专利名称：模具的检查方法
技术领域：
本发明涉及模具的检查方法。在此所说的“模具”包含各种加工方法(冲压、铸造)所用的模具，有时也称为压模。另外，还可以用于印刷(包括纳米印刷)。
背景技术：
在电视机、手机等所用的显示装置、照相机透镜等光学元件中，为了减少表面反射来提高光的透射量，通常实施防反射技术。这是因为，例如，如入光射到空气和玻璃的界面的情况那样，在光通过折射率不同的介质的界面的情况下，由于菲涅耳反射等，光的透射量减少，视觉识别性降低。近年来，作为防反射技术，在基板表面形成凹凸的周期被控制为可见光以下的波长(λ = 380nm 780nm)的微细的凹凸图案的方法受到关注(参照专利文献I至4)。构 成实现防反射功能的凹凸图案的凸部的二维大小为IOnm以上且不足500nm。该方法利用了所谓的蛾眼(Motheye ;蛾子的眼睛)结构的原理，使相对于入射到基板的光的折射率沿着凹凸的深度方向从入射介质的折射率到基板的折射率为止连续地发生变化，由此抑制想要防止反射的波段的反射。蛾眼结构具有除了在宽广的波段内能发挥入射角依赖性小的防反射作用以外，还能应用于很多的材料、能将凹凸图案直接形成于基板等优点。其结果是能以低成本提供高性能的防反射膜(或者防反射表面)作为蛾眼结构的制造方法，使用对铝进行阳极氧化而得到的阳极氧化多孔氧化铝层的方法受到关注(专利文献2至4)。在此，简单地说明对铝进行阳极氧化而得到的阳极氧化多孔氧化铝层。以往，利用了阳极氧化的多孔质结构体的制造方法作为能形成有规律地排列的纳米级圆柱状细孔(微细的凹部)的简单方法而受到关注。当将铝基材浸溃到硫酸、草酸或者磷酸等酸性电解液或者碱性电解液中，将其作为阳极施加电压时，在铝基材的表面同时进行氧化和溶解，能形成在其表面具有细孔的氧化膜。该圆柱状细孔相对于氧化膜垂直地进行取向且在一定的条件下(电压、电解液的种类、温度等)示出自我组织的规则性，因此，期望应用于各种功能材料。在特定条件下形成的多孔氧化铝层，当从垂直于膜面的方向看时，取大致正六边形的单元以二维最高密度进行填充的排列。各个单元在其中央具有细孔，细孔的排列具有周期性。单元是局部的皮膜的溶解和生长的结果所形成的，在被称为阻挡层的细孔底部，皮膜的溶解和生长同时进行。已知此时单元的大�。聪嗔诘南缚椎募涓�(中心之间距离)相当于阻挡层的厚度的大致2倍，与阳极氧化时的电压大致成比例。另外，已知细孔的直径依赖于电解液的种类、浓度、温度等，但是，通常是单元的尺寸(从垂直于膜面的方向看时的单元的最长对角线的长度)的1/3程度。这样的多孔氧化铝的细孔在特定的条件下，形成具有高规则性的(具有周期性的)排列，或者根据条件形成某种程度上规则性紊乱的排列，或者形成不规则(不具有周期性)的排列。
专利文献2公开了如下方法使用在表面具有阳极氧化多孔氧化铝膜的压模来形成防反射膜(防反射表面)。另外，在专利文献3中公开了如下技术通过反复进行铝的阳极氧化和孔径扩大处理来形成细孔孔径连续地变化的锥形形状的凹部。本申请人在专利文献4中公开了如下技术使用微细的凹部具有阶梯状的侧面的氧化铝层来形成防反射膜。另外，如专利文献1、2以及4所述，除了蛾眼结构(微观结构)以外，还设置比蛾眼结构大的凹凸结构(宏观结构)，由此能对防反射膜(防反射表面)赋予防眩功能。构成发挥防眩功能的凹凸的凸部的二维大小为I μ m以上且不足100 μ m。为了参考，将专利文献1、2以及4的全部公开内容在本说明书中加以引用。通过利用阳极氧化多孔氧化铝膜，能容易地制造用于在表面形成蛾眼结构的模具(下面称为“蛾眼用模具”。)。特别是如专利文献2和4所述，当将铝的阳极氧化膜的表面·原样地用作模具时，降低制造成本的效果大。将能形成蛾眼结构的蛾眼用模具的表面的结构设为“反转的蛾眼结构”。作为使用蛾眼用模具的防反射膜的制造方法，已知使用光固化性树脂的方法。首先，在基板上赋予光固化性树脂。接着，将实施了脱模处理的蛾眼用模具的凹凸表面在真空中按压到光固化性树脂。然后，将光固化性树脂填充到凹凸结构中。接着，对凹凸结构中的光固化性树脂照射紫外线，使光固化性树脂固化。然后，从基板分离蛾眼用模具，被转印有蛾眼用模具的凹凸结构的光固化性树脂的固化物层形成于基板的表面。使用光固化性树脂的防反射膜的制造方法记载于例如专利文献4。为了将阳极氧化多孔氧化铝膜的表面原样地用作模具而稳定地量产防反射膜，必须对阳极氧化多孔氧化铝层的表面的凹凸结构是否具有规定的结构进行管理。即，需要确认如下情况所制造的模具的表面具有期望的凹凸结构、以及在量产防反射膜的期间模具的表面的凹凸结构由于磨耗、破损而处于期望的范围外。现有技术文献专利文献专利文献I :特表2001-517319号公报专利文献2 :特表2003-531962号公报专利文献3 :特开2005-156695号公报专利文献4 :国际公开第2006/059686号
发明内容
发明要解决的问题因为蛾眼用模具的表面的凹凸结构是不足Iym的微细的结构，所以为了某种程度上定量地评价其大小、形状，需要使用例如SEM(扫描型电子显微镜)。由表面的SEM像求出相邻凹部间的间隔(Dint)、凹部的二维大小(Dp)，由截面的SEM像求出凹部的深度(Ddepth)、多孔氧化铝层的厚度(tp)。但是，具有如下问题为了得到SEM像，需要破坏蛾眼用模具的一部分，而且花费时间。另外，为了基于SEM像判定模具的良好与否，需要由SEM像使上述的参数数值化。
本发明是为了解决上述的问题而完成的，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样具有Dp不足Iym的微细的凹凸结构的表面的工序等中，非破坏、简便地检查表面的微细的凹凸结构是否处于规定的范围内。用于解决问题的方案本发明的模具的检查方法，该模具在表面具有多孔氧化铝层，该多孔氧化铝层具有多个微细的凹部，该检查方法包含工序(a)，基于表示上述多孔氧化铝层的厚度的第I参数和表示上述多孔氧化铝层的反射光的颜色的颜色参数的关系准备第I颜色信息，该第I颜色信息示出具有允许范围的凹凸结构的多孔氧化铝层的上述第I参数的允许范围；工序(b)，准备在表面具有多孔氧化铝层的检查对象的模具；工序(C)，取得颜色参数，该颜色参数表示上述检查对象的模具的上述多孔氧化铝层的反射光的颜色；以及工序(d)，基于上述取得的颜色参数和上述第I颜色信息判定上述检查对象的模具的上述第I参数适当与否。在某实施方式中，上述颜色参数包含三刺激值X、Y以及Z中的X或者Y。·在某实施方式中，上述工序(a)包含用近似式表示上述第I参数和X或者Y的关系的工序。在某实施方式中，上述工序(C)包含测定上述检查对象的模具的上述多孔氧化铝层的分光反射率的工序。在某实施方式中，上述工序(C)包含针对上述多孔氧化铝层的表面的相互不同的多个位置各自取得上述颜色参数的工序，上述工序(d)基于针对上述多个位置各自取得的上述颜色参数和上述第I颜色信息判定上述检查对象的模具的上述第I参数适当与否。某实施方式的模具的检查方法还包含工序(e)，基于上述多孔氧化铝层的表面的位置和上述第I参数的关系判定上述检查对象的模具的上述第I参数适当与否。某实施方式的模具的检查方法还包含工序(f)，基于示出上述多孔氧化铝层的上述多个微细的凹部的占有率的第2参数和表示上述多孔氧化铝层的反射光的颜色的颜色参数的关系准备第2颜色信息，第2颜色信息示出具有允许范围的凹凸结构的多孔氧化铝层的第2参数的允许范围；以及工序(g)，基于上述取得的颜色参数和上述第2颜色信息判定上述检查对象的模具的上述第2参数良好与否。可以取代上述工序(a)和上述工序(d)而进行上述工序(f)和上述工序(g)。此时，由上述工序(f)准备的上述第2颜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)取得的上述颜色参数包含三刺激值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2参数和X或者Y的关系的工序。发明效果根据本发明，提供如下方法非破坏、简便地检查如蛾眼用模具的表面那样二维大小不足I μ m的微细的凹凸结构是否处于规定的范围内。
图I是示出防反射膜的制造所使用的多孔氧化铝层的截面SEM像的图。图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铝层的结构的图。图3(a) (d)是示出多孔氧化铝层的截面SEM像的图。
图4示意性示出通过目视评价多孔氧化铝层的反射光的颜色的情况的图。图5是示出多孔氧化铝层的厚度tp以及凹部的形状(凹部占有率)和反射光的颜色的关系的图。图6是示出本发明的实施方式的模具的检查方法所使用的检查系统100的构成的示意图。图7是示出多孔氧化铝层的分光反射率特性(反射光谱)的例子的图。图8是示出多孔氧化铝层的膜厚tp与三刺激值X、Y以及Z各自之间的相关关系的坐标图。图9是示出各种多孔氧化铝层(表I所示的采样A G)的膜厚的测定结果的图。
具体实施方式
下面，参照
本发明的实施方式的模具的检查方法。下面，例示具备用于制造防反射膜的多孔氧化铝层的蛾眼用模具的检查方法，但本发明不限于此，也能应用于具有从表面的法线方向看时的二维大小(Dp)不足I μπι的微细的凹凸结构的多孔氧化铝层的表面的检查。首先，参照图I和图2说明本发明的实施方式的成为检查方法的对象的多孔氧化铝层的结构。图I中示出防反射膜的制造所使用的多孔氧化铝层的截面SEM像。另外，在图2(a)和(b)中示出该多孔氧化铝层6的示意性的结构。如图I和图2所示，多孔氧化铝层6具有多个微细的凹部8。如后所述，多孔氧化铝层6通过对铝基材(或者铝膜)4的表面进行阳极氧化和蚀刻而得到。防反射膜的制造所使用的多孔氧化铝层的微细的凹部的截面形状为大致圆锥状。优选微细的凹部8的二维大小(开口部直径DP)为IOnm以上且不足500nm，深度(Ddepth)为IOnm以上且不足IOOOnm(Iym)的程度。另外，优选微细的凹部8的底部尖(最底部为点)。进一步优选微细的凹部8被密集地填充，如图2所示，当将从多孔氧化铝层6的法线方向看时的微细的凹部8的形状假定为圆时，相邻的圆相互重合，优选在相邻的微细的凹部8之间形成有鞍部。此外，当大致圆锥状的微细的凹部8以形成鞍部的方式相邻时，设为微细的凹部8的二维大小Dp与平均相邻之间距离Dint相等。因此，优选用于形成防反射膜的蛾眼用模具的多孔氧化铝层6具有Dp = Dint为IOnm以上且不足500nm、Ddepth为IOnm以上且不足IOOOnm(Iym)程度的微细的凹部8密集地无规律地排列的结构。微细的凹部8的开口部的形状严格地说不是圆，所以优选Dp由表面的SEM像求出。多孔氧化铝层6的厚度tp为大致Iym以下。示出图I的截面SEM像的多孔氧化招层满足上述的条件，为Dint = Dp = 180nm、Ddepth = 300nm、tp = 400nm。另外，阻挡层的厚度tb约为lOOnm。该多孔氧化招层按如下形成。首先，在使用作为电解液的O. IM的草酸水溶液(18°C )以化成电压80V对沉积于玻璃基板上的铝膜(厚度约I μ m)进行60秒钟阳极氧化后，在作为蚀刻液的2质量％磷酸水溶液(30°C)中浸溃90分钟，由此除去由前面的阳极氧化工序所形成的阳极氧化层。因为最初形成的多孔氧化铝层的微细的凹凸结构不恒定的情况多，所以为了提高再现性，优选在除去最初形成的多孔氧化铝层后重新形成多孔氧化铝层。然后，使用上述的电解液(温度也相同)和蚀刻液(温度也相同)，交替地重复阳极氧化工序(5次)和蚀刻工序(4次)。即，以阳极氧化工序结束。I次阳极氧化工序的时间为25秒，I次蚀刻工序的时间为19分(与下述的采样C相同的条件)。当延长阳极氧化时间时，微细的凹部的深度增加，当延长蚀刻时间时，微细的凹部的开口直径变大。通过交替地分别仅进行适当的时间的阳极氧化和蚀刻，能控制微细的凹部的结构。在此，主要由于阳极氧化工序的时间和蚀刻工序的时间变动，多孔氧化铝层的表面的微细的凹凸结构变化，有时形成不合格品。此外，电解液的温度、蚀刻液的温度的变动也对微细的凹凸结构带来影响。无论如何，微细的凹凸结构都是由于阳极氧化的程度和蚀刻的程度变动而导致的。因此，通过使阳极氧化时间不同而制作下述的表I所示的7种采样A G。表I中 一并示出多孔氧化铝层的制作条件、所得到的多孔氧化铝层的厚度tp以及基于目视的颜色评价的结果。此外，在表I所记载的阳极氧化(AO)和蚀刻(Et)工序之前，与上述同样，暂时形成多孔氧化铝层并将其除去。化成电压、电解液和蚀刻液的种类以及温度设为与上述相同。另外，多孔氧化铝层的厚度％由图I所示的截面SEM像求出。关于基于目视的多孔氧化铝层的颜色评价将后述。[表 I]
厚度tp基于目视的
采样名称 AOEt
nm 颜色评价A 15secx5 次 19minx4 次 231浅蓝
B 20secx5 次 328浅黄C 25secx5 次丨387橙D 30secx5次丨 469 浅紫E 33secx5 次 ^ 498 紫F 35secx5 次丨 520 紫G 40secx5次丨 600 黄绿
如表I所示，当阳极氧化时间延长时，多孔氧化铝层的厚度tp变大。在此，仅示出多孔氧化铝层的厚度tp，但微细的凹部的深度Ddepth伴随多孔氧化铝层的厚度tp的增大而增大。因此，多孔氧化铝层的厚度％能视作表示微细的凹部的深度Ddepth的参数。特别是，在此如例示那样，当使多孔氧化铝层的形成工艺在阳极氧化工序结束时，与在蚀刻工序结束的情况相比，I1^PDdepth的相关高。采样A G的阳极氧化工序的时间不同，但蚀刻工序的时间相同，所以微细的凹部的截面形状大致相似，能视作仅多孔氧化铝层的厚度tp和微细的凹部的深度Ddepth不同。当然，采样A G的Dint大致相同。这些情况由截面SEM像确认。接着，在以与上述采样C相同的条件形成多孔氧化铝层后，进一步进行追加的蚀亥|J，使蚀刻时间不同，由此制作下述的表2所示的4种采样J M。[表2]
权利要求
1.一种模具的检查方法，该模具在表面具有多孔氧化铝层，该多孔氧化铝层具有多个微细的凹部，该检查方法包含 工序(a)，基于表示上述多孔氧化铝层的厚度的第I参数和表示上述多孔氧化铝层的反射光的颜色的颜色参数的关系准备第I颜色信息，该第I颜色信息示出具有允许范围的凹凸结构的多孔氧化铝层的上述第I参数的允许范围； 工序(b)，准备在表面具有多孔氧化铝层的检查对象的模具； 工序(C)，取得颜色参数，该颜色参数表示上述检查对象的模具的上述多孔氧化铝层的反射光的颜色；以及 工序(d)，基于上述取得的颜色参数和上述第I颜色信息判定上述检查对象的模具的上述第1参数适当与否。
2.根据权利要求I所述的模具的检查方法，上述颜色参数包含三刺激值X、Y以及Z中的X或者Y。
3.根据权利要求2所述的模具的检查方法，上述工序(a)包含用近似式表示上述第I参数和X或者Y的关系的工序。
4.根据权利要求I至3中的任一项所述的模具的检查方法，上述工序(c)包含测定上述检查对象的模具的上述多孔氧化铝层的分光反射率的工序。
5.根据权利要求I至4中的任一项所述的模具的检查方法， 上述工序(C)包含针对上述多孔氧化铝层的表面的相互不同的多个位置各自取得上述颜色参数的工序， 上述工序(d)基于针对上述多个位置各自取得的上述颜色参数和上述第I颜色信息判定上述检查对象的模具的上述第I参数适当与否。
6.根据权利要求5所述的模具的检查方法，还包含工序(e)，基于上述多孔氧化铝层的表面的位置和上述第I参数的关系判定上述检查对象的模具的上述第I参数适当与否。
7.根据权利要求I至6中的任一项所述的模具的检查方法，还包含 工序(f)，基于表示上述多孔氧化铝层的上述多个微细的凹部的占有率的第2参数和表示上述多孔氧化铝层的反射光的颜色的颜色参数的关系准备第2颜色信息，该第2颜色信息示出具有允许范围的凹凸结构的多孔氧化铝层的第2参数的允许范围；以及 工序(g)，基于上述取得的颜色参数和上述第2颜色信息判定上述检查对象的模具的上述第2参数良好与否。
全文摘要
本发明的模具的检查方法是在表面具有多孔氧化铝层(6)的模具(1)的检查方法，多孔氧化铝层(6)具有多个微细的凹部，该检查方法包含工序(a)，基于表示多孔氧化铝层的厚度的第1参数和表示多孔氧化铝层的反射光的颜色的颜色参数的关系准备第1颜色信息，该第1颜色信息示出具有允许范围的凹凸结构的多孔氧化铝层的第1参数的允许范围；工序(b)，准备在表面具有多孔氧化铝层的检查对象的模具；工序(c)，取得颜色参数，该颜色参数表示检查对象的模具的多孔氧化铝层的反射光的颜色；以及工序(d)，基于取得的颜色参数和第1颜色信息判定测定对象的模具的第1参数适当与否。根据本发明，能非破坏、简便地检查表面的微细的凹凸结构是否处于规定的范围内。
文档编号G01N21/27GK102893140SQ20118002460
公开日2013年1月23日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年5月19日
发明者林秀和, 今奥崇夫 申请人:夏普株式会社
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