によれば、電子線ビームを用いた描画工程を有することにより高精細なパターンをレジスト層に描画することが可能となる。また、金属層除去工程および微細凹部形成工程においては、上述した高精細なパターンを有するレジスト層を用いて金属層をパターニン状に除去し、酸素プラズマエッチング処理を施すことから、従来のFBIを用いてダイヤモンド基体を直接描画する方法に比べて、原子量の小さい酸素イオンを用いてダイヤモンド基体を加工することができるため、微細凹部を形成する際にダメージ層を形成しにくく、描画部の表面のダイヤモンドの結晶性を保持して微細凹部を形成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to draw a high-definition pattern on a resist layer by having a drawing process using an electron beam. Further, in the metal layer removing step and the fine recess forming step, the metal layer is removed in a pattern using the resist layer having the above-described high-definition pattern and subjected to oxygen plasma etching, so that conventional FBI is used. Compared with the method of directly drawing a diamond substrate, the diamond substrate can be processed using oxygen ions having a small atomic weight, so that it is difficult to form a damage layer when forming a fine recess, and the diamond on the surface of the drawing portion Thus, it becomes possible to form fine concave portions while maintaining the crystallinity.
以下、本発明のダイヤモンドバイトの製造方法における各工程についてそれぞれ説明する。 Hereafter, each process in the manufacturing method of the diamond tool of this invention is each demonstrated.
1.レジスト層形成工程
本発明におけるレジスト層形成工程は、上記ダイヤモンド基体および上記ダイヤモンド基体上に形成された金属層を有する積層体を準備し、上記積層体の上記金属層上にレジストを塗布してレジスト層を形成する工程である。
1. Resist Layer Forming Step In the resist layer forming step of the present invention, a layered body having the diamond base and a metal layer formed on the diamond base is prepared, a resist is applied onto the metal layer of the layered body, and a resist is formed. It is a process of forming a layer.
本工程に用いられる積層体は、ダイヤモンド基体とダイヤモンド基体上に形成された金属層とを有するものである。なお、金属層は本発明の製造方法により製造されるダイヤモンドバイトにおける描画部の表面に形成されるものである。 The laminate used in this step has a diamond substrate and a metal layer formed on the diamond substrate. The metal layer is formed on the surface of the drawing portion in the diamond tool manufactured by the manufacturing method of the present invention.
上記積層体に用いられるダイヤモンド基体および金属層については、上述した「A.ダイヤモンドバイト」の項で記載したものと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。 The diamond substrate and the metal layer used in the laminate can be the same as those described in the above-mentioned section “A. Diamond bite”, so description thereof is omitted here.
本工程に用いられるレジストとしては、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれも用いることができる。 As the resist used in this step, either a positive resist or a negative resist can be used.
レジストの塗布方法としては、上記積層体上に均一な膜厚でレジスト層を形成することが可能な方法であれば特に限定されず、スピンコート法、吹き付け法等の公知の方法を用いることができる。 The resist coating method is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a resist layer with a uniform film thickness on the laminate, and a known method such as a spin coating method or a spraying method may be used. it can.
なお、スピンコート法を用いてレジストを塗布する場合は、上記積層体の端部に形状加工を施すことが好ましい。スピンコート法を用いた場合、積層体の端部に形成されるレジスト層の膜厚が積層体の中央部に形成されるレジストの膜厚よりも厚膜に形成される場合がある。そのため、積層体の端部および中央部に形成されるレジスト層の膜厚差を小さくするために積層体の端部に形状加工を施すことは好ましい。 In addition, when apply | coating a resist using a spin coat method, it is preferable to give a shape process to the edge part of the said laminated body. When the spin coat method is used, the resist layer formed at the end of the stacked body may be formed thicker than the resist formed at the center of the stacked body. Therefore, it is preferable to perform shape processing on the end portion of the laminated body in order to reduce the difference in film thickness between the resist layers formed at the end portion and the central portion of the laminated body.
上記積層体の端部の形状加工する方法としては、例えば、図8(a)に示すように、積層体10’をレジスト層12の塗布面の上面から観察した際に、六角形状となるように加工する方法や、図8(b)に示すように、積層体10’の断面形状を観察した際に、積層体の端部yが積層体の中央部xの表面に対して傾斜を有するように加工する方法等を挙げることができる。
For example, as shown in FIG. 8A, the shape of the end portion of the laminated body may be a hexagonal shape when the
2.描画工程
本発明における描画工程は、上記レジスト層を電子線ビームを用いて描画した後、現像処理を施して上記レジスト層をパターニングする工程である。
2. Drawing Step The drawing step in the present invention is a step of patterning the resist layer by drawing the resist layer using an electron beam and then developing the resist layer.
レジスト層に描画されるパターン形状については、本発明の製造方法により製造されるダイヤモンドバイトにおける描画部が、上述した「A.ダイヤモンドバイト」の項に記載したストライプ状に形成された複数の微細凹部からなるものとすることが可能な形状であれば特に限定されない。 Regarding the pattern shape drawn on the resist layer, the drawing portion in the diamond tool manufactured by the manufacturing method of the present invention has a plurality of fine recesses formed in the stripe shape described in the section of “A. Diamond tool” described above. The shape is not particularly limited as long as the shape can be made of.
本工程により用いられる電子線描画装置については、一般的なものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。 Since the electron beam drawing apparatus used in this step can be the same as a general one, description thereof is omitted here.
本工程に用いられる現像処理の方法としては、所望の平行直線パターン状にレジスト層を現像することが可能であれば特に限定されるものではないが、例えば現像液を用いる方法等を挙げることができる。現像液としては、一般的な現像液を用いることができ、感光性樹脂層の種類等に応じて適宜選択される。 The development processing method used in this step is not particularly limited as long as the resist layer can be developed into a desired parallel linear pattern, and examples thereof include a method using a developer. it can. As the developer, a general developer can be used, and is appropriately selected according to the type of the photosensitive resin layer.
3.金属層除去工程
本発明における金属層除去工程は、上記レジスト層がパターニングされて露出した上記金属層にエッチング処理を施すことにより上記金属層をパターン状に除去する工程である。
3. Metal Layer Removal Step The metal layer removal step in the present invention is a step of removing the metal layer in a pattern by performing an etching process on the metal layer exposed by patterning the resist layer.
本工程に用いられるエッチング処理の方法としては、上記レジスト層がパターニングされて露出した金属層を所望のパターン状に除去することが可能な方法であれば特に限定されず、一般的なドライエッチング法またはウェットエッチング法のいずれも用いることが可能である。 The etching method used in this step is not particularly limited as long as it is a method capable of removing the metal layer exposed by patterning the resist layer in a desired pattern, and a general dry etching method. Alternatively, any of wet etching methods can be used.
なお、本工程において、パターニングされ、ダイヤモンド基体表面に残存する金属層には、最終的に製造されるダイヤモンドバイトの描画部を保護する機能を有する。 In this step, the metal layer that is patterned and remains on the surface of the diamond substrate has a function of protecting the drawing part of the diamond bit that is finally produced.
4.微細凹部形成工程
本発明における微細凹部形成工程は、上記金属層が除去されて露出した上記ダイヤモンド基体に酸素プラズマエッチング処理を施すことにより、上記ダイヤモンド基体の表面に上記ストライプ状の上記複数の微細凹部を形成する工程である。
4). Fine recessed portion forming step In the fine recessed portion forming step of the present invention, the diamond substrate exposed by removing the metal layer is subjected to an oxygen plasma etching process, whereby the plurality of striped fine recessed portions are formed on the surface of the diamond substrate. Is a step of forming.
本工程に用いられる酸素プラズマエッチング処理は、プラズマにより酸素を含むガスをイオン化・ラジカル化してエッチングを行うものである。本工程における酸素プラズマエッチング処理に用いられるガスの種類は、酸素ガスを含むものであれば特に限定されず、酸素ガスのほかに、例えばCF4ガス、NF3ガス、SF6ガス等のフッ素含有ガスを混合した混合ガスを用いてもよい。また、混合ガスを用いる場合の各ガスの混合比については、一般的な酸素プラズマエッチング処理に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。 The oxygen plasma etching process used in this step is performed by ionizing and radicalizing a gas containing oxygen by plasma. The type of gas used in the oxygen plasma etching process in this step is not particularly limited as long as it contains oxygen gas. In addition to oxygen gas, for example, fluorine-containing gas such as CF 4 gas, NF 3 gas, SF 6 gas, etc. You may use the mixed gas which mixed gas. Further, the mixing ratio of each gas in the case of using a mixed gas can be the same as that used in a general oxygen plasma etching process, and thus the description thereof is omitted here.
プラズマエッチング時の圧力は、例えば300mTorr以下であることが好ましく、100mTorr〜250mTorrの範囲内であることがより好ましい。 The pressure during plasma etching is preferably, for example, 300 mTorr or less, and more preferably in the range of 100 mTorr to 250 mTorr.
5.その他の工程
本発明のダイヤモンドバイトの製造方法は、上述したレジスト層形成工程、描画工程、金属除去工程、および微細凹部形成工程を有する製造方法であれば特に限定されるものではなく、必要な工程を適宜選択して用いることができる。
このような工程としては、例えばダイヤモンドバイトの形状を整形するために行われる研磨工程、ダイヤモンドバイトを洗浄して乾燥させる洗浄・乾燥工程、ダイヤモンド基体表面に残存するレジスト層を剥離する剥離工程等を挙げることができる。
5. Other Steps The method for producing the diamond bite of the present invention is not particularly limited as long as it is a production method having the above-described resist layer forming step, drawing step, metal removing step, and fine recess forming step, and the necessary steps. Can be appropriately selected and used.
Examples of such processes include a polishing process performed to shape the shape of the diamond tool, a cleaning / drying process for cleaning and drying the diamond tool, a peeling process for removing the resist layer remaining on the surface of the diamond substrate, and the like. Can be mentioned.
6.ダイヤモンドバイト
本発明の製造方法により製造されるダイヤモンドバイトは、上述した「A.ダイヤモンドバイト」の項で記載したので、ここでの説明は省略する。
6). Diamond Bit The diamond bit manufactured by the manufacturing method of the present invention has been described in the above-mentioned section “A. Diamond Bit”, and the description thereof is omitted here.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
1 … ダイヤモンド基体
1’ … 凸部
10 … ダイヤモンドバイト
10’ … 積層体
11 … 金属層
12 … レジスト層
13 … 電子線ビーム
14 … 酸素プラズマ
2 … 描画部
21 … 微細凹部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記描画部の前記複数の微細凹部の内面が結晶性を有するダイヤモンドから構成され、
前記凸部が、隣接する2つの平面からなる角部であり、
前記ダイヤモンドバイトは、前記ダイヤモンド基体にアラインメントマークを有することを特徴とするダイヤモンドバイト。 A diamond bite having a drawing portion composed of a plurality of fine concave portions formed in a stripe shape on the convex portion of the diamond base surface,
The inner surface of the plurality of fine recesses of the drawing portion is composed of diamond having crystallinity,
The convex portion is Ri corners der of adjacent two planes,
The diamond cutting tool has an alignment mark on the diamond base .
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