[发明专利]一种使薄膜形成图案的方法

说明书

【0001】本发明涉及一种使薄膜形成图案的方法，具体而言，但 不限于，一种选择性地使基底上的有机薄膜形成图案的方法。

【0002】人们对于允许可重复地且低成本地在薄膜结构中产生微 米分辨率“图形”或几何特征的图案形成技术具有相当大的兴趣。对 于基于有机半导体的电子器件、光电器件和光学器件的制造来说，这 些技术是特别令人感兴趣的。由于它们在显示系统、成像系统、分析 系统、通信系统和传感系统上的应用，这些材料已经引起了关注，其 中与柔性基底相容的高生产量、低温制造是商业化的主要驱动力。

【0003】这种通过要形成图案的薄膜的沉积、接着通过传统的照 相平版法、电子束平版印刷术和X射线平版印刷术而形成高分辨图案 化薄膜的方法已很完善，并且通常用于制造无机半导体器件诸如硅集 成电路。普通的方法是触点形成图案法、电互连形成图案法和绝缘体 形成图案法。各情形中的重要界面是要形成图案的薄膜与下面的无机 半导体晶片之间的界面，无机半导体晶片通常是高温下制备的晶体材 料。传统的平版印刷术涉及在要形成图案的薄膜(被称为活性层)上 面提供诸如负性光致抗蚀剂。辐射后，未曝光的光致抗蚀剂必须被去 除，然后不再受去除的光致抗蚀剂保护的未曝光薄膜区域必须被去除， 并且然后剩下的已曝光光致抗蚀剂本身的上层需要被去除。对于正性 抗蚀来说，曝光区域/未曝光区域的性质和处理是相反的。其中光致抗 蚀剂被沉积到要形成图案的膜上面的工艺步骤顺序，也是在传统半导 体器件制造中使用的方法。

【0004】所提出的另一种形成图案的方法是所谓的“剥离(lift-off)” 法，用于使基底结构上的金属接触层形成图案。剥离法涉及在基底上 沉积光致抗蚀剂层，使具有期望图案的光致抗蚀剂曝光，使光致抗蚀 剂显影以去除其不想要的区域，用要形成图案的活性材料涂敷这样图 案化的光致抗蚀剂，并且然后去除剩余的光致抗蚀剂，将在该过程中 该材料的不想要的区域剥离。剥离后，图案化的材料被留下，直接接 触基底并且没有留下光致抗蚀剂。

【0005】最近几年，已经研发出基于有机材料的光学器件、光电 器件和电子器件。这些器件提供了低成本大量生产的商业潜力。然而， 已经发现，应用到无机材料上的包括剥离法在内的传统光致抗蚀形成 图案方法不能容易地应用到有机薄膜上。传统光致抗蚀形成图案方法 由于诸如其对有机膜的光电特性的不利影响，在有机半导体薄膜上具 有有限的实用性。有机膜经常具有和传统照相平版法中使用的普通牺 牲型光致抗蚀剂共同的化学特性，并且因此可能被光致抗蚀剂处理过 程不经意地且不利地改变。热烘培步骤的使用和暴露于一系列不同溶 剂/蚀刻剂尤其存在问题。

【0006】传统照相平版法还没有发现适合于有机功能材料，并且 已经发现对于应用诸如有机电致发光全色显示器制备——其中需要多 个步骤以连续地沉积红色、绿色和蓝色图像元素或像素——来说是有 问题的。在这样的显示设备的商业化制造期间，传统照相平版法不能 被用于有机半导体层的直接形成图案。认识到需要功能有机材料的可 应用照相平版法的证据来自专利文献，其中用于使有机功能材料形成 图案的照相平版法被提出(诸如EP1566987和WO03086024)。然而， 这些方法继续采用传统照相平版法，其中光致抗蚀剂被沉积到要形成 图案的薄膜上面。因此它们适合传统照相平版法。它们进一步需要几 个额外步骤，插入到普通工艺顺序中，并且需要特殊材料属性以加工， 并且因此增加了复杂性和成本。因此，仍非常需要简单且广泛可应用 的方法。

【0007】可选的形成图案技术诸如喷墨印刷法、小分子的荫罩 (shadow-mask)蒸发法、热转印方法和扫描激光形成图案法，都具有 局限性，诸如分辨率不足、到较大基底尺寸的规模可变性差、难以确 保连续步骤之间图案的配准以及复杂昂贵的处理方案。要用喷墨印刷 达到足够的特征分辨率，例如，基底必须被形成井样容器的图案，其 中墨滴可以沉积到该井样容器里。小分子的荫罩蒸发需要基底相似的 形成图案，以提供隔离物(separator)储存处。这些基底形成图案方法涉 及多个照相平版印刷步骤，并且在喷墨印刷情形下，需要表面等离子 体处理以调节容器之间壁的亲和性(philicity)，并且因此确保落在壁上 的任何材料将流到最近的容器里。在两种情形下，增加了相当大的复 杂性和成本，并且广泛被认为是经济性制造的问题。