JPH1143334A - 金型保護膜の製造方法 - Google Patents
金型保護膜の製造方法Info
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- JPH1143334A JPH1143334A JP19586997A JP19586997A JPH1143334A JP H1143334 A JPH1143334 A JP H1143334A JP 19586997 A JP19586997 A JP 19586997A JP 19586997 A JP19586997 A JP 19586997A JP H1143334 A JPH1143334 A JP H1143334A
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- Japan
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- hydrogen
- film
- mold
- protective film
- film formation
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B40/00—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金型とガラス素材との融着を長期間防止でき
る、離型性および耐久性に優れた金型保護膜の製造方法
を提供すること。 【解決手段】 水素を含む雰囲気下でＲＦマグネトロン
スパッタ法により成膜することを特徴とする金型保護膜
の製造方法。
る、離型性および耐久性に優れた金型保護膜の製造方法
を提供すること。 【解決手段】 水素を含む雰囲気下でＲＦマグネトロン
スパッタ法により成膜することを特徴とする金型保護膜
の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学レンズを製造
する際に用いられる成形用金型に形成される金型保護膜
の製造方法、特にリヒートプレス法を採用して光学レン
ズを製造する際に用いられる成形用金型に形成される金
型保護膜の製造方法に関する。
する際に用いられる成形用金型に形成される金型保護膜
の製造方法、特にリヒートプレス法を採用して光学レン
ズを製造する際に用いられる成形用金型に形成される金
型保護膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から光学レンズの製造にはリヒート
プレス法がよく採用されている。リヒートプレス法とは
予め予備成形されたプリフォームを加圧成形機における
金型内で再度加熱し、金型を加圧することにより成形す
る方法をいうが、加圧成形後、成形体を金型から離型す
る際、成形体と金型との間で起こる融着により離型が困
難になるという問題が起こったり、またそれに伴って、
得られる成形体の品質に悪影響が及ぶという問題が生じ
ていた。また、金型の繰り返しの使用によって、その表
面で酸化あるいは腐食が起こり上記融着の原因となり、
その耐久性にも問題があった。
プレス法がよく採用されている。リヒートプレス法とは
予め予備成形されたプリフォームを加圧成形機における
金型内で再度加熱し、金型を加圧することにより成形す
る方法をいうが、加圧成形後、成形体を金型から離型す
る際、成形体と金型との間で起こる融着により離型が困
難になるという問題が起こったり、またそれに伴って、
得られる成形体の品質に悪影響が及ぶという問題が生じ
ていた。また、金型の繰り返しの使用によって、その表
面で酸化あるいは腐食が起こり上記融着の原因となり、
その耐久性にも問題があった。
【０００３】このため、成形用金型表面に公知のＰＶＤ
法（物理的蒸着法）またはＣＶＤ法（化学的蒸着法）に
より、高温での加圧成形環境下において化学的に安定
で、ガラスと反応しない材料からなる保護膜を形成する
ことが行われている。
法（物理的蒸着法）またはＣＶＤ法（化学的蒸着法）に
より、高温での加圧成形環境下において化学的に安定
で、ガラスと反応しない材料からなる保護膜を形成する
ことが行われている。
【０００４】例えば、特開昭６３−９５１２９号公報で
は、保護膜材料としてＢＮ、ＴｉＮ、ＣｒＮ等の窒素化
合物またはホウ素含有物を主成分とした材料を用い、当
該保護膜を公知のＰＶＤ法またはＣＶＤ法によりガラス
プレス装置表面に形成する技術が報告されているが、か
かる保護膜材料であっても、実際にリヒートプレス法で
有効なものは一部であり、これら保護膜はすぐに剥離し
て長期間の使用に耐えることができず、その耐久性に問
題が生じている。また、上述の離型性等の問題も完全に
解決するには至っていない。
は、保護膜材料としてＢＮ、ＴｉＮ、ＣｒＮ等の窒素化
合物またはホウ素含有物を主成分とした材料を用い、当
該保護膜を公知のＰＶＤ法またはＣＶＤ法によりガラス
プレス装置表面に形成する技術が報告されているが、か
かる保護膜材料であっても、実際にリヒートプレス法で
有効なものは一部であり、これら保護膜はすぐに剥離し
て長期間の使用に耐えることができず、その耐久性に問
題が生じている。また、上述の離型性等の問題も完全に
解決するには至っていない。
【０００５】また、特公平３−２９０１２号公報では、
ＡｌＮのみからなる被着膜をイオンビームスパッタリン
グまたはＲＦスパッタリングにより形成する技術が報告
されている。しかしながら、イオンビームスパッタ装置
は高価で、成膜面積も小さく、操作が複雑であり、経済
性および生産性に問題があり、またＲＦスパッタ装置で
は放電を維持するため比較的低い真空度で成膜を行わな
ければならず、得られる保護膜中に酸素等の不純物が比
較的多量に混入されることから、当該保護膜を形成した
金型を用いて加圧成形を繰り返すと、融着が発生し、得
られる成形体の品質に悪影響を及ぼすという問題が生じ
ている。
ＡｌＮのみからなる被着膜をイオンビームスパッタリン
グまたはＲＦスパッタリングにより形成する技術が報告
されている。しかしながら、イオンビームスパッタ装置
は高価で、成膜面積も小さく、操作が複雑であり、経済
性および生産性に問題があり、またＲＦスパッタ装置で
は放電を維持するため比較的低い真空度で成膜を行わな
ければならず、得られる保護膜中に酸素等の不純物が比
較的多量に混入されることから、当該保護膜を形成した
金型を用いて加圧成形を繰り返すと、融着が発生し、得
られる成形体の品質に悪影響を及ぼすという問題が生じ
ている。
【０００６】さらに、特公平４−６１８１６号公報で
は、不活性ガス雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッタ法
により硬質炭素膜を金型表面に形成する方法が開示され
ている。しかしながら、かかる方法では離型性、耐久性
等に関する上記問題を完全に解決するには至っていな
い。これは、得られる保護膜中には依然として酸素が比
較的多く混入されているため、繰り返しの加圧成形によ
って保護膜中の酸素成分とガラス素材が反応することに
起因するものと考えられる。
は、不活性ガス雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッタ法
により硬質炭素膜を金型表面に形成する方法が開示され
ている。しかしながら、かかる方法では離型性、耐久性
等に関する上記問題を完全に解決するには至っていな
い。これは、得られる保護膜中には依然として酸素が比
較的多く混入されているため、繰り返しの加圧成形によ
って保護膜中の酸素成分とガラス素材が反応することに
起因するものと考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金型とガラ
ス素材との融着を長期間防止できる、離型性および耐久
性に優れた金型保護膜の製造方法を提供することを目的
とする。
ス素材との融着を長期間防止できる、離型性および耐久
性に優れた金型保護膜の製造方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、水素を含む雰
囲気下でＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜するこ
とを特徴とする金型保護膜の製造方法に関する。
囲気下でＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜するこ
とを特徴とする金型保護膜の製造方法に関する。
【０００９】本発明は、このように水素を含む雰囲気下
でＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜することによ
り、カソード近傍の高密度プラズマ領域で励起された水
素を保護膜中に含有させ、当該保護膜中の酸素原子含有
濃度を低減せしめ、加圧成形時の酸素成分とガラス素材
との反応を防止し、融着を長期間にわたって回避しよう
とするものである。
でＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜することによ
り、カソード近傍の高密度プラズマ領域で励起された水
素を保護膜中に含有させ、当該保護膜中の酸素原子含有
濃度を低減せしめ、加圧成形時の酸素成分とガラス素材
との反応を防止し、融着を長期間にわたって回避しよう
とするものである。
【００１０】本発明の方法において採用されるＲＦマグ
ネトロンスパッタ法とはＲＦスパッタ法を改良した方法
であり、詳しくは、カソードにマグネットを内蔵してカ
ソード近傍のプラズマ密度を向上させたものである。こ
のように、従来からのＲＦスパッタ法におけるプラズマ
領域に磁界をかけることにより、比較的高い真空度にお
いても安定な放電がなされ、スパッタ効率も向上する。
本発明の方法においてＲＦマグネトロンスパッタ法を採
用することによる他の利点としては、成膜速度が速いこ
と、得られる膜中に不純物が混入しにくいこと、スパッ
タガス以外のガスを含む混合ガスを用いることによりス
パッタガス以外のガスを含む膜が容易に得られること、
充填密度の高い膜が得られること、および基板との密着
性が良いこと等が挙げられる。なお、ＲＦマグネトロン
スパッタ装置においては上記利点を実際に提供できるよ
う、一般に１００ガウス以上のマグネットが使用され
る。
ネトロンスパッタ法とはＲＦスパッタ法を改良した方法
であり、詳しくは、カソードにマグネットを内蔵してカ
ソード近傍のプラズマ密度を向上させたものである。こ
のように、従来からのＲＦスパッタ法におけるプラズマ
領域に磁界をかけることにより、比較的高い真空度にお
いても安定な放電がなされ、スパッタ効率も向上する。
本発明の方法においてＲＦマグネトロンスパッタ法を採
用することによる他の利点としては、成膜速度が速いこ
と、得られる膜中に不純物が混入しにくいこと、スパッ
タガス以外のガスを含む混合ガスを用いることによりス
パッタガス以外のガスを含む膜が容易に得られること、
充填密度の高い膜が得られること、および基板との密着
性が良いこと等が挙げられる。なお、ＲＦマグネトロン
スパッタ装置においては上記利点を実際に提供できるよ
う、一般に１００ガウス以上のマグネットが使用され
る。
【００１１】具体的には、本発明において成膜は、成膜
真空度０.００８〜０.０００３Ｔｏｒｒ、好ましくは
０.００６〜０.０００７Ｔｏｒｒの水素を含む雰囲気下
で放電させて行われる。成膜真空度が０.００８Ｔｏｒ
ｒより低いと本発明の効果が得られないおそれがあり、
すなわち保護膜中の酸素原子含有濃度を有意に低減せし
めることが不十分となって融着が比較的起こり易くな
り、離型性および耐久性に問題が生じるおそれがある。
一方、０.０００３Ｔｏｒｒより高いと安定な放電が行
われにくくなり、本発明の方法の実施に支障をきたすお
それがある。
真空度０.００８〜０.０００３Ｔｏｒｒ、好ましくは
０.００６〜０.０００７Ｔｏｒｒの水素を含む雰囲気下
で放電させて行われる。成膜真空度が０.００８Ｔｏｒ
ｒより低いと本発明の効果が得られないおそれがあり、
すなわち保護膜中の酸素原子含有濃度を有意に低減せし
めることが不十分となって融着が比較的起こり易くな
り、離型性および耐久性に問題が生じるおそれがある。
一方、０.０００３Ｔｏｒｒより高いと安定な放電が行
われにくくなり、本発明の方法の実施に支障をきたすお
それがある。
【００１２】「水素を含む雰囲気」とは水素混合割合が
５〜３０体積％、好ましくは１０〜２０体積％になるよ
うに、水素をスパッタガス中に混合した混合ガスを導入
して形成された雰囲気を意味し、水素の代わりにアンモ
ニアを用いてもよく、窒素化合物の窒化を促すために窒
素が混合ガス中、１０〜７０体積％混合されていてもよ
い。水素またはアンモニアの混合割合が５体積％未満で
は得られる保護膜中への水素の含有が達成されないか、
またはその含有濃度が極端に低くなり本発明の効果が得
られないおそれがある。一方、３０体積％を越えると膜
中にとり込まれなかった水素が排気系を通じて外部に放
出され、引火爆発の危険性が生じる。このように水素を
含む雰囲気下で成膜を行うことにより膜中に水素が取り
込まれ、本発明の目的が達成される。なお、スパッタガ
スとしては従来からスパッタガスとして使用されている
不活性ガスを使用することができ、この中でもアルゴン
ガスを用いることが好ましい。
５〜３０体積％、好ましくは１０〜２０体積％になるよ
うに、水素をスパッタガス中に混合した混合ガスを導入
して形成された雰囲気を意味し、水素の代わりにアンモ
ニアを用いてもよく、窒素化合物の窒化を促すために窒
素が混合ガス中、１０〜７０体積％混合されていてもよ
い。水素またはアンモニアの混合割合が５体積％未満で
は得られる保護膜中への水素の含有が達成されないか、
またはその含有濃度が極端に低くなり本発明の効果が得
られないおそれがある。一方、３０体積％を越えると膜
中にとり込まれなかった水素が排気系を通じて外部に放
出され、引火爆発の危険性が生じる。このように水素を
含む雰囲気下で成膜を行うことにより膜中に水素が取り
込まれ、本発明の目的が達成される。なお、スパッタガ
スとしては従来からスパッタガスとして使用されている
不活性ガスを使用することができ、この中でもアルゴン
ガスを用いることが好ましい。
【００１３】また、成膜時の基板温度は３００〜８５０
℃、好ましくは４５０〜７００℃で行われる。当該温度
は高いほど基板である金型母材との密着性に優れ、成膜
時の熱履歴に対する耐久性が向上するが、必要以上に高
くすると金型母材の表面が荒れたり、変質したり、場合
によっては溶けてしまうため、これらを考慮する必要が
ある。一方、当該温度が低すぎると成膜時に膜剥がれが
起こり易くなる。従って、得られた保護膜を有する金型
を用いてガラス素材を成形する際の成形温度に対して±
２００℃以内である上記範囲が有効である。
℃、好ましくは４５０〜７００℃で行われる。当該温度
は高いほど基板である金型母材との密着性に優れ、成膜
時の熱履歴に対する耐久性が向上するが、必要以上に高
くすると金型母材の表面が荒れたり、変質したり、場合
によっては溶けてしまうため、これらを考慮する必要が
ある。一方、当該温度が低すぎると成膜時に膜剥がれが
起こり易くなる。従って、得られた保護膜を有する金型
を用いてガラス素材を成形する際の成形温度に対して±
２００℃以内である上記範囲が有効である。
【００１４】本発明において用いられる保護膜材料、す
なわちＲＦマグネトロンスパッタ法による成膜において
使用されるターゲット材料としては、従来から金型の保
護膜材料として用いられ、水素原子を含有させることの
できる材料であれば特に制限されることはなく、そのよ
うなものとして例えば、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＣｒＮ
等の窒素化合物が挙げられる。中でもＢＮ、ＡｌＮ、Ｔ
ｉＮが好ましく用いられる。
なわちＲＦマグネトロンスパッタ法による成膜において
使用されるターゲット材料としては、従来から金型の保
護膜材料として用いられ、水素原子を含有させることの
できる材料であれば特に制限されることはなく、そのよ
うなものとして例えば、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＣｒＮ
等の窒素化合物が挙げられる。中でもＢＮ、ＡｌＮ、Ｔ
ｉＮが好ましく用いられる。
【００１５】本発明の方法を適用し得る金型材料として
は、研磨または研削等によって光学鏡面が得られ、硬質
性および耐熱性に優れた材料であれば特に制限されるこ
とはなく、例えば、超硬、炭化珪素、チッ化珪素、ステ
ンレス３０４等が用いられる。本発明の方法により保護
膜を形成するにあたっては、これらの材料からなる金型
母材におけるガラス素材との接触面は所望の面精度を有
していることが好ましい。
は、研磨または研削等によって光学鏡面が得られ、硬質
性および耐熱性に優れた材料であれば特に制限されるこ
とはなく、例えば、超硬、炭化珪素、チッ化珪素、ステ
ンレス３０４等が用いられる。本発明の方法により保護
膜を形成するにあたっては、これらの材料からなる金型
母材におけるガラス素材との接触面は所望の面精度を有
していることが好ましい。
【００１６】以上の本発明の方法を採用して金型に保護
膜を形成する際の手順は公知のＲＦスパッタ法を行う場
合と同様である。以下、図１（ａ）を用いて詳しく説明
する。なお、従来からのスパッタ装置との差異を明確に
すべく参考のためにＲＦスパッタ装置を図１（ｂ）とし
て示す。まず、表面を鏡面研磨して十分に洗浄した金型
母材１を基板ホルダー２にセットしてヒーター５により
３００〜８５０℃まで加熱しながら真空チャンバー３内
を１０-7Ｔｏｒｒオーダーまで排気した後、水素および
不活性ガスからなる上記の混合ガスを上記成膜真空度ま
で導入する。その後、マグネトロンカソード４と基板ホ
ルダー２の間の距離を５〜２０ｃｍ、好ましくは７〜１
５ｃｍに設定し、出力５０〜５００Ｗ、好ましくは１０
０〜３００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚ±０．０５％Ｍ
Ｈｚで３〜３０分間、好ましくは５〜２０分間スパッタ
リングを行い、金型表面に保護膜を形成する。なお、当
該ＲＦマグネトロンスパッタ装置内において、マグネト
ロンカソード４は前述の保護膜材料からなるターゲット
６およびマグネット９からなり、当該カソードと基板ホ
ルダーとの間にはプラズマ領域７を有しており、そのカ
ソード近傍はマグネット９由来の磁力線１１によってプ
ラズマ密度が高くなっている。以上の手順終了後、系中
のガスは排気系８へと排気される。
膜を形成する際の手順は公知のＲＦスパッタ法を行う場
合と同様である。以下、図１（ａ）を用いて詳しく説明
する。なお、従来からのスパッタ装置との差異を明確に
すべく参考のためにＲＦスパッタ装置を図１（ｂ）とし
て示す。まず、表面を鏡面研磨して十分に洗浄した金型
母材１を基板ホルダー２にセットしてヒーター５により
３００〜８５０℃まで加熱しながら真空チャンバー３内
を１０-7Ｔｏｒｒオーダーまで排気した後、水素および
不活性ガスからなる上記の混合ガスを上記成膜真空度ま
で導入する。その後、マグネトロンカソード４と基板ホ
ルダー２の間の距離を５〜２０ｃｍ、好ましくは７〜１
５ｃｍに設定し、出力５０〜５００Ｗ、好ましくは１０
０〜３００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚ±０．０５％Ｍ
Ｈｚで３〜３０分間、好ましくは５〜２０分間スパッタ
リングを行い、金型表面に保護膜を形成する。なお、当
該ＲＦマグネトロンスパッタ装置内において、マグネト
ロンカソード４は前述の保護膜材料からなるターゲット
６およびマグネット９からなり、当該カソードと基板ホ
ルダーとの間にはプラズマ領域７を有しており、そのカ
ソード近傍はマグネット９由来の磁力線１１によってプ
ラズマ密度が高くなっている。以上の手順終了後、系中
のガスは排気系８へと排気される。
【００１７】このようにして形成された金型保護膜中に
は水素原子が含まれている。すなわち水素原子が窒素化
合物の化学構造中に化学的に結合して存在している。こ
のように水素原子は化学的に結合した状態で保護膜中に
含有されることに起因して、保護膜中に含有される酸素
原子濃度が有意に低減し、本発明の効果が達成されると
考えられる。
は水素原子が含まれている。すなわち水素原子が窒素化
合物の化学構造中に化学的に結合して存在している。こ
のように水素原子は化学的に結合した状態で保護膜中に
含有されることに起因して、保護膜中に含有される酸素
原子濃度が有意に低減し、本発明の効果が達成されると
考えられる。
【００１８】金型保護膜中に含有される水素原子の含有
濃度は好ましくは０.０５〜１０％、さらに好ましくは
０.５〜５％である。０.０５％より少ないと酸素原子含
有濃度を有意に低減せしめることが不十分となって融着
が比較的起こり易くなり、離型性および耐久性に問題が
生じるおそれがある。一方、１０％より多いと加熱成形
時の水素欠乏をまねき、膜が粗になって金型からはがれ
やすくなる。なお、本明細書中における保護膜中の水素
原子含有濃度はＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光
法）により測定されており、主としてＮ−Ｈの結合によ
る３２００ｃｍ-1付近の吸収強度より、下記の式にそれ
ぞれの数値を代入して算出することにより得られる値で
あり、その単位「％」は「原子％」を意味し、膜を構成
する全原子に対する割合をいう。
濃度は好ましくは０.０５〜１０％、さらに好ましくは
０.５〜５％である。０.０５％より少ないと酸素原子含
有濃度を有意に低減せしめることが不十分となって融着
が比較的起こり易くなり、離型性および耐久性に問題が
生じるおそれがある。一方、１０％より多いと加熱成形
時の水素欠乏をまねき、膜が粗になって金型からはがれ
やすくなる。なお、本明細書中における保護膜中の水素
原子含有濃度はＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光
法）により測定されており、主としてＮ−Ｈの結合によ
る３２００ｃｍ-1付近の吸収強度より、下記の式にそれ
ぞれの数値を代入して算出することにより得られる値で
あり、その単位「％」は「原子％」を意味し、膜を構成
する全原子に対する割合をいう。
【００１９】
【数１】
【００２０】また、金型保護膜中に含有される酸素原子
の含有濃度は好ましくは１０％以下、さらに好ましくは
８％以下である。１０％を越えると、加圧成形時におけ
る当該保護膜中の酸素成分のガラス成分との反応による
融着の発生が比較的起こり易くなり、耐久性に問題が生
じるおそれがある。本発明の金型保護膜中に含有される
その他の成分の含有濃度は保護膜材料としての窒素化合
物に依存する。なお、本明細書中における保護膜中の水
素原子以外の成分の含有濃度はオージェ分析法により測
定される値を示しており、その単位「％」は「原子％」
を意味し、膜を構成する全原子に対する割合をいう。
の含有濃度は好ましくは１０％以下、さらに好ましくは
８％以下である。１０％を越えると、加圧成形時におけ
る当該保護膜中の酸素成分のガラス成分との反応による
融着の発生が比較的起こり易くなり、耐久性に問題が生
じるおそれがある。本発明の金型保護膜中に含有される
その他の成分の含有濃度は保護膜材料としての窒素化合
物に依存する。なお、本明細書中における保護膜中の水
素原子以外の成分の含有濃度はオージェ分析法により測
定される値を示しており、その単位「％」は「原子％」
を意味し、膜を構成する全原子に対する割合をいう。
【００２１】また、本発明の方法により形成される金型
保護膜の膜厚については、従来と同様の値を採用すれば
よく、５００〜１００００Å、好ましくは１０００〜５
０００Åが適当であり、５００Åより薄いと金型の離型
性、耐久性等を向上させる保護膜としての機能が発揮さ
れにくくなり、また１００００Åより厚いと膜応力によ
り、金型母材からの膜はくりが起こりやすくなる。本発
明を以下の実施例によりさらに詳しく説明する。
保護膜の膜厚については、従来と同様の値を採用すれば
よく、５００〜１００００Å、好ましくは１０００〜５
０００Åが適当であり、５００Åより薄いと金型の離型
性、耐久性等を向上させる保護膜としての機能が発揮さ
れにくくなり、また１００００Åより厚いと膜応力によ
り、金型母材からの膜はくりが起こりやすくなる。本発
明を以下の実施例によりさらに詳しく説明する。
【００２２】
【実施例】実施例１ 金型母材として超硬を用い、これに、図１（ａ）に示す
ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて以下のようにし
て金型保護膜を形成した。なお、ＲＦマグネトロンスパ
ッタ法におけるターゲットとしてはＡｌＮを、スパッタ
ガスとしてはアルゴン８０％および水素２０％からなる
混合ガスを用いた。
ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて以下のようにし
て金型保護膜を形成した。なお、ＲＦマグネトロンスパ
ッタ法におけるターゲットとしてはＡｌＮを、スパッタ
ガスとしてはアルゴン８０％および水素２０％からなる
混合ガスを用いた。
【００２３】まず、表面を鏡面研磨して十分に洗浄した
金型母材（１）を基板ホルダー（２）にセットして７０
０℃まで加熱しながら真空チャンバー（３）内を２×１
０-7Ｔｏｒｒまで排気した後、上記混合ガスを０.００
０５Ｔｏｒｒまで導入した。その後、排気バルブを調節
して０.００５Ｔｏｒｒにし、マグネトロンカソード
（４）と基板ホルダー（２）の間の距離を１０ｃｍに設
定して、出力３００Ｗ、周波数１３.５６ＭＨｚで６０
分間スパッタリングを行い、金型表面に膜厚３０００Å
のＡｌＮ保護膜を形成した。
金型母材（１）を基板ホルダー（２）にセットして７０
０℃まで加熱しながら真空チャンバー（３）内を２×１
０-7Ｔｏｒｒまで排気した後、上記混合ガスを０.００
０５Ｔｏｒｒまで導入した。その後、排気バルブを調節
して０.００５Ｔｏｒｒにし、マグネトロンカソード
（４）と基板ホルダー（２）の間の距離を１０ｃｍに設
定して、出力３００Ｗ、周波数１３.５６ＭＨｚで６０
分間スパッタリングを行い、金型表面に膜厚３０００Å
のＡｌＮ保護膜を形成した。
【００２４】この保護膜中の水素含有濃度をＦＴ−ＩＲ
分析法により測定したところ、３.４％であり、アルミ
ニウムと水素、アルミニウムと窒素、および窒素と水
素、それぞれの結合が確認された。さらに、オージェ分
析法により残りの膜組成を分析したところ、それぞれの
濃度はアルミニウム４６.５％、窒素４６.７％、酸素
３.４％であった。
分析法により測定したところ、３.４％であり、アルミ
ニウムと水素、アルミニウムと窒素、および窒素と水
素、それぞれの結合が確認された。さらに、オージェ分
析法により残りの膜組成を分析したところ、それぞれの
濃度はアルミニウム４６.５％、窒素４６.７％、酸素
３.４％であった。
【００２５】比較例１ スパッタガスとしてアルゴン１００％ガスを用いたこと
以外、実施例１と同様にして、金型表面に膜厚３０００
ÅのＡｌＮ保護膜を形成した。
以外、実施例１と同様にして、金型表面に膜厚３０００
ÅのＡｌＮ保護膜を形成した。
【００２６】この保護膜中の水素原子含有濃度をＦＴ−
ＩＲ分析法により測定したところ、水素は検出されず、
アルミニウムと窒素の結合だけが確認された。さらに、
オージェ分析法により残りの膜組成を分析したところ、
それぞれの濃度はアルミニウム４３.５％、窒素４５.７
％、酸素１０.８％であった。
ＩＲ分析法により測定したところ、水素は検出されず、
アルミニウムと窒素の結合だけが確認された。さらに、
オージェ分析法により残りの膜組成を分析したところ、
それぞれの濃度はアルミニウム４３.５％、窒素４５.７
％、酸素１０.８％であった。
【００２７】比較例２ 図１（ａ）に示すＲＦマグネトロンスパッタ装置のマグ
ネトロンカソードからマグネットを取り除いたカソード
を用いた図１（ｂ）に示すＲＦスパッタ装置を用いて成
膜を行ったこと、それに伴って成膜時の真空チャンバー
内の成膜真空度を０.１Ｔｏｒｒに調節したこと、およ
び成膜時の基板温度を７００℃にしたこと以外、実施例
１と同様にして、金型表面に膜厚３０００ÅのＡｌＮ保
護膜を形成した。
ネトロンカソードからマグネットを取り除いたカソード
を用いた図１（ｂ）に示すＲＦスパッタ装置を用いて成
膜を行ったこと、それに伴って成膜時の真空チャンバー
内の成膜真空度を０.１Ｔｏｒｒに調節したこと、およ
び成膜時の基板温度を７００℃にしたこと以外、実施例
１と同様にして、金型表面に膜厚３０００ÅのＡｌＮ保
護膜を形成した。
【００２８】この保護膜中の水素原子含有濃度をＦＴ−
ＩＲ分析法により測定したところ、水素は検出されず、
アルミニウムと窒素の結合だけが確認された。さらに、
オージェ分析法により残りの膜組成を分析したところ、
それぞれの濃度はアルミニウム４２.５％、窒素４０.７
％、酸素１６.８％であった。
ＩＲ分析法により測定したところ、水素は検出されず、
アルミニウムと窒素の結合だけが確認された。さらに、
オージェ分析法により残りの膜組成を分析したところ、
それぞれの濃度はアルミニウム４２.５％、窒素４０.７
％、酸素１６.８％であった。
【００２９】（評価）実施例１および比較例１および２
で得られた保護膜を有する金型を用いて、窒素雰囲気
下、成形温度６９０℃でリヒートプレス法による加圧成
形（圧力５０ｋｇ／ｃｍ2、加圧時間３０秒）を繰り返
し行った。ガラス素材としてはシリカホウ酸ランタン系
ガラス（転移点：６３２℃）を用いた。その結果、以下
の表１に示すショット数において、初めてそれぞれの金
型とガラスとの間で融着が発生したことが目視により確
認された。実施例１で得られた金型、すなわち水素ガス
を含む混合ガス雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッタ法
により形成された保護膜を有する金型はガラスと融着し
にくく離型性が良く、耐久性に優れていることが明らか
となった。
で得られた保護膜を有する金型を用いて、窒素雰囲気
下、成形温度６９０℃でリヒートプレス法による加圧成
形（圧力５０ｋｇ／ｃｍ2、加圧時間３０秒）を繰り返
し行った。ガラス素材としてはシリカホウ酸ランタン系
ガラス（転移点：６３２℃）を用いた。その結果、以下
の表１に示すショット数において、初めてそれぞれの金
型とガラスとの間で融着が発生したことが目視により確
認された。実施例１で得られた金型、すなわち水素ガス
を含む混合ガス雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッタ法
により形成された保護膜を有する金型はガラスと融着し
にくく離型性が良く、耐久性に優れていることが明らか
となった。
【００３０】
【表１】
【００３１】実施例２ 金型母材として炭化珪素を用い、これに、図１（ａ）に
示すＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて以下のよう
にして金型保護膜を形成した。なお、ＲＦマグネトロン
スパッタ法におけるターゲットとしてはＴｉＮを、スパ
ッタガスとしてはアルゴン７０％、水素１０％および窒
素２０％からなる混合ガスを用いた。
示すＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて以下のよう
にして金型保護膜を形成した。なお、ＲＦマグネトロン
スパッタ法におけるターゲットとしてはＴｉＮを、スパ
ッタガスとしてはアルゴン７０％、水素１０％および窒
素２０％からなる混合ガスを用いた。
【００３２】まず、表面を鏡面研磨して十分に洗浄した
金型母材（１）を基板ホルダー（２）にセットして４５
０℃まで加熱しながら真空チャンバー（３）内を２×１
０-7Ｔｏｒｒまで排気した後、上記混合ガスを０.００
０３Ｔｏｒｒまで導入した。その後、排気バルブを調節
して０.０００８Ｔｏｒｒにし、マグネトロンカソード
（４）と基板ホルダー（２）の間の距離を１２ｃｍに設
定して、出力２００Ｗ、周波数１３.５６ＭＨｚで６０
分間スパッタリングを行い、金型表面に膜厚１５００Å
のＴｉＮ保護膜を形成した。
金型母材（１）を基板ホルダー（２）にセットして４５
０℃まで加熱しながら真空チャンバー（３）内を２×１
０-7Ｔｏｒｒまで排気した後、上記混合ガスを０.００
０３Ｔｏｒｒまで導入した。その後、排気バルブを調節
して０.０００８Ｔｏｒｒにし、マグネトロンカソード
（４）と基板ホルダー（２）の間の距離を１２ｃｍに設
定して、出力２００Ｗ、周波数１３.５６ＭＨｚで６０
分間スパッタリングを行い、金型表面に膜厚１５００Å
のＴｉＮ保護膜を形成した。
【００３３】この保護膜中の水素含有濃度をＦＴ−ＩＲ
分析法により測定したところ、１.４％であり、チタン
と水素、チタンと窒素、および窒素と水素、それぞれの
結合が確認された。さらに、オージェ分析法により残り
の膜組成を分析したところ、それぞれの濃度はチタン４
６.７％、窒素４６.２％、酸素５.７％であった。
分析法により測定したところ、１.４％であり、チタン
と水素、チタンと窒素、および窒素と水素、それぞれの
結合が確認された。さらに、オージェ分析法により残り
の膜組成を分析したところ、それぞれの濃度はチタン４
６.７％、窒素４６.２％、酸素５.７％であった。
【００３４】比較例３ 図１（ａ）に示すＲＦマグネトロンスパッタ装置のマグ
ネトロンカソードからマグネットを取り除いたカソード
を用いた図１（ｂ）に示すＲＦスパッタ装置を用いて成
膜を行ったこと、およびそれに伴って成膜時の真空チャ
ンバー内の成膜真空度を０.０８Ｔｏｒｒに調節したこ
と以外、実施例２と同様にして、金型表面に膜厚１５０
０ÅのＴｉＮ保護膜を形成した。
ネトロンカソードからマグネットを取り除いたカソード
を用いた図１（ｂ）に示すＲＦスパッタ装置を用いて成
膜を行ったこと、およびそれに伴って成膜時の真空チャ
ンバー内の成膜真空度を０.０８Ｔｏｒｒに調節したこ
と以外、実施例２と同様にして、金型表面に膜厚１５０
０ÅのＴｉＮ保護膜を形成した。
【００３５】この保護膜中の水素原子含有濃度をＦＴ−
ＩＲ分析法により測定したところ、水素は検出されず、
チタンと窒素の結合だけが確認された。さらに、オージ
ェ分析法により残りの膜組成を分析したところ、それぞ
れの濃度はチタン４７.２％、窒素３８.７％、酸素１
４.１％であった。
ＩＲ分析法により測定したところ、水素は検出されず、
チタンと窒素の結合だけが確認された。さらに、オージ
ェ分析法により残りの膜組成を分析したところ、それぞ
れの濃度はチタン４７.２％、窒素３８.７％、酸素１
４.１％であった。
【００３６】（評価）実施例２および比較例３で得られ
た保護膜を有する金型を用いて、窒素雰囲気下、成形温
度５００℃でリヒートプレス法による加圧成形（圧力３
０ｋｇ／ｃｍ2、加圧時間２０秒）を繰り返し行った。
ガラス素材としてはシリカ鉛系ガラス（転移点：４４３
℃）を用いた。実施例２で得られた金型、すなわち水素
ガスを含む混合ガス雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッ
タ法により形成された保護膜を有する金型はガラスと融
着しにくく離型性が良く、耐久性に優れていることが明
らかとなった。
た保護膜を有する金型を用いて、窒素雰囲気下、成形温
度５００℃でリヒートプレス法による加圧成形（圧力３
０ｋｇ／ｃｍ2、加圧時間２０秒）を繰り返し行った。
ガラス素材としてはシリカ鉛系ガラス（転移点：４４３
℃）を用いた。実施例２で得られた金型、すなわち水素
ガスを含む混合ガス雰囲気下でＲＦマグネトロンスパッ
タ法により形成された保護膜を有する金型はガラスと融
着しにくく離型性が良く、耐久性に優れていることが明
らかとなった。
【００３７】
【表２】
【００３８】
【発明の効果】本発明による金型保護膜の製造方法によ
り、金型保護膜中の含有酸素が有意に減少した保護膜を
容易に形成できる。また、本発明の方法によって金型保
護膜を形成された金型はガラスと融着しにくく離型性が
良く、耐久性にも優れている。さらに、本発明の方法は
経済性、生産性にも優れている。
り、金型保護膜中の含有酸素が有意に減少した保護膜を
容易に形成できる。また、本発明の方法によって金型保
護膜を形成された金型はガラスと融着しにくく離型性が
良く、耐久性にも優れている。さらに、本発明の方法は
経済性、生産性にも優れている。
【図１】 （ａ）はＲＦマグネトロンスパッタ装置の概
略図を示し、（ｂ）はＲＦスパッタ装置の概略図を示
す。
略図を示し、（ｂ）はＲＦスパッタ装置の概略図を示
す。
１：金型母材、２：基板ホルダー、３：真空チャンバ
ー、４：マグネトロンカソード、５：ヒーター、６：タ
ーゲット、７：プラズマ領域、８：排気系、９：内蔵マ
グネット、１０：カソード、１１：磁力線
ー、４：マグネトロンカソード、５：ヒーター、６：タ
ーゲット、７：プラズマ領域、８：排気系、９：内蔵マ
グネット、１０：カソード、１１：磁力線
Claims (5)
- 【請求項１】 水素を含む雰囲気下でＲＦマグネトロン
スパッタ法により成膜することを特徴とする金型保護膜
の製造方法。 - 【請求項２】 雰囲気中の水素混合割合が５〜３０体積
％であることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 成膜時の成膜真空度が０.００８〜０.０
００３Ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項１または
２記載の方法。 - 【請求項４】 成膜時の基板温度が３００〜８５０℃で
あることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の方
法。 - 【請求項５】 ＲＦマグネトロンスパッタ法におけるタ
ーゲット材料がＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＣｒＮからなる
群から選択されることを特徴とする請求項１〜４いずれ
かに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19586997A JPH1143334A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 金型保護膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19586997A JPH1143334A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 金型保護膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1143334A true JPH1143334A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16348350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19586997A Pending JPH1143334A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 金型保護膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1143334A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011168848A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Nagaoka Univ Of Technology | 窒化ホウ素皮膜 |
| WO2012027132A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Corning Incorporated | Glass-forming tools and methods |
| WO2015087742A1 (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-18 | Hoya株式会社 | 研磨用ガラス光学素子ブランク用成形型、並びに、研磨用ガラス光学素子ブランクおよび光学素子の製造方法 |
| CN107924802A (zh) * | 2015-08-24 | 2018-04-17 | 应用材料公司 | 用于真空溅射沉积的设备及其方法 |
| JP2020143374A (ja) * | 2020-05-18 | 2020-09-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 真空スパッタ堆積のための装置及びその方法 |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP19586997A patent/JPH1143334A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011168848A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Nagaoka Univ Of Technology | 窒化ホウ素皮膜 |
| WO2012027132A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Corning Incorporated | Glass-forming tools and methods |
| CN103068751A (zh) * | 2010-08-24 | 2013-04-24 | 康宁股份有限公司 | 玻璃成形工具和方法 |
| US8887532B2 (en) | 2010-08-24 | 2014-11-18 | Corning Incorporated | Glass-forming tools and methods |
| CN103068751B (zh) * | 2010-08-24 | 2015-09-30 | 康宁股份有限公司 | 玻璃成形工具和方法 |
| US9586849B2 (en) | 2010-08-24 | 2017-03-07 | Corning Incorporated | Glass-forming tools and methods |
| WO2015087742A1 (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-18 | Hoya株式会社 | 研磨用ガラス光学素子ブランク用成形型、並びに、研磨用ガラス光学素子ブランクおよび光学素子の製造方法 |
| CN107924802A (zh) * | 2015-08-24 | 2018-04-17 | 应用材料公司 | 用于真空溅射沉积的设备及其方法 |
| JP2020143374A (ja) * | 2020-05-18 | 2020-09-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 真空スパッタ堆積のための装置及びその方法 |
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