DE112006001203T5 - Verfahren zum Bilden eines hoch auflösenden Musters und Substrat mit einem Vormuster, das dadurch gebildet wird - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bildung eines Musters, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Opferschicht aus einem ersten Material, die teilweise oder vollständig auf dem Substrat ausgebildet ist;
(b) Bilden von Musterrillen, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, auf der Opferschicht unter Verwendung eines ersten Mittels;
(c) Füllen der Musterrillen mit einem zweiten Material unter Verwendung eines zweiten Mittels; und
(d) Entfernen des ersten Materials, das in einer verbleibenden Opferschicht vorhanden ist, durch Bestrahlung oder Erwärmen,
wobei das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als die Schwellfluenz des zweiten Materials ist, das erste Material in Schritt (d) bei einer Dosis entfernt wird, die von der Schwellfluenz des ersten Materials bis zur Schwellfluenz des zweiten Materials reicht, und das Muster durch das zweite Material auf dem Substrat gebildet wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines hoch auflösenden Musters und ein Substrat mit einem Vormuster, das durch dasselbe Verfahren gebildet wird.
  • Stand der Technik
  • Photolithographie wurde als Verfahren zum Bilden eines hoch auflösenden Musters in elektronischen Vorrichtungen weit verbreitet verwendet. Allerdings ist die Photolithographie im Bezug auf den Verbrauch von Materialien verschwenderisch, ein mehrstufiges Verfahren, umfasst ein kompliziertes Verfahren unter Verwendung einer Photomaske, eines Photolacks, eines Entwicklers und eines Ätzmittels, weshalb es eine schlechte Verarbeitungseffizienz aufweist, und benötigt eine großflächige Maske, was zu einer schlechten Anwendbarkeit eines neuen Designs für Photolithographie auf tatsächliche Fertigungsstraßen führt. Zur Lösung der zuvor erwähnten Probleme der Photolithographie wurde ein Tintenstrahlverfahren als Verfahren zum Bilden eines Musters direkt auf einem Substrat ohne eine Maske entwickelt, wobei die Anzahl der Verarbeitungsschritte und die Verschwendung von Materialien minimiert wurden.
  • Offenbarung der Erfindung Technisches Problem
  • EP-A-0 880 303 und die koreanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-289732 offenbaren ein Verfahren zum direkten Bilden eines Musters durch ein Tintenstrahlverfahren ohne eine Maske. 1 ist ein Fließschema für das Verfahren zum Bilden eines Musters durch ein Tintenstrahlverfahren. Allerdings stellt das obige Verfahren eine zu niedrige Auflösung bereit, um für mikroelektronische Vorrichtungen oder dergleichen angewendet zu werden. Außerdem ist das obige Verfahren insoweit problematisch, wenn die Größe der Tintentropfen abnimmt, Lagefehler in einem Muster relativ zu der Größe der auf dem Substrat bestückten Tintentropfen zunehmen, wodurch eine verhängnisvolle Leiterbahnunterbrechung oder ein Kurzschluss verursacht wird.
  • Außerdem offenbart die koreanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-5446 ein Verfahren zum direkten Bilden eines Musters unter Verwendung eines Lasers. 2 ist ein Fließschema, das das Verfahren zum Bilden eines Musters unter Verwendung eines Laserstrukturierungsverfahrens zeigt. Wie in 2 dargestellt wird, wird ein LTHC(Licht-zu-Wärme-Umwandlungs)-Material auf einer Transferfolie über ein Spin Coating-Verfahren oder dergleichen zur Bildung einer LTHC-Schicht (Transferschicht) beschichtet; eine Zusammensetzung, die funktionelle Materialien und Additive zur Kontrolle der Adhäsion umfasst, wird über ein Spin Coating-Verfahren oder dergleichen auf der LTHC-Schicht beschichtet, um eine Spenderfolie bereitzustellen; die Spenderfolie haftet an einem Substrat an; ein Muster wird durch Laserstrahlung übertragen; und die Spenderfolie wird dann nach dem Übertragungsschritt entfernt, um ein hoch auflösendes Muster bereitzustellen. Das zuvor erwähnte Verfahren ist allerdings insoweit problematisch, als es eine separate Spenderfolie benötigt wird, was zu einer Zunahme der Kosten führt; funktionelle Materialien zum Strukturieren werden vollständig auf die Spenderfolie aufgebracht, was zu einer Verschwendung von funktionellen Materialien führt; die den funktionellen Materialien hinzugefügten Additive zu einem Qualitätsabbau der Materialien führen können; die Grenzfläche zwischen der Spenderfolie und dem Substrat durch ihre Haftung darauf kontaminiert werden kann und die Materialien auf Grund der hohen Temperatur, die durch einen Laser erzeugt wird, verschlechtert werden können.
  • Inzwischen schließen andere Strukturierungsverfahren unter Verwendung eines Lasers die Laserabtragung ein. Ein Laser-Abtragungsverfahren ist allerdings insoweit problematisch, als dass die Abtragungseffizienz für eine bestimmte Laser-Wellenlänge von der Qualität eines abzutragenden Musters abhängt; die Dosis eines Lasers präzise kontrolliert werden sollte und ein Muster, Substrat und ein vorher ausgebildetes Muster bei der Strukturierung einer Mehrschichtstruktur beschädigt werden können.
  • Technische Lösung
  • Die vorliegende Erfindung wurde daher im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme gemacht. Es ist ein erfindungsgemäßes Ziel, ein Verfahren zum Bilden eines Musters bereitzustellen, das eine hohe Verarbeitungseffizienz zeigt und wenig Verschwendung kostenintensiver funktioneller Materialien verursacht. Ein weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist es, ein Substrat mit einem Vormuster bereitzustellen, das durch dasselbe Verfahren gebildet wird.
  • Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Bilden eines Musters bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
    • (a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Opferschicht aus einem ersten Material, die teilweise oder vollständig auf dem Substrat ausgebildet ist;
    • (b) Bilden von Musterrillen, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, auf der Opferschicht unter Verwendung eines ersten Mittels;
    • (c) Füllen der Musterrillen mit einem zweiten Material unter Verwendung eines zweiten Mittels; und
    • (d) Entfernen des ersten Materials, das in einer verbleibenden Opferschicht vorhanden ist, durch Bestrahlung oder Erwärmen,
    wobei das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als die Schwellfluenz des zweiten Materials ist, das erste Material in Schritt (d) bei einer Dosis entfernt wird, die von der Schwellfluenz des ersten Materials bis zur Schwellfluenz des zweiten Materials reicht, und das Muster durch das zweite Material auf dem Substrat gebildet wird.
  • Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Substrat mit einem Vormuster bereitgestellt, das eine Opferschicht aus einem ersten Material aufweist, die teilweise oder vollständig auf einer seiner Oberflächen gebildet ist, wobei die Opferschicht Musterrillen umfasst, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, die Musterrillen mit einem zweiten Material gefüllt sind und das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als eine Schwellfluenz des zweiten Materials ist.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben.
  • Der hierin verwendete Begriff „Schwellfluenz" bezeichnet eine minimale Energie, die ein Zielmaterial durch Anwendung von Licht oder Wärme, einschließlich fokussierten Energiestrahlen, in einer vorbestimmten Zeitdauer entfernen kann, indem eine Zersetzung oder Verdampfung des Zielmaterials durchgeführt wird.
  • 3 ist ein Fließschema für ein Verfahren zum Bilden eines Musters gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren ausführlich unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
  • (1) Schritt (a): Schritt zur Bereitstellung eines Substrats mit einer Opferschicht aus einem ersten Material, die teilweise oder vollständig auf dem Substrat gebildet ist
  • Verfahren zur Bildung einer Opferschicht auf einem Substrat schließen herkömmliche Verfahren zum Bilden einer Folie ein, die dem Fachmann im Allgemeinen bekannt sind.
  • Das erste Material zum Bilden der Opferschicht kann vollständig auf der Oberfläche des Substrats durch ein auf Nicht-Mustern ausgerichtetes Beschichtungsverfahren, wie z.B. eine Schlitzbeschichtung (slit coating)-/Spincoating-Verfahren, aufgetragen werden. Ansonsten kann das erste Material teilweise auf der Oberfläche des Substrats durch ein auf Mustern ausgerichtetes Beschichtungsverfahren, wie z.B. Siebdruck-, Walzendruck(roll printing)- oder Tintenstrahldruckverfahren, aufgetragen werden.
  • Wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht in einem flüssigen oder halbfesten Zustand vorliegt, kann ein Tintenstrahlverfahren, ein Druckverfahren, ein Siebdruckverfahren, ein elektrostatisches Druckverfahren, ein Offset-Druckverfahren, ein Tiefdruckverfahren, ein Flexographieverfahren, ein Druckverfahren unter Verwendung einer weichen Form, ein Spincoating-Verfahren oder ein Schlitzbeschichtungsverfahren (slit coating process) verwendet werden. Wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht andererseits im festen Zustand vorliegt, kann das erste Material durch ein Zerstäubungsverfahren unter Verwendung von fokussierten Innenstrahlen oder Plasma aufgetragen werden. Wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht ferner in einem festen Zustand oder einem halbfesten Zustand vorliegt, kann das Material zu einer Folienform ausgebildet werden, und dann wird die Folie auf dem Substrat unter Verwendung eines Lasers übertragen, so dass sie direkt auf dem Substrat aufgebracht werden kann.
  • Insbesondere wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht teuer ist, ist es möglich, dass Mustern der Opferschicht auf dem Substrat in einer Auflösung durchzuführen, die von der Auflösung der unter Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens (d.h. eines direkten Musterungsverfahren) zu bildenden Musterrillen verschieden ist, vorzugsweise in einer Auflösung, die niedriger als die Auflösung der Musterrillen ist.
  • Nachdem die Opferschicht auf dem Substrat aufgetragen wird, wird das resultierende Substrat vorzugsweise getrocknet. Dies geschieht, da eine Opferschicht, die in einem flüssigen Zustand vorliegt, für die Bildung von Musterrillen und das Füllen der Musterrillen mit funktionellen Materialien nicht zugänglich ist.
  • Derweil kann die Opferschicht auf einem Substrat gebildet werden, das vorher gemusterte Bereiche umfasst.
  • (2) Schritt (b): Schritt zur Bildung von Musterrillen, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, auf der Opferschicht unter Verwendung eines ersten Mittels.
  • In Schritt (b) wird die Opferschicht zur Bildung einer Linie in einem gewünschten Muster so bearbeitet, dass hoch auflösende Musterrillen frei von dem ersten Material gebildet werden.
  • Vorzugsweise schließt das erste Mittel zum Bilden der hoch auflösenden Musterrillen fokussierte Energiestrahlen ein, die zum Fokussieren einer großen Menge an Energie zu einer kleinen Fläche geeignet sind. Besondere Beispiele für das erste Mittel schließen E-Strahlen, fokussierte Innenstrahlen, Laser, und eine Hochleistungslampe, in Kombination mit einem optischen System, ein. Jedes geeignete Mittel kann so ausgewählt werden, dass das erste Material zum Bilden der Opferschicht entfernt wird.
  • Der hierin verwendete Begriff „Hochleistungslampe" bezeichnet eine Hochleistungslampe, die Licht mit einer gewünschten Wellenlänge emittiert, wie z.B. eine UV-Lampe oder einer IR-Lampe. Für die Hochleistungslampe ist es ausreichend, eine solche Energieleistung bereitzustellen, so dass die Opferschicht auf effiziente Weise entfernt wird, wenn die Lichtstrahlen durch eine Fokussierungseinrichtung, wie z.B. eine Linse, fokussiert werden.
  • Die Bereiche, von denen die Opferschicht selektiv in Form von hoch auflösenden Musterrillen entfernt wird, entsprechen den mit einem zweiten Material zum Bilden eines Musters, wie z.B. ein funktionelles Material, in einer auf Mustern ausgerichteten Art und Weise letztendlich zu füllenden Bereichen, d.h. den Bereichen, in denen das zweite Material als hoch auflösendes Muster verbleibt.
  • Obgleich ein Verfahren zum maskenlosen direkten Schreiben mit Energiestrahlen (maskless direct energy beam writing) als erstes Mittel zum Bilden der Musterrillen auf der Opferschicht verwendet werden kann, kann ein optisches Beugungselement oder eine Maske teilweise verwendet werden, um die Form der Strahlen in einer für das Mustern günstigen Weise zu kontrollieren, wenn Laserstrahlen als erstes Mittel verwendet werden. Zum Beispiel kann ein auf einer Maske basierendes Laser-Scanning-Verfahren oder ein optisches Beugungselement zur Bildung von Musterrillen auf der Opferschicht in einer komplizierten Form verwendet werden (siehe 4c).
  • Hierin bezeichnet die Maske eine Maske, die in dem Weg der Laserstrahlen angebracht ist und lokal verwendet wird, um die Form der auf das Substrat abgestrahlten Strahlen zu kontrollieren, anstelle einer Maske, die für großflächiges Mustern in herkömmlichen Lithographieverfahren verwendet wird. Zur Kontrolle der Form der Strahlen wird ein optisches Beugungselement gegenüber einer Maske bevorzugt, es wird sich jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Auflösung des optischen Beugungselements oder der Maske ist vorzugsweise höher als die erste Auflösung oder geringer als durch das erste Mittel realisiert werden kann.
  • Erfindungsgemäß kann die Auflösung der Musterrillen zu einem solchen Grad realisiert werden, dass die minimale Linienbreite erzielt wird, die direkt unter Verwendung von fokussierten Energiestrahlen, wie z.B. einem Laser, gestaltet werden kann. In Abhängigkeit von der Musterungsvorrichtung kann die minimale Linienbreite einen sub-μm-Bereich erreichen. Im Gegensatz dazu kann die maximale Linienbreite mehrere 100 μm bis mehrere 1000 μm reichen.
  • Wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht durch Wärme entfernt wird, die durch einen Laser über Zersetzung/Verdampfung erzeugt wird, wird gewöhnlich ein Laser mit einer Wellenlänge verwendet, die den Bereich der sichtbaren Strahlen oder Infrarotstrahlen entspricht. Wenn das erste Material andererseits durch Spalten von chemischen Bindungen entfernt wird, wird ein Laser mit einer Wellenlänge bevorzugt, die dem Bereich der ultravioletten Strahlen entspricht.
  • Wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht das maximale Lichtabsorptionsspektrum im Bereich der angewendeten Wellenlängen des Lasers aufweist, kann es ohne Additive, die die Lichtabsorption unterstützen, entfernt werden. Es ist allerdings möglich, das Entfernen des ersten Materials unter Verwendung von Additiven zu erleichtern, die das maximale Lichtabsorptionsspektrum dem Bereich der angewendeten Wellenlängen aufweisen. Solche Licht-absorbierenden Mittel als Additive weisen vorzugsweise eine hohe Löslichkeit in dem Lösungsmittel auf, das zum Lösen des ersten Materials zum Bilden der Opferschicht geeignet ist.
  • (3) Schritt (c): Schritt zum Füllen der Musterrillen mit zweiten Material unter Verwendung des zweiten Mittels
  • Die Musterrillen werden mit einem zweiten Material, z.B. ein funktionelles Material, gefüllt, das ein Endmuster bildet.
  • Schritt (c) wird vorzugsweise unter Verwendung eines zweiten Mittels durchgeführt, das zum direkten Mustern geeignet ist. Der Begriff „direktes Mustern" bezeichnet die Auftragung eines das Endmuster bildenden Materials direkt auf eine gewünschte Position.
  • Direktes Mustern ist eher ein Additiv-Verfahren als ein Subtraktiv-Verfahren, wie z.B. Photolithographie. Insbesondere im Falle von direktem Mustern auf Basis auf Tintenstrahl oder Laser ist CAD (Computer-gestütztes Design) zum Zeichnen erlaubt.
  • Wenn das zum direkten Mustern geeignete zweite Mittel verwendet wird, kann das zweite Material zum Bilden eines Musters teilweise auf eine gewünschte Position, nicht vollständig, auf das Substrat aufgetragen werden. Folglich ist es möglich, den Verbrauch des zweiten Materials zum Bilden eines Musters (z.B. ein funktionelles Material) im Vergleich mit einem herkömmlichen Musterungsverfahren unter Verwendung einer LTHC-Spenderfolie signifikant zu reduzieren.
  • Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass hoch auflösende Musterrillen unter Verwendung eines ersten Mittels mit einer hohen Auflösung gebildet werden und ein hoch auflösendes Muster, das von einem zweiten Material zum Bilden eines Musters gebildet wird, unter Verwendung der Musterrillen erhalten werden kann, selbst wenn ein zweites Mittel mit einer niedrigen Auflösung zum Bilden des Musters auf einem Substrat mit dem zweiten Material zum Bilden des Musters verwendet wird.
  • In Schritt (c) werden die in Schritt (b) gebildeten Musterrillen mit dem zweiten Material in einer zweiten Auflösung gefüllt. Die zweite Auflösung ist vorzugsweise niedriger als die Linienbreite der Musterrillen. Allerdings kann die zweite Auflösung, falls dies gewünscht wird, gleich oder höher als die Linienbreite der Musterrillen sein.
  • Im Allgemeinen ist die erste Auflösung höher als die zweite Auflösung. Falls gewünscht, kann die erste Auflösung gleich oder niedriger als die zweite Auflösung sein. Z.B. kann die erste Auflösung weniger als 50 μm und die zweite Auflösung 50 μm oder mehr sein.
  • Das zweite Mittel zum Füllen der Musterrillen mit dem zweiten Material schließt ein herkömmliches Verfahren zum Bilden einer Folie mit keiner besonderen Beschränkung ein. Z.B. kann ein flüssiges oder halbfestes funktionelles Material unter Verwendung auf Mustern ausgerichteten Verfahrens, wie z.B. ein Tintenstrahlverfahren, ein Druckverfahren, ein Siebdruckverfahren, ein elektrostatisches Druckverfahren, ein Offsetdruckverfahren, ein Tiefdruckverfahren, ein Flexographieverfahren oder ein Verfahren unter Verwendung einer weichen Form, aufgetragen werden. Derweil kann ein festes oder halbfestes funktionelles Material unter Verwendung eines Lasers, Plasmas oder fokussierten Innenstrahlen direkt aufgetragen werden.
  • Insbesondere wird die Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens, das ein direktes Musterungsverfahren ist, als zweites Mittel zum Füllen der Musterrillen mit dem zweiten Material auf Grund des reduzierten Verbrauchs an dem zweiten Material bevorzugt.
  • Wenn ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht (mit einem Molekulargewicht von 20.000 oder weniger) als Material zum Bilden der Opferschicht verwendet wird und die Bereiche, auf die das zweite Material zum Bilden eines Musters aufgetragen wird, durch einen Laser zum Bilden der Musterrillen entfernt werden, weisen die Musterrillen saubere Randbereiche auf, wie in 5 gezeigt wird.
  • Wie in 7 gezeigt wird, kann das zweite Material auf Grund des Unterschieds zwischen der Benetzbarkeit der Opferschicht und der des Substrats mit dem zweiten Material zum Bilden eines Musters, nämlich der Differenz der Oberflächenenergie, in den von der Opferschicht freien Bereichen selbst ausgerichtet sein, oder das zweite Material kann durch Trocknen in Bereiche, die frei von der Opferschicht sind, und Bereiche auf der Opferschicht getrennt sein. Eine solche Selbstausrichtung oder Trennung des zweiten Materials kann die Entfernung des zweiten Materials, das in/auf der Opferschicht verbleibt, in dem folgenden Schritt (d) erleichtern.
  • Wenn ein Polymer mit hohem Molekulargewicht (mit einem Molekulargewicht von größer als 20.000) als Material zum Bilden der Opferschicht verwendet wird und die Bereiche, auf die das zweite Material zum Bilden eines Musters aufgetragen wird, durch einen Laser zum Formen der Musterrillen entfernt werden, weisen die Musterrillen eine Zerteilung an ihren Randbereichen auf, die in 6 gezeigt wird.
  • Wie in 8 gezeigt wird, kann das zweite Material auf Grund des Unterschieds zwischen der Benetzbarkeit der Opferschicht und der des Substrats mit dem zweiten Material zum Bilden eines Musters in den Bereichen, die frei von der Opferschicht sind, selbst ausgerichtet sein, oder das zweite Material kann getrocknet werden, um eine Auftrennung des zweiten Materials in Bereiche, die frei von der Opferschicht sind, und Bereiche auf der Opferschicht zu verursachen. Eine solche Selbstausrichtung oder Trennung des zweiten Materials auf der Opferschicht in Gegenwart einer Zerteilung kann die Entfernung des zweiten Materials, das in/auf der Opferschicht verbleibt, in dem folgenden Schritt (d) erleichtern.
  • (4) Schritt (d): Schritt zum Entfernen des ersten Materials, das in der verbleibenden Opferschicht vorhanden ist, durch Bestrahlung oder Erwärmen
  • Die Opferschicht, die nach dem Formen eines Musters mit dem zweiten Material in den Musterrillen verbleibt, kann gleichzeitig mit der Entfernung des zweiten Materials, das unerwünschterweise auf der Opferschicht verbleibt, entfernt werden. Indem so verfahren wird, kann lediglich das Muster aus dem zweiten Material, das durch die hoch auflösenden Musterrillen gebildet wird, auf dem Substrat verbleiben.
  • In Schritt (d) kann die verbleibende Opferschicht durch Bestrahlung oder Erwärmen, z.B. unter Verwendung von fokussierten Energiestrahlen entfernt werden, die zur Bildung der Musterrillen auf der Opferschicht verwendet werden können. Hierbei sollte das zweite Material zum Bilden eines Musters, das in die Musterrillen gefüllt wird, nicht entfernt werden. Im Hinblick darauf ist die vorliegende Erfindung durch die Kombination des ersten Materials zum Bilden einer Opferschicht mit dem zweiten Material zum Bilden eines Musters gekennzeichnet, wobei die Schwellfluenz des ersten Materials zum Bilden einer Opferschicht relativ niedriger ist als die des zweiten Materials zum Bilden eines Musters.
  • Dies ist so, weil die Bestrahlung mit fokussierten Energiestrahlen wie z.B. ein Laser mit einem solchen Energieniveau, um eine Zersetzung oder Verdampfung der unterliegenden Opferschicht durchzuführen, während das auf der oberen Schicht oder dem Muster vorhandene zweite Material nicht beeinträchtigt wird, es ermöglichen, die unterliegende Opferschicht durch Zersetzung oder Verdampfung gleichzeitig mit der Entfernung des zweiten Materials zu entfernen, das auf der Opferschicht vorhanden ist, so dass lediglich das Muster aus dem zweiten Material verbleibt.
  • Beispielsweise kann die verbleibende Opferschicht unter Verwendung von fokussierten Energiestrahlen mit einer Strahlbreite entfernt werden, die größer ist als die Strahlbreite der fokussierten Energiestrahlen, die zum Bilden der Musterrillen auf der Opferschicht verwendet werden können.
  • Es gibt keine besondere Beschränkung für die Bestrahlungsdosen, soweit die Schwellfluenz des ersten Materials niedriger ist als die des zweiten Materials. Die thermische Zersetzungstemperatur hängt von dem bestimmten zu zersetzenden Material ab, und die Bestrahlungsdosen können durch einen Fachmann leicht experimentell bestimmt werden. Wenn das Material zum Bilden einer Opferschicht von dem Substrat übe Verdampfung oder thermische Zersetzung selbst bei einer hinreichend geringen Energiedichte entfernt werden kann, kann Schritt (d) unter Verwendung einer Hochleistungslampe, eines Trocknungsofens oder eines Brennofens durchgeführt werden, die zum Abstrahlen einer solchen Energie für eine vorbestimmte Zeitdauer geeignet sind. Dies ist ebenso im Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
  • (5) Schritt (e): Schritt zum Bilden und Entfernen einer Schutzschicht
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgendes umfassen: einen Schritt zum Bilden einer Schutzschicht auf der Opferschicht nach Schritt (a) zum Bilden der Opferschicht und das Entfernen der Schutzschicht nach Schritt (b); oder einen Schritt zum Bilden einer Schutzschicht auf der zweiten Materialschicht zum Bilden eines Musters nach Schritt (c) zum Auftragen des zweiten Materials und das Entfernen der Schutzschicht nach Schritt (d).
  • Wenn das erste Material zum Bilden der Opferschicht und/oder das zweite Material zum Bilden eines Musters, das auf der Opferschicht verbleibt, in Schritt (b) oder Schritt (d) entfernt wird, kann nach dem Auftragen des ersten Materials auf dem Substrat oder dem Auftragen des zweiten Materials zum Bilden eines Musters ferner eine Schutzschicht aufgetragen werden, um das erste Material/zweite Material daran zu hindern, weiter an einem vorher gemusterten Bereich oder an das Substrat anzuhaften und dieselbe/dasselbe zu kontaminieren.
  • (6) Verfahren zum teilweisen Bilden eines hoch auflösenden Musters
  • 4 ist ein Fließschema für ein Verfahren zum teilweisen Bilden eines hoch auflösenden Musters gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
  • Während die Musterrillen mit einer ersten Auflösung oder niedriger mit dem zweiten Material zum Bilden eines Musters in einer zweiten Auflösung unter Verwendung des zweiten Mittels (z.B. Tintenstrahl), das zum direkten Mustern geeignet ist, gefüllt werden, kann ein Muster aus dem zweiten Material in Schritt (c) zusätzlich in den Bereichen, die frei von der Opferschicht sind, in der zweiten Auflösung und/oder einer dritten Auflösung gebildet werden, so dass das Muster mit der ersten Auflösung gleichzeitig mit der Bildung des Musters mit der zweiten und/oder der dritten Auflösung gebildet werden kann. In diesem Fall werden Bereiche, die die höchste Auflösung nicht benötigen, z.B. Bereiche, die eine Linienbreite von 50 μm oder mehr erfordern, direkt mittels Tintenstrahl gemustert, und die Auflösung ist variabel.
  • Gemäß dem Verfahren zum Bilden eines Musters, das Schritt (a) bis Schritt (c) umfasst, ist es möglich, ein Substrat mit einem Vormuster bereitzustellen, das eine Opferschicht aus einem ersten Material aufweist, die teilweise oder vollständig auf eine seiner Oberflächen gebildet ist, wobei die Opferschicht Musterrillen umfasst, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, die Musterrillen mit einem zweiten Material gefüllt sind und das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als eine Schwellfluenz des zweiten Materials ist.
  • Nachfolgend werden die Materialien zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bilden eines Musters oder Materialien, die in jedem Bestandteilelement des Substrats mit einem Vormuster verwendet werden, ausführlicher erläutert.
  • (1) Material für das Substrat
  • Materialien für das Substrat schließen ohne besondere Beschränkung Materialien ein, die derzeit in Substraten zum Mustern verwendet werden. Nicht beschränkende Beispiele für die Materialien schließen Polyethylenterephthalat (PET), Polyester (PE), Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Acryl, amorphes Glas oder eine Kombination von PC/PE ein.
  • (2) Erstes Material zum Bilden einer Opferschicht
  • Das erste Material kann ein einziges Material oder eine Mischung aus mindestens zwei Arten von Materialien sein.
  • Es gibt keine besondere Beschränkung für das erste Material, das erfindungsgemäß zum Bilden der Opferschicht verwendet werden kann, soweit es in einem festen oder gelartigen Zustand vorliegt, nachdem es getrocknet oder eine Phasenumwandlung bei Raumtemperatur erfahren hat. Vorzugsweise wird das Material zum Bilden der Opferschicht auf einfache Weise durch das erste Mittel, wie z.B. fokussierte Energiestrahlen, in einer hohen Auflösung entfernt. Besonders bevorzugt ist das erste Material eines, das einfach durch Bestrahlung mit fokussierten Energiestrahlen verdampft oder zersetzt wird. Wenn das erste Material durch thermische Zersetzung/Verdampfung entfernt wird, ist es bevorzugt, dass das erste Material eine niedrige spezifische Wärme und latente Wärme aufweist, so dass es selbst unter Verwendung von fokussierten Energiestrahlen mit geringer Leistung/Energiedichte leicht entfernt wird.
  • Außerdem wird das erste Material vorzugsweise bei einer Temperatur verdampft, die so niedrig wie möglich ist.
  • Besondere nicht beschränkende Beispiele für das erste Material zum Bilden der Opferschicht, das ein Polymermaterial ist, welches durch Bestrahlung mit einem Laser usw. zersetzt wird, schließen Polypropylencarbonat, Poly(alphamethylstyrol), Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Celluloseacetat, Nitrocellulose, Polyvinylchlorid, Polyacetal, Polyvinylidenchlorid, Polyurethan, Polyester, Polyorthoester, Polyacrylnitril, modifiziertes Acrylonitrilharz, Maleinsäureharz, Copolymere davon, Mischungen davon oder dergleichen ein.
  • Außerdem schließen nicht beschränkende Beispiele für das erste Material, das unter Bestrahlung mit einem Laser usw. verdampft/sich verflüchtigt oder in Gegenwart eines Additivs, das nicht in einem spezifischen Wellenlängenbereich absorbiert, verdampft/sich verflüchtigt, Acetamid, 2-Aminopyridin, 2-Amino-3-methylpyridin, 2-Amino-6-methylpyrimidin, 2-Chlorpyridin, 3-Brompyridin, 3-Cyanopyridin, 4-Cyanopyridin, 1,3-Di-(4-piperidyl)propan, Diethanolamin, Diisopropanolamin, 2-Ethanolpiperidin, Ethylendiamintetraessigsäure, Isobutanolamin, N-Methylacetamid, p-Toluidin, Triisopropanolamin, N-Vinyl-2-caprolactam, Maleinsäure, Pivalinsäuzre, Trichloressigsäure, Behenylalkohol, 2,3-Butandiol, Butindiol, Cyclohexanol, 2,2-Dimethylpropanol, 1,6-Hexandiol, 1-Heptanol, Bornylacetat., Cetylacetat, Ethylencarbonart, Methylbehenat, Diphenylether, n-Hexylether, 1,3,4-Trioxan, 3-Ethoxy-1-propanol, Benzophenon, p-Methylacetophenon, Phenylaceton, Catechol, p-Cresol, Hydrochinon, 4-Ethylphenol, 2-Methoxyphenol, Phenol, Thymol, 2,3-Xylenol, 2,5-Xylenol und Mischungen davon ein.
  • Zusätzlich zu den zuvor erwähnten Beispielen kann jedes organische oder anorganische Material, das durch fokussierte Energiestrahlen leicht entfernt werden kann, als erstes Material zum Bilden der Opferschicht im Umfang der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Beispielsweise können geeignete Additive der Opferschicht hinzugefügt werden, um die Adhäsion zwischen der Opferschicht und dem Substrat oder zwischen der Opferschicht und dem zweiten Material zum Bilden eines Musters zu kontrollieren, die Musterungsfähigkeit zu erhöhen, eine ausreichende Benetzbarkeit mit dem zweiten Material zum Bilden eines Musters aufreicht zu erhalten, die Weichheit und Adhäsionseigenschaft des ersten Materials zum Bilden der Opferschicht zu kontrollieren oder die Absorption von fokussierten Energiestrahlen zu verbessern.
  • Besondere Beispiele für das Additiv zur Verbesserung der Absorption von fokussierten Energiestrahlen schließen Diazoalkyl-, Diazoniumsalze, Azidoverbindungen, Ammoniumsalze, Oxide, Carbonate, Peroxide oder Mischungen davon ein. Im Falle von fokussierten Energiestrahlen mit einer Wellenlängen im IR-Bereich ist es möglich, ein Additiv zu verwenden, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus substituierten Polyphthalocyaninverbindungen, metallhaltigen Phthalocyaninverbindungen, Cyaninfabrstoffen, Squaryliumfarbstoffen, Chalgogenopyriloacryliden-Farbstoffen, Chromat-Farbstoffen, Metallthiolat-Farbstoffen, Bis(Chalgogenopyrilo)polymethin-Farbstoffen, Oxyindolicin-Farbstoffen, Bis-(aminoaryl)polymethin-Farbstoffen, Merocyanin-Farbstoffen, Chinoid-Farbstoffen und Mischungen davon besteht. Außerdem ist es möglich, ein anorganisches Material zu verwenden, dass aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Übergangsmetallelementen, Elementen, die zu den Gruppen IIIa, IVa, Va, VIa, VIII, IIIb und Vb des Periodensystems gehören, und Mischungen davon besteht. Elemente, die zu der Gruppe IVb gehören, einschließlich Kohlenstoff, können verwendet werden. Die Wahl der Wellenlänge der fokussierten Energiestrahlen hängt von der Wahl des ersten Materials zum Bilden der Opferschicht oder des Absorptionsmittels ab.
  • Derweil schließen bestimmte Beispiels für den Weichmacher, der erfindungsgemäß verwendet werden kann, die folgenden ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt: Diphenylphthalat-Derivate wie Diphenylphthalat- oder Di-(2-ethylhexyl)phthalat, Ricinolsäurederivate, wie Butylricinolat oder Propylenglycolricinolat, Sebacinsäurederivate, wie Dibuthylsebacat oder Dimethylsebacat, Stearinsäurederivate, wie n-Butyl-Stearat oder Propylenglycolmonostearat, Bernsteinsäurederivate, wie Diethylsuccinat, Sulfonsäurederivate, wie n-Ethyl-o,p-toluol-sulfonamid, Phosphorsäurederivate, wie Tricresylphosphat oder Tributylphosphat, Paraffinderivate, wie Chlorparaffin, Palmitinsäurederivate, wie Isopropylpalmitat oder Methylpalmitat, Ölsäurederivate, wie Butyloleat oder Glyceroltrioleat, Myristinsäurederivate wie Isopropylmyristat, Melitate, wie Tricapryltrimelitat oder Triisodecyltrimelitat, Maleinsäurederivate, wie Di-N-Butylmaleat oder Di-(2-ethylhexyl)maleat, Linolensäurederivate, wie Methyllinolat, Laurinsäurederivate wie Methyllaurat, Isophthalsäurederivate wie z.B. Diphenylisophthalat oder Dimethlyisophthalat, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol, Isobutyratderivate, wie Diisobutyrat, Glycerolderivate, wie z.B. Glyceroltriacetat, Fumarsäurederivate, wie z.B. Dibutylfumarat, Epoxyderivate, wie z.B. n-Octylepoxystearat, Zitronensäurederivate, wie z.B. Tri-n-butylcitrat oder Acetyltriethylcitrat, Benzoesäurederivate, wie Diethylenglycoldibenzoat oder Dipropylenglycoldibenzoat, Acelainsäurederivate, wie z.B. Diisodecylacelat oder Dimethylacelat und Adipinsäurederivate, wie Dicapryladipat oder Diisodecyladipat.
  • (3) Zweites Material zum Bilden des Musters
  • Das zweite Material kann ein einziges Material oder eine Mischung aus mindestens zwei Arten von Materialien sein.
  • Obgleich es keine besondere Beschränkung für das erfindungsgemäße zweite Material zum Bilden eines Musters gibt, ist es bevorzugt, ein funktionelles Material, z.B. ein Material, das zur Bildung von Elektronendrähten, Pixeln oder Dünnschichttransistoren in elektronischen Vorrichtungen verwendet wird, zu verwenden.
  • Besondere Beispiele für das zweite Material schließen folgende ein: leitfähige Polymere, Metall-Nanopartikel, organometallische Verbindungen, LCD-Materialien (z.B. eine Black Matrix, einen Spacer, einen Farbfilter oder dergleichen), OLED/PLED-Materialien (z.B. eine Black Matrix, eine lichtemittierende Schicht, eine Elektrontransportschicht, eine Lochtransportschicht oder dergleichen), anorganische EL-Materialien, organische/anorganische TFT-Materialien oder dergleichen.
  • Das leitfähige Polymer, das als zweites Material zum Bilden eines Musters verwendet werden kann, ist ein Polymer, das mechanische Eigenschaften aufweist, die für Polymere spezifisch sind, und einen Übergang zu einem Halbleiter oder Leiter über chemisches Dotieren erfahren hat. Kürzlich wurden solche leitfähigen Polymere auf dem Gebiet der Eigenbedarfsgüter und hochentwickelten gewerblichen Materialien, z.B. in einer Sekundärbatterie, einem Antistatikum, einer Schaltvorrichtung, einer nicht linearen Vorrichtung, einem Kondensator, einem optischen Aufzeichnungsmaterial, einem Material zum Schutz von elektromagnetischen Wellen oder dergleichen verwendet.
  • Besondere nicht beschränkende Beispiele für das leitfähige Polymer schließen Polythiophen, Poly(3-alkylthiophen), PEDOT/PFS, Polyanilin, Polyanilin-Derivate, Polyacetylen, Polypyrrol, Polypyrrol-Derivate, Polyphenylen, Polyphenylensulfid, Polyphenylenvinylen, Polyfuran oder Mischungen davon ein. Es gibt allerdings keine besonderen Beschränkungen für das leitfähige Polymer, soweit es Leitfähigkeit aufweist.
  • Des Weiteren gibt es keine besondere Beschränkung bei den Metall-Nanopartikeln, soweit sie derzeitig in dem Fachgebiet verwendet werden. Besondere Beispiele für die Metall-Nanopartikel schließen Nanopartikel aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Kupfer, Nickel, Zink, Eisen, Aluminium oder einer Mischung davon ein.
  • Nicht beschränkende Beispiele für die organometallische Verbindung, die als erfindungsgemäßes zweites Material zum Bilden eines Musters verwendet werden kann, schließen organometallische Verbindungen ein, die bei Raumtemperatur in fester Phase vorliegen, wie z.B. Biscyclopentadienylmagnesium, Dicyclopentadienylmangan, Bimethylcyclopentadienylmagnesium, Acetylacetonstrontium, Biscyclopentadienylstrontium, Dimethoxystrontium, Trimethylindium, Dimethoxybarium, Acetylacetonbarium, Biscyclopentadienylbarium, Trimethoxylantan, Acetylacetonlantan, Triscyclopentadienyllantan, Trismethylcyclopentadienyllantan, Trimethoxyyttrium, Triscyclopentadienylyttrium oder Mischungen davon ein.
  • Das organische Licht-emittierende Material, das in organischen Elektrolumineszenz-Vorrichtungen verwendet wird, kann ohne besondere Einschränkung jede Licht-emittierende Verbindung sein, die derzeitig auf dem Fachgebiet verwendet wird. Besondere Beispiele für die organische Licht-emittierende Verbindung schließen Tri(8-hydroxychinolin)aluminium (III) (Alq3), Alq3-Derivate, Poly(1,4-phenylvinylen) (PPV) und PPV-Derivate, wie Poly-(2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenvinylen) (MEH-PPV), oder dergleichen ein. Des Weiteren kann das anorganische Licht-emittierende Material, das in anorganischen Elektroluminseznsz-Vorrichtungen verwendet wird, ohne besondere Beschränkung jede Licht-emittierende Verbindung sein, die derzeitig auf dem Fachgebiet verwendet wird. Besondere beispiele für die anorganische Licht-emittierende Verbindung schließen folgende ein: GaAs-basierende Leuchtstoffe, AlGaInPb-basierende Leuchtstoffe, AlInGaN-basierende Leuchtstoffe, GaN-basierende Leuchtstoffe und Mischungen davon.
  • Nicht beschränkende Beispiele für organische/anorganische TFT-Materialien schließen folgende ein: amorphes Silicium, polykristallines Silicium, organische Substanzen vom P-Typ, wie Pentacen, Dithioantracen, Dialkyldidioanthracen, Bis(dithienothiophen), Benzodithiophen-Derivate, Oligothiophen, Phenylen oder Arylen, organische Substanzen vom N-Typ, wie Perylen, Pentacen, Chinodimethan, Phthalocyanin oder Tetracarbonsäureanhydrid, lösliche Oligomere und polymere OTFT-Materialien und Isolatoren, wie Polyimid, lösliches Polyimid, Benzocyclobuten, Poly(vinylphenyl), oder PMMA.
  • Geeignete Additive können dem zweiten Material zum Bilden eines Musters hinzugefügt werden, um die zum Mustern geeigneten physikalischen/chemischen Eigenschaften zu kontrollieren. Der hierin verwendete Begriff „Additiv" bezeichnet eine von dem zweiten Material verschiedene Chemikalie, die nötigenfalls zur Modifizierung der physikochemischen Eigenschaften hinzugefügt wird. Solche Additive werden im Allgemeinen in einer kleinen Menge hinzugefügt.
  • (4) Material für die Schutzschicht
  • Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann nach der Auftragung des ersten Materials auf dem Substrat oder der Auftragung des zweiten Materials (z.B. funktionelles Material) ferner eine Schutzschicht aufgetragen werden.
  • Die Schutzschicht kann durch Waschen mit einer wasserlöslichen Lösung oder einer wasserunlöslichen Lösung entfernt werden. Wenn die Schutzschicht mit einer wasserlöslichen Lösung gewaschen wird, werden wasserlösliche Polymere, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder Ethylcellulose, verwendet. Wenn andererseits die Schutzschicht mit einer wasserunlöslichen Lösung gewaschen wird, können wasserunlösliche Polymere, wie PMMA, verwendet werden.
  • Die Schutzschicht und die zur Entfernung der Schutzschicht verwendete Lösung sollten so ausgewählt werden, dass das vorausgehend aufgetragene zweite Material zum Formen eines Musters (z.B. ein funktionelles Material) davor bewahrt wird, sowohl durch die Schutzschicht als auch durch die Lösung beschädigt zu werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorhergehenden und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung augenscheinlicher werden, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, in denen:
  • 1 ein Fließschema für ein Verfahren zum Bilden eines Musters durch ein herkömmliches Tintenstrahlmusterungsverfahren ist;
  • 2 ein Fließschema für ein Verfahren zum Bilden eines Musters durch ein herkömmliches Laser-Musterungsverfahren ist;
  • 3 ein Fließschema für ein Verfahren zum Bilden eines Musters gemäße einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
  • 4 ein Fließschema für ein Verfahren zum teilweisen Bilden eines hoch aufgelösten Musters gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
  • 5 und 6 Ansichten sind, die jeweils zeigen, wie die Bereiche entfernt werden, auf denen ein Material zum Bilden eines Musters durch einen Laser aufgetragen ist, wenn ein Material mit niedrigem Molekulargewicht bzw. ein Material mit hohem Molekulargewicht als Material für die Opferschicht verwendet wird,
  • 7 und 8 Fließschemen sind, die Ausführungsformen unter Verwendung eines Materials mit niedrigem Molekulargewicht bzw. eines Materials mit hohem Molekulargewicht als Material zur Bildung einer Opferschicht erläutern;
  • 9 eine Abbildung des Musters ist, dessen Opferschicht teilweise gemäß Beispiel 1 entfernt ist, aufgenommen durch ein Lichtmikroskop und
  • 10 eine Abbildung eines in Beispiel 1 erhaltenen Polystyrolmusters, aufgenommen durch ein Lichtmikroskop, ist.
  • Beste erfindungsgemäße Ausführungsform
  • Im Folgenden wird detailliert auf die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen Bezug genommen. Es sollte verstanden werden, dass die folgenden Beispiele lediglich illustrativ sind und die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
  • Beispiel 1
  • Zur Bereitstellung einer Zusammensetzung zum Bilden einer Opferschicht werden zunächst 0,15 g Polyvinylpyrrolidon (gewichtsgemitteltes Molekulargewicht: 40.000, Sigma-Aldrich, P0930) und 1,5 g eines UV-Absorbers (Klack Dye, LC Chem.) zur Bildung einer Tinte für Tintenstrahl in 20 g Ethanol gelöst. Als nächstes wird die Tinte unter Verwendung einer Tintenstrahl-Vorrichtung (JetLab, MicroFab) zur Bildung des Musters einer Opferschicht mit einer Breite von 500 μm aufgetragen. Dann wird das Muster der Opferschicht teilweise durch einen UV-Laser (355 nm, Avia 2000, Coherent Inc.) mit einem Strahldurchmesser von 30 μm zur Bildung von nachfolgend durch eine funktionelle Schicht zu musternden Bereichen entfernt. Der Laser arbeitete unter den Bedingungen einer Entfernung von 7,4 mm, einer Frequenz von 40 kHz, einer Strahlleistung von 60% und einer Scangeschwindigkeit von 0,1 m/s. Die Musterrillen, die durch teilweises Entfernen der Opferschicht gebildet werden, sind in 9 bei einer Vergrößerung von 100 dargestellt. In 9 weist das durch Entfernen der Opferschicht gebildete Muster eine Breite von etwa 30 μm auf. Als nächstes wurde die Tinte, die darin dispergierte Polystyrol(Sigma-Aldrich, gewichtsgemitteltes Molekulargewicht: 90.000)-Nanopartikel enthielt, zur Bildung eines Musters auf das Muster der Opferschicht aufgetragen, und die Opferschicht und das Muster aus dem funktionellen Material wurden mit einem UV-Laser (355 nm, Avia 2000, Coherent Inc.) bei einer verringerten Dosis durch Erhöhen des Strahldurchmessers mittels Entfokussieren bestrahlt. Indem so vorgegangen wird, wird die Opferschicht selektiv entfernt. Der Laser arbeitete unter dem Bedingungen einer Entfernung von 12 mm, einer Frequenz von 25 kHz, einer Strahlleistung von 85% und einer Scangeschwindigkeit von 0,1 m/s. Die auf der Opferschicht aufgetragene funktionelle Schicht wurde entfernt, während die Opferschicht entfernt wurde wodurch ein Polystyriol-Muster mit einer hohen Auflösung bereitgestellt wurde. Das Muster wird in 10 bei einer Vergrößerung von 100 dargestellt.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden eines Musters einfache Verarbeitungsschritte, die den Bedarf an einer kostenintensiven großflächigen Maske, die konventionell in der Lithographie verwendet wird, vermeidet, den Verbrauch von funktionellem Material minimiert und ein Muster mit einer hohen Auflösung im Vergleich zu einem herkömmlichen Musterungsverfahren basierend auf Tintenstrahl bereitstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher kosteneffizient und verhindert den Verfall von funktionellem Material auf Grund von Laser-Bestrahlung. Außerdem ist es möglich, fokussierte Energiestrahlen auszuwählen, die für einen bestimmten Typ von Material zur Bildung einer auf einem Substrat aufgetragenen Opferschicht geeignet sind. Folglich ist es möglich, ein Substrat mit einem hoch aufgelösten Muster mit hoher Effizienz herzustellen.
  • Während diese Erfindung in Zusammenhang mit dem beschrieben wurde, was derzeitig als die meist praktikable und bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, sollte verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform und Zeichnungen beschränkt ist. Im Gegenteil soll sie verschiedenartige Modifikationen und Variationen innerhalb des Wesens und Umfangs der beigefügten Ansprüche abdecken.
  • Zusammenfassung
  • Es wird ein Verfahren zur Bildung eines Musters offenbart, das die folgenden Schritte umfasst:
    • (a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Opferschicht aus einem ersten Material, die teilweise oder vollständig auf dem Substrat ausgebildet ist;
    • (b) Bilden von Musterrillen, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, auf der Opferschicht unter Verwendung eines ersten Mittels;
    • (c) Füllen der Musterrillen mit einem zweiten Material unter Verwendung eines zweiten Mittels; und
    • (d) Entfernen des ersten Materials, das in einer verbleibenden Opferschicht vorhanden ist, durch Bestrahlung oder Erwärmen, wobei das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als die Schwellfluenz des zweiten Materials ist, das erste Material in Schritt (d) bei einer Dosis entfernt wird, die von der Schwellfluenz des ersten Materials bis zur Schwellfluenz des zweiten Materials reicht, und das Muster durch das zweite Material auf dem Substrat gebildet wird.
  • Es wird auch ein Substrat mit einem Vormuster, das durch dasselbe Verfahren gebildet wird, offenbart. Das Verfahren zur Bildung eines Musters stellt ein hoch aufgelöstes Muster mit wenig oder keiner Verschwendung des zweiten Materials dar, wodurch die Produktionskosten verringert werden. Das Verfahren schließt die Verwendung eines ersten Mittels mit hoher Auflösung, wie z.B. fokussierte Energiestrahlen eines Lasers, kombiniert mit dem zweiten Mittel mit einer niedrigen Auflösung, wie z.B. Tintenstrahl, ein, und stellt ein hoch aufgelöstes Muster mit hoher Verarbeitungseffizienz bereit.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Bildung eines Musters, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Substrats mit einer Opferschicht aus einem ersten Material, die teilweise oder vollständig auf dem Substrat ausgebildet ist; (b) Bilden von Musterrillen, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, auf der Opferschicht unter Verwendung eines ersten Mittels; (c) Füllen der Musterrillen mit einem zweiten Material unter Verwendung eines zweiten Mittels; und (d) Entfernen des ersten Materials, das in einer verbleibenden Opferschicht vorhanden ist, durch Bestrahlung oder Erwärmen, wobei das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als die Schwellfluenz des zweiten Materials ist, das erste Material in Schritt (d) bei einer Dosis entfernt wird, die von der Schwellfluenz des ersten Materials bis zur Schwellfluenz des zweiten Materials reicht, und das Muster durch das zweite Material auf dem Substrat gebildet wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei Schritt (c) durch Füllen der Musterrillen mit dem zweiten Material in einer zweiten Auflösung durchgeführt wird, die geringer als die Linienbreite der in Schritt (a) gebildeten Musterrillen ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das über der Opferschicht aufgetragene zweite Material in Schritt (d) gleichzeitig mit der Entfernung der verbleibenden Opferschicht entfernt wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein zusätzliches Muster aus dem zweiten Material zusätzlich in Bereichen, die frei von der Opferschicht sind, in der zweiten Auflösung oder in einer dritten Auflösung, die sich von der zweiten Auflösung unterscheidet, unter Verwendung des zweiten Mittels in Schritt (c) ausgebildet wird, während die Musterrillen mit dem zweiten Material in der zweiten Auflösung gefüllt werden.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Opferschicht unter Verwendung eines dritten Mittels, das gleich oder verschieden von dem zweiten Mittel ist, in einer vierten Auflösung gemustert wird, die von der Auflösung der zu bildenden Musterrillen verschieden ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste Mittel, das zur Entfernung der Opferschicht zur Bildung von Musterrillen in Schritt (b) verwendet wird, ein fokussierter Energiestrahl ist, und eine Maske oder ein Lichtbeugungselement zur Kontrolle der Form des fokussierten Energiestrahls verwendet wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Maske oder ein Lichtbeugungselement mit einer fünften Auflösung, die höher ist als die erste Auflösung, zum Bilden von Musterrillen mit der fünften Auflösung oder niedriger verwendet wird, wenn die Opferschicht durch das erste Mittel mit der ersten Auflösung oder niedriger in Schritt (b) entfernt wird und dann die Musterrillen mit dem zweiten Material unter Verwendung des zweiten Mittels in Schritt (c) in der zweiten Auflösung, die niedriger als die fünfte Auflösung ist, gefüllt werden.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Opferschicht aus dem ersten Material auf einem Substrat einschließlich vorher gemusterten Bereichen gebildet wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Entfernung des ersten Materials, das in der verbleibenden Opferschicht vorliegt, in Schritt (d) durch Bestrahlen mit fokussierten Energiestrahlen durchgeführt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste Mittel Bestrahlung mit fokussierten Energiestrahlen einschließt und das zweite Mittel die Verwendung von Tintenstrahl einschließt.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Schritt zum Bilden einer Schutzschicht auf der Opferschicht nach Schritt (a) zum Bilden der Opferschicht und das Entfernen der Schutzschicht nach Schritt (b); oder einen Schritt zum Bilden einer Schutzschicht auf der zweiten Materialschicht zum Bilden eines Musters nach Schritt (c) zum Auftragen des zweiten Materials und das Entfernen der Schutzschicht nach Schritt (d).
  12. Substrat mit einem Vormuster, das eine Opferschicht aus einem ersten Material aufweist, die teilweise oder vollständig auf eine seiner Oberflächen gebildet ist, wobei die Opferschicht Musterrillen umfasst, die frei von dem ersten Material sind und eine Linienbreite einer ersten Auflösung oder niedriger aufweisen, die Musterrillen mit einem zweiten Material gefüllt sind und das erste Material eine Schwellfluenz aufweist, die niedriger als eine Schwellfluenz des zweiten Materials ist.
  13. Substrat gemäß Anspruch 12, wobei die Musterrillen mit dem zweiten Material in einer zweiten Auflösung gefüllt sind, die niedriger ist als die Linienbreite der Musterrillen.
  14. Substrat gemäß Anspruch 13, wobei die Musterrillen in Bereichen, die die Opferschicht aufweisen, mit dem zweiten Material in der zweiten Auflösung gefüllt sind und ein zusätzliches Muster aus dem zweiten Material in Bereichen, die frei von der Opferschicht sind, in der zweiten Auflösung oder in einer dritten Auflösung, die sich von der zweiten Auflösung unterscheidet, gebildet wird.
  15. Substrat gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei die auf dem Substrat verbleibende Opferschicht von dem Substrat entfernt wird.
  16. Substrat gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei die Opferschicht aus dem ersten Material auf dem Substrat einschließlich vorher gemusterten Bereichen gebildet wird.
  17. Substrat gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei die Opferschicht auf dem Substrat in einer vierten Auflösung gemustert wird, die sich von der Auflösung der auf der Opferschicht gebildeten Musterrillen unterscheidet.
  18. Substrat gemäß Anspruch 12, wobei die Schwellfluenz auf fokussierten Energiestrahlen basiert.
  19. Substrat gemäß Anspruch 12 oder 14, wobei die Musterrillen auf der Opferschicht durch Bestrahlung mit fokussierten Energiestrahlen gebildet werden und die Musterrillen mit dem zweiten Material durch Tintenstrahl gefüllt werden.
  20. Substrat gemäß Anspruch 12 oder 14, das ferner eine Schutzschicht umfasst, die das erste Material zum Bilden der Opferschicht oder das zweite Material zum Bilden eines Musters, das auf der Opferschicht zusammen mit dem ersten Material verbleibt, daran hindert, nach der Entfernung des ersten Material oder des zweiten Materials weiter an den gemusterten Bereichen oder dem Substrat anzuhaften.
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