DE69935179T2 - Strukturierungstechnik unter Verwendung eines Templates und Tintenstrahlsystems - Google Patents

Strukturierungstechnik unter Verwendung eines Templates und Tintenstrahlsystems Download PDF

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strukturierungstechnik für integrierte Halbleiterschaltkreise oder dergleichen und stellt eine Strukturierungsschablone zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche bereit.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Photolithographie ist ein allgemeines Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen oder dergleichen auf Siliziumsubstraten oder Glassubstraten. Um Strukturen unter Verwendung von Photolithographie auszubilden, wird ein dünner Überzug aus lichtempfindlichem Material, als Resist bezeichnet, auf einen Siliziumwafer aufgebracht, und dann wird die integrierte Schaltkreisstruktur, die mit Photogravüre auf einer Glas-Trockenschablone hergestellt wurde, mit Licht gedruckt (übertragen). Mit der übertragenen Resiststruktur als Maske wird das Material unter dem Resist zu Verdrahtungsstrukturen und Elementen geätzt. Dieses photolithographische Verfahren erfordert Prozesse wie zum Beispiel Resistauftrag, -belichtung und -entwicklung, was es unmöglich macht, feine Strukturen außerhalb eines Halbleiterwerkes oder dergleichen herzustellen, wo es Einrichtungen wie zum Beispiel Serienproduktionsmaschinerie, Stromverteilungseinrichtungen und Abzugseinrichtungen gibt. Aus diesem Grund ist nach Verfahren in einem kleineren Maßstab zum Ausbilden feiner Strukturen geforscht worden.
  • Zum Beispiel wurde das Verfahren mit der Bezeichnung MIMIC (Micromolding in Capillaries) zum Ausbilden von Strukturen unter Verwendung einer Form im Journal of the American Chemical Society 1996, Nr. 118, Seiten 5722-5731, offenbart. In diesem Verfahren wird eine Schablone, auf der mit Vertiefungen versehene Strukturen im Mikrometermaßstab aus Polymer ausgebildet sind, auf das Substrat gelegt, woraufhin man Flüssigkeit mittels Kapillarwirkung von den mit Vertiefungen versehenes Seiten her eindringen lässt. Die Schablone besteht aus Polydimethylsiloxan, und die Flüssigkeit ist ein Polymer, eine Polymerlösung, eine kolloidale Lösung oder dergleichen. Nachdem die Reaktion zwischen der Flüssigkeit und dem Substrat abgeschlossen ist, wird die Schablone abgenommen, um die auf dem Substrat ausgebildeten Strukturen freizulegen.
  • In dem oben angesprochenen MIMIC-Verfahren ist jedoch die Distanz, über die die Flüssigkeit von den Seiten der Schablone aus zugeführt werden kann, begrenzt, weil die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung verteilt wird. Ein daraus resultierendes Problem ist, dass keine großen Strukturen unter Verwendung breiter Schablonen ausgebildet werden können.
  • WO 97/33737, veröffentlicht am 18. September 1997, offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Gegenständen und Strukturierungsoberflächen, bei dem ein Formstück auf einem Substrat angeordnet wird. Die Oberfläche des Formstücks neben dem Substrat enthält wenigstens eine Vertiefung, die eine Struktur definiert. Die Vertiefungsstruktur ist auf wenigstens einer Seite des Formstücks offen, wodurch ein Kanal gebildet wird. Ein Fluidvorläufer wird in den Kanal injiziert, um die Vertiefungsstruktur aufzufüllen. Nachdem der Fluidvorläufer ausgehärtet ist, wird das Formstück entfernt, wodurch ein resultierender Gegenstand entsteht, der als eine Strukturierungsschablone benutzt werden kann. Jeder Kanal ist an seinen beiden langen Seiten durch eine Fluidmaskierungsregion begrenzt und agiert als eine Fluidauftragsregion.
  • In US 2,777,411 , ausgegeben am 15. Januar 1957, wird ein Verfahren zum Herstellen ausgekleideter Flaschenverschlüsse beschrieben, wobei ein Blech zwischen einen oberen und einen unteren Teil einer Form gelegt wird. Dann kommt ein Druckelement zum Einsatz, um das Material, das zum Auskleiden des Flaschenverschlusses verwendet wird, durch Löcher in der Form auf das Blech zu drängen. Auf diese Weise werden Scheiben des Materials auf dem Blech ausgebildet. Anschließend wird das Blech von der Form genommen und zu Flaschenverschlüssen gestanzt, wobei sich in jedem Flaschenverschluss eine Scheibe des Formmaterials befindet. Der obere Formteil weist mit Aussparungen versehene Regionen auf, die als Materialauftragsregionen fungieren und in die hinein jeweils ein Durchgangsloch öffnet. Zwischen den mit Aussparungen versehenen Regionen befinden sich Regionen ohne Aussparungen, die als Materialmaskierungsregionen dienen.
  • EP 0732209 , veröffentlicht am 18. September 1996, offenbart eine piezoelektrische Anordnung, die eine Reihe piezoelektrischer Aktuatoren umfasst, die jeweiligen Tintenkanälen zugeordnet sind. Eine Reihe von Öffnungen ermöglicht es, dass Tinte in den Tintenkanälen aus den Öffnungen ausgespritzt wird, wenn eine Spannung an Elektroden angelegt wird, die zu den Aktuatoren gehören. Ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements umfasst die Schritte des Siebdruckens einer Schlämme aus pulverisiertem piezoelektrischem Material zu einer piezoelektrischen keramischen Schicht; das Siebdrucken einer leitfähigen Paste zu einer inneren Elektrodenschicht auf der piezoelektrischen keramischen Schicht; und Wiederholen dieser Schritte im Wechsel, so dass ein Schichtkörper mit piezoelektrischen keramischen Schichten und inneren Elektrodenschichten entsteht, die wechselweise geschichtet sind.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf dem oben geschilderten Problem und stellt zu diesem Zweck eine Strukturierungsschablone bereit, die für eine solche Strukturierung verwendet wird.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Strukturierungsschablone zum Auftragen einer Flüssigkeit auf eine zu strukturierende Oberfläche und zum Ausbilden von Strukturen bereitgestellt, wobei die Schablone mehrere Flüssigkeitsmaskierungsregionen und zwischen jedem benachbarten Paar dieser Flüssigkeitsmaskierungsregionen eine Flüssigkeitsauftragsregion, die mehrere Durchgangslöcher enthält, umfasst, wobei: die mehreren Flüssigkeitsmaskierungsregionen relativ zu einer Fläche der Flüssigkeitsauftragsregion, die nahe an die zu strukturierende Oberfläche herangebracht werden soll, mit Ausnehmungen versehen sind, oder die Flüssigkeitsauftragsregion relativ zu einer Fläche der Flüssigkeitsmaskierungsregionen, die nahe an die zu strukturierende Oberfläche herangebracht werden sollen, mit Ausnehmungen versehen ist.
  • Die Flüssigkeitsauftragsregion kann hydrophob sein, während die Flüssigkeitsmaskierungsregion hydrophil ist, oder umgekehrt.
  • Die Flüssigkeitsauftragsregion kann die Form einer regelmäßigen Struktur aufweisen, die überall gleichmäßig angeordnet ist.
  • Die Schablone kann aus einem porösen Material bestehen.
  • Die Innenwände der in der Schablone ausgebildeten Durchgangslöcher können hydrophil sein, wenn die Flüssigkeitsauftragsregion hydrophob ist, und umgekehrt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Draufsicht auf den Aufbau der Schablone gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1, die den Aufbau der Schablone der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Schaubild des gesamten Aufbaus einer Strukturierungsvorrichtung.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die den kombinierten Aufbau des Druckkammerpaneels und einer Schablone gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die das Strukturierungsverfahren mittels der Schablone der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine Draufsicht auf eine Strukturierung, die durch die Schablone gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wurde.
  • 7A-F sind Querschnittsansichten, welche die Schritte in dem Verfahren zur Herstellung der Schablone der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 8 ist eine Draufsicht auf den Aufbau der Schablone gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 8, die den Aufbau der Schablone der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Strukturierungsverfahrens, bei dem die Schablone der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 11 ist ein Schaubild des gesamten Aufbaus einer Strukturierungsvorrichtung.
  • 12 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die den Aufbau der Hauptelemente der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe zeigt.
  • 13 ist ein Schaubild zum Erläutern des Transportpfades der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe.
  • 14 ist ein Draufsichtschaubild, das die Strukturierung auf dem Substrat zeigt, das mit dem Strukturierungsverfahren ausgebildet wurde.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren erklärt.
  • Erste Ausführungsform
  • Es wird das Verfahren zum Ausbilden einer schwarzen Matrix (schattierten Struktur), wie sie zum Beispiel in einem Farbfilter oder dergleichen für ein Flüssigkristallfeld verwendet wird, unter Verwendung einer konkaven Schablone gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • 1 ist eine Draufsicht auf die Strukturübertragungsfläche der Schablone der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus dieser Schablone entlang der Linie A-A (Schnittfläche) in 1.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat die Schablone 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Aufbau, bei dem die Strukturübertragungsregion 10 als konkave Abschnitte in der Strukturübertragungsfläche (unten in 2) der Originalschablone 100 ausgebildet ist. Mehrere Durchgangslöcher 12, die bis zur Rückseite (oben in 2) der Originalschablone 100 reichen, sind in der Strukturübertragungsregion 10 ausgebildet. Die Innenwände der Durchgangslöcher 12 sind vorzugsweise so oberflächenbearbeitet oder behandelt, dass sie keine Affinität für die Flüssigkeit aufweisen. Wenn sie auf Nichtaffinität behandelt sind, so wird Flüssigkeit aus den Durchgangslöchern 12 beseitigt, wenn keine Flüssigkeit zugeführt wird, und die Flüssigkeitstropfen werden sicher abgetrennt. Die Region, wo keine konkaven Bereiche ausgebildet sind, insbesondere die konvexen Bereiche, umfasst die Nicht-Strukturübertragungsregion 11. Die Strukturübertragungsregion 10 ist entsprechend der Struktur einer schwarzen Matrix ausgebildet, die in dem Farbfilter eines Flüssigkristallfeldes ausgebildet ist.
  • Als das Material, das die Schablone 1 bildet, wird vorzugsweise ein poröses Material verwendet. Wenn Flüssigkeit von den Durchgangslöchern zugeführt wird, während sich die Schablone 1 im Wesentlichen in Kontakt mit der Oberfläche, zu der die Struktur übertragen wird, befindet, entweicht Luft aus den mit Ausnehmungen versehenen Abschnitten, die der Strukturübertragungsregion 10 entsprechen, in das poröse Material hinein, was bewirkt, dass die Flüssigkeit jeden Abschnitt der Strukturübertragungsregion 10 ausfüllt. Die Verwendung eines porösen Materials verhindert darum, dass Hohlräume in den konkaven Abschnitten zurückbleiben. Zum Beispiel wird Polydimethylsiloxan als das poröse Material verwendet.
  • Die Dicke der Strukturübertragungsregion 10 der Schablone 1 wird so eingestellt, dass das Volumen der mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte, das durch den Höhenunterschied zu der Nicht-Strukturübertragungsregion 11 gebildet wird, für die Menge an Flüssigkeit ausreicht, die für die Strukturierung benötigt wird. Die Flüssigkeit, die in den Durchgangslöchern 12 mit kleinem Durchmesser zugeführt wird, erfährt aufgrund des Verdunstens eines Großteils der Lösemittelkomponente eine extreme Volumenverringerung. Folglich muss die Dicke der Strukturübertragungsregion 10 ausreichend sein, um die Menge an Flüssigkeit unter Berücksichtigung dieser Volumenverringerung aufzunehmen. Die Nicht-Strukturübertragungsregion 11 der Schablone 1 hat nun eine solche Dicke, dass die Schablone genügend physische Festigkeit hat. Diese Dicke wird so eingestellt, dass die Zunahme des Durchflusswiderstandes, die durch die zunehmenden Längen der Durchgangslöcher 12 hervorgerufen wird, vermieden wird.
  • 3 zeigt den Gesamtaufbau der Strukturierungsvorrichtung. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Strukturierungsvorrichtung 200 eine Schablone 1 mit dem in den 1 und 2 gezeigten Aufbau, ein Druckkammerpaneel 2, ein piezoelektrisches Element 3, einen Schablonentransportmechanismus 4, eine Steuervorrichtung 5 und einen Flüssigkeitsspeichermechanismus 6.
  • Das Druckkammerpaneel 2 steht mit der Schablone 1 in Kontakt und hat einen Aufbau, der es ihm ermöglicht, Flüssigkeit zur Rückseite der Schablone 1 zuzuführen. Genauer gesagt, ist der tatsächliche Aufbau wie in der Querschnittsansicht von 4 gezeigt. Das Druckkammerpaneel 2 enthält Seitenwände 22 in Kontakt mit den Randabschnitten der Rückseite der Schablone 1, und ein Oszillationspaneel 23 ist auf einer seiner Oberflächen angeordnet. Die Druckkammer 21 wird durch die Rückseite der Schablone 1, die Seitenwände 22 und das Oszillationspaneel 23 gebildet, und die Flüssigkeit 62 wird darin über eine Tintentanköffnung 24, die in dem Oszillationspaneel 23 ausgebildet ist, gespeichert. Das Druckkammerpaneel 2 hat eine feine Struk tur, die zum Beispiel durch Ätzen von Silizium, Glas oder Quarz hergestellt wird. Das Oszillationspaneel 23 besteht zum Beispiel aus Wärmeoxidfilm. Das piezoelektrische Element 3 ist auf dem Oszillationspaneel 23 an einer Position ausgebildet, die der Druckkammer 21 entspricht. Die oben besprochene Tintentanköffnung 24 ist in dem Oszillationspaneel 23 ausgebildet. Die Flüssigkeit zum Ausbilden der gewünschten Struktur wird der Druckkammer 21 aus dem Tank 60 über ein Rohr 61 durch den weiter unten besprochenen Flüssigkeitsspeichermechanismus 6 zugeleitet. Des Weiteren wird zum Beispiel eine kolloidale Lösung aus in Lösemittel gelöstem Kohlepulver als die Flüssigkeit verwendet.
  • Das piezoelektrische Element 3 umfasst eine piezoelektrische Dünnschicht 31, die zwischen einer unteren Elektrode 30 und einer oberen Elektrode 32 gehalten wird, wie in 4 gezeigt. Die untere Elektrode 30 und die obere Elektrode 32 bestehen aus einem stabilen, leitfähigen Material, wie zum Beispiel Platin. Die piezoelektrische Dünnschicht 31 besteht aus einem Material mit einer elektromechanischen Wandlungswirkung und ist mit einer kristallinen Struktur eines ferroelektrischen Materials, wie zum Beispiel PZT (Blei-Zirkonat-Titanat), ausgebildet. Das piezoelektrische Element 3 ist so aufgebaut, dass es Veränderungen des Volumens entsprechend dem Abgabesignal Sp von der Steuervorrichtung 5 bewirkt.
  • Des Weiteren ist das oben angesprochene Druckkammerpaneel so aufgebaut, dass Volumenänderungen mit dem piezoelektrischen Element bewirkt werden, das Volumen in der Druckkammer verändert wird und Flüssigkeit ausgestoßen wird. Das Druckkammerpaneel kann auch einen Aufbau haben, bei dem die Flüssigkeit mit einem Heizelement erwärmt wird und Tropfen dieser Flüssigkeit aufgrund ihrer Ausdehnung ausgestoßen werden. Des Weiteren kann, wie oben besprochen, die Flüssigkeit 62 in der Druckkammer 21 durch Kapillarwirkung infolge des Materials, aus dem das Druckkammerpaneel 2 und die Schablone 1 bestehen, und der Form und der Abmessungen der Durchgangslöcher 12 auf natürliche Weise in die Strukturübertragungsregion 10 geführt werden.
  • Des Weiteren ist jeweils eine Druckkammer 21 und ein piezoelektrisches Element 3 in jeder Figur gezeigt, um diese Erklärung zu vereinfachen, aber es können auch mehrere Druckkammern in vorgeschriebenen Regionen angeordnet sein, und mehrere piezoelektrische Elemente 3 können entsprechend dazu angeordnet sein.
  • Der Schablonentransportmechanismus 4 umfasst einen mechanischen Aufbau mit einem Motor 40 und weiteren (nicht gezeigten) Elementen. Der Motor 40 ist so aufgebaut, dass er entsprechend einem Ansteuerungssignal Sm von der Steuervorrichtung 5 angetrieben wird. Die Leistung des Motors 40 ist so gewählt, dass die Schablone 1 und das Druckkammerpaneel 2 nach oben und unten in der Figur transportiert werden können. Des Weiteren genügt es, dass der Schablonentransportmechanismus 4 so aufgebaut ist, dass die Positionen der Schablone 1 und des Druckkammerpaneels 2 relativ zum Substrat 110 verändert werden können. Aus diesem Grund können auch andere Aufbauten als der oben angesprochene Aufbau verwendet werden, dergestalt, dass das Substrat 110 sich relativ zu der Schablone 1 bewegt und so weiter, oder dass sich die Schablone 1 und so weiter und das Substrat 110 bewegen.
  • Der Steuervorrichtung 5 sind die Funktionen einer Computervorrichtung oder eines Sequenzierers gegeben, und sie ist so aufgebaut, dass das Strukturierungsverfahren durch die Strukturierungsvorrichtung ausgeführt wird. Die Vorrichtung gibt das Ansteuerungssignal Sm an den Motor 40 des Schablonentransportmechanismus' 4 aus und ist in der Lage, die Distanz zwischen der Schablone und der Strukturoberfläche 111 mit dem gewünschten Timing zu ändern. Diese Vorrichtung ist so konfiguriert, dass sie ein Abgabesignal Sp an das piezoelektrische Element 3 sendet, so dass die Flüssigkeit 62 mit dem gewünschten Timing von dem Druckkammerpaneel 2 zu der Schablone 1 geleitet wird.
  • Der Flüssigkeitsspeichermechanismus 6 umfasst einen Tank 60 und ein Rohr 61. Der Tank 60 fasst die Flüssigkeit zum Ausbilden von Strukturen, und das Rohr 61 ist so geformt, dass die in dem Tank 60 gespeicherte Flüssigkeit zu der Tintentanköffnung 24 in dem Druckkammerpaneel 2 geleitet wird.
  • Strukturierungsverfahren
  • Als nächstes wird das Strukturierungsverfahren unter Verwendung der oben angesprochenen Strukturierungsvorrichtung 200 anhand der 4 und 5 erläutert.
  • In dem in 4 gezeigten Zustand, wo das Abgabesignal Sp dem piezoelektrischen Element 3 nicht zugeführt wird, füllt die Flüssigkeit 62 die Druckkammer 21 des Druckkammerpaneels 2. Aufgrund der hohen Oberflächenspannung der Flüssigkeit fließt die Flüssigkeit in diesem Zustand nicht in die Durchgangslöcher 12. Das zu strukturierende Substrat 110 wird innerhalb eines Bereichs positioniert, in dem die Schablone 1 durch den Schablonentransportmechanismus 4 transportiert werden kann.
  • Als nächstes transportiert die Steuervorrichtung 5 die Schablone 1 und das Druckkammerpaneel 2 in Richtung des Substrats 110 und bringt die Strukturübertragungsfläche der Schablone 1 in Kontakt mit der Strukturoberfläche 111 des Substrats 110, wie in 5 gezeigt.
  • Dann speist die Steuervorrichtung 5 das Abgabesignal Sp in das piezoelektrische Element 3 ein. Das Anlegen von Spannung bewirkt eine Veränderung des Volumens des piezoelektrischen Elements 3, wodurch sich das Oszillationspaneel 23 verformt. Infolge dessen verformt sich das Oszillationspaneel 23 aus der Position P1, die mit Strichlinie gezeigt ist, in die gebogene Position P2, wie in 5 gezeigt. Wenn sich das Oszillationspaneel 23 verformt, nimmt der Druck auf die Flüssigkeit in der Druckkammer 21 zu, und die Flüssigkeit bewegt sich von den Durchgangslöchern 12 in die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte der Strukturübertragungsregion 10. Wenn die Flüssigkeit in die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte eintritt, so muss ein entsprechendes Luftvolumen entweichen. Obgleich die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte auf vier Seiten von der Schablone 1 und dem Substrat 110 umgeben sind, besteht die Schablone 1 aus porösem Material, wie oben besprochen. Somit wird ein Luftvolumen entsprechend der Flüssigkeit, die in die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte eintritt, über die Wandabschnitte der Schablone 1 ausgestoßen. Aus diesem Grund kann die Flüssigkeit jeden Teil der mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte der Strukturübertragungsregion 10 ausfüllen, ohne dass Luft in den mit Ausnehmungen versehenen Abschnitten zurückbleibt.
  • Wenn die Flüssigkeit das Substrat 110 berührt, speist die Steuervorrichtung 5 das Ansteuerungssignal Sm in den Schablonentransportmechanismus 4 ein, während die das Abgabesignal Sp in das piezoelektrische Element 3 einspeist. Die Schablone 1 wird zusammen mit dem Druckkammerpaneel 2 angehoben, und eine entsprechende Menge an Flüssigkeit wird entsprechend der Form der Strukturübertragungsregion der Schablone 1 übertragen. Wenn das Substrat 110 einer Wärmebehandlung, chemischen Behandlung oder dergleichen unterzogen wird und die Lösemittelkomponente der Flüssigkeit, die zu dem Substrat 110 übertragen wird, verdunstet ist, dann werden die Kohlekörner in der Flüssigkeit auf dem Substrat 110 fixiert. Mit diesen Prozessen wird eine schwarze Matrix 112 ausgebildet, wie in 6 gezeigt, und sie hat die in 1 gezeigte Form der Strukturübertragungsregion 10, die ohne Änderungen zu der Strukturoberfläche 111 des Substrats 110 übertragen wurde.
  • Im Fall eines Aufbaus, wo die Flüssigkeit 62 in der Druckkammer 21 auf natürliche Weise durch Kapillarwirkung in die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte der Strukturübertragungsregion 10 geführt wird, braucht die Steuervorrichtung lediglich die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Schablone 1 zu steuern. Bei diesem Aufbau befinden sich die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte in einem Zustand, in dem sie kontinuierlich mit der Flüssigkeit 62 gefüllt sind. Infolge dessen bleibt eine Struktur aus Flüssigkeit auf der Strukturoberfläche 111 zurück, wenn die Schablone 1 mit dem Substrat 110 in Kontakt gebracht und dann weggenommen wird.
  • Verfahren zur Herstellung der Schablone
  • Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der Schablone 1 anhand von 7 erläutert. Die 7A-F sind Querschnittsansichten, die jeden Herstellungsprozess zeigen.
  • Ausbilden der Resistschicht (7B)
  • Der Prozess des Aufbeschichtens der Resistschicht ist ein Prozess zum Ausbilden einer Resistschicht auf der Strukturübertragungsfläche der Basisschablone 100. Zuerst wird das oben angesprochene poröse Material geformt und zu der Basisschablone ausgebildet (7A). Als nächstes wird eine Resistschicht 101 auf einer Oberfläche der Basisschablone 100 ausgebildet. Das Resistmaterial kann positiv oder negativ sein. Mit einem negativen Resist werden die belichteten Abschnitte in der Entwicklungslösung unlöslich und bleiben. Mit einem positiven Resist werden die unbelichteten Abschnitte in der Entwicklungslösung unlöslich und bleiben. Der Resist wird auf eine gleichmäßige Dicke unter Verwendung von Verfahren wie zum Beispiel dem Schleuderver fahren, dem Sprühverfahren oder dergleichen aufgebracht und bildet die Resistschicht 101.
  • Belichtung (7C)
  • Der Belichtungsprozess belichtet die Resistschicht 101 entsprechend dem Typ des Resists in der vorgeschriebenen Struktur. Oder anders ausgedrückt: Bei Verwendung eines positiven Resists als das Material für die Resistschicht 101 wird die Nicht-Strukturübertragungsregion 11 mit Licht 102 bestrahlt. Bei Verwendung eines negativen Resists wird die Strukturübertragungsregion 10 mit Licht 102 bestrahlt. Ein übliches Resistmaterial, wie zum Beispiel vom Novolak-Typ oder vom Typ des chemischen Verstärkers, wird als das Resistmaterial verwendet. Ein Energiestrahl von einer bekannten Lichtquelle, wie zum Beispiel einer UV-Lampe oder eines Excimer-Lasers, wird als das Licht 102 verwendet.
  • Entwickeln (7D)
  • Der Entwicklungsprozess entwickelt die belichtete Resistschicht und lässt nur jene Abschnitte der Resistschicht zurück, die der Nicht-Strukturübertragungsregion (Region 11 in 2) entsprechen. Eine bekannte Entwicklungslösung, wie zum Beispiel die folgende, wird in dem Entwicklungsprozess verwendet: Alkalilösungen wie zum Beispiel Tetramethylammoniumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid oder Kalziumhydroxid oder organische Lösemittel wie zum Beispiel Xylen.
  • Ätzen (7E)
  • In dem Ätzprozess wird die Seite des Basisschablonenmaterials 100, auf der sich die entwickelte Resistschicht 101 befindet, geätzt, wobei die Resistschicht als eine Maske dient, um die konkaven Abschnitte entsprechend der Strukturübertragungsregion 10 auszubilden. Das Ätzverfahren kann anisotropes Nassätzen oder anisotropes Ätzen unter Verwendung eines Aktivgases sein, wie zum Beispiel planparalleles reaktives Ionenätzen. Diese Ätzen zeichnet sich vorzugsweise durch hohe Selektivität aus und ätzt selektiv nur das poröse Material. Die Ätztiefe wird zweckmäßig entsprechend der Menge an Flüssigkeit eingestellt, die für die Struktur benötigt wird, wie oben besprochen. Nach dem Ätzen wird die verbliebene Resistschicht 101, die als eine ätzresistente Maske verwendet wurde, mit Lösemittel oder dergleichen entfernt.
  • Ausbilden der Durchgangslöcher (7F)
  • Der Prozess zum Ausbilden von Durchgangslöchern öffnet mehrere Durchgangslöcher 12 in der geätzten Basisschablone 100. Verfahren wie zum Beispiel Oberflächenbearbeitung mittels Laser oder Stanzen werden zum Ausbilden der Durchgangslöcher 12 verwendet. Die Anzahl der Durchgangslöcher 12 ist die Anzahl, die genügend Flüssigkeit zu den mit Ausnehmungen versehenen Abschnitten leiten kann. In dem Fall, wo das poröse Material der Schablone ein Material ist, das keine Nichtaffinität für die Flüssigkeit aufweist, ist es bevorzugt, dass die Innenwände der Durchgangslöcher 12 so oberflächenbearbeitet oder behandelt werden, dass sie eine Nichtaffinität für die Flüssigkeit aufweisen. Verfahren zur Oberflächenbehandlung zum Herstellen einer Nichtaffinität für die Flüssigkeit werden weiter unten in dem Abschnitt der weiteren Variationen besprochenen.
  • Eine Schablone kann in der folgenden Weise durch Anordnen des Verfahrens, wie es in 7 gezeigt ist, hergestellt werden. Zuerst wird unter Verwendung einer flachen Platte, die aus einem porösen Material oder anderen Materialien besteht, als die Basisplatte 100 eine Struktur mit einer konkaven und konvexen Oberfläche auf der Basisplatte 100 durch die Schritte A bis E ausgebildet. Anschließend wird ein poröses Material auf diese geätzte Basisplatte aufge bracht, um eine Schicht auszubilden, die aus einem porösen Material besteht, und die Struktur dieser Basisplatte wird zu dieser Schicht aus porösem Material übertragen. Danach wird die Schicht aus porösem Material, auf die die oben angesprochene Struktur übertragen wurde, von der Basisplatte 100 entfernt, und es werden Durchgangslöcher auf der Schicht aus porösem Material in einer in 7F erklärten Weise ausgebildet, wodurch eine Strukturierungsschablone (die abgetragene Schicht aus porösem Material) entsteht.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform hat die Schablone einen Aufbau mit einer konkaven Form und hat Durchgangslöcher, die durch die konkaven Abschnitte hindurch verlaufen. Dies ist eine Schablone, bei der eine große Struktur als eine Einheit ausgebildet ist. Darum kann eine Strukturierung auf preiswerte Art und ohne Einsatz von Großmaschinerie ausgeführt werden. Mit dieser Schablone kann Flüssigkeit direkt von Durchgangslöchern auf der Rückseite der Schablone aus zu der Strukturübertragungsregion geleitet werden. Strukturen können daher über einen breiteren Bereich ausgebildet werden, als es mit dem oben angesprochenen MIMIC-Verfahren möglich ist. Folglich ist dies ein geeignetes Verfahren zum Herstellen von Strukturen, wie zum Beispiel schwarzen Matrizes, transparenten Elektroden, normalen Elektroden und so weiter, für große Flüssigkristallfelder.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Verwenden einer konvexen Schablone gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer schwarzen Matrix (schattierten Struktur) beschrieben, wie sie in einem Farbfilter oder dergleichen eines Flüssigkristallfeldes verwendet wird.
  • 8 zeigt eine Draufsicht auf die Strukturübertragungsfläche der Schablone, die in der vorliegenden Ausführungs form verwendet wird. 9 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau der Schablone entlang der Linie A-A (Schnittfläche) in 8 zeigt.
  • Wie in den 8 und 9 gezeigt, hat die Schablone 1b in der vorliegenden Ausführungsform die Strukturübertragungsregion 10b in einer konvexen Form auf der Strukturübertragungsfläche der Basisschablone 100. Oder anders ausgedrückt: Der planare Aufbau der Strukturübertragungsfläche in 8 ist der gleiche wie in 1, aber die Strukturübertragungsregion 10b entspricht dem konvexen Abschnitt der Schablone.
  • Mehrere Durchgangslöcher 12b, die zu der Rückseite der Basisschablone 100 verlaufen, sind in der Strukturübertragungsregion 10b ausgebildet. Die Durchgangslöcher 12b sind vorzugsweise so oberflächenbearbeitet, dass sie eine Nichtaffinität für die Flüssigkeit aufweisen, wie in der ersten Ausführungsform oben. Die Regionen auf der Basisschablone 100, wo keine Vorsprünge ausgebildet sind, bilden die Nicht-Strukturübertragungsregion 11b. Das Material und die Dicke der Schablone 1b können die gleichen sein wie jene in der oben besprochenen ersten Ausführungsform. Die Schablone 1b in der vorliegenden Ausführungsform wird in eine Strukturierungsvorrichtung 200 eingespannt, die den Aufbau hat, der in 3 gezeigt ist und in der oben angesprochenen ersten Ausführungsform erläutert wurde, und wird in Verbindung mit dem Druckkammerpaneel verwendet, das in den 3 und 4 gezeigt ist.
  • Strukturierungsverfahren
  • Das Strukturierungsverfahren ist im Wesentlichen das gleiche wie das in der oben angesprochenen ersten Ausführungsform. Wie in 10 gezeigt, wird die Schablone 1b, die mit dem Druckkammerpaneel verbunden ist, während die Flüssigkeit 62 die Druckkammer füllt (nicht gezeigt), in der Richtung des Substrats 110 bewegt, bis ein kleiner Spalt zwischen der Strukturübertragungsregion 10b und der Strukturoberfläche 111 entsteht. In diesem Spalt entsteht eine Kapillarwirkung und bewirkt, dass die Flüssigkeit 62, die über die Durchgangslöcher 12b herangeführt wird, die Strukturübertragungsregion 10b vollständig ausfüllt. Beim Bewegen der Schablone 1 leitet die Steuervorrichtung 5 die Flüssigkeit 62 über die Druckkammer zu. Die Flüssigkeit 62 wird von den Durchgangslöchern 12b auf das Substrat 110 geleitet und bildet Tropfen 63. Nachdem die Tropfen 63 der Flüssigkeit genügend an der Oberfläche des Substrats 110 anhaften und chemisch mit der Oberfläche reagieren, wird die Schablone 1b von dem Substrat 110 getrennt. Durch dieses Verfahren entsteht eine Struktur auf dem Substrat 110. Wenn in Lösemittel gelöstes Kohlepulver als die Flüssigkeit verwendet wird und die Strukturübertragungsregion 10b eine Gitterform wie in 8 hat, so wird mit dem oben angesprochenen Verfahren eine schwarze Matrix für ein Farbfilter, das in einem Flüssigkristallfeld verwendet wird, auf dem Substrat 110 ausgebildet.
  • Des Weiteren kann das Verfahren zur Herstellung der Schablone 1b der vorliegenden Ausführungsform auf dem Verfahren zur Herstellung der Schablone in der oben angesprochenen ersten Ausführungsform basieren. Es ist erforderlich, entsprechende Einstellungen vorzunehmen, wie zum Beispiel Umkehren des Resistmaterials zu positiv oder negativ oder Umkehren der belichteten Region und unbelichteten Region.
  • Mit der oben besprochenen zweiten Ausführungsform lassen sich die gleichen Effekte wie mit der ersten Ausführungsform sogar mit dem konvexen Typ der Strukturierungsschablone erreichen.
  • Als nächstes wird eine Strukturierungsvorrichtung erläutert, mit der die gewünschten Strukturen unter Verwendung von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen erzeugt werden können.
  • 11 zeigt den Aufbau der Strukturierungsvorrichtung. Wie in 11 gezeigt, umfasst die Strukturierungsvorrichtung 200b eine Schablone 1, Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b, einen Schablonentransportmechanismus 4b, eine Steuervorrichtung 5b, einen Flüssigkeitsspeichermechanismus 6b und einen Kopftransportmechanismus 7.
  • Die Schablone 1 (siehe 1 und 2), die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, kann ohne jegliche Änderungen als die Schablone 1 in dieser Vorrichtung verwendet werden. Es ist auch möglich, die Schablone 1b der zweiten Ausführungsform zu verwenden. Da die gewünschte Struktur durch Transportieren der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe ausgebildet werden kann, kann die Schablone eine Gitterstruktur oder gleichmäßige Struktur von Punkten in gleichmäßigen Abständen aufweisen. Die Strukturübertragungsregion 10 und die Nicht-Strukturübertragungsregion 11 (siehe 2) im Fall der Schablone 1 und die Strukturübertragungsregion 10b und die Nicht-Strukturübertragungsregion 11b (siehe 10) im Fall der Schablone 1b werden entsprechend einer bestimmten Konvention kombiniert. Die Flüssigkeit kann zu der gewünschten Strukturübertragungsregion 10 oder 10b geleitet werden, indem man auswählt, ob Flüssigkeit von den Durchgangslöchern 12 oder 12b herangeführt werden soll.
  • Die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b haben den Aufbau, wie er in 12 gezeigt ist. Ein Oszillationspaneel 23 mit einem darauf befindlichen piezoelektrischen Element 3 wird auf einer Oberfläche des Druckkammerpaneels 20 angeordnet. Ein Düsenpaneel 29 mit darauf befindlichen Düsen 28 wird auf die andere Oberfläche des Druckkammerpaneels 20 laminiert. Eine Druckkammer (Hohlraum) 21, ein Reservoir 25, eine Zufuhröffnung 26 und so weiter werden auf dem Druckkammerpaneel 20 durch Ätzen von zum Beispiel Silizium, Glas oder Quarz ausgebildet. Die Druckkammer 21 ist durch Sei tenwände 22 geteilt. Das Oszillationspaneel 23 und das piezoelektrische Element 3 haben den gleichen Aufbau, wie er in dem Druckkammerpaneel 2 in der oben angesprochenen ersten Ausführungsform verwendet wird. Die in dem Düsenpaneel 29 angeordneten Düsen 28 sind an Positionen ausgebildet, die der Druckkammer 21 entsprechen. Mit dem oben angesprochenen Aufbau sind die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b so konfiguriert, dass jede Druckkammer 21 über Zufuhröffnungen 26 mit Flüssigkeit 62 befüllt wird, die über den Flüssigkeitsspeichermechanismus 6 herangeführt wird und über die Tintentanköffnung 24 in das Reservoir 25 geleitet wird. Wenn Spannung an das piezoelektrische Element 3 angelegt wird, so ändert sich das Volumen der entsprechenden Druckkammer 21, und Tropfen 63 der Flüssigkeit werden von der Düse 28, die jener Druckkammer entspricht, abgegeben.
  • Des Weiteren ist das oben angesprochene Druckkammerpaneel so aufgebaut, dass sein Volumen durch das piezoelektrische Element 3 verändert wird und Flüssigkeit abgegeben wird. Es kann auch so aufgebaut sein, dass die Flüssigkeit durch ein Heizelement erwärmt wird und Tropfen aufgrund ihrer Wärmeausdehnung ausgestoßen werden.
  • Der Schablonentransportmechanismus 4b ist genauso aufgebaut wie der Schablonentransportmechanismus 4 (siehe 3), der in der oben angesprochenen ersten Ausführungsform verwendet wird. Jedoch ist der Schablonentransportmechanismus so aufgebaut, dass nur die Schablone 1 bewegt werden kann. Das liegt daran, dass die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b unabhängig von der Schablone 1 durch den Kopftransportmechanismus 7 transportiert werden.
  • Der Flüssigkeitsspeichermechanismus 6b umfasst einen Tank 60 und ein Rohr 61. Der Tank 60 fasst die Flüssigkeit, die zu der vorliegenden Erfindung gehört, und das Rohr 61 führt die in dem Tank 60 gespeicherte Flüssigkeit zu der Tintentanköffnung 24 der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b.
  • Der Kopftransportmechanismus 7 umfasst Motoren 71 und 72 und weitere mechanischen Strukturen, die nicht gezeigt sind. Der Motor 71 ist so konfiguriert, dass er die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b entsprechend dem Signal Sx von der Steuervorrichtung 5b, das eine Bewegung in der Richtung der X-Achse anweist, in der Richtung der X-Achse bewegt. Der Motor 72 ist so konfiguriert, dass er die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b entsprechend dem Signal Sy von der Steuervorrichtung 5b, das eine Bewegung in der Richtung der Y-Achse anweist, in der Richtung der Y-Achse bewegt. Des Weiteren kann der Schablonentransportmechanismus 7 einen solchen Aufbau haben, dass er die Position der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b relativ zu der Schablone 1 verändert. Aus diesem Grund gehören zu weiteren brauchbaren Aufbauten, dass sich die Schablone 1 und das Substrat 110 relativ zu den Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen 2b bewegen oder dass sich die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b, die Schablone 1 und das Substrat 110 allesamt bewegen.
  • Die Steuervorrichtung 5b erhält die Funktionen einer Computervorrichtung oder eines Sequenzierers und ist so aufgebaut, dass das Strukturierungsverfahren durch die Strukturierungsvorrichtung ausgeführt wird. Die Vorrichtung gibt das Ansteuerungssignal Sm an den Schablonentransportmechanismus 4b aus und ist in der Lage, die Distanz zwischen der Schablone und der Strukturoberfläche 111 mit dem gewünschten Timing zu verändern. Diese Vorrichtung ist so konfiguriert, dass sie ein Abgabesignal Sp in das piezoelektrische Element 3 einspeist, so dass Tropfen 63 der Flüssigkeit von den Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen 2b mit dem gewünschten Timing zu der Schablone 1 geleitet werden. Des Weiteren ist der Kopftransportmechanismus 7 so aufgebaut, dass er in der Lage ist, die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b zu einer gewünschten Position relativ zu der Schablone 1 zu trans portieren, wenn er das X-Achsen-Ansteuersignal Sx und das Y-Achsen-Ansteuersignal Sy erhält.
  • Strukturierungsverfahren
  • Als nächstes wird das Strukturierungsverfahren erläutert, bei dem die oben angesprochene Strukturierungsvorrichtung 200b und die Schablone 1 mit dem in den 1 und 2 gezeigten Aufbau oder die Schablone 1b mit dem in den 8 und 9 gezeigten Aufbau als die Schablone verwendet wird. Die Steuervorrichtung 5b transportiert die Schablone 1 (1b) in Richtung des Substrats 110 und bringt die Strukturübertragungsfläche der Schablone 1 (1b) in Kontakt mit der Strukturoberfläche 111 des Substrats 110. Wenn des Weiteren die Reliefschablone 1b von der zweiten Ausführungsform verwendet wird, so werden diese nahe zueinander gebracht, so dass ein kleiner Spalt dazwischen bleibt.
  • Die Steuervorrichtung 5b speist dann das X-Achsen-Ansteuersignal Sx und das Y-Achsen-Ansteuersignal Sy in den Kopftransportmechanismus 7 ein. Die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b werden entsprechend den Ansteuersignalen auf der im Voraus festgelegten Strukturierungsbahn, wie mit dem Pfeil in 13 gezeigt, über die Schablone bewegt. Während des Transports der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b gibt die Steuervorrichtung 5b das Abgabesignal Sp an die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b an den Positionen aus, wo die Durchgangslöcher 12 (12b) auf der Strukturübertragungsregion 10 (10b) ausgebildet sind. Tropfen 63 der Flüssigkeit werden von den Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen 2b in die Durchgangslöcher 12 (12b) auf der Strukturierungsbahn der Schablone 1 (1b) abgegeben. Aufgrund der Kapillarwirkung in den Durchgangslöchern 12 (12b), in die die Tropfen 63 der Flüssigkeit fallen, bewegt sich die Flüssigkeit 62 durch die Durchgangslöcher 12 (12b) und erreicht die Strukturübertragungsfläche der Schablone 1 (1b). Bei Verwendung der Schablone 1 von der ersten Ausführungsform hat die Strukturübertragungsfläche der Schablone 1 eine Tiefdruckform, und die Übertragungsoberfläche wird im Wesentlichen mit der Strukturoberfläche des Substrats 110 in Kontakt gebracht. Bei Verwendung der Schablone 1b von der zweiten Ausführungsform hat die Strukturübertragungsfläche der Schablone 1b eine Reliefform, und die Übertragungsoberfläche wird nahe der Strukturoberfläche 111 des Substrats 110 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet. Die Flüssigkeit 62 haftet auf dem Substrat 110 in der Struktur entsprechend der Transportbahn der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe 2b. Wenn dieses Substrat 110 weiterbearbeitet wird, wie zum Beispiel mit einer Wärmebehandlung, so kann die Struktur 112 aus Flüssigkeit auf der Strukturoberfläche 111 des Substrats 110 ausgebildet sein, wie in 14 gezeigt.
  • Wie oben besprochen, können die Schablone und die Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe relativ zueinander bewegt werden. Darum kann jede beliebige Struktur ausgebildet werden, ohne dass die Schablone entsprechend einer bestimmten Struktur ausgebildet ist. Insbesondere kann die Anwendung dieser Technologie eine Fertigungsvorrichtung mit moderatem Preis und in der Größe eines Haushaltsdruckers bereitstellen, mit der sich jede beliebige Struktur herstellen lässt, was der Massenproduktion von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen zu verdanken ist, die klein und preisgünstig sind.
  • Weitere Variationen
  • Die vorliegende Erfindung kann auch auf Variationen angewendet werden, die sich von den oben angesprochenen Ausführungsformen unterscheiden. Zum Beispiel ist die Form der Strukturübertragungsregion, die auf der Schablone ausgebildet ist, die in den oben angesprochenen Ausführungsformen offenbart ist, lediglich ein Beispiel. Es können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, die nicht in den Ausführungsformen angesprochen wurden. Identische Strukturen, wie in 1 und so weiter, können gleichmäßig und regelmäßig hergestellt werden. Es ist jedoch auch akzeptabel, die Strukturübertragungsregion auf der Schablone entsprechend einer Struktur auszubilden, die auf dem Substrat auszubilden ist. Dieser Strukturtyp ermöglicht es, komplexe Strukturen als eine Einheit auszubilden.
  • In einer weiteren Schablone, die nicht in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fällt, und zwar einer flachen Schablone, wird die Strukturübertragungsregion der Schablone einer Oberflächenbehandlung unterzogen, damit sie zu einer Affinitätsregion mit Affinität für die Flüssigkeit wird, und die Nicht-Strukturübertragungsregion wird einer Oberflächenbehandlung unterzogen, damit sie eine Nichtaffinitätsregion ohne Affinität für die Flüssigkeit wird. Das Erzeugen einer Affinität oder Nichtaffinität der Oberfläche der Schablone kann durch Auswählen eines Verfahrens realisiert werden, das für das Material, das für die Schablone verwendet wird, geeignet ist.
  • Zum Beispiel ist es möglich, ein Verfahren zum Ausbilden selbstorganisierender monomolekularer Schichten aus Schwefelverbindungen zu verwenden. In diesem Verfahren wird eine Metallschicht aus Gold oder dergleichen auf der Oberfläche der Schablone ausgebildet. Die Schablone wird in einer Lösung, die Schwefelverbindungen enthält, durchtränkt, und es entstehen selbstorganisierende monomolekulare Schichten. Es ist möglich, Affinität oder Nichtaffinität für die Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Schwefelverbindungen zu erzeugen. Nehmen wir die Schablone 1 mit dem Schnittaufbau, wie er in 2 gezeigt ist, als ein Beispiel. Wenn die Schablone 1 selbst aus einem porösen Material besteht, das eine Nichtaffinität für die Flüssigkeit aufweist, so wird eine Goldschicht darauf ausgebildet, und das Gold in der Region, die der Nicht-Strukturübertragungsregion 11 entspricht, wird verdampft und mit einem Laserstrahl oder dergleichen entfernt. Das Tränken der Schablone in Schwefelverbindungen führt anschließend dazu, dass sich Schwefelverbindungen, die eine Affinität für die Flüssigkeit aufweisen, auf ihr selbstorganisieren. Die Region, wo sich die selbstorganisierte Schicht aus Schwefelverbindungen bildet, wird zur Strukturübertragungsregion 10. Die Region, wo sich die selbstorganisierte Schicht nicht bildet, wird zur Nicht-Strukturübertragungsregion 11.
  • Der gleiche Typ einer flachen Schablone kann hergestellt werden, indem man selektiv organisches Material, wie zum Beispiel Paraffin, auf der Schablone anhaftet. Nehmen wir die Schablone 1 mit dem in 2 gezeigten Schnittaufbau als ein Beispiel. Zuerst wird die Schablone aus porösem Material hergestellt, das eine Affinität für die Flüssigkeit aufweist. Die Schablone wird dann mit Paraffin beschichtet, und das Paraffin wird in der Form der Strukturübertragungsregion 10 maskiert. Das Paraffin wird mit der Energie von einem Laserstrahl verdampft. Die Region, von der das Paraffin entfernt wurde, wird zur Strukturübertragungsregion 10, und die Region, wo das Paraffin bleibt, wird zur Nicht-Strukturübertragungsregion 11.
  • Der gleiche Typ einer flachen Schablone kann mit selektiver Plasmabehandlung hergestellt werden. Die Region, die mit Plasma bestrahlt wird, hat eine große Anzahl nicht-reagierter Radikale und eine vernetzte Schicht in der Oberflächenschicht des Schablonenmaterials. Diese wird der Luft oder einer Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt, und die nicht-reagierten Radikale werden oxidiert, so dass Carbonylradikale und Hydroxylradikale entstehen. Weil sie polarisiert werden, haben diese Radikale eine Affinität. Nun haben die meisten Glas- oder Kunststoffsorten eine Nichtaffinität. Folglich können Regionen mit Affinität und Regionen mit Nichtaffinität mit teilweiser Plasmabehandlung hergestellt werden. Weil die Flüssigkeit danach eingestuft wird, ob sie eine Affinität für Wasser (Hydrophilie) aufweist, ist es möglich, eine flache Schablone mit dem oben angesprochenen Verfahren herzustellen, indem man des Weiteren das Material auswählt, aus dem die Flüssigkeit besteht. Des Weiteren ist es möglich, eine flache Schablone herzustellen, bei der Regionen, die eine Affinität für die Flüssigkeit aufweisen, mit den Regionen, die eine Nichtaffinität aufweisen, vermischt sind, indem man ein Verfahren verwendet, mit dem die Schablonenoberfläche elektrisch aufgeladen wird.
  • Es ist des Weiteren möglich, eine Schablone herzustellen, indem Schichten, die eine Nichtaffinität (Affinität) aufweisen, auf einer Schablone ausgebildet werden, die eine Affinität (Nichtaffinität) aufweist. Dies kann mittels verschiedener Arten von Druckverfahren erreicht werden.
  • Die Strukturierung kann preisgünstig und ohne Großmaschinerie ausgeführt werden, indem man sich eines Strukturierungsverfahrens bedient, das einen Prozess zum Ausbilden von Strukturen unter Verwendung einer Schablone beinhaltet, in der Durchgangslöcher ausgebildet sind. Insbesondere kann die erforderlich Menge an Flüssigkeit unabhängig von der Größe der Schablone zugeführt werden, weil es möglich ist, Flüssigkeit direkt von Durchgangslöchern zu der Strukturübertragungsregion zu leiten. Weil die Schablone beliebig oft als ein Master verwendet werden kann, können die geringen Abschreibungskosten die Herstellungskosten der Strukturierung senken.
  • Die Strukturierung kann preisgünstig und ohne Großmaschinerie ausgeführt werden, indem man eine Strukturierungsvorrichtung verwendet, die so aufgebaut ist, dass eine Strukturierung unter Verwendung einer Schablone möglich ist, in der Durchgangslöcher ausgebildet sind. Insbesondere kann die erforderlich Menge an Flüssigkeit unabhängig von der Größe der Schablone zugeführt werden, weil es möglich ist, Flüssigkeit direkt von Durchgangslöchern zu der Strukturübertragungsregion zu leiten.
  • Die Strukturierung kann preisgünstig und ohne Großmaschinerie ausgeführt werden, indem man eine Strukturierungsschablone verwendet, in der Durchgangslöcher ausgebildet sind. Insbesondere kann die erforderlich Menge an Flüssigkeit unabhängig von der Größe der Schablone zugeführt werden, weil es möglich ist, Flüssigkeit direkt von Durchgangslöchern zu der Strukturübertragungsregion zu leiten.
  • Die Strukturierung kann preisgünstig und ohne Großmaschinerie mit dem Verfahren zur Herstellung einer Schablone ausgeführt werden, in der Durchgangslöcher ausgebildet sind. Insbesondere kann die erforderlich Menge an Flüssigkeit unabhängig von der Größe der Schablone zugeführt werden, weil es möglich ist, Flüssigkeit direkt von Durchgangslöchern zu der Strukturübertragungsregion zu leiten.
  • Durch Verwendung einer kolloidalen Lösung, in der Kohlepulver dispergiert ist, als die Flüssigkeit kann zum Beispiel eine schwarze Matrix für ein Farbfilter auf dem Substrat ausgebildet werden, indem man den Lösemittelanteil der Lösung verdunsten lässt. Durch Verwendung einer Lösung aus gelöstem transparentem Elektrodenmaterial als die Flüssigkeit kann eine transparente Elektrodenschicht durch Wärmebehandlung nach der Strukturierung ausgebildet werden. Durch Verwendung einer kolloidalen Lösung, in der Metallpartikel dispergiert sind, als die Flüssigkeit kann eine leitfähige, strukturierte Metallschicht durch Wärmebehandlung nach der Strukturierung ausgebildet werden.
  • Im vorliegenden Text wird auf die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 11334048, eingereicht am 26. Mai 1998 – einschließlich der Spezifikation, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Kurzdarstellung –, in ihrer Gesamtheit verwiesen.

Claims (5)

  1. Strukturierungsschablone (1, 1b) zum Auftragen einer Flüssigkeit auf eine zu strukturierende Oberfläche, wobei die Schablone mehrere Flüssigkeitsmaskierungsregionen (11, 11b) und zwischen jedem benachbarten Paar der Flüssigkeitsmaskierungsregionen eine Flüssigkeitsauftragsregion (10, 10b), die mehrere Durchgangslöcher (12) enthält, umfasst, wobei: die mehreren Flüssigkeitsmaskierungsregionen (11b) relativ zu einer Fläche der Flüssigkeitsauftragsregion (10b), die nahe an die zu strukturierende Oberfläche herangebracht werden soll, mit Ausnehmungen versehen sind, oder die Flüssigkeitsauftragsregion (10) relativ zu einer Fläche der Flüssigkeitsmaskierungsregionen (11), die nahe an die zu strukturierende Oberfläche herangebracht werden sollen, mit Ausnehmungen versehen ist.
  2. Strukturierungsschablone nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsauftragsregion hydrophob ist und die Flüssigkeitsmaskierungsregion hydrophil ist, oder umgekehrt.
  3. Strukturierungsschablone nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitsauftragsregion die Form einer regelmäßigen Struktur aufweist, die überall gleichmäßig angeordnet ist.
  4. Strukturierungsschablone nach Anspruch 1, wobei die Schablone aus einem porösen Material besteht.
  5. Strukturierungsschablone nach Anspruch 1, wobei die Innenwände der in der Schablone ausgebildeten Durchgangslöcher hydrophil sind, wenn die Flüssigkeitsauf tragsregion hydrophob ist, und hydrophob sind, wenn die Flüssigkeitsauftragsregion hydrophil ist.
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