WO2012096019A1 - 温調装置およびこれを適用したインプリント装置 - Google Patents

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supply
temperature
heating tank
temperature control
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河口宏輔
田中覚
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Ｓｃｉｖａｘ株式会社
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    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Definitions

  • the present invention relates to a temperature control device for adjusting the temperature of an object uniformly and at high speed, and an imprint apparatus to which the temperature control device is applied.
  • Nanoimprint technology has been attracting attention, in which a mold is pressed against a molded object such as a resin to transfer a minute molding pattern on the order of micrometers or nanometers.
  • Nanoimprint technology includes thermal imprinting and optical imprinting.
  • thermoplastic resin is used as an object to be molded, the thermoplastic resin is heated to a temperature higher than the glass transition temperature, the mold is pressed at a predetermined pressure, and cooled to below the glass transition temperature to form a mold molding pattern. Transfer to thermoplastic resin.
  • a heater or the like is used for heating, and cooling is performed by flowing cooling water through a cooling channel (for example, Patent Document 1).
  • a photocurable resin is used as an object to be molded, a mold is pressed against the photocurable resin with a predetermined pressure, and light is applied to the photocurable resin in this state to mold the mold.
  • the pattern is transferred to a photocurable resin.
  • the photocurable resin since the curing rate and the curing shrinkage rate differ depending on the curing temperature, the photocurable resin requires a curing operation at a uniform temperature, and it is essential to control the temperature particularly in a large area.
  • a temperature difference occurs between a portion through which the heater and the cooling flow path pass and a portion through which the heater and the cooling flow path do not pass.
  • the cooling flow path also has a temperature difference between the upstream and downstream of the flow path.
  • an object of the present invention is to provide a temperature control device capable of uniformly and rapidly heating an object such as a mold or a molding object and an imprint apparatus using the same.
  • a temperature control device of the present invention is for adjusting the temperature of an object, and includes a fluid supply means for supplying a fluid at a predetermined temperature from a plurality of supply ports, and the object.
  • a holding surface having a holding surface, a fluid receiving surface that receives the fluid supplied from the supply port, a temperature adjustment housing that forms a temperature adjustment chamber containing the supply port together with the holding unit, and A discharge flow path for discharging the fluid in the temperature control chamber.
  • the fluid receiving surface has a plurality of concave portions or convex portions arranged along with the position of the supply port in order to increase the heat transfer area.
  • the shape of the concave portion or the convex portion may be a quadrangular pyramid, for example.
  • the fluid supply means selects a first heating tank and a second heating tank that heat the fluid to a predetermined temperature, the first heating tank or the second heating tank, and the supply port. Or a discharge passage that selectively connects the temperature control chamber and the first heating tank or the second heating tank, or heats the fluid to a predetermined temperature.
  • the fluid supply means When the object is to be cooled, the fluid supply means includes a cooling tank that stores a cooling fluid, a cooling fluid supply channel that connects the cooling tank and the supply port, and the cooling tank. And a pump for flowing the fluid from the supply port.
  • the imprint apparatus is for transferring a molding pattern of a mold to a molding object, and includes a fluid supply means for supplying a fluid at a predetermined temperature from a plurality of supply ports, the mold or the workpiece.
  • a temperature control casing comprising a holding surface for holding a molded product, a fluid receiving surface for receiving a fluid supplied from the supply port, and a temperature control chamber containing the supply port together with the holding unit. And a discharge channel for discharging the fluid in the temperature control chamber.
  • the temperature control device of the present invention can uniformly heat or cool the entire surface of the object. Moreover, heating and cooling can be performed by the same mechanism. In addition, since the heat transfer coefficient can be increased by increasing the heat transfer area and spraying the heat transfer fluid, it is possible to increase the temperature and cool at high speed. Furthermore, since a fluid having a predetermined temperature is used, the overshoot can be reduced even when the temperature is raised and lowered at a high speed.
  • the temperature control device of the present invention is for adjusting the temperature of an object, and includes a fluid supply means 1 for supplying a fluid at a predetermined temperature from a plurality of supply ports 11 arranged evenly at predetermined intervals, and a target A holding unit 2 having a holding surface 21 for holding an object and a fluid receiving surface 22 for receiving a fluid supplied from the supply port 11, and a temperature adjustment casing comprising a temperature adjustment chamber 31 containing the supply port 11 together with the holding unit 2 3 and the discharge flow path 4 for discharging the fluid in the temperature control chamber 31.
  • the object is an object whose temperature is adjusted by the temperature control device of the present invention.
  • the mold 100 or the molding object 200 having a predetermined molding pattern is applicable.
  • the mold 100 is made of, for example, “metal such as nickel”, “ceramics”, “carbon material such as glassy carbon”, “silicon”, etc., and has a predetermined pattern on one end surface (molded surface) thereof.
  • This pattern can be formed by subjecting the molding surface to precision machining.
  • it is formed on a silicon substrate or the like by a semiconductor micromachining technique such as etching, or the surface of the silicon substrate or the like is subjected to metal plating by an electroforming method, for example, nickel plating, and the metal plating layer is peeled off. It can also be formed.
  • a resin mold produced using an imprint technique In this case, the mold may be formed in a film shape that is flexible with respect to the molding surface of the molding 200.
  • the material and manufacturing method of the mold 100 are not particularly limited as long as a fine pattern can be formed.
  • the molding pattern formed on the mold 100 is not only a geometrical shape composed of irregularities, but also for transferring a predetermined surface state, such as a mirror surface transfer having a predetermined surface roughness, Also included are those for transferring an optical element such as a lens having a predetermined curved surface.
  • the molding pattern is formed in various sizes such as the minimum width of the convex portion and the concave portion in the plane direction is 100 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 2 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or less, 100 nm or less, 10 nm or less.
  • dimensions in the depth direction are formed in various sizes such as 10 nm or more, 100 nm or more, 200 nm or more, 500 nm or more, 1 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more.
  • the molded object 200 refers to a resin produced by, for example, a polymerization reaction (thermosetting or photocuring) of a thermoplastic resin or a polymerizable reactive group-containing compound.
  • thermoplastic resin examples include cyclic olefin ring-opening polymerization / hydrogenated product (COP) and cyclic olefin-based resin such as cyclic olefin copolymer (COC), acrylic resin, polycarbonate, vinyl ether resin, perfluoroalkoxyalkane (PFA), and the like.
  • Fluorine resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polystyrene, polyimide resin, polyester resin, or the like can be used.
  • Resins produced by polymerization reaction (thermosetting or photocuring) of polymerizable reactive group-containing compounds include epoxide-containing compounds, (meth) acrylic acid ester compounds, vinyl ether compounds, bisallyl nadiimide compounds As described above, unsaturated hydrocarbon group-containing compounds such as vinyl groups and allyl groups can be used. In this case, it is possible to use the polymerization-reactive group-containing compounds alone for thermal polymerization, and to add a heat-reactive initiator to improve thermosetting. Is also possible. Furthermore, the thing which can add a photoreactive initiator and can advance a polymerization reaction by light irradiation and can form a shaping
  • Organic peroxides and azo compounds can be preferably used as the heat-reactive radical initiator, and acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, benzoin ether derivatives, xanthone derivatives and the like can be preferably used as the photoreactive radical initiator.
  • the reactive monomer may be used without a solvent, or may be used after being dissolved in a solvent and desolvated after coating.
  • the molded object 200 may be a flexible film or a layer formed on a substrate made of an inorganic compound such as silicon or a metal.
  • the mold 100 is arranged on the holding means 2 side, but the molding 200 may be arranged on the holding means 2 side.
  • a liquid having a boiling point higher than the heating temperature of the object and a melting point lower than the cooling temperature may be used.
  • a liquid such as water or oil can be used.
  • a gas such as saturated water vapor can also be used.
  • the holding surface 21 of the holding means 2 is for holding an object such as the mold 100 or the molding object 200, and is formed in an arbitrary shape according to the shape of the object. For example, in imprint molding, when the object is a flat substrate or mold, one having as high a flatness as possible is used so that uniform pressure can be applied. Further, a fixing means (not shown) such as a vacuum chuck may be provided in order to fix an object such as the mold 100 or the molding target 200.
  • the material of the holding means 2 may be any material as long as it has high heat conductivity and has heat resistance and pressure resistance with respect to the molding conditions during the imprint process.
  • iron material such as carbon steel, SUS, etc. These metals can be used.
  • the fluid receiving surface 22 of the holding means 2 may have any shape as long as it can receive the fluid supplied from the supply port 11, but in order to efficiently exchange heat with the fluid, the surface area is increased. It is preferable to have a plurality of concave portions 22a or convex portions 22b that increase the height. Further, in order to make the temperature on the holding surface 21 side uniform, the concave portion 22a or the convex portion 22b may be evenly arranged in accordance with the position of the supply port 11.
  • the concave portion 22a or the convex portion 22b may have any shape, but may be a quadrangular pyramid that can be evenly arranged, for example. As an example, a square pyramid having a height of 2.5 mm and an angle of 45 degrees arranged uniformly at intervals of 5 mm can be used.
  • the temperature adjustment casing 3 is disposed on the fluid receiving surface side of the holding means 2 and constitutes a temperature adjustment chamber 31 that includes the supply port 11 together with the holding means 2.
  • a discharge flow path 4 for discharging the fluid supplied to the fluid receiving surface 22 of the holding means 2 is connected to the lower part of the temperature adjustment housing 3.
  • the temperature adjustment casing 3 may be anything as long as it has pressure resistance that can withstand the internal pressure during temperature adjustment, but preferably has a heat insulation property as high as possible.
  • the holding means 2 and the greenhouse casing may be formed integrally.
  • the discharge flow path 4 may be configured to discard the fluid in the temperature control chamber 31, or may be configured to be returned to the fluid supply means 1 and reused.
  • the fluid supply means 1 may be anything as long as it can supply a fluid at a predetermined temperature.
  • the fluid supply means 1 heats an object such as a mold 100 or a molded object 200.
  • the heating tank 12 that heats the fluid to a predetermined temperature
  • the supply passage 13 that connects the heating tank 12 and the supply port 11
  • the pump 19 that causes the fluid in the heating tank 12 to flow from the supply port 11 What is used may be used.
  • the supply port 11 is appropriately arranged at a position where the object held by the holding means 2 can be heated uniformly.
  • the supply port 11 is configured to supply or spray the fluid perpendicularly to the fluid receiving surface 22.
  • the heating tank 12 includes a heating means 12a such as an electric heater that heats the fluid, and a temperature detection means (not shown) such as a thermocouple that detects the temperature of the fluid, thereby heating the fluid to a predetermined temperature. Can do.
  • a heating means 12a such as an electric heater that heats the fluid
  • a temperature detection means such as a thermocouple that detects the temperature of the fluid, thereby heating the fluid to a predetermined temperature.
  • the fluid supply means 1 heats the fluid to a predetermined temperature in the heating tank 12 in advance, and supplies fluid by operating the pump 19 when heating the object (the mold 100 and the object 200).
  • the fluid is supplied from the mouth 11 to the fluid receiving surface 22 of the holding means 2. Then, the holding means 2 is heated, and the object held by the holding means 2 can be heated uniformly.
  • the fluid supplied to the fluid receiving surface 22 is discharged from the temperature control chamber 31 by the discharge flow path 4.
  • a liquid when used as the fluid, it can be heated at a pressure higher than atmospheric pressure and used at a temperature higher than the boiling point at atmospheric pressure.
  • the fluid supply means 1 a heating tank 12 that heats the fluid to a predetermined temperature, a supply channel 13 that connects the heating tank 12 and the supply port 11, and a supply channel A supply flow path opening / closing means 14 for opening and closing 13, a recovery tank 15 connected to the discharge flow path 4, a circulation flow path 16 connecting the recovery tank 15 and the heating tank 12, and a circulation flow opening and closing the circulation flow path 16 And road opening / closing means 17.
  • the heating tank 12 can heat the fluid to a predetermined temperature by including heating means 12a such as an electric heater for heating the fluid and temperature detection means (not shown) such as a thermocouple for detecting the temperature of the fluid. . Further, a pressure detecting means (not shown) for detecting the internal pressure in the heating tank 12 may be arranged.
  • the heating tank 12 needs to have a pressure resistance higher than the vapor pressure of the heated fluid.
  • the supply flow path 13 is connected to the lower part of the heating tank 12.
  • the recovery tank 15 is preferably disposed below the temperature control chamber 31 and above the heating tank 12 so that fluid flows by gravity. Thereby, the fluid supply means 1 can circulate the fluid without using a pump. Further, in preparation for the next heating, preheating means (not shown) such as a heat transfer heater for heating the fluid in the recovery tank 15 in advance may be provided.
  • the fluid supply means 1 closes the supply flow path opening / closing means 14 and the circulation flow path opening / closing means 17 so that the liquid (fluid) in the heating tank 12 reaches a predetermined temperature having a vapor pressure higher than the internal pressure of the temperature control chamber 31. Heat.
  • the supply flow path opening / closing means 14 is opened, the vapor pressure in the heating tank 12 is higher than the internal pressure in the temperature control chamber 31, so that the liquid in the heating tank 12 flows into the holding means 2 through the supply port 11. It is supplied to the fluid receiving surface 22.
  • the holding means 2 is heated, and the object (the mold 100 and the molding object 200) held by the holding means 2 can be heated uniformly.
  • the liquid supplied to the fluid receiving surface 22 is discharged from the temperature adjustment chamber 31 to the recovery tank 15 by the discharge flow path 4.
  • the supply flow path opening / closing means 14 is closed and the circulation flow path opening / closing means 17 is opened, and the liquid in the recovery tank 15 is returned to the heating tank 12 and reused for the next heating.
  • the fluid supply means 1 includes a first heating tank 121 and a second heating tank 122 that heat the fluid to a predetermined temperature, a first heating tank 121 or a second heating tank 122, and a supply port 11. May be configured to include a supply flow path 131 that selectively connects the temperature control chamber 31, and a discharge flow path 41 that selectively connects the first heating tank 121 or the second heating tank 122. .
  • the supply channel 131 is provided with a supply channel switching means 131a, for example, a three-way valve, for selectively switching between the first heating tank 121 or the second heating tank 122 and the supply port 11.
  • a supply channel switching means 131a for example, a three-way valve, for selectively switching between the first heating tank 121 or the second heating tank 122 and the supply port 11.
  • the first heating tank 121 and the second heating tank 122 are each provided with a heating means 12a such as an electric heater for heating the fluid and a temperature detection means (not shown) such as a thermocouple for detecting the temperature of the fluid. Can be heated to a predetermined temperature. Further, a pressure detecting means (not shown) for detecting the internal pressure in the heating tank 12 may be arranged.
  • the first heating tank 121 and the second heating tank 122 are required to have pressure resistance higher than the vapor pressure of the heated fluid.
  • the supply flow path 131 is connected to the lower part of the first heating tank 121 and the second heating tank 122, respectively.
  • the first heating tank 121 and the second heating tank 122 are arranged below the temperature control chamber 31 so that fluid flows by gravity. Thereby, the fluid supply means 1 can circulate the fluid without using a pump.
  • discharge channel 41 is provided with a discharge channel switching means 41a for selectively connecting the temperature control chamber 31 and the first heating tank 121 or the second heating tank 122, such as a three-way valve.
  • the fluid supply means 1 is switched so that the first heating tank 121 is closed by the supply flow path switching means 131a and the discharge flow path switching means 41a, and the liquid (fluid) in the first heating tank 121 is heated. Heating to a predetermined temperature having a vapor pressure higher than the internal pressure of the conditioning chamber 31.
  • the supply flow path switching means 131a is switched to the side where the first heating tank 121 and the supply port 11 communicate with each other, the vapor pressure in the first heating tank 12 is higher than the internal pressure in the temperature control chamber 31.
  • the liquid in the first heating tank 121 is supplied to the fluid receiving surface 22 of the holding means 2 through the supply port 11.
  • the holding means 2 is heated, and the object (the mold 100 and the molding object 200) held by the holding means 2 can be heated uniformly.
  • the liquid supplied to the fluid receiving surface 22 is discharged from the temperature adjustment chamber 31 to the second heating tank 122 by the discharge flow path 41.
  • the liquid is heated in such a range that the vapor pressure does not become higher than the internal pressure of the temperature control chamber 31.
  • the discharge channel switching means 41a switches so that the second heating tank 122 is closed.
  • the supply flow path switching means 131a is moved to the side where the second heating tank 122 and the supply port 11 communicate with each other. Switch. Then, since the vapor pressure in the second heating tank 12 is higher than the internal pressure in the temperature control chamber 31, the liquid in the second heating tank 122 flows to the fluid receiving surface 22 of the holding means 2 through the supply port 11. Supplied. At this time, the liquid supplied to the fluid receiving surface 22 is discharged from the temperature adjustment chamber 31 to the first heating tank 121 by the discharge flow path 41.
  • the object can be heated quickly and the throughput can be improved.
  • the fluid supply means includes a cooling tank 123 for storing a cooling fluid, a cooling tank 123, What is necessary is just to comprise with the cooling fluid supply flow path 124 which connects the supply port 11, and the pump 19 for flowing the fluid of the cooling tank 123 from the supply port 11.
  • any fluid can be used as long as it can be lower than the temperature of the object.
  • water can be used.
  • a cooling fluid supply channel 124 may be connected to the supply channel 13 via a switching means 125 such as a three-way valve, as shown in FIG. . Further, a waste channel 126 for discarding the cooling fluid may be provided and connected to the discharge channel 4 via a switching means 127 such as a three-way valve.

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Abstract

　型又は被成形物等の対象物を均一かつ高速に加熱及び冷却することができる温調装置およびこれを適用したインプリント装置を提供する。型100又は被成形物200等の対象物の温度を調節するための温調装置であって、複数の供給口11から所定温度の流体を供給する流体供給手段１と、対象物を保持する保持面22aと、供給口11から供給された流体を受ける流体受け面22bと、を有する保持手段22と、供給口11を内包する温調室31を保持手段22と共に構成する温調用筐体３と、温調室31内の流体を排出する排出流路４と、を具備する。

Description

温調装置およびこれを適用したインプリント装置
　本発明は、対象物の温度を均一かつ高速に調節するための温調装置およびこれを適用したインプリント装置に関するものである。
　近年、樹脂等の被成型物に型を押し、マイクロメートルまたはナノメートルオーダーの微細な成型パターンを転写するナノインプリント技術が注目されている。ナノインプリント技術には、熱インプリント法や光インプリント法がある。
　熱インプリント法では、被成型物として熱可塑性樹脂を用い、当該熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱して所定圧力で型を押圧し、ガラス転移温度未満に冷却して型の成型パターンを熱可塑性樹脂に転写する。この場合、加熱はヒータ等を用い、冷却は、冷却流路に冷却水を流して行っていた（例えば、特許文献１）。
　また、光インプリント法は、被成型物として光硬化性樹脂を用い、当該光硬化性樹脂に所定圧力で型を押圧し、この状態で光硬化性樹脂に光を照射して、型の成型パターンを光硬化性樹脂に転写する。この場合においても、光硬化性樹脂は硬化時の温度により硬化速度、硬化収縮率が異なるので、均一温度での硬化操作を必要とし、特に大面積では温調を行うことが必須である。
国際公開番号ＷＯ２００４／０６２８８６
　しかしながら、従来の方法では、ヒータや冷却流路が通っている部分と通っていない部分とで温度差が生じる。また、冷却流路は、流路の上流と下流との間においても温度差が生じる。このように、成型面内で温度差が生じると、樹脂の熱膨張の差等によってパターンの転写むらが生じるという問題があった。また、ヒータと冷却流路を同時に同一部分に設けることはできないため、いずれか一方が型や被成形物から遠くなり、温度調節や高速な昇降温が難しいという問題もあった。
　そこで本発明は、型や被成形物等の対象物を均一かつ高速に加熱及び冷却することができる温調装置およびこれを適用したインプリント装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の温調装置は、対象物の温度を調節するためのものであって、複数の供給口から所定温度の流体を供給する流体供給手段と、前記対象物を保持する保持面と、前記供給口から供給された流体を受ける流体受け面と、を有する保持手段と、前記供給口を内包する温調室を前記保持手段と共に構成する温調用筐体と、前記温調室内の流体を排出する排出流路と、を具備することを特徴とする。
　この場合、前記流体受け面は、伝熱面積を増やすために前記供給口の位置に併せて配列された複数の凹部又は凸部を有する方が好ましい。前記凹部又は凸部の形状は、例えば四角錐にすれば良い。
　対象物を加熱したい場合には、前記流体供給手段は、流体を所定温度に加熱する第１加熱タンク及び第２加熱タンクと、前記第１加熱タンク又は前記第２加熱タンクと前記供給口を選択的に接続する供給流路と、前記温調室と前記第１加熱タンク又は前記第２加熱タンクを選択的に接続する前記排出流路と、で構成するか、あるいは、流体を所定温度に加熱する加熱タンクと、前記加熱タンクと前記供給口を接続する供給流路と、前記供給流路を開閉する供給流路開閉手段と、前記排出流路に接続される回収タンクと、前記回収タンクと前記加熱タンクを接続する循環流路と、前記循環流路を開閉する循環流路開閉手段と、で構成すれば良い。
　また、対象物を冷却したい場合には、前記流体供給手段は、冷却用の流体を貯留する冷却用タンクと、前記冷却用タンクと前記供給口を接続する冷却流体供給流路と、前記冷却タンクの流体を供給口から流すためのポンプと、で構成すれば良い。
　また、本発明のインプリント装置は、型の成型パターンを被成形物に転写するためのものであって、複数の供給口から所定温度の流体を供給する流体供給手段と、前記型又は前記被成形物を保持する保持面と、前記供給口から供給された流体を受ける流体受け面と、を有する保持手段と、前記供給口を内包する温調室を前記保持手段と共に構成する温調用筐体と、前記温調室内の流体を排出する排出流路と、を具備することを特徴とする。
　本発明の温調装置は、対象物の全面を均一に加熱又は冷却することができる。また、加熱と冷却を同一の機構で行うことができる。また、伝熱面積を増やし、熱媒流体を噴霧することにより境膜伝熱係数を大きく出来る事から、高速の昇温、冷却が可能になる。更に、所定温度の流体を用いるため、高速に昇降温を行ってもオーバーシュートを小さくすることができる。
本発明の温調装置を示す断面図である。 本発明の温調装置を示す断面図である。 本発明の温調装置を示す断面図である。 本発明の温調装置を示す断面図である。
１　流体供給手段
２　保持手段
３　温室用筐体
４　排出流路
11　供給口
12　加熱タンク
13　供給流路
14　供給流路開閉手段
15　回収タンク
16　循環流路
17　循環流路開閉手段
19　ポンプ
21　保持面
22a　凹部
22b　凸部
22　流体受け面
31　温調室
41　排出流路
100　型
121　第１加熱タンク
122　第２加熱タンク
123　冷却用タンク
124　冷却流体供給流路
131　供給流路
200　被成形物
　本発明の温調装置は、対象物の温度を調節するためのものであって、所定間隔で均等に配列された複数の供給口11から所定温度の流体を供給する流体供給手段１と、対象物を保持する保持面21および供給口11から供給された流体を受ける流体受け面22を有する保持手段２と、供給口11を内包する温調室31を保持手段２と共に構成する温調用筐体３と、温調室31内の流体を排出する排出流路４と、で主に構成される。
　ここで対象物とは、本発明の温調装置によって温度を調節される物で、例えば、インプリント成型においては、所定の成型パターンを有する型100や被成形物200が該当する。
　型100とは、例えば「ニッケル等の金属」、「セラミックス」、「ガラス状カーボン等の炭素素材」、「シリコン」などから形成されており、その一端面（成型面）に所定のパターンを有するものを指す。このパターンは、その成型面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、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形成したり、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形成したりすることもできる。また、インプリント技術を用いて作製した樹脂製の型を用いることも可能である。この場合、型は、被成形物200の被成形面に対して可撓性のあるフィルム状に形成しても良い。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料やその製造方法が特に限定されるものではない。
　また、型100に形成される成型パターンは、凹凸からなる幾何学的な形状のみならず、例えば所定の表面粗さを有する鏡面状態の転写のように所定の表面状態を転写するためのものや、所定の曲面を有するレンズ等の光学素子を転写するためのものも含む。また、成型パターンは、平面方向の凸部の幅や凹部の幅の最小寸法が１００μｍ以下、１０μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下等種々の大きさに形成される。また、深さ方向の寸法も、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、１μｍ以上、１０μｍ以上、１００μｍ以上等種々の大きさに形成される。
　また、被成形物200とは、例えば、熱可塑性樹脂や重合反応性基含有化合物類の重合反応（熱硬化、または光硬化）によって製造される樹脂を指す。
　熱可塑性樹脂としては、環状オレフィン開環重合／水素添加体（ＣＯＰ）や環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）等の環状オレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ビニルエーテル樹脂、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ポリスチレン、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等を用いることができる。
　重合反応性基含有化合物類の重合反応（熱硬化、または光硬化）によって製造される樹脂としては、エポキシド含有化合物類、（メタ）アクリル酸エステル化合物類、ビニルエーテル化合物類、ビスアリルナジイミド化合物類のようにビニル基・アリル基等の不飽和炭化水素基含有化合物類等を用いることができる。この場合、熱的に重合するために重合反応性基含有化合物類を単独で使用することも可能であるし、熱硬化性を向上させるために熱反応性の開始剤を添加して使用することも可能である。更に光反応性の開始剤を添加して光照射により重合反応を進行させて成型パターンを形成できるものでもよい。熱反応性のラジカル開始剤としては有機過酸化物、アゾ化合物が好適に使用でき、光反応性のラジカル開始剤としてはアセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、キサントン誘導体等が好適に使用できる。また、反応性モノマーは無溶剤で使用しても良いし、溶媒に溶解して塗布後に脱溶媒して使用しても良い。
　なお、被成形物200は、可撓性のあるフィルム状に形成したものや、シリコン等の無機化合物又は金属からなる基板上に層状に形成したものを用いても良い。
　また、図１～３においては、保持手段２側に型100が配置されているが、保持手段２側に被成形物200を配置しても構わない。
　なお、以下で、本発明の温調装置をインプリント装置に適用した場合について説明するが、その他の装置にも勿論適用できる。
　流体としては、対象物の加熱温度より高い沸点と冷却温度より低い融点を有する液体を用いれば良い。例えば、水や油等の液体を用いることができる。また、飽和水蒸気等の気体を用いることも可能である。
　保持手段２の保持面21は、型100や被成形物200等の対象物を保持するためのもので、対象物の形状に合わせて、任意の形状に形成される。例えば、インプリント成型において、対象物が平坦な基板や金型の場合には、均一な加圧ができるよう、できる限り平面度の高いものが用いられる。また、型100や被成形物200等の対象物を固定するために、真空チャック等の固定手段（図示せず）を設けても良い。
　保持手段２の材質は、伝熱性が高く、インプリントプロセス中の成形条件に対し、耐熱性、耐圧性を有するものであればどのようなものでも良く、例えば、炭素鋼等の鉄材やＳＵＳなどの金属を用いることができる。
　保持手段２の流体受け面22は、供給口11から供給された流体を受けられるものであればどのような形状でも良いが、流体との間で効率よく熱交換できるようにするために、表面積を大きくする複数の凹部22a又は凸部22bを有する方が好ましい。また、保持面21側の温度を均一にするために、当該凹部22a又は凸部22bは、供給口11の位置に併せて均等に配列しても良い。凹部22a又は凸部22bの形状としてはどのようなものでも良いが、例えば均等に配列できる四角錐にすれば良い。一例としては、高さ2.5mmで角度が45度の四角錐を５mm間隔で均一に配列したものを用いることができる。
　温調用筐体３は、保持手段２の流体受け面側に配置され、保持手段２と共に供給口11を内包する温調室31を構成する。また、温調用筐体３の下部には、保持手段２の流体受け面22に供給された流体を排出するための排出流路４が接続される。温調用筐体３は、温調時の内圧に耐えられる耐圧性を有していればどのようなものでも良いが、できる限り断熱性の高いものが好ましい。また、保持手段２と温室用筐体は一体に形成されるものであっても良い。
　排出流路４は、温調室31内の流体を廃棄するように構成しても良いし、流体供給手段１に戻して再利用するように構成しても良い。
　流体供給手段１は、所定温度の流体を供給することができるものであればどのようなものでも良いが、例えば図１に示すように、型100又は被成形物200等の対象物を加熱する場合には、流体を所定温度に加熱する加熱タンク12と、加熱タンク12と供給口11を接続する供給流路13と、加熱タンク12の流体を供給口11から流すためのポンプ19とで構成されたもの用いれば良い。
　供給口11は、保持手段２に保持されている対象物を均一に加熱できるような位置に適切に配列される。また、供給口11は、流体を流体受け面22に対して垂直に供給するか、噴霧できるように構成される。
　また、加熱タンク12は、流体を加熱する電熱ヒータ等の加熱手段12aと、流体の温度を検出する熱電対等の温度検出手段（図示せず）を備えることにより、流体を所定温度に加熱することができる。
　この流体供給手段１は、予め加熱タンク12内で流体を所定温度に加熱しておき、対象物（型100及び被成形物200）を加熱する際には、ポンプ19を作動させて流体を供給口11から保持手段２の流体受け面22に供給する。すると、保持手段２が加熱され、保持手段２に保持されている対象物を均一に加熱することができる。流体受け面22に供給された流体は、排出流路４によって温調室31から排出される。
　また、流体として液体を用いる場合には、大気圧以上の圧力下で加熱し、大気圧における沸点よりも高温にして用いることも可能である。この場合には、例えば図２に示すように、流体供給手段１として、流体を所定温度に加熱する加熱タンク12と、加熱タンク12と供給口11を接続する供給流路13と、供給流路13を開閉する供給流路開閉手段14と、排出流路４に接続される回収タンク15と、回収タンク15と加熱タンク12を接続する循環流路16と、循環流路16を開閉する循環流路開閉手段17と、で構成することができる。
　加熱タンク12は、流体を加熱する電熱ヒータ等の加熱手段12aと、流体の温度を検出する熱電対等の温度検出手段（図示せず）を備えることにより、流体を所定温度に加熱することができる。また、加熱タンク12内の内圧を検出する圧力検出手段（図示せず）を配置しても良い。なお、加熱タンク12には、加熱された流体の蒸気圧以上の耐圧性が必要である。また、供給流路13は、加熱タンク12の下部に接続される。
　また、回収タンク15は、重力によって流体が流れるように、温調室31よりも下方でかつ加熱タンク12より上方に配置される方が好ましい。これにより、流体供給手段１は、ポンプを用いずに流体を循環させることができる。また、次の加熱に備えて、回収タンク15内の流体を事前に加熱する伝熱ヒータ等のプレ加熱手段（図示せず）を備えていても良い。
　この流体供給手段１は、供給流路開閉手段14と循環流路開閉手段17を閉じておき、加熱タンク12内の液体（流体）を温調室31の内圧より高い蒸気圧を有する所定温度まで加熱する。次に、供給流路開閉手段14を開けると、加熱タンク12内の蒸気圧は温調室31の内圧よりも高いため、加熱タンク12内の液体は、供給口11を介して保持手段２の流体受け面22に供給される。すると、保持手段２が加熱され、保持手段２に保持されている対象物（型100及び被成形物200）を均一に加熱することができる。流体受け面22に供給された液体は、排出流路４によって温調室31から回収タンク15に排出される。対象物の加熱が終了すると、供給流路開閉手段14を閉じると共に循環流路開閉手段17を開き、回収タンク15内の液体は加熱タンク12内に戻され、次の加熱に再利用される。
　また、図３に示すように、流体供給手段１は、流体を所定温度に加熱する第１加熱タンク121及び第２加熱タンク122と、第１加熱タンク121又は第２加熱タンク122と供給口11を選択的に接続する供給流路131と、温調室31と第１加熱タンク121又は前記第２加熱タンク122を選択的に接続する排出流路41と、を有するように構成しても良い。
　供給流路131には、第１加熱タンク121又は第２加熱タンク122と供給口11を選択的に切り替える供給流路切換手段131a、例えば三方弁等が設けられている。
　第１加熱タンク121及び第２加熱タンク122は、それぞれ流体を加熱する電熱ヒータ等の加熱手段12aと、流体の温度を検出する熱電対等の温度検出手段（図示せず）を備えることにより、流体を所定温度に加熱することができる。また、加熱タンク12内の内圧を検出する圧力検出手段（図示せず）を配置しても良い。なお、第１加熱タンク121及び第２加熱タンク122には、加熱された流体の蒸気圧以上の耐圧性が必要である。また、供給流路131は、第１加熱タンク121及び第２加熱タンク122の下部にそれぞれ接続される。
　また、第１加熱タンク121及び第２加熱タンク122は、重力によって流体が流れるように、温調室31よりも下方に配置される方が好ましい。これにより、流体供給手段１は、ポンプを用いずに流体を循環させることができる。
　また、排出流路41には、温調室31と第１加熱タンク121又は第２加熱タンク122とを選択的に接続する排出流路切換手段41a、例えば三方弁等が設けられている。
　この流体供給手段１は、供給流路切換手段131a及び排出流路切換手段41aによって第１加熱タンク121が閉じた状態になるよう切り替えておき、第１加熱タンク121内の液体（流体）を温調室31の内圧より高い蒸気圧を有する所定温度まで加熱する。次に、供給流路切換手段131aを第１加熱タンク121と供給口11が連通する側に切り替えると、第１の加熱タンク12内の蒸気圧は温調室31内の内圧よりも高いため、第１加熱タンク121内の液体は、供給口11を介して保持手段２の流体受け面22に供給される。すると、保持手段２が加熱され、保持手段２に保持されている対象物（型100及び被成形物200）を均一に加熱することができる。この際、流体受け面22に供給された液体は、排出流路41によって温調室31から第２加熱タンク122に排出される。第２加熱タンク122内では、温調室31の内圧よりも蒸気圧が高くならない範囲で、液体を加熱しておく。対象物の加熱が終了すると、排出流路切換手段41aによって第２加熱タンク122が閉じた状態になるように切り換える。そして第２加熱タンク122内で液体を温調室31の内圧より高い蒸気圧を有する所定温度に加熱した後、供給流路切換手段131aを第２加熱タンク122と供給口11が連通する側に切り替える。すると、第２の加熱タンク12内の蒸気圧は温調室31内の内圧よりも高いため、第２加熱タンク122内の液体は、供給口11を介して保持手段２の流体受け面22に供給される。この際、流体受け面22に供給された液体は、排出流路41によって温調室31から第１加熱タンク121に排出される。
　このように構成すれば、対象物の加熱を素早く行うことができ、スループットを向上することができる。
　また、対象物（型100及び被成形物200）を冷却する場合には、図４に示すように、流体供給手段を、冷却用の流体を貯留する冷却用タンク123と、冷却用タンク123と供給口11を接続する冷却流体供給流路124と、冷却タンク123の流体を供給口11から流すためのポンプ19と、で構成すれば良い。
　冷却用の流体としては、対象物の温度よりも低くできるものであればどのようなものでも良いが、例えば水を用いることができる。
　これにより、インプリントの成型時等に加熱された型100や被成形物200を均一に冷却することができる。
　なお、加熱と冷却を共通の供給口11から行う場合には、図４に示すように、冷却流体供給流路124を供給流路13に三方弁等の切換手段125を介して接続すれば良い。また、冷却流体を廃棄する廃棄流路126を設け、排出流路４に三方弁等の切換手段127を介して接続すれば良い。

Claims (7)

  1. 　対象物の温度を調節するための温調装置であって、
    　複数の供給口から所定温度の流体を供給する流体供給手段と、
    　前記対象物を保持する保持面と、前記供給口から供給された流体を受ける流体受け面と、を有する保持手段と、
    　前記供給口を内包する温調室を前記保持手段と共に構成する温調用筐体と、
    　前記温調室内の流体を排出する排出流路と、
    を具備することを特徴とする温調装置。
  2. 　前記流体受け面は、前記供給口の位置に併せて配列された複数の凹部又は凸部を有することを特徴とする温調装置。
  3. 　前記流体供給手段は、流体を所定温度に加熱する第１加熱タンク及び第２加熱タンクと、前記第１加熱タンク又は前記第２加熱タンクと前記供給口を選択的に接続する供給流路と、前記温調室と前記第１加熱タンク又は前記第２加熱タンクを選択的に接続する前記排出流路と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の温調装置。
  4. 　前記流体供給手段は、流体を所定温度に加熱する加熱タンクと、前記加熱タンクと前記供給口を接続する供給流路と、前記供給流路を開閉する供給流路開閉手段と、前記排出流路に接続される回収タンクと、前記回収タンクと前記加熱タンクを接続する循環流路と、前記循環流路を開閉する循環流路開閉手段と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の温調装置。
  5. 　前記流体供給手段は、冷却用の流体を貯留する冷却用タンクと、前記冷却用タンクと前記供給口を接続する冷却流体供給流路と、前記冷却タンクの流体を供給口から流すためのポンプと、を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の温調装置。
  6. 　前記凹部又は凸部の形状は、四角錐であることを特徴とする請求項２記載の温調装置。
  7. 　型の成型パターンを被成形物に転写するためのインプリント装置であって、
    　複数の供給口から所定温度の流体を供給する流体供給手段と、
    　前記型又は前記被成形物を保持する保持面と、前記供給口から供給された流体を受ける流体受け面と、を有する保持手段と、
    　前記供給口を内包する温調室を前記保持手段と共に構成する温調用筐体と、
    　前記温調室内の流体を排出する排出流路と、
    を具備することを特徴とするインプリント装置。
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