JP2005052841A

JP2005052841A - 高精度プレス機

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Publication number: JP2005052841A
Application number: JP2003205423A
Authority: JP
Inventors: Shinji Matsui; 真二松井; Kozo Akata; 浩三赤田
Original assignee: MEISHO KIKO KK; Japan Science and Technology Agency
Current assignee: MEISHO KIKO KK; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: JP4313109B2

Abstract

【課題】プレート（加圧部材）等の取扱いが容易であるうえ、加圧対象物の厚さの不均一に対する追従性（補正性能）にすぐれていて、またはさらに加圧後の部品を分離して取り出すことを可能にするという、新規な高精度プレス機を提供する。
【解決手段】プレス機１は、対向する２面１０Ａ・５０Ａにより部品をはさんで加圧する装置である。上記２面のうち一方の面５０Ａを含むモールド保持板５０を、その面の垂線上に中心をもつ球面軸受６０を介し回転可能に支持させ、かつ、そのモールド保持板５０の上記回転を止める固定手段７０を付設するとともに、上記２面のうち一方の面５０Ａに、着脱容易に弾性シート８１を取り付けている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、半導体基板など、両面間の平行度等につき精度が求められる部品を対象とする高精度プレス機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重ね合わせた半導体基板等を加圧対象とするプレス機については、たとえば下記の特許文献１に記載がある。同文献１に記載の装置は図７のようなもので、その特徴はつぎのとおりである。すなわち、ａ）対向する上下一対のプレート（加圧部材）１１０・１５０のうち一方のプレート１５０の表面に半導体基板Ｙを取り付けるとともに、対向する他方のプレート１１０の表面に、上記基板Ｙの表面に転写する薄膜つきのシートフィルムＸを取り付け、一方のプレート１５０を移動させることにより、両プレート１１０・１５０の対向面間で上記両部品を加圧する。ｂ）上記のうち一方のプレート１５０は、基板Ｙの表面中央を中心とする球面をもつ軸受１６０（凸プレート１６１と凹プレート１６２との組）により回転（首振り）可能に保持されているので、上記一対のプレート１１０・１５０は加圧中に自動的に傾きを補正され、上記両部品を平行に加圧する。ｃ）また、基板ＹとシートフィルムＸとの接合面間に空気（気泡）が存在することを防止すべく、上下のプレート１１０・１５０の周囲を、真空排気の可能なチャンバー１２０にて覆うこととしている。
【０００３】
一方、下記の特許文献２には、光情報記録媒体等の基板を対象として、その表面に微細な凹凸パターンを形成する技術が記載されている。その技術には、基板上にレジスト膜を形成し、その膜の表面に型部材を重ねて加圧することにより型部材の凹凸パターンをレジスト膜上に転写する過程が含まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３５６３４号公報
【特許文献２】特開平１−１９６７４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたプレス機（図７参照）には、つぎの点で改善の余地がある。
【０００６】
イ）上下一対のうち一方のプレート１５０が、加圧時を含めてつねに回転自在な状態にあり、不安定である。したがって、そのプレート１５０等を使用して基板Ｙごとに行う加圧作業等を、毎回、極めて慎重にゆっくりとした速度で行う必要がある。
【０００７】
ロ）凸プレートと凹プレートとを含む上記の球面軸受１６０は、相対動作の開始時には大きめの静止摩擦力がはたらくという一般的特性に起因して、静止状態から極めて微小な角度変位を起こすことにおいて必ずしもスムーズではない。半導体基板Ｙ等を対象物としてはさむ際、対象物の厚さが不均一であるがためにプレート１１０・１５０間に必要となる傾きの補正量はごくわずか（たとえば、数十ｍｍの長さに対して厚さの差が数μｍであるため、１万分の１ラジアン程度）であるから、加圧のときプレート１１０・１５０間の傾きがつねにスムーズに補正されるとは考えにくい。
【０００８】
ハ）加圧作業の終了後、２つの部品（シートフィルムＸと基板Ｙとなど）を上下に分離して取り出すことは不可能である。特許文献１の装置の場合は基板ＹとシートフィルムＸ上の薄膜とを接合することが目的であるが、接合することを目的としない場合（たとえば特許文献２の例のように基板上にパターンを転写する場合等）でも、重ね合わせられた複数の部品は重なったまま取り出されるので、それらを分離するために別の作業が必要になる。
【０００９】
一方、特許文献２には、レジスト膜を有する基板と型部材とを、平行度等の必要条件を設定したうえで加圧できる適切なプレス機について、具体的な開示がされていない。
【００１０】
請求項に係る発明は、以上のような課題を解決するためになしたものである。すなわち、プレート等の取扱いが容易であるうえ、加圧対象物の厚さの不均一に対する追従性（補正性能）にすぐれていて、またはさらに加圧後の部品を分離して取り出すことを可能にするという、新規な高精度プレス機を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した高精度プレス機は、対向する２面により部品（１個または複数個の部品をいう）をはさんで加圧する装置であって、
ａ）上記２面のうち一方の面を含む加圧部材（プレート等）を、その面の垂線上（好ましくは加圧力の合力の線上。さらに好ましくは当該面に近い位置）に中心をもつ球面軸受を介し回転（上記軸受中心に対し首を振るように角度変化すること）可能に支持させ、
ｂ）上記加圧部材の上記回転を止める固定手段を付設するとともに、上記２面のうち一方の面に着脱容易に弾性シート（ゴムや樹脂等にてなるもの）を取り付けた−−−−ことを特徴とする。
なお、上記ａ）には「一方の面を含む加圧部材」と記載したが、相手方の面を含む加圧部材についてもａ）と同様に球面軸受を介し回転可能に支持させる例を除外する趣旨ではない。また上記ｂ）で、「上記２面のうち一方の面」とした面は、ａ）において球面軸受を介して支持させた面に限るものではなく、相手方の面にもｂ）のとおり弾性シートを取り付ける例を除外するものでもない。
【００１２】
この高精度プレス機は、つぎのようにして使用することができる。すなわち、
１）装置を組み立てたのち使用を開始するときや、点検・整備等を行ったのち使用を再開するとき等に、上記ａ）の球面軸受がもつ自動調芯性を利用して、対向する２面の平行度を調整する。この調整は、上記ｂ）の固定手段を使わない、したがって上記加圧部材の回転自在な状態で、対向する２面をゆっくりと重ね合わせ、そうした状態でｂ）の固定手段を利かせることにより行える。上記ｂ）の弾性シートは取り付けずに、上記２面を直接に重ね合わせるのがよい。
【００１３】
２）上記１）で重ね合わせた２面間を開いたうえ、当該２面のうち一方の面に弾性シートを取り付ける。弾性シートとしては、加圧対象とする部品が有し得る厚さの分布を、加圧の際の圧力のもとで十分に吸収できる弾性と厚さのあるものを使用する。
【００１４】
３）上記１）による平行度調整と２）による弾性シートの装着とを終えたのち、加圧部材を適宜に開閉することにより、それらの対向する２面間で部品をはさみ加圧する作業を実施する。つまり、加圧部材（の２面間）を開いたうえその内側に部品を置き、そののち加圧部材を閉じ合わせ、適切な加圧力を加えたうえ、再び加圧部材を開いて加圧ずみ部品を取り出す、といった作業を繰り返す。
【００１５】
このプレス機の長所はつぎの点にある。
・回転自在な球面軸受の調芯性を利用して加圧部材の対向する２面を高い平行度で配置することができるうえ、そのような加圧部材を、回転しない安定的な状態で使用することができる。上記１）のように、２面間の平行度を調整したのちは固定手段によって加圧部材の回転を止めるからである。回転しない安定的な状態で加圧部材を使用する以上、その部材を開閉して行う上記３）の作業を能率的に行うことができる。
【００１６】
・上記のとおり固定手段により加圧部材の回転を止めた状態で部品の加圧等を行うとはいえ、その部品の厚さが不均一である場合にも、当該部品に対して均等に圧力を加えることが可能である。重ね合わせる２面のうち少なくとも一方に上記２）のとおり弾性シートを取り付け、部品の厚さの不均一を当該シートの弾性変位により実質上解消するからである。厚さが不均一であってもその偏差が１０μｍ程度以内であれば、弾性シートの作用によって部品が適切に変位し、その部品に対して加圧力を均等にはたらかせることができる。弾性シートによるこのような作用は、静止摩擦力の影響で円滑性を妨げられやすい図７の例に比べ、厚さの偏差が小さいほどスムーズに発揮される。
【００１７】
・弾性シートを着脱容易に取り付けることから、上記２）のように弾性シートを取り付けたり、それが劣化して弾性が低下等したとき交換したりするとき好都合である。
【００１８】
請求項２に記載の高精度プレス機は、対向する２面により複数部品をはさんで加圧する装置であって、
ｃ）上記２面にはさまれる空間を低圧（真空に近い状態）にする空気排除手段を接続するとともに、
ｄ）上記２面の各面と当該各面に密着する部品との間を低圧（真空に近い状態）にする吸着手段を接続する−−−−ことを特徴とする。
【００１９】
この高精度プレス機によれば、加圧する複数部品間に空気（気泡）が存在することを防止できるほか、上記２面間への当該複数部品の供給および加圧後の各部品の取り出しが極めて容易になる。それは、部品供給から加圧、さらにはその後の部品回収をたとえばつぎのように行えるからである。
【００２０】
▲１▼ 複数部品を、同時に加圧するものを組にして重ね合わせた状態で、対向する２面間に供給する。
▲２▼ 対向する上記２面を接近させ、各面が上記複数部品の外側表面に軽く接触しまたは極めて接近したとき、上記ｄ）の吸着手段を起動して上記２面の各面と部品の外側表面との間を低圧にする。これによって、複数部品はわずかな距離ながら引き離され、上記２面の各面に吸着される。
▲３▼ 上記ｃ）の空気排除手段を起動して、上記２面にはさまれる空間を低圧にする。これにより、上記▲２▼により分離している複数部品の間にある空気が排除され、部品間に残存する空気（気泡）のために発生するトラブルを回避できる。
▲４▼ 対向する上記２面をさらに接近させ、上記の複数部品を当該２面間にはさんで加圧する。
▲５▼ 上記ｃ）の空気排除手段の運転を停止して上記２面間を大気圧に戻すとともに、その２面間を引き離す。上記▲４▼の加圧によって複数部品を分離不能に接合したのでない場合、これによって複数部品は、上記２面の各面に吸着され分離した状態になる。
▲６▼ 上記ｄ）の吸着手段による圧力を適宜に調節等することにより、上記２面の各面から各部品を容易に回収することができ、加圧後の部品を分離するための作業が別途必要になることはない。
【００２１】
請求項３に記載の高精度プレス機は、上記ｃ）・ｄ）の特徴を有する請求項２の装置に対し、請求項１の装置が備える前記ａ）・ｂ）の特徴をも具備させたことを特徴とする。
【００２２】
ａ）〜ｄ）のいずれの特徴をも有することから、この請求項の高精度プレス機にはつぎのような利点がともなう。すなわち、
・加圧部材の対向する２面を、球面軸受の作用にて高い平行度に配置することができるうえ、固定手段の作用により、そのような加圧部材を安定的な状態で使用できる。したがって、加圧その部材を開閉して行う部品の加圧作業を能率的に行える。
・部品の厚さが不均一である場合にも、弾性シートの作用により、当該部品に均等な圧力を加えることが可能である。また、弾性シートは、交換することが容易である。
・加圧する複数部品間に空気が介在することを防止できるとともに、加圧後の各部品の取り出し等を容易に行うことができる。
【００２３】
したがってこの高精度プレス機は、外側表面間の平行度等につき精度が求められる複数部品を対象にした加圧等の作業を、適切な精度で、迅速に、作業員等に手間をかけずに実施することを可能にする。
【００２４】
請求項４に記載の高精度プレス機は、とくに、半導体基板を含む部品を加圧対象としたものであることを特徴とする。
【００２５】
このようなプレス機では、以上に述べた作用的特徴がとくに有利に表れる。なぜなら、イ）半導体基板を含む部品を加圧する際には、外側表面の間に一定以上の平行度が求められるほか、ロ）通常は、多数の部品を能率的に加圧処理することが求められる、ハ）厚さが不均一になる場合にも、一般的には、弾性シートで解消するのに適したわずかな偏差のみが発生する、ニ）精密部品であるため、加圧する部品間に空気が介在することを防止する必要がある−−−−といった半導体基板固有の事情に対し、上記した各プレス機の特徴が極めて適しているからである。したがって、この請求項のプレス機は、上記部品に対する加圧処理をとくに円滑かつ高精度に行うことができる。
【００２６】
請求項５に記載の高精度プレス機は、さらに、表面にレジスト膜を有する半導体基板と、そのレジスト膜に対してパターン転写を行うモールド（型部材）とを組み合わせたものを加圧対象としたものであることを特徴とする。
【００２７】
半導体基板のレジスト膜に対してモールドによりパターン転写をする場合、上記イ）〜ニ）に加え、ホ）転写パターンが精密・微細であるために、表面間に求められる平行度や部品間の空気の不介在について要求精度がとくに高い、ヘ）両部品を加圧したのちは、再使用をするモールドから半導体基板を分離して取り出す必要がある−−−−といった特殊事情がある。上述の特徴を有する高精度プレス機は、このような要求にも極めて適切に、有利な作用効果を発揮する。つまり、上記部品に対する加圧処理を行うにはとくに適しているといえる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての一形態を図１および図２に示す。図１は高精度プレス機１の全体を示す正面図（一部は断面図にて示す）であり、図２は、そのプレス機１のうち基板設置台１０やモールド保持板５０等を示す詳細図である。図示のプレス機１は、表面にレジスト膜を有する半導体基板（図２の符号Ａ）とパターン形成のされたモールド（図２の符号Ｂ）とを重ね合わせて加圧する装置であり、そうした加圧によってレジスト膜にパターン転写を行うものである。
【００２９】
プレス機１は、つぎのように構成している。
まず、図１のように、基板設置台１０等を内蔵する下部フレーム２の上に上部フレーム３を一体化し、その上部フレーム３に対し、昇降可能なようにモールド保持板５０等を取り付けている。モールド保持板５０は昇降枠４の下部に取り付け、その昇降枠４は、上部フレーム３に設けた送りネジ５上のナット部材４ａに連結している。上部フレーム３の上端部側方にはモータ６ａや減速機６ｂ、伝動ギヤ６ｃ等を含む昇降駆動手段６を配置し、モータ６ａの動力で送りネジ５を回転駆動することとしている。モータ６ａを駆動することにより、送りネジ５とナット部材４ａとを介して昇降枠４が上下に移動する。モールド保持板５０はその昇降枠４とともに昇降するため、下部にある基板設置台１０との距離を適宜に変更することができる。
【００３０】
基板設置台１０の上面１０Ａに半導体基板Ａを置き、モールド保持板５０の下面５０ＡにモールドＢを保持させたうえ、モールド保持板５０を下降させて下向きに力をかければ、基板設置台１０とモールド保持板５０とを加圧部材として基板ＡおよびモールドＢをはさみ、加圧することができる。
【００３１】
基板設置台１０には、それに関連するものとしてつぎのような構成部分を付設している。
【００３２】
第一には、基板設置台１０を囲むように空気排除手段２０を設けている。同手段２０は、図２のように、基板設置台１０の下部支持板１２の周囲を筒型のベローズ２２で囲むとともに、支持板１２を厚さ方向に貫通する通孔１２ａおよびその外側に取り付けた排気ポート２１を真空排気ポンプ（図示省略）に接続（適宜にバルブを使用）したものである。ベローズ２２は蛇腹状に形成した金属製のもので、下端部を支持板１２に接合するとともに、上端部には、全周にＯリング２４をもつ環状のフランジ２３を取り付けている。ベローズ２２の中心線を鉛直に向けたことや、フランジ２３の変位をスプリングつきの複数の鉛直ガイドロッド２５にて案内するようにしたことから、フランジ２３は接合面を水平にして上下に変位することができる。上述のようにモールド保持板５０を下降させたとき、昇降枠４と一体に接続されてモールド保持板５０の周囲にある昇降フランジ５４が上記フランジ２３にかぶさり、Ｏリング２４の作用にてベローズ２２の内側空間を密閉する。その状態で真空排気ポンプを起動すれば、当該空間、したがって基板設置台１０の上面１０Ａとモールド保持板５０の下面５０Ａとにはさまれる空間を低圧（たとえば１０Ｔｏｒｒ以下）にすることができる。
【００３３】
基板設置台１０に関連する構成の第二は、同設置台１０の上面１０Ａとそこに設置する基板Ａとの間を低圧にする吸着手段３０を設けたことである。吸着手段３０は、基板設置台１０の加圧面板１１に対し上面から側面にかけて通気孔１１ａを形成し、この通気孔１１ａを真空排気ポンプ（図示省略）に接続（適宜にバルブを使用）したものである。ポンプとの接続経路には、下部支持板１２を貫通する通孔１２ｂの両端に排気ポート３１と継手３２とを設け、継手３２と上記通気孔１１ａとの間に管３３および継手３４を連結している。基板設置台１０（加圧面板１１）の上面１０Ａに大気圧下で基板Ａを置いたうえ真空排気ポンプを機能させれば、基板Ａの上下面の圧力差を利用して、基板Ａを上面１０Ａに吸着することができる。上面１０Ａと基板Ａとの間は、たとえば１０Ｔｏｒｒ以下程度の低圧にできればよい。空気排除手段２０の真空排気ポンプと同じポンプを使用するのも好ましい。
【００３４】
そのほか、基板設置台１０やそれと一体の下部支持板１２は、図１に示す下部フレーム２に対し、水平方向に移動可能なＸテーブル４１およびＹテーブル４２を介して配置している。Ｘテーブル４１とＹテーブル４２とは互いに直交する方向の水平移動を可能にするものであるから、基板設置台１０の位置は水平方向に自在に変更することが可能である。基板Ａのレジスト膜の面積が広い場合に、基板Ａの水平位置を順次変更してモールドＢによるパターン転写を複数回行う必要があるとき、これらのテーブル４１・４２の機能を利用して基板Ａの位置を変更するとよい。
【００３５】
一方、上方にあるモールド保持板５０には、それに関連してつぎの構成部分を付設している。
【００３６】
第一に、図２のとおり、モールド保持板５０の加圧面板５１を、球面軸受６０を介して支持している。すなわち、加圧面板５１を中空の支軸５２と一体に接続し、その支軸５２を、凸状の環状球体６１と凹状の環状球体６２とをはめ合わせてなる球面軸受６０を介して、昇降枠４の下部ケース５３内に支持させている。球面の中心は、加圧面板５１の下面５０Ａの中央を通る垂線上にあるので、加圧面板５１はその中心回りに首を振るように回転（歳差運動）することが可能である。
【００３７】
第二の構成部分は、上記の球面軸受６０の周囲に、球面軸受６０による上記の回転を止めるための固定手段７０を設けたことである。固定手段７０は、図２のように、角錐台（または円錐台）状の外周面をもつ筒形のウェッジ部材７２・７３をボルト７１にはめ（ウェッジ部材７２・７３は細い側の端部が向かい合うように配置し、一方のウェッジ部材７２はボルト７１とネジ結合させる）、そのウェッジ部材７２・７３の周囲に拡張可能な筒形部材７４を配置したもので、それらを複数組、球面軸受６０とその外側のケース５３との間に配置した。ボルト７１を締め込むと、ウェッジ部材７２・７３が接近して筒形部材７４の外径を拡張させるので、球面軸受６０に内向きの圧力をかけて両球体６１・６２間の相対的な動きを停止させることができる。両球体６１・６２間が相対変位を起こさないようになれば、モールド保持板５０（加圧面板５１）は上記した回転運動ができなくなる。
【００３８】
モールド保持板５０に関連する構成部分の第三は、加圧面板５１の下面５０Ａに弾性シート８１を装着できるようにしたことである。弾性シート８１としてはたとえば厚さ１ｍｍの天然ゴムシートを用いる。弾性シート８１は、下面５０Ａに対する着脱が容易なように、接着剤等を使用するのでなくつぎのようなシート装着手段８０によって取り付けることとした。すなわち、下面５０Ａの周囲に環状の止め金具８３をネジ止めできるようにしておき、弾性シート８１の装着時には、下面５０Ａに弾性シート８１を当て、シート８１の下面に薄いプラスチックフィルム８２（厚さ１００μｍ程度のもの）を重ねたうえ、同フィルム８２の周囲を上記の金具８３にて固定する。ネジにてその金具８３を取り外せば、弾性シート８１やフィルム８２を容易に交換することができる。
【００３９】
さらに第四の構成部分として、モールド保持板５０には、その下面５０Ａとそこに設置するモールドＢとの間を低圧にする吸着手段９０を設けてもいる。吸着手段９０は、モールド保持板５０の加圧面板５１に対し上下面間に貫通する通気孔５１ａを形成し、この通気孔５１ａを、上部にある支軸５２の中空部や、ケース５３に設けた通孔９２、およびその外側の排気ポート９１を介して真空排気ポンプ（図示省略）に接続（適宜にバルブを使用）したものである。モールド保持板５０（加圧面板５１）の下面５０Ａに大気圧下でモールドＢを重ねたうえ、真空排気ポンプを機能させれば、上下面間の圧力差を利用してモールドＢを下面５０Ａに吸着することができる。上面１０Ａと基板Ａとの間は、たとえば１０Ｔｏｒｒ以下程度にできればよい。空気排除手段２０の真空排気ポンプと同じポンプを使用するのも好ましい。なお、上述した弾性シート８１とプラスチックフィルム８２とには、通気性のある材料でなるものを使用するか、または中央部分（通気孔５１ａの延長線上）に穴のあいたものを使用する。
【００４０】
このプレス機１は、組み立てや点検・整備等を行ったのち、使用に際し、基板設置台１０の上面１０Ａとモールド保持板５０の下面５０Ａとで基板ＡおよびモールドＢを平行に加圧できるよう、つぎのような事前調整を行う。
【００４１】
１）固定手段７０を、ボルト７１を緩めることによって固定解除の状態にし、球面軸受６０の自動調芯性（回転し得ること）を利用して、対向する２面１０Ａ・５０Ａ間の平行度を調整する。この調整は、弾性シート８１やプラスチックフィルム８２を取り外した状態でモールド保持板５０をゆっくりと下降させ、上記２面１０Ａ・５０Ａを重ね合わせることにより行う。両者を重ねて加圧した状態で固定手段７０のボルト７１を締め込み、球面軸受６０によるモールド保持板５０の回転を停止させる。
２）モールド保持板５０を上昇させて上記の２面１０Ａ・５０Ａ間を開いたうえ、モールド保持板５０の下面５０Ａに弾性シート８１を取り付ける。この取り付けは、シート装着手段８０によって行う。
【００４２】
上記のような事前調整をすませたうえでプレス機１の本格的な運転、すなわち基板ＡとモールドＢとを重ねて加圧し、基板Ａの表面のレジスト膜上にモールドＢのパターンを転写するという作業を開始する。その作業は、基本的には下記の手順により行う。
【００４３】
▲１▼ 同時に加圧する基板ＡとモールドＢとを、モールドＢを上にして重ね合わせた状態で、基板設置台１０の加圧面板１１のほぼ中央に載せる。
▲２▼ モールド保持板５０を下降させて上記２面１０Ａ・５０Ａ間を接近させ、モールド保持板５０の下面５０ＡがモールドＢの上面に接近した（間隔が１００μｍ程度になった）とき、吸着手段３０および９０を機能させて、基板Ａを基板設置台１０の上面１０Ａに吸着させるとともにモールドＢをモールド保持板５０の下面５０Ａに吸着させる。これにより、基板Ａから上方にモールドＢが引き離され、両者間にわずかな隙間ができる。
▲３▼ モールド保持板５０を上記▲２▼のように下降させた際、空気排除手段２０のフランジ２３が昇降フランジ５４に密着してベローズ２２の内部が密閉されていることから、同手段２０の真空排気ポンプを用いてベローズ２２内を１０Ｔｏｒｒ以下の低圧にする。これにより、基板ＡとモールドＢとの間にある空気を排除して、正確なパターン転写が可能な環境を形成する。圧力が十分に下がると、モールドＢの上下面間の圧力差がなくなるためにモールドＢが自重にてわずかな高さ（この例では１００μｍ程度）を落下し基板Ａの上に再び重なる。
▲４▼ モールド保持板５０をさらに下降させ、基板ＡとモールドＢとを上記の２面１０Ａ・５０Ａ間にはさんで加圧する。これにより、基板Ａの表面のレジスト膜上にモールドＢのパターンを転写するのである。
▲５▼ 空気排除手段２０による排気を停止してベローズ２２の内部を大気圧に戻すとともに、モールド保持板５０を上昇させることにより２面１０Ａ・５０Ａ間を引き離す。この際、基板ＡとモールドＢとは、２面１０Ａ・５０Ａの各面に吸着された状態で上下に分離する。
▲６▼ 吸着手段３０・９０の吸着力が強い場合にはその圧力（真空度）を適宜に調節したうえ、上記２面１０Ａ・５０Ａの各面から基板ＡとモールドＢとを別々に回収する。ただし、上記▲１▼に戻って他の基板Ａを加圧する際に同じモールドＢを繰り返し使用するときは、そのモールドＢをモールド保持板５０（下面５０Ａ）に吸着させたまま、続く▲１▼において基板Ａのみを基板設置台１０（上面１０Ａ）に供給するとよい。
【００４４】
【実施例】
上に紹介したプレス機１は、とくに精度が要求される微小パターンの転写をも適切に行えることから、発明者らは、半導体基板の製造に関し、最小線幅がナノメートル（ｎｍ）レベルであるナノインプリントリソグラフィー（室温ナノインプリント）の工程の一部にこのプレス機１を使用した。以下、その際の全工程と転写状況等を示す。
【００４５】
（実施例１）
図３（ａ）〜（ｅ）に示す工程にしたがい、ＨＳＱ（水素化シルセスキオキサンポリマー）を用いた室温ナノインプリントを行った。すなわち、
（ａ）Ｓｉ（シリコン）基板Ａａ上にＨＳＱの層Ａｂをスピンコートする。回転数を４０００ｒｐｍとし、膜厚は約１μｍとする。つぎに、ＨＳＱの粘性を高めるため、５０℃で１０分間プリベークを行う。
（ｂ）ＨＳＱ層Ａｂを上面に有する基板Ａを下にし、ＳｉモールドマスクＢを上にして、両者を図１のプレス機１に供給する。
（ｃ）プレス機１を用いて、基板ＡのＨＳＱ層Ａｂに対しモールドマスクＢを５〜１１ＭＰａにて押し付け、室温で１分間程度その加圧状態を保持する。
（ｄ）加圧をやめ、プレス機１の機能を用いて基板Ａ（のＨＳＱ層Ａｂ）からモールドマスクＢを引き離す。
（ｅ）基板ＡのＨＳＱ層Ａｂ上に得られた転写パターンの残膜エッチング処理を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により行う。その条件は、１００Ｗの高周波中にＣＦ_４ガスを圧力２．０Ｐａ・流量８０ｓｃｃｍで流すこととし、エッチング時間は４分間とする。
使用したモールドマスクＢとインプリント後（エッチング前）のＨＳＱ層ＡｂとのそれぞれについてのＳＥＭ画像を図４（ａ）・（ｂ）に示す。最小線幅は５０ｎｍであるが、そのような微小なパターンが適切に転写されている。プレス機１がこのような微小パターンの転写に適した装置であることが、この結果により確認される。
【００４６】
（実施例２）
図５（ａ）〜（ｆ）に示す工程により、ＨＳＱを上層に用いた二層レジストの室温ナノインプリントを行った。すなわち、
（ａ）段差つきＳｉ基板Ａｃ上に、下層レジストＡｄとしてフォトレジスト（ジップレー株式会社製のＡＺレジスト）を１．５μｍの厚さで塗布し、２００℃で３０分間加熱する。つぎに、その下層レジストＡｄの上に上層レジストＡｅとしてＨＳＱを０．３μｍ塗布し、５０℃で１０分間プリベークを行う。
（ｂ）上層レジストＡｅを上面に有する基板Ａ’を下にし、ＳｉモールドマスクＢ’を上にして、両者を図１のプレス機１に供給する。
（ｃ）プレス機１を用い、基板Ａ’の上層レジストＡｅ（ＨＳＱ）に対しモールドマスクＢ’を５〜１１ＭＰａにて押し付け、室温で１分間程度保持する。
（ｄ）加圧をやめ、プレス機１の機能を用いて基板Ａ’からモールドマスクＢ’を引き離す。
（ｅ）基板Ａ’の上層レジストＡｅ（ＨＳＱ）上に得られた転写パターンの残膜エッチング処理を、ＲＩＥにより行う。その条件は、１００Ｗの高周波中にＣＦ_４ガスを圧力２．０Ｐａ・流量２０ｓｃｃｍで流すこととし、エッチング時間は４分間である。
（ｆ）Ｏ_２（酸素）によるＲＩＥにより、上層レジストＡｅ（ＨＳＱ）をマスクにして下層レジストＡｄ（フォトレジスト）のエッチング処理をＲＩＥで行う。条件は、１００Ｗの高周波中にＯ_２ガスを圧力２．０Ｐａ・流量２０ｓｃｃｍで流すこととし、エッチング時間は３０分間である。
以上の（ａ）〜（ｆ）により得た基板Ａ’のＳＥＭ画像を図６に示す。溝の幅は約２μｍである。このような結果は、図１・図２に示すプレス機１が、段差基板上においても、二層レジストプロセスを用いることにより高精度プレス（微小パターンの転写）が可能であることを示している。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１に記載した高精度プレスにはつぎのような効果がある。
・加圧部材の対向する２面を高い平行度に配置できるうえ、そのような加圧部材を、回転しない安定的な状態で使用することができ、加圧作業を能率的に行える。
・加圧対象である部品の厚さが不均一な場合にも、当該部品に対して均等に圧力を加えることができる。
・弾性シートを着脱容易に取り付けることができ、その交換も短時間で行える。
【００４８】
請求項２に記載の高精度プレス機によれば、加圧する複数部品間に空気（気泡）が存在することを防止できるほか、加圧部材の対向する２面間への当該複数部品の供給および加圧後の各部品の取り出しを極めて容易に行える。
請求項３に記載の高精度プレス機は、請求項１・２の各プレス機がもつ上述の効果を兼ね備えるため、外側表面間の平行度等につき精度が求められる複数部品を対象にした加圧等の作業を、適切な精度で、迅速に、作業員等に手間をかけずに実施することを可能にする。
【００４９】
請求項４に記載の高精度プレス機は、対象部品（半導体基板を含むもの）に対する加圧処理をとくに円滑かつ高精度に行うことができる。また、請求項５の高精度プレス機なら、半導体基板にパターン転写を行う処理を行ううえでとくに好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態である高精度プレス機１に関し、全体を示す正面図（一部は断面図にて示す）である。
【図２】図１のプレス機１のうち基板設置台１０やモールド保持板５０等を示す詳細図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、ＨＳＱ（水素化シルセスキオキサンポリマー）を用いた室温ナノインプリント工程を示す概念図である。
【図４】図４（ａ）・（ｂ）は、図３の工程で使用したモールドマスクＢとインプリント後（エッチング前）のＨＳＱ層Ａｂとのそれぞれについて示すＳＥＭ画像である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、ＨＳＱを上層に用いた二層レジストの室温ナノインプリント工程を示す概念図である。
【図６】図５の工程により得た基板Ａ’を示すＳＥＭ画像である。
【図７】半導体基板を加圧対象とする従来のプレス機を示す正面図（断面図）である。
【符号の説明】
１プレス機
１０基板設置台（加圧部材）
１０Ａ面（上面）
２０空気排除手段
３０・９０吸着手段
５０モールド保持板（加圧部材）
５０Ａ面（下面）
６０球面軸受
７０固定手段
８０シート装着手段
８１弾性シート
Ａ基板
Ｂモールド

Claims

対向する２面により部品をはさんで加圧する高精度プレス機であって、
上記２面のうち一方の面を含む加圧部材が、その面の垂線上に中心をもつ球面軸受を介し回転可能に支持されており、
上記加圧部材の上記回転を止める固定手段が付設されるとともに、上記２面のうち一方の面に着脱容易に弾性シートが取り付けられている
ことを特徴とする高精度プレス機。
対向する２面により複数部品をはさんで加圧する高精度プレス機であって、
上記２面にはさまれる空間を低圧にする空気排除手段を備えるとともに、
上記２面の各面と当該各面に密着する部品との間を低圧にする吸着手段を備えている
ことを特徴とする高精度プレス機。
上記２面のうち一方の面を含む加圧部材が、その面の垂線上に中心をもつ球面軸受を介し回転可能に支持されており、
上記加圧部材の上記回転を止める固定手段が付設されるとともに、上記２面のうち一方の面に着脱可能に弾性シートが取り付けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の高精度プレス機。
加圧対象とする上記の部品が、半導体基板を含むものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高精度プレス機。
加圧対象とする上記の部品が、表面にレジスト膜を有する半導体基板と、そのレジスト膜に対してパターン転写を行うモールドとを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４に記載の高精度プレス機。