WO2006129633A1 - 金型の製造方法及びそれにより得られた成型品 - Google Patents

金型の製造方法及びそれにより得られた成型品 Download PDF

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WO2006129633A1
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mold
pattern
machining
transferring
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Munemitsu Abe
Shozo Takamura
Satoru Shimizu
Eiji Shinohara
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Alps Electric Co., Ltd.
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    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a mold and a molded product obtained by the method, and particularly relates to a method for manufacturing a mold using photolithography and machining and a molded product obtained thereby.
  • the present invention has been made in view of the strong point, and a method for manufacturing a mold capable of easily forming a special shape, for example, a shape having a portion with a high aspect ratio, and a method obtained by the method.
  • the purpose is to provide a molded product.
  • a pattern is formed on a substrate by photolithography.
  • the mold manufacturing method of the present invention includes a step of forming a first original plate by forming a concave portion on a base, and a second step of transferring a pattern of the first original plate and having a convex portion corresponding to the concave portion.
  • the method includes a step of producing an original plate, and a step of machining a convex portion of the second original plate to produce a mold.
  • the method for producing a mold of the present invention includes a step of producing a third original plate by transferring a pattern possessed by the mold, and the third original plate is used as a mold or a mother die of the mold. I like it.
  • the third master plate cannot be machined by making it into a mother die, for example, it is machined on the bottom surface of a fine structure having a dimension equal to or smaller than the size of the blade used for machining.
  • the molded product of the present invention is characterized in that it is molded using a mold obtained from the mold or the mother mold.
  • the molded product of the present invention preferably includes a portion having a relatively high aspect ratio.
  • a first original plate is produced by forming a concave portion in a base
  • a second original plate having a convex portion corresponding to the concave portion is produced by transferring a notch of the first original plate
  • the mold is made by machining the convex part of this second original plate, it has a special shape, such as a high aspect ratio. It is possible to easily form high-precision fine irregularities and the like that are machined on the tapered surface and bottom surface of a fine structure having a size equal to or smaller than the size of a machined cutting tool.
  • Photolithography and machining have advantages and disadvantages, respectively.
  • photolithography is advantageous when performing fine patterning, large area batch processing, or special shape processing. At present, it is possible to form fine patterns with a pattern width of several tens of nanometers.
  • a wide range can be covered at once, and special shapes and aspect ratios that require the same part to be processed more than once if machined, such as a lattice shape, have an aspect ratio. Applicable to shapes exceeding 10.
  • machining is advantageous when performing machining with high dimensional accuracy and machining with small surface roughness, and machining with extremely small dimensional variation is possible.
  • the present inventors pay attention to the above-mentioned points, and complement the disadvantages of photolithography by machining by fusing fine pattern formation of photolithography and high-precision machining of machine calorie.
  • the disadvantage of processing was complemented by photolithography, and it was found that a special shape, for example, a shape having a high aspect ratio can be easily formed, and the present invention has been made.
  • the main point of the present invention is to form a first original plate by forming a concave portion on a base, and to produce a second original plate having a convex portion corresponding to the concave portion by transferring the pattern of the first original plate.
  • a mold By forming a mold by machining the convex portion of the second original plate, it is possible to easily form a special shape, for example, a shape having a high aspect ratio.
  • the mold manufacturing method includes a step of forming a pattern on a substrate by photolithography to produce a first original plate, and a step of transferring a pattern of the first original plate to produce a second original plate. And a step of machining the second original plate to produce a mold.
  • the method according to the present invention has a mechanical force reduction for a fine structure that cannot be processed with a normal cutting tool 1 (tip width is usually 100 m or more) used in machining as shown in FIG. Possible To. That is, when performing fine processing (for example, forming fine unevenness) on the tapered surface 3a and the bottom surface 3b of the recess 3 formed in the base 2 as shown in FIG. 2, the blade 1 shown in FIG. 1 is used. However, according to the method of the present invention, it is possible to produce the substrate 2 in which the taper surface 3a and the bottom surface 3b of the recess 3 are finely processed.
  • the first original plate is produced by forming the concave portion 4 in the substrate 2, and as shown in FIG. A second original plate 5 having a convex portion 5a corresponding to the concave portion 4 is produced by transferring the pattern of the original plate (concave portion 4).
  • FIG. Processing is performed to form the tapered surface 5b and the top surface 5c on the convex portion 5a. Further, the taper surface 5b and the top surface 5c are finely processed. Since these machining operations are performed on the convex portions 5a of the second original plate 5, they can be performed regardless of the size of the blade 1.
  • the substrate 2 having a desired shape as shown in FIG. 2 can be obtained by transferring the pattern (convex portion 5a) of the second original plate 5 subjected to machining to produce the third original plate. .
  • a pattern is formed on the substrate by photolithography.
  • a resist layer (not shown) is formed on the substrate 11, and the resist layer is cured by irradiating the resist layer with light through a mask having a predetermined pattern.
  • a resist layer corresponding to the pattern is formed on the substrate 11, and the substrate 11 is etched using the patterned resist layer as a mask.
  • the resist layer remaining on the substrate 11 is removed, and a pattern 11a (in this case, a concave pattern) is formed on the substrate 11.
  • Photolithography uses MEMS (Micro ElectroMechanical System) technology, which performs 3D processing in addition to semiconductor technology, which mainly uses 2D processing.
  • MEMS Micro ElectroMechanical System
  • a plastic substrate such as a silicon substrate, a resist layer or an acrylic resin plate can be used.
  • etching wet etching, dry etching, isotropic etching, anisotropic etching, or the like can be used.
  • Various resists such as a negative resist and a positive resist can be used as the resist constituting the resist layer.
  • the first original plate 11 is formed by forming the pattern 1 la on the substrate 11 by photolithography.
  • a fine shape or a shape with a high aspect ratio relatively high V, for example, a shape with an aspect ratio of 1 or more in the order of ⁇ m
  • the pattern 11a of the first original plate is transferred.
  • a method of transferring the pattern of the first original plate a method of transferring a pattern to a metal layer or a plastic layer by using metal electro-plastic molding or the like can be used. For example, transfer is performed by applying nickel to a silicon substrate or a plastic substrate, which is the base 11 on which the pattern 11a is formed as described above, and peeling the silicon substrate from a nickel plate formed by electricity.
  • the pattern can be transferred to a nickel plate as a layer.
  • the pattern can be transferred to the silicon carbide plate by forming a silicon carbide plate on the silicon substrate patterned as described above and then dissolving the silicon substrate.
  • machining described later can be performed without any limitation due to the size of the blade. That is, even if a concave shape having a high aspect ratio is formed on the first original plate, for example, by transferring the pattern 11a to the second original plate 12, the turn 11a is inverted and appears in a convex shape. For this reason, even if the size of the concave portion is small, it is possible to perform machining on the inverted convex pattern 11a.
  • the second original plate 12 is machined.
  • a concave shape having a high aspect ratio for example, is formed on the first original plate, it appears as a convex pattern 12b on the second original plate 12, so this convex pattern 12b can be easily obtained.
  • a part 12a of the pattern 12b can be removed.
  • machining refers to normal machining performed using a blade.
  • the second original plate 12 after being subjected to mechanical force in this way can be used as a mold, and by molding using this mold, a special shape, for example, a portion with a high aspect ratio A molded product having can be obtained. Further, the second original plate 12 itself subjected to this machining can also be used as a processed product (in this case, a processed product having a convex portion having a high aspect ratio).
  • a processed product having a convex portion having a high aspect ratio in this case, a processed product having a convex portion having a high aspect ratio.
  • the pattern 12b of the second original plate 12 is transferred to produce the third original plate 13, and the third original plate 13 is used as a mold or a mold die. It may be used. That is, the third original plate 13 may be used as a mold, and the third original plate 13 may be used as it is by transferring the pattern 13a to another material.
  • This third original 13 transfers the pattern 12b of the second original 12 that has been subjected to high-accuracy mechanical force. Therefore, in the fine structure, an arbitrary portion such as the X part in FIG. It can have a shaped part.
  • the third original plate 13 has a pattern 13a in which the taper surface 13b and the bottom surface 13c are finely processed with high precision, which could not be realized conventionally. Therefore, by manufacturing a mold using the third original plate 13 as a mother mold and performing molding using the mold, a molded product having a special shape, for example, a portion with a high aspect ratio, can be obtained. Obtainable.
  • the second original plate 12 is a silicon carbide plate
  • the Examples include a method in which a silicon carbide plate is formed on a recon carbide carbide plate via a release layer, the release layer is selectively dissolved, and a pattern is transferred to the silicon carbide plate as the third original plate.
  • FIG. 5 (a) is a view for explaining a micro flow path obtained by the method for manufacturing a mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is an enlarged view which shows a part.
  • the microchannel 22 shown in FIG. 5 (a) has a width of about 10 ⁇ m and a depth of about 20 ⁇ m, and is formed on the substrate 21.
  • the microchannel 22 is provided with a plurality of protrusions 22a.
  • the micro channel 22 has a shallow bottom surface 22b and a tapered surface 22c.
  • Such a microchannel 22 having a protrusion 22a, a shallow bottom surface 22b, and a tapered surface 22c cannot be formed by machining. In photolithography, the taper angle ⁇ shown in Fig. 5 (b) cannot be set freely.
  • a groove corresponding to the microchannel 22 is formed by photolithography on the substrate which is the first original plate, and the pattern is formed on the second original plate. Transcript to. At this time, the groove portion corresponding to the microchannel 22 appears as a convex portion. A concave portion corresponding to the protruding portion 22a is formed on the convex portion by machining.
  • the substrate 21 having the microchannel 22 can be obtained by performing molding using the material of the substrate 21 by using the machined second original plate as a mold.
  • a microlens array is obtained by the method of the present invention
  • concave portions corresponding to a plurality of lenses are formed by photolithography on a substrate which is a first original plate, and the pattern is transferred to the second original plate.
  • a concave portion corresponding to the lens appears as a convex portion. Finishing (mirror finishing) is performed on this convex part by machining.
  • the second lens plate thus machined is used as a mold and molded using the lens array material to obtain a microlens array. Can.
  • the amount of light (exposure amount) irradiated to the photosensitive resin (resist) to be used changes with places.
  • the thickness of the photosensitive resin after development varies depending on the location according to the exposure amount, and a curved surface can be formed in the concave portion corresponding to the lens.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications.
  • the size, numerical value, and material described in the above embodiment are not particularly limited.
  • the present invention is not limited to this.
  • Other modifications may be made as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cutter used for mechanical force.
  • FIG. 2 is a view for explaining a shape obtained by the mold manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 3 (a) to (c) are views for explaining a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (a) to (d) are views for explaining a mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 (a) is a view for explaining a microchannel obtained by the mold manufacturing method according to one embodiment of the present invention, and (b) is a projection in (a).
  • FIG. 5 (a) is a view for explaining a microchannel obtained by the mold manufacturing method according to one embodiment of the present invention, and (b) is a projection in (a).

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Description

明 細 書
金型の製造方法及びそれにより得られた成型品
技術分野
[0001] 本発明は、金型の製造方法及びそれにより得られた成型品に関し、特にフォトリソ グラフィ及び機械加工を用いた金型の製造方法及びそれにより得られた成型品に関 する。
背景技術
[0002] 近年のエレクトロニクス機器の小型化、薄型化、軽量ィ匕に伴 、、特殊な形状、例え ば高アスペクト比の部分を有する形状を実現することが望まれている。具体的には、 底部に任意形状の突出部を有する深い溝などの形成が望まれている。今後もエレク トロ-タス機器のさらなる小型化、薄型化、軽量ィ匕が進むことは明白で、これらの特殊 な形状の要求がさらに増えることが予想される。こうした需要を見据えて、 X線を使つ たフォトリソグラフィによる微細な構造体の作製や、機械加工の精度向上など、上記 特殊形状を実現しょうとする取り組みが活発になっている。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] しカゝしながら、機械加工で上述した特殊な形状を形成する場合、加工機の刃物サイ ズが問題となり、幅 100 m以下のパターンの加工は困難である。また、機械加工で は、 mオーダーでアスペクト比 1以上のものを加工するのは困難である。一方、フォ トリソグラフィで上述した特殊な形状を形成する場合、深さ方向における加工精度に 数％程度のバラつきが生じることがある。また、フォトリソグラフィでは、テーパ形状や 曲面形状などの任意形状を加工する際の制御性が悪!、と!、う問題がある。
[0004] 本発明は力かる点に鑑みてなされたものであり、特殊な形状、例えば高アスペクト 比の部分を有する形状の形成を容易に行うことができる金型の製造方法及びそれに より得られた成型品を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明の金型の製造方法は、基体に対してフォトリソグラフィによりパターン形成を 行って第 1原版を作製する工程と、前記第 1原版のパターンを転写して第 2原版を作 製する工程と、前記第 2原版に対して機械加工を施して金型を作製する工程と、を具 備することを特徴とする。
[0006] この方法によれば、例えば微細構造における高アスペクト比を有する部分の形成に フォトリソグラフィを用い、その微細構造における任意形状の高精度加工に機械加工 を用いる。このため、特殊な形状、例えば高アスペクト比の部分を有する形状の形成 を容易に行うことができる。
[0007] 本発明の金型の製造方法は、基体に凹部を形成して第 1原版を作製する工程と、 前記第 1原版のパターンを転写して前記凹部に対応する凸部を有する第 2原版を作 製する工程と、前記第 2原版の凸部に機械加工を施して金型を作製する工程と、を 具備することを特徴とする。
[0008] この方法によれば、第 1原版の凹部に対応した第 2原版の凸部に対して機械加工 を施すので、機械加工時の刃物の大きさ以下である微細形状の凹部における側面 や底面にさらに複雑な微細加工を施すことが可能となる。
[0009] 本発明の金型の製造方法においては、前記金型が有するパターンを転写して第 3 原版を作製する工程を具備し、この第 3原版を金型又は金型の母型とすることが好ま しい。この方法によれば、第 3原版を母型にすることにより、機械加工で加工すること ができない、例えば機械加工に用いる刃物の大きさ以下の寸法の微細構造のテー パ面ゃ底面に機械加工の精度で、例えばストライプ溝や微細な凹凸などを形成する ことが可能な金型を得ることができる。その結果、金型の加工限界を大幅に広げるこ とが可能となる。
[0010] 本発明の成型品は、上記金型又は上記母型から得られた金型を用いて成型されて なることを特徴とする。また、本発明の成型品においては、相対的に高いアスペクト比 である部分を含むことが好まし 、。
発明の効果
[0011] 本発明の方法によれば、基体に凹部を形成して第 1原版を作製し、この第 1原版の ノターンを転写して凹部に対応する凸部を有する第 2原版を作製し、この第 2原版の 凸部に機械加工を施して金型を作製するので、特殊な形状、例えば高アスペクト比 の部分を有する形状や、機械加工の刃物の大きさ以下の寸法の微細構造のテーパ 面や底面に機械加工で行う高精度の微細な凹凸などの形成を容易に行うことができ る。
発明を実施するための最良の形態
[0012] フォトリソグラフィと機械加工には、それぞれ有利な点と不利な点がある。すなわち、 フォトリソグラフィでは、微細なパターンや広い面積の一括加工、特殊な形状の加工 を行う場合に有利である。現在では、パターン幅が数十 nmの微細なパターンの形成 が可能である。また、フォトリソグラフィでは、一度で広い範囲をカ卩ェすることができる と共に、格子形状のように機械加工であれば同じ部分を 2回以上加工する必要があ る特殊な形状や、アスペクト比が 10を超えるような形状にも対応可能である。これに 対して、機械加工では、寸法精度の高い加工、表面粗さが小さい加工などを行う場 合に有利であり、極めて寸法バラツキの小さい加工が可能である。
[0013] 本発明者らは上述した点に着目し、フォトリソグラフィの微細パターン形成と機械カロ ェの高精度加工とを融合することにより、フォトリソグラフィの不利な点を機械加工で 補完し、機械加工の不利な点をフォトリソグラフィで補完して、特殊な形状、例えば高 アスペクト比の部分を有する形状の形成を容易に行うことができることを見出し本発 明をするに至った。
[0014] すなわち、本発明の骨子は、基体に凹部を形成して第 1原版を作製し、この第 1原 版のパターンを転写して凹部に対応する凸部を有する第 2原版を作製し、この第 2原 版の凸部に機械加工を施して金型を作製することにより、特殊な形状、例えば高ァス ぺクト比の部分を有する形状の形成を容易に行うことである。
[0015] 以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る金型の製造方法は、基体に対してフォトリソグラフィによりパターン形 成を行って第 1原版を作製する工程と、前記第 1原版のパターンを転写して第 2原版 を作製する工程と、前記第 2原版に対して機械加工を施して金型を作製する工程と、 を具備することを特徴とする。
[0016] 本発明に係る方法は、図 1に示すような機械加工で用いる通常の刃物 1 (先端幅が 通常は 100 m以上)では、加工が不可能である微細構造に対して機械力卩ェを可能 にする。すなわち、図 2に示すような、基体 2に形成された凹部 3のテーパ面 3aや底 面 3bに微細加工 (例えば微細な凹凸などを形成)する場合には、図 1に示す刃物 1 を用いた機械カ卩ェでは対応できないが、本発明に係る方法によれば、凹部 3のテー パ面 3aや底面 3bに微細加工を施した基体 2を作製することが可能である。
[0017] 本発明に係る方法においては、図 3 (a)に示すように、基体 2に凹部 4を形成して第 1原版を作製し、図 3 (b)に示すように、この第 1原版のパターン（凹部 4)を転写して 凹部 4に対応する凸部 5aを有する第 2原版 5を作製し、図 3 (c)に示すように、この第 2原版 5の凸部 5aに機械加工を施して、凸部 5aにテーパ面 5bや頂面 5cを形成する 。さらに、このテーパ面 5bや頂面 5cに微細加工を施す。これらの機械加工は、第 2原 版 5の凸部 5aに対して行うので、刃物 1の大きさに関係なく行うことが可能である。そ の後、機械加工を施した第 2原版 5のパターン (凸部 5a)を転写して第 3原版を作製 することにより、図 2に示すような所望形状を有する基体 2を得ることができる。
[0018] 本発明に係る方法をさらに詳細に説明すると、まず、第 1原版を作製する工程にお いては、図 4 (a)に示すように、基体に対してフォトリソグラフィによりパターン形成を行 う。すなわち、基体 11上にレジスト層（図示せず)を形成し、所定のパターンを有する マスクを介してこのレジスト層に光を照射することによりレジスト層を硬化させ、その後 レジスト層を現像して所定のパターンに対応するレジスト層を基体 11上に形成し、パ ターニングされたレジスト層をマスクとして基体 11をエッチングする。その後、基体 11 上に残存したレジスト層を除去して、基体 11上にパターン 11a (ここでは凹パターン） を形成する。なお、フォトリソグラフィは、 2次元加工が主である半導体技術だけでは なぐ 3次元加工を行う MEMS (Micro ElectroMechanical System)技術を応用する
[0019] 基体 11としては、シリコン基板、レジスト層やアクリル榭脂板などのプラスチック基板 を用いることができる。また、エッチングとしては、ウエットエッチング、ドライエッチング 、等方性エッチング、異方性エッチングなどを用いることができる。また、レジスト層を 構成するレジストとしては、ネガ型レジスト、ポジ型レジストなどの種々のレジストを用 いることがでさる。
[0020] このようにフォトリソグラフィにより基体 11にパターン 1 laを形成して第 1原版 11を作 製することにより、第 1原版に微細な形状や高アスペクト比を有する形状 (相対的に高 V、、例えば μ mオーダーで 1以上のアスペクト比を有する形状)を容易に形成するこ とが可能である。
[0021] 次いで、第 2原版を作製する工程においては、図 4 (b)に示すように、第 1原版のパ ターン 11aを転写する。第 1原版のパターンを転写する方法としては、金属の電铸ゃ プラスチックの成型などを用いて金属層やプラスチック層にパターンを転写する方法 などを用いることができる。例えば、上記のようにパターン 11aを形成した基体 11であ るシリコン基板やプラスチック基板上にニッケルを電铸し、電铸により形成された-ッ ケル板カゝらシリコン基板を剥離することにより転写層であるニッケル板にパターンを転 写することができる。あるいは、上記のようにパターン形成したシリコン基板上にシリコ ン炭化物板を形成し、その後シリコン基板を溶解することによりシリコン炭化物板にパ ターンを転写することもできる。なお、この方法の詳細については、 Technical Digest of Transducers 2003, 2A2.4, pp.254- 257における Toru Itohらの" SILICON C ARBIDE MICROFABRICATION BY SILICON LOST MOLDING FOR GLASS
PRESS MOLDS"に開示されている。この内容は参照のためにすベてここに含めて おく。
[0022] このように第 1原版のパターン 11aを転写して第 2原版 12を作製することにより、後 述する機械加工を刃物のサイズなどによる制限なしに行うことができる。すなわち、第 1原版に、例えば高アスペクト比を有する凹形状が形成されても、第 2原版 12にバタ ーン 11aを転写することにより、ノターン 11aが反転して凸形状となって現れる。この ため、凹部のサイズが小さくても、反転した凸形状のパターン 11aに対して機械加工 を施すことが可能となる。
[0023] 次いで、金型を作製する工程においては、図 4 (c)に示すように、第 2原版 12に対 して機械加工を施す。上記のように、第 1原版に、例えば高アスペクト比を有する凹 形状が形成されても、第 2原版 12には凸形状のノターン 12bとなって現れるので、こ の凸形状のパターン 12bに簡単に機械加工を施すことができる。これにより、第 2原 版 12のパターン 12bに対してテーパ形状や曲面形状などを高精度、例えばテーパ 角として ± 1Z100° 以上の高精度で形成することが可能となる。すなわち、高精度 にパターン 12bの一部 12aを除去することができる。なお、ここでいう機械加工とは、 刃物を用いて行う通常の機械加工を 、う。
[0024] このように機械力卩ェを施した後の第 2原版 12を金型として用いることができ、この金 型を用いて成型を行うことにより、特殊な形状、例えば高アスペクト比の部分を有する 成型品を得ることができる。また、この機械加工を施した第 2原版 12自体も加工品 (こ こでは高アスペクト比を有する凸部を持つ加工品）として用いることができる。このよう に上述した方法によれば、例えば微細構造における高アスペクト比を有する部分の 形成にフォトリソグラフィを用い、その微細構造における任意形状の高精度加工に機 械加工を用いている。このため、特殊な形状、例えば高アスペクト比の部分を有する 形状の形成を容易に行うことができる。また、この方法によれば、高精度な加工が必 要な部分に機械加工を施しており、全体を機械力卩ェで行っていないので、製造プロ セスにおいて力かる時間を短縮することが可能となる。
[0025] また、図 4 (d)に示すように、第 2原版 12のパターン 12bを転写して第 3原版 13を作 製し、その第 3原版 13を金型又は金型の母型として用いても良い。すなわち、この第 3原版 13を母型として、他の材料にパターン 13aを転写することにより金型を得るよう にしても良ぐ第 3原版 13をそのまま金型にしても良い。この第 3原版 13は、高精度 の機械力卩ェが施された第 2原版 12のパターン 12bを転写しているので、微細構造に おいて、図 4 (d)における X部のような任意形状の部分を有することができる。すなわ ち、第 3原版 13は、従来実現できなかった、テーパ面 13bや底面 13cに高精度の微 細加工を施したパターン 13aを有する。したがって、このような第 3原版 13を母型とし て金型を製造し、その金型を用いて成型を行うことにより、特殊な形状、例えば高ァス ぺクト比の部分を有する成型品を得ることができる。
[0026] 第 2原版 12のパターン 12bを第 3原版 13に転写する方法としては、例えば、第 2原 版 12がニッケル板である場合には、ニッケル板上に直接又は離型層を介して-ッケ ルを電铸してニッケル板を形成し、その後ニッケル板同士を引き離して第 3原版であ るニッケル板にパターンを転写する方法が挙げられる。この場合においては、 -ッケ ルの電铸の際の液組成を適宜変えてニッケル板の硬度を変えて、第 3原版にバリが 生じないようにしても良い。また、第 2原版 12がシリコン炭化物板である場合には、シ リコン炭化物板上に離型層を介してシリコン炭化物板を形成し、離型層を選択的に 溶解させて第 3原版であるシリコン炭化物板にパターンを転写する方法が挙げられる
[0027] このように、第 3原版 13を母型にした場合においても、第 2原版 12を用いているの で、機械力卩ェでカ卩ェすることができない、機械力卩ェに用いる刃物の大きさ以下の寸 法を有する微細構造のテーパ面 13bや底面 13cに機械加工の精度で、例えばストラ イブ溝や微細な凹凸などを形成することが可能な金型を得ることができる。その結果 、金型の加工限界を大幅に広げることが可能となる。
[0028] 本発明の金型の製造方法は、例えば微小流路又は微小レンズアレイの金型の製 造に適用することができる。図 5 (a)は、本発明の一実施の形態に係る金型の製造方 法により得られた微小流路を説明するための図であり、図 5 (b)は、（a)における突出 部を示す拡大図である。
[0029] 図 5 (a)に示す微小流路 22は、幅が約 10 μ mであり、深さが約 20 μ mであり、基板 21に形成されている。この微小流路 22には、複数の突出部 22aが設けられている。 また、この微小流路 22には、浅い底面 22bやテーパ面 22cが形成されている。このよ うな突出部 22a、浅い底面 22b、テーパ面 22cを有する微小流路 22を機械加工で形 成することはできない。また、フォトリソグラフィでは、図 5 (b)に示すテーパ角 Θを自 由に設定することができない。本発明の方法により、図 5に示す微小流路 22を基板 2 1に得る場合、第 1原版である基体にフォトリソグラフィにより微小流路 22に対応する 溝を形成し、そのパターンを第 2原版に転写する。このとき、微小流路 22に対応する 溝部分が凸部として現れる。この凸部に機械加工により突出部 22aに対応する凹部 を形成する。このように機械加工された第 2原版を金型として基板 21の材料を用いて 成型を行うことにより微小流路 22を有する基板 21を得ることができる。
[0030] また、本発明の方法により微小レンズ'アレイを得る場合、第 1原版である基体にフ オトリソグラフィにより複数のレンズに対応する凹部を形成し、そのパターンを第 2原版 に転写する。このとき、レンズに対応する凹部が凸部として現れる。この凸部に対して 仕上げ加工 (鏡面加工)を機械加工により行う。このように機械加工された第 2原版を 金型としてレンズ'アレイの材料を用いて成型を行うことにより微小レンズ'アレイを得 ることができる。なお、フォトリソグラフィによりレンズに対応する凹部を形成する場合、 使用する感光性榭脂 (レジスト）に照射する光の量 (露光量)を場所により変える。これ により、現像後の感光性榭脂の厚さが露光量に応じて場所により異なり、レンズに対 応する凹部に曲面を形成することができる。
[0031] 本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である 。例えば、上記実施の形態で説明した大きさ、数値、材質については特に制限はな い。また、上記実施の形態においては、本発明の方法を微小流路及び微小レンズ' アレイに適用した場合について説明している力 本発明はこれに限定されず、フォトリ ソグラフィ単独、機械カ卩ェ単独では形成できない種々の形状、例えば、レンズ、フレ ネルレンズ、反射ミラー、若しくは光ファイバ用溝、及びこれらの組み合わせ、並びに これらと微小流路及び Z又は微小レンズ'アレイとの組み合わせなどを形成する場合 に適用することができる。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適 宜変更することが可能である。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]機械力卩ェに用いられる刃物を示す概略図である。
[図 2]本発明に係る金型の製造方法により得られた形状を説明するための図である。
[図 3] (a)〜 (c)は、本発明の一実施の形態に係る金型の製造方法を説明するための 図である。
[図 4] (a)〜 (d)は、本発明の一実施の形態に係る金型の製造方法を説明するための 図である。
[図 5] (a)は、本発明の一実施の形態に係る金型の製造方法により得られた微小流路 を説明するための図であり、（b)は、（a)における突出部を示す拡大図である。
符号の説明
[0033] 1 刃物
2, 11 基体 (第 1原版）
3, 4 凹部
3a, 5b, 13b, 22c テーノ面
3b, 13c, 22b 底面 , 12 第 2原版a 凸部
c 頂面
1a, 12b, 13a ノターン3 第 3原版
1 基板
2 微小流路
2a 突出部

Claims

請求の範囲
[1] 基体に対してフォトリソグラフィによりパターン形成を行って第 1原版を作製する工程 と、前記第 1原版のパターンを転写して第 2原版を作製する工程と、前記第 2原版に 対して機械加工を施して金型を作製する工程と、を具備することを特徴とする金型の 製造方法。
[2] 基体に凹部を形成して第 1原版を作製する工程と、前記第 1原版のパターンを転写 して前記凹部に対応する凸部を有する第 2原版を作製する工程と、前記第 2原版の 凸部に機械加工を施して金型を作製する工程と、を具備することを特徴とする金型の 製造方法。
[3] 前記金型が有するパターンを転写して第 3原版を作製する工程を具備し、この第 3 原版を金型又は金型の母型とすることを特徴とする請求項 1記載の金型の製造方法
[4] 前記金型が有するパターンを転写して第 3原版を作製する工程を具備し、この第 3 原版を金型又は金型の母型とすることを特徴とする請求項 2記載の金型の製造方法
[5] 金型を用いて成型された成型品であって、前記金型は、基体に対してフォトリソダラ フィによりパターン形成を行って第 1原版を作製する工程と、前記第 1原版のパターン を転写して第 2原版を作製する工程と、前記第 2原版に対して機械加工を施して金型 を作製する工程と、により得られた成型品。
[6] 金型を用いて成型された成型品であって、前記金型は、基体に凹部を形成して第 1原版を作製する工程と、前記第 1原版のパターンを転写して前記凹部に対応する 凸部を有する第 2原版を作製する工程と、前記第 2原版の凸部に機械加工を施して 金型を作製する工程と、により得られた成型品。
[7] 相対的に高!ヽアスペクト比である部分を含むことを特徴とする請求項 5記載の成型
P
PPo
[8] 相対的に高!ヽアスペクト比である部分を含むことを特徴とする請求項 6記載の成型
P
PPo
[9] 前記成型品が微小流路、微小レンズアレイ、レンズ、フレネルレンズ、反射ミラー、 及び光ファイバ用溝力 なる群より選ばれた少なくとも一つを含むことを特徴とする請 求項 5記載の成型品。
前記成型品が微小流路、微小レンズアレイ、レンズ、フレネルレンズ、反射ミラー、 及び光ファイバ用溝力 なる群より選ばれた少なくとも一つを含むことを特徴とする請 求項 6記載の成型品。
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