(57)【要約】基板上に電子回路を製造するときに使用される印刷プレート。この印刷プレートは、本体層（１２）と、外面に異方性エッチングされた印刷パターンを持つ、上記本体層上の非金属パターン規定層（１４）とを有する。本体層（１２）の材料は、基板の熱膨張特性に十分に適合する熱膨張特性を有するように選択することができ、一方、パターン規定層はそのエッチング特性によって選択することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電子回路を製造するときに使用される印刷プレートであって、本体層と、外面に異方性エッチングされた印刷パターンを持つ、前記本体層上の非金属パターン規定層とを有する印刷プレート。
【請求項２】
前記印刷プレートの法線と前記印刷パターンの側壁の上部との間の鋭角が略２５度又はそれよりも小さい請求項１に記載の印刷プレート。
【請求項３】
前記パターン規定層は、ポリイミド、二酸化シリコン、窒化シリコン及びゾルゲル材料から選択される材料を有する請求項１又は２に記載の印刷プレート。
【請求項４】
前記パターン規定層の上に、前記パターン規定層よりも磨耗性に強い耐磨耗性の層を含む請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の印刷プレート。
【請求項５】
前記本体層は、前記基板の熱膨張特性に実質的に適合するように選択された材料から形成された請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の印刷プレート。
【請求項６】
基板上に電子回路を製造するときに使用される印刷プレートを形成する方法であって、本体層を備える工程と、前記本体層上に非金属パターン規定層を被着する工程と、前記パターン規定層上にマスク層を備える工程と、前記パターン規定層の外面に印刷パターンを異方性エッチングする工程とを有する方法。
【請求項７】
前記マスク層を備える工程が、前記パターン規定層の上に金属層を被着する工程と、前記金属層をパターニングする工程とを有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記エッチング工程の後、前記パターン規定層の上に耐磨耗性の層を被着する工程を含む請求項６又は請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の印刷プレートを用いて基板上に電子回路を製造する方法であって、前記印刷プレートの前記本体層が、前記基板の熱膨張特性と実質的に同じ熱膨張特性を有する材料から形成される方法。
【請求項１０】
前記本体層は、前記基板と同じ材料から形成される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のうちのいずれか１項に記載の方法を用いて製造された電子回路を有する電子装置。
【請求項１２】
添付図面を基準にして明細書に実質的に記載されたような印刷プレート。
【請求項１３】
添付図面を基準にして明細書に実質的に記載されたような印刷プレートを形成する方法。
【請求項１４】
添付図面を基準にして明細書に実質的に記載されたような電子回路を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷プレート、より具体的には電子回路の製造に使用される印刷プレートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置の製造工程では、金属、半導体、誘電体及び他の材料のシートが、基板全面に渡って均一に被着される。次に、各層は、典型的にはフォトリソグラフィで規定されたフォトレジスト層をマスクとして用いて、ウエット又はドライエッチングによりパターニングされる。これらのプロセスは複雑であり、比較的スループットが低い。
【０００３】
印刷技術では、材料を所望のパターンに基板上に直接被着することができ、基板のより高いスループットをもたらす。このような印刷技術の１つでは、印刷すべきパターンが埋め込まれるグラビア印刷プレート又はインタリオ印刷プレートを使用する。
【０００４】
紙に画像又は文字を印刷する既存のインタリオプレートでは、通常、金属ブロック又は金属シート上に設けられたポリマープレートのいずれかから形成される。しかしながら、これら材料から作られるインタリオプレートを電子回路の製造のために使用することは、問題を含む。金属プレートは使用中の磨耗には比較的強いが、電子回路に要求されるスケール（例えば２０μｍ以下のライン幅）で微細な形状を印刷するとき、金属の粒子構造が印刷品質に悪影響を及ぼす。ポリマープレートではこれらの粒子構造のアーチファクトは発生しないが、耐磨耗性が劣る。
【０００５】
微細な形状を印刷するときの他に考慮すべき事項は、印刷プレートと基板との相対的な膨張特性である。これらの膨張特性が十分に適合していないと、温度変動により、基板上に印刷された別々の層の間で位置合わせ不良が生じるかもしれない。例えば、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）を製造するためには、ガラス基板上に回路を印刷できることが望ましい。しかしながら、金属プレートの熱膨張特性は、ガラス基板のそれとは全く異なる。ポリマープレートは金属プレートよりも適合しているが、この差はまだ相当な影響を与えることができる。基板と同じようにガラスで形成される印刷プレートは、理想的な適合を示すだろう。しかしながら、十分に分解能の高い形状を規定しエッチングすることは、ガラスをドライエッチングするのでは非常に速度が遅く、ウエットエッチングでは等方性の性質により最小の形状寸法が制限されてしまうので、実現可能ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板上に電子回路を製造するときに使用する印刷プレートであって、本体層と、本体層上の非金属パターン規定層であって、外面に異方性エッチングにより形成された印刷パターンを持つ非金属パターン規定層とを有する印刷プレートを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本体層、従ってプレートの大部分、を形成する材料は、基板の熱膨張特性に十分な精度で適合するように選択することができ、一方、パターン規定層を形成する材料はそのエッチング特性によって選択することができる。ここで、熱膨張特性が十分な精度で適合する即ち２つの材料が同じ熱膨張特性を有するという記載は、印刷プレート及び基板が印刷工程の間に被る温度範囲における熱膨張特性に関するものであり、関係のある膨張に対して十分適合しているため、その温度範囲に渡って印刷されたパターンの位置合わせに関してほとんど影響しない。
【０００８】
異方性エッチングプロセスを使用することによって、比較的急勾配の側壁を有するパターンを形成することが可能であり、これによって、次に微細な形状を印刷することができる。上記印刷プレートの法線と上記印刷パターンの側壁の上部との間の角度（以下、解放面角度（ｒｅｌｅａｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｇｌｅ）と呼ぶ）は略２５度又はそれよりも小さいことが好ましい。
【０００９】
上記パターン規定層は、ポリイミド、二酸化シリコン、窒化シリコン及びゾルゲル材料から選択される材料を有することができる。印刷プレートは、上記パターン規定層の上に、上記パターン規定層よりも磨耗性に強い耐磨耗性の層を含むこともできる。
【００１０】
好適実施例では、上記本体層は、上記基板の熱膨張特性に実質的に適合するように選択された材料から形成される。本体層はガラス又は石英を有することができる。
【００１１】
本発明は、更に、基板上に電子回路を製造するときに使用される印刷プレートを形成する方法であって、本体層を備える工程と、上記本体層上に付加的に非金属層を被着する工程と、上記パターン規定層上にマスク層を備える工程と、上記パターン規定層の外面に印刷パターンを異方性エッチングする工程とを有する方法を提供する。
【００１２】
上記マスク層を備える工程が、上記パターン規定層の上に金属層を被着する工程と、上記金属層をパターニングする工程とを有することが好ましい。
【００１３】
本発明は、付加的に、上記の形態の印刷プレートを用いて基板上に電子回路を製造する方法であって、上記印刷プレートの上記本体層が、上記基板の熱膨張特性と実質的に同じ熱膨張特性を有する材料から形成される方法を提供する。好ましくは、上記本体層は、上記基板と同じ材料から形成される。
【００１４】
本発明の実施例は、例を挙げて及び添付された概略図面を基準にして記載される。
【００１５】
図は概略的であり、一律の縮尺に従わずに描かれていることに注意されたい。図の一部の相対的な大きさ及び割合は、図面を理解に便利なように、寸法を拡大又は縮小して示されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１Ａ及び図１Ｂは、既知のインタリオオフセット印刷プロセスの２つの段階を示す。印刷されるべきパターンが、図１Ａに示すような印刷プレート２の表面にエッチングされる。次に、インク４がそのパターンの凹部６に供給される。インクが供給されたプレートは、転写シリンダ８がそのプレートの上を転がりそのインクのパターンを拾うように、そのシリンダ８に対して移動する。次に、シリンダは、基板１０の上を、その基板にインクのパターンを転写しながら転がる（図１Ｂ参照）。このオフセット印刷プロセスに代わるものとして、プレートを基板に直接当てることによって、インクをプレートから基板に転写してもよい。
【００１７】
これらの技術は電子回路の製造、特にＡＭＬＣＤのような大面積電子デバイスの製造に使用することができる。印刷法を使用して被着される材料は、典型的にはレジスト材料又は先駆材料のいずれかである。レジストのパターンは全面被着された層上に印刷され、次のエッチング工程の間にマスクとして作用することができる。先駆材料は、更に処理することによって所望の特性を有する電子材料に変換することができる。これらの印刷プロセスは、従来のプロセス技術よりも高いスループット、削減された資本費用、及び安価な材料コストを提供し、装置生産においてコスト削減をもたらすことができる。しかしながら、先に言及したように、既存のインタリオ印刷プレートでは解像度及び位置合わせ精度が限られる。
【００１８】
図２は、本発明を具体化するプレート製造の中間段階における印刷プレートを示す。この印刷プレートは、本体層１２と、本体層１２上に追加の非金属パターン規定層１４と、パターン規定層１４上に金属層１６と、最上層にフォトレジストの層１８とを有する。これらの層が被着されると、フォトレジスト層１８はパターニングされ、次に、パターン規定層１４をエッチングするためのインサイチュマスク（ｉｎ−ｓｉｔｕ ｍａｓｋ）を形成するために、図２に示すように、金属層１６がエッチングされる。金属層及びパターン規定層のエッチングを同じプロセスで実行することが有利であり、これによって、真空を壊す必要性が回避される。
【００１９】
上記のように、本体層１２を形成する材料は、その本体層の熱膨張特性が印刷される基板の熱膨張特性に十分に適合するように選択できる。ＡＭＬＣＤの分野では、例えば、基板はガラス又はフレキシブルポリマーから構成することができる。パターン規定層１４は比較的薄いので本体層１２は印刷プレートの大部分を形成し、その本体層はプレートの熱膨張特性を実質的に決定する。
【００２０】
パターン規定層１４は、異方性エッチングプロセスを使用するエッチングに適した硬質で耐引っ掻き性のある材料で形成される。パターン規定層は、ポリイミド、二酸化シリコン、窒化シリコン及びゾルゲル材料から選択される材料を有することができる。二酸化シリコン又は窒化シリコンの層は、プレート上にスパッタすることができる。ポリマーは典型的にはスピンオン印刷又はシート印刷される。適切なゾルゲル材料の例は、およそ２０ｎｍの直径の二酸化シリコンの粒子で満たされたメチルトリメトキシシラン（ＭｅＴＭＳ）マトリクス及び二酸化チタンと窒化チタンとの粒子で満たされたモノアルミニウムフォスフェート層である。
【００２１】
異方性エッチングプロセスは、通常のウエットエッチングのような等方性技術と比較して、比較的急勾配の面形状を形成する。従って、反応性イオンエッチング、スパッタリング又はプラズマエッチングのようなドライエッチングプロセスが適切である。例えば、ポリイミド、二酸化シリコン及び窒化シリコンを十分に規定するように反応性イオンエッチングを行うには、酸素のみ、又はＣＨＦ３若しくはＣＦ４若しくはその両方と酸素との混合物を使用することができる。酸素にＣＨＦ３又はＣＦ４を約５％添加することによって、壁面の勾配の制御に有用であることがわかった。
【００２２】
エッチングが行われた後の図２の印刷プレートの一部拡大断面が図３に示されている。図３に、パターン規定層１４の外面にエッチングにより形成された溝２０が示されている。電子回路を印刷するためには、溝の深さ２２は典型的には約１０μｍ乃至３０μｍとすることができ、一方、その幅は１０μｍ又はそれより小さい値から１００μｍ又はそれより大きい値までの広範囲に渡って変えることができる。
【００２３】
“異方性”エッチングを用いてさえも、層１４の材料は、金属層１６の下のある程度のところまでエッチングされる。これによって、プレートの面に対して垂直方向から角度２８だけ側壁２６が偏位する結果となる。急勾配の面を形成できることによって、構造上の寸法をより小さくすることが可能となる。角度２８の大きさは、層１４を形成するために選択された材料と選択されたエッチャントガスとの組合せに依存することがわかる。２５度以下の角度が良好な結果を与えることがわかった。
【００２４】
金属層１６は典型的にはスパッタリング又は蒸着によって堆積することができる。めっき技法を使用することもできる。その金属層は例えばアルミニウムにより形成され、約２５０ｎｍの厚さ３０を有する。金属は、エッチャントガスにはほとんど化学反応しないものが選択される。層の厚さは、使用される金属に依存して変更することができる。層１４のエッチングにより側壁２６を越えて延在する金属層の部分は、十分に薄ければ、エッチングプロセスの間に、図３に破線部分３２及び３４で示されるように側壁の上で折れやすいことが認識される。エッチング工程が完了した後、フォトレジストの残部１８及び金属層１６が除去される。金属層のエッジ部分が折れると、層１４の外面に隣接する内壁面は、残りの溝の面と比較して滑らかな面になる。これは、印刷プロセスにおいて、印刷材料が溝からきれいに離れることを助ける。
【００２５】
プレートのパターン規定層を形成するために使用され更に所望のエッチング特性を有する材料は、特定のアプリケーション又は大量生産に対しては、耐引っ掻き性及び／又は耐磨耗性が十分ではないかもしれない。この場合には、図４に示されているように、その材料の表面に印刷パターンをエッチングした後に、その材料を耐引っ掻き性及び／又は耐磨耗性のより高い共形層３６で覆うことができる。パターン規定層１４がポリマーで形成される場合、例えば、耐磨耗性の層３６に適切な材料は窒化シリコン又は二酸化シリコンとすることができる。これらの材料は、例えばＰＥＣＶＤ又はスパッタリングによって堆積することができる。耐磨耗性の層の厚さは、典型的には約０．２５μｍが適切である。
【００２６】
本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の変形例及び修正例が明らかとなるであろう。斯かる変形例及び修正例は、印刷プレート及びそのプレートを使用して形成される電子回路の設計、製造及び使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して使用することが出来るような同等の及び他の特徴を含むことが出来る。
【００２７】
本出願においては請求項は特定の特徴の組合せに対して記載されているが、本発明の開示の範囲は、何れかの請求項において現在記載されている発明と同一の発明に関するものであるか否かに拘わらず、且つ、本発明が解決するものと同一の課題の何れか又は全てを解決するか否かに拘わらず、本明細書で明示的に又は暗示的に開示された如何なる新規な特徴若しくはこれら特徴の如何なる新規な組合せ又はそれらの如何なる一般化をも含むものと理解されるべきである。別々の実施例に記載されている特徴を組み合わせて単一の実施例に備えることもできる。逆に、簡潔さのために、単一実施例に記載された種々の特徴を、別々に又は如何なる適切な下位の組合せに備えることもできる。出願人は、如何なる斯かる特徴及び／又は斯かる特徴の組合せに関しても、本出願又は本出願から派生する全ての他の出願の審査の間に、新しい請求項を記載することがあることを注記する。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来のオフセットインタリオ印刷のプロセスにおける２つの段階を示す。
【図１Ｂ】従来のオフセットインタリオ印刷のプロセスにおける２つの段階を示す。
【図２】本発明を具体化するプレート製造の中間段階における、表面がエッチングされる前の印刷プレートの一部断面図を示す。
【図３】エッチングが行われた後の図２の印刷プレートの一部拡大断面を示す。
【図４】耐磨耗性の層を含む印刷プレートの一部断面図を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004518563.tif 000005
2004518563.tif 000006
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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