(57)【要約】パターン形成されたスタンプ、好ましくは柔らかいエラストマースタンプから基板に金属および／または有機層を転写する方法が提供される。  このパターン形成された金属または有機層は例えば広範囲の電子デバイスで使用することができる。  この方法は、有機電子構成部品のナノスケールパターン形成に特に適している。
2006512744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に金属層を付着させること、および、
前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから基板上に前記金属層を転写すること、
を含むデバイス製造方法。
【請求項２】
前記金属層を付着させる前に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に接着力低減層を付着させて、前記金属層が前記接着力低減層の上に付着されるようにすること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上に前記金属層を転写する前に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上の前記金属層の上に第１の有機層を付着させること、
前記基板上に前記金属層を転写する前に、前記基板の上に第２の有機層を付着させること、および、
前記金属層の前記基板への前記転写中に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから前記基板の上の前記第２の有機層上に、前記第１の有機層および前記金属層を転写すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板上に前記金属層を転写する前に、前記基板の上に有機層を付着させ、前記有機層の上にストライク層を付着させて、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの前記金属層が前記ストライク層上に転写され、前記転写中に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの前記金属層が前記ストライク層と直接に接触するようにすること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属層を付着させる前に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に接着力低減層を付着させて、前記金属層が前記接着力低減層の上に付着されるようにすること、
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ストライク層が金属を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ストライク層が有機材料を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記ストライク層と前記有機層とが良好に電気接触している、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記ストライク層を付着させることがさらに、Ａｌ／ＬｉＦ層を付着させ、続いてＡｕ層を付着させることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記Ａｌ／ＬｉＦ層の厚さが約１ｎｍ未満であり、前記Ａｕ層の厚さが約１５ｎｍ未満である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ストライク層の厚さが約５から約１６ｎｍである、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属層がＡｕを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
真空中で実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの前記金属層が、酸化層が形成されることなく前記ストライク層上に転写される、請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属層の厚さが約３０から約１００ｎｍである、請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
転写された前記金属層によって覆われていない前記ストライク層の部分を除去すること、
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ストライク層の前記部分がスパッタリングによって除去される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属層が、約１８０ｋＰａ以下の圧力を加えることによって、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから前記ストライク層上に転写される、請求項４に記載の方法。
【請求項１９】
前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの前記金属層が、約１００ｎｍ以上の解像度で前記ストライク層上に転写される、請求項４に記載の方法。
【請求項２０】
前記スタンプがポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項２１】
前記スタンプが、柔らかい内層に取り付けられた剛性の高い材料の外層を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項２２】
前記外層がｈ−ＰＤＭＳを含み、前記内層がＰＤＭＳを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記有機層が小分子有機材料を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項２４】
前記有機層がさらに、前記基板の上にこの順番で付着させた正孔輸送層、電子障壁層、発光層、正孔障壁層および電子輸送層を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項２５】
前記有機層が、異なる光スペクトルを発する能力を有する複数の領域としてパターン形成される、請求項４に記載の方法。
【請求項２６】
前記有機層を付着させる前に、前記基板の上に、パターン形成された下面電極を製作すること、
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項２７】
パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に第１の金属層を付着させること、
前記第１の金属層の上に第１の有機層を付着させること、
前記第１の有機層の上に第２の金属層を付着させること、および
前記第２の金属層、前記第１の有機層および前記第１の金属層を、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから基板上に転写すること、
を含むデバイス製造方法。
【請求項２８】
前記第１の金属層を付着させる前に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に接着力低減層を付着させて、前記接着力低減層の上に前記第１の金属層が付着されるようにすること、
をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に第１の有機層を付着させること、および
前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから基板上に前記第１の有機層を転写すること、
を含むデバイス製造方法。
【請求項３０】
前記第１の有機層が前記デバイスの能動構成部品を構成する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の有機層を付着させる前に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に接着力低減層を付着させて、前記接着力低減層の上に前記第１の有機層が付着されるようにすること、
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の有機層を付着させる前に、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの上に金属層を付着させて、前記金属層の上に前記第１の有機層が付着されるようにすること、
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記基板上に前記第１の有機層を転写する前に、前記基板の上に第２の有機層を付着させて、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの前記第１の有機層が前記第２の有機層上に転写され、前記転写中に、前記第１の有機層が前記第２の有機層と直接に接触するようにすること、
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の有機層が、約１８０ｋＰａ以下の圧力を加えることによって、前記パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから前記第２の有機層上に転写される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ストライク層が連続膜を含む、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２００２年１２月２０日に出願した米国仮出願第６０／４３５，３５０号明細書の利益を主張するものである。
この出願の主題は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５に関連している。
【０００２】
本発明はデバイス製造方法に関し、詳細にはパターン形成されたスタンプ（stamp）から基板への金属または有機層の転写に関する。
【背景技術】
【０００３】
ほとんどすべての電子および光デバイスはパターン形成を必要とする。
このような様々なデバイスを形成する際にはパターン形成された金属が使用される。
例えば、パターン形成された金属は、トランジスタの形成において、様々なデバイスの電極として、および様々な材料をパターン形成する際のシャドウマスクとして使用される。
パターン形成された金属の可能性のある一の用途は、電流によって励起されると光を発する薄膜を利用した有機発光デバイス（organic light emitting device：ＯＬＥＤ）の電極である。
一般的なＯＬＥＤ構成にはダブルヘテロ構造、シングルヘテロ構造および単層が含まれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている特許文献６に記載されているように、これらの構成を積み重ねることもできる。
【０００４】
フラットパネルディスプレイなどの新型および改良型デバイスの実現のためには、サブマイクロメートル構造のパターン形成が好ましい。
【０００５】
発光がデバイスの下面からしか起こらない、すなわちデバイスの基板側を通してしか起こらないＯＬＥＤでは、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）などの透明なアノード材料を下面電極として使用することができる。
このようなデバイスの上面電極は透明である必要はないため、一般にカソードであるこのような上面電極は高導電率の厚い反射金属層からなることができる。
対照的に、透明または上面発光ＯＬＥＤでは、特許文献７および特許文献６に記載されているものなどの透明なカソードを使用することができる。
透明または下面発光ＯＬＥＤとは違い、上面発光ＯＬＥＤは、不透明かつ／または反射性の基板を有し、そのため光がデバイスの上面だけから生成され、基板を通しては生成されないＯＬＥＤとすることができ、また、上面発光ＯＬＥＤは、上面と下面の両方から光を発射することができる完全に透明なＯＬＥＤとすることができる。
【０００６】
本明細書で使用するとき、用語としての「有機材料」とは、ＯＬＥＤの製造に使用することができるポリマーならびに小分子材料を含むものである。
ＯＬＥＤの有機材料は非常に傷つきやすく、従来の半導体処理によって損傷を受ける可能性がある。
例えば、高温または化学処理への暴露は、この有機層を傷つけ、デバイスの信頼性に不利な影響を与える可能性がある。
【特許文献１】米国特許第６，４６８，８１９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４０７，４０８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５９６，４４３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８９５，６６７号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６６４，７３０号明細書
【特許文献６】米国特許第５，７０７，７４５号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７０３，４３６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，９９８，８０３号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００４／００８６７４２号明細書
【非特許文献１】Y. Xia他、「Unconventional methods for fabricating and patterning nanostructures」、Chem. Rev. 99、1823〜1848ページ（1999）
【非特許文献２】Weaver他、「Flexible Organic LED Displays」、2001 Soc. Vac. Coaters 505/856-7188、44th Annual Technical Conf. Proc.（2001）ISSN 0737-5921
【非特許文献３】C. Kim他、Science（2000）、288、831ページ
【非特許文献４】C. Kim他、Appl. Phys. Lett.（2002）、80、4051ページ
【非特許文献５】M. A. Baldo他、Appl. Phys. Lett（1999）、75、4ページ
【非特許文献６】P. E. Burrows他、J. Appl. Phys.（1996）、79、7991ページ
【非特許文献７】H. Schmid他、Macromolecules（2000）、33、3042ページ
【非特許文献８】T. W. Odom他、Langmuir（2002）、18、5314ページ
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、パターン形成されたスタンプの上に金属層を付着させ、次いで、このパターン形成されたスタンプから基板上に金属層を転写することによってデバイスを製造する方法を対象とする。
このパターン形成されたスタンプは柔らかいエラストマースタンプであることが好ましい。
【０００８】
さらに本発明の一実施形態は、パターン形成されたスタンプの上に一以上の層の有機層を付着させ、次いで、このパターン形成されたスタンプから基板上に有機層を転写することによってデバイスを製造する方法を対象とする。
このパターン形成されたスタンプは柔らかいエラストマースタンプであることが好ましい。
パターン形成されたスタンプから基板上に、金属層と有機層の組合せも転写することができる。
【０００９】
本発明の一実施形態は、付着させた金属層を、パターン形成されたスタンプから基板上に冷間溶接（cold-welding）によって転写することを含む。
この実施形態によれば、任意選択で基板の上にストライク層（strike layer）が付着され、金属層が付着されたパターン形成されたスタンプを得る。
次いでこのスタンプを基板上に押しつけて、パターン形成されたスタンプの上の金属層がストライク層または他の下層の部分と接触するようにし、十分な圧力を加えて、ストライク層または他の下層に金属層を冷間溶接する。
パターン形成されたスタンプが取り外され、ストライク層または基板に冷間溶接された金属層の部分がスタンプから剥離し、これらの部分は、ストライク層または基板に冷間溶接されたまま、パターン形成されたスタンプと実質的に同じパターンで残る。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、付着させた有機層を、パターン形成されたスタンプから基板上に「冷間溶接」によって転写することを含む。
この実施形態によれば、任意選択で基板の上にストライク層を付着させ、有機層が付着されたパターン形成されたスタンプを得る。
次いでこのスタンプは基板上に押しつけられ、パターン形成されたスタンプの上の有機層を、ストライク層または基板の一部と接触させる。
そしてこのスタンプに十分な圧力を加えて、ストライク層または基板に有機層を「冷間溶接」する。
パターン形成されたスタンプが取り外され、ストライク層または基板に「冷間溶接」された有機層の部分がスタンプから剥離し、これらの部分は、ストライク層または基板に接着されたまま、パターン形成されたスタンプと実質的に同じパターンで残存する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、以下のプロセスおよび図面の中の例示的な実施形態を参照して本発明を説明する。
【００１２】
パターン形成された金属および／または有機層を、スタンプを使用して基板の上に形成する方法が提供される。
パターン形成されたこのような金属または有機層は例えば、電子デバイスの形成においてそのデバイスの一部として、あるいはそのデバイスまたは基板の他の層にパターンを形成する際のマスクとして使用される。
【００１３】
本発明の一実施形態では、パターン形成された金属層を、スタンプを使用して基板の上に形成する方法が提供される。
この実施形態は、原子スケールの金属冷間溶接（metallic cold welding）プロセスのアシストにより、スタンプから基板への金属層の転写に基づいて、サブミクロンスケールのフィーチャ（features）を生じさせるために使用することができる。
パターン形成された金属層は、例えば基板上にパターンを複製するためのエッチングマスクとして使用することができ、またはこの層自体が、広範囲にわたる電子デバイスの接触電極の役目を果たすことができる。
非常に高いパターン解像度および有機電子部品との適合性が与えられれば、この技術は、単分子スケールでデバイスの接点を形成する応用に対して有望である。
【００１４】
冷間溶接は、圧力を与えることにより室温付近で２つの金属表面間の金属結合を形成させるものである。
この２つの金属表面は同種の組成を有していることが好ましい。
冷間溶接は、巨視的サイズの別個の金属部分を結合するために使用される。
界面の分離が臨界値よりも小さくなったときに表面は互いに結合し、その結果、単一の固体が生じる。
この技術によって良好なパターンを達成するためには、与えられる圧力が、界面分離を臨界値よりも小さくするだけの十分に高い圧力でなければならない。
すなわち、与えられる圧力が、薄い金属膜と金属層との間の界面分離を臨界値よりも小さくするだけの十分に高い圧力でなければならない。
この方法は、好ましくは冷間溶接を使用して、パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから基板に所望の金属層を転写するが、当業者に知られている他の結合方法も企図され、これらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、パターン形成された有機層を、スタンプを使用して基板の上に形成する方法が提供される。
特定の理論によって結び付けたいわけではないが、本発明のこの実施形態では、有機層間のファンデルワールス力（organic-to-organic van der Waals forces）が１つの有機層を他の有機層に結合するメカニズムであると考えられる。
すなわちこの実施形態では、金属層と金属層とを接触させる代わりに、有機層と有機層とを十分な圧力で接触させて、この２つの有機層が一体に結合するようにしている。
例えば、ファンデルワールス力はこのような結合を引き起こすことに寄与していると考えられる。
用語「溶接」は、一般には金属同士の結合に限って使用されるが、本明細書では用語「冷間溶接」がこの有機層同士の結合を意味する目的にも使用されている。
【００１６】
転写された有機層はデバイスの能動構成部品を構成することができるので、本発明の方法のこの実施形態を使用して、例えば有機アクティブマトリックスディスプレイなどの有機集積回路を製造することができる。
ロールツーロール法（roll-to-roll processes）に使用されるとき、これらの方法は、有機電子デバイスの高スループット、高費用効果製造に非常に適している。
本明細書に記載される実施形態の多くが金属層の転写を含むが、金属層の代わりに有機層を使用することができ、したがって本発明の金属層転写実施形態を、本発明の可能な有機層転写実施形態を説明するものとしても見るべきであることを理解されたい。
【００１７】
本発明の方法は、従来のフォトリソグラフィで使用される湿式プロセスでは下側にある有機材料を傷つける場合もあったであろう有機電子構成部品のナノスケールパターン形成に対して特に適している。
【００１８】
スタンプまたはモールド（mold）に基づくパターン形成技術は実用上の利点を有し、これらの技術は原理的に光回折による制約を受けない。
本発明の冷間溶接技術は、スタンピング（stamping）またはモールディング（molding）に基づく方法に共通の簡単さと高解像度の両方を利点として有する。
しかし他の技術とは対照的に本発明の冷間溶接技術は、有機電子デバイスの直接パターン形成、すなわち最も高いパターン解像度では分子電子デバイスの直接パターン形成によく適している。
例えば、従前に記載された技術は、そのガラス転移温度よりも高い温度に加熱されたポリマー膜を使用し、他の技術は湿式化学剤を含む。
これらの特徴は共に多くの脆い分子固体には適合しないものである。
【００１９】
参照により本明細書に組み込まれている特許文献１は、冷間溶接と、それに続く有機半導体薄膜の選択領域上でのカソード金属の剥離（lift-off）とを使用した有機電子デバイスの直接パターン形成を記載している。
このようにして、スタンプを基板から分離したときに不必要な領域の金属が除去されるサブトラクティブ法によって、有機層の表面に付着したパターン形成された金属膜が得られた。
【００２０】
さらに、本発明のアディティブ法（additive methods）は、活性デバイス領域へ過大な圧力が加わることによって負わされる損傷を防がなければならない有機薄膜トランジスタ（organic thin film transistors：ＯＴＦＴ）などの有機電子デバイスの製造を可能にする。
実際、このアディティブ法の応用範囲は有機電子部品に限定されない。
この方法はさらに、パッシブマトリックスディスプレイおよびメモリに低抵抗の金属バスラインを追加するなど、超高解像度金属パターンが必要なところならどこでも使用することができる。
そのため本発明の方法は、ＯＴＦＴ、有機発光ダイオード（organic light-emitting diodes：ＯＬＥＤ）、太陽電池、光検出器などの様々な構成部品に対する接点を同時にパターン形成しければならない有機集積回路のロールツーロール法によく適している。
【００２１】
本発明の実施形態では、金属層を転写する前に、一段高い部分を少なくとも１つ有するパターン形成されたスタンプの上に金属層を付着させて、少なくともスタンプの一段高い部分の上に金属層が付着されるようにする。
このスタンプは、それが、所望のパターンを形成する一段高い部分と凹んだ部分とを有するようにパターン形成されている。
スタンプは、リソグラフィ、反応性イオンエッチングなど当技術分野で知られている任意の方法によってパターン形成することができる。
スタンプの側壁に金属が付着することを防ぐためにスタンプは鋭い縁を有することが好ましい。
さらに、スタンプの形状もスタンプの側壁に金属が付着するのを防ぐのに役立つ。
スタンプの好ましい形状が図１５に示されている。
【００２２】
このスタンプは、容易にパターン形成されまたはモールドから容易に製造される物質から作られることが好ましい。
本発明の実施形態に基づくスタンプの形成に使用することができる適当な材料の例には、ポリ（ジメチルシロキサン）（「ＰＤＭＳ」）などの柔らかい物質、シリコン、ガラス、石英、鋼、超硬合金などの硬い物質、当業者に知られている他の材料およびこれらの組合せが含まれる。
【００２３】
本発明の特に好ましい実施形態では、スタンプが弾性を有しており（compliant）、柔らかいエラストマー材料でできている。
このスタンプのための適当な柔らかいエラストマー材料の非限定的な例はＰＤＭＳである。
さらに、当業者に知られている他の柔らかいエラストマー材料を使用して、本発明に基づくスタンプを形成することもできる。
このような適当な材料の例には、ポリウレタン、および米ニュージャージー州CranburyのNorland Products Inc.社から入手可能な光学接着剤（optical adhesive）などの光学接着剤が含まれる。
Norland Optical Adhesive（ＮＯＡ）の代表例はＮＯＡ７３である。
本明細書で使用されるとき、スタンプまたはその材料を形容する用語「柔らかい」は、（粒子を含む）基板フィーチャ（substrate features）の周囲で硬いスタンプよりも容易に変形することができるスタンプまたは材料を示す相対的な用語である。
したがってスタンプの柔らかさは基板フィーチャに依存する。
例えば、柔らかいスタンプの適当な材料であるＰＤＭＳはその大部分が、Ｅ（ヤング率）の値が約０．１から約１０ＭＰａの範囲にあり、Ｇ（せん断弾性率）の値が約１ＭＰａ以下である。
他方、硬いスタンプの適当な材料であるシリコンでは、Ｅ（ヤング率）の値が約１３０ＧＰａであり、Ｇ（せん断弾性率）の値が約３０ＧＰａである。
柔らかいスタンプおよび硬いスタンプのこれらのＥおよびＧの値は単なる代表値であり、これらは、柔らかいスタンプおよび硬いスタンプのＥおよびＧの値の適当な範囲を確立するものではなく、また、限定するものでもない。
【００２４】
本発明の方法の実施形態において柔らかいエラストマースタンプが使用されるときには、スタンプを横切って加える力がより容易に均一化され、硬いスタンプを使用する方法に比べて、冷間溶接された結合を形成するために加える必要がある力を小さくすることができる。
さらに、柔らかいエラストマースタンプは、（粒子を含む）基板フィーチャのまわりで硬いスタンプよりも容易に変形することができる。
したがって、柔らかいエラストマースタンプを使用すると、パターン形成された金属または有機層の転写をずっと低い圧力で達成することができ、これによりデバイスの活性領域に直接に圧力を加えることを許容し、デバイスの活性領域に損傷が導入される可能性ははるかに低い。
さらに、冷間溶接された結合を形成するために加える必要がある力は結合する表面の粗さに依存し、一般に表面が粗いほど大きな力を加える必要がある。
【００２５】
さらに、図１６に示すようにスタンプをハイブリッドスタンプ（hybrid stamp）とすることができる。
図１６に示したハイブリッドスタンプの実施形態では、より剛性の高い材料の外層１６１にパターン形状が形成され、より柔らかい内層１６２が整合性（conformability）を提供する。
【００２６】
パターン形成は、スタンプの合成に基づく当技術分野で知られている方法によって達成することができる。
例えばＰＤＭＳスタンプは、非特許文献１に記載されている「ソフトリソグラフィ」で使用される方法を使用して製造することができる。
図５に、Xia他によって記述されたシリコンマスタを使用して形成されたＰＤＭＳスタンプを示す。
スタンプを形成した後、成形されたスタンプの上に、後に転写する金属を付着させる。
スタンプがシリコンでできているときの適当なパターン形成技術の一例は、位相マスク（phase mask）および反応性イオンエッチング（reactive ion etching）を使用したリソグラフィである。
【００２７】
本発明の方法の他の実施形態では、基板の上に金属層を転写する前に基板の上にストライク層を付着させて、スタンプの金属層がストライク層上に転写されるようにする。
ストライク層は、当技術分野で知られている付着技術を使用して付着させることができる。
ストライク層は、スタンプから基板への金属層の転写を容易にする役目を果たし、転写された金属層に良好な電気接触を提供するに役立つ。
ストライク層はブランケット層として付着され、そのため転写された金属層によってパターン形成が提供されることが好ましい。
ストライク層として使用することができる適当な材料の例には金属および有機材料が含まれる。
ただしこれらに限定されるわけではない。
例えば、本発明の方法の一実施形態を使用してＯＬＥＤを製造するとき、ストライク層は、Ａｕ層に隣接したＡｌ／ＬｉＦ層を含むことができる。
【００２８】
スタンプの上の金属層は、基板の上のストライク層、例えば薄い金属膜に押しつけたときにこれに冷間溶接可能である金属を含むことが好ましい。
【００２９】
本発明の実施形態に基づく基板は、例えばガラス、ポリマー、シリコンおよびプレキシグラス（plexiglass）を含む適当な材料から作ることができる。
基板は硬い基板、剛性の低い基板、可撓性基板、不透明基板または透明基板とすることができる。
現在市販されている材料のうち、好ましい可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（poly-ethersulphone：ＰＥＳ）、ポリカーボネート（polycarbonate：ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（polyethylenenaphthalate：ＰＥＮ）およびポリイミド（polyimide：ＰＩ）が含まれる。
これらの材料はそれぞれ利点と欠点を有し、それについては参照によりその全体が本明細書に組み込まれている非特許文献２に詳細に記載されている。
ＯＬＥＤディスプレイ製造用の可撓性基板として使用するのにより適した新しい材料が化学会社によって開発されることが予想される。
さらに、このような基板が使用可能になったときには、このような基板を用いて本発明の様々な実施形態が実施されることが予想される。
【００３０】
金属層およびストライク層として使用するのに適した金属には、当業者に知られている互いに冷間溶接することが可能な金属が含まれることが好ましい。
金属層およびストライク層は酸化層を形成しない銀、金などの非反応性金属から作られることが好ましく、または酸化層の形成を防ぐために本発明の方法は真空で実施されることが好ましい。
金属層とストライク層とは同じ金属でも、または異なる金属でもよく、圧力を加えたときに互いに強い冷間溶接結合を形成することが好ましい。
例えば、金属層が金で作られる場合、ストライク層は金または銀で作ることができ、金属層が銀で作られる場合、ストライク層は金または銀で作ることができる。
この他の組合せも使用できる。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、図１（ａ）で、非常に薄い（〜１０ｎｍ）金属ストライク層３で予めコーティングされた基板４の上に、金属層２でコーティングされたパターン形成されたスタンプ１を押しつける。
次いで、これらの表面に存在する酸化または表面汚染による潜在的な障壁（potential barrier）に打ち勝つだけの十分な圧力を加えられると、接触したこの２つの金属層間に冷間溶接が生じる。
基板４からスタンプ１を分離すると、スタンプの接触領域の金属層２が基板４に転写される（図１（ｂ））。
次に、基板上の金属ストライク層３を異方性エッチングして残留ストライク層を除去し、それによってスタンピングされたパターン間の領域７の基板材料を露出させる（図１（ｃ））。
残された金属層をエッチングマスクとして使用して、各種エッチング法、例えば反応性イオンエッチング（reactive ion etching：ＲＩＥ）によって、このパターンをさらに基板４に転写することができる（図１（ｄ））。
さらに、所望の電子デバイスを形成するのに必要な予め付着された半導体層を基板が含む場合には、図１（ｃ）のパターン形成された金属層２を電極として使用することができ、またはバスラインとして使用することができる。
【００３２】
本発明の他の実施形態によれば、パターン形成されたスタンプを二層以上の金属層でコーティングし、次いでこれらの金属層を冷間溶接によって基板に転写することができる。
例えば、二層以上の金属層を基板に転写して、Ｍｇ：Ａｇ／ＩＴＯ複合カソードなどの複合カソードを形成することができる。
【００３３】
図２に示した本発明の実施形態は、低圧冷間溶接による有機電子デバイスのカソードパターンの形成を示している。
図２（ａ）では、有機層１１１とカソード１０３からなる有機ヘテロ構造でコーティングされた基板１０４上に、厚い金属（Ａｕ）層１０２で予めコーティングされたポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）製のエラストマースタンプ１０１を押しつける。
カソード１０３は薄い金属ストライク層１０３の働きもする。
図２（ｂ）では、基板１０４からスタンプ１０１が分離され、基板１０４上の金属膜に冷間溶接したスタンプ１０１上の金属膜１０２が基板１０４上に残る。
図２（ｃ）では、接点を電気的に分離するためにＡｒスパッタエッチングによってストライク層１０３が除去されている。
【００３４】
図３は、本発明の方法の一実施形態に従って金属パターンを転写する前（図３（ａ）および（ｂ））および後（図３（ｃ））のスタンプの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示している。
図３（ａ）に示されているように、このスタンプは直径２００μｍのポスト（post）のアレイのパターンを有している。
側壁および丸くなった縁の溝３１（図３（ｂ））はフォトレジストのモールドによるものである。
金属転写時に、丸くなったスタンプの縁（図３（ｃ））からＡｕ膜が不規則に転写され、これが縁の解像度を制限している（図１３参照）。
【００３５】
図４に、本発明の方法を組み込むことができる、有機電子集積回路製造用のロールツーロール法の一例を示す。
プラスチック基板シート４１が円筒形ドラム４２、４３によってロールから引き出され、平行に移動される。
上ドラム４２は表面に所望の電極パターンを有し、接着力低減層（adhesion-reduction layer）でコーティングされている。
まず始めに、基板４１に有機層を例えば有機気相付着（organic vapor phase deposition：ＯＶＰＤ）によって付着させ、続いて薄い金属ストライク層４５を付着させる。
ドラム４２、４３の間で基板４１がプレスされると、ドラム上の金属膜が冷間溶接によって基板４１に転写される。
次に、ストライク層４５を除去する短い金属エッチング４６によって基板上に電極パターンを得る。
ドラムの一方の側での金属付着により連続プロセスが可能とされている。
【００３６】
本発明の方法の実施形態によって付着される電極は当業者に知られている任意の材料を含むことができる。
電極は実質的に透明であることが好ましい。
すなわち電極は透明性を達成する適当な材料から作られ、透明性を達成する適当な厚さに製作されることが好ましい。
本発明の実施形態の電極は導電性金属酸化物から製造されることが好ましい。
透明電極などの本発明に基づく電極の好ましい材料には例えばインジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）、ＭｇＡｇおよびアルミニウムなどがある。
好ましい不透明電極材料にはＬｉＦ：Ａｌが含まれる。
本発明によればポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホナート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などの導電性ポリマーを使用することもできる。
【００３７】
さらに、本発明の方法の実施形態によってバスラインを付着させることもできる。
これらのバスラインは、金、銀、アルミニウム、銅、あらゆる適当な合金などの適切な金属材料またはその他の導電性材料で作ることができる。
【００３８】
不完全なパターン転写を防ぐため、スタンプとその表面の金属層との間の接着力は、基板に存在する他の界面間の接着力および使用される材料の破壊強度よりも弱くなければならない。
したがって本発明の好ましい一実施形態では、スタンプ１と金属層２の間に図１（ａ）に示すように接着力低減層５が挿入される。
同様に、有機層を転写するときも、不完全なパターン転写を防ぐために、スタンプと有機層の間に接着力低減層を挿入することが好ましい。
転写された金属が、基板のエッチングおよびパターン複製のためのマスクの働きをする場合には、図１（ｂ）に示すように厚さのコントラストが良好になるよう、スタンプ上の金属が基板の金属よりも厚いことが好ましい。
【００３９】
本発明の一実施形態の金属アディティブ工程（metal additive process）は従来のサブトラクティブ技術（subtractive technique）とは異なる。
すなわち本発明の金属アディティブ工程は主に冷間溶接に依存するが、従来のサブトラクティブ技術は金属膜の破断を必要とする。
この相違により、この新しいアディティブ技術に、図４に示した有機電子回路の連続パターン形成用のロールツーロール法での使用に実際に有効な方法にする、後述するいくつかの利点が与えられる。
【００４０】
第１の利点は、本発明の方法が従来の方法よりも低い圧力を使用する点である。
冷間溶接は例えば、Ａｕ膜間で、柔らかいエラストマースタンプを使用して著しく低い圧力（約１８０ｋＰａ）で達成することができる（本明細書の実施例１を参照されたい）。
すなわち、例えばＰＤＭＳスタンプを使用すると、このアディティブパターン形成プロセスに必要な圧力は、硬いスタンプを使用して従前に報告された圧力の約１０００分の１にしかならない（非特許文献３、非特許文献４を参照されたい）。
したがって、この低圧冷間溶接法は、加える圧力をできるだけ低く抑える必要がある用途に特に適している。
柔らかいエラストマースタンプを使用する本発明の実施形態は、任意的に、湾曲した基板および／またはスタンプに応用することもできる。
【００４１】
しかしサブトラクティブ法では、金属膜の選択的除去の前にパターンの縁で金属膜を塑性変形させるために、より高い圧力が必要となるため、柔らかいエラストマースタンプは望ましくない。
柔らかいエラストマースタンプを用いれば、この技術を、活性デバイス領域が直接圧力下に置かれるＯＬＥＤ、太陽電池などの垂直ジオメトリデバイス（vertical geometry devices）の製造にも応用することができる。
【００４２】
図５に示すように、ＰＤＭＳスタンプ５１を基板５４と接触させると、金属５２が、基板５４または基板の上の材料（例えば任意選択の金属ストライク層５３）に冷間溶接され、それによってパターン形成された金属５２がスタンプ５１から基板５４に転写される。
【００４３】
図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、ＰＤＭＳスタンプのマスタおよびこのマスタから製造されたＰＤＭＳスタンプを示す。
具体的には図６（ａ）はマスタの上面を示している。
図６（ａ）に示したマスタから、モールディングプロセスを使用してＰＤＭＳスタンプを製造する。
図６（ｂ）および６（ｃ）は、図６（ａ）に示したマスタから製造されたＰＤＭＳスタンプのＳＥＭ像を示している。
【００４４】
本発明の実施形態の第２の利点は、サブトラクティブ法の最適圧力が金属の厚さとともに増大し、この圧力が、実際に達成可能なパターン形成された金属膜の最大厚さを最終的に決定することから生じる。
本発明の金属アディティブ法では、最適圧力が厚さから比較的に独立していると考えられる。
【００４５】
第３の利点は、本発明の実施形態のスタンプが、サブトラクティブ法で使用されるスタンプよりも再使用しやすいことである。
サブトラクティブ法の場合、基板から剥離された金属膜がスタンプに残り、プレスのたびにスタンプのこの金属膜をクリーニングし、または除去する必要がしばしば生じる。
一方、アディティブ法の場合には、スタンプに接着力低減層が残っており、接触領域間の領域に蓄積した金属層の厚さがパターンの山の高さよりも小さい限り、事前のクリーニングなしでスタンプに金属層を再付着させることができる。
そのためには、接触領域間の領域に蓄積する金属層の厚さに対してパターンの山が十分に高いことが好ましい。
例えば、パターンの山の高さが約１００μｍ、スタンプへの付着金属の厚さが約０．１μｍのとき、約１０００（１００μｍ／０．１μｍ）回の金属付着およびスタンプ押しの後に、スタンプ上の接触領域間の領域は蓄積し金属層でほぼ満たされる。
【００４６】
本発明の他の実施形態によれば、この方法において、金属層をスタンプから基板に転写するのにストライク層が必要なく、当業者に知られている冷間溶接以外の結合方法によって金属層をスタンプから基板に転写することができる。
例えば金属層を基板に直接に転写することができ、あるいは基板上にコーティングされた有機層または他の材料に転写することができる。
【００４７】
さらに本発明の一実施形態は、本明細書に記載された方法によって基板の上にパターン形成された金属および／または有機層、ならびに本明細書に記載された方法を利用して形成された例えばＯＬＥＤ、ＯＬＥＤアレイを含むデバイスを対象とする。
【００４８】
形成するデバイスおよびパターン形成された金属の所望の用途に応じて、小分子有機材料を含む有機材料を任意選択で基板の上に付着させる。
例えば、パターン形成された金属を、有機発光デバイスのアノードまたはカソードとして使用する場合にはおそらく、本明細書に記載の方法によって基板の上に金属および／または有機層のパターンが形成される前および／または後のある時点で、基板の上に有機材料が付着される。
【００４９】
スタンプから最も遠い層が基板または基板の上の材料に付着する能力を有する限り、好ましくはこの層が薄い金属膜などのストライク層に冷間溶接する能力を有する限り、スタンプの上の金属層は二層以上の金属層を含むことができる。
基板または基板の上の材料と接触しないスタンプ上の追加の金属層は、下にあるこの材料に冷間溶接しまたは他の方法で接着する能力を有する材料である必要はない。
したがって、冷間溶接に対する理想的な候補とはなりえない場合であっても、クロム、アルミニウムなどの金属を、スタンプ上の金属層を構成する二層以上の金属層のうちの一層として使用することができる。
【００５０】
スタンプ上に少なくとも二層の金属層を含む実施形態は例えば、スタンプ上のパターン形成された金属層を、エッチングプロセスの選択性に応じたエッチングマスクとして使用するときに好ましい。
この追加の金属層は、パターン形成された金属層が本明細書に記載された方法によって基板に転写され、このパターン形成された金属層の下の層がエッチングされているときに、このパターン形成された金属層の下の層の所望のエッチングが完了する前に、このパターン形成された金属層がすべてエッチングされてしまうことを防ぐのに有利である。
エッチング速度は、エッチングされる材料およびエッチングプロセスによって決まる。
したがって、（本発明の方法の実施形態によって基板に転写される）スタンプの上の第２の金属層としては、第１の金属層および／またはこの金属層をマスクとして使用してエッチングする材料よりも遅いエッチング速度を有する金属が望ましい。
【００５１】
本発明の他の実施形態では、スタンプの上に第１の金属層を付着させた後に、スタンプの第１の金属層の上に、製造中の特定のデバイスに応じて追加の有機および／または金属層を付着させることができ、続いてこれらの層の全部または一部を基板に転写することができる。
例えば、第１の金属層の上に一層または数層の有機層を付着させ、この一層または数層の有機層の上に第２の金属層を付着させ、次いで第２の金属層、この一層または数層の有機層および第１の金属層のすべてをスタンプから基板に、あるいは任意選択のストライク層または基板上の他の材料に転写することができる。
さらに、第１の金属層の上に一層または数層の有機層を付着させ、次いでこの一層または数層の有機層および第１の金属層をスタンプから基板に、あるいは任意選択のストライク層または基板上の他の材料に転写することもできる。
さらに、第１の金属層の上に一層または数層の有機層を付着させ、次いでこの一層または数層の有機層だけ（第１の金属層は含まれない）をスタンプから基板に、あるいは任意選択のストライク層または基板上の他の材料に転写することもできる。
本発明のこのような実施形態を使用して例えばＯＬＥＤを製造することができる。
【００５２】
基板の上にストライク層、薄い金属層を、ストライク層として使用する材料に依存する当技術分野で知られている方法によって付着させる。
例えば熱蒸着（thermal evaporation）は、例えば基板の上に金の薄層を付着させるのに適した付着の一形態である。
ストライク層の好ましい厚さは特に、製造されたデバイスの応用およびデバイスの諸層の形態によって異なる。
例えば、転写された金属をＯＬＥＤの電極として使用するときには、ストライク層が連続膜を形成することが好ましいが、基板（または基板の上にある材料）の上に島を形成するだけのトライク層を使用することもできる。
連続膜としてのストライク層は、ＯＬＥＤの電極として使用される転写された金属を冷間溶接するための均一かつ安定した基層を提供する。
他の例として、転写された金属をエッチングマスクとして使用するときには、非常に薄いストライク層で十分であり、基板上に島を形成するだけのものでもよい。
したがって、ストライク層の例示的な厚さには約５ｎｍから約３０ｎｍの範囲の厚さが含まれる。
ただしこれに限定されるわけではない。
【００５３】
スタンプの上に付着させる金属層は当技術分野で知られている方法によって付着させる。
例えば電子ビーム蒸着（e-beam evaporation）は、スタンプの上に金を付着させるのに適した付着形態の一例である。
スタンプの上に付着させる金属層の好ましい厚さは特に、製造されたデバイスの応用および金属層の組成によって異なる。
スタンプの上に付着させる金属層の例示的な厚さには約３０ｎｍから約１００ｎｍの範囲の厚さが含まれる。
ただしこれに限定されるわけではない。
本発明の方法の実施形態では、スタンプと基板を互いに向かって押し付けて（または「スタンピング」して）、パターン形成されたスタンプの一段高い部分の上の金属層の部分が基板または基板の上のストライク層の部分と接触するようにする。
スタンプおよび／または基板に十分な圧力を加えて、基板または基板の上のストライク層と接触した金属層の部分がこれに冷間溶接されるようにする。
【００５４】
基板または基板の上のストライク層にスタンプを押し当てたときに、基板がたわみ、それによってデバイスがスタンプの凹んだ部分の中に入り込む可能性がある。
デバイスとスタンプの凹んだ部分との間の接触は望ましくなく、この接触が、基板または基板の上のストライク層と、スタンプの一段高い部分以外の場所にあって、スタンプ上に残り、基板または基板の上のストライク層には転写されないはずの金属層の部分との間の接触につながる可能性がある。
このような接触を防ぐために様々なパラメータを制御することができる。
例えば、より剛性の高い基板を使用すること、およびスタンプにより低い力を加えることは、このような接触を排除するために使用することができる２つの因子である。
さらに、可撓性の基板を使用する場合には、希望に応じて、基板を剛性の高い支持構造に取り付けることができる。
可撓性基板を所望の許容差を維持する十分な剛性に保つ他の手段を使用することもできる。
他の重要な因子はスタンプの幾何形状である。
具体的には、凹んだ部分の深さを深くすることによって、または一段高い部分間の分離を狭くすることによって、このような接触を防ぐことができる。
このような接触を防ぐためには分離１ｍｍあたり約１０μｍの深さが好ましいと考えられるが、この比率は、具体的な基板、スタンプ材料および力に応じて変更される場合がある。
【００５５】
次いでパターン形成されたスタンプが取り外され、基板または基板の上のストライク層に冷間溶接された（あるいは他の方法で基板または基板の上の材料に付着させた）金属層の部分がスタンプから剥離し、基板あるいは基板の上のストライク層（または他の材料）に冷間溶接され（または付着され）たまま、パターン形成されたスタンプと実質的に同じパターンで残る。
スタンプを取り外したときに冷間溶接された金属が基板から剥がれずに基板の上に残ることを保証するため、スタンプとスタンプの上の金属層との間の相対的な接着力は、ストライク層（または基板の上の他の材料）と基板との間の接着力よりも小さいことが好ましい。
【００５６】
本発明の一実施形態では、パターン形成されたスタンプと金属層との間に接着力低減層（または接着力低下層）を配置して、金属層とスタンプとの間の接着力を低下させる。
接着力低減層は例えば、有機層、テフロン（登録商標）層、またはスタンプと金属層との間に配置することによってスタンプとスタンプの上の金属層との間の接着力を低減させる他の材料を含む。
接着力低減層は、スタンプとスタンプの上の金属層との間の接着力を、スタンプとスタンプの上の金属層との間の相対的な接着力は、ストライク層（または基板の上の他の材料）と基板との間の接着力よりも小さくなるように十分に低減させることが好ましい。
したがって、金属層とストライク層（または基板の上の他の材料）とが互いに冷間溶接した後にスタンプを基板から引き離したときに、冷間溶接された金属は、スタンプと一緒に剥離されることなく基板の上に残存しなければならない。
【００５７】
接着力低減層の組成および／または厚さは、所望の結果が達成されるように選択されることが好ましい。
適当な接着力低減層の例には薄い有機層およびテフロン（登録商標）が含まれる。
薄い有機層の厚さの例には、約２５Åから約１００Åの範囲の厚さが含まれる。
ただしこれに限定されるわけではない。
この薄い有機層は任意選択で下式を有するＡｌｑ３とすることができる。
【００５８】
【化１】
2006512744.tif 000003
【００５９】
接着力低減層は、当技術分野で知られている方法によってスタンプの上に付着させる。
例えばＡｌｑ３を付着させる１つの適当な方法の一例は熱蒸着による方法である。
【００６０】
本発明の他の実施形態では、基板とストライク層との間に少なくとも１つの層を付着させる。
この少なくとも１つの層は、例えば有機発光デバイスを形成する際に使用することができる少なくとも１つの有機層とすることができる。
さらに、基板とストライク層との間のこの少なくとも１つの層は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の形成に適したＣｕＰｃ、ペリレン（perylene）、ペンタセン（pentacene）などの材料、または当技術分野で知られている他の材料を含む。
【００６１】
一実施形態によれば、基板とストライク層との間の少なくとも１つの層が、基板とストライク層との間の接着力を増大させる接着力強化層（adhesion-enhancement layer）を含む。
基板とストライク層との間の接着力を増大させることによって接着力強化機能を果たす適当な材料は、基板の材料およびストライク層の材料によって決まるものであり、当業者には明白である。
接着力強化層は、基板と基板の上のストライク層との間の接着力を、基板と基板の上のストライク層との間の相対的な接着力が、スタンプと金属層、またはスタンプとスタンプの上の他の材料との間の接着力よりも大きくなるように十分に増大させることが好ましい。
したがって、金属層とストライク層（または基板の上の他の材料）とを互いに冷間溶接した後にスタンプを基板から引き離したときに、冷間溶接された金属は、スタンプと一緒に剥離されることなく基板の上に残らなければならない。
【００６２】
基板とストライク層との間の少なくとも１つの層は有機層であっても有機層でなくてもよい。
基板上の基板とストライク層との間に任意選択で付着させるこの少なくとも１つの層は、当技術分野で知られている適当な方法によって付着させることができる。
例えば、この少なくとも１つの層がポリマー層であるときには、例えばスピンコーティングを使用して付着させることができる。
【００６３】
この基板とストライク層との間の少なくとも１つの層の厚さは、この層を使用する目的およびこの層の組成によって異なる。
適当な厚さは当業者には明白であろう。
【００６４】
本発明の他の実施形態では、パターン形成されたスタンプの上に従前に付着させた金属層の上に第１の有機層を付着させることができる。
さらに、基板の上に第２の有機層を付着させて、第１の有機層および金属層が、パターン形成されたスタンプから基板の第２の有機層上に転写されるようにすることができる。
パターン形成されたスタンプから有機層を他の有機層に転写する本発明のこの実施形態を使用して、例えばＯＬＥＤを製造することができる。
【００６５】
金属の冷間溶接を達成するために本発明の実施形態で加えられる圧力により、少なくとも本発明の方法で硬いスタンプを使用するときには、使用する材料、材料の厚さおよび加える圧力の量を決定する際には、基板とストライク層との間の有機層または他の層の潜在的な塑性変形を考慮しなければならない。
【００６６】
本発明の方法の実施形態に従って形成された基板の上のパターン形成された金属層を、例えば電気デバイスの電極またはバスラインとして使用することができる。
例えばパターン形成された金属層は、特許文献６に記載されている有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）または積層有機発光デバイス（stacked organic light emitting device：ＳＯＬＥＤ）のカソード層またはアノード層として使用することができる。
【００６７】
パターン形成された金属を基板の上に転写した後、パターン形成された金属層の目的に基づいて、基板の上の他の層を選択的に除去することができる。
例えば、パターン形成された金属層によって覆われていないストライク層の部分を、スパッタリングまたは当技術分野で知られている他の方法によって除去することができる。
さらに、本発明の他の実施形態では、パターン形成された金属層によって覆われていないストライク層の部分が除去されない。
例えば、製造されるデバイスが、金属膜の厚さが変化する、すなわち金属膜のある領域ではある厚さが必要であり、金属膜の他の領域では他の厚さが必要である基板を有する場合にはこのほうが望ましい。
このような金属膜厚の変化は、パターン形成された金属層によって覆われていないストライク層の部分を除去しないことによって達成することができる。
【００６８】
基板とストライク層との間に有機層が配置される実施形態では、パターン形成された金属によって覆われていないストライク層の部分を除去した後に、希望に応じて、パターン形成された金属によって覆われていない有機層の部分も当技術分野で知られている方法によって除去することができる。
この有機層の部分は例えばエッチングによって除去することができる。
適当な形態のエッチングの非限定的な例は、例えばＯ２またはＣＦ４とＯ２の組合せを用いて、露出した有機層、すなわちパターン形成された金属層によって覆われていない有機層の部分を除去する、プラズマエッチングまたは反応性イオンエッチング（例えば異方性エッチング）である。
【００６９】
同様に、基板とストライク層との間に接着力強化層が配置される実施形態では、パターン形成された金属層によって覆われていないストライク層の部分を除去した後に、希望に応じて、パターン形成された金属層によって覆われていない接着力強化層の部分を、接着力強化層の組成によって決まる当技術分野で知られている方法によって除去することができる。
【００７０】
基板とストライク層との間に他の層が配置される実施形態では、覆われていないストライク層の部分を除去した後に、希望に応じて、パターン形成された金属層によって覆われていない他の層の部分も、当技術分野で知られている方法によって除去することができる。
【００７１】
さらに、本発明の一実施形態によれば、希望に応じて、基板の上のすべての層のパターン形成された金属層によって覆われない部分を選択的に除去し、続いて、この金属層によって覆われていない基板の部分をエッチングして、パターン形成された基板を形成する。
エッチングの形態は基板の組成によって異なる。
適当な形態のエッチングには例えば、異方性エッチングおよび当技術分野で知られている他の形態のエッチングが含まれる。
【００７２】
この実施形態によれば、基板をパターン形成した後に、任意選択で、パターン形成された金属層を含む基板の上に残っている層部分を基板から除去して、覆われていないパターン形成された基板を得ることができる。
残った層部分の除去は、当技術分野で知られている方法、例えば除去中の材料を除去する適当な湿式化学剤の適用によって達成することができる。
この除去が、残留有機層など基板の上に残す他の層部分を傷つけないことが好ましい。
【００７３】
基板の上にパターン形成された金属層を残す本発明の方法の実施形態は、例えば幅約８０ｎｍの格子線パターンを有するパターン形成された金属層を与えることができる。
さらに、パターン形成された金属層は例えば少なくとも約１００ｎｍの解像度を有することができる。
縁の鋭さ（edge sharpness）に関して、パターン形成された金属層は例えば約３０ｎｍの線幅を有することができる。
【００７４】
本発明の一実施形態は基板をパターン形成する方法を含み、この方法は、基板の上に接着力強化層、例えば有機層を付着させ、この有機層の上に、薄い金属膜を含むストライク層を付着させ、少なくとも１つの一段高い部分を有し、その上に付着させた金属層を有するパターン形成された柔らかいエラストマースタンプを薄い金属膜上に押しつけて、パターン形成された柔らかいエラストマースタンプの一段高い部分の上の金属層が前記基板の上の薄い金属膜の部分と接触するようにし、十分な圧力を加えて金属層と薄い金属膜とが互いに冷間溶接するようにすることを含む。
この実施形態によれば、次いでこのパターン形成された柔らかいエラストマースタンプを取り外し、金属層を、この金属層が接触した薄い金属膜の部分に冷間溶接させる。
すなわち、パターン形成されたスタンプから金属層を分離し、基板の上の薄い金属膜に冷間溶接した状態に保つ。
薄い金属膜に転写された金属は、柔らかいエラストマースタンプの少なくとも１つの一段高い部分と実質的に同じパターンにパターン形成された金属層を基板の上に形成する。
次に、この実施形態の方法によれば、パターン形成された金属層によって覆われていない薄い金属膜の部分を例えばスパッタリングによって除去する。
次いで、パターン形成された金属層によって覆われていない有機層の部分を例えばエッチングによって除去する。
パターン形成された金属層によって覆われていない基板の部分をエッチングしてパターン形成された基板を形成する。
この実施形態によれば、最後に、パターン形成された金属層、ならびに薄い金属膜および有機層の残留部分を前記パターン形成された基板から除去して、覆われていないパターン形成された基板を得る。
【００７５】
さらに本発明の一実施形態は、本発明の方法を使用して形成されたデバイスに関する。
該デバイスには、記載の方法によってパターン形成された金属層を含むデバイス、および記載の方法を使用してパターン形成された金属層を例えばマスク層として使用して製造したデバイスが含まれる。
【００７６】
図７に、本発明の一実施形態とともに使用されるように適合されたスタンプ１およびその上に金属層がパターン形成される基板４の断面図を示す。
スタンプ１は、ＰＤＭＳなどの柔らかいエラストマー物質から形成されることが好ましい。
スタンプ１は一段高い部分５を有し、この部分は、スタンプの組成によって決まるシリコンパターン形成、エッチングプロセスなどの当技術分野で知られている技術を使用して形成することができる。
スタンプ１は、当技術分野で知られている技術を使用して少なくともスタンプの一段高い部分５の上に付着させた金属層２を有する。
図７のスタンプ１を使用する他に、一段高い部分５ａを有する図１５に示したスタンプ１ａを使用することもできる。
スタンプ１ａの形状は、スタンプ１ａの上に金属層２を付着させるときに金属が側壁に付着するのを防ぐのに役立つ。
図の説明において「スタンプ１」および「一段高い部分５」に言及するときにはいつでも、これらをスタンプ１ａおよび一段高い部分５ａに置き換えることができることを理解されたい。
さらに、パターン形成された金属層を基板に転写することができるようにスタンプがパターン形成されている限りにおいて、このスタンプは、具体的には図示されていない他の形状をとることができることを理解されたい。
【００７７】
図７に示した実施形態では、基板４が、当技術分野で知られている技術を使用してその上に付着させた（ストライク層を含む）薄い金属膜３を有する。
基板４は、ガラス、ポリマーおよびプレキシグラスを含む適当な材料から作ることができる。
基板４は硬い基板、可撓性基板、不透明基板または透明基板とすることができる。
基板４は、ガラス、プラスチックなどの実質的に透明な材料で作られていることが好ましい。
金属層２は、薄い金属膜３に対して金属層２を押しつけたときに薄い金属膜３に冷間溶接可能な金属を含む。
金属層２および薄い金属膜３は銀、金などの非反応性金属であることが好ましい。
【００７８】
スタンプ１は薄い金属膜３の上へ押しつけられ、スタンプ１の一段高い部分５の上の金属層２の部分が薄い金属膜３の部分と接触する。
十分な圧力を加えて、薄い金属膜３の部分と接触した金属層２の部分とが金属膜３の部分に冷間溶接されるようにする。
【００７９】
次いでスタンプ１が取り外され、薄い金属層３に冷間溶接された金属層２の部分は、薄い金属層３に冷間溶接されたままスタンプから剥離され、基板の上にパターン形成された金属層６（図８に示されている）が残存する。
【００８０】
図８に、本発明の方法の実施形態に従ってスタンプの金属の一部が基板に転写されて、パターン形成された金属層６が薄い金属膜３の上に形成された後の図７のスタンプ１および基板４の断面を示す。
【００８１】
図９（ａ）は、パターン形成された金属６をその上に有する図８の基板４の断面を示している。
製作中のデバイスのタイプによっては、パターン形成された金属によって覆われていない薄い金属膜３の部分７を除去することが望ましい。
例えば基板をパターン形成するためには、薄い金属膜３の覆われていない部分７を除去した後でないと、基板に到達して例えば基板をエッチングすることができない。
薄い金属膜３の覆われていない部分７を例えばスパッタリングによって除去して、図９（ｂ）に示すようにパターン形成された金属層６および薄い金属膜の対応部分をその上に有する基板を得ることができる。
【００８２】
図１０（ａ）は、パターン形成された金属および対応するパターン形成された薄い金属膜をその上に有する図９（ｂ）の基板の断面を示している。
本発明の一実施形態によれば、希望に応じて、例えばパターン形成された金属によって覆われていない基板の部分８を異方性エッチングすることによって基板にパターンを形成して、図１０（ｂ）に示されたパターン形成された基板を得ることができる。
図１０（ｂ）のパターン形成された基板のパターンは本質的に、基板の上に金属を転写するのに使用したスタンプ１のパターンと一致する。
【００８３】
本発明の他の実施形態によれば、希望に応じて、図１１（ａ）に示されたパターン形成された基板の上のパターン形成された層を基板から除去して、図１１（ｂ）に示すような、覆われていないパターン形成された基板９を得ることができる。
このような層は例えば、除去する層の組成によって決まる適当な湿式化学剤の使用によって除去することができる。
【００８４】
図１２は、本発明の一実施形態とともに使用されるように適合されたパターン形成されたスタンプ１の断面を示しており、このスタンプは、例えば薄い有機層またはTEFLON（商標）でできた接着力低減層１０をスタンプ１とその上の金属層２との間に有する。
スタンプ１は柔らかいエラストマー材料で作られていることが好ましく、スタンプの組成によって決まる当技術分野で知られている技術を使用して形成することができる一段高い部分５を有する。
図１２はさらに、（ストライク層を含む）薄い金属層３および基板と薄い金属層３との間に配置された層１１をその上に有する基板４の断面を示している。
層１１は有機または無機材料を含むことができ、単一の層または複数の層とすることができる。
例えば層１１は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている特許文献６に記載されているシングルまたはダブルヘテロ構造ＯＬＥＤの複数の有機層を含む。
層１１および薄い金属層３は、当技術分野で知られている技術を使用して基板４の上に付着される。
基板４およびスタンプ１は、図７に関して述べた材料と同様の材料から作ることができる。
同様に、薄い金属層３および金属層２は図７に関して記載した金属を含むことができる。
スタンプ１は薄い金属層３の上へ押しつけられ、スタンプ１の一段高い部分５の上の金属層２の部分が薄い金属層３の部分と接触する。
十分な圧力を加えて、薄い金属層３の部分と接触した金属層２の部分とがこの部分に冷間溶接されるようにする。
【００８５】
次いでスタンプ１が取り外され、薄い金属層３に冷間溶接された金属層２の部分は、薄い金属層３に冷間溶接されたままスタンプから剥離され、（図１３に示されているように）基板の上にパターン形成された金属層６が残存する。
【００８６】
図１３は、本発明の方法の一実施形態に従ってスタンプの金属の一部が基板４に転写されて、本発明の一実施形態に基づくパターン形成された金属層６が基板４の上に形成された後の図１２のスタンプ１および基板４の断面を示す。
【００８７】
続いて、パターン形成された金属層６をその上に有する図１３の基板４を、先に論じ図９〜図１１に示した同じプロセスを使用してパターン形成することができる。
すなわち、例えばスパッタリング、異方性エッチングおよび湿式化学剤を使用して、希望に応じていくつかの層を除去しその実施形態をパターン形成することができる。
【００８８】
図１３（ａ）に、本発明の方法の一実施形態に従って製作された有機発光デバイス用の直径２００μｍのカソードのアレイの光学顕微鏡像を示す。
図１３（ａ）に示した像は、スタンプから金属を転写しストライク層を除去した後に撮影したものである。
基板領域全体にわたって均一なパターンが得られた。
図１３（ｂ）は、カソードの縁を示す走査型電子顕微鏡像を示している。
主に図３に示した非理想的なスタンプ形状のため、パターン解像度は約１μｍである。
【００８９】
図１４は、本発明の方法の一実施形態に基づく冷間溶接によってパターン形成された直径２００μｍの有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）の電流密度（Ｊ）対電圧（Ｖ）特性１４１を示している（図１４における黒丸の線）。
この完成したカソードは０．５ｎｍＬｉＦ／０．４ｎｍＡｌ／１５ｎｍＡｕからなる。
従来のシャドウマスク法によってパターン形成された直径４００μｍのＯＬＥＤのＪ−Ｖ特性１４２、１４３も示されている（図１４における白丸の線１４３：０．５ｎｍＬｉＦ／１００ｎｍＡｌからなる二層カソードを有するデバイス、図１４における黒い四角の線１４２：スタンピングによるデバイスのカソードと同一のカソードを有するＯＬＥＤ）。
図１４の挿入図は、図１４のデバイスの外部量子効率（external quantum efficiency）対電流密度のプロットを示している。
【００９０】
本発明の一実施形態では、スタンピングプロセスの間、スタンプが適切に位置決めされなければならない。
具体的には、例えば図７、図８および図１２に示したスタンピングの間、すでに基板４の上にあるフィーチャに対してスタンプが正確に位置決めされなければならない。
このアライメントは、基板４の下面を通して投影されたIR光を使用した光学アライメント、光散乱を使用した 基準（fiducial）アライメント、他の適当な技術などの当技術分野で知られている技術を使用して達成することができる。
【００９１】
単純化された有機層および金属層を有する本発明の様々な実施形態を示したが、有機層と金属層との両方を含む追加の層および下位層（sublayer）が存在する場合もある。
例えば、基板とストライク層との間の層（例えば図１２に示した層１１）は複数の下位層を含むことができ、基板とストライク層との間にはさらに追加の層が存在する場合がある。
例えば、本発明の一実施形態では、正孔輸送層（hole transporting layer）、電子障壁層（electron blocking layer）、発光層（emissive layer）、正孔障壁層（hole blocking layer）および電子輸送層（electron transporting layer）を含む有機層を基板の上に付着させることができ、この有機層の上にストライク層を付着させて、スタンプの金属層がストライク層上に転写されるようにすることができる。
他の例では、有機層、例えば先に記載した有機層を付着させる前に、パターン形成された下面電極を基板４の上に製作することができる。
参照によりその全体が本明細書に組み込まれているForrest他の特許文献８に記載されている正孔注入層などの追加の有機層が存在することもできる。
参照によりその全体が本明細書に組み込まれている特許文献９の６〜１１ページに記載されているものなど、当技術分野で知られている追加の層が存在する場合がある。
【００９２】
本発明の一実施形態は、Ｍｇ：Ａｇ／ＩＴＯなどの複合カソードの高い光透過を利用したパッシブマトリックスディスプレイの透明または上面発光ＯＬＥＤを、本発明の方法によって付着させたバスラインの使用により該複合カソードの低い導電率によって制限されることなく製造することを含む。
さらに、本発明の一実施形態は、蒸着させた導電材料を、このような導電材料が付着プロセス中に実質的に散乱されたときに発生する可能性がある短絡の問題を生じることなく提供する。
【００９３】
いくつかのＯＬＥＤへの応用には側面発光ＯＬＥＤを含み、その場合には両方の電極が不透明電極でもよい。
電極、有機層および障壁層を単一の層として説明し図示したが、これらはそれぞれ、当技術分野で知られている様々な下位層を含むことができる。
例えば有機層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている特許文献６に記載されているシングルまたはダブルヘテロ構造ＯＬＥＤの下位層を含む場合がある。
さらに、本発明のデバイスの実施形態は、（図示しない）正孔注入強化層（hole injection enhancement layer）、保護最上位層（protective top layer）など当技術分野で知られている追加の層を含む場合がある。
【００９４】
本発明の実施形態に従って製造されたデバイスは多種多様な製品に組み込むことができる。
例えば、本発明の方法の実施形態によってＯＬＥＤの電気接点および／または有機層を付着して製造された有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）の大型多色アレイにより、フラットパネルディスプレイ、アクティブマトリックスディスプレイおよびパッシブマトリックスディスプレイを含むディスプレイを構成することができる。
このようなディスプレイは、車両、テレビ受像機、コンピュータ、プリンタ、スクリーン、看板、電気通信装置、電話機などの他の製品に当業者に知られている方法で組み込むことができる。
【００９５】
本発明の一実施形態に従って製造されたＯＬＥＤをディスプレイ以外の応用で使用することもできる。
例えば、このようなＯＬＥＤの列をプリンタに組み込み、これを使用して当業者に知られている方法で像を生成することができる。
【００９６】
ＯＬＥＤの他にも、本発明の一実施形態を使用して多種多様なデバイスを製造することができる。
例えば、本方法を使用して、薄膜トランジスタ、光検出器および高い解像度が望ましい他のデバイスを製造することができる。
本発明の実施形態を使用して、光電池アレイ、フォトダイオードアレイなどのオプトエレクトロニクデバイスを製造することもできる。
【００９７】
次に、本発明のある特定の代表的実施形態を実施する方法について本発明を詳細に説明する。
その中の材料、装置およびプロセスステップは例示のための例にすぎないことを理解されたい。
具体的には本発明は、本明細書に具体的に列挙された方法、材料、条件、プロセスパラメータ、装置などに限定されない。
【実施例】
【００９８】
（実施例１）
スタンピングによって基板の上に金属パターンを直接的に形成する本発明の一実施形態に基づく方法を実施した。
具体的には、低圧冷間溶接を使用した有機電子デバイスの金属カソード接点の高解像度パターン形成するための方法を実施した。
この実施例では、基板上に予め付着させたパターンのない有機および金属層の上に、パターン形成された柔らかいエラストマースタンプから金属層を転写することによって接点を形成する。
この実施例において具体化される本発明の方法に従って、効率的な電子燐光性（electrophosphorescent）有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）のアレイを製造した。
【００９９】
この実施例では図２に示した方法を使用した。
図２には、電子燐光性ＯＬＥＤのアレイをパターン形成するのに使用される冷間溶接が示されている。
この基板１０４は（１２ｍｍ）２のガラススライドからなる。
基板１０４を、ＯＬＥＤ構造のアノードの働きをするインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなる透明な導電層で予めコーティングした。
ＩＴＯ層の上に、（非特許文献５に記載されている）以下の有機層１１１を付着させた：４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）からなる厚さ約６０ｎｍの正孔輸送層、７重量％のゲスト燐光体ｆａｃトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）でドープされた４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）からなる厚さ約２０ｎｍの発光層、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）からなる厚さ約１０ｎｍの励起子（exciton）／正孔障壁層、およびＡｌｑ３からなる厚さ約４０ｎｍの電子輸送層。
次いで有機層１１１の上に、厚さ約０．５ｎｍのＬｉＦ層および厚さ約０．４ｎｍのＡｌ層を含み、厚さ約１５ｎｍのＡｕ層によってキャップされたストライク層１０３を付着させた。
これらの付着の前には、非特許文献６に記載された手順によって基板１０４を清浄化し、ＯＬＥＤの有機層１１１およびストライク層１０３は、高真空（〜１０−６トール）熱蒸着によって付着させた。
ＯＬＥＤのために使用される有機材料はすべて使用前に、温度勾配昇華（thermal gradient sublimation）によって精製した。
【０１００】
パターン形成された柔らかいエラストマースタンプ１０１は、一段高い部分１０５を持つようにパターン形成された厚さ約１００μｍのＰＤＭＳ層を含み、これをガラススライドで支持した。
Siウェハ上の厚さ２５μｍのフォトレジスト層（MicroChem Corporation社製のＳＵ−８  ５０）を、従来のフォトリソグラフィによって直径２００μｍの円筒形の凹みからなる正方形の格子にパターン形成して、ＰＤＭＳスタンプのマスタ（図６（ａ）参照）を形成した。
このマスタにＰＤＭＳプリポリマー（Dow Corning Corporation社製のＳｙｌｇａｒｄ １８４）を注ぎ、次いで、厚さ１３ｍｍのガラススライドを押しあてながら約７０℃のホットプレート上で約２４時間硬化させた。
ＰＤＭＳ層の厚さは約１００μｍであった。
プレスは、従来の半導体フリップチップボンダ（Research Devices, Inc.社製のＭ−８１１Ｐ）を使用して実施した（図６（ｂ）および６（ｃ）参照）。
【０１０１】
スタンプ１０１の上に、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン（「バトクプロイン（bathocuproine）」または「ＢＣＰ」）からなる厚さ約１００ｎｍの層を含む層１１０を付着させ、層１１０の上に金属層１０２を付着させた。
本発明のこの実施形態において、追加されたＢＣＰ層１１０は、金属層１０２をＰＤＭＳスタンプ１０１に直接に付着させた場合に比べて、接着した金属層１０２をスムーズに剥離する役目を果たす。
金属層１０２は厚さ約１００ｎｍのＡｕ層からなる。
【０１０２】
スタンプ１０１をストライク層１０３の上に押しつけて、スタンプ１０１の一段高い部分１０５の上の金属層１０２の部分がストライク層１０３の部分と接触するようにした（図２（ａ）参照）。
スタンプ１０１に十分な圧力を加えて、ストライク層１０３の部分と接触したスタンプ１０１の上の金属層１０２の部分がストライク層１０３に冷間溶接されるようにした。
この実施例では、加えた平均圧力が約１８０ｋＰａ（接触面積０．２８ｃｍ２あたり５００gに相当する）であり、これは、硬いスタンプを用いた従前の報告の圧力の約１０００分の１である（非特許文献３、非特許文献４参照）。
【０１０３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、パターン形成された柔らかいエラストマースタンプ１０１を取り外した。
ストライク層１０３に冷間溶接されたスタンプ１０１の金属層１０２の部分は冷間溶接されたままスタンプ１０１から剥離され、基板１０４の上にパターン形成された金の層が残った。
【０１０４】
次に、従来の反応性イオンエッチングンシステムの中で、図２（ｂ）および２（ｃ）に示すように、転写されたパターン間の覆われていないストライク層１０３の部分１０７を、Ａｒスパッタエッチングによって除去した。
Ａｒスパッタエッチングは、平行平板型（直径約２４ｃｍ）の反応性イオンエッチングシステム（ＰｌａｓｍａＴｈｅｒｍ９７０シリーズ）の中で９分間、２０ミリトール、５０Ｗで実施した。
デバイス特性を周囲条件で測定した。
有機材料の高い側方抵抗率によってデバイスは十分に絶縁されていたため（isolated）、この実施例のデバイスでは、転写されたパターン間の有機材料を除去する必要はなかった。
しかし、必要ならば、別のガス組成を使用して有機材料を除去することもできる。
【０１０５】
パターン形成された金層を本発明の一実施形態に従って先に述べたとおりに基板上に転写する前と後に、パターン形成された柔らかいエラストマースタンプ１０１の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を撮影した。
ＳＥＭ像を図３に示す。
ＰＤＭＳポストの詳細図（図３（ｂ））によれば、スタンプの縁は丸く、その頂部コーナに沿って連続するＡｕコーティングがある。
スタンプを基板から分離すると、Ａｕ膜はこの境界に沿って不規則に裂けた（図３（ｃ））。
このＡｕパターンは９７％を超える転写歩留りで基板領域全体にわたって基板に均一に転写され、パターンの縁の解像度は約１μｍであった。
解像度は、主にスタンプポストの丸くなった縁によって制限され、図１３に示すような縁の不規則な転写につながった。
【０１０６】
図１４は、カソードスタンピングによって（すなわち本発明の方法の実施形態に従って）形成された電子燐光性ＯＬＥＤ１４１の電気および光学性能と、従来のシャドウマスク法によってパターン形成された対照デバイスの電気および光学性能との間の比較結果を示す。
２つのタイプの対照デバイスを用意した。
実施例１のスタンピングによるデバイスと同一のカソード層構造（〜０．５ｎｍＬｉＦ／〜０．４ｎｍＡｌ／〜１５ｎｍＡｕ）を有するデバイス１４２と、厚さ０．５ｎｍのＬｉＦ層および厚さ１００ｎｍのＡｌ層からなる二層カソードを有するデバイス１４３である。
これらの対照デバイスの直径は４００μｍ、すなわち実施例１のスタンピングによるＯＬＥＤの直径の２倍であった。
【０１０７】
図１４の測定によれば、スタンピングの間に有機ヘテロ構造の活性領域に圧力を直接に加えた場合でも、スタンピングプロセスおよびストライク層除去プロセスはデバイス性能に影響を及ぼさない。
例えば、電流密度Ｊ＝１０ｍＡ／ｃｍ２に対応する電圧は、スタンピングによるデバイスと対照デバイスの両方で（９．２±０．３）Vであり、同じカソード構造を有するスタンピングによるデバイスと対照デバイスのＪ＝１ｍＡ／ｃｍ２での外部量子効率（η）は（６．０±０．３）％であった。
なおこの値は、二層カソードを有する対照デバイスの効率の約７０％である。
η−Ｊ曲線の形状はほとんど同じであり、このことは、本発明のプロセスが励起子の非放射損（nonradiative loss）につながる追加の経路を導入しないことを指示している。
三層カソード構造を有するデバイスと二層カソード構造を有するデバイスとの間のηの違いはＡｕとＡｌの反射率の違いによるものである可能性がある。
Ａｕキャップ層を有するデバイスのηはＡｌキャップを有するデバイスのηの約８３％であると計算された。
この計算では、極薄のＬｉＦ／Ａｌ層は無視し、等方源（isotropic source）から発せられた光をカソードから反射された光と合計した。
このケースでは、当業者には理解される、接点材料の複合屈折率を使用した。
これらの単純な検討から、図１４から明らかな二層カソードとスタンピングによる三層カソードとの間の効率の違いは、主にＡｕとＡｌの反射率が異なることの結果であると結論した。
【０１０８】
実施例１では、パターンサイズが２００μｍ、縁の解像度が約１μｍであった。
非特許文献７には、５００ｎｍ未満のフィーチャをパターン形成するにはＰＤＭＳは柔らかすぎると報告されている。
この問題は、「ｈ−ＰＤＭＳ」などのより剛性の高いポリマー複合材の外層にパターン形状が形成され、より柔らかい（ＰＤＭＳなどの）内層が整合性（conformability）を提供する「ハイブリッドスタンプ」または「複合スタンプ」を使用することによって解決された（非特許文献７、非特許文献８参照）。
この方法を用いると、本発明の方法のこの実施形態では、サブミクロンフィーチャを有する金属膜の低圧パターン形成が可能になる。
低圧パターン形成の追加的な側面は、この実施例で使用された従来の半導体フリップチップボンダに適合することである。
これは、正確な（〜１μｍ）スタンプ位置決め精度を可能にし、フルカラーディスプレイの高解像度マルチレベルスタンピングを、例えばこの単純な方法によって達成可能にする。
【０１０９】
本発明の方法の実施形態は、従前に報告されたパターン形成技術に優るいくつかの利点を有する。
例えば、この方法は、スタンプを再使用できるため費用効果が非常によい。
好適なことに、スタンプ上にとどまる金属がスタンプ上に残り、希望または必要に応じて追加の新しい金属をスタンプに追加することができる。
さらに、スタンプ上に残った金属を除去したい場合には、当業者に知られている方法によってこの金属を除去することができる。
この金属は例えばウェットエッチングによって除去することができる。
【０１１０】
さらに、本発明は高スループットを提供するため、本発明の方法の実施形態は従前に報告されたパターン形成技術よりも有利である。
ディスプレイパネルなどの大きな領域を１ステップでパターン形成することができる。
【０１１１】
さらに、材料の転写に基づく他のパターン形成プロセスとは異なり、本発明の方法の実施形態は、湿式化学プロセスまたは高温プロセスを使用しない金属のパターン形成が可能である。
さらに、金属−有機界面が、従来のシャドウマスキングで使用されるものと同様の熱蒸着によって形成されるため、図１４に示すように、有機材料への効率的な電荷注入がこのプロセスによる影響を受けない。
この特性は、低圧パターン形成能力とあいまって、この方法を、ＯＬＥＤ、有機薄膜トランジスタおよび光電池を含む広範囲の有機電子デバイスのロールツーロール製造プロセスに適したものにしている。
ローラスタンプを使用することによって、接触面積を低下させて最適圧力をより小さい力で加えられることができるので、可撓性基板に対する大面積パターン形成をより容易に実行することができる。
本発明の方法の実施形態は、ＯＬＥＤおよび他の電子デバイスの単純で費用効果のよい高スループット製造を可能にし、例えばフラットパネルディスプレイの製造に応用することができる。
【０１１２】
特定の実施例および好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例および実施形態に限定されないことを理解されたい。
具体的には、本発明はＯＬＥＤまたは薄膜トランジスタに限定されず、多種多様な電子デバイスに応用することができる。
具体的には、本発明の方法の実施形態は、パターン形成された金属または有機層がそのデバイス自体の中で使用されるデバイスの形成において使用することができ、またはデバイスの形成において、例えば他の層または基板をパターン形成する際のエッチングマスクとして使用することができる。
本発明は、記載した特定の実施例および実施形態に限定されない。
したがって当業者には明白なとおり、請求の発明は、本明細書に記載した特定の実施例および好ましい実施形態の変形形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の一実施形態に基づくパターン形成された金属の転写プロセスの概略図である。
【図２】低圧冷間溶接による有機電子デバイスのカソードのパターン形成を示す図である。
【図３】金属パターンを転写する前（図３（ａ）、図３（ｂ））および転写後（図３（ｃ））のスタンプの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す図である。
【図４】本発明の方法を組み込むことができる、有機電子集積回路製造用のロールツーロール法の一例を示す図である。
【図５】ＰＤＭＳスタンプの形成、およびそのスタンプを使用して金属を基板に転写する本発明の一実施形態に基づく方法を示す図である。
【図６】図６（ａ）はマスタの上面図であり、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、図６（ａ）に示したマスタから製造されたＰＤＭＳスタンプのＳＥＭ像を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態とともに使用されるように適合されたパターン形成されたスタンプおよび基板の断面であって、スタンプの上の金属を基板の上の薄い金属膜の部分に冷間溶接することによって、スタンプから基板に、パターン形成された金属層が転写される様子を示す図である。
【図８】本発明の方法の一実施形態に従ってスタンプの金属の一部を基板に転写した後の図７のスタンプおよび基板の断面を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に従って薄い金属膜の部分を除去する前（図９（ａ））および除去した後（図９（ｂ））の、その上にパターン形成された金属を有する図８の基板の断面を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に従って基板の部分をエッチングして、スタンプと本質的に同じパターンを有するパターン形成された基板を形成する前（図１０（ａ））および形成後（図１０（ｂ））の、その上にパターン形成された金属を有する図９（ｂ）の基板の断面を示す図である。
【図１１】残った薄い金属膜およびパターン形成された金属層をパターン形成された基板から除去する前（図１１（ａ））および除去した後（図１１（ｂ））の、その上にパターン形成された金属を有する図１０（ｂ）の基板の断面を示す図である。
【図１２】自体とその上の金属層との間に接着力低下層を有する、本発明の一実施形態とともに使用されるように適合されたパターン形成されたスタンプおよび基板の断面であって、スタンプの上の金属を基板の上の薄い金属膜に冷間溶接することによって基板の上には金属材料のパターンが形成されると共に、基板と薄い金属膜の間には有機層が配置されている様子を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に従って製作されたカソードの光学顕微鏡像である。
【図１４】冷間溶接（中実円）によってパターン形成された直径２００μｍの有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）の電流密度（Ｊ）対電圧（Ｖ）特性を示す図である。
【図１５】スタンプの側壁に金属が付着することを防ぐ本発明の一実施形態のスタンプの好ましい形状を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態とともに使用されるように適合されたハイブリッドスタンプの一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  スタンプ
１ａ  スタンプ
２  金属層
３  ストライク層、薄い金属膜
４  基板
５  一段高い部分
５ａ  一段高い部分
６  パターン形成された金属層
７  覆われていない薄い金属膜の部分
８  覆われていない基板の部分
９  パターン形成された基板
１０  接着力低減層
１１  基板と薄い金属層の間の層
４１  基板
４２  円筒形ドラム
４３  円筒形ドラム
４５  ストライク層
４６  金属エッチング
５１  ＰＤＭＳスタンプ
５２  金属
５３  金属ストライク層
５４  基板
１０１  スタンプ
１０２  金属（Ａｕ）層
１０３  カソード／金属ストライク層
１０４  基板
１０５  一段高い部分
１０７  覆われていないストライク層の部分
１１０  ＢＣＰ層
１１１  有機層
１６１  硬い外層
１６２  柔らかい内層
【図１】
2006512744.tif 000004
【図２】
2006512744.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006512744.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2006512744.tif 000020
2006512744.tif 000021
2006512744.tif 000022