(57)【要約】【課題】光リソグラフィクステップが少ないOLED装置およびTFTを含む薄膜エレクトロニクス装置を形成させる。【解決手段】本開示は、基板を供給すること；基板上に単一のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させること；基板上に第1および第2の活性層を形成させること；光パターン可能な層を適用させて前記第1の活性層内に第1のパターンを、および第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させること、を含む装置を形成する方法を提供する。【選択図】図１
2014515178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置を形成する方法であって:
ａ．基板を供給するステップと;
ｂ．基板上に単一のフッ素処理済みの光パターン化可能な層を堆積させるステップと;
ｃ．基板上に第1および第2の活性層を形成させるステップと;
ｄ．光パターン化可能な層を適用させて、前記第１の活性層内に第1のパターンを、および前記第２の活性層内に第2の異なるパターンを形成させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
少なくとも2つの別個のフッ素処理済みの溶媒を適用して別々にフッ素処理済みの光パターン化可能な材料の部分を除去して前記第1および前記第2番の活性層に異なる前記パターンを生成する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上にフッ素化未処理の光パターン化可能な層を堆積させて前記フッ素処理化済み光パターン化可能な層を備えた機能的に光パターン化可能な二層を形成させる、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記フッ素化処理済みおよび前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層の間に中間層を堆積させことをさらに含む方法であって、前記中間層は放射線の伝達に影響を及ぼす請求項3に記載の方法。
【請求項５】
3つ以上の別個のレベル以の放射線の供給する放射ソースに前記光パターン化可能な二層を露出させて前記光パターン化可能な二層内に3つ以上のパターンの生成させることさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
第1のフッ素化未処理の溶媒を適用させて、前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層内の前記フッ素化未処理の材料のパターンを除去する、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記光パターン化可能な二層の前に第１および第２の前記活性層を前記基板上に堆積させ、および前記光パターン化可能な層を適用させて前記第1の活性層内に第1のパターンを、および前記第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させるステップは、：
ａ．1つ以上の溶媒に前記基板を露出させて前記光パターン化可能な二層内で前記第１のパターン内の前記光パターン化可能な二層を除去するステップと;
ｂ．第1のエッチング工程に前記基板を露出させて光パターン化可能な層内の3つ以上のパターンの第1番目内の前記第１の活性層の少なくとも第1の部分を除去するステップと;
ｃ．1つ以上の溶媒に前記基板を露出させて第2のパターン内の前記光パターン化可能な二層を除去するステップと;
ｄ．第２のエッチング工程に前記基板を露出させて前記光パターン化可能な層内で3つ以上のパターンの第２番目内の第２の前記活性層の少なくとも第２の部分を除去するステップと、;を含む請求項6に記載の方法。
【請求項８】
1つ以上の追加の溶媒に前記基板を露出させて前記光パターン化可能な層内で3つ以上のパターンの内少なくとも第３番目内で前記光パターン化可能な２層の除去させることをさらに含む請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記基板上に少なくとも第３の活性層を形成することをさらに含み、および光パターン化可能な層を適用して前記第１の活性層内に第1のパターン;前記第2の活性層内に第2の異なるパターン、および第３の前記活性層内に第１または第2の前記パターンとは異なる第３のパターン、を形成する請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
第１、第2および第３の前記活性層は2つの導電層および1つの半導体を含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記光パターン化可能な二層の後に前記第１および前記第２の活性層が前記基板上に堆積され、および前記光パターン化可能な層を適用させて前記第1の活性層内に第1のパターンを、かつ前記第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させるステップは、
ａ．フッ素化未処理の溶媒および第１のフッ素化済み溶媒に前記基板を露出させて前記光パターン化可能な二層内の前記第1のパターン内の前記光パターン化可能な二層を除去するステップと;
ｂ．前記基板の前記第1の活性層を堆積させるステップ;
ｃ．第2のフッ素化処理済み溶媒に前記基板を露出させ前記第2のパターン内の前記光パターン化可能なに層を除去させて、前記第2のパターンによって限定された領域内で前記第１の活性層を離昇させるステップと;
ｄ．前記基板の前記第2の活性層を堆積させるステップと;
ｅ．前記第３のフッ素化処理された溶媒に前記基板を露出させ前記第3のパターン内の前記光パターン化可能な層を除去させて、前記第３のパターンによって限定された領域内で前記第２の活性層を離昇させるステップと;  を含む請求項6に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の活性層は有機半導体を含み、前記第2の活性層は前記有機装置内の電極の機能を遂行する導体を含む請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記装置は2つの別々に処理可能な層を有するOLED装置である、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記第1および前記第2の活性層の少なくとも1つは有機化合物であり、前記装置は有機装置である、請求項1に記載の方法。
【請求項１５】
1つ以上の別個のレベル以の放射線の供給する放射ソースに前記光パターン化可能な二層を露出させて前記光パターン化可能な二層内に3つ以上のパターンの生成させることさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
前記放射ソースは、3つ以上の別個のレベルの放射線に前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層内の異なる領域を露出させ、および前記放射ソースは:
ａ．領域ソースおよび密度マスク;
ｂ．投影光源および密度マスク;
ｃ．異なる露出のために平行にされたソースおよびホログラフィーのフィルム、
ｄ．変調された点源、を含む請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記放射ソースは、スペクトル放射を有する光を供給し、スペクトルの放射は単一ピーク波長を含み、かつ前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層およびフッ素化未処理の光パターン化可能な層の両方は、前記放射ソースの前記ピーク波長に反応する、請求項3に記載の方法。
【請求項１８】
前記放射ソースはスペクトル放射を有する光を供給し、かつ前記スペクトル放射は２つのピーク波長を含み、かつ前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層および前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層は、前記2つのピーク波長に特異的に感度がよく、かつ各ピーク波長の振幅は変調されて前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層およびフッ素化未処理の光パターン化可能な層の露出を別々にコントロールする、請求項3に記載の方法。
【請求項１９】
有機装置を形成する方法であって:
ａ．基板上にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させるステップ;
ｂ．前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層の上にフッ素化未処理の光パターン化可能な層を堆積させるステップ;
ｃ．以下を生成する別個の4つ以上の別個のレベルの放射線を供給する放射ソースに前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層および前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層を露出させて:
ｉ．前記フッ素化処理済みまたはフッ素化未処理の光パターン化可能のどちらも露出されない領域を含む第1のパターン;
ii．前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層が現像剤に不溶性であり、かつ前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層は実質的に露出されないままである領域を含む第2のパターン;
iii．前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつ前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層は第1のフッ素化処理済みの溶媒に不溶性であるが第２のフッ素化処理済み溶媒には可溶である領域を含む第３のパターン；
iv．前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつ前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層は前記第２のフッ素化処理済みの溶媒に不溶性である領域を含む第4のパターン、を生成するステップ、
ｄ．フッ素化未処理の溶媒内で前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層を現像させて、前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層の一部が前記第1のパターン内で除去されるステップ、および第1のフッ素化未処理の溶媒内で前記フッ素化処理済みの光パターン化可能な層を現像させて、前記第１のパターン内で前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層の部分が除去されるステップ;
ｅ．前記基板上に第1の活性層を形成させるステップ;
ｆ．前記第１のフッ素化処理済みの溶媒に前記基板を露出させて前記第３のパターンを除去させるステップ、
ｇ．前記基板上に第２の活性層を形成させるステップ;
ｈ．活性有機質層を含む前記第１のまたは前記第2の活性層の少なくとも1つにおいて、前記第2のフッ素化処理済み溶媒に基板を露出させて前記第4のパターンを除去ステップ、を含む請求項3に記載の方法。
【請求項２０】
有機発光ダイオード装置を形成する方法であって:
ａ．パワーバスに接続された多くの電極およびパワーバス接続された多くのビアホールコネクターを含む基板を供給するステップと、 ;
ｂ．前記基板(フッ素化処理済みのフォトレジスト材料を含む光パターン化可能な層)上に光パターン化可能な層を堆積させるステップと、
ｃ．第1および第2の放射線照射量に選択的に前記光パターン化可能な層を露出させて、露出されたフォトレジストの第1のパターン、別に露出されたフォトレジストの第2のパターンおよび露出されなかったフォトレジストの第３のパターンを形成するステップと;
ｄ．第１の溶媒に前記基板を露出させて露出されなかったフォトレジストの前記第３のパターンを除去させ、前記基板上の電極の1つ以上を露出させるステップと、；
ｅ．前記基板上に有機発光層を形成させてこの層の一部が1つ以上の前記露出電極と電気的接触して形成されるステップと、;
ｆ．第2のフッ素化処理済みの溶媒に前記基板を露出させて露出されたフォトレジスト材料の前記第１のパターンを除去して、前記有機半導体層中にパターンを形成させ、かつ1つ以上の前記ビアホールコネクターを露出させるステップと、
ｇ．前記有機発光層上に導体を堆積させて導体層を形成して前記導体層が前記ビアホールコネクターと電気的接続を形成するステップと、;
ｈ．第3のフッ素化処理済みの溶媒に前記基板を露出させて露出されたフォトレジスト材料の前記第２のパターンを除去して、前記導体層をパターン化させるステップと、を含む方法。
【請求項２１】
前記光パターン化可能な層は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層およびフッ素化未処理の光パターン化可能な層を含む光パターン化可能な二層である、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
第１の溶媒に前記基板を露出させて露出されなかったフォトレジストの前記第３のパターンを除去し、前記基板上で1つ以上の前記電極を露出させるステップは、フッ素化未処理の溶媒および第1のフッ素化処理済みの溶媒に前記基板を露出させることを含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
第1、第2および第３の前記溶媒の少なくとも1つは化学的に異なるフッ素化処理済みの溶媒である、請求項20に記載の方法。
【請求項２４】
第1、第2の前記フッ素化処理済みの溶媒は同じ溶媒であり、第1、第2の前記溶媒に前記基板を露出するステップは、異なる暴露条件を含む請求項21に記載の方法。
【請求項２５】
薄膜トランジスターを形成する方法であって:
ａ．基板を供給するステップと;
ｂ．前記基板上で、第1の導電層、誘電体層、半導体層および第2の導電層を含む活性層を被覆するステップ;
ｃ．前記活性層上にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を含む光パターン化可能な層を形成するステップ;
ｄ．前記光パターン化可能な層内で3つ以上の別個のレベルの放射線を異なるパターンに供給する放射ソースに前記光パターン化可能な層を露出させるステップ;
ｅ．溶媒に前記光パターン化可能な層を露出させて選択的に前記異なるパターンを除去し、異なるパターンの除去の間に1つ以上のエッチングステップを適用してTFTの構造部材を供給するステップ、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、Orthogonal社(米国企業)、米国以外のすべての指定の国々の出願人、および、ジョン・デフランコ（John DeFranco、米国籍）、マイク・ミラー（Mike Miller、米国籍）、およびフォックス・ホルト（Fox Holt、米国籍）、米国のみに指定された出願人、の名の元でPCT国際特許出願として、2012年2月24日に出願されている、また米国特許出願第61/448,724号（2011年3月出願）に対して優先権を主張する。この開示は、参照により本明細書にその全体を組込む。
本開示は、装置中の活性層をパターン化して、2つの別個のパターンを光リソグラフィク・ステップに続く2つ以上の異なる活性層の中に形成させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、装置中の活性層をパターン化して、2つの別個のパターンを光リソグラフィク・ステップに続く2つ以上の異なる活性層の中に形成させる方法を提供する。このプロセスを使用して多層パターン化された有機または無機の装置を形成できる。
【０００３】
基板上の特徴あるいは構造に整列したパターン化された有機材料を使用する各種機器が知られている。これらの装置は、有機材料は無機材料ほど概して高価ではないので、低コストの可能性があるとしばしば考えられている。さらにこれらの有機材料は大きな基板上一面を被覆できて、大きな低コストの装置が構成できる。そのような装置の1つの例は有機発光ダイオード(OLED)を使用するディスプレイである。低コストの可能性が得られるのに加えて、これらのディスプレイには光をより効率的にかつ最も競合し得るディスプレイテクノロジーより高いビジュアルクオリティで出力する潜在力がある。したがって、OLED表示装置には多くの市場のLCDおよびプラズマ・ディスプレーにとって代わる潜在力がある。このOLED技術は、さらに調整可能な色を備えた照明器具を含む他の装置中で使用できる。有機半導体を使用する同様のデバイス構造は、有機光起電力装置、有機記憶装置および有機電気部品を形成するのに利用できる（有機薄膜トランジスター(oTFTs)など）。
【０００４】
不運にも、OLED技術(特にOLED表示装置技術)は徐々に採用されてきた。このゆっくりした採用率は、材料をパターン化して実用的なディスプレイ装置を形成する高コストに少なくとも部分的には由来している。有機材料をパターン化させてフルカラーOLED表示装置を構成する様々なアプローチが試みられた。シャドーマスクによる有機材料の蒸着による材料の様々な色のパターニングは、有効であることが証明されている。しかしながら、これらのシャドーマスクは、ディスプレイ、即ち成功裡に被覆できる基板のサイズの解像度を制限し、タクトタイムを増加させる。レーザーデポジション使用してカラーエミッターをパターン化する他のアプローチが実証された。しかしこの技術は、低い歩留まりのディスプレイをしばしば生産し、かなりの残留廃棄物がしばしば生じる。異なる色の有機エミッターのソリューション焼き付けも議論されてきた。しかし、ドライプロセスによって沈殿したエミッターと比較して、これらのプロセスは典型的には著しくより低い放出効果を備えたエミッターを生じる。このより低い効率は、増加した接触抵抗および往々にして使用される高分子材料が、しばしば小分子材料より低い発光効率および寿命を持つ事実に依存している。また溶解析出を使用すると、互いに重ね置くことができる層数が制限されて、有機質層を通るキャリアーの移動を管理できる。マルチカラーのOLED装置を形成させる他のアプローチも、パターン化された色フィルタと共に白いエミッターの使用を含めて試みられた。しかしながら、これらのアプローチは、さらにOLED表示装置の内のエミッターの実効効率を縮小させる。oTFTsを含む他の有機装置は、同様のパターニングの問題に苦しんでいる。
【０００５】
有機材料の詳細なパターニングを回避する1つのアプローチは、1つ以上の全体被覆を施した放射層を含むOLED表示装置構造を採用することである。例えば、ミラーらの「OLED表示装置」と題された米国特許7,142,179号(2006年11月26日発刊)およびCokらの「OLED装置」と題された米国特許7,250,722号(2007年7月31日発刊)は、各々、第1と第2のパターン化された電極の間に構築された第1のOLED、および第2のパターン化された電極と全面的な被覆電極の間に構築された第2のOLEDを有する構造について議論している。これらのドキュメントの個々においては、第1のOLEDをパターン化させて第2のパターン電極が基板に接続されなければならない。さらに、第2の電極は、OLEDの上に沈殿された後、パターン化されなければならない。これらの構造は、有機材料の層の少なくとも1つをパターン化せずに、より高い効率の光出力を生みだす。しかしながら、これらの構造は、有機材料のビアホールを生じる有機質層による非常に小さな構造のパターニングを必要とし、同様に有機質層上の導電層のパターニングも必要である。これらのビアを提供し、高速製造環境での有機質層上の電極パターンを形成する強固なプロセスは、当業者では知られていない。したがって、これらのデバイス構造は成功裡に製造されていない。さらに類似構造は、多重膜光起電力および他の有機装置の構成には望ましい。
【０００６】
無機の電子装置では、光リソグラフィクの技術を適用して無機の半導体の複数の薄膜層および無機導電層を大きな基板上に渡って高解像度でパターン化させ、多くの電気部品を形成させることが知られている。不運にも、これらの装置の形成に適用される光リソグラフィク材料および溶剤は有機材料を溶かすと知られている。したがって、ソリッドステート回路を製造に使用されるのが知られている光リソグラフィク材料および溶剤を適用して有機材料の層、特に活性半導体有機材料を含む層あるいは有機材料の上に形成される層を、パターン化させることはできない。
【０００７】
最近、光リソグラフィク技術の使用を促進して重合体の有機半導体の層をパターン化するフォトレジスト材料と溶媒が当業者で議論された。例えば、Zakhidovらは「Hydrofluoroethers as Orthogonal Solvents for the Chemical Processing of Organic Electronic Materials（有機電子材料の化学処理のための直交溶媒としてのHydrofluoroethers）」（Advanced Materials（先端材料）、pp3481〜pp3484、2008年に出版）と題した記事で  ポリマー有機材料をパターン化する方法について議論している。その中でフッ素化処理済みのフォトレジストは基板上で堆積し、 選択的にエネルギー源にさらされてフォトレジストの一部を交差結合させる フォトレジストは、ハイドロフルオロエーテル（hydrofluroether）を含む溶媒中で現像されてパターンを成長させ、かつ架橋結合されなかったフォトレジスト材料の部分を除去する。次に、ハイドロフルオロエーテル中の架橋結合されたフォトレジストの可溶性は別の溶媒を使用して回復された。次に、活性有機半導体は残りのフォトレジスト上に堆積し、また残りのフォトレジストは離昇して活性有機半導体をパターン化した。それ故、この論文は、基板上の単一溶媒被覆された、重合体の、有機半導体のパターニングを実証している。同じ一般的なプロセスは、リーら“Acid-Sensitive Semiperfluoroalkyl Resorcinarene:  An Imaging Material for Organic Electronics”(Journal of the American Chemical Society,2008, pp11564-pp11565)によって議論されてきた。
【０００８】
Taylorらは、“Orthogonal Patterning of PEDOT:PSS for Organic Electronics using Hydrofluoroether Solvents”(Advanced Materials, March 19, 2009, pp2314-2317)で、底接触薄膜トランジスターの構成について議論している。そこでは、重合体の有機導電体(即ちPEDOT: PSS)は基板上で形成され、フォトレジストは導体上に形成されパターン化され、導体はエッチングされ第2のフォトレジストは、有機半導体(即ちペンタセン)が適用されパターン化される前に、適用されパターン化される。
【０００９】
これらの論文の各々は、改変したフォトリソグラフィプロセスと材料を使用して電気回路の構成要素を生成して溶媒被覆化された高分子有機材料のパターニングすることを議論している。これらのプロセスおよび材料を使用することはOLED装置に適用されていない。さらに、これらの論文は、ポリマーと共に使用するこれらの材料とプロセスの適用について議論し、小分子有機材料のパターニング層の方法を提供していない。さらにこの方法によって、多重光パターン化ステップを行い、特に各パターン化層につき１つの光パターン化の1ステップを行い、少なくとも1つの有機質層およびこの有機質層(電気導体)上に堆積した層を含む多層にパターンを生成することが必要である。フォトリソグラフィク材料を放射線に露出させて光パターン化するステップを含むあるフォトリソグラフィク法のステップは、空気中で典型的に行なわれる。不運にも、空気は、有機材料が反応する酸素および湿気を含んでいる。したがって、光パターン化可能な材料の多層を形成させて有機装置の多層の光パターニングを行なうと、有機質層上に形成されているいくつかは、性能低下した装置を生みだす。さらに、これらの光リソグラフィク・ステップの各々は実行するには高価であり、光パターン化可能な材料の堆積と同様に、露出、現像、離昇を含む１つの完全な光リソグラフィ・ステップが必要となる。
【００１０】
別のアプローチとして、KatzおよびDharはPatterning devices using fluorinated compoundsと題された国際特許公開番号WO 2009/126916号(2009年4月10日に申請された)において基板上で活性層がパターン化されることについて、活性層の上にフッ化材料のバリヤー層を供給し、フッ素化処理済みの層の上に光パターン化可能な層を形成させ、さらに活性層がパターン化されるプロセス内において放射線に光パターン化可能なものを露出させること、を議論している。しかしながら、このアプローチは、単一の活性層をパターン化するのに多層の堆積を必要としている。
【００１１】
別のアプローチでは、Taussigらは、「Method of forming at least one thin film device」と題した米国特許7,202,179号（2007年4月10日発刊）において、3D形板を使用して装置の層および3D構造に関する3D構造を浮き彫りにし、また根底にある層はエッチングされ最終構造を提供する方法について議論している。単一の押印のリソグラフィックのステップを使用した結果、この方法によって異なるパターンが装置の異なる層の中に形成され複数のリソグラフィックのステップの整列が必要でなく、この方法が適用させて安定しない基板上（例えば製造中に拡大するまたは収縮するプラスチック）でも装置が形成できる。不運にも、この方法は有機半導体材料と互換性をもたない材料および方法を適用するので、提供された方法は、無機構造体でのみ有用である。さらに、この方法は、大ボリューム製造では現在使用されていない技術を適用し、またパターン化するステップが望ましい結果を達成できるように厳密なプロセス制御が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、有機材料層中の第1のパターンまた有機質層上に形成された別の活性物質層中の少なくとも第2の異なるパターンを形成させる方法の必要性が存在する。このプロセスは強固であるべきで、近ミクロン解像度でパターンの構成をさせ、また有機材料が現像中に空気に露出する必要はない。この方法は蒸気堆積される小分子有機材料と互換性をもつことが特に望ましい。理想的には、この同じ方法は、これらの装置内の多層が単一の光リソグラフィ・ステップに応じて様々にパターン化される非有機装置と互換性をもつだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示は、基板を供給すること；基板上に単一の光パターン化可能なフッ素化処理済み層を堆積させること；基板上に第1および第2の活性層を形成させること；光パターン可能な層を適用させて前記第1の活性層内に第1のパターンを、および第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させること、を含む装置を形成する方法を提供する。本開示の中で開示した特定の例は、光リソグラフィク・ステップが少ないOLED装置およびTFTを含む薄膜エレクトロニクス装置を形成するのに使用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の態様は、装置内を多層化させて単一の感光材層の堆積、露出および現像によってユニークにパターン化できる利点を備えている。このプロセスは有機か無機の装置に適用でき、装置内に、多層(それらの内のいくつかは有機質層である)のパターニングを可能にする。そのため、この方法によって、多層の有機装置が製造中に不活性な環境から装置を取り除かずに形成でき、以前に高いボリューム製造環境において可能でなかった高品質の有機装置構造が達成できる。単一の露出で装置の多くの層をパターン化できるので、本開示の態様ではさらに、不安定なフレキシブル基板上で薄膜デバイス装置の製造ができる。さらに この方法は、 高度に並列なしたがって高速なプロセスで高解像度(例えば1ミクロンレベルの解像度)を提供することを含む、従来の光リソグラフィ方法の利点のすべてを有している。さらに、この方法によって、光リソグラフィ・ステップがより少なくなり、タクトタイムの合計が縮小して、製造中に感光材の多層を堆積させ現像させる必要が無くなり、したがって製造コストを著しく下げる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実例のステップを描くフローダイアグラムである。
【図２】本発明の実施形態の詳細なステップを描くフローダイアグラムである。
【図３】図3A−図3Iは、OLED表示装置を形成する本発明の方法の例のステップを説明するプロセスダイアグラムである。
【図４】図4A−図4Lは、TFTsアレイを形成する本発明の方法の例のステップを説明するプロセスダイアグラムである。
【図５】TFTsアレイを形成する本発明の方法の例のステップを説明するフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態は下に詳細に議論される。実施形態について記述する際に、特定の用語を明瞭化のために使用する。しかしながら、この発明は、選択された特定の用語に制限されることを意図していない。当業者は、他の等価な構成要素を使用することができ、他の方法が本発明の広い概念から逸脱することなく発展させられることを認識することができる。
【００１７】
本発明の態様は、図１中で示されるような薄膜デバイス装置を形成する方法を提供する。 本開示のある実施例中の薄膜デバイス装置は、有機層と同様に無機薄膜層もある装置を含む。特に重要なこととして本開示の態様は、 基板を供給すること2；基板上に単一のフッ素化処理済み光パターン化可能な層を堆積させること4；基板上に第1および第2の活性層を形成させること6,8；光パターン可能な層を適用させて第1の活性層内に第1のパターンを、および第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させること10、を含む装置を形成する方法を提供する。異なるパターンが第1および第2の活性層の中で与えられるように、 光パターン化可能な層を放射線に露出させて 露出された材料の3つのユニークでオーバーラップしないパターンを生成し、 最終装置内に活性化し機能的な2つの材料層を堆積させ、また光パターン化可能な層を適用させて2つの活性材料層に異なるパターンを与える。これらの異なるパターンは、第1のフッ素化処理済みの溶媒に  光パターン化可能な層を露出させて第1のパターンを現像することにより、および少なくとも第2のフッ素化処理済みの溶媒に露出させて光パターン化可能な層の内に少なくとも第2のパターンを現像することにより、2つの活性層に典型的に与えられる。フッ素化処理済みの光パターン化可能な層の中のパターンは、離昇またはエッチングによって活性材料層に典型的に転送される。離昇を適用する場合、図1に示されるように工程ステップは並べることができる。しかしながら、これは必須ではない。エッチングを適用する場合、第１および第2の活性層を形成させた6,8後にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させる4ことができる。本開示によれば、光パターン化可能な層は高度にフッ化材料層を含んでいてよい。また溶媒は高度にフッ素化処理済みの溶媒を含んでいてよい。
【００１８】
本発明の方法のいくつかの実施形態は、発明者によって実施された2つの別個の実験的観察に依拠する。初めに、発明者は、単一のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層が基板に堆積され、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層の異なる部分は異なる放射線量に露出されると、露出がより少ない部分は、より多く露出された部分より多くのフッ素化処理済みの溶媒によって除去することができることを観察した。したがって露出をコントロールしおよび適切なフッ素化処理済みの溶媒を選択して、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層の異なる部分は異なる時刻に除去でき、これらの異なる部分が除去される時刻の間で追加工程ステップが完了できる。第2に、発明者は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層および従来のフッ素化未処理の光パターン化可能な層からなる二層を形成でき、この二層は化学的相互作用することなく互いに機能しかつ二層の露出を差異的にコントロールできることを観察した。さらにフッ素化未処理の光パターン化可能な層がフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の部分を超えて除去される場合、フッ素化未処理の光パターン化可能な層の背後にあるフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の部分より、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層の露出した部分は、より非常に速く容易に離昇する。したがって、二層を使用すると溶解力の感度に追加の差異が生じ、別の時に除去できる別の部位を形成する能力を提供できる。フッ素化未処理の光パターン化可能な層の一部の除去により露出されるフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の部分の除去に離昇を用いて、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層の残りの部分の露出度に著しい低下が生じる場合、この二層の使用は別の長所を持つ。
【００１９】
これらの観察を利用して、複雑な薄膜デバイス装置の形成に適用できる新規な方法を作りだすことができる。例えば、本発明の方法のある例は、米国特許7,142,179号でミラーらによって議論されたもののようにあるOLED装置構造を含むOLED装置を組み立てるのに特に有利になりえる。さらに、この方法はあるTFT構造の成形に有利になりえる。そのような装置を形成するより多くの詳細な実施形態が、この開示内に提供されるだろう。
【００２０】
本発明の方法のある例の明確で簡潔な開示を提供するために、この開示内に使用する用語を確立することが重要である。本開示内では、「有機装置」は、有機分子(即ち、水素と炭素原子を含む分子)を含む活性層を含む装置である。ある実施形態では、これらの有機分子は有機半導体(Alq)または有機導電体(ペンタセン)である。反対に、「無機の装置」は有機分子を含む活性層を含まない装置である。「活性層」は構築されている装置内で機能的な層である。しばしば、薄膜電子装置(本発明のある態様によってターゲットとされるようなもの)では、活性層は半導体または導体を含んでいるかもしれないが、さらに絶縁体を含んでいることもある。活性層は単一の均一の層であってよいが、装置内の機能層を一緒に形成する複数の薄膜層を交互に含んでいることもある。例えば、OLEDでは、活性層は、ホール輸送あるいは電子トランスポート層をしばしば含むダイオード内に有機質層の各々を含んでいてもよい。これらの層のうちの1つまたは別の中間薄膜層は、さらに光放射を供給できる。本発明のある態様に関連して、有機材料の取り扱いは特別の注意を要する。いくつかの有機半導体の性能は、空気または湿気によって著しく減少する。さらに、ほとんどの有機材料は、従来の光リソグラフィに適用されたフッ素化未処理の溶媒において極めて可溶である。したがって、有機材料を堆積した後で装置にこれらの溶媒を適用することは望ましくない。しかしながら、有機材料は典型的に高レベルにフッ素化処理済みの溶媒において可溶ではない。したがって、有機材料が装置に堆積した後、これらの溶媒は適用することができる。
【００２１】
本発明の方法のある実施形態は「薄膜」装置に適用可能である。これらの装置は、典型的には厚さ200nm未満さらに多くの場合厚さ50nm未満である層を含んでいる。薄膜デバイス装置内の層は、しばしば蒸発、スパッタリングあるいは溶液塗布などの技術を使用して堆積させる。これらの装置は、装置中の薄膜層がばらばらになるのを防ぐために構造的整合性の提供を支持する「基板」上で典型的に形成される。用語「基板」とは、薄膜層が被覆されて構造的整合性を提供する任意の支持を指す。当業者で既知の基板は、硬質基体(ガラスから典型的に形成されたもの)およびフレキシブル基板（典型的にステンレス鋼箔あるいはプラスチックから形成されたもの）を含む。基板は、さらに環境障壁の一部を提供して湿気または酸素から任意の有機材料も保護する。しかし、これは必須ではない。基板は不透明、透明、または半透明になりうる。基板はさらに1つ以上の層(装置へ電気を伝導する金属バスラインまたは無機半導体材料)を含んでいてもよい。基板は、有機材料の非伝導性の層を含んでもよく、基板上の基板または導体素子から活性層を絶縁するなどの機能を遂行する。これらの層が基板の表面を滑らかにするのに供給され薄膜層の一様な層が形成される場合、非伝導性の有機質層も、基板の一部として含むことができる。
【００２２】
本開示内の用語「エッチ」あるいはエッチングは、光パターン化可能な層の残りの部分か複数部分を使用して活性層の根底にある部位を除去工程への露出から保護するプロセスを指す。例えば、光パターン化可能な層の残存部分は、活性有機質層の非保護の部分を蒸気させる（基板からそれらを取り除く）プラズマ流から活性層の部分を保護することができる。様々な化学およびエッチング工程は当業者で知られているように異材質を除去するのに適用することができ、エッチング方法は選択するか、調整して特定の第１の材料には大きな効果があるが別の第２の材料には殆どもしくはまったく効果が無いようにできる。用語「離昇」は、活性層が光パターン化可能な層の一部上に堆積し、基板が、光パターン化可能な層の一部を除去する溶媒に露出されるプロセスを指し、それにより活性層の重なる一部を除去する。
【００２３】
光パターン化可能な層を参照する場合、本開示内では用語「パターン」は光パターン化可能な層の他の部分と物理的または化学的性質において異なる光パターン化可能な層内の空間的配置を指す。しかしながら、活性層に適用された場合、用語「パターン」は特に物理パターンを指し、それは特定パターン内の活性層のかなりの部分を除去し、様々な厚さを生成しさらに理想的にはある物理的位置には存在し、他の物理的位置内に存在しない層を生成することによってできる。すなわち、活性層に適用された場合、用語「パターン」は空間的配置を指し、それは基板のいくつかの領域一帯の活性層の第1の部分を実質的に除去し、一方基板の他の領域内の活性層の第2の部分は実質的にそのままにしておくによって生成される。
【００２４】
用語「露出」は、このドキュメント内で2つの異なるコンテキストに、特に溶媒への接触あるいは放射線の被爆に適用される。溶媒への接触は典型的には溶媒に没入されることを含み、溶媒中で基板全面を同時にまたは一様に被覆する。しかしながら、放射線に適用された場合の用語「露出」は、放射線の線量または接触程度が基板を横切ってコントロールされ典型的に変化し、いくつかの部位が他のものより多量の線量を受け取るプロセスに当てはまる。これは、以下を含む複数の方法のうちのどれによっても遂行することができる：異なるマスクを備えた多重露出に基板を露出させること、異なる部位で異なる光量受けさせるグレイスケール・フォトマスクによって基板を露出させること、強度または滞留時間が異なるレーザー・パターニングによって基板を露出させること、 またはホログラフィー手段を使用するレーザー露光による方法（すべてまたは(より可能性が高いのは)パターンの要素が適正な光量を受け取るパターン内の異なる領域のすべてで露出される）。繰り返される要素(バックプレーン・トランジスター)を形成する場合、この最後の方法は回転する回転フォーマット上のレーザー・パターニングと組み合わせることできる。すなわち、レーザーはホログラフィーのフィルムを通ってイメージングされて基板の上に多重露出領域を持つパターンを生成し、一方レーザーは基板に関して一定位置でイメージングされ、1つ以上の要素(例えばTFTあるいはOLEDピクセル)をイメージングする、レーザーは次に基板上の異なる位置へ移動し、また別の要素または要素のグループをイメージングするのに使用できる。OLEDの応用では、ビアホール上の、および各要素のまわりの領域はこの時に規定されるだろう。
【００２５】
用語「電極」は、層あるいは複数の薄膜層の組み合わせを指し、これは装置の薄膜層内の電界を作ることができる単一の導電層を機能的に提供する。電極は透明、半透明、または不透明になりえる。しかしながら、本開示のOLED装置内の第1のまたは第2の電極の少なくとも1つは透明、または半透明になりえる。多くの場合、本発明のある実施形態中の装置内の第1のまたは第2の電極のうちの1つは不透明で反射することができる。本発明のある実施形態に役立つ典型的な電極の厚さは10nm〜300nmである。本発明のある実施形態では、電極は電気を通すことができる有機または無機材料から形成できて装置の薄膜層内に電場を生成する。電極を形成するのに役立つ典型的な無機材料は金属(銀、金、プラチナ、銅、モリブデンおよびアルミニウム)を；同様にあるドープされた金属酸化膜(インジウム錫オキサイドまたはインジウム亜鉛酸化物)を含む。電極は印刷またはスパッタリングを含む複数の方法を使用して形成できる。しかしながら、ある実施形態においては、蒸発または視線堆積を提供する他の方法を使用して無機材料を堆積させ電極を形成するのが望ましい。電極を形成するのに役立つ有機材料は高度に整列したポリマー(PEDOT/PSS)を含む。電極は印刷またはスパッタリングを含む複数の方法を使用して形成できる。しかしながら、堆積速度を増加させて、かつ工程所要時間を減少させるために、 電極を形成するのに使用される材料 特に、第2の電極を形成するのに使用される材料は、基板上の連続皮膜を形成するブランケット塗布方法を使用して堆積させるのが好ましい。
【００２６】
用語「パターン化された電極」は、特に基板を横切って分割化された電極を指し、電極の各セグメントは1つ以上の電気部品または発光素子によって共有される、しかし、基板上のすべての電気部品または発光素子が、電極の同セグメントを共有するとは限らない。すなわち、電極の任意の2つのセグメントを流れる電流は、別々にコントロールすることができて各セグメントに接している電気部品か発光素子によって別々に電流のフローをコントロールする。
【００２７】
「フッ素化処理済みの光パターン化可能な層」を形成するために適用されるフッ素化処理済みのフォトレジスト材料は、レゾルシンアレーン、ペルフルオロデシルメタクリル酸塩および2つのニトロベンジル・メタクリル酸塩の共重合体、その誘導体、またはフッ素化処理済みの溶媒(ハイドロフルオロエーテルから形成された溶媒)中でフォトレジストが溶解されるのに十分な含量を持つ他のポリマーフォトレジストあるいは分子性ガラスフォトレジスト、でありえる。このフッ素化処理済みのフォトレジストはハイドロフルオロエーテル(メチルノナフルオロブチルエーテルなど)の中で可溶化（solubulized）し、次に、基板上に被覆される。次に、溶媒は蒸発させられ光パターン化可能な層を形成する。この溶媒はさらに、光酸発生剤、例えばN-ヒドロキシナフタルイミドペルフルオブチルスルフォネート（N-hydroxynaphthalamide perfluorobutylsulfonate）または他の既知の光酸発生剤を含んでいてよい。適切な露出が存在する状態で、この光酸発生剤はH+を解放することができる。それはフッ素化処理済みのフォトレジスト材料と反応してそれを不溶性形式に転換する。光リソグラフィ・ステップを行なうフッ素化処理済みの溶媒と併用するこれらの材料およびそれらの使用については、同時係争中の「Orthogonal Processing of Organic Semiconductors」と題したPCT/US09/44863号により詳細に議論されている。
【００２８】
別の実施形態では、このフォトレジストは、1H、1H、2H、2H-ペルフルオデシルメタクリル酸塩(FDMA)およびターシャリブチルメタクリル酸塩(TBMA)の共重合体からなりたつ材料である。この材料は、本発明のある実施形態の中でそれをフッ素化処理済みの溶媒において可溶にするのに十分に高いフッ素含有量を持つと分かった。FDMAとTBMAのこの統計共重合体は窒素雰囲気の下で遊離基重合によって調製された。撹拌棒を装備した25mlの丸底フラスコを、溶媒として1.4gのFDMA、0.6gのTBMA、0.01gのAIBNおよび2mlのトリフルオロトルエンで充填した。重合の後、反応混合物をヘキサンに注いでポリマーを沈殿させ、次にろ過して、真空の下で乾燥させた。共重合体の分子量は立体排除クロマトグラフィー によって30400であるとわかった、またTBMA：FDMAのモル組成は、CDCl3-CFCl3(v/v -- 1:3.5)の溶媒を備えた1H NMR(Varian Inova-400分光計)分析を使用して、35 mol%：65 mol%であると分かった。レジストのFDMA構成要素はフッ素化処理済みの溶媒中の共重合体の可溶性の原因である。しかし、露出されない部位中のTBMAグループは共重合体をブチル保護状態においてイオン化を減ずる。光生成された酸への露出に際して、これらの保護基は化学上増幅された脱保護反応を経る。結果として生じるイオン化した酸(MAA)ユニットは、フッ素化処理済みの溶媒中の共重合体可溶性を減少させる。光パターン化可能な層が光酸ジェネレーターと共にこの材料から形成され露出される後、露出したパターンは、可溶化剤(例え(HMDSなどのシラザン)で処理することができる。この処理は、シロキサン基を備えたP(FDMA-共同MAA)フィルムを再保護する。そして、選択されたフッ素化処理済みの溶媒内でそれを可溶にしてその除去を促進して離昇させる。
【００２９】
レゾルシンアレーンおよびFDMA:TBMA共重合体が化学的に増幅されたレジストであることに注目されるべきである。本発明のある実施形態内では、比較的低いエネルギーUV光接触(典型的に100未満mJ/cm2)の適用を通じてそれらによって暴露フォトレジスト・ステップを行なうことができるので、これらのレジストのこの属性は特に望ましくなりえる。これは、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層が堆積される4前に堆積する有機化合物を使用する装置において特に重要である。なぜなら、1つ以上の有機質層を形成するのに役立つ多くの有機材料が、UV光が存在する状態で分解し、したがって、このステップの間のエネルギーの削減は、フォトレジストが1つ以上の基礎となる有機質層へかなりの損害をもたらさずに露出されるからである。さらに、これらのフォトレジストの其々は高いフッ素含有量であるので、それらは疎水性であり疎油性でもある。
【００３０】
第1、第2あるいは第３のフッ素化処理済みの溶媒の使用に適切なフッ素化処理済みの溶媒はペルフルオロ化あるいは高度にフッ素化液体であり、これらは有機溶媒と水に典型的に混合しない。これらの溶媒として、以下の1以上のハイドロフルオロエーテル(HFE)がある：メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、メチルノナフルオロブチルエーテルおよびメチルノナフルオロイソブチルエーテルの異性体混合物、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル(HFE 7100)、エチルノナフルオロブチルエーテルおよびエチルノナフルオロイソブチルエーテル(HFE 7200)の異性体混合物、3-エトキシ-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-ドデカフルオロ-2-トリフルオロメチル-ヘキサン(HFE 7500)、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロ-3-メトキシ-4-トリフルオロメチル-ペンタン、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロ-4-(1,1,2,3,3,3,-ヘキサフルオロプロポキシ)-ペンタン(HFE 7600)およびその組み合わせ。このフッ素化処理済み溶媒は、さらに広範囲のフッ素化処理済みの以下の溶媒などから選択してよい：クロロフルオロカーボン(CFS)、CxClyFz、ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC):、CxClyFzHw、ハイドロフルオロカーボン(HFC)、CxFyHz、パーフルオロカーボン（purfluorocarbons(FC)）;CxFy、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、CxHyOCzFw、ペルフルオエーテル類、CxFyOCzFw、ペルフルオロアミン類、(CxFy)3N(トリフルオロメチル(CF3)) - 置換芳香族溶媒、(CF3)xPh[ベンゾトリフルオリド、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン]。 他のフッ素化処理済みの溶媒も知られており、第1、第2または第３のフッ素化処理済み溶媒で使用するのに同様によく適用される。
【００３１】
フォトレジスト溶液は典型的にはフッ素化処理済みの溶媒(例えばHFE 7500)中の上述したようなフォトレジスト材料を含んでいてよい。さらに、フォトレジストが化学増幅レジスト材料(レゾルシンアレーンまたはFDMA/TBMA共重合体)である場合、この溶液はさらに光酸ジェネレーターを含むことができる。適切な光酸ジェネレーターは2-[1-メトキシ]プロピル酢酸塩(PGMEA)である。
【００３２】
一般に、フォトレジストが溶解している溶媒は、第1、第2あるいは第3のフッ素化処理済みの溶媒より高い沸点を持つことが望ましい。一般に、フォトレジスト溶液を形成するのに適用されたフッ素化処理済みの溶媒には摂氏110度以上の沸点がありえるが、一方第2および第3のフッ素で処理された溶媒には摂氏110度未満の沸点がありえる。例えば、フッ素化処理済みの溶媒中の溶媒は、大気圧で摂氏131度の沸点を持つHFE 7500を含んでいてよい。一方第１、第2および第３の溶媒は、大気圧で摂氏76度の沸点を持つHFE 7200を含んでいてよい。このようにこれらの沸点を選択することは 第１の加熱乾燥ステップ後に残留する任意の第１のフッ素で処理された溶媒が最後の加熱乾燥中に蒸発させられるのを減少させるのに役に立ち、露出したフォトレジスト材料の第１のパターンの次元的安定性を低下させるであろう。さらに、フッ素化処理済みのフォトレジストが基板上に引き伸ばされた後遂行される任意の加熱乾燥または乾燥ステップは、フッ素化処理済みの溶媒が溶解するフッ素化処理済みの溶媒の沸点未満の温度で行なわれるべきである。
【００３３】
第１、第2および第３のフッ素で処理された溶媒は可溶化剤を含むことができて露出した光パターン化可能な材料のパターンがフッ素化処理済みの溶媒において可溶化する。例えばシラザンなど材料、例えばヘキサメチルジシラザン(HMDS; 1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン)は、第１、第2および第３のフッ素化処理済みの溶媒に加えることができ、露出したフッ素化処理済みの光パターン化可能な層のパターンを溶解可能にする。そのような薬剤をフッ素化処理済みの溶媒に加えて、第2および第3の溶媒を形成する、 例えば、第３の溶媒は5%のHMDSおよび95%のHFE 7200を含むことができる。他の有用な可溶化剤はイソプロピルアルコール(IPA)を含んでいて、それは同様に処方できて5%のIPAおよび95%のHFE 7200を含む第3の溶媒を形成する。
【００３４】
本発明のある実施形態では、第１、第2および第3のフッ素化処理された溶媒には様々な反応レベルがありえる：第１のフッ素化処理済みの溶媒は、第2または第3のフッ素化処理済みの溶媒より弱く、また第2のフッ素化処理済みの溶媒は、第3のフッ素化処理済みの溶媒より弱い。例えば、第１のフッ素化処理済みの溶媒はHFE 7300(Novec 7300としての3Mから市販)になりえる、第2のフッ素化処理済みの溶媒は、HFE 7600(Novec 7600としての3Mから市販)に、および第3のフッ素化処理済みの溶媒は、HFE 7200(Novec 7200としての3Mから市販)になりうる。第１、第2のフッ素化処理済みの溶媒は5%のHDMS、および第3のフッ素化処理済みの溶媒は5%のイソプロピルアルコール(IPA)を含むことができる。
【００３５】
以前に注目したように、フォトレジストの一部は放射線にさらされて、露出したフッ素化処理済みのフォトレジスト材料のパターンを形成し、さらに放射線に露出されないフォトレジスト材料の第2のパターンを形成する。例えば、248nmの波長の紫外線を使用して、フォトレジストを放射できる、または別の波長で、例えば365nmのランプを適用してもよい。実験によって、フォトレジストがレゾルシンアレーンから形成される場合、248nmで84mJ/cm2の露出は少なくとも第1のレベルの露出を必要な反応とさせるのに適切であり、波長が365nmである場合、線量2700mJ/cm2が必要であることが、証明された。より高いレベルの露出を適用して、追加の露光レベルを生成できる。
【００３６】
用語「フッ素化未処理の光パターン化可能な層」は、高密度にフッ素化化合物を含んでいない任意の光パターン化可能な層に適応できる。これはこの層を形成するために使用される材料と、以前に記述されたようなフッ素化処理済みのフォトレジスト材料を使用して形成される「フッ素化処理済みの光パターン化可能な層」との間の反応を回避するのに必要である。この光パターン化可能な層は、例えば化学的性質がフッ素化処理済みの光パターン化可能な層と相互作用しない限り既知の標準のフォトレジスト材料のうちのいずれかを使用して形成することができる。これらの層はShipleyレジスト(NLOF2020(ダウ製)またはSU-8(MicroChem製)を含んでいてよい。離昇が犠牲的にフッ素化処理されたレジスト膜（フッ素化未処理の光パターン化可能な層の前に堆積できる）に生じることがある多くの実施形態の場合、レジストはパターニングの後に剥がれる必要はない。フッ素化未処理の光パターン化可能な層の形成は、塗布後ベーク(PAB) と同様に堆積ステップを含む。このステップでは、 トップレジスト膜用のPABは、より高い温度では適用されない。またはフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の形成中に適用されるより長い持続時間で適用されないことが重要である。なぜならこれがフッ素化処理済みの光パターン化可能な層からの溶媒がフッ素化未処理の光パターン化可能な層中に泡を形成させることがあるからである。用語「フッ素化未処理の溶媒」は、任意のフッ素化未処理の溶媒に適応できる。この溶媒は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層と相互作用せずに、フッ素化未処理の光パターン化可能な層を溶解するのに使用できる。発明者は、SU-8化学構造(ガンマ・ブチロラクトン)および水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)の両方がこれらの必要条件を満たすことを実証した。
【００３７】
下記に述べられる詳細な実施形態は、本発明のある実施形態中の方法に必要である重要なハイ・レベルのステップを提供することに注目すべきである。 しかしながら、当業者は、フッ素化処理済みかフッ素化未処理の光パターン化可能な層を形成させるか堆積させることは、塗布後ベークステップを含むこの溶液のスピンコーティングおよび乾燥などの方法を使って、基板上にフォトレジストのソリューションコーティングを行うことが含まれることを認識するだろう。これらの光パターン化可能な層のどちらかを露出することは、放射ソースへの基板の選択的露光を含んでいてよく、基板の異なる領域が少なくとも3つの実質的に異なる露光レベルを受け取り、露光後加熱乾燥をさせて、光パターン化可能な層内で化学プロセスを活性化させることができる。
【００３８】
本発明のある実施形態に関連する用語を定義して、本発明のある詳細な実施形態をここで提供できる。第1の詳細な実施形態では、本発明のある実施形態の方法を適用して、各々が、光リソグラフィ材料を堆積させて  単一の光パターン化可能な層が形成させ、これらの材料を異なるレベルの放射線に露出させて 光パターン化可能な層内に材料の多重パターンを生成させ、2つ以上の活性層を堆積させて異なるパターンを現像して 少なくとも2つの活性層内に異なるパターンを生成させた、結果として別個のパターンを受け取る少なくとも2つの活性層を持つ包括的な装置を構成する。図2は、このプロセスのステップを示すフローダイアグラムを提供する。
【００３９】
このフローダイアグラムの中で示されるように、基板が供給される22。フッ素化処理済みのフォトレジストの層は基板上に堆積し、乾燥させられて第1のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を形成する24。このフッ素化処理済みのフォトレジストはネガ型レジスト（オルト酸塩310（Orthogonal社販売））になりえる、しかしさらにそれはポジ型レジストでありえる。この例における基板は、フォトレジストの前は、露出されているか、または1以上のパターン化された層または無パターンの層が堆積させられる。このフッ素化処理済みのフォトレジストには、その感度レンジ内で異なる量のUV光を受け取ることができ、さらに、オルト酸塩310のように化学的に増幅させれば、露光後ベーク(PEB)の異なる量の温度と時間を受け取って、堆積膜の各部で受け取る溶性スイッチングの量をコントロールする特性があるべきである。一旦それが堆積すれば、フッ素化処理済みのフォトレジストの第１の層は加熱乾燥させられて任意の残存溶媒も取り除く。
【００４０】
次に、任意選択の中間層はフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の上に堆積させ以下の層の密着を促進させるか、または光退色中間層を与え、次に乾燥させて、任意選択の中間層を形成する26。第2のフォトレジスト、特に、フッ素化未処理のフォトレジストはフッ素化処理済みの層の上に堆積させられてフッ素化未処理の光パターン化可能な層を形成する28。本実施形態では、このフッ素化未処理の光パターン化可能な層もまたネガ型レジストであると仮定される。しかしながら、これは必須ではなく、このフッ素化未処理の光パターン化可能な層は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層と同じまたは異なる型を持つことができる。このフッ素化未処理のフォトレジスト層も、塗布後ベークされ任意の所望しない溶媒を取り除く。このステップにとって、フッ素化未処理のフォトレジスト用の塗布後加熱乾燥に適用される温度は、フッ素化処理済みのフォトレジスト層用の塗布後加熱乾燥に適用される温度を超過させない、さもなければ、第１の光パターン化可能な層内の任意の追加の溶媒も蒸発することがあり、フッ素化未処理のフォトレジスト層内に気泡が生じる、ということが重要である。あわせて、フッ素化処理済み・フッ素化未処理の光パターン化可能な層は光パターン化可能な二層を形成する。それは、フッ素化処理済みのフォトレジスト材料の単独層を含む。
【００４１】
光パターン化可能な二層は、次に両方のレジストが反応する波長のUV光または放射線へ露出される30。線量は基板を横切って変えられ基板のいくつかの部位または領域が他の領域より多量の線量を受け取る。単一ピーク波長のUV光に二層の両方を露出することは望ましいが、さらに、複数のピーク波長の放射線に基板を露出するか、多重露出を与えることもできる。例えば、放射線あるいは各露出は異なるピーク波長であってよく、1つの波長はフッ素化処理済みのフォトレジストを露出するために選択され および第2の波長はフッ素化未処理のフォトレジストを露出するために選択される。このプロセスを通じて、光パターン化可能な二層は制御されて、3〜5またはより異なる露光領域(各々異なるパターンを持って)を提供できる。発明者は、以下を生成するこのプロセスをコントロールする能力を観察した：
フッ素化処理済みまたはフッ素化未処理の光パターン化可能などちらも露出されない領域を含む第1のパターン;
フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性であり、かつフッ素化処理済みの光パターン化可能な層は実質的に露出されないままである領域を含む第2のパターン;
フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつフッ素化処理済みの光パターン化可能な層は第1のフッ素化処理済みの溶媒に不溶性であるが第２のフッ素化処理済み溶媒に同様にフッ素処理済みの離昇または第３のフッ素化処理済みの溶媒にも可溶である領域を含む第3のパターン；
フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつフッ素化処理済みの光パターン化可能な層は第2のフッ素化処理済みの溶媒に不溶性であるがフッ素化処理済み離昇または第3のフッ素化処理済みの溶媒には可溶である領域を含む第4のパターン；
フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつフッ素化処理済みの光パターン化可能な層はフッ素化処理済み離昇または第3のフッ素化処理済みの溶媒には可溶である領域を含む第5のパターン。
【００４２】
すなわち、発明者は、これらのパターンの各々を生成することができ、さらにこれらの除去はこれらのパターンを指定した異なる溶媒に露出させてコントロールできることを観察した。
【００４３】
以前にも指摘したように、強固に第2のパターンを生成するために、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層とフッ素化未処理の光パターン化可能な層の間に光退色中間層を堆積させて任意選択の中間層を形成させる26ことは有用でありえる。この光退色する中間層は、高解像度リソグラフィで一般に使用される分解能向上層と同じまたは同様の光退色する層でありえる。この層の機能は退色の前にある光量を吸収することであり、したがって紫外線が通り過ぎて、フッ素化処理済みのフォトレジスト層に遭遇できる。そのような層のさらなる利点は、フッ素化処理済みの層へのレジスト膜の密着を向上させることである。
【００４４】
第1、第2、および第3の離昇したフッ素化処理済みの溶媒はすべて、高度にフッ素処理でき、すべてフッ化水素酸エーテル(HFE)であろう。第1のフッ素化処理済みの溶媒はNovec 7300であろう。第2のフッ素化処理済みの溶媒はNovec 7600であろう。また離昇した溶媒はNovec 7200+IPAであろう。第2の溶媒は第1の溶媒よりよく反応し、離昇した溶媒は第2の溶媒よりよく反応するので これらの溶媒にさらに露出させてパターンを除去できることは重要である。標準現像剤は高度なフッ素化処理済みの溶媒ではないことに注意されたい。したがって、この溶媒は、第２、第３、第４、または第５のパターンの材料にはほとんど影響をもたないかもしくはまったくない。
【００４５】
放射線の被爆の後、基板は加熱乾燥させ32、光パターン化可能な層を硬化させる。フッ素化処理済みの光パターン化可能な層またはフッ素化未処理の光パターン化可能な層が化学的増幅されたレジストである場合、このステップは特に重要である。この露光後過熱乾燥は、しばしば以前に議論した適用後過熱乾燥のステップのいずれかで用いる温度未満の温度で行なうことができる。
【００４６】
フッ素化未処理のフォトレジストは次に現像されて34、第2のパターン中のフッ素化未処理のフォトレジストを除去せずに、第１のパターン内のフッ素化未処理のフォトレジストを除去する。この現像34ステップは、フッ素化未処理の光パターン化可能な層の溶媒として役立つフッ素化未処理の溶媒へ基板を露出して行なわれる。例えば、基板はSU-8ケミストリ(ガンマ・ブチロラクトンまたは水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH))に露出させることができる。これらの溶媒の各々は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層内のフッ素化処理済みのレジストに影響せずに、従来のフッ素化未処理のフォトレジストを現像すると示された。
【００４７】
次に、基板は第1のフッ素化処理済みの溶媒に露出させ36第1および第２のパターン内の露出しないフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去する。この露出は、フッ素化未処理の光パターン化可能な層下にアンダーカットをつくる。それは将来的に離昇ステップで望まれることである。これらのステップの各々は、外気あるいは近大気圧のドライ窒素環境を含む様々な環境の中で行なうことができる。さらに、このステップ36は以下の別個の2ステップに分割できることに注目されたい：第1の時限に第１のフッ素化処理済みの溶媒に基板を露出させ第１のパターン内の露出しないフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去するステップ、および第2の時限に第１のフッ素化処理済みの溶媒に基板を露出させ第2のパターン内の露出しないフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去するステップ。活性質層は、これらのステップ間で堆積させられパターン層が生まれる。
【００４８】
次に、第1の活性層は基板上に堆積させられる38。この第1の活性層は例えば導電層かもしれない。この堆積工程は真空またはドライ窒素の環境を含む不活性の環境内に行なうことができる。次に、基板は第2のフッ素化処理済みの溶媒に露出させ40第3のパターン内のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去できる。このステップは、第３のパターン内の同様に第3のパターンの一面に堆積する第1の活性層の部分内のフッ素化未処理の光パターン化可能な層を離昇させることができ、したがってこの露出は、第１の活性層内にパターンを生成する。この露出は、近大気環境中のドライ窒素環境内で行なうことができる。
【００４９】
次に、第2の活性層は基板の一面に堆積させられる42。この第2の活性層は、例えば有機半導体かもしれない。この堆積工程も不活性な環境内に遂行できる。 次に、基板を第3のフッ素化処理済みの溶媒に露出させ44 第4のパターン内のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去できる。このステップは、第4のパターンと同様に、第４のパターン一面に堆積する第2の活性層の部分内のフッ素化未処理の光パターン化可能な層を離昇させる。したがって、この露出は、第１の活性層内に生成されたパターンと異なるパターンを第2の活性層内に生成する。この露出は、近大気圧中のドライ窒素環境内で行なうことができる。
【００５０】
次に、第3の活性層は基板の一面に堆積させられる46。この第3の活性層は、例えば第2導電層かもしれない。この堆積工程も不活性な環境内で遂行できる。次に、基板を離昇溶媒に露出させ48、第5のパターン内のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去できる。このステップは、第5のパターン内の同様に第5のパターンの一面に堆積する第3の活性層の部分内のフッ素化未処理の光パターン化可能な層を離昇させることができ、したがってこの露出は、第3の活性層内にパターンを生成する。この露出は、近大気圧中のドライ窒素環境内で行なうことができる。
【００５１】
活性層の少なくとも1つが有機材料を含む場合、これらのステップは、基板一面にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させることにより有機装置を形成する方法を提供して、基板上に第1および第2の活性層を形成させ、第１のまたは第2の活性層の少なくとも1つは活性有機質層を含み、光パターン化可能な層を適用させて、第１の活性層内に第1のパターンを、第2の活性層内に別の第2のパターンを形成する。これらのステップはさらに、基板一面にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させるステップと、基板上にフッ素未処理の光パターン化可能な層を堆積させるステップと、3つ以上の別個のレベルの放射線を供給する放射ソースにフッ素化処理済みの光パターン化可能な層およびフッ素化未処理の光パターン化可能な層を露出させるステップと、フッ素化処理済みまたはフッ素化未処理の光パターン化可能などちらも露出されない領域を含む第1のパターンと、フッ素化未処理の光パターン化可能な層およびフッ素化処理済みの光パターン化可能な層のうちの1つが露出され、残りの層が実質的に露出ないままである領域を含む第2のパターンと、およびフッ素化未処理の光パターン化可能な層およびフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の両方が露出される領域を含む第３のパターンと、を少なくとも含み、基板上に第1および第2の活性層を形成させるステップと、フッ素化未処理の溶媒に基板を露出させてフッ素化未処理の光パターン化可能な層の一部を除去するステップと、および、フッ素化処理済みの溶媒に基板を露出させフッ素化未処理の光パターン化可能な層を除去させて、第１の活性層内に第1のパターンを、第2の活性層内に別の第2のパターンを形成するステップと、を含む有機装置を形成する方法を提供する。
【００５２】
前の詳細な実施形態は、本発明の実施形態の基礎的なステップを提供した。しかしながら、そのような方法の価値を説明するために、特定の装置を構築するコンテキストでこの方法について議論することも有用である。したがって、別の実施形態では、2つの処理可能な光放射層があるOLED表示装置を構築する方法を提供する。このデバイス構造の構築はプロセスフローダイアグラム図3A-3Iに説明される。
【００５３】
この実施形態内では、基板70は図3Aに示される。この基板70は、OLED装置に電流を供給する回路(図示せず)を運転するアクティブマトリクスを含んでいてよい。これらの回路は、OLEDに電流を供給する基板(図示せず)上の外部パワーおよびパワーバスからOLEDまでパワーフローをコントロールする回路状態をコントロールする駆動装置に接続されているパワーバスに接続できる。これらの回路は基板70の表面上の導体素子72a、72b、74a、74bに接続できる。これらの導体素子は、第１の処理可能な光放射層内のOLEDからの電流を供給および伝達する1以上の電極アレイ72a、72bおよび第1および第2の処理可能な光放射層の両方でOLEDへまたはOLEDからの電流を供給および伝達する１つ以上のビアホールコネクターアレイ74a、74bを含む。基板全面70は、導体素子72a、72b、72c、72dの例外を除き、ピクセル定義層として役立つことができる絶縁層(図示せず)で典型的に覆われるだろう。この絶縁層と導体素子72a、72b、74a、74bとの間の境界は垂直方向の断面を持つことができ、この断面は、絶縁層の最も厚い部分から導体素子72a、72b、74a、74bまで45度以下の傾斜の漸減があり、さらに絶縁層は、各導体素子72a、72b、74a、74bの境界をオーバーラップさせることができる。この構造は既存の単独層のOLED構造の短縮小としてよく知られている。次に、光パターン化可能な層76は図3Bの中で示されるような基板および導体素子72a、72b、74a、74b上に形成することができる。この光パターン化可能な層の構成は、以前に議論され、図2のステップ24〜28で示されるようなフッ素化処理済みおよびフッ素化未処理のフォトレジスト材料の二層の構成を含むことができる。
【００５４】
一旦光パターン化可能な二層が形成されれば、光パターン化可能な二層は放射線へ露出されて50、3つのユニークな材料パターンを生成する。第１のパターンはその領域に図3Cで示されるに78aおよび78bを含み、さらに フッ素化処理済みおよびフッ素化未処理済み光パターン化可能などちらも、領域78aおよび78b内では露出されないように露出される。第2のパターンは領域80aおよび80bを含む。このパターンは、フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつフッ素化処理済みの光パターン化可能な層は第１のフッ素化処理済みの溶媒または第２のフッ素化処理済みの溶媒には可溶になるように露出される。第3のパターンは、前記フッ素化未処理の光パターン化可能な層が標準現像剤に不溶性で、かつフッ素化処理済みの光パターン化可能な層は第１のフッ素化処理済みの溶媒に不溶性であるが指定された露出条件内では第２のフッ素化処理済みの溶媒には可溶である領域82を含む。
【００５５】
次に、基板はフッ素化未処理の現像剤に露出され、領域78aおよび78bを含む第１のパターン内のフッ素化未処理の光パターン化可能な層を除去する。次に、基板はフッ素化処理済みの現像剤に露出され、領域78aおよび78bを含む第１のパターン内のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去する。このステップによって、フッ素化処理済みおよびフッ素化未処理の光パターン化可能な層は、図３Dで示されるように領域78aおよび78bを含む第１のパターン内の基板から取り除かれる。さらに、これらの露光段階は、残留する光パターン化可能な二層の内側に側壁を提供する。この側壁は残留するフッ素化未処理の光パターン化可能な層の下からフッ素化処理済みの光パターン化可能な層が除去された小部分を備えたアンダーカットである。したがって、次の全面的に被覆された層は、一般にアンダーカットの外形のトップによって遮断された領域には沈殿させられない。従来の装置中では、基板70、導体素子72a、72b、74a、74bおよび任意の絶縁層、同様に光パターン化可能な層も、材料は酸素または湿気に一般に、高度に反応しないので 大気環境に放置された場合一般に異物混入に弱くない、ことに注目されたい。このステップの主要な機能は1以上の電極72aおよび72bと同様に1以上のビアホール74a、74bのまわりの領域を露出させることであることに注意されたい。
【００５６】
このデバイス構造内では、次に、有機発光層84は図３Eで示されるように基板70上一面に堆積する。したがって、1以上のビアホール74a、74bと電気的コンタクトを形成せずに、電気コンタクトが有機発光層と1以上の電極72a、72bの各々との間でなされるように、この活性層は形成される。したがって、第1の光放射層は、第1の電極のアレイと電気コンタクトして形成される。この例における有機発光層を形成する材料は、小分子有機発光層であってよく、それは酸素または湿気の存在化でかなり反応する。したがって、このステップは蒸着を使用して、真空内で行なうことができる。有機発光層84が小分子層である装置では、それは、ホール・トランスポート層、光放出層および電子伝達層を含むいくつかの下層を含んでいてよい。1つの非常に薄い、典型的に50nm未満の金属あるいは金属酸化物層は、任意に有機質層一面に形成することができる。例えば、MgAgの極めて薄い層が堆積できる。この層は電子注入を支援することができる。しかしこのプロセスにより重要なことには、それは機械的な安定する層を形成し、後のステップで小分子有機発光層への機械的損傷を防ぐことができる。有機発光層が小分子有機材料から作られるのは必須ではないことに注意されたい。さらに、それは有機発光物質から交互に構成できる。その場合には、それは基板を横切ってスピンコートされるか、そうでなければソルベントコーティングされ、そして乾燥される。そのような層は架橋結合できるので、それは機械的に安定しているはずで、また小分子有機材料の活性層を適用すると、機械的に安定性が得られるので、非常に薄い金属あるいは金属酸化物層を堆積させるのは機械的安定性を得るのに有用ではない。
【００５７】
次に、基板は第1のフッ素化処理済みの溶媒に露出される。この露出は、近大気圧中のドライ窒素環境内で行なえる。このステップは、第2のパターンのフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去して、領域80aおよび80bの内のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を除去する。この層が除去されるとともに、フッ素化未処理の光パターン化可能な層を含めて、その上を複数層で覆われる。また有機発光層84はこの第2のパターンの領域で除去される。したがって、1つ以上のビアホールコネクター74a、74bは、図3Fに示されるように露出される。 次に、導電層88(例えばドープした金属酸化物層(ITO))は、図3Gに示されるように基板一面に堆積する。この導電層が、1以上のビアコネクター74a、74bおよび光を放射する層のトップの両方に電気的コンタクトを形成することに注目されたい。そのため、導電層88は電流を 1以上のビア74a、74bから第１の光放射層へ導くことができる。第2の電極として役立たせることできる。この露出は、近大気圧中のドライ窒素環境内で行なえる。このステップも真空中で行なうことができる。ビアコネクターおよび各電極との間で有機材料が堆積し、さらにコネクターと電極の間の距離は、電流が導電層88と電極72a、72bの間で形成されるダイオードを通り抜ける時にコネクターと電極の間の抵抗が最小限にされるように有機発光層の厚さより太くさせることが重要であることに注意する。これは、ダイオードを通り抜けて光放出させることなく、コネクター74a、74bおよび電極72a、72bから電流が流れるのを防ぐことは有益である。さらに、以下に注意されたい。このステップでビアコネクターから有機質層のトップへ電気的接続が形成される間、電流は、別々に各発光素子にコントロールすることができなく、その領域は、各電極72a、72b（これらの電極がすべて接続されている）によって定義されている。したがって、電流はこれらの要素間のクロストークを生成する発光素子間に流れることができる。
【００５８】
クロストークを回避するために、基板は第2のフッ素化処理済みの溶媒に露出される。再び、この露出は、近大気圧中のドライ窒素環境内で行なえる。この溶媒は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層および続いてその上に堆積されたすべての層の中の第3のパターンを除去する。したがって、有機材料および第2の電極は、各有効光を放射する素子間で除去され、図3Hで示されるように領域90aおよび90bを残す。このステップでパターニングが完成する。本発明のある態様によると、第1の活性層、すなわち有機発光層は第1のパターンを受け取ることに注意する、この層はコネクターの開口部と第2および第３のパターンに対応するサブピクセル間の領域を含む。それは80a、80bおよび82が光放射層から取り除かれた部位である。さらに、第2の活性層、すなわち、導電層88は異なるパターンを受け取った、 これは第3のパターンに対応するサブピクセル間の領域を除いて連続的である。それは導電層から取り除かれた領域82である。したがって、この有機装置は基板上のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させることにより構築された、基板上に第1および第2の活性層を形成させ、第１のまたは第2の活性層の少なくとも1つは活性有機質層を含み、光パターン化可能な層を適用させて、第１の活性層内に第1のパターンを、第2の活性層内に別の第2のパターンを形成する。
【００５９】
装置を完成させるために、シート電極として役立つ第2の有機発光層および最後の導電層を含む二層92は、基板上一面に堆積する。このステップは、近大気圧中のドライ窒素環境内で行なえる、または 蒸発するならば、有機小分子材料を堆積させることを真空めっき装置の中で行なうことができる。この配置では、電圧は、各発光素子内の第１と第２の電極の部分に別々にコントロールできて OLED装置の各層へ別々に電流を制御する。この方法で、単純なパターニングプロセスを通じて二色放射の非常に高解像度のOLED装置が得られる。いくつかの配置では、有機発光層のうちの1つは1組のシャドーマスクを通って堆積できてフルカラー装置を提供する。あるいは、色フィルタを装置に適用させてフルカラー装置を形成する。
【００６０】
記述されているように、OLED装置はいくつかの個々に抑制されたピクセルからできていて、OLED装置がディスプレイまたはランプとして機能できることに注目されたい。しかしながら当業者は、このコントロールはすべてのOLED装置には必要ではなく、したがっていくつかの実施形態では単純化でき、特にいくつかのOLEDランプでは 二層のコントロールをして 光の色が調節されることを、認識している。
【００６１】
以前に気づいたように、光放射層はそれぞれ小分子またはポリマー有機材料のいずれかから構成できる。1つの実施形態では、第1の光放射層がポリマー発光物質から形成されるのが望ましい、なぜならこれらの材料は、小分子発光物質より現工程のステップに強固であるからである。高分子材料が近大気圧で典型的に適用されるので、小分子材料が真空中で典型的に適用される間に、ポリマーからこの第１の光放射層を形成させると、真空と大気圧環境の間の推移（時間を消費し高価である）数を減らす。例えば、緑のポリマー発光物質は光放射層として、回転、ホッパーあるいは他のソリューションコーティング手段によって適用できる。しかしながら、装置の全体効率を改善するために、第2の光放射層が小分子材料から形成されるが望ましい。例えば、この層はマゼンタ光を放射する層を含んでいるか、あるいは小分子発光物質から形成される赤色および青色光を放射する材料の両方を含んでいてよい。これは小分子の赤および青発光材は同程度の高分子材料より典型的に効率的であり、そしてさらに青小分子有機発光物質の寿命は、青ポリマー有機発光物質の寿命より典型的に著しくより長いので、重要である。
【００６２】
本発明の別の実施形態では、1つ以上の無機薄膜トランジスターのアレイが、離昇ではなく、エッチングプロセスを使用して望ましい電気部品を供給する。1つ以上のボトムゲートTFTアレイを含む特定の装置を形成するのに使用されるステップは、図4A-4Lのプロセスダイアグラムに描かれ、図5のフローダイアグラムにリストされる。ここで説明し議論した特定の装置は、ボトムゲート（無機のTFT）のアレイを含み、当業者は、本発明はこの特定の実施形態、およびトップゲート、有機TFTまたは他のパターン化された固体物理エレクトロニクス素子を含む他の装置に制限されなく、本発明の方法を使用して形成できるのを認識するであろうということに注目すべきである。
【００６３】
図4Aで示されるように、基板150は図5に示されるように200で供給される。装置内のTFTを形成するのに役立つ活性層は、次に図4Bで示されるように基板を横切ってブランケットコート202される。これらの層は、基板の近くで堆積した第1の導電性金属層152、第１の導電性金属層全般に堆積した誘電体層154、誘電体層全体に堆積した半導体の層156、および半導体の層全般に堆積した第2の導電性金属層158を含んでいてよい。本実施形態では、第１の導電性金属層が第2の導電性金属層からの異材料から形成されることは有益である。例えば、第１の導電性金属層152はクロムから形成でき、また第2の導電性金属層158はアルミニウムから形成できる。
【００６４】
単純化のために、図4Cでは単独層160としてこれらの活性層152、154、156、158が示されている。一旦これらの層が基板150に堆積すれば、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層162は活性層160上一面に形成される204。次に、図3Dの中で示されるように、フッ素化未処理の光パターン化可能な層164はフッ素化処理済みの光パターン化可能な層上一面に形成される206。フッ素化処理済みおよびフッ素化未処理の光パターン化可能な二層が共に、光パターン化可能な二層を供給する。以前に記述したように、一旦この光パターン化可能な二層が生成され乾燥させられると、それは多重レベルの放射線に露出され208、この例では、光パターン化可能な二層は異なる4レベルの放射線に露出され、光パターン化可能な二層内に4つの異なるパターンが生成される。
【００６５】
進行中の配置では、第1のパターンは、図4Eで描かれるような領域166aを含む有効なTFT構造の外の領域を含む。本配置では、図4E示されるように、この第1のパターン166はさらに領域166bおよび166cを含む。これらの領域は、後のエッチングステップのために第1の金属導電層へのアクセスを提供する。同様の4つの領域は図3Eに示され、そのうち2つのTFTの各々が説明される。第2のパターン168が露出され、フッ素化未処理の光パターン化可能な層166が放射線に露出されるが、一方根底をなすフッ素化処理済みの光パターン化可能な層162は放射線に露出されない。図4Eで、このパターンは領域168a、168b、168c、168dによって示される。領域168a、168b、168cおよび168dによって示されるこの第2のパターンの部分は168 を使用して、これらの領域内の構造から第2の金属層を取り除くことができる。半導体と誘電体も、任意でこれらの領域で除去できる。第3のパターンは、領域170aおよび170bを含み、それは進行中の配置のボトムゲートTFTにチャンネルを与える。この第3のパターン170は露出され、フッ素化未処理の光パターン化可能な層164およびフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の両方が露出される。しかしながら、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層は第1の放射線量に露出させる。最後に、172a、172bおよび172cを含む、残る領域は、第4のパターン172内に含まれる。このパターンは露出され、フッ素化未処理の光パターン化可能な層164およびフッ素化処理済みの光パターン化可能な層の両方が露出される。しかしながら、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層は、第1の放射線量より高い、第2の放射線量に露出される。
【００６６】
基板は次にフッ素化未処理の溶媒に露出され210、それは第1のパターン166の領域からフッ素化未処理の光パターン化可能な層164を取り除く。これは、図4Fで例証された構造に第1のパターンの領域で除去されたフッ素化未処理の光パターン化可能な層を供給し、フッ素化未処理の光パターン化可能な層164の部位の外側のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層162を露出させる。次に、基板150は、時間、攪拌および温度条件の第1のセットを含む第1のセットの暴露条件で、第1のフッ素化処理済みの溶媒に露出される212。この露出によって、第1のパターン166によって規定された領域内のフッ素化処理済みのフォトレジストを除去される。その結果、図4Gで示される構造は残る。図4Gで示されるように、蛍光性および非蛍光性の光パターン化可能な層は第1のパターン内で除去され、活性層160が露出される。蛍光灯および非蛍光性の光パターン化可能な層の両方は、第2の168、第3の170および第4の172のパターンで規定される領域で残る。
【００６７】
基板は次に、活性層を除去することができる任意のプロセスも使用してエッチングされ214、第2の導電性金属層158、半導体層156および誘電体層154内の露出した材料を除去する。1つの特定の実施形態では、エッチング工程はイオンエッチングプロセスであり、ドライエッチングとも呼ばれる物理的なイオンエッチング、またはウェットエッチングと呼ばれる補助装置を使った物理的なイオンエッチングのどちらかを含む。しかしながら、これらの特定のエッチング工程は必須ではなく、当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な異なるエッチング工程を利用できることを認識するだろう。少なくとも第2の導電性金属層158、半導体層156および誘電体層154が、例えば各層を除去する一連のドライエッチングステップを使用して、第1のパターン166の領域内で除去されて、このエッチングは完了する。第2のエッチングステップ、好ましくは、ウェットエッチングステップを使用して第1の導電性金属層152を除去できる。このステップは、第1のパターン166内の領域の第1の導電性金属層152を除去してこれらの領域のむきだしの基板を露出させるのみならず、それによってかなりのアンダーカットが得られ、少なくとも第1のパターンの外側のこの第1の導電性金属層の一部を除去する。これは それは第1の金属層に極めて選択的であるエッチング液を用いるウェットエッチングステップを使用して遂行でき、それが接触する領域のこの金属層を和らげる。第1のパターンが所望の第2の導電性金属層の一部の内部領域166bおよび166cを含んでいだことに注意されたい。これらの領域は174a、174bを含む特徴が、溶媒およびドライエッチングステップを適用して所望の第2の導電性金属層、半導体層および誘電体層によって形成される。次に、これらの特徴174aと174bによって第1の導電性金属層が ウェットエッチングステップにさらされ、このウェットエッチングステップによって生成されたアンダーカットによってこれらの特徴174a、174bの部位内の第1の導電性金属層が除去でき、図4Hで示された領域176のようなTFTの近くの第1の導電性金属層の一部が除去される。これによって、第1の導電性金属層の残留部分からTFTのゲートが分離されてこの部品の短絡を防ぐ。乾燥とウェットエッチング過程の両方で、光パターン化可能な二層によって、第2の、第3のおよび第4のパターン内の活性層の各々の部分がエッチング工程によって除去されることから保護できる（ただし第1の導電性金属層内の非常に薄い特徴を除く）。このウェットエッチング過程は、この層だけがこのプロセスによって影響を受けるように、第1の導電性金属層の中で適用された材料に選択的な化学薬品を使用することができる。同様な乾燥とウェットエッチングの使用は、Taussigらによる“Method of forming at least one thin film device”、米国特許7,202,179号（2007年4月10日発刊）に以前に記載されていた。
【００６８】
次に、基板はもう一度、第1のセットの時間、撹拌および温度条件を含む第2セットの暴露条件で第1のフッ素化処理済み溶媒に露出される216。この第2のセットの露出条件では第1のセットの露出条件の期間より長い時間がありえる。この露出によって、第1のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層162が離昇して、重なっているフッ素化未処理の光パターン化可能な層164を除去され、第2のパターン内の領域の第2の導電性金属層158が露出される。再び、基板はエッチング（例えば別のドライエッチング）を経て218、図4J示されるような第2のパターンの領域内の少なくとも活性層の一部を除去する。図4Jに示されるように、エッチングの後に、第2の導電性金属層158、誘電体層156および半導体層154は除去され第2のパターンの領域内で第1の導電性金属層152だけが残る、しかしながら、いくつかの配置では少なくとも誘電体層154の一部は、このエッチングステップの完了時で第1の導電性金属層の上に残留できる。
【００６９】
次に、基板は、1セットの暴露条件で第2のフッ素化処理済みの溶媒に露出される220。この第２の露出によって、第1のフッ素化処理済みの光パターン化可能な層162が離昇して、重なっているフッ素化未処理の光パターン化可能な層164を除去され、図4Kに示されるように第3のパターン内の領域170a、170bの第2の導電性金属層158を露出される。もう一度、ドライエッチングが適用され222、それによって領域170a、170b内の第2の導電性金属層158が除去される。
【００７０】
最後に、基板は任意選択で、1セットの露出条件で第3のフッ素化処理済みの溶媒に露出される224。この第3のフッ素化処理済みの溶媒は、残留するフッ素化処理済みの光パターン化可能な層162を揮散させ、フッ素化未処理の光パターン化可能な層164の残留部分を除去する。最終構造は、図4Lに示される。この構造は基板150を含む。この基板上に、少なくとも第1の導電性金属層152および第2の導電性金属層158は、光パターン化可能な二層を堆積させ、およびその光パターン化可能な二層を3以上の、この例においては、4つの異なる露出レベルに暴露させる単一の露出ステップを含む光リソグラフィ・ステップを適用させた結果、別々にパターン化されて光パターン化可能な二層内の4つの別個のパターンを生成する。示されるように、第1の導電性金属層はパターン化されてゲートに2つの接続のみを与えて、領域176を含む他の領域の材料を除去する。この上に、誘電体層154および半導体層156はこの場合パターン化され、この場合2つの活性層は同じパターンを受け取る、しかしながら、誘電体層154および半導体層156に与えられたパターンは、第1の導電性金属層152あるいは第2の導電性金属層のいずれかに与えられたパターンと異なる。
【００７１】
与えられたパターン化ステップを通じて、第1の導電性金属層152に与えられたパターンは、基板上の多くのTFTにゲートとデータ線を供給するために機能できる。誘電体層に与えられたパターンによって、第1の導電性金属層152から半導体層156までの電流のフローを防ぐことができる。半導体層はソースおよびドレインに橋を架ける、またそれらは領域158を形成することによって、アレイ中のTFTのチャンネルとして役立つ第2の導電性金属層に生成される。
【００７２】
記述してきたように、装置、特にTFTアレイを形成する方法を提供してきた。本方法は、基板を供給すること；基板上にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させること；基板上に第1および第2の活性層を形成させること；光パターン可能な層を適用させて第1の活性層内に第1のパターンを、および第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させることを含んでいた。この方法は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層を備えた機能的な光パターン化可能な二層を形成するために基板上のフッ素化未処理の光パターン化可能な層を堆積させて光パターン化可能な二層内の3つ以上のパターンを生成するために別個の3レベル以上の放射線を供給する放射ソースに光パターン化可能な二層を露出することにより、異なる活性層中の異なるパターンを構成させた。この方法では、第1のフッ素化未処理の溶媒を適用させて、フッ素化未処理の光パターン化可能な層内のフッ素化未処理の材料のパターンを除去し、また、少なくとも2つの別個のフッ素化処理済みの溶媒を別々に適応させて異なるパターンのフッ素化処理済みの光パターン化可能な層内のフッ化材料を除去する。さらに、第1と第2の活性層を光パターン化可能な二層の前の基板に堆積させた、さらに光パターン化可能な層を適用させて、第１の活性層内に第1のパターンを、第2の活性層内に別の第2のパターンを形成させるステップは、1つ以上の溶媒に基板を露出させて光パターン化可能な二層内の第１のパターン内の光パターン化可能な二層を除去させるステップと；第1のエッチング工程に基板を露出させて光パターン化可能な層内の3つ以上のパターンの第1番目内の第１の活性層の少なくとも第1の部分を除去するステップと；1つ以上の溶媒に基板を露出させて第2のパターン内の光パターン化可能な二層を除去するステップと、第２のエッチング工程に基板を露出させて光パターン化可能な層内で３つ以上のパターンの第２番目内の第２の活性層の少なくとも第２の部分を除去するステップと、を含んでいた。具体的には、この方法は1つ以上の追加の溶媒に基板を露出させて光パターン化可能な層内の3つ以上のパターンの少なくとも第３番目内の光パターン化可能な二層の除去すること、そして、第１、第2および第3の活性層（これらの活性層は2つの導電層および1つの半導体を含む）を別々にパターン化することを含んでいた。
【００７３】
従って、薄膜トランジスターを形成する方法は、基板を供給するステップと;活性層を被覆するステップと、基板上で、第1の導電層、誘電体層、半導体層および第2の導電層を含む活性層を被覆するステップと、活性層上にフッ素化処理済みの光パターン化可能な層を含む光パターン化可能な層を形成させるステップと、光パターン化可能な層内で3つ以上の別個のレベルの放射線を異なるパターンに供給する放射ソースに光パターン化可能な層を露出させるステップと、溶媒に光パターン化可能な層を露出させて選択的に異なるパターンを除去し、異なるパターンの除去の間に1つ以上のエッチングステップを適用してTFTの構造部材を供給するステップと、を含む。
【００７４】
記述されるように本発明のある態様は、基板を供給することを含むデバイスを形成する方法；基板上にフッ素化処理済み光パターン化可能な層を堆積させること；基板上に第1および第2の活性層を形成させること；光パターン可能な層を適用させて第1の活性層内に第1のパターンを、および第2の活性層内に第2の異なるパターンを形成させること、を含む方法を提供する。この方法の様々な実施形態は本明細書に記述されてきた。例によって説明されるように、発明のある態様によって、先行技術内の効率的なプロセスによっては実現されてこなかったあるOLED表示装置構成の効率的な作成が可能になる。さらに、発明のある態様は単一の光フォトグラフのステップを使用する方法を提供し基板上の薄膜トランジスターを含む構造を形成する。これらの方法は、フッ素化処理済み・フッ素化未処理の光パターン化可能な層の二層を形成して、放射線と溶媒に露出されて選択的に光パターン化可能な層内の3つ以上の異なる領域内の光パターン化可能な層を除去できるという観察に基づいて促進される。さらに、これらの方法は、フッ素化処理済みの光パターン化可能な層を使用して、少なくとも異なる3レベルの放射線にさらして これらの3つの異なるパターンから材料を選択的に取り除く、3つの異なるパターンおよび異なる溶媒、または暴露条件を生成できるという観察に基づいて促進される。さらに、これら例によって、これらの方法は、これらの2つの観察から、単独にまたは組み合わせて単一の光リソグラフィック・ステップ内で3つ以上のパターンが生成される方法を供給して高性能装置を効率的に形成できることから発展できることが示された。
【００７５】
これらの高性能装置は、1つ以上の活性層の前に光パターン化可能な層が堆積でき、パターンが離昇によって活性層に与えられることによって稼動できる。他の実施形態では、1つ以上の活性層の前に光パターン化可能な層が堆積でき、パターンが離昇によって活性層に与えられる。いくつかの実施形態では、放射線に光パターン化可能な層を露出するステップは、酸素または水を含む環境内で行われる。これらの環境要因がある有機・無機材料層の性能に負の効果をもたらすので、光パターン化可能な層が、ある有機または非常に反応的な無機材料（マグネシウム、リチウムおよび有機半導体(特に小分子有機半導体)を含んでいる層を含む）の堆積に先立って堆積し露出されることは、しばしば望ましいことである。
【００７６】
本発明は、そのある好ましい実施形態を特に言及して詳細に記述された。しかし、発明の趣旨および範囲内で変形と修正ができることを理解されるだろう。
【符号の説明】
【００７７】
2  基板を供給するステップ
4  フッ素化処理済みの光パターン化可能な層を堆積させるステップ
6  第1の活性層を形成させる
8  第2の活性層を形成させる
10  活性層に光パターン化可能な層を適用してパターンを形成させるステップ
22  基板を供給するステップ
24  フッ素化処理済みの光パターン化可能な層を形成させるステップ
26  中間の層を形成させるステップ
28  フッ素化未処理の光パターン化可能な層を形成させるステップ
30  放射線に暴露させるステップ
32  基板を加熱乾燥させるステップ
34  フッ素化未処理済みの光パターン化可能な層を現像させるステップ
36  第1のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
38  第1の活性層を堆積させるステップ
40  第2のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
42  第2の活性層を堆積させるステップ
44  第3のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
46  第2の活性層を堆積させるステップ
48  第4のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
70  基板
72a  導電性電極
72b  導電性電極
74a  導電性のビアコネクター
74b  導電性のビアコネクター
76  光パターン化可能な層
78a  第1のパターンの領域
78b  第1のパターンの領域
80a  第2のパターンの領域
80b  第2のパターンの領域
82  第3のパターンの領域
84  有機発光層
88  導電性層
90a  領域
90b  領域
92  有機発光層と導電層からなる二層
150  基板
152  第1の導電性金属層
154  誘電性層
156  半導体層
158  第2の導電性金属層
160  結合した単独層
162  フッ素化処理済みの光パターン化可能な層
164  フッ素化未処理の光パターン化可能な層
166  第1のパターン
166a  第1のパターン内の領域
166b  第1のパターン内の領域
166c  第1のパターン内の領域
168  第2のパターン
168a  第2のパターン内の領域
168b  第2のパターン内の領域
168c  第2のパターン内の領域
168d  第2のパターン内の領域
170  第3のパターン
170a  第3のパターン内の領域
170b  第3のパターン内の領域
172  第4のパターン
172a  第4のパターン内の領域
172b  第4のパターン内の領域
172c  第4のパターン内の領域
174a  特徴
174b  特徴
176  領域
200  基板を供給するステップ
202  活性層を被覆するステップ
204  フッ素化処理済みの光パターン化可能な層を形成させるステップ
206  フッ素化未処理の光パターン化可能な層を形成させるステップ
208  光パターン化可能な層を露出させて4つの異なる露出パターンを形成させるステップ
210  フッ素化未処理の溶媒に暴露させるステップ
212  第1のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
214  基板をエッチングするステップ
216  第1のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
218  基板をエッチングするステップ
220  第2のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
222  基板をエッチングするステップ
224  第3のフッ素化処理済みの溶媒に暴露させるステップ
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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【図４Ｌ】
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【国際調査報告】
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