JP5064653B2 - ワックス印刷とリフトオフを使用するパターン生成方法及び印刷システム - Google Patents

ワックス印刷とリフトオフを使用するパターン生成方法及び印刷システム Download PDF

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Description

本発明は、電子材料製造一般に関し、特に、リソグラフィ技術を使用することなくパターン生成プロセスを実施するシステムと方法に関する。
最新のビデオとコンピュータの液晶ディスプレー(LCD)表示装置は、大きい配列の薄膜トランジスタ(TFT)を一般的に備えて、表示装置内の個別の画素をアドレス指定する。大型LCD表示装置の需要が増加し続けているので、これらのLCD表示装置に使用されるTFT配列は、増加した数のTFTと一層複雑化した相互接続構成体を備えなければならない。加えて、大型表示装置分野の需要により、従来の半導体プロセスを使用するこれらのデバイスの製作が複雑化する。これらの要因を組合せると、絶えず増加するTFT配列のサイズと複雑化が生じる。
これらの大型LCD表示装置の生産に付随するコストの一部を削減するために、リフトオフプロセスを使用して、TFT配列を構成するパターン生成された層を生成することが時にはある。従来のリフトオフプロセスでは、ベース層上にフォトレジスト層が形成され、その上に重ねて薄膜で、一般的には金属層でブランケット被覆される。ついで、パターン生成されたフォトレジスト層が剥離され、それにより、パターン生成されたフォトレジスト層の上端に形成された金属層のこれらの部分が除去されて、パターン生成された金属層をベース層上に残す。このプロセスは、図1Aから1Fに図示される。
図1Aは、上にフォトレジスト層120が形成された基板110を示す。図1Bにおいて、リソグラフィ工程では、フォトマスク130を使用して、フォトレジスト層120の一部分121を露光する。ついで図1Cにおいて、表面処理操作が、フォトレジスト層120上に実施され表面122が生成され、その表面は、フォトレジスト層120の下側の層よりも遅く現像される。この表面処理は、代わりに、図1Bに示される露光ステップの前に実施できることに留意する。
図1Dにおいて、フォトレジスト層120の未露光部分が基板110から剥離されて、フォトレジスト機能部分121A(図1Bの部分121に対応する)を残す。図1Cに示される処理された表面122が、フォトレジスト層120の下側の層よりも遅い速さで現像されるので、現像されたフォトレジスト機能部分121Aの上端は、フォトレジスト機能部分121Aの側壁の上に突出るので、図1Dに示されるアンダーカット輪郭を生成する。
次に図1Eにおいて、金属層130が、基板110とフォトレジスト機能部分121A上にブランケット状に溶着される。ついでフォトレジストストリップ操作が実施されて、パターン生成されたフォトレジスト機能部分121Aを溶解する。パターン生成されたフォトレジスト機能部分121Aの突出し領域が、薄肉化された、または一様に未被覆の侵蝕箇所131と132を生成し、それらの箇所によりフォトレジストストリッパが、パターン生成されたフォトレジスト機能部分121Aへ達することができる(薄肉化された侵蝕箇所131と132の場合、フォトレジストストリッパは、自然発生ピンホールを通して金属層130を貫通できる)。パターン生成されたフォトレジスト機能部分121Aが剥離されるとき、レジスト機能部分121A上に形成される金属層130の部分は、基板110からリフトオフされるので、図1Fに示されるようにパターン生成された金属層130が生成される。
パターン生成された金属層130A(図1Fにおける)を生成する別個のエッチングプロセスの必要性を無くすことにより、図1Aから1Fに関して説明された従来の(フォトレジストに基づいた)リフトオフプロセスは、全体の生産プロセスを単純化できるので、生産コストを削減できる。しかしながらパターン生成フォトレジスト層120(図1Bにおける)は、リソグラフィ工程を依然必要とする。コスト削減目的のために、必要とされるリソグラフィ工程の数を最小にすることが一般に望ましい。これは、リソグラフィ工程自体の要求のきびしい特性によるだけではなく、リソグラフィ工程に使用される扱いにくいフォトマスクの生産に伴う時間とコストにもよるものである。
したがって、リソグラフィ工程を必要としないリフトオフプロセスを実施するシステムと方法を提供することが望ましい。
本発明は、リフトオフ操作を実施する方法であって、リフトオフパターンをベース層上に印刷するステップと、前記ベース層上にブランケット層を形成し、ブランケット層の第1の部分がリフトオフパターンを被覆するステップと、および前記リフトオフパターンとブランケット層の前記第1の部分を前記ベース層から除去して、パターン生成されたブランケット層を生成するステップと、を含むことを特徴とする。
さらに、本発明は、集積回路(IC)を生成する方法であって、リフトオフパターンをベース層上に印刷し、前記ベース層が半導体デバイスの接点を被覆するステップと、前記ベース層上にブランケット層を形成し、ブランケット層の第1の部分がリフトオフパターンを被覆するステップと、前記リフトオフパターンとブランケット層の前記第1の部分を除去して、パターン生成されたブランケット層を生成するステップと、および前記ベース層を前記パターン付けされたブランケット層を通してエッチングし、パターン生成されたベース層を形成し、前記パターン生成されたベース層が半導体デバイスの前記接点への通過点を備えるステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、ベースパターンをベース層中にエッチングする方法であって、リフトオフパターンをベース層上に印刷するステップと、前記ベース層上にブランケット層を形成し、ブランケット層の第1の部分がリフトオフパターン上に形成されるステップと、前記リフトオフパターンとブランケット層の前記第1の部分を除去して、パターン生成されたブランケット層を生成するステップと、および前記パターン生成されたブランケット層をエッチングマスクとして使用して前記ベース層をエッチングして、前記ベースパターンを生成するステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、被印刷体のベース層上にリフトオフパターンを印刷する印刷システムであって、被印刷体を支承する載台と、印刷流体を前記ベース層上に噴射して、前記リフトオフパターンを形成するプリントヘッドと、前記載台に関して前記プリントヘッドを平行移動する位置決め機構と、および前記位置決め機構と前記プリントヘッドを制御して、印刷流体の多層を前記ベース層上の選択された位置へ噴射するコントローラと、を備えることを特徴とする。
集積回路(IC)パターンの印刷は、新しく生れた技術であり、その技術は、従来のIC製造に使用される扱いにくく時間のかかるリソグラフィ技術を用いてパターンを生成せずにICパターンを基板上に直接印刷することにより、IC生産に付随するコストを削減しようとするものである。印刷されたICパターンは、実際のIC機能部分(すなわち、薄膜トランジスタのゲートおよびソースとドレインの領域のような最終ICに組込まれるエレンメント、信号ライン、光電子デバイス構成部材など)、と引き続く半導体処理工程(たとえば、エッチング、イオン注入など)用のマスク部分から一般的に構成される。本発明は、パターン印刷を採用して、リフトオフプロセスに使用されるリフトオフパターンを生成するので、従来のリフトオフプロセスに使用されるコストがかかり高い精密さを必要としているリソグラフィ工程の代案を提供する。本発明の種々の実施の態様によれば、リフトオフパターン用の印刷プロセスを、全体の製造品質と性能を向上するように調整できる。
リフトオフパターン印刷方法について説明する。図2Aから2Hは、パターン印刷を使用するリフトオフプロセスを具体的に示す。図2Aにおいて、画線230が、被印刷体201のベース層220上に溶着される。本発明の種々の実施例によれば、画線230を、とりわけ、インキジェット印刷、スクリーン印刷、グラビア、オフセット印刷およびゼログラフィによって溶着できる。典型的な例として、ベース層220が、基板210上に印刷された例を示したが、本発明の他の実施例によれば、被印刷体201はベース層220だけから構成できることに留意する。明確にするために、ベース層220が、単一の層として典型的な例を示したが、本発明の種々の他の実施例によれば、ベース層220は任意の数の層から構成できることにさらに留意する。同様に、基板210が、単一の層として印刷した例を示したが、本発明の種々の他の実施例によれば、基板210は、任意の数の層から構成でき、かつこれらの層内に任意の形式のデバイスまたは構成体(structure)を備えることができる。
リフトオフパターンの形式と意図された用途に応じて、画線230を形成するのに使用される印刷流体は、種々の物質から構成でき、それには、たとえば、相変化物質(たとえば、ワックス、フォトレジストおよびエポキシ)、およびコロイド懸濁液(たとえば、溶液処理自在の電子物質(solution−proccessable electronic)(すなわち、導電性、半導体性または誘電性物質))が含まれる。一方、上にリフトオフパターンを印刷できるベース層220は任意の物質、たとえば、半導体物質、ガラスプレート、さらには繊維またはプラスチックのようなやわらかい物質からでも構成できる。
画線230は、プリントヘッド(図示されない)の噴射器が印刷流体をベース層220上に噴射するときに形成される。印刷流体は、湿潤作用を通してベース層220上にそれ自体を接着させ、その場で丸い断面輪郭に凝固し始める。この輪郭の特定のサイズと形状は、凝固過程と湿潤の度合いにより左右される。相変化物質を印刷する場合に凝固は、印刷される液滴がその熱エネルギを基板に奪われ、固体形態に戻るときに生じる。他の場合、溶液またはキャリアにおける、有機ポリマと、および電子物質の懸濁液とのようなコロイド懸濁液が基板へ印刷および湿潤されて、印刷された機能部分を残す。印刷流体と基板の熱条件と物質特性、および周囲の雰囲気条件によって、溶着される印刷流体が液体から固体へ変換する特定の速さが決定される。
本発明の実施例によれば、より密接して印刷されている画線を、最小の画線寸法よりもかなり小さいリフトオフパターン機能部分を生成するのに使用できる。たとえば、第2の画線231(点線で示される)を画線230に隣接して印刷できるであろう。画線230と231は、最小幅Aを有するが、幅Aよりも小さい間隔Bだけ離間(230の縁部から231の縁部へ)される。このようにして、幅Bを含むリフトオフパターンを、画線230と231(幅Bよりも大きい最小幅を有する)を使用して形成できる。
図2Bにおいて、任意選択の表面処理が、ベース層220上に実施される。表面処理(清浄化操作のような)をすることで、ベース層220と引き続いて溶着されるリフトオフ層(図2Cに関して以下に詳細に説明される)との間の結合力が向上するので、最後のリフトオフ操作の条件が改善される。本発明の実施例によれば、表面処理は、室温で30から120秒間、ベース層220をプラズマ(たとえば、酸素プラズマ)へさらす(exposing)ステップから成ることができる。
図2Cにおいて、リフトオフ層240が、ベース層220と画線230上にブランケット溶着される。画線230の丸い輪郭のために、リフトオフ層240のリフトオフ層は、画線230の周りに侵蝕箇所241と242を含む。侵蝕箇所241と242は、残りのリフトオフ層240の部分と比較して薄いので、引き続くストリップ操作中に溶剤がリフトオフ層240に浸透し、かつ画線230を侵蝕する。リフトオフ層240自体は、画線230の剥離に使用される溶剤により著しく影響されない物質であれば、どのような物質から成ることができる点に留意する。たとえば、画線230がワックスから成るならば、リフトオフ層240は、とりわけ、金属層(たとえば、金、クロムまたはアルミニウム)、酸化層、もしくは半導体層から成ることができるであろう。
侵蝕箇所241と242における薄肉化の程度は、画線230の濡れ角の大きさなど、輪郭に大きく左右されることにさらに留意する。薄肉である程、ストリップ操作によって、画線230を一層有効に侵蝕でき、そしてリフトオフ操作を一層確実に実施できる。本発明の実施例によれば、印刷操作パラメータ(たとえば、印刷物質、印刷速さ)を、画線輪郭により実際の間隙がリフトオフ層240に形成されるように調整できる。たとえば、図2Dにおいて、高く丸められた画線230Aが、リフトオフ層240内に侵蝕箇所241と242を生じ、それらの箇所が、画線230Aのベース部分を完全に露出する。
リフトオフ層240層が形成された後に、ストリップ(リフトオフ)操作が実施されて、画線230と、および画線230に重なるリフトオフ層240の部分とを除去する。リフトオフ層240に著しく影響することなく、画線230を侵蝕できる溶剤が使用される。たとえば、画線230がワックスから成り、かつリフトオフ層240が金属層から成るならば、テトラヒドラフランまたはトルエンをストリップ操作中に溶剤として使用できるであろう。本発明の種々の実施例によれば、超音波処理および/または加熱を、このリフトオフプロセスを加速させるために使用できるであろう。
リフトオフ操作が一旦完了すると、図2Eに示されるように、パターン生成されたリフトオフ層240Aが残る。したがって、パターン生成されたリフトオフ層240Aは、画線230により形成されたパターンの逆のパターンが生成される。本発明の実施例によれば、パターン生成されたリフトオフ層240Aは、実際のデバイス構成体(たとえば、IC用の接触パッド、基板210におけるトランジスタデバイスまたは他の構成体用の電極、もしくはバスライン)から成ることができる。本発明の他の実施例によれば、パターン生成されたリフトオフ層240Aは、ベース層220のさらなる処理用のマスクから成ることができる。
たとえば、パターン生成されたリフトオフ層240Aは、図2Fに示されるように、ベース層220用のエッチングマスクとして作用して、図2Gに示されるように、パターン生成されたベース層220Aを生成できる。ついでパターン生成されたリフトオフ層240Aが除去されて、図2Hに示されるように、パターン生成されたベース層220Aだけが残される。このようにして、エッチング操作を、リソグラフィ技術を使用することなく、ベース層220上に実施できる。
多層リフトオフパターン印刷について説明する。本発明の種々の他の実施例によれば、印刷されたリフトオフパターンを、同一の箇所(または複数の)を横断する複数の印刷パスを作製することにより形成できる。結果として生じた多層パターンを、その後、有益なマスキング特性を有するパターン生成されたリフトオフ層を生成するのに使用できる。たとえば、図3Aは、画線331と332から形成される多層の印刷されたリフトオフパターン330を示す。多層の印刷されたリフトオフパターン330は、典型的な例として2層から形成さるとして説明されるが、本発明の種々の実施例によれば、任意選択の(点線の)画線333により示されるように、任意の数の層を使用できるであろう。
印刷されたリフトオフパターン330は、被印刷体301内のベース層320上に形成される。ベース層320は、基板310内に形成されるTFT300(たとえば、表示または画像センサのICにおけるTFT)を覆う。ベース層320は、たとえば、TFT300を保護する酸化層から成ることができる。TFT300は、典型的な例であり、任意の他の構成体またはデバイスで置換えできることに留意する。図3Bに示されるように、任意選択の表面処理を、リフトオフ層のベース層320への接着を向上するのに使用できる(図2Bに関して説明したように)。
図3Cにおいて、リフトオフ層340が、ベース層320とリフトオフパターン330上にブランケット溶着される。リフトオフ層340は、ベース層320と印刷されたリフトオフパターン330の両方の上に形成でき、かつ印刷されたリフトオフパターン330をベース層320から剥離するのに使用される溶剤に耐えることができる任意の物質から成ることができる。
図2Cに関して今述べたように、印刷されたリフトオフパターン330の輪郭により、リフトオフ層340の薄肉化領域を形成する侵蝕箇所341と342が生じ、それらの領域は、引き続くストリップ操作中に印刷されたリフトオフパターン330へ溶剤が浸透するための経路になる。かくして、ストリップ(リフトオフ)操作中に、印刷されたリフトオフパターン330は、侵蝕箇所341と342を経て溶解され、ついでリフトオフ層340の上に重なる部分が除去されるので、図3Dに示されるように。パターン生成されたリフトオフ層340Aが形成される。本発明の種々の他の実施例によれば、ストリップ操作を、超音波処理および/または加熱を経て加速できる。
画線332を溶着する前に画線331を部分的に凝固させることにより、印刷されたリフトオフパターン330は、図3Aから3Cに示されるように、波形側壁(scalloped sidewall)(断面)輪郭を保持することになる。この波形側壁輪郭により、パターン生成されたリフトオフ層340A内に開口349が形成されて、末広(張り出し)(diverging(over hanging))輪郭を示す。言い換えれば、開口349の上端における幅A1は、開口349の下端におけるベース層320の露出表面の幅A2よりも狭い。この末広開口輪郭のために、図3Eに示されるような、パターン生成されたリフトオフ層340Aが、ベース層320用のエッチングマスクとして使用されるときに、開口349を通してTFT300までベース層320中にエッチングされた開口329は、図3Fに示されるように、先細輪郭(すなわち、開口の幅が深さと共に狭くなる)を示す。開口349を形成する湾曲した側壁輪郭は、この「先細エッチング」効果を強化するのに使用できる。側壁の張り出し部分によって、直情からエッチング液が流入するのを防ぐことで、側壁の張り出し部分の真下のベース層320の部分におけるエッチング速さ(プラズマまたはドライエッチングプロセスにおける)を、エッチング液に直接曝されるベース層320の部分におけるエッチング速さよりも遅くなることにより達成される。
かくして、パターン生成されたリフトオフ層340Aが除去される(後エッチング)ときに、図3Gに示されるように、パターン生成されたリフトオフ層320Aにおける開口329は、上部幅B1と下部幅B2を有し、上部幅B1は下部幅B2よりも広い。当該技術において知られているように、この形式の先細溝(または深い細長溝)輪郭の場合、引き続いて行われる充填操作の際に、充填物質と溝(または細長溝)との間に形成される空隙を最小限に抑えられるため、引き続く充填操作の性能を向上する。多層印刷されたリフトオフパターンを利用することにより、本発明は、この望ましい先細開口輪郭を確実に生成できる。
代わりに、ベース層320を、疎水性表面を有するように(たとえば、自己集成単層(OTSまたはHMDSのような)をベース層320の表面へ適用することにより)処理することで、印刷されたリフトオフパターンは、非常に丸い断面輪郭を有する。大きく十分に丸い断面輪郭を有するリフトオフパターンを利用するリフトオフプロセスは、図3Fに示されるものと同様な末広開口輪郭を生成できる。代わりに、基板310の温度を所定位置の印刷された物質を急冷するように制御することによっても、丸い断面輪郭を有する印刷されたリフトオフパターンを生成できる。
図4は、実例の溝329(1)、329(2)、329(3)および329(4)の拡大した顕微鏡写真を示し、それらの溝全ては、図3Aから3Gに関して説明した多層印刷されたリフトオフパターンを使用して生成されたものである。溝329(1)、329(2)、329(3)および329(4)のそれぞれは、図3Gに関して説明した先細開口輪郭を示す。たとえば、溝329(1)は上部開口幅B1(1)と下部開口幅B2(1)を有し、上部開口幅B1(1)は下部開口幅B2(1)よりも広い。溝329(2)、329(3)および329(4)は、同様な開口輪郭特性を示す。
図3Gに戻ると、開口329がベース層320Aを通して一旦形成されると、TFT300用の溝プラグと接触パッド(電極)を、従来の技法を使用して生成できる。たとえば、図3Hから3Lは、開口329におけるTFT300用のプラグと接点の形成を具体的に示す。図3Hにおいて、金属層350が、パターン生成されたベース層320A上に形成される。金属層350も、開口329からTFT300まで充填して、プラグ(異なるIC層間の相互接続部)を形成する。
次に、エッチングマスク360が、金属層350上に形成されて、所要の接触部位を形成する。本発明によれば、エッチングマスク360を、図3Aから3Fに関して説明したリフトオフ技法、種々の他のIC印刷技法、または標準リソグラフィ技術を使用して形成できる。
ついで、図3Jに示されるように、エッチング操作が実施され、またエッチングマスク360により覆われない金属層の部分がエッチング除去されて、図3Kに示されるように、パターン生成された金属層350Aが残される。かくして、エッチングマスク360が図3Lにおいて取外されるとき、パターン生成された金属層350Aは、TFT300と接触している接触パッド352とプラグ351を備える。上述のようにプラグ351は、開口329が先細輪郭であるため、パターン生成されたベース層320A内には、最小限に抑えられた、わずかな空隙しかない。このようにして、TFT300への確実な電気的接続性が、接触パッド352において提供される。
接触パッド352自体を、図3Mと3Nにおいて具体的に示されるリフトオフプロセスにより生成できる。図3Mにおいて、リフトオフパターン335が、パターン生成されたベース層320A上に(ただし、ベース層320A上であって、接触パッド352用の所要箇所の外側の部分に)直接印刷され、また金属層355が、パターン生成されたベース層320Aと印刷されたリフトオフパターン335上に形成される。ついで、リフトオフ操作がリフトオフパターン335と金属層355の上に重なる部分とを除去すると、パターン生成された金属層355Aが生成され、その金属層355Aは、図3Nに示されるように、TFT300と接触している接触パッド357とプラグ356を備える。
リフトオフパターンの印刷強化について説明する。一般的に、パターン印刷は、固体基板を横断する単一の軸(「プリント走行軸」)に沿ってラスタビットマップにより印刷流体を溶着するステップを含む。プリントヘッド、および特に、プリントヘッドに組込まれる噴射器の装置は、このプリント走行軸に沿う印刷のために最適化される。
かくして、同様なシステムを使用してリフトオフパターンを印刷するステップは、同一のラスタ方式で実施され、プリントヘッド内の噴射器(または複数の)が印刷流体の個別の液滴を基板上に小出しするにつれて、プリントヘッドが、基板を横切って「印刷パス」を形成する。それぞれの印刷パスの最後において、新規の印刷パスを開始する前にプリントヘッドは、プリント走行軸に関して垂直に移動する。プリントヘッドは、リフトオフパターンが完全に印刷されるまで、このようにして、基板を横切って印刷パスを形成し続ける。
このラスタ印刷方法のために、複数の印刷パス(すなわち、多パス機能部分)から形成された画線は、望ましくない平面図縁部波形(edge sclloping)(図3Aから3Fに関して説明された望ましいことが多い側壁波形と対照的に)を示すことが多い。たとえば、図5は、複数の印刷パス内に印刷された画線500の顕微鏡写真を示す。各印刷パスの印刷に要する時間により、それぞれの印刷流体液滴が、次の印刷流体液滴が印刷される前に部分的に凝固されるので、それらの液滴は融合されなかった。その結果、画線500は、個別の印刷流体液滴の外形を明確に目視できるので、著しい縁部波形を示す。
この形式の縁部波形は、リフトオフパターンを並列配置機能部分(parallel layout features)だけを有する個別のデザイン層に分離することにより、リフトオフパターンの印刷時に最小にすることができる。ついで、これらの個別のデザイン層を、別々の印刷操作において印刷でき、その際に、それぞれの印刷操作の印刷方向が、印刷されているデザイン層の並列配置機能部分と整合される。このようにして、多パス機能部分の印刷を避けることができ、かつ均質で平滑な縁部のリフトオフパターンを印刷できる。
たとえば、図6Aには、例としてリフトオフパターン600Aが示され、そのパターンは、複数のアドレスライン620とワードライン630を含む。アドレスライン620とワード630は、たとえば、TFT610(参照のために点線で示される)の配列用の相互接続ラインを構成する。リフトオフパターン600AがX軸(画線620)とY軸(画線630)の両方に平行に延びる画線を含むので、従来のリフトオフパターン印刷システムを使用してリフトオフパターン600Aを印刷すると、プリント方向がX軸に平行であったか、またはY軸に平行であったかには関係なく、多パス機能部分が印刷されるであろう。
しかしながら、リフトオフパターン600Aを、図6Bおよび6Cにそれぞれ示されるデザイン層600Bおよび600Cのような複数のデザイン層に分離できる。図6Bにおけるデザイン層600Bは、リフトオフパターン600Aの全ての画線630(すなわち、ワードライン画線)を含み、それらの画線がY軸に平行に延び、一方、図6Cにおけるデザイン層600Cは、リフトオフパターン600Aの全ての画線620(すなわち、アドレスライン画線)を含み、それらの画線がX軸に平行に延びる。ここで使用される用語「X軸」と「Y軸」は、2つの直交する軸を単に説明し、引用の絶対的な構成を規定しないことに留意する。
デザイン層600Bおよび600Cが、リフトオフパターン600Aから一旦抽出されると、最終の(印刷される)リフトオフパターンのワードとアドレスのラインを、2つの個別の印刷操作で印刷できる。第1の印刷操作において、プリント方向をY軸に平行に設定して、デザイン層600Bを基板上に印刷できる。デザイン層600Bは、Y軸に平行に延びる配置画線だけを含むので、プリント方向をY軸に平行に設定すると、平滑な縁部をなす構造的に均質な印刷された機能部分を生じるであろう。
第2の印刷操作において、プリント方向をX軸に平行に設定して、デザイン層600Cを基板上に印刷できる。デザイン層600Cは、X軸に平行に延びる配置画線だけを含むので、プリント方向をX軸に平行に設定すると、平滑な縁部をなす構造的に均質な印刷された機能部分を生じるであろう。印刷の順序は、それぞれのデザイン層に付随するプリント方向が維持される限り、逆にすることができるであろう。
本明細書で使用される「プリント方向」とは、基板に関しての特定の軸方向をさしており、この軸に沿って印刷が行なわれる。したがって、2つの異なるプリント方向は、上述の第1と第2の印刷操作に付随される。これは、プリント走行軸(すなわち、印刷システムに関してプリントヘッドの移動の軸)、または複数のプリント走行軸が、第1と第2の印刷操作の両方について同一のままである場合でも当てはまる。プリントヘッドに関して基板の向き/回転配向(rotational orientation)が、第1と第2の印刷操作中に異なる限り、2つの印刷操作は、異なる印刷方向を有するであろう。
「プリント方向」が軸方向を指すので、その軸に沿う順方向と反対方向の両方は、同一のプリント方向を有するものとみなされることに留意する。プリント方向は、平面状または非平面状パスで規定される曲線形状(すなわち、非直線軸)から成ることができることにも留意する。さらに、リフトオフパターンを、並列層機能部分だけを有するデザイン層に分割できないが、特定の層における配置機能部分のほぼ全て(一般に90%以上)が互いに平行である限り、かなりの利点を達成できる。
リフトオフパターン印刷手段の較正について説明する。図7は、リフトオフパターン(たとえば、図2Aにおける画線230および図3Aにおける印刷されるリフトオフパターン)を印刷する印刷システム700の透視図である。印刷システム700は、被印刷体701(たとえば、ウェーハ)を支える(かつ任意選択的に平行移動する)載台710と、印刷サポート構成体780へ取付けられるプリントアセンブリ750と、およびシステムコントローラとデータプロセッサの両方として機能するコンピュータ/ワークステーション790とを備える。載台710は、回転自在の操作架台712を備え、その架台により、基板の向きを調整できる。回転自在の操作架台712上に必要に応じて整合機能部材711を備えて、被印刷体701を全体的に位置決めし、かつ拘束できる。
プリントアセンブリ750は、プリントヘッド730(回転自在の取付け部材上の)、および強固な取付け台760に取付けられたカメラ770(高倍率機能を有する)を備える。プリントヘッド730は、噴射器ベース731に取付けられた1つ以上の噴射器740を備える。噴射器740は、適切な印刷流体の液滴を被印刷体701のベース層720上に小出しするように構成される。
コンピュータ/ワークステーション790は、データソース791からリフトオフパターンデータを受信するように、かつついで適切な制御信号を印刷サポート構成体780および/または載台710へ送信するように構成される。データソース791は、どんな形式でもリフトオフパターンを取得してもよい。例えば、ネットワークに接続されたコンピュータからでも、構内ネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)経由で接続されたリフトオフパターンデータベースからでも、もしくはCD−ROMまたは他の取外し自在の記憶媒体のいずれかのソースからでも取得することができる。コンピュータ/ワークステーション790により生成される制御信号は、プリントヘッド730がベース層720に対して平行移動するときに、プリントヘッド730の動きと印刷動作が制御される。
印刷動作は、印刷サポート構成体780により、載台710により、または両方を組合せることにより実施できることに留意する。印刷動作は、載台710がベース層720を平行移動させる間にプリントヘッド730が静止状態に保持されるので、プリントヘッド自体の実際の動きを含む必要がないことにさらに留意する。コンピュータ/ワークステーション790も、カメラ770からの画像生成データを受信しかつ処理するように連結される。引き続いて述べるように、カメラ770は、印刷システム700用の手動および自動による較正機能を提供できる。
ベース層720に関して印刷システム700を適正に較正し位置合わせすることにより、印刷システム700により印刷されたリフトオフパターンを、被印刷体701内の既存の画線と正確に整合させることができるので、高歩留まりの製造プロセスが保証される。システム較正を、ビデオカメラ顕微鏡(図7に示されるカメラ770のような)により達成でき、そのビデオカメラ顕微鏡の光軸は、プリントヘッドの噴射器位置に関して固定される。
図8は、較正と印刷プロセスのフローチャートを示す。ステップ810において、カメラに関しての噴射器の位置が決められる。ついでステップ820において、プリントヘッドが印刷システムのプリント走行軸(または複数の軸)と整合される。ステップ820でなされる調整と、ステップ810のカメラ−ヘッドの位置決めを繰返して、最適な設定をする必要があることに留意する。ステップ830において、噴射器の「使用時」の位置(プリントヘッドの熱膨張を考慮した)が決められる。ステップ840において、噴射器が選択選別されるので、所要の程度の印刷精度を提供する噴射器だけが印刷プロセスに使用される。ステップ810のカメラ−ヘッド位置決めにおいて使用される噴射器(または複数の)が、ステップ840において使用されるように選択されないならば、ステップ850において、ステップ840において選択された噴射器(または複数の)を使用して、他のカメラ−ヘッド位置決め操作が実施される。ついでステップ860において任意選択の立証が、ステップ840において選択された噴射器を使用して実施されて、適正な印刷精度(optional verification)が較正された印刷システムにより提供されることを立証できる。
次に、位置合わせステップ870において、印刷システム700がベース層720に関して既知の位置に載置されるので、印刷されるリフトオフパターンは、ベース層720内の既存の機能部分と適切に整合されることが保証される。最後に、リフトオフパターンは、ステップ880において印刷される。ステップ880は、図6Aから6Cに関して述べたように、リフトオフパターンを、並列の画線を有するデザイン層に分離するステップと、および個別の印刷操作においてデザイン層を印刷するステップとを含むことができる。そのような場合、それぞれのデザイン層の印刷の前に、プロセスは、位置合わせステップ870へループバックすることができる。
本発明の種々の他の実施例は、図8に示されるステップの任意の組合せを含むことができることに留意する。図8のフローチャートにおける個別のステップが以下に述べるように詳細に検討される。
カメラ−ヘッド位置決め(ステップ810)について説明する。そのようなカメラを使用する校正操作における第1のステップは、プリントヘッドに関してカメラの位置を正確に決めることが必要とされる。この「カメラとプリントヘッド間の位置」の決定は、容易に実施できる。というのは、カメラとプリントヘッドの両方は、互いに関して固定された位置に保持されるからである。たとえば、図9A(引き続いて詳細に検討される)は、カメラ770と、およびプリントアセンブリ750に取付けられるプリントヘッド731とを示す。選択された噴射器(たとえば、噴射器740(0))に関してカメラ770の位置を決める1つの方法は、選択された噴射器からスポット(たとえば、725(0))を印刷し、ついでそのスポットの直上のカメラ770の画像生成部位において参照マークを位置決めするのに必要な、水平方向の偏りChと垂直方向の偏りCvを測定することである。種々の他の方法も容易に明らかであろう。
ヘッド−走行整合(ステップ820)について説明する。複数の噴射器を有するプリントヘッドは、リフトオフパターン印刷システムのプリント走行軸(または複数の軸)と正確に整合しなければならないので、印刷流体の液滴を、ベース層上の所要の箇所に所要の精度で当てることができることになる。プリント走行軸とプリントヘッドとの間に角度的な不整合があるならば、プリントヘッドにより生成されたリフトオフパターンは、対応する大きさのゆがみを示すであろう。図9Aと9Bは、このプリントヘッドのプリント走行方向の調整を実施する方法を具体的に示すリフトオフパターン印刷システムの詳細図を提供する。
図9Aにおいて、プリントアセンブリ750(図7に示されるような)は、載台710上のベース層720上に位置決めされる。プリントアセンブリ750は、プリントヘッド730、および強固な取付け台760に取付けられるカメラ770を備える。プリントヘッド730は、噴射器ベース731に対角線で配置される噴射器740(0)から740(5)を備える。6つの噴射器が具体的に示されるが、プリントヘッド730は、任意の数と配置の噴射器を含むことができることに留意する。噴射器740(0)から740(5)の中から選択された第1の噴射器740、この場合は噴射器740(0)により、単一のスポット725(0)がベース層720上に印刷される。
ついで図9Bに示されるように、プリントアセンブリ750は、X軸方向に距離Dx(1)だけ、かつY軸方向に距離Dy(1)だけ平行移動さる。ここで距離Dx(1)とDy(1)は、第2の選択された噴射器(この場合は噴射器740(5))をスポット725(0)上に位置決めするのに必要な値を表す。ついで噴射器740(5)は、第2のスポット725(5)を印刷する。
ついでカメラ770は、スポット725(0)とスポット725(5)との間の距離を測定するのに使用でき、またプリントヘッド730の配向を、ベース層720(または載台710)に関して調整して、不整合を補償することができる。プリントヘッド730のこの相対的な回転は、固定された取付け台760内でプリントヘッド730を実際に回すことにより(図9Bの湾曲した矢印で示されるように)、またはプリントヘッド730の位置を不変のままにし、かつ載台710を回すことにより達成できることに留意する。
カメラを噴射器/液滴箇所へ再較正後に、2つの噴射器(740(0)と740(5))を、単一の箇所に2つ以上の液滴を印刷して、さらに回転に関して補正が必要かどうかを判断するのに使用できる。この様式の繰返しを、2つの噴射器により生成されたスポットが所要の正確度内に整合するまで継続できる。このプロセスは、図9Cに示されるフローチャートのステップ901から906に要約される。
リフトオフパターン位置合わせ(ステップ870)について説明する。本発明に従うリフトオフパターンの印刷が、一般的により大きい生産プロセスの一部に含まれるため、位置合わせステップは、リフトオフパターン(およびそのために、リフトオフプロセスを経て形成される構成体)が、被印刷体701(たとえば、図3Aにおける画線330とTFT300)内の既存の画線と適正に整合されることを保証するのに役立つことができる。加えて、リフトオフパターンが、複数の印刷操作(図6Aから6Cに関して説明したように)を使用して印刷されるならば、それぞれの印刷操作中に印刷されたデザイン層が互いに確実に整合するように位置合わせされていることが必要である。これらの調整は、基板盤上の一組の整合マークを利用して容易にできる。つまり、プリントアセンブリに取付けられるカメラ(たとえば、図7に示されるカメラ770)が整合マークを使用して、位置合わせ操作を実施できる。
図10Aは、この位置合わせ操作を実施する方法を具体的に示す。図10Aにおいて、被印刷体701は、載台710上の回転自在の操作架台712上に載置されて、被印刷体701上の定盤722のような標準位置決め機能部材(standard positioning features)と載台710上の整合機能部材(alignment features)711を使用して位置決めされる。整合マーク721(a)から721(d)が、ベース層720上の既知であるが未使用の箇所において識別される。4つの整合マークが具体的に示されるが、ベース層720は、任意の数の整合マーク(1つよりも多い)を含むことができるのに留意する。整合マーク721(a)から721(d)は、説明目的のために十字形画線として具体的に示されるが、位置を正確に表示できる任意の形状から成ることができる点にさらに留意する。
ベース層720(および、したがって被印刷体701)に関して印刷システムの位置合わせにおいて、整合マーク721(a)から721(d)のそれぞれについてデザイン位置(design position)と実際の位置との間の位置の偏り(すなわち、ベクトル距離と方向)を測るために、カメラ770が使用される。これら測定は以下のようにして行われる。まず、カメラ770をデザイン位置に載置する(カメラを動かすか、および/または基板を動かして)。ついでカメラ770(カメラ770とその付随するプリントヘッドを収納するプリントアセンブリは明確にするために図示されない)の画像生成センサを用いて、対応する整合マークの実際位置を、整合目標位置711と比較することにより得ることができる。たとえば、整合マーク721(a)についての偏りは、水平方向偏りOx(a)と垂直方向偏りOy(a)から求められる。それぞれのそのような測定後、または規定回数のそのような測定後、被印刷体701は、回転自在の操作架台712により回される(図10Aにある湾曲した矢印により示されるように)。この測定−回転シーケンスは、整合マーク721(a)から721(d)のそれぞれについての偏りがなくなる(規定された許容差以内になる)まで、繰返される。
ついで、カメラ770は、事前に規定された原点に対する参照マークの位置を測定し、これらの測定値を平均して、整合マーク721(a)から721(d)についての整合参照点(alignment reference point)の実際位置(箇所725(ref)として示される)を得る。ベース層720について、整合参照点の位置は参照原点(箇所725(L1)として示される)に対して既知なので、整合参照点の実際の箇所が一旦わかると、ベース層720についての参照原点の実際箇所を求めることができる。このようにして、整合参照点とベース層720の参照原点とを一致することができる。CxとCyは、それぞれベース層720の参照原点の実際箇所と、その予想位置(箇所725(exp)として示される)の間のX軸とY軸の偏りである。これらは、印刷されるリフトオフパターン(またはリフトオフパターンのデザイン層)へ適用できる平行移動ベクトルを形成するので、リフトオフパターンがベース層720と整合される。したがって、リフトオフパターンが、ベース層720上の先に生成された画線(またはデザイン層)と整合される。平行移動ベクトルをこのように適用することは、物理的領域に生じたものでも(たとえば、載台に関してプリントヘッドの位置/配向の調整)または電子的領域に生じたものでも(たとえば、リフトオフパターンデータの値の調整)可能な点に留意する。この位置合わせプロセスは、図10Cに示されるフローチャートのステップ1001から1007において要約される。
プリントヘッドが単一の噴射器だけを有するならば、基板に関してプリントヘッドの回転配向は、重要ではない。というのは、単一の噴射器はベクトル印刷操作を実施できるからである。したがって、上述の位置合わせプロセスを単一噴射器プリントヘッドに使用できるであろうが、より幾分単純な層整合プロセスも使用できるであろう。図10Bは、単一噴射器プリントヘッドを用いた場合の位置合わせ操作を具体的に示す。図10Bにおいて、被印刷体701は載台710上に載置されて、被印刷体701上の定盤722のような標準位置決め機能部材と載台710上の整合機能部材711を使用して位置決めされる。整合マーク721(a)から721(d)が、ベース層720上の既知であるが未使用の箇所において識別される。4つの整合マークが具体的に示されるが、任意の数の整合マーク(1つよりも多い)をベース層720上に含むことができるのに留意する。整合マーク721(a)から721(d)は、説明目的のために十字形画線として具体的に示されるが、位置を正確に表示できる任意の形状から成ることができることに、さらに留意する。
カメラ770(カメラ770とその付随するプリントヘッドを収納するプリントアセンブリは明確にするために図示されない)は、整合マーク721(a)から721(d)の実際箇所を測定し、デザイン整合マーク位置からのそれらの偏りを求める。たとえば、参照マーク721(a)についてのX軸とY軸方向における偏りは、それぞれ偏りRx(a)とRy(a)である。ついで参照マーク721(a)から721(d)の全てについて測定された偏りを、ベース層720上に印刷されるリフトオフパターン(またはリフトオフパターンのデザイン層)へ適用される回転角度と平行移動ベクトルを計算するのに使用できる。このプロセスは、図10Dに示されるフローチャートのステップ1091から1095において要約される。
比較的平坦な断面輪郭を有する印刷されたリフトオフパターンを生成するために、ベース層を、親水性表面を有するように処理できるであろう。
従来のリソグラフィ技術に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 従来のリソグラフィ技術に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 従来のリソグラフィ技術に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 従来のリソグラフィ技術に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 従来のリソグラフィ技術に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 従来のリソグラフィ技術に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 本発明の他の実施例に従う印刷に基づくリフトオフプロセスにおける、各ステップにおける断面図である。 図3Aから3Gに記載された、印刷に基づくリフトオフプロセスを使用して生成された溝の顕微鏡写真である。 複数の印刷パス内に印刷された機能部分の顕微鏡写真である。 リフトオフパターン配置の実例である。 図6Aのパターンから得られたデザイン層である。 図6Aのパターンから得られたデザイン層である。 本発明の実施例に従うリフトオフパターン印刷システムの透視図である。 本発明の実施例に従うリフトオフパターン印刷システム用の較正と印刷のフローダイアグラムである。 本発明の他の実施例に従うプリントヘッドのプリント走行軸への整合プロセスの解説図である。 本発明の他の実施例に従うプリントヘッドのプリント走行軸への整合プロセスの解説図である。 本発明の他の実施例に従う図9Aと9Bに示されるプリントヘッドのプリント走行軸への整合プロセスのフロー図である。 本発明の他の実施例に従う印刷されたリフトオフパターンの整合プロセスの解説図である。 本発明の他の実施例に従う印刷されたリフトオフパターンの整合プロセスの解説図である。 本発明の他の実施例に従う図10Aに示される印刷されたリフトオフパターンの整合プロセスのフローダイアグラムである。 本発明の他の実施例に従う10Bに示される印刷されたリフトオフパターンの整合プロセスのフローダイアグラムである。
符号の説明
110 基板、120 フォトレジスト層、122 処理された表面、130 フォトマスク、121A フォトレジスト機能部分、130 金属層、131 侵蝕箇所、130A パターン生成された金属層、201 被印刷体、210 基板、220 ベース層、230,230A 画線、240 リフトオフ層、241 侵蝕箇所、240A パターン生成されたリフトオフ層、300 TFT、301 被印刷体、310 基板、320 ベース層、330 印刷されたリフトオフパターン、331 画線、332 画線、340 リフトオフ層、341 侵蝕箇所、340A パターン生成されたリフトオフ層、349 開口、329 開口、350 金属層、360 エッチングマスク、350A パターン生成された金属層、351 プラグ、352 接触パッド、335 リフトオフパターン、355 金属層、355A パターン生成された金属層、356 プラグ、357 接触パッド、710 載台、720 ベース層、721 整合マーク、725 スポット、730 プリントヘッド、740 噴射器、750 プリントアセンブリ、760 取付け台、770 カメラ。

Claims (8)

  1. リフトオフ操作を実施する方法であって、
    第1のパターンと、前記第1のパターンの上に設けられる第2のパターンとを有するリフトオフパターンをベース層上に印刷するステップと、
    前記ベース層上にブランケット層を形成し、ブランケット層の第1の部分がリフトオフパターンを被覆するステップと、および
    前記リフトオフパターンとブランケット層の前記第1の部分を前記ベース層から除去して、パターン生成されたブランケット層を生成するステップと、
    を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第2のパターンを溶着する前に前記第1のパターンを部分的に凝固させることで形成される波形の輪郭を含む側壁を有することを特徴とするリフトオフ操作を実施する方法。
  2. 集積回路(IC)を生成する方法であって、
    第1のパターンと、前記第1のパターンの上に設けられる第2のパターンとを有するリフトオフパターンをベース層上に印刷し、前記ベース層が半導体デバイスの接点を被覆するステップと、
    前記ベース層上にブランケット層を形成し、ブランケット層の第1の部分がリフトオフパターンを被覆するステップと、
    前記リフトオフパターンとブランケット層の前記第1の部分を除去して、パターン生成されたブランケット層を生成するステップと、および
    前記ベース層を前記パターン付けされたブランケット層を通してエッチングし、パターン生成されたベース層を形成し、前記パターン生成されたベース層が半導体デバイスの前記接点への通過点を備えるステップと、
    を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第2のパターンを溶着する前に前記第1のパターンを部分的に凝固させることで形成される波形の輪郭を含む側壁を有することを特徴とする集積回路を生成する方法。
  3. ベースパターンをベース層中にエッチングする方法であって、
    第1のパターンと、前記第1のパターンの上に設けられる第2のパターンとを有するリフトオフパターンをベース層上に印刷するステップと、
    前記ベース層上にブランケット層を形成し、ブランケット層の第1の部分がリフトオフパターン上に形成されるステップと、
    前記リフトオフパターンとブランケット層の前記第1の部分を除去して、パターン生成されたブランケット層を生成するステップと、および
    前記パターン生成されたブランケット層をエッチングマスクとして使用して前記ベース層をエッチングして、前記ベースパターンを生成するステップと、
    を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第2のパターンを溶着する前に前記第1のパターンを部分的に凝固させることで形成される波形の輪郭を含む側壁を有することを特徴とするベースパターンをベース層中にエッチングする方法。
  4. 被印刷体のベース層上に、第1のパターンと、前記第1のパターンの上に設けられる第2のパターンとを有するリフトオフパターンを印刷する印刷システムであって、
    被印刷体を支承する載台と、
    印刷流体を前記ベース層上に噴射して、前記リフトオフパターンを形成するプリントヘッドと、
    前記載台に関して前記プリントヘッドを平行移動する位置決め機構と、および
    前記位置決め機構と前記プリントヘッドを制御して、印刷流体の多層を前記ベース層上の選択された位置へ噴射するコントローラと、
    を備え、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第2のパターンを溶着する前に前記第1のパターンを部分的に凝固させることで形成される波形の輪郭を含む側壁を有することを特徴とする印刷システム。
  5. 請求項1に記載のリフトオフ操作を実施する方法において、
    前記第1のパターンは、第1の液体を含み、
    前記第2のパターンは、第2の液体を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第1の液体の上に前記第2の液体を印刷することによって積層形成されることを特徴とするリフトオフ操作を実施する方法。
  6. 請求項2に記載の集積回路を生成する方法において、
    前記第1のパターンは、第1の液体を含み、
    前記第2のパターンは、第2の液体を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第1の液体の上に前記第2の液体を印刷することによって積層形成されることを特徴とする集積回路を生成する方法。
  7. 請求項3に記載のベースパターンをベース層中にエッチングする方法において、
    前記第1のパターンは、第1の液体を含み、
    前記第2のパターンは、第2の液体を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第1の液体の上に前記第2の液体を印刷することによって積層形成されることを特徴とするベースパターンをベース層中にエッチングする方法。
  8. 請求項4に記載の印刷システムにおいて、
    前記第1のパターンは、第1の液体を含み、
    前記第2のパターンは、第2の液体を含み、
    前記リフトオフパターンは、
    前記第1の液体の上に前記第2の液体を印刷することによって積層形成されることを特徴とする印刷システム。
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