JP7337524B2 - 微細加工装置、微細加工方法、転写型、及び転写物 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

特開２０１５－７１３０３号公報 特開２００８－２７２９２５号公報 特開２００４－３４４９１６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで、基材は円柱または円筒形状であってもよい。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 微細凹部の具体例を示す斜視図である。 微細凹部の具体例を示す平面図である。 微細凹部の具体例を示す平面図である。 微細凹部の具体例を示す斜視図である。 微細凹部の具体例を示す平面図である。 微細凹部の具体例を示す斜視図である。 微細凹部の具体例を示す平面図である。 微細加工方法の一例のフローチャートである。 微細加工方法の一例のフローチャートである。 原盤（転写型）の一例を示す斜視図である。 原盤（転写型）の一例を示す斜視図である。 原盤（転写型）の一例を示す斜視図である。 転写物の一例を示す斜視図である。 転写物の一例を示す平面図である。 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。 微細凹部の振動波形の一例を示すグラフである。 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。 微細凹部の振動波形の一例を示すグラフである。 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。 微細凹部の振動波形の一例を示すグラフである。 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。 切削工具の振動波形の一例を示すグラフである。 実施例に係る微細凹部のＳＥＭ画像である。 比較例に係る微細凹部のマイクロスコープ画像である。 比較例に係る微細凹部のＳＥＭ画像である。

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。

＜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。

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。

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。

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_１軸とし、図１中右方向をｘ_１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_１軸とし、図１中上方向（原盤用基材１００に接近する方向）をｚ_１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_１軸方向またはｚ_１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_１軸またはｚ_１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。

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_１軸方向またはｚ_１軸方向に移動する。工具設置部４０の位置は、ｘ_１ｚ_１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_１ｚ_１座標値に関するｘ_１ｚ_１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。

振動部５０は、切削工具６０をｘ_２軸方向またはｚ_２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_１ｚ_１軸）とは異なる加工軸（ｘ_２ｚ_２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。

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_２軸方向に振動させる。ｚ_２軸は、ｚ_１軸に平行な軸であり、ｚ_２軸の正方向はｚ_１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_２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。

変位測定器５２ｂは、切削工具６０のｚ_２軸方向の振動の変位をｚ_２座標値として測定する。変位測定器５２ｂは、切削工具６０のｚ_２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_２座標値に関するｚ_２座標情報を制御装置７０に出力する。

工具振動素子５３ａは、ｘ_２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_２軸方向に移動させる。ｘ_２軸は、ｘ_１軸に平行な軸であり、ｘ_２軸の正方向は、ｘ_１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。

変位測定器５３ｂは、切削工具６０のｘ_２軸方向の振動の変位をｘ_２座標値として測定する。変位測定器５３ｂは、切削工具６０のｘ_２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_２座標値に関するｘ_２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_２ｚ_２座標値は、後述する工具先端部６３のｘ_２ｚ_２座標値とする。

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_２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。

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。

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_１ｚ_１座標情報、切削工具６０のｘ_２ｚ_２座標情報）のやりとりが可能となっている。

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_２ｚ_２座標値を出力するために使用される。

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_１ｚ_１座標値及び切削工具６０のｘ_２ｚ_２座標値（概略的にはｘ_２軸方向またはｚ_２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。

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_２ｚ_２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_１軸方向またはｚ_１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。

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。

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。

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_１ｚ_１座標情報、切削工具６０のｘ_２ｚ_２座標情報）のやりとりが可能となっている。

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_１座標値及び切削工具６０のｘ_２ｚ_２座標値（概略的にはｘ_２軸方向またはｚ_２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。

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_２ｚ_２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_１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。

＜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。

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_１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。

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_１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_１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。

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_１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。

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_１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。

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。

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。

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。

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。

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_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４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_２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。

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。

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_１ｚ_１座標値、切削工具６０のｘ_２ｚ_２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。

さらに、本実施形態では、加工ステージ３０による加工軸（ｘ_１ｚ_１軸）とは異なる加工軸（ｘ_２ｚ_２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_１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。

＜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_２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_２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。

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_２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。

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_２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_２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。

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。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_１軸方向及びｚ_１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。

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_２ｚ_２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_２ｚ_２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。

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_１ｚ_１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_１ｚ_１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。

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。

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。

ステップＳ１０～Ｓ３０は、上述したものと同様である。

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。

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_１軸方向及びｚ_１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）。

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_１座標値）をトリガとして、切削工具６０のｘ_２ｚ_２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_２ｚ_２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。

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_１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_１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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜８．転写物の製造方法＞

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。

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。

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。

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。

＜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。

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_２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。

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。

＜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。

＜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。

＜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_２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。

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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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_２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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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_２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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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_２ｚ_２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。

＜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。

以上の結果を表１、２にまとめて示す。

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。

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。

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。

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

Claims (4)

1. 工具設置部と、
   前記工具設置部に設けられ、円柱または円筒形状である基材に微細凹部を形成可能な切削工具と、
   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送り軸に沿って移動させることが可能な工具移動部と、
   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、前記振動部による切削工具の振動を、前記基材駆動部による前記基材の回転、または、前記工具移動部の送り軸の座標と同期させて切削工程を行い、
   前記制御部は、以下の切削条件（１）、（２）の両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。
2. 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。
3. 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。
4. 請求項１～３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、
   前記切削工程は、前記振動部による切削工具の振動を、前記基材駆動部による前記基材の回転、または、前記工具移動部の送り軸の座標と同期させて行われ、
   以下の切削条件（１）、（２）の両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。

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