(57)【要約】  【課題】ガラス部品の精度を維持しつつ、エネルギーロスを伴わずに、局部表面に効率よく微細構造を形成し、ガラス部品の高付加価値化を図ることができるレーザインプリント装置を提供する。  【解決手段】ガラス素材から成る被加工物２３の表面にインプリント加工により１または複数個の凸状部を形成する装置であり、レーザ光１３を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する凹状部２２が形成されている型部材２１と、型部材２１を被加工物２３の加工面に密着させる密着手段３０と、型部材２１を介して被加工物２３にレーザ光１３を照射し、レーザ照射位置の被加工物２３を軟化・膨張させるレーザ照射手段１１、１２とを備える。レーザ照射手段１１、１２でレーザ光が照射された被加工物（ガラス）表面２３は、軟化して型部材２１の凹状部２２の中に膨張し、そのため、型部材２１の凹状部２２に対応する凸状部がガラス表面２３に転写される。  【選択図】図１
2008207970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材から成る被加工物の表面にインプリント加工により１または複数個の凸状部を形成する装置であって、
レーザ光を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する凹状部が前記被加工物の加工面と密着する型面に形成されている型部材と、
前記型部材の型面を前記被加工物の加工面に密着させる密着手段と、
前記型部材を介して前記被加工物にレーザ光を照射し、レーザ照射位置の前記被加工物を軟化・膨張させるレーザ照射手段と、
を備えることを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザインプリント装置であって、前記密着手段が、前記被加工物の加工面を前記型部材の型面に０．２４ＭＰａ以上の圧力で押し付けることを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザインプリント装置であって、さらに、前記被加工物へのインプリント加工の加工雰囲気を大気圧より低い圧力に減圧する減圧手段を備えることを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザインプリント装置であって、前記減圧手段が、前記加工雰囲気を０．０６ｋＰａ以下に保つことを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、前記レーザ照射手段がパルスＹＡＧレーザからのレーザ光を照射することを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、前記型部材がソーダ石灰ガラスまたは石英ガラスから成ることを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、前記被加工物がリン酸ガラスから成ることを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、さらに、前記型部材に伝播する弾性波とレーザ発振状態とを同時に検出する検出手段を備えることを特徴とするレーザインプリント装置。
【請求項９】
ガラス素材から成る被加工物の表面にインプリント加工により１または複数個の凸状部を形成する方法であって、
レーザ光を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する凹状部が型面に形成された型部材の前記型面を前記被加工物の加工面に密着させる第１のステップと、
前記型部材を介して前記被加工物にレーザ光を照射し、レーザ照射位置の前記被加工物を軟化・膨張させる第２のステップと、
前記型部材を前記被加工物から取り除く第３のステップと、
を備えることを特徴とするレーザインプリント方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザインプリント方法であって、前記第２のステップにおけるレーザ光の照射を、前記型部材の型面に前記被加工物の加工面を０．２４ＭＰａ以上の圧力で押し付けながら行うことを特徴とするレーザインプリント方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のレーザインプリント方法であって、前記第２のステップにおけるレーザ光の照射を、大気圧よりも圧力が低い加工雰囲気の中で行うことを特徴とするレーザインプリント方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のレーザインプリント方法であって、前記加工雰囲気を０．０６ｋＰａ以下に保つことを特徴とするレーザインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型の形状をガラス表面に転写するインプリント装置と、その方法に関し、特に、レーザを用いてガラス表面への型形状の転写を行うものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品の表面に微細凹凸を施し、それにより、新しい機能の付加や飛躍的な機能の向上を図る技術が注目を集めている。光学的な利用が可能なガラスでは、微小光学素子やマイクロレンズアレイ等の表面機能製品が開発されており、これらの製品は、ガラス表面に多数の微細な凸状部を有し、液晶パネルの各画素に光を当てる光学素子や、光信号の並列処理を行う回折光学素子等に使用され、高い需要を示している。
ガラス表面の微細加工は、一般的に半導体製造技術を利用して行われるが、下記非特許文献１には、カーボンの型を用いてガラス表面に微細構造を形成するインプリント方法が開示されている。この方法では、ガラス全体を加熱・軟化させ、そこに型を高い圧力で押し付けて、型の形状をガラス表面に転写する。
インプリントは、半導体製造技術に比べて、少ない工数で加工できる点が有利である。
【非特許文献１】高橋正春、村越庸一、前田龍太郎、杉本公一 “カーボン型を用いた石英ガラスのマイクロ・ナノ成形”２００５年度精密工学会秋季大会学術講演論文集、1025〜1026
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のインプリント方法は、表面だけに加工を施すにも関わらず、加工試料全体を加熱して軟化させているため、エネルギーロスが大きい。また、この方法では、加工試料全体が加熱・軟化されるため、微細部品の表面のみに後から加工を施すことができない。
本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、ガラス部品の精度を維持しつつ、エネルギーロスを伴わずに、局部表面に効率よく微細構造を形成し、ガラス部品の高付加価値化を図ることができるレーザインプリント装置を提供し、また、その方法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】
【０００４】
本発明のレーザインプリント装置は、ガラス素材から成る被加工物の表面にインプリント加工により１または複数個の凸状部を形成する装置であって、レーザ光を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する凹状部が前記被加工物の加工面と密着する型面に形成されている型部材と、前記型部材の型面を前記被加工物の加工面に密着させる密着手段と、  前記型部材を介して前記被加工物にレーザ光を照射し、レーザ照射位置の前記被加工物を軟化・膨張させるレーザ照射手段と、を備えることを特徴とする。
この装置のレーザ照射手段によりレーザ光が照射されたガラス表面は、軟化して型部材の凹状部の中に膨張し、そのため、型部材の凹状部に対応する凸状部がガラス表面に転写される。
【０００５】
また、本発明のレーザインプリント装置では、前記密着手段が、前記被加工物の加工面を前記型部材の型面に０．２４ＭＰａ以上の圧力で押し付けるように構成することもできる。
型部材への押付け圧力を大きくすると、型部材の凹状部の細かい形状が被加工物に転写される。
【０００６】
また、本発明のレーザインプリント装置では、さらに、前記被加工物へのインプリント加工の加工雰囲気を大気圧より低い圧力に減圧する減圧手段を設けても良い。
大気中でのインプリントでは、型部材の凹状部内の空気がガラスの凹状部への進入を妨げるが、加工雰囲気を大気圧より低くすることで、空気による妨げが減り、型形状に忠実な転写が可能になる。
【０００７】
また、本発明のレーザインプリント装置では、前記減圧手段が、前記加工雰囲気を０．０６ｋＰａ以下に保つ場合に、極めて忠実な転写が可能になる。
【０００８】
また、本発明のレーザインプリント装置では、前記レーザ照射手段がパルスＹＡＧレーザからのレーザ光を照射するように構成することができる。
ＹＡＧレーザでは、高出力が得られる。このレーザのパルスによるガラスの加熱・冷却はｍｓオーダーで終了し、冷却後も、ガラスの膨張した状態が維持される。
【０００９】
また、本発明のレーザインプリント装置では、前記型部材にソーダ石灰ガラスまたは石英ガラスを用いることができる。
これらのガラスは、熱に強く、ＹＡＧレーザの透過率も高い。
【００１０】
また、本発明のレーザインプリント装置では、前記被加工物にリン酸ガラスを用いることができる。
リン酸ガラスは、ＹＡＧレーザの吸収率が１００％であり、効率的に軟化・膨張させることができる。
【００１１】
また、本発明のレーザインプリント装置では、さらに、前記型部材に伝播する弾性波とレーザ発振状態とを同時に検出する検出手段を設けても良い。
加工処理中に型部材や被加工物にクラックが生じると弾性波が発生するので、この弾性波を検出することにより、加工状況が把握できる。
【００１２】
また、本発明のレーザインプリント方法は、ガラス素材から成る被加工物の表面にインプリント加工により１または複数個の凸状部を形成する方法であって、レーザ光を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する凹状部が型面に形成された型部材の前記型面を前記被加工物の加工面に密着させる第１のステップと、前記型部材を介して前記被加工物にレーザ光を照射し、レーザ照射位置の前記被加工物を軟化・膨張させる第２のステップと、前記型部材を前記被加工物から取り除く第３のステップと、を備えることを特徴とする。
レーザ光が照射されたガラス表面は、軟化して型部材の凹状部の中に膨張し、そのために型部材の凹状部に対応する凸状部がガラス表面に転写される。
【００１３】
また、本発明のレーザインプリント方法では、前記第２のステップにおけるレーザ光の照射を、前記型部材の型面に前記被加工物の加工面を０．２４ＭＰａ以上の圧力で押し付けながら行うようにしても良い。
型部材への押付け圧力を大きくすると、型部材の凹状部の細かい形状が被加工物に転写される。
【００１４】
また、本発明のレーザインプリント方法では、前記第２のステップにおけるレーザ光の照射を、大気圧よりも圧力が低い加工雰囲気の中で行うようにしても良い。
加工雰囲気を大気圧より低くすることで、型形状に忠実な転写が可能になる。
また、本発明のレーザインプリント方法では、前記加工雰囲気を０．０６ｋＰａ以下に保つことで、極めて忠実な転写が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、ガラス表面に型形状を転写する際に、レーザ光線を照射してガラスの表面部分のみを局所的に軟化させている。そのため、エネルギーロスを伴わずに、ガラス鏡面の所望局所に、効率的に型形状を転写することができ、レーザ照射域以外の状態は維持しながら、ガラス部品の高付加価値化を図ることができる。
レーザ加工では、３次元方向の加工形状に制約があるが、本発明のレーザインプリント方法は、レーザ加工での形状精度の向上を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のレーザインプリント装置及び方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、このレーザインプリント装置の模式図であり、図２は、この装置によるレーザインプリント方法を模式的に示す図である。
このレーザインプリント装置は、表面に微細加工を施す加工試料２３と、型面に複数の凹状部２２が形成された型部材２１と、型部材２１の型面を加工試料２３に密着させる治具３０と、レーザ光１３を出力するパルスＹＡＧレーザ１１と、加工試料２３に照射するレーザ光１３をフォーカスするレンズ１２と、弾性波の伝播を検出するＡＥ（Acoustic Emission）センサ３１と、レーザ光１３を検出するフォトセンサ３２と、ＡＥセンサ３１及びフォトセンサ３２の検出結果を表示する表示装置３３とを備えている。
【００１７】
パルスＹＡＧレーザ１１は、λ＝１０６４ｎｍ、パルス幅：１ｍｓ〜５ｍｓのレーザ光を出力する。
加工試料２３には、ＹＡＧレーザの吸収率が１００％のリン酸ガラスを用いている。リン酸ガラスは光学フィルタの材料として広く使用されている。この加工試料２３の組成を図３（ａ）に、また、物性を図３（ｂ）に示している。
型部材２１には、ソーダ石灰ガラス板を使用し、その型面に微細な多数の凹状部２２を作製した。図４（ａ）には、型面にレーザ加工とエッチングとを施して形成した微細凹状部の光学顕微鏡での観察結果を示している。１個の凹状部は、最大深さ０．４μｍ、直径２０μｍの凹状曲面を有し、この凹状部がピッチ４０μｍで並んでいる。図４（ｂ）に凹状部の測定結果を示している。
また、図５（ａ）には、ソーダ石灰ガラスにビッカース圧子を荷重１００ｇｆで１０秒間押し当てて作製した凹状部の光学顕微鏡での観察結果を示している。この凹状部は、対角線の長さ１６μｍ、中央部の深さ２μｍの四角錐形状を有している。図５（ｂ）に四角錐形状の測定結果を示している。
【００１８】
これらの型部材２１を用いて、レーザインプリントは、図２の手順で行う。
即ち、凹状部２２を形成した型部材２１の型面が加工試料２３に密着するように治具３０で固定した後（図２（ａ））、パルスＹＡＧレーザ１１が出力するパルスレーザを加工試料２３に照射して、加工試料２３の表面を加熱する（図２（ｂ））。ここでは、パルスＹＡＧレーザ１１の出力を０．１８Ｊ／ｐ、パルス幅を１ｍｓに設定し、また、レンズ１２を調整して、レーザ光１３のデフォーカス量（焦点から照射面までの距離）を加工試料２３の上面から４ｍｍ上方に設定している。
【００１９】
ガラスは、図６に示すように、常温の状態から加熱すると、温度上昇に伴って体積が増加し、その増加の割合が転移点Ｔｇを境に急増する（実線）。また、転移点Ｔｇ以上の温度から急速に冷却すると、常温に戻っても膨張した体積が維持される（点線）。
レーザパルスによるガラスの加熱・冷却は、ｍｓのオーダーで終了する。その間に図６の性質を備えた加工試料２３（リン酸ガラス）は、レーザパルスにより瞬時に転移点（５９７℃）以上に加熱され、軟化・膨張して型部材２１の凹状部２２を充填する。そして、膨張した体積は、レーザのパルスが停止した後も維持される。
そのため、型部材２１を加工試料２３から外すと、加工試料２３の表面には、型部材２１の凹状部２２に対応した凸状部２４が形成されている（図２（ｃ））。
【００２０】
図７（ａ）は、図４の型部材２１を用いてレーザインプリントを実施したときに、加工試料２３の表面に形成された凸状部２４の光学顕微鏡での観察結果を示している。円形の範囲内がレーザの照射された領域（転写部）であり、この領域内に多数の凸状部が形成されている。この凸状部の測定結果を図７（ｂ）に示している。各凸状部の高さは０．３μｍ、直径は２０μｍであり、この凸状部がピッチ４０μｍで並んでいる。従って、型部材２１の凹状部２２の形状は、加工試料２３の表面に転写されている。
また、図８（ａ）は、四角錐形状の凹状部２２を持つ図５の型部材２１を用いてレーザインプリントを実施したときに、加工試料２３の表面に形成された凸状部２４の光学顕微鏡での観察結果を示している。図８（ｂ）は、この凸状部の測定結果を示している。凸状部の対角線の長さは１６μｍ、中央部高さは０．５３μｍであった。この凸状部２４は、丸みを帯びており、四角錐の凹状部２２の内部にまで加工試料２３のガラスが充填されていないことが分かった。
【００２１】
また、ＡＥセンサ３１、フォトセンサ３２及び表示装置３３は、このレーザインプリント装置の加工状況を把握するために使用される。フォトセンサ３２は、照射されるレーザ光１３の強さを検出し、ＡＥセンサ３１は、膨張する加工試料２３と型部材２１との衝突や、型部材２１からの加工試料２３の剥離に際して発生する弾性波を検出する。
例えば、レーザ光１３のデフォーカス量を設定する場合に、デフォーカス量を色々と変えたときの加工状況を測定し、測定結果に基づいて、その装置に合ったデフォーカス量を決定することができる。
【００２２】
図９（ａ）は、デフォーカス量を加工試料２３の上面から３ｍｍ上方の位置に設定し、型部材２１を介して加工試料２３にレーザ光線を照射したときのレーザ光線（Ｌ）とＡＥ信号（Ａ）との時間的な変化を示している。レーザ光線の強さは、パルス幅１ｍｓの間に上昇し、且つ、下降している。
レーザ光線が上昇を開始してから３００μｓが経過した時点で、極めて短時間だけＡＥが発生している。これは、レーザ照射で膨張した加工試料２３が型部材２１に押し当たって発生したものと考えられる。従って、レーザを照射したときの加工試料２３（リン酸ガラス）の膨張は、極めて短時間に発生していることが分かる。
また、レーザ光線の下降時期に当たる、レーザ照射開始から７００μｓが経過した時点で、大きなＡＥが発生している。このＡＥは、レーザ照射開始から１２００μｓが経過した後も続いている。これは、冷却に伴う型部材２１と加工試料２３との剥離過程で、型部材２１または加工試料２３にクラックが発生していることを示している。図９（ｂ）は、このときの、クラックが発生した加工試料２３の光学顕微鏡での観察結果を示している。
【００２３】
また、図９（ｃ）は、デフォーカス量を加工試料２３の上面から４．５ｍｍ上方の位置に設定し、型部材２１を介して加工試料２３にレーザ光線を照射したときのレーザ光線（Ｌ）とＡＥ信号（Ａ）との時間的な変化を示している。この場合は、レーザ光線の上昇開始から３００μｓが経過した時点での短時間のＡＥ発生は認められるが、レーザ光線の下降時期でのクラック発生を示すＡＥは現れていない。図９（ｄ）は、このときに得られた加工試料２３の光学顕微鏡での観察結果を示している。
【００２４】
このように、ＡＥセンサ３１を用いてレーザインプリント装置の加工状況を把握することにより、クラックの発生を伴わずにレーザインプリントを行うための、各装置に合った加工条件を設定することができる。
なお、ここで示したレーザ装置の種類、加工試料の素材、型部材の素材等は、一例であって、本発明は、それに限定されるものではない。
【００２５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、加工試料の表面に転写される凸状部の形状を、型部材の凹状部の形状に更に近づけるための工夫について説明する。
図８で説明したように、第１の実施形態の場合は、加工試料のガラスが、型部材の凹状部の内部まで十分に充填されていない状況が見られる。
そこで、第２の実施形態では、型部材の凹状部の深さをｄ、加工試料の表面に形成された凸状部の高さをｈとするとき、「転写率＝ｈ／ｄ」と定義して、この転写率の向上を可能にするレーザインプリント装置について説明する。
転写率の低下は、型部材の凹状部を占める空気が、加工試料の凹状部内への膨張を妨げていることが一つの要因と考えられる。
【００２６】
そのため、この装置は、図１０に模式的に示すように、真空ポンプで排気できるチャンバ４０を備えており、このチャンバ４０の中に治具３０や型部材２１、加工試料２３を配置している。
治具３０は、型部材２１と加工試料２３とが密着するように螺子止めし、型部材２１と加工試料２３とを加圧する。レーザ装置１１から出力されたレーザ光１３は、レンズ１２によりデフォーカス量を調整する。そして、所定圧力に減圧したチャンバ４０の中で、レーザ光１３を、型部材２１を介して加工試料２３に照射することにより、レーザインプリントを行う。
なお、ここでは、加工試料２３及びレーザ装置１１に、第１の実施形態と同じ、リン酸ガラス及びパルスＹＡＧレーザを使用し、また、型部材２１には、熱に強く（転移点：１６５０℃）、ＹＡＧレーザ（λ＝１０６４ｎｍ)の透過率が高い（透過率：９７％）石英ガラスを用いている。
【００２７】
図１１（ａ）は、型部材２１に形成した凹状部２２（ディンプル）の走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）での観察結果を示している。図１１（ｂ）は、このディンプルの測定結果を示している。ディンプルの平均寸法は１０μｍ×７μｍ、深さは１．４９μｍである。
チャンバ４０中の気圧は、０．０６ｋＰａ〜１０１ｋＰａ（大気圧）の範囲内で設定した。また、パルスＹＡＧレーザ１１の出力は、０．１８Ｊ／ｐ、パルス幅は１ｍｓに設定し、レーザ光１３のデフォーカス量は、加工試料２３の上面から３ｍｍ上方に設定した。
【００２８】
図１２（ａ）は、チャンバ４０中の気圧を０．０６ｋＰａに維持してレーザインプリントを実施したときに加工試料２３の表面に形成された凸状部のＳＥＭ観察結果を示している（ここでは、レーザ照射領域に生じた円盤状の隆起部を「転写部」と呼び、「転写部」の中に形成された個々の凸状部を「ディンプル対応凸部」と呼ぶことにする。）。図１２（ｂ）は、転写部内のディンプル対応凸部を拡大して示している。
一方、図１３（ａ）は、チャンバ４０中の気圧を１０１ｋＰａ（大気圧）に設定してレーザインプリントを実施したときの加工試料２３の転写部を示し、図１３（ｂ）は、この転写部内のディンプル対応凸部を拡大して示している。
【００２９】
大気圧中のレーザインプリントでは、図１３（ａ）に示すように、転写部の周辺にクラックが発生している。これに対して、チャンバ４０中の気圧を０．０６ｋＰａに設定した場合は、図１２（ａ）に示すように、クラックの発生は見られない。また、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）を比較して明らかなように、１０１ｋＰａ（大気圧）の場合は、成形不良のディンプル対応凸部が、０．０６ｋＰａのときに比べて、４倍以上の確率で発生している。
【００３０】
図１４は、各ディンプル対応凸部の転写部の中心からの距離と、そのディンプル対応凸部の転写率との関係を、チャンバ４０の気圧が１０１ｋＰａの場合、及び０．０６ｋＰａの場合に分けて示している。
転写率は、いずれの場合も、転写部の中心部から外周部に行くに連れて低下するが、０．０６ｋＰａの場合は、中心から３２μｍ以内の領域で転写率が９５％以上であり、中心から８７μｍ以内の領域で転写率が８５％以上である。一方、１０１ｋＰａ（大気圧）の場合は、転写率９５％以上は、中心から１１μｍ以内の領域であり、転写率８５％以上は、中心から７６μｍ以内の領域である。また、転写部の中心からの距離が１３０μｍの位置にあるディンプル対応凸部の転写率を比較すると、１０１ｋＰａの場合は転写率が２１％、０．０６ｋＰａの場合は転写率が５５％である。
これらの測定結果から、低真空下での転写加工は、転写率の向上に寄与していることが分かる。特に、転写部の外周部では、低真空下での転写加工により、転写率が大きく向上する。
【００３１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態では、型部材に対する加工試料の押付け圧力と転写率との関係について説明する。
図１５は、この実施形態のレーザインプリント装置を模式的に示し、図１５（ａ）は転写処理開始前の状態、図１５（ｂ）は転写処理実施中の状態を示している。
この装置は、加工試料２３を型部材２１に密着させる治具としてエアシリンダ３４を備えており、このエアシリンダ３４で加工試料２３を型部材２１の型面に押し付けながら、レーザ光１３の照射が行われる。
ここでは、パルスＹＡＧレーザの出力を０．１８Ｊ／ｐ、パルス幅を１ｍｓに設定し、レーザ光１３のデフォーカス量を加工試料２３の上面から２ｍｍ上方に設定し、また、エアシリンダ３４による押付け圧力を０．２４ＭＰａ〜１．５ＭＰａに設定している。なお、転写加工雰囲気は大気中である。
【００３２】
図１６（ａ）は、型部材２１に形成したディンプルのＳＥＭ観察結果を示している。ここでは、このように型部材として、ディンプル底面に１μｍ以下の微細な形状があるものを用いている。図１６（ｂ）は、ディンプル形状の測定結果を示している。ディンプルの平均寸法は９μｍ×３．６μｍ、深さは１．１４μｍである。
図１７は、エアシリンダ３４による押付け圧力を０．４９ＭＰａに設定して転写処理を実施したときの加工試料表面に形成されたディンプル対応凸部を示している。
また、図１８は、エアシリンダ３４による押付け圧力を１．５ＭＰａに設定して転写処理を実施したときの加工試料表面に形成されたディンプル対応凸部を示している。
【００３３】
押付け圧力が０．２４ＭＰａ〜０．４９ＭＰａの範囲では、転写部にクラックの発生は見られなかったが、１．５ＭＰａの場合はクラックの発生が見られた。
一方、押付け圧力が１．５ＭＰａの場合は、図１８に示すように、転写部の中心のディンプル対応凸部に１μｍ以下のディンプル底面の凹凸が転写されているが、押付け圧力が０．４９ＭＰａの場合は、図１７に示すように、この凹凸が見られない。
図１９は、各ディンプル対応凸部の転写部の中心からの距離と、そのディンプル対応凸部の転写率との関係を、押付け圧力が１．５ＭＰａの場合、０．４９ＭＰａの場合、及び、０．２４ＭＰａの場合に分けて示している。
【００３４】
これらの結果から、型部材に対する加工試料の押付け圧力を大きくすれば微細形状の転写が可能になること、しかし、この押付け圧力が大きいと転写部の外周部の転写率が低下することが分かる。
このように、型部材に対する加工試料の押付け圧力は、レーザインプリント装置の加工条件を定めるパラメータの一つとなり得るものであり、加工雰囲気の気圧やデフォーカス量等と組み合わせて、装置に合った加工条件を設定することにより、高精度のインプリントが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ガラスを素材とする表面機能製品の効率的な製造を可能にするものであり、微小光学素子、マイクロレンズアレイ、回折格子など、各種の表面機能製品の製造に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザインプリント装置の模式図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るレーザインプリント方法を示す模式図
【図３】加工試料の組成（ａ）及び物性（ｂ）を示す図
【図４】型部材に形成された凹状部を示す図
【図５】型部材に形成された四角錐形状の凹状部を示す図
【図６】転移点付近のガラスの体積変化を示す図
【図７】図４の型部材により加工試料に転写された凸状部を示す図
【図８】図５の型部材により加工試料に転写された凸状部を示す図
【図９】（ａ）クラック発生時のＡＥ信号とレーザ波形、（ｂ）クラックが発生した転写画像  （ｃ）クラック発生無しの時のＡＥ信号とレーザ波形、（ｄ）クラック発生無しの転写画像
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るレーザインプリント装置の模式図
【図１１】型部材に形成されたディンプルを示す図
【図１２】０．０６ｋＰａの雰囲気中で転写された転写部（ａ）と、ディンプル対応凸部（ｂ）とを示す図
【図１３】１０１ｋＰａの雰囲気中で転写された転写部（ａ）と、ディンプル対応凸部（ｂ）とを示す図
【図１４】転写部中心からの距離と転写率との関係を示す図
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るレーザインプリント装置の模式図
【図１６】型部材に形成されたディンプルを示す図
【図１７】押付け圧力０．４９ＭＰａで転写されたディンプル対応凸部を示す図
【図１８】押付け圧力１．５ＭＰａで転写されたディンプル対応凸部を示す図
【図１９】転写部中心からの距離と転写率との関係を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１１  パルスＹＡＧレーザ
１２  レンズ
１３  レーザ光
２１  型部材
２２  凹状部
２３  加工試料
３０  治具
３１  ＡＥセンサ
３２  フォトセンサ
３３  表示装置
３４  エアシリンダ
４０  チャンバ
【図３】
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【図６】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１９】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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