專利名稱：使用與選區(qū)沉積相結(jié)合的著色掩模的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于形成電學(xué)和光學(xué)元件的著色掩模方法。
背景技術(shù)：
許多電子元件的制造，包括平板顯示器、RFID標(biāo)簽和各種傳感應(yīng)用在內(nèi)，都依賴于 精確圖案化施加在相對較大基底上的電活性材料層。這些產(chǎn)品由若干層不同圖案化的材料 組成，其中重要的是這些層處于特定的配準(zhǔn)(registration)。圖案化精確性的原因有兩重。 首先，必須在基底的大區(qū)域上復(fù)制圖案化的特征并同時(shí)對它們的尺寸擁有精確控制。其次， 具有這些特征的產(chǎn)品通常是由若干層不相同但又相互作用的圖案化的層組成的，其中重要 的是這些層處于特定的定位或?qū)?zhǔn)。傳統(tǒng)上，制造電子元器件所需的精確層對準(zhǔn)是使用傳統(tǒng)的照相平版印刷術(shù)實(shí)現(xiàn) 的。在基底上沉積電活性層和光致抗蝕劑層，檢測基底上已有圖案的位置，使曝光掩模對準(zhǔn) 該已有圖案。對光致抗蝕劑曝光，顯影，蝕刻掉電活性材料。在此精確操作中，很小的溫度 和濕度變化都足以引入對準(zhǔn)誤差；為減少這些變化，使用了在嚴(yán)格環(huán)境控制下的剛性玻璃 基底。另一方面，傳統(tǒng)的印刷方法如平版膠印術(shù)、橡膠版輪轉(zhuǎn)印刷術(shù)和凹板印刷術(shù)也能以極 高速度施加多個(gè)層，不過覆蓋精確性卻低得多。發(fā)展在柔性或塑性基底上制造薄膜電元件(如TFT)的印刷技術(shù)越來越吸引人 的注意。這些基底機(jī)械強(qiáng)度高、重量更輕且通過使得能夠采用卷到卷工藝(roll-to-roll processing)而最終導(dǎo)致了更低的制造成本。盡管柔性基底具有潛在的優(yōu)勢，但有許多問 題會影響晶體管元件在1米或1米以上的典型基底寬度上的性能或進(jìn)行對準(zhǔn)的能力。特別 是，例如，用柔性塑料基底替換傳統(tǒng)的剛性玻璃基底后，使用傳統(tǒng)的照相平版印刷術(shù)設(shè)備所 能達(dá)到的覆蓋精確度會受到嚴(yán)重影響。尺寸穩(wěn)定性，特別是當(dāng)加工溫度接近載體的玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，水和溶劑溶脹性、各向異性變形和應(yīng)力松弛都是塑性載體不及玻璃的關(guān)鍵參 數(shù)。典型的制造涉及順序沉積和圖案化步驟。在這些制造工藝中有三類常見的對準(zhǔn)誤 差固定誤差、標(biāo)度誤差和局部未對準(zhǔn)。固定誤差是指一個(gè)圖案相對于另一個(gè)圖案的一致性 移位，其通常受運(yùn)動控制系統(tǒng)的具體情況控制。具體的，系統(tǒng)集成的機(jī)械公差和細(xì)節(jié)從根本 上決定了可以多么精確地將基底與掩模對準(zhǔn)，或多么精確地將集成的打印裝置相對于移動 的卷材(web)上的對準(zhǔn)標(biāo)志定位。除固定誤差之外，標(biāo)度誤差也是相當(dāng)可觀的。圖案標(biāo)度 的誤差橫跨基底發(fā)生累積，可由載體尺寸變化、熱膨脹和基底與圖案化裝置的角度位置誤 差而產(chǎn)生。盡管運(yùn)動控制系統(tǒng)會影響角度位置，但圖案標(biāo)度失配主要是由載體的特征支配 的。載體的熱膨脹、由暴露于濕氣或溶劑導(dǎo)致的膨脹、由暴露于高溫導(dǎo)致的收縮、以及在儲 藏期間的應(yīng)力松弛(蠕變)都造成圖案標(biāo)度誤差。此外，還可能發(fā)生由各向異性變形，特別 是由于輸送過程涉及施加張力，而導(dǎo)致的局部圖案失配。用于卷到卷制造的柔性載體通常 會在輸送方向上發(fā)生拉伸而在寬度方向上變窄。解決在柔性基底上制造電子器件的定位問題的方法有幾種，但到目前為止仍未出現(xiàn)一種主導(dǎo)的方法。French等人研究了附著/分離(Attach/detach)技術(shù)，其中柔性基底 被層壓到剛性的載體上并走一遍傳統(tǒng)的光刻工藝(I. French等，“Flexible Displays and Electronics Made inAM-LCD Facilities by the EPLaRTM Process" SID 07 Digest，第 1680-1683頁(2007))。遺憾的是，這些技術(shù)最終只能使用目前基于玻璃的工藝的成本結(jié)構(gòu) 來制造柔性電子元件。Jain的美國專利公開US2006/0063351記述了在基底的正反面涂覆 一或多個(gè)抗蝕劑層，所述一或多個(gè)抗蝕劑層可被同時(shí)活化以在每個(gè)抗蝕劑層內(nèi)產(chǎn)生不同的 圖案圖象。將所述預(yù)涂布的基底插入一組預(yù)對準(zhǔn)的掩模之間，或使用雙波長無掩模直接激 光寫入式平版印刷系統(tǒng)，使正反面同時(shí)曝光。Brost等人在美國專利US7，100, 510中還提出 了使用主動對準(zhǔn)系統(tǒng)來檢測預(yù)先存在的圖案和對變形的補(bǔ)償方案。使用此方法，不是通過 保持對載體尺寸穩(wěn)定性的嚴(yán)格規(guī)定和嚴(yán)格的環(huán)境控制來獲得精確的圖案覆蓋，而是使運(yùn)動 控制系統(tǒng)針對每個(gè)基底都進(jìn)行多次對準(zhǔn)來補(bǔ)償變形。Brost等人提出的解決方案是將傳統(tǒng) 的印刷設(shè)備改造成進(jìn)行主動對準(zhǔn)，可看作是用集成打印裝置交換現(xiàn)代化的步進(jìn)器的鏡頭、 掩模和燈。難以想象巨大的設(shè)備成本差或處理能力優(yōu)勢，特別是在包括變形補(bǔ)償?shù)念~外工 作時(shí)。制造成本優(yōu)勢可能將主要來自材料節(jié)約使用或省去昂貴的真空沉積步驟。另一種方法是采用自對準(zhǔn)制造工藝，其可能能使低投資下的高速處理成為可能。 在自對準(zhǔn)工藝中，用于期望結(jié)構(gòu)中的最重要對準(zhǔn)的模板在一個(gè)步驟中被施加到基底上，并 從該點(diǎn)起隨后層的對準(zhǔn)是自動的。制造自對準(zhǔn)的TFT的方法已經(jīng)有很多種。這些方法大多 都能實(shí)現(xiàn)一個(gè)層與另一個(gè)層的自動對準(zhǔn)，但未能有效地消除對在幾個(gè)層之間的極其復(fù)雜的 對準(zhǔn)步驟的需要。例如，在某些a-Si TFT工藝中柵電極被用作“掩?！眮肀Ｗo(hù)溝道區(qū)域，使 其免于被摻雜或使溝道區(qū)域兩側(cè)上的硅免于被激光退火。自對準(zhǔn)制造的概念可從Kwasnick 等人的美國專利US5，391，507,Andry等人的美國專利US6，338，988以及Battersby的美國 專利公布2004/229411 了解到。一種為消除對復(fù)雜定位的需要的完全自對準(zhǔn)工藝提供了可能性的公開技術(shù)是自 對準(zhǔn)壓印光刻技術(shù)(SAIL)，如Mei等人在美國專利US7，056，834中所述。在壓印光刻技術(shù) 中，在電活性層上準(zhǔn)備了可變厚度的抗蝕劑并配合一系列的化學(xué)刻蝕和材料沉積來控制光 致抗蝕劑的腐蝕，從而制造TFT結(jié)構(gòu)。然而，SAIL工藝也存在難處。首先，對于卷材(webs) 需要加強(qiáng)的納米壓印技術(shù)。其次，SAIL工藝要求高精度的蝕刻深度控制，這可能不符合低 成本工藝的需要。最后，SAIL工藝的一個(gè)明顯限制在于通過掩模制造的層不能是完全獨(dú)立 的。例如，利用該方法在連續(xù)層下形成開口是非常困難的，而這在矩陣背板設(shè)計(jì)中是一個(gè)基 本要素。令人感興趣的 還有利用不涉及與真空處理和減去法圖案化工藝相關(guān)的費(fèi)用的低 成本工藝進(jìn)行材料沉積。在典型的真空沉積中，為提供必要的環(huán)境，需要大的金屬室和復(fù)雜 的抽真空系統(tǒng)。在典型的減去法圖案化系統(tǒng)中，在真空室中沉積的大部分材料被除去，例如 在刻蝕步驟中。這些沉積和減去法圖案化方法投資成本高，還排除了基于連續(xù)卷材的系統(tǒng) 的便利使用。可取的是采用選區(qū)沉積(SAD)將材料沉積與圖案化相結(jié)合。顧名思義，選區(qū)沉積 涉及基底的某些部分從而使材料只沉積在那些期望的或選擇的區(qū)域上。在此方法中，可以 對采用液相或汽相化學(xué)供給的沉積工藝加以改造使以能將材料選擇性地只沉積在特定區(qū) 域內(nèi)的方式工作。
原子層沉積(“ALD”)是可用作用于形成許多類型的薄膜電子元器件的制造步驟 的薄膜沉積技術(shù)的一個(gè)例子，所述薄膜電子元器件包括半導(dǎo)體器件和載體電子器件如電阻 器和電容器、絕緣體、總線及其它導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。ALD特別適用于形成電子儀器元件中的金屬 氧化物薄層?？衫肁LD沉積的幾大類功能材料包括導(dǎo)體、電介質(zhì)或絕緣體、以及半導(dǎo)體。 Conley Jr.等人的美國專利US7，160，819中介紹了一種結(jié)合了圖案化和通過ALD沉積半導(dǎo) 體的方法。Conley Jr.等人討論了可用于在硅晶片上圖案化氧化鋅的材料。但未提供有關(guān) 使用其它基底或有關(guān)其它金屬氧化物的結(jié)果的信息。Sinha等人(J. Vac. Sci. Technol. B24 62523-2532(2006))已經(jīng)提到，選區(qū)ALD要求將表面的指定區(qū)域掩蓋或“保護(hù)”起來以防在 這些選區(qū)內(nèi)發(fā)生ALD反應(yīng)，從而保證ALD膜只在期望的未掩蓋區(qū)域上成核和生長。還可以 使用其中表面區(qū)域的選定區(qū)域被“活化”或被表面改性從而使膜只被沉積在所述活化區(qū)域 上的SAD工藝。
有許多材料被研究人員用作選區(qū)沉積的導(dǎo)向抑制劑化合物。Sinha等人，參考上 面，在他們的掩模層中使用了聚(甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。Conley Jr.等人使用了丙酮和 去離子水連同其它工藝雜質(zhì)一起作為沉積抑制劑材料。以前使用的這些導(dǎo)向抑制劑的問題 在于它們只對導(dǎo)向選擇的薄材料有效。另外，為了能用于構(gòu)造器件，需要對導(dǎo)向抑制劑化合 物進(jìn)行圖案化。圖案化導(dǎo)向抑制劑的附加方法如平版印刷或噴墨的分辨率都有限。而且， 還存在僅通過選區(qū)沉積并不能解決的在最終器件中定位不同層的困難。因此需要一種能用于一系列薄膜材料、容易圖案化、并適于以簡單方式高精密度 地圖案化的導(dǎo)向抑制劑化合物。本發(fā)明促成了以簡單方式進(jìn)行高精密度圖案化，并解決了 一或多個(gè)上述問題。發(fā)明要解決的問題本發(fā)明要解決的問題是在跨越大面積復(fù)制圖案化特征同時(shí)精確控制特征尺寸以 及不同層中的圖案化特征的定位和對準(zhǔn)。另外，非常希望以不需昂貴設(shè)備或昂貴工藝的方 式克服這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
總的來說，本發(fā)明是通過一種形成結(jié)構(gòu)的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法包括a)提供透明載體；b)在透明載體的第一側(cè)上形成具有彩色圖案的彩色掩模；c)在形成彩色掩模之后在透明載體的第一側(cè)或與第一側(cè)相對的一側(cè)上施加含有 對可見光敏感的沉積抑制劑材料的第一層；d)通過用可見光透過彩色掩模對第一層曝光，將含有沉積抑制劑材料的第一層圖 案化以形成第一圖案，其中第一圖案由處于第二曝光狀態(tài)的沉積抑制劑材料構(gòu)成，所述第 二曝光狀態(tài)不同于第一涂覆狀態(tài)，將沉積抑制劑材料顯影以提供實(shí)際上不具有沉積抑制劑 材料的第一層的選區(qū)；和e)在透明載體上沉積功能材料第二層；其中功能材料第二層基本上只被沉積在 透明載體上不具有沉積抑制劑材料的選區(qū)內(nèi)。發(fā)明的有益效果本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其提供了一種無需昂貴的對準(zhǔn)設(shè)備和工藝就能形成對準(zhǔn)的層的方法。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于其提供了一種在選區(qū)沉積工藝中附加圖案化無機(jī)薄膜 的方法。選區(qū)沉積技術(shù)有許多潛在的優(yōu)點(diǎn)，如省去用于薄膜圖案化的蝕刻過程、減少所需的 清洗步驟的數(shù)目、能圖案化難以蝕刻的材料、以及能圖案化難以選擇性蝕刻的層狀結(jié)構(gòu)。另 一優(yōu)點(diǎn)在于可使用多色掩模來實(shí)現(xiàn)層的自動對準(zhǔn)，所述多色掩模能以確保使用正確的掩模 的顏色編碼(color coded)的形式直接在載體上制備。另外，如建議的使用可見光曝光來 圖案化的沉積抑制劑材料可被用于圖案化直接位于彩色掩模上的晶體管結(jié)構(gòu)的所有層，例 如包含透明氧化物半導(dǎo)體如基于氧化鋅的材料的晶體管。多色掩模的優(yōu)點(diǎn)在于具有比灰階 掩模包含更多可獨(dú)立尋址的層次以及特別適用于圖案化透明電子材料。


結(jié)合以下說明和附圖，本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，附 圖中使用相同的標(biāo)記來指代這些附圖所共有的相同或類似特征，其中圖1和IA顯示了位于透明載體上的藍(lán)濾光片的圖案；圖2和2A顯示了位于透明載體上的綠濾光片的圖案；圖3和3A顯示了位于透明載體上的紅濾光片的圖案；圖4和4A顯示了位于載體材料上構(gòu)成多色掩模的層狀結(jié)構(gòu)中的各個(gè)濾光片層；圖5A-5D顯示了用于選擇性形成與多色掩模的藍(lán)濾光片圖案配準(zhǔn)的材料圖案的 方法；圖6A-6D顯示了用于選擇性形成與多色掩模的綠濾光片圖案配準(zhǔn)的材料圖案的 方法；圖7A-7D顯示了用于選擇性形成與多色掩模的紅濾光片圖案配準(zhǔn)的材料圖案的 方法；圖8A-8H顯示了通過改變穿過多色掩模的曝光用光的顏色來選擇性形成三種不 同圖案化的結(jié)構(gòu)的方法；圖9A-9F顯示了使用多色掩模的剝離(lift-off)圖案化工藝的例子；圖10A-10F顯示了使用多色掩模的選擇性蝕刻圖案化工藝的例子；圖1IA-IIF顯示了使用多色掩模的選擇性沉積圖案化工藝；圖12A-14H顯示了使用透明元件和多色掩模形成多層電子器件的可能的曝光、力口 工和沉積步驟工序；圖15A和15B顯示了本發(fā)明的多色掩模的另一實(shí)施方案；和圖16A、16B和16C顯示了使用本發(fā)明的多色掩模形成的層狀電子器件的另一實(shí)施方案。發(fā)明的詳細(xì)說明為便于理解，下面詳細(xì)描述了本文所用的以下術(shù)語。在此，術(shù)語“正”在應(yīng)用于本發(fā)明的制品時(shí)是指載體上載有功能化圖案層的一側(cè)。 術(shù)語“背”在此是指載體上與載有圖案化功能層一側(cè)相對的一側(cè)?！按怪薄笔侵富旧洗?直于基底表面。“透明”通常表示不會吸收大量在電磁光譜可見光部分(和/或在某些變體中紅外 部分)的光的材料或構(gòu)造。在本發(fā)明中，材料的透明度只以具體工藝步驟中所用光的顏色為基準(zhǔn)。透明是指至少65%的基準(zhǔn)光穿過該元件?！翱晒鈭D案化”是指材料在曝光后會發(fā)生狀態(tài)的變化，例如，在溶解度、粘性、機(jī)械 強(qiáng)度、蝕刻劑或氣體的滲透性、表面活性和/或折射率方面變化，其使得可以隨后對材料進(jìn) 行光圖案化，例如通過顯影和基于光圖案化去除某些區(qū)域內(nèi)施加的材料?！罢浴笔侵冈诠庋谀５挠猩糠种系哪切﹨^(qū)域內(nèi)包含材料的圖案。“負(fù)性”是指在光掩模的透明部分之上的那些區(qū)域內(nèi)包含材料的圖案?！岸嗌谀！笔侵冈趫D案化的結(jié)構(gòu)中垂直對準(zhǔn)的一組濾光層。多色掩模的彩色圖案 可以在不同的層內(nèi)也可以在同一層內(nèi)。薄膜晶體管(TFT)是一種可受益于本發(fā)明的圖案化工藝的可能電子元件。以下三 個(gè)限定特別涉及薄膜晶體管。在本文中，術(shù)語“上面”、“之上”和“之下”等，就薄膜晶體管中的層而論，是指該層 相對于載體的順序，但并不一定表示該層是直接相鄰的或沒有中間層。
“柵極”在用于晶體管電路構(gòu)造的范圍內(nèi)時(shí)通常是指三端子FET中的絕緣柵極端 子。上述術(shù)語說明僅用于輔助讀者，不應(yīng)被解釋為具有小于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員理解的 范圍或解釋為限制權(quán)利要求的范圍。在本文中“沉積抑制劑材料”是指在向基底上沉積無機(jī)薄膜之前施加在基底上的 材料，以及由任何可能發(fā)生的任選隨后交聯(lián)或其它改變該材料的反應(yīng)所產(chǎn)生的材料。優(yōu)選 地，在將聚合物型可光圖案化的沉積抑制劑材料施加到基底上之后可通過暴露于可見光使 其交聯(lián)。本發(fā)明的方法可用于產(chǎn)生含有發(fā)生固定垂直配準(zhǔn)的圖案化層的任何類型的多層 結(jié)構(gòu)。因此此方法能夠制造可被用來充當(dāng)導(dǎo)體、電感器、電容器、晶體管、二極管、光電二極 管、發(fā)光二極管及其他電子或光電子元件的單片集成結(jié)構(gòu)。此外，該圖案化技術(shù)還可用于同 時(shí)制造以能夠產(chǎn)生有用的電子線路的方式排列的多個(gè)這些器件。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過使用顏色編碼的掩模、直接制備在載體上的多色掩模，結(jié) 合光譜敏化的可光圖案化層，實(shí)現(xiàn)了在大面積和在柔性載體上的精確圖案疊加。顏色編碼 的掩模在一個(gè)結(jié)構(gòu)或多個(gè)部分中包括用于該系統(tǒng)的全部或大部分圖案化信息。隨后以逐層 方式沉積透明電子材料。光譜敏化的可光圖案化層透過多色掩模曝光以在載體的前側(cè)形成 與所述彩色掩模垂直對準(zhǔn)的光刻圖案。至少一個(gè)電活性層的圖案化是通過采用選擇性沉積 工藝實(shí)現(xiàn)的。如果需要，通過透過多色掩模曝光形成的其它可光圖案化層可被用于采用蝕 刻或剝離工藝對電活性層進(jìn)行圖案化?？蓪⒍嗌谀８街酵该鬏d體上，并且可在載體的 任一側(cè)形成多色掩模或在載體兩側(cè)形成多色掩模的一部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以只在 載體上與活性層相同一側(cè)形成掩模。多色掩?？梢园糜诠に囍械乃袑拥膱D案信息。 使用本發(fā)明的制造可以是完全自對準(zhǔn)的，并且可以避免由載體的尺寸變化、卷材搖晃和傳 輸誤差導(dǎo)致的嚴(yán)重疊加誤差。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，整個(gè)多色掩模保留為最終器件的一部分。在本發(fā)明 的另一實(shí)施方案中，只有多色掩模的第一部分保留在最終器件中。這些實(shí)施方案可以參照 附圖得到更好地理解。附圖和以下說明解釋了本發(fā)明的一種掩模方案。本發(fā)明的此說明性實(shí)施例使用了三個(gè)由不同濾光材料構(gòu)成的掩模層，還利用了對彩色光敏感的可光圖案化的材料來對透明 功能層進(jìn)行圖案化。附圖用于說明本發(fā)明，不應(yīng)被當(dāng)作限制。兩個(gè)掩模層的多色掩模，以及 大于三個(gè)掩模層的多色掩模是本發(fā)明的可選實(shí)施方案。用于曝光的光可以是全色的也可以是彩色的。全色光是指在可見光譜上具有一定 光譜強(qiáng)度的光。全色光應(yīng)被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為是包含多種顏色的光。彩色光泛指在某 些光譜區(qū)強(qiáng)度高而在其它光譜區(qū)強(qiáng)度較低的光。彩色光可用最大強(qiáng)度的波長(Umax)和 FWHM(半峰全寬)來描述，或用帶通來描述。如上所述，本發(fā)明的方法涉及在形成彩色掩模之后向透明載體的第一側(cè)或與第一 側(cè)相對的一側(cè)上施加包含對可見光敏感的沉積抑制劑材料的第一層，通過用可見光透過彩 色掩模對第一層曝光將第一層圖案化以形成第一圖案，對沉積抑制劑材料顯影以提供實(shí)際 上不具有沉積抑制劑材料的第一層選區(qū)；然后施加基于圖案化的第一層進(jìn)行圖案化的功能 材料層。不過，此步驟也可以與用于整體結(jié)構(gòu)中的其它功能材料層的其它圖案化技術(shù)相結(jié) 合?，F(xiàn)在參照附圖，圖1-3A的實(shí)施方案顯示了三個(gè)不同掩模層的圖案。圖1和IA顯 示了作為位于透明載體(12)上的藍(lán)濾光片(14)圖案的第一掩模層圖案。圖2和2A顯示 了作為位于透明載體(12)上的綠濾光片(18)圖案的第二掩模層圖案。圖3和3A顯示了 作為位于透明載體(12)上的紅濾光片(16)圖案的第三掩模層圖案。圖4和4A顯示了由 位于載體材料上構(gòu)成多色掩模(10)的層狀結(jié)構(gòu)中的各個(gè)濾光片層(14，16，18)構(gòu)成的制品 11。此實(shí)施方案的一個(gè)重要方面是多色掩模在一個(gè)結(jié)構(gòu)中包含呈顏色編碼形式的用于系統(tǒng) 的大部分或所有圖案化信息。這點(diǎn)之所以重要是因?yàn)樵谥圃旌屯扛膊襟E過程中整個(gè)制品， 包括載體(12)在內(nèi)，可能會暴露于不同的溫度、壓力、溶劑和濕氣處理，自然會導(dǎo)致載體的 尺寸變化(如收縮或熱膨脹)。卷材輸送系統(tǒng)向載體施加張力，同樣會導(dǎo)致尺寸不穩(wěn)定性。 事實(shí)上，成本最低和盡可能最便宜的載體材料很可能尺寸不穩(wěn)定性更高。例如，聚酯膜的熱 膨脹系數(shù)為0. 0018% /°C，由此5°C的變化在1米上會產(chǎn)生90 μ m的尺寸變化。當(dāng)提供了多 色掩模單元(10)時(shí)，濕膨脹和熱膨脹的影響不一定會導(dǎo)致累積和嚴(yán)重的對準(zhǔn)誤差。簡而言 之，圖案化信息包含在附著于載體上的濾光層中，從而當(dāng)載體收縮或膨脹時(shí)會保持固定的 垂直對準(zhǔn)并且不受載體尺寸變化影響。圖5A-7D顯示了用于選擇性形成與多色掩模(10)的具體濾光片圖案配準(zhǔn)的可光 圖案化材料的圖案的方法。通過調(diào)整可光圖案化膜的敏感度分布來選擇待形成的具體圖 案。在多色掩模上涂覆對藍(lán)光、綠光或紅光具有靈敏度的可光圖案化層(22)。透過多色掩 模用光對此可光圖案化層曝光。多色掩模的濾光片選擇性地透射照射光，從而將可光圖案化層曝光于彩色光圖 案。例如，青色掩模吸收紅光但透射藍(lán)光和綠光。類似地，洋紅掩模吸收綠光但透射紅光 和藍(lán)光，而黃色掩模吸收藍(lán)光但透射紅光和綠光。由此，通過組合所述單獨(dú)掩模的性能，可 以形成多色掩模來提供選擇性透射光的圖案。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，可光圖案化層的敏 感度分布被完全包含在用于多色掩模(10)的濾光材料之一的吸收光譜中，并與多色掩模 (10)中的其它濾光材料的吸收光譜完全分離。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，可光圖案 化層包含可聚合化合物和只對彩色光的特定波長產(chǎn)生響應(yīng)的光引發(fā)劑。彩色光被光引發(fā)劑 吸收引發(fā)光致聚合反應(yīng)?？晒鈭D案化層中還可包含其它組分，該其它組分包括但不限于聚合粘合劑、填料、顏料、表面活性劑、粘合調(diào)節(jié)劑、抗氧化劑、輔助引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等。改變 可光圖案化層敏感度分布的一種便利方式是利用光引發(fā)劑的特性?？梢跃唧w選擇照射光的 光譜分布以最小化由濾光材料的不期望的吸收和/或可光圖案化層的不期望的敏感度產(chǎn) 生的影響。曝光之后，對可光圖案化層進(jìn)行顯影。取決于所用可光圖案化材料的類型，剩下 的圖 案可能是掩模層的正像或者是掩模層的負(fù)像。圖5A-7D顯示了可光致固化或負(fù)性工作的可光圖案化層的使用。圖5A-5D顯示 了用于選擇性形成與多色掩模的藍(lán)濾光片圖案配準(zhǔn)的材料圖案的方法?，F(xiàn)在參見圖5A和 5B，其中顯示了已經(jīng)涂覆了藍(lán)光可光圖案化層(22)并用包含藍(lán)光的光源曝光了的多色掩 模(10)的示意俯視圖和剖視圖。此光源可提供白光或全色光。在此實(shí)施方案中，可光圖案 化層的可光圖案化材料是負(fù)性工作的。圖5C和5D顯示了圖5A的已曝光的可藍(lán)光固化膜 在顯影之后得到的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖和剖視圖，形成了與多色掩模(10)的藍(lán)濾光片圖案 (14)配準(zhǔn)的藍(lán)光固化的材料(24)的圖案。圖6A-6D顯示了用于選擇性形成與多色掩模的綠濾光片圖案配準(zhǔn)的材料圖案的方法。圖6A和6B顯示了已經(jīng)涂覆了綠光可光圖案化層(30)并用包含綠光的光源曝光 了的多色掩模(10)的示意俯視圖和剖視圖。同樣，在此實(shí)施方案中，光源可提供白光或全 色光，且可光圖案化層的可光圖案化材料是負(fù)性工作的。圖6C和6D顯示了圖6A的已曝光的可綠光固化膜在顯影之后得到的結(jié)構(gòu)的示意 俯視圖和剖視圖，形成了與多色掩模(10)的綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)的綠光固化的材料的 圖案(32)。圖7A-7D顯示了用于選擇性形成與多色掩模的紅濾光片圖案配準(zhǔn)的材料圖案的 方法。圖7A和7B顯示了已經(jīng)涂覆了紅光可固化膜(38)并用包含紅光的光源曝光了的多 色掩模(10)的示意俯視圖和剖視圖。同樣，在此實(shí)施方案中，光源可提供白光或全色光，且 可光圖案化層的可光圖案化材料是負(fù)性工作的。圖7C和7D顯示了圖7A的已曝光的可紅光固化膜在顯影之后得到的結(jié)構(gòu)的示意 俯視圖和剖視圖，形成了與多色掩模(10)的紅濾光片圖案(16)配準(zhǔn)的紅光固化的材料的 圖案(40)。圖8A-8H顯示了通過改變穿過多色掩模的曝光用光的顏色和采用可用全色光 固化的膜44選擇性形成三種不同圖案化的結(jié)構(gòu)的方法。例如可以配制可全光固化的 (pan-curable)膜，例如，其包含可聚合化合物以及紅、綠和藍(lán)響應(yīng)性光引發(fā)劑的混合物。當(dāng) 可全光固化膜被用于本發(fā)明的工藝時(shí)，通過調(diào)整曝光用光的光譜能量分布可以選擇待形成 的具體圖案。因此，對于預(yù)期圖案，濾光材料的吸收光譜應(yīng)當(dāng)與曝光用光的波長相匹配。圖8A-8H還用于說明本發(fā)明的另一實(shí)施方案。多色掩模10可以任選地在其頂面 具有透明涂層50。透明涂層50可以具有絕緣、平滑、平整或其它能改進(jìn)將在多色掩模10上 形成的最終器件的性能的特性。圖8A-8H使用負(fù)性工作的可光圖案化材料對本發(fā)明進(jìn)行了 說明，但所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也可使用正性工作的材料。圖8A和8B顯示了 已經(jīng)涂覆了可用全色光光圖案化的膜(44)的多色掩模(10)的示意俯視圖和剖視圖。圖8C和8D顯示了圖8A的可用全色光光圖案化的膜(44)在用藍(lán)光曝光并顯影之 后得到的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖和剖視圖，形成了與多色掩模(10)的藍(lán)濾光片圖案(14)配準(zhǔn)的固化的可全色光光圖案化材料的圖案(46)。圖8E和8F顯示了圖8A的可用全色光光圖案化的膜(44)在用綠光曝光并顯影之 后得到的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖和剖視圖，形成了與多色掩模(10)的綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn) 的固化的可全色光光圖案化材料的圖案(46)。圖8G和8H顯示了圖8A的可用全色光光圖案化的膜(44)在用紅光曝光并顯影之 后得到的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖和剖視圖，形成了與多色掩模(10)的紅濾光片圖案(16)配準(zhǔn) 的固化 的可全色光光圖案化材料的圖案(46)。很容易理解，僅通過調(diào)節(jié)曝光用光的顏色就 可以將圖8C-8H所示的圖案加以組合(即藍(lán)光加綠光曝光將同時(shí)固化圖8C和8E所示的陰 影區(qū)(46))。本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)重要方面在于，能夠使用多色掩模的彩色圖案 之一在多色掩模的至少一部分上形成功能材料的對準(zhǔn)圖案。有許多方法可用于導(dǎo)致此圖案 化。由此，向多色掩模上既施加功能材料又施加可光圖案化材料，并使用彩色光加以圖案 化?？捎玫膸状箢惞δ懿牧习▽?dǎo)體、電介質(zhì)或絕緣體、以及半導(dǎo)體。通過所有預(yù)先施加和 圖案化的層的透射率來調(diào)制照射光的光譜分布。為了此記述的目的，將多色掩模(10)定義 為包括圖案化的結(jié)構(gòu)中除可光固化膜之外的所有濾光部分。由于上面描述和使用圖5A-8H 加以說明的彩色光光圖案化工藝導(dǎo)致了滲透性、溶解度、粘性、機(jī)械強(qiáng)度、表面反應(yīng)性或光 圖案化的材料的折射率的變化，在隨后的制造步驟中可以利用這些性能。特別可用于圖案 化功能材料和電子材料的方法有剝離法、選擇性蝕刻和選擇性沉積工藝。圖9A-9F顯示了剝離法圖案化工藝。圖9A和9B顯示了多色掩模(10)的示意俯 視圖和剖視圖，其中多色掩模(10)具有與綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)的光圖案化的材料(46) 的圖案?，F(xiàn)在參見圖9C和9D，在光圖案化的材料(46)的圖案上施加了透明功能材料的均 勻涂層(48)。圖9D和9E顯示了剝離工序的最終步驟，其中固化的材料(46)和位于該固化 的材料之上的一部分透明功能材料被除去。這是通過例如用能選擇性地腐蝕位于功能材料 之下的殘留固化材料的材料來完成的。從而在原來沒有光圖案化的材料的地方留下功能材 料。圖10A-10F顯示了選擇性蝕刻圖案化工藝。圖IOA和IOB顯示了多色掩模(10) 的示意俯視圖和剖視圖，其中多色掩模(10)具有位于與綠濾光片均勻涂層(18)配準(zhǔn)的固 化的材料(46)的圖案之下的透明功能材料的均勻涂層(48)。圖IOC和IOD顯示了在蝕刻 工藝中除去透明功能材料的曝光部分之后的后續(xù)步驟。樣品暴露于能腐蝕或溶解功能層的 材料。透明功能材料上受固化的材料(46)的圖案保護(hù)的區(qū)域在蝕刻步驟中未被除去。透 明功能材料(48)的圖案與固化的材料(46)的圖案配準(zhǔn)，還與綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)。現(xiàn) 在參見圖IOE和10F，其中顯示了在除去固化的材料(46)的圖案之后得到的結(jié)構(gòu)。這可以， 例如，通過適合的溶劑或氧等離子體處理來完成。可以對許多采用液相以及汽相化學(xué)供給的沉積工藝加以改造，使其以能將材料選 擇性地只沉積在特定區(qū)域內(nèi)的方式工作。與蝕刻和剝離法圖案化工藝相比，選區(qū)沉積工藝 在構(gòu)造結(jié)構(gòu)化的材料方面特別有吸引力。這是因?yàn)樗鼈兛梢韵龑τ糜谀D案化的蝕刻工 藝的需要，并可減少所需的清洗步驟的次數(shù)。它們還使得可以圖案化難以蝕刻的材料，或圖 案化難以選擇性蝕刻的層狀結(jié)構(gòu)。綜上所述，本發(fā)明的工藝的目的是提供不僅包括沉積抑 制劑材料而且可使用多色掩模直接光圖案化的圖案化的薄膜。
如上所述，SAD工藝使用了沉積抑制劑化合物，以抑制非選區(qū)內(nèi)的薄膜沉積。此工 藝可以參照圖11A-11F得到更好的理解，圖中顯示了使用選擇性沉積圖案化工藝結(jié)合多色 掩模的該系統(tǒng)的操作。
圖IlA和IlB顯示了具有與綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)的固化的材料(46)的圖案的 多色掩模(10)。圖IlC和IlD顯示了在未被固化的材料(46)的圖案覆蓋的載體區(qū)域(12) 上選擇性沉積透明功能材料(48)之后的后續(xù)步驟?，F(xiàn)在參見圖IlE和11F，其中顯示了通過 處理整體來腐蝕殘留的固化的材料從而除去固化的材料(46)的圖案。透明功能材料(48) 的圖案與綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)。圖12A-14H顯示了將使得可以構(gòu)造出如圖14G和14H所示的多層電子器件的曝 光、處理和沉積步驟的可能工序。圖12A-12H顯示了用于電子器件的第一透明層的涂覆和圖案化步驟，其中使用了 可藍(lán)光光圖案化的涂層和選擇性蝕刻工藝。或者，可通過選擇性沉積工藝、剝離工藝或光固 化工藝對第一透明層進(jìn)行圖案化。圖12A和12B顯示了涂有第一透明功能材料(20)和可 藍(lán)光光圖案化材料(22)的多色掩模(10)。用含藍(lán)光的光源對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光。作為舉例， 功能材料(20)可以是透明的導(dǎo)電氧化物材料如ITO或鋁摻雜的ZnO。由于此結(jié)構(gòu)中引入的 可光圖案化涂層(22)只對藍(lán)光敏感，所以光源可以提供白光源或含藍(lán)光的彩色光?，F(xiàn)在參 見圖12C和12D，其中顯示了已曝光的可藍(lán)光光圖案化膜在顯影之后得到的結(jié)構(gòu)，形成了與 多色掩模(10)的藍(lán)濾光片圖案(14)配準(zhǔn)的藍(lán)光固化的材料(24)的圖案。圖12E和12F 顯示了一個(gè)蝕刻步驟，其中透明功能材料(20)的曝光部分被例如在酸浴中除去，形成與多 色掩模(10)的藍(lán)濾光片圖案(14)配準(zhǔn)的透明功能材料圖案(26)。圖12G和12H顯示了在 使用例如氧等離子體處理除去藍(lán)光固化的材料(24)的圖案之后的圖12E的結(jié)構(gòu)。圖13A-13H顯示了用于電子器件的第二透明層的涂覆和圖案化步驟，其中使用了 可綠光固化的涂層和選擇性蝕刻工藝?；蛘?，也可通過選擇性沉積工藝、剝離工藝或光固化 工藝對第二透明層進(jìn)行圖案化。圖13A和13B顯示了涂有均勻的透明功能材料層(28)和 可綠光光圖案化層(30)的多色掩模(10)，其中多色掩模(10)包括第一圖案化的透明層。 用含綠光的光源對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光。作為舉例，透明功能材料(28)可以是介電材料如氧化 鋁，或者是半導(dǎo)電的層如氧化鋅。此材料可以是介電的或半導(dǎo)電層前體，其在退火步驟中形 成電功能材料。在此步驟中可以涂覆多層透明功能層。作為舉例，可以首先施加介電材料 的透明涂層隨后施加半導(dǎo)體材料的第二透明涂層。由于圖13A和13B所示的可光圖案化涂 層(30)只對綠光敏感，所以光源可以提供白光源或含綠光的彩色光。圖13C和13C顯示了 來自圖30的已曝光的可綠光光圖案化材料(30)在顯影之后得到的結(jié)構(gòu)，形成了與多色掩 模(10)的綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)的綠光固化的材料的圖案(32)?，F(xiàn)在參見圖13E和13F，其中顯示了在透明功能材料(28)的曝光部分在蝕刻步驟 中被除去之后的圖13C的結(jié)構(gòu)，形成與多色掩模(10)的綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)的透明功 能材料的圖案(34)。圖13G和13H顯示了在使用例如氧等離子體處理除去綠光固化的材料 的圖案(32)之后的圖13E的結(jié)構(gòu)。圖14A-14H顯示了用于電子器件的第三透明層的涂覆和圖案化步驟，其中使用了 可紅光固化的涂層和選擇性蝕刻工藝?；蛘?，也可通過選擇性沉積工藝、剝離工藝或光固化 工藝對第三層進(jìn)行圖案化。圖14A和14B顯示了涂有均勻的透明功能材料層(36)和可紅光光圖案化材料(38)的多色掩模(10)，其中多色掩模(10)包括第一和第二圖案化的透明 層。用含紅光的光源對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光。作為舉例，透明功能材料(36)可以為氧化銦錫或 銀納米顆粒層。由于此結(jié)構(gòu)中引入的可光圖案化涂層(38)只對紅光敏感，所以光源可以提 供白光源或含紅光的彩色光。圖14C和14D顯示了圖14A的已曝光的可紅光光圖案化材料(38)在顯影之后得到 的結(jié)構(gòu)，形成了與多色掩模(10)的紅濾光片圖案(16)配準(zhǔn)的紅光固化的材料的圖案(40)。現(xiàn)在參見圖14E和14F，其中顯示了在透明功能材料(36)的曝光部分在蝕刻步驟 中被除去之后的圖14C的結(jié)構(gòu)，形成了與多色掩模(10)的紅濾光片圖案(16)配準(zhǔn)的透明 功能材料的圖案(42)。圖14G和14H顯示了紅光固化的材料(40)被除去之后的圖14E的 結(jié)構(gòu)。在此多層結(jié)構(gòu)中，透明功能材料的圖案(26)與多色掩模(10)的藍(lán)濾光片圖案(14) 配準(zhǔn)。透明功能材料的圖案(34)與多色掩模(10)的綠濾光片圖案(18)配準(zhǔn)。透明功能 材料的圖案(42)與多色掩模(10)的紅濾光片圖案(16)配準(zhǔn)。 圖15A和15B顯示了本發(fā)明的多色掩模10的備選方案，在這些實(shí)施方案中，多色 掩模10由形成在基底第一側(cè)上的第一掩模部分120和形成在基底背側(cè)上的第二掩模部分 122構(gòu)成。此備選方案的優(yōu)點(diǎn)在于使得可以去除多色掩模的一部分。第一掩模部分120將 保留在最終的器件中，而第二掩模部分122在最終的器件完成之后將被除去。這對于透過 透明基底觀看的顯示器件來說特別有用。根據(jù)以上附圖，這些備選多色掩模結(jié)構(gòu)的使用應(yīng) 當(dāng)很容易理解。圖16A和16B與圖14G和14H類似，顯示了使用具有形成在基底第一側(cè)上的第一 掩模部分120和形成在基底背側(cè)上的第二掩模部分122的多色掩模形成的完成的器件。圖 16C顯示了在除去第二掩模部分的額外步驟之后的完成的器件。本發(fā)明工藝的一個(gè)重要方面是多色掩模在一個(gè)結(jié)構(gòu)中可以包含用于系統(tǒng)的大部 分或所有圖案化信息。此多色掩?？梢酝ㄟ^能制造包含期望顏色并對于預(yù)期應(yīng)用具有足夠 精度和配準(zhǔn)度的圖象的方法來形成。多色掩模中的不同濾光片可以通過許多方法順序或同時(shí)沉積和圖案化。制造多色 掩模的一種方法是使用含具有適當(dāng)光譜特性的染料或顏料的墨水來印刷掩模。用于印刷的 墨水可以是任何普通配方的，其通常包含著色劑材料以及載體或溶劑、粘合劑和表面活性 齊U。這類多色印刷系統(tǒng)的例子有噴墨打印、凹版印刷、膠版印刷、平版印刷、絲網(wǎng)或刻版印 刷、以及凸版印刷。也可使用色溫記錄印刷來制造載體上的不同濾光層?？墒褂脽嶙兩?化合物、可漂白的染料、可熱分解的化合物或化學(xué)成色劑來形成載體上的不同濾光層。可使 用激光或熱轉(zhuǎn)移工藝將不同的濾光片從給體片材上施加到載體上。或者，也可通過燒蝕記 錄工藝在載體上產(chǎn)生濾光圖案。特別有用的濾光片是那些在可見頻帶的選擇部分中具有最大吸收而在其余部分 具有最大透射的材料。所謂的阻擋型(block-type)染料和截止濾光片材料對用于多色掩 模來說是理想的?？梢砸匀魏畏奖愕捻樞蚴┘硬煌臑V光片，也可以以分散在粘合劑中的 單層來施加。在施加濾光材料之前可任選地在載體背側(cè)上涂覆用于濾光材料的接收層?？赏ㄟ^照相平版印刷法使用例如染色的可光致固化涂層，如含顏料的或含染料的 光致抗蝕劑，來形成多色掩模中的不同濾光片。特別方便和經(jīng)濟(jì)合算的是制造可用于在主基底上進(jìn)行隨后復(fù)制的可重復(fù)使用的母版圖象(master image) 0在此實(shí)施方案中，制造的母掩模圖象具有極高的精確度和分辨 率。這可以通過上述任何技術(shù)來完成。優(yōu)選地，通過能制造極高質(zhì)量的母版圖象的照相平 版印刷法來完成。更優(yōu)選在剛性透明基底上制造母版圖象，以實(shí)現(xiàn)濾光層之間的高度精確 垂直對準(zhǔn)。母版彩色圖象中的顏色信息可使用顏色復(fù)制或彩色拷貝工藝復(fù)制在主基底上。 對于負(fù)性工作的復(fù)制過程，母版彩色圖象將以多色掩模的負(fù)片形式提供。
在用于大面積電子器件制造的傳統(tǒng)光刻工藝中，必須在極大面積上實(shí)現(xiàn)精良的對 準(zhǔn)。在上述母版復(fù)制法中，母版可能小得多，所以更易于制造，然后以重復(fù)圖案的形式復(fù)制 在最終基底上以覆蓋大的面積。盡管在傳統(tǒng)的照相平版印刷工藝中這種步進(jìn)方法被用于單 個(gè)的掩模層，但在那些工藝中在步進(jìn)操作之內(nèi)仍需要精良的對準(zhǔn)。在本發(fā)明的工藝中，單次 復(fù)制的位置可以存在相當(dāng)大的誤差，因?yàn)槊總€(gè)都將包含用于多層圖案的所有必要信息。采用光敏材料的彩色圖象俘獲工藝也可被用來復(fù)制母版彩色圖象。光敏層可以由 能夠俘獲多色光圖案和隨后被以某種方式處理或顯影以產(chǎn)生彩色圖案的任何類型的材料 構(gòu)成。這類多色圖象俘獲材料的例子有彩色負(fù)片照相成象(photographic imaging)層、彩 色反轉(zhuǎn)片照相成象層、彩色光敏熱顯成象層、賽珂羅(Cycolor)成象層和擴(kuò)散轉(zhuǎn)印彩色照 相成象層如彩色速溶膜(color instant film)和彩色Pictrography膜。或者可以使用彩 色復(fù)制或拷貝工藝如彩色電子照相術(shù)將母版彩色圖象復(fù)制在主基底上?？梢栽诜蛛x的材料卷上制造多色掩模然后層壓到基底上。優(yōu)選地，使掩模的圖象 側(cè)面對基底來進(jìn)行所述層壓，以使掩模圖象盡可能靠近待圖案化的功能層。對于有一部分 掩模位于基底背面的實(shí)施方案，層壓應(yīng)當(dāng)以能使掩模圖象盡可能靠近基底的方式進(jìn)行。出于光學(xué)方面的考慮，特別優(yōu)選將主載體層直接涂覆到多色掩模的濾光層上。在 此實(shí)施方案中，可將濾光層圖案化在載體支撐卷上，然后可將主載體層直接澆注(cast)到 濾光層上?；蛘撸蓪V光層圖案化在分離的(給體)材料卷上，然后所有的濾光層可在單個(gè) 步驟中被從給體材料卷轉(zhuǎn)移到主基底上。可以用阻擋層將多色掩模層與電活性層分開。根據(jù)應(yīng)用，可能優(yōu)選將彩色層設(shè)置 在薄載體的背面，由此可以在制造過程的最后將它們漂白或除去而不會在活性器件層中產(chǎn) 生平整度和污染物的問題。如上所述，為了可能發(fā)生的去除，在基底的器件側(cè)面有一部分多 色掩模并且在背面也具有一部分，這對于某些器件來說是有利的。鑒于以上所述，知道間接(remotely)曝光的光致抗蝕劑層的分辨率極限是非常 有用的。這類曝光在傳統(tǒng)的照相平版印刷法中被稱作接近式曝光。在接近式模式中，掩模 不接觸晶片，因此存在衍射效應(yīng)導(dǎo)致的分辨率損失。有關(guān)這種所謂的接近式印刷模式的有 用討論可以在"Photoreactive Polymers :The Science and Technology of Resists，，A. Reiser, ffiley-Interscience, John ffiley&Sons, 1989，第 234-246 頁”中找到。接近式印刷中的衍射效應(yīng)限制了由式(1)表示的掩模上的最小特征間隙Wnda ^yfHs“1式⑴其中Wmin是掩模上的最小特征間隙，λ是曝光波長，S是掩模與晶片之間的間距。 類似地，最小線/間隙周期由下式給出Ibnin式(2)
其中bmin是最小線/間隙周期，λ是曝光波長，S是掩模與晶片之間的間距，ζ是 抗蝕劑厚度。這些模型表明，甚至在對于柔性載體來說典型的100 μ m下，根據(jù)曝光波長， 6-8 μ m的特征也是可分辨的。同樣在100 μ m的距離下，根據(jù)曝光波長，在9_12 μ m范圍內(nèi) 的線/間隙周期也應(yīng)當(dāng)是可分辨的。對于正面掩模的情形，阻擋層厚度同樣是高度可調(diào)的。 表A運(yùn)用了式(1)和式(2)來預(yù)測最小特征尺寸和周期隨掩模與抗蝕劑間距的變化。使用 365nm或650nm的曝光用光的例子被顯示為代表可見光譜的兩端。表 A 基于這些模型，可以設(shè)計(jì)多色掩模來滿足最終器件的分辨率和透明度要求。許多聚合物可通過曝光引起其性能變化，由此可用作可光圖案化層，既可作為可 光圖案化的沉積抑制劑材料也可作為用于其它不涉及SAD的圖案化技術(shù)的光致抗蝕劑?？?用于本發(fā)明的可光圖案化材料是那些能導(dǎo)致選區(qū)沉積的材料，其可由以下討論得到更好地 理解。許多典型的光敏聚合物只對UV和深UV輻射敏感。優(yōu)選地，本發(fā)明的可光圖案化材 料對可見光敏感。在本文中“沉積抑制劑材料”是指在向基底上沉積功能材料之前施加在基底上的 材料，以及由任何可能發(fā)生的任選的隨后交聯(lián)或其它改變該材料的反應(yīng)產(chǎn)生的材料。優(yōu)選 地，在將聚合物型可光圖案化沉積抑制劑材料施加到基底上之后可以通過暴露于可見光使 其交聯(lián)?？晒鈭D案化沉積抑制劑材料可包括在施加之后被隨后聚合和/或交聯(lián)的化合物 或聚合物。聚合物優(yōu)選地是加成聚合物，例如聚(全氟烷基甲基丙烯酸酯)；聚(全氟烷基 甲基丙烯酸酯)；聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚(甲基丙烯酸環(huán)己酯)；聚(甲基丙烯酸芐酯)； 聚(異丁烯) ’聚(9，9-二辛基芴基-2，7-二基)；聚苯乙烯；聚(乙烯醇)；聚(甲基丙烯 酸甲酯) ’聚(甲基丙烯酸六氟丁酯)，及其共聚物，其中所述烷基具有1-6個(gè)碳原子。沉積 抑制劑材料優(yōu)選地具有抑制能力；其中抑制能力被定義為至少50Α、更優(yōu)選地至少100人、 最優(yōu)選地至少300人的功能層厚度，其中在等于或低于該厚度時(shí)沉積抑制劑材料是有效 的。在將聚合物型沉積抑制劑材料施加到基底表面上之后可利用交聯(lián)來使其變?yōu)椴?可溶的。例如，通過采用將可光圖案化的沉積抑制劑透過多色掩模曝光引發(fā)的交聯(lián)和加以 圖案化，繼之以除去未交聯(lián)聚合物(例如通過溶劑)，交聯(lián)可以在圖案之前發(fā)生也可以在圖 案化期間發(fā)生以促進(jìn)圖案化步驟。
作為用于光致抗蝕劑或可光圖案化的沉積抑制劑材料，人們已經(jīng)開發(fā)了許多能被 可見光輻射激發(fā)的光致聚合體系。有關(guān)可UV固化和可可見光光圖案化材料的有用討論可 以在"Photoreactive Polymers :TheScience and Technology of Resists，，A. Reiser, ffiley-Interscience, Johnffiley&Sons, 1989，第 102-129 頁”中找到。本文引用的 Farid 等 人的美國專利US4，859，572記述了一種照相成象系統(tǒng)，其依賴于使用可見光來硬化有機(jī)組 分和產(chǎn)生圖象圖案。該參考文獻(xiàn)記述了許多可用于本發(fā)明工藝的可固化層中的適合的可見 光敏感的光引發(fā)劑、單體及膜配方指南。
對可見光的敏感性可通過與光致聚合引發(fā)劑一起使用可聚合的化合物來實(shí)現(xiàn)。在 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，光致抗蝕劑和/或可光圖案化沉積抑制劑包含選自在未端 具有至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)或兩個(gè)以上烯鍵式不飽和鍵的化合物的可聚合化合物。這類化合 物在本行業(yè)內(nèi)是公知的，它們可以沒有特別限制地用于本發(fā)明。這類化合物的化學(xué)形式可 以為例如單體、預(yù)聚物(即二聚體、三聚體)和低聚物或混合物以及它們的共聚物。作為 其單體和共聚物的例子，有不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸；巴豆酸、異巴豆 酸、馬來酸等)、及其酯和酰胺，優(yōu)選使用不飽和羧酸和脂肪族多元醇化合物的酯、以及不飽 和羧酸和脂肪族多羥基胺化合物的酰胺。此外，還優(yōu)選使用具有親核取代基如羥基、氨基和 巰基的不飽和羧酸酯和酰胺與單官能或多官能異氰酸酯和環(huán)氧樹脂的加成反應(yīng)產(chǎn)物，以及 這些化合物與單官能或多官能羧酸的脫水縮合反應(yīng)產(chǎn)物。還優(yōu)選使用具有親電取代基如異 氰酸根合基和環(huán)氧基的不飽和羧酸酯和酰胺與單官能或多官能醇的加成反應(yīng)產(chǎn)物，以及具 有可釋放的取代基如鹵基和甲苯磺酰氧基的不飽和羧酸酯和酰胺與單官能或多官能醇、胺 和硫醇的取代反應(yīng)產(chǎn)物。作為另一個(gè)例子，也可以使用用不飽和膦酸、苯乙烯、乙烯基醚等 取代上述不飽和羧酸所得的化合物。脂肪族多元醇化合物和不飽和羧酸的酯單體的具體例子包括，作為丙烯酸酯，二 丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸1，3_ 丁二醇酯、二丙烯酸1，4_ 丁二醇酯、二 丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯、三羥甲基丙烷三(丙烯酰 氧基丙基)醚、三丙烯酸三羥甲基乙酯、二丙烯酸己二醇酯、三丙烯酸1，4_環(huán)己二醇酯、二 丙烯酸四甘醇酯、二丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯、二丙 烯酸二季戊四醇酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、三丙烯酸山梨糖醇酯、四丙烯酸山梨糖醇酯、 五丙烯酸山梨糖醇酯、六丙烯酸山梨糖醇酯、三(丙烯酰氧基乙基)異氰脲酸酯、聚酯丙烯 酸酯低聚物等等。作為甲基丙烯酸酯，例子包括二甲基丙烯酸1，4_ 丁二醇酯、二甲基丙烯 酸三甘醇酯、二甲基丙烯酸新戊二醇酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯、三甲基丙烯酸三羥甲 基乙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1，3_ 丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、二 甲基丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、二甲基丙烯 酸二季戊四醇酯、六甲基丙烯酸二季戊四醇酯、三甲基丙烯酸山梨糖醇酯、四甲基丙烯酸山 梨糖醇酯和二 [對-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羥丙氧基)苯基]二甲基甲烷、二 [對-(甲 基丙烯酰乙氧基)-苯基]二甲基甲烷。作為衣康酸酯，例子包括二衣康酸乙二醇酯、二衣 康酸丙二醇酯、二衣康酸1，3_ 丁二醇酯、二衣康酸1，4_ 丁二醇酯、二衣康酸四亞甲基二醇 酯、二衣康酸季戊四醇酯和四衣康酸山梨糖醇酯。作為巴豆酸酯，例子包括二巴豆酸乙二醇 酯、二巴豆酸1，4_ 丁二醇酯、二巴豆酸季戊四醇酯和四巴豆酸山梨糖醇酯。作為異巴豆酸 酯，例子包括二異巴豆酸乙二醇酯、二異巴豆酸季戊四醇酯和四異巴豆酸山梨糖醇酯。作為馬來酸酯，例子包括二馬來酸乙二醇酯、二馬來酸三甘醇酯、二馬來酸季戊四醇酯和四馬來 酸山梨糖醇酯。此外，也可使用上述酯單體的混合物。另外，脂肪族多羥基胺化合物和不飽 和羧酸的酰胺單體的具體例子包括亞甲基雙丙烯酰胺、亞甲基雙甲基丙烯酰胺、1，6_六亞 甲基雙丙烯酰胺、1，6_六亞甲基雙甲基丙烯酰胺、二亞乙基三胺三丙烯酰胺、亞二甲苯基雙 丙烯酰胺和亞二甲苯基雙甲基丙烯酰胺。此外，通過異氰酸酯與羥基的加成反應(yīng)獲得的氨基甲酸乙酯基可加成聚合化合物 也可用在本發(fā)明的方法中作為光致抗蝕劑或可光圖案化沉積抑制劑。一個(gè)具體例子是在一 個(gè)分子內(nèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上可聚合乙烯基的乙烯基氨基甲酸乙酯化合物，其通過由下式 (V)表示的具有羥基的乙烯基單體向在一個(gè)分子內(nèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上異氰酸酯基的聚異 氰酸酯化合物的加成獲得。CH2 = C (R) COOCH2CH (R' ) OH其中R和R'各自地代表H或CH3。
其它例子包括多官能團(tuán)丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如聚酯丙烯酸酯以及通過使環(huán) 氧樹脂與(甲基)丙烯酸反應(yīng)獲得的環(huán)氧丙烯酸酯。另外，也可使用Sartomer Company Inc. (1999)在Sartomer產(chǎn)品目錄中所列的可光固化單體和低聚物。根據(jù)光敏材料的最終設(shè)計(jì)特性，可以使用具有期望結(jié)構(gòu)和量的適合的可加成聚合 化合物或可加成聚合化合物的組合。例如，從以下角度選擇條件。對于感光速度，優(yōu)選每個(gè) 分子包含許多不飽和基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，多數(shù)情況下優(yōu)選雙官能團(tuán)或更多官能團(tuán)。對于提高圖象 部件即固化膜的強(qiáng)度，優(yōu)選三官能團(tuán)或更多官能團(tuán)。結(jié)合使用不同官能團(tuán)數(shù)量和不同的可 聚合基團(tuán)(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯化合物、乙烯基醚化合物)可以有效地控 制光敏感性和強(qiáng)度。具有大分子量的化合物或具有高疏水性的化合物在感光速度和膜強(qiáng)度 方面非常出色，但是從顯影速度和在顯影液中析出的角度出發(fā)可能并不優(yōu)選?？杉映删酆?化合物的選擇和使用對于與在光致聚合組合物中的其它組分(視情況而定，例如粘合劑聚 合物、引發(fā)劑、功能材料等)的相容性來說是非常重要的因素。例如，有時(shí)通過使用低純度 化合物或者兩種或兩種以上化合物的結(jié)合可以改善相容性。另外，為了改進(jìn)粘附性，還可以 選擇具有特定結(jié)構(gòu)的化合物。對于可加成聚合化合物在光致聚合組合物中的配比，含量越 高，敏感性越高。但是，含量過大有時(shí)可能導(dǎo)致有害的相分離，在制造過程中由于光致聚合 組合物的粘性導(dǎo)致的問題(例如由光敏材料組分的轉(zhuǎn)移和粘連導(dǎo)致的制造故障)，以及從 顯影液中析出。可加成聚合化合物可以單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上結(jié)合使用。此外， 在考慮了氧導(dǎo)致的聚合阻礙程度、分辨率、起霧特性、折射率變化和表面附著的基礎(chǔ)上可以 任意選擇可加成聚合化合物的適當(dāng)結(jié)構(gòu)、配比和添加量?？扇芜x地構(gòu)成可光圖案化層的成膜組分的一部分的有機(jī)聚合物粘合劑包括(1) 聚酯，包括那些基于對苯二甲酸、間苯二甲酸、癸二酸、己二酸和六氫化對苯二甲酸的聚酯； (2)尼龍或聚酰胺；(3)纖維素醚和酯；(4)聚醛；(5)平均重均分子量為4000-4，000, 000 的高分子量環(huán)氧乙烷聚合物，例如聚(乙二醇)；(6)聚氨酯；(7)聚碳酸酯；(8)合成橡膠， 例如丁二烯均聚物和共聚物；以及(9)由含有烯鍵式不飽和鍵的單體形成的均聚物和共聚 物，如任何不同烯鍵式不飽和單體的聚合形式，如聚烯烴，例如聚乙烯和聚丙烯；聚(乙烯 醇)；聚苯乙烯；聚(丙烯酸和甲基丙烯酸以及酯)，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(丙烯 酸乙酯)，以及共聚物變體。所述可聚合化合物和所述聚合物粘合劑可以以變化很大的比例共同使用，包括占成膜組分3-97wt %的可聚合化合物和占成膜組分97-3wt %的聚合物粘 合劑。盡管更優(yōu)選，但單獨(dú)的聚合物粘合劑并不是可光圖案化膜的主要部分，且當(dāng)光可聚合 化合物本身為聚合物時(shí)往往會被省略?？梢赃x擇不同的光引發(fā)劑來用于上述成象系統(tǒng)中。優(yōu)選的光引發(fā)劑由有機(jī)染料構(gòu) 成。有機(jī)染料的用量基于光致聚合組合物的總重優(yōu)選在0. 1_5襯％的范圍內(nèi)、更優(yōu)選 在0. 2-3wt%的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中用作光引發(fā)劑的所述有機(jī)染料可適合地選自通常已知的最大吸收波 長在300-1000nm范圍內(nèi)的化合物?？赏ㄟ^選擇具有與上述多色掩模的相應(yīng)濾光材料的吸 收光譜重疊的吸收光譜的期望染料以及，任選地，調(diào)節(jié)所述吸收光譜以與所用光源匹配來 獲得高敏感性。此外，也可以適當(dāng)選擇用于成象式曝光的光源如藍(lán)色、綠色或紅色、或紅外 LED (發(fā)光二極管)、固態(tài)激光器、OLED (有機(jī)發(fā)光 二極管)或激光器等等。光引發(fā)劑有機(jī)染料的具體例子包括3-香豆素酮化合物、硫代吡喃鐺鹽 (thiopyrylium salts)、萘噻唑部花青化合物、部花青化合物和含硫代巴比妥酸的部花青 染料、半噁唑(hemioxanole)染料、以及花青、半花青和具有假吲哚核的部花青染料。有 機(jī)染料的其它例子包括《功能染料化學(xué)》(1981，CMC Publishing Co.，Ltd.，第393-416 頁)和《有色材料》(60 [4]，212-224，1987)中所記述的染料。這些有機(jī)染料的具體例子 包括陽離子甲川染料、陽離子碳鐺染料、陽離子醌亞胺(quinoimine)染料、陽離子二氫吲 哚染料和陽離子苯乙烯染料。上述染料的例子包括酮染料如香豆素染料(包括香豆素酮 和香豆素磺酸(sulfonocoumarin))、部苯乙烯(merostyryl)染料、氧雜菁(oxonol)染料 和半氧雜菁(hemioxonol)染料；非酮染料如非酮聚甲炔染料、三芳基甲烷染料、氧雜蒽染 料、蒽染料、羅丹明染料、吖啶染料、苯胺染料和偶氮染料；非酮聚甲炔染料如偶氮甲堿染 料、花青染料、羰花青染料、二碳花青染料、三碳菁染料、半花青染料和苯乙烯染料；醌亞胺 (quinoneimine)染料如吖嗪染料、噁嗪染料、噻嗪染料、喹啉染料和噻唑染料。優(yōu)選地，光引發(fā)劑有機(jī)染料是由陽離子染料與陰離子有機(jī)硼酸鹽形成的陽離子染 料_硼酸鹽陰離子絡(luò)合物。陽離子染料吸收最大吸收波長在300-1000nm范圍內(nèi)的光，陰 離子硼酸鹽具有四個(gè)R基，其中三個(gè)R基各自代表芳基，其可以具有取代基，一個(gè)R為烷基 或取代的烷基。這類陽離子染料-硼酸鹽陰離子絡(luò)合物已經(jīng)在美國專利US5，112，752 ； US5, 100，755 ；US5, 057，393 ；US4, 865，942 ；US4, 842，980 ；US4, 800，149 ；US4, 772，530 和 US4, 772，541 中公開。當(dāng)陽離子染料_硼酸鹽陰離子絡(luò)合物被用作本發(fā)明的光致聚合組合物中的有機(jī) 染料時(shí)，不要求使用有機(jī)硼酸鹽。然而，為了增加光致聚合敏感性，優(yōu)選將有機(jī)硼酸鹽與所 述陽離子染料-硼酸鹽絡(luò)合物結(jié)合使用。有機(jī)染料可以單獨(dú)使用也可以結(jié)合使用。上述陽離子染料-硼酸鹽的具體例子如下。不過，應(yīng)當(dāng)清楚本發(fā)明并不僅限于這 些例子。染料-1 染料-2 染料-3 染料-4 染料-5 染料-6 染料-7 染料-8 染料-9 染料-10 染料-15 染料-16 染料-17 染料-18 可能優(yōu)選將光引發(fā)劑與有機(jī)硼酸鹽如在美國專利US5，112，752 ；US5, 100, 755 ； US5, 057，393 ；US4, 865，942 ；US4, 842，980 ；US4, 800，149 ；US4, 772，530 和 US4, 772，541 中 公開的那些結(jié)合使用。使用時(shí)，本發(fā)明的光致聚合組合物中的硼酸鹽化合物的量優(yōu)選基于 光致聚合組合物的總量為0-20wt%?？捎糜诒景l(fā)明的光敏組合物的硼酸鹽由以下通式(I) 表不。 其中Z代表能夠形成陽離子但非光敏性的基團(tuán)，[BR4]-為具有四個(gè)R基的硼酸鹽化 合物，所述R基選自烷基、取代的烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、烷芳基、 取代的烷芳基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、脂環(huán)基、取代的脂環(huán)基、雜環(huán)基、取代 的雜環(huán)基、及其衍生物。多個(gè)R可以彼此相同或不同。此外，兩個(gè)或兩個(gè)以上這些基團(tuán)可以 直接或通過取代基結(jié)合在一起，形成含硼的雜環(huán)。Z+不吸收光，其代表堿金屬、季銨鐺、吡啶 鐺、喹啉鐺、重氮鐺、嗎啉鐺、四唑鐺、吖啶鐺、膦鐺、锍鐺、氧硫鐺、碘鐺、S、P、Cu、Ag、Hg、Pd、 Fe、Co、Sn、Mo、Cr、Ni、As 或 Se。上述硼酸鹽的具體例子如下。不過，應(yīng)當(dāng)清楚本發(fā)明并不僅限于這些例子。
BS-3 BS-4 BS-5 BS-6 BS-7 BS-8 BS-9 BS-IO BS-Il BS-12 BS-13 BS-14 BS-15 BS-16
JB2
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C4He C4Hi-J-C4Hi
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BS-17 可以與光引發(fā)劑體系一起使用各種添加劑以影響聚合速率。例如，可以使用還原 劑如除氧劑或活性氫給體的鏈轉(zhuǎn)移輔助、或其它化合物來加速聚合。除氧劑又稱自氧化劑 (autoxidizer)，其能夠在自由基鏈過程中消耗氧?？捎玫淖匝趸瘎┑睦佑蠳，N-二烷 基苯胺。優(yōu)選的N，N-二烷基苯胺的例子包括在鄰、間或?qū)ξ恢械囊粋€(gè)或多個(gè)位置被以下 基團(tuán)取代的二烷基苯胺甲基、乙基、異丙基、叔丁基、3，4_四亞甲基、苯基、三氟甲基、乙酰 基、乙氧基甲?；Ⅳ然Ⅳ仕峄?、三甲基甲硅烷基甲基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、 三甲基鍺烷基、三乙基鍺烷基、三甲基錫烷基、三乙基錫烷基、正丁氧基、正戊氧基、苯氧基、 羥基、乙酰氧基、甲硫基、乙硫基、異丙硫基、硫代(巰基)、乙酰硫基、氟基、氯基、溴基和碘 基。可用于本發(fā)明的N，N-二烷基苯胺的代表性例子有4-氰基-N，N-二甲基苯胺、4-乙酰 基-N，N-二甲基苯胺、4-溴-N，N-二甲基苯胺、4-(N，N-二甲胺基)苯甲酸乙酯、3-氯-N， N- 二甲基苯胺、4-氯-N，N- 二甲基苯胺、3-乙氧基-N，N 二甲基苯胺、4-氟-N，N- 二甲基苯 胺、4-甲基-N，N- 二甲基苯胺、4-乙氧基-N，N- 二甲基苯胺、N, N- 二甲基苯胺、N，N- 二甲 基硫代苯胺(N，N-dimethylthioanicidine)、4_ 氨基-N，N- 二甲基苯胺、3-羥基-N，N- 二 甲基苯胺、N，N，N' ,N'-四甲基-1，4-雙苯胺、4-乙酰氨基-N，N-二甲基苯胺、2，6_ 二異 丙基-N，N- 二甲基苯胺(DIDMA) ,2,6- 二乙基-N，N- 二甲基苯胺、N, N, 2,4,6-五甲基苯胺 (PMA)和對-叔丁基-N，N- 二甲基苯胺。優(yōu)選將光引發(fā)劑與二硫化物輔助引發(fā)劑結(jié)合使用?？捎玫亩蚧锏睦釉?Davis等人的美國專利US5，230，982中有記述。兩種最優(yōu)選的二硫化物為巰基苯并噻 唑-2-基-二硫化物和6-乙氧基巰基苯并噻唑-2-基-二硫化物。此外，可用作聚合加速 劑的化合物的例子還有硫醇、硫酮、三鹵甲基化合物、洛粉堿二聚體化合物、碘鐺鹽、锍鹽、 吖嗪鐺(azinium)鹽、有機(jī)過氧化物和疊氮化物?？杉尤肟晒鈭D案化涂層，即用在制造根據(jù)本發(fā)明方法的各種結(jié)構(gòu)中的光致抗蝕劑 或可光圖案化沉積抑制劑，中的其他添加劑包括聚合物粘合劑、填料、顏料、表面活性劑、附 著力調(diào)節(jié)劑等等。為便于涂覆在載體和功能層上，通常將可光圖案化膜組合物分散在溶劑 中形成溶液或漿料，然后在涂覆之后蒸發(fā)(通常是通過加熱)除去液體。為此可采用對成 膜組分呈惰性且能對可光圖案化膜補(bǔ)遺的任何溶劑。也許優(yōu)選用正性工作的可光圖案化材料來實(shí)施本發(fā)明。例如，Newman的美國專利 US4, 708，925記述了一種含酚醛清漆酚醛樹脂、鐺鹽和染料敏化劑的正性工作的可光圖案 化組合物。在該體系中，可堿溶性酚醛樹脂與鐺鹽之間存在相互作用，在其被澆注成膜時(shí)所 述相互作用產(chǎn)生耐堿溶劑性。鐺鹽的光解能恢復(fù)樹脂的可溶性。與只能被稍微甚至不能被 敏化的重氮奎寧(quinine diazides)不同，鐺鹽很容易用從UV到紅外(280_1100nm)的大 范圍電磁光譜敏化。
已知能敏化鐺鹽的化合物的例子有以下幾類包括取代的二苯甲烷在內(nèi)的二苯 甲烷、氧雜蒽、吖啶、甲川和聚甲炔(包括氧雜菁(oxonol)、花青和部花青)染料、噻唑、 噻嗪、吖嗪、氨基酮、嚇啉、有色的芳族多環(huán)烴、對位取代的氨基苯乙烯化合物、氨基三噻 唑基甲烷(aminotriazyl methane)、聚芳撐、聚芳基多烯(polyarylpolyene)、2，5_ 二苯 基異苯并呋喃、2，5-二芳基環(huán)戊二烯、二芳基呋喃、二芳基噻吩、二芳基吡咯、聚芳基亞苯 (polyaryl-phenylene)、香豆素和聚芳基_2_吡唑啉。敏化劑向體系中的添加使其對落入 所述敏化劑的吸收光譜內(nèi)的任何輻射都敏感。其它正性工作體系是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，沉積抑制劑材料包含有機(jī)硅氧烷聚合物。有機(jī)硅氧烷一般包 括在其化學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)基本上包括由交替的Si和0原子構(gòu)成的骨架或片段的化合物，其中至少 一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)有機(jī)基團(tuán)連接到-O-Si-O-重復(fù)單元兩端的Si原子上。所述有機(jī)基團(tuán)可以具 有各種取代基如鹵素，包括氟。最優(yōu)選地，所述有機(jī)基團(tuán)為獨(dú)立取代或未被取代的具有1-6 個(gè)碳原子、優(yōu)選地1-3個(gè)碳原子的烷基、苯基或環(huán)烷基，優(yōu)選地取代或未被取代的甲基。有機(jī)硅氧烷聚合物包括具有至少20個(gè)硅氧烷重復(fù)單元的聚合物、預(yù)聚物或大分 子單體。特別優(yōu)選在施加到基底上、和任何交聯(lián)或分子相互反應(yīng)之后不可溶的沉積抑制劑 材料。這類有機(jī)硅氧烷聚合物包括無規(guī)或嵌段和/或交聯(lián)聚合物。任選地，有機(jī)硅氧烷聚合物上可以存在官能團(tuán)，比如作為端基(又稱為端帽)。還 可存在交聯(lián)基團(tuán)和/或官能團(tuán)，例如位于硅氧烷主鏈之外的側(cè)鏈上。有機(jī)硅氧烷聚合物的例子包括，例如，聚(烷基硅氧烷)、聚(芳基硅氧烷)、聚(烷 基芳基硅氧烷)和聚(烷基(芳基)硅氧烷)，其優(yōu)選具有官能團(tuán)。所述官能化的聚(硅氧 烷)包括環(huán)氧官能化的、羧基官能化的、聚醚官能化的、酚官能化的、氨基官能化的、烷氧基 官能化的、甲基丙烯?；倌芑摹⒓状脊倌芑?、羥基官能化的、乙烯基官能化的、丙烯酸 官能化的、硅烷官能化的、三氟官能化的或巰基官能化的聚(有機(jī)硅氧烷)。如果包含相當(dāng) 多的硅氧烷重復(fù)單元，也可使用嵌段共聚物。所述聚合物可以按許多專利和出版物中所述 加以制備，也可以從例如General Electric、Dow Corning和Petrarch商購獲得。優(yōu)選的聚(有機(jī)硅氧烷)聚合物，包括無規(guī)或嵌段共聚物在內(nèi)，包含獨(dú)立選自以 下基團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)(附著在硅原子上)氫，具有1-18個(gè)碳的烷基，如甲基、乙基、丙基、 丁基等；具有6-18個(gè)碳、優(yōu)選地6-8個(gè)碳原子的芳基，如苯基、芐基、萘基等；具有1-18 個(gè)碳的巰烷基，如巰基丙基；具有1-18個(gè)碳的氨基烷基，如氨基丙基或氨基異丙基；具有 1-18個(gè)碳的三氟烷基，如三氟甲基；或具有6-18個(gè)碳的三氟芳基，如三氟甲基苯基。聚 (有機(jī)硅氧烷)聚合物的優(yōu)選重均分子量范圍，如果沒有交聯(lián)，為200-140，000，更優(yōu)選地 4，000-120，000。優(yōu)選地，烷基具有1-6個(gè)碳原子，更優(yōu)選1-3個(gè)碳原子。特別優(yōu)選的有機(jī) 硅氧烷聚合物包括交聯(lián)的乙烯基封端的硅氧烷。有機(jī)硅氧烷與通過可見光輻射活化的可光致聚合基質(zhì)的混合物是用于本發(fā)明 的優(yōu)選組合物。有機(jī)硅氧烷與環(huán)化橡膠(聚順式異戊二烯)、雙-疊氮化物(如2，6_雙 (4-疊氮基亞芐基)-4_甲基環(huán)己酮)和光敏劑的共混物是用于本發(fā)明的特別優(yōu)選的可 光圖案化組合物，特別是與ALD選擇性沉積步驟結(jié)合時(shí)。已經(jīng)有人，例如Frejlich和 R. KnoeseKAppliedOptics, 18 8 1135-1136 (1979))，記述了使用三聯(lián)體敏化劑如 9-芴酮 進(jìn)行的聚順式異戊二烯抗蝕劑對可見光波長的敏化。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，優(yōu)選在構(gòu)成可光圖案化沉積抑制劑的可光聚合組合物中包含有機(jī)硅氧烷。 一旦可光圖案化沉積抑制劑層已被曝光，就可通過所屬領(lǐng)域已知的任何手段來對 其顯影。顯影是除去可光圖案化沉積抑制劑層的可溶解部分的過程。顯影的方法通常包括 暴露于選擇性溶劑、加熱或其組合。液體顯影劑可以是能夠根據(jù)暴露水平選擇性去除或光 圖案化層的任何適宜的液體?？蓪ζ毓夂蟮目晒鈭D案化層進(jìn)行噴淋、沖洗、擦洗、浸泡、超聲 處理或其它方式的處理，以實(shí)現(xiàn)選擇性去除。在最簡單的情形下，液體顯影劑可以是與涂覆 可光固化膜時(shí)用作溶劑的同一液體。在有些情況下，光致抗蝕劑在最終會被除去時(shí)不制成 可溶的，而是制成對暴露于顯影液期間發(fā)生的具體反應(yīng)敏感然后使得其可溶。在不打算使光圖案化的沉積抑制劑層膜構(gòu)成最終制品的一部分的圖案化工藝中， 在其已被用于成功地圖案化某區(qū)域之后需要將其除去。此去除可以用所屬領(lǐng)域已知的任何 手段來實(shí)現(xiàn)，包括等離子體處理，特別是包括氧的等離子體，基于溶劑的剝除(stripping) 和機(jī)械手段或粘合手段。在許多實(shí)施方案中，可光圖案化層不過是用于圖案化另一功能層的層。不過，也存 在光固化的層同時(shí)也作為功能層的情形。這種情形的例子是由于可固化層的絕緣特性將其 用作電介質(zhì)，或由于其機(jī)械性能而將其用作結(jié)構(gòu)元件如小壁或微室?？晒鈭D案化層作為功 能層的這種應(yīng)用并不僅限于上述例子。在制備本發(fā)明的制品的工藝中，需要能發(fā)射某些光譜的光的光源、包含至少兩種 顏色記錄的多色掩模、和能夠?qū)δ承┕庾V的光起反應(yīng)的可光圖案化層，其中所述至少兩種 顏色記錄各自能夠吸收某些光譜的光。該系統(tǒng)可以以幾種模式運(yùn)行(1)可使用白光作為照射源，其中白光定義為具有極寬可見光譜的光。在這種情 況下，需要可光圖案化層具有與彩色掩模的目標(biāo)顏色記錄的吸收光譜充分匹配的敏感度分 布。充分匹配的光譜定義為各自歸一化到1的區(qū)域的兩個(gè)光譜的積分成積大于0. 5、優(yōu)選大 于0. 75、最優(yōu)選大于0.9。(2)可使用彩色光作為照射源，其中彩色光定義為窄譜的光。在這種情況下，可以 使可光圖案化層的吸收光譜與發(fā)射光的光譜充分匹配，或者吸收光譜可以很寬。前者的情 形對于可光圖案化層具有提高的敏感度和層間具有減少的串?dāng)_時(shí)可能是更可取的，而后者 的情形對于允許幾個(gè)工藝步驟使用單個(gè)可光圖案化層配方時(shí)可能是更可取的。在某些情形下，可能可取的是向多色掩模的一部分上施加黑色層。這種黑色層具 有吸收在那些具有黑色層的掩模區(qū)域內(nèi)的基本上所有的光的特性。如果，例如，希望最終產(chǎn) 品的大塊面積上不具有圖案，則可以在這些區(qū)域使用印黑掩模(black printed mask) 0在大部分前述討論中，彩色掩模都被認(rèn)為是具有與可見光譜的傳統(tǒng)可見顏色相應(yīng) 的濾光性。不過，這并不對可以通過該方法達(dá)到的獨(dú)立的掩模層次數(shù)目施加限制。原則上， 只要每個(gè)顏色記錄可在工藝中被獨(dú)立地尋址，就可以使用很大數(shù)目的獨(dú)立顏色記錄。此外， 通過利用光譜的紅外和紫外部分，可以進(jìn)一步提高掩模層次的數(shù)目。預(yù)期通過本發(fā)明可以 實(shí)現(xiàn)6個(gè)以上的獨(dú)立掩模層次。在本發(fā)明的工藝中，光穿過多色掩模然后穿過預(yù)先施加在基底正面的功能層。由 此，光必須穿過預(yù)先施加的層，這必須產(chǎn)生足夠弱的變化以至于不會過度影響形成在施加 的光固化層上的結(jié)果圖象。由此對所施加的功能層的透明度要求限于對固化層成像處理具有可接受的低影響。因此原則上只要預(yù)先施加層的吸收很低，優(yōu)選光密度小于0. 5，它就可 以均勻地吸收光。此外，材料的吸收可以很強(qiáng)，但僅限于沒有使用成象化學(xué)過程的區(qū)域，或 在制品制造的早先階段已經(jīng)使用了這些光譜范圍的地方。此外，工藝中最后一層可以是任 何不透明度的，因?yàn)椴恍枰谏厦嬖龠M(jìn)行另外的圖案化了。本發(fā)明的一方面在于能夠隨意使用多色掩模的一個(gè)顏色通過穿過基底的定向光的作用在物品的正面形成圖案。有許多方法可用于進(jìn)行所述圖案化。(a)可以在物品的多色掩模上均勻涂覆功能材料，然后涂覆在暴露于穿過基底的 光時(shí)會硬化的可光圖案化抗蝕劑材料。硬化的材料較難除去，所以在隨后的顯影步驟中，將 可光圖案化抗蝕劑圖案化以在光未照射過之處具有開口。然后將物品暴露于能腐蝕功能層 的材料，從而除去光未照射過之處的功能層。這是負(fù)性蝕刻工藝。圖9A-9F顯示了多色掩 模如何用于負(fù)性蝕刻圖案化工序。(b)可以在物品的多色掩模上均勻涂覆功能材料，然后涂覆在暴露于來自背面的 光時(shí)會軟化的可光圖案化抗蝕劑材料。軟化的材料較易于除去，所以在隨后的顯影步驟中， 將抗蝕劑圖案化以在光照射過之處具有開口。然后將物品暴露于能腐蝕功能層的材料，從 而除去光照射過之處的功能層。這是正性蝕刻工藝。圖10A-10F顯示了多色掩模如何用于 正性蝕刻圖案化工序。(c)如(a)或(b)中所述的，可以涂覆可光圖案化抗蝕劑材料，繼之以曝光和顯影 步驟。這將產(chǎn)生其中具有孔的抗蝕劑圖案。然后可以其上涂覆均勻的功能材料層。如果隨 后用能腐蝕位于功能材料之下的殘留光致抗蝕劑的材料處理整個(gè)物品，則可以除去有光致 抗蝕劑處的材料。這將在原來沒有光致抗蝕劑的地方留下功能材料。這是剝離工藝。圖 1IA-IIF顯示了多色掩模如何用于剝離圖案化工藝。(d)許多既采用液相化學(xué)配送又采用汽相化學(xué)配送的沉積工藝可改造成以材料只 選擇地沉積在某些區(qū)域的方式工作。例如，如(a)或(b)中所述的，可以涂覆可光圖案化抗 蝕劑材料，繼之以曝光和顯影步驟。接下來是沉積過程，使材料只被沉積在那些沒有殘留抗 蝕劑材料的區(qū)域。然后用能腐蝕殘留抗蝕劑的材料或工藝處理整個(gè)物品。所述材料或工藝 可以除去殘留抗蝕劑或?qū)⑵湟粤夹缘男问搅粝聛硪杂糜谶M(jìn)一步的處理步驟。這是選擇性沉 積。圖12A-12F顯示了多色掩模如何用于采用選擇性沉積圖案化工藝的本發(fā)明。在制造、測試和/或使用期間可使用載體來支撐器件。在本公開中，術(shù)語“載體”和 “基底”可以互換使用。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解，為工業(yè)實(shí)施方案選擇的載體與為試驗(yàn) 或篩選各種實(shí)施方案選擇的載體可能是不同的。在某些實(shí)施方案中，載體不為器件提供任 何必需的電功能。在本文中，此類載體被稱作“不參與型載體”?？捎玫牟牧习ㄓ袡C(jī)或無 機(jī)材料。例如，載體可以包括無機(jī)玻璃、陶瓷箔、聚合物材料、填充的聚合物材料、丙烯酸、環(huán) 氧、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酮、聚(氧-1，4-亞苯氧基-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯 基)(有時(shí)稱作聚醚醚酮或PEEK)、聚降冰片烯、聚苯醚、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二 甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)和纖維增強(qiáng)塑料(FRP)。在某些實(shí)施方案中使用了柔性載體。這使得可采用卷到卷或卷到片 (roll-to-sheet)工藝，其可以是連續(xù)的，與平面和/或剛性載體相比提供規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和制 造經(jīng)濟(jì)性。所選柔性載體優(yōu)選能夠使用徒手施加的力繞直徑小于50cm、更優(yōu)選地25cm、最 優(yōu)選地IOcm的圓柱卷繞而不發(fā)生變形或斷裂。更優(yōu)選的柔性載體可以繞自身卷繞。
如果所關(guān)心的不是柔性，則基底可以為晶片或由包括玻璃以及任何其它透明材料 在內(nèi)的材料制成的片材。基底的厚度可以變化，根據(jù)具體實(shí)施例其可以為ΙΟμπι-lmm。優(yōu)選地，基底的厚度 為10μπι-300μπι。假如將曝光光源充分瞄準(zhǔn)以限制光穿過載體層的角分散，可以容許更厚 的基底。特別是對于一部 分多色掩模位于載體背面的實(shí)施方案，出于光學(xué)上的考慮，可能優(yōu) 選直接將主載體層涂覆或澆注到第二部分多色掩模的濾光層上。在某些實(shí)施方案中，這種 載體是任選的，特別是當(dāng)載體層為功能層或多色掩模的濾光層時(shí)。此外，可以用臨時(shí)載體將多色掩模與載體結(jié)合在一起。在這種實(shí)施方案中，可將載 體可分離地粘附或機(jī)械附著到多色掩模上。只要選擇適當(dāng)?shù)奈g刻和/或沉積條件，就可以利用本發(fā)明對任何能在基底上成膜 的材料進(jìn)行圖案化?？捎玫膸状箢惞δ懿牧习▽?dǎo)體、電介質(zhì)或絕緣體、和半導(dǎo)體?？梢允?用任何便利的方法沉積本發(fā)明的功能材料。典型的沉積工藝包括化學(xué)氣相沉積、濺射、蒸 發(fā)、熱轉(zhuǎn)移或溶液過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，使用凹版印刷或噴墨來施加功能材料。 在另一實(shí)施方案中，使用原子層沉積(ALD)來沉積功能材料。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 案中，通過包括氣體分配歧管的ALD系統(tǒng)來沉積功能材料，其中所述氣體分配歧管具有多 個(gè)開口，當(dāng)歧管與基底相對于彼此移動時(shí)第一和第二活性氣體流過所述多個(gè)開口。共同未 決、共同受讓的美國專利公開US2007/0238311詳細(xì)記述了這樣一種方法。作為功能材料的導(dǎo)體可以為任何可用的導(dǎo)電材料?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的包括金屬、 簡并摻雜的半導(dǎo)體、導(dǎo)電聚合物、以及可印刷材料如碳墨、銀_環(huán)氧樹脂、或可燒結(jié)金屬納 米顆粒懸浮液在內(nèi)的各種導(dǎo)體材料同樣適合。例如，導(dǎo)體可以包括摻雜硅或金屬，如鋁、鉻、 金、銀、鎳、銅、鎢、鈀、鉬、鉭和鈦。導(dǎo)體還可以包括透明導(dǎo)體如氧化銦錫(ITO)、2110、51102或 Ιη203。也可使用導(dǎo)電聚合物，例如聚苯胺、聚(3，4_亞乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸 鹽)(PED0T:PSS)。此外，這些材料的合金、組合以及多層也大多可用。導(dǎo)體的厚度可以不同，根據(jù)具體的例子其可以為5-lOOOnm。導(dǎo)體可以通過化學(xué)氣 相沉積、濺射、蒸發(fā)和/或摻雜或溶液過程引入到結(jié)構(gòu)中。電介質(zhì)將圖案化的電路的各個(gè)部分電絕緣。介電層也可稱作絕緣體或絕緣層。電 介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有適合的介電常數(shù)，其根據(jù)具體的器件和使用環(huán)境可以在很大范圍內(nèi)變化。例 如，對于柵電介質(zhì)，介電常數(shù)為2-100，甚至更高?？捎米麟娊橘|(zhì)的材料包括，例如，無機(jī)電絕 緣材料?？捎米鳀烹娊橘|(zhì)的材料的具體例子包括鍶酸鹽、鉭酸鹽、鈦酸鹽、鋯酸鹽、氧化鋁、 氧化硅、氧化鉭、氧化鈦、氮化硅、鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、鋯鈦酸鋇、硒化鋅和硫化鋅。此外，這些 例子的合金、組合以及多層也可用作電介質(zhì)。在這些材料中，優(yōu)選氧化鋁、氧化硅和氮化硅。 電介質(zhì)可以包括聚合物材料，如聚偏二氟乙烯(PVDF)、氰基纖維素(cyanocelluloses)、聚 酰亞胺、聚乙烯醇、聚(4-乙烯基苯酚)、聚苯乙烯及其取代衍生物、聚(乙烯基萘)及其取 代衍生物、和聚(甲基丙烯酸甲酯)以及具有適合介電常數(shù)的其它絕緣體。柵電極可以包 括多層具有不同介電常數(shù)的不同材料。介電層的厚度可以不同，根據(jù)具體的例子其可以為15-lOOOnm。介電層可以通過諸 如化學(xué)氣相沉積、濺射、原子層沉積、蒸發(fā)或溶液工藝引入到結(jié)構(gòu)中。用于此系統(tǒng)中的半導(dǎo)體可以是有機(jī)或無機(jī)的。無機(jī)半導(dǎo)體包括顯示共價(jià)鍵連接的 晶格的材料，還可以包括晶格只顯示短程有序的無定型材料?？捎玫陌雽?dǎo)電材料的例子有單分子如硅或鍺，以及化合物半導(dǎo)體如砷化鎵、氮化鎵、硫化鎘和氧化鋅。可用的有機(jī)半導(dǎo) 體包括線性并苯如并五苯，萘二酰亞胺如共同未決申請中記述的那些，二萘嵌苯二酰亞胺， 聚噻吩，聚芴。 在薄膜晶體管的典型應(yīng)用中，期望的是能夠控制穿過器件的電流流動的開關(guān)。就 這點(diǎn)而論，期望的是當(dāng)打開所述開關(guān)時(shí)，大電流可以流過器件。電流的大小與半導(dǎo)體載流 子遷移率有關(guān)。當(dāng)關(guān)閉所述器件時(shí)，期望的是所述電流非常小。這與載流子濃度有關(guān)。此 夕卜，還期望地器件不受可見光影響或只受輕微影響。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，半導(dǎo)體帶隙必須充分大 (> 3eV)從而在暴露于可見光不會導(dǎo)致帶間躍遷。一種能夠產(chǎn)生高遷移率、低載流子濃度 和高帶隙的材料是ZnO。制造本發(fā)明的薄膜晶體管或電子器件的整個(gè)工藝，或至少薄膜半導(dǎo)體的制造，優(yōu) 選在低于20(TC、更優(yōu)選低于150°C，更加優(yōu)選低于140°C、甚至更優(yōu)選低于10(TC的最大載 體溫度下，或在室溫左右(25°C-70°C)的溫度下進(jìn)行。一旦清楚了本文所包含的本發(fā)明的 知識之后，溫度選擇通常就取決于現(xiàn)有技術(shù)中已知的載體和工藝參數(shù)。這些溫度遠(yuǎn)低于傳 統(tǒng)的集成電路和半導(dǎo)體加工溫度，這使得可以使用各種相對較便宜的載體如柔性聚合物載 體和多色掩模中的任何一種。由此，本發(fā)明使得可以制造相對較便宜的含薄膜晶體管的電 路?？梢圆捎萌芤汗に?、真空汽相沉積法或大氣汽相沉積工藝如共同未決申請專利公 開2007/0228470和2007/0238311中所述的那些來形成和摻雜電子活性層或光活性層。優(yōu)選將本發(fā)明的圖案化方法用于形成集成在選擇的基底上的電活性元件和光活 性元件。電路元件可包括晶體管、電阻器、電容器、導(dǎo)體、電感器、二極管和任何能通過選擇 適當(dāng)?shù)膱D案化和材料構(gòu)造的其它電子元件。光學(xué)功能元件可包括波導(dǎo)、鏡頭、分光器、散射 器、增亮膜以及其它光學(xué)電路。結(jié)構(gòu)元件可包括井、填料和密封劑的選擇性圖案、圖案化的 阻擋層、壁和隔片?？墒褂肨FT及其它器件的電子器件包括，例如，較復(fù)雜的電路，例如移位寄存器、 集成電路、邏輯電路、智能卡、儲存裝置、射頻識別標(biāo)簽、用于有源矩陣顯示器的背板、有源 矩陣顯示器(例如液晶或0LED)、太陽能電池、環(huán)形振蕩器，和互補(bǔ)電路，如倒相電路，例如 其中使用了 N型和P型晶體管的組合。在有源矩陣顯示器中，根據(jù)本發(fā)明制造的晶體管可 被用作顯示器的像素的電壓保持電路的一部分。在這樣一種器件中，TFT通過現(xiàn)有技術(shù)已 知的手段工作連接。微電子器件的一個(gè)例子是有源矩陣液晶顯示器(AMIXD)。這類器件中的一種是包 括具有電極和位于電極之間的光電材料的單元的光電子顯示器。可將透明晶體管的連接電 極連接到所述顯示單元的電極，而開關(guān)單元和顯示單元彼此至少部分重疊。光電子顯示單 元在此是指在電參數(shù)如電流或電壓的影響下其光學(xué)性質(zhì)會變化的顯示單元，例如通常被稱 作液晶顯示器(LCD)的單元。本文所詳細(xì)記述的晶體管具有足夠大的電流承載能力從而能 以非常高的頻率開關(guān)顯示單元，使得可以將所述晶體管用作液晶顯示器中的開關(guān)單元。顯 示單元在電學(xué)意義上用作電容器，被伴隨的晶體管充放電。光電子顯示器件可以包括，例 如設(shè)置成矩陣的許多顯示單元，每個(gè)顯示單元具有其自己的晶體管。某些有源矩陣像素設(shè) 計(jì)，特別是那些提供電流驅(qū)動顯示效果的，可能在像素電路中需要幾個(gè)晶體管及其他電子 元件。實(shí)施例以下非限制性實(shí)施例進(jìn)一步描述了本發(fā)明的實(shí)施。A.可見光固化膜組分使用了以下材料和涂覆溶液來制備可見光固化膜。母液CF-I包含2克聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (MW 75K)、6. 5g三丙烯酸三羥甲基丙酯和20g苯甲醚。母液CF-2包含 在4g乙醇中的1. 5g乙氧基化的三丙烯酸三羥甲基丙酯(從Sartomer Company, Inc購買 的SR9035)和1. 5g聚乙二醇二丙烯酸酯(從Sartomer Company, Inc購買的SR610)。母液 CF-3為Fuji Photochemicals提供的工業(yè)抗蝕劑CT2000L，包含在2-丙醇-1-甲氧基醋酸 酯與1-乙氧基-2-丙醇醋酸酯的混合物中的甲基丙烯酸酯衍生物共聚物和多官能丙烯酸 酯樹脂。母液CF-4包含在MEK中的1. 25g線性酚醛清漆(Novolak)樹脂和0. 2g Irgacure 250(購自CIBASpecialty Chemicals)。母液CF-5為正性工作的工業(yè)抗蝕劑SC-1827 (購 自 Rohm and Haas Electronic Materials)。母液 CF-6 按如下所述制備。DEHESIVE 944是由Wacker Chemie AG.提供的乙烯基封端的二甲基硅氧烷聚合 物。交聯(lián)劑V24是由Wacker提供的甲基氫聚硅氧烷。催化劑OL是同樣由Wacker提供的 在聚二甲基硅氧烷中的有機(jī)鉬絡(luò)合物。交聯(lián)劑V24和催化劑OL用于額外固化乙烯基封端 的硅氧烷聚合物如DEHESIVE 944。制備母液CF-6，其包含3. 3gl %的聚甲基丙烯酸甲酯在 甲苯中的溶液，0. 5gl0%的TMPTA在甲苯中的溶液，0. 25g0. 1 %的光引發(fā)劑A在苯甲醚中的 溶液，0. 5g含在33份甲苯與48份庚烷的混合物中的1. 08%的DEHESIVE944、0. 002%的交 聯(lián)劑V24和0.06%的催化劑OL的溶液，以及0.85g甲苯。母液CF-7按如下所述制備。制 備含在33份甲苯與48份庚烷的混合物中的0. 108%的DEHESIVE 944,0. 0002%的交聯(lián)劑 V24和0. 006%的催化劑OL的硅脫模劑(dehesive)溶液。母液CF-7包含1. 25g HNR-80、 23. 75g甲苯和0. 5g所述脫模劑溶液。通過添加染料光引發(fā)劑使母液CF1-CF4對可見光敏化。光引發(fā)劑結(jié)構(gòu)如表1所示。 按如下所述制備光引發(fā)劑溶液。YPI-I是的黃光引發(fā)劑A在苯甲醚中的溶液。YPI-2 是的黃光引發(fā)劑A在乙醇中的溶液。YPI-3是的黃光引發(fā)劑A在環(huán)己酮中的溶液。 MPI-I是的洋紅光引發(fā)劑B在苯甲醚中的溶液。MPI-2是的洋紅光引發(fā)劑B在乙醇 中的溶液。MPI-3是的洋紅光引發(fā)劑B在環(huán)己酮中的溶液。CPI-I是的青色光引發(fā) 劑C在苯甲醚中的溶液。CPI-2是的青色光引發(fā)劑C在乙醇中的溶液。CPI-3是的 青色光引發(fā)劑C在環(huán)己酮中的溶液。通過添加光譜敏化溶液F-I使母液CF-7對可見光敏化。光譜敏化劑溶液F_1是 1 %的光譜敏化劑9-芴酮在二甲苯中的溶液。顯影液D-I為MIBK。顯影液D_2為乙醇。顯影液D_3為含0. 002M氫氧化四甲銨 禾口 0. 002M 二乙醇胺的水溶液。顯影液 D-4 為 MicropositTMMF -319，購自 Rohm and Haas Electronic Materials。顯景i液 D_5 為 WNRD，由 Fujifilm Electronic Materials 獲得。表 1 B.電子材料沉積和圖案化使用了以下溶液來蝕刻功能材料。E-I為50/50的HCl與水的混合物。E_2為購 自 Rohm and Haas Electronic Materials 的 MicropositTMMF -319 顯影劑。底層(subbing layer) S-I為7. 5%的聚氰基丙烯酸酯在50/50的乙腈與環(huán)戊酮混合物中的溶液。S-2為購 自 MicroChem 的 Omni coat 。C.晶體管結(jié)構(gòu)的電特性表征對制造的器件的電特性表征用Hewlett Packard HP 4156 參數(shù)分析儀進(jìn)行。器 件測試在空氣和暗箱中進(jìn)行。結(jié)果為幾個(gè)器件的平均。對于每個(gè)器件，測量在不同的柵壓(Vg)值下漏電流(Id) 隨源漏電壓(Vd)的變化。此外，對于每個(gè)器件還測量在不同源漏電壓下漏電流隨柵壓的變 化。對于每個(gè)測量的漏電壓，將Vg從-IOV掃描到40V，通常為5V、20V、35V和50V。由35V 的掃描作遷移率測試。由數(shù)據(jù)求出的參數(shù)包括場效應(yīng)遷移率(μ)、閾值電壓(Vth)、亞閾斜率(S)、以及 測量的漏電流的Ion/Ioff之比。場效應(yīng)遷移率是在飽和區(qū)，其中Vd > Vg-Vth,求出的。在此 區(qū)內(nèi)，漏電流由下式給出(參見Sze inSemiconductor Devices-Physics and Technology, John ffiley&Sons(1981)) 其中，W和L分別為溝道寬度和長度，Ctlx為氧化物層的電容，它是氧化物厚度和該 材料的介電常數(shù)的函數(shù)。使用此式，可以由擬合到ν It^iVg曲線的直線段的直線求出飽 和場效應(yīng)遷移率。閾值電壓Vth為該直線擬合的X截距。實(shí)施例1 由直接印刷工藝形成的多色掩模在此實(shí)施例中，制備了含三個(gè)濾光層的多色掩模，每個(gè)顏色相應(yīng)于薄膜晶體管器 件陣列中的一個(gè)獨(dú)立的功能層。將薄膜晶體管器件陣列的柵層設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成黑白位圖文件。 將薄膜晶體管器件陣列的半導(dǎo)體層設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成另一黑白位圖文件。將薄膜晶體管器件陣 列的源和漏層設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成第三個(gè)黑白位圖文件。然后使用Photoshope. O將這些位圖引入單個(gè)彩色圖象文件的藍(lán)色通道、綠色通道和紅色通道。在此全色圖象中，藍(lán)色通道包含作 為黃色圖案的柵層設(shè)計(jì)。綠色通道包含作為洋紅色圖案的半導(dǎo)體層設(shè)計(jì)。紅色通道包含作 為青色圖案的源和漏設(shè)計(jì)。使用裝有柯達(dá)Professional Ektatherm XLS透明媒質(zhì)的柯達(dá) Professional 8670熱敏式打印機(jī)將此彩色圖象打印在透明載體上。將得到的多色掩模層 壓到購自Bekaert Specialty films的柔性ITO膜的不導(dǎo)電側(cè)。實(shí)施例2 由照相平版印刷工藝形成的多色掩模在此實(shí)施例中，制備了含三個(gè)濾光層的多色掩模，每個(gè)顏色相應(yīng)于薄膜晶體管器 件陣列中的一個(gè)獨(dú)立的功能層。從Applied ImageIncorporated獲得用于薄膜晶體管器件 陣列的柵層(CG-I)、半導(dǎo)體和介電層(CG-2)和源與漏層(CG-3)的鍍鉻玻璃掩模。通過用 保持在約100°C的70%硫酸與30%過氧化氫的溶液處理，清洗0. 7mm厚的硼硅酸鹽玻璃載 體10分鐘，其中所述過氧化氫為30%的溶液。清洗之后，用ColorMosaic SC3200L(購自 Fujifilm Electronic Materials Co.，Ltd.)旋涂(以 1000RPM)干凈的玻璃。SC-3200L 為UV固化光致抗蝕劑，其包含分散在丙二醇單甲醚醋酸酯與乙基-3-乙氧基-丙酸酯混合 物中的3-5%的青色顏料、7-9%的甲基丙烯酸酯衍生物共聚物、7-9%的多官能丙烯酸酯樹脂和UV光敏劑。將涂覆的玻璃片在95°C下烘烤1分鐘，使用200W的汞-氙燈以及掩模CG_3進(jìn)行 UV光圖案曝光1分鐘(接觸曝光)。用0.03M氫氧化四甲銨/0.03M 二乙醇胺在水中的溶 液對青色光致抗蝕劑層顯影1分鐘，用水漂洗，并在200°C下烘烤5分鐘。然后用Color Mosaic SM3000L(購自 Fujifilm Electronic MaterialsCo. ,Ltd.) 旋涂(以1000RPM)該樣品。SM-3000L為UV固化光致抗蝕劑，其包含分散在丙二醇單甲醚醋 酸酯與乙基-3-乙氧基-丙酸酯混合物中的4-6%的洋紅顏料、6-8%的甲基丙烯酸酯衍生 物共聚物、6-8%的多官能丙烯酸酯樹脂和UV光敏劑。將涂覆的玻璃片在95°C下烘烤1分 鐘，使用200W的汞-氙燈以及掩模CG-2進(jìn)行UV光圖案曝光1分鐘(接觸曝光)。用0. 03M 氫氧化四甲銨/0. 03M 二乙醇胺在水中的溶液對洋紅光致抗蝕劑層顯影1分鐘，用水漂洗， 并在200°C下烘烤5分鐘。所得玻璃襯底包含配準(zhǔn)的青色和洋紅圖案的陣列。然后用Color MosaicSY3000L(購自 Fujifilm Electronic MaterialsCo.，Ltd.)旋涂(以 1000RPM)該 樣品。SY-3000L為UV固化光致抗蝕劑，其包含分散在丙二醇單甲醚醋酸酯與乙基-3-乙氧 基_丙酸酯混合物中的3-5%的黃色顏料、7-9%的甲基丙烯酸酯衍生物共聚物、7-9%的多 官能丙烯酸酯樹脂和UV光敏劑。將涂覆的玻璃片在95°C下烘烤1分鐘，使用200W的汞-氙 燈以及掩模CG-I進(jìn)行UV光圖案曝光1分鐘(接觸曝光)。用0.03M氫氧化四甲銨/0.03M 二乙醇胺在水中的溶液對黃色光致抗蝕劑層顯影1分鐘，用水漂洗，用水漂洗，并在200°C 下烘烤5分鐘。所得多色掩模包含配準(zhǔn)的青色、洋紅和黃色圖案的陣列。實(shí)施例3 藍(lán)光固化膜制劑按如下所述制備用于藍(lán)光固化膜的涂覆溶液C-1。通過向3g甲苯中添加0. 03g光 引發(fā)劑A制備藍(lán)敏光引發(fā)劑溶液。光引發(fā)劑A : 在單獨(dú)的小瓶中，將5克聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (MW 75Κ)溶于45g苯甲醚。 向2. 9g所得的PMMA溶液中添加0. 95g三丙烯酸三羥甲基丙酯和0. 5g所述光引發(fā)劑A的 溶液。綠光固化膜制劑按如下所述制備用于綠光固化膜的涂覆溶液C-2。通過向3g苯甲醚中添加0.03g 光引發(fā)劑B制備綠敏光引發(fā)劑溶液。在單獨(dú)的小瓶中，將5克聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (MW 75K)溶于45g苯甲醚。向2. 9g所得的PMMA溶液中添加0.95g三丙烯酸三羥甲基丙 酯和0. 5g所述光引發(fā)劑B的溶液。光引發(fā)劑B: 實(shí)施例4 紅光固化膜制劑按如下所述制備用于紅光固化膜的涂覆溶液C-3。通過向2. 5g苯甲醚中添加 0. 025g光引發(fā)劑C制備紅敏光引發(fā)劑溶液。在單獨(dú)的小瓶中，將5克聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) (MW 75K)溶于45g苯甲醚。向2. 9g所得的PMMA溶液中添加0. 95g三丙烯酸三羥 甲基丙酯和0. 5g所述光引發(fā)劑C的溶液。光引發(fā)劑C: 實(shí)施例5 以單個(gè)多色掩模形成的位于柔性膜上的配準(zhǔn)的導(dǎo)電層圖案將由實(shí)施例1得到的多色掩模層壓到購自Bekaert Specialty films的柔性ITO膜的不導(dǎo)電側(cè)。通過以1000RPM的速率進(jìn)行旋涂來對導(dǎo)電側(cè)涂以藍(lán)光固化涂覆溶液C-1。將 樣品在80°C下烘烤1分鐘，裝入玻璃室中用氮?dú)獯祾?。使?00W的GE Mini Multi-Mirror ras投射燈以使得照射光在到達(dá)藍(lán)光固化涂層之前穿過多色掩模的方式照射樣品1/8"。 通過在甲基異丁基酮(MIBK)中顯影30秒除去藍(lán)光固化涂層的未固化部分。這些步驟導(dǎo)致 形成與顏色編碼的掩模上的黃色圖案配準(zhǔn)的圖案化的聚合物膜。在HCl H20(1 1)中 蝕刻ITO層以除去所述ITO未被藍(lán)光固化膜覆蓋的部分。受藍(lán)光固化膜圖案保護(hù)的ITO部 分保留下來，形成與多色掩模上的黃色圖案對齊的圖案化的ITO層和圖案化的聚合物膜。 然后用銀納米顆粒旋涂樣品并在110°c下退火。所得半透明導(dǎo)電薄膜的中性密度(neutral density)為0. 6。通過以1000RPM的速率旋涂，在銀納米顆粒層上涂覆紅光固化涂覆溶液 C-3。將樣品在80°C下烘烤1分鐘并采用前面所述的曝光方法曝光2"。以照射光在到達(dá) 紅光固化涂層之前穿過多色掩模、柔性膜、圖案化的ITO層和銀納米顆粒層的方式照射樣 品2"。通過在MIBK中顯影30秒，除去紅光固化涂層的未曝光部分。這些步驟導(dǎo)致形成與 顏色編碼的掩模上的青色圖案配準(zhǔn)的圖案化的聚合物膜。使用Kodak Ektacolor RA_4漂 白-定影溶液將銀層蝕刻30秒以制造與多色掩模上的青色圖案配準(zhǔn)的圖案化的銀導(dǎo)電膜 和圖案化的紅光固化聚合物膜，與多色掩模上的黃色圖案配準(zhǔn)的圖案化的藍(lán)光固化聚合物 膜和圖案化的ITO導(dǎo)電膜。實(shí)施例6 薄膜晶體管在此實(shí)施例中，使用多色掩模來圖案化透明電子材料從而制備了薄膜晶體管。制造晶體管的第一步驟是以與實(shí)施例1中所述相同的方式制備多色掩模。將此掩模層壓到一片ITO玻璃的不導(dǎo)電側(cè)。通過以1000RPM的速率旋涂，在導(dǎo)電側(cè)涂覆藍(lán)光固化 涂覆溶液C-1。將樣品在80°C下烘烤1分鐘，裝入用氮?dú)獯祾叩牟Ａ抑?。使?00W的 GE MiniMulti-Mirror FHS投射燈以照射光在到達(dá)藍(lán)光固化涂層之前穿過多色掩模的方式 照射樣品1/8"。通過在MIBK中顯影30秒，除去藍(lán)光固化涂層的未固化部分。這些步驟 導(dǎo)致形成與顏色編碼的掩模上的黃色圖案配準(zhǔn)的圖案化的聚合物膜，形成一系列條紋。在 HCl H20(1 1 1 1)中蝕刻ITO層7分鐘以除去所述ITO未被藍(lán)光固化膜覆蓋的部 分，形成一系列導(dǎo)電柵極線。受藍(lán)光固化膜圖案保護(hù)的ITO部分保留下來，形成與多色掩模 上的黃色圖案配準(zhǔn)的圖案化的ITO層和圖案化的聚合物膜。除去掩模層，并采用CVD工藝 用三甲基鋁和水作為攜帶在氮?dú)廨d氣中的活性材料在圖案化的ITO層上沉積氧化鋁膜。接 著，采用CVD工藝用二乙基鋅和水作為攜帶在氮?dú)廨d氣中的活性材料沉積氧化鋅膜。為促 進(jìn)與ITO柵極線的電接觸，氧化鋁和氧化鋅膜沒有覆蓋樣品區(qū)域的上邊5mm。采用真空蒸發(fā) 通過陰影掩模沉積金屬的源和漏極接點(diǎn)。典型電極的尺寸能導(dǎo)致480微米寬50微米長的 溝道，不過由于小的溝道長度偏差，使用單獨(dú)測量的長度來計(jì)算遷移率。然后測試器件的晶 體管活性。使用多色掩模制備的晶體管達(dá)到了 0. 8cm2/V-s的遷移率。如上所概述的采用多色掩模的制造工序使得可以在基底上精確放置任意數(shù)目的 透明功能層，即使在將基底暴露于不同的溫度和溶劑處理時(shí)亦是如此。此外，即使是對于大 面積基底，也不存在由于基底尺寸變形或機(jī)械對準(zhǔn)誤差導(dǎo)致累積和嚴(yán)重對準(zhǔn)誤差的問題。 多色掩模和可見光固化膜的使用為配準(zhǔn)難題提供了無需昂貴對準(zhǔn)設(shè)備和工藝的獨(dú)特解決 方案。實(shí)施例7 由光刻工藝形成的多色掩模
在此實(shí)施例中，制備了包含三個(gè)濾光層RCA-2、GCA-2和BCA-2和平整層P_2的多 色掩模MM-2，其中每個(gè)顏色對應(yīng)于薄膜晶體管器件陣列的一個(gè)單獨(dú)功能層。以與實(shí)施例2 所述掩模相同的方式制備此掩模，不同之處在于為薄膜晶體管器件陣列的柵層(CG-I)、半 導(dǎo)體和介電層(CG-2)、以及源和漏層(CG-3)制備了激光寫入的鉬掩模。此外，在此掩模中 將期望的功能層編碼成與實(shí)施例2中所用的不同的顏色記錄。也就是說，使用青色光致抗 蝕劑SC32000L制備紅光濾光層RCA-2并使用掩模CG-I曝光。使用洋紅光致抗蝕劑SM3000L 制備綠光濾光層GCA-2并使用掩模CG-3曝光。使用黃色光致抗蝕劑SY3000L制備藍(lán)光濾 光層，并使用掩模CG2曝光。然后用透明光致抗蝕劑CT2000L旋涂(1000RPM)所得樣品，暴 露于UV光并在200°C下烘烤5分鐘。所得多色掩模MM-2包含配準(zhǔn)的青色(RCA-2)、洋紅(GCA-2)和黃色(BCA-2)圖案 和透明的平整層P-2的陣列。MM-2中的單個(gè)濾光層的吸光率和峰值波長如下表2所示。 MM-2中的單個(gè)濾光層的峰值波長和對紅光(青色0D)、綠光(洋紅0D)和藍(lán)光(黃色0D) 的光密度(狀態(tài)M)也如下表2所示。表2 實(shí)施例8 在這組實(shí)施例(C4-C12)中，結(jié)合藍(lán)敏、綠敏和紅敏涂層使用多色掩模MM_2來制造 沉積抑制材料的清晰光刻圖案。以下述方式制備可光圖案化沉積抑制劑涂層C4-C6。涂覆溶液包括4g CF_3和 0. 5g如下表3所示的光引發(fā)劑溶液。將涂覆溶液以2000RPM的速率旋涂1分鐘并在90°C 下干燥2分鐘，裝入用氮?dú)獯祾叩牟Ａ抑?，并以曝光用光在到達(dá)光敏涂層之前穿過載體 和多色掩模MM-2的方式曝光。使用顯影液D-3對涂層顯影。這些步驟導(dǎo)致形成與多色掩 模上的特定顏色圖案相應(yīng)的負(fù)性圖案化的聚合物膜。結(jié)果匯總在下表3中。在實(shí)施例C-4 中，制造的光刻圖案與藍(lán)光濾光片圖案BCA-2相應(yīng)，表明此涂層制劑是負(fù)性工作的藍(lán)敏膜。 在實(shí)施例C-5中，制造的光刻圖案與綠光濾光片圖案GCA-2相應(yīng)，表明此涂層是負(fù)性工作的 綠敏膜。在實(shí)施例C-6中，制造的光刻圖案與紅光濾光片圖案RCA-2相應(yīng)，表明此涂層是負(fù) 性工作的紅敏膜?？晒鈭D案化沉積抑制劑涂層C7-C9包含7g CF_2和0. 6g如下表3所示的光引發(fā) 劑溶液。以與實(shí)施例C4-C6相同的方式將這些溶液涂覆、曝光和顯影，不同之處在于使用顯 影液D-2來對這些涂層顯影。這些步驟導(dǎo)致形成與多色掩模上的特定顏色圖案相應(yīng)的負(fù)性 圖案化的沉積抑制劑膜，如表3所示。使用藍(lán)光對涂層ClO曝光并使用D-4顯影，形成與 BCA-2相應(yīng)的正性抗蝕劑圖象。
以下述方式制備對藍(lán)光敏感的可光圖案化沉積抑制劑涂層C-11。用5g甲苯稀釋 1克CF-6。以2000RPM的速率旋涂所述溶液，在80°C下烘烤1分鐘，曝光和使用顯影劑D-I 顯影，形成與BCA-2相應(yīng)的負(fù)性抗蝕劑圖象。以下述方式制備對藍(lán)光敏感的可光圖案化沉積抑制劑涂層C-12。向7. 65gCF-7中 添加0. 06g F-I。以2000RPM的速率旋涂所得溶液1分鐘，在90°C下烘烤1分鐘，用藍(lán)光曝 光和用顯影劑D-5顯影，用從Fujifilm Electronic Materials獲得的OCG Rinse漂洗，形 成與BCA-2相應(yīng)的負(fù)性抗蝕劑圖象。表3
實(shí)施例 母液~~光引發(fā)劑曝光用光I獲得的光
圖案 實(shí)施例9-13 通過選擇性沉積工藝進(jìn)行的材料圖案化在這些實(shí)施例中，結(jié)合可見光敏涂層使用根據(jù)實(shí)施例7所述步驟制備的多色掩模 來在選擇性沉積工藝中圖案化材料。由于多色掩模中的著色劑在光譜上是不同的，所以僅 僅通過使用適當(dāng)?shù)娜玖瞎庖l(fā)劑和曝光用光顏色就尋址了氧化鋅層的期望圖案。實(shí)施例9 =ZnO選擇性沉積根據(jù)上面針對涂層C-4所述的步驟制備、曝光和顯影了可光圖案化涂層。這些步 驟導(dǎo)致形成與多色掩模中的藍(lán)光濾光片相應(yīng)的負(fù)性圖案化的聚合物膜。在將光敏涂層顯影 之后，在未被所述光圖案化的沉積抑制劑掩蓋的區(qū)域上選擇性沉積氧化鋅涂層。在美國專 利申請USll/627，525中詳細(xì)記述了用于制備ZnO層的設(shè)備。采用此ALD涂覆設(shè)備以二乙 基鋅和水作為攜帶在氮?dú)廨d氣中的活性材料施加200埃厚的氧化鋅涂層。橢圓對稱數(shù)據(jù)表 明，ZnO被選擇性沉積在未被所述光圖案化的涂層掩蓋的區(qū)域上。實(shí)施例10 =ZnO選擇性沉積根據(jù)上面針對涂層C-12所述的步驟制備、曝光和顯影了對藍(lán)光敏感的可光圖案化涂層。在將光敏涂層顯影之后，使用與實(shí)施例9相同的涂覆設(shè)備在未被所述光圖案化的 沉積抑制劑掩蓋的區(qū)域上選擇性沉積氧化鋅涂層。為簡單起見，抑制力被定義為在小于或 等于其時(shí)基本上沒有薄膜形成在沉積抑制劑表面的層厚。橢圓對稱數(shù)據(jù)表明可光圖案化涂 層C-12的抑制力為850埃。實(shí)施例11 氧化鋁選擇性沉積根據(jù)上面針對涂層C-Il所述的步驟制備、曝光和顯影了對藍(lán)光敏感的可光圖案 化涂層。這些步驟導(dǎo)致形成與多色掩模中的藍(lán)光濾光片相應(yīng)的負(fù)性圖案化的聚合物膜，表 明此涂層是負(fù)性工作的藍(lán)敏膜。在將光敏涂層顯影之后，在未被所述光圖案化的沉積抑制 劑掩蓋的區(qū)域上選擇性沉積氧化鋁涂層。使用與實(shí)施例9相同的涂覆設(shè)備沉積氧化鋁膜， 只是使用二甲基鋁異丙氧化物和水作為攜帶在氮?dú)廨d氣中的活性材料。橢圓對稱數(shù)據(jù)表明 該可光圖案化層的抑制力為500埃。 實(shí)施例12 選擇性沉積導(dǎo)電薄膜根據(jù)上面針對實(shí)施例C-8所述的步驟制備、曝光和顯影了對綠光敏感的可光圖案化涂層。這些步驟導(dǎo)致形成與多色掩模上的特定綠光濾光片圖案相應(yīng)的負(fù)性圖案化的聚合 物膜。使用噴墨打印機(jī)選擇性施加銀納米顆粒墨水(購自Cabot，Albuquerque，NM)層，將 樣品退火以形成導(dǎo)電的圖案化膜。光學(xué)顯微照片清楚顯示出形成的銀圖案與綠光濾光片圖 案相應(yīng)，沒有“溢出”到光圖案化的涂層的上表面上。實(shí)施例13 選區(qū)沉積氧化鋁層根據(jù)上面針對涂層C-12所述的步驟制備、曝光和顯影了對藍(lán)光敏感的可光圖案 化涂層。在將光敏涂層顯影之后，使用與實(shí)施例9相同的涂覆設(shè)備在未被所述光圖案化的 沉積抑制劑掩蓋的區(qū)域上選擇性沉積氧化鋁涂層。為簡單起見，抑制力被定義為在小于或 等于其時(shí)基本上沒有薄膜形成在沉積抑制劑表面的層厚。橢圓對稱數(shù)據(jù)表明可光圖案化涂 層C-12的抑制力為800埃。實(shí)施例14 通過選區(qū)沉積制造薄膜晶體管制造晶體管的第一步驟是使用與制造多色掩模MM-2時(shí)相同的步驟來制備多色掩 模。在此彩色掩模中，青色光濾光片圖案為期望的TFT柵極圖案的負(fù)象。藍(lán)光濾光片圖案為 期望的TFT柵極電介質(zhì)和半導(dǎo)體圖案的正象。綠光濾光片為期望的TFT源/漏/總線圖案 的負(fù)象。在樣品上涂以1000埃的濺射氧化銦錫。使用紅敏的可光圖案化材料、采用針對實(shí) 施例C-6所述的涂覆、曝光、顯影步驟將ITO柵圖案化，在E-I中蝕刻，沖洗，以及干燥。在 丙酮浴和氧等離子體處理中除去殘余的光敏材料。然后對樣品涂以1000埃的使用大氣壓 沉積工藝施加的氧化鋁A-2。使用藍(lán)敏材料、采用針對實(shí)施例C-IO所述的涂覆、曝光和顯 影工藝將氧化鋁介電材料圖案化。隨后通過將樣品浸入蝕刻浴E-2中將介電層圖案化。在 丙酮浴和氧等離子體處理中除去殘余的光敏材料。在樣品上涂以1000埃的濺射氧化銦錫。 使用綠敏的可光圖案化光敏材料、采用針對實(shí)施例C-5所述的涂覆、曝光、顯影步驟將ITO 源、漏和總線結(jié)構(gòu)圖案化，在E-I中蝕刻，沖洗以及干燥。在丙酮浴和氧等離子體處理中除 去殘余的光敏材料。在選擇性沉積工藝使用藍(lán)敏的光致交聯(lián)材料將氧化鋅半導(dǎo)體材料圖案 化。使用與針對實(shí)施例9所述相同的涂覆、曝光、顯影和氧化鋅沉積工藝。然后測試器件的 晶體管活性。各晶體管之間的分離是很好的，說明采用的選擇性沉積工藝是有效的。因此，根據(jù)本發(fā)明，制造了圖案化的薄膜，其起沉積抑制劑材料的作用并使用多色掩模直接光圖案化。如上所概述的制造工序使得可以在基底上精確放置任意數(shù)目的透明功 能層，即使在將基底暴露于不同的溫度和溶劑處理時(shí)亦是如此。此外，與蝕刻和剝離圖案化 工藝相比，選區(qū)沉積工藝對于構(gòu)造結(jié)構(gòu)化的材料來說尤其有吸引力，這是因?yàn)樗鼈儾恍枰?蝕刻步驟，減少了所需的清洗步驟的次數(shù)，且甚至可用于圖案化難以蝕刻的材料。即使是對 于大面積的基底，也不存在由于基底尺寸變形或機(jī)械對準(zhǔn)誤差導(dǎo)致累積和嚴(yán)重對準(zhǔn)誤差的 問題。多色掩模和可見光固化膜的使用為配準(zhǔn)難題提供了無需昂貴對準(zhǔn) 設(shè)備和工藝的獨(dú)特 解決方案。
權(quán)利要求
一種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括a)提供透明載體；b)在透明載體的第一側(cè)上形成具有彩色圖案的彩色掩模；c)在形成彩色掩模之后在透明載體的第一側(cè)或與第一側(cè)相對的一側(cè)上施加含有對可見光敏感的沉積抑制劑材料的第一層；d)通過用可見光透過彩色掩模對第一層曝光，將含有沉積抑制劑材料的第一層圖案化以形成第一圖案，其中第一圖案由處于第二曝光狀態(tài)的沉積抑制劑材料構(gòu)成，所述第二曝光狀態(tài)不同于第一涂覆狀態(tài)，和將沉積抑制劑材料顯影以提供實(shí)際上不具有沉積抑制劑材料的第一層的選區(qū)；和e)在透明載體上沉積功能材料第二層；其中功能材料第二層基本上只被沉積在透明載體上不具有沉積抑制劑材料的選區(qū)內(nèi)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述實(shí)際上不具有沉積抑制劑材料的選區(qū)與所述由第一涂 覆狀態(tài)構(gòu)成的第一圖案部分相應(yīng)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積功能材料的步驟包括通過原子層沉積在所述透明 載體上沉積無機(jī)薄膜。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述沉積無機(jī)薄膜的步驟包括同時(shí)導(dǎo)向一系列氣流，其 中所述一系列氣流依次包括至少一種第一活性氣態(tài)材料、惰性吹掃氣體和第二活性氣態(tài) 材料，任選重復(fù)多次，其中所述第一活性氣態(tài)材料能夠與被第二活性氣態(tài)材料處理過的基 底反應(yīng)以形成所述無機(jī)薄膜，其中所述第一活性氣態(tài)材料是揮發(fā)性的有機(jī)金屬前體化合 物，其中上述工藝基本上在大氣壓或大氣壓以上進(jìn)行同時(shí)在沉積過程中基底的溫度低于 300°C，且其中所述無機(jī)薄膜基本上只被沉積在基底表面實(shí)際上不具有所述沉積抑制劑材 料的選區(qū)內(nèi)。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積抑制劑材料施加在所述透明載體的第一側(cè)，且其 中所述選區(qū)內(nèi)的所述彩色掩膜、載體和功能材料保留在結(jié)構(gòu)中。
6.權(quán)利要求1的方法，其中進(jìn)一步包括在沉積所述功能材料之后除去所述沉積抑制劑 材料。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述彩色掩膜包括至少兩個(gè)不同的彩色圖案且步驟(d)使 用所述彩色圖案中的一個(gè)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述用于曝光的可見光的光譜基本上包含在所述彩色掩膜 的吸收光譜之內(nèi)。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述用于曝光的可見光為白光，且所述沉積抑制劑材料針 對通過彩色掩膜過濾后的光譜敏化。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述功能材料通過包括凹版印刷或噴墨在內(nèi)的額外印刷 方法施加。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積抑制劑包括光引發(fā)劑和聚合物材料。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積抑制劑材料包括多官能丙烯酸酯樹脂。
13.權(quán)利要求ι的方法，其中所述沉積抑制劑材料具有至少50人的抑制力。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述具有彩色圖案的彩色掩膜形成在透明載體上與施加 了所述包括沉積抑制劑的第一層和沉積了所述透明載體第二層相同的一側(cè)，其中所述可光圖案化材料層是正性工作或負(fù)性工作的。
15.權(quán)利要求1的方法,所述具有彩色圖案的彩色掩膜形成在透明載體上與施加了所 述包括沉積抑制劑的第一層和沉積了所述透明載體第二層相對的一側(cè)，其中所述可光圖案 化材料層是正性工作的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種形成結(jié)構(gòu)的方法，其包括a)提供透明載體；b)在透明載體的第一側(cè)上形成彩色掩模；c)施加含有對可見光敏感的沉積抑制劑材料的第一層；d)通過用可見光透過彩色掩模對第一層曝光，將第一層圖案化以形成第一圖案，和將沉積抑制劑材料顯影以提供實(shí)際上不具有沉積抑制劑材料的第一層的選區(qū)；和e)在透明載體上沉積功能材料第二層；其中功能材料第二層基本上只被沉積在透明載體上不具有沉積抑制劑材料的選區(qū)內(nèi)。
文檔編號G03F7/20GK101868761SQ200880116812
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者C·楊, D·C·弗里曼, D·H·萊維, L·M·歐文, P·J·考德里-科萬 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司