Der Kern der Imprint-Technologie: Master-Verarbeitungstechnologie

Strömung, bei der Mikrostrukturen in Filmen gebildet werden

Das Rolle-zu-Rolle-Verfahren von Dexerials für die Imprint-Technologie kann kontinuierlich Mikrostrukturen von Hunderten von Nanometern bis zu Hunderten von Mikrometern auf Folien mit einer Länge von bis zu Hunderten von Metern bilden.

Die folgende Abbildung zeigt das Konzept für den Rolle-zu-Rolle-Prägeprozess. Die Basisfolie, auf die UV-härtendes Harz aufgebracht ist, fährt von links ein und wird gegen die zylindrische Urform für das Gefüge in der Mitte gedrückt, bevor sie nach rechts weiterfährt. Wenn die Basisfolie unter der Urform hindurchläuft, wird das Harz von der Form geformt und mit UV-Licht ausgehärtet, um das Mikrostrukturmuster auf die Substratoberfläche zu übertragen.

So erstellen Sie einen nahtlosen und präzisen zylindrischen Master

Für die Herstellung der Master, mit denen feine Muster auf Filmsubstrate übertragen werden, verfügen wir über zwei Technologien: die „Lithografieverarbeitung“ und die „Präzisionsbearbeitung“. Die folgende Abbildung zeigt schematisch, wie mittels Laserlithografie eine Mikrostruktur auf ein zylindrisches Grundmaterial gezeichnet wird. Die Oberfläche des zylindrischen Grundmaterials wird mit einem Harz, dem sogenannten Resist, beschichtet, und das Laserlicht zeichnet mithilfe vorberechneter Bewegungen ein Muster auf den Resist. Danach wird ein Prozess namens Trockenätzen durchgeführt, bei dem Plasmagas auf den Resist aufgebracht wird, um eine Mikrostruktur zu bilden. Durch die Lithografie können präzise Muster im Nanometerbereich in ein Mastergravieren.

Eine weitere Methode zur Herstellung von Masterplatten ist die Präzisionsbearbeitung mit Maschinen. Bei diesem Verfahren wird ein zylindrisches metallisches Grundmaterial gedreht und mit einer sehr harten Spitze (Klinge), beispielsweise einem Diamanten, geschnitten, wodurch auf der Oberfläche eine Mikrostruktur entsteht. Je nach Form und Größe der Bohrerklinge ist es möglich, Muster unterschiedlicher Form zu gravieren.

Unglaubliche Bearbeitungsgenauigkeit durch Präzisionsbearbeitung

Wenn wir Master mithilfe der Präzisionsbearbeitung herstellen, sind wir in der Lage, winzige Strukturen auf kleinen Einheiten zu formen und so eine hochpräzise Verarbeitung zu erreichen. Der zylindrische Master besteht aus Metall wie Edelstahl oder Eisen und hat eine Länge von 1.600 mm. Dadurch ist es möglich, feine Strukturen auf einmal auf eine große Fläche zu übertragen.

Bei der Präzisionsbearbeitung ist die Kontrolle der Bearbeitungsumgebung wichtig. Steigt die Raumtemperatur während der Verarbeitung um 1 °C, dehnt sich ein 1600 mm langes Metallstück um etwa 20 µm (0,02 mm) aus. Liegt die zu bearbeitende Mikrostruktur im Bereich einiger µm, ist diese Veränderung nicht zu vernachlässigen. Darüber hinaus entsteht Reibungswärme im Bereich, in dem der Bohrer schneidet. Für eine hochpräzise Bearbeitung ist eine stabile Bearbeitungsumgebung unerlässlich. Bei Dexerials führen wir nicht nur unbemannte automatische Bearbeitungen durch, sondern kontrollieren auch streng viele Parameter, die die Bearbeitungsgenauigkeit beeinflussen, wie etwa Raumtemperatur und Temperatur des Grundmaterials, um die gewünschte Form mit hoher Präzision zu bearbeiten.

Schneidprozess meistern

Hier ist ein Diagramm, das den Prozess der Präzisionsbearbeitung zeigt. Dabei wird zunächst mit einem geeigneten Schneidwerkzeug das gewünschte feine Muster in die auf das Grundmaterial aufgebrachte spanabhebende Plattierungsschicht eingraviert. Als nächstes wird ein UV-Testfilm hergestellt und mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gemessen und ausgewertet. Danach wird er gereinigt und einer Trennbehandlung* unterzogen, um das zylindrische Master für den Druck fertigzustellen.

*Ein Verfahren, das das Ablösen des geprägten Harzes vom Master erleichtert.

Beispiele für durch Präzisionsbearbeitung erzeugte Mikroformen

Bei diesem Foto handelt es sich um eine vergrößerte Elektronenmikroskopaufnahme eines „helligkeitssteigernden Linsenfilms für LCD-Fernseher“, der mithilfe einer Masterplatte durch Präzisionsbearbeitung hergestellt wurde. Die Größe und Form der in die Oberfläche eingravierten Bergmuster können je nach Größe und Form des verwendeten Schneidwerkzeugs variiert werden.

Mithilfe von Mikrostrukturen, die mithilfe der Präzisionsbearbeitung hergestellt werden, ist es möglich, die Reflexion von Licht und Wärme je nach Form unterschiedlich zu steuern. Mithilfe seiner Präzisionsbearbeitungstechnologie für zylindrische Prägemaster wird Dexerials auch weiterhin nach neuen Produktmöglichkeiten suchen, indem das Unternehmen Forschung und Entwicklung vorantreibt, um Funktionen zu realisieren, die allein mit Materialien nicht erreicht werden können.