JPS59214623A - プラスチック成形用鋳型の製造方法 - Google Patents
プラスチック成形用鋳型の製造方法Info
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- JPS59214623A JPS59214623A JP8864283A JP8864283A JPS59214623A JP S59214623 A JPS59214623 A JP S59214623A JP 8864283 A JP8864283 A JP 8864283A JP 8864283 A JP8864283 A JP 8864283A JP S59214623 A JPS59214623 A JP S59214623A
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- Japan
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- mold
- resist
- pattern
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
- G11B7/261—Preparing a master, e.g. exposing photoresist, electroforming
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、光学式情報記録体（ビデオディスク、光メモ
リ−ディスク、デジタルオーディオディスク）や位相型
フレネルゾーンプレートレンズのような微細パターンを
有するプラスチック製光学製品を大量生産するための成
形用鋳型に関する。
リ−ディスク、デジタルオーディオディスク）や位相型
フレネルゾーンプレートレンズのような微細パターンを
有するプラスチック製光学製品を大量生産するための成
形用鋳型に関する。
（発明の背景）
光学式ビデオディスク、光メモリ−ディスク、デジタル
オーディオディスク、位相型フレネルゾーンプレートレ
ンズなどのような光学製品は、光学的面積度を有する基
準面に対し、微細なパターン（例えば線巾０４〜２００
μｍ１深さ１０〜２０００ｎｍ）が刻印されている。従
って、このような微細パターンを有する光学製品をプラ
スチックで大量に生産しようとすれば、同一レベルの微
細パターンを有する金型ないし鋳型を用意しなければな
らない。
オーディオディスク、位相型フレネルゾーンプレートレ
ンズなどのような光学製品は、光学的面積度を有する基
準面に対し、微細なパターン（例えば線巾０４〜２００
μｍ１深さ１０〜２０００ｎｍ）が刻印されている。従
って、このような微細パターンを有する光学製品をプラ
スチックで大量に生産しようとすれば、同一レベルの微
細パターンを有する金型ないし鋳型を用意しなければな
らない。
従来、この種の微細パターンを有する金型ないし鋳型は
、第１図に示す工程により作られていた。
、第１図に示す工程により作られていた。
つまり、まず光学的面精度を有する基準面を得るために
ガラス基材（１）を光学的面精度が出るまで研削、研磨
した後、ホトレジストを塗布して所望パター／を露光し
、現像し、所望のレジストパターン（２）を形成する。
ガラス基材（１）を光学的面精度が出るまで研削、研磨
した後、ホトレジストを塗布して所望パター／を露光し
、現像し、所望のレジストパターン（２）を形成する。
その上に電鋳法と呼ばれる方法でニッケルメッキを施こ
し、得られたメッキ層３ （メタルマスターと呼ばれる
）をガラス基材から剥し、このメタルマスター（３）を
金属台座（Ｂ）に固定して金型としてもよいが、メタル
マスター（３）は耐久性がない゛ので、一般にはメタル
マスター（３）を原盤として電鋳法により反転型のニッ
ケルφマず−（４）を作り、更にとのマｆ−（４）を基
に電鋳法により再反転型のニッケルーメタ／パー５ （
メタルマスターと同一型）を多数作り、このスタンパ−
（５）を金属台座（Ｂ）に固定して成形用金型としてい
る。
し、得られたメッキ層３ （メタルマスターと呼ばれる
）をガラス基材から剥し、このメタルマスター（３）を
金属台座（Ｂ）に固定して金型としてもよいが、メタル
マスター（３）は耐久性がない゛ので、一般にはメタル
マスター（３）を原盤として電鋳法により反転型のニッ
ケルφマず−（４）を作り、更にとのマｆ−（４）を基
に電鋳法により再反転型のニッケルーメタ／パー５ （
メタルマスターと同一型）を多数作り、このスタンパ−
（５）を金属台座（Ｂ）に固定して成形用金型としてい
る。
従って、従来の金型は、（イ）マスターかラマサ゛−へ
、マサ゛−からスタンパ−へと反転を繰り返して作るた
めに、転写する毎に微細パターンが崩れるので１枚のマ
スターからマサゝ−を及び１枚のマサ゛−からスタンパ
−を作れる枚数は平均して数枚であり、し７かもその数
枚の中でもパターン精度゛にバラツキがあること、（ロ
）製造工程が多く、製造に長時間を要すること、 （ハ
）微細パターンでは塵埃の付着が問題となるため、浴の
汚れの少ない電鋳装置が必要で、浴の管理も高度な管理
が要求されること、 （ニ）メタルマスター、マず−及
びスタンパ′−は、いずれも、高々数龍と薄いために、
電鋳後、剥離したときに変形したり、（ホ）剥離後、台
座に固定する際匹厚さの不揃いを修正加工しなければな
らないこと、 （へ）台座に固定するとき、メタ／パー
は薄いので相当な工夫を要するし、塵埃をはさみ込まな
いように注意しなければならないこと、（ト）ニッケル
・スタンパ−は耐久性がなく、数十枚も成形すると、精
度が低下して使用し得なくなることなどの欠点を有して
いた。
、マサ゛−からスタンパ−へと反転を繰り返して作るた
めに、転写する毎に微細パターンが崩れるので１枚のマ
スターからマサゝ−を及び１枚のマサ゛−からスタンパ
−を作れる枚数は平均して数枚であり、し７かもその数
枚の中でもパターン精度゛にバラツキがあること、（ロ
）製造工程が多く、製造に長時間を要すること、 （ハ
）微細パターンでは塵埃の付着が問題となるため、浴の
汚れの少ない電鋳装置が必要で、浴の管理も高度な管理
が要求されること、 （ニ）メタルマスター、マず−及
びスタンパ′−は、いずれも、高々数龍と薄いために、
電鋳後、剥離したときに変形したり、（ホ）剥離後、台
座に固定する際匹厚さの不揃いを修正加工しなければな
らないこと、 （へ）台座に固定するとき、メタ／パー
は薄いので相当な工夫を要するし、塵埃をはさみ込まな
いように注意しなければならないこと、（ト）ニッケル
・スタンパ−は耐久性がなく、数十枚も成形すると、精
度が低下して使用し得なくなることなどの欠点を有して
いた。
（発明の目的）
従って、本発明の目的は、これらの欠点を有さす、特例
製造工程が少なく、耐久性に秀れたプラスチック微細パ
ターン成形用鋳型を提供することにある。
製造工程が少なく、耐久性に秀れたプラスチック微細パ
ターン成形用鋳型を提供することにある。
（発明の概要）
そのため、本発明者らは、直接鋳型を製造することを目
標とし、まず必要な鋳型材料について研料としてガラス
、シリコン及び石英の３種を選出した。次にこれらの母
材に微細パターンを刻印する方法としてホトエツチング
技術を選択した。エツチングには湿式（ウェット）と乾
式（ドライ）の２種があるが、湿式は等方向なエツチン
グなのでレジストパターンからの寸法シフトがあり、基
準面方向の寸法精度が出せないこと、特にミクロ７前後
の微細パターンでミクロン以上の深さにエツチングする
には、方向性のある乾式を採用せざるを得ないことを知
った。
標とし、まず必要な鋳型材料について研料としてガラス
、シリコン及び石英の３種を選出した。次にこれらの母
材に微細パターンを刻印する方法としてホトエツチング
技術を選択した。エツチングには湿式（ウェット）と乾
式（ドライ）の２種があるが、湿式は等方向なエツチン
グなのでレジストパターンからの寸法シフトがあり、基
準面方向の寸法精度が出せないこと、特にミクロ７前後
の微細パターンでミクロン以上の深さにエツチングする
には、方向性のある乾式を採用せざるを得ないことを知
った。
しかしながら、選出した前記３種の材料のうちガラスは
、 （イ）ドライエツチングの速度が遅く、所望の深さ
にエツチングされる前にレジストパターンが先にエツチ
ングされて消失してし７まうので深いエツチングができ
ないこと、及び（ロ）鋳型として機械的強度が十分でな
いことから、不適当であることを知った。
、 （イ）ドライエツチングの速度が遅く、所望の深さ
にエツチングされる前にレジストパターンが先にエツチ
ングされて消失してし７まうので深いエツチングができ
ないこと、及び（ロ）鋳型として機械的強度が十分でな
いことから、不適当であることを知った。
従って、本発明は、結晶状又は非晶質シリコン又は石英
からなる母材の光学的面精度を有する表面に、所望のレ
ジストパターンを形成した後、ドライエツチングを行な
い、次いで前記レジストを除去して得られるプラスチッ
クの微細パターン成形用鋳型を提供する。
からなる母材の光学的面精度を有する表面に、所望のレ
ジストパターンを形成した後、ドライエツチングを行な
い、次いで前記レジストを除去して得られるプラスチッ
クの微細パターン成形用鋳型を提供する。
以下、本発明の鋳型の製造工程を第２図に従い説明する
。
。
母材（２１）は、シリコン単結晶、非晶質シリコン、水
晶及び溶融石英の４種の中から選択するが、シリコンは
石英に比べてエツチング速度が速く、その結果、深い溝
が掘れる特徴がある。
晶及び溶融石英の４種の中から選択するが、シリコンは
石英に比べてエツチング速度が速く、その結果、深い溝
が掘れる特徴がある。
そし７て、母材（２１）は、壕ず少なくとも一面を光学
的面精度を有する平面又は曲面（球面、非球面）に仕上
ける。光学的面精度は、光学製品特にレンズやプリズム
の技術分野で採用されている精密研削、研磨の技術によ
り比較的容易に得られるＯ こうして得られた高精度表面にホトレジストを均一に塗
布する。ホトレジストとしては、例えば東京応化工業（
株）製のＯＭ ＲのようなネがタイプまたはシゾＬｉ
−（５ｈｉｐｌｅｙ ）社製のＡＺ１３５０、ＡＺ１３
５０Ｊあるいは東京応化工業（株）製の０ＦＰＲなどの
ボジタイゾが使用される。次いで、使用したホトレジス
トのタイプにより、所望パターンを有するマスクまたは
所望パターンとは反転パターンを有するマスクを使用し
て露光する。また、マスクを使用せずに、レーザー光線
の細いビームを照射しながら線図を描けば、同じように
７ターン露光ができる。ビデオディスク用には、この方
法が採用される。
的面精度を有する平面又は曲面（球面、非球面）に仕上
ける。光学的面精度は、光学製品特にレンズやプリズム
の技術分野で採用されている精密研削、研磨の技術によ
り比較的容易に得られるＯ こうして得られた高精度表面にホトレジストを均一に塗
布する。ホトレジストとしては、例えば東京応化工業（
株）製のＯＭ ＲのようなネがタイプまたはシゾＬｉ
−（５ｈｉｐｌｅｙ ）社製のＡＺ１３５０、ＡＺ１３
５０Ｊあるいは東京応化工業（株）製の０ＦＰＲなどの
ボジタイゾが使用される。次いで、使用したホトレジス
トのタイプにより、所望パターンを有するマスクまたは
所望パターンとは反転パターンを有するマスクを使用し
て露光する。また、マスクを使用せずに、レーザー光線
の細いビームを照射しながら線図を描けば、同じように
７ターン露光ができる。ビデオディスク用には、この方
法が採用される。
露光後、現像すると、レゾストのタイプにより露光部分
が硬化し７て残るか又は現像液に溶解して流失し、レン
ズ）−パターン（２２）が形成される０ 次にレジストパターン（２２）の形成された母材を一ラ
イエツチングする。ドライエツチングの方法としては、
例えば円筒型Ｐライエツチング法、平行平板型ドライエ
ツチング法、イオンビームエツチング法などが挙げられ
る。
が硬化し７て残るか又は現像液に溶解して流失し、レン
ズ）−パターン（２２）が形成される０ 次にレジストパターン（２２）の形成された母材を一ラ
イエツチングする。ドライエツチングの方法としては、
例えば円筒型Ｐライエツチング法、平行平板型ドライエ
ツチング法、イオンビームエツチング法などが挙げられ
る。
ドライエツチングが終了し７たら、レジストパター／（
２２＞は溶剤で溶かして除去するか、又は０２プラズマ
中で焼却してし、まり。
２２＞は溶剤で溶かして除去するか、又は０２プラズマ
中で焼却してし、まり。
最後に洗浄、乾燥を行なうと本発明の鋳型が得られる。
こうして得られた鋳型は、光学式ビデオディスク、光メ
モリ−ディスク、デジタルオーディオディスク、位相型
フレネルゾーンプレートレンズなどの光学製品を、ＰＭ
ＭＡ、ＰＶＣ、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＣＲ
−３９ポリマーなどのプラスチックで射出成形、）０レ
ス成形する際及びそれらのグラスチックを与えるモノマ
ー又はオリゴマーから注型重合成形、紫外線硬化成形な
どにより成形する際に使用される。
モリ−ディスク、デジタルオーディオディスク、位相型
フレネルゾーンプレートレンズなどの光学製品を、ＰＭ
ＭＡ、ＰＶＣ、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＣＲ
−３９ポリマーなどのプラスチックで射出成形、）０レ
ス成形する際及びそれらのグラスチックを与えるモノマ
ー又はオリゴマーから注型重合成形、紫外線硬化成形な
どにより成形する際に使用される。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例）
本例では第３図及び第３Ａ図に示すような同心円状の位
相型フレネルゾーンプレートレンズをアクリル樹脂で射
出成形するための鋳型を製作する。
相型フレネルゾーンプレートレンズをアクリル樹脂で射
出成形するための鋳型を製作する。
このレンズの規格及び寸法は次のとおりである。
外寸（１＞は２０問、厚さくｔｏ）は１ｍｍ、有効口径
（２ｒｃ４Ｊ−）は４ｍｒｔｔｓ焦点距離（ｆ）は３０
ｍｍ。
（２ｒｃ４Ｊ−）は４ｍｒｔｔｓ焦点距離（ｆ）は３０
ｍｍ。
中央ゾーン（Ｚ）の径（２ｒｘ）は０．３ｔｒｕｎ、最
外周シー／（２）の幅は５μｎｔ、・グーン（Ｚ）の総
数は１２５本、ゾーン（Ｚ）の深さくｔ］）は８０００
Ａ、ｎ番目とｎ＋ｉ番目のゾーンの口径・比（２ｒｎ
： ２ ｒｎ＋１ ）はｆ′ｎ＝ｆ′ｎ＋１である０次
に鋳型の製造工程について説明する。
外周シー／（２）の幅は５μｎｔ、・グーン（Ｚ）の総
数は１２５本、ゾーン（Ｚ）の深さくｔ］）は８０００
Ａ、ｎ番目とｎ＋ｉ番目のゾーンの口径・比（２ｒｎ
： ２ ｒｎ＋１ ）はｆ′ｎ＝ｆ′ｎ＋１である０次
に鋳型の製造工程について説明する。
（１）まず、−辺が２ので厚さ２闘のシリコン単結晶板
を用意し、その上面を不二見研磨材社製の研磨材グラン
デツクスで研磨し、面精度ニュートンリングで２本の平
面に仕上けた０ （２）仕上げ面の上にシプレ−（Ｓｈｉｐｌｅｙ）社製
のネガ型レジスト：ＡＺ１３５０Ｊを乾燥膜厚１５μと
なるように塗布し、乾燥させた。
を用意し、その上面を不二見研磨材社製の研磨材グラン
デツクスで研磨し、面精度ニュートンリングで２本の平
面に仕上けた０ （２）仕上げ面の上にシプレ−（Ｓｈｉｐｌｅｙ）社製
のネガ型レジスト：ＡＺ１３５０Ｊを乾燥膜厚１５μと
なるように塗布し、乾燥させた。
（３）次いで、５倍の寸法の同心円状の７レネルゾー／
のパターンを有するマスクを用意し、このマスクを通し
て高圧水銀灯によシ１１５縮小投影露光した。
のパターンを有するマスクを用意し、このマスクを通し
て高圧水銀灯によシ１１５縮小投影露光した。
（４） レジスト層をシプレー社製の現像液：Ａｚデ
ベロッパーで洗浄すると、露光された部分のレジストが
溶出し、後には同心円状のフレネルゾーンのパターンを
有するレジストが残った０（５） レジストパターン
を有するシリコン板を日電アネルパ（株）製の高周波ス
バツタエツチンダ装置ＤＥＭ４５１の中に置き、Ｃｋ
４ ： ０．３ ｉ ｏ ｒｒ。
ベロッパーで洗浄すると、露光された部分のレジストが
溶出し、後には同心円状のフレネルゾーンのパターンを
有するレジストが残った０（５） レジストパターン
を有するシリコン板を日電アネルパ（株）製の高周波ス
バツタエツチンダ装置ＤＥＭ４５１の中に置き、Ｃｋ
４ ： ０．３ ｉ ｏ ｒｒ。
高周波電流入力１５０Ｗの条件下で約１０分間エツチン
グを行ない、露出している部分のシリコン板を５ｏｏｏ
Ｘの深さに削剥した。
グを行ない、露出している部分のシリコン板を５ｏｏｏ
Ｘの深さに削剥した。
（６）最後にシリコン板上に残っているレジストをア七
トンで溶解除去シ２、乾燥させることにより本発明の鋳
型を得た。
トンで溶解除去シ２、乾燥させることにより本発明の鋳
型を得た。
得られた鋳型を射出成形用金型の台座に取り付け、アク
リル樹脂を用いて第３図に示すレンズを射出成形すると
、鋳型に忠実な成形品が得られた。
リル樹脂を用いて第３図に示すレンズを射出成形すると
、鋳型に忠実な成形品が得られた。
鋳型は５万枚成形してもまだ十分に使用に耐えた。
（発明の効用）
以上の通り、本発明によれば原盤を直接成形用鋳型とし
て使用できるために、製造工程が短縮され、面倒な電鋳
工程も不用になり、転写を繰り返さないために高精度の
鋳型が得られ、しかも従来のニッケル・スタンパ−に比
べ耐久性が格段に向上する。その結果、鋳型の製造コス
トは格段に低下する。
て使用できるために、製造工程が短縮され、面倒な電鋳
工程も不用になり、転写を繰り返さないために高精度の
鋳型が得られ、しかも従来のニッケル・スタンパ−に比
べ耐久性が格段に向上する。その結果、鋳型の製造コス
トは格段に低下する。
そのほか、金属鋳型に比べ熱膨張が少ないので成形品の
離型が容易で、成形精度も高く、しかも熱伝導率が低い
ので急激な冷却がないことから内部歪のない良質な成形
品が得られる。
離型が容易で、成形精度も高く、しかも熱伝導率が低い
ので急激な冷却がないことから内部歪のない良質な成形
品が得られる。
第１図は従来の金型の製造工程の説明図である。
第２図は本発明の鋳型の製造工程の説明図である０
第３図は本発明の実施例に於ける鋳型によって成形され
るプラスチック製位相型フレネルゾーンプレートレンズ
の斜視図である。 第３Ａ図は第３図中のＸ−Ｙ矢視平面で切断して得られ
る断面の部分拡大断面図である。 （主要部分の符号の説明） ２１・・・・・・・・・母材 ２２・・・・・・・・・レジスト Ｂ・・・・・・・・・台座 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男 第１図 矛２０ （量り斉１ オ、３区 オ、３Ａ図
るプラスチック製位相型フレネルゾーンプレートレンズ
の斜視図である。 第３Ａ図は第３図中のＸ−Ｙ矢視平面で切断して得られ
る断面の部分拡大断面図である。 （主要部分の符号の説明） ２１・・・・・・・・・母材 ２２・・・・・・・・・レジスト Ｂ・・・・・・・・・台座 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男 第１図 矛２０ （量り斉１ オ、３区 オ、３Ａ図
Claims (1)
- 結晶状又、は゛非晶質のシリコン又は石英からなる母材
の光学的面精度を有する表面に所望のレジストパターン
を形成し、ドライエツチングを行ない、次いで前記レジ
ストを除去して得られることを特徴とするプラスチック
微細パターン成形用鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8864283A JPS59214623A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | プラスチック成形用鋳型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8864283A JPS59214623A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | プラスチック成形用鋳型の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4211217A Division JP2531472B2 (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | プラスチック成形用鋳型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214623A true JPS59214623A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0361565B2 JPH0361565B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=13948466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8864283A Granted JPS59214623A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | プラスチック成形用鋳型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214623A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173735A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光学デイスクの製造方法 |
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| JPH05220751A (ja) * | 1992-08-07 | 1993-08-31 | Nikon Corp | プラスチック成形用鋳型の製造方法 |
| JP2001158031A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-06-12 | Becton Dickinson & Co | 部品の製造方法及びその装置 |
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| CN103203952A (zh) * | 2012-01-16 | 2013-07-17 | 昆山允升吉光电科技有限公司 | 一种台阶模板的制作工艺 |
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| JPS54110942A (en) * | 1978-02-21 | 1979-08-30 | Sony Corp | Manufacture of mold for formation |
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-
1983
- 1983-05-20 JP JP8864283A patent/JPS59214623A/ja active Granted
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