(57)【要約】【課題】簡易な構成で型部材の被加工体への押込み速度を遅くし、型部材から被加工体への転写性を向上させつつ作業効率を向上させ、加工費用や装置の製造コストを軽減する。【解決手段】被加工体２０を保持する保持部材１９と、被加工体２０と対向して設けられ、第１面と該第１面の裏面側の第２面とを有し、被加工体２０に転写する転写パターン１６ａが第１面に形成され、被加工体２０側の第１方向および第１方向と逆方向に移動可能な金型１６と、金型１６を第１方向に移動させて被加工体２０に押し込み、金型１６を第２方向に移動させて被加工体２０から引き離す駆動源１１と、金型１６と間隙をあけて設けられ、金型１６との間隙を調整可能に連結された固定部材１４ａと、金型１６と固定部材１４ａとの間の間隙に配置され、第１方向および第２方向に作用する弾性力を有する弾性部材１７とを備える。【選択図】        図１
2009160858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工体を保持する保持部材と、
前記被加工体と対向して設けられ、第１面と前記第１面の裏面側の第２面とを有し、前記被加工体に転写する転写パターンが前記第１面に形成された型部材と、
前記型部材の前記第２面を固着し、前記被加工体側の第１方向および前記第１方向と逆方向に移動可能な可動部材と、
前記可動部材を前記第１方向に移動させることにより前記型部材を前記被加工体に押し込み、前記可動部材を前記第２方向に移動させることにより前記型部材を前記被加工体から引き離す駆動部と、
前記可動部材と間隙をあけて設けられ、前記可動部材における前記型部材が固着された面の裏面側の面で前記可動部材と前記間隙を調整可能な状態で連結された固定部材と、
前記可動部材と前記固定部材との間の前記間隙に配置され、前記第１方向および前記第２方向に作用する弾性力を有する弾性体と、
を備えることを特徴とする微細構造体加工装置。
【請求項２】
前記弾性体は、少なくとも、前記型部材が前記被加工体に押込まれてから、前記被加工体に前記転写パターンを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間に作用する弾性力を有することを特徴とする請求項１に記載の微細構造体加工装置。
【請求項３】
前記可動部材は、前記型部材が前記被加工体に押込まれる際の前記弾性体が圧縮した距離以上を、前記第１方向および前記第２方向に移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の微細構造体加工装置。
【請求項４】
前記弾性体は、前記固定部材と前記可動部材とのいずれにも固定されずに前記間隙に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置。
【請求項５】
前記可動部材は、前記型部材と一体形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置。
【請求項６】
前記可動部材は、前記型部材を加熱する加熱部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置。
【請求項７】
被加工体を保持する保持部材と、
前記被加工体と対向して設けられ、第１面と前記第１面の裏面側の第２面とを有し、前記被加工体に転写する転写パターンが前記第１面に形成された型部材と、
前記型部材の前記第２面を固着し、前記型部材を固定する第１固定部材と、
前記保持部材における前記被加工体が保持された面の裏面側の面で前記保持部材と固定され、前記被加工体側の第１方向および前記第１方向と逆方向に移動可能な可動部材と、
前記可動部材を前記第１方向に移動させることにより前記型部材を前記被加工体に押し込み、前記可動部材を前記第２に移動させることにより前記型部材を前記被加工体から引き離す駆動部と、
前記可動部材と間隙をあけて設けられ、前記可動部材における前記保持部材が固定された面の裏面側の面で前記可動部材と前記間隙を調整可能な状態で連結された第２固定部材と、
前記可動部材と前記第２固定部材との間の前記間隙に配置され、前記第１方向および前記第２方向に作用する弾性力を有する弾性体と、
を備えることを特徴とする微細構造体加工装置。
【請求項８】
前記可動部材は、前記保持部材と一体形成されていることを特徴とする請求項７に記載の微細構造体加工装置。
【請求項９】
前記可動部材は、前記被加工体を加熱する加熱部を有することを特徴とする請求項７に記載の微細構造体加工装置。
【請求項１０】
前記弾性体は、ばねであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、電子デバイス、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスなどの微細構造体を加工する微細構造体加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳに代表される微細構造体の製造方法として、従来の機械加工や光リソグラフィの限界に制限されない分解能を持つナノインプリントによる方法が一般に知られている。このナノインプリント法について、以下に説明する。
【０００３】
まず、一般的に熱インプリントと呼ばれているナノインプリント法について説明する（例えば、特許文献１参照）。図６−１〜図６−３は、従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。図６−１に示すように、特許文献１の技術では、上部の表面にＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のレジスト膜からなる被加工体１０１が形成された基板１０２と、２５ｎｍ程度以下の微細な凹凸状の転写パターン１０３が格子状に形成されたインプリント金型１０４とが対向して設けられている。
【０００４】
被加工体にパターンを形成する場合、まず、図６−２に示すように、ガラス転移点以上にまで加熱することで軟化した被加工体１０１に、インプリント金型１０４を押し付ける。そして、図６−３に示すように、ガラス転移点以下になるまで冷却することにより硬化させた被加工体１０１から、インプリント金型１０４を引き離す。このようにして、インプリント金型１０４の転写パターン１０３の形状を転写して被加工体１０１に反転パターンを形成している。
【０００５】
また、一般的に光インプリントと呼ばれているナノインプリント法について説明する（例えば、特許文献２参照）。図７−１〜図７−３は、従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。図７−１に示すように、特許文献２の技術では、上部の表面にＵＶ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）硬化樹脂等のエネルギ線硬化性の物質からなる被加工体２０１が形成された基板２０２と、石英やパイレックス（登録商標）等の光透過性の材料からなり、微細な凹凸状の転写パターン形状２０３が格子状に形成されたインプリント金型２０４とが対向して設けられている。
【０００６】
被加工体にパターンを形成する場合、まず、図７−２に示すように、被加工体２０１にインプリント金型２０４を押し付ける。その後、インプリント金型２０４を透して光Ｌを照射することで、図７−３に示すように硬化させた被加工体２０１からインプリント金型２０４を引き離す。このようにして、インプリント金型２０４の転写パターン２０３の形状を転写して被加工体２０１に反転パターンを形成している。
【０００７】
これらのナノインプリント法により転写パターンの形状が転写された被加工体は、基板のエッチング用マスクとして利用することができる。また、基板をドライエッチングやウェットエッチングにより除去することにより、分離された被加工体そのものを微細構造体として利用することもできる。
【０００８】
以上のように、ナノインプリント法では、所望の転写パターンが形成されたインプリント金型を用意することができれば、容易なプロセスで微細パターンを複製することができる。インプリント金型としては、数ｎｍ〜数十ｎｍの解像度を持つ電子ビーム露光技術とエッチング技術とにより製造したシリコンや石英の型、またはこれらの型をマスタとした金属の型や数十ｎｍ〜数μｍの解像度を持つリソグラフィ技術と金属めっき技術とにより製造した金属の型を利用することができる。
【０００９】
従来、このようなインプリント法の加工精度を向上させるために多くの技術が開示されている。例えば、軟化剤としてのジブチルフタレートを含むポリメチルメタクリレートよりなる有機膜を基盤の上に形成した後、二酸化炭素の超臨界流体中において、インプリント金型を有機膜に押し付けて、インプリント金型の形状を有機膜に転写する。そして、インプリント金型を有機膜に押し付けた状態で、インプリント金型及び基板を超臨界流体の外部に取り出した後、インプリント金型を有機膜から離脱させる方法が開示されている（特許文献３参照）。
【００１０】
また、例えば、硬化収縮が２％以下である転写材料、好ましくはシアン酸エステルモノマーまたはオリゴマーを転写材料として使用することによって、さらには、これらにＵＶ硬化型樹脂を混合したり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂を混合したりしたものを転写材料として使用する方法が開示されている（特許文献４参照）。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９４１４２号公報
【特許文献３】特開２００２−２７０５４０号公報
【特許文献４】特開２００４−７１９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、被加工体にパターンを形成する際に上述したいずれの方法を利用しても、特殊な装置、特殊な材料、特殊なプロセスが必要となるが、上記方法を利用するには加工費用が嵩むため導入を断念する場合があるため、インプリント法の応用範囲が狭まるという問題があった。
【００１３】
また、このようなインプリント法では、被加工体への加工を高精度に行うこと、すなわち、被加工体への転写性の向上が重要な課題となっている。ここで、型部材を被加工体に押込む際の速度を遅くすると、インプリント法の加工精度、すなわち被加工体への転写性が向上することが一般的に知られており、本発明の発明者の研究からも、そのような結果が得られている。従って、インプリント装置の駆動機構や制御機構を高性能のものにすれば、型部材の押込み速度を遅くすることが可能であるが、その場合はインプリント装置の製造コストが増加してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、型部材が被加工体に押込まれる方向および該方向と逆方向に弾性力を有する弾性体を配置することで、簡易な構成で型部材の被加工体への押込み速度を遅くし、型部材から被加工体への転写性を向上させつつ作業効率を向上させ、加工費用や装置の製造コストを軽減できる微細構造体加工装置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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、被加工体を保持する保持部材と、前記被加工体と対向して設けられ、第１面と前記第１面の裏面側の第２面とを有し、前記被加工体に転写する転写パターンが前記第１面に形成された型部材と、前記型部材の前記第２面を固着し、前記被加工体側の第１方向および前記第１方向と逆方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を前記第１方向に移動させることにより前記型部材を前記被加工体に押し込み、前記可動部材を前記第２方向に移動させることにより前記型部材を前記被加工体から引き離す駆動部と、前記可動部材と間隙をあけて設けられ、前記可動部材における前記型部材が固着された面の裏面側の面で前記可動部材と前記間隙を調整可能な状態で連結された固定部材と、前記可動部材と前記固定部材との間の前記間隙に配置され、前記第１方向および前記第２方向に作用する弾性力を有する弾性体と、を備えることを特徴とする微細構造体加工装置である。
【００１６】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の微細構造体加工装置において、前記弾性体は、少なくとも、前記型部材が前記被加工体に押込まれてから、前記被加工体に前記転写パターンを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間に作用する弾性力を有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の微細構造体加工装置において、前記可動部材は、前記型部材が前記被加工体に押込まれる際の前記弾性体が圧縮した距離以上を、前記第１方向および前記第２方向に移動可能であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置において、前記弾性体は、前記固定部材と前記可動部材とのいずれにも固定されずに前記間隙に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置において、前記可動部材は、前記型部材と一体形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置において、前記可動部材は、前記型部材を加熱する加熱部を有することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７にかかる発明は、被加工体を保持する保持部材と、前記被加工体と対向して設けられ、第１面と前記第１面の裏面側の第２面とを有し、前記被加工体に転写する転写パターンが前記第１面に形成された型部材と、前記型部材の前記第２面を固着し、前記型部材を固定する第１固定部材と、前記保持部材における前記被加工体が保持された面の裏面側の面で前記保持部材と固定され、前記被加工体側の第１方向および前記第１方向と逆方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を前記第１方向に移動させることにより前記型部材を前記被加工体に押し込み、前記可動部材を前記第２に移動させることにより前記型部材を前記被加工体から引き離す駆動部と、前記可動部材と間隙をあけて設けられ、前記可動部材における前記保持部材が固定された面の裏面側の面で前記可動部材と前記間隙を調整可能な状態で連結された第２固定部材と、前記可動部材と前記第２固定部材との間の前記間隙に配置され、前記第１方向および前記第２方向に作用する弾性力を有する弾性体と、を備えることを特徴とする微細構造体加工装置である。
【００２２】
また、請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の微細構造体加工装置において、前記可動部材は、前記保持部材と一体形成されていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９にかかる発明は、請求項７に記載の微細構造体加工装置において、前記可動部材は、前記被加工体を加熱する加熱部を有することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の微細構造体加工装置において、前記弾性体は、ばねであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、型部材が被加工体に押込まれる方向および該方向と逆方向に弾性力を有する弾性体を配置することで、簡易な構成で型部材の被加工体への押込み速度を遅くし、型部材から被加工体への転写性を向上させつつ作業効率を向上させ、加工費用や装置の製造コストを軽減できるという効果を奏する。
【００２６】
また、本発明によれば、型部材が被加工体に押込まれてから、被加工体に転写パターンを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間、弾性体の弾性力が損なわれることがないので、型部材の被加工体への押込み速度を一定に保つことができ、転写性を安定させることができるという効果を奏する。
【００２７】
また、本発明によれば、弾性体が固定部材と可動部材とのいずれにも固定されずに配置されているため、被加工体の品質に合わせて弾性体を簡易に交換することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる微細構造体加工装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。以下では、微細構造体加工装置を、被加工体にパターンを転写することで微細構造体を製造するインプリント加工装置に適用した例を示す。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態におけるインプリント加工装置の断面図は模式的なものであるため、固定部材、金型、保持部材、被加工材料等の縮尺は現実のものとは異なっているものとする。
【００２９】
本実施の形態のインプリント加工装置は、保持部材によって保持されている被加工体に金型を押し付けることで、金型に形成された転写パターンを被加工体に転写して微細構造体を製造するものである。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかるインプリント加工装置の構成を示す全体図である。図１に示すように、インプリント加工装置１０は、サーボモータ等からなる駆動源１１が備えられており、この駆動源１１にはボールねじ等からなる駆動力伝達機構１２が接続されている。
【００３１】
また、駆動力伝達機構１２には、連結治具を介してロードセル等の力学センサ１３が連結されている。そして、力学センサ１３には、連結治具１３ａを介して固定部材１４ａが連結されており、この力学センサ１３は、固定部材１４ａからの押込み圧力を検知している。一方、固定部材１４ａと対向する位置には、固定部材１４ｂが前記インプリント加工装置１０に固定されている。
【００３２】
そして、インプリント加工装置１０により被加工体にパターンを転写する場合には、駆動源１１からの駆動力が、駆動力伝達機構１２を介して固定部材１４ａに伝達されることで、固定部材１４ａが下方向に移動する。また、インプリント加工装置１０により被加工体にパターンを転写し終えた場合には、駆動源１１からの駆動力が、駆動力伝達機構１２を介して固定部材１４ａに伝達されることで、固定部材１４ａが上方向に移動する。なお、上記上方向および下方向とは、図１における矢印方向である。
【００３３】
図２は、実施の形態１にかかるインプリント加工装置における一部分の構成の一例を示す断面図である。なお、図２では、図１のインプリント加工装置における領域Ａ内の一部分の構成、すなわち被加工体に対してパターンを転写する製造部分の構成を示しており、他の部分は省略している。
【００３４】
図２に示すように、インプリント加工装置における製造部分は、保持部材１９と、金型１６と、固定部材１４ａと、弾性部材１７と、加熱盤１８ｂと、固定部材１４ｂとを備えて構成されている。なお、本実施の形態の金型１６は、本発明における型部材と可動部材とが一体形成されているものとする。
【００３５】
固定部材１４ａと固定部材１４ｂとは互いに対向する位置に配置されており、固定部材１４ａの下面側（固定部材１４ｂ側）には、連結治具１５を介して金型１６が固定されている。そして、固定部材１４ａと金型１６との間隙には、弾性部材１７が配置されている。
【００３６】
一方、固定部材１４ｂの上面側（固定部材１４ａ側）には順に加熱盤１８ｂ、保持部材１９が固定されており、この保持部材１９の上に被加工体２０を配置して、パターンを転写することで微細構造体を製造する。
【００３７】
被加工体２０は、金型１６の転写パターン１６ａによりパターンが転写されて微細構造体として製造されるものであり、例えば、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）などが使用される。
【００３８】
保持部材１９は、固定部材１４ｂに固定された加熱盤１８ｂの上面に固定されており、パターンの転写を行う際に被加工体２０を保持するものである。
【００３９】
金型１６は、被加工体２０に押込むことで被加工体２０にパターンを転写するものであり、被加工体２０側の下面には、被加工体２０に転写される複数の凹凸状の転写パターン１６ａが形成されている。また、金型１６は、上述のように連結治具１５を介して固定部材１４ａに連結されており、転写パターン１６ａが保持部材１９に保持される被加工体２０と対向するように設けられている。また、金型１６と固定部材１４ａとの間には間隙が設けられている。本実施の形態では、金型１６は、Ｘ線リソグラフィ技術と電鋳技術とにより作製されたニッケル製のものを利用しており、表面には、幅が５μｍのラインとスペースが多数形成されている。
【００４０】
ここで、固定部材１４ａと金型１６との連結について説明する。固定部材１４ａの下面は、連結治具１５における部位１５ａと固着されているため、固定部材１４ａと連結治具１５とは固定されている。一方、金型１６の上面は、連結治具１５における部位１５ａと移動可能に連結されている。すなわち、金型１６にはその上面から下面に亘り貫通孔（不図示）設けられており、その貫通孔（不図示）に連結治具１５が貫通し、金型１６は、該貫通孔により連結治具１５がガイドされるように連結されている。これにより、金型１６は、連結治具１５に対して移動可能となっている。また、金型１６は、被加工体２０に押込まれる方向および該方向と逆方向、すなわち図２における矢印方向に移動可能となっている。
【００４１】
また、金型１６は、被加工体２０に押込まれる際に、固定部材１４ａとの間隙に配置された弾性部材１７が圧縮する距離以上を、被加工体２０に押込まれる方向（図２における下方向）に移動可能となっている。このように、金型１６は、転写パターン１６ａを形成された型部材と連結治具１５に対して移動可能な可動部材とが一体形成された構成となっているので、インプリント加工装置１０の部品点数を軽減して、簡易な構成とすることができる。
【００４２】
なお、ここでは、金型１６は、転写パターン１６ａを形成された型部材と連結治具１５に対して移動可能な可動部材とが一体形成された構成となっているが、それらを別個の部材として配置してもよい。その場合、可動部材の下面には、型部材が固定された構成となる。
【００４３】
また、金型と可動部材とを別個にした場合に、可動部材が金型を加熱する加熱部を有する構成としてもよい。これにより、可動部材が金型を直接加熱することができるため、被加工体を所望の温度まで加熱する時間を短縮でき、より効率的に被加工体にパターンを転写するインプリント加工を行うことができる。
【００４４】
固定部材１４ａは、金型１６と間隙をあけて設けられており、連結治具１５を介して金型１６と連結されている。また、上述のように金型１６が移動可能となっているため、固定部材１４ａは、金型１６を移動させることで、金型１６の上面と固定部材１４ａの下面との間隙を調整可能となっている。
【００４５】
弾性部材１７は、金型１６と固定部材１４ａとのいずれにも固定されずに、金型１６と固定部材１４ａとの間の間隙に挟み込まれて配置されており、金型１６が被加工体２０に押込まれる方向および該方向と逆方向に作用する弾性力を有している。また、弾性部材１７は、被加工体２０への転写作業の際に弾性力を損なわないようにするため、少なくとも、金型１６が被加工体２０に押込まれてから、被加工体２０に転写パターン１６ａを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間で作用する弾性力を有している。本実施の形態では、弾性部材１７は、皿ばねを使用している。このように、金型１６と固定部材１４ａとの間に配置された弾性部材１７の弾性力により、金型１６が被加工体２０に押込まれる場合にその速度を遅くすることができる。
【００４６】
なお、弾性部材１７は、ばねに限定されるものではなく、ばね以外であって弾性力を有する部材を使用することもできる。また、ばねは、ばね定数が明確であるため、安定した弾性力を得られるという点から、本実施の形態のように弾性部材１７としてばねを使用するのが好ましい。また、弾性部材１７は、固定部材１４ａと金型１６との間の間隙に挟み込まれているだけであるから、被加工体２０の品質に合わせて容易に交換することができる。
【００４７】
加熱盤１８ｂは、その下面で固定部材１４ｂに固定され、上面に保持部材１９を固定しており、保持部材１９に保持された被加工体２０を加熱するものである。例えば、加熱盤１８ｂは、カートリッジヒーターなどが組み込まれた接触式の加熱装置である。本実施の形態では、加熱盤１８ｂと保持部材１９とは、別個の部材として設けられているが、加熱盤１８ｂと保持部材１９とを一体形成して、加熱盤１８ｂが被加工体２０を保持しつつ加熱もできる構成としてもよい。
【００４８】
固定部材１４ｂは、加熱盤１８ｂを固定するものである。
【００４９】
次に、図３−１〜図３−４を参照して、本実施の形態にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法（製造工程）について説明する。図３−１〜図３−４は、実施の形態１にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【００５０】
まず、保持部材１９の上面に、パターンを転写する被加工体２０が配置される。そして、図３−１に示すように、高周波誘導加熱装置などの非接触の加熱装置（不図示）を用いて、金型１６を被加工体２０のガラス点移転以上になるまで加熱する。また、加熱盤１８ｂに組み込まれたカートリッジヒーターなどの接触式の加熱装置（不図示）を用いて、被加工体２０を、そのガラス点移転以上になるまで加熱をする（加熱工程）。例えば、本実施の形態では、被加工体２０としてＣＯＰを使用しているので、被加工体２０のガラス転移点以上である１５０℃程度になるまで金型１６と被加工体２０を加熱する。
【００５１】
次に、図３−２に示すように、駆動源１１を駆動させて、その駆動力を、駆動力伝達機構１２を介して固定部材１４ａに伝達する。そして、伝達された駆動力により固定部材１４ａを下方向、すなわち被加工体２０に向けて押込む方向に移動させることで、固定部材１４ａに連結された金型１６を下方向に移動させ、被加工体２０に金型１６を一定の押込み圧力で一定時間押込む（押込み工程）。本実施の形態では、５ＭＰａの押込み圧力で、１２０secの間押込んでいる。
【００５２】
ここで、弾性部材１７は、ばね定数５ｋＮ／ｍｍの皿ばねを使用しており、この押込み工程の間、弾性力を有する状態となっている。つまり、この押込み工程において、弾性部材１７は約１ｍｍ圧縮されるが、金型１６は、押込み方向とは反対の方向に約２ｍｍ移動可能な状態で固定部材１４ａに連結されている。従って、弾性部材１７は、押込み工程で圧縮される間に弾性力が損なわれることはない。
【００５３】
また、弾性部材１７の弾性力により、ロードセル等の力学センサ１３が検知する圧力の時間変化を少なくすることができるので、金型１６を押込む速度は、弾性部材１７が配置されていない場合の速度の半分程度にまで遅くすることができ、その結果、被加工体２０へのパターンの転写性を向上させることができる。
【００５４】
次に、金型１６の転写パターン１６ａを被加工体２０に押込んだままの状態で、金型１６と被加工体２０とを、被加工体２０のガラス点移転以下になるまで冷却する（冷却工程）。本実施の形態では、被加工体２０と金型１６とが１２０℃以下になるまで冷却している。
【００５５】
次に、図３−３に示すように、固定部材１４ａを駆動させることで、固定部材１４ａに連結された金型１６を上方に移動させることにより、金型１６を被加工体２０から引き離す（離型工程）。
【００５６】
このような製造工程を経ることにより、図３−４に示すように、転写パターン１６ａが転写された微細構造体２１が製造される。
【００５７】
このように、本実施の形態のインプリント加工装置では、金型１６と固定部材１４ａとの間の間隙に、金型１６が被加工体２０に押込まれる方向および該方向と逆方向に弾性力を有する弾性部材１７を配置することで、簡易な構成で金型１６の被加工体２０への押込み速度を遅くすることができ、被加工体２０への加工精度を向上できる。これにより、被加工体２０への加工を高精度にするための特別な装置や機構が他に必要なくなり、金型１６から被加工体２０へのパターンの転写性を向上させつつ作業効率を向上させ、加工費用や装置の製造コストを軽減できる。
【００５８】
また、金型１６が被加工体２０に押込まれてから、被加工体２０に転写パターンを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間、弾性部材１７の弾性力が損なわれることがない。従って、金型１６の被加工体２０への押込み速度を一定に保つことができ、転写性を安定させることができる。
【００５９】
また、弾性部材１７が固定部材１４ａと金型１６とのいずれにも固定されずに、固定部材１４ａと金型１６との間の間隙に配置されているため、被加工体２０の品質に合わせて弾性部材１７を容易に交換することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、固定部材１４ａと可動部材および型部材を一体形成した金型１６との間の間隙に弾性部材１７を配置する例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、金型１６は可動部材と一体形成されずに、保持部材１９が可動部材と一体形成され、この保持部材１９と固定部材１４ｂとの間の間隙に弾性部材を配置する構成としてもよい。ただし、この場合は、加熱盤１８ｂは使用しない。
【００６１】
また、例えば、保持部材１９と固定部材１４ｂとの間に可動部材を設け、該可動部材と固定部材１４ｂの間の間隙に弾性部材を配置する構成としてもよい。そして、この場合には、加熱盤１８ｂを使用せず、可動部材が被加工体２０を加熱する加熱部を有する構成としてもよい。
【００６２】
（実施の形態２）
実施の形態１のインプリント加工装置では、被加工体２０側に加熱盤１８ａを有する構成となっていたが、本実施の形態では、金型側にも加熱盤を設けて構成されたものである。なお、インプリント加工装置の全体図は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する（図１参照）。
【００６３】
図４は、実施の形態２にかかるインプリント加工装置における一部分の構成の一例を示す断面図である。なお、図４では、図１のインプリント加工装置における領域Ａ内の一部分の構成、すなわち被加工体に対してパターンを転写する製造部分の構成を示しており、他の部分は省略している。
【００６４】
図４に示すように、インプリント加工装置における製造部分は、保持部材１９と、金型１１６と、加熱盤１８ａと、固定部材１４ａと、弾性部材１７と、加熱盤１８ｂと、固定部材１４ｂとを備えて構成されている。
【００６５】
固定部材１４ａと固定部材１４ｂとは対向する位置に配置されており、固定部材１４ａの下面側（固定部材１４ｂ側）には、連結治具１５を介して加熱盤１８ａが固定されている。さらに、加熱盤１８ａの下側には、金型１６が固定されている。そして、固定部材１４ａと加熱盤１８ａとの間隙には、弾性部材１７が配置されている。
【００６６】
一方、固定部材１４ｂの上面側（固定部材１４ａ側）には順に加熱盤１８ｂ、保持部材１９が固定されており、この保持部材１９の上に被加工体２０を配置して、パターンを転写することで微細構造体を製造する。
【００６７】
ここで、被加工体２０と、保持部材１９と、加熱盤１８ｂと、固定部材１４ｂについては、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００６８】
金型１１６は、被加工体２０に押込むことで被加工体２０にパターンを転写するものであり、被加工体２０側の下面には、被加工体２０に転写される複数の凹凸状の転写パターン１１６ａが形成されている。また、金型１１６は、上述のように上面に加熱盤１８ａが固定されており、転写パターン１１６ａが保持部材１９に保持される被加工体２０と対向するように設けられている。本実施の形態では、金型１１６は、実施の形態１と同様、Ｘ線リソグラフィ技術と電鋳技術とにより作製されたニッケル製のものを利用しており、表面には、幅が５μｍのラインとスペースが多数形成されている。
【００６９】
加熱盤１８ａは、その下面に金型１１６を固定し、金型１１６を加熱するものであり、例えば、カートリッジヒーターなどが組み込まれた接触式の加熱装置である。また、加熱盤１８ａは、上述のように連結治具１５を介して固定部材１４ａに連結されており、この加熱盤１８ａと固定部材１４ａとの間には間隙が設けられている。
【００７０】
ここで、固定部材１４ａと加熱盤１８ａとの連結について説明する。固定部材１４ａの下面は、連結治具１５における部位１５ａと固着されているため、固定部材１４ａと連結治具１５とは固定されている。一方、加熱盤１８ａの上面は、連結治具１５における部位１５ａと移動可能に連結されている。すなわち、加熱盤１８ａに設けられた貫通孔（不図示）に連結治具１５が貫通し、加熱盤１８ａは、該貫通孔により連結治具１５がガイドされるように連結されている。これにより、加熱盤１８ａは、連結治具１５に対して移動可能となっている。また、加熱盤１８ａは、金型１１６が被加工体２０に押込まれる方向および該方向と逆方向、すなわち図４における矢印方向に移動可能となっている。
【００７１】
また、加熱盤１８ａは、金型１１６が被加工体２０に押込まれる際に、固定部材１４ａとの間隙に配置された弾性部材１７が圧縮する距離以上を、金型１１６が被加工体２０に押込まれる方向（図４における下方向）に移動可能となっている。
【００７２】
なお、ここでは、加熱盤１８ａは、連結治具１５に対して移動可能な可動部材と一体形成された構成となっているため、可動部材である加熱盤１８ａによって、金型１１６を直接加熱することができるので、加熱工程の効率化を図ることができる。
【００７３】
また、加熱盤１８ａを可動部材と一定形成される構成だけでなく、それらを別個の部材として配置してもよい。その場合、可動部材の下面には、加熱盤が固定された構成となる。
【００７４】
固定部材１４ａは、加熱盤１８ａと間隙をあけて設けられており、連結治具１５を介して加熱盤１８ａと連結されている。また、上述のように金型１１６が固定された加熱盤１８ａが移動可能となっているため、固定部材１４ａは、加熱盤１８ａを移動させることで、加熱盤１８ａの上面と固定部材１４ａの下面との間隙を調整可能となっている。
【００７５】
弾性部材１７は、加熱盤１８ａと固定部材１４ａとのいずれにも固定されずに、加熱盤１８ａと固定部材１４ａとの間の間隙に挟み込まれて配置されており、金型１１６が被加工体２０に押込まれる方向および該方向と逆方向に作用する弾性力を有している。また、弾性部材１７は、被加工体２０への転写作業の際に弾性力を損なわないようにするため、少なくとも、金型１１６が被加工体２０に押込まれてから、被加工体２０に転写パターン１６ａを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間で作用する弾性力を有している。本実施の形態では、弾性部材１７は、皿ばねを使用している。このように、加熱盤１８ａと固定部材１４ａとの間に配置された弾性部材１７の弾性力により、金型１６が被加工体２０に押込まれる場合にその速度を遅くすることができる。
【００７６】
なお、弾性部材１７は、ばねに限定されるものではなく、ばね以外であって弾性力を有する部材を使用することもできる。また、ばねは、ばね定数が明確であるため、安定した弾性力を得られるという点から、本実施の形態のように弾性部材１７としてばねを使用するのが好ましい。また、弾性部材１７は、固定部材１４ａと加熱盤１８ａとの間の間隙に挟み込まれているだけであるから、被加工体２０の品質に合わせて容易に交換することができる。
【００７７】
次に、図５−１〜図５−４を参照して、本実施の形態にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法（製造工程）について説明する。図５−１〜図５−４は、実施の形態２にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【００７８】
まず、保持部材１９の上面に、パターンを転写する被加工体２０が配置される。そして、図５−１に示すように、加熱盤１８ａおよび加熱盤１８ｂに組み込まれたカートリッジヒーターなどの接触式の加熱装置（不図示）を用いて、金型１６と被加工体２０を、被加工体２０のガラス点移転以上になるまで加熱する（加熱工程）。例えば、本実施の形態では、被加工体２０としてＣＯＰを使用しているので、被加工体２０のガラス転移点以上である１５０℃程度になるまで金型１６と被加工体２０を加熱する。
【００７９】
次に、図５−２に示すように、駆動源１１を駆動させて、その駆動力を、駆動力伝達機構１２を介して固定部材１４ａに伝達する。そして、伝達された駆動力により固定部材１４ａを下方向、すなわち金型１１６が被加工体２０に向けて押込む方向に移動させることで、固定部材１４ａに連結された加熱盤１８ａに固定された金型１１６を下方向に移動させ、被加工体２０に金型１１６を一定の押込み圧力で一定時間押込む（押込み工程）。本実施の形態では、５ＭＰａの押込み圧力で、１２０secの間押込んでいる。
【００８０】
ここで、弾性部材１７は、実施の形態１と同様に、ばね定数５ｋＮ／ｍｍの皿ばねを使用しており、この押込み工程の間、弾性力を有する状態となっている。つまり、この押込み工程において、弾性部材１７は約１ｍｍ圧縮されるが、金型１６は、押込み方向とは反対の方向に約２ｍｍ移動可能な状態で加熱盤１８ａに固定されて固定部材１４ａに連結されている。従って、弾性部材１７は、押込み工程で圧縮される間に弾性力が損なわれることはない。
【００８１】
また、弾性部材１７の弾性力により、ロードセル等の力学センサ１３が検知する圧力の時間変化を少なくすることができるので、金型１６を押込む速度は、弾性部材１７が配置されていない場合の速度の半分程度にまで遅くすることができ、その結果、被加工体２０へのパターンの転写性を向上させることができる。
【００８２】
次に、金型１１６の転写パターン１１６ａを被加工体２０に押込んだままの状態で、金型１１６と被加工体２０とを、被加工体２０のガラス点移転以下になるまで冷却する（冷却工程）。本実施の形態では、被加工体２０と金型１１６とが１２０℃以下になるまで冷却している。
【００８３】
次に、図５−３に示すように、固定部材１４ａを駆動させることで、固定部材１４ａに連結された加熱盤１８ａに固定された金型１１６を上方に移動させることにより、金型１１６を被加工体２０から引き離す（離型工程）。
【００８４】
このような製造工程を経ることにより、図５−４に示すように、転写パターン１１６ａが転写された微細構造体２１が製造される。
【００８５】
このように、本実施の形態のインプリント加工装置では、加熱盤１８ａと固定部材１４ａとの間の間隙に、金型１１６が被加工体２０に押込まれる方向および該方向と逆方向に弾性力を有する弾性部材１７を配置することで、簡易な構成で金型１１６の被加工体２０への押込み速度を遅くすることができ、被加工体２０への加工精度を向上できる。これにより、被加工体２０への加工を高精度にするための特別な装置や機構が他に必要なくなり、金型１１６から被加工体２０へのパターンの転写性を向上させつつ作業効率を向上させ、加工費用や装置の製造コストを軽減できる。
【００８６】
また、金型１１６が被加工体２０に押込まれてから、被加工体２０に転写パターンを転写可能な所定の押込み圧力に達するまでの間、弾性部材１７の弾性力が損なわれることがない。従って、金型１１６の被加工体２０への押込み速度を一定に保つことができ、転写性を安定させることができる。
【００８７】
また、弾性部材１７が固定部材１４ａと加熱盤１８ａとのいずれにも固定されずに、固定部材１４ａと加熱盤１８ａとの間の間隙に配置されているため、被加工体２０の品質に合わせて弾性部材１７を容易に交換することができる。
【００８８】
また、加熱盤１８ａは、転写パターン１６ａを形成された型部材と連結治具１５に対して移動可能な可動部材とが一体形成された構成となっているため、可動部材である加熱盤１８ａによって、金型１１６を直接加熱することができるので、加熱工程の効率化を図ることができる。
【００８９】
なお、本実施の形態では、固定部材１４ａと、可動部材と一体形成された加熱盤１８ａとの間の間隙に弾性部材１７を配置する例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、加熱盤１８ａは可動部材と一体形成されずに、加熱盤１８ｂが可動部材と一体形成され、この加熱盤１８ｂと固定部材１４ｂとの間の間隙に弾性部材を配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施の形態１にかかるインプリント加工装置の構成を示す全体図である。
【図２】実施の形態１にかかるインプリント加工装置における一部分の構成の一例を示す断面図である。
【図３−１】実施の形態１にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３−２】実施の形態１にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３−３】実施の形態１にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３−４】実施の形態１にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】実施の形態２にかかるインプリント加工装置における一部分の構成の一例を示す断面図である。
【図５−１】実施の形態２にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５−２】実施の形態２にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５−３】実施の形態２にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５−４】実施の形態２にかかる微細構造体加工装置による微細構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図６−１】従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。
【図６−２】従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。
【図６−３】従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。
【図７−１】従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。
【図７−２】従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。
【図７−３】従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０      前記インプリント加工装置
１１      駆動源
１２      駆動力伝達機構
１３      力学センサ
１３ａ    連結治具
１４ａ，１４ｂ    固定部材
１５      連結治具
１５ａ，１５ｂ    部位
１６，１１６    金型
１６ａ，１１６ａ    転写パターン
１７      弾性部材
１８ａ，１８ｂ    加熱盤
１９      保持部材
２０      被加工体
２１      微細構造体
【図１】
2009160858.tif 000003
【図２】
2009160858.tif 000004
【図３−１】
2009160858.tif 000005
【図３−２】
2009160858.tif 000006
【図３−３】
2009160858.tif 000007
【図３−４】
2009160858.tif 000008
【図４】
2009160858.tif 000009
【図５−１】
2009160858.tif 000010
【図５−２】
2009160858.tif 000011
【図５−３】
2009160858.tif 000012
【図５−４】
2009160858.tif 000013
【図６−１】
2009160858.tif 000014
【図６−２】
2009160858.tif 000015
【図６−３】
2009160858.tif 000016
【図７−１】
2009160858.tif 000017
【図７−２】
2009160858.tif 000018
【図７−３】
2009160858.tif 000019