転写パターン形成方法および転写パターン形成用ブランケット
【課題】ブランケットへのパターン転写と基板へのパターン転写との両方で良好な転写を行うこと。
【解決手段】本発明は、凹部11aが形成された硬質の基材11と基材11より軟らかいPDMS層12とが貼り合わされ、凹部11aの位置のPDMS層12の厚さが他より厚く設けられたブランケット1を用い、PDMS層12の表面にインク2を塗布する塗布工程と、形成するパターンの位置に凹部3aが設けられた版3を用い、版3の凹部3aとブランケット1の凹部11aとの位置を合わせるようにして版3とブランケット1とを互いに向かい合わせて加圧接触させ、版3の凹部3aに対応するインク2をブランケット1側に残して転写させる第1転写工程と、ブランケット1と基板とを互いに向かい合わせるとともに、これらを加圧接触させることにより、ブランケット1上に残っているインク2を基板上に転写させる第2転写工程とを有する転写パターン形成方法である。
【解決手段】本発明は、凹部11aが形成された硬質の基材11と基材11より軟らかいPDMS層12とが貼り合わされ、凹部11aの位置のPDMS層12の厚さが他より厚く設けられたブランケット1を用い、PDMS層12の表面にインク2を塗布する塗布工程と、形成するパターンの位置に凹部3aが設けられた版3を用い、版3の凹部3aとブランケット1の凹部11aとの位置を合わせるようにして版3とブランケット1とを互いに向かい合わせて加圧接触させ、版3の凹部3aに対応するインク2をブランケット1側に残して転写させる第1転写工程と、ブランケット1と基板とを互いに向かい合わせるとともに、これらを加圧接触させることにより、ブランケット1上に残っているインク2を基板上に転写させる第2転写工程とを有する転写パターン形成方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転写パターン形成方法および転写パターン形成用ブランケットに関する。詳しくは、ブランケットに塗布したインクを版によって形成するパターンのみ残すように形成し、これを基板に転写する転写パターン形成方法および転写パターン形成用ブランケットに関する。
【背景技術】
【0002】
反転オフセット印刷を用いたパターン形成方法としては、特許文献1〜3に示される技術が開示されている。いずれも、インクを塗布したブランケットとパターンに対応した凹部を有する版とを加圧接触させ、ブランケット側にパターンに対応したインクのみを残し、これを基板に加圧接触させることで、ブランケット側に残ったインクのパターンを基板に転写させている。
【0003】
【特許文献1】特開2006−281486号公報
【特許文献2】特開2007−160769号公報
【特許文献3】特開2007−261144号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ブランケットから基板へインクのパターンを転写する際、窪み形状を有する基板では、ブランケットの加圧接触時にブランケットの弾性変形量が基板の窪みの深さより少ないと、インクのパターンの転写不良が生じる。一方、ブランケットの弾性変形部分の厚さを増加すれば基板の窪みの深さまで到達できるが、ブランケットと版とを加圧接触する際、版の凹部の底にブランケットの弾性変形部分が到達してしまい、ブランケット側でのインク転写の不良が生じる。
【0005】
本発明は、窪みを有する基板にブランケットからインクのパターンを転写するパターンの形成において、ブランケットへのパターン転写と基板へのパターン転写との両方で良好な転写を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、凹部が形成された硬質基材と当該硬質基材より軟らかい軟質基材とが貼り合わされ、凹部の位置の軟質基材の厚さが他より厚く設けられたブランケットを用い、軟質基材の表面にインクを塗布する塗布工程と、形成するパターンの位置に凹部が設けられた版を用い、版の凹部とブランケットの凹部との位置を合わせるようにして版とブランケットとを互いに向かい合わせ、これらを加圧接触させることにより、ブランケットのインクのうち版の凹部に対応する部分のみをブランケット側に残して転写させる第1転写工程と、第1転写工程後のブランケットと、パターンを形成する基板とを互いに向かい合わせるとともに、これらを加圧接触させることにより、ブランケット上に残っているインクを基板上に転写させる第2転写工程とを有する転写パターン形成方法である。
【0007】
このような本発明では、ブランケットを構成する硬質基材に凹部が形成され、凹部の部分の軟質基材が他より厚く設けられている。このブランケットの凹部と版の凹部とを位置合わせしてインクのパターンを転写し、これを基板に転写すると、基板に窪みがあってもブランケットの軟質基材の厚い部分が十分弾性変形してパターンを窪み内に転写できるようになる。
【0008】
特に、ブランケットの凹部の幅が、版の凹部の幅より狭いと、版との加圧接触による第1転写工程でインクのパターンをブランケットに残す際、ブランケットの軟質基材の厚い部分があっても版の凹部内にインクを接触させないようにすることができる。
【0009】
また、本発明は、凹部が形成された硬質基材と、硬質基材より軟らかい材質から成り、硬質基材と貼り合わされ、硬質基材の凹部の位置の厚さが他より厚く設けられた軟質基材とを有する転写パターン形成用ブランケットである。
【0010】
このような本発明では、ブランケットを構成する硬質基材に凹部が形成され、凹部の部分の軟質基材が他より厚く設けられているため、ブランケットを版や基板と加圧接触させる際、軟質基材の厚い部分と薄い部分とで弾性変形量に差を設けることができる。このため、ブランケットの凹部と版の凹部とを位置合わせしてインクのパターンを転写し、これを基板に転写すると、基板に窪みがあってもブランケットの軟質基材の厚い部分が十分弾性変形して、インクのパターンを窪み内に的確に転写できるようになる。
【0011】
ここで、硬質基材としては、例えばガラス基板や金属基板が適用され、軟質基材としては、例えばPDMS(ポリジメチルシロキサン)が適用される。また、硬質基材の凹部以外の位置の軟質基材の厚さをa、硬質基材の凹部の位置の軟質基材の厚さをbとした場合、b/a≧1.5が成り立つものでもある。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、凹部を有する基板にブランケットからインクのパターンを転写するパターンの形成において、ブランケットへのパターン転写と基板へのパターン転写との両方で良好な転写を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.転写パターン形成の概要(基本的な転写パターン形成の手順の例)
2.本実施形態に係る転写パターン形成方法(ブランケットの構成、具体的な転写パターン形成手順の例)
3.パターン転写装置(装置構成の一例)
【0014】
<1.転写パターン形成の概要>
[基本的な転写パターン形成の手順:比較例]
本実施形態の転写パターン形成方法を説明するに先立ち、比較例として基本的な転写パターン形成方法の手順を説明する。先ず、図1(a)に示すように、ブランケット1’と版3とを用意する。ブランケット1’は、硬質の基材11に軟質の基材であるPDMS(ポリジメチルシロキサン)層12が貼り合わされたもので、このPDMS層12にインク2が一様に塗布されている。一方、版3は、形成するパターンの形状に合わせた凹部3aが形成されたものである。
【0015】
次に、図1(b)に示すように、ブランケット1’と版3とを加圧接触させる。すなわち、ブランケット1’のインク面を版3の表面に接触させ、加圧圧縮する。これにより、版3の凹部3aの周辺(凸部)にブランケット1’のインク2が付着する状態となる。この状態で図1(c)に示すように、ブランケット1’と版3とを分離すると、版3の凸部にインク2が付着し、ブランケット1’側には版3の凹部3aに対応したインク2のパターンが残る状態となる。ここで、ブランケット1’と版3とを加圧接触させてブランケット1’へインク2のパターンを残す転写を第1転写工程と言う。
【0016】
次に、図2(a)に示すように、インク2のパターンが残されたブランケット1’と、表面に密着層41が形成されたパターン形成対象の基板4とを向かい合わせ、図2(b)に示すように、位置合わせした状態で加圧接触させる。そして、図2(c)に示すように、ブランケット1’と基板4とを分離すると、ブランケット1’に残されていたインク2のパターンが基板4上に転写されることになる。ここで、ブランケット1’と基板4とを加圧接触させてブランケット1’のインクのパターンを基板へ転写する工程を第2転写工程と言う。
【0017】
[比較例の問題点]
図3は、窪み形状を有する基板に対するインクパターンの転写の状態を説明する模式断面図である。図3(a)に示すように、インク3のパターンが転写されたブランケット1’と基板4とを向かい合わせた位置合わせする。この例では、基板4の窪み4a内にパターンを形成することから、ブランケット1’のインク2のパターンと基板4の窪み4aとの位置を合わせて配置する。
【0018】
そして、図3(b)に示すように、ブランケット1’と基板4とを加圧接触させる。この際、ブランケット1’のPDMS層12が弾性変形する。しかし、その変形量が基板4の窪み4aの深さより少ない場合、インクパターンは基板4の窪み4aの底部まで到達せず、インク2のパターンは転写されないことになる。
【0019】
このような転写不良を解消するため、ブランケット1’の加圧接触時のPDMS層12の弾性変形量を増加させるには、その厚みを厚くすれば良い。しかし、図4(a)に示すように、ブランケット1’のPDMS層12の厚さを増加させると、第1転写工程においてブランケット1’と版3とを加圧接触させる際、PDMS層12の弾性変形が版3の凹部3aの底まで到達してしまうことになる。これにより、図4(b)に示すように、版3の凹部3aの底に接したインク2が版3側に残り、ブランケット1’側に残すはずのパターンに抜けの不良が発生する。
【0020】
パターン不良が発生しないPDMS層12の厚みは、1〜10μmであることが実験的に分かっている。しかし、1〜10μm厚みでは1μm以上の凹部深さを有する基板へは転写不良が発生することになる。
【0021】
<2.本実施形態に係る転写パターン形成方法>
[ブランケットの構造]
図5は、本実施形態に係る転写パターン形成方法で適用されるブランケットの構造を説明する模式断面図である。図5(a)に示すように、本実施形態に係るブランケット1は、凹部11aが形成された硬質の基材11と、硬質の基材11より軟らかい材質であるPDMS層12とから構成される。硬質の基材11は軟質の基材であるPDMS層12と貼り合わされている。これにより、PDMS層12は、基材11の凹部11aの位置の厚さが他より厚く設けられることになる。
【0022】
このブランケット1では、硬質の基材11としてガラス基板や金属基板を用い、エッチングによって凹部11aを形成している。本実施形態では、ガラス基板を用いている。硬質の基材11の厚みは、例えば10μm〜500μm程度とする。
【0023】
軟質の基材として利用されるPDMS層12は、硬質の基材11の凹部11aに埋め込まれるとともに、凹部11aが形成された面の全面に貼り付けられている。PDMS層12の厚みは、例えば1μm〜10μm程度である。なお、本実施形態では軟質の基材としてPDMS層12を用いるが、これは一例である。
【0024】
ブランケット1を製造するには、先ず、図5(b)に示すように、例えばガラス基板から成る硬質の基材11の所定位置に凹部11aを形成する。凹部11aは、フォトリソグラフィ技術によって基材11の凹部形成位置のみをエッチングすることで形成される。具体的には、硬質の基材11の、版の凹部パターンと対応する位置をエッチングして凹部11aを形成する。深さは、パターン形成対象の基板の窪みの深さにもよるが、5μm〜200μm程度とする。
【0025】
なお、パターンを転写する基板との位置合わせ用のマークも凹部パターンとして同時に形成してもよい。すなわち、凹部を形成する際のエッチングによって同時に位置合わせ用のマークも形成する。通常は、第1転写工程でブランケット1にインクのパターンを転写するのと同時にインクによるマークも形成するが、インクの厚さが例えば10nm以下といった極薄く形成される場合にはマークとして視認性が悪くなる。そこで、基材11の凹部11aをエッチングによって形成する工程と同時にマークもエッチングによって形成しておく。これにより、インクをマークとして利用できない場合でもエッチングによるマークを利用できるようになる。
【0026】
次に、図5(c)に示すように、硬質の基材11の凹部11aを形成した面にPDMS層12を1〜10μm厚程度で塗布する。PDMSは自己平滑化作用が強く、表面が平坦な凹部パターン付きのブランケット1が構成される。これにより、凹部11aの位置では他の位置に比べてPDMS層12が厚く形成されたブランケット1が形成されることになる。
【0027】
ここで、ブランケット1の凹部11a以外の位置におけるPDMS層12の厚さをa、凹部11aの位置のPDMS層12の厚さをbとした場合、b/a≧1.5が成り立つようにする。PDMS層12の厚さが部分的に厚くなると、厚さの比率に応じて第1転写工程および第2転写工程での加圧による弾性変形量を部分的に調整できるようになる。つまり、PDMS層12の厚さが厚いほど同じ加圧力での弾性変形量を大きくすることができる。
【0028】
また、ブランケット1の凹部11aの幅は、後述する転写パターン形成方法における第1転写工程で用いる版の凹部の幅より狭くなっている。これにより、第1転写工程において版との加圧接触を行う際、版の凹部との関係ではPDMS層12の弾性変形量を小さくでき、PDMS層12が版の凹部の底に接触してしまうことを回避して転写不良を解消できることになる。
【0029】
また、ブランケット1の凹部11aの幅は、後述するインクのパターンを転写する対象である基板に設けられる窪みの幅より広くなっている。これにより、第2転写工程において基板との加圧接触を行う際、基板の窪みとの関係ではPDMS層12の弾性変形量を大きくでき、PDMS層12が基板の窪みの底に接触してインクのパターンを確実に窪み内へ転写できるようになる。
【0030】
このような特性を利用して、本実施形態では第1転写工程および第2転写工程でのパターン転写不良を解消する。
【0031】
[本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順]
図6〜図7は、本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順を説明する模式断面図である。先ず、図6(a)に示すように、先に説明した本実施形態のブランケット1を用意する。そして、ブランケット1のPDMS層12の表面にインク2を一様に塗布する。インク2としては、例えば、銀、ニッケル、金、銅、その他金属を含有する材料を用いる。
【0032】
その後、ブランケット1のインク2を塗布した面と版3とを向かい合わせで配置する。この際、ブランケット1の凹部11aと版3の凹部3aとの位置が合うよう位置決めする。
【0033】
次に、図6(b)に示すように、ブランケット1と版3とを加圧接触させる。すなわち、ブランケット1のインク面を版3の表面に加圧圧縮によって接触させる。加圧圧縮による接触は、圧縮気体加圧法を用いる。圧縮気体加圧法とは、接触させる対象であるブランケット1と版3とをそれぞれ向かい合わせて近接しつつ、所定のステージ上に固定する。そして、この状態でブランケット1および版3のうち一方の背面側から圧縮気体を噴射させて押し出すこれにより、ブランケット1と版3とを接触させる方法である。
【0034】
これによって、版3の凹部3aの周辺(凸部)にブランケット1のインク2が付着する状態となる。この際、版3の凹部3aの位置では、ブランケット1のPDMS層12が凹部3a内に押し込まれ湾曲する状態となる。しかし、ブランケット1の凹部11aの幅を、版3の凹部3aの幅より狭くしておくと、版3の凹部3aの縁ではPDMS層12の薄い部分(図中矢印d参照)と当接することになる。
【0035】
版3の凹部3a内に押し込まれるPDMS層12の量は版3の凹部3aの縁でのPDMS層12の厚さ起因するため、同じ加圧力であれば版3の凹部3aの縁でのPDMS層12の厚さが薄いほど版3の凹部3a内へ押し込まれるPDMS層12の量を少なくできる。したがって、本実施形態では、ブランケット1にPDMS層12の厚い部分があっても、版3の凹部3a内に押し込まれるPDMS層12が版3の凹部3aの底部まで達するまでには至らない。
【0036】
次に、図6(c)に示すように、ブランケット1と版3とを分離すると、版3の凸部にインク2が付着し、ブランケット1側には版3の凹部3aに対応したインク2のパターンが残る状態となる。この図6(a)〜(c)に示す工程が、ブランケット1側へのインク2のパターンの転写工程、すなわち、第1転写工程となる。
【0037】
次に、図7(a)に示すように、インク2のパターンが残されたブランケット1と密着層41が形成された基板4とを向かい合わせ、位置合わせした状態で加圧接触させる。ブランケット1を基板4に位置合わせする際、本実施形態では、ブランケット1の凹部11aとともに形成したマーク(図示せず)を利用する。すなわち、ブランケット1に形成したマークと基板4に予め設けられたマークとを合わせることで、正確な位置合わせが成される。
【0038】
また、本実施形態では、基板4には窪み4aが設けられており、この窪み4a内にインク2のパターンを形成することになる。この基板4の窪み4aは例えば上下の配線を接続するためのコンタクトホールである。そして、図7(b)に示すように、ブランケット1と基板4とを加圧接触させると、基板4の窪み4a位置に対応するブランケット1のPDMS層12が基板4の窪み4a内に押し込まれる。これにより、インク2のパターンが窪み4aの底部まで到達してインク2のパターンが転写されることになる。
【0039】
ここで、ブランケット1の凹部11aの幅を基板4の窪み4aの幅より広くしておくと、基板4の窪み4aの縁ではPDMS層12の厚い部分(図中矢印D参照)と当接することになる。
【0040】
基板4の窪み4a内に押し込まれるPDMS層12の量は、基板4の窪み4aの縁でのPDMS層12の厚さ起因する。したがって、同じ加圧力であれば基板4の窪み4aの縁でのPDMS層12の厚さが厚いほど基板4の窪み4a内へ押し込まれるPDMS層12の量が多くなる。
【0041】
本実施形態では、ブランケット1のPDMS層12の厚い部分によってPDMS層12が基板4の窪み4a内に十分押し込まれ、PDMS層12に残っているインク2のパターンを基板4の窪み4aの底部に達するまで接触させている。これにより、パターンの転写を行うことが可能となる。
【0042】
その後、図7(c)に示すように、ブランケット1と基板4とを分離する。これにより、ブランケット1に残されていたインク2のパターンが基板4上に転写されることになる。図7(a)〜(c)に示す工程が、ブランケット1から基板4へのパターンの転写工程、すなわち、第2転写工程となる。
【0043】
この第2転写工程では、窪み4aが設けられた基板4にインク2のパターンを転写する場合でも、窪み4a内に確実にブランケット1のPDMS層12を押し込むことができる。これにより、パターンを基板4の窪み4aに確実に接触させて、パターン転写の不良を回避できることになる。
【0044】
<3.パターン転写装置>
[装置構成:主として第1転写工程での適用例]
図8は、パターン転写装置の例を示す模式断面図である。このパターン転写装置は、先に説明した圧縮気体加圧法による加圧圧縮を行う装置である。パターン転写装置によるパターンの転写は、第1転写工程および第2転写工程のいずれでも用いることができる。
【0045】
ブランケットに版のパターンを転写する第1転写工程で用いるパターン転写装置では、例えば図8(a)に示したように、ブランケットの外周部を、下部ステージ51、Oリング53A,53Bおよび固定フレーム54A,54Bにより機械的に固定する。また、版3を上部ステージ52により固定し、下部ステージ51の中心付近に設けられた開口部510(真空排気口および圧縮気体導入口として機能する)から圧縮気体を噴射させてブランケット1を押し出すようにする。
【0046】
なお、例えば図8(b)に示したように、ブランケット1の外周部を、下部ステージ51Aに設けられた開口部511A,511Bにより、図中の符号P2,P3で示したように真空吸着させて固定するようにしてもよい。
【0047】
また、例えば図9に示したように、版3が下部ステージ51上に固定されるものでもよい。この転写装置は、版3を下部ステージ51上に固定するとともに、ブランケット1の外周部を固定フレーム54C,54Dにより固定する。さらに膨張可能であり柔軟性を有する伸縮性フィルム55を、Oリング53A,53B、固定フレーム54A,54Bおよび上部ステージ52Aにより固定する。そして、上部ステージ52Aの中心付近に設けられた開口部520(真空排気口および圧縮気体導入口として機能する)から圧縮気体を噴射させて伸縮性フィルム55およびブランケット1を押し出すようにしている。この場合、ブランケット1の外周部を機械的に固定するだけでよい。
【0048】
なお、これらの場合において、ブランケット1と版3とを近接させる距離は1μm〜1mmの距離とし、転写圧力は0.1kPa〜100kPa程度として精密に制御する。これにより、ブランケット1上で、均一かつ低圧力で制御できるため、押しつぶれのないインクの転写が可能となる。なお、これら図4および図5においては、インクの図示は省略している。
【0049】
[第2転写工程での適用例]
また、パターン転写装置によってブランケット1から基板4へのインクのパターンの転写、すなわち第2転写工程を行う場合には、上記第1転写工程で用いるパターン転写装置において、版3を基板4に置き換えるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】基本的な転写パターン形成の手順を説明する模式断面図(その1)である。
【図2】基本的な転写パターン形成の手順を説明する模式断面図(その2)である。
【図3】窪み形状を有する基板に対するインクパターンの転写の状態を説明する模式断面図である。
【図4】PDMS層の厚さを増加させた場合の状態を説明する模式断面図である。
【図5】本実施形態に係る転写パターン形成方法で適用されるブランケットの構造を説明する模式断面図である。
【図6】本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順を説明する模式断面図(その1)である。
【図7】本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順を説明する模式断面図(その2)である。
【図8】パターン転写装置の例を示す模式断面図(その1)である。
【図9】パターン転写装置の例を示す模式断面図(その2)である。
【符号の説明】
【0051】
1…ブランケット、11a…凹部、2…インク、3…版、3a…凹部、4…基板、4a…窪み、11…基材、12…PDMS層
【技術分野】
【0001】
本発明は、転写パターン形成方法および転写パターン形成用ブランケットに関する。詳しくは、ブランケットに塗布したインクを版によって形成するパターンのみ残すように形成し、これを基板に転写する転写パターン形成方法および転写パターン形成用ブランケットに関する。
【背景技術】
【0002】
反転オフセット印刷を用いたパターン形成方法としては、特許文献1〜3に示される技術が開示されている。いずれも、インクを塗布したブランケットとパターンに対応した凹部を有する版とを加圧接触させ、ブランケット側にパターンに対応したインクのみを残し、これを基板に加圧接触させることで、ブランケット側に残ったインクのパターンを基板に転写させている。
【0003】
【特許文献1】特開2006−281486号公報
【特許文献2】特開2007−160769号公報
【特許文献3】特開2007−261144号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ブランケットから基板へインクのパターンを転写する際、窪み形状を有する基板では、ブランケットの加圧接触時にブランケットの弾性変形量が基板の窪みの深さより少ないと、インクのパターンの転写不良が生じる。一方、ブランケットの弾性変形部分の厚さを増加すれば基板の窪みの深さまで到達できるが、ブランケットと版とを加圧接触する際、版の凹部の底にブランケットの弾性変形部分が到達してしまい、ブランケット側でのインク転写の不良が生じる。
【0005】
本発明は、窪みを有する基板にブランケットからインクのパターンを転写するパターンの形成において、ブランケットへのパターン転写と基板へのパターン転写との両方で良好な転写を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、凹部が形成された硬質基材と当該硬質基材より軟らかい軟質基材とが貼り合わされ、凹部の位置の軟質基材の厚さが他より厚く設けられたブランケットを用い、軟質基材の表面にインクを塗布する塗布工程と、形成するパターンの位置に凹部が設けられた版を用い、版の凹部とブランケットの凹部との位置を合わせるようにして版とブランケットとを互いに向かい合わせ、これらを加圧接触させることにより、ブランケットのインクのうち版の凹部に対応する部分のみをブランケット側に残して転写させる第1転写工程と、第1転写工程後のブランケットと、パターンを形成する基板とを互いに向かい合わせるとともに、これらを加圧接触させることにより、ブランケット上に残っているインクを基板上に転写させる第2転写工程とを有する転写パターン形成方法である。
【0007】
このような本発明では、ブランケットを構成する硬質基材に凹部が形成され、凹部の部分の軟質基材が他より厚く設けられている。このブランケットの凹部と版の凹部とを位置合わせしてインクのパターンを転写し、これを基板に転写すると、基板に窪みがあってもブランケットの軟質基材の厚い部分が十分弾性変形してパターンを窪み内に転写できるようになる。
【0008】
特に、ブランケットの凹部の幅が、版の凹部の幅より狭いと、版との加圧接触による第1転写工程でインクのパターンをブランケットに残す際、ブランケットの軟質基材の厚い部分があっても版の凹部内にインクを接触させないようにすることができる。
【0009】
また、本発明は、凹部が形成された硬質基材と、硬質基材より軟らかい材質から成り、硬質基材と貼り合わされ、硬質基材の凹部の位置の厚さが他より厚く設けられた軟質基材とを有する転写パターン形成用ブランケットである。
【0010】
このような本発明では、ブランケットを構成する硬質基材に凹部が形成され、凹部の部分の軟質基材が他より厚く設けられているため、ブランケットを版や基板と加圧接触させる際、軟質基材の厚い部分と薄い部分とで弾性変形量に差を設けることができる。このため、ブランケットの凹部と版の凹部とを位置合わせしてインクのパターンを転写し、これを基板に転写すると、基板に窪みがあってもブランケットの軟質基材の厚い部分が十分弾性変形して、インクのパターンを窪み内に的確に転写できるようになる。
【0011】
ここで、硬質基材としては、例えばガラス基板や金属基板が適用され、軟質基材としては、例えばPDMS(ポリジメチルシロキサン)が適用される。また、硬質基材の凹部以外の位置の軟質基材の厚さをa、硬質基材の凹部の位置の軟質基材の厚さをbとした場合、b/a≧1.5が成り立つものでもある。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、凹部を有する基板にブランケットからインクのパターンを転写するパターンの形成において、ブランケットへのパターン転写と基板へのパターン転写との両方で良好な転写を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.転写パターン形成の概要(基本的な転写パターン形成の手順の例)
2.本実施形態に係る転写パターン形成方法(ブランケットの構成、具体的な転写パターン形成手順の例)
3.パターン転写装置(装置構成の一例)
【0014】
<1.転写パターン形成の概要>
[基本的な転写パターン形成の手順:比較例]
本実施形態の転写パターン形成方法を説明するに先立ち、比較例として基本的な転写パターン形成方法の手順を説明する。先ず、図1(a)に示すように、ブランケット1’と版3とを用意する。ブランケット1’は、硬質の基材11に軟質の基材であるPDMS(ポリジメチルシロキサン)層12が貼り合わされたもので、このPDMS層12にインク2が一様に塗布されている。一方、版3は、形成するパターンの形状に合わせた凹部3aが形成されたものである。
【0015】
次に、図1(b)に示すように、ブランケット1’と版3とを加圧接触させる。すなわち、ブランケット1’のインク面を版3の表面に接触させ、加圧圧縮する。これにより、版3の凹部3aの周辺(凸部)にブランケット1’のインク2が付着する状態となる。この状態で図1(c)に示すように、ブランケット1’と版3とを分離すると、版3の凸部にインク2が付着し、ブランケット1’側には版3の凹部3aに対応したインク2のパターンが残る状態となる。ここで、ブランケット1’と版3とを加圧接触させてブランケット1’へインク2のパターンを残す転写を第1転写工程と言う。
【0016】
次に、図2(a)に示すように、インク2のパターンが残されたブランケット1’と、表面に密着層41が形成されたパターン形成対象の基板4とを向かい合わせ、図2(b)に示すように、位置合わせした状態で加圧接触させる。そして、図2(c)に示すように、ブランケット1’と基板4とを分離すると、ブランケット1’に残されていたインク2のパターンが基板4上に転写されることになる。ここで、ブランケット1’と基板4とを加圧接触させてブランケット1’のインクのパターンを基板へ転写する工程を第2転写工程と言う。
【0017】
[比較例の問題点]
図3は、窪み形状を有する基板に対するインクパターンの転写の状態を説明する模式断面図である。図3(a)に示すように、インク3のパターンが転写されたブランケット1’と基板4とを向かい合わせた位置合わせする。この例では、基板4の窪み4a内にパターンを形成することから、ブランケット1’のインク2のパターンと基板4の窪み4aとの位置を合わせて配置する。
【0018】
そして、図3(b)に示すように、ブランケット1’と基板4とを加圧接触させる。この際、ブランケット1’のPDMS層12が弾性変形する。しかし、その変形量が基板4の窪み4aの深さより少ない場合、インクパターンは基板4の窪み4aの底部まで到達せず、インク2のパターンは転写されないことになる。
【0019】
このような転写不良を解消するため、ブランケット1’の加圧接触時のPDMS層12の弾性変形量を増加させるには、その厚みを厚くすれば良い。しかし、図4(a)に示すように、ブランケット1’のPDMS層12の厚さを増加させると、第1転写工程においてブランケット1’と版3とを加圧接触させる際、PDMS層12の弾性変形が版3の凹部3aの底まで到達してしまうことになる。これにより、図4(b)に示すように、版3の凹部3aの底に接したインク2が版3側に残り、ブランケット1’側に残すはずのパターンに抜けの不良が発生する。
【0020】
パターン不良が発生しないPDMS層12の厚みは、1〜10μmであることが実験的に分かっている。しかし、1〜10μm厚みでは1μm以上の凹部深さを有する基板へは転写不良が発生することになる。
【0021】
<2.本実施形態に係る転写パターン形成方法>
[ブランケットの構造]
図5は、本実施形態に係る転写パターン形成方法で適用されるブランケットの構造を説明する模式断面図である。図5(a)に示すように、本実施形態に係るブランケット1は、凹部11aが形成された硬質の基材11と、硬質の基材11より軟らかい材質であるPDMS層12とから構成される。硬質の基材11は軟質の基材であるPDMS層12と貼り合わされている。これにより、PDMS層12は、基材11の凹部11aの位置の厚さが他より厚く設けられることになる。
【0022】
このブランケット1では、硬質の基材11としてガラス基板や金属基板を用い、エッチングによって凹部11aを形成している。本実施形態では、ガラス基板を用いている。硬質の基材11の厚みは、例えば10μm〜500μm程度とする。
【0023】
軟質の基材として利用されるPDMS層12は、硬質の基材11の凹部11aに埋め込まれるとともに、凹部11aが形成された面の全面に貼り付けられている。PDMS層12の厚みは、例えば1μm〜10μm程度である。なお、本実施形態では軟質の基材としてPDMS層12を用いるが、これは一例である。
【0024】
ブランケット1を製造するには、先ず、図5(b)に示すように、例えばガラス基板から成る硬質の基材11の所定位置に凹部11aを形成する。凹部11aは、フォトリソグラフィ技術によって基材11の凹部形成位置のみをエッチングすることで形成される。具体的には、硬質の基材11の、版の凹部パターンと対応する位置をエッチングして凹部11aを形成する。深さは、パターン形成対象の基板の窪みの深さにもよるが、5μm〜200μm程度とする。
【0025】
なお、パターンを転写する基板との位置合わせ用のマークも凹部パターンとして同時に形成してもよい。すなわち、凹部を形成する際のエッチングによって同時に位置合わせ用のマークも形成する。通常は、第1転写工程でブランケット1にインクのパターンを転写するのと同時にインクによるマークも形成するが、インクの厚さが例えば10nm以下といった極薄く形成される場合にはマークとして視認性が悪くなる。そこで、基材11の凹部11aをエッチングによって形成する工程と同時にマークもエッチングによって形成しておく。これにより、インクをマークとして利用できない場合でもエッチングによるマークを利用できるようになる。
【0026】
次に、図5(c)に示すように、硬質の基材11の凹部11aを形成した面にPDMS層12を1〜10μm厚程度で塗布する。PDMSは自己平滑化作用が強く、表面が平坦な凹部パターン付きのブランケット1が構成される。これにより、凹部11aの位置では他の位置に比べてPDMS層12が厚く形成されたブランケット1が形成されることになる。
【0027】
ここで、ブランケット1の凹部11a以外の位置におけるPDMS層12の厚さをa、凹部11aの位置のPDMS層12の厚さをbとした場合、b/a≧1.5が成り立つようにする。PDMS層12の厚さが部分的に厚くなると、厚さの比率に応じて第1転写工程および第2転写工程での加圧による弾性変形量を部分的に調整できるようになる。つまり、PDMS層12の厚さが厚いほど同じ加圧力での弾性変形量を大きくすることができる。
【0028】
また、ブランケット1の凹部11aの幅は、後述する転写パターン形成方法における第1転写工程で用いる版の凹部の幅より狭くなっている。これにより、第1転写工程において版との加圧接触を行う際、版の凹部との関係ではPDMS層12の弾性変形量を小さくでき、PDMS層12が版の凹部の底に接触してしまうことを回避して転写不良を解消できることになる。
【0029】
また、ブランケット1の凹部11aの幅は、後述するインクのパターンを転写する対象である基板に設けられる窪みの幅より広くなっている。これにより、第2転写工程において基板との加圧接触を行う際、基板の窪みとの関係ではPDMS層12の弾性変形量を大きくでき、PDMS層12が基板の窪みの底に接触してインクのパターンを確実に窪み内へ転写できるようになる。
【0030】
このような特性を利用して、本実施形態では第1転写工程および第2転写工程でのパターン転写不良を解消する。
【0031】
[本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順]
図6〜図7は、本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順を説明する模式断面図である。先ず、図6(a)に示すように、先に説明した本実施形態のブランケット1を用意する。そして、ブランケット1のPDMS層12の表面にインク2を一様に塗布する。インク2としては、例えば、銀、ニッケル、金、銅、その他金属を含有する材料を用いる。
【0032】
その後、ブランケット1のインク2を塗布した面と版3とを向かい合わせで配置する。この際、ブランケット1の凹部11aと版3の凹部3aとの位置が合うよう位置決めする。
【0033】
次に、図6(b)に示すように、ブランケット1と版3とを加圧接触させる。すなわち、ブランケット1のインク面を版3の表面に加圧圧縮によって接触させる。加圧圧縮による接触は、圧縮気体加圧法を用いる。圧縮気体加圧法とは、接触させる対象であるブランケット1と版3とをそれぞれ向かい合わせて近接しつつ、所定のステージ上に固定する。そして、この状態でブランケット1および版3のうち一方の背面側から圧縮気体を噴射させて押し出すこれにより、ブランケット1と版3とを接触させる方法である。
【0034】
これによって、版3の凹部3aの周辺(凸部)にブランケット1のインク2が付着する状態となる。この際、版3の凹部3aの位置では、ブランケット1のPDMS層12が凹部3a内に押し込まれ湾曲する状態となる。しかし、ブランケット1の凹部11aの幅を、版3の凹部3aの幅より狭くしておくと、版3の凹部3aの縁ではPDMS層12の薄い部分(図中矢印d参照)と当接することになる。
【0035】
版3の凹部3a内に押し込まれるPDMS層12の量は版3の凹部3aの縁でのPDMS層12の厚さ起因するため、同じ加圧力であれば版3の凹部3aの縁でのPDMS層12の厚さが薄いほど版3の凹部3a内へ押し込まれるPDMS層12の量を少なくできる。したがって、本実施形態では、ブランケット1にPDMS層12の厚い部分があっても、版3の凹部3a内に押し込まれるPDMS層12が版3の凹部3aの底部まで達するまでには至らない。
【0036】
次に、図6(c)に示すように、ブランケット1と版3とを分離すると、版3の凸部にインク2が付着し、ブランケット1側には版3の凹部3aに対応したインク2のパターンが残る状態となる。この図6(a)〜(c)に示す工程が、ブランケット1側へのインク2のパターンの転写工程、すなわち、第1転写工程となる。
【0037】
次に、図7(a)に示すように、インク2のパターンが残されたブランケット1と密着層41が形成された基板4とを向かい合わせ、位置合わせした状態で加圧接触させる。ブランケット1を基板4に位置合わせする際、本実施形態では、ブランケット1の凹部11aとともに形成したマーク(図示せず)を利用する。すなわち、ブランケット1に形成したマークと基板4に予め設けられたマークとを合わせることで、正確な位置合わせが成される。
【0038】
また、本実施形態では、基板4には窪み4aが設けられており、この窪み4a内にインク2のパターンを形成することになる。この基板4の窪み4aは例えば上下の配線を接続するためのコンタクトホールである。そして、図7(b)に示すように、ブランケット1と基板4とを加圧接触させると、基板4の窪み4a位置に対応するブランケット1のPDMS層12が基板4の窪み4a内に押し込まれる。これにより、インク2のパターンが窪み4aの底部まで到達してインク2のパターンが転写されることになる。
【0039】
ここで、ブランケット1の凹部11aの幅を基板4の窪み4aの幅より広くしておくと、基板4の窪み4aの縁ではPDMS層12の厚い部分(図中矢印D参照)と当接することになる。
【0040】
基板4の窪み4a内に押し込まれるPDMS層12の量は、基板4の窪み4aの縁でのPDMS層12の厚さ起因する。したがって、同じ加圧力であれば基板4の窪み4aの縁でのPDMS層12の厚さが厚いほど基板4の窪み4a内へ押し込まれるPDMS層12の量が多くなる。
【0041】
本実施形態では、ブランケット1のPDMS層12の厚い部分によってPDMS層12が基板4の窪み4a内に十分押し込まれ、PDMS層12に残っているインク2のパターンを基板4の窪み4aの底部に達するまで接触させている。これにより、パターンの転写を行うことが可能となる。
【0042】
その後、図7(c)に示すように、ブランケット1と基板4とを分離する。これにより、ブランケット1に残されていたインク2のパターンが基板4上に転写されることになる。図7(a)〜(c)に示す工程が、ブランケット1から基板4へのパターンの転写工程、すなわち、第2転写工程となる。
【0043】
この第2転写工程では、窪み4aが設けられた基板4にインク2のパターンを転写する場合でも、窪み4a内に確実にブランケット1のPDMS層12を押し込むことができる。これにより、パターンを基板4の窪み4aに確実に接触させて、パターン転写の不良を回避できることになる。
【0044】
<3.パターン転写装置>
[装置構成:主として第1転写工程での適用例]
図8は、パターン転写装置の例を示す模式断面図である。このパターン転写装置は、先に説明した圧縮気体加圧法による加圧圧縮を行う装置である。パターン転写装置によるパターンの転写は、第1転写工程および第2転写工程のいずれでも用いることができる。
【0045】
ブランケットに版のパターンを転写する第1転写工程で用いるパターン転写装置では、例えば図8(a)に示したように、ブランケットの外周部を、下部ステージ51、Oリング53A,53Bおよび固定フレーム54A,54Bにより機械的に固定する。また、版3を上部ステージ52により固定し、下部ステージ51の中心付近に設けられた開口部510(真空排気口および圧縮気体導入口として機能する)から圧縮気体を噴射させてブランケット1を押し出すようにする。
【0046】
なお、例えば図8(b)に示したように、ブランケット1の外周部を、下部ステージ51Aに設けられた開口部511A,511Bにより、図中の符号P2,P3で示したように真空吸着させて固定するようにしてもよい。
【0047】
また、例えば図9に示したように、版3が下部ステージ51上に固定されるものでもよい。この転写装置は、版3を下部ステージ51上に固定するとともに、ブランケット1の外周部を固定フレーム54C,54Dにより固定する。さらに膨張可能であり柔軟性を有する伸縮性フィルム55を、Oリング53A,53B、固定フレーム54A,54Bおよび上部ステージ52Aにより固定する。そして、上部ステージ52Aの中心付近に設けられた開口部520(真空排気口および圧縮気体導入口として機能する)から圧縮気体を噴射させて伸縮性フィルム55およびブランケット1を押し出すようにしている。この場合、ブランケット1の外周部を機械的に固定するだけでよい。
【0048】
なお、これらの場合において、ブランケット1と版3とを近接させる距離は1μm〜1mmの距離とし、転写圧力は0.1kPa〜100kPa程度として精密に制御する。これにより、ブランケット1上で、均一かつ低圧力で制御できるため、押しつぶれのないインクの転写が可能となる。なお、これら図4および図5においては、インクの図示は省略している。
【0049】
[第2転写工程での適用例]
また、パターン転写装置によってブランケット1から基板4へのインクのパターンの転写、すなわち第2転写工程を行う場合には、上記第1転写工程で用いるパターン転写装置において、版3を基板4に置き換えるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】基本的な転写パターン形成の手順を説明する模式断面図(その1)である。
【図2】基本的な転写パターン形成の手順を説明する模式断面図(その2)である。
【図3】窪み形状を有する基板に対するインクパターンの転写の状態を説明する模式断面図である。
【図4】PDMS層の厚さを増加させた場合の状態を説明する模式断面図である。
【図5】本実施形態に係る転写パターン形成方法で適用されるブランケットの構造を説明する模式断面図である。
【図6】本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順を説明する模式断面図(その1)である。
【図7】本実施形態のブランケットを用いた転写パターンの形成手順を説明する模式断面図(その2)である。
【図8】パターン転写装置の例を示す模式断面図(その1)である。
【図9】パターン転写装置の例を示す模式断面図(その2)である。
【符号の説明】
【0051】
1…ブランケット、11a…凹部、2…インク、3…版、3a…凹部、4…基板、4a…窪み、11…基材、12…PDMS層
【特許請求の範囲】
【請求項1】
凹部が形成された硬質基材と当該硬質基材より軟らかい軟質基材とが貼り合わされ、前記凹部の位置の前記軟質基材の厚さが他より厚く設けられたブランケットを用い、前記軟質基材の表面にインクを塗布する塗布工程と、
形成するパターンの位置に凹部が設けられた版を用い、当該版の凹部と前記ブランケットの凹部との位置を合わせるようにして当該版と前記ブランケットとを互いに向かい合わせ、これらを加圧接触させることにより、前記ブランケットのインクのうち前記版の凹部に対応する部分のみを前記ブランケット側に残して転写させる第1転写工程と、
前記第1転写工程後のブランケットと、パターンを形成する基板とを互いに向かい合わせるとともに、これらを加圧接触させることにより、前記ブランケット上に残っているインクを前記基板上に転写させる第2転写工程と
を有する転写パターン形成方法。
【請求項2】
前記ブランケットの凹部の幅は、前記版の凹部の幅より狭い
請求項1記載の転写パターン形成方法。
【請求項3】
前記基板の前記インクを転写する位置に窪みが設けられており、前記ブランケットの凹部の幅は前記基板の窪みの幅より広く設けられている
請求項1または2記載の転写パターン形成方法。
【請求項4】
前記ブランケットの軟質基材は、PDMS(ポリジメチルシロキサン)である
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の転写パターン形成方法。
【請求項5】
凹部が形成された硬質基材と、
前記硬質基材より軟らかい材質から成り、前記硬質基材と貼り合わされ、前記硬質基材の凹部の位置の厚さが他より厚く設けられた軟質基材と
を有する転写パターン形成用ブランケット。
【請求項6】
前記硬質基材の凹部の幅は、前記軟質基材の表面に塗布されるインクを形成するパターンに対応して残すための版の凹部の幅より狭い
請求項5記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項7】
前記硬質基材の凹部の幅は、前記インクのパターンを転写する基板に設けられた窪みの幅より広く設けられている
請求項5または6記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項8】
前記硬質基材の凹部以外の位置の前記軟質基材の厚さをa、前記硬質基材の凹部の位置の前記軟質基材の厚さをbとした場合、
b/a≧1.5が成り立つ
請求項5から7のうちいずれか1項に記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項9】
前記軟質基材は、PDMS(ポリジメチルシロキサン)である
請求項5から8のうちいずれか1項に記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項1】
凹部が形成された硬質基材と当該硬質基材より軟らかい軟質基材とが貼り合わされ、前記凹部の位置の前記軟質基材の厚さが他より厚く設けられたブランケットを用い、前記軟質基材の表面にインクを塗布する塗布工程と、
形成するパターンの位置に凹部が設けられた版を用い、当該版の凹部と前記ブランケットの凹部との位置を合わせるようにして当該版と前記ブランケットとを互いに向かい合わせ、これらを加圧接触させることにより、前記ブランケットのインクのうち前記版の凹部に対応する部分のみを前記ブランケット側に残して転写させる第1転写工程と、
前記第1転写工程後のブランケットと、パターンを形成する基板とを互いに向かい合わせるとともに、これらを加圧接触させることにより、前記ブランケット上に残っているインクを前記基板上に転写させる第2転写工程と
を有する転写パターン形成方法。
【請求項2】
前記ブランケットの凹部の幅は、前記版の凹部の幅より狭い
請求項1記載の転写パターン形成方法。
【請求項3】
前記基板の前記インクを転写する位置に窪みが設けられており、前記ブランケットの凹部の幅は前記基板の窪みの幅より広く設けられている
請求項1または2記載の転写パターン形成方法。
【請求項4】
前記ブランケットの軟質基材は、PDMS(ポリジメチルシロキサン)である
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の転写パターン形成方法。
【請求項5】
凹部が形成された硬質基材と、
前記硬質基材より軟らかい材質から成り、前記硬質基材と貼り合わされ、前記硬質基材の凹部の位置の厚さが他より厚く設けられた軟質基材と
を有する転写パターン形成用ブランケット。
【請求項6】
前記硬質基材の凹部の幅は、前記軟質基材の表面に塗布されるインクを形成するパターンに対応して残すための版の凹部の幅より狭い
請求項5記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項7】
前記硬質基材の凹部の幅は、前記インクのパターンを転写する基板に設けられた窪みの幅より広く設けられている
請求項5または6記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項8】
前記硬質基材の凹部以外の位置の前記軟質基材の厚さをa、前記硬質基材の凹部の位置の前記軟質基材の厚さをbとした場合、
b/a≧1.5が成り立つ
請求項5から7のうちいずれか1項に記載の転写パターン形成用ブランケット。
【請求項9】
前記軟質基材は、PDMS(ポリジメチルシロキサン)である
請求項5から8のうちいずれか1項に記載の転写パターン形成用ブランケット。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【公開番号】特開2010−58415(P2010−58415A)
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−227759(P2008−227759)
【出願日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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