两步直接刻写激光金属化的制作方法_5

文档序号:9292164阅读:来源:国知局
II的可替代的实施中的基质的表面层中运行。
[0116]方法IV待移除的基质区域的激光曝光
[0117]在本发明一可替代的实施例中,刻写机30中的图案曝光工艺(图1)被颠倒,这意味着并不将图案的轨迹本身暴露于激光,激光可以曝光“负”的图案,即,曝光除图案的轨迹之外的区域。当使用的油墨材料具有类似于“正性光刻胶”的性质时,该方法很有用,在这种情形下,曝光于激光照射的油墨相对于未曝光的油墨变得不稳定(而不是如上文例子中的由于激光曝光而变得稳定)。正性光刻胶在电子制造领域中众所周知,特别是在需要高分辨图案的显示工业和半导体工业中。
[0118]典型地,本实施例依靠热机制来使被照射的油墨不稳定,其中干燥油墨层的一种成分是一种例如超分子聚合物,其在加热时发生化学变化或相变以使其更加可溶。在一些情形中,该超分子聚合物可以是油墨分散剂本身,而不是油墨中的添加剂。该超分子聚合物的活化可以通过中间过程达到,例如,使用一种添加到混合物中的封闭(blocked)酸成分,其在加热时通过改变局部酸度使得聚合物更加可溶。
[0119]实施方法IV的特定机制可包括如下内容。
[0120]例IV.1:超分子聚合物的分解
[0121]超分子聚合物已被改造为具有可逆分子间键,其可以在施加例如加热的外部触发时被释放。一种可从市场获得的此类具有热触发的超分子聚合物的例子是SupraB,其开发于埃因霍温科技大学(Eindhoven University of Technology)并由 Suprapolix NV销售。实际上,这些材料进行可逆交联反应。在本实施例中,这种聚合物被添加至负载金属的NP油墨中。由此产生的基质随后通过光子源(photonic source)局部加热变得可溶。已经以这种方式被加热的区域可通过湿蚀刻工艺去除,随后烧结剩余的膜。
[0122]例IV.2:添加超分子聚合物-经由潜酸活化的溶解度控制
[0123]在此实施例中,一种媒介物,例如潜酸催化剂(latent acid catalyst),通过激光照射而活化以断开NP油墨中超分子聚合物的脆弱的分子间键。结果,分解所需要的热能可以比前面的例子所需的低,并且基质中的反应厚度不会受吸收层限制。
[0124]例IV.3:丙烯酸/聚酰胺聚合物的水解
[0125]诸如聚酰胺(polyamides)、聚丙稀酸酯(polyacrylates)和聚脲(polyureas)的聚合物可发生水解。这些反应通常是酸或碱催化的。通常的阻塞/封闭(或潜)酸催化的例子是来自 King Industries 的 Nacure 和 K-cure lines。潜喊(Latent bases)也已经被报道过。因此,在此实施例中,此类保护催化剂被结合在NP油墨膜中。该催化剂由光子或热释放活化,从而导致另外的不溶性聚合物也变得可溶。如前面的例子中,油墨基质的曝光区域随后被剥离,而未曝光的区域保持不变并随后进行烧结。
[0126]方法V-通过反射率变化的图案固定
[0127]在可替代的实施例中,冲洗基质的不稳定部分的步骤可以被大面积的激光烧蚀取代。该实施例依靠以下特性:在刻写机30中由辐射曝光而固定的基质的区域具有典型高的反射率并因此可选择性地不被烧蚀。基质的未曝光区域的激光烧蚀可以与曝光区域的烧结同时进行,使用相同的辐射源。可替代地,烧结可以在一个单独的步骤中执行,如前述实施例,在烧蚀基质的未曝光区域之后执行。
[0128]在这种情形下,由刻写机30执行的图案定义步骤包括:基质的反射率的受控变化。沿激光扫描轨迹的层反射率因金属NP成分的增加而增强,该金属NP成分的增加是由于局部加热和油墨中部分有机成分的受控去除。
[0129]—旦以这种方式生成高反射率的图案,受控的烧蚀选择性地仅去除基质的未曝光部分,这些部分仍具有低的反射率,而高反射率图案保持不变。这种选择性的材料去除可以通过使用脉冲激光源来实现,脉冲激光被非图案化区域强烈地吸收并且同时被预曝光的高反射性轨迹强烈地反射。
[0130]举例来说,金属NP油墨可以在图案化前具有大约R = 20%的反射率,因此80%的入射激光功率被该层吸收。在刻写机30中曝光后,图案化的轨迹区域典型地具有大约R =80 %的反射率,即,仅吸收20 %。因此,用于烧蚀的脉冲激光辐射在未曝光基质中的吸收率比预曝光的轨迹大四倍。未曝光基质因此将具有比轨迹低得多的烧蚀阈值,并可以通过应用能量密度大于未曝光基质的烧蚀阈值但小于曝光轨迹的烧蚀阈值的激光来选择性地烧蚀该未曝光基质。即使不同区域对脉冲激光辐射的吸收率差异为两倍也足够支持这种选择性的烧蚀。
[0131]这种基于烧蚀的方法特别有利于生成厚的金属图案,因为反射率仅与油墨的顶层的性质相关。因此,在这种情形下,在厚层中刻写图案所需的能量不会与薄层需要的能量相差太多,因为仅需要改变基质的表面的性质。该方法在处理不需要均匀厚度的层时也很有用。
[0132]可替代的方法
[0133]类似于上文所描述的工艺可用于在NP材料中生成非金属轨迹图案。例如,上文所描述的方法可以加上必要的变更从而应用于最近已可从市场获得的硅NP油墨、陶瓷NP油墨和磁NP油墨中制造功能性图案。
[0134]在一个可替代的实施例中,此处所描述的方法可以使用根本不含有纳米颗粒的金属油墨和糊剂来实施,例如含有金属络合物的油墨。在照射后,通过紫外激发或通过由激光照射和吸收诱发的热过程,发生化学反应,导致形成金属颗粒或金属膜。举例来说,这些颗粒或膜可以作为金属盐的光还原反应的产物而形成,其中金属阳离子(例如Ag+)转化为中性(Ag)原子,其随后形成金属颗粒或膜。这些油墨和糊剂可按与上文所述的两步烧结工艺类似的方法来处理。为此目的可供使用的合适的金属络合物油墨,例如,来自InkTecC0., Ltd.(安山市,韩国),Gwent Electronic Material Ltd.(庞蒂浦,英国),KunshanHisense Electronic C0.,Ltd.(昆山,中国)和NeoDec BV(埃因霍温,荷兰)以及其它。这些油墨适用于银、铜和铝络合物以及其他可能的金属。
[0135]因此可以理解的是上文所描述的实施例是以举例的方式引用,而本发明不限于上文已经特别示出和描述的。相反,本发明的范围包括上文描述的多个特征的组合和子组合,以及本领域技术人员在在阅读前面的描述后对其作出的未在现有技术中公开的变型和修饰。
【主权项】
1.一种制造方法,包括: 对衬底涂覆含有待图案化于该衬底上的材料的基质; 通过引导能量束冲击图案的轨迹以充分加热该基质从而引起该材料沿该图案的轨迹粘附于该衬底而不完全烧结该轨迹中的材料,在该基质中固定该图案; 移除衬底上固定图案外的剩余基质;以及 在移除基质后,烧结图案中的材料。2.根据权利要求1所述的方法,其中该待图案化的材料包括纳米颗粒。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中烧结该材料包括对固定于该衬底上的图案应用块体烧结工艺。4.根据权利要求1或2所述的方法,其中涂覆该衬底包括在照射经涂覆的衬底前干燥该衬底上的基质。5.根据权利要求1或2所述的方法,其中移除该基质包括应用溶剂来移除该衬底上固定图案外的剩余基质。6.一种制造方法,包括: 对衬底涂覆含有待图案化于该衬底上的材料的基质; 用能量束照射经涂覆的衬底以在该基质的外层中固定图案,而不固定基质的块体或烧结待图案化于该基质中的材料; 移除该衬底上固定图案外的剩余基质;以及 在移除基质后,烧结该图案中的材料。7.根据权利要求6所述的方法,其中该基质包括光敏表面活性添加剂,以及其中照射经涂覆的衬底活化该添加剂以使该添加剂在该基质的外层中形成固定图案。8.根据权利要求6所述的方法,其中涂覆该衬底包括在该基质之上施加光敏层,以及其中照射经涂覆的衬底活化该光敏层。9.根据权利要求6所述的方法,其中照射经涂覆的衬底引起该基质的外层的聚合作用或交联作用。10.根据权利要求9所述的方法,其中涂覆该衬底包括对该基质施加光引发剂,以及其中照射经涂覆的衬底引起该光引发剂在该外层中释放自由基,其诱发该聚合作用或交联作用。11.根据权利要求9所述的方法,其中照射经涂覆的衬底引起该外层中的加热,其热诱发该聚合作用或交联作用。12.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中待图案化的材料包括纳米颗粒。13.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中烧结该材料包括对固定于该衬底上的图案应用块体烧结工艺。14.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中涂覆该衬底包括在照射经涂覆的衬底前干燥该衬底上的基质。15.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中照射经涂覆的衬底包括引导该能量束冲击该图案的轨迹。16.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中照射经涂覆的衬底包括引导该能量束冲击经涂覆的衬底区域的除该图案的轨迹之外的区域。17.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中移除该基质包括应用溶剂来移除该衬底上固定图案外的剩余基质。18.根据权利要求6-11中任一项所述的方法,其中移除该基质包括烧蚀该衬底上固定图案外的剩余基质。19.一种制造方法,包括: 对衬底涂覆含有待图案化于该衬底上的纳米颗粒的基质; 用能量束照射经涂覆的衬底以在该基质中固定图案而不完全烧结该纳米颗粒; 移除该衬底上固定图案外的剩余基质;以及 在移除该基质后,烧结该图案中的纳米颗粒。20.根据权利要求19所述的方法,其中该基质包括光敏添加剂,以及其中照射经涂覆的衬底包括活化该图案内的添加剂。21.根据权利要求20所述的方法,其中通过照射经涂覆的衬底来活化该基质的外表面并且活化该基质的块体。22.根据权利要求20所述的方法,其中该添加剂的活化引起该图案内的分子成分的二聚作用、聚合作用和交联作用中的至少一种。23.根据权利要求19所述的方法,其中照射经涂覆的衬底在该基质中释放热能,其引起该图案内的分子成分的聚合作用和交联作用中的至少一种。24.根据权利要求19所述的方法,其中该基质包括酸酐成分和溶剂,以及其中照射经涂覆的衬底通过选择性地移除该图案内的溶剂来固化该酸酐成分。25.根据权利要求19所述的方法,其中该基质包括醇酸树脂,以及其中照射经涂覆的衬底引起该醇酸树脂的由风干诱发的聚合作用。26.根据权利要求19所述的方法,其中该纳米颗粒包括金属,以及其中照射经涂覆的衬底引起形成将该金属键合成配体的配位聚合物。27.根据权利要求19所述的方法,其中该基质包括牺牲树脂,以及其中照射经涂覆的衬底改变树脂的状态以引起该纳米颗粒之间的凝聚。28.根据权利要求19-27中任一项所述的方法,其中烧结该纳米颗粒包括对固定于该衬底上的图案应用块体烧结工艺。29.根据权利要求19-27中任一项所述的方法,其中涂覆该衬底包括
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