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CN101171142A - 将图案从印模转印到基体的方法和装置 - Google Patents

将图案从印模转印到基体的方法和装置 Download PDF

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CN101171142A CNA2006800151749A CN200680015174A CN101171142A CN 101171142 A CN101171142 A CN 101171142A CN A2006800151749 A CNA2006800151749 A CN A2006800151749A CN 200680015174 A CN200680015174 A CN 200680015174A CN 101171142 A CN101171142 A CN 101171142A
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Abstract

一种将图案(12)从印模(10)转印到基体(20)的装置(1)包括支承基体(20)的台(22)、柔韧的印模(10)以及可运动设置的主体(25)，主体(25)具有对印模(10)的一部分施加压力的压力室(27)，从而将此部分推向基体(20)并接触基体(20)。在图案转印过程中，主体(25)被移动。结果，印模(10)的相邻部分连续经过被推向基体(20)、接触基体(20)以及再次运动回到原位的过程。以这种方式，实现印模(10)的图案(12)转印到基体(20)，而不会引起振动，从而以高精度方式实现图案(12)的转印。

Description

将图案从印模转印到基体的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种将图案从印模(stamp)的压印面转印到基体接收面的方法，其中压印面和接收面中的至少一个是柔韧的，并且印模将图案局部地转印到基体的连续转印区在一段时间内形成并且随后被取消。
这种方法特别适合于在微接触印刷领域内使用，这被认为是一项可印刷电子学致动技术。在微接触印刷中，被转印的图案特征是在微米和亚微米范围。尤其是，图案包括具有凸出部分的显微结构。
背景技术
通常，在微接触印刷中使用包括所谓硫醇分子的油墨。最初，通过将印模浸入溶液中使印模充满这些分子，由此使印模吸收这些分子。当印模的显微结构的凸出部分接触贵金属时，硫醇分子穿过印模扩散，在金属表面形成所谓的自组装单层。此单层的厚度仅有几个纳米。此单层仅存在于接触印模显微结构凸出部分的部分金属表面。
在随后蚀刻过程中，单层作为抗蚀剂保护金属。被单层覆盖的表面部分受保护不会蚀刻，而将未保护的金属去除。最终通过单层将印模上的显微结构的原始图案复制到金属表面。上述微接触印刷和蚀刻的过程可以重复几次，从而在金属表面得到包括不同层的特定图案。在执行印刷新层的过程之前，重要的是相对于已经存在于表面上的层精确定位印模。
在开头段落中指出的方法是公知的，例如参见WO03/099463。根据该公知方法，在图案局部地从压印表面转印到接收表面的一段时间内，通过在接收表面范围内连续地生成部分图案，将图案从印模的压印表面转印到基体的接收表面。尤其是，披露了使用各个致动器来移动各个部分。通过连续地操作相邻致动器，可以实现发生图案转印的转印区看上去像波浪一样在压印表面和接收表面之间运动的一个转印区。
连续形成转印区的一个重要优点是在图案转印过程中没有气泡陷在压印表面和接收表面之间，甚至在两个表面都是平面的情况下。
在执行如同WO03/099463中披露的方法的装置的一个实际实施例中，三个层是不同的。第一层包括具有压印表面的软弹性印模。优选地，该印模装在柔韧支承板上，例如，聚合物板或薄玻璃板。第二层包括设置在槽板中的多个喷嘴或槽。每个喷嘴都连接阀，阀是第三层的一部分，并能在真空和2kPa轻度过压之间切换。第三层还包括对应各个阀的供应通道和机构。
该装置用于将图案从印模的压印表面转印到基体的接收表面。基体定位在离印模的预定距离，例如，100μm的距离。在装置的运行过程中，印模和支承板的整体被真空保持在槽板上。阀按所需顺序重复打开和关闭。阀一打开，空气就流入相关的喷嘴，结果将印模的相关部分压印表面推向基体的接收表面。在这种情况下，发生部分压印表面上的图案转印到基体的接收表面。在预定时间周期之后，阀再次关闭，印模的部分压印表面再次受到真空作用，结果此部分运动回到其初始位置，其中它被保持在槽板上。通过打开和关闭相邻的阀，印模的压印表面被推向基体的接收表面的区域看上去像波浪一样在压印表面和接收表面之间运动的一个区域。
应用此装置产生非常好的结果，特别是对于微米精度的印刷。但是，当需要更高精度时，该装置不是令人满意的。看上去将阀从真空切换到过压引起振动，导致转印图案的变形。因此，需要另一种实用方式执行WO03/099463披露的方法。本发明通过提供用于将图案从印模的压印表面转印到基体的接收表面的新方法和新装置满足该需要。在根据本发明的这种新方法中，使用至少一个具有致动机构的致动单元，用于将压印表面和接收面积中柔韧的一个的一部分沿着朝压印表面和接收面积中的另一个的方向运动，其中致动单元和部分地被致动的表面相对彼此运动。
发明内容
下面将解释根据本发明的方法，其中，为了简化，假定致动单元作用在压印表面上。但这并不改变致动单元也可以作用在接收表面上的事实。
根据本发明方法的一个重要方面，压印表面和接收表面相对彼此移动。如果相互移动可以是连续的不间断移动，致动单元可以将压印面的相邻部分朝接收面连续移动，换句话说，连续形成相邻转印区，而不引起振动和变形。
在本发明范围内，致动单元和压印面的相互运动可以按每种可能方式实现，即，通过致动单元和压印面同时移动、通过仅仅致动单元移动而压印面保持在固定位置、或者通过仅仅压印面移动而致动单元保持在固定位置。例如，致动单元可以在印模的背侧上移动，同时印模保持固定。压印面和接收面也可以以大体上相同的速度并沿着大体上相同的方向运动，其中致动单元设置在固定位置，并且印模背侧沿致动单元移动。当运动具有连续性质时，能确保避免引起振动，并且能以足够的精度执行图案从印模的压印面转印到基体的接收面，图案特征处于纳米范围内也是如此。
执行根据本发明方法的一种装置包括用于悬挂基体的机构、用于悬挂印模的机构和至少一个致动单元，并且适于形成致动单元和被部分致动的表面相对彼此可以运动的布置。
在一个可行的实施例中，该装置适于仅仅运动致动单元，同时使压印面和接收面保持在位。在此实施例中，例如，该装置可以包括导杆，其中致动单元装在导杆上，并且致动单元设置成相对导杆可以移动。
在另一个可行实施例中，该装置适于印模和基体都移动，而致动单元保持在固定位置。在此实施例中，例如，该装置可以包括两对旋转卷轴，其中两对旋转卷轴之一用于悬挂印模，两对旋转卷轴的另一对用于悬挂基体，致动单元固定设置在印模和基体之一的背侧在装置运行过程中经过的位置。
致动单元和致动机构可以按任何适合的方式设计，其中重要的是将致动机构设计成作用在压印面和接收面之一的一部分上，以便移动此部分。例如，致动单元可以包括部分围住压力室的滑动器主体，其中压力室朝印模开口。当该致动单元越过印模背侧移动时，只要部分印模处于压力室中存在的压力影响下，致动单元就将这部分印模朝基体推动，并且只要这些部分不再与压力室连通，这些部分就回到其初始位置。
应该注意，US2004/0197712披露了一种接触印刷系统，其中印模形成在支承材料周围，支承材料装在将二者拉紧的弹簧上。基体位于印模前面。为了使印模接触基体，使用沿印模背侧滚动的滚筒。由于滚筒的滚动，空气被推到印模与基体之间的接触线前方，从而防止空气陷在印模与基体之间。以这种方式，最终实现整个印模接触基体。
与本发明的一个重要差别是，没有出现在一段时间内形成连续转印区并随后取消的过程。此外，滚筒并不能认为是具有致动机构的致动单元，用于使压印面的一部分沿朝着基体接收面的方向运动。相反，滚筒是一种加压机构，用于将压印面压到基体的接收面上，其中压印面与接收面之间的接触从一侧到另一侧逐渐形成。因此，当应用US2004/0197712中披露的接触印刷系统时，不可能控制印模不同部分出现图案转印的时间。相反，在应用根据本发明的方法的情况下，可以精确地控制一部分压印面在致动单元的致动机构影响作用下被压向接收面的时间。此外，在US2004/0197712中披露的接触印刷系统中，由于印模被弹簧拉紧的事实，在印模中形成拉力，导致印模变形以及接触印刷过程的不精确。
本发明还涉及一种将图案从印模的压印面转印到基体的接收面的方法，其中，压印面和接收面中的至少一个是柔韧的，并且通过使用具有致动机构的至少一个致动单元在一段时间内形成印模局部地将图案转印到基体的连续转印区并随后取消，所述致动机构用于将压印面和接收面中柔韧的一个的一部分沿着朝向压印面和接收面中另一个的方向移动，致动机构适于在部分被致动的表面的一部分上施加预定压力，通过观察基体的接收面上的图案以及印模的压印面上的图案在整个图案转印过程中监视印模和基体的相互位置，并且在发现基体的接收面的图案与印模的压印面的图案未对齐时，通过相对彼此移动印模和基体直到基体的接收面的图案与印模的压印面的图案达到合适对齐来校正印模和基体的相互位置。
当印刷包括显微结构的图案时，非常重要的是，印模和基体相对彼此准确定的，特别是基体上已经存在特定图案时，并且需要在此图案增加新的层时。根据现有技术，在开始转印新图案层的过程之前执行相对彼此定位印模和基体的过程。根据公知的对齐过程，同时使用设置在印模压印面以及基体接收面上的参考标记。但是，在实践中，在图案转印过程中，出现印模压印面的图案与基体接收面的图案的不对齐，结果新转印的图案相对已经存在于基体接收面上的图案位移。此位移可以使基体不能再使用。
当应用根据本发明的方法时，在整个图案转印过程中也执行相对彼此定位印模和基体的过程。在发现不对齐的情况下，通过相对彼此移动印模和基体，直到形成基体接收面的图案与印模压印面的图案合适对齐，从而校正印模与基体的相对位置。以这种方式，可以在高精度方式下控制印模和基体的相互位置，从而得到高精度的结构。
根据本发明的方法可以应用于致动机构适于在部分被致动的表面的一部分上施加预定压力，当在这种情况下，至少一部分致动机构可以是透明的。这种情况当用于观察印模的压印面和基体的接收面的机构定位在印模和基体中也存在致动机构的一侧时尤为如此。
一种适用执行根据本发明的方法的装置，包括例如摄像机的图像检测机构，用于同时观察基体接收面和印模压印面；以及解释和控制机构，用于解释图像检测机构得到的图像以及用于根据图像解释结果控制印模和基体的相互位置，从而得到基体的接收面与印模的压印面的合适对齐。为了避免阻挡图像检测机构对基体的接收面和印模的压印面的观察，处于在图像检测机构与获取图像的位置之间延伸的路径中的装置组件是透明的。
附图说明
下面将参照附图更详细地解释本发明，其中类似的零件用相同的参考符号代表。在附图中：
图1示意性显示根据本发明第一实施例的装置；
图2示意性显示根据本发明第二实施例的装置；以及
图3示意性显示根据本发明第三实施例的装置。
在附图中，为了表示一些重要细节，图示装置的一些部分以放大方式表示。因此，不能将附图认为是本发明装置的准确比例图。
具体实施方式
图1示意性显示根据第一实施例的装置，用参考符号1表示。在下面将此装置1称为第一图案转印装置1。
第一图案转印装置1用于将图案12从印模10的压印表面11转印到基体20的接收表面21。为了支承基体20，第一图案转印装置1包括具有支承表面23的台22。基体20通过适合的固定机构(未图示)固定在台22上。例如，台22可以设计成真空卡盘，它能通过真空将基体20保持在支承面23上。
印模10是由柔韧材料制成，从而非常容易使印模10变形。例如，印模10的材料选择成，当印模10的小部分受到仅为1kPa的非常轻度过压时就已经出现局部变形。尤其是，印模10由软弹性材料例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制成。
印模10装在支承板13上，例如，支承板是聚合物板、或者薄玻璃板。支承板13作为印模10的载体，并且在脱离平面方向也是非常柔韧的。因此，印模10和支承板13的整体在脱离平面方向柔韧的程度可与仅仅印模10柔韧的程度相当。
印模10的压印面11包括转印面14，转印面14形成将转印到基体20接收面21的图案12。图案12的特征可以在微米和亚微米范围。在图1中，为了简化，仅以放大形式示意性显示出一部分图案12。
在第一图案转印装置1中，印模10定位成使压印面11朝向台22的支承面23，或者在基体20置于台22上时朝向基体20的接收面21。印模10和支承板13整体由具有微孔16的印模保持板15保持，微孔16在图1中示意性显示为直槽。在实际的实施例中，印模保持板15包括多孔材料，其中存在多个微孔16。例如，印模保持板15由多孔铝制成。但是，印模保持板15不是必须包括多孔材料。例如，印模保持板15可包括设置多个窄槽的板。
在印模保持板15的背侧，即印模保持板15不接触印模10的一侧，设置真空室17。在第一图案转印装置1运行期间，在真空室17中形成的真空影响使用下，将印模10和支承板13保持在印模保持板15上，因为真空室17通过微孔16对印模10施加吸引力。
在真空室17内部存在可滑动地布置在导杆26上的滑动器主体25。在滑动器主体25前侧，即滑动器主体25朝向印模保持板15一侧，设置凹部27，在第一图案转印装置1运行过程中，凹部作为压力室27。例如，在压力室27中形成2kPa的轻度过压。
压力室27与真空室17被滑动器主体25完全分离。在前侧，滑动器主体25通过密封部28与印模保持板15接触，从而防止空气从压力室27泄露到真空室17。
真空室17和压力室27通过供应通道分别连接到提供真空和压力的适当装置。为了简化，在图1中未表示这些装置和供应通道，因为这些装置和供应通道本质上可以是公知的任何适当装置和供应通道。
存在于压力室27前面的一部分印模10受到压力室27中形成的压力引起的压力作用力，其中压力通过印模保持板15中的微孔16传递。结果，此部分印模10朝基体20的接收面21凸出，而印模10的其余部分在真空室17中形成的真空影响下保持压考印模保持板15。为了完整，应该注意到，在此过程中，支承板13的相关部分与凸出的部分印模10一起移动。印模10的凸出部分的顶部与基体20的接收面21接触，并且在形成接触的位置，一部分图案12从压印面11转印到接收面21。
滑动器主体25相对印模保持板15和印模10连续运动，其中滑动器主体25沿着导杆26被引导。因此，压力室27相对印模保持板15和印模10连续运动。在此过程中，压力室27通过密封部28保持与真空室27分离。
由于滑动器主体25和压力室27运动的结果，被推向基体20接收面21的部分印模10连续地被相邻部分替代。印模10的凸出部分照样与滑动器主体25和压力室27一起移动。当存在部分图案12的印模10的所有部分已经与基体20接收面21接触时，完成图案12从印模10到基体20的转印。
第一图案转印装置1的重要优点是在真空和过压之间改变印模10背侧状态不会引起任何可能导致装置1振动的切换作用。相反，根据滑动器主体25沿导杆26的移动改变状态。以这种方式，可以达到避免产生振动，特别是当滑动器主体25的移动是连续的情况下。
此外，在第一图案转印装置1中，真空和过压得到很好控制，因为这些状态保持在同一室17、27中。而且，真空与过压之间的过渡得到很好控制。如果需要可以具有在真空和过压之间的至少一种其它压力状态。例如，滑动器主体25可以包括环绕压力室27的另一凹部，其中此凹部内的压力保持在真空和过压之间的水平。
在第一图案转印装置1中，基体20相对印模10的定位是通过移动台22来执行，直到得到合适的相互位置。为了移动台22，提供台定位机构(未图示)，它本质上可以是任何公知的适合定位机构。尤其是在至少一个图案12已经转印到基体20时，精确地执行基体20相对印模10的定位是重要的，因为印模10上的图案12需要与已经存在于基体20上的图案对齐。
优选地，基体20相对印模10的位置被视觉地检测，即，通过观察基体20的接收面21和印模10的压印面11。这些表面11、21可以设置有对齐标记，从而通过观察这些标记并移动台22直到表面11、21上的标记的位置彼此对应，可以获得合适的相互位置。在一个实际实施例中，对齐标记可以包括所谓的纹理图案。但是，也可以直接观察印模10上的图案12和基体20上的图案，并且移动台22直到图案精确对齐。
在本发明范围内，例如，可以使用包括摄像机和透镜的图像检测装置执行印模10和基体20相互位置的检测。这种可能性源自于以下观点：由于印模10是由空气压力致动，因此第一图案转印装置1可以在较大程度上是透明的。印模10和支承板13可以由透明材料制成，并且这也适用于第一图案转印装置1用于供应真空和过压的零件，它们可以由玻璃或其它适合的透明材料制成。
如果印模10以及设置在印模10后面的结构整体可以是透明的，就可以监视印模10和基体20在印模10的图案12被转印到基体20的过程中的相互位置，并且如果需要，可以采取校正措施以恢复合适的相互位置。以这种方式，甚至可以进一步提高图案转印过程的精度，特别是在通过直接观察印模10和基体20上的图案并对比这些图案执行相互位置的监视的情况下。
为了解释摄像机得到的图像以及以合适方式控制台22，在图案转印过程开始以及在图案转印过程中，可以使用任何适合的控制器和软件。优选地，使用其中存储了有关印模10和基体20的图案的数据的存储器。
为了观察印模10和基体20上的图案，可以仅仅使用一台摄像机。有优势的是，在这种情况下，摄像机设置成可随滑动器主体25一起运动。
图2示意性显示根据本发明第二实施例的装置，由参考符号2表示。在下面将此装置2称为第二图案转印装置2。
像第一图案转印装置1一样，第二图案转印装置2用于将图案12从柔韧印模10的压印面11转印到基体20的接收面21，其中印模10由支承板13支承，基体20放置在可动台22的支承面23上。在图2中，为了清楚，仅以放大方式示意性显示出一部分图案12。
第一图案转印装置1与第二图案转印装置2的一个重要区别在于，第一图案转印装置1包括印模保持板15、围住压力室27的滑动器主体25以及真空室17，而第二图案转印装置2包括保持印模10和致动印模10的各部分的其它组件。
在第二图案转印装置2中，印模10和支承板13以无应力方式在两个壁18之间张紧，这示意性显示在图2中。为了将印模10局部推向基体20，设置真空预加载的空气轴承(air bearing)30，它以小距离设置在支承板13背侧。例如，空气轴承30与支承板13背侧之间的间隙宽度仅为5到10μm。此外，空气轴承30可滑动地装在导杆31上。
一般地，空气轴承用于以无接触方式支承物体，其中在空气轴承与物体之间形成薄层空气。由于空气轴承在本技术领域是公知的，因此这里不再解释这些轴承及其操作。
如图2所示的第二图案转印装置2的空气轴承30包括用于在过压条件下向支承板13和印模10整体的背侧提供空气的中心槽32。在第二图案转印装置2的运行过程中，将处于中心槽32前面的一部分支承板13以及相关部分的印模10推向基体20。在此过程中，印模10的一部分压印面11与基体20的接收面21接触。压印面11和接收面21彼此接触的区域是印模10的图案12被转印到基体20的接收面21的转印区。
为了保持在被推向基体20的部分周围的印模10的一部分在过压影响作用下处于合适位置，即空气轴承30正前方的位置，空气轴承30包括环绕中心槽32的真空槽33。在此真空槽33的两侧，按照预加载空气轴承领域公知的方式设置提供过压的过压槽。为了清楚，这些过压槽未表示在图2中。根据由过压槽施加的压力与真空槽33施加的吸力之间的平衡，实现正好将印模10和支承板13保持在合适位置的作用力，其中避免了空气轴承30与支承板13之间的接触。
空气轴承30还包括处于中心槽32与真空槽33之间的中间槽34。在此中间槽34中保持大气压。以这种方式，中间槽34用于更好控制过压与真空之间的过渡。但是，应该注意到，中间槽34不是第二图案转印装置2运行所必需的，并且此槽34可以省略。
空气轴承30的各个槽32、33、34通过供应通道连接到提供真空和压力的适当装置。为了清楚，在图2中，未表示这种装置和供应通道，但这种装置和供应通道本质上可以是任何适合的装置和供应通道。
在第二图案转印装置2运行过程中，空气轴承30沿导杆31运动，优选地以连续方式运动。第二图案转印装置2中空气轴承30的运动具有与第一图案转印装置1中的滑动器主体25的运动相同的效果，即，印模100被推向基体20的接收面21的部分被相邻部分连续地替代。而且，在第二图案转印装置2中，在真空或大气压与过压之间改变印模10背侧的状态不涉及任何切换动作，从而避免在第二图案转印装置2中产生振动。
在第二图案转印装置2中，印模10和基体20的合适相互位置可以按照与第一图案转印装置1所述的方式相同的方式得到。而且，如果需要，在图案转印过程中可以采取措施以校正印模10和基体20的相互位置。因此，第二图案转印装置2也可以包括摄像机和透镜、控制器、以及解释摄像机提供的图像并确定台22的相关运动的软件。
图3示意性显示根据本发明第三优选实施例的装置，用参考符号3表示。在下面将装置3称为第三图案转印装置3。
第三图案转印装置3适于执行将图案12从柔韧印模10的压印面11转印到柔韧基体20的接收面21的过程，所谓的筒到卷工艺。在图3中，为了清楚，仅仅以放大方式示意性显示出一部分图案12。对于作为图案转印过程的结果在基体20的接收面21上得到的图案24也是如此。
在第三图案转印装置3中，印模10的形状像闭合环，其中印模10悬挂在一对旋转卷筒19a、19b上。具有从印模10接收图案12的接收面21的基体20也悬挂在一对旋转卷筒29a、29b上。悬挂印模10的卷筒19a、19b以某个相互距离设置，使存在于卷筒19a、19b之间的印模10的部分基本是平面状的。按类似的方式，悬挂基体20的卷筒29a、29b以某个相互距离设置，使存在于卷筒29a、29b之间的基体20的部分基本是平面状的。成对的卷筒19a、19b、29a、29b的位置相互适应，使得印模10的一部分压印面11朝向基体20的一部分接收面21，其中在这些表面之间存在小间隙。
在位于离基体20一段小距离的印模10一部分的背侧，设置压力单元35，压力单元包括印模轴承36和凹部37，凹部37在第三图案转印装置3运行过程中作为压力室37。在压力单元35中，压力室37被印模轴承36环绕。印模轴承36用于引导印模10，而压力室37用于将印模10的一部分压向基体20，从而在一部分印模10和基体20之间建立接触，以便实现一部分图案12从印模10转印到基体20。
在这种情况下，印模轴承36是真空预加载空气轴承，包括施加压力的内槽41和外槽42，以及提供真空的中间槽43。在图3中，施加的压力是用向下的箭头表示的，真空是用向上的箭头表示的。
为了在第三图案转印装置3运行过程中引导基体20，设置基体轴承45。在图示的例子中，基体轴承45是真空预加载空气轴承，包括施加压力的中心槽46和外槽47，以及提供真空的中间槽48。在图3中，施加的压力是用向上的箭头表示的，真空是用向下的箭头表示的。此外，在基体轴承45与基体20之间形成的空气垫是用成对的弯曲箭头表示。
像图1和2一样，为了清楚，图3未表示为印模轴承36的槽41、42、43以及基体轴承45的槽46、47、48提供真空和压力的任何装置和相关供应通道，它们本质上可以是任何适合的装置和供应通道。
在第三图案转印装置3运行过程中，卷筒19a、19b旋转。在图3中，可以发生旋转的方向用卷筒19a、19b中所示的箭头表示。当卷筒19a、19b旋转时，印模10沿压力单元35运动。在此过程中，印模10被印模轴承36引导，而印模10存在于压力室37前面的一部分朝基体20运动，使印模10的压印面11的一部分与基体20的接收面21接触，其中一部分图案12从印模10被转印到基体20上。为了得到合适的图案12转印，重要的是基体20也运动，并且与印模10具有基本相同的速度和相同的方向。以这种方式实现了连续过程，其中印模10的相邻部分在压力室37的压力影响作用下连续凸出，并且印模10的每个新凸出的部分与基体20的接收面21的新部分接触，基体20的接收面21的新部分与刚接触完的部分相邻。通过应用这种过程，可以在较大区域上执行图案转印过程。
在本发明范围内，可以使用不同工艺保证印模10和基体20以基本相同的速度运动。例如，可以根据基体20与印模10之间接触产生的摩擦力，使基体20随印模10一起运动。但是，例如，还可以通过精确控制成对的卷筒19a、19b、29a、29b的驱动卷筒的旋转速度。
基体20形成图案的部分卷绕在卷筒29a、29b之一上。如果需要，可以在相关的卷筒29b与基体轴承45之间设置执行诸如后固化步骤或干燥步骤等额外步骤的机构。
有优势的是，第三图案转印装置3包括将油墨供应到印模10的工位40。在图3中示意性显示出这种油墨供应工位40。在图示的例子中，油墨供应工位40设置成使油墨供应到印模10朝压力单元35运动的部分，即将要接触基体20的部分。
在特殊情况下，需要使用紫外光固化基体20上的图案24。为了提供紫外光，使用紫外光源50。在基体20和基体轴承45都透明的情况下，紫外光源50可以设置在基体轴承45的背侧，即基体轴承45与朝向基体20的侧面相反的一侧。
使用第三图案转印装置3的一个重要优点是，可以从辊给连续基体20提供所需图案24，而不是每次处理一个基体20，像第一图案转印装置1和第二图案转印装置2的情况一样。这种在第三图案转印装置3中执行的所谓的筒到卷工艺尤其当使用柔韧基体20时是适合的，并且是用于在墙报上印刷显示其、在柔韧带上印刷晶体管、在带上印刷微阵列等方面是一项适用的技术。
在第三图案转印装置3运行过程中，图案转印过程发生在印模10基本是平面的一部分。因此，印模10的图案12不变形，以精确的方式实现图案12从印模10到基体20的转印。因此，可以实现高精度图案转印过程，其中图案12的尺寸可以在1μm数量级或更低。
当基体20上已经存在至少一个图案24时，并且需要施加随后的图案24时，重要的是将印模10的图案12相对基体20的图案24精确定位。在第三图案转印装置3中，只要印模10和基体20处于卷筒19a、19b、29a、29b之间的部分基本是平面的，实际上就可以满足实现印模10和基体20精确相对定位的要求。
为了监视和控制印模10和基体20的图案12、24的相对位置，第三图案转印装置3包括摄像机51，摄像机连接到解释和控制机构(未图示)，解释和控制机构用于解释摄像机51得到的图像，并且当需要校正印模10和基体20的相对位置时调节印模10和基体20中的至少一个的位置。一旦在图案转印过程开始时印模10和基体20处于正确相对位置，则在图案转印过程中执行相对位置校正，同时印模10和基体20的运动继续。
对于第三图案转印装置3，而且也对于其它上述的图案转印装置1、2，应该注意到，可以使用使印模10和基体20相对彼此对齐的任何适合装置。例如，基体20可以具有由红外线可探测的对齐标记，其中图案转印装置1、2、3包括适于发出红外光并检测对齐标记的装置。
当采用通过至少一台摄像机51直接观察印模10和基体20的图案12、24的优选项时，摄像机51处于印模10一侧或者处于基体20一侧没有差别。在任一情况下，重要的是处于摄像机51与图案12、24之间的组件是透明的。当空气压力用于致动印模10的部分时，使用透明组件是非常好的。
所有图示的装置1、2、3适于应用于在较大面积的基体20上执行图案转印过程。因此，这些装置1、2、3适于应用于例如制造显示器目的。其它可能的应用是在制造塑性电子器件、生物传感器、延迟元件/线栅、极化背光、透镜阵列和微阵列的领域。
在本发明的上下文中，重要的是避免印模10和/或基体20的变形。因此，重要的是使印模10和基体20以无应力方式悬挂。此外，印模10与基体20之间的距离较小，在微米数量级。以这种方式，在图案转印过程中发生的印模10和/或基体20的凸出不会引起显著变形，因此图案转印过程的精度比很多其它公知的图案转印过程高。
根据本发明，印模10与基体20之间的接触是根据预定的压力建立的。以这种方式得到预定接触压力，这是重要的，因为接触压力不可以太低时，以便完成将图案12从印模10转印到基体20，同时接触压力不可以太高，以便避免图案12变形。根据很多公知的将图案从印模的压印面转印到基体接收面的方法，例如，US2004/0197712披露的方法，印模10和基体20之间的接触是在诸如滚筒或类似物的刚性件影响下建立的。在这些方法中，印模10和基体20之间的接触压力受印模10和基体20在建立接触的位置的特性影响。例如，在存在不均匀性的位置，接触压力高于没有这种情况的位置。考虑到需要具有高精度图案转印过程，最优势的是根据预定压力建立印模10与基体20之间的接触。
本领域内一般技术人员应该清楚的是，本发明的范围并不限于上面描述的例子，在不偏离权利要求限定的本发明范围的情况下可以做出多个变化和修改。
当使用上面所述的装置1、2、3时，部分印模10在压力影响作用下朝基体20凸出。特别是，形成过压的压力室27、37或槽32用于对部分印模10施加压力。在本发明范围内，不是必须使用空气将部分印模10推到接触基体20。例如，印模10装到其上的支承层13可以是磁性致动的，部分印模10是在磁力作用下凸出的。也可以使用压电致动器或其它适合类型的致动机构。
在图示的例子中，印模10和基体20之间的接触是通过将部分印模10朝基体20移动实现的。原理上，在本发明范围内也可以通过将部分基体20朝印模10移动建立接触，或者通过使部分印模10和部分基体20都运动，只要基体20是柔韧的。
在第一图案转印装置1和第二图案转印装置2中，基体20置于可动台22上。在这些装置1、2中，通过利用台22使基体20相对印模10运动，执行将印模10和基体20置于彼此相对合适位置的过程。在本发明范围内，为了执行定位过程，也可以使基体20保持在位，而印模10运动，或者基体20和印模10都运动。
印模10的压印面11可以具有本身公知的任何适合的油墨。例如，油墨可以包括通过扩散供应到压印面11的分子。在压印面11接触基体20的接收面21的位置，分子从压印面11转印到接收面21。使用另外类型的油墨也是可以的，从而当表面11、21处于彼此相对接近范围内时，油墨从压印面11转印到接收面21，其中表面11、21之间的物理接触是不必要的。考虑到这些，术语“接触”在用于压印面11和接收面21时，同时涵盖两种可能性：物理接触，以及处于足够接近的范围内，使压印面11能将图案12转印到接收面21。
根据本发明的方法和图示的装置1、2、3适于应用于各种软平版印刷技术，特别是公知的微接触印刷、浮雕和刻印的技术。在微接触印刷中，重要的是限制作用于印模10以使印模10接触基体20的压力，以避免使将被转印的图案12挤压和变形。在浮雕和刻印中，图案转印包括在已经供应到基体20的接收面21的油墨层中形成印痕。当使用这些技术时，压力应足够高，以便形成好的印痕。
在上面描述中给出了将图案12从印模10的压印面11转印到基体20的接收面21的方法和装置1、2、3。
根据诸如WO03/099463中披露的现有技术，为了执行图案转印过程，使用致动器矩阵，其中致动器单独被编址以作用于印模10，以便使印模10的相关部分接触基体20。这样，在不连续的步骤中执行图案转印过程。结果产生振动，对图案12转印具有负面影响，特别是当图案12的特征处于亚微米范围时。
根据本发明，图案转印过程是以更连续的方式执行，从而避免产生振动。实现此优势效果的优选方式包括移动印模10和单元25、30、35，其中具有对部分印模10施加压力的压力室27、37或槽32，以便相对彼此将此部分朝基体20移动。一般地，致动单元25、30、35和印模10相对彼此运动。在此过程中，印模10和基体20保持彼此固定，其中当检测到印模10和基体20的预定相对位置偏移时，实现印模10和基体20相对彼此仅仅小的位移。
除此以外，披露了第一图案转印装置1。此装置1包括装在柔韧支承板13上的柔韧印模10、多孔印模保持板15和真空室17，其中印模10在真空室17形成的真空作用下保持紧靠板15。在印模10前面，基体20位于台22上。
在真空室17内具有可滑动设置的主体25，其包括对一部分印模10施加压力的压力室27，使得该部分被推向基体20直到其接触基体20。在图案转印过程中，主体25运动。结果印模10的相邻部分连续经过被推向基体20、接触基体20以及再次运动回到原位的过程。以这种方式，实现印模10的图案12转印到基体20，而不会引起振动，从而以高精度方式实现图案12的转印。
一种将图案12从印模10转印到基体20的装置1包括支承基体20的台22、柔韧的印模(10)以及可运动设置的主体25，主体25具有对一部分印模10施加压力的压力室27，从而将此部分推向基体20并接触基体20。在图案转印过程中，主体25运动。结果，印模10的相邻部分连续经过被推向基体20、接触基体20以及再次运动回到原位的过程。以这种方式，实现印模10的图案12转印到基体20，而不会引起振动，从而以高精度方式实现图案12的转印。

Claims (15)

1.一种将图案(12)从印模(10)的压印面(11)转印到基体(20)的接收面(12)的方法，其中，压印面(11)和接收面(12)中的至少一个是柔韧的，并且通过使用具有致动机构(27、32、37)的至少一个致动单元(25、30、35)在一段时间内形成其中印模(10)局部地将图案(12)转印到基体(20)的连续转印区、并随后取消所述连续转印区，所述致动机构用于将压印面(11)和接收面(12)中柔韧的一个的一部分沿着朝向压印面(11)和接收面(21)中另一个的方向移动，并且致动单元(25、30、35)和部分被致动的表面(11、21)相对彼此移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，致动单元(25、30、35)和部分被致动的表面(11、21)的相互移动是连续的、不间断的移动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，压印面(11)和接收面(21)以大体上相同的速度和大体上相同的方向移动，致动单元(25、30、35)设置在固定位置，印模(10)和基体(20)中的一个的背侧沿致动单元(25、30、35)移动。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，致动单元(25、30、35)被移动越过印模(10)和基体(20)中的一个的背侧，而印模(10)和基体(20)中的所述一个保持固定。
5.根据权利要求1到4中的任一项所述的方法，其特征在于，致动机构(27、32、37)适于在部分被致动的表面(11、21)的一部分上施加预定压力。
6.一种适于在将图案(12)从印模(10)的压印面(11)转印到基体(20)的接收面(21)的过程中应用的装置(1、2、3)，其中，压印面(11)和接收面(21)中的至少一个是柔韧的，并且装置(1、2、3)尤其适合于执行根据权利要求1到5中的任一项所述的方法，并且装置(1、2、3)包括以下部分：
用于悬挂具有接收面(21)的基体(20)的机构(22、29a、29b)；
用于悬挂具有压印面(11)的印模(10)的机构(15、17、18、19a、19b)，所述压印面(11)包括图案(12)；以及
具有致动机构(27、32、37)的至少一个致动单元(25、30、35)，用于将压印面(11)和接收面(12)中柔韧的一个的一部分沿着朝向压印面(11)和接收面(21)中另一个的方向移动；
所述装置(1、2、3)适于形成使致动单元(25、30、35)和将部分被致动的表面(11、21)相对彼此可移动地布置的结构。
7.根据权利要求6所述的装置(3)，其特征在于，包括两对可旋转的卷筒(19a、19b、29a、29b)，其中两对可旋转卷筒中的一对卷筒(19a、19b)用于悬挂印模(10)，两对可旋转卷筒中的另一对卷筒(29a、29b)用于悬挂基体(20)，并且致动单元(35)固定地设置在印模(10)和基体(20)中的一个的背侧在所述装置(3)运行过程中经过的位置上。
8.根据权利要求6所述的装置(1、2)，其特征在于，包括导杆(26、31)，致动单元(25、30)被装在导杆(26、31)上，并且致动单元(25、30)相对于导杆(26、31)可移动地设置。
9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于，包括真空室(17)和具有多个孔(16)的印模保持板(15)，真空室(17)设置在与将定位印模(10)一侧不同的印模保持板(15)另一侧，并且致动单元(25、30)设置在真空室(17)内部。
10.根据权利要求7或8所述的装置(2、3)，其特征在于，致动单元(30、35)包括用于支承将部分被致动的表面(11、21)的一部分的空气轴承(30、36)。
11.根据权利要求6到10中的任一项所述的装置(1、2、3)，其特征在于，致动机构(27、32、37)适于对将部分被致动的表面(1 1、21)的一部分施加压力。
12.根据权利要求11所述的装置(1、3)，其特征在于，致动单元(25、35)包括位于将定位印模(10)的一侧、并用于容纳处于过压的空气的压力室(27、37)。
13.一种将图案(12)从印模(10)的压印面(11)转印到基体(20)的接收面(12)的方法，其中，压印面(11)和接收面(12)中的至少一个是柔韧的，并且通过使用具有致动机构(27、32、37)的至少一个致动单元(25、30、35)在一段时间内形成其中印模(10)局部地将图案(12)转印到基体(20)的连续转印区、并随后取消所述连续转印区，所述致动机构用于将压印面(11)和接收面(12)中柔韧的一个的一部分沿着朝向压印面(11)和接收面(21)中另一个的方向移动，致动机构(27、32、37)适于在部分被致动的表面(11、21)的一部分上施加预定压力，通过观察基体(20)的接收面(21)上的图案(24)以及印模(10)的压印面(11)上的图案(12)在整个图案转印过程中监视印模(10)和基体(20)的相互位置，并且在发现基体(20)的接收面(21)的图案(24)与印模(10)的压印面(11)的图案(12)未对齐时，通过相对彼此移动印模(10)和基体(20)直到基体(20)的接收面(21)的图案(24)与印模(10)的压印面(11)的图案(12)达到合适对齐来校正印模(10)和基体(20)的相互位置。
14.一种适于在将图案(12)从印模(10)的压印面(11)转印到基体(20)的接收面(21)的过程中应用的装置(1、2、3)，其中，压印面(11)和接收面(21)中的至少一个是柔韧的，并且装置(1、2、3)尤其适合于执行根据权利要求13所述的方法，并且装置(1、2、3)包括以下部分：
用于悬挂具有接收面(21)的基体(20)的机构(22、29a、29b)；
用于悬挂具有压印面(11)的印模(10)的机构(15、17、18、19a、19b)，所述压印面(11)包括图案(12)；以及
具有致动机构(27、32、37)的至少一个致动单元(25、30、35)，用于将压印面(11)和接收面(12)中柔韧的一个的一部分沿着朝向压印面(11)和接收面(21)中另一个的方向移动；
诸如摄像机的图案检测机构，图案检测机构布置成用于同时观察基体(20)的接收面(21)和印模(10)的压印面(11)；以及
解释和控制机构，用于解释图案检测机构得到的图像、并用于根据图像解释的结果控制印模(10)和基体(20)的相互位置，从而得到基体(20)的接收面(21)和印模(10)的压印面(11)的合适对齐；
在图像检测机构与获取图像的位置之间延伸的路径上的所述装置(1、2、3)的组件是透明的。
15.根据权利要求14所述的装置(1、2、3)，其特征在于，透明组件至少包括致动单元(25、30、35)的一部分。
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