JP5385749B2 - 転写装置および転写方法 - Google Patents

Description

本発明は、微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置および転写方法に関する。

近年、電子線描画法などで石英基板等に超微細な転写パターンを形成して型（モールド）を作製し、被成型品に前記型を所定の圧力で押圧して、当該型に形成された転写パターンを転写するナノインプリント技術が研究開発されている（たとえば、非特許文献１参照）。

ナノオーダーの微細なパターン（転写パターン）を低コストで成型する方法としてリソグラフィ技術を用いたインプリント法が考案されている。この成型法は大別して熱インプリント法とＵＶインプリント法とに分類される。

熱インプリント法では、型を基板（被成型品）に押圧し、熱可塑性ポリマからなる樹脂（熱可塑性樹脂）が十分に流動可能となる温度になるまで加熱して微細パターンに樹脂を流入させたのち、型と樹脂をガラス転移温度以下になるまで冷却し、基板に転写された微細パターンを固化したのち型を引き離す。

ＵＶインプリント法では、光を透過できる透明な型を使用し、ＵＶ硬化性液に型を押しつけてＵＶ放射光を加える。適当な時間放射光を加えて液を硬化させ微細パターンを転写したのち型を引き戻す。

なお、上記インプリントは、被成型品を保持する被成型品保持体と、型を保持し被成型品保持体に対して接近もしくは離反する方向で相対的に移動する型保持体とを備えている転写装置によってなされている。

Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology 25(2001) 192-199

ところで、従来の転写装置では、被成型品保持体に被成型品（たとえば、試し用の被成型品；１枚目の被成型品）を設置し、型保持体に型を設置し、目視による手動操作にて型を被成型品に近づけている。

そして、型が被成型品に十分に近づいたときに、上記手動操作による型の移動を停止し、そのときの被成型品保持体に対する型保持体の位置Ａを転写装置の制御装置に設けられている記憶部に記憶している。

また、従来の転写装置では、上記位置Ａを記憶する他に、上記位置Ａに達するまでの型保持体の移動速度（型を被成型品の近づけるときの型保持体の移動速度）、転写をするときに型で被成型品を押圧（プレス）するときの押圧力（プレス）のリミット値、上記位置Ａを過ぎてからの型保持体の移動速度（型を被成型品に接触させ押圧するときの型保持体の移動速度）が、設定されるようになっている。

そして、上記記憶した位置Ａや上記設定された各値を用いて、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品（たとえば、上記試し用被成型品の次に転写がされる量産用の被成型品；２枚目以降の被成型品）に転写している。すなわち、上記位置Ａまでは、型保持体を高速で移動し、上記位置Ａを過ぎた後は、低速で型保持体を移動して転写を行っている。

しかし、従来の転写装置では、上記位置Ａを手動操作で求めているので、オペレータの個人差によって、型に形成されている微細な転写パターンの被成型品への転写の効率が悪くなるという問題がある。

すなわち、上記位置Ａを求めるための手動操作に長い時間を要することによって、また、上記求めた位置Ａの値が大きいことによって、２枚目以降の被成型品（１枚目の被成型品と同形状の被成型品）の転写をするときに余分な時間がかかり、転写の効率が悪くなる。

上記問題は、オペレータの経験が浅かったり体調が悪かったりすると一層顕著になる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置および転写方法において、効率良く転写をすることができる転写装置および転写方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、前記被成型品を保持する被成型品保持体と、前記型を保持し、前記被成型品保持体に対して接近もしくは離反する方向で相対的に移動する型保持体と、前記型保持体が前記相対的な移動をするように前記型保持体を駆動する駆動手段と、前記被成型品保持体に対する前記型保持体の相対的な位置を検出する位置検出手段と、前記型保持体に保持されている型で前記被成型品保持体に保持されている被成型品を押すときの押圧力を検出する押圧力検出センサと、前記駆動手段で前記型保持体を相対的に移動し、前記押圧力検出センサで検出した押圧力が増加し始めたときに、もしくは、前記押圧力検出センサで検出した押圧力が所定の値に達したときに、前記位置検出手段で検出した相対的な位置を記憶部に記憶する制御をする制御手段とを有する転写装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載に転写装置において、前記制御手段は、前記型が前記型保持体に保持され、第１の前記被成型品が前記被成型品保持体に保持され、前記型保持体に保持されている型が、前記被成型品保持体に保持されている被成型品から第１の所定の距離だけ離れている状態で、前記型と前記第１の被成型品との距離が前記第１の所定の距離よりも小さい第２の所定の距離になるまで、第１の速度で前記型保持体を前記被成型品保持体に相対的に近づけ、この後、前記第１の速度よりも遅い第２の速度で、前記型保持体を前記被成型品保持体に相対的に近づけるように、前記駆動手段を制御し前記記憶をする手段である転写装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の転写装置において、前記制御手段は、前記記憶をした後に、前記型が前記型保持体に保持され、第２の前記被成型品が前記被成型品保持体に保持され、前記型保持体に保持されている型が、前記被成型品保持体に保持されている前記第２の被成型品から第１の所定の距離だけ離れている状態で、前記型と前記第２の被成型品との距離が第３の所定の距離になるまで、前記第１の速度で前記型保持体を前記第２の被成型品保持体に相対的に近づけ、この後、前記第２の速度で、前記型保持体を前記第２の被成型品保持体に相対的に近づけるように前記駆動手段を制御する手段であり、前記第３の所定の距離は、前記第２の所定の距離よりも小さい距離である転写装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転写装置を用いて前記被成型品への転写をする転写方法である。

本発明によれば、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置および転写方法において、効率良く転写をすることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る転写装置の概略構成を示す図である。 型と被成型品とが接している転写装置を示す図である。 転写装置の入力画面を示す図である。 型保持体の移動動作と型による被成型品への押圧力とを示す図である。 転写装置の動作を示すフローチャートである。 転写装置の動作を示すフローチャートである。 １つの大きな被成型品に１つの型で複数回の転写を行うための転写装置の概略構成を示す図である。 熱インプリント法の概要を示す図である。 ＵＶインプリント法の概要を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る転写装置１の概略構成を示す図である。

以下、説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であってＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に垂直な方向（上下方向；鉛直方向）をＺ軸方向という。

転写装置（ナノインプリント装置）１は、上述した熱インプリント法、ＵＶインプリント法等により、型（スタンパ）Ｍに形成されている微細な転写パターン（ピッチや高さがたとえば可視光や赤外線や紫外線の波長と同程度である微細な凹凸で形成されている転写パターン）を被成型品Ｗに転写する（型Ｍで被成型品Ｗを押圧することによって型Ｍのものと同様な微細な凹凸を被成型品Ｗに形成する）装置である。なお、被成型品Ｗとして、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、液晶表示装置の導光板、ハードディスクの基板等を掲げることができる。

ここで、熱インプリント法について図８（熱インプリント法の概要を示す図）を用いて説明する。転写装置１は、図８（ａ）〜（ｃ）に示されている工程を担当するものである。熱インプリント法の場合、型Ｍは金属もしくは石英ガラス等で構成されており、被成型品Ｗは熱可塑性樹脂等で構成されている。

図８（ａ）において、型Ｍや被成型品Ｗを転写装置１に設けられているヒータ（図示せず）によって加熱しておいて、図８（ａ）で示す矢印の方向に型Ｍを移動し、図８（ｂ）に示すように型Ｍで被成型品Ｗを押圧する。この後、図８（ｂ）で示す矢印の方向に型Ｍを移動して、型Ｍを被成型品Ｗから離すと、図８（ｃ）に示すように被成型品Ｗに微細な転写パターンが転写される。

次に、ＵＶインプリント法について図９（ＵＶインプリント法の概要を示す図）を用いて説明する。転写装置１は、図９（ａ）〜（ｃ）に示されている工程を担当するものである。

ＵＶインプリント法の場合、型Ｍは、たとえば石英ガラスで構成されており、被成型品Ｗは、たとえばシリコンやガラスで構成されている基材Ｗ１と、この基材Ｗ１の面に薄く設けられた膜状の転写素材（たとえばＵＶ硬化樹脂）Ｗ２とを備えて構成されている。

図９（ａ）で示す矢印の方向に型Ｍを移動し、図９（ｂ）に示すように、型Ｍで被成型品Ｗを押圧し、転写装置１に設けられている紫外線発生装置（図示せず）により紫外線を照射し、ＵＶ硬化樹脂（紫外線硬化樹脂）Ｗ２を硬化させる。この後、図９（ｂ）で示す矢印の方向に型Ｍを移動して、型Ｍを被成型品Ｗから離すと、図９（ｃ）に示すように、被成型品Ｗ（紫外線硬化樹脂Ｗ２）に微細な転写パターンが転写される。ここまでが、転写装置１を使用してなされる転写である。

上記転写後、図９（ｃ）に示す状態において、硬化した紫外線硬化樹脂Ｗ２の残膜をたとえばＯ_２アッシングによって除去し、残膜が除去された紫外線硬化樹脂Ｗ２をマスキング部材として、エッチングによって基材Ｗ１に微細な転写パターンを形成し、この後、硬化した紫外線硬化樹脂Ｗ２をたとえば溶剤で取り除く。これにより、図９（ｄ）に示すように、基材Ｗ１への微細な転写パターンの転写がなされる。

転写装置１は、被成型品Ｗを保持する被成型品保持体３と型Ｍを保持する型保持体５とを備えて構成されている。

被成型品保持体３は、フレーム７に設けられており、型保持体５は、被成型品保持体３に対して接近もしくは離反する方向（たとえば、Ｚ軸方向）で移動自在なように、フレーム７に設けられている。なお、型保持体５がＺ軸方向でフレーム７に対して移動自在に設けられていることに代えてもしくは加えて、被成型品保持体３がＺ軸方向でフレーム７に対して移動自在に設けられていてもよい。すなわち、型保持体５がＺ軸方向で被成型品保持体３に対して相対的に移動自在になっていればよい。

また、転写装置１には、駆動手段９と位置検出手段１１と押圧力検出センサ１３と制御手段（制御装置）１５とが設けられている。

駆動手段９は、型保持体５をＺ軸方向で移動すべく型保持体５を駆動するものであり、たとえば、サーボモータ１７等のアクチュエータとボールネジ１９とを備えて構成されている。そして、サーボモータ１７の回転出力軸が回転駆動することにより、ボールネジ１９を介して、型保持体５がＺ軸方向で移動位置決めされるようになっている。そして、型保持体５に保持されている型Ｍで被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗを所定の力で押圧（プレス）し、転写をするようになっている。

位置検出手段１１は、被成型品保持体３に対する型保持体５のＺ軸方向の位置を検出するものであり、たとえば、サーボモータ１７の回転出力軸の回転角度を検出するロータリエンコーダ２１を備えて構成されている。そして、サーボモータ１７の回転出力軸の回転角度を検出することにより、フレーム７に対する型保持体５の移動量や被成型品保持体３に対する型保持体５の位置を検出することができるようになっている。すなわち、被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗに対する、型保持体５に保持されている型Ｍの位置（被成型品Ｗと型Ｍとの間の距離）を検出することができるようになっている。

押圧力検出センサ１３は、駆動手段９で型保持体５を被成型品保持体３に近づく方向（Ｚ軸下方向）に移動し、型保持体５に保持されている型Ｍで被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗを押すとき（プレスするとき）の押圧力（プレス力）を検出するものであり、たとえば、ロードセル２３を備えて構成されている。

制御装置１５は、制御部２５と記憶部（メモリ）２７とを備えて構成されており、メモリ２７に格納されている動作プログラムに基づいて、転写装置１の動作を制御するようになっている。たとえば、制御装置１５は、試し用の被成型品（たとえば、１つ目の被成型品）Ｗが被成型品保持体３に設置され型Ｍが型保持体５に設置されているときに、駆動手段９で型保持体５を被成型品保持体３に近づく方向（Ｚ軸下方向）に移動し、型Ｍが試し用の被成型品Ｗに接触し押圧力検出センサ１３で検出した押圧力が増加し始めたときに、もしくは、型Ｍが試し用の被成型品Ｗに接触し押圧力検出センサ１３で検出した押圧力が所定の値に達したときに、位置検出手段１１で検出した位置（被成型品保持体３に対する型保持体５の位置）をメモリ２７に記憶する制御をするようになっている。

また、制御装置１５には、たとえばタッチパネルやキーボードで構成されている入力部２９と、たとえば液晶表示装置で構成されている出力部（表示部）３０とが設けられている。

また、制御装置１５は、量産用の被成型品（試し用の被成型品Ｗと同形状の被成型品；たとえば、２つ目以降の被成型品）Ｗに転写をする場合、試し用の被成型品Ｗを用いてメモリ２７に記憶した位置（型保持体５の位置）の値を用いて駆動手段９を制御し、被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗに対する型保持体５に保持されている型Ｍの相対的な位置決めをするようになっている。

すなわち、制御装置１５は、型Ｍが型保持体５に保持されており、試し用の被成型品Ｗが被成型品保持体３に保持されており、型保持体５に保持されている型Ｍが、被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗから第１の所定の距離だけ離れている状態（型保持体５が上昇端に位置している状態）で、駆動手段９を制御するようになっている。

また、制御装置１５は、型（型保持体５に保持されている型）Ｍと試し用被成型品（被成型品保持体３に保持されている試し用被成型品）Ｗとの距離が前記第１の所定の距離よりも小さい第２の所定の距離になるまで、第１の速度（早走りの速度）で型保持体５を被成型品保持体３に近づけ（下降し）、この後、前記第１の速度よりも遅い第２の速度（押圧用速度）で、型保持体５を被成型品保持体３に近づけ（下降し）、型Ｍが試し用の被成型品Ｗに接触し押圧力検出センサ１３で検出した押圧力が所定の値に達したときに、位置検出手段１１で検出した位置（型保持体５に保持されている型Ｍの位置；型保持体５の位置でもよい。）をメモリ２７に記憶するようになっている。

また、制御装置１５は、メモリ２７への記憶をした後に、型Ｍが型保持体５に保持されており、量産用の被成型品Ｗが被成型品保持体３に保持されており、型保持体５に保持されている型Ｍが、被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗから第１の所定の距離だけ離れている状態（型保持体５が上昇端に位置している状態）で、駆動手段９を制御するようになっている。

すなわち、制御装置１５は、型（型保持体５に保持されている型）Ｍと量産用の被成型品（被成型品保持体３に保持されている量産用被成型品）Ｗとの距離が第３の所定の距離（オフセット値）になるまで、前記第１の速度で型保持体５を被成型品保持体３に近づけ（下降し）、この後、前記第２の速度で、型保持体５を被成型品保持体３に近づける（下降する）ようになっている。そして、型Ｍで被成型品Ｗを押圧し転写がされるようになっている。

なお、前記第３の所定の距離は、前記第２の所定の距離よりも小さい距離である。また、前記第３の所定の距離であるときには、型保持体５に保持されている型Ｍと被成型品保持体３に保持されている量産用被成型品Ｗとがお互いに未接触の状態になっている。さらに、前記第３の所定の距離では、型保持体５と被成型品保持体３との間の距離が、メモリ２７に記憶した型保持体５と被成型品保持体３との間の距離よりもごく僅かに大きくなっている。

また、試し用の被成型品Ｗにおける第１の速度と、量産用被成型品Ｗにおける第１の速度とが異なった速度であってもよい。すなわち、試し用の被成型品Ｗにおける第１の速度が、量産用被成型品Ｗにおける第１の速度よりも遅い速度であってもよいし、速い速度であってもよい。上記第２の速度も同様に異なっていてもよい。

また、量産用の被成型品Ｗは、製品もしくは半製品として採用されるものであるが、前記記憶部２７への記憶をした後に、試し用の被成型品Ｗへの転写を行い、試し用被成型品Ｗを製品もしくは半製品として採用してもよい。

転写装置１についてさらに詳しく説明する。

フレーム７は、下フレーム３３と上フレーム３５とコラム（図示せず）とタイロッド３７とを備えて構成されている。型保持体５は、可動体３９と型保持部４１とを備えて構成されており、Ｚ軸方向で、下フレーム３３と上フレーム３５との間に設けられている。

下フレーム３３と上フレーム３５とは、上記コラムを介して一体になっていると共に、下フレーム３３と上フレーム３５との間には、たとえば、４本のタイロッド３７が一体的に設けられている。４本のタイロッド３７のそれぞれは、下フレーム３３や上フレーム３５の４隅の近傍に設けられている。

型保持体５の可動体３９は、図示しないリニアガイドベアリングを介して上記コラムに設けられており、Ｚ軸方向で移動自在になっている。なお、上記リニアガイドベアリングに代えてもしくは加えて、リニアガイドベアリング（図示せず）を介して可動体３９を各タイロッド３７に係合させ、可動体３９がＺ軸方向で移動自在になっている構成であってもよい。可動体３９の下には、ロードセル２３を間にして型保持部４１が設けられている。

被成型品保持体３の上面は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に展開している平面になっている。被成型品Ｗは、矩形や円形等の所定の形状で平板状に形成されており、厚さ方向の一方の面（上面）に、型Ｍに形成されている微細な転写パターンが転写されるようになっている。

型保持部４１の下面は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に展開している平面になっている。型Ｍは、矩形や円形等の所定の形状で平板状に形成されており、厚さ方向の一方の面（下面）に微細な転写パターンが形成されている。

被成型品保持体３は、この上面に、被成型品Ｗの厚さ方向の他方の面（下面；微細なパターンが転写される面とは反対側の面）を接触させて、たとえば、真空吸着によって被成型品Ｗを保持するようになっている。

型保持部４１は、この下面に、型Ｍの厚さ方向の他方の面（上面；微細なパターンが形成されているとは反対側の面）を接触させて、図示しない保持部材を用いて、型Ｍを保持するようになっている。

被成型品保持体３に対する型保持体５（型保持部４１）の位置（被成型品保持体３と型保持体５との間の距離）は、被成型品保持体３の平面状の上面と、型保持部４１の平面状の下面との間の距離であらわすことができる。

被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗと、型保持体５が保持している型Ｍとの間の距離は、被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗの上面（微細なパターンが転写される面）と、型保持体５が保持している型Ｍの下面（微細な転写パターンが形成されている面）との間の距離である。

そして、被成型品保持体３と型保持体５との間の距離を「ｈ１」とし、被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗと、型保持体５が保持している型Ｍとの間の距離を「ｈ２」とし、被成型品Ｗの厚さを「ｈｗ」とし、型Ｍの厚さを「ｈｍ」とすると、「ｈ１＝ｈ２+ｈｗ+ｈｍ」の関係が成立するようになっている。

ここで、被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗと、型保持体５が保持している型Ｍとが、「接触するとき」について詳しく説明する。

上記「接触するとき」とは、型Ｍに形成されている微細な凹凸の先端（図８（ａ）に示されている型Ｍの最下面ＭＡ）が、被成型品Ｗ（図８（ａ）に示されている被成型品Ｗの上面ＷＡ）に触れたとき（触れ始めるそのとのとき）をいう。

型Ｍと被成型品Ｗとが離れているときには、型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離は、「プラス」の値になっている。上記「接触するとき」には、型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離は、「０」になっている。すなわち、詳しくは後述する図４（ａ）の距離が「ＺＯ」になっている。

上記「接触するとき」よりも、さらに、型Ｍが被成型品Ｗに近づいたとき（押圧されて型Ｍが被成型品Ｗにごく僅かに食い込み近づいたとき）には、型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離は、「マイマス」の値になる。

メモリ２７に記憶した値は、上記「接触するとき」に比べて、型保持体５が保持している型Ｍで被成型品保持体３が保持している被成型品Ｗを押圧しているので、型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離は、「マイマス」の値（絶対値がごく小さいマイナスの値）になる。

ところで、被成型品保持体３に、ＸＹステージ（図示せず）やθ軸ステージ（図示せず）を設け、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ軸まわりにおいて、型（型保持体５に設置されている型）Ｍに対する被成型品（被成型品保持体３に設置されている被成型品）Ｗの位置決めをすることができるようになっていてもよい。θ軸まわりにおける位置決めとは、Ｚ軸を回動中心とした被成型品Ｗの回動位置決めである。

また、型（型保持体５に設置されている型）Ｍの平面状の下面と、被成型品（被成型品保持体３に設置されている被成型品）Ｗの平面状の上面とを、お互いに確実に面接触させるべく、型保持体５もしくは被成型品保持体３にジンバル機構を設けてあってもよい。このジンバル機構により、型保持体５に設置されている型Ｍが、Ｘ軸とＹ軸とを回動中心にして、ごく僅かに回動するようになっている。

次に、転写装置１の動作について説明する。

図４は、型保持体５の移動動作と型（型保持体５に保持されている型）Ｍによる被成型品（被成型品保持体３に保持されている被成型品）Ｗへの押圧力とを示す図である。図５、図６は、転写装置１の動作を示すフローチャートである。

図４の横軸は、時刻ｔの経過を示しており、図４（ａ）の縦軸は、型保持体５に保持されている型Ｍと、被成型品保持体３に保持されている被成型品Ｗとの間の距離を示しており、図４（ｂ）の縦軸は、ロードセル２３で検出される押圧力Ｆを示している。また、図５におけるステップＳ１〜ステップＳ１９は、試し用被成型品Ｗを用いた動作を示し、図６におけるステップＳ２１〜ステップＳ３９は、量産用被成型品Ｗを用いた動作を示している。

まず、ステップＳ１において、型保持体５が上昇端に位置している状態（型保持体５が被成型品保持体３から上記第１の所定の距離だけ離れている状態）で、オペレータが、型Ｍを型保持体５に設置し試し用の被成型品Ｗを被成型品保持体３に設置する。また、図３に示す画面（入力部２９と出力部３０とを備えたタッチパネル付画面）で、第１の下降速度（第１の速度；早走りの速度）を設定し（ＳＣ５）、上記第２の所定の距離を設定し（ＳＣ８）、第２の下降速度（第２の速度；押圧用速度）を設定し（ＳＣ６）、型Ｍが試し用の被成型品Ｗに接触したことを判断するための押圧力を設定し（ＳＣ１）、この接触判断の押圧力を設定する（ＳＣ１）ときに、上記接触判断の押圧力の上限の値と下限の値とを設定する（ＳＣ２，ＳＣ３）。また、プレスリミット力を設定し（ＳＣ４）、プレス力保持時間を設定する（ＳＣ７）。

図３では、表示箇所ＳＣ１のところで押圧力を１．００ｔ（１０００ｋｇｆ；９８００Ｎ）に設置し、表示箇所ＳＣ２のところで上限値を０．２０ｔに設定し、表示箇所ＳＣ３のところで下限値を０．２０ｔに設定している。これにより、押圧力の値が、０．８０ｔ〜１．２０ｔの範囲内になったときに、型Ｍが試し用の被成型品Ｗに接触したと、転写装置１（制御部２５）で判断するようになっている。

続いて、ステップＳ３において、制御部２５は、図３のスタートボタンＳＣ１０がオペレータにより押されたか否かを判断し、スタートボタンＳＣ１０が押された場合、型保持体５が第１の下降速度で、型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離が第２の所定の距離になるまで下降する（Ｓ５，Ｓ７）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間で距離Ｚｕが距離Ｚ１になるまで下降することにより、グラフＧ１の線分Ｇ１２で示す移動をする。なお、図４（ａ）で示す距離Ｚ０は、上述したように、型Ｍと被成型品Ｗとが「接触するとき」における型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離（距離が「０」）であり、図４（ａ）の縦軸に示す各距離Ｚｕ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４は、距離Ｚ０を基準とした距離である。また、距離Ｚ１とは、たとえば、１．０ｍｍ程度である。

続いて、型保持体５が第２の下降速度で、押圧力が判断用の押圧力になるまで下降する（Ｓ９，Ｓ１１、図２）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ２から時刻ｔ４の間で距離Ｚ１が距離Ｚ３になるまで下降することにより、グラフＧ１の線分Ｇ１３で示す移動をする。なお、距離Ｚ３は、僅かな大きさのマイナスの値になっている。また、時刻ｔと押圧力Ｆとの関係を示す図４（ｂ）においては、型Ｍが被成型品Ｗに接触するときの時刻ｔ３から押圧力Ｆが「０」から次第に増加し、時刻ｔ４で押圧力Ｆが判断用の押圧力Ｆ２になっている。

続いて、ステップＳ１１において、押圧力Ｆが判断用の押圧力になったときの型保持体５の位置を記憶部２７に記憶する（Ｓ１３）。すなわち、図４（ａ）の時刻ｔ４における距離Ｚ３の値（型保持体５の位置でもよい）を記憶する。

続いて、押圧力Ｆがプレスリミット力Ｆ１になるまで、型保持体５を上記第２の下降速度でさらにごく僅かに下降する（Ｓ１５）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間で距離Ｚ３が距離Ｚ４になるまで下降することにより、グラフＧ１の線分Ｇ１４で示す移動をする。

続いて、プレスリミット力Ｆ１で所定の時間（時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間の時間）押圧した後（Ｓ１７）、型保持体５を所定の速度で上昇する（Ｓ１９）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間で停止し、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間で上昇することにより、グラフＧ１の線分Ｇ１５、Ｇ１６で示す移動をする。なお、図４（ｂ）で示すグラフＧ３の部位Ｇ３１は、押圧力がマイナスになっているが、これは、プレスリミット力Ｆ１で所定の時間（表示箇所ＳＣ７で設定した時間）押圧することによりお互いがくっついている型Ｍと被成型品Ｗとを引き剥がすからである。

続いて、ステップＳ２１の型保持体５が上昇端に位置している状態において、図３に示す画面で、第１の下降速度（ＳＣ５）と第２の下降速度とを設定し（ＳＣ６）、プレスリミット力を設定し（ＳＣ４）、プレス力保持時間を設定する（ＳＣ７）。さらに、オフセット値を設定する（ＳＣ９）。ステップＳ２１で設定する第１の下降速度がステップＳ１で設定した第１の下降速度と同じ場合には、第１の下降速度の設定は省略することができる。第２の下降速度、プレスリミット力、プレス力保持時間に関しても同様にして省略することができる。また、オフセット値は、ステップＳ１３で記憶した距離Ｚ３に加えられる値であり、距離Ｚ３にオフセット値を加えた値（図４（ａ）で示す距離Ｚ２）で示される距離（型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離）で、型保持体５の下降速度が、第１の速度から第２の速度に切り換えられる。

続いて、ステップＳ２３において、オペレータが、量産用被成型品Ｗとを設置する。

続いて、ステップＳ２５において、制御部２５は、図３のスタートボタンＳＣ１１がオペレータにより押されたか否かを判断し、スタートボタンＳＣ１１が押された場合には、ステップＳ２７において、第１の下降速度で、型保持体５が型Ｍと被成型品Ｗとの間の距離が第３の所定の距離になるまで下降する（Ｓ２７）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ１から時刻ｔ２１の間で距離Ｚｕが距離Ｚ２になるまで下降することにより、グラフＧ２の線分Ｇ２２で示す移動をする。なお、図４（ａ）で示す距離Ｚ２は、たとえば、０．１ｍｍ程度である。

続いて、型保持体５が第２の下降速度で、押圧力がプレスリミット力Ｆ１になるまで、下降する（Ｓ３１，Ｓ３３、図２）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間で距離Ｚ２が距離Ｚ４になるまで下降することにより、グラフＧ２の線分Ｇ２３で示す移動をする。

続いて、プレスリミット力Ｆ１で所定の時間押圧した後（Ｓ３５）、型保持体５を所定の速度で上昇する（Ｓ３７）。すなわち、図４（ａ）において、型保持体５が、時刻ｔ２２〜時刻ｔ５１の間で停止し、時刻ｔ５１〜時刻ｔ６１の間で上昇することにより、グラフＧ２の線分Ｇ２５、Ｇ２６で示す移動をする。なお、図４（ｂ）では、図４（ａ）のグラフＧ１に対応するグラフは省略してある。

続いて、次の量産用被成型品Ｗへの転写の有無を判断し（Ｓ３９）、次の量産用被成型品Ｗへの転写が必要な場合には、ステップＳ２３に移行し、次の量産用被成型品Ｗへの転写が無い場合には、動作を終了する。

転写装置１によれば、ロードセル２３で検出した押圧力の値が所定の値（図４（ｂ）で示す押圧力Ｆ２もしくは押圧力Ｆ２±ΔＦ２の範囲内）になったときにおける、型保持体５の位置を記憶部２７に記憶するので、従来のようなオペレータの手動操作による型保持体５の位置の検出が不要になり、被成型品保持体３（被成型品Ｗ）に対する型保持体５（型Ｍ）の位置（図４（ａ）で示す距離Ｚ３に対応する位置）を、短時間で正確に求めることができる。また、距離Ｚ３に対応する位置に基づいて、転写をするときにおける型保持体５の移動速度を的確に制御することができるので、無駄な時間をかけることなく、量産用の被成型品Ｗへの転写を行うことができ、転写の効率を高めることができる。

図４を用いて詳しく説明すると、試し用被成型品Ｗでは、距離Ｚ１（時刻ｔ２）で型保持体５の移動速度を遅くし、リミットの押圧力Ｆ１よりも小さな押圧力Ｆ２で、型保持体５の距離Ｚ３を求めている。これに対して量産用の被成型品Ｗでは、距離Ｚ３にオフセット値を加えた距離Ｚ２（距離Ｚ１よりも値が小さい距離）を求め、この距離Ｚ２に対応する位置で型保持体５の移動速度を遅くして転写を行っている。したがって、図４（ａ）のグラフＧ２の線分Ｇ２３を、図４（ａ）のグラフＧ１の線分Ｇ１３と線分Ｇ１４との和よりも短くすることができ、時間ＴＳだけ、転写に要する時間を短くすることができる。

さらに、量産用の被成型品Ｗの転写では、判断用の押圧力Ｆ２の判断が不要なので、制御部２５における演算等の時間が不要になり、転写に要する時間を、実際には、図４（ａ）で示した時間ＴＳよりもさらに短縮することができる。

ところで、１つの大きな被成型品に１つの型（被成型品よりも小さい型）で複数回の転写を行ってもよい。

図７は、１つの大きな被成型品に１つの型で複数回の転写を行うための転写装置１ａの概略構成を示す図である。

転写装置１ａは、被成型品保持体３ａの構成が上述した転写装置（図１等で示した転写装置）１と異なり、その他の点は、転写装置１とほぼ同様に構成されている。

すなわち、図７で示す転写装置１ａの被成型品保持体３ａは、型Ｍに比べて十分に大きな被成型品Ｗを保持することができるようになっている。つまり、被成型品保持体３ａは、保持した平板状の被成型品ＷをＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸まわりの少なくともいずれかで移動位置決め自在になっている。

そして、１回目の転写を上述した試し用被成型品Ｗと同様に行い、この１回目の転写を行った後、被成型品ＷをＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸まわりの少なくともいずれかで移動位置決めし、２回目以降の転写をするようになっている。すなわち、ステップ・アンド・リピート動作で転写をするようになっている。なお、２回目以降の転写は、上述した量産用被成型品Ｗと同様に行われるようになっている。

１、１ａ 転写装置
３、３ａ 被成型品保持体
５ 型保持体
９ 駆動手段
１１ 位置検出手段
１３ 押圧力検出センサ
１５ 制御手段
２７ 記憶部
Ｍ 型
Ｗ 被成型品

Claims (4)

1. 型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置において、
   前記被成型品を保持する被成型品保持体と；
   前記型を保持し、前記被成型品保持体に対して接近もしくは離反する方向で相対的に移動する型保持体と；
   前記型保持体が前記相対的な移動をするように前記型保持体を駆動する駆動手段と；
   前記被成型品保持体に対する前記型保持体の相対的な位置を検出する位置検出手段と；
   前記型保持体に保持されている型で前記被成型品保持体に保持されている被成型品を押すときの押圧力を検出する押圧力検出センサと；
   前記駆動手段で前記型保持体を相対的に移動し、前記押圧力検出センサで検出した押圧力が増加し始めたときに、もしくは、前記押圧力検出センサで検出した押圧力が所定の値に達したときに、前記位置検出手段で検出した相対的な位置を記憶部に記憶する制御をする制御手段と；
   を有することを特徴とする転写装置。
2. 請求項１に記載に転写装置において、
   前記制御手段は、前記型が前記型保持体に保持され、第１の前記被成型品が前記被成型品保持体に保持され、前記型保持体に保持されている型が、前記被成型品保持体に保持されている被成型品から第１の所定の距離だけ離れている状態で、前記型と前記第１の被成型品との距離が前記第１の所定の距離よりも小さい第２の所定の距離になるまで、第１の速度で前記型保持体を前記被成型品保持体に相対的に近づけ、この後、前記第１の速度よりも遅い第２の速度で、前記型保持体を前記被成型品保持体に相対的に近づけるように、前記駆動手段を制御し前記記憶をする手段であることを特徴とする転写装置。
3. 請求項２に記載の転写装置において、
   前記制御手段は、前記記憶をした後に、前記型が前記型保持体に保持され、第２の前記被成型品が前記被成型品保持体に保持され、前記型保持体に保持されている型が、前記被成型品保持体に保持されている前記第２の被成型品から第１の所定の距離だけ離れている状態で、前記型と前記第２の被成型品との距離が第３の所定の距離になるまで、前記第１の速度で前記型保持体を前記第２の被成型品保持体に相対的に近づけ、この後、前記第２の速度で、前記型保持体を前記第２の被成型品保持体に相対的に近づけるように前記駆動手段を制御する手段であり、
   前記第３の所定の距離は、前記第２の所定の距離よりも小さい距離であることを特徴とする転写装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転写装置を用いて前記被成型品への転写をすることを特徴とする転写方法。

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