DE102011082956A1

DE102011082956A1 - Transfermasken zur lokalen Bedampfung von Substraten und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number: DE102011082956A1
Application number: DE201110082956
Authority: DE
Inventors: Markus Burghart; Dr. Gross Harald
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: CN103958724A; JP5685350B2; KR101485842B1; WO2013041336A1; KR20140066769A; DE102011082956B4; CN103958724B; WO2013041336A9; JP2014531512A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transfermaske 1 zur lokalen Bedampfung von Substraten 20 und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Transfermaske 1 umfasst eine transparenten Zwischenträger 2 auf, auf welchem eine Absorberschicht 6 angeordnet ist, welche selbst oder mittels einer strukturierten Reflektorschicht 4 strukturiert ist, darüber eine durchgehende Deckschicht 10 und darüber eine durchgehende Verdampfungsschicht 12 des zu verdampfenden Materials. Um auch höher schmelzende Materialien lokal differenziert verdampfen zu können und dies auch im Durchlaufverfahren besteht die Absorberschicht 6 aus einem Material, dessen Schmelztemperatur mindestens 20%, bevorzugt mindestens 25% über der Siedetemperatur des Materials der Verdampfungsschicht 12 liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transfermaske zur lokalen Bedampfung von Substraten mit hochschmelzenden Materialien. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung solcher Masken.
Transfermasken dienen der Übertragung von Strukturen auf ein Substrat, indem die herzustellenden Strukturen auf der Maske abgebildet werden und mit Hilfe der Maske auf ein Substrat übertragen werden. In der Halbleitertechnologie wird die Fotolithografie sehr umfangreich genutzt, um durch eine Belichtung von maskierten Substraten die Maskenstrukturen auf dem Substrat abzubilden. Meist werden dabei die Strukturen auf dem Substrat mittel substraktiver Verfahren hergestellt, d.h. Verfahren, bei denen Material abgetragen wird.
Eine alternative Methode, bei der ebenfalls Masken für einen lokal differenzierten Energieeintrag in ein Substrat verwendet werden, ist die Verwendung von Schattenmasken für die Herstellung von Strukturen in einer zuvor abgeschiedenen Beschichtung auf einem Substrat. Die Bearbeitung der Schicht erfolgt bei einer über oder auf der Beschichtung angeordneten Schattenmaske unterschiedlich für die beschatteten und die unbeschatteten Bereiche.
Aus der DE 10 2009 041 324 A1 ist ein Verfahren zur lokalen Bedampfung eines Substrats mittels einer Transfermaske bekannt. In diesen Verfahren wird ein transparenter Zwischenträger verwendet, um eine lokale Verdampfung von organischem Beschichtungsmaterial von dem Zwischenträger auf das Substrat vorzunehmen. Hier erfolgt die Ausbildung der Strukturen auf dem Substrat durch additive, d.h. Material hinzufügende Verfahren. Zur Bedampfung wird das Beschichtungsmaterial vollflächig auf der Transfermaske abgeschieden, anschließend jedoch nur an den gewünschten Orten verdampft. Dazu weist die Transfermaske auf ihrem Zwischenträger reflektierende oder absorbierende Bereiche oder beides in einer erforderlichen Struktur auf. Ist die Transfermaske über oder auf dem Substrat positioniert, so erfolgt ein Energieeintrag durch Energiestrahlung und damit eine Verdampfung nur in den Bereichen, in denen das Beschichtungsmaterial ausreichend Energie aufnimmt um zu verdampfen. Aufgrund der bei diesem Verfahren abzuscheidenden Schichtdicken im Bereich einiger 100 nm ist ein impulsartiger Energieeintrag ausreichend für die Verdampfung organischen Materialien. Die Bedampfung des Substrats erfolgt in der DE 10 2009 041 324 A1 im Rahmen eines kontinuierlichen Durchlaufverfahrens.
Problematisch erweist sich hierbei jedoch die Auflösung der zu übertragenen Strukturen. Die Auflösung ist maßgeblich durch die Impulsdauer der Strahlungsquelle sowie durch die Wärmeleitung in der lichtabsorbierenden Schicht der Schattenmaske sowie den übrigen Teilschichten der Schattenmaske.
Darüber hinaus sind die in der DE 10 2009 041 324 A1 beschriebenen Schichtaufbauten der Transfermaske für die Verdampfung von Metallen insbesondere aufgrund deren Verdampfungstemperaturen und deren thermischen Ausdehnungsverhaltens nicht geeignet. Durch die höheren Temperaturen ist ein höherer Energieeintrag erforderlich, der sich wiederum auf die Wärmeausbreitung und die thermische Ausdehnung in den verschiedenen Materialien der Transfermaske auswirkt. Schichtspannungen, Diffusions- und Reaktionsprozesse sind beispielsweise die Folge. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu verdampfenden Schicht und den Materialkombinationen auf der beschichteten Transfermaske können solche Effekte auch bei anderen als metallischen Materialien auftreten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Transfermaske und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, mit welchem auch andere, als organische Materialien, auch höher schmelzende, lokal differenziert verdampft werden können und welches auch für Durchlaufverfahren anwendbar ist.
Die Aufgabe wird durch eine Transfermaske nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Maske nach Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Transfermaske werden durch die Ansprüche 2 bis 6 und des Verfahrens durch die Ansprüche 11 bis 14 beschrieben.
Mit der Verwendung von Absorbermaterial, dessen Schmelztemperatur mindestens 20%, bevorzugt mindestens 25% über der Siedetemperatur des Verdampfungsmaterials liegt, gewinnt die Transfermaske eine ausreichende Temperaturfestigkeit für das Verdampfungsverfahren. Für die Verdampfung von Metallen werden das in Abhängigkeit vom Verdampfungsmaterial bevorzugt hochschmelzende Materialien sein, wie z.B. Wolfram, Molybdän und Tantal, Chrom, Titan, Nickel, Hafnium oder Legierungen davon sein. Auch Verbindungen davon insbesondere mit guten Absorptionseigenschaften im betreffenden Wellenlängenbereich wie z.B. Chromnitrid oder Titannitrid sind möglich. Für Verdampfungsmaterialien mit niedrigerem Siedepunkt kommen auch Materialien mit etwas niedrigerem Schmelzpunkt in Betracht, wie z.B. Silber, Gold, Aluminium, Magnesium, Kalzium oder Legierungen davon.
Die Materialkombination von Absorber- und Verdampfungsmaterial kann über die Temperaturstabilität hinaus auch nach der Materialkompatibilität ausgewählt werden, um Schichtablösungen, Schichtspannungen und Verzerrungen an der Transfermaske zu vermeiden und sie so reproduzierbar und langzeitstabil insbesondere im Durchlaufbeschichtungsverfahren, wie z.B. in der DE 10 2009 041 324 A1 beschrieben, verwenden zu können.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann ergänzend in die Materialkombination von Absorber- und Verdampfungsschicht auch die Auswahl des Materials der Deckschicht einbezogen werden, indem für die Deckschicht ein Material verwendet wird, welches eine Reaktion und/oder eine Diffusion zwischen den Materialien der darunter liegenden Schichten und der Verdampfungsschicht zumindest nahezu verhindert.
Denn bei hohen Temperaturen neigen bestimmte Materialkombinationen, z.B. Kombinationen von Aluminium mit Wolfram, Molybdän und Tantal, zur Legierungsbildung oder zur Entnetzung des Verdampfungsmaterials, was zu einem Verzerrten Übertragungsbild führen kann. Für diese Fälle fungiert die Deckschicht als Schutzschicht für die Absorberschicht und gegebenenfalls auch für den Reflektorschicht vor Zerstörung durch ungewollte Reaktionen, die z.B. bei Kombinationen von Titan und Aluminium oder von Wolfram und Titan auftreten können, oder zumindest vor Änderungen in dem Maße, dass die Absorber- und gegebenenfalls Reflektoreigenschaften in dem Maße verändert werden, dass eine Verdampfung mit den verwendeten Prozessparametern nicht mehr oder nicht mehr mit den gewünschten Schichteigenschaften möglich ist. Auch wenn es wünschenswert ist, Diffusions- und Reaktionsprozesse zwischen beiden Materialien vollständig zu verhindern, kann es ausreichend sein, wenn dies nur in einem solchen Maße erfolgt.
Gute Barriereeigenschaften insbesondere gegenüber höhersiedenden Verdampfungsmaterialien haben insbesondere Hartstoffschichten, wie z.B. Titannitrid, Siliziumcarbit, Wolframcarbit, DLC (Diamond Like Carbon – ein aus der Gasphase abgeschiedener Kohlenstoff mit Diamantstruktur) oder andere. Da die Wahl der geeigneten Schicht auch hier in gewissen Maß von dem Verdampfungsmaterial abhängt, können für verschiedene Verdampfungsmaterialien durchaus auch andere Materialien, wie z.B. Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid oder Siliziumnitrid ausreichend sein.
Eine weitere Funktion der Deckschicht besteht aus der Schichtspannungskompensation die durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten besteht. Die Deckschicht kann hier den thermischen Stress der durch den Energieeintrag entsteht, teilweise aufnehmen und kompensieren. Zur Erzielung dieser oder weiterer vorteilhafter Effekte kann die Deckschicht auch aus mehreren Teilschichten bestehen.
Die geeignete Materialkombination von Absorberschicht und/oder Verdampfungsgut zum Temperatur- und Materialmatching kann durch verschiedene Gestaltungen des Schichtaufbaus unterstützt werden.
So sind entsprechend verschiedener Ausgestaltungen z.B. koplanare und Stapelstrukturen unter Verwendung von Absorberschicht und Reflektorschicht oder allein von Absorberschicht nutzbar.
In einer koplanaren Schichtstruktur beispielsweise sind Absorber und Reflektor nebeneinander in einer Ebene ausführt, indem die Absorberschicht strukturiert und in deren Zwischenräumen der das Material der Reflektorschicht angeordnet ist. Eine solche Anordnung unterstützt beispielsweise die laterale Trennung des Energieeintrags und der Wärmeausbreitung, was insbesondere bei einem hohen Energieeintrag für höher siedende Verdampfungsmaterialien günstig ist und was darüber hinaus eine höhere Auflösung der Strukturen ermöglicht.
Alternativ kann eine erfindungsgemäße Transfermaske eine Stapelstruktur aufweisen, bei der Absorber und Reflektor in gestapelten Schichten angeordnet sind. Hierbei ist die Absorberschicht durchgehend und auf einer strukturierten Reflektorschicht angeordnet. Eine solche Stapelstruktur bietet Vorteile in der Fertigung, da lediglich eine Strukturierung des Reflektors und dies zu Beginn des Herstellungsverfahrens erforderlich ist. Alle weiteren Schichten werden konform, d.h. mit einer ungefähr einheitlichen Schichtdicke und damit die darunter liegende Oberflächenstruktur abbildend, auf der Reflektorschicht abgeschieden.
Für sehr schwer zu verdampfende Materialien, wie z.B. Chrom oder Titan, kann sich ein reflektorloser Aufbau von Vorteil erweisen, da durch den einfachen Aufbau mit reduzierten Materialschnittstellen mögliche Probleme vermindert werden können, die mit den hohen Temperaturen und dem dafür erforderlichen hohen Energieeintrag mit einem möglichst kurzen Impuls verbunden sind. Die Limitierung des Aufbaus besteht in der Tatsache, dass die Reflektion des Depositionsmaterials höher sein sollte als die des Wolframs. Für solche schwer zu verdampfenden Materialien besteht die Absorberschicht z.B. aus Wolfram, das den höchsten Schmelzpunkt unter den Metallen (tm = 3410°C) besitzt.
Sofern in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Transfermaske mit einer Zwischenschicht zwischen der Absorberschicht und dem Zwischenträger hergestellt wird, welche durchgehend, d.h. selbst nicht durch eine Strukturierung unterbrochen, und transparent ist, kann eine verbesserte Wärmeentkopplung zwischen dem Zwischenträger und den aufgebrachten Schichten bewirken. Dabei ist nicht erforderlich, dass die Zwischenschicht durchgehend auf dem Substrat abgeschieden ist. Je nach Reihenfolge der Schichtabscheidung kann die Zwischenschicht, ergänzend oder alternativ, auch weitere Materialien, insbesondere die Reflektorschicht thermisch von der Absorberschicht entkoppeln. Eine solche thermische Entkopplung erweist sich besonders bei höheren Energieeinträgen als vorteilhaft. Verwendet werden können thermisch beständige und transparente Materialien, wie z.B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Titannitrid, Aluminiumnitrid oder andere Materialien. Die Zwischenschicht kann zu verschiedenen Zwecken auch mehrschichtig ausgeführt sein. Z.B. kann sie gleichzeitig der Entspiegelung dienen, um so die Absorption in der Absorberschicht zu erhöhen.
Die verwendeten Materialien für das Absorber-Reflektor-System hängen im Wesentlichen von der jeweiligen Anwendung und dem abzuscheidenden Verdampfungsgut sowie von der verwendeten Strahlungsquelle für den Energieeintrag ab. Erstere bestimmen die oben dargelegten thermischen Bedingungen und damit auch die Anforderungen an die Materialzusammenstellung. Die Absorptionseigenschaften und damit die Anwendbarkeit der Transfermaske sind über die oben beschriebenen Optionen zur Gestaltung der Schichtstruktur der Transfermaske in weitem Rahmen zu beeinflussen. Auch die Absorptions- und Reflexionseigenschaften der verwendeten Materialien können gezielt eingesetzt werden, um die gewünschte Verdampfungsenergie zu erzielen. Für viele Anwendungen kann es jedoch von Vorteil sein, wenn solche Materialien verwendet werden, dass die Absorption des Absorbers höher ist als die Absorption des Reflektors.
Als Materialien für die Absorptionsschicht haben sich insbesondere für die Verdampfung von metallischen Materialien Metalle wie z.B. Wolfram, Molybdän oder Tantal oder Metalllegierungen davon oder Nitride, Oxide und Carbide von z.B. Chrom, Titan, Hafnium oder anderen Metallen als günstig erwiesen, welche sämtlich gute Absorptionseigenschaften aufweisen. Gute Reflexionseigenschaften haben und damit geeignet für die Reflektorschicht bei der Verdampfung von Metallen sind z.B. Silber, Aluminium, Chrom, Titan, Hafnium oder andere Materialien. Bei der Kombination der Absorber/Reflektor Materialien ist darauf zu achten, dass der Absorber mindestens 20% weniger Reflexion aufweist als der Reflektor um einen genügend hohen thermischen Kontrast zu erzeugen zu können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Transfermaske ist zwischen der Deckschicht und der Verdampfungsschicht eine haftreduzierende Schicht angeordnet. Diese vermindert die Haftung zwischen den beiden Schichten, so dass eine gute Ablösung des Verdampfungsguts von der Deckschicht während der Beschichtung eines Substrats gewährleistet ist. Darüber hinaus kann die haftreduzierende Schicht eine Reinigung der Transfermaske nach der Verdampfung ermöglichen und die Transfermaske an sich schützen. Als Materialien für die haftreduzierende Schicht kommen funktionalisierte Trichlorsilane, Phosphonsäuren und Thiole, z.B. bei metallischen Verdampfungsmaterialien, in Betracht.
Des Weiteren kann in einer weiteren Ausgestaltung zwischen Deckschicht und Absorberschicht und/oder zwischen Deckschicht und Reflektorschicht eine haftvermittelnde Schicht zur Verbesserung der Haftung zwischen den genannten Schichten angeordnet sein, da diese Schichten im Gegensatz zur Verdampfungsschicht dauerhaft oder zumindest länger als in nur einem Verdampfungszyklus auf der Transfermaske verbleiben sollen. Aufgrund der beschriebenen variablen Anordnung von Absorber- und Reflektorschicht kann die haftvermittelnde Schicht auch sehr variabel gestaltet sein. Sie verbessert die Haftung zwischen der Deckschicht und der einen oder den koplanar angeordneten zwei Schichten des Reflektor-Absorber-Tandems. Die haftvermittelnde Schicht kann z.B. aus Oxiden, Nitriden und/oder Oxinitriden der verwendeten Metalle, z.B. Siliziumoxid oder Titannitrid, bestehen.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Absorberschicht, alternativ oder ergänzend auch die zwischen Absorber- und Verdampfungsschicht liegenden Zwischen- und Deckschichten eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit auf. Anisotrope Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass sich die durch einen Energieeintrag, z.B. durch eine Strahlungsquelle, in der Absorberschicht erzeugte Wärme unterschiedlich schnell bzw. unterschiedlich stark ausbreitet. Da die Transfermaske dazu verwendet werden soll, Materialien lokal derart differenziert zu verdampfen, dass auf einem der Transfermaske gegenüberliegenden Substrat dieses Material in der hier gewünschten Struktur wieder abgeschieden wird, ist es besonders in den Richtungen, in denen die gewünschten Strukturen sehr kleine Strukturbreiten aufweisen, vorteilhaft, wenn zumindest die Absorberschicht eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Da die Absorberschicht durch Wärmeleitung Energie an die Reflektorschicht verliert, sollte letztere eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dabei ist, sofern ein Linienmuster des wieder abgeschiedenen Materials auf dem Substrat erzeugt werden soll, die niedrige Wärmeleitfähigkeit nur in einer Richtung, insbesondere lateral, d.h. parallel zur Maskenebene, notwendig, während bei komplizierteren Strukturen mit kritischen Dimensionen in verschiedenen Richtung eine solche niedrige Wärmeleitfähigkeit parallel zur Maskenebene in allen Richtungen notwendig.
Idealerweise weisen auch entsprechend genutzte Zwischenschichten und/oder die Deckschicht eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit auf. Auch diese Schichten müssen, da sie sich „auf dem Weg“ zur Weiterleitung der Wärme in Richtung des zu übertragenden Materials befinden, die Wärme möglichst effektiv und gerichtet weiterleiten. Eine laterale Ausbreitung der Wärme kann hingegen einen Verlust und eine Verschlechterung der Strukturschärfe der auf dem Substrat aufzubringenden Struktur bedeuten.
Für die Abscheidung der oben beschriebenen Schichten der Transfermaske eignen sich verschiedene Beschichtungsverfahren. Z.B. sind das Sputtern, Bedampfen, CVD-Verfahren, Rotationsbeschichtungen (Spin Coating) oder Sol-Gel-Verfahren möglich. Je nach Schichtstruktur der Transfermaske und den erforderlichen Eigenschaften der einzelnen Schichten sind sowohl ein einheitliches Verfahren zur Herstellung der gesamten Transfermaske, z.B. das Sputtern, als auch Kombinationen der genannten Verfahren, auch in einem Durchlaufverfahren möglich. Darüber hinaus werden substraktive Verfahrensschritte zur Herstellung der Struktur von Einzelschichten oder des Schichtsystems wie Trocken- oder Nassätzen unter Verwendung der Fotolithografie oder ein mechanisches oder mechanisch-chemisches Polieren eingesetzt. Diese additiven und substraktiven Verfahren sind dem Fachmann sämtlich hinreichend bekannt, um optimale Schichteigenschaften und Verfahrenskombinationen zu erzielen.
Darüber hinaus kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass Vor- und Zwischenbehandlungsschritte in den Verfahrensablauf zur Abscheidung und Strukturierung der Schichten der Transfermaske eingefügt werden, die ebenfalls verschiedene Technologien verwenden. So kann z.B. die Haftung einzelner Schichten
Die Herstellung von Schichten mit anisotroper Wärmeleitfähigkeit erfolgt unter geeigneter Einstellung der Prozessparameter Zwischenträgertemperatur, Abscheiderate, Gasflüsse bzw. Verhältnis der Gasflüsse und Prozessdruck. Insbesondere zur Erzeugung von kolumnaren, also säulenförmigen Strukturen innerhalb der Absorberschicht, Zwischen- und/oder Deckschicht, die die Bedingung der Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit erfüllen, sei dabei auf die detaillierten Ausführungen von J.A. Thormton in Ann. Rev. Mater. Sci. 1977.7: 239–260 verwiesen. In der Wachstumsrichtung der kolumnaren Strukturen weisen diese eine wesentliche höhere Leitfähigkeit auf als in lateraler Richtung.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
1A, 1B alternative Schichtaufbauten der Transfermaske, welche Absorberschicht und Reflektorschicht umfasst, auf deren Zwischenträger,
2 eine reflektorlose Ausführungsform einer Transfermaske
3 einen Schichtaufbau der Transfermaske, welcher eine optionale haftreduzierende Schicht umfasst und
4 die Beschichtung eines Substrats mittels einer Transfermaske.
Die erfindungsgemäßen Transfermasken 1 gemäß der 1A und 1B weisen sowohl eine Absorberschicht 4 als auch eine Reflektorschicht 3 auf. In einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Schichtaufbau koplanar ausgeführt (1A) und in einem zweiten Ausführungsbeispiel gestapelt (1B).
Die Ausführung nach 1A umfasst einen Zwischenträger 2, der aus Glas besteht, auf welchem zunächst eine Zwischenschicht 8 aus Siliziumoxid oder Siliziumoxinitrid, gegebenenfalls auch gradiert aus beiden Materialien, mit einer Schichtdicke im Bereich von 1–100 nm und mittels Sputtern abgeschieden ist. Als Material für den Zwischenträger sind z.B. Quarzglas, Weißglas und Saphirglas geeignet, die mechanisch und chemisch sehr beständig sind und zudem eine hohe Transmission aufweisen.
Über der Zwischenschicht 8 ist ebenfalls mittels Sputtern eine Absorberschicht 6 z.B. aus 85–500 nm dickem Wolfram abgeschieden. Diese wurde mittels Fotolithografie und nasschemischem Ätzen strukturiert, so dass nur die Bereiche stehen blieben, welche später auf einem Substrat (nicht dargestellt) abgeschieden werden sollen. Anschließend wird eine Reflektorschicht 4 z.B. aus Silber mittels Sputtern abgeschieden, deren Dicke ebenfalls im Bereich 85–500 nm beträgt. Die Reflektorschicht 4 überdeckt in diesem Stadium die gesamte Oberfläche des Zwischenträgers 2 und der Absorberschicht 6. Alternativ kann auch zunächst die Reflektorschicht 4 abgeschieden und strukturiert werden und nachfolgend deren Zwischenräume mit der Absorberschicht 6 ausgefüllt werden.
Nachfolgend wird die gesamte Oberfläche soweit poliert, dass die Absorberschicht 6 wieder freigelegt ist. Im Ergebnis dessen sind die Zwischenräume in der Struktur der Absorberschicht 6 mit dem Material der Reflektorschicht 4 ausgefüllt, so dass beide Schichten in einer Ebene liegen.
Abgedeckt wird die Maskenstruktur durch eine 10–200 nm dicke Deckschicht 10 z.B. ebenfalls aus SiC. Auch diese Schicht wurde gesputtert. Über der Deckschicht 10 wird das zu verdampfende, z.B. metallische Material der Verdampfungsschicht 12 mittels thermischer Vakuumbedampfung aufgetragen. Sie besteht beispielsweise aus Aluminium.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1B wurde zunächst die Reflektorschicht 4, wie zu 1A beschrieben, abgeschieden und strukturiert. Dies erfolgt jedoch direkt auf dem Zwischenträger 2. Erst danach wird eine Zwischenschicht 8 abgeschieden, so dass diese die Reflektorschicht 4 und den Zwischenträger 2 in den geätzten Bereichen der Reflektorschicht 4 überdeckt. Über der Zwischenschicht 8 wird konform der Absorberschicht 6 abgeschieden, so dass sie durchgehend ist und ihre Strukturierung in der wechselnden Höhe über dem Zwischenträger 2 besteht, die grundlegende laterale Strukturierung der Reflektorschicht 4 abbildend. Auch hier wird der Schichtaufbau, der gestapelt ausgeführt ist, durch eine Deckschicht 10 abgeschlossen, bevor die Verdampfungsschicht 12 aufgebracht wird.
Die Verfahren zur Abscheidung und Strukturierung der einzelnen Schichten können denen nach 1A entsprechen. In Abhängigkeit von den zu erzielenden Schichten und Schichteigenschaften und von dem gewünschten Anlagen- und Kostenaufwand können auch andere der oben genannten Verfahren zu Anwendung kommen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt einen reflektorlosen Schichtaufbau der Transfermaske 1.
Auch wird zunächst, wie zu 1a beschrieben eine Zwischenschicht 8 auf dem Zwischenträger 2 und darüber eine Absorberschicht 6 z.B. aus 85–100 nm dickem Wolfram abgeschieden. Letztere wird wie oben dargelegt lateral strukturiert. Im Unterschied zur Ausführung nach 1A besteht die Zwischenschicht 8 hier jedoch aus zwei Teilschichten, deren Brechungsindex wechselt, so dass in Verbindung mit einer geeigneten Schichtdicke neben der thermischen Trennung von Absorberschicht 6 und Zwischenträger 2 eine Entspiegelung durch Interferenzeffekte erzielt wird. Geeignet ist dafür z.B. ein Schichtstapel aus TiO₂ und SiO₂, der zur Erhöhung der Entspiegelungswirkung auch wiederholt werden kann.
Über der strukturierten Absorberschicht 6 wird wiederum eine Deckschicht 10 z.B. aus DLC (Diamond Like Carbon) und darüber die Verdampfungsschicht 12 abgeschieden, wobei wie oben dargelegt die Reflexion des Absorbers niedriger ist als die des Verdampfungsmaterials.
Eine Transfermaske gemäß 3 unterscheidet sich von einer Maske gemäß 2 durch eine optionale eine haftreduzierende Schicht 11, die zwischen der Deckschicht 10 und der Verdampfungsschicht 12 angeordnet ist und zur Verminderung der Haftung zwischen beiden angrenzenden Schicht dient. Sie kann z.B. aus einem funktionalisierten Trichlorsilan, Phosphonsäure und Thiol bestehen.
Die Bedampfung eines Substrats 20 beispielsweise mittels einer Transfermaske gemäß 2 wird in 4 dargestellt. Dazu wird die mit der Verdampfungsschicht 12 belegte Oberfläche der Transfermaske 1 relativ zu einem Substrat 20, im Proximity-Abstand (typisch für optische Lithographie, beispielsweise 30µm) oder im direkten Kontakt zum Substrat 20 platziert. Anschließend wird das Verdampfungsmaterial durch den transparenten Zwischenträger 2 mit Hilfe einer Strahlungsquelle 22, z.B. einer Gasentladungslampe, belichtet. Ähnlich wie bei der optischen Lithographie kann über einen Shutter 9 die Lichtquelle 8 ein- bzw. ausgeschaltet werden.
Durch den Energieeintrag von der Strahlungsquelle 22 erwärmt sich nur die strukturierte Absorberschicht 6 ausreichend stark, sodass das Material der Verdampfungsschicht 12 ausschließlich an diesen Stellen verdampft wird und sich auf jenen Bereichen der Oberfläche des Substrats 20 als strukturierte Beschichtung 26 niederschlägt, welche der Absorberschicht 6 gegenüber liegen.
Je kleiner der Abstand zwischen strukturierte Oberfläche der Transfermaske 1 und dem Substrat 22 ist, desto geringer sind die Streudampfanteile, d.h. die Menge an Verdampfungsmaterial, welches an nicht beabsichtigten Stellen kondensiert.
Aufgrund der geringen Wärmekapazität der Absorberschicht 6 kann die Erhitzung auf Verdampfungstemperaturen im Millisekunden-Bereich erfolgen. Nach der Abschaltung der Strahlungsquelle 22 durch den Shutter erfolgt eine rasche Abkühlung der Absorberschicht 6 durch die thermische Anbindung an den Zwischenträger 2, welcher eine relativ hohe Wärmekapazität hat. Mit diesem Verfahren können Strukturen kleiner als 10 µm-Bereich von der Transfermaske 1 auf das Substrat 20 zu übertragen werden.
Bezugszeichenliste

1: Transfermaske
2: Zwischenträger
4: Reflektorschicht
6: Absorberschicht
8: Zwischenschicht
10: Deckschicht
11: haftreduzierende Schicht
12: Verdampfungsschicht
20: Substrat
22: Strahlungsquelle
24: Shutter
26: Beschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009041324 A1 [0004, 0006, 0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

J.A. Thormton in Ann. Rev. Mater. Sci. 1977.7: 239–260 [0029]

Claims

Transfermaske zur lokalen Bedampfung von Substraten (20) mit einem transparenten Zwischenträger (2), auf welchem eine Absorberschicht (6) aus einem strahlungsabsorbierenden Material angeordnet ist, welche selbst oder mittels einer strukturierten Reflektorschicht (4) aus einem strahlungsreflektierenden Material strukturiert ist, darüber eine durchgehende Deckschicht (10) und darüber eine durchgehende Verdampfungsschicht (12) des zu verdampfenden Materials angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (6) aus einem Material besteht, dessen Schmelztemperatur mindestens 20%, bevorzugt mindestens 25% über der Siedetemperatur des Materials der Verdampfungsschicht (12) liegt.
Transfermaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (10) aus einem Material besteht, welches eine Reaktion und/oder eine Diffusion zwischen den Materialien der darunter liegenden Schichten und der Verdampfungsschicht (12) zumindest nahezu verhindert.
Transfermaske nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (6) koplanar mit einer Reflektorschicht (4) ausgebildet ist, indem in den Zwischenräumen der Absorberschicht (6) das Material der Reflektorschicht (4) angeordnet ist.
Transfermaske nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (6) durchgehend und auf einer strukturierten Reflektorschicht (4) angeordnet ist.
Transfermaske nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Absorberschicht (6) und dem Zwischenträger (2) eine durchgehende, transparente Zwischenschicht (8) angeordnet ist.
Transfermaske nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorption der Absorberschicht (6) höher ist als die Absorption der Reflektorschicht (4).
Transfermaske nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Deckschicht (10) und der Verdampfungsschicht (12) eine haftreduzierende Schicht (11) zur Verminderung der Haftung zwischen Deckschicht (10) und Verdampfungsschicht (12) angeordnet ist.
Transfermaske nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckschicht (10) und Absorberschicht (6) und/oder zwischen Deckschicht (10) und Reflektorschicht (4) eine haftvermittelnde Schicht zur Verbesserung der Haftung zwischen Deckschicht (10) und Absorber- und/oder Reflektorschicht (6, 4) angeordnet ist.
Transfermaske nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schichten von Absorberschicht (6), Zwischenschicht (8) und/oder die Deckschicht (10) eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske (1) zur lokalen Bedampfung von Substraten (20), indem auf einem transparenten Zwischenträger (2) eine Absorberschicht (6) aus einem strahlungsabsorbierenden Material abgeschieden und strukturiert wird, indem sie mittels substraktivem Verfahren oder mittels einer zuvor abgeschiedenen, mittels substraktivem Verfahren strukturierten Reflektorschicht (4) aus einem strahlungsreflektierenden Material strukturiert wird, und darüber eine durchgehende Deckschicht (10) sowie eine durchgehende Verdampfungsschicht (12) des zu verdampfenden Materials abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (6) aus einem Material hergestellt wird, dessen Schmelztemperatur mindestens 20%, bevorzugt mindestens 25% über der Siedetemperatur des Materials der Verdampfungsschicht (12) liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (10) aus einem Material hergestellt wird, welches eine Reaktion und/oder eine Diffusion zwischen den Materialien der darunter liegenden Schichten und der Verdampfungsschicht (12) zumindest nahezu verhindert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (6) koplanar mit einer Reflektorschicht (4) abgeschieden wird, indem zunächst eine der beiden Schichten abgeschieden und mittels substraktivem Verfahren strukturiert wird und anschließend die Zwischenräume der ersten mit dem Material der zweiten bündig aufgefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberschicht (6) durchgehend und auf einer strukturierten Reflektorschicht (4) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Absorberschicht (6) eine durchgehende, transparente Zwischenschicht (8) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Deckschicht (10) und der Verdampfungsschicht (12) eine haftreduzierende Schicht (11) aus einem Material zur Verminderung der Haftung zwischen Deckschicht (10) und Verdampfungsschicht (12) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckschicht (10) und Absorberschicht (6) und/oder zwischen Deckschicht (10) und Reflektorschicht (4) eine haftvermittelnde Schicht aus einem Material zur Verbesserung der Haftung zwischen Deckschicht (10) und Absorber- und/oder Reflektorschicht (6, 4) abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung zumindest einer der Schichten von Absorberschicht (6), Zwischenschicht (8) und/oder Deckschicht (10) die Parameter Zwischenträgertemperatur, Abscheiderate, Gasflusse bzw. Verhältnis der Gasflüsse und Prozessdruck so eingestellt werden, dass die betreffende Schicht mit anisotroper Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird.