DE69412609T2

DE69412609T2 - Verfahren zur Herstellung eines Musters auf einem beschichteten Substrat

Info

Publication number: DE69412609T2
Application number: DE69412609T
Authority: DE
Inventors: Jacobus Maria C/O Int. Octrooibureau B.V. Nl-5656 Aa Eindhoven Dings; Remko C/O Int. Octrooibureau B.V. Nl-5656 Aa Eindhoven Horne; Gerardus Nicolaas Anne Nl-5656 Aa Eindhoven Van Veen
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2014-09-07
Also published as: US5789853A; JPH08129261A; EP0700752A1; US5910396A; DE69412609D1; EP0700752B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bemustern einer Deckschicht auf einem Substrat, wobei diese Deckschicht auf einem relativ harten Substrat angebracht und unter Maskierung einer Maske einem Strom kinetischer Teilchen ausgesetzt wird.
Insbesondere bezieht sich dabei die Erfindung auf ein derartiges Verfahren, bei dem die Deckschicht im (Pulver)Strahlverfahren bemustert wird. Als Alternative für eine oft isotrope Ätzbehandlung zur Bemusterung der Deckschicht ist das (Pulver)Strahlverfahren im Allgemeinen schneller und hat außerdem den Vorteil, daß das Material der Deckschicht mehr gerichtet abgehoben wird, wodurch ein schärferes und besser definiertes Muster erzielt werden kann.
Durch Verwendung eines relativ harten Substrats als Basis, d. h. eines Substrats, das härter ist als die aufliegende Deckschicht und dadurch den Strom kinetischer Teilchen bestehen kann, hält der Prozeß automatisch an, wenn die Deckschicht über die ganze Dicke entfernt und das unterliegende Substrat erreicht ist, so daß das Verfahren im Grunde relativ unempfindlich sein müßte für örtliche Prozeßschwankungen.
Dennoch tun sich beispielsweise unter Anwendung eines herkömmlichen (Pulver)Strahlprozesses in der Praxis örtliche Abweichungen dar in dem schlußendlichen Muster der Deckschicht. Insbesondere stellt es sich heraus, daß das schlußendliche Muster örtlich an der Basis angegriffen und manchmal örtlich sogar völlig verschwunden ist.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei ein derartiges Vernichten der Deckschicht effektiv vermieden wird.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntis zugrunde, daß die örtliche Vernichtung des Musters der Deckschicht durch kinetische Teilchen verursacht wird, die an der Oberfläche des relativ harten Substrats zerstreut werden, sobald sie das Substrat erreichen. Die auf diese Weise nahezu unelastisch zerstreuten Teilchen werden zu der Basis des Musters hin reflektiert und sind auf diese Weise imstande, das Muster der Deckschicht anzugreifen.
Um dies zu vermeiden weist das Verfahren der eingangs beschriebenen Art das Kennzeichen auf, daß das Substrat mit einer Dämpfungsschicht bedeckt wird, bevor die Deckschicht angebracht wird. Dabei wird unter eine Dämpfungsschicht eine Schicht verstanden, die imstande ist, die kinetische Energie der Teilchen auf entsprechende Weise zu absorbieren. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Deckschicht im Pulverstrahlverfahren bemustert wird, weist dabei das Kennzeichen auf, daß das Substrat mit einer Dämpfungsschicht aus Aluminium bedeckt wird, bevor die Deckschicht angebracht wird. Es stellt sich heraus, daß die relativ duktile Aluminiumschicht imstande ist, die kinetische Energie der Pulverteilchen in ausreichendem Maße aufzunehmen, damit die Teilchen auf effektive Weise neutralisiert werden, sobald die Deckschicht über die ganze Dicke verschwunden ist. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Teilchen beim Erreichen des Untergrundes der Deckschicht zerstreut und zu der Basis des Deckschichtmusters hin reflektiert werden.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Deckschicht von einer gebundenen Suspension ausgegangen, wie beispielsweise von einer Glaspaste, die auf der Dämpfungsschicht angebracht, daraufhin zum Aushärten gebracht, wenigstens getrocknet, und mit einr Photolackschicht bedeckt wird, aus der durch selektive Belichtung und durch Entwicklung die Maske gebildet wird. Die Erosionsgeschwindigkeit einer derartigen ausgehärteten oder getrockneten Suspension ist im Allgemeinen besonders groß und insbesondere größer als die der entwickelten Photoschicht. Auf diese Weise kann mit Vorteil eine Photolackmaske verwendet werden, die im Gegensatz zu einer mechanischen Maske keinen inneren Zusammenhang aufzuweisen braucht und außerdem durch Anwendung existierender, äußerst feinen Photolithographietechniken besonders genau hergestellt und ausgerichtet werden kann.
Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Substrat aus Glas verwendet und wird für die Deckschicht von einer Glaspaste ausgegangen. Auf diese Weise kann nach der Erfindung ein beliebiges Glasmuster auf einem Glassubstrat angebracht werden. Damit eignet sich die Erfindung durchaus zur Anwendung bei der Herstellung flacher Bildwiedergabeanordnungen, wobei oft strukturierte Platten, insbesondere aus Glas, verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Substrat mit einer Deckschicht, die unter Anwendung eines herkömmlichen Pulverstrahlverfahrens bemustert worden ist,
Fig. 2-3 aufeinanderfolgende Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine Deckschicht auf einem Substrat bemustert wird.
Die Figuren sind rein schematisch und nicht maßgerecht. Namentlich sind deutlichkeitshalber einige Dimensionen stark übertrieben dargestellt. In den Figuren sind entsprechende Teile möglicht mit denselben Bezugszeichen angegeben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist von einem Substrat 1 aus Glas ausgegangen, auf dem eine etwa 180 um dicke Deckschicht 2, beispielsweise aus Glaspaste, beispielsweise im Siebdrucktechnik angebracht wird. Die Deckschicht 2 wird daraufhin getrocknet um auf diese Weise eine feste Schicht aus Glaskörnern zu erhalten, die mit einigen Zehntel Gewichtsprozent Bindemittel zusammengehalten werden. Die ausgehärtete Deckschicht 2 wird danach mit einer Photolackschicht versehen, aus der durch selektives Belichten und Entwickeln auf übliche Weise eine Photolackmaske 3 hergestellt wird.
Unter Maskierung der Maske 3 ist die deckschicht 2 einem Pulverstrahlvorgang von Aluminiumoxidkörnern ausgesetzt. Damit die Deckschicht 2 kontrolliert strukturiert wird, wird ein derart niedriger Strahldruck angewandt, daß die Geschwindigkeit der Strahlkörner niedrig genug ist um das unterliegende Substrat nicht plastisch zu verformen oder einer Rißbildung auszusetzten. Dadurch haben die Strahlkörner nach dem Aufprall an dem Substrat noch genügend Energie um in allen Richtungen zerstreut zu werden. Es wird vermutet, daß eine derartige nahezu unelastische Zerstreuung der Strahlkörner die Ursache des Angriffs des Deckschichtmusters 2, namentlich an dessen Basis, ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. In der Praxis kann, namentlich bei sehr feinen Stäbchen- oder Linienstrukturen, dieser Angriff sogar soweit gehen, daß das Muster örtlich an der Basis völlig weggestrahlt wird oder abbricht.
Anhand der Fig. 2 und 3 wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. In diesem Fall wird, ebenso wie in dem obenstehenden Beispiel, von einem relativ harten Glassubstrat 1 ausgegangen, auf dem eine etwa 180 um dicke Deckschicht 2 aus einer ausgehärteten Glaspaste angebracht ist. Die Herstellung erfolgt mit denselben Schritten wie in dem vorhergehenden Beispiel, sei es daß, im Gegensatz zu dem vorhergehenden Beispiel, nun entsprechend der vorliegenden Erfindung das Substrat 1 mit einer Dämpfungsschicht 4 bedeckt wird, bevor die Deckschicht 2 angebracht wird. Als Dämpfungsschicht ist in diesem Beispiel eine etwa 2 um dicke Aluminiumschicht verwendet. Unter Maskierung einer auf übliche Weise angebrachten Photolackmaske wird das Ganze unter gleichen Umständen wie in dem vorhergehenden Beispiel einer Pulverstrahlbehandlung 5 mit Aluminiumoxidkörnern ausgesetzt.
In dem Fall werden die energetischen Körner beim Erreichen des Untergrundes der Deckschicht 2 durch die Dämpfungsschicht 4 aufgefangen, wobei die Körner ihre Aufprallenergie völlig oder zum großen Teil verlieren und neutralisiert wird. Die Körner werden dadurch nicht oder kaum an dem Substrat reflektiert und haben auf diese Weise keine Möglichkeit, das Muster der Deckschicht 2 anzugreifen. Das schlußendliche Muster 2 ist dann auch scharf abgegrenzt und gut definiert, sogar bei sehr feinen Strukturen, wie in diesem Fall mit Abmessungen von 90-170 um zu einem Mittenabstand von 300-400 um. Der freie Teil der Dämpfungsschicht 4 kann hinterher gewünschtenfalls unter Maskierung des Deckschichtmusters 2 beispielsweise im Ätzverfahren entfernt werden.
Auf diese Weise schafft die Erfindung ein Verfahren, mit dem eine auf einem relativ harten Substrat liegende Schicht auf kontrollierte Weise genau bemustert werden kann. Weil die Erfindung dabei den Gebrauch von Deckschichten mit höherer Erosionsgeschwindigkeit erlaubt als herkömmliche Photolackmasken, lassen sich mit der Erfindung Muster mit sowie Muster ohne inneren Zusammenhang herstellen.
Die Erfindung kann im Prinzip für jede Kombination von Stoffen mit Vorteil angewandt werden. Weiterhin können statt Aluminium auch andere Stoffe für die Dämpfungsschicht verwendet werden. Was die vorliegende Erfindung anbelangt ist es nur erforderlich, daß die verwendete Dämpfungsschicht in ausreichendem Maße duktil ist, um die Aufprallenergie der Strahlkörner völlig oder wenigstens zum großen Teil aufzufangen.
Weiterhin ist die Erfindung ebenfalls anwendbar bei Verfahren, bei denen mit mechanischen (stählernen) Masken gearbeitet wird.
Im Allgemeinen schafft die Erfindung ein Verfahren, bei dem eine Schicht mittels eines Stromes kinetischer Teilchen bemustert wird mit einer besseren Musterdefinition und einer höheren Genauigkeit als vergleichbare bisherige Verfahren.

Claims

1. Verfahren zum Bemustern einer Deckschicht (2) auf einem Substrat (1), wobei diese Deckschicht (2) auf einem relativ harten Substrat (1) angebracht und unter Maskierung einer Maske (3) einem Strom kinetischer Teilchen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) mit einer Dämpfungsschicht (4) bedeckt wird, bevor die Deckschicht (2) angebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht (2) einer Pulverstrahlbehandlung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) mit einer Dämpfungsschicht (4) aus Aluminium bedeckt wird, bevor die Deckschicht (2) angebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial für die Deckschicht (2) eine gebundene Suspension ist, die auf der Dämpfungsschicht (4) angebracht, danach ausgehärtet, wenigstens getrocknet und mit einer Photolackschicht bedeckt wird, aus der durch selektives Belichten und Entwickeln die Maske (3) gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Deckschicht (2) eine Glaspaste verwendet wird, daß eine Aluminiumschicht für die Dämpfungsschicht (4) verwendet wird und daß die Dämpfungsschicht (4) und die Glaspaste nacheinander auf einem Glassubstrat (1) angebracht werden.