位置合わせされた両面パターン化ウェブの作製装置および方法
不透明ウェブの両側にパターン化表面を成形する装置および方法。装置は第1のパターン化ロール(18)と、第2のパターン化ロール(20)と、ウェブが連続移動されつつパターンが透明ウェブ(12)の両側に転写されるように、第1および第2のパターン化ロール(18、20)を回転させる手段とを含む。このプロセス中、第1および第2のパターン化ロール(18、20)が硬化エネルギーに対して不透明な複数の領域を備えるとともに、それらのパターンが少なくとも100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、広くは、ウェブ上への材料の連続成形に関し、特に、ウェブの両側に成形されたパターン間に高い位置合わせ度を有する物品の成形に関する。具体的には、本開示は、高い位置合わせ度でウェブの両側にパターンを成形することに関する。
【背景技術】
【0002】
多くの物品は少なくとも一時的に液体形状の材料を基板の両側に塗布することにより製造することができる。基板に塗布される材料は所定のパターンで塗布されることが多い。このような場合、基板の両側のパターン間での位置合わせのために少なくとも最低要件があることが多い。ある場合には、基板の両側のパターンが非常に小さい許容範囲で位置合わせされることが必要である。
【0003】
そのため、基板の各側が基板の他方側の所定のパターンと近接位置合わせされた所定のパターンを担持する両面基板を作製する改良技術、装置および方法が必要である。可撓性の少なくとも部分的に不透明なウェブまたは基板の両側に近接位置合わせされた微細複製パターンを複製する改良技術、装置および方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、広くは、可撓性ウェブまたは基板の両側に近接位置合わせされた微細複製パターンを複製する改良技術、装置および方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
したがって、本開示の図示の実施形態は、硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源を含むアセンブリに見出せる。アセンブリは硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された、硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を有する第1のパターン化ロールを含む。不透明領域は第1のパターンを画定する。アセンブリは第2のパターンを画定する第2のパターン化ロールを含む。第2のパターン化ロールは硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された、硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を有することが可能であり、不透明領域が第2のパターンを画定する。
【0006】
アセンブリは第1および第2のパターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段も含む。ある例では、第1および第2のパターンは10マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されている。
【0007】
ある場合には、不透明領域は不透明領域に入射する硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断、散乱、吸収または反射する。ある場合には、透明基板は、透明基板に入射する硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを透明基板を通過させる。ある場合には、基板が基板外面を画定するとともに、不透明領域が基板外面から半径方向外側に延在している。ある場合には、不透明領域が基板の周囲に配置されているとともに、基板の透明領域が周囲から内側に延在している。
【0008】
本開示の他の図示の実施形態は、硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、第1のパターン化ロールと第2のパターン化ロールとを含む装置に見出せる。エネルギー源は紫外光を提供するように構成され得る。第1のパターン化ロールは、硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を含む。不透明領域は第1の隆起パターンを画定する。第2のパターン化ロールは、硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を含む。不透明領域は第2の隆起パターンを画定する。
【0009】
装置はウェブを提供するとともに、ウェブを供給して第1および第2のパターン化ロールと接触させるように構成された1つまたは複数の供給ロールも含む。ある実施形態において、ウェブは第1および第2の側を有するとともに、硬化エネルギーに対して不透明であり得る。第1のディスペンサがウェブが第1のパターン化ロールと接触する前にウェブの第1の側上にまたは第1のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成されているとともに、第2のディスペンサがウェブが第2のパターン化ロールと接触する前にウェブの第2の側上にまたは第2のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成されている。
【0010】
装置はウェブが連続移動されつつ第1および第2の隆起パターンがウェブの第1および第2の側で硬化性材料内に押し込まれるとともに、第1および第2の隆起パターンがウェブの第1および第2の側で100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段も含む。ある場合には、第1および第2の隆起パターンが10マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されている。
【0011】
ある場合には、不透明領域は不透明領域に入射する硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断、散乱、吸収または反射する。ある場合には、透明基板が、透明基板に入射する硬化エネルギーの少なくとも10パーセントを通過させる。ある例では、ウェブはウェブに入射する硬化エネルギーの2パーセント未満をウェブを通過させる。
【0012】
ある例では、透明基板はガラス円筒を含み得るとともに特定の場合には石英円筒を含み得る。透明基板はPMMA(ポリメチルメタクリレート)円筒などのポリマー円筒であり得る。不透明領域はクロム、銅、アルミニウムまたはエポキシなどの材料を含み得る。
【0013】
エネルギー源は、ある例では、第1のパターン化ロールを少なくとも部分的に通過するおよび/または第2のパターン化ロールを少なくとも部分的に通過する硬化エネルギーを供給するように構成され得る。エネルギー源は第1のパターン化ロール内に配置された第1の硬化エネルギー源と第2のパターン化ロール内に配置された第2の硬化エネルギー源とを含み得る。
【0014】
本開示の他の図示の実施形態は、第1の側と第2の側とを有する不透明ウェブをパターニングする方法に見出し得る。硬化性材料が不透明ウェブ上に配置され、その後透明基板上に配置された多数の隆起不透明領域を有する第1のパターン化ロールと接触するように向けられる。紫外線を少なくとも部分的に第1のパターン化ロールを介して向けることにより、不透明ウェブの第1の側の硬化性材料を硬化させて第1のパターンを形成する。不透明ウェブはその後透明基板上に配置された多数の不透明領域を有する第2のパターン化ロールと接触するように向けられる。紫外線を少なくとも部分的に第2のパターン化ロールを介して向けることにより、不透明ウェブの第2の側の硬化性材料を硬化させて第2のパターンを形成する。第1および第2の隆起パターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、ウェブが連続移動されつつウェブの第1および第2の側がパターン化される。ある例では、第1および第2のパターンが10マイクロメートル以内に維持される。
【0015】
ある例では、硬化性材料を不透明ウェブ上に配置するステップは、ウェブの第1の側が第1のパターン化ロールと接触する前に硬化性材料をウェブの第1の側または第1のパターン化ロール上に配置するステップと、ウェブの第2の側が第2のパターン化ロールと接触する前に硬化性材料をウェブの第2の側または第2のパターン化ロール上に配置するステップとを含む。
【0016】
本開示の他の図示の実施形態は、硬化エネルギー透明円筒と、硬化エネルギー透明円筒上に配置された結合層と、結合層上に配置されてパターンを形成する多数の硬化エネルギー不透明構造とを含むパターン化ロールに見出し得る。硬化エネルギー透明円筒が、円筒に入射する硬化エネルギー光の少なくとも10パーセントを円筒を通過させる一方で、硬化エネルギー不透明構造が、硬化エネルギー不透明構造に入射する硬化エネルギー光の少なくとも98パーセントを遮断する。ある特定例では、硬化エネルギー透明円筒が石英を含み、結合層がチタンを含み、さらに硬化エネルギー不透明構造がクロムを含む。
【0017】
上記の本開示の概要は、本開示の各開示実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。以下の図、詳細な説明および実施例がこれらの実施形態をより具体的に例示する。
【0018】
定義
本開示の状況において、「位置合わせ」は、同じウェブの反対側の他の構造に対して規定関係にあるウェブの一面上の構造の位置決めを意味する。
【0019】
本開示の状況において、「ウェブ」は、第1の方向の一定寸法と第1の方向に直交する第2の方向の所定または不定の長さとを有する材料シートを意味する。
【0020】
本開示の状況において、「連続位置合わせ」は、第1および第2のパターン化ロールの回転中、常にロール上の構造間の位置合わせ度が指定限界より良好であることを意味する。
【0021】
本開示の状況において、「微細複製された」または「微細複製」は、製品毎の製造中の個々の特徴を忠実に保持するプロセスによる微細構造化表面の作製を意味し、そのプロセスにおける構造化表面形状の変動は約100マイクロメートル以下である。
【0022】
本開示の状況において、「硬化エネルギー」は、硬化性材料を硬化するのに適した特定の波長または波長の帯域を有する電磁放射を指す。語句「硬化エネルギー」は、波長または波長帯域を特定する用語により修正され得る。例えば、「紫外硬化エネルギー」は紫外線と考えられるとともに特定の材料を硬化するのに適した波長帯域内のエネルギーを指す。「硬化エネルギー」と共に用いられる場合、語句「硬化性材料」は「硬化エネルギー」に露出されると硬化、重合、または架橋され得る材料を指す。
【0023】
本開示の状況において、「不透明な」とは、少なくとも相当な量の特定の波長または波長帯域の電磁放射を遮断する材料を指す。ある材料は、第1の波長のエネルギーに対して不透明であるが、第2の波長のエネルギーに対して不透明ではないと考えることができる。特定の波長のエネルギーに対して「不透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの少なくとも95パーセントを遮断し得る。「不透明な」材料は、材料に入射するその特定の波長のエネルギーの98パーセントあるいは99パーセントより多くを遮断し得る。
【0024】
材料は「硬化エネルギーに対して不透明な」として記載する場合もあるが、これは材料が材料に入射する(特定波長または波長帯域の)硬化エネルギーの少なくとも95パーセントを遮断するということを意味する。「紫外エネルギーに対して不透明な」として記載される材料は、材料に入射する紫外線の少なくとも95パーセントを遮断することになる。
【0025】
可撓性ウェブまたは基板などの材料を「不透明な」として記載する場合もあるが、これは可撓性ウェブまたは基板が、可撓性ウェブまたは基板に入射する特定の波長または波長帯域の電磁エネルギーの少なくとも95パーセントを遮断することを意味する。可撓性ウェブまたは基板を「硬化エネルギーに対して不透明な」として記載し得るが、可撓性ウェブまたは基板が、可撓性ウェブまたは基板に入射する(特定波長または波長帯域の)硬化エネルギーの少なくとも95パーセントを遮断することを意味する。「紫外エネルギーに対して不透明な」として記載される可撓性ウェブまたは基板は、可撓性ウェブまたは基板に入射する紫外線の少なくとも95パーセントを遮断することになる。
【0026】
本開示の状況で用いられるように、「透明な」とは、相当な量の特定の波長または波長帯域の電磁放射を透過するまたは通過を許可する材料を指す。ある材料は、第1の波長のエネルギーに対して透明であるが、第2の波長のエネルギーに対して透明ではないと考えることができる。特定の波長のエネルギーに対して「透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの少なくとも10パーセントを透過するまたは通過を許可する。「透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの25パーセントあるいは50パーセントより多くを透過するまたは通過を許可する。
【0027】
材料は「硬化エネルギーに対して透明な」として記載する場合もあるが、これは材料が材料に入射する(特定の波長または波長帯域の)硬化エネルギーの少なくとも10パーセントを透過するまたは通過を許可することを意味する。「紫外エネルギーに対して透明な」として記載される材料は、材料に入射する紫外線の少なくとも10パーセントを透過するまたは通過を許可することになる。
【0028】
添付の図面と共に開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を検討することで本開示をより完全に理解されよう。
【0029】
本開示は様々な変更例および代替形態に適用可能であるが、その詳細が一例として図面に示されているとともに詳細に説明する。しかし、本開示を説明する特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。反対に、本開示の趣旨および範囲内にあるすべての変更例、等価物、および代替例を網羅しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
一般に、本開示は、ウェブの第1の表面上の第1の微細複製パターンと、ウェブの第2の表面上の第2の微細複製パターンとを有する両面微細複製構造の作製に関連する。システムは一般に第1のパターニングアセンブリと第2のパターニングアセンブリとを含む。各それぞれのアセンブリは微細複製パターンをウェブの第1または第2の表面上に作製する。第1のパターンをウェブの第1の表面上に作製することができるとともに、第2のパターンをウェブの第2の表面上に作製することができる。
【0031】
ある例では、本明細書に記載されている装置および方法は、微細複製構造を互いに概して100マイクロメートル以内に位置合わせしつつ、ウェブの互いに反対側の各面上に微細複製構造を連続的に形成することにより製造可能な、ウェブの各面上に微細複製構造を有するウェブを生じさせる。ある例では、微細複製構造は50マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。ある場合は、微細複製構造は20マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。ある例では、微細複製構造は10マイクロメートル以内あるいは5マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。
【0032】
以下の説明は異なる図面の同様な要素が同様に番号付けされた図面を参照して読まれたい。必ずしも一定の縮尺ではない図面は、選択された実施形態を示すが開示の範囲を限定しようとするものではない。構成、寸法および材料の例が様々な要素に対して説明されているが、当業者には提示の例の多くが利用し得る適当な代替例を有することは理解されよう。
【0033】
成形アセンブリ
図1は、互いに反対側の面上に位置合わせされた微細複製構造を含む両面ウェブ12を作製する例示的成形装置10を図示する。ある例では、成形装置10は第1および第2の塗布手段16、20と、ニップロール14と、第1および第2のパターン化ロール18、24とを含む。ある例では、第1の塗布手段16は第1の押出ダイ16であり得る一方で、第2の塗布手段は第2の押出ダイ20であり得る。図示の実施形態において、第1および第2の硬化性液体が、それぞれ第1および第2のパターン化ロールを通過する前にウェブ表面上に配置される。他の実施形態において、第1の硬化性液体が第1のパターン化ロール上に配置されるとともに、第2の硬化性液体が第2のパターン化ロール上に配置され、その後パターン化ロールからウェブに転写される。
【0034】
ウェブ12は第1の押出ダイ16に提示され、第1の押出ダイ16は第1の硬化性液体層コーティング22をウェブ12上に分注する。ニップローラ14は第1のコーティング22を第1のパターン化ローラ18に圧入する。ある場合には、ニップローラ14はゴム被覆ローラであってもよい。第1のパターン化ロール18上にある間に、コーティング22は、適当な硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源26を用いて硬化される。ある例では、エネルギー源26を紫外光を提供するように構成し得る。用語「紫外光」は、200〜500ナノメートルまたは200〜400ナノメートルの範囲の波長を有する光を指す。
【0035】
第2の硬化性液体層28は第2の側の押出ダイ20を用いてウェブ12の反対側に塗布される。第2の層28は第2のパターン化ツールローラ24に圧入されるとともに、硬化プロセスが第2のコーティング層28に対して繰り返される。2つのコーティングパターンの位置合わせは、以下に詳細に説明するようにツールローラ18、24を互いに正確な角度関係に維持することによって達成される。
【0036】
図2は、第1および第2のパターン化ロール44および46における近接図を提供する。第1および第2のパターン化ロール44、46は、図1に対して説明したように、パターン化ロール18、24の特定の実施形態として考え得る。続いてより詳細に説明するように、他のパターンが考えられる。第1のパターン化ロール44は微細複製表面を形成する第1のパターン42を有する。第2のパターン化ロール46は第2の微細複製パターン50を有する。図示の実施形態において、第1および第2のパターン42、50は同一パターンである。他の例では第1および第2のパターンは異なり得る。
【0037】
ウェブ30が第1のパターン化ロール44を通過する際、第1の表面32上の第1の硬化性液体(図示せず)は、第1のパターン化ロール44上の第1の領域36付近で、エネルギー源34により提供される硬化エネルギーによって硬化され得る。第1の微細複製パターン化構造54は液体が硬化された後ウェブ30の第1の側43に形成される。第1のパターン化構造54は第1のパターン化ロール44上のパターン42のネガである。第1のパターン構造54が形成された後、第2の硬化性液体52がウェブ30の第2の表面38上に分注される。第2の液体52が早期に硬化されないようにするために第2の液体52は、通例、第1のエネルギー源34により放出されたエネルギーが第2の液体52に当たらないように第1のエネルギー源34を配置することによって、第1のエネルギー源34から隔離されている。必要に応じて、硬化源をそれぞれのパターン化ロール内に配置することができる。したがって、ウェブ30の不透明さは無用な硬化を防止するのに役立ち得る。
【0038】
第1のパターン化構造54が形成された後、ウェブ30は第1と第2のパターン化ロール44、46間の間隙領域48に進入するまで第1のロール44に沿って続く。そして、第2の液体52が第2のパターン化ロール46上の第2のパターン50と係合するとともに第2の微細複製構造に形作られ、その後、第2のエネルギー源40により放出された硬化エネルギーにより硬化される。ウェブ30が第1と第2のパターン化ロール44、46間の間隙48に入ると、このときまでに実質的に硬化されるとともにウェブ30に接着された第1のパターン化構造54は、ウェブ30が間隙48内および第2のパターン化ローラ46の周囲で移動し始める間、ウェブ30が滑らないようにする。これにより、ウェブ上に形成された第1および第2のパターン化構造間の位置合わせエラーの原因としてのウェブの伸張および滑りを除去する。
【0039】
第2の液体52が第2のパターン化ロール46と接する間ウェブ30を第1のパターンロール44上に支持することにより、ウェブ30の両側32、38上に形成された第1と第2の微細複製構造54、56間の位置合わせ度は、第1と第2のパターン化ロール44、46の表面間の位置関係を制御する関数になる。第1および第2のパターン化ロール44、46の周囲およびロールにより形成される間隙48間のウェブのS巻き(S−wrap)は、張力、ウェブ歪み変化、温度、ウェブを挟む機構により生じる微細滑り、および横方向位置制御の影響を最小限にする。S巻きはウェブ30を180度の巻き角にわたって各ロールに接するように維持することができるが、巻き角は特定の要件に応じてより大きくてもより小さくてもよい。
【0040】
パターン化ロール
ある例では、微細複製パターンを不透明な、特に硬化エネルギーに対して不透明な可撓性ウェブまたは基板の両側に提供することが有用であり得る。他の例において、微細複製パターンを透明な、特に硬化エネルギーに対して透明な可撓性ウェブまたは基板の両側に設けることが有用であり得る。ウェブまたは基板がウェブに塗布された液体状の材料を硬化させるために必要な硬化エネルギーに対して不透明である場合、硬化エネルギーをウェブまたは基板を通過させて液体樹脂と接触することによって、材料を単純に硬化させることはできない。これらの場合、特定の硬化エネルギーに対して透明であるまたは硬化エネルギーに対して透明な部分を含むパターン化ロールを用いることが有用であり得る。ある場合には、1つのパターン化ロールのみが透明である。
【0041】
図3は、例示的であるが非限定パターン化ロールの部分的図であるとともに、一定の縮尺であると考えるべきではない。その代わりにパターンは明瞭化のため誇張されている。パターン化ロールを、図示のように且つより詳細に説明するように、材料が透明な円筒または他の適当な形状の表面に堆積される加算法により形成し得る。ある実施形態では、パターン化ロールを、材料が透明な円筒または他の適当な形状から除去される様々な減算法を用いて形成し得ることが考えられる。
【0042】
パターン化ロールは任意の適当な材料で形成できる透明円筒102を含む。ある例では、透明円筒102はパターン化ロールに塗布される硬化性材料を硬化する硬化エネルギーに対して透明な材料で形成されている。ある場合には、図示のように、透明円筒102を石英などのガラスから作製することができる。
【0043】
特に、図示のように、パターン化ロールは石英円筒102を含む。石英円筒102は任意の適当な寸法であり得るが、ある場合には、石英円筒102は7.6cm(3インチ)の長さと3インチの半径とを有し得る。石英円筒102は実質的に中実円筒であり得るが、図示のように石英円筒102は中空円筒であってもよい。
【0044】
ある場合には、薄い結合層104を石英円筒102の表面に付与することが有用であり得る。これは後続の材料が石英に接着または接合するのを助け得る。ある例では、結合層104は石英円筒102の光学特性を大幅に変更しないように十分に薄い。最小限、結合層104は硬化エネルギーに対して透明性を保つために十分に薄ければよい。結合層104は任意の適当な材料で且つ任意の適当な貼付技術を用いて形成され得る。ある場合は、結合層104はチタンを含むまたはチタンで構成されるとともに、スパッタリングにより貼付される。
【0045】
結合層104が形成されると、次の材料をパターン化ロールに付加し得る。具体的な処理ステップが図4〜13に図示されているとともに実施例を参照して詳細に説明するが、様々な不透明な材料が結合層104に添付され得る。適当な不透明な材料にはクロム、銅、またはアルミニウムなどの金属、およびシリコーンおよびエポキシなどの硬化性ポリマーがある。適当な材料はスパッタリング、エッチング等などの任意の適当な技術を用いて貼付およびパターン化され得る。
【0046】
図示の実施形態において、パターン化ロールの特徴は2つのステップで形成されている。まず、層106は結合層104上に堆積されその後パターン化されている。層108は層106の上部に形成されてパターン化されている。層106および層108は異なる材料で形成され得るか、または同じ材料で形成され得る。ある例では、層106をクロムの層を結合層104上にスパッタリングすることにより形成し得る。ある例では、層108をクロムを層106上にめっきすることにより形成し得る。
【0047】
図3において、パターン化ロールの不透明な特徴的構造が石英円筒102の表面の上方に起立している。図14〜21に対して説明したものなどのある意図する実施形態では、不透明な構造は実際には基板の外面に近接している一方で、透明な構造は実際には基板を貫通している。いずれの場合も、不透明な構造は、透明な構造よりもパターン化ロールの半径中心から遠いと考えられる。
【0048】
ある場合には、パターン化ロールを機械加工可能なまたは機械加工不可能な透明基板から形成し得る。いくつかの考えられる製造技術を本明細書で図14〜21で説明する。なお、図14〜21において、図示の簡略化のため透明基板の非常に小さい部分のみが示されている。単一の透明な構造のみが各可能な製造技術に対して示されているが、当然ながらパターン化ロールは多数の構造を含むことに留意すべきである。さらにまた、パターン化ロールは円筒であるが、図示の簡略化のためおよびロールの非常に小さい部分のみが示されているため、図14〜21は長方形のように見える。
【0049】
図14A〜14Eは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板上に不透明な構造を形成する可能な方法を図示する。図14Aにおいて、機械加工不可能な透明基板200が設けられている。機械加工不可能な透明基板の例には石英などのガラス類がある。図14Bに示すように、チタン結合層202はスパッタリングなどの任意の適当な技術を用いて基板200に貼付し得る。銅シード層204を図14Cに見られるように、チタン結合層202上にスパッタリングし得る。さらなる銅を銅シード層204上にめっきして図14Dに見られるように銅層206を形成し得る。
【0050】
図14Eは、銅層206を任意の適当な方法で機械加工して、当然不透明である銅層206内に位置する透明な構造208を設けることもできるということを示す。ある例では、透明な構造208を単純に微細加工、レーザ切除、ダイアモンド旋盤加工またはEDM処理などの機械加工プロセスにより形成することもできる。ある場合には、短時間の化学エッチングなどのさらなる処理が、透明基板200を損傷せずに透明基板200を露出するのに有用であり得る。
【0051】
ある場合には、他の材料を機械加工可能層206に用い得る。例えば機械加工可能層206を、「未焼結」状態に被覆して形状化後焼結することもできる不透明なエポキシまたは機械加工可能セラミックから形成することもできる。
【0052】
図15A〜15Dは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板200上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。図15Bにおいて、透明エポキシ層210を透明基板200に付加して後続の機械加工中の透明基板の保護を助ける。図15Cに見られるように、不透明エポキシ層212が透明エポキシ層210の上部に付加されている。図15Dにおいて、不透明エポキシ層212は任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な特徴214を形成している。
【0053】
図16A〜Dは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板200上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。透明基板200が図16Aに示されている。図16Bにおいて、比較的厚い透明エポキシ層210が透明基板200上に付加されている。図16Cに示すように、比較的薄い不透明エポキシ層212が透明エポキシ層210上に付加されている。図16Dにおいて、不透明エポキシ層212および透明エポキシ層210が任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な構造216を形成している。代替例として、透明な構造216を透明エポキシ層内に機械加工した後、透明エポキシ層の上部を不透明エポキシ層で被覆することが考えられる。
【0054】
図17A〜17Cは、機械加工可能な透明基板上に不透明な構造を形成する可能な方法を図示する。図17Aは機械加工可能な透明ポリマーで形成することができる機械加工可能な透明基板220を示す。ある例では、基板220をPMMA(ポリメチルメタクリレート)から形成することができる。図17Bでは、スパッタリングされたアルミニウムまたは銅などの不透明コーティング222が透明基板220上に付加されている。代替的には、不透明コーティング222を不透明エポキシあるいは不透明充填エポキシから形成することもできることが考えられる。図17Cに示すように、透明な構造224を任意の適当な機械加工技術を用いて形成することができる。
【0055】
図18A〜Cは、機械加工可能な透明基板220上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。図18Bにおいて、透明基板220は任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な構造226を形成している。続いて図18Cに示すように、透明な特徴226を超えて透明基板220の一部を不透明コーティング228で被覆し得る。
【0056】
図19A〜19Dは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図19Aにおいて、マスター型230を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型230は最終的に透明な構造を形成する突起232を含むように見える。
【0057】
図19Bに見られるように、マスター型230を不透明エポキシ材料234で充填した後、図19Cに見られるように、石英またはPMMAなどの所望の基板236の表面に付与することができる。図19Dに見られるように、エポキシを硬化させた後マスター型230を除去して、不透明層234が透明な構造238の両側にある状態で透明な構造238を有する基板236を残すことができる。
【0058】
図20A〜20Eは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる他の可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図20Aにおいて、マスター型240を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型240は最終的に透明な構造を形成する突起242を含むように見える。
【0059】
図20Bに見られるように、マスター型240を透明エポキシ材料244で充填した後、図20Cに見られるように、石英またはPMMAなどの所望の基板246の表面に付与することができる。図20Dに見られるようにエポキシを硬化させた後マスター型240を除去して、透明な構造248を有する基板246を残すことができる。図20Eに見られるように、不透明エポキシ層250を透明な構造248の両側で透明エポキシ層244に貼付することができる。
【0060】
図21A〜21Dは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる他の可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図21Aにおいて、マスター型252を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型252は最終的に透明な構造を形成する突起254を含むように見える。
【0061】
図21Bに見られるように、マスター型252は機械加工可能な透明基板256に直接押し込まれている。図21Cにおいて、マスター型252が除去されて、透明な構造258を含む透明基板256を残している。図21Dに見られるように、透明な構造258の両側で透明基板256を不透明エポキシ層258で被覆することができる。
【0062】
コーティング装置
ここで図22〜23を参照すると、ロールツーロール(roll−to−roll)成形装置120を含むシステム110の例示的実施形態が図示されている。図示の成形装置120において、ウェブ122が主巻出スプール(図示せず)から成形装置120に提供される。ウェブ122の本質は作製される製品によって大きく異なり得る。しかし、成形装置120は可撓性ならびに透明および/または不透明であるウェブ122を取り扱うことが可能である。ウェブ122は様々なローラ126を回って成形装置120内に向けられる。
【0063】
ウェブ122の正確な張力制御は最適な結果を達成するのに有利であるため、ウェブ122を張力検知装置(図示せず)上に方向付けてもよい。任意のライナウェブを用いてウェブ122を保護する場合には、ライナウェブ(図示せず)を巻出スプールにおいて分離するとともにライナウェブ巻取スプール(図示せず)上に方向付けることができる。ウェブ122をアイドラーロールを介してダンサーロールに方向付けて精密な張力制御を行うことができる。アイドラーローラはウェブ122をニップロール154と第1のコーティングヘッド156との間の位置に向けることができる。
【0064】
様々な塗布方法を採用し得る。ある実施形態において、図示のように、第1のコーティングヘッド156はダイコーティングヘッドである。その後、ウェブ122はニップロール154と第1のパターン化ロール160との間を通過する。第1のパターン化ロール160はパターン化表面162を有するとともに、ウェブ122がニップローラ154と第1のパターン化ロール160との間を通過する際、第1のコーティングヘッド156によってウェブ122に分注された材料がパターン化表面162のネガの形状に形作られる。
【0065】
ウェブ122が第1のパターン化ロール160と接している間、材料が第2のコーティングヘッド164からウェブ122の他方の表面上に分注される。第1のコーティングヘッド156に対して上記した説明と平行して、第2のコーティングヘッド164も第2の押出機(図示せず)と第2のコーティングダイ(図示せず)とを含むダイコーティング装置である。ある実施形態において、第1のコーティングヘッド156によって分注された材料はポリマー前駆体を含むとともに、紫外線などの硬化エネルギーの印加で固体ポリマーに硬化しようとする組成物である。
【0066】
第2のコーティングヘッド164によってウェブ122上に分注された材料はその後、第2のパターン化表面176を有する第2のパターン化ロール174と接触する。上記の説明と平行してある実施形態において、第2のコーティングヘッド164によって分注された材料はポリマー前駆体を含むとともに、紫外線などの硬化エネルギーの印加で固体ポリマーに硬化しようとする組成物である。
【0067】
この時点でウェブ122は両面に付与されたパターンを有している。剥離ロール182は第2のパターン化ロール174からのウェブ122の除去を助けるために存在し得る。ある例では、成形装置内外へのウェブ張力はほぼ一定である。
【0068】
2面微細複製パターンを有するウェブ122はその後、アイドラーロールを介して巻取スプール(図示せず)に向けられる。介在フィルムがウェブ122を保護することが望ましい場合には、介在フィルムが第2の巻出スプール(図示せず)から提供され得るとともに、ウェブと介在フィルムとが適当な張力で巻取スプール上に一緒に巻き取られる。
【0069】
図22〜24を参照すると、第1および第2のパターン化ロールが、それぞれ第1および第2のモータアセンブリ210、220に結合されている。モータアセンブリ210、220の支持は、直接または間接的にアセンブリを枠230に載置することにより達成される。モータアセンブリ210、220は精密載置装置を用いて枠に結合される。図示の実施形態において、例えば、第1のモータアセンブリ210は枠230に固定的に載置されている。ウェブ122が成形装置120中に通される際の位置に配置された第2のモータアセンブリ220は、横方向および流れ方向の両方に繰り返し位置決めされる必要があり、そのため移動可能であり得る。移動可能なモータ装置220はリニアスライド222に結合されて、例えば、ロール上のパターン間で切り替える場合に繰り返し正確な位置決めを助け得る。第2のモータ装置220は枠230の後側に、第2のパターン化ロール174を第1のパターン化ロール160に対して並んで位置決めする第2の載置装置225も含む。ある場合には、第2の載置装置225は横方向の正確な位置決めを可能にするリニアスライド223を含む。
【0070】
図25を参照すると、モータ載置装置が図示されている。ツールまたはパターン化ロール662を駆動するモータ633が、機枠650に載置されるとともに、結合器640を介してパターン化ローラ662の回転シャフト601に接続されている。モータ633は主エンコーダ630に結合されている。副エンコーダ651は、パターン化ロール662の精密な角度位置合わせ制御を提供するようにツールに結合されている。主630および副651エンコーダは協働してパターン化ロール662の制御を提供し、以下にさらに詳細に説明するようにパターン化ロール662を第2のパターン化ロールと位置合わせした状態に保つ。
【0071】
シャフト共振の低減または排除は重要であるが、それはこれが指定限界内のパターン位置制御を許す位置合わせエラーの原因になるからである。モータ633と指定する一般的なサイジング計画より大きいシャフト650との間で結合器640を使用すると、より柔軟性のある結合器によって生じるシャフト共振も低減することができる。軸受けアセンブリ660は様々な箇所に配置されてモータ装置に対する回転支持を提供する。
【0072】
図示の例示的実施形態において、ツールローラ662の直径はそのモータ633の直径より小さくてもよい。この装置を収容するためにツールルーラを対で鏡像状に配置して装着し得る。図26において、2つのツールローラアセンブリ610、710は、2つのツールローラ662、762を1つにすることができるように鏡像として装着されている。図22も参照すると、第1のモータ装置は通例枠に固定的に取り付けられているとともに、第2のモータ装置は移動可能な光学的性能を備えたリニアスライドを用いて位置決めされる。
【0073】
ツールローラアセンブリ710はツールローラアセンブリ610と非常に類似しているとともに、ツールまたはパターン化ロール762を駆動するモータ733を含み、モータ733は機枠750に載置されているとともに結合器740を介してパターン化ローラ762の回転シャフト701に接続されている。モータ733は主エンコーダ730に結合されている。副エンコーダ751は、パターン化ロール762の正確な位置合わせ制御を提供するようにツールに結合されている。主730および副751エンコーダは協働してパターン化ロール762の制御を提供し、以下にさらに詳細に説明するように、パターン化ロール762を第2のパターン化ロールと位置合わせした状態に保つ。
【0074】
シャフト共振の低減または排除は重要であるが、それはこれが指定限界内のパターン位置制御を許す位置合わせエラーの原因になるからである。モータ733と指定する一般的なサイジング計画より大きいシャフト750との間で結合器740を使用すると、より柔軟性のある結合器によって生じるシャフト共振も低減することができる。軸受けアセンブリ760は様々な箇所に配置されてモータ装置に対する回転支持を提供する。
【0075】
ウェブの両面上の微細複製構造上の特徴サイズは互いに微細な位置合わせにあることが望ましいため、パターン化ロールを高精度で制御しなければならない。本明細書に記載された限度内の横方向位置合わせを、以下に説明するように流れ方向位置合わせを制御する際に用いられる技術を適用することにより達成することができる。
【0076】
例えば、25.4cm(10インチ)外周パターン化ローラ上に約10マイクロメートルの終端間特徴配置を達成するためには、各ローラを±32秒角/回転の回転精度内に維持しなければならない。ウェブがシステム中を進行する速度が増すにつれて位置合わせの制御はより困難になる。
【0077】
出願人は、ウェブの両面に2.5マイクロメートル以内に位置合わせされたパターン化特徴を有するウェブを作製できる、10インチ円形パターン化ロールを有するシステムを構築するとともに例示した。この開示を読むとともに本明細書に教示する原理を適用すれば、当業者には他の微細複製表面に対する位置合わせ度を達成する方法が理解できよう。
【0078】
図27を参照すると、モータ装置800の概略が図示されている。モータ装置800は主エンコーダ830と駆動シャフト820とを含むモータ810を含む。駆動シャフト820は結合器825を介してパターン化ロール860の駆動シャフト840に結合されている。副または負荷エンコーダ850は駆動シャフト840に結合されている。2つのエンコーダを上記したモータ装置内で用いることにより、測定装置(エンコーダ)850をパターン化ロール860付近に配置することによってパターン化ロールの位置をより正確に測定することができるため、モータ装置800が動作している際のトルク外乱の影響を低減または排除することができる。
【0079】
装置制御
図28を参照すると、制御部品に取り付けられているように図27のモータ装置の概略が図示されている。図1〜3に示された例示的装置において、同様な構成は各モータ装置210および220を制御する。したがって、モータ装置900は主エンコーダ930と駆動シャフト920とを含むモータ910を含む。駆動シャフト920は結合器930を介してパターン化ロール960の駆動シャフト940に結合されている。副または負荷エンコーダ950は駆動シャフト940に結合されている。
【0080】
モータ装置900は制御装置965と通信することにより、パターン化ロール960の正確な制御を可能にする。制御装置965は駆動モジュール966とプログラムモジュール975とを含む。プログラムモジュール975はライン977、例えば、サーコス(SERCOS)ファイバネットワークを介して駆動モジュール966と通信する。プログラムモジュール975を用いて設定点などのパラメータを駆動モジュール966に入力する。駆動モジュール966は入力480ボルト、3相電力915を受け取り、それを直流に整流して、それを電力接続973を介して配電し、モータ910を制御する。モータエンコーダ912は位置信号をライン972を介して制御モジュール966に供給する。パターン化ロール960上の副エンコーダ950も位置信号をライン971を介して駆動モジュール966に戻すように供給する。駆動モジュール966はエンコーダ信号を用いてパターン化ロール960を正確に位置決めする。位置合わせ度を達成するための制御設計を以下に詳細に説明する。
【0081】
図示の例示的実施形態において、各パターン化ロールは専用の制御装置により制御される。専用の制御装置は協働して第1と第2のパターン化ロール間の位置合わせを制御する。各駆動モジュールはそのそれぞれのモータアセンブリと通信するとともに制御する。
【0082】
出願人により構築されるとともに例示されたシステム内の制御装置は以下を含む。パターン化ロールの各々を駆動するために、高分解能正弦エンコーダフィードバック(512正弦周期×4096駆動補間>>200万部/回転)を有する高性能、低コギングトルクモータ、ボッシュ・レックスロス(Bosch−Rexroth)(インドラマット(Indramat))から入手可能なモデルMHD090B−035−NG0−UNを用いた。また、システム包含同期モータ、ボッシュ・レックスロス(Bosch−Rexroth)(インドラマット(Indramat))から入手可能なモデルMHD090B−035−NG0−UN、しかし誘導モータなどの他のタイプを用いることもできる。
【0083】
各モータを非常に剛性のベロー結合器、R/Wコーポレーション(R/W Corporation)から入手可能なモデルBK5−300を介して直接結合した(変速機または機械的減速なしに)。代替の結合構成を用いることもできるが、ベロー式は概して高回転精度を提供しつつ剛性を合成する。各結合器を代表的な製造業者の仕様が推奨するものより大幅に大きい結合器が選択されるような大きさに形成した。
【0084】
さらに、結合器とシャフトとの間のゼロ緩みコレットまたは圧縮式係止ハブが好ましい。各ローラシャフトを中空シャフト負荷側エンコーダ、イリノイ州ショウンバーグ(Schaumburg,IL)のハイデンハイン・コーポレーション(Heidenhain Corp.)から入手可能なモデルRON255Cを介してエンコーダに取り付けた。エンコーダ選択は、通例32秒角精度より大きい可能な最高精度および分解能を有さなければならない。出願人の設計である18000正弦周期/回転を採用したが、これは4096ビット分解能駆動補間と併せて、非常に高精度の分解能を与える5000万部/回転の分解能を超えた。負荷側エンコーダは±2秒角の精度を有し、伝達単位の最大偏移は±1秒角未満であった。
【0085】
ある例では、各シャフトを可能な限り直径が大きく且つ可能な限り短くなるように設計して剛性を最大にすることにより、可能な最高共振周波数を得る。すべての回転要素の精密アラインメントはこの位置合わせエラーという原因による最小位置合わせエラーを保証することが望ましい。
【0086】
図29を参照すると、同一の位置参照コマンドが、2ミリ秒更新速度でサーコス(SERCOS)ファイバネットワークを介して各軸に同時に提示された。各軸は250マイクロ秒間隔の位置ループ更新速度で、三次スプラインで位置参照を補間する。一定速度は単純な一定時間間隔経路を生じるため、補間方法は決定的なものではない。分解能はいかなる丸めまたは数値化誤差も排除するために重要なものである。軸転倒も対処される。ある場合には、各軸の制御周期が電流ループ実行速度(62マイクロ秒間隔)で同期していることが重要である。
【0087】
上部経路1151は制御のフィードフォワード部である。制御ストラテジーは位置ループ1110と、速度ループ1120と、電流ループ1130とを含む。位置参照1111は微分されて、一度速度フィードフォワード項1152を生成して2回目に加速度フィードフォワード項1155を生成する。フィードフォワード経路1151はライン速度変更および動的補正時の動作を助ける。
【0088】
位置コマンド1111は現在位置1114から減算されてエラー信号1116を生成する。エラー1116は比例コントローラ1115に印加されて、速度コマンド参照1117を生成する。速度フィードバック1167はコマンド1117から減算されて速度エラー信号1123を生成し、それは、その後PIDコントローラに印加される。速度フィードバック1167はモータエンコーダ位置信号1126を微分することにより生成される。微分および数値分解能限界により、ローパスバターワースフィルタ1124が適用されて、エラー信号1123から高周波ノイズ成分を除去する。狭いストップバンド(ノッチ)フィルタ1129がモータ−ローラ共振周波数の中心で適用される。これにより、大幅に高い利得を速度コントローラ1120に適用することができる。モータエンコーダの分解能の上昇は性能も改善する。制御図内のフィルタの正確な場所は決定的なものではなく、順方向または逆方向経路が許容可能であるが、同調パラメータは場所に依存する。
【0089】
PIDコントローラを位置ループ内で用いることもできるが、積分器のさらなる位相ずれは安定化をより困難にする。電流ループは従来のPIコントローラであり、利得はモータパラメータによって確立される。可能な最高帯域電流ループは最適性能を可能にする。また最小トルクリップルが望ましい。
【0090】
外乱の最小限化は最大位置合わせを得るために重要である。これは、前述したように、モータ構成および電流ループ通信を含むが、機械的外乱を最小限にすることも重要である。例としては、ウェブスパンを出入りする際の非常に平滑な張力制御、均一な軸受けおよびシール抗力、ローラからのウェブ剥離からの張力混乱の最小化、均一ゴムニップローラがある。現在の構成では、ツールロールに噛合した第3の軸がプルロールとして提供されて、硬化構造をツールから取り外す際に助ける。
【0091】
ウェブ材料
ウェブ材料はその上に微細複製パターン化構造を作製することができる、任意の適当な材料であればよい。微細複製パターン化構造の最終的な使用目的に応じて多数の異なる材料を用い得る。例えば、微細複製パターン化構造が可撓性回路基板を形成する場合には、ウェブ材料は金属化カプトン(KAPTON)などの金属化ポリマーフィルムであり得る。
【0092】
コーティング材料
微細複製構造が作製される液体は、UV光により硬化可能なアクリレートなどの光硬化性材料であり得る。当業者は、他のコーティング材料、例えば重合可能材料を用いることができるとともに、材料の選択が微細複製構造に望ましい特定の特性に依存することは理解できよう。例えば、可撓性回路基板が作製されている場合には、コーティング材料は導電性または絶縁性ポリマーを含み得る。ある実施形態において、コーティング材料は電気めっきマスキング材料および/または非導電性または絶縁性ポリマーを含む。
【0093】
液体をウェブまたはパターン化ロールへの送達および制御するために有用な塗布手段の例は、例えば、シリンジまたは蠕動ポンプなどの任意の適当なポンプと結合されたダイまたはナイフコーティングである。当業者には、他の塗布手段を用いることができるとともに、特定の手段の選択はウェブまたはパターン化ロールに送達される液体の特定の特性に依存することが理解できよう。
【0094】
硬化エネルギー源の例は赤外線、紫外線、可視光線、またはマイクロ波である。当業者には、他の硬化源を用いることができるとともに、特定のウェブ材料/硬化源の組み合わせの選択が作製される特定の物品(位置合わせされた微細複製構造を有する)に依存することは理解できよう。
【0095】
微細複製物品
図30は、本明細書に記載の方法によりおよび装置を用いて形成された意図する塗布微細複製物品1200を概略的に図示する。物品1200は可撓性不透明ウェブ1202と、不透明ウェブ1202の両側に配置された多数の概略要素とを含む。要素1204は要素1206の反対側に配置されている。同様に、要素1208、要素1212および要素1216は、それぞれ要素1210、要素1214および要素1218の反対側に配置されている。なお、これらの要素を多数の異なる潜在的要素を包括的に表わすと考えることができる。これらの要素は例えば回路であり得る。ある実施形態において、微細複製パターンはさらなる回路めっきステップを通過することができる電気めっきマスクを含む。
【0096】
図示されたようなある実施形態において、隣接要素間にランドがほとんどない場合がある。例えば、要素1204と要素1208との間で不透明ウェブ1202上に残っている塗布材料がほとんどないことがある。これは、例えば、塗布材料が導電性材料または電気めっきマスクである場合には利点を有し得る。ある実施形態において、さらなる洗浄ステップは未硬化材料を微細複製パターンから除去して、ランド領域がないとともに互いに離れた微細複製特徴を作製することができる。他の例では、物品1202は隣接要素間に不透明ウェブ1202上に残るランドすなわち塗布材料を含み得る。
【実施例】
【0097】
図4〜13は、図3のパターン化ロールに酷似したパターン化ロールを形成する追加プロセスを図示する。長さ3インチ且つ半径3インチの石英管を水、アセトンおよびメチルエチルケトン(MEK)で洗浄し、その後、UVランプの下に15分間置いた。そして、石英管を高真空スパッタ室内の回転テーブル上に載置するとともに、室内の圧力を1時間かけて徐々に0.13mPa(1×10-6Torr)に低下させた。室内に事前に載置したクロムめっき鋼板片をアーク溶接機に電気的に接続した。アーク溶接機は電流を金属片に流すとともに、金属片を赤熱状態に加熱した。回転石英管を得られたIR線によって10分間洗浄した。
【0098】
石英管を洗浄すると、図4に見られるように石英円筒102を、石英と後続のニッケル層との間の接着層として機能するクロムの薄層104でスパッタリングにより被覆した。
【0099】
次に図5に概略的に示すように、ニッケル金属化層110をクロム結合層104上にスパッタリングした。
【0100】
次におよび図6に概略的に示すように、保護銅層112をニッケル金属化層110上に貼付した。銅層112はニッケル層110を後続の処理ステップ中の汚染および酸化から保護することを目的とする犠牲層であった。
【0101】
次におよび図7に概略的に示すように、フォトレジスト(SCレジスト、アーチ・セミコンダクタ・フォトポリマーズ・カンパニー)層114が銅層112の上部に追加されている。フォトレジスト層114の高さが最終的に石英円筒102上に形成された特徴の高さを設定する。実施例において、フォトレジスト層114を50マイクロメートルの厚さに形成するとともに、露光前に30秒間摂氏115度でソフトベークした。
【0102】
次におよび図8に概略的に示すように、所望のパターンの光をフォトレジスト層114上に照らすことによりフォトレジスト層114をパターン化した。その結果フォトレジスト層114はここで現像後に残る部分116と除去される部分118とを有する。
【0103】
次におよび図9に概略的に示すようにフォトレジストを現像した。少なくとも30分間放置した後フォトレジストを摂氏115度で1分間ポストエクスポージャベークした。その後、30〜60秒間の現像液への露出によりフォトレジストを現像した。その結果、レジスト部分116が銅層112上に残る一方で、レジスト部分118が除去されている。
【0104】
次におよび図10に概略的に示すように、銅層112の露出部分をエッチングプロセスで除去した。クロム層を可能な限り厚く維持することが望ましいため、過硫酸ナトリウムは銅と急速に反応するが銅の下にあるクロムとはゆっくり反応するため、過硫酸ナトリウムを用いて露出銅を除去した。
【0105】
次におよび図11に概略的に示すように、クロム部分120を新たに露出されたクロム層110上のレジスト領域116間にめっきした。1mA/17mm2程度の低電流密度を用いてクロム部分120をめっきした。電流密度が増すにつれて、20mA/17mm2もの低レベルであっても、内部応力は高くクロムを剥離させるか、または重度の点蝕が発生した。クロム部分120の表面形状はレジスト領域116によって決定された。
【0106】
次におよび図12に概略的に示すように、レジスト領域116内の残留硬化フォトレジストを塩基性溶液を用いて除去した。最後におよび図13に概略的に示すように、残留銅層112を上記のような過硫酸ナトリウム槽を用いて除去した。その結果得られたパターン化ロールは、ニッケル110とクロム部分120とに対応する透明不領域と、結合層104が不透明な材料によって被覆されていない箇所に対応する透明領域とを有する。
【0107】
この開示は上述した特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、添付の特許請求の範囲に記載されたような開示の態様をすべて網羅するものと理解されるべきである。様々な変更例、等価のプロセスならびに開示が適用可能な多数の構造は、本明細書を検討すれば当業者には容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0108】
【図1】開示の実施形態による成形装置の概略図である。
【図2】図1に示す成形装置の一部分の概略図である。
【図3】開示の実施形態によるパターン化ロールの部分図である。
【図4】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図5】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図6】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図7】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図8】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図9】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図10】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図11】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図12】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図13】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14E】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図17A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図17B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図17C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図18A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図18B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図18C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20E】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図22】開示の実施形態による微細複製アセンブリの斜視図である。
【図23】図22の微細複製アセンブリの一部分の斜視図である。
【図24】図22の微細複製アセンブリの一部分の斜視図である。
【図25】開示の実施形態によるロール載置装置の概略図である。
【図26】開示の実施形態による1対のパターン化ロール用の載置装置の概略図である。
【図27】開示の実施形態によるモータおよびロール装置の概略図である。
【図28】開示の実施形態によるロール間の位置合わせを制御する構造の概略図である。
【図29】開示の実施形態による位置合わせを制御する制御アルゴリズムの概略図である。
【図30】開示の実施形態により作製された物品の概略断面図である。
【技術分野】
【0001】
本開示は、広くは、ウェブ上への材料の連続成形に関し、特に、ウェブの両側に成形されたパターン間に高い位置合わせ度を有する物品の成形に関する。具体的には、本開示は、高い位置合わせ度でウェブの両側にパターンを成形することに関する。
【背景技術】
【0002】
多くの物品は少なくとも一時的に液体形状の材料を基板の両側に塗布することにより製造することができる。基板に塗布される材料は所定のパターンで塗布されることが多い。このような場合、基板の両側のパターン間での位置合わせのために少なくとも最低要件があることが多い。ある場合には、基板の両側のパターンが非常に小さい許容範囲で位置合わせされることが必要である。
【0003】
そのため、基板の各側が基板の他方側の所定のパターンと近接位置合わせされた所定のパターンを担持する両面基板を作製する改良技術、装置および方法が必要である。可撓性の少なくとも部分的に不透明なウェブまたは基板の両側に近接位置合わせされた微細複製パターンを複製する改良技術、装置および方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、広くは、可撓性ウェブまたは基板の両側に近接位置合わせされた微細複製パターンを複製する改良技術、装置および方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
したがって、本開示の図示の実施形態は、硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源を含むアセンブリに見出せる。アセンブリは硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された、硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を有する第1のパターン化ロールを含む。不透明領域は第1のパターンを画定する。アセンブリは第2のパターンを画定する第2のパターン化ロールを含む。第2のパターン化ロールは硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された、硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を有することが可能であり、不透明領域が第2のパターンを画定する。
【0006】
アセンブリは第1および第2のパターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段も含む。ある例では、第1および第2のパターンは10マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されている。
【0007】
ある場合には、不透明領域は不透明領域に入射する硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断、散乱、吸収または反射する。ある場合には、透明基板は、透明基板に入射する硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを透明基板を通過させる。ある場合には、基板が基板外面を画定するとともに、不透明領域が基板外面から半径方向外側に延在している。ある場合には、不透明領域が基板の周囲に配置されているとともに、基板の透明領域が周囲から内側に延在している。
【0008】
本開示の他の図示の実施形態は、硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、第1のパターン化ロールと第2のパターン化ロールとを含む装置に見出せる。エネルギー源は紫外光を提供するように構成され得る。第1のパターン化ロールは、硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を含む。不透明領域は第1の隆起パターンを画定する。第2のパターン化ロールは、硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を含む。不透明領域は第2の隆起パターンを画定する。
【0009】
装置はウェブを提供するとともに、ウェブを供給して第1および第2のパターン化ロールと接触させるように構成された1つまたは複数の供給ロールも含む。ある実施形態において、ウェブは第1および第2の側を有するとともに、硬化エネルギーに対して不透明であり得る。第1のディスペンサがウェブが第1のパターン化ロールと接触する前にウェブの第1の側上にまたは第1のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成されているとともに、第2のディスペンサがウェブが第2のパターン化ロールと接触する前にウェブの第2の側上にまたは第2のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成されている。
【0010】
装置はウェブが連続移動されつつ第1および第2の隆起パターンがウェブの第1および第2の側で硬化性材料内に押し込まれるとともに、第1および第2の隆起パターンがウェブの第1および第2の側で100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段も含む。ある場合には、第1および第2の隆起パターンが10マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されている。
【0011】
ある場合には、不透明領域は不透明領域に入射する硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断、散乱、吸収または反射する。ある場合には、透明基板が、透明基板に入射する硬化エネルギーの少なくとも10パーセントを通過させる。ある例では、ウェブはウェブに入射する硬化エネルギーの2パーセント未満をウェブを通過させる。
【0012】
ある例では、透明基板はガラス円筒を含み得るとともに特定の場合には石英円筒を含み得る。透明基板はPMMA(ポリメチルメタクリレート)円筒などのポリマー円筒であり得る。不透明領域はクロム、銅、アルミニウムまたはエポキシなどの材料を含み得る。
【0013】
エネルギー源は、ある例では、第1のパターン化ロールを少なくとも部分的に通過するおよび/または第2のパターン化ロールを少なくとも部分的に通過する硬化エネルギーを供給するように構成され得る。エネルギー源は第1のパターン化ロール内に配置された第1の硬化エネルギー源と第2のパターン化ロール内に配置された第2の硬化エネルギー源とを含み得る。
【0014】
本開示の他の図示の実施形態は、第1の側と第2の側とを有する不透明ウェブをパターニングする方法に見出し得る。硬化性材料が不透明ウェブ上に配置され、その後透明基板上に配置された多数の隆起不透明領域を有する第1のパターン化ロールと接触するように向けられる。紫外線を少なくとも部分的に第1のパターン化ロールを介して向けることにより、不透明ウェブの第1の側の硬化性材料を硬化させて第1のパターンを形成する。不透明ウェブはその後透明基板上に配置された多数の不透明領域を有する第2のパターン化ロールと接触するように向けられる。紫外線を少なくとも部分的に第2のパターン化ロールを介して向けることにより、不透明ウェブの第2の側の硬化性材料を硬化させて第2のパターンを形成する。第1および第2の隆起パターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、ウェブが連続移動されつつウェブの第1および第2の側がパターン化される。ある例では、第1および第2のパターンが10マイクロメートル以内に維持される。
【0015】
ある例では、硬化性材料を不透明ウェブ上に配置するステップは、ウェブの第1の側が第1のパターン化ロールと接触する前に硬化性材料をウェブの第1の側または第1のパターン化ロール上に配置するステップと、ウェブの第2の側が第2のパターン化ロールと接触する前に硬化性材料をウェブの第2の側または第2のパターン化ロール上に配置するステップとを含む。
【0016】
本開示の他の図示の実施形態は、硬化エネルギー透明円筒と、硬化エネルギー透明円筒上に配置された結合層と、結合層上に配置されてパターンを形成する多数の硬化エネルギー不透明構造とを含むパターン化ロールに見出し得る。硬化エネルギー透明円筒が、円筒に入射する硬化エネルギー光の少なくとも10パーセントを円筒を通過させる一方で、硬化エネルギー不透明構造が、硬化エネルギー不透明構造に入射する硬化エネルギー光の少なくとも98パーセントを遮断する。ある特定例では、硬化エネルギー透明円筒が石英を含み、結合層がチタンを含み、さらに硬化エネルギー不透明構造がクロムを含む。
【0017】
上記の本開示の概要は、本開示の各開示実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。以下の図、詳細な説明および実施例がこれらの実施形態をより具体的に例示する。
【0018】
定義
本開示の状況において、「位置合わせ」は、同じウェブの反対側の他の構造に対して規定関係にあるウェブの一面上の構造の位置決めを意味する。
【0019】
本開示の状況において、「ウェブ」は、第1の方向の一定寸法と第1の方向に直交する第2の方向の所定または不定の長さとを有する材料シートを意味する。
【0020】
本開示の状況において、「連続位置合わせ」は、第1および第2のパターン化ロールの回転中、常にロール上の構造間の位置合わせ度が指定限界より良好であることを意味する。
【0021】
本開示の状況において、「微細複製された」または「微細複製」は、製品毎の製造中の個々の特徴を忠実に保持するプロセスによる微細構造化表面の作製を意味し、そのプロセスにおける構造化表面形状の変動は約100マイクロメートル以下である。
【0022】
本開示の状況において、「硬化エネルギー」は、硬化性材料を硬化するのに適した特定の波長または波長の帯域を有する電磁放射を指す。語句「硬化エネルギー」は、波長または波長帯域を特定する用語により修正され得る。例えば、「紫外硬化エネルギー」は紫外線と考えられるとともに特定の材料を硬化するのに適した波長帯域内のエネルギーを指す。「硬化エネルギー」と共に用いられる場合、語句「硬化性材料」は「硬化エネルギー」に露出されると硬化、重合、または架橋され得る材料を指す。
【0023】
本開示の状況において、「不透明な」とは、少なくとも相当な量の特定の波長または波長帯域の電磁放射を遮断する材料を指す。ある材料は、第1の波長のエネルギーに対して不透明であるが、第2の波長のエネルギーに対して不透明ではないと考えることができる。特定の波長のエネルギーに対して「不透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの少なくとも95パーセントを遮断し得る。「不透明な」材料は、材料に入射するその特定の波長のエネルギーの98パーセントあるいは99パーセントより多くを遮断し得る。
【0024】
材料は「硬化エネルギーに対して不透明な」として記載する場合もあるが、これは材料が材料に入射する(特定波長または波長帯域の)硬化エネルギーの少なくとも95パーセントを遮断するということを意味する。「紫外エネルギーに対して不透明な」として記載される材料は、材料に入射する紫外線の少なくとも95パーセントを遮断することになる。
【0025】
可撓性ウェブまたは基板などの材料を「不透明な」として記載する場合もあるが、これは可撓性ウェブまたは基板が、可撓性ウェブまたは基板に入射する特定の波長または波長帯域の電磁エネルギーの少なくとも95パーセントを遮断することを意味する。可撓性ウェブまたは基板を「硬化エネルギーに対して不透明な」として記載し得るが、可撓性ウェブまたは基板が、可撓性ウェブまたは基板に入射する(特定波長または波長帯域の)硬化エネルギーの少なくとも95パーセントを遮断することを意味する。「紫外エネルギーに対して不透明な」として記載される可撓性ウェブまたは基板は、可撓性ウェブまたは基板に入射する紫外線の少なくとも95パーセントを遮断することになる。
【0026】
本開示の状況で用いられるように、「透明な」とは、相当な量の特定の波長または波長帯域の電磁放射を透過するまたは通過を許可する材料を指す。ある材料は、第1の波長のエネルギーに対して透明であるが、第2の波長のエネルギーに対して透明ではないと考えることができる。特定の波長のエネルギーに対して「透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの少なくとも10パーセントを透過するまたは通過を許可する。「透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの25パーセントあるいは50パーセントより多くを透過するまたは通過を許可する。
【0027】
材料は「硬化エネルギーに対して透明な」として記載する場合もあるが、これは材料が材料に入射する(特定の波長または波長帯域の)硬化エネルギーの少なくとも10パーセントを透過するまたは通過を許可することを意味する。「紫外エネルギーに対して透明な」として記載される材料は、材料に入射する紫外線の少なくとも10パーセントを透過するまたは通過を許可することになる。
【0028】
添付の図面と共に開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を検討することで本開示をより完全に理解されよう。
【0029】
本開示は様々な変更例および代替形態に適用可能であるが、その詳細が一例として図面に示されているとともに詳細に説明する。しかし、本開示を説明する特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。反対に、本開示の趣旨および範囲内にあるすべての変更例、等価物、および代替例を網羅しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
一般に、本開示は、ウェブの第1の表面上の第1の微細複製パターンと、ウェブの第2の表面上の第2の微細複製パターンとを有する両面微細複製構造の作製に関連する。システムは一般に第1のパターニングアセンブリと第2のパターニングアセンブリとを含む。各それぞれのアセンブリは微細複製パターンをウェブの第1または第2の表面上に作製する。第1のパターンをウェブの第1の表面上に作製することができるとともに、第2のパターンをウェブの第2の表面上に作製することができる。
【0031】
ある例では、本明細書に記載されている装置および方法は、微細複製構造を互いに概して100マイクロメートル以内に位置合わせしつつ、ウェブの互いに反対側の各面上に微細複製構造を連続的に形成することにより製造可能な、ウェブの各面上に微細複製構造を有するウェブを生じさせる。ある例では、微細複製構造は50マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。ある場合は、微細複製構造は20マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。ある例では、微細複製構造は10マイクロメートル以内あるいは5マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。
【0032】
以下の説明は異なる図面の同様な要素が同様に番号付けされた図面を参照して読まれたい。必ずしも一定の縮尺ではない図面は、選択された実施形態を示すが開示の範囲を限定しようとするものではない。構成、寸法および材料の例が様々な要素に対して説明されているが、当業者には提示の例の多くが利用し得る適当な代替例を有することは理解されよう。
【0033】
成形アセンブリ
図1は、互いに反対側の面上に位置合わせされた微細複製構造を含む両面ウェブ12を作製する例示的成形装置10を図示する。ある例では、成形装置10は第1および第2の塗布手段16、20と、ニップロール14と、第1および第2のパターン化ロール18、24とを含む。ある例では、第1の塗布手段16は第1の押出ダイ16であり得る一方で、第2の塗布手段は第2の押出ダイ20であり得る。図示の実施形態において、第1および第2の硬化性液体が、それぞれ第1および第2のパターン化ロールを通過する前にウェブ表面上に配置される。他の実施形態において、第1の硬化性液体が第1のパターン化ロール上に配置されるとともに、第2の硬化性液体が第2のパターン化ロール上に配置され、その後パターン化ロールからウェブに転写される。
【0034】
ウェブ12は第1の押出ダイ16に提示され、第1の押出ダイ16は第1の硬化性液体層コーティング22をウェブ12上に分注する。ニップローラ14は第1のコーティング22を第1のパターン化ローラ18に圧入する。ある場合には、ニップローラ14はゴム被覆ローラであってもよい。第1のパターン化ロール18上にある間に、コーティング22は、適当な硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源26を用いて硬化される。ある例では、エネルギー源26を紫外光を提供するように構成し得る。用語「紫外光」は、200〜500ナノメートルまたは200〜400ナノメートルの範囲の波長を有する光を指す。
【0035】
第2の硬化性液体層28は第2の側の押出ダイ20を用いてウェブ12の反対側に塗布される。第2の層28は第2のパターン化ツールローラ24に圧入されるとともに、硬化プロセスが第2のコーティング層28に対して繰り返される。2つのコーティングパターンの位置合わせは、以下に詳細に説明するようにツールローラ18、24を互いに正確な角度関係に維持することによって達成される。
【0036】
図2は、第1および第2のパターン化ロール44および46における近接図を提供する。第1および第2のパターン化ロール44、46は、図1に対して説明したように、パターン化ロール18、24の特定の実施形態として考え得る。続いてより詳細に説明するように、他のパターンが考えられる。第1のパターン化ロール44は微細複製表面を形成する第1のパターン42を有する。第2のパターン化ロール46は第2の微細複製パターン50を有する。図示の実施形態において、第1および第2のパターン42、50は同一パターンである。他の例では第1および第2のパターンは異なり得る。
【0037】
ウェブ30が第1のパターン化ロール44を通過する際、第1の表面32上の第1の硬化性液体(図示せず)は、第1のパターン化ロール44上の第1の領域36付近で、エネルギー源34により提供される硬化エネルギーによって硬化され得る。第1の微細複製パターン化構造54は液体が硬化された後ウェブ30の第1の側43に形成される。第1のパターン化構造54は第1のパターン化ロール44上のパターン42のネガである。第1のパターン構造54が形成された後、第2の硬化性液体52がウェブ30の第2の表面38上に分注される。第2の液体52が早期に硬化されないようにするために第2の液体52は、通例、第1のエネルギー源34により放出されたエネルギーが第2の液体52に当たらないように第1のエネルギー源34を配置することによって、第1のエネルギー源34から隔離されている。必要に応じて、硬化源をそれぞれのパターン化ロール内に配置することができる。したがって、ウェブ30の不透明さは無用な硬化を防止するのに役立ち得る。
【0038】
第1のパターン化構造54が形成された後、ウェブ30は第1と第2のパターン化ロール44、46間の間隙領域48に進入するまで第1のロール44に沿って続く。そして、第2の液体52が第2のパターン化ロール46上の第2のパターン50と係合するとともに第2の微細複製構造に形作られ、その後、第2のエネルギー源40により放出された硬化エネルギーにより硬化される。ウェブ30が第1と第2のパターン化ロール44、46間の間隙48に入ると、このときまでに実質的に硬化されるとともにウェブ30に接着された第1のパターン化構造54は、ウェブ30が間隙48内および第2のパターン化ローラ46の周囲で移動し始める間、ウェブ30が滑らないようにする。これにより、ウェブ上に形成された第1および第2のパターン化構造間の位置合わせエラーの原因としてのウェブの伸張および滑りを除去する。
【0039】
第2の液体52が第2のパターン化ロール46と接する間ウェブ30を第1のパターンロール44上に支持することにより、ウェブ30の両側32、38上に形成された第1と第2の微細複製構造54、56間の位置合わせ度は、第1と第2のパターン化ロール44、46の表面間の位置関係を制御する関数になる。第1および第2のパターン化ロール44、46の周囲およびロールにより形成される間隙48間のウェブのS巻き(S−wrap)は、張力、ウェブ歪み変化、温度、ウェブを挟む機構により生じる微細滑り、および横方向位置制御の影響を最小限にする。S巻きはウェブ30を180度の巻き角にわたって各ロールに接するように維持することができるが、巻き角は特定の要件に応じてより大きくてもより小さくてもよい。
【0040】
パターン化ロール
ある例では、微細複製パターンを不透明な、特に硬化エネルギーに対して不透明な可撓性ウェブまたは基板の両側に提供することが有用であり得る。他の例において、微細複製パターンを透明な、特に硬化エネルギーに対して透明な可撓性ウェブまたは基板の両側に設けることが有用であり得る。ウェブまたは基板がウェブに塗布された液体状の材料を硬化させるために必要な硬化エネルギーに対して不透明である場合、硬化エネルギーをウェブまたは基板を通過させて液体樹脂と接触することによって、材料を単純に硬化させることはできない。これらの場合、特定の硬化エネルギーに対して透明であるまたは硬化エネルギーに対して透明な部分を含むパターン化ロールを用いることが有用であり得る。ある場合には、1つのパターン化ロールのみが透明である。
【0041】
図3は、例示的であるが非限定パターン化ロールの部分的図であるとともに、一定の縮尺であると考えるべきではない。その代わりにパターンは明瞭化のため誇張されている。パターン化ロールを、図示のように且つより詳細に説明するように、材料が透明な円筒または他の適当な形状の表面に堆積される加算法により形成し得る。ある実施形態では、パターン化ロールを、材料が透明な円筒または他の適当な形状から除去される様々な減算法を用いて形成し得ることが考えられる。
【0042】
パターン化ロールは任意の適当な材料で形成できる透明円筒102を含む。ある例では、透明円筒102はパターン化ロールに塗布される硬化性材料を硬化する硬化エネルギーに対して透明な材料で形成されている。ある場合には、図示のように、透明円筒102を石英などのガラスから作製することができる。
【0043】
特に、図示のように、パターン化ロールは石英円筒102を含む。石英円筒102は任意の適当な寸法であり得るが、ある場合には、石英円筒102は7.6cm(3インチ)の長さと3インチの半径とを有し得る。石英円筒102は実質的に中実円筒であり得るが、図示のように石英円筒102は中空円筒であってもよい。
【0044】
ある場合には、薄い結合層104を石英円筒102の表面に付与することが有用であり得る。これは後続の材料が石英に接着または接合するのを助け得る。ある例では、結合層104は石英円筒102の光学特性を大幅に変更しないように十分に薄い。最小限、結合層104は硬化エネルギーに対して透明性を保つために十分に薄ければよい。結合層104は任意の適当な材料で且つ任意の適当な貼付技術を用いて形成され得る。ある場合は、結合層104はチタンを含むまたはチタンで構成されるとともに、スパッタリングにより貼付される。
【0045】
結合層104が形成されると、次の材料をパターン化ロールに付加し得る。具体的な処理ステップが図4〜13に図示されているとともに実施例を参照して詳細に説明するが、様々な不透明な材料が結合層104に添付され得る。適当な不透明な材料にはクロム、銅、またはアルミニウムなどの金属、およびシリコーンおよびエポキシなどの硬化性ポリマーがある。適当な材料はスパッタリング、エッチング等などの任意の適当な技術を用いて貼付およびパターン化され得る。
【0046】
図示の実施形態において、パターン化ロールの特徴は2つのステップで形成されている。まず、層106は結合層104上に堆積されその後パターン化されている。層108は層106の上部に形成されてパターン化されている。層106および層108は異なる材料で形成され得るか、または同じ材料で形成され得る。ある例では、層106をクロムの層を結合層104上にスパッタリングすることにより形成し得る。ある例では、層108をクロムを層106上にめっきすることにより形成し得る。
【0047】
図3において、パターン化ロールの不透明な特徴的構造が石英円筒102の表面の上方に起立している。図14〜21に対して説明したものなどのある意図する実施形態では、不透明な構造は実際には基板の外面に近接している一方で、透明な構造は実際には基板を貫通している。いずれの場合も、不透明な構造は、透明な構造よりもパターン化ロールの半径中心から遠いと考えられる。
【0048】
ある場合には、パターン化ロールを機械加工可能なまたは機械加工不可能な透明基板から形成し得る。いくつかの考えられる製造技術を本明細書で図14〜21で説明する。なお、図14〜21において、図示の簡略化のため透明基板の非常に小さい部分のみが示されている。単一の透明な構造のみが各可能な製造技術に対して示されているが、当然ながらパターン化ロールは多数の構造を含むことに留意すべきである。さらにまた、パターン化ロールは円筒であるが、図示の簡略化のためおよびロールの非常に小さい部分のみが示されているため、図14〜21は長方形のように見える。
【0049】
図14A〜14Eは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板上に不透明な構造を形成する可能な方法を図示する。図14Aにおいて、機械加工不可能な透明基板200が設けられている。機械加工不可能な透明基板の例には石英などのガラス類がある。図14Bに示すように、チタン結合層202はスパッタリングなどの任意の適当な技術を用いて基板200に貼付し得る。銅シード層204を図14Cに見られるように、チタン結合層202上にスパッタリングし得る。さらなる銅を銅シード層204上にめっきして図14Dに見られるように銅層206を形成し得る。
【0050】
図14Eは、銅層206を任意の適当な方法で機械加工して、当然不透明である銅層206内に位置する透明な構造208を設けることもできるということを示す。ある例では、透明な構造208を単純に微細加工、レーザ切除、ダイアモンド旋盤加工またはEDM処理などの機械加工プロセスにより形成することもできる。ある場合には、短時間の化学エッチングなどのさらなる処理が、透明基板200を損傷せずに透明基板200を露出するのに有用であり得る。
【0051】
ある場合には、他の材料を機械加工可能層206に用い得る。例えば機械加工可能層206を、「未焼結」状態に被覆して形状化後焼結することもできる不透明なエポキシまたは機械加工可能セラミックから形成することもできる。
【0052】
図15A〜15Dは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板200上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。図15Bにおいて、透明エポキシ層210を透明基板200に付加して後続の機械加工中の透明基板の保護を助ける。図15Cに見られるように、不透明エポキシ層212が透明エポキシ層210の上部に付加されている。図15Dにおいて、不透明エポキシ層212は任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な特徴214を形成している。
【0053】
図16A〜Dは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板200上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。透明基板200が図16Aに示されている。図16Bにおいて、比較的厚い透明エポキシ層210が透明基板200上に付加されている。図16Cに示すように、比較的薄い不透明エポキシ層212が透明エポキシ層210上に付加されている。図16Dにおいて、不透明エポキシ層212および透明エポキシ層210が任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な構造216を形成している。代替例として、透明な構造216を透明エポキシ層内に機械加工した後、透明エポキシ層の上部を不透明エポキシ層で被覆することが考えられる。
【0054】
図17A〜17Cは、機械加工可能な透明基板上に不透明な構造を形成する可能な方法を図示する。図17Aは機械加工可能な透明ポリマーで形成することができる機械加工可能な透明基板220を示す。ある例では、基板220をPMMA(ポリメチルメタクリレート)から形成することができる。図17Bでは、スパッタリングされたアルミニウムまたは銅などの不透明コーティング222が透明基板220上に付加されている。代替的には、不透明コーティング222を不透明エポキシあるいは不透明充填エポキシから形成することもできることが考えられる。図17Cに示すように、透明な構造224を任意の適当な機械加工技術を用いて形成することができる。
【0055】
図18A〜Cは、機械加工可能な透明基板220上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。図18Bにおいて、透明基板220は任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な構造226を形成している。続いて図18Cに示すように、透明な特徴226を超えて透明基板220の一部を不透明コーティング228で被覆し得る。
【0056】
図19A〜19Dは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図19Aにおいて、マスター型230を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型230は最終的に透明な構造を形成する突起232を含むように見える。
【0057】
図19Bに見られるように、マスター型230を不透明エポキシ材料234で充填した後、図19Cに見られるように、石英またはPMMAなどの所望の基板236の表面に付与することができる。図19Dに見られるように、エポキシを硬化させた後マスター型230を除去して、不透明層234が透明な構造238の両側にある状態で透明な構造238を有する基板236を残すことができる。
【0058】
図20A〜20Eは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる他の可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図20Aにおいて、マスター型240を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型240は最終的に透明な構造を形成する突起242を含むように見える。
【0059】
図20Bに見られるように、マスター型240を透明エポキシ材料244で充填した後、図20Cに見られるように、石英またはPMMAなどの所望の基板246の表面に付与することができる。図20Dに見られるようにエポキシを硬化させた後マスター型240を除去して、透明な構造248を有する基板246を残すことができる。図20Eに見られるように、不透明エポキシ層250を透明な構造248の両側で透明エポキシ層244に貼付することができる。
【0060】
図21A〜21Dは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる他の可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図21Aにおいて、マスター型252を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型252は最終的に透明な構造を形成する突起254を含むように見える。
【0061】
図21Bに見られるように、マスター型252は機械加工可能な透明基板256に直接押し込まれている。図21Cにおいて、マスター型252が除去されて、透明な構造258を含む透明基板256を残している。図21Dに見られるように、透明な構造258の両側で透明基板256を不透明エポキシ層258で被覆することができる。
【0062】
コーティング装置
ここで図22〜23を参照すると、ロールツーロール(roll−to−roll)成形装置120を含むシステム110の例示的実施形態が図示されている。図示の成形装置120において、ウェブ122が主巻出スプール(図示せず)から成形装置120に提供される。ウェブ122の本質は作製される製品によって大きく異なり得る。しかし、成形装置120は可撓性ならびに透明および/または不透明であるウェブ122を取り扱うことが可能である。ウェブ122は様々なローラ126を回って成形装置120内に向けられる。
【0063】
ウェブ122の正確な張力制御は最適な結果を達成するのに有利であるため、ウェブ122を張力検知装置(図示せず)上に方向付けてもよい。任意のライナウェブを用いてウェブ122を保護する場合には、ライナウェブ(図示せず)を巻出スプールにおいて分離するとともにライナウェブ巻取スプール(図示せず)上に方向付けることができる。ウェブ122をアイドラーロールを介してダンサーロールに方向付けて精密な張力制御を行うことができる。アイドラーローラはウェブ122をニップロール154と第1のコーティングヘッド156との間の位置に向けることができる。
【0064】
様々な塗布方法を採用し得る。ある実施形態において、図示のように、第1のコーティングヘッド156はダイコーティングヘッドである。その後、ウェブ122はニップロール154と第1のパターン化ロール160との間を通過する。第1のパターン化ロール160はパターン化表面162を有するとともに、ウェブ122がニップローラ154と第1のパターン化ロール160との間を通過する際、第1のコーティングヘッド156によってウェブ122に分注された材料がパターン化表面162のネガの形状に形作られる。
【0065】
ウェブ122が第1のパターン化ロール160と接している間、材料が第2のコーティングヘッド164からウェブ122の他方の表面上に分注される。第1のコーティングヘッド156に対して上記した説明と平行して、第2のコーティングヘッド164も第2の押出機(図示せず)と第2のコーティングダイ(図示せず)とを含むダイコーティング装置である。ある実施形態において、第1のコーティングヘッド156によって分注された材料はポリマー前駆体を含むとともに、紫外線などの硬化エネルギーの印加で固体ポリマーに硬化しようとする組成物である。
【0066】
第2のコーティングヘッド164によってウェブ122上に分注された材料はその後、第2のパターン化表面176を有する第2のパターン化ロール174と接触する。上記の説明と平行してある実施形態において、第2のコーティングヘッド164によって分注された材料はポリマー前駆体を含むとともに、紫外線などの硬化エネルギーの印加で固体ポリマーに硬化しようとする組成物である。
【0067】
この時点でウェブ122は両面に付与されたパターンを有している。剥離ロール182は第2のパターン化ロール174からのウェブ122の除去を助けるために存在し得る。ある例では、成形装置内外へのウェブ張力はほぼ一定である。
【0068】
2面微細複製パターンを有するウェブ122はその後、アイドラーロールを介して巻取スプール(図示せず)に向けられる。介在フィルムがウェブ122を保護することが望ましい場合には、介在フィルムが第2の巻出スプール(図示せず)から提供され得るとともに、ウェブと介在フィルムとが適当な張力で巻取スプール上に一緒に巻き取られる。
【0069】
図22〜24を参照すると、第1および第2のパターン化ロールが、それぞれ第1および第2のモータアセンブリ210、220に結合されている。モータアセンブリ210、220の支持は、直接または間接的にアセンブリを枠230に載置することにより達成される。モータアセンブリ210、220は精密載置装置を用いて枠に結合される。図示の実施形態において、例えば、第1のモータアセンブリ210は枠230に固定的に載置されている。ウェブ122が成形装置120中に通される際の位置に配置された第2のモータアセンブリ220は、横方向および流れ方向の両方に繰り返し位置決めされる必要があり、そのため移動可能であり得る。移動可能なモータ装置220はリニアスライド222に結合されて、例えば、ロール上のパターン間で切り替える場合に繰り返し正確な位置決めを助け得る。第2のモータ装置220は枠230の後側に、第2のパターン化ロール174を第1のパターン化ロール160に対して並んで位置決めする第2の載置装置225も含む。ある場合には、第2の載置装置225は横方向の正確な位置決めを可能にするリニアスライド223を含む。
【0070】
図25を参照すると、モータ載置装置が図示されている。ツールまたはパターン化ロール662を駆動するモータ633が、機枠650に載置されるとともに、結合器640を介してパターン化ローラ662の回転シャフト601に接続されている。モータ633は主エンコーダ630に結合されている。副エンコーダ651は、パターン化ロール662の精密な角度位置合わせ制御を提供するようにツールに結合されている。主630および副651エンコーダは協働してパターン化ロール662の制御を提供し、以下にさらに詳細に説明するようにパターン化ロール662を第2のパターン化ロールと位置合わせした状態に保つ。
【0071】
シャフト共振の低減または排除は重要であるが、それはこれが指定限界内のパターン位置制御を許す位置合わせエラーの原因になるからである。モータ633と指定する一般的なサイジング計画より大きいシャフト650との間で結合器640を使用すると、より柔軟性のある結合器によって生じるシャフト共振も低減することができる。軸受けアセンブリ660は様々な箇所に配置されてモータ装置に対する回転支持を提供する。
【0072】
図示の例示的実施形態において、ツールローラ662の直径はそのモータ633の直径より小さくてもよい。この装置を収容するためにツールルーラを対で鏡像状に配置して装着し得る。図26において、2つのツールローラアセンブリ610、710は、2つのツールローラ662、762を1つにすることができるように鏡像として装着されている。図22も参照すると、第1のモータ装置は通例枠に固定的に取り付けられているとともに、第2のモータ装置は移動可能な光学的性能を備えたリニアスライドを用いて位置決めされる。
【0073】
ツールローラアセンブリ710はツールローラアセンブリ610と非常に類似しているとともに、ツールまたはパターン化ロール762を駆動するモータ733を含み、モータ733は機枠750に載置されているとともに結合器740を介してパターン化ローラ762の回転シャフト701に接続されている。モータ733は主エンコーダ730に結合されている。副エンコーダ751は、パターン化ロール762の正確な位置合わせ制御を提供するようにツールに結合されている。主730および副751エンコーダは協働してパターン化ロール762の制御を提供し、以下にさらに詳細に説明するように、パターン化ロール762を第2のパターン化ロールと位置合わせした状態に保つ。
【0074】
シャフト共振の低減または排除は重要であるが、それはこれが指定限界内のパターン位置制御を許す位置合わせエラーの原因になるからである。モータ733と指定する一般的なサイジング計画より大きいシャフト750との間で結合器740を使用すると、より柔軟性のある結合器によって生じるシャフト共振も低減することができる。軸受けアセンブリ760は様々な箇所に配置されてモータ装置に対する回転支持を提供する。
【0075】
ウェブの両面上の微細複製構造上の特徴サイズは互いに微細な位置合わせにあることが望ましいため、パターン化ロールを高精度で制御しなければならない。本明細書に記載された限度内の横方向位置合わせを、以下に説明するように流れ方向位置合わせを制御する際に用いられる技術を適用することにより達成することができる。
【0076】
例えば、25.4cm(10インチ)外周パターン化ローラ上に約10マイクロメートルの終端間特徴配置を達成するためには、各ローラを±32秒角/回転の回転精度内に維持しなければならない。ウェブがシステム中を進行する速度が増すにつれて位置合わせの制御はより困難になる。
【0077】
出願人は、ウェブの両面に2.5マイクロメートル以内に位置合わせされたパターン化特徴を有するウェブを作製できる、10インチ円形パターン化ロールを有するシステムを構築するとともに例示した。この開示を読むとともに本明細書に教示する原理を適用すれば、当業者には他の微細複製表面に対する位置合わせ度を達成する方法が理解できよう。
【0078】
図27を参照すると、モータ装置800の概略が図示されている。モータ装置800は主エンコーダ830と駆動シャフト820とを含むモータ810を含む。駆動シャフト820は結合器825を介してパターン化ロール860の駆動シャフト840に結合されている。副または負荷エンコーダ850は駆動シャフト840に結合されている。2つのエンコーダを上記したモータ装置内で用いることにより、測定装置(エンコーダ)850をパターン化ロール860付近に配置することによってパターン化ロールの位置をより正確に測定することができるため、モータ装置800が動作している際のトルク外乱の影響を低減または排除することができる。
【0079】
装置制御
図28を参照すると、制御部品に取り付けられているように図27のモータ装置の概略が図示されている。図1〜3に示された例示的装置において、同様な構成は各モータ装置210および220を制御する。したがって、モータ装置900は主エンコーダ930と駆動シャフト920とを含むモータ910を含む。駆動シャフト920は結合器930を介してパターン化ロール960の駆動シャフト940に結合されている。副または負荷エンコーダ950は駆動シャフト940に結合されている。
【0080】
モータ装置900は制御装置965と通信することにより、パターン化ロール960の正確な制御を可能にする。制御装置965は駆動モジュール966とプログラムモジュール975とを含む。プログラムモジュール975はライン977、例えば、サーコス(SERCOS)ファイバネットワークを介して駆動モジュール966と通信する。プログラムモジュール975を用いて設定点などのパラメータを駆動モジュール966に入力する。駆動モジュール966は入力480ボルト、3相電力915を受け取り、それを直流に整流して、それを電力接続973を介して配電し、モータ910を制御する。モータエンコーダ912は位置信号をライン972を介して制御モジュール966に供給する。パターン化ロール960上の副エンコーダ950も位置信号をライン971を介して駆動モジュール966に戻すように供給する。駆動モジュール966はエンコーダ信号を用いてパターン化ロール960を正確に位置決めする。位置合わせ度を達成するための制御設計を以下に詳細に説明する。
【0081】
図示の例示的実施形態において、各パターン化ロールは専用の制御装置により制御される。専用の制御装置は協働して第1と第2のパターン化ロール間の位置合わせを制御する。各駆動モジュールはそのそれぞれのモータアセンブリと通信するとともに制御する。
【0082】
出願人により構築されるとともに例示されたシステム内の制御装置は以下を含む。パターン化ロールの各々を駆動するために、高分解能正弦エンコーダフィードバック(512正弦周期×4096駆動補間>>200万部/回転)を有する高性能、低コギングトルクモータ、ボッシュ・レックスロス(Bosch−Rexroth)(インドラマット(Indramat))から入手可能なモデルMHD090B−035−NG0−UNを用いた。また、システム包含同期モータ、ボッシュ・レックスロス(Bosch−Rexroth)(インドラマット(Indramat))から入手可能なモデルMHD090B−035−NG0−UN、しかし誘導モータなどの他のタイプを用いることもできる。
【0083】
各モータを非常に剛性のベロー結合器、R/Wコーポレーション(R/W Corporation)から入手可能なモデルBK5−300を介して直接結合した(変速機または機械的減速なしに)。代替の結合構成を用いることもできるが、ベロー式は概して高回転精度を提供しつつ剛性を合成する。各結合器を代表的な製造業者の仕様が推奨するものより大幅に大きい結合器が選択されるような大きさに形成した。
【0084】
さらに、結合器とシャフトとの間のゼロ緩みコレットまたは圧縮式係止ハブが好ましい。各ローラシャフトを中空シャフト負荷側エンコーダ、イリノイ州ショウンバーグ(Schaumburg,IL)のハイデンハイン・コーポレーション(Heidenhain Corp.)から入手可能なモデルRON255Cを介してエンコーダに取り付けた。エンコーダ選択は、通例32秒角精度より大きい可能な最高精度および分解能を有さなければならない。出願人の設計である18000正弦周期/回転を採用したが、これは4096ビット分解能駆動補間と併せて、非常に高精度の分解能を与える5000万部/回転の分解能を超えた。負荷側エンコーダは±2秒角の精度を有し、伝達単位の最大偏移は±1秒角未満であった。
【0085】
ある例では、各シャフトを可能な限り直径が大きく且つ可能な限り短くなるように設計して剛性を最大にすることにより、可能な最高共振周波数を得る。すべての回転要素の精密アラインメントはこの位置合わせエラーという原因による最小位置合わせエラーを保証することが望ましい。
【0086】
図29を参照すると、同一の位置参照コマンドが、2ミリ秒更新速度でサーコス(SERCOS)ファイバネットワークを介して各軸に同時に提示された。各軸は250マイクロ秒間隔の位置ループ更新速度で、三次スプラインで位置参照を補間する。一定速度は単純な一定時間間隔経路を生じるため、補間方法は決定的なものではない。分解能はいかなる丸めまたは数値化誤差も排除するために重要なものである。軸転倒も対処される。ある場合には、各軸の制御周期が電流ループ実行速度(62マイクロ秒間隔)で同期していることが重要である。
【0087】
上部経路1151は制御のフィードフォワード部である。制御ストラテジーは位置ループ1110と、速度ループ1120と、電流ループ1130とを含む。位置参照1111は微分されて、一度速度フィードフォワード項1152を生成して2回目に加速度フィードフォワード項1155を生成する。フィードフォワード経路1151はライン速度変更および動的補正時の動作を助ける。
【0088】
位置コマンド1111は現在位置1114から減算されてエラー信号1116を生成する。エラー1116は比例コントローラ1115に印加されて、速度コマンド参照1117を生成する。速度フィードバック1167はコマンド1117から減算されて速度エラー信号1123を生成し、それは、その後PIDコントローラに印加される。速度フィードバック1167はモータエンコーダ位置信号1126を微分することにより生成される。微分および数値分解能限界により、ローパスバターワースフィルタ1124が適用されて、エラー信号1123から高周波ノイズ成分を除去する。狭いストップバンド(ノッチ)フィルタ1129がモータ−ローラ共振周波数の中心で適用される。これにより、大幅に高い利得を速度コントローラ1120に適用することができる。モータエンコーダの分解能の上昇は性能も改善する。制御図内のフィルタの正確な場所は決定的なものではなく、順方向または逆方向経路が許容可能であるが、同調パラメータは場所に依存する。
【0089】
PIDコントローラを位置ループ内で用いることもできるが、積分器のさらなる位相ずれは安定化をより困難にする。電流ループは従来のPIコントローラであり、利得はモータパラメータによって確立される。可能な最高帯域電流ループは最適性能を可能にする。また最小トルクリップルが望ましい。
【0090】
外乱の最小限化は最大位置合わせを得るために重要である。これは、前述したように、モータ構成および電流ループ通信を含むが、機械的外乱を最小限にすることも重要である。例としては、ウェブスパンを出入りする際の非常に平滑な張力制御、均一な軸受けおよびシール抗力、ローラからのウェブ剥離からの張力混乱の最小化、均一ゴムニップローラがある。現在の構成では、ツールロールに噛合した第3の軸がプルロールとして提供されて、硬化構造をツールから取り外す際に助ける。
【0091】
ウェブ材料
ウェブ材料はその上に微細複製パターン化構造を作製することができる、任意の適当な材料であればよい。微細複製パターン化構造の最終的な使用目的に応じて多数の異なる材料を用い得る。例えば、微細複製パターン化構造が可撓性回路基板を形成する場合には、ウェブ材料は金属化カプトン(KAPTON)などの金属化ポリマーフィルムであり得る。
【0092】
コーティング材料
微細複製構造が作製される液体は、UV光により硬化可能なアクリレートなどの光硬化性材料であり得る。当業者は、他のコーティング材料、例えば重合可能材料を用いることができるとともに、材料の選択が微細複製構造に望ましい特定の特性に依存することは理解できよう。例えば、可撓性回路基板が作製されている場合には、コーティング材料は導電性または絶縁性ポリマーを含み得る。ある実施形態において、コーティング材料は電気めっきマスキング材料および/または非導電性または絶縁性ポリマーを含む。
【0093】
液体をウェブまたはパターン化ロールへの送達および制御するために有用な塗布手段の例は、例えば、シリンジまたは蠕動ポンプなどの任意の適当なポンプと結合されたダイまたはナイフコーティングである。当業者には、他の塗布手段を用いることができるとともに、特定の手段の選択はウェブまたはパターン化ロールに送達される液体の特定の特性に依存することが理解できよう。
【0094】
硬化エネルギー源の例は赤外線、紫外線、可視光線、またはマイクロ波である。当業者には、他の硬化源を用いることができるとともに、特定のウェブ材料/硬化源の組み合わせの選択が作製される特定の物品(位置合わせされた微細複製構造を有する)に依存することは理解できよう。
【0095】
微細複製物品
図30は、本明細書に記載の方法によりおよび装置を用いて形成された意図する塗布微細複製物品1200を概略的に図示する。物品1200は可撓性不透明ウェブ1202と、不透明ウェブ1202の両側に配置された多数の概略要素とを含む。要素1204は要素1206の反対側に配置されている。同様に、要素1208、要素1212および要素1216は、それぞれ要素1210、要素1214および要素1218の反対側に配置されている。なお、これらの要素を多数の異なる潜在的要素を包括的に表わすと考えることができる。これらの要素は例えば回路であり得る。ある実施形態において、微細複製パターンはさらなる回路めっきステップを通過することができる電気めっきマスクを含む。
【0096】
図示されたようなある実施形態において、隣接要素間にランドがほとんどない場合がある。例えば、要素1204と要素1208との間で不透明ウェブ1202上に残っている塗布材料がほとんどないことがある。これは、例えば、塗布材料が導電性材料または電気めっきマスクである場合には利点を有し得る。ある実施形態において、さらなる洗浄ステップは未硬化材料を微細複製パターンから除去して、ランド領域がないとともに互いに離れた微細複製特徴を作製することができる。他の例では、物品1202は隣接要素間に不透明ウェブ1202上に残るランドすなわち塗布材料を含み得る。
【実施例】
【0097】
図4〜13は、図3のパターン化ロールに酷似したパターン化ロールを形成する追加プロセスを図示する。長さ3インチ且つ半径3インチの石英管を水、アセトンおよびメチルエチルケトン(MEK)で洗浄し、その後、UVランプの下に15分間置いた。そして、石英管を高真空スパッタ室内の回転テーブル上に載置するとともに、室内の圧力を1時間かけて徐々に0.13mPa(1×10-6Torr)に低下させた。室内に事前に載置したクロムめっき鋼板片をアーク溶接機に電気的に接続した。アーク溶接機は電流を金属片に流すとともに、金属片を赤熱状態に加熱した。回転石英管を得られたIR線によって10分間洗浄した。
【0098】
石英管を洗浄すると、図4に見られるように石英円筒102を、石英と後続のニッケル層との間の接着層として機能するクロムの薄層104でスパッタリングにより被覆した。
【0099】
次に図5に概略的に示すように、ニッケル金属化層110をクロム結合層104上にスパッタリングした。
【0100】
次におよび図6に概略的に示すように、保護銅層112をニッケル金属化層110上に貼付した。銅層112はニッケル層110を後続の処理ステップ中の汚染および酸化から保護することを目的とする犠牲層であった。
【0101】
次におよび図7に概略的に示すように、フォトレジスト(SCレジスト、アーチ・セミコンダクタ・フォトポリマーズ・カンパニー)層114が銅層112の上部に追加されている。フォトレジスト層114の高さが最終的に石英円筒102上に形成された特徴の高さを設定する。実施例において、フォトレジスト層114を50マイクロメートルの厚さに形成するとともに、露光前に30秒間摂氏115度でソフトベークした。
【0102】
次におよび図8に概略的に示すように、所望のパターンの光をフォトレジスト層114上に照らすことによりフォトレジスト層114をパターン化した。その結果フォトレジスト層114はここで現像後に残る部分116と除去される部分118とを有する。
【0103】
次におよび図9に概略的に示すようにフォトレジストを現像した。少なくとも30分間放置した後フォトレジストを摂氏115度で1分間ポストエクスポージャベークした。その後、30〜60秒間の現像液への露出によりフォトレジストを現像した。その結果、レジスト部分116が銅層112上に残る一方で、レジスト部分118が除去されている。
【0104】
次におよび図10に概略的に示すように、銅層112の露出部分をエッチングプロセスで除去した。クロム層を可能な限り厚く維持することが望ましいため、過硫酸ナトリウムは銅と急速に反応するが銅の下にあるクロムとはゆっくり反応するため、過硫酸ナトリウムを用いて露出銅を除去した。
【0105】
次におよび図11に概略的に示すように、クロム部分120を新たに露出されたクロム層110上のレジスト領域116間にめっきした。1mA/17mm2程度の低電流密度を用いてクロム部分120をめっきした。電流密度が増すにつれて、20mA/17mm2もの低レベルであっても、内部応力は高くクロムを剥離させるか、または重度の点蝕が発生した。クロム部分120の表面形状はレジスト領域116によって決定された。
【0106】
次におよび図12に概略的に示すように、レジスト領域116内の残留硬化フォトレジストを塩基性溶液を用いて除去した。最後におよび図13に概略的に示すように、残留銅層112を上記のような過硫酸ナトリウム槽を用いて除去した。その結果得られたパターン化ロールは、ニッケル110とクロム部分120とに対応する透明不領域と、結合層104が不透明な材料によって被覆されていない箇所に対応する透明領域とを有する。
【0107】
この開示は上述した特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、添付の特許請求の範囲に記載されたような開示の態様をすべて網羅するものと理解されるべきである。様々な変更例、等価のプロセスならびに開示が適用可能な多数の構造は、本明細書を検討すれば当業者には容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0108】
【図1】開示の実施形態による成形装置の概略図である。
【図2】図1に示す成形装置の一部分の概略図である。
【図3】開示の実施形態によるパターン化ロールの部分図である。
【図4】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図5】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図6】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図7】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図8】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図9】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図10】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図11】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図12】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図13】開示の実施形態による図3のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図14E】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図15D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図16D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図17A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図17B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図17C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図18A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図18B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図18C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図19D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図20E】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21A】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21B】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21C】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図21D】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図22】開示の実施形態による微細複製アセンブリの斜視図である。
【図23】図22の微細複製アセンブリの一部分の斜視図である。
【図24】図22の微細複製アセンブリの一部分の斜視図である。
【図25】開示の実施形態によるロール載置装置の概略図である。
【図26】開示の実施形態による1対のパターン化ロール用の載置装置の概略図である。
【図27】開示の実施形態によるモータおよびロール装置の概略図である。
【図28】開示の実施形態によるロール間の位置合わせを制御する構造の概略図である。
【図29】開示の実施形態による位置合わせを制御する制御アルゴリズムの概略図である。
【図30】開示の実施形態により作製された物品の概略断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
前記硬化エネルギーに対して透明な第1の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第1の複数の領域を備え、前記硬化エネルギーに対して不透明な前記第1の複数の領域が第1のパターンを画定する、第1のパターン化ロールと、
第2のパターンを画定する第2の複数の領域を備える第2のパターン化ロールと、
前記第1および第2のパターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段と、を備えるアセンブリ。
【請求項2】
前記第2のパターン化ロールが、前記硬化エネルギーに対して透明な第2の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第2の複数の領域を備え、前記硬化エネルギーに対して不透明な前記第2の複数の領域が第2のパターンを画定する、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記第1および第2のパターンが10マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持される、請求項1または2に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記第1の複数の領域が、前記第1の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項5】
前記第1の基板が、前記第1の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを前記第1の基板を通過させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項6】
前記第1の基板が第1の基板外面を画定するとともに、前記第1の複数の領域が前記第1の基板外面から半径方向外側に延在している、請求項1〜5のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項7】
前記第2の基板が第2の基板外面を画定するとともに、前記第2の複数の領域が前記第2の基板外面から半径方向外側に延在している、請求項2に記載のアセンブリ。
【請求項8】
前記第1の基板が外周を画定し、前記第1の複数の領域が前記外周付近に位置するとともに、前記第1の複数の領域により被覆されていない前記第1の基板の部分が前記外周から内側に延在している、請求項1〜7のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項9】
前記第2の基板が外周を画定し、前記第2の複数の領域が前記外周付近に位置するとともに、前記第2の複数の領域により被覆されていない前記第2の基板の部分が前記外周から内側に延在している、請求項2に記載のアセンブリ。
【請求項10】
硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
前記硬化エネルギーに対して透明な第1の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第1の複数の領域を備え、前記第1の複数の領域が第1の隆起パターンを画定する、第1のパターン化ロールと、
前記硬化エネルギーに対して透明な第2の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第2の複数の領域を備え、前記第2の複数の領域が第2の隆起パターンを画定する、第2のパターン化ロールと、
第1および第2の側を有するウェブを用意するとともに、前記ウェブを供給して前記第1および第2のパターン化ロールと接触させるように構成された1つまたは複数の供給ロールと、
前記ウェブが前記第1のパターン化ロールと接触する前に、前記ウェブの前記第1の側上にまたは前記第1のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成された第1のディスペンサと、
前記ウェブが前記第2のパターン化ロールと接触する前に、前記ウェブの前記第2の側上にまたは前記第2のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成された第2のディスペンサと、
前記ウェブが連続移動されつつ前記第1および第2の隆起パターンが前記ウェブの前記第1および第2の側で前記硬化性材料内に押し込まれるとともに、前記第1および第2の隆起パターンが前記ウェブの前記第1および第2の側で100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段と、を備える装置。
【請求項11】
前記第1および第2のパターンが前記ウェブの前記第1および第2の側で10マイクロメートル以内に連続位置合わせされている、請求項10に記載の装置。
【請求項12】
前記第1の複数の領域が、前記第1の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断する、請求項10または11に記載の装置。
【請求項13】
前記第2の複数の領域が、前記第2の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
前記第1の基板が、前記第1の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを前記第1の基板を通過させる、請求項10〜13のいずれか一項に記載の装置。
【請求項15】
前記第2の基板が、前記第2の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを前記第2の基板を通過させる、請求項10〜14のいずれか一項に記載の装置。
【請求項16】
前記ウェブが、前記ウェブに入射する硬化エネルギーの2パーセント未満を前記ウェブを通過させる、請求項10〜15のいずれか一項に記載の装置。
【請求項17】
前記エネルギー源が紫外線硬化エネルギーを提供するように構成される、請求項10〜16のいずれか一項に記載の装置。
【請求項18】
前記第1の基板がガラス円筒を備える、請求項10〜17のいずれか一項に記載の装置。
【請求項19】
前記第1の基板がポリマー円筒を備える、請求項10〜18のいずれか一項に記載の装置。
【請求項20】
前記第2の基板がガラス円筒を備える、請求項10〜19のいずれか一項に記載の装置。
【請求項21】
前記第2の基板が石英円筒を備える、請求項10〜20のいずれか一項に記載の装置。
【請求項22】
前記第2の基板がポリマー円筒を備える、請求項10〜21のいずれか一項に記載の装置。
【請求項23】
前記第1の複数の領域がクロム、銅、アルミニウムおよびエポキシからなる群から選択された材料を備える、請求項10〜22のいずれか一項に記載の装置。
【請求項24】
前記第2の複数の領域がクロム、銅、アルミニウムおよびエポキシからなる群から選択された材料を備える、請求項10〜23のいずれか一項に記載の装置。
【請求項25】
前記硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源が、前記第1のパターン化ロール内に配置された第1の硬化エネルギー源と前記第2のパターン化ロール内に配置された第2の硬化エネルギー源とを備える、請求項10〜24のいずれか一項に記載の装置。
【請求項26】
第1の側と第2の側とを有するウェブ上への硬化性材料を、第1のパターン化ロールと第2のパターン化ロールとでパターニングするステップと、
紫外線を少なくとも部分的に前記第1のパターン化ロールと第2のパターン化ロールとを介して向けることにより、前記ウェブの前記第1の側の前記硬化性材料を硬化させて第1のパターンを形成するとともに、前記ウェブの前記第2の側の前記硬化性材料を硬化させて第2のパターンを形成するステップとを含み、
前記第1のパターン化ロールが透明基板上に配置された第1の複数の隆起不透明領域を備えるとともに、前記第2のパターン化ロールが透明基板上に配置された第2の複数の隆起不透明領域を備え、
前記第1および第2のパターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記ウェブが連続移動されつつ前記ウェブの前記第1および第2の側がパターン化される、第1の側と第2の側とを有する不透明ウェブをパターニングする方法。
【請求項27】
前記第1および第2のパターンが、10マイクロメートル以内に位置合わせされた状態で前記ウェブの第1および第2の側に転写される、請求項26に記載の方法。
【請求項28】
硬化性材料を前記ウェブ上に配置するステップが、
前記ウェブの前記第1の側が前記第1のパターン化ロールと接触する前に、硬化性材料を前記第1のパターン化ロール上に配置するステップと、
前記ウェブの前記第2の側が前記第2のパターン化ロールと接触する前に、硬化性材料を前記第2のパターン化ロール上に配置するステップとを含む、請求項26または27に記載の方法。
【請求項29】
外面を有する硬化エネルギー透明円筒と、
前記硬化エネルギー透明円筒の前記外面上に配置された結合層と、
前記結合層上に配置されてパターンを形成する複数の硬化エネルギー不透明構造とを備え、
前記硬化エネルギー透明円筒が、前記円筒に入射する硬化光の少なくとも10パーセントを前記円筒を通過させ、
前記硬化エネルギー不透明構造が、前記硬化エネルギー不透明構造に入射する硬化光の少なくとも95パーセントを遮断するパターン化ロール。
【請求項30】
前記硬化エネルギー透明円筒が石英円筒を備える、請求項29に記載のパターン化ロール。
【請求項31】
前記結合層がチタン結合層を備える、請求項29または30に記載のパターン化ロール。
【請求項32】
前記複数の硬化エネルギー不透明構造が複数のクロム特徴を備える、請求項29〜31のいずれか一項に記載のパターン化ロール。
【請求項33】
少なくとも選択された硬化エネルギー不透明構造が硬化エネルギー透明基板表面により囲まれる、請求項29〜32のいずれか一項に記載のパターン化ロール。
【請求項1】
硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
前記硬化エネルギーに対して透明な第1の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第1の複数の領域を備え、前記硬化エネルギーに対して不透明な前記第1の複数の領域が第1のパターンを画定する、第1のパターン化ロールと、
第2のパターンを画定する第2の複数の領域を備える第2のパターン化ロールと、
前記第1および第2のパターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段と、を備えるアセンブリ。
【請求項2】
前記第2のパターン化ロールが、前記硬化エネルギーに対して透明な第2の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第2の複数の領域を備え、前記硬化エネルギーに対して不透明な前記第2の複数の領域が第2のパターンを画定する、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記第1および第2のパターンが10マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持される、請求項1または2に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記第1の複数の領域が、前記第1の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項5】
前記第1の基板が、前記第1の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを前記第1の基板を通過させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項6】
前記第1の基板が第1の基板外面を画定するとともに、前記第1の複数の領域が前記第1の基板外面から半径方向外側に延在している、請求項1〜5のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項7】
前記第2の基板が第2の基板外面を画定するとともに、前記第2の複数の領域が前記第2の基板外面から半径方向外側に延在している、請求項2に記載のアセンブリ。
【請求項8】
前記第1の基板が外周を画定し、前記第1の複数の領域が前記外周付近に位置するとともに、前記第1の複数の領域により被覆されていない前記第1の基板の部分が前記外周から内側に延在している、請求項1〜7のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項9】
前記第2の基板が外周を画定し、前記第2の複数の領域が前記外周付近に位置するとともに、前記第2の複数の領域により被覆されていない前記第2の基板の部分が前記外周から内側に延在している、請求項2に記載のアセンブリ。
【請求項10】
硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
前記硬化エネルギーに対して透明な第1の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第1の複数の領域を備え、前記第1の複数の領域が第1の隆起パターンを画定する、第1のパターン化ロールと、
前記硬化エネルギーに対して透明な第2の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第2の複数の領域を備え、前記第2の複数の領域が第2の隆起パターンを画定する、第2のパターン化ロールと、
第1および第2の側を有するウェブを用意するとともに、前記ウェブを供給して前記第1および第2のパターン化ロールと接触させるように構成された1つまたは複数の供給ロールと、
前記ウェブが前記第1のパターン化ロールと接触する前に、前記ウェブの前記第1の側上にまたは前記第1のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成された第1のディスペンサと、
前記ウェブが前記第2のパターン化ロールと接触する前に、前記ウェブの前記第2の側上にまたは前記第2のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成された第2のディスペンサと、
前記ウェブが連続移動されつつ前記第1および第2の隆起パターンが前記ウェブの前記第1および第2の側で前記硬化性材料内に押し込まれるとともに、前記第1および第2の隆起パターンが前記ウェブの前記第1および第2の側で100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記第1および第2のパターン化ロールを回転させる手段と、を備える装置。
【請求項11】
前記第1および第2のパターンが前記ウェブの前記第1および第2の側で10マイクロメートル以内に連続位置合わせされている、請求項10に記載の装置。
【請求項12】
前記第1の複数の領域が、前記第1の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断する、請求項10または11に記載の装置。
【請求項13】
前記第2の複数の領域が、前記第2の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも98パーセントを遮断する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
前記第1の基板が、前記第1の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを前記第1の基板を通過させる、請求項10〜13のいずれか一項に記載の装置。
【請求項15】
前記第2の基板が、前記第2の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも25パーセントを前記第2の基板を通過させる、請求項10〜14のいずれか一項に記載の装置。
【請求項16】
前記ウェブが、前記ウェブに入射する硬化エネルギーの2パーセント未満を前記ウェブを通過させる、請求項10〜15のいずれか一項に記載の装置。
【請求項17】
前記エネルギー源が紫外線硬化エネルギーを提供するように構成される、請求項10〜16のいずれか一項に記載の装置。
【請求項18】
前記第1の基板がガラス円筒を備える、請求項10〜17のいずれか一項に記載の装置。
【請求項19】
前記第1の基板がポリマー円筒を備える、請求項10〜18のいずれか一項に記載の装置。
【請求項20】
前記第2の基板がガラス円筒を備える、請求項10〜19のいずれか一項に記載の装置。
【請求項21】
前記第2の基板が石英円筒を備える、請求項10〜20のいずれか一項に記載の装置。
【請求項22】
前記第2の基板がポリマー円筒を備える、請求項10〜21のいずれか一項に記載の装置。
【請求項23】
前記第1の複数の領域がクロム、銅、アルミニウムおよびエポキシからなる群から選択された材料を備える、請求項10〜22のいずれか一項に記載の装置。
【請求項24】
前記第2の複数の領域がクロム、銅、アルミニウムおよびエポキシからなる群から選択された材料を備える、請求項10〜23のいずれか一項に記載の装置。
【請求項25】
前記硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源が、前記第1のパターン化ロール内に配置された第1の硬化エネルギー源と前記第2のパターン化ロール内に配置された第2の硬化エネルギー源とを備える、請求項10〜24のいずれか一項に記載の装置。
【請求項26】
第1の側と第2の側とを有するウェブ上への硬化性材料を、第1のパターン化ロールと第2のパターン化ロールとでパターニングするステップと、
紫外線を少なくとも部分的に前記第1のパターン化ロールと第2のパターン化ロールとを介して向けることにより、前記ウェブの前記第1の側の前記硬化性材料を硬化させて第1のパターンを形成するとともに、前記ウェブの前記第2の側の前記硬化性材料を硬化させて第2のパターンを形成するステップとを含み、
前記第1のパターン化ロールが透明基板上に配置された第1の複数の隆起不透明領域を備えるとともに、前記第2のパターン化ロールが透明基板上に配置された第2の複数の隆起不透明領域を備え、
前記第1および第2のパターンが100マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記ウェブが連続移動されつつ前記ウェブの前記第1および第2の側がパターン化される、第1の側と第2の側とを有する不透明ウェブをパターニングする方法。
【請求項27】
前記第1および第2のパターンが、10マイクロメートル以内に位置合わせされた状態で前記ウェブの第1および第2の側に転写される、請求項26に記載の方法。
【請求項28】
硬化性材料を前記ウェブ上に配置するステップが、
前記ウェブの前記第1の側が前記第1のパターン化ロールと接触する前に、硬化性材料を前記第1のパターン化ロール上に配置するステップと、
前記ウェブの前記第2の側が前記第2のパターン化ロールと接触する前に、硬化性材料を前記第2のパターン化ロール上に配置するステップとを含む、請求項26または27に記載の方法。
【請求項29】
外面を有する硬化エネルギー透明円筒と、
前記硬化エネルギー透明円筒の前記外面上に配置された結合層と、
前記結合層上に配置されてパターンを形成する複数の硬化エネルギー不透明構造とを備え、
前記硬化エネルギー透明円筒が、前記円筒に入射する硬化光の少なくとも10パーセントを前記円筒を通過させ、
前記硬化エネルギー不透明構造が、前記硬化エネルギー不透明構造に入射する硬化光の少なくとも95パーセントを遮断するパターン化ロール。
【請求項30】
前記硬化エネルギー透明円筒が石英円筒を備える、請求項29に記載のパターン化ロール。
【請求項31】
前記結合層がチタン結合層を備える、請求項29または30に記載のパターン化ロール。
【請求項32】
前記複数の硬化エネルギー不透明構造が複数のクロム特徴を備える、請求項29〜31のいずれか一項に記載のパターン化ロール。
【請求項33】
少なくとも選択された硬化エネルギー不透明構造が硬化エネルギー透明基板表面により囲まれる、請求項29〜32のいずれか一項に記載のパターン化ロール。
【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13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図14E】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図16D】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図20E】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図14E】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図16D】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図20E】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【公表番号】特表2008−532805(P2008−532805A)
【公表日】平成20年8月21日(2008.8.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−500814(P2008−500814)
【出願日】平成18年3月6日(2006.3.6)
【国際出願番号】PCT/US2006/007972
【国際公開番号】WO2006/098935
【国際公開日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【出願人】(599056437)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成20年8月21日(2008.8.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年3月6日(2006.3.6)
【国際出願番号】PCT/US2006/007972
【国際公開番号】WO2006/098935
【国際公開日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【出願人】(599056437)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Fターム(参考)】
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