WO2002067058A1 - Anordnung zur kontinuierlichen erzeugung eines strukturierten, beschichteten substrates - Google Patents
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2035—Exposure; Apparatus therefor simultaneous coating and exposure; using a belt mask, e.g. endless
Definitions
- the invention relates to an arrangement for the continuous production of a structured, coated substrate.
- OFETs organic field effect transistors
- source and drain electrodes, semiconductors and insulators and the gate electrode are formed in successive layers on a preferably flexible substrate.
- the structuring is often carried out by exposing the material to be structured, which cross-links or cures at the exposed areas. The unexposed areas do not cross-link or there is no curing, so that the material can be removed from these areas.
- a so-called shadow mask usually a quartz glass pane with a correspondingly structured chrome layer, is used for the partial exposure.
- a quartz glass pane with a correspondingly structured chrome layer is used for the partial exposure.
- the layer to be exposed and the shadow mask border is very well suited for exposing planar, rigid substrates, such as silicon wafers.
- plastic films are being used more and more frequently. These plastic films are wound on rolls.
- the film tape is transferred from roll to roll (reel-to-reel). All processing steps to be carried out on the line, such as coating, drying, developing or etching, can be carried out in one pass, i.e. happen continuously. So far, the tape has to be stopped for exposure.
- the object of the present invention is therefore to provide an arrangement or a unit with which a continuous production of a structured, coated substrate is possible, as a result of which an overall production process is more economical overall in terms of time, costs and throughput.
- the subject of the present invention is an arrangement for the continuous production of a structured, coated substrate in regions predetermined therein, with at least one exposure unit, which comprises at least one shadow mask and an exposure source assigned to this at least one shadow mask, the substrate being arranged so that it can be guided continuously over the device is.
- the term arrangement is to be understood as an overall system with which all process steps, such as coating, drying, developing or etching and the like, and the exposure of a material to be applied to a substrate and processed further can be carried out.
- exposure unit is to be understood as any unit with which continuous exposure of a substrate or the layers arranged thereon is possible.
- An exposure unit consists of the at least one shadow mask and an exposure source assigned to this shadow mask.
- An essential aspect of the present invention is accordingly that the substrate is arranged such that it can be guided continuously with respect to the exposure unit. It is essentially only to be ensured that the exposure of the intended areas takes place with sharp contours.
- the object is achieved by the continuous movement of the substrate or the coating thereon according to the invention relative to the exposure unit. Since it is not necessary to stop the coated substrate to be exposed, there are great advantages in terms of time and costs and thus the economy of the overall process compared to the prior art.
- the exposure unit is formed from a multiplicity of shadow masks arranged in rows and / or columns and an exposure source. These measures allow predetermined different structures to be generated in a single exposure step. It is also possible to multiply a structural pattern in these columns and / or rows. For example, a large number of OFETs can be generated in one operation.
- the shadow mask or a multiplicity of individual shadow masks in an exposure unit are advantageously formed in a cylinder which rotates with the movement of the coated substrate strip.
- This configuration is particularly advantageous with regard to the necessary mechanics, since the shadow mask carrier rotates automatically with the movement of the substrate belt and does not require its own drive mechanism.
- an exposure source is arranged centrally in the middle of the cylinder.
- the substrate is arranged such that it can be deflected around the cylinder.
- the film strips are from a roll during the
- the plurality of shadow masks provided is then advantageously formed on the outer surface of the cylinder. This makes it possible for exposure to be carried out in one work step on as many predetermined areas of the coated substrate as possible simultaneously and without stopping the tape.
- the shadow masks are advantageously formed on a carrier made of quartz glass by structured coating with an opaque material.
- the opaque coating preferably consists of chromium. O ⁇ t> I- 1 P 1 cn o Cn o Cn O C ⁇
- the arrangement therefore includes further stations for processing and / or treating the substrate before or after exposure, i.e. a structuring.
- printing devices are also provided in the overall arrangement, with which certain components of an electronic component can be printed on the carrier, which is already coated in a structured manner or not.
- the arrangement therefore comprises as many exposure units and, if appropriate, devices for keeping the register as layers on the substrate for whose photo-structuring are intended. This ensures that a large number of electronic components, in particular organic structures, can be produced in one continuous operation.
- FIG. 1 shows an exposure unit according to the most preferred embodiment of the present invention in the form of a so-called roller imagesetter.
- FIG. 2 shows the roll exposure device of FIG. 1 in a further possible arrangement relative to the substrate.
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Landscapes
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kontinuierlichen Belichtung eines beschichteten Substrates (4) in darin vorbestimmten Bereichen mit wenigstens einer Belichtungseinheit (1), die wenigstens eine Schattenmaske (2) und eine dieser wenigstens einen Schattenmaske (2) zugeordnete Belichtungsquelle (3) umfasst, wobei das Substrat (4) kontinuierlich relativ zur Belichtungseinheit (1) führbar angeordnet ist.
Description
Beschreibung
Anordnung zur kontinuierlichen Erzeugung eines strukturierten, beschichteten Substrates
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kontinuierlichen Erzeugung eines strukturierten, beschichteten Substrates.
In vielen Bereichen der Elektronik finden heute Elektronik- bauteile bzw. Chips oder dergleichen Anwendung, die zumin- destens teilweise aus organischen Verbindungen aufgebaut sind. Ein Beispiel hierfür sind beispielsweise die sogenannten organischen Feldeffekttransistoren (OFETs) , die in allen Elementen, einschließlich der Halbleiterschicht sowie der Source-, Drain- und Gate-Elektroden aus Polymermaterialien aufgebaut sind.
Bei der Erzeugung eines einzelnen OFETs werden auf einem vorzugsweise flexiblen Substrat Source- und Drain-Elektroden, Halbleiter und Isolator sowie die Gate-Elektrode, in dieser Reihenfolge oder umgekehrt, in aufeinander folgenden Schichten ausgebildet. Dazu ist es erforderlich, die einzelnen Schichten zu strukturieren. Die Strukturierung erfolgt häufig durch Belichten des zu strukturierenden Materiales, das an den belichteten Stellen vernetzt bzw. aushärtet. Die unbe- lichteten Stellen vernetzen nicht bzw. es findet keine Aushärtung statt, so dass an diesen Stellen das Material abgenommen werden kann. Man kann hier an den Auftrag eines Fotolackes denken, der als selektiver Ätzresist dient. Manche Ma- terialien, wie beispielsweise das leitfähige Polymer Polyani- lin, werden durch die Belichtung in einen isolierenden Zustand übergeführt. Diese Techniken sind beispielsweise in J. Appl. Phys. Lett. 73(1), 1998, S. 108 bis 110 beschrieben.
Für die stellenweise Belichtung wird eine sogenannte Schattenmaske, in der Regel eine Quarzglasscheibe mit einer entsprechend strukturierter Chromschicht verwendet. Zur Ausbil-
dung scharfer Konturen ist es erforderlich, dass die zu belichtende Schicht und die Schattenmaske möglichst dicht aneinander grenzen. Solche Quarzglasmasken eignen sich sehr gut zum Belichten planarer, starrer Substrate, wie zum Beispiel von Silizium-Wafern.
Immer häufiger werden aufgrund ihrer Leichtigkeit und Flexibilität, die für bestimmte Anwendungszwecke erforderlich sind, Substrate aus Kunststofffolien eingesetzt. Diese Kunst- stofffolien sind auf Rollen aufgewickelt. Im bisher üblichen Produktionsablauf wird das Folienband von Rolle zu Rolle ü- bertragen (reel-to-reel) . Alle am Band vorzunehmenden Bearbeitungsschritte, wie zum Beispiel Beschichten, Trocknen, Entwickeln oder Ätzen, können im Durchlauf, d.h. kontinuier- lieh geschehen. Zum Belichten muss das Band bisher angehalten werden.
Das notwendige Anhalten des Bandes stellt jedoch eine störende Diskontinuität im Produktionsablauf dar, insbesondere im Hinblick auf Zeit und Kosten und damit die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Anordnung bzw. eine Einheit anzugeben, mit welcher eine kontinu- ierliche Erzeugung eines strukturierten, beschichteten Substrates möglich ist, wodurch ein Gesamtherstellungsverfahren insgesamt wirtschaftlicher im Hinblick auf Zeit, Kosten und Durchsatz wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zur kontinuierlichen Erzeugung eines strukturierten, beschichteten Substrates in darin vorbestimmten Bereichen, mit wenigstens einer Belichtungseinheit, die wenigstens eine Schattenmaske und eine dieser wenigstens einen Schattenmaske zugeord- nete Belichtungsquelle umfasst, wobei das Substrat kontinuierlich über die Vorrichtung führbar angeordnet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff Anordnung eine Gesamtanlage zu verstehen, mit welcher alle Verfahrensschritte, wie Beschichten, Trocknen, Entwickeln o- der Ätzen und dergleichen und das Belichten eines auf einem Substrat aufzubringendem und weiterzubehandelndem Materials durchgeführt werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff Belichtungseinheit jede Einheit zu verstehen, mit welcher ei- ne kontinuierliche Belichtung eines Substrates bzw. der darauf angeordneten Schichten möglich ist. Eine Belichtungseinheit besteht aus der wenigstens einen Schattenmaske und einer dieser Schattenmaske zugeordneten Belichtungsquelle.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist demnach, dass das Substrat bezüglich der Belichtungseinheit kontinuierlich führbar angeordnet ist. Es ist im Wesentlichen nur dafür Sorge zu tragen, dass die Belichtung der vorgesehenen Bereiche konturenscharf erfolgt. Durch die erfindungsge- mäße kontinuierliche Bewegung des Substrates bzw. der Beschichtung darauf relativ zur Belichtungseinheit, wird die gestellte Aufgabe gelöst. Da kein Anhalten des beschichteten und zu belichtenden Substrates erforderlich ist, ergeben sich hinsichtlich Zeit und Kosten und damit der Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens im Vergleich zum Stand der Technik große Vorteile.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung, ist die Belichtungseinheit aus einer Vielzahl von in Reihen und/oder Spalten angeordneten Schattenmasken und einer Belichtungsquelle ausgebildet. Durch diese Maßnahmen lassen sich vorbestimmte unterschiedliche Strukturierungen in einem einzigen Belichtungsschritt erzeugen. Auch ist die Vervielfachung eines Strukturmusters in diesen Spalten und/oder Reihen möglich. Beispielsweise können eine Vielzahl von OFETs in einem Arbeitsdurchgang erzeugt werden.
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Die Schattenmaske bzw. eine Vielzahl von einzelnen Schattenmasken in einer Belichtungseinheit sind dazu vorteilhafterweise in einem Zylinder ausgebildet, der sich mit der Bewegung des beschichteten Substratbandes dreht. Diese Ausgestaltung ist insbesondere im Hinblick auf die notwendige Mechanik von Vorteil, da sich der Schattenmaskenträger von selbst mit der Bewegung des Substratbandes dreht und keine eigene Antriebsmechanik erfordert.
Bei dieser Ausführungsform ist es auch von Vorteil, dass eine Belichtungsquelle zentral mittig in dem Zylinder angeordnet ist. Dadurch können viele verschiedene vorgegebene Bereiche des Substrates gleichzeitig mit einer einzigen kontinuierli- chen Bewegung belichtet werden. Eine unerwünschte Belichtung von anderen Substratbereichen ist ausgeschlossen.
Von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, dass das Substrat um den Zylinder umlenkbar geführt angeordnet ist. Wie bereits erwähnt, werden die Folienbänder von einer Rolle während des
Bearbeitungsprozesses auf eine andere Rolle aufgerollt (reel- to-reel) . Durch die umlenkbare Anordnung werden möglichst kurze Bearbeitungsstrecken möglich.
In vorteilhafter Weise ist dann die Vielzahl der vorgesehenen Schattenmasken auf der Außenoberfläche des Zylinders umfänglich ausgebildet. Dadurch wird ermöglicht, dass eine Belichtung in einem Arbeitsgang auf möglichst vielen vorbestimmten Bereichen des beschichteten Substrates gleichzeitig und ohne Anhalten des Bandes vorgenommen werden kann.
Die Schattenmasken sind vorteilhafterweise auf einem Träger aus Quarzglas durch strukturiertes Beschichten mit einem lichtundurchlässigen Material ausgebildet. Lichtundurchlässi- ge Materialien sind im Stand der Technik in einer Vielzahl bekannt. Vorzugsweise besteht die lichtundurchlässige Beschichtung jedoch aus Chrom.
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Die Anordnung umfasst deshalb weitere Stationen zur Bearbeitung und/oder Behandlung des Substrates vor oder nach einer Belichtung, d.h. einer Strukturierung. Als weitere Stationen sind in der Gesamtanordnung auch Druckvorrichtungen vorgese- hen, mit denen bestimmte Komponenten eines Elektronikbauteils auf den Träger, welcher bereits strukturiert beschichtet ist oder nicht, aufgedruckt werden können.
Erfindungsgemäß umfasst daher die Anordnung so viele Belich- tungseinheiten sowie gegebenenfalls Einrichtungen zum Einhalten des Passers wie Schichten auf dem Substrat zu deren Photo-Strukturierung beabsichtigt sind. Damit ist sichergestellt, dass in einem kontinuierlichen Arbeitsgang eine Vielzahl von Elektronikbauteilen, insbesondere organischen Auf- baues, erzeugt werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung bzw. ein davon umfasstes Verfahren gemäß den Ansprüchen 17 und 18 sind insbesondere zum Aufbau von Elektronikbauteilen, ganz oder teilweise auf orga- nischer Basis, geeignet.
Nachfolgend wird anhand eines besonders bevorzugten Ausfüh- rungsbeispieles die Erfindung in Bezug auf die einzige Fig. 1 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Belichtungseinheit gemäß der bevorzugtesten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form eines sogenannten Rollenbelichters.
Fig. 2 zeigt den Rollenbelichter von Fig. 1 in einer weiteren möglichen Anordnung relativ zum Substrat.
Fig. 3 zeigt eine andere erfindungsgemäße Belichtungseinheit, über welcher ein Substrat geführt angeordnet ist.
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Claims
1. Anordnung zur kontinuierlichen Erzeugung eines strukturierten, beschichteten Substrates in darin vorbestimmten Bereichen, mit wenigstens einer Belichtungseinheit (1), die wenigstens eine Schattenmaske (2) und eine dieser wenigstens einen Schattenmaske (2) zugeordnete Belichtungsquelle (3) umfasst, wobei das Substrat (4) kontinuierlich relativ zur Belichtungseinheit (1) führbar angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheit (1) aus einer Vielzahl von in Reihen und/oder Spalten angeordneten Schattenmasken (2) und einer Belichtungsquelle (3) gebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsquelle (3) zeitlich getaktet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schattenmaske (2) eine Belichtungsquelle (3) zugeordnet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schattenmaske (n) (2) der Belichtungseinheit (1) relativ mit der Bewegung des Substrates beweglich angeordnet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schattenmaske (n) (2) in einem Zylinder (5) ausgebildet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsquelle (3) zentral mittig in dem Zy- linder (5) angeordnet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (4) um den Zylinder (5) umlenkbar geführt angeordnet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schattenmasken (2) auf der Außenoberfläche (6) des Zylinders (5) umfänglich ausgebildet sind.
10.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schattenmasken (2) auf einem Träger aus Quarzglas durch strukturiertes Beschichten mit einem lichtundurchlässigen Material ausgebildet sind.
11.Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtundurchlässige Beschichtung (7) Chrom ist.
12.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsquelle (3) eine UV- Lampe ist.
13.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheit (1), die wenigstens eine Schattenmaske (2) und eine dieser wenigs- tens einen Schattenmaske (2) zugeordnete Belichtungsquelle (3) umfasst, zusätzlich optische Komponenten, wie Linsen, Spiegel, Blenden, zur Formung des Lichtstrahles umfasst.
14.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungseinheit (1) des Weiteren eine Einrichtung zum Einhalten des Passers aufweist.
15.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Substrat (4) ein Folienband mit einem darauf ausgebildeten zu belichtenden Schicht (8) ist.
16.Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Stationen zur Bearbeitung und/oder Behandlung des Substrates vor oder nach der Be- lichtung umfasst.
17.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie so viele Belichtungseinheiten (1) mit wenigstens einer Schattenmaske (2) und einer dieser Schattenmaske (2) zugeordneten Belichtungsquelle (3) sowie gegebenenfalls eine Einrichtung zum Einhalten des Passers umfasst wie Schichten auf dem Substrat (4) zu deren Strukturierung beabsichtigt sind.
18.Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Vielzahl von Elektronikbauteilen in einem Arbeitsgang unter Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19.Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Vielzahl von OFETs in einem Arbeitsgang unter Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem ein Substrat mit Source- und Drainelektroden, Halbleiterschicht, Isolatorschicht und Gate-Elektrode in dieser Reihenfolge oder umgekehrt, ausgerüstet wird.
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