JP2020049646A - Microfabrication device, microfabrication method, transfer mold, and transfer object - Google Patents

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Abstract

To provide a novel and improved microfabrication device, microfabrication method, transfer mold and transfer object that can inhibit generation of defects.SOLUTION: A microfabrication device comprises a tool mounting portion, a predetermined cutting tool, an oscillator, and a controller. The controller performs a cutting process to satisfy at least one of: a cutting condition (1) that oscillations at a start point and an end point of each set are in phase with each other; and a cutting condition (2) that oscillations of the sets are in phase with each other.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、微細加工装置、微細加工方法、転写型、及び転写物に関する。   The present invention relates to a fine processing device, a fine processing method, a transfer mold, and a transferred product.

微細加工技術の一つとして、表面に微細凹凸構造が形成された原盤を樹脂シート等に押し当てることで、原盤上の微細凹凸構造を樹脂シート等に転写するインプリント技術が知られている。   As one of the fine processing techniques, an imprint technique is known in which a master having a fine uneven structure formed on a surface thereof is pressed against a resin sheet or the like to transfer the fine uneven structure on the master to a resin sheet or the like.

原盤の製造方法として、レーザ光によるリソグラフィー及びドライエッチングによって凹凸構造を原盤用基材の表面に形成する技術が知られている。この技術によれば、可視光波長以下の平均周期を有する凹凸構造を原盤用基材の表面に形成することができる。したがって、この技術によれば、超微細な凹凸構造を作製できる。その一方で、この技術では、高精度なマスクが必要となるので、原盤の製造コストが大きくなる。さらに、製造設備が大掛かりになるので、初期コストに加え、メンテナンスに要するコストの負担も大きい。   As a method of manufacturing a master, there is known a technique of forming a concavo-convex structure on the surface of a base material for a master by lithography using laser light and dry etching. According to this technique, a concavo-convex structure having an average period equal to or shorter than the wavelength of visible light can be formed on the surface of the master substrate. Therefore, according to this technique, an ultra-fine uneven structure can be manufactured. On the other hand, this technique requires a high-precision mask, so that the cost of manufacturing the master is increased. Further, since the manufacturing equipment becomes large, the cost for maintenance is large in addition to the initial cost.

他の原盤の製造方法としては、例えば、特許文献1〜3に開示されているように、切削工具を用いた切削加工により凹凸構造を原盤用基材の表面に形成する技術が知られている。この技術では、先端にチップ(切削部)が形成された切削工具を用いて原盤用基材を切削することで、原盤用基材の表面に微細凹部を格子状に形成する。微細凹部に囲まれた部分が微細凸部となる。これにより、原盤用基材の表面に微細凹凸構造を形成する。この技術では、上述した技術のような超微細な凹凸構造を形成することは難しいが、比較的低コストで原盤を作製可能であるというメリットが有る。切削工具を用いた技術では、切削工具を原盤用基材に対して相対移動させることで、原盤用基材を切削する。   As a method of manufacturing another master, for example, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, there is known a technique of forming a concavo-convex structure on the surface of a base material for a master by cutting using a cutting tool. . In this technique, the base material for a master is cut using a cutting tool having a tip (cutting portion) formed at the tip, so that fine concave portions are formed in a lattice shape on the surface of the base material for the master. The portion surrounded by the fine concave portions becomes the fine convex portions. Thereby, a fine uneven structure is formed on the surface of the master substrate. With this technique, it is difficult to form an ultrafine uneven structure as in the technique described above, but there is an advantage that a master can be manufactured at a relatively low cost. In the technique using a cutting tool, the base material for a master is cut by moving the cutting tool relative to the base material for a master.

ところで、切削工具を用いた技術では、例えば特許文献1に開示されるように、切削工具を振動させながら原盤用基材を切削する場合がある。このような切削を行うことで、微細凹部の側壁または底部に振動波形を形成することができる。切削工具を振動させる目的は様々であるが、例えば転写物を光学用途に用いる場合、転写物の光学特性の向上が期待できる。   By the way, in a technique using a cutting tool, as disclosed in, for example, Patent Document 1, there is a case where a base material for a master is cut while vibrating the cutting tool. By performing such cutting, a vibration waveform can be formed on the side wall or the bottom of the fine concave portion. Although the purpose of vibrating the cutting tool is various, for example, when the transcript is used for optical use, improvement of the optical characteristics of the transcript can be expected.

特開2015−71303号公報JP-A-2005-73030 特開2008−272925号公報JP 2008-272925 A 特開2004−344916号公報JP 2004-344916 A

しかし、本発明者が切削工具を振動させる技術について詳細に検討したところ、転写物の表面に振動波形の連続性が途切れる欠陥が発生する場合があることがわかった。このような欠陥は、転写物の外観を損ねるのみならず、転写物を光学用途に使用する場合に、転写物の光学特性を著しく低下させるという問題があった。   However, when the present inventor studied the technique of vibrating the cutting tool in detail, it was found that a defect in which the continuity of the vibration waveform was interrupted sometimes occurred on the surface of the transferred material. Such a defect not only impairs the appearance of the transferred product, but also significantly reduces the optical characteristics of the transferred product when the transferred product is used for optical applications.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、欠陥の発生を抑制することが可能な、新規かつ改良された微細加工装置、微細加工方法、転写型、及び転写物を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved fine processing device, a fine processing method, capable of suppressing the occurrence of defects, Transfer type and a transcript.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、工具設置部と、工具設置部に設けられ、基材に微細凹部を形成可能な切削工具と、工具設置部を基材に対して相対移動させる駆動部と、工具設置部に設けられ、切削工具を基材の深さ方向及び面方向のうち少なくとも一方に振動させることが可能な振動部と、工具設置部を基材に対して相対移動させ、かつ切削工具を振動させながら基材を切削する切削工程を複数セット行う制御部と、を備え、制御部は、以下の切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように切削工程を行うことを特徴とする、微細加工装置が提供される。
切削条件(1):各セットの始点と終点で振動の位相が揃っている。
切削条件(2):各セット間で振動の位相が揃っている。
In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, a tool setting unit, a cutting tool provided in the tool setting unit, capable of forming a fine recess in the base material, and a tool setting unit with respect to the base material A driving unit that moves the cutting tool relative to the substrate, a vibrating unit that is provided in the tool setting unit, and can vibrate the cutting tool in at least one of the depth direction and the surface direction of the base material, and the tool setting unit with respect to the base material. And a control unit for performing a plurality of sets of cutting steps of cutting the substrate while causing the cutting tool to vibrate while vibrating the cutting tool, wherein the control unit satisfies at least one of the following cutting conditions (1) and (2). A micromachining device characterized by performing a cutting step so as to perform the cutting process.
Cutting condition (1): Vibration phases are aligned at the start point and end point of each set.
Cutting condition (2): Vibration phases are uniform between each set.

ここで、切削工程は、同一箇所を繰り返し切削し、かつ前セットの切削深さよりも現セットの切削深さを深くする深掘り切削工程を含んでいてもよい。   Here, the cutting step may include a deep digging step of repeatedly cutting the same portion and making the current set cutting depth deeper than the previous set cutting depth.

また、切削工程は、前セットの切削位置に隣接する位置で現セットの切削を行う並列切削工程を含んでいてもよい。   Further, the cutting step may include a parallel cutting step of cutting the current set at a position adjacent to the cutting position of the previous set.

また、基材は円柱または円筒形状であり、駆動部は、基材を基材の中心軸を回転軸として回転させる基材駆動部と、工具設置部を回転軸に平行な方向に移動させる工具移動部とを備え、制御部は、基材を回転させ、かつ工具設置部を回転軸に平行な方向に移動させることで、工具設置部を基材に対して相対移動させてもよい。   Further, the base material has a cylindrical or cylindrical shape, and the driving unit includes a base material driving unit that rotates the base material around a center axis of the base material and a tool that moves the tool installation unit in a direction parallel to the rotation axis. The controller may include a moving unit, and the control unit may move the tool installation unit relative to the base material by rotating the base material and moving the tool installation unit in a direction parallel to the rotation axis.

本発明の他の観点によれば、上述した微細加工装置を用いた微細加工方法であって、切削工具を工具設置部に設ける工程と、工具設置部を基材に対向する位置に設置する工程と、工具設置部を基材に対して相対移動させ、かつ切削工具を振動させながら基材を切削する切削工程を複数セット行う工程と、を含み、以下の切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように切削工程が行なわれることを特徴とする、微細加工方法が提供される。
切削条件(1):各セットの始点と終点で振動の位相が揃っている。
切削条件(2):各セット間で振動の位相が揃っている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a micro-machining method using the above-described micro-machining apparatus, wherein a step of providing a cutting tool at a tool installation section and a step of installing the tool installation section at a position facing the base material. And a step of performing a plurality of sets of a cutting process of cutting the base material while moving the tool installation portion relative to the base material and vibrating the cutting tool, and includes the following cutting conditions (1) and (2). Wherein the cutting step is performed such that at least one of the above is satisfied.
Cutting condition (1): Vibration phases are aligned at the start point and end point of each set.
Cutting condition (2): Vibration phases are uniform between each set.

本発明の他の観点によれば、表面に一又は複数の微細凹部が形成された基材を有し、微細凹部の側壁及び底部の少なくとも一方は、以下の振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上を満たす振動波形を有することを特徴とする、転写型が提供される。
振動波形条件(1):振動波形が連続している。
振動波形条件(2):振動波形が複数の振動波形の合成波形となっており、かつ、複数の振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(3):基材上に複数列の微細凹部が形成されており、隣接する微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(4):前記基材上に複数列の微細凹部が形成されており、2ピッチ毎に微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a base material having one or a plurality of fine recesses formed on a surface, and at least one of a side wall and a bottom of the fine recess has the following vibration waveform conditions (1) to (4). The present invention provides a transfer mold having a vibration waveform that satisfies at least one of the above conditions.
Vibration waveform condition (1): The vibration waveform is continuous.
Vibration waveform condition (2): The vibration waveform is a composite waveform of a plurality of vibration waveforms, and the phases of the plurality of vibration waveforms are aligned.
Vibration waveform condition (3): A plurality of rows of fine concave portions are formed on the base material, and the phases of the vibration waveforms are aligned between adjacent fine concave portions.
Vibration waveform condition (4): A plurality of rows of fine recesses are formed on the base material, and the phase of the vibration waveform is uniform between the fine recesses every two pitches.

ここで、基材は円柱または円筒形状であってもよい。   Here, the substrate may have a cylindrical or cylindrical shape.

本発明の他の観点によれば、表面に一又は複数の微細凹部が形成された基材を有し、微細凹部の側壁及び底部の少なくとも一方は、以下の振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上を満たす振動波形を有することを特徴とする、転写物が提供される。
振動波形条件(1):振動波形が連続している。
振動波形条件(2):振動波形が複数の振動波形の合成波形となっており、かつ、複数の振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(3):基材上に複数列の微細凹部が形成されており、隣接する微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(4):前記基材上に複数列の微細凹部が形成されており、2ピッチ毎に微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a base material having one or a plurality of fine recesses formed on a surface, and at least one of a side wall and a bottom of the fine recess has the following vibration waveform conditions (1) to (4). A) a transcript characterized by having a vibration waveform satisfying at least one of the following.
Vibration waveform condition (1): The vibration waveform is continuous.
Vibration waveform condition (2): The vibration waveform is a composite waveform of a plurality of vibration waveforms, and the phases of the plurality of vibration waveforms are aligned.
Vibration waveform condition (3): A plurality of rows of fine concave portions are formed on the base material, and the phases of the vibration waveforms are aligned between adjacent fine concave portions.
Vibration waveform condition (4): A plurality of rows of fine recesses are formed on the base material, and the phase of the vibration waveform is uniform between the fine recesses every two pitches.

以上説明したように本発明によれば、切削条件(1)、(2)の少なくとも一方を満たす切削を行うので、欠陥の発生を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, since the cutting that satisfies at least one of the cutting conditions (1) and (2) is performed, the occurrence of defects can be suppressed.

本発明の一実施形態に係る微細加工装置1の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a microfabrication device 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の別の実施形態に係る微細加工装置1の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the whole composition of micromachining device 1 concerning another embodiment of the present invention. 一実施形態に係る切削装置の詳細構成を示す断面図である。It is a sectional view showing the detailed composition of the cutting device concerning one embodiment. 切削パターンの一例である螺旋切削パターンを示す側面図である。It is a side view which shows the spiral cutting pattern which is an example of a cutting pattern. 切削パターンの一例である輪切り切削パターンを示す側面図である。It is a side view which shows the ring-section cutting pattern which is an example of a cutting pattern. 切削パターンの一例であるスラスト切削パターンを示す側面図である。It is a side view which shows the thrust cutting pattern which is an example of a cutting pattern. 切削パターンの一例である斜めスラスト切削パターンを示す側面図である。It is a side view which shows the diagonal thrust cutting pattern which is an example of a cutting pattern. 原盤用基材の回転角度と切削工具の振動波形とを対比して示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a rotation angle of a master substrate and a vibration waveform of a cutting tool in comparison. 微細凹部の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細凹部の具体例を示す平面図である。It is a top view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細凹部の具体例を示す平面図である。It is a top view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細凹部の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細凹部の具体例を示す平面図である。It is a top view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細凹部の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細凹部の具体例を示す平面図である。It is a top view which shows the specific example of a fine recessed part. 微細加工方法の一例のフローチャートである。It is a flowchart of an example of a fine processing method. 微細加工方法の一例のフローチャートである。It is a flowchart of an example of a fine processing method. 原盤(転写型)の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a master (transfer type). 原盤(転写型)の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a master (transfer type). 原盤(転写型)の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a master (transfer type). 転写物の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a transcript. 転写物の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a transcript. 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the vibration waveform of a cutting tool. 微細凹部の振動波形の一例を示すグラフである。5 is a graph illustrating an example of a vibration waveform of a fine concave portion. 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the vibration waveform of a cutting tool. 微細凹部の振動波形の一例を示すグラフである。5 is a graph illustrating an example of a vibration waveform of a fine concave portion. 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the vibration waveform of a cutting tool. 微細凹部の振動波形の一例を示すグラフである。5 is a graph illustrating an example of a vibration waveform of a fine concave portion. 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the vibration waveform of a cutting tool. 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the vibration waveform of a cutting tool. 実施例に係る微細凹部のSEM画像である。5 is an SEM image of a fine concave portion according to an example. 比較例に係る微細凹部のマイクロスコープ画像である。9 is a microscope image of a fine concave portion according to a comparative example. 比較例に係る微細凹部のSEM画像である。5 is an SEM image of a fine concave portion according to a comparative example.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

<1.微細加工装置の構成>
まず、図1A及び図2に基づいて、本実施形態に係る微細加工装置1の構成について説明する。図1Aは、切削工具の振動と、原盤用基材(ロール)の回転とを同期させて切削を行う微細加工装置1の全体構成を示すブロック図である。微細加工装置1は、原盤用基材(ロール)100を切削することで、原盤用基材100の表面に微細凹部110を形成する。これにより、図10に示す原盤120を作製する。原盤用基材100は円柱または円筒形状となっている。原盤120は、例えばインプリンティング用の原盤であり、原盤120を転写型として図11A、図11Bに示す転写物200を作製することができる。原盤120及び転写物200については後述する。なお、図1Aの構成は、例えば、後述する輪切り切削パターン又は螺旋切削パターンの加工を行う場合に、採用することができる。
<1. Configuration of micromachining equipment>
First, the configuration of the micromachining device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 2. FIG. 1A is a block diagram illustrating an overall configuration of a micromachining apparatus 1 that performs cutting by synchronizing vibration of a cutting tool and rotation of a base material (roll) for a master. The microfabrication apparatus 1 forms the fine concave portions 110 on the surface of the master substrate 100 by cutting the master substrate (roll) 100. Thereby, the master 120 shown in FIG. 10 is manufactured. The master substrate 100 has a columnar or cylindrical shape. The master 120 is, for example, a master for imprinting, and the transcript 200 shown in FIGS. 11A and 11B can be manufactured using the master 120 as a transfer mold. The master 120 and the transcript 200 will be described later. In addition, the configuration of FIG. 1A can be adopted, for example, when processing a round cutting pattern or a spiral cutting pattern described later.

微細加工装置1は、主回転装置10(基材駆動部)と、従動回転装置12と、切削装置20と、制御装置70とを備える。   The micromachining device 1 includes a main rotation device 10 (substrate driving unit), a driven rotation device 12, a cutting device 20, and a control device 70.

主回転装置10、原盤用基材100の中心軸、及び従動回転装置12は同軸上に配置される。図1Aの主回転装置10は、図示しないエンコーダを内蔵しており、エンコーダから主回転装置10の回転角度に関する回転情報(回転情報)を制御装置70に送信する。回転情報は、例えばパルス信号であり、主回転装置10が所定角度回転する毎に回転情報を制御装置70に送信する。ここで、所定角度はエンコーダの分解能によって定まる。例えば、エンコーダの分解能が1440000パルスとなる場合、所定角度は360/1440000°としてもよい。本実施形態では、主回転装置10の回転方向(言い換えれば、原盤用基材100の周方向)をy軸とする。y軸の正方向は従動回転装置12から見て反時計回りとする。主回転装置10による原盤用基材100の回転速度(回転数)は特に制限されないが、例えば1〜100min−1であってもよい。 The main rotation device 10, the central axis of the master substrate 100, and the driven rotation device 12 are coaxially arranged. 1A has a built-in encoder (not shown), and transmits rotation information (rotation information) relating to the rotation angle of the main rotation device 10 from the encoder to the control device 70. The rotation information is, for example, a pulse signal, and transmits the rotation information to the control device 70 every time the main rotation device 10 rotates a predetermined angle. Here, the predetermined angle is determined by the resolution of the encoder. For example, when the resolution of the encoder is 1440000 pulses, the predetermined angle may be 360/1440000 °. In the present embodiment, the rotation direction of the main rotating device 10 (in other words, the circumferential direction of the master substrate 100) is defined as the y-axis. The positive direction of the y-axis is counterclockwise as viewed from the driven rotation device 12. The rotation speed (number of rotations) of the master substrate 100 by the main rotation device 10 is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 100 min -1 .

切削装置20は、加工ステージ30(工具移動部)と、送り軸31と、工具設置部40と、振動部50と、切削工具60とを備える。加工ステージ30には、工具設置部40が設置される。加工ステージ30は、送り軸31に沿って移動可能となっている。送り軸31は、主回転装置10の回転軸(言い換えれば、原盤用基材100の長さ方向)に平行な方向(基材の面方向、すなわち基材の表面に平行な方向)に伸びる。本実施形態では、送り軸31の延伸方向をx軸とし、図1中右方向をx軸の正方向とする。さらに、加工ステージ30は、切り込み軸方向(基材の深さ方向)にも移動可能となっている。本実施形態では、切り込み軸をz軸とし、図1中上方向(原盤用基材100に接近する方向)をz軸の正方向とする。したがって、加工ステージ30は、工具設置部40(より具体的には工具設置部40に設置される切削工具60)をx軸方向またはz軸方向に移動させることができる。このように、本実施形態では、主回転装置10が原盤用基材100をy軸方向に回転させる一方で、加工ステージ30が工具設置部40をx軸またはz軸方向に移動させる。これにより、工具設置部40は原盤用基材100に対して相対移動する。したがって、主回転装置10及び加工ステージ30は工具設置部40を原盤用基材100に対して相対移動させる駆動部として機能する。 The cutting device 20 includes a processing stage 30 (tool moving unit), a feed shaft 31, a tool setting unit 40, a vibration unit 50, and a cutting tool 60. A tool setting unit 40 is set on the processing stage 30. The processing stage 30 is movable along a feed axis 31. The feed shaft 31 extends in a direction parallel to the rotation axis of the main rotating device 10 (in other words, the length direction of the master substrate 100) (the surface direction of the base material, that is, the direction parallel to the surface of the base material). In the present embodiment, the extending direction of the feed axis 31 and x 1 axis, the right direction in FIG. 1 and the positive direction of the x 1 axis. Further, the processing stage 30 is also movable in the cutting axis direction (the depth direction of the base material). In this embodiment, the infeed axis and z 1 axis, the Figure 1 upward direction (direction approaching the master base material 100) and the positive direction of the z 1 axis. Therefore, the processing stage 30 (more specifically, the cutting tool 60 to be installed in the tool installation portion 40) the tool installation portion 40 can be moved to the x 1 axial or z 1 axially. Thus, in the present embodiment, the main rotating unit 10 while rotating the master substrate for 100 in the y-axis direction, working stages 30 moves the tool installation portion 40 in x 1 axis or z 1 axially. As a result, the tool setting unit 40 relatively moves with respect to the master substrate 100. Therefore, the main rotation device 10 and the processing stage 30 function as a driving unit that relatively moves the tool setting unit 40 with respect to the master substrate 100.

工具設置部40は、加工ステージ30に設置され、加工ステージ30とともにx軸方向またはz軸方向に移動する。工具設置部40の位置は、x平面上の座標値として測定される。当該測定は、図示しない変位測定器によって行われる。変位測定器は、測定された工具設置部40のx座標値に関するx座標情報を制御装置70に出力する。工具設置部40には、ケース収納用凹部41が形成され、このケース収納用凹部41内に振動部50及び切削工具60が収納される。 Tool installation portion 40 is located at a processing stage 30, moves together with the working stages 30 in x 1 axial or z 1 axially. Position of the tool installation portion 40 is measured as a coordinate value on x 1 z 1 plane. The measurement is performed by a displacement measuring device (not shown). Displacement measuring device outputs x 1 z 1 coordinate information about the measured x 1 z 1 coordinate values of the tool installation portion 40 to the controller 70. A recess 41 for housing a case is formed in the tool installation section 40, and the vibrating section 50 and the cutting tool 60 are housed in the recess 41 for housing a case.

振動部50は、切削工具60をx軸方向またはz軸方向に振動させる。このように、本実施形態では、加工ステージ30による加工軸(x軸)とは異なる加工軸(x軸)を作り出し、これらを独立して制御する。具体的には、振動部50は、工具収納ケース51、工具振動素子52a、53a、変位測定器52b、53bを備える。 Vibrating unit 50 vibrates the cutting tool 60 in x 2 axial or z 2 axially. As described above, in the present embodiment, a processing axis (x 2 z 2 axis) different from the processing axis (x 1 z 1 axis) by the processing stage 30 is created, and these are independently controlled. Specifically, the vibration unit 50 includes a tool storage case 51, tool vibration elements 52a and 53a, and displacement measuring devices 52b and 53b.

工具収納ケース51は、切削工具60を収納する。工具収納ケース51は、工具設置部40に形成されたケース収納用凹部41内に設置される。工具振動素子52aは、切削工具60の基端部(底面)と工具収納ケース51の底面とを連結する。そして、工具振動素子52aは、切削工具60をz軸方向に振動させる。z軸は、z軸に平行な軸であり、z軸の正方向はz軸の正方向と同一方向である。工具振動素子52aの種類は特に問われず、切削工具60をz軸方向に移動させることができる機器であればどのようなものであってもよいが、高精度かつ高剛性な直動ステージであることが好ましい。工具振動素子52aの好ましい例としては、ピエゾ素子、リニアモータ、及び超音波素子等が挙げられる。工具振動素子52aの特に好ましい例はピエゾ素子である。工具振動素子52aの振動は制御装置70によって制御される。 The tool storage case 51 stores the cutting tool 60. The tool storage case 51 is installed in the case storage recess 41 formed in the tool installation section 40. The tool vibration element 52 a connects the base end (bottom surface) of the cutting tool 60 and the bottom surface of the tool storage case 51. Then, the tool vibrating element 52a vibrates the cutting tool 60 to the z 2 axis. z 2 axis is the axis parallel to the z 1 axis, the positive direction of the z 2 axis is a positive direction in the same direction of z 1 axis. Types of tools vibrating element 52a is not particularly limited, the cutting tool 60 may be any as long a device that can be moved to the z 2 axis direction, but with high accuracy and high rigidity linear stage Preferably, there is. Preferable examples of the tool vibration element 52a include a piezo element, a linear motor, and an ultrasonic element. A particularly preferred example of the tool vibration element 52a is a piezo element. The vibration of the tool vibration element 52a is controlled by the control device 70.

変位測定器52bは、切削工具60のz軸方向の振動の変位をz座標値として測定する。変位測定器52bは、切削工具60のz軸方向の振動の変位を測定することができる機器であればどのようなものであってもよいが、高精度かつ小型であり、ヒステリシスが少ないものが好ましい。変位測定器52bの好ましい例としては、静電容量式、レーザ干渉式、感圧ピックテスタ式等の測定器等が挙げられる。変位測定器52bは、測定されたz座標値に関するz座標情報を制御装置70に出力する。 Displacement measuring device 52b measures the displacement of the vibration of the z 2 axis direction of the cutting tool 60 as z 2 coordinates. Displacement measuring device 52b is a displacement of the vibration of the z 2 axis direction of the cutting tool 60 may be any as long a device that can measure, but it is highly accurate and small, that hysteresis is small Is preferred. Preferred examples of the displacement measuring device 52b include measuring devices of a capacitance type, a laser interference type, a pressure-sensitive pick tester type and the like. Displacement measuring device 52b outputs z 2 coordinate information about the measured z 2 coordinate value to the control unit 70.

工具振動素子53aは、x軸方向に伸びており、工具収納ケース51の外壁面とケース収納用凹部41の外壁面とを連結する。そして、工具振動素子53aは、切削工具60をx軸方向に移動させる。x軸は、x軸に平行な軸であり、x軸の正方向は、x軸の正方向と同一方向である。工具振動素子53aの好ましい例としては、ピエゾ素子、リニアモータ、及び超音波素子等が挙げられる。工具振動素子53aの特に好ましい例はピエゾ素子である。工具振動素子53aの振動は制御装置70によって制御される。 Tool vibrating element 53a is extended in the x 2 axial direction, connecting the outer wall surface and the outer wall surface of the case accommodating recess 41 of the tool storage case 51. Then, the tool vibrating element 53a moves the cutting tool 60 in x 2 axially. x 2 axis is the axis parallel to the x 1 axis, the positive direction of the x 2 axis is positive in the same direction as that of the x 1 axis. Preferred examples of the tool vibration element 53a include a piezo element, a linear motor, and an ultrasonic element. A particularly preferred example of the tool vibration element 53a is a piezo element. The vibration of the tool vibration element 53a is controlled by the control device 70.

変位測定器53bは、切削工具60のx軸方向の振動の変位をx座標値として測定する。変位測定器53bは、切削工具60のx軸方向の変位を測定することができる機器であればどのようなものであってもよいが、高精度かつ小型であり、ヒステリシスが少ないものが好ましい。変位測定器53bの好ましい例としては、静電容量式、レーザ干渉式、感圧ピックテスタ式等の測定器等が挙げられる。変位測定器53bは、測定されたx座標値に関するx座標情報を制御装置70に出力する。なお、本実施形態では、切削工具60のx座標値は、後述する工具先端部63のx座標値とする。 Displacement measuring device 53b measures the displacement of the vibration of the x 2 axial cutting tool 60 as x 2 coordinate values. Displacement measuring device 53b is What is may be but if a device capable of measuring the displacement of the x 2 axial cutting tool 60, a high precision and small size, as the hysteresis is small is preferred . Preferable examples of the displacement measuring device 53b include measuring devices of a capacitance type, a laser interference type, a pressure-sensitive pick tester type and the like. Displacement measuring device 53b outputs x 2 coordinate information on the measured x 2 coordinate values to the controller 70. In the present embodiment, x 2 z 2 coordinates of the cutting tool 60, and x 2 z 2 coordinates of the tool tip 63 to be described later.

切削工具60は、工具設置部40に移動可能に設けられる。切削工具60は、工具本体61及び工具切削部(チップ)62を備える。工具本体61は、z軸方向に伸びる棒状部材である。切削工具60の底面は平滑であることが好ましい。底面には上述した工具振動素子52a等が設置されるからである。工具切削部62は、工具本体61の先端に取り付けられている。工具切削部62はテーパ形状となっている。工具切削部62の先端にある工具先端部63(作用点)が原盤用基材100に押し当てられ、原盤用基材100を切削する。工具先端部63の形状は特に制限されないが、例えば矩形であってもよく、曲面形状であってもよい。これにより、原盤用基材100の表面に微細凹部110を形成する。微細凹部110の底部110aの形状は工具先端部63の形状を反映したものになる。工具切削部62の材質は、例えばダイヤモンド、超硬合金、ハイスピード工具鋼、CBN(立方晶窒化ホウ素(Cubic boron nitride))などであっても良い。工具切削部62は、これらの材料を研磨することで作製される。また、レーザ照射、イオンミリング等によっても作製可能である。 The cutting tool 60 is provided movably in the tool installation section 40. The cutting tool 60 includes a tool main body 61 and a tool cutting part (tip) 62. The tool body 61 is a rod-like member extending in the z 2 axis. The bottom surface of the cutting tool 60 is preferably smooth. This is because the above-described tool vibration element 52a and the like are installed on the bottom surface. The tool cutting part 62 is attached to the tip of the tool main body 61. The tool cutting portion 62 has a tapered shape. The tool tip portion 63 (action point) at the tip of the tool cutting section 62 is pressed against the master substrate 100 to cut the master substrate 100. The shape of the tool tip 63 is not particularly limited, but may be, for example, rectangular or curved. Thereby, the fine concave portions 110 are formed on the surface of the master substrate 100. The shape of the bottom 110a of the fine recess 110 reflects the shape of the tool tip 63. The material of the tool cutting portion 62 may be, for example, diamond, cemented carbide, high-speed tool steel, CBN (cubic boron nitride), or the like. The tool cutting section 62 is manufactured by polishing these materials. It can also be manufactured by laser irradiation, ion milling, or the like.

なお、図2等は切削工具60を模式的に示したものである。したがって、切削工具60の形状は必ずしも図2等に示すものに限られない。例えば、工具本体61と工具切削部62とを一体的に作製してもよい。また、図2に示す例では加工ステージ30上に工具設置部40、振動部50、及び切削工具60の組が1組形成されているが、加工ステージ30上にはこれらが複数組形成されていてもよい。   2 and the like schematically show the cutting tool 60. Therefore, the shape of the cutting tool 60 is not necessarily limited to that shown in FIG. For example, the tool main body 61 and the tool cutting portion 62 may be integrally formed. In the example shown in FIG. 2, one set of the tool setting unit 40, the vibration unit 50, and the cutting tool 60 is formed on the processing stage 30, but a plurality of sets are formed on the processing stage 30. You may.

図1Aの制御装置70は、主回転装置10及び切削装置20と通信ケーブル等で連結されており、これらの装置との間で情報(例えば主回転装置10の回転情報、工具設置部40のx座標情報、切削工具60のx座標情報)のやりとりが可能となっている。 The control device 70 in FIG. 1A is connected to the main rotating device 10 and the cutting device 20 by a communication cable or the like, and information (for example, rotation information of the main rotating device 10, x of the tool setting unit 40) is provided between these devices. 1 z 1 coordinate information, exchange of x 2 z 2 coordinate information) of the cutting tool 60 is possible.

具体的には、制御装置70は、制御演算部71、制御部72、及び増幅部73を備える。制御装置70は、ハードウェア構成として、CPU(Central Processing Unit、すなわちプロセッサ)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスク、各種入力操作装置(キーボード、マウス等)、ディスプレイ、任意波形発生器、通信装置等を備える。ROMには、制御装置70による処理に必要な情報、例えば加工プログラム等が記録されている。CPUは、ROMに記憶された加工プログラムを読み出して実行する。任意波形発生器は、任意の波形を任意の周波数及び電圧で発生させるための装置であり、後述する切削工具60のx座標値を出力するために使用される。 Specifically, the control device 70 includes a control operation unit 71, a control unit 72, and an amplification unit 73. The control device 70 includes, as a hardware configuration, a CPU (Central Processing Unit, that is, a processor), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk, various input operation devices (a keyboard, a mouse, etc.), a display, an arbitrary It includes a waveform generator, a communication device, and the like. Information necessary for processing by the control device 70, for example, a processing program and the like is recorded in the ROM. The CPU reads out and executes the machining program stored in the ROM. Arbitrary waveform generator is a device for generating an arbitrary waveform at an arbitrary frequency and voltage, it is used to output the x 2 z 2 coordinates of the cutting tool 60 to be described later.

図1Aの制御演算部71は、主回転装置10から与えられた情報に基づいて、工具設置部40のx座標値及び切削工具60のx座標値(概略的にはx軸方向またはz軸方向の振動波形)を算出する。制御演算部71は、算出された座標値に関する座標情報を制御部72に出力する。 1A based on the information given from the main rotating device 10, the x 1 z 1 coordinate value of the tool setting unit 40 and the x 2 z 2 coordinate value of the cutting tool 60 (generally x 2 axis direction or z 2 axis direction). The control calculation unit 71 outputs coordinate information on the calculated coordinate values to the control unit 72.

制御部72は、制御演算部71から与えられた座標情報に基づいて、切削装置20の動作を制御する。具体的には、制御部72は、制御演算部71が算出したx座標値に切削工具60を移動させる旨の振動制御情報を生成し、増幅部73に出力する。増幅部73は振動制御情報を増幅して振動部50に出力する。振動部50の工具振動素子52a、53aは振動制御情報に基づいて駆動する。これにより、切削工具60が振動する。さらに、制御部72は、座標情報に基づいて加工ステージ30を制御することで、工具設置部40をx軸方向またはz軸方向に移動させる。これにより、原盤用基材100上に所望の切削パターンで微細凹部110が形成される。制御部72が行う制御の詳細な内容は後述する。 The control unit 72 controls the operation of the cutting device 20 based on the coordinate information given from the control calculation unit 71. Specifically, the control unit 72 generates the vibration control information to the effect of moving the cutting tool 60 in x 2 z 2 coordinates the control calculation unit 71 calculates and outputs to the amplifier 73. The amplification unit 73 amplifies the vibration control information and outputs the information to the vibration unit 50. The tool vibration elements 52a and 53a of the vibration unit 50 are driven based on vibration control information. Thereby, the cutting tool 60 vibrates. Further, the control unit 72, by controlling the processing stage 30 based on the coordinate information and moves the tool installation portion 40 in x 1 axial or z 1 axially. As a result, the fine concave portions 110 are formed on the master substrate 100 in a desired cutting pattern. The details of the control performed by the control unit 72 will be described later.

また、図1Bは、切削工具の振動と、当該切削工具の送り軸の座標とを同期させて切削を行う微細加工装置1の全体構成を示すブロック図である。なお、図1Bの全体構成は、切削工具の振動の同期方法が異なる点を除けば、上述した図1Aと概ね同じである。また、図1Bの構成は、例えば、後述するスラスト切削パターン又は斜めスラスト切削パターンの加工を行う場合に、採用することができる。以下、図1Aと異なる点についてのみ説明する。   FIG. 1B is a block diagram showing the entire configuration of the micromachining apparatus 1 that performs cutting by synchronizing the vibration of the cutting tool with the coordinates of the feed axis of the cutting tool. 1B is substantially the same as FIG. 1A except that the method of synchronizing the vibration of the cutting tool is different. In addition, the configuration of FIG. 1B can be employed, for example, when processing a thrust cutting pattern or an oblique thrust cutting pattern described below. Hereinafter, only different points from FIG. 1A will be described.

図1Bの送り軸31は、図示しないスケールを内蔵しており、スケールから送り軸31の座標に関する位置情報を制御装置70に送信する。位置情報は、例えばパルス信号であり、送り軸31が所定距離だけ移動する毎に位置情報を制御装置70に送信することができる。なお、送り軸31の送り速度(移動速度)は、特に制限されないが、1,000〜20,000mm/minであってもよく、望ましくは10,000mm/minである。   The feed shaft 31 in FIG. 1B has a built-in scale (not shown), and transmits position information relating to the coordinates of the feed shaft 31 from the scale to the control device 70. The position information is, for example, a pulse signal, and the position information can be transmitted to the control device 70 every time the feed shaft 31 moves by a predetermined distance. The feed speed (moving speed) of the feed shaft 31 is not particularly limited, but may be 1,000 to 20,000 mm / min, and is preferably 10,000 mm / min.

図1Bの制御装置70は、送り軸31及び切削装置20と通信ケーブル等で連結されており、これらの装置との間で情報(例えば送り軸31の位置情報、工具設置部40のx座標情報、切削工具60のx座標情報)のやりとりが可能となっている。 The control device 70 in FIG. 1B is connected to the feed shaft 31 and the cutting device 20 by a communication cable or the like, and information (for example, position information of the feed shaft 31 and x 1 z of the tool setting unit 40) is provided between these devices. It is possible to exchange 1 coordinate information and x 2 z 2 coordinate information of the cutting tool 60.

図1Bの制御演算部71は、送り軸31から与えられた情報に基づいて、工具設置部40のz座標値及び切削工具60のx座標値(概略的にはx軸方向またはz軸方向の振動波形)を算出する。制御演算部71は、算出された座標値に関する座標情報を制御部72に出力する。 Control calculation unit 71 in FIG. 1B, on the basis of the information provided by the feed shaft 31, z 1 coordinates and x 2 z 2 coordinates of the cutting tool 60 of the tool installation portion 40 (the schematically x 2 axial or to calculate the z vibration waveform of two axial directions). The control calculation unit 71 outputs coordinate information on the calculated coordinate values to the control unit 72.

制御部72は、制御演算部71から与えられた座標情報に基づいて、切削装置20の動作を制御する。具体的には、制御部72は、制御演算部71が算出したx座標値に切削工具60を移動させる旨の振動制御情報を生成し、増幅部73に出力する。増幅部73は振動制御情報を増幅して振動部50に出力する。振動部50の工具振動素子52a、53aは振動制御情報に基づいて駆動する。これにより、切削工具60が振動する。さらに、制御部72は、座標情報に基づいて加工ステージ30を制御することで、工具設置部40をz軸方向に移動させる。これにより、原盤用基材100上に所望の切削パターンで微細凹部110が形成される。制御部72が行う制御の詳細な内容は後述する。 The control unit 72 controls the operation of the cutting device 20 based on the coordinate information given from the control calculation unit 71. Specifically, the control unit 72 generates the vibration control information to the effect of moving the cutting tool 60 in x 2 z 2 coordinates the control calculation unit 71 calculates and outputs to the amplifier 73. The amplification unit 73 amplifies the vibration control information and outputs the information to the vibration unit 50. The tool vibration elements 52a and 53a of the vibration unit 50 are driven based on vibration control information. Thereby, the cutting tool 60 vibrates. Further, the control unit 72, by controlling the processing stage 30 based on the coordinate information and moves the tool installation portion 40 z 1 axially. As a result, the fine concave portions 110 are formed on the master substrate 100 in a desired cutting pattern. The details of the control performed by the control unit 72 will be described later.

<2.制御部による処理の概要>
つぎに、図3、図4A、図4B、図4Cに基づいて、制御部72による処理の概要について説明する。制御部72は、上述したように、切削装置20の動作を制御する。より具体的には、制御部72は、切削工程を複数セット行う。ここで、切削工程は、工具設置部40を原盤用基材100に対して相対移動させ、かつ切削工具60を振動させながら原盤用基材100を切削する工程である。工具設置部40を原盤用基材100に対して相対移動させることで、微細凹部110が原盤用基材100上に形成され、図3に示す螺旋切削パターン、図4Aに示す輪切り切削パターン、図4Bに示すスラスト切削パターンまたは図4Cに示す斜めスラスト切削パターンが実現される。螺旋切削パターン、輪切り切削パターン、スラスト切削パターン及び斜めスラスト切削パターンは、前セットの切削位置に隣接する位置で現セットの切削を行う並列切削工程の一例である。微細凹部110は、底部110a及び側壁110bを有する。隣接する微細凹部110間の境界部分が微細凸部111となる。
<2. Overview of processing by control unit>
Next, an outline of processing by the control unit 72 will be described based on FIGS. 3, 4A, 4B, and 4C. The control unit 72 controls the operation of the cutting device 20 as described above. More specifically, the control unit 72 performs a plurality of sets of the cutting process. Here, the cutting step is a step of cutting the base material 100 for the master while moving the tool setting unit 40 relative to the base material 100 for the master and vibrating the cutting tool 60. By relatively moving the tool setting unit 40 with respect to the master substrate 100, a fine concave portion 110 is formed on the master substrate 100, and the spiral cutting pattern shown in FIG. 3 and the ring cutting pattern shown in FIG. The thrust cutting pattern shown in FIG. 4B or the oblique thrust cutting pattern shown in FIG. 4C is realized. The spiral cutting pattern, the ring cutting pattern, the thrust cutting pattern, and the oblique thrust cutting pattern are examples of the parallel cutting process of cutting the current set at a position adjacent to the cutting position of the previous set. The fine recess 110 has a bottom 110a and a side wall 110b. The boundary between the adjacent minute concave portions 110 becomes the minute convex portion 111.

螺旋切削パターンは、微細凹部110が原盤用基材100上に螺旋状に形成されるパターンである。この螺旋切削パターンは、概略的には以下の工程で作製される。すなわち、原盤用基材100を回転させる一方で、工具設置部40をx軸方向に比較的ゆっくりと移動させる。これにより、螺旋切削パターンが原盤用基材100上に形成される。原盤用基材100上に螺旋切削パターンを形成する場合、原盤用基材100の1または複数周分の切削を1セットの切削工程とする。制御部72は、切削工程を複数セット行うことで、螺旋状の微細凹部110を原盤用基材100の一方の端部から他方の端部まで形成する。なお、螺旋切削パターンを原盤用基材100上に形成した後、螺旋の傾斜方向を反転させて再度螺旋切削パターンを形成してもよい。この態様はクロス螺旋切削パターンとも称される。 The spiral cutting pattern is a pattern in which the fine concave portion 110 is spirally formed on the master substrate 100. This spiral cutting pattern is roughly produced by the following steps. That is, while rotating the master substrate for 100, is relatively slowly moving the tool installation portion 40 in x 1 axial direction. Thereby, a spiral cutting pattern is formed on the master substrate 100. When a spiral cutting pattern is formed on the master substrate 100, one or a plurality of rounds of the master substrate 100 are cut as one set of cutting steps. The control unit 72 forms the spiral fine concave portion 110 from one end to the other end of the master substrate 100 by performing a plurality of sets of cutting processes. After the spiral cutting pattern is formed on the base material for a master 100, the spiral cutting pattern may be formed again by reversing the inclination direction of the spiral. This embodiment is also called a cross spiral cutting pattern.

輪切り切削パターンは、微細凹部110が原盤用基材100の周方向に沿って形成される。微細凹部110の延伸方向は原盤用基材100の軸方向に垂直な方向である。この輪切り切削パターンは、概略的には以下の工程で作製される。すなわち、工具設置部40のx座標を固定した上で、原盤用基材100を回転させる。これにより、微細凹部110が原盤用基材100上に形成される。微細凹部110が原盤用基材100上に1周分形成された後、工具設置部40をx方向に1ピッチ分移動させ、同様の処理を繰り返す。ここで、ピッチは隣接する微細凹部110間の距離、より詳細には微細凹部110の幅方向の中心線間の距離を意味する。これにより、輪切り状切削パターンが原盤用基材100上に形成される。原盤用基材100上に輪切り切削パターンを形成する場合、原盤用基材100の1または複数周分の切削を1セットの切削工程とする。制御部72は、切削工程を複数セット行うことで、輪切り状の微細凹部110を原盤用基材100の一方の端部から他方の端部まで形成する。 In the ring cutting pattern, the fine concave portions 110 are formed along the circumferential direction of the master substrate 100. The extending direction of the fine concave portions 110 is a direction perpendicular to the axial direction of the master substrate 100. This round section cutting pattern is roughly produced by the following steps. That is, in terms of fixing the x 1 coordinates of the tool installation portion 40, rotates the master base material 100. As a result, the fine concave portions 110 are formed on the master substrate 100. After the fine recesses 110 are formed one turn on the master base material 100, the tool installation portion 40 is moved by one pitch in the x 1 direction and the same process is repeated. Here, the pitch means a distance between adjacent fine concave portions 110, more specifically, a distance between center lines in the width direction of the fine concave portions 110. As a result, a ring-shaped cutting pattern is formed on the master substrate 100. When forming a ring-cutting pattern on the base material for master 100, the cutting for one or more circumferences of the base material for master 100 is a set of cutting steps. The control unit 72 forms a plurality of sets of cutting processes to form the ring-shaped fine concave portions 110 from one end of the master substrate 100 to the other end.

スラスト切削パターンは、微細凹部110が原盤用基材100の軸方向に沿って形成される。微細凹部110の延伸方向は原盤用基材100の軸方向に平行な方向である。このスラスト切削パターンは、概略的には以下の工程で作製される。すなわち、原盤用基材100を回転させずに、工具設置部40をx軸方向に移動させる。これにより、微細凹部110が原盤用基材100上に形成される。微細凹部110が原盤用基材100の一方の端部から他方の端部まで1列分形成された後、工具設置部40をスタート位置に移動させるとともに、原盤用基材100をy軸の正方向または負方向に1ピッチ分回転させて停止させ、同様の処理を繰り返す。ここで、ピッチは隣接する微細凹部110間の距離、より詳細には微細凹部110の幅方向の中心線間の距離を意味する。これにより、スラスト切削パターンが原盤用基材100上に形成される。原盤用基材100上にスラスト切削パターンを形成する場合、原盤用基材100の1または複数列分の切削を1セットの切削工程とする。制御部72は、切削工程を複数セット行うことで、原盤用基材100の軸方向に平行な複数列の微細凹部110を原盤用基材100の周面に形成する。 In the thrust cutting pattern, the fine concave portions 110 are formed along the axial direction of the master substrate 100. The extending direction of the fine concave portion 110 is a direction parallel to the axial direction of the master substrate 100. This thrust cutting pattern is roughly produced by the following steps. That is, without rotating the master base material 100, to move the tool installation portion 40 in x 1 axial direction. As a result, the fine concave portions 110 are formed on the master substrate 100. After the fine concave portions 110 are formed in one row from one end to the other end of the master substrate 100, the tool setting unit 40 is moved to the start position, and the master substrate 100 is moved in the y-axis direction. The rotation is stopped by one pitch in the direction or the negative direction, and the same processing is repeated. Here, the pitch means a distance between adjacent fine concave portions 110, more specifically, a distance between center lines in the width direction of the fine concave portions 110. Thus, a thrust cutting pattern is formed on the master substrate 100. When a thrust cutting pattern is formed on the master substrate 100, one or a plurality of rows of the master substrate 100 are cut as one set of cutting steps. The control unit 72 forms a plurality of rows of fine concave portions 110 parallel to the axial direction of the master substrate 100 by performing a plurality of sets of cutting processes on the peripheral surface of the master substrate 100.

斜めスラスト切削パターンは、微細凹部110が原盤用基材100の軸方向に対して傾斜して形成される。この斜めスラスト切削パターンは、概略的には以下の工程で作製される。すなわち、原盤用基材100を比較的ゆっくりと回転させる一方で、工具設置部40をx軸方向に移動させる。これにより、微細凹部110が原盤用基材100上に形成される。微細凹部110が原盤用基材100の一方の端部から他方の端部まで1列分形成された後(或いは、微細凹部110が原盤用基材100上に1または複数周分形成された後)、工具設置部40をスタート位置に移動させるとともに、原盤用基材100のスタート回転角度(y座標)をy軸の正方向または負方向に1ピッチ分回転させて停止させ、同様の処理を繰り返す。これにより、斜めスラスト切削パターンが原盤用基材100上に形成される。原盤用基材100上に斜めスラスト切削パターンを形成する場合、原盤用基材100の1または複数列分の切削(或いは、原盤用基材100の1または複数周分の切削)を1セットの切削工程とする。制御部72は、切削工程を複数セット行うことで、原盤用基材100の軸方向に対して傾斜した複数列の微細凹部110を原盤用基材100の周面に形成する。 In the oblique thrust cutting pattern, the fine concave portions 110 are formed so as to be inclined with respect to the axial direction of the master substrate 100. This oblique thrust cutting pattern is roughly produced by the following steps. That is, while for relatively slowly rotating the master base material 100, to move the tool installation portion 40 in x 1 axial direction. As a result, the fine concave portions 110 are formed on the master substrate 100. After the fine recesses 110 are formed in one row from one end to the other end of the master substrate 100 (or after the fine recesses 110 are formed on the master substrate 100 for one or a plurality of rounds) ), The tool setting unit 40 is moved to the start position, and the start rotation angle (y coordinate) of the master substrate 100 is rotated by one pitch in the positive or negative y-axis direction and stopped, and the same processing is performed. repeat. Thus, an oblique thrust cutting pattern is formed on the master substrate 100. When forming the oblique thrust cutting pattern on the master substrate 100, one or more rows of cutting of the master substrate 100 (or cutting of one or more circumferences of the master substrate 100) are performed in one set. The cutting process. The control unit 72 forms a plurality of rows of fine concave portions 110 inclined with respect to the axial direction of the master substrate 100 by performing a plurality of sets of cutting processes on the peripheral surface of the master substrate 100.

なお、螺旋切削パターンの微細凹部110は、原盤用基材100の軸方向に垂直な方向に対する傾斜角度が、典型的には0°超1°未満である。一方、斜めスラスト切削パターンの微細凹部110は、原盤用基材100の軸方向に垂直な方向に対する傾斜角度が、典型的には1°以上180°未満である(原盤用基材100の軸方向に対する傾斜角度が、典型的には0°超179°以下である)。但し、螺旋切削パターンまたは斜めスラスト切削パターンの選択は、切削工具の負荷や切削時間などを考慮して決定されるため、上述の傾斜角度の範囲はその限りではない。例えば、本実施形態では、原盤用基材100の軸方向に垂直な方向に対する傾斜角度が1°超である螺旋切削パターンを選択することもできる。   The inclination angle of the fine concave portion 110 of the spiral cutting pattern with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the master substrate 100 is typically more than 0 ° and less than 1 °. On the other hand, the fine concave portion 110 of the oblique thrust cutting pattern has an inclination angle of typically 1 ° or more and less than 180 ° with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the master substrate 100 (axial direction of the master substrate 100). Is typically greater than 0 ° and less than or equal to 179 °). However, since the selection of the spiral cutting pattern or the oblique thrust cutting pattern is determined in consideration of the load of the cutting tool, the cutting time, and the like, the above-described range of the inclination angle is not limited. For example, in the present embodiment, a helical cutting pattern having an inclination angle of more than 1 ° with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the master substrate 100 can be selected.

制御部72は、いずれの切削パターンにおいても、同一箇所を繰り返し切削する深掘り切削工程を行う場合がある。深掘り切削工程を行う場合、切削深さを変えて上述したいずれかの切削パターンを繰り返し行う。したがって、各切削深さにおける切削を深掘り切削工程の1セットとすればよい。したがって、制御部72は、前セットの切削深さよりも現セットの切削深さを深くする。   In any of the cutting patterns, the control unit 72 may perform a deep digging step of repeatedly cutting the same portion. When performing the deep digging step, any one of the above-described cutting patterns is repeatedly performed while changing the cutting depth. Therefore, the cutting at each cutting depth may be one set of the deep digging cutting process. Therefore, the control unit 72 makes the cutting depth of the current set deeper than the cutting depth of the previous set.

さらに、制御部72は、いずれの切削パターンにおいても、切削工具60を振動させながら切削を行う。これにより、微細凹部110の底部110a及び側壁110bの少なくとも一方が振動波形を有する。   Further, the control unit 72 performs cutting while vibrating the cutting tool 60 in any cutting pattern. As a result, at least one of the bottom 110a and the side wall 110b of the fine recess 110 has a vibration waveform.

さらに、制御部72は、以下の切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように切削工程を行う。好ましくは切削条件(1)、(2)の両方が満たされるように切削を行う。なお、切削条件(2)の「各セット間で位相が揃っている」とは、原盤用基材100の同一回転角度(y座標)に対する位相が各セット間で揃っていることを意味する。
切削条件(1):各セットの始点と終点で振動の位相が揃っている。
切削条件(2):各セット間で振動の位相が揃っている。
Further, the control unit 72 performs a cutting process so that at least one of the following cutting conditions (1) and (2) is satisfied. Preferably, cutting is performed such that both cutting conditions (1) and (2) are satisfied. In addition, “the phases are uniform among the sets” in the cutting condition (2) means that the phases for the same rotation angle (y coordinate) of the master substrate 100 are uniform between the sets.
Cutting condition (1): Vibration phases are aligned at the start point and end point of each set.
Cutting condition (2): Vibration phases are uniform between each set.

ここで、一例として、図5に基づいて、図1Aの構成を用いた場合における切削条件(1)、(2)について説明する。図5の横軸は時刻を示す。上側のグラフL1は原盤用基材100の回転情報の出力タイミングを示す。時刻t、t、t、t、tで原盤用基材100の回転角度が0°、90°、180°、270°、360°(=0°)となっている。なお、ここでは、理解を容易にするために、原盤用基材100の回転角度が0°(=360°)であることを示す回転情報の出力タイミングを示す。下側のグラフL2、L3は切削工具60の振動波形(すなわち、各時刻における切削工具60のz座標値)を示す。図5の例では、原盤用基材100の1回転分の切削が1セットとなっている。つまり、グラフL2は現セットの振動波形を示し、グラフL3は次セットの振動波形を示す。 Here, as an example, cutting conditions (1) and (2) in the case of using the configuration of FIG. 1A will be described based on FIG. The horizontal axis in FIG. 5 indicates time. The upper graph L1 shows the output timing of the rotation information of the master substrate 100. At times t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , and t 4 , the rotation angles of the master substrate 100 are 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, 360 ° (= 0 °). Here, in order to facilitate understanding, the output timing of the rotation information indicating that the rotation angle of the master substrate 100 is 0 ° (= 360 °) is shown. Graph L2, L3 of the lower shows the vibration waveform of the cutting tool 60 (i.e., z 2 coordinates of the cutting tool 60 at each time). In the example of FIG. 5, the cutting for one rotation of the master substrate 100 is one set. That is, the graph L2 shows the vibration waveform of the current set, and the graph L3 shows the vibration waveform of the next set.

図5に示される通り、各セットの始点と終点で振動の位相が揃っている(いずれも0°となっている)。したがって、切削条件(1)が満たされる。さらに、セット間で位相が揃っている。例えば、セットの始点での位相はいずれのセットにおいても0°となっており、同一回転角度(y座標値)での位相が揃っている。したがって、切削条件(2)が満たされる。   As shown in FIG. 5, the phases of the vibrations are the same at the start point and end point of each set (both are 0 °). Therefore, the cutting condition (1) is satisfied. Further, the phases are aligned between sets. For example, the phase at the start point of each set is 0 ° in each set, and the phases at the same rotation angle (y coordinate value) are the same. Therefore, the cutting condition (2) is satisfied.

このように、制御部72は、切削工具60の振動と原盤用基材100の回転とを同期させた切削を行う。この結果、セット間で振動の連続性が保たれ、欠陥の発生が抑制される。例えば、上述した切削パターンのいずれにおいても、1または複数セット毎に振動波形の位相を揃えることができる。すなわち、隣接する微細凹部110同士で振動波形の位相を揃えることができる。螺旋切削パターン(及び斜めスラスト切削パターン)では、上記に加え、セット間の連結部分において、微細凹部110の振動波形の位相が揃っている。輪切り切削パターンでは、上記に加え、セットの始点及び終点の連結部分において、微細凹部110の振動波形の位相が揃っている。また、スラスト切削パターン(及び斜めスラスト切削パターン)では、上記に加え、セットの始点及び終点において、微細凹部110の振動波形の位相が揃っている。さらに、深掘り切削工程を行う場合、深掘りのセット間で振動の位相が揃っているため、微細凹部110の振動波形は、各セットにおける切削工具60の振動波形を正確に反映した形状となっている。なお、制御演算部71は、制御部72が上述した処理を行うことができるように、工具設置部40のx座標値、切削工具60のx座標値等を算出することとなる。振動の波形は特に制限されない。例えば振動の波形はSin波形となるが、これに限定されず、任意の振動波形であってもよい。例えば、振動の波形は台形波等であってもよい。なお、本実施形態では、「欠陥」とは、振動波形の連続性が途切れる箇所(段差等の形状が乱れる箇所)であって、肉眼もしくは何らかの顕微鏡(例えば走査型電子顕微鏡、マイクロスコープ等)によって観察可能であるものを意味する。 As described above, the control unit 72 performs the cutting in which the vibration of the cutting tool 60 and the rotation of the master substrate 100 are synchronized. As a result, the continuity of vibration between sets is maintained, and the occurrence of defects is suppressed. For example, in any of the above-described cutting patterns, the phases of the vibration waveforms can be aligned for one or a plurality of sets. That is, the phases of the vibration waveforms can be aligned between the adjacent minute concave portions 110. In the spiral cutting pattern (and the oblique thrust cutting pattern), in addition to the above, the phases of the vibration waveforms of the minute concave portions 110 are aligned at the connection portion between the sets. In the round cutting pattern, in addition to the above, the phases of the vibration waveforms of the fine concave portion 110 are aligned at the connection between the start point and the end point of the set. In addition, in the thrust cutting pattern (and the oblique thrust cutting pattern), in addition to the above, the phases of the vibration waveforms of the fine concave portion 110 are uniform at the start point and the end point of the set. Furthermore, when the deep digging process is performed, the vibration waveforms of the fine concave portions 110 have a shape that accurately reflects the vibration waveform of the cutting tool 60 in each set because the phases of the vibrations are aligned between the deep digging sets. ing. Note that the control calculation unit 71 calculates the x 1 z 1 coordinate value of the tool setting unit 40, the x 2 z 2 coordinate value of the cutting tool 60, and the like so that the control unit 72 can perform the above-described processing. Becomes The waveform of the vibration is not particularly limited. For example, the vibration waveform is a Sin waveform, but is not limited to this, and may be an arbitrary vibration waveform. For example, the waveform of the vibration may be a trapezoidal wave or the like. In the present embodiment, a “defect” is a point where the continuity of the vibration waveform is interrupted (a point where the shape of a step or the like is disturbed) and is visually observed or by any microscope (for example, a scanning electron microscope or a microscope). Means what is observable.

さらに、本実施形態では、加工ステージ30による加工軸(x軸)とは異なる加工軸(x軸)を作り出し、これらを独立して制御することで切削工具60の位置制御を行う。したがって、いわゆる点群データが不要になる。点群データは、切削工具60の3次元の位置データである。例えば、切削工具60をNC機器に取り付け、このNC機器を点群データで制御することで、切削工具60を移動させることは可能ではある。しかし、微細な加工が困難になる。例えば、螺旋切削パターンのピッチを0.01mmとし、点群データを1ピッチあたり10000点とする。この場合、切削工具60のx軸方向(送り方向)の0.01/10000mm毎に指示(切削工具60の移動指示)を出す必要になる。しかし、従来のNC機器はこのような分解能で駆動することができない。したがって、1ピッチあたりの点群データの数を減らすことになるが、この場合、加工精度が落ちる。本実施形態では、点群データが不要になるととともに、微細な加工が可能となる。 Furthermore, in the present embodiment, a processing axis (x 2 z 2 axis) different from the processing axis (x 1 z 1 axis) by the processing stage 30 is created, and these are independently controlled to control the position of the cutting tool 60. I do. Therefore, so-called point cloud data becomes unnecessary. The point cloud data is three-dimensional position data of the cutting tool 60. For example, it is possible to move the cutting tool 60 by attaching the cutting tool 60 to an NC device and controlling the NC device with point cloud data. However, fine processing becomes difficult. For example, the pitch of the spiral cutting pattern is 0.01 mm, and the point group data is 10,000 points per pitch. In this case, it becomes necessary instruct every 0.01 / 10000 mm in x 1 axial cutting tool 60 (feed direction) (movement instruction of the cutting tool 60). However, conventional NC devices cannot be driven at such a resolution. Therefore, the number of point group data per pitch is reduced, but in this case, processing accuracy is reduced. In the present embodiment, the point cloud data becomes unnecessary, and fine processing becomes possible.

<3.制御部による処理の具体例>
つぎに、図6A〜図8Bに基づいて、処理の具体例について説明する。図6A、図6Bは輪切り切削パターンの一例である。この例では、制御部72は、上述した輪切り切削パターンに沿った切削を行う。さらに、制御部72は、上述した切削条件(1)、(2)を満たすように切削工具60をz軸方向に振動させる。ここでは、原盤用基材100の1周分の切削を1セットの切削工程とする。さらに、制御部72は、切削工具60による切削領域を微細凹部110のピッチ間で重複させる。この結果、図6A、図6Bに示す微細凹部110が形成される。微細凹部110の底部110a、側壁110b及び微細凸部111は平面視で直線となっている。一方で、微細凸部111の上端部の高さがz軸方向に振動している。さらに、隣接する微細凸部111間で微細凸部111の振動波形が揃っている。なお、切削工具60による切削領域を微細凹部110のピッチ間で離間させた場合、図6Cに示す微細凹部110が形成される。この例では、微細凹部110の底部110aは平面視で直線となっている。一方で、微細凹部110の側壁110bの形状は平面視で振動波形となっている。側壁110bの振動波形の位相は隣接する微細凹部110間で揃っている。切削工具60の工具切削部62がテーパ形状となっているので、このような振動波形が形成される。
<3. Specific Example of Processing by Control Unit>
Next, a specific example of the process will be described with reference to FIGS. 6A to 8B. FIG. 6A and FIG. 6B are an example of a ring cutting pattern. In this example, the control unit 72 performs cutting along the above-described ring-section cutting pattern. Further, the control unit 72, the above-mentioned cutting conditions (1) to vibrate the cutting tool 60 so as to satisfy (2) to the z 2 axis. Here, the cutting for one round of the master substrate 100 is a set of cutting steps. Further, the control unit 72 causes the cutting area by the cutting tool 60 to overlap between the pitches of the fine concave portions 110. As a result, the fine recess 110 shown in FIGS. 6A and 6B is formed. The bottom 110a, the side wall 110b, and the fine convex portion 111 of the fine concave portion 110 are linear in plan view. On the other hand, the height of the upper end portion of the fine protrusion 111 is vibrated in the z 2 axis. Further, the vibration waveforms of the fine convex portions 111 are uniform between the adjacent fine convex portions 111. When the cutting area by the cutting tool 60 is separated at the pitch of the fine concave portions 110, the fine concave portions 110 shown in FIG. 6C are formed. In this example, the bottom 110a of the fine recess 110 is a straight line in a plan view. On the other hand, the shape of the side wall 110b of the fine recess 110 has a vibration waveform in plan view. The phase of the vibration waveform of the side wall 110b is uniform between the adjacent minute concave portions 110. Since the tool cutting portion 62 of the cutting tool 60 has a tapered shape, such a vibration waveform is formed.

図7A、図7Bは輪切り切削パターンの一例である。この例では、制御部72は、上述した輪切り切削パターンに沿った切削を行う。さらに、制御部72は、上述した切削条件(1)、(2)を満たすように切削工具60をx軸方向に振動させる。ここでは、原盤用基材100の1周分の切削を1セットの切削工程とする。この結果、図7A、図7Bに示す微細凹部110が形成される。微細凹部110の底部110a、側壁110b及び微細凸部111の形状は平面視で振動波形となっている。隣接する微細凹部110間でこれらの振動波形の位相が揃っている。 FIG. 7A and FIG. 7B are an example of a ring cutting pattern. In this example, the control unit 72 performs cutting along the above-described ring-section cutting pattern. Further, the control unit 72, the above-mentioned cutting conditions (1) to vibrate the cutting tool 60 so as to satisfy (2) x 2 axially. Here, the cutting for one round of the master substrate 100 is a set of cutting steps. As a result, the fine recess 110 shown in FIGS. 7A and 7B is formed. The shapes of the bottom 110a, the side wall 110b, and the fine protrusion 111 of the fine recess 110 have a vibration waveform in plan view. The phases of these vibration waveforms are aligned between the adjacent fine concave portions 110.

図8A、図8Bは輪切り切削パターンの一例である。この例では、制御部72は、上述した輪切り切削パターンに沿った切削を行う。さらに、制御部72は、上述した切削条件(1)、(2)を満たすように切削工具60をz軸方向に振動させる。ここでは、原盤用基材100の2周分の切削を1セットの切削工程とする。さらに、制御部72は、切削工具60による切削領域を微細凹部110のピッチ間で隣接させる。この結果、図8A、図8Bに示す微細凹部110が形成される。微細凹部110の底部110aは平面視で直線となっており、側壁110b及び微細凸部111は平面視で振動波形となっている。一方で、微細凸部111の上端部の高さがz軸方向に振動している。さらに、微細凸部111の振動波形の位相が2ピッチ毎に(すなわち2周に1回)揃っている。隣接する微細凸部111の振動波形の位相は180°ずれることになる。切削工具60の工具切削部62がテーパ形状となっているので、このような振動波形が形成される。同様の切削を螺旋切削パターンでも行うことができる。この場合にも、原盤用基材100の2周分の切削を1セットの切削工程とすればよい。作製される原盤120の表面形状(SEM写真)を図20に示す。図20に示すように、欠陥は見受けられない。 FIG. 8A and FIG. 8B are an example of a ring cutting pattern. In this example, the control unit 72 performs cutting along the above-described ring-section cutting pattern. Further, the control unit 72, the above-mentioned cutting conditions (1) to vibrate the cutting tool 60 so as to satisfy (2) to the z 2 axis. Here, the cutting for two rounds of the master substrate 100 is a set of cutting steps. Further, the control unit 72 causes the cutting area by the cutting tool 60 to be adjacent to each other at a pitch of the fine concave portion 110. As a result, the fine concave portion 110 shown in FIGS. 8A and 8B is formed. The bottom 110a of the fine concave portion 110 is a straight line in a plan view, and the side wall 110b and the fine convex portion 111 have a vibration waveform in a plan view. On the other hand, the height of the upper end portion of the fine protrusion 111 is vibrated in the z 2 axis. Further, the phases of the vibration waveforms of the fine projections 111 are aligned every two pitches (that is, once every two rounds). The phases of the vibration waveforms of the adjacent minute convex portions 111 are shifted by 180 °. Since the tool cutting portion 62 of the cutting tool 60 has a tapered shape, such a vibration waveform is formed. Similar cutting can be performed with a spiral cutting pattern. Also in this case, the cutting for two rounds of the master substrate 100 may be a set of cutting steps. FIG. 20 shows the surface shape (SEM photograph) of the produced master 120. As shown in FIG. 20, no defect is found.

以上、制御部72の処理の具体例を説明したが、制御部72が行う処理は上記の例に限定されないことはもちろんである。例えば、制御部72は、上記各具体例において切削条件(1)、(2)を満たすように深掘り切削工程を行ってもよい。さらに、制御部72は、螺旋切削パターン、スラスト切削パターンまたは斜めスラスト切削パターンにおいて切削条件(1)、(2)を満たすような切削を行ってもよい。   The specific example of the process of the control unit 72 has been described above, but the process performed by the control unit 72 is not limited to the above example. For example, the control unit 72 may perform the deep digging step so as to satisfy the cutting conditions (1) and (2) in each of the above specific examples. Further, the control unit 72 may perform cutting that satisfies the cutting conditions (1) and (2) in the spiral cutting pattern, the thrust cutting pattern, or the oblique thrust cutting pattern.

<4.誤差について>
ここで、切削条件(1)、(2)で示される通り、本実施形態では、切削工具の振動の位相をセット間または同一セットの始点及び終点で揃えることが非常に重要になる。ただし、実際の切削工程では、振動の位相を完全に揃えることは難しい。そこで、本発明者は、許容誤差について検討したところ、ある程度の許容誤差の範囲内であれば欠陥の発生が抑制されることがわかった。
<4. About error>
Here, as shown by the cutting conditions (1) and (2), in this embodiment, it is very important that the phases of the vibrations of the cutting tool are aligned between sets or at the start point and end point of the same set. However, in the actual cutting process, it is difficult to completely align the phases of the vibrations. Thus, the present inventor has studied the allowable error and found that the generation of defects is suppressed within a certain allowable error range.

例えば輪切り切削パターンでは、切削条件(1)の誤差が発生しうる。具体的には、いずれかのセットにおいて始点のy座標値と終点のy座標値がオーバーラップする(すなわち、終点のy座標値が始点のy座標値よりもy軸の正方向側にずれる)誤差が生じうる(ケース1)。さらに、いずれかのセットにおいて切削の終点が始点に届かない(すなわち、終点のy座標値が始点のy座標値よりもy軸の負方向側にずれる)誤差が生じうる(ケース2)。ケース1では、オーバーラップに伴う切削深さのズレ(段差)が0.5μm未満であれば欠陥の発生が抑制される。ケース2では、始点と終点との間が平坦部となる。この平坦部のy軸方向の長さが0.5μm未満であれば、欠陥の発生が抑制される。したがって、段差の深さまたは平坦部の長さが0.5μm未満となる範囲が許容誤差となる。これらの誤差が許容誤差範囲内であれば、切削条件(1)が満たされると言える。   For example, an error of the cutting condition (1) may occur in the ring cutting pattern. Specifically, in any of the sets, the y-coordinate value of the start point and the y-coordinate value of the end point overlap (that is, the y-coordinate value of the end point is shifted to the positive side of the y-axis from the y-coordinate value of the start point). An error can occur (Case 1). Further, in any of the sets, an error may occur in which the end point of the cutting does not reach the start point (that is, the y coordinate value of the end point is shifted more in the negative direction of the y axis than the y coordinate value of the start point) (case 2). In case 1, if the deviation (step) of the cutting depth due to the overlap is less than 0.5 μm, the occurrence of defects is suppressed. In Case 2, a portion between the start point and the end point is a flat portion. When the length of the flat portion in the y-axis direction is less than 0.5 μm, generation of defects is suppressed. Therefore, a range where the depth of the step or the length of the flat portion is less than 0.5 μm is an allowable error. If these errors are within the allowable error range, it can be said that the cutting condition (1) is satisfied.

螺旋切削パターン及び輪切り切削パターン、スラスト切削パターン、斜めスラスト切削パターンでは、切削条件(2)の誤差として、隣接する微細凹部60間で振動波形の位相がズレる誤差が生じうる。このような誤差が5°未満であれば欠陥の発生が抑制される。したがって、位相のズレが5°未満となる範囲が許容誤差となる。深掘り切削工程では、切削条件(2)の誤差として、セット間の振動の位相がずれる誤差が生じうる。このような誤差が5°未満であれば欠陥の発生が抑制される。したがって、位相のズレが5°未満となる範囲が許容誤差となる。これらの誤差が許容誤差範囲内であれば、切削条件(2)が満たされると言える。   In the spiral cutting pattern, the ring cutting pattern, the thrust cutting pattern, and the oblique thrust cutting pattern, an error in the phase of the vibration waveform between adjacent minute concave portions 60 may occur as an error of the cutting condition (2). If such an error is less than 5 °, the occurrence of defects is suppressed. Therefore, a range where the phase shift is less than 5 ° is an allowable error. In the deep cutting process, an error in the phase of the vibration between sets may occur as an error of the cutting condition (2). If such an error is less than 5 °, the occurrence of defects is suppressed. Therefore, a range where the phase shift is less than 5 ° is an allowable error. If these errors are within the allowable error range, it can be said that the cutting condition (2) is satisfied.

<5.微細加工装置を用いた微細加工方法>
つぎに、微細加工装置1を用いた微細加工方法の一例を図9Aに示すフローチャートに沿って説明する。作業者は、以下に説明する工程を行うことで、原盤を作製する。
<5. Fine processing method using fine processing equipment>
Next, an example of a fine processing method using the fine processing apparatus 1 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 9A. An operator prepares a master by performing the steps described below.

ステップS10において、作業者は、原盤用基材100を準備する。ここで、原盤用基材100の形状は特に制限されない。原盤用基材100の形状は、例えば円柱または円筒形状である。原盤用基材100の材質も特に制限されないが、加工面の平滑性を維持するために非晶質または、粒度の小さい材質であることが好ましい。原盤用基材100は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、オーステナイト系ステンレス、ジュラルミンなどが好ましい。より具体的な例として、S45C、SUS304等が挙げられる。   In step S10, the operator prepares the master substrate 100. Here, the shape of the master substrate 100 is not particularly limited. The shape of the master substrate 100 is, for example, a column or a cylinder. The material of the master substrate 100 is also not particularly limited, but is preferably an amorphous material or a material having a small particle size in order to maintain the smoothness of the processed surface. The master substrate 100 is preferably made of, for example, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, austenitic stainless steel, duralumin, or the like. More specific examples include S45C and SUS304.

原盤用基材100の表面には被覆層が形成されてもよい。この場合、被覆層に微細凹部110が形成される。原盤用基材100の表面に被覆層を形成する方法は特に制限されないが、例えば以下の方法が挙げられる。まず、作業者は、被覆層を構成する材料(例えば、Cu、Ni−P合金等)を原盤用基材100の周面にめっきする。めっきの種類は特に問わないが、例えば電解めっき等であればよい。めっき直後の被覆層は、表面が荒れた形状となっていることが多い。そこで、原盤用基材100の周面に被覆層を形成した後に、被覆層の平滑化処理を行ってもよい。平滑化処理の内容は特に問われないが、例えば、平滑化用のバイト(切削部が曲面形状となったバイト)を用いて行われても良い。この方法では、例えば、作業者は、被覆層が形成された原盤用基材100及び平滑化用のバイトを精密旋盤に取り付ける。ついで、原盤用基材100を、原盤用基材100の中心軸を回転軸として回転させる。ついで、平滑化バイトの切削部を被覆層の一方の軸方向端部に押し付ける。ここで、軸方向は、原盤用基材100の中心軸方向を意味する。その後、原盤用基材100を回転させながら、平滑化バイトを一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に移動させる。以上の工程により、被覆層が平滑化される。   A coating layer may be formed on the surface of the master substrate 100. In this case, fine concave portions 110 are formed in the coating layer. The method of forming the coating layer on the surface of the master substrate 100 is not particularly limited, and examples thereof include the following method. First, an operator plating a material (for example, Cu, Ni-P alloy or the like) constituting the coating layer on the peripheral surface of the master substrate 100. The type of plating is not particularly limited, but may be, for example, electrolytic plating. The coating layer immediately after plating often has a rough surface. Therefore, after forming the coating layer on the peripheral surface of the master substrate 100, the coating layer may be smoothed. Although the content of the smoothing process is not particularly limited, for example, it may be performed using a cutting tool (a cutting tool having a curved surface-shaped cutting tool). In this method, for example, an operator attaches the master substrate 100 on which the coating layer is formed and a smoothing tool to a precision lathe. Next, the master substrate 100 is rotated around the center axis of the master substrate 100 as a rotation axis. Then, the cut portion of the smoothing tool is pressed against one axial end of the coating layer. Here, the axial direction means the central axis direction of the master substrate 100. Then, while rotating the master substrate 100, the smoothing tool is moved from one axial end to the other axial end. Through the above steps, the coating layer is smoothed.

ついで、作業者は、原盤用基材100を主回転装置10に設置する。   Next, the operator places the master substrate 100 on the main rotating device 10.

ステップS20において、作業者は、工具設置部40を加工ステージ30にセットする。さらに、作業者は、工具設置部40に振動部50を設ける。なお、振動部50が予め設けられた工具設置部40を準備しても良い。ステップS30において、作業者は、切削工具60を工具収納ケース51内に収納する。   In step S20, the operator sets the tool setting unit 40 on the processing stage 30. Further, the operator provides the tool installation section 40 with the vibration section 50. In addition, you may prepare the tool installation part 40 in which the vibration part 50 was provided beforehand. In step S30, the operator stores the cutting tool 60 in the tool storage case 51.

ステップS40において、作業者は、制御システムの設定を行い、ステップS50において、作業者は、主回転装置10の回転速度の設定を行う。具体的には、作業者は、所望の微細凹凸パターンを得るために必要な情報を制御装置70に入力する。このような情報としては、例えば原盤用基材100の回転速度、工具設置部40の移動軌跡、移動速度、切削工具60による切削の深さ、振動の方向、振動の波形、振動の周波数、及び振動の振幅等が挙げられる。例えば、制御部72は、ディスプレイに入力画面を表示する。作業者は、入力操作装置を用いて上述した情報を入力する。制御部72は、与えられた情報では上述した切削条件(1)、(2)を満たす制御を行うことができない場合、情報の修正を作業者に促してもよい。この際、制御部72は、切削条件(1)、(2)を満たすために必要な数値の例を入力画面に表示してもよい。制御部72は、原盤用基材100の回転速度に関する情報を主回転装置10に出力する。   In step S40, the operator sets the control system, and in step S50, the operator sets the rotation speed of the main rotating device 10. Specifically, the operator inputs necessary information to the control device 70 to obtain a desired fine uneven pattern. Such information includes, for example, the rotation speed of the master substrate 100, the movement trajectory of the tool setting unit 40, the movement speed, the depth of cutting by the cutting tool 60, the direction of vibration, the waveform of vibration, the frequency of vibration, and And the amplitude of vibration. For example, the control unit 72 displays an input screen on a display. The operator inputs the above information using the input operation device. The control unit 72 may urge the operator to correct the information when the provided information cannot perform control satisfying the above-described cutting conditions (1) and (2). At this time, the control unit 72 may display an example of numerical values necessary to satisfy the cutting conditions (1) and (2) on the input screen. The control unit 72 outputs information on the rotation speed of the master substrate 100 to the main rotation device 10.

ステップS60において、主回転装置10は、原盤用基材100の回転を開始する。これにともない、主回転装置10は、原盤用基材100の回転角度に関する回転情報を制御装置70に出力する。   In step S60, the main rotating device 10 starts rotating the master substrate 100. Along with this, the main rotating device 10 outputs rotation information on the rotation angle of the master substrate 100 to the control device 70.

ステップS70〜S80において、制御部72は、加工ステージ30を駆動することで、工具設置部40のx軸方向及びz軸方向の位置をスタート位置に移動させる。すなわち、工具設置部40を原盤用基材100に対向する位置に設置する。 In step S70~S80, the control unit 72, by driving the working stages 30, moves the x 1 axial and z 1 axial position of the tool installation portion 40 to the start position. That is, the tool setting unit 40 is set at a position facing the base material for a master 100.

ステップS90において、作業者は、制御システム(すなわち微細加工装置1)の運転を開始する。ステップS100において、制御装置70は、振動部50の同期運転を開始する。すなわち、制御演算部71は、主回転装置10から与えられた回転情報をトリガとして、切削工具60のx座標値を算出する。ここで、演算制御部71は、切削工具60の振動が上述した切削条件(1)、(2)の少なくとも一方を満たすように、切削工具60のx座標値を算出する。制御演算部71は、算出された座標値に関する座標情報を制御部72に出力する。制御部72は、制御演算部71が算出した座標値に切削工具60を移動させる旨の振動制御情報を生成し、増幅部73に出力する。増幅部73は振動制御情報を増幅して振動部50に出力する。振動部50の工具振動素子52a、53aは振動制御情報に基づいて駆動する。これにより、切削工具60が原盤用基材100の回転に同期して振動する。 In step S90, the operator starts operation of the control system (that is, the micromachining device 1). In step S100, the control device 70 starts the synchronous operation of the vibration unit 50. That is, the control calculation unit 71 calculates the x 2 z 2 coordinate value of the cutting tool 60 using the rotation information given from the main rotating device 10 as a trigger. Here, the calculation control unit 71, cutting conditions vibration is above the cutting tool 60 (1), (2) so as to satisfy at least one, and calculates the x 2 z 2 coordinates of the cutting tool 60. The control calculation unit 71 outputs coordinate information on the calculated coordinate values to the control unit 72. The control unit 72 generates vibration control information for moving the cutting tool 60 to the coordinate values calculated by the control calculation unit 71, and outputs the vibration control information to the amplification unit 73. The amplification unit 73 amplifies the vibration control information and outputs the information to the vibration unit 50. The tool vibration elements 52a and 53a of the vibration unit 50 are driven based on vibration control information. Thus, the cutting tool 60 vibrates in synchronization with the rotation of the master substrate 100.

ステップS110において、制御演算部71は、主回転装置10から与えられた回転情報に基づいて、工具設置部40のx座標値を算出する。ここで、演算制御部71は、上述した切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように、工具設置部40のx座標値を算出する。制御演算部71は、算出された座標値に関する座標情報を制御部72に出力する。制御部72は、座標情報、加工プログラム、及び作業者から入力された情報に従って工具設置部40を移動させる。これにより、ステップS120において、溝加工を行う。すなわち、原盤用基材100の表面に微細凹部110を形成する。すなわち、制御部72は、工具設置部40を原盤用基材100に対して相対移動させ、かつ切削工具60を振動させながら原盤用基材100を切削する切削工程を複数セット行う。さらに、制御部72は、上述した切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように切削工程を行う。なお、制御部72は、変位測定器52b、53b等から与えられた座標情報の値が指示内容と異なる場合、何らかの異常発生処理(駆動を中止して作業者に通知する等)を行ってもよい。 In step S110, the control calculation unit 71 calculates the x 1 z 1 coordinate value of the tool setting unit 40 based on the rotation information given from the main rotation device 10. Here, the arithmetic control unit 71 calculates the x 1 z 1 coordinate value of the tool setting unit 40 so that at least one of the above-described cutting conditions (1) and (2) is satisfied. The control calculation unit 71 outputs coordinate information on the calculated coordinate values to the control unit 72. The control unit 72 moves the tool setting unit 40 according to the coordinate information, the machining program, and the information input by the operator. Thus, in step S120, a groove is formed. That is, the fine concave portions 110 are formed on the surface of the master substrate 100. That is, the control unit 72 performs a plurality of sets of the cutting process of moving the tool setting unit 40 relative to the master substrate 100 and cutting the master substrate 100 while vibrating the cutting tool 60. Further, the control unit 72 performs the cutting step so that at least one of the above-described cutting conditions (1) and (2) is satisfied. When the value of the coordinate information provided from the displacement measuring devices 52b, 53b and the like is different from the content of the instruction, the control unit 72 may perform any abnormality occurrence processing (eg, stop driving and notify the worker). Good.

ステップS130において、原盤用基材100の切削(加工)が完了する。つまり、原盤用基材100の一方の端部から他方の端部までの切削が完了する。深掘り切削工程を行う場合、さらに以下のステップS140〜S160の処理を行う。ステップS140において、作業者は必要に応じて切削工具60を交換する。ステップS150において、作業者は、切削工具60の位置決めを行う。具体的には、前セットの深掘り切削工程よりも切削深さが深くなるように切削工具60の位置決めを行う。その後、作業者は、上述したステップS70〜S130の処理を繰り返して行う。その後、本処理を終了する。   In step S130, the cutting (working) of the master substrate 100 is completed. That is, the cutting from one end to the other end of the master substrate 100 is completed. When performing the deep cutting process, the following steps S140 to S160 are further performed. In step S140, the operator changes the cutting tool 60 as needed. In step S150, the operator positions the cutting tool 60. Specifically, the positioning of the cutting tool 60 is performed so that the cutting depth is deeper than in the deep drilling process of the previous set. Thereafter, the worker repeats the processing of steps S70 to S130 described above. After that, the process ends.

さらに、微細加工装置1を用いた微細加工方法の別の一例を図9Bに示すフローチャートに沿って説明する。作業者は、以下に説明する工程を行うことで、原盤を作製する。   Further, another example of the fine processing method using the fine processing apparatus 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 9B. An operator prepares a master by performing the steps described below.

ステップS10〜S30は、上述したものと同様である。   Steps S10 to S30 are the same as those described above.

ステップS40において、作業者は、制御システムの設定を行い、ステップS50’において、作業者は、送り軸31の送り速度の設定を行う。具体的には、作業者は、所望の微細凹凸パターンを得るために必要な情報を制御装置70に入力する。このような情報としては、例えば送り軸31の送り速度、工具設置部40の移動軌跡、切削工具60による切削の深さ、振動の方向、振動の波形、振動の周波数、及び振動の振幅等が挙げられる。例えば、制御部72は、ディスプレイに入力画面を表示する。作業者は、入力操作装置を用いて上述した情報を入力する。制御部72は、与えられた情報では上述した切削条件(1)、(2)を満たす制御を行うことができない場合、情報の修正を作業者に促してもよい。この際、制御部72は、切削条件(1)、(2)を満たすために必要な数値の例を入力画面に表示してもよい。制御部72は、送り軸31の送り速度に関する情報を送り軸31に出力する。   In step S40, the operator sets the control system, and in step S50 ', the operator sets the feed speed of the feed shaft 31. Specifically, the operator inputs necessary information to the control device 70 to obtain a desired fine uneven pattern. Such information includes, for example, the feed speed of the feed shaft 31, the movement trajectory of the tool setting unit 40, the depth of cutting by the cutting tool 60, the direction of vibration, the waveform of vibration, the frequency of vibration, and the amplitude of vibration. No. For example, the control unit 72 displays an input screen on a display. The operator inputs the above information using the input operation device. The control unit 72 may urge the operator to correct the information when the provided information cannot perform control satisfying the above-described cutting conditions (1) and (2). At this time, the control unit 72 may display an example of numerical values necessary to satisfy the cutting conditions (1) and (2) on the input screen. The control unit 72 outputs information on the feed speed of the feed shaft 31 to the feed shaft 31.

ステップS70、S75、S80において、制御部72は、加工ステージを駆動することで、工具設置部40のx軸方向及びz軸方向の位置をスタート位置に移動させる。すなわち、工具設置部40を原盤用基材100に対向する位置に設置する。また、制御部72は、原盤用基材100の回転軸をスタート位置に移動させる(スタート回転角度にする)。 In step S70, S75, S80, the control unit 72, by driving the machining stage to move the x 1 axial and z 1 axial position of the tool installation portion 40 to the start position. That is, the tool setting unit 40 is set at a position facing the base material for a master 100. Further, the control unit 72 moves the rotation axis of the master substrate 100 to the start position (start rotation angle).

ステップS90において、作業者は、制御システム(すなわち微細加工装置1)の運転を開始する。ステップS100において、制御装置70は、振動部50の同期運転を開始する。すなわち、制御演算部71は、送り軸31の座標情報(x座標値)をトリガとして、切削工具60のx座標値を算出する。ここで、演算制御部71は、切削工具60の振動が上述した切削条件(1)、(2)の少なくとも一方を満たすように、切削工具60のx座標値を算出する。制御演算部71は、算出された座標値に関する座標情報を制御部72に出力する。制御部72は、制御演算部71が算出した座標値に切削工具60を移動させる旨の振動制御情報を生成し、増幅部73に出力する。増幅部73は振動制御情報を増幅して振動部50に出力する。振動部50の工具振動素子52a、53aは振動制御情報に基づいて駆動する。これにより、切削工具60が送り軸31の座標に同期して振動する。 In step S90, the operator starts operation of the control system (that is, the micromachining device 1). In step S100, the control device 70 starts the synchronous operation of the vibration unit 50. That is, the control calculation unit 71 as a trigger the coordinate information of the feed axis 31 (x 1 coordinate values) to calculate the x 2 z 2 coordinates of the cutting tool 60. Here, the calculation control unit 71, cutting conditions vibration is above the cutting tool 60 (1), (2) so as to satisfy at least one, and calculates the x 2 z 2 coordinates of the cutting tool 60. The control calculation unit 71 outputs coordinate information on the calculated coordinate values to the control unit 72. The control unit 72 generates vibration control information for moving the cutting tool 60 to the coordinate values calculated by the control calculation unit 71, and outputs the vibration control information to the amplification unit 73. The amplification unit 73 amplifies the vibration control information and outputs the information to the vibration unit 50. The tool vibration elements 52a and 53a of the vibration unit 50 are driven based on vibration control information. Thereby, the cutting tool 60 vibrates in synchronization with the coordinates of the feed shaft 31.

ステップS110において、制御演算部71は、送り軸31から与えられた位置情報に基づいて、工具設置部40のz座標値を算出する。ここで、演算制御部71は、上述した切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように、工具設置部40のz座標値を算出する。制御演算部71は、算出された座標値に関する座標情報を制御部72に出力する。制御部72は、座標情報、加工プログラム、及び作業者から入力された情報に従って工具設置部40を移動させる。これにより、ステップS120において、溝加工を行う。すなわち、原盤用基材100の表面に微細凹部110を形成する。すなわち、制御部72は、工具設置部40を原盤用基材100に対して相対移動させ、かつ切削工具60を振動させながら原盤用基材100を切削する切削工程を複数セット行う。さらに、制御部72は、上述した切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように切削工程を行う。また、制御部72は、変位測定器52b、53b等から与えられた座標情報の値が指示内容と異なる場合、何らかの異常発生処理(駆動を中止して作業者に通知する等)を行ってもよい。 In step S110, the control calculation unit 71, based on the position information provided from the feed shaft 31, and calculates the z 1 coordinate values of the tool installation portion 40. Here, the calculation control unit 71, the above-mentioned cutting conditions (1), to be filled at least one of (2) to calculate the z 1 coordinate values of the tool installation portion 40. The control calculation unit 71 outputs coordinate information on the calculated coordinate values to the control unit 72. The control unit 72 moves the tool setting unit 40 according to the coordinate information, the machining program, and the information input by the operator. Thus, in step S120, a groove is formed. That is, the fine concave portions 110 are formed on the surface of the master substrate 100. That is, the control unit 72 performs a plurality of sets of the cutting process of moving the tool setting unit 40 relative to the master substrate 100 and cutting the master substrate 100 while vibrating the cutting tool 60. Further, the control unit 72 performs the cutting step so that at least one of the above-described cutting conditions (1) and (2) is satisfied. Further, when the value of the coordinate information given from the displacement measuring devices 52b, 53b and the like is different from the instruction content, the control unit 72 may perform some kind of abnormality occurrence processing (eg, stop driving and notify the worker). Good.

ステップS130において、原盤用基材100の切削(加工)が完了する。つまり、原盤用基材100の一方の端部から他方の端部までの切削が完了する。深掘り切削工程を行う場合、さらにステップS140〜S160の処理を行う。ステップS140〜S160は、上述したものと同様である。その後、本処理を終了する。   In step S130, the cutting (working) of the master substrate 100 is completed. That is, the cutting from one end to the other end of the master substrate 100 is completed. When the deep excavation step is performed, the processing of steps S140 to S160 is further performed. Steps S140 to S160 are the same as those described above. After that, the process ends.

なお、切削工具60による切削距離は特に制限されない。例えば、切削距離は100km以下であってもよく、20km以下であっても良い。工具切削部62が損傷するまで切削を継続することができる。   The cutting distance by the cutting tool 60 is not particularly limited. For example, the cutting distance may be 100 km or less, or may be 20 km or less. Cutting can be continued until the tool cutting portion 62 is damaged.

微細凹部110の深さも特に制限されない。例えば、微細凹部110の深さは、1〜200μmであってもよく、好ましくは3〜30μmである。また、微細凹部110間の距離(いわゆるピッチ)も特に制限されない。例えば、微細凹部110のピッチは、5〜500μmであってもよく、好ましくは10〜100μmである。   The depth of the fine recess 110 is not particularly limited. For example, the depth of the fine concave portion 110 may be 1 to 200 μm, preferably 3 to 30 μm. Further, the distance (so-called pitch) between the fine concave portions 110 is not particularly limited. For example, the pitch of the fine concave portions 110 may be 5 to 500 μm, preferably 10 to 100 μm.

<6.原盤の構成>
図10A、図10B、図10Cは、上記微細加工方法によって作製される原盤120の一例を示す。原盤120は、例えばインプリント技術に使用される転写型である。原盤120は円柱または円筒形状となっており、その周面には多数の微細凹部110が形成されている。微細凹部110の側壁110b及び底部110aの少なくとも一方は、以下の振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上(好ましくは全て)を満たす振動波形を有する。
振動波形条件(1):振動波形が連続している。
振動波形条件(2):振動波形が複数の振動波形の合成波形となっており、かつ、複数の振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(3):原盤用基材100上に複数列の微細凹部110が形成されており、隣接する微細凹部110間で振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(4):原盤用基材100上に複数列の微細凹部110が形成されており、2ピッチ毎に(すなわち2周に1回)微細凹部110間で振動波形の位相が揃っている。
<6. Master Structure>
FIG. 10A, FIG. 10B, and FIG. 10C show an example of the master 120 produced by the above-described fine processing method. The master 120 is a transfer type used for an imprint technique, for example. The master 120 has a columnar or cylindrical shape, and a large number of fine concave portions 110 are formed on a peripheral surface thereof. At least one of the side wall 110b and the bottom 110a of the fine recess 110 has a vibration waveform satisfying at least one or more (preferably all) of the following vibration waveform conditions (1) to (4).
Vibration waveform condition (1): The vibration waveform is continuous.
Vibration waveform condition (2): The vibration waveform is a composite waveform of a plurality of vibration waveforms, and the phases of the plurality of vibration waveforms are aligned.
Vibration waveform condition (3): A plurality of rows of fine concave portions 110 are formed on the master substrate 100, and the phases of the vibration waveforms are aligned between the adjacent fine concave portions 110.
Vibration waveform condition (4): A plurality of rows of fine recesses 110 are formed on the master substrate 100, and the phase of the vibration waveform is uniform between the fine recesses every two pitches (ie, once every two turns). I have.

振動波形条件(1)は上述した切削条件(1)に対応するものである。切削条件(1)の切削で生じる誤差が許容誤差範囲内であれば、振動波形条件(1)が満たされると言える。振動波形条件(2)は、切削条件(2)を満たす深掘り切削工程に対応する。振動波形条件(3)、(4)は切削条件(2)を満たす輪切り切削パターン又は螺旋切削パターンに対応する。振動波形条件(2)〜(4)における「位相が揃っている」とは、原盤120の同一のy座標に対する位相が揃っている、すなわち切削条件(2)の切削で生じる誤差が許容範囲内であることを意味する。なお、振動波形条件(4)では、隣接する微細凹部110の振動波形の位相は180°ずれることになる。図6A〜図8Bは、微細凹部110の形状の例を示す。   The vibration waveform condition (1) corresponds to the above-described cutting condition (1). It can be said that the vibration waveform condition (1) is satisfied if the error generated by the cutting of the cutting condition (1) is within the allowable error range. The vibration waveform condition (2) corresponds to a deep digging cutting process that satisfies the cutting condition (2). The vibration waveform conditions (3) and (4) correspond to a ring cutting pattern or a spiral cutting pattern that satisfies the cutting condition (2). “The phases are aligned” in the vibration waveform conditions (2) to (4) means that the phases for the same y coordinate of the master 120 are aligned, that is, the error generated by the cutting under the cutting condition (2) is within an allowable range. Means that In the vibration waveform condition (4), the phases of the vibration waveforms of the adjacent fine concave portions 110 are shifted by 180 °. 6A to 8B show examples of the shape of the fine concave portion 110. FIG.

原盤120の振動波形は振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上を満たすので、振動波形の連続性が保たれ、欠陥の発生が抑制される。   Since the vibration waveform of the master 120 satisfies at least one of the vibration waveform conditions (1) to (4), continuity of the vibration waveform is maintained, and generation of defects is suppressed.

<7.転写物の構成>
図11A、図11Bは原盤120の表面形状を転写することで作製される転写物200の一例を示す。転写物200は、転写物用基材210と、転写物用基材210の表面に形成された微細凹凸層220とを有する。微細凹凸層220には、多数の微細凹部230と、微細凹部230間に形成される微細凸部240とが形成されている。微細凹凸層220の表面形状は原盤120の表面形状の反転形状となっている。すなわち、微細凹部230の形状は微細凸部111の反転形状となっており、微細凸部240の形状は微細凹部110の反転形状となっている。図11A、図11Bに示す転写物200は、図7A、図7Bに示す原盤120を用いて作製されたものである。
<7. Structure of transcript>
FIG. 11A and FIG. 11B show an example of a transfer product 200 produced by transferring the surface shape of the master 120. The transcript 200 has a transcript substrate 210 and a fine uneven layer 220 formed on the surface of the transcript substrate 210. The fine concave-convex layer 220 has a large number of fine concave portions 230 and fine convex portions 240 formed between the fine concave portions 230. The surface shape of the fine uneven layer 220 is an inverted shape of the surface shape of the master 120. That is, the shape of the fine concave portion 230 is an inverted shape of the fine convex portion 111, and the shape of the fine convex portion 240 is an inverted shape of the fine concave portion 110. The transfer product 200 shown in FIGS. 11A and 11B is manufactured using the master 120 shown in FIGS. 7A and 7B.

微細凹部230の側壁230b及び底部230aの少なくとも一方は、以下の振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上(好ましくは全て)を満たす振動波形を有する。
振動波形条件(1):振動波形が連続している。
振動波形条件(2):振動波形が複数の振動波形の合成波形となっており、かつ、複数の振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(3):転写物用基材210上に複数列の微細凹部230が形成されており、隣接する微細凹部230間で振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(4):転写物用基材210上に複数列の微細凹部230が形成されており、2ピッチ毎に微細凹部230間で振動波形の位相が揃っている。
At least one of the side wall 230b and the bottom 230a of the fine recess 230 has a vibration waveform satisfying at least one or more (preferably all) of the following vibration waveform conditions (1) to (4).
Vibration waveform condition (1): The vibration waveform is continuous.
Vibration waveform condition (2): The vibration waveform is a composite waveform of a plurality of vibration waveforms, and the phases of the plurality of vibration waveforms are aligned.
Vibration waveform condition (3): A plurality of rows of fine concave portions 230 are formed on the transfer material base 210, and the phases of the vibration waveforms are aligned between the adjacent fine concave portions 230.
Vibration waveform condition (4): A plurality of rows of fine concave portions 230 are formed on the transfer material base material 210, and the phase of the vibration waveform is uniform between the fine concave portions 230 every two pitches.

振動波形条件(1)〜(4)は原盤120の振動波形条件(1)〜(4)に対応するものである。なお、転写物200の振動波形条件(2)〜(4)における「位相が揃っている」とは、微細凹部230の延伸方向をy軸とした場合に、同一のy座標に対する位相が揃っていることを意味する。なお、振動波形条件(4)では、隣接する微細凹部230の振動波形の位相は180°ずれることになる。   The vibration waveform conditions (1) to (4) correspond to the vibration waveform conditions (1) to (4) of the master 120. In addition, “the phases are aligned” in the vibration waveform conditions (2) to (4) of the transfer product 200 means that the phases with respect to the same y coordinate are aligned when the extending direction of the minute concave portion 230 is the y-axis. Means that In the vibration waveform condition (4), the phases of the vibration waveforms of the adjacent minute concave portions 230 are shifted by 180 °.

転写物200の振動波形は振動波形条件(1)〜(3)の少なくとも1つ以上を満たすので、振動波形の連続性が保たれ、欠陥の発生が抑制される。   Since the vibration waveform of the transcript 200 satisfies at least one of the vibration waveform conditions (1) to (3), continuity of the vibration waveform is maintained, and generation of defects is suppressed.

<8.転写物の製造方法>   <8. Method for producing transcript>

転写物200は、原盤120の微細凹部110を転写することで作製される。例えば、転写物用基材210上に未硬化の硬化性樹脂層を形成する。転写物用基材210の材質は転写物200の用途に応じて適宜選択されればよい。転写物用基材210の材質としては、例えばアクリル樹脂(ポリメチルメタクリレート等)、ポリカーボネート、PET(ポリエチレンテレフタレート)、TAC(トリアセチルセルロース)、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、塩化ビニル等が挙げられる。   The transcript 200 is produced by transferring the fine concave portion 110 of the master 120. For example, an uncured curable resin layer is formed on the transfer material base 210. The material of the transfer material base 210 may be appropriately selected according to the use of the transfer material 200. Examples of the material of the transfer material substrate 210 include acrylic resin (eg, polymethyl methacrylate), polycarbonate, PET (polyethylene terephthalate), TAC (triacetyl cellulose), polyethylene, polypropylene, cycloolefin polymer, cycloolefin copolymer, and vinyl chloride. And the like.

硬化性樹脂の材質も転写物200の用途に応じて適宜選択されればよい。硬化性樹脂の材質としては、例えばエポキシ系硬化性樹脂、アクリル系硬化性樹脂等が挙げられる。   The material of the curable resin may be appropriately selected according to the use of the transferred material 200. Examples of the material of the curable resin include an epoxy-based curable resin and an acrylic-based curable resin.

ついで、硬化性樹脂層に原盤120の表面を押し付ける。この状態で硬化性樹脂層を硬化させる。これにより、原盤120の表面形状を硬化性樹脂層に転写する。すなわち、転写物用基材210上に微細凹凸層220を形成する。ついで、原盤120を微細凹凸層220から引き剥がすことで、転写物200を作製する。本実施形態では、原盤120が円柱または円筒形状となっているので、いわゆるロール・ツー・ロールにより転写物200を連続的に作製することができる。   Next, the surface of the master 120 is pressed against the curable resin layer. In this state, the curable resin layer is cured. Thereby, the surface shape of the master 120 is transferred to the curable resin layer. That is, the fine uneven layer 220 is formed on the transfer material base 210. Next, the transferred material 200 is prepared by peeling the master 120 from the fine uneven layer 220. In the present embodiment, since the master 120 has a cylindrical or cylindrical shape, the transferred material 200 can be continuously manufactured by a so-called roll-to-roll.

なお上記はあくまで転写物200の製造方法の一例であり、他の製造方法で作製されてもよいことはもちろんである。例えば、転写物用基材210を熱可塑性樹脂で構成しても良い。この場合、加熱により柔らかくした転写物用基材210に原盤120の表面を押し付ける。この状態で転写物用基材210を冷却することで、転写物用基材210の表面に微細凹凸層220を形成してもよい。   Note that the above is merely an example of a method for manufacturing the transfer product 200, and it is a matter of course that the transfer product 200 may be manufactured by another manufacturing method. For example, the transfer material base 210 may be made of a thermoplastic resin. In this case, the surface of the master 120 is pressed against the transfer material base 210 that has been softened by heating. By cooling the substrate 210 for transfer material in this state, the fine uneven layer 220 may be formed on the surface of the substrate 210 for transfer material.

<1.実施例1>
つぎに、本実施形態の実施例を説明する。実施例1では、直径250mm、長さ1000mmの円柱形状の原盤用基材100を準備した。材質はS45Cとした。ついで、原盤用基材100にニッケルリンめっき処理を施すことで原盤用基材100上に被覆層を形成した。さらに、被覆層を平坦化した。平坦化のための具体的な処理は上述したとおりである。
<1. Example 1>
Next, an example of the present embodiment will be described. In Example 1, a columnar master substrate 100 having a diameter of 250 mm and a length of 1000 mm was prepared. The material was S45C. Next, a coating layer was formed on the master substrate 100 by subjecting the master substrate 100 to a nickel phosphorous plating treatment. Further, the coating layer was flattened. The specific processing for flattening is as described above.

ついで、微細加工装置1を準備した。ここで、切削工具60として工具先端部63がV形状となったダイヤモンドバイトを準備した。原盤用基材100の回転数は20min−1とし、切削工具60の振動波形はSin波形、振幅は10μm、周波数は300Hzとした。振動の方向はz軸方向とした。そして、上述した切削条件(1)、(2)を満たすように螺旋切削パターンの切削を行った。微細凹部110のピッチは70μmとした。さらに、上述した切削条件(1)、(2)を満たす深掘り切削工程を2セット行った。1セット目の切削深さと2セット目の切削深さとの差(具体的には、振動の変位の最大値同士の差)、すなわち切込み差は3μmとした。 Next, the fine processing apparatus 1 was prepared. Here, as a cutting tool 60, a diamond tool having a V-shaped tool tip 63 was prepared. The rotation speed of the master substrate 100 was set to 20 min −1 , the vibration waveform of the cutting tool 60 was set to a Sin waveform, the amplitude was set to 10 μm, and the frequency was set to 300 Hz. Direction of the vibration was z 2 axially. Then, the spiral cutting pattern was cut so as to satisfy the above cutting conditions (1) and (2). The pitch of the fine concave portions 110 was 70 μm. Further, two sets of deep excavation processes satisfying the above-described cutting conditions (1) and (2) were performed. The difference between the cutting depth of the first set and the cutting depth of the second set (specifically, the difference between the maximum values of vibration displacement), that is, the cutting depth, was 3 μm.

ついで、作製された原盤120を用いて転写物を作製し、転写物の表面形状を倍率450倍のマイクロスコープ及び倍率100倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。この結果、微細凹部110には振動波形が連続して形成されており、欠陥は見受けられなかった。   Then, a transcript was prepared using the prepared master 120, and the surface shape of the transcript was observed with a microscope having a magnification of 450 times and a scanning electron microscope (SEM) having a magnification of 100 times. As a result, a vibration waveform was continuously formed in the fine concave portion 110, and no defect was observed.

<2.実施例2>
切削パターンを輪切り切削パターンとした他は実施例1と同様の試験を行った。輪切り切削パターンのピッチは実施例1と同様とした。この結果、微細凹部110には振動波形が連続して形成されており、欠陥は見受けられなかった。
<2. Example 2>
The same test as in Example 1 was conducted except that the cutting pattern was a round cutting pattern. The pitch of the ring cutting pattern was the same as in Example 1. As a result, a vibration waveform was continuously formed in the fine concave portion 110, and no defect was observed.

<3.実施例3>
切削パターンをクロス螺旋切削パターンとした他は実施例1と同様の試験を行った。クロス螺旋切削パターンのピッチは実施例1と同様とした。この結果、微細凹部110には振動波形が連続して形成されており、欠陥は見受けられなかった。
<3. Example 3>
The same test as in Example 1 was performed except that the cutting pattern was a cross spiral cutting pattern. The pitch of the cross spiral cutting pattern was the same as in Example 1. As a result, a vibration waveform was continuously formed in the fine concave portion 110, and no defect was observed.

<4.比較例1>
比較例1では、1セット目の深掘り切削工程と2セット目の深掘り切削工程との位相を45°ずらし、かつ、切込み差を0とした他は実施例1と同様の処理を行った。つまり、比較例1は、切削条件(2)を満たさない切削を行った。図12に振動波形を示す。図12の横軸は振動の位相(°)を示し、縦軸は振動の変位(z座標値+切込み差)を示す。グラフL11は1セット目の深掘り切削工程の振動波形を示し、グラフL12は2セット目の深掘り切削工程の振動波形を示す。グラフL11とグラフL12との差の最大値(以下、「深さ変動量」とも称する)Dは深さ設定値(振幅+切込み差)の25%程度である。図13のグラフL13は微細凹部110の振動波形を示す。横軸は微細凹部110の振動の位相(°)を示し、縦軸は微細凹部110の振幅を示す。なお、実施例1〜3では、グラフL11、L12の位相が一致することになる。
<4. Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the same processing as in Example 1 was performed except that the phase of the first set of deep cutting processes and the phase of the second set of deep cutting processes were shifted by 45 °, and the cutting difference was set to 0. . That is, in Comparative Example 1, cutting that did not satisfy the cutting condition (2) was performed. FIG. 12 shows a vibration waveform. The horizontal axis in FIG. 12 indicates the phase (°) of the vibration, and the vertical axis indicates the displacement of the vibration (z 2 coordinate value + cutting difference). The graph L11 shows the vibration waveform of the first set of the deep cutting process, and the graph L12 shows the vibration waveform of the second set of the deep cutting process. The maximum value D (hereinafter, also referred to as “depth variation amount”) D between the graph L11 and the graph L12 is about 25% of the depth setting value (amplitude + cutting difference). A graph L13 in FIG. 13 shows a vibration waveform of the fine concave portion 110. The horizontal axis indicates the phase (°) of the vibration of the fine recess 110, and the vertical axis indicates the amplitude of the fine recess 110. In Examples 1 to 3, the phases of the graphs L11 and L12 match.

比較例1で作製された転写物の表面形状を倍率450倍のマイクロスコープ及び倍率100倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。この結果、微細凹部110に欠陥が発見された。図21は、観察画像の例としてマイクロスコープ画像を示す。図21から明らかな通り、一部の微細凹部110から欠陥Aが発見された。   The surface shape of the transcript produced in Comparative Example 1 was observed with a microscope with a magnification of 450 times and a scanning electron microscope (SEM) with a magnification of 100 times. As a result, a defect was found in the fine concave portion 110. FIG. 21 shows a microscope image as an example of the observation image. As is clear from FIG. 21, a defect A was found in some of the fine concave portions 110.

<5.比較例2>
比較例2では、1セット目の深掘り切削工程と2セット目の深掘り切削工程との位相差を90°とした他は比較例1と同様の処理を行った。比較例2では、深さ変動量Dは深さ設定値の50%となる。比較例2でも欠陥が発見された。
<5. Comparative Example 2>
In Comparative Example 2, the same processing as in Comparative Example 1 was performed, except that the phase difference between the first set of deep digging and the second set of deep digging was set to 90 °. In Comparative Example 2, the depth variation D is 50% of the depth set value. A defect was also found in Comparative Example 2.

<6.比較例3>
比較例3では、1セット目の深掘り切削工程と2セット目の深掘り切削工程との位相差を180°とした他は比較例1と同様の処理を行った。比較例3では、深さ変動量Dは深さ設定値の100%となる。比較例3でも欠陥が発見された。
<6. Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, the same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the phase difference between the first set of deep digging and the second set of deep digging was set to 180 °. In Comparative Example 3, the depth variation D is 100% of the depth set value. A defect was also found in Comparative Example 3.

<7.比較例4>
比較例4では、1セット目の深掘り切削工程と2セット目の深掘り切削工程との位相差を10°とした他は比較例1と同様の処理を行った。比較例4では、深さ変動量Dは深さ設定値の5%となる。比較例4でも欠陥が発見された。
<7. Comparative Example 4>
In Comparative Example 4, the same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the phase difference between the first set of deep drilling and the second set of deep drilling was set to 10 °. In Comparative Example 4, the depth variation D is 5% of the depth set value. A defect was also found in Comparative Example 4.

<8.比較例5>
比較例5では、1セット目の深掘り切削工程と2セット目の深掘り切削工程との位相差を5°とした他は比較例1と同様の処理を行った。比較例5では、深さ変動量Dは深さ設定値の3%となる。比較例5でも欠陥が発見された。
<8. Comparative Example 5>
In Comparative Example 5, the same processing as in Comparative Example 1 was performed, except that the phase difference between the first set of deep digging and the second set of deep digging was set to 5 °. In Comparative Example 5, the depth variation D is 3% of the depth set value. A defect was also found in Comparative Example 5.

<9.比較例6>
比較例6では、切込み差を3μmとした他は比較例1と同様の処理を行った。図14に振動波形を示す。図14の横軸は振動の位相(°)を示し、縦軸は振動の変位(z座標値+切込み差)を示す。グラフL11は1セット目の深掘り切削工程の振動波形を示し、グラフL12は2セット目の深掘り切削工程の振動波形を示す。深さ変動量Dは深さ設定値の25%程度である。図15のグラフL13は微細凹部110の振動波形を示す。横軸は微細凹部110の振動の位相(°)を示し、縦軸は微細凹部110の振幅を示す。比較例6でも欠陥が発見された。
<9. Comparative Example 6>
In Comparative Example 6, the same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the cutting difference was 3 μm. FIG. 14 shows a vibration waveform. The horizontal axis of FIG. 14 shows the vibration of the phase (°), the vertical axis represents the displacement of the vibrating (z 2 coordinates + cut difference). The graph L11 shows the vibration waveform of the first set of the deep cutting process, and the graph L12 shows the vibration waveform of the second set of the deep cutting process. The depth variation D is about 25% of the set depth value. A graph L13 in FIG. 15 shows a vibration waveform of the fine concave portion 110. The horizontal axis indicates the phase (°) of the vibration of the fine recess 110, and the vertical axis indicates the amplitude of the fine recess 110. A defect was also found in Comparative Example 6.

<10.比較例7>
比較例7では、切込み差を3μmとした他は比較例2と同様の処理を行った。深さ変動量Dは深さ設定値の50%程度である。比較例7でも欠陥が発見された。
<10. Comparative Example 7>
In Comparative Example 7, the same processing as in Comparative Example 2 was performed except that the cutting difference was 3 μm. The depth variation D is about 50% of the set depth value. A defect was also found in Comparative Example 7.

<11.比較例8>
比較例8では、切込み差を3μmとした他は比較例3と同様の処理を行った。深さ変動量Dは深さ設定値の100%程度である。比較例8でも欠陥が発見された。図22に観察画像の一例としてSEM画像を示す。SEM画像から明らかな通り、比較例8では欠陥Aが発見された。
<11. Comparative Example 8>
In Comparative Example 8, the same processing as in Comparative Example 3 was performed except that the cut depth was 3 μm. The depth variation D is about 100% of the depth set value. A defect was also found in Comparative Example 8. FIG. 22 shows an SEM image as an example of the observation image. As is clear from the SEM image, the defect A was found in Comparative Example 8.

<12.比較例9>
比較例9では、切込み差を3μmとし、位相差を40°とした他は実施例1と同様の処理を行った。深さ変動量Dは深さ設定値の22%程度である。比較例9でも欠陥が発見された。
<12. Comparative Example 9>
In Comparative Example 9, the same processing as in Example 1 was performed except that the cutting difference was 3 μm and the phase difference was 40 °. The depth variation D is about 22% of the set depth value. A defect was also found in Comparative Example 9.

<13.比較例10>
比較例10では、切込み差を3μmとし、位相差を50°とした他は実施例1と同様の処理を行った。深さ変動量Dは深さ設定値の27%程度である。比較例10でも欠陥が発見された。
<13. Comparative Example 10>
In Comparative Example 10, the same processing as in Example 1 was performed except that the cutting difference was 3 μm and the phase difference was 50 °. The depth variation D is about 27% of the set depth value. A defect was also found in Comparative Example 10.

<14.比較例11>
比較例11では、振幅を3μmとし、切込み差を1.5μmとした他は比較例2と同様の処理を行った。図16に振動波形を示す。図16の横軸は振動の位相(°)を示し、縦軸は振動の変位(z座標値+切込み差)を示す。グラフL11は1セット目の深掘り切削工程の振動波形を示し、グラフL12は2セット目の深掘り切削工程の振動波形を示す。深さ変動量Dは深さ設定値の50%程度である。図17のグラフL13は微細凹部110の振動波形を示す。横軸は微細凹部110の振動の位相(°)を示し、縦軸は微細凹部110の振幅を示す。比較例11でも欠陥が発見された。
<14. Comparative Example 11>
In Comparative Example 11, the same processing as in Comparative Example 2 was performed except that the amplitude was set to 3 μm and the cut depth was set to 1.5 μm. FIG. 16 shows a vibration waveform. The horizontal axis of FIG. 16 indicates the phase (°) of the vibration, and the vertical axis indicates the displacement of the vibration (z 2 coordinate value + cutting difference). The graph L11 shows the vibration waveform of the first set of the deep cutting process, and the graph L12 shows the vibration waveform of the second set of the deep cutting process. The depth variation D is about 50% of the set depth value. A graph L13 in FIG. 17 shows a vibration waveform of the fine concave portion 110. The horizontal axis indicates the phase (°) of the vibration of the fine recess 110, and the vertical axis indicates the amplitude of the fine recess 110. A defect was also found in Comparative Example 11.

<15.比較例12>
比較例12では、振幅を3μmとし、切込み差を1.5μmとした他は比較例3と同様の処理を行った。深さ変動量Dは深さ設定値の100%程度である。比較例12でも欠陥が発見された。
<15. Comparative Example 12>
In Comparative Example 12, the same processing as in Comparative Example 3 was performed except that the amplitude was set to 3 μm and the cut depth was set to 1.5 μm. The depth variation D is about 100% of the depth set value. A defect was also found in Comparative Example 12.

<16.比較例13>
比較例13では、切削パターンを輪切り切削パターンとした他は比較例1と同様の処理を行った。比較例13でも欠陥が発見された。
<16. Comparative Example 13>
In Comparative Example 13, the same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the cutting pattern was a round cutting pattern. A defect was also found in Comparative Example 13.

<17.比較例14>
比較例14では、切削パターンを輪切り切削パターンとした他は比較例2と同様の処理を行った。比較例14でも欠陥が発見された。
<17. Comparative Example 14>
In Comparative Example 14, the same processing as in Comparative Example 2 was performed except that the cutting pattern was a round cutting pattern. A defect was also found in Comparative Example 14.

<18.比較例15>
比較例15では、切削パターンを輪切り切削パターンとした他は比較例3と同様の処理を行った。比較例15でも欠陥が発見された。
<18. Comparative Example 15>
In Comparative Example 15, the same processing as in Comparative Example 3 was performed except that the cutting pattern was a round cutting pattern. A defect was also found in Comparative Example 15.

<19.比較例16>
比較例16では、切削パターンを輪切り切削パターンとした。さらに、深掘り切削工程は行わず、切削条件(1)を満たさない切削を行った。具体的には、上述したケース1において、オーバーラップの長さが110μmとなり、段差が0.6μmとなるように切削を行った。切削の振動波形を図18に示す。図18の横軸はy座標値(°)を示し、縦軸は振動の変位(μm)を示す。グラフL4は始点近傍の振動波形を示し、グラフL5は終点近傍の振動波形を示す。距離D2は段差の深さを示し、距離D3はオーバーラップの長さを示す。比較例16では、始点と終点との境界部分において欠陥が発見された。
<19. Comparative Example 16>
In Comparative Example 16, the cutting pattern was a round cutting pattern. Further, a cutting not satisfying the cutting condition (1) was performed without performing the deep cutting step. Specifically, in case 1 described above, cutting was performed so that the overlap length was 110 μm and the step was 0.6 μm. FIG. 18 shows the vibration waveform of the cutting. The horizontal axis in FIG. 18 indicates the y coordinate value (°), and the vertical axis indicates the displacement (μm) of the vibration. Graph L4 shows a vibration waveform near the start point, and graph L5 shows a vibration waveform near the end point. The distance D2 indicates the depth of the step, and the distance D3 indicates the length of the overlap. In Comparative Example 16, a defect was found at the boundary between the start point and the end point.

<20.実施例4>
オーバーラップの長さを6.2μm、段差を0.003μmとした他は比較例16と同様の処理を行った。この結果、欠陥は発見されなかった。
<20. Example 4>
The same processing as in Comparative Example 16 was performed except that the length of the overlap was 6.2 μm and the step was 0.003 μm. As a result, no defect was found.

<21.比較例17>
比較例17では、切削パターンを輪切り切削パターンとした。さらに、深掘り切削工程は行わず、切削条件(1)を満たさない切削を行った。具体的には、上述したケース2において、平坦部の長さが0.55μmとなるように切削を行った。切削の振動波形を図19に示す。図19の横軸はy座標値(°)を示し、縦軸は振動の変位(μm)を示す。グラフL6は始点近傍の振動波形を示し、グラフL7は終点近傍の振動波形を示す。距離D4は平坦部の長さ(y軸方向の長さ)を示す。比較例17では、始点と終点との境界部分において欠陥が発見された。
<21. Comparative Example 17>
In Comparative Example 17, the cutting pattern was a round cutting pattern. Further, a cutting not satisfying the cutting condition (1) was performed without performing the deep cutting step. Specifically, in case 2 described above, cutting was performed so that the length of the flat portion was 0.55 μm. FIG. 19 shows the vibration waveform of the cutting. The horizontal axis in FIG. 19 indicates the y coordinate value (°), and the vertical axis indicates the displacement (μm) of the vibration. Graph L6 shows a vibration waveform near the start point, and graph L7 shows a vibration waveform near the end point. The distance D4 indicates the length of the flat portion (the length in the y-axis direction). In Comparative Example 17, a defect was found at the boundary between the start point and the end point.

<22.実施例5>
平坦部の長さを0.2μmとした他は比較例17と同様の処理を行った。この結果、欠陥は発見されなかった。
<22. Example 5>
The same processing as in Comparative Example 17 was performed except that the length of the flat portion was set to 0.2 μm. As a result, no defect was found.

<23.実施例6>
切削パターンをスラスト切削パターンとした他は実施例1と同様の試験を行った。なお、実施例6では、切削工具60を、送り軸31の座標に同期させて振動させた。出力される切削工具60のx座標値は、任意波形発生器を用いて生成させた。また、原盤用基材100を回転させずに加工を開始するとともに、送り軸31のエンコーダの1個目のトリガを検出したら、任意波形を発生させて、工具設置部40を駆動させるようにした。この結果、微細凹部110には振動波形が連続して形成されており、欠陥は発見されなかった。
<23. Example 6>
The same test as in Example 1 was performed except that the cutting pattern was a thrust cutting pattern. In Example 6, the cutting tool 60 was vibrated in synchronization with the coordinates of the feed shaft 31. The output x 2 z 2 coordinate values of the cutting tool 60 were generated using an arbitrary waveform generator. In addition, processing is started without rotating the master substrate 100, and when the first trigger of the encoder of the feed shaft 31 is detected, an arbitrary waveform is generated and the tool setting unit 40 is driven. . As a result, a vibration waveform was continuously formed in the fine concave portion 110, and no defect was found.

<24.実施例7>
切削パターンを斜めスラスト切削パターンとした他は実施例6と同様の試験を行った。なお、実施例7の斜めスラスト切削パターンでは、原盤用基材100の軸方向に対する微細凹部110の傾斜角度を15°とした。この結果、微細凹部110には振動波形が連続して形成されており、欠陥は発見されなかった。
<24. Example 7>
The same test as in Example 6 was performed except that the cutting pattern was an oblique thrust cutting pattern. In the oblique thrust cutting pattern of Example 7, the inclination angle of the fine concave portion 110 with respect to the axial direction of the master substrate 100 was set to 15 °. As a result, a vibration waveform was continuously formed in the fine concave portion 110, and no defect was found.

以上の結果を表1、2にまとめて示す。   The above results are summarized in Tables 1 and 2.

切削条件(1)、(2)を満たす実施例では欠陥が発見されなかったのに対し、切削条件(1)、(2)を満たさない比較例1〜17では、欠陥が発見された。   No defect was found in Examples satisfying the cutting conditions (1) and (2), whereas defects were found in Comparative Examples 1 to 17 not satisfying the cutting conditions (1) and (2).

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、上記の実施形態では切削工具60の振動の波形はSin波形となるが、これに限定されず、任意の振動波形であってもよい。例えば、振動の波形は台形波等であってもよい。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is apparent that those skilled in the art to which the present invention pertains can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also belong to the technical scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the vibration waveform of the cutting tool 60 is a Sin waveform, but is not limited thereto, and may be an arbitrary vibration waveform. For example, the waveform of the vibration may be a trapezoidal wave or the like.

また、例えば、上記実施形態では、原盤用基材100を円柱または円筒形状としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、原盤用基材100は平板状であってもよい。この場合、y軸は微細凹部の長さ方向とすればよい。また、切削対称を原盤用基材としたが、他の基材の切削に本実施形態を適用してもよい。   Further, for example, in the above embodiment, the master substrate 100 has a columnar or cylindrical shape, but the present invention is not limited to such an example. For example, the master substrate 100 may be flat. In this case, the y-axis may be set to the length direction of the fine concave portion. Further, although the cutting symmetry is used as the base material for the master, the present embodiment may be applied to the cutting of other base materials.

1 微細加工装置;10 主回転装置;12 従動回転装置;20 切削装置;30 加工ステージ;31 送り軸;40 工具設置部;41 ケース収納用凹部;50 振動部;51 工具収納ケース;52a、53a 工具振動素子;52b、53b 変位測定器;60 切削工具;61 工具本体;62 工具切削部;63 工具先端部;70 制御装置;71 制御演算部;72 制御部;73 増幅部;100 原盤用基材;110 微細凹部;110a 底部;110b 側壁;111 微細凸部;120 原盤;200 転写物;210 転写物用基材;220 微細凹凸層;230 微細凹部;230a 底部;230b 側壁;240 微細凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micromachining device; 10 Main rotation device; 12 Subsequent rotation device; 20 Cutting device; 30 Processing stage; 31 Feed shaft; 40 Tool installation part; 41 Case storage recessed part; 50 Vibration part; 51 Tool storage case; Tool vibrating element; 52b, 53b Displacement measuring device; 60 cutting tool; 61 tool main body; 62 tool cutting section; 63 tool tip; 70 control device; 71 control calculation section; 72 control section; 73 amplification section; Material 110; Fine concave part; 110a Bottom part; 110b Side wall; 111 Fine convex part; 120 Master disk; 200 Transferred matter; 210 Substrate for transferred material; 220 Fine concave and convex layer; 230 Fine concave part; 230a Bottom part;

Claims (8)

工具設置部と、
前記工具設置部に設けられ、基材に微細凹部を形成可能な切削工具と、
前記工具設置部を前記基材に対して相対移動させる駆動部と、
前記工具設置部に設けられ、前記切削工具を前記基材の深さ方向及び面方向のうち少なくとも一方に振動させることが可能な振動部と、
前記工具設置部を前記基材に対して相対移動させ、かつ前記切削工具を振動させながら前記基材を切削する切削工程を複数セット行う制御部と、を備え、
前記制御部は、以下の切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように前記切削工程を行うことを特徴とする、微細加工装置。
切削条件(1):各セットの始点と終点で振動の位相が揃っている。
切削条件(2):各セット間で振動の位相が揃っている。
A tool installation section,
A cutting tool that is provided in the tool installation section and can form a fine concave portion on the base material,
A drive unit that relatively moves the tool installation unit with respect to the base material,
A vibrating unit that is provided in the tool installation unit and that can vibrate the cutting tool in at least one of a depth direction and a surface direction of the base material,
A control unit that performs a plurality of sets of a cutting process of cutting the base material while moving the tool installation unit relative to the base material and vibrating the cutting tool,
The said control part performs the said cutting process so that at least one of the following cutting conditions (1) and (2) is satisfy | filled, The micro-machining apparatus characterized by the above-mentioned.
Cutting condition (1): Vibration phases are aligned at the start point and end point of each set.
Cutting condition (2): Vibration phases are uniform between each set.
前記切削工程は、同一箇所を繰り返し切削し、かつ前セットの切削深さよりも現セットの切削深さを深くする深掘り切削工程を含むことを特徴とする、請求項1記載の微細加工装置。   2. The micromachining apparatus according to claim 1, wherein the cutting step includes a deep digging step of repeatedly cutting the same portion and making a cutting depth of a current set larger than a cutting depth of a previous set. 前記切削工程は、前セットの切削位置に隣接する位置で現セットの切削を行う並列切削工程を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の微細加工装置。   The micromachining apparatus according to claim 1, wherein the cutting step includes a parallel cutting step of cutting the current set at a position adjacent to a cutting position of the previous set. 前記基材は円柱または円筒形状であり、
前記駆動部は、前記基材を前記基材の中心軸を回転軸として回転させる基材駆動部と、前記工具設置部を前記回転軸に平行な方向に移動させる工具移動部とを備え、
前記制御部は、前記基材を回転させ、かつ前記工具設置部を前記回転軸に平行な方向に移動させることで、前記工具設置部を前記基材に対して相対移動させることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の微細加工装置。
The substrate has a cylindrical or cylindrical shape,
The driving unit includes a substrate driving unit that rotates the substrate around a central axis of the substrate as a rotation axis, and a tool moving unit that moves the tool installation unit in a direction parallel to the rotation axis,
The control unit is characterized in that the tool installation unit is moved relative to the base material by rotating the base material and moving the tool installation unit in a direction parallel to the rotation axis. The microfabrication apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4の何れか1項に記載の微細加工装置を用いた微細加工方法であって、
前記切削工具を前記工具設置部に設ける工程と、
前記工具設置部を前記基材に対向する位置に設置する工程と、
前記工具設置部を前記基材に対して相対移動させ、かつ前記切削工具を振動させながら前記基材を切削する切削工程を複数セット行う工程と、を含み、
以下の切削条件(1)、(2)の少なくとも一方が満たされるように前記切削工程が行なわれることを特徴とする、微細加工方法。
切削条件(1):各セットの始点と終点で振動の位相が揃っている。
切削条件(2):各セット間で振動の位相が揃っている。
A fine processing method using the fine processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A step of providing the cutting tool in the tool installation section,
A step of installing the tool installation section at a position facing the base material,
Performing a plurality of sets of cutting steps of cutting the substrate while moving the tool installation portion relative to the substrate, and vibrating the cutting tool,
A micromachining method, wherein the cutting step is performed so that at least one of the following cutting conditions (1) and (2) is satisfied.
Cutting condition (1): Vibration phases are aligned at the start point and end point of each set.
Cutting condition (2): Vibration phases are uniform between each set.
表面に一又は複数の微細凹部が形成された基材を有し、
前記微細凹部の側壁及び底部の少なくとも一方は、以下の振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上を満たす振動波形を有することを特徴とする、転写型。
振動波形条件(1):振動波形が連続している。
振動波形条件(2):振動波形が複数の振動波形の合成波形となっており、かつ、複数の振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(3):前記基材上に複数列の微細凹部が形成されており、隣接する微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(4):前記基材上に複数列の微細凹部が形成されており、2ピッチ毎に微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
Having a substrate on which one or more fine concave portions are formed,
At least one of the side wall and the bottom of the fine recess has a vibration waveform satisfying at least one of the following vibration waveform conditions (1) to (4).
Vibration waveform condition (1): The vibration waveform is continuous.
Vibration waveform condition (2): The vibration waveform is a composite waveform of a plurality of vibration waveforms, and the phases of the plurality of vibration waveforms are aligned.
Vibration waveform condition (3): A plurality of rows of fine concave portions are formed on the base material, and the phases of the vibration waveforms are aligned between adjacent fine concave portions.
Vibration waveform condition (4): A plurality of rows of fine recesses are formed on the base material, and the phase of the vibration waveform is uniform between the fine recesses every two pitches.
前記基材は円柱または円筒形状であることを特徴とする、請求項6記載の転写型。   The transfer die according to claim 6, wherein the substrate has a cylindrical or cylindrical shape. 表面に一又は複数の微細凹部が形成された基材を有し、
前記微細凹部の側壁及び底部の少なくとも一方は、以下の振動波形条件(1)〜(4)の少なくとも1つ以上を満たす振動波形を有することを特徴とする、転写物。
振動波形条件(1):振動波形が連続している。
振動波形条件(2):振動波形が複数の振動波形の合成波形となっており、かつ、複数の振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(3):前記基材上に複数列の微細凹部が形成されており、隣接する微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
振動波形条件(4):前記基材上に複数列の微細凹部が形成されており、2ピッチ毎に微細凹部間で振動波形の位相が揃っている。
Having a substrate on which one or more fine concave portions are formed,
At least one of the side wall and the bottom of the fine recess has a vibration waveform satisfying at least one of the following vibration waveform conditions (1) to (4).
Vibration waveform condition (1): The vibration waveform is continuous.
Vibration waveform condition (2): The vibration waveform is a composite waveform of a plurality of vibration waveforms, and the phases of the plurality of vibration waveforms are aligned.
Vibration waveform condition (3): A plurality of rows of fine concave portions are formed on the base material, and the phases of the vibration waveforms are aligned between adjacent fine concave portions.
Vibration waveform condition (4): A plurality of rows of fine recesses are formed on the base material, and the phase of the vibration waveform is uniform between the fine recesses every two pitches.
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