本發(fā)明涉及一種用于將模具的圖案連續(xù)地轉印到被成型物的壓印裝置以及壓印方法。

背景技術：
近年來，作為一種形成微指令、納米指令的超微細的圖案的方法，納米壓印技術受到注目。這是一種將具有微細圖案的模具壓向樹脂等被成型物，并將該圖案轉印到被成型物的方法（例如，參照專利文獻1）。在這種轉印技術中，為了實現(xiàn)轉印面積的擴大，考慮使用一種利用流體壓力的壓印裝置（例如，參照專利文獻2）。專利文獻1：國際公開號WO2004/062886專利文獻2：日本國特開2009-154393發(fā)明的內(nèi)容（發(fā)明要解決的課題）這里，在以往的壓印裝置中，存在于模具與被成型物之間的氣體在轉印時形成氣泡，存在轉印不良的問題。因此，在所述專利文獻2記載的壓印裝置中，設置有脫氣機構，其用于對模具與被成型物的周圍環(huán)境進行減壓，從而除去模具與被成型物之間的氣體。然而，在被成型物為轉印面積大的物品或者是類似透鏡的曲面這樣的非平面狀物的情況下，僅僅通過設置脫氣機構，有時不能充分除去存在于模具與被成型物之間的氣體。為此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠確實地除去模具與被成型物之間的氣體的壓印裝置以及壓印方法。（用于解決課題的手段）為達成上述目的，本發(fā)明的壓印裝置是用于將模具的成型圖案轉印到被成型物的壓印裝置，其特征在于包括：加壓部，其具有用于利用流體對所述模具與所述被成型物進行加壓的加壓室；載物臺，其支撐受到所述加壓部的壓力的所述模具以及所述被成型物；加壓機構，其用于調(diào)節(jié)所述加壓室內(nèi)的流體的壓力；減壓部，其具有用于對所述模具與所述被成型物的周圍環(huán)境進行減壓的減壓室；以及分離機構，其用于在所述減壓室內(nèi)使所述模具與所述被成型物分離。在這種情況下，較佳的是，具有向空隙噴射流體的流體噴射機構，所述空隙通過所述分離機構在所述模具與所述被成型物的端部形成。另外，較佳的是，所述加壓部包括：加壓室用箱體，其與所述模具、所述被成型物一起形成所述加壓室；密閉機構，其將所述加壓室用箱體與所述模具、所述被成型物之間密閉；以及開閉機構，其用于使所述加壓用箱體與所述模具之間或所述加壓用箱體與所述被成型物之間開閉，或者，所述加壓部也可以包括：具有可撓性的膜，其被配置于與所述模具或所述被成型物接觸的面；以及加壓室用箱體，其與所述膜一起形成所述加壓室。另外，還存在具備用于調(diào)節(jié)所述模具或者所述被成型物的溫度的調(diào)溫機構、以及向所述被成型物照射規(guī)定波長的光的光照射機構的情況。另外，本發(fā)明的壓印方法是用于將模具的成型圖案轉印到被成型物的壓印方法，該壓印方法的特征在于，包括：減壓工序，用于在使所述模具與所述被成型物分離后的狀態(tài)下，對所述模具與所述被成型物的周圍環(huán)境進行減壓；密接工序，用于使所述模具與所述被成型物之間緊密連接；以及加壓工序，用于在將所述模具與所述被成型物之間緊密連接后的狀態(tài)下，利用流體進行加壓。附圖說明圖1是表示本發(fā)明的壓印裝置的局部剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的壓印裝置的局部剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的壓印裝置的局部剖視圖。圖4是表示涉及本發(fā)明的流體噴射機構的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的另一壓印裝置的局部剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的另一壓印裝置的局部剖視圖。符號的說明2載物臺3流體噴射機構5加壓部6加壓機構7分離機構9減壓部51加壓室52加壓室用箱體54密閉機構91減壓室100模具200被成型物具體實施方式如圖1至圖3所示，本發(fā)明的壓印裝置為用于將模具100的成型圖案轉印到被成型物200的壓印裝置，該壓印裝置主要包括：加壓部5，其具有通過流體對模具100與被成型物200進行加壓的加壓室51；載物臺2，其用于支撐受到加壓部5的壓力的模具100以及被成型物200；加壓機構6，其用于調(diào)節(jié)加壓室51內(nèi)的流體的壓力；減壓部9，其具有用于對模具100與被成型物200的周圍環(huán)境進行減壓的減壓室91；以及分離機構7，其用于在減壓室91內(nèi)使模具100與被成型物200分離。另外，在本說明書中，所謂的模具100是指采用“鎳等金屬”、“陶瓷”、“玻璃狀碳等碳素材料”、“硅”等形成，且在該模具100的一端面（成型面）具有規(guī)定的圖案。該圖案能夠通過在所述成型面實施精密機械加工形成。另外，該圖案也能夠通過以下方法形成：通過對硅基板等實施蝕刻等半導體微細加工技術來形成，或者采用電氣鑄造（電沉積）法、例如鍍鎳法在硅等基板等的表面實施金屬噴鍍并將該金屬噴鍍層剝離而形成。另外，也可以使用利用壓印技術制作的樹脂制成的模具。在這種情況下，模具也可以以成為相對于被成型物的被成型面具有可撓性的膜狀的方式形成。當然，只要能夠形成微細圖案，模具100的材料及其制造方法并沒有被特別限定。另外，形成于模具100的成型圖案不僅僅是由凹凸形成的幾何形狀，也包括：例如用于類似具有規(guī)定的表面粗糙度的鏡面狀態(tài)的轉印這樣、將規(guī)定的表面狀態(tài)進行轉印的圖案，以及用于轉印具有規(guī)定的曲面的透鏡等光學元件的圖案。另外，成型圖案的在平面方向上的凸部的寬度或凹部的寬度的最小尺寸形成為100μｍ以下、10μｍ以下、2μｍ以下、1μｍ以下、100nm以下、10nm以下等各種大小。另外，深度方向的尺寸形成為10nm以上、100nm以上、200nm以上、50nm以上、1μｍ以上、10μｍ以上、100μｍ以上等各種大小。另外，被成型物200是指，例如通過熱塑性樹脂或含有聚合反應性基的化合物類的聚合反應（熱硬化、或者光硬化）制作的樹脂。作為熱塑性樹脂，可以使用環(huán)狀烯烴開環(huán)聚合/氫素添加體（COP）或環(huán)狀烯烴共聚物（COC）等環(huán)狀烯烴系樹脂（cyclicolefinresin），丙烯酸樹脂（acrylicresin）、聚碳酸酯（polycarbonate）、乙烯基醚樹脂（vinyletherresin）、全氟烷氧基烷烴（PFA，Perfluoroalkoxyalkane）及聚四氟乙烯（PTFE，Polytetrafluoroethylene）等含氟樹脂，以及聚苯乙烯（polystyrene），聚酰亞胺系樹脂（polyimideresin），聚酯系樹脂（polyesterresin）等。作為通過含有聚合反應性基的化合物類的聚合反應（熱硬化或者光硬化）制作的樹脂，可以使用包含環(huán)氧基（epoxide）的化合物、（甲基）丙烯酸酯化合物（(meth)acrylicestercompound）、乙烯基化合物（vinylethercompound）、如雙烯丙基納迪克酰亞胺(bis-allyl-nadi-imide)化合物類含有乙烯（vinyl）基、丙烯（allyl）基等不飽和碳氫基德化合物類等。在這種情況下，也可以為了熱聚合反應而單獨使用含有聚合反應性基的化合物類，也可以為了提高熱硬化性來添加使用熱反應性的引發(fā)劑。進一步，也可以添加光反應性的引發(fā)劑并通過光照射進行聚合反應來形成成型圖案。作為熱反應性的自由基引發(fā)劑（radicalinitiator），可以適當使用有機過氧化物、偶氮化合物（azocompound），作為光反應性的自由基引發(fā)劑，可以適當使用苯乙酮（acetophenone）衍生物，二苯甲酮（benzophenone）衍生物，苯偶姻乙醚（benzoinether）衍生物，咕噸酮（xanthone）衍生物。另外，就反應性單體而言，也可以在無溶劑的情況下使用，也可以先溶解于溶媒中而在涂布后進行脫溶媒之后使用。另外，作為被成型物200，可以使用形成為具有可撓性的膜狀的部件、或者在采用硅等無機化合物或金屬制成的基板上形成為層狀的部件。另外，被成型物200不限于平面狀的部件，也包括例如透鏡這樣的被成型面為曲面的部件（參照圖5、圖6）。另外，在圖1中，在載物臺2側配置有模具100，在加壓部5側配置有被成型物200，但也可以在載物臺2側配置被成型物200，在加壓部5側配置模具100。加壓部5是具有用于通過流體直接地或間接地對模具100與被成型物200進行加壓的加壓室51的部件，例如可以包括：與模具100或被成型物200一起形成加壓室51的加壓室用箱體52、密閉該加壓室用箱體52與模具100或被成型物200之間的密閉機構54、以及開閉所述加壓用箱體52與所述模具100或所述被成型物200之間的開閉機構（未圖示）。在圖3中，表示通過加壓室用箱體52與被成型物200形成加壓室51的情況。加壓室用箱體52形成為具有開口部的有底筒狀，通過模具100或被成型物200來關閉開口部，由此，形成作為被密閉的空間的加壓室51。該開口部形成為至少比被轉印到被成型物200的圖案區(qū)域更大。就材質(zhì)而言，只要是相對于壓印工藝中的成型條件具有耐壓性、耐熱性的材質(zhì)即可，例如可以采用碳素鋼等鋼材或不銹鋼SUS（StainlessSteel）等金屬。密閉機構54是為了使加壓室51密閉而將加壓室用箱體52與模具100或被成型物200之間緊密連接的機構。例如，如圖1所示，在作為密閉機構54來準備O型環(huán)的同時，只要在加壓室用箱體52的側壁52A的載物臺側端部形成比O型環(huán)的截面直徑小的凹狀的槽55，并將O型環(huán)配置于該槽即可。由此，利用加壓室用箱體52與載物臺2來夾持模具100或被成型物200，并且使加壓室用箱體52與被成型物200緊密連接，因此能夠?qū)⒓訅菏?1密閉。另外，即使加壓室用箱體52與模具100或被成型物200之間存在傾斜，但只要其平行度在O型環(huán)的變形量以內(nèi)，就能夠切實地將加壓室51密閉。雖然未圖示，但開閉機構是通過使加壓室用箱體52與模具100或被成型物200彼此接近或分離來使加壓室51開閉的機構，可以使用例如利用液壓式或空壓式缸體來移動加壓室用箱體52的機構、或者利用電氣馬達與滾珠絲杠來移動加壓室用箱體52的機構等。另外，在這樣來形成加壓部5的情況下，優(yōu)選形成加壓室51的模具100或被成型物200是具有可撓性的膜狀的部件。如此，能夠?qū)Ρ怀尚兔嫱ㄟ^流體施加均勻的壓力。另外，雖然未圖示，但作為加壓部5的另外一例，也可以以包括在與模具100或被成型物200接觸的面配置的具有可撓性的膜、以及與該膜一起形成加壓室的加壓室用箱體的方式形成。由此，能夠經(jīng)由膜來間接地將加壓室的壓力施加到模具100或被成型物200。作為具有可撓性的膜的材料，可以使用例如樹脂或薄的金屬、橡膠等彈性體等。另外，在加壓室側設置相對于被成型物200來放射規(guī)定波長的光的光源的情況下，作為該膜，選擇使用可供該光透過的材料。膜的厚度形成為10mm以下、較佳的是形成為3mm以下、更佳的是形成為1mm以下。與之前的例子相同，加壓室用箱體形成為具有開口部的有底筒狀。另外，通過粘合劑等使該加壓室用箱體與膜緊貼，將加壓室內(nèi)密閉。另外，與上述的例子相同，也可以通過密閉機構來將該加壓室用箱體與膜密閉。載物臺2為用于支撐受到加壓部5的壓力的模具100及被成型物200的部件。載物臺2的與模具100或被成型物200接觸側的面形成為足夠?qū)捛覉A滑。材質(zhì)只要相對于壓印工藝的成型條件具有耐壓性、耐熱性即可，可以采用例如碳素鋼等鋼材或SUS等金屬。另外，在自載物臺2側對模具100或被成型物200加熱的情況下，優(yōu)選使用金屬等導熱性高的材質(zhì)。另外，在從加壓室51側對模具100或被成型物200加熱的情況下，為了防止熱量在載物臺2側散逸，也可以使用導熱性低的材質(zhì)，但為了防止出現(xiàn)加熱不均，優(yōu)選的是，載物臺的表面使用導熱性高的材質(zhì)形成。另外，在光壓印工藝中，在光源配置在載物臺2側的情況下，采用玻璃等透明材料即可。另外，為了防止在被成型物200產(chǎn)生不需要的轉印痕跡，也可以使模具100與載物臺2形成為一體。例如以往，在通過電氣鑄造形成圖案后，僅切取出圖案部分來使用，但也能夠不用切取圖案地維持原狀來使用。加壓機構6只要是能夠?qū)⒓訅菏?1內(nèi)的流體的壓力調(diào)整到可將模具100的圖案轉印到被成型物200的壓力的機構即可，例如，可以將加壓室用氣體給排流路62連接到加壓室用箱體52，經(jīng)由加壓室用氣體給排流路62來向加壓室51供給或從加壓室51排出空氣或惰性氣體等氣體。在所述氣體的供給中，可以使用帶有被壓縮的氣體的氣瓶（Bombe）或者壓縮機等氣體供給源61。另外，在氣體的排氣中，雖未圖示，但通過脫氣閥的開閉來排放氣體即可。另外，也可以適當?shù)卦O置安全閥等。減壓部9具有用于對模具100與被成型物200的周圍環(huán)境、尤其是模具100與被成型物200之間的環(huán)境進行減壓的減壓室91，由此，能夠除去存在于模具100、被成型物200以及載物臺2之間的氣體，能夠均勻地按壓模具100與被成型物200。作為減壓部9，可以使用將模具100及被成型物200中的任一方或雙方包含在內(nèi)的減壓室91、與減壓室連接的減壓室用氣體給排流路95、以及經(jīng)由減壓室用氣體給排流路95來排放減壓室91內(nèi)的氣體的減壓用泵96。例如，如圖1所示，減壓室91包括加壓室用箱體52、從加壓室用箱體52的上部水平延伸的凸緣部52B、從凸緣部52B垂下來覆蓋加壓室用箱體52的蛇紋管93、將該蛇紋管93與載物臺2之間密閉的密封部件94、以及載物臺2。因此，加壓室51也成為減壓室的一部分。另外，密封部件94配置在蛇紋管93的形成于載物臺2側的凹狀的槽97。而且，減壓用泵96只要是能夠?qū)p壓室減壓到在將被成型物200壓向模具100的情況下不會發(fā)生轉印不良的范圍內(nèi)的部件即可。另外，毋庸贅言，蛇紋管93、密封部件94具有能夠耐受減壓時的外力的強度。另外，能夠使上述加壓室用氣體給排流路62與減壓室用氣體給排流路95通用。在這種情況下，首先，在開放了加壓室51的狀態(tài)下，將減壓室91及加壓室51的氣體排出并除去減壓室91內(nèi)的氣體，接著，在閉鎖了加壓室51后，只要將氣體供給到加壓室51并相對于模具100來按壓被成型物200即可。另外，在利用加壓室用箱體與具有可撓性的膜形成加壓部5且利用粘合劑等將該加壓室用箱體與膜之間緊貼的情況下，也可以設置減壓用壓力調(diào)節(jié)機構（未圖示），該減壓用壓力調(diào)節(jié)機構用于在減壓時使加壓室51內(nèi)與減壓室91內(nèi)壓力相同。作為減壓用壓力調(diào)節(jié)機構，可以設置例如經(jīng)由開閉閥連接加壓室51與減壓室91的連通路。由此，通過在減壓時開放開閉閥，能夠使加壓室51與減壓室91壓力相同。分離機構7用于在減壓室91內(nèi)使模具100與被成型物200之間在減壓時分離，并切實地除去模具100與被成型物200之間的氣體。由此，即使轉印面積變大，也能夠切實地除去氣體。分離機構7只要是在模具100與被成型物200之間形成空隙150的部件即可，例如，如圖1所示，可以采用用于夾持模具100或被成型物200的端部的夾持部71、以及使該夾持部71在使模具100與被成型物200分離的方向上移動的升降機構72形成。作為夾持部71，能夠使用例如施加彈簧等的彈性力來進行夾持的夾子等。作為升降機構72，可以使用液壓式或空壓式的缸體來使該夾持部71進行移動的部件、或使用電動馬達與滾珠絲杠來使該夾持部71進行移動的部件等。而且，如圖4所示，本發(fā)明的壓印裝置也可以設置朝向模具100與被成型物200的端部噴射流體的流體噴射機構3。由此，能夠利用分離機構7在轉印后緊密連接的模具100與被成型物200的端部形成空隙，并朝向該空隙噴射流體，由此來進行脫模。流體噴射機構3主要包括：向模具100與被成型物200之間噴射流體的噴射口31、調(diào)節(jié)從噴射口31噴射出的流體的流速的流速調(diào)節(jié)機構（未圖示）、以及向噴射口31供給流體的流體供給源（未圖示）。噴射口31能夠形成為例如沿被成型物200的端部形成的縫隙狀?？p隙的寬度可以根據(jù)模具100與被成型物200的接合力等來調(diào)節(jié)，只要采用例如寬度為0.2mm至0.5mm的縫隙即可。另外，也可以使用沿被成型物200的端部以適當?shù)拈g隔設置有多個孔的多噴嘴。另外，噴射口31可以與分離機構7獨立地設置，也可以例如與上述夾持部11的下部形成為一體。而且，如圖4所示，噴射口31優(yōu)選設置在隔著被成型物200相向的位置。由此，從相向的位置噴射的流體在模具100與被成型物200之間的中央部相沖撞。這樣，流體失去速度且從動壓變?yōu)殪o壓，沖擊部的靜壓比被成型物200的上表面的壓力要高，因此能夠托起被成型物200。這樣一來，由于噴出的高速流體的能量變換為靜壓，在瞬間會消除流體在壁面產(chǎn)生的剝落、渦流以及剪切力，因而能夠防止被轉印到被成型物200的圖案受到損壞。另外，如果流體壓力在模具100與被成型物200之間抵消，那么噴射口31當然也能夠被設置在從3個方向或4個方向噴射流體的位置。流速調(diào)節(jié)機構只要是能夠調(diào)節(jié)從噴射口31噴射的流體的流速的機構即可，例如可以使用通過壓力與噴出時間來調(diào)節(jié)流速的部件。具體而言，可以是以50ms至300ms的脈寬噴射利用儲壓器（accumulator）儲壓至0.2至0.5MPa的流體的方式構成。作為流體供給源，可以使用將氣體向噴射口31輸送的空氣壓縮機或貯留被壓縮的氣體的氣瓶等。調(diào)溫機構未被圖示，其通過加熱或冷卻被成型物來調(diào)節(jié)被成型物的溫度。調(diào)溫機構可以使用對被成型物直接地或間接地進行加熱的加熱機構、或者對被成型物直接地或間接地進行冷卻的冷卻機構。加熱機構只要是能夠?qū)⒛＞?00及被成型物200中的任一方或雙方加熱到規(guī)定溫度、例如被成型物200的玻璃轉化溫度以上或熔融溫度以上的機構即可。而且，可以從載物臺2側加熱被成型物200，也可以從加壓室51側加熱被成型物200。例如，也可以在載物臺2內(nèi)設置加熱器來從載物臺2側加熱模具100或被成型物200。另外，也可以在加壓室51設置通過例如陶瓷加熱器或鹵素加熱器這樣的、利用電磁波的放射來進行加熱的放射熱源，對模具100或被成型物200進行加熱。而且，也可以使用加熱后的液體或氣體來進行加熱。冷卻機構只要是能夠?qū)⒛＞?00及被成型物200中的任一方或雙方冷卻到規(guī)定溫度、例如低于被成型物200的玻璃轉化溫度的溫度或低于熔融溫度的溫度即可。而且，可以從載物臺2側冷卻被成型物200，也可以從加壓室51側冷卻被成型物200。例如，可以使用在載物臺2內(nèi)設置冷卻用水路來從載物臺2側冷卻模具100或被成型物200的方式。另外，在用于光壓印工藝的情況下，只要將能夠?qū)Ρ怀尚臀?00放射規(guī)定波長的電磁波的光源配置于加壓室51內(nèi)即可。接著，對本發(fā)明的壓印方法與本發(fā)明的壓印裝置的動作一起進行說明。本發(fā)明的壓印方法為用于將模具100的成型圖案轉印到被成型物200的壓印方法，該壓印方法主要包括：在使模具100與被成型物200已分開的狀態(tài)下，對模具100與被成型物200的周圍環(huán)境進行減壓的減壓工序；將模具100與被成型物200之間緊密連接密接工序；以及在已將模具100與被成型物200之間緊密連接的狀態(tài)下，通過流體進行加壓的加壓工序。在減壓工序中，通過開閉機構來移動加壓室用箱體52，使減壓部9的密封部件94抵接于載物臺2，并使減壓室91密閉。另外，利用分離機構7使被成型物200脫離模具100。在這種狀態(tài)下，使減壓用泵96動作，對減壓室91內(nèi)進行減壓來除去被成型物200與模具100之間的氣體（參照圖1或圖5）。在密接工序中，利用分離機構7將被成型物200疊加至模具100上（參照圖2）。接著，通過開閉機構來移動加壓室用箱體52，使加壓部5的密封部件54抵接于被成型物200來消除模具100與被成型物200之間的空隙（參照圖3）。在加壓工序中，從氣體供給源61向加壓室51供給氣體，從而對被成型物200與模具100加壓。此時，在熱壓印中，通過調(diào)溫機構對被成型物200進行加熱、冷卻，并將模具100的成型圖案轉印到被成型物200。而且，在光壓印中，將光源的光照射到被成型物200，來將模具100的成型圖案轉印到被成型物200。最后，進行脫模，使模具100從被成型物200脫離。由此，即使轉印面積變大，也能夠切實地除去模具100與被成型物200之間的氣體，且能夠切實地防止因氣泡造成的轉印不良的問題。