DE112015004413B4

DE112015004413B4 - Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske mit hohem Auflösungsvermögen

Info

Publication number: DE112015004413B4
Application number: DE112015004413.2T
Authority: DE
Inventors: Markus Burghart; Georg Haasemann
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: WO2016045667A3; WO2016045667A9; DE112015004413A5; WO2016045667A2; DE102014113944A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske für Transferlithografieverfahren mit verbessertem Auflösungsvermögen. Eine solche Maske umfasst einen transparenten Träger T und eine darüber angeordnete Funktionsschicht FS, welche absorbierende Bereiche AB und reflektierende Bereiche RB aufweist, wobei die absorbierenden Bereiche AB und die reflektierenden Bereiche RB gemeinsam in einer Ebene vorliegen und ohne direkten Kontakt über Freiräume F zueinander beabstandet angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske für Transferlithografieverfahren.
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.
Aus der DE 10 2009 041 324 A1 ist ein Verfahren zur lokalen Bedampfung eines Substrats mittels einer Transfermaske bekannt. In diesem Verfahren wird ein transparenter Träger verwendet, um eine lokale Verdampfung von organischem Beschichtungsmaterial von dem Träger 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 Träger 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 organischer Materialien.
Aus der DE 10 2011 082 956 A1 sind zwei grundsätzlich verschiedene Varianten der Anordnung der absorbierenden und reflektierenden Bereiche bekannt. Einerseits besteht die Möglichkeit, eine geschlossene Absorptionsschicht über zuvor abgeschiedenen reflektierenden Bereichen abzuscheiden. Andererseits besteht die Möglichkeit eines sogenannten koplanaren Aufbaus, indem reflektierende und absorbierende Bereiche gemeinsam in einer Ebene vorliegen. Koplanar angeordnete absorbierende und reflektierende Bereiche sind auch aus der DE 10 2011 082 939 A1 und der US 2009/0194220 A1 bekannt.
Problematisch erweist sich generell die Auflösung der zu übertragenden Strukturen. Die Auflösung wird maßgeblich durch die Impulsdauer der Strahlungsquelle und die Wärmeübertragung, insbesondere die Wärmeleitung, innerhalb der Transfermaske bestimmt. Durch thermischen Kontakt zwischen den Materialien kommt es zu einem unerwünschten thermischen Ausgleich zwischen absorbierenden Bereichen und reflektierenden Bereichen, der eine lokale Abkühlung der absorbierenden Bereiche und eine Erwärmung der reflektierenden Bereiche zur Folge hat. Dies führt zu einer Unschärfe im Grenzbereich und einer damit einhergehenden Reduktion der Auflösung.
Die Wärmeleitung ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn Materialien mit einer hohen Siedetemperatur verdampft werden sollen, da dies eines entsprechend hohen Wärmeeintrags bedarf.
Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der in der Transfermaske miteinander kombinierten Materialien kommt es zudem zu thermischen Spannungen, welche sich genauso wie Diffusions- und Reaktionsprozesse innerhalb der Transfermaske negativ auf deren Nutzungsdauer auswirken.
Zur Verringerung der Wärmeleitung zwischen reflektierenden und absorbierenden Bereichen innerhalb der Transfermaske beschreiben die US 8 277 871 B2 und die US 2009/0256169 A1 die Verwendung einer Isolierschicht zwischen beiden Bereichen. Damit verbunden ist jedoch ein höherer Herstellungsaufwand, da eine zusätzliche Schicht auf dem Träger der Transfermaske abgeschieden werden muss. Zudem verhindert eine solche Isolierschicht nicht das Auftreten von thermischen Spannungen, sondern kann diese ggf. sogar verstärken.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske mit einem verbesserten Auflösungsvermögen und anzugeben. Insbesondere soll das Auflösungsvermögen der Transfermaske kleiner als 10 µm sein.
Weiterhin soll die Transfermaske einen einfachen Aufbau mit möglichst wenigen Schichten aufweisen und kostengünstig herstellbar sein. Zudem soll die Nutzungsdauer der Transfermaske erhöht werden.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske beschrieben, die für einen Einsatz in einem Transferlithografieverfahren geeignet ist, mit welchem auf der Transfermaske, im Folgenden auch nur als Maske bezeichnet, ausgebildete Strukturen auf ein Substrat übertragen werden können. Dazu wird auf der Maske eine durchgehende Verdampfungsschicht aus einem Beschichtungsmaterial abgeschieden und dieses Material anschließend nur an den gewünschten Orten verdampft, so dass das Substrat damit örtlich selektiv beschichtet wird.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske für Transferlithografieverfahren umfasst die folgenden Schritte.
Als erstes wird auf einem transparenten Träger eine Funktionsschicht mit absorbierenden Bereichen aus einem Absorbermaterial und reflektierenden Bereichen aus einem Reflektormaterial erzeugt, indem auf dem Träger zunächst eine Schicht aus einem Absorbermaterial oder Reflektormaterial abgeschieden und mittels subtraktiven Verfahrens mit Zwischenräumen strukturiert wird. Anschließend werden die Zwischenräume mit dem anderen der beiden Materialien bündig aufgefüllt. Das bündige Auffüllen soll so zu verstehen sein, dass die Oberfläche des aufgefüllten Zwischenraums mit der umgebenden Oberfläche in einer Ebene liegt, wobei verfahrensbedingte geringe Unebenheiten möglich sind.
Dies erfolgt beispielsweise, indem das andere der beiden Materialien zunächst als durchgehende Schicht abgeschieden wird und, sofern infolge der Abscheidung überhaupt erforderlich, nachfolgend die gesamte Oberfläche soweit poliert wird, bis die zuerst abgeschiedenen Bereiche aus dem Absorbermaterial oder Reflektormaterial freigelegt werden.
In einem weiteren Schritt wird mittels eines weiteren subtraktiven Verfahrens ein Teil des Absorber- und/oder Reflektormaterials so entfernt, dass über Freiräume zueinander beabstandet angeordnete absorbierende Bereiche und reflektierende Bereiche entstehen.
Als subtraktive Verfahren können Trocken- oder Nassätzen unter Verwendung der Fotolithografie oder ein mechanisches oder mechanisch-chemisches Polieren eingesetzt werden.
Optional können weitere Schichten, beispielsweise eine oben beschriebene Zwischenschicht und/oder eine haftvermittelnde Schicht, abgeschieden werden.
Für die Abscheidung der beschriebenen Schichten der Maske 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 Maske, z. B. das Sputtern, als auch Kombinationen der genannten Verfahren, auch in einem Durchlaufverfahren möglich.
Gemäß einer Ausführungsvariante wird zunächst eine Schicht aus einem Absorbermaterial abgeschieden und mit Zwischenräumen strukturiert. Anschließend werden die Zwischenräume mit einem Reflektormaterial bündig aufgefüllt.
In einem weiteren Schritt wird im Anschluss ein Teil des Reflektormaterials mittels des weiteren subtraktiven Verfahrens entfernt.
Diese Reihenfolge der Abscheidung und Strukturierung ist für bestimmte Materialkombinationen von Absorbermaterial und Reflektormaterial vorteilhaft, da für die Strukturierung des Absorbermaterials mittels Ätzens beliebige Ätzmittel ausgewählt werden können, ohne dass auf eine etwaige ätzende Wirkung auf das Reflektormaterial Rücksicht genommen werden muss.
Beispielsweise kann Molybdän als Absorbermaterial zuerst abgeschieden und mittels Ätzens mit Zwischenräumen strukturiert werden, wobei ein Ätzmittel eingesetzt wird, welches das später abzuscheidende Reflektormaterial, z. B. Aluminium, angreifen würde.
Optional kann in einem weiteren Schritt über der Funktionsschicht eine durchgehende Schutzschicht so abgeschieden werden, dass die Freiräume durch ein Material der Schutzschicht gefüllt werden. Bezüglich der Materialien der Schutzschicht gelten die oben getroffenen Aussagen.
Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren genutzten subtraktiven Verfahren handelt es sich beispielsweise um Ätzverfahren, beispielsweise ein Nassätzverfahren. Geeignete Ätzmittel sind für Molybdän als Absorbermaterial beispielsweise eine 1:1-Mischung aus HCl und H₂O₂ oder H₃PO₄. Für Aluminium als Reflektormaterial kommen NaOH oder 10%ige K₃Fe(CN)₆-Lösung als Ätzmittel in Frage.
Die Maske kann beispielsweise zur Herstellung strukturierter organischer oder metallischer Schichten in einem Transferlithografieverfahren eingesetzt werden, mit dem ein Substrat lokal bedampft wird.
Dazu wird oberhalb der Funktionsschicht eine Verdampfungsschicht aus einem organischen oder metallischen Material aufgebracht. Anschließend wird das Beschichtungsmaterial in den oberhalb der absorbierenden Bereiche der absorbierenden Schicht gelegenen Bereiche verdampft, indem mittels Strahlung Energie in die absorbierenden Bereiche eingetragen, dort in thermische Energie umgewandelt und diese Energie in die Verdampfungsschicht übertragen wird. Das verdampfte Beschichtungsmaterial wird schließlich auf einem der Transfermaske gegenüberliegenden Substrat abgeschieden.
Als Strahlungsquellen sind diejenigen Quellen wie z. B. Laser oder Blitzlampen geeignet, deren Wellenlänge bzw. Wellenlängen vom Absorbermaterial ausreichend absorbiert und vom Reflektormaterial ausreichend reflektiert werden. Ausreichend bedeutet dabei, dass einerseits in das Beschichtungsmaterial die für eine Verdampfung notwendige Energie eingetragen werden muss und dass andererseits die reflektierenden Bereiche einen so großen Anteil der Strahlung reflektieren, dass das Beschichtungsmaterial oberhalb der reflektierenden Bereiche nicht verdampft wird.
Zudem darf das Beschichtungsmaterial die Strahlung nicht oder nur geringfügig absorbieren, um eine Verdampfung des Beschichtungsmaterials oberhalb der Lücken zu verhindern. Dies ist beispielsweise bei Verwendung eines organischen Materials in Kombination mit einer Blitzlampe als Strahlungsquelle der Fall.
Das Lithografieverfahren kann als Flash Mask Transfer-Lithography Verfahren (FMTL-Verfahren) ausgebildet sein, bei dem als Strahlungsquelle Blitzlampen genutzt werden. Der Energieeintrag erfolgt dabei lediglich für einen sehr kurzen Zeitraum von einigen ms. Die Blitzlampen gestatten einen ausreichenden Leistungseintrag und bieten dabei die erforderlichen sehr niedrigen Schaltzeiten.
Beispielsweise kann eine Transfermaske bei der Herstellung von organischen Leuchtdioden eingesetzt werden. Wird das Lithografieverfahren als FMTL-Verfahren ausgeführt, so können beispielsweise OLED-Mikrodisplays auf Sub-Pixel-Niveau strukturiert werden. Dadurch kann Farbechtheit durch Abscheidung von drei monochromen Emittern erreicht werden. Dies ermöglicht die Herstellung farbfilterloser OLED-Mikrodisplays mit verbesserter Effizienz, Helligkeit, Lebensdauer und einem breiteren Farbspektrum.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Maske umfasst einen transparenten Träger und eine darüber angeordnete Funktionsschicht, welche absorbierende Bereiche aus einem strahlungsabsorbierenden Material, nachfolgend Absorbermaterial genannt, und reflektierende Bereiche aus einem strahlungsreflektierenden Material, nachfolgend Reflektormaterial genannt, aufweist. Es handelt sich um einen koplanaren Aufbau, da reflektierende und absorbierende Bereiche gemeinsam in einer Ebene vorliegen.
Die absorbierenden und reflektierenden Bereiche sind über Freiräume zueinander beabstandet angeordnet, d. h. es besteht kein direkter Kontakt zwischen beiden Bereichen. Freiraum bedeutet, dass sich in einem bestimmten Volumen weder das Absorbermaterial noch das Reflektormaterial befindet. Optional kann ein Freiraum jedoch durch ein anderes Material teilweise oder vollständig gefüllt sein.
Der Freiraum wird folglich seitlich und nach oben definiert durch die angrenzenden absorbierenden und reflektierenden Bereiche und zum Träger hin durch den Träger selbst.
Ein solcher Freiraum kann erfindungsgemäß ungefüllt oder mit den verschiedensten, auch transparenten Materialien gefüllt sein, jedoch nicht dem Absorbermaterial oder dem Reflektormaterial. Dies führt dazu, dass eine darüber liegende Verdampfungsschicht der Strahlung zur Erwärmung des Absorbermaterials ausgesetzt ist. Es wurde jedoch festgestellt, dass das Verdampfungsmaterial über den Freiräumen dennoch nicht auf das Substrat übertragen und die gewünschte hohe Auflösung der übertragenen Strukturen erzielt wird. Der Transfer des Verdampfungsmaterials erfolgte nur über den absorbierenden Bereichen.
Die Zuordnung als Absorbermaterial oder Reflektormaterial hängt im Wesentlichen von der jeweiligen Anwendung und dem abzuscheidenden Verdampfungsgut sowie von der verwendeten Strahlungsquelle für den Energieeintrag ab. So muss beispielsweise die Absorption der für die Verdampfung notwendigen Energie gewährleistet werden. Beispielsweise kann das Absorptions- bzw. Reflexionsmaximum des Absorbermaterials bzw. Reflektormaterials im Wellenlängenbereich der verwendeten Strahlungsquelle liegen, um eine ausreichende Absorption bzw. Reflexion sicherzustellen.
Die Zuordnung eines Materials als absorbierend oder reflektierend erfolgt in Relation zu den absorbierenden und reflektierenden Eigenschaften der übrigen Materialien der Transfermaske. Bei der Auswahl der absorbierenden bzw. reflektierenden Materialien ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn das Absorbermaterial eine mindestens 20 % geringere Reflexion aufweist als das Reflektormaterial und/oder das Reflektormaterial eine um mindestens 20% geringere Absorption als das Absorbermaterial, um einen genügend hohen thermischen Kontrast sicherzustellen.
Als Absorbermaterial haben sich Metalle wie z. B. Molybdän, Wolfram oder Tantal oder Legierungen aus zumindest zwei der genannten Metalle oder Nitride, Oxide und Carbide von z. B. Chrom, Titan, Hafnium oder anderen Metallen als günstig erwiesen, welche in Abhängigkeit von der Stöchiometrie und der Struktur, insbesondere der Kristallphase, gute Absorptionseigenschaften aufweisen.
Als Reflektormaterial sind z. B. Silber, Aluminium, Chrom, Titan oder Hafnium geeignet.
Optional kann die Maske weitere Schichten umfassen. Beispielsweise kann zwischen Träger und Funktionsschicht eine Zwischenschicht vorgesehen sein, die eine verbesserte Wärmeentkopplung zwischen dem Träger und den aufgebrachten Schichten bewirkt. 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. Als Materialien für die Zwischenschicht können thermisch beständige und transparente Materialien, wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Titannitrid, Aluminiumnitrid, eingesetzt werden.
Zudem kann als oberste Schicht eine haftreduzierende Schicht angeordnet sein, welche die Haftung zwischen der Maske und einer darauf abzuscheidenden Verdampfungsschicht verringern soll, so dass eine gute Ablösung des Beschichtungsmaterials von der Maske während einer Beschichtung eines Substrats gewährleistet ist. Darüber hinaus kann die haftreduzierende Schicht eine Reinigung der Maske nach der Verdampfung ermöglichen und die Maske an sich schützen. Als Materialien für die haftreduzierende Schicht kommen funktionalisierte Trichlorsilane, Phosphonsäuren und Thiole, z. B. bei metallischen Verdampfungsmaterialien, in Betracht.
Der Träger kann plan sein oder eine in irgendeiner geeigneten Weise strukturierte Oberfläche aufweisen. Als Material für den Träger sind z. B. Quarzglas, Weißglas und Saphirglas geeignet, die mechanisch und chemisch sehr beständig sind und zudem eine hohe Transmission aufweisen.
Durch die Vermeidung des direkten Kontakts wird eine thermische Entkopplung der Absorber- und Reflektormaterialien erreicht, so dass sich die Wärmeleitung innerhalb der Maske verringert und sich das Auflösungsvermögen der Maske verbessert. So kann mit der erfindungsgemäßen Maske eine Auflösung von unter 10 µm erreicht werden.
Unter Auflösung ist dabei die Fähigkeit zu verstehen, zwei voneinander beabstandete Objekte getrennt darstellen zu können. Das Auflösungsvermögen der Maske gibt denjenigen Abstand an, den zwei Objekte minimal haben dürfen, um noch getrennt auf ein Substrat übertragen werden zu können.
Des Weiteren werden bei der erfindungsgemäßen Maske thermische Spannungen effektiv vermieden, da sich Absorber-und Reflektormaterialien unabhängig voneinander wärmebedingt ausdehnen und zusammenziehen können. Dies trägt zu einer erhöhten Lebensdauer der Maske bei.
Außerdem werden etwaige Reaktionen des Absorbermaterials mit dem Reflektormaterial und/oder Diffusionsprozesse zwischen beiden Materialien verhindert, da beide nicht in direkten Kontakt untereinander stehen. Dies ist beispielsweise bei bestimmten Materialkombinationen von großer Bedeutung, z. B. bei der Kombinationen von Aluminium mit Wolfram, Molybdän oder Tantal, da sich ansonsten Legierungen aus den kombinierten Materialien ergeben könnten, die zu einer Erhöhung der Wärmeleitung zwischen absorbierenden und reflektierenden Bereichen und somit zu einer Verschlechterung des Auslösungsvermögens führen können. Bei einer Kombination von Titan und Aluminium oder von Wolfram und Titan besteht beispielsweise die Gefahr der Zerstörung der jeweiligen Materialien durch ungewollte Reaktionen, so dass auch in diesem Fall eine Kontaktvermeidung vorteilhaft ist.
Eine besonders geringe Wärmeleitung zwischen absorbierenden und reflektierenden Bereichen wird für den Fall erreicht, dass die Freiräume zwischen beiden Materialien mit einem Gas, beispielsweise Luft, Stickstoff oder Argon, oder mit Vakuum gefüllt sind, da die Wärmeleitung von Gasen im Vergleich zu den Absorber- oder Reflektormaterialien gering ist. Durch eine Vakuumfüllung, d.h. die Verwendung der Maske im Vakuum, wird eine Wärmeleitung in der Funktionsschicht komplett unterbunden. Lediglich Wärmestrahlung kann in diesem Fall noch zu einer Wärmeübertragung innerhalb der Funktionsschicht führen. Diese ist gegenüber der Wärmeleitung jedoch im Allgemeinen vernachlässigbar.
Eine Gas- bzw. Vakuumfüllung der Freiräume wird erreicht, indem die Maske in eine entsprechende Gasatmosphäre bzw. eine Vakuumumgebung eingebracht wird. Dies erfolgt beispielsweise im Rahmen eines Transferlithografieverfahrens, welches in einer Durchlaufvakuumanlage ausgeführt wird.
Alternativ kann über der Funktionsschicht eine durchgehende Schutzschicht derart angeordnet sein, dass die Freiräume mit einem Material der Schutzschicht zumindest teilweise gefüllt sind. Diese Schutzschicht dient in erster Linie dem Schutz der Absorber-und Reflektormaterialien, indem die Schutzschicht beispielsweise eine Reaktion und/oder Diffusion zwischen den absorbierenden und reflektierenden Bereichen mit einer über der Schutzschicht abzuscheidenden Verdampfungsschicht weitgehend verhindert. Zusätzlich wird auch das Eindringen von Komponenten aus der Maske in die auf der Maske aufzubringende Verdampfungsschicht verhindert.
Als Materialien für die Schutzschicht können u. a. Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Siliziumnitrid, Titannitrid, Siliziumcarbid, Wolframcarbid oder DLC (Diamond Like Carbon) genutzt werden. Die konkrete Materialauswahl sollte in Abhängigkeit von den Absorber- und Reflektormaterialien und der Relation der optischen Eigenschaften der verwendeten Materialien erfolgen, wie oben dargelegt. Das Material der Schutzschicht sollte zudem auf das Beschichtungsmaterial so abgestimmt sein, dass die Schutzschicht bei Erreichen der Siedetemperatur des Beschichtungsmaterials nicht beschädigt wird. Zudem sollte die Schutzschicht eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um eine Wärmeleitung zwischen absorbierenden und reflektierenden Bereichen weitgehend zu verhindern.
Beispielsweise kann die Absorption der Schutzschicht in den Freiräumen um 20% absolut geringer sein als die Absorption der absorbierenden Bereiche. Weiterhin kann die Reflexion der Schutzschicht in den Freiräumen um 20% absolut geringer sein als die Reflexion der reflektierenden Bereiche.
Eine weitere Funktion der Schutzschicht besteht aus der Schichtspannungskompensation, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten entsteht. Die Schutzschicht kann hier den thermischen Stress, der durch den Energieeintrag entsteht, teilweise aufnehmen und kompensieren. Zur Erzielung dieser oder weiterer vorteilhafter Effekte kann die Schutzschicht auch aus mehreren Teilschichten bestehen.
Zur Verbesserung der Haftung kann optional zwischen Funktionsschicht und Schutzschicht eine haftvermittelnde Schicht angeordnet sein, da diese Schichten im Gegensatz zur Verdampfungsschicht dauerhaft oder zumindest länger als in nur einem Verdampfungszyklus auf der Maske verbleiben sollen. Die haftvermittelnde Schicht kann z. B. aus Siliziumoxid oder Titannitrid bestehen.
Die absorbierenden Bereiche können eine, in der Draufsicht, im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen, wobei der kleinste Abstand zwischen einem absorbierenden und einem reflektierenden Bereich zwischen 5 % und 25 %, bevorzugt zwischen 5 % und 20 %, der Länge der kürzesten Seite des Rechtecks eines absorbierenden Bereichs beträgt. Dabei sind Abweichungen von der rechteckigen Form in der Größenordnung der Auflösbarkeit der herstellbaren Strukturen von dem Begriff „im Wesentlichen rechteckig“ mit erfasst.
Eine rechteckige, beispielsweise quadratische, Form können die absorbierenden Bereiche dann aufweisen, wenn mit Hilfe der Maske Pixel eines Displays hergestellt werden sollen. In diesem Fall entspricht die Größe eines Pixels der Größe eines absorbierenden Bereichs. Beispielsweise weisen dabei alle Rechtecke die gleiche Größe auf.
In der Regel wird der Abstand zwischen den absorbierenden Bereichen so gering wie technisch möglich gewählt, um einen möglichst hohen Füllfaktor, d. h. ein möglichst großes Verhältnis der lichtempfindlichen zur gesamten Pixelfläche, zu erreichen. Daraus ergeben sich technologische Limitierungen für die Größe der Freiräume.
Beispielsweise kann der kleinste Abstand zwischen einem absorbierenden und einem reflektierenden Bereich, d. h. die Breite eines Freiraums, zwischen 1 µm und 20 µm, bevorzugt zwischen 1 µm und 2 µm betragen. Dies ermöglicht eine ausreichende thermische Entkopplung zur Sicherstellung einer hohen Auflösung. Die Obergrenze von 20 µm ergibt sich aus der Anforderung nach einem möglichst geringen Abstand zwischen zwei absorbierenden Bereichen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

1 einen Querschnitt einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transfermaske ohne Schutzschicht,
2 einen Querschnitt einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transfermaske mit Schutzschicht,
3 eine Draufsicht auf eine solche Transfermaske.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstabsgerecht sind. Insbesondere betrifft dies die Größenverhältnisse zwischen den Freiräumen F und den absorbierenden Bereichen AB.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (1) umfasst die Transfermaske einen Träger T, der aus Glas, beispielsweise Quarzglas, Weißglas oder Saphirglas, besteht und eine auf dem Träger T angeordnete Funktionsschicht FS mit absorbierenden Bereichen AB und reflektierenden Bereichen RB, welche über Freiräume F zueinander beabstandet angeordnet sind.
Optional kann zwischen Träger T und Funktionsschicht FS eine Zwischenschicht aus Siliziumoxid oder Siliziumoxinitrid, gegebenenfalls auch gradiert aus beiden Materialien, mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 - 100 nm angeordnet sein, welche mittels Sputterns abgeschieden wird.
Zur Herstellung der Funktionsschicht FS wird ebenfalls mittels Sputterns eine Schicht aus Absorbermaterial, z. B. aus 50 - 500 nm dickem Molybdän abgeschieden. Diese wird mittels Fotolithografie und nasschemischen Ätzens mit einer 1:1-Mischung aus HCl und H₂O₂ oder mit H₃PO₄ als Ätzmittel mit Zwischenräumen Z so strukturiert, dass nur die Bereiche als absorbierende Bereiche AB stehen bleiben, welche später auf einem Substrat (nicht dargestellt) abgeschieden werden sollen. Im Beispiel weisen die absorbierenden Bereiche alle eine einheitliche Größe und eine rechteckige Form auf ( 3) .
Anschließend wird eine Schicht aus einem Reflektormaterial, z. B. aus Aluminium mittels Sputterns abgeschieden, deren Dicke ebenfalls im Bereich 85 - 500 nm liegt. Die Schicht aus Reflektormaterial überdeckt in diesem Stadium die gesamte Oberfläche des Trägers T und der absorbierenden Bereiche AB.
Nachfolgend wird die gesamte Oberfläche so weit poliert, dass die absorbierenden Bereiche AB wieder freigelegt werden. Im Ergebnis dessen sind die Zwischenräume Z zwischen den absorbierenden Bereichen AB mit dem reflektierende Bereiche RB ausbildenden Reflektormaterial ausgefüllt, so dass beide Bereiche in einer Ebene liegen.
In einem weiteren Ätzschritt wird anschließend ein Teil des Reflektormaterials mittels Fotolithografie und nasschemischen Ätzens mit NaOH oder eine 10%igen K₃Fe(CN)₆-Lösung als Ätzmittel so entfernt, dass über Freiräume F zueinander beabstandet angeordnete absorbierende Bereiche AB und reflektierende Bereiche RB entstehen. Die Freiräume weisen dabei eine Größe zwischen 5 % und 25 % der kleinsten Abmessung eines absorbierenden Bereichs AB auf.
Eine derartige Maske kann in einem Transferlithografieverfahren zur Herstellung von organischen Leuchtdioden, beispielsweise für Displays, genutzt werden. Dazu kann die Pixelgröße, d. h. die Größe eines absorbierenden Bereichs, 5 × 5 µm bei einem Pixel-Pixel-Abstand von 5 µm und einer Breite des Freiraums zwischen absorbierendem Bereich AB und reflektierendem Bereich RB von 1 µm betragen. Alternativ können die Pixelgröße 20 × 20 µm, der Pixel-Pixel-Abstand 20 µm und die Breite des Freiraums 5 µm betragen. Weiter alternativ können die Pixelgröße 100 × 100 µm, der Pixel-Pixel-Abstand 20 µm und die Breite des Freiraums 20 µm betragen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel (2) wird zunächst eine Transfermaske analog zum ersten Ausführungsbeispiel hergestellt. Anschließend erfolgt die Abscheidung einer 10 - 200 nm dicken Schutzschicht SS, z. B. aus Siliciumcarbid, so, dass die Freiräume F durch das Material der Schutzschicht SS gefüllt werden. Auch diese Schicht wird gesputtert. Alternativ ist für die Schutzschicht auch eine andere der oben angeführten Materialien verwendbar, unter Wahrung der Relationen der optischen Eigenschaften der Materialien zueinander. Beispielsweise kann ein weiteres Ausführungsbeipiel als Reflektormaterial Aluminium, als Absorbermaterial Molybdännitrid und als Schutzschicht Titannitrid verwenden.
Bezugszeichenliste

AB: absorbierende Bereiche
F: Freiräume
FS: Funktionsschicht
RB: reflektierende Bereiche
SS: Schutzschicht
T: Träger
VS: Verdampfungsschicht
Z: Zwischenräume

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske für Transferlithografieverfahren, folgende Schritte umfassend: - Erzeugen einer Funktionsschicht (FS) auf einem transparenten Träger (T), welche absorbierende Bereiche (AB) aus einem strahlungsabsorbierenden Material, nachfolgend Absorbermaterial genannt, und reflektierende Bereiche (RB) aus einem strahlungsreflektierenden Material, nachfolgend Reflektormaterial genannt, umfasst, wobei die absorbierenden Bereiche (AB) und die reflektierenden Bereiche (RB) gemeinsam in einer Ebene liegen und ohne direkten Kontakt über Freiräume (F) zueinander beabstandet sind, - indem auf dem Träger (T) zunächst eine Schicht aus einem Absorbermaterial oder Reflektormaterial abgeschieden und mittels subtraktiven Verfahrens mit Zwischenräumen (Z) strukturiert wird, - anschließend die Zwischenräume (Z) mit dem anderen der beiden Materialien bündig aufgefüllt werden, - wobei mittels eines weiteren subtraktiven Verfahrens ein Teil des Absorbermaterials und/oder Reflektormaterials so entfernt wird, dass über Freiräume (F) zueinander beabstandet angeordnete absorbierende Bereiche (AB) und reflektierende Bereiche (RS) entstehen und in den Freiräumen weder das Absorbermaterial noch das Reflektormaterial verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die absorbierenden Bereiche (AB) und die reflektierenden Bereiche (RB) gemeinsam in einer Ebene abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zunächst eine Schicht aus einem Absorbermaterial abgeschieden und mit Zwischenräumen (Z) strukturiert wird und anschließend die Zwischenräume (Z) mit einem Reflektormaterial bündig aufgefüllt werden und dass mittels des weiteren subtraktiven Verfahrens ein Teil des Reflektormaterials entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei in einem weiteren Schritt über der Funktionsschicht (FS) eine durchgehende Schutzschicht (SS) derart abgeschieden wird, dass die Freiräume (F) durch ein Material der Schutzschicht (SS) gefüllt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der subtraktiven Verfahren ein Ätzverfahren ist.
Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske mit Verdampfungsschicht für Transferlithografieverfahren, wobei zunächst eine Transfermaske mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt wird und in einem weiteren Schritt oberhalb der Funktionsschicht (FS) eine Verdampfungsschicht (VS) aus einem organischen oder metallischen Beschichtungsmaterial abgeschieden wird.