(57)【要約】【課題】基板に堆積された多層構造の高分解能フォトレジスト構造化を提供すること。【解決手段】基板上に堆積された２つ以上の層の多層構造を製造する方法に関し、構造要素自体が照射する放射線が上を覆う層のリソグラフィ露光に使用されて、異なる層間に空間自己整合を実現する。第１のステップで、基板上に第１の層が堆積される。次のステップで、この第１の層は構造要素に構造化される。さらに他のステップで、第２の層の材料が基板に堆積される。この第２の層の材料は、構造要素から第２の層に像転写を行うために適切な物理的または化学的あるいはその両方の相互作用に対して敏感である。第２の層は、構造要素が引き起こすまたは調節する前述の相互作用で感光される。最後に、第２の層の感光されたまたは感光されない材料が基板から除去されて、前記の像転写に従って構造化された第２の層が現れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィを使用して基板に堆積された少なくとも２層の多層構造を作る方法であって、
ａ）前記基板上にアドレス指定可能な構造要素の第１の層を形成するステップであって、前記第１の層が、前記基板に堆積される前記アドレス指定可能な構造要素の上の少なくとも第２の層の材料と物理的または化学的あるいはその両方の相互作用を選択的に起こすことができるものであるステップと、
ｂ）前記少なくとも第２の層の材料を堆積するステップであって、この第２の層の材料が前記アドレス指定可能な構造要素から前記少なくとも第２の層に像転写を行うために適切な前記物理的または化学的あるいは両方の相互作用に敏感なものであるステップと、
ｃ）前記構造要素から起こる前記物理的または化学的あるいはその両方の相互作用で、前記少なくとも第２の層を感光させるステップと、
ｄ）前記少なくとも第２の層の前記感光された材料または感光されない材料を、前記基板から除去して、前記少なくとも第２の層を前記像転写に従って構造化するステップと、を含み、
前記少なくとも第２の層を感光させること、および前記少なくとも第２の層の感光された材料または感光されない材料を前記基板から除去することがリソグラフィ・ステップである方法。
【請求項２】
前記物理的または化学的あるいは両方の相互作用は、前記少なくとも第２の層の材料が前記像転写のために敏感である任意の放射相互作用である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物理的または化学的あるいは両方の相互作用が、前記第１の層と前記少なくとも第２の層の間の熱伝導である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも第２の層がマスク材料で構成され、さらに、（ｅ）少なくとも第３の層を前記構造化されたマスク材料の側面の前記基板上に堆積するステップを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記構造要素が、アドレス指定可能な発光デバイス、特に、無機ＩＩＩ−ＶまたはＩＩ−ＶＩあるいは両方の化合物で構成された発光ダイオード、または有機ＯＬＥＤまたは電界放射デバイスまたは垂直キャビティ型レーザで構成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記構造要素が、前記少なくとも第２の層の放射誘起構造化（radiation-inducedstructuring）に適切な照射誘起放射（irradiation-induced radiation）を再放出する材料で構成される、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記構造要素が熱放射を照射され、かつ前記少なくとも第２の層が熱誘起構造化に適切な材料で構成されている、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
放射透明基板を使用し、前記基板の裏側から前記構造要素を照射する、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
リソグラフィを使用して、基板に堆積された少なくとも２層の多層構造を製造するマスキング配列であって、少なくとも第２の層の材料と物理的または化学的あるいは両方の相互作用を選択的に起こすことができるアドレス指定可能な構造要素の層を含み、この第２の層の材料が、前記構造要素から前記少なくとも第２の層に像転写を行うために適切な前記物理的または化学的あるいは両方の相互作用に敏感であるマスキング配列。
【請求項１０】
前記アドレス指定可能な構造要素が発光デバイスである、請求項９に記載のマスキング配列。
【請求項１１】
前記構造要素が、照射誘起放射、特に熱放射を再放出する、請求項９または１０に記載のマスキング配列。
【請求項１２】
前記少なくとも第２の層の前記材料が、放射誘起構造化、特に熱誘起構造化に適切である、請求項１１に記載のマスキング配列。
【請求項１３】
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法を使用して、または請求項９ないし１２のいずれかに記載のマスキング基板を使用して、あるいはその両方を使用して製造された基板に堆積された少なくとも２層の多層構造。
【請求項１４】
前記基板上の第１の層のアドレス指定可能な構造要素と、前記構造要素の上の前記基板の上の少なくとも第２の層の材料とを含み、前記第１の層が物理的または化学的あるいは両方の相互作用を選択的に起こすことができ、前記第２の層の材料が、前記構造要素から前記少なくとも第２の層に像転写を行うために適切な前記物理的または化学的あるいは両方の相互作用に敏感である、請求項１３に記載の多層構造。
【請求項１５】
前記構造要素が、発光デバイスである、請求項１３または１４に記載の多層構造。
【請求項１６】
前記構造要素が、照射誘起放射、特に熱放射を再放出する、請求項１４または１５に記載の多層構造。
【請求項１７】
前記少なくとも第２の層の材料が、放射誘起構造化、特に熱誘起構造化に適切である、請求項１６に記載の多層構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、基板に堆積された少なくとも２層の多層構造を作るためのリソグラフィの分野に関し、より詳細には、この多層構造を形成する異なる構造要素のマスク合せに関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー表示装置用途のカラー・フィルタおよびカラー・コンバータは、現在、下記の必要ステップから成る標準フォトリソグラフィ・プロセスを使用して製造されている。すなわち、
ａ）フォトレジスト材料の層で基板を覆うステップ、
ｂ）マスクを設計するステップ、
ｃ）マスクを基板、すなわち基板上にすでに存在する構造と位置合せするステップ、
ｄ）位置合せされたマスクで放射を遮断しながら、光活性放射でフォトレジスト材料を感光させるステップ、
ｅ）感光されたフォトレジスト材料を現像するステップ、および
ｆ）現像されたフォトレジスト材料を基板から除去するステップ、である。
【０００３】
ステップｆ）の現像されたフォトレジストの除去（いわゆる、ポジ型フォトリソグラフィ・プロセス）において、代わりに、現像されていないフォトレジスト材料を除去することができる（いわゆる、ネガ型フォトリソグラフィ・プロセス）。
【０００４】
マスク合せを不要にする手法がすでにいくつかある。第１の手法として、高精度マスクの位置合せを不必要にすると伝えられている半導体発光デバイスの製造方法が、日本語要約書ＪＰ４１６２６８９Ａ２に開示されている。これによると、キャップ層表面にフォトレジストが平らに塗布され、そして、キャップ層の突出部の頂上部分およびその近傍だけが露出されるようにフォトレジストが除去される。さらに、残っているフォトレジストをマスクとして使用しながらキャップ層表面がほぼ平坦化されるように、残っているフォトレジストの一部が除去される。
【０００５】
さらに、米国特許第５，６８８，５５１号では、狭間隔堆積（close-spaceddeposition）技術を使用して有機ＥＬ媒体をドナー・シート（donor sheet）から基板にパターン転写して、個別に着色された有機ＥＬ媒体を基板上に形成する、マルチカラー有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示パネルの形成方法が開示されている。より具体的には、透明基板上に複数の間隔を空けて配置された電極を実現するように、透明な導電性層が形成され、かつパターン形成される。さらに、この間隔を空けて配置された電極上に、カラー有機ＥＬ媒体がドナー・シートから狭間隔堆積で実現されて、それぞれ原色を発する近接した着色サブピクセルを形成する。さらに、着色サブピクセル上に導電性層が形成されかつパターン形成されて、複数の間隔を空けた電極を実現する。この狭間隔堆積は、光吸収層が予めパターン形成されたそれぞれのドナー・シートに光を当てて、着色有機ＥＬ媒体の各々を透明基板に転写することで実現される。伝えられるところでは、その方法は、従来のフォトリソグラフィを必要としないので、有機ＥＬ媒体のフォトリソグラフィ・プロセスとの不適合性の問題は回避される。
【０００６】
その上に、米国特許第４，７４３，０９９号で、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶（ＬＣ）カラー表示デバイスを作る方法が開示され、この方法では、ピクセル電極を使用して多色性ガラスにカラー・フィルタを生成することで、赤・緑・青カラー・フィルタとピクセル電極の間の位置合せが行われる。この方法では、間隔を空けて配置された前面ガラス・パネルと背面ガラス・パネルとを有する組立品が使用され、そのガラス・パネルの１つは未感光多色性ガラス材料である。透明共通電極層が、一方のガラス・パネルの内面に形成される。個々にアドレス指定可能なピクセル電極のアレイが、他方のガラス・パネルの内面に形成される。ガラス・パネルで画定される空洞に、不透明物質をドープした液晶材料が仮に充填される。紫外光が、非多色性ガラス・パネルに当てられる。そのとき、１つの色に関連したピクセル電極がアドレス指定されて、液晶を選択的に透明状態に切り換える。このようにして、多色性ガラス・パネルのある特定の領域を局部的に外部紫外光で感光させる。これによって、その領域にある特定の色相が生成される。そして、この手順が異なる電極で繰り返されて、多色性ガラス・パネルの異なる領域に異なる色相が設定される。それから、設定された色相を固定するために、アセンブリは熱処理される。仮の液晶材料を空洞から除去し、それを適切な永久液晶材料と取り替えることで、アセンブリは最終的に完成する。
【０００７】
前述の知られているマスキング技術には、いくつかの欠陥がある。先ず、個々のステップの数が比較的多く、かつ上述の知られている技術の大部分はマスク合せというクリティカルなステップを含んでいる。第２に、十分に高い分解能を達成するために、コンタクト・マスクが必要とされ、これは複雑なプロセス・ステップとマスク・デバイスを含むものである。
【０００８】
結果として、知られている方法は、互いに有効に位置合せすべき堆積層の数を必要とし、したがって、少なくとも対応する数の堆積ステップと位置合せステップを必要とするという共通の欠点を有する。
【特許文献１】
日本語要約書ＪＰ４１６２６８９Ａ２
【特許文献２】
米国特許第５，６８８，５５１号
【特許文献３】
米国特許第４，７４３，０９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、前記の多層構造を製造する方法およびデバイスを提供することであり、この方法およびデバイスは、異なる層間の必要な空間位置合せに関して、基本的な多層構造化プロセスの前述の欠点を無くする。
【００１０】
他の目的は、マスク合せを不必要にするそのような方法およびデバイスを提供することである。
【００１１】
さらに他の目的は、最小限の技術的な努力でリソグラフィ法を使用して、基板に堆積された少なくとも２つの層の非常に高い空間位置合せおよび分解能を実現することである。
【００１２】
なお他の目的は、上述のパターン形成構造のための製造プロセスのスループットを高めることである。
【００１３】
さらに他の目的は、時間とコストのかかる位置合せステップを無くして製造コストを低減することである。
【００１４】
上記の目的は、独立した請求項に従ったステップおよび手段によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の内容である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の基礎となる概念は、構造要素自体の放射、すなわち構造要素が自己放射する光または放射を、例えば被覆層のリソグラフィ露光に使用して、異なる層間の自己整合を達成することである。
【００１６】
より詳細には、本発明は、カラー・フィルタ、カラー・コンバータ、黒マスク、スタッドなどのような構造化フルカラー・デバイスを製造するためのフォトリソグラフィ・プロセスで、構造化単色デバイス例えば記号またはピクセルを照射源すなわち光源としてすでに使用することができることを利用する。例示的な構造要素は、発光ダイオードまたは垂直キャビティ型レーザであることがある。
【００１７】
少なくとも第２の層を物理的または化学的あるいはその両方の相互作用で感光させるステップで使用されることは、一方では、構造要素が起こす任意の相互作用が、この少なくとも第２の層を前記の相互作用に基づいたリソグラフィ・プロセスで構造化するために、使用できるということである。他方で、任意の相互作用、すなわち構造要素で少なくとも調節することができる第２の層の物理的または化学的あるいは両方の性質が、この提案された機構のためには十分である。前記の物理的または化学的あるいは両方の相互作用は、また、前記の像転写を行うために適切な、第１の層と少なくとも第２の層の間の任意の電気的または磁気的または熱的な相互作用であり、例えば磁界または電界である場合もある。
【００１８】
提案された機構では、前述の時間とコストのかかる位置合せステップは無くなる。その上、この機構を使用して製造された構造の異なる層は、特定の位置合せステップまたは方法を必要としないで、互いに自己整合されることが保証される。提案技術の本質的な近接場の特徴のために、製造されたデバイスまたは構造の非常に高い空間分解能およびそれぞれの異なる層間の高精度位置合せが容易に得られる。
【００１９】
強調されることであるが、従来方法を使用すると、そのような高い分解能および位置合せは特定のコンタクト・マスク技術を使用して得ることができるだけである。このコンタクト・マスク技術は、機械的な接触によって単色デバイスに損傷が生じ（いわゆる、位置合せ欠陥）その上に追加の高精度位置合せステップが必要となるかもしれない限りでは、不利である。
【００２０】
前述の必要な位置合せステップのいくつかが使用されなくなって、実施のための時間とコストのかかる手間が軽減される限りで、提案された機構は、知られている方法と比べて技術的に複雑でない。その上に、この機構は、知られている技術またはさらに現存する構造を使用して、実施することができる。この機構が必要とすることは、ただ、第１の層に使用される材料が、マスク層の放射誘起現像および構造化を可能にするのに適している放射を放出することだけである。すなわち、リソグラフィ・ステップ中に明確に規定された方法でマスク材料を除去することができるように、使用される放射は、マスク材料の機械的、物理的または化学的な性質に影響を及ぼす、すなわち変えることができなければならない。
【００２１】
さらに、前述の自己放射の特徴のために、有利なことに、この機構によって、構造化すべき基板は、平らであってはならないが、構造化プロセス中に可撓性である、すなわち曲がることさえできるようになる。
【００２２】
さらに強調すべきことであるが、提案技術は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネセンス画像表示デバイス（ＯＬＥＤ）または重合体ＬＥＤ（ｐＬＥＤ）のような全ての種類の自己放射デバイスに適用することができるが、背面照明ＬＣＤのような照明されるデバイスにも適用することができる。
【００２３】
さらに、全ての種類のフォトリソグラフィ方法、例えば、ポジ型またはネガ型フォトリソグラフィ・プロセスまたはリフトオフ技術は、提案された方法およびデバイスの実施のために使用することができる。
【００２４】
さらに、理解されることであるが、本発明は、前述の自己放射デバイスを使用することによってか、または放射吸収性材料、例えば、熱吸収蛍光性または燐光性材料で構成される受動放射構造を使用することによってかで実施することができる。ここで、基本的に異なる波長の別の放射をこの構造に照射して、フォトレジスト現像プロセスに適している放射を再放出するようにこの構造を起動することができる。単に例示的なものとして、紫外線のような非熱放射を構造に照射し、かつリソグラフィ材料として熱敏感レジストを使用することで、これを達成することができるかもしれない。
【００２５】
本発明は、添付の図面に関連して解釈されるとき以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。図面において、同様または機能的に同一の特徴は、同一参照符号で参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、平坦な基板１０上にフルカラー黒マトリックス表示装置を製造するための本発明に従ったリソグラフィ・プロセスの第１の実施形態を示す。注目に値することであるが、以下で説明するプロセスは、平坦すなわち平らな基板を使用しないで、平らでない基板または曲がった基板ででも実施することができる。
【００２７】
放射２５を放出する青ピクセル２０から始まって、黒マスク３０および緑および赤放射用のカラー・コンバータ３０、４０を付け加える。この例では、青放射デバイス２０（ステップＡ）をフォトレジスト５０で覆い、このフォトレジスト５０を次に青放射体の光２５で露光する（ステップＢ）。黒マトリックス３０は、原理的には、ポジ型またはネガ型リソグラフィ・プロセスで生成することができる（Ｃ）。カラー・コンバータ３０、４０に関しては、適切な染料をドープしたフォトレジストを使用することができる。したがって、露光（Ｄ）と現像（Ｅ）のサイクルだけを必要として、従来技術のようなマスクの製造および位置合せを必要としないで、構造化フルカラー・デバイスが作られる。この場合は、ステップＤおよびＥで作られるピクセルの組合せが緑色光（図示しない）の生成に使用され、ステップＦおよびＧの組合せが赤色（図示しない）の生成に使用される。
【００２８】
ここで留意されたいことであるが、上記の手順で、ネガ型リソグラフィ・プロセスと組み合わせてフォトレジストを使用することができ、この場合、コンバータ材料の塗布およびリフトオフを使用することができる。
【００２９】
図２に示す第２の例は、黒マトリックスを含まないフルカラー表示装置に関するものである。したがって、この例では、図１のステップＢおよびＣは必要でない。他のステップＤ’からＧ’まででは、この例は、図１の対応するステップＤからＧを参照する。
【００３０】
図３に示す実施形態では、手順Ａ”およびＢ”は、前述の実施形態と同一である。再び、基板１０に堆積された構造要素２０にフォトレジスト層５０を上塗りする。しかし、他の実施形態と異なり、構造要素２０は、熱放射のような放射を照射された後で放射を再放出する材料から成る。したがって、フォトレジスト材料５０は、その放射に対して現像敏感でなければならない。すなわち、熱放射の場合、再放出される放射によって現像できなければならない。
【００３１】
したがって、さらに、前述の実施形態から見て新しい手順はステップＣ”であり、このステップＣ”では、上塗りされた基板に放射６０を照射して、放射２５を再放出するように構造要素２０を起動する。次の手順Ｆ”〜Ｇ”は、他の実施形態の対応するステップと同様であるかまたは同一である。
【００３２】
図４は、本発明に従ったマスキング基板の拡大断面側面図を示し、このマスキング基板は、予め構成されたマスキング・デバイスとして製造することができる。前に説明したように、このデバイスは、基板１０および予め堆積され予め構造化された要素２０から成り、この例では要素２０の間に黒マトリックス３０を含んでいる。要素２０が放出する放射２５で現像されるのに適切なフォトレジスト５０を、このマスキング・デバイスに予め塗布することができる。要素２０の放射を電圧供給線８０で制御することができるので、本発明で提案し上で説明した機構で、半導体製造で使用されているもののような複雑な構造パターンでも製造することができるようになる。
【００３３】
さらに、本発明が提案する方法は、いくつかの層の導電性経路から成る電気回路の集積に使用することもできる。これを説明するために、図５は、第１の層の導電性経路１０５を載せている剛性または可撓性基板１００を示す（ステップＡ）。この第１の層１０５を、熱相互作用に敏感な分離用レジスト１１０で覆う（ステップＢ）。個々の導電性経路１１５で、電流をオンにする（ステップＣ）。内部抵抗のために、この経路は熱くなり（１２０）、局部的にレジスト１１０を感光させる。すなわち、硬さまたは溶剤に対する化学的耐性のようなレジスト１１０の物理的な性質または化学的な性質あるいはその両方を変化させる。次のステップで、レジストを除去し、オンした導電性経路をレジストの分離用被膜１２５が付いたままにしておく（ステップＤ）。この経路は今や保護されているので、次の層１３０の導電性経路を第１の層の上に堆積することができる。例えば、異なる導電性経路１３５、１４０の間を相互接続することができる（ステップＥ）。
【００３４】
前述の方法の利点は、ある特定の導電性経路を保護しかつ他の経路の上に絶縁保護層を堆積するために、マスク技術を含んだ複雑で高価なプロセスが必要でないことである。その代わりに、熱敏感レジストの簡単なコーティング技術と、このレジストを感光させるのに必要な熱エネルギーを導電性経路の内部抵抗で自己発生することとを使用する。
【００３５】
上記の特定の応用のシナリオを超えて、本発明に従った方法およびデバイスは、マスク・リソグラフィを使用する任意の微小技術の微小製造で使用することができる。ここで、本発明は、単に例示的に、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）表示装置、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、またはカラー・フィルタまたはカラー・コンバータのような薄膜光デバイスを参照する。その上に、本発明は、半導体デバイス（プロセッサ、記憶装置、その他）または光電子デバイスの製造に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従った方法の第１の実施形態の手順を示す図であり、黒マトリックス・カラー表示装置を製造する例である。
【図２】本発明に従った方法の第１の実施形態の手順を示す図であり、黒マトリックスのないカラー表示装置を製造する例である。
【図３】本発明の第２の実施形態の手順を示す図である。
【図４】本発明に従ったマスキング基板を示す拡大断面側面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の手順を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2004530255.tif 000016
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2004530255.tif 000028
2004530255.tif 000029
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004530255.tif 000030
2004530255.tif 000031
【国際調査報告】
2004530255.tif 000032
2004530255.tif 000033
2004530255.tif 000034