(57)【要約】複数の実施形態は、略垂直な側壁および略平面状の底部を各ウェル構造が示す１以上のウェル構造を有する基体に関する。
2020527850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体アセンブリ基体において、
透明基体と、
前記透明基体上にわたって設けられた、無機材料で形成された無機流体構造層であって、前記透明基体の上面の一部分を各構造が露出する複数の構造を含む、無機流体構造層と
を含むことを特徴とする流体アセンブリ基体。
【請求項２】
前記透明基体が第１のタイプのガラスでできており、前記無機材料が、エッチングによる影響の受け易さが前記第１のタイプのガラスとは異なる第２のタイプのガラスでできている、請求項１記載の流体アセンブリ基体。
【請求項３】
前記複数の構造がウェルであり、各前記ウェルの側壁が、前記透明基体の前記上面に対して略垂直である、請求項１記載の流体アセンブリ基体。
【請求項４】
各前記ウェルの前記側壁が、前記透明基体の前記上面から測定された９１度より大きく且つ１０５度より小さい角度を示す、請求項３記載の流体アセンブリ基体。
【請求項５】
各前記ウェルの前記側壁が、前記透明基体の前記上面から測定された８０度より大きく且つ９０度より小さい角度を示す、請求項３記載の流体アセンブリ基体。
【請求項６】
前記複数の構造のうちの各構造によって露出される前記透明基体の前記上面が略平面状である、請求項１記載の流体アセンブリ基体。
【請求項７】
前記透明基体と前記無機流体構造層との間に電気接続層が設けられ、該電気接続層の一部分が、前記複数の構造のうちの少なくとも１つの構造の底部において露出した、請求項１記載の流体アセンブリ基体。
【請求項８】
前記複数の構造がウェルであり、各ウェルが、３マイクロメートルより大きい深さと、４０マイクロメートルより大きい幅とを有する、請求項１記載の流体アセンブリ基体。
【請求項９】
前記透明基体と前記無機材料との組み合わせが、高々摂氏６００度までの温度において機械的に安定している、請求項１記載の流体アセンブリ基体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１７年６月２日に出願された米国特許出願第６２／５１４，１９６号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を以下に完全に記載されているかのように参照して本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
複数の実施形態は、略垂直な側壁および略平面状の底部を各ウェル構造が示す１以上のウェル構造を有する基体に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＥＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ構成要素、およびＬＥＤ素子アレイは、ディスプレイまたは装置の表面にわたって定められた位置に配置された多数のダイオードを含む。基体に関してダイオードを組み付けるために、流体アセンブリが用いられ得る。そのような組み付けは、しばしば確率論的なプロセスであり、それによりＬＥＤ素子が基体上のウェルに付着される。従来の手法を用いて、基体の表面にそのようなウェルを形成することは、典型的には、ガラス基体上に付着されたポリマーフィルムにウェルを形成することに依拠する。そのようなポリマーフィルムは、透明性および熱安定性に劣る。劣った透明度は、ディスプレイから黄色または灰色の色相が発せられることにつながり得る。熱安定性が限られている場合には、その後で行われる電気接点の形成およびパッシベーションとのプロセスの適合性が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって、少なくとも上述の理由により、当該技術分野においては、基体上に物理的構造を製造するための高度なシステムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
複数の実施形態は、略垂直な側壁および略平面状の底部を各ウェル構造が示す１以上のウェル構造を有する基体に関する。
【０００６】
この要約は、単に、本発明の幾つかの実施形態の一般的な概要を提供するものである。「一実施形態において」、「一実施形態によれば」、「様々な実施形態において」、「1以上の実施形態において」、「特定の実施形態において」等の語句は、一般的に、その語句に続く特定の特徴、構造、または特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれること、および、本発明の複数の実施形態に含まれ得ることを意味する。そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない点が重要である。本発明の他の多くの実施形態は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面から、より完全に明らかになろう。
【０００７】
本明細書の残りの部分において説明されている図面を参照することによって、本発明の様々な実施形態の更なる理解が実現され得る。図面中、類似の構成要素を指すために、幾つかの図面を通して類似の参照番号が用いられる。幾つかの例では、複数の類似の構成要素のうちの1つを指すために、参照番号に、小文字で構成されるサブラベルが関連付けられる。存在しているサブラベルを指定せずに参照番号を参照する場合には、そのような複数の類似の構成要素の全てを参照することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】本発明の１以上の実施形態による、キャリア液および複数の物理的物体で構成される懸濁液を、多数のウェルを含む流体アセンブリ基体に対して相対的に移動させることが可能な流体アセンブリシステムを示す
【図１ｂ】本発明の１以上の実施形態による、キャリア液および複数の物理的物体で構成される懸濁液を、多数のウェルを含む流体アセンブリ基体に対して相対的に移動させることが可能な流体アセンブリシステムを示す
【図１ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、ハードマスク用に選択された材料の粒状性に部分的に起因するウェル側壁の不均一な外縁部を示す走査電子顕微鏡画像
【図２ａ】本発明の幾つかの実施形態によるウェル構造を示す
【図２ｂ】本発明の幾つかの実施形態によるウェル構造を示す
【図２ｃ】本発明の幾つかの実施形態に従って達成可能なウェルの略垂直な側壁を示す走査電子顕微鏡画像
【図３】本発明の様々な実施形態による、流体アセンブリ基体にウェル構造を形成する方法を示すフロー図
【図４ａ】本発明の他の実施形態によるウェル構造を示す
【図４ｂ】本発明の他の実施形態によるウェル構造を示す
【図５】本発明の更なる実施形態による、流体アセンブリ基体にウェル構造を形成する方法を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
複数の実施形態は、略垂直な側壁および略平面状の底部を各ウェル構造が示す１以上のウェル構造を有する基体に関する。
【００１０】
本発明の様々な実施形態は、流体アセンブリ基体である。そのような流体アセンブリ基体は、透明基体と、無機流体構造層とを含む。無機流体構造層は、透明基体上にわたって設けられ、無機材料で形成される。無機流体構造層は、透明基体の上面の一部分を各構造が露出する複数の構造を含む。
【００１１】
上述の実施形態の幾つかの例では、透明基体はガラスでできており、無機材料はシリカである。上述の実施形態の様々な例では、複数の構造はウェルである。幾つかのそのような例では、各ウェルの側壁は、透明基体の上面に対して略垂直である。特定のケースでは、各ウェルの側壁は、透明基体の上面から測定された９１度より大きく且つ１０５度より小さい角度を示す。他の特定のケースでは、各ウェルの側壁は、透明基体の上面から測定された８０度より大きく且つ９０度より小さい角度を示す。
【００１２】
上述の実施形態の１以上の例では、複数の構造のうちの各構造によって露出される透明基体の上面は略平面状である。上述の実施形態の様々な例では、透明基体と無機流体構造層との間に電気接続層が設けられ、電気接続層の一部分が、複数の構造のうちの少なくとも１つの構造の底部において露出している。複数の構造がウェルである上述の実施形態の幾つかの例では、各ウェルは、３マイクロメートルより大きい深さと、４０マイクロメートルより大きい幅とを示す。上述の実施形態の幾つかの例では、透明基体と無機材料との組み合わせは、高々摂氏６００度までの温度において機械的に安定している。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、流体アセンブリ基体を製造する方法を提供する。そのような方法は、透明基体を設ける工程と、透明基体上にわたって無機材料を付着させることにより無機材料層を形成する工程と、無機材料層の上に、複数の構造の位置に対応する無機材料層の部分を露出する開口部を有するパターニングされたハードマスクを形成する工程と、無機材料層に、透明基体の上面まで延びる複数の構造を開口させるために、パターニングされたハードマスクによってガイドされるドライエッチングを行う工程とを含む。
【００１４】
上述の実施形態の幾つかの例では、透明基体はガラスでできており、無機材料はシリカである。上述の実施形態の様々な例では、透明基体上にわたって無機材料を付着させる工程は、透明基体上にわたってＳｉＯ２のプラズマＣＶＤを行うことを含む。そのようなＳｉＯ２の蒸着は、前駆体としてテトラエチルオルトシリケートを用い得る。異なる実施形態に関しては、シラン、ＤＡＢＳ、ＳｉＣｌ４を含むがこれらに限定されない他の前駆体が用いられてもよい。無機材料層の別の材料としては、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５の組成空間の酸化物ガラスフィルムが挙げられる。無機材料層の更に別の材料としては、例えば、蒸着されるフィルムにフッ素または窒素アニオンを加えて、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＰＳＧ（ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５）、またはＢＰＳＧ（ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５）を生じてもよい。上述の実施形態の１以上の例では、無機材料層の上に、複数の構造の位置に対応する無機材料層の部分を露出する開口部を有するパターニングされたハードマスクを形成する工程は、無機材料層の上にニッケルを付着させる工程と、複数の開口部を画成するためにフォトリソグラフィを行う工程と、複数の開口部に対応する無機材料層の上面の部分を露出させるために、ウェットエッチングを行う工程とを含む。
【００１５】
上述の実施形態の様々な例において、ドライエッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、および、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）からなる群から選択される。上述の実施形態の１以上の例では、無機材料層の複数の構造はウェルであり、各ウェルの側壁は、透明基体の上面に対して略垂直である。
【００１６】
上述の実施形態の１以上の例では、無機材料層の複数の構造のうちの各構造によって露出される透明基体の上面は、略平面状である。上述の実施形態の幾つかの例では、本方法は、透明基体上にわたって無機材料を付着させる前に、透明基体上に電気接続層を形成することにより、透明基体および電気接続層の両方の上にわたって無機材料層を形成する工程を更に含む。幾つかのそのような例では、無機材料層の複数の構造のうちの少なくとも1つの構造の底部におけるドライエッチングによって、電気接続層が部分的に露出される。
【００１７】
上述の実施形態の幾つかの例では、無機材料層の複数の構造はウェルであり、各ウェルは、３マイクロメートルより大きい深さと、４０マイクロメートルより大きい幅とを有する。上述の実施形態の１以上の例では、透明基体と無機材料層との組み合わせは、高々摂氏６００度までの温度において機械的に安定している。
【００１８】
本発明の様々な実施形態は、大面積ガラスウェルプレート、およびその製造方法に関する。そのような方法は、微細素子の流体自己アセンブリによる大面積ディスプレイの製造に適した、平坦な底部を有する正確にパターニングされたウェルのアレイを生じる。ウェルプレートは、ガラス基体と、サブトラクティブパターニング法によって複数のウェルが形成された無機層とで構成される。無機層は、ガラス基体よりも速くエッチングされるよう選択されるので、平坦なウェルが実現する。ウェルの深さおよび側壁の角度は、電気接点の製造および作製を補助するよう、製造に際して必要に応じて調節され得る。自己アセンブリによって組み付けられる素子が微細発光ダイオードである場合には、ウェルプレートは、上部および底部の電気接点の一方または両方に対応するよう設計され得る。微細発光ダイオードの駆動は、パッシブマトリックスまたはアクティブマトリックスのいずれかによって行われ得る。底部の電気接点は、ウェル形成前またはウェル形成後に形成され得る。特定のケースでは、微細発光ダイオードは、直径が数十マイクロメートルであり、高さが１マイクロメートルより大きく且つ１０マイクロメートルより小さい円筒形である。具体的な例として、微細発光ダイオードは、約５０マイクロメートルの直径と、約５マイクロメートルの高さとを示し得る。
【００１９】
図１ａを参照すると、本発明の１以上の実施形態による、キャリア液１１５と複数の物理的物体１３０とで構成される懸濁液１１０を、基体１４０の表面上の無機流体構造層１９０に対して相対的に移動させることが可能な流体アセンブリシステム１００が示されている。図１ａ〜図１ｂに関連して述べられる例は、流体によって付着される物理的物体に焦点を当てているが、この流体構造層を含む基体は、例えばピックアンドプレースまたは他の変形等といった他のアセンブリ方法に関連して用いられてもよい。物理的物体１３０は、電子素子、ダイオード、微細ＬＥＤ、および他の物体を含み得る。幾つかのケースでは、基体１４０上に材料を付着させることにより、流体構造層１９０の未パターニング物が形成される。次に、未パターニング材料上にわたって、ウェル１４２に対応する領域を露出させるハードマスクが形成される。次に、ドライエッチングを行うことにより、未パターニング材料に、基体１４２の上面に至るウェル１４２がエッチングされる。次に、ハードマスクが除去され、流体構造層１９０が残る。基体１４０と無機流体構造層１９０との組み合わせのコーティング、付着、または他の構築は、基体１４０および流体構造層１９０のうちの１以上に電子回路を形成する前または後に行われ得る。幾つかのケースでは、基体１４０と無機流体構造層１９０との組み合わせは剛性であってもよく、他のケースでは柔軟であってもよい。一例として、そのような手法は、ディスプレイパネルを構成するために、ウェル１４２のそれぞれに各素子が付着された多数の微細発光ダイオード素子に対応可能な、大面積流体アセンブリプレートの製造を可能にする。そのような手法が有用であり得る他の例としては、大面積の照明および標識、並びに、無線周波数識別タグが含まれるが、それらに限定されない。
【００２０】
幾つかの実施形態では、基体１４０を形成するために用いられる材料はガラスであり、無機流体構造層１９０を形成するために用いられる材料は無機材料である。ガラスと無機材料との組み合わせは、ウェル１４２を開口させるために行われるドライエッチングによる影響の受け易さ（即ち、一方の材料が他方の材料とは異なる速度でエッチングされる）が、ガラスよりも無機材料の方が遥かに大きくなるように選択され、これにより、基体１４０の上面を、ドライエッチングプロセスのストップとして用いることが可能になる。このようなエッチングによる影響の受け易さの違い、および、基体１４０をエッチングのストップとして用いることにより、基体１４０の上面によって画成される略平坦な底部を有するウェル１４２が生じる。更に、上述のハードマスクによってガイドされるドライエッチングプロセスを用いことにより、ウェル１４２の略垂直な側壁が生じる。基体１４０のガラスおよび無機流体構造層１９０の無機材料は、更に、摂氏６００度（６００℃）を超える処理温度に晒された際に機械的に適合するよう選択される。そのような処理温度は、とりわけ、薄膜トランジスタの製造、はんだリフロー、および共晶接合プロセスに対応する。
【００２１】
幾つかのケースでは、物理的物体１３０は微細ダイオードであり得るが、他のケースでは、物理的物体は他の電子素子または非電子素子であり得る。図１ｂに移ると、流体構造層１９０内へと延びるウェル（円として示されている）のアレイを有する、基体１４０の表面の例示的な上面図１９９が示されている。各ウェル１４２は、直径１９２および深さ１９４を有する。なお、ウェル１４２の断面は円形として示されているが、異なる実施形態に関しては、他の形状が用いられてもよい。例えば、本発明の異なる実施形態を用いて、他の形状（例えば、正方形、台形、または他の任意の形状等）がサポートされ得る。更に、ウェル１４２は、一般的に、滑らかな円形の外縁部を有するように示されているが、外縁部は、図１ｃに示されているものと同様の、ハードマスクに用いられる材料の粒状性に部分的に起因する幾分の粗さを示し得る。特定の一実施形態では、ハードマスクはニッケル（Ｎｉ）でできている。
【００２２】
幾つかの実施形態では、基体１４０はガラス基体であり、無機流体構造層１９０に５００マイクロメートル以下のオフセット１９３で形成されている直径１９２は４０マイクロメートル以上である。深さ１９４は３マイクロメートルよりも大きい。なお、幾つかの実施形態では、ウェルの底部は、基体１４０の上面の、流体構造層１９０に貫通孔が形成されている部分で形成されるが、他の実施形態では、基体１４０および無機流体構造層１９０は同じ材料の単一の層であり、その単一の層に、単一の層を通って途中まで延びる複数のウェル１４２が画成される。
【００２３】
幾つかのケースでは、無機流体構造層１９０の厚さは物理的物体１３０の高さに略等しく、その場合、上述のエッチングを用いて、基体１４０の上面まで延びる貫通孔が形成される。他のケースでは、流体構造層１９０の厚さは物理的物体１３０の厚さよりも大きく、その場合、ウェル１４２は、完全に流体構造層１９０内に形成される。他のケースでは、流体構造層１９０の厚さは物理的物体の厚さよりも小さい。なお、サイズ、形状、厚さ、および組成が異なる様々な物理的物体を、流体構造層を含む基体上に組み付けることができる。ウェル１４２の入口開口部は、物理的物体１３０の幅よりも大きく、任意の所与のウェル１４２内に１つの物理的物体１３０のみが付着されるようになっている。なお、実施形態では、物理的物体１３０をウェル１４２内に付着させることについて述べているが、本発明の異なる実施形態によれば、他の素子または物体が付着され得る。
【００２４】
付着装置１５０は、ダム構造の側面１２０によって基体１４０上に懸濁液１１０が保持される状態で、基体１４０の表面上にわたって懸濁液１１０を付着させる。幾つかの実施形態では、付着装置１５０は、懸濁液１１０のリザーバへのアクセスを有するポンプである。懸濁液移動装置１６０は、基体１４０上に付着された懸濁液１１０を攪拌して、物理的物体１３０が基体１４０の表面に対して相対的に移動するようにする。物理的物体１３０が基体１４０の表面に対して相対的に移動する際に、物理的物体１３０がウェル１４２内に付着する。幾つかの実施形態では、懸濁液移動装置１６０は、３次元で移動するブラシである。当業者には、本明細書において提供される開示に基づいて、ポンプを含むがこれに限定されない、懸濁液移動装置１６０の機能を行うために用いられ得る様々な装置が認識されよう。
【００２５】
捕捉装置１７０は、懸濁液１１０内へと延びる入口であって、キャリア液１１５の一部および付着されなかった物理的物体１３０を含む懸濁液１１０の一部を回収して、回収された材料を再利用のために戻すことができる入口を含む。幾つかの実施形態では、捕捉装置１７０はポンプである。一部のケースでは、基体１４０と無機流体構造層１９０との組み合わせは、図２〜図５に関して後述されるプロセスの１以上を用いて形成される。
【００２６】
基体１４０と無機流体構造層１９０の組み合わせは、流体アセンブリシステム１００において示されているウェル１４２、流体チャネル、または他の物理的表面構造等の物理的特徴のみならず、上述の剛性または柔軟性等の機械的特性も示し得るが、更に、特定の光学特性を示すよう選択または形成され得る。例えば、光学特性に関して、基体１４０と無機流体構造層１９０との組み合わせは略透明のままであってもよく、光を遮断または分離するための不透明な領域を有してもよく、特定の光吸収性を有する領域を有してもよく、または、制御された光散乱性を有する領域を有してもよい。基体１４０と無機流体構造層１９０との組み合わせのパターニングは、流体アセンブリシステム１００において示されているように上面のみにおいて行われてもよく、または上面および底面の両方において行われてもよい。物理的特徴の２次元形状は、適切なフォトマスクを用いて制御でき、図１では純粋に垂直であるものとして示されている物理的構造の垂直な側壁の角度は、角度がついてもよく、または、別様の形状を有していてもよい。
【００２７】
図２ａ〜図２ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、ウェル構造２４０を含む流体アセンブリ基体の一部分の上面図２００および対応する側面図２５０が示されている。図示されているように、ウェル構造２４０は、無機構造層２１０内へと、基体２２０の上面２２５に至るまで延びている。ウェル構造２４０は、幅２３０および深さ２７０を示す。ウェル構造２４０の側壁２４５は、上面２２５から測定される側壁角度２６０を示す。側壁２４５は、上面２２５から略垂直に延びている。本明細書において用いられる「略垂直」という語句は、その最も広い意味で、側壁角度２６０の８０度〜１００度の任意の値を意味するよう用いられる。更に、上面２２５は略平面状である。本明細書において用いられる「略平面状」という語句は、その最も広い意味で、２００μｍ未満のＴＩＲ（Total Indicator ReadingまたはTotal Indicator Runout）を有する任意の表面を意味するよう用いられる。
【００２８】
幾つかの実施形態において、基体２２０を形成するために用いられる材料はガラスであり、無機構造層２１０を形成するために用いられる材料は無機材料である。ガラスと無機材料との組み合わせは、ウェル２４０を開口させるために行われるドライエッチングによる影響の受け易さ（即ち、一方の材料が他方の材料とは異なる速度でエッチングされる）が、ガラスよりも無機材料の方が遥かに大きくなるように選択され、これにより、基体２２０の上面２２５を、ドライエッチングプロセスのストップとして用いることが可能になる。このようなエッチングによる影響の受け易さの違い、および、基体２２０をエッチングのストップとして用いることにより、基体２２０の上面２２５によって画成される略平坦な底部を有するウェル２４０が生じる。図３に関してより詳細に後述するように、無機構造層２１０上にわたって配置されたハードマスクによってガイドされるドライエッチングプロセスは、上面２２５から略垂直な角度を有するウェル２４０の側壁２４５を生じる。更に、基体２２０のガラスおよび無機構造層２１０の無機材料は、摂氏６００度（６００℃）を超える処理温度に晒された際に機械的に適合するよう選択される。そのような処理温度は、とりわけ、薄膜トランジスタの製造、はんだリフロー、および共晶接合プロセスに対応する。特定の一実施形態では、無機材料はシリカである。
【００２９】
図２ｃは、本発明の幾つかの実施形態に従って達成可能なウェル２４０の略垂直な側壁２４５を示す、走査型電子顕微鏡画像２８０である。図示されているように、側壁２４５の角度２６０は、ウェル２４０の上面２２５から測定して９９．２度である。なお、側壁２４５のこの垂直性は、本明細書に開示されている技術を用いて達成可能な多くのもののうちの一例である。
【００３０】
図３を参照すると、フロー図３００は、本発明の様々な実施形態による、流体アセンブリ基体に複数のウェル構造を形成する方法を示している。フロー図３００に従って、透明基体が形成される（ブロック３０５）。透明基体は、当技術分野において知られているプロセスを用いて形成されたコーニング社のイーグルＸＧ（登録商標）スリムガラス基体であり得るが、これに限定されない。特定の例では、コーニング社のイーグルＸＧスリムガラス基体の厚さは７００マイクロメートルである。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る他の透明基体および厚さが認識されよう。
【００３１】
次に、無機材料が透明基体上に付着されることにより、透明基体上にわたって無機層が生じる（ブロック３１０）。幾つかの実施形態では、無機材料はシリカであり、無機層は５マイクロメートルの厚さである。特定のケースでは、無機層は、アプライドマテリアルズ社のＰ５０００を用いて、６５０Ｗ、１３．５６ＭＨｚのＲＦ、９トルの圧力、２１０ミル（約５．３ミリメートル）の間隙、３８Ｃ ＴＥＯＳバブラーを通した１２５０ｓｃｃｍのＨｅ、６００ｓｃｃｍのＯ２、および３９０℃の処理条件を用いたプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって形成される。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る他の無機材料、厚さ、および形成プロセスが認識されよう。
【００３２】
無機層の上方にハードマスクが形成される（ブロック３１５）。ハードマスクは、無機層にウェルが形成される位置において無機層を露出する開口部を含む。幾つかの実施形態では、ハードマスクは、電子ビーム蒸着を用いて無機層の上にわたって付着される２０００オングストロームの厚さのニッケル（Ｎｉ）層である。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の１以上の実施形態に従って用いられ得る他のハードマスク材料、厚さ、および形成プロセスが認識されよう。
【００３３】
ハードマスクは、ウェルの位置を画成するために、パターニングおよびエッチングされる（ブロック３２０）。幾つかのケースでは、ハードマスクの開口部の位置を画成するために、フォトリソグラフィが用いられる。フォトリソグラフィが完了したら、ハードマスクはウェットエッチングを受け、ハードマスクに、無機層にウェルが形成される位置において無機層を露出する穴が開口される。ハードマスクがニッケル（Ｎｉ）で形成される特定の１つのケースでは、ウェットエッチングは、ハードマスク層を硝酸、酢酸、および硫酸の混合物に晒すことにより行われる。上述の混合物は、摂氏６０度において毎秒５００オングストロームのエッチング速度を生じる。
【００３４】
ハードマスクをガイドとして用い、透明基体をエッチストップとして用いて、無機層にウェルを生じるためのドライエッチングプロセスが施される（ブロック３２５）。透明基体は、無機層よりもドライエッチングプロセスの影響をかなり受けにくい場合には、良好なエッチストップとして作用する。透明基体が無機層よりもドライエッチングプロセスの影響をかなり受けにくいため、形成されるウェルの深さは無機層の厚さに略等しく、ウェルの底部は略平面状である。幾つかのケースでは、ドライエッチングプロセスは、大きなアンダーカットを生じることなくＴＥＯＳ層を除去し、微細構成要素の流体アセンブリに望ましい、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）または誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）等の異方性ドライエッチングプロセスである。幾つかのケースでは、無機層にウェルをドライエッチングすることは、無機層がＴＥＯＳである場合には、Ｃ４Ｆ８およびＯ２を用いて行われる。そのような場合には、ＴＥＯＳのエッチング速度は約３１５０オングストローム／分であり、ＴＥＯＳ対Ｎｉのエッチング選択性は３５：１である。
【００３５】
ウェルが形成されたら、ハードマスクは無機層から剥離される（ブロック３３０）。この剥離は、ハードマスク層に開口部を画成するために用いられたものと同じウェットエッチングプロセスを用いて行われ得る。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る様々な剥離プロセスが認識されよう。このようにして得られた、透明基体上にわたって設けられたウェルを含む無機層が、流体アセンブリ基体を形成する。
【００３６】
図４ａ〜図４ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、ウェル構造４４０を含む流体アセンブリ基体の一部分の上面図４００および対応する側面図４５０が示されている。図示されているように、ウェル構造４４０は、無機構造層４１０内へと、基体４２０の上面４２５に至るまで延びている。ウェル構造４４０は、幅４３０および深さ４７０を示す。ウェル構造４４０の側壁４４５は、上面４２５から測定される側壁角度４６０を示す。側壁４４５は、上面４２５から略垂直に延びている。更に、上面４２５は略平面状である。ウェル４４０の縁部の周りの上面４２５上には、電気接続層４４４がパターニングされる。図４ｂに示されているように、電気接続層４４４は、部分的に無機構造層４１０の下に延在しており、一部がウェル４４０の底部において露出している。
【００３７】
幾つかの実施形態では、基体４２０を形成するために用いられる材料はガラスであり、無機構造層４１０を形成するために用いられる材料は無機材料である。ガラスと無機材料との組み合わせは、ウェル４４０を開口させるために行われるドライエッチングによる影響の受け易さ（即ち、一方の材料が他方の材料とは異なる速度でエッチングされる）が、ガラスよりも無機材料の方が遥かに大きくなるように選択され、これにより、基体４２０の上面４２５をドライエッチングプロセスのストップとして用いることが可能になる。このようなエッチングによる影響の受け易さの違い、および、基体４２０をエッチングのストップとして用いることにより、基体４２０の上面４２５によって画成される略平面状の底部を有するウェル４４０が生じる。図５に関連してより詳細に後述されているように、無機構造層４１０上に配置されたハードマスクによってガイドされるドライエッチングプロセスは、上面４２５から略垂直な角度を有するウェル４４０の側壁４４５の側壁角度４６０を生じる。更に、基体４２０のガラスおよび無機構造層４１０の無機材料は、摂氏６００度（６００℃）を超える処理温度に晒された際に機械的に適合するよう選択される。そのような処理温度は、とりわけ、薄膜トランジスタの製造、はんだリフロー、および共晶接合プロセスに対応する。特定の一実施形態では、無機材料はシリカである。
【００３８】
図５を参照すると、フロー図５００は、本発明の様々な実施形態による、流体アセンブリ基体にウェル構造を形成する方法を示している。フロー図５００に従って、透明基体が形成される（ブロック５０５）。透明基体は、当技術分野において知られているプロセスを用いて形成されたコーニング社のイーグルＸＧスリムガラス基体であり得るが、これに限定されない。特定の例では、コーニング社のイーグルＸＧスリムガラス基体の厚さは７００マイクロメートルである。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る他の透明基体および厚さが認識されよう。
【００３９】
透明基体上に電気接続層が形成される（ブロック５１０）。電気接続層の形成は、電気接点を形成するための当技術分野において知られている任意のプロセスを用いて行われ得る。完了したら、電気接点は、透明基体の上方に形成されたウェルの底部において接続性を提供する。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る、電気接続層を形成するための様々なプロセスおよび材料が認識されよう。
【００４０】
次に、透明基体上およびパターニングされた電気接続層上に無機材料が付着されることにより、透明基体上にわたって無機層が生じる（ブロック５１５）。幾つかの実施形態では、無機材料はシリカであり、無機層は５マイクロメートルの厚さである。特定のケースでは、無機層は、アプライドマテリアルズ社のＰ５０００上において、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を用いたＰＥＣＶＤ蒸着によって形成される。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る他の無機材料、厚さ、および形成プロセスが認識されよう。
【００４１】
無機層の上にハードマスクが形成される（ブロック５２０）。ハードマスクは、無機層にウェルが形成される位置において無機層を露出する開口部を含む。幾つかの実施形態では、ハードマスクは、電子ビーム蒸着を用いて無機層上にわたって付着される厚さが２０００オングストロームのニッケル（Ｎｉ）層である。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の１以上の実施形態に従って用いられ得る他のハードマスク材料、厚さ、および形成プロセスが認識されよう。
【００４２】
ハードマスクは、ウェルの位置を画成するために、パターニングおよびエッチングされる（ブロック５２５）。幾つかのケースでは、ハードマスクの開口部の位置を画成するために、フォトリソグラフィが用いられる。フォトリソグラフィが完了したら、ハードマスクはウェットエッチングを受け、ハードマスクに、無機層にウェルが形成される位置において無機層を露出する穴が開口される。ハードマスクがニッケル（Ｎｉ）で形成される特定の１つのケースでは、ウェットエッチングは、ハードマスク層を硝酸、酢酸、および硫酸の混合物に晒すことにより行われる。上述の混合物は、摂氏６０度で毎秒５００オングストロームのエッチング速度を生じる。
【００４３】
ハードマスクをガイドとして用い、透明基体をエッチストップとして用いて、無機層にウェルを生じるためのドライエッチングプロセスが施される（ブロック５３０）。透明基体は、無機層よりもドライエッチングプロセスの影響をかなり受けにくい場合には、良好なエッチストップとして作用する。同様に、ドライエッチングを用いて形成されたウェルの底部において露出されるパターニングされた電気接続層に用いられる材料は、無機層の材料よりもドライエッチングの影響を受けにくいように選択される。透明基体および電気接続層の両方が、無機層よりもドライエッチングプロセスの影響をかなり受けにくいため、形成されるウェルの深さは無機層の厚さに略等しく、ウェルの底部は、透明基体の表面上に形成された電気接続層の段差を除いて、略平面状である。幾つかのケースでは、ドライエッチングプロセスは、大きなアンダーカットを生じることなくＴＥＯＳ層を除去し、微細構成要素の流体アセンブリに望ましい、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）または誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）等の異方性ドライエッチングプロセスである。幾つかのケースでは、無機層にウェルをドライエッチングすることは、無機層がＴＥＯＳである場合には、Ｃ４Ｆ８およびＯ２を用いて行われる。そのような場合には、ＴＥＯＳのエッチング速度は約５１５０オングストローム／分であり、ＴＥＯＳ対Ｎｉのエッチング選択性は５５：１である。
【００４４】
ウェルが形成されたら、ハードマスクは無機層から剥離される（ブロック５３５）。この剥離は、ハードマスク層に開口部を画成するために用いられたものと同じウェットエッチングプロセスを用いて行われ得る。当業者には、本明細書において提供される開示に基づき、本発明の異なる実施形態に関して用いられ得る様々な剥離プロセスが認識されよう。このようにして得られた、透明基体上にわたって設けられたウェル内において部分的に露出した電気接続層を有するウェルを含む無機層が、流体アセンブリ基体を形成する。
【００４５】
結論として、本発明は、基体上に構造を形成するための新規なシステム、装置、方法、および構成を提供する。本発明の１以上の実施形態の詳細な説明を上記に示したが、本発明の精神から逸脱することなく、様々な代替、変形、および等価物が当業者には自明であろう。更に、これらのパターニングされた特徴を有する基体は、流体アセンブリ、ピックアンドプレースアセンブリ、または他の方法を含む、様々な装置アセンブリ方法において用いられ得る。従って、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【００４６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００４７】
実施形態１
流体アセンブリ基体において、
透明基体と、
前記透明基体上にわたって設けられた、無機材料で形成された無機流体構造層であって、前記透明基体の上面の一部分を各構造が露出する複数の構造を含む、無機流体構造層と
を含むことを特徴とする流体アセンブリ基体。
【００４８】
実施形態２
前記透明基体が第１のタイプのガラスでできており、前記無機材料が、エッチングによる影響の受け易さが前記第１のタイプのガラスとは異なる第２のタイプのガラスでできている、実施形態１記載の流体アセンブリ基体。
【００４９】
実施形態３
前記複数の構造がウェルであり、各前記ウェルの側壁が、前記透明基体の前記上面に対して略垂直である、実施形態１記載の流体アセンブリ基体。
【００５０】
実施形態４
各前記ウェルの前記側壁が、前記透明基体の前記上面から測定された９１度より大きく且つ１０５度より小さい角度を示す、実施形態３記載の流体アセンブリ基体。
【００５１】
実施形態５
各前記ウェルの前記側壁が、前記透明基体の前記上面から測定された８０度より大きく且つ９０度より小さい角度を示す、実施形態３記載の流体アセンブリ基体。
【００５２】
実施形態６
前記複数の構造のうちの各構造によって露出される前記透明基体の前記上面が略平面状である、実施形態１記載の流体アセンブリ基体。
【００５３】
実施形態７
前記透明基体と前記無機流体構造層との間に電気接続層が設けられ、該電気接続層の一部分が、前記複数の構造のうちの少なくとも１つの構造の底部において露出した、実施形態１記載の流体アセンブリ基体。
【００５４】
実施形態８
前記複数の構造がウェルであり、各ウェルが、３マイクロメートルより大きい深さと、４０マイクロメートルより大きい幅とを有する、実施形態１記載の流体アセンブリ基体。
【００５５】
実施形態９
前記透明基体と前記無機材料との組み合わせが、高々摂氏６００度までの温度において機械的に安定している、実施形態１記載の流体アセンブリ基体。
【００５６】
実施形態１０
流体アセンブリ基体を製造する方法において、
透明基体を設ける工程と、
前記透明基体上にわたって無機材料を付着させることにより無機材料層を形成する工程と
前記無機材料層の上に、複数の構造の位置に対応する前記無機材料層の部分を露出する開口部を有するパターニングされたハードマスクを形成する工程と、
前記無機材料層に、前記透明基体の上面まで延びる複数の構造を開口させるために、前記パターニングされたハードマスクによってガイドされるドライエッチングを行う工程と
を含むことを特徴とする方法。
【００５７】
実施形態１１
前記透明基体が第１のタイプのガラスでできており、前記無機材料が、エッチングによる影響の受け易さが前記第１のタイプのガラスとは異なる第２のタイプのガラスでできている、実施形態１０記載の方法。
【００５８】
実施形態１２
前記透明基体上にわたって前記無機材料を付着させる前記工程が、前記透明基体上にわたってテトラエチルオルトシリケートのプラズマＣＶＤを行うことを含む、実施形態１１記載の方法。
【００５９】
実施形態１３
前記無機材料層の上に、複数の構造の位置に対応する前記無機材料層の部分を露出する開口部を有する前記パターニングされたハードマスクを形成する前記工程が、
前記無機材料層の上にニッケルを付着させる工程と、
前記複数の開口部を画成するためにフォトリソグラフィを行う工程と、
前記複数の開口部に対応する前記無機材料層の上面の部分を露出させるために、ウェットエッチングを行う工程と
を含む、実施形態１０記載の方法。
【００６０】
実施形態１４
前記ドライエッチングが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、および、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）からなる群から選択される、実施形態１０記載の方法。
【００６１】
実施形態１５
前記無機材料層の前記複数の構造がウェルであり、各ウェルの側壁が、前記透明基体の前記上面に対して略垂直である、実施形態１０記載の方法。
【００６２】
実施形態１６
前記無機材料層の前記複数の構造のうちの各構造によって露出される前記透明基体の前記上面が、略平面状である、実施形態１０記載の方法。
【００６３】
実施形態１７
前記透明基体上にわたって前記無機材料を付着させる前に、前記透明基体上に電気接続層を形成することにより、前記透明基体および前記電気接続層の両方の上にわたって前記無機材料層を形成する工程を更に含む、実施形態１０記載の方法。
【００６４】
実施形態１８
前記無機材料層の前記複数の構造のうちの少なくとも１つの構造の底部におけるドライエッチングによって、前記電気接続層が部分的に露出される、実施形態１７記載の方法。
【００６５】
実施形態１９
前記無機材料層の前記複数の構造がウェルであり、各ウェルが、３マイクロメートルより大きい深さと、４０マイクロメートルより大きい幅とを有する、実施形態１０記載の方法。
【００６６】
実施形態２０
前記透明基体と前記無機材料層との組み合わせが、高々摂氏６００度までの温度において機械的に安定している、実施形態１０記載の方法。
【符号の説明】
【００６７】
１００  流体アセンブリシステム
１１０  懸濁液
１１５  キャリア液
１３０  物理的物体
１４０、２２０、４２０  基体
１４２  ウェル
１６０  懸濁液移動装置
１７０  捕捉装置
１９０  流体構造層
２１０、４１０  無機構造層
２２５、４２５  上面
２３０  幅
２４０、４４０  ウェル構造（ウェル）
２４５、４４５  側壁
２６０、４６０  側壁角度
２７０  深さ
４４４  電気接続層
【図１ａ】
2020527850.tif 000003
【図１ｂ】
2020527850.tif 000004
【図１ｃ】
2020527850.tif 000005
【図２ａ】
2020527850.tif 000006
【図２ｂ】
2020527850.tif 000007
【図２ｃ】
2020527850.tif 000008
【図３】
2020527850.tif 000009
【図４ａ】
2020527850.tif 000010
【図４ｂ】
2020527850.tif 000011
【図５】
2020527850.tif 000012
【国際調査報告】
2020527850.tif 000013
2020527850.tif 000014
2020527850.tif 000015