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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer hochaufgelösten Struktur
und insbesondere ein Verfahren zur Bildung einer hochaufgelösten Struktur
mit einem hohen Aspektverhältnis,
das die Schritte umfasst: einen Aufbringschritt des Aufbringens
eines Trockenfilmresists auf ein Substrat; einen Belichtungsschritt
des Belichtens eines Trockenfilmresists, entweder mittels Bestrahlen mit
einem fokussierbaren Energiestrahl direkt auf den Trockenfilmresist
ohne Verwendung einer Maske oder eines diffraktiven optischen Elementes
oder mittels Projizieren eines bestimmten Wellenlängenbereichs
des Lichts auf den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives
optisches Element, um den Trockenfilmresist zu der gewünschten
Form zu strukturieren, um eine Struktur zu bilden; einen Strukturvorlage-Bildungsschritt
des Entfernens des belichteten Bereiches mittels eines Entwicklungsverfahrens;
und einen Ablagerungsschritt des Ablagerns eines funktionalen Materials
in den Bereich, von welchem der Trockenfilmresist entfernt wurde.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Im
Allgemeinen wird Photolithographie angewendet, um Strukturen für den Einsatz
in elektronischen Vorrichtungen zu bilden. Der hier verwendete Begriff „Photolithographie" bezieht sich auf
eine Technik zur Bildung einer Form unter zunutze machen von Lös1ichkeit,
die von einer photochemischen Reaktion herrührt. Im Speziellen umfasst
Photolithographie die Induktion einer photochemischen Reaktion,
entweder auf einem Film, der eine Empfindlichkeit gegenüber einer
bestimmten Wellenlänge des
Lichts besitzt, oder einem flüssigen
Photoresist, wahlweise, abhängig
von einem Bereich, der Licht ausgesetzt wird, welches durch eine
Maske hindurchtritt, und einem Bereich, der nicht dem Licht ausgesetzt
wird, und Unterwerfen des resultierenden Films oder Photoresists
verschiedenen Verfahren, einschließlich Entwickeln, Ablagern
und Entfernen, um schließlich
die gewünschte
Struktur zu erzeugen.
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Allerdings
weist dieses Photolithographie-Verfahren Probleme auf, derart, dass
eine große
Menge an Material verschwendet wird und ein Vorgang kompliziert
ist, was zu einer Verringerung in der Effizienz führt. Außerdem,
da eine großflächige Maske
verwendet wird, ist es schwierig, in einer kurzen Zeit eine neue
Ausgestaltung zu implementieren.
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Bei
einem Dickfilmverfahren zur Ablagerung eines funktionalen Materials
zu Strukturen bis zu einer Dicke im Mikrometerbereich oder größer mittels eines
Verfahrens wie Sputtern oder CVD innerhalb einer kurzen Zeitspanne
ist die Photolithographie ebenfalls ungeeignet hinsichtlich der
Verfahrenseffizienz. Daher ist, um diese Probleme mit der Photolithographie
zu überwinden,
ein. Tintenstrahl-Strukturbildungsverfahren vorgeschlagen worden,
das verwendet werden kann, um Strukturen direkt auf einem Substrat
ohne jegliche Verwendung einer Maske zu erzeugen.
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Dieses
Tintenstrahl-Strukturbildungsverfahren wird nun mit Bezug auf die 1a und 1b beschrieben.
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Wie
in 1a gezeigt ist, wird ein funktionales Material
zur Bildung einer Struktur auf einem Substrat 10 von einem
Tintenstrahl-Druckkopf H abgelagert und wird getrocknet, um einen überflüssigen Tinten-Trägervehikel
vom funktionalen Material zu entfernen. Zum besseren Verständnis des
obigen Tintenstrahl-Strukturbildungsverfahrens wird das folgende
Beispiel angeführt.
Der Gehalt eines zu strukturierenden funktionalen Materials mit
einem spezifischen Gewicht von 10 wird zu 50 Gew.-% angenommen bezogen
auf das Gesamtgewicht der Tinte. Außerdem wird der Gehalt eines/von
Trägervehikel/Trägervehikeln,
das/die ein mittleres spezifisches Gewicht von 1 aufweist/aufweisen
und nach dem Trocknen zu entfernen ist/sind, zu 50 % angenommen
bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Hierbei beträgt der Volumenanteil
des funktionalen Materials bezogen auf das Gesamtvolumen der Tinte
etwa 9%.
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Zum
besseren Verständnis
wird unter Nichtberücksichtigung
komplexer physikalischer Phänomene
angenommen, dass die Linienbreite, die mit einem Tintenstrahl strukturiert
werden kann, festgelegt ist, und dass eine einheitliche Abnahme
der Dicke erfolgt. Infolgedessen beträgt die Dicke einer nach dem Trocknen
verbleibenden Struktur nur 9 % der Dicke einer anfänglichen
Struktur. Wenn ein derartiger Tintenstrahl zur Bildung einer Struktur
verwendet wird, besteht ein Problem darin, dass eine unerwünschte übermäßige Abnahme
an Dicke in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der Tinte auftritt, wobei dieses Phänomen in 1a gezeigt
ist. Außerdem
ist es, um eine Struktur zu bilden, so dass diese eine hohe Auflösung aufweist,
d.h. um die Breite zu verringern, üblich, die Größe eines
Tintentropfens zu verringern. Wenn ein kleinerer Tintentropfen verwendet wird,
um eine hohe Auflösung,
wie oben beschrieben, zu erreichen, wird eine kleinere Menge Tinte
pro Flächeneinheit
abgelagert, wie in 1b gezeigt.
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Infolgedessen
wird die Dicke der resultierenden Struktur proportional zur Verringerung
der Linienbreite verringert, und daher ist es physikalisch schwierig,
beide Aufgaben des Verringerung der Linienbreite allein und gleichzeitig
des Beibehaltens der gewünschten
Strukturdicke zu erreichen.
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Außerdem erhöht sich,
wenn die Größe des Tintentropfens
(d.h. des funktionalen Materials) zur Erzielung einer hochaufgelösten Struktur
verringert wird, die Trefferungenauigkeit des Tintentropfens relativ
zur Größe der Struktur,
wodurch ein bestimmter Strukturierungsfehler und die Bildung einer
nicht korrekten Struktur verursacht werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen,
die in der Technik auftreten, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine hochaufgelöste
Struktur mittels Belichten eines Trockenfilmresists zu erhalten,
entweder mittels Bestrahlen mit einem fokussierbaren Energiestrahl
direkt und selektiv auf den Trockenfilmresist, der auf einem Substrat
aufgebracht ist, oder mittels Projizieren eines bestimmten Wellenlängenbereichs
des Lichts auf den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives
optisches Element, Entfernen des belichteten Bereiches durch ein
Entwicklungsverfahren und Ablagerung eines funktionalen Materials
in den Bereich, von welchem der Trockenfilmresist entfernt wurde.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gewünschte Strukturdicke mittels
Einstellen der Dicke eines anfänglichen
Trockenfilmresists zu erhalten, der im Hinblick einer Verminderung
der Dicke, die von dem Trocknen der Tinte resultiert, ausreichend
ist, und Beladen von Tinte in der ausgewählten Dicke des Films. Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Substrat
mit einer darauf gebildeten freien Struktur bereitzustellen zur
Verwendung in dem Verfahren.
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Um
die vorgenannten Aufgaben zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer hochaufgelösten Struktur
mit einer gewünschten
Dicke oder hohem Aspektverhältnis
mittels eines Trockenfilmresists bereit, wobei das Verfahren umfasst:
einen Aufbringschritt des Aufbringens eines Trockenfilmresists auf
ein Substrat in einer klebenden oder haftenden Weise; einen Belichtungsschritt
des Belichtens des Trockenfilmresists, entweder mittels Bestrahlung
mit einem fokussierbaren Energiestrahl selektiv und direkt auf den
Trockenfilmresist oder mittels Projizieren eines gegebenen Wellenlängenbereichs
des Lichts auf den Trockenfilmresist durch eine herkömmliche
Maske oder ein diffraktives optisches Element, um den Trockenfilmresist
in die gewünschte
Form zu strukturieren; einen Strukturvorlage-Bildungsschritt des
Entfernens des Trockenfilmresists von dem belichteten Bereich durch
ein Entwicklungsverfahren; und einen Ablagerungsschritt des Ablagerns
eines funktionalen Materials selektiv in den Bereich, von welchem
der Trockenfilmresist entfernt wurde.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorgenannten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der
vorliegenden Erfindung lassen sich anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen besser
verstehen, in welchen:
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1 ein schematisches Verfahrensdiagramm
ist, das ein Verfahren des Bildens einer Struktur entsprechend dem
bekannten Tintenstrahl-Strukturbildungsverfahren zeigt;
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2 ein schematisches Verfahrensdiagramm
ist, das ein Strukturierungsverfahren entsprechend der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 ein
schematisches Verfahrensdiagramm ist, das ein Verfahren des einfachen
Bildens einer komplexen hochaufgelösten Struktur entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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4 ein Verfahrensdiagramm bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellt, welche die Formen von Strukturen
nach Trocknung gemäß der Benetzbarkeit
eines Trockenfilmresists mit Tinte zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Im
Folgenden wird die Erfindung in weiterem Detail mit Bezug auf die
anhängenden
Zeichnungen beschrieben.
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Wie
zuvor beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Bildung einer hochaufgelösten
Struktur bereit, das eine exakte Strukturlinienbreite und -dicke
mittels Verringerung der Breite und gleichzeitigem Beibehalten einer
gegebenen Höhe erzielen
kann, wobei das Verfahren umfasst: Belichten eines Trockenfilmresists,
der auf dem Substrat aufgebracht ist, entweder mittels Bestrahlen
mit einem fokussierbaren Energiestrahl selektiv und direkt auf den
Trockenfilmresist oder mittels Projizieren eines bestimmten Wellenlängenbereichs
des Lichts auf den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives
optisches Element; Entfernen des Trockenfilmresists von dem belichteten
Bereich, in dem ein funktionales Material abgelagert werden soll,
durch ein Entwicklungsverfahren; und Ablagern des funktionalen Materials
in den Bereich, von welchem der Trockenfilmresist entfernt wurde.
Zu diesem Zweck umfasst das erfindungsgemäße Verfahren: einen Aufbringschritt
des Aufbringens eines Trockenfilmresists auf ein Substrat in einer
klebenden oder haftenden Weise; einen Belichtungsschritt des Belichtens des
Trockenfilmresists, entweder mittels Bestrahlen mit einem fokussierbaren
Energiestrahl selektiv und direkt auf den Trockenfilmresist oder
mittels Projizieren eines bestimmten Wellenlängenbereichs des Lichts auf
den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives optisches
Element, um den Trockenfilmresist in die gewünschte Form zu strukturieren;
einen Entwicklungsschritt des Entwickelns des belichteten Bereichs;
und ein Ablagerungsschritt des Ablagerns eines funktionalen Materials
in den Bereich, von welchem der Trockenfilmresist entfernt wurde.
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Insbesondere
in dem Fall, in welchem ein dicker Film mit einer Dicke von 1 Mikrometer
oder mehr erforderlich ist, mit der Maßgabe, dass der Volumenanteil
eines funktionalen Materials, das als ein Formfilm nach dem Trocknen
von Tinte zurückbleibt, α Vol.-% ist
und dass die zu erreichende Strukturdicke β μm ist, wird ein halbfester oder
fester Trockenfilmresist mit einer Dicke von 100 × β/α μm oder mehr
auf dem Substrat in einer klebenden oder haftenden Form auf das
Substrat aufgebracht, beispielsweise mittels eines Laminators.
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Jedoch
ist das Verfahren des Aufbringens des Trockenfilmresists auf das
Substrat nicht nur auf die Verwendung des Laminators beschränkt, sondern
umfasst jedes herkömmliche
Verfahren, das zum Aufbringen eines filmförmigen Produkts auf das Substrat
geeignet ist.
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Der
Trockenfilmresist, der auf das Substrat mittels des oben beschriebenen
Verfahrens aufgebracht ist, wird direkt dem fokussierbaren Energiestrahl
ausgesetzt oder wird einem bestimmten Wellenlängenbereich des Lichts durch
eine Maske oder ein diffraktives optisches Element ausgesetzt und dann
wird ein Bereich, der mit Tinte befüllt werden kann, in dem Trockenfilmresist
durch ein Entwicklungsverfahren gebildet. Die aufgetragene Tinte,
d.h. das funktionale Material, wird sich nach dem Trocknen zu einem
Film ausbilden, um als eine Struktur zu fungieren.
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Außerdem wird,
um ein Substrat mit einer darauf gebildeten freien Struktur zur
Verwendung in dem Verfahren bereitzustellen, der Trockenfilmresist entsprechend
der Form der benötigten
Struktur belichtet, entweder mittels Bestrahlen mit einem fokussierbaren
Energiestrahl selektiv und direkt auf den Trockenfilmresist oder
mittels Bestrahlen eines bestimmten Wellenlängenbereichs des Lichts auf
den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives optisches
Element. Danach wird der belichtete Trockenfilmresist selektiv durch
ein Entwicklungsverfahren entfernt. Der Bereich, von welchem der
Trockenfilmresist entfernt wurde, kann mit einem oder mehreren funktionalen
Materialien befüllt
werden, ausgewählt
unter den folgenden Materialien: leitfähige organische Materialien
wie etwa PEDOT (Poly-(3,4-ethylendioxythiophen))-PSS (Poly(4-styrolsulfonat)),
leitfähige
anorganische Materialien wie etwa Kupfer- oder Aluminium-Nanopartikel,
leitfähige
Materialvorläufer
wie etwa Organometallverbindungen, organische/anorganische Fluoreszenz-
oder Phosphoreszenzsubstanzen zur Verwendung in Elektrolumineszenzvorrichtungen,
elektrische Isolatoren oder Dielektrika und organische/anorganische Halbleitermaterialien.
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Allerdings
sind die genannten Materialien lediglich Beispiele für solche
funktionalen Materialien und die Auswahl des funktionalen Materials
wird in Abhängigkeit
von der beabsichtigten Verwendung desselben bestimmt.
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Im
Folgenden wird das Verfahren zur Bildung der hochaufgelösten Struktur
mit einer gewünschten Dicke
oder hohem Aspektverhältnis
entsprechend der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
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Das
Strukturbildungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung
umfasst: einen Aufbringschritt (S1) des Aufbringens eines Trockenfilmresists 30 auf
ein Substrat 10 in einer klebenden oder haftenden Weise;
einen Belichtungsschritt (S2) des Belichtens des Trockenfilmresists 30 mittels
Bestrahlen mit einem fokussierbaren Energiestrahl 25 direkt
auf den Trockenfilmresist 30, um den Trockenfilmresist 30 in
die gewünschte
Form zu strukturieren; einen Strukturvorlage-Bildungsschritt (S3) des Entfernens
des belichteten Trockenfilmresists mittels eines Entwicklungsverfahrens,
um eine Strukturvorlage zu bilden; und einen Ablagerungsschritt
(S4) des Ablagerns eines funktionalen Materials in die Strukturvorlage,
um eine Struktur zu bilden.
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Dabei
ist das Material des Substrats 10 nicht speziell beschränkt, solange
es verwendet wird, um die Struktur 20 darauf zu bilden
und auf herkömmliche
Weise in der Technik verwendet wird.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Struktur 20 bereits
auf dem Substrat 10 gebildet ist, keine spezielle Schicht
auf der Struktur 20 abgelagert, jedoch kann/können eine
oder mehrere Schichten, ausgewählt
unter den folgenden Schichten, falls nötig, auf dem Substrat 10 abgelagert
sein: einer Schutzschicht zum Schutz des Substrats 10 oder
der Struktur 20, die auf dem Substrat 10 gebildet
ist, vor Kontaminationen, die vor, während oder nach der Verarbeitung
gebildet werden; einer Lichtabschirmschicht zum Schutz des Substrats 10 oder
der Struktur 20, die auf dem Substrat 10 gebildet
ist entweder mittels Abschirmung der Energie des fokussierbaren Energiestrahls 25 oder
eines bestimmten Wellenlängenbereichs
des Lichts, ohne dass die Energie zu der darunter liegenden Struktur
geleitet wird, oder mittels Absorption der Energie, um so durch
sich selbst entfernt zu werden; einer Haftschicht zur Erhöhung der Haftung
des Trockenfilmresists 30 am Substrat 10; und
einem entfernbaren Film zum Schutz der Haftschicht während der
Lagerung des Substrats.
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Dabei
können
diese Schichten aus einer einzelnen Schicht oder einer Mehrzahl
von Schichten bestehen.
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Unterdessen
kann entweder die Lichtabschirmschicht oder die Schutzschichten
zuerst in Abfolge abgelagert sein und können aus einer Mehrzahl von
Lichtabschirmschichten oder Schutzschichten bestehen und die Haftschicht
ist im Allgemeinen an dem obersten Bereich des Substrats 10 gebildet
und ist mit dem entfernbaren Film während der Lagerung des Substrats
geschützt.
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Außerdem sind,
um das Entfernen dieser Schichten einfach zu gestalten, diese Schichten
beispielsweise aus Materialien hergestellt, die leicht mittels eines
Energiestrahls mit derselben Wellenlänge (λ1) wie oder einer Wellenlänge (λ2), welche
von der Wellenlänge
des fokussierbaren Energiestrahls zur Bildung der Struktur 20 verschieden
ist, entfernt werden, aus Materialien, die einen Lichtabsorber enthalten,
der die Wellenlänge
gut absorbiert, oder aus Materialien, die in einem Lösungsmittel,
welches zum Waschen nach einem Verfahren verwendet wird, hoch löslich sind.
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Außerdem können die
Schichten entsprechend der Auswahl und der Mischung der verwendeten
Materialien eine Mehrzahl von Funktionen ohne Beschränkung ausüben.
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Der
Trockenfilmresist 30 ist, wie oben beschrieben, auf das
Substrat 10 in einer klebenden oder haftenden Weise aufgebracht
und wird nun beschrieben. Das Material zur Bildung des Trockenfilmresists 30 ist
nicht speziell beschränkt,
solange es ein positiv oder negativ lichtempfindliches Harz ist,
welches bei Raumtemperatur halbfest oder fest ist, und leicht eine
photochemische Reaktion durchläuft
als Antwort auf direkte Bestrahlung mit dem fokussierbaren Energiestrahl 25,
wie etwa einem Laserstrahl, oder durch Bestrahlung mit einem bestimmten
Wellenlängenbereich
des Lichts durch eine Maske oder ein diffraktives optisches Element,
so dass es in einer Entwicklungslösung eine unterschiedliche
Löslichkeit zwischen
dem belichteten Bereich 35 und einem unbelichteten Bereich
zeigt.
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Der
hier verwendete Begriff „positiv
lichtempfindliches Harz" betrifft
ein lichtempfindliches Harz, dessen belichteter Bereich in einem
Entwicklungsverfahren entfernt wird. Wenn das positiv lichtempfindliche
Harz verwendet wird, kann der Bereich davon, in den das funktionale
Material abzulagern ist, mittels Bestrahlung mit dem fokussierbaren
Energiestrahl direkt auf den Bereich oder mittels Bestrahlen mit
einem bestimmten Wellenlängenbereich
des Lichts auf den Bereich durch eine Maske oder eine diffraktive
optische Vorrichtung belichtet werden und kann dann durch ein Entwicklungsverfahren
entfernt werden.
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Der
hier verwendete Begriff „negativ
lichtempfindliches Harz" betrifft
ein lichtempfindliches Harz, dessen unbelichteter Bereich durch
ein Entwicklungsverfahren entfernt wird. Wenn das negativ lichtempfindliche
Harz verwendet wird, können
beide Seitenbereiche des Bereiches, in den das funktionale Material
abzulagern ist, mittels Bestrahlen der Bereiche mit einem fokussierbaren
Energiestrahl oder mittels Bestrahlen der Bereiche mit einem bestimmten Wellenlängenbereich
des Lichts durch eine Maske oder ein diffraktives optisches Element
belichtet werden und dann kann der unbelichtete Bereich durch ein
Entwicklungsverfahren entfernt werden, wodurch so genannte „Dammstrukturen" erzeugt werden.
In diesem Fall wird das funktionale Material in den Bereich zwischen
den Dammstrukturen, von welchen der Trockenfilmresist entfernt wurde,
abgelagert.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des positiv lichtempfindlichen
Harzes gegenüber
der Verwendung des negativ lichtempfindlichen Harzes bevorzugt und
die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf den Trockenfilmresist,
der aus dem positiv lichtempfindlichen Harz gebildet ist, beschrieben.
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Unterdessen
kann der Trockenfilmresist 30 aus einer einzelnen Schicht,
die aus einem einzelnen Material oder einer Mehrzahl von Materialien
besteht, oder aus einer Mehrzahl von Schichten zusammengesetzt sein.
Insbesondere, wenn der Trockenfilmresist 30 aus einer Mehrzahl
von Schichten zusammengesetzt ist, kann er zusammengesetzt sein
aus: einer oder mehreren Haftschichten, die auf der unteren Oberfläche des
Trockenfilmresists 30 aufgebracht sind, um den Trockenfilmresist
leicht auf das Substrat 10 aufzubringen; eine Lichtabschirmschicht
zum Schutz des direkt gestrahlten fokussierbaren Energiestrahls 25 oder
eines bestimmten Wellenlängenbereichs
des Lichts, der durch die Maske oder das diffraktive optische Element
projiziert wird, vor durch oder unter den Trockenfilmresist geleitet
zu werden; eine lichtempfindliche Schicht, die aus einem Harz gebildet
ist, welches einfach einem fokussierbaren Energiestrahl oder einem
bestimmten Wellenlängenbereich
des Lichts durch die Maske oder das diffraktive optische Element
ausgesetzt wird; eine Schutzschicht zum Schutz vor Kontamination,
die vor oder während
der Verarbeitung auftritt; und ein oberster entfernbarer Film und
ein unterster entfernbarer Film, die in dem obersten Bereich beziehungsweise
untersten Bereich des Trockenfilmresists angeordnet sind. Dabei
dient der oberste entfernbare Film zum Schutz des Substrats 10 während der
Lagerung des Substrats und der unterste entfernbare Film schützt davor,
dass Fremdstoffe an die Haftschicht anheften oder angelagert werden.
Außerdem
kann jede dieser Schichten einzeln in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden.
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Auf
der unteren Oberfläche
des obersten entfernbaren Films ist Oberflächen-modifizierendes Netzmittel
aufgetragen, welches zur Kontrolle der Oberflächen-Benetzbarkeit dient, wenn
das funktionale Material (Tinte), nachdem der oberste entfernbare
Film entfernt worden ist, abgelagert wird, gefolgt von Belichten
und Entwicklungsschritten. Alternativ kann das Netzmittel in der
lichtempfindlichen Schicht oder der Schutzschicht enthalten sein.
Alternativ kann es auch nach der Entfernung des entfernbaren Films
aufgetragen werden.
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Wenn
das Oberflächen-modifizierende
Netzmittel aufgetragen ist, so dass die Oberfläche des Trockenfilmresists
eine niedrige Affinität
zu Tinte aufweist, zeigt das abgelagerte funktionale Material eine starke
Tendenz, sich selbst an dem Bereich auszurichten, von welchem der
Trockenfilmresist entfernt wurde, auf Grund seiner geringen Affinität zu der oberen
Oberfläche
des Trockenfilmresists (siehe 4a). Andererseits,
wenn die Benetzbarkeit zwischen der oberen Oberfläche des
Fotoresistfilms und dem funktionalen Material ansteigt, verteilt
sich das funktionale Material dünn
auf dem Trockenfilmresist, so dass es eine starke Tendenz zeigt,
in einem Zustand abgelagert zu werden, in welchem das funktionale
Material auf dem Trockenfilmresist und das funktionale Material
in dem Bereich, von dem der Trockenfilmresist entfernt wurde, nach
dem Trocknen voneinander getrennt sind oder schwach miteinander verbunden
sind (siehe 4b).
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Alternativ
kann außerdem
ein Material mit geeigneter Benetzbarkeit (wie etwa Nicht-Affinität oder Affinität) mit dem
funktionalen Material auch auf der unteren Oberfläche des
obersten entfernbaren Films abgelagert werden.
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Alternativ
können
nach dem Entfernen des obersten entfernbaren Films die Oberflächeneigenschaften
des Trockenfilmresists wie benötigt
durch Trockenbehandlung wie etwa Raumtemperaturplasma- oder Coronabehandlung
verändert
werden.
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Der
Trockenfilmresist 30 kann geeignete Additive zur Kontrolle
der Haftung zum Substrat 10 oder zum funktionalen Material
M enthalten oder zur Beibehaltung der benötigten Benetzbarkeit (wie etwa Hydrophobie
oder Hydrophilie) mit dem funktionalen Material oder um dem Trockenfilmresist 30 eine
geeignete Flexibilität
zu verleihen oder um die Absorption des oder die Empfindlichkeit
gegenüber
einem fokussierbaren Energiestrahl oder einem bestimmten Wellenlängenbereich
des Lichts, der durch eine Maske oder ein diffraktives optisches
Element projiziert ist, zu erhöhen.
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Alternativ
kann der Trockenfilmresist, der in der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, ausgewählt
sein von Produkten, die kommerziell erhältlich sind von Kolon Industries.,
Co., SKC, Dongjin Semichem Co., LG Chemical Co., Cheil Industries
Inc., Dongwoo Fine-Chem Co., Ltd. und Torayseahan Co.
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In
dem Strukturbildungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung
kann vor dem Schritt (S1) des Aufbringens des Trockenfilmresists 30 auf
das Substrat 10 eine Schutzschicht zwischen dem Substrat
und dem Trockenfilmresist gebildet werden, d.h. auf dem Substrat
und/oder unter dem Trockenfilmresist, um Trockenfilmresist-Rückstände, die,
nachdem der Trockenfilmresist belichtet und dem Entwicklungsverfahren
unterworfen worden ist, auf dem Substrat zurückbleiben, einfach zu entfernen.
Diese Schutzschicht kann aus einem wasserlöslichen Polymer gebildet sein,
wenn ein polares Lösungsmittel
in einem Waschvorgang verwendet wird, und sie kann aus einem wasserunlöslichen
Polymer gebildet sein, wenn ein unpolares Lösungsmittel in einem Waschvorgang
verwendet wird, jedoch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung
darauf nicht beschränkt.
Als Schutzschicht und ein Lösungsmittel zur
Entfernung derselben werden Materialien ausgewählt, welche das abgelagerte
funktionale Material nicht beeinflussen.
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Das
Substrat 10 und der Trockenfilmresist 30, die
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wurden oben beschrieben.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben und umfasst:
einen Aufbringschritt (S1) des Aufbringens des Trockenfilmresists 30 auf
das Substrat 10 in einer klebenden oder haftenden Weise;
einen Belichtungsschritt (S2) des Belichtens des Trockenfilmresists 30 entweder
mittels Strahlen eines fokussierbaren Energiestrahls 25 auf
den Trockenfilmresist 30 oder mittels Projizieren eines
gegebenen Wellenlängenbereiches
des Lichts auf den Trockenfilmresist 30 durch eine herkömmliche
Maske oder ein diffraktives optisches Element, um den Trockenfilmresist
in die gewünschte
Form zu strukturieren; einen Strukturvorlagen-Bildungsschritt (S3)
des Entfernens des belichteten Trockenfilmresists durch ein Entwicklungsverfahren,
wodurch eine Strukturvorlage 40 gebildet wird; und einen
Ablagerungsschritt des Ablagerns eines funktionalen Materials M
in die Strukturvorlage.
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Zuerst
wird der Aufbringschritt (S1) des Aufbringens des Trockenfilmresists
auf das Substrat 10 mit Bezug zur 2a beschrieben.
Das Substrat 10 und der Trockenfilmresist 30 werden
mittels Laminieren aneinandergelagert und können erwärmt werden, um den Vorgang
zu vereinfachen (siehe 2a). Allerdings ist das Verfahren
des Ablagerns des Trockenfilmresists in diesem Schritt in der vorliegenden Erfindung
nicht speziell eingeschränkt,
solange es sich um ein Aufbringverfahren handelt, das üblicherweise
in der Technik verwendet wird.
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Der
Aufbringschritt (S1) wird gefolgt vom Belichtungsschritt (S2) des
Belichtens des Trockenfilmresists mittels Bestrahlen mit dem fokussierbaren
Energiestrahl 25 direkt auf den Trockenfilmresist oder mittels
Projizieren eines bestimmten Wellenlängenbereiches des Lichts auf
den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives Element,
wodurch der Trockenfilmresist in die gewünschte Form strukturiert wird.
Dann wird der Strukturvorlage-Bildungsschritt des Entfernens des
belichteten Bereichs 35 durch ein Entwicklungsverfahren
durchgeführt,
um die Strukturvorlage 40 zu bilden.
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Im
Speziellen wird der Trockenfilmresist 30, der auf das Substrat 10 aufgebracht
ist, in die gewünschte
Form strukturiert, um den belichteten Bereich 35 im Trockenfilmresist 30 zu
bilden, und dann wird ein teilweise entfernter Bereich des Trockenfilmresists 30,
der die Strukturvorlage 40 ist, gebildet (siehe 2b und 2c).
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Dabei
kann die Belichtung des Trockenfilmresists mittels Bestrahlung mit
dem fokussierbaren Energiestrahl 25 auf den Trockenfilmresist
durchgeführt
werden, wie etwa einem Laserstrahl, wie oben beschrieben, und der
Energiestrahl kann ferner direkt auf das Substrat 10 gestrahlt
werden, während
der fokussierbare Energiestrahl mittels digitalisierter Daten bezüglich der
Ausgangsleistung des Strahls, der Größe des Strahlflecks, der Abtastrate
und eines zu strukturierenden Abbilds sowie unter Verwendung eines
Computers kontrolliert wird.
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Derzeit
kann ein Laser-direct-imaging-(LDI)-Verfahren angewendet werden,
welches die Bilderzeugung direkt aus Daten ohne Fotomaske durchführen kann.
Ein System zum Durchführen
des Laser-direct-imaging-Verfahrens ist kommerziell von verschiedenen
Unternehmen erhältlich,
einschließlich
Orbotech, Pentax, Electro Scientific Industries, LPKF Laser & Electronics AG,
Creo, Mania-Barco, Dainippon Screen, Automa-Tech, Ball Semiconductors,
Preco Industries und dergleichen. Die Wellenlänge des Laserstrahls, der in
diesem Fall verwendet wird, muss mit dem Wellenlängenbereich des Lichts übereinstimmen,
für welchen
der Trockenfilmresist sensibilisiert ist. In der vorliegenden Erfindung
wird vorzugsweise das Verfahren des Belichtens des Trockenfilmresists
mittels Bestrahlung mit einem Laserstrahl auf den Resist angewendet,
ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Andere
fokussierbare Energiestrahlen können
E-Strahlen, fokussierte Ionenstrahlen und dergleichen einschließen, die
im Belichtungsvorgang der vorliegenden Erfindung angewendet werden
können,
solange der Trockenfilmresist damit belichtet werden kann.
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Außerdem kann
der Trockenfilmresist mittels Projizieren eines bestimmten Wellenlängenbereichs des
Lichts auf den Trockenfilmresist durch eine Maske oder ein diffraktives
optisches Element belichtet werden. In diesem Fall muss der bestimmte
Wellenlängenbereich
des Lichts mit dem Wellenlängenbereich
des Lichts, welchem der Trockenfilmresist ausgesetzt wird, übereinstimmen.
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In
den Bereich 40, von welchem der Trockenfilmresist 30 selektiv
durch den Strukturierungsschritt zur Bildung der Strukturvorlage,
wie oben beschrieben, entfernt wurde, wird das funktionale Material schließlich abgelagert,
wodurch der Bereich gebildet wird, der als die Struktur 20 zurückbleiben
wird (siehe 2d und 2e).
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Unterdessen,
wenn der fokussierbare Energiestrahl, wie etwa ein Laserstrahl,
in dem Strukturierungsschritt zur Bildung der Strukturvorlage mittels selektiver
Belichtung des Trockenfilmresists 30 und Entfernen des
belichteten Bereiches durch ein Entwicklungsverfahren angewendet
wird, kann ein Strahlformer (S), wie etwa eine Maske oder ein diffraktives
optisches Element, selektiv angewendet werden, um die Form des Strahls
auf eine für
die Strukturierung vorteilhafte Weise zu kontrollieren.
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Dabei
umfasst die Verwendung des Strahlformers (S) zusätzlich zu der Verwendung einer
Maske für
großflächiges Strukturieren
in der herkömmlichen
Photolithographie die Verwendung einer Teilmaske, die sich in einem
Strahlengang befindet, um die Form des fokussierbaren Energiestrahls 25,
wie etwa eines Laserstrahls, zu kontrollieren. Außerdem schließt die Verwendung
eines diffraktiven optischen Elements die Verwendung eines teilweise
diffraktiven optischen Elements ein, das die gesamte Fläche eines
zu strukturierenden Bereiches abdeckt oder das sich in einem Strahlengang
befindet, um die Form des fokussierbaren Energiestrahls, wie etwa
eines Laserstrahls, zu kontrollieren (siehe 3).
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In
dem Verfahren kann eine komplexe Struktur unter Verwendung des Strahlformers
mit einer Maske und/oder einer diffraktiven optischen Vorrichtung
zur Kontrolle der Form des Strahls gebildet werden, entweder durch
maskenloses Laser-directwriting, in dem ein fokussierbarer Energiestrahl,
wie etwa ein Laserstrahl, direkt auf das Substrat ohne Verwendung
einer Maske oder eines diffraktiven optischen Elements außer des
Formstrahls gestrahlt wird oder durch maskenbasiertes Laser-Abtasten, bei
welchem ein fokussierbarer Energiestrahl, wie etwa ein Laserstrahl,
das Substrat abtastet, indem eine Maske oder ein diffraktives optisches
Element gesondert vom Strahlformer verwendet wird. Zusätzlich zur
Verwendung der Maske und/oder des diffraktiven optischen Elements
für den
Strahlformer umfasst die Anwendung der Maske auf das Substrat zusätzlich zur
Verwendung einer großflächigen Maske, die
eine großflächige Strukturierung
erzielen kann wie in der bekannten Photolithographie, die Anwendung
einer Maske auf einen Teil des Substrats. Zusätzlich zu der Verwendung der
Maske und/oder des diffraktiven optischen Elements für den Strahlformer kann
das diffraktive optische Element auf das Substrat, auf das gesamte
Substrat oder auf einen Teil des Substrats, angewendet werden, wie
bei der Anwendung der Maske auf das Substrat.
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Um
die Form des fokussierbaren Energiestrahls 25 mittels des
Strahlformers S zu kontrollieren, ist das diffraktive optische Element
der Maske vorzuziehen, jedoch ist die Erfindung nicht speziell darauf
beschränkt.
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Unterdessen
kann in dem Strukturvorlage-Bildungsschritt (S3) der fokussierbare
Energiestrahl auf die Rückseite
des Substrats gestrahlt werden, jedoch nicht auf die obere Seite.
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Die
Strukturvorlage 40 wird durch Strukturierung des Trockenfilmresists
entsprechend des oben beschriebenen Verfahrens gebildet. Das funktionale Material
wird in die gebildete Strukturvorlage 40 abgelagert, wodurch
die Struktur 20 gebildet wird (siehe S3).
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Im
Folgenden wird der Ablagerungsschritt (S4) zur Bildung der Struktur 20 beschrieben.
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Das
Verfahren zur Durchführung
des Ablagerungsschritts ist nicht speziell beschränkt, solange es
in der Technik herkömmlich
verwendet wird. Beispielsweise kann das folgende Verfahren verwendet werden.
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Beispiele
für das
Verfahren zur Ablagerung der Struktur 20, das in der vorliegenden
Erfindung angewendet werden kann, schließen ein: ein Tintenstrahlverfahren
des Sprühens
und Ablagerns des funktionalen Materials; ein Siebdruckverfahren
des Ablagerns der Struktur auf dem Substrat mittels einer Matrizenmaske
(auch „Schablone" genannt) und einer
Rakel; ein elektrostatisches Druckverfahren des Ablagerns der Struktur
mittels eines funktionalen Materials mit elektrischen Ladungen;
ein Offsetdruckverfahren des Platzierens des funktionalen Materials
auf eine Gummimatte (genannt „Tuch") und des Übertragens
des funktionalen Materials von dem Tuch auf das Substrat; ein Tiefdruck
des Herstellens einer Tiefdruck-Platte, Platzieren des funktionalen
Materials auf das Tuch wie beim Offsetdruck, und dann indirektes
Bedrucken des Substrats mittels des funktionalen Materials; ein
Flexodruckverfahren (eine Art von Hochdruck), das ein flexibles
Harz oder eine Kautschuk-Reliefplatte verwendet; ein Druckverfahren,
das eine weiche Form verwendet; ein Rotationssiebdruckverfahren
des Ablagerns des funktionalen Materials mittels eines Verfahrens,
in welchem eine zu beschichtende Platte rotiert wird, während ein
Polymer auf den Mittelpunkt der rotierenden Platte getropft wird,
so dass das Polymer auf der gesamten Oberfläche der Platte auf Grund der
Rotations-Zentrifugalkraft der Platte abgelagert wird; und ein Schlitzbeschichtungsverfahren
des Ablagerns des funktionalen Materials mittels eines Schlitzbeschichters.
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Ebenso
ist es möglich,
ein Tropfen-auf-Anforderung-Verfahren des Tintenaustrags auf gewünschte Bereiche
zu verwenden. Beispiele für
das Tropfen-auf-Anforderung-Verfahren schließen ein thermisches Verfahren,
das eine thermische Heizung als Antriebsquelle für den Tintenaustrag verwendet, und
ein piezoelektrisches Verfahren des Herausdrückens von Tinte mittels eines
durch ein Piezoelement erzeugten Drucks ein.
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Zusätzlich ist
es ebenso möglich,
ein kontinuierliches Tintenstrahlverfahren des Ablagerns des funktionalen
Materials zu verwenden, in welchem ständig Tinte ausgetragen wird
und in welchem die Richtung der Tinte zur gewünschten Zeit geändert wird.
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Außerdem kann
der Ablagerungsschritt (S4) mittels Ablagerung des funktionalen
Materials direkt auf das Substrat mittels digitalisierter Daten
durch ein Lasertransferverfahren wie MAPLE DW oder Laser-induzierte
thermische Bilderzeugung durchgeführt werden. Der hier verwendete
Begriff „Lasertransferverfahren" bezieht sich auf
eine Technik des Bildens einer bandförmigen Struktur auf dem Substrat,
indem auf Transferpapier ein zu übertragender Film
gefertigt wird, ein Bereich des zu übertragenden Films mit einem
Laserstrahl belichtet wird zur Erzeugung eines Bildes, der bildtragende
Film auf das Substrat übertragen
und der Film vom Substrat abgelöst wird.
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Des
Weiteren kann der Ablagerungsschritt (S4) außerdem mittels Ablagerung eines
Fluidstroms, der gesprüht
(zerstäubt)
oder durch eine Düse
vaporisiert wird, auf das Substrat 10 mittels digitalisierter
Daten durchgeführt
werden.
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Während das
oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
eine Belichtung des Trockenfilmresists 30 und eine Entwicklung
desselben, um die Strukturvorlage 40 zu bilden, und dann
eine Ablagerung des funktionalen Materials in die Strukturvorlage 40 mittels
eines Tintenstrahlverfahrens, um die Struktur 20 zu bilden,
umfasst, ist es ebenso möglich,
das funktionale Material M mittels einer Kombination des funktionalen
Materials mit einem der folgenden von Wärme, Plasma und Laser- und Ionenstrahlen
abzulagern.
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Unterdessen
kann der Ablagerungsschritt (S4) außerdem mittels eines Tauchbeschichtungsverfahrens
durchgeführt
werden. Im Speziellen ist es auch möglich, die Struktur mittels
stromlosen Plattierens durch Ablagerung eines Keimmaterials zum stromlosen
Plattieren in die Strukturvorlage 40 und dann Eintauchen
des Substrats in eine chemische Reaktionslösung zu bilden.
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Der
Ablagerungsschritt (S4) kann ebenso mittels Ablagerung des funktionalen
Materials auf das Substrat 10 unter Verwendung eines Chemischen
Gasphasenabscheidungsverfahrens (CVD) durchgeführt werden.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Tintenstrahlverfahren,
das ein direktes Strukturierungsverfahren ist, zur Ablagerung des
teuren funktionalen Materials verwendet, jedoch können auch
andere Verfahren angewendet werden, solange diese nicht den Zweck
der vorliegenden Erfindung beschränken.
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Unterdessen
ist es bevorzugt, die Ablagerungseffizienz mittels Erwärmen des
Substrats 10 mit dem darauf gebildeten Trockenfilmresist 30 während des
Ablagerungsschritts (S4) zu erhöhen.
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Nach
der Ablagerung des flüssigen
funktionalen Materials M wird ein Trocknungsschritt durchgeführt. Falls
nötig,
kann überflüssiges funktonales Material,
das auf dem Trockenfilmresist zurückbleibt, ebenfalls mit beispielsweise
einer Klinge, einem Kratzer oder einem Wischer nach dem Trocknungsschritt abgewaschen
werden.
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Nach
dem Ablagerungsschritt (S4) und dem Trocknungsschritt zeigt das
funktionale Material, das beispielsweise aus Silber-Nanopartikeln hergestellt ist,
manchmal einen erhöhten
Widerstand, da die Partikel lose miteinander verbunden sind. In
diesem Fall ist es bevorzugt, die Wärmebehandlung bei 100 °C oder höher durchzuführen, um
die Partikel des funktionalen Materials fest aneinander zu binden, wodurch
die elektrischen Eigenschaften verbessert werden.
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Außerdem umfasst
das erfindungsgemäße Verfahren
vorzugsweise nach dem Ablagerungsschritt (S4) einen Schritt des
Induzierens der photochemischen Reaktion (z.B. des Photohärtens) im funktionalen
Material. Anders ausgedrückt
kann das erfindungsgemäße Verfahren
des Weiteren einen Schritt der Veränderung der physikalischen
und chemischen Eigenschaften des funktionalen Materials durch Härten des
funktionalen Materials mittels eines üblichen UV-Härtungsgeräts oder
Induzierens der Härtung
des funktionalen Materials mittels eines Elektronenstrahls umfassen.
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Außerdem kann
das erfindungsgemäße Verfahren
nach dem Ablagerungsschritt (S4) einen Schritt des Induzierens einer
chemischen Reaktion im funktionalen Material M durch chemische Behandlung
umfassen. Wenn beispielsweise eine kolloidale stromlose Plattierungslösung, enthaltend
Palladium, in die Strukturvorlage 40 mittels eines Tintenstrahls appliziert
wird und eine Lösung,
die Metallionen und ein Reduktionsmittel, wie etwa Formaldehyd oder Hydrazin
enthält,
mittels eines Tintenstrahls darauf appliziert wird in einem Zustand,
in welchem der Trockenfilmresist 30 entfernt oder nicht
entfernt ist, tritt eine Reduktionsreaktion auf Grund des strukturierten Katalysators
ein, wodurch eine Metallstruktur gebildet wird.
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Zusätzlich zu
der Reduktionsreaktion, wie oben beschrieben, ist es außerdem möglich, eine Verdrängungsreaktion
zu verwenden, wie beim Verdrängungsplattieren,
die den Unterschied in der Oxidations-/Reduktionskraft ausnutzt.
Außerdem
kann eine chemische Reaktion angewendet werden, in welcher ein Metall-Vorläufer zum
gewünschten
Metall reduziert wird, indem zuerst der Metall-Vorläufer in
die Strukturvorlage 40 mittels eines Tintenstrahls appliziert
wird und dann das Substrat in eine katalysatorhaltige reduzierende
Lösung
eingetaucht wird oder die reduzierende Lösung selektiv auf die Struktur
appliziert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt und
kann als Beispiel das Bestrahlen des Trockenfilmresists mit ausreichender
Dicke mit einem fokussierbaren Energiestrahl, wie etwa einem Laserstrahl,
und Entwicklung des belichteten Bereichs zur Bildung der Strukturvorlage
umfassen sowie die Verwendung der Strukturvorlage als Ort einer
chemischen Reaktion für
das funktionale Material, das schließlich strukturiert wird, solange
das Beispiel nicht den Zweck der vorliegenden Erfindung behindert.
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Unterdessen
kann nach dem Ablagerungsschritt (S4) das funktionale Material ebenso
einem Phasenwechsel von einer flüssigen
Phase zu einer festen Phase unterworfen werden.
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Anders
ausgedrückt,
nachdem das funktionale Material, das beispielsweise aus einer Flüssig-Metallmischung
oder -verbindung gebildet ist, in die Strukturvorlage gesprüht worden
ist, kann dieses in eine feste Phase wechseln.
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Außerdem wird,
nachdem das funktionale Material M abgelagert ist, die Struktur 20 vorzugsweise
mit einem Laser- oder Plasmastrahl zur Verbesserung der Eigenschaften
derselben bestrahlt.
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Nachdem
der oben beschriebene Ablagerungsschritt (S4) durchgeführt ist,
wird schließlich Schritt
(S5) durchgeführt,
in welchem der Trockenfilmresist 30, der auf anderen Bereichen
als dem der Struktur zurückgeblieben
ist, entfernt wird, so dass überflüssiges funktionales
Material, das auf dem Trockenfilmresist 30 zurückgeblieben
ist, ebenso entfernt wird, wodurch nur die aus dem funktionalen
Material gebildete Struktur 20 zurückbleibt.
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Die
Entfernung des Trockenfilmresists 30 kann mittels eines
Verfahrens, ausgewählt
aus den folgenden Verfahren durchgeführt werden: ein Verfahren,
das ein Lösungsmittel
oder eine Lösung
des selektiven Auflösens
nur des Trockenfilmresists 30 verwendet; ein Verfahren
des selektiven Entfernens des Trockenfilmresists 30 mittels
des Bestrahlens des Resists mit einem fokussierbaren Energiestrahl (wie
etwa einem Laserstrahl) mit hoher Empfindlichkeit für den Resist
und dann des Entwickelns des belichteten Bereichs; ein Verfahren,
umfassend ein Bestrahlen mit einem fokussierbaren Energiestrahl
auf die gesamte Oberfläche
des Trockenfilmresists gefolgt von einem Entwickeln; ein Verfahren
zum selektiven Entfernen des Trockenfilmresists mittels des Bestrahlens
des Trockenfilmresists mit einem bestimmten Wellenlängenbereich
des Lichts, gegenüber
welchem der Resist hochempfindlich ist, durch eine Maske oder ein
diffraktives optisches Element und dann Entwickeln des belichteten
Bereiches; ein Verfahren, umfassend ein Bestrahlen der gesamten Oberfläche des
Trockenfilmresists mit einem bestimmten Wellenlängenbereich des Lichts mit
hoher Empfindlichkeit gegenüber
dem Resist und dann Entwickeln des belichteten Bereichs; ein Verfahren
zur Förderung
des Entfernens des Trockenfilmresists mittels Erwärmen; und
ein Trockenätzverfahren
wie etwa Raumtemperaturplasma-, reaktives Ionenätzen oder UV/O3.
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Außerdem kann
die Entfernung des Trockenfilmresists oder des funktionalen Materials,
das auf dem Trockenfilmresist abgelagert ist, mittels eines Verfahrens
des Bestrahlens mit einem Energiestrahl mit einem Durchmesser größer als
der des zur Strukturierung verwendeten fokussierbaren Energiestrahls (d.h.
die Bildung der Strukturvorlage 40) durchgeführt werden,
wobei dieses Entfernverfahren nun in weiterem Detail beschrieben
wird.
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Speziell,
mit der Maßgabe,
dass das Material des Trockenfilmresists empfindlich ist gegenüber einer
Energiedichte von 20 mJ/cm2 oder direkt
mittels eines Laserstrahls mit einer Energiedichte von 50 mJ/cm2 entfernt werden kann und dass das funktionale
Material mittels eines Laserstrahls mit einer Energiedichte von
200 mJ/cm2 entfernt wird, wenn ein Laserstrahl
auf einen Durchmesser von beispielsweise etwa 5 μm fokussiert wird, beträgt die Energiedichte
davon 100 mJ/cm2. Bei Verwendung dieses
Energiestrahls wird der Trockenfilmresist direkt entfernt, um eine
Strukturvorlage 40 mit einer Breite von etwa 5 μm zu bilden.
Alternativ wird der Trockenfilmresist auf eine verminderte Energiedichte
von 20–50 mJ/cm2 sensibilisiert und dann der belichtete
Bereich 35 mittels eines Entwicklungsverfahrens entfernt, wodurch
eine Strukturvorlage mit einer Breite von etwa 5 μm entsteht.
Das funktionale Material wird in die gebildete Strukturvorlage eingebracht
und dann getrocknet. Wenn der Durchmesser des Laserstrahls auf mehr
als 5 μm
vergrößert wird,
um den zurückgebliebenen
Trockenfilmresist zu entfernen, wird die Energiedichte davon auf
weniger als 200 mJ/cm2 vermindert, so dass
der Trockenfilmresist entfernt werden kann, jedoch das funktionale
Material nicht entfernt wird. Mit der Entfernung des Trockenfilmresists kann
das darauf abgelagerte funktionale Material ebenso entfernt werden.
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Anders
ausgedrückt,
wenn ein Energiestrahl mit einem Durchmesser größer als der Durchmesser des
zur Bildung der Strukturvorlage verwendeten Energiestrahls gestrahlt
wird, werden der Trockenfilmresist 30 und das darauf abgelagerte
funktionale Material bei einer Leistungsdichte und Energiedichte
größer als
sie für
die Entfernung des Trockenfilmresists 30, aber kleiner,
als sie zur Entfernung des funktionalen Materials M erforderlich
ist, entfernt.
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Wenn
der zu entfernende Trockenfilmresist 30 ein positiv lichtempfindliches
Harz ist, kann er mittels eines Energiestrahls, welcher der gleiche
ist wie oder verschieden ist von dem Energiestrahl, der für die Strukturierung
des Trockenfilmresists 30 verwendet wurde, entfernt werden.
Ebenso kann der Trockenfilmresist 30 mittels Belichten
des Trockenfilmresists mit einem bestimmten Wellenlängenbereich
des Lichts, der zur Photosensibilisierung des Resists und Entwickelung
des belichteten Bereiches geeignet ist, entfernt werden. In diesem
Fall kann der Energiestrahl ebenso durch eine Maske oder ein diffraktives optisches
Element projiziert werden.
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Allerdings
muss der Trockenfilmresist 30 nicht notwendigerweise entfernt
werden, und kann, falls nötig,
andere inhärente
Funktionalitäten
aufweisen. Wenn beispielsweise eine Passivierungs- oder Isolierschicht,
die den Schutzfilm bedeckt, erforderlich ist, kann der Trockenfilmresist 30 oder
zumindest eine Schicht aus der Mehrzahl der den Trockenfilmresist
bildenden Schichten ein Material sein, das diesem Zweck dient. In
diesem Fall muss der Trockenfilmresist nicht entfernt werden.
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Der
Trockenfilmresist 30 vom negativen Typ ist für diesen
Fall besonders geeignet.
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Nach
der Entfernung des Trockenfilmresists kann außerdem eine thermische/chemische
Behandlung durchgeführt
werden, um die Eigenschaften des strukturierten funktionalen Materials
zu verbessern.
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Wie
aus dem Vorhergegangenen ersehen werden kann, kann entsprechend
des Strukturbildungsverfahrens der vorliegenden Erfindung die hochaufgelöste Struktur
in einer einfachen Weise ohne Verschwendung des funktionalen Materials
gebildet werden. Außerdem
ermöglicht
es das Substrat mit der darauf gebildeten freien Struktur entsprechend
der vorliegenden Erfindung, die hochaufgelöste Struktur mittels Bestrahlen
des Trockenfilmresists mit einem fokussierbaren Energiestrahl, der
geeigneter Weise ausgewählt
ist in Abhängigkeit
von der Art des Materials des Trockenfilmresists, der auf dem Substrat
abgelagert ist, um einen mit dem funktionalen Material (d.h. Tinte)
zu füllenden
Bereich zu schützen
und dann das funktionale Material in den Bereich zu füllen, effektiv
herzustellen.
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Wie
oben beschrieben, ermöglicht
es das Substrat mit der darauf gebildeten freien Struktur entsprechend
der vorliegenden Erfindung, eine hochaufgelöste Struktur ohne Verschwendung
des funktionalen Materials zu erhalten, wodurch die Produktionskosten
des Substrats gesenkt werden. Außerdem kann entsprechend der
vorliegenden Erfindung eine Struktur mit einem hohen Aspektverhältnis, das
mit dem bekannten Verfahren schwierig zu erhalten ist, mittels Füllens des
funktionalen Films unter Verwendung der Dicke des aufzubringenden
Trockenfilmresists realisiert werden. Zusätzlich kann entsprechend des
Verfahrens zur Bildung der Struktur mittels des Substrats mit der
darauf gebildeten freien Struktur die hochaufgelöste Struktur mit hoher Verfahrenseffizienz
hergestellt werden.
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu Darstellungszwecken beschrieben worden
ist, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Abänderungen,
Hinzufügungen und
Ersetzungen möglich
sind, ohne von dem Umfang oder dem Sinn der Erfindung, wie in den
anhängenden
Ansprüchen
offenbart, abzuweichen.