專利名稱：玻璃模造用模仁的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模仁(molding core)，特別是指一種玻璃模造用模仁。
背景技術：
一般而言，玻璃模造用模仁，包含有一基材及一形成于該基材上并具有一供玻璃模造用的塑形面的保護膜。在高溫模造過程中，是將一玻璃素材放置于該保護膜的塑形面上，并對該玻璃模造用模仁施予一致使該玻璃素材軟化的溫度，借由該塑形面以使得該玻璃素材在高溫模壓的條件下形成一具有一與該塑形面形狀互補的光學功能面的光學玻璃鏡片。
由于一般常見的玻璃素材本身化學穩(wěn)定性不足，于高溫模造過程，該玻璃素材與該保護膜兩者之間易經(jīng)由化學反應而產(chǎn)生玻璃融著(fusion)現(xiàn)象并使得保護膜易附著有部分熔融的玻璃素材。然而，前述的玻璃融著現(xiàn)象不但因為降低該保護膜的塑形面的表面轉(zhuǎn)寫精度而嚴重地影響模仁的使用壽命，此外，亦使得最終所制得的光學玻璃鏡片無法符合光學品質(zhì)的要求。
因此，為了降低模仁的保護膜于高溫模造過程中所產(chǎn)生的表面粗化(roughen)及化學反應等問題，以使得所制得的光學玻璃鏡片于使用上可符合光學品質(zhì)的要求，于高溫模造過程中用來與該玻璃素材相接觸的保護膜大致上有幾類由金屬碳化物或金屬氮化物所制成的陶瓷(ceramics)膜、由貴金屬(noble metal)所制成的貴金屬膜及由類鉆碳(diamond like carbon；簡稱DLC)所制成的DLC膜。
參閱圖1，日本特開2000-319028號專利揭露一種玻璃模造用的模仁11，包含一基材111、一形成在該基材111上且是由碳化鈦(TiC)或碳化鉭(TaC)所制成的保護膜112。當該模仁11經(jīng)過頻繁的高溫模造使用次數(shù)之后，亦難免會產(chǎn)生該保護膜112的表面粗糙度提升的問題，因此，該模仁11則需利用由鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)及氫氟酸(HF)混合所構成的酸性蝕刻劑(etching agent)移除該保護膜112，且進一步地于該基材111上形成一新的保護膜112，借以完成該模仁11的返修(repair)制程并使得該模仁11得以重復地被使用。然而，利用前述的酸性蝕刻劑對該模仁11施予返修時，則容易造成該保護膜112的過度蝕刻(over etching)，因而損毀該基材111。
此外，參閱圖2，日本特開2000-319028號專利亦揭露另一種玻璃模造用的模仁11’，大致上是與該模仁11相同，其不同處在于，該模仁11’更包含一夾置于該基材111及該保護膜112之間的中間膜113，且該模仁11’的保護膜112是由氮化鈦(TiN)或氮化鉭(TaN)所制成。其中，該中間膜113是由氧化鋁(Al2O3)、氧化鎂(MgO)或氧化鈹(BeO)所制成。當該模仁11’經(jīng)過頻繁的高溫模造使用次數(shù)之后，是利用由煮沸的氫氧化鈉(NaOH)所構成的堿性蝕刻劑移除該保護膜112并留下該中間膜113，且進一步地于該中間膜113上形成一新的保護膜112，借以完成該模仁11’的返修制程進而使得該模仁11’得以重復地被使用。由于該中間膜113對于前述的堿性蝕刻劑的抵抗能力不足，因此，于該模仁11’經(jīng)過幾次的返修之后，仍然會造成該保護膜112的過度蝕刻，因而損毀該模仁11’的基材111。
參閱圖3，日本特開2001-130918號專利揭露一種玻璃模造用的模仁12，包含一基材121、一形成在該基材121上且是由金(Au)、銥(Ir)或錸(Re)等貴金屬所制成的保護膜122、一夾置于該基材121及該保護膜122之間且是由鉻(Cr)所制成的第一中間膜123，及一夾置于該基材121及該第一中間膜123之間且是由金屬氮化物所制成的第二中間膜124，其中，該第一及第二中間膜123、124的用途是在于提供該保護膜122及該基材121之間的附著性(adhesion)。
首先，該模仁12是利用離子束蝕刻法(ion beam etching)移除該保護膜122，再利用濕式蝕刻(wet etching)分別地移除該第一及第二中間膜123、124，且進一步地于該基材121上依序地形成該第二中間膜124、該第一中間膜123及該保護膜122，借以完成該模仁12的返修制程進而使得該模仁12得以重復地被使用。然而，該模仁12在實施返修過程中，其濕式蝕刻亦容易產(chǎn)生過度蝕刻等問題并損傷該基材121。
參閱圖4，日本特開2004-035359號專利揭露一種玻璃模造用的模仁13，包含一基材131、一形成在該基材131上且是由DLC所制成的保護膜132，及一夾置于該基材131及該保護膜132之間且是由碳化物(carbide)或氮化物(nitride)所制成并提供該保護膜132及該基材131兩者之間的附著性的中間膜133。
首先，該模仁13是利用氧電漿(O2plasma)移除該保護膜132，再利用濕式蝕刻劑移出該中間膜133，且進一步地于該基材131上依序地形成該中間膜133及該保護膜132，借以完成該模仁13的返修制程進而使得該模仁13得以重復地被使用。同樣地，該模仁13在實施返修過程中，其濕式蝕刻亦容易產(chǎn)生過度蝕刻等問題并損傷該基材131。
前揭數(shù)篇日本專利前案分別采用化學式的濕式蝕刻或干式蝕刻(dry etching)等方式對模仁施予返修制程，皆易因為過度蝕刻的問題而降低模仁的使用壽命。然而，雖然借由鉆石刀具并采用研削(grinding)或精密切削加工(single point diamond turning)等機械加工法，亦可以對前揭的模仁12的貴金屬保護膜122進行返修并恢復該保護膜122的表面精密，但此種機械式的移除方法不但相當耗時又容易耗損鉆石工具，因此也增加了實施在返修制程上的時間成本及加工耗材成本。
因此，簡化玻璃模造用的模仁的返修制程并解決因化學濕式蝕刻對基材造成過度蝕刻的現(xiàn)象以增加模仁的使用壽命，同時亦可滿足實施在返修制程上的時間成本及加工耗材成本，是目前玻璃模造用的模仁相關領域者有待研發(fā)解決的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃模造用模仁。
本發(fā)明的一種玻璃模造用模仁，包含一基材、一形成于該基材上并具有一遠離該基材且供模造用的塑形面的保護膜，及一夾置介于該基材及該保護膜之間的蝕刻阻障膜。
該保護膜是一選自于下列所構成的群組含有M1的組份(component containing M1)、含有M1及碳的組份(component containing M1and carbon)、含有M1及氮的組份(componentcontaining M1and nitrogen)，及含有M1、碳及氮的組份(component containing M1，carbon andnitrogen)。該M1是一選自于下列所構成的群組鈦(Ti)、鋁(Al)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋯(Zr)、釩(V)、鈮(Nb))、鉿(Hf)、硼(B)、鉑(Pt)、銥(Ir)、錸(Re)、釕(Ru)、銠(Rh)、鋨(Os)及此等的一組合。
本發(fā)明的功效在于可簡化模仁的返修制程，并解決因化學濕式蝕刻對基材造成過度蝕刻以增加模仁的使用壽命。


下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明圖1是一剖視圖，說明日本特開2000-319028號專利的一玻璃模造用的模仁。
圖2是一剖視圖，說明日本特開2000-319028號專利的另一玻璃模造用的模仁。
圖3是一剖視圖，說明日本特開2001-130918號專利的一玻璃模造用的模仁。
圖4是一剖視圖，說明日本特開2004-035359號專利的一玻璃模造用的模仁。
圖5是一剖視圖，說明本發(fā)明玻璃模造用模仁的一第一較佳實施例。
圖6是一剖視圖，說明本發(fā)明玻璃模造用模仁的一第二較佳實施例。
圖7是一剖視圖，說明本發(fā)明玻璃模造用模仁的一第三較佳實施例。
圖8是一剖視圖，說明本發(fā)明玻璃模造用模仁的一第四較佳實施例。
具體實施例方式
由于，只借由物理氣相沉積(physical vapor deposition；簡稱PVD)法所形成的不同組成薄膜相比較，非晶碳膜或類鉆碳膜對于化學濕式蝕刻劑的抗蝕性，遠比金屬膜、金屬氧化物膜、金屬碳化物膜或金屬氮化物膜高。此外，利用化學濕式蝕刻法進行返修所需耗費的時間又遠比機械加工法減少許多。
因此，本發(fā)明借由非晶碳膜及類鉆碳膜對于化學濕式蝕刻劑的抗蝕性遠比金屬材料及化合物優(yōu)異的特點，于一基材上形成一含有金屬的組份的保護膜，并于該保護膜及該基材之間夾置有一非晶碳膜或類鉆碳膜作為一蝕刻阻障(etching stop)膜，借以構成本發(fā)明的玻璃模造用模仁。
一般而言，碳膜(carbon film)可分為非晶碳膜及類鉆碳膜，其主要是由sp2鍵結與sp3鍵結兩種鍵結混合所構成，且前述的非晶碳膜及類鉆碳膜對于化學濕式蝕刻劑的抗蝕性是隨著形成于碳膜內(nèi)的sp3鍵結百分比增加而增加，而形成碳膜內(nèi)的sp3鍵結百分比的多寡則可借由鍍膜方法加以改善，因此，形成于本發(fā)明的玻璃模造用模仁內(nèi)的蝕刻阻障膜是不限于由PVD法所制得，亦可以是由化學氣相沉積法(chemical vapordeposition；簡稱CVD)所制得。
有關本發(fā)明之前述及其它技術內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的四個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。
參閱圖5，本發(fā)明玻璃模造用模仁的一第一較佳實施例，包含一基材2、一形成于該基材2上并具有一遠離該基材2且供模造用的塑形面31的保護膜3，及一夾置介于該基材2及該保護膜3之間的蝕刻阻障膜4。
該保護膜3是一選自于下列所構成的群組含有M1的組份、含有M1及碳的組份、含有M1及氮的組份，及含有M1、碳及氮的組份。該M1是一選自于下列所構成的群組鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼、鉑、銥、錸、釕、銠、鋨及此等的一組合。
適用于本發(fā)明的該蝕刻阻障膜4是一選自于下列所構成的群組非晶碳、類鉆碳及此等的一組合。在一具體實施例中，該蝕刻阻障膜4是一類鉆碳。
較佳地，該蝕刻阻障膜4的厚度是至少大于50nm。更佳地，該蝕刻阻障膜4的厚度是介于50nm至300nm之間。
較佳地，該保護膜3是一含有M1及氮的組份，在一具體實施例中，該M1是鈦及鋁的一組合，亦即；該保護膜3是一Ti-Al-N。
較佳地，該保護膜3是一含有M1的組份，在另一具體實施例中，該M1是鉑及銥的一組合，亦即；該保護膜3是一Pt-Ir。較佳地，該保護膜3的厚度是介于50nm至1000nm之間。
較佳地，如圖6所示，本發(fā)明的玻璃模造用模仁的一第二較佳實施例更包含有一夾置于該保護膜3及該蝕刻阻障膜4之間的第一中間膜5，其是用以提升該蝕刻阻障膜4與該保護膜3兩者間的薄膜同質(zhì)性(coherence)并增加該蝕刻阻障膜4對該保護膜3薄膜附著性。該第一中間膜5是一選自于下列所構成的群組含有M2及碳的組份、含有M2及氮的組份，及含有M2、碳及氮的組份。適用于本發(fā)明的該M2是一選自于下列所構成的群組鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼、鉑、銥、錸、釕、銠、鋨及此等的一組合。
較佳地，該第一中間膜5是一含有M2及碳的組份，在一具體實施例中，該M2是鈦及鋁的一組合，亦即；該第一中間膜5是一Ti-Al-C。在另一具體實施例中，該M2是銥及錸的一組合，亦即；該第一中間膜5是一Re-Ir-C。較佳地，該第一中間膜5的厚度是介于20nm至50nm之間。
較佳地，如圖7所示，本發(fā)明的玻璃模造用模仁的一第三較佳實施例更包含有一夾置于該基材2及該蝕刻阻障膜4之間的第二中間膜6，其是用以提升該蝕刻阻障膜4與該基材2兩者間的薄膜同質(zhì)性并增加該基材2對該蝕刻阻障膜4的薄膜附著性。該第二中間膜6是一選自于下列所構成的群組含有M3的組份、含有M3及氮的組份、含有M3及碳的組份，及含有M3、氮及碳的組份。適用于本發(fā)明的該M3是一選自于下列所構成的群組硅(Si)、鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼及此等的一組合。
較佳地，該第二中間膜6是一含有M3的組份，在一具體實施例中，該M3是鈦及鋁的一組合，亦即；該第二中間膜6是一Ti-Al。在另一具體實施例中，該M3是硅。較佳地，該第二中間膜6的厚度是介于10nm至50nm之間。
較佳地，參閱圖8，本發(fā)明的玻璃模造用模仁的一第四較佳實施例，大致上是與該等較佳實施例相同，其不同處在于該基材2上是依序形成有該第二中間膜6、該蝕刻阻障層4、該第一中間膜5及該保護膜3。
此外，適用于本發(fā)明的該基材2是一選自于下列所構成的群組碳化鎢(WC)、碳化硅(SiC)及氮化硅(Si3N4)。
借由本發(fā)明的玻璃模造用模仁的第四較佳實施例所延伸的兩個具體實施例說明如下<實施例一參閱圖8，在本發(fā)明玻璃模造用模仁的一具體實施例一中，該基材2是一碳化鎢基材，該保護膜3是一厚度約為350nm的Ti-Al-N膜，該蝕刻阻障膜4是一厚度約為200nm的類鉆碳膜，該第一中間膜5是一厚度約為30nm的Ti-Al-C膜，該第二中間膜6是一厚度約為10nm的Ti-Al膜。
本發(fā)明玻璃模造用模仁的該具體實施例一的制作方法，簡單地說明于下。
首先，在一真空系統(tǒng)內(nèi)通入氬氣(Ar)以維持2×10-1Pa的工作壓力及350℃的鍍膜溫度，并對一由Ti-Al所構成的合金靶材(target)施予500W的射頻功率(r.f.power)，于一由碳化鎢所構成的基材2上形成一厚度約10nm的Ti-Al膜以完成該第二中間膜6。
此外，控制同一真空鍍膜系統(tǒng)的鍍膜溫度為300℃，通入甲苯(C6H6)作為反應氣體使工作壓力維持在1×10-1Pa，以2500V的基板偏壓利用離子鍍(ion plating)在該Ti-Al膜表面形成一厚度約為200nm的類鉆碳膜以完成該蝕刻阻障膜4。
進一步地，控制同一真空鍍膜系統(tǒng)的鍍膜溫度為300℃并通入Ar氣體以維持2×10-1Pa的工作壓力，對該Ti-Al合金靶材施予500W的射頻功率，隨后通入乙炔(C2H2)氣體以維持3×10-1Pa的工作壓力，利用反應式離子濺鍍法(reactive ion sputtering)于該類鉆碳膜表面形成一厚度約30nm的Ti-Al-C膜以完成該第一中間膜5。
最后，在同一真空鍍膜系統(tǒng)中維持300℃的鍍膜溫度并通入Ar氣體以維持2×10-1Pa的工作壓力，對該Ti-Al合金靶材施予550W的射頻功率，隨后通入氮氣(N2)以維持3×10-1Pa的工作壓力，利用反應式離子濺鍍法于該Ti-Al-C膜表面形成一厚度約350nm的Ti-Al-N膜以完成該保護膜3。
當該具體實施例一中的玻璃模造用模仁經(jīng)過頻繁的高溫模造次數(shù)并達到其成形壽命后，可將該模仁浸泡于體積比介于7∶3至6∶4的氨水(ammonia water)及雙氧水(H2O2)的混合溶液中，進而對該模仁施予返修制程并完全移除該保護膜3與該第一中間膜5，其中，蝕刻行為將會停止在該蝕刻阻障膜4的表面。因此，本發(fā)明具體實施例一的玻璃模造用模仁于蝕刻處理之后，只需經(jīng)過擦拭洗凈并重新依序地形成一第一中間膜5與一保護膜3即可循環(huán)地被使用。
<實施例二參閱圖8，在本發(fā)明玻璃模造用模仁的一具體實施例二中，該基材2是一碳化鎢基材，該保護膜3是一厚度約為800nm的Pt-Ir膜，該蝕刻阻障膜4是一厚度約為200nm的類鉆碳膜，該第一中間膜5是一厚度約為50nm的Re-Ir-C膜，該第二中間膜6是一厚度約為20nm的硅膜。
本發(fā)明玻璃模造用模仁的該具體實施例二的制作方法，簡單地說明于下。
首先，在一真空系統(tǒng)內(nèi)通入氬氣(Ar)以維持2×10-1Pa的工作壓力及350℃的鍍膜溫度，并對一硅靶材施予500W的射頻功率，于一碳化鎢所構成的基材2上形成一厚度約20nm的硅膜以完成該第二中間膜6。
此外，利用相同于該具體實施例一的蝕刻阻障膜的制程條件，于該硅膜表面形成一厚度約為200nm的類鉆碳膜以完成該蝕刻阻障膜4。
進一步地，控制同一真空鍍膜系統(tǒng)的鍍膜溫度為350℃并通入Ar氣體以維持2×10-1Pa的工作壓力，對一銥(Ir)靶材、一錸(Re)靶材及一碳(C)靶材分別施予800W、600W與900W的射頻功率，于該類鉆碳膜表面形成一厚度約50nm的Ir-Re-C膜以完成該第一中間膜5。
最后，在同一真空鍍膜系統(tǒng)中維持350℃的鍍膜溫度并通入Ar氣體以維持2×10-1Pa的工作壓力，對一鉑(Pt)靶材及該銥(Ir)靶材分別施予600W與800W的射頻功率，于該Ir-Re-C膜表面形成一厚度約800nm的Pt-Ir膜以完成該保護膜3。
當該具體實施例二中的玻璃模造用模仁經(jīng)過頻繁的高溫模造次數(shù)并達到其成形壽命后，可將該模仁浸泡于體積比為1∶3的硝酸(NHO3)及鹽酸(HCl)混合水溶液中，進而對該模仁施予返修制程并完全移除該保護膜3與該第一中間膜5，其中，蝕刻行為亦停止在該蝕刻阻障膜4的表面。因此，本發(fā)明具體實施例二的玻璃模造用模仁于蝕刻處理之后，只需經(jīng)過擦拭洗凈并重新依序地形成一第一中間膜5與一保護膜3即可重復地被使用。
與現(xiàn)有技術所提及的該等模仁11、11’、12及13相比較，本發(fā)明的兩個具體實施例的玻璃模造用模仁在返修制程中，不但皆只需借由化學濕式蝕刻法即可移除該保護膜3及該第一中間膜5，且由于蝕刻作用停止于蝕刻阻障膜4，因此亦不至于損傷到該基材2。此外，與利用鉆石刀具實施的機械加工法相比較，本發(fā)明的玻璃模造用模仁的返修速度遠比機械加工法快，且沒有鉆石刀具的磨耗問題，因此，可有效地降低花費于返修制程的時間成本及加工耗材成本。
歸納上述，本發(fā)明玻璃模造用模仁可簡化模仁的返修制程并解決因化學濕式蝕刻對基材造成過度蝕刻的現(xiàn)象進而增加模仁的使用壽命，同時亦可減少實施在返修制程上的時間成本并具有降低加工耗材成本等特點，所以確實能達到本發(fā)明的目的。
權利要求
1.一種玻璃模造用模仁，其特征在于其包含一基材；一形成于該基材上的保護膜，具有一遠離該基材且供模造用的塑形面，該保護膜是一選自于下列所構成的群組含有M1的組份、含有M1及碳的組份、含有M1及氮的組份，及含有M1、碳及氮的組份，該M1是一選自于下列所構成的群組鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼、鉑、銥、錸、釕、銠、鋨及此等的一組合；及一夾置介于該基材及該保護膜之間的蝕刻阻障膜。
2.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該蝕刻阻障膜是一選自于下列所構成的群組非晶碳、類鉆碳及此等的一組合。
3.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該蝕刻阻障膜的厚度是至少大于50nm。
4.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該蝕刻阻障膜的厚度是介于50nm至300nm之間。
5.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該保護膜是一含有M1及氮的組份，該M1是鈦及鋁的一組合。
6.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該保護膜是一含有M1的組份，該M1是鉑及銥的一組合。
7.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該保護膜的厚度是介于50nm至1000nm之間。
8.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于更包含有一夾置于該保護膜及該蝕刻阻障膜之間的第一中間膜，該第一中間膜是一選自于下列所構成的群組含有M2及碳的組份、含有M2及氮的組份，及含有M2、碳及氮的組份，該M2是一選自于下列所構成的群組鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼、鉑、銥、錸、釕、銠、鋨及此等的一組合。
9.如權利要求8所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該第一中間膜是一含有M2及碳的組份，該M2是鈦及鋁的一組合。
10.如權利要求8所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該第一中間膜是一含有M2及碳的組份，該M2是銥及錸的一組合。
11.如權利要求8所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該第一中間膜的厚度是介于20nm至50nm之間。
12.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于更包含有一夾置于該基材及該蝕刻阻障膜之間的第二中間膜，該第二中間膜是一選自于下列所構成的群組含有M3的組份、含有M3及氮的組份、含有M3及碳的組份，及含有M3、氮及碳的組份；該M3是一選自于下列所構成的群組硅、鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼及此等的一組合。
13.如權利要求12所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該第二中間膜是一含有M3的組份，該M3是鈦及鋁的一組合。
14.如權利要求12所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該第二中間膜是一含有M3的組份，該M3是硅。
15.如權利要求12所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該第二中間膜的厚度是介于10nm至50nm之間。
16.如權利要求1所述的玻璃模造用模仁，其特征在于該基材是一選自于下列所構成的群組碳化鎢、碳化硅及氮化硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃模造用模仁，包含一基材、一形成于該基材上并具有一遠離該基材且供模造用的塑形面的保護膜，及一夾置介于該基材及該保護膜之間的蝕刻阻障膜；該保護膜是一選自于下列所構成的群組含有M
文檔編號C03B11/00GK1834044SQ200510055709
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權日2005年3月18日
發(fā)明者王坤池 申請人:亞洲光學股份有限公司