WO2006082867A1

WO2006082867A1 - ハイブリッド接離システム

Info

Publication number: WO2006082867A1
Application number: PCT/JP2006/301701
Authority: WO
Inventors: Mitsuru Fuji; Takahisa Kusuura
Original assignee: Scivax Corporation
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2006-08-10
Also published as: JPWO2006082867A1

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。

Description

明細書

ハイブリッド接離システム

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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一と呼ばれる技術が一般に用いられている。し力しながら、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、て、た。

[0003] また、微細な成型物を得るために、加熱されて溶融した榭脂を、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。し力しながら、この方法では、供給された榭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榭脂が侵入し難ぐ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榭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。し力しながら、射出成型では、金型に榭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，冷却に時間が力かるという問題があった。

[0004] 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。 ) o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榭脂に、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、榭脂表面が溶融、流動されて、金型のパターンが榭脂に転写される。次に、金型を冷却して榭脂を凝固させ、金型を離型する。これにより、榭脂にパターンが形成される。

[0005] 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。

[0006] また、この方法では、榭脂が金型に熱を奪われて凝固するという問題もなぐ榭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。

[0007] 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。）。

[0008] 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。

[0009] 非特許文献 1： 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卷、 12号、 p. 30—41 非特干文献 2 : C. M. botomayor, et. al.、「Nanoimprint lithography: an alternative na nofabrication approachj、「Materials Science & Engineering C」、 Elsevier Science^平成 14年 (2002年)、 989卷、 p. 1—9

特許文献 1：国際公開番号 WO2004Z093171 (第 12頁、第 2図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 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

1S 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。

[0011] 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、型とカ卩ェ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、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。

[0012] 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。し力しながら、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。

[0013] 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。課題を解決するための手段

[0014] 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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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。

[0024] 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。

[0025] 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カ卩ェ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。

[0026] 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。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の加工装置を示す概略正面図である。

発明を実施するための最良の形態 [0028] 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。

[0029] 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、加ェ対象物 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力、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。

[0030] 型 100は、加工対象物 200に押圧して加工対象物 200を力卩ェ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 10 Oaに精密機械力卩ェ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铸造 (エレクト口フォーミング)法、例えば-ッケルメツキ法によって金属メツキを施し、この金属メツキ層を剥離して、凹凸を有した型 1 00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、 100 μ m以下、好ましくは 10 μ m以下、更に好ましくは以下、更に好ましくは lOOnm以下、更に好ましくは lOnm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。

[0031] 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、ガリゥム砒素、サファイア、酸ィ匕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力なる基板本体の表面に、榭脂、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。

[0032] 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ぐ例えば、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。

[0033] 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。

[0034] 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、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。

[0035] 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。

[0036] 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、上面にカ卩ェ対象物保持面 12aを有した保持ステージを備えている。 [0037] 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力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 12 aに保持するものであればどのようなものでも良ぐ例えば、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。

[0038] また、図示しないが、保持ステージの下部には保持したカ卩ェ対象物 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、コント口ーラにより、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。

[0039] 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。

[0040] 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。

[0041] 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〖こよって、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 10 0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とカ卩ェ対象物 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、圧電素子ゃ磁歪素子等を用いることもできる。

[0042] 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、 100 /z m以下で調節することができるものが良ぐ好ましくは m以下、更に好ましくは 1 μ m以下、更に好ましくは lOOnm以下、更に好ましくは lOnm以下、更に好ましくは Inm以下で調節することができるものが好ま、。

[0043] 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、 100 mZ秒以下で調節できるものが良ぐ好ましくは 10 mZ秒以下、更に好ましくは 1 μ mZ秒以下、更に好ましくは 100 nmZ秒以下、更に好ましくは lOnmZ秒以下、更に好ましくは InmZ秒以下で調節することができるものが好まし!/、。

[0044] 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の変位量力も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、 100 /z m以下で検出することができるものが良ぐ好ましくは 10 /z m以下、更に好ましくは 1 m以下、更に好ましくは lOOnm以下、更に好ましくは lOnm以下、更に好ましくは Inm以下で検出することができるものが好ましい。

[0045] 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、パス力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 10 0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ぐ空圧等の流体圧を用いるものを適用することができる。

[0046] 圧力検出手段 61は、型 100とカ卩ェ対象物 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ヽる

[0047] 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。

[0048] 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、以下のステツプ 1からステップ 6の順番にカ卩ェ装置 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、カロェ対象物 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とカ卩ェ対象物 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をカ卩ェ対象物 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 1 00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。

くステップ 6 >

位置検出手段 51の検出した型 100とカ卩ェ対象物 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。

[0049] 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。

[0050] 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 10 0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。

[0051] 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ぐ変位手段 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をカロェ対象物 200側に配置する力、変位手段 5をカ卩ェ対象物 200側、押圧手段 6を型 10 0側に配置することも勿論可能である。

[0052] 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。

産業上の利用可能性

[0053] 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つ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。

[0054] 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。

[0055] 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。

[0056] 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カ卩ェ対象物をカ卩ェすることができる。

[0057] 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、加ェ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。

[0058] 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。

[0059] 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。

[0060] 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

[0061] 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カ卩ェ対象物をカ卩ェすることができる。

[0062] 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。

[0063] 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。

[0064] 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、変位手段が型と力卩ェ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つても正確に成型することができる。

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。

Claims

請求の範囲

[1] 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ェ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。

[2] 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ェ対象物に転写する加工装置において、

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。

[3] 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ェ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。

[4] 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ェ対象物に転写する加工装置において、

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。

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カロェ対象物に転写する加工装置において、

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。

[6] 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カロェ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、

を具備することを特徴とする加工装置。

[7] 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カロェ対象物に転写する加工装置において、

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。

[8] 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カロェ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、

を具備することを特徴とする加工装置。

[9] 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カロェ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、

を具備することを特徴とする加工装置。

[10] 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カロェ対象物に転写する加工装置において、

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。

[11] 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。

[12] 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！、し 11の!、ずれかに記載の加工装置。

[13] 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ェ装置。