(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細形状を形成した型を、基板上に塗布した樹脂膜又は樹脂板に加熱して押付し、その後冷却し、離型することにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写する微細形状成形物製造装置において、
前記型を下部に固定したシリンダ状部材と、該シリンダ状部材に挿入するピストン状部材と、前記シリンダ状部材、ピストン状部材及び前記型で形成する空間に封入される非圧縮性流体又はゲル状物質とを備え、前記ピストン状部材を成形圧力で押すと、該成形圧力が前記非圧縮性流体又はゲル状物質を介して前記型の押付けにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写することを特徴とする微細形状成形物製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の微細形状成形物製造装置において、
前記円形状のシリンダ状部材の内径部分に前記ピストン部材を挿入し、
前記シリンダ状部材の周縁の挿入口面と前記ピストン状部材の周縁の挿入口対向面の間に、相対的に動ける量として押し代を設定し、前記ピストン状部材を成形圧力で押すと、該成形圧力が前記非圧縮性流体又はゲル状物質を介して前記型の押付けにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写することを特徴とする微細形状成形物製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の微細形状成形物製造装置において、
前記ピストン状部材は、非圧縮性流体注入用の穴を有することを特徴とする微細形状成形物製造装置。
【請求項４】
請求項３記載の微細形状成形物製造装置において、
非圧縮性ゲル状物質は柔らかなシリコンゴムのゲル状シートであり、前記ピストン状部材は注入用の穴を塞ぐ構造を有することを特徴する微細形状成形物製造装置。
【請求項５】
請求項１記載の微細形状成形物製造装置において、
前記微細形状を形成した型の前記空間側に、可撓性の膜を取付けて補強した構造を有することを特徴とする微細形状成形物製造装置。
【請求項６】
請求項１記載の微細形状成形物製造装置において、
前記微細形状を形成した型の外周部分に、微細形状形成面と所定の角度をなすフランジ部を形成し、該フランジ部を型固定部品で固定することを特徴とする微細形状成形物製造装置。
【請求項７】
微細形状を形成した型を、基板上に塗布した樹脂膜又は樹脂板に加熱して押付し、その後冷却し離型することにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写する微細形状成形物の製造方法において、
前記型をシリンダ状部材の下部に固定することと、シリンダ状部材、該シリンダ状部材に挿入するピストン状部材及び前記型で形成する空間に非圧縮性流体又はゲル状物質を封入することと、ピストン状部材を成形圧力で押して非圧縮性流体又はゲル状物質を介して型を前記基板上に塗布した樹脂膜又は樹脂板に押付けることとを有することを特徴とする微細形状成形物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工を施した型を加熱・加圧しながら被転写物である基板上の樹脂膜または樹脂板に微細形状を成形する製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体等の微細加工技術を用いてシリコンウエハにナノレベルからマイクロレベルの微細形状パターンの加工を施し、それをマスターとしてニッケル電鋳等にてその微細形状を転写した膜（または薄板）を製作し、その微細形状パターンを被転写基板上に塗布した樹脂膜（樹脂板でも可）に加熱・加圧して型押しすることで所定のパターンを転写する型として用いて成形していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来技術によれば、微細形状を形成した膜（または薄板）の厚さのバラツキや、成形機プレス面の面精度の影響により樹脂膜への成形時に面圧力が不均一となり成形されない部分（片当りにより微細形状が転写されない部分）が生じる等の成形不良の発生する問題があった。
【０００４】
従って、本発明は成形面圧力の均一化により成形不良を抑制し、しかも外部から流体への圧力供給装置を必要としない微細形状成形物製造装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決する為、本発明の型構造は微細形状を形成したニッケル電鋳等の可撓性の膜（または薄板）であり、型の外周を固定し、その固定部材にシリンダ状の空間を設け、ピストン状部材を前記シリンダ状部材の中に挿入した状態で、微細形状を形成した膜（または薄板）とピストン状部材との空間に非圧縮性流体を注入しておく。そして、ピストン状部材とシリンダ状部材には相対的に動けるように押し代を設定しておき、成形機のプレス力を利用しピストン状部材が非圧縮性流体を加圧する。
【０００６】
加圧された非圧縮性流体は微細形状を形成した膜を均一な面圧力で押すため、その膜の厚さバラツキやピストン状部材の面精度の影響を受けにくい均一な成形面圧を得ることができ、成形不良を抑制できる微細形状成形物の製造装置及びその製造方法を考案した。
【０００７】
本発明は、微細形状を形成した型を、基板上に塗布した樹脂膜又は樹脂板に加熱して押付し、その後冷却し、離型することにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写する微細形状成形物製造装置において、前記型を下部に固定したシリンダ状部材と、該シリンダ状部材に挿入するピストン状部材と、前記シリンダ状部材、ピストン状部材及び前記型で形成する空間に封入される非圧縮性流体又はゲル状物質とを備え、前記ピストン状部材を成形圧力で押すと、該成形圧力が前記非圧縮性流体又はゲル状物質を介して前記型の押付けにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記微細形状成形物製造装置において、前記円形状のシリンダ状部材の内径部分に前記ピストン部材を挿入し、前記シリンダ状部材の周縁の挿入口面と前記ピストン状部材の周縁の挿入口対向面の間に、相対的に動ける量として押し代を設定し、前記ピストン状部材を成形圧力で押すと、該成形圧力が前記非圧縮性流体又はゲル状物質を介して前記型の押付けにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写することを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明は、前記ピストン状部材は、非圧縮性流体注入用の穴を有する微細形状成形物製造装置である。
【００１０】
上記微細形状成形物製造装置において、非圧縮性ゲル状物質は柔らかなシリコンゴムのゲル状シートであり、前記ピストン状部材は注入用の穴を塞ぐ構造を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記微細形状を形成した型の前記空間側に、可撓性の膜を取付けて補強した構造を有する微細形状成形物製造装置である。
【００１２】
そして、本発明は、前記微細形状を形成した型の外周部分に、微細形状形成面と所定の角度をなすフランジ部を形成し、該フランジ部を型固定部品で固定する微細形状成形物製造装置である。
【００１３】
更に、本発明は、微細形状を形成した型を、基板上に塗布した樹脂膜又は樹脂板に加熱して押付し、その後冷却し離型することにより微細形状を樹脂膜又は樹脂板に転写する微細形状成形物の製造方法において、前記型をシリンダ状部材の下部に固定することと、シリンダ状部材、該シリンダ状部材に挿入するピストン状部材及び前記型で形成する空間に非圧縮性流体又はゲル状物質を封入することと、ピストン状部材を成形圧力で押して非圧縮性流体又はゲル状物質を介して型を前記基板上に塗布した樹脂膜又は樹脂板に押付けることとを有する微細形状成形物製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微細形状成形物の製造において、成形面圧を均一にすることにより成形不良を抑制し歩留まりの高い成形ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の微細形状成形物製造装置とその製造方法の一実施例について、図面を用いて説明する。図１は微細形状を形成したシリコンウエハ等からニッケル電鋳法により微細形状を転写形成したニッケル電鋳膜の平面の例を示す。図２は従来の製造方法の断面説明図と共に微細形状が形成されている部分の拡大図を示す。図３は実施例１の製造装置及びその製造方法の断面説明図を示す。図４は実施例２のゲル状シート（シリコンゴム等）を用いた場合の製造装置及びその製造方法の断面説明図である。図５は実施例３の微細形状を形成したニッケル電鋳膜の裏に補強用の可撓性の膜（テフロン（登録商標）、ポリイミド等の樹脂シート、ゴム、薄い金属板等）を入れた場合の製造装置及びその製造方法の断面説明図である。図６は実施例４の微細形状を形成したニッケル電鋳膜の外周にフランジ部を形成しその部分を保持固定する場合の製造装置及びその製造方法の断面説明図である。
【００１６】
従来方法である図２においては、微細形状を形成されたシリコンウエハ等からニッケル電鋳等で微細形状を転写したニッケル電鋳膜１を、樹脂膜２を塗布した基板３に押付け成形していた。そのため微細形状を形成したニッケル電鋳膜１の厚さのバラツキや成形機プレス面の面精度によっては成形面圧の不均一が生じ成形不良の原因となっていた。
【００１７】
実施例１を説明する。図３において、微細形状を形成したニッケル電鋳膜からなる型１の外周を膜固定部材６によりシリンダ状部材５に固定する。また微細形状を形成したニッケル電鋳膜１を非圧縮性流体８が直接加圧する構造としているため、別の膜を介在するより樹脂膜２の転写面への成形面圧を均一にし易い。
【００１８】
シリンダ状部材５の内径部分にピストン状部材４を挿入し、流体注入口９から非圧縮性流体を注入する。このとき、ピストン状部材４とシリンダ状部材５が相対的に動ける量として押し代１３を設定し、その設定値となるように非圧縮性流体を注入し、テーパスクリュープラグ１０にて注入口９を塞ぐ。本実施例では非圧縮性流体は１気圧で充填する。また、本実施例では、シリンダ状部材５のピストン部材挿入口面とピストン状部材４の挿入口対抗面の距離が押し代１３になり、押し代１３はニッケル電鋳膜１の膜厚の１〜２倍に設定してある。
【００１９】
シリンダ状部材５とピストン状部材４の間及びシリンダ状部材５と微細形状を形成したニッケル電鋳膜１の間には圧力を逃がさないようにＯリング１１、１２を入れてシールする。またＯリング１１、１２の材質は被転写物である樹脂膜２の種類により成形温度（ガラス転移温度以上）が異なるが（例：ポリスチレン１００℃以上、ポリイミド２６０℃以上）となることから、それに耐え得る耐熱性を有する材質を使用する。
【００２０】
ベース７の上の乗せた樹脂膜２を塗布した基板３に微細形状を形成したニッケル電鋳膜１を保持・固定した装置を成形機のプレス力により加圧することにより均一な面圧力が得られ成形不良を低減できる。
【００２１】
実施例２を説明する。図４においては、非圧縮性流体の代わりにゲル状シート（シリコンゴム等）１４を挿入したものであり、流体ではないため取扱いが比較的簡単である。またこのとき、非圧縮性流体の注入口９にはピン１５を入れることにより注入口近傍の面圧力の低下を防止する。なお、非圧縮性流体の注入口９を設けない構造とすることも可能である。
【００２２】
実施例３を説明する。図５においては、微細形状を形成したニッケル電鋳膜１が非常に薄く（厚さ数十μｍ程度）強度的に弱い場合、裏（空間側）に可撓性の補強膜１６（テフロン、ポリイミド等の樹脂板、ゴム、薄い金属板等）を取付けて微細形状を形成したニッケル電鋳膜１を補強し、圧力による破損を防止する。また、この補強膜１６はシリンダ状の部品５との間に入れているシール用のＯリング１１に相当する部分に凸状の形状を外周に設けた形とすることによりＯリング１１を省くことができる。
【００２３】
実施例４を説明する。図６においては、微細形状を形成したニッケル電鋳膜１の外周部分に成形面と直角をなすフランジ部１７を電鋳製作時に同時に形成し、そのフランジ部１７を固定することにより、微細形状の形成した面（この場合、樹脂膜２へ押付け面）よりフランジ膜固定部品１８を凹とでき、樹脂膜シート１９と距離を有し、連続した樹脂シート１９の樹脂に対しても邪魔にならず、成形可能である。なお、本実施例における直角は、押付け時にフランジ部１７が樹脂シート１９に当たらない位置となるような所定の角度とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】微細形状を形成したシリコンウエハ等からニッケル電鋳法により微細形状を転写し形成したニッケル電鋳膜の平面図。
【図２】従来のニッケル電鋳膜をそのまま用いた製造方法の断面説明図。
【図３】実施例１の製造装置の断面説明図。
【図４】実施例２におけるゲル状シートを用いた場合の製造装置の断面説明図。
【図５】実施例３におけるニッケル電鋳膜の裏に可撓性の補強用の膜を付けた構造の断面説明図。
【図６】実施例４におけるニッケル電鋳膜の外周部にフランジ部を設けた構造の断面説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１…ニッケル電鋳膜，２…樹脂膜，３…基板，４…ピストン状部材，
５…シリンダ状部材，６…膜固定部品，７…ベース，
８…非圧縮性流体（またはゲル状の物質），９…流体注入口，
１０…テーパスクリュープラグ、１１、１２…Ｏリング、１３…押し代，
１４…ゲル状シート（シリコンゴム等）、１５…ピン、１６…補強膜、
１７…フランジ部、１８…フランジ膜固定部品、１９…樹脂シート
【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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【図６】
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