專利名稱：模壓具有光學(xué)透明柔順介質(zhì)承載的圖案的柔性基底的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于模壓柔性基底的裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于模壓涂布有感光聚合物的柔性基底的裝置，該柔性基底具有從由光學(xué)透明柔順介質(zhì)承載的壓印印模轉(zhuǎn)移的壓印圖案。壓印印模由紫外線輻射穿過柔順介質(zhì)且同時(shí)模壓，這樣轉(zhuǎn)移的壓印圖案就固化、硬化且保持其形狀。
背景技術(shù)：
當(dāng)前用于模壓涂布有感光聚合物的卷材的輪轉(zhuǎn)軟印工藝包括由Epigem有限公司采用的方法和裝置，其中對(duì)于紫外線是透明的卷材涂布有一層感光聚合物覆蓋層，卷材的涂布面與承載有壓印圖案的模壓墊片相接觸。當(dāng)卷材與模壓墊片分開時(shí)，壓印圖案被模壓(即復(fù)制)在感光聚合物覆蓋層中。紫外線光源穿過卷材輻射感光聚合物覆蓋層，并使模壓圖案固化，這樣圖案就硬化并保持其模壓形狀。因?yàn)榫聿膶?duì)于紫外線是透明的，所以紫外線光源的方位怎樣不是問題，模壓墊片可對(duì)于紫外線不透明，輻射可從卷材面進(jìn)行。
上述裝置的一個(gè)缺陷在于，如果卷材和模壓墊片對(duì)于紫外線不透明，那么輻射就不會(huì)有效地從卷材面或模壓墊片面進(jìn)行。因此，如果輪轉(zhuǎn)工藝需要卷材對(duì)于紫外線是不透明的，那么模壓墊片必須對(duì)于紫外線是光學(xué)透明的，這樣感光聚合物覆蓋層中模壓圖案的輻射可從模壓墊片面進(jìn)行。
相反，各所大學(xué)(例如University of Texas at Austin，Step andFlash Imprint Lithography)的研究人員已采用對(duì)于紫外線是光學(xué)透明的石英墊片(模板)。不過，該工藝是一種批量定向的晶片基工藝，其不適用于輪轉(zhuǎn)軟印工藝。
因此，尚需一種實(shí)施輪轉(zhuǎn)軟印工藝的裝置，其中承載壓印印模的光學(xué)透明柔順介質(zhì)用于將圖案模壓在涂布于不透明柔性基底上的感光聚合物中。還需要一種容許模壓在柔性基底中的圖案被紫外線固化的裝置，紫外線穿過柔順介質(zhì)和壓印印模輻射圖案。

發(fā)明內(nèi)容
一般說來，本發(fā)明體現(xiàn)為一種用于模壓具有由光學(xué)透明柔順介質(zhì)承載的圖案的柔性基底的裝置。柔順介質(zhì)包括一種含壓印圖案的光學(xué)透明壓印印模。柔順介質(zhì)可與一種光學(xué)透明帶襯或光學(xué)透明圓筒連接。
柔性基底包括一個(gè)涂布面，其涂布有感光聚合物材料，該涂布面被推動(dòng)著與柔順介質(zhì)接觸，這樣由壓印印模承載的壓印圖案就模壓在感光聚合物材料中。紫外線光源用紫外線輻射感光聚合物材料，紫外線穿過柔順介質(zhì)和壓印印模，并照射到模壓在感光聚合物材料中的圖案上，從而使圖案固化。感光聚合物材料中圖案的固化是與模壓同時(shí)進(jìn)行的，這樣圖案便硬化并保持其形狀。
本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，輻射穿過柔順介質(zhì)進(jìn)行，這樣柔性基底對(duì)于紫外線就是不透明的。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，紫外線光源可位于連接柔順介質(zhì)的帶襯的內(nèi)部或外部。如果使用圓筒的話，紫外線光源可位于連接柔順介質(zhì)的圓筒的內(nèi)部或外部。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖的通過示例闡述本發(fā)明原理的詳細(xì)說明中變得顯而易見。


圖1至5描繪了本發(fā)明底版基底的圖案形成和蝕刻以限定壓印圖案；圖6描繪了本發(fā)明共形地沉積在壓印圖案上的釋放層；圖7描繪了本發(fā)明沉積到釋放層上的硅氧烷基彈性層；圖8至10描繪了本發(fā)明硅氧烷基彈性層與釋放層的分離以形成壓印印模；圖11描繪了本發(fā)明將薄塑料膜施加到硅酮橡膠背襯上；圖12描繪了本發(fā)明用感光聚合物溶液涂布薄塑料膜；圖13和14描繪了本發(fā)明散布感光聚合物溶液以在薄塑料膜上形成感光聚合物層；圖15描繪了本發(fā)明將壓印印模形成圖案的一面置于感光聚合物層上；圖16描繪了本發(fā)明感光聚合物層的固化；
圖17描繪了本發(fā)明將壓印印模從感光聚合物層移開；圖18描繪了本發(fā)明在感光聚合物層中形成的感光聚合物墊片；圖19描繪了本發(fā)明沉積在感光聚合物墊片上的碳氟化合物涂層；圖20描繪了本發(fā)明連接在支承基底上的感光聚合物墊片；圖21描繪了本發(fā)明連接在支承基底上的墊片塊和支承基底的預(yù)熱；圖22和23描繪了本發(fā)明將硅氧烷基彈性材料涂布并散布到感光聚合物墊片和墊片塊上；圖24描繪了本發(fā)明支承基底的加熱；圖25至27描繪了本發(fā)明將轉(zhuǎn)移粘合劑施加到柔順介質(zhì)上；圖28描繪了本發(fā)明將柔順介質(zhì)從支承基底上分開；圖29是本發(fā)明由感光聚合物墊片承載的壓印圖案的頂視平面圖和橫截面圖；圖30描繪了本發(fā)明的柔順組件；圖31a至34b描繪了本發(fā)明將柔順組件連接到圓筒上；圖35至37b描繪了本發(fā)明將柔順組件連接到帶襯上；圖38和39是示意圖，描繪了本發(fā)明的一種用于采用與光學(xué)透明帶襯連接的光學(xué)透明柔順介質(zhì)來模壓柔性基底的裝置；圖40和41是示意圖，描繪了本發(fā)明的一種用于采用與光學(xué)透明圓筒連接的光學(xué)透明柔順介質(zhì)來模壓柔性基底的裝置；圖42是本發(fā)明涂布單元的示意圖；圖43是本發(fā)明包括凹印型涂布機(jī)的涂布單元的示意圖；圖44是本發(fā)明包括縫模涂布機(jī)的涂布單元的示意圖；圖45是一橫截面圖，描繪了本發(fā)明穿過光學(xué)透明帶襯、柔順介質(zhì)和壓印印模對(duì)感光聚合物材料的輻射；圖46是一橫截面圖，描繪了本發(fā)明穿過光學(xué)透明圓筒、柔順介質(zhì)和壓印印模對(duì)感光聚合物材料的輻射；圖47是本發(fā)明模壓在感光聚合物材料中復(fù)制圖案的頂視平面圖和橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的詳細(xì)說明和幾幅附圖中，相同的元件用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。
在圖38至47中，示出了一種包括光學(xué)透明模壓帶或光學(xué)透明模壓滾筒的模壓裝置。
在圖1至37b中，示出了一種可與光學(xué)透明帶襯或光學(xué)透明圓筒連接的光學(xué)透明柔順介質(zhì)的制造方法。
如起圖示目的的附圖所示，本發(fā)明體現(xiàn)在一個(gè)模壓裝置中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模壓裝置包括一個(gè)具有涂布面和底面的柔性基底，一個(gè)用于將具有第一厚度的感光聚合物材料沉積在柔性基底的涂布面上的涂布單元以及一個(gè)模壓帶，該模壓帶包括光學(xué)透明帶襯和與帶襯連接的光學(xué)透明柔順介質(zhì)。該柔順介質(zhì)包括具有壓印圖案的光學(xué)透明壓印印模，壓印圖案被模壓在涂布面上的感光聚合物材料中以在感光聚合物材料中形成復(fù)制圖案。多個(gè)傳送輥與帶襯連接且在操作中支承模壓帶。
一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)賦予模壓帶和柔性基底，這樣涂布面就與壓印印模接觸，且壓印圖案被復(fù)制在感光聚合物材料中。支持滾筒被柔性基底底面的一部分和柔順介質(zhì)的一部分包住，這樣就將一個(gè)張力傳遞給模壓帶，且該張力在柔性基底與模壓帶之間產(chǎn)生一個(gè)壓力。
驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)在操作中將柔性基底的背面?zhèn)魉偷街С譂L筒上，并推動(dòng)壓印印模和涂布面相互接觸，這樣壓印圖案就模壓在感光聚合物材料中以在感光聚合物材料中形成復(fù)制圖案。紫外線光源用穿過帶襯、柔順介質(zhì)和壓印印模的紫外線輻射復(fù)制圖案。復(fù)制圖案的輻射是與復(fù)制圖案的模壓同時(shí)進(jìn)行的，這樣復(fù)制圖案就固化、硬化并保持其形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施例中，模壓裝置包括具有涂布面和底面的柔性基底，一個(gè)將具有第一厚度的感光聚合物材料沉積到柔性基底的涂布面上的涂布單元以及一個(gè)模壓滾筒，該模壓滾筒包括一個(gè)光學(xué)透明圓筒和一個(gè)連接該圓筒的光學(xué)透明柔順介質(zhì)。柔順介質(zhì)包括一個(gè)具有壓印圖案的光學(xué)透明壓印印模，該壓印圖案將模壓在涂布面上的感光聚合物材料中以在感光聚合物材料中形成復(fù)制圖案。
驅(qū)動(dòng)單元將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)賦予模壓滾筒和柔性基底，這樣涂布面就與壓印印模接觸，且壓印圖案被復(fù)制在感光聚合物材料中。多個(gè)傳送輥與底面連接，且在操作中共形地將涂布面卷繞在模壓滾筒的一部分上，這樣模壓滾筒就將張力傳遞給柔性基底，且該張力在柔性基底與模壓滾筒之間產(chǎn)生一個(gè)壓力。
驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)在操作中將涂布面?zhèn)魉偷侥簼L筒上，并推動(dòng)壓印印模和涂布面相互接觸，這樣壓印圖案就模壓在感光聚合物材料中以在感光聚合物材料中形成復(fù)制圖案。紫外線光源用穿過滾筒、柔順介質(zhì)和壓印印模的紫外線輻射復(fù)制圖案。復(fù)制圖案的輻射是與復(fù)制圖案的模壓同時(shí)進(jìn)行的，這樣復(fù)制圖案就固化、硬化并保持其形狀。
在圖38中，模壓裝置200包括柔性基底101，其包括涂布面101c和底面101b。涂布單元300在操作中將感光聚合物材料301(見圖42、43和44)沉積到涂布面101c上。感光聚合物材料301具有第一厚度tc。模壓帶100包括光學(xué)透明帶襯81和光學(xué)透明柔順介質(zhì)70，該光學(xué)透明柔順介質(zhì)70與帶襯81(見圖45)連接。柔順介質(zhì)70還包括光學(xué)透明壓印印模20t，其包括壓印圖案20q(見圖29)。因?yàn)閴河D案20q是由與壓印印模20t相同的材料形成的，所以壓印圖案20q也是光學(xué)透明的。圖45和圖37a、37b提供了比圖38和39中描繪的更為詳細(xì)的模壓帶100的視圖。
多個(gè)傳送輥103與帶襯81連接且在操作中支承模壓帶100。驅(qū)動(dòng)單元110將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD賦予模壓帶100和柔性基底101。正如下面所述的那樣，驅(qū)動(dòng)單元110可以多種方式與模壓裝置200連接以完成驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD。
支持滾筒105被柔性基底101的底面101b的一部分和柔順介質(zhì)70的一部分包住，這樣就將一個(gè)張力傳遞給模壓帶100和柔性基底101。張力在柔性基底101和模壓帶100之間產(chǎn)生一個(gè)壓力。該壓力在操作中實(shí)現(xiàn)壓印印模20t在感光聚合物材料301中的模壓。驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)DR在操作中將底面101b傳送到支持滾筒105上，并推動(dòng)壓印印模20t和涂布面101c相互接觸，這樣就將壓印圖案20q模壓在感光聚合物材料301中，且在感光聚合物材料301中形成復(fù)制圖案20u(見圖47)。
紫外線光源99用穿過帶襯81和壓印印模20t的紫外線L輻射復(fù)制圖案20u。復(fù)制圖案20u的輻射是與復(fù)制圖案20u的模壓同時(shí)進(jìn)行的，這樣復(fù)制圖案20u就固化、硬化并保持其形狀。復(fù)制圖案20u在其內(nèi)包括多個(gè)圖案20v，其補(bǔ)充底版基底11上的圖案20p(見圖5和6)。
紫外線光源99可包括一個(gè)反射器99r，其將紫外線L聚焦到推動(dòng)壓印印模20t與涂布面101c接觸的位置，這樣感光聚合物材料301就不會(huì)在其中模壓壓印圖案20q之前被紫外線L固化。在圖45中，反射器99r(未示出)形成一個(gè)固化窗口Cw，其將紫外線L聚焦在復(fù)制圖案20u將模壓且?guī)缀跬瑫r(shí)固化的區(qū)域上。反射器99r還在操作中防止紫外線L分散，紫外線L可潛在地照射在感光聚合物材料301上且使之在由壓印印模20t模壓之前固化。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)柔性基底101對(duì)于紫外線L不透明時(shí)，模壓裝置200能有效地模壓且固化感光聚合物材料301，因?yàn)閺?fù)制圖案20u的輻射是與穿過柔性基底101相反地穿過模壓帶100進(jìn)行的。因此，本發(fā)明的模壓裝置200可用于將感光聚合物材料301模壓并固化在不透明的柔性基底101或光學(xué)透明的柔性基底101上。因?yàn)槟承?yīng)用要求用于柔性基底101的材料是不透明的材料，所以本發(fā)明的模壓裝置200在選擇柔性基底101的材料方面很靈活。
紫外線光源99可以是UVA紫外線光源，優(yōu)選是一種工業(yè)級(jí)UVA光源，因?yàn)槠湓诩s0.1秒至約6.0秒的短時(shí)間內(nèi)理想地固化復(fù)制圖案20u。優(yōu)選的是，紫外線L具有約300.0nm至約400.0nm的波長(zhǎng)。紫外線光源99的強(qiáng)度也隨應(yīng)用場(chǎng)合而定；不過，作為一個(gè)示例，可采用范圍在約200.0mW/cm2至約1000.0mW/cm2的強(qiáng)度。作為另一個(gè)示例，NorlandTM光學(xué)粘合劑要求固化大約0.2Joules/cm2的總能量。
因?yàn)楦泄饩酆衔锊牧?01的輻射是穿過模壓帶100進(jìn)行的，紫外線光源99相對(duì)于模壓帶100可具有這樣一個(gè)位置，即，包括一個(gè)如圖39和45所示的模壓帶100內(nèi)部的位置和一個(gè)如圖38和45所示的模壓帶100外部的位置。當(dāng)紫外線光源99如圖38所示位于模壓帶100的外部時(shí)，需要考慮到因紫外線L與紫外線光源99位于模壓帶100內(nèi)部時(shí)穿過一層相反地穿過模壓帶100的兩層引起的紫外線L強(qiáng)度的微小衰減。因此，在紫外線光源99位于模壓帶100外部時(shí)需要使用較高強(qiáng)度的紫外線光源99。
在圖39中，使用三個(gè)傳送輥103，以便形成一個(gè)容納模壓帶100內(nèi)部上的紫外線光源99的空間。不過，因?yàn)榭蓪⑷犴樈橘|(zhì)70制造成任何尺寸，所以有多種方式來容納模壓帶100內(nèi)部上的紫外線光源99，包括將模壓帶100制得長(zhǎng)些，并將傳送輥103的直徑制得大些，以便形成一個(gè)足夠大的空間來容納紫外線光源99。因此，圖39的實(shí)施例僅僅是怎樣容納模壓帶內(nèi)部上的紫外線光源99的一個(gè)示例，也可采用其它結(jié)構(gòu)，本發(fā)明不局限于圖39所示的結(jié)構(gòu)。
在圖42中，涂布單元300在操作中將具有第一厚度tc的感光聚合物材料301沉積在涂布面101c上。一般地，感光聚合物材料301是在沉積到涂布面101c上之前以液體301L的形式供應(yīng)的。在驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD的過程中，重要的是，涂布面101c和涂布單元300之間的涂布距離Dc應(yīng)精確地維持，這樣第一厚度tc就不改變，且感光聚合物材料301作為光滑而均勻的一層沉積在涂布面101c上。感光聚合物材料301可包括但不限于曝光在紫外線下時(shí)固化的NorlandTM光學(xué)粘合劑。優(yōu)選的是，感光聚合物材料在約0.1秒至約6.0秒的時(shí)間內(nèi)固化。例如，NorlandNOA 83H感光聚合物可用于感光聚合物材料301。感光聚合物材料301也可是一種光致抗蝕劑材料。
可選的是，模壓裝置200可包括一個(gè)導(dǎo)向輥109，其在操作中維持涂布面101c與涂布單元300之間的恒定距離Dc，這樣感光聚合物材料301的第一厚度tc就得以精確維持。導(dǎo)向輥109在將供給卷軸107s用于承載并分配柔性基底101時(shí)尤其有用。當(dāng)柔性基底101從供給卷軸107s上退繞下來時(shí)，其與涂布單元300的距離會(huì)改變，并且在柔性基底101的卷繞直徑隨柔性基底101從供給卷軸107s上退繞下來而減小時(shí)增加。因此，導(dǎo)向輥109控制涂布面101c與涂布單元300之間的距離。
感光聚合物材料301的第一厚度tc隨應(yīng)用場(chǎng)合而定，且涂布單元300的類型也隨應(yīng)用場(chǎng)合而定。第一厚度tc一般與典型的特征高度(見圖4中的h0)相當(dāng)，以便最大程度地減少隨后蝕刻模壓層的模壓殘留物。例如，如果壓印印模20t包括納米尺度(例如小于1.0μm，優(yōu)選小于100.0nm)的壓印圖案20q，那么就希望沉積薄薄的一層感光聚合物材料301。優(yōu)選的是，第一厚度tc在約0.05μm至約2.0μm的范圍內(nèi)。
能沉積均勻而薄的一層感光聚合物材料301且能用于涂布單元300的涂布技術(shù)包括但不限于凹印涂布機(jī)、微凹印TM涂布機(jī)和縫模涂布機(jī)。例如，第一厚度tc的上述厚度范圍可利用Yasui SelklTM微凹印TM涂布機(jī)獲得。感光聚合物材料301可利用溶劑如丙酮變稀，從而實(shí)現(xiàn)較薄的第一厚度tc的涂層。
在圖43中，涂布單元300可以是凹印涂布機(jī)或微凹印TM涂布機(jī)。一對(duì)輥?zhàn)?03r在雕刻滾筒303g上共形地卷繞柔性基底101的涂布面101c的一部分，該雕刻滾筒303g在含有液體感光聚合物材料303L的槽303s內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。感光聚合物材料301L集中在滾筒303g表面的圖案上。刮刀303d刮下過量的感光聚合物材料301L，這樣就在涂布面101c上沉積薄而均勻的一層。優(yōu)選的是，使用微凹印TM涂布機(jī)，因?yàn)樗哂幸粋€(gè)直徑比凹印涂布機(jī)直徑要小的滾筒303g，且更適于沉積超薄層的感光聚合物材料301。
或者，在圖44中可采用縫模涂布機(jī)來沉積感光聚合物材料301。液體感光聚合物材料301L在壓力下被供應(yīng)(Sf)給由一對(duì)模唇301D形成的?？p301S。模唇301D距柔性基底101一涂布間隙tc，其包括柔性基底101的厚度ts。當(dāng)柔性基底101的涂布面101c在模縫301S的下方通過時(shí)，液體感光聚合物材料301L將涂布面101c涂布到第一厚度tc上。
驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)tc可通過使用涂布領(lǐng)域和機(jī)械領(lǐng)域中眾所周知的多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)示例，在圖38中，一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元110與一個(gè)卷取軸107r機(jī)械相通，如上所述，當(dāng)柔性基底101已被模壓且固化之后，該卷取軸107r在操作中收集柔性基底101。
卷取軸107r可通過使用驅(qū)動(dòng)帶110b與驅(qū)動(dòng)單元110連接，該驅(qū)動(dòng)帶110b將轉(zhuǎn)動(dòng)DR賦予卷取軸107r，卷取軸107r又收集其上的柔性基底，驅(qū)動(dòng)帶110b還將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD賦予柔性基底101和模壓帶100。盡管描述的是驅(qū)動(dòng)帶110b，但可使用任何用來機(jī)械連通驅(qū)動(dòng)力的裝置，包括齒輪、直接驅(qū)動(dòng)器、皮帶輪、傳動(dòng)軸等。例如，驅(qū)動(dòng)單元110可以是電動(dòng)機(jī)。
可采用一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元110來傳遞驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD，且這些驅(qū)動(dòng)單元110可與模壓裝置200的一個(gè)或多個(gè)部件連接，比如一個(gè)或多個(gè)傳送輥103，這樣驅(qū)動(dòng)單元110就轉(zhuǎn)動(dòng)傳送輥103，傳送輥103反過來將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD傳遞給柔性基底101和模壓帶100。
柔順介質(zhì)70可由光學(xué)透明硅氧烷基彈性材料制成，其被層壓到一光學(xué)透明轉(zhuǎn)移粘合層上，如下面參照?qǐng)D1至37b所描述的那樣。適用于硅氧烷基彈性材料(見圖22中的參考標(biāo)號(hào)44)的材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、DOW CORNING硅氧烷基保形涂層，包括SYLGARD182硅氧烷彈性體、SYLGARD 183硅氧烷彈性體、SYLGARD 184硅氧烷彈性體和SYLGARD 186硅氧烷彈性體。
適用于轉(zhuǎn)移粘合層的光學(xué)透明材料(見圖27中的參考標(biāo)號(hào)51)包括但不限于Adhesives Research，Inc.ARclearDEV-8932光學(xué)透明硅酮膠。例如，可將25.0μm厚(即第七厚度t7＝25.0μm)的ARclearDEV-8932片材用于轉(zhuǎn)移粘合層51。
帶襯81可以是一種光學(xué)透明材料，這樣紫外線L就可穿過帶襯81、柔順介質(zhì)70和壓印印模20t。適用于帶材81的光學(xué)透明材料包括但不限于聚酯薄膜和邁拉薄膜。盡管帶襯81的厚度基于應(yīng)用場(chǎng)合而變，但在與柔順介質(zhì)70連接時(shí)產(chǎn)生柔性帶的帶襯81厚度的適當(dāng)范圍為約50.0μm至150.0μm。
在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，如圖40、41和46所示，模壓裝置200包括一個(gè)模壓滾筒而不是上述的模壓帶100。模壓裝置200包括柔性基底101、涂布單元300和一個(gè)模壓滾筒90，該模壓滾筒90包括一個(gè)光學(xué)透明圓筒69和光學(xué)透明柔順介質(zhì)70，該柔順介質(zhì)70與圓筒69相連。如上所述，柔順介質(zhì)70包括光學(xué)透明壓印印模20t，其內(nèi)具有壓印圖案20q。圖46和圖32至34b提供了比圖40和41更為詳細(xì)的模壓滾筒90的視圖。
同樣如上所述，驅(qū)動(dòng)單元110將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD傳遞給模壓滾筒90和柔性基底101。模壓裝置200可包括上述用來維持恒定距離Dc的導(dǎo)向輥109、供給卷軸107s和卷取軸107t。驅(qū)動(dòng)單元110可驅(qū)動(dòng)卷取軸107t和/或一個(gè)或多個(gè)傳送輥103?；蛘撸簼L筒90可由驅(qū)動(dòng)單元110驅(qū)動(dòng)；不過，應(yīng)注意避免柔順介質(zhì)70與柔性基底101之間滑動(dòng)。
多個(gè)傳送輥103與柔性基底101的底面101b連接，且在操作中將涂布面101c共形地卷繞在模壓滾筒90的一部分上，這樣模壓滾筒90就將一個(gè)張力傳遞到柔性基底101中且該張力在柔性基底101與模壓滾筒90之間產(chǎn)生一個(gè)壓力。該壓力在操作中實(shí)現(xiàn)壓印印模20t在感光聚合物材料301中的模壓。
驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)WD將涂布面101c傳送到模壓滾筒90上，并推動(dòng)壓印印模20t與涂布面101c接觸，這樣壓印圖案20q就被模壓在感光聚合物材料301中以在感光聚合物材料301中形成復(fù)制圖案20u。在圖46中，柔順介質(zhì)70形成模壓滾筒90的外表面，這樣在柔性基底101被傳送到模壓滾筒90的卷繞部分上時(shí)，涂布面101c就與柔順介質(zhì)70和壓印印模20t接觸。
紫外線光源99用穿過圓筒69和壓印印模20t的紫外線L輻射復(fù)制圖案20u。復(fù)制圖案20u的輻射是與復(fù)制圖案20u的模壓同時(shí)進(jìn)行的。
如上所述，柔性基底101可對(duì)于紫外線L是不透明的。在圖40、41和46中，紫外線光源99可位于模壓滾筒90的內(nèi)部或模壓滾筒90的外部。如果紫外線光源99位于模壓滾筒90的外部，就需增加紫外線光源99的強(qiáng)度，因?yàn)樽贤饩€L必須穿過圓筒69和柔順介質(zhì)70的兩層，且紫外線L可能出現(xiàn)一定程度的減弱。
紫外線光源99可包括如上所述的反射器99r，該反射器99r可形成固化窗口Cw(見圖46)。紫外線光源99可以是UVA光源，紫外線L可具有約300.0nm至約400.0nm的波長(zhǎng)。
可將如上所述的模壓帶100所用的相同材料用于模壓滾筒90；不過，圓筒69可以是一種光學(xué)透明材料，包括但不限于玻璃、塑料和石英。
上述的凹印涂布機(jī)、微凹印TM涂布機(jī)或縫模涂布機(jī)可用于涂布單元300，感光聚合物材料301的第一厚度tc可處于約0.5μm至約1.0μm的范圍內(nèi)。
模壓帶100和模壓滾筒90可利用下面參照?qǐng)D1至37b所述的方法制造。
在圖1至4中，底版基底11形成圖案且被蝕刻，從而在其內(nèi)形成壓印圖案20。在圖1中，底版基底11被涂布有一種將用作蝕刻掩模的材料155。材料155可以是通常用在微電子領(lǐng)域中的光致抗蝕劑材料。承載形成于底版基底11內(nèi)的圖案153的掩模151被對(duì)具有圖案153的材料155進(jìn)行曝光的光線154照射。
在圖2中，材料155被顯影以將那些被光線154曝光的材料155的部分除去。在圖2和3中，底版基底11被一種蝕刻材料蝕刻以將那些未被材料155覆蓋的底版基底11的部分除去。因此，在圖3中，多個(gè)壓印圖案20p形成在底版基底11中。在圖4中，壓印圖案20p限定底版基底11上的壓印印模20。
壓印印模20可包括在所有長(zhǎng)寬高的三種尺寸上改變的壓印圖案20p。在圖4的橫截面圖和圖5的頂視平面圖中，壓印圖案20p在寬度尺寸d0、高度尺寸h0和長(zhǎng)度尺寸L0上改變。壓印圖案20p的實(shí)際尺寸隨應(yīng)用場(chǎng)合而定，且在很大程度上取決于使材料155形成圖案所用的光刻工藝。例如，如果采用現(xiàn)有技術(shù)中的微電子光刻工藝，尺寸(d0、h0、L0)可以是亞微米尺度，即小于1.0μm。例如，壓印圖案20p可以是毫微壓印圖案，其可具有100.0nm或更小的尺寸(d0、h0、L0)。因此，壓印印模20就成為具有帶納米大小尺寸(d0、h0、L0)的壓印圖案20p的毫微壓印印模。
可采用微電子領(lǐng)域眾所周知的光刻工藝來形成圖案并蝕刻底版基底11。例如，采用材料155的光致抗蝕劑和比如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的蝕刻工序的光刻工藝可用來在底版基底11中形成壓印印模20。
適用于底版基底11的材料包括但不限于硅(Si)基底和硅(Si)片。在圖5中，底版基底11是具有晶片平面11F的硅片。四個(gè)壓印印模20形成在底版基底11中。硅片可具有任何大小。例如，將4.0英寸的硅片用作四個(gè)壓印印模20的底版基底11?？刹捎弥睆捷^大的硅片(例如8英寸或12英寸)來給多個(gè)壓印印模20或較大的壓印印模20提供較大的表面積。盡管壓印圖案20p與圖5中的相同，但壓印印模20可包括在其中變化(即不相同)的壓印圖案20p。
在圖6中，釋放層13沉積在壓印圖案20p的上方。釋放層13包括第一厚度t1，其在操作中共形地涂布?jí)河D案20p，這樣第一厚度t1在壓印圖案20p的垂直和水平表面上基本上厚度相同。適用于釋放層13的材料包括但不限于碳氟化合物材料。作為一個(gè)示例，釋放層13的碳氟化合物材料可采用大約5.0分鐘的三氟甲烷(CHF3)氣體的等離子沉積來沉積。
第一厚度t1隨應(yīng)用場(chǎng)合而定；不過，正如在下面所討論的那樣，釋放層13在操作中提供一個(gè)不粘連的表面，其上施加一種隨后從釋放層13上脫離開的硅氧烷基彈性材料。因此，釋放層13可以是一層很薄的層，其具有約50.0nm至約150.0nm厚的第一厚度t1。
在圖7中，硅氧烷基彈性層15在釋放層13的上方被沉積到第一深度d1，其完全覆蓋了壓印圖案20p。為了獲得厚度均勻的硅氧烷基彈性層15，底版基底11應(yīng)相當(dāng)平坦。例如，這一點(diǎn)可如此實(shí)現(xiàn)，即，在沉積硅氧烷基彈性層15之前，將底版基底11安放在水平表面或水平真空吸盤上。
接著通過對(duì)底版基底11進(jìn)行加熱H來使硅氧烷基彈性層15固化?？赏ㄟ^在預(yù)定的溫度對(duì)底版基底11烘干一段預(yù)定的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)固化。實(shí)際的時(shí)間和溫度將隨應(yīng)用場(chǎng)合而定，還取決于硅氧烷基彈性層15所用的材料類型。適用于硅氧烷基彈性層15的材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、DOW CORNING硅氧烷基保形涂層，包括SYLGARD 182硅氧烷彈性體、SYLGARD 183硅氧烷彈性體、SYLGARD 184硅氧烷彈性體和SYLGARD 186硅氧烷彈性體。
硅氧烷基彈性層15的第一深度d1可隨應(yīng)用場(chǎng)合而定。不過，在一優(yōu)選實(shí)施例中，硅氧烷基彈性層15的第一深度d1為約0.5mm至約1.5mm。就PDMS或DOW C0RNING SYLGARD硅氧烷基彈性體而言，硅氧烷基彈性層15的固化可通過在烘箱等中烘干底版基底11來實(shí)現(xiàn)。固化采用的預(yù)定溫度和預(yù)定時(shí)間可為約100.0℃溫度下約4.0小時(shí)。
在一可替換實(shí)施例中，同樣如圖6所示，在上述固化步驟中，具有第二厚度t2的覆蓋層16被施加到已沉積的硅氧烷基彈性層15上。優(yōu)選的是，覆蓋層16是聚酯薄膜，第二厚度t2為約50.0μm至約150.0μm。覆蓋層16可用于將硅氧烷基彈性層15中的任何表面不規(guī)則處平面化，這些不規(guī)則處會(huì)引起與硅氧烷基彈性層15的基本呈平面的表面15s的偏差。
在固化步驟之后，壓印圖案20p的互補(bǔ)圖像20r被復(fù)制在硅氧烷基彈性層15中，這樣壓印印模20a就形成在硅氧烷基彈性層15中(見圖8至10)。
在圖7中，在固化步驟之后，硅氧烷基彈性層15與釋放層13脫離開?？刹捎靡粚?duì)鑷子的尖端或小刀或剃刀的刀口比如X-Acto刀來使硅氧烷基彈性層15與釋放層13分開，如沿虛線箭頭插到硅氧烷基彈性層15與釋放層13之間的刀口K所示。硅氧烷基彈性層15可這樣從釋放層13上移走，即，抓取硅氧烷基彈性層15的一個(gè)棱邊并將硅氧烷基彈性層15從釋放層13上剝離(見虛線箭頭P)。如果采用上述覆蓋層16，就在硅氧烷基彈性層15與釋放層13脫離開之前，將覆蓋層16從硅氧烷基彈性層15上移開。
在圖8、9和10中，壓印印模20a從硅氧烷基彈性層15包圍壓印印模20a的超出的一部分上移開。如果采用上述覆蓋層16，則將壓印印模20a從硅氧烷基彈性層15和覆蓋層16包圍壓印印模20a的超出的一部分上移開。
在兩種情況下，壓印印模20a均可這樣從超出的部分上移開，即，將硅氧烷基彈性層15安放在基本平坦的基底21上，然后在壓印印模20a的周邊C(見圖8和9中的虛線)處切割，從而將硅氧烷基彈性層15或硅氧烷基彈性層15和覆蓋層16的超出部分從壓印印模20a上移走。可采用小刀、剃刀、夾鉗等來實(shí)現(xiàn)切割，如通過圖9中的刀K所示出的那樣。在已經(jīng)釋放了壓印印模20a之后，超出的部分(15或15和16)可從基本平坦的基底21上剝離，這樣壓印印模20a就不再與超出的部分相連(見圖10)?；酒教沟幕?1可以是一種包括但不限于玻璃、金屬、塑料或石英的材料。例如，基本平坦的基底21可以是玻璃板。
可選擇的是，上述步驟可按需要重復(fù)以利用底版基底11產(chǎn)生附加的壓印印模20a。本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，底版基底11不會(huì)受到上述工藝步驟的損壞。因此，可重復(fù)使用相同的底版基底11來產(chǎn)生幾個(gè)壓印印模20a。因此，可在幾個(gè)壓印印模20a上分?jǐn)偸沟装婊?1形成圖案并蝕刻以及沉積釋放層13的成本。
本發(fā)明方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于，底版基底11不必在每次使用之后清潔，以便除去污染物比如灰塵顆粒，因?yàn)楣柩跬榛鶑椥詫?5流過顆粒并夾帶它們。因此，底版基底11是自行清潔的，因?yàn)轭w粒被硅氧烷基彈性層15除掉了。
在圖11中，具有第三厚度t3的平坦而薄的塑料膜33被安放到具有第四厚度t4的平坦而柔順的硅酮橡膠背襯31上。適用于薄塑料膜33的材料包括但不限于聚酰亞胺和聚酯(PET、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)。第三厚度t3和第四厚度t4隨應(yīng)用場(chǎng)合而定。優(yōu)選的是，薄塑料膜33的第三厚度t3為約40.0μm至約100.0μm，而硅酮橡膠背襯31的第四厚度t4為約0.125英寸至約0.25英寸。硅酮橡膠背襯31的第四厚度t4應(yīng)被選擇成保證硅酮橡膠背襯31是柔順的(即非堅(jiān)硬的)。
在圖12中，薄塑料膜33的表面33s涂布有一種感光聚合物溶液35。該感光聚合物溶液35可包括但不限于大約50％的感光聚合物材料和大約50％的丙酮的混合物。正如下面所要描述的一樣，丙酮會(huì)蒸發(fā)而在薄塑料膜33的表面33s上留下實(shí)體的感光聚合物層。感光聚合物材料可包括但不限于在紫外線曝光時(shí)固化的NorlandTM光學(xué)粘合劑。優(yōu)選的是，感光聚合物材料將在約5.0秒至約60.0秒的時(shí)間內(nèi)固化。例如，NorlandNOA 83H感光聚合物可用于感光聚合物溶液35。
在圖13和14中，感光聚合物溶液35散布到薄塑料膜33的表面33s上以形成具有第五厚度t5的感光聚合物層35。優(yōu)選的是，感光聚合物溶液35的散布是通過采用Mayer棒M1實(shí)現(xiàn)的，其繞有具有第一直徑的導(dǎo)線W1。Mayer棒M1滑過表面33s(S)并測(cè)量感光聚合物溶液35，這樣就形成具有第五厚度t5的感光聚合物層35。感光聚合物溶液35中的任何丙酮都基本上在散布的過程中蒸發(fā)。因此，感光聚合物層35基本上包括如上所述的感光聚合物材料。優(yōu)選的是，感光聚合物層35的第五厚度t5為約5.0μm至約10.0μm。導(dǎo)線W1的第一直徑隨應(yīng)用場(chǎng)合而定。優(yōu)選的是，導(dǎo)線W1的第一直徑為約50.0μm至約100.0μm。
在圖15中，壓印印模20a的圖案形成表面21a被安放在感光聚合物層35上。通過將壓印印模20a放到感光聚合物層35上，可包括使壓印印模20a的邊緣e1與感光聚合物層35接觸并壓住邊緣e1，同時(shí)逐漸放低圖案形成表面21a的其它部分(見箭頭L1和d)，使之與感光聚合物層35接觸。一對(duì)鑷子或吸棒可用于抓住邊緣e2，從而實(shí)現(xiàn)放低并壓住邊緣e2?；蛘?，可在逐漸放低的同時(shí)使用橡膠輥等來使圖案形成表面21a與感光聚合物層35接觸。
逐漸放低的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，夾在感光聚合物層35與圖案形成表面20r之間的空氣移動(dòng)，這樣會(huì)產(chǎn)生缺陷的氣泡就不截留在感光聚合物層35和圖案形成表面20r之間。
本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，一旦已將壓印印模20a放在感光聚合物層35上，壓印印模20a就可浮動(dòng)(見虛線F)在感光聚合物層35的表面35s上，以將壓印印模20a定位在感光聚合物層35上的預(yù)定位置。浮動(dòng)F可通過使用鑷子或吸棒手動(dòng)實(shí)現(xiàn)或可自動(dòng)進(jìn)行，可采用一個(gè)精確的機(jī)械裝置比如機(jī)器人末端執(zhí)行器來精確地定位壓印印模20a。
在圖16中，感光聚合層35被固化以將壓印印模20a的位置固定在感光聚合物層35上，并將壓印圖案20r的圖像轉(zhuǎn)移到感光聚合物層35上。感光聚合物層35是通過在第一時(shí)段用具有預(yù)定強(qiáng)度的紫外線UV輻射感光聚合物層35來固化的。感光聚合物層35在其固化時(shí)硬化，且轉(zhuǎn)移到感光聚合物層35中的壓印圖案20r的圖像也硬化并作為壓印圖案20s固定在感光聚合物層35中。
紫外線UV可具有包括但不限于約300.0nm至約400.0nm的波長(zhǎng)。紫外線UV的預(yù)定強(qiáng)度可包括但不限于約150mW/cm2的強(qiáng)度。第一時(shí)段可包括但不限于約5.0秒至約60.0秒的時(shí)間。例如，紫外線UV可來自一個(gè)UVA紫外線光源。
本發(fā)明方法的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，用于使感光聚合物層35形成圖案的壓印印模20a可具有能變化的厚度(見圖16中的tA和tB)，且這些厚度上的變化不會(huì)影響壓印圖案20r轉(zhuǎn)移到感光聚合物層35的壓印圖案20s上的精確性。厚度(tA和tB)的變化可能是因用于制得壓印印模20a的方法變化、圖7中第一深度d1的變化或不同底版基底11的使用引起的，從而制成具有不同壓印圖案20p的不同壓印印模20。
在固化步驟之后，在圖17和18中，從感光聚合物層35上除去壓印印模20a(P)，這樣壓印圖案20r的圖像就限定了其內(nèi)固定有壓印圖案20s的感光聚合物墊片36。壓印印模20a可使用一對(duì)鑷子等除去(P)以抓住邊緣(e1或e2)，然后從感光聚合物層35上提起壓印印模20a(見虛線P)。
在圖19中，通過加熱感光聚合物墊片36而使之后固化。感光聚合物墊片36的后固化可包括但不限于約100℃溫度下約1.0小時(shí)的時(shí)間?？蛇x的是，在后固化步驟之后，感光聚合物墊片36可由丙酮溶液沖洗，以將可能阻止硅氧烷基彈性材料固化的化學(xué)物種除去，比如PDMS或上述的SYLGARD硅氧烷基彈性材料。感光聚合物墊片36的后固化分離出了阻止固化的物種并提高了感光聚合物墊片36在薄塑料膜33上的粘合力。
在圖19中，在感光聚合物墊片36后固化之后，具有第六厚度t6的碳氟化合物材料37的涂層被沉積在感光聚合物墊片36上。第六厚度t6可包括但不限于約50.0nm至約150.0nm的厚度。作為一個(gè)示例，碳氟化合物材料37可利用大約5.0分鐘的三氟甲烷(CHF3)氣體的等離子沉積來沉積。
同樣在圖19中，在沉積了碳氟化合物材料37之后，可將鑷子或小刀的刀口插到薄塑料膜33與硅酮橡膠背襯31之間，且薄塑料膜33可從硅酮橡膠背襯31上剝下，如虛線P所示。在下文中，將感光聚合物墊片36和薄塑料膜33的組合體稱作感光聚合物墊片36，除非另作說明。
在圖20中，在分開薄塑料膜33之后，將感光聚合物墊片36加到支承基底41上。感光聚合物墊片36可這樣與支承基底41相連，即，將感光聚合物墊片36置于支承基底41上，并利用粘合劑將感光聚合物墊片36的一端固定在支承基底41上。例如，可采用高溫粘合帶T。支承基底41可由一種包括但不限于玻璃和石英的材料制得。
在圖21和22中，具有第一高度h1的墊片塊43被固定在支承基底41上。例如，墊片塊43可采用粘合劑與支承基底41相連，比如上述的高溫粘合帶T。墊片塊43位于感光聚合物墊片36的附近且與感光聚合物墊片36隔開一個(gè)第一距離D1，這樣支承基底41的表面41s上的墊片塊43與感光聚合物墊片36之間就存在一個(gè)間隔。墊片塊43的第一高度h1應(yīng)超過圖22中所示的感光聚合物墊片36的高度hs。第一高度h1和第一距離D1隨應(yīng)用場(chǎng)合而定；不過，第一高度h1可處在包括但不限于約0.5mm至約1.5mm的范圍內(nèi)，而第一距離D1可處在包括但不限于約1.0mm至約2.0mm的范圍內(nèi)。墊片塊43可以是一種包括但不限于金屬、玻璃、石英和不銹鋼的材料。例如，墊片塊43可以是不銹鋼墊片塊，第一高度h1可為約0.5mm。
在圖21中，支承基底41被預(yù)熱(H)，從而提高支承基底41的溫度，作好用硅氧烷基彈性材料涂布?jí)|片塊43和感光聚合物墊片36的準(zhǔn)備，正如下面所要討論的一樣。優(yōu)選的是，硅氧烷基彈性材料并不涂布在冷的或室溫(即從約18.0℃至約28.0℃)的支承基底41上。預(yù)熱支承基底41的溫度隨應(yīng)用場(chǎng)合而定，且溫度不應(yīng)超過感光聚合物墊片36的溫度極限。例如，支承基底41可被預(yù)熱到約100℃的溫度。約100℃的溫度低于大多數(shù)感光聚合物材料的溫度極限。
在圖22和23中，感光聚合物墊片36和墊片塊43涂布有一種柔順材料44，其完全覆蓋感光聚合物墊片36和墊片塊43(見圖22)。適用于柔順材料44的材料包括但不限于硅氧烷基彈性材料和無定形含氟聚合物材料。
合適的硅氧烷基彈性材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、DOW CORNING硅氧烷基保形涂層，包括SYLGARD 182硅氧烷彈性體、SYLGARD 183硅氧烷彈性體、SYLGARD 184硅氧烷彈性體和SYLGARD186硅氧烷彈性體。優(yōu)選的是，PDMS是約10.0份的基礎(chǔ)材料和約1.5份的固化劑的混合物。當(dāng)其具有相同的密度時(shí)，基礎(chǔ)材料和固化劑可按重量或容積混合。
適用于無定形含氟聚合物材料的材料包括但不限于TEFLONAF。例如，DuPontTMTEFLONAF可用于柔順材料44。當(dāng)柔順材料44包括無定形含氟聚合物材料時(shí)，無需上述圖21中的預(yù)熱步驟。
在圖23和24中，柔順材料44被散布在感光聚合物墊片36和墊片塊43上，以形成覆蓋感光聚合物墊片36和墊片塊43的柔順介質(zhì)45(見圖24中的厚度t8和t9)。感光聚合物墊片36中的壓印圖案20s被轉(zhuǎn)移到柔順介質(zhì)45上，這樣壓印印模20t就形成在柔順介質(zhì)45中。
優(yōu)選的是，柔順材料44的散布是采用Mayer棒M2實(shí)現(xiàn)的，該Mayer棒M2繞有具有第二直徑的導(dǎo)線W2。Mayer棒M2滑過墊片塊43(S)并測(cè)量柔順材料44，從而形成厚度均勻且光滑的柔順介質(zhì)45。柔順材料44以厚度t8覆蓋墊片塊43，且以厚度t9覆蓋感光聚合物墊片36，其中t9＞＞t8。Mayer棒M2繞有直徑要比上述的Mayer棒M1的直徑要粗得多的導(dǎo)線。導(dǎo)線W2的第二直徑隨應(yīng)用場(chǎng)合而定。優(yōu)選的是，導(dǎo)線W2的第二直徑為約1.0mm至約3.0mm。例如，可在Mayer棒M2上繞上直徑約1.5mm的導(dǎo)線。
在散布之后，給支承基底41加熱(H)。表面41s在操作中給柔順介質(zhì)45的部分45c提供了一個(gè)在加熱步驟期間及加熱步驟之后粘附的表面。加熱基底41(H)的時(shí)間和溫度隨應(yīng)用場(chǎng)合而定，如前所述，溫度必須不超過感光聚合物墊片36或柔順介質(zhì)45的溫度極限。作為一個(gè)示例，當(dāng)柔順介質(zhì)45由硅氧烷基彈性材料制成時(shí)，支承基底41可在約100.0℃的溫度下加熱約4.0小時(shí)(H)。加熱H使硅氧烷基彈性材料固化?；蛘?，當(dāng)柔順介質(zhì)由無定形含氟聚合物材料制成時(shí)，支承基底41可在約60.0℃的溫度下加熱約4.0小時(shí)(H)。在這種情況下，加熱H將無定形含氟聚合物材料蒸干。
在加熱步驟之后，支承基底41被冷卻下來。優(yōu)選的是，支承基底41被容許冷卻到大約室溫(即約18.0℃至約28.0℃)的溫度。
在已冷卻支承基底41之后，將墊片塊43從支承基底41上除去。在圖24中，墊片塊43可通過沿著與感光聚合物墊片36貼近的墊片塊43的邊緣切割柔順介質(zhì)45(K)來除去?？刹捎眯〉丁⑻甑兜葋砬懈钊犴樈橘|(zhì)45(K)。在切割柔順介質(zhì)45(K)之后，可從支承基底41上剝離墊片塊43。墊片塊43的邊緣(見K的虛線)應(yīng)用作執(zhí)行切割K的導(dǎo)向器，因?yàn)槿犴樈橘|(zhì)45的部分45c粘附在支承基底41的表面41s上，且粘附阻止了柔順介質(zhì)45過早地與基底41分開。
在圖25至27中，轉(zhuǎn)移粘合層51的第一粘合表面A1被施加到柔順介質(zhì)45的表面45s上，這樣轉(zhuǎn)移粘合層51就粘附在柔順介質(zhì)45上。轉(zhuǎn)移粘合層51包括如下所述的第七厚度t7和第二粘合表面A2。
在圖25中，第一粘合表面A1可在施加到表面45s上之前通過將第一背襯53從轉(zhuǎn)移粘合層51上剝離(P1)而露出來。同樣，第二粘合表面A2可通過將第二背襯55從轉(zhuǎn)移粘合層51上剝離(P2)而露出來。第一粘合表面A1可通過使用一個(gè)輥?zhàn)?9而與表面45s連接(見圖26)。
在圖26中，第一粘合表面位于柔順介質(zhì)45的邊緣處，輥?zhàn)?9滾轉(zhuǎn)到第二背襯55上以逐漸將第一粘合表面A1施加到表面45s上，直到整個(gè)表面45s與第一粘合表面A1相連(見圖27)。輥?zhàn)?9可例如是一根橡膠輥。輥?zhàn)?9容許第一粘合表面A1被施加到表面45s上，不用截留第一粘合表面A1與表面45s之間的空氣。
轉(zhuǎn)移粘合層51的第七厚度t7隨應(yīng)用場(chǎng)合而定。不過，因?yàn)檗D(zhuǎn)移粘合層51仍連在柔順介質(zhì)45上，且因?yàn)橄Ｍ犴樈橘|(zhì)45是柔軟的，所以轉(zhuǎn)移粘合層51應(yīng)盡可能薄。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)移粘合層51的第七厚度t7為約20.0μm至約100.0μm厚。
優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)移粘合層51是一種光學(xué)透明材料，這樣另一種與柔順介質(zhì)45和壓印印模20t接觸的感光聚合物材料就可由入射在轉(zhuǎn)移粘合層51和柔順介質(zhì)45上的光源固化，正如下面所要描述的一樣。
適用于轉(zhuǎn)移粘合層51的光學(xué)透明材料包括但不限于AdhesivesResearch，Inc.TMARc1earTMDEV-8932光學(xué)透明硅酮膠。例如，可將25.0μm(即第七厚度t7＝25.0μm)厚的ARclearTMDEV-8932片材用于轉(zhuǎn)移粘合層51。
在圖28中，柔順介質(zhì)45可通過采用小刀、剃刀、吸棒、鑷子等與支承基底41分開，從而使柔順介質(zhì)45與支承基底41分開，如小刀K所示。在圖29中，更為詳細(xì)地描繪了一個(gè)包括壓印印模20t的特征(即圖案)的示例。在圖30中，在剝離之后，柔順介質(zhì)45仍與感光聚合物墊片36和薄塑料膜33相連。
本發(fā)明方法額外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，感光聚合物墊片36和薄塑料膜33的層保護(hù)壓印印模20t在下面參照?qǐng)D31至37b描述的隨后的處理加工步驟中免受破壞。這些處理加工步驟可完成，接著剝離感光聚合物墊片36和薄塑料膜33的多層以露出壓印印模20t。因?yàn)楦泄饩酆衔飰|片36和薄塑料膜33的多層將最終與柔順介質(zhì)45分開，以便露出由柔順介質(zhì)45承載的壓印印模20t，在下文中，包括感光聚合物墊片36和薄塑料膜33的多層的組合體將表示為感光聚合物墊片(見圖30)，除非另有說明。
同樣，因?yàn)檗D(zhuǎn)移粘合層51仍與柔順介質(zhì)45相連，所以將柔順介質(zhì)45和轉(zhuǎn)移粘合層51的組合體表示為柔順介質(zhì)70。在圖28和30中，柔順介質(zhì)70和感光聚合物墊片36的組合體表示為柔順組件75。正如在下面所要描述的一樣，柔順組件75與一個(gè)圓筒和柔軟的帶襯相連。
在圖31a、31b和31c中，有一個(gè)L形夾具73，其包括一個(gè)水平部分73h和一個(gè)垂直部分73v，該垂直部分73v形成一個(gè)低的垂直壁。水平和垂直部分(73h、73v)相互成直角β。部分(73h、73v)應(yīng)光滑且基本上平坦。L形夾具73可用于將柔順組件75層壓到圓筒69的表面69s上。
在圖31a和31b中，支承基底41可位于水平部分73h上且抵靠著垂直部分73v。或者，如果柔順組件75已與支承基底41分開，由光滑而平坦的硅酮橡膠件制成的底臺(tái)(未示出)可位于水平部分73h上，且底臺(tái)的一端抵靠著垂直部分73v。柔順組件75位于底臺(tái)的頂部且通過將垂直部分73v用作垂直直緣而與垂直部分73v對(duì)齊。如果第二背襯55仍位于轉(zhuǎn)移粘合層51上，第二背襯55就可被剝離(P2)，從而露出第二粘合表面A2。
在圖31a和31c中，具有外表面69s的圓筒69與水平部分73h和垂直部分73v對(duì)齊，這樣外表面69s就與這些部分(73h、73v)相切(73t)。圓筒69被降到柔順組件75上，這樣第二粘合表面A2就在切點(diǎn)73t與外表面69s的一部分接觸。圓筒69接著沿滾轉(zhuǎn)方向RD滾轉(zhuǎn)(R)，從而在圓筒69滾轉(zhuǎn)(R)時(shí)收集外表面69s上的柔順組件75。在柔順組件75滾轉(zhuǎn)到圓筒69上之后，就會(huì)在柔順組件75的相鄰端之間存在間隙70g，如圖31b所示。
適用于圓筒69的材料包括但不限于金屬、陶瓷、玻璃、石英和塑料。優(yōu)選的是，圓筒69是由一種光學(xué)透明的材料制成的，這樣光線L可穿過圓筒69、柔順介質(zhì)70和壓印印模20t。適用于圓筒69的光學(xué)透明材料包括但不限于玻璃、石英和塑料。在圖32中，光源99比如一個(gè)紫外線光源可位于圓筒69的內(nèi)部或外部，從而輻射并固化被推動(dòng)著與壓印印模20t接觸的感光聚合物材料(未示出)。因?yàn)槿犴樈橘|(zhì)70可被制成任何大小，所以圓筒69可包括足以容納光源99的內(nèi)徑。另一方面，光源99可小到足以與圓筒69的內(nèi)徑相配合。
在圖31b中，描繪了一種將柔順介質(zhì)45連接到圓筒69上的可替換方法。柔順介質(zhì)被示出為45而非70，因?yàn)檗D(zhuǎn)移粘合層51不與圖31b中的柔順介質(zhì)45相連。首先，通過剝離第一背襯53(未示出)而露出轉(zhuǎn)移粘合層51的第一粘合表面A1。其次，圓筒69的外表面69s與第一粘合表面A1相連，接著圓筒69滾轉(zhuǎn)至收集外表面69s上的轉(zhuǎn)移粘合層51。再次，第二背襯55的一部分被剝離而露出第二粘合表面A2的一部分。接下來，第二粘合表面A2的露出部分在切點(diǎn)73t與柔順介質(zhì)45相連，且圓筒69沿滾轉(zhuǎn)方向RD滾轉(zhuǎn)以收集圓筒69上的柔順介質(zhì)45，同時(shí)剝離第二背襯55的剩余部分(55p)以露出第二粘合表面A2的剩余部分。
在圖32和33中，在柔順組件75已滾轉(zhuǎn)到圓筒69上之后，柔順組件75可能有超出的一部分75x須修整，這樣大部分柔順組件75就可平滑地滾轉(zhuǎn)到圓筒69上。如上所述，如果存在有間隙70g的話，希望修整超出部分75x，這樣間隙70g就盡可能切合實(shí)際地小?？刹捎眯〉禟等來修整超出部分75，這樣柔順組件75就毫無突起地位于外表面69s上。在圖33中，小刀K可沿著方向Kd切割，從而實(shí)現(xiàn)超出部分75x的修整來形成完全層壓的滾筒90。在圖33中，壓印印模20t以虛線輪廓示出，因?yàn)樗鼈內(nèi)晕挥谖磁c柔順介質(zhì)70分開的感光聚合物墊片36的下方。
圖33中穿過圓筒69和柔順組件75的線n-n更為詳細(xì)地示出在圖34a和34b的橫截面圖中。在圖34a中，柔順組件75在修整超出部分75x之前示出。在圖34b中，柔順組件75在已修整超出部分75x之后示出。
在圖34a中，超出部分75x包括柔順介質(zhì)70和感光聚合物墊片36。因?yàn)榕c感光聚合物墊片36相連的薄塑料膜33(見圖28)可對(duì)于光線是不透明的，而感光聚合物墊片36可以是光學(xué)透明的，感光聚合物墊片36可如虛線箭頭P所示的那樣被剝離，這樣柔順介質(zhì)70(即光學(xué)透明粘合劑51和光學(xué)透明柔順介質(zhì)45)就可用于沿著柔順組件75的邊緣Es觀測(cè)，該柔順組件75已與圓筒69的外表面69s相連。
沿著邊緣Es的視線(見虛線)的小刀口K可用于削減超出部分75x，這樣超出部分75x的未連接層就會(huì)與其對(duì)應(yīng)的連接層對(duì)齊，也即36’對(duì)36，45’對(duì)45，51’對(duì)51，如圖34a所示。在修整之后，柔順組件75的相鄰端之間會(huì)存在小間隙70g。
在圖34b中，如果沒有間隙70g，柔順組件75在圓筒69的外表面69s上形成幾乎連續(xù)的層。修整過后，感光聚合物墊片36可被剝離(P)，以露出柔順介質(zhì)70上的壓印印模20t。
在圖35和36中，柔順組件75被施加到帶襯81上。在將柔順組件75施加到帶襯81上之前，第二背襯55從轉(zhuǎn)移粘合層51上剝離以露出第二粘合表面A2。接著，逐漸將第二粘合表面A2施加到帶襯81的表面81s上。一個(gè)輥?zhàn)?9如橡膠輥可用于沿滾轉(zhuǎn)方向RD滾轉(zhuǎn)柔順組件75(R)。
滾轉(zhuǎn)R可開始于柔順組件75和帶襯81的第一端(75a，81a)，結(jié)束于第二端(75b，81b)。在柔順組件75和帶襯81相互連接之后(見圖36)，第一和第二端(81a，81b)可接合形成帶100，如圖37a和37b所示。如上所述，間隙70g可將第一和第二端(75a，75b)分開?？刹捎谜辰訋У葋砀采w間隙70g。還可采用一塊粘接帶81t來連接帶襯81的第一和第二端(81a，81b)以形成帶100。在形成帶100之后，層71(即33和36)可剝離(P)，以露出柔順介質(zhì)70上的壓印印模20t。合適的粘接帶包括但不限于高溫硅氧烷基帶。
帶襯81可以是一種光學(xué)透明材料，這樣光線L就可穿過帶襯81、柔順介質(zhì)70和壓印印模20t。適用于帶襯81的光學(xué)透明材料包括但不限于DuPontTM邁拉薄膜。例如，光源99比如一個(gè)紫外線光源可位于帶100的內(nèi)部或外部以輻射并固化被推動(dòng)著與壓印印模20t接觸的感光聚合物材料(未示出)。帶襯81可具有約50.0μm至約150.0μm的厚度tB。
盡管在此已經(jīng)披露并示出了本發(fā)明裝置和方法的幾個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于這樣描述并示出的特定形式或部件配置。本發(fā)明僅由權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種模壓裝置(200)，其包括一個(gè)柔性基底(101)，其包括一涂布面(101c)和一底面(101b)；一個(gè)涂布單元(300)，用來將具有第一厚度(tc)的感光聚合物材料(301)沉積在該涂布面(101c)上；一個(gè)模壓帶(100)，其包括一光學(xué)透明帶襯(81)和一連接該帶襯(81)的光學(xué)透明柔順介質(zhì)(70)，該柔順介質(zhì)(70)包括其內(nèi)具有壓印圖案(20q)的光學(xué)透明壓印印模(20t)；多個(gè)傳送輥(103)，其與該帶襯(81)連接且在操作中支承該模壓帶(100)；一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(110)，用來將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)傳遞給模壓帶(100)和柔性基底(101)；一個(gè)支持滾筒(105)，其由底面(101b)的一部分和柔順介質(zhì)(70)的一部分包住，從而將一個(gè)張力傳遞給模壓帶(100)，且該張力在柔性基底(101)和模壓帶(100)之間產(chǎn)生一個(gè)壓力；該驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)在操作中將底面(101b)傳送到支持滾筒(105)上，并推動(dòng)壓印印模(20t)和涂布面(101c)相互接觸，從而將壓印圖案(20q)模壓在感光聚合物材料(301)中并在感光聚合物材料(301)中形成復(fù)制圖案(20u)；以及一個(gè)紫外線光源(99)，用來由穿過帶襯(81)和壓印印模(20t)的紫外線(L)輻射復(fù)制圖案(20u)，輻射是與復(fù)制圖案(20u)的模壓同時(shí)進(jìn)行的。
2.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該柔性基底(101)對(duì)于紫外線(L)是不透明的。
3.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線光源(99)相對(duì)于模壓帶(100)具有這樣一個(gè)位置，即，選自一個(gè)模壓帶(100)內(nèi)部位置和一個(gè)模壓帶(100)外部位置。
4.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線光源(99)包括一個(gè)UVA紫外線光源。
5.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線(L)包括約300.0納米至約400.0納米的波長(zhǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該涂布單元(300)包括一個(gè)涂布機(jī)，其選自凹印涂布機(jī)、微凹印涂布機(jī)以及縫模涂布機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，感光聚合物材料(301)的第一厚度(tc)處在約0.05微米至約2.0微米的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，至少一個(gè)傳送輥(103)與驅(qū)動(dòng)單元(110)相連，且驅(qū)動(dòng)單元(110)在操作中轉(zhuǎn)動(dòng)傳送輥(103)以將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)傳遞給模壓帶(100)和柔性基底(101)。
9.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，還包括一個(gè)供給卷軸(107s)，用來承載柔性基底(101)并將柔性基底(101)分配給涂布單元(300)。
10.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，還包括一個(gè)卷取軸(107r)，用來在柔性基底(101)已模壓并固化之后收集柔性基底(101)。
11.如權(quán)利要求10所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該卷取軸(107r)與驅(qū)動(dòng)單元(110)相連，且該驅(qū)動(dòng)單元(110)在操作中轉(zhuǎn)動(dòng)(DR)卷取軸(107r)以收集柔性基底(101)并傳遞驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)。
12.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該柔順介質(zhì)(70)包括一種層壓到光學(xué)透明轉(zhuǎn)移粘合層(51)上的光學(xué)透明硅氧烷基彈性材料(44)。
13.如權(quán)利要求12所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該光學(xué)透明硅氧烷基彈性材料(44)是這樣一種材料，即，選自聚二甲基硅氧烷、SYLGARD 182、SYLGARD 183、SYLGARD 184以及SYLGARD 186。
14.如權(quán)利要求12所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該光學(xué)透明轉(zhuǎn)移粘合層(51)是一種ARclear DEV-8932光學(xué)透明硅酮膠。
15.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該光學(xué)透明帶襯(81)是一種選自聚酯薄膜和邁拉薄膜的材料。
16.如權(quán)利要求1所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線光源(99)還包括一個(gè)反射器(99r)，其用來將紫外線(L)聚焦在壓印印模(20t)被推動(dòng)著與涂布面(101c)接觸的位置，從而使感光聚合物材料(301)在壓印圖案(20q)模壓在感光聚合物材料(301)中之前不固化。
17.一種模壓裝置(200)，其包括一個(gè)柔性基底(101)，其包括一涂布面(101c)和一底面(101b)；一個(gè)涂布單元(300)，用來將具有第一厚度(tc)的感光聚合物材料(301)沉積在該涂布面(101c)上；一個(gè)模壓滾筒(90)，其包括一光學(xué)透明圓筒(69)和一連接該圓筒(69)的光學(xué)透明柔順介質(zhì)(70)，該柔順介質(zhì)(70)包括其內(nèi)具有壓印圖案(20q)的光學(xué)透明壓印印模(20t)；一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(110)，用來將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)傳遞給模壓滾筒(90)和柔性基底(101)；多個(gè)傳送輥(103)，其與該底面(101b)連接，且在操作中共形地將涂布面(101c)卷繞在模壓滾筒(90)的一部分上，使得模壓滾筒(90)將一個(gè)張力傳遞給柔性基底(101)，且該張力在柔性基底(101)和模壓滾筒(90)之間產(chǎn)生一個(gè)壓力；該驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)在操作中將涂布面(101c)傳送到模壓滾筒(90)上，并推動(dòng)壓印印模(20t)和涂布面(101c)相互接觸，從而將壓印圖案(20q)模壓在感光聚合物材料(301)中并在感光聚合物材料(301)中形成復(fù)制圖案(20u)；以及一個(gè)紫外線光源(99)，用來由穿過圓筒(69)和壓印印模(20t)的紫外線(L)輻射復(fù)制圖案(20u)，輻射是與復(fù)制圖案(20u)的模壓同時(shí)進(jìn)行的。
18.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該柔性基底(101)對(duì)于紫外線(L)是不透明的。
19.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線光源(99)相對(duì)于模壓滾筒(90)具有這樣一個(gè)位置，即，選自一個(gè)模壓滾筒(90)內(nèi)部位置和一個(gè)模壓滾筒(90)外部位置。
20.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線光源(99)包括一個(gè)UVA紫外線光源。
21.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線(L)包括約300.0納米至約400.0納米的波長(zhǎng)。
22.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該涂布單元(300)包括一個(gè)涂布機(jī)，其選自凹印涂布機(jī)、微凹印涂布機(jī)以及縫模涂布機(jī)。
23.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，第一厚度(tc)處在約0.05微米至約2.0微米的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，至少一個(gè)傳送輥(103)與驅(qū)動(dòng)單元(110)相連，且驅(qū)動(dòng)單元(110)在操作中轉(zhuǎn)動(dòng)傳送輥(103)以將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)傳遞給模壓滾筒(90)和柔性基底(101)。
25.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，還包括一個(gè)供給卷軸(107s)，用來承載柔性基底(101)并將柔性基底(101)分配給涂布單元(300)。
26.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，還包括一個(gè)卷取軸(107r)，用來在柔性基底(101)已模壓并固化之后收集柔性基底(101)。
27.如權(quán)利要求26所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該卷取軸(107r)與驅(qū)動(dòng)單元(110)相連，且該驅(qū)動(dòng)單元(110)在操作中轉(zhuǎn)動(dòng)(DR)卷取軸(107r)以收集柔性基底(101)并將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WD)傳遞給模壓滾筒(90)和柔性基底(101)。
28.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該柔順介質(zhì)(70)包括一種層壓到光學(xué)透明轉(zhuǎn)移粘合層(51)上的光學(xué)透明硅氧烷基彈性材料(44)。
29.如權(quán)利要求28所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該光學(xué)透明硅氧烷基彈性材料(44)是這樣一種材料，即，選自聚二甲基硅氧烷、SYLGARD 182、SYLGARD 183、SYLGARD 184以及SYLGARD 186。
30.如權(quán)利要求28所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該光學(xué)透明轉(zhuǎn)移粘合層(51)是一種ARclear DEV-8932光學(xué)透明硅酮膠。
31.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該光學(xué)透明圓筒(69)由一種選自玻璃、塑料以及石英的材料制得。
32.如權(quán)利要求17所述的模壓裝置(200)，其特征在于，該紫外線光源(99)還包括一個(gè)反射器(99r)，其用來將紫外線(L)聚焦在壓印印模(20t)被推動(dòng)著與涂布面(101c)接觸的位置，從而使感光聚合物材料(301)在壓印圖案(20q)模壓在感光聚合物材料(301)中之前不固化。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于模壓具有光學(xué)透明柔順介質(zhì)(70)的柔性基底(101)的裝置(200)。該柔順介質(zhì)(70)包括其內(nèi)具有壓印圖案(20q)的光學(xué)透明壓印印模(20t)。該柔性基底(101)涂布有一種感光聚合物材料(301)。柔順介質(zhì)(70)可與一光學(xué)透明帶襯(81)連接以形成模壓帶(100)或與一光學(xué)透明圓筒(69)連接以形成模壓滾筒(90)。柔性基底(101)的涂布面(101c)被推動(dòng)著與壓印印模(20t)接觸，壓印圖案(20q)被模壓在感光聚合物材料(301)中，穿過柔順介質(zhì)(70)的紫外線(L)同時(shí)固化模壓期間的感光聚合物材料(301)。
文檔編號(hào)B29L7/00GK1541852SQ200410007348
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
發(fā)明者A·H·簡(jiǎn)斯, A H 簡(jiǎn)斯 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司