專利名稱：模具的檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模具的檢查方法。在此所說的“模具”包含各種加工方法(沖壓、鑄造)所用的模具，有時也稱為壓模。另外，還可以用于印刷(包括納米印刷)。
背景技術(shù)：
在電視機(jī)、手機(jī)等所用的顯示裝置、照相機(jī)透鏡等光學(xué)元件中，為了減少表面反射來提高光的透射量，通常實施防反射技術(shù)。這是因為，例如，如入光射到空氣和玻璃的界面的情況那樣，在光通過折射率不同的介質(zhì)的界面的情況下，由于菲涅耳反射等，光的透射量減少，視覺識別性降低。近年來，作為防反射技術(shù)，在基板表面形成凹凸的周期被控制為可見光以下的波長(λ = 380nm 780nm)的微細(xì)的凹凸圖案的方法受到關(guān)注(參照專利文獻(xiàn)I至4)。構(gòu) 成實現(xiàn)防反射功能的凹凸圖案的凸部的二維大小為IOnm以上且不足500nm。該方法利用了所謂的蛾眼(Motheye ;蛾子的眼睛)結(jié)構(gòu)的原理，使相對于入射到基板的光的折射率沿著凹凸的深度方向從入射介質(zhì)的折射率到基板的折射率為止連續(xù)地發(fā)生變化，由此抑制想要防止反射的波段的反射。蛾眼結(jié)構(gòu)具有除了在寬廣的波段內(nèi)能發(fā)揮入射角依賴性小的防反射作用以外，還能應(yīng)用于很多的材料、能將凹凸圖案直接形成于基板等優(yōu)點。其結(jié)果是能以低成本提供高性能的防反射膜(或者防反射表面)作為蛾眼結(jié)構(gòu)的制造方法，使用對鋁進(jìn)行陽極氧化而得到的陽極氧化多孔氧化鋁層的方法受到關(guān)注(專利文獻(xiàn)2至4)。在此，簡單地說明對鋁進(jìn)行陽極氧化而得到的陽極氧化多孔氧化鋁層。以往，利用了陽極氧化的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體的制造方法作為能形成有規(guī)律地排列的納米級圓柱狀細(xì)孔(微細(xì)的凹部)的簡單方法而受到關(guān)注。當(dāng)將鋁基材浸潰到硫酸、草酸或者磷酸等酸性電解液或者堿性電解液中，將其作為陽極施加電壓時，在鋁基材的表面同時進(jìn)行氧化和溶解，能形成在其表面具有細(xì)孔的氧化膜。該圓柱狀細(xì)孔相對于氧化膜垂直地進(jìn)行取向且在一定的條件下(電壓、電解液的種類、溫度等)示出自我組織的規(guī)則性，因此，期望應(yīng)用于各種功能材料。在特定條件下形成的多孔氧化鋁層，當(dāng)從垂直于膜面的方向看時，取大致正六邊形的單元以二維最高密度進(jìn)行填充的排列。各個單元在其中央具有細(xì)孔，細(xì)孔的排列具有周期性。單元是局部的皮膜的溶解和生長的結(jié)果所形成的，在被稱為阻擋層的細(xì)孔底部，皮膜的溶解和生長同時進(jìn)行。已知此時單元的大小，即相鄰的細(xì)孔的間隔(中心之間距離)相當(dāng)于阻擋層的厚度的大致2倍，與陽極氧化時的電壓大致成比例。另外，已知細(xì)孔的直徑依賴于電解液的種類、濃度、溫度等，但是，通常是單元的尺寸(從垂直于膜面的方向看時的單元的最長對角線的長度)的1/3程度。這樣的多孔氧化鋁的細(xì)孔在特定的條件下，形成具有高規(guī)則性的(具有周期性的)排列，或者根據(jù)條件形成某種程度上規(guī)則性紊亂的排列，或者形成不規(guī)則(不具有周期性)的排列。
專利文獻(xiàn)2公開了如下方法使用在表面具有陽極氧化多孔氧化鋁膜的壓模來形成防反射膜(防反射表面)。另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了如下技術(shù)通過反復(fù)進(jìn)行鋁的陽極氧化和孔徑擴(kuò)大處理來形成細(xì)孔孔徑連續(xù)地變化的錐形形狀的凹部。本申請人在專利文獻(xiàn)4中公開了如下技術(shù)使用微細(xì)的凹部具有階梯狀的側(cè)面的氧化鋁層來形成防反射膜。另外，如專利文獻(xiàn)1、2以及4所述，除了蛾眼結(jié)構(gòu)(微觀結(jié)構(gòu))以外，還設(shè)置比蛾眼結(jié)構(gòu)大的凹凸結(jié)構(gòu)(宏觀結(jié)構(gòu))，由此能對防反射膜(防反射表面)賦予防眩功能。構(gòu)成發(fā)揮防眩功能的凹凸的凸部的二維大小為I μ m以上且不足100 μ m。為了參考，將專利文獻(xiàn)1、2以及4的全部公開內(nèi)容在本說明書中加以引用。通過利用陽極氧化多孔氧化鋁膜，能容易地制造用于在表面形成蛾眼結(jié)構(gòu)的模具(下面稱為“蛾眼用模具”。)。特別是如專利文獻(xiàn)2和4所述，當(dāng)將鋁的陽極氧化膜的表面·原樣地用作模具時，降低制造成本的效果大。將能形成蛾眼結(jié)構(gòu)的蛾眼用模具的表面的結(jié)構(gòu)設(shè)為“反轉(zhuǎn)的蛾眼結(jié)構(gòu)”。作為使用蛾眼用模具的防反射膜的制造方法，已知使用光固化性樹脂的方法。首先，在基板上賦予光固化性樹脂。接著，將實施了脫模處理的蛾眼用模具的凹凸表面在真空中按壓到光固化性樹脂。然后，將光固化性樹脂填充到凹凸結(jié)構(gòu)中。接著，對凹凸結(jié)構(gòu)中的光固化性樹脂照射紫外線，使光固化性樹脂固化。然后，從基板分離蛾眼用模具，被轉(zhuǎn)印有蛾眼用模具的凹凸結(jié)構(gòu)的光固化性樹脂的固化物層形成于基板的表面。使用光固化性樹脂的防反射膜的制造方法記載于例如專利文獻(xiàn)4。為了將陽極氧化多孔氧化鋁膜的表面原樣地用作模具而穩(wěn)定地量產(chǎn)防反射膜，必須對陽極氧化多孔氧化鋁層的表面的凹凸結(jié)構(gòu)是否具有規(guī)定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理。即，需要確認(rèn)如下情況所制造的模具的表面具有期望的凹凸結(jié)構(gòu)、以及在量產(chǎn)防反射膜的期間模具的表面的凹凸結(jié)構(gòu)由于磨耗、破損而處于期望的范圍外?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :特表2001-517319號公報專利文獻(xiàn)2 :特表2003-531962號公報專利文獻(xiàn)3 :特開2005-156695號公報專利文獻(xiàn)4 :國際公開第2006/059686號

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題因為蛾眼用模具的表面的凹凸結(jié)構(gòu)是不足Iym的微細(xì)的結(jié)構(gòu)，所以為了某種程度上定量地評價其大小、形狀，需要使用例如SEM(掃描型電子顯微鏡)。由表面的SEM像求出相鄰凹部間的間隔(Dint)、凹部的二維大小(Dp)，由截面的SEM像求出凹部的深度(Ddepth)、多孔氧化鋁層的厚度(tp)。但是，具有如下問題為了得到SEM像，需要破壞蛾眼用模具的一部分，而且花費時間。另外，為了基于SEM像判定模具的良好與否，需要由SEM像使上述的參數(shù)數(shù)值化。
本發(fā)明是為了解決上述的問題而完成的，其主要目的在于提供如下方法在形成如蛾眼用模具的表面那樣具有Dp不足Iym的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)的表面的工序等中，非破壞、簡便地檢查表面的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)。用于解決問題的方案本發(fā)明的模具的檢查方法，該模具在表面具有多孔氧化鋁層，該多孔氧化鋁層具有多個微細(xì)的凹部，該檢查方法包含工序(a)，基于表示上述多孔氧化鋁層的厚度的第I參數(shù)和表示上述多孔氧化鋁層的反射光的顏色的顏色參數(shù)的關(guān)系準(zhǔn)備第I顏色信息，該第I顏色信息示出具有允許范圍的凹凸結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁層的上述第I參數(shù)的允許范圍；工序(b)，準(zhǔn)備在表面具有多孔氧化鋁層的檢查對象的模具；工序(C)，取得顏色參數(shù)，該顏色參數(shù)表示上述檢查對象的模具的上述多孔氧化鋁層的反射光的顏色；以及工序(d)，基于上述取得的顏色參數(shù)和上述第I顏色信息判定上述檢查對象的模具的上述第I參數(shù)適當(dāng)與否。在某實施方式中，上述顏色參數(shù)包含三刺激值X、Y以及Z中的X或者Y?！ぴ谀硨嵤┓绞街校鲜龉ば?a)包含用近似式表示上述第I參數(shù)和X或者Y的關(guān)系的工序。在某實施方式中，上述工序(C)包含測定上述檢查對象的模具的上述多孔氧化鋁層的分光反射率的工序。在某實施方式中，上述工序(C)包含針對上述多孔氧化鋁層的表面的相互不同的多個位置各自取得上述顏色參數(shù)的工序，上述工序(d)基于針對上述多個位置各自取得的上述顏色參數(shù)和上述第I顏色信息判定上述檢查對象的模具的上述第I參數(shù)適當(dāng)與否。某實施方式的模具的檢查方法還包含工序(e)，基于上述多孔氧化鋁層的表面的位置和上述第I參數(shù)的關(guān)系判定上述檢查對象的模具的上述第I參數(shù)適當(dāng)與否。某實施方式的模具的檢查方法還包含工序(f)，基于示出上述多孔氧化鋁層的上述多個微細(xì)的凹部的占有率的第2參數(shù)和表示上述多孔氧化鋁層的反射光的顏色的顏色參數(shù)的關(guān)系準(zhǔn)備第2顏色信息，第2顏色信息示出具有允許范圍的凹凸結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁層的第2參數(shù)的允許范圍；以及工序(g)，基于上述取得的顏色參數(shù)和上述第2顏色信息判定上述檢查對象的模具的上述第2參數(shù)良好與否?？梢匀〈鲜龉ば?a)和上述工序(d)而進(jìn)行上述工序(f)和上述工序(g)。此時，由上述工序(f)準(zhǔn)備的上述第2顏色信息包含三刺激值X、Y以及Z中的X或者Y，由上述工序(c)取得的上述顏色參數(shù)包含三刺激值X、Y以及Z中的上述X或者Y。另外，上述工序(f)包含用近似式表示上述第2參數(shù)和X或者Y的關(guān)系的工序。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，提供如下方法非破壞、簡便地檢查如蛾眼用模具的表面那樣二維大小不足I μ m的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)。


圖I是示出防反射膜的制造所使用的多孔氧化鋁層的截面SEM像的圖。圖2(a)和(b)是示意性示出防反射膜的制造所使用的多孔氧化鋁層的結(jié)構(gòu)的圖。圖3(a) (d)是示出多孔氧化鋁層的截面SEM像的圖。
圖4示意性示出通過目視評價多孔氧化鋁層的反射光的顏色的情況的圖。圖5是示出多孔氧化鋁層的厚度tp以及凹部的形狀(凹部占有率)和反射光的顏色的關(guān)系的圖。圖6是示出本發(fā)明的實施方式的模具的檢查方法所使用的檢查系統(tǒng)100的構(gòu)成的示意圖。圖7是示出多孔氧化鋁層的分光反射率特性(反射光譜)的例子的圖。圖8是示出多孔氧化鋁層的膜厚tp與三刺激值X、Y以及Z各自之間的相關(guān)關(guān)系的坐標(biāo)圖。圖9是示出各種多孔氧化鋁層(表I所示的采樣A G)的膜厚的測定結(jié)果的圖。
具體實施方式

下面，參照

本發(fā)明的實施方式的模具的檢查方法。下面，例示具備用于制造防反射膜的多孔氧化鋁層的蛾眼用模具的檢查方法，但本發(fā)明不限于此，也能應(yīng)用于具有從表面的法線方向看時的二維大小(Dp)不足I μπι的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁層的表面的檢查。首先，參照圖I和圖2說明本發(fā)明的實施方式的成為檢查方法的對象的多孔氧化鋁層的結(jié)構(gòu)。圖I中示出防反射膜的制造所使用的多孔氧化鋁層的截面SEM像。另外，在圖2(a)和(b)中示出該多孔氧化鋁層6的示意性的結(jié)構(gòu)。如圖I和圖2所示，多孔氧化鋁層6具有多個微細(xì)的凹部8。如后所述，多孔氧化鋁層6通過對鋁基材(或者鋁膜)4的表面進(jìn)行陽極氧化和蝕刻而得到。防反射膜的制造所使用的多孔氧化鋁層的微細(xì)的凹部的截面形狀為大致圓錐狀。優(yōu)選微細(xì)的凹部8的二維大小(開口部直徑DP)為IOnm以上且不足500nm，深度(Ddepth)為IOnm以上且不足IOOOnm(Iym)的程度。另外，優(yōu)選微細(xì)的凹部8的底部尖(最底部為點)。進(jìn)一步優(yōu)選微細(xì)的凹部8被密集地填充，如圖2所示，當(dāng)將從多孔氧化鋁層6的法線方向看時的微細(xì)的凹部8的形狀假定為圓時，相鄰的圓相互重合，優(yōu)選在相鄰的微細(xì)的凹部8之間形成有鞍部。此外，當(dāng)大致圓錐狀的微細(xì)的凹部8以形成鞍部的方式相鄰時，設(shè)為微細(xì)的凹部8的二維大小Dp與平均相鄰之間距離Dint相等。因此，優(yōu)選用于形成防反射膜的蛾眼用模具的多孔氧化鋁層6具有Dp = Dint為IOnm以上且不足500nm、Ddepth為IOnm以上且不足IOOOnm(Iym)程度的微細(xì)的凹部8密集地?zé)o規(guī)律地排列的結(jié)構(gòu)。微細(xì)的凹部8的開口部的形狀嚴(yán)格地說不是圓，所以優(yōu)選Dp由表面的SEM像求出。多孔氧化鋁層6的厚度tp為大致Iym以下。示出圖I的截面SEM像的多孔氧化招層滿足上述的條件，為Dint = Dp = 180nm、Ddepth = 300nm、tp = 400nm。另外，阻擋層的厚度tb約為lOOnm。該多孔氧化招層按如下形成。首先，在使用作為電解液的O. IM的草酸水溶液(18°C )以化成電壓80V對沉積于玻璃基板上的鋁膜(厚度約I μ m)進(jìn)行60秒鐘陽極氧化后，在作為蝕刻液的2質(zhì)量％磷酸水溶液(30°C)中浸潰90分鐘，由此除去由前面的陽極氧化工序所形成的陽極氧化層。因為最初形成的多孔氧化鋁層的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)不恒定的情況多，所以為了提高再現(xiàn)性，優(yōu)選在除去最初形成的多孔氧化鋁層后重新形成多孔氧化鋁層。然后，使用上述的電解液(溫度也相同)和蝕刻液(溫度也相同)，交替地重復(fù)陽極氧化工序(5次)和蝕刻工序(4次)。即，以陽極氧化工序結(jié)束。I次陽極氧化工序的時間為25秒，I次蝕刻工序的時間為19分(與下述的采樣C相同的條件)。當(dāng)延長陽極氧化時間時，微細(xì)的凹部的深度增加，當(dāng)延長蝕刻時間時，微細(xì)的凹部的開口直徑變大。通過交替地分別僅進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r間的陽極氧化和蝕刻，能控制微細(xì)的凹部的結(jié)構(gòu)。在此，主要由于陽極氧化工序的時間和蝕刻工序的時間變動，多孔氧化鋁層的表面的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)變化，有時形成不合格品。此外，電解液的溫度、蝕刻液的溫度的變動也對微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)帶來影響。無論如何，微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)都是由于陽極氧化的程度和蝕刻的程度變動而導(dǎo)致的。因此，通過使陽極氧化時間不同而制作下述的表I所示的7種采樣A G。表I中 一并示出多孔氧化鋁層的制作條件、所得到的多孔氧化鋁層的厚度tp以及基于目視的顏色評價的結(jié)果。此外，在表I所記載的陽極氧化(AO)和蝕刻(Et)工序之前，與上述同樣，暫時形成多孔氧化鋁層并將其除去?；呻妷骸㈦娊庖汉臀g刻液的種類以及溫度設(shè)為與上述相同。另外，多孔氧化鋁層的厚度％由圖I所示的截面SEM像求出。關(guān)于基于目視的多孔氧化鋁層的顏色評價將后述。[表 I]
厚度tp基于目視的
采樣名稱 AOEt
nm 顏色評價A 15secx5 次 19minx4 次 231淺藍(lán)
B 20secx5 次 328淺黃C 25secx5 次丨387橙D 30secx5次丨 469 淺紫E 33secx5 次 ^ 498 紫F 35secx5 次丨 520 紫G 40secx5次丨 600 黃綠
如表I所示，當(dāng)陽極氧化時間延長時，多孔氧化鋁層的厚度tp變大。在此，僅示出多孔氧化鋁層的厚度tp，但微細(xì)的凹部的深度Ddepth伴隨多孔氧化鋁層的厚度tp的增大而增大。因此，多孔氧化鋁層的厚度％能視作表示微細(xì)的凹部的深度Ddepth的參數(shù)。特別是，在此如例示那樣，當(dāng)使多孔氧化鋁層的形成工藝在陽極氧化工序結(jié)束時，與在蝕刻工序結(jié)束的情況相比，I1^PDdepth的相關(guān)高。采樣A G的陽極氧化工序的時間不同，但蝕刻工序的時間相同，所以微細(xì)的凹部的截面形狀大致相似，能視作僅多孔氧化鋁層的厚度tp和微細(xì)的凹部的深度Ddepth不同。當(dāng)然，采樣A G的Dint大致相同。這些情況由截面SEM像確認(rèn)。接著，在以與上述采樣C相同的條件形成多孔氧化鋁層后，進(jìn)一步進(jìn)行追加的蝕亥|J，使蝕刻時間不同，由此制作下述的表2所示的4種采樣J M。[表2]
權(quán)利要求
1.一種模具的檢查方法，該模具在表面具有多孔氧化鋁層，該多孔氧化鋁層具有多個微細(xì)的凹部，該檢查方法包含 工序(a)，基于表示上述多孔氧化鋁層的厚度的第I參數(shù)和表示上述多孔氧化鋁層的反射光的顏色的顏色參數(shù)的關(guān)系準(zhǔn)備第I顏色信息，該第I顏色信息示出具有允許范圍的凹凸結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁層的上述第I參數(shù)的允許范圍； 工序(b)，準(zhǔn)備在表面具有多孔氧化鋁層的檢查對象的模具； 工序(C)，取得顏色參數(shù)，該顏色參數(shù)表示上述檢查對象的模具的上述多孔氧化鋁層的反射光的顏色；以及 工序(d)，基于上述取得的顏色參數(shù)和上述第I顏色信息判定上述檢查對象的模具的上述第1參數(shù)適當(dāng)與否。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模具的檢查方法，上述顏色參數(shù)包含三刺激值X、Y以及Z中的X或者Y。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具的檢查方法，上述工序(a)包含用近似式表示上述第I參數(shù)和X或者Y的關(guān)系的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項所述的模具的檢查方法，上述工序(c)包含測定上述檢查對象的模具的上述多孔氧化鋁層的分光反射率的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任一項所述的模具的檢查方法， 上述工序(C)包含針對上述多孔氧化鋁層的表面的相互不同的多個位置各自取得上述顏色參數(shù)的工序， 上述工序(d)基于針對上述多個位置各自取得的上述顏色參數(shù)和上述第I顏色信息判定上述檢查對象的模具的上述第I參數(shù)適當(dāng)與否。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模具的檢查方法，還包含工序(e)，基于上述多孔氧化鋁層的表面的位置和上述第I參數(shù)的關(guān)系判定上述檢查對象的模具的上述第I參數(shù)適當(dāng)與否。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任一項所述的模具的檢查方法，還包含 工序(f)，基于表示上述多孔氧化鋁層的上述多個微細(xì)的凹部的占有率的第2參數(shù)和表示上述多孔氧化鋁層的反射光的顏色的顏色參數(shù)的關(guān)系準(zhǔn)備第2顏色信息，該第2顏色信息示出具有允許范圍的凹凸結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁層的第2參數(shù)的允許范圍；以及 工序(g)，基于上述取得的顏色參數(shù)和上述第2顏色信息判定上述檢查對象的模具的上述第2參數(shù)良好與否。
全文摘要
本發(fā)明的模具的檢查方法是在表面具有多孔氧化鋁層(6)的模具(1)的檢查方法，多孔氧化鋁層(6)具有多個微細(xì)的凹部，該檢查方法包含工序(a)，基于表示多孔氧化鋁層的厚度的第1參數(shù)和表示多孔氧化鋁層的反射光的顏色的顏色參數(shù)的關(guān)系準(zhǔn)備第1顏色信息，該第1顏色信息示出具有允許范圍的凹凸結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁層的第1參數(shù)的允許范圍；工序(b)，準(zhǔn)備在表面具有多孔氧化鋁層的檢查對象的模具；工序(c)，取得顏色參數(shù)，該顏色參數(shù)表示檢查對象的模具的多孔氧化鋁層的反射光的顏色；以及工序(d)，基于取得的顏色參數(shù)和第1顏色信息判定測定對象的模具的第1參數(shù)適當(dāng)與否。根據(jù)本發(fā)明，能非破壞、簡便地檢查表面的微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)。
文檔編號G01N21/27GK102893140SQ20118002460
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者林秀和, 今奧崇夫 申請人:夏普株式會社