(57)【要約】【課題】  精密なパターン転写を行う微細加工装置及びこれに用いる積層ユニットを提供すること【解決手段】  所定のパターンを有する型１００と加工対象物２００をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、型１００のパターンを加工対象物２００の被成型面２００ａに転写する微細加工装置であって、型１００の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下に形成されると共に、加工対象物２００の被成型面２００ａとは逆側の面に配置されて、加工対象物２００に加わる圧力を分散させる圧力分散板１２を具備する。【選択図】        図２
2008006586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、
前記型の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下に形成されると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項２】
前記圧力分散板は、前記型と同一の材料により形成されることを特徴とする請求項１記載の微細加工装置。
【請求項３】
所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、
表面エネルギーがＳｉの表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項４】
所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、
離型剤からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項５】
所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、
少なくとも酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方により形成されてなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項６】
前記圧力分散板は、前記加工対象物側の面の平面度が１μｍ以下に形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の微細加工装置。
【請求項７】
前記圧力分散板は、厚みが０．５ｍｍ未満に形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の微細加工装置。
【請求項８】
少なくとも前記型および前記加工対象物のいずれか一方を加熱する加熱手段を具備す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微細加工装置。
【請求項９】
所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、
前記型の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下に形成されると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする積層ユニット。
【請求項１０】
前記圧力分散板は、前記型と同一の材料により形成されることを特徴とする請求項９記載の積層ユニット。
【請求項１１】
所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、
表面エネルギーがＳｉの表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする積層ユニット。
【請求項１２】
所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、
離型剤からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする積層ユニット。
【請求項１３】
所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、
少なくとも酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方により形成されてなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする積層ユニット。
【請求項１４】
前記圧力分散板は、前記加工対象物側の面の平面度が１μｍ以下に形成されることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の積層ユニット。
【請求項１５】
前記圧力分散板は、厚みが０．５ｍｍ未満に形成されることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれかに記載の積層ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、精密なパターン転写を行う微細加工装置及びこれに用いる積層ユニット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。
【０００３】
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、金型の熱容量が大きくなる結果、加熱・冷却に時間がか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有する型を、基板やフィルム等の加工対象物上に加圧してパターンを転写するナノインプリンティングリソグラフィー技術が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この方法によれば、高価な電子ビーム光源や光学系を必要とせず、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】
ここで、装置のスループットを向上するために、複数の型と加工対象物および圧力分散板を積層し、一回のプロセスで複数の加工対象物にパターンを転写する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、圧力３０ＭＰａ以上、成型温度８０℃以下という高圧、低温での成型を行っている。しかし、このような高圧、低温で成型を行うと、型の微細なパターンが破損する等、型の寿命の点で問題があった。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号明細書（第４段落第４６−４７行）
【特許文献２】特開２００６−４８８８１号明細書（段落００５２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これを解決するため、成型温度を加工対象物のガラス転移温度又は軟化温度以上の高温とし、低圧で転写を行う方法がある。
【０００９】
しかしながら、成型温度と離型温度の温度差が大きくなる程、型と圧力分散板の熱収縮の違いにより、加工対象物の型側と圧力分散板側で異なる力が掛かり、転写されたパターンに変形が生じたり、型に樹脂残りが生じたりするという問題があった。この問題は、加工対象物の厚さが小さくなる程顕著になる。
【００１０】
そこで本発明は、低圧、高温での成型によっても、パターンを正確に転写することができる微細加工装置及びこれに用いる積層ユニット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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の微細加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下に形成されると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。この場合、前記圧力分散板は、前記型と同一の材料により形成される方が好ましい。
【００１２】
また、本発明の別の微細加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、表面エネルギーがＳｉの表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の更に別の微細加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、離型剤からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の更に別の微細加工装置は、所定のパターンを有する型と加工対象物をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、少なくとも酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方により形成されてなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。
【００１５】
これらの場合、前記圧力分散板は、前記加工対象物側の面の平面度が１μｍ以下に形成される方が好ましい。また、前記圧力分散板は、厚みが０．５ｍｍ未満に形成される方が好ましい。また、これら微細加工装置は、少なくとも前記型および前記加工対象物のいずれか一方を加熱する加熱手段を具備する。
【００１６】
また、本発明の積層ユニットは、所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、前記型の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下に形成されると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。この場合、前記圧力分散板は、前記型と同一の材料により形成される方が好ましい。
【００１７】
また、本発明の別の積層ユニットは、所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、表面エネルギーがＳｉの表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の更に別の積層ユニットは、所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、離型剤からなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の更に別の積層ユニットは、所定のパターンを有する型と加工対象物を押圧し、前記型のパターンを前記加工対象物の被成型面に転写する微細加工装置において、前記型と前記加工対象物とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニットであって、少なくとも酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方により形成されてなる表面処理層を有すると共に、前記加工対象物の被成型面とは逆側の面に配置されて、前記加工対象物に加わる圧力を分散させる圧力分散板を具備することを特徴とする積層ユニット。
【００２０】
これらの場合、前記圧力分散板は、前記加工対象物側の面の平面度が１μｍ以下に形成される方が好ましい。また、前記圧力分散板は、厚みが０．５ｍｍ未満に形成される方が好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１，２，８，９，１０記載の発明によれば、型と加工対象物保持具の熱膨張係数を同一かそれに近い値にすることにより、加工対象物の型側と加工対象物保持具側との熱膨張の差を小さくすることができるので、加工対象物に無理な力が掛かることがなく、離型むらを小さくすることができる。
【００２２】
請求項３，１１記載の発明によれば、加工対象物が加工対象物保持具に接着し難くなるため、加工対象物は、型の熱収縮に応じて熱収縮することができ、加工対象物に無理な力が掛かることがなく、離型むらを小さくすることができる。
【００２３】
請求項４，１２記載の発明によれば、離型剤を用いて簡易に表面処理層を形成することができる。
【００２４】
請求項５，１３記載の発明によれば、表面処理層を少なくとも酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方により形成するので、離型剤により表面処理層を形成する場合に比較して、長期間効果を持続することができる。
【００２５】
請求項６，１４記載の発明によれば、加工対象物保持具の加工対象物を載置する側の面の平面度を１μｍ以下に形成するので、更に、加工対象物が加工対象物保持具に接着するのを防止し、離型性を向上することができる。
【００２６】
請求項７，１５記載の発明によれば、前記圧力分散板は、厚みが０．５ｍｍ未満に形成されるので、型１００又は加工対象物２００のうねりや凹凸に合わせて変形することができ、型のパターンを加工対象物に確実に転写することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
本発明の微細加工装置１は、図１、図２に示すように、所定のパターンを有する型１００と加工対象物２００をその押圧方向に直列状に複数連ねて押圧し、型１００のパターンを加工対象物２００の被成型面２００ａに転写する微細加工装置であって、型１００と加工対象物２００とをその押圧方向に複数直列状に連ねて配置する積層ユニット２と、型１００と加工対象物２００を押圧する押圧手段５と、加工対象物２００に対する型１００の相対的な位置を検出する位置検出手段と、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と、少なくとも型１００および加工対象物２００のいずれか一方を加熱する加熱手段と、少なくとも型１００および加工対象物２００のいずれか一方を冷却する冷却手段と、積層ユニット２の型１００や加工対象物２００の温度を検出する温度検出手段と、位置検出手段、圧力検出手段、温度検出手段の検出情報に基づいて、押圧手段５、加熱手段、冷却手段の作動を制御する制御手段と、で主に構成される。
【００２９】
本発明の積層ユニット２は、図２に示すように、加工対象物２００を型１００と圧力分散板１２とで挟み積層するもので、押圧手段５のプレス天板５８とプレス底板５９との間に複数配置され、加工対象物２００の被成型面２００ａに所定のパターンを転写する型１００と、各加工対象物２００の被成型面２００ａとは逆側の面に配置されて、加工対象物２００に加わる圧力を分散させる圧力分散板１２と、で主に構成される。
【００３０】
また、積層ユニット２は、加工対象物２００と型１００を位置決めする位置決機構や、圧力分散板１２を並行方向に配置するアライメント機構を更に設けても良い。
【００３１】
型１００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１００ａ）に所定のパターンが形成されている。このパターンは、その成型面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パターン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料やその製造方法が特に限定されるものではない。このパターンの幅（成型面１００ａの平面方向の寸法）は、用いられる加工対象物２００の種類にもよるが、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。更に、このパターンの深さ（成型面１００ａと直交する方向の寸法）は、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、このパターンのアスペクト比としては、０．２以上、０．５以上、１以上、２以上等種々のものがある。
【００３２】
また、型１００は、型１００と加工対象物２００とを押圧した際に、型１００又は加工対象物２００のうねりや凹凸に合わせて変形できる厚さ、例えば１μｍないし２ｍｍに形成される。また、この型１００は、インプリントプロセス中に加熱・冷却されるため、できる限り薄型化し、その熱容量を小さくする方が好ましい。
【００３３】
圧力分散板１２は、型１００と圧力分散板１２の熱膨張の差によって加工対象物２００に対し生じる平面方向の力の不均衡を極力小さくするものである。具体的には、圧力分散板１２は、型１００の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下に形成されることを特徴とするものである。この場合、好ましくは熱膨張係数が０．９５α以上１．０５α以下に形成される方が良く、更に好ましくは熱膨張係数が型１００と同一となるように形成する方が良い。例えば、型１００がニッケルによって形成されているときには、圧力分散板１２をニッケルによって形成する等、型１００と圧力分散板１２を同一の材料によって形成する。
【００３４】
これにより、加工対象物２００の型１００側と圧力分散板１２側との熱膨張の差を小さくすることができるので、加工対象物２００に無理な力が掛かることがなく、離型むらを小さくすることができる。
【００３５】
また、型１００と圧力分散板１２の熱膨張の差によって生じる加工対象物２００の平面方向の力の不均衡を小さくする別の方法として、図４に示すように、圧力分散板１２に表面処理層１２２を形成するようにしても良い。具体的には、圧力分散板１２の加工対象物２００を保持する側に、加工対象物２００と圧力分散板１２との接着を防止する表面処理層１２２を形成する。これにより、圧力分散板１２と加工対象物２００とは接着し難くなるため、圧力分散板１２に対して加工対象物２００が滑り、型１００と加工対象物２００が一体となって熱収縮することができる。したがって、加工対象物２００に無理な力が掛かることがなく、離型むらを小さくすることができる。
【００３６】
この場合、少なくともＳｉの表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層１２２を形成する方が好ましい。この表面処理層１２２としては、例えば、型１００と加工対象物２００との間に塗布される離型剤を、圧力分散板１２の表面に塗布して形成すれば良い。離型剤としては、どのようなものでも良く、例えばフッ素系の離型剤や有機物系の離型剤を用いることができる。フッ素系の離型剤としては、ゾニールＴＣコート（デュポン社製）、オプツールＤＳＸ（ダイキン社製）、デュラサーフＨＤ−２１０１Ｚ（ダイキン社製）、サイトップＣＴＬ−１０７Ｍ（旭硝子社製）、ノベックＥＧＣ−１７２０（３Ｍ社製）を用いることができる。また、有機物系の離型剤としては、アルカン系樹脂、例えば、アルキル系単分子膜を形成するＳＡＭＬＡＹ（日本曹達社製）を用いることができる。また、表面処理層１２２を、酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方又は両方により形成しても良い。もちろん、加工対象物２００と圧力分散板１２を接着し難くするものであれば、その他のどのような方法により表面処理層１２２を形成しても良い。また、圧力分散板１２自体をＳｉの表面エネルギーより低い材料で形成しても良い。この場合、例えば、フッ素系樹脂や環状オレフィン系樹脂等を用いることができる。
【００３７】
また、圧力分散板１２は、型１００と加工対象物２００とを押圧した際に、型１００又は加工対象物２００のうねりや凹凸に合わせて変形できる厚さ、例えば５００μｍ未満、好ましくは３００μｍ以下に形成する方が良い。これにより、均一なパターンを形成することができる。また、この圧力分散板１２は、インプリントプロセス中に加熱・冷却されるため、できる限り薄型化し、その熱容量を小さくする方が好ましい。
【００３８】
更に、圧力分散板１２は、加工対象物２００を載置する側の面の平面度をできる限り高く形成する方が良く、例えば１μｍ以下、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以下に形成する方が良い。
【００３９】
なお、圧力分散板１２は、微細加工装置１による加工プロセスに対し耐熱性がある材料であればどの様なものでも良く、例えば、ニッケル、銅、鋼、タングステン、白金、チタン等の金属、セラミック（シリコンやアルミナ等）等の無機物、フッ素系樹脂等の有機物を用いることができる。
【００４０】
また、圧力分散板は、型１００と圧力分散板の熱膨張の差によって加工対象物２００に対し生じる平面方向の力の不均衡を極力小さくするための熱膨張差緩和板と、加工対象物２００に加わる圧力を分散させる圧力分散基板とに分けて用いることも可能である。この場合、熱膨張差緩和板は、上述した圧力分散板１２と同様に、型１００の熱膨張係数をαとすると、熱膨張係数が０．９α以上１．１α以下、好ましくは０．９５α以上１．０５α以下、更に好ましくは、熱膨張係数が型１００と同一となるように形成する方が良い。例えば、型１００がニッケルによって形成されているときには、熱膨張差緩和板をニッケルによって形成する等、型１００と熱膨張差緩和板を同一の材料によって形成する。
【００４１】
また、熱膨張差緩和板は、熱膨張差緩和板の加工対象物２００を保持する側に、加工対象物２００と熱膨張差緩和板との接着を防止する表面処理層を形成しても良い。この場合、少なくともＳｉの表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層を形成する方が好ましい。この表面処理層としては、例えば、型１００と加工対象物２００との間に塗布される離型剤を、熱膨張差緩和板の表面に塗布して形成すれば良い。離型剤としては、どのようなものでも良く、例えばフッ素系の離型剤や有機物系の離型剤を用いることができる。フッ素系の離型剤としては、ゾニールＴＣコート（デュポン社製）、オプツールＤＳＸ（ダイキン社製）、デュラサーフＨＤ−２１０１Ｚ（ダイキン社製）、サイトップＣＴＬ−１０７Ｍ（旭硝子社製）、ノベックＥＧＣ−１７２０（３Ｍ社製）を用いることができる。また、有機物系の離型剤としては、アルカン系樹脂、例えば、アルキル系単分子膜を形成するＳＡＭＬＡＹ（日本曹達社製）を用いることができる。また、表面処理層を、酸化膜処理又は窒化膜処理のいずれか一方又は両方により形成しても良い。もちろん、加工対象物２００と熱膨張差緩和板を接着し難くするものであれば、その他のどのような方法により表面処理層を形成しても良い。また、熱膨張差緩和板自体をＳｉの表面エネルギーより低い材料で形成しても良い。この場合、例えば、フッ素系樹脂や環状オレフィン系樹脂等を用いることができる。
【００４２】
圧力分散基板は、加工対象物２００に加わる圧力を分散させるものであればどのようなものでも良いが、例えば、グラファイトシートやシリコンゴム等の弾性体を用いることができる。
【００４３】
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、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、パラフィン、環状オレフィン系熱可塑性樹脂等の樹脂の他、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がシート又はフィルムの形状をなしているものを用いることができる。この場合、その厚さが、１ｍｍ以下、５００μｍ以下、１００μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下と薄くなるにつれて本発明の効果が顕著なものとなる。この場合、加工対象物２００の表面エネルギーは、圧力分散板１２と接着しないよう低い方が良く、例えば、表面エネルギーが、３０ｍＮ／ｍ以下、好ましくは２５ｍＮ／ｍ以下、更に好ましくは２０ｍＮ／ｍが良い。
【００４４】
また、加工対象物２００の少なくとも被成型面２００ａとは逆側の面に、表面エネルギーが少なくとも加工対象物２００を構成する材料の表面エネルギーより低い材料からなる表面処理層を形成するようにしても良い。例えば、表面エネルギーが、３０ｍＮ／ｍ以下、好ましくは２５ｍＮ／ｍ以下、更に好ましくは２０ｍＮ／ｍの材料を用いるのが良い。具体的には、型１００と加工対象物２００との間に塗布される離型剤を、加工対象物２００の少なくとも圧力分散板１２側の面に塗布して形成することができる。また、離型剤としては、どのようなものでも良く、例えばフッ素系の離型剤を用いることができる。
【００４５】
加熱手段は、図示しないが、少なくとも型１００および加工対象物２００のいずれか一方を加熱するものであればどのようなものでも良く、例えば、非常に応答性の良いカーボンヒータを用いることができる。また、カーボンヒータは、制御手段によって電源からの電流供給を制御されており、加工対象物２００を所定の一定温度に維持することができる。なお、ヒータとしては、例えば、伝熱ヒータやセラミックヒータ、ハロゲンヒータ、ＩＨヒータ等を用いることも可能である。なお、加熱手段は、図３に示すように、型１００、加工対象物２００、圧力分散板１２の各セットごとにこれらを保持する平行板１３を設け、この平行板１３に配置し、型１００又は加工対象物２００を加熱するようにしても良いし、押圧手段５と積層ユニット２を内包する加熱炉を設けてその内部を加熱するようにしても良い。
【００４６】
冷却手段は、少なくとも型１００および加工対象物２００のいずれか一方を冷却するものであればどのようなものでも良いが、例えば、加工対象物２００の温度より低い空気や不活性ガス等の気体を積層ユニット２に対し送風するファン等を用いることができる。また、図３に示す平行板１３に冷却手段を設けるようにしても良い。この場合、平行板１３を、例えばアルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属で形成し、その内部に水や油等の冷却液又は空気や不活性ガス等の冷却気体を流す冷却流路を設けて、型１００又は加工対象物２００を冷却するようにすれば良い。
【００４７】
温度検出手段は、加工対象物２００の温度を検出するもので、例えば熱伝対により形成される。また、温度検出手段は、制御手段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に伝達するように形成されている。この場合、温度検出手段は、適宜複数設けても良い。
【００４８】
押圧手段５は、図１に示すように、例えば、垂直方向に配置されたボールネジ５１と、このボールネジ５１を回転駆動させる電気モータ５２とから構成されている。また、ボールネジ５１の下端部とプレス天板５８の上面は、押圧部５３、ベアリング機構５４を介して連結されている。そして、ボールネジ５１を電気モータ５２で回転駆動することで、基台５０と上部ベース５５との間に設けられた複数例えば４本の支柱５６に対し、押圧部５３を型１００と加工対象物２００の接離方向に変位させることができる。なお、電気モータ５２としては、直流モータ、交流モータ、ステッピングモータ、サーボモータ等、種々のものを用いることができる。ここで、押圧手段５は、加工対象物２００に対する型１００の位置を、型１００のパターンの深さ以下の変位量で調節できる方が好ましい。具体的には、変位量を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以下で調節できるものが良い。
【００４９】
また、押圧手段５は、加工対象物２００に対する型１００の変位速度を調節できるものが好ましい。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／秒以下で調節できるものが良い。なぜなら、制御手段は、圧力検出手段が検出した情報に基づいて押圧手段５の作動を制御し、型１００と加工対象物２００との間の圧力を調節しているが、圧力検出手段が検出した情報を押圧手段５にフィードバックするには、多少の時間が掛かる。したがって、変位速度が大き過ぎると圧力検出手段が検出した情報を押圧手段５にフィードバックするのが遅れ、型１００と加工対象物２００との間の実際の圧力を正確に制御することができなくなるからである。
【００５０】
なお、ここでは、押圧手段５を積層ユニット２の上方側に設ける場合について説明したが、積層ユニット２の下方側に設けることも勿論可能である。また、押圧手段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、電圧を調節して大きさ（寸法）を変化させることができる圧電素子や磁界を調節して大きさ（寸法）を変化させることができる磁歪素子を用いることもできる。また、ボールねじおよび電気モータと圧電素子又は磁歪素子の両方を用いることも勿論可能である。この場合には、型１００と加工対象物２００を大きく変位させる際に、ボールねじおよび電気モータを適用し、型１００と加工対象物２００を微小量変位させる際に、圧電素子又は磁歪素子を用いることができる。更に、油圧式のものや空圧式のもの等を用いることも勿論可能である。
【００５１】
押圧手段５をこのように構成することによって、積層ユニット２に保持される複数対の型１００と加工対象物２００を押圧し、型１００のパターンを加工対象物２００に転写することができる。
【００５２】
位置検出手段は、例えば、プレス天板５８に配置されたリニアスケールにより形成される。このリニアスケールを用いて、プレス天板５８とプレス底板５９との距離を測定し、その値から加工対象物２００に対する型１００の相対的な位置や変位速度を計算して検出することができる。また、位置検出手段は、制御手段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、位置検出手段としては、リニアスケールに限らず種々のものを用いることができ、例えば、プレス天板５８側に設けられたレーザー測長機を用いて、プレス底板５９の位置を測定するか、プレス底板５９側に設けられたレーザー測長機を用いて、プレス天板５８の位置を測定すればよい。また、電気モータに設けられたエンコーダを用いて、押圧手段５の変位量から計算により測定するものでもよい。なお、位置検出手段の分解能は、少なくとも型１００のパターンの深さ方向（Ｚ方向）の大きさ以下、あるいは、押圧手段５が調節できる変位量以下の値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。
【００５３】
位置検出手段をこのように構成することによって、パターンの大きさや型１００と加工対象物２００との間の圧力に応じて、加工対象物２００に対する型１００の成型面１００ａの位置を精密に調節することができるので、パターンの転写性を向上することができる。
【００５４】
圧力検出手段は、型１００と加工対象物２００との間の圧力を検出するもので、例えば、プレス天板５８とプレス底板５９との間の荷重を測定するロードセルを用いることができる。これにより、荷重を測定し、型１００の成型面１００ａの面積で割れば型１００と加工対象物２００との間の圧力を検出することができる。また、圧力検出手段は、制御手段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。
【００５５】
制御手段は、位置検出手段、圧力検出手段、温度検出手段の検出情報に基づいて、加熱手段、冷却手段、押圧手段５の作動を制御するもので、例えばコンピュータを用いることができる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５７】
加工対象物としては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）からなるフィルムを用い、このフィルムへのパターン形成は、ＳＣＩＶＡＸ社のインプリント装置（VX-2000N-US）を用いた。また型としては、３０mm×３０mmのニッケル（Ｎｉ）金型を使用した。パターンの形状は、一辺が２μｍ（線幅も含めた辺の長さは２．５μｍ）の矩形が連続したもので、線幅が２５０ｎｍ、この線の高さが３８０ｎｍ（アスペクト比が約１．５）のものを用いた。
【００５８】
圧力分散板１２としては、厚さが０．３ｍｍで、下記の材料からなるものを用いた。
（１）シリコン（Ｓｉ）からなるもの、
（２）金型と同一の材料であるニッケル（Ｎｉ）からなるもの、
（３）シリコン基板の表面に、表面処理層１２２として離型剤（ＮＯＶＥＣ：登録商標）を用いたもの、
なお、（３）の表面処理層１２２は、シリコン基板を離型剤に浸漬し、リンス処理した後、炉の中で９０℃に加熱処理することにより形成した。
【００５９】
これらの圧力分散板に、上記フィルムを載置し、このフィルムのガラス転移温度以上に加熱した型１００を押圧した後、ガラス転移温度以下に冷却して離型することにより実験を行った。パターンを形成したフィルムの写真を図５ないし図７に示す。
【００６０】
（１）の圧力分散板を用いた場合、フィルム表面、特に転写されたパターンの端部に剥離等が生じた（図５参照）。これに対し、（２）、（３）の圧力分散板を用いた場合には、フィルム表面に剥離等が生じず、きれいに離型できた（図６、図７参照）。
【００６１】
また、（１）ないし（３）の圧力分散板をレーザーマイクロスコープ（レーザーテック社製：ＨＤ１００）を用いて観察したところ（２）、（３）の圧力分散板を用いた場合には、使用した金型のパターンに樹脂残りは見られなかったが、（１）の圧力分散板を用いた場合には、図８に示すように、使用した金型に樹脂残りが生じていた。
【００６２】
以上の結果より、本発明によれば、型と加工対象物の熱膨張差の影響を受けずに、パターンを正確に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の微細加工装置を示す正面図である。
【図２】本発明の積層ユニットを示す断面模式図である。
【図３】本発明の別の積層ユニットを示す断面模式図である。
【図４】本発明の圧力分散板を示す要部断面模式図である。
【図５】従来の加工対象物保持具でパターンをフィルムに転写した場合の写真である。
【図６】本発明の加工対象物保持具を用いてパターンをフィルムに転写した場合の写真である。
【図７】本発明の別の加工対象物保持具を用いてパターンをフィルムに転写した場合の写真である。
【図８】従来の圧力分散板を使用した後の金型表面の写真（倍率８０倍）である。
【符号の説明】
【００６４】
１    微細加工装置
２    積層ユニット
１２    圧力分散板
１２２    表面処理層
１００    型
２００    加工対象物
２００ａ  被成型面
２１２    表面処理層
【図１】
2008006586.tif 000003
【図２】
2008006586.tif 000004
【図３】
2008006586.tif 000005
【図４】
2008006586.tif 000006
【図５】
2008006586.tif 000007
【図６】
2008006586.tif 000008
【図７】
2008006586.tif 000009
【図８】
2008006586.tif 000010