导电材料的压印平版印刷方法、用于压印平版印刷的印模及用于压印平版印刷的设备与流程

本公开内容的实施方式涉及压印平版印刷(imprintlithography)，特别涉及导电材料的压印平版印刷。本公开内容的实施方式特别地涉及导电浆料(paste)的压印平版印刷、用于压印平版印刷的印模、及使用此方法的设备和使用所述印模的设备。

背景技术：

薄膜的图案化被期望用于多种应用，例如微电子装置的制造、光电子装置的制造或光学装置的制造。光学平版印刷技术可用于对装置中的薄膜进行图案化。然而，光学平版印刷技术可能是昂贵的并且/或者可能达到它们的极限，特别是针对较大尺寸的基板。

特别是对于卷对卷(roll-to-roll)处理而言，使用传统技术而不使用昂贵的光刻来制造小特征尺寸是有限制的。诸如丝网印刷(screenprint)、凹版(gravure)、柔版(flexographic)、喷墨等的印刷技术例如受限于特征尺寸，例如>10μm，所述尺寸可能不够小。

此外，片对片(sheet-to-sheet)处理可以受益于压印平版印刷处理。压印平版印刷可以提供用于图案化薄膜的相对廉价的处理，以便在装置中提供图案化结构。

导电特征，即由导电材料制造的特征，可以用于电子装置、微电子装置、光电子装置和光学装置。

改良导电特征的制造会是有益的。

技术实现要素：

鉴于以上所述，提供使用压印平版印刷进行图案化的方法、用于压印平版印刷的印模、卷对卷基板处理设备的压印辊、及基板处理设备。本公开内容的另外方面、优点和特征由从属权利要求、说明书及附图而显而易见。

根据一个实施方式，提供一种使用压印平版印刷进行图案化的方法。所述方法包括：在基板上提供导电浆料的层，其中导电浆料的黏度为0.3pa·s或更高，特别地为1.5pa·s或更高；将印模(stamp)压印在所述导电浆料的所述层中，以产生导电浆料的图案化层；完全地或部分地固化所述图案化层；以及从所述图案化层释放(release)所述印模。

依据另一实施方式，提供一种用于压印平版印刷的印模。所述印模包括：基体；及多个特征，用于在将所述印模压印于层中时产生图案，其中所述多个特征由所述基体支撑，其中所述多个特征中的至少10％具有提供1.5或更大、特别是5或更大的d/w比值的特征宽度w和特征深度d，以在压印平版印刷期间产生中空空间。

依据另一实施方式，提供一种卷对卷基板处理设备的压印辊。所述压印辊包括印模。所述印模包括：基体；及多个特征，用于在将所述印模压印于层中时产生图案，其中所述多个特征由所述基体支撑，其中所述多个特征中的至少10％具有提供1.5或更大、特别是5或更大的d/w比值的特征宽度w和特征深度d，以在压印平版印刷期间产生中空空间，并且其中所述多个特征提供在所述辊的表面上。

依据另一实施方式，提供一种基板处理设备。所述设备包括印模。所述印模包含：基体；及多个特征，用于在将所述印模压印于层中时产生图案，其中所述多个特征由基体支撑，其中所述多个特征中的至少10％具有提供1.5或更大、特别是5或更大的d/w比值的特征宽度w和特征深度d，以在压印平版印刷期间产生中空空间。

附图说明

可通过参考附图中描绘的本公开内容的说明性实施方式而理解简要概述于上并进一步详述于下的本公开内容的实施方式。然而，附图仅绘示本公开内容的典型实施方式，因此不应将其视为对范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。

图1a及1b绘示依照本公开内容的实施方式对基板上的薄膜进行的压印平版印刷工艺及依照本公开内容使用用于压印平版印刷的印模的工艺；

图2绘示依照本公开内容的用于压印平版印刷的印模；

图3绘示依照本公开内容的用于压印平版印刷的另一印模；

图4a及4b绘示依照本公开内容的实施方式对基板上的薄膜进行的压印平版印刷工艺；

图5是用于在本文所描述的实施方式中使用的金属浆料层中提供图案的设备的示意图；及

图6绘示示出压印平版印刷方法的流程图。

为了帮助理解，已尽可能使用相同的标记来表示在各图中共用的相同元件。考虑到一个实施方式的元件和特征可以有益地并入其它实施方式中，而无需进一步详述。

具体实施方式

本公开内容的实施方式提供一种使用压印平版印刷进行图案化的方法。所述方法包括：在基板上提供导电浆料的层，其中导电浆料的粘度为1.5pa·s或更高；将印模压印在所述导电浆料的层中，以产生导电浆料的图案化层；完全地或部分地固化图案化层；以及从图案化层释放印模。本公开内容的实施方式进一步提供及/或使用用于压印平版印刷的印模。所述印模包括基体；及多个特征，所述多个特征用于在将所述印模压印于层中时产生图案，其中所述多个特征由基体支撑，其中所述多个特征中的至少10％具有提供1.5或更大、特别是5或更大的d/w比值的特征宽度w和特征深度d，以在压印平版印刷期间产生中空空间。

卷对卷(r2r)压印平版印刷可达到的特征尺寸的分辨率为约1μm或更小，例如甚至达到亚微(sub-micro)分辨率。因此，使用压印平版印刷术的依照本公开内容的实施方式可允许在柔性基板上制造小型特征。

使用地形(geography)压印有两种模式。膜可被沉积和压印。压印的材料可以作为蚀刻掩模，用于后续的蚀刻。或者，膜可被沉积和压印。压印的材料，例如抗蚀剂(resist)材料，可以是产品的永久部分，并形成沉积的膜。通过使用印模压印材料层，可用于本公开内容的实施方式的压印平版印刷将膜图案化为期望的或预定的形状。

根据本公开内容所描述的实施方式，压印平版印刷可特别有益于r2r工艺。在沉积膜及制造图案化膜时，r2r工艺允许高生产率。例如，可在r2r工艺中沉积并图案化膜，诸如薄膜，即厚度为几纳米至数十微米的材料层。薄膜可提供在塑料基板上，例如pet、pen、cop、pi、tac(三乙酰纤维素(triacetylcellulose))、及其他类似基板。

根据本公开内容的另外实施方式，薄膜的沉积和图案化也可以应用于金属或薄玻璃基板，例如康宁(corning)的willowglass。例如，可以用片对片处理制造薄膜。这可应用于玻璃基板或贴附在玻璃载体上的塑料基板。另外的实施方式可以涉及金属基板、有机基板、玻璃复合基板(例如用于印刷电路板(printedcircuitboard,pcb)制造)、abf(ajinomotobuild-upfilm；ajinomoto组合膜)(例如用于集成电路(ic)封装)、及其他刚性基板。

图1a及1b绘示使用压印平版印刷进行图案化的方法及用于压印平版印刷的印模110。导电浆料的层102提供在基板100上。依据本公开内容的实施方式，导电浆料具有1.5pa·s或更高的粘度。依据可与本文描述的其他实施方式结合的本公开内容的一些实施方式，导电浆料可为偶浆料或银浆料。

印模110压印在导电浆料的层102中，以在图案化层104中产生图案，如图1b所示。印模110包括基体112及多个特征114。印模的特征可以例如由印模110中的凹部形成，其中印模中的凹部导致图案化层104中的凸部。对应于印模的特征的图案化层中的凸部可以称为图案化特征。

印模110的各个特征114具有特征宽度w和特征深度d。印模的特征由底表面121、侧表面123和一个或多个相邻顶表面122形成。示例性地，图1a绘示印模110的截面，其中特征宽度w被绘出。依据本公开内容的实施方式，在不平行于图1a的纸平面的方向上，例如在垂直于图1a所示的特征宽度w的方向上，特征还包括具有w'的第二特征。

依据本公开内容的实施方式，可提供多个特征，其中多个特征包括：侧表面、底表面和顶表面。例如，每个特征可包括一个或多个侧表面、一底表面，且可以被顶表面围绕。多级(multi-level)印模可进一步包括多于一个底表面。依据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，侧表面、底表面和顶表面中的至少一个被涂布有涂层。

依据一些实施方式，印模110的多个特征114可以具有相同的特征宽度和相同的特征深度。附加地或替代地，印模的不同特征可以具有不同的特征几何形状，即不同的特征宽度和不同的特征深度。另外，可以重复的方式将两个或更多个具有不同尺寸的特征彼此相邻放置以形成重复的图案。

依据本公开内容的一些实施方式，图案特征可选自由以下所组成的群组：线(line)、柱(pole)、沟槽(trench)、孔(hole)、圆形、正方形、矩形、三角形、其他多边形、角锥形、平顶(plateaus)、及它们的组合或阵列。一般来说，图案特征可包括电路制造中使用的形状。印模的特征可以具有对应的几何形状，其中凸部对应于凹部，反之亦然。图案特征可以包括用于制造电路中的导线的掩模。

依据本公开内容的一些实施方式，使用压印平版印刷进行图案化的方法可用于制造线栅偏光器(wiregridpolarizer)，其中例如线被提供为图案特征。例如，线可以具有100nm或更低的半页(halfpage)，例如50nm至100nm的半页。

如图1b所示，印模110和基板100相对于彼此移动以使得导电浆料的层102被压印以形成图案化层104。例如，印模110可以降低至基板上，亦即相对于基板移动。或者，基板100可相对于印模110移动。依据另外的替代方式，基板100和印模110可被移动以将印模110压印在导电材料的层102中。

依据本公开内容的一些实施方式，如关于图5示例性描述的，印模110可以是压印辊的一部分，或者可以将印模贴附在辊上，其中可以在r2r处理中进行压印。对于r2r处理中的压印平版印刷，辊可以围绕旋转轴旋转，并且基板移动经过辊的表面，例如圆柱形表面。例如，基板输送速度v可依据公式v＝r·w而对应于辊的角速度w，其中r是辊的半径。也就是说，基板输送速度相似于辊的横切径向(cross-radial)速度，即辊的切向(tangential)速度。

依据本公开内容的一些实施方式，压印平版印刷处理也可以是自对准压印平版印刷(self-alignedimprintlithography,sail)处理。对于sail处理，即多级压印平版印刷处理，印模中的凹部可具有特征的不同部分的两个或更多个特征深度。这能够非常有效地在薄膜中生成图案。因此，sail处理包括多级印模。用压印平版印刷处理(例如sail处理)制造线路(诸如连接线)允许线路具有窄宽度且线路之间的距离短。

依据本公开内容的实施方式，并且如关于图1a及1b示例性所示，导电浆料被提供在基板100上以形成层102。用印模110压印导电浆料而形成所需结构。导电材料被固化，例如通过光(诸如uv光)、热。在压印印模从基板分离或释放之前，可以完全地或部分地提供固化。例如，固化可为不完全的，但提供足够的结构稳定性，使得压印印模能够释放浆料而不损坏压印的结构。

导电材料可接受后续的固化而完全固化导电材料。在基板上在对应于印模的一个或多个顶表面122的印模110的一部分处会留下残留材料的情况中，可提供蚀刻处理以去除残留材料。例如，可提供光蚀刻，以去除图案结构之间的程序性导电浆料材料。此蚀刻可以是湿蚀刻或干蚀刻。

本文描述的实施方式参照由印模直接压印的基板上的图案化层。也就是说，图案化层形成产品的永久部分并形成沉积膜，其将是制造的装置的层堆叠的一部分。依据本公开内容的实施方式，图案化层104形成装置中的功能层。导电浆料被固化以形成装置的导电结构，其不会例如在蚀刻处理之后被去除。

依据本公开内容的另一方面，中空空间214可允许薄化留在对应于印模的一个或多个顶表面122的印模部分处的光刻胶或导电浆料材料的残留层。相较之下，不具有用于提供中空空间来容纳空气(所述空气在印模压印导电浆料时会移位)以及例如可能会排放的气体的足够大的特征深度的印模将在导电浆料的层102可能会变厚的情况下导致过剩的残留材料。依据本公开内容的印模导致减少或甚至避免在基板上接收材料。

图2绘示依据本公开内容的实施方式的印模110的另一实施方式。印模110包括基体112及特征114。所述特征具有宽度w(及另一宽度w'，未绘示于一个截面，即图2中)和深度d。如图2所示，印模110可包括具有深度d的特征，深度d足够大以在印模110的特征114的底表面121与图案化层104的表面221之间提供中空空间214。

使用导电浆料的压印平版印刷处理的一个方面是导电浆料在固化处理期间(部分或完全固化)将排放气体。由印模110的特征114的深度提供的中空空间214导致压印平版印刷，其中材料未完全填充印模中的特征。因此，气体具有排放于其中的容积。

可通过以下至少一种来调整可从导电浆料排放的气体的量：导电浆料的粘度、导电浆料中的材料的沸点温度、中空空间的容积、固化的程度、印模的额外结构特征(参见例如图3)及它们的组合。

例如，材料可被添加到导电浆料，这可以增加或降低黏度。这可以导致在印模释放之前能够提供或将提供的固化时间的调整。可以将低沸点温度溶剂添加到抗蚀剂，例如可以将低沸点溶剂滴定(titrate)到抗蚀剂，以增加固化过程中排放的气体量。中空空间214的容积的增加可以增加直到在中空空间积增压力的时间，在中空空间积增压力可对气体的排放起相反的作用(counter-act)。此外，如图3所示，特征114可以具有开口314穿孔以允许气体从印模排出(escape)。作为另一个示例，固化可以在真空条件下进行，例如技术真空，这可以进一步影响中空空间内的气体压力，特别是在存在开口或穿孔的情况下。

依据本公开内容的实施方式，被排放的气体被用作帮助释放印模的一种方式。例如，在(1)排放的气体促进释放的时间与(2)在释放之时的固化程度之间会有一些相互作用。其他会相互作用以影响而帮助印模释放的方面如上所述，并且是选自由以下元素组成的群组的至少一种元素：导电浆料的黏度、导电浆料中的材料的沸点温度、中空空间的容积、固化程度、印模的额外结构特征(参见例如图3)及它们的组合。

图2示例性地绘示具有特征114的印模110的实施方式，其中特征的深度被提供为在将印模压印于导电浆料的层102中时，具有中空空间214。因此，提供一种印模。所述印模包括基体和多个特征，所述多个特征用于在将印模压印于层中时产生图案，其中多个特征由基体支撑，其中多个特征中的至少10％具有提供5或更大的d/w比值的特征宽度w和特征深度d，以在压印平版印刷期间产生中空空间。根据可与本文描述的其他实施方式结合的本公开内容的另外实施方式，利用本文描述的压印平版印刷提供的导电材料的图案可以经受进一步的电镀制造处理。电镀将在图案的特征上生长或沉积另外的导电材料。因此，利用压印平版印刷制造的图案化层可以是晶种层，以用于进一步的制造处理。

如本文描述的，一个方向上的特征宽度是此方向上的最大尺寸。类似地，特征深度是特征的最大深度。对于多级印模设计而言，一个特征可以在相同方向和两个或更多个深度上具有两个或更多个宽度。例如，圆柱形特征的宽度将通常是直径，且圆柱形特征的深度将通常是个别圆柱的高度。作为另一个示例，对于矩形特征而言，宽度和高度通常可以由对应的长方体的尺寸提供。

图3绘示依据本公开内容的实施方式的印模110的另一示例。图3绘示在印模110已经压印在导电浆料中之后的基板100上的图案化层104。印模110中的特征的深度足够大以在图案化层104的表面和特征的底表面之间具有中空空间214。依据可以与本文描述的其他实施方式结合的本公开内容的一些实施方式，中空空间214可以通过开口314而与另一区域流体连通。例如，开口314可以是穿孔，特别是在印模110的基体中。依据本公开内容的实施方式，开口，例如基体中的多个开口，可以被配置为使得气流可以流出或流入中空空间。

开口314或穿孔允许在固化时将从导电浆料排放的气体释出。依据一些实施方式，开口314可以延伸穿过印模110的基体。因此，开口可以在中空空间214和印模110外部的区域之间提供流体连通。例如，对于在技术真空下进行的图案化，印模外部的区域可以具有10mbar或更低、或1mbar或更低的压力。

依据一些实施方式，开口314(或穿孔)的大小可以在50μm至500μm的范围内。依据另外的实施方式，与特征的对应的中空空间214流体连通的两个或更多个开口314可打开而外通到共用的通道或共用的另外的中空空间，特别是容积为特征的中空空间214的容积的至少100倍(或甚至10000倍)的另外的中空空间。

如上所述，有多种选择来影响在压印平版印刷处理期间，在压印层的固化或预固化期间所发生的来自导电浆料的气体的排放。这些选择可以与其他选择组合以允许调整导电浆料的除气(outgas)，以提供所需的图案化层，例如关于特征形状、材料成分或类似物。此外，如关于图4a和4b所示，这些选择可以附加地或替代地组合，以允许有助于从基板释放印模。

图4a绘示具有基体112的印模110。印模110部分地压印在导电浆料的层中以产生图案化层104。例如，图案化层104可以提供在基板上。依据可以与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，导电浆料的层或图案化层可以提供在基板上、或提供在基板之上。特别地，所述层可被提供为与基板直接接触，或者一或多个另外的层可提供在基板与导电浆料的层(产生装置的图案化层)之间。

如图4a所示，中空空间214提供在图案化层104之上。印模的特征的凹部未完全填充导电浆料。图4a绘示在印模的顶表面与基板之间具有小空间的情况。图4b绘示具有基体112的印模110完全压印在导电浆料中的情况。印模的顶表面与在导电浆料下的结构或层(例如图4b所示的基板100)接触。另外，图4b中所示的情况在导电浆料和印模110之间具有中空空间214。中空空间214允许气体从导电浆料排放到中空空间内。气体的排放增加了中空空间214内的压力。例如，在至少10％的印模特征的中空空间中，特别是在至少50％的印模特征的中空空间中，甚至更特别是在至少90％的印模特征的中空空间中，由来自导电浆料的气体的排放造成的压力增大。中空空间内的压力导致如箭头402所示的力，此力可以帮助从基板100释放印模110、或者可以从基板100释放印模110。

依据本公开内容的实施方式，通过减小中空空间的容积、降低导电浆料的粘度、增加固化时间、向导电浆料加入低沸点温度溶剂、减小穿孔的尺寸(或不提供穿孔)、或它们的合，可增加压力且因而增加作用在从基板释放印模的释放方向上的力。依据本公开内容的实施方式，通过增大中空空间的容积、增加导电浆料的粘度、减少固化时间、降低在导电浆料中的低沸点温度溶剂的量、增大穿孔的尺寸(或提供穿孔)、或它们的组合，可降低压力且因而降低作用在从基板释放印模的释放方向上的力。鉴于以上所述，本公开内容的实施方式允许提供预定的或期望的释放力以作用于印模上，藉以改进压印平版印刷处理。

可以附加地或替代地提供的压印平版印刷处理(例如sail处理)的另外细节示例性地绘示于图5。根据可以与本文描述的其他实施方式结合的本文描述的实施方式，压印平版印刷的方法和用于压印平版印刷的印模可包括于及/或用于卷对卷工艺(r2r工艺)。压印站可包括辊510，辊510可以围绕辊510的轴514旋转。图5通过箭头512绘示旋转。当辊510旋转时，贴附至辊或作为辊的一部分的印模110的图案被压印在导电浆料的层102中。

如图5所示，辊510具有被提供在辊510上或作为辊的一部分的印模110。当基板100移动通过辊510与例如另一辊502之间的间隙时，印模110的图案被模压(emboss)在层102之中。这产生图案化层104。箭头503表示另一辊502绕另一辊502的轴504的旋转。图5中的箭头101表示基板100通过辊510和辊502之间的间隙的移动。这些辊如箭头5012和503所示旋转。例如，依据本公开内容的一些实施方式，沿箭头101的基板输送速度相似于辊的横切径向速度，即辊的切向速度。

依据本公开内容的实施方式，r2r设备可以被提供于压印平版印刷，其中导电浆料参与压印平版印刷的进行，特别地其中导电浆料是待制造的装置中的功能层。在将印模或压印辊压印或模压于导电浆料的层中之前，导电浆料被提供在基板上或之上。

图5绘示用于将导电浆料施加到基板100上或基板100之上的沉积单元544。施加导电浆料提供导电材料的层102。例如，一个或多个沉积单元544可以使用弯月形(meniscus)涂布、槽模涂布(slotdiecoating)、刮刀(doctorblade)涂布、凹版涂布、柔版涂布、喷涂来涂布层102。在导电浆料的层102已被沉积之后，印模110被用来在层102中模压图案，以生成图案化层104。

依据可与本公开内容的其他实施方式结合的本公开内容的一些实施方式，使用固化单元532固化经压印的导电浆料。固化单元532可选自由以下所组成的群组：发光单元及加热单元，所述发光单元及加热单元被配置为用于在将印模压印于层中时固化所述层，其中产生发射533。例如，发光单元可以发射uv光，特别是在410nm到190nm的波长范围内。另一个示例中，发射单元可以发射ir光，特别是在9-11微米(co2激光器)的波长范围内。另一个示例中，发射单元可以发射从ir到uv的宽频带光，具有特别是在从3微米到250nm的波长范围内的发射。可以使用光学滤波器过滤这种发射以仅选择黑体(blackbody)发射的一部分。

依据可以与本文描述的其他实施方式结合的又另外实施方式，选择性地，还可以提供光学测量单元，以用于评估基板处理的结果。

图5显示固化单元532。固化单元532被配置为在将印模110压印到导电浆料的层中时，部分地或完全地固化导电浆料。依据本公开内容的实施方式，可以通过固化单元的强度(例如光强度或热发射强度)来调整固化程度。另外地或代替地，固化程度可以通过辊510和基板100的转速进行调整。

在通过固化单元532部分固化的情况下，可以在固化单元532的下游提供第二固化单元534，其中产生第二发射535。第二固化单元534可以将部分固化的图案化层104完全固化。

依据本公开内容的实施方式，利用压印平版印刷压印导电浆料。被压印的材料，例如抗蚀剂材料，可以是产品的永久部分并形成沉积膜。本文描述的实施方式参照直接由印模压印的基板上的图案化层。也就是说，图案化层形成产品的永久部分并形成沉积膜，其将是所制造的装置的层堆叠的一部分。依据本公开内容的实施方式，图案化层104形成装置中的功能层。

图6绘示依据本公开内容的实施方式的使用压印平版印刷进行图案化的方法的流程图。如方框602所示，提供导电浆料的层。导电浆料的粘度为0.3pa·s或更高。导电浆料被配置为形成待通过所述方法制造的装置中的功能层。如方框604所示，所述方法包括将印模压印或模压在导电浆料的层中，以生成导电浆料的图案化层。方框606进一步绘示完全地或部分地固化图案化层。依据可与本公开内容的其他实施方式结合的本公开内容的一些实施方式，从图案化层释放印模，其中特别地，在固化期间从导电浆料排放至印模特征的中空空间内的气体的压力分别地可以帮助从基板的图案化层释放印模、或者可以从基板的图案化层释放印模。依据可以与本文描述的其他实施方式结合的又另一个实施方式，方框604可以包括将印模压印或模压在导电浆料的层中、部分地固化导电浆料、以及从导电浆料的层释放印模。

本公开内容的实施方式具有多个优点，包括：利用压印平版印刷对导电浆料进行压印，以形成例如装置的功能层，其中可以提供小特征尺寸；通过考量中空空间而提供特征深度，在图案化层的固化期间允许气体从导电浆料排放；设计中空空间及/或与中空空间流体连通的开口，以允许增大或减小排放至中空空间内的气体的压力，特别是调整及/或控制中空空间内的气体压力；提供印模释放力或由于中空空间内的压力而帮助印模释放的力；减少固化后图案化层的残留材料；使得能够以高深宽比图案化导电材料；使得能够在柔性基板上制造小特征，特别是具备高生产率；及/或使得能够制造自对准导电层。

虽然前述内容针对本公开内容的实施方式，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设计出本公开内容的其他和另外实施方式，本公开内容的范围由随附的权利要求书确定。