JP2016538591A - 電気回路パターンを備える基板、それを提供するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本開示は、基板上の電気回路パターン、ならびにそれを形成するための方法およびシステムに関する。典型的な実施形態では、光パターンは、透明層を通って投影されて、連続材料層と透明層との間の付着のパターン化剥離を引き起こす。パターン化された材料層に付着される剥離層は、電気回路パターンをその上に形成するために露光されなかった材料を残しながら、より低い付着を有する材料を分離するために基板から引き剥がされる。

Description

本開示は、基板上にパターン化された構造を形成するための方法およびシステム、ならびに結果として生じる製品基板に関する。

フォトリソグラフィおよびエッチングプロセスは、しばしば可撓性の基板上の薄い金属層をパターン化するために使用される。フォトリソグラフィでは、ポリマーが、金属フィルム上に被覆され、紫外光を介してパターン化されることもある。ポリマーによって覆われない金属は、エッチングされて除去される。しかしながら、これらの技法は、比較的遅いので、それらは、大量のロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）処理のための最適解をもたらさない。印刷では、導電性インクが、インクジェット方式、（回転）スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、その他を介してパターン化される方法で印刷されることもある。しかしながら、これらのインクは、粒子に基づいているので、後処理ステップが、導電性を得るために必要とされる。レーザアブレーションでは、レーザシステムが、様々な材料のアブレーションおよびパターン化のために使用されることもある。しかしながら、金属層をアブレーションすることは、比較的大量のエネルギーを使用することもある。

したがって、基板上に電気回路パターンを提供するための改善された方法およびシステムが望まれている。

欧州特許第０７２７３２１号明細書 米国特許第５５２７６６０号号明細書 欧州特許第００９６５７２号明細書 米国特許第４２４７６１９号号明細書

本開示の第１の態様は、基板上に電気回路パターンを形成するための方法を提供し、その方法は、一方の側の剥離層と他方の側の透明層との間に付着される連続材料層を備えるスタックを準備するステップであって、その連続材料層は、連続金属層または半導体材料の連続層である、ステップと、透明層の側からスタック上に光を投影する光源を準備するステップと、スタック上への投影光をパターン化するために光源とスタックとの間にマスクを準備するステップであって、光パターンは、透明層を通って投影されて、投影光パターンに合致する場所において連続材料層と透明層との間の付着のパターン化剥離を引き起こす、ステップとを含む。

層間の付着部に選択的に照射することによって、付着のパターン化剥離が、達成されてもよい。層間の付着をパターン化剥離させることによって、前記層の１つまたは両方をパターン化することができる。パターン化すべき層の一方の側に剥離層を付着させることによって、パターン化剥離をより良く制御することができる。透明基板を通って照射することによって、例えば構造化すべき層の材料、例えば金属によって覆われる付着層の側からの照射と対照的に、付着層は、アクセス可能である。例えば、光パターンは、付着層および／または連続材料層上にスタックの透明材料を通って投影されてもよく、それによって隣接層を間接的に加熱して、付着の剥離を引き起こす。本方法およびシステムは、例えば可撓性の基板および／または剥離層を使用することによって、大量のロールツーロールに使用されてもよい。本技法は、高品質の金属層および半導体層を提供するのに特に適している。この方法は、焼結またはエッチングなどの、時間のかかる後処理ステップを必要としない。従来のフォトリソグラフィプロセスと対照的に、この方法は、パターン化するために短くかつ高強度のパルスを使用することができる。例えば、フラッシュランプ（ｆｌａｓｈ ｌａｍｐ）が、付着の剥離を引き起こすために使用されてもよい。したがって、本方法は、基板上の構造の改善されたパターン化を提供する。

意外にも、本方法は、金属または半導体材料の層をパターン化し、それによって基板上に電気回路を形成するために適用可能であることがわかる。従来技術の欧州特許第０７２７３２１号明細書、米国特許第５５２７６６０号明細書、欧州特許第００９６５７２号明細書、米国特許第４２４７６１９号明細書は、像形成材料および方法を述べているが、しかし本明細書で述べられるような連続金属層または半導体材料の連続層から電気回路パターンを形成することを述べていない。

一実施形態では、本方法は、透明層から剥離層を分離するステップを含み、その分離するステップの間、連続材料層に形成されるパターンは、連続材料層と透明性との間の付着が、投影光パターンによって剥離されなかった場所において透明層に付着し、連続材料層に形成される相反パターンは、連続材料層と透明層との間の付着が、投影光パターンによって剥離された場所において剥離層に付着する。

一実施形態では、連続層は、導電性または半導電性の層である。導電層を使用することによって、導電性の構造体またはパターン、例えば回路が、形成されてもよい。例えば、連続層は、金属層とすることができる。有利には、パターン化された金属層は、導電性構造を提供することができる。

一実施形態では、基板上のパターン化された連続材料層は、パターン化された光への露光の後に透明層に付着する連続材料層によって形成される。一実施形態では、透明層は、基板を形成するためにポリマーフィルムまたはガラス基板を備える。別法としてまたは加えて、基板上のパターン化された連続材料層は、剥離層に付着する連続材料層によって形成される。例えば、剥離層は、パターン化された連続材料層をその上に有する機能性基板を形成するポリマーフィルムを備えることができる。好ましくは、スタックの少なくとも一部分は、プロセスがロールツーロールを行うことができるように可撓性である。

付着は、透明層と連続材料層との間の材料の選択的反応によって剥離されてもよい。反応材料は、基板の一部分および／または別個の付着層を備えてもよい。一実施形態では、スタックは、透明層と連続材料層との間に中間付着層を備える。例えば、スタックは、透明層と連続材料層との間にポリマー付着層を備え、そのポリマー付着層は、連続材料層と透明層との間の付着を低下させるために投影光パターンによる照射によって選択的に分解する分解性材料を備える。一実施形態では、透明層は、ポリマーフィルムを備え、そのポリマーフィルムは、連続材料層と透明層との間の付着を低下させるために投影光パターンによる隣接連続材料層の照射によって選択的に分解する分解性材料を備える。

分解性材料を使用することによって、透明基板と連続材料層との間の付着が剥離されてもよいことが有利である。例えば、高強度フラッシュランプを使用することによって、金属グリッドが、エッチング溶液を使用することなく数ミリ秒内にパターン化されてもよい。ポリマーフィルム上の蒸着またはスパッタ金属は、高強度光パルスを用いてパターン化されてもよい。マスクによって遮られない光は、金属および（ポリマー）基板の界面において多くの熱を発生させることができる。この熱（例えば≧４００℃）に起因して、ポリマーは、分解し、金属から基板への付着は、著しく低下することもある。その後、残留金属は、剥離ライナによって除去される。また付着を剥離する他の方法、例えば溶融が、構想されてもよい。

放射を吸収する連続材料層を使用することによって、隣接層は、間接的に加熱されることもあり、例えば分解または剥離の他の機構をもたらす。したがって、好ましくは、照射光について比較的高い吸収を有する連続材料層が、使用される。例えば、銅は、この理由および他の理由のために非常に適していることもある。

裂けることなく連続材料層の比較的滑らかな剥離を可能にするために、好ましくは、連続材料層は、あまり厚くない。したがって、好ましくは、連続材料層は、１０００ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満の、またはさらにより薄い層厚さを有する。

一実施形態では、光源は、２ｍｓよりも短い、好ましくは１ｍｓよりも短い光パルスを生成する。より短い光パルスは、単位時間当たりより多くのエネルギーを有することができ、それは有利には、例えば付着層を分解するために使用されてもよい。好ましくは、光源は、５Ｊ／ｃｍ^２よりも多い、好ましくは１０Ｊ／ｃｍ^２よりも多いパルスエネルギーを生成する。

一実施形態では、光源は、キセノンフラッシュランプを備える。レーザシステムが適しているが、フラッシュランプは、より安価であり、大面積をパターン化するために使用されてもよい。大部分の高出力のフラッシュランプシステム（例えばＸｅｎｏｎ Ｓｉｎｔｅｒｏｎ（登録商標）、ＮｏｖａＣｅｎｔｒｉｘ Ｐｕｌｓｅｆｏｒｇｅ（登録商標））は、導電性インクおよびセラミック材料をアニールするために設計されていることが、注目される。さらに、従来、上部照明だけが、使用される。

好ましくは、マスクは、照射光に対して耐性があり、例えば露光後に劣化しない。例えば、一実施形態では、マスクは、ガラス上に金属を備える。適切な金属は、アルミニウム、クロム、または一方では十分なマスキング能力を提供し、他方では劣化に対して十分な耐性を提供するほかの金属を含んでもよい。

一実施形態では、本システムは、透明層から剥離層を分離するための剥離機構を備え、その剥離の間、連続材料層に形成されるパターンは、連続材料層と透明層との間の付着が、投影光パターンによって剥離されなかった場所において透明層に付着し、連続材料層に形成される相反パターンは、連続材料層と透明層との間の付着が、投影光パターンによって剥離された場所において剥離層に付着する。

一実施形態では、スタックを提供するための手段は、透明基板を運ぶために配置される基板運搬装置と、透明基板上に連続材料層を堆積させるために配置される連続材料層堆積手段と、連続材料層上に剥離層を積層するために配置される剥離ライナ付与手段とを備える。

本開示の第２の態様は、基板上に電気回路パターンを形成するためのシステムを提供し、そのシステムは、一方の側の剥離層と他方の側の透明層との間に付着される連続材料層を備えるスタックを提供するための手段であって、連続材料層は、連続金属層または半導体材料の連続層である、手段と、透明層の側からスタック上に光を投影するために配置される光源と、スタック上への投影光をパターン化するための光源とスタックとの間のマスクであって、光パターンは、透明層を通って投影されて、投影光パターンに合致する場所において連続材料層と透明層との間の付着のパターン化剥離を引き起こす、マスクとを備える。本システムは、第１の態様による方法を実行するように装備されてもよい。

本開示の第３の態様は、本明細書で述べられるような方法またはシステムによって得ることができる電気回路パターンを備える基板を提供し、その基板は、透明層を備え、回路パターンを形成するパターン化された金属または半導体材料は、その間の付着層を用いて透明層に付着され、付着層の一部分は、パターン化された材料が除去されている場所において分解されかつ／または溶融される。典型的には、パターン化された材料は、透明層に選択的に付着される連続材料層から剥離層を引き離すことによって前記場所における材料の除去から結果として生じる引き裂きエッジを備えることもある。

本方法およびシステムのさらなる利点および適用は、高速処理の適切性、ロールツーロールとの互換性、大面積パターン化、低コスト、高価な（ナノ）粒子インクの不必要性、安価なＲＦＩＤアンテナ構造を含むことができる。

本開示の装置、システムおよび方法のこれらならびに他の特徴、態様、および利点は、下記の説明、添付の請求項、および付随する図面からより良く理解されることになろう。

基板上にパターン化された構造を形成するための方法における第１の段階を概略的に例示する図である。 基板上にパターン化された構造を形成する方法における第２の段階を概略的に例示する図である。 基板上にパターン化された構造を形成するためのシステムを概略的に例示する図である。 パターン化された構造をその上に有する、結果として生じる基板の写真を示す図である。

別段規定されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、説明および図面の文脈において読まれる場合この発明が属する技術分野の当業者によって普通に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書において規定されるそれらなどの用語は、関連する技術分野の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明確にそのように規定されない限り理想化されたまたは過度に形式的な意味に解釈されないであろうことが、さらに理解されよう。場合によっては、よく知られたデバイスおよび方法の詳細な説明は、本システムおよび方法の説明を分かりにくくしないために省略されることもある。特定の実施形態を述べるために使用される専門用語は、本発明を限定することを意図されていない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明瞭に別段示さない限り、複数形を同様に含むことを意図されている。用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連する列挙事項の１つまたは複数の任意の組み合わせおよびすべての組み合わせを含む。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、述べられる特徴の存在を明記するが、しかし１つまたは複数の他の特徴の存在または追加を除外しないことが、理解されよう。方法の特定のステップが、別のステップの後と見なされるとき、それは、前記他のステップのすぐ後に来てもよく、または１つもしくは複数の中間ステップが、別段指定されない限り、特定のステップを実行する前に実行されてもよいことが、さらに理解されよう。同様に、構造体またはコンポーネント間の接続が、述べられるとき、この接続は、別段指定されない限り、直接にまたは中間構造体もしくはコンポーネントを通じて確立されてもよいことが、理解されよう。本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、参照により全体として組み込まれる。対立する場合には、規定を含む本明細書が、制御することになる。

一態様では、本開示は、基板上のパターン化された構造、ならびにそれを形成するための方法およびシステムに関する。典型的な実施形態では、光パターンが、透明層を通って投影されて、連続材料層と透明層との間の付着のパターン化剥離を引き起こす。パターン化された材料層に付着される剥離層は、パターン化された構造をその上に形成するために、露光されなかった材料を残しながら、より低い付着を有する材料を分離するために基板から引き離される。

本発明は、本発明の実施形態がそこで示される、付随する図面を参照して以下でより完全に述べられる。しかしながら、この発明は、多くの異なる形で具体化されてもよく、本明細書で説明される実施形態に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が、徹底的でかつ完全であり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えることになるように提供される。例示的実施形態の説明は、付随する図面に関連して読まれることを意図され、その図面は、明細書全体の一部分と考えるべきである。図面では、システム、コンポーネント、層、および領域の絶対的サイズおよび相対的サイズは、明確にするために誇張されることもある。実施形態は、本発明のおそらく理想化された実施形態および中間構造体の概略的かつ／または横断面の実例を参照して述べられることもある。説明および図面では、類似の数字は、全体にわたって類似の要素を指す。相対的用語ならびにその派生語は、その時に述べられるまたは議論中の図面に示されるような向きを指すと解釈されるべきである。これらの相対的用語は、説明の便宜のためであり、システムが、別段述べられない限り、特定の向きで構築されるまたは動作させられることを必要としない。

図１は、基板上にパターン化された構造を形成するための方法の第１の段階の実施形態を示す。図示される実施形態では、本方法は、スタック１０を準備するステップを含む。スタック１０は、一方の側１０ａの剥離層４と他方の側１０ｂの透明層１との間に付着される連続材料層３を備える。本方法はさらに、透明層１の側１０ｂからスタック１０上に光６を投影する光源５を準備するステップを含む。本方法はさらに、スタック１０上への投影光６をパターン化するために光源５とスタック１０との間にマスク７を準備するステップを含む。光パターン６ｔは、透明層１を通って投影されて、投影光パターン６ｔに合致する場所Ｒにおいて連続材料層３と透明層１との間の付着のパターン化剥離を引き起こす。例えば、基板上に電気回路を形成するための方法では、連続材料層３は、連続金属層または半導体材料の連続層から成ってもよい。

図２は、基板上にパターン化された構造を形成するための方法のオプションの第２の段階の実施形態を示す。本実施形態は、透明層１から剥離層４を分離するステップを含む。連続材料層３に形成されるパターン３ｐは、連続材料層と透明層との間の付着が、投影光パターン６ｔによって剥離されなかった場所Ａにおいて透明層１に付着する。連続材料層３に形成される相反パターン３ｒは、連続材料層３と透明層１との間の付着が、投影光パターン６ｔによって剥離（Ｒ）された場所Ａ’において剥離層４に付着する。一実施形態では、マスク７は、回路パターンのポジ画像（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｍａｇｅ）を備える。例えば、マスク７は、付着を選択的に剥離するために回路パターンのネガ画像（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｍａｇｅ）を通してもよい。

一実施形態では、基板上のパターン化された構造は、透明層１に付着（Ａ）されて残っているパターン化された連続材料層３ｐによって形成される。連続材料層の残っている部分３ｐは、光パターン６ｔにさらされておらず、その光パターンは、材料層３および／または下にある層におそらく影響を及ぼすこともあり得ることが、理解されよう。別の実施形態では、基板上のパターン化された構造は、透明層１から剥離（Ｒ）され、剥離層４に付着（Ａ’）された、パターン化された連続材料層３ｒによって形成される。

一実施形態では、連続材料層は、導電性または半導電性の層、好ましくは金属層、より好ましくは銅層を備える。例えば、連続材料層３は、本質的に連続金属層または半導体材料の連続層から成ってもよい。有利には、金属または半導体を備える連続材料層３が、電気回路を形成するために使用されてもよい。例えば、パターン化された導電性材料は、回路の導電性トラックを形成してもよい。また他の電気回路パターンが、形成されてもよい。一実施形態では、連続材料層は、連続でかつ均質な導電性または半導電性の層である。一実施形態では、連続材料層は、均質な金属層である。例えば、連続材料層は、金属堆積手段で堆積されてもよい。

透明層１と連続材料層３との間の付着は、直接的または間接的とすることができることが、理解されよう。例えば、一実施形態では、連続材料層３は、中間層なしに透明層１に直接付着される。別の実施形態では、透明層１は、オプションの中間付着層２を介して連続材料層３に付着される。

一実施形態では、付着は、透明層１と連続材料層３との間の材料の選択的反応によって剥離（Ｒ）される。その材料は、透明層１それ自体またはオプションの中間付着層２とすることができる。例えば、一実施形態では、中間付着層２は、ポリマー付着層を備える。別の実施形態では、透明層は、ポリマーフィルムを備え、そのポリマーフィルムは、連続材料層と透明層との間の付着を低下させるために投影光パターンによる隣接連続材料層の照射によって選択的に分解する分解性材料を備える。また組み合わせも、可能であり、すなわちその場合透明層１および中間付着層２の両方の材料が、反応して、付着を剥離する。

層間の付着は、様々な機構、例えば機械的、化学的、分散的、静電気的、および／または拡散的付着によって達成されてもよい。同様に、付着の選択的剥離は、多くの方法で達成されてもよい。例えば、一実施形態では、付着を引き起こすまたは付着に貢献する材料は、光パターン６ｔによって引き起こされる反応において分解されてもよい。また他の反応機構、例えば付着材料の溶融および／または蒸発も、可能である。例えば、粘度の低下が、付着力の低下に貢献することもある。一実施形態では、ガス発生剤が、付着層に含まれ、ガスは、光パターン６ｔに対する反応として形成される。

光パターン６ｔに対する付着材料の反応は、異なる方法で、例えば付着材料の間接加熱によって誘発されてもよい。例えば、一実施形態では、光パターン６ｔは、連続材料層３上にスタック１０の透明材料を通って投影され、それによって隣接透明層（例えば透明層１または透明中間付着層２）を間接的に加熱する。隣接透明層の間接加熱は、付着の剥離を引き起こすことができる。隣接層を間接的に加熱するために、好ましくは、連続材料層３は、光に対して比較的高い吸収を有する。例えば、一実施形態では、連続材料層３は、銅を備え、それは典型的には、例えば可視領域４００〜１０００ｎｍにおいて、比較的高い吸収を有する。

付着材料はまた、直接加熱されてもよく、例えば一実施形態では、中間付着層２は、光に対して高い吸収を有するように選択される。別法としてまたは熱による反応への追加として、分子が、光に対して直接反応してもよい。例えば付着材料は、光分解性材料を備えてもよい。加えてまたは別法として、光開始剤が、付着の低下を引き起こすための反応を開始するために提供されてもよい。

典型的には、光パターン６ｔによって引き起こされる反応の前は連続材料層３と剥離層４との間の付着Ａ’よりも高く、前記反応の後はより低い、連続材料層３と透明層１との間の付着Ａを提供することが、望ましい。付着Ａの剥離はまた、一時的、例えば剥離層を分離するのに十分長くすることができる。好ましくは、剥離層４への連続材料層３の付着は、パターン３ｒをパターン３ｐから引き剥がす間に生じることもあるせん断力Ｓおよび付着が光パターン６ｔによって局所的に剥離された後に連続材料層３と透明層１との間に残っているどんな力も克服するのに少なくとも十分に強い。剥離層４を一方の側から引っ張ることによって、例えば透明層１と連続材料層３との間の「スクイーズ流（ｓｑｕｅｅｚｅ−ｆｌｏｗ）」力によって残っている付着は、低下されてもよいことが、理解されよう。有利には、剥離層４は、アブレーションされる材料３ｒが、残っている構造３ｐを引き剥がすのを防止することができる。さらに、それは、より高い解像度を可能にすることができる。

透明層１と連続材料層３との間の付着の剥離は典型的には、前記層間の付着力の低下（直接的または間接的）を含む。層間の付着力強度は、例えば前記層の単位面積を互いに剥離する（分離する）ために必要とされるエネルギーとして測定されてもよい。一実施形態では、透明層１と連続材料層３との間の付着強度は、光６への暴露がない場合は連続材料層３と剥離層４との間の付着強度よりも少なくとも１０％高く、光パターン６ｔへの暴露後は少なくとも１０％低い。より好ましくは、前記マージンは、少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％、最も好ましくは少なくとも５０％である。マージンが高いほど、光パターン６ｔへの暴露に応じて透明層１かまたは剥離層４に張り付く連続材料層３の選択性は、より良好である。もちろん、相対的マージンは、同じである必要はなく、例えば層１と３との間の付着は、層３と４との間の付着よりも露光前は１０％高く、露光後は２０％低くすることができる。

一実施形態では、連続材料層３は、１０００ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満、より好ましくは２５０ｎｍ未満の層厚さを有する。裂ける間のせん断力は、より薄い連続材料層３についてはより低くすることができることが、理解されよう。したがって、光パターン６ｔによって引き起こされる付着変化のマージンは、より低くすることができる。さらに、好ましくは、本明細書で述べられるプロセスは、ロールツーロールまたはロールツーシートのために行われる。したがって、好ましくは、連続材料層３を含むスタックは、可撓性であり、例えば透明ポリマー層を備える。しかしながら、そのプロセスは、可撓性の基板に限定されず、例えば透明層１は別法として、ガラス基板を備えてもよい。

好ましくは、光は、変化する付着を引き起こすのに十分な全エネルギーを有する。一実施形態では、平方センチメートル当たり少なくとも５ジュールのエネルギー（Ｊ／ｃｍ^２）が、透明層と連続材料層との間の付着を十分に剥離するために使用される。他方では、好ましくは、そのエネルギーは、基板に損傷を与えるほど大きくはない。したがって、一実施形態では、２０Ｊ／ｃｍ^２未満のエネルギーが、使用される。例えば、好ましい範囲は、１０から１５Ｊ／ｃｍ^２の間とすることができる。

好ましくは、エネルギーは、光パルスの形でスタックに送達される。一実施形態では、光は、例えば好ましくは２ｍｓ（ミリ秒）よりも短い、より好ましくは１ｍｓよりも短い、例えば１μｓから２０００μｓの間の短パルスとして提供される。光パルスが短いほど、その強度は、より高い。より高い光強度は、光に対する付着材料のより良好な反応性に対応することもある。他方で、あまりにも高い強度は、スタックに損傷を与えることもある。

好ましくは、光源５は、フラッシュランプを備え、例えばキセノン（Ｘｅ）フラッシュランプは、比較的高い輝度を提供することができる。所望のエネルギー（例えば約１２Ｊ／ｃｍ^２）を有する適度に短い光パルス（例えば１０μｓから１０ｍｓ）は有利には、フラッシュランプを使用して生成されてもよいことが、理解されよう。フラッシュランプは典型的には、対応するレーザシステムよりも複雑でなくかつ／または高価でないこともまた、理解されよう。いくつかのフラッシュランプはまた、例えば３０μｓよりも低い、より短い光パルスを提供することもある。

好ましくは、マスク７は、損傷なしに光のエネルギーおよび強度に耐えることができる。一実施形態では、マスクは、ガラス上にパターン化された金属を備える。マスクのための適切な金属は、アルミニウムまたはクロムを含んでもよい。マスクは例えば、透過性または反射性とすることができる。光をパターン化するために、好ましくは、マスクは、一様な光ビーム中に配置される。オプションとして、光源（例えばフラッシュランプ）の光は、マスクにぶつかる前にコリメートされる。

一実施形態では、本明細書で述べられる方法およびシステムは、透明層１を備える基板２０をもたらすことができ、パターン化された材料３ｐは、その間の付着層２を用いて透明層１に付着される。その実施形態では、付着層２の一部分２ｒは、パターン化された材料３ｐが除去されている場所Ｒにおいて分解されかつ／または溶融される。また反応の他の痕跡、例えば透明層１の表面の溶融／凝固が、場所Ｒに存在してもよい。一実施形態では、基板２０は、別個の中間付着層２を備えず、例えば連続材料層３は、透明層１上に直接堆積される。前記の場所のように光パターン６ｔによる付着の剥離に関係する場所Ｒには、反応の痕跡がなおあることもある。一実施形態では、パターン化された材料３ｐは、透明層１に選択的に付着される連続材料層３から剥離層４を引き離すことによって前記場所Ｒにおける材料３ｒの除去から結果として生じる引き裂きエッジを備える。その引き裂きエッジは、せん断力が、剥離層４を引っ張る瞬間にパターン３ｒと３ｐとの間に作用する位置Ｓにおいて形成されることもある。

図３は、基板上にパターン化された構造を形成するためのシステム３０を示す。本システムは、スタック１０を提供するための手段１１、１２、１３、１４を備える。スタック１０は、一方の側１０ａの剥離層４と他方の側１０ｂの透明層１との間に付着される連続材料層３を備える。光源５は、透明層１の側１０ｂからスタック１０上に光６を投影するために配置される。マスク７は、スタック１０上への投影光６をパターン化するために光源５とスタック１０との間に配置される。光パターン６ｔは、透明層１を通って投影されて、投影光パターン６ｔに合致する場所Ｒにおいて連続材料層３と透明層１との間の付着のパターン化剥離を引き起こす。

図示される実施形態では、剥離層分離装置１４ｂが、透明層１から剥離層４を分離するために処理順序において光源５の後に配置される。連続材料層３に形成されるパターン３ｐは、連続材料層と透明層との間の付着が、投影光パターン６ｔによって剥離されなかった場所「Ａ」において透明層１に付着する。連続材料層３に形成される相反パターン３ｒは、連続材料層３と透明層１との間の付着が、投影光パターン６ｔによって剥離（Ｒ）された場所Ａ’において剥離層４に付着する。

一実施形態では、システム３０は、処理順序を規定する経路に沿って透明層１を備える基板を運ぶために配置される基板運搬装置１１を備える。一実施形態では、基板運搬装置１１は、基板を担持し、案内しかつ／または運ぶために１つまたは複数のローラを備える。オプションとして、ベース基板（例えば透明層１を備える）が、貯蔵ロールから提供される。オプションとして、パターン化された材料３ｐを有する基板は、ロール上に再び貯蔵されまたはシートに切断されてもよい。

一実施形態では、システム３０は、光源５によって照射されるべき基板の他方の側１０ｂの反対側の基板の一方の側１０ａに連続材料層３を堆積するために配置される材料堆積手段１３を備える。一実施形態では、材料堆積手段１３は、使用時には、連続材料層を形成するためのパターン化すべき材料で満たされる材料供給装置を備える。例えば、材料堆積手段は、連続材料層３を形成するために金属を有する供給装置を備えてもよい。堆積手段は、例えば金属層を付与するための蒸着またはスパッタリング手段を備えてもよい。一実施形態では、本システムは、連続材料層３として堆積すべき金属または半導体材料を備える材料供給手段および基板上に連続材料層３を堆積するために配置される材料堆積手段１３を備える。

一実施形態では、システム３０は、連続材料層３上に剥離層４を積層するために順番に堆積手段１３と光源５との間に配置される剥離層付与装置１４ａを備える。一実施形態では、剥離層付与装置１４ａは、ロール上に剥離ライナ、例えば粘着テープを備える。剥離層分離装置１４ｂはまた、スタック１０の残りから剥離ライナを引っ張るためにロールを備えてもよい。

一実施形態では、本システムは、中間付着層２を堆積するために順番に材料堆積手段１３の前にかつ材料堆積手段１３と同じ側１０ａに配置される付着堆積手段１２を備える。一実施形態では、付着堆積手段１２は、使用時には、中間付着層２を形成するための付着材料で満たされる付着供給装置を備える。例えば、付着供給装置は、中間付着層２を形成するためのポリマー付着層前駆体を有する供給装置を備えてもよい。付着堆積手段１２は、例えば付着層２を付与するためのスロットダイコータを備えてもよい。

一実施形態では、本システムは、光源５のパルス周波数「Ｆ」および光源５の投影光パターン６ｔを通る基板運搬装置１１による基板の移動量「Ｖ」を制御するために配置されるコントローラ１５を備える。一実施形態では、コントローラ１５は、単一光パルスによる付着のパターン化剥離を引き起こすために、投影光パターン６ｔよりも大きい距離「Ｘ」にわたって光パルスの間に基板を移動させるようにプログラムされる。一実施形態では、基板運搬装置１１は、基板を一定速度で動かすように配置される。別の実施形態では、基板運搬装置１１は、基板を断続的速度で動かす、例えば光パルスが投影されているときは減速するまたは停止するように配置される。一実施形態では、光源５は、光パルスを提供するためにフラッシュランプを備える。

一実施形態では、連続材料層３は、投影光に対して（例えば化学的に）反応しない。これは、パターン化すべき材料が、影響を受けない、例えば光によって劣化しないという利点を有することができる。一実施形態では、光は、付着層とだけ反応してもよく、それは、連続材料層から分離される。

もちろんまた、他の処理ステップが、図示される処理ステップの前に、中に、間に、かつ／または後に提供されてもよい。例えば、パターン化された構造の製造の後、電気コンポーネントが、基板上に置かれてもよい。

具体的実施形態では、下記のコンポーネントの１つまたは複数が、提供される。
− 光源：キセノンフラッシュランプ。最適結果のために好ましい高エネルギーおよび短パルス（＜＜１ｍｓ）。
− マスク：ガラス上のフォトリソグラフィ処理された（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｅｄ）金属。光吸収およびアブレーションの機会を低減するためのアルミニウムまたはクロム。透過に基づくマスクの代わりに、また反射に基づくマスクが、使用されてもよい。
− 基板：放射光について透明。ポリマーフィルムまたはガラス（ガラス基板を使用するときはポリマー付着層が好ましい）。
− ポリマー付着層：基板から蒸着／スパッタ金属への付着を向上させる。剥離ライナを用いて残留金属を除去するとき、アブレーションされない金属は、引き剥がされないこともある。
− 金属：薄い金属層が、例えば基板上に蒸着されるまたはスパッタされる。銅は、多くの放射光を吸収するので、良好な候補である。より反射する金属は、高いピーク温度を生成するために追加の吸収層（例えば炭素）から恩恵を受けることもある。
− 剥離ライナ：アブレーション後に残留金属を除去するポリマーフィルム。

一実施形態では、下記の構成が、使用される。
− ランプ装置：Ｘｅｎｏｎ Ｓｉｎｔｅｒｏｎ（登録商標）２０００。
− パルス：１．５ｍｓ、約１２Ｊ／ｃｍ^２、１パルス。
− マスク：ホウケイ酸ガラス（０．７ｍｍ）上のクロム（１００ｎｍ）。
− 基板：ＰＥＴ、８０μｍ。
− 金属：蒸着銅、２００ｎｍ。
− 剥離ライナ：青色粘着テープ。

図４は、パターン化された層３ｐをその上に有する基板１０の写真を示す。この図は、現在の方法およびシステムが、基板、例えば可撓性の基板上に電気回路パターンを提供するために特に有用であることを実証する。基板２０は、本明細書で述べられるような方法およびシステムから結果として生じる。基板２０は典型的には、透明層１を備え、パターン化された材料３ｐは、透明層１に付着される。典型的には、パターン化された材料３ｐは、引き剥がしエッジ３ｓを備える。引き剥がしエッジ３ｓは、剥離層４を連続材料層３から引き剥がすことによって前記場所Ｒにおける材料３ｒの除去から結果として生じることもある。エッジ粗さは、材料層３の厚さに依存することもあり、例えば層厚さの１０％よりも高い二乗平均平方根を有する。例えば、２００ｎｍ銅の層は典型的には、２０ｎｍよりも高い粗さを有する引き剥がしエッジを有する。一実施形態では、図示されるように、パターン化された連続材料層（３ｐ）は、回路パターンの導電性トラックを形成する。

本開示の一態様は、基板上にパターン化された構造を形成するための方法に関し、その方法は、透明層と剥離層との間に付着される連続材料層を備えるスタックを準備するステップと、透明層の側からスタック上に光を投影する光源を準備するステップと、スタック上への投影光をパターン化するために光源とスタックとの間にマスクを準備するステップであって、光パターンは、透明層を通って投影されて、連続材料層と透明層との間の付着のパターン化剥離を引き起こす、ステップとを含む。本開示の別のさらなる態様は、基板上にパターン化された構造を形成するためのシステムに関し、そのシステムは、透明層と剥離層との間に付着される連続材料層を備えるスタックを提供する手段と、透明層の側からスタック上に光を投影するための光源と、スタック上への投影光をパターン化するための光源とスタックとの間のマスクであって、光パターンは、透明層を通って投影されて、連続材料層と透明層との間の付着のパターン化剥離を引き起こす、マスクとを備える。

例示的実施形態は、基板上にパターン化された層を提供するために示されたが、また代替方法が、同様の機能および結果を達成するために本開示の恩恵を有する当業者によって構想されてもよい。例えばコンポーネントまたは層は、組み合わされまたは分割されてもよい。論じられかつ図示されるような実施形態の様々な要素は、可撓性の基板上の金属、酸化物または有機物層の大面積パターン化を提供するなどの、ある利点をもたらす。もちろん、上記の実施形態またはプロセスのいずれか１つは、設計および利点を見出しかつ合致させる際にさらなる改善を提供するために１つもしくは複数の他の実施形態またはプロセスと組み合わされてもよいことを理解されたい。この開示は、ロールツーロール処理に特定の利点をもたらし、一般に任意の種類または組成のパターン化された層が基板上に形成されるべき任意の応用に適用されてもよいことが、理解される。

本システムおよび方法が、その具体的な例示的実施形態を参照して特に詳細に述べられたが、多数の変更形態および代替実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなく当業者によって考案されてもよいこともまた理解されたい。例えば、特定の方法または機能を行うために配置されかつ／または構築されるべきデバイスまたはシステムが開示される実施形態は、その方法もしくはシステムをそれ自体でかつ／または方法もしくはシステムの他の開示される実施形態と組み合わせて本質的に開示する。さらに、方法の実施形態は、可能であれば方法またはシステムの他の開示される実施形態と組み合わせて、それぞれのハードウェアでのそれらの実施を本質的に開示すると考えられる。さらに、例えば非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に、プログラム命令として具体化されてもよい方法は、そのような実施形態として本質的に開示されると考えられる。

最後に、上記の議論は、本システムおよび／または方法の単なる実例となることを意図され、添付の請求項をどんな特定の実施形態または実施形態のグループにも限定しないと解釈されるべきである。したがって、明細書および図面は、例示的なものと見なされるべきであり、添付の請求項の範囲を限定することを意図されていない。添付の請求項を解釈する際には、単語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、所与の請求項に記載されるそれら以外の要素または行為の存在を排除せず、要素に先行する単語「ａ」または「ａｎ」は、複数のそのような要素の存在を排除せず、請求項におけるどんな参照符号も、それらの範囲を限定せず、いくつかの「手段」は、同じもしくは異なる事項または実施される構造もしくは機能によって表されてもよく、開示されるデバイスまたはその部分のいずれかは、別段具体的に述べられない限り、一緒に組み合わされまたはさらなる部分に分離されてもよいことが、理解されるべきである。ある方策が、相互に異なる請求項に列挙されるという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが、利益を得るために使用できないということを示さない。特に、請求項のすべての実用的な組み合わせは、本質的に開示されると考えられる。

１ 透明層
２ 中間付着層
３ 連続材料層
３ｐ パターン
３ｒ 相反パターン
４ 剥離層
５ 光源
６ 光
６ｔ 光パターン
７ マスク
１０ スタック
１０ａ 一方の側
１０ｂ 他方の側
１１ 手段、基板運搬装置
１２ 手段、付着堆積手段
１３ 手段、材料堆積手段
１４ 手段
１４ａ 剥離層付与装置
１４ｂ 剥離層分離装置
１５ コントローラ
２０ 基板
３０ システム
Ａ 場所
Ａ’ 場所
Ｆ パルス周波数
Ｒ 場所
Ｖ 基板の移動量
Ｘ 距離

Claims (19)

1. 一方の側（１０ａ）の剥離層（４）と他方の側（１０ｂ）の透明層（１）との間に付着される連続材料層（３）を備えるスタック（１０）を準備するステップであって、前記連続材料層（３）は、連続金属層または半導体材料の連続層である、ステップと、
   前記透明層（１）の前記側（１０ｂ）から前記スタック（１０）上に光（６）を投影する光源（５）を準備するステップと、
   前記スタック（１０）上への前記投影光（６）をパターン化するために前記光源（５）と前記スタック（１０）との間にマスク（７）を準備するステップであって、光パターン（６ｔ）は、前記透明層（１）を通って投影されて、前記投影光パターン（６ｔ）に合致する場所（Ｒ）において前記連続材料層（３）と前記透明層（１）との間の付着のパターン化剥離を引き起こす、ステップとを含む、基板上に電気回路パターンを形成するための方法。
2. 前記透明層（１）から前記剥離層（４）を分離するステップをさらに含み、
   前記連続材料層（３）に形成されるパターン（３ｐ）は、前記連続材料層と前記透明層との間の付着が、前記投影光パターン（６ｔ）によって剥離されなかった場所（Ａ）において前記透明層（１）に付着し、
   前記連続材料層（３）に形成される相反パターン（３ｒ）は、前記連続材料層（３）と前記透明層（１）との間の付着が、前記投影光パターン（６ｔ）によって剥離（Ｒ）された場所（Ａ’）において前記剥離層（４）に付着する、請求項１に記載の方法。
3. 前記回路パターンは、前記透明層（１）に付着（Ａ）されて残っている前記パターン化された連続材料層（３ｐ）によって形成される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記パターン化された連続材料層（３ｐ）は、前記回路パターンの導電性トラックを形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記マスク（７）は、前記回路パターンの像を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記スタックは、前記透明層（１）と前記連続材料層（３）との間に中間付着層（２）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記付着は、前記透明層（１）と前記連続材料層（３）との間の材料の選択的反応によって剥離（Ｒ）される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記連続材料層（３）は、前記投影光に対して反応しない、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記光パターン（６ｔ）は、前記連続材料層（３）上に前記スタック（１０）の透明材料を通って投影され、それによって隣接透明層（１、２）を間接的に加熱し、前記隣接透明層の前記間接加熱は、付着の剥離を引き起こす、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記光源（５）は、フラッシュランプを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 一方の側（１０ａ）の剥離層（４）と他方の側（１０ｂ）の透明層（１）との間に付着される連続材料層（３）を備えるスタック（１０）を提供するための手段（１１〜１４）であって、前記連続材料層（３）は、連続金属層または半導体材料の連続層である、手段（１１〜１４）と、
    前記透明層（１）の前記側（１０ｂ）から前記スタック（１０）上に光（６）を投影するために配置される光源（５）と、
    前記スタック（１０）上への前記投影光（６）をパターン化するための前記光源（５）と前記スタック（１０）との間のマスク（７）であって、光パターン（６ｔ）は、前記透明層（１）を通って投影されて、前記投影光パターン（６ｔ）に合致する場所（Ｒ）において前記連続材料層（３）と前記透明層（１）との間の付着のパターン化剥離を引き起こす、マスク（７）とを備える、基板上に電気回路パターンを形成するためのシステム（３０）。
12. 前記透明層（１）から前記剥離層（４）を分離するために処理順序において前記光源（５）の後に配置される剥離層分離装置（１４ｂ）をさらに備え、
    前記連続材料層（３）に形成されるパターン（３ｐ）は、前記連続材料層と前記透明層との間の付着が、前記投影光パターン（６ｔ）によって剥離されなかった場所（Ａ）において前記透明層（１）に付着し、
    前記連続材料層（３）に形成される相反パターン（３ｒ）は、前記連続材料層（３）と前記透明層（１）との間の付着が、前記投影光パターン（６ｔ）によって剥離（Ｒ）された場所（Ａ’）において前記剥離層（４）に付着する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記スタック（１０）を提供するための前記手段は、
    処理順序を規定する経路に沿って前記透明層（１）を備える基板を運ぶために配置される基板運搬装置（１１）と、
    前記光源（５）によって照射されるべき前記基板の他方の側（１０ｂ）と反対側の前記基板の一方の側（１０ａ）に前記連続材料層（３）を堆積するために配置される材料堆積手段（１３）と、
    前記連続材料層（３）上に前記剥離層（４）を積層するために順番に前記堆積手段（１３）と前記光源（５）との間に配置される剥離層付与装置（１４ａ）とを備える、請求項１１または１２に記載のシステム。
14. 前記連続材料層（３）として堆積されるべき金属または半導体材料を備える材料供給手段と、
    前記基板上に前記連続材料層（３）を堆積するために配置される材料堆積手段（１３）とを備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記光源（５）は、フラッシュランプを備える、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記光源（５）のパルス周波数（Ｆ）および前記光源（１１）の前記投影光パターン（６ｔ）を通る前記基板運搬装置（１１）による前記基板の移動量（Ｖ）を制御するために配置されるコントローラ（１５）をさらに備え、前記コントローラ（１５）は、単一光パルスによる付着のパターン化剥離を引き起こすために前記投影光パターン（６ｔ）よりも大きい距離（Ｘ）にわたって光パルスの間に前記基板を移動させるようにプログラムされる、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記中間付着層（２）を堆積するために順番に前記材料堆積手段（１３）の前にかつ前記材料堆積手段（１３）と同じ側（１０ａ）に配置される付着堆積手段（１２）をさらに備える、請求項１１から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法またはシステムによって得ることができる電気回路パターンを備える基板（２０）であって、前記基板（２０）は、透明層（１）を備え、前記回路パターンを形成するパターン化された金属または半導体材料（３ｐ）は、その間の付着層（２）を用いて前記透明層（１）に付着され、前記付着層（２）の一部分（２ｒ）は、前記パターン化された材料（３ｐ）が除去されている場所（Ｒ）において分解されかつ／または溶融される、基板（２０）。
19. 前記パターン化された材料（３ｐ）は、前記透明層（１）に選択的に付着される連続材料層（３）から剥離層（４）を引き剥がすことによって前記場所（Ｒ）における材料の除去（３ｒ）から結果として生じる引き剥がしエッジを備える、請求項１８に記載の基板（２０）。

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