万博max体育官方网站模具的万博max体育注册加工方法和制造方法

　　光学塑料透镜通过将树脂注射到模具中而以高生产率制造。光学透镜的表面反射 以达到几个或若干百分比的高比率出现；为了避免这种情况，使用通过真空成膜等形成的 光学薄膜，从而达到防止反射的效果。但是，使用真空成膜的此方法包括在透镜前面上的成 膜完成之后将透镜反转，然后在其背面上成膜，这因而产生了需要许多时间的问题。为了解决此问题，近年来，光子晶体(photonic crystal)的原理成为了研究的焦 点，所述光子晶体可以在透镜的表面上通过在其上设置精细凹凸而形成，并且籍此减少表 面反射。在可想到的用于在透镜表面上形成精细凹凸的方法中，有一种方法，其包括在模具 的腔体(以下也称为“产品形成表面”)上形成精细凹凸，使用此模具进行注塑，从而将精细 凹凸转印到透镜的表面上。作为这种用于在模具的产品形成表面上形成精细凹凸的方法，常规地，几种方法 是本领域中已知的，例如包括使用放电加工在透镜的表面上形成精细凹凸的方法(例如， 参见专利文献1)。另一方面，本领域中常规地已知一种方法，其中用激光束照射待加工的物 体(由热反应基板构成)，从而形成精细凹凸(参见专利文献2)，但此方法不是用于在模具 的产品形成表面上形成精细凹凸的方法。[相关技术文献]专利文献1 JP 7-205155A专利文献2 JP A然而，可以通过如在专利文献1中公开的放电加工等形成的凹部的宽度限于几个 或若干微米，因此这样的方法不利地不能形成1微米以下(例如亚微米尺寸)的精细凹部。可以想到另一种方法，其中从激光器发射短波长激光束，用其照射模具的产品形 成表面，从而形成精细凹部；然而，为了向产品形成表面施加足以进行金属加工的热，应当 需要较长激光束，例如，波长为约10微米的激光束，因此应当认为难以通过此方法形成亚 微米尺寸的精细凹凸。因此，期望提供一种用于模具的加工方法和制造方法，通过该方法可以在设置在 模具上的产品形成表面上形成精细凹部。

　　根据本发明一个方面的模具的加工方法包括光致抗蚀剂形成步骤，其在产品形 成表面上形成可热变形热模式(thermally deformable heat-mode)光致抗蚀剂层，所述产 品形成表面包括弯曲表面并且形成在模具上；激光束照射步骤，其通过内置有半导体激光 器的曝光装置将激光束施加于光致抗蚀剂层，以形成凹部图案；和凹凸形成步骤，其通过使 用凹部图案在产品形成表面上形成凹凸。

　　采用上述方法，当将激光束施加于可热变形热模式光致抗蚀剂层时，被其照射的 部分(并且每个具有比激光束的光点大小小一圈(notch)的直径)消失并且在光致抗蚀剂 层上形成精细凹部。因此，可以例如通过蚀刻等，通过使用由向光致抗蚀剂层施加激光束而 形成的这种凹部图案，在产品形成表面上形成凹凸，因而即使是精细凹凸(例如亚微米尺 寸的凹凸)也可以恰当地形成。由于通常使用的半导体激光器的波长最短为405nm左右， 其不能形成如波长更短的固态激光器所能够形成的那样精细的凹凸；但是，可热变形热模 式光致抗蚀剂层的使用使得半导体激光器能够形成精细凹凸。在上述方法中，视情况而定万博max体育注册，激光束照射步骤可以优选包括根据产品形成表面的 角度改变发射激光束的头的取向，从而使得覆盖产品形成表面的光致抗蚀剂层的表面与激 光束沿其行进的光轴彼此垂直，但并非必须如此。用于控制激光束发射头的取向的可应用方法的一个实例可以是，例如，预先获得 关于工件形状的信息，并且根据此信息控制加工激光的光轴。获得所述信息的方法可以包 括获取如在其机械设计中所指定形状的方法，或可以使用形状检测装置。可以应用的形状 检测装置包括激光位移传感器或接触式位移传感器。激光位移传感器是非接触类型的并且 因此是优选的，原因在于没有导致工件上的裂缝或其它缺陷的可能。使用激光位移传感器 的方法可以与加工同时地得到信息，从而可以实时进行控制。采用此特征，使产品形成表面上的光致抗蚀剂层表面垂直于激光束沿其行进的光 轴，因而可以将从激光束发射头发射的激光束的焦点位置精确设定在光致抗蚀剂层中的预 定位置处，结果可以在光致抗蚀剂层上形成所需的凹部图案。在上述方法中，凹凸形成步骤可以包括在产品形成表面和光致抗蚀剂层的外表 面上形成金属材料膜，之后移除光致抗蚀剂层，从而在产品形成表面上形成凹凸。采用此特征，可以通过金属图案在模具的产品形成表面上适当地形成凹凸的精细 图案。在上述方法中，凹凸形成步骤可以包括将模具放入镀浴中，使镀膜在产品形成表 面上生长，之后移除光致抗蚀剂层，从而在产品形成表面上形成凹凸。采用此特征，可以通过利用镀膜图案在模具的产品形成表面上适当地形成凹凸的 精细图案。在上述方法中，凹凸形成步骤可以包括将在产品形成表面上剩余的光致抗蚀剂 层用作掩模进行蚀刻，之后移除光致抗蚀剂层，从而在产品形成表面上形成凹凸。采用此特征，可以通过蚀刻在模具的产品形成表面上适当地形成凹凸的精细图案。在上述方法中，凹凸形成步骤可以包括在产品形成表面和光致抗蚀剂层的外表 面上连续形成金属材料膜，从而在产品形成表面上形成凹凸。采用此特征，可以仅通过在模具的产品形成表面和在产品形成表面上剩余的光致 抗蚀剂层上连续形成金属材料膜而适当地形成凹凸的金属图案。万博max体育另外，此方法不需要在形 成金属材料膜之后移除光致抗蚀剂层，因此排除了对用于移除光致抗蚀剂层的设备等的需 要，因而可以降造成本万博max体育。在上述方法中，激光束照射步骤可以包括进行聚焦伺服控制，使得激光束聚焦在 相对于光致抗蚀剂层的预定位置上。

　　采用此特征，可以将激光束聚焦在相对于光致抗蚀剂层的预定位置上，因此可以 使得施加于光致抗蚀剂层表面的激光束的光点大小均勻，从而可以均勻地形成凹部。在上述方法中，激光束照射步骤可以包括沿凹进的产品形成表面，使发射激光束 的头和模具发生彼此相对移动。采用此特征，可以保持激光束发射头与光致抗蚀剂层之间的距离恒定，因此可以 使得施加于光致抗蚀剂层表面的激光束的光点大小均勻，从而可以均勻地形成凹部。在上述方法中，特别有利的是万博max体育官方网站，凹部图案具有1微米以下的宽度。也就是说，通过 使用由向可热变形热模式光致抗蚀剂层施加光形成的凹部图案，可以适当地形成宽度为1 微米以下(例如亚微米尺寸)的凹部图案，其根据常规技术是难以形成的。上述加工方法可以用于模具的制造方法。另外，可以使用由此制造方法制造的模 具通过注塑制造光学部件。采用此方法，例如，可以将在模具的产品形成表面上形成的亚微 米尺寸的凹凸图案转印到光学部件上，从而可以适当且容易地制造具有亚微米尺寸的凹凸 图案的光学部件。根据本发明的实施方案，如稍后将描述的，通过向可热变形热模式光致抗蚀剂层 施加激光束，可以适当地在模具的产品形成表面上形成精细的凹部图案。本发明的上述方 面和优点，其它优点和另外的特征将通过以下参照附图提供的本发明的示例性、非限制性 实施方案的详细描述变得更明显。附图简述

　　图1是显示根据本发明的一个实施方案的用于模具的加工装置的侧视图。图2包括(a)显示光致抗蚀剂层形成步骤的截面图，和(b)显示激光束照射步骤 的截面图。图3包括(a)显示镀敷处理的截面图，和(b)显示光致抗蚀剂层移除处理的截面 图。图4包括显示通过气相沉积或溅射在产品形成表面上形成凹凸图案的模式的截 面图，其中(a)是显示在光致抗蚀剂层上形成凹部图案的状态的截面图，(b)是显示光致抗 蚀剂层的外表面和产品形成表面的镀铬状态的截面图，和(c)是显示将光致抗蚀剂层从产 品形成表面上移除的状态的截面图。图5包括显示通过蚀刻在产品形成表面上形成凹凸图案的模式的截面图，其中 (a)是显示在光致抗蚀剂层上形成凹部图案的状态的截面图，(b)是显示将产品形成表面 蚀刻的状态的截面图，和(c)是显示将光致抗蚀剂层从产品形成表面上移除的状态的截面 图。图6包括显示通过在光致抗蚀剂层的外表面和产品形成表面上连续形成金属材 料膜而形成凹凸图案的模式的截面图，其中(a)是显示在光致抗蚀剂层上形成凹部图案的 状态的截面图，和(b)是显示在光致抗蚀剂层的外表面和产品形成表面上连续形成金属材 料膜的状态的截面图。图7是显示旋转器沿产品形成表面进行摇摆运动的模式的侧视图。图8是显示不使头进行摇摆运动，而是在聚焦伺服控制下使其进行向上_向下运 动的模式的侧视图。实施本发明的方式

　　下面，将参照合适的附图详细地描述本发明的一个实施方案。首先，参照图1，进行对加工装置2的描述，该加工装置用于在模具1上形成的凹面 产品形成表面11 (具体地，光致抗蚀剂层12)上形成凹部图案13 (参见图2(a))。在本实施 方案中，采用包括(球状)弯曲表面的凹面产品形成表面，但是本发明不限于此构造；其可 以包括与模具的配合表面(mating surface)成角度倾斜的任何表面，例如，截锥形表面。如图1中所示，加工装置2包括用于将模具1旋转的旋转器21，和内置有半导体激 光器的曝光装置22。旋转器21包括用于支持模具1的旋转台21A，用于支持旋转台21B的 支持轴21B，和用于使支持轴21B旋转的驱动装置21C。曝光装置22包括用于发射激光束的内置有半导体激光器的小尺寸头22A，用于支 持头22A的支持臂22B，和构造为使支持臂22B摇摆从而使头22A的透镜表面22D沿产品形 成表面11 (光致抗蚀剂层12的表面)移动的驱动装置22C。更具体而言，驱动装置22C在使头22k倾斜的同时移动头22A，以保持其与倾斜的 产品形成表面11对准，使得从头22A发射的激光束沿其行进的光轴基本上以直角与光致抗 蚀剂层12的要用向其施加的激光束加工的部分的表面相交。也就是说，头22A构造为可围 绕产品形成表面11的轮廓适合的球的中心摇摆，使得激光束沿其行进的光轴的延长线始 终经过球状产品形成表面11的中心。驱动装置22C构造为可向上和向下移动，使得头22A可以朝向和远离模具1的产 品形成表面11 (光致抗蚀剂层12的表面)移动。另外，驱动装置22C包括控制器(未显 示)，其适于向头22A输出基于要在光致抗蚀剂层12上形成的凹部图案13(参见图2(a)) 产生的信号。此控制器构造为通过调节设置在头22A中的可移动光学部件(例如，物镜) 而实施聚焦伺服控制，使得激光束被聚焦在相对于光致抗蚀剂层12的预定位置上。模具制造方法下面，参照图2(a)_(b)和图3(a)_(b)，描述模具的制造方法。首先，进行已知的铸造和加工产品形成表面11的工艺，以制作包括球状产品形成 表面11的模具1。之后，进行如下面所述根据本发明实施的加工方法，以制造产品形成表面 11上具有精细凹凸图案的模具1。凹面产品形成表面11的曲率半径的下限值可以优选为等于或大于25mm，等于或 大于50mm，和等于或大于100mm。这是因为曲率半径过小的产品形成表面11将使得难以提 供以使其可以插入该凹面产品形成表面11中的尺寸制成的头22A。产品形成表面11的曲 率半径的上限值可以优选为等于或小于2m，等于或小于lm，和等于或小于0. 5m。曲率半径 过大的产品形成表面11将使其难以具有精确保持的模具1的宏观形状，并且难以适当保持 用曝光用的光束扫描的精度。〈模具加工方法〉首先，如图2(a)中所示，在模具1的产品形成表面11上形成可热变形热模式光致 抗蚀剂层12 (光致抗蚀剂形成步骤)。光致抗蚀剂层12是其中可以通过施加强光，经过由施加的光转化产生的热所导 致的材料热变形形成凹部的层，即，所谓的热模式型光致抗蚀剂材料层。万博max体育此类型的光致抗蚀 剂材料迄今通常用于光盘等的记录层中；例如，记录材料如花青-基，酞菁-基，醌-基，方 错(squarylium)-基，奧锡(azulenium)-基，硫醇复合物盐-基，和部花青-基记录材料可以用于本发明人的目的。根据本发明的光致抗蚀剂层12可以优选为染料类型，其含有作为光致抗蚀剂材 料的染料。因此，光致抗蚀剂层12中含有的光致抗蚀剂材料可以选自染料或其它有机化合 物。应当理解，光致抗蚀剂材料不限于有机材料；即，也可以使用无机材料或有机与无机材 料的复合材料。但是，在有机材料的情况下，用于成膜的涂布工艺可以通过旋涂或喷涂容易 地进行，并且易于得到转变温度较低的材料；因此，有机材料可以是优选的。另外，在各种有 机材料中，其光吸收可以通过改变它们的分子设计来控制的染料可以是优选的。用于光致抗蚀剂层12中的材料的优选实例可包括次甲基染料(花青染料、半菁 染料、苯乙烯基染料、氧杂菁(oxonol)染料、部花青染料等)、大环染料(酞菁染料、萘菁 (naphthalocyaninine)染料、卩卜啉染料等)、偶氮染料(包括偶氮-金属螯合物染料)、亚芳 基染料、配合物染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、1-氨基丁二烯衍生物、肉桂酸衍 生物、喹诺酞酮(quinophthalone)染料等。其中，次甲基染料、氧杂菁染料、大环染料和偶 氮染料可以是优选的。此染料型光致抗蚀剂层12可以优选含有在曝光波长范围内有吸收的染料。尤其 是，表示光吸收量的消光系数k的上限可以优选等于或小于10，更优选等于或小于5，进一 步优选等于或小于3，最优选等于或小于1。这是因为消光系数k过高会阻止入射到光致 抗蚀剂层12的一侧的光到达或通过相反侧，从而使得在光致抗蚀剂层12中形成的孔不均 勻。另一方面，消光系数k的下限可以优选等于或大于0. 0001，更优选等于或大于0. 001， 还更优选等于或大于0. 1。这是因为，消光系数k过低将减少光吸收量，使得需要较大的激 光功率，并且降低生产速度。应理解，如上所述，光致抗蚀剂层12必须在曝光波长范围内具有光吸收；考虑到 这点，可根据激光源产生的激光束的波长来进行适合的染料的选择和/或其结构的改变。例如，在从激光源发射的激光束的振荡波长为780nm左右的情况下，有利的是选 择染料如五次甲基花青染料、七次甲基氧杂菁染料、五次甲基氧杂菁染料、酞菁染料和萘菁 染料。其中，可以特别优选使用酞菁染料或五次甲基花青染料。在从激光源发射的激光束的振荡波长为660nm左右的情况下，有利的是选择染料 如三次甲基花青染料、五次甲基氧杂菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料和吡咯亚甲 基(pyrromethene)配合物染料。此外，在从激光源发射的激光束的振荡波长为405nm左右的情况下，有利的是选 择染料如单次甲基花青染料、单次甲基氧杂菁染料、零次甲基部花青染料、酞菁染料、偶氮 染料、偶氮-金属配合物染料、吓啉染料、亚芳基染料、配合物染料、香豆素染料、唑衍生物、 三嗪衍生物、苯并衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹诺酞酮染料。在从激光源发射的激光束的振荡波长分别为780nm左右、660nm左右以及405nm左 右的情况下，用于光致抗蚀剂层12中(即作为光致抗蚀剂材料)的优选化合物的实例如下 所示。在激光束的振荡波长为780nm左右的情况下，由下列化学式1、2中的(I-I)至(1-10) 所示的化合物是适合的。在激光束的振荡波长为660nm左右的情况下，由化学式3、4中的 式(II-I)至(II-8)所示的化合物是适合的，并且在激光束的振荡波长为405nm左右的情 况下，由化学式5、6中的(III-I)至(111-14)所示的化合物是适合的。应理解，本发明并不限于将这些化合物用作光致抗蚀剂材料的情况。在激光振荡波长为780nm左右情况下的光致抗蚀剂材料的实例[化学式1]

　　一种模具的加工方法，该方法包括光致抗蚀剂形成步骤，其在产品形成表面上形成可热变形热模式光致抗蚀剂层，所述产品形成表面包括弯曲表面并且形成在所述模具上；激光束照射步骤，其通过内置有半导体激光器的曝光装置将激光束施加于所述光致抗蚀剂层，以形成凹部图案；和凹凸形成步骤，其通过使用所述凹部图案在所述产品形成表面上形成凹凸。

　　2.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述激光束照射步骤包括根据所述产品形成表面的角度改变发射所述激光束的头的取向，从而使得覆盖所述产 品形成表面的所述光致抗蚀剂层的表面与光轴彼此垂直，所述激光束是沿着所述光轴行进 的。

　　3.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述凹凸形成步骤包括在所述产品形成表面和所述光致抗蚀剂层的外表面上形成金属材料膜，之后移除所述 光致抗蚀剂层，从而在所述产品形成表面上形成所述凹凸。

　　4.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述凹凸形成步骤包括将所述模具放入镀浴中，使镀膜在所述产品形成表面上生长，之后移除所述光致抗蚀 剂层，从而在所述产品形成表面上形成所述凹凸。

　　5.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述凹凸形成步骤包括使用在所述产品形成表面上剩余的所述光致抗蚀剂层作为掩模进行刻蚀，之后移除所 述光致抗蚀剂层，从而在所述产品形成表面上形成所述凹凸。

　　6.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述凹凸形成步骤包括在所述产品形成表面和所述光致抗蚀剂层的外表面上连续形成金属材料膜，从而在所 述产品形成表面上形成所述凹凸。

　　7.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述激光束照射步骤包括实施聚焦伺服控制，使得将所述激光束聚焦在相对于所述光致抗蚀剂层的预定位置上。

　　8.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述激光束照射步骤包括 使发射所述激光束的头和所述模具相对于彼此的移动沿所述凹进的产品形成表面发生。

　　9.根据权利要求1所述的模具的加工方法，其中所述凹部图案具有1微米以下的宽度。

　　10.一种模具的制造方法，其中通过采用根据权利要求1-9中任何一项所述的加工方 法制造所述模具。

　　11.一种光学部件的制造方法，其中使用由根据权利要求10所述的制造方法制造的模 具通过注塑制造所述光学部件。

　　一种模具(1)的加工方法，万博max体育以在形成于模具(1)上的产品形成表面(11)上形成凹部图案(13)，该方法包括光致抗蚀剂形成步骤，其中在产品形成表面(11)上形成可热变形热模式光致抗蚀剂层(12)；激光束照射步骤，其中通过内置有半导体激光器的曝光装置将激光束施加于所述光致抗蚀剂层(12)，以形成凹部图案(13)；和凹凸形成步骤，其中通过使用所述凹部图案(13)在所述产品形成表面(11)上形成凹凸。