JP2009286067A - 転写装置、プレス装置および位置姿勢調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、装置の大きさを極力小さくする。
【解決手段】被成型品Ｗを保持する被成型品保持体３と、型Ｍを保持し被成型品保持体３に対して接近・離反する方向で相対的に移動する型保持体５と、型保持体５を相対的に移動するために前記移動方向で被成型品保持体３および型保持体５に対して並列に設けられた駆動機構７とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転写装置等に係り、特に、被成型品保持体に対して型保持体を相対的に移動し微細な転写パターンを転写等するものに関する。

近年、電子線描画法などで石英基板等に超微細な転写パターンを形成して型（モールド）を作製し、被成型品として被転写基板表面に形成されたレジスト膜に前記型を所定の圧力で押圧して、当該型に形成された転写パターンを転写するナノインプリント技術が研究開発されている（たとえば、非特許文献１参照）。

従来、ナノインプリントを行う転写装置（型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置）として、被成型品を保持する被成型品保持体と、この被成型品保持体に対して接近・離反する方向で移動すると共に型を保持する型保持体とを備えて構成されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology 25(2001) 192-199 特開２００６−２９７７１６号公報

ところで、前記従来の転写装置では、型保持体を駆動するボールネジ等の駆動機構が、被成型品保持体や型保持体の上方に設けられているので、前記型保持体の移動方向における転写装置の寸法が大きくなる（たとえば高さが高くなる）という問題がある。

上記問題は、被成型品の紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を硬化させるための紫外線照射装置を設ける場合、紫外線照射装置も被成型品保持体や型保持体の上方に設ける必要があるので、一層顕著になる。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、装置の大きさを極力小さくすることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、前記被成型品を保持する被成型品保持体と、前記型を保持し、前記被成型品保持体に対して接近・離反する方向で相対的に移動する型保持体と、前記型保持体を相対的に移動するために、前記移動方向で前記被成型品保持体および前記型保持体に対して並列に設けられた駆動機構とを有する転写装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の転写装置において、前記被成型品保持体に保持されている被成型品と前記型保持体に保持されている型とを撮影するために、前記移動方向で前記被成型品保持体および前記型保持体に対して直列に設けられた撮像装置を有する転写装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の転写装置において、前記被成型品保持体に保持されている被成型品に紫外線を照射するために、前記移動方向で前記被成型品保持体および前記型保持体に対して直列に設けられた紫外線照射装置を有する転写装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転写装置において、前記型保持体は、移動体に支持されて前記移動体と共に移動するように構成されており、前記被成型品保持体に対する前記型保持体の姿勢を調整すると共に、前記被成型品保持体に対して接近・離反する方向で前記移動体に対して前記型保持体を移動させる型姿勢調整移動手段を有する転写装置である。

請求項５に記載の発明は、ベッドと、前記ベッドの上面に設けられ、上面で被成型品を保持する被成型品保持体と、前記ベッドの上面の一方の側に立設された第１のコラムと、前記ベッドの上面の他方の側に立設された第２のコラムと、前記被成型品保持体の上方に設けられ、一端部が前記第１のコラムに支持され、他端部が前記第２のコラムに支持され、上下方向で移動自在になっている移動体と、前記移動体を上下方向で移動位置決めするために、前記移動体の一端部側の部位に力を加える第１の駆動機構と、前記移動体を上下方向で前記第１の駆動機構と同期して移動位置決めするために、前記移動体の他端部側の部位に力を加える第２の駆動機構と、前記移動体のほぼ中央部で前記移動体の下側に設けられ、各々が上下方向で個別に伸縮する複数の固体アクチュエータと、弾性体によって上方に引っ張られ、前記各固体アクチュエータの下端部に接触し、前記弾性体と前記各固体アクチュエータとによって前記移動体に支持され、前記被成型品保持体の上面とほぼ平行に対向している下面で型を保持する型保持体とを有する転写装置である。

請求項６に記載の発明は、ベース部材と、前記ベース部材に対して接近・離反する方向で相対的に移動する第１の移動体と、前記移動体に支持されて前記移動体と共に相対的に移動する第２の移動体と、前記第２の移動体の姿勢を調整すると共に、前記ベース部材に対して接近・離反する方向で、前記第１の移動体に対して前記第２の移動体を移動させる移動体姿勢調整移動手段とを有するプレス装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプレス装置において、前記移動体姿勢調整移動手段は、前記第１の移動体と前記第２の移動体との間に設けられている複数の固体アクチュエータを用いて構成されているプレス装置である。

請求項８に記載の発明は、第１の部材と、伸縮方向の一端部が前記第１の部材に支持された複数の固体アクチュエータと、前記各固体アクチュエータの伸縮方向の他端部側で、前記各固体アクチュエータに支持された第２の部材と、前記各部材がお互いに近づくように付勢する弾性体とを有する位置姿勢調整機構である。

本発明によれば、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、装置の大きさを極力小さくすることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る転写装置１の概略構成を示す斜視図であり、図２は、転写装置１の概略構成を示す正面図であり、図３は、転写装置１の概略構成を示す平面図である。

図４は、図２におけるＩＶ部の拡大図であり、図５は、図４におけるＶ部の拡大図であり、図６は、図４におけるＶＩ矢視図である。

転写装置（ナノインプリント装置）１は、たとえは石英ガラスやニッケルやシリコンで構成されている型（モールド）Ｍに形成されている微細な転写パターンを被成型品Ｗに転写するための装置である。

まず、微細な転写パターンの被成型品Ｗへの転写について説明する。

微細な転写パターンの被成型品Ｗへの転写方法は、大別して熱インプリント法とＵＶインプリント法とに分類される。

熱インプリント法では、型を被成型品に押圧し、熱可塑性ポリマからなる樹脂（被成型品）が十分に流動可能となる温度になるまで加熱して微細パターンに樹脂を流入させたのち、型Ｗと樹脂をガラス転移温度以下になるまで冷却し、被成型品に転写された微細パターンを固化したのち型を引き離す。

ＵＶインプリント法では、光を透過する透明な型を使用し、ＵＶ硬化性液（紫外線硬化樹脂）に型を押しつけてＵＶ放射光を照射する。適当な時間紫外線の照射をして液を硬化させ微細パターンを転写したのち型を引き戻す。

なお、被成型品Ｗとして、たとえば、ハードディスクやＣＤ、ＤＶＤなどの記憶装置や液晶表示装置の導光板を掲げることができる。

また、以下、転写装置１は、ＵＶインプリント法を実行するものとして説明するが、転写装置１で熱インプリント法を実行してもよい。この場合、後述する被成型品保持体３や型保持体５に樹脂を加熱する加熱装置や樹脂を冷却する冷却装置が設けられているものとする。

図８にＵＶインプリント法を用いてハードディスク用の記憶媒体を作成するプロセスの一例を示す。ここでは石英ガラス型１０１（Ｍ）に形成された微細パターン（たとえば、ハードディスクのドットパターン）を、ＵＶ硬化樹脂１０３の塗布された基板１０５（Ｗ）にプレスし、ＵＶ光を照射して樹脂１０３を硬化させている（図８（ａ）、（ｂ）参照）。このあと離型して残膜１０７を除去し（図８（ｃ）、（ｄ）参照）、エッチング処理をして（図８（ｄ）参照）、樹脂１０３にコピーされた型１０１の微細形状を、基板１０５に転写している（図８（ｅ）参照）。

次に、転写装置１について説明する。

以下、説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であってＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸に平行な軸をＡ軸（図６参照）とし、Ｙ軸に平行な軸をＢ軸（図６参照）とし、Ｚ軸に平行な軸をＣ軸（図２参照）とする。

転写装置１は、被成型品Ｗを保持する被成型品保持体３と、型Ｍを保持する型保持体５と、型保持体５を移動するための駆動機構７とを備えて構成されている。

型保持体５は、被成型品保持体３に対して接近・離反する方向（Ｚ軸方向；上下方向）で移動するようになっている。なお、転写装置１では、型保持体５のみが被成型品保持体３に対してＺ軸方向で移動するように構成されているが、型保持体５に代えてまたは加えて被成型品保持体３が、Ｚ軸方向で移動するように構成されていてもよい。すなわち、型保持体５がＺ軸方向で被成型品保持体３に対して相対的に移動するようになっていればよい。

駆動機構７は、型保持体５の移動方向（Ｚ軸方向）で被成型品保持体３および型保持体５に対して並列に設けられている。駆動機構７が並列に設けられているということは、平面視において（Ｚ軸方向で見た場合）、駆動機構７が被成型品保持体３および型保持体５から離れて設けられていることである（図３参照）。また、高さ方向（Ｚ軸方向）では、駆動機構７を構成しているボールネジ９等の一部と、被成型品保持体３、型保持体５の少なくともいずれかがお互いにオーバーラップするようになっている（図２参照）。なお、平面視において、被成型品保持体３および型保持体５が、型保持体５を移動自在に支持しているリニアガイドベアリング(ガイド機構の例であるリニアガイドベアリング)１１から離れており（図３参照）、高さ方向では、型保持体を移動自在に支持しているリニアガイドベアリング１１の一部と、被成型品保持体３、型保持体５の少なくともいずれかがお互いにオーバーラップするようになっている（図２参照）。

被成型品Ｗや型Ｍは、たとえば、円形や矩形状の平板状に形成されており、型Ｍの厚さ方向の一方の面（図２では下面）には微細な凹凸で形成された転写パターン（図示せず）が形成されている。また、型Ｍは、微細な転写パターンが形成されていない他方の面（上面）で、型保持体５の平面（下面）に接触し、たとえば真空吸着やボルト等の締結具とを用いた保持装置で型保持体５の所定の位置に保持され設置されるようになっている。

被成型品Ｗは、厚さ方向の一方の面（図２では上面）に微細な転写パターンが転写されるようになっており、微細な転写パターンが転写されない他方の面（図２では下面）で、被成型品保持体３の平面（上面）に接触し、たとえば真空吸着やボルト等の締結具を用いた保持装置で被成型品保持体３の所定の位置に設置されて保持されるようになっている。

このようにして、被成型品Ｗが被成型品保持体３に保持され型Ｍが型保持体５に保持された状態では、型Ｍの微細な転写パターンが形成されている面と、被成型品Ｗの微細な転写パターンが形成される面とは、お互いが対向しほぼ平行になっている。

なお、すでに理解されるように、被成型品保持体３が被成型品Ｗを保持し型保持体５が型Ｍを保持した状態では、下方に被成型品保持体３が位置し、上方に向かうにしたがって、被成型品Ｗ、型Ｍ、型保持体５の順に並んでいる。そして、型保持体５の上下方向の移動によって、型Ｍが被成型品Ｗから離れた状態から型Ｍが被成型品Ｗに接触し型Ｍで被成型品Ｗを押圧するようになっている。

また、転写装置１には、撮像装置（カメラ）１３が設けられている。

カメラ１３は、被成型品保持体３に保持（設置）されている被成型品Ｗと型保持体５に保持（設置）されている型（石英ガラス等の透明体もしくは半透明体で構成された型）Ｍとを撮影するために設けられているものである。また、カメラ１３は、Ｚ方向で被成型品保持体３および型保持体５に対して直列に設けられている。

カメラが直列に設けられているということは、平面視において、被成型品保持体３の少なくとも一部および型保持体５の少なくとも一部とカメラ１３の少なくとも一部とが、お互いにオーバーラップしていることである。一方、平面視において、カメラ１３は、駆動機構７やリニアガイドベアリング１１からは離れている。

たとえば、カメラ１３は、型保持体５に保持されている型Ｍの上方に設けられており、型保持体５に設置されている型Ｍと被成型品保持体３に設置されている被成型品Ｗとをいっしょに撮影することができるようになっている。さらに詳しく説明すると、カメラ１３は、被成型品保持体３が被成型品Ｗを保持し型保持体５が型Ｍを保持している状態で、型保持体５が下降して被成型品保持体３に近づき、被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗと型保持体５に保持されている型Ｍとの距離がごく僅かになった状態や被成型品Ｗと型Ｍとがお互いに接触した状態で、型Ｍの側(型Ｍを間にした被成型品Ｗとは反対側；型Ｍの上方)から、型Ｍと透明体で構成された型Ｍを通して被成型品Ｗとをほぼ同時に撮影することができるようになっている。

また、転写装置１には、紫外線照射装置１５が設けられている。

紫外線照射装置１５は、被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗの紫外線硬化樹脂を硬化させるために、被成型品Ｗに紫外線を照射するものである。また、紫外線照射装置１５は、Ｚ軸方向で被成型品保持体３および型保持体５に対して直列に設けられている。

紫外線照射装置１５が直列に設けられているということは、平面視において、被成型品保持体３の少なくとも一部および型保持体５の少なくとも一部と紫外線照射装置１５の少なくとも一部（紫外線の発生部位）とが、お互いにオーバーラップしていることである。一方、平面視において、紫外線照射装置１５は、駆動機構７やリニアガイドベアリング１１からは離れている。また、カメラ１３と紫外線照射装置１５とは、お互いが干渉しないようにして設けられている。

また、転写装置１には、型姿勢調整移動手段１７と移動体１９とが設けられている。

型保持体５は、移動体１９に支持されて移動体１９と共にＺ軸方向で移動するように構成されている。型姿勢調整移動手段１７は、移動体１９や被成型品保持体３に対する型保持体５の姿勢を調整すると共に、被成型品保持体３に対して接近・離反する方向（Ｚ軸方向）で、移動体１９や被成型品保持体３に対して型保持体５を移動させるものである。

なお、転写装置１では、型姿勢調整移動手段１７によって、型保持体５のみの姿勢（Ａ軸まわりの回動角度、Ｂ軸まわりの回動角度）を調整し型保持体５のみをＺ軸方向で移動をさせているが、型保持体５に代えてまたは加えて、被成型品保持体３の姿勢を調整し被成型品保持体３をＺ軸方向で移動をさせる構成であってもよい。すなわち、型保持体５の姿勢が被成型品保持体３に対して相対的に変化し型保持体５がＺ軸方向で相対的に移動するようになっていてもよい。

転写装置１についてさらに詳しく説明する。

転写装置１は、ベッド２１を備えている。ベッド２１には、第１のコラム２３と第２のコラム２５とが設けられている。

被成型品保持体３は、直方体状に形成されたベッド２１の平面状の上面のほぼ中央部でベッド２１に支持されて設けられており、前述したように、被成型品保持体３の平面状の上面で被成型品Ｗを所定の位置に保持するようになっている。

直方体状に形成された第１のコラム２３は、直方体状のベッド２１の上面の一方の側でベッド２１に一体的に立設されている。第２のコラム２５は、第１のコラムとほぼ同形状に形成されており、ベッドの２１上面の他方の側でベッド２１に一体的に立設されている。

移動体１９は、被成型品保持体３から離れて被成型品保持体３の上方に設けられている。移動体１９の一端部(平面視において被成型品保持体３から離れている一端部；図２や図３の左側の部位)は、第１のコラム２３に、たとえばリニアガイドベアリング１１を介して支持されている。移動体１９の他端部(平面視において被成型品保持体３から離れている他端部)は、第２のコラム２５にたとえばリニアガイドベアリング１１を介して支持されている。そして、移動体１９が、Ｚ軸方向でベッド２１等に対して移動自在になっている。なお、移動体１９は、たとえば、矩形な平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になるようにして設けられている。

駆動機構７は、第１の駆動機構７Ａと第２の駆動機構７Ｂとで構成されている。

第１の駆動機構７Ａは、移動体１９を上下方向で（Ｚ軸方向）移動位置決めするために、移動体１９の一端部側の部位に力を加えるものである。より詳しくは、第１のコラム２３と移動体１９の一端部側の部位との間に上下方向の力を加えるものである。第２の駆動機構７Ｂは、移動体１９を上下方向で第１の駆動機構７Ａと同期して移動位置決めするために、移動体１９の他端部側の部位に力を加えるものである。

型姿勢調整移動手段１７は、複数のピエゾ素子（固体アクチュエータの例であるピエゾ素子）２９を備えて構成されている（図６参照）。ピエゾ素子２９は、この上端部が移動体１９のほぼ中央部で移動体１９の下側に一体的に設けられている。また、各ピエゾ素子２９は、各々が上下方向で個別に伸縮するようになっている。

また、型保持体５は、移動体１９（より正確には型保持体支持部材３１）に設けられた弾性体（たとえば引っ張りコイルバネ）３３によって上方に引っ張られており、型保持体５が、各ピエゾ素子２９の下端部に接触している。そして、型保持体５が、引っ張りコイルバネ３３と各ピエゾ素子２９とによって移動体１９に支持されている。また、前述したように、型保持体５は、被成型品保持体３の上面とほぼ平行に対向している平面状の下面で型Ｍを所定の位置に保持するようになっている。

さらに説明すれば、各ピエゾ素子２９は、移動体１９と型保持体５とで挟まれており、引っ張りコイルバネ３３により各ピエゾ素子２９に圧縮応力が生じている。なお、引っ張りコイルバネ３３の引っ張り力は各ピエゾ素子２９が伸びる力よりも小さくなっている。したがって、引っ張りコイルバネ３３で引っ張られているにもかかわらず、型保持体５は各ピエゾ素子２９の伸縮によって僅かに移動し姿勢が変化するようになっている。なお、ピエゾ素子２９に代えて、磁歪素子等を採用してもよい。

ところで、被成型品保持体３が被成型品Ｗを保持し型保持体５が型Ｍを保持した状態で、Ｚ軸移動方向から見ると、被成型品Ｗと型Ｍとの位置はほぼ一致しているか、もしくは、被成型品Ｗのほうが型Ｍよりも大きく被成型品Ｗの内側に型Ｍが位置している。カメラ（たとえば、レンズ系と撮像素子とを備えて構成されたカメラ本体）１３や紫外線照射装置１５(紫外線が出射される出射口)も、型Ｍの内側に位置することができるようになっている。

被成型品保持体３は、精密位置決め可能なＸＹステージ３５、精密位置決め可能なＣ軸ステージ３７を介して、ベッド２１に支持されており、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向でベッド２１や型保持体５に対して移動位置決め自在になっていると共に、Ｃ軸まわりで回動位置決め自在になっている。

このように、質量の大きいＸＹステージ３５やＣ軸ステージ３７をベッド２１上に配置したことにより、移動体１９等の質量が軽減され、移動体１９を上下方向で移動位置決めしやすくなっている。

なお、被成型品保持体３に代えてまたは加えて、型保持体５を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で移動位置決め自在にすると共に、Ｃ軸まわりで回動位置決め自在な構成にしてもよい。すなわち、被成型品保持体３が、型保持体５に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で相対的に移動位置決め自在であると共に、Ｃ軸まわりで相対的に回動位置決め自在であればよい。

第１の駆動機構７Ａは、たとえば、サーボモータ２７Ａとこのサーボモータ２７Ａで回転するボールネジ９Ａとを備えて構成されており、ボールネジ９Ａのネジ軸が回転することにより、移動体１９の一端部に上下方向の力が加わるようになっている。第２の駆動機構７Ｂも第１の駆動機構７Ａと同様にして、サーボモータ２７Ｂとボールネジ９Ｂとを備えて構成されており、移動体１９の他端部に上下方向の力が加わるようになっている。

そして、前述したように、制御装置１５１の制御の下、たとえば、フィードバック制御によって各モータ２７が同期して稼動することにより、型保持体５の下面を水平な状態にしたまま移動体１９が上下方向で移動位置決めされるようになっている。なお、１つのモータの回転出力軸と各ボールネジ９（９Ａ，９Ｂ）とをたとえばタイミングベルト等の動力伝達機構で連結し、各ボールネジ９を回転し、移動体１９を上下方向で移動位置決めする構成であってもよい。

平面視において、移動体１９のほぼ中央部には、貫通孔（たとえば円形状の貫通孔）３９が設けられている。移動体１９の下面の中央部には、環状（たとえば円環状）のロードセル４１を間にして環状（たとえば円環状）の型保持体支持部材３１が一体的に設けられている。また、型保持体支持部材３１の下側には、型保持体支持部材３１から僅かに離れて環状（たとえば円環状）の型保持体５が設けられている。そして、移動体１９の貫通孔３９と、ロードセル４１の貫通孔と、型保持体支持部材３１の貫通孔と、型保持体５の貫通孔とがお互いにほぼ一致している。

ピエゾ素子２９は、型保持体支持部材３１と型保持体５との間に複数（たとえば３本）設けられている。各ピエゾ素子２９（２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ）は、型保持体支持部材３１の貫通孔や型保持体５の貫通孔の外側に配置されている。より詳しくは、型保持体支持部材３１の貫通孔や型保持体５の貫通孔の内径よりも大きい円の円周を３等配する位置に設けられている（図６参照）。

また、ピエゾ素子２９は、上端部が型保持体支持部材３１に一体的に支持されており、下端部が型保持体５に接触している。ピエゾ素子２９の下端部は、凸な球面状に形成されており、このピエゾ素子２９の下端部と接触する型保持体５の部位は凹な球面状に形成されている。なお、凹な球面の曲率半径は、凸な球面の曲率半径よりも大きくなっている（図５参照）。

さらに、型保持体支持部材３１と型保持体５との間であって各ピエゾ素子２９の近くには、弾性体の例である引張りコイルバネ３３が複数（たとえば３本）設けられており、型保持体５を上方に付勢している。

これにより、型保持体５のＣ軸まわりの回動が規制されるようになっている。また、制御装置１５１の制御の下、各ピエゾ素子２９を適宜伸縮すれば、Ａ軸まわりおよびＢ軸まわりにおける型保持体５（型Ｍ）の姿勢を調整すると共に、Ｚ軸方向で型保持体５（型Ｍ）を移動させることができるようになっている。型保持体支持部材３１と型保持体５との間の隙間は、ゴム等の弾性体４３で構成された遮光部材で覆われている。

なお、引っ張りコイルバネ３３に換えて、ベローズ４５等の弾性体を用いてもよい（図７参照）。図７に示す状態では、ベローズ４５により型保持体５が上方に引っ張られている。また、円筒状に形成されたベローズ４５の内側に、各ピエゾ素子２９が入っている。ベローズ４５を使用することにより、型保持体５がＣ軸まわりで回動することを一層確実に抑制することができると共に、遮光を行うことができる。

なお、各ピエゾ素子２９に内側にベローズ４５を設けた構成であってもよい。さらに、引っ張りコイルバネ３３やベローズ４５等の弾性体を削除し、ピエゾ素子２９の下端部を型保持体５に一体的に設けた構成であってもよい。

カメラ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）は、移動体１９の上部に複数（たとえば３台）設けられている（図３参照）。１台のカメラ１３Ａは、移動体１９の上面に設けられたカメラ移動位置決めユニット４７によって支持されており、制御装置１５１の制御に下、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向で移動位置決め自在になっている。他のカメラ１３Ｂ，１３Ｃも同様にして移動位置決め自在になっている。

また、各カメラ移動位置決めユニット４７により、各カメラ１３は、移動体１９の貫通孔３９とロードセル４１の貫通孔と型保持体支持部材３１の貫通孔と型保持体５の貫通孔との中に同時に入り込み（図４参照）、型保持体５に保持されている型Ｍや被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗのアライメントマークや等圧干渉縞（ｆｒｉｎｇｅｓ ｏｆ ｅｑｕａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）等を撮影することができるようになっている。

紫外線照射装置１５は、図示しない紫外線発生部と、この紫外線発生部が発した紫外線を移動体１９の貫通孔３９まで導いて、移動体１９の貫通孔３９とロードセル４１の貫通孔と型保持体支持部材３１の貫通孔と型保持体５の貫通孔との中に出射する紫外線出射部４９とを備えて構成されている。なお、紫外線出射部４９は移動体１９の上面に設けられている。

紫外線出射部４９は、図示しないリニアガイドベアリング等の支持部材を介して移動体１９に支持されていると共に、制御装置１５１の制御の下、図示しないシリンダ等のアクチュエータにより、移動体１９の貫通孔３９から離れた位置（図６に示すＰＳ１の位置）と移動体１９の貫通孔３９のところに存在し移動体１９の貫通孔３９等の内部に紫外線を照射可能な位置（図６に示すＰＳ２の位置）との間を移動するようになっている。

なお、各カメラ１３と紫外線出射部４９との干渉を避けるべく、各カメラ１３が、移動体１９の貫通孔３９等の中に入り込むときには、紫外線出射部４９は移動体１９の貫通孔３９から離れたところＰＳ１に位置し、各カメラ１３が、移動体１９の貫通孔３９等から出て離れたところに位置しているときに、紫外線出射部４９が、貫通孔３９等の内部に紫外線を照射可能なところＰＳ２に位置するようになっている。

なお、紫外線照射装置１５として、発光ダイオード５１等の小型のものを採用し、カメラ１３の先端部に一体的に設けてもよい（図４参照）。

カメラ１３は、前述したように、たとえば、型Ｍや被成型品Ｗに予め設けられているアライメンマークを撮影するようになっている。カメラ１３で撮影された画像は、画像処理装置（画像処理コントローラ）１５５（図９参照）により画像処理され、制御装置１５１の制御の下、型保持体５に保持されている型Ｍに対する被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗの位置ずれを、ＸＹステージ３５とＣ軸ステージ３７とを適宜駆動し無くす修正をするようになっている。

また、カメラ１３は、前述したように、たとえば、型Ｍと被成型品Ｗとで発生する等圧干渉縞を撮影するようになっている。カメラ１３で撮影された画像は、画像処理装置（画像処理コントローラ）１５５（図９参照）により画像処理され、制御装置１５１の制御の下、各ピエゾ素子２９の伸び量が別個に制御され、被成型品保持体３に設置された被成型品Ｗの平面状の上面と、型保持体５に設置された型Ｍの平面状の下面とがお互いに平行になるような制御をするようになっている。

ここで、転写装置１の制御装置１５１について図９を用いて説明する。

制御装置１５１は、たとえば、アライメントユニット１５３、画像処理コントローラ１５５、微細転写装置コントローラ１５７、ステージコントローラ１５９、シーケンスコントローラ１６１とを備えて構成されている。

アライメントユニット１５３は、各カメラ１３を適宜の位置に位置させるためにカメラ移動位置決めユニット４７を駆動制御するものである。画像処理コントローラ１５５は、各カメラ１３が撮影した画像について所定の画像処理を行うものである。微細転写装置コントローラ１５７は、転写装置１を全体的に制御するものである。ステージコントローラ１５９は、ＸＹステージ３５、Ｃ軸ステージ３７、各ピエゾ素子２９を制御するものである。シーケンスコントローラ１６１は、転写装置１に備わっているその他のセンサーの信号を受け取り、型保持体５をＺ軸方向で移動位置決めするサーボモータや他のアクチュエータを制御するものである。

ここで、転写装置１の動作について説明する。

初期状態として、被成型品保持体３に転写がされる前の被成型品Ｗは設置されており、型保持体５に型Ｍが設置されており、移動体１９が上昇しており、各ピエゾ素子２９は縮んでいる状態にあるものとする。また、紫外線照射装置１５は停止しており、紫外線出射部４９がＰＳ１のところに位置しているものとする。各カメラ１３は、移動体１９の貫通孔３９等の外に存在しているものとする。

上記初期状態において、制御装置１５１の制御の下、型保持体５が保持している型Ｍと被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗとの間の距離がごく僅かになるまで移動体１９を下降し、この後、移動体１９を停止する。

続いて、各カメラ１３を、移動体１９の貫通孔３９等の中に移動し、型Ｍのアライメントマークと被成型品Ｗのアライメントマークとを撮影し、型Ｍに対する被成型品Ｗに位置ずれ量を検出し、この検出した位置ずれ量を、各ステージ３５，３７を適宜駆動し修正する。

続いて、カメラ１３で等圧干渉縞を撮影し、撮影した情報に基づいて、各ピエゾ素子２９の伸び量を別個に制御し、被成型品保持体３に設置された被成型品Ｗの上面と、型保持体５に設置された型Ｍの下面とがお互いに平行になるようする。

続いて、各カメラ１３を移動体１９の貫通孔３９等の外に退避させ、紫外線出射部４９をＰＳ２のところに位置させ、各ピエゾ素子２９をさらに均等に伸ばして、型Ｍで被成型品Ｗを押圧し、紫外線出射部４９から被成型品Ｗに向かって紫外線を照射し、被成型品Ｗへの転写を行う。

この後、紫外線出射部４９からの紫外線の照射を停止し、各ピエゾ素子２９を縮め、移動体１９を上方に移動し離型する。

転写装置１によれば、駆動機構７が、型保持体５の移動方向で、被成型品保持体３や型保持体５と並列に設けられているので、装置の大きさ（たとえば、転写装置１の高さ）を小さくすることができる。また、駆動機構７が被成型品保持体３や型保持体５と並列に設けられているので、紫外線照射装置１５や複数のカメラ１３を設置するためのスペースを容易に得ることができると共に、設置した紫外線照射装置１５やカメラ１３のメンテナンスをしやすくなる。

また、転写装置１によれば、発塵源になりやすい駆動機構７が被成型品保持体３（被成型品Ｗ）や型保持体５（型Ｍ）の脇に配置されているので、転写の際における被成型品Ｗへの塵埃の侵入を避けることができる。さらに、平面視において被成型品保持体３よりも面積の大きい平板状の移動体１９が、被成型品保持体３（被成型品）Ｗや型保持体５（型Ｍ）の上部を覆っているので、転写の際における被成型品Ｗへの塵埃の侵入を避けることができる。

さらに、図３から理解されるように、平板状に形成されている移動体１９の上面には、他の機器を設置するスペースが残されているので、種々のナノインプリント（インプリント）に必要な装置を設置することが容易であり、装置の拡張性が高くなる。

また、転写装置１によれば、カメラ１３が被成型品保持体３や型保持体５と直列に設けられているので、型Ｍを保持している型保持体５が、被成型品Ｗを保持している被成型品保持体３に近づいたときに、カメラ１３で型Ｍと被成型品Ｗとをほぼ同時に撮影することができ、転写がされる直前の状態で、被成型品Ｗに対する型Ｍの位置を合わせることができ、正確な転写を行うことができる。

すなわち、型保持体５に保持されている型Ｍと被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗとが、所定の距離だけ離れている状態で、型Ｍと被成型品Ｗとの間にカメラを挿入し、被成型品Ｗに対する型Ｍの位置ずれ量を検出し、この検出に応じて被成型品Ｗに対する型Ｍの位置ずれ量を補正する構成であると、前記位置ずれ量の補正後、転写のために型保持体５がさらに前記所定の距離だけ被成型品保持体３側に移動しなければならず、この型保持体５の移動によって、僅かではあるが、被成型品Ｗに対する型Ｍの位置ずれ（たとえば、Ｘ軸方向やＹ軸方向の位置ずれ）が発生するおそれがある。

しかし、型Ｍを保持している型保持体５が、被成型品Ｗを保持している被成型品保持体３に十分に近づき型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離（隙間）がごく僅かになったときに、カメラ１３で型Ｍと被成型品Ｗとをほぼ同時に撮影し型Ｍに対する被成型品Ｗの位置ずれ量を検出し、この検出に応じて型Ｍに対する被成型品Ｗの位置ずれ量を補正するように構成されているので、前記位置ずれ量の補正後、転写のために型保持体５が移動する距離が極めて小さくなり、転写のときに型Ｍに対する被成型品Ｗの位置ずれが発生するおそれがほとんどなくなるのである。

また、型保持体５に保持されている型Ｍと被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗとが、所定の距離だけ離れている状態で、型Ｍと被成型品Ｗとの間に複数のカメラを挿入する構成であると、カメラの挿入位置とこの挿入位置から横方向で離れた位置との間でカメラを移動するための機構が大掛かりなものになってしまう。しかし、カメラ１３が被成型品保持体３や型保持体５と直列に設けられているので、カメラ１３を移動する機構を小型化しかつ簡素化することができる。

また、転写装置１によれば、型姿勢調整移動手段１７によって、型保持体５の姿勢を調整すると共に、わずかではあるがＺ軸方向に型保持体５を平行移動することができる。したがって、型保持体５の姿勢と移動とを簡素な構成で達成することができる。さらに説明すると、もしも、型姿勢調整移動手段１７ではなく移動体１９で型保持体５をＺ方向に移動する構成であると、移動体１９の質量が大きくかつ駆動機構７を並列に配置して２つのモータ２７を同期させて移動するので、転写の際における型Ｍの移動の制御が困難になる。しかし、型姿勢調整移動手段１７を構成しているピエゾ素子２９で支持されている型保持体５や型Ｍの質量は、紫外線照射装置１５や複数のカメラ１３を載置している移動体１９の質量に比べて十分に小さいので、Ｚ軸方向における型保持体５の移動を速く正確に行うことができ正確な転写を速やかに行うことができる。

また、転写装置１によれば、すでに述べたように、型Ｍを保持している型保持体５が、被成型品Ｗを保持している被成型品保持体３に十分に近づき型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離（隙間）がごく僅かになったとき(転写のために型Ｍが被成型品Ｗに接触を開始したときでもよい)に、移動体１９の移動を止めてその位置を保持し、カメラ１３で型Ｍと被成型品Ｗとによって発生する等圧干渉縞を撮影し、この撮影結果に応じて、型保持体５の姿勢を調整し（被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗの上面と型保持体５に保持されている型Ｍの下面とが平行になるように調整し）、この調整後に移動体１９の位置を維持したまま、型姿勢調整移動手段１７によって型保持体５をごく僅かに平行移動し（型保持体５の姿勢を保ったままごく僅かに下降し）、型Ｍで被成型品Ｗを押圧し転写を行うことができる。

また、型Ｍを保持している型保持体５が、被成型品Ｗを保持している被成型品保持体３に十分に近づき型Ｍと被成型品との間の距離（隙間）がごく僅かになったときに、もしくは、転写のために型Ｍが被成型品Ｗに接触を開始したとき、移動体１９の移動を止めてその位置を保持し、各ピエゾ素子２９のみを延ばして転写を行うのであるが、このときに各ピエゾ素子２９の伸び速度をオープン制御し、ロードセル４１によって転写の圧力を検出し各ピエゾ素子２９の伸び量をフィードバック制御するようにしてもよい。

また、ピエゾ素子２９の伸縮を短い周期で繰り返すことにより、型保持体５に振動を与えつつ転写を行うようにしてもよい。さらに、基材の上に樹脂（たとえば硬化前のＵＶ樹脂）が滴下されている被成型品（被成型品保持体３に保持されている被成型品）Ｗに転写を行う場合、３本のピエゾ素子２９の伸縮を個別に制御し、型Ｍが一方の側から他方の側に向かって順に被成型品Ｗに押し当てられるようにしてもよい。これにより、型Ｍと被成型品Ｗとの間の空気の追い出しを図ることができ、転写性が向上し正確な転写を行うことができる。

同様にして、転写後に被成型品Ｗから型Ｍを離す場合も、３本のピエゾ素子２９の伸縮を個別に制御し、型Ｍを一方の側から他方の側に向かって順に被成型品Ｗから離すようにしてもよい。これにより、離型するとき（転写後に型Ｍを被成型品Ｗから離すとき）に要する力を小さくすることができ、成型の幅を広げることができる。

ところで、ＸＹステージ３５やＣ軸ステージ３７を適宜駆動して、型（型保持体５に保持されている型）Ｍに対する被成型品（被成型品保持体３に保持されている被成型品）Ｗの位置を変更することにより、特願２００８−００８０１１の明細書や図面に記載されているようなつなぎ転写（ステップ・アンド・リピートの転写；複数回の転写により、型Ｍに形成されている微細な転写パターンと同様な微細パターンを、被成型品Ｗにたとえば連続して広く形成するための転写）を行うことができる。そして、小さな型Ｍから大きな被成型品Ｗを得ることができ、上記大きな被成型品Ｗを型として使用するのであれば、結局小さな型から大きな型を安価に得ることができることになる。

なお、上記つなぎ転写をするときに、被成型品Ｗの所定の位置（各転写で使用される適宜の位置）に複数のアライメントマークを設けておいて、各転写をする前に、型Ｍのアライメントマークと転写位置における被成型品Ｗのアライメントとをカメラ１３で撮影し、型Ｍに対する被成型品Ｗの位置を決める方式（ダイ・バイ・ダイ方式）を採用することがある。

しかし、上述したダイ・バイ・ダイ方式では、各転写位置毎に被成型品Ｗにアライメントマークを多数設けておく必要があるので、被成型品Ｗの形状に制限が出てしまう。そこで、次に述べるグローバル方式を採用する場合がある。

グローバル方式とは、たとえば、被成型品Ｗに型Ｍで転写を最初にするときにのみ、被成型品Ｗに設けられているアライメントマークと型Ｍに設けられているアライメントマークとをカメラ１３で撮影し、型Ｍに対する被成型品Ｗの位置決めをし、この後、つなぎの転写をするときは、カメラ１３によるアライメントマークの撮影をすることなく、転写を行う方式である。これにより、被成型品Ｗに設けるアライメントマークの数を削減することができる。

このようなグローバル方式の転写を行う場合、ＸＹステージ３５のストロークにわたりＸＹステージ３５の位置決め誤差を予め測定しておき、この測定した値を制御装置１５１のメモリ（図示せず）に記憶しておき、つなぎの転写をするべくＸＹステージ３５を稼動し被成型品Ｗの位置決めをしたときに、上記メモリに記憶されている補正値を読み出して、正確なつなぎ転写ができるように被成型品Ｗの位置を補正してもよい。このときに、必要に応じて型保持体５のＺ方向に位置を同様にして補正するような構成であってもよい。さらに、Ｃ軸ステージ３７についても、ＸＹステージ３５の場合と同様な補正をしてもよい。

なお、型Ｍが、型保持体５に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向およびＣ軸まわりで、正確に位置決めされ保持されているのであれば、型Ｍにアライメントマークを設けることなく、被成型品Ｗのアライメントマークのみをカメラ１３で撮影し、型Ｍに対する被成型品Ｗの位置決めをするようにしてもよい。

また、たとえば、Ｃ軸ステージ３７を適宜駆動することにより、特願２００８−０５２６０６の図９等に記載されているような精度の高い重ね合わせ転写を行うことができ、複雑な三次元構造の微細転写がされた加工品を安価に得ることができる。

なお、上記説明では、Ｘ軸方向やＹ軸方向を水平方向としＺ軸方向を鉛直方向としたが、たとえば、Ｙ軸方向やＺ軸方向を水平方向としてもよい。さらには、Ｘ軸方向Ｙ軸方向Ｚ軸方向を斜めの方向としてもよい。

また、上述した転写装置１を、ベース部材と、前記ベース部材に対して接近・離反する方向で相対的に移動する第１の移動体と、前記移動体に支持されて前記移動体と共に相対的に移動する第２の移動体と、前記第２の移動体の姿勢を調整すると共に、前記ベース部材に対して接近・離反する方向で、前記第１の移動体に対して前記第２の移動体を移動させる移動体姿勢調整移動手段とを有するプレス装置として把握してもよい。なお、このプレス措置では、たとえば、前記ベース部材と前記第２の移動体とで物体を挟み込み、プレスをするようになっている。

また、上述した転写装置１の型姿勢調整移動手段１７を、第１の部材と、伸縮方向の一端部が前記第１の部材に支持された複数の固体アクチュエータと、前記各固体アクチュエータの伸縮方向の他端部側で、前記各固体アクチュエータに支持された第２の部材と、前記各部材がお互いに近づくように付勢する弾性体とを有する位置姿勢調整機構として把握してもよい。なお、この位置姿勢調整機構によって、第２の部材が、転写装置１の型保持体５と同様に駆動するようになっているものとする。

本発明の実施形態に係る転写装置の概略構成を示す斜視図である。 転写装置の概略構成を示す正面図である。 転写装置の概略構成を示す平面図である。 図２におけるＩＶ部の拡大図である。 図４におけるＶ部の拡大図である。 図４におけるＶＩ矢視図である。 型保持体の支持形態の変形例を示す図であり、図４に対応した図である。 ＵＶインプリント法を用いてハードディスク用の記憶媒体を作成するプロセスの一例を示す図である。 転写装置の制御装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 転写装置
３ 被成型品保持体
５ 型保持体
７ 駆動機構
１３ カメラ
１５ 紫外線照射装置
１７ 型姿勢調整移動手段
１９ 移動体
２１ ベッド
２３，２５ コラム
２７ サーボモータ
２９ ピエゾ素子
３３ コイルバネ
Ｍ 型
Ｗ 被成型品

Claims (8)

1. 型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、
   前記被成型品を保持する被成型品保持体と；
   前記型を保持し、前記被成型品保持体に対して接近・離反する方向で相対的に移動する型保持体と；
   前記型保持体を相対的に移動するために、前記移動方向で前記被成型品保持体および前記型保持体に対して並列に設けられた駆動機構と；
   を有することを特徴とする転写装置。
2. 請求項１に記載の転写装置において、
   前記被成型品保持体に保持されている被成型品と前記型保持体に保持されている型とを撮影するために、前記移動方向で前記被成型品保持体および前記型保持体に対して直列に設けられた撮像装置を有することを特徴とする転写装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の転写装置において、
   前記被成型品保持体に保持されている被成型品に紫外線を照射するために、前記移動方向で前記被成型品保持体および前記型保持体に対して直列に設けられた紫外線照射装置を有することを特徴とする転写装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転写装置において、
   前記型保持体は、移動体に支持されて前記移動体と共に移動するように構成されており、
   前記被成型品保持体に対する前記型保持体の姿勢を調整すると共に、前記被成型品保持体に対して接近・離反する方向で前記移動体に対して前記型保持体を移動させる型姿勢調整移動手段を有することを特徴とする転写装置。
5. ベッドと；
   前記ベッドの上面に設けられ、上面で被成型品を保持する被成型品保持体と；
   前記ベッドの上面の一方の側に立設された第１のコラムと；
   前記ベッドの上面の他方の側に立設された第２のコラムと；
   前記被成型品保持体の上方に設けられ、一端部が前記第１のコラムに支持され、他端部が前記第２のコラムに支持され、上下方向で移動自在になっている移動体と；
   前記移動体を上下方向で移動位置決めするために、前記移動体の一端部側の部位に力を加える第１の駆動機構と；
   前記移動体を上下方向で前記第１の駆動機構と同期して移動位置決めするために、前記移動体の他端部側の部位に力を加える第２の駆動機構と；
   前記移動体のほぼ中央部で前記移動体の下側に設けられ、各々が上下方向で個別に伸縮する複数の固体アクチュエータと；
   弾性体によって上方に引っ張られ、前記各固体アクチュエータの下端部に接触し、前記弾性体と前記各固体アクチュエータとによって前記移動体に支持され、前記被成型品保持体の上面とほぼ平行に対向している下面で型を保持する型保持体と；
   を有することを特徴とする転写装置。
6. ベース部材と；
   前記ベース部材に対して接近・離反する方向で相対的に移動する第１の移動体と；
   前記移動体に支持されて前記移動体と共に相対的に移動する第２の移動体と；
   前記第２の移動体の姿勢を調整すると共に、前記ベース部材に対して接近・離反する方向で、前記第１の移動体に対して前記第２の移動体を移動させる移動体姿勢調整移動手段と；
   を有することを特徴とするプレス装置。
7. 請求項６に記載のプレス装置において、
   前記移動体姿勢調整移動手段は、前記第１の移動体と前記第２の移動体との間に設けられている複数の固体アクチュエータを用いて構成されていることを特徴とするプレス装置。
8. 第１の部材と；
   伸縮方向の一端部が前記第１の部材に支持された複数の固体アクチュエータと；
   前記各固体アクチュエータの伸縮方向の他端部側で、前記各固体アクチュエータに支持された第２の部材と；
   前記各部材がお互いに近づくように付勢する弾性体と；
   を有することを特徴とする位置姿勢調整機構。

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