用于将有机层微影图案化的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开涉及一种通过光刻的方式用于将有机层(如有机半导体层)图案化的方法。
[0002]本发明公开进一步涉及一种用于制作有机电子装置的方法，其中该有机半导体层通过光刻而图案化。
【背景技术】
[0003]有机电子的研究一直稳定发展，其材料、工艺与系统整合同时有所发展。如有机光伏电池(OPV)、有机光电探测器((PD)、有机薄膜电晶体(OTFT)、以及特别是用于发光与显示器的有机发光二极体(OLED)的应用领域正向工业化的道路发展。
[0004]已知的有机电子装置制造方法的其中一个瓶颈涉及到目前可用的图案化技术的限制。
[0005]举例来说，一种常用于有机电子装置的工艺中的图案化技术基于阴影遮蔽技术。此技术可用于定义尺度大于或等于30微米的特征。该方法的一缺点为其无法达成非常精确的对位。阴影遮蔽技术的另一缺点为其需要有较繁复的硬体维护，且其无法放大至较大的基板尺寸。
[0006]通过广泛调查的其他技术(例如喷墨印刷)可提供与阴影遮蔽近似的解析度。然而，其他技术并无法适用于较复杂的积层体，即多层积叠体。举例来说，精确对位是相当困难的。
[0007]出现了多种其他图案化工艺，例如基于利用旋涂工艺在预图案化基板上的自组装，此工艺需要为特定的有机活性层慎选排斥/相吸的图案化材料。另一个所采用的图案化方法的例子为激光诱导向前转移(laser-1nduced forward transfer，LIFT)。
[0008]光刻可为实现以可再制的方式且在大尺寸晶圆上的图案解析度小于10微米的最有希望的技术。然而，并不能直接将光刻工艺的使用与有机半导体结合，因为大部分使用于标准光阻中的溶剂以及用于光阻显影和/或去光阻的溶剂都会溶解该等有机层。已提出有一些解决此问题的方法。
[0009]一解决方法基于干式微影，其利用冷冻⑶2光阻，例如由Matthias E.Bahlke等人于Adv.Mater.，2012，24,6136-6140发表的“在大面积的薄膜有机半导体干式微影中利用冷冻 C02 光阻(“Dry lithography of large-area，thin-fi Im organic semiconductorsusing frozen C02resists” )”。此方法提供数量级为100微米的解析度。其缺点为需要非常低的基板温度，在20K至100K的范围内。
[0010]另一解决方法基于正交工艺，其利用氟化物光阻。此方法用标准光刻设备提供微米等级解析度。然而，制造该等氟化物产品成本很高，且其废弃也非常昂贵且麻烦。
[0011]其他解决方法利用边界层或屏障层来保护该有机半导体层，并防止该有机半导体层与该等光刻化学物(photolithographic chemicals)之间的直接接触。此方法例如描述于John A.DeFranco等人于Organic Electronics期刊的第7册(2006年)第22至28页所发表的“有机电子材料的光刻图案化”。通过化学气相沉积法(CVD)在有机膜顶部提供聚一氯对二甲苯(parylene-C)，在光阻的沉积与显影期间保护该有机膜。显影后，该光阻在干蚀刻时作为遮罩，其用来将该光阻图案转印至该聚一氯对二甲苯(parylene-C)层以及其下的有机膜。接着该聚一氯对二甲苯(parylene-C)膜被剥离，并接着用无溶剂方式移除该光阻，在该基板上留下图案化有机膜。此方法的缺点为该聚一氯对二甲苯(parylene-C)层是由CVD提供，其为需要高真空的较昂贵工艺。此方法的另一缺点为移除该聚一氯对二甲苯(parylene-C)层需要机械式剥离。机械式剥离较难控制且可能形成缺陷。
[0012]发明的概要
[0013]发明要解决的技术课题
[0014]本发明公开提供一种用于有机层的光刻图案化的方法，例如有机半导体层，其中该等方法可克服先前技术的缺点。
[0015]用于解决技术课题的手段
[0016]本发明公开涉及一种用于沉积在基板上的有机层的光刻图案化的方法，其中该方法包含如下步骤:在该有机层上提供遮蔽层;在该遮蔽层上提供光阻层;透过荫罩(shadowmask)照射该光阻层;将该光阻层显影，由此形成图案化光阻层;进行第一干蚀刻步骤，其使用该图案化光阻层作为遮罩，由此将在没有被该光阻层覆盖的位置完全移除该遮蔽层，由此形成图案化遮蔽层;进行第二干蚀刻步骤，其使用该图案化遮蔽层作为遮罩，由此将在没有被该遮蔽层覆盖的位置完全移除该有机层；以及完全移除该遮蔽层，其中，移除包含将该遮蔽层暴露于水中。
[0017]本发明公开的一方法中，该有机层优选用水处理也不会劣化的层。
[0018]本发明公开的一方法中，该有机层可为有机半导体层。
[0019]举例来说，下列为根据本发明观点的工艺中可用的一些有机材料;A/用于有机发光装置(OLEDs):-电洞注入层(HIL):F4-TCNQ、Meo-TPD、HATCN、Mo03;-电洞传输层(HTL):1^0-1?0、1?0、8?化0-140、即0、肥8、1'(^4、08?、14?(:、胺和/或咔唑基材料；-电子传输层(ETL):Alq3、TPB1、Bphen、NBphen、BCP、BAlq、TAZ等等；-电子注入层(EIL):Lif、CsC03、CsF、Yb、Liq等等基质:MCP、TCTA、TATP、CBP、卩卡挫基材料(carbazoIe based materials)等等；-红色掺杂剂:DCJTB、Rubrene、Ir (btp)2(acac)、PtOEP、Ir(MDQ)2acac等等；-绿色掺杂剂:05451'、&(??￥)3、1^??￥)23。3。、&(3111??7)3等等；-蓝色掺杂剂:802￥81、00厶￥81、FIrPic、4P-NPD、DBZa等等;B/用于有机光伏装置/有机光二极体(0PV/0PD):1/光敏混合物，其包含施体与受体，其中:-施体为酞菁、噻吩、并苯、二酮吡咯并吡咯、三甲醇氨基甲烷、吡啶、丙二腈，或其衍生物;-受体为花(perylene)、富勒稀、(子)酞菁，或其衍生物;-上述的任何结合;-上述的任何聚合物形式;2/缓冲层电洞传输层:联苯胺、吡啶、三甲醇氨基甲烷、螺二芴，或其衍生物;-电子传输层:菲绕啉、吡啶;-两种传输层均可用有机金属氧化物或金属掺杂物来掺杂。
[0020]本发明的一方法中，该遮蔽层可包含或含有水基聚合物材料，其无法交联。使用水基材料的优点是可防止伤害或混杂其下的有机层。使用无法交联的材料的优点是可被水或水基溶液轻易地且完全地移除。
[0021]本发明的一方法中，提供该遮蔽层可包含以溶液工艺的方法提供该遮蔽层，例如通过旋涂法，接着例如以大约100°C前烘。此等以溶液为基的方法的优点为其较为经济且不需要真空。举例来说，该遮蔽层厚度在300nm至约100nm的范围内，但本发明并不限于此。
[0022]在本发明的一方法中，该遮蔽层可包含聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone)、聚乙稀醇(Polyvinyl alcohol)、及普鲁兰(Pullulan)中的任一个或它们的组合:。
[0023]在本发明的一方法中，将该遮蔽层暴露于水中包含将该遮蔽层暴露于纯水或含水溶液中，其包含80%以上的水，优选包含90 %以上的水。
[0024]在本发明的一方法中，该含水溶液进一步包含异丙醇(IPA)和/或甘油。
[0025]在本发明的一方法中，提供该光阻层可包含提供可溶剂显影的光阻层。优选该光阻为负型光阻(negative tone photoresist)。利用可溶剂显影的光阻的优点为其可与水基遮蔽层相容。
[0026]在本发明的一方法中，进行该第一干蚀刻步骤可进一步包含移除该光阻层的至少上部部分。
[0027]在本发明的一方法中，进行该第二干蚀刻步骤可进一步包含移除该