(57)【要約】            ステージの厚さを小さくすることができ、かつステージ周りの熱膨張の影響を小さくすることができるインプリント装置および加圧装置を提供する。型100の成型パターンを被成型物200に転写するためのインプリント装置であって、型100と被成形物200を流体によって加圧するための加圧室51を有する加圧部５と、加圧部５の圧力を受けた型100および被成形物200を支持するステージ２と、ステージ２の加圧部５と対向する側に設けられ、ステージ２を流体によって加圧するための調圧室31を有する調圧部３と、加圧室51内の流体の圧力を調節する加圧手段６と、加圧室51と調圧室31の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段８と、で構成する。また、圧力調節手段８は、加圧室と調圧室を連通する連通管により構成する。
2012147958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型の成型パターンを被成型物に転写するためのインプリント装置であって、
前記型と前記被成形物を流体によって加圧するための加圧室を有する加圧部と、
前記加圧部の圧力を受けた前記型および前記被成形物を支持するステージと、
前記ステージの前記加圧部と対向する側に設けられ、前記ステージを流体によって加圧するための調圧室を有する調圧部と、
前記加圧室内の流体の圧力を調節する加圧手段と、
前記加圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段と、
を具備することを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記圧力調節手段は、前記加圧室と前記調圧室を連通する連通管により構成されることを特徴とする請求項１記載のインプリント装置。
【請求項３】
前記型と前記被成形物の周りの雰囲気を減圧するための減圧室を有する減圧部を具備することを特徴とする請求項１又は２記載のインプリント装置。
【請求項４】
前記圧力調節手段は、前記減圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節可能に形成されることを特徴とする請求項３記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記被成形物の温度を調節する温調手段を具備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インプリント装置。
【請求項６】
前記温調手段は、前記調圧室内に配置される複数の供給口から所定温度の流体を前記ステージに供給する流体供給手段と、前記調圧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請求項５記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記ステージは、調圧室側に複数の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項６記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記加圧部は、前記型又は前記被成形物と共に前記加圧室を構成する加圧室用筐体と、前記型又は前記被成型物との間を密閉する密閉手段と、前記加圧室用筐体と前記型又は前記被成形物との間を開閉する開閉手段と、からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記加圧部は、前記型又は前記被成形物と接触する面に配置された可撓性のある膜と、前記膜と共に前記加圧室を構成する加圧室用筐体と、からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインプリント装置。
【請求項１０】
被加圧物を加圧するための加圧装置であって、
前記被加圧物を流体によって加圧するための加圧室を有する加圧部と、
前記加圧部の圧力を受けた前記被加圧物を支持するステージと、
前記ステージの前記加圧部と対向する側に設けられ、前記ステージを流体によって加圧するための調圧室を有する調圧部と、
前記加圧室内の流体の圧力を調節する加圧手段と、
前記加圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段と、
を具備することを特徴とする加圧装置。
【請求項１１】
前記圧力調節手段は、前記加圧室と前記調圧室を連通する連通管により構成されることを特徴とする請求項１０記載の加圧装置。
【請求項１２】
前記被加圧物の周りの雰囲気を減圧するための減圧室を有する減圧部を具備することを特徴とする請求項１０又は１１記載の加圧装置。
【請求項１３】
前記圧力調節手段は、前記減圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節可能に形成されることを特徴とする請求項１２記載の加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型のパターンを被成形物に連続的に転写するためのインプリント装置およびこれに用いる加圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロオーダ、ナノオーダの超微細なパターンを形成する方法として、ナノインプリント技術が注目されている。これは、樹脂等の被成形物に微細なパターンを有する型を加圧して、当該パターンを被成形物に転写するものである（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。【０００３】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０６２８８６
【特許文献２】特開２００９−１５４３９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、型又は被成形物を保持するためのステージやステージ周辺部材は、加圧に耐え得る強度が必要なため、厚さを大きくする必要があった。【０００５】
しかしながら、ステージ等を厚くすると装置の重量が大きくなるという問題や、コストが掛かるという問題があった。また、インプリント技術においては、被成形物の温度を調節する必要があるが、ステージが厚いと熱容量が大きくなるため、多くの熱量、換言すれば多くのエネルギーを必要とする問題や、高速に昇降温をすることが困難になるという問題があった。【０００６】
また、特許文献２に記載のインプリント装置は、加圧室と被成形物との間をステージの位置を基準としてシールし、流体圧を用いて被成形物を加圧するものである。しかしながら、当該インプリント装置では、ステージの裏面側が固定されているため、成型時の加熱や冷却によってステージやステージ周辺部材に生じる熱膨張は、総てステージの表面側に生じることになる。すると、ステージに歪みや位置ずれが生じ、成型不良等のおそれがあるという問題があった。【０００７】
そこで本発明では、ステージの厚さを小さくし、かつステージ周りの熱膨張の影響を小さくすることができるインプリント装置および加圧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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のインプリント装置は、型の成型パターンを被成型物に転写するためのものであって、前記型と前記被成形物を流体によって加圧するための加圧室を有する加圧部と、前記加圧部の圧力を受けた前記型および前記被成形物を支持するステージと、前記ステージの前記加圧部と対向する側に設けられ、前記ステージを流体によって加圧するための調圧室を有する調圧部と、前記加圧室内の流体の圧力を調節する加圧手段と、前記加圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段と、を具備することを特徴とする。【０００９】
この場合、前記圧力調節手段は、前記加圧室と前記調圧室を連通する連通管により構成される方が好ましい。【００１０】
また、前記型と前記被成形物の周りの雰囲気を減圧するための減圧室を有する減圧部を具備しても良い。この場合、前記圧力調節手段は、前記減圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節可能に形成される方が好ましい。【００１１】
また、前記被成形物の温度を調節する温調手段を具備しても良い。この場合、前記温調手段は、前記調圧室内に配置される複数の供給口から所定温度の流体を前記ステージに供給する流体供給手段と、前記調圧室内の流体を排出する排出流路と、で構成されるもの用いる方が好ましい。また、前記ステージは、調圧室側に複数の凹凸が形成されている方が好ましい。【００１２】
また、前記加圧部は、前記型又は前記被成形物と共に前記加圧室を構成する加圧室用筐体と、前記型又は前記被成型物との間を密閉する密閉手段と、前記加圧室用筐体と前記型又は前記被成形物との間を開閉する開閉手段と、からなるか、あるいは、前記型又は前記被成形物と接触する面に配置された可撓性のある膜と、前記膜と共に前記加圧室を構成する加圧室用筐体と、からなるものを用いることができる。【００１３】
また、本発明の加圧装置は、被加圧物を加圧するためのものであって、前記被加圧物を流体によって加圧するための加圧室を有する加圧部と、前記加圧部の圧力を受けた前記被加圧物を支持するステージと、前記ステージの前記加圧部と対向する側に設けられ、前記ステージを流体によって加圧するための調圧室を有する調圧部と、前記加圧室内の流体の圧力を調節する加圧手段と、前記加圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段と、を具備することを特徴とする。【００１４】
この場合、前記圧力調節手段は、前記加圧室と前記調圧室を連通する連通管により構成される方が好ましい。【００１５】
また、前記被加圧物の周りの雰囲気を減圧するための減圧室を有する減圧部を具備しても良い。この場合、前記圧力調節手段は、前記減圧室と前記調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節可能に形成される方が好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の加圧装置は、ステージの厚さを小さくすることができ、装置の重量を小さくすることができる。また、当該加圧装置を用いた本発明のインプリント装置は、ステージの厚さを小さくすることで、ステージの熱容量を小さくし、高速に昇降温を行うことができる。また、ステージ周りの熱膨張の影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のインプリント装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明のインプリント装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明のインプリント装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明のインプリント装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明のインプリント装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の加圧装置は、被加圧物を加圧するためのものであって、被加圧物を流体によって加圧するための加圧室を有する加圧部と、加圧部の圧力を受けた被加圧物を支持するステージと、ステージの加圧部と対向する側に設けられ、ステージを流体によって加圧するための調圧室を有する調圧部と、加圧室内の流体の圧力を調節する加圧手段と、加圧室と調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段と、で主に構成される。
【００１９】
ここで、被加圧物は、単数であっても複数であっても良い。例えば、後述する本発明のインプリント装置の場合には、型と被成形物の二つが被加圧物に該当する。
【００２０】
また、特に説明がない場合、本明細書中で流体とは、空気等の気体や水等の液体を意味する。
【００２１】
加圧部は、被加圧物を流体によって直接的又は間接的に加圧するための加圧室を有するもので、例えば、被加圧物と共に加圧室を構成する加圧室用筐体と、被加圧物との間を密閉する密閉手段と、加圧室用筐体と被加圧物との間を開閉する開閉手段と、で構成すれば良い。
【００２２】
加圧室用筐体は、開口部を有する有底筒状に形成され、開口部を被加圧物によって閉じることにより、密閉された空間である加圧室を構成するものである。この開口部は、被加圧物の加圧したい部分の面積より大きく形成される。材質は、加圧中の条件に対し、耐圧性、耐熱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、炭素鋼やステンレスなどの金属を用いることができる。
【００２３】
密閉手段は、加圧室を密閉にするために、加圧室用筐体と被加圧物との間を密接させるものである。例えば、密閉手段としてＯリングを用意すると共に、加圧室用筐体の側壁のステージ側端部にＯリングの断面の直径より浅い凹状の溝を形成し、この溝にＯリングを配置すれば良い。これにより、被加圧物を加圧室用筐体とステージとによって挟持し、加圧室用筐体と被加圧物とを密接させることができるので、加圧室を密閉することができる。また、加圧室用筐体と被加圧物との間に傾きがあっても、その平行度がＯリングのつぶし代以内であれば、加圧室を確実に密閉することができる。
【００２４】
開閉手段は、加圧室用筐体と被加圧物とを近接又離間することにより、加圧室を開閉するためのもので、例えば加圧室用筐体を油圧式又は空圧式のシリンダによって移動するものや、電気モータとボールねじによって移動するもの等を適用することができる。
【００２５】
また、加圧部の別の例としては、被加圧物と接触する面に配置された可撓性のある膜と、当該膜と共に加圧室を構成する加圧室用筐体と、で構成しても良い。
【００２６】
可撓性のある膜の材料としては、例えば、樹脂や薄い金属、ゴム等の弾性体などを用いることができる。また、加圧室側に被加圧物に対して所定波長の光を放射する光源を設ける場合には、当該膜は当該光を透過可能な材料が選択される。膜の厚さは、10mm以下、好ましくは３mm以下、更に好ましくは１mm以下に形成される。
【００２７】
加圧室用筐体は、先の例と同様に、開口部を有する有底筒状に形成される。また、当該加圧室用筐体と膜は接着剤等により固着され、加圧室は密閉される。なお、当該加圧室用筐体と膜は、上述したのと同様に、密閉手段によって密閉しても良い。
【００２８】
ステージは、加圧部の圧力を受けた被加圧物を支持するためのものである。ステージの被加圧物と接触する側の面は、十分に広くて、被加圧物の成形に適した任意の形状に形成される。材質は、加圧中の条件に対し、耐圧性、耐熱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、炭素鋼やステンレスなどの金属を用いることができる。また、被加圧物をステージを介して調圧室側から加熱する場合には、金属等の熱伝導性の高いものを用いる方が好ましい。また、被加圧物を加圧室側から加熱する場合には、調圧室側に熱が逃げるのを防止するため熱伝導性の低いものを用いても良いが、加熱むらを防止するため、ステージ表面側は熱伝導性の高いもので構成する方が好ましい。
【００２９】
調圧部は、加圧部の圧力によってステージが変形するのを防止するもので、ステージに加圧部の圧力に対する反力を与えるものである。
【００３０】
調圧部としては、例えば、ステージと共に調圧室を構成する調圧室用筐体と、ステージと調圧室用筐体の間を密閉する調圧室用密閉手段と、で構成すれば良い。この場合、調圧室用筐体は、開口部を有する有底筒状に形成され、開口部をステージによって閉じることにより、密閉された空間である調圧室を構成する。調圧室用密閉手段は、調圧室を密閉にするために、調圧室用筐体とステージとの間を密接させるものである。例えば、密閉手段としてＯリングを用意すると共に、調圧室用筐体の側壁の端部にＯリングの断面の直径より浅い凹状の溝を形成し、この溝にＯリングを配置すれば良い。これにより、調圧室用筐体とステージとを密接させて、調圧室を密閉することができる。
【００３１】
なお、ステージと調圧室用筐体は調圧室用密閉手段を用いずに一体に形成しても構わない。また、調圧室の圧力をステージに反力として与えるものであれば、調圧室用筐体は開口部を有さず、ステージに当接する面が形成された容器状のものでも構わない。
【００３２】
調圧室用筐体の材質は、加圧中の条件に対し、耐圧性、耐熱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、炭素鋼やステンレスなどの金属を用いることができる。
【００３３】
調圧部をこのように構成することにより、成型時の加熱や冷却によってステージやステージ周辺部材に生じる熱膨張を、ステージの裏面側に逃がすことができるので、ステージの表面側に歪みや位置ずれが生じるのを防止することができる。
【００３４】
加圧手段は、所望の圧力まで、加圧室内の流体の圧力を調節可能であればどのようなものでも良いが、例えば、加圧室用筐体に加圧室用気体給排流路を接続し、加圧室用気体給排流路を介して加圧室へ空気や不活性ガス等の気体を給気又は排気すれば良い。気体の供給には、圧縮された気体を有するボンベ又は加圧ポンプを用いることができる。また、気体の排気には、脱気弁の開閉によって気体を排気するようにすれば良い。なお、適宜安全弁等を設けても良い。
【００３５】
圧力調節手段は、ステージが変形するのを防止するために、ステージの強度に対して、加圧室と調圧室の流体の圧力差が十分小さくなるように調節するものである。例えば、加圧室と調圧室を連通する連通管を用いることができる。これにより、加圧室と調圧室の圧力を必ず同一にすることができるので、ステージの両面に加わる圧力差を０にすることができる。したがって、ステージの厚さを小さくし、装置全体を軽量化することができる。また、ステージの厚さが小さくなるとステージの熱容量も小さくなるため、被加圧物の昇温速度や冷却速度を向上することができる。更に、熱膨張によるステージの歪みや位置ずれを小さくすることができる。
【００３６】
また、圧力調節手段の別の形態としては、調圧室用筐体に接続される調圧室用気体給排流路と、加圧室及び調圧室の圧力を検出する圧力センサーとを設け、当該圧力センサーが検出した圧力に基づいて加圧室と調圧室の流体の圧力差が小さくなるように調圧室用気体給排流路から調圧室へ空気や不活性ガス等の気体を給気又は排気するように構成しても良い。気体の供給には、圧縮された気体を有するボンベ又は加圧ポンプを用いることができる。また、気体の排気には、脱気弁の開閉によって気体を排気するようにすれば良い。なお、適宜安全弁等を設けても良い。
【００３７】
また、被加圧物の周りの雰囲気を減圧するための減圧室を有する減圧部を設けても良い。これにより、被加圧物とステージの間に存在する気体を除去することができるので、被加圧物を均一に押圧することができる。
【００３８】
減圧部としては、例えば、被加圧物を内包する減圧室を形成し、減圧室を減圧することで被加圧物とステージの間の気体を除去するものを用いれば良い。
【００３９】
減圧室は、例えば、加圧室用筐体を覆う蛇腹と、当該蛇腹とステージ又はステージを載置する調圧室用筐体との間を密閉するシール部材と、減圧室用気体給排流路を介して減圧室内の気体を排気する減圧ポンプによって形成される。このシール部材は、蛇腹のステージ側に形成された凹状の溝に配置される。また、減圧ポンプは、被加圧物を加圧した際に転写不良が生じない範囲まで減圧室を減圧できるものであれば良い。なお、蛇腹やシール部材は、減圧にした際の外力に耐えられる強度を有するものであることは言うまでもない。
【００４０】
また、上述した加圧室用気体給排流路と減圧室用気体給排流路を共通にすることも可能である。この場合、まず、加圧室を解放した状態で減圧室及び加圧室の気体を排出して減圧室内の気体を除去し、次に、加圧室を閉鎖した後、加圧室に気体を供給して被加圧物を押圧すれば良い。
【００４１】
なお、加圧部を加圧室用筐体と膜とで構成し、当該加圧室用筐体と膜の間を接着剤等により固着する場合には、減圧時に加圧室内と減圧室内の圧力を同圧にするための減圧用圧力調節手段を設けても良い。減圧用圧力調節手段としては、例えば、加圧室と減圧室を開閉手段を介して接続する連通路を設ければ良い。これにより減圧時に開閉手段を開放することで、加圧室と減圧室を同圧にすることができる。
【００４２】
次に、図１ないし図５に基づいて、上述した本発明の加圧装置を本発明のインプリント装置に適用した場合について説明する。本発明のインプリント装置は、図１に示すように、型100の成型パターンを被成型物200に転写するためのものであって、型100と被成形物200を流体によって加圧するための加圧室51を有する加圧部５と、加圧部５の圧力を受けた型100および被成形物200を支持するステージ２と、ステージ２の加圧部５と対向する側に設けられ、ステージ２を流体によって加圧するための調圧室31を有する調圧部３と、加圧室51内の流体の圧力を調節する加圧手段６と、加圧室51と調圧室31の流体の圧力差が小さくなるように調節する圧力調節手段８と、で主に構成される。
【００４３】
なお、本明細書中で、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
加圧部５は、型100と被成形物200を流体によって直接的又は間接的に加圧するための加圧室51を有するもので、例えば、型100又は被成形物200と共に加圧室51を構成する加圧室用筐体52と、型100又は被成型物200との間を密閉する密閉手段54と、加圧室用筐体52と型100又は被成形物200との間を開閉する開閉手段とで構成すれば良い。図１には、加圧室用筐体52と被成形物200とで加圧室51を構成した場合を示す。
【００５０】
加圧室用筐体52は、開口部を有する有底筒状に形成され、開口部を型100又は被成型物200によって閉じることにより、密閉された空間である加圧室51を構成するものである。この開口部は、少なくとも被成型物200に転写されるパターン領域より大きく形成される。材質は、インプリントプロセス中の成形条件に対し、耐圧性、耐熱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、炭素鋼やステンレスなどの金属を用いることができる。
【００５１】
密閉手段54は、加圧室51を密閉にするために、加圧室用筐体52と型100又は被成型物200との間を密接させるものである。例えば、図１に示すように、密閉手段54としてＯリングを用意すると共に、加圧室用筐体52の側壁のステージ側端部にＯリングの断面の直径より浅い凹状の溝を形成し、この溝にＯリングを配置すれば良い。これにより、型100又は被成型物200を加圧室用筐体52とステージ２とによって挟持し、加圧室用筐体52と被成型物200とを密接させることができるので、加圧室51を密閉することができる。また、加圧室用筐体52と型100又は被成型物200との間に傾きがあっても、その平行度がＯリングのつぶし代以内であれば、加圧室51を確実に密閉することができる。
【００５２】
開閉手段は、図示しないが、加圧室用筐体52と型100又は被成型物200とを近接又離間することにより、加圧室51を開閉するもので、例えば加圧室用筐体52を油圧式又は空圧式のシリンダによって移動するものや、電気モータとボールねじによって移動するもの等を適用することができる。
【００５３】
なお、加圧部５をこのように構成する場合には、加圧室51を構成する型100又は被成形物200は、可撓性のあるフィルム状のものである方が好ましい。このようにすれば、被成形面に流体による均一な圧力を加えることができる。
【００５４】
また、加圧部５の別の例としては、図４に示すように、型100又は被成形物200と接触する面に配置された可撓性のある膜57と、当該膜57と共に加圧室51を構成する加圧室用筐体52と、で構成しても良い。
【００５５】
可撓性のある膜57の材料としては、例えば、樹脂や薄い金属、ゴム等の弾性体などを用いることができる。また、加圧室51側に被成形物200に対して所定波長の光を放射する光源を設ける場合には、当該膜57は当該光を透過可能な材料が選択される。膜57の厚さは、10mm以下、好ましくは３mm以下、更に好ましくは１mm以下に形成される。
【００５６】
加圧室用筐体52は、先の例と同様に、開口部を有する有底筒状に形成される。また、当該加圧室用筐体52と膜57は接着剤等により固着され、加圧室51内が密閉される。なお、当該加圧室用筐体52と膜57は、上述したのと同様に、密閉手段54によって密閉しても良い。
【００５７】
ステージ２は、加圧部５の圧力を受けた型100及び被成形物200を支持するためのものである。ステージ２の型100又は被成形物200と接触する側の面は、十分に広くて円滑な平面状に形成される。材質は、インプリントプロセス中の成形条件に対し、耐圧性、耐熱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、炭素鋼やステンレスなどの金属を用いることができる。また、型100又は被成形物200をステージ２を介して調圧室31側から加熱する場合には、金属等の熱伝導性の高いものを用いる方が好ましい。また、型100又は被成形物200を加圧室51側から加熱する場合には、調圧室31側に熱が逃げるのを防止するため熱伝導性の低いものを用いても良いが、加熱むらを防止するため、ステージ表面側は熱伝導性の高いもので構成する方が好ましい。また、光インプリントプロセスにおいて、光源を調圧室側に配置する場合には、ガラス等の透明な材料を用いれば良い。また、被成型物200に不要な転写跡が生じるのを防止するために、型100とステージ２を一体に形成しても良い。例えば従来は、パターンを電気鋳造によって形成した後、パターンの部分のみを切り出して用いているが、これを切り出さずにそのまま用いることができる。
【００５８】
調圧部３は、加圧部５の圧力によってステージ２が変形するのを防止するもので、ステージ２に加圧部５の圧力に対する反力を与えるものである。
【００５９】
調圧部３としては、例えば、ステージ２と共に調圧室31を構成する調圧室用筐体32と、ステージ２と調圧室用筐体32の間を密閉する調圧室用密閉手段34と、で構成すれば良い。この場合、調圧室用筐体32は、開口部を有する有底筒状に形成され、開口部をステージ２によって閉じることにより、密閉された空間である調圧室31を構成する。調圧室用密閉手段34は、調圧室31を密閉にするために、調圧室用筐体32とステージ２との間を密接させるものである。例えば、図１に示すように、調圧室用密閉手段34としてＯリングを用意すると共に、調圧室用筐体32とステージ２が接触する部分にＯリングの断面の直径より浅い凹状の溝を形成し、この溝にＯリングを配置すれば良い。これにより、調圧室用筐体32とステージ２とを密接させて、調圧室31を密閉することができる。なお、図２に示すように、調圧室用筐体32とステージ２が接触する部分に断熱材33を調圧室用密閉手段34と共に配置しても良い。
【００６０】
なお、ステージ２と調圧室用筐体32は調圧室用密閉手段34を用いずに一体に形成しても構わない。また、調圧室31の圧力をステージ２に反力として与えるものであれば、調圧室用筐体32は開口部を有さず、ステージ２に当接する面が形成された容器状のものでも構わない。
【００６１】
調圧室用筐体32の材質は、インプリントプロセス中の成形条件に対し、耐圧性、耐熱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、炭素鋼やステンレスなどの金属を用いることができる。
【００６２】
調圧部３をこのように構成することにより、成型時の加熱や冷却によってステージ２やステージ周辺部材に生じる熱膨張を、ステージ２の裏面側に逃がすことができるので、ステージ２の表面側に歪みや位置ずれが生じるのを防止することができる。
【００６３】
加圧手段６は、型100のパターンを被成型物200に転写可能な圧力まで、加圧室51内の流体の圧力を調節可能であればどのようなものでも良いが、例えば、加圧室用筐体52に加圧室用気体給排流路62を接続し、加圧室用気体給排流路62を介して加圧室51へ空気や不活性ガス等の気体を給気又は排気すれば良い。気体の供給には、圧縮された気体を有するボンベやコンプレッサー等の気体供給源61を用いることができる。また、気体の排気には、図示しないが、脱気弁の開閉によって気体を排気するようにすれば良い。なお、適宜安全弁等を設けても良い。
【００６４】
圧力調節手段８は、ステージ２が変形するのを防止するために、ステージ２の強度に対し、加圧室51と調圧室31の流体の圧力差が十分小さくなるように調節するものである。例えば、図１に示すように、加圧室51と調圧室31を連通する連通管を用いることができる。これにより、加圧室51と調圧室31の圧力を同一にすることができるので、ステージ２の両面に加わる圧力差を０にすることができる。したがって、ステージ２の厚さを小さくし、装置全体を軽量化することができる。また、ステージ２の厚さが小さくなるとステージ２の熱容量も小さくなるため、型100又は被成形物200の昇温速度や冷却速度を向上することができる。更に、熱膨張によるステージ２の位置の変化を小さくすることができる。
【００６５】
なお、図示しないが別の形態としては、圧力調節手段８を、調圧室用筐体32に接続される調圧室用気体給排流路と、加圧室51及び調圧室31の圧力を検出する圧力センサーとで構成し、当該圧力センサーが検出した圧力に基づいて加圧室51と調圧室31の流体の圧力差が小さくなるように調圧室用気体給排流路から調圧室31へ空気や不活性ガス等の気体を給気又は排気するように構成しても良い。気体の供給には、圧縮された気体を有するボンベやコンプレッサー等の気体供給源を用いることができる。また、気体の排気には、脱気弁の開閉によって気体を排気するようにすれば良い。なお、適宜安全弁等を設けても良い。
【００６６】
温調手段は、被成形物を加熱又は冷却することにより被成形物の温度を調節するものである。温調手段は、被成形物を直接的又は間接的に加熱する加熱手段や冷却する冷却手段を用いることができる。
【００６７】
加熱手段は、型100と被成型物200のいずれか一方又は両方を、所定温度、例えば被成型物200のガラス転移温度以上又は溶融温度以上に加熱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。また、被成形物200をステージ２側から加熱するものでも、加圧室51側から加熱するものでも良い。具体的には、ステージ２内又は、ステージ２の被成形物200と対向する側にヒータを設けてステージ２側から型100や被成型物200を加熱するものを用いることができる。また、加圧室51や調圧室31にセラミックヒータやハロゲンヒータのような電磁波による放射によって加熱する放射熱源14（図４参照）を設け、型100や被成型物200を加熱するものを用いることもできる。また、加圧室51や調圧室31に供給する気体を加熱しておき、加熱気体によって加熱することもできる。
【００６８】
冷却手段は、型100と被成型物200のいずれか一方又は両方を、所定温度、例えば被成型物200のガラス転移温度未満又は溶融温度未満に冷却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。また、被成形物200をステージ２側から冷却するものでも、加圧室51側から冷却するものでも良い。具体的には、ステージ２内又は、ステージ２の被成形物と対向する側に冷却用の水路を設けてステージ２側から型100や被成型物200を冷却するものを用いることができる。また、加圧室51や調圧室31に冷却用の気体や液体を循環させて冷却するものを用いても良い。
【００６９】
また、別の実施例として、温調手段は、調圧室31内に配置される複数の供給口11から所定温度の流体をステージ２に供給する流体供給手段と、調圧室31内の流体を排出する排出流路４と、で構成しても良い。
【００７０】
ここで、流体としては、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。
【００７１】
流体供給手段は、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。
【００７２】
供給口11は、流体をステージ２に対して噴射又は噴霧できるように配置される。この場合、ステージ２に保持されている型100又は被成形物200を均一に加熱できるような位置に適切に配列する方が好ましい。
【００７３】
また、ステージ２の調圧室31側は、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凸22を有する方が好ましい。凹凸22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ることができる。
【００７４】
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。
【００７５】
排出流路４は、三方弁43を介して流路41と流路42に接続され、三方弁を切り換えることにより、調圧室31内の流体を流路41を通して廃棄しても良いし、流路42を通して流体供給手段の加熱タンク12に戻し再利用しても良い。
【００７６】
このように構成すれば、型100又は被成形物200の加熱を高速かつ均一に行うことができる。
【００７７】
また、型100又は被成形物200を冷却する場合には、図１に示すように、流体供給手段として、冷却用の流体を貯留する冷却用タンク15と、冷却用タンク15と供給流路13を三方弁17を介して接続する冷却流体供給流路16と、で構成されたもの用いれば良い。
【００７８】
冷却用の流体としては、型100又は被成形物200の温度よりも低いものであればどのようなものでも良いが、例えば水等の液体を用いることができる。
【００７９】
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。
【００８０】
また、当該温調手段は、調圧室31内に直接設けるのではなく、図３に示すように調圧室31内のステージ２の下側に配置され、調圧室31と閉鎖された温調室71を形成する温調用筐体72を別途設けても良い。このように構成することにより、温調手段の熱膨張は調圧室側に生じるので、ステージの歪みや位置ずれを防止することができる。
【００８１】
なお、温調用筐体72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。例えば、温調室内にステージ２を支える支柱を複数形成したものを用いることができる。また、温調用筐体72は、できる限り断熱性の高いものが好ましい。また、ステージ２と温室用筐体72は一体に形成されるものであっても良い。
【００８２】
また、温調手段は、上述した加熱手段や冷却手段を複数組み合わせたものでも構わない。
【００８３】
また、型と被成形物の周りの雰囲気を減圧するための減圧室を有する減圧部９を設けても良い。これにより、型100、被成型物200、ステージ２の間に存在する気体を除去することができるので、型100と被成型物200を均一に押圧することができる。
【００８４】
減圧部９としては、例えば、型100及び被成型物200のいずれか一方又は両方を内包する減圧室91を形成し、減圧室91を減圧することで型100、被成型物200、ステージ２の間の気体を除去するものを用いれば良い。
【００８５】
減圧室91は、例えば、加圧室用筐体52と、加圧室用筐体52の上部から水平に延伸するフランジ部から垂下し、加圧室用筐体52を覆う蛇腹93と、当該蛇腹93とステージ２又はステージ２を載置する調圧室用筐体32との間を密閉するシール部材94と、減圧室用気体給排流路95を介して減圧室91内の気体を排気する減圧ポンプ96によって形成される。このシール部材94は、蛇腹93のステージ２側に形成された凹状の溝に配置される。また、減圧ポンプ96は、型100に被成型物200を加圧した際に転写不良が生じない範囲まで減圧室91を減圧できるものであれば良い。なお、蛇腹93、シール部材94は、減圧した際の外力に耐えられる強度を有するものであることは言うまでもない。
【００８６】
また、上述した加圧室用気体給排流路62と減圧室用気体給排流路95を共通にすることも可能である。この場合、まず、加圧室51を解放した状態で減圧室91及び加圧室51の気体を排出して減圧室91内の気体を除去し、次に、加圧室51を閉鎖した後、加圧室51に気体を供給して型100に対し被成型物200を押圧すれば良い。
【００８７】
なお、加圧部５を加圧室用筐体52と膜57とで構成し、当該加圧室用筐体52と膜57の間を接着剤等により固着する場合には、減圧時に加圧室51内と減圧室91内の圧力を同圧にするための減圧用圧力調節手段（図示せず）を設けても良い。減圧用圧力調節手段としては、例えば、加圧室51と減圧室91を開閉手段を介して接続する連通路を設ければ良い。これにより減圧時に開閉手段を開放することで、加圧室51と減圧室91を同圧にすることができる。
【００８８】
また、光インプリントプロセスに用いる場合には、図５に示すように被成形物200に所定波長の電磁波を放射できる光源15を加圧室51に配置すれば良い。もちろん、光源15を調圧室31側に設けることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
２  ステージ
３  調圧部
４  排出流路
５  加圧部
６  加圧手段
８  圧力調節手段
９  減圧部
11  供給口
22  凹凸
31  調圧室
51  加圧室
52  加圧室用筐体
54  密閉手段
57  膜
91  減圧室
100  型
200  被成形物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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