JPWO2006082867A1 - Hybrid contact / separation system - Google Patents

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JPWO2006082867A1 JP2007501602A JP2007501602A JPWO2006082867A1 JP WO2006082867 A1 JPWO2006082867 A1 JP WO2006082867A1 JP 2007501602 A JP2007501602 A JP 2007501602A JP 2007501602 A JP2007501602 A JP 2007501602A JP WO2006082867 A1 JPWO2006082867 A1 JP WO2006082867A1
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充 藤井
充 藤井
崇央 楠浦
崇央 楠浦
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    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing

Abstract

型100と加工対象物200との相対的な位置と変位速度を調節可能な変位手段5と、型100と加工対象物200とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段6と、型100と加工対象物200との相対的な位置を検出可能な位置検出手段51と、押圧手段6の圧力を検出する圧力検出手段61と、位置検出手段51および圧力検出手段61が検出した情報に基づいて、変位手段5および押圧手段6を制御する制御手段300と、を具備する。Displacement means 5 that can adjust the relative position and displacement speed of the mold 100 and the workpiece 200, and a pressing means 6 that can press the mold 100 and the workpiece 200 and can adjust the pressing pressure. Position detecting means 51 capable of detecting the relative position between the mold 100 and the workpiece 200, pressure detecting means 61 for detecting the pressure of the pressing means 6, and information detected by the position detecting means 51 and the pressure detecting means 61 And a control means 300 for controlling the displacing means 5 and the pressing means 6.

Description

この発明は、型と加工対象物とを接離するハイブリッド接離システムに関するものである。   The present invention relates to a hybrid contact / separation system for contacting and separating a mold and a workpiece.

LSI(大規模集積回路)に代表される微細回路パターンを半導体基板(以下、単に基板と称する)上に形成するには、フォトリソグラフィーと呼ばれる技術が一般に用いられている。しかしながら、この方法では、形成するパターンの微細化にともない、装置の大型化やコストの増大を招いていた。   In order to form a fine circuit pattern typified by an LSI (Large Scale Integrated Circuit) on a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a substrate), a technique called photolithography is generally used. However, this method has led to an increase in the size and cost of the apparatus as the pattern to be formed is miniaturized.

また、微細な成型物を得るために、加熱されて溶融した樹脂を、この樹脂のガラス転移温度以下に加熱された金型に高速・高圧で流し込み、圧力をコントロールしながら凝固させて成型する射出成型も用いられている。しかしながら、この方法では、供給された樹脂が金型に熱を奪われながら凝固するため、金型の微細なパターンの中に樹脂が侵入し難く、微細な形状を形成することは困難であった。また、金型を加熱し、微細なパターン内に樹脂が侵入するのを待った後、金型を冷却し成型することも考えられる。しかしながら、射出成型では、金型に樹脂を高圧で流し込む必要があるため、高圧に耐えられる大きな金型が必要であり、加熱・冷却に時間がかかるという問題があった。   In addition, in order to obtain a fine molded product, a resin melted by heating is poured into a mold heated to a temperature lower than the glass transition temperature of the resin at high speed and high pressure, and solidified while controlling the pressure. Molding is also used. However, in this method, since the supplied resin is solidified while taking heat away from the mold, it is difficult for the resin to enter the fine pattern of the mold, and it is difficult to form a fine shape. . It is also conceivable to heat the mold and wait for the resin to enter the fine pattern, and then cool and mold the mold. However, in the injection molding, since it is necessary to pour the resin into the mold at a high pressure, a large mold capable of withstanding the high pressure is required, and there is a problem that it takes time for heating and cooling.

近年、上記問題を解決するものとして、超微細なパターンを基板上に形成するナノインプリンティングプロセス技術が注目されている(例えば、非特許文献1参照。)。このプロセスは、簡単に説明すると以下の手順で行われる。まず、形成したいパターンが表面に作りこまれた金型を準備し、ガラス転移温度以下の温度に保持された樹脂に、ガラス転移温度以上に加熱された金型を押圧する。すると、樹脂表面が溶融、流動されて、金型のパターンが樹脂に転写される。次に、金型を冷却して樹脂を凝固させ、金型を離型する。これにより、樹脂にパターンが形成される。   In recent years, attention has been paid to a nano-imprinting process technology for forming an ultrafine pattern on a substrate as a solution to the above problem (for example, see Non-Patent Document 1). This process is briefly described as follows. First, a mold in which a pattern to be formed is formed on the surface is prepared, and a mold heated to a temperature higher than the glass transition temperature is pressed against a resin held at a temperature lower than the glass transition temperature. Then, the resin surface is melted and fluidized, and the mold pattern is transferred to the resin. Next, the mold is cooled to solidify the resin, and the mold is released. Thereby, a pattern is formed in the resin.

この方法では、高価な電子ビーム光源や光学系を必要とせず、加熱用ヒータとプレス装置を基本とした簡易な構造を用いることができる。   In this method, an expensive electron beam light source or optical system is not required, and a simple structure based on a heater and a press device can be used.

また、この方法では、樹脂が金型に熱を奪われて凝固するという問題もなく、樹脂を金型の微細なパターン内に侵入させることができる。また、射出成型のような高圧に耐える大型の金型は不要であるため、高速に昇降温が可能であり、スループットの問題は生じない。   Further, according to this method, the resin can penetrate into the fine pattern of the mold without the problem that the resin is deprived of heat and solidified. In addition, since a large mold that can withstand high pressure, such as injection molding, is unnecessary, the temperature can be raised and lowered at high speed, and the problem of throughput does not occur.

実際、型に作り込まれた形状をそのまま精度良く転写することが可能となっており、すでにこの方法によって約20nmの線幅をもつ細線が形成されたという報告がある(例えば、非特許文献2参照。)。   In fact, it is possible to accurately transfer the shape formed in the mold as it is, and there is a report that a thin line having a line width of about 20 nm has already been formed by this method (for example, Non-Patent Document 2). reference.).

更に、このようなナノインプリンティングプロセス技術を用いることで、回折格子、フォトニック結晶、導波路、等の光デバイスや、マクロチャネル、リアクター等の流体デバイスのような、各種のマイクロチップ、マイクロデバイスの製作も可能な状況が実現しつつある。   Furthermore, by using such nanoimprinting process technology, various microchips and microdevices such as optical devices such as diffraction gratings, photonic crystals, and waveguides, and fluid devices such as macrochannels and reactors are used. The situation where it is possible to produce is now being realized.

G. M. Whitesides, J. C. Love、「ナノ構造を作る新技術」、「日経サイエンス」、日本経済新聞社、平成13年(2001年)12月1日、31巻、12号、p.30−41G. M. Whitesides, J. C. Love, “New Technology for Creating Nanostructures”, “Nikkei Science”, Nikkei Inc., December 1, 2001, Vol. 31, No. 12, p. 30-41 C. M. Sotomayor, et. al.、「Nanoimprint lithography: an alternative nanofabrication approach」、「Materials Science & Engineering C」、Elsevier Science、平成14年(2002年)、989巻、p.1−9C. M. Sotomayor, et. Al., “Nanoimprint lithography: an alternative nanofabrication approach”, “Materials Science & Engineering C”, Elsevier Science, 2002 (2002), 989, p. 1-9 国際公開番号WO2004/093171(第12頁、第2図)International Publication Number WO2004 / 093171 (page 12, FIG. 2)

ところで、このようなナノインプリンティングプロセスにおいては、パターンの転写性が、押圧時、離型時における型と加工対象物との間の変位量や変位速度によって影響されることが、本発明者らの研究により判明しつつある。特に、マイクロメートル、ナノメートルレベルのパターンを成型するには、型と加工対象物との間の相対的な変位量や変位速度をマイクロメートル、ナノメートルレベルでコントロールする必要がある。   By the way, in such a nano-imprinting process, the pattern transferability is affected by the amount of displacement and the displacement speed between the mold and the workpiece during pressing and releasing. It is becoming clear by study of. In particular, in order to mold micrometer and nanometer level patterns, it is necessary to control the relative displacement and displacement speed between the mold and the workpiece at the micrometer and nanometer levels.

しかしながら、型と加工対象物との接離に油圧や空圧等の流体圧機構を用いたものは、型と加工対象物との間の変位量や変位速度を正確に制御することができないという問題があった。これは、流体圧機構がプレス力のみしかコントロールできないため、押圧時あるいは離型時に、型と加工対象物との密着力の増減によって変位速度が変化するためである。   However, those using a fluid pressure mechanism such as hydraulic pressure or pneumatic pressure for contact and separation between the mold and the workpiece cannot accurately control the amount of displacement and the displacement speed between the mold and the workpiece. There was a problem. This is because the fluid pressure mechanism can control only the pressing force, so that the displacement speed changes due to increase or decrease in the adhesion force between the die and the workpiece when pressing or releasing.

一方、電気サーボモータを用いて型と加工対象物との間の変位量や変位速度を制御するものも考えられる。これによれば、型と加工対象物との間の変位量や変位速度を正確に制御することが可能である。しかしながら、電気サーボモータは、出力できるプレス力が小さく、大きなプレス力が必要な大面積の型で基板等へ加工をするには、装置を大型化する必要があった。   On the other hand, it is also possible to control the amount of displacement and the displacement speed between the mold and the workpiece using an electric servo motor. According to this, it is possible to accurately control the amount of displacement and the displacement speed between the mold and the workpiece. However, the electric servo motor has a small pressing force that can be output, and it is necessary to increase the size of the apparatus in order to process a substrate or the like with a large-area mold that requires a large pressing force.

そこで本発明は、大きなプレス力を出力できると共に、型と加工対象物との間の相対的な変位量や変位速度を制御可能な加工装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a machining apparatus that can output a large pressing force and can control a relative displacement amount and a displacement speed between a mold and a workpiece.

上記目的を達成するために、本発明の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を具備することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position, and a press capable of pressing the mold and the workpiece, and adjusting the pressure to be pressed. And means.

また、本発明の別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Further, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and an object to be processed, and transfers the pattern of the mold to the object to be processed. A displacement means capable of adjusting a relative position with respect to an object and a displacement speed for changing the position; a pressing means capable of pressing the mold and the object to be processed; and a pressure means capable of adjusting the pressing pressure; And displacing means and control means for controlling the pressing means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. A displacement means capable of adjusting a relative position with respect to a processing object and a displacement speed for changing the position; and a pressing means capable of adjusting the pressing pressure while pressing the mold and the processing object; Based on position detection means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece, pressure detection means for detecting the pressure of the pressing means, and information detected by the position detection means and the pressure detection means. And a control means for controlling the displacement means and the pressing means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. A displacement means capable of adjusting a relative position with respect to a processing object and a displacement speed for changing the position; and a pressing means capable of adjusting the pressing pressure while pressing the mold and the processing object; Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece, pressure detecting means for detecting pressure of the pressing means, mold heating means for heating the mold, and cooling the mold Based on the information detected by the mold cooling means, the mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold, the position detecting means, the pressure detecting means and the mold temperature detecting means, the displacement means, the pressing means, Mold heating means and front Characterized by comprising control means for controlling the mold cooling means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. A displacement means capable of adjusting a relative position with respect to a processing object and a displacement speed for changing the position; and a pressing means capable of adjusting the pressing pressure while pressing the mold and the processing object; Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece, pressure detecting means for detecting pressure of the pressing means, mold heating means for heating the mold, and cooling the mold Mold cooling means, mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold, processing object heating means for heating the processing object, processing object cooling means for cooling the processing object, and the processing object Workpiece temperature to detect the temperature of Based on information detected by the detection means, the position detection means, the pressure detection means, the mold temperature detection means, and the workpiece temperature detection means, the displacement means, the pressing means, the mold heating means, the mold And a control means for controlling the processing object heating means and the processing object cooling means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. While pressing the mold and the processing object, the displacement means capable of adjusting the relative position of the processing object with a displacement amount less than the size in the depth direction of the pattern formed on the mold, Pressing means capable of adjusting the pressing pressure.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. While pressing the mold and the processing object, the displacement means capable of adjusting the relative position of the processing object with a displacement amount less than the size in the depth direction of the pattern formed on the mold, It comprises a pressing means capable of adjusting the pressing pressure, and a control means for controlling the displacement means and the pressing means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. While pressing the mold and the processing object, the displacement means capable of adjusting the relative position of the processing object with a displacement amount less than the size in the depth direction of the pattern formed on the mold, A pressing means capable of adjusting the pressing pressure; a position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than a displacement amount adjustable by the displacement means; and the pressing means. And a control means for controlling the displacement means and the pressing means based on information detected by the position detection means and the pressure detection means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする加工装置。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. While pressing the mold and the processing object, the displacement means capable of adjusting the relative position of the processing object with a displacement amount less than the size in the depth direction of the pattern formed on the mold, A pressing means capable of adjusting the pressing pressure; a position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than a displacement amount adjustable by the displacement means; and the pressing means. Pressure detecting means for detecting the pressure of the mold, mold heating means for heating the mold, mold cooling means for cooling the mold, mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold, the position detecting means, and the pressure The detecting means and the mold temperature detecting means Based on the information, it said displacement means, said pressing means, the processing apparatus characterized by comprising a control means for controlling said type heating means and the mold cooling means.

また、本発明の更に別の加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。   Furthermore, another processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that presses a mold having a predetermined pattern and a processing object, and transfers the pattern of the mold to the processing object. While pressing the mold and the processing object, the displacement means capable of adjusting the relative position of the processing object with a displacement amount less than the size in the depth direction of the pattern formed on the mold, A pressing means capable of adjusting the pressing pressure; a position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than a displacement amount adjustable by the displacement means; and the pressing means. Pressure detecting means for detecting the pressure of the mold, mold heating means for heating the mold, mold cooling means for cooling the mold, mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold, and heating the workpiece. The processing object heating means and the processing object A workpiece cooling means for rejecting, a workpiece temperature detecting means for detecting the temperature of the workpiece, the position detecting means, the pressure detecting means, the mold temperature detecting means and the workpiece temperature detecting means. Control means for controlling the displacement means, the pressing means, the mold heating means, the mold cooling means, the workpiece heating means, and the workpiece cooling means based on the detected information. Features.

この場合、前記変位手段は、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能に形成される方が好ましい。   In this case, the displacement means is preferably formed so as to be capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position.

また、前記変位手段と前記押圧手段とは、前記型と前記加工対象物とを押圧する方向に対し並列に設けられ、前記変位手段の押圧力と前記押圧手段の押圧力とが前記型と前記加工対象物との間に重畳的に加わるように形成される方が好ましい。   The displacement means and the pressing means are provided in parallel to the direction in which the mold and the workpiece are pressed, and the pressing force of the displacement means and the pressing force of the pressing means are It is preferable to form it so as to overlap with the workpiece.

また、前記変位手段は、電気モータとボールねじとで構成されると共に、前記押圧手段は、油圧シリンダで構成される方が好ましい。   Further, it is preferable that the displacement means is constituted by an electric motor and a ball screw, and the pressing means is constituted by a hydraulic cylinder.

本発明の加工装置を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the processing apparatus of this invention.

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

本発明の加工装置1は、図1に示すように、型100と加工対象物200とを押圧して、加工対象物200を所定形状に加工するものであって、型100を保持する型保持部2と、加工対象物200を保持する加工対象物保持部12と、型100と加工対象物200との相対的な位置およびその位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段5と、型100と加工対象物200とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段6と、型100を加熱可能な型加熱手段3と、型100を冷却可能な型冷却手段4と、加工対象物200を加熱可能な加工対象物加熱手段13と、加工対象物200を冷却可能な加工対象物冷却手段14と、変位手段5の変位量を検出するか、あるいは型100と加工対象物200との相対的な位置を検出する位置検出手段51と、押圧手段6が出力する圧力を検出するか、あるいは型100と加工対象物200との間の圧力を検出する圧力検出手段61と、型100の温度を検出する型温度検出手段31と、加工対象物200の温度を検出する加工対象物温度検出手段131と、位置検出手段51、圧力検出手段61、型温度検出手段31および加工対象物温度検出手段131の検出情報に基づいて、変位手段5、押圧手段6、型加熱手段3、型冷却手段4、加工対象物加熱手段13および加工対象物冷却手段14を制御する制御手段300と、で主に構成される。   As shown in FIG. 1, the processing apparatus 1 of the present invention presses the mold 100 and the workpiece 200 to process the workpiece 200 into a predetermined shape, and holds the mold 100. Part 2, work object holding part 12 for holding work object 200, displacement means 5 capable of adjusting a relative position between mold 100 and work object 200 and a displacement speed for changing the position, mold The pressing means 6 that can press the pressure 100 and the workpiece 200 and can adjust the pressing pressure, the mold heating means 3 that can heat the mold 100, the mold cooling means 4 that can cool the mold 100, and the processing target The workpiece heating means 13 capable of heating the workpiece 200, the workpiece cooling means 14 capable of cooling the workpiece 200, the amount of displacement of the displacement means 5, or the mold 100 and the workpiece 200 Detect relative position of The pressure output from the position detection means 51 and the pressure means 6 or the pressure detection means 61 for detecting the pressure between the mold 100 and the workpiece 200; and the mold temperature for detecting the temperature of the mold 100. The detection information of the detection means 31, the processing object temperature detection means 131 for detecting the temperature of the processing object 200, the position detection means 51, the pressure detection means 61, the mold temperature detection means 31, and the processing object temperature detection means 131 is included. Based on this, the displacement means 5, the pressing means 6, the mold heating means 3, the mold cooling means 4, the workpiece heating means 13, and the control means 300 for controlling the workpiece cooling means 14 are mainly configured.

型100は、加工対象物200に押圧して加工対象物200を加工し得るものであればどのようなものでもよいが、例えば、その下面に、所定のパターンとしての凹凸が形成されたパターン面100aを有している。この凹凸は、型100をニッケル等の金属やセラミックス、ガラス状カーボン等の炭素素材、シリコンなどで形成し、そのパターン面100aに精密機械加工を施すことで形成することができる。また、型100の原盤となるシリコン基板等にエッチング等の半導体微細加工技術によって所定のパターンを形成した後、このシリコン基板等の表面に電気鋳造(エレクトロフォーミング)法、例えばニッケルメッキ法によって金属メッキを施し、この金属メッキ層を剥離して、凹凸を有した型100を形成することもできる。もちろん型100は、微細パターンが形成できるものであれば材質やその製造法が特に限定されるものではない。この凹凸の幅は、用いられる加工対象物200の種類にもよるが、100μm以下、好ましくは10μm以下、更に好ましくは1μm以下、更に好ましくは100nm以下、更に好ましくは10nm以下に形成される。なお、この型100は、型加熱手段3および型冷却手段4によって加熱・冷却されるため、なるべく薄型化してその熱容量をできる限り小さくするのが好ましい。   The mold 100 may be anything as long as it can press the workpiece 200 and process the workpiece 200. For example, a pattern surface in which irregularities as a predetermined pattern are formed on the lower surface thereof. 100a. The irregularities can be formed by forming the mold 100 from a metal such as nickel, ceramics, a carbon material such as glassy carbon, silicon, or the like, and subjecting the pattern surface 100a to precision machining. In addition, after a predetermined pattern is formed on a silicon substrate or the like used as a master disk of the mold 100 by a semiconductor micromachining technique such as etching, the surface of the silicon substrate or the like is metal-plated by an electroforming method, for example, a nickel plating method. And the metal plating layer is peeled off to form the mold 100 having irregularities. Of course, as long as the mold 100 can form a fine pattern, the material and the manufacturing method thereof are not particularly limited. Although the width of the unevenness depends on the type of the workpiece 200 to be used, it is formed to be 100 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, further preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less. Since the mold 100 is heated and cooled by the mold heating means 3 and the mold cooling means 4, it is preferable to make the mold 100 as thin as possible and to reduce its heat capacity as much as possible.

加工対象物200としては、種々のものを用いることができ、例えばポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂の他、アルミニウム等の金属、ガラス、石英ガラス、シリコン、ガリウム砒素、サファイア、酸化マグネシウム等の材料など、成形素材がそのまま基板形状をなしているものを用いることができる。また、シリコンやガラス等からなる基板本体の表面に、樹脂、フォトレジスト、配線パターンを形成するためのアルミニウム、金、銀などの金属薄膜の被覆層等が形成されたものを用いることもできる。更に、加工対象物200は、基板以外の形状、例えばフィルム等であっても勿論良い。   Various objects can be used as the workpiece 200, for example, a resin such as polycarbonate and polyimide, a metal such as aluminum, a material such as glass, quartz glass, silicon, gallium arsenide, sapphire, and magnesium oxide. A molding material having a substrate shape as it is can be used. In addition, it is also possible to use a substrate body made of silicon, glass, or the like, on which a coating layer of a metal thin film such as resin, photoresist, or aluminum, gold, or silver for forming a wiring pattern is formed. Furthermore, the workpiece 200 may of course have a shape other than the substrate, such as a film.

型保持部2は、図1に示すように、型100を保持する型保持面2aに、ねじやクランプ金具等の締結具で型100を面接触するように固定可能に形成される。なお、型保持部2の構造は、型100を型保持面2a上に保持するものであればどのようなものでも良く、例えば、型保持面2aに静電吸着や真空吸着により吸着保持する構造とすることも可能である。   As shown in FIG. 1, the mold holding unit 2 is formed on a mold holding surface 2 a that holds the mold 100 so that the mold 100 can be fixed in surface contact with a fastener such as a screw or a clamp fitting. The structure of the mold holding unit 2 may be any structure as long as it holds the mold 100 on the mold holding surface 2a. For example, the structure that holds the mold 100 by electrostatic suction or vacuum suction on the mold holding surface 2a. It is also possible.

また、型保持部2には、型100を加熱するための型加熱手段3、例えばヒータを備えている。このヒータは、コントローラにより、型100を所定の一定温度に維持するよう、その作動が制御される。このヒータとしては、例えば、伝熱ヒータやセラミックヒータを好適に用いることができる。   Further, the mold holding unit 2 includes a mold heating unit 3 for heating the mold 100, for example, a heater. The operation of this heater is controlled by the controller so as to maintain the mold 100 at a predetermined constant temperature. As this heater, for example, a heat transfer heater or a ceramic heater can be suitably used.

また、型保持部2には、型100を冷却する型冷却手段4が設けられている。型冷却手段4としては、例えば型保持部2の内部に冷却液や冷却気体を流すことで、型100を冷却することができる冷却流路を用いることができる。   The mold holding unit 2 is provided with mold cooling means 4 for cooling the mold 100. As the mold cooling means 4, for example, a cooling channel capable of cooling the mold 100 by flowing a coolant or a cooling gas inside the mold holding unit 2 can be used.

また、型保持部2には、型100の温度を検出する型温度検出手段31、例えば熱伝対が設けられている。また、型温度検出手段31は、制御手段300に電気的に接続されており、検出した型100の温度に関する情報を制御手段300に伝達するように形成されている。   Further, the mold holding unit 2 is provided with a mold temperature detecting means 31 for detecting the temperature of the mold 100, for example, a thermocouple. The mold temperature detection means 31 is electrically connected to the control means 300 and is formed so as to transmit information regarding the detected temperature of the mold 100 to the control means 300.

加工対象物保持部12は、図1に示すように、加工対象物200を略水平状態に保持するものであり、上面に加工対象物保持面12aを有した保持ステージを備えている。   As illustrated in FIG. 1, the workpiece holding unit 12 holds the workpiece 200 in a substantially horizontal state, and includes a holding stage having a workpiece holding surface 12 a on the upper surface.

この保持ステージには、加工対象物保持面12aに多数のバキューム孔(図示せず)が形成されており、このバキューム孔に図示しない負圧源から負圧を作用させることで、加工対象物保持面12a上に、加工対象物200を吸着保持できる構成となっている。なお、加工対象物保持部12の構造は、加工対象物200を加工対象物保持面12aに保持するものであればどのようなものでも良く、例えば、クランプ金具等の締結具で加工対象物保持面12aに固定したり、静電吸着で吸着保持したりする構造とすることも勿論可能である。   In this holding stage, a large number of vacuum holes (not shown) are formed in the workpiece holding surface 12a, and a negative pressure is applied to the vacuum holes from a negative pressure source (not shown) to hold the workpiece. The workpiece 200 can be sucked and held on the surface 12a. The structure of the workpiece holding unit 12 may be anything as long as the workpiece 200 is held on the workpiece holding surface 12a. For example, the workpiece holding unit 12 may be held by a fastener such as a clamp fitting. Of course, it is also possible to adopt a structure that is fixed to the surface 12a or is held by suction by electrostatic attraction.

また、図示しないが、保持ステージの下部には保持した加工対象物200を加熱するための加工対象物加熱手段13、例えばヒータを備えている。このヒータは、コントローラにより、保持ステージ上の加工対象物200を所定の一定温度に維持するよう、その作動が制御される。このヒータとしては、例えば、伝熱ヒータやセラミックヒータを好適に用いることができる。   Although not shown, a workpiece heating means 13 for heating the workpiece 200 held, for example, a heater is provided below the holding stage. The operation of the heater is controlled by the controller so as to maintain the workpiece 200 on the holding stage at a predetermined constant temperature. As this heater, for example, a heat transfer heater or a ceramic heater can be suitably used.

また、加工対象物保持部12には、加工対象物200を冷却する加工対象物冷却手段14を設けることも可能である。加工対象物冷却手段14としては、例えば加工対象物保持部12の内部に冷却液や冷却気体を流すことで、型100を冷却することができる冷却流路を用いることができる。   Further, the processing object holding unit 12 may be provided with a processing object cooling means 14 for cooling the processing object 200. As the workpiece cooling means 14, for example, a cooling flow path that can cool the mold 100 by flowing a coolant or a cooling gas inside the workpiece holding unit 12 can be used.

また、加工対象物保持部12には、加工対象物200の温度を検出する加工対象物温度検出手段131、例えば熱伝対が設けられている。また、加工対象物温度検出手段131は、制御手段300に電気的に接続されており、検出した加工対象物200の温度に関する情報を制御手段300に伝達するように形成されている。   Further, the processing object holding unit 12 is provided with a processing object temperature detecting means 131 for detecting the temperature of the processing object 200, for example, a thermocouple. Further, the processing object temperature detecting means 131 is electrically connected to the control means 300 and is formed so as to transmit information regarding the detected temperature of the processing object 200 to the control means 300.

変位手段5は、例えば、垂直方向に連結するボールネジと、このボールネジを回転駆動させるモータとから構成されている。また、ボールネジの下端部と型保持部2の上面は、ベアリング機構等を介して連結されている。変位手段5をこのように構成することによって、型100を保持する型保持部2を上下し、加工対象物200に対する型100のパターン面100aの押し込み量(変位量)や押し込み速度(変位速度)を調節することができる。なお、ここでは、変位手段5を型保持部2側に設ける場合について説明したが、加工対象物保持部12側に設けることも勿論可能である。また、変位手段5としては、型100と加工対象物200との相対的な変位量や変位速度を調節できるものであれば、ボールねじと電気モータにより構成されるものに限られず、例えば、圧電素子や磁歪素子等を用いることもできる。   The displacement means 5 is composed of, for example, a ball screw that is connected in the vertical direction and a motor that rotationally drives the ball screw. Moreover, the lower end part of the ball screw and the upper surface of the mold holding part 2 are connected via a bearing mechanism or the like. By configuring the displacing means 5 in this way, the mold holding portion 2 that holds the mold 100 is moved up and down to push the pattern surface 100a of the mold 100 into the workpiece 200 (displacement amount) and the pushing speed (displacement speed). Can be adjusted. Here, the case where the displacement means 5 is provided on the mold holding unit 2 side has been described, but it is of course possible to provide the displacement means 5 on the workpiece holding unit 12 side. The displacement means 5 is not limited to a ball screw and an electric motor as long as the relative displacement amount and displacement speed between the mold 100 and the workpiece 200 can be adjusted. An element, a magnetostrictive element, or the like can also be used.

なお、変位手段5の変位量は、少なくとも型100のパターンの深さ方向(変位手段5の変位方向)の大きさ以下で調節できるものが好ましい。具体的には、100μm以下で調節することができるものが良く、好ましくは10μm以下、更に好ましくは1μm以下、更に好ましくは100nm以下、更に好ましくは10nm以下、更に好ましくは1nm以下で調節することができるものが好ましい。   In addition, it is preferable that the displacement amount of the displacement means 5 is adjustable at least below the size of the pattern of the mold 100 in the depth direction (the displacement direction of the displacement means 5). Specifically, it can be adjusted to 100 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, further preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less, and further preferably 1 nm or less. What can be done is preferred.

また、変位手段5の変位速度は、加工対象物に転写されたパターンに永久歪を極力与えない速度が好ましい。具体的には、100μm/秒以下で調節できるものが良く、好ましくは10μm/秒以下、更に好ましくは1μm/秒以下、更に好ましくは100nm/秒以下、更に好ましくは10nm/秒以下、更に好ましくは1nm/秒以下で調節することができるものが好ましい。   Further, the displacement speed of the displacing means 5 is preferably a speed that does not give permanent distortion as much as possible to the pattern transferred to the workpiece. Specifically, it can be adjusted at 100 μm / second or less, preferably 10 μm / second or less, more preferably 1 μm / second or less, further preferably 100 nm / second or less, more preferably 10 nm / second or less, and still more preferably. Those that can be adjusted at 1 nm / second or less are preferred.

位置検出手段51は、例えば、型保持部2に設けられたリニアスケールを用いることができる。これにより、型100の位置や型100の変位速度を検出することができる。また、位置検出手段51は、制御手段300に電気的に接続されており、検出した型100の位置や変位速度に関する情報を伝達するように形成されている。なお、位置検出手段51としては、種々のものを用いることができ、例えば、型保持部2側に設けられたレーザー測長機を用いて、加工対象物200の位置を測定するか、加工対象物保持部12側に設けられたレーザー測長機を用いて、型100の位置を測定すればよい。また、モータに設けられたエンコーダを用いて、変位手段5の変位量から計算により測定するものでもよい。なお、位置検出手段51の分解能は、少なくとも型100のパターンの深さ方向(変位手段5の変位方向)の大きさ以下、あるいは、変位手段5が調節できる変位量以下で検出できるものが好ましい。具体的には、100μm以下で検出することができるものが良く、好ましくは10μm以下、更に好ましくは1μm以下、更に好ましくは100nm以下、更に好ましくは10nm以下、更に好ましくは1nm以下で検出することができるものが好ましい。   As the position detection unit 51, for example, a linear scale provided in the mold holding unit 2 can be used. Thereby, the position of the mold 100 and the displacement speed of the mold 100 can be detected. Further, the position detection means 51 is electrically connected to the control means 300 and is formed to transmit information on the detected position and displacement speed of the mold 100. Various types of position detecting means 51 can be used. For example, the position of the processing object 200 is measured using a laser length measuring device provided on the mold holding unit 2 side, or the processing target is detected. What is necessary is just to measure the position of the type | mold 100 using the laser length measuring machine provided in the thing holding | maintenance part 12 side. Alternatively, an encoder provided in the motor may be used to measure the amount of displacement of the displacement means 5 by calculation. The resolution of the position detecting means 51 is preferably one that can be detected at least below the size of the pattern of the mold 100 in the depth direction (displacement direction of the displacement means 5) or below the amount of displacement adjustable by the displacement means 5. Specifically, it can be detected at 100 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, further preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less, more preferably 1 nm or less. What can be done is preferred.

押圧手段6は、例えば、型100側に設けられ、モータで油圧ポンプをまわし、パスカルの原理に基づいて大きな圧力を出力する油圧シリンダを用いることができる。また、押圧手段6は、型100と加工対象物200とを押圧する方向に対し、変位手段5と並列に設けられ、変位手段5のプレス力(圧力)と押圧手段6のプレス(圧力)とが型100と加工対象物200との間に重畳的に加わるように構成されている。これにより、変位手段5の出力以上のプレス力(圧力)が必要な大面積の型100による加工をする際にも、押圧手段6によって変位手段5の出力を補助して成型することができる。また、型100と加工対象物200との間に加える圧力を制御して適用することができる。なお、押圧手段6としては、型100と加工対象物200との間に圧力を出力できるものであればどのようなものでも良く、空圧等の流体圧を用いるものを適用することができる。   The pressing means 6 can be, for example, a hydraulic cylinder that is provided on the mold 100 side, rotates a hydraulic pump with a motor, and outputs a large pressure based on Pascal's principle. The pressing means 6 is provided in parallel with the displacement means 5 in the direction in which the mold 100 and the workpiece 200 are pressed, and the pressing force (pressure) of the displacement means 5 and the pressing (pressure) of the pressing means 6 Is configured to be superimposed between the mold 100 and the workpiece 200. As a result, the pressing means 6 can assist the output of the displacing means 5 when molding with a large area mold 100 that requires a pressing force (pressure) greater than the output of the displacing means 5. Further, the pressure applied between the mold 100 and the workpiece 200 can be controlled and applied. The pressing means 6 may be anything as long as it can output a pressure between the mold 100 and the workpiece 200, and a means using fluid pressure such as pneumatic pressure can be applied.

圧力検出手段61は、型100と加工対象物200との間の圧力を検出するもので、押圧手段6として油圧シリンダを用いる場合には、例えば、油圧シリンダ内の油圧を検出する油圧計を用いることができる。また、圧力検出手段61は、制御手段300に電気的に接続されており、検出した圧力に関する情報を伝達するように形成されている。   The pressure detection means 61 detects the pressure between the mold 100 and the workpiece 200. When a hydraulic cylinder is used as the pressing means 6, for example, a hydraulic gauge that detects the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder is used. be able to. Moreover, the pressure detection means 61 is electrically connected to the control means 300, and is formed so as to transmit information regarding the detected pressure.

制御手段300は、位置検出手段51、圧力検出手段61、型温度検出手段31および加工対象物温度検出手段131の検出情報に基づいて、変位手段、押圧手段6、型加熱手段3、型冷却手段4、加工対象物加熱手段13および加工対象物冷却手段14を制御するもので、例えばコンピュータを用いることができる。   The control means 300 is based on the detection information of the position detection means 51, the pressure detection means 61, the mold temperature detection means 31, and the workpiece temperature detection means 131, the displacement means, the pressing means 6, the mold heating means 3, and the mold cooling means. 4. Controls the workpiece heating means 13 and the workpiece cooling means 14, and for example, a computer can be used.

次に、制御手段300の制御の一例について説明する。制御手段300は、以下のステップ1からステップ6の順番に加工装置1を制御する。
<ステップ1>
型温度検出手段31が検出した型100の温度に基づき、型100を例えば、加工対象物のガラス転移温度以上に保持するように、型加熱手段3を制御する。また、加工対象物温度検出手段131が検出した加工対象物200の温度に基づき、加工対象物200を例えば、加工対象物のガラス転移温度以下に保持するように、加工対象物加熱手段13を制御する。
<ステップ2>
圧力検出手段61が検出した型100と加工対象物200との間の圧力に基づき、加工対象物200に永久歪を与えない所定の圧力(応力)で型100を加工対象物200に押圧するように、押圧手段6を制御する。この際、型100の熱が加工対象物200に伝熱され、加工対象物200の表面の温度がガラス転移温度以上に加熱される。
<ステップ3>
位置検出手段51の検出した型100と加工対象物200との相対的な位置に基づき、所定の変位速度と所定の変位量で、型100を加工対象物200に押し込むように、変位手段5を制御する。これにより、加工対象物200を型100のパターンに十分に侵入させて確実な成型をすることができる。
<ステップ4>
変位手段5の変位量を維持したまま所定時間経過した後、型温度検出手段31が検出した型100の温度に基づき、型100を例えばガラス転移温度以下の所定の温度になるように、型冷却手段4を制御する。
<ステップ5>
圧力検出手段61が検出した型100と加工対象物200との間の圧力に基づき、型100と加工対象物200との間の圧力を、型100と加工対象物200とが離型しない所定値に減圧するように、押圧手段6を制御する。
<ステップ6>
位置検出手段51の検出した型100と加工対象物200との相対的な位置に基づき、所定の変位速度で、型100を加工対象物200から離型するように、変位手段5を制御する。これにより、加工対象物200に転写されたパターンが離型する際に崩れるのを防止することができる。
Next, an example of control by the control unit 300 will be described. The control means 300 controls the processing apparatus 1 in the following order from Step 1 to Step 6.
<Step 1>
Based on the temperature of the mold 100 detected by the mold temperature detection means 31, the mold heating means 3 is controlled so as to hold the mold 100 at, for example, the glass transition temperature of the workpiece. Further, based on the temperature of the processing object 200 detected by the processing object temperature detection means 131, the processing object heating means 13 is controlled so as to keep the processing object 200 below, for example, the glass transition temperature of the processing object. To do.
<Step 2>
Based on the pressure between the mold 100 and the workpiece 200 detected by the pressure detection means 61, the mold 100 is pressed against the workpiece 200 with a predetermined pressure (stress) that does not give permanent deformation to the workpiece 200. Next, the pressing means 6 is controlled. At this time, the heat of the mold 100 is transferred to the workpiece 200, and the temperature of the surface of the workpiece 200 is heated to the glass transition temperature or higher.
<Step 3>
Based on the relative position between the mold 100 and the workpiece 200 detected by the position detector 51, the displacement means 5 is pushed so as to push the mold 100 into the workpiece 200 at a predetermined displacement speed and a predetermined displacement amount. Control. As a result, the workpiece 200 can be sufficiently penetrated into the pattern of the mold 100 and reliable molding can be performed.
<Step 4>
After a predetermined time has passed with the displacement of the displacement means 5 maintained, the mold 100 is cooled so that the mold 100 reaches a predetermined temperature, for example, below the glass transition temperature, based on the temperature of the mold 100 detected by the mold temperature detection means 31. Control means 4.
<Step 5>
Based on the pressure between the mold 100 and the workpiece 200 detected by the pressure detecting means 61, the pressure between the mold 100 and the workpiece 200 is a predetermined value at which the mold 100 and the workpiece 200 do not release. The pressing means 6 is controlled so that the pressure is reduced.
<Step 6>
Based on the relative position between the mold 100 and the workpiece 200 detected by the position detector 51, the displacement means 5 is controlled so as to release the mold 100 from the workpiece 200 at a predetermined displacement speed. Thereby, it can prevent that the pattern transcribe | transferred to the workpiece 200 collapses when releasing.

なお、上記説明では、成型時に変位手段5を制御して変位量を調節する旨記載したが、微細なパターンを形成する際に特に重要な工程は離型であるため、離型時にのみ変位手段5を制御するようにしてもよい。   In the above description, it has been described that the displacement means 5 is controlled by adjusting the displacement means 5 at the time of molding. However, since the process that is particularly important when forming a fine pattern is mold release, the displacement means only at the time of mold release. 5 may be controlled.

また、上記説明では、変位手段5と押圧手段6とを、型100と加工対象物200とを押圧する方向に対し並列に配置する場合について説明したが、これに限らず、型100と加工対象物200とを押圧する方向に対し直列に配置することも可能である。この場合、変位手段5のプレス力を押圧手段6で補助することはできないため、押圧時に変位手段5で変位量や変位速度を制御することはできない。しかし、離型時には、型100と加工対象物200との間の圧力を、型100と加工対象物200とが離型しない所定値に減圧した後、変位手段5で変位量や変位速度を制御して成型することができる。また、変位手段5と押圧手段6を配置する順番は任意であり、変位手段5、押圧手段6、型100の順番に配置しても、押圧手段6、変位手段5、型100の順番に配置してもよい。   Moreover, although the said description demonstrated the case where the displacement means 5 and the press means 6 were arrange | positioned in parallel with respect to the direction which presses the type | mold 100 and the workpiece 200, it does not restrict to this but the type | mold 100 and a process target. It is also possible to arrange the object 200 in series with respect to the pressing direction. In this case, since the pressing force of the displacement means 5 cannot be assisted by the pressing means 6, the displacement amount and the displacement speed cannot be controlled by the displacement means 5 at the time of pressing. However, at the time of mold release, after the pressure between the mold 100 and the workpiece 200 is reduced to a predetermined value that does not cause the mold 100 and the workpiece 200 to be released, the displacement means 5 controls the displacement amount and the displacement speed. And can be molded. Further, the order of disposing the displacement means 5 and the pressing means 6 is arbitrary. Even if the disposing means 5, the pressing means 6, and the mold 100 are disposed in this order, the disposing means 5, the displacing means 5, and the mold 100 are disposed in this order. May be.

また、上記説明では、変位手段5と押圧手段6とを型100側に配置する場合について説明したが、これに限られるものではなく、変位手段5と押圧手段6とを加工対象物200側に配置することも可能である。また、変位手段5を型100側、押圧手段6を加工対象物200側に配置するか、変位手段5を加工対象物200側、押圧手段6を型100側に配置することも勿論可能である。   In the above description, the case where the displacing means 5 and the pressing means 6 are disposed on the mold 100 side has been described. However, the present invention is not limited to this, and the displacing means 5 and the pressing means 6 are disposed on the workpiece 200 side. It is also possible to arrange. Of course, it is possible to dispose the displacement means 5 on the mold 100 side and the pressing means 6 on the workpiece 200 side, or to dispose the displacement means 5 on the workpiece 200 side and the pressing means 6 on the mold 100 side. .

また、型あるいは加工対象物に超音波振動を加えることが可能な加振手段を設けることも可能である。これによれば、離型時に型と加工対象物との間の圧力(プレス力)や変位量、変位速度等を調節しつつ、型と加工対象物との間に超音波振動を加えて離型性を向上することができる。   It is also possible to provide a vibration means that can apply ultrasonic vibration to the mold or the workpiece. According to this, while adjusting the pressure (pressing force), displacement amount, displacement speed, etc. between the mold and the workpiece during mold release, ultrasonic vibration is applied between the mold and the workpiece to separate it. The moldability can be improved.

請求項1記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置およびその位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、型と加工対象物とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を有するので、変位手段が型と加工対象物に加える圧力を、押圧手段で補助することができ、大面積を加工する場合であっても正確に成型することができる。また、加工対象物に転写されたパターンに与える永久歪を最小限に抑える速度で離型することができる。   According to the first aspect of the present invention, the relative position between the mold and the workpiece and the displacement means capable of adjusting the displacement speed for changing the position, and the mold and the workpiece are pressed and pressed. Since the pressure means can adjust the pressure, the pressure applied by the displacement means to the mold and the workpiece can be assisted by the pressure means, and even when processing a large area, it can be accurately molded Can do. Moreover, the mold can be released at a speed that minimizes permanent distortion applied to the pattern transferred to the workpiece.

請求項2記載の発明によれば、変位手段および押圧手段を制御する制御手段を有するので、簡単に成型、離型を制御することができる。   According to the second aspect of the invention, since the control means for controlling the displacing means and the pressing means is provided, molding and mold release can be easily controlled.

請求項3記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、を有するので、正確に成型、離型を制御することができる。   According to the invention described in claim 3, since it has the position detecting means capable of detecting the relative position between the mold and the workpiece and the pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means, it is accurately molded. Mold release can be controlled.

請求項4記載の発明によれば、型を加熱する型加熱手段と、型を冷却する型冷却手段と、型の温度を検出する型温度検出手段と、を有するので、型の温度と成型、離型のタイミングを制御して確実に加工対象物を加工することができる。   According to invention of Claim 4, since it has a mold heating means for heating the mold, a mold cooling means for cooling the mold, and a mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold, the temperature of the mold and the molding, The workpiece can be reliably processed by controlling the timing of mold release.

請求項5記載の発明によれば、加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、を有するので、型の温度を制御して、更に確実に成型、離型を行うことができる。   According to the invention described in claim 5, the processing object heating means for heating the processing object, the processing object cooling means for cooling the processing object, and the processing object temperature detection means for detecting the temperature of the processing object. Therefore, it is possible to perform molding and release more reliably by controlling the temperature of the mold.

請求項6記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置を、型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、型と加工対象物とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を有するので、変位手段が型と加工対象物に加える圧力を、押圧手段で補助することができ、大面積の加工対象物であっても正確に変位量を調節して成型することができる。   According to invention of Claim 6, the displacement means which can adjust the relative position of a type | mold and a workpiece with the displacement amount below the magnitude | size of the depth direction of the pattern formed in the type | mold, A type | mold, Since the pressing means can press the workpiece and adjust the pressing pressure, the pressure applied by the displacing means to the mold and the workpiece can be assisted by the pressing means. Even an object can be molded by accurately adjusting the amount of displacement.

請求項7記載の発明によれば、変位手段および押圧手段を制御する制御手段を有するので、簡単に成型、離型を制御することができる。   According to the seventh aspect of the invention, since the control means for controlling the displacing means and the pressing means is provided, molding and mold release can be easily controlled.

請求項8記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置を、変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、を有するので、正確に成型、離型を制御することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the position detecting means capable of detecting the relative position of the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than the amount of displacement that can be adjusted by the displacement means, and the pressure for detecting the pressure of the pressing means. And detecting means, so that molding and mold release can be accurately controlled.

請求項9記載の発明によれば、型を加熱する型加熱手段と、型を冷却する型冷却手段と、型の温度を検出する型温度検出手段と、を有するので、型の温度と成型、離型のタイミングを制御して確実に加工対象物を加工することができる。   According to the invention described in claim 9, since the mold heating means for heating the mold, the mold cooling means for cooling the mold, and the mold temperature detection means for detecting the temperature of the mold, The workpiece can be reliably processed by controlling the timing of mold release.

請求項10記載の発明によれば、加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、を有するので、型の温度を制御して、更に確実に成型、離型を行うことができる。   According to the invention described in claim 10, the processing object heating means for heating the processing object, the processing object cooling means for cooling the processing object, and the processing object temperature detection means for detecting the temperature of the processing object. Therefore, it is possible to perform molding and release more reliably by controlling the temperature of the mold.

請求項11記載の発明によれば、変位手段は、型と加工対象物との相対的な位置およびその位置を変化させる変位速度を調節可能に形成されるので、加工対象物に転写されたパターンに与える永久歪を最小限に抑える速度で離型することができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the displacement means is formed so as to be able to adjust the relative position between the mold and the workpiece and the displacement speed for changing the position, so that the pattern transferred to the workpiece is transferred. The mold can be released at a speed that minimizes the permanent distortion applied to the.

請求項12記載の発明によれば、変位手段と押圧手段とは、型と加工対象物とを押圧する方向に対し並列に設けられ、変位手段の押圧力と押圧手段の押圧力とが型と加工対象物との間に重畳的に加わるように形成されるので、変位手段が型と加工対象物に加える圧力を、押圧手段で補助することができ、大面積の加工対象物であっても正確に成型することができる。   According to the invention of claim 12, the displacing means and the pressing means are provided in parallel to the direction of pressing the mold and the workpiece, and the pressing force of the displacing means and the pressing force of the pressing means are Since it is formed so as to be superimposed on the workpiece, the pressure applied by the displacing means to the mold and the workpiece can be assisted by the pressing means, even if the workpiece has a large area. It can be molded accurately.

請求項13記載の発明によれば、変位手段は、電気モータとボールねじとで構成されると共に、押圧手段は、油圧シリンダで構成されるので、油圧シリンダによって圧力(プレス力)を補助しつつ、電気モータとボールねじとで変位量や変位速度を正確に調節することができ、大面積の加工対象物であっても正確に成型することができる。また、加工対象物に転写されたパターンに与える永久歪を最小限に抑える速度で離型することができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, since the displacement means is constituted by an electric motor and a ball screw, and the pressing means is constituted by a hydraulic cylinder, the pressure (pressing force) is assisted by the hydraulic cylinder. The displacement amount and the displacement speed can be accurately adjusted by the electric motor and the ball screw, and even a large-area workpiece can be accurately molded. Moreover, the mold can be released at a speed that minimizes permanent distortion applied to the pattern transferred to the workpiece.

Claims (13)

所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Control means for controlling the displacement means and the pressing means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means;
Control means for controlling the displacement means and the pressing means based on information detected by the position detection means and the pressure detection means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means;
Mold heating means for heating the mold;
Mold cooling means for cooling the mold;
Mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold;
Control means for controlling the displacement means, the pressing means, the mold heating means and the mold cooling means based on the information detected by the position detection means, the pressure detection means and the mold temperature detection means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、
前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、
前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means;
Mold heating means for heating the mold;
Mold cooling means for cooling the mold;
Mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold;
A processing object heating means for heating the processing object;
A workpiece cooling means for cooling the workpiece,
Processing object temperature detection means for detecting the temperature of the processing object;
Based on the information detected by the position detection means, the pressure detection means, the mold temperature detection means, and the workpiece temperature detection means, the displacement means, the pressing means, the mold heating means, the mold cooling means, Control means for controlling the workpiece heating means and the workpiece cooling means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the object to be processed by a displacement amount equal to or less than a size in a depth direction of a pattern formed on the mold;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the object to be processed by a displacement amount equal to or less than a size in a depth direction of a pattern formed on the mold;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Control means for controlling the displacement means and the pressing means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the object to be processed by a displacement amount equal to or less than a size in a depth direction of a pattern formed on the mold;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than a displacement amount adjustable by the displacement means;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means;
Control means for controlling the displacement means and the pressing means based on information detected by the position detection means and the pressure detection means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the object to be processed by a displacement amount equal to or less than a size in a depth direction of a pattern formed on the mold;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than a displacement amount adjustable by the displacement means;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means;
Mold heating means for heating the mold;
Mold cooling means for cooling the mold;
Mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold;
Control means for controlling the displacement means, the pressing means, the mold heating means and the mold cooling means based on the information detected by the position detection means, the pressure detection means and the mold temperature detection means;
A processing apparatus comprising:
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、
前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、
前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for pressing a mold having a predetermined pattern and an object to be processed and transferring the pattern of the mold to the object to be processed,
A displacement means capable of adjusting a relative position between the mold and the object to be processed by a displacement amount equal to or less than a size in a depth direction of a pattern formed on the mold;
A pressing means capable of pressing the mold and the workpiece and adjusting the pressing pressure;
Position detecting means capable of detecting a relative position between the mold and the workpiece with a resolution equal to or less than a displacement amount adjustable by the displacement means;
Pressure detecting means for detecting the pressure of the pressing means;
Mold heating means for heating the mold;
Mold cooling means for cooling the mold;
Mold temperature detecting means for detecting the temperature of the mold;
A processing object heating means for heating the processing object;
A workpiece cooling means for cooling the workpiece,
Processing object temperature detection means for detecting the temperature of the processing object;
Based on the information detected by the position detection means, the pressure detection means, the mold temperature detection means, and the workpiece temperature detection means, the displacement means, the pressing means, the mold heating means, the mold cooling means, Control means for controlling the workpiece heating means and the workpiece cooling means;
A processing apparatus comprising:
前記変位手段は、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能に形成されることを特徴とする請求項6ないし10のいずれかに記載の加工装置。 11. The machining according to claim 6, wherein the displacement means is formed so as to be capable of adjusting a relative position between the mold and the workpiece and a displacement speed for changing the position. apparatus. 前記変位手段と前記押圧手段とは、前記型と前記加工対象物とを押圧する方向に対し並列に設けられ、前記変位手段の押圧力と前記押圧手段の押圧力とが前記型と前記加工対象物との間に重畳的に加わるように形成されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載の加工装置。 The displacement means and the pressing means are provided in parallel to the direction in which the mold and the workpiece are pressed, and the pressing force of the displacement means and the pressing force of the pressing means are the mold and the processing object. The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing apparatus is formed so as to overlap with an object. 前記変位手段は、電気モータとボールねじとで構成されると共に、前記押圧手段は、油圧シリンダで構成されることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の加工装置。

The processing apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the displacing unit includes an electric motor and a ball screw, and the pressing unit includes a hydraulic cylinder.

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