インパクトプリントタイプのホットエンボシング装置
本発明は、連続的に供給される基板にインプリント工程を実行するインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置に関し、より詳細には、連続的に基板を供給する基板供給部と、前記基板を加熱し、加熱された基板にドット形態またはライン形態でインパクトしてインプリント工程を実行するインプリント部とを含んで構成されることを特徴とする、インパクトプリントタイプのホットエンボシング装置に関する。
このような本発明は、既存のドットプリンタあるいはラインプリンタにおける印刷方式を採用したホットエンボシング装置であり、微細な探針または微細形状が刻まれた印刷ヘッド方式の機構を利用して基板上にパターンを形成する。
このような本発明は、既存のドットプリンタあるいはラインプリンタにおける印刷方式を採用したホットエンボシング装置であり、微細な探針または微細形状が刻まれた印刷ヘッド方式の機構を利用して基板上にパターンを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はホットエンボシング装置に関し、より詳細には、既存のドットプリンタあるいはラインプリンタにおける印刷方式を採用した印刷ヘッドを利用して基板上にパターンを形成するインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子およびディスプレイ産業で用いられる部品が小型化、高精細化、および薄板化するに伴い、より精密な微細パターン製作工程が求められている。さらに、部品製造装備においても、精密性、高い生産性、および低い原価は必須的な要素となっている。特に、フレキシブル基板(紙またはプラスチックなど)上にパターニング/プリンティング工程によって精密度が数〜数十μm級である低価の家電素子および印刷電子素子製品を生成して今後に形成されるであろう巨大な市場に対応できる連続生産システムを開発し、これに用いられるロールまたはシリンダなどの曲面基層に対する微細パターニング技術を開発することがより必要である。
【0003】
次世代半導体、ディスプレイ素子、バイオ素子、光通信部品、および高エネルギー部品が要求する高機能化と高集積度を実現するためには、数百nm〜数十μm水準の極超微細形状加工が必須である。しかし、既存のLIGA工程や微細機械加工方式は、経済的および技術的な限界を迎えている。従って、数十μm以下の極超微細形状の製作が可能な新たな技術と装備が求められている。
【0004】
ホットエンボシングは、ポリマーをガラス転移温度以上に加熱し、柔らかくなった状態で金型(stamp)を利用して微細構造を押した後、冷却して硬化する技術である。この技術は、ミクロン以下単位の極超微細パターン加工が可能な新技術である。
【0005】
一方、300mmのウエハ処理が可能な中低温エンボシングに比べ、高温エンボシングは作業面全体に均一な温度と圧力を付加するのに技術的な困難があり、作業面積が100mmのウエハ水準に留まっている。従って、大面積化技術の確保は、高温エンボシング装備の開発競争の核心的な話題である。
【0006】
プレス方式の高温エンボシングは、小さい作業面積に均一な温度と圧力を付加するのは容易であるが、持続的な大面積化をなすには限界がある(図1参照)。
【0007】
一方、大面積化のための新たな方案として検討されているのが、大面積プリント工程に活用されているロール方式工程である(図2参照)。例えば、表面に金型を装着したロールを利用すれば、極超微細形状を連続的に製造することができ、ロールの大きさに合わせて作業面積を拡大することができる。この方式は、生産性を画期的に改善することができる新技術である。さらに、この方式は、次世代ディスプレイ装置として浮上しているフレキシブルディスプレイにおいて、ロールに巻かれているポリマーフィルムに極超微細形状を直接刻印することができる製造方式である。
【0008】
相対的に静的な工程特性を有するプレス方式に比べ、動的特性が強いロール方式のTH−NIL(Thermal Nanoimprint Lithography)は多様な変数を含んでおり、未だに工程が標準化されていない。国際的にも多様な方式のロール方式のTH−NIL用作業工程と装備概念が試みられている開発初期段階であるといえる。
【0009】
ロール方式の高温エンボシング技術は、平板型基板にスタンプを刻印するプレス方式とは異なり、回転するロールを利用して柔軟性のあるポリマーフィルムに極超微細形状を直接転写させる技術である。極超微細形状部品を製作できるロール方式の高温エンボシング量産装備は未だに市場で市販されてはいないが、装備に対する概念的なアイディアは、繊維原料の熱処理工程やマイクロ規模の形状を刻印するエンボシング工程で得ることができる。
【0010】
しかし、このようなロール方式の高温エンボシング技術は、基板に刻印されるパターンが異なれば、それに適合するように製作された金型ロールに交換しなければならい煩わしさがあり、交換による生産遅延が予想されると同時に、高価であるため原価上昇に作用するという問題点がある。
【0011】
図2において説明されていない符号は、200:基板、400:印刷ロール、401:パターン、500:加圧ロール
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、基板に刻印されるパターンが異なっても、即時に対処することができるプログラム制御方式の印刷ヘッドをロール方式の高温エンボシング技術に適用し、生産性を向上させて原価を節減するホットエンボシング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一実施形態は、基板200を供給する基板供給部10、および前記基板200にインプリント工程を実行するインプリント部50を含み、前記インプリント部50は、前記基板200にインパクトを加える印刷ヘッド30を含むインパクトプリンタタイプのホットエンボシング装置を提供する。
【0014】
前記インプリント部50は、前記基板200を加熱し、電磁気誘導加熱方式によって加熱してもよい。
【0015】
前記印刷ヘッド30は、ドット形態またはライン形態で基板200にインパクトを加えてもよい。
【0016】
前記印刷ヘッド30は、上下に移動するピン31を多数備え、前記ピン31を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200にインパクトを加えてもよい。
【0017】
前記印刷ヘッド30は、微細なパターンピン34を多数備え、前記パターンピン34を1つまたは2つ以上を上下移動させて基板200にインパクトを加えてもよい。
【0018】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200の幅に相応する2つ以上のパターンライン35を連結して回転可能にしたラインプリンタ39を含み、前記パターンライン35を上下に移動させて基板にインパクトを加えてもよい。
【0019】
前記インプリント部50は、前記基板200の一面を支持して加熱する加熱支持部21を含み、前記印刷ヘッド30は、前記基板200を間において前記加熱支持部21の反対側に備えられてもよい。
【0020】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される前記基板200の移動角を変更する第1回転ロール71と、前記加熱支持部21および印刷ヘッド30を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72と、をさらに備えてもよい。
【0021】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される基板200の移動角を変更して基板200を加熱するロール型加熱装置22を含んでもよい。
【0022】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200に接するロール型加熱装置22の曲面部に対向する位置に備えられてもよい。
【0023】
前記インプリント部50は、前記ロール型加熱装置22を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72をさらに備えてもよい。
【0024】
前記ピン31は、円形、長方形、探針形、および正方形のうちの少なくともいずれか1つの形態に構成されてもよい。
【0025】
前記ピン31の前端は、大きさが100nm〜90μmであってもよい。
【0026】
前記インプリント部50は、制御部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【0027】
本発明の実施形態によれば、基板に刻印されるパターンの形態が異なっても、設定されたプログラムによって制御される印刷ヘッドを利用することにより、即時に異なったパターン形態に刻印することができる。従って、多様な形態のパターンが刻まれた金型ロールが必要なくなるため原価を節減することができ、交換に所要される時間を節約することができるため生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】従来のホットプレス方式の高温エンボシング工程を概略的に示す図である。
【図2】従来のホットロール方式の高温エンボシング工程を概略的に示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置の概念図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図8】本発明の実施形態に係る印刷ヘッドの構成および動作を示す図である。
【図9】本発明の実施形態に係る印刷ヘッドの構成および動作を示す図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る印刷ヘッドの構成を概略的に示す図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る印刷ヘッドの構成および動作を概略的に示す図である。
【図12】本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置を用いてパターンが刻まれた基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は多様に相違した形態で実現することができ、後述する実施形態に限定されることはない。なお、本明細書および図面において、同一する符号は同一する構成要素を示す。
【0030】
図3および図4を参照すれば、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、連続的に供給される基板200にインプリント工程を実行する装置である。
【0031】
即ち、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、既存のロールトゥーロール(Roll-to-Roll)方式とは異なり、微細な探針または微細形状が刻まれた印刷ヘッドを採択した。すなわち、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、基板200上に点形態のパターンが集まって所望するパターンを全体的に形成する方式、または基板200の幅と相応する微細パターンライン35でパターンを形成する方式である(図11参照)。
【0032】
具体的に、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、基板供給部10と、インプリント部50と、基板収去部(substrate collection unit)60とを含む。
【0033】
ここで、基板供給部10は、インプリント部50に基板200を連続的に供給する。すなわち、ロール形態に巻かれた基板200が基板供給部10を経てインプリント部50に供給される。基板収去部60は、インプリント部50によってパターンが刻まれた基板200をロール形態に収去する。ただし、基板供給部10と基板収去部60は、当業者によって多様な形態で製作可能な構成であるため、これに関するより詳細な説明は省略する。
【0034】
インプリント部50は、基板200を加熱し、加熱された基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する。基板200を加熱する方式は、電磁気誘導加熱方式であってもよい。一方、インプリント部50は、基板200の加熱動作および基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加える動作を制御する制御部をさらに備えてもよく、図4〜図7に示された実施形態のように構成されてもよい。
【0035】
以下、インプリント部50の実施形態1〜実施形態4に関して説明する。
【実施例】
【0036】
<インプリント部50の実施形態1>
図4に示されたインプリント部50は、基板供給部10から供給される基板200の下部面を支持して加熱する加熱支持部21と、加熱された基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する印刷ヘッド30とを含む。
【0037】
加熱支持部21は、基板200の下部面を平らに支持すると同時に加熱する。すなわち、加熱支持部21は、基板供給部10と基板収去部60の間を経由する基板200の下部面を支持すると同時に、基板200をガラス転移温度以上に加熱する。
【0038】
印刷ヘッド30は、加熱支持部21によってガラス転移温度以上に加熱された基板200の上部面にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する。
【0039】
<インプリント部50の実施形態2>
図5に示されたインプリント部50は、前記実施形態1と同じ構成に、第1回転ロール71と第2回転ロール72をさらに備える。
【0040】
第1回転ロール71は、基板供給部10から加熱支持部21に供給される基板200の移動角を変更する。第2回転ロール72は、加熱支持部21および印刷ヘッド30を経由した基板200の移動角を変更する構成である。
【0041】
第1回転ロール71と第2回転ロール72は、第1回転ロール71と第2回転ロール72の間で基板200に引張力を加える。
【0042】
<インプリント部50の実施形態3>
図6に示されたインプリント部50は、ロール型加熱装置22と印刷ヘッド30を含む。
【0043】
ロール型加熱装置22は、基板供給部10から供給される基板200の移動角を変更して基板200を加熱する。
【0044】
印刷ヘッド30は、基板200に接するロール型加熱装置22の曲面部に対向する位置に備えられる。
【0045】
印刷ヘッド30は、ロール型加熱装置22によって加熱された基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する。
【0046】
<インプリント部50の実施形態4>
図7に示されたインプリント部50は、前記実施形態3と同じ構成に、第2回転ロール72をさらに備える。第2回転ロール72は、ロール型加熱装置22を経由した基板200の移動角を変更する。
【0047】
即ち、本実施形態では、第2回転ロール72を追加することにより、基板200に加えられる引張力が前記実施形態3に比べて向上する。
【0048】
以下、印刷ヘッド30の実施形態1〜実施形態3に関して説明する。
【0049】
<印刷ヘッド30の実施形態1>
図8および図9に示された印刷ヘッド30は、上下に移動するピン31を多数備え、ピン31を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200に衝撃を加えることによってインプリント工程を実行する。
【0050】
ピン31の形態は、円形、長方形、探針形、正方形のうちのいずれか1つまたは2つ以上の形態で構成されてもよい。
【0051】
ピン31の前端(前方終端)は、基板200に数百nm〜数十μm水準の極超微細形状を加工するために、大きさが100nm〜90μm範囲内で形成されることが好ましい。
【0052】
このように構成された印刷ヘッド30は、基板200の上部面に微細な点形態を数回に渡って転写し、このような点形態が集まって全体的なパターン形状を形成する。
【0053】
一方、ピン31は、長方形態の印刷ヘッド30に多数が配列されてもよい。
【0054】
一方、本実施形態に制御部が備えられる場合、制御部はどの位置のピン31を上下に移動させるのか、またはどの位置のピン31を2つ以上上下に移動させるのか、設定されたプログラムに応じてピン31を制御する。
【0055】
図9の未説明符号207は、ピン31によって形成された点である。このような点207が集まれば、図12のAのようなパターンが形成される。
【0056】
<印刷ヘッド30の実施形態2>
図10に示された印刷ヘッド30は、微細なパターンピン34を多数備え、微細なパターンピン34を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200に衝撃を加えることによってインプリント工程を実行する。パターンピン34は、図10に示すように多様な形態(タイプ1、タイプ2、・・・、タイプn)で形成されてもよく、これらを組み合わせて構成されてもよい。
【0057】
実施形態1の場合、幾何学的に最も簡単な形態(点、円)の印刷ヘッド前端形状を有しており、これを利用してさらに複雑な形状(例えば、L字またはコ字形態など)を組み合わせて押すものである。
【0058】
これに反し、本実施形態の場合は、所望の複雑な形態を予め印刷ヘッドに刻んでおくことにより、複雑な形状をより迅速に形成することができる。
【0059】
結局、本実施形態に係る印刷ヘッド30を用いれば、実施形態1に係る印刷ヘッド30に比べて作業速度が向上する。
【0060】
一方、本実施形態に制御部が備えられる場合、制御部はどの位置のパターンピン34を上下に移動させるのか、またはどの位置のパターンピン34を2つ以上上下に移動させるのか、設定されたプログラムに応じてパターンピン34を制御する。
【0061】
<印刷ヘッド30の実施形態3>
図11に示された印刷ヘッド30は、基板200の幅に相応する2つ以上の微細パターンライン35を連続的に連結して回転可能にしたラインプリンタ39を含み、微細パターンライン35を上下に移動させて基板に衝撃を加えることによってインプリント工程を実行する。これによれば、微細パターンを基板200の一定幅に一度に転写することができる。
【0062】
このような印刷ヘッド30のラインプリンタ39は、基板200にパターンを形成するとき、必要に応じて多数が備えられる。
【0063】
この場合、実施形態2に係る印刷ヘッド30に比べて作業速度が飛躍的に向上する。
【0064】
パターンライン35の長さ(L1)は、基板200の幅(L2)と同じであってもよく、それより短くてもよい。
【0065】
一方、本実施形態に制御部が備えられる場合、制御部はどのパターンライン35を上下に移動させるのか、設定されたプログラムに応じてラインプリンタ39を制御する。
【0066】
上述した各実施形態に制御部が備えられる場合、制御部は、加熱支持部21またはロール型加熱装置22の加熱温度を制御する。
【0067】
以上、本発明を好ましい実施形態と関連して説明したが、本発明の技術分野に属する者は、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な変更および修正を容易に実施できるはずである。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されなければならず、本発明の真の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は本発明に含まれたものとして解釈されなければならない。
【技術分野】
【0001】
本発明はホットエンボシング装置に関し、より詳細には、既存のドットプリンタあるいはラインプリンタにおける印刷方式を採用した印刷ヘッドを利用して基板上にパターンを形成するインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子およびディスプレイ産業で用いられる部品が小型化、高精細化、および薄板化するに伴い、より精密な微細パターン製作工程が求められている。さらに、部品製造装備においても、精密性、高い生産性、および低い原価は必須的な要素となっている。特に、フレキシブル基板(紙またはプラスチックなど)上にパターニング/プリンティング工程によって精密度が数〜数十μm級である低価の家電素子および印刷電子素子製品を生成して今後に形成されるであろう巨大な市場に対応できる連続生産システムを開発し、これに用いられるロールまたはシリンダなどの曲面基層に対する微細パターニング技術を開発することがより必要である。
【0003】
次世代半導体、ディスプレイ素子、バイオ素子、光通信部品、および高エネルギー部品が要求する高機能化と高集積度を実現するためには、数百nm〜数十μm水準の極超微細形状加工が必須である。しかし、既存のLIGA工程や微細機械加工方式は、経済的および技術的な限界を迎えている。従って、数十μm以下の極超微細形状の製作が可能な新たな技術と装備が求められている。
【0004】
ホットエンボシングは、ポリマーをガラス転移温度以上に加熱し、柔らかくなった状態で金型(stamp)を利用して微細構造を押した後、冷却して硬化する技術である。この技術は、ミクロン以下単位の極超微細パターン加工が可能な新技術である。
【0005】
一方、300mmのウエハ処理が可能な中低温エンボシングに比べ、高温エンボシングは作業面全体に均一な温度と圧力を付加するのに技術的な困難があり、作業面積が100mmのウエハ水準に留まっている。従って、大面積化技術の確保は、高温エンボシング装備の開発競争の核心的な話題である。
【0006】
プレス方式の高温エンボシングは、小さい作業面積に均一な温度と圧力を付加するのは容易であるが、持続的な大面積化をなすには限界がある(図1参照)。
【0007】
一方、大面積化のための新たな方案として検討されているのが、大面積プリント工程に活用されているロール方式工程である(図2参照)。例えば、表面に金型を装着したロールを利用すれば、極超微細形状を連続的に製造することができ、ロールの大きさに合わせて作業面積を拡大することができる。この方式は、生産性を画期的に改善することができる新技術である。さらに、この方式は、次世代ディスプレイ装置として浮上しているフレキシブルディスプレイにおいて、ロールに巻かれているポリマーフィルムに極超微細形状を直接刻印することができる製造方式である。
【0008】
相対的に静的な工程特性を有するプレス方式に比べ、動的特性が強いロール方式のTH−NIL(Thermal Nanoimprint Lithography)は多様な変数を含んでおり、未だに工程が標準化されていない。国際的にも多様な方式のロール方式のTH−NIL用作業工程と装備概念が試みられている開発初期段階であるといえる。
【0009】
ロール方式の高温エンボシング技術は、平板型基板にスタンプを刻印するプレス方式とは異なり、回転するロールを利用して柔軟性のあるポリマーフィルムに極超微細形状を直接転写させる技術である。極超微細形状部品を製作できるロール方式の高温エンボシング量産装備は未だに市場で市販されてはいないが、装備に対する概念的なアイディアは、繊維原料の熱処理工程やマイクロ規模の形状を刻印するエンボシング工程で得ることができる。
【0010】
しかし、このようなロール方式の高温エンボシング技術は、基板に刻印されるパターンが異なれば、それに適合するように製作された金型ロールに交換しなければならい煩わしさがあり、交換による生産遅延が予想されると同時に、高価であるため原価上昇に作用するという問題点がある。
【0011】
図2において説明されていない符号は、200:基板、400:印刷ロール、401:パターン、500:加圧ロール
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、基板に刻印されるパターンが異なっても、即時に対処することができるプログラム制御方式の印刷ヘッドをロール方式の高温エンボシング技術に適用し、生産性を向上させて原価を節減するホットエンボシング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一実施形態は、基板200を供給する基板供給部10、および前記基板200にインプリント工程を実行するインプリント部50を含み、前記インプリント部50は、前記基板200にインパクトを加える印刷ヘッド30を含むインパクトプリンタタイプのホットエンボシング装置を提供する。
【0014】
前記インプリント部50は、前記基板200を加熱し、電磁気誘導加熱方式によって加熱してもよい。
【0015】
前記印刷ヘッド30は、ドット形態またはライン形態で基板200にインパクトを加えてもよい。
【0016】
前記印刷ヘッド30は、上下に移動するピン31を多数備え、前記ピン31を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200にインパクトを加えてもよい。
【0017】
前記印刷ヘッド30は、微細なパターンピン34を多数備え、前記パターンピン34を1つまたは2つ以上を上下移動させて基板200にインパクトを加えてもよい。
【0018】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200の幅に相応する2つ以上のパターンライン35を連結して回転可能にしたラインプリンタ39を含み、前記パターンライン35を上下に移動させて基板にインパクトを加えてもよい。
【0019】
前記インプリント部50は、前記基板200の一面を支持して加熱する加熱支持部21を含み、前記印刷ヘッド30は、前記基板200を間において前記加熱支持部21の反対側に備えられてもよい。
【0020】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される前記基板200の移動角を変更する第1回転ロール71と、前記加熱支持部21および印刷ヘッド30を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72と、をさらに備えてもよい。
【0021】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される基板200の移動角を変更して基板200を加熱するロール型加熱装置22を含んでもよい。
【0022】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200に接するロール型加熱装置22の曲面部に対向する位置に備えられてもよい。
【0023】
前記インプリント部50は、前記ロール型加熱装置22を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72をさらに備えてもよい。
【0024】
前記ピン31は、円形、長方形、探針形、および正方形のうちの少なくともいずれか1つの形態に構成されてもよい。
【0025】
前記ピン31の前端は、大きさが100nm〜90μmであってもよい。
【0026】
前記インプリント部50は、制御部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【0027】
本発明の実施形態によれば、基板に刻印されるパターンの形態が異なっても、設定されたプログラムによって制御される印刷ヘッドを利用することにより、即時に異なったパターン形態に刻印することができる。従って、多様な形態のパターンが刻まれた金型ロールが必要なくなるため原価を節減することができ、交換に所要される時間を節約することができるため生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】従来のホットプレス方式の高温エンボシング工程を概略的に示す図である。
【図2】従来のホットロール方式の高温エンボシング工程を概略的に示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置の概念図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係るインプリント部を示す図である。
【図8】本発明の実施形態に係る印刷ヘッドの構成および動作を示す図である。
【図9】本発明の実施形態に係る印刷ヘッドの構成および動作を示す図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る印刷ヘッドの構成を概略的に示す図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る印刷ヘッドの構成および動作を概略的に示す図である。
【図12】本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置を用いてパターンが刻まれた基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は多様に相違した形態で実現することができ、後述する実施形態に限定されることはない。なお、本明細書および図面において、同一する符号は同一する構成要素を示す。
【0030】
図3および図4を参照すれば、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、連続的に供給される基板200にインプリント工程を実行する装置である。
【0031】
即ち、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、既存のロールトゥーロール(Roll-to-Roll)方式とは異なり、微細な探針または微細形状が刻まれた印刷ヘッドを採択した。すなわち、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、基板200上に点形態のパターンが集まって所望するパターンを全体的に形成する方式、または基板200の幅と相応する微細パターンライン35でパターンを形成する方式である(図11参照)。
【0032】
具体的に、本発明の実施形態に係るインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置は、基板供給部10と、インプリント部50と、基板収去部(substrate collection unit)60とを含む。
【0033】
ここで、基板供給部10は、インプリント部50に基板200を連続的に供給する。すなわち、ロール形態に巻かれた基板200が基板供給部10を経てインプリント部50に供給される。基板収去部60は、インプリント部50によってパターンが刻まれた基板200をロール形態に収去する。ただし、基板供給部10と基板収去部60は、当業者によって多様な形態で製作可能な構成であるため、これに関するより詳細な説明は省略する。
【0034】
インプリント部50は、基板200を加熱し、加熱された基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する。基板200を加熱する方式は、電磁気誘導加熱方式であってもよい。一方、インプリント部50は、基板200の加熱動作および基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加える動作を制御する制御部をさらに備えてもよく、図4〜図7に示された実施形態のように構成されてもよい。
【0035】
以下、インプリント部50の実施形態1〜実施形態4に関して説明する。
【実施例】
【0036】
<インプリント部50の実施形態1>
図4に示されたインプリント部50は、基板供給部10から供給される基板200の下部面を支持して加熱する加熱支持部21と、加熱された基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する印刷ヘッド30とを含む。
【0037】
加熱支持部21は、基板200の下部面を平らに支持すると同時に加熱する。すなわち、加熱支持部21は、基板供給部10と基板収去部60の間を経由する基板200の下部面を支持すると同時に、基板200をガラス転移温度以上に加熱する。
【0038】
印刷ヘッド30は、加熱支持部21によってガラス転移温度以上に加熱された基板200の上部面にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する。
【0039】
<インプリント部50の実施形態2>
図5に示されたインプリント部50は、前記実施形態1と同じ構成に、第1回転ロール71と第2回転ロール72をさらに備える。
【0040】
第1回転ロール71は、基板供給部10から加熱支持部21に供給される基板200の移動角を変更する。第2回転ロール72は、加熱支持部21および印刷ヘッド30を経由した基板200の移動角を変更する構成である。
【0041】
第1回転ロール71と第2回転ロール72は、第1回転ロール71と第2回転ロール72の間で基板200に引張力を加える。
【0042】
<インプリント部50の実施形態3>
図6に示されたインプリント部50は、ロール型加熱装置22と印刷ヘッド30を含む。
【0043】
ロール型加熱装置22は、基板供給部10から供給される基板200の移動角を変更して基板200を加熱する。
【0044】
印刷ヘッド30は、基板200に接するロール型加熱装置22の曲面部に対向する位置に備えられる。
【0045】
印刷ヘッド30は、ロール型加熱装置22によって加熱された基板200にドット形態またはライン形態でインパクトを加えてインプリント工程を実行する。
【0046】
<インプリント部50の実施形態4>
図7に示されたインプリント部50は、前記実施形態3と同じ構成に、第2回転ロール72をさらに備える。第2回転ロール72は、ロール型加熱装置22を経由した基板200の移動角を変更する。
【0047】
即ち、本実施形態では、第2回転ロール72を追加することにより、基板200に加えられる引張力が前記実施形態3に比べて向上する。
【0048】
以下、印刷ヘッド30の実施形態1〜実施形態3に関して説明する。
【0049】
<印刷ヘッド30の実施形態1>
図8および図9に示された印刷ヘッド30は、上下に移動するピン31を多数備え、ピン31を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200に衝撃を加えることによってインプリント工程を実行する。
【0050】
ピン31の形態は、円形、長方形、探針形、正方形のうちのいずれか1つまたは2つ以上の形態で構成されてもよい。
【0051】
ピン31の前端(前方終端)は、基板200に数百nm〜数十μm水準の極超微細形状を加工するために、大きさが100nm〜90μm範囲内で形成されることが好ましい。
【0052】
このように構成された印刷ヘッド30は、基板200の上部面に微細な点形態を数回に渡って転写し、このような点形態が集まって全体的なパターン形状を形成する。
【0053】
一方、ピン31は、長方形態の印刷ヘッド30に多数が配列されてもよい。
【0054】
一方、本実施形態に制御部が備えられる場合、制御部はどの位置のピン31を上下に移動させるのか、またはどの位置のピン31を2つ以上上下に移動させるのか、設定されたプログラムに応じてピン31を制御する。
【0055】
図9の未説明符号207は、ピン31によって形成された点である。このような点207が集まれば、図12のAのようなパターンが形成される。
【0056】
<印刷ヘッド30の実施形態2>
図10に示された印刷ヘッド30は、微細なパターンピン34を多数備え、微細なパターンピン34を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200に衝撃を加えることによってインプリント工程を実行する。パターンピン34は、図10に示すように多様な形態(タイプ1、タイプ2、・・・、タイプn)で形成されてもよく、これらを組み合わせて構成されてもよい。
【0057】
実施形態1の場合、幾何学的に最も簡単な形態(点、円)の印刷ヘッド前端形状を有しており、これを利用してさらに複雑な形状(例えば、L字またはコ字形態など)を組み合わせて押すものである。
【0058】
これに反し、本実施形態の場合は、所望の複雑な形態を予め印刷ヘッドに刻んでおくことにより、複雑な形状をより迅速に形成することができる。
【0059】
結局、本実施形態に係る印刷ヘッド30を用いれば、実施形態1に係る印刷ヘッド30に比べて作業速度が向上する。
【0060】
一方、本実施形態に制御部が備えられる場合、制御部はどの位置のパターンピン34を上下に移動させるのか、またはどの位置のパターンピン34を2つ以上上下に移動させるのか、設定されたプログラムに応じてパターンピン34を制御する。
【0061】
<印刷ヘッド30の実施形態3>
図11に示された印刷ヘッド30は、基板200の幅に相応する2つ以上の微細パターンライン35を連続的に連結して回転可能にしたラインプリンタ39を含み、微細パターンライン35を上下に移動させて基板に衝撃を加えることによってインプリント工程を実行する。これによれば、微細パターンを基板200の一定幅に一度に転写することができる。
【0062】
このような印刷ヘッド30のラインプリンタ39は、基板200にパターンを形成するとき、必要に応じて多数が備えられる。
【0063】
この場合、実施形態2に係る印刷ヘッド30に比べて作業速度が飛躍的に向上する。
【0064】
パターンライン35の長さ(L1)は、基板200の幅(L2)と同じであってもよく、それより短くてもよい。
【0065】
一方、本実施形態に制御部が備えられる場合、制御部はどのパターンライン35を上下に移動させるのか、設定されたプログラムに応じてラインプリンタ39を制御する。
【0066】
上述した各実施形態に制御部が備えられる場合、制御部は、加熱支持部21またはロール型加熱装置22の加熱温度を制御する。
【0067】
以上、本発明を好ましい実施形態と関連して説明したが、本発明の技術分野に属する者は、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な変更および修正を容易に実施できるはずである。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されなければならず、本発明の真の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は本発明に含まれたものとして解釈されなければならない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板200を供給する基板供給部10、および、前記基板200にインプリント工程を実行するインプリント部50を含み、前記インプリント部50は、前記基板200にインパクトを加える印刷ヘッド30を含むインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項2】
前記インプリント部50は前記基板200を加熱する請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項3】
前記インプリント部は電磁気誘導加熱方式によって前記基板200を加熱する請求項2に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項4】
前記印刷ヘッド30は、ドット形態またはライン形態で基板200にインパクトを加える請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項5】
前記印刷ヘッド30は、上下に移動するピン31を多数備え、前記ピン31を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200にインパクトを加える請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項6】
前記印刷ヘッド30は、微細なパターンピン34を多数備え、前記パターンピン34を1つまたは2つ以上を上下移動させて基板200にインパクトを加える請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項7】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200の幅に相応する2つ以上のパターンライン35を連結して回転可能にしたラインプリンタ39を含み、前記パターンライン35を上下に移動させて基板にインパクトを加える請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項8】
前記インプリント部50は、前記基板200の一面を支持して加熱する加熱支持部21を含み、前記印刷ヘッド30は、前記基板200を間において前記加熱支持部21の反対の側に備えられる請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項9】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される前記基板200の移動角を変更する第1回転ロール71と、前記加熱支持部21および印刷ヘッド30を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72と、をさらに備える請求項8に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項10】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される基板200の移動角を変更して基板200を加熱するロール型加熱装置22を含む請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項11】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200に接するロール型加熱装置22の曲面部に対向する位置に備えられる請求項10に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項12】
前記インプリント部50は、前記ロール型加熱装置22を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72をさらに備える請求項10に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項13】
前記ピン31は、円形、長方形、探針形、および正方形のうちの少なくともいずれか1つの形態で構成される請求項5に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項14】
前記ピン31の前端は、大きさが100nm〜90μmである請求項13に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項15】
前記インプリント部50は、制御部をさらに備える、請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項1】
基板200を供給する基板供給部10、および、前記基板200にインプリント工程を実行するインプリント部50を含み、前記インプリント部50は、前記基板200にインパクトを加える印刷ヘッド30を含むインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項2】
前記インプリント部50は前記基板200を加熱する請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項3】
前記インプリント部は電磁気誘導加熱方式によって前記基板200を加熱する請求項2に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項4】
前記印刷ヘッド30は、ドット形態またはライン形態で基板200にインパクトを加える請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項5】
前記印刷ヘッド30は、上下に移動するピン31を多数備え、前記ピン31を1つまたは2つ以上を上下に移動させて基板200にインパクトを加える請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項6】
前記印刷ヘッド30は、微細なパターンピン34を多数備え、前記パターンピン34を1つまたは2つ以上を上下移動させて基板200にインパクトを加える請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項7】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200の幅に相応する2つ以上のパターンライン35を連結して回転可能にしたラインプリンタ39を含み、前記パターンライン35を上下に移動させて基板にインパクトを加える請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項8】
前記インプリント部50は、前記基板200の一面を支持して加熱する加熱支持部21を含み、前記印刷ヘッド30は、前記基板200を間において前記加熱支持部21の反対の側に備えられる請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項9】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される前記基板200の移動角を変更する第1回転ロール71と、前記加熱支持部21および印刷ヘッド30を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72と、をさらに備える請求項8に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項10】
前記インプリント部50は、前記基板供給部10から供給される基板200の移動角を変更して基板200を加熱するロール型加熱装置22を含む請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項11】
前記印刷ヘッド30は、前記基板200に接するロール型加熱装置22の曲面部に対向する位置に備えられる請求項10に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項12】
前記インプリント部50は、前記ロール型加熱装置22を経由した基板200の移動角を変更する第2回転ロール72をさらに備える請求項10に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項13】
前記ピン31は、円形、長方形、探針形、および正方形のうちの少なくともいずれか1つの形態で構成される請求項5に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項14】
前記ピン31の前端は、大きさが100nm〜90μmである請求項13に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【請求項15】
前記インプリント部50は、制御部をさらに備える、請求項1に記載のインパクトプリントタイプのホットエンボシング装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公表番号】特表2013−512125(P2013−512125A)
【公表日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−541038(P2012−541038)
【出願日】平成23年7月19日(2011.7.19)
【国際出願番号】PCT/KR2011/005297
【国際公開番号】WO2012/011719
【国際公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【出願人】(304059937)コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズ (27)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年7月19日(2011.7.19)
【国際出願番号】PCT/KR2011/005297
【国際公開番号】WO2012/011719
【国際公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【出願人】(304059937)コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズ (27)
【Fターム(参考)】
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