JP2011505589A - 選択的領域堆積と組み合わせて着色マスクを使用する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ａ）透明な支持体を用意するステップと；ｂ）カラーマスクをその透明な支持体の第１の側に形成するステップと；ｃ）可視光に対して感受性のある堆積阻害材料を含む第１の層を適用するステップと；ｄ）カラーマスクを通して第１の層を可視光に露光して第１のパターンを形成し、堆積阻害材料を現像して堆積阻害材料が実質的にない選択された領域をもたらすことによって、堆積阻害材料を含む第１の層をパターニングするステップと；ｅ）透明な支持体の上に機能性材料からなる第２の層を堆積させるステップを含み、機能性材料の第２の層を、透明な支持体上で堆積阻害材料のない選択された領域にだけ実質的に堆積させる、構造体を形成する方法に関する。

Description

本発明は、電気部品と光学部品の形成に有用な着色マスキング技術に関する。

フラットパネルディスプレイ、ＲＦＩＤタグ、検出用途製品などの多くの電気部品の製造は、比較的広い基材に適用される電気的に活性な材料の層を正確にパターン化することに依存している。これらの製品は異なるパターン化された材料のいくつかの層で構成されるが、それらの層が特定のアライメントになっていることが重要である。パターン化を正確にすることの理由は２つある。第１に、パターニングのフィーチャーは、基材の大きな領域にわたって、それらの広さにわたって精密な制御を確保しつつ再現されねばならない。第２に、このようなフィーチャーを備えた製品は、典型的には、異なるいくつかの層で構成されるが、パターン化された層同士が相互作用するため、それらの層が特定のレジストレーションまたはアライメントで存在することが重要である。

これまでは、電子部品およびデバイスの製造に必要な正確な層のアライメントは、従来のフォトリソグラフィ法を使用して、電気的活性層およびフォトレジスト層を基材の上に堆積させ、基材上に存在するパターンの位置を検出し、その存在するパターンに露光マスクを位置合わせする。フォトレジストを露光し、現像し、電気的に活性な材料をエッチングする。この精密な操作において温度および湿度にわずかな変動があるだけで、アライメントエラーが生じることがある。環境を厳格に制御しながら堅固なガラス基材を用いることで、こうした変動が小さくなる。他の極端な場合には、オフセット平版印刷、フレキソ印刷およびグラビア印刷などの従来の印刷法も、複数の層を極めて高速で適用するが、重ね合わせの精度はかなり低い。

可撓性基材またはプラスチック基材の上に薄膜電気部品（例えばＴＦＴなど）を作製する方向への印刷技術の発展にますます関心が集まっている。かかる基材は、ロール−ツー−ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）処理を可能にすることによって、機械的に丈夫で、より軽量で、最終的により低コストでの製造につながるであろう。可撓性基材にはこうした潜在的な利点があるにもかかわらず、１メートル以上になる典型的な基材幅にわたってトランジスタ部品のアライメントを行う性能および能力に影響を与える多くの問題がある。具体的には、例えば、従来から用いられている堅固なガラス基材を可撓性プラスチック基材に置き換えると、従来のフォトリソグラフィ装置を用いて実現できる重ね合わせの精度が大きく影響を受ける可能性がある。寸法安定性（特に処理温度が支持体のガラス転移温度（Ｔｇ）に近づくとき）、水および溶媒による膨張、非等方的な歪み、応力の解放はすべて、プラスチック製支持体がガラスよりも劣る重要なパラメータである。

典型的な製造法は、逐次的に実施される堆積ステップおよびパターニングステップを伴う。固定誤差、スケールエラーおよび局所的ミスアライメントの３つのタイプのレジストレーションエラーがこうした製造法に共通する。１つのパターンから別のパターンへの一様なシフトを意味する固定誤差は、典型的には、運動制御システムの詳細により支配される。特に、システムインテグレーションの機械的トレランスおよび詳細が、基材をマスクに対していかに正確に位置合わせできるか、または統合されたプリント装置を移動するウェブ上でレジストレーションマークに対していかに正確に位置させることができるかを最終的に決める。固定誤差に加え、スケールエラーもかなり大きいことがある。パターンスケールのエラーは基材全体で累積され、このエラーは、支持体の寸法変化、熱膨張およびパターニング装置に対する基材の角度配置エラーに起因する。運動制御システムは角度配置に影響を与えるが、パターンスケールの不一致は、もっぱら支持体の特性による。支持体を保管している間の熱膨張や、水分や溶剤に曝露されることによる膨張や、高温に曝露されることによる収縮や、応力の解放（クリープ）はすべて、パターンスケールのエラーに寄与する。さらに、特に搬送プロセスは張力を加えることを伴うため、非等方的な変形によって生じる局所的なパターンミスマッチも発生する可能性がある。ロール−ツー−ロール製造法で用いられる可撓性支持体は、一般的に、搬送方向に伸び、幅が狭くなる。

可撓性基材の上に電子部品を作製する際のレジストレーションの問題に対処するにはいくつかの方法があるが、現在のところ有力な方法はまだ現われていない。Ｆｒｅｎｃｈらにより、可撓性基材を堅固な担体に積層し、従来のフォトリソグラフィ法を実施するという付着／脱着法が探究された（Ｉ．Ｆｒｅｎｃｈ他、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｍａｄｅ ｉｎ ＡＭ−ＬＣＤ Ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ｂｙ ｔｈｅ ＥＰＬａＲＴＭ Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＡＭ−ＬＣＤ設備におけるＥＰＬａＲＴＭプロセスによるフレキシブルディスプレイおよびエレクトロニクス部品の製造）」、ＳＩＤ ０７ダイジェスト、第１６８０〜１６８３頁、２００７年）。残念なことに、この方法では、最終的に、ガラスをベースとした現在の方法のコスト構造を有するた可撓性電子部品しか製造できない。Ｊａｉｎによる米国特許出願公開第２００６／００６３３５１号には、基材の表側および裏側を１つ以上のレジスト層でコーティングしてそのレジスト層を同時に活性化することで、それぞれのレジスト層内に個別のパターン画像を同時に与えることが記載されている。プレコートされた基材をあらかじめ位置合わせされた１組のマスクの間に挿入するか、マスクなし二重波長直接レーザー書き込みリソグラフィシステムを用い、表側および裏側を同時に露光する。すでに存在しているパターンを検出する能動的アライメントシステムと、変形補正スキームは、Ｂｒｏｓｔらによる米国特許第７，１００，５１０号にも提案されている。この方法では、支持体の寸法安定性に関する厳しい仕様と厳しい環境制御を維持することによって正確なパターンの重ね合わせを実現する代わりに、運動制御システムが基材ごとに複数のアライメントを実行して変形を補正する。能動的なアライメントのために従来の印刷装置を採用するというＢｒｏｓｔらが提案している解決法は、現在あるステッパのレンズ、マスク、ランプを統合された印刷装置で置き換えたものと見なすことができる。特に歪み補正の追加のタスクを伴う場合には、装置のコスト差またはスループットの利点が大きくなるとは想像しにくい。製造コストの利点は、主に材料使用量節減または費用のかかる真空堆積ステップをなくすことによってもたらされると考えられる。

低資本投資で高速処理を潜在的に可能にするであろう別の手法は自己整合（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｉｎｇ）作製法を使用することである。自己整合法では、所望の構造における最も重要なアライメントのためのテンプレートを、１つのステップにおいて基材に適用し、それから先の、後の層のアライメントは自動的になされる。自己整合ＴＦＴを製造するためのさまざまな方法が報告されている。そうした方法のほとんどは、層間の自己整合を可能にするが、いくつかの層の間での非常に精密なアライメントステップの必要が実質的になくなることはない。例えば、いくつかのａ−Ｓｉ ＴＨＴプロセスでは、ゲート電極を「マスク」として用いてチャネル領域がドープされないようにするとともに、チャネル領域のいずれかの側でシリコンがレーザーアニーリングされないようにする。自己整合による製造という考え方は、Ｋｗａｓｎｉｃｋらによる米国特許第５，３９１，５０７号、Ａｎｄｒｙらによる米国特許第６，３３８，９８８号、Ｂａｔｔｅｒｓｂｙによる米国特許出願公開第２００４／２２９４１１号明細書から理解することができる。

複雑なレジストレーションの必要性をなくす完全に自己整合的な方法を提供できる可能性のある公知の１つの技術は、Ｍｅｉらによる米国特許第７，０５６，８３４号に説明されている自己整合インプリントリソグラフィ（ＳＡＩＬ）である。インプリントリソグラフィでは、厚さが変化するレジストを電子的活性層の上に設け、化学的エッチングと材料堆積という連続した操作をフォトレジストの制御された侵食に合わせて実施することで、ＴＦＴ構造を作り出す。しかし、ＳＡＩＬ法には問題点がいくつかある。第１に、ウェブではロバストなナノインプリント技術が必要である。第２に、ＳＡＩＬ法では、エッチングの深さを非常に正確に制御する必要がある。これは低コストの方法とは両立しない可能性がある。最後に、ＳＡＩＬ法の大きな制約は、マスクによって製造される層が完全に独立にはなりえないことである。一例として、この方法だと、マトリックスの背面の設計における重要な要素である、連続した層の下に開口部を形成することが、特に難しい。

材料を堆積させるのに、真空処理および減法的パターニングプロセスに付随する費用がかからないより低コストの方法を使用することにも関心が集まっている。典型的な真空蒸着では、必要な環境を提供するのに大きな金属製チェンバーと高性能真空排気システムが必要とされる。典型的な減法的パターニングシステムでは、真空チェンバーの中で堆積される材料の多くが例えばエッチングステップで除去される。堆積させて減法的パターニングを行なうこうした方法は投資コストが大きいため、連続したウェブに基づくシステムで用いることは容易でない。

選択的領域堆積すなわちＳＡＤを使用して材料の堆積とパターニングを組み合わせることが望ましいであろう。選択的領域堆積は、その名称からわかるように、材料が所望の領域、すなわち選択した領域にだけ堆積されるように基材の一部を処理する操作を含む。この方法では、液相または蒸気相の化学的送達を使用した堆積法を改変し、材料が特定の領域にだけ選択的に堆積されるようにする。

原子層堆積（「ＡＬＤ」）は、多くのタイプの薄膜電子デバイスと薄膜電子部品、例えば半導体デバイス、サポート用電子部品、例えば抵抗器、キャパシタ、絶縁体、バスラインおよび他の導電性構造体などを形成するための製造ステップとして使用できる可能性のあるフィルム堆積技術の一例である。ＡＬＤは、電子デバイスの部品に薄い金属酸化物層を形成するのに特に適している。ＡＬＤで堆積させることのできる機能性材料の一般的な部類として、導電体、誘電体または絶縁体、半導体がある。ＡＬＤによって半導体の堆積とパターニングを組み合わせる１つの方法が、Ｃｏｎｌｅｙ，Ｊｒ．らによる米国特許第７，１６０，８１９号に示されている。Ｃｏｎｌｅｙ，Ｊｒ．らは、シリコンウエハ上で酸化亜鉛をパターニングするのに用いる材料を述べている。他の基材の使用に関する情報はなく、他の金属酸化物に関する結果もない。Ｓｉｎｈａら（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ，第２４巻，第６号，第２５２３〜２５３２頁、２００６年）は、選択的領域ＡＬＤでは、選択された領域でのＡＬＤ反応を阻止するため、表面の指定領域をマスク、または「保護」して、ＡＬＤフィルムが、所望のマスクされていない領域でだけ核生成し成長するようにする必要があることを指摘している。表面の選択された領域が「活性化されて」、すなわち表面が変性されて、フィルムがその活性化された領域にだけ堆積されるようにするＳＡＤ法も可能である。

多数の材料が選択的領域堆積のための主要阻害化合物として研究者によって用いられてきた。上記のＳｉｎｈａらは、マスキング層にポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）を用いている。Ｃｏｎｌｅｙ，Ｊｒ．らは、堆積阻害材料（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）として、アセトンおよび脱イオン水を他のプロセス汚染物質とともに使用した。以前に用いられたこれら主要阻害化合物の問題は、選択された薄い材料をもたらすことにのみ有効であることである。さらに、デバイスを構成するのに有効であるには、主要阻害化合物をパターニングする必要がある。主要阻害化合物をパターニングする加法的方法、例えば平版印刷やインクジェットなどは、分解能が限られている。また、最終的なデバイスで異なる層を位置合わせすることが難しいという問題が残されており、これは選択的領域堆積だけでは解決できない。

したがって、さまざまな薄膜材料でうまくいき、パターン化が容易であり、簡単な方法で非常に正確なパターニングに適した主要阻害化合物が必要とされている。本発明により、簡単な方法による非常に正確なパターニングが容易になり、上記の問題の１つ以上が解決される。

米国特許出願公開第２００４／２２９４１１号明細書 米国特許第５，３９１，５０７号明細書 米国特許第６，３３８，９８８号明細書 米国特許第７，０５６，８３４号明細書 米国特許第７，１００，５１０号明細書 米国特許第７，１６０，８１９号明細書

ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジーＢ（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ）、第２４巻、第６号、第２５２３〜２５３２頁、２００６年

本発明が取り組み課題は、異なる層にあるパターン化フィーチャーのフィーチャー寸法並びにレジストレーションおよびアライメントを正確に制御しながら、パターン化されたフィーチャーを広い領域にわたって再現することである。さらに、費用のかかる装置または費用のかかる方法を必要としない方法で、これらの問題が解決されることが非常に望ましい。

本発明は、概して、
ａ）透明な支持体を用意するステップと；
ｂ）カラーパターンを有するカラーマスクを透明な支持体の第１の側に形成するステップと；
ｃ）カラーマスクを形成した後、可視光に対して感受性のある堆積阻害材料を含む第１の層を、透明な支持体の第１の側またはその第１の側の反対側に適用するステップと；
ｄ）カラーマスクを通して第１の層を可視光に露光して、コーティングされたときの第１の状態とは異なる露光された第２の状態にある堆積阻害材料から構成される第１のパターンを形成し、堆積阻害材料を現像して堆積阻害材料が実質的にない選択された領域を第１の層にもたらすことによって、堆積阻害材料を含む第１の層をパターニングするステップと；
ｅ）透明な支持体の上に機能性材料の第２の層を堆積するステップ；
を含み、機能性材料の第２の層は、透明な支持体上の堆積阻害材料のない選択された領域にだけ実質的に堆積される、構造体を形成する方法によって実現される。

本発明の１つの利点は、費用のかかるアライメント装置および方法を必要とせずに互いに位置合わせされた層を形成する方法が提供されることである。本発明のさらなる利点は、選択的領域堆積法において無機薄膜の加法的パターニング方法が提供されることである。選択的領域堆積法には、例えば、フィルムパターニングのためのエッチングプロセスが不要になること、必要なクリーニングステップの数が減少すること、エッチングするのが困難な材料のパターニングができること、選択的なエッチングが困難な層構造のパターニングができることなどの多くの潜在的な利点がある。別の利点は、マルチカラーマスクを用いて層の自動的アライメントが可能であることである。マルチカラーマスクは、支持体上にカラーコード化形態で直接作製できるため、その正確なマスクを確実に使用できる。さらに、提案したように可視光露光を使用してパターン化された堆積阻害材料を使用して、カラーマスクの直上にあるトランジスタ構造（例えば透明な酸化物半導体（酸化亜鉛をベースとした材料など）を含むトランジスタ）のすべての層をパターニングすることができる。マルチカラーマスクは、グレースケールマスクよりも独立にアドレス可能なレベルを多く含むとともに、透明な電子材料のパターニングで特にうまく機能するという利点を有する。
本発明の上記の目的、特徴、利点、ならびにそれ以外の目的、特徴、利点は、以下の説明および概略図と組み合わせるとより明瞭になろう。図面では、可能である場合には、各図面に共通する同じ特徴または似た特徴を指すのに同じ参照番号を用いてある。

図１は、透明支持体上の青色吸収体のパターンを示す。 図１Ａは、透明支持体上の青色吸収体のパターンを示す。 図２は、透明支持体上の緑色吸収体のパターンを示す。 図２Ａは、透明支持体上の緑色吸収体のパターンを示す。 図３は、透明支持体上の赤色吸収体のパターンを示す。 図３Ａは、透明支持体上の赤色吸収体のパターンを示す。 図４は、支持体材料上で層状構造体になってマルチカラーマスクを形成している個々の色吸収体層を示す。 図４Ａは、支持体材料上で層構造になってマルチカラーマスクを形成している個々の色吸収体層を示す。 図５Ａ〜５Ｄは、マルチカラーマスクの青色吸収体パターンと整合した材料のパターンを選択的に形成する方法を示す。 図６Ａ〜６Ｄは、マルチカラーマスクの緑色吸収体パターンと整合した材料のパターンを選択的に形成する方法を示す。 図７Ａ〜７Ｄは、マルチカラーマスクの赤色吸収体パターンと位置合わせされた材料のパターンを選択的に形成する方法を示す。 図８Ａ〜図８Ｈは、マルチカラーマスクを通しての露光の色を変えることにより、３つの異なるパターン化された構造体を選択的に形成する方法を示す。 図９Ａ〜９Ｆは、マルチカラーマスクを用いたリフトオフ式パターニング法の一例を示す。 図１０Ａ〜１０Ｆは、マルチカラーマスクを用いた選択的エッチング式パターニング法の一例を示す。 図１１Ａ〜１１Ｆは、マルチカラーマスクを用いた選択的堆積パターニング法の一例を示す。 図１２Ａ〜１２Ｈは、透明な部品とマルチカラーマスクを用いて多層電子デバイスを形成するための可能な一連の露光ステップ、処理ステップおよび堆積ステップを示す。 図１３Ａ〜図１３Ｈは、透明な部品とマルチカラーマスクを用いて多層電子デバイスを形成するための可能な一連の露光ステップ、処理ステップおよび堆積ステップを示す。 図１４Ａ〜図１４Ｈは、透明な部品とマルチカラーマスクを用いて多層電子デバイスを形成するための可能な一連の露光ステップ、処理ステップおよび堆積ステップを示す。 図１５Ａおよび図１５Ｂは、本発明によるマルチカラーマスクの別の一実施態様を示す。 図１６Ａは、本発明のマルチカラーマスクを用いて形成される層状電子デバイスの別の一実施態様を示す。 図１６Ｂは、本発明のマルチカラーマスクを用いて形成される層状電子デバイスの別の一実施態様を示す。 図１６Ｃは、本発明のマルチカラーマスクを用いて形成される層状電子デバイスの別の一実施態様を示す。

理解を容易にするため、この明細書で用いる以下の用語を以下により詳しく説明する。

この明細書では、本発明の製品に適用される「表側」という用語は、支持体のうちでパターン化された機能層を有する側である。この明細書では、「裏側」という用語は、支持体のパターン化された機能層がある側の反対側を意味する。

「鉛直」は、基材表面に実質的に垂直であることを意味する。

「透明」は、一般的に、電磁スペクトルの可視部（および／または変形態様によっては赤外部）の光を実質的に吸収しない材料または構造体を表わす。本発明では、材料の透明性は、特定のプロセスステップで使用される光の色にだけ関係する。透明は、参照光の少なくとも６５％がその材料を通過することを意味する。

「光パターン化可能」は、材料が、露光によって状態（例えば溶解度、粘着性、機械的強度、エッチング剤またはガスの透過率、表面反応性および／または屈折率）が変化して、その後、例えば光パターニングに基づいて、適用された材料の領域を現像および除去することによって、光パターニングすることが可能であることを意味する。

「ポジティブ」は、フォトマスクの着色部の上方の領域に材料を含むパターンを意味する。

「ネガティブ」は、フォトマスクの透明部の上方の領域に材料を含むパターンを意味する。

「マルチカラーマスク」は、パターン化構造体中の鉛直方向に位置合わせされた一群の色吸収層を意味する。マルチカラーマスクのそれぞれのカラーパターンは、別々の層の中に、または同じ層の中に存在することができる。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、本発明のパターニング法から利益を得ることのできる同様の１つの電子素子である。次の３つの定義は特に薄膜トランジスタについてのものである。

この明細書では、薄膜トランジスタの層に対する「上」、「上方」、「下」などの用語は、支持体に対する層の順番を意味するが、必ずしも層が直接隣接していたり、中間層が存在していなかったりすることを意味しているわけではない。

「ゲート」は、トランジスタ回路構成の文脈で用いるときには、一般的に、３端子ＦＥＴの絶縁ゲート端子を意味する。

用語に関するこれまでの説明は、読者の理解を助けることだけを目的として提示したのであり、当業者が理解するよりも狭い範囲を有するとか、添付の請求項の範囲を制限すると見なしてはならない。

この明細書では、「堆積阻害材料」という用語は、基材に適用される材料のほか、必要に応じて行われるその後の架橋または基材上に無機薄膜を堆積する前に起こりうる材料を変性させる他の反応によって生じる材料を意味する。光パターン化可能なポリマー堆積阻害材料は、そのポリマーを基材に適用した後、可視光への露光を通じて架橋できることが好ましい。

本発明の方法を使用して、固定鉛直方向レジストレーションでパターン化された層を含むさまざまな多層構造体を生成させることができる。したがって、この方法により、導体、インダクタ、キャパシタ、トランジスタ、ダイオード、フォトダイオード、発光ダイオード、および他の電子部品または光電子部品として機能するように設計できるモノリシック集積構造体を製造することができる。さらに、このパターニング技術を使用して、有用な電子回路が製造されるような方式で配列された多数のこれらのデバイスを同時に製造することができる。

一実施態様では、可撓性支持体上の広い領域にわたるパターンの正確な重ね合わせは、カラーコード化マスク、すなわちマルチカラーマスクの使用によって可能になる。マルチカラーマスクは、支持体の直上に、分光増感された光パターン化可能な層と組み合わせて作製される。カラーコード化マスクは、システムのパターニング情報のすべてまたは大半を、１つの構造体中に、または複数の部分に含む。次に、透明な電子材料を層ごとに堆積させる。分光増感された光パターン化可能な層はマルチカラーマスクを通して選択的に露光され、鉛直方向にマルチカラーマスクと位置合わせされた支持体の表側に光パターンを形成する。少なくとも１つの電気的活性層のパターニングは、選択的堆積法を使用して実現される。必要に応じて、エッチングまたはリフトオフによって電気的活性層をパターニングするために、マルチカラーマスクを通しての露光により形成された他の光パターン化可能な層を使用することができる。マルチカラーマスクは透明な支持体に取り付けることができ、支持体のいずれかの側に形成すること、または支持体の両側の一部に形成することができる。一実施態様では、マスクは、支持体の活性層と同じ側だけに形成することができる。マルチカラーマスクは、１つのプロセスにおけるすべての層に関するパターン情報を含むことができる。本発明を使用しての作製は完全に自己整合的であることができ、支持体の寸法変化、ウェブの織り方、搬送エラーに由来する致命的な重ね合わせのエラーを回避できる。

本発明の一実施態様では、マルチカラーマスク全体が最終的なデバイスの一部として残る。本発明の別の一実施態様では、マルチカラーマスクの第１の部分だけが最終的なデバイスの一部として残る。これらの実施態様は、図面を参照してよりよく理解されるであろう。

図面と以下の説明により本発明のマスキングスキームを説明する。ここでの説明の代表例は、透明な機能層をパターン化するのに、異なる色吸収材料からなる３つのマスキング層を用いるとともに、着色光に対する感受性のある光パターン化可能な材料を使用する。図面は本発明の説明を目的としたものであり、限定的なものであると見なされるべきではない。２つのマスキング層からなるマルチカラーマスクと、３つよりも多くのマスキング層からなるマルチカラーマスクは、本発明の別の実施態様である。

露光に用いられる光は、パンクロ光でも、着色光でもよい。パンクロ光は、可視スペクトル全体にわたっていくらかのスペクトル強度を有する光を意味する。パンクロ光は、当業者によって複数の色を含む光であると見なされるはずである。着色光は、一般的に、特定のスペクトル領域で強度が大きいが、他の領域では強度がより低い光を意味する。着色光は、最大強度の波長（λ_max）およびＦＷＨＭ（最大値の半値幅）によって、またはバンドパスによって記述することができる。

上述のように、本発明の方法は、カラーマスクを形成した後、可視光に対して感受性のある堆積阻害材料を含む第１の層を、透明な支持体の第１の側またはその第１の側の反対側に適用し、カラーマスクを通して第１の層を可視光に露光して第１のパターンを形成し、堆積阻害材料を現像して、堆積阻害材料が実質的にない選択された領域を第１の層にもたらすことによって、第１の層をパターニングし、次いで、パターン化された第１の層に基づいて、パターン化された機能材料層を適用することを含む。しかし、このステップを他のパターニング法と組み合わせ、構造体全体に機能材料層を追加することができる。

ここで図面を参照すると、図１〜図３Ａの実施態様は、３つの異なるマスク層のパターンを示す。図１および図１Ａは、透明な支持体（１２）上の青色吸収体（１４）のパターンとしての第１のマスク層のパターンを示す。図２および図２Ａは、透明な支持体（１２）上の緑色吸収体（１８）のパターンとしての第２のマスク層のパターンを示す。図３および図３Ａは、透明な支持体（１２）上の赤色吸収体（１６）のパターンとしての第３のマスク層のパターンを示す。図４および図４Ａは、支持体材料上で層状構造体になってマルチカラーマスク（１０）を形成している各色吸収体層（１４、１６、１８）から構成される製品１１を示す。この実施態様の重要な１つの特徴は、マルチカラーマスクが、１つの構造体中に、システムのためのパターニング情報の大半またはすべてをカラーコード化形態で含むことである。これは重要である。なぜなら、支持体（１２）を含む製品全体が、製造ステップとコーティングステップの間にさまざまな温度処理、圧力処理、溶剤処理および水分処理にさらされることがあるため、支持体の寸法が当然変動（収縮や熱膨張など）するからである。ウェブ搬送システムは支持体に張力を加えるため、寸法不安定性ももたらす。実際、最低コストであるために潜在的に最も安価な支持体材料は、寸法不安定性の程度がより大きくなる。例えばポリエステルフィルムは、熱膨張係数が０．００１８％／℃であるため、５℃変化すると１メートルにつき９０μｍの寸法変化をもたらし得る。マルチカラーマスク要素（１０）を設ける場合には、水分による膨張と熱膨張の効果が累積して致命的なアライメントエラーにつながるとは限らない。単純に、パターニング情報は、支持体に取り付けられた色吸収層に含まれるため、支持体の収縮または膨張の際に固定鉛直方向アライメントで残り、支持体の寸法変化の影響を受けない。

図５Ａ〜図７Ｄは、マルチカラーマスク（１０）の特定の色吸収体パターンと位置合わせされた光パターン化可能な材料の選択的パターン形成方法を示す。形成されるべき特定のパターンは、光パターン化可能なフィルムの感度分布を調節することによって選択される。青色光、緑色光または赤色光に対して感度を有する光パターン化可能な層（２２）をマルチカラーマスク上にコーティングする。マルチカラーマスクを通してこの光パターン化可能な層を露光する。

マルチカラーマスクの色吸収体は照射光を選択的に透過するため、光パターン化可能な層はあるパターンの着色光に露光される。例えばシアンマスクは赤色光を吸収するが、青色光および緑色光を透過する。同様に、マゼンタマスクは、緑色光を吸収するが、赤色光および青色光を透過し、イエローマスクは、青色光を吸収するが、赤色光および緑色光を透過する。したがって、このような各マスクの特性を組み合わせることによって、いろいろなパターンの選択的透過光を提供するようにマルチカラーマスクを構成することができる。好ましい一実施態様では、光パターン化可能な層の感度分布は、マルチカラーマスク（１０）で使用される色吸収材料のうちの１つの吸収スペクトル中に完全に含まれ、マルチカラーマスク（１０）の他の色吸収材料の吸収スペクトルからは完全に分離される。本発明の好ましい一実施態様では、光パターン化可能な層は、重合可能な化合物と、着色光の特定の波長にだけ応答する光開始剤を含む。光開始剤が着色光を吸収することで光重合反応が始まる。光パターン化可能な層は、ポリマーバインダー、充填剤、顔料、界面活性剤、接着調整剤、酸化防止剤、補助開始剤、連鎖移動剤などのさらなる成分を含むことができる。光パターン化可能な層の感度分布を変える簡単な１つの方法は、光開始剤の特性を使用するものである。照射光のスペクトル分布は、色吸収材料の望まない吸収からの効果および／または光パターン化可能な層の望まない感度からの効果が最低限に抑えられるように、特別に選択することができる。露光後、光パターン化可能な層を現像する。残るパターンは、使用する光パターン化可能な材料のタイプに応じて、マスク層のポジ画像またはマスク層のネガ画像である。

図５Ａ〜図７Ｄは、光硬化可能な層、またはネガ型の光パターン化可能な層の使用を示す。図５Ａ〜図５Ｄは、マルチカラーマスクの青色吸収体パターンと位置合わせされた材料のパターンを選択的に形成する方法を示す。ここで図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、青色光パターン化可能層（２２）でコーティングされていて青色光を含む光源で露光されるマルチカラーマスク（１０）の概略平面図と概略断面図が示されている。この光源は、白色光またはパンクロ光を提供することができる。この実施態様では、光パターン化可能な層の光パターン化可能な材料はネガ型である。図５Ｃおよび図５Ｄは、図５Ａからの青色硬化性フィルムの露光後に得られる構造体の概略平面図および概略断面図を示す。ここでは、青色硬化性材料（２４）のパターンが、マルチカラーマスク（１０）の青色吸収体パターン（１４）と位置合わせされた状態で形成されている。

図６Ａ〜図６Ｄは、マルチカラーマスクの緑色吸収体パターンと位置合わせされた材料パターンを選択的に形成する方法を示す。

図６Ａおよび図６Ｂは、緑色光パターン化可能層（３０）でコーティングされ緑色光を含む光源で露光されたマルチカラーマスク（１０）の概略平面図および概略断面図を示す。この実施態様でも、光源は白色光またはパンクロ光を提供することができ、この光パターン化可能な層の光パターン化可能な材料はネガ型である。

図６Ｃおよび図６Ｄは、図６Ａからの緑色硬化性フィルムの露光後に得られる構造体の概略平面図および概略断面図を示す。ここでは、緑色硬化材料（３２）のパターンが、マルチカラーマスク（１０）の緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた状態で形成されている。

図７Ａ〜図７Ｄは、マルチカラーマスクの赤色吸収体パターンと位置合わせされた材料のパターンを選択的に形成する方法を示す。図７Ａおよび図７Ｂは、赤色硬化性フィルム（３８）でコーティングされ赤色光を含む光源で露光されたマルチカラーマスク（１０）の概略平面図および概略断面図を示す。この実施態様でも、光源は白色光またはパンクロ光を提供することができ、この光パターン化可能な層の光パターン化可能な材料はネガ型である。

図７Ｃおよび図７Ｄは、図７Ａからの赤色硬化性フィルムの露光後に得られる構造体の概略平面図および概略断面図を示す。ここでは、赤色硬化性材料（４０）のパターンが、マルチカラーマスク（１０）の赤色吸収体パターン（１６）と位置合わせされた状態で形成されている。

図８Ａ〜図８Ｈは、マルチカラーマスクを通して当てる光の色を変化させるとともにパンクロ光で硬化するフィルム４４を用いることによって、３つの異なるパターン化構造体を選択的に形成する方法を示す。パンクロ光硬化性フィルムを調製することができ、例えば、重合可能な化合物と、赤色応答光開始剤、緑色応答光開始剤、青色応答光開始剤の混合物とを含むパンクロ光硬化性フィルムを調製することができる。パンクロ光硬化フィルムを本発明の方法で用いる場合には、露光の分光エネルギー分布を調節することで、形成しようとする特定のパターンが選択される。したがって、目的とするパターンのための色吸収材料の吸収スペクトルは、露光波長と一致していなければならない。

図８Ａ〜図８Ｈは、本発明の別の一実施態様の説明にも役立つ。マルチカラーマスク１０は、必要に応じて、最上面に透明なコーティング５０を有していてもよい。この透明なコーティング５０は、絶縁特性、平滑化特性、平坦化特性や、これら以外の特性を備えることができる。これらの特性により、マルチカラーマスク１０の上に形成されることになる最終的なデバイスの性能が向上する。図８Ａ〜図８Ｈは、ネガ型の光パターン化可能な材料を用いた本発明を示す。当業者であれば、本発明でポジ型の材料も使用できることを理解するであろう。図８Ａおよび図８Ｂは、パンクロ光での光パターン化可能なフィルム（４４）でコーティングされたマルチカラーマスク（１０）の概略平面図および概略断面図を示す。

図８Ｃおよび図８Ｄは、パンクロ光で光パターン化可能な図８Ａからのフィルム（４４）に青色光を当ててから現像した後に得られる構造体の概略平面図および概略断面図を示す。ここでは、パンクロ光でパターン化可能な材料（４６）が硬化したパターンが、マルチカラーマスク（１０）の青色吸収体パターン（１４）と位置合わせされた状態で形成されている。

図８Ｅおよび図８Ｆは、パンクロ光での光パターニングが可能な図８Ａからのフィルム（４４）に緑色光を当ててから現像した後に得られる構造体の概略平面図および概略断面図を示す。ここでは、パンクロ光でのパターニングが可能な材料（４６）が硬化したパターンが、マルチカラーマスク（１０）の緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた状態で形成されている。

図８Ｇおよび図８Ｈは、パンクロ光で光パターン化可能な図８Ａからのフィルム（４４）に赤色光を当ててから現像した後に得られる構造体の概略平面図および概略断面図を示す。ここでは、パンクロ光でのパターニングが可能な材料（４６）が硬化したパターンが、マルチカラーマスク（１０）の赤色吸収体パターン（１６）と位置合わせされた状態で形成されている。当てる光の色を単に変えることによって図８Ｃ〜図８Ｈに示したパターンの組み合わせが可能であることが容易に理解されよう（すなわち青色＋緑色の光を当てると、図８Ｃおよび図８Ｅに示した両方の斜線領域（４６）が硬化する）。

本発明による好ましい一実施態様の重要な１つの特徴は、マルチカラーマスクのカラーパターンのうちの１つを使用して、マルチカラーマスクの少なくとも一部の上に機能材料の位置あわせされたパターンを形成できることである。多数の方法を使用してこのパターニングを行なうことができる。したがって機能性材料と光パターン化可能な材料の両方をマルチカラーマスクに適用し、着色光を用いてパターニングする。使用可能な機能性材料の一般的な部類として、導体、誘電体または絶縁体、半導体が挙げられる。照射光のスペクトル分布は、それまでに適用されパターン化されたすべての層の透過率によって変化する。ここでの議論では、マルチカラーマスク（１０）は、光硬化可能なフィルムを除き、パターン化された構造体のすべての色吸収部分を含むと定義される。着色光を用いて光パターニングする図５Ａ〜図８Ｈを参照して上に説明した方法により、光パターン化される材料は透過率、溶解度、粘着力、機械的強度、表面の反応性または屈折率が変化するため、これらの特性をその後の製造ステップで使用することができる。機能性電子材料をパターン化する特に有用な方法は、リフトオフ法、選択的エッチング法および選択的堆積法と呼ばれる。

図９Ａ〜図９Ｆは、リフトオフ式パターニング法を示す。図９Ａおよび図９Ｂは、緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた光パターン化された材料（４６）のパターンの概略平面図と概略断面図を示す。ここで図９Ｃおよび図９Ｄを参照すると、透明な機能性材料（４８）からなる一様なコーティングが、光パターン化された材料（４６）のパターンの上に適用されている。図９Ｅおよび図９Ｆはリフトオフシークエンスの最終ステップを示しており、硬化した材料（４６）と、透明な機能性材料のうちでその硬化した材料の上にある部分とが除去される。これは、例えば機能性材料の下に残った硬化した材料を選択的に攻撃する材料でサンプルを処理することによって実現される。こうすると、元々光パターン化された材料が存在していなかった場所の機能性材料が残る。

図１０Ａ〜図１０Ｆは、選択的エッチングによるパターニング法を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂは、緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた状態の硬化した材料（４６）のパターンの下に透明な機能性材料（４８）からなる一様なコーティングがあるマルチカラーマスク（１０）の概略平面図および概略断面図を示す。図１０Ｃおよび図１０Ｄは、透明な機能性材料の露光部分をエッチングプロセスにおいて除去した後のステップを示す。サンプルを、機能層を攻撃する材料または溶解する材料に曝露する。透明な機能性材料層のうちで硬化した材料（４６）のパターンによって保護されている領域は、エッチングステップで除去されない。透明な機能性材料（４８）のパターンは硬化した材料（４６）のパターンと位置合わせされており、緑色吸収体パターン（１８）とも位置合わせされている。ここで図１０Ｅおよび図１０Ｆを参照すると、硬化した材料（４６）のパターンが除去された後に得られる構造が示されている。これは、例えば混和性溶媒または酸素プラズマで処理することによって実現できる。

材料が選択的に所定の領域にだけ堆積されるように、液体および蒸気相の両方の化学的送達を使用した多数の堆積法を改変することができる。エッチングおよびリフトオフによるパターニング法と比較すると、選択的領域堆積法は、構造化された材料を構成する上で特に魅力的である。その理由は、フィルムのパターニングにエッチングプロセスが必要でなくなることと、必要なクリーニングステップの数を減らせることにある。選択的領域堆積法では、エッチングが困難な材料のパターニングや、選択的なエッチングが困難な層構造のパターニングも可能である。こうしたすべての理由により、本発明による方法の１つの目標は、堆積阻害材料を含むだけでなく、マルチカラーマスクを用いて直接的な光パターニングが可能なパターン化された薄膜を提供することである。

上に説明したように、ＳＡＤ法では、選択していない領域に薄膜が堆積するのを阻止するため堆積阻害化合物を用いる。この方法は、選択的堆積パターニング法をマルチカラーマスクと組み合わせて用いるこのシステムの動作を示す図１１Ａ〜図１１Ｆを参照するとよりよく理解できる。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた硬化した材料（４６）のパターンを有するマルチカラーマスク（１０）を示す。図１１Ｃおよび図１１Ｄは、支持体（１２）のうちで硬化した材料（４６）のパターンで覆われていない領域に透明な機能性材料（４８）が選択的に堆積された後のステップを示す。ここで図１１Ｅおよび図１１Ｆを参照すると次のステップが示されており、ここでは、残った硬化した材料を攻撃するために全体を処理することにより、硬化した材料（４６）のパターンが除去されている。透明な機能性材料（４８）のパターンは、緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされている。

図１２Ａ〜図１４Ｈは、図１４Ｇおよび図１４Ｈに見られる多層電子デバイスを構成できるようにする可能な連続した露光ステップ、処理ステップおよび堆積ステップを示す。

図１２Ａ〜図１２Ｈは、青色光パターン化可能なコーティングおよび選択的エッチング法を使用して電子デバイスの第１の透明な層を得るためのコーティングステップおよびパターニングステップを示す。代わりに、第１の透明な層は、選択的堆積法、リフトオフ法または光硬化法によってパターニングすることもできる。図１２Ａおよび図１２Ｂは、第１の透明な機能性材料（２０）と青色光パターン化可能材料（２２）でコーティングされたマルチカラーマスク（１０）を示す。この構造に、青色光を含む光源の光を当てる。例として、機能性材料（２０）は、透明な導電性酸化物材料（ＩＴＯや、アルミニウムをドープされたＺｎＯなど）であることができる。この構造体における光パターン化可能なコーティング（２２）は青色光に対してだけ感受性を有するため、光源は、白色光、または青色光を含む着色光を発するものが可能である。ここで図１２Ｃおよび図１２Ｄを参照すると、露光された光パターン化可能な青色フィルムを現像した後に得られる構造が示されており、ここではマルチカラーマスク（１０）の青色吸収体パターン（１４）と位置合わせされた青色硬化材料（２４）のパターンが形成されている。図１２Ｅおよび図１２Ｆはエッチングステップを示しており、ここでは透明な機能性材料（２０）のうちで露光部分が例えば酸性浴の中で除去されて、マルチカラーマスク（１０）の青色吸収体パターン（１４）と位置合わせされた透明な機能性材料（２６）のパターンが形成されている。図１２Ｇおよび図１２Ｈは、青色硬化材料（２４）のパターンが例えば酸素プラズマ処理を使用して除去された後の図１２Ｅの構造を示す。

図１３Ａ〜図１３Ｈは、緑色硬化性コーティングを使用して電子デバイスの第２の透明な層を得るための、選択的エッチング法を使用して、コーティングおよびパターニングステップを示す。代わりに、第２の透明な層は、選択的堆積法、リフトオフ法または光硬化法でパターニングすることもできる。図１３Ａおよび図１３Ｂは、透明な機能性材料の一様な層（２８）と緑色光パターン化可能層（３０）でコーティングされた第１のパターン化された透明層とともに、マルチカラーマスク（１０）を示す。この構造体に、緑色光を含む光源の光を当てる。例として、透明な機能性材料（２８）は、誘電性材料（例えば酸化アルミニウムなど）または半導体層（例えば酸化亜鉛など）であることができる。この材料は、アニーリングステップにおいて変換されて電気的機能材料を形成する誘電性または半導電性層の前駆体であることができる。複数の透明な機能層からなる多層は、このステップでコーティングすることができる。例として、誘電性材料からなる透明なコーティングを最初に適用した後、半導体材料からなる第２の透明なコーティングを適用することができる。図１３Ａおよび図１３Ｂに示した光パターン化可能なコーティング（３０）は緑色光にだけ感受性を有するため、光源は、白色光、または緑色光を含む着色光を発するものが可能である。図１３Ｃおよび図１３Ｄは、図１３Ａからの露光された緑色光パターン化可能な材料（３０）を現像した後に得られる構造を示しており、ここではマルチカラーマスク（１０）の緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた緑色硬化材料（３２）のパターンが形成されている。

ここで図１３Ｅおよび図１３Ｆを参照すると、透明な機能性材料（２８）の露光部分をエッチングステップで除去した後の図１３Ｃの構造が示されており、ここではマルチカラーマスク（１０）の緑色吸収体パターン（１８）と位置合わせされた透明な機能性材料のパターン（３４）が形成されている。図１３Ｇおよび図１３Ｈは、硬化した緑色材料（３２）のパターンが例えば酸素プラズマ処理を使用して除去された後の図１３Ｅの構造を示す。

図１４Ａ〜図１４Ｈは、赤色硬化性コーティングを使用して電子デバイスの第３の透明な層を得るための、選択的エッチング法を使用して、コーティングおよびパターニングするステップを示す。代わりに、第３の透明な層は、選択的堆積法、リフトオフ法または光硬化法でパターニングすることもできる。図１４Ａおよび図１４Ｂは、透明な機能性材料（３６）からなる一様な層および光パターン化可能な赤色材料（３８）でコーティングされた第１および第２のパターン化された透明な層とともに、マルチカラーマスク（１０）を示す。この構造体に、赤色光を含む光源の光を当てる。例として、透明な機能性材料（３６）は、インジウム−スズ酸化物または銀ナノ粒子からなる層であることができる。この構造体における光パターン化可能なコーティング（３８）は赤色光に対してだけ感受性を有するため、光源としては、白色光を発するもの、または赤色光を含む着色光源が可能である。

図１４Ｃおよび図１４Ｄは、露光された赤色光パターン化可能な材料（３８）を現像した後に得られる構造を示しており、ここではマルチカラーマスク（１０）の赤色吸収体パターン（１６）と位置合わせされた赤色硬化材料（４０）のパターンが形成されている。

ここで図１４Ｅおよび図１４Ｆを参照すると、透明な機能性材料（３６）のうちで露光部分をエッチングステップで除去した後の図１４Ｃの構造が示されており、ここではマルチカラーマスク（１０）の赤色吸収体パターン（１６）と位置合わせされた透明な機能性材料のパターン（４２）が形成されている。図１４Ｇおよび図１４Ｈは、硬化した赤色材料（４０）のパターンが除去された後の図１４Ｅの構造を示す。この多層構造では、透明な機能性材料（２６）のパターンは、マルチカラーマスク（１０）の青色吸収体パターン（１４）と位置が合わせされている。透明な機能性材料（３４）のパターンは、マルチカラーマスク（１０）の緑色吸収体パターン（１８）と位置が合わせされている。透明な機能性材料（４２）のパターンは、マルチカラーマスク（１０）の赤色吸収体パターン（１６）と位置合わせされている。

図１５Ａおよび図１５Ｂは、本発明によるマルチカラーマスク１０の別の構成を示す。これらの実施態様では、マルチカラーマスク１０は、基材の第１の側に形成された第１のマスク部分１２０と、基材の裏側に形成された第２のマスク部分１２２から構成される。この別の構成は、マルチカラーマスクの一部を除去できるという利点を有する。第１のマスク部分１２０は最終的なデバイスで残るのに対し、第２のマスク部分１２２は、最終的なデバイスが完成した後に除去することができる。これは、透明な基材を通して見るディスプレイ装置において特に有用であろう。これらのマルチカラーマスク構造の使用法は、これまでの図面を参照すると容易に理解できるはずである。

図１６Ａおよび図１６Ｂは、図１４Ｇおよび図１４Ｈと同様の図であり、基材の第１の側に形成された第１のマスク部分１２０と、基材の裏側に形成された第２のマスク部分１２２とを有するマルチカラーマスクを用いて形成された完成デバイスを示す。図１６Ｃは、第２のマスク部分を除去する追加ステップの後の完成デバイスを示す。

本発明の方法の重要な１つの側面は、マルチカラーマスクが、１つの構造中に、システムのパターニング情報の大半またはすべてを含みうることである。このマルチカラーマスクは、所望の色を含む画像を、予定する用途にとって十分な精度と十分なレジストレーションで生成させる任意の方法で製造することができる。

マルチカラーマスクに含まれる異なる色吸収体は、逐次的に、または同時に堆積させ、多くの方法でパターニングすることができる。多層マスクを製造する１つの方法は、適切なスペクトル特性を有する染料または顔料を含むインクを用いてマスクを印刷するというものである、印刷に使用されるインクはいかなる一般的な配合物であることが可能であり、典型的には着色材料をビヒクルまたは溶媒、バインダー、界面活性剤とともに含む。このような多色印刷システムの例は、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセットリソグラフィ、スクリーン印刷またはステンシル印刷、凸版印刷である。支持体上に様々な色吸収層を生成させるために、カラーサーモグラフィ印刷を使用できる。サーモクロミック化合物、漂白可能な染料、熱分解可能な化合物、化学的発色剤を用いて支持体上に様々な色吸収層パターンを生成することができる。異なる色吸収体は、レーザーまたは熱転写法を使用してドナーシートから支持体に適用することができる。代わりに、色吸収パターンは、アブレーション記録法によって支持体の上に生成することができる。

特に有用な色吸収体は、可視帯域の選択された部分に吸収極大があり、残りの部分に透過極大がある材料である。マルチカラーマスクで用いるには、いわゆるブロックタイプの染料とカットオフフィルタ材料が理想的である。異なる色吸収体は、任意の順番で適用すること、またはバインダー中に分散させて単一の層中に組み込むことができる。必要に応じて、色吸収材料を適用する前に、支持体の裏側に色吸収材料のための受容層をコーティングすることができる。

多層マスクに含まれる異なる色吸収体は、例えば着色した光硬化可能なコーティング（顔料含有または染料含有フォトレジストなど）を用いて、フォトリソグラフィ法によって形成できる。

主たる基材上へのその後の複製のために再使用可能なマスター画像を生成することが、特に便利で費用効果が高いであろう。この実施態様では、マスターマスク画像を非常に高い精度および分解能で生成させる。これは、上記の任意の技術を使用して実現できる。これは、非常に高品質のマスター画像を生成することを可能にするフォトリソグラフィ法で実現することが好ましい。色吸収層間での非常に正確な鉛直方向アライメントを達成するために、堅固な透明な基材上にマスター画像を生成することがより一層好ましいであろう。マスターカラー画像に含まれる色情報は、色複製法または色コピー法を使用して主要な基材の上に再現することができる。ネガ型の複製法の場合、マスターカラー画像をマルチカラーマスクのネガコピーとして提供することになろう。

大面積の電子デバイスを製造するための従来のフォトリソグラフィ法では、非常に広い面積にわたって優れたアライメントが実現されねばならない。上記のマスター複製法では、マスターは以前よりもかなり小さくできるためにより製造しやすいが、その場合にはより広い面積をカバーするために最終的な基材の上に複製パターンにして複製することができる。従来のフォトリソグラフィ法では、個々のマスク層のためにこのステッピング法が使用されるが、この方法では、ステッピング操作において優れたアライメントが相変わらず必要とされる。本発明の方法では、個々の複製の位置にかなりの許容誤差が存在していてもよい。というのも、それぞれの複製が、多層パターンに必要な情報をすべて含むからである。

感光性材料を用いたカラー画像捕獲法によってマスターカラー画像を再現することができる。感光性層は、多色光パターンを捕獲できる任意の材料セットで構成することができ、その後、それを処理または現像してカラーパターンを生成させる。このような多色画像捕獲材料の例は、カラーネガ写真画像形成層、カラーリバーサル写真画像形成層、カラーフォトサーモグラフィー画像形成層、サイカラー画像形成層、拡散転写カラー写真画像形成層（カラーインスタントフィルム）、カラーピクトグラフィーフィルムである。あるいはカラー複製またはコピー法、例えばカラー電子写真法などを使用してマスターカラー画像を主要な基材の上に再現することもできる。

マルチカラーマスクを別の材料ロールの表面に製造した後、基材に積層することができる。積層は、マスクの画像側が基材と向かい合うようになされることと、マスク画像がパターニングされる機能層にできるだけ近いことが好ましい。マスクの一部が基材の裏側にある実施態様では、積層は、マスク画像が基材にできるだけ近くなるようになされねばならない。

光学的観点から、マルチカラーマスクの色吸収層上に主要な支持体層を直接コーティングすることが特に有利であろう。この実施態様では、色吸収層をキャリア支持体ロール上でパターニングした後、主要な支持体層を色吸収層の上に直接キャストすることができる。

代わりに、色吸収層を独立した（ドナー）材料ロール上でパターニングした後、すべての色吸収層を単一のステップでドナーロールから主要な基材上に転写することができる。

マルチカラーマスク層は、障壁層によって電子的活性層から隔てることができる。用途に応じ、薄い支持体の裏側にカラー層を配置し、製造プロセスの終わりにそのカラー層を漂白すること、または除去することが好ましい。こうすることで、活性デバイス層に関する平坦さおよび汚染の問題が生じない。上に指摘したように、デバイスによっては、基材のデバイス側にマルチカラーマスクの一部があり、除去できるように裏側に一部があると有利である。

上記のことを考慮すると、遠隔露光されたフォトレジスト層に関する解像度限界を理解することが有用である。このタイプの露光は、従来のフォトリソグラフィでは近接露光と呼ばれている。近接モードでは、マスクはウエハと接触しないため、屈折効果に起因する解像度の損失がない。このいわゆる近接印刷モードにおける解像度に関する有用な議論を、Ａ．Ｒｅｉｓｅｒによる「Ｐｈｏｔｏｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔｓ（光反応性ポリマー：レジストの科学および技術）」、Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，１９８９，第２３４〜２４６頁に見いだすことができる。

近接印刷における屈折効果は、マスクの表面における最小フィーチャーギャップを下記式（１）：

に表されるように制限する。ただし、Ｗ_minはマスク上の最小フィーチャーギャップであり、λは露光波長であり、Ｓはマスクとウエハの間の分離距離である。同様に、最小ライン／ギャップ周期は以下の関係式：

で与えられる。ここで、ｂ_minは最小ライン／ギャップ周期であり、λは露光波長であり、ｓはマスクとウエハの間の分離距離であり、ｚはレジストの厚さである。

これらのモデルは、可撓性支持体に典型的な１００μｍでさえ、露光波長に応じて６〜８μｍのフィーチャーが解像可能であることを示す。１００μｍの距離でも、ライン／ギャップの周期性が９〜１２μｍの範囲内であれば、露光波長に応じて解像可能であるはずである。表側のマスキングの場合には、障壁の厚さも容易に変えることができる。表Ａでは、式（１）と（２）を用いて最小フィーチャーサイズと周期性をマスクとレジストの間の距離の関数として予測した。露光に３６５ｎｍまたは６５０ｎｍの光を用いた例を可視スペクトルの両端の代表例として示す。

これらのモデルに基づき、最終的なデバイスの解像度および透明度の条件を満たすマルチカラーマスクを設計することができる。

多くのポリマーは光への暴露によってその特性を変化させることができるため、光パターン化可能な層として、すなわち光パターン化可能な堆積阻害材料として、またはＳＡＤ以外のパターニング技術のためのフォトレジストとして有用である。本発明において有用な光パターン化可能な材料は、選択した領域に堆積させることのできる材料であり、それは以下の議論からよりよく理解されよう。多くの典型的な感光性ポリマーは、ＵＶ光および遠ＵＶ光に対してだけ感光性を有する。本発明のための光パターン化可能な材料は、可視光に対する感光性にすることが好ましい。

「堆積阻害材料」という用語は、本明細書では、基材に適用される材料のほか、必要に応じて行われるその後の架橋または基材上に無機薄膜を堆積する前に起こりうる材料を変性させる他の反応によって生じる材料を意味する。感光性ポリマー堆積阻害材料は、そのポリマーを基材に適用した後に可視光への露光を通じて架橋できることが好ましい。

光パターン化可能な堆積阻害材料は、適用された後に重合および／または架橋される化合物またはポリマーを含むことができる。ポリマーは、好ましくは、付加ポリマー、例えばポリ（ペルフルオロアルキルメタクリレート）；ポリ（ペルフルオロアルキルメタクリレート）；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）；ポリ（ベンジルメタクリレート）；ポリ（イソ−ブチレン）；ポリ（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）；ポリスチレン；ポリ（ビニルアルコール）；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリ（ヘキサフルオロブチルメタクリレート）；ならびにこれらのコポリマーが挙げられる。ただし、これらのポリマーにおいて、アルキルは、１〜６個の炭素原子を有する。堆積阻害材料は、阻害能力を有することが好ましい。阻害能力は、その厚さ以下だと堆積阻害材料が有効である機能層の厚さとして定義され、その値は、少なくとも５０Å、より好ましくは少なくとも１００Å、最も好ましくは少なくとも３００Åである。

ポリマー堆積阻害材料を基材の表面に適用した後、架橋を使用してそのポリマー堆積阻害材料を不溶化することができる。架橋は、パターニングの前に起こってもよいし、パターニングステップに寄与するようにパターニングの間に起こってもよい。例えば、光パターン化可能な堆積阻害材料をマルチカラーマスクを通して露光して架橋を開始させた後、架橋されなかったポリマーを例えば溶剤で除去することによってパターニングする。

フォトレジストまたは光パターン化可能な堆積阻害材料で使用するため、可視光により活性化されるさまざまな光重合系が開発されている。紫外線（ＵＶ）で硬化して可視光で光パターニングすることが可能な材料に関する有用な議論を、Ａ．Ｒｅｉｓｅｒによる「Ｐｈｏｔｏｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔｓ（光反応性ポリマー：レジストの科学および技術）」、Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，１９８９，第１０２〜１２９頁に見いだすことができる。その中に引用されているＦｒａｉｄらによる米国特許第４，８５９，５７２号には、可視光を用いて有機成分を硬化させて画像パターンを生成させることに基づく写真イメージングシステムが記載されている。この参考文献には、本発明による方法の硬化可能な層で使用するための適切なさまざまな可視光感受性の光開始剤、モノマーおよびフィルム形成ガイドラインが記載されている。

可視光に対する感受性は、重合可能な化合物を光重合開始剤とともに用いることによって実現できる。本発明の好ましい一実施態様では、フォトレジストおよび／または光パターン化可能な堆積阻害化合物は、末端に少なくとも１つ、好ましくは２つ以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物の中から選択された重合可能な化合物を含む。かかる化合物は産業界でよく知られており、特別な制限なしに本発明で使用できる。かかる化合物は、例えば、モノマー、プレポリマー（すなわち二量体、三量体）、オリゴマーや、これらの混合物、これらのコポリマーの形態をとる。モノマーとそのコポリマーの例として、不飽和カルボン酸（例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など）、並びにそれらのエステルおよびアミドを挙げることができる。不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物のエステルと、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物のアミドを用いることが好ましい。さらに、不飽和カルボン酸エステルおよび求核性置換基、例えばヒドロキシル基、アミノ基およびメルカプト基などを有するアミドと、単官能性または多官能性のイソシアネートおよびエポキシとの付加反応生成物や、これらの化合物と単官能性または多官能性のカルボン酸との脱水縮合反応生成物も使用することが好ましい。不飽和カルボン酸エステル、および求電子性置換基、例えばイソシアナト基およびエポキシ基などを有するアミドと、単官能性または多官能性のアルコール、アミンおよびチオールとの付加反応生成物と、不飽和カルボン酸エステルと、放出可能な置換基（ハロゲン基、トシルオキシ基など）を有するアミドと、単官能性または多官能性のアルコール、アミンおよびチオールとの置換反応生成物も使用することが好ましい。別の例として、上記の不飽和カルボン酸が不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニル、エーテルなどで置換された化合物も使用できる。

脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸のエステルモノマーの具体例としては、アクリレートとしては、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（アクリロイルオキシプロピル）エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリトリトールジアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールジアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ（アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマーなどが挙げられる。メタクリレートとして、例としては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリトリトールジメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールジメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス［ｐ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）フェニル］ジメチルメタン、ビス［ｐ−（３−メタクリルオキシエトキシ）フェニル］ジメチルメタンなどが挙げられる。イタコネートとして、例としては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、１，３−ブタンジオールジイタコネート、１，４−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリトリトールジイタコネート、およびソルビトールテトライタコネートなどが挙げられる。クロトネートとして、例としては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリトリトールジクロトネート、およびソルビトールテトラクロトネートなどが挙げられる。イソクロトネートとして、例としては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリトリトールジイソクロトネート、およびソルビトールテトライソクロトネートなどが挙げられる。マレエートとして、例としては、エチレングリコールジマレエート、トリエチレングリコールジマレエート、ペンタエリトリトールジマレエート、およびソルビトールテトラマレエートなどが挙げられる。さらに、上記エステルモノマーの混合物も使用できる。さらに、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸のアミドモノマーの具体例として、メチレンビスアクリルアミド、メチレンビスメタクリルアミド、１，６−ヘキサンメチレンビス−アクリルアミド、１，６−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリス−アクリルアミド、キシレンビス−アクリルアミド、キシレンビス−メタクリルアミドなどが挙げられる。

さらに、イソシアネートとヒドロキシル基の付加反応によって得られるウレタンベースの付加重合可能な化合物も、本発明の方法においてフォトレジストまたは光パターン化可能な堆積阻害剤中に使用できる。１つの具体例は、一分子中に２つ以上の重合可能なビニル基を有するビニルウレタン化合物である。この化合物は、以下の一般式（Ｖ）：
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ）ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ（Ｒ’）ＯＨ
（ここで、ＲおよびＲ'は、それぞれＨまたはＣＨ₃を表わす）によって表わされるヒドロキシル基を有するビニルモノマーを、一分子中に２つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に付加させることによって得られる。

他の例として、多官能性のアクリレートおよびメタクリレート（ポリエステルアクリレートなど）と、エポキシ樹脂を（メタ）アクリル酸と反応させることによって得られるエポキシアクリレートが挙げられる。さらに、サートマー社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．）のサートマー製品カタログ（１９９９年）に掲載されている光硬化性のモノマーおよびオリゴマーも使用できる。

感光性材料の最終的な設計特性に応じ、所望の構造および量を有する適切な付加重合可能な化合物、または付加重合可能な化合物の組み合わせを使用できる。例えば条件は、以下の観点から選択される。感光スピードの点では、１分子当たり多数の不飽和基を含む構造が好ましく、多くの場合に２官能性またはより多くの官能基が好ましい。画像部分の強度、すなわち硬化したフィルムの強度の増大の点では、三官能性またはより多くの官能基が好ましい。異なる数の官能基および異なる重合可能な基（例えばアクリレート化合物、メタクリレート化合物、スチレン化合物、ビニルエーテル化合物）を組み合わせて感光性および強度の両方を制御することが有効である。分子量が大きな化合物、または高い疎水性を有する化合物は、感光スピードおよびフィルム強度が優れているが、現像スピードおよび現像溶液中での沈殿の点で好ましくないことがある。付加重合可能な化合物の選択および使用は、光重合組成物に含まれる他の成分（場合に応じて、例えばバインダーポリマー、開始剤、機能性材料など）との適合性に関する重要な因子である。例えば適合性は、純度の低い化合物を用いることによって、または２種類以上の化合物を組み合わせて用いることによって改善できる場合がある。さらに、接着特性を改善する目的で、特定の構造を有する化合物を選択することもできる。光重合組成物に含まれる付加重合可能な化合物の化合物比に関しては、量が多くなるほど感度がより高くなる。しかし量が多くなりすぎると不都合な相分離が起こる可能性がある。これは、製造プロセスにおいて重合組成物の粘着性（例えば感光性材料成分の移送および接着から生じる製造欠陥）と現像溶液からの沈殿が原因で起こる問題である。付加重合可能な化合物は、単独で、または２種類以上を組み合わせて使用することができる。さらに、適切な構造、配合比および付加重合可能な化合物の添加量は、酸素が原因の重合障害の程度、解像度、かぶり特性、屈折率変化、表面への付着を考慮して任意に選択することができる。

必要に応じて光パターン化可能な層のフィルム形成成分の一部を構成できる有機ポリマーバインダーとしては、（１）ポリエステル（テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、アジピン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸をベースとしたものが含まれる）；（２）ナイロンまたはポリアミド；（３）セルロースエーテルとセルロースエステル；（４）ポリアルデヒド；（５）高分子量エチレンオキシドポリマー（例えば質量平均分子量が４０００〜４，０００，０００のポリ（エチレングリコール））；（６）ポリウレタン；（７）ポリカーボネート；（８）合成ゴム（例えばブタジエンのホモポリマーとコポリマー）；（９）エチレン不飽和を含むモノマーから形成されるホモポリマーおよびコポリマー、例えばさまざまなエチレン不飽和モノマーのうちの任意のものの重合した形態、例えばポリアルキレンなど（例えばポリエチレンとポリプロピレン）；ポリ（ビニルアルコール）；ポリスチレン；ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（アクリル酸エステル）、ポリ（メタクリル酸エステル）（例えばポリ（メチルメタクリレート）とポリ（エチルアクリレート））と、これらのさまざまなコポリマーなどがある。重合可能な化合物とポリマーバインダーは、広い範囲の割合で一緒に使用することができ、例えば重合可能な化合物がフィルム形成成分の３〜９７質量％の範囲であり、ポリマーバインダーがフィルム形成成分の９７〜３質量％の範囲であることができる。ポリマーバインダーは独立したものであることが好ましいが、ポリマーバインダーは光パターン化可能なフィルムの本質的な部分ではないため、重合可能な化合物そのものがポリマーである場合にはたいてい省略される。

上に説明したイメージングシステムで使用するためさまざまな光開始剤を選択することができる。好ましい光開始剤は有機染料からなる。

使用する有機染料の量は、光重合組成物の合計量を基準にして０．１〜５質量％の範囲が好ましく、０．２〜３質量％がより好ましい。

本発明の光開始剤として使用される有機染料は、最大吸収波長が３００〜１０００ｎｍの範囲に入る公知の化合物の中から選択されることが好ましい。大きな感度を実現できるようにするには、上に説明したマルチカラーマスクの対応する色吸収体料の吸収スペクトルと重なる吸収スペクトルを有する望ましい染料を選択し、場合によっては吸収スペクトルが使用する光源と一致するように調節するとよい。また、光への画像様露光のために、適切な光源、例えば青、緑、赤、赤外のＬＥＤ（発光ダイオード）、固体レーザー、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）、レーザーなどを選択することもできる。

光開始剤となる有機染料の具体例としては、３−ケトクマリン化合物、チオピリリウム塩、ナフトチアゾールメロシアニン化合物、メロシアニン化合物、チオバルビツール酸を含むメロシアニン染料、ヘミオキサノール染料、インドレニン核を有するシアニン染料、インドレニン核を有するヘミシアニン染料、インドレニン核を有するメロシアニン染料などが挙げられる。有機染料の別の例として、「Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｄｙｅｓ（機能性染料の化学）」（１９８１年、ＣＭＣ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，第３９３〜４１６頁）とＣｏｌｏｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（着色材料）（第６０巻，第４号，第２１２〜２２４頁，１９８７年）に記載されている染料が挙げられる。これら有機染料の具体例としては、カチオン性メチン染料、カチオン性カルボニウム染料、カチオン性キノイミン染料、カチオン性インドリン染料、カチオン性スチリル染料などが挙げられる。上記の染料の例としては、ケト染料、例えばクマリン染料（ケトクマリンおよびスルホノクマリンが含まれる）、メロスチリル染料、オキソノール染料、ヘミオキソノール染料など；非ケト染料、例えば非ケトポリメチン染料、トリアリールメタン染料、キサンテン染料、アントラセン染料、ローダミン染料、アクリジン染料、アニリン染料、アゾ染料など；非ケトポリメチン染料、例えばアゾメチン染料、シアニン染料、カルボシアニン染料、ジカルボシアニン染料、トリカルボシアニン染料、ヘミシアニン染料、スチリル染料など；キノンイミン染料、例えばアジン染料、オキサジン染料、チアジン染料、キノリン染料、チアゾール染料などが挙げられる。

光開始剤となる有機染料は、カチオン性染料およびアニオン性有機ホウ酸塩で形成されたカチオン性染料−ホウ酸塩アニオン錯体であることが好ましい。カチオン性染料は、最大吸収波長が３００〜１０００ｎｍの範囲内の光を吸収し、アニオン性ホウ酸塩は、４つのＲ基を有し、そのうちの３つのＲ基は、それぞれ、置換基を含んでいてもよいアリール基を表わし、１つのＲ基は、アルキル基または置換アルキル基である。かかるカチオン性染料−ホウ酸塩アニオン錯体は、米国特許第５，１１２，７５２号、第５，１００，７５５号、第５，０５７，３９３号、第４，８６５，９４２号、第４，８４２，９８０号、第４，８００，１４９号、第４，７７２，５３０号および第４，７７２，５４１号明細書に開示されている。

カチオン性染料−ホウ酸塩アニオン錯体を本発明の光重合組成物において有機染料として使用する場合、有機ホウ酸塩を用いる必要がない。しかし、光重合感度を高めるには、有機ホウ酸塩をカチオン性染料−ホウ酸塩アニオン錯体と組み合わせて用いることが好ましい。有機染料は、単独で、または組み合わせて使用できる。

上記のカチオン性染料−ホウ酸塩の具体例を以下に示す。しかし本発明はこれらの例に限定されないことに注意されたい。

光開始剤は、有機ホウ酸塩と組み合わせて用いることが好ましいであろう。そのような有機ホウ酸塩は、米国特許第５，１１２，７５２号、第５，１００，７５５号、第５，０５７，３９３号、第４，８６５，９４２号、第４，８４２，９８０号、第４，８００，１４９号、第４，７７２，５３０号および第４，７７２，５４１号明細書に開示されている。ホウ酸塩化合物を使用する場合に本発明の光重合組成物に含まれるホウ酸塩化合物の量は、光重合組成物の合計量を基準にして０質量％〜２０質量％であることが好ましい。本発明の感光性組成物に有用なホウ酸塩は、以下の一般式（Ｉ）：
［ＢＲ₄］^-Ｚ⁺
で表わされる。ここに、Ｚは、カチオンを形成できるが感光性でない基を表わし、［ＢＲ_４］^-は、４つのＲ基を有するボレート化合物である。基Ｒは、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、アラルキル基、置換アラルキル基、アルカリール基、置換アルカリール基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、脂環式基、置換脂環式基、複素環式基、置換複素環式基、ならびにこれらの誘導体の中から選択される。複数のＲは互いに同じでも異なっていてもよい。さらに、これらの基のうちの２つまたは３つが、直接に、または置換基を介して互いに結合して、ホウ素含有複素環を形成してもよい。Ｚ^＋は光を吸収せず、アルカリ金属、第四級アンモニウム、ピリジニウム、キノリニウム、ジアゾニウム、モルホリニウム、テトラゾリウム、アクリジニウム、ホスホニウム、スルホニウム、オキソスルホニウム、ヨードニウム、Ｓ、Ｐ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＡｓまたはＳｅを表わす。

上に説明したホウ酸塩の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらの例に限定されないことに注意されたい。

さまざまな添加剤を光開始系とともに用いて重合速度に影響を与えることができる。例えば還元剤、例えば酸素スカベンジャー、活性水素ドナーの連鎖移動助剤などや、他の化合物を用いて重合を促進することができる。酸素スカベンジャーは自己酸化剤としても知られており、フリーラジカル連鎖プロセスにおいて酸素を消費することができる。有用な自己酸化剤の例は、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアニリンである。好ましいＮ，Ｎ−ジアルキルアニリンの例は、オルト位、メタ位またはパラ位のうちの１つ以上が下記の置換基：メチル、エチル、イソプロピル、ｔ−ブチル、３，４−テトラメチレン、フェニル、トリフルオロメチル、アセチル、エトキシカルボニル、カルボキシ、カルボキシレート、トリメチルシリルメチル、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリメチルゲルマニル、トリエチルゲルマニル、トリメチルスタンニル、トリエチルスタンニル、ｎ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、フェノキシ、ヒドロキシ、アセチル−オキシ、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、チオ−（メルカプト−）、アセチルチオ、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードで置換されたジアルキルアニリンである。本発明において有用なＮ，Ｎ−ジアルキルアニリンの代表例は、４−シアノ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−アセチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−ブロモ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）安息香酸エチル、３−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、３−エトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−フルオロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−メチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−エトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルチオアニシジン、４−アミノ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、３−ヒドロキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，４−ジアニリン、４−アセトアミド−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２，６−ジイソプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（ＤＩＤＭＡ）、２，６−ジエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ，２，４，６−ペンタメチルアニリン（ＰＭＡ）およびｐ−ｔ−ブチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンである。

光開始剤は、ジスルフィド共開始剤と組み合わせて用いることが好ましいであろう。有用なジスルフィドの例は、Ｄａｖｉｓらの米国特許第５，２３０，９８２号に記載されている。最も好ましいジスルフィドのうちの２つは、メルカプトベンゾチアゾ−２−イルジスルフィドおよび６−エトキシメルカプトベンゾチアゾル−２−イルジスルフィドである。さらに、チオール、チオケトン、トリハロメチル化合物、ロフィン二量体化合物、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、アジニウム塩、有機過酸化物、およびアジドは、重合促進剤として有用な化合物の例である。

本発明の方法に従ってさまざまな構造を作るのに用いる光パターン化可能なコーティング（フォトレジストまたは光パターン化可能な堆積阻害材料）に組み込むことのできる他の添加剤として、ポリマーバインダー、充填剤、顔料、界面活性剤、付着調節剤などがある。支持体と機能層へのコーティングを容易にするため、光パターン化可能なフィルム組成物は、通常は溶剤中に分散されて溶液またはスラリーを形成した後、コーティングされ、通常は液体を加熱して蒸発させることによって除去する。この目的では、光パターン化可能なフィルムのフィルム形成成分と添加物に対して不活性な任意の溶剤を使用できる。

ポジ型の光パターン化可能な材料で本発明を実施することが好ましいであろう。例えばＮｅｗｍａｎによる米国特許第４，７０８，９２５号には、ノボラックフェノール樹脂と、オニウム塩と、染料増感剤とを含むポジ型の光パターン化可能な組成物が記載されている。この系では、アルカリ可溶性フェノール樹脂とオニウム塩の間に相互作用があるため、フィルムにキャストするときにアルカリ性溶剤に対して抵抗性になる。オニウム塩が光によって分解すると樹脂に対する溶解性が回復する。増感させるにしても少ししか増感させることができないキニンジアジドとは異なり、オニウム塩は、ＵＶから赤外までという広い範囲の電磁スペクトル（２８０〜１１００ｎｍ）で容易に増感させることができる。

オニウム塩を増感させることが知られている化合物の例は、以下の部類のものである。すなわち、ジフェニルメタン（置換ジフェニルメタンを含む）、キサンテン、アクリジン、メチンおよびポリメチン（オキソノール、シアニン、メロシアニンを含む）染料、チアゾール、チアジン、アジン、アミノケトン、ポルフィリン、着色芳香族多環炭化水素、ｐ−置換アミノスチリル化合物、アミノトリアジルメタン、ポリアリーレン、ポリアリールポリエン、２，５−ジフェニルイソベンゾフラン、２，５−ジアリールシクロペンタジエン、ジアリールフラン、ジアリールチオフラン、ジアリールピロール、ポリアリールフェニレン、クマリン、ポリアリール−２−ピラゾリンである。増感剤を系に添加すると、その増感剤の吸収スペクトルの範囲内のあらゆる光に対してその系が感受性になる。他のポジ型系は当業者に知られている。

一実施態様では、堆積阻害材料は有機シロキサンポリマーを含む。有機シロキサンは、一般的に、化学構造中に、交互になったＳｉ原子とＯ原子からなる骨格または部分を実質的に含んでいて、その骨格または部分では、少なくとも１つの有機基、好ましくは２つの有機基が、−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−繰り返し単位のいずれかの側でＳｉ原子に結合している化合物を含むものと定義される。有機基は、さまざまな置換基、例えばフッ素などのハロゲンを有することができる。有機基は、独立に、炭素原子が１〜６個、好ましくは１〜３個の、置換されたまたは置換されていないアルキル基、フェニル基、シクロアルキル基であることが非常に好ましく、置換メチルまたは非置換メチルであることがより好ましい。

有機シロキサンポリマーは、少なくとも２０個のシロキサン繰り返し単位を有するポリマー、プレポリマー、マクロモノマーのいずれかを含むものと定義される。特に好ましいのは、基材に適用した後に何らかの架橋または分子間相互作用によって不溶性になる堆積阻害材料である。このような有機シロキサンポリマーとしては、ランダムポリマー、またはブロックポリマー、および／または架橋ポリマーが挙げられる。

必要に応じて、官能基が有機シロキサンポリマーに末端基（エンドキャップとも呼ばれる）などとして存在していてもよい。例えばシロキサン骨格からの側鎖上に位置する架橋基および／または官能基が存在していてもよい。

有機シロキサンポリマーの例としては、例えば、ポリ（アルキルシロキサン）、ポリ（アリールシロキサン）、ポリ（アルキルアリールシロキサン）、ポリ（アルキル（アリール）シロキサン）が挙げられ、必要に応じて官能基を有していてもよい。このような官能化ポリ（シロキサン）として、エポキシ官能化ポリ（有機シロキサン）、カルボキシ官能化ポリ（有機シロキサン）、ポリエーテル官能化ポリ（有機シロキサン）、フェノール官能化ポリ（有機シロキサン）、アミノ官能化ポリ（有機シロキサン）、アルコキシ官能化ポリ（有機シロキサン）、メタクリル官能化ポリ（有機シロキサン）、カルビノール官能化ポリ（有機シロキサン）、ヒドロキシ官能化ポリ（有機シロキサン）、ビニル官能化ポリ（有機シロキサン）、アクリル官能化ポリ（有機シロキサン）、シラン官能化ポリ（有機シロキサン）、トリフルオロ官能化ポリ（有機シロキサン）、メルカプト官能化ポリ（有機シロキサン）などがある。ブロックコポリマーが多くのシロキサン繰り返し単位を含む場合には、ブロックコポリマーも使用できる。このようなポリマーは、多数の特許や刊行物に記載されているようにして調製でき、あるいは、例えばジェネラル・エレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）、ダウ・コーニング（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ）、ペトラーク（Ｐｅｔｒａｒｃｈ）から商業的に入手することができる。

好ましいポリ（有機シロキサン）ポリマー（ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーを含む）は、有機基（ケイ素原子に結合した有機基）を含み、有機基は、独立に、水素；１〜１８個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルなど；６〜１８個の炭素原子を有するアリール基、例えばフェニル、ベンジル、ナフチルなど；１〜１８個の炭素原子を有するメルカプトアルキル基、例えばメルカプトプロピルなど；１〜１８個の炭素原子を有するアミノアルキル基、例えばアミノプロピル、アミノイソプロピルなど；１〜１８個の炭素原子を有するトリフルオロアルキル基、例えばトリフルオロメチルなど；６〜１８個の炭素原子を有するトリフルオロアリール基、例えばトリフルオロメチルフェニルなどである。ポリ（有機シロキサン）ポリマーの好ましい質量平均分子量は、架橋されていない場合には２００〜１４０，０００であり、４，０００〜１２０，０００であることが好ましい。アルキル基は、１〜６個の炭素原子を有することが好ましく、１〜３個の炭素原子を有することがより好ましい。特に好ましい有機シロキサンポリマーは、架橋されたビニル末端シロキサンを含む。

有機シロキサンと、可視光によって活性化される光重合可能なマトリックスとの混合物は、本発明で用いるのに好ましい組成物である。有機シロキサンを環化ゴム（ポリシス−イソプレン）、ビス−アジド（２，６−ビス（４−アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン）、および増感剤と混合したものは、ＡＬＤ選択的堆積ステップと組み合わせるときには特に、本発明で用いるのに特に好ましい光パターン化可能な組成物である。ポリシス−イソプレンレジストの可視光波長に対する増感に関しては、例えばＪ．ＦｒｅｊｌｉｃｈとＲ．Ｋｎｏｅｓｅｌ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，第１８巻，第８号，第１１３５〜１１３６頁，１９７９年）に、三重項増感剤である９−フルオレノンを用いることが記載されている。本発明の好ましい一実施態様では、光パターン化可能な堆積阻害物を形成する重合可能な組成物に有機シロキサンを含めることが好ましい。

光パターン化可能な堆積阻害層を露光したら、それを従来技術で知られている任意の手段で現像することができる。現像は、光パターン化可能な堆積阻害層の可溶部を除去するプロセスである。現像法は、一般的に、選択した溶媒に曝露する操作、または加熱する操作、または両者の組み合わせを含む。現像液として、露光レベルに基づいて光パターン化可能な層を選択的に除去できる適切な任意の液体が可能である。露光された光パターン化可能な層は、スプレーすること、洗い流すこと、ぬぐうこと、浸すこと、超音波処理すること、またはこれら以外の処理をすることによって選択的に除去できる。現像液は、最も簡単な形態では、光硬化フィルムをコーティングする際に溶媒として用いたのと同じ液体にすることができる。フォトレジストが最終的に除去される場所で可溶性にされず、その代わりとして特定の反応に対する感度を有するようにされる場合がある。その特定の反応が露光中に現像溶液に対して起こることで、フォトレジストを可溶化させることができる。

光パターン化可能な堆積阻害層のフィルムが最終的な製品の一部にはならないパターニングプロセスでは、そのフィルムは、ある領域をうまくパターニングするのに用いた後に除去する必要がある。この除去は、従来技術で知られている任意の手段で実現できる。手段としては、プラズマ処理（特に酸素を含むプラズマ）、溶媒をベースとしたストリッピング、機械的手段、接着手段などがある。

多くの実施態様では、光パターン化可能な層は、単に、別の機能層のパターニングに用いる層である。しかし、光硬化層が機能層でもある状況が存在しうる。その例は、絶縁性であるために硬化可能な層を誘電体として用いる場合、または機械的特性のために硬化可能な層を構造要素（小さな壁、すなわちマイクロウォール）として用いる場合である。このように光パターン化可能な層を機能層として使用するのは上記の例に限られない。

本発明の製品のための方法では、あるスペクトルの光を発する光源と、少なくとも２つの色記録を含んでいて、それぞれがあるスペクトルの光を吸収できるマルチカラーマスクと、あるスペクトルの光に応答できる光パターン化可能な層が必要とされる。

このシステムはいくつかのモードで機能することができる。
（１）非常に広い可視スペクトルの光として定義される白色光を光源として用いることができる。この場合には、光パターン化可能な層は、カラーマスクの目標色記録の吸収スペクトルと実質的に一致する感度分布を有する必要がある。実質的に一致するスペクトルは、それぞれ１の面積に対して規格化された２つのスペクトルの積分値の積として定義され、０．５を超え、好ましくは０．７５を超え、最も好ましくは０．９を超える。
（２）狭いスペクトルの光として定義される着色光を光源として用いることができる。この場合には、光パターン化可能な層の吸収スペクトルを発生する光のスペクトルと実質的に一致させること、または吸収スペクトルを広くすることができる。前者が望ましいのは、光パターン化可能な層の感度を向上させるとともに、層同士のクロストークを減らす場合であり、後者が好ましいのは、単一の光パターン化可能な層の構成を使用するために処理ステップがいくつか可能であるようにする場合である。

場合によって、黒色層をマルチカラーマスクの一部に適用することが望ましいことがある。そのような黒色層は、マスクのうちでその黒色層を有する領域において光を実質的にすべて吸収する特性を有する。例えば最終的な製品の広い領域にパターニングがないことが望ましい場合には、黒色印刷マスクをその領域で用いることができる。

これまでの議論の多くにおいて、カラーマスクは、可視スペクトル中の従来より観測可能な色に対応する色吸収を有するとしている。しかしこれだと、この方法で実現できる個々のマスクのレベル数が制限される。原則として、この方法でそれぞれの色記録に独立にアドレスできるのであれば、多数の個別の色記録を使用することができる。さらに、スペクトルの赤外部と紫外部を使用することにより、マスクのレベル数をさらに増やすことができる。本発明では、個別のマスクレベルを６つまで増やすことが考えられる。

この方法では、光はマルチカラーマスクを通過した後、基材の表側に以前に適用した機能層を通過する。その結果、光は、変調が十分に弱い状態で以前に適用した層を通過せねばならないため、適用した光硬化層の上に形成される画像に過度に影響が及ぶことはない。したがって、適用された機能層の透明度に関する条件は、硬化層の画像形成プロセスに及ぼす影響が許容できる低いものに限られるということである。したがって、原則として、以前に適用した機能層は、吸収が少ない（光学濃度が０．５未満であることが好ましい）限り、光を一様に吸収することができる。さらに、材料は、画像形成化学薬剤が使用されなかった領域においてのみ、またはこれらのスペクトル範囲が使用されたが製品の製造の前段階においてのみ、非常に強く吸収することができる。さらに、このプロセスにおける最後の層は、任意の不透明度にすることができる。というのも、頂部にはさらなるパターニングが不要だからである。

本発明の１つの特徴は、望みに応じてマルチカラーマスクの１つの色を用い、基材を通して光を導いてある効果を起こさせることで、製品の表側にパターンを形成できることである。多数の方法を使用してパターニングを実現できる。

（ａ）製品のマルチカラーマスクの上に機能性材料を一様にコーティングし、次に、基材を通して露光したときに硬化する光パターン化可能なレジスト材料をオーバーコートすることができる。この場合には、硬化した材料の除去はより難しいため、次の現像ステップにおいて光パターン化可能なレジストをパターニングすると、光が当たらなかった場所が開口部になる。次にこの製品を、機能層を攻撃する材料に曝露した後、光が当たらなかった部分を除去する。これはネガエッチングプロセスである。図９Ａ〜図９Ｆは、一連のネガエッチングパターニング操作においてマルチカラーマスクをいかに用いるかを示す。

（ｂ）製品のマルチカラーマスクの上に機能性材料を一様にコーティングした後、裏側から光を当てたときに軟化する光パターン化可能なレジスト材料をその上からコーティングすることができる。軟化する材料は除去がより簡単であるため、次の現像ステップにおいてレジストをパターニングすると、光が当たった場所が開口部になる。次にこの製品を、機能層を攻撃する材料に曝露した後、露光部分を除去する。これはポジティブエッチングプロセスである。図１０Ａ〜図１０Ｆは、一連のポジティブエッチングパターニング操作においてマルチカラーマスクをいかに用いるかを示す。

（ｃ）光パターン化可能なレジスト材料をコーティングした後、（ａ）および（ｂ）に概略を示した露光・現像ステップを実施することができる。このようにすると、穴を有するレジストパターンが生じることになる。次にそれを機能性材料からなる一様な層でコーティングすることができる。製品全体を、機能性材料の下にある残ったフォトレジストを攻撃する材料で処理する場合には、その攻撃材料は、フォトレジストが残っている場所の材料を除去することができる。すると、元々フォトレジストがなかった場所に機能性材料が残ることになる。これはリフトオフ法である。図１１Ａ〜図１１Ｆは、リフトオフパターニング法においてマルチカラーマスクをどのように用いるかを示す。

（ｄ）材料が選択的に所定の領域にだけ堆積されるように、液体および蒸気相の両方の化学的送達を使用した多数の堆積法を改変することができる。例えば光パターン化可能なレジスト材料をコーティングした後、（ａ）および（ｂ）に概略を示した露光・現像ステップを実施することができる。次に、レジスト材料が残っていない領域にだけ材料が堆積される堆積プロセスを実施する。次に、製品全体を、残ったフォトレジストを攻撃する材料または方法で処理する。この材料または方法により、残ったレジストを除去すること、または将来の処理ステップのために処理しやすい形態で残しておくことができる。これは選択的堆積である。図１２Ａ〜図１２Ｈは、選択的堆積パターニング法を使用したときに本発明でマルチカラーマスクをどのように使用できるかを示す。

製造中、試験中および／または使用中にデバイスを支持するために支持体を使用できる。この明細書では、「支持体」と「基材」という用語は互換的で使用することがある。当業者であれば、商業的実施態様のために選択される支持体は、試験またはスクリーニングの様々な実施態様のために選択される支持体とは異なっていてもよいことが理解できよう。実施態様によっては、支持体は、デバイスに必要な電気的機能をまったく提供しない。このタイプの支持体をこの明細書では「非参加型支持体（ｎｏｎ−ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ）」と名づける。有用な材料としては、有機材料または無機材料が挙げられる。例えば支持体は、無機ガラス、セラミック箔、ポリマー材料、充填剤含有ポリマー材料、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリケトン、ポリ（オキシ−１，４−フェニレンオキシ−１，４−フェニレンカルボニル−１，４−フェニレン）（ポリ（エーテルエーテルケトン）またはＰＥＥＫと呼ばれることがある）、ポリノルボルネン、ポリフェニレンオキシド、ポリ（エチレンナフタレンジカルボキシレート）（ＰＥＮ）、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エーテルスルホン）（ＰＥＳ）、ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を含むことができる。

いくつかの実施態様では可撓性支持体が用いられる。こうすることによってロール−ツー−ロールまたはロール−ツー−シート処理が可能になるため、平坦な支持体および／または堅固な支持体と比べてスケールの経済性と製造上の経済性が得られる。選択される可撓性支持体は、歪みや破損なしに素手で小さな力を加えて直径が５０ｃｍ未満、より好ましくは２５ｃｍ未満、最も好ましくは１０ｃｍ未満のシリンダーの周囲に巻けることが望ましい。好ましい可撓性支持体は、自己巻回できる。

可撓性が問題でない場合には、基材は、ガラスや透明な他の任意の材料からなるウエハまたはシートであることができる。

基材の厚さはさまざまな値が可能であり、具体例では１０μｍ〜１ｍｍに及ぶことできる。基材の厚さは、１０μｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。支持体層を通過する際の光の角度広がりを制限するように露光光源が十分にコリメートされるのであれば、より厚い基材も許容できる。特にマルチカラーマスクの一部が支持体の裏側にある実施態様では、光学的な観点から、マルチカラーマスクの第２の部分の色吸収層の上に直接、主要な支持体層をコーティングまたは成形することが有利な場合がある。いくつかの実施態様では、このような支持体は、特に支持体層がマルチカラーマスクの機能層であるか色吸収層である場合には任意選択的である。

さらに、マルチカラーマスクおよび支持体は一時的な支持体と組み合わせることができる。このような一実施態様では、支持体は、マルチカラーマスクに取外し可能に接着させるか、機械的に固定することができる。

適切なエッチング条件および／または堆積条件が選択される限り、基材上にフィルムを形成できるあらゆる材料を本発明でパターニングすることができる。使用できる機能性材料の一般的な部類として、導体、誘電体または絶縁体、半導体がある。本発明の機能性材料は、適切な任意の方法を使用して堆積させることができる。典型的な堆積法として、化学蒸着、スパッタリング、蒸発、熱転写、溶液処理がある。本発明の一実施態様では、機能性材料は、グラビア印刷またはインクジェット印刷を使用して適用される。別の実施態様では、機能性材料は、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して堆積される。本発明の好ましい一実施態様では、機能性材料は、ガス分配マニホールドからなるＡＬＤシステムによって堆積される。マニホールドは複数の開口部を備えていて、マニホールドと基材が相対的に移動するときに第１および第２の反応性ガスがその開口部を通過する。本願出願に譲渡された同時係属中の米国特許出願公開第２００７／０２３８３１１号に、そのような方法が詳しく記載されている。

機能性材料としての導体としては、任意の有用な導電性材料であることができる。当該技術分野で知られている様々な導電性材料も適しており、そのような材料としては、例えば、金属、縮退ドープ半導体、導電性ポリマー、印刷可能な材料、例えばカーボンインク、銀−エポキシ、焼結可能な金属ナノ粒子懸濁液などが挙げられる。例えば、導体は、ドープトシリコン、金属、例えばアルミニウム、クロム、金、銀、ニッケル、銅、タングステン、パラジウム、白金、タンタル、チタンなどを含んでよい。導体としては、透明導体、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃も挙げられる。導電性ポリマーも使用でき、例えばポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）がある。さらに、これらの材料の合金、組み合わせ、多層も非常に有用であろう。

導体の厚さはさまざまな値が可能であり、具体例では５〜１０００ｎｍにできる。導体は、化学蒸着、スパッタリング、原子層堆積、蒸発および／またはドーピング、溶液処理などの技術を使用して構造体中に導入することができる。

誘電体は、パターン化された回路のさまざまな部分を電気的に絶縁する。誘電体層は、絶縁体または絶縁層と呼ぶこともできる。誘電体は、個々のデバイスと使用環境に応じて広い範囲で変化できる適切な誘電定数を持たねばならない。例えば２〜１００またはそれ以上という誘電定数がゲート誘電体に関して知られている。誘電体として有用な材料として、例えば無機絶縁材料がある。ゲート誘電体に役立つ材料の具体例として、ストロンチエート、タンタレート、チタネート、ジルコネート、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、窒化ケイ素、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛などがある。さらに、これらの例の合金、組み合わせ、多層も誘電体として使用できる。これらの材料のうちで、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、および窒化ケイ素が有用である。誘電体は、ポリマー材料、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シアノセルロース、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリスチレンおよびその置換誘導体、ポリ（メチルメタクリレート）およびその置換誘導体などや、他の絶縁体を含んでいてもよい。ゲート誘電体は、誘電定数が異なる材料からなる複数の層を含んでいてもよい。

誘電体層の厚さはさまざまな値が可能であり、具体例では１５〜１０００ｎｍにできる。誘電体層は、化学蒸着、スパッタリング、原子層堆積、蒸発、溶液処理などの技術を使用して構造体中に導入することができる。

このシステムで使用される半導体は有機でも無機でもよい。無機半導体としては、共有結合的に結合した格子を示す材料の部類があり、格子が短距離秩序しか示さないアモルファス材料も挙げられる。有用な半導体材料の例は、単元素、例えばケイ素またはゲルマニウムと、化合物半導体、例えばガリウムヒ素、窒化ガリウム、硫化カドミウムおよび酸化亜鉛などである。有用な有機半導体としては、線状アセン、例えばペンタセンなど、ナフタレンジイミド、例えば同時係属中の出願に記載されているもの、ペリレンジイミド、ポリチオフェン、ポリフルオレンなどがある。

薄膜トランジスタの典型的な用途では、デバイスを通過する電流を制御できるスイッチが望まれている。そのためスイッチをオンにしたときに高電流がデバイスを通過できることが望ましい。電流の大きさは、半導体の電荷キャリア移動度と関係している。デバイスがオフにされたときには、電流は非常に小さいことが望ましい。これは、電荷キャリアの濃度に関係している。さらに、デバイスは可視光の影響をわずかにしか受けないか、まったく受けないことが望ましい。そうなるためには、半導体のバンドギャップが十分に大きくて（３ｅＶ超）、可視光を当ててもバンド間遷移が起こらない必要がある。高移動度、低キャリア濃度および高バンドギャップを生じることのできる材料は、ＺｎＯである。

本発明の薄膜トランジスタまたは電子デバイスの製造法の全体、または少なくとも薄膜半導体の製造は、支持体の最高温度である２００℃未満で実施すること、より好ましくは１５０℃未満で実施すること、非常に好ましくは１４０℃未満で実施すること、より一層好ましくは１００℃未満で実施すること、それどころか室温付近（２５℃〜７０℃）の温度で実施することが好ましい。この明細書に含まれる本発明の知識を身に付けると、温度の選択は、一般的に、従来技術で知られている支持体と処理パラメータに依存していることがわかる。その温度は、集積回路および半導体を処理するのに従来用いられていた温度よりもはるかに低いため、比較的安価なさまざまな支持体のうちの任意のもの、例えば可撓性ポリマー支持体やマルチカラーマスクを使用できる。したがって、本発明によって薄膜トランジスタを含む比較的安価な回路を製造することができる。

電子的または光学的に活性な層は、同時係属中の米国特許出願公開第２００７／０２２８４７０号および第２００７／０２３８３１１号に記載されているように、溶液処理、真空蒸着技術、大気圧蒸着法を使用して形成し、ドープすることができる。

本発明のパターニング法を使用し、選択した基材の上に集積される電気的に活性な部品および光学的に活性な部品を作り出すことが好ましい。回路部品としては、トランジスタ、抵抗器、キャパシタ、導体、インダクタ、ダイオードや、適切なパターニングと材料を選択することによって構成できる他のあらゆる電子部品が可能である。光学的な機能性部品としては、導波路、レンズ、スプリッタ、ディフューザ、輝度向上フィルムや、他の光学回路が可能である。構造部品としては、ウェル、充填材と密封材の選択的パターン、パターン化された障壁層、壁およびスペーサが可能である。

ＴＦＴや他のデバイスが有用な電子デバイスとしては、例えばより複雑な回路、例えばシフトレジスタ、集積回路、論理回路、スマートカード、メモリデバイス、ラジオ周波数同定タグ、アクティブ−マトリックス式ディスプレイのための背面板、アクティブ−マトリックス式ディスプレイ（例えば液晶またはＯＬＥＤ）、太陽電池、リングオシレータ、相補的回路、例えばｎ型トランジスタおよびｐ型トランジスタの組み合わせを使用するインバータ回路などがある。アクティブ−マトリックス式ディスプレイでは、本発明に従って製造したトランジスタをディスプレイの１つの画素の電圧保持回路の一部として用いることができる。そのようなデバイスでは、ＴＦＴは、従来技術で知られている手段によって動作可能に接続される。

マイクロエレクトロニクスデバイスの一例は、アクティブ−マトリックス式液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）である。かかるデバイスの１つは、電極と、電極間に配置された電子光学材料とを有する素子を含む光電子ディスプレイである。透明なトランジスタの接続電極はディスプレイ要素の電極に接続できるのに対し、スイッチング要素とディスプレイ要素は互いに少なくとも一部が重なる。光電子ディスプレイ要素は、ここでは、電気的な量（電流や電圧など）の影響を受けて光学特性が変化するディスプレイ要素（例えば通常は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と呼ばれる要素）であると理解される。ここに詳細に説明したトランジスタは、高周波数でディスプレイ要素をスイッチングするのに十分な電流を運ぶ能力を有するため、液晶ディスプレイでこのトランジスタをスイッチング要素として用いることが可能である。ディスプレイ要素は、電気的には、付随するトランジスタによって充電または放電されるキャパシタとして動作する。光電子ディスプレイ装置として、例えばマトリックスに配置された専用のトランジスタを備える多くのディスプレイ要素が可能である。いくつかのアクティブ−マトリックス式の画素設計では、その中でも特に電流駆動される表示効果を提供する設計では、いくつかのトランジスタとそれ以外の電気部品が画素回路に必要とされることがある。

例示としての以下の実施例により、本発明を実施する方法をさらに説明する。

Ａ．可視光硬化性フィルム成分
以下の材料とコーティング溶液を用いて可視光硬化性フィルムを作製した。原液ＣＦ−１には、２ｇのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（Ｍｗ＝約７５ｋ）と、６．５ｇのトリメチロールプロパントリアクリレートと、２０ｇのアニソールが含まれていた。原液ＣＦ−２には、４ｇのエタノール中に１．５ｇのエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート（サートマー社から購入したＳＲ９０３５）と、１．５ｇのポリエチレングリコールジアクリレート（サートマー社から購入したＳＲ６１０）が含まれていた。原液ＣＦ−３は、フジ・フォトケミカルズ（Ｆｕｊｉ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から供給されたレジストＣＴ２０００Ｌであり、メタクリレート誘導体コポリマーと多官能性アクリレート樹脂が、２−プロパノール−１−メトキシアセテートと１−エトキシ−２−プロパノールアセテートの混合物中に含まれていた。原液ＣＦ−４は、１．２５ｇのノボラック樹脂と０．２ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ ２５０（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（ＣＩＢＡ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から購入）をＭＥＫ中に含んでいた。原液ＣＦ−５は、市販されているポジ型の樹脂ＳＣ−１８２７（ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）から購入）であった。原液ＣＦ−６は以下のようにして調製した。

ＤＥＨＥＳＩＶＥ ９４４は、ワッカー・ケミー社（Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ）から供給されたビニル末端ジメチルシロキサンポリマーである。架橋剤Ｖ２４は、ワッカー・ケミー社から供給されたメチル水素ポリシロキサンである。触媒ＯＬは、ポリジメチルシロキサン中の有機白金錯体であり、これもワッカー・ケミー社から供給されている。架橋剤Ｖ２４および触媒ＯＬは、ビニル末端シロキサンポリマー（ＤＥＨＥＳＩＶＥ ９４４など）のさらなる硬化に用いられる。ポリメチルメタクリレートの１％トルエン溶液３．３ｇと、ＴＭＰＴＡの１０％トルエン溶液０．５ｇと、光開始剤Ａの０．１％アニソール溶液０．２５ｇと、３３部のトルエンと４８部のヘプタンの混合物中に１．０８％のＤＥＨＥＳＩＶＥ ９４４と０．００２％の架橋剤Ｖ２４と０．０６％の触媒ＯＬとを含む溶液０．５ｇと、０．８５ｇのトルエンを含む原液ＣＦ−６を調製した。原液ＣＦ−７は以下のようにして調製した。３３部のトルエンと４８部のヘプタンの混合物中に０．１０８％のＤＥＨＥＳＩＶＥ ９４４と０．０００２％の架橋剤Ｖ２４と０．００６％の触媒ＯＬとを含むＤＥＨＥＳＩＶＥ溶液を調製した。原液ＣＦ−７は、１．２５ｇのＨＮＲ−８０と、２３．７５ｇのトルエンと、０．５ｇの上記ＤＥＨＥＳＩＶＥ溶液を含んでいた。

原液ＣＦ−１〜ＣＦ−４に染料系光開始剤を添加することによって可視光に対して感受性にした。光開始剤の構造を表１に示す。光開始剤の溶液を以下のようにして調製した。ＹＰＩ−１は、イエロー光開始剤Ａの１％アニソール溶液であった。ＹＰＩ−２は、イエロー光開始剤Ａの１％エタノール溶液であった。ＹＰＩ−３は、イエロー光開始剤Ａの１％シクロヘキサノン溶液であった。ＭＰＩ−１は、マゼンタ光開始剤Ｂの１％アニソール溶液であった。ＭＰＩ−２は、マゼンタ光開始剤Ｂの１％エタノール溶液であった。ＭＰＩ−３は、マゼンタ光開始剤Ｂの１％シクロヘキサノン溶液であった。ＣＰＩ−１は、シアン光開始剤Ｃの１％アニソール溶液であった。ＣＰＩ−２は、シアン光開始剤Ｃの１％エタノール溶液であった。ＣＰＩ−３は、シアン光開始剤Ｃの１％シクロヘキサノン溶液であった。

原液ＣＦ−７に分光増感溶液Ｆ−１を添加することによって可視光に対して感受性にした。分光増感溶液Ｆ−１は、分光増感剤である９−フルオレノンの１％キシレン溶液であった。

現像液Ｄ−１はＭＩＢＫであった。現像液Ｄ−２はエタノールであった。現像液Ｄ−３は、０．００２Ｍテトラメチルアンモニウムヒドロキシドと０．００２Ｍジエタノールアミンを含む水溶液であった。現像液Ｄ−４は、ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズから購入したＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ（登録商標）ＭＦ（登録商標）−３１９であった。現像液Ｄ−５は、フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズ（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）から入手したＷＮＲＤであった。

Ｂ．電子材料の堆積とパターニング
以下の溶液を用いて機能性材料をエッチングした。Ｅ−１は、ＨＣｌと水の５０／５０混合物であった。Ｅ−２は、ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズから購入したＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ（登録商標）ＭＦ（登録商標）−３１９であった。下引き層Ｓ−１は、アセトニトリルとシクロペンタノンの５０／５０混合物中ポリシアノアクリレートの７．５％溶液であった。Ｓ−２は、マイクロケム社から購入したＯｍｎｉｃｏａｔ（登録商標）であった。

Ｃ．トランジスタ構造の電気的特性の測定
製造したデバイスの電気的特性をＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ ＨＰ ４１５６（登録商標）パラメータ分析器を用いて調べた。デバイスの試験は、暗くした囲いの中で大気中で行なった。

結果は、いくつかのデバイスからの結果を平均した。それぞれのデバイスについて、さまざまなゲート電圧（Ｖ_g）でドレイン電流（Ｉ_d）をソース−ドレイン電圧（Ｖ_d）の関数として測定した。さらに、それぞれのデバイスについて、さまざまなソース−ドレイン電圧でドレイン電流をゲート電圧の関数として測定した。Ｖ_gは、測定したそれぞれのドレイン電圧（典型値は、５Ｖ、２０Ｖ、３５Ｖ、５０Ｖ）について−１０Ｖから４０Ｖまで掃引した。３５Ｖでの掃引から移動度の測定値を得た。

データから抽出したパラメータには、電界効果移動度（μ）、閾値電圧（Ｖ_th）、閾値よりも下での勾配（Ｓ）、測定したドレイン電流に関するＩ_on／Ｉ_offの比が含まれる。電界効果移動度は、Ｖ_d＞Ｖ_g−Ｖ_thである飽和領域で抽出した。この領域では、ドレイン電流は、以下の式（Ｓｚｅの「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ−Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（半導体デバイス−物理と技術）」（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ（１９８１）を参照）：

で与えられる。ただしＷとＬは、それぞれチャネルの幅と長さであり、Ｃ_oxは酸化物層のキャパシタンスであり、酸化物の厚さと誘電定数の関数になっている。この式を当てはめて、Ｉ_d ^1/2とＶ_gの関係を示す曲線の直線部に直線をフィットさせて飽和電界効果移動度を得た。

実施例１：直接印刷法によって形成されるマルチカラーマスク
この実施例では、３つの色吸収層を含むマルチカラーマスクを作製した。それぞれの色は、薄膜トランジスタデバイスのアレイの個々の機能層に対応する。薄膜トランジスタデバイスのアレイのゲート層の設計を黒白ビットマップファイルに変換した。薄膜トランジスタデバイスのアレイの半導体層の設計を別の黒白ビットマップファイルに変換した。薄膜トランジスタデバイスのアレイのソースとドレイン層の設計を第３の黒白ビットマップファイルに変換した。次に、フォトショップ６．０を使用してこれらビットマップを単一のカラー画像ファイルの青色チャネル、緑色チャネル、赤色チャネルに取り込んだ。このフルカラー画像では、ゲート層の設計を青色チャネルは、イエローパターンとして含んでいた。緑色チャネルは、半導体層の設計をマゼンタパターンとして含んでいた。赤色チャネルは、ソースとドレインの設計をシアンパターンとして含んでいた。コダック・プロフェッショナル・エクタサームＸＬＳ透明媒体を装填したコダック社のプロフェッショナル８６７０サーマルプリンタを用いてこのカラー画像を透明な支持体に印刷した。得られたマルチカラーマスクをベッカート・スペシャルティ・フィルムズ（Ｂｅｋａｅｒｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｆｉｌｍｓ）から購入した可撓性ＩＴＯフィルムの非導電側に貼り付けた。

実施例２：フォトリソグラフィ法によって形成されるマルチカラーマスク
この実施例では、３つの色吸収層を含むマルチカラーマスクを作製した。それぞれの色は、薄膜トランジスタデバイスからなるアレイの個々の機能層に対応する。薄膜トランジスタデバイスのアレイのゲート層のため（ＣＧ−１）、半導体および誘電体層のため（ＣＧ−２）およびソースドレイン層のため（ＣＧ−３）のクロム・オン・ガラスマスクをアプライド・イメージ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）から入手した。厚さ０．７ｍｍのホウケイ酸ガラス支持体を７０％の硫酸と３０％の３０％過酸化水素溶液との約１００℃に維持した溶液で１０分間洗浄した。洗浄後、クリーンになったガラスにカラー・モザイクＳＣ−３２００Ｌ（フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズ社からから購入）を（１０００ＲＰＭで）スピンコーティングした。ＳＣ−３２００ＬはＵＶ硬化性フォトレジストであり、３〜５％のシアン顔料と、７〜９％のメタクリレート誘導体コポリマーと、７〜９％の多機能性アクリレート樹脂と、ＵＶ光増感剤とを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとエチル−３−エトキシプロピオネートの混合物中に分散された状態で含む。

コーティングされたガラススライドを９５℃で１分間ベーキングした後、マスクＣＧ−３を用い、２００Ｗの水銀−キセノンランプからあるパターンのＵＶ光を１分間当てた（接触露光）。シアンフォトレジスト層を０．０３Ｍテトラメチルアンモニウムヒドロキシド／０．０３Ｍジエタノールアミンの水溶液で１分間現像し、水ですすぎ、２００℃で５分間ベーキングした。

次に、サンプルにカラー・モザイクＳＭ−３０００Ｌ（フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズ社から購入）をスピンコーティングした。ＳＭ−３０００ＬはＵＶ硬化性フォトレジストであり、４〜６％のマゼンタ顔料と、６〜８％のメタクリレート誘導体コポリマーと、６〜８％の多機能性アクリレート樹脂と、ＵＶ光増感剤とを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとエチル−３−エトキシプロピオネートの混合物中に分散された状態で含む。コーティングしたガラススライドを９５℃で１分間ベーキングした後、マスクＣＧ−２を用い、２００Ｗの水銀−キセノンランプからあるパターンのＵＶ光を１分間当てた（接触露光）。マゼンタフォトレジスト層を０．０３Ｍテトラメチルアンモニウムヒドロキシド／０．０３Ｍジエタノールアミンの水溶液で１分間現像し、水ですすぎ、２００℃で５分間ベーキングした。得られたガラス基材は、位置合わせされたシアンパターンとマゼンタパターンのアレイを含んでいた。次に、このサンプルにカラー・モザイクＳＹ−３０００Ｌ（フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズ社からから購入）を（１０００ＲＰＭで）スピンコーティングした。ＳＹ−３０００ＬはＵＶ硬化性フォトレジストであり、３〜５％のイエロー顔料と、７〜９％のメタクリレート誘導体コポリマーと、７〜９％の多機能性アクリレート樹脂と、ＵＶ光増感剤とを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとエチル−３−エトキシプロピオネートの混合物中に分散された状態で含む。コーティングしたガラススライドを９５℃で１分間ベーキングした後、マスクＣＧ−１を用い、２００Ｗの水銀−キセノンランプからあるパターンのＵＶ光を１分間当てた（接触露光）。イエローフォトレジスト層を０．０３Ｍテトラメチルアンモニウムヒドロキシド／０．０３Ｍジエタノールアミンの水溶液で１分間現像し、水ですすぎ、２００℃で５分間ベーキングした。得られたマルチカラーマスクは、位置合わせされたシアンパターンとマゼンタパターンとイエローパターンのアレイを含んでいた。

実施例３：青色硬化性フィルム配合物
青色硬化性フィルムのためのコーティング溶液Ｃ−１を以下のようにして調製した。０．０３ｇの光開始剤Ａを３ｇのトルエンに添加することにより、青色感受性光開始剤の溶液を調製した。
光開始剤Ａ：

別のバイアルの中で、５ｇのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（Ｍｗ＝約７５ｋ）を４５ｇのアニソールに溶解した。得られたＰＭＭＡ溶液２．９ｇに、０．９５ｇのトリメチロールプロパントリアクリレートと、０．５ｇの光開始剤Ａ溶液を添加した。

緑色硬化性フィルム配合物：
緑色硬化性フィルムのためのコーティング溶液Ｃ−２を以下のようにして調製した。０．０３ｇの光開始剤Ｂを３ｇのアニソールに添加することにより、緑色感受性光開始剤の溶液を調製した。別のバイアルの中で、５ｇのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（Ｍｗ＝約７５ｋ）を４５ｇのアニソールに溶かした。得られたＰＭＭＡ溶液２．９ｇに、０．９５ｇのトリメチロールプロパントリアクリレートと、０．５ｇの光開始剤Ｂ溶液を添加した。
光開始剤Ｂ：

実施例４：赤色硬化性フィルム配合物
赤色硬化性フィルムのためのコーティング溶液Ｃ−３を以下のようにして調製した。０．０２５ｇの光開始剤Ｃを２．５ｇのアニソールに添加することにより、赤色感受性光開始剤の溶液を調製した。別のバイアルの中で、５ｇのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（Ｍｗ＝約７５ｋ）を４５ｇのアニソールに溶かした。得られたＰＭＭＡ溶液２．９ｇに、０．９５ｇのトリメチロールプロパントリアクリレートと、０．５ｇの光開始剤Ｃ溶液を添加した。
光開始剤Ｃ：

実施例５：単一のマルチカラーマスクを用いて可撓性フィルムの上に位置合わせされた複数の導電層のパターン
実施例１で得られたマルチカラーマスクをベッカート・スペシャルティ・フィルムズから購入した可撓性ＩＴＯフィルムの非導電側に積層した。導電側は、１０００ＲＰＭの速度でのスピンコーティングによって青色硬化性コーティング溶液Ｃ−１でコーティングした。このサンプルを８０℃で１分間ベーキングした後、窒素でパージしたガラスセル中に入れた。このサンプルを３００ＷのＧＥミニ・マルチ−ミラーＦＨＳ投射ランプ１／８秒間照射した。そのとき、照射光が、青色硬化性コーティングに到達する前に、マルチカラーマスクを透過するようにした。メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）の中で３０秒間現像することにより、青色硬化性コーティングの未硬化部分を除去した。これらのステップの結果として、カラーコード化マスク上のイエローパターンと整合してパターン化されたポリマーフィルムが形成された。ＩＴＯ層をＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ（１：１）の中でエッチングし、ＩＴＯ層のうちで青色硬化性フィルムによって覆われていない部分を除去した。ＩＴＯ層のうちで青色硬化性フィルムのパターンによって保護された部分が残ったため、マルチカラーマスク上のイエローパターンと整合してパターン化されたＩＴＯ層とパターン化されたポリマーフィルムが得られた。次にこのサンプルに銀ナノ粒子の溶液をスピンコーティングし、１１０℃でアニールした。得られた半透明な導電フィルムは、ニュートラル濃度が０．６であった。１０００ＲＰＭの速度でスピンコーティングすることによって銀ナノ粒子層を赤色硬化性コーティング溶液Ｃ−３でコーティングした。このサンプルを８０℃で１分間ベーキングした後、すでに説明した露光法を使用して２秒間露光した。サンプルに２秒間照射した。そのとき、照射光が、赤色硬化性コーティングに到達する前に、マルチカラーマスクと、可撓性のあるフィルムと、パターン化されたＩＴＯ層と、銀ナノ粒子層を透過するようにした。ＭＩＢＫの中で３０秒間現像することにより、赤色硬化性コーティングの露光されなかった部分を除去した。これらのステップの結果として、カラーコード化マスク上のシアンパターンと整合してパターン化されたポリマーフィルムが形成された。コダック社のエクタカラーＲＡ−４漂白−定着溶液を用いて銀層を３０秒間エッチングすることで、マルチカラーマスクのシアンパターンと整合してパターン化された銀導電フィルムおよびパターン化された赤色硬化性ポリマーフィルムと、マルチカラーマスクのイエローパターンと整合してパターン化された青色硬化性ポリマーフィルムおよびパターン化されたＩＴＯ導電フィルムを得た。

実施例６：薄膜トランジスタ
この実施例では、透明な電子材料をパターニングするためのマルチカラーマスクを用いて薄膜トランジスタを作製した。

トランジスタを製造する第１のステップは、実施例１で説明したのと同じようにしてマルチカラーマスクを作製することであった。このマスクを一片のＩＴＯガラスの非導電側に貼り付けた。１０００ＲＰＭの速度でスピンコーティングすることにより、導電側を青色硬化性コーティング溶液Ｃ−１でコーティングした。このサンプルを８０℃で１分間ベーキングした後、窒素でパージしたガラスセル中に入れた。このサンプルを３００ＷのＧＥミニ・マルチ−ミラーＦＨＳ投射ランプで１／８秒間照射した。そのとき、照射光が、青色硬化性コーティングに到達する前にマルチカラーマスクを透過するようにした。ＭＩＢＫの中で３０秒間現像することにより、青色硬化性コーティングの硬化していない部分を除去した。これらのステップの結果として、カラーコード化マスク上のイエローパターンと整合してパターン化されたポリマーフィルムが形成されることで、一連の縞が形成された。ＩＴＯ層をＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ（１：１）の中で７分間エッチングし、ＩＴＯ層のうちで青色光で硬化したフィルムによって覆われていない部分を除去し、一連の導電性ゲート線を形成した。ＩＴＯ層のうちで青色硬化性フィルムのパターンによって保護された部分が残ったため、マルチカラーマスク上のイエローパターンと整合してパターン化されたＩＴＯ層とパターン化されたポリマーフィルムが得られた。マスク層を除去した後、窒素キャリアガスの中で運ぶ反応材料としてトリメチルアルミニウムと水を用い、パターン化されたＩＴＯ層の上に酸化アルミニウムを堆積させた。その後、ＣＶＤ法を使用し、窒素キャリアガスの中で運ぶ反応材料としてジエチル亜鉛と水を用い、酸化亜鉛フィルムを堆積させた。ＩＴＯゲート線への電気的接触が容易になるよう、サンプルの頂部から５ｍｍは酸化アルミニウムフィルムと酸化亜鉛フィルムでコーティングしなかった。シャドウマスクを通じた真空蒸着により、金属からなるソース接点とドレイン接点を堆積させた。典型的な電極は、幅４８０ミクロン、長さ５０ミクロンのチャネルとなるサイズだった。チャネルの長さの変動は小さいにもかかわらず、移動度は個別に測定した長さを用いて計算した。次に、デバイスのトランジスタ活性を試験した。マルチカラーマスクを用いて作製したトランジスタは、移動度が０．８ｃｍ²／Ｖ秒になった。

上に概略を示したマルチカラーマスクを用いた製造シークエンスにより、基材をさまざまな温度と溶媒に曝露している間でさえ、任意の数の透明な機能層を基材上に正確に配置することができる。さらに、広い面積の基材でさえ、基材の寸法歪みや機械的アライメントのエラーに伴う問題がないため、アライメントエラーが累積したり致命的になったりすることはない。マルチカラーマスクと可視光硬化フィルムを用いると、費用のかかるアライメント装置および方法を必要とすることなく、レジストレーションの問題に対する独創的な解決法が提供される。

実施例７：フォトリソグラフィ法により形成されるマルチカラーマスク
この実施例では、３つの色吸収層ＲＣＡ−２、ＧＣＡ−２、ＢＣＡ−２と、平坦化層Ｐ−２とを含むマルチカラーマスクＭＭ−２を作製した。それぞれの色は、薄膜トランジスタデバイスのアレイの個々の機能層に対応する。このマスクは実施例２に説明したマスクと同様にして作製したが、レーザー書込モリブデン・オン・ガラス・マスクを、それぞれ薄膜トランジスタデバイスのアレイのゲート層のため（ＣＧ−１）、半導体および誘電層のため（ＣＧ−２）およびソースドレイン層のため（ＣＧ−３）のために作製した点が異なっている。さらに、所望の機能層を、このマスクにおいて、実施例２で用いたのとは異なる色記録の中にコード化した。すなわち赤色吸収層ＲＣＡ−２は、シアンフォトレジストＳＣ−３２０００Ｌを用いて作製し、マスクＣＧ−１を用いて露光した。緑色吸収層ＧＣＡ−２は、マゼンタフォトレジストＳＭ−３０００Ｌを用いて作製し、マスクＣＧ−３を用いて露光した。青色吸収層ＢＣＡ−２は、イエローフォトレジストＳＹ−３０００Ｌを用いて作製し、マスクＣＧ−２を用いて露光した。次に、得られたサンプルに透明なフォトレジストＣＴ−２０００Ｌを（１０００ＲＰＭで）スピンコーティングし、ＵＶ光で露光し、２００℃で５分間ベーキングした。

得られたマルチカラーマスクＭＭ−２は、位置合わせされたシアン（ＲＣＡ−２）パターン、マゼンタ（ＧＣＡ−２）パターンおよびイエロー（ＢＣＡ−２）パターンのアレイと、透明な平坦化層Ｐ−２を含んでいた。ＭＭ−２に含まれる個々の色吸収層の吸収ピーク波長を以下の表２に示す。ＭＭ−２に含まれる個々の色吸収層の赤色光に対する光学濃度（状態Ｍ）（シアンＯＤ）、緑色光に対する光学濃度（状態Ｍ）（マゼンタＯＤ）、青色光に対する光学濃度（状態Ｍ）（イエローＯＤ）とピーク波長を以下の表２に示す。

実施例８：
この実施例のコーティングセット（Ｃ４〜Ｃ１２）では、マルチカラーマスクＭＭ−２を青感受性コーティング、緑感受性コーティング、赤感受性コーティングと組み合わせて用いて堆積阻害材料の別々の光パターンを生じさせた。

光パターン化可能な堆積阻害コーティングＣ−４〜Ｃ−６を以下のようにして作製した。コーティング溶液は、以下の表３に示すように、４ｇのＣＦ−３と０．５ｇの光開始剤溶液を含んでいた。このコーティング溶液を２０００ＲＰＭで１分間スピンコーティングし、９０℃で２分間乾燥させ、窒素パージしたガラスセル中に入れ、露光した。そのとき、露光が、感光性コーティングに到達する前に、支持体とマルチカラーマスクＭＭ−２を透過するようにした。現像液Ｄ−３を用いてコーティングを現像した。これらのステップの結果として、マルチカラーマスク上の特定のカラーパターンに対応するネガティブでパターン化されたポリマーフィルムが形成された。結果を以下の表３にまとめてある。コーティングＣ−４では、生成した光パターンは青色吸収体パターンＢＣＡ−２に対応しているため、このコーティングはネガ型の青感受性フィルムである。コーティングＣ−５では、生成した光パターンは緑色吸収体パターンＧＣＡ−２に対応しているため、このコーティングはネガ型の緑感受性フィルムである。コーティングＣ−６では、生成した光パターンは、赤色吸収体パターンＲＣＡ−２に対応しているため、このコーティングはネガ型の赤感受性フィルムである。

光パターン化可能な堆積阻害コーティングＣ−７〜Ｃ−９は、表３に示したように、７ｇのＣＦ−２と、０．６ｇの光開始剤溶液を含んでいた。コーティングＣ−４〜Ｃ６と同様にしてこれらの溶液をコーティングし、露光し、現像したが、これらコーティングは現像液Ｄ−２を用いて現像した点が異なっている。これらのステップの結果として、表３に示してあるように、マルチカラーマスク上の特定のカラーパターンに対応するネガティブでパターン化された堆積阻害フィルムが形成された。コーティングＣ−１０を、青色光を用いて露光し、Ｄ−４を用いて現像することにより、ＢＣＡ−２に対応するポジのレジスト画像を形成した。

青色光に対して感受性を有する光パターン化可能な堆積阻害コーティングＣ−１１を以下のようにして作製した。１ｇのＣＦ−６を５ｇのトルエンで希釈した。この溶液を２０００ＲＰＭでスピンコーティングし、８０℃で１分間ベーキングし、露光し、現像液Ｄ−１を用いて現像することにより、ＢＣＡ−２に対応するネガのレジスト画像を形成した。

青色光に対して感受性を有する光パターン化可能な堆積阻害コーティングＣ−１２を以下のようにして作製した。７．６５ｇのＣＦ−７に０．０６ｇのＦ−１を添加した。得られた溶液を２０００ＲＰＭで１分間スピンコーティングし、９０℃で１分間ベーキングし、青色光で露光し、現像液Ｄ−５を用いて現像し、フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズから入手したＯＣＧリンスを用いてリンスすることにより、ＢＣＡ−２に対応するネガのレジスト画像を形成した。

実施例９〜１３：選択的堆積法による材料のパターニング
これらの実施例では、実施例７で説明した手順に従って作製したマルチカラーマスクを可視光感受性コーティングと組み合わせて用い、選択的堆積法で材料をパターニングした。マルチカラーマスクに含まれる個々の着色剤はスペクトルが互いに異なるため、酸化亜鉛層の所望のパターンは、適切な染料光開始剤と適切な色の光を用いるだけで対処できた。

実施例９：ＺｎＯの選択的堆積
上記のコーティングＣ−４に関して説明した手順に従い、青色光に対して感受性のある光パターン化可能なコーティングを作製し、露光し、現像した。これらのステップの結果として、マルチカラーマスク上の青色吸収体パターンに対応するネガでパターン化された堆積阻害フィルムが形成された。感光性コーティングを現像した後、光パターン化された堆積阻害材料によってマスクされていない領域に酸化亜鉛コーティングを選択的に堆積させた。ＺｎＯ層の形成に用いる装置は、米国特許出願第１１／６２７，５２５号に詳細に記載されている。窒素キャリアガスの中で運ぶ反応材料としてジエチル亜鉛と水を用い、厚さ２００オングストロームの酸化亜鉛コーティングをこのＡＬＤコーティング装置を用いて適用した。偏光解析のデータから、ＺｎＯは、光パターン化されたコーティングによってマスクされていない領域に選択的に堆積されたことがわかった。

実施例１０：ＺｎＯの選択的堆積
上記のコーティングＣ−１２に関して説明した手順に従い、青色光に対して感受性のある光パターン化可能なコーティングを作製し、露光し、現像した。感光性コーティングを現像した後、実施例９と同じコーティング装置を用い、光パターン化された堆積阻害材料によってマスクされていない領域に酸化亜鉛コーティングを選択的に堆積させた。説明を簡単にするため、阻害能力は、その厚さ以下だと堆積阻害材料の表面に薄膜が実質的に形成されない機能層の厚さとして定義する。偏光解析のデータから、光パターン化可能なコーティングＣ−１２は阻害能力が８５０オングストロームであることがわかった。

実施例１１：アルミナの選択的堆積
上記のコーティングＣ−１１に関して説明した手順に従い、青色光に対して感受性のある光パターン化可能なコーティングを作り、露光し、現像した。これらのステップの結果として、マルチカラーマスク上の青色吸収体パターンに対応するネガでパターン化されたポリマーフィルムが形成され、このコーティングは、ネガ型の青色光感受性フィルムであることが明確になった。感光性コーティングを現像した後、光パターン化された堆積阻害材料によってマスクされていない領域に酸化アルミニウムコーティングを選択的に堆積させた。アルミナフィルムは、実施例９と同じコーティング装置を用いて堆積させたが、窒素キャリアガスの中で運ぶ反応材料としてジメチルアルミニウムイソプロポキシドと水を用いた点が異なっている。偏光解析のデータから、光パターン化された層は阻害能力が５００オングストロームであることがわかった。

実施例１２：導電性フィルムの選択的堆積
上記のコーティングＣ−８に関して説明した手順に従い、緑色光に対して感受性のある光パターン化可能なコーティングを作り、露光し、現像した。これらのステップの結果として、マルチカラーマスク上の特定の緑色吸収パターンに対応するネガでパターン化された堆積阻害フィルムが形成された。インクジェットプリンタを用いて銀ナノ粒子インク（ニューメキシコ州アルバカーキ所在のキャボット（Ｃａｂｏｔ）から購入）の層を選択的に適用し、サンプルをアニールしてパターン化された導電性フィルムを形成した。光学顕微鏡写真から、形成された銀パターンは緑色吸収パターンに対応していて、光パターン化されたコーティングの頂面には「こぼれ（ｓｐｉｌｌａｇｅ）」のないことがはっきりとわかった。

実施例１３：選択的領域へのアルミナ層の堆積
上記のコーティングＣ−１２に関して説明した手順に従い、青色光に対して感受性のある光パターン化可能なコーティングを作製し、露光し、現像した。感光性コーティングを現像した後、実施例９と同じコーティング装置を用い、光パターン化された堆積阻害材料によってマスクされていない領域に酸化アルミニウムコーティングを選択的に堆積させた。説明を簡単にするため、阻害能力は、その厚さ以下だと堆積阻害材料の表面に薄膜が実質的に形成されない機能層の厚さとして定義する。偏光解析のデータから、光パターン化可能なコーティングＣ−１２は阻害能力が８００オングストロームであることがわかった。

実施例１４：選択的領域への堆積による薄膜トランジスタ
トランジスタを製造する第１のステップは、マルチカラーマスクＭＭ−２の製造に用いたのと同じ手順を使用してマルチカラーマスクを作製することであった。このマルチカラーマスクでは、シアン色吸収体パターンは、望むＴＦＴゲートパターンのネガであった。青色吸収体パターンは、望むＴＦＴゲート誘電体半導体パターンのポジであった。緑色吸収体は、望むＴＦＴソース／ドレイン／バスパターンのネガであった。スパッタリングによってサンプルを１０００オングストロームのインジウム錫酸化物でコーティングした。光パターン化可能な赤感受性材料を用いてＩＴＯゲートをパターニングし、そのコーティングを用い、コーティングＣ−６に関して説明した手順で露光し、現像し、Ｅ−１の中でエッチングし、リンスし、乾燥させた。残った感光性材料をアセトン浴と酸素プラズマ処理によってサンプルから除去した。次に、大気圧堆積法を使用してサンプルを１０００オングストロームの酸化アルミニウムＡ−２でコーティングした。酸化アルミニウム誘電性材料を青感受性材料を使用してパターニングし、そのコーティングを用い、コーティングＣ−１０に関して説明した方法で露光し、現像した。次に、サンプルをエッチング浴Ｅ−２に浸すことによって誘電層をパターニングした。残った感光性材料をアセトン浴と酸素プラズマ処理によってサンプルから除去した。スパッタリングによってサンプルを１０００オングストロームのインジウム錫酸化物でコーティングした。緑感受性材料を用いてＩＴＯからなるソース、ドレイン、バス構造をパターニングし、そのコーティングを用い、コーティングＣ−５に関して説明した手順で露光し、現像し、Ｅ−１の中でエッチングし、リンスし、乾燥させた。残った感光性材料をアセトン浴と酸素プラズマ処理によってサンプルから除去した。選択的堆積法において青感受性の光架橋可能な材料を用い、酸化亜鉛半導体材料をパターニングした。実施例９に関して説明したのと同じコーティング、露光、現像、ＺｎＯ堆積法を使用した。次にデバイスのトランジスタ活性を試験した。トランジスタはよく絶縁されていた。これは、使用した選択的堆積法が有効であったことを示す。

上記の如く、堆積阻害材料として機能するとともに、マルチカラーマスクを用いて直接光パターニングされるパターン化された薄膜が、本発明によって製造された。上に概略を説明した製造シークエンスにより、基材をさまざまな温度と溶媒に曝露している間でさえ、任意の数の透明な機能層を基材の上に正確に配置することができる。さらに、選択的領域堆積法は、エッチングパターニング法およびリフトオフパターニング法と比較し、構造化された材料を構成する上で特に魅力的である。なぜならエッチングステップが不要になり、必要なクリーニングステップの数が減り、エッチングが難しい材料のパターニングに用いることさえできるからである。広い面積の基材でさえ、基材のサイズの歪みや機械的アライメントエラーに伴う問題がないため、アライメントエラーが累積したり致命的になったりすることはない。マルチカラーマスクと可視光硬化フィルムを用いると、費用のかかるアライメント装置および方法を必要とすることなく、レジストレーションの問題に対する独創的な解決法が提供される。

Claims (15)

1. ａ）透明な支持体を用意するステップと；
   ｂ）カラーパターンを有するカラーマスクを透明な支持体の第１の側に形成するステップと；
   ｃ）カラーマスクを形成した後、可視光に対して感受性のある堆積阻害材料を含む第１の層を、透明な支持体の第１の側またはその第１の側の反対側に適用するステップと；
   ｄ）カラーマスクを通して第１の層を可視光に露光して、コーティングされたときの第１の状態とは異なる露光された第２の状態にある堆積阻害材料から構成される第１のパターンを形成し、堆積阻害材料を現像して堆積阻害材料が実質的にない選択された領域を第１の層にもたらすことによって、堆積阻害材料を含む第１の層をパターニングするステップと；
   ｅ）透明な支持体の上に機能性材料の第２の層を堆積するステップ；
   を含み、機能性材料の第２の層は、透明な支持体上の堆積阻害材料のない選択された領域にだけ実質的に堆積される、構造体を形成する方法。
2. 堆積阻害材料が実質的にない前記選択された領域が、第１のパターンのうちでコーティングされたときの第１の状態からなる部分に対応する、請求項１に記載の方法。
3. 機能性材料を堆積させる前記ステップが、原子層堆積により透明な支持体の上に無機薄膜を堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
4. 無機薄膜を堆積させる前記ステップが、一連のガス流を同時に案内することを含み、当該一連のガス流は、順に、少なくとも、第１の反応性ガス材料と、不活性なパージガスと、第２の反応性ガス材料とを含み、任意選択的に、これらのガス流を複数回繰り返し、第１の反応性ガス材料は、第２の反応性ガス材料で処理された基材表面と反応して無機薄膜を形成でき、第１の反応性ガス材料は揮発性有機金属前駆体化合物であり、当該方法は、堆積中の基材の温度を３００℃未満にしながら実質的に大気圧でまたは大気圧超で実施され、前記無機薄膜は、前記基材表面のうちで堆積阻害材料が実質的にない選択された領域にだけ実質的に堆積されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記堆積阻害材料が透明な支持体の第１の側に適用され、カラーマスクと支持体と前記選択された領域の機能性材料が前記構造体中に残る、請求項１に記載の方法。
6. 前記機能性材料を堆積させた後に前記堆積阻害材料を除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記カラーマスクが少なくとも２つの異なるカラーパターンを含み、ステップ（ｄ）においてそれらのカラーパターンのうちの１つを使用する、請求項１に記載の方法。
8. 露光に用いられる可視光が、前記カラーマスクの吸収スペクトルに実質的に含まれるスペクトルを有する、請求項１に記載の方法。
9. 露光に用いられる可視光が白色光であり、前記堆積阻害材料が前記カラーマスクによってフィルタリングされた光スペクトルに対して感受性を有する、請求項１に記載の方法。
10. 前記機能性材料がグラビア印刷またはインクジェット印刷を含む加法印刷法によって適用される、請求項１に記載の方法。
11. 前記堆積阻害材料が光開始剤とポリマー材料を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記堆積阻害材料が多官能性アクリレート樹脂を含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記堆積阻害材料が少なくとも５０オングストロームの阻害能力を有する、請求項１に記載の方法。
14. カラーパターンを有する前記カラーマスクが、前記透明な支持体の、前記堆積阻害材料を含む第１の層が適用されるとともに透明な支持体の第２の層が堆積される側と同じ側に形成され、光パターン化可能な材料の層がポジ型またはネガ型である、請求項１に記載の方法。
15. カラーパターンを有する前記カラーマスクが、前記透明な支持体の、前記堆積阻害材料を含む第１の層が適用される側の反対側で、かつ、透明な支持体の第２の層が堆積される側の反対側に形成され、光パターン化可能な材料の層がポジ型である、請求項１に記載の方法。

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