JP4907638B2 - マイクロナノインプリント工程において使用される均等プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、均等プレス装置（ｕｎｉｆｏｒｍ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）に係り、より特には、マイクロナノ製造工程において使用される均等プレス装置に係る。

図１によれば、マイクロナノ製造工程において使用される従来の均等プレス装置は、インプリントされるべき基板６を支持する支持ユニット１、基板６上に配置されるモールド２、支持ユニット１の上方に配置されるホルダ３、ホルダ３を垂直方向に動かす駆動ユニット４、及びホルダ３内において保持される均等プレス部材５を有する。支持ユニット１は、基板６を加熱又は冷却するよう作動可能である。均等プレス部材５は、高温及び高圧に耐え得る材料を有して作られる弾性フィルム５０１、及び弾性フィルム５０１内において充填される流体５０２を有する。

駆動ユニット４がホルダ３を下方向に動かすよう作動され、モールド２に対して均等プレス部材５をプレスする際、均等プレス部材５は、基板６上でナノインプリント作業を行なうようモールド２に対して均等圧力を加える。

しかしながら、上述された従来の均等プレス装置は、以下の不利点を有する：
（１） 弾性フィルム５０１は、高温及び高圧に耐え得る材料で作られることが要求される。かかる材料は高価であり、均等プレス装置の製造コストを増大させる。
（２） 高温及び高圧状態下での均等プレス部材５の使用により、弾性フィルム５０１の耐用年数が短い。
（３） 駆動ユニット４は、典型的には油圧又は空気圧シリンダとして構成される。かかるシリンダは、限られた圧力のみをモールド２に対して適用し得る。故に、基板６が薄い金属板である際、基板６に対してモールド２をプレスするよう加えられる圧力は、基板６上において完全なインプリントを与えるには不十分であり得る。

本発明は、基板上における完全なインプリントに対して要求される十分な圧力を与えることができ且つ低コストで作られ得る、マイクロナノ製造工程において使用される耐久性のある均等プレス装置を与える、ことを目的とする。

したがって、本発明の均等プレス装置は、上方及び下方プレスユニット、及びモールドを有する。下方プレスユニットは、支持容器、該容器における上方向に開放する収容空間内で受けられる均圧液体（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ）、及びピストン部材を有する加圧機器（ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇ ｅｑｕｉｐｅｍｅｎｔ）を有する。該ピストン部材は、収容空間へと延在し、容器の環状上部表面上に配置される基板に向かって軸方向において均圧液体を上方向に押し上げるよう作動可能である。上方プレスユニットは、モールドと基板との間における接触を可能とするよう可動である。その後、ピストン部材は、基板をモールドに対してプレスするよう動かされる。

従来の均等プレス装置の概略的部分断面図である。 本発明に従ったマイクロナノ製造工程において使用される均等プレス装置の第１の望ましい実施例の概略的部分断面図である。 図２と同様の図であるが、均圧液体がどのようにピストン部材によって基板に対してプレスされるかを図示する。 図３と同様の図であるが、ナノインプリント作業が基板上で行なわれた後に凹状表面がどのように基板上に形成されるかを図示する。 本発明に従ったマイクロナノ製造工程において使用される均等プレス装置の第２の望ましい実施例の概略的部分断面図である。

本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、以下における図面を参照した本発明の望ましい実施例の詳細な説明において明らかとなる。

本発明が望ましい実施例と合わせてより詳細に説明される前に、同様の要素及び構造は、本願を通して同様の参照符号によって示される、ことが留意されるべきである。

図２，３，及び４を参照すると、本発明に従った均等プレス装置の第１の望ましい実施例は、対向する上部表面及び下部表面１１０，１２０を有する基盤１００上においてマイクロナノ製造工程を実行するよう使用される。均等プレス装置は、下方プレスユニット１０、上方プレスユニット２０、及びモールド３０を有する。

下方プレスユニット１０は、支持容器１１、均圧液体１２、密封部材１３、及び加圧機器１４を有する。

支持容器１１は、上方向に開放する収容空間１１１、収容空間１１１の上方端部を画定し且つ基板１００の下部表面１２０に対して終端する環状上部表面１１２、上部表面１１２の下方に配置される環状取付け表面１１３、及び、上部表面１１２の内周と取付け表面１１３の外周との間で接続される円筒形の肩部表面１１４を有する。収容空間１１１の上方端部は、基板１００によって密封される。収容空間１１１は、円形の断面、基板１００に隣接する大口径部１１５、及び加圧機器１４に近接し且つ大口径部１１５の直径より小さい直径を有する小口径部１１６を有する。大口径部１１５は、基板１００と小口径部１１６との間において配置される。

均圧液体１２は、支持容器１１における収容空間１１１内で受けられる。

密封部材１３は、環状取付け表面１１３と基板１００の下部表面１２０との間においてクランプされ、また、環状取付け表面１１３上に配置され且つ肩部表面１１４と接触する金属密封リング、及び環状取付け表面１１３上に配置されるゴム密封リング１３２を有する。金属密封リング１３１は、その内周に沿って内方向に開放する環状溝１３３を有する。ゴム密封リング１３２は、金属密封リング１３１において溝１３３と係合する。この実施例において、金属密封リング１３１は、銅とベリリウムとの合金等である銅合金を有して作られる。

加圧機器１４は、シリンダ１４１、収容空間１１１の小口径部１１６へと延在するピストン部材１４２、及びシリンダ１４１内で受けられる圧縮液体１４３を有する。ピストン部材１４２は、軸方向（Ｘ）に沿ってシリンダ１４１及び支持容器１１に対して可動である。ピストン部材１４２は、シリンダ１４１において可動に配置される大口径ヘッド１４４、小口径部１１６において可動に配置され且つ大口径ピストンヘッド１４４の直径より小さい直径を有する小口径ピストンヘッド１４５、及び、大口径ピストンヘッド及び小口径ピストンヘッド１４４，１４５を固定的に相互接続し且つ軸方向（Ｘ）に沿って延在する接続部１４６を有する。この実施例において、加圧機器１４は、油圧ポンプ等である圧力源（図示せず）に対して接続される。圧力源は、大口径ピストンヘッド１４４を動かすために圧縮液体１４３を駆動するよう操作可能であり、小口径ピストンヘッド１４５は、軸方向（Ｘ）に沿って動かされ、それによって均圧液体１２を圧迫する。

モールド３０は、基板１００の上部表面１１０上に配置され、基板１００の上部表面１１０に面する形成表面３１を有する。

上部プレスユニット２０は、下方プレスユニット１０のすぐ上方に配置され、モールド３０に接触するよう軸方向（Ｘ）に沿って支持容器１１に対して可動である。上方プレスユニット２０は、既知の方途においてモールド３０及び基板１００を加熱又は冷却することができる。

上方プレスユニット２０がモールド３０に接触するようになる際、上方プレスユニット２０は停止され、また、圧力源は、図３に示される通り、自動制御下で均圧液体１２に対して小口径ピストンロッド１４５を動かし且つプレスするよう作動される。したがって、均等上方向圧力は、モールド３０の形成表面３１に対して基板１００の上部表面１１０をプレスするよう適用される。結果として、凹状形状は、図４に示される通り、基板１００の上部表面１１０上に形成される。

上述によれば、本発明の均等プレス装置は、以下の利点を有する：
（１）均圧液体１２は、上述された先行技術において利用されるフィルムの代りに、基板１００に接触し且つ基板１００対して直接プレスするよう使用される。故に、本発明の均等プレス装置は、より耐久性があり且つ安価である。
（２）大口径ピストンヘッド１４４の断面積が小口径ピストンヘッド１４５の断面積より大きいため、小口径ヘッド１４５によって生成される均圧液体１２に対する押付け力は、圧縮液体１４５によって大口径ピストンヘッド１４５に対して適用されるものの数倍である。したがって、圧力源に対して求められる出力は、大幅に低減され得る。言い換えれば、たとえ基板１００が金属薄板であるとしても、本発明の均等プレス装置は、基板１００の上部表面１１０上において完全なインプリント作業を行なうよう十分な圧力を与え得る。

あるいは、モールド３０は、上方プレスユニット２０の下部表面に対して固定的に取り付けられ得る。かかる代替的な構造を有して、自動制御下において、上方プレスユニット２０の下方向運動中、モールド３０が基板１００に接触する際、上方プレスユニット２０は停止される。

図５は、構造上は第１の望ましい実施例に類似する本発明に従った均等プレス装置の第２の望ましい実施例を示す。第１の望ましい実施例とは対照的に、シリンダ１４１は、支持容器１１に接触し且つそれに対して固定的に取り付けられ、肩部表面１１４は、裁頭円錐形であり、金属密封リング１３１は、肩部表面１１４上に配置される。この実施例において、肩部表面１１４は、環状上部表面１１２の内周から取付け表面１１３の外周まで内方向及び下方向に延在する。金属密封リング１３１は、ゴム密封リング１３２と接触する環状内周表面１３４を有する。

１ 支持ユニット
２ モールド
３ ホルダ
４ 駆動ユニット
５ 均等プレス部材
６ 基板
１０ 下方加圧ユニット
１１ 支持容器
１２ 均圧液体
１３ 密封部材
１４ 加圧機器
３１ 成形表面
１００ 基板
１１０ 上部表面
１１１ 収容空間
１１２ 環状上部表面
１１３ 環状取付け表面
１１４ 肩部表面
１１５ 大口径ピストン
１１６ 小口径ピストン
１２０ 下部表面
１３１ 金属密封リング
１３２ ゴム密封リング
１３３ 溝
１３４ 環状内周表面
１４１ シリンダ
１４２ ピストン部材
１４３ 圧縮液体
１４４ 大口径ピストンヘッド
１４５ 小口径ピストンヘッド
１４６ 接続部
５０１ 弾性フィルム
５０２ 流体
Ｘ 軸方向

Claims (6)

1. 対向する上部表面と下部表面とを有する基板上においてナノインプリント作業を行なうよう適合される均等プレス装置であって、
   支持容器、均圧液体、及び加圧機器を有する、下方プレスユニットと、
   該下方プレスユニットのすぐ上方に配置され、該下方プレスユニットの前記支持容器に対して可動である、上方プレスユニットと、
   前記基板の前記上部表面上に配置されるよう適合され、前記基板の前記上部表面が前記下方プレスユニットによってプレスされるよう適合される成形表面を有する、モールドと、
   によって特徴付けられ、
   前記支持容器は、上方向に開放する収容空間と、該収容空間の上方端部を画定し、且つ該収容空間の上方端部が前記基板によって密封されるよう前記基板の前記下部表面に対して終端するよう適合される環状上部表面と、を有し、
   前記均圧液体は、前記支持容器における前記収容空間内において受けられ、
   前記加圧機器は、ピストン部材を有し、該ピストン部材は、前記支持容器における前記収容空間へと延在し且つ前記均圧液体を軸方向において上向きに押すよう作動可能である、
   均等プレス装置。
2. 前記支持容器は更に、前記環状上部表面の下方に配置される環状取付け表面と、前記環状上部表面の内周と前記環状取付け表面の外周との間において接続される円筒形肩部表面と、を有し、
   前記下方プレスユニットは更に、前記環状取付け表面上に配置される密封部材を有し、
   該密封部材は、前記環状取付け表面上に配置され且つ前記肩部表面に接触する金属密封リングと、前記環状取付け表面上に配置されるゴム密封リングと、を有し、
   前記金属密封リングは、その内周に沿って内方向に開放する環状溝を有し、前記ゴム密封リングは、前記金属密封リングにおける前記溝に係合する、
   請求項１記載の均等プレス装置。
3. 前記支持容器は更に、前記環状上部表面の下方に配置される環状取付け表面と、環状上部表面の内周から前記環状取付け表面の外周に対して内方向及び下方向に延在する裁頭円錐形の肩部表面と、を有し、
   前記下方プレスユニットは更に、密封部材を有し、
   該密封部材は、前記肩部表面上に配置される金属密封リングと、前記環状取付け表面上に配置されるゴム密封リングと、を有し、
   前記金属密封リングは、前記ゴム密封リングと接触する環状内周表面を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の均等プレス装置。
4. 前記支持容器における前記収容空間は、円形の断面と、小口径部と、該小口径部の直径より大きな直径を有し、且つ前記基板と前記小口径部との間において位置決めされるよう適合される大口径部と、を有し、
   前記加圧機器の前記ピストン部材は、前記収容空間の前記小口径部へと延在する、
   ことを特徴とする請求項１記載の均等プレス装置。
5. 前記加圧機器は更に、シリンダと、該シリンダ内において受けられる圧縮液体とを有し、
   前記ピストン部材は、前記軸方向において前記シリンダに対して可動であり、且つ前記シリンダにおいて可動に配置される大口径ピストンヘッドと、前記収容空間の前記小口径部において可動に配置され、且つ前記大口径ピストンヘッドの直径より小さい直径を有する小口径ピストンヘッドと、を有する、
   ことを更に特徴とする請求項４記載の均等プレス装置。
6. 前記ピストン部材は更に、前記大口径ピストンヘッド及び前記小口径ピストンヘッドを固定的に相互接続する接続部を有する、
   ことを更に特徴とする請求項５記載の均等プレス装置。

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