JP6585614B2 - 並置された多層膜の高解像度パターン形成 - Google Patents

Description

本発明は、高解像度パターン形成の分野に関する。とりわけ本発明は、並置された多層膜の高解像度パターン形成方法および並置された多層構造体の高解像度パターン形成方法に関する。本発明は、たとえば異なる有機半導体層の非重複パターンの高解像度パターン形成方法および少なくとも１つの有機半導体層を含む積層体の非重複パターンの高解像度パターン形成方法に関する。

有機半導体を用いて表示素子および撮像素子を製造するには、高い信頼性および解像度のパターン形成方法が必要である。たとえば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示素子のマルチカラー発光または撮像素子のマルチカラー感度を実現するために、異なる有機半導体層または異なる有機半導体積層体を基板上に並べてパターン形成することができるパターン形成方法であることが好ましい。

いくつかのパターン形成方法が当業者に知られている。たとえば有機電子デバイスの製造方法で広く用いられているパターン形成技術は、シャドウマスク技術に基づくものである。微細金属マスクをシャドウマスクとして用いることにより、蒸着中に有機半導体を直接パターン形成することができる。こうした技術によれば、３０μｍオーダの寸法またはそれより高次の寸法を有する構成要素（特徴物）を形成することができる。しかしながら、こうした手法の問題点は、きわめて正確に位置合わせすることができない点にある。シャドウマスク技術に関する問題点は、ハードウェアのメンテナンスがかなり面倒であり、大きな基板サイズにスケールアップ（拡張する）ことが困難である点にある。

インクジェット印刷等の添加技術（吐出技術）が当業者に知られている。この技術によれば、シャドウマスク技術と同等の解像度を実現することができる。しかしながら、添加技術は、多層積層体等の複雑な積層体にはあまり適していない。たとえば正確な位置合わせが困難となる場合がある。

他のいくつかのパターン形成方法として、たとえば予めパターン形成された基板上にスピンキャストすることを含む自己組織化（自発的秩序形成）技術が当業者に知られている。しかし、こうした手法では、特定の有機活性層に対する吸引／反発パターン形成材料を慎重に選択する必要がある。パターン転写手法の別の具体例は、レーザ誘起前方転写法（ＬＩＦＴ）である。しかしながら、こうした手法においては解像度が５〜１０μｍに限定され、熱転写法においては有機デバイスの電気特性を損なう場合がある。

大きなウエハサイズで再現性よく１０μｍ未満のパターン解像度を実現する上で有望視されている技術は、フォトリソグラフィ技術である。しかしながら、標準的なフォトレジストとして用いられるほとんどの溶剤、およびレジスト現像ならびに／もしくはレジスト剥離に用いられる溶剤は、有機層を溶解するか、またはダメージを与えることがあり、有機半導体と組み合わせてフォトリソグラフィ技術を用いることは容易ではない。

直交処理法により、フォトリソグラフィを用いて有機層をパターン形成することができ、このときフッ素含有フォトレジストを用いる。この手法によれば、標準的なフォトリソグラフィ装置を用いてミクロンオーダの解像度が得られる。たとえば米国特許出願公開第2013/0236999号には、直交処理法により、マルチカラー有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造方法が開示され、マルチカラー発光層またはマルチカラー発光積層体は、それぞれ異なる色の光を発するが、単一の基板上に並べて配置されてパターン形成され、複数の発光要素を構成している。しかしながら、この手法は、フッ素含有プロダクト（フッ素含有処理剤）を製造する上でコストがかかり、こうしたフッ素含有プロダクトを廃棄するのにも費用が嵩み、面倒である。

米国特許出願公開第2012/0252150号には、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造方法が開示され、異なる色に対応する異なる有機エレクトロルミネッセンス要素がフォトリソグラフィ法により標準的な従来式のフォトレジストを用いて形成される。この手法は、たとえば水溶性材料からなる積層体を含む第１のマスク層と、第２のマスク層およびフォトレジストとしてレジスト液中で不溶性の材料とを用いる。このように、下位層の有機化合物層をフォトリソグラフィ法によりパターン形成する際、有機化合物層が溶解し、ダメージを受けるリスクを低減することができる。第１のマスク層および第２のマスク層を残しておき、他のパターン形成された有機化合物層を形成するステップ等、後のステップにおいて、パターン形成された有機化合物層を保護するために用いる。

米国特許出願公開第2013/0236999号明細書 米国特許出願公開第2012/0252150号明細書

本発明に係る実施形態の目的は、有機半導体層等の重なり合わない複数層を形成する方法および／またはフォトリソグラフィ手段により基板上に重なり合わない異なる積層体を形成する方法を提供する。

上記目的は、本発明に係る方法およびデバイスにより実現される。

本発明に係る実施形態の利点は、従来式のフォトレジスト材料を利用することができる点にある。

本発明に係る実施形態の利点は、従来技術による方法と比較して、フォトリソグラフィプロセスによる層または積層体に対するダメージまたは劣化のリスクを小さくできる点にある。

本発明に係る実施形態は、有利にも、集積された複数の有機光センサまたは有機発光ダイオードのサブ画素要素とともに、カラーフィルタまたはスマート画素もしくはスマート画素アレイを用いることなく、高解像度フルカラーディスプレイおよび光センサアレイ等の高い解像度が要求される有機電子デバイスの製造方法に応用することができる。

本発明は、単一の連続した基板上の第１の位置（複数の第１の位置）に第１のパターン形成済デバイス層、および基板上の第２の位置（複数の第２の位置）に第２のパターン形成済デバイス層を備えたデバイスを製造する方法に関する。この方法は、この方法は、基板上に第１の中間層を積層するステップと、第１の位置（複数の第１の位置）にある第１の中間層を除去するために第１の中間層をパターン形成するステップと、第１のデバイス層を積層するステップと、第２の中間層を積層するステップと、第２の位置（複数の第２の位置）にある第２の中間層およびその下位層を除去するために、第２の中間層およびその下位層をパターン形成するステップと、第２のデバイス層を積層するステップと、後に、第１の位置（複数の第１の位置）において第１のパターン形成済デバイス層および第２の位置（複数の第２の位置）において第２のパターン形成済デバイス層を形成するために第１のデバイス層および第２のデバイス層をパターン形成するステップとを有する。

本発明に係る方法はさらに、第１のデバイス層および第２のデバイス層をパターン形成する前記ステップの前において、第３の中間層を積層するステップと、第３の位置（複数の第３の位置）にある第３の中間層およびその下位層を除去するために、第３の中間層およびその下位層をパターン形成するステップと、第３のデバイス層を積層するステップとを有する。これらのステップは、追加的な対応する複数の位置で追加的なパターン形成済デバイス層を形成するために繰り返される。すべてのデバイス層は、後に、すなわちすべてのデバイス層が積層された後、単一のパターンプロセスでこれらのデバイス層のパターン形成を行う。

本発明に係る実施形態において、第１のデバイス層は、少なくとも２つの層からなる積層体であるか、および／または第２のデバイス層は、少なくとも２つの層からなる積層体であるか、および／または第３のデバイス層は、少なくとも２つの層からなる積層体であるか、追加的なデバイス層は、少なくとも２つの層からなる積層体であってもよい。

第１のデバイス層、第２のデバイス層、第３のデバイス層、および任意の追加的なデバイス層は、エレクトロルミネセント層、フォトレジスト層、または半導体層であってもよい。たとえば、第１のデバイス層は第１の有機半導体層であり、第２のデバイス層は第２の有機半導体層であり、第３のデバイス層は第３の有機半導体層であってもよい。第１の有機半導体層、第２の有機半導体層、および第３の有機半導体層は、実質的に異なる材料組成を有し、異なる光スペクトルで光を検知し、または発光するものであってもよい。

本発明に係る実施形態では、第１の中間層、第２の中間層、第３の中間層、および任意の追加的な中間層は水溶性の層またはアルコール溶解性の層であってもよい。中間層は、たとえばポリビニールアルコール、ポリビニールピロリドン、水溶性セルロース、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、またはプルラン等を含むポリマを含有してもよいが、本願開示内容はこれらに限定されるものではない。中間層は、水および／またはアルコールを含有する溶剤を含むものであってもよい。アルコールは、たとえばイソプロピルアルコール等のアルコキシル基を含まないアルコールであってもよいが、本願開示内容はこれらに限定されるものではない。アルコールは、たとえば水溶性アルコールであってもよい。溶剤は水のみ、アルコールのみ、または水ならびに水溶性アルコールの混合液を含むものであってもよい。

本発明に係る実施形態において、第１のデバイス層、第２のデバイス層、および第３のデバイス層をパターン形成するステップは、第１の位置（複数の第１の位置）、第２の位置（複数の第２の位置）、および第３の位置（複数の第３の位置）を覆うパターン形成済フォトレジスト層を配置するステップと、パターン形成済フォトレジスト層をマスクとして用いて、基板が露出するまでエッチングを行うステップと、水またはアルコールで、第１の中間層、第２の中間層、および第３の中間層を溶解させるステップとを有する。パターン形成済フォトレジスト層は、第１の中間層、第２の中間層、および第３の中間層を溶解させる前記ステップの前に除去してもよい。基板が露出するまでエッチングを行う前記ステップの代わりに、第１の中間層が除去されるまで、または第１の位置以外の位置で第１のデバイス層の少なくとも一部が除去されるまでエッチングを継続してもよい。

本発明に係る実施形態において、第１のデバイス層、第２のデバイス層、および第３のデバイス層をパターン形成する前記ステップは、さらなる中間層を積層するステップと、第１の中間層が露出するまでエッチングを行うステップと、水またはアルコールで、第１の中間層を溶解させるステップとを有する。第１の中間層が露出するまでエッチングを継続するステップの代わりに、第１の位置以外の位置で第１のデバイス層の少なくとも一部が除去されるまでエッチングを継続してもよい。

本発明に係る実施形態において、第１のデバイス層、第２のデバイス層、および第３のデバイス層をパターン形成する前記ステップは、さらなる中間層を積層するステップと、第１の位置、第２の位置、および第３の位置（複数の第１の位置、第２の位置、および第３の位置）を覆うパターン形成済フォトレジスト層を配置するステップと、パターン形成済フォトレジスト層をマスクとして用いて、基板が露出するまでエッチングを行うステップと、水またはアルコールで、第１の中間層、第２の中間層、第３の中間層、およびさらなる中間層を溶解させるステップとを有する。パターン形成済フォトレジスト層は、第１の中間層、第２の中間層、第３の中間層、およびさらなる中間層を溶解させるステップの前に除去してもよい。基板が露出するまでエッチングを行うステップの代わりに、第１の中間層が露出するまで、または第１の位置以外の位置で第１のデバイス層の少なくとも一部が除去されるまでエッチングを継続してもよい。

本発明に係る実施形態において、第１のデバイス層、第２のデバイス層、および第３のデバイス層をパターン形成する前記ステップは、さらなる中間層を積層するステップと、第１の位置、第２の位置、および第３の位置（複数の第１の位置、第２の位置、および第３の位置）を覆うパターン形成済フォトレジスト層を配置するステップと、パターン形成済フォトレジスト層をマスクとして用いて、基板が露出するまで第１のエッチングを行うステップと、パターン形成済フォトレジスト層を除去するステップと、第２の中間層が露出するまで第１のエッチングを行うステップと、水またはアルコールで、第１の中間層および第２の中間層を溶解させるステップとを有する。第２の中間層が露出するまで第２のエッチングを行う前記ステップの代わりに、第１の中間層が除去されるまで、または第１の位置以外の位置で第１のデバイス層の少なくとも一部が除去されるまでエッチングを継続してもよい。

本発明に係る方法は、有利にも、たとえばマルチカラー有機光センサ（ＯＰＤ）もしくはまたはマルチカラー有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、または少なくとも１つの有機発光ダイオードのサブ画素要素ならびに少なくとも１つの有機光センサのサブ画素要素（こうした素子アレイを含む）を備えた有機スマート画素等の、基板上に並置された複数の異なる有機材料パターンまたは異なる有機材料積層体を有する有機半導体系のデバイスならびに回路を製造するためのプロセスに用いることができる。

本発明に係る方法は、現在利用されているシャドウマスキング技術を用いた場合より高い解像度が得られる、たとえばフィルタを用いない高解像度マルチカラーＯＬＥＤディスプレイおよび高解像度マルチカラーＯＰＤ光センサアレイの製造プロセスに用いることができる。たとえば本願開示内容に係る方法は、有機ＣＭＯＳ撮像素子のミクロンサイズまたはサブミクロンサイズの画素アレイをパターン形成するために用いることができる。

有機半導体のフォトリソグラフィによる既知のパターン形成プロセスにおいて、各サブ画素（マルチカラーディスプレイまたはマルチカラー撮像素子）は、順次パターン形成される。フォトリソグラフィによるパターン形成プロセスは、対応するエレクトロルミネセント積層体を積層した直後に行われる。こうした既知のプロセスには、影響を受けやすい有機半導体の層または積層体が、フォトリソグラフィ工程中に用いられるプロダクト（フォトレジスト、フォトレジスト現像液、およびフォトレジスト剥離液等）に何度も晒されるという問題がある。たとえこれらのプロダクトが下位にある材料に対して無害であっても、これらのプロダクトの積層および剥離を数多く行うと、下位層に劣化またはダメージを与えるリスクが生じる。さらにエレクトロルミネセント積層体を局部的に除去する際、すでにパターン形成されたサブ画素要素の側壁が、劣化またはダメージを与え得る環境に晒される。

本願開示内容の利点は、フォトリソグラフィ工程でパターン形成する際、デバイス層が最終的なデバイスの一部となる位置において、各デバイス層が常に保護される点にある。したがって、有利にも、本願開示内容に係る実施形態による方法を用いて、フォトリソグラフィ工程で用いられるプロダクトにより劣化または悪影響を受け得るデバイス層（たとえば有機デバイス層）をパターン形成することができる。本願開示内容に係る方法において、こうしたプロダクトとデバイス層との直接的な接触を回避することができる。

本願開示内容の利点は、従来式のフォトリソグラフィ工程でのプロダクト（フォトレジスト、現像液等）、すなわちマイクロエレクトロニクス産業ですでに用いられているプロダクトを用いることができる点にある。本願開示内容に係る実施形態の利点は、たとえばフッ素化されたフォトレジストシステム等の高価なプロダクトを利用する必要がない点にある。

本願開示内容に係る実施形態による方法の利点は、拡張性がある点、および既存の半導体プロセスラインと互換性を有する点にある。

本願開示内容に係る実施形態による方法の利点は、デバイス層をパターン形成する際に用いられる最高プロセス温度が１５０度未満である点にある。したがって、この方法を利用して、たとえばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）膜またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜等の可撓性膜の基板上で、可撓性有機デバイスおよび可撓性有機回路を作製することができる点にある。

本願開示内容に係る実施形態による方法の利点は、安価であり、十分に制御しやすい点にある。

さまざまな発明的な態様の特定の目的および利点について上記説明してきた。当然に、本願開示内容に係る特定の実施形態において、必ずしもすべての目的または利点が達成されるわけではないことを理解されたい。すなわち当業者ならば理解されるように、ここで教示され、示唆された他の目的または利点を必ずしも実現することなく、同様に教示された１つの利点または複数の利点を達成または最適化するように本発明を具現化または実施することができる。さらに、この要約は単なる具体例であって、本願開示内容の範囲を制限することを意図したものではないと理解されたい。本願開示内容は、その特徴および利点に相俟って、構成および動作方法の両方に関し、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照することで最も十分に理解することができる。

本発明の特定の好適な態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、独立請求項の特徴、および適当ならば他の従属請求項の特徴と組み合わせることができ、単に請求項で明示的に記載していないだけである。

本発明に係る上記態様および他の態様は、以下説明する実施形態を参照すれば、明白かつ明瞭である。

本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第１のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第２のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第３のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第４のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第５のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第６のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第７のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第８のステップを示す。 本発明に係る実施形態による方法の一連のプロセスステップの第９のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、フォトリソグラフィ技術に基づき、無害なフォトレジストシステムを用いて余剰材料を除去する方法の第１のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、フォトリソグラフィ技術に基づき、無害なフォトレジストシステムを用いて余剰材料を除去する方法の第２のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、フォトリソグラフィ技術に基づき、無害なフォトレジストシステムを用いて余剰材料を除去する方法の第３のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、フォトリソグラフィ技術に基づき、無害なフォトレジストシステムを用いて余剰材料を除去する方法の第４のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、中間層に設けた開口部の端部を超えて広がるパターン形成済フォトレジスト層の断面図である。 本発明に係る実施形態による、中間層に設けた開口部の端部を超えて広がるパターン形成済フォトレジスト層の平面図である。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層を用いて余剰材料を除去する方法の第１のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層を用いて余剰材料を除去する方法の第２のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層を用いて余剰材料を除去する方法の第３のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて単一のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第１のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて単一のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第２のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて単一のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第３のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて２回のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第１のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて２回のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第２のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて２回のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第３のステップを示す。 本発明に係る実施形態による、さらなる中間層およびフォトレジストのパターン形成を組み合わせて２回のエッチングステップを用いて余剰材料を除去する方法の第４のステップを示す。

特許請求の範囲に記載の参照符号は、本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。さまざまな図面において、同一の参照符号は同一のまたは類似の構成要素を示す。図面は、単に概略的なものであって、制限的なものではない。図中、分かりやすくするために、いくつかの構成要素は誇張され、寸法通りには表されていない。

所定図面を参照しながら、本発明に係る特定の実施形態について以下説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲のみに限定される。図示された図面は、単に概略的なものであり、限定的なものではない。図中、いくつかの構成要素の寸法は、分かりやすくするために誇張して図示されており、一定の尺度に従って図示されたものではない。寸法および相対的な寸法は、本発明の実際の具現化に対応しない。

さらに明細書および特許請求の範囲に記載の「第１」および「第２」等の用語は、類似する構成要素を区別するために用いられ、必ずしも、時間的、空間的、順位、またはその他の意味で順序を記述するものではない。こうした用語は、適当な状況において置換可能であり、本願で開示される本発明に係る実施形態は、ここで記載され、または図示された順序以外で動作することができると理解されるべきである。

さらに明細書および特許請求の範囲に記載の「頂部（トップ）」、「底部（ボトム）」および「上方」等の用語は、分かりやすく説明するために用いられ、必ずしも、相対的な位置関係を記述するものではない。こうした用語は、適当な状況において置換可能であり、本発明に係る実施形態は、ここで記載され、または図示された方向とは別の方向で動作することができると理解されるべきである。

特許請求の範囲に記載の「備える（comprising）」の用語は、これに続いて列挙される手段に限定して解釈されるべきではなく、他の構成要素またはステップを排除するものではないことに留意されたい。すなわち記載された特徴要素、全体部品、ステップ、または構成部品の存在を特定するものであるが、１つまたはそれ以上の特徴要素、全体部品、ステップ、または構成部品の存在または追加を排除するものではないと解釈されたい。すなわち、「手段Ａおよび手段Ｂを備えたデバイス」と記載された発明の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなるデバイスに限定すべきではない。本発明に係るデバイスに関連のある構成要素はＡおよびＢのみであることを意味している。

本願明細書における「１つの実施形態」または「実施形態」の表現は、実施形態に記載された特定の特徴部品、構造、または特性が、本発明に係る少なくとも１つの実施形態として含まれることを意図するものである。すなわち本願明細書のさまざまな箇所で記載された「１つの実施形態」または「実施形態」は、必ずしもすべて同一の実施形態を意図するものではなく、同一の実施形態を意図する場合もある。さらに、特定の特徴部品、構造、または特性は、当業者が本明細書を参照すれば明らかであるように、１つまたはそれ以上の実施形態に記載のものと任意の適当な手法により組み合わせることができる。

また理解されるように、本発明に係る例示的な実施形態において、開示内容を分かりやすくし、さまざまな本発明に係る態様の１つまたはそれ以上について理解しやすくするために、本発明のさまざまな特徴部品は、単一の実施形態、図面、または明細書において一体のものとして分類されることがある。ただし、この開示方法は、特許請求の範囲で定義された発明が、各請求項に明示的に記載された特徴要素より数多くの特徴要素を要求する意図を示すものと解釈すべきではない。むしろ発明的態様は、添付の特許請求の範囲に記載された通り、以下説明する単一の実施形態のすべての特徴要素より少ない特徴要素を含む。すなわち明細書に添付の特許請求項の範囲は、発明の詳細な説明を明示的に取り込まれており、各請求項は本発明に係る個別の実施形態としての発明を表現するものである。

さらに、本願に記載された複数の実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴部品（他の特徴部品ではないが）を含むとき、当業者ならば理解されるように、異なる実施形態の特徴部品の組み合わせが本発明の範疇に含まれ、別の実施形態を構成することを意図するものである。たとえば下記の特許請求の範囲において定義された任意の実施形態を任意の組み合わせで利用することができる。

本発明の詳細な説明において、数多くの特定の詳細内容は、本願の開示内容、および本発明が特定の実施形態で具現化される手法について十分に理解させるために記載されたものである。ただし理解されように、本発明に係る実施形態は、特定の詳細事項を省略して具現化することができる。別の具体例として、本願の記載内容の理解を阻害することがないように、広く知られた方法、構造、および技術については詳細に説明していない。

本願開示内容に係る方法は、有利にも、従来式のフォトリソグラフィ法で用いられるフォトレジスト、フォトレジスト現像液、およびフォトレジスト剥離液等のプロダクトの影響により品質が損なわれる材料を含む膜（層）または積層体に高解像度でパターン形成するために用いることができる。こうした材料は、たとえば有機半導体、有機誘電体、量子ドット、イオン導電体、有機組織、反応性材料、または塩を含む。

以下の説明において、本願開示内容に係る方法は、たとえばデバイス層またはデバイス積層体が有機半導体材料を含む場合について説明する。以下の説明および特許請求の範囲において、「デバイス層」とは、単一層、または少なくとも２つの層を含む積層体を意味することがある。

本発明は、基板上の第１の位置（複数の第１の位置）に第１のパターン形成済デバイス層、および基板上の第２の位置（複数の第２の位置）に第２のパターン形成済デバイス層を備えたデバイスを製造する方法に関する。第１のパターン形成済デバイス層および第２のパターン形成済デバイス層が重なり合わないように（並置されるように）、第１の位置および第２の位置は、基板上の異なる位置であってもよい。この方法は、基板上に第１の中間層を積層するステップと、第１の位置にある第１の中間層を除去するために第１の中間層をパターン形成するステップと、第１のデバイス層を積層するステップとを有する。この方法はさらに、第２の中間層を積層するステップと、第２の位置にある第２の中間層およびその下位層（その下にある層）を除去するために、第２の中間層およびその下位層をパターン形成するステップとを有する。この方法は、同様に、第２のデバイス層を積層するステップと、後に、第１のパターン形成済デバイス層および第２のパターン形成済デバイス層を形成するために第１のデバイス層および第２のデバイス層をパターン形成するステップとを有する。

本発明に係る例示的な方法のプロセスステップが図１〜図９に概略的に図示されている。一例として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等のデバイスを製造するためのプロセス工程が図示され、このデバイスは、基板上の第１の位置にパターン形成された第１のデバイス層（第１のパターン形成済デバイス層）であって、たとえば第１の色で発光する第１のデバイス層と、基板上の第２の位置にパターン形成された第２のデバイス層（第２のパターン形成済デバイス層）であって、たとえば第２の色で発光する第２のデバイス層とを有する。この例示的なプロセスによるデバイスは、基板上の第３の位置にパターン形成された第３のデバイス層（第３のパターン形成済デバイス層）であって、たとえば第３の色で発光する第３のデバイス層を含む。すなわち、この例示的なプロセスは、特に、３色有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を作製するための製造プロセスの一部を構成することができる。これらの図は、３つのサブ画素（サブピクセル）を備えた単一の有機発光ダイオードに対応する断面図である。

しかしながら、有機発光ダイオードデバイスは、こうした画素（ピクセル）を数多く備え、それぞれの画素がこうした３つのサブ画素を有し、複数の画素がたとえば画素格子または画素アレイ状に配置されることを理解されたい。すなわち本発明に係る実施形態によるプロセスを用いて、たとえば複数の行および列に配列された３色有機発光ダイオードアレイのように、複数の画素に対応する複数の３色有機発光ダイオードを単一の基板上に作製することができる。より一般的には、実施形態によるプロセスを用いて、異なる特性を有するパターン形成された複数の積層体を並べて形成して、たとえば有機発光ダイオードまたは有機光センサ（ＯＰＤ）で異なる光を発光または受光させ、回路内でさまざまな機能を提供し、さらにパターン形成された多層積層体アレイを作製することができる。

本願明細書において、画素とは撮像素子または表示素子の単一の像点をいう。撮像素子または表示素子において、一般的には、画素は複数の行および列に配列される。各画素はサブ画素からなり、各サブ画素はたとえば異なる色に対応する。各サブ画素は、画素要素は、たとえば有機発光ダイオードの発光要素または有機光センサの光検知要素を含む。

図１は基板１０を概略的に示し、基板は、その上に第１のボトム電極１１、第２のボトム電極１２、および第３のボトム電極１３を有する。本発明に係る実施形態により配置されるデバイス層と電気的に接続するように、たとえば少なくとも第１の層が基板上に形成される。最終的なデバイス、たとえば完成された有機発光ダイオードにおいて、第１のボトム電極１１は、第１の色機能に対応する第１のサブ画素のボトム電極であり、第２のボトム電極１２は、第２の色機能に対応する第２のサブ画素のボトム電極であり、第３のボトム電極１３は、第３の色機能に対応する第３のサブ画素のボトム電極である。これらのボトム電極の端部には、短絡または電流漏れから保護するために、端部被膜層（図示せず）が設けられる。こうした端部被膜層は、良好な電気絶縁特性を有する有機材料または非有機材料で形成することができる。基板１０は、ガラス基板、可撓性金属ホイル基板、または当業者に知られた他の任意の基板であってもよい。ボトム電極は、たとえばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、モリブデン、銀、金、銅、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸））等の導電性ポリマ、または導電性カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）もしくはグラフェン膜を含むものであってもよく、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明に係る実施形態による例示的な方法は、第１の中間層２１を基板１０上に積層するステップを有する。すなわち基板１０上には、図１に示すように第１の中間層２１が配置される。第１の中間層２１は、このプロセスでさらに設けられるデバイス層またはデバイス積層体を溶解（劣化）させない層である。第１の中間層は、たとえば水性材料またはアルコール系材料であってもよい。第１の中間層は、たとえばポリビニールアルコール、ポリビニールピロリドン、水溶性セルロース、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、またはプルラン等を含むポリマを含有してもよい。第１の中間層は、水および／またはアルコールを含有する溶剤を含むものであってもよい。アルコールは、たとえばイソプロピルアルコール等のアルコキシル基を含まないアルコールであってもよい。アルコールは、たとえば水溶性アルコールであってもよい。溶剤は水のみ、アルコールのみ、または水ならびに水溶性アルコールの混合液を含むものであってもよい。第１の中間層２１の厚みは、たとえば１００ｎｍ〜６０００ｎｍ、あるいは５００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲のものであってもよく、本願開示内容はこれに限定されるものではない。

本発明に係る実施形態による例示的な方法は、第１の位置にある第１の中間層２１を除去するために、第１の中間層２１をパターン形成するステップを含む。たとえば第１の中間層２１をパターン形成するステップは、基板１０上に第１の中間層２１を積層した後に行う。図２に示すように、第１の中間層２１を貫通して第１のボトム電極１１を露出させる第１の開口部１を形成するように、第１の中間層２１がパターン形成される。第１の中間層２１は、従来式のフォトリソグラフィ処理後、（たとえばＯ_２プラズマ、ＳＦ_６プラズマ、ＣＦ_６プラズマを用いて）ドライエッチングすることにより、および／またはウェットエッチングすることによりパターン形成する。好適には、溶剤現像フォトレジストを用いて、第１の中間層２１をパターン形成する。ただし、本願開示内容は、これに限定されるものではなく、他のフォトレジストを用いてもよい。第１の開口部は、矩形形状または円形形状等の任意の適当な形状を有してもよく、本願開示内容は、これに限定されるものではない。第１のボトム電極１１を完全にまたは部分的に露出させてもよく、たとえば第１のボトム電極１１の端部のみを第１の中間層２１で覆うように、第１のボトム電極１１をほとんど完全に露出させる。このステップの後、第２のボトム電極１２および第３のボトム電極１３は、第１の中間層２１で覆われたままであってもよい。

図３に示す次のステップで、第１のデバイス層３１が、たとえば少なくとも第１の中間層２１が第１の位置で除去されたところの実質的に基板の全体にわたって積層される。このようにして、第１のデバイス層３１を第１のボトム電極１１に接触させることができる。ここで説明する具体例では、第１のデバイス層３１が第１の色（第１のサブ画素）に対応し、第１のデバイス層３１が第１の色の光（第１の色スペクトルを有する光）を発するのに適した有機半導体材料を含むものであってもよい。

本発明に係る実施形態によれば、ここで説明する３色の有機発光ダイオードの具体例において、たとえば第１のデバイス層３１は、たとえば正孔注入層、電子阻止層、正孔輸送層、有機エレクトロルミネセント層、電子輸送層、正孔阻止層、および／または電子注入層を構成する積層体であってもよいが、本願開示内容はこれらに限定されるものではない。第１のデバイス層３１は、少なくとも第１の有機エレクトロルミネセント層を含んでもよい。第１のデバイス層３１は、（スピンコーティング法、プリンティング法、スプレーコーティング法、スロットダイコーティング法、および／またはブレードコーティング法等の）溶液処理法、（化学真空蒸着法（ＣＶＤ）または有機気相成長法（ＯＶＰＤ）等の）気相蒸着法、または（蒸着等の）真空積層法を用いて積層してもよい。

第１のデバイス層３１を積層した後、たとえばスピンコーティング法、スロットダイコーティング法、ディップコーティング法、プリンティング法、またはブレードコーティング法を用いて、図４に示すように、第１のデバイス層３１の上に第２の中間層２２を積層する。ただし、本願開示内容はこれに限定されるものではない。第２の中間層２２は、第１のデバイス層３１、およびこのプロセスでさらに設けられるデバイス層またはデバイス積層体を溶解（劣化）させない層である。第２の中間層は、このプロセスでさらに行われるフォトリソグラフィステップで用いられるプロダクトに影響されないように、第１のデバイス層またはデバイス積層体を保護するものであってもよい。第２の中間層の組成は、第１の中間層２１と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。

次に、図５に示すように、第２の位置にある第２の中間層およびその下位層（その下にある第１のデバイス層３１ならびに第１の中間層２１）を除去するように、第２の中間層２２およびその下位層をパターン形成することにより、これらの層を貫通して第２の位置だけに存在する第２のボトム電極１２を露出させる第２の開口部２を形成する。第２の中間層２２およびその下位層のパターン形成は、従来式のフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ工程により行う。好適には、溶剤現像フォトレジストを用いる。ただし本願開示内容は、これに限定されるものではなく、他のフォトレジストを用いてもよい。フォトリソグラフィ工程後、第２の中間層２２、第１のデバイス層３１、および第１の中間層２１を局所的に除去するようにエッチングステップを行う。エッチングステップは、ウェットエッチングまたは（たとえばＯ_２プラズマ、ＳＦＳプラズマ、ＣＦＳプラズマを用いた）ドライエッチングであってもよいし、単一のエッチング剤を用いて異なる層を除去してもよい。

次のステップにおいて、図６に示すように、たとえば少なくとも第１の中間層２１およびその下位層が第２の位置で除去されたところの実質的に基板の全体にわたって第２のデバイス層３２が積層される。このようにして、第２のデバイス層３２を第２のボトム電極１２に接触させることができる。ここで説明する具体例では、第２のデバイス層またはデバイス積層体３２は、第２の色に対応し、第２の色の光（第２の色スペクトルを有する光）を発するのに適した有機半導体材料を含むものであってもよい。このとき第２の色スペクトルは、実質的なスペクトル範囲において、少なくとも第１の色スペクトルとは異なってもよい。第２のデバイス層３２は、たとえば正孔注入層、電子阻止層、正孔輸送層、有機エレクトロルミネセント層、電子輸送層、正孔阻止層、および／または電子注入層を構成する積層体であってもよいが、本願開示内容はこれらに限定されるものではない。第２のデバイス層３２は、少なくとも第２の有機エレクトロルミネセント層を含んでもよい。第２のデバイス層３２は、（スピンコーティング法、プリンティング法、スプレーコーティング法、スロットダイコーティング法、および／またはブレードコーティング法等の）溶液処理法、（化学真空蒸着法（ＣＶＤ）または有機気相成長法（ＯＶＰＤ）等の）気相蒸着法、または（蒸着等の）真空積層法を用いて積層してもよい。

この方法は、詳細後述するように、その後、第１の位置に第１のパターン形成済デバイス層３１１および第２の位置に第２のパターン形成済デバイス層３２１を形成するように第１のデバイス層３１および第２のデバイス層３２のパターン形成ステップを有する。

図４〜図６に示すステップを繰り返して、第３のサブ画素を形成する。第２のデバイス層３２を積層した後、図７に示すように、第３の中間層２３を第２のデバイス層３２上に積層する。第３の中間層２３は、下位にあるデバイス層、およびこのプロセスでさらに設けられるデバイス層またはデバイス積層体を溶解（劣化）させない層である。第３の中間層は、このプロセスでさらに行われるフォトリソグラフィステップで用いられるプロダクトに影響されないように、第２のデバイス層またはデバイス積層体３２を保護するものである。

第３の中間層２３は、たとえばポリビニールアルコール、ポリビニールピロリドン、水溶性セルロース、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、またはプルラン等を含むポリマを含有してもよい。第３の中間層は、水および／またはアルコールを含有する溶剤を含むものであってもよい。アルコールは、たとえばイソプロピルアルコール等のアルコキシル基を含まないアルコールであってもよい。アルコールは、たとえば水溶性アルコールであってもよい。溶剤は水のみ、アルコールのみ、または水ならびに水溶性アルコールの混合液を含むものであってもよい。

次に、図８に示すように、第３の中間層２３およびその下位層（その下にある第２のデバイス層３２、第２の中間層２２、第１のデバイス層３１、ならびに第１の中間層２１）をパターン形成することにより、これらの層を貫通して第３の位置だけに存在する第３のボトム電極１３を露出させる第３の開口部３を形成する。第３の中間層２３およびその下位層のパターン形成は、従来式のフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ工程により行う。好適には、溶剤現像フォトレジストを用いる。ただし本願開示内容は、これに限定されるものではなく、他のフォトレジストを用いてもよい。フォトリソグラフィ工程後、第３の中間層２３、第２のデバイス層３２、第２の中間層２２、第１のデバイス層３１、および第１の中間層２１を局所的に除去するようにエッチングステップを行う。エッチングステップは、ウェットエッチングまたは（たとえばＯ_２プラズマ、ＳＦＳプラズマ、ＣＦＳプラズマを用いた）ドライエッチングであってもよいし、単一のエッチング剤を用いて異なる層を除去してもよい。

次のステップにおいて、図９に示すように、第３のデバイス層３３が積層される。このようにして、第３のデバイス層３３を第３のボトム電極１３に接触させることができる。ここで説明する具体例では、第３のデバイス層３３は、第３の色に対応し、第３の色の光（第３の色スペクトルを有する光）を発するのに適した有機半導体材料を含むものであってもよい。このとき第３の色スペクトルは、それぞれの実質的な波長範囲において、第１の色スペクトルおよび第２の色スペクトルとは異なってもよい。第３の積層体３３は、たとえば正孔注入層、電子阻止層、正孔輸送層、有機エレクトロルミネセント層、電子輸送層、正孔阻止層、および／または電子注入層を構成する積層体であってもよいが、本願開示内容はこれらに限定されるものではない。第３のデバイス層３３は、少なくとも第３の有機エレクトロルミネセント層を含んでもよい。第３のデバイス層３３は、（スピンコーティング法、プリンティング法、スプレーコーティング法、スロットダイコーティング法、および／またはブレードコーティング法等の）溶液処理法、（化学真空蒸着法（ＣＶＤ）または有機気相成長法（ＯＶＰＤ）等の）気相蒸着法、または（蒸着等の）真空積層法を用いて積層してもよい。

所望の数（たとえば図１〜図９に示す具体例では３つの）のデバイス層または色を積層した後、最終的なデバイスには必要とされないところの位置により異なる層を除去する（すなわち複数の異なる層をパターン形成する）。こうした除去は、以下説明するように、（ｉ）無害なフォトレジストシステムを用いたフォトリソグラフィ工程、（ii）さらなる中間層の利用、（iii）さらなる中間層の利用とフォトレジストのパターン形成とを組み合わせ、および単一のエッチングステップ、および（iv）さらなる中間層の利用とフォトレジストのパターン形成とを組み合わせ、および２回のエッチングステップにより、さまざまな手法で行うことができる。

余剰材料を除去するための第１の方法は、無害なフォトレジストシステム、すなわち露出した層（フォトリソグラフィ・プロダクト（フォトリソグラフィ処理剤）が直接接触する層）を劣化させないフォトレジストシステムを用いたフォトリソグラフィ工程に基づくものである。露出した層が、フォトリソグラフィ工程中に用いられるプロダクト（処理剤）により劣化またはダメージを受けない層である場合には、従来式のフォトレジストシステムを利用してもよい。露出した層が、従来式のフォトレジストシステムにより劣化またはダメージを受ける場合には、フッ素化されたフォトレジストシステムを用いてもよい。この方法のプロセスステップを図１０〜図１３に概略的に示す。

この方法において、多層積層体の露出した層を劣化させないフォトレジスト層（この具体例では第３のデバイス層３３）が図９の構造体の上に積層される。図１０に示すように、フォトレジスト層４０が第１の位置（すなわち第１の中間層２１の開口部１）に対応する位置に残存し、第２の位置（すなわち第２の中間層２２の開口部２）に対応する位置に残存し、そして第３の位置（すなわち第３の中間層２３の開口部３）に対応する位置に残存するようにフォトレジスト層４０をパターン形成する。このパターン形成ステップは、すべてのサブ画素（すなわちすべての色および／またはすべてのデバイス層）に対して同時に行われる。パターン形成されたフォトレジスト層４０は、中間層２１，２２，２３に先に設けた開口部１，２，３と一致するか、これらの開口部の端部を超えて広がる。図１０に示す具体例では、フォトレジスト層４０は開口部の端部を超えて広がっている（重複している）。中間層の開口部からのフォトレジスト層４０の重複部分ｄ_ｏｖを図１４（断面図）および図１５（平面図）に示す。開口部は、たとえば正方形の形状を有する。明瞭にするために、デバイス層および電極層はこれらの図には図示されていない。

（シャドウマスクを介した露光および現像により）フォトレジスト層４０をパターン形成した後、露出した領域（パターン形成されたフォトレジスト層４０によりカバーされない領域）にある下位層がエッチングにより除去される。たとえば（酸素ＲＩＥ、ＮＯ_２−ＲＩＥ、ＳＦ_６−ＲＩＥ、ＣＦ_４−ＲＩＥ等の）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて不要または余剰な材料を除去してもよい。本願開示内容の実施形態では、同一のエッチャントを用いて、基板１０が露出するまでエッチングを継続してもよい。このエッチングステップは、時間で制御したエッチングであってもよい。得られた構造体の断面を図１１に示す。

択一的な実施形態（図示せず）において、第１の中間層２１が露出するまでエッチングを継続する。こうした実施形態では、第１の中間層２１は第１のデバイス層３１および第２のデバイス層３２より厚いことが好ましい。これらの条件下でエッチングステップを行った後、第２の中間層２２の少なくとも一部が、第１の位置において第１のデバイス層３１をカバーし、第３の中間層２３の少なくとも一部が、第２の位置において第２のデバイス層３２をカバーする。エッチング中、第３のデバイス層３３がフォトレジスト層４０によりカバーされるようにする。エッチングステップ中、少なくとも第１、第２、および任意の別の位置（すなわちサブ画素が形成される位置）において、すべてのデバイス層を保護できるという利点がある。

別の択一的な実施形態（図示せず）において、第１のエレクトロルミネセント層（第１のデバイス積層体３１の一部）が、第１の位置とは異なる位置で除去される。こうして、異なるサブ画素の（異なる色に対応する）エレクトロルミネセント層を互いに分離させる。

エッチングステップ後、図１２に示すように、フォトレジスト層４０を除去する。次に、中間層２１，２２，２３を溶解する溶液にさらすことにより、すべての余剰層を除去する。この溶解溶液は、中間層の形成に用いられる特定の材料（水溶性材料またはアルコール溶解性材料）に依存して、たとえば水またはアルコールであってもよい。

別のプロセス（図示せず）において、フォトレジスト層４０を予め除去することなく、中間層２１，２２，２３を溶解する溶液にさらすことにより、フォトレジスト層４０を除去するステップと余剰層を除去するステップとを組み合わせてもよい。

溶解溶液を用いて試料を処理した後、図１３に示す構造体が得られ、この構造体は、並んで配置された、たとえば第１の位置（複数の第１の位置）において第１のパターン形成済デバイス層３１１、第２の位置（複数の第２の位置）において第２のパターン形成済デバイス層３２１、および第３の位置（複数の第３の位置）において第３のパターン形成済デバイス層３３１を備える。

本発明に係る実施形態の図１０〜図１３に示すような余剰材料の除去方法によれば、プロセス全体を通じて、少なくとも第１のサブ画素３１１および第２のサブ画素３２１が形成される位置において、第１のデバイス層３１および第２のデバイス層３２を保護することができるという利点が得られる。これらのデバイス層は、こうした位置においてのみ、中間層を除去するために用いられる溶解溶液に晒される。図示した具体例では、第３のデバイス層は、フォトレジスト層４０およびフォトリソグラフィ工程中に用いられるプロダクトに晒される。したがって、この方法は、第３のデバイス層３３がこれらのフォトリソグラフィ・プロダクトによりダメージを受け、または劣化しない頑強な層である状況において適当である。第３のデバイス層３３が従来式のリソグラフィ・プロダクトによる影響に対して十分な耐性を有しない場合には、フッ素化されたフォトレジストシステムを用いてもよい。

余剰材料を除去するための第２の例示的な方法は、さらなる中間層の利用に基づくものである。この方法のプロセスステップを図１６〜図１８に概略的に示す。この第２の方法の利点は、プロセス全体を通じて、少なくとも第１のサブ画素３１１、第２のサブ画素３２１、および第３のサブ画素３３１が形成されるそれぞれの位置において、すべてのデバイス層３１，３２，３３を保護することができるという点にある。これらのデバイス層は、こうした位置においてのみ、中間層を除去するために用いられる溶解溶液に晒される。

この第２の方法において、さらなる中間層２４が図９に示す構造体の上に積層される。このさらなる中間層２４は、図１６に示すような平坦化層であるか、または（たとえば形状適応性または準形状適応性を有する）非平坦化層であってもよい。さらなる中間層２４は、たとえばポリビニールアルコール、ポリビニールピロリドン、水溶性セルロース、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、またはプルラン等を含むポリマを含有してもよい。さらなる中間層２４は、水および／またはアルコールを含有する溶剤を含むものであってもよい。アルコールは、たとえばイソプロピルアルコール等のアルコキシル基を含まないアルコールであってもよい。アルコールは、たとえば水溶性アルコールであってもよい。溶剤は水のみ、アルコールのみ、または水ならびに水溶性アルコールの混合液を含むものであってもよい。

さらなる中間層２４を積層した後、ドライエッチングまたはウェットエッチングを時間で制御しつつ行う。本願開示内容の実施形態では、図１７に示すように、第１の中間層２１が露出するまでエッチングを継続する。第１の中間層２１は第１のデバイス層３１、第２のデバイス層３２、および第３のデバイス層３３より厚いことが好ましい。これらの条件下でエッチングステップを行った後、サブ画素が形成されるそれぞれの位置において、第２の中間層２２の少なくとも一部が第１のデバイス層３１をカバーし、第３の中間層２３の少なくとも一部が第２のデバイス層３２をカバーし、さらなる中間層２４の少なくとも一部が第３のデバイス層３３をカバーする。エッチングステップ中、少なくともサブ画素が形成されるそれぞれの位置において、すべてのデバイス層を保護できるという利点が得られる。

択一的な実施形態（図示せず）では、少なくとも第１のエレクトロルミネセント層（第１のデバイス積層体３１の一部）が、第１の位置とは異なる位置で除去されるまでエッチングを継続する。こうして、異なるサブ画素の（異なる色に対応する）エレクトロルミネセント層を互いに分離させる。

次に、第１の中間層２１、第２の中間層２２、第３の中間層２３、およびさらなる中間層２４を溶解する溶媒または溶液（たとえば水またはアルコール）を用いて、不要な層を除去し、図１８に示す構造体を形成する。この構造体は、並んで配置された、たとえば第１の位置（複数の第１の位置）における第１のパターン形成済デバイス層３１１、第２の位置（複数の第２の位置）における第２のパターン形成済デバイス層３２１、および第３の位置（複数の第３の位置）における第３のパターン形成済デバイス層３３１を備える。この手法の利点は、エッチングステップ中、中間層をデバイス層に重ねて配置することにより、サブ画素が形成されるそれぞれの位置において、第１のデバイス層３１、第２のデバイス層３２、および第３のデバイス層３３を保護することができるという点にある。

余剰材料を除去するための第３の方法は、さらなる中間層の利用とフォトレジストのパターン形成とを組み合わせ、および単一のエッチングステップに基づくものである。この方法の利点は、プロセス全体を通じて、少なくとも第１のサブ画素３１１、第２のサブ画素３２１、および第３のサブ画素３３１が形成されるそれぞれの位置において、すべてのデバイス層３１，３２，３３を保護することができるという点にある。これらのデバイス層は、こうした位置においてのみ、中間層を除去するために用いられる溶解溶液に晒され、フォトリソグラフィ工程中に用いられるプロダクトには晒されない点にある。この方法のプロセスステップを図１９〜図２１に概略的に示す。

この方法において、さらなる中間層２４を図９に示す構造体の上に積層する。この中間層２４は、図１９に示すような平坦化層であるか、または（たとえば形状適応性または準形状適応性を有する）非平坦化層であってもよい。さらなる中間層２４は、たとえばポリビニールアルコール、ポリビニールピロリドン、水溶性セルロース、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、またはプルラン等を含むポリマを含有してもよい。さらなる中間層２４は、水および／またはアルコールを含有する溶剤を含むものであってもよい。アルコールは、たとえばイソプロピルアルコール等のアルコキシル基を含まないアルコールであってもよい。アルコールは、たとえば水溶性アルコールであってもよい。溶剤は水のみ、アルコールのみ、または水ならびに水溶性アルコールの混合液を含むものであってもよい。

さらなる中間層２４を積層した後、図１９に示すように、フォトレジスト層４０を積層し、パターン形成する。好適には、溶剤現像フォトレジストを用いる。ただし、本願開示内容は、これに限定されるものではなく、他のフォトレジストを用いてもよい。フォトレジスト層４０が第１の位置（すなわち第１の中間層２１の開口部１）に対応する位置に残存し、第２の位置（すなわち第２の中間層２２の開口部２）に対応する位置に残存し、そして第３の位置（すなわち第３の中間層２３の開口部３）に対応する位置に残存するようにフォトレジスト層４０をパターン形成する。このパターン形成ステップは、すべてのサブ画素（すなわちすべての色および／またはすべてのデバイス層）に対して同時に行われる。パターン形成されたフォトレジスト層４０は、中間層２１，２２，２３に先に設けた開口部１，２，３と一致するか、これらの開口部の端部を超えて広がるものである。図１９に示す具体例では、フォトレジスト層４０は開口部の端部を超えて広がっている（重複している）。中間層の開口部からのフォトレジスト層４０の重複部分ｄ_ｏｖを図１４（断面図）および図１５（平面図）に示す。開口部は、たとえば正方形の形状を有する。明瞭にするために、デバイス層および電極層はこれらの図には図示されていない。

（シャドウマスクを介した露光および現像により）フォトレジスト層４０をパターン形成した後、露出した領域（パターン形成されたフォトレジスト層４０によりカバーされない領域）にある複数の層を、基板１０が露出するまでウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去する。これを図２０に概略的に示す。たとえば（酸素ＲＩＥ、ＮＯ_２−ＲＩＥ、ＳＦ_６−ＲＩＥ、ＣＦ_４−ＲＩＥ等の）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて不要な材料を除去する。

択一的な実施形態において、第１の中間層２１が露出するまでエッチングを継続する。別の択一的な実施形態（図示せず）では、第１のエレクトロルミネセント層（第１のデバイス層３１の一部）が、第１の位置とは異なる位置で除去されるまでエッチングを継続する。こうして、異なるサブ画素の（異なる色に対応する）エレクトロルミネセント層を互いに分離させる。

次に、中間層２１，２２，２３，２４を溶解する溶媒または溶液に晒すことにより、フォトレジスト層４０を除去するとともに、すべての余剰層を除去する。この溶媒または溶液は、中間層の形成に用いられる特定の材料に依存して、たとえば水またはアルコールであってもよい。溶解溶液を用いて試料を処理した後、図２１に示す構造体が得られ、この構造体は、基板上で並んで配置された、少なくとも第１の位置（複数の第１の位置）における第１のパターン形成済デバイス層３１１、少なくとも第２の位置（複数の第２の位置）における第２のパターン形成済デバイス層３２１、および少なくとも第３の位置（複数の第３の位置）における第３のパターン形成済デバイス層３３１を備える。

余剰材料を除去するための第４の方法は、さらなる中間層の利用とフォトレジストのパターン形成とを組み合わせ、および第１ならびに第２のエッチングステップに基づくものである。この方法のプロセスステップを図２２〜図２５に概略的に示す。

本発明に係る実施形態によるこの方法において、さらなる中間層２４を図９に示す構造体の上に積層する。この中間層２４は、図２２に示すような平坦化層であるか、または（たとえば形状適応性または準形状適応性を有する）非平坦化層であってもよい。

さらなる中間層２４を積層した後、図２２に示すように、フォトレジスト層４０を積層し、パターン形成する。好適には、溶剤現像フォトレジストを用いる。ただし、本願開示内容は、これに限定されるものではなく、他のフォトレジストを用いてもよい。フォトレジスト層４０が第１の位置（すなわち第１の中間層２１の開口部１）に対応する位置に残存し、第２の位置（すなわち第２の中間層２２の開口部２）に対応する位置に残存し、そして第３の位置（すなわち第３の中間層２３の開口部３）に対応する位置に残存するようにフォトレジスト層４０をパターン形成する。このパターン形成ステップは、すべてのサブ画素（すなわちすべての色および／またはすべてのデバイス層）に対して同時に行われる。パターン形成されたフォトレジスト層４０は、中間層２１，２２，２３に先に設けた開口部１，２，３と一致するか、これらの開口部の端部を超えて広がるものである。図２２に示す具体例では、フォトレジスト層４０は開口部の端部を超えて広がっている（重複している）。中間層の開口部からのフォトレジスト層４０の重複部分ｄ_ｏｖを図１４（断面図）および図１５（平面図）に示す。開口部は、たとえば正方形の形状を有する。明瞭にするために、デバイス層および電極層はこれらの図には図示されていない。

（シャドウマスクを介した露光および現像により）フォトレジスト層４０をパターン形成した後、露出した領域（パターン形成されたフォトレジスト層４０によりカバーされない領域）にある複数の下位層を、基板１０が露出するまで第１のエッチングステップを行うことにより除去する（図２３を参照されたい。）。たとえば（酸素ＲＩＥ、ＮＯ_２−ＲＩＥ、ＳＦ_６−ＲＩＥ、ＣＦ_４−ＲＩＥ等の）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて第１のエッチングステップを行う。次に、第２の中間層２２が露出するまで、第２のエッチングステップを行う。いくつかの実施形態では、第２のエッチングステップは、第１のエッチングステップの延長であってもよい。こうして得られた構造体の断面を図２４に概略的に示す。

択一的な実施形態（図示せず）において、第２のエッチングステップは、第１の中間層２１が露出するまで継続する。別の択一的な実施形態（図示せず）では、第１のエレクトロルミネセント層（第１のデバイス層３１の一部）が、第１の位置（複数の第１の位置）とは異なる位置で除去されるまでエッチングを継続する。こうして、異なるサブ画素の（異なる色に対応する）エレクトロルミネセント層を互いに分離させる。

第２のエッチングステップの後、中間層２１，２２、およびさらなる中間層２４を溶解する溶媒または溶液に晒すことにより、すべての余剰層を除去する。この溶媒または溶液は、中間層の形成に用いられる特定の材料に依存して、たとえば水またはアルコールであってもよい。溶解溶液を用いて試料を処理した後、図２５に示す構造体が得られ、この構造体は、基板上で並んで配置された、第１の位置における第１のパターン形成済デバイス層３１１、第２の位置における第２のパターン形成済デバイス層３２１、および第３の位置における第３のパターン形成済デバイス層３３１を備える。

本願開示内容に係る実施形態において、デバイス積層体は、完成された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）積層体を構成するか、または未完成の有機発光ダイオード積層体を構成する。未完成の積層体の具体例として、積層体は、それぞれの要素／色に対してエレクトロルミネセント層が積層される。上述のパターン形成プロセス後、残りの層およびトップ電極を共通積層体として積層する。

本願開示内容に係る方法を用いて、たとえば２次元画素アレイ等の複数の画素を備えたデバイスを作製することができる。本願開示内容に係る方法を用いて、たとえば（ＲＧＢ方式またはＲＧＢＷ方式の）マルチカラーディスプレイまたは１つもしくはそれ以上の色を用いてハイパースペクトル表示するディスプレイ等の有機発光ダイオードアレイまたは有機発光ダイオードディスプレイを作製することができる。本願開示内容に係る方法を用いて、たとえば（ＲＧＢ方式またはＲＧＢＷ方式の）マルチカラー撮像素子または１つもしくはそれ以上の色を用いてハイパースペクトル撮像素子を組み合わせた撮像素子等の有機光センサ撮像素子アレイ（複数の有機光センサ撮像素子アレイ）を作製することができる。本願開示内容に係る方法を用いて、異なる半導体を用いた有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）もしくは有機薄膜トランジスタ回路、またはバイオセンサを並置して作製することができる。本願開示内容に係る方法を用いて、たとえばＲＧＢＷ方式の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）＋白色有機光センサ、有機光センサ（ＯＰＤ）＋読み出し有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）、および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）＋読み出し有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）等の有機光センサ、有機発光ダイオード、および有機薄膜トランジスタを複合した「スマート」画素を作製することができる。

本願開示内容の特定の実施形態について上記説明したが、当業者には理解されるように、上記説明が詳細なものであるとしても、本願開示内容は数多くの手法により実施することができる。理解されるように、本願開示内容の構成要素または態様を説明する際に用いた特定の技術用語は、これに付随する本願開示内容の構成要素または態様の任意の特定の特徴を含むように限定することを示唆するものではない。

本発明の要約と同様、上記詳細な説明は、デバイスの作製方法に焦点を当てて説明したが、上記説明した任意の実施形態による方法を用いて実現されるパターン形成層を含むデバイスに関するものである。

上記の詳細な説明は、さまざまな実施形態に関連して本発明の新規な特徴を図示し、開示し、指摘してきたが、理解されるように、当業者ならば、本発明から逸脱することなく、形態および図示されたデバイスもしくはプロセスの詳細において、さまざまな手法で省略、置換、および変更することができる。

１…第１の開口部、２…第２の開口部、３…第３の開口部、１０…基板、１１…第１のボトム電極、１２…第２のボトム電極、１３…第３のボトム電極、２１…第１の中間層、２２…第２の中間層、２３…第３の中間層、２４…さらなる中間層、３１…第１のデバイス層、３２…第２のデバイス、３３…第３のデバイス層、３１１…第１のパターン形成済デバイス層（サブ画素）、３２１…第２のパターン形成済デバイス層（サブ画素）、３３１…第３のパターン形成済デバイス層（サブ画素）、４０…フォトレジスト層。

Claims (15)

1. 基板（１０）上の第１の位置に第１の有機半導体層を含む第１のパターン形成済デバイス層（３１１）、および基板（１０）上の第２の位置に第２の有機半導体層を含む第２のパターン形成済デバイス層（３２１）を備え、第１の位置と第２の位置は、重ならずに、基板上に隣り合って配置される、有機半導体デバイスを製造する方法であって、
   基板（１０）上に第１の中間層（２１）を積層するステップと、
   第１の位置にある第１の中間層（２１）を除去するために、フォトリソグラフィにより第１の中間層（２１）をパターン形成するステップと、
   その後に、第１の有機半導体層を含む第１のデバイス層（３１）を積層するステップと、
   その後に、第２の中間層（２２）を積層するステップと、
   第２の位置にある第２の中間層（２２）およびその下位層を除去するために、フォトリソグラフィにより第２の中間層（２２）およびその下位層をパターン形成するステップであって、下位層は少なくとの第１デバイス層と第の１中間層とを含むステップと、
   その後に、第２の有機半導体層を含む第２のデバイス層（３２）を積層するステップと、
   その後に、第１の位置に第１のパターン形成済デバイス層（３１１）および第２の位置に第２のパターン形成済デバイス層（３２１）を形成するために、フォトリソグラフィにより第１のデバイス層（３１）および第２のデバイス層（３２）をパターン形成するステップとを含み、
   フォトリソグラフィにより第１のデバイス層（３１）と第２のデバイス層（３２）とをパターニング形成するステップは、水またはアルコール中で第１の中間層（２１）および第２の中間層（２２）を溶解するステップを含むことを特徴とする方法。
2. 第１のデバイス層（３１）および第２のデバイス層（３２）をパターン形成する前記ステップの前において、
   第３の中間層（２３）を積層するステップと、
   第３の位置にある第３の中間層（２３）およびその下位層を除去するために、フォトリソグラフィにより第３の中間層（２３）およびその下位層をパターン形成するステップであって、第３の位置は、第１の位置および第２の位置とは重ならず、基板の上に第１の位置および第２の位置と隣り合って配置されるステップと、
   第３の有機半導体層を含む第３のデバイス層（３３）を積層するステップとを有し、
   所定数のデバイス層が形成されるまで、一連の前記ステップを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. すべてのデバイス層をパターン形成するステップは、すべてのデバイス層が積層された後、単一のパターン形成プロセスで行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 第１の中間層（２１）、第２の中間層（２２）、および第３の中間層（２３）は、水またはアルコールで溶解可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の方法。
5. 第１のデバイス層（３１）は、少なくとも２つの層からなる積層体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の方法。
6. 第２のデバイス層（３２）は、少なくとも２つの層からなる積層体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の方法。
7. 各デバイス層は、少なくとも２つの層からなる積層体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の方法。
8. 前記デバイス層は、エレクトロルミネセント層、フォトレジスト層、および／または半導体層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の方法。
9. 前記各デバイス層は、異なる有機半導体層を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の方法。
10. フォトリソグラフィにより第１のデバイス層（３１）および第２のデバイス層（３２）をパターン形成する前記ステップは、
    第１の位置および第２の位置を覆うパターン形成済フォトレジスト層（４０）を配置するステップと、
    パターン形成済フォトレジスト層（４０）をマスクとして用いて、基板（１０）が露出するまでエッチングを行うステップと、
    パターン形成済フォトレジスト層（４０）を除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の方法。
11. フォトリソグラフィにより第１のデバイス層（３１）および第２のデバイス層（３２）をパターン形成する前記ステップは、
    さらなる中間層（２４）を積層するステップと、
    第１の中間層（２１）が露出するまでエッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の方法。
12. フォトリソグラフィにより第１のデバイス層（３１）および第２のデバイス層（３２）をパターン形成する前記ステップは、
    さらなる中間層（２４）を積層するステップと、
    第１の位置および第２の位置を覆うパターン形成済フォトレジスト層（４０）を配置するステップと、
    パターン形成済フォトレジスト層（４０）をマスクとして用いて、基板（１０）が露出するまでエッチングを行うステップと、
    パターン形成済フォトレジスト層（４０）を除去するステップと、
    水またはアルコールで、さらなる中間層（２４）を溶解させるステップとを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の方法。
13. フォトリソグラフィにより第１のデバイス層（３１）および第２のデバイス層（３２）をパターン形成する前記ステップは、
    さらなる中間層（２４）を積層するステップと、
    第１の位置および第２の位置を覆うパターン形成済フォトレジスト層（４０）を配置するステップと、
    パターン形成済フォトレジスト層（４０）をマスクとして用いて、基板（１０）が露出するまでエッチングを行うステップと、
    パターン形成済フォトレジスト層（４０）を除去するステップと、
    第２の中間層（２２）が露出するまでエッチングを行うステップと、
    水またはアルコールで、さらなる中間層（２４）を溶解させるステップとを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の方法。
14. 請求項２〜１３のいずれか１に記載の方法を用いてマルチカラー有機発光ダイオードアレイを製造する方法であって、
    第１のパターン形成済デバイス層（３１１）は、第１の色スペクトルを発する第１のエレクトロルミネセント層を有し、
    第２のパターン形成済デバイス層（３２１）は、第２の色スペクトルを発する第２のエレクトロルミネセント層を有し、
    第３のパターン形成済デバイス層（３３１）は、第３の色スペクトルを発する第３のエレクトロルミネセント層を有することを特徴とする方法。
15. 請求項２〜１３のいずれか１に記載の方法を用いてマルチカラー光センサアレイを製造する方法であって、
    第１のパターン形成済デバイス層（３１１）は、第１の吸収スペクトルを有する第１の半導体層を有し、
    第２のパターン形成済デバイス層（３２１）は、第２の吸収スペクトルを有する第２の半導体層を有し、
    第３のパターン形成済デバイス層（３３１）は、第３の吸収スペクトルを有する第３の半導体層を有することを特徴とする方法。

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