專利名稱：擴(kuò)散形成圖案法及所用的絲網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于有機(jī)聚合物薄膜的擴(kuò)散形成圖案法。更具體地說，本發(fā)明涉及(1)一種改進(jìn)的乳劑型絲網(wǎng)開口結(jié)構(gòu)(用于絲網(wǎng)印刷)，它適合于形成絲網(wǎng)印刷的擴(kuò)散成像膏的筆直邊緣圖像和(2)一種組合的絲網(wǎng)網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，它適合用以上方法形成細(xì)小通道。
多層厚膜電路多年來已用于提高單位面積的電路功能度。習(xí)慣上用通過具有所要圖案的絲網(wǎng)進(jìn)行印刷的方法將厚膜材料沉積在基底上。多層構(gòu)型中成圖案厚膜的一個主要問題是絲網(wǎng)印刷的分辨能力有限。另外，這種多層方法需要過多的印刷和焙燒步驟，這對大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)率有不利影響，而且成本較高。重復(fù)印刷和焙燒步驟限制了圖案的分辨率，而且還需要嚴(yán)格控制各層的厚度、各層之間的重新排列和仔細(xì)加工，以避免起泡和開裂。
Felton在美國專利5,032,216中公開的擴(kuò)散形成圖案法可以克服這些缺點。
在該方法中，以無圖案的方式在基底上涂敷第一層非光敏性聚合物材料，接著涂敷成圖案的第二層非光敏層。試劑由成圖案的第二層向下擴(kuò)散到第一層中，造成了該層的分散性的變化。然后用預(yù)定的洗脫劑洗掉第二層和第一層中由于上述作用而具有較大分散性的那些區(qū)域。對于電子學(xué)應(yīng)用，功能材料包含在第一層中，在洗滌步驟后將其焙燒。因為絲網(wǎng)印刷與本發(fā)明有關(guān)，而且一直是最常用的厚膜涂敷方法之一，所以下面對其作一簡要小結(jié)。
絲網(wǎng)是絲網(wǎng)印刷設(shè)備的最重要的部件之一。它起著確定印刷圖案的作用，而且還是控制沉積在基底表面上的厚膜膏厚度的主要因素。在印刷過程中，刮板將膏漿壓過絲網(wǎng)的開口區(qū)，同時將絲網(wǎng)壓得與基底緊密接觸，從而構(gòu)成密封，將絲網(wǎng)表面和基底之間的膏漿的側(cè)向展開減至最小。
通常主要有兩類絲網(wǎng)可供使用，常用的篩網(wǎng)型絲網(wǎng)和蝕刻的箔片模版。在后一類絲網(wǎng)中，一片金屬箔(例如不銹鋼、銅、青銅或鎳)在一個剛性的金屬框架上繃緊并且選擇性地蝕刻以便形成所需的開口圖案。但是，在微電子印刷中使用的絲網(wǎng)大多是篩網(wǎng)型，其基礎(chǔ)是固定在剛性金屬框架上的致密編織的篩網(wǎng)，將篩網(wǎng)的開口選擇性地覆蓋以形成圖案。圖案是先用光敏性乳劑或膜涂敷篩網(wǎng)、隨后用感光成像法形成的?；蛘?，也可以將蝕刻的金屬箔附著在絲網(wǎng)的面上。光敏性涂敷材料分成三大類乳劑，它是一種粘稠的流體；直接薄膜，它是在形成圖案之前附著在篩網(wǎng)上的一種光敏薄膜；以及間接薄膜，在它上面先形成圖案，然后固定在篩網(wǎng)上。
為簡單起見，本發(fā)明使用“乳劑開口”或“網(wǎng)孔”來表示絲網(wǎng)或模版上的成圖案的開口區(qū)，不管制造它們所用的材料或方法如何。
雖然擴(kuò)散形成圖案法有多種用途、快速而且經(jīng)濟(jì)，但是它確實受到某些限制。具體地說，與任何常規(guī)的厚膜膏一樣，可以擴(kuò)散形成圖案的物質(zhì)在絲網(wǎng)印刷之后還會在X-Y方向展開(側(cè)向展開)。由于這種側(cè)向展開，從絲網(wǎng)圓形開口沉積出的物質(zhì)呈放大的圓形，但是從絲網(wǎng)上直邊開口沉積的是放大且呈半圓的形狀。

圖1a表示在基底1上印刷一個無圖案的層2，在其上面則通過一個開口大小為3a的絲網(wǎng)印上寬度為3b的成像層。注意3b＞3a說明了側(cè)向展開。此外，在后繼的干燥步驟中，包含在成像的第二層3中的試劑在沿Z方向逐漸地向下擴(kuò)散到無圖案的層2中(垂直擴(kuò)散)的同時，也在X-Y方向擴(kuò)散(所謂側(cè)向擴(kuò)散)。這就造成了最終洗滌步驟后比3b大的放大的圖案圖像3c，顯示了側(cè)向擴(kuò)散的作用。這兩種作用使得通過孔洞、空穴或通道形成所需要的筆直邊緣和/或高縱橫比特別困難。
本發(fā)明利用側(cè)向展開和側(cè)向擴(kuò)散作用設(shè)計了改進(jìn)的乳劑開口幾何形狀，它可以用來以攝影、化學(xué)、機(jī)械或其它方式形成絲網(wǎng)或模版，并且用絲網(wǎng)印刷法得到作為成像層的準(zhǔn)確控制的厚膜膏圖案，通過完成擴(kuò)散成圖過程，得到理想的圖案圖像。圖2示意說明了一個乳劑開口，其中金屬絲網(wǎng)5的一部分被乳劑層6覆蓋以形成開口7。
因此，本發(fā)明涉及在有機(jī)聚合物薄膜中形成圖案的擴(kuò)散形成圖案法，它包括以下步驟a)使用具有許多各邊凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法按預(yù)定的圖案涂敷其中含有一種試劑的成像層，該試劑能改變與固體成像層接觸的至少一個無圖案的介電層中固體有機(jī)聚合物的溶解度，從而在基底上形成所編排的坯體，b)將無圖案層在預(yù)定的溫度下完全或部分干燥，以便將溶解度改變劑從成像層擴(kuò)散到無圖案的介電層中，和c)用預(yù)定的洗脫劑洗滌編排好的坯體，除掉成圖案的成像層和介電層中擴(kuò)散形成圖案的區(qū)域，它們均溶于預(yù)定的洗脫劑。
本發(fā)明的第二方面涉及一種用來形成直邊空穴圖像的改進(jìn)的絲網(wǎng)開口結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有許多各邊凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔，以便在擴(kuò)散形成圖案法中利用印刷成像層時的“側(cè)向展開”作用和加溶劑“側(cè)向擴(kuò)散”到與成像層直接接觸的層中的作用。
本發(fā)明的第三方面涉及一種形成細(xì)通道圖像的改進(jìn)的絲網(wǎng)開口結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有許多由間隔預(yù)定、孔徑較小的網(wǎng)孔構(gòu)成的組合網(wǎng)孔。
圖1表示可擴(kuò)散形成圖案的物質(zhì)在擴(kuò)散形成圖案過程中的側(cè)向展開和擴(kuò)散；圖2示意表示了用于絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)；圖3和4示意表示了加溶劑和圖案的擴(kuò)散和由此在基底上形成的空穴；圖5和6圖示了由于絲網(wǎng)印刷后的側(cè)向展開和干燥后的側(cè)向擴(kuò)散造成的厚膜沉積；圖7示意表示了本發(fā)明的絲網(wǎng)的乳劑開口；圖8-11表示了本發(fā)明的乳劑開口的其它實施方案；圖12表示使用本發(fā)明的絲網(wǎng)的擴(kuò)散形成圖案過程，特別表示多層結(jié)構(gòu)中厚膜沉積物的尺寸對應(yīng)于它被絲網(wǎng)印刷的部位有變化；圖13示意表示了使用具有組合網(wǎng)孔的另一種絲網(wǎng)的擴(kuò)散形成圖案法，具體顯示了通過這種絲網(wǎng)沉積的厚膜的擴(kuò)散形成圖案的情況。
本文中使用的以下名詞具有下面指出的含義“洗脫劑”一詞是指能夠使無圖案的底層或頂層溶解或成為可分散形式的任何流體，包括液體或氣體。用于本發(fā)明的洗脫劑是水溶液。
“可分散的”一詞意味著，就指定物質(zhì)的薄膜而言，該物質(zhì)能通過洗滌液的物理和/或化學(xué)作用或者通過揭離而被移開或除掉。用于本發(fā)明的洗滌液是水溶液。
“部分干燥”或“部分地干燥”意味著，相對于通常施加在只由無圖案層和在其頂上的成像層構(gòu)成的裝配零件上的條件，溫度較低和/或時間較短。
“揮發(fā)性溶劑”是指在1大氣壓下能在120℃或更低溫度下蒸發(fā)去除的液體有機(jī)溶劑。
“非晶性的聚合物”是指結(jié)晶度不超過約50％的有機(jī)固體聚合物。
“酸性聚合物”一詞是指酸值為20-600的有機(jī)聚合物。
“無溶劑”一詞是指組合物中的揮發(fā)性溶劑已經(jīng)基本上完全除掉，即，揮發(fā)性溶劑的殘余量少于留下的組合物重量的約1％。
本文中用來描敘單體和由其制成的聚合物的名詞“丙烯酸酯”和“丙烯酸的”，包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
“正彎曲”一詞是指由連接相鄰頂點的直線向外彎曲；而“負(fù)彎曲”或者“凹進(jìn)”則意味著由連接相鄰頂點的直線向內(nèi)彎曲。
擴(kuò)散形成圖案法A.厚膜材料無圖案的厚膜膏由細(xì)碎的顆粒(玻璃、金屬或其它特殊功能型，如磷)分散在溶于增塑劑、分散劑和有機(jī)溶劑的混合物中的丙烯酸聚合物溶液里構(gòu)成。
用于成像層的膏漿是由溶在增塑劑、有機(jī)溶劑和加溶劑中的纖維素聚合物粘合劑構(gòu)成的粘稠液體。
B.改良的擴(kuò)散形成圖案法如圖3所示，將無圖案的第一層9涂敷在基底8上，在70-90℃下加熱約5到10分鐘除掉有機(jī)溶劑，然后用一個有許多各邊凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)將含有加溶劑的成像層10絲網(wǎng)印刷到幾乎無溶劑的層9上。
加溶劑從成像層10向下面的第一層9的區(qū)域9a中的擴(kuò)散是通過將成像層10在70-90℃下部分干燥5-10分鐘來進(jìn)行的，在此期間有機(jī)溶劑從該層中蒸發(fā)，加溶劑和增塑劑都擴(kuò)散到下面的層9a區(qū)域中，在那里試劑與丙烯酸聚合物反應(yīng)，使其成為水可分散的。接著將另一個無圖案的層11涂敷到成像層10上，并在80-90℃下完全干燥10-15分鐘，以便使加溶劑向上擴(kuò)散到頂層11a并完成到底層9a的向下擴(kuò)散。在完成擴(kuò)散之后，成像層10主要由纖維素聚合物和少量殘留的加溶劑及增塑劑構(gòu)成。然后用pH值約為7的水洗滌，除掉該層中的剩余組分和厚膜層9a及11a中的擴(kuò)散區(qū)域的可溶物質(zhì)。在洗滌步驟完成后，形成了空穴12，未擴(kuò)散區(qū)9b和11b保持完整，于是構(gòu)成了層10的圖案的負(fù)像。
根據(jù)電路結(jié)構(gòu)并如圖4所示，很可能只需要一個無圖案層14。在這種情形，要將成像層15完全干燥以便使加溶劑充分?jǐn)U散到區(qū)域14a內(nèi)。隨后的洗滌步驟形成空穴16，未擴(kuò)散的區(qū)域14b保持完整不動。
C.基底本發(fā)明的方法可以用在無機(jī)基底(例如Al2O3、SiO2、硅、氮化鋁等)、有機(jī)基底(例如聚酰亞胺、苯氧基樹脂、環(huán)氧樹脂等)、復(fù)合基底(例如加填料的有機(jī)聚合物)或金屬基底(例如不銹鋼、鋁等)上。當(dāng)用本發(fā)明的方法制造厚膜層時，在完成洗滌步驟后將帶圖案的厚膜層焙燒以燒掉有機(jī)成分，隨后將細(xì)碎的固體顆粒壓實或燒結(jié)。
D.酸性聚合物無圖案的第一層中的粘合劑組分，不管其施用方式如何，都必須是成膜的和非晶性的，而且必須含有足夠數(shù)目的游離酸基，即其酸值為20-600。只要聚合物的酸性到達(dá)此范圍，當(dāng)它受到從成像層擴(kuò)散來的有機(jī)堿加溶劑的作用時，會變成水溶性或水可分散的。但是，聚合物在與試劑反應(yīng)之前必須是在水中不能分散的。因此，聚合物的酸值不應(yīng)超過約600，酸性聚合物的酸值優(yōu)選為100-300。酸性聚合物的非晶性對于促進(jìn)含增塑劑和加溶劑的溶液從成像層向厚膜層中的擴(kuò)散是必不可少的。
酸性聚合物必須基本上溶于無圖案層中使用的增塑劑。不過，此聚合物最好不是無限溶解。雖然本發(fā)明的方法可以用均相的聚合物層有困難地進(jìn)行，但是最好是聚合物與增塑劑以兩相體系的形式存在。相間的界面起著促進(jìn)加溶劑從與酸性聚合物接觸的成像層中擴(kuò)散的通道的作用。
很多種含酸的聚合物的共聚物可以用在本發(fā)明中，例如丙烯酸聚合物、苯乙烯丙烯酸共聚物、乙烯基加成聚合物、苯乙烯馬來酸酐共聚物、纖維素衍生物。雖然酸性聚合物中酸部分的準(zhǔn)確化學(xué)成分并非關(guān)鍵，但是最常使用的類型是烯屬不飽和酸(例如丙烯酸、富馬酸、乙烯基磺酸、衣康酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等)的共聚物。聚合物骨架的化學(xué)性質(zhì)本身并不重要，只要該聚合物是(1)非晶性的，(2)成膜的，(3)含有足夠的酸性基團(tuán)，以致于在接觸堿溶液時會發(fā)生電離，和(4)能與圖案層中的增塑劑形成兩相體系。在這些標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，選擇聚合物是已知的聚合物工藝完全能做到的。
如果希望得到只用酸性聚合物時得不到的特殊性質(zhì)，則可以使用酸性和非酸性聚合物的混合物作為無圖案層的粘合劑，雖然不一定非要這么做。例如，在某些情形里使用含酸聚合物與另一種含酸聚合物或不含酸聚合物的混合物可能有利，后兩種聚合物與頭一種含酸聚合物只有有限的相容性，以便控制要形成圖案的聚合物膜的相結(jié)構(gòu)。結(jié)果，成像層的加溶劑可以更有效地擴(kuò)散到無圖案層中并與富含酸功能基的物質(zhì)反應(yīng)，從而使成像區(qū)域內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)通過用預(yù)定的洗脫劑洗滌而迅速崩潰。
可用于本發(fā)明的酸性聚合物的實例列在下面的表1中表1酸性聚合物的成分和性質(zhì)成分酸值 分子量聚乙酸乙烯酯 26 30,000乙酸乙烯酯/巴豆酸共聚物(95/5) 36 30,000乙酸丁二酸纖維素 136 30,000丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(56/37/7)76-85260,000乙烯基酸/巴豆酸/二苯酮共聚物 77 50,000氯乙烯/乙酸乙烯酯/馬來酸共聚物(81/17/2) 26 …富馬酸，改性松香酯 110-130 …苯乙烯/馬來酸酐，部分酯化(50/50) 320 50,000苯乙烯/馬來酸酐，未酯化(50/50)480 1,600苯乙烯/馬來酸酐，未酯化(67/33)350 1,700
甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物(92/8) 59 70,000甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸共聚物(77/15/8) 50 100,000堿溶性熱塑性樹脂-改性的脂族聚酯樹脂 130…甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物(82/7) 119…甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/丙烯酸共聚物(37/56/7) 80 200,000丙烯酸/α-甲基苯乙烯/苯乙烯共聚物197 2,810E.增塑劑最好是，無圖案層和成像層都含有大量的增塑劑，無圖案層的聚合物組分在增塑劑中至少部分溶解。增塑劑在兩層中的主要功能是促進(jìn)加溶劑從成像層向下面和/或頂上的無圖案層區(qū)域中擴(kuò)散。雖然并非絕對需要兩層中都有增塑劑，但是最好是有，因為它提高成像靈敏度。兩層中的增塑劑可以相同或不同，只要它們符合各層的具體標(biāo)準(zhǔn)。無圖案層中的增塑劑必須(1)能夠溶解無圖案層中的聚合物，和(2)最好能與無圖案層中的酸性聚合物形成固態(tài)的兩相體系。另一方面，成像層中的增塑劑必須是成像層中粘合劑聚合物和加溶劑的溶劑，而且是無圖案層中酸性聚合物的溶劑。
很多種增塑劑都可用來促進(jìn)加溶劑向要形成圖案的聚合物薄膜中滲透和調(diào)節(jié)薄膜的性質(zhì)。應(yīng)該選擇與粘合劑和層中其它組分有適當(dāng)相容性的增塑劑。例如，對于丙烯酸粘合劑，增塑劑可以包括鄰苯二甲酸二丁酯和其它的芳香酸酯類；脂族多元酸的酯類，例如己二酸二異辛酯和硝酸酯；二元醇、聚亞氧烷基二醇、脂族多元醇的芳香酸酯類或脂肪酸酯類；磷酸烷基酯類和芳基酯類；氯化石蠟；還可以使用磺酰胺型增塑劑。一般來說，從高濕氣存儲穩(wěn)定性和環(huán)境操作寬容度考慮，優(yōu)選水不溶性增塑劑，但是并非必須。
F.固體組分應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明的方法可以用于使有機(jī)層獨立地成像，也可以用于厚膜及其它填料層。當(dāng)此方法用于厚膜時，無圖案層的固體組分一般是介電材料(例如玻璃或形成玻璃的氧化物混合物)或?qū)щ姴牧?例如貴金屬粉末)，或者是具有特殊功能的粉末(例如磷等)。這些粉末在高溫下(例如500-950℃)焙燒時會致密化和/或燒結(jié)。固體的化學(xué)成分本身對于本發(fā)明的應(yīng)用并不重要，只要它們對有機(jī)介質(zhì)的組分是惰性的。
成像層中并非總是需要用固體。雖然如此，使用細(xì)碎的固體是使用于本發(fā)明的印刷和后續(xù)加工的成像膏獲得合適流變性質(zhì)的很有效的方法。成像層中的固體的成分在其它方面并不重要，因為在擴(kuò)散形成圖案的步驟完成之后它們通過洗滌以物理方式從體系中除去。
固體的顆粒大小也不重要。但是，通常應(yīng)在0.5-20μm的范圍內(nèi)以便適合用于絲網(wǎng)印刷。
G.成像層聚合物粘合劑聚合物的性質(zhì)在很寬的限度內(nèi)無嚴(yán)格要求，只要成像層的流變性質(zhì)對涂敷方法合適。在成像層是用噴墨印刷法涂敷時，它甚至不是一個主要因素。但是，當(dāng)成像層是以厚膜膏的形式涂敷時，最好是使用纖維素聚合物(例如乙基纖維素)作為粘合劑，這是由于它的水溶性和非常理想的觸變性質(zhì)。
H.加溶劑成像層中的加溶劑最好是一種與增塑劑相容而且最好可溶于其中的一種有機(jī)堿。此堿可以是液體或固體。當(dāng)使用固體堿時，其熔點以不超過120℃為佳。這類物質(zhì)包括有機(jī)胺，如烷基胺、芳香胺(如吡啶、嗎啉)和鏈烷醇胺(如三乙醇胺)。
擴(kuò)散形成圖案的區(qū)域必須能用pH值為5-8.5的水溶液溶解或分散，此種水溶液以水為佳。如有必要，所形成的水溶液中可以含有低含量的堿，優(yōu)選與形成圖案步驟中使用的堿相同，以有助于達(dá)到臨界濃度，并且使成像區(qū)可以分散而對未擴(kuò)散區(qū)無不利影響。也可以在洗滌液中加入低含量的水溶性表面活性劑，以促進(jìn)堿和酸性聚合物膜的相互作用。
L.配方及應(yīng)用本發(fā)明的方法主要打算用于電子元件制造中的功能層。通常，含加溶劑的成像層的厚度為1到50μm，而下面或上面的無圖案層的厚度可以大得多，從10到200μm。成像層的厚度主要受涂敷方法的限制，而不是基于可操作性的考慮。
由于對重力比較不敏感，加溶劑和增塑劑可以在向下和向上兩個方向擴(kuò)散，促進(jìn)和簡化了形成圖案的方法。
一般來說，制備本發(fā)明方法各組元層的各個步驟與常規(guī)厚膜膏工藝的技術(shù)人員所了解的相似。
絲網(wǎng)
A.凹進(jìn)的多邊形通常用300、325或400目的絲網(wǎng)印刷成像膏以便使沉積在底層上的膏漿有較好的分辨率。但是，“側(cè)向展開”和“側(cè)向擴(kuò)散”的加合作用是不可避免的，為了用擴(kuò)散形成圖案法得到指定尺寸的直邊的圖像，必須將上述作用減至最小。
圖5和6中示意畫出了在擴(kuò)散形成圖案法的各步驟中成像膏的絲網(wǎng)印刷圖案，實線代表厚膜膏沉積物或空穴的形狀，虛線則表示與絲網(wǎng)的網(wǎng)孔或乳劑開口相應(yīng)的方形框架。圖5表明，使用絲網(wǎng)上的方形乳劑開口17，由于側(cè)向展開而沉積上變圓的圖案18；“正彎曲”的程度由于側(cè)向擴(kuò)散而進(jìn)一步提高，結(jié)果形成不合格的圖形19。相反，圖6表示一個凹進(jìn)的乳劑開口結(jié)構(gòu)20補償了“側(cè)向展開”。結(jié)果形成“負(fù)彎曲”較小的21，在完成擴(kuò)散形成圖案的過程后由于又加上“側(cè)向擴(kuò)散”作用，最終達(dá)到了理想的方形形狀22。
圖7具體顯示了一個凹進(jìn)的方形乳劑開口的結(jié)構(gòu)，它實際上構(gòu)成了一個“四個會切點的圓內(nèi)旋輪線”，其中開孔的中心位于23，邊長24等于a，弧26的原點25位于有關(guān)的邊24的垂直等分線上，弧的半徑等于a除以2的平方根，q＝45°，為弧26在正方形的一個頂點27處的切線和有關(guān)的邊24之間的夾角。
角q為15°到65°，優(yōu)選35°到45°。因為膏漿從前沿的側(cè)向展開的程度取決于它的可利用的量，所以弧26的中央?yún)^(qū)域的展開比鄰近任何頂點(例如27)的區(qū)域都更為顯著，這是由于成像膏在該部位相對地局部充裕。因為弧26和直線24之間的間隔在中央?yún)^(qū)域比頂點處大，所以成像膏印刷后的側(cè)向展開作用超出了用這種凹進(jìn)的多邊形結(jié)構(gòu)所補償?shù)摹?br> 有很多方式構(gòu)成一個不同于圖7所示的有效的凹進(jìn)的乳劑開口。例如，圖8表示一個凹進(jìn)的正方形，它由四部分橢圓形曲線構(gòu)成，圖9表示一種直線與短圓弧相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，圖10表示帶有梯形堵塞物的凹進(jìn)的正方形，圖11則表示圖7的改型，其中沿著各弧線(例如28和29)有任意的尺度較小的起伏。
框住凹進(jìn)的乳劑開口的周邊可以是正方形、矩形、菱形、平行四邊形、六邊形、十字形或者被認(rèn)為對于特定的電路結(jié)構(gòu)是理想的任何其它幾何形狀。
另外，當(dāng)在基底上涂敷多個無圖案層和成像層時，側(cè)向、向下和向上的擴(kuò)散均被認(rèn)為能將加溶劑從成像層引入周圍的無圖案層。還進(jìn)一步提出在這種多層結(jié)構(gòu)中使用帶有尺寸逐漸變小的凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)。圖12表示，無圖案層31被印刷在基底30上并被干燥，在它的上面用帶有根據(jù)本發(fā)明的凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)印上成像層32并干燥之印刷并且干燥另外的無圖案層33和34，接著用帶有尺寸較小的凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)印刷第二個成像層35并干燥之，再印刷并干燥最后的無圖案層36。在成像層的各個受控干燥步驟期間，加溶劑擴(kuò)散到相鄰的無圖案區(qū)31a、33a、34a和36a中，以造成在預(yù)定的洗脫劑中的溶解度。上述區(qū)域和殘余的成像層32及35一起被洗掉，形成縱橫比較高的空穴，而未擴(kuò)散區(qū)31b、33b、34b和36b保持完整。
B.組合的網(wǎng)孔除了受成像膏的流變性質(zhì)以及成像膏和用來印刷無圖案底層或頂層的膏漿的成分的影響之外，側(cè)向展開和側(cè)向擴(kuò)散的程度也由穿過分離的網(wǎng)孔沉積的成像膏的量決定。實際上，成像膏越多則尺寸比網(wǎng)孔擴(kuò)大得越多，反之亦然。
還進(jìn)一步認(rèn)識到，同樣由于側(cè)向展開和側(cè)向擴(kuò)散的加合作用，印刷出的源出兩個分離網(wǎng)孔的成像圖案在擴(kuò)散形成圖案之后會形成一個整體圖像，條件是兩個網(wǎng)孔之間的間隔達(dá)到約75到80μm，優(yōu)選25到50μm。
以上的認(rèn)識在制備高縱橫比(例如深度Z/寬度X≥1)的細(xì)通道(例如100-200μm寬、100-1000μm長)時特別有用。圖13示意說明了這一作用。使用有許多組合網(wǎng)孔的絲網(wǎng)41在無圖案層39上印刷成像層40。這些組合網(wǎng)孔由尺寸相對較小(例如寬75-150μm，長500-1000μm)并有預(yù)定間隔(例如25μm)的網(wǎng)孔構(gòu)成，將加溶劑擴(kuò)散到區(qū)域40a中。這些區(qū)域彼此融合并被完全洗掉，形成一個整體的圖像42，它顯示了組合網(wǎng)孔的復(fù)合作用。
權(quán)利要求
1.一種在有機(jī)薄膜中形成圖案的非攝影方法，包括順序如下的步驟a)使用具有許多各邊凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法按預(yù)定的圖案涂敷其中含有一種試劑的成像層，該試劑能改變與所述成像層接觸的至少一個無圖案層中固體有機(jī)聚合物的溶解度，從而在基底上形成所編排的坯體，b)將無圖案層在預(yù)定溫度下干燥，以便使所述溶解度改變劑從成像層擴(kuò)散到無圖像層，和c)用預(yù)定的洗脫劑洗滌上述編排好的坯體，除掉成圖案的成像層和無圖案層中擴(kuò)散形成圖案的區(qū)域，它們均溶于預(yù)定的洗脫劑中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述編排好的坯體含有至少兩個成像層，用于上面成像層絲網(wǎng)印刷成像膏的網(wǎng)孔比下面成像層的小。
3.一種專門用于絲網(wǎng)印刷擴(kuò)散形成圖案的膏漿以便利用擴(kuò)散形成圖案法在有機(jī)薄膜中形成圖案的絲網(wǎng)，其特征在于，它包括一個剛性框架、牢固地固定在框架上的篩網(wǎng)和用于涂敷該篩網(wǎng)的涂敷材料，以便形成許多乳劑開口，其幾何邊界由連接所述開口的所有相鄰頂點的直線向里凹進(jìn)。
4.權(quán)利要求3的絲網(wǎng)，其中聯(lián)系所述膏漿的流變性質(zhì)控制沉積的膏漿與乳劑開口的凹進(jìn)程度的比值。
5.權(quán)利要求3的絲網(wǎng)，其中所述的幾何邊界基本上沿四個會切點的圓內(nèi)旋輪線彎曲。
6.權(quán)利要求3的絲網(wǎng)，其中該絲網(wǎng)另外包含一個帶有乳劑層的金屬模版，模版和乳劑層都有許多具有凹進(jìn)的幾何邊界的開口。
7.權(quán)利要求6的絲網(wǎng)，其中不用乳劑層。
8.一種在有機(jī)薄膜中形成圖案的非攝影方法，其中包括順序如下的步驟a)使用具有許多組合網(wǎng)孔的絲網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法按預(yù)定圖案涂敷其中含有一種試劑的成像層，該試劑能改變與所述成像層接觸的至少一個無圖案層中固體有機(jī)聚合物的溶解度，從而在基底上形成編排好的坯體，所述的組合網(wǎng)孔由分離的尺寸較小的且有預(yù)定間隔的網(wǎng)孔組成，用此絲網(wǎng)將所述膏漿印刷到底層上，以便形成一個代表各個組合網(wǎng)孔的整體圖像；b)將無圖案層在預(yù)定的溫度下完全干燥或部分干燥，以便使溶解度改變劑由成像層擴(kuò)散到無圖案層中，和c)用預(yù)定的洗脫劑洗滌編排好的坯體，除掉成圖案的成像層和無圖案層中的擴(kuò)散形成圖案區(qū)域，它們均溶于預(yù)定的洗脫劑中。
9.一種適合用于絲網(wǎng)印刷成像膏從而用擴(kuò)散形成圖案法產(chǎn)生高縱橫比圖案的絲網(wǎng)，它包含著由尺寸較小的分離網(wǎng)孔構(gòu)成的組合網(wǎng)孔，這些網(wǎng)孔順序地對應(yīng)于最終形成的圖案。
全文摘要
一種在有機(jī)薄膜中形成圖案的非攝影方法，其中包括如下步驟a)使用一個具有許多各邊凹進(jìn)的多邊形網(wǎng)孔的絲網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法按預(yù)定圖案涂敷一個其中含有一種試劑的成像層，從而在基底上形成編排好的坯體，b)將無圖案層在預(yù)定溫度下完全干燥或部分干燥和c)用預(yù)定的洗脫劑洗滌編排好的坯體。另外，可用步驟d代替步驟a并與步驟b和c相結(jié)合，從而在有機(jī)薄膜中形成細(xì)通道型的圖案；d)使用一個有許多組合網(wǎng)孔的絲網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法按預(yù)定圖案涂敷一個其中含有一種試劑的成像層，從而在基底上形成所編排的坯體。
文檔編號H01L21/48GK1117441SQ94117200
公開日1996年2月28日 申請日期1994年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月21日
發(fā)明者王拔生 申請人:納幕爾杜邦公司