专利名称：用于压纹的复合印模的制作方法
用于压纹的复合印模
背景技术：
在特别地用于通过随后进行电铸并且从原始导电载体转印而形成“电路”的微复制中(例如在WO 2005/091061中)，期望在压纹印模(stamp)上的“最低”特征下面最小化或者完全避免任何固化的残余材料。例如，在当透明“印模”在原处时使用聚合物的UV辐射固化的系统中，通过如图1中所示施加显著的压力，残余层的厚度通常得以降低，但是未被消除。在图1所示的现有技术压纹(embossing)工艺中，利用可固化压纹树脂6的层涂覆基板8。包括透明印模基板2和模制印模浮凸层4的印模被施加于树脂层6并且施加UV辐射和压力。树脂6被固化以具有与模制印模浮凸4互补的形状。然而，尽管施加了压力，在印模浮凸层4的、最远地突出的特征的下面通常仍然存在不希望的残余树脂层6a。例如，在图8所示的根据现有技术形成的介电树脂的轮廓曲线中，仍然存在厚度为50-200nm的残余层。可能需要在进一步的工艺步骤中移除这个残余层6a。US 4，543, 225描述了一种系统，其中与薄的区域相比，较厚区域的固化是优选的 (更快的)。这是通过使得印模上的较高特征是不透明的或者半透明的而得以实现的。结果是残余层的形成得以避免。该专利没有细述如何能够实际地制成这种印模。存在两种具体应用，在所述应用中这项技术是有利的第一，在压纹被用于通过随后的电铸而形成电路的情况中。没有材料应该留在压纹的“沟槽”的底部处，并且通常需要氧等离子体、UV-臭氧或者受激准分子激光器返灰(ash-back)步骤。这个步骤具有高的生产成本并且能够导致通道变宽、整个表面浮凸中的纵横比损失和表面化学性质的、潜在地不期望的改性。第二，对于被用于光学或者液晶对准应用的微浮凸，残余层的厚度能够导致不期望的光学和电场变化，所述变化在压印区域上可能是可变的。除了不透明的金属可能是铬或者钛或者改性玻璃之外，这将示意通过溅射沉积和随后的标准光刻图案化进行制造，现有技术没有包含用于形成印模的任何方法的细节。在以或者连续或者单一压印模式的UV微模制中存在相当多的现有技术。通常，残余层的控制被视为一个问题并且利用较高的“压区(nip)”压力和工艺速度而得以克服。其中印模包括具有不同的柔顺性的部分的复合压印印模在现有技术中是已知的 (例如US 2005/0133%4)。关于用于制造复合(光学和表面浮凸)印模的类似方式，未发现任何参考文献。
发明内容
在独立权利要求中规定了本发明的各方面。在从属权利要求中规定了优选的特征。本发明的一个优点在于以下能力从保持完整无缺的原始主结构以完全自对准和可重复的方式形成印模的不透明区域。这是使用这样一种工艺实现的，该工艺与以前的技术相兼容，并且仍然允许形成多级和复杂的表面浮凸图案。本发明允许容易地从主结构制造多个印模，在该主结构中，最高部分具有对于UV照射而言很大程度上不透明的金属化或者不透明的部分。
术语“电铸”和“电解沉积”以及相关术语是同义的并且在这里可互换地使用。术语“印模”、“垫片(shim)”和“模具(die)”也是同义的并且在这里可互换地使用。术语“压纹”和“压印”是同义的并且在这里可互换地使用。
现在将参考以下附图，仅仅通过示例进一步描述本发明，图中 图1是现有技术压纹工艺的示意性截面视图2-6示出根据本发明的一个实施例的、用于压纹的复合印模的制造中的阶段； 图7是根据本发明的一个实施例的用于制造复合印模的工艺中的步骤的示意图；以及图8和9是分别根据现有技术和本发明的一个实施例制成的压纹产品的沟槽中的介电树脂的轮廓的曲线图。
具体实施例方式图2所示的导电载体包括带有导电涂层14的支撑层12。在该实施例中，涂层14 的导电表面16是基本平坦的。参考图3，使用标准光刻或者其它方式在导电表面16上形成介电特征18，从而最终压印物的最低部分对应于暴露的导电区域16。带有介电特征18的导电载体提供能够被用于制造一系列复合印模的主结构10。在第一实施示例中，支撑层12是具有1. Imm厚度的玻璃基板，导电涂层14是30nm 的Cr、接着是被溅射涂覆的、250 nm的不锈钢。介电特征18是由SU8-2000 (MicroChem Corp)形成的。UV (i_线)光刻被用于限定图案，并且通过在140°C下烘焙30分钟，所得的结构被完全固化。形成或者处理导电表面16，从而随后电铸的金属将从载体金属释放。在第一实施方式中，所述处理包括以本身在本领域中众所周知的方式在0. IN重铬酸钾溶液中浸没5分钟，接着进行去离子水漂洗和干燥。获取主结构10 [工艺步骤沈，图7]并且在导电表面16的暴露区域上电解沉积(图 4)不透明材料的薄广500nm)层。在该实施例中，该不透明材料是金属；然而将会理解，可以使用其它的不透明材料，只要这些材料能够被电解沉积。为了方便起见，将参考作为金属的不透明材料描述本发明。适当金属的非限制示例包括镍、铜、金和铬。电解沉积的金属形成不透明掩模20，在该实施例中为金属掩模[工艺步骤观]。暴露的金属表面理想地是粗糙的并且如果有必要能够利用增粘剂处理。在第一实施方式中，从标准的氨基磺酸镍电镀浴电解沉积镍的薄层，其中导电表面16形成阴极。现在参考图5，施加能够被转换成保形(form-retaining)材料的流体材料4的相对较厚的层，以便涂覆介电特征18和金属掩模20 [工艺步骤30]。在该示例中，流体材料4 是可辐射固化树脂，在该示例中为可UV固化树脂。为了方便起见，将参考可辐射固化树脂的使用说明本发明。然而，将会理解，可以使用可替代的流体材料，所述流体材料能够被转换成保形材料，例如热固化树脂、热塑性材料和通常包含一种或者多种单体或者低聚体物质(例如环氧树脂)的反应混合物。将会理解，使用术语“保形材料”来表示足够地刚性从而用作压纹印模的部分的材料。在该示例中，保形材料是固化结构，但是可替代地能够是热塑
4性材料或者交联材料或者由流体反应混合物形成的其它固体材料。该流体材料可以包含金属特定增粘剂，和表面释放(滑脱)成分以帮助附着到电解沉积的金属和从主表面释放。在该实施例中，印模基板2被层叠或者被以其它方式结合在树脂4上。利用通过印模基板2的UV曝光和/或热处理而固化树脂，以形成被结合到掩模 20的保形材料[工艺步骤32]。可替代地，热塑性材料能够在升高的温度下层叠以附着到金属特征并且呈现表面浮凸构形。通过将印模基板2剥离主结构10来移除包括在暴露特征的底部处的金属材料20的整个结构4，从而提供复合印模M (图6，工艺步骤34)。主结构10保持完整无缺并且能够被重新使用许多次以形成相同的印模结构对。在第一实施方式中，通过利用0. P/oOTMS (辛基三甲氧基硅烷)或者OTS (十八烷基三氯硅烷)涂覆来处理主结构的介电表面以实现脱模涂层(release coating).可固化树脂 4是可UV固化粘结剂N0A81 (Norland Products),并且印模基板是PET (从Dupont Teijin Films获取的ST506)。树脂通过UV曝光而被固化，并且在85°C下烘焙1个小时。在该实施例中，复合印模M包括在其表面上具有固化树脂4的印模基板2，树脂4 包括比任何其它区域4b、k从印模基板更远地延伸的突出区域4a，其中每一个突出区域如被金属层20覆盖。在该实施例中，固化树脂4具有在最近区域4b和最远区域如中间的台阶结构4c。然而，因为该制造方法，仅仅最远地延伸的突出区域如具有金属盖20。
如此生产的印模M可以被用于遵循如US 4,543, 225教示的技术生产压纹结构， 并且自身能够被使用很多次。 在溶剂漂洗以移除未固化材料之后利用根据本发明的一个实施例生产的印模M 压印的介电树脂的轮廓在图9中示出。与在进行漂洗以移除未固化的树脂材料之后的、图 8所示的根据现有技术工艺的轮廓相对照，基本上没有残余材料留在沟槽中。
权利要求
1.一种制造用于压纹的复合印模的方法，所述方法包括以下步骤(a)获取其上具有导电表面和介电特征的主结构；(b)在所述导电表面的暴露区域上电解沉积不透明材料以形成不透明掩模；(c)利用能够被转换成保形材料的流体材料涂覆所述介电特征和不透明掩模；(d)使得或者允许所述流体材料被转换成保形材料，所述保形材料被结合到所述不透明掩模；和(e)从所述主结构移除所述保形材料和结合的不透明掩模以提供所述复合印模。
2.根据权利要求1的方法，其中所述流体材料是可辐射固化树脂、可热固化树脂、熔融热塑性材料或者反应混合物。
3.根据权利要求1或者权利要求2的方法，进一步包括在步骤(d)之前将印模基板结合到所述流体材料。
4.根据权利要求1的方法，其中所述流体材料是可辐射固化树脂，所述方法进一步包括在步骤(d)之前将印模基板结合到所述流体材料，其中通过利用通过所述印模基板的、适当的辐射照射所述树脂来实现所述树脂的固化。
5.根据任何前述权利要求的方法，其中利用脱模剂处理所述主结构的所述导电表面以促进随后沉积的不透明材料的释放。
6.根据任何前述权利要求的方法，进一步包括利用增粘剂处理所述沉积的不透明材料的暴露表面以促进到所述保形材料的附着的步骤。
7.根据任何前述权利要求的方法，其中所述不透明材料是优选地选自镍、铜、金、铬中的金属。
8.根据任何前述权利要求的方法，其中所述不透明掩模厚50-700nm。
9.根据权利要求8的方法，其中所述不透明掩模大约500nm厚。
10.根据任何前述权利要求的方法，其中通过获取在其主表面上具有导电涂层的支撑层并且通过光刻、激光处理、直接加工或者微模制形成介电特征而制造所述主结构。
11.一种用于压纹的复合印模，所述印模包括在其表面上具有固化树脂或者热塑性材料的印模基板，所述固化树脂或者热塑性材料包括突出区域，所述突出区域比任何其它区域从所述印模基板更远地延伸，其中每一个突出区域均被不透明层覆盖。
12.根据权利要求11的印模，其中所述不透明层厚50-700nm。
13.一种用于制造用于压纹的复合印模的复合结构，所述复合结构包括(a)主结构，所述主结构包括其上具有导电表面和介电特征的支撑层；(b)邻近于所述介电特征的、所述导电表面上的不透明掩模；(c)在所述不透明掩模和所述介电特征上的、固化树脂或者热塑性材料的保形层；和(d)结合到所述保形层的印模基板；其中(e)与所述不透明掩模被结合到所述导电表面相比，所述不透明掩模被更加牢固地结合到所述保形层；和(f)与所述介电特征被结合到所述保形层相比，所述介电特征被更加牢固地结合到所述导电表面。
14.根据权利要求13的复合结构，其中所述不透明掩模厚50-700nm。
15.根据权利要求14的复合结构，其中所述不透明掩模大约500nm厚。
全文摘要
一种制造用于压纹的复合印模(24)的方法，包括以下步骤(a)获取其上具有导电表面(16)和介电特征(18)的主结构(10)；(b)在导电表面(16)的暴露区域上沉积不透明材料以形成不透明掩模(20)；(c)利用能够被转换成保形材料的流体材料(4)涂覆介电特征(18)和不透明掩模(20)；(d)使得或者允许流体材料(4)被转换成保形材料，该保形材料被结合到不透明掩模(20)；和(e)从主结构(10)移除保形材料(4)和结合的不透明掩模(20)以提供复合印模(24)。本发明的其它方面提供一种复合印模(24)和一种用于制造该复合印模的复合结构(22)。
文档编号G03F7/00GK102197338SQ200880131756
公开日2011年9月21日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者D·A·皮尔森, J·C·鲁丁, S·基特森, T·塔霍斯 申请人:惠普开发有限公司