曲面微细结构的形成方法

专利名称：曲面微细结构的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种曲面微细结构的形成方法。
背景技术：
作为在曲面上形成衍射光栅等微细结构的方法，专利文献1所记载的方法为人们所知道。这种现有的方法由以下工序构成在母基板上形成间距从中心向外侧扩大的衍射光栅的形状，用膜状的柔性材料仿型衍射光栅的形状，将这种柔性材料附着在具有曲面的母基板的上述曲面上。
专利文献1特开平9-5509号公报不过，在现有的方法中，形成衍射光栅的形状之后附着在母基板上，因此，存在很难使衍射光栅对母基板的曲面进行精密对正这样的问题。特别是在现有的方法中，以具有微米(微米)级加工精度的衍射光栅作为对象，存在的问题是不能适用于要求超微米级加工精度的防止反射材料等的形成。

发明内容
本发明即是鉴于上述现状产生的，其目的在于提供一种曲面微细结构的形成方法，其能对曲面高精度地对正形成微细结构。
为了实现上述目的，本发明采用了以下构成。
本发明的曲面微细结构的形成方法，其特征在于使柔性膜以与上述曲面间隔开的状态安装在具有曲面的母材上，并在上述柔性膜的与上述母材相反侧的一面上形成微细结构，使上述柔性膜沿上述母材的曲面接合。根据该构成，以将柔性膜暂固定在上述母材上的状态，在上述柔性膜的一面形成微细结构，然后使柔性膜与母材接合，因此，能精密地进行微细结构相对于母材曲面的对正。
还有，上述柔性膜也可以是层叠支撑层和被加工层构成。
另外，本发明的曲面微细结构的形成方法，是前面所述的曲面微细结构的形成方法，其特征在于在底座基板上层叠上述柔性膜后，将上述微细结构安装在上述母材上，除去上述底座基板之后，形成上述微细结构。根据该构成，以使柔性膜保持在底座基板上的状态，将柔性膜与底座基板一同安装在母材上，因此，即使柔性膜很薄也能容易地安装。另外，由于能使柔性膜很薄，因此，在将柔性膜接合在曲面上时，柔性膜的曲率半径和母材曲面的曲率半径能大致相同，而形成加工精度高的微细结构。
另外，本发明的曲面微细结构的形成方法，是前面所述的曲面微细结构的形成方法，其特征在于上述柔性膜由层叠在上述底座基板上的被加工层和层叠在该被加工层上的支撑层构成。根据该构成，对底座基板形成被加工层，因此，较之在薄膜上形成时更容易提高流程的自由度，易于进行被加工层的应力控制，还能提高成品率。
另外，本发明的曲面微细结构的形成方法，是前面所述的曲面微细结构的形成方法，其特征在于上述母材由上述曲面和设置在上述曲面周围用于接合柔性膜的被接合部构成。根据该构成，也能适用于曲面为凹曲面、凸曲面的任意情况。


图1是实施例1的曲面微细结构的形成方法的工序图。
图2是表示由实施例1的曲面微细结构的形成方法而形成的微细结构的模式图。
图3是实施例2的曲面微细结构的形成方法的工序图。
图4是实施例3的曲面微细结构的形成方法的工序图。
图5是实施例4的曲面微细结构的形成方法的工序图。
图中1、11-母材；1c-凹曲面部(曲面)；1d、11e-被接合部；11d-凸球面部(曲面)；2-柔性膜；2b-与母材相反侧的一面；3-被加工层；3a-微细结构；5-底座基板；12-支撑层(柔性膜)。
具体实施例方式
实施例1参照附图对本发明的实施例1进行说明。图1表示本实施例的曲面微细结构的形成方法的工序图。图1A表示在母材上安装柔性膜的工序，图1B表示在柔性膜上形成被加工层的工序，图1C表示在柔性膜上形成微细结构的工序，图1D表示使柔性膜与母材接合的工序。还有，这些图中所示的各部的大小、厚度和尺寸等，与实际的曲面微细结构形成工序中的大小、厚度和尺寸等不同(关于实施例2以后也同样)。
首先，如图1A所示，在具有曲面的母材1上安装柔性膜2。
在此采用的母材1，由板状的母材主体1a构成。在母材主体1a的上面1b侧设置凹曲面部1c(曲面)，另外围绕上面1b的凹曲面部1c(曲面)的部分被称作被接合部1d。另外，在凹曲面部1c及被接合部1d的表面形成省略图示的粘接层。作为母材1的材质，可例示出Al、Ni、不锈钢、Si、玻璃等。
距母材主体1a的上面1b的凹曲面部1c的深度d例如为100～300μm左右，凹曲面部1c的曲率半径r为例如5～20mm左右。还有，凹曲面部1c的深度d及曲率半径r并不是局限于例示的范围。
另外，柔性膜2由厚度10～100μm左右的金属、氧化物、树脂等形成。作为具体的材质的例子，可例示出Al、Ni、Au、Si、SiO2、Si3N4、玻璃、聚对二甲苯、聚酰亚胺等。
如图1A所示，将柔性膜2的下面2a与母材1的被接合部1d接合，使柔性膜2以从凹曲面部1c离开间隔的状态安装到母材1上。最好是柔性膜2与形成于被接合部1d的省略图示的粘接部密接。从而，在柔性膜2和凹曲面部1c之间形成密闭的空间S。
接下来，如图1B所示，在柔性膜2的与母材1相反侧的一面2b上形成被加工层3。被加工层3由厚度0.1～10μm左右的金属、氧化物、树脂等形成。作为具体的材质的例子，可例示出Al、Ni、Au、Si、SiO2、Si3N4、玻璃、聚对二甲苯、聚酰亚胺、抗蚀剂等。被加工层3的材质，与柔性膜2可以相同也可以不同。被加工层3的形成，根据被加工层3的材质，可选择蒸镀(真空镀膜)法、喷溅法、涂敷法等进行。
接下来，如图1C所示，对被加工层3进行加工，在柔性膜2的与母材1相反侧的一面2b上形成微细结构3a。作为对被加工层3的加工方法，在被加工层3为金属或氧化物时，最好是采用蚀刻法等公知的方法。另外，被加工层3为树脂时，最好是采用蚀刻法和光刻法等公知的方法。
接着，如图1D所示，使形成微细结构3a的被加工层3及柔性膜2接合到母材1的凹曲面部1c上。为了将柔性膜2及被加工层3与凹曲面部1c接合，而对柔性膜2和凹曲面部1c之间的密闭空间S进行减压，使柔性膜2向凹曲面部1c侧变形。从而，可不与柔性膜2及被加工层3接触地使柔性膜2沿凹曲面部1c整面进行接合。还有，柔性膜2及凹曲面部1c经由在凹曲面部1c形成的粘接部进行接合。
图2表示在被加工层3上形成的微细结构3a的一例。图2A是被加工层3的平面模式图，图2B是对应于图2A的X-X线的剖面模式图。如图2A及图2B所示，本实施例的微细结构3a由在被加工层3表面形成多个研钵状的微细孔3b…而构成。被加工层3表面的微细孔3b的直径R为0.1～0.2μm左右，相邻接的微细孔3b、3b彼此间的间距P为0.1～0.3μm左右，微细孔3b的深度D为0.2～0.3μm左右，微细孔3b的形成密度为2×107～3×107个/mm2左右。
具有如上述所获得的微细结构3a的被加工层3可作为成形模使用。即，通过以微细结构3a作为成形模使用，而能获得具有与微细结构3a的形状相对应的成形面的成型品。该成型品能利用于例如防止反射材料等。
采用上述的曲面微细结构3a的形成方法，能容易在凹曲面部1c上形成微细结构3a。
另外，以将柔性膜2暂固定在母材1上的状态，在柔性膜2的一面2b形成微细结构3a，之后使柔性膜2与母材1接合，因此能精密地进行微细结构3a相对于母材1的凹曲面部1c的对正。
实施例2下面，参照附图对本发明的实施例2进行说明。图3表示本实施例的曲面微细结构的形成方法的工序图。图3A表示在母材上形成柔性膜及被加工层的工序，图3B表示加工被加工层、在柔性膜上形成微细结构的工序，图3C表示使柔性膜与母材接合的工序。还有，如图3所示的构成要素中，对与如图1所示的实施例1相同的构成要素附以相同符号，并省略其说明。
首先，如图3A所示，在具有曲面的母材11上安装柔性膜2，再形成被加工层3。
在本实施例中采用的母材11，由板状的母材主体11a构成。在母材主体11a的上面11b侧设置凹部11c，且在凹部11c内设置凸球面部11d。围绕上面11b的凹部11c的部分被称作被接合部11e。被接合部11e，形成在与凸球面部11d的顶部11d1几乎相同高度或者比凸球面部11d的顶部11d1更高的位置。另外，在被接合部11e、凸球面部11d及凹部11c的整个面上形成省略图示的粘接层。
凹曲面部11c距母材主体11a的上面11b的深度d例如为100～300μm左右，凸曲面部11d的曲率半径r例如为5～20mm左右，从凹部11c的底面到凸曲面部的顶部11d1的高度h例如为100～300μm左右。还有，这些尺寸并不限定在例示的范围内。作为母材11的材质，可例示出Al、Ni、不锈钢、Si、玻璃等。
如图3A所示，使柔性膜2的下面与母材11的被接合部11e接合，从而使柔性膜2以与从凸球面部11d间隔开的状态安装到母材11上。最好是柔性膜2与形成于被接合部11e的省略图示的粘接密合。从而，在柔性膜2和凸球面部11d之间形成密闭的空间S。再有，在柔性膜2的与母材11相反侧的一面2b上形成被加工层3。
接着，如图3B所示，与实施例1的情形同样进行对被加工层3的加工，在柔性膜2的与母材11相反侧的一面2b上形成微细结构3a。
接下来，如图3C所示，使形成微细结构3a的被加工层3及柔性膜2接合到母材11的凸球面部11d。为了使柔性膜2及被加工层3与凸球面部11d接合，与实施例1的情形同样，对柔性膜2和凹曲面部11c之间的密闭空间S进行减压，使柔性膜2向凸球面部11d侧变形。从而，使柔性膜2沿凸球面部11d整个面进行接合。
采用上述的曲面微细结构的形成方法，能容易在凸球面部11d上形成微细结构3a。另外，和实施例1同样，能精密地进行微细结构3a相对于凸球面部11d的对正。
实施例3下面，参照附图对本发明的实施例3进行说明。图4表示本实施例的曲面微细结构的形成方法的工序图。图4A表示在底座基板上安装柔性膜的工序，图4B表示在母材上安装底座基板及柔性膜的工序，图4C表示去除底座基板的工序，图4D表示在柔性膜上形成被加工层的工序，图4E表示加工被加工层而在柔性膜上形成微细结构的工序，图4F表示使柔性膜与母材接合的工序。还有，如图4所示的构成要素中，对与如图1所示的实施例1相同的构成要素附以相同符号，并省略其说明。
首先，如图4A所示，利用喷溅法等在底座基板5上层叠柔性膜2。
在本实施例中采用的底座基板5，可采用厚度100～500μm左右的Si板或玻璃板。底座基板5最好是平坦性能优良的。另外，作为柔性膜2，最好是由厚度0.5～100μm左右的金属、氧化物、树脂等形成，作为具体的材质的例子，可例示出A1、Ni、Au、Si、SiO2、Si3N4、玻璃、聚对二甲苯、聚酰亚胺等。特别是，和实施例1的柔性膜2相比较可采用更薄的。
接下来，如图4B所示，在具有凹曲面部1c的母材1上与底座基板5同时安装柔性膜2。在本实施例中采用的母材1可与在实施例1说明的使用相同的材料。如图4B所示，使柔性膜2的下面2a与母材1的被接合部1d接合，从而使柔性膜2以与凹曲面部1c间隔开的状态安装到母材1上。这样，在母材1侧配置柔性膜2，并在其上配置底座基板5。
接下来，如图4C所示，除去底座基板5露出柔性膜2。在使用Si板作为底座基板5时，通过例如使用XeF气的蚀刻法等除去。另外，在使用玻璃板作为底座基板5时，通过例如湿式蚀刻法等除去。
接下来，如图4D所示，在柔性膜2上形成被加工层3，再如图E所示对被加工层进行加工，而在与柔性膜2的与母材1相反侧的一面2b上形成微细结构3a。
而且，如图4F所示，使形成微细结构3a的被加工层3及柔性膜2与母材1的凹曲面部1c接合。为了使柔性膜2及被加工层3与凹曲面部1c接合，与实施例1的情形同样，对柔性膜2和凹曲面部1c之间的密闭空间S进行减压，使柔性膜2向凹曲面部1c侧变形，而将柔性膜2沿凹曲面部1c整个面接合。
采用上述的曲面微细结构的形成方法，能容易在凹曲面部1c上形成微细结构3a。另外，与实施例1相同，能精密地进行微细结构3a相对于凹曲面部1c的对正。再有，以使柔性膜2保持在底座基板5的状态，将柔性膜2与底座基板5一同安装在母材1上，因此，即使柔性膜2很薄也能容易地安装在母材1上。由于能使柔性膜2很薄，因此，将柔性膜2接合在凹曲面部1c上时，柔性膜2的曲率半径和母材1的凹曲面部1c的曲率半径能大致相同，能形成加工精度高的微细结构3a。
实施例4下面，参照附图对本发明的实施例4进行说明。图5表示本实施例的曲面微细结构的形成方法的工序图。图5A表示在底座基板上形成被加工层及柔性膜的工序，图5B表示在母材上安装底座基板及柔性膜及被加工层的工序，图5C表示拆除底座基板的工序，图5D表示加工被加工层、在柔性膜上形成曲面微细结构的工序，图5E表示使柔性膜与母材接合的工序。还有，如图5所示的构成要素中，对与如图1所示的实施例1相同的构成要素附以相同符号，并省略其说明。
首先，如图5A所示，利用喷溅法、蒸镀法、涂敷法等在底座基板5上依次层叠被加工层3及支撑层12(柔性膜)。
本实施例中采用的底座基板5，可与实施例3的底座基板5采用相同构成。另外，作为支撑层12(柔性膜)，最好是由厚度0.5～100μm左右的金属、氧化物、树脂等形成，作为具体的材质的例子，可例示出Al、Ni、Au、Si、SiO2、Si3N4、玻璃、聚对二甲苯、聚酰亚胺等。特别是，和实施例1的柔性膜2相比较可使用更薄的。再有，作为被加工层3，可与实施例1～3的被加工层3采用相同构成。
接下来，如图5B所示，在具有曲面的母材1上与底座基板5一同安装支撑层12及被加工层3。在本实施例中采用的母材1可与在实施例1说明的使用相同的材料。如图5B所示，使支撑层12的下面12a与母材1的被接合部1d接合，从而使支撑层12以与凹曲面部1c间隔开的状态安装到母材1上。这样，在母材1侧配置支撑层12，再在其上配置被加工层3，接着在其上配置底座基板5。
接下来，如图5C所示，除去底座基板5露出被加工层3。使用Si作为底座基板5时，通过例如使用XeF气的蚀刻法等除去。另外，使用玻璃板作为底座基板5时，利用例如湿式蚀刻法等除去。
接下来，如图5D所示对被加工层3进行加工，在与支撑层的与母材1相反侧的一面12b上形成微细结构3a。
接下来，如图5E所示，使形成微细结构3a的被加工层3及支撑层12与母材1的凹曲面部1c接合。为了使支撑层12及被加工层3与凹曲面部1c接合，与实施例1的情形同样，对支撑层12和凹曲面部1c之间的密闭空间S进行减压，使支撑层12向凹曲面部1c侧变形，而使支撑层12沿凹曲面部1c整个面接合。
采用上述的曲面微细结构的形成方法，能容易在凹曲面部1c上形成微细结构3a。另外，与实施例1相同，能精密地进行微细结构3a相对于母材上的凹曲面部1c的对正。再有，以使支撑层12保持在底座基板5的状态，将支撑层12与底座基板5一同安装在母材1上，因此，即使支撑层12很薄也能容易地安装在母材1上。由于能使支撑层12很薄，因此，将支撑层12接合在凹曲面部1c上时，支撑层12的曲率半径和母材1的曲面曲率半径大致相同，能形成加工精度高的微细结构3a。另外，对底座基板5形成被加工层3，因此比在薄膜上形成时更容易提高流程的自由度，易于进行被加工层3的应力控制，还能提高成品率。
再有，本发明的技术范围并不限定于上述实施例，在不脱离本发明意思的范围内可加以种种变更。例如，虽然说明了在柔性膜2与凹曲面部1c或凸球面部11d的接合中采用粘接层的例子，不过，本发明不限于此，如果柔性膜2与母材1彼此为金属则可以用金属热熔接，也可以依靠静电引力使柔性膜2接合在母材1上，也可以以保持抽真空的状态进行接合。另外，也可以用热膨胀性高的金属形成柔性膜2，并通过加热柔性膜2与母材1，使柔性膜2膨胀变形而接合在凹曲面部1c或凸球面部11d上。另外，也可以通过加热软化柔性膜2d而使柔性膜2与凹曲面部1c或凸球面部11d接合。
如以上详细说明，根据本发明的曲面微细结构的形成方法，以使柔性膜暂固定在母材上的状态，在上述柔性膜的一面形成微细结构，然后使柔性膜与母材接合，因此能精密地进行微细结构相对于母材曲面的对正。
权利要求
1.一种曲面微细结构的形成方法，其特征在于将柔性膜以与上述曲面间隔开的状态安装在具有曲面的母材上，并在上述柔性膜的与上述母材相反侧的一面上形成微细结构，使上述柔性膜沿上述母材的曲面进行接合。
2.如权利要求项1所述的曲面微细结构的形成方法，其特征在于在将上述柔性膜层叠在上述底座基板上后，将上述柔性膜与上述底座基板一同安装在上述母材上，再除去上述底座基板，而后形成上述微细结构。
3.如权利要求项2所述的曲面微细结构的形成方法，其特征在于上述柔性膜由层叠在上述底座基板上的被加工层和层叠在该被加工层上的支撑层构成。
4.如权利要求项3所述的曲面微细结构的形成方法，其特征在于上述母材由上述曲面、和设置在上述曲面周围用于接合柔性膜的被接合部构成。
全文摘要
一种曲面微细结构的形成方法，该曲面微细结构的形成方法，其特征在于使柔性膜(2)以与曲面(1c)间隔开的状态安装在具有曲面(1c)的母材(1)上，在柔性膜(2)的与母材(1)相反侧的一面(2b)上形成微细结构(3a)，使柔性膜(2)沿母材(1)的曲面(1c)进行接合。这种曲面微细结构的形成方法，能相对于曲面高精度地对正形成微细结构。
文档编号G02B5/18GK1573366SQ20041004641
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年6月4日
发明者筱原英司, 熊谷雅, 伊藤卓雄 申请人:阿尔卑斯电气株式会社