CN101341581B - 火焰打孔的孔隙掩模 - Google Patents

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Abstract

提供了孔隙掩模，包括细长的柔性薄膜幅材，所述膜幅材具有至少一个形成在所述薄膜中的沉积掩模图案，其中所述沉积掩模图案限定贯穿所述薄膜的沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少一部分，并且其中沉积孔隙由边缘界定，所述边缘为所述掩模的一部分，所述边缘具有大于所述掩模的平均厚度的厚度。在另一方面，本发明提供了制造这种孔隙掩模的方法，包括以下步骤：提供支承表面，其中所述支承表面包括多个降低部分；提供喷焰器，其中所述喷焰器支承火焰，并且其中火焰包括与所述喷焰器相对的焰舌；使细长的柔性薄膜幅材的至少一部分顶靠接触所述支承表面；以及用源自喷焰器的火焰加热所述薄膜，以在所述薄膜的覆盖所述多个降低部分的区域中产生孔隙。

Description

火焰打孔的孔隙掩模
技术领域
本发明涉及通过使用由火焰打孔方法制成的孔隙掩模来制造电子电路元件、制造那些掩模的方法、以及如此制成的孔隙掩模。
背景技术
电子电路包括电子电路元件诸如电阻器、电容器、感应器、二极管、晶体管、以及其它有源和无源元件的组合，这些元件通过导电连接联系在一起。薄膜集成电路包括若干层诸如金属层、介质层、以及典型地由半导体材料诸如硅形成的活性层。典型地，薄膜电路元件和薄膜集成电路通过如下方式产生：沉积各种材料层，然后使用加成或减成法中的光刻法来图案化这些层，所述加成或减成法可包括化学蚀刻步骤以限定各种电路元件。另外，孔隙掩模已用来沉积成图案层，而无需使用蚀刻步骤或任何光刻法。
美国专利No.6,821,348 B2公开了涉及孔隙掩模和相关系统的某些方法和装置，因而以引用的方式并入本文。
美国专利申请公布No.2004/0070100 A1和2005/0073070 A1公开了涉及薄膜的火焰打孔的某些方法和装置，因而以引用的方式并入本文。
美国专利申请序列号11/179,418公开了涉及卷状物品孔隙掩模和相关的滚筒式或连续运动系统的某些方法和装置，因而以引用的方式并入本文。
发明内容
简而言之，本发明提供一种孔隙掩模，包括：细长的柔性薄膜幅材；以及至少一个在薄膜中形成的沉积掩模图案，其中沉积掩模图案限定贯穿薄膜延伸的沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少一部分，并且其中沉积孔隙由边缘界定，所述边缘为掩模的一部分，其具有大于掩模的平均厚度的厚度。孔隙掩模可包括多个独立的沉积掩模图案，所述图案可基本上相同或不同。该薄膜幅材典型地为足够柔性的，使得其可被卷绕以形成卷材。该薄膜幅材典型地在至少幅材纵向方向、幅材横向方向、或这两个方向上为可拉伸的。该薄膜幅材典型地包括聚合物薄膜，更典型地包括聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜。典型地，至少一个沉积孔隙具有小于约1000微米，更典型地小于约250微米的最小直径。
在另一方面，本发明提供一种制造包括细长的柔性薄膜幅材、以及形成在薄膜中的沉积掩模图案的孔隙掩模的方法，其中沉积掩模图案限定贯穿薄膜延伸的沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少一部分。该方法包括以下步骤：提供支承表面，其中支承表面包括多个降低部分；提供喷焰器，其中喷焰器支承火焰，并且其中火焰包括与喷焰器相对的焰舌；使细长的柔性薄膜幅材的至少一部分顶靠接触支承表面；以及用源自喷焰器的火焰加热薄膜，以在薄膜的覆盖多个降低部分的区域中产生孔隙。在一个实施例中，支承表面被冷却至低于120°F(29℃)的温度；并且薄膜的第一侧面与受热表面接触，其中受热表面的温度大于165°F(74℃)；并且随后用源自喷焰器的火焰加热薄膜，以在薄膜的覆盖多个降低部分的区域中产生孔隙之前，将受热表面从薄膜的第一侧面移除。另一个实施例另外包括如下步骤：将喷焰器定位成使得火焰的未侵入焰舌和喷焰器之间的距离比薄膜和喷焰器之间的距离大至少三分之一。定位步骤可另外包括定位喷焰器使得火焰的未侵入焰舌和喷焰器之间的距离比薄膜和喷焰器之间的距离大至少2毫米。另一个实施例另外包括如下步骤：将喷焰器定位成使得在喷焰器和轧辊之间测得的角度小于45°，其中该角度的顶点定位在背衬辊的轴线处。
在另一方面，本发明提供一种制造电子电路元件的方法，包括以下步骤：提供支承表面，其中支承表面包括多个降低部分；提供喷焰器，其中喷焰器支承火焰，并且其中火焰包括与喷焰器相对的焰舌；使细长的柔性薄膜幅材的至少一部分顶靠接触支承表面；用源自喷焰器的火焰加热薄膜以在薄膜的覆盖多个降低部分的区域中产生孔隙，从而制成孔隙掩模；提供第一薄膜幅材；将孔隙掩模和第一薄膜幅材定位成彼此邻近；以及通过孔隙掩模中的孔隙将沉积材料沉积到第一薄膜幅材上，以产生一个或多个电子电路元件的至少一部分。在一个实施例中，该方法另外包括通过排除孔隙掩模的再使用的方法回收累积在孔隙掩模上的沉积材料的步骤，所述步骤可选地包括局部或完全地燃烧孔隙掩模、局部或完全地熔融孔隙掩模、局部或完全地将孔隙掩模分割成片件、以及局部或完全地溶解孔隙掩模。
附图说明
图1为呈卷绕成卷材的孔隙掩模幅材形式的孔隙掩模的透视图。
图2a为根据本发明的一个实施例所述的孔隙掩模的俯视图。
图2b为图2a中的孔隙掩模的一部分的放大视图。
图2c为图2a中的孔隙掩模的单一孔隙的放大视图。
图2d为图2c的孔隙的横截面。
图3至5为根据本发明的实施例所述的孔隙掩模的俯视图。
图6为可用于本发明的方法的火焰打孔装置的侧视图。
图7为图6的装置的前视图，其中为清楚起见移除了惰辊中的两个以及马达，并且背衬辊以虚线显示。
图7a为图6的装置的喷焰器带的放大视图。
图8为图6的装置的侧视图，包括沿装置内的薄膜路径移动的薄膜。
图9为喷焰器、薄膜、和背衬辊的部分的放大剖视图，其中喷焰器的火焰定位成远离薄膜使得该火焰为未侵入火焰。
图10为与图9类似的视图，其中喷焰器的火焰正侵入薄膜。
图11和12为在线孔隙掩模沉积技术的简化示意图。
图13和14为根据本发明所述的沉积工位的框图。
图15a为根据本发明的实施例所述的示例性拉伸装置的透视图。
图15b为拉伸机构的放大视图。
图16至18为根据本发明的实施例所述的示例性拉伸装置的俯视图。
图19为根据本发明的实施例所述的示例性在线沉积系统的框图。
图20和21为可根据本发明产生的示例性薄膜晶体管的剖视图。
具体实施方式
图1为孔隙掩模10A的透视图。如图所示，孔隙掩模10A包括细长的柔性薄膜幅材11A、以及形成在薄膜中的沉积掩模图案12A。沉积掩模图案12A限定贯穿薄膜延伸的沉积孔隙(在图1中未标出)。典型地，孔隙掩模10A被形成为带有若干沉积掩模图案，虽然本发明在此方面并非一定受限制。在那种情况下，每个沉积掩模图案可基本上相同；或作为另外一种选择，可有两种或更多种不同的掩模图案形成在柔性膜11A中。
如图所示，柔性膜11A可为足够柔性的，使得其可被卷绕以形成卷材15A。将柔性膜11A卷绕到滚轴上的能力可提供明显的优点：薄膜卷材15A具有用于存储、装运以及用于在线沉积工位的基本上紧凑的尺寸。另外，柔性膜11A为可拉伸的，使得其可拉伸以实现精确准直。例如，该柔性膜在幅材横向方向、幅材纵向方向、或这两个方向上为可拉伸的。在示例性实施例中，柔性膜11A可包括聚合物薄膜。聚合物薄膜可由很多种聚合物中的一种或多种构成，所述聚合物包括聚酰亚胺、聚酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、或其它聚合物。聚酰亚胺为尤其可用于构成柔性膜11A的聚合物。聚酯也是一种尤其可用于构成柔性膜11A的聚合物。优选地，该薄膜70为聚合物基底。
孔隙掩模10A可具有很多种形状和尺寸。例如，在示例性实施例中，柔性薄膜幅材11A为至少约50厘米长或100厘米长，并且在许多情况下可为至少约10米，或甚至100米长。另外，柔性薄膜幅材11A可为至少约3cm宽，以及小于约200微米厚，小于约30微米，或甚至小于约10微米厚。
图2a为根据本发明所述的孔隙掩模10B的一部分的俯视图。在示例性实施例中，如图2a所示的孔隙掩模10B由聚合材料形成。使用聚合材料来构成孔隙掩模10B可提供优于其它材料的优点，包括易于制造孔隙掩模10B、降低孔隙掩模10B的成本、以及其它优点。与薄金属孔隙掩模相比，聚合物孔隙掩模在很大程度上不易受到由意外形成的折缝和永久性弯曲所造成的损坏。而且，可用酸来清洁某些聚合物罩。
如图2a和2b所示，孔隙掩模10B被形成为带有图案12B，所述图案限定若干沉积孔隙14(仅标出了沉积孔隙14A至14E)。图2b中的沉积孔隙14A至14E的排列方式和形状为了举例说明的目的作了简化，并且可根据使用者所预想的应用和电路的设计而有较大变化。图案12B限定电路层的至少一部分，并且一般来讲可采用若干不同形式中的任一种。换句话讲，沉积孔隙14可形成任何图案，这取决于所需的将在沉积过程中使用孔隙掩模10B产生的电路元件或电路层。例如，虽然图案12B被显示为包括若干类似的子图案(标出了子图案16A至16C)，但本发明在此方面并不受限制。
图2c为根据本发明所述的掩模10B中的单一沉积孔隙14C的俯视图。图2d为根据本发明所述的掩模10B中的沉积孔隙14C的横截面。沉积孔隙14C由边缘17界定。边缘17为掩模10B的一部分，所述边缘具有增大的厚度，典型地具有大于掩模10B的平均厚度的厚度。在图2c和2d所示的实施例中，掩模10B的表面18B当其接近沉积孔隙14C的边缘19时保持基本上为平面的，而掩模10B的另一个表面18A当其接近沉积孔隙14C的边缘19时凸起，从而产生边缘17。在一个替代实施例中(未示出)，掩模的两表面当其接近沉积孔隙边缘时均不保持基本上为平面的。
孔隙掩模10B可用于沉积过程诸如汽相沉积过程中，在所述过程中材料通过沉积孔隙14沉积到沉积基底上，以限定电路的至少一部分。有利的是，孔隙掩模10B允许所需材料的沉积，并且同时允许材料成形为所需图案。因此，在沉积之前或之后无需单独的图案化步骤。孔隙掩模10B可用来产生很多种电子电路，包括集成电路诸如包括互补(n-通道和p-通道两者)晶体管元件的集成电路。此外，可使用有机(如并五苯)或无机(如非晶硅)半导体材料来产生根据本发明所述的集成电路。在一些实施例中，孔隙掩模10B可用来产生有机LED(OLED)。对于一些电路，有机和无机半导体两者均可使用。
孔隙掩模10B尤其可用于产生用于电子显示器诸如液晶显示器或有机发光显示器的电路、低成本集成电路诸如RFID电路、或任何采用薄膜晶体管的电路。此外，利用有机半导体的电路可从如下文所更详述的本发明的各种方面获益。此外，由于孔隙掩模10B可由柔性的聚合材料幅材形成，因此其可用于如下文所更详述的在线过程中。
可将一个或多个沉积孔隙14形成为具有小于约1000微米，小于约500微米，小于约250微米，或甚至小于约200微米的宽度。通过将沉积孔隙14形成为具有在这些范围内的宽度，可减小电路元件的尺寸。此外，两个沉积孔隙之间的距离(间隙)(例如沉积孔隙14C和14D之间的距离)可小于约1000微米，小于约500微米，小于约250微米，或甚至小于约200微米，以减小各种电路元件的尺寸。
由聚合物薄膜幅材形成孔隙掩模10B可使所使用的制造工艺比其它孔隙掩模诸如硅掩模或金属掩模通常所需的制造工艺更加便宜、更加简单、和/或更加精确。因而可将这些大掩模用于沉积过程，以产生电路元件，所述电路元件分布在大表面积上并且分开大距离。此外，通过在大聚合物幅材上形成掩模，大集成电路的产生可在在线工艺中完成。
图3和4为包括以较大宽度分开的沉积孔隙的孔隙掩模10C和10D的俯视图。同样，孔隙掩模10C和10D由薄膜幅材形成，以允许在线进行沉积过程。图3示出孔隙掩模10C，其包括沉积孔隙图案12C。图案12C可限定至少一个维度，所述维度大于约1厘米，大于约25厘米，大于约100厘米，或甚至大于约500厘米。换句话讲，距离X可在这些范围内。这样，使用沉积过程可产生以大于常规的距离分开的电路元件。此特征可为有利的，例如，在大面积平板显示器或检测器的制造中是有利的。
对于一些电路层，可不需要复合图案。例如，图4的孔隙掩模10D包括至少两个沉积孔隙36A和36B。在那种情况下，两个沉积孔隙36A和36B可分开距离X，所述距离大于约1厘米，25厘米，100厘米，或甚至大于约500厘米。对于产生要求两个或更多个元件之间要有大间距的电路来讲，在单一沉积过程中沉积和图案化电路层而使各元件分开这些大距离的能力可为高度有利的。用于控制或形成大电子显示器的像素的电路为一个实例。
图5为孔隙掩模10E的俯视图。如图所示，孔隙掩模10E形成在柔性材料幅材11E诸如聚合材料中。孔隙掩模10E限定若干图案12E1至12E3。在一些情况下，不同的图案12E可限定不同的电路层，并且在其它情况下，不同的图案12E限定同一电路层的不同部分。在一些情况下，可使用缝合技术，其中第一和第二图案12E1和12E2限定同一电路部件的不同部分。换句话讲，可将两种或更多种图案用于独立的沉积以限定单一电路部件。缝合技术可用来例如避免较长沉积孔隙、闭合曲线、或任何将造成孔隙掩模的一部分被较差支承或根本不被支承的孔隙图案。在第一沉积中，一个掩模图案形成某个部件的一部分；并且在第二沉积中，另一个掩模图案形成该部件的其余部分。
在其它情况下，不同的图案12E可基本上相同。在那种情况下，不同的图案12E可用来产生用于不同电路的基本上类似的沉积层。例如，在在线纤维幅材工艺中，沉积基底幅材可垂直于孔隙掩模10E而通过。在每个沉积之后，沉积基底幅材可在线移动以便进行下一个沉积。因此，图案12E1可用来将某个层沉积在沉积基底幅材上，然后12E2可用于沉积基底幅材的更下游处的类似沉积过程。也可将孔隙掩模10E的包含图案的每个部分重复使用在沉积基底的不同部分上，或重复使用在一个或多个不同沉积基底上。下文描述在线沉积系统的更多细节。
本公开的孔隙掩模可通过任何合适的方法制成，包括模制方法和打孔方法。典型地，本公开的孔隙掩模通过火焰打孔的方法制成。
图6和7为用于制造本公开的火焰打孔的孔隙掩模的一个装置的示例图。图6示出装置510的侧视图。图7示出该装置的前视图，其中背衬辊514以虚线显示，并且其中为了清楚起见移除了惰辊555、558以及马达516。
装置510包括机架512。机架512包括上部512a和下部512b。装置510包括具有外支承表面515的背衬辊514。支承表面515优选地包括以虚线显示的降低部分590的图案。这些降低部分590和介于降低部分590之间的支承表面515的部分共同构成背衬辊514的支承表面515。降低部分590形成支承表面515中的凹陷图案。降低部分590可为沿支承表面515的多个压低部分或凹陷部分或多个凹陷。这些降低部分590优选地蚀刻进支承表面515中。作为另外一种选择，降低部分590的图案可钻取、烧蚀、或镌刻进支承表面515中。降低部分590的图案为如下图案：其限定一个或多个电子电路元件的至少一部分，或一个或多个电子电路的至少一部分，或一个或多个集成电路的至少一部分。
优选地，相对于装置510周围的环境温度，背衬辊514的支承表面515为温度控制的。背衬辊514的支承表面515可通过本领域中已知的任何合适的方法受到温度控制。优选地，背衬辊514的支承表面515通过如下方式冷却：提供冷却水进入中空轴556的入口部分556a，进入背衬辊514，并且排出中空轴556的出口部分556b。背衬辊514围绕其轴线513旋转。装置510包括附接到机架的下部512b上的马达516。马达驱动带518，所述带继而旋转附接到背衬辊514上的轴556，因此驱动背衬辊514围绕其轴线513旋转。
装置510包括喷焰器536和其相关管道538。喷焰器536和喷焰器管道538通过喷焰器支承件535附接到机架512的上部512a上。喷焰器支承件535可通过致动器548作用而围绕枢轴点537枢转，以相对于背衬辊514的支承表面515移动喷焰器536。支承件535可通过致动器548作用而枢转，以将喷焰器536定位成以所需距离或者邻近或者远离背衬辊514的支承表面515，如下文参照图9和10所更详细地解释的那样。喷焰器536包括每个末端上的燃气管538，以用于将燃气提供给喷焰器536。装置510可包括安装在装置510上方的可选排风罩(未示出)。
在本发明的一个实施例中，装置510包括附接到机架512的下部512b上的预热辊520。预热辊520包括外辊层522。外辊层522包括外表面524。优选地，外辊层由弹性体，优选高工作温度的弹性体制成。优选地，预热辊520为轧辊，其可定位成顶靠背衬辊514以辊轧轧辊520和背衬辊514之间的薄膜。然而，预热辊520并非必须为轧辊。相反，预热辊可定位成远离背衬辊514以便不接触背衬辊514。轧辊520自由地围绕其轴560旋转，并且安装到辊支承件562上。联动杆546附接到辊支承件562上。轧辊520可使用致动器544定位成顶靠背衬辊514。当致动器544伸展(如图8所示)时，联动杆546逆时针转动，并且继而辊支承件562也逆时针转动直到轧辊520接触背衬辊514。致动器544可控制轧辊520和背衬辊514之间的运动，并且因此可控制轧辊520和背衬辊514之间的压力。障碍物564附接到下机架512b上以抑制联动杆546移动超过下机架512b，这可帮助限制由轧辊520顶靠背衬辊514所施加的压力。
在本发明的另一个实施例中，装置510包括温度控制的护板526，所述护板通过托架566附接到轧辊520上以形成一个组合件。因此，当致动器544如上所述地旋转轧辊520时，护板526与轧辊一起移动。护板526可通过螺栓532和附接到托架566上的狭槽534来相对于轧辊520定位。温度控制的护板526优选地包括多根水冷管528。然而，也可使用其它提供温度控制的护板的装置，诸如水冷板、气冷板、或其它本领域中的装置。优选地，温度控制的护板526定位在喷焰器536和轧辊520之间。在此位置中，护板526保护轧辊520不受一些从喷焰器536产生的热的影响，并且因此可用来控制轧辊520的外表面524的温度，这具有在由喷焰器536进行的火焰打孔步骤中减少薄膜中的褶皱或其它缺陷的有益效果，同时可保持高薄膜速度。
在本发明的另一个实施例中，装置510包括附接到机架512的下部512b上的可选涂敷器550。装置510包括多个喷嘴552。在一个实施例中，涂敷器550为空气涂敷器，用于将空气涂敷到背衬辊514上。在另一个实施例中，涂敷器550为液体涂敷器，用于将液体涂敷到背衬辊514上。优选地，该液体为水，然而也可换用其它液体。如果液体由涂敷器550涂敷，则优选地也将空气提供给各个喷嘴以在涂敷到背衬辊上之前雾化液体。将空气或水涂敷到背衬辊514上的方式可由本领域中的技术人员作改变，这要取决于通过喷嘴552泵送的空气或水的压力、速率或速度。将在下文中说明，不受任何理论的约束，据信如果在使薄膜接触支承表面515之前将空气或水涂敷到背衬辊514的支承表面515上，则空气或水的这种涂敷可帮助或者部分地移除累积在支承表面515上的冷凝或者施加附加水以主动控制薄膜和支承表面之间的水量，并且从而在由喷焰器536进行的火焰打孔步骤中帮助消除形成在薄膜中的褶皱或其它缺陷。
装置510包括附接到机架512的下部512b上的第一惰辊554、第二惰辊555、和第三惰辊558。每个惰辊554、555、558均包括它们自己的轴，并且这些惰辊可自由地围绕它们的轴旋转。
图7a示出了可用于图1的装置510的喷焰器536的放大视图。多种喷焰器536可商购自例如Flynn Burner Corporation，NewRochelle，NY；Aerogen Company，Ltd.，Alton，United Kingdom；和Sherman Treaters Ltd.，Thame，United Kingdom。一种优选的喷焰器可以系列850从Flynn Burner Corporation商购获得，其具有八端口、定幅至27英寸长度的32英寸的实际长度，由不锈钢制成，框带安装在铸铁壳体中。带状喷焰器最优选用于聚合物薄膜的火焰打孔，但也可使用其它类型的喷焰器诸如具有钻口或狭槽设计的喷焰器。优选地，该装置包括混合机以在其进料用于本发明的火焰打孔工艺的火焰之前掺混氧化剂和燃料。
图8示出薄膜穿过装置510而行进的路径以及一种典型的用火焰打孔薄膜的方法。薄膜570包括第一侧面572和与第一侧面572相对的第二侧面574。薄膜行进进入装置510并且围绕第一惰辊554。从那里，薄膜被马达驱动的背衬辊514拉拽。在此位置中，薄膜定位在轧辊520和背衬辊514之间。在此工艺步骤中，薄膜570的第二侧面574由水冷背衬辊514冷却，并且同时薄膜570的第一侧面572由预热辊或轧辊520的外表面524加热。这一在用喷焰器536火焰打孔薄膜之前用轧辊520的轧辊表面522预热薄膜570的步骤可提供如下的有益效果：在由喷焰器536进行了火焰打孔步骤之后，可减少薄膜中的褶皱或其它缺陷。
背衬辊514的外支承表面515的温度可由通过轴556流过背衬辊514的水的温度来控制。外支承表面515的温度可取决于其邻近喷焰器536的程度而有变化，所述喷焰器由其火焰产生大量的热。此外，支承表面515的温度还将取决于支承表面515的材料。
轧辊520的外层522的外表面524的温度受若干因素的控制。第一，喷焰器的火焰的温度影响轧辊520的外表面524。第二，喷焰器536和轧辊520之间的距离影响外表面524的温度。例如，将轧辊520定位得更靠近喷焰器536将增大轧辊520的外表面524的温度。相反，将轧辊定位得更远离喷焰器536将减小轧辊520的外表面524的温度。轧辊520的轴线和喷焰器536的喷焰器面540的中心之间的距离(使用背衬辊514的轴线513作为角度的顶点)用角度阿尔法(α)表示。角度阿尔法(α)表示介于轧辊520和喷焰器536之间的背衬辊的圆周部分或背衬辊的圆弧部分。优选使角度阿尔法(α)尽可能地小，从而不使轧辊受到源自喷焰器的如此热量以致轧辊的外表面上的材料开始降解。例如，角度阿尔法(α)优选地小于或等于45°。第三，轧辊520的外表面524的温度也可通过使用托架566的螺栓532和狭槽534调节轧辊520和喷焰器536之间的温度控制的护板526的位置来控制。第四，轧辊520可具有穿过轧辊而流动的冷却水，类似于上文所述的背衬辊514的情况。在此实施例中，穿过轧辊而流动的水的温度可影响轧辊520的外表面524的表面温度。第五，背衬辊514的支承表面515的表面温度可影响轧辊520的外表面524的表面温度。最后，轧辊520的外表面524的温度也可受轧辊520周围的空气的环境温度的影响。
背衬辊514的支承表面515的优选的温度在45°F至130°F范围内，并且更优选地在50°F至105°F范围内。轧辊520的轧辊表面524的优选的温度在165°F至400°F范围内，并且更优选地在180°F至250°F范围内。然而，轧辊表面524的温度不应当升高超过如下的温度：在所述温度下轧辊表面材料可开始熔融或降解。虽然上文列出了背衬辊514的支承表面515的优选的温度和轧辊520的轧辊表面524的优选的温度，但本领域中的技术人员可基于本专利申请所述的有益效果而选择支承表面515和轧辊表面524的优选的温度，所述选择取决于薄膜材料和背衬辊514的用以火焰打孔带有减少的褶皱或缺陷数目的薄膜的旋转速度。
回到工艺步骤，在介于预热辊520和背衬辊514之间的此位置处，在使薄膜接触喷焰器的火焰之前，预热辊预热薄膜570的第一侧面572。
在下一个工艺步骤中，背衬辊514继续旋转，从而在喷焰器536和背衬辊514之间移动薄膜570。此具体步骤也显示于图10以及图8中。当薄膜与喷焰器536的火焰接触时，薄膜的直接被冷却金属支承表面支承的部分不被打孔，因为火焰的热量穿过薄膜材料并且立即被背衬辊514的冷金属传导而远离薄膜(由于该金属的优良的导热性)。然而，有气袋被捕获在薄膜材料的那些部分之后，所述部分覆盖冷却支承材料的蚀刻的凹陷或降低部分590。被捕获在凹陷中的空气的导热性大大小于周围金属的导热性，因此热量不被传导而远离薄膜。因而薄膜的位于凹陷上的部分会熔融且被打孔。因此，形成在薄膜570中的穿孔一般来讲与降低部分590的形状相关联。约在薄膜材料在降低部分590的区域中熔融的同时，边缘620围绕每个穿孔形成，所述边缘由源自穿孔内部的已在加热时收缩的薄膜材料组成。
在喷焰器536火焰打孔薄膜之后，背衬辊514继续旋转，直到薄膜570最终由惰辊555拉拽而远离背衬辊514的支承表面515。从那里，火焰打孔的薄膜570被另一个从动辊(未示出)拉拽而围绕惰辊558。火焰打孔的薄膜可由装置510生产成长型、宽型幅材，所述幅材可卷绕成卷材以便于存储和装运。
如上所述，装置510可包括可选涂敷器550，所述涂敷器用于在薄膜570接触背衬辊514和轧辊520之间的支承表面之前将或者空气或者水涂敷到背衬辊514的支承表面515上。不受任何理论的约束，据信控制薄膜570和支承表面515之间的水量可帮助减少火焰打孔的薄膜中的褶皱或其它缺陷的量。有两种方法可控制薄膜570和支承表面515之间的水量。第一，如果涂敷器550将空气吹敷到支承表面上，则此动作可帮助减少积聚在薄膜570和支承表面515之间的水量。水积聚是当水冷支承表面515接触周围环境时形成在背衬辊表面上的冷凝的结果。第二，涂敷器550可将水或一些其它液体涂敷到支承表面515上以增加薄膜570和支承表面之间的液体量。不论是这两种方法中的哪一种，据信薄膜570和支承表面515之间的一些量的液体可帮助增加薄膜570和支承表面515之间的牵引力，这继而可帮助减少火焰打孔的薄膜中的褶皱或其它缺陷的量。涂敷器550的喷嘴552相对于喷焰器536的中心线的位置用角度贝它(β)表示，其中角度的顶点在背衬辊514的轴线处。优选地，涂敷器550处在大于角度阿尔法(α)的角度贝它(β)，以使得空气或水可在轧辊520之前施加到背衬辊514上。
图9和10示意性地示出本发明的装置的另一个实施例。图9和10示出在火焰打孔步骤期间火焰624相对于背衬辊514的支承表面515而放置的临界性。在图9中，喷焰器536处在相对于背衬辊514的某个距离处；而在图10中，喷焰器536定位成相对于图9更靠近背衬辊514。喷焰器536和背衬辊514之间的相对距离可由喷焰器支承件535和致动器548来调节，如上文关于图1所述。
在图9和10中存在数个由参考字母表示的距离。原点“O”在包裹在背衬辊514周围的薄膜的第一侧面572的切线处测量。距离“A”表示喷焰器540的带542和薄膜570的第一侧面572之间的距离。距离“B”表示火焰的长度，其从喷焰器536的带542(火焰起源处)测量至火焰的顶端626。火焰为由喷焰器支承的发光锥体，其可用本领域中已知的装置从起源处测量至顶端。实际上，带状喷焰器536具有多个火焰，并且优选地所有顶端均相对于喷焰器壳体处在同一位置处，优选地在长度上是一致的。然而，焰舌可有变化，例如，取决于不一致的带构型或不一致的进入带中的气流量而有变化。为了示例的目的，多个火焰由一个火焰624代表。距离“D”表示喷焰器536的面540和薄膜570的第一侧面572之间的距离。距离“E”表示喷焰器536的带542和喷焰器536的面540之间的距离。
在图9中，距离“C1”表示距离A和距离B之间的相对距离，如果它们相减成A-B的话。此距离C1将为正距离，因为火焰624被定位成远离背衬辊514因而不侵入背衬辊514上的薄膜570中，并且被定义为“未侵入火焰”。在此位置中，火焰可由本领域中的技术人员在自由空间中容易地测量，并且其为不间断火焰。相比之下，图10示出的喷焰器被定位成大大靠近背衬辊514上的薄膜570，使得火焰624的顶端626实际已侵入背衬辊514的支承表面515上的薄膜570中。在此位置中，“C2”表示距离A减去距离B，并且将必定为负数。优选地，距离A减去距离B大于负2mm。打孔的薄膜在C2距离为大的负数时，可以较高的速度生产，同时仍然可保持薄膜质量。
涉及薄膜的火焰打孔的附加公开可见于美国专利申请公布2004/0070100 A1和2005/0073070中，其以引用的方式并入本文。
本公开的孔隙掩模可用于材料的图案化沉积，以制造电子电路元件。图11和12为在线孔隙掩模沉积技术的简化示意图。在图11中，聚合物薄膜幅材10F以使沉积掩模图案96和93行进经过沉积基底98的方式而形成。聚合物薄膜幅材10F中的第一图案93可与沉积基底98准直，并且可进行沉积过程以根据第一图案93将材料沉积到沉积基底98上。然后，可移动聚合物薄膜幅材10F(如箭头95所示)使得第二图案96与沉积基底98准直，从而可进行第二沉积过程。可重复该过程以用于将任何数目的图案形成在聚合物薄膜幅材10F中。通过在不同的沉积基底或同一基底的不同部分上重复上述步骤，可重复使用聚合物薄膜10F的沉积掩模图案。
图12示出另一种在线孔隙掩模沉积技术。在图12的实例中，沉积基底101可包括纤维幅材。换句话讲，孔隙掩模10G和沉积基底101两者均可包括纤维幅材，所述幅材可能由聚合材料制成。作为另外一种选择，沉积基底幅材101可包括载运一系列离散基底的传输幅材。对于第一沉积过程，孔隙掩模幅材10G中的第一图案105可与沉积基底幅材101准直。然后，可移动孔隙掩模幅材10G和沉积基底幅材101中的任一个或其两者(如箭头102和103所示)使得孔隙掩模幅材10G中的第二图案107与沉积基底幅材101准直，从而进行第二沉积过程。如果孔隙掩模幅材10G中的孔隙掩模图案中的每个均基本上相同，则图12所示的技术可用来将类似的沉积层沉积在沿沉积基底幅材101的若干顺序位置中。
图13为可将孔隙掩模幅材用于根据本发明所述的沉积过程的沉积工位的简化框图。具体地讲，沉积工位110可被构造成能进行汽相沉积工艺，在所述工艺中材料被汽化并且通过孔隙掩模沉积在沉积基底上。沉积材料可为任何材料，包括用来形成集成电路内的多种元件的半导体材料、电介质材料、或导电材料。例如，可沉积有机或无机材料。在一些情况下，有机和无机材料两者均可沉积以产生电路。在另一实例中，可沉积非晶硅。非晶硅的沉积典型地要求大于约200摄氏度的高温。本文所述的聚合物幅材的一些实施例可经受这些高温，因此允许沉积和图案化非晶硅以产生集成电路或集成电路元件。又如，可沉积并五苯基的材料。然而在另一个实例中，可沉积OLED材料。
柔性幅材10H如下形成：让孔隙掩模图案穿过沉积工位110使得掩模可邻近沉积基底112而放置。沉积基底112可取决于所需要产生的电路而包括多种材料中的任一种。例如，沉积基底112可包括柔性材料，诸如可能形成纤维幅材的柔性聚合物如聚酰亚胺或聚酯。另外，如果所需电路为用于电子显示器诸如液晶显示器的晶体管电路，则沉积基底112可包括电子显示器的底板。也可使用任何沉积基底诸如玻璃基底、硅基底、硬质塑料基底、涂覆有绝缘层的金属箔等。在任何情况下，沉积基底均可包括或可不包括先前形成的部件。
沉积工位110典型地为真空室。在邻近沉积基底112固定孔隙掩模幅材10H中的图案之后，材料116由沉积单元114汽化。例如，沉积单元114可包括一批材料，所述材料被加热以汽化该材料。汽化过的材料116通过孔隙掩模幅材10H的沉积孔隙沉积在沉积基底112上，以限定沉积基底112上的电路层的至少一部分。沉积时，材料116形成沉积图案，所述图案由孔隙掩模幅材10H中的图案限定。孔隙掩模幅材10H可包括孔隙和间隙，所述孔隙和间隙足够地小以有利于使用上文所述的沉积工艺产生小电路元件。另外，孔隙掩模幅材10H中的沉积孔隙的图案可具有如上所述的大维度。其它合适的沉积技术包括电子束蒸发、各种形式的溅射、以及脉冲激光沉积。
然而，当孔隙掩模幅材10H中的图案被制造成足够大，例如，包括具有大维度的图案时，会产生松垂问题。具体地讲，当孔隙掩模幅材10H邻近沉积基底112放置时，孔隙掩模幅材10H可由于重力拉拽而松垂。当孔隙掩模10H如图10所示地定位在沉积基底的下面时，此问题最明显。此外，松垂问题会随着孔隙掩模幅材10H的维度被制造得越来越大而复杂化。
本发明可采用多种技术中的一种来解决松垂问题或换句话讲在沉积工艺期间控制孔隙掩模中的松垂。例如，孔隙掩模幅材可限定第一侧面，所述第一侧面可移除地附着到沉积基底的表面上，以在沉积工艺期间有利于孔隙掩模和沉积基底之间的紧密接触。这样，松垂可得到控制或避免。具体地讲，柔性孔隙掩模10H的第一侧面可包括压敏粘结剂。在那种情况下，第一侧面可通过压敏粘结剂可移除地附着到沉积基底112上，然后可在沉积过程之后移除，或按需要移除并重新定位。
另一种控制松垂的方法为使用磁力。例如，再参见图1，孔隙掩模10A可包括聚合物和磁性材料两者。磁性材料可涂覆或层合在聚合物上，或可浸渍入聚合物中。例如，可将磁性颗粒分散在用来形成孔隙掩模10A的聚合材料中。当使用磁力时，可将磁场施加在沉积工位内，从而以控制孔隙掩模10A中的松垂的方式吸引或排斥磁性材料。
例如，如图14所示，沉积工位120可包括磁结构122。孔隙掩模10I可为包括磁性材料的孔隙掩模幅材。磁结构122可吸引孔隙掩模幅材10I，以便减少、消除、或换句话讲控制孔隙掩模幅材10I中的松垂。作为另外一种选择，磁结构122可定位成使得松垂通过排斥孔隙掩模幅材10I内的磁性材料而受到控制。在那种情况下，磁结构122将定位在孔隙掩模10I的与沉积基底112相对的侧面上。例如，磁结构122可通过一排永久磁铁或电磁铁来实现。
另一种控制松垂的方法为使用静电。在那种情况下，孔隙掩模10A可包括静电涂覆的聚合物薄膜幅材。虽然使用静电涂层来控制松垂时磁结构122(图14)可为非必要的，但其在一些使用静电的情形中可能很有帮助。可将电荷施加到孔隙掩模幅材、沉积基底幅材、或这两者上，从而以促进减少松垂的方式促进静电吸引。
另一个控制松垂的方法为拉伸孔隙掩模。在那种情况下，可采用拉伸机构以足够减少、消除，或换句话讲控制松垂量的方式来拉伸孔隙掩模。随着掩模被紧紧拉伸，松垂可减少。在那种情况下，孔隙掩模可能需要具有容许的弹性系数。如下文所更详述的那样，在幅材横向方向、幅材纵向方向、或这两个方向上的拉伸可用来减少松垂并准直孔隙掩模。为了易于使用拉伸来准直，可将孔隙掩模无损坏地弹性拉伸。在一个或多个方向上的拉伸量可大于0.1％，或甚至大于1％。另外，如果沉积基底为材料幅材，其也可为了减少松垂和/或为了准直的目的而被拉伸。另外，孔隙掩模幅材、沉积基底幅材、或这两者还可包括变形最小化部件，诸如穿孔、厚度减小区域、狭缝、或类似部件，所述部件有利于更均匀的拉伸。可将狭缝添加在这些幅材的成图案区域的边缘附近，当这些幅材被拉伸时其可提供对准直的更好的控制以及更均匀的拉伸。狭缝可被形成为在平行于幅材被拉伸的方向的方向上延伸。
图15a为用于拉伸根据本发明所述的孔隙掩模幅材的示例性拉伸装置的透视图。拉伸可在幅材纵向方向、幅材横向方向、或同时在幅材横向方向和幅材纵向方向上进行。拉伸单元130可包括较大的沉积孔132。孔隙掩模可覆盖沉积孔132，并且沉积基底可邻近孔隙掩模放置。材料可通过沉积孔132汽化，并且根据限定在孔隙掩模中的图案沉积在沉积基底上。
拉伸装置130可包括若干拉伸机构135A、135B、135C和135D。每个拉伸机构135均可通过图15b所示的拉伸机构孔139向上伸出。在一个具体实例中，每个拉伸机构135均包括顶部夹具部分136和底部夹具部分137，所述两夹具部分可一起夹持在孔隙掩模上。然后可将孔隙掩模以如下方式拉伸：当拉伸机构135夹持孔隙掩模时移动它们使彼此远离。拉伸机构的移动可限定孔隙掩模是在幅材纵向方向、幅材横向方向、还是同时在这两个方向上拉伸。拉伸机构135可沿一个或多个轴移动。
拉伸机构135被显示为从拉伸装置130的顶部伸出，但作为另外一种选择，其也可从拉伸装置130的底部伸出。具体地讲，如果拉伸装置130被用来控制孔隙掩模中的松垂，则拉伸机构将典型地从拉伸装置130的底部伸出。也可使用拉伸孔隙掩模的替代方法，或者用来控制孔隙掩模中的松垂，或者用来正确地准直用于沉积工艺的孔隙掩模。也可使用类似的拉伸机构来拉伸沉积基底幅材。
图16和17为拉伸装置的俯视图，图示说明在幅材纵向方向(图16)和幅材横向方向(图17)上拉伸孔隙掩模。如图16所示，拉伸机构135夹持在孔隙掩模幅材10J上，然后在箭头所示的方向上移动以在幅材纵向方向上拉伸孔隙掩模幅材10J。可使用任何数目的拉伸机构135。在图17中，拉伸机构135在箭头所示的幅材横向方向上拉伸孔隙掩模幅材10K。另外，可同时在幅材横向方向和幅材纵向方向上实施拉伸。实际上，可沿一个或多个限定轴中的任一个实施拉伸。
图18为可用来拉伸孔隙掩模幅材10L和沉积基底幅材162两者的拉伸装置160的俯视图。具体地讲，拉伸装置160包括第一组拉伸机构165A至165D，所述拉伸机构夹持在孔隙掩模幅材10L上以拉伸孔隙掩模幅材10L。另外，拉伸装置160还包括第二组拉伸机构(167A至167D)，所述拉伸机构夹持在沉积基底幅材162上以拉伸沉积基底幅材162。该拉伸可减少幅材10L和162中的松垂，并且也可用来实现孔隙掩模幅材10L和沉积基底幅材162的精确准直。虽然箭头示出的是幅材纵向方向上的拉伸，但根据本发明，也可在幅材横向方向或同时在幅材纵向方向和幅材横向方向上实施拉伸。
图19为根据本发明的一个实施例所述的在线沉积系统170的框图。如图所示，在线沉积系统170包括若干沉积工位171A至171B(在下文中称为沉积工位171)。沉积工位171基本上同时将材料沉积在沉积基底幅材上。然后，在沉积之后，沉积基底172移动使得后续沉积可进行。每个沉积工位还具有孔隙掩模幅材，所述幅材在某个方向上进料使得其与沉积基底相交。典型地，孔隙掩模幅材在垂直于沉积基底行进方向的方向上进料。例如，孔隙掩模幅材10M可用于沉积工位171A，而孔隙掩模幅材10N可用于沉积工位171B。每个孔隙掩模幅材10均可包括一个或多个上文所述的部件。虽然被示出为包括两个沉积工位，但在根据本发明所述的在线系统中可采用任何数目的沉积工位。多重沉积基底也可穿过沉积工位中的一个或多个。
沉积系统170可包括驱动机构174和176，以分别移动孔隙掩模幅材10和沉积基底172。例如，每个驱动机构174、176均可采用一个或多个磁性离合器机构来驱动幅材并提供所需量的张力。可将控制单元175连接到驱动机构174和176上，以控制各幅材在沉积系统170中的移动。该系统也可包括一个或多个温度控制单元，以控制系统内的温度。例如，温度控制单元可用来控制沉积工位中的一个或多个内的沉积基底的温度。温度控制可确保沉积基底的温度不超过250摄氏度，或不超过125摄氏度。
另外，可将控制单元175连接到不同的沉积工位171上，以控制孔隙掩模幅材10和沉积基底幅材172的准直。在那种情况下，光学传感器和/或机动测微器可与沉积工位171中的拉伸装置联合使用，以在沉积工艺期间传感和控制准直。这样，该系统可完全自动化，以减少人为误差并且增大通过量。在所有所需层均已沉积在沉积基底幅材172上之后，可将沉积基底幅材172切割或换句话讲分离为若干电路。该系统尤其可用于产生低成本集成电路诸如射频识别(RFID)电路或显示器包括OLED显示器。
图20和21为可根据本发明产生的示例性薄膜晶体管的剖视图。根据本发明，可产生薄膜晶体管180和190而无需使用加成或减成法中的光刻法。相反，薄膜晶体管180和190可通过仅使用如本文所述的孔隙掩模沉积技术来产生。作为另外一种选择，一个或多个底层可在加成或减成法中光刻地图案化，其中最顶层中的至少两个通过本文所述的孔隙掩模沉积技术形成。重要的是，孔隙掩模沉积技术可实现薄膜晶体管中的足够小的电路部件。有利的是，如果使用有机半导体，则本发明可有利于薄膜晶体管的产生，在所述晶体管中有机半导体不是电路的最项层。相反，在不使用光刻法的情况下，电极图案可形成在有机半导体材料上。可开发利用孔隙掩模10的这种优点，而同时可实现电路元件的容许的尺寸，并且在一些情况下，可改善器件性能。
本发明的附加优点是，孔隙掩模可用来沉积可增强器件性能的成图案的活性层，尤其是在其中活性层包括有机半导体的情形中更是如此，对于所述情形常规图案化工艺不适用。一般来讲，半导体可为非晶态的(如非晶硅)或多晶态的(如并五苯)。
薄膜晶体管广泛用于多种不同的电路，包括例如RFID电路和其它低成本电路。此外，薄膜晶体管可用作液晶显示器像素、或其它平板显示器像素诸如有机发光二极管的控制元件。还存在薄膜晶体管的许多其它应用。
如图20所示，薄膜晶体管180形成在沉积基底181上。薄膜晶体管180代表晶体管的一个实施例，其中所有层均使用孔隙掩模来沉积，并且这些层中没有一个使用蚀刻或光刻技术形成。本文所述的孔隙掩模沉积技术可容许产生如下的薄膜晶体管180：其中电极之间的距离小于约1000微米，小于约500微米，小于约250微米，或甚至小于约200微米，而同时可避免常规蚀刻或光刻工艺。
具体地讲，薄膜晶体管180可包括形成在沉积基底181上的第一沉积导电层182。沉积介质层183形成在第一导电层182上。限定源极185和漏极186的第二沉积导电层184形成在沉积介质层183上。沉积活性层187诸如沉积半导体层或沉积有机半导体层形成在第二沉积导电层184上。
使用在线沉积系统的孔隙掩模沉积技术代表产生薄膜晶体管180的示例性方法。在那种情况下，薄膜晶体管180的每个层均可由柔性孔隙掩模幅材10中的一个或多个沉积孔隙来限定。作为另外一种选择，薄膜晶体管的各层中的一个或多个可由孔隙掩模幅材10中的若干不同的图案来限定。在那种情况下，可使用如上所述的缝合技术。
通过将孔隙掩模幅材10中的沉积孔隙14形成为足够地小，可将薄膜晶体管180的一个或多个部件制造成小于约1000微米，小于约500微米，小于250微米，或甚至小于200微米。此外，通过将孔隙掩模幅材10中的间隙形成为足够地小，可将其它部件诸如源极185和漏极186之间的距离制成小于约1000微米，小于约500微米，小于250微米，或甚至小于200微米。在那种情况下，单一掩模图案可用来沉积第二导电层184，其中两个电极185、186中的每个均由被足够小的间隙间隔开的沉积孔隙限定，所述间隙诸如小于约1000微米，小于约500微米，小于250微米，或甚至小于200微米。这样，可减小薄膜晶体管180的尺寸，使更小、更高密度电路的制造成为可能，同时可改善薄膜晶体管180的性能。另外，包括两个或更多个晶体管的电路(如图20所示的那种)可通过具有两个某种图案的沉积孔隙的孔隙掩模幅材来形成，所述孔隙由图3和4所示的大距离间隔开。
图21示出另一个实施例，即薄膜晶体管190。具体地讲，薄膜晶体管190包括形成在沉积基底191上的第一沉积导电层192。沉积介质层193形成在第一导电层192上。沉积活性层194诸如沉积半导体层或沉积有机半导体层形成在沉积介质层193上。限定源极196和漏极197的第二沉积导电层195形成在沉积活性层194上。
同样，通过将孔隙掩模幅材10中的沉积孔隙14形成为足够地小，薄膜晶体管190的一个或多个部件可具有接近本文所述的那些宽度的宽度。另外，通过将孔隙掩模幅材10中的孔隙之间的间隙形成为足够地小，源极196和漏极197之间的距离可接近本文所述的间隙尺寸。在那种情况下，单一掩模图案可用来沉积第二导电层195，其中两个电极196、197中的每个均由被足够小的间隙间隔开的沉积孔隙限定。这样，可减小薄膜晶体管190的尺寸，并且改善薄膜晶体管190的性能。
采用有机半导体的薄膜晶体管一般来讲具有图20的形式，因为有机半导体不能够被蚀刻或光刻图案化而不损坏或劣化有机半导体材料的性能。例如，当暴露于加工溶剂时，在有机半导体层中可发生形态变化。因为此原因，可使用其中有机半导体被沉积为顶层的制造技术。图21的构造是有利的，因为导向电极的顶部触点可提供低电阻界面。
通过使用孔隙掩模沉积技术来形成薄膜晶体管的至少顶部的两个层，本发明有利于图21的构造，即使活性层194为有机半导体层时也是如此。图21的构造可通过如下方式促进有机半导体层的生长：允许有机半导体层沉积在介质层193的较平坦的表面上，这与如图20所示的被沉积在非连续的第二导电层184上的情况相反。例如，如果有机半导体材料沉积在非平坦表面上，则生长会受到抑制。因此，为了避免抑制有机半导体的生长，图21的构造为可取的。在一些实施例中，所有层均可如上文所述的那样沉积。另外，图21的构造是有利的，因为将适当的源极和漏极沉积在有机半导体上可提供低电阻界面。另外，也可产生具有由大距离间隔开的两个或更多个晶体管的电路，例如，使用如图3和4所示的那些孔隙掩模幅材来产生。
使用根据本发明所述的快速制成且一次性的孔隙掩模允许更容易地回收累积在孔隙掩模上的沉积材料。此类材料可包括金属，其包括贵金属诸如金或银，或在电子电路元件的制造中沉积的任何其它材料。实现沉积材料的回收可伴随着孔隙掩模的破坏或孔隙掩模的其它改变，这使孔隙掩模不能够重复使用。沉积材料的回收可通过如下方法实现：所述方法涉及局部或完全地燃烧孔隙掩模、局部或完全地熔融孔隙掩模、局部或完全地将孔隙掩模分割成片件(如通过切片、切割、切碎、磨碎、或研磨)、或局部或完全地溶解孔隙掩模(如在溶剂中溶解)。使用根据本发明所述的快速制成且一次性的孔隙掩模允许如下的工艺：其中孔隙掩模的清洁可通过频繁置换孔隙掩模来避免。
在另一个实施例中，根据本公开所述的孔隙掩模可用于滚筒式工艺及其装置或用于连续工艺及其装置，如美国专利申请序列号11/179,418所述，该专利的公开内容以引用的方式并入本文。
已描述了本发明的若干实施例。例如，已描述了用于实现在线沉积系统的若干不同的结构元件和不同的孔隙掩模沉积技术。这些沉积技术可用来仅通过使用沉积而产生各种电路，从而避免了任何化学蚀刻工艺或光刻法；当涉及有机半导体时这点尤其有用。此外，所述系统还可自动化，以减少人为误差并且增大通过量。然而，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可作出各种修改形式。例如，虽然已描述了将本发明的一些方面用于热汽相沉积工艺，但本文所述的技术和结构装置可用于任何沉积工艺包括溅射、热蒸发、电子束蒸发和脉冲激光沉积。因此，这些其它实施例在以下权利要求书的范围之内。

Claims (18)

1.一种孔隙掩模，包括：
细长的柔性薄膜幅材；以及
至少一个在所述薄膜中形成的沉积掩模图案，
其中所述沉积掩模图案限定贯穿薄膜延伸的沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少一部分，并且
其中沉积孔隙由边缘界定，所述边缘为所述掩模的一部分，所述边缘具有大于所述掩模的平均厚度的厚度。
2.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述孔隙掩模包括多个独立的沉积掩模图案。
3.根据权利要求2所述的孔隙掩模，其中每个沉积掩模图案基本上相同。
4.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述薄膜幅材为足够柔性的，使其可被卷绕以形成卷材。
5.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述薄膜幅材为可拉伸的，使其可在至少幅材纵向方向上被拉伸。
6.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述薄膜幅材在至少幅材横向方向上为可拉伸的。
7.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述薄膜幅材包含聚合物薄膜。
8.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述薄膜幅材包含聚酰亚胺薄膜。
9.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中所述薄膜幅材包含聚酯薄膜。
10.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中至少一个沉积孔隙具有小于1000微米的最小直径。
11.根据权利要求1所述的孔隙掩模，其中至少一个沉积孔隙具有小于250微米的最小直径。
12.一种用于将材料的图案连续地沉积在基底上的装置，包括：
基底递送辊，所述基底从其递送；
第一基底接纳辊，所述基底被接纳在所述接纳辊上，使得所述基底从所述基底递送辊延伸至所述基底接纳辊，所述基底连续地从所述基底递送辊行进至所述基底接纳辊；
第一掩模，包含限定第一图案的孔隙，包括：
细长的柔性薄膜幅材；以及
至少一个在所述薄膜中形成的沉积掩模图案，
其中所述沉积掩模图案限定贯穿所述薄膜延伸的沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少一部分，并且
其中沉积孔隙由边缘界定，所述边缘为所述掩模的一部分，所述边缘具有大于所述掩模的平均厚度的厚度；
第一掩模递送辊，第一掩模从所述第一掩模递送辊递送；
第一掩模接纳辊，所述第一掩模被接纳在所述第一掩模接纳辊上，使得所述掩模从所述掩模递送辊延伸至所述掩模接纳辊，所述第一掩模连续地从所述第一掩模递送辊行进至所述第一掩模接纳辊；
第一转筒，在所述第一转筒上所述基底和第一聚合物掩模在所述第一转筒的圆周的一部分上进入接触，所述接触发生在从所述基底和掩模递送辊的递送与到所述基底和掩模接纳辊上的接纳之间，所述第一转筒连续地旋转；以及
第一沉积源，定位成连续地将第一沉积材料导向所述第一掩模的在所述第一转筒的圆周的所述部分上的部分，使得所述第一沉积材料的至少一部分穿过所述第一掩模的所述孔隙以将所述第一材料的所述第一图案连续地沉积在所述基底上。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括：
第一基底伸长控制系统，当所述基底接触在所述第一转筒的圆周的一部分上时，所述系统保持所述基底在从所述基底递送辊到所述第一转筒的递送方向上的预定伸长；以及
第一掩模伸长控制系统，当所述第一掩模在所述第一转筒的圆周的一部分上进入接触时，所述系统保持所述第一掩模在从所述第一掩模递送辊到所述第一转筒的递送方向上的预定伸长。
14.根据权利要求12所述的装置，还包括：
第一基底横向位置控制系统，包括幅材导件，将所述基底的所述横向位置调整至所述第一转筒上的预定横向位置；以及
第一掩模横向位置控制系统，包括幅材导件，将所述第一掩模的所述横向位置调整至所述第一转筒上的预定横向位置。
15.根据权利要求12所述的装置，其中所述基底在所述第一转筒的圆周的所述部分上直接接触所述第一转筒，其中所述第一掩模在所述第一转筒的圆周的所述部分上直接接触所述基底，并且其中所述第一沉积源定位在所述第一转筒的外部的位置，使得所述第一掩模定位在所述基底和所述第一沉积源之间。
16.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一转筒包括围绕所述圆周间隔开的孔隙，其中所述第一掩模直接接触所述第一转筒并且跨越所述第一转筒的圆周的所述部分上的所述孔隙，其中所述基底直接接触所述第一转筒的圆周的所述部分上的所述第一掩模，并且其中所述第一沉积源定位在所述第一转筒的所述内部上，使得所述第一掩模定位在所述基底和所述第一沉积源之间。
17.根据权利要求12所述的装置，还包括：
第二掩模，包含限定第二图案的孔隙，所述掩模包括：
细长的柔性薄膜幅材；和
至少一个在所述薄膜中形成的第二沉积掩模图案，
其中所述第二沉积掩模图案限定贯穿所述薄膜延伸的第二沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少第二部分，并且
其中第二沉积孔隙由边缘界定，所述边缘为所述掩模的一部分，所述边缘具有大于所述掩模的平均厚度的厚度；
第二掩模递送辊，所述第二掩模从所述第二掩模递送辊递送；
第二掩模接纳辊，所述第二掩模被接纳在所述第二掩模接纳辊上，使得所述第二聚合物掩模从所述掩模递送辊延伸至所述掩模接纳辊，所述第二掩模连续地从所述第二掩模递送辊行进至所述第二掩模接纳辊；
第二基底接纳辊，所述基底被接纳在所述第二基底接纳辊上，所述基底连续地从所述第一基底接纳辊行进至所述第二基底接纳辊；
第二转筒，在所述第二转筒上所述基底和所述第二掩模在所述第二转筒的圆周的一部分上进入接触，所述第二转筒在所述基底接纳辊和所述第二基底接纳辊之间接纳所述基底，所述第二转筒连续地旋转；以及
第二沉积源，定位成连续地将第二沉积材料导向所述第二掩模的在所述第二转筒的圆周的所述部分上的一部分，使得所述第二沉积材料的至少一部分穿过所述第二掩模的所述孔隙以将所述第二材料的所述第二图案沉积到所述基底上。
18.一种连续地沉积材料的方法，包括：
从基底递送辊连续地递送基底，同时将所述基底连续地接纳到基底接纳辊上，其中所述基底当处在所述基底递送辊和所述基底接纳辊之间时在第一转筒的圆周的一部分上经过；
同时连续地递送和接纳所述基底，连续地从第一掩模递送辊连续地递送第一掩模，同时将所述第一掩模连续地接纳到第一掩模接纳辊上，其中所述第一掩模当处在所述第一掩模递送辊和所述第一掩模接纳辊之间时在所述第一转筒的圆周的一部分上经过；其中所述第一掩模包括细长的柔性膜幅材和至少一个形成在所述薄膜中的沉积掩模图案，其中所述沉积掩模图案限定贯穿所述薄膜延伸的沉积孔隙，所述孔隙限定一个或多个电子电路元件的至少一部分，并且其中沉积孔隙由边缘界定，所述边缘为所述掩模的一部分，所述边缘具有大于所述掩模的平均厚度的厚度；
在连续地递送和接纳所述基底和所述第一掩模的同时，连续地将第一沉积材料从第一沉积源导向所述第一掩模的在所述第一转筒的圆周的所述部分上的一部分，使得第一材料的所述第一图案被沉积在所述基底上。
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