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JP5466841B2 - Precision press machine - Google Patents

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JP5466841B2
JP5466841B2 JP2008262699A JP2008262699A JP5466841B2 JP 5466841 B2 JP5466841 B2 JP 5466841B2 JP 2008262699 A JP2008262699 A JP 2008262699A JP 2008262699 A JP2008262699 A JP 2008262699A JP 5466841 B2 JP5466841 B2 JP 5466841B2
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Description

本発明は、高平坦度で微細構造転写可能な精密プレス装置、特に、表面に微細な凹凸パターンが形成された転写元となる原板(微細構造転写モールド)を転写先となる基板(被転写体)に押し付け、基板表面に微細な凹凸パターンを転写・形成するための微細構造転写モールド及び微細構造転写装置に適用される精密プレス装置に関する。   The present invention relates to a precision press apparatus capable of transferring a fine structure with a high degree of flatness, and more particularly, a substrate (a transfer object) to which a master plate (a fine structure transfer mold) having a fine uneven pattern formed on the surface is transferred. And a precision press apparatus applied to a fine structure transfer mold and a fine structure transfer apparatus for transferring and forming a fine uneven pattern on a substrate surface.

現在、上記微細構造転写装置においては、比較的安価なナノレベルのインプリント装置が発売されている。微細構造転写装置はナノレベルの転写が可能であり、一般的にそれらの装置はナノインプリント装置と呼ばれている。被転写体の素材は主に樹脂やガラス等が使用されており、ナノインプリントの方式については、それら素材特性により、紫外線を利用した光ナノインプリント装置と、熱を利用した熱ナノインプリント装置の大きく2つに分類されている。また、転写方式としては一般的なプレス装置の原理を利用した平行平板方式と、ローラタイプのシートナノ装置等が挙げられる。   Currently, a relatively inexpensive nano-level imprint apparatus is on sale for the fine structure transfer apparatus. Microstructure transfer devices can perform nano-level transfer, and these devices are generally called nanoimprint devices. Resin and glass are mainly used as the material of the transfer object, and there are two main types of nanoimprinting methods, the optical nanoimprinting device using ultraviolet rays and the thermal nanoimprinting device using heat, depending on the characteristics of these materials. It is classified. Examples of the transfer method include a parallel plate method using the principle of a general press device, a roller type sheet nano device, and the like.

ここで、平行平板タイプのナノインプリント装置においては、プレスステージ部の平坦度、及び平行度の高精度化が特に重要である。現在見受けられる装置の平行度調整機構としては、プレス機構の受圧側か加圧側のどちらか片方のプレスステージ直下に、球面形状の軸受機構を設置し球面上を摺動させ調整する方式や、バネなどの弾性体をプレスステージ直下に取り付ける方式が挙げられる。   Here, in the parallel plate type nanoimprint apparatus, it is particularly important to increase the flatness of the press stage and the accuracy of the parallelism. Currently, the parallelism adjustment mechanism of the device can be adjusted by sliding a spherical bearing mechanism on the spherical surface of the press mechanism on either the pressure-receiving side or pressure-side of the press mechanism. A method of attaching an elastic body such as directly under the press stage can be mentioned.

近年、微細構造転写装置においては、大型化、高タスク化の需要が増えてきている。しかし、平行平板タイプのナノインプリント装置においては、大形化するにつれ、平坦度、平行度の精度低下といった問題や、転写対象物のサイズ、及び素材によって、必要圧力、必要温度等が大きく異なり、適用範囲が広く、制御が複雑化している。   In recent years, the demand for larger size and higher task is increasing in the fine structure transfer apparatus. However, in parallel plate type nanoimprinting devices, the required pressure, required temperature, etc. vary greatly depending on the size and material of the object to be transferred, as well as the problem of flatness and accuracy reduction in parallelism as the size increases. Wide range and complicated control.

プレス方式としては、エアシリンダを採用している装置も見受けられるが、高度な制御が容易に行えるサーボプレスが一般化してきている。ナノインプリントの装置自体は主として、半導体関連で扱われる部類の装置であり、クリーンルーム内での使用が一般的であるため、発塵、汚染の面から油圧シリンダを採用しているところは多くはない。   As a press method, an apparatus using an air cylinder can be seen, but a servo press that can easily perform advanced control has become common. Since the nanoimprint apparatus itself is mainly a class of apparatus handled in the semiconductor field and is generally used in a clean room, there are not many places that employ a hydraulic cylinder in terms of dust generation and contamination.

対向する2面により部品をはさんで加圧するプレス機において、一方の面を含むモールド保持板を、その面の垂線上に中心をもつ球面軸受を介し回転可能に支持させ、且つ、そのモールド保持板の上記回転を止める固定手段を付設するとともに、当該一方の面に、着脱容易に弾性シートを取り付けることで、加圧対象物の厚さの不均一に対する追従性(補正性能)を備え、加圧後の部品を分離して取り出すことを可能にしたプレス機が提案されている(特許文献1参照)。   In a press that presses a part between two opposing surfaces, a mold holding plate including one surface is rotatably supported via a spherical bearing centered on a perpendicular to the surface, and the mold is held. A fixing means for stopping the rotation of the plate is attached, and an elastic sheet is easily attached to the one surface to provide followability (correction performance) against uneven thickness of the object to be pressed. There has been proposed a press capable of separating and taking out the pressed parts (see Patent Document 1).

また、下成形型を、素材に形状を転写する光学面と反対側の面を凸球面状に形成し、下成形型を保持する母型を、下成形型の球面形状に対応する凹球面状に形成し、凸球面と凹球面の曲率中心を、成形型の中心軸上において、プレスされた成形品の占める位置ないし成形品の中心軸上の端面から成形品の中心軸上厚以内の位置とし、プレス成形時に胴型が上成形型に当接することで、下成形型が揺動し、それにより両成形型の軸線同士を一致させて傾きを自動調整したプレス成形装置が提案されている(特許文献2参照)。   Also, the lower mold is formed with a convex spherical surface on the opposite side of the optical surface that transfers the shape to the material, and the mother mold that holds the lower mold is a concave spherical shape corresponding to the spherical shape of the lower mold The center of curvature of the convex spherical surface and the concave spherical surface is the position occupied by the pressed molded product on the central axis of the mold or the position within the thickness on the central axis of the molded product from the end surface on the central axis of the molded product. A press molding apparatus has been proposed in which the lower mold oscillates by contacting the upper mold with the upper mold during press molding, whereby the axes of the two molds coincide with each other and the inclination is automatically adjusted. (See Patent Document 2).

更に、ナノインプリンティングにおいて、情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持手段と、原盤のパターンが転写される基板を保持する基板保持手段と、原盤と基板間を固定する固定手段と、原盤と基板間に圧力を印加する圧力印加手段と、原盤保持手段と基板保持手段間に介在しかつ原盤及び基板の周囲に配置された弾性体を有し、固定手段による原盤と基板間の固定を解除して引き離しを行う固定解除手段とを備えており、原盤と基板に均一に圧力を印可することができ、且つ転写後に原盤と基板を容易に剥離することができる転写装置及び転写方法が提案されている(特許文献3参照)。   Further, in nanoimprinting, a master holding means for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding means for holding a substrate to which a pattern of the master is transferred, and a fixing means for fixing between the master and the substrate, A pressure applying means for applying pressure between the master and the substrate, and an elastic body disposed between the master and the substrate holding means and arranged around the master and the substrate, and fixing between the master and the substrate by the fixing means There is provided a transfer device and a transfer method capable of applying pressure uniformly to the master and the substrate, and capable of easily separating the master and the substrate after transfer. It has been proposed (see Patent Document 3).

ところで、高荷重が必要な場合や、被転写物が大形化した場合において、特許文献1や特許文献2に記載のナノプリント技術のように、球面で受ける構造では、球面機構自体が大形化し、摩擦や磨耗、かじり現象が発生する可能性が高くなる。また、傾斜に倣った後の球面軸受を、元の水平状態に戻すために、バネなどの弾性体を使用しなければならず、特にプレスステージの近傍における機構が複雑化し、さらには大形化に伴い高価格となる。特許文献3においては、バネにて荷重を受ける場合は必要な荷重が大きい場合において、バネが極端に大きくなってしまう。また、均熱化が困難であり、昇温時間が長くなるといった問題点も挙げられる。特に、熱式ナノプリント用プレスには、受圧部と加圧部の面が平行に当たることが必須である。しかし、加圧部又は受圧部を高精度に加工し、更には、受圧部や加圧部のガイドを高精度に加工・調整するのは大変困難である。現在、高精度な平行度を得るため、加圧部又は受圧部直下に球面体からなる軸受けを設ける、空気又はそれに準じた流体、弾性体を用いクッションにする、受圧部をリンク機構とし平行に圧を受ける工夫をプレスステージの直下に設ける、という対策が取られてきた。しかし、プレスステージにはヒータ、冷却路など様々な細工を行う必要があり、前記機構はその殆どが大形化、複雑化しやすいと言った問題があった。
特開2005−52841号公報 特開2003−54963号公報 特開2002−100079号公報
By the way, when a high load is required or when the transferred object is enlarged, the spherical mechanism itself is large in a structure that is received by a spherical surface as in the nanoprint technology described in Patent Document 1 or Patent Document 2. This increases the possibility of friction, wear and galling. In addition, in order to return the spherical bearing after following the inclination to its original horizontal state, an elastic body such as a spring must be used, and the mechanism in the vicinity of the press stage becomes complicated and the size is further increased. As a result, the price increases. In Patent Document 3, when a load is received by a spring, the spring becomes extremely large when a necessary load is large. In addition, there is a problem that soaking is difficult and the temperature raising time is long. In particular, in a thermal nanoprint press, it is essential that the surfaces of the pressure receiving portion and the pressure applying portion be in parallel. However, it is very difficult to process the pressurizing unit or the pressure receiving unit with high accuracy, and to process and adjust the pressure receiving unit and the guide of the pressurizing unit with high accuracy. Currently, in order to obtain a high degree of parallelism, a bearing made of a spherical body is provided directly under the pressure unit or pressure receiving unit, air or a fluid equivalent thereto, and a cushion using an elastic body, and the pressure receiving unit as a link mechanism in parallel Measures have been taken to provide a device for receiving pressure directly under the press stage. However, it is necessary to perform various work such as a heater and a cooling path on the press stage, and there is a problem that most of the mechanisms are easily increased in size and complexity.
JP 2005-52841 A JP 2003-54963 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-100079

そこで、ナノレベルオーダの部品加工や組立が困難であることや、剛体同士でのプレスだからこその、ナノレベルプレスの困難性に着目し、原盤保持側と基板保持側の両側において、両者を保持又は摺動可能に係合するガイド部との間で傾きや撓みを吸収することで、原盤と基板に均一に圧力を掛けることを可能にする点で解決すべき課題がある。   Therefore, paying attention to the difficulty of nano-level press because it is difficult to process and assemble parts of nano-level order, and because it is a press between rigid bodies, hold both on the master holding side and the substrate holding side. There is a problem to be solved in that it is possible to uniformly apply pressure to the master and the substrate by absorbing the inclination and the deflection between the guide portions that are slidably engaged.

本発明の目的は、微細又は極微細な加工パターンを持つ製品の製造工程を持ち、微細な形状の構造体を形成するためのパターン転写技術であるナノプリント法において、プレスステージの周囲での構造が簡素で、平行度調整が優れた微細構造転写装置を提供することである。   An object of the present invention is a nanoprint method, which is a pattern transfer technique for forming a structure having a fine shape, having a manufacturing process of a product having a fine or extremely fine processing pattern, and a structure around a press stage. Is to provide a fine structure transfer apparatus which is simple and has excellent parallelism adjustment.

上記の課題を解決するため、この発明による精密プレス装置は、ガイドポストに保持器を介して摺動案内される加圧部、前記ガイドポストに固定されている受圧部、前記加圧部と前記受圧部との各対向面に装着されるプレスステージ、及び前記加圧部を軸受部材を介して駆動させる駆動部を備え、前記軸受部材は、前記加圧部に対して単一点で当接し、それにより前記加圧部に掛かる荷重を均一にするフリー軸受であり、このフリー軸受の先端部は、前記加圧部と前記単一点で当接する球面に形成されており、前記駆動部の駆動による前記加圧部への加圧時において、前記加圧部に対して前記単一点で荷重を掛ける状態を維持し、前記加圧部と前記保持器との間及び/又は前記受圧部と前記ガイドポストとの間には、筒状の弾性体介装当該筒状の弾性体が変形することで前記両プレスステージの面同士が互いに倣い前記両プレスステージに掛かる荷重を均一にすることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, a precision press device according to the present invention includes a pressure part that is slidably guided to a guide post via a cage, a pressure receiving part that is fixed to the guide post, the pressure part, and the pressure part. A press stage mounted on each facing surface of the pressure receiving unit, and a drive unit that drives the pressurizing unit via a bearing member; the bearing member abuts the pressurizing unit at a single point; This is a free bearing that makes the load applied to the pressure part uniform, and the tip of the free bearing is formed in a spherical surface that contacts the pressure part at the single point, and is driven by the drive part. At the time of pressurizing the pressurizing unit, a state in which a load is applied to the pressurizing unit at the single point is maintained, and between the pressurizing unit and the cage and / or the pressure receiving unit and the guide. between the posts, interposed a cylindrical elastic body, Is characterized by a uniform load applied to the two press stages copying face each other of the two press stages each other by tubular elastic body is deformed.

この精密プレス装置によれば、平行度調整を行う機構がプレスステージの近傍には配置されておらず、ガイドポストと加圧部及び/又は受圧部との間で弾性体として設けられているので、加圧部と受圧部との相対的な傾きや撓みがこの弾性体で吸収される。   According to this precision press apparatus, the mechanism for adjusting the parallelism is not disposed in the vicinity of the press stage, and is provided as an elastic body between the guide post and the pressurizing unit and / or the pressure receiving unit. The relative inclination and bending of the pressurizing part and the pressure receiving part are absorbed by this elastic body.

本発明の精密プレス装置によれば、簡素な構造にて安価で、高精度の平行度が得られる微細構造転写装置を実現することができる。また、平行度調整を行う機構それ自体の構造が簡単であるのみならず、プレスステージの周囲の構造も簡素化される。プレスステージの周囲には、プレス状態を検知するセンサを配置する、或いはヒータや冷却路等の熱管理を行う手段を配置することができ、温度管理が容易になって昇降温の妨げにならず、低圧から高圧、また被転写物サイズの大小に関わらず、平行度の追従を行うことができる。   According to the precision press device of the present invention, it is possible to realize a fine structure transfer device that has a simple structure and is inexpensive and can obtain a high degree of parallelism. Further, not only the structure of the mechanism itself for adjusting the parallelism is simple, but also the structure around the press stage is simplified. Around the press stage, a sensor for detecting the press state can be arranged, or a means for performing heat management such as a heater and a cooling path can be arranged. The parallelism can be tracked regardless of the size of the transfer object, from low pressure to high pressure.

以下、本発明による精密プレス装置の実施形態を、図1及び図2を参照して説明する。本精密プレス装置の実施形態は、極微細なパターンのプレス成形を行う微細構造転写装置(ナノインプリント装置)として適用されている。図1に示す精密プレス装置は、基本的に、複数本(3本、好ましくは図示のように4本)の互いに平行に配置されたガイドポスト4a,4b,4c,4d(以下、総称として符号4を用いる。他の構成要素についても同様。)の一端部に固定されている受圧部1と、受圧部1に対向して配置されており且つガイドポスト4上を摺動して受圧部1に対して接離可能に配置されている加圧部2と、フリー軸受9を介して加圧部2を受圧部1に向かって駆動する駆動部8とを備えている。   Hereinafter, an embodiment of a precision press apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The embodiment of this precision press apparatus is applied as a fine structure transfer apparatus (nanoimprint apparatus) that performs press molding of an extremely fine pattern. 1 is basically a plurality of guide posts 4a, 4b, 4c, 4d (hereinafter collectively referred to as generic names) arranged in parallel with each other (three, preferably four as shown). The pressure receiving unit 1 is fixed to one end of the other component, and the pressure receiving unit 1 is disposed so as to face the pressure receiving unit 1 and slides on the guide post 4. And a drive unit 8 that drives the pressure unit 2 toward the pressure receiving unit 1 via a free bearing 9.

受圧部1は、ガイドポスト4に対して調整ナット3によって固定されている。調整ナット3には、細目ネジ、又はそれ以外のネジを使用することができる。調整ナット3によって、組立時において、受圧部1のガイドポスト4に対する取付け高さは1/100mmレベルでの調整可能であり、組立て後においても受圧部1の平坦度をナノレベルで調整することができる。ガイドポスト4を3本以上、好ましくは図示のように4本とすることによって、受圧部1の均一なガイドを可能にしている。互いの平行性を確保できるのであれば、ガイドポストは2本で済ますことも可能である。   The pressure receiving portion 1 is fixed to the guide post 4 by an adjustment nut 3. The adjusting nut 3 can be a fine screw or other screws. With the adjustment nut 3, the mounting height of the pressure receiving portion 1 relative to the guide post 4 can be adjusted at the 1/100 mm level during assembly, and the flatness of the pressure receiving portion 1 can be adjusted at the nano level even after assembly. it can. By providing three or more guide posts 4, preferably four as shown in the figure, the pressure receiving portion 1 can be uniformly guided. If the parallelism between the guides can be ensured, it is possible to use only two guide posts.

加圧部2は、ガイドポスト4に対して保持器5及び弾性体6を介して摺動可能に配置されている。加圧部2には各ガイドポスト4を挿通させる摺動孔が形成されており、弾性体6が当該摺動孔に嵌入する態様で固定されている。保持器5としては、例えば、直動ガイド軸受等を使用することができ、成形型と転写対象物が接触するまで、高アライメント性を備えることができる。弾性体6は、例えばウレタン樹脂からなる筒状形状を有しており、一端側にフランジ部が設けられており、加圧部2の上面に当接して位置決めされている。弾性体6には、その筒状内部に嵌入する態様で保持器5が取り付けられている。保持器5も一端側にフランジ部が設けられた筒状形状に形成されており、当該フランジ部が弾性体6のフランジ部に当接して位置決めされている。保持器5の筒状内部にガイドポスト4が挿通されているので、保持器5はガイドポスト4上を摺動可能であり、その結果、加圧部2は保持器5及び弾性体6を介して、ガイドポスト4上を摺動可能である。   The pressurizing unit 2 is arranged to be slidable with respect to the guide post 4 via a cage 5 and an elastic body 6. The pressurizing portion 2 is formed with a slide hole through which each guide post 4 is inserted, and the elastic body 6 is fixed in such a manner as to fit into the slide hole. As the cage 5, for example, a linear motion guide bearing or the like can be used, and high alignment can be provided until the mold and the transfer object come into contact with each other. The elastic body 6 has a cylindrical shape made of, for example, urethane resin, is provided with a flange portion on one end side, and is positioned in contact with the upper surface of the pressure unit 2. A cage 5 is attached to the elastic body 6 in such a manner that the elastic body 6 is fitted into the cylindrical shape. The cage 5 is also formed in a cylindrical shape provided with a flange portion on one end side, and the flange portion is positioned in contact with the flange portion of the elastic body 6. Since the guide post 4 is inserted into the cylindrical shape of the cage 5, the cage 5 can slide on the guide post 4, and as a result, the pressurizing unit 2 is interposed via the cage 5 and the elastic body 6. The guide post 4 can be slid.

受圧部1と加圧部2との対向面側には、それぞれプレスステージ7a,7bが設けられている。プレスステージ7a,7bには、一方において表面に微細加工が形成されている原板が配置され、他方には基板が配置されており、基板には、プレス時に原板に押し当てられることで原板の微細加工が転写される。   Press stages 7 a and 7 b are provided on the opposing surface sides of the pressure receiving unit 1 and the pressurizing unit 2, respectively. On the press stages 7a and 7b, an original plate having a microfabrication formed on the surface is arranged on one side, and a substrate is arranged on the other side. The substrate is pressed against the original plate at the time of pressing so that the original plate is fine. Processing is transferred.

弾性体6は、プレス時の平坦度をナノレベルで合せるために、ガイドポスト4に設置されている。弾性体6としては、加圧部2のラム全体を弾性体6に保持させることで、プレスステージ7b又は加圧部2全体を弾性体6にて保持し、加圧部2の傾き及び撓みを吸収し、受圧部1に倣うようにしたものである。   The elastic body 6 is installed on the guide post 4 in order to adjust the flatness during pressing at the nano level. As the elastic body 6, the entire ram of the pressurizing unit 2 is held by the elastic body 6, so that the press stage 7 b or the entire pressurizing unit 2 is held by the elastic body 6, and the inclination and deflection of the pressurizing unit 2 are maintained. It absorbs and imitates the pressure receiving part 1.

本精密プレス装置の作動として、加圧部2は、保持器5及び弾性体6にてガイドポスト4にガイドされており、加圧するまでの揺動時においては、弾性体6は歪まないため、高精度のアライメント性がある。加圧部2を駆動させる駆動部8はフリー軸受9を介して加圧部2を押圧する。フリー軸受9の先端部は球面となっており、プレス作動時に受圧部1と加圧部2とが倣う、即ち、後述するプレスステージ7a,7bが弾性体6の弾性変形によって倣った場合においても、加圧部2に対して単一点で荷重を作用させることが可能である。加圧時においては弾性体6が弾性変形をすることによって、受圧部1と加圧部2の相対的な傾きや撓みが吸収される。したがって、受圧部1と加圧部2の倣いが維持され、プレスステージ7に均一な荷重が作用し、高平坦度の精度にてプレス成形を行うことができる。   As the operation of this precision press apparatus, the pressurizing unit 2 is guided by the guide post 4 by the cage 5 and the elastic body 6, and the elastic body 6 is not distorted when swinging until it is pressurized. Highly accurate alignment. A drive unit 8 that drives the pressurizing unit 2 presses the pressurizing unit 2 via a free bearing 9. The free bearing 9 has a spherical tip, and the pressure receiving portion 1 and the pressurizing portion 2 follow in the press operation, that is, even when press stages 7a and 7b described later follow the elastic deformation of the elastic body 6. It is possible to apply a load to the pressurizing unit 2 at a single point. At the time of pressurization, the elastic body 6 undergoes elastic deformation, so that the relative inclination and bending of the pressure receiving unit 1 and the pressurizing unit 2 are absorbed. Accordingly, the copying of the pressure receiving portion 1 and the pressing portion 2 is maintained, a uniform load is applied to the press stage 7, and press molding can be performed with high flatness accuracy.

加圧部2と駆動部8はボルト固定されておらず、ストリッパボルト、ダンパ、又はバネのような、ある程度の揺動が可能な状態で取り付けられており、フリー軸受9に乗せられている。なお、駆動部8と加圧部2との当接を行う介在手段としてフリー軸受9としたが、これに代えて球体と球面との組み合わせた球面軸受を備えたフリージョイントとすることも可能である。   The pressurizing unit 2 and the drive unit 8 are not fixed by bolts, are attached in a state where they can swing to some extent, such as stripper bolts, dampers, or springs, and are mounted on free bearings 9. Although the free bearing 9 is used as the interposing means for contacting the driving unit 8 and the pressurizing unit 2, it can be replaced with a free joint provided with a spherical bearing combining a spherical body and a spherical surface. is there.

本精密プレス装置においては、駆動部8の駆動源として、サーボモータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等を使用することができる。   In this precision press apparatus, a servo motor, an air cylinder, a hydraulic cylinder, or the like can be used as a drive source of the drive unit 8.

本精密プレス装置においては、弾性体6として、一種類若しくは弾性率の異なる弾性体を複数種類同時に使用することができる。図3は、弾性体6として弾性率の異なる2種類の弾性体6a、6a’を同時に使用した精密プレス装置の要部を示す断面図である。この例では、弾性体6a、6a’を入れ子式に内外の二重筒体として構成されている。こうした複数種類の弾性体を用いることにより、プレス成形の素材種類による必要圧の変化に対応し、成形型の傾きにも追従することができる。また、弾性体6には、ウレタン以外の樹脂(シリコン、ポリイミド、ふっ素、ポリエチレン等)、バネ、又はダンパを使用することもできる。   In this precision press apparatus, as the elastic body 6, one type or a plurality of types of elastic bodies having different elastic moduli can be used simultaneously. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of a precision press apparatus that simultaneously uses two types of elastic bodies 6 a and 6 a ′ having different elastic moduli as the elastic body 6. In this example, the elastic bodies 6a and 6a 'are configured as inner and outer double cylinders in a nested manner. By using such a plurality of types of elastic bodies, it is possible to respond to changes in the required pressure depending on the type of material for press molding and to follow the inclination of the mold. The elastic body 6 may be made of a resin other than urethane (silicon, polyimide, fluorine, polyethylene, etc.), a spring, or a damper.

本精密プレス装置において、弾性体6の形状は、一端にフランジが形成されたフランジ付き筒状体として説明したが、これに限らず、筒状、円状、四角状等の筒体とすることができ、受圧部1と加圧部2での倣いが得られる弾性体の形状にすることもできる。   In this precision press apparatus, the shape of the elastic body 6 has been described as a cylindrical body with a flange having a flange formed at one end, but is not limited thereto, and may be a cylindrical body such as a cylindrical shape, a circular shape, or a square shape. It is also possible to form an elastic body that can be copied by the pressure receiving unit 1 and the pressure unit 2.

本精密プレス装置においては、駆動部8が加圧部2を押すときにフリー軸受9が加圧部2に当接する当接部は単一点であるとしたが、複数点が均等に配列された構成とすることもできる。複数点を配列する場合にも、各点は均等に配置されているので、加圧部2、及びプレスステージ7bには荷重が均一に掛けられるようになっている。   In this precision press apparatus, the contact portion where the free bearing 9 contacts the pressurizing unit 2 when the drive unit 8 presses the pressurizing unit 2 is a single point, but a plurality of points are evenly arranged. It can also be configured. Even when a plurality of points are arranged, the points are arranged uniformly, so that the load is uniformly applied to the pressure unit 2 and the press stage 7b.

図4は、この発明による精密プレス装置の別の実施形態を示す縦断面図である。図4に示す実施形態においては、図1に示す実施形態に比して、ガイドポスト4に対してプレスステージ7a,7bの成形型の傾きに追従するための弾性体6A,6Bが、加圧部2に設けるのに代えて受圧部1に設けられている。弾性体6A,6Bはフランジ型の筒状体に構成されており、調整ナット3a,3a’によって挟まれることで受圧部1に固定されている。この実施形態では、受圧部1と加圧部2との相対的な傾き及び撓みは、受圧部1側にのみ設けられている弾性体6A,6Bが吸収する。加圧部2は、保持器5を介してガイドポスト4に対して摺動可能とされている。その他の構成は、図1及び図2に示す実施形態と同様であるので、再度の説明を省略する。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the precision press apparatus according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 4, as compared with the embodiment shown in FIG. 1, the elastic bodies 6 </ b> A and 6 </ b> B for following the inclination of the forming die of the press stages 7 a and 7 b with respect to the guide post 4 are pressurized. Instead of being provided in the portion 2, the pressure receiving portion 1 is provided. The elastic bodies 6A and 6B are configured as flange-type cylindrical bodies and are fixed to the pressure receiving portion 1 by being sandwiched between the adjusting nuts 3a and 3a '. In this embodiment, the relative inclination and the bending of the pressure receiving part 1 and the pressure applying part 2 are absorbed by the elastic bodies 6A and 6B provided only on the pressure receiving part 1 side. The pressurizing unit 2 is slidable with respect to the guide post 4 via the cage 5. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.

図5は、この発明による精密プレス装置の更に別の実施形態を示す縦断面図である。図5に示す実施形態においては、図1に示す実施形態に比して、ガイドポスト4に対してプレスステージ7a,7bの成形型の傾きに追従するための弾性体6が、加圧部2に設けるのに加えて受圧部1においても設けられている。受圧部1側では、弾性体6A,6Bがフランジ型の筒状体に構成されており、調整ナット3a,3a’によって挟まれることで受圧部1に固定されている。この実施形態では、加圧部2側においても弾性体6a,6bが設けられている。したがって受圧部1と加圧部2との相対的な傾き及び撓みは、受圧部1と加圧部2とにそれぞれ設けられている弾性体6A,6B、弾性体6a,6bが吸収する。加圧部2は保持器5を介してガイドポスト4に対して摺動可能とされている。その他の構成は、図1及び図2に示す実施形態と同様であるので、再度の説明を省略する。   FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the precision press apparatus according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 5, compared with the embodiment shown in FIG. 1, the elastic body 6 for following the inclination of the mold of the press stages 7 a and 7 b with respect to the guide post 4 is provided with the pressurizing unit 2. In addition to being provided in the pressure receiving portion 1, the pressure receiving portion 1 is also provided. On the pressure receiving part 1 side, the elastic bodies 6A and 6B are configured as flange-shaped cylindrical bodies, and are fixed to the pressure receiving part 1 by being sandwiched between the adjusting nuts 3a and 3a '. In this embodiment, the elastic bodies 6a and 6b are also provided on the pressing part 2 side. Therefore, the relative inclination and the bending of the pressure receiving part 1 and the pressurizing part 2 are absorbed by the elastic bodies 6A and 6B and the elastic bodies 6a and 6b provided in the pressure receiving part 1 and the pressurizing part 2, respectively. The pressurizing unit 2 is slidable with respect to the guide post 4 via the cage 5. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.

図6は、この発明による精密プレス装置の更に別の実施形態を示す縦断面図である。図6に示す実施形態では、図3に示す実施形態において、駆動部8及びフリー軸受9が図3に示す例における加圧部2とされている側から受圧部1とされている側に移設されている。したがって、図6に示す実施形態では、符号1が可動部としての加圧部を示しており、符号2が固定部としての受圧部を示す。なお、駆動部8で移動される可動部は、上下左右のどちらの方向にも設置することができ、いずれの場合もプレス成形が可能である。   FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the precision press apparatus according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 6, in the embodiment shown in FIG. 3, the drive unit 8 and the free bearing 9 are moved from the side that is the pressurizing unit 2 in the example shown in FIG. 3 to the side that is the pressure receiving unit 1. Has been. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 6, reference numeral 1 indicates a pressurizing part as a movable part, and reference numeral 2 indicates a pressure receiving part as a fixed part. In addition, the movable part moved with the drive part 8 can be installed in any direction of up and down, right and left, and press molding is possible in any case.

本精密プレス装置において、プレスステージ7a,7bには、熱電対、ヒータ、冷却路、スタンパなどを取り付ることができる。即ち、本精密プレス装置においては、受圧部1と加圧部2との相対的な傾き及び撓みは、プレスステージ7a,7bとその周囲で吸収するのではなく、ガイドポスト4と加圧部2及び/又は受圧部1との間で吸収されるので、プレスステージ7a,7bとその周囲のスペースに余裕が生じ、熱電対、ヒータ、冷却路、スタンパなどを配設する自由度が増し、本種類の精密プレス装置の設計においても大幅な余裕を与えることができる。   In the precision press apparatus, a thermocouple, a heater, a cooling path, a stamper, and the like can be attached to the press stages 7a and 7b. That is, in this precision press apparatus, the relative inclination and bending between the pressure receiving portion 1 and the pressure portion 2 are not absorbed by the press stages 7a and 7b and their surroundings, but the guide post 4 and the pressure portion 2 are not absorbed. And / or absorbed between the pressure receiving unit 1 and the press stages 7a and 7b and the space around the press stages 7a and 7b have a margin, and the degree of freedom in arranging thermocouples, heaters, cooling paths, stampers, etc. increases. A great margin can be given in the design of various types of precision press equipment.

本発明である精密プレス装置が適用されたナノプリント装置の正面図を図7に示す。図7において、1はガイドポスト4に固定されている受圧部、2はガイドポスト4に保持器を介して摺動案内される加圧部、3は調整ナットで、ガイドポスト4に対して高さ調整可能に固定する。5は保持器、16は操作パネルで、チャンバ内の加圧部や受圧部の圧力の昇圧・降圧、温度の昇温・降温、また、チャンバの真空制御、さらにメニュー、レシピを設け、圧力や温度の自動制御の設定等を行う。17は受圧部及び加圧部のヒータ温調器で、18は加圧部の圧力を表示する圧力表示器、19はチャンバ内の真空度を表示する表示器である。20は真空チャンバを示し、内部を真空にして原板から基板への転写を行う室である。21は、フレーム又はカバーを示し、装置内に塵埃等が侵入しないようにしている。22はキャスタで、装置全体を移動するときに使用する。23はアジャスタで、本装置を設置する場合水平度を出すため高さ調整をするものである。24はアンカー座で、アジャスタの高さ調整により水平度がでたら、ベースに固定するものである。25は操作釦で、電源ON,OFFの機能を有する。   FIG. 7 shows a front view of a nanoprint apparatus to which the precision press apparatus according to the present invention is applied. In FIG. 7, 1 is a pressure receiving portion fixed to the guide post 4, 2 is a pressurizing portion that is slidably guided to the guide post 4 via a cage, and 3 is an adjustment nut, which is higher than the guide post 4. Fixed to be adjustable. 5 is a cage, and 16 is an operation panel. The pressure of the pressurizing unit and the pressure receiving unit in the chamber is increased / decreased, the temperature is increased / decreased, the chamber is vacuum controlled, and menus and recipes are provided. Set automatic temperature control. 17 is a heater temperature controller for the pressure receiving unit and the pressurizing unit, 18 is a pressure indicator for displaying the pressure of the pressurizing unit, and 19 is a display for displaying the degree of vacuum in the chamber. Reference numeral 20 denotes a vacuum chamber, which is a chamber in which the interior is evacuated to perform transfer from the original plate to the substrate. Reference numeral 21 denotes a frame or cover that prevents dust and the like from entering the apparatus. A caster 22 is used when moving the entire apparatus. Reference numeral 23 denotes an adjuster for adjusting the height in order to obtain a level when the apparatus is installed. Reference numeral 24 denotes an anchor seat which is fixed to the base when the levelness is adjusted by adjusting the height of the adjuster. Reference numeral 25 denotes an operation button, which has a power ON / OFF function.

図8及び図9に本発明装置のプレスステージ7a,7bの構造を示し、図8はプレスステージの断面図を、図9は斜視図を表す。
図8において、10はトッププレート、11は冷却加熱プレートで、この冷却加熱プレート11の内部にヒータ15及び冷却用通路を設置する。12は冷却加熱プレート11に接続した断熱材で、ヒータ15により加熱された熱が放熱しないようにしている。また、この断熱材12に冷却用の孔を設け、冷却加熱プレート11を経由して再度、断熱材12に設けた別の孔から冷却用冷媒が戻るようにしている。図8では、13が冷却媒体入口で、14が冷却媒体出口を示す。冷却媒体として、エア、ガス、水、油などがある。
8 and 9 show the structure of the press stages 7a and 7b of the apparatus of the present invention. FIG. 8 is a sectional view of the press stage, and FIG. 9 is a perspective view.
In FIG. 8, 10 is a top plate, 11 is a cooling / heating plate, and a heater 15 and a cooling passage are installed in the cooling / heating plate 11. Reference numeral 12 denotes a heat insulating material connected to the cooling and heating plate 11 so that heat heated by the heater 15 is not dissipated. In addition, a cooling hole is provided in the heat insulating material 12, and the cooling refrigerant returns from another hole provided in the heat insulating material 12 again via the cooling and heating plate 11. In FIG. 8, 13 is a cooling medium inlet and 14 is a cooling medium outlet. Examples of the cooling medium include air, gas, water, and oil.

ヒータ15は、冷却加熱プレート11に概略等間隔で配置されており、冷却用の通路(管)もヒータ間にほぼ等間隔に配置されている。このように等間隔に配置することによって、トッププレート上の熱の分布を均一にする効果、すなわち温度ムラをなくす効果がある。また、図9に示すように、ヒータ15は直線状のヒータを用い、片側から電源ラインに接続し、電源をオン、オフすることにより温度上昇や下降を制御する。   The heaters 15 are arranged on the cooling and heating plate 11 at approximately equal intervals, and cooling passages (tubes) are also arranged at substantially equal intervals between the heaters. By arranging them at regular intervals in this way, there is an effect of making the heat distribution on the top plate uniform, that is, an effect of eliminating temperature unevenness. As shown in FIG. 9, the heater 15 uses a linear heater, is connected to the power supply line from one side, and controls the temperature rise and fall by turning the power on and off.

また、トッププレート10及び冷却加熱プレート11は、これまで材質ステンレスがあったが、Cu合金を採用することにより熱伝導率が高いため、プレスステージの昇降温の制御が短時間にでき、転写時間の短縮化を図ることができ、効率向上の効果がある。   In addition, the top plate 10 and the cooling and heating plate 11 have been made of stainless steel, but since the thermal conductivity is high by adopting a Cu alloy, the temperature of the press stage can be controlled in a short time, and the transfer time can be reduced. Can be shortened, and the efficiency is improved.

図10は、本発明装置のプレスステージの冷却加熱プレート11の平面図を示す。図10において、15はヒータで、空白部分である13,14が冷却用の通路を示し、13は冷却媒体入口で、14が冷却媒体出口を示す。冷却媒体を左上の冷却媒体入口から入れ、右上の冷却媒体出口から出た媒体を2段目の冷却通路の右側から入れ、2段目の冷却通路の左側から出た冷媒を3段目の冷却通路に入れ、この構成は冷却媒体を冷却通路の順次に送る構成である。このような構成により、トッププレートの温度を均一に、且つ短時間で冷却できる効果を有する。   FIG. 10 shows a plan view of the cooling and heating plate 11 of the press stage of the apparatus of the present invention. In FIG. 10, reference numeral 15 denotes a heater, 13 and 14 which are blank portions indicate cooling passages, 13 indicates a cooling medium inlet, and 14 indicates a cooling medium outlet. The cooling medium is inserted from the upper left cooling medium inlet, the medium exiting from the upper right cooling medium outlet is inserted from the right side of the second stage cooling passage, and the refrigerant discharged from the left side of the second stage cooling path is cooled by the third stage. In this configuration, the cooling medium is sent in the cooling passage sequentially. With such a configuration, it is possible to cool the top plate uniformly and in a short time.

また、図11は、冷却媒体の流れを変えた別の実施例である。図11の構成は、左側から第1段目の冷却通路(図の空白部分)、第3段目の冷却通路(図の空白部分)及び第5段目の冷却通路(図の空白部分)に冷媒を流し、右側から第2段目の冷却通路(図の空白部分)、第4段目の冷却通路(図の空白部分)及び第6段目の冷却通路(図の空白部分)に冷却媒体を流入する構成である。このように左右から冷却冷媒を流すことにより、プレスステージの冷却効果を高めることができる。また、トッププレートの温度ムラを小さくする効果も有する。   FIG. 11 shows another embodiment in which the flow of the cooling medium is changed. The configuration of FIG. 11 includes a first-stage cooling passage (blank portion in the drawing), a third-stage cooling passage (blank portion in the drawing), and a fifth-stage cooling passage (blank portion in the drawing) from the left side. The coolant flows, and the cooling medium flows from the right side to the second-stage cooling passage (blank portion in the figure), the fourth-stage cooling passage (blank portion in the figure), and the sixth-stage cooling passage (blank portion in the figure). It is the structure which flows in. Thus, the cooling effect of the press stage can be enhanced by flowing the cooling refrigerant from the left and right. In addition, there is an effect of reducing the temperature unevenness of the top plate.

本発明の装置は、これまでに、ナノスケール(ナノメートルは、10億分の1メートル)の凹凸パターンを成形する技術である熱ナノインプリントおよび光ナノインプリントの技術として研究・開発されてきている。この度の開発に係る熱ナノインプリント装置は、加熱/冷却機構を改良することで、転写ステージ面内の温度バラつきを抑えつつ、120°の昇降温時間を4分に大幅低減するとともに、装置構造と部品の見直しを図ることで、同水準のナノインプリント装置としては、小型化かつ低価格化を実現した。本装置を使用することにより、Φ150mm迄のワークサイズに対してナノスケールの構造体を10分以内で成形することが可能となる。今回のナノインプリント装置の仕様は次のとおりである。

Figure 0005466841
The apparatus of the present invention has been researched and developed as a technique of thermal nanoimprint and optical nanoimprint, which is a technique for forming a concavo-convex pattern of nanoscale (nanometer is one billionth of a meter). The thermal nanoimprinting device related to this development has improved the heating / cooling mechanism to suppress the temperature variation in the surface of the transfer stage, while greatly reducing the 120 ° temperature rise / fall time to 4 minutes, as well as the device structure and components. As a result, the nanoimprint device of the same level has been reduced in size and price. By using this apparatus, a nanoscale structure can be formed within 10 minutes for workpiece sizes up to Φ150 mm. The specifications of this nanoimprinting device are as follows.
Figure 0005466841

次世代の微細加工技術の一つとして注目を浴びているナノインプリント技術は、日米欧を中心に実用化に向けた様々な研究・開発が行なわれている。ナノインプリントとは、ナノスケールの凹凸パターンを成形したモールド(金型、スタンパ、テンプレートとも呼ぶ)を、ポリマー等の被転写材に押し当てて、凹凸パターンを成形する加工技術である。本技術を用いて、半導体や光デバイス、次世代ストレージデバイス、バイオデバイス等の開発が進められており、その実用化にあたっては生産性向上が一つの課題になっている。特に、熱ナノインプリントでは、ガラス転移温度以上まで加熱することで軟化させた被転写材にモールドをプレスする技術であるため、その昇降温時間が高スループット化のボトルネックになっている。   Nanoimprint technology, which is attracting attention as one of the next generation microfabrication technologies, has been researched and developed for practical application mainly in Japan, the US and Europe. Nanoimprinting is a processing technique for forming a concavo-convex pattern by pressing a mold (also referred to as a mold, a stamper, or a template) formed with a nanoscale concavo-convex pattern against a transfer material such as a polymer. Development of semiconductors, optical devices, next-generation storage devices, biodevices, and the like has been promoted using this technology, and improvement of productivity has become an issue for practical use. In particular, thermal nanoimprinting is a technique for pressing a mold onto a material to be softened by heating to a glass transition temperature or higher, so that the temperature rise / fall time is a bottleneck for high throughput.

このような背景から、高スループット化を目標に、新たな熱ナノインプリント装置の開発を行った。熱解析に基づくヒータ構造及び部材の大幅見直しにより、加熱時の温度バラつきを抑えるとともに、加熱時間の短縮を実現した。さらに、射出成形光ディスク用金型で培われてきた冷却制御技術を活用することで、冷却時間を大幅に短縮した。その他、従来機の真空チャンバ構造を再設計することで、チャンバ内容積を縮小させ、装置の小型化と脱気時間の大幅な短縮が可能になった。   Against this background, a new thermal nanoimprinting device was developed with the goal of increasing throughput. A significant review of the heater structure and components based on thermal analysis has prevented temperature variations during heating and shortened heating time. Furthermore, the cooling time has been significantly shortened by utilizing the cooling control technology that has been cultivated in the mold for injection-molded optical disks. In addition, by redesigning the vacuum chamber structure of the conventional machine, the internal volume of the chamber can be reduced, and the apparatus can be downsized and the deaeration time can be greatly shortened.

また、本出願人が持つプラスチック成形金型の精密加工技術を駆使し、転写ステージ表面は平面度数μm、面精度数nmの高精度ステージとなっている。さらに、モールドのセット作業や転写ステージ交換等の作業を考慮し、ワーク取り出し部を従来機よりも大きくすることで、メンテナンス性を向上している。   Further, by making full use of the precision processing technology of the plastic molding mold possessed by the present applicant, the transfer stage surface is a high-precision stage with a flatness of several μm and a surface accuracy of several nm. Furthermore, in consideration of work such as mold setting work and transfer stage exchange, the work take-out portion is made larger than that of the conventional machine, thereby improving maintainability.

本発明装置の特徴は、加熱・冷却機構を改良し、業界トップクラスの昇降温時間4(60°→180°→60°)を実現していることにある。さらに、装置構造と部品を見直し、同水準(Φ6inch)の装置としては、小型化かつ低価格化となっている。転写サイズ(幅、長さ、シート厚み)については、本装置はmax6inchΦ対応である。シート厚みについては、不問である。また、両面転写が可能である。転写材質は、PS(ポリスチレン),PC(ポリカーボネート),PMMA(ピーエムエムエイ)などの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂への転写が可能である。   The feature of the apparatus of the present invention is that the heating / cooling mechanism is improved, and the industry's top class heating / cooling time 4 (60 ° → 180 ° → 60 °) is realized. Furthermore, the device structure and parts have been reviewed, and the device of the same level (Φ6 inch) has become smaller and less expensive. Regarding the transfer size (width, length, sheet thickness), this apparatus is compatible with max 6 inch Φ. The sheet thickness is not questioned. In addition, double-sided transfer is possible. The transfer material can be transferred to a thermoplastic resin such as PS (polystyrene), PC (polycarbonate), or PMMA (PMME) or a thermosetting resin.

加熱最大温度は、300℃である。冷却方法は、高精度の温度調整を行うため、水冷(急冷)とN2(窒素)ガス冷却(除冷)の2つの方法を採用している。真空度は、1.33kPa(10Torr)以下とする。本装置の最大荷重は、98kN(10t)になる。転写スピードは、転写するパターン形状にもよるが、基本プロセスにて10分以下で転写が可能である。プロセス条件等の最適化により、さらなる短縮も可能である。   The maximum heating temperature is 300 ° C. The cooling method employs two methods of water cooling (rapid cooling) and N2 (nitrogen) gas cooling (removal cooling) in order to perform temperature adjustment with high accuracy. The degree of vacuum is 1.33 kPa (10 Torr) or less. The maximum load of this device is 98 kN (10 t). Although the transfer speed depends on the pattern shape to be transferred, the transfer can be performed in 10 minutes or less in the basic process. Further shortening is possible by optimizing process conditions.

加圧方法としては、微細なナノ構造を高精度に転写するため、2段階圧力制御方法が採用されている。2段加圧とは、ステージ上昇に伴うサーボモータのトルク制御で第一加圧を行い、その後本加圧を行う加圧方法である。   As a pressurizing method, a two-stage pressure control method is employed in order to transfer a fine nanostructure with high accuracy. The two-stage pressurization is a pressurization method in which the first pressurization is performed by torque control of the servo motor accompanying the stage ascending, and then the main pressurization is performed.

大面積への転写は、本装置は、最大Φ6inch対応であるが、これまでの本出願人による装置開発では、最大Φ12inchへの転写実績がある。高アスペクト比の転写は、通常、アスペクト比2以下の転写をする。最小転写サイズは、最小転写サイズとしては、Φ70nm、H110nmのドットパターンを転写した実績がある。貫通穴の転写は、一般的に、ナノインプリント技術を用いての貫通穴の加工は不可能であると考えられる。被転写材料の温度分布、モールド形状凹パターンへの気泡溜まりの影響により、転写精度が落ちることが考えられるので、本装置では真空雰囲気にしている。また、オプション対応により、自動剥離機構を設けることで、自動剥離対応が可能である。   For transfer to a large area, this apparatus is compatible with a maximum of Φ6 inch, but in the development of the apparatus by the present applicant so far, there is a record of transfer to a maximum Φ12 inch. The transfer with a high aspect ratio is usually a transfer with an aspect ratio of 2 or less. As the minimum transfer size, there is a record of transferring a dot pattern of Φ70 nm and H110 nm as the minimum transfer size. In general, it is considered that the through hole cannot be processed using a nanoimprint technique. Since the transfer accuracy may be lowered due to the temperature distribution of the material to be transferred and the influence of bubble accumulation on the mold-shaped concave pattern, this apparatus uses a vacuum atmosphere. In addition, an automatic peeling mechanism can be provided by providing an automatic peeling mechanism as an option.

被転写材については、熱可塑性材料や熱硬化性樹脂に対応可能であるが、結晶性の樹脂については転写が難しくなるものの、可能である。基板上に塗布した樹脂への転写については、Si(シリコン)基板やガラス基板へ熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を塗布し、転写することは可能である。モールドの材料としては、モールド材料としては、Si(シリコン)、Ni(ニッケル)、石英等になる。モールドの製作については、半導体製造技術であるフォトリソグラフィーや電子線直接描画法を用いて製作可能である。   The transfer material can be a thermoplastic material or a thermosetting resin, but a crystalline resin can be transferred although it is difficult to transfer. As for the transfer to the resin applied on the substrate, it is possible to apply a thermoplastic resin or a thermosetting resin to a Si (silicon) substrate or a glass substrate and transfer it. The mold material is Si (silicon), Ni (nickel), quartz, or the like. The mold can be manufactured using a semiconductor manufacturing technique such as photolithography or an electron beam direct drawing method.

本精密プレス装置は、加圧力や被転写物のサイズによらず、平行で均一な加圧を行うことができ、光学デバイス、ディスプレイデバイス、バイオデバイスやストレージメディア等の分野において、微細、或いは超微細なパターンを基板に転写することができる。   This precision press machine can perform parallel and uniform pressurization regardless of the applied pressure and the size of the transfer object, and is fine or super-high in the fields of optical devices, display devices, biodevices, storage media, etc. A fine pattern can be transferred to the substrate.

本発明による精密プレス装置の一実施形態を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a precision press device according to the present invention. 図1に示す精密プレス装置の概略斜視図。The schematic perspective view of the precision press apparatus shown in FIG. 図1に示す精密プレス装置の弾性体設置と別の弾性体設置を示す部分図。The fragmentary figure which shows the elastic body installation of the precision press apparatus shown in FIG. 1, and another elastic body installation. 本発明による精密プレス装置の別の実施形態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows another embodiment of the precision press apparatus by this invention. 本発明による精密プレス装置の更に別の実施形態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows another embodiment of the precision press apparatus by this invention. 本発明による精密プレス装置の更に別の実施形態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows another embodiment of the precision press apparatus by this invention. 本発明によるナノプリント装置の本体概略図。1 is a schematic view of a main body of a nanoprint apparatus according to the present invention. 本発明による精密プレス装置のプレステージの概略図。The schematic of the pre-stage of the precision press apparatus by this invention. 本発明による精密プレス装置のプレステージの鳥瞰図。The bird's-eye view of the prestige of the precision press apparatus by this invention. 本発明のプレスステージの平面図。The top view of the press stage of this invention. 本発明の別のプレスステージの平面図。The top view of another press stage of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 受圧部 2 加圧部
3 調整ナット 4 ガイドポスト
5 保持器 6 弾性体
7 プレスステージ 8 駆動部
9 フリー軸受 10 トッププレート
11 加熱冷却プレート 12 断熱材
13 冷却媒体入口 14 冷却媒体出口
15 ヒータ 16 操作パネル
17 ヒータ温調器 18 圧力表示機器
19 真空度表示器 20 真空チャンバ
21 フレーム 22 キャスタ
23 アジャスタ 24 アンカー座
25 操作釦
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure receiving part 2 Pressurizing part 3 Adjustment nut 4 Guide post 5 Cage 6 Elastic body 7 Press stage 8 Drive part 9 Free bearing 10 Top plate 11 Heating / cooling plate 12 Heat insulating material 13 Cooling medium inlet 14 Cooling medium outlet 15 Heater 16 Operation Panel 17 Heater temperature controller 18 Pressure display device 19 Vacuum degree display 20 Vacuum chamber 21 Frame 22 Caster 23 Adjuster 24 Anchor seat 25 Operation button

Claims (8)

ガイドポストに保持器を介して摺動案内される加圧部、前記ガイドポストに固定されている受圧部、前記加圧部と前記受圧部との各対向面に装着されるプレスステージ、及び前記加圧部を軸受部材を介して駆動させる駆動部を備え、
前記軸受部材は、前記加圧部に対して当接して荷重を作用させるフリー軸受であり、該フリー軸受の先端部は、前記加圧部と単一点で当接する球面に形成されており、前記駆動部の駆動による前記加圧部への加圧時において、前記加圧部に対して前記単一点で荷重を掛ける状態を維持し、
前記加圧部と前記保持器との間及び/又は前記受圧部と前記ガイドポストとの間には、筒状の弾性体を介装し、当該筒状の弾性体が変形することで前記両プレスステージの面同士が互いに倣い前記両プレスステージに掛かる荷重を均一にすること
を特徴とする精密プレス装置。
A pressure part that is slidably guided to the guide post via a cage; a pressure receiving part that is fixed to the guide post; a press stage that is mounted on each opposing surface of the pressure part and the pressure receiving part; and A driving unit for driving the pressurizing unit via the bearing member;
The bearing member is a free bearing that abuts against the pressurizing portion to apply a load, and a tip portion of the free bearing is formed in a spherical surface that abuts the pressurizing portion at a single point, When applying pressure to the pressurizing unit by driving the drive unit, maintaining a state of applying a load at the single point to the pressurizing unit,
A cylindrical elastic body is interposed between the pressurizing unit and the cage and / or between the pressure receiving unit and the guide post, and both the cylindrical elastic bodies are deformed to deform the both. A precision press apparatus characterized in that the surfaces of the press stage follow each other and the load applied to both the press stages is made uniform .
請求項1記載の精密プレス装置において、
前記ガイドポストは、2本又はそれ以上の複数本が互いに平行に且つ前記プレスステージの周囲において均等配列されていること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus of Claim 1,
The precision press apparatus characterized in that two or more guide posts are arranged in parallel around each other and around the press stage .
請求項1又は2記載の精密プレス装置において、
前記弾性体は、前記加圧部と当該加圧部を前記ガイドポストに摺動案内する前記保持器との間、及び/又は前記受圧部と当該受圧部を前記ガイドポストに対して高さ調整可能に固定する調整ナットとの間に装着されており、加圧時に前記加圧部と前記受圧部との相対的な傾きを吸収し、高平坦度の精度にてプレス成形を可能にすること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus of Claim 1 or 2,
The elastic body is height-adjusted between the pressurizing part and the cage for slidingly guiding the pressurizing part to the guide post and / or the pressure receiving part and the pressure receiving part with respect to the guide post. It is mounted between the adjustment nuts that can be fixed, absorbs the relative inclination between the pressure part and the pressure receiving part during pressurization, and enables press molding with high flatness accuracy. <br/> Precision press machine characterized by
請求項1〜3のいずれか一項記載の精密プレス装置において、
前記弾性体は、一種類又は弾性率の異なる複数種類の弾性体から構成されていること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus as described in any one of Claims 1-3,
The precision press apparatus characterized in that the elastic body is composed of one type or a plurality of types of elastic bodies having different elastic moduli .
請求項1〜4のいずれか一項記載の精密プレス装置において、
前記弾性体は、一端部にフランジを有する、円、楕円、四角、多角、等の断面多種形状の筒状体に形成されていること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The precision press apparatus characterized in that the elastic body is formed in a cylindrical body having a flange at one end and having various cross-sections such as a circle, an ellipse, a square, and a polygon .
請求項1〜5のいずれか一項記載の精密プレス装置において、
前記加圧部を前記ガイドポストに摺動案内する前記保持器は直動ガイド軸受であること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus as described in any one of Claims 1-5,
The precision press device, wherein the cage for slidingly guiding the pressurizing portion to the guide post is a linear guide bearing .
請求項1〜6のいずれか一項記載の精密プレス装置において、
前記加圧部又は前記受圧部に前記弾性体を設置することにより、平行度を得るため、可動方向については、上下左右自由に設置可能とすること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus as described in any one of Claims 1-6,
A precision press apparatus characterized in that in order to obtain parallelism by installing the elastic body in the pressurizing unit or the pressure receiving unit, the movable direction can be installed freely in the vertical and horizontal directions .
請求項1〜7のいずれか一項記載の精密プレス装置において、
一方の前記プレスステージには表面に極微細パターンが施された転写元となる原板が装着され、他方の前記プレスステージには前記原板の前記極微細パターンの転写先となる基板が装着されており、前記原板の前記極微細パターンの前記基板へのプレス成形を行う微細構造転写装置に適用されていること
を特徴とする精密プレス装置。
In the precision press apparatus as described in any one of Claims 1-7,
One of the press stages is mounted with an original plate serving as a transfer source having a surface formed with an ultrafine pattern, and the other press stage is mounted with a substrate serving as a transfer destination of the ultrafine pattern of the original plate. A precision press apparatus characterized by being applied to a fine structure transfer apparatus that performs press molding of the ultrafine pattern of the original plate onto the substrate .
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