CN104345549B - 基板制造方法及基板制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板制造方法及基板制造装置，所述基板制造方法是在支承基板上形成用于形成厚金属图案的掩膜图案的方法。准备应形成第1线状图案及比第1线状图案粗的第2线状图案的支承基板。在支承基板的应形成第1线状图案及第2线状图案的区域，多次重复进行使薄膜材料液滴化后着落并使着落的薄膜材料固化的步骤。用于形成第1线状图案的步骤的重复次数多于用于形成第2线状图案的步骤的重复次数。

Description

基板制造方法及基板制造装置

本申请主张基于2013年8月9日申请的日本专利申请第2013-165739号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种在支承基板的表面形成宽度不同的多个线状图案的基板制造方法及基板制造装置。

背景技术

已知有通过在支承基板的表面形成掩膜图案，并且在未形成掩膜图案且暴露的区域镀上金属来制作印刷基板的技术(专利文献1)。掩膜图案例如通过将感光性干膜曝光及显影来形成。若被镀金属的高度超过掩膜图案的高度，则被镀金属超过预先用掩膜图案设定的线宽从而导致横向扩散。通过使掩膜图案厚于被镀金属，从而能够防止横向扩散。

专利文献1：日本特开2011-228605号公报

发明内容

在形成100μm以上厚度的厚金属图案例如厚铜图案时，必须使掩膜图案厚于100μm。然而，很难通过曝光及显影来形成这种厚掩膜图案。本发明的目的在于提供一种在支承基板上形成用于形成厚金属图案的掩膜图案的方法。本发明的另一目的在于提供一种能够适用于形成该掩膜图案的方法的基板制造装置。

根据本发明的一观点，提供一种基板制造方法，其具有：

准备应形成第1线状图案、及比所述第1线状图案粗的第2线状图案的支承基板的工序；及

在所述支承基板的应形成所述第1线状图案及所述第2线状图案的区域，多次重复进行使薄膜材料液滴化后着落并使着落的所述薄膜材料固化的步骤的工序，

用于形成所述第1线状图案的所述步骤的重复次数多于用于形成所述第2线状图案的所述步骤的重复次数。

并且，本发明提供一种基板制造装置，其具有：

载物台，保持应形成第1线状图案、及比所述第1线状图案粗的第2线状图案的支承基板；

喷嘴头，具有朝向保持在所述载物台上的支承基板吐出光固化性液状的薄膜材料的多个喷嘴孔；

移动机构，使所述支承基板及所述喷嘴头的其中一者相对于另一者移动；

光源，向附着于保持在所述载物台上的支承基板的液状的所述薄膜材料照射固化用光；及

控制装置，控制所述喷嘴头、所述光源、及所述移动机构，

所述第1线状图案的高度的目标值与所述第2线状图案的高度的目标值相同，

所述控制装置控制所述喷嘴头、所述光源及所述移动机构进行如下步骤：多次重复进行第1步骤，在所述第1步骤中，一边使所述喷嘴头及所述基板的其中一者相对于另一者移动，一边从所述喷嘴头吐出液状的薄膜材料，从而使液状的薄膜材料附着在所述基板的表面上应形成第1线状图案及第2线状图案的区域，并且从所述光源向附着于所述基板的液状的所述薄膜材料照射固化用光以使所述薄膜材料固化，

进一步至少执行1次第2步骤，在所述第2步骤中，一边使所述喷嘴头及所述基板的其中一者相对于另一者移动，一边从所述喷嘴头吐出液状的薄膜材料，从而使液状的薄膜材料附着在所述基板的表面上应形成所述第1线状图案的区域，并且从所述光源向附着在所述基板的液状的所述薄膜材料照射固化用光以使所述薄膜材料固化，并且不使液状的薄膜材料附着在应形成所述第2线状图案的区域。

用于形成第1线状图案的步骤的重复次数多于用于形成第2线状图案的所述步骤的重复次数。若步骤的重复次数相同，则相对较窄的第1线状图案的高度变得低于第2线状图案的高度。通过使用于形成第1线状图案的步骤的重复次数多于用于形成第2线状图案的所述步骤的重复次数，从而能够对齐第1线状图案与第2线状图案的高度。

附图说明

图1是在基于实施例的基板制造方法中使用的支承基板的俯视图。

图2A～图2D是通过基于实施例的基板制造方法制造的基板在制造中途阶段的剖视图。

图2E是通过基于实施例的基板制造方法制造的基板在制造中途阶段的剖视图，图2F是通过基于实施例的基板制造方法制造出的基板的剖视图。

图3是用于对形成各线状图案的步骤的优选重复次数进行说明的线状图案的示意图。

图4是表示线状图案的宽度、高度及步骤的重复次数n的关系的一例的图表。

图5是基于实施例的基板制造装置的涂布站的示意图。

图6A是喷嘴单元的立体图，图6B是喷嘴单元的仰视图。

图7是基于实施例的基板制造装置的载物台及喷嘴单元的俯视图。

图8是基于实施例的基板制造装置的整体示意图。

图中：10-支承基板，11-应形成第1线状图案的区域，12-应形成第2线状图案的区域，13-应形成第3线状图案的区域，15-应形成掩膜图案的区域，20-薄膜材料，31-第1层，32-第2层，33-第3层，41-第1线状图案，42-第2线状图案，43-第3线状图案，45-金属图案，50-底板，51-移动机构，52载物台，53-喷嘴单元，54-摄像机，60-控制装置，70-支承板，71-喷嘴头，72-固化用光源，73-喷嘴孔，80-搬入站，81-临时定位站，82-涂布站，83-固化站，84-输送装置，85-第1输送辊，86-第2输送辊，87-挡块，88-固化用光源，90-导向件，91、92-升降机。

具体实施方式

参考图1、图2A～图2F，对基于实施例的基板制造方法进行说明。首先，准备作为应形成图案的基底的支承基板。

图1示出在基于实施例的基板制造方法中使用的支承基板10的俯视图。在支承基板10的表面划定有应形成掩膜图案的区域15。应形成的掩膜图案具有宽度不同的多个线状图案。例如，应形成掩膜图案的区域15包括应形成第1线状图案的区域11(以下称为第1区域)、应形成第2线状图案的区域12(以下称为第2区域)及应形成第3线状图案的区域13(以下称为第3区域)。第1区域11的宽度最窄，第3区域13的宽度最粗。第1线状图案、第2线状图案及第3线状图案的高度的目标值全部相同。

图2A～图2F示出通过基于实施例的基板制造方法制造的基板的制造中途阶段的剖视图。图2A～图2F相当于图1的单点划线2-2的截面。

如图2A所示，在支承基板10的表面划定有第1区域11、第2区域12及第3区域13。将薄膜材料20液滴化后涂布于第1区域11、第2区域12及第3区域13。之后，使涂布在支承基板10的薄膜材料20固化。

液滴着落点的分布密度在第1区域11、第2区域12及第3区域13内全部相同。可使用例如光固化性树脂作为液状的薄膜材料20。通过向涂布在支承基板10的薄膜材料20照射固化用光例如紫外线来使薄膜材料20固化。由此，在第1区域11形成构成第1线状图案的一部分的第1层31。同样地，在第2区域12及第3区域13分别形成构成第2线状图案的一部分的第2层32及构成第3线状图案的一部分的第3层33。在该阶段固化度无需一定为大致100％。只要得到如下程度的固化度即可：薄膜材料20不向面内方向流动，且能够在已固化的薄膜材料20之上再涂布液状的薄膜材料20。

如图2B所示，将薄膜材料20液滴化后涂布于支承基板10的第1区域11、第2区域12及第3区域13，并使其固化，由此在第1层31、第2层32及第3层33上分别形成第2层的第1层31、第2层32及第3层33。

如图2C所示，重复进行将薄膜材料20液滴化后涂布于支承基板10的第1区域11、第2区域12及第3区域13并使其固化的步骤。由此，在第1区域11形成由多层第1层31构成的第1线状图案41。同样地，在第2区域12及第3区域13分别形成由多层第2层32构成的第2线状图案42及由多层第3层33构成的第3线状图案43。在该阶段，第1层31的层叠数、第2层32的层叠数及第3层33的层叠数全部相同。

涂布于第1层31之上的薄膜材料20在到固化为止的期间横向扩散。因此，第1线状图案41的侧面倾斜，其截面呈接近直立梯形的形状。第2线状图案42及第3线状图案43的侧面也同样地倾斜，其截面呈接近直立梯形的形状。

侧面倾斜部分的宽度几乎不依赖于线状图案的宽度。因此，第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43的侧面倾斜部分的宽度大致相同。线宽越窄，在构成线状图案的薄膜材料中用于侧面倾斜的部分的薄膜材料的比例就越大。在图2C所示的阶段中，最窄的第1线状图案41的高度最低，最粗的第3线状图案43的高度最高。图2C示出第3线状图案43的高度达到目标高度时的剖视图。

如图2D所示，将薄膜材料20液滴化后涂布于第1线状图案41的上表面及第2线状图案42的上表面，并使其固化。在第3线状图案43的上表面不涂布薄膜材料20。由此，第1线状图案41及第2线状图案42的高度增加。在第2线状图案42的高度变得与第3线状图案43的高度几乎相同时，结束向第2线状图案42的上表面涂布薄膜材料20。此时，第1线状图案41低于第2线状图案42及第3线状图案43。

如图2E所示，将薄膜材料20液滴化后涂布于第1线状图案41的上表面并使其固化。在第2线状图案42及第3线状图案43的上表面不涂布薄膜材料20。由此，第1线状图案41的高度增加。在第1线状图案41的高度变得与第2线状图案42及第3线状图案43的高度几乎相同时，结束向第1线状图案41的上表面附着薄膜材料20。

如图2F所示，在支承基板10的表面上未形成第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43而在支承基板10的表面暴露的区域堆积金属。由此形成金属图案45。金属图案45使用例如铜。

在基于实施例的方法中，将薄膜材料20液滴化后涂布于支承基板10的应形成线状图案的区域，并使已涂布的薄膜材料20固化。通过多次重复进行该涂布及固化的步骤(以下简称为“步骤”)来形成第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43。着眼于第1线状图案41及第2线状图案42，用于形成相对较窄的第1线状图案41的步骤的重复次数多于用于形成相对较粗的第2线状图案42的步骤的重复次数。着眼于第2线状图案42及第3线状图案43，用于形成相对较窄的第2线状图案42的步骤的重复次数多于用于形成相对较粗的第3线状图案43的步骤的重复次数。

如此，通过设定步骤的重复次数，能够对齐粗细不同的多个线状图案的高度。即使加高线状图案也能够对齐宽度不同的多个线状图案的高度，因此上述基板制造方法尤其能够适用于具有100μm以上厚度的厚铜图案的基板的制造。

参照图3对用于形成各线状图案的步骤的优选重复次数进行说明。

以n表示用于形成第1线状图案41的步骤的重复次数时，优选以满足以下条件的方式设定重复次数n。步骤的重复次数为n-1时的第1线状图案41的高度H10低于第3线状图案43的高度H3(即目标高度)。并且，若将步骤的重复次数设为n+1次，则第1线状图案41的高度H11变得高于第3线状图案43的高度H3。若以满足该条件的方式设定重复次数n，则能够减小第1线状图案41的高度H1与第3线状图案43的高度H3之间的差。

用于形成第2线状图案42的步骤的优选重复次数也能够以与用于形成第1线状图案41的步骤的优选重复次数n相同的方法进行设定。由此，能够减小第2线状图案42的高度H2与第3线状图案43的高度H3之间的差。

满足上述条件的重复次数n的解通常有2个。此时，优选将步骤的重复次数n设定为使所形成的线状图案的高度更接近目标高度的一方的重复次数。

图4示出线状图案的宽度、高度及步骤的重复次数n的关系的一例。横轴表示线状图案的宽度，纵轴表示线状图案的高度。图4标注的各实线的数值n表示步骤的重复次数。当步骤的重复次数n固定时，线状图案的高度随着线状图案的宽度变窄而变低。这是因为如图2C所示用于侧面倾斜部分的薄膜材料的比例变高。

将第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43(图2E)的高度的目标值设为Ht。在图4所示的例子中，形成宽度为W1的第1线状图案41的步骤的重复次数为14时，其高度变得与目标高度Ht最接近。形成宽度为W2的第2线状图案42的步骤的重复次数为13时，其高度变得与目标高度Ht最接近。形成宽度为W3的第3线状图案43的步骤的重复次数为12时，其高度变得与目标高度Ht最接近。如此，以使线状图案的高度变得与目标高度Ht最接近的方式设定步骤的重复次数n，由此能够对齐线状图案的高度。

图5示出基于实施例的基板制造装置的涂布站的示意图。在底板50上通过移动机构51支承载物台52。载物台52保持作为形成薄膜的对象的支承基板10。定义将与支承基板10的表面平行的面设为xy面、将支承基板10的表面的法线方向设为z方向的xyz直角坐标系。在载物台52的上方支承有喷嘴单元53及摄像机54。移动机构51使支承基板10及喷嘴单元53的其中一者相对于另一者沿x方向及y方向移动。在图5中示出使喷嘴单元53相对于底板50静止、使支承基板10移动的结构，相反，也可设为使支承基板10静止，使喷嘴单元53移动的结构。

喷嘴单元53具有与支承基板10对置的喷嘴头。光固化性液状薄膜材料从形成于喷嘴头的多个喷嘴孔朝向支承基板10被液滴化后吐出。从喷嘴孔吐出薄膜材料的时间由控制装置60控制。摄像机54拍摄形成于支承基板10的对准标记并将图像数据发送到控制装置60。

图6A示出喷嘴单元53的立体图，图6B示出喷嘴单元53的仰视图。在支承板70上组装有2个喷嘴头71及3个光固化用光源72。2个喷嘴头71在y方向并排配置。固化用光源72分别配置在2个喷嘴头71之间及喷嘴头71的外侧。着眼于1个喷嘴头71，在喷嘴头71的y方向的正侧及负侧分别配置有固化用光源72。

在各喷嘴头71上形成有沿x方向等间隔排列的多个喷嘴孔73。图6A及图6B中示出各喷嘴头71的多个喷嘴孔73排列成2列的例子。2个喷嘴头71在x方向上相互错开而固定。在2个喷嘴头71上形成的共计4列喷嘴孔73整体上沿x方向等间隔分布。

固化用光源72向涂布于支承基板10(图5)的液状的薄膜材料照射固化用光。例如，若一边使支承基板10(图5)沿y方向移动，一边从喷嘴头71吐出薄膜材料，则涂布于支承基板10的薄膜材料通过来自配置在吐出薄膜材料的喷嘴头71下游侧的固化用光源72的光被固化。

图6A及图6B中，喷嘴头71的搭载数为2个，但是，喷嘴头71的搭载数可为1个，也可为3个以上。固化用光源72可配置在各喷嘴头71的下游侧。在一边使支承基板10沿y方向移动，一边涂布薄膜材料时，固化用光源72配置于各喷嘴头71的两侧。若增加喷嘴头71的搭载数，则在x方向上等间隔分布的喷嘴孔73的间距变小。由此，能够提高应形成的线状图案的分辨率。

图7中示出基于实施例的基板制造装置的载物台52及喷嘴单元53的俯视图。在载物台52上保持有支承基板10。在支承基板10的表面划定有应形成掩膜图案的区域15。

在支承基板10的上方配置有喷嘴单元53。喷嘴单元53包括喷嘴头71及固化用光源72。一边通过移动机构51使支承基板10沿y方向移动，一边使薄膜材料从喷嘴头71吐出，由此能够向支承基板10涂布薄膜材料。控制装置60控制基于移动机构51的支承基板10的移动及薄膜材料从喷嘴头71的吐出时间。由此，能够在应形成掩膜图案的区域15涂布薄膜材料。应形成掩膜图案的区域15的图案信息预先存储于控制装置60。

将支承基板10在x方向错开并重复进行相同的处理，由此能够在支承基板10的表面的任意区域涂布薄膜材料。

图8示出基于实施例的基板制造装置整体的示意图。基于实施例的基板制造装置包括搬入站80、临时定位站81、涂布站82、固化站83及输送装置84。定义将水平面设为xy面、将铅垂方向设为z轴的正方向的xyz直角坐标系。朝向x轴的正方向依次配置有搬入站80、临时定位站81、涂布站82及固化站83。控制装置60控制搬入站80、临时定位站81、涂布站82、固化站83内的各装置及输送装置84。

第1输送辊85沿x轴的正方向将作为处理对象的支承基板10从搬入站80输送至临时定位站81。通过第1输送辊85输送的支承基板10的前端接触到挡块87，由此进行支承基板10在输送方向上的粗定位。

输送装置84将支承基板10从临时定位站81输送至涂布站82、及从涂布站82输送至固化站83。输送装置84包括导向件90及2台升降机91、92。升降机91、92由导向件90引导并沿x方向移动。升降机91、92具有例如与支承基板10的底面接触并支承支承基板10的L字状的支承臂。其中一个升降机91将支承基板10从临时定位站81输送至涂布站82，另一个升降机92将支承基板10从涂布站82输送至固化站83。

如图5所示，涂布站82包括底板50、移动机构51及载物台52。图8中未示出喷嘴单元53(图5)等。

在固化站83配置有第2输送辊86。在涂布站82被处理的支承基板10通过输送装置84输送至固化站83，并搭载于第2输送辊86上。第2输送辊86沿x轴的正方向输送支承基板10。在支承基板10的输送路径的上方配置有固化用光源88。固化用光源88向通过第2输送辊86输送的支承基板10照射包括使薄膜材料固化的长波成分的光。

在涂布站82形成如图2E所示的第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43。利用来自涂布站82的固化光源72的光进行的固化处理中，有时固化度不够充分。在涂布站82形成的第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43在固化站83进一步被固化。由此，可以得到足够的固化度。

在控制装置60中存储有用于根据线状图案的宽度和高度计算出步骤的重复次数的对应关系信息(图4)。控制装置60根据线状图案的高度的目标值(图4中的高度Ht)、第1线状图案41的宽度的目标值(图4中的宽度W1)、第2线状图案的宽度的目标值(图4中的宽度W2)、第3线状图案43的宽度的目标值(图4中的宽度W3)及对应关系信息(图4)，求出形成第1线状图案41、第2线状图案42及第3线状图案43的步骤的重复次数n。

图2A到图2C为止的步骤的重复次数与形成第3线状图案43的步骤的重复次数相同。图2A到图2D为止的步骤的重复次数与形成第2线状图案42的步骤的重复次数相等。图2A到图2E为止的步骤的重复次数与形成第1线状图案41的步骤的重复次数相等。

控制装置60根据形成各线状图案的步骤的重复次数n及图案信息，控制喷嘴头71及移动机构51。如此，根据线状图案的宽度准确地确定步骤的重复次数，由此能够形成高度对齐的线状图案。

以上，参照实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，可进行各种变更、改良、组合等，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims (4)

1.一种基板制造方法，其中，具有：

准备应形成第1线状图案及比所述第1线状图案粗的第2线状图案的支承基板的工序；及

在所述支承基板的应形成所述第1线状图案及所述第2线状图案的区域，多次重复进行使薄膜材料液滴化后着落并使着落的所述薄膜材料固化的步骤的工序，

为了使所述第1线状图案和所述第2线状图案的高度相同，用于形成所述第1线状图案的所述步骤的重复次数多于用于形成所述第2线状图案的所述步骤的重复次数；

其中，

以n表示用于形成所述第1线状图案的所述步骤的重复次数时，如下设定所述重复次数n：将所述步骤的重复次数设为n-1次而形成的所述第1线状图案的高度低于所述第2线状图案的高度，并且将所述步骤的重复次数设为n+1次而形成的所述第1线状图案的高度高于所述第2线状图案的高度。

2.根据权利要求1所述的基板制造方法，其中，

进一步具有如下工序：形成所述第1线状图案及所述第2线状图案之后，在所述支承基板的表面上未形成所述第1线状图案及所述第2线状图案的区域堆积金属。

3.一种基板制造装置，其中，具有：

载物台，保持应形成第1线状图案及比所述第1线状图案粗的第2线状图案的支承基板；

喷嘴头，具有朝向保持在所述载物台上的支承基板吐出光固化性液状的薄膜材料的多个喷嘴孔；

移动机构，使所述支承基板及所述喷嘴头的其中一者相对于另一者移动；

光源，向附着于保持在所述载物台上的支承基板的液状的所述薄膜材料照射固化用光；及

控制装置，控制所述喷嘴头、所述光源及所述移动机构，

所述第1线状图案的高度的目标值与所述第2线状图案的高度的目标值相同，

所述控制装置通过控制所述喷嘴头、所述光源及所述移动机构进行以下步骤：

多次重复进行第1步骤，在所述第一步骤中，一边使所述喷嘴头及所述基板的其中一者相对于另一者移动，一边从所述喷嘴头吐出液状的薄膜材料，从而在所述基板的表面上应形成第1线状图案及第2线状图案的区域涂布液状的薄膜材料，并且从所述光源向附着在所述基板的液状的所述薄膜材料照射固化用光以使所述薄膜材料固化，

进一步执行第2步骤，在所述第2步骤中，一边使所述喷嘴头及所述基板的其中一者相对于另一者移动，一边从所述喷嘴头吐出液状的薄膜材料，从而在所述基板的表面上应形成所述第1线状图案的区域涂布液状的薄膜材料，并且从所述光源向附着在所述基板的液状的所述薄膜材料照射固化用光以使所述薄膜材料固化，并且在应形成所述第2线状图案的区域不涂布液状的薄膜材料，

为了使所述第1线状图案和所述第2线状图案的高度相同，用于形成所述第1线状图案的所述步骤的重复次数多于用于形成所述第2线状图案的所述步骤的重复次数；

其中，以n表示用于形成所述第1线状图案的所述步骤的重复次数时，如下设定所述重复次数n：将所述步骤的重复次数设为n-1次而形成的所述第1线状图案的高度低于所述第2线状图案的高度，并且将所述步骤的重复次数设为n+1次而形成的所述第1线状图案的高度高于所述第2线状图案的高度。

4.根据权利要求3所述的基板制造装置，其中，

所述控制装置中存储有用于根据线状图案的宽度和高度计算出步骤的重复次数的对应关系信息，

并且所述控制装置根据所述第1线状图案的高度的目标值、所述第1线状图案的宽度的目标值、所述第2线状图案的宽度的目标值及所述对应关系信息，计算出所述第1步骤的重复次数及所述第2步骤的重复次数。