(57)【要約】【課題】被成形品に対する型の転写時に位置ずれを小さく抑えることのできる転写装置を提供する。【解決手段】本体フレーム３の一端側に支持されたベースフレーム７と、ベースフレーム７に対向して本体フレーム３の他端側に支持された支持フレーム５と、ベースフレーム７と支持フレーム５とを一体的に連結した複数のタイバ９と、本体フレーム３の両側に備えたガイドフレーム３Ｂの間に配置されタイバ９に沿って移動自在な可動体１９と、可動体１９の中心に対して対称的な位置を案内するように両側のガイドフレーム３Ｂに備えられた案内手段２１と、案内手段２１に沿って可動体１９を移動するために支持フレーム５に装着された駆動手段とを備え、ベースフレーム７側又は可動体１９側の一方側に装着される転写用の型４１により転写される被成形品１３を、ベースフレーム７側又は可動体１９側の他方側に、型４１と対向して配置可能に構成してある。【選択図】図２
2006297716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレームの一端側に備えられたベースフレームと、前記ベースフレームに対向して配置され複数のタイバを介して前記ベースフレームに連結固定された支持フレームと、前記本体フレームの左右両側に備えた前記本体フレームの一部を構成するガイドフレームと、このガイドフレームに配置され前記ベースフレームと支持フレームとの間において前記タイバの方向へ移動自在な可動体と、前記可動体の中心に対して対称的な位置を前記タイバ方向に案内するように前記両側のガイドフレームに備えられた案内手段と、前記案内手段に沿って前記可動体を移動するために前記支持フレーム又はベースフレームに装着された駆動手段とを備え、前記支持フレーム側又はベースフレーム側の一方側に、転写用の型又は当該型により転写される被成形品を備え、前記支持フレーム又はベースフレーム側の一方に装着した型又は被成型品と対向する被成型品又は型を前記可動体に備えていることを特徴とする転写装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転写装置において、前記支持フレームは前記本体フレームに対して移動可能に設けてあり、前記ガイドフレームはこの支持フレームの中心に対して対称的な位置に前記タイバ方向に案内する案内手段を備えていることを特徴とする転写装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転写装置において、前記駆動手段は、前記支持フレームと前記可動体との間に設けられたボールネジ機構と、このボールネジ機構を駆動するサーボモータとを備えていることを特徴とする転写装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の転写装置において、前記可動体の移動方向は上下方向であって前記可動体の重量を相殺するためのバランス取り手段を備えていることを特徴とする転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この本発明は、リソグラフィ技術を用いて型の表面に形成された微細な凹凸パターンを被成形品の表面に転写する転写装置に係り、特に型と被成形品の位置ずれ（横ずれ）を小さく抑えることのできる転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の転写装置は、型と被成形品の互いに接触する表面の平行度を厳密に保つと共に型の押し付け、及び型離し時に型と被成形品の相互の位置ずれ（横ずれ）を抑える必要がある。
【０００３】
このため、従来、特開２００４−３４３００号公報に記載の装置が提案されている。この装置は、図４に示すように、Ｌ字形のフレーム１０１の下部水平部１０１ＡにＸＹステージ１０２を設けてその上に被成形品（公報では被加工材と称している）支持部１０３を搭載し、フレーム１０１の垂直部１０１Ｂの上部に上下方向の移動機構１０４を介して型支持部１０５を設けている。
【０００４】
そして、上記被成形品支持部１０３は、支持部材（被加工材支持部材）１０６とその上に設けられた磁性体１０７とからなり、この磁性体１０７の上に被成形品１０８をセットする。また、上記型支持部１０５は、移動機構１０４によって上下動される支持部材１０９と、その下面に弾性体１１０を介在させて取り付けられた磁石１１１を有し、この磁石１１１の下面に型１１２をセットする。
【０００５】
この従来装置は、弾性体１１０を介在させて平行度のずれを吸収すると共に、型１１２と被成形品１０８とを互いに押し付ける際、型１１２を支持する支持部材１０９と被成形品１０８を支持する支持部材１０６との間に、磁石１１１と磁性体１０７により磁気吸引力を働かせて、押し付け方向と直交する水平方向への相対移動、すなわち位置ずれ（横ずれ）を防止するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００４−３４３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来装置においては、磁石１１１と磁性体１０７による磁気吸引力により型１１２を被成形品１０８に押し付ける場合には、位置ずれ（横ずれ）を抑えることはできるが、磁気吸引力に加えて移動機構１０４により型１１２をさらに強く押し付けると、その反力によりフレーム１０１の垂直部１０１Ｂの上部が図４において左方へ僅かに反るので、微小な位置ずれ（横ずれ）を生じる。また、温度変化によりフレーム１０１が変形した場合にも、位置ずれ（横ずれ）を生じる。
【０００７】
この発明は、前述した課題を解決し、押し付け力や温度変化等による微小な位置ずれ（横ずれ）をより小さく抑えることのできる転写装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述したごとき問題に鑑みてなされたもので、本体フレームの一端側に備えられたベースフレームと、前記ベースフレームに対向して配置され複数のタイバを介して前記ベースフレームに連結固定された支持フレームと、前記本体フレームの左右両側に備えた前記本体フレームの一部を構成するガイドフレームと、このガイドフレームに配置され前記ベースフレームと支持フレームとの間において前記タイバの方向へ移動自在な可動体と、前記可動体の中心に対して対称的な位置を前記タイバ方向に案内するように前記両側のガイドフレームに備えられた案内手段と、前記案内手段に沿って前記可動体を移動するために前記支持フレーム又はベースフレームに装着された駆動手段とを備え、前記支持フレーム側又はベースフレーム側の一方側に、転写用の型又は当該型により転写される被成形品を備え、前記支持フレーム又はベースフレーム側の一方に装着した型又は被成型品と対向する被成型品又は型を前記可動体に備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記転写装置において、前記支持フレームは前記本体フレームに対して移動可能に設けてあり、前記ガイドフレームはこの支持フレームの中心に対して対称的な位置に前記タイバ方向に案内する案内手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記転写装置において、前記駆動手段は、前記支持フレームと前記可動体との間に設けられたボールネジ機構と、このボールネジ機構を駆動するサーボモータとを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記転写装置において、前記可動体の移動方向は上下方向であって前記可動体の重量を相殺するためのバランス取り手段を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、被成形品に対する型の押し付け力は、本体フレームに作用せず、タイバによって受け止められるため、本体フレームは変形しない。また、可動体は、中心に対して対称的な位置で案内手段により支持されているため、本体フレームが温度変化により変形しても可動体の位置ずれ（横ずれ）をより小さく抑えることができる。このため、前記押し付け力や温度変化に対する型と被成形品との位置ずれ（横ずれ）をより小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１，図２において、符号１は転写装置、３は本体フレームである。本体フレーム３は、図１に示すように、側面視した場合の形状は概ねＬ字型をしており、下部側にベースフレームとしての四角形状の下部フレーム７が一体的に取り付けられている。下部フレーム７の４隅には、それぞれタイバ９が本体フレーム３の垂直部と平行に立設され、タイバ９の上端には、駆動手段を支持するための支持フレームとしての四角形状の上部フレーム５が取り付けられている。タイバ９には、前記上部フレーム５と下部フレーム７との間において、四角形状の可動体１９がタイバ９に沿う方向すなわち上下に移動自在に配置されている。
【００１４】
本体フレーム３の上部は、上部フレーム５及び可動体１９の左右両側面のそれぞれほぼ半分の位置に達するように前方（図１において右方）に突出し、それらの先端には上下に伸びるリニアガイド（案内手段）２１が取り付けられている。上部フレーム５と可動体１９の左右両側面には、リニアガイド２１に係合して、例えば零クリアランスの状態で上下に精密に案内移動されるスライダ２３，２４が取り付けられている。
【００１５】
上記説明より理解されるように、前記本体フレーム３は、前記下部フレーム（ベースフレーム）７を支持するフレーム支持部３Ａを一端側（下端側）に備えることにより、側面視したときに、図１に示すように概ねＬ字形を呈するものである。そして、前記本体フレーム３の他端側（上端側）の左右両側（図１において紙面に垂直な両側）に、前記リニアガイド２１を備えたガイドフレーム３Ｂを前方に突出して備えることにより、上端側（他端側）に凹部を形成した構成である。
【００１６】
そして、前記上部フレーム５及び前記可動体１９は、図３に示すように、本体フレーム３における左右の前記ガイドフレーム３Ｂの間に配置してあり、前記上部フレーム５，可動体１９に備えた前記スライダ２３，２４は、上部フレーム５，可動体１９の前後方向（図１，図３において左右方向）及び左右方向（図１において紙面に垂直な方向、図３において上下方向）の中心を中心として対称的な位置において前記リニアガイド２１に係合してある。なお、図１には、前記リニアガイド２１は、前記スライダ２３，２４に共通化してあるが、前記スライダ２３，２４にそれぞれ対応したリニアガイドを別個に設けることも可能である。しかし、加工の容易性、互いの平行度の加工精度を考慮すると、スライダ２３，２４に対してリニアガイド２１を共通に設けることが望ましいものである。
【００１７】
上記リニアガイド２１及びスライダ２３，２４は、上部フレーム５及び可動体１９自体の温度変化による位置ずれ（横ずれ）を防止するため、上部フレーム５及び可動体１９の前後左右の中心に対して対称の位置に配置することが好ましい。
【００１８】
下部フレーム７の上面中央には、上に向かって垂直に伸びる固定台１０が取り付けられている。固定台１０の上には、図２に示すように、Ｘ，Ｙテーブル等のＸ，Ｙ方向（前後左右方向）へ移動可能かつ微調整して位置決め可能な可動テーブル１１が設けられ、この可動テーブル１１の上には、被成形品１３を支持する支持台１５が設けられている。なお、可動テーブル１１は、リニアガイドとスライダにより案内され、サーボモータにより駆動されるもので、公知の構成であるため、詳述を避ける。
【００１９】
被成形品１３は、例えば、シリコン、ガラス、セラミック等の適宜な材料よりなる基板の上面に紫外線硬化樹脂等からなる被成形層（図示せず）を数１０ｎｍ〜数μｍの厚さに塗布した薄膜を備えた構成である。なお、この上記被成形層は、熱可塑性樹脂よりなるレジストを用いる場合もあるため、支持台１５には、上記被成形層を加熱軟化させて成形を容易にするためのヒータのような加熱手段（図示せず）を内蔵させてもよい。
【００２０】
図２に示すように、可動体１９の下面中央（前記ベースフレームに対向した対向面の中央）には、ロードセル４６を介して旋回台４７が可動体１９の下面中央を中心として旋回可能かつ所定の角度位置に固定可能に取り付けられている。この旋回台４７には、ジンバル機構４５を介して型支持プレート４３が取り付けられ、この型支持プレート４３に型４１が着脱可能に装着される。
【００２１】
ジンバル機構４５は、型４１の型表面（図２において下面）中央を中心とする球面を有し、詳細な図示は省略するが、この球面を案内面とし、型４１を上記型表面の中央を中心として自在に傾動可能にすると共に、案内面を空気吸着により型４１の姿勢を不動状態に固定可能な構成となっている。
【００２２】
型４１は、型表面（図２において下面）にリソグラフィ技術を用いて微細な凹凸のパターンが形成されており、この実施形態においては紫外線を透過し易い透明の石英ガラスからなっている。
【００２３】
上記型支持プレート４３、ジンバル機構４５、旋回台４７及びロードセル４６は、いずれも中央に貫通穴４３Ａ等を有し、可動体１９には、紫外線光源４２から光ファイバ４２Ａ及び反射ミラー４２Ｂを介して紫外線を上記貫通穴から型４１の背面へ導く貫通穴４２Ｃが設けられている。すなわち導光路が備えられている。
【００２４】
支持プレートとしての前記上部フレーム５には、前記可動体１９を移動するための駆動手段の一例としてのサーボモータ３３が装着支持されている。サーボモータ３３の出力軸３５は、軸受２９により上部フレーム５に回転のみ自在に取り付けられた中空軸３１に連結され、中空軸３１の下端には、ボールネジ機構２５を構成するボールネジナット２６が取り付けられている。このボールネジナット２６には、可動体１９の前後左右の中央部(中心)に垂直に取付固定されたボールネジ軸２７が係合し、可動体１９を所定の速度及びトルクで上下に移動させるようになっている。
【００２５】
上部フレーム５には、バランス取り手段の一例としてのバランスシリンダ５０が、図３に示すように、可動体１９の中心に対して対称な位置に複数設けられている。これらのバランスシリンダ５０のピストンロッド５２は、それぞれ可動体１９に連結され、重力による可動体１９の下向きの荷重を相殺するようになっている。
【００２６】
可動体１９の下面には、型支持プレート４３等を囲むリング状の上カバー５４が取り付けられている。他方、下部フレーム７側には、下端を固定台１０の周面に移動可能に係合され、上端を上記上カバー５４の下端に当接可能に形成されて可動テーブル１１等を囲む同じくリング状の下カバー５６が取り付けられている。この下カバー５６は、下部フレーム７に取り付けられた上下動用アクチュエータの一例としての複数のシリンダ５８により上下に移動され、上カバー５４とにより、型支持プレート４３及び可動テーブル１１の周囲に開閉可能な成形室６０を形成するようになっている。
【００２７】
次いでこの転写装置の作用について説明する。上下動用アクチュエータとしてのシリンダ５８により下カバー５６を下降させて成形室６０を開き、型４１を型支持プレート４３に取り付け、型４１の中央を中心とする水平な回転方向の取付角度（型の方向性）を旋回台４７により微調整する。なお、この型４１の取付角度調整は、型取付時のみでなく、マークを用いた公知の位置合わせ手段により、支持台１５上にセットされた被成形品１３に合わせてその都度、自動的に微調整するようにしてもよい。
【００２８】
上記のように型４１をセットした後、上面に紫外線硬化樹脂からなる被成形層を塗布した被成形品１３を支持台１５上にセットする。
【００２９】
次いでシリンダ５８により下カバー５６を上昇させて成形室６０を閉じ、サーボモータ３３のトルクを比較的小さな値に設定した状態で可動体１９を下降させて型４１を被成形品１３に接近移動し、型４１を被成形品１３の上面に比較的小さな押し付け力で押圧する。
【００３０】
このとき、可動体１９は、左右両側方に配置されたリニアガイド２１及びスライダ２４により、移動方向に対して直交する方向への位置ずれ（横ずれ）をより小さく抑えられて下降し、被成形品１３の所定位置に向けて押し付けられる。また、このとき、可動体１９は、バランスシリンダ５０により重力による下向きの荷重を相殺されているため、サーボモータ３３により、トルク及び速度をより正確に制御されて下降する。
【００３１】
型４１が被成形品１３に押し付けられる際、両者の当接面（接触面）の平行度にずれがあると、型４１はジンバル機構４５により傾動自在に支持されているため、被成形品１３の上面に倣って型４１の全面が均一な面圧で押し付けられる。このとき、ジンバル機構４５は、型４１の型表面（図２において下面）中央を中心とする球面により、型表面の中央を中心として傾動するため、横方向（水平方向）の位置ずれを生じない。
【００３２】
上記押し付け力は、ロードセル４６により検出され、サーボモータ３３にフィードバックされて所定の値に保たれる。このときにも、可動体１９の荷重は、バランスシリンダ５０により相殺され、サーボモータ３３のトルク制御がより正確に行われる。
【００３３】
こうして比較的小さな押し付け力による押し付けが完了したところで、ジンバル機構４５の空気軸受を負圧にして型４１の姿勢を不動状態に固定した後、サーボモータ３３のトルクを増加させる。このトルク増加により型４１は、被成形品１３の上面に塗布された紫外線硬化樹脂からなる被成形層に強く押し付けられ、型４１の表面に形成された微細な凹凸のパターンを被成形品１３の被成形層に転写する。
【００３４】
この型４１の強い押し付け力により、タイバ９は極くわずかではあるが伸び、上部フレーム５を上方向へ変位させる。この上部フレーム５の変位はリニアガイド２１とスライダ２３により吸収され、本体フレーム３の上部を図１において左方へ反らせるような不具合は生じない。そこで、型４１の押し付けに伴う型４１の移動方向に対して直交する方向の位置ずれ（横ずれ）が抑えられる。
【００３５】
また、上部フレーム５は、上記リニアガイド２１とスライダ２３により支持されているため、複数のタイバ９の伸びに差が生じるような場合にも、上部フレーム５の位置ずれ（横ずれ）は小さく抑えられ、型４１の位置ずれ（横ずれ）を小さく抑える。
【００３６】
なお、このタイバ９の伸びの差は、型４１の押し付け力が比較的小さい場合には、極めてわずかであるため、上記リニアガイド２１とスライダ２３による上部フレーム５の案内手段は省略してもよい。
【００３７】
上記転写の後、紫外線光源４２から光ファイバ４２Ａ及び反射ミラー４２Ｂ等よりなる導光路を通して紫外線を型４１の背面へ所定時間照射する。型４１の背面へ照射された紫外線は、型４１が透明の石英ガラスからなっているため、これを透過して被成形品１３の上面に塗布された紫外線硬化樹脂からなる被成形層に照射され、この被成形層を硬化させる。
【００３８】
こうして被成形層を硬化させた後、型４１の姿勢を固定したままサーボモータ３３により可動体１９を上昇させて型４１を被成形品１３から離す。次いでシリンダ５８により下カバー５６を下降させて成形室６０を開き、被成形品１３を取り出して一連の転写動作を終了する。
【００３９】
ところで、本発明は、前述した実施形態のみに限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態においても実施可能である。すなわち、下側に備えた固定台１０に対して上側に配置した可動体１９を上下動可能に設けた場合について説明したが、可動体１９を上下動するか固定台１０を上下動するかは、型４１を上下動するか被成形品１３を上下動するかというものであって、相対的なものである。したがって、固定台１０を上下動可能に構成して可動体１９を固定した構成とすることも可能である。また、型４１を可動体１９側に取り付け、被成形品１３を下部フレーム７側に取り付けた例を示したが、逆にしてもよいものである。さらには、図１，図２に示した構成を上下逆にすることや、横にすることも可能である。すなわち、前記説明においては縦型の構成の場合について例示したが、縦型であって上下逆の構成や横型の構成とすることも可能である。さらにまた、サーボモータ３３を下部フレーム７側に取り付け、上部フレーム５と可動体１９との間に型４１と被成形品１３を設けるようにしてもよい等、種々の構成を採用することができる。
【００４０】
また、被成形層としては、紫外線硬化樹脂、熱可塑性樹脂のほか、いずれのものでもよく、被成形層の材料に応じてその軟化及び／又は硬化手段を選定することができる。さらに、ジンバル機構４５は、被成形品１３側に配置してもよい。さらにまた型４１を下部フレーム７側にセットする場合、ジンバル機構４５は下部フレーム７側に取り付けてもよい。なお、場合によっては、ジンバル機構４５は、省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明による転写装置の一実施形態例を示す左側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】従来の転写装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    転写装置
３    本体フレーム
５    上部フレーム（支持フレーム）
７    下部フレーム（ベースフレーム）
９    タイバ
１０    固定台
１１    可動テーブル
１３    被成形品
１５    支持台
１９    可動体
２１    リニアガイド（案内手段）
２３，２４    スライダ（案内手段）
２５    ボールネジ機構
２６    ボールネジナット
２７    ボールネジ軸
２９    軸受
３１    中空軸
３３    サーボモータ
３５    出力軸
４１    型
４２    紫外線光源
４２Ａ    光ファイバ
４２Ｂ    反射ミラー
４２Ｃ，４３Ａ    貫通穴
４３    型支持プレート
４５    ジンバル機構
４６    ロードセル
４７    旋回台
５０    バランスシリンダ（バランス取り手段）
５２    ピストンロッド
５４    上カバー
５６    下カバー
５８    シリンダ
６０    成形室
【図１】
2006297716.tif 000003
【図２】
2006297716.tif 000004
【図３】
2006297716.tif 000005
【図４】
2006297716.tif 000006