用于移印的系统和方法

文档序号:10493652
用于移印的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于移印的设备,其包含印刷垫(12)。纹理化转印构件(13)被构造成被所述印刷垫(12)交替地抵着油墨载体(17)和基材(24)按压以便将油墨图案转印到所述基材。
【专利说明】
用于移印的系统和方法
技术领域
[0001] 本发明设及移印。
【背景技术】
[0002] 移印广泛用于在不同类型的基材表面上印刷内容,诸如文本、图像、标识或图案。 例如,所述基材表面可为平坦或弯曲的。弯曲表面可为凸的或凹的,并且可具有圆柱形或球 形几何形状。可应用移印的物体包含瓶子或其它容器、球、把手、管或其它物体。
[0003] 在移印系统中,提供印刷板或铅版,在所述印刷板或铅版上雕刻或蚀刻将要印刷 的内容。因此,铅版包含呈将要印刷的内容的形式的一组凹槽或沟槽。铅版可由不诱钢、陶 瓷、光致聚合物或另一合适材料制成。例如,铅版的沟槽可使用光刻技术通过化学蚀刻形 成。此化学蚀刻可在被蚀刻沟槽内形成粗糖表面。举另一实例,铅版的沟槽可通过激光雕刻 形成或可通过激光雕刻进行进一步处理。
[0004] 在移印期间,铅版的沟槽填充有油墨。通常,油墨通过液体油墨供应总成沉积在铅 版的表面上。例如,油墨可经由覆墨刀从封闭的油墨杯提供或从敞开的油墨池提供。刮墨刀 片或其它结构跨铅版表面行进W扩散油墨W便覆盖沟槽结构。在油墨扩散之后,跨所述表 面(例如,沿相反方向)移动刮墨刀片W移除保留在铅版表面的沟槽外部的任何过量油墨。
[0005] 抵着带有油墨填充的沟槽的铅版板(clich帥late)按压可变形垫。沟槽中的油墨 粘附到垫表面且被转印到垫表面,从而形成复制由沟槽形成的图案的油墨图案。例如,垫表 面可由娃酬橡胶制成。
[0006] 抵着物体或基材的印刷表面按压带有粘附的油墨图案的可变形垫表面。当被按压 时,油墨被从垫表面转印到印刷表面。垫可针对特定具体类型的物体印刷表面进行设计。
[0007] 印刷图像的分辨率可受铅版的沟槽质量、当将图像从铅版转印到物体表面时垫的 变形、或油墨与铅版沟槽的粘附性的限制。例如,当通过标准技术形成铅版时,沟槽分辨率 可限于约20皿。沟槽深度的精确度可限于约10%。沟槽内的壁粗糖度可为约0.7皿且图案边 缘粗糖度可为约10%。
[000引近年来,已开发出图案化技术来克服光刻的分辨率限制。例如,微接触印刷通常利 用软聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具或印模来印刷油墨图案。纳米压印光刻通过在高溫下在高 压下使热塑性聚合物膜变形来形成厚度衬度。在逆式压印中,在合适溫度和压力下将聚合 物膜旋涂到图案化模具或印模上且接着将其转印到基材。
[0009] 弯曲表面上的印刷区域的大小可受垫的柔初性的限制。因此,可利用多个垫来印 刷单个图像或图案,或可制造专用垫W与特定成形的表面匹配。由铅版上的宽沟槽(例如, 宽于约50μπ〇界定的图案在被转印到物体印刷表面时常常导致失真的图像。
[0010] 在移印期间,垫(其通常由娃酬橡胶或类似聚合物材料制成)经受可限制其寿命的 磨损。例如,在印刷期间,垫可能被抵着铅版的粗糖表面、沟槽的锋利边缘W及物体印刷表 面按压和摩擦。例如在印刷用于电磁干扰屏蔽或用于光伏电池的导电网格时使用导电油墨 或涂料(例如,DuPont 9169银导体)可限制垫的寿命。

【发明内容】

[0011]因此,根据本发明的一些实施例,提供一种用于移印的设备,所述设备包含:印刷 垫;W及纹理化转印构件,其被构造成被印刷垫交替地抵着油墨载体和基材按压W便将油 墨图案转印到基材。
[001^ 此外,根据本发明的一些实施例,所述转印构件包含转印膜。
[OOU]此外,根据本发明的一些实施例,所述膜包含PDMS。
[0014] 此外,根据本发明的一些实施例,所述设备包含保持器,所述保持器一方面用于将 转印构件保持在印刷垫与油墨载体之间或另一方面用于将转印构件保持在印刷垫与基材 之间。
[0015] 此外,根据本发明的一些实施例,油墨载体包含由娃形成的铅版,其中所述铅版的 表面包含呈图案形式的沟槽。
[0016] 此外,根据本发明的一些实施例,所述沟槽的沟槽包含多个沟槽组件。
[0017] 此外,根据本发明的一些实施例,所述铅版的表面被涂布成抵抗刮擦。
[0018] 此外,根据本发明的一些实施例,沟槽内的表面被涂布成排斥油墨。
[0019] 此外,根据本发明的一些实施例,所述沟槽包含W光刻方式产生的细微沟槽图案。
[0020] 此外,根据本发明的一些实施例,所述转印构件包含带有呈所述图案形式的细微 突出部的印模,所述图案的所述突出部基本上复制在其上旋涂所述印模的娃模具的W光刻 方式产生的细微沟槽图案。
[0021] 此外,根据本发明的一些实施例,所述突出部的突出部的表面W基本上复制所述 沟槽的沟槽的纹理的方式进行纹理化。
[0022] 根据本发明的一些实施例,进一步提供一种用于移印的设备,所述设备包含:娃铅 版,其包含W光刻方式产生的细微沟槽图案;W及印刷垫,其被构造成在沟槽填充有油墨时 被交替地抵着铅版和基材按压W便将图案转印到所述基材。
[0023] 此外,根据本发明的一些实施例,所述沟槽图案包含细微图案。
[0024] 此外,根据本发明的一些实施例,所述铅版的表面被涂布成抵抗刮擦。
[0025] 此外,根据本发明的一些实施例,所述设备进一步包含转印构件,所述转印构件用 W在印刷垫被抵着铅版按压时插入在所述垫与所述铅版之间且在印刷垫被抵着基材按压 时插入在所述垫与所述基材之间。
[0026] 此外,根据本发明的一些实施例,所述转印构件包含转印膜。
[0027] 此外,根据本发明的一些实施例,所述膜包含PDMS。
[0028] 此外,根据本发明的一些实施例,所述膜的表面被纹理化。
[0029] 此外,根据本发明的一些实施例,所述转印构件包含带有呈所述图案形式的突出 部的印模使得当所述垫被抵着铅版按压时,所述突出部被插入到铅版的沟槽中。
[0030] 根据本发明的一些实施例,进一步提供一种移印方法,所述方法包含:抵着插入在 垫与油墨载体之间的转印构件按压所述垫W便抵着油墨载体按压转印构件W在转印构件 上产生油墨涂染的图案;W及在转印构件插入在所述垫与基材之间时抵着转印膜按压所述 垫W将图案印刷在所述基材上。
[0031] 此外,根据本发明的一些实施例,油墨载体包含带有呈所述图案形式的油墨填充 的沟槽的铅版。
[0032] 此外,根据本发明的一些实施例,所述铅版由娃形成。
[0033] 此外,根据本发明的一些实施例,所述方法包含应用光刻和蚀刻W制造呈细微沟 槽图案的形式的沟槽。
[0034] 此外,根据本发明的一些实施例,所述方法包含将涂层涂覆到铅版的表面。
[0035] 此外,根据本发明的一些实施例,所述涂层包含抗刮擦涂层或抗粘着涂层。
[0036] 此外,根据本发明的一些实施例,所述转印构件包含转印膜。
[0037] 此外,根据本发明的一些实施例,所述方法包含通过在旋转表面上旋涂材料来形 成膜。
[003引此外,根据本发明的一些实施例,所述材料包含PDMS。
[0039] 此外,根据本发明的一些实施例,所述转印构件包含带有呈所述图案形式的突出 部的印模。
[0040] 此外,根据本发明的一些实施例,所述方法包含通过在包含呈所述图案形式的沟 槽的娃模具上旋涂材料来形成印模。
[0041 ]此外,根据本发明的一些实施例,对所述沟槽的沟槽的表面进行纹理化使得形成 在所述沟槽中的所述突出部的突出部的面基本上复制了所述纹理化沟槽表面的纹理。
[0042] 此外,根据本发明的一些实施例,所述材料包含PDMS。
[0043] 此外,根据本发明的一些实施例,所述方法包含应用光刻和蚀刻W制造沟槽。
[0044] 根据本发明的一些实施例,进一步提供一种纳米压印光刻设备,所述设备包含:印 模,其带有呈图案形式的细微突出部;W及印刷垫,其用于将所述印模按压到基材表面的表 面上的压印抗蚀剂涂层上W便将突出部的复制品压印在压印抗蚀剂中。
[0045] 根据本发明的一些实施例,进一步提供一种用于纳米压印光刻的方法,所述方法 包含:将压印抗蚀剂涂覆到基材的表面;抵着带有突出部的图案的印模按压垫W便将印模 的突出部按压到压印抗蚀剂中;对压印抗蚀剂进行硬化;W及从硬化的压印抗蚀剂移除所 述垫和所述印模。
【附图说明】
[0046] 为更好地理解本发明并且了解其实际应用,下文提供附图并参考附图。应当指出 的是,附图仅作为实例给出且决不限制本发明的范围。相似组件由相似参考符号表示。
[0047] 图1示意性地示出根据本发明的实施例的移印系统。
[004引图2示意性地示出根据本发明的实施例的铅版板。
[0049] 图3示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的转印膜。
[0050] 图4A示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的铅版油墨涂染步骤。
[0051] 图4B示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的使用被油墨涂染的 铅版的步骤。
[0052] 图4C示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的转印膜油墨涂染步 骤。
[0053] 图4D示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的使用被油墨涂染的 转印膜的步骤。
[0054] 图4E示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的图像印刷步骤。
[0055] 图4F示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的使用印刷基材的步 骤。
[0056] 图5示意性地示出根据本发明的实施例的用于印刷的印模和用于制造所述印模的 模具。
[0057] 图6示意性地示出根据本发明的实施例的被构造成用于纳米压印光刻的移印设 备。
[0化引图她示意性地示出压印之后的图6A的移印设备。
【具体实施方式】
[0059] 在W下详细描述中,陈述许多特定细节W提供对本发明的彻底了解。然而,本领域 的一般技术人员将理解,本发明可在没有运些具体细节的情况下实践。在其它实例中,尚未 详细描述熟知的方法、程序、组件、模块、单元和/或电路W免使本发明变得模糊。
[0060] 本发明的实施例可包含编码、包含或存储指令(例如,计算机可执行指令)的物品, 诸如计算机或处理器可读介质、或计算机或处理器存储介质(诸如,例如存储器、磁盘驱动 器或USB快闪存储器),所述指令在由处理器或控制器执行时实行本文中公开的方法。
[0061] 根据本发明的实施例,移印包含使用转印构件(在本文中用于包含转印膜或印模) 将油墨W图案形式从油墨载体(例如,被油墨涂染的铅版、垫、槽或其它油墨保持结构)转印 到基材表面。将要印刷的内容(例如,图像、文本、图案或其它内容,其中任一者在本文中被 称为图像)可包含细微特征。例如,呈转印膜形式的转印构件插入在移印系统的垫与呈铅版 形式的油墨载体之间,所述铅版的呈图案或图像形式的沟槽或凹槽已填充有油墨。呈印模 形式的转印构件可插入在印刷垫与包含油墨的槽或垫之间。如本文中使用,油墨可理解为 包含黑色或有色油墨、涂料或其它液体印刷介质,并且可理解为包含导电油墨(例如,含有 悬浮的导电粒子)。
[0062] 例如,可将呈转印膜形式的转印构件降低到呈铅版形式的油墨载体的顶部表面。 (出于本描述目的,假设铅版保持在水平取向中,其中铅版的沟槽向上敞开。相应地描述移 印表面的其它组件和操作。其它取向(诸如,倾斜的或垂直布置的铅版)是可能的。)可降低 垫W抵着铅版按压转印膜。油墨由呈基本上复制铅版上的形状的油墨图案的形式的转印膜 的底部表面吸收。例如,油墨图案的每一元素(例如,油墨线、油墨曲线或油墨区域)复制铅 版的沟槽。
[0063] 升高所述垫并从铅版移除在其底部表面上具有油墨图案的转印膜。抵着基材放置 转印膜的被油墨涂染的底部表面。降低所述垫W抵着基材表面按压被油墨涂染的转印膜。 当升高所述垫并移除转印膜时,油墨保留在基材表面上,从而形成如由铅版的沟槽确定的 图像。
[0064] 例如,转印膜可由聚二甲基硅氧烷(PDMS)或油墨不可透过的另一材料制成。可通 过将呈液相的PDMS旋涂到平坦制造表面或基材上来制造转印膜,所述平坦制造表面或基材 是W适当速率旋转W获得具有期望厚度(例如,50WI1或另一厚度)的转印膜。用于转印膜制 造的基材可为娃晶片,可制备(例如,涂布或处理)所述娃晶片W便控制转印膜的印刷表面 性质。例如,制造表面可涂布有抗粘着涂层W使得能够从制造表面容易地移除转印膜。
[0065] 可(例如,通过涂布、砂磨、或蚀刻)使制造表面的全部或部分粗糖化,W在转印膜 上产生粗糖化印刷表面(例如,W促进印刷表面保留油墨)。例如,可W受控方式应用等离子 体蚀刻工艺W在制造表面上提供期望纹理。使用具有每分钟20标准立方厘米(SCCM)的流率 的氣氧等离子体SFsA)2同时在lOOmTorr的压力下施加155W的射频功率可实现有效的受控娃 干式蚀刻。典型的蚀刻速率范围是每分钟约3770 A(其施加持续范围在10秒到2分钟的时 间段),其可用于产生具有在约0.1WI1和0.5WI1的范围内的典型特征大小的粗糖度或纹理。例 如,此纹理在印刷其宽度在约40WI1到约50WI1的范围内的线时可为有效的。可通过改变W上 参数和施加时间来控制所得纹理的特征大小。可应用其它纹理化方法(例如,机械粗糖化、 化学蚀刻、光学加热或其它方法)。
[0066] 因为可使用简单旋涂工艺生产转印膜,所W与更换垫的成本相比,更换转印膜的 成本可为可忽略的。因此,由于转印膜保护印刷垫使其免于与铅版、油墨W及基材表面直接 接触,所W可极大地延长(更昂贵的)垫的有用寿命(如与常规移印系统中的印刷垫的寿命 相比)。此外,转印膜的印刷表面的性质是高度可控的并且转印膜的清洁(相对于清洁印刷 垫)是相对简单和快速的。
[0067] 框架的尺寸可制造得比将要印刷的图像的大小更大。运样,可最小化印刷期间转 印膜的被油墨涂染的部分的崎变。最小化转印膜的崎变可提高印刷的精确度,从而实现对 细微图像特征的精确印刷。如本文中使用,细微特征是指其临界尺寸(例如,线宽)不大于 100μπι、不大于70WI1或不大于50WI1的特征。细微特征的临界尺寸的变化(例如,其精度)可足 够小W实现对具有约扣m的细微分辨率(邻近线之间的间距)的线的印刷。更特定地,细微特 征可指代其临界尺寸不大于10WI1或其临界尺寸的变化不大于±1.5wii的特征。如本文中使 用,细微图案是指含有其临界尺寸、临界尺寸的精度、特征之间的间距或W上任一者的组合 对应于细微特征的临界尺寸、临界尺寸精度、特征之间的间距或W上任一个的组合的特征 的图案(例如,铅版沟槽的图案、印模突出部的图案或所印刷图案的图案)。
[0068] 根据本发明的实施例的移印系统可包含用于将转印膜保持到垫上的膜保持器。所 述保持器包含被构造成保持转印膜的边缘的框架。例如,可提供圆形框架W保持圆形转印 膜。可对转印膜的边缘区域进行加厚W促进由框架进行保持。替代地或此外,可将膜直接保 持到印刷垫。
[0069] 根据本发明的实施例,铅版可包含其中使用娃光刻和蚀刻技术形成沟槽的(结晶) 娃。沟槽的尺寸因此可W小到小于±〇.5wii的精度形成。因此,可实现对细微图案或细微特 征的印刷。沟槽的侧壁和底部可为充分平滑W免影响印刷。
[0070] 娃中的沟槽形成的精度可实现彼此极为贴近(例如,通过薄壁分隔)的小沟槽组件 的图案的形成。例如,此沟槽组件图案可充当单个较大沟槽。使用小沟槽组件可为有利的。 例如,使用小沟槽组件可导致在转印膜上形成包含基本上复制出的小图案元素的油墨图 案。针对小图案元素的油墨量可更好地粘附到转印膜表面,并且在更多种条件下比针对大 图案元素的较大油墨量更好地粘附到转印膜表面。将小图案元素按压到基材表面W形成印 刷图像。在按压期间,当被转印到基材表面W形成印刷图像的元素时小图案元素中的每一 个略微扩散。扩散可为充分的使得小印刷元素的图案被作为单个大印刷元素进行印刷,例 如,由具有与沟槽组件的图案相同的总体尺寸的单个沟槽形成。例如,将要印刷的线可在铅 版上表示为一行点状沟槽,而非由单个长形沟槽表示。
[0071] 由娃形成铅版可比由金属或另一材料形成铅版更有利。例如,当抵着娃铅版按压 印刷垫时,必须施加到垫W将油墨有效转印到垫的力可小于在使用金属铅版的情况下需要 的力。因此,可通过使用娃铅版来减少垫表面的磨损。此外,因为当施加较低的力时油墨不 会深入渗透到垫表面中,所W可降低清洁或更换所述垫的频率。
[0072] 可对由娃形成的铅版的表面进行涂布或处理W控制表面性质。例如,铅版的上表 面(与转印膜接触的侧)上的涂层可具备硬化涂层(例如,氧化侣)。所述硬化涂层可允许上 表面承受刮墨刀片的重复通过。例如,移印系统可包含一个或多个不诱钢刀片,所述不诱钢 刀片跨铅版表面刮擦W将油墨扩散到到沟槽中或擦去在扩散期间未纳入沟槽中的过量油 fT[7| 0
[0073] 可对沟槽侧壁的表面进行涂布W促进转印膜拾取油墨。例如,沟槽侧壁或底部的 表面可涂布有排斥油墨的材料(例如,聚四氣乙締,诸如Teflon?或排斥油墨的另一材料)。
[0074] 根据本发明的实施例,转印构件可包含印模,并且油墨载体可接着包含用于对印 模表面上的突出部进行油墨涂染的结构(例如,垫或槽)。用于制造印刷印模的磨具可由娃 形成。如上文(关于铅版形成)所描述,光刻和蚀刻技术可用于精确形成所述模具。所述模具 可包含呈细微特征形式的沟槽。可对所述模具进行涂布或处理W控制表面性质。
[0075] 印模可通过在模具表面上旋涂印模材料(例如,PDMS或娃酬橡胶)来形成。旋涂材 料在从模具剥离时呈印模形式。填充模具上的沟槽的印模材料在印模的印刷表面上形成细 微凸起突出部。还可对所述印模进行局部涂布或处理W控制表面性质。
[0076] 模具形成的精度可实现对印模的印刷面的粗糖度的控制。例如,沟槽的底部可有 意地形成有受控粗糖度。当印模形成在所述模具上时,形成在粗糖化沟槽中的凸起突出部 可具有粗糖化面。粗糖面可比相同材料的平滑表面更有效地拾取油墨。因此,与在使用平滑 表面的情况下可实现的印刷质量相比,粗糖突出表面可取得更好的印刷质量。例如,可通过 氧等离子体处理来增大PDMS的亲水性。
[0077] 可对印模进行油墨涂染W将由凸起的突出部形成的图像转印到基材表面。例如, 可通过浸没在油墨槽中或通过抵着油墨饱和的垫进行按压来对突出部进行油墨涂染。举另 一实例,可通过插入到铅版的油墨填充的沟槽中来对突出部进行油墨涂染。铅版的沟槽可 类似于用于形成印模的模具的沟槽,或可略宽W促进将突出部浸入到沟槽中。
[0078] 图1示意性地示出根据本发明的实施例的移印系统。
[0079] 移印系统10被构造成使用转印构件13W图案的形式将油墨从油墨载体17转印到 基材24。
[0080] 例如,油墨载体17可表示具有由一个或多个沟槽18形成的图案的铅版板。(为简单 和清楚起见,仅示出单个沟槽18并且沟槽18相对于铅版板的大小被示为比通常的情况更 大)。在此实例中,转印构件13可表示转印膜。除了一些可能的无定形纹理或其它受控表面 性质或制备之外,转印膜是基本上无特征的。
[0081] 举另一实例,转印构件13可表示具有呈将要转印的图案的形式的突出部的图案的 印模(例如,所述印模具有突出部从其突出的薄膜状基部的形式)。在此情形中,油墨载体17 可表示浅油墨槽、油墨饱和的垫、图案化浅油墨槽(类似于铅版)(其中油墨槽的油墨填充的 沟槽被图案化W与印模的突出部匹配)或可用于对呈印模形式的油墨转印构件13进行油墨 涂染的另一载体。
[0082] 在所示实例中,基材24的上表面是凹的(例如,圆顶状物、碗状物、透镜、覆盖物或 其它类似物体)。在其它实例中,基材24的上表面可为凸的、平坦的、有角的、有小面的或W 其它方式成形的。
[0083] 移印系统10被构造成交替地使转印构件13与油墨载体17和基材24接触。例如,控 制器30可被配置成操作横向运动机构22W依次将油墨载体带至油墨杯20W及转印构件13 下方。例如,控制器30可包含协调油墨载体17、油墨杯20、转印构件13、基材24和印刷垫12的 相对运动的电子电路或机械机构。(例如,在一些系统中,横向运动机构22可被构造成在油 墨载体17保持在固定位置中时移动印刷垫12。在其它系统中,横向移动机构22可被构造成 在印刷垫12保持静止时移动油墨载体17。横向运动的其它组合是可能的。为简单起见,在图 1中和在本文中参考的其它附图中,横向运动机构22被示为移动油墨载体17,而移印系统10 的其它组件关于横向运动保持静止。)
[0084] 控制器30可包含处理器,所述处理器被配置成根据存储在适当存储器或数据存储 装置中的编程指令进行操作。
[0085] 转印构件13可由膜保持器15保持。例如,膜保持器15可呈保持转印构件13的周边 的全部或部分的框架的形式。转印构件13可由横向运动机构22交替地带至邻近于油墨载体 17和邻近于基材24处。横向运动机构22或不同运动机构(例如,与基材保持器28相关联的运 动机构)可按顺序将不同基材24或单个基材的不同部分带至邻近于转印构件13处。例如,基 材保持器28可被构造成平移或旋转基材24。作为对由膜保持器15保持的替代,转印构件13 (具有膜状形式)可直接放置在印刷垫12上(例如,安装在印刷垫12上或夹紧到印刷垫12)。
[0086] 例如,油墨载体17可呈铅版板的形式。当铅版板定位在油墨杯20下方时,油墨由油 墨杯20分配到铅版板的面向表面(包含沟槽18的表面)上。在油墨的分配期间,可(例如,通 过横向运动机构22)相对于油墨杯20移动铅版板W便在铅版板的表面上扩散所分配油墨。 扩散油墨可确保油墨填充每一个沟槽18。可沿铅版板的表面移动覆墨刀或刀片21(例如,刮 墨刀片)的一(背)侧W便促进油墨的均匀扩散。另外的相对运动(例如,沿相反方向的相对 运动)可使得能够从铅版板的表面移除过量油墨(处在沟槽18外部的铅版板表面上的油 墨)。例如,相同或不同刀片21可沿铅版板的表面刮擦W移除过量油墨(例如,移除到邻近于 铅版板的容器)。刀片21可被成形(例如,被成形为钩状或J形轮廓或W其它方式成形便 在相对于铅版板沿一个方向移动时促进油墨扩散,并且在沿相反方向移动时促进过量油墨 移除。当油墨载体17为呈印模形式的转印构件提供油墨时可执行类似油墨涂染活动。
[0087] 控制器30可操作垫运动机构32W升高或降低印刷垫12。可操作垫运动机构32或相 关(和协调)机构W升高或降低膜保持器15。
[0088] 例如,沟槽18可填充有油墨且被定位成邻近于呈膜或印模形式的转印构件13。接 着,可操作垫运动机构32W将印刷垫12和转印构件13降低到油墨载体17。印刷垫12抵着油 墨载体17按压转印构件13W便致使沟槽18内的油墨粘附到转印构件13。一旦转印构件13被 油墨涂染,就可操作垫运动机构32W升高印刷垫12(和转印膜14)使其远离油墨载体17。(当 转印构件13呈印模形式时,油墨载体17可在所有情形中都不包含沟槽。当油墨载体17不包 含沟槽时,油墨载体17可包含油墨槽、油墨饱和的垫或用于保持油墨的其它结构。)
[0089] 在转印构件13被油墨涂染之后,可(例如,通过横向运动机构22、基材保持器28或 两者的操作)将基材24带至邻近于转印构件13处。接着,垫运动机构32可操作W降低垫12和 转印构件13使其抵着基材24。印刷垫12抵着基材24按压被油墨涂染的转印构件13。接着,转 印构件13上的油墨粘附到基材24的表面。一旦将油墨图案转印到基材24,就可升高印刷垫 12和转印构件13。
[0090] 印刷垫12可被成形为适应特定成形的基材24。替代地或此外,两个或更多个印刷 垫可同时协作W便抵着具有较大表面或具有复杂形状的基材按压转印构件13。转印构件13 防止印刷垫12与油墨载体17和基材24两者之间的直接接触。因此,没有油墨与印刷垫12接 触。此外,在印刷垫1巧油墨载体17或基材24之间不存在直接摩擦或刮擦。避免印刷垫12与 油墨之间的接触可防止印刷垫12的劣化。
[0091] 根据本发明的一些实施例,油墨载体17呈具有沟槽的铅版板的形式。所述铅版板 和沟槽可被构造成使得能够印刷包含细微特征或另一图案或特征的细微图案。
[0092] 图2示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的铅版板。
[0093] 铅版板16的部分或全部可由经特别涂布或处理W控制表面性质的娃形成。例如, 可将娃晶片放置在背衬上。所述背衬可防止娃晶片在使用期间断裂或压裂。
[0094] 例如,包含沟槽18的铅版板16的至少一部分可由娃制成。运样,沟槽18可通过使用 如(例如)在生产集成电路中利用的标准娃晶片光刻和蚀刻技术来形成。因此,生产沟槽18 时的公差和精度可与集成电路的公差和精度类似。另一方面,对于非娃铅版板,激光加工由 于激光的相对较长的波长而在可达到的精度方面受到限制。
[00M]当实现沟槽18的细微成形时,单个沟槽18可包含多个沟槽组件34。例如,沟槽组件 34可呈矩形或正方形压痕、圆形压痕、多边形压痕或W其它方式成形的压痕的形式。因此, 填充每一沟槽组件34的油墨的体积或质量可为沟槽18的总体积或质量的一部分。将沟槽18 分成多个较小的沟槽组件34可抑制或防止油墨与转印膜的分离,或可抑制或防止转印到基 材的图像的失真。
[0096] 当铅版板16由娃或可被特别涂布的类似材料形成时,可将一个或多个涂层涂布到 铅版板16的各个表面上。可使用已知娃涂布技术来涂覆所述涂层。此类涂层可包含(例如) 抗刮擦涂层36和油墨排斥涂层38。
[0097] 例如,油墨排斥涂层38可包含通过纯化工艺从C4F8等离子体沉积的氣碳膜。
[0098] 抗刮擦涂层36可包含硬化的材料。抗刮擦涂层36可涂布在铅版板16的表面上,所 述表面在印刷期间被刀片或其它组件刮擦(例如,W扩散油墨或移除过量油墨)。抗刮擦涂 层36因此可防止刀片对铅版板16的刮擦。因此,可延长铅版板16的寿命。
[0099] 油墨排斥涂层38可放置在沟槽18或沟槽组件34的一个或多个内侧壁上。例如,油 墨排斥涂层38可涂布到沟槽18或沟槽组件34的底部或侧壁上。油墨排斥涂层38可抑制或防 止油墨粘附到沟槽18或沟槽组件34的表面。因此,可将油墨有效地从沟槽18或沟槽组件34 转印到被特别制备W控制表面性质的转印膜印刷表面。此有效油墨转印可实现更精确的印 巧IJ,并且可抑制或防止油墨在沟槽18或沟槽组件34内积聚(其可有效地阻塞沟槽或沟槽组 件)。例如,有效油墨转印可防止或抑制导电油墨的导电粒子的积聚,所述导电粒子可在对 于金属铅版板而言为典型的铅字或粗糖表面中沉淀。
[0100] 根据本发明的一些实施例,转印构件可呈转印膜的形式。
[0101] 图3示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的转印膜。
[0102] 转印膜14可由PDMS制成或可包含PDMS,或可包含类似材料的聚对二甲苯、聚酷亚 胺。例如,转印膜14可通过旋涂技术或通过真空沉积技术生产。在其上旋涂材料或真空沉积 材料的表面可为娃晶片。可制备其上旋涂转印膜的表面W便控制所述膜的印刷表面的性质 (例如,纹理)。
[0103] 在印刷期间,可由印刷垫抵着铅版或基材表面按压中屯、部分42。外部部分44可由 膜保持器(例如,夹持外部部分44的全部或部分的框架)保持。例如,可对外部部分44进行加 厚或强化W促进膜保持器进行保持。
[0104] 在移印期间,印刷垫可按压转印膜14的中屯、部分42,而外部部分44由膜保持器保 持。因此,来自铅版的油墨图案被转印到中屯、部分42。在此情形中,对转印膜14的大多数伸 展可在转印膜14的中间部分40中发生。因此,可最小化或减少中屯、部分42中的伸展。对中屯、 部分42的伸展的减少因此可提高从铅版到基材的图像转印的精确度并实现对细微(例如, 微米大小的)特征的印刷。
[0105] 转印膜14可由不会被导电(例如,银)油墨损害的材料制成。此类材料的实例包含 PDMS、聚对二甲苯或聚酷亚胺。
[0106] 参考图1,移印系统10可根据用于(例如)移印细微特征的方法来操作。移印系统10 的操作可由控制器30进行控制。替代地或此外,移印系统10可由人类操作者手动操作或可 由与控制器30协调工作的操作者操作。
[0107] 图4A示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的铅版油墨涂染步骤。
[0108] 油墨杯20将油墨分配到铅版板16上W形成油墨填充的沟槽18'。
[0109] 图4B示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的使用被油墨涂染的 铅版的步骤。
[0110] 操作横向运动机构22W将油墨填充的沟槽18'(油墨已被刮墨刀片或类似机构的 动作约束到油墨填充的沟槽18')移动到转印膜14。
[0111] 图4C示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的转印膜油墨涂染步 骤。
[0112] 降低转印膜14W接触铅版板16。操作垫运动机构32使得印刷垫12抵着铅版板16按 压转印膜。
[0113] 图4D示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的使用被油墨涂染的 转印膜的步骤。
[0114] 操作垫运动机构32W升高印刷垫12并释放被油墨涂染的转印膜14'(其也被升高) 上的压力。操作横向运动机构22W移动铅版板16使其远离被油墨涂染的转印膜14'。
[0115] 图4E示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的图像印刷步骤。
[0116] 将转印膜14降低到基材24。垫运动机构32降低印刷垫12W抵着基材24按压转印膜 14。压力致使转印膜14的形状适形于基材24的形状。
[0117] 图4F示意性地示出根据本发明的实施例的用于移印的方法的使用印刷基材的步 骤。
[0118] 操作垫运动机构32W提升印刷垫12。转印膜14也被升高。印刷基材24'印刷有复制 铅版板16上的图案的油墨图案。同时,油墨通过油墨杯20分配到铅版板16上(如图4A中示 出)。
[0119] 根据本发明的实施例,转印构件可包含印模。模具可使用上文描述的技术(用于由 娃制造铅版的技术)由娃制成。所述模具可用于生产用于印刷包含细微特征或另一类型的 图案或特征的细微图案的印模。
[0120] 图5示意性地示出根据本发明的实施例的用于印刷的印模和用于制造所述印模的 模具。
[0121] 印模50包含呈将要印刷的图像的形式的突出部52。印模50可由PDMS或另一合适材 料制成。当使用印模50进行印刷时,突出部52的面58b可被油墨涂染。接着,可抵着将在其上 印刷油墨图像的基材表面按压被油墨涂染的面58b。油墨图像因此被转印到基材表面。
[0122] 由娃(例如,呈晶片形式)制成的模具54可用于制造印模50。模具54包含用于形成 突出部52的沟槽56。模具54的沟槽56可使用光刻和蚀刻技术W娃精确制造。例如,模具54可 呈圆盘(其横截面在图5中示出)的形式。呈液体形式的PDMS可在旋转模具54时沉积在模具 54上。因此旋涂在模具54上的PDMS填充沟槽56。因此,硬化的PDMS在被从模具54移除时包含 突出部52。
[0123] 可对突出部52的面58b进行粗糖化或纹理化W促进保持油墨。例如,当制造沟槽56 时,可W对应于面58b的期望纹理或基本上复制面58b的期望纹理的方式有意地对所述沟槽 56的底部58a进行纹理化。因此,当通过旋涂形成时,突出部52的面58b基本上复制了沟槽56 的底部58a的纹理。
[0124] 根据本发明的实施例,移印系统和印模可被构造成用于纳米压印光刻中。在纳米 压印光刻中,可通过印刷垫将印模按压到覆盖有压印抗蚀剂的基材表面中。压印抗蚀剂可 包含热塑性聚合物或紫外线可固化聚合物。将印模的突出部按压到液体压印抗蚀剂中可将 突出部的图案的复制品压印到抗蚀剂上。压印工艺从突出部与基材表面的接触区域移除抗 蚀剂。压印可从第一接触点开始并沿印模横向扩散。此外,毛细作用力可辅助将印模的突出 部拉动到液体压印抗蚀剂中。使用印刷垫来按压印模可实现与不平(例如,波形)基材的适 形且可防止印模陷闭空气。在压印之后,压印抗蚀剂可经受致使所述压印抗蚀剂聚合且硬 化W形成凝固材料的条件(例如,热量、紫外线福射或其它条件)。在聚合之后,可通过提升 所述垫从基材移除印模,从而暴露压印图案。通过提升所述垫来移除印模可实现通过施加 比印模安装在固体基部上的情况下所需的力更小的力来进行移除。减小的力可减少或避免 对印模或对压印图案的损害。(例如,在制造时、在按压到压印抗蚀剂中之前或两者)可对印 模和印模突出部进行特别处理W在不损害或不干扰压印图案的情况下实现印模移除。
[0125] 图6A示意性地示出根据本发明的实施例的被构造成用于纳米压印光刻的移印设 备。在纳米压印光刻设备60中,印刷垫12可将印模50的突出部52按压到光刻基材62上的压 印抗蚀剂64中。
[0126] 图6B示意性地示出压印之后的图6A的移印设备。在压印抗蚀剂64的聚合之后,且 在从光刻基材62移除印模50之后,压印抗蚀剂64被压印有对应于印模50上的突出部52的沟 槽图案66。
【主权项】
1. 一种用于移印的设备,所述设备包括: 印刷垫;以及 纹理化转印构件,其被构造成被所述印刷垫交替地抵着油墨载体和基材按压以便将油 墨图案转印到所述基材。2. 根据权利要求1所述的设备,其中所述转印构件包括转印膜。3. 根据权利要求2所述的设备,其中所述膜包括PDMS。4. 根据权利要求2或3所述的设备,其包括保持器,所述保持器一方面用于将所述转印 构件保持在所述印刷垫与所述油墨载体之间或另一方面用于将所述转印构件保持在所述 印刷垫与所述基材之间。5. 根据权利要求1至4中任一权利要求所述的设备,其中所述油墨载体包括由硅形成的 铅版,其中所述铅版的表面包含呈所述图案的形式的沟槽。6. 根据权利要求5所述的设备,其中所述沟槽的沟槽包括多个沟槽组件。7. 根据权利要求5或6所述的设备,其中所述铅版的表面被涂布成抵抗刮擦。8. 根据权利要求5至7中任一权利要求所述的设备,其中沟槽内的表面被涂布成排斥油 墨。9. 根据权利要求5至8中任一权利要求所述的设备,其中所述沟槽包括以光刻方式产生 的细微沟槽图案。10. 根据权利要求1至9中任一权利要求所述的设备,其中所述转印构件包括带有呈所 述图案形式的细微突出部的印模,所述图案的所述突出部基本上复制在其上制备所述印模 的硅模具的以光刻方式产生的细微沟槽图案。11. 根据权利要求10所述的设备,其中所述突出部的突出部的表面是以基本上复制所 述沟槽的沟槽的纹理的方式进行纹理化。12. -种用于移印的设备,所述设备包括: 硅铅版,其包含以光刻方式产生的细微沟槽图案;以及 印刷垫,其被构造成在所述沟槽填充有油墨时被交替地抵着所述铅版和基材按压以便 将所述图案转印到所述基材。13. 根据权利要求12所述的设备,其中所述沟槽图案包括细微图案。14. 根据权利要求12或13所述的设备,其中所述铅版的表面被涂布成抵抗刮擦。15. 根据权利要求12至14中任一权利要求所述的设备,其中所述沟槽图案的沟槽内的 表面被涂布成排斥油墨。16. 根据权利要求12至15中任一权利要求所述的设备,其进一步包括转印构件,所述转 印构件用以在所述印刷垫被抵着所述铅版按压时插入在所述垫与所述铅版之间且在所述 印刷垫被抵着所述基材按压时插入在所述垫与所述基材之间。17. 根据权利要求12至16中任一权利要求所述的设备,其中所述转印构件包括转印膜。18. 根据权利要求12至17中任一权利要求所述的设备,其中所述转印构件包括PDMS。19. 根据权利要求12至18中任一权利要求所述的设备,其中所述转印构件的表面被纹 理化。20. 根据权利要求12至19中任一权利要求所述的设备,其中所述转印构件包括带有呈 所述图案形式的突出部的印模使得当所述垫被抵着所述铅版按压时,所述突出部被插入到 所述铅版的所述沟槽中。21. -种用于移印的方法,所述方法包括: 抵着插入在垫与油墨载体之间的纹理化转印构件按压所述垫以便抵着油墨载体按压 所述转印构件以在所述转印构件上产生被油墨涂染的图案;以及 在所述转印构件插入在所述垫与基材之间时抵着所述油墨涂染的转印构件按压所述 垫以将所述图案印刷在所述基材上。22. 根据权利要求21所述的方法,其中所述油墨载体包括带有呈所述图案形式的油墨 填充的沟槽的铅版。23. 根据权利要求22所述的方法,其中所述铅版由硅形成。24. 根据权利要求23所述的方法,其进一步包括应用光刻和蚀刻来制造呈细微沟槽图 案的形式的所述沟槽。25. 根据权利要求22至24中任一权利要求所述的方法,其进一步包括将涂层涂覆到所 述铅版的表面。26. 根据权利要求25所述的方法,其中所述涂层包括抗刮擦涂层或抗粘着涂层。27. 根据权利要求22至26中任一权利要求所述的设备,其中所述转印构件包括转印膜。28. 根据权利要求27所述的方法,其进一步包括通过在旋转表面上旋涂材料来形成所 述膜。29. 根据权利要求27或28所述的方法,其中所述材料包括PDMS。30. 根据权利要求21所述的方法,其中所述转印构件包括带有呈所述图案形式的突出 部的印模。31. 根据权利要求30所述的方法,其进一步包括通过在包含呈所述图案形式的沟槽的 硅模具上旋涂材料来形成所述印模。32. 根据权利要求31所述的方法,其中对所述沟槽的沟槽的表面进行纹理化使得形成 在所述沟槽中的所述突出部的突出部的面基本上复制了所述纹理化沟槽表面的纹理。33. 根据权利要求31或32所述的方法,其中所述材料包括PDMS。34. 根据权利要求31至33中任一权利要求所述的方法,其进一步包括应用光刻和蚀刻 以制造所述沟槽。35. -种纳米压印光刻设备,其包括: 印模,其带有呈图案形式的细微突出部;以及 印刷垫,其用于将所述印模按压在基材表面的表面上的压印抗蚀剂涂层上以便将所述 突出部的复制品压印在所述压印抗蚀剂中。36. -种用于纳米压印光刻的方法,所述方法包括: 将压印抗蚀剂涂覆到基材的表面; 抵着带有突出部的图案的印模按压垫以便将所述印模的所述突出部按压到所述压印 抗蚀剂中; 对所述压印抗蚀剂进行硬化;以及 从所述硬化的压印抗蚀剂移除所述垫和所述印模。
【文档编号】B41F17/00GK105848899SQ201480057768
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年8月24日
【发明人】雅科夫·施耐德, 奥娜·泰尔亚克, 斯维特拉娜·约菲斯
【申请人】特克尼雍研究和发展公司
再多了解一些
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