(57)【要約】【課題】複数のコア入れ子の各表面に一度に微細な転写用パターンを形成することが可能であり、かつ形成した転写用パターンに不具合が発生し難いコア入れ子の表面加工方法を得る。【解決手段】複数のコア入れ子を保持し得る加工用保持具に該複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と加工用保持具の表面とが略面一となるように保持せしめた後（ステップＳ１）、所定の微細パターン形成処理により複数のコア入れ子の各表面に転写用パターンを形成し（ステップＳ２）、その後、転写用パターンが形成された複数のコア入れ子を加工用保持具から取り出す（ステップＳ３）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
おも型に組み込まれて使用されるコア入れ子の表面に、微細な転写用パターンを形成するコア入れ子の表面加工方法であって、
複数のコア入れ子を保持し得る加工用保持具に該複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と前記加工用保持具の表面とが略面一な面を構成するように保持せしめた後、
前記略面一な面に所定の微細パターン形成処理を施すことにより、前記複数のコア入れ子の各表面に前記転写用パターンを形成し、
その後、前記転写用パターンが形成された前記複数のコア入れ子を前記加工用保持具から取り出すことを特徴とするコア入れ子の表面加工方法。
【請求項２】
前記微細パターン形成処理は、前記複数のコア入れ子が保持された前記加工用保持具を脱脂する脱脂ステップと、脱脂後の前記略面一な面にレジスト層を形成するレジスト層形成ステップと、形成されたレジスト層に前記転写用パターンを露光し現像する露光・現像ステップと、露光・現像後の前記略面一な面をエッチングして該略面一な面に前記転写用パターンを形成するエッチングステップと、エッチング後の前記略面一な面に残る前記レジスト層を除去するレジスト層除去ステップと、を備えてなることを特徴とする請求項１記載のコア入れ子の表面加工方法。
【請求項３】
前記レジスト層形成ステップは、脱脂後の前記略面一な面に第１のレジスト層を形成するステップと、形成された前記第１のレジスト層の表面を押圧するように擦るステップと、被擦後の前記第１のレジスト層の表面に第２のレジスト層を形成するステップと、を備えてなることを特徴とする請求項２記載のコア入れ子の表面加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項記載のコア入れ子の表面加工方法において用いられる加工用保持具であって、
おも型に組み込まれて使用される複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と当該加工用保持具の表面とが略面一となるように保持し得るよう構成されてなることを特徴とする加工用保持具。
【請求項５】
前記複数のコア入れ子がそれぞれ装填される複数の貫通孔を有する第１部材と、該第１部材の裏面側において、前記複数のコア入れ子を前記複数の貫通孔に向けて突出した状態で保持する複数の保持部が設けられた第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材とを結合することにより、前記複数の保持部にそれぞれ保持された前記複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と前記第１部材の表面とが略面一となるように、前記複数の貫通孔内に装填せしめるとともに、
前記第１部材と前記第２部材とを分離することにより、前記複数の貫通孔内に装填されていた前記複数のコア入れ子を、前記複数の貫通孔内から抜脱するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の加工用保持具。
【請求項６】
前記コア入れ子と前記貫通孔との間から油脂成分を排出するための排出部を備えてなることを特徴とする請求項５記載の加工用保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、おも型に組み込まれて使用されるコア入れ子の表面に、所定の転写用パターンを形成する技術に関するものであり、特に、微小なコア入れ子の表面に回折格子等の微細な転写用パターンを形成するのに好適なコア入れ子の表面加工方法およびその加工用保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形の技術分野においては、回折格子等の微細な転写用パターンが表面に形成されたコア入れ子をおも型内に複数個配置して射出成形を行い、回折格子等が転写された微小な光学素子を多数個取りする技術が用いられている。
【０００３】
この種のコア入れ子表面に微細な転写用パターンを形成する方法としては、平板状の基材の表面に微細な転写用パターンを形成した後、切削加工等により基材を個々のコア入れ子の大きさに分割する方法が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
一方、予め所定の大きさに形成されたコア入れ子の表面に、微細な転写用パターンを形成する方法も知られている（下記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５４１６１号公報
【特許文献２】特開平２−２４４００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された方法では、パターン形成後の基材を切削加工する際に切削屑が発生し、これが微細な転写用パターンを傷付けたり、パターン内に入り込んだりするという不具合が生じる虞がある。
【０００７】
一方、上記特許文献２に記載された方法では、このような不具合は生じないものの、複数のコア入れ子を形成する場合には多くの時間を要し、また、コア入れ子のサイズが微小な場合には、該方法を適用すること自体が難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、複数のコア入れ子の各表面に一度に微細な転写用パターンを形成することが可能であり、かつ形成した転写用パターンに不具合が発生し難いコア入れ子の表面加工方法、および該方法に使用する加工用保持具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】
【０００９】
本発明に係るコア入れ子の表面加工方法は、おも型に組み込まれて使用されるコア入れ子の表面に、微細な転写用パターンを形成するコア入れ子の表面加工方法であって、
複数のコア入れ子を保持し得る加工用保持具に該複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と前記加工用保持具の表面とが略面一な面を構成するように保持せしめた後、
前記略面一な面に所定の微細パターン形成処理を施すことにより、前記複数のコア入れ子の各表面に前記転写用パターンを形成し、
その後、前記転写用パターンが形成された前記複数のコア入れ子を前記加工用保持具から取り出すことを特徴とする。
【００１０】
本発明のコア入れ子の表面加工方法において、前記微細パターン形成処理は、前記複数のコア入れ子が保持された前記加工用保持具を脱脂する脱脂ステップと、脱脂後の前記略面一な面にレジスト層を形成するレジスト層形成ステップと、形成されたレジスト層に前記転写用パターンを露光し現像する露光・現像ステップと、露光・現像後の前記略面一な面をエッチングして該略面一な面に前記転写用パターンを形成するエッチングステップと、エッチング後の前記略面一な面に残る前記レジスト層を除去するレジスト層除去ステップと、を備えてなるようにしてもよい。
【００１１】
その場合、前記レジスト層形成ステップは、脱脂後の前記略面一な面に第１のレジスト層を形成するステップと、形成された前記第１のレジスト層の表面を押圧するように擦るステップと、被擦後の前記第１のレジスト層の表面に第２のレジスト層を形成するステップと、を備えてなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る加工用保持具は、本発明に係るコア入れ子の表面加工方法において用いられる加工用保持具であって、おも型に組み込まれて使用される複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と当該加工用保持具の表面とが略面一となるように保持し得るよう構成されてなることを特徴とする。
【００１３】
具体的には、前記複数のコア入れ子がそれぞれ装填される複数の貫通孔を有する第１部材と、該第１部材の裏面側において、前記複数のコア入れ子を前記複数の貫通孔に向けて突出した状態で保持する複数の保持部が設けられた第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材とを結合することにより、前記複数の保持部にそれぞれ保持された前記複数のコア入れ子を、該複数のコア入れ子の各表面と前記第１部材の表面とが略面一となるように、前記複数の貫通孔内に装填せしめるとともに、
前記第１部材と前記第２部材とを分離することにより、前記複数の貫通孔内に装填されていた前記複数のコア入れ子を、前記複数の貫通孔内から抜脱するように構成されたものとすることができる。
【００１４】
その場合、前記コア入れ子と前記貫通孔との間から油脂成分を排出するための排出部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコア入れ子の表面加工方法によれば、加工用保持具に複数のコア入れ子を保持せしめた状態で所定の微細パターン形成処理を施し、その後、転写用パターンが形成された複数のコア入れ子を加工用保持具から取り出すようにしているので、個々のコア入れ子のサイズが微小な場合でも微細パターン形成処理を施すことができるとともに、複数のコア入れ子の各表面に一度に転写用パターンを形成することが可能となる。
【００１６】
また、転写用パターン形成後に切削加工等を施す必要がないので、切削屑が転写用パターンを傷付けたり、パターン内に入り込んだりするという不具合が生じる虞がない。
【００１７】
また、本発明の加工用保持具によれば、複数のコア入れ子の各表面と当該加工用保持具の表面とが略面一となるように、複数のコア入れ子を保持し得るので、本発明に係るコア入れ子の表面加工方法を用いて、複数のコア入れ子の各表面に一度に転写用パターンを形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係るコア入れ子の表面加工方法の概要を説明し、次に、図９、１０を用いて本発明の一実施形態に係る加工用保持具について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るコア入れ子の表面加工方法の全体的な手順を示すフローチャートであり、
図９は本発明の一実施形態に係る加工用保持具の表面側からの分解斜視図、図１０はその裏面側からの分解斜視図である。
【００１９】
本実施形態に係るコア入れ子の表面加工方法は、図９に示す複数（本実施形態では１０個）のコア入れ子１（一部番号省略）を加工用保持具２に保持せしめた後（図１のステップＳ１）、後述する微細パターン形成処理を行うことにより（図１のステップＳ２）、複数のコア入れ子１の各先端表面１３に微細な転写用パターンを形成し、その後、複数のコア入れ子１を加工用保持具２から取り出すものである（図１のステップＳ３）。
【００２０】
詳細には、図９に示すように上記各コア入れ子１は、径の大きさが互いに異なる円柱状の大径部１１および小径部１２（一部番号省略）からなり、小径部１２の先端表面１３に回折格子等の微細な転写用パターンが形成されるように構成されている。また、図１０に示すように上記各コア入れ子１の大径部１１内には、その軸方向に延びるネジ穴１４が形成されている。なお、これらのコア入れ子１は、例えば、樹脂製の回折光学素子を多数個取りする射出成形金型のおも型内に組み込まれて使用されるものであり、その全体的な大きさや形状等については、おも型への組み込みが可能なように既に加工されている。
【００２１】
一方、上記加工用保持具２は、図９、１０に示すように、第１部材３と第２部材４とから構成されている。図９に示すように全体的には円柱状をなす第１部材３には、図中上下方向に貫通する複数（本実施形態では１０個）の貫通孔３１が略同心円上に並ぶように形成されている。これらの各貫通孔３１は、図９に示す第１部材３の表面３２（図中上側の面）に近い部分については、上記コア入れ子１の小径部１２の外径と略同じ寸法の内径を有するように形成され、また、図１０に示す第１部材３の裏面３３（図中下側の面）に近い部分については、上記コア入れ子１の大径部１１の外径よりも少し大きい寸法の内径を有するように形成されている。
【００２２】
また、第１部材３の側面には、その周方向に亘って溝部３４が形成されており、この溝部３４内には、該溝部３４から上記各貫通孔３１の内周面に達する１０個の横穴３５が形成されている。さらに、図１０に示すように第１部材３の裏面３３には、４個のネジ孔３６が形成されているとともに、上記各貫通孔３１を結ぶように裏面３３の周縁に近い部分とその内側の部分との境界に段差３７が形成されている。この段差３７により、第１部材３と第２部材４とが互いに結合された際に、第１部材３と第２部材４との間に間隙が形成されるようになっている。なお、この間隙や上記溝部３４内の各横穴３５は、後述するように上記各コア入れ子１が上記各貫通孔３１内に装填された後の脱脂処理の際に、第１部材３の表面３２やコア入れ子１と貫通孔３１との間に残存する油脂成分等を外部に排出するための排出路や、その排出を促すための空気孔として機能する排出部を構成するものである。
【００２３】
このような第１部材３に対し上記第２部材４は、円板状の基部４０と、上記各コア入れ子１を保持する保持部として機能する１０個の保持用ネジ５０（一部番号省略）と、第１部材３と第２部材４とを互いに結合固定するための４個の固定用ネジ６０とから構成されている。
【００２４】
上記基部４０には、上記各保持用ネジ５０がそれぞれ挿通される１０個の孔部４１（一部番号省略）と、上記各固定用ネジ６０がそれぞれ挿通される４個の孔部４２（一部番号省略）とが形成されている。上記各孔部４１は、図１０に示す基部４０の裏面４４（図中下側の面）に近い部分が、図９に示す基部４０の表面４３（図中上側の面）に近い部分よりも大径に形成されており、表面４３に近い部分の内周面にはネジ山が形成されている。また、裏面４４（図中下側の面）に近い部分の内周面には、図中上下方向に延びる溝部４５が形成されている。この溝部４５は、第１部材３と第２部材４との間に残存する油脂成分等を外部に排出するための排出路や、その排出を促すための空気孔として機能する排出部を構成するものである。また、上記各孔部４２は、上記裏面４４側に近い部分が、上記表面４３側に近い部分よりも大径に形成されている点については、上記各孔部４１と同様に構成されている。
【００２５】
上記各保持用ネジ５０は、外周面にネジ山が螺刻されたネジ部５１と、該ネジ部５１よりも大径のベース部５２とから構成されており（共に一部番号省略）、ネジ部５１が上記孔部４１から図中上方に突出した状態で、上記基部４０の裏面側より、各孔部４１内に装着されるように構成されている。また、ネジ部５１は、上記コア入れ子１に形成されたネジ孔１４と螺合するように構成されている。
【００２６】
一方、上記各固定用ネジ６０は、外周面にネジ山が螺刻されたネジ部６１と、該ネジ部６１よりも大径のベース部６２とから構成されており（共に一部番号省略）、第１部材３と第２部材４とが互いに組み合わされた状態において、上記基部４０の裏面側より上記各孔部４２内に装着され、ネジ部６１が第１部材３側の上記ネジ孔３６に螺着されることによって、第１部材３と第２部材４とを互いに結合固定するように構成されている。
【００２７】
このように構成された加工用保持具２に対する上記各コア入れ子１のセットは、以下の手順で行なわれる。すなわち、第１部材３と第２部材４とが互いに分離された状態において、第２部材４の上記基部４０の表面４３から突出する上記各保持用ネジ５０のネジ部５１に、各コア入れ子１の上記ネジ孔１４を螺合させながら、各保持用ネジ５０にそれぞれコア入れ子１を保持せしめる。次に、各コア入れ子１が第１部材３の上記各貫通孔３１内に装填されるように、第１部材３と第２部材４とを互いに組み合わせ、上記各固定用ネジ６０により、第１部材３と第２部材４とを互いに結合固定する。本実施形態では、複数のコア入れ子１が複数の貫通孔３１内にそれぞれ装填された状態において、複数のコア入れ子１の上記各先端表面１３と第１部材３の表面３２とが略面一な面を構成するように、各部の寸法が設定されているが、より高精度な面一な面を構成するためには、各コア入れ子１の装填後に、第１部材３の表面３２にラップ処理を施し表面を研磨することが好ましい。このラップ処理は、後述するように第１部材３の表面３２に形成される転写用パターンを除去し、加工用保持具２を繰り返し使用するためにも有用となる。なお、このようなラップ処理を良好に行うためには、第１部材３と各コア入れ子１とが物理的に略同じ硬度の材料、より好ましくは同一材料で形成されていることが望ましい。
【００２８】
以下、本実施形態に係るコア入れ子の表面加工方法の詳細について説明する。図２は図１に示す微細パターン形成処理の手順を示すフローチャートであり、図３は図２に示すレジスト層形成ステップの手順を示すフローチャートである。
【００２９】
図２に示すように微細パターン形成処理においては、まず、図９、図１０に示す複数のコア入れ子１がセットされた加工用保持具２を脱脂する作業を行う（図２のステップＳ２１）。この脱脂作業は、具体的には図４に示すように２段階に分けて行われる。ここで、図４は加工用保持具の脱脂作業を模式的に示す図（（Ａ）は脱脂洗浄作業、（Ｂ）は加工用保持具２の表面擦動作業（手拭き作業））である。
【００３０】
すなわち、この脱脂作業では、まず、図４（Ａ）に示すように、脱脂洗浄用の溶液（例えば、酢酸エチル等の洗浄液）８２が入れられた容器８１内に、コア入れ子１（図４では図示略）がセットされた加工用保持具２を沈めて超音波洗浄し、その後数日間放置する（同図に示すように、複数個の加工用保持具２を一度に脱脂洗浄するようにしてもよい）。次に、加工用保持具２を洗浄用溶液から取り出し、その表面（図９に示す第１部材３の表面３２）を押圧しながら擦る擦動作業を行う。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、脱脂洗浄用の溶液を含ませた洗浄用具８３を、加工用保持具２の表面に押圧しながら擦動させる。この作業により、図９に示す各貫通孔３１と各コア入れ子１との隙間に残存する油脂成分を排出することができる。
【００３１】
この脱脂作業の後、加工用保持具２をベーキングして乾燥させた後、室温で冷却し、その後、図９に示す複数のコア入れ子１の各先端表面１３と第１部材３の表面３２とにより構成された上記略面一な面にレジスト層を形成する（レジスト層形成ステップ：図２のステップＳ２２参照）。
【００３２】
このレジスト層形成ステップでは、まず、上記略面一な面の全域に第１のレジスト層を形成する第１のレジスト層形成作業が行われる（図３のステップＳ２２１）。この第１のレジスト層形成作業は、具体的には図５に示すように、スピンコート法を用いて行われる。すなわち、回転装置８４を用いて加工用保持具２を回転させた状態で、上記略面一な面にレジスト材８５を滴下し、該略面一な面に第１のレジスト層８６を形成する。ここで、図５は第１のレジスト層形成作業を模式的に示す図である。
【００３３】
この第１のレジスト層形成作業後、加工用保持具２をベーキングして第１のレジスト層８６を乾燥させた後、室温で冷却し、その後、第１のレジスト層８６の表面を押圧しながら擦る擦動作業を行う。具体的には、図６に示すように、脱脂洗浄用の溶液を含ませた洗浄用具８３を、第１のレジスト層８６の表面に押圧しながら擦動させる（図３のステップＳ２２２）。この作業により、レジスト材８５を図９に示す各貫通孔３１と各コア入れ子１との隙間に押し込み、該隙間に残存する油脂成分を排出することができる。ここで、図６は第１のレジスト層８６の表面擦動作業（手拭き作業）を模式的に示す図である。
【００３４】
この後、加工用保持具２をベーキングして第１のレジスト層８６をさらに乾燥させた後、室温で冷却する。その後、第１のレジスト層８６の表面に第２のレジスト層を形成する第２のレジスト層形成作業が行われる（図３のステップＳ２２３）。この第２のレジスト層形成作業は、上述の第１のレジスト層形成作業と同様に、スピンコート法を用いて行われる。すなわち、図７に示すように、回転装置８４を用いて加工用保持具２を回転させた状態で、第１のレジスト層８６の表面にレジスト材８５を滴下し、第１のレジスト層８６の表面に第２のレジスト層８７を形成し、これにより、上記略面一な面に、第１のレジスト層８６と第２のレジスト層８７とからなるレジスト層８８を形成する。ここで、図７は第２のレジスト層形成作業を模式的に示す図である。
【００３５】
レジスト層８８の形成後、加工用保持具２をベーキングしてレジスト層８８を乾燥させた後、室温で冷却し、その後、上記略面一な面に回折格子等の微細な転写パターンを露光・現像する（図２のステップＳ２３）。転写パターンの露光作業は、例えば、図８に示す露光用保持具９０を用いて行われる。図８は転写用パターンの露光作業を模式的に示す図である。すなわち、この露光用保持具９０は、レジスト層８８が形成された加工用保持具２が載置される基部９１と、露光用のマスク９４をレジスト層８８の表面に密着保持する蓋部９２とからなり、蓋部９２には露光用の窓部９３が開設されている。この露光用保持具９０によってマスク９４をレジスト層８８に密着させ、その状態において窓部９３から紫外光を照射する。次に、レジスト層８８の、紫外光が照射された部分を現像液により除去する。その後、加工用保持具２をベーキングして、パターン転写後のレジスト層８８を完全に乾燥させ、その後、室温で冷却する。
【００３６】
次に、エッチングを行い（図２のステップＳ２４）、図９に示す複数のコア入れ子１の各先端表面１３と第１部材３の表面３２とに、微細な転写用パターンを形成する。さらに、不要なレジスト層８８を除去し（図２のステップＳ２５）、その後、図９に示す複数のコア入れ子１を加工用保持具２から取り出す。
【００３７】
具体的には、加工用保持具２からの各コア入れ子１の取出しは以下の手順で行われる（図９、図１０参照）。すなわち、第１部材３と第２部材４とが互いに結合固定された状態において、各固定用ネジ６０を取り外し、第１部材３と第２部材４とを互いに分離し得る状態にする。次に、第１部材３と第２部材４とを互いに分離し、第１部材３の各貫通孔３１内に装填されている各コア入れ子１を、各貫通孔３１内から抜脱する。そして、第２部材４の各保持用ネジ５０に螺着されている各コア入れ子１を、各保持用ネジ５０から取り外す。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係るコア入れ子の表面加工方法によれば、個々のコア入れ子１のサイズが微小な場合でも、複数のコア入れ子１の各表面に一度に微細な転写用パターンを形成することが可能となる。また、転写用パターン形成後に切削加工等を施す必要がないので、切削屑が転写用パターンを傷付けたり、パターン内に入り込んだりするという不具合が生じる虞がない。
【００３９】
なお、上記実施形態では、加工用保持具２の第１部材３において、コア入れ子１が装填される複数の貫通孔３１が同一の円周上に配置されているが、配置された複数の貫通孔３１の内側にさらに複数の貫通孔３１を設け、より多くのコア入れ子１を保持し得るようにすることも可能である。また、加工用保持具２が保持し得るコア入れ子１の個数は上述した１０個に限られず、適宜変更することが可能である。
【００４０】
また、上記実施形態では、樹脂性光学素子の射出成形に用いられるコア入れ子を例にとって説明しているが、本発明は他の用途に用いられる種々のコア入れ子に対して適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態に係るコア入れ子の表面加工方法のフローチャート
【図２】微細パターン形成処理のフローチャート
【図３】レジスト層形成ステップのフローチャート
【図４】加工用保持具の脱脂作業を模式的に示す図
【図５】第１のレジスト層形成作業を模式的に示す図
【図６】第１のレジスト層の表面擦動作業を模式的に示す図
【図７】第２のレジスト層形成作業を模式的に示す図
【図８】転写用パターンの露光作業を模式的に示す図
【図９】一実施形態に係る加工用保持具の表面側からの分解斜視図
【図１０】一実施形態に係る加工用保持具の裏面側からの分解斜視図
【符号の説明】
【００４２】
１          コア入れ子
２          加工用保持具
３          第１部材
４          第２部材
１１        大径部
１２        小径部
１３        先端表面
１４、３６  ネジ穴
３１        貫通孔
３２        （第１部材）の表面
３３        （第１部材）の裏面
３４、４５  溝部
３５        横穴
３７        段差
４０        基部
４１、４２  孔部
４３        （基部の）表面
４４        （基部の）裏面
５０        保持用ネジ
５１、６１  ネジ部
５２、６２  ベース部
６０        固定用ネジ
【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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【図６】
2007307830.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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