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JP4109234B2 - Fine transfer method and apparatus - Google Patents

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JP4109234B2
JP4109234B2 JP2004276669A JP2004276669A JP4109234B2 JP 4109234 B2 JP4109234 B2 JP 4109234B2 JP 2004276669 A JP2004276669 A JP 2004276669A JP 2004276669 A JP2004276669 A JP 2004276669A JP 4109234 B2 JP4109234 B2 JP 4109234B2
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Description

本発明は、微細転写方法および装置に関するものであり、詳しくは、従来のホットエンボス法、射出成形法、圧縮成形法、ナノインプリント法に比べて格段に優れた製品を高い生産性で生産可能な微細転写方法および装置に関するものである。本発明の方法および装置によれば、表面に微細な凹凸形状を有するとともに、辺長が数cm〜数十cmの大面積の製品を得ることができる。   The present invention relates to a fine transfer method and apparatus, and more particularly, a fine transferable product capable of producing a product excellent in comparison with the conventional hot embossing method, injection molding method, compression molding method, and nanoimprint method with high productivity. The present invention relates to a transfer method and apparatus. According to the method and apparatus of the present invention, it is possible to obtain a large-area product having a fine uneven shape on the surface and a side length of several centimeters to several tens of centimeters.

熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、光硬化性プラスチックないしは低融点ガラスなどの材料からなり、表面に数nmから数百μmの微細な凹凸形状を形成した部材には、回折格子、マイクロレンズアレイ、CD、DVD、Blu−rayディスク用ピックアップレンスなどの光学部品、CD、DVD、Blu-ray Disk、大容量ハードディスクなどの光記憶媒体、光導波路、光スイッチ、光ファイバー接合用V溝、コネクターなどの光通信部品、液晶表示用導光板、高輝度フロントライト、波長板、表面無反射構造体、有機ELレセプター、有機TFT隔壁、光学位相板などの電子ディスプレィ部品、μ−TAS、化学合成チップ、DNAチップ、指紋センサーアレイ、タンパクチップ、微生物検出チップ、診断チップなどのライフサイエンス用部材などがある。これらの部材を製造する現在の方法として、射出成形法、ホットエンボス法、ナノインプリント法などが挙げられる。   A member made of a material such as thermoplastic, thermosetting plastic, photo-curable plastic or low-melting glass and having a surface with a fine irregular shape of several nanometers to several hundreds of micrometers includes a diffraction grating, a microlens array, Optical parts such as CD, DVD, Blu-ray disc pickup lens, optical storage media such as CD, DVD, Blu-ray Disk, large-capacity hard disk, optical waveguide, optical switch, optical fiber bonding V-groove, connector, etc. Electronic display parts such as communication parts, light guide plate for liquid crystal display, high brightness front light, wave plate, surface non-reflective structure, organic EL receptor, organic TFT partition, optical phase plate, μ-TAS, chemical synthesis chip, DNA chip , Fingerprint sensor array, protein chip, microbe detection chip, diagnostic chip, etc. There is such as scan member. Current methods for producing these members include injection molding, hot embossing, and nanoimprinting.

射出成形法は、数百nmからの微細凹凸形状を金型表面に形成し、加熱溶融した樹脂を閉じた金型に数十MPa〜200MPaの高圧で充填し、冷却・固化して離型し、取り出す方法である。この方法は極めて高い生産性が得られ、複雑三次元形状を自由に成形でき、自動化が容易であるという特徴があり、最も普及したプラスチック成形加工法となっている。射出成形法により、数百nm幅の微細ピットを有するDVDが3秒前後のサイクルタイムで生産されている。また、レンズ、回折格子、液晶表示バックライト用導光板など、表面に数百nmから数百μmの微細凹凸形状を有する部材の多くに適用されている。しかし、常温近くに冷却された金型に、200〜350℃の溶融樹脂を高圧で充填するため、成形品に高い残留応力、複屈折、歪、ソリ変形を生じ、光学特性が損なわれやすい。また、樹脂の充填を開始する金型スプルーから流動末端までの圧力勾配が大きく、流動末端に樹脂が十分に充填されにくく、さらには、樹脂が流動末端に向けて進むに従って、樹脂が金型に冷やされて温度が下がり、流動性が低下するので、流動末端における金型壁面の微細な凹凸形状を転写することが難しいという課題があった。また、冷却された金型表面に樹脂が接触しながら流動するので、金型壁面に接する樹脂の粘度が上昇し、さらには金型壁面近くに樹脂の固化層を形成するので、金型壁面に形成された微細な凹凸形状を充填できず、十分な転写性を得ることが難しかった。   In the injection molding method, fine irregularities from several hundred nm are formed on the mold surface, and heated and melted resin is filled into a closed mold at a high pressure of several tens of MPa to 200 MPa, cooled and solidified to release. It is a method of taking out. This method has extremely high productivity, can freely form a complicated three-dimensional shape, and is easy to automate, and is the most popular plastic molding method. DVDs having fine pits with a width of several hundreds of nanometers are produced with a cycle time of about 3 seconds by the injection molding method. Moreover, it is applied to many members having a fine unevenness of several hundred nm to several hundred μm on the surface, such as a lens, a diffraction grating, and a light guide plate for a liquid crystal display backlight. However, since a molten resin at 200 to 350 ° C. is filled at a high pressure in a mold cooled to near normal temperature, high residual stress, birefringence, distortion, and warp deformation are generated in the molded product, and the optical characteristics are easily impaired. In addition, the pressure gradient from the mold sprue that starts filling the resin to the flow end is large, the resin is not sufficiently filled at the flow end, and further, as the resin advances toward the flow end, the resin moves into the mold. Since the temperature is lowered and the fluidity is lowered due to cooling, there is a problem that it is difficult to transfer the fine uneven shape of the mold wall surface at the flow end. In addition, since the resin flows while contacting the cooled mold surface, the viscosity of the resin in contact with the mold wall surface increases, and further, a solidified layer of resin is formed near the mold wall surface. The formed fine uneven shape could not be filled, and it was difficult to obtain sufficient transferability.

ホットエンボス法は、固体状の樹脂を金型に装填し、金型を樹脂のガラス転移温度近辺まで加熱し、金型で樹脂を加圧して樹脂を加熱・軟化させながら、金型の微細凹凸部に樹脂を加圧充填し、その後に樹脂を冷却、固化して離型する成形方法である。金型の微細凹凸部は、金型に直接機械加工をするか、あるいは、LIGAプロセスやフトリソグラフィ技術で表面に微細な凹凸形状を形成した板状のスタンパーを金型に装着すること等で付与される。この方法により、ナノメートル〜マイクロメートルの微細な凹凸を樹脂に形成できると言われている。この方法は、射出成形に比べて、樹脂の流動変形量と変形速度が小さいので、微小な凹凸形状を成形するのに有利と言われている。また、流動による樹脂の変形量が小さく、しかも加熱がゆっくりと定常状態を保ちながら進行するので、成形品内部の残留応力が小さいというメリットがある。さらには、流動を生じるのに必要な圧力勾配が小さく、樹脂の平面内に均一に圧力が加わるので、低圧での成形ができ、薄肉の成形品を得られやすい。しかし、1成形サイクル内で金型を加熱、冷却するのに数分の時間を要するので生産性が低く、成形サイクルは、冷却した金型に樹脂を充填する射出成形が数秒〜数十秒であるのに対し、1サイクル内での金型の加熱冷却を必要とするホットエンボス法では数分〜数十分が必要である。また、加熱軟化させると言えども固体に近い樹脂を加圧変形させるので、数十MPaの高圧を要する。さらに、固体状態に近い樹脂を変形させることにより、金型の微細凸部を樹脂に押し込む時に樹脂の角部に大きな弾性変形と丸みを生じ、この部分の歪が大きくなり光学特性を損なうという問題がある。成形品の品質は、単に形状精度だけできまるのではなく、光学部品、ディスプレィ素子等においては、特に成形品内部の性状(残留歪、複屈折分布)を向上させる必要があるのであり、前記の光学特性を損なうことは、基本的な欠点と言える。さらには、金型に微細凸部を押し込む時に、金型の微細凹部に空気が封じ込められ、これが金型の微細凹凸部の樹脂への転写を阻害することになる。このため、金型内を真空状態に維持して成形する必要があり、設備コストが上がり、真空引きと大気圧への開放のために時間を要し生産性を損なうという問題がある。また、得られる製品形状が平面形状に限定され、三次元形状どころか偏肉形状を作ることも難しいという制約がある。さらには、フィルム・シート状の固体プラスチックを供給する必要があるので、成形に先立って、プラスチックをフィルム・シート状に作製しておかなくてはならない。   In the hot embossing method, a solid resin is loaded into a mold, the mold is heated to near the glass transition temperature of the resin, and the resin is heated and softened by pressurizing the resin with the mold. This is a molding method in which a resin is pressurized and filled in a part, and then the resin is cooled and solidified to be released. The fine irregularities of the mold are applied by machining the mold directly or by attaching a plate-shaped stamper with fine irregularities formed on the surface by the LIGA process or ft lithography technology. Is done. By this method, it is said that fine irregularities of nanometer to micrometer can be formed on the resin. This method is said to be advantageous for molding minute uneven shapes because the flow deformation amount and deformation speed of the resin are smaller than those of injection molding. In addition, there is a merit that the amount of deformation of the resin due to flow is small and the heating proceeds slowly while maintaining a steady state, so that the residual stress inside the molded product is small. Furthermore, since the pressure gradient necessary for generating the flow is small and the pressure is uniformly applied in the plane of the resin, molding can be performed at a low pressure, and a thin molded product can be easily obtained. However, since it takes several minutes to heat and cool the mold within one molding cycle, the productivity is low, and the molding cycle takes several seconds to several tens of seconds to fill the cooled mold with resin. On the other hand, the hot embossing method that requires heating and cooling of the mold within one cycle requires several minutes to several tens of minutes. Moreover, even if heat softening is performed, a resin close to a solid is subjected to pressure deformation, and thus a high pressure of several tens of MPa is required. Furthermore, by deforming the resin close to the solid state, when the fine convex portion of the mold is pushed into the resin, a large elastic deformation and roundness are generated at the corner of the resin, and the distortion of this portion increases and the optical characteristics are impaired. There is. The quality of the molded product is not limited to the shape accuracy. In optical parts, display elements, etc., it is particularly necessary to improve the properties (residual strain, birefringence distribution) inside the molded product. It can be said that impairing the optical characteristics is a fundamental drawback. Furthermore, when the fine convex portion is pushed into the mold, air is confined in the fine concave portion of the mold, which inhibits the transfer of the fine concave and convex portion of the mold to the resin. For this reason, it is necessary to perform molding while maintaining the inside of the mold in a vacuum state, and there is a problem that equipment cost increases, and time is required for evacuation and release to the atmospheric pressure, thereby impairing productivity. Moreover, the product shape to be obtained is limited to a planar shape, and there is a restriction that it is difficult to make an uneven shape rather than a three-dimensional shape. Furthermore, since it is necessary to supply a solid plastic in the form of a film or sheet, the plastic must be prepared in the form of a film or sheet prior to molding.

ナノインプリント法は、1995年Princeton大のChouにより提案された方法であり、ナノメートルスケールの微細な凹凸形状を持つモールド(型)を、ウエハー基板上に形成した樹脂レジストに押し付け、モールドの構造をレジストに転写することでレジストに微細な凹凸形状を形成する。この結果、幅が200nm以下で25nm程度までの微細な凹凸パターンが形成されたと記載されている(下記特許文献1)。しかし、この方法は、前述のホットエンボス法との比較において、基板上に形成した樹脂薄膜にモールドを押し付ける点と、200nm以下の微細パターンが形成できたとする発見を除いては、前述のホットエンボス法と同一であり、従って、ホットエンボス法と同じ問題点を有する。   The nanoimprint method is a method proposed by Prince of Princeton University in 1995. A mold (mold) with fine irregularities on the nanometer scale is pressed against a resin resist formed on a wafer substrate, and the structure of the mold is resisted. To form a fine concavo-convex shape in the resist. As a result, it is described that a fine concavo-convex pattern having a width of 200 nm or less and about 25 nm is formed (Patent Document 1 below). However, this method is different from the hot embossing method described above except for the point that the mold is pressed against the resin thin film formed on the substrate and the fine pattern of 200 nm or less can be formed. And therefore has the same problems as the hot embossing method.

一方、下記特許文献2には、プラスチック射出成形加工における金型の一部を赤外線が透過する材料で構成し、成形工程中の樹脂に対して例えば炭酸ガスレーザを照射して溶融樹脂の冷却速度を制御する方法が提案されている。射出充填中の金型内の樹脂にφ4mmの範囲で炭酸ガスレーザを照射することにより、分子配向に起因する複屈折の除去、転写性の向上などが可能となることを示している。しかも、赤外線透過材料の温度は殆ど上昇しないので、転写性向上のために従来のように金型温度を高く設定する必要性が無く、したがって冷却時間を伸ばす必要がないので、高い生産性が得られることが示されている。炭酸ガスレーザ照射により、金型壁に接触している樹脂を直接赤外線ふく射加熱することで充填中の表面固化層の発生を抑制し、流動と固化に伴う残留複屈折が低減し、金型壁の幅100μm、200μm、深さ100μmの微細な凹凸形状に対する樹脂の転写性が向上することが示されている。赤外線光源としては、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、赤外線ランプが例示されている他、高分子が吸収する範囲で適宜選択できる、とされている。また、赤外線透過材料としては、ZnSe、サファイア、赤外線用ガラスが示されている。実施例では、照射密度80W/cm2の炭酸ガスレーザを充填中の樹脂に照射することにより、金型壁面部の樹脂が高温となり、固化層が消滅し、分子配向層が形成されず、光学的特性に偏奇が無く、残留複屈折が消滅し、転写性が向上することが示されている。ただし、これらの結果はいずれも、成形品のごく小面積のΦ4mmの部分に赤外線を照射して得られた結果であり、大面積への照射による転写性向上の効果、照射した場合の表面状態、特に照射した部分としない部分とにおける照射ムラや外観不良、照射密度が高いことによる焼け、変色などの副作用の発生については何ら確認されていない。
また、赤外線透過材料であるZnSeは厚くするほど極めて高価となる。さらにZnSeは脆性材料で加工が難しく、射出成形のように金型内の樹脂圧力が数十MPa〜200MPaに達する高圧下では、樹脂圧力による曲げ応力を鋼に比べて極めて低く抑える必要があり、このため、ZnSeとして大面積かつ厚肉のものを使うことは、曲げ応力が大きくなるので難しい。また、たとえ赤外線透過材料として大面積で強度が十分なものがあっても、大面積に必要な赤外線を照射するためには、大出力の赤外線光源を要し、経済的に見合わなかった。微細な凹凸形状への加工も難しく、100〜200μmの凹凸形状が加工できる限界であった。これらの理由により、特許文献2の技術は実用上必要な中〜大面積の成形品に対して実用化されることはなかった。
On the other hand, in Patent Document 2 below, a part of a mold in plastic injection molding is made of a material that transmits infrared rays, and the resin in the molding process is irradiated with, for example, a carbon dioxide laser to increase the cooling rate of the molten resin. A method of controlling has been proposed. It has been shown that by irradiating the resin in the mold during injection filling with a carbon dioxide laser in the range of φ4 mm, birefringence due to molecular orientation can be removed, transferability can be improved, and the like. Moreover, since the temperature of the infrared transmitting material hardly rises, there is no need to set the mold temperature high as in the prior art to improve transferability, and therefore there is no need to extend the cooling time, so high productivity can be obtained. It has been shown that By direct infrared radiation heating of the resin in contact with the mold wall by carbon dioxide laser irradiation, the generation of the surface solidified layer during filling is suppressed, and the residual birefringence due to flow and solidification is reduced. It has been shown that the transferability of the resin is improved with respect to fine irregularities having a width of 100 μm, 200 μm, and a depth of 100 μm. Examples of the infrared light source include a carbon dioxide laser, a YAG laser, and an infrared lamp, and the infrared light source can be appropriately selected within a range that the polymer absorbs. Moreover, ZnSe, sapphire, and infrared glass are shown as the infrared transmitting material. In the example, by irradiating the filling resin with a carbon dioxide gas laser having an irradiation density of 80 W / cm 2 , the resin on the mold wall surface becomes high temperature, the solidified layer disappears, the molecular alignment layer is not formed, and the optical It is shown that there is no deviation in characteristics, residual birefringence disappears, and transferability is improved. However, all of these results were obtained by irradiating infrared rays onto a very small area of Φ4 mm of the molded product. The effect of improving transferability by irradiating a large area and the surface condition when irradiated In particular, there has been no confirmation of the occurrence of side effects such as irradiation unevenness, poor appearance in the irradiated portion and non-irradiated portion, burning due to high irradiation density, and discoloration.
In addition, ZnSe, which is an infrared transmitting material, becomes extremely expensive as the thickness increases. Furthermore, ZnSe is a brittle material that is difficult to process, and under high pressures where the resin pressure in the mold reaches several tens of MPa to 200 MPa like injection molding, it is necessary to keep the bending stress due to the resin pressure very low compared to steel, For this reason, it is difficult to use a ZnSe having a large area and a thick wall because bending stress increases. Further, even if there is an infrared transmitting material having a large area and sufficient strength, a large-output infrared light source is required to irradiate infrared rays necessary for the large area, which is not economically appropriate. It was difficult to process into a fine concavo-convex shape, and it was the limit that could process a concavo-convex shape of 100 to 200 μm. For these reasons, the technique of Patent Document 2 has not been put into practical use for a molded article having a medium to large area necessary for practical use.

一方、特許文献3には、転写面を具えてかつプラスチック材料からなる基材を用意し、転写面を露出した状態で基材を固定し、少なくとも一部が赤外線透過材料からなるスタンパーの賦型面を基材の転写面と密着状態に保持し、スタンパーに対して基材を指向する方向に赤外線を照射することを特徴とするプラスチック成形加工方法が開示されている。これにより、射出成形のような高生産性を維持するとともに、プラスチック材料の転写性を向上させ、併せて均一な物理的特性(例えば光学的特性)を具えた成形品を提供する、とされている。実施例では、転写面を具えた基材としてCD−ROMなどの薄い円盤が示されている。これは、基材の転写面に対して赤外線透過材料を通して赤外線を照射して成形する方法であり、前記のホットエンボス法に対し赤外線照射による転写性向上を図ったものである。
しかし、この方法で、賦型面の一部に赤外線を照射した場合、照射した部分のみが転写され、他の部分は転写されないばかりか、照射された部分とされない部分との間での照射ムラにより賦型面表面の平滑性が損なわれる。本方法では、転写面全体に均一に赤外線を照射する方法は示されていない。また、本発明者らの実験によれば、赤外線を照射しても、少なくとも0.1〜1MPa程度の加圧力がなければ、スタンパー表面の微細な凹凸形状を十分な深さまで転写できないことがわかっている。従って、特許文献3で示されているように、加圧無しで賦型面の転写性を向上するというのは、困難である。
On the other hand, in Patent Document 3, a base material made of a plastic material having a transfer surface is prepared, the base material is fixed with the transfer surface exposed, and at least a part of the stamper made of an infrared transmitting material is molded. There is disclosed a plastic molding method characterized in that the surface is held in close contact with the transfer surface of the substrate, and infrared rays are irradiated in the direction of the substrate toward the stamper. As a result, while maintaining high productivity like injection molding, the transferability of the plastic material is improved, and a molded product having uniform physical characteristics (for example, optical characteristics) is provided. Yes. In the embodiment, a thin disk such as a CD-ROM is shown as a substrate having a transfer surface. This is a method in which the transfer surface of the substrate is molded by irradiating infrared rays through an infrared transmitting material, and the transfer property is improved by irradiating infrared rays with respect to the hot embossing method.
However, in this method, when a part of the shaping surface is irradiated with infrared rays, only the irradiated part is transferred, the other part is not transferred, and the irradiation unevenness between the irradiated part and the non-irradiated part. As a result, the smoothness of the molding surface is impaired. This method does not show a method for uniformly irradiating the entire transfer surface with infrared rays. In addition, according to the experiments by the present inventors, it is known that even if infrared rays are irradiated, the fine uneven shape on the stamper surface cannot be transferred to a sufficient depth unless there is a pressure of at least about 0.1 to 1 MPa. . Therefore, as shown in Patent Document 3, it is difficult to improve the transferability of the molding surface without applying pressure.

また、下記非特許文献1には、二工程赤外線支援精密転写法が提案されている。この方法は、まず従来の射出成形法等でほぼ所要の寸法を満足する素成形品を成形しておく。次に、精密寸法を有し一部に赤外線透過材が設けられている金型内に素成形品を挿入し、外部より赤外線を照射して樹脂表面温度を上昇させて薄い層を溶融させる。その際、温度上昇により体積膨張して型内圧力も上昇するので精密転写が可能となる。CDディスクなども転写成形可能であることが、実験的に検証されている。実験の結果、幅2μm、深さ5.6μmの三角形溝が、加圧力1MPa、金型温度100℃、照射密度55W/cm2で100%近く転写できている。しかし、密閉した金型内に成形品を装填し、微細な凹凸形状を有するスタンパーに赤外線を照射した場合、微細凹凸内に残存する空気が転写を阻害する。この結果、本成形法では、1MPaで加圧し、金型温度を100℃まで上昇させているにも関わらず、転写のために60秒もの時間を要している。また、本成形法でも、金型内の赤外線透過材料の取り付け構成は、先の特許文献2の射出成形金型とほぼ同一であり、射出成形に比べて低圧で済むといえども、脆性材料である赤外線透過材料を大面積化するためには、赤外線透過材料を厚くしなければならず、結果的に高コスト、スタンパー冷却時間の増大による成形時間の増大が必要になる。また、転写できる面積もφ12mmが示されているに過ぎず、大面積での転写については、何等示されていない。さらに、微細形状に転写した後の離型については何ら考慮されていない。 Non-patent document 1 below proposes a two-step infrared-assisted precision transfer method. In this method, first, a molded article that satisfies almost the required dimensions is formed by a conventional injection molding method or the like. Next, the molded product is inserted into a mold having a precise dimension and partially provided with an infrared transmitting material, and infrared rays are irradiated from the outside to raise the resin surface temperature and melt the thin layer. At that time, volume expansion occurs due to temperature rise and the pressure inside the mold also rises, so that precise transfer is possible. It has been experimentally verified that CD disks can also be transfer molded. As a result of the experiment, a triangular groove having a width of 2 μm and a depth of 5.6 μm was transferred almost 100% at a pressure of 1 MPa, a mold temperature of 100 ° C., and an irradiation density of 55 W / cm 2 . However, when a molded product is loaded in a closed mold and infrared rays are irradiated to a stamper having a fine uneven shape, the air remaining in the fine unevenness inhibits the transfer. As a result, in this molding method, it takes 60 seconds for the transfer even though the pressure is increased to 1 MPa and the mold temperature is raised to 100 ° C. Also in this molding method, the configuration for attaching the infrared transmitting material in the mold is almost the same as that of the injection mold described in Patent Document 2, and even though it requires a lower pressure than the injection molding, it is made of a brittle material. In order to increase the area of a certain infrared transmitting material, it is necessary to increase the thickness of the infrared transmitting material. As a result, it is necessary to increase the molding time due to high cost and increased stamper cooling time. Further, the transferable area is only φ12 mm, and no transfer is shown for a large area. Furthermore, no consideration is given to mold release after transfer to a fine shape.

なお、特許文献4には、赤外線ふく射を用いた別の転写方法が開示されている。これは、金型に形成した微細パターンを基板表面に転写する方法であり、表面に微細パターンを有する金型を準備し、転写すべき基板表面に金型の表面を隣接させ、基板表面を軟化または液化するために基板表面をふく射し、軟化あるいは液化した基板表面に向けて金型の表面を加圧し、金型を移動して金型表面の微細形状パターンが転写された基板を剥離する方法である。ここで、ふく射としてレーザふく射、レーザふく射の波長は1nm〜100μm、ふく射はランプふく射でもよく、赤外線ふく射も含まれている。また、金型は赤外線透過材料でもよく、基板はポリマーでも良く、金型または全体の基板を実質的に加熱せずにふく射で加熱してもよい、とされている。これらは、実質的には、先の特許文献2、3、非特許文献1の技術と同じであるので、前記と同様の課題を有する。すなわち、照射ムラが無いように転写面全体に均一に照射して平滑な表面を得る点、単に金型を基板に押し当てるだけでは金型の微細な凹凸形状に残存する空気が該部分の転写を阻害する点、大面積の薄いスタンパーを用いる場合に、プレス加圧による曲げの作用により、脆性材料である赤外線透過材料が破損する点、離型を容易にする方法の欠如である。さらに、特許文献4に開示された技術のように、基板表面に形成された薄いポリマー層に金型を押し付けて微細な凹凸形状を形成した場合、ポリマー層と金型との剥離が困難になるが、その具体的な離型方法は規定されていない。また、本方法で微細凹凸面を形成できるのは、基板表面のポリマーへの片面のみであり、両面に微細な凹凸を形成することはできない。   Note that Patent Document 4 discloses another transfer method using infrared radiation. This is a method of transferring a fine pattern formed on a mold to the substrate surface. A mold having a fine pattern on the surface is prepared, the mold surface is adjacent to the substrate surface to be transferred, and the substrate surface is softened. Alternatively, the substrate surface is sprayed to liquefy, the mold surface is pressurized toward the softened or liquefied substrate surface, the mold is moved, and the substrate onto which the fine shape pattern on the mold surface has been transferred is peeled off. It is. Here, laser radiation is used as radiation, the wavelength of laser radiation is 1 nm to 100 μm, radiation may be lamp radiation, and infrared radiation is also included. In addition, the mold may be an infrared transmitting material, the substrate may be a polymer, and the mold or the entire substrate may be heated by radiation without substantially heating. Since these are substantially the same as the techniques of Patent Documents 2 and 3 and Non-Patent Document 1, they have the same problems as described above. In other words, the entire transfer surface is uniformly irradiated so that there is no irradiation unevenness, and a smooth surface is obtained. By simply pressing the mold against the substrate, the air remaining in the fine uneven shape of the mold is transferred to the portion. In the case of using a thin stamper having a large area, the infrared transmitting material which is a brittle material is damaged due to the action of bending by pressurizing, and the method for facilitating mold release is lacking. Furthermore, as in the technique disclosed in Patent Document 4, when a mold is pressed against a thin polymer layer formed on the substrate surface to form a fine uneven shape, it is difficult to separate the polymer layer from the mold. However, the specific mold release method is not specified. Moreover, it is possible to form a fine uneven surface only on one side of the substrate surface to the polymer by this method, and it is impossible to form fine unevenness on both surfaces.

平成10年度新エネルギー・産業技術総合開発機構・新規産業創造型提案公募事業研究成果報告書、「赤外線照射支援による超精密構文氏射出成形:転写・形成性向上技術の開発」、2000年3月)1998 New Energy / Industrial Technology Development Organization / New Industry Creation Type Proposal Public Research Project Research Results Report, “Ultra-precision syntax injection molding with support for infrared irradiation: Development of technology to improve transfer and formability”, March 2000 ) 米国特許第5,772,905号明細書US Pat. No. 5,772,905 特許第3169786号公報Japanese Patent No. 3169786 特開2001−158044号公報JP 2001-158044 A 米国特許出願公開2004/046288A1号明細書US Patent Application Publication No. 2004 / 046288A1

以上のような従来の技術の課題は、以下のようにまとめられる。
(1)微細な凹凸形状の高い転写性と光学特性
射出成形法では、低温の金型に溶融樹脂を充填するため、金型壁面に接する樹脂が急激に冷却されて温度降下するため、高粘度化および固化層を形成し、金型壁面の微細な凹凸に樹脂が充填されにくいので転写性が損なわれる。また、樹脂が金型壁面に冷やされて高粘度化および固化しながら流動するので、金型壁面近くに高い残留応力、複屈折、歪、ソリ変形を生じ、光学特性が損なわれる。
ホットエンボス法およびナノインプイリント法では、射出成形に比べると附形時の樹脂の流動変形量および変形速度が小さいので、微細な凹凸形状を形成するのに有利であり、しかも残留応力が小さいと言われる。しかし、固体状態に近い樹脂を加圧変形させるので、微細凸部を基板に押し込む時に樹脂の角部に大きな弾性変形を生じ、光学特性を損なうという問題がある。
特許文献2および3に開示されるように、金型壁面またはスタンパーを赤外線透過材料で形成し、外部から赤外線を照射することにより、型壁に接する樹脂を直接加熱溶融する方法では、金型またはスタンパーの表面に形成された微細な凹凸形状の高い転写性が得られ、残留応力や複屈折が低減される。しかし、微細な凹凸形状を赤外線透過材料に加工する上では、加工性の良い材料が必要である。光透過性が90%以上のZnSeやZnSは加工が難しい。また、高い転写性を高い生産性で得るためには、赤外線照射に加えて、0.1〜1MPa程度の加圧力を作用させる必要がある。しかし、一般に赤外線透過材料は脆性材料であり、加圧力が高くなると曲げにより破損する可能性が高い。また、赤外線透過率は赤外線透過材料の厚さに依存し、厚くなるほど透過率が低くなる。エッチング等による微細加工が容易なシリコンでは、波長10.6μmの炭酸ガスレーザに対して厚さ1mm以下では約43%の透過率を有するが、厚み5mmでは9%以下、厚さ10mmでは1.8%となる。このため、高い微細転写性を得るためには、極力薄い赤外線透過材料を用いることが必要である。また、金型またはスタンパーに形成された微細な凹凸形状をプラスチック基材に押し込む時に、微細凹部に封じ込められた空気が抵抗となり、微細凹凸への転写を阻害する。このため、赤外線ふく射加熱を用いる場合であっても、高い転写性を得るためには、加圧力を作用させながらも極力薄く加工性の良い赤外線透過材料を使用し、なおかつ空気の封じ込みによる転写性阻害を解決する新たな手段を講ずる必要がある。
The problems of the conventional techniques as described above can be summarized as follows.
(1) High transferability and optical characteristics of fine irregularities In the injection molding method, the molten resin is filled into a low-temperature mold, so that the resin in contact with the mold wall is cooled rapidly and the temperature drops, resulting in high viscosity. The solidification and solidification layer is formed and the resin is difficult to be filled into the fine irregularities of the mold wall surface, so that the transferability is impaired. In addition, since the resin is cooled on the mold wall surface and flows while increasing in viscosity and solidification, high residual stress, birefringence, distortion, and warp deformation occur near the mold wall surface, and the optical characteristics are impaired.
The hot embossing method and the nano-imprint method are advantageous for forming fine irregularities and the residual stress is small because the flow deformation amount and deformation speed of the resin during molding are small compared to injection molding. It is said. However, since the resin close to a solid state is deformed under pressure, there is a problem that when the fine convex portion is pushed into the substrate, a large elastic deformation is generated at the corner portion of the resin and the optical characteristics are impaired.
As disclosed in Patent Documents 2 and 3, in a method in which a mold wall surface or a stamper is formed of an infrared transmitting material and the resin in contact with the mold wall is directly heated and melted by irradiating infrared rays from the outside, High transferability of fine unevenness formed on the surface of the stamper is obtained, and residual stress and birefringence are reduced. However, a material with good workability is required to process a fine uneven shape into an infrared transmitting material. It is difficult to process ZnSe or ZnS with light transmittance of 90% or more. In order to obtain high transferability with high productivity, it is necessary to apply a pressure of about 0.1 to 1 MPa in addition to infrared irradiation. However, in general, the infrared transmitting material is a brittle material, and when the applied pressure is increased, there is a high possibility that the material is damaged by bending. Further, the infrared transmittance depends on the thickness of the infrared transmitting material, and the transmittance decreases as the thickness increases. Silicon that can be finely processed by etching or the like has a transmittance of about 43% for a carbon dioxide gas laser with a wavelength of 10.6 μm at a thickness of 1 mm or less, but is 9% or less at a thickness of 5 mm and 1.8% at a thickness of 10 mm. It becomes. For this reason, in order to obtain high fine transferability, it is necessary to use an infrared transmitting material that is as thin as possible. Further, when the fine uneven shape formed on the mold or the stamper is pushed into the plastic substrate, the air enclosed in the fine recess becomes a resistance, and the transfer to the fine unevenness is inhibited. For this reason, even in the case of using infrared radiation heating, in order to obtain high transferability, use an infrared transmitting material that is thin and has good workability as much as possible while applying pressure, and is also transferred by air containment. There is a need to take new steps to resolve sexual inhibition.

(2)加熱冷却時間と成形圧力
ホットエンボス法やナノインプリント法では、金型、スタンパーあるいはプラスチック基材を電熱ヒータや加熱媒体などの加熱手段によってプラスチックのガラス転移温度付近まで加熱し、金型あるいはスタンパーをプラスチック基材に押し付けてプラスチック表面に微細な凹凸形状を形成した後、プラスチック基材を常温付近まで冷却して離型するものである。この場合、加熱と冷却に少なくとも数分〜十分以上の時間を要し、生産性を損ない、製品のコストアップにつながる。また、固体状態のプラスチックを加圧し、スタンパーからの伝熱によりで軟化させるためには、10MPaを超える高圧を要し、スタンパーや金型に剛性を要する。さらに、プラスチックにスタンパーの凹凸を押し付ける際、軟化したプラスチックは粘弾性的変形を示し、スタンパーと接しない部分は固体として変形するので、この部位に歪が発生し、複屈折を生じて光学的特性を損なうことになる。したがって、できる限りスタンパーとプラスチック基材の加熱・冷却に要する時間を短くするとともに、成形に要する圧力を低減する手段を講ずる必要がある。
特許文献2および3に開示されるように、金型壁面またはスタンパーを赤外線透過材料で形成し、外部から赤外線を照射することにより、型壁に接する樹脂を直接加熱溶融する方法では、金型またはスタンパーを加熱せずに直接樹脂を瞬間的に加熱できるので、生産時間が短縮される。また、非特許文献1に開示された技術では、成形1MPa、金型温度100℃、加圧および赤外線照射時間60秒、照射密度55W/cm2の条件下でμm台の微細な凹凸形状が100%転写できている。しかし、金型を100℃まで上昇させる必要があり、60sもの時間を要している。したがって、射出成形に匹敵する高生産性を確保しながら高い転写性と1MPa以下の低圧での成形を実現するためには、高い転写性を確保するため必要な加熱冷却時間を低減し、なおかつ低圧化ができる新たな手段を講ずる必要がある。
(2) Heating / cooling time and molding pressure In the hot embossing method or nanoimprinting method, the mold, stamper or plastic substrate is heated to the vicinity of the glass transition temperature of the plastic by heating means such as an electric heater or heating medium. Is pressed against a plastic substrate to form a fine irregular shape on the plastic surface, and then the plastic substrate is cooled to near room temperature and released. In this case, heating and cooling require at least a few minutes to a sufficient time, thereby impairing productivity and increasing the cost of the product. In addition, in order to pressurize solid plastic and soften it by heat transfer from the stamper, a high pressure exceeding 10 MPa is required, and the stamper and the mold require rigidity. In addition, when pressing the bumps of the stamper on the plastic, the softened plastic shows viscoelastic deformation, and the part that does not contact the stamper is deformed as a solid, so that distortion occurs in this part, resulting in birefringence and optical characteristics. Will be damaged. Therefore, it is necessary to shorten the time required for heating and cooling the stamper and the plastic substrate as much as possible and to take measures to reduce the pressure required for molding.
As disclosed in Patent Documents 2 and 3, in a method in which a mold wall surface or a stamper is formed of an infrared transmitting material and the resin in contact with the mold wall is directly heated and melted by irradiating infrared rays from the outside, Since the resin can be heated instantaneously directly without heating the stamper, the production time is shortened. In the technique disclosed in Non-Patent Document 1, a fine unevenness of 100 μm is formed under conditions of molding 1 MPa, mold temperature 100 ° C., pressurization and infrared irradiation time 60 seconds, irradiation density 55 W / cm 2. % Is transferred. However, it is necessary to raise the mold to 100 ° C, which takes 60s. Therefore, in order to achieve high transferability and molding at a low pressure of 1 MPa or less while ensuring high productivity comparable to injection molding, the heating and cooling time required to ensure high transferability is reduced, and low pressure It is necessary to take new measures that can be used.

(3)赤外線透過材料の破損防止と低コスト化
特許文献2に開示された方法において、赤外線透過材料は通常の金型材料に比べて靭性や強度に劣る。このため、少なくとも10MPa以上の樹脂圧力が赤外線透過材料に作用する射出成形法では、赤外線透過材料が破損するため、実用に耐えることが難しかった。また、シリコンやゲルマニウムなどの赤外線透過材料では、厚さが厚くなるほど赤外線透過率が急速に低下するため、使用できる厚さはシリコンでは1mm、ゲルマニウムでは10mmが限界であり、射出成形に要求される高圧に耐えることは難しかった。さらに、ZnSe、ZnS、Si、Geをはじめとした赤外線透過材料は、面積が大きくなり厚さが厚くなるに従って急激に価格が上昇するため、この点からも実用性がなかった。一方、特許文献3に開示された技術では、微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料製スタンパーの表面にプラスチック基材を固定し、該スタンパーの裏から赤外線を照射することにより、プラスチック基材を加圧しなくても微細な凹凸形状をプラスチック基材に転写できるとされている。しかし、本発明者らの実験によれば、赤外線ふく射加熱を用いる場合であっても、十分な微細な凹凸形状転写を達成するためには、1MPa以下の加圧は必要である。また、転写に十分な加圧力をかけると、特に転写面の面積が大きくなるほど赤外線透過材料が破壊するという問題がある。このため、転写圧力を極力低くするとともに、微細な凹凸形状を中〜大面積(数cm〜数十cm)のプラスチック基材に形成するために必要な、最小限の加圧力を作用させても、赤外線透過材料が破損しない手段を講ずる必要がある。また、コスト低減と赤外線透過率を上げる目的から、できるだけ薄い赤外線透過材料を使用して、なおかつ加圧力を作用させることのできる新たな手段を講ずる必要がある。
(3) Prevention of damage and cost reduction of infrared transmitting material In the method disclosed in Patent Document 2, the infrared transmitting material is inferior in toughness and strength as compared with a normal mold material. For this reason, in the injection molding method in which a resin pressure of at least 10 MPa or more is applied to the infrared transmitting material, the infrared transmitting material is damaged, so that it is difficult to withstand practical use. Infrared transmitting materials such as silicon and germanium rapidly decrease in infrared transmittance as the thickness increases, so the usable thickness is limited to 1 mm for silicon and 10 mm for germanium, which is required for injection molding. It was difficult to withstand high pressure. In addition, infrared transmitting materials such as ZnSe, ZnS, Si, and Ge are not practical from this point because the price increases rapidly as the area increases and the thickness increases. On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 3, a plastic substrate is fixed to the surface of a stamper made of an infrared transmitting material having a fine uneven shape, and infrared rays are irradiated from the back of the stamper to add the plastic substrate. It is said that a fine uneven shape can be transferred to a plastic substrate without pressing. However, according to the experiments by the present inventors, even when infrared radiation heating is used, pressurization of 1 MPa or less is necessary to achieve sufficiently fine uneven shape transfer. Further, when a sufficient pressing force is applied to the transfer, there is a problem that the infrared transmitting material is broken as the area of the transfer surface is increased. For this reason, even if the transfer pressure is lowered as much as possible, the minimum pressing force necessary to form a fine uneven shape on a plastic substrate having a medium to large area (several centimeters to several tens of centimeters) is applied. It is necessary to take measures to prevent the infrared transmitting material from being damaged. Further, for the purpose of reducing the cost and increasing the infrared transmittance, it is necessary to use a thin infrared transmitting material as much as possible and to take a new means capable of applying pressure.

(4)大面積化
赤外線透過材料でできた金型またはスタンパーを通してプラスチック基材に赤外線をふく射して微細な凹凸形状をプラスチック基材の表面に形成する従来の方法は、いずれの場合においても、直径φ4〜12mm程度の小径ビームをプラスチックのごく一部に照射し、照射された部分の転写性や光学特性を評価したものばかりであり、辺長が数cm〜数十cmの中〜大面積の成形体全体に赤外線を照射する方法および装置については、何ら報告されていない。すなわち、大面積への照射による転写性向上の効果、照射した場合の表面状態については、報告されていない。特に、成形体の一部分のみに赤外線を照射した場合、照射した部分としない部分との境界に転写ムラが生じ、表面がデコボコになって外観を損なう。また、照射密度が高い場合には、特定部位に照射を続けるとプラスチック基材にヤケ、変色が生じる。このため、赤外線透過材料を通して大面積の成形体に均一に赤外線を照射して高い転写性と平滑な表面性状を得るためには、大面積の赤外線透過材料を準備し、これに均一に赤外線を照射する新たな手段を講ずる必要がある。しかし、特に赤外線レーザを用いる場合、単一のビームにより大面積に同時に照射するためには、極めて高出力のレーザが必要である。そこで、単一ビームを線状にして照射することが考えられるが、この場合には、線状の赤外線ビームを赤外線透過材料を通してプラスチック基材に照射しながら、なおかつ基材の全面に均一に赤外線が照射されるようにしながら、しかも前述のように微細な凹凸形状の転写性を確保するための加圧をかけながら、さらには照射ムラの無い平滑な転写面を得るための新規は方法を講ずる必要がある。しかし、大面積の赤外線透過材料に加圧力を加えると、プラスチックに作用する圧力が低くても、面積全体では大きな力が加わり、赤外線透過材料に作用する曲げ応力が大きくなるので、破壊の可能性が高くなる。そこで、赤外線透過材料を厚くすると、材質によっては赤外線透過率が減少し、微細な凹凸形状への転写性を損なう。また、厚くするほど、これを加熱冷却する場合に時間を要し、なおかつ経済性と生産性を損なう。そこで、大面積の赤外線透過材料に赤外線を均一に照射しながら加圧しても、赤外線透過材料に対して破壊に至るような曲げ応力が作用しない機構とし、できる限り大面積で薄い赤外線透過材料を使用して微細凹凸の高い転写性を実現し、しかも、加熱冷却する場合の時間を短くして高生産性を維持する新規な手段を講ずることが必要である。しかしながら、特許文献2〜4の技術では、このような目的を達することはできなかった。
(4) Larger area In any case, the conventional method of forming a fine uneven shape on the surface of the plastic substrate by irradiating the plastic substrate with infrared rays through a mold or stamper made of an infrared transmitting material, A small diameter beam with a diameter of about 4 to 12 mm is irradiated onto a small part of the plastic, and the transferability and optical characteristics of the irradiated part are only evaluated, and the side length is medium to large area of several centimeters to several tens of centimeters. There is no report on a method and an apparatus for irradiating infrared rays to the entire molded body. That is, the effect of improving transferability by irradiation to a large area and the surface condition when irradiated are not reported. In particular, when only a part of the molded body is irradiated with infrared rays, transfer unevenness occurs at the boundary between the irradiated part and the non-irradiated part, and the surface becomes uneven and the appearance is impaired. In addition, when the irradiation density is high, if the specific part is continuously irradiated, the plastic base material is burned and discolored. For this reason, in order to obtain high transferability and smooth surface properties by uniformly irradiating infrared rays onto a large-area molded product through an infrared-transmitting material, a large-area infrared transmitting material is prepared, and infrared rays are uniformly applied to this material. It is necessary to take new measures for irradiation. However, particularly when an infrared laser is used, an extremely high-power laser is necessary to simultaneously irradiate a large area with a single beam. Therefore, it is conceivable to irradiate a single beam in a linear form. In this case, while irradiating a plastic base material with a linear infrared beam through an infrared transmitting material, the infrared light is uniformly applied to the entire surface of the base material. As described above, a novel method for obtaining a smooth transfer surface free from uneven irradiation while applying pressure to ensure the transferability of the fine uneven shape as described above is taken. There is a need. However, if pressure is applied to a large-area infrared transmitting material, even if the pressure acting on the plastic is low, a large force is applied to the entire area, and the bending stress acting on the infrared transmitting material increases, so there is a possibility of destruction. Becomes higher. Therefore, if the infrared transmitting material is thickened, the infrared transmittance decreases depending on the material, and the transferability to a fine uneven shape is impaired. Further, the thicker, the more time is required for heating and cooling, and the economical efficiency and productivity are impaired. Therefore, even if a large-area infrared transmitting material is pressed while being uniformly irradiated with infrared rays, a mechanism that does not cause bending stress that would cause destruction to the infrared transmitting material is used. It is necessary to realize a high transferability with use of fine irregularities, and to take new measures for maintaining high productivity by shortening the time for heating and cooling. However, the techniques of Patent Documents 2 to 4 cannot achieve such an object.

(5)急速加熱冷却による生産性の向上
加熱冷却を迅速にして高い生産性を得るためには、できる限り赤外線透過材料を薄膜にして、薄い赤外線透過材料からできたスタンパーを用いることで、加熱冷却を迅速に行うことが必要である。しかし、従来は、脆性材料である赤外線透過材料からできたスタンパーを加圧して破壊しないためには、面積を小さくせざるを得なかった。したがって、薄い大面積のスタンパーでも破損しないような加圧手段を講ずると共に、スタンパーが薄くなるほど加熱、冷却が急速にできる手段を講ずる必要がある。
(5) Improving productivity by rapid heating / cooling In order to obtain high productivity by rapid heating / cooling, heating is achieved by using a stamper made of a thin infrared transmitting material with a thin infrared transmitting material as much as possible. It is necessary to cool quickly. However, conventionally, in order not to break a stamper made of an infrared transmitting material, which is a brittle material, by pressing, the area has to be reduced. Therefore, it is necessary to take a pressurizing means that does not break even a thin stamper with a large area, and to take a means that can rapidly heat and cool the thinner the stamper.

(6)ソリ変形
赤外線透過材料製のスタンパー裏面からプラスチック基材に向けて赤外線を照射した場合、赤外線を照射した面は温度が上昇するが、反対側の非照射面では温度が低いので、プラスチック基材の表面と裏側との間に温度差が生じ、高温側の面が冷却されることにより収縮し、プラスチック基材が照射された側にそるという問題があった。これを解決するためには、赤外線を照射しない面についても、適度の加熱を行い、ソリ変形が生じない新たな手段を講ずる必要があるが、このような問題について、従来は何ら対策が講じられることが無かった。
(6) Warp deformation When infrared rays are irradiated from the back of a stamper made of an infrared transmitting material toward a plastic substrate, the temperature of the surface irradiated with infrared rays rises, but the temperature is low on the non-irradiated surface on the opposite side. There was a problem that a temperature difference was generated between the surface and the back side of the base material, and the surface on the high temperature side was contracted by being cooled, and the plastic base material was deflected to the irradiated side. In order to solve this problem, it is necessary to appropriately heat the surface that does not irradiate infrared rays, and to take new measures that do not cause warp deformation. There was nothing.

(7)赤外線照射ムラの解消
赤外線透過材料を通してプラスチック基材に赤外線を照射すると、照射された部分には微細形状が転写されるが、照射されない部分では転写されない。また、照射された部分とされない部分との境界に紋様が現れ、成形品の外観を損ねることになる。このため、スタンパーの微細な凹凸が形成されている領域も、凹凸が形成されていない領域も、均一に赤外線を照射する手段を講ずることが不可欠であるが、このような機構について、従来は何ら検討されていなかった。
また、赤外線として10.6μmの波長を発生する炭酸ガスレーザを使用する場合、レーザビームの強度はビーム断面内で一様ではなく、図24に示すように場所によって変わるビームモードが存在する。このため、プラスチック基材に単純に照射するだけでは、ビームモードに従って、強度が高い部分はよく溶融し、強度が弱い部分は溶融しない部分が出てくる。このため、強度の強弱がプラスチック基材表面の凹凸となって現れたり(照射ムラ)、金型またはスタンパーの微細凹凸部が転写された部分とされない部分とが現れる(転写ムラ)。従来技術は、単純にレーザを照射する場合しか検討されておらず、照射ムラや転写ムラが避け難い。しかし、プラスチック基材の表面全体に均一にレーザビームを照射して照射ムラや転写ムラを解消する方法は従来検討されていなかった。
(7) Elimination of unevenness of infrared irradiation When the plastic substrate is irradiated with infrared rays through an infrared transmitting material, the fine shape is transferred to the irradiated portion, but is not transferred to the non-irradiated portion. In addition, a pattern appears at the boundary between the irradiated part and the non-irradiated part, and the appearance of the molded product is impaired. For this reason, it is indispensable to provide a means for uniformly irradiating infrared rays in both the region where the fine unevenness of the stamper is formed and the region where the unevenness is not formed. It was not examined.
When a carbon dioxide laser that generates a wavelength of 10.6 μm as infrared rays is used, the intensity of the laser beam is not uniform within the beam cross section, and there is a beam mode that varies depending on the location as shown in FIG. For this reason, by simply irradiating the plastic substrate, according to the beam mode, a portion with high strength melts well and a portion with low strength does not melt. For this reason, strength strength appears as unevenness on the surface of the plastic substrate (irradiation unevenness), or a portion where the fine unevenness portion of the mold or stamper is not transferred and a portion where it is not transferred (transfer unevenness). The prior art has been studied only in the case of simple laser irradiation, and it is difficult to avoid irradiation unevenness and transfer unevenness. However, a method for eliminating irradiation unevenness and transfer unevenness by uniformly irradiating the entire surface of a plastic substrate with a laser beam has not been studied.

(8)プラスチック基材表裏両面への微細形状転写
赤外線透過材料を金型またはスタンパーの一部として用い、これを通してプラスチック基材に赤外線を照射する方法では、従来は、射出成形を除いて、上型および下型の双方の表面に形成された微細な凹凸形状を、プラスチック基材の表裏両面に同時に形成することはできなかった。しかし、実用的な製品では、表裏両面に微細凹凸形状を同時に一括して形成することが必要となるものがあり、そのためには、新規な手段を講ずることが必要である。
(8) Fine shape transfer on both sides of the plastic substrate In the method of using an infrared transmitting material as part of a mold or stamper and irradiating the plastic substrate with infrared rays through this, The fine irregularities formed on the surfaces of both the mold and the lower mold could not be simultaneously formed on both the front and back surfaces of the plastic substrate. However, some practical products require the simultaneous formation of fine concavo-convex shapes on both the front and back surfaces at the same time. For this purpose, it is necessary to take new measures.

(9)成形サイクルの安定性
赤外線透過材料を金型またはスタンパーの一部として用い、これを通してプラスチック基材に赤外線を照射する方法では、赤外線透過材料の殆ど全ては赤外線の一部を吸収し、徐々に温度が上昇する。また、プラスチック基材の赤外線照射面が赤外線を吸収して温度上昇した場合、プラスチック基材の赤外線照射面と相接する赤外線透過材料にプラスチック基材からの熱が伝わり温度が上昇する。このため、安定した成形サイクルで繰り返し転写を行うためには、赤外線透過材料の温度を毎成形サイクル一定になるように、転写終了後に冷却しなければならない。しかし、従来の技術では、このような温度条件の管理については全く検討されず、実用性がなかった。
本発明は、上記のような従来の課題を解決することを目的とする。
(9) Stability of molding cycle In the method of using an infrared transmitting material as a part of a mold or a stamper and irradiating the plastic substrate with infrared through this, almost all of the infrared transmitting material absorbs a part of the infrared, The temperature gradually rises. In addition, when the infrared irradiation surface of the plastic substrate absorbs infrared rays and the temperature rises, the heat from the plastic substrate is transferred to the infrared transmitting material in contact with the infrared irradiation surface of the plastic substrate and the temperature rises. For this reason, in order to perform repetitive transfer in a stable molding cycle, it is necessary to cool after completion of the transfer so that the temperature of the infrared transmitting material becomes constant every molding cycle. However, in the prior art, such management of temperature conditions has not been studied at all, and has no practicality.
An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above.

請求項1に記載の発明は、表面に微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料からなるスタンパーの表面に基材を装着し、前記スタンパー裏面を、前記スタンパーが摺動または転動可能となる支持体で支持し、加圧手段により前記基材を前記スタンパーに押圧しながら、前記支持体の幅方向に長く設けられたスリット状の開口部から前記スタンパー裏面を通して前記基材の表面に赤外線を幅方向に線状に照射して前記スタンパー表面と面する基材表層を線状に溶融させ、これと同時に、前記支持体上で前記スタンパーおよび基材を、線状の赤外線に対して直交する方向に移動させ、前記スタンパー表面と面する前記基材表層全体を溶融および加圧することにより、前記スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、前記基材表層に転写することを特徴とする微細転写方法である。
請求項2に記載の発明は、前記スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、前記基材表層に転写した後、冷却手段によって前記スタンパーおよび基材を冷却し、次に剥離手段によって前記スタンパーおよび基材を剥離することを特徴とする請求項1に記載の微細転写方法である。
請求項3に記載の発明は、前記微細な凹凸形状の幅、高さおよび深さが1nm〜1mmの範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の微細転写方法である。
請求項4に記載の発明は、前記基材が固体状の熱可塑性樹脂または溶融状の熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の微細転写方法である。
請求項5に記載の発明は、前記基材が、−125〜290℃のガラス転移温度を有する請求項1または2に記載の微細転写方法である。
請求項6に記載の発明は、表面に微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料からなるスタンパーと
前記スタンパーの裏面から、前記スタンパーに装着される基材に赤外線を照射するための赤外線光源と、
前記スタンパーと赤外線光源との間に設けられ、前記スタンパー裏面を支持するとともに前記スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記赤外線光源から発せられる赤外線が前記スタンパー裏面に線状に照射されるように、前記スタンパーの幅方向に長いスリット状の開口部を備えた支持体と、
前記基材を前記スタンパーに押圧するための加圧手段と、
前記スタンパー、基材および加圧手段を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させるための移動手段と、
前記スタンパー及び基材を加熱するための加熱手段と、
前記スタンパーおよび基材を冷却するための冷却手段と、
前記基材を前記スタンパーから剥離するための剥離手段と、を有する微細転写装置であって、
前記スタンパーの表面に前記基材を装着し、前記スタンパー裏面を前記支持体で支持し、前記加圧手段により前記基材を前記スタンパーに押圧しながら、前記支持体に設けられたスリット状の開口部から前記スタンパー裏面を通して前記基材の表面に赤外線を幅方向に線状に照射して前記スタンパー表面と面する基材表層を線状に溶融させ、これと同時に、前記移動手段により前記スタンパー、基材および加圧手段を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させ、前記スタンパー表面と面する前記基材表層全体を溶融および加圧することにより、前記スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、前記基材表層に転写させ、その後、前記冷却手段によって前記スタンパーを冷却し、前記剥離手段により前記基材とスタンパーとを剥離することを特徴とする微細転写装置である。
請求項7に記載の発明は、表面に微細な凹凸形状を有する上型スタンパーおよび表面に微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料からなる下型スタンパーと、
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーを固定するための下型および上型と
前記下型スタンパーの裏面側に設けた赤外線光源と、
前記下型スタンパーの裏面側に設けられ、前記上型スタンパー表面と下型スタンパー表面との間に挟み込んで装着される基材に赤外線を照射するための赤外線光源と、
前記下型スタンパーと赤外線光源との間に設けられ、前記下型スタンパーを支持するとともに前記下型スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記赤外線光源から発せられる赤外線が前記下型スタンパー裏面に線状に照射されるように、前記下型スタンパーの幅方向に長いスリット状の開口部を備えた下型スタンパー支持体と、
前記基材を前記上型スタンパーに押圧するための加圧手段と、
前記下型スタンパー、上型スタンパー、基材、上型、下型および加圧手段を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させるための移動手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを加熱するために前記上型、下型および/または下型スタンパー支持体に設けられた加熱手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却するために上型、下型および/または下型スタンパー支持体に設けられた冷却手段と、
前記基材を前記下型スタンパーおよび上型スタンパーから剥離するために上型、下型および/または下型スタンパー支持体に設けられた剥離手段と、を有する微細転写装置であって、
前記下型に固定した前記下型スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記上型スタンパーを固定した前記上型を前記加圧手段に固定し、この状態で前記上型スタンパーと下型スタンパーを加熱手段により加熱しながら、前記下型スタンパー表面に前記基材を装着して前記加圧手段によって前記上型スタンパーで基材を加圧すると同時に、前記移動手段によって前記基材、上型スタンパー、下型スタンパー、上型、下型および加圧手段を一体として前記幅方向と直交する方向に移動させながら、前記下型スタンパー支持体に設けられた開口部を通して赤外線を前記下型スタンパー裏面に線状に照射することにより、前記基材の下型スタンパーと接する面に下型スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する微細な凹凸形状を赤外線輻射による加熱溶融、前記加熱手段による加熱溶融および加圧によって形成し、前記基材の上型スタンパーと接する面に前記上型スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する微細な凹凸形状を前記加熱手段による加熱溶融と加圧によって形成し、その後、前記冷却手段によって前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却し、前記剥離手段により前記基材と上型スタンパーおよび下型スタンパーとを剥離することを特徴とする微細転写装置である。
請求項8に記載の発明は、各々が表面に微細な凹凸形状を有し赤外線透過材料からなる下型スタンパーおよび上型スタンパーと、
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーを固定するための下型および上型と
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーの裏面に各々設けられ、前記上型スタンパー表面と下型スタンパー表面との間に挟み込んで装着される基材に赤外線を照射するための赤外線光源と、
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーと各々の赤外線光源との間に各々設けられ、前記下型スタンパーおよび上型スタンパーを支持するとともに前記下型スタンパーおよび上型スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記赤外線光源から発せられる赤外線が前記下型スタンパー裏面と上型スタンパー裏面に線状に照射されるように、前記下型スタンパーおよび上型スタンパーの幅方向に長いスリット状の開口部を備えた下型スタンパー支持体および上型スタンパー支持体と、
前記基材を前記上型スタンパーに押圧するための加圧手段と、
前記下型スタンパー、上型スタンパー、基材、上型および下型を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させるための移動手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを加熱するために前記上型、下型、下型スタンパー支持体および/または上型スタンパー支持体に設けられた加熱手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却するために上型、下型、下型スタンパー支持体および/または上型スタンパー支持体に設けられた冷却手段と、
前記基材を前記下型スタンパーおよび上型スタンパーから剥離するために上型、下型、下型スタンパー支持体および/または上型スタンパー支持体に設けられた剥離手段と、を有する微細転写装置であって、
前記下型スタンパー支持体と上型スタンパー支持体を前記加圧手段に固定し、前記下型に固定した前記下型スタンパーを前記下型スタンパーが摺動または転動可能となるように前記下型スタンパー支持体上に支持し、前記上型スタンパーを固定した前記上型を前記上型スタンパーが摺動または転動可能となるように前記上型スタンパー支持体上に支持し、この状態で前記上型スタンパーと下型スタンパーを加熱手段により加熱しながら、前記下型スタンパー表面と上型スタンパー表面との間隙に前記基材を装着して前記加圧手段によって前記基材を上型スタンパーおよび下型スタンパーで加圧すると同時に、前記移動手段によって前記基材、上型スタンパー、下型スタンパー、上型および下型を一体として前記幅方向と直交する方向に移動させながら、前記下型スタンパー支持体および上型スタンパー支持体に設けられた開口部を通して赤外線を前記下型スタンパー裏面および上型スタンパー裏面に線状に照射することにより、前記基材の前記下型スタンパーおよび上型スタンパーと接する面に前記下型スタンパー表面および上型スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する微細な凹凸形状を赤外線輻射による加熱溶融、前記加熱手段による加熱溶融および加圧によって形成し、その後、前記冷却手段によって前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却し、前記剥離手段により前記基材と上型スタンパーおよび下型スタンパーとを剥離することを特徴とする微細転写装置である。
請求項9に記載の発明は、前記支持体または上型スタンパー支持体および/または下型スタンパー支持体が、前記スタンパーが移動する方向順で、加熱部位、断熱部位、冷却部位およびスタンパー真空吸着部位を有することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項10に記載の発明は、前記スタンパーまたは上型スタンパーまたは下型スタンパーの一部が、波長10.6μmの赤外線を40%以上透過するFZシリコンで形成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項11に記載の発明は、前記スタンパーまたは上型スタンパーまたは下型スタンパーの少なくとも一部が、FZシリコン、ZnSe、ZnS、Ge、NaCl、BaF2、KBrおよびCaF2から選択された赤外線透過材料またはこれらの組み合わせから形成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項12に記載の発明は、前記上型スタンパーおよび下型スタンパーの少なくとも一部が、Ni電鋳で形成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置である。
請求項13に記載の発明は、前記赤外線光源が、赤外線ランプ、炭酸ガスレーザまたはYAGレーザであることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項14に記載の発明は、前記赤外線光源から照射される赤外線が、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナー、ステッピングモータもしくはACサーボモータを用いた揺動機構、または、ビームエキスパンダー、シリンドリカルレンズもしくはホモジナイザーにより線状ビームに変形され、該線状ビームが、前記支持体または前記上型スタンパー支持体または下型スタンパー支持体の幅方向に設けられたスリット状の開口部を通過することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項15に記載の発明は、前記スタンパーまたは前記上型スタンパーまたは下型スタンパーの厚さが0.3mm〜30mmであることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項16に記載の発明は、前記支持体および前記下型スタンパー裏面と接する下型スタンパー支持体および上型スタンパー裏面と接する上型スタンパー支持体の表面の少なくとも一部が、低摩擦すべり軸受、転動軸受またはコンベアーで形成されたことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置である。
請求項17に記載の発明は、前記加熱手段が、前記下型、下型スタンパー支持体、上型および/または上型スタンパー支持体に加熱用ヒータを設け、温度制御のために熱電対を設けてなることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置である。
請求項18に記載の発明は、前記冷却手段が、前記下型、下型スタンパー支持体、上型および/または上型スタンパー支持体に水冷配管を設け、温度制御のために熱電対を設けてなることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置である。
請求項19に記載の発明は、前記剥離手段が、前記上型、下型、上型スタンパー支持体および/または下型スタンパー支持体に設けた真空吸着孔、空気吹出孔、突出ピン、急速冷却用水空気配管または急速冷却用ベルチェ素子からなることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置である。
The invention according to claim 1 is a support in which a base material is mounted on the surface of a stamper made of an infrared transmitting material having a fine uneven shape on the surface, and the stamper can slide or roll on the back surface of the stamper. In the width direction of the infrared rays to the surface of the base material through the back of the stamper from a slit-like opening provided long in the width direction of the support body while pressing the base material against the stamper by a pressing means The substrate surface layer facing the stamper surface is melted linearly by linearly irradiating the stamper, and at the same time, the stamper and the substrate on the support in a direction perpendicular to the linear infrared rays. By transferring and melting and pressurizing the entire surface of the base material facing the stamper surface, the fine uneven shape of the stamper surface and the inverted uneven shape are transferred to the base material surface layer. A fine transfer method according to claim Rukoto.
According to the second aspect of the present invention, after transferring the concave and convex shape reverse to the fine concave and convex shape of the stamper surface to the base material surface layer, the stamper and the base material are cooled by a cooling means, and then the peeling means is used. The fine transfer method according to claim 1, wherein the stamper and the substrate are peeled off.
A third aspect of the present invention is the fine transfer method according to the first or second aspect, wherein the width, height and depth of the fine uneven shape are in the range of 1 nm to 1 mm.
The invention according to claim 4 is the fine transfer method according to claim 1 or 2, wherein the substrate is a solid thermoplastic resin or a molten thermoplastic resin.
The invention according to claim 5 is the fine transfer method according to claim 1 or 2, wherein the substrate has a glass transition temperature of −125 to 290 ° C.
The invention according to claim 6 is a stamper made of an infrared transmitting material having a fine uneven shape on the surface ;
From the back surface of the stamper, an infrared light source for irradiating the base material attached to the stamper with infrared light;
Provided between the stamper and the infrared light source, supports the back surface of the stamper and supports the stamper so that it can slide or roll, and infrared rays emitted from the infrared light source are linearly formed on the back surface of the stamper. A support having a slit-like opening that is long in the width direction of the stamper so as to be irradiated;
Pressurizing means for pressing the substrate against the stamper;
Moving means for moving the stamper, the base material, and the pressing means together in a direction perpendicular to the width direction;
Heating means for heating the stamper and the substrate;
Cooling means for cooling the stamper and the substrate;
A fine transfer device having a peeling means for peeling the substrate from the stamper,
A slit-like opening provided in the support while mounting the base on the surface of the stamper, supporting the back of the stamper with the support, and pressing the base against the stamper by the pressurizing means The substrate surface layer facing the stamper surface is melted linearly by irradiating the surface of the substrate linearly in the width direction through the back of the stamper from the portion, and at the same time, the stamper by the moving means, The base material and the pressing means are integrated and moved in a direction perpendicular to the width direction, and the whole surface layer of the base material facing the stamper surface is melted and pressed, thereby reversing the fine uneven shape of the stamper surface. The concavo-convex shape to be transferred is transferred to the substrate surface layer, and then the stamper is cooled by the cooling unit, and the substrate and the stamper are separated by the peeling unit. A fine transfer apparatus characterized by peeling.
The invention according to claim 7 includes an upper stamper having a fine uneven shape on the surface and a lower stamper made of an infrared transmitting material having a fine uneven shape on the surface;
A lower mold and an upper mold for fixing the lower mold stamper and the upper mold stamper ;
An infrared light source provided on the back side of the lower stamper;
An infrared light source for irradiating infrared rays on a base material provided on the back side of the lower mold stamper and sandwiched between the upper mold stamper surface and the lower mold stamper surface ;
Provided between the lower mold stamper and the infrared light source, supports the lower mold stamper and supports the lower mold stamper to be slidable or rollable, and infrared rays emitted from the infrared light source are emitted from the lower light source. A lower stamper support having a slit-like opening that is long in the width direction of the lower stamper so that the back surface of the mold stamper is linearly irradiated;
A pressing means for pressing the base material against the upper stamper;
Moving means for moving the lower mold stamper, the upper mold stamper, the base material, the upper mold, the lower mold and the pressurizing means together in a direction perpendicular to the width direction;
Heating means provided on the upper mold, lower mold and / or lower mold stamper support for heating the upper mold stamper and the lower mold stamper;
Cooling means provided on the upper mold, lower mold and / or lower mold stamper support for cooling the upper mold stamper and the lower mold stamper;
A peeling means provided on the upper die, the lower die and / or the lower die stamper support for peeling the substrate from the lower die stamper and the upper die stamper,
The lower mold stamper fixed to the lower mold is supported so that it can slide or roll, and the upper mold with the upper mold stamper fixed is fixed to the pressing means, and in this state, the upper mold stamper While the lower stamper is heated by the heating means, the substrate is attached to the surface of the lower mold stamper, and the substrate is pressed by the upper mold stamper by the pressing means, and at the same time, the substrate by the moving means The lower mold stamper, the lower mold stamper, the upper mold, the lower mold and the pressurizing means are moved together in the direction perpendicular to the width direction, and the infrared rays are transmitted through the opening provided in the lower mold stamper support. By irradiating the back surface of the mold stamper linearly, the surface of the base material in contact with the lower mold stamper is irradiated with infrared light on the surface of the lower mold stamper that is reversed with the fine irregular shape of the surface of the lower mold stamper. The heating means is formed by heat-melting by irradiation, heat-melting by the heating means, and pressurization, and a fine uneven shape that reverses the fine uneven shape of the upper stamper surface on the surface that contacts the upper stamper of the base material The upper stamper and the lower mold stamper are cooled by the cooling means, and then the base material and the upper mold stamper and the lower mold stamper are peeled by the peeling means. This is a fine transfer device.
The invention according to claim 8 includes a lower mold stamper and an upper mold stamper each having a fine uneven shape on the surface and made of an infrared transmitting material,
A lower mold and an upper mold for fixing the lower mold stamper and the upper mold stamper ;
An infrared light source for irradiating infrared rays on a base material provided on the back surface of the lower mold stamper and the upper mold stamper, and sandwiched between the upper mold stamper surface and the lower mold stamper surface ;
Provided between the lower mold stamper and the upper mold stamper and the respective infrared light sources, support the lower mold stamper and the upper mold stamper, and allow the lower mold stamper and the upper mold stamper to slide or roll. A slit-like opening that is long in the width direction of the lower mold stamper and the upper mold stamper so that infrared rays emitted from the infrared light source are linearly irradiated to the lower mold stamper rear surface and the upper mold stamper rear surface. A lower stamper support and an upper stamper support with a portion,
A pressing means for pressing the base material against the upper stamper;
A moving means for integrally moving the lower mold stamper, upper mold stamper, base material, upper mold and lower mold in a direction perpendicular to the width direction;
Heating means provided on the upper mold, lower mold, lower mold stamper support and / or upper mold stamper support for heating the upper mold stamper and lower mold stamper;
Cooling means provided on the upper mold, the lower mold, the lower mold stamper support and / or the upper mold stamper support for cooling the upper mold stamper and the lower mold stamper,
A fine transfer apparatus comprising: an upper mold, a lower mold, a lower mold stamper support and / or a peeling means provided on the upper mold stamper for peeling the base material from the lower mold stamper and the upper mold stamper. There,
The lower mold stamper support and the upper mold stamper support are fixed to the pressurizing means, and the lower mold stamper is fixed to the lower mold so that the lower mold stamper can slide or roll. The upper mold is supported on a stamper support, and the upper mold fixed with the upper mold stamper is supported on the upper mold stamper support so that the upper mold stamper can slide or roll. While the mold stamper and the lower mold stamper are heated by the heating means, the base material is mounted in the gap between the lower mold stamper surface and the upper mold stamper surface, and the upper mold stamper and the lower mold are formed by the pressurizing means. At the same time as pressing with a stamper, the moving means moves the base material, upper mold stamper, lower mold stamper, upper mold and lower mold together in a direction perpendicular to the width direction. However, the lower mold stamper of the substrate is irradiated with infrared rays linearly on the lower mold stamper rear surface and the upper mold stamper rear surface through openings provided in the lower mold stamper support body and the upper mold stamper support body. And the surface of the lower mold stamper and the surface of the upper mold stamper on the surface contacting the upper mold stamper are formed by heating and melting by infrared radiation, heating and melting by the heating means and pressurization. Thereafter, the upper stamper and the lower mold stamper are cooled by the cooling means, and the substrate and the upper mold stamper and the lower mold stamper are peeled off by the peeling means.
The invention according to claim 9 is the heating part, the heat insulating part, the cooling part, and the stamper vacuum adsorbing part in the order in which the support or upper stamper support and / or lower stamper support moves in the direction in which the stamper moves. The fine transfer device according to claim 6, wherein
The invention described in claim 10 is characterized in that a part of the stamper, the upper stamper or the lower stamper is formed of FZ silicon which transmits infrared light having a wavelength of 10.6 μm for 40% or more. The fine transfer device according to any one of 6 to 8.
The invention according to claim 11 is the infrared transmitting material in which at least a part of the stamper or upper stamper or lower stamper is selected from FZ silicon, ZnSe, ZnS, Ge, NaCl, BaF 2 , KBr and CaF 2. Alternatively, the fine transfer device according to any one of claims 6 to 8, wherein the fine transfer device is formed from a combination thereof.
The invention according to claim 12 is the fine transfer device according to claim 7 or 8, wherein at least a part of the upper mold stamper and the lower mold stamper is formed by Ni electroforming.
The invention according to claim 13 is the fine transfer apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the infrared light source is an infrared lamp, a carbon dioxide laser, or a YAG laser.
In the invention described in claim 14, the infrared ray emitted from the infrared light source is linearly generated by a swing mechanism using a polygon mirror, a galvano scanner, a stepping motor or an AC servo motor, a beam expander, a cylindrical lens or a homogenizer. 7. The beam is deformed, and the linear beam passes through a slit-like opening provided in the width direction of the support, the upper stamper support, or the lower stamper support. The fine transfer device according to any one of -8.
According to a fifteenth aspect of the present invention, the thickness of the stamper or the upper mold stamper or the lower mold stamper is 0.3 mm to 30 mm. The fine transfer apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, It is.
The invention according to claim 16 is characterized in that at least a part of the surface of the lower stamper support in contact with the support and the lower surface of the lower stamper and the surface of the upper stamper support in contact with the upper surface of the upper stamper is a low friction sliding bearing, The fine transfer device according to any one of claims 6 to 8, wherein the fine transfer device is formed by a rolling bearing or a conveyor.
According to a seventeenth aspect of the present invention, the heating means includes a heater for the lower mold, the lower stamper support, the upper mold and / or the upper stamper support, and a thermocouple for temperature control. The fine transfer device according to claim 7 or 8, wherein
According to an eighteenth aspect of the present invention, the cooling means includes a water cooling pipe provided on the lower mold, the lower stamper support, the upper mold and / or the upper stamper support, and a thermocouple for temperature control. The fine transfer device according to claim 7 or 8, wherein
According to a nineteenth aspect of the present invention, the peeling means includes a vacuum suction hole, an air outlet hole, a protruding pin, a rapid cooling provided in the upper mold, the lower mold, the upper stamper support and / or the lower stamper support. 9. The fine transfer device according to claim 7, wherein the fine transfer device comprises a water / air pipe or a rapid cooling Beltier element.

本発明によれば、基材をスタンパーに押圧するとともに、線状の赤外線ビームをスタンパーに照射しながら、基材とスタンパーとを固定した状態で長手方向に移動させることにより、スタンパーと接する基材の表層を溶融、膨張させることで、スタンパーの微細な凹凸形状に残存する空気を逐次排除しながら加圧転写を行うことができるので、空気の残存による微細な凹凸形状の転写の阻害を解消でき、1MPa以下の極低圧でも十分な転写が可能となる。この結果、基材に残留応力や複屈折が残存せず、光学特性に優れた成形体を得ることができる。しかも、基材全面に均一に赤外線を照射し、照射ムラによる凹凸を解消することができるので、辺長が数cm〜数十cmの大面積にわたり良好な転写面を得ることができる。また、赤外線を照射するスタンパーとして、その殆どが脆性材料である赤外線透過材料、例えば厚さによって赤外線透過率が低下するFZシリコン(0.5mm厚さで50%、1mm厚さで43%、厚さ5mmで9%)やGe(厚さ1mmで47%、厚さ5mmで46%、厚さ10mmで45%)などの材料を用い、しかも0.3〜1mm程度の薄いスタンパーを用いても、スタンパーに殆ど曲げが作用せず、したがって曲げによる破壊が生ずることが無い。この結果、極めて薄く安価な赤外線透過材料を使用できる。また、スタンパーと基材を加熱冷却するための加熱部位、冷却部位を独立して設けた形態で、しかも熱容量の小さい薄いスタンパーを用いることができるので、スタンパーの加熱から冷却への移行を迅速にできるので、基材の加熱冷却が極短時間で可能となり、高い生産性が得られる。なお、上型スタンパーと下型スタンパーの温度を独立して制御する形態によれば、基材で赤外線を照射する面と照射しない面の冷却過程での熱収縮による熱応力を制御できるので、基材のソリ変形を解消することができる。さらには、基材の裏表両面に微細な凹凸形状を転写する形態では、基材の表裏両面に赤外線ふく射を同時に行って転写を行うので、従来は難しかった表裏両面への微細凹凸形状の付与が可能となり、高い生産性で大面積の表裏両面の微細凹凸形状製品を作製することが可能となる。また、加熱、冷却、離型の工程を繰り返し連続的に実施することにより、安定した成形サイクルでの生産が可能となる。さらにまた、スタンパーと基材の温度制御と急速冷却により、基材とスタンパーとの剥離を容易に行える。   According to the present invention, while pressing the base material against the stamper and irradiating the stamper with a linear infrared beam, the base material is in contact with the stamper by moving in the longitudinal direction while the base material and the stamper are fixed. By melting and expanding the surface layer, it is possible to perform pressure transfer while sequentially removing the air remaining in the fine uneven shape of the stamper, thus eliminating the obstruction of the transfer of the fine uneven shape due to the remaining air. Sufficient transfer is possible even at an extremely low pressure of 1 MPa or less. As a result, the residual stress and birefringence do not remain on the base material, and a molded article having excellent optical characteristics can be obtained. In addition, since the infrared rays can be uniformly irradiated on the entire surface of the substrate and unevenness due to uneven irradiation can be eliminated, a good transfer surface can be obtained over a large area with a side length of several centimeters to several tens of centimeters. Moreover, as a stamper for irradiating infrared rays, most of them are fragile materials such as infrared transmissive materials, for example, FZ silicon whose infrared transmittance decreases with thickness (50% at 0.5mm thickness, 43% at 1mm thickness, thickness) Using materials such as 9% at 5mm) and Ge (47% at 1mm thickness, 46% at 5mm thickness, 45% at 10mm thickness), etc., and using a thin stamper of about 0.3-1mm, Almost no bending is applied to the stamper, and therefore there is no breakage due to bending. As a result, an extremely thin and inexpensive infrared transmitting material can be used. In addition, a heating part for heating and cooling the stamper and the substrate, and a cooling part are provided independently, and a thin stamper with a small heat capacity can be used, so the transition from heating to cooling of the stamper can be performed quickly. Therefore, the substrate can be heated and cooled in an extremely short time, and high productivity can be obtained. According to the embodiment in which the temperatures of the upper mold stamper and the lower mold stamper are controlled independently, the thermal stress due to thermal contraction in the cooling process of the surface irradiated with infrared rays and the surface not irradiated with the base material can be controlled. The warp deformation of the material can be eliminated. Furthermore, in the form of transferring the fine irregularities on both the front and back surfaces of the base material, since the infrared radiation is simultaneously applied to both the front and back surfaces of the base material, transfer is performed. It becomes possible, and it becomes possible to produce a fine uneven product having a large area on both the front and back surfaces with high productivity. In addition, by repeatedly performing heating, cooling, and mold release processes continuously, production in a stable molding cycle becomes possible. Furthermore, the base material and the stamper can be easily separated from each other by the temperature control and rapid cooling of the stamper and the base material.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながらさらに説明する。
図1は、本発明の微細転写方法を実施するための装置を説明するための図である。図1(a)は、該装置の正面図、(b)は側面図である。
本発明で使用される基材は、赤外線を吸収し、その表層が溶融可能な材料であればとくに制限されず、例えばプラスチックや低融点ガラスが挙げられるが、以下は、本発明に好適なプラスチックを基材として用いた形態について説明する。 図1において、微細な凹凸形状1Lcを有する下型スタンパー1Lは、厚さが0.3〜1mmのFZシリコンであり、10.6μm波長の赤外線を40%以上透過する。微細な凹凸形状は、例えば幅、高さおよび深さが1nm〜1mmの範囲である。下型スタンパー1Lの表面1La上にプラスチック基材2を装着する。プラスチック基材2の厚さは50μm〜数mmである。プラスチック基材2は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリスチレン、PET樹脂など、赤外線を吸収する樹脂であればとくに制限されないが、−125〜290℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂が好ましい。なお、下型スタンパー1Lに装着するプラスチック基材2は、固体状以外にも、溶融した状態の熱可塑性樹脂を下型スタンパー1Lに塗布等によって装着してもよい。下型スタンパー1Lを、下型スタンパー支持体5Lの上に載せている。上型12Uには、加熱手段9として電熱ヒータを設け、冷却手段10として水管を設け、離型手段11として機械式エジェクターを設けている。加圧手段6により、上型12Uをプラスチック基材2に向けて加圧し、プラスチック基材2を下型スタンパー1Lに押圧している。下型スタンパー支持体5Lには幅方向7に長いスリット状の開口部8を設け、その下から炭酸ガスレーザ13によりビーム状の赤外線3を照射して揺動ミラー16を揺動させることにより線状のレーザビームを形成し、開口部8を通して下型スタンパー1Lに線状に照射する。以上の構成において、加熱した上型12Uを通して加圧手段6によりプラスチック基材2を下型スタンパー1Lに押圧しながら、下型スタンパー1Lの裏面1Lbに線状の赤外線3を照射しながら、加圧手段6、上型12U、プラスチック基材2および下型スタンパー1Lを一体として、長手方向4に移動させる。これによって、プラスチック基材2で微細な凹凸形状を含めて製品となる転写面全体に均一に赤外線3が照射され、赤外線3が照射された面が溶融して下型スタンパー1Lの微細な凹凸形状と反転する凹凸形状がプラスチック基材2に形成される。ここで、下型スタンパー1Lと下型スタンパー支持体5Lとは、互いに摺動または転動可能に形成されており、摺動の場合は、下型スタンパー支持体の摺動部はテフロン樹脂、テフロンコーティング製合金、その他低摩擦すべり軸受などで形成されている。転動の場合は、転動軸受またはコンベアー等で形成されている。所定の平面度が保たれたコンベアーを使用してもよい。下型スタンパー支持体5Lには、1cm前後のごく狭い幅の開口部8が線状に形成されており、ここの部位にスタンパーを押し付けても、スタンパーには殆ど曲げが作用しない。このため、その多くが脆性材料である赤外線透過材料でできた下型スタンパー1Lが薄いものであっても、曲げによる破壊を生じない。続いて下型スタンパー1Lは、図2(a)に示したように、下型スタンパー支持体5Lの加熱部位5LH、断熱部位5LI、冷却部位5LCを経て、図2(b)に示したように真空吸着部位5LVで下型スタンパー1Lを支持体に吸着し、この状態で図3(a)に示したように上型12Uを開くことで、表面に微細凹凸形状が転写されたプラスチック基材2を離型する(図3(b))。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be further described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view for explaining an apparatus for carrying out the fine transfer method of the present invention. FIG. 1A is a front view of the apparatus, and FIG.
The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a material that absorbs infrared rays and its surface layer can be melted. Examples thereof include plastics and low-melting glass, but the following are plastics suitable for the present invention. The form which used as a base material is demonstrated. In FIG. 1, a lower stamper 1L having a fine uneven shape 1Lc is FZ silicon having a thickness of 0.3 to 1 mm, and transmits 40% or more of infrared rays having a wavelength of 10.6 μm. The fine concavo-convex shape has, for example, a width, height and depth in the range of 1 nm to 1 mm. The plastic substrate 2 is mounted on the surface 1La of the lower mold stamper 1L. The thickness of the plastic substrate 2 is 50 μm to several mm. The plastic substrate 2 is not particularly limited as long as it absorbs infrared rays, such as acrylic resin, polycarbonate resin, cyclic olefin resin, polystyrene, and PET resin, but a thermoplastic resin having a glass transition temperature of −125 to 290 ° C. preferable. The plastic substrate 2 to be mounted on the lower mold stamper 1L may be mounted on the lower mold stamper 1L by applying a molten thermoplastic resin in addition to the solid state. The lower mold stamper 1L is placed on the lower mold stamper support 5L. The upper die 12U is provided with an electric heater as the heating means 9, a water pipe as the cooling means 10, and a mechanical ejector as the release means 11. The pressing means 6 pressurizes the upper mold 12U toward the plastic substrate 2 and presses the plastic substrate 2 against the lower mold stamper 1L. The lower stamper support 5L is provided with a slit-like opening 8 that is long in the width direction 7, and a beam-like infrared ray 3 is irradiated from below to oscillate the oscillating mirror 16 by linear irradiation. The lower stamper 1L is irradiated linearly through the opening 8. In the above configuration, pressure is applied while irradiating the back surface 1Lb of the lower mold stamper 1L with the linear infrared rays 3 while pressing the plastic substrate 2 against the lower mold stamper 1L by the pressing means 6 through the heated upper mold 12U. The means 6, the upper mold 12U, the plastic substrate 2 and the lower mold stamper 1L are moved together in the longitudinal direction 4. As a result, the infrared ray 3 is uniformly irradiated on the entire transfer surface as a product including the fine uneven shape on the plastic substrate 2, and the surface irradiated with the infrared ray 3 is melted to form the fine uneven shape of the lower mold stamper 1L. The concavo-convex shape to be reversed is formed on the plastic substrate 2. Here, the lower mold stamper 1L and the lower mold stamper support 5L are formed to be slidable or rollable with each other. In the case of sliding, the sliding portion of the lower mold stamper support is made of Teflon resin, Teflon. It is made of coating alloy and other low friction plain bearings. In the case of rolling, it is formed by a rolling bearing or a conveyor. A conveyor having a predetermined flatness may be used. The lower stamper support 5L is formed with a linear opening 8 having a very narrow width of about 1 cm. Even if the stamper is pressed against this portion, the stamper is hardly bent. For this reason, even if the lower mold stamper 1L made of an infrared transmitting material, which is a brittle material, is thin, it does not break due to bending. Subsequently, as shown in FIG. 2A, the lower stamper 1L passes through the heating part 5LH, the heat insulating part 5LI, and the cooling part 5LC of the lower stamper support 5L as shown in FIG. 2B. The lower mold stamper 1L is adsorbed to the support at the vacuum adsorption site 5LV, and in this state, the upper mold 12U is opened as shown in FIG. Is released (FIG. 3B).

実際に、赤外線透過材料として直径3インチ、厚さ0.5mmのFZシリコンを使用し、本FZシリコンに50μm角の格子と、5〜50μmまで5μmピッチで形成したライン&スペースとを、深さ10μmに加工した下型スタンパー1Lの一部を図4に示す。この下型スタンパー1Lを用い、下型スタンパー支持体5Lは常温のままとし、冷却も自然放冷とし、炭酸ガスレーザ出力は55W、十分な強度を有するビーム径(ビーム強度がピークの1/e2となるビーム直径)をφ7mmとして下型スタンパー1Lの裏面1Lbに幅方向7で照射した。プラスチック基材2としては幅4cm×長さ5cm×厚さ3mmの固体状アクリル樹脂を使用した。線状ビームを形成するための揺動ミラー16の周波数は1Hzとし、照射する線状ビームの幅は5cmとした。プラスチック基材2、下型スタンパー1L、加圧手段6、上型12Uを一体として長手方向4に移動させる速度は5mm/sとし、長手方向4に6cm動かした後、逆方向に6cm移動させた。すなわち、プラスチック基材2を1往復させながら線状ビームを照射した。加圧力は0.1MPa〜10MPaが採用できるが、本形態では0.1MPaとした。照射時間は(60mm/5mm/s)×2=24秒である。55Wのレーザ出力の場合、FZシリコンを透過したエネルギーは28Wであった。このため、照射密度は28W/(0.72・π/4)=72W/cm2であった。この状態では、図5に示すように、5mm/sで長手方向4にスタンパーを7cm移動させながら、幅5cm(振幅)で1Hzの周波数で線状ビームを形成した場合、十分なビーム強度がφ7mmであるので、実線20で表される照射プロファイルによれば、プラスチック基材2には、レーザビームが照射されない領域は無く、4cm×5cmのアクリル樹脂全面に、均一にレーザビームが照射されることになる。すなわち、図5に示したように、ビームの揺動機構を用いる場合、レーザビームが往復動するために振幅の両端で極短時間でも停止するため、両端での照射時間が他の領域に比べて長くなり、両端とそれ以外では照射エネルギーが不均一となり、照射ムラによるプラスチック基材表面のデコボコを生じやすい。このため、図5に示したように、ビームが極短時間停止する両端を除く領域で、プラスチック基材2の製品領域全面に均一にレーザが照射されるようにすることが重要である。この結果、4cm×5cmのアクリル製プラスチック基材に形成された微細な凹凸形状を図6に示す。図4で示したFZシリコンの微細な凹凸形状と反転する凹凸形状が、ほぼ100%の転写率(転写体の凹凸高さ/スタンパーの凹凸高さ)で得られた。また、微細な凹凸形状面以外はFZシリコンと同様の平滑な平面となった。以上より、上型12U、下型スタンパー1L、下型スタンパー支持体5Lを何ら加熱冷却することなく、0.1MPaという極低圧で加圧しながら、28秒間炭酸ガスレーザを照射するだけで、深さが10μmで5〜50μmのライン&スペース、同じ深さで50μm角の格子を十分に転写でき、しかも、極めて良好な表面性状を得ることができた。 Actually, FZ silicon having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.5 mm is used as an infrared transmitting material, and a 50 μm square lattice and a line and space formed at a pitch of 5 μm up to 5 to 50 μm on this FZ silicon. A part of the lower mold stamper 1L processed to 10 μm is shown in FIG. The lower stamper 1L is used, the lower stamper support 5L is kept at room temperature, the cooling is naturally allowed to cool, the carbon dioxide laser output is 55 W, and a beam diameter having a sufficient intensity (1 / e 2 at which the beam intensity reaches its peak). The beam diameter was set to φ7 mm, and the back surface 1Lb of the lower mold stamper 1L was irradiated in the width direction 7. As the plastic substrate 2, a solid acrylic resin having a width of 4 cm, a length of 5 cm, and a thickness of 3 mm was used. The frequency of the oscillating mirror 16 for forming the linear beam was 1 Hz, and the width of the irradiated linear beam was 5 cm. The plastic substrate 2, the lower mold stamper 1L, the pressing means 6, and the upper mold 12U are integrally moved in the longitudinal direction 4 at a speed of 5 mm / s, moved 6 cm in the longitudinal direction 4 and then moved 6 cm in the opposite direction. . That is, the linear beam was irradiated while the plastic substrate 2 was reciprocated once. Although the applied pressure can be 0.1 MPa to 10 MPa, it is set to 0.1 MPa in this embodiment. The irradiation time is (60 mm / 5 mm / s) × 2 = 24 seconds. In the case of 55 W laser output, the energy transmitted through the FZ silicon was 28 W. For this reason, the irradiation density was 28 W / (0.7 2 · π / 4) = 72 W / cm 2 . In this state, as shown in FIG. 5, when a linear beam is formed at a frequency of 1 Hz with a width of 5 cm (amplitude) while moving the stamper 7 cm in the longitudinal direction 4 at 5 mm / s, a sufficient beam intensity is 7 mm. Therefore, according to the irradiation profile represented by the solid line 20, the plastic substrate 2 has no region not irradiated with the laser beam, and the entire surface of the acrylic resin of 4 cm × 5 cm is uniformly irradiated with the laser beam. become. That is, as shown in FIG. 5, when the beam swing mechanism is used, the laser beam reciprocates and stops at both ends of the amplitude for a very short time. The irradiation energy becomes non-uniform at both ends and other portions, and the surface of the plastic substrate is likely to be uneven due to uneven irradiation. For this reason, as shown in FIG. 5, it is important to uniformly irradiate the entire surface of the product region of the plastic substrate 2 in the region excluding both ends where the beam stops for a very short time. As a result, the fine uneven shape formed on the 4 cm × 5 cm acrylic plastic substrate is shown in FIG. The fine concavo-convex shape of FZ silicon shown in FIG. 4 and the inverted concavo-convex shape were obtained at a transfer rate of approximately 100% (the concavo-convex height of the transfer body / the concavo-convex height of the stamper). Moreover, it became the smooth plane similar to FZ silicon | silicone except the fine uneven | corrugated shaped surface. From the above, the depth can be increased by simply irradiating the carbon dioxide laser for 28 seconds while applying pressure at an extremely low pressure of 0.1 MPa without heating and cooling the upper mold 12U, the lower mold stamper 1L, and the lower mold stamper support 5L. A line and space of 5 to 50 μm at 10 μm, a 50 μm square lattice at the same depth could be transferred sufficiently, and an extremely good surface property could be obtained.

図7および8は、本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。図7は、該装置の正面図、図8は、側面図である。図7および8に示された装置は、前述の図1の装置とほぼ同じ構成を有するが、下型12Lに赤外線透過材料でできた下型スタンパー1Lを固定し、上型12UにはNi電鋳でできた、表面1Uaを有する上型スタンパー1Uを固定し、加圧手段6、上型12U、下型12L、上型スタンパー1Uおよび下型スタンパー1Lを一体として長手方向に移動させる移動手段14を設けた点が異なっている。
まず、図8に示したように、上型12U、下型スタンパー支持体5Lが加熱された状態でプラスチック基材2を、下型スタンパー1Lの上に固定する。
7 and 8 are views for explaining another embodiment of the fine transfer apparatus of the present invention. FIG. 7 is a front view of the apparatus, and FIG. 8 is a side view. The apparatus shown in FIGS. 7 and 8 has substantially the same configuration as the apparatus of FIG. 1 described above, but a lower mold stamper 1L made of an infrared transmitting material is fixed to the lower mold 12L, and a Ni electric power is connected to the upper mold 12U. An upper die stamper 1U made of cast and having a surface 1Ua is fixed, and a moving means 14 for moving the pressurizing means 6, upper die 12U, lower die 12L, upper die stamper 1U and lower die stamper 1L integrally in the longitudinal direction. Is different.
First, as shown in FIG. 8, the plastic substrate 2 is fixed on the lower mold stamper 1L in a state where the upper mold 12U and the lower mold stamper support 5L are heated.

図18は、下型12Lに微細な凹凸形状1Lcを有する下型スタンパー1Lを固定した状態を示す図である。図18において、(a)は平面図、(b)は断面図、(c)は底面図である。φ3インチ、厚さ0.5〜1mmのFZシリコンを下型スタンパー1Lとして使用している。これを、プラスチック基材2を装填するための四角形の枠を有する下型で固定している。ここで、FZシリコン以外に、Ge、ZnSe、ZnS、NaCl、BaF2、KBr、CaF2などを下型スタンパー1Lとして使用してもよい。 FIG. 18 is a diagram illustrating a state where a lower mold stamper 1L having a fine uneven shape 1Lc is fixed to the lower mold 12L. 18A is a plan view, FIG. 18B is a sectional view, and FIG. 18C is a bottom view. FZ silicon having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.5 to 1 mm is used as the lower stamper 1L. This is fixed by a lower mold having a square frame for loading the plastic substrate 2. Here, in addition to FZ silicon, Ge, ZnSe, ZnS, NaCl, BaF 2 , KBr, CaF 2 or the like may be used as the lower stamper 1L.

次に、図9に示したように、加圧手段6により上型12Uを閉じ、上型12Uでプラスチック基材2を加圧することにより、プラスチック基材2を下型スタンパー1Lに押し付けることで、プラスチック基材2に予熱を与える。ここで予熱を与えるのは、プラスチック基材2の面積が大きい場合に、下型スタンパー1Lとプラスチック基材2との密着性をよくするためと、上型スタンパー1Uを加熱してプラスチック基材2の上面に上型スタンパーの表面1Uaの微細な凹凸形状を転写するためである。上型12Uはプラスチック基材2のガラス転移温度前後に加熱する。下型スタンパー1Lについては、プラスチック基材2との密着性を高めるための最小限の加熱でよい。   Next, as shown in FIG. 9, the upper die 12U is closed by the pressing means 6, and the plastic substrate 2 is pressed against the lower die stamper 1L by pressing the plastic substrate 2 with the upper die 12U. Preheat is applied to the plastic substrate 2. Here, preheating is performed when the area of the plastic substrate 2 is large in order to improve the adhesion between the lower mold stamper 1L and the plastic substrate 2, and by heating the upper mold stamper 1U, the plastic substrate 2 This is because the fine uneven shape of the surface 1Ua of the upper stamper is transferred to the upper surface of the upper mold. The upper mold 12U is heated around the glass transition temperature of the plastic substrate 2. About the lower mold | type stamper 1L, the minimum heating for improving the adhesiveness with the plastic base material 2 may be sufficient.

この状態で、図10に示したように、移動手段14により、加圧手段6、上型12U、下型12L、上型スタンパー1U、下型スタンパー1L、プラスチック基材2とを一体として長手方向4に移動させながら、下型スタンパー支持体5Lに設けられた幅方向7に長いスリット状の開口部8を通して、赤外線3を下型スタンパー1Lの裏面に向けて線状に照射する。下型スタンパー1L全体に均一に赤外線3が照射されるとともに、図5に示したように、プラスチック基材2の全面に照射ムラが無いように、照射する。なお、図11に示したように、長手方向で左右に数回往復させることで、赤外線ふく射による微細な凹凸形状の転写率を確実なものにしてもよい。前述の通り、開口部8はごく幅が狭いスリット状であるので、この部位に下型スタンパー1Lを押し付けても、下型スタンパー1Lに曲げは殆ど作用せず、下型スタンパーが薄い脆性材料であっても、曲げによる破壊を生ずることが無い。   In this state, as shown in FIG. 10, the pressing means 6, the upper mold 12U, the lower mold 12L, the upper mold stamper 1U, the lower mold stamper 1L, and the plastic substrate 2 are integrated in the longitudinal direction by the moving means 14. 4, the infrared rays 3 are irradiated linearly toward the back surface of the lower mold stamper 1 </ b> L through the slit-shaped opening 8 long in the width direction 7 provided in the lower mold stamper support 5 </ b> L. The entire lower mold stamper 1L is uniformly irradiated with the infrared rays 3 and, as shown in FIG. 5, the entire surface of the plastic substrate 2 is irradiated with no irradiation unevenness. In addition, as shown in FIG. 11, the transfer rate of the fine uneven shape by infrared irradiation may be ensured by reciprocating several times to the left and right in the longitudinal direction. As described above, since the opening 8 has a very narrow slit shape, even if the lower mold stamper 1L is pressed against this portion, the lower mold stamper 1L is hardly bent and the lower mold stamper is made of a thin brittle material. Even if there is, there is no breakage due to bending.

これらを完了したら、図12に示したように、加圧手段6および加熱手段9により、加圧力を適度に調整しながら加熱を行い、プラスチック基材2表裏面での収縮差を無くしてそり変形を防止する。   When these are completed, as shown in FIG. 12, the pressure means 6 and the heating means 9 are used for heating while appropriately adjusting the applied pressure to eliminate the difference in shrinkage between the front and back surfaces of the plastic substrate 2 and warp deformation. To prevent.

以上で賦型を完了すると、図13に示したように、移動手段14により、加圧手段6、上型12U、下型12L、上型スタンパー1U、下型スタンパー1Lおよびプラスチック基材2を一体として、下型スタンパー支持体5Lの断熱部位5LIを通って隣接する冷却部位5LCに移動することにより、下型スタンパー1Lおよびこれと接するプラスチック基材2の微細な凹凸形状面を急速に冷却する。下型スタンパーを極めて薄くできるので、急速な冷却が可能となる。さらに、図14に示したように、真空吸着部位5LVより図示しない真空ポンプで下型スタンパー1L裏面を真空吸着することにより、離型の準備をする。そして、図15に示したように、加圧手段6により上型12Uを開くと、上型スタンパー1Uに付着したプラスチック基材2が上型スタンパー1Uと同時に上昇し、下型スタンパー1Lとプラスチック基材2とが剥離する。これは、上型スタンパーの温度が下型スタンパー1Lよりも少し高温となるように制御することにより、上型スタンパー1Uとプラスチック2との付着力が、下型スタンパー2とプラスチック基材2との付着力よりも大きくすることで行う。下型スタンパーに線膨張率が2.6×10-6-1と小さくかつ赤外線透過材料であるFZシリコンを用いると、プラスチック基材2との線膨張率との差が非常に大きくなり(例えばアクリル樹脂の線膨張率は50〜90×10-6-1)、下型スタンパー1Lとプラスチック基材2の温度が低くなるに従って、賦型時の温度から離型時の温度までの温度降下量に対応する熱収縮量の差異が大きくなり、この結果、下型スタンパー1Lとプラスチック基材2との間でズリ変形に伴う剥離力が発生して剥離が容易になる。これに対して、上型スタンパー1UにNi電鋳を用いると、Niの線膨張率は13.4×10-6-1であることから、FZシリコンに比べてプラスチック基材2との線膨張率の差は小さいため、例え上型スタンパー1Uと下型スタンパー1Lとが同じ温度であったとしても、上型スタンパー1Uとプラスチック基材2との剥離力のほうが下型スタンパー1Lに対して小さくなる。このため、上型スタンパーに付着しやすくなる。なお、前記とは逆に、下型スタンパー1LをNi製とし、上型スタンパー1UをFZシリコンにし、赤外線を上型スタンパーの裏面を通して照射する形態でもよい。 When the forming is completed as described above, as shown in FIG. 13, the pressing means 6, the upper mold 12U, the lower mold 12L, the upper mold stamper 1U, the lower mold stamper 1L and the plastic substrate 2 are integrated by the moving means 14. As described above, by moving to the adjacent cooling part 5LC through the heat insulating part 5LI of the lower mold stamper support 5L, the fine mold surface of the lower mold stamper 1L and the plastic substrate 2 in contact therewith is rapidly cooled. Since the lower stamper can be made very thin, rapid cooling becomes possible. Further, as shown in FIG. 14, the back side of the lower stamper 1L is vacuum-sucked by a vacuum pump (not shown) from the vacuum suction part 5LV to prepare for mold release. Then, as shown in FIG. 15, when the upper die 12U is opened by the pressurizing means 6, the plastic substrate 2 attached to the upper die stamper 1U rises simultaneously with the upper die stamper 1U, and the lower die stamper 1L and the plastic substrate The material 2 peels off. This is because the upper mold stamper 1U and the plastic substrate 2 are bonded to each other by controlling the temperature of the upper mold stamper to be slightly higher than that of the lower mold stamper 1L. This is done by making it larger than the adhesive force. If FZ silicon, which has a low linear expansion coefficient of 2.6 × 10 −6 ° C. −1 and is an infrared transmitting material, is used for the lower stamper, the difference from the linear expansion coefficient with the plastic substrate 2 becomes very large ( For example, the linear expansion coefficient of acrylic resin is 50 to 90 × 10 −6 ° C. −1 ), and the temperature from the molding temperature to the mold release temperature as the temperature of the lower mold stamper 1L and the plastic substrate 2 decreases. The difference in the amount of heat shrinkage corresponding to the descending amount becomes large, and as a result, a peeling force is generated between the lower mold stamper 1L and the plastic substrate 2 due to the slip deformation, and the peeling becomes easy. On the other hand, if Ni electroforming is used for the upper die stamper 1U, the linear expansion coefficient of Ni is 13.4 × 10 −6 ° C. −1. Since the difference in expansion coefficient is small, even if the upper mold stamper 1U and the lower mold stamper 1L are at the same temperature, the peeling force between the upper mold stamper 1U and the plastic substrate 2 is higher than that of the lower mold stamper 1L. Get smaller. For this reason, it becomes easy to adhere to the upper mold stamper. Contrary to the above, the lower stamper 1L may be made of Ni, the upper stamper 1U may be made of FZ silicon, and infrared rays may be irradiated through the back surface of the upper stamper.

次に、図16に示したように、上型12Uに内蔵した離型手段11である機械式エジェクターによりプラスチック基材2を突き出して成形を完了し、図17に示したように、洗浄手段15で上型スタンパー1Uと下型スタンパー1Lを洗浄する。以上の成形サイクルを繰り返すことにより、表裏面に微細な凹凸形状を有するプラスチック基材2を連続的に生産することが可能となる。本微細転写装置を用いて、赤外線透過材料であるFZシリコンとして厚さ0.5〜1mm、直径8インチまでのものを使用して、直径180mmの成形品を製作できた。さらに大口径のFZシリコンを用いれば、より大きな成形品を作製することが可能となる。   Next, as shown in FIG. 16, the plastic substrate 2 is ejected by a mechanical ejector which is a release means 11 incorporated in the upper die 12U, and the molding is completed. As shown in FIG. Then, the upper mold stamper 1U and the lower mold stamper 1L are cleaned. By repeating the above molding cycle, it becomes possible to continuously produce the plastic substrate 2 having fine irregularities on the front and back surfaces. Using this fine transfer apparatus, a molded product having a diameter of 180 mm could be manufactured using FZ silicon as an infrared transmitting material having a thickness of 0.5 to 1 mm and a diameter of 8 inches. Further, if a large-diameter FZ silicon is used, a larger molded product can be produced.

図19は、本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。図19は、該装置の正面図を示す。なお符号は、前記の図面と同じ意味である。図19は、上型スタンパー1Uおよび下型スタンパー1Lの双方に赤外線透過材料を用いて、プラスチック基材2の表裏両面に、赤外線3を照射して微細な凹凸形状を付与するための装置の実施例である。上型スタンパー1U、下型スタンパー1Lはともに厚さ0.5〜1mmの赤外線透過材料であるFZシリコンを使用した。
上型12Uには、10mm以上の厚さでも赤外線透過率が90%以上であるZnSeを使用した。下型スタンパー支持体5L上に、下型スタンパー1L、プラスチック基材2、上型スタンパー1U、上型12Uを重ね、これらを下型12Lに装填した。揺動ミラー16を加圧手段6の下型スタンパー支持体5Lおよび上型スタンパー支持体5Uの背面に形成した。炭酸ガスレーザ13から出射されるレーザビームをビームスプリッター17を介して上下に分割し、固定ミラー18を経て、上型スタンパー1Uの裏面1Ubと下型スタンパー1Lの裏面1Lbに揺動ミラー16を介して線状に照射する構成とした。
FIG. 19 is a view for explaining another embodiment of the fine transfer apparatus of the present invention. FIG. 19 shows a front view of the device. Note that the symbols have the same meaning as in the above drawings. FIG. 19 shows an implementation of an apparatus for giving a fine uneven shape by irradiating infrared rays 3 on both the front and back surfaces of a plastic substrate 2 using an infrared transmitting material for both the upper die 1U and the lower die 1L. It is an example. Both the upper stamper 1U and the lower stamper 1L were made of FZ silicon, which is an infrared transmitting material having a thickness of 0.5 to 1 mm.
For the upper mold 12U, ZnSe having an infrared transmittance of 90% or more even with a thickness of 10 mm or more was used. A lower mold stamper 1L, a plastic substrate 2, an upper mold stamper 1U, and an upper mold 12U were stacked on the lower mold stamper support 5L, and these were loaded into the lower mold 12L. The oscillating mirror 16 was formed on the back surface of the lower stamper support 5L and the upper stamper support 5U of the pressurizing means 6. A laser beam emitted from the carbon dioxide laser 13 is split up and down via a beam splitter 17, passed through a fixed mirror 18, and then on a back surface 1 Ub of the upper mold stamper 1 U and a back surface 1 Lb of the lower mold stamper 1 L via a swing mirror 16. It was set as the structure irradiated linearly.

図20および21に示すように、加圧手段6により上型スタンパー支持体5Uを閉じて上型12Uを加圧し、プラスチック基材2を上型スタンパー1U、下型スタンパー1Lで押圧する。これと同時に、揺動ミラー16を介して炭酸ガスレーザ13から出射されるレーザビーム3を上型スタンパー1Uと下型スタンパー1Lの各々の裏面からプラスチック基材2に向けて線状に照射しながら、移動手段14により長手方向4に上型スタンパー1U、下型スタンパー1L、上型12U、下型12L、プラスチック基材2を一体として移動させることにより、プラスチック基材の表裏両面に赤外線照射による微細凹凸形状の形成を行う。成形サイクルは図7〜17で示した形態と同様である。なお、符号5UH、5UI、5UC、5UVは、それぞれ加熱部位、断熱部位、冷却部位、真空吸着部位であり、先の符号5LH、5LI、5LC、5LVと同様に、上型スタンパーの急速な加熱、冷却、容易な離型を行うために設けられている。以上により、上下両面の全体に均一に赤外線を照射しながら、極めて短時間で、表裏両面に微細な凹凸形状を有し、なおかつ表裏両面に照射ムラの無い円滑な表面性状を有するプラスチック基材を得ることができた。   As shown in FIGS. 20 and 21, the upper die stamper support 5U is closed by the pressing means 6 to pressurize the upper die 12U, and the plastic substrate 2 is pressed by the upper die stamper 1U and the lower die stamper 1L. At the same time, while irradiating the laser beam 3 emitted from the carbon dioxide laser 13 through the oscillating mirror 16 from the back surfaces of the upper mold stamper 1U and the lower mold stamper 1L toward the plastic substrate 2, in a linear manner, By moving the upper die stamper 1U, the lower die stamper 1L, the upper die 12U, the lower die 12L, and the plastic base material 2 in the longitudinal direction 4 by the moving means 14, fine unevenness caused by infrared irradiation on both front and back surfaces of the plastic base material Form the shape. The molding cycle is the same as that shown in FIGS. Reference numerals 5UH, 5UI, 5UC, and 5UV are a heating part, a heat insulating part, a cooling part, and a vacuum adsorption part, respectively. Like the reference signs 5LH, 5LI, 5LC, and 5LV, rapid heating of the upper stamper, It is provided for cooling and easy mold release. As described above, a plastic base material having a smooth surface property that has fine irregularities on both the front and back surfaces and is free of irradiation unevenness on both front and back surfaces in an extremely short time while irradiating infrared light uniformly on both the upper and lower surfaces. I was able to get it.

図22は、四角形のプラスチック基材2を、下型12Lおよび表面に微細な凹凸形状を有し赤外線透過材料からなる下型スタンパー1L上に固定し、下型スタンパー1Lの裏面から赤外線3を線状に照射しながら、プラスチック基材2を下型スタンパー1Lに押圧しながら、プラスチック基材2、下型12Lおよび下型スタンパー1Lを一体として長手方向4に移動させた時の、下型スタンパー裏面から見た状態を示す。プラスチック基材2の微細な凹凸形状を有する表面を均一に加熱溶融し、微細な凹凸形状を転写するとともに照射ムラのない平滑な表面性状を得るためには、図22に示すように、線状ビームの幅と長手方向への照射距離が、プラスチック基材の幅と長さよりも大きくなるように照射する必要がある。これは、レーザビームの強度分布において、赤外線3のビーム強度が最大強度の1/e2倍となる直径をφBとし、プラスチック基材の幅W、長さLとおくと、
線状ビームの振れ幅WB>W+φB、線状ビームの照射長さLB>L+φB
を満たすことである。これは、図5において、プラスチック基材2の幅×長さ=4cm×5cm、ビーム径=7mmに対して、線状ビームの振れ幅×照射長さ=5cm×6cmでは満足されている。
FIG. 22 shows a rectangular plastic substrate 2 fixed on a lower mold 12L and a lower mold stamper 1L made of an infrared transmitting material having a fine irregular shape on the surface, and infrared rays 3 are drawn from the back surface of the lower mold stamper 1L. The lower surface of the lower stamper when the plastic substrate 2, the lower mold 12L and the lower mold stamper 1L are moved together in the longitudinal direction 4 while pressing the plastic substrate 2 against the lower mold stamper 1L The state seen from. In order to uniformly heat and melt the surface of the plastic substrate 2 having a fine uneven shape to transfer the fine uneven shape and obtain a smooth surface property free from irradiation unevenness, as shown in FIG. Irradiation is necessary so that the beam width and the irradiation distance in the longitudinal direction are larger than the width and length of the plastic substrate. In the intensity distribution of the laser beam, if the diameter at which the beam intensity of the infrared ray 3 is 1 / e 2 times the maximum intensity is φB and the width W and the length L of the plastic substrate are set,
Linear beam deflection width WB> W + φB, linear beam irradiation length LB> L + φB
Is to satisfy. This is satisfied in FIG. 5 where the width of the plastic substrate 2 × length = 4 cm × 5 cm and the beam diameter = 7 mm, whereas the linear beam deflection width × irradiation length = 5 cm × 6 cm.

図23は、本発明の微細転写方法において、赤外線透過材料でできた下型スタンパー1Lの表面に形成された微細な凹凸形状をプラスチック基材2に加圧しながら、下型スタンパー1Lの裏面より線状に赤外線を照射することで、下型スタンパー1Lの微細な凹凸形状に残存する空気が、溶融・転写される領域から未溶融で未転写の領域に向けて排出されていく様子を示す。図23(a)において、赤外線が照射されると、照射した部分の樹脂は溶融、膨張する(符号231)。これに加圧力が作用することで、図23(b)に示したように、溶融し膨張した樹脂231は、逐次、下型スタンパー1Lの微細な凹凸部に充填され、空気が未溶融の領域に向けて逐次排出され(矢印232)、全体として円滑に微細な凹凸がプラスチック基材2に転写されていく(図23(c)〜(d))。この結果、下型スタンパー1Lの微細な凹凸形状に残存する空気がプラスチック基材2への微細な凹凸形状の転写を阻害することが無いので、表面性状が平滑で、なおかつ1MPa以下の超低圧で、なおかつ短時間に微細凹凸形状のプラスチック基材2への転写が可能となった。   FIG. 23 is a cross-sectional view of the back surface of the lower stamper 1L while pressing the plastic substrate 2 with the fine unevenness formed on the surface of the lower stamper 1L made of an infrared transmitting material in the fine transfer method of the present invention. The state in which the air remaining in the fine uneven shape of the lower mold stamper 1L is discharged from the melted / transferred area toward the unmelted and untransferred area by irradiating infrared rays in a shape. In FIG. 23A, when infrared rays are irradiated, the irradiated resin melts and expands (reference numeral 231). By applying pressure to this, as shown in FIG. 23B, the melted and expanded resin 231 is successively filled in the fine uneven portions of the lower mold stamper 1L, and the air is not melted. Are sequentially discharged (arrow 232), and fine irregularities are smoothly transferred to the plastic substrate 2 as a whole (FIGS. 23C to 23D). As a result, the air remaining in the fine uneven shape of the lower stamper 1L does not hinder the transfer of the fine uneven shape to the plastic substrate 2, so that the surface property is smooth and at an ultra-low pressure of 1 MPa or less. In addition, transfer to the fine uneven plastic substrate 2 was possible in a short time.

なお、前記では、スタンパーとしてFZシリコンを例にとり説明したが、本発明ではこれに限定されず、それ以外の赤外線透過材料、例えばZnSe、ZnS、Ge、NaCl、BaF2、KBrおよびCaF2から選択された赤外線透過材料またはこれらの組み合わせから形成されていてもよい。
また、赤外線光源は、炭酸ガスレーザのほかに、赤外線ランプまたはYAGレーザ等であってもよい。
また、前記の揺動ミラー以外の揺動機構としては、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナー、ステッピングモータもしくはACサーボモータを用いた揺動機構等が、線状ビームの形成方法としては、ビームエキスパンダー、シリンドリカルレンズもしくはホモジナイザーを使用する方法が挙げられる。
また、前記加熱手段としては、下型、下型スタンパー支持体、上型、上型スタンパー支持体のいずれに設けてもよく、温度制御のために熱電対を設けてなるのが好ましい。同様に前記冷却手段としては、下型、下型スタンパー支持体、上型、上型スタンパー支持体のいずれに設けてもよく、温度制御のために熱電対を設けてなるのが好ましい。
さらに前記剥離手段としては、上型、下型、上型スタンパー支持体、下型スタンパー支持体のいずれに設けてもよく、例えば真空吸着孔、空気吹出孔、突出ピン、急速冷却用水空気配管または急速冷却用ベルチェ素子等を利用することができる。
In the above description, FZ silicon has been described as an example of the stamper. However, the present invention is not limited to this, and is selected from other infrared transmitting materials such as ZnSe, ZnS, Ge, NaCl, BaF 2 , KBr, and CaF 2. It may be formed from an infrared-transmitting material that has been made or a combination thereof.
In addition to the carbon dioxide laser, the infrared light source may be an infrared lamp or a YAG laser.
Further, as a swing mechanism other than the above-described swing mirror, a swing mechanism using a polygon mirror, a galvano scanner, a stepping motor or an AC servo motor is used. As a method of forming a linear beam, a beam expander, a cylindrical lens is used. Or the method of using a homogenizer is mentioned.
The heating means may be provided on any of a lower mold, a lower stamper support, an upper mold, and an upper stamper support, and is preferably provided with a thermocouple for temperature control. Similarly, the cooling means may be provided on any of a lower mold, a lower stamper support, an upper mold, and an upper stamper support, and is preferably provided with a thermocouple for temperature control.
Further, as the peeling means, it may be provided on any of an upper mold, a lower mold, an upper stamper support, and a lower stamper support. For example, a vacuum suction hole, an air blowing hole, a protruding pin, a quick cooling water / air pipe or A rapid cooling Beltier element or the like can be used.

なお、前記では赤外線照射を必須とする微細転写方法および装置について説明したが、微細加工後のプラスチック基材の容易な剥離が困難であるという、従来の課題の一つは、例えば図1〜3で説明した装置を用いて克服が可能である。すなわち、赤外線照射をとくに用いることなく、表面に微細な凹凸形状を有するスタンパーの表面にプラスチック基材を装着し、スタンパー裏面を、スタンパーと互いに摺動または転動可能に形成した支持体で支持し、加圧手段により前記プラスチック基材をスタンパーに押圧しながら、支持体上で前記スタンパーおよびプラスチック基材を一体として移動させながら加熱手段により両者を加熱し、スタンパー表面と面するプラスチック基材表層全体を溶融および加圧することにより、スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、プラスチック基材表層に転写させ、その後、スタンパーおよびプラスチック基材を冷却手段に移動させ、スタンパーおよびプラスチック基材を冷却し、次にスタンパーおよびプラスチック基材を剥離手段に移動させ、スタンパーおよびプラスチック基材を剥離することにより、微細な凹凸形状の付与後、製品の容易な剥離が可能となる。これは、本発明ではスタンパーとプラスチック基材の温度制御と急速冷却が可能であることに基づいている。すなわち、加熱したプラスチック基材とスタンパーを、急速に冷却すると、プラスチック基材の線膨張率はシリコンやニッケルからできたスタンパーの線膨張率の10倍以上大きいので、冷却してプラスチック基材が収縮する過程で、プラスチック基材とスタンパーとの界面に大きなひずみ速度およびこれと対応したずり応力が生じ、プラスチックとスタンパーとの間に剥離力が生ずるためである。なお、図7〜17に示したような、上型スタンパー、下型スタンパー、上型、下型、加圧手段、移動手段、加熱手段、冷却手段、剥離手段を備えた装置を用いても、同様な効果が奏されることは勿論である。   In addition, although the fine transfer method and apparatus which require infrared irradiation were demonstrated above, one of the conventional subjects that the easy peeling of the plastic base material after microfabrication is difficult is, for example, FIGS. This can be overcome using the apparatus described in (1). In other words, without using infrared irradiation, a plastic base material is mounted on the surface of a stamper having a fine uneven shape on the surface, and the back surface of the stamper is supported by a support formed so as to be slidable or rollable with respect to the stamper. The entire surface of the plastic substrate facing the stamper surface is heated by the heating device while the stamper and the plastic substrate are moved together on the support while the plastic substrate is pressed against the stamper by the pressing device. By melting and pressurizing, the concave and convex shape that reverses the fine concave and convex shape on the surface of the stamper is transferred to the surface layer of the plastic substrate, and then the stamper and the plastic substrate are moved to the cooling means. Cool and then peel off the stamper and plastic substrate It is moved in stages, by separating the stamper and the plastic substrate, after application of the fine irregularities, thereby enabling easy release product. This is based on the fact that in the present invention, temperature control and rapid cooling of the stamper and the plastic substrate are possible. In other words, when the heated plastic substrate and stamper are rapidly cooled, the linear expansion coefficient of the plastic substrate is 10 times larger than that of a stamper made of silicon or nickel. In the process, a large strain rate and a corresponding shear stress are generated at the interface between the plastic substrate and the stamper, and a peeling force is generated between the plastic and the stamper. In addition, even when using an apparatus provided with an upper mold stamper, a lower mold stamper, an upper mold, a lower mold, a pressurizing means, a moving means, a heating means, a cooling means, and a peeling means as shown in FIGS. Of course, the same effect is produced.

本発明によれば、前記の従来の課題を解決することができ、従来のホットエンボス法、射出成形法、圧縮成形法、ナノインプリント法に比べて格段に優れた製品を高い生産性で生産可能な微細転写方法および装置を提供することができる。   According to the present invention, the above-described conventional problems can be solved, and products that are markedly superior to conventional hot embossing methods, injection molding methods, compression molding methods, and nanoimprint methods can be produced with high productivity. A fine transfer method and apparatus can be provided.

本発明の微細転写方法を実施するための装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the apparatus for enforcing the fine transfer method of this invention. 本発明の微細転写方法を実施するための装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the apparatus for enforcing the fine transfer method of this invention. 本発明の微細転写方法を実施するための装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the apparatus for enforcing the fine transfer method of this invention. 実施の形態で使用したスタンパーのSEM写真である。It is a SEM photograph of the stamper used in the embodiment. 実施の形態で採用した赤外線照射プロファイルである。It is an infrared irradiation profile employ | adopted in embodiment. 実施の形態で製造された成形品の微細な凹凸形状のSEM写真である。It is a SEM photograph of the fine uneven | corrugated shape of the molded article manufactured in embodiment. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 下型に微細な凹凸形状を有する下型スタンパー1Lを固定した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which fixed the lower mold | type stamper 1L which has fine uneven | corrugated shape to a lower mold | type. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. 本発明の微細転写装置の別の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of the fine transfer apparatus of this invention. プラスチック基材を下型スタンパー上に固定した時の、下型および下型スタンパー裏面から見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state seen from the lower mold | type and the lower mold | type stamper back surface, when a plastic base material is fixed on the lower mold | type stamper. 本発明の微細転写方法において、下型スタンパーの微細な凹凸形状に残存する空気が、溶融・転写される領域から未溶融で未転写の領域に向けて排出されていく様子を示す図である。In the fine transfer method of this invention, it is a figure which shows a mode that the air which remains in the fine uneven | corrugated shape of a lower mold | type stamper is discharged | emitted from the area | region melted | transferred and transferred toward the unmelted and untransferred area | region. 炭酸ガスレーザのビーム強度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the beam intensity distribution of a carbon dioxide gas laser.

符号の説明Explanation of symbols

1L:下型スタンパー、1La:下型スタンパー表面、1Lb:下型スタンパー裏面、1Lc:下型スタンパーの微細な凹凸形状、1U:上型スタンパー、1Ua:上型スタンパー表面、1Ub:上型スタンパー裏面、2:プラスチック基材、3:赤外線ビーム、4:長手方向、5L:下型スタンパー支持体、5LH:加熱部位、5LC:冷却部位、5LI:断熱部位、5LV:真空吸着部位、6:加圧手段、7:幅方向、8:開口部、9:加熱手段、10:冷却手段、11:離型手段、12L:下型、12U:上型、13:赤外線光源、14:移動手段、15:洗浄手段、16:揺動機構、17:ビームスプリッター、18:固定ミラー。   1L: lower mold stamper, 1La: lower mold stamper surface, 1Lb: lower mold stamper back surface, 1Lc: fine uneven shape of lower mold stamper, 1U: upper mold stamper, 1Ua: upper mold stamper surface, 1Ub: upper mold stamper back surface 2: plastic substrate, 3: infrared beam, 4: longitudinal direction, 5L: lower stamper support, 5LH: heating part, 5LC: cooling part, 5LI: heat insulating part, 5LV: vacuum adsorption part, 6: pressurization Means: 7: width direction, 8: opening, 9: heating means, 10: cooling means, 11: mold release means, 12L: lower mold, 12U: upper mold, 13: infrared light source, 14: moving means, 15: Cleaning means, 16: swing mechanism, 17: beam splitter, 18: fixed mirror.

Claims (19)

表面に微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料からなるスタンパーの表面に基材を装着し、前記スタンパー裏面を、前記スタンパーが摺動または転動可能となる支持体で支持し、加圧手段により前記基材を前記スタンパーに押圧しながら、前記支持体の幅方向に長く設けられたスリット状の開口部から前記スタンパー裏面を通して前記基材の表面に赤外線を幅方向に線状に照射して前記スタンパー表面と面する基材表層を線状に溶融させ、これと同時に、前記支持体上で前記スタンパーおよび基材を、線状の赤外線に対して直交する方向に移動させ、前記スタンパー表面と面する前記基材表層全体を溶融および加圧することにより、前記スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、前記基材表層に転写することを特徴とする微細転写方法。   A base material is mounted on the surface of a stamper made of an infrared transmitting material having a fine uneven shape on the surface, and the back surface of the stamper is supported by a support that allows the stamper to slide or roll, While pressing the substrate against the stamper, the stamper is irradiated with infrared rays linearly in the width direction from the slit-like opening provided long in the width direction of the support through the stamper back surface to the surface of the substrate. The substrate surface layer facing the surface is melted linearly, and at the same time, the stamper and the substrate are moved on the support in a direction orthogonal to the linear infrared rays to face the stamper surface. By finely melting and pressurizing the entire surface of the base material, the fine uneven shape on the stamper surface is transferred to the base material surface layer so as to be transferred to the surface of the base material. Copy method. 前記スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、前記基材表層に転写した後、冷却手段によって前記スタンパーおよび基材を冷却し、次に剥離手段によって前記スタンパーおよび基材を剥離することを特徴とする請求項1に記載の微細転写方法。   After transferring the concave and convex shape reverse to the fine concave and convex shape on the surface of the stamper to the base material surface layer, the stamper and the base material are cooled by a cooling means, and then the stamper and the base material are peeled by a peeling means. The fine transfer method according to claim 1. 前記微細な凹凸形状の幅、高さおよび深さが1nm〜1mmの範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の微細転写方法。   The fine transfer method according to claim 1 or 2, wherein a width, height, and depth of the fine uneven shape are in the range of 1 nm to 1 mm. 前記基材が固体状の熱可塑性樹脂または溶融状の熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の微細転写方法。   The fine transfer method according to claim 1 or 2, wherein the base material is a solid thermoplastic resin or a molten thermoplastic resin. 前記基材が、−125〜290℃のガラス転移温度を有する請求項1または2に記載の微細転写方法。   The fine transfer method according to claim 1 or 2, wherein the substrate has a glass transition temperature of -125 to 290 ° C. 表面に微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料からなるスタンパーと
前記スタンパーの裏面から、前記スタンパーに装着される基材に赤外線を照射するための赤外線光源と、
前記スタンパーと赤外線光源との間に設けられ、前記スタンパー裏面を支持するとともに前記スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記赤外線光源から発せられる赤外線が前記スタンパー裏面に線状に照射されるように、前記スタンパーの幅方向に長いスリット状の開口部を備えた支持体と、
前記基材を前記スタンパーに押圧するための加圧手段と、
前記スタンパー、基材および加圧手段を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させるための移動手段と、
前記スタンパー及び基材を加熱するための加熱手段と、
前記スタンパーおよび基材を冷却するための冷却手段と、
前記基材を前記スタンパーから剥離するための剥離手段と、を有する微細転写装置であって、
前記スタンパーの表面に前記基材を装着し、前記スタンパー裏面を前記支持体で支持し、前記加圧手段により前記基材を前記スタンパーに押圧しながら、前記支持体に設けられたスリット状の開口部から前記スタンパー裏面を通して前記基材の表面に赤外線を幅方向に線状に照射して前記スタンパー表面と面する基材表層を線状に溶融させ、これと同時に、前記移動手段により前記スタンパー、基材および加圧手段を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させ、前記スタンパー表面と面する前記基材表層全体を溶融および加圧することにより、前記スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する凹凸形状を、前記基材表層に転写させ、その後、前記冷却手段によって前記スタンパーを冷却し、前記剥離手段により前記基材とスタンパーとを剥離することを特徴とする微細転写装置。
A stamper made of an infrared transmitting material having fine irregularities on the surface ;
From the back surface of the stamper, an infrared light source for irradiating the base material attached to the stamper with infrared light;
Provided between the stamper and the infrared light source, supports the back surface of the stamper and supports the stamper so that it can slide or roll, and infrared rays emitted from the infrared light source are linearly formed on the back surface of the stamper. A support having a slit-like opening that is long in the width direction of the stamper so as to be irradiated;
Pressurizing means for pressing the substrate against the stamper;
Moving means for moving the stamper, the base material, and the pressing means together in a direction perpendicular to the width direction;
Heating means for heating the stamper and the substrate;
Cooling means for cooling the stamper and the substrate;
A fine transfer device having a peeling means for peeling the substrate from the stamper,
A slit-like opening provided in the support while mounting the base on the surface of the stamper, supporting the back of the stamper with the support, and pressing the base against the stamper by the pressurizing means The substrate surface layer facing the stamper surface is melted linearly by irradiating the surface of the substrate linearly in the width direction through the back of the stamper from the portion, and at the same time, the stamper by the moving means, The base material and the pressing means are integrated and moved in a direction perpendicular to the width direction, and the whole surface layer of the base material facing the stamper surface is melted and pressed, thereby reversing the fine uneven shape of the stamper surface. The concavo-convex shape to be transferred is transferred to the substrate surface layer, and then the stamper is cooled by the cooling unit, and the substrate and the stamper are separated by the peeling unit. Peeling fine transfer apparatus characterized by.
表面に微細な凹凸形状を有する上型スタンパーおよび表面に微細な凹凸形状を有する赤外線透過材料からなる下型スタンパーと、
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーを固定するための下型および上型と
前記下型スタンパーの裏面側に設けた赤外線光源と、
前記下型スタンパーの裏面側に設けられ、前記上型スタンパー表面と下型スタンパー表面との間に挟み込んで装着される基材に赤外線を照射するための赤外線光源と、
前記下型スタンパーと赤外線光源との間に設けられ、前記下型スタンパーを支持するとともに前記下型スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記赤外線光源から発せられる赤外線が前記下型スタンパー裏面に線状に照射されるように、前記下型スタンパーの幅方向に長いスリット状の開口部を備えた下型スタンパー支持体と、
前記基材を前記上型スタンパーに押圧するための加圧手段と、
前記下型スタンパー、上型スタンパー、基材、上型、下型および加圧手段を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させるための移動手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを加熱するために前記上型、下型および/または下型スタンパー支持体に設けられた加熱手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却するために上型、下型および/または下型スタンパー支持体に設けられた冷却手段と、
前記基材を前記下型スタンパーおよび上型スタンパーから剥離するために上型、下型および/または下型スタンパー支持体に設けられた剥離手段と、を有する微細転写装置であって、
前記下型に固定した前記下型スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記上型スタンパーを固定した前記上型を前記加圧手段に固定し、この状態で前記上型スタンパーと下型スタンパーを加熱手段により加熱しながら、前記下型スタンパー表面に前記基材を装着して前記加圧手段によって前記上型スタンパーで基材を加圧すると同時に、前記移動手段によって前記基材、上型スタンパー、下型スタンパー、上型、下型および加圧手段を一体として前記幅方向と直交する方向に移動させながら、前記下型スタンパー支持体に設けられた開口部を通して赤外線を前記下型スタンパー裏面に線状に照射することにより、前記基材の下型スタンパーと接する面に下型スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する微細な凹凸形状を赤外線輻射による加熱溶融、前記加熱手段による加熱溶融および加圧によって形成し、前記基材の上型スタンパーと接する面に前記上型スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する微細な凹凸形状を前記加熱手段による加熱溶融と加圧によって形成し、その後、前記冷却手段によって前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却し、前記剥離手段により前記基材と上型スタンパーおよび下型スタンパーとを剥離することを特徴とする微細転写装置。
An upper stamper having a fine uneven shape on the surface and a lower stamper made of an infrared transmitting material having a fine uneven shape on the surface;
A lower mold and an upper mold for fixing the lower mold stamper and the upper mold stamper ;
An infrared light source provided on the back side of the lower stamper;
An infrared light source for irradiating infrared rays on a base material provided on the back side of the lower mold stamper and sandwiched between the upper mold stamper surface and the lower mold stamper surface ;
Provided between the lower mold stamper and the infrared light source, supports the lower mold stamper and supports the lower mold stamper to be slidable or rollable, and infrared rays emitted from the infrared light source are emitted from the lower light source. A lower stamper support having a slit-like opening that is long in the width direction of the lower stamper so that the back surface of the mold stamper is linearly irradiated;
A pressing means for pressing the base material against the upper stamper;
Moving means for moving the lower mold stamper, the upper mold stamper, the base material, the upper mold, the lower mold and the pressurizing means together in a direction perpendicular to the width direction;
Heating means provided on the upper mold, lower mold and / or lower mold stamper support for heating the upper mold stamper and the lower mold stamper;
Cooling means provided on the upper mold, lower mold and / or lower mold stamper support for cooling the upper mold stamper and the lower mold stamper;
A peeling means provided on the upper die, the lower die and / or the lower die stamper support for peeling the substrate from the lower die stamper and the upper die stamper,
The lower mold stamper fixed to the lower mold is supported so that it can slide or roll, and the upper mold with the upper mold stamper fixed is fixed to the pressing means, and in this state, the upper mold stamper While the lower stamper is heated by the heating means, the substrate is attached to the surface of the lower mold stamper, and the substrate is pressed by the upper mold stamper by the pressing means, and at the same time, the substrate by the moving means The lower mold stamper, the lower mold stamper, the upper mold, the lower mold and the pressurizing means are moved together in the direction perpendicular to the width direction, and the infrared rays are transmitted through the opening provided in the lower mold stamper support. By irradiating the back surface of the mold stamper linearly, the surface of the base material in contact with the lower mold stamper is irradiated with infrared light on the surface of the lower mold stamper that is reversed with the fine irregular shape of the surface of the lower mold stamper. The heating means is formed by heat-melting by irradiation, heat-melting by the heating means, and pressurization, and a fine uneven shape that reverses the fine uneven shape of the upper stamper surface on the surface that contacts the upper stamper of the base material The upper stamper and the lower mold stamper are cooled by the cooling means, and then the base material and the upper mold stamper and the lower mold stamper are peeled by the peeling means. A fine transfer device.
各々が表面に微細な凹凸形状を有し赤外線透過材料からなる下型スタンパーおよび上型スタンパーと、
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーを固定するための下型および上型と
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーの裏面に各々設けられ、前記上型スタンパー表面と下型スタンパー表面との間に挟み込んで装着される基材に赤外線を照射するための赤外線光源と、
前記下型スタンパーおよび上型スタンパーと各々の赤外線光源との間に各々設けられ、前記下型スタンパーおよび上型スタンパーを支持するとともに前記下型スタンパーおよび上型スタンパーが摺動または転動可能となるように支持し、前記赤外線光源から発せられる赤外線が前記下型スタンパー裏面と上型スタンパー裏面に線状に照射されるように、前記下型スタンパーおよび上型スタンパーの幅方向に長いスリット状の開口部を備えた下型スタンパー支持体および上型スタンパー支持体と、
前記基材を前記上型スタンパーに押圧するための加圧手段と、
前記下型スタンパー、上型スタンパー、基材、上型および下型を一体にして前記幅方向と直交する方向に移動させるための移動手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを加熱するために前記上型、下型、下型スタンパー支持体および/または上型スタンパー支持体に設けられた加熱手段と、
前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却するために上型、下型、下型スタンパー支持体および/または上型スタンパー支持体に設けられた冷却手段と、
前記基材を前記下型スタンパーおよび上型スタンパーから剥離するために上型、下型、下型スタンパー支持体および/または上型スタンパー支持体に設けられた剥離手段と、を有する微細転写装置であって、
前記下型スタンパー支持体と上型スタンパー支持体を前記加圧手段に固定し、前記下型に固定した前記下型スタンパーを前記下型スタンパーが摺動または転動可能となるように前記下型スタンパー支持体上に支持し、前記上型スタンパーを固定した前記上型を前記上型スタンパーが摺動または転動可能となるように前記上型スタンパー支持体上に支持し、この状態で前記上型スタンパーと下型スタンパーを加熱手段により加熱しながら、前記下型スタンパー表面と上型スタンパー表面との間隙に前記基材を装着して前記加圧手段によって前記基材を上型スタンパーおよび下型スタンパーで加圧すると同時に、前記移動手段によって前記基材、上型スタンパー、下型スタンパー、上型および下型を一体として前記幅方向と直交する方向に移動させながら、前記下型スタンパー支持体および上型スタンパー支持体に設けられた開口部を通して赤外線を前記下型スタンパー裏面および上型スタンパー裏面に線状に照射することにより、前記基材の前記下型スタンパーおよび上型スタンパーと接する面に前記下型スタンパー表面および上型スタンパー表面の微細な凹凸形状と反転する微細な凹凸形状を赤外線輻射による加熱溶融、前記加熱手段による加熱溶融および加圧によって形成し、その後、前記冷却手段によって前記上型スタンパーおよび下型スタンパーを冷却し、前記剥離手段により前記基材と上型スタンパーおよび下型スタンパーとを剥離することを特徴とする微細転写装置。
A lower mold stamper and an upper mold stamper each made of an infrared transmitting material having a fine irregular shape on the surface;
A lower mold and an upper mold for fixing the lower mold stamper and the upper mold stamper ;
An infrared light source for irradiating infrared rays on a base material provided on the back surface of the lower mold stamper and the upper mold stamper, and sandwiched between the upper mold stamper surface and the lower mold stamper surface ;
Provided between the lower mold stamper and the upper mold stamper and the respective infrared light sources, support the lower mold stamper and the upper mold stamper, and allow the lower mold stamper and the upper mold stamper to slide or roll. A slit-like opening that is long in the width direction of the lower mold stamper and the upper mold stamper so that infrared rays emitted from the infrared light source are linearly irradiated to the lower mold stamper rear surface and the upper mold stamper rear surface. A lower stamper support and an upper stamper support with a portion,
A pressing means for pressing the base material against the upper stamper;
A moving means for integrally moving the lower mold stamper, upper mold stamper, base material, upper mold and lower mold in a direction perpendicular to the width direction;
Heating means provided on the upper mold, lower mold, lower mold stamper support and / or upper mold stamper support for heating the upper mold stamper and lower mold stamper;
Cooling means provided on the upper mold, the lower mold, the lower mold stamper support and / or the upper mold stamper support for cooling the upper mold stamper and the lower mold stamper,
A fine transfer apparatus comprising: an upper mold, a lower mold, a lower mold stamper support and / or a peeling means provided on the upper mold stamper for peeling the base material from the lower mold stamper and the upper mold stamper. There,
The lower mold stamper support and the upper mold stamper support are fixed to the pressurizing means, and the lower mold stamper is fixed to the lower mold so that the lower mold stamper can slide or roll. The upper mold is supported on a stamper support, and the upper mold fixed with the upper mold stamper is supported on the upper mold stamper support so that the upper mold stamper can slide or roll. While the mold stamper and the lower mold stamper are heated by the heating means, the base material is mounted in the gap between the lower mold stamper surface and the upper mold stamper surface, and the upper mold stamper and the lower mold are formed by the pressurizing means. At the same time as pressing with a stamper, the moving means moves the base material, upper mold stamper, lower mold stamper, upper mold and lower mold together in a direction perpendicular to the width direction. However, the lower mold stamper of the substrate is irradiated with infrared rays linearly on the lower mold stamper rear surface and the upper mold stamper rear surface through openings provided in the lower mold stamper support body and the upper mold stamper support body. And the surface of the lower mold stamper and the surface of the upper mold stamper on the surface contacting the upper mold stamper are formed by heating and melting by infrared radiation, heating and melting by the heating means and pressurization. Then, the upper mold stamper and the lower mold stamper are cooled by the cooling means, and the substrate and the upper mold stamper and the lower mold stamper are separated by the peeling means.
前記支持体または上型スタンパー支持体および/または下型スタンパー支持体が、前記スタンパーが移動する方向順で、加熱部位、断熱部位、冷却部位およびスタンパー真空吸着部位を有することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。   The support body or the upper stamper support body and / or the lower stamper support body has a heating part, a heat insulating part, a cooling part, and a stamper vacuum adsorption part in the order in which the stamper moves. The fine transfer device according to any one of 6 to 8. 前記スタンパーまたは上型スタンパーまたは下型スタンパーの一部が、波長10.6μmの赤外線を40%以上透過するFZシリコンで形成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。   9. A part of the stamper, the upper stamper, or the lower stamper is formed of FZ silicon that transmits 40% or more of infrared light having a wavelength of 10.6 μm. Fine transfer device. 前記スタンパーまたは上型スタンパーまたは下型スタンパーの少なくとも一部が、FZシリコン、ZnSe、ZnS、Ge、NaCl、BaF2、KBrおよびCaF2から選択された赤外線透過材料またはこれらの組み合わせから形成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。 At least a part of the stamper or the upper stamper or the lower stamper is formed of an infrared transmitting material selected from FZ silicon, ZnSe, ZnS, Ge, NaCl, BaF 2 , KBr and CaF 2 or a combination thereof. The fine transfer device according to any one of claims 6 to 8, wherein 前記上型スタンパーおよび下型スタンパーの少なくとも一部が、Ni電鋳で形成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置。   9. The fine transfer device according to claim 7, wherein at least a part of the upper mold stamper and the lower mold stamper is formed by Ni electroforming. 前記赤外線光源が、赤外線ランプ、炭酸ガスレーザまたはYAGレーザであることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。   9. The fine transfer device according to claim 6, wherein the infrared light source is an infrared lamp, a carbon dioxide laser, or a YAG laser. 前記赤外線光源から照射される赤外線が、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナー、ステッピングモータもしくはACサーボモータを用いた揺動機構、または、ビームエキスパンダー、シリンドリカルレンズもしくはホモジナイザーにより線状ビームに変形され、該線状ビームが、前記支持体または前記上型スタンパー支持体または下型スタンパー支持体の幅方向に設けられたスリット状の開口部を通過することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。   Infrared light emitted from the infrared light source is transformed into a linear beam by a swing mechanism using a polygon mirror, a galvano scanner, a stepping motor or an AC servo motor, or a beam expander, a cylindrical lens or a homogenizer. 9 passes through a slit-shaped opening provided in the width direction of the support, the upper stamper support, or the lower stamper support. Transfer device. 前記スタンパーまたは前記上型スタンパーまたは下型スタンパーの厚さが0.3mm〜30mmであることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。   The fine transfer device according to any one of claims 6 to 8, wherein a thickness of the stamper or the upper mold stamper or the lower mold stamper is 0.3 mm to 30 mm. 前記支持体および前記下型スタンパー裏面と接する下型スタンパー支持体および上型スタンパー裏面と接する上型スタンパー支持体の表面の少なくとも一部が、低摩擦すべり軸受、転動軸受またはコンベアーで形成されたことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の微細転写装置。   At least part of the surface of the lower stamper support in contact with the back surface of the support and the lower stamper and the upper stamper support in contact with the back surface of the upper stamper was formed of a low friction sliding bearing, a rolling bearing or a conveyor. The fine transfer device according to any one of claims 6 to 8, wherein 前記加熱手段が、前記下型、下型スタンパー支持体、上型および/または上型スタンパー支持体に加熱用ヒータを設け、温度制御のために熱電対を設けてなることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置。   The heating means includes a heater for heating on the lower die, the lower stamper support, the upper die and / or the upper stamper support, and a thermocouple for temperature control. The fine transfer apparatus according to 7 or 8. 前記冷却手段が、前記下型、下型スタンパー支持体、上型および/または上型スタンパー支持体に水冷配管を設け、温度制御のために熱電対を設けてなることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置。   8. The cooling means is characterized in that a water cooling pipe is provided on the lower mold, lower mold stamper support, upper mold and / or upper mold stamper support, and a thermocouple is provided for temperature control. Or the fine transfer apparatus according to 8; 前記剥離手段が、前記上型、下型、上型スタンパー支持体および/または下型スタンパー支持体に設けた真空吸着孔、空気吹出孔、突出ピン、急速冷却用水空気配管または急速冷却用ベルチェ素子からなることを特徴とする請求項7または8に記載の微細転写装置。   The peeling means is a vacuum suction hole, an air blowing hole, a protruding pin, a rapid cooling water / air pipe or a rapid cooling Beltier element provided in the upper mold, lower mold, upper mold stamper support and / or lower mold stamper support. The fine transfer device according to claim 7, wherein the fine transfer device comprises:
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