JP5009691B2 - 測定装置、成型装置、転写装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定装置、成型装置、転写装置および測定方法に係り、特に、１つの面に対する他の１つの面の傾きを測定するものに関する。

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

転写装置を用いて上述した転写をするに際して、型を被成型品に押圧するときに両者の表面（微細な転写パターンが形成されている型の平面状の部位と被成型品の平面状の部位）が密接かつ均一に接触し、精密な型の形状（微細な転写パターン）が被成型品に転写されるように、型の姿勢（被成型品に対する型の姿勢）を微調整する制御を行う必要がある。

このような微調整を行う際に用いられる方法として、押圧（型による被成型品の押圧）時の圧力分布データを参照する方法がいくつか存在する。これらの方法のうちでよく用いられる方法として、型を感圧紙に所定の圧力で押し付けて、色が変化した感圧紙の色合いの分布状況を目視し、この目視の結果に基づきオペレータが手動で型の姿勢を調節する方法がある。

感圧紙は圧力に応じた色合いのデータを表示するので（受けた圧力値に応じ色合いが変化するので）、この色合いの分布状況から、型がどちらの方向に傾いているのかをオペレータが判断することができ、型の姿勢を調整することができるのである。
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ところで、前述した従来の型の姿勢の調節方法（マニュアル方式の調節方法）では、人（オペレータ）の目視データに依存しながらカットアンドトライ的に何度か試行錯誤し、型の姿勢を調節することになる。

このようなカットアンドトライ的な調整方法は、研究装置では採用することができるとしても、実際の製品や半製品の生産装置（生産ライン）では採用することが困難である。実際の生産ラインでは、生産効率を上げることが重要であり、また、オペレータが変わった場合に、調節のバラツキが発生し（型の姿勢を正確に調節することができない事態が発生し）、製品等の品質にバラツキが発生する場合があるからである。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、感圧紙等のテスト部材を用いることにより、型の姿勢を従来よりも正確にしかも効率よく測定することができる測定装置、成型装置、転写装置および測定方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第１の部材の平面に対する第２の部材の平面の傾きを測定する測定装置において、薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材であって前記各部材の各平面で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材の平面に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出手段を有し、前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を備え、前記算出手段は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、この分類されたクラスに属する各小領域における重心の位置を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める手段であり、また、前記算出手段は、前記第１の記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める手段である測定装置である。

請求項２に記載の発明は、第１の部材の平面をこの第１の平面に対向している第２の部材の平面で直接的にまたは各平面の間に板状の物体を挟み込んで間接的に押圧する構成を備えた成型装置において、薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記各部材同士がお互いに離反しているときに前記各部材の間に挿入するテスト部材設置手段と、前記各部材の各平面で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出手段とを有する成型装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の成型装置において、前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を備え、前記算出手段は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める手段であり、また、前記算出手段は、前記記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める手段である成型装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の成型装置において、前記各部材の各平面で前記テスト部材を挟み込む場合、前記テスト部材と前記平面との間に板状の弾性体を挿入する弾性体挿入手段を有する成型装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の成型装置において、前記算出手段の算出結果に応じて、前記第２の部材に対する前記第１の部材の姿勢を修正する姿勢修正手段を有する成型装置である。

請求項６に記載の発明は、被成型品を保持する平面を備えた被成型品保持体と、前記被成型品保持体に対して接近もしくは離反する方向で前記被成型品保持体に対して相対的に移動すると共に、微細な転写パターンが形成されている型を保持する平面を備えた型保持体と、前記型保持体を前記被成型品保持体に対して相対的に移動するための駆動手段と、薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記被成型品保持体と前記型保持体との間に挿入し、また、前記被成型品保持体と前記型保持体との間から抜き取るテスト部材設置手段と、前記被成型品保持体の平面と前記型保持体の平面とで押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記被成型品保持体の平面に対する前記型保持体の平面の傾きを算出する算出手段とを有する転写装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の転写装置おいて、前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を備え、前記算出手段は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める手段であり、また、前記算出手段は、前記記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める手段である転写装置である。

請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の転写装置において、前記テスト部材設置手段で前記各部材の各平面で前記テスト部材を挟み込む場合、板状の弾性体を前記テスト部材と前記平面との間に挿入する弾性体挿入手段を有する転写装置である。

請求項９に記載の発明は、第１の部材の平面に対する第２の部材の平面の傾きを測定する測定方法において、薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記各部材同士がお互いに離反しているときに前記各部材の間に挿入する挿入段階と、前記挿入段階で前記テスト部材を挿入した後に、前記各部材の各平面により前記テスト部材を所定の圧力で押圧する押圧段階と、前記押圧段階で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材の平面に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出段階とを有する測定方法である。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の測定方法において、前記算出段階は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める段階であり、また、前記算出段階は、前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める段階である測定方法である。

請求項１１に記載の発明は、請求項９または請求項１０に記載の測定方法において、前記挿入段階は、前記各部材の間に前記テスト部材を挿入するときに、板状の弾性体を前記テスト部材と前記各平面との間に挿入する段階であり、前記押圧段階は、前記各部材の各平面により前記テスト部材と前記弾性体とを所定の圧力で押圧する段階である測定方法である。

本発明によれば、感圧紙等のテスト部材を用いることにより、型の姿勢を従来よりも正確にしかも効率よく測定することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る転写装置１の概略構成を示す正面図である。

なお、本件明細書においては、説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であって前記Ｘ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。

転写装置（ナノインプリント装置）１は、従来の転写装置と同様に、型Ｍの表面に形成された微細なパターン（たとえば凹凸パターン）を被成型品Ｗの表面に転写する装置であり、ベースフレーム３と、型Ｍを保持すると共にベースフレーム３に移動自在に設けられた型保持体５と、被成型品Ｗを保持する被成型品保持体７とを備えて構成されている。型保持体５を移動する駆動手段の例であるアクチュエータ（たとえば、サーボモータ）９の回転出力軸が回転することによって、ボールネジ１１のナットが軸ＣＬ１を中心にして回転し、ボールネジ１１のネジ軸が型保持体５と共に被成型品保持体７に対して接近・離反する方向（Ｚ軸方向）に移動するようになっている。

また、転写装置１には、型保持体５と被成型品保持体７との間の距離を計測する計測手段が設けられている。具体的には、サーボモータ９にロータリエンコーダ１３が設けられており、ボールネジ１１のナット（サーボモータ９の回転出力軸）の回転角度を検出し、型保持体５の位置を計測することができるようになっている。さらに、転写装置１には、型保持体５（型Ｍ）で被成型品保持体７（被成型品Ｗ）を押圧する押圧力を測定するためのロードセル（図示せず）のごとき押圧力検出手段が設けられている。

そして、制御装置２の制御の下、ロータリエンコーダ１３や前記ロードセルの検出結果によってフィードバック制御を行いつつ、型保持体５を適宜下方に移動し型Ｍを被成型品Ｗに適宜の圧力で接触させた後、たとえば、ＵＶインプリント法の場合にあっては、図示しない紫外線発生装置が生成した紫外線（ＵＶ光）を矢印で示すように被成型品Ｗに照射し、転写を行っている。

なお、型保持体５は、たとえばリニアガイドベアリング（図示せず）を介してベースフレーム３にＺ軸方向で移動自在に設けられている。ボールネジ１１のナットは、ベアリング１５を介してベースフレーム３に回転自在に設けられており、ボールネジ１１のナットは、サーボモータ９の回転出力軸にカップリング等を介して一体的に接続されている。また、ボールネジ１１のネジ軸は、ボールネジ１１のナットに係合していると共に、下端が型保持体５に一体的に設けられている。

なお、被成型品保持体７は、ベースフレーム３に一体的に設けられているが、被成型品保持体７が制御装置２の制御の下、サーボモータ等のアクチュエータによってＸ軸方向やＹ軸方向に適宜移動位置決め自在な構成であってもよい。

ここで、被成型品Ｗや型Ｍについて詳しく説明する。

転写がなされた被成型品Ｗは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭや液晶表示装置のバックライトの導光板等として使用されるものである。また、被成型品Ｗは、たとえば円形状や矩形状な平板状に形成されており、また、たとえばポリカーボネイト等の樹脂で構成され所定の厚さを備えた基材と、この基材の厚さ方向の一方の面に設けられた被成型層とで構成されている。被成型層としては、たとえば、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）または熱硬化性樹脂等が考えられる。

型Ｍは、たとえば、石英ガラスで円形状や矩形状な平板状に構成されており、厚さ方向の一方の面（平面状の面）には、微細な転写パターンが形成されている。より詳しくは、型Ｍの下面（型Ｍを転写装置１に設置したときの下面）側には複数の微細な凹凸部が形成されている。なお、転写パターンの深さ（凸部に対する凹部の深さ）は、型Ｍの種類によって異なるが、数１０ｎｍ（ナノメートル）〜数１０μｍ（マイクロメートル）になっている。

型保持体５の下部には、ほぼ水平な平面が形成されており、この平面に型Ｍが一体的に取り付けられるように（保持されるように）なっている。また、被成型品保持体７の上部にも、ほぼ水平な平面が形成されており、この平面に被成型品Ｗが一体的に取り付けられるようになっている。そして、型Ｍの下面（微細な転写パターンが形成されほぼ水平方向に展開している面）と、被成型品Ｗの上面（被成型層が形成されほぼ水平方向で型Ｍの下面とほぼ平行に展開している基材の上面）とが互いに対向するようになっている。

また、転写装置１には、テスト部材ＴＰ（図３等参照）を設置するためのテスト部材設置手段１６と、被成型品保持体７の平面（上面）に対する型保持体５の平面（下面）の僅かな傾きを算出する算出手段１７とが設けられている。

テスト部材ＴＰは、薄い板状に形成されており、厚さ方向で挟み込まれて厚さ方向の圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するものである。たとえば、圧力を受けていない場合は白色であり、圧力が大きくなるにしたがってピンクから赤というように色の濃淡が変化する感圧紙のごとき部材である。

なお、色の濃淡だけでなく、圧力の大きさに応じて色調が変化するような部材であってもよい。すなわち、たとえば、圧力を受けていない状態から圧力が大きくなるにしたがって、白色、水色、青色、緑色、黄色、橙色、赤色の順に中間色を含んで連続的に色が変化するような部材であってもよい。

テスト部材設置手段１６によって、被成型品保持体７と型保持体５とがお互いに離反しているときに、テスト部材ＴＰを、被成型品保持体７と型保持体５との間に挿入し、また、被成型品保持体７と型保持体５との間から抜き取ることができるようになっている。具体的には、ロボット（たとえば制御装置２の制御の下で稼動するロボット）によって、テスト部材ＴＰを挿入しまたは抜き取ることができるようになっている。なお、テスト部材設置手段１６を設けることなく、オペレータが手動によりテスト部材ＴＰを挿入しまたは抜き取るようにしてもよい。

また、算出手段１７によって、テスト部材ＴＰの色合いを画像処理し、被成型品保持体７の平面に対する型保持体５の平面の僅かな傾きを算出することができるようになっている。なお、テスト部材ＴＰは、テスト部材設置手段１６で被成型品保持体７と型保持体５との間に挿入され被成型品保持体７の平面と型保持体５の平面で押圧されて色合いが変化したものである。

また、転写装置１には、算出手段１７の算出結果に応じ、被成型品保持体７の平面に対して型保持体５の平面が平行になるように、被成型品保持体７に対する型保持体５の姿勢を修正する姿勢修正手段１９が設けられている。

ここで、図２（図１におけるＩＩ部の拡大図）を用い、姿勢修正手段１９について例を掲げて説明をする。

型保持体５は、上部型保持体２１と下部型保持体２３とを備えて構成されており、下部型保持体２３は、半径がＲ１の凸状の球面状の面を上部に備えており、上部型保持体２１は、半径がＲ１の凹状の球面状の面を下部に備えている。

そして、凹状の球面状の面と凸状の球面状の面とがお互いにたとえば滑り対隅をなして係合していることにより、上部型保持体２１に対して下部型保持体２３の姿勢（Ｘ軸まわりにおける下部型保持体２３の僅かな回動角度、Ｙ軸まわりにおける下部型保持体２３の僅かな回動角度）が変化するようになっている。なお、凹状凸状の球面状の面の中心Ｏは、下部型保持体２３の平面状の下面の中心とほぼ一致している。

また、圧電素子を用いたアクチュエータ２５によって、上部型保持体２１に対する下部型保持体２３の姿勢を調整することができるようになっている。アクチュエータ２５の本体部２７は、上部型保持体２１に一体的に設けられており、アクチュエータ２５の出力軸２９の先端部は、下部型保持体２３に一体的に設けられている。アクチュエータ２５の出力軸２９は、図２で示した矢印ＡＲ１の方向に伸縮自在になっている。なお、矢印ＡＲ１の方向は、中心Ｏを中心とした半径Ｒ２（前記半径Ｒ１よりも僅かに小さい半径）の円（球）の接線方向とほぼ一致している。

また、図２ではアクチュエータ２５は１つしか描かれていないが、実際には３つのアクチュエータ２５が設けられており、各アクチュエータ２５は、前記軸ＣＬ１とほぼ一致している軸ＣＬ２を中心にした円（ＸＹ平面に描かれる円）の円周を３等配する位置に設けられている。

なお、圧電素子を用いたアクチュエータ２５に代えて、静電アクチュエータやマイクロモータ等の精密な駆動が可能なアクチュエータを採用してもよい。

また、図３（テスト部材ＴＰを押圧する態様を示す図）に示すように、制御装置２は、被成型品Ｗを保持していない被成型品保持体７の上面と、型Ｍを保持していない型保持体５の下面とがお互いに離れているときに、テスト部材設置手段１６により被成型品保持体７と型保持体５との間にテスト部材ＴＰを挿入し（図３（ａ）参照）、この挿入後に、サーボモータ９により型保持体５を被成型品保持体７に近づけて所定の圧力でテスト部材ＴＰを挟み込んで、型保持体５の平面（下面）と被成型品保持体７の平面（上面）とでテスト部材ＴＰを押圧するようになっている（図３（ｂ）参照）。

なお、図３（ａ）、(ｂ)では、型保持体５と被成型品保持体７とで、テスト部材ＴＰを直接挟み込んでいるが、型保持体５に型Ｍを設置した態様、または、被成型品保持体７に被成型品Ｗ（被成型層が設けられていないことが望ましい）を設置した態様、または、型保持体５に型Ｍを設置しかつ被成型品保持体７に被成型品Ｗを設置した態様で、テスト部材ＴＰを挟み込んでもよい。

また、制御装置２は、前記押圧後（図３（ｂ）参照）に、サーボモータ９により型保持体５を被成型品保持体７から離して押圧されたテスト部材ＴＰをテスト部材設置手段１６により被成型品保持体７と型保持体５との間から抜き取るようになっている（図３（ｃ）参照）。

この抜き取ったテスト部材ＴＰを用いて、算出手段１７で被成型品保持体７の平面に対する型保持体５の平面の傾きを算出し、この算出結果に応じ、制御装置２の制御の下、姿勢修正手段１９で被成型品保持体７の上面に対して型保持体５の下面が平行にすべく、被成型品保持体７に対する型保持体５の姿勢を修正するようになっている。

なお、転写装置１では、型保持体５が移動するが、型保持体５に代えてまたは加えて、被成型品保持体７が移動してもよい。すなわち、被成型品保持体７に対して型保持体５が相対的に移動する構成になっていればよい。

ここで、算出手段１７について詳しく説明する。

算出手段（算出装置）１７は、たとえば、画像処理装置３１に設けられており、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いをたとえば量子化して複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾斜方向を求めるようになっている。

また、算出手段１７は、記憶手段（図示せず）を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の交差角度を求めるようになっている。前述した傾斜方向と前述した交差角度とが明らかになれば、被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾きが明らかになる。

前記記憶手段は、前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶装置であり、たとえば、図１に示す画像処理装置３１に設けられている。また、前記記憶手段は、量子化された色合いのクラスに対応する圧力の大きさを、各クラス毎に記憶しているものである。たとえば、色合いを、「白色」、「薄いピンク色」、「ピンク色」・・・というようなクラスに分類した際、白色に対応する圧力が、「０」ＭＰａであり、薄いピンク色に対応する圧力がたとえば「０．１」ＭＰａであり、ピンク色に対応する圧力がたとえば「０．２」ＭＰａであるというようにして記憶している。

算出手段１７についてさらに詳しく説明する。なお、この説明においては、テスト部材ＴＰの変色領域（押圧領域）の形態が円形状であるものとして説明するが、変色領域は矩形状等他の形状であってもよい。

図４は、テスト部材ＴＰにおける実際の変色の形態を示す図であり、図５は、図４に示すものを小領域に分割してクラス分けした状態を示す図であり、図６は、前述した第１の回帰直線Ｇ１を示す図であり、図７は、前述した第２の回帰直線Ｇ２を示す図である。

たとえば、テスト部材設置手段１６によって、テスト部材ＴＰが画像処理装置３１のスキャナ（カメラでもよい）に設置されるようになっている。この設置に際しては、第１の回帰直線Ｇ１から被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾斜方向を求める必要があるので、前記変色領域の姿勢（Ｚ軸回りの回動位置）をはっきりしておく必要がある。すなわち、前記変色領域がＺ軸を中心にして回動しないようにする等、前記変色領域が形成されたテスト部材ＴＰを単に平行移動して前記スキャナ設置する必要がある。

なお、テスト部材設置手段１６に代えて、別途設けた装置を用いて前述した設置を行ってもよいし、オペレータが手動で前述した設置を行ってもよい。

前述した設置を行った後に、図４に示す円形の変色領域が、スキャナによって画像処理装置３１に読み込まれるようになっている。

そして、画像処理装置３１は、読み込まれた画像データを、図５（ｘｙ平面）に示すように、多数の小さい矩形な領域に分割するようになっている。なお、図５から理解できるように分割された各小領域はお互いに隣接している。また、ｘｙ平面の原点は、テスト部材ＴＰの円形の変色領域のたとえば左上に存在しており、ｘ軸は、円形の変色領域の上端に接触しており、ｙ軸は、円形の変色領域の左端に接触している。

続いて、分割された各小領域を、色合いに応じて１０クラス程度のクラス分けするようになっている。なお、図５では、Ｃ１〜Ｃ６の６クラスにクラス分けされている。次に、各クラスの重心Ｐ１〜Ｐ６の位置（ｘ座標値、ｙ座標値）を求めるようになっている。

これらの求められた各重心Ｐ１〜Ｐ６の位置（ｘ座標値、ｙ座標値）からｘｙ平面上に存在する第１の回帰直線Ｇ１を求める。この第１の回帰直線Ｇ１はｙ＝ａｘ＋ｂという直線式（図６では、ｙ＝０．５９ｘ＋６．９７５）で表すことができる。この第１の回帰直線Ｇ１とｘｙ平面のｘ軸（ｙ軸でもよい）との交差角度ζ（図６では、３０．５４°になっている。）を求めることによって、被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾斜方向が求まるようになっている。すなわち、交差角度ζが、被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾斜方向になる。

被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾斜方向は、型保持体５の下面上に存在する直線であって被成型品保持体７の上面に平行な直線と直交する方向に延びている直線の延伸方向（Ｚ軸方向から見たときに得られる延伸方向）である。

ところで、第１の回帰直線Ｇ１は、通常は、前記円形の変色領域の中心もしくはこの近傍を通過するのであるが、なんらかの要因で、第１の回帰直線Ｇ１が前記円形の変色領域の中心から大きく（所定の値以上）離れてしまう場合がある。このように大きく離れたときには、エラーが発生したものとして処理し、別のテスト部材ＴＰを用いて算出手段１７等を用いた再度の測定を行うようにしてもよい。

また、第１の回帰直線Ｇ１をｕ軸とし、ｘ軸とｙ軸とに直交して図５の原点から延びている軸をｚ軸とする。そして、前記記憶手段を用いて求められた各重心Ｐ１〜Ｐ６の圧力値を求め、これらの圧力値を示す各点Ｑ１〜Ｑ６を、図７に示すように、ｕ軸とｚ軸とによって規定される平面状に配置するようになっている。これらの配置された各点（圧力値を示す各点）Ｑ１〜Ｑ６は、ｕ座標値とｚ座標値とを備えている。圧力値を示す各点Ｑ１〜Ｑ６のｕ軸座標値は、前記原点からの距離（ｕ軸方向における距離）を示し、圧力値を示す各点Ｑ１〜Ｑ６のｚ軸座標値は、圧力値を示している。なお、より精確には、たとえば、点Ｑ３におけるｕ軸座標値は、図６に示す点Ｐ３を通り回帰直線Ｇ１に対して垂直な直線と、回帰直線Ｇ１との交点における値であり、点Ｑ１等の他の点のｕ軸座標値も同様である。

そして、ｕ軸とｚ軸とによって規定される平面状に配置された各点Ｑ１〜Ｑ６を用いて第２の回帰直線Ｇ２を求めるようになっている。この第２の回帰直線Ｇ２はｚ＝ｃｕ＋ｄという直線式で表すことができる。この第２の回帰直線Ｇ２と前述したｘｙ平面との交差角度φを求め、この交差角度φに対して所定の係数（予め実験して求められた係数）ｋを乗じることによって、被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の交差角度εを求めることができるようになっている。

なお、型保持体５による押圧力が若干変化しても、前記交差角度φはほとんど変化せず、図７に示す第２の回帰直線Ｇ２が平行移動するだけである。

姿勢修正手段１９による修正は、たとえば、１つ目のアクチュエータ２５の変位補正指令値をδ１（たとえばδ１＝εＲ２ｓｉｎζ）とし、２つ目のアクチュエータ２５の変位補正指令値をδ２（たとえばδ２＝εＲ２ｓｉｎ（ζ＋２π／３））とし、３つ目のアクチュエータ２５の変位補正指令値をδ３（たとえばδ３＝εＲ２ｓｉｎ（ζ−２π／３））として行われるようになっている。

次に、被成型品保持体７に対する型保持体５の姿勢を調整する際の動作を図８に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、被成型品Ｗを保持していない被成型品保持体７の上面と、型Ｍを保持していない型保持体５の下面とがお互いに離れているときに、被成型品保持体７と型保持体５との間にテスト部材ＴＰを挿入する。この挿入後に、型保持体５を被成型品保持体７に近づけて所定の圧力で所定の時間テスト部材ＴＰを挟み込んで型保持体５の平面と被成型品保持体７の平面とでテスト部材ＴＰを押圧する。この押圧後に、型保持体５を被成型品保持体７から離して押圧されたテスト部材ＴＰを抜き取り、この抜き取ったテスト部材ＴＰの変色領域を、画像処理装置３１のスキャナで２次元の配列データとして読み込む（Ｓ１）。

続いて、配列データ（小領域に分割された各色合いデータ）を濃度別にクラス分けし（Ｓ３）、各クラス分けしたもの毎に重心Ｐ１、Ｐ２・・・を求め（Ｓ５）、この求めた重心から第１の回帰直線Ｇ１を求めて、被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の傾斜方向を求める（Ｓ７）。

続いて、第１の回帰直線Ｇ１上の重心位置に対応した濃度の傾きφから第２の回帰直線Ｇ２を求め、被成型品保持体７の上面に対する型保持体５の下面の交差角度εを求める（Ｓ９）。

続いて、ステップＳ７、ステップＳ９で求めた結果に応じ、被成型品保持体７に対する型保持体５の姿勢の修正を行う（Ｓ１１）。このようにして、被成型品保持体７に対する型保持体５の姿勢の修正を行った後に、型Ｍを用いて被成型品Ｗへの転写を行う。

転写装置１によれば、算出手段１７によって、テスト部材ＴＰを画像処理して、型保持体５（型Ｍ）の傾き（姿勢）を算出しているので、オペレータが型保持体５（型Ｍ）の傾きを目視等によって求める場合とこは異なり、型保持体５（型Ｍ）姿勢を正確に（バラツキ無く、均一、一様に）しかも効率よく測定することができる。

また、一度補正をすれば、以後、この補正された姿勢を維持することができるので、被成型品Ｗの材質や形状に影響されず安定した転写（被成型品Ｗの成型）を行うことができる。

なお、被成型品保持体７と型保持体５とでテスト部材ＴＰを挟み込む場合、板状の弾性体ＥＳをテスト部材ＴＰと被成型品保持体７や型保持体５の平面の間に挿入し（図３（ｄ）参照）また抜き取る弾性体挿入手段を設けた構成であってもよい。

板状の弾性体ＥＳは、テスト部材ＴＰの押圧される面の総てが内側に入る大きさを備えており、板状の弾性体ＥＳとテスト部材ＴＰとは各厚さ方向でお互いが重ねられて、被成型品保持体７と型保持体５とに挟まれて押圧されるようになっている。

弾性体ＥＳを挿入すれば、型保持体５の傾きが大きい場合であっても、型保持体５の姿勢の測定を容易に行うことができる。

さらに、算出手段１７等を用いた１回目の測定を、弾性体ＥＳを挟んで行い、この結果に応じて、型保持体５の姿勢を一旦補正し、この補正後に弾性体ＥＳを挟むことなくテスト部材ＴＰのみを挟んで２回目の測定を行い、この結果に応じて、型保持体５の姿勢を調整してもよい。このようにすることで、１回目の調整で大まかな姿勢の調整を行い、２回目の調整で精密な調整を行うことができる。

ところで、上記説明ではＺ軸を上下方向としたが、Ｚ軸を水平方向としてもよくまた斜め方向としてもよい。Ｚ軸をこのように変更することによりＸ軸やＹ軸も同様に変更されるものである。

また、上記説明では、転写装置を例に掲げて説明したが、射出成型装置等の成型装置に算出手段１７等を採用することができる。

転写装置１は、被成型品保持体７の平面を型保持体５の平面で押圧する際、間に型Ｍや被成型品Ｗなどの板状の物体を入れて押圧して転写を行うので、第１の平面を第２の平面で間接的に押圧するものの例として考えることができるが、射出成型装置は、第１の平面を第２の平面で直接的に押圧するものの例として考えることができる。

すなわち、射出成型装置は、たとえば第１の部材の平面に第２の部材の環状の平面を接触させて押圧して使用されるものであり、第２の部材の環状の平面の内側で第２の部材は凹状になっており、第１の部材の平面を第２の環状の平面で押圧したときに前記凹状の部位と前記第１の部材の平面とで形成される閉空間に溶融した樹脂を流し込みことによって射出成型がなされるようになっている。

この場合、第１の部材の平面と第２の環状の平面と平行にして確実に密着させることにより、樹脂の漏れを防止することができるものである。

また、上述した転写装置１に係るものを、測定装置の発明として把握してもよい。

すなわち、第１の部材の平面に対する第２の部材の平面の傾きを測定する測定装置において、薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材であって前記各部材の各平面で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを入力する入力する入力手段と、この入力手段で入力した色合いを画像処理することによって、前記第１の部材の平面に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出手段と、前記算出手段での算出結果を出力する出力手段とを有する測定装置として把握してもよい。

さらに、測定方法の発明として把握してもよい。

すなわち、第１の部材の平面に対する第２の部材の平面の傾きを測定する測定方法において、薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記各部材同士がお互いに離反しているときに前記各部材の間に挿入する挿入段階と、前記挿入段階で前記テスト部材を挿入した後に、前記各部材の各平面により前記テスト部材を所定の圧力で押圧する押圧段階と、前記押圧段階で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材の平面に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出段階を有する測定方法の発明として把握してもよい。

本発明の実施形態に係る転写装置の概略構成を示す正面図である。 図１におけるＩＩ部の拡大図である。 テスト部材を押圧する態様を示す図である。 テスト部材における実際の変色の形態を示す図である。 図４に示すものを小領域に分割しクラス分けした状態を示す図である。 第１の回帰直線を示す図である。 第２の回帰直線を示す図である。 被成型品保持体に対する型保持体の姿勢を調整する際の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 転写装置
２ 制御装置
５ 型保持体
７ 被成型品保持体
１６ テスト部材設置手段
１７ 算出手段
１９ 姿勢修正手段
３１ 画像処理装置
ε 被成型品保持体の上面に対する型保持体の下面の交差角度
ζ 被成型品保持体の上面に対する型保持体の下面の傾斜方向
Ｃ１〜Ｃ６ クラス
ＥＳ 弾性体
Ｇ１ 第１の回帰直線
Ｇ２ 第２の回帰直線
Ｍ 型
Ｐ１〜Ｐ６ 重心
ＴＰ テスト部材
Ｗ 被成型品

Claims (11)

1. 第１の部材の平面に対する第２の部材の平面の傾きを測定する測定装置において、
   薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材であって前記各部材の各平面で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材の平面に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出手段を有し、
   前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を備え、
   前記算出手段は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、この分類されたクラスに属する各小領域における重心の位置を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める手段であり、
   また、前記算出手段は、前記第１の記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める手段であることを特徴とする測定装置。
2. 第１の部材の平面をこの第１の平面に対向している第２の部材の平面で直接的にまたは各平面の間に板状の物体を挟み込んで間接的に押圧する構成を備えた成型装置において、
   薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記各部材同士がお互いに離反しているときに前記各部材の間に挿入するテスト部材設置手段と；
   前記各部材の各平面で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出手段と；
   を有することを特徴とする成型装置。
3. 請求項２に記載の成型装置において、
   前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を備え、
   前記算出手段は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める手段であり、
   また、前記算出手段は、前記記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める手段であることを特徴とする成型装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の成型装置において、
   前記各部材の各平面で前記テスト部材を挟み込む場合、前記テスト部材と前記平面との間に板状の弾性体を挿入する弾性体挿入手段を有することを特徴とする成型装置。
5. 請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の成型装置において、
   前記算出手段の算出結果に応じて、前記第２の部材に対する前記第１の部材の姿勢を修正する姿勢修正手段を有することを特徴とする成型装置。
6. 被成型品を保持する平面を備えた被成型品保持体と；
   前記被成型品保持体に対して接近もしくは離反する方向で前記被成型品保持体に対して相対的に移動すると共に、微細な転写パターンが形成されている型を保持する平面を備えた型保持体と；
   前記型保持体を前記被成型品保持体に対して相対的に移動するための駆動手段と；
   薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記被成型品保持体と前記型保持体との間に挿入し、また、前記被成型品保持体と前記型保持体との間から抜き取るテスト部材設置手段と；
   前記被成型品保持体の平面と前記型保持体の平面とで押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記被成型品保持体の平面に対する前記型保持体の平面の傾きを算出する算出手段と；
   を有することを特徴とする転写装置。
7. 請求項６に記載の転写装置おいて、
   前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を備え、
   前記算出手段は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める手段であり、
   また、前記算出手段は、前記記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める手段であることを特徴とする転写装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の転写装置において、
   前記テスト部材設置手段で前記各部材の各平面で前記テスト部材を挟み込む場合、板状の弾性体を前記テスト部材と前記平面との間に挿入する弾性体挿入手段を有することを特徴とする転写装置。
9. 第１の部材の平面に対する第２の部材の平面の傾きを測定する測定方法において、
   薄い板状に形成され圧力を受けたときに前記圧力の大きさに応じて色合いが変化するテスト部材を、前記各部材同士がお互いに離反しているときに前記各部材の間に挿入する挿入段階と；
   前記挿入段階で前記テスト部材を挿入した後に、前記各部材の各平面により前記テスト部材を所定の圧力で押圧する押圧段階と；
   前記押圧段階で押圧されて色合いが変化したテスト部材の色合いを画像処理することによって、前記第１の部材の平面に対する前記第２の部材の平面の傾きを算出する算出段階と；
   を有することを特徴とする測定方法。
10. 請求項９に記載の測定方法において、
    前記算出段階は、押圧されて色合いが変化した部分を多数の小さな領域に分割し、これらの各領域における色合いを複数のクラスに分類し、分類されたクラスに属する各小領域における重心を各クラス毎に求め、これらの求めた各重心の回帰直線である第１の回帰直線を求め、この求めた第１の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の傾斜方向を求める段階であり、
    また、前記算出段階は、前記色合いに応じた圧力の値を記憶している記憶手段を用いて、前記各重心における圧力値を求め、これらの圧力値の回帰直線である第２の回帰直線を求め、この求めた第２の回帰直線から前記第２の部材の平面に対する前記第１の部材の平面の交差角度を求める段階であることを特徴とする測定方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載の測定方法において、
    前記挿入段階は、前記各部材の間に前記テスト部材を挿入するときに、板状の弾性体を前記テスト部材と前記各平面との間に挿入する段階であり、
    前記押圧段階は、前記各部材の各平面により前記テスト部材と前記弾性体とを所定の圧力で押圧する段階であることを特徴とする測定方法。