(57)【要約】【課題】  離型性の良好な加工対象物保持具およびこれを具備する微細加工装置、微細加工用の加工対象物を提供すること【解決手段】  所定のパターンを有する型１００と加工対象物２００とを押圧して、型１００のパターンを加工対象物２００に転写する微細加工装置において、加工対象物２００を保持する加工対象物保持具１２であって、加工対象物２００を保持する側に、Ｓｉの表面エネルギーより低い材料、例えば離型剤からなる、あるいは酸化膜処理又は窒化膜処理により形成された表面処理層１２２を具備する。【選択図】        図２
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【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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、
前記加工対象物を保持する側に、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具備することを特徴とする加工対象物保持具。
【請求項２】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、
離型剤からなる表面処理層を具備することを特徴とする加工対象物保持具。
【請求項３】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、
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た表面処理層を具備することを特徴とする加工対象物保持具。
【請求項４】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、
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ことを特徴とする加工対象物保持具。
【請求項５】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、
前記型の熱膨張係数をαとすると、０．９α以上１．１α以下の熱膨張係数を有することを特徴とする加工対象物保持具。
【請求項６】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、
前記型と同一の材料からなることを特徴とする加工対象物保持具。
【請求項７】
前記加工対象物を載置する側の面の平面度は１μｍ以下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加工対象物保持具。
【請求項８】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、
前記加工対象物を保持すると共に、前記加工対象物を保持する側に、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加工対象物保持具を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項９】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、
前記加工対象物を保持すると共に、前記加工対象物を保持する側に、離型剤からなる表面処理層を有する加工対象物保持具を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項１０】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、
前記加工対象物を保持すると共に、前記加工対象物を保持する側に、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た表面処理層を有する加工対象物保持具を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項１１】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、
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り、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項１２】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、
前記型の熱膨張係数をαとすると、０．９α以上１．１α以下の熱膨張係数を有する加工対象物保持具を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項１３】
所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、
前記型と同一の材料からなる加工対象物保持具を具備することを特徴とする微細加工装置。
【請求項１４】
前記加工対象物保持具は、前記加工対象物を保持する側の面の平面度が１μｍ以下に形成されることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載の微細加工装置。
【請求項１５】
所定のパターンを有する型に押圧されて、前記型のパターンが転写される加工対象物であって、
前記加工対象物の少なくともいずれか一方の面に、表面エネルギーが前記加工対象物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が形成されていることを特徴とする加工対象物。
【請求項１６】
所定のパターンを有する型に押圧されて、前記型のパターンが転写される加工対象物であって、
前記加工対象物の少なくともパターンが転写される面とは異なる面に、離型剤からなる表面処理層を具備することを特徴とする加工対象物。
【請求項１７】
所定のパターンを有する型に押圧されて、前記型のパターンが転写される加工対象物であって、
表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以下の材料からなることを特徴とする加工対象物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、離型性の良好な加工対象物保持具およびこれを具備する微細加工装置、微細加工用の加工対象物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基板やフィルム等の加工対象物上に形成するナノインプリンティングプロセス技術が注目されている（例えば、特許文献１参照）。このプロセスは、例えば以下の手順で行われる。
【０００５】
まず、形成したいパターンが表面に作りこまれた型を準備し、ガラス転移温度以下の温度に保持された樹脂に、ガラス転移温度以上に加熱された型を押圧する。すると、樹脂表面が溶融、流動し、型のパターンが樹脂に転写される。次に、型を冷却して樹脂を凝固させ、型を離型する。これにより、樹脂にパターンが形成される。
【０００６】
この方法では、高価な電子ビーム光源や光学系を必要とせず、加熱用ヒータと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。
【０００７】
また、この方法では、樹脂が型に熱を奪われて凝固するという問題もなく、樹脂を型の微細なパターン内に侵入させることができる。また、射出成型のような高圧に耐える大型の金型は不要であるため、高速に昇降温が可能であり、スループットの問題は生じない。
【０００８】
実際、ナノインプリンティングプロセス技術を用いることで、回折格子、フォトニック結晶、導波路、等の光デバイスや、マクロチャネル、リアクター等の流体デバイスのような、各種のマイクロチップ、マイクロデバイスの製作も可能な状況が実現しつつある。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号明細書（第４段落第４６−４７行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、型のパターンサイズが小さくなるにつれて、加工対象物は、離型時に伸びが生じたり型へ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、型のパターン形成面の面積が大きくなる程顕著となる。これは、型と加工対象物保持具の熱収縮の違いにより、加工対象物の型側と加工対象物保持具側で異なる力が掛かるためであると考えられる。
【００１１】
そこで本発明は、離型性の良好な加工対象物保持具およびこれを具備する微細加工装置、微細加工用の加工対象物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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の加工対象物保持具は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、前記加工対象物を保持する側に、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具備することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の加工対象物保持具は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、離型剤からなる表面処理層を具備することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の加工対象物保持具は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、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た表面処理層を具備することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の加工対象物保持具は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、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ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の加工対象物保持具は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、前記型の熱膨張係数をαとすると、０．９α以上１．１α以下の熱膨張係数を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の加工対象物保持具は、所定のパターンを有する型と加工対象物とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置において、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具であって、前記型と同一の材料からなることを特徴とする。
【００１８】
前記加工対象物保持具は、前記加工対象物を載置する側の面の平面度は１μｍ以下に形成する方が好ましい。
【００１９】
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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、前記加工対象物を保持すると共に、前記加工対象物を保持する側に、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加工対象物保持具を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、前記加工対象物を保持すると共に、前記加工対象物を保持する側に、離型剤からなる表面処理層を有する加工対象物保持具を具備することを特徴とする。
【００２１】
また、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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、前記加工対象物を保持すると共に、前記加工対象物を保持する側に、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た表面処理層を有する加工対象物保持具を具備することを特徴とする。
【００２２】
また、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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、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り、前記加工対象物を保持する加工対象物保持具を具備することを特徴とする。
【００２３】
また、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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、前記型の熱膨張係数をαとすると、０．９α以上１．１α以下の熱膨張係数を有する加工対象物保持具を具備することを特徴とする。
【００２４】
また、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とを押圧して、前記型のパターンを前記加工対象物に転写する微細加工装置であって、前記型と同一の材料からなる加工対象物保持具を具備することを特徴とする。
【００２５】
前記加工対象物保持具は、前記加工対象物を保持する側の面の平面度を１μｍ以下に形成する方が好ましい。
【００２６】
本発明の加工対象物は、所定のパターンを有する型に押圧されて、前記型のパターンが転写される加工対象物であって、前記加工対象物の少なくともいずれか一方の面に、表面エネルギーが前記加工対象物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が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の加工対象物は、所定のパターンを有する型に押圧されて、前記型のパターンが転写される加工対象物であって、前記加工対象物の少なくともパターンが転写される面とは異なる面に、離型剤からなる表面処理層を具備することを特徴とする。
【００２８】
また、所定のパターンを有する型に押圧されて、前記型のパターンが転写される加工対象物であって、表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以下の材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１，４，８，１１，１５，１７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。
【００３０】
請求項２，９，１６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。
【００３１】
請求項３，１０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。
【００３２】
請求項５，６，１２，１３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。
【００３３】
請求項７，１４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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
本発明の微細加工装置１は、図１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とを押圧して、型１００のパターンを加工対象物２００に転写する微細加工装置であって、加工対象物２００を保持する加工対象物保持具１２と、型１００を保持する型保持具２と、加工対象物２００に対する型１００の相対的な位置およびその位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段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７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８と、型１００を加熱する型加熱手段３と、型１００を冷却する型冷却手段４と、型１００の温度を検出する型温度検出手段３１と、加工対象物２００を加熱する加工対象物加熱手段１３と、加工対象物２００を冷却する加工対象物冷却手段１４と、加工対象物２００の温度を検出する加工対象物温度検出手段１３１と、位置検出手段７、圧力検出手段８、型温度検出手段３１および加工対象物温度検出手段１３１の検出情報に基づいて、変位手段５、型加熱手段３、型冷却手段４、加工対象物加熱手段１３および加工対象物冷却手段１４の作動を制御する制御手段３００と、で主に構成される。
【００３６】
本発明の加工対象物保持具１２は、型１００と加工対象物保持具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極力小さくするものである。
【００３７】
具体的には、本発明の加工対象物保持具１２は、図２に示すように、加工対象物２００を保持（又は載置）するものであって、加工対象物２００を保持する側に、加工対象物２００と加工対象物保持具１２とを接着し難くする表面処理層１２２を形成したものである。
【００３８】
このように形成すると、加工対象物保持具１２と加工対象物２００とは接着し難くなる。したがって、加工対象物保持具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ため、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、加工対象物保持基体１２１の表面に塗布して形成すれば良い。この場合、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。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と加工対象物保持具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。
【００４１】
加工対象物保持基体１２１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硬い材料で、表面処理層１２２を形成することができるもの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。
【００４２】
また、加工対象物保持具１２は、Ｓｉの表面エネルギーより低い材料自体で形成しても良い。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。
【００４３】
また、本発明の別の加工対象物保持具１２は、型１００の熱膨張係数をαとすると、０．９α以上１．１α以下の熱膨張係数を有するように形成することを特徴とするものである。この場合、好ましくは０．９５α以上１．０５α以下の熱膨張係数を有するように形成する方が良く、更に好ましくは型１００と同一の熱膨張係数を有するように形成する方が良い。例えば、型１００と加工対象物保持具１２を同一の材料によって形成すれば良い。
【００４４】
これにより、加工対象物２００の型１００側と加工対象物保持具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。
【００４５】
なお、この加工対象物保持具１２に上述した表面処理層１２２を更に形成するようにしても良い。
【００４６】
また、加工対象物保持具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。
【００４７】
また、加工対象物保持具１２は、加工対象物２００を簡易に取り外しできるように、加工対象物２００を真空吸着する真空チャック又は静電吸着する静電チャック等を具備するように形成しても良い。例えば真空チャックを用いる場合、加工対象物保持具１２には、真空吸着用の溝と、加工対象物保持基体１２１に形成された吸引路に接続される吸引口とが形成される（図示せず）。また、加工対象物保持基体１２１の吸引路は、真空ポンプ等の気体吸引手段に接続される。これにより、成型時は真空チャックの吸着をＯＦＦにして、加熱又は冷却する際に、加工対象物２００の熱収縮を可能とし、離型時に真空チャックの吸着をＯＮにして、型１００から加工対象物２００を離型することができる。なお、別途離型のための手段、例えば、加工対象物２００を把持して離型するロボット等を用いることも可能である。
【００４８】
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。また、加工対象物２００は、基板形状であっても良い。この場合、加工対象物２００の表面エネルギーは、加工対象物保持具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。
【００４９】
また、加工対象物２００の少なくともいずれか一方の面（少なくともパターンが形成される面２００ａとは逆の面）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の少なくとも加工対象物保持具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。
【００５０】
また、加工対象物保持具１２の下部には、加工対象物２００を加熱するための加工対象物加熱手段１３、例えば非常に応答性の良いカーボンヒータを備えている。カーボンヒータは、制御手段３００によって図示しない電源からの電流供給を制御されており、保持ステージ上の加工対象物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。
【００５１】
また、保持ステージの下部には、加工対象物２００を冷却する加工対象物冷却手段１４を設けることも可能である。加工対象物冷却手段１４としては、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された加工対象物保持具１２の内部に水や油等の冷却液、空気や不活性ガス等の冷却気体を流すことで、加工対象物２００を冷却することができる冷却流路を用いることができる。
【００５２】
また、加工対象物２００の近傍、例えば加工対象物保持具１２に、加工対象物２００の温度を検出する加工対象物温度検出手段１３１、例えば熱伝対を設けることもできる。この場合、加工対象物温度検出手段１３１は、制御手段３００に電気的に接続され、検出した加工対象物２００の温度に関する情報を制御手段３００に伝達するように形成される。
【００５３】
型保持具２は、図示しないが、型保持面２ａに型１００を保持するもので、型１００を保持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。例えば、剛体からなる型保持基体と、この型保持基体と型１００との間に配置される弾性部材とで構成される。
【００５４】
型保持基体は、剛性の高い材料、例えばニッケルやステンレス鋼等の金属によって形成される。また、型保持基体は、型１００を保持する側の面が平坦に形成される。この面の平面度はできる限り高く形成される方が好ましく、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以下に形成される方が良い。なお、型保持基体は、型１００を保持する側の面を曲面状に形成したり、ロール状に形成したりすることも勿論可能である。
【００５５】
弾性部材は、型保持基体と型１００との間に配置される平坦なシート状のもので、型１００と加工対象物２００とが押圧された際に、型１００や加工対象物２００の微細なうねりや凹凸を吸収するためのものである。したがって、弾性部材は、型１００又は加工対象物２００の微細なうねりや凹凸を吸収し、均一な応力分布を実現する厚さで形成する方が好ましい。
【００５６】
また、昇降温速度（スループット）を向上させるためには、弾性部材の熱伝導率をできる限り高く形成する方が好ましい。具体的には、熱伝導率が０．１７（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上に形成される方が良く、好ましくは０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上が良く、更に好ましくは０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上が良く、更に好ましくは、１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上が良く、更に好ましくは２（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上が良く、更に好ましくは４（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上が良い。
【００５７】
また、弾性部材は、型加熱手段３と当該型加熱手段３によって加熱される型１００との間に配置されるため、少なくともインプリントプロセスにおける処理温度以上の耐熱性を有する必要がある。例えば、型１００を加工対象物２００のガラス転移温度以上に加熱する場合には、弾性部材の耐熱温度を少なくともガラス転移温度（Ｔｇ）以上に形成する必要があり、好ましくはガラス転移温度＋２０℃（Ｔｇ＋２０℃）以上に形成するのが良く、更に好ましくはガラス転移温度＋４０℃（Ｔｇ＋４０℃）以上に形成するのが良く、更に好ましくはガラス転移温度＋６０℃（Ｔｇ＋６０℃）以上に形成するのが良い。具体的には、加工対象物２００が環状オレフィン系共重合体:COC（Cyclo Olefin Copolymer）（ガラス転移温度１３８℃）からなる場合には、弾性部材の耐熱温度を１３８℃以上に形成するのが良く、好ましくは１５８℃以上に形成するのが良く、更に好ましくは１７８℃以上に形成するのが良く、更に好ましくは１９８℃以上に形成するのが良い。
【００５８】
また、型保持具２は、型１００を簡易に取り外しできるように、型１００を吸着可能な真空チャックを具備するように形成しても良い。この場合、弾性部材には、真空吸着用の溝と、型保持基体に形成された吸引路に接続される吸引口とが形成される。また、型保持基体の吸引路は、真空ポンプ等の気体吸引手段に接続される。この場合、溝は、型のパターンが形成されている面（パターン面１００ａ）の外側であって、型に形成されたパターンが占める領域の外側の部分を吸着する大きさに形成される。これにより、弾性部材がシールの役割も果たし、型１００を確実に吸着保持することができる。
【００５９】
また、型保持具２は、強磁性体からなる金型（型１００）を吸着保持し得る磁力を有するように形成することも可能である。この場合、磁石の材料としては、インプリントプロセスにおける処理温度以上のキュリー点を有するものを用いる必要がある。なお、磁石としては、永久磁石として形成しても電磁石として形成しても良く、また、弾性部材又は型保持基体の全部又は一部を磁石として形成すれば良い。
【００６０】
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（パターン面１００ａ）に所定のパターンが形成されている。このパターンは、そのパターン面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（加工対象物２００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（加工対象物２００の垂直方向の寸法）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。
【００６１】
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のうねりや凹凸を弾性部材側へ変形できる厚さ、例えば0.001〜２ｍｍ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。
【００６２】
型加熱手段３は、図１に示すように、型保持具２に対して型１００と対向する側に設けられるもので、例えば非常に応答性の良いカーボンヒータが用いられる。また、カーボンヒータ（型加熱手段３）は、制御手段３００によって図示しない電源からの電流供給を制御されており、型１００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。
【００６３】
型冷却手段４は、図１に示すように、型保持具２に対して型１００と対向する側に設けられる物で、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された容器の内部に水や油等の冷却液、空気や不活性ガス等の冷却気体を流すことで、型１００を冷却することができる冷却流路を用いることができる。
【００６４】
また、型１００の近傍、例えば型保持具２には、型１００の温度を検出する型温度検出手段３１、例えば熱伝対が設けられている。また、型温度検出手段３１は、制御手段３００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３００に伝達するように形成されている。
【００６５】
変位手段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の下端部と型保持具２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（以下、Ｚ方向と称する）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、変位手段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好ましい。
【００６６】
また、変位手段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３００は、圧力検出手段８が検出した情報に基づいて変位手段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８が検出した情報を変位手段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８が検出した情報を変位手段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。
【００６７】
なお、ここでは、変位手段５を型保持具２側に設ける場合について説明したが、加工対象物保持具１２側に設けることも勿論可能である。また、変位手段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。
【００６８】
変位手段５をこのように構成することによって、型１００を保持する型保持具２を上下し、加工対象物保持具１２に保持される加工対象物２００に対し、型１００のパターン面１００ａを精密に近接・押圧及び離間することができる。
【００６９】
位置検出手段７は、例えば、型保持具２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、加工対象物２００と型保持具２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７は、制御手段３００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７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、型保持具２側に設けられたレーザー測長機を用いて、加工対象物２００の位置を測定するか、加工対象物保持具１２側に設けられたレーザー測長機を用いて、型１００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、変位手段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７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、変位手段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。
【００７０】
位置検出手段７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のパターン面１００ａの位置を精密に調節することができるので、パターンの転写性および離型性を向上することができる。
【００７１】
圧力検出手段８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、型１００と加工対象物２００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のパターン面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８は、制御手段３００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。
【００７２】
制御手段３００は、位置検出手段７、圧力検出手段８、型温度検出手段３１および加工対象物温度検出手段１３１の検出情報に基づいて、変位手段５、押圧手段６、型加熱手段３、型冷却手段４、加工対象物加熱手段１３および加工対象物冷却手段１４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】
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
加工対象物保持具としては、
（１）シリコン（Ｓｉ）からなるもの、
（２）加工対象物保持基体１２１としてシリコン基板を用い、表面処理層１２２として離型剤（ＮＯＶＥＣ：登録商標）を用いたもの、
（３）金型と同一の材料であるニッケル（Ｎｉ）からなるもの、
の３種類を用いた。（２）の表面処理層１２２は、シリコン基板（加工対象物保持基体１２１）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。
【００７６】
これらの加工対象物保持具に、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３ないし図５に示す。
【００７７】
（１）の加工対象物保持具の場合、フィルム表面に剥離等が生じた（図３参照）。これに対し、（２）、（３）の加工対象物保持具の場合には、フィルム表面に剥離等が生じず、きれいに離型できた（図４、図５参照）。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の微細加工装置を示す正面図である。
【図２】本発明の加工対象物保持具を示す概略断面図である。
【図３】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４】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５】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。
【符号の説明】
【００７９】
１  微細加工装置
１２  加工対象物保持具
１２２  表面処理層
１００  型
２００  加工対象物
【図１】
2007276410.tif 000003
【図２】
2007276410.tif 000004
【図３】
2007276410.tif 000005
【図４】
2007276410.tif 000006
【図５】
2007276410.tif 000007