(57)【要約】  型１００と加工対象物２００との相対的な位置と変位速度を調節可能な変位手段５と、型１００と加工対象物２００とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段６と、型１００と加工対象物２００との相対的な位置を検出可能な位置検出手段５１と、押圧手段６の圧力を検出する圧力検出手段６１と、位置検出手段５１および圧力検出手段６１が検出した情報に基づいて、変位手段５および押圧手段６を制御する制御手段３００と、を具備する。【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、
前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、
前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【請求項７】
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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【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加工装置において、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、
前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、
前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、
前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記型を加熱する型加熱手段と、
前記型を冷却する型冷却手段と、
前記型の温度を検出する型温度検出手段と、
前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、
前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、
前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、
前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【請求項１１】
前記変位手段は、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能に形成されることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれかに記載の加工装置。
【請求項１２】
前記変位手段と前記押圧手段とは、前記型と前記加工対象物とを押圧する方向に対し並列に設けられ、前記変位手段の押圧力と前記押圧手段の押圧力とが前記型と前記加工対象物との間に重畳的に加わるように形成されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の加工装置。
【請求項１３】
前記変位手段は、電気モータとボールねじとで構成されると共に、前記押圧手段は、油圧シリンダで構成されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、型と加工対象物とを接離するハイブリッド接離システム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、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、非特許文献１参照。）。このプロセスは、簡単に説明すると以下の手順で行われる。まず、形成したいパターンが表面に作りこまれた金型を準備し、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金型を押圧する。すると、樹脂表面が溶融、流動されて、金型のパターンが樹脂に転写される。次に、金型を冷却して樹脂を凝固させ、金型を離型する。これにより、樹脂にパターンが形成される。【０００５】
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。【０００６】
また、この方法では、樹脂が金型に熱を奪われて凝固するという問題もなく、樹脂を金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。【０００７】
実際、型に作り込まれた形状をそのまま精度良く転写することが可能となっており、すでにこの方法によって約２０ｎｍの線幅をもつ細線が形成されたという報告がある（例えば、非特許文献２参照。）。【０００８】
更に、このような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】
【非特許文献１】G. M. Whitesides, J. C. Love、「ナノ構造を作る新技術」、「日経サイエンス」、日本経済新聞社、平成１３年(２００１年)１２月１日、３１巻、１２号、ｐ．３０−４１
【非特許文献２】C. M. Sotomayor, et. al.、「Nanoimprint lithography: an alternative nanofabrication approach」、「Materials Science & Engineering C」、Elsevier Science、平成１４年(２００２年)、９８９巻、ｐ．１−９
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０９３１７１（第１２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このようなナノインプリンティングプロセスにおいては、パターンの転写性が、押圧時、離型時における型と加工対象物との間の変位量や変位速度によって影響されることが、本発明者らの研究により判明しつつある。特に、マイクロメートル、ナノメートルレベルのパターンを成型するには、型と加工対象物との間の相対的な変位量や変位速度をマイクロメートル、ナノメートルレベルでコントロールする必要がある。【００１１】
しかしながら、型と加工対象物との接離に油圧や空圧等の流体圧機構を用いたものは、型と加工対象物との間の変位量や変位速度を正確に制御することができないという問題があった。これは、流体圧機構がプレス力のみしかコントロールできないため、押圧時あるいは離型時に、型と加工対象物との密着力の増減によって変位速度が変化するためである。【００１２】
一方、電気サーボモータを用いて型と加工対象物との間の変位量や変位速度を制御するものも考えられる。これによれば、型と加工対象物との間の変位量や変位速度を正確に制御することが可能である。しかしながら、電気サーボモータは、出力できるプレス力が小さく、大きなプレス力が必要な大面積の型で基板等へ加工をするには、装置を大型化する必要があった。【００１３】
そこで本発明は、大きなプレス力を出力できると共に、型と加工対象物との間の相対的な変位量や変位速度を制御可能な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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を具備することを特徴とするものである。【００１５】
また、本発明の別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００１６】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００１７】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００１８】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００１９】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を具備することを特徴とする。【００２０】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００２１】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記位置検出手段および前記圧力検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段および前記押圧手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００２２】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段および前記型温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段および前記型冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする加工装置。【００２３】
また、本発明の更に別の加工装置は、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加工装置であって、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、前記型と前記加工対象物とを押圧すると共に、前記押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、前記型と前記加工対象物との相対的な位置を、前記変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、前記押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、前記型を加熱する型加熱手段と、前記型を冷却する型冷却手段と、前記型の温度を検出する型温度検出手段と、前記加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、前記加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、前記加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、前記位置検出手段、前記圧力検出手段、前記型温度検出手段および前記加工対象物温度検出手段が検出した情報に基づいて、前記変位手段、前記押圧手段、前記型加熱手段、前記型冷却手段、前記加工対象物加熱手段および前記加工対象物冷却手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。【００２４】
この場合、前記変位手段は、前記型と前記加工対象物との相対的な位置および前記位置を変化させる変位速度を調節可能に形成される方が好ましい。【００２５】
また、前記変位手段と前記押圧手段とは、前記型と前記加工対象物とを押圧する方向に対し並列に設けられ、前記変位手段の押圧力と前記押圧手段の押圧力とが前記型と前記加工対象物との間に重畳的に加わるように形成される方が好ましい。【００２６】
また、前記変位手段は、電気モータとボールねじとで構成されると共に、前記押圧手段は、油圧シリンダで構成される方が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の加工装置を示す概略正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。【００２９】
本発明の加工装置１は、図１に示すように、型１００と加工対象物２００とを押圧して、加工対象物２００を所定形状に加工するものであって、型１００を保持する型保持部２と、加工対象物２００を保持する加工対象物保持部１２と、型１００と加工対象物２００と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、型１００と加工対象物２００とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段６と、型１００を加熱可能な型加熱手段３と、型１００を冷却可能な型冷却手段４と、加工対象物２００を加熱可能な加工対象物加熱手段１３と、加工対象物２００を冷却可能な加工対象物冷却手段１４と、変位手段５の変位量を検出するか、あるいは型１００と加工対象物２００との相対的な位置を検出する位置検出手段５１と、押圧手段６が出力する圧力を検出するか、あるいは型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６１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５１、圧力検出手段６１、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を制御する制御手段３００と、で主に構成される。【００３０】
型１００は、加工対象物２００に押圧して加工対象物２００を加工し得るものであればどのようなものでもよいが、例えば、その下面に、所定のパターンとしての凹凸が形成されたパターン面１００ａを有している。この凹凸は、型１００をニッケル等の金属やセラミックス、ガラス状カーボン等の炭素素材、シリコンなどで形成し、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、凹凸を有した型１００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質やその製造法が特に限定されるものではない。この凹凸の幅は、用いられる加工対象物２００の種類にもよるが、１００μｍ以下、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以下に形成される。なお、この型１００は、型加熱手段３および型冷却手段４によって加熱・冷却されるため、なるべく薄型化してその熱容量をできる限り小さくするのが好ましい。【００３１】
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、成形素材がそのまま基板形状をなしているものを用いることができる。また、シリコンやガラス等からなる基板本体の表面に、樹脂、フォトレジスト、配線パターンを形成するためのアルミニウム、金、銀などの金属薄膜の被覆層等が形成されたものを用いることもできる。更に、加工対象物２００は、基板以外の形状、例えばフィルム等であっても勿論良い。【００３２】
型保持部２は、図１に示すように、型１００を保持する型保持面２ａに、ねじやクランプ金具等の締結具で型１００を面接触するように固定可能に形成される。なお、型保持部２の構造は、型１００を型保持面２ａ上に保持するものであればどのようなものでも良く、例えば、型保持面２ａに静電吸着や真空吸着により吸着保持する構造とすることも可能である。【００３３】
また、型保持部２には、型１００を加熱するための型加熱手段３、例えばヒータを備えている。このヒータは、コントローラにより、型１００を所定の一定温度に維持するよう、その作動が制御される。このヒータとしては、例えば、伝熱ヒータやセラミックヒータを好適に用いることができる。【００３４】
また、型保持部２には、型１００を冷却する型冷却手段４が設けられている。型冷却手段４としては、例えば型保持部２の内部に冷却液や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。【００３５】
また、型保持部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。【００３６】
加工対象物保持部１２は、図１に示すように、加工対象物２００を略水平状態に保持するものであり、上面に加工対象物保持面１２ａを有した保持ステージを備えている。【００３７】
この保持ステージには、加工対象物保持面１２ａに多数のバキューム孔(図示せず)が形成されており、このバキューム孔に図示しない負圧源から負圧を作用させることで、加工対象物保持面１２ａ上に、加工対象物２００を吸着保持できる構成となっている。なお、加工対象物保持部１２の構造は、加工対象物２００を加工対象物保持面１２ａに保持するものであればどのようなものでも良く、例えば、クランプ金具等の締結具で加工対象物保持面１２ａに固定したり、静電吸着で吸着保持したりする構造とすることも勿論可能である。【００３８】
また、図示しないが、保持ステージの下部には保持した加工対象物２００を加熱するための加工対象物加熱手段１３、例えばヒータを備えている。このヒータは、コントローラにより、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よう、その作動が制御される。このヒータとしては、例えば、伝熱ヒータやセラミックヒータを好適に用いることができる。【００３９】
また、加工対象物保持部１２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、例えば加工対象物保持部１２の内部に冷却液や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。【００４０】
また、加工対象物保持部１２には、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、例えば熱伝対が設けられている。また、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ており、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ている。【００４１】
変位手段５は、例えば、垂直方向に連結するボールネジと、このボールネジを回転駆動させるモータとから構成されている。また、ボールネジの下端部と型保持部２の上面は、ベアリング機構等を介して連結されている。変位手段５をこのように構成することによって、型１００を保持する型保持部２を上下し、加工対象物２００に対する型１００のパターン面１００ａの押し込み量（変位量）や押し込み速度（変位速度）を調節することができる。なお、ここでは、変位手段５を型保持部２側に設ける場合について説明したが、加工対象物保持部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、圧電素子や磁歪素子等を用いることもできる。【００４２】
なお、変位手段５の変位量は、少なくとも型１００のパターンの深さ方向（変位手段５の変位方向）の大きさ以下で調節できるものが好ましい。具体的には、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以下で調節することができるものが好ましい。【００４３】
また、変位手段５の変位速度は、加工対象物に転写されたパターンに永久歪を極力与えない速度が好ましい。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／秒以下で調節することができるものが好ましい。【００４４】
位置検出手段５１は、例えば、型保持部２に設けられたリニアスケールを用いることができる。これにより、型１００の位置や型１００の変位速度を検出することができる。また、位置検出手段５１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５１としては、種々のものを用いることができ、例えば、型保持部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、加工対象物保持部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、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５１の分解能は、少なくとも型１００のパターンの深さ方向（変位手段５の変位方向）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。【００４５】
押圧手段６は、例えば、型１００側に設けられ、モータで油圧ポンプをまわし、パスカルの原理に基づいて大きな圧力を出力する油圧シリンダを用いることができる。また、押圧手段６は、型１００と加工対象物２００とを押圧する方向に対し、変位手段５と並列に設けられ、変位手段５のプレス力（圧力）と押圧手段６のプレス（圧力）とが型１００と加工対象物２００との間に重畳的に加わるように構成されている。これにより、変位手段５の出力以上のプレス力（圧力）が必要な大面積の型１００による加工をする際にも、押圧手段６によって変位手段５の出力を補助して成型することができる。また、型１００と加工対象物２００との間に加える圧力を制御して適用することができる。なお、押圧手段６としては、型１００と加工対象物２００との間に圧力を出力できるものであればどのようなものでも良く、空圧等の流体圧を用いるものを適用することができる。【００４６】
圧力検出手段６１は、型１００と加工対象物２００との間の圧力を検出するもので、押圧手段６として油圧シリンダを用いる場合には、例えば、油圧シリンダ内の油圧を検出する油圧計を用いることができる。また、圧力検出手段６１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。【００４７】
制御手段３００は、位置検出手段５１、圧力検出手段６１、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、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。【００４８】
次に、制御手段３００の制御の一例について説明する。制御手段３００は、以下のステップ１からステップ６の順番に加工装置１を制御する。
＜ステップ１＞
型温度検出手段３１が検出した型１００の温度に基づき、型１００を例えば、加工対象物のガラス転移温度以上に保持するように、型加熱手段３を制御する。また、加工対象物温度検出手段１３１が検出した加工対象物２００の温度に基づき、加工対象物２００を例えば、加工対象物のガラス転移温度以下に保持するように、加工対象物加熱手段１３を制御する。
＜ステップ２＞
圧力検出手段６１が検出した型１００と加工対象物２００との間の圧力に基づき、加工対象物２００に永久歪を与えない所定の圧力（応力）で型１００を加工対象物２００に押圧するように、押圧手段６を制御する。この際、型１００の熱が加工対象物２００に伝熱され、加工対象物２００の表面の温度がガラス転移温度以上に加熱される。
＜ステップ３＞
位置検出手段５１の検出した型１００と加工対象物２００との相対的な位置に基づき、所定の変位速度と所定の変位量で、型１００を加工対象物２００に押し込むように、変位手段５を制御する。これにより、加工対象物２００を型１００のパターンに十分に侵入させて確実な成型をすることができる。
＜ステップ４＞
変位手段５の変位量を維持したまま所定時間経過した後、型温度検出手段３１が検出した型１００の温度に基づき、型１００を例えばガラス転移温度以下の所定の温度になるように、型冷却手段４を制御する。
＜ステップ５＞
圧力検出手段６１が検出した型１００と加工対象物２００との間の圧力に基づき、型１００と加工対象物２００との間の圧力を、型１００と加工対象物２００とが離型しない所定値に減圧するように、押圧手段６を制御する。
＜ステップ６＞
位置検出手段５１の検出した型１００と加工対象物２００との相対的な位置に基づき、所定の変位速度で、型１００を加工対象物２００から離型するように、変位手段５を制御する。これにより、加工対象物２００に転写されたパターンが離型する際に崩れるのを防止することができる。【００４９】
なお、上記説明では、成型時に変位手段５を制御して変位量を調節する旨記載したが、微細なパターンを形成する際に特に重要な工程は離型であるため、離型時にのみ変位手段５を制御するようにしてもよい。【００５０】
また、上記説明では、変位手段５と押圧手段６とを、型１００と加工対象物２００とを押圧する方向に対し並列に配置する場合について説明したが、これに限らず、型１００と加工対象物２００とを押圧する方向に対し直列に配置することも可能である。この場合、変位手段５のプレス力を押圧手段６で補助することはできないため、押圧時に変位手段５で変位量や変位速度を制御することはできない。しかし、離型時には、型１００と加工対象物２００との間の圧力を、型１００と加工対象物２００とが離型しない所定値に減圧した後、変位手段５で変位量や変位速度を制御して成型することができる。また、変位手段５と押圧手段６を配置する順番は任意であり、変位手段５、押圧手段６、型１００の順番に配置しても、押圧手段６、変位手段５、型１００の順番に配置してもよい。【００５１】
また、上記説明では、変位手段５と押圧手段６とを型１００側に配置する場合について説明したが、これに限られるものではなく、変位手段５と押圧手段６とを加工対象物２００側に配置することも可能である。また、変位手段５を型１００側、押圧手段６を加工対象物２００側に配置するか、変位手段５を加工対象物２００側、押圧手段６を型１００側に配置することも勿論可能である。【００５２】
また、型あるいは加工対象物に超音波振動を加えることが可能な加振手段を設けることも可能である。これによれば、離型時に型と加工対象物との間の圧力（プレス力）や変位量、変位速度等を調節しつつ、型と加工対象物との間に超音波振動を加えて離型性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
請求項１記載の発明によれば、型と加工対象物と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と、型と加工対象物とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を有するので、変位手段が型と加工対象物に加える圧力を、押圧手段で補助することができ、大面積を加工する場合であっても正確に成型することができる。また、加工対象物に転写されたパターンに与える永久歪を最小限に抑える速度で離型することができる。【００５４】
請求項２記載の発明によれば、変位手段および押圧手段を制御する制御手段を有するので、簡単に成型、離型を制御することができる。【００５５】
請求項３記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置を検出可能な位置検出手段と、押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、を有するので、正確に成型、離型を制御することができる。【００５６】
請求項４記載の発明によれば、型を加熱する型加熱手段と、型を冷却する型冷却手段と、型の温度を検出する型温度検出手段と、を有するので、型の温度と成型、離型のタイミングを制御して確実に加工対象物を加工することができる。【００５７】
請求項５記載の発明によれば、加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、を有するので、型の温度を制御して、更に確実に成型、離型を行うことができる。【００５８】
請求項６記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置を、型に形成されたパターンの深さ方向の大きさ以下の変位量で調節可能な変位手段と、型と加工対象物とを押圧すると共に、押圧する圧力を調節可能な押圧手段と、を有するので、変位手段が型と加工対象物に加える圧力を、押圧手段で補助することができ、大面積の加工対象物であっても正確に変位量を調節して成型することができる。【００５９】
請求項７記載の発明によれば、変位手段および押圧手段を制御する制御手段を有するので、簡単に成型、離型を制御することができる。【００６０】
請求項８記載の発明によれば、型と加工対象物との相対的な位置を、変位手段が調節できる変位量以下の分解能で検出可能な位置検出手段と、押圧手段の圧力を検出する圧力検出手段と、を有するので、正確に成型、離型を制御することができる。【００６１】
請求項９記載の発明によれば、型を加熱する型加熱手段と、型を冷却する型冷却手段と、型の温度を検出する型温度検出手段と、を有するので、型の温度と成型、離型のタイミングを制御して確実に加工対象物を加工することができる。【００６２】
請求項１０記載の発明によれば、加工対象物を加熱する加工対象物加熱手段と、加工対象物を冷却する加工対象物冷却手段と、加工対象物の温度を検出する加工対象物温度検出手段と、を有するので、型の温度を制御して、更に確実に成型、離型を行うことができる。【００６３】
請求項１１記載の発明によれば、変位手段は、型と加工対象物と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に形成されるので、加工対象物に転写されたパターンに与える永久歪を最小限に抑える速度で離型することができる。【００６４】
請求項１２記載の発明によれば、変位手段と押圧手段とは、型と加工対象物とを押圧する方向に対し並列に設けられ、変位手段の押圧力と押圧手段の押圧力とが型と加工対象物との間に重畳的に加わるように形成されるので、変位手段が型と加工対象物に加える圧力を、押圧手段で補助することができ、大面積の加工対象物であっても正確に成型することができる。【００６５】
請求項１３記載の発明によれば、変位手段は、電気モータとボールねじとで構成されると共に、押圧手段は、油圧シリンダで構成されるので、油圧シリンダによって圧力（プレス力）を補助しつつ、電気モータとボールねじとで変位量や変位速度を正確に調節することができ、大面積の加工対象物であっても正確に成型することができる。また、加工対象物に転写されたパターンに与える永久歪を最小限に抑える速度で離型することができる。
【図１】
2006082867.tif 000002
【国際調査報告】
2006082867.tif 000003
2006082867.tif 000004
2006082867.tif 000005
2006082867.tif 000006
2006082867.tif 000007
2006082867.tif 000008
2006082867.tif 000009
2006082867.tif 000010