(57)【要約】【課題】微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて成形金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するための容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供する。【解決手段】基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に対して微細表面形状を形成し、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に電鋳を行って電鋳層を形成し、電鋳層を用いて金型を作製し、金型を用いて製品を製造する微細表面造形物の製造方法において、微細表面形状が形成された基板１０の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層１１の表面に液体状のフォトレジスト１５を薄く均一に付着させる工程と、フォトレジスト１５を加熱して硬化させる工程とを有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面または前記基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に対して微細表面形状を形成し、前記微細表面形状が形成された前記基板の表面または前記基板の表面上に付加された前記形状造形用層の表面に電鋳を行って電鋳層を形成し、前記電鋳層を用いて金型を作製し、前記金型を用いて製品を製造する微細表面造形物の製造方法において、
前記微細表面形状が形成された前記基板の表面または前記基板の表面上に付加された前記形状造形用層の表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させる工程と、前記フォトレジストを加熱して硬化させる工程とを有することを特徴とする微細表面造形物の製造方法。
【請求項２】
前記基板が金属、ガラス、セラミックスまたはプラスチック材料であることを特徴とする請求項１に記載の微細表面造形物の製造方法。
【請求項３】
前記基板の表面上に付加された前記形状造形用層がフォトレジストまたは光造形用の光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の微細表面造形物の製造方法。
【請求項４】
前記微細表面形状が形成された前記基板または前記基板の表面上に付加された前記形状造形用層の外周部に流れ出し防止部材を取り付け、前記微細表面形状が形成された前記基板の表面または前記基板の表面上に付加された前記形状造形用層の表面に付着させる液体状の前記フォトレジストを前記微細表面形状の最大高さより高く塗布する工程と、前記フォトレジストから気泡を脱泡させる工程と、前記フォトレジストを薄く均一に付着させるように高速回転するスピンコーターを用いて余分の前記フォトレジストを取り除く工程とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の微細表面造形物の製造方法。
【請求項５】
前記スピンコーターを用いて余分の前記フォトレジストを取り除く工程は、前記スピンコーターの基板取り付け部に前記基板の裏面を取り付け、前記基板が下側となるようにスピンコーターを配置し、スピンコーティングを行うことを特徴とする請求項４に記載の微細表面造形物の製造方法。
【請求項６】
前記微細表面形状が形成された前記基板の表面または前記基板の表面上に付加された前記形状造形用層の表面に塗布する液体状の前記フォトレジストは、流動性の大きな薄膜用のフォトレジストであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の微細表面造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細表面造形物の製造方法に係り、特に電鋳を用いて金型を製作し、微細表面造形物を製造する微細表面造形物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示バックライト用の導光板等に代表される微細表面を有する造形物が重要な部品となってきており、またその開発が盛んに行われている。
従来、液晶表示バックライト用の導光板等は、単結晶のダイヤモンドバイトを有する超精密加工機等を用いて金型の金属コアそのものに微細表面形状を加工したり、加工性の良いプラスチックに微細表面形状を加工し、その加工表面に電鋳を行い、その電鋳層を用いて射出成形用の金型を製作したりして射出成形により製品を得ることが一般である。
また、最近、導光板の微細表面形状が、機械加工では加工が困難な形状等も提案されてきている。これらの要求に答えるために機械加工以外の手法としてリソグラフィー技術を用いて微細表面形状を加工し、その加工表面に電鋳を行い、その電鋳層を用いて射出成形用の金型を製作して射出成形により製品を得る技術も発展しつつある。
図４は、このような微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作する一般工程の概略を示している。
図４の（ａ）は、基板１０の表面上に形状造形用層１１があることを示している。
（ｂ）は、形状造形用層１１がフォトレジストの場合で、パターンマスクまたはグレースケールマスク等を通して露光し、現像するリソグラフィー技術により微細表面形状が形成されている状態を示している。
（ｃ）は、この微細表面形状が形成された形状造形用層１１の表面に、導電膜を付着させて電鋳を行い、電鋳層１２を形成している状態を示している。
（ｄ）は、電鋳層１２のみを取り出し、金型とするところを示している。
【０００３】
しかしながら、単結晶ダイヤモンドバイトを有する高価な超精密加機等を用いないで機械加工を行う場合やリソグラフィー技術により微細表面形状を加工する場合においては、光学部品の表面として必要なレベルの面精度を得るのはなかなか困難であるという問題がある。
導光板を一例として説明したが、その他マイクロ光学部品等でも基本的には同様な問題がある。
そのため、機械加工の場合には、単結晶ダイヤモンドバイトを有する高価な超精密加機等を用いたり、また、リソグラフィー技術により微細表面形状を加工する場合には、主に熱処理プロセスを用いたりして表面粗さを改善している。
このリソグラフィー技術での熱処理プロセスによる表面粗さの改善方法としては、図５に示すように微細表面形状を加工された形状造形層１１のフォトレジストの大部分を乱さないようにして、熱源２０により形状造形層１１のフォトレジストの表面を溶融して表面張力により粗さを低減し、冷却させて再固化することにより滑らかな表面を得ることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２９９８号公報（第５頁、第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学部品等に必要な良好な表面品質を得るために、機械加工の場合には単結晶ダイヤモンドバイトを有する高価な超精密加機等を用いたりしなければならないという問題があり、また、リソグラフィー技術の場合にはフォトレジストの熱処理プロセスによる表面粗さ改善方法等を用いたりすることになるが、本熱処理プロセスは表面粗さ、温度、熱源との位置関係、保持時間等の関係がデリケートで経験や詳細な実験が必要であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点にかんがみてなされたもので、リソグラフィー技術や機械加工等を用いて微細表面形状を加工し、その加工された微細表面形状の表面品質を向上させる手法に係り、特にこの表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するための容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に対して微細表面形状を形成し、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に電鋳を行って電鋳層を形成し、電鋳層を用いて金型を作製し、金型を用いて製品を製造する微細表面造形物の製造方法において、
微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させる工程と、フォトレジストを加熱して硬化させる工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に機械加工やリソグラフィー技術等を用いて微細表面形状を加工した後、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させてから加熱して硬化させているので、元の形状を保存したまま表面粗さのみを向上させることができる。従って、この表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するので容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することができる。
【０００９】
また、基板が金属、ガラス、セラミックスまたはプラスチック材料であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の方法によれば、基板が金属、ガラス、セラミックスまたはプラスチック材料であるので、基板として必要な一定の剛性があり、また切削や研削等に代表される機械加工等により加工することができる。そして、その加工表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させてから加熱して硬化させるので、元の形状を保存したまま表面粗さのみを向上させることができる。従って、この表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するので容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することができる。
【００１１】
また、基板の表面上に付加された形状造形用層がフォトレジストまたは光造形用の光硬化性樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の方法によれば、基板の表面上に付加された形状造形用層がフォトレジストまたは光造形用の光硬化性樹脂である。フォトレジストの場合には、パターンマスクまたはグレースケールマスクを通して露光、現像することにより基板の表面上に付加された形状造形用層に微細表面形状を形成することができる。
また、光造形用の光硬化性樹脂の場合には、所定の形状になるように光を制御して照射することにより、基板の表面上に付加された形状造形用層に微細表面形状を形成することができる。そして、その微細表面形状が形成された表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させてから加熱して硬化させるので、元の形状を保存したまま表面粗さのみを向上させることができる。従って、この表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するので容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することができる。
【００１３】
また、微細表面形状が形成された基板または基板の表面上に付加された形状造形用層の外周部に流れ出し防止部材を取り付け、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に付着させる液体状のフォトレジストを前記微細表面形状の最大高さより高く塗布する工程と、フォトレジストから気泡を脱泡させる工程と、フォトレジストを薄く均一に付着させるように高速回転するスピンコーターを用いて余分の前記フォトレジストを取り除く工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の方法によれば、微細表面形状が形成された基板または基板の表面上に付加された形状造形用層の外周部に流れ出し防止部材を取り付け、液体状のフォトレジストをこの微細表面形状の最大高さより高く塗布し、微細表面形状の全表面を十分に濡らし、微細表面形状部に溜まり易い気泡等を十分に脱泡した後に流れ出し防止部材を取り外して高速回転するスピンコーターを用いて遠心力により余分のフォトレジストを取り除くので、フォトレジストを気泡がない状態で薄く均一に付着させるができる。このとき、微細表面形状のアスペクトレシオが低く、かつ滑らかな形状の場合に特に有効である。
【００１５】
また、前記スピンコーターを用いて余分の前記フォトレジストを取り除く工程は、前記スピンコーターの基板取り付け部に前記基板の裏面を取り付け、前記基板が下側となるようにスピンコーターを配置し、スピンコーティングを行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明の方法によれば、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面から重力により液体状のフォトレジストが垂れ落ちる方向になるように、天地を逆にしたスピンコーターの基板取り付け部に基板の裏面を取り付けてあるので、微細表面形状の表面の奥側からも余分なフォトレジストが表面部に流れ出てくる。このため、この状態でスピンコーティングを行うと余分なフォトレジストを容易に取り除くことができる。
【００１７】
また、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に塗布する液体状のフォトレジストは、流動性の大きな薄膜用のフォトレジストであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の方法によれば、微細表面形状が形成された基板の表面上または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させるために、フォトレジストは、流動性の大きな薄膜用のフォトレジストを用いるので、微細表面形状部にある気泡等を十分に脱泡し易く、スピンコーターを用いて遠心力により余分のフォトレジストを容易に取り除くことができ、フォトレジストを気泡がない状態で薄く均一に付着させることができる。このとき、微細表面形状のアスペクトレシオが低く、かつ滑らかな形状の場合に特に有効である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明になる微細表面造形物の製造方法の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる微細表面造形物の製造方法を示す図である。
図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる微細表面造形物の製造方法を説明する。
【００２１】
図１（ａ）に示す基板１０は、例えばガラスの平板である。また、形状造形用層１１は、例えばフォトレジストであり、パターンマスクまたはグレースケールマスクを通して露光し、現像することにより微細表面形状が形成され、基板１０に固着している。
この微細表面形状が形成された形状造形用層１１の表面上に流動性の高い薄膜用の液体状のフォトレジスト１５を塗布する。
【００２２】
このとき、基板１０および形状造形層１１の外周部に流れ出し防止部材１６を取り付け、液体状のフォトレジスト１５が外に流れ出さないようにして微細表面形状の最大高さより高く塗布し、微細表面形状の全表面を十分に濡らす。
【００２３】
図１（ａ）に示す脱泡装置３０は、真空容器部３３と真空ポンプ部３１と吸引パイプ部３２とから構成されており、真空ポンプ部３１により吸引パイプ部３２を介して真空容器部３３内の空気を吸引して真空度を上げ、先に塗布した液体状のフォトレジスト１５から形状造形用層１１の表面上の微細表面形状部に溜まり易い気泡等を十分に真空脱泡する。
【００２４】
次に、流れ出し防止部材１６を取り外して図１（ｂ）に示す高速回転することができるスピンコーター４０の基板取り付け部４１に、フォトレジスト１５が塗布された状態の形状造形用層１１が固着している基板１０を取り付け、高速回転させることにより遠心力により余分の液体状のフォトレジスト１５を取り除き、フォトレジスト１５を気泡がない状態で薄く均一に付着させる。
【００２５】
その後、図１（ｃ）に示すホットプレート５０上に、フォトレジスト１５が薄く均一に付着した状態の形状造形用層１１が固着している基板１０を乗せ加熱することにより硬化させる。または、図示せぬオーブン等でフォトレジスト１５が薄く均一に付着した状態の形状造形用層１１が固着している基板１０を加熱して硬化させてもよい。
【００２６】
本実施形態によれば、微細表面形状が形成された表面に液体状のフォトレジスト１５を薄く均一に付着させてから加熱して硬化させるので、図１（ｄ）に示すように元の形状を保存したまま表面粗さのみを向上させることができる。
【００２７】
従って、この表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するので容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することができる。
【００２８】
この実施の形態では、基板１０がガラスの場合について説明したが、基板１０が金属、セラミックス、プラスチック等であってもよい。
また同様に、形状造形用層１１がフォトレジストの場合について説明したが、形状造形用層１１が光造形用の光硬化樹脂であってもよい。この場合、所定の形状になるように光を制御して照射することにより、基板１０の表面上に付加された形状造形用層１１に微細表面形状を形成する。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図２を参照しながら説明する。
また、第１の実施形態と同一の部位、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
この実施の形態では、図２に示すように基板１０の表面に微細表面形状を直接形成する場合について示す。
基板１０は、例えば金属である。基板１０として必要な一定の剛性があり、また、基板１０を直接に切削や研削等に代表される機械加工等により微細表面形状を加工することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、微細表面形状を形成した基板１０の表面に第１の実施形態で示した方法を用いて液体状のフォトレジスト１５を薄く均一に付着させてから加熱して硬化させるので、元の形状を保存したまま表面粗さのみを向上させることができる。
【００３１】
従って、この表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するので容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することができる。
【００３２】
この実施の形態では、基板１０が金属の場合について説明したが、ガラス，セラミックスまたはプラスチック材料であってもよい。これらの材料は、金属と同様に切削や研削等に代表される機械加工等により微細表面形状を基板１０に直接に加工することができる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図３を参照しながら説明する。
また、第１の実施形態と同一の部位、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
この実施の形態では、図３に示すようにスピンコーター４０の天地を逆に設置する。
そして、第１の実施形態で説明した方法により微細表面形状が形成された基板１０の表面または基板１０の表面上に付加された形状造形用層１１の表面に塗布された液体状のフォトレジスト１５を脱泡した後、微細表面形状が形成された基板１０の表面または基板１０の表面上に付加された形状造形用層１１の表面から重力により液体状のフォトレジスト１５が垂れ落ちる方向になるように、天地を逆にしたスピンコーター４０の基板取り付け部４１に基板１０の裏面を取り付ける。
【００３４】
このため、微細表面形状が形成された基板１０の表面または基板１０の表面上に付加された形状造形用層１１の表面の奥側からも余分なフォトレジスト１５が表面部に流れ出てくる。
【００３５】
本実施形態によれば、この状態でスピンコーティングを行うので余分なフォトレジスト１５を容易に取り除くことができる。
この実施形態では、スピンコーター４０を天地が逆になるように設置したが、スピンコーター４０の天地を逆にせずに、取り付けジグ等で基板取り付け部４１のみを天地が逆になるようにしてもよい。
【００３６】
本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の説明により何ら限定されるものではない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に機械加工やリソグラフィー技術等を用いて微細表面形状を加工した後、微細表面形状が形成された基板の表面または基板の表面上に付加された形状造形用層の表面に液体状のフォトレジストを薄く均一に付着させてから加熱して硬化させているので、元の形状を保存したまま表面粗さのみを向上させることができる。従って、この表面品質が向上した微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作し、表面品質の良い微細表面造形物を製造するので容易で安価な微細表面造形物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微細表面造形物の製造方法の第１の実施形態にかかわる図である。
【図２】本発明の微細表面造形物の製造方法の第２の実施形態にかかわる基板および基板の表面上の形状造形層を説明する図である。
【図３】本発明の微細表面造形物の製造方法の第３の実施形態にかかわる微細表面造形物の製造方法を説明する図である。
【図４】微細表面形状をマスターとして電鋳を用いて金型を製作する一般的な微細表面造形物の製造方法を説明する図である。
【図５】従来の微細表面形状を形成したフォトレジストの表面粗さ改善方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１  形状造形用層
１２  電鋳層
１５  フォトレジスト
１６  流れ出し防止部材
２０  熱源
３０  脱泡装置
３１  真空ポンプ部
３２  吸引パイプ部
３３  真空容器部
４０  スピンコーター
４１  基板取り付け部
５０  ホットプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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