Micro heater, manufacturing method thereof, and pattern formation method utilizing micro heater |
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申请号 | JP2008315771 | 申请日 | 2008-12-11 | 公开(公告)号 | JP2009302033A | 公开(公告)日 | 2009-12-24 |
申请人 | Samsung Electronics Co Ltd; 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd.; | 发明人 | CHOI JUN-HEE; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro heater, a manufacturing method thereof and a pattern formation method. SOLUTION: The micro heater can include a metal pattern 20 formed on a substrate. A supporting portion 30 is formed under the metal pattern 20, and the metal pattern 20 can be separated from the substrate, and further can be fixed to the substrate by the supporting portion 30. A spacer 40 is larger than a second distance from the substrate to the top surface of the metal pattern 20. The distance between the micro heater, a target substrate positioned over the metal pattern 20 and the substrate can be adjusted by the spacer 40. As a result, a fine pattern 20 can be formed on the target substrate. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT | ||||||
权利要求 | 基板上に形成された金属パターンと、 前記金属パターンの下部において前記金属パターンを前記基板と離間させるとともに前記金属パターンを前記基板に固定する支持部と、 前記金属パターンに隣接して形成されたスペーサと、を含んでなり、 前記基板から前記スペーサの上面までの第1距離は、前記基板から前記金属パターンの上面までの第2距離より大きいことを特徴とするマイクロヒーター。 前記金属パターンが加熱される時に蒸発する転写物質を前記金属パターン上に設けることを特徴とする請求項1に記載のマイクロヒーター。 前記転写物質は、有機電界発光(Electroluminescent;EL)物質または金属物質を含むことを特徴とする請求項2に記載のマイクロヒーター。 前記スペーサ上に金属層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロヒーター。 前記金属パターンは、タングステン、モリブデン、及び炭化シリコンのうちの少なくとも一種を含んでなることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロヒーター。 前記支持部または前記スペーサは、ガラス及びシリコン酸化物のうちの少なくとも一種を含んでなることを特徴とする請求項1に記載のマイクロヒーター。 前記金属パターンの上に位置し前記スペーサ上に位置するターゲット基板をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロヒーター。 前記ターゲット基板は、前記スペーサから離間したことを特徴とする請求項7に記載のマイクロヒーター。 請求項1に記載のマイクロヒーターが2つ以上並設されてなることを特徴とするマイクロヒーターアレイ。 基板上に加熱層を形成しパターニングする段階と、 前記基板上にパターニングされた前記加熱層より厚い絶縁層を形成する段階と、 前記絶縁層及び前記基板の一部をエッチングして、パターニングされた前記加熱層と隣接したスペーサ、及びパターニングされた前記加熱層とエッチングされた前記基板との間に位置する支持部を形成する段階と、を含むことを特徴とするマイクロヒーターの製造方法。 前記加熱層を形成する段階の前に、前記基板上に犠牲層を形成する段階をさらに含み、 前記スペーサ及び支持部を形成する段階は、前記犠牲層をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項10に記載のマイクロヒーターの製造方法。 前記犠牲層は、シリコン酸化物を含んでなることを特徴とする請求項11に記載のマイクロヒーターの製造方法。 前記絶縁層上に金属層を形成する段階をさらに含み、 前記スペーサを形成する段階は、前記金属層をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項10に記載のマイクロヒーターの製造方法。 前記加熱層は、タングステン、モリブデン及び炭化シリコンのうちの少なくとも一種を含んでなることを特徴とする請求項10に記載のマイクロヒーターの製造方法。 前記絶縁層は、シリコン酸化物を含んでなることを特徴とする請求項10に記載のマイクロヒーターの製造方法。 請求項1に記載のマイクロヒーターを利用したパターン形成方法において、 前記金属パターン上に転写物質を形成する段階と、 前記金属パターンの上及び前記スペーサ上にターゲット基板を載置する段階と、 前記金属パターンに電力を印加することにより、前記転写物質を選択的に蒸発させ前記金属パターンから前記ターゲット基板に転写してパターンを形成する段階と、を含むことを特徴とするパターン形成方法。 前記ターゲット基板は、前記スペーサに接合されるか、または前記スペーサから離間することを特徴とする請求項16に記載のパターン形成方法。 前記転写物質は、有機電界発光物質または金属物質を含むことを特徴とする請求項16に記載のパターン形成方法。 請求項16に記載のパターン形成方法を繰り返し行って前記ターゲット基板に複数のパターンを形成する段階を含むことを特徴とするパターン形成方法。 |
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说明书全文 | 本発明は、マイクロヒーター、マイクロヒーターの製造方法、及びマイクロヒーターを利用したパターン形成方法に関する。 有機電界発光(Electroluminescent;EL)物質は、アクティブマトリクス型有機発光ダイオード(Active Matrix Organic Light Emitting Diode;AMOLED)に広く使われている。 しかしながら、有機EL物質は、相対的に化学的安定性が低く、このため、通常のフォトリソグラフィ(photolithography)工程を用いて有機EL物質からパターンを形成することは一般的な半導体装置においてパターンを形成することに対して相対的に難しい。 従来、有機EL物質のパターンを形成するためにシャドーマスクを利用した蒸発法を用いてきた。 これは、シャドーマスクが形成された基板上に有機EL物質を蒸発及び蒸着させてパターンを形成する方法である。 また、レーザーを利用した転写法(例えば、LITI(Laser−Induced Thermal Imaging)またはLIPS(Laser−Induced Pattern−wise Sublimation))もパターンを形成するために用いられている。 LITI及びLIPSでは、物質を加熱して目的とするパターンに蒸着するためにレーザースキャニングを採用する。 なお、従来技術としては下記のような特許文献に記載された技術もある。 本発明は、上記した従来技術を改善するためになされたものであって、その目的は、ターゲット基板上に相対的に細密なパターンを形成することができるマイクロヒーター、マイクロヒーターの製造方法、及びパターン形成方法を提供することである。 本発明による一実施の形態は、金属パターン、支持部及びスペーサを含むマイクロヒーターを提供する。 上記金属パターンは、基板上に形成されてよく、上記支持部は、上記金属パターンの下部において上記金属パターンを上記基板から離間させるとともに上記金属パターンを上記基板に固定することができる。 上記スペーサは、上記金属パターンと隣接して形成されてもよく、上記基板から上記スペーサの上面までの第1距離は、上記基板から上記金属パターンの上面までの第2距離に比べて大きい距離を有してもよい。 複数のマイクロヒーターが並設されて本発明の一実施の形態によるマイクロヒーターアレイを形成することができる。 本発明の一実施の形態は、上記マイクロヒーターの製造方法を提供する。 上記マイクロヒーターの製造方法は、上記基板上に加熱層を形成しパターニングする段階を含む。 上記基板上に上記パターニングされた加熱層より厚い絶縁層を形成することができる。 上記絶縁層及び上記基板の一部をエッチングして、上記パターニングされた加熱層に隣接したスペーサ、及び上記パターニングされた加熱層とエッチングされた基板との間に位置するスペーサを形成することができる。 また、本発明の一実施の形態は、上記マイクロヒーターを利用したパターン形成方法を提供する。 上記パターン形成方法は、基板上に金属パターン及び上記金属パターンに隣接するスペーサを蒸着する段階を含んでもよい。 転写物質が金属パターン上に形成されてもよい。 ターゲット基板を上記スペーサ上に載置することによって上記金属パターン上に載置するようにしてもよい。 上記金属パターンに電力を印加することで上記転写物質を選択的に蒸発させ、蒸発させた転写物質を上記金属パターンから上記ターゲット基板に転写させてパターンを形成することができる。 本発明のマイクロヒーター、マイクロヒーターの製造方法、及びパターン形成方法によれば、ターゲット基板上に細密な有機EL物質のパターンを形成できるという効果を奏する。 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。 なお、本発明の技術的範囲が下記の実施の形態によって制限されるものではない。 図1は、本発明の一実施の形態によるマイクロヒーターを示す斜視図である。 また、図2は、図1に示されたI−I'に沿う断面図であり、図3は、図1に示されたJ−J'に沿う断面図である。 図4は、図1のマイクロヒーターを示す平面図である。 図1ないし図4を参照すれば、本発明の一実施の形態によるマイクロヒーター1は、基板10上に備えられている。 マイクロヒーター1は、金属パターン20と、支持部30、及びスペーサ40を含んでいる。 基板10は、シリコンウェハーまたはガラス材質からなる。 例えば、基板10がガラス材質からなる場合、輻射熱(可視光線やIR)を透過することができる。 これにより、シリコンウェハーに対して相対的に高温のヒーティングが可能である。 金属パターン20は、基板10上において支持部30によって基板10と離間したまま固定される。 金属パターン20は、モリブデン、タングステン、炭化シリコンのうちの少なくとも一種を含むか、または他の適当な物質からなってよい。 金属パターン20に電力が印加されることで発光及び発熱する物質が用いられていればよい。 金属パターン20は、第1領域A1、第2領域A2及び第3領域A3をそれぞれ含んでいる。 金属パターン20の第1領域A1は、基板10上において第1方向D1に沿って延びる。 一方、第2領域A2は、第1領域A1の両側から第2方向D2に延びる。 第2方向D2は第1方向D1に対し垂直である。 第3領域A3は、第2領域A2の終端から延在した領域である。 金属パターン20は、第3領域A3を介して支持部30によって基板10に固定されている。 第2領域A2は、第1領域A1を基準に第1領域A1の両側に対称に設けられている。 なお、これは例示的なものに過ぎず、他の構成も可能である。 例えば、第2領域A2は、第1領域A1の両側に互い違いに設けられてもよい。 各支持部30は、第3領域A3において基板10と金属パターン20との間に設けられ、金属パターン20の下部において金属パターン20を基板10に固定することができる。 支持部30は、湿式エッチングによって形成すればよい。 支持部30は、基板10に接触する領域の大きさが金属パターン20の第3領域A3に接触する領域の大きさより大きくなるように形成する。 金属パターン20の第3領域A3及び第3領域A3に接触する支持部30の断面は円形であればよい。 なお、エッチングによっては、第3領域A3や支持部30の断面は、他の形状(例えば、楕円形、多角形)であってもよい。 支持部30は、上記金属パターン20から発生する熱の損失を減少させ、または損失を防止するために熱伝導率が相対的に小さい物質からなってよい。 例えば、支持部30は、ガラス及び酸化物(例えば、シリコン酸化物(SiOx))のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。 スペーサ40は、基板10上の金属パターン20と隣接して形成される。 スペーサ40は、支持部30と同様にガラス及び酸化物(例えば、SiOx)のうちの少なくとも一種を含んでいてもよく、基板10上に位置する他の基板(例えば、ターゲット基板)と金属パターン20を所望の間隔だけ離間させる役割を果たす。 図2及び図3を参照すれば、基板10からスペーサ40の上面までの第1距離L1は、基板10から金属パターン20の上面までの第2距離L2より大きい。 結果的に、スペーサ40上に第2基板が位置しても第2基板は依然として金属パターン20と離間させることができる。 上記のように構成された本発明の一実施の形態によるマイクロヒーターは、転写物質(例えば、有機電界発光物質)のパターンを形成するために使用することができる。 例えば、金属パターン20上に転写物質を設けることができる。 金属パターン20に電圧を印加すると金属パターン20が加熱される。 転写物質の融点以上の温度で金属パターン20を加熱すると、転写物質が蒸発して金属パターン20上のターゲット基板に転写される。 これにより、金属パターン20上のターゲット基板上にパターンを形成することができる。 金属パターン20の加熱温度及び加熱時間によって金属パターン20上に形成された転写物質を選択的に蒸発させることも可能である。 例えば、金属パターン20の第1領域A1上に設けられた転写物質のみが選択的に蒸発されるように金属パターン20を加熱することもできる。 転写物質の選択的蒸発についての詳細は後述する。 図5は、本発明の他の実施の形態によるマイクロヒーターを示す斜視図である。 図5を参照すれば、マイクロヒーターは、基板10上に備えられる。 マイクロヒーターは、金属パターン21と、支持部30、及びスペーサ40を含んでいる。 金属パターン21は、一方向D1に延びるライン形状である。 また、金属パターン21は、複数の第1領域A1及び第2領域A2をそれぞれ含んでいてもよい。 金属パターン21の第1領域A1は、ライン形状の一部であり、第2領域A2は、第1領域A2の間で拡大した領域である。 第2領域A2の下部には支持部30が連結され、支持部30は金属パターン21を基板10に固定することができる。 図5における、金属パターン21の形状が相違している点を除き、金属パターン21、支持部30及びスペーサ40の構成及び機能は、図1ないし図4を参照して前述した実施の形態に対応する構成要素と同じであってよい。 したがって、それらに関する詳細な説明を省略する。 図5における、金属パターン21の形状が相違している点を除き、金属パターン21、支持部30及びスペーサ40の構成及び機能は、図1ないし図4を参照して前述した実施の形態に対応する構成要素と同じであってもよい。 したがって、それらに関する詳細な説明は省略する。 図1ないし図5に示された各種の形状を組み合わせて金属パターンを構成することも可能である。 例えば、図5に示されたマイクロヒーター1において、金属パターン21の第1領域A1の一つ以上の側面から延びる追加領域(図示せず)を選択的に含むことも可能である。 また、金属パターンの一部分を図5に示される金属パターン20の形状で構成し、他の部分を図1に示される金属パターン21の形状で構成することもできる。 スペーサは、矩形の断面を有するブロック形状で形成されてもよい。 複数のスペーサは、基板10上において互いに離間して形成されてもよい。 なお、図1ないし図5に示されたスペーサ40は、例示的なものに過ぎず、例えば、スペーサは、エッチングによって相違した形状の断面(例えば、円形または楕円形など)を有してもよい。 また、スペーサは、基板10上において金属パターンに沿って一方向に延びる単一のライン形状で構成されてもよい。 図6は、本発明の一実施の形態によるマイクロヒーターアレイを示す斜視図である。 図6を参照すれば、上記実施の形態によるマイクロヒーターアレイは、基板10上に複数のマイクロヒーター1が並設されていてもよい。 上記マイクロヒーターアレイにおいて、マイクロヒーター1を並列に接続して同一の電圧を印加することができる。 一方、本発明によるマイクロヒーター1またはマイクロヒーターアレイは、炭素ナノチューブトランジスター、相対的に低温の多結晶シリコンや薄膜トランジスター、バックライトユニット用TEフィールド放出ソースなどのように相対的に高温の製造工程または相対的に高温の作動工程が要求される各種の電子装置に応用することができる。 電子装置において、本発明のマイクロヒーター1の構造によれば、スペーサにより基板10と基板10上に位置した他の基板との間の離間距離を所望のとおりに調節することができ、細密なパターニングが可能であるという利点がある。 図6は、図1に示すマイクロヒーターが並設されたマイクロヒーターアレイを示しているが、これは、例示的なものである。 例えば、図5に示すマイクロヒーターまたは本発明の他の実施の形態によるマイクロヒーターを使用してマイクロヒーターアレイを構成することも可能である。 図7aないし図7eは、本発明の一実施の形態によるマイクロヒーターの製造方法の各段階を示す断面図である。 図7aを参照すれば、まず、基板10上に犠牲層100を形成する。 犠牲層100は、シリコン酸化物(SiOx)または他の適切な酸化物を含んでいる。 その後、犠牲層100及び基板10の一部をエッチングして支持部を形成する。 なお、犠牲層100を形成せずに基板10のみをエッチングして支持部を形成することもできる。 図7bを参照すれば、次に、犠牲層100上に加熱層200を形成する。 加熱層200は、タングステン、モリブデン、酸化シリコンまたは他の適切な物質からなる。 図7cを参照すれば、次に、加熱層200をパターニングして金属パターン20を形成する。 加熱層200は、前述した本発明の実施の形態による金属パターン形状にパターニングすればよく、例えば、図1ないし図5に示された金属パターン20及び/または金属パターン21の形状にパターニングすればよい。 図7dを参照すれば、次に、金属パターン20及び犠牲層100上に絶縁層300を形成することができる。 絶縁層300は、その後、エッチングによってスペーサとして形成される。 絶縁層300は、シリコン酸化物または他の適切な酸化物を含んでいてもよい。 絶縁層300の厚さT2は、金属パターン20の厚さT1より大きい。 結果的に、スペーサの上面が金属パターン20の上面より高く位置するようになればよい。 図7eを参照すれば、絶縁層300上に金属層400を形成することができる。 金属層400は、絶縁層300と、後にエッチングのために絶縁層300上に形成されるフォトレジスト(Photo Resist;PR)(図示せず)との接触性を増加させ得る。 金属層400は金属物質からなる。 または、金属層400を形成せずに後続のエッチング工程で絶縁層300上に直接PRを形成することも可能である。 図7fを参照すれば、次に、金属層400、絶縁層300、犠牲層100、及び基板10の一部をエッチングして支持部30及びスペーサ40を形成する。 なお、図面には示されていないが、エッチング工程は、金属層400上にPRを形成し露光を実施し、露出した層をエッチングする工程段階を含んでいる。 図8aないし図8cは、本発明の一実施の形態によるパターン形成方法の各段階を示す断面図である。 上記実施の形態によるパターン形成方法は、本発明の一実施の形態によるマイクロヒーターを利用して実施することができる。 図8aを参照すれば、金属パターン20及びスペーサ40が形成された基板10を用意し、基板10上に転写物質500、501を形成することができる。 転写物質500、501は有機EL物質または金属物質であればよい。 例えば、上記転写物質500、501は、Alq3(Tris(8−quinilinolato)−aluminium)のような有機アルミニウム混合物を含んでいてもよい。 または、上記転写物質500、501は、金属パターン20の加熱温度より低い融点を有する低融点金属物質であってもよく、例えば、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)であってもよい。 図8bを参照すれば、ターゲット基板50をスペーサ40上に載置することで、ターゲット基板50を金属パターン20上に載置することができる。 ターゲット基板50は、シリコンウェハーまたはガラス材質からなっている。 ターゲット基板50は、スペーサ40と接合されている。 例えば、ターゲット基板50は、機械的な圧力によってスペーサ40に接合され、または圧力差によってスペーサ40に接合されている(例えば、基板10とターゲット基板50との間の空間の圧力を下げて真空効果を得ることができる)。 その他、公知の接合方法によりターゲット基板50をスペーサ40に接合してもよい。 または、ターゲット基板50は、スペーサ40と所定の間隔だけ離間してもよい。 図8cを参照すれば、次いで、金属パターン20に電圧を印加し、印加された電圧によって金属パターン20を加熱する。 スペーサ40によって金属パターン20をターゲット基板50と離間させる。 金属パターン20を転写物質500、501の融点以上の温度に加熱すると、金属パターン20上の転写物質501が蒸発してターゲット基板50に転写される。 これにより、ターゲット基板50に、金属パターン20の形状に対応するパターンを形成することができる。 一実施の形態によるパターン形成方法を繰り返し行ってターゲット基板50上に複数のパターンを形成することもできる。 前述したように、スペーサ40によって金属パターン20をターゲット基板50と離間させてもよい。 また、金属パターン20とターゲット基板50との離間距離は、スペーサ40によって変わり得る。 これにより、スペーサ40の大きさを調節することで転写物質501が蒸発し移動する距離を調節することができる。 この結果、ターゲット基板50上に形成されたパターンの線幅が広くなる現象を抑えまたはそれを防止し、相対的に細密なパターンの形成が可能である。 金属パターン20に印加される電圧を調節することで金属パターン20上の転写物質501を領域に応じて選択的に蒸発させることもできる。 金属パターン20に方形波状の電圧が印加される場合、印加される電圧の大きさ、電圧印加時間、またはその他の関連変数を調節することで金属パターン20上の転写物質501を選択的に蒸発させることができる。 例えば、金属パターン20に印加される電圧の大きさや時間を調節することで金属パターン20の第1領域A1の転写物質だけが蒸発するように調節することができ、第2及び第3領域A2、A3の転写物質は蒸発しないように調節することができる。 第1領域A1の幅Wが15μmである場合、第1領域A1上の転写物質は金属パターン20を約350℃で約30秒間加熱することで選択的に蒸発させることができるが、かかる例示に制限されるものではない。 電圧の印加される時間が十分であると、金属パターン20上に形成された意図する転写物質501をすべて蒸発させることができる。 しかし、電圧印加時間が長すぎる場合には、マイクロヒーター全体の加熱によって金属パターン20上の転写物質501だけでなく基板10の他の領域に形成された意図しない転写物質500までも蒸発されてしまうことがある。 一方、金属パターン20に電圧が印加される時間が不足した場合には、金属パターン20上から意図した転写物質501が蒸発し切れなくなってしまうこともある。 図9は、上記実施の形態によるパターン形成方法によって形成されたパターンの写真を示した図である。 金属パターンに印加される電圧を調節することで、金属パターン上の転写物質を選択的に蒸発させてターゲット基板上にライン形状の発光物質層(Emitting、Material Layer;EML)のパターンを形成することができる。 一実施の形態によるパターン形成方法を繰り返し実施してターゲット基板に複数のEMLパターンを形成することもできる。 前述したように金属パターンに印加される電力は方形波状のものであればよい。 なお、これは例示的なものであって、金属パターンに印加される電圧は、他の適切な波形(例えば、三角波)を有してもよい。 本発明の実施の形態によるパターン形成方法をAMOLEDに適用する場合における、上記パターン形成方法は、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;TFT)基板のバックプレーン(backplane)に異なる色(例えば、R(赤色)、G(緑色)及びB(青色))のEL物質のパターンを形成するための用途として用いることもできる。 また、マイクロヒーター自体は、パターン形成過程で損失されたり変形したりしないため、一つのマイクロヒーターを使用して複数のターゲット基板上にパターンを形成することも可能である。 上述した本発明は、図面に示された実施の形態を参考にして説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であればそれら実施の形態の各種の変形及び修正が可能であることが理解できるであろう。 なお、かかる変形は本発明の技術的保護範囲内にあると見なされるべきである。 したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は添付の特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。 本発明は、細密な有機EL物質のパターンの形成に好適である。 1:ヒーター、 |