功能材料至靶材表面上的可控沉积制造技术

本文提供了板(1)，其包括将要使用具有波长(λ

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功能材料至靶材表面上的可控沉积


[0001]本申请涉及用于将功能材料可控沉积到靶材表面上的方法。
[0002]本申请还涉及包括待沉积到靶材表面上的功能材料的板。
[0003]本申请还涉及包括这种板的沉积装置。

技术介绍

[0004]根据一种方法，待沉积的功能材料作为连续层提供在基底的第一侧，并且该层被经由基底引导至该层的激光束局部烧蚀。其实例是US 2009/061112 A1、EP 2 924 718 A1、EP 2 843 079 A1、US 6 177 151 B1。
[0005]根据另一种方法，待沉积的功能材料不作为连续层存在，而是存在于源基底的凹陷区域中。从US2017268100已知一种根据这种方法将功能材料可控沉积到靶材表面上的方法。根据其中公开的方法，提供了一种透光板，该透光板具有带有一个或多个孔的第一表面和与第一表面相对的第二表面。在用光吸收材料薄层涂覆第一表面后，用功能材料填充孔。然后用脉冲光从第二表面照射板以在孔中诱导热量并且从而诱导气体以将功能材料从孔转移到位于板附近的接收基底上。在这个过程中，孔周围的热通量将决定功能材料的喷射方式。
[0006]如图1示意性所示，通常孔111的侧壁相对于板的法线方向倾斜。如图1A所示，为侧壁表面计算的光的功率密度(热通量)与侧壁相对于孔底的角度的余弦成正比。因此，当在已知方法中，聚焦或准直激光束从第二表面照射孔时，孔的侧壁由于较高的入射角将具有较低的功率密度。例如，当侧壁相对于底部倾斜70
°
时，与孔底部处的功率密度相比，侧壁平面中的功率密度和随之而来的热通量几乎要低3倍。这意味着孔侧壁处的热感应明显小于孔底处的热感应。结果，施加在功能材料上的压力具有相当大的不均匀分布，使得功能材料在转移过程中将承受显著的剪切力，尤其是在使用高粘度功能材料时。虽然光束整形是控制侧壁热通量的一种选择，但对于小光斑尺寸来说变得更加困难。将成形光束对准小孔也需要高精度系统。如果孔的大小和形状不同，这种方法会变得更加复杂。在这种情况下，有必要动态地调整波束形状以适应被瞄准的孔的形状。

技术实现思路

[0007]本申请的目的是提供一种改进的方法，其中在不需要高对准精度的情况下减轻剪切力。据此，提供如权利要求1所述的方法。
[0008]本申请的另一个目的是提供一种用于改进方法的改进板。据此，提供如权利要求8所述的板。
[0009]本申请的又一目的是提供一种改进的沉积装置，其中在不需要高对准精度的情况下减轻剪切力。据此，提供如权利要求15所述的沉积装置。
[0010]如权利要求1所述的使用具有波长的单色辐射将功能材料可控沉积到靶材表面上的改进方法包括以下步骤。
[0011]提供具有基底的透明载板，所述基底具有相互相对的第一表面和第二表面。其中，基底的第一表面设置有一个或多个凹陷区域。基底可以设置为任何透明材料如玻璃或氧化硅，以及一个或多个凹陷区域可以用任何方法例如通过蚀刻提供在其中。
[0012]在第一表面上沉积介电涂层。因此在随后的步骤中沉积多个介电涂层，其中每个后续介电涂层子层的折射率不同于在先介电涂层子层的折射率。即，在该阶段交替沉积具有较低折射率的介电涂层子层和具有较高折射率的介电涂层子层。介电涂层子层以与设置有一个或多个凹陷区域的基底的第一表面共形的方式沉积，使得在局部表面法线的方向上测量的介电涂层子层的厚度基本上均匀。出于实际目的，介电涂层沉积在整个第一表面上。然而，这不是必需的。介电涂层存在于一个或多个孔内的第一表面(包括它们的底部和侧壁)处是足够的。通常使用化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)技术来沉积这些薄层，这些薄层具有与表面一致的明确定义的厚度。
[0013]介电(子)层的厚度在这样的范围内：与对于以45度角入射到介电涂层的所述单色辐射的反射率相比，介电涂层对于垂直于介电涂层入射的所述单色辐射具有相对高的反射率。在实施方案中，介电涂层子层的厚度为单色光子辐射波长的0.05至0.15倍。从而减轻了由于热应力造成的损坏风险。同样为此目的，优选单色辐射在介电涂层中的吸收尽可能低，例如小于10％，更优选小于5％，还更优选小于2％。
[0014]在一个或多个凹陷区域之后填充有功能材料。填充可以在介电涂层沉积后直接发生，但也可以选择其他工艺步骤进行干预。介电涂层可以例如设置有保护层，例如防刮层。
[0015]在使用中，透明载板位于单色辐射源和靶材的靶材表面之间。因此，板以其第一表面面向靶材表面。
[0016]然后将单色辐射导向板的第二表面。单色辐射具有引起功能材料从一个或多个凹陷区域转移到靶材表面的强度和持续时间。进入孔底部的单色辐射在至少基本正交的方向上转移介电涂层。由于介电涂层对该方向上的单色辐射具有较高的反射率，因此降低其强度。进入孔的侧壁的单色辐射以基本上偏离至少基本上正交的方向的角度转移介电涂层。介电涂层对于以该偏角入射的单色辐射具有降低的反射率，使得其大部分透射穿过涂层。由此实现了获得更均匀分别的热通量，从而减轻了作用在要转移和沉积的功能材料上的剪切力。
[0017]在没有剪切力的情况下，功能性物质可以以极高的粘度转移。这样做的优点是功能性物质不会在撞击时扩散，并且具有高纵横比的高分辨率结构是可能的。这也使得转移过程能够在板的第一表面和靶材表面之间的较大距离处进行。转移间隙越大，实施这项技术就越容易，因为机器的公差要求不高。此外，较大的转印间隙有助于在不平坦的表面上打印，例如在粗糙表面或3D表面上。因此，该技术也适用于电气互连的3D打印。例如，粘度在100Pa.s至1000Pa.s的范围内。
[0018]单色辐射光束在孔的环境中基本上均匀是足够的。因此，光束不必根据凹陷区域精确地成形并与壁对齐。在一些实施方案中，单色辐射源是准分子激光器。在其他实施方案中，单色辐射源是扫描激光器。在这些其他实施方案的一些中，单色光子辐射通过远心透镜被引导到板的第二表面，以确保入射角在单色辐射覆盖的区域上相等。应当注意，如果单色辐射在扫描方向上以基本恒定的速度被扫描并且光束强度在扫描方向上的积分在横向于扫描方向的方向上在孔的区域内基本恒定，则使用单色辐射实现了基本上均匀的曝光。典
型地，单色辐射作为大面积光斑提供，同时使用准分子激光照亮全部图案。因此不需要扫描。例如，使用1x1到10x10 mm2(大于整个图案本身)的激光光斑尺寸一次传输高分辨率互连图案。在这种情况下，不需要脉冲重叠。
[0019]在一些实施方案中，在沉积介电涂层的步骤之后，并且在用功能材料填充一个或多个凹陷区域的步骤之前，沉积光子辐射吸收层。由此实现了通过介电涂层传递的单色光子辐射非常有效地转化为热量。如果要沉积的功能材料对单色光子辐射具有相对高的反射率或透射率，这尤其有用。在这些实施方案的一些中，光子辐射吸收层的材料在吸收单色光子辐射时蒸发，并因此有助于或导致将功能材料从凹陷区域排出的蒸气压的发展。在其他实施方案中，可以在凹陷区域中提供待蒸发的专用材料。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.使用具有波长(λ
R3
)的单色辐射(R3)将功能材料(2)可控沉积到靶材表面(51)上的方法，所述方法包括：
‑
提供(S1)具有基底(10)的透明载板(1)，所述基底(10)具有相互相对的第一表面和第二表面(分别为11,12)，其中向所述第一表面(11)提供(S1B)一个或多个凹陷区域(111)；
‑
在所述第一表面(11)上沉积(S2)介电涂层(4)，所述介电涂层(4)包括一系列折射率交替的介电涂层子层(41,42,43)，与对于以45度角入射到所述介电涂层(4)的所述单色辐射(R3)的反射率相比，所述介电涂层(4)对于垂直于所述介电涂层(4)入射的所述单色辐射(R3)具有相对高的反射率；
‑
用所述功能材料(2)填充(S3)所述一个或多个凹陷区域(111)；
‑
将所述透明载板(1)定位在所述单色辐射源(3)和所述靶材表面(51)之间，其中所述第一表面(11)面对所述靶材表面(51)；
‑
将所述单色辐射(R3)引导(S4)朝向所述板(1)的所述第二表面(12)，所述单色辐射(R3)具有引起功能材料(2)从所述一个或多个凹陷区域(111)转移(S5)到所述靶材表面(51)的强度和持续时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电涂层子层(41,42,43)的厚度为所述单色辐射(R3)的所述波长(λ
R3
)的0.05倍至0.15倍。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括，在为所述第一表面(11)提供(S1B)一个或多个凹陷区域(111)之前，在所述第一表面(11)处沉积(S1C)反射涂层(6)，所述反射涂层(6)基本上反射向其入射的所述单色辐射(R3)。4.根据权利要求1所述的方法，其中使用扫描激光器(3)来产生所述单色辐射(R3)。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述单色辐射(R3)经由远心透镜被引导至所述板(1)的所述第二表面(12)，以确保所述入射角在所述单色辐射(R3)覆盖的区域上相等。6.根据权利要求4所述的方法，其中准分子激光器(3)用于产生所述单色辐射(R3)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在沉积所述介电涂层的步骤之后并在填充(S3)具有所述功能材料(2)的所述一个或多个凹陷区域(111)的步骤之前，沉积光子辐射吸收层(9)的步骤。8.板(1)，包括使用具有波长(λ
R...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗布，
申请(专利权)人：荷兰应用自然科学研究组织TNO，
类型：发明
国别省市：