JP6290360B2 - インプリント装置およびインプリント方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インプリント装置およびインプリント方法に関するものであり、特に、可撓性インプリント用型フィルムを用いてインプリントを行うインプリント装置およびインプリント方法に関するものである。
一般的に使用されるインプリント技術は、まず、インプリント材料を基板の上に均一に塗布してから、基板上のインプリント材料層の上にインプリント用型を押圧し、インプリント用型の表面のインプリントパターンをインプリント材料層の上に転写する技術である。例えば、インプリント技術は、光学格子を有する光学素子を製造するために使用することができ、インプリント用型上のインプリント微細構造を用いて透明基板の上に光学層をインプリントした後、インプリントされた光学層を硬化して、透明基板の上に光学格子を形成する。
一般的に、インプリント用型のインプリント微細構造は、複数のインプリント作業を行った後、徐々に摩耗して、交換が必要となるため、使用者は、インプリント装置から元のインプリント用型を取り除き、新しいインプリント用型をインプリント装置に取り付けなければならない。このような交換プロセスにより労力と時間がかかり、インプリント装置を使用する際に不便と低生産性をもたらす。
インプリント装置を使用上より便利にする必要がある。
本発明は、第１コンベアユニットと、可撓性インプリント用型フィルムと、駆動ローラセットとを含むインプリント装置を提供する。第１コンベアユニットは、ワークピースをインプリント装置の加工領域に運搬するのに適している。可撓性インプリント用型フィルムは、複数のインプリントセグメントを有し、インプリントセグメントのうちの少なくとも１つは、加工領域にある。ワークピースは、対応するインプリントセグメントを介して加工領域でインプリントされるのに適している。可撓性インプリント用型フィルムは、駆動ローラセットに部分的に巻き付けられ、加工領域にあるインプリントセグメントは、駆動ローラセットから拡張され、駆動ローラセットは、可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適しているため、駆動ローラセットに巻き付けられた少なくとも別の１つのインプリントセグメントを駆動ローラセットから拡張して、加工領域に移動させる。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、塗布ユニットを含み、塗布ユニットは、ワークピースが加工領域に到達する前に、ワークピースの上に光学層を塗布するのに適しており、加工領域にある可撓性インプリント用型フィルムのインプリント微細構造は、光学層をインプリントして、ワークピースの上に光学微細構造を形成するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、第１検出ユニットを含み、塗布ユニットは、第１検出ユニットと加工領域の間に配置され、第１検出ユニットは、光学層で塗布されていないワークピースの表面状態を検出するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、エネルギー源を含み、エネルギー源は、加工領域に配置され、インプリントされた光学層は、エネルギー源により提供されたエネルギーを介して硬化されるのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、第１エネルギー源および第２エネルギー源を含み、第１エネルギー源は、塗布ユニットと加工領域の間に配置され、第２エネルギー源は、加工領域に配置され、インプリントされる前の光学層は、第１エネルギー源により提供されたエネルギーを介して半硬化されるのに適しており、インプリントされた光学層は、第２エネルギー源により提供されたエネルギーを介して完全に硬化されるのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、インプリント用型ローラを含み、インプリント用型ローラは、加工領域に配置され、且つ対応するインプリントセグメントをワークピースに押圧するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、昇降ユニットを含み、昇降ユニットは、加工領域に配置され、可撓性インプリント用型フィルムに相対して上下に移動するようワークピースを駆動するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、駆動ローラセットは、２つの駆動ローラを含み、加工領域は、２つの駆動ローラの間にあり、可撓性インプリント用型フィルムは、駆動ローラの１つに部分的に巻き付けられ、且つ駆動ローラのもう１つに部分的に巻き付けられる。
本発明の１つの実施形態において、加工領域は、インプリント位置および少なくとも１つの離型位置を含み、少なくとも２つのインプリントセグメントは、それぞれインプリント位置および離型位置にあり、ワークピースは、インプリント位置でインプリントされるのに適しており、インプリントされたワークピースは、対応するインプリントセグメントに接着されるのに適しており、且つ駆動ローラセットにより離型位置に駆動され、ワークピースは、離型位置で離型を行うのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、少なくとも１つのクランプ部材を含み、クランプ部材は、加工領域に配置され、クランプ部材は、可撓性インプリント用型フィルムをクランプして、離型位置にある可撓性インプリント用型フィルムをワークピースからリフトオフするのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、少なくとも１つのバッファ部材を含み、バッファ部材は、インプリント位置と離型位置の間に配置され、可撓性インプリント用型フィルムは、バッファ部材が寄りかかって湾曲することにより、離型位置にあるインプリントセグメントの境界で少なくとも１つのバッファセグメントを形成するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリントされたワークピースを駆動ローラセットにより離型位置に駆動した時、第１コンベアユニットは、インプリント位置に別のワークピースを運搬するのに適しており、ワークピースが離型位置で離型を行っている間、別のワークピースがインプリント位置でインプリントされる。
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの離型位置の数は、２つであり、インプリント位置は、２つの離型位置の間にある。
本発明の１つの実施形態において、インプリントセグメントは、互いに隣接する第１インプリントセグメントおよび第２インプリントセグメントを含み、２つの離型位置は、第１離型位置および第２離型位置を含み、第１インプリントセグメントおよび第２インプリントセグメントが加工領域にある時、駆動ローラセットは、第１状態と第２状態の間で往復運動を行うよう可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適している。可撓性インプリント用型フィルムが第１状態にある時、第１インプリントセグメントは、第１離型位置に位置し、第２インプリントセグメントは、インプリント位置に位置する。可撓性インプリント用型フィルムが第２状態にある時、第１インプリントセグメントは、インプリント位置に位置し、第２インプリントセグメントは、第２離型位置に位置する。
本発明の１つの実施形態において、インプリントセグメントは、互いに隣接する第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントを含み、駆動ローラセットは、第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントが加工領域に位置するよう可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適しており、第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントが加工領域にある時、駆動ローラセットは、往復運動を行うよう可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、少なくとも１つの第２検出ユニットを含み、第２検出ユニットは、インプリントされたワークピースを検出して、対応するインプリントセグメントの摩耗状態を判断するのに適している。
本発明の１つの実施形態において、インプリント装置は、さらに、少なくとも１つの第２コンベアユニットを含み、第２コンベアユニットは、インプリントされたワークピースを運搬して、第２検出ユニットを通過するのに適している。
本発明は、以下のステップを含むインプリント方法を提供する。第１コンベアユニットによりワークピースを加工領域に運搬する。可撓性インプリント用型フィルムのインプリントセグメントを介して加工領域でワークピースをインプリントする。駆動ローラセットにより可撓性インプリント用型フィルムを駆動することにより、駆動ローラセットに巻き付けられた可撓性インプリント用型フィルムの少なくとも別の１つのインプリントセグメントを駆動ローラセットから拡張して、加工領域に移動させる。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、ワークピースが加工領域に到達する前に、塗布ユニットによりワークピースに光学層を塗布するステップを含み、インプリントセグメントを介してワークピースをインプリントするステップは、インプリントセグメントのインプリント微細構造を介して光学層をインプリントし、ワークピースの上に光学微細構造を形成するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、第１検出ユニットを介して光学層で塗布されていないワークピースの表面状態を検出するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、エネルギー源により提供されたエネルギーを介してインプリントされた光学層を硬化するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、以下のステップを含む。第１エネルギー源により提供されたエネルギーを介してインプリントされる前の光学層を半硬化し、第２エネルギー源により提供されたエネルギーを介してインプリントされた光学層を完全に硬化する。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、インプリント用型ローラを介して対応するインプリントセグメントをワークピースに押圧するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、昇降ユニットを介して可撓性インプリント用型フィルムに相対して上下に移動するようワークピースを駆動するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、加工領域は、インプリント位置および少なくとも１つの離型位置を含み、インプリント方法は、さらに、以下のステップを含む。少なくとも２つのインプリントセグメントがそれぞれインプリント位置および離型位置に位置するようにする。インプリント位置でワークピースをインプリントする。インプリントされたワークピースを対応するインプリントセグメントに接着し、駆動ローラセットにより離型位置に駆動する。ワークピースが離型位置で離型を行う。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、クランプ部材を介して可撓性インプリント用型フィルムをクランプして、離型位置にある可撓性インプリント用型フィルムをワークピースからリフトオフするステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、少なくとも１つのバッファ部材を用いて、可撓性インプリント用型フィルムに寄りかかり、可撓性インプリント用型フィルムを湾曲させることによって、離型位置にあるインプリントセグメントの境界で少なくとも１つのバッファセグメントを形成するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、以下のステップを含む。インプリントされたワークピースを駆動ローラセットにより離型位置に駆動した時、第１コンベアユニットにより別のワークピースをインプリント位置に運搬する。ワークピースが離型位置で離型を行っている間、インプリント位置で別のワークピースをインプリントする。
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの離型位置の数は、２つであり、インプリント位置は、２つの離型位置の間にあり、インプリントセグメントは、互いに隣接する第１インプリントセグメントおよび第２インプリントセグメントを含み、２つの離型位置は、第１離型位置および第２離型位置を含み、インプリント方法は、さらに、以下のステップを含む。第１インプリントセグメントおよび第２インプリントセグメントが加工領域にある時、駆動ローラセットにより第１状態と第２状態の間で往復運動を行うよう可撓性インプリント用型フィルムを駆動する。可撓性インプリント用型フィルムが第１状態にある時、第１インプリントセグメントは、第１離型位置に位置し、第２インプリントセグメントは、インプリント位置に位置する。可撓性インプリント用型フィルムが第２状態にある時、第１インプリントセグメントは、インプリント位置に位置し、第２インプリントセグメントは、第２離型位置に位置する。
本発明の１つの実施形態において、インプリントセグメントは、さらに、互いに隣接する第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントを含み、インプリント方法は、さらに、以下のステップを含む。駆動ローラセットにより第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントが加工領域に位置するよう可撓性インプリント用型フィルムを駆動する。第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントが加工領域にある時、駆動ローラセットにより往復運動を行うよう可撓性インプリント用型フィルムを駆動する。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、第２検出ユニットを介してインプリントされたワークピースを検出して、対応するインプリントセグメントの摩耗状態を判断するステップを含む。
本発明の１つの実施形態において、インプリント方法は、さらに、第２コンベアユニットによりインプリントされたワークピースを運搬して、第２検出ユニットを通過するステップを含む。
以上のように、本発明のインプリント装置は、複数のインプリントセグメントを有する可撓性インプリント用型フィルムをインプリント用型として使用し、インプリントセグメントの一部を用いて加工領域でワークピースをインプリントした時、インプリントセグメントの別の部分が駆動ローラセットに巻き付けられ、準備を行う。使用中のインプリントセグメントが摩耗により交換しなければならなくなった時、駆動ローラセットにより駆動ローラセットに巻き付けられたインプリントセグメントを駆動して、加工領域に進入し、元のインプリントセグメントを交換する。このような構成により、使用者は、元のインプリント用型をインプリント装置から取り除いて新しいインプリント用型をインプリント装置に取り付ける必要がなく、代わりに、駆動ローラセットが可撓性インプリント用型フィルムのインプリントセグメントを自動的に交換するため、インプリント装置は、使用上便利である。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
本発明の１つの実施形態に係るインプリント装置の一部の構成要素の立体図である。 本発明の１つの実施形態に係るインプリント方法を示すフローチャートである。 図１の可撓性インプリント用型フィルムが第１状態から第２状態に作動した時の概略図である。 図１の可撓性インプリント用型フィルムがインプリントセグメントを交換した時の概略図である。 図５Ａは、図１のインプリント装置の作動フローである。 図５Ｂは、図１のインプリント装置の作動フローである。 図５Ｃは、図１のインプリント装置の作動フローである。 図５Ｄは、図１のインプリント装置の作動フローである。 図５Ｅは、図１のインプリント装置の作動フローである。 図５Ｆは、図１のインプリント装置の作動フローである。 図５Ｇは、図１のインプリント装置の作動フローである。
図１は、本発明の１つの実施形態に係るインプリント装置の一部の構成要素の立体図である。図１を参照すると、インプリント装置１００は、第１コンベアユニット１１０ａと、可撓性インプリント用型フィルム１２０と、駆動ローラセット１３０とを含む。第１コンベアユニット１１０ａは、複数のワークピース５０をインプリント装置１００の加工領域１００ａに順番に運搬するのに適している。可撓性インプリント用型フィルム１２０は、複数のインプリントセグメント（第１インプリントセグメント１２０ａ、第２インプリントセグメント１２０ｂ、第３インプリントセグメント１２０ｃを図示する）を有し、第１インプリントセグメント１２０ａ、第２インプリントセグメント１２０ｂ、および第３インプリントセグメント１２０ｃは、加工領域１００ａに位置する。
可撓性インプリント用型フィルム１２０は、例えば、厚さが０．０７〜０．２ｍｍの超薄型ガラス（ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ ｇｌａｓｓ）またはプラスチックフィルムであり、駆動ローラセット１３０に部分的に巻き付けられる。加工領域１００ａにある第１インプリントセグメント１２０ａ、第２インプリントセグメント１２０ｂ、および第３インプリントセグメント１２０ｃは、駆動ローラセット１３０から拡張される。ワークピース５０は、対応するインプリントセグメント（図１に示した第２インプリントセグメント１２０ｂ）を介して加工領域１００ａにインプリントされるのに適している。加工領域１００ａのインプリントセグメントが摩耗により交換しなければならなくなった時、駆動ローラセット１３０が可撓性インプリント用型フィルム１２０を駆動することにより、駆動ローラセット１３０に部分的に巻き付けられた他のインプリントセグメントを駆動ローラセット１３０から拡張して、加工領域１００ａに移動させる。
つまり、可撓性インプリント用型フィルム１２０の一部のインプリントセグメントを用いて加工領域１００ａでワークピース５０をインプリントした時、別の部分のインプリントセグメントが駆動ローラセット１３０に巻き付けられ、準備を行う。使用中のインプリントセグメントが摩耗により交換しなければならなくなると、駆動ローラセット１３０は、駆動ローラセット１３０に巻き付けられたインプリントセグメントを駆動して、加工領域に進入し、元のインプリントセグメントを交換する。このような構成により、使用者は、インプリント装置１００から元のインプリント用型を取り除いて新しいインプリント用型をインプリント装置１００に取り付ける必要がなく、代わりに、駆動ローラセット１３０が可撓性インプリント用型フィルム１２０のインプリントセグメントを自動的に交換することができるため、インプリント装置１００は、使用上便利である。また、超薄型ガラスを可撓性インプリント用型フィルム１２０として使用することにより、可撓性インプリント用型フィルム１２０とその上のワークピースが作業過程で突然変形するのを防ぐことができる。以下、図面を参照しながら、本実施形態のインプリント装置のインプリント方法について説明する。
図２は、本発明の１つの実施形態に係るインプリント方法を示すフローチャートである。図１および図２を参照すると、少なくとも１つのワークピース５０を第１コンベアユニット１１０ａにより加工領域１００ａに運搬する（ステップＳ６０２）。そして、可撓性インプリント用型フィルム１２０のインプリントセグメント（例えば、図１に示した第２インプリントセグメント１２０ｂ）を介して加工領域１００ａでワークピース５０をインプリントする（ステップＳ６０４）。駆動ローラセット１３０により可撓性インプリント用型フィルム１２０を駆動して、駆動ローラセット１３０に巻き付けられた可撓性インプリント用型フィルム１２０の少なくとも別の１つのインプリントセグメントを駆動ローラセット１３０から拡張して、加工領域１００ａに移動させる（ステップＳ６０６）。
本実施形態のインプリント装置１００は、例えば、光学格子を有する光学素子を製造するために使用される。以下、インプリント装置１００の関連構成要素について説明する。図１に示すように、インプリント装置１００は、さらに、第１検出ユニット１４０ａと、接着剤塗布ユニット１５０と、エネルギー源１６０と、インプリント用型ローラ１７０と、少なくとも１つの第２検出ユニット１４０ｂ（２つの第２検出ユニットを図示する）と、少なくとも１つの第２コンベアユニット１１０ｂ（２つの第２コンベアユニットを図示する）とを含む。第１検出ユニット１４０ａは、例えば、自動光検査（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ＡＯＩ）装置であり、第１コンベアユニット１１０ａの運搬経路に配置され、接着剤塗布ユニット１５０は、第１検出ユニット１４０ａと加工領域１００ａの間に配置され、エネルギー源１６０およびインプリント用型ローラ１７０は、加工領域１００ａに配置され、第２検出ユニット１４０ｂは、例えば、ＡＯＩ装置であり、第２コンベアユニット１１０ｂの運搬経路に配置される。
各ワークピース５０は、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板であり、接着剤塗布ユニット１５０は、ワークピース５０が加工領域１００ａに到達する前に、ワークピース５０の上に光学層（図示せず）を塗布するのに適している。接着剤塗布ユニット１５０は、例えば、インクジェット印刷装置であり、接着剤塗布作業に使用する材料の分量を節約する。可撓性インプリント用型フィルム１２０の各インプリントセグメントは、インプリント微細構造１２２を有し、インプリント用型ローラ１７０は、対応するインプリントセグメント（図１に示した加工領域１００ａの第２インプリントセグメント１２０ｂ）をワークピース５０に押圧するのに適しているため、第２インプリントセグメント１２０ｂのインプリント微細構造１２２は、光学層をインプリントして、ワークピース５０の上に光学微細構造（例えば、光学格子）を形成することができる。第１検出ユニット１４０ａは、光学層が塗布されていないワークピース５０の表面状態を検出することにより、光学層を塗布する前にワークピース５０の表面に汚物や粒子がないことを確保するのに適している。
インプリントされた光学層は、エネルギー源１６０により提供されたエネルギーを介して硬化されるのに適している。例えば、光学層がＵＶ接着剤、エネルギー源１６０がＵＶ光源とし、ＵＶ光源を使用して光学層を硬化することができる。別の実施形態において、光学層は、他の種類の接着層（例えば、２段階特性を有する接着層）であってもよく、接着剤塗布ユニット１５０と加工領域１００ａの間に配置された第１エネルギー源と加工領域１００ａに配置された第２エネルギー源を図１のエネルギー源１６０の代わりに採用する。インプリントされる前の光学層は、第１エネルギー源により提供されたエネルギーを介して半硬化され、インプリントされた光学層は、第２エネルギー源により提供されたエネルギーを介して完全に硬化される。
第２コンベアユニット１１０ｂは、インプリントされたワークピース５０を運搬して、第２検出ユニット１４０ｂを通過するのに適している。第２検出ユニット１４０ｂは、インプリントされたワークピース５０を検出して、対応するインプリントセグメントの摩耗状態を判断するのに適している。第２検出ユニット１４０ｂがワークピース５０を検出した後に、対応するインプリントセグメントが交換を必要とする程度に摩耗していることがわかった場合、上述したように、駆動ローラセット１３０は、可撓性インプリント用型フィルム１２０のインプリントセグメントを自動的に交換することができる。
本実施形態において、駆動ローラセット１３０は、２つの駆動ローラ１３２および１３４を含み、加工領域１００ａは、駆動ローラ１３２と駆動ローラ１３４の間にあり、可撓性インプリント用型フィルム１２０は、駆動ローラ１３２に部分的に巻き付けられ、且つ駆動ローラ１３４に部分的に巻き付けられる。駆動ローラ１３２および１３４は、回転して可撓性インプリント用型フィルム１２０が動くよう駆動するのに適している。また、本実施形態において、キャリア部材６０を採用して、ワークピース５０を積載し、キャリア部材６０を第１コンベアユニット１１０ａまたは第２コンベアユニット１１０ｂに運搬して、それにより、ワークピース５０を移動させる。また、キャリア部材６０は、例えば、その上のワークピース５０を吸引する吸引力を提供することにより、運搬またはインプリントプロセス中にワークピース５０がキャリア部材６０から外れるのを防ぐ。
以下、本実施形態の加工領域１００ａの構成について説明する。図１を参照すると、本実施形態の加工領域１００ａは、インプリント位置ＩＰおよび少なくとも１つの離型位置（第１離型位置ＤＰ１および第２離型位置ＤＰ２を図示する）を含む。インプリント位置ＩＰは、第１離型位置ＤＰ１と第２離型位置ＤＰ２の間にあり、インプリント用型ローラ１７０およびエネルギー源１６０は、インプリント位置ＩＰに配置され、第１インプリントセグメント１２０ａ、第２インプリントセグメント１２０ｂ、および第３インプリントセグメント１２０ｃは、図１に示すように、それぞれ第１離型位置ＤＰ１、インプリント位置ＩＰおよび第２離型位置ＤＰ２に位置する。ワークピース５０は、インプリント位置ＩＰでインプリントされるのに適しており、インプリントされたワークピース５０は、対応するインプリントセグメントに接着され、駆動ローラセット１３０により第１離型位置ＤＰ１または第２離型位置ＤＰ２に移動するよう駆動され、ワークピース５０は、第１離型位置ＤＰ１または第２離型位置ＤＰ２で離型を行うのに適している。
さらに、インプリントされたワークピース５０は、駆動ローラセット１３０によりインプリント位置ＩＰから第１離型位置ＤＰ１または第２離型位置ＤＰ２に移動するよう駆動された時、第１コンベアユニット１１０ａは、別のワークピース５０をインプリント位置ＩＰに運搬し、インプリントされたワークピース５０が第１離型位置ＤＰ１または第２離型位置ＤＰ２で離型を行っている間に、インプリント位置ＩＰで別のワークピース５０をインプリントすることにより、インプリント装置１００の加工効率を上げることができる。
図３は、図１の可撓性インプリント用型フィルムが第１状態から第２状態に作動した時の概略図である。本実施形態において、第１インプリントセグメント１２０ａおよび第２インプリントセグメント１２０ｂは、加工領域１００ａにあり、駆動ローラセット１３０は、図１に示した第１状態と図３に示した第２状態の間で往復運動を行うよう可撓性インプリント用型フィルム１２０を駆動するのに適している。可撓性インプリント用型フィルム１２０が図１に示した第１状態にある時、第１インプリントセグメント１２０ａは、第１離型位置ＤＰ１に位置し、第２インプリントセグメント１２０ｂは、インプリント位置ＩＰに位置する。この時、第１インプリントセグメント１２０ａに対応するワークピース５０は、第１離型位置ＤＰ１で離型を行い、第２インプリントセグメント１２０ｂに対応するワークピース５０は、インプリント位置ＩＰでインプリントされる。可撓性インプリント用型フィルム１２０が図３に示した第２状態にある時、第１インプリントセグメント１２０ａは、インプリント位置ＩＰに位置し、第２インプリントセグメント１２０ｂは、第２離型位置ＤＰ２に位置する。この時、第１インプリントセグメント１２０ａに対応するワークピース５０は、インプリント位置ＩＰでインプリントされ、第２インプリントセグメント１２０ｂに対応するワークピース５０は、第２離型位置ＤＰ２で離型を行う。上述した可撓性インプリント用型フィルム１２０の往復運動に基づいて、可撓性インプリント用型フィルム１２０の第１インプリントセグメント１２０ａおよび第２インプリントセグメント１２０ｂを繰り返し使用して、インプリント作業を行うことができる。
図４は、図１の可撓性インプリント用型フィルムがインプリントセグメントを交換した時の概略図である。可撓性インプリント用型フィルム１２０の第１インプリントセグメント１２０ａおよび第２インプリントセグメント１２０ｂが徐々に摩耗して、交換が必要になった時、駆動ローラセット１３０は、図４に示すように、第３インプリントセグメント１２０ｃ、第４インプリントセグメント１２０ｄ、第５インプリントセグメント１２０ｅが加工領域１００ａに位置するよう可撓性インプリント用型フィルム１２０を駆動することができる。第３インプリントセグメント１２０ｃ、第４インプリントセグメント１２０ｄ、および第５インプリントセグメント１２０ｅが加工領域１００ａにある時、駆動ローラセット１３０は、往復運動を行うよう可撓性インプリント用型フィルム１２０を駆動するのに適しているため、可撓性インプリント用型フィルム１２０の第３インプリントセグメント１２０ｃおよび第４インプリントセグメント１２０ｄを繰り返し使用して、インプリント作業を行うことができる。このようにして、駆動ローラセット１３０は、インプリントセグメントを自動的に交換するよう可撓性インプリント用型フィルム１２０を駆動することができる。
本実施形態のインプリント装置１００は、さらに、少なくとも１つの昇降ユニット１８０（３つの昇降ユニットを図示する）を含む。昇降ユニット１８０は、加工領域１００ａに配置され、それぞれ第１離型位置ＤＰ１、インプリント位置ＩＰ、および第２離型位置ＤＰ２に並べられ、各昇降ユニット１８０は、可撓性インプリント用型フィルム１２０に相対して上下に移動するよう対応するキャリア部材６０およびワークピース５０を駆動するのに適しているため、ワークピース５０は、インプリントおよび離型をスムーズに行うことができる。
また、本実施形態のインプリント装置１００は、さらに、少なくとも１つのクランプ部材１９０ａ（複数のクランプ部材を図示する）と、少なくとも１つのバッファ部材１９０ｂ（複数のバッファ部材を図示する）とを含む。クランプ部材１９０ａは、加工領域１００ａに配置され、バッファ部材１９０ｂは、インプリント位置ＩＰと第１離型位置ＤＰ１の間、およびインプリント位置ＩＰと第２離型位置ＤＰ２の間に配置される。クランプ部材１９０ａは、図１に示すように、第１離型位置ＤＰ１、インプリント位置ＩＰ、および第２離型位置ＤＰ２の境界で可撓性インプリント用型フィルム１２０をクランプするのに適している。そのため、バッファ部材１９０ｂが可撓性インプリント用型フィルム１２０に寄りかかって、可撓性インプリント用型フィルム１２０を湾曲させた時、第１離型位置ＤＰ１にある第１インプリントセグメント１２０ａの境界でバッファセグメントＢ１およびＢ３を形成し、第２離型位置ＤＰ２にある第３インプリントセグメント１２０ｃの境界でバッファセグメントＢ２およびＢ４を形成することができる。一部のクランプ部材１９０ａは、第１離型位置ＤＰ１および第２離型位置ＤＰ２にある可撓性インプリント用型フィルム１２０をワークピース５０からリフトオフすることができるため、インプリントされたワークピース５０を第２コンベアユニット１１０ｂによって第２検出ユニット１４０ｂに運搬することができる。可撓性インプリント用型フィルム１２０をワークピース５０からリフトオフするプロセスの間、バッファセグメントＢ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４により提供されるバッファ効果により、可撓性インプリント用型フィルム１２０の第１離型位置ＤＰ１および第２離型位置ＤＰ２で行われたインプリントセグメントの離型作業が可撓性インプリント用型フィルム１２０の別のインプリントセグメントを妨害するのを防ぐため、インプリント作業をスムーズに行うことができる。
以下、図面を参照しながら、本実施形態のインプリント装置１００の各構成要素の作動方法および作動フローについて説明する。図５Ａ〜図５Ｇは、図１のインプリント装置の作動フローである。まず、図５Ａに示すように、昇降ユニット１８０は、インプリント位置ＩＰで対応するキャリア部材６０およびワークピース５０を持ち上げ、インプリント用型ローラ１７０は、第２インプリントセグメント１２０ｂの上を転がって、対応するワークピース５０をインプリントし、エネルギー源１６０は、エネルギーを提供して、ワークピース５０上のインプリントされた光学層を硬化する。そして、図５Ｂに示すように、昇降ユニット１８０は、インプリント位置ＩＰで対応するキャリア部材６０を降下する。この時、ワークピース５０は、対応するインプリント微細構造１２２に接着している。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、可撓性インプリント用型フィルム１２０は、第１状態にある。すなわち、第１インプリントセグメント１２０ａは、第１離型位置ＤＰ１に位置し、第２インプリントセグメント１２０ｂは、インプリント位置ＩＰに位置する。
図５Ｃに示すように、クランプ部材１９０ａおよびバッファ部材１９０ｂは、可撓性インプリント用型フィルム１２０を解放し、駆動ローラ１３２および１３４は、時計回りに回転して、第１インプリントセグメント１２０ａおよび第２インプリントセグメント１２０ｂを右に移動させる。
図５Ｄに示すように、クランプ部材１９０ａは、可撓性インプリント用型フィルム１２０をクランプし、バッファ部材１９０ｂは、可撓性インプリント用型フィルム１２０に寄りかかり、駆動ローラ１３４は、時計回りに回転するため、第１インプリントセグメント１２０ａがインプリント位置ＩＰに位置合わせし、第２インプリントセグメント１２０ｂとその上に接着したワークピース５０が第２離型位置ＤＰ２に位置合わせする。この時、昇降ユニット１８０は、第２離型位置ＤＰ２で対応するキャリア部材６０を持ち上げて、対応するワークピース５０を積載する。図５Ｅに示すように、昇降ユニット１８０は、インプリント位置ＩＰで別の対応するキャリア部材６０および別のワークピース５０を持ち上げ、インプリント用型ローラ１７０は、第１インプリントセグメント１２０ａの上を転がって、対応するワークピース５０をインプリントする。同時に、クランプ部材１９０ａは、第２離型位置ＤＰ２にある可撓性インプリント用型フィルム１２０を対応するワークピース５０からリフトオフする。図５Ｆに示すように、エネルギー源１６０は、エネルギーを提供して、ワークピース５０上のインプリントされた光学層を硬化し、昇降ユニット１８０は、第２離型位置ＤＰ２で対応するキャリア部材６０およびワークピース５０を降下する。図５Ｄ、図５Ｅ、および図５Ｆにおいて、可撓性インプリント用型フィルム１２０は、第２状態にある。すなわち、第１インプリントセグメント１２０ａは、インプリント位置ＩＰに位置し、第２インプリントセグメント１２０ｂは、第２離型位置ＤＰ２に位置する。
図５Ｇに示すように、第２離型位置ＤＰ２にあるワークピース５０は、キャリア部材６０から取り除かれ、ワークピース５０は、図１に示した第２検出ユニット１４０ｂに運搬されて、検出を行う。また、クランプ部材１９０ａおよびバッファ部材１９０ｂは、図５Ｇに示すように、可撓性インプリント用型フィルム１２０を解放し、駆動ローラ１３２および１３４は、反時計回りに回転して、第１インプリントセグメント１２０ａおよび第２インプリントセグメント１２０ｂを左に移動させるため、可撓性インプリント用型フィルム１２０が再び第１状態に駆動され、第１離型位置ＤＰ１およびインプリント位置ＩＰにおいて同様のインプリントおよび離型作業が継続して行われる。
以上のように、本発明のインプリント装置は、複数のインプリントセグメントを有する可撓性インプリント用型フィルムをインプリント用型として使用し、インプリントセグメントの一部を用いて加工領域でワークピースをインプリントした時、インプリントセグメントの別の部分が駆動ローラセットに巻き付けられ、準備を行う。使用中のインプリントセグメントが摩耗により交換しなければならなくなった時、駆動ローラセットにより駆動ローラセットに巻き付けられたインプリントセグメントを駆動して、加工領域に進入し、元のインプリントセグメントを交換する。このような構成により、使用者は、元のインプリント用型をインプリント装置から除去して新しいインプリント用型をインプリント装置に取り付ける必要がなく、代わりに、駆動ローラセットが可撓性インプリント用型フィルムのインプリントセグメントを自動的に交換するため、インプリント装置は、使用上便利である。また、超薄型ガラスをインプリント用型フィルムとして使用することにより、可撓性インプリント用型フィルムとその上のワークピースが作業過程において突然変形するのを防ぐことができる。また、インプリントされたワークピースが離型位置で離型を行う時、同時に、インプリント位置で別のワークピースをインプリントすることにより、インプリント装置の加工効率を上げることができる。さらに、可撓性インプリント用型フィルムのバッファ部材により形成されたバッファセグメントを介して、離型位置で行われた可撓性インプリント用型フィルムのインプリントセグメントの離型作業が可撓性インプリント用型フィルムの別のインプリントセグメントを妨害するのを防ぐことができるため、インプリント作業をスムーズに行うことができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
インプリント装置は、透明基板に光学格子を形成するために使用することができる。
５０ ワークピース
６０ キャリア部材
１００ インプリント装置
１００ａ 加工領域
１１０ａ 第１コンベアユニット
１１０ｂ 第２コンベアユニット
１２０ 可撓性インプリント用型フィルム
１２０ａ 第１インプリントセグメント
１２０ｂ 第２インプリントセグメント
１２０ｃ 第３インプリントセグメント
１２０ｄ 第４インプリントセグメント
１２０ｅ 第５インプリントセグメント
１２２ インプリント微細構造
１３０ 駆動ローラセット
１３２、１３４ 駆動ローラ
１４０ａ 第１検出ユニット
１４０ｂ 第２検出ユニット
１５０ 塗布ユニット
１６０ エネルギー源
１７０ インプリント用型ローラ
１８０ 昇降ユニット
１９０ａ クランプ部材
１９０ｂ バッファ部材
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ バッファセグメント
ＩＰ インプリント位置
ＤＰ１ 第１離型位置
ＤＰ２ 第２離型位置

Claims (29)

  1. インプリント装置の加工領域に少なくとも１つのワークピースを運搬するのに適した第１コンベアユニットと、
    複数のインプリントセグメントを有し、前記インプリントセグメントのうちの少なくとも１つが、前記加工領域にあり、前記ワークピースが、対応する前記インプリントセグメントを介して前記加工領域でインプリントされるのに適した可撓性インプリント用型フィルムと、
    駆動ローラセットと、
    を含み、
    前記可撓性インプリント用型フィルムが、前記駆動ローラセットに部分的に巻き付けられ、前記加工領域にある前記インプリントセグメントが、前記駆動ローラセットから拡張され、前記駆動ローラセットが、前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適しているため、前記駆動ローラセットに巻き付けられた少なくとも別の１つの前記インプリントセグメントを前記駆動ローラセットから拡張して、前記加工領域に移動させ、
    前記加工領域が、インプリント位置および少なくとも２つの離型位置を含み、前記インプリント位置が、２つの前記離型位置の間にあり、少なくとも２つの前記インプリントセグメントが、それぞれ前記インプリント位置および１つの前記離型位置にあり、前記ワークピースが、前記インプリント位置でインプリントされるのに適し、インプリントされた前記ワークピースが、対応する前記インプリントセグメントに接着するのに適し、且つ前記駆動ローラセットにより１つの前記離型位置に駆動され、前記ワークピースが、１つの前記離型位置で離型を行うのに適したインプリント装置。
  2. 前記ワークピースが前記加工領域に到達する前に、前記ワークピースの上に光学層を塗布するのに適した塗布ユニットをさらに含み、前記加工領域にある前記インプリントセグメントのインプリント微細構造が、前記光学層をインプリントして、前記ワークピースの上に光学微細構造を形成するのに適した請求項１に記載のインプリント装置。
  3. 第１検出ユニットをさらに含み、前記塗布ユニットが、前記第１検出ユニットと前記加工領域の間に配置され、前記第１検出ユニットが、前記光学層で塗布されていない前記ワークピースの表面状態を検出するのに適した請求項２に記載のインプリント装置。
  4. 前記加工領域に配置されたエネルギー源をさらに含み、前記インプリントされた光学層が、前記エネルギー源により提供されたエネルギーを介して硬化されるのに適した請求項２または３に記載のインプリント装置。
  5. 第１エネルギー源および第２エネルギー源をさらに含み、前記第１エネルギー源が、前記塗布ユニットと前記加工領域の間に配置され、前記第２エネルギー源が、前記加工領域に配置され、インプリントされる前の前記光学層が、前記第１エネルギー源により提供されたエネルギーを介して半硬化されるのに適し、前記インプリントされた光学層が、前記第２エネルギー源により提供されたエネルギーを介して完全に硬化されるのに適した請求項２または３に記載のインプリント装置。
  6. 前記加工領域に配置され、対応する前記インプリントセグメントを前記ワークピースに押圧するのに適したインプリント用型ローラをさらに含む請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  7. 前記加工領域に配置され、前記可撓性インプリント用型フィルムに相対して上下に移動するよう前記ワークピースを駆動するのに適した昇降ユニットをさらに含む請求項１〜６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  8. 前記駆動ローラセットが、２つの駆動ローラを含み、前記加工領域が、前記２つの駆動ローラの間にあり、前記可撓性インプリント用型フィルムが、前記駆動ローラの１つに部分的に巻き付けられ、且つ前記駆動ローラのもう１つに部分的に巻き付けられる請求項１〜７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  9. 前記加工領域に配置され、前記可撓性インプリント用型フィルムをクランプして、前記離型位置にある前記可撓性インプリント用型フィルムを前記ワークピースからリフトオフするのに適した少なくとも１つのクランプ部材をさらに含む請求項１〜８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  10. 前記インプリント位置と前記離型位置の間に配置された少なくとも１つのバッファ部材をさらに含み、前記可撓性インプリント用型フィルムが、前記バッファ部材が寄りかかって湾曲することにより、前記離型位置にある前記インプリントセグメントの境界で少なくとも１つのバッファセグメントを形成するのに適した請求項１〜９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  11. インプリントされた前記ワークピースを前記駆動ローラセットにより前記離型位置に駆動した時、前記第１コンベアユニットが、前記インプリント位置に別のワークピースを運搬するのに適し、前記ワークピースが前記離型位置で離型を行っている間、前記別のワークピースが前記インプリント位置でインプリントされる請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  12. 前記インプリントセグメントが、互いに隣接する第１インプリントセグメントおよび第２インプリントセグメントを含み、２つの前記離型位置が、第１離型位置および第２離型位置を含み、前記第１インプリントセグメントおよび前記第２インプリントセグメントが前記加工領域にある時、前記駆動ローラセットが、第１状態と第２状態の間で往復運動を行うよう前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適し、前記可撓性インプリント用型フィルムが前記第１状態にある時、前記第１インプリントセグメントが、前記第１離型位置に位置し、前記第２インプリントセグメントが、前記インプリント位置に位置し、前記可撓性インプリント用型フィルムが前記第２状態にある時、前記第１インプリントセグメントが、前記インプリント位置に位置し、前記第２インプリントセグメントが、前記第２離型位置に位置する請求項９〜１１のいずれか一項に記載のインプリント装置。
  13. 前記インプリントセグメントが、互いに隣接する第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントを含み、前記駆動ローラセットが、前記第３インプリントセグメントおよび前記第４インプリントセグメントが前記加工領域に位置するよう前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適し、前記第３インプリントセグメントおよび前記第４インプリントセグメントが前記加工領域にある時、前記駆動ローラセットが、前記往復運動を行うよう前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するのに適した請求項１２に記載のインプリント装置。
  14. インプリントされた前記ワークピースを検出して、対応する前記インプリントセグメントの摩耗状態を判断するのに適した少なくとも１つの第２検出ユニットをさらに含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  15. インプリントされた前記ワークピースを運搬して、前記第２検出ユニットを通過するのに適した少なくとも１つの第２コンベアユニットをさらに含む請求項１４に記載のインプリント装置。
  16. 第１コンベアユニットによりワークピースを加工領域に運搬するステップと、
    可撓性インプリント用型フィルムのインプリントセグメントを介して前記加工領域で前記ワークピースをインプリントするステップと、
    駆動ローラセットにより前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動することにより、前記駆動ローラセットに巻き付けられた前記可撓性インプリント用型フィルムの少なくとも別の１つの前記インプリントセグメントを前記駆動ローラセットから拡張して、前記加工領域に移動させるステップと、
    を含み、
    前記加工領域が、インプリント位置および少なくとも２つの離型位置を含み、前記インプリント位置が、２つの前記離型位置の間にあり、
    少なくとも２つの前記インプリントセグメントがそれぞれ前記インプリント位置および１つの前記離型位置に位置するようにするステップと、
    前記インプリント位置で前記ワークピースをインプリントするステップと、
    インプリントされた前記ワークピースを対応する前記インプリントセグメントに接着し、前記駆動ローラセットにより１つの前記離型位置に駆動するステップと、
    前記ワークピースに対し１つの前記離型位置で離型を行うステップと、
    をさらに含むインプリント方法。
  17. 前記ワークピースが前記加工領域に到達する前に、塗布ユニットにより前記ワークピースに光学層を塗布するステップをさらに含み、
    前記インプリントセグメントを介して前記ワークピースをインプリントするステップにおいて、
    前記インプリントセグメントのインプリント微細構造を介して前記光学層をインプリントし、前記ワークピースの上に光学微細構造を形成するステップを含む請求項１６に記載のインプリント方法。
  18. 第１検出ユニットを介して前記光学層で塗布されていない前記ワークピースの表面状態を検出するステップをさらに含む請求項１７に記載のインプリント方法。
  19. エネルギー源により提供されたエネルギーを介して、インプリントされた前記光学層を硬化するステップをさらに含む請求項１７または１８に記載のインプリント方法。
  20. 第１エネルギー源により提供されたエネルギーを介してインプリントされる前の前記光学層を半硬化するステップと、
    第２エネルギー源により提供されたエネルギーを介してインプリントされた前記光学層を完全に硬化するステップと、
    をさらに含む請求項１７または１８に記載のインプリント方法。
  21. インプリント用型ローラを介して対応する前記インプリントセグメントを前記ワークピースに押圧するステップをさらに含む請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  22. 昇降ユニットを介して前記可撓性インプリント用型フィルムに相対して上下に移動するよう前記ワークピースを駆動するステップをさらに含む請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  23. クランプ部材を介して前記可撓性インプリント用型フィルムをクランプして、前記離型位置にある前記可撓性インプリント用型フィルムを前記ワークピースからリフトオフするステップをさらに含む請求項１６〜２２のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  24. 少なくとも１つのバッファ部材を用いて、前記可撓性インプリント用型フィルムに寄りかかり、前記可撓性インプリント用型フィルムを湾曲させることにより、前記離型位置にある前記インプリントセグメントの境界で少なくとも１つのバッファセグメントを形成するステップをさらに含む請求項２３に記載のインプリント方法。
  25. インプリントされた前記ワークピースを前記駆動ローラセットにより前記離型位置に駆動した時、前記第１コンベアユニットにより別のワークピースを前記インプリント位置に運搬するステップと、
    前記ワークピースが前記離型位置で離型を行っている間、前記インプリント位置で前記別のワークピースをインプリントするステップと、
    をさらに含む請求項２３または２４に記載のインプリント方法。
  26. 前記インプリントセグメントが、互いに隣接する第１インプリントセグメントおよび第２インプリントセグメントを含み、２つの前記離型位置が、第１離型位置および第２離型位置を含み、
    前記第１インプリントセグメントおよび前記第２インプリントセグメントが前記加工領域にある時、前記駆動ローラセットにより第１状態と第２状態の間で往復運動を行うよう前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するステップをさらに含み、
    前記可撓性インプリント用型フィルムが前記第１状態にある時、前記第１インプリントセグメントが、前記第１離型位置に位置し、前記第２インプリントセグメントが、前記インプリント位置に位置し、前記可撓性インプリント用型フィルムが前記第２状態にある時、前記第１インプリントセグメントが、前記インプリント位置に位置し、前記第２インプリントセグメントが、前記第２離型位置に位置する請求項２３〜２５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  27. 前記インプリントセグメントが、さらに、互いに隣接する第３インプリントセグメントおよび第４インプリントセグメントを含み、
    前記駆動ローラセットにより前記第３インプリントセグメントおよび前記第４インプリントセグメントが前記加工領域に位置するよう前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するステップと、
    前記第３インプリントセグメントおよび前記第４インプリントセグメントが前記加工領域にある時、前記駆動ローラセットにより前記往復運動を行うよう前記可撓性インプリント用型フィルムを駆動するステップと、
    をさらに含む請求項２６に記載のインプリント方法。
  28. 第２検出ユニットを介してインプリントされた前記ワークピースを検出し、対応する前記インプリントセグメントの摩耗状態を判断するステップをさらに含む請求項１６〜２７のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  29. 第２コンベアユニットによりインプリントされた前記ワークピースを運搬して、前記第２検出ユニットを通過するステップをさらに含む請求項２８に記載のインプリント方法。
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