TW201331403A - 電子裝置之製造方法 - Google Patents

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Mitchell S Burberry
David H Levy
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Eastman Kodak Co
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    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
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    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
    • H01L21/02642—Mask materials other than SiO2 or SiN

Abstract

電子裝置可藉由在合適的接收基板上形成圖案化薄膜來製備。氰基丙烯酸酯聚合物用作沉積抑制劑材料且首先以沉積抑制劑材料形式施加。該沉積抑制劑材料可經圖案化以在該接收基板上提供不存在該沉積抑制劑之所選區域。無機薄膜接著係使用化學氣相沉積技術沉積於該接收基板上僅不存在該沉積抑制劑材料之彼等區域中。該氰基丙烯酸酯聚合物沉積抑制劑材料可藉由在圖案化薄膜形成之前自供體元件熱轉移至接收基板而施加。

Description

電子裝置之製造方法
本發明係關於一種將材料選擇性沉積至基板上以便製備電子裝置之方法。所沉積材料包括為特定氰基丙烯酸酯聚合物之沉積抑制劑材料。本發明亦針對使用此方法所製備之裝置。
現代電子設備需要電或光學活性材料之多個圖案化層，其有時在相對大的基板之上。電子設備(諸如，射頻識別(RFID)標籤、光伏打設備，及光學及化學感測器)在其電子電路中均需要一定程度之圖案化。平板顯示器(諸如，液晶顯示器或電致發光顯示器)依賴於準確圖案化之順序層來形成底板之薄膜組件。此等組件包括電容器、電晶體及電力匯流排。該產業不斷地尋找材料沉積及層圖案化之新方法以達成效能增益及成本降低兩者。
薄膜電晶體(TFT)可被視為代表許多薄膜組件之電子及製造問題。TFT廣泛用作電子設備(例如，主動式矩陣液晶顯示器、智慧卡，及多種其他電子裝置及其組件)中之開關元件。薄膜電晶體(TFT)為場效電晶體(FET)之例子。FET之最熟知例子為MOSFET(金屬氧化物半導體FET)，現今用於高速應用之習知開關元件。針對電晶體需要施加至基板之應用，薄膜電晶體通常被使用。在製造薄膜電晶體時之關鍵步 驟涉及將半導體沉積至基板上。目前，大多數薄膜裝置係使用真空沉積非晶矽作為半導體製造，其係使用傳統光微影方法進行圖案化。非晶矽作為半導體用於TFT中仍具有其缺陷。因此，已有找到合適替換物之有效研究。
愈來愈令人感興趣的是，將薄膜半導體沉積於塑膠或可撓性基板上，此尤其係因為此等支撐物將為更機械穩固、重量更輕的，且例如藉由允許卷軸式加工而允許更經濟之製造。可撓性基板之有用例子為聚對苯二甲酸伸乙酯。然而，該等塑膠將裝置加工限於低於200℃。
儘管有可撓性基板之可能優點，但當在習知製造期間使用傳統光微影時，存在與塑膠支撐物相關聯之許多問題，從而使得難以執行電晶體組件跨越至多1公尺或以上之典型基板寬度的對準。傳統光微影製程及設備可能受基板之最大製程溫度、溶劑抗性、尺寸穩定性、水脹及溶脹之所有關鍵參數嚴重影響，其中塑膠支撐物通常劣於玻璃。
令人感興趣的是，利用不涉及與真空加工及用光微影進行圖案化相關聯之費用的低成本沉積製程。在典型真空加工中，大的金屬腔室及複雜的真空泵汲系統為提供必要環境所需。在典型光微影系統中，沉積於真空腔室中之材料中的大部分經移除。沉積及光微影項目具有高資金成本，且排除基於連續腹板之系統之容易使用。
在過去十年中，各種材料已受到關注作為非晶矽之可能替 代物以用於薄膜電晶體之半導體通道中。發現實際無機半導體作為當前基於矽之技術之替換物亦已成為相當多研究工作的主題。舉例而言，金屬氧化物半導體為已知的，其構成與或不與額外摻雜元素(包括金屬，諸如鋁)沉積之氧化鋅、氧化銦、氧化鎵銦鋅、氧化錫或氧化鎘。如下文所論述，為透明之該等半導體材料可針對某些應用具有額外優點。另外，諸如氧化鋁(Al2O3)及TiO2之金屬氧化物介電質在實際電子設備應用以及光學應用(諸如，干擾濾光片)中係有用的。
另外，金屬氧化物材料可充當各種電子裝置中之障壁或囊封元件。此等材料亦需要圖案化，以使得可進行至所囊封裝置的連接。
儘管電子裝置中之薄膜已用濺鍍技術製得成功，但顯然，對反應性氣體組成物(諸如，氧含量)之極精確控制為製造良好品質的裝置所需。一或多種反應性氣體在表面處分解或反應以形成所要膜材料的化學氣相沉積(CVD)技術可為達成高品質膜生長之有用途徑。原子層沉積(「ALD」)為又一替代膜沉積技術，其可提供與其CVD前身相比改良之厚度解析度及保形性能。ALD製程將習知CVD之習知薄膜沉積製程分段為單原子層沉積步驟。
ALD可用作用於形成數種類型之薄膜電子裝置之製造步驟，該等薄膜電子裝置包括半導體裝置及支撐電子組件，諸 如電阻器及電容器、絕緣體、匯流排線及其他導電結構。ALD尤其適用於形成電子裝置之組件中之金屬氧化物薄層。可用ALD沉積之一般類別之功能性材料包括導體、介電質或絕緣體，及半導體。有用半導體材料之例子為合成半導體，諸如砷化鎵、氮化鎵、硫化鎘、氧化鋅及硫化鋅。
有利地，ALD步驟為自終止的，且當進行持續至多或超過自終止暴露時間時可精確地沉積一個原子層。原子層通常介於0.1至0.5個分子單層範圍內，典型尺寸約為不超過數埃(Angstrom)。在ALD中，原子層之沉積為反應性分子前驅體與基板之間的化學反應之結果。在每一單獨ALD反應沉積步驟中，淨反應使所要原子層沉積，且實質上去除最初包括於分子前驅體中之「額外」原子。在其最純形式中，ALD涉及前驅體中之每一者在完全不存在反應之其他前驅體的情況下之吸附及反應。實務上，在任何製程中，難以避免不同前驅體之一些直接反應，從而導致小量化學氣相沉積反應。聲稱執行ALD之任何製程的目標為獲得與ALD製程相稱之裝置效能及屬性，同時認識到小量氣相成核現象可被容許。
在ALD製程中，通常兩種分子前驅體在單獨階段中引入至ALD反應器中。該等階段及可用於每一階段之分子前驅體的細節解釋於美國專利申請公開案2009/0081827號(Yang等人)之[0016]-[0034]中，其連同此等段落中所提及之參考 文獻一起以引用的方式併入本文中。
美國專利申請公開案2005/0084610號(Selitser)揭示一種大氣壓原子層化學氣相沉積製程，其涉及用於製程之每一階段的單獨腔室，且一連串單獨注入器環繞旋轉圓形基板固持器軌道間隔。
空間依賴ALD製程可用更詳細描述於WO 2008/082472號(Cok)、美國專利申請公開案2008/0166884號(Nelson等人)、2008/0166880號(Levy)、2009/0130858號(Levy)、2009/0078204號(Kerr等人)、2009/0051740號(Baker)、2009/0081366號(Kerr等人)及美國專利7,413,982號(Levy)、7,456,429號(Levy)及7,572,686號(Levy等人)中之其他器具或方法來實現，該等案的全文均特此以引用的方式併入。此等公開案描述克服空間ALD系統之困難態樣中之一者的各種嘗試，該態樣為連續流動相互反應性氣體之不合需要的互混。
愈來愈令人感興趣的是，將ALD與稱為選擇性區域沉積(或「SAD」)之技術(其中材料僅沉積於所要或所選之彼等區域中)組合。Sinha等人[J.Vac.Sci Technol.B 24 6 2523-2532(2006)]已陳述，選擇性區域ALD要求表面之指明區域被遮蔽或「保護」以防止彼等所選區域中之ALD反應，由此確保ALD膜僅在所要未遮蔽區上成核並生長。亦有可能具有SAD製程，其中表面區域之所選區域經「活化」或表面修 飾，以該種方式使得膜僅沉積於所活化區域上。選擇性區域沉積技術存在許多可能優點，諸如去除用於膜圖案化之蝕刻製程、減少所需清潔步驟之數目，及將難以蝕刻之材料圖案化。一種組合半導體之圖案化及沉積之方法展示於美國專利第7,160,819號(Conley等人)中，其描述用於將氧化鋅圖案化於矽晶圓上的材料。
數種材料已由研究者用作沉積抑制劑材料以用於選擇性區域沉積。Sinha等人(上文所參考)在其遮蔽層中使用聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。Conley等人使用丙酮及去離子水連同其他製程污染物一起作為沉積抑制劑材料。
美國專利申請公開案2009/0081827號及2009/0051740號(兩者如上文所提到)描述在ALD製程中使用可交聯有機化合物或聚合物(諸如，有機矽氧烷聚合物)作為沉積抑制劑材料，以提供各種電子裝置。此等可交聯材料一般自有機溶劑塗佈。
美國公開專利申請案2011/2011/0120757號(Levy)描述使用親水聚合物作為沉積抑制劑材料。此材料可溶於包含50%水及一或多種水可混溶有機溶劑之水溶液中。此等方法依賴於在原子層沉積步驟之前將抑制劑預圖案化，且通常繼之以清潔步驟以在進一步加工之前移除抑制劑。各種習知模態可用以製造預圖案化抑制劑，該等模態包括噴墨、平版印刷、膠版印刷、網版印刷、熱及雷射熱成像。
熱成像及雷射熱成像方法受到關注，此係由於此等方法經得起尤其在可撓性支撐物上之高解析度特徵及動態重合控制檢驗。需要找到針對熱成像方法(例如，使用雷射熱成像之方法)尤其有利之沉積抑制劑材料。
本發明提供一種用於形成圖案化薄膜之沉積方法，該方法包含：將包含沉積抑制劑材料之組成物施加至接收基板，與施加步驟同時或在施加步驟之後，將沉積抑制劑材料圖案化以在接收基板上提供不存在沉積抑制劑材料之所選區域，及藉由化學氣相沉積將無機薄膜沉積於接收基板上僅不存在沉積抑制劑材料之彼等區域中，其中沉積抑制劑材料為包含由以下結構(I)所表示之重複單元的聚合物： 其中R1為氫、烷基或如針對R2所定義之基團，且R2為氰基、異氰酸酯基、疊氮基、磺醯基、硝基、磷酸 基、膦醯基、雜芳基或-C(=X)-R3，其中X為氧、硫或N+(R)2，R3為R、OR、OM+、OC(=O)OR、SR、NHC(=O)R、NHC(=O)N(R)2、N(R)2或N+(R)3，M+為鹼金屬或銨陽離子，且R為氫、鹵素或烷基或環烷基。
本發明亦提供一種使用本發明之方法所製備的電子裝置，該電子裝置包含接收基板及氰基丙烯酸酯聚合物之沉積圖案，該氰基丙烯酸酯聚合物包含由結構(I)所表示之重複單元。
有利的是，在一些具體例中，無機薄膜可使用空間依賴ALD來沉積，該空間依賴ALD包含：提供一連串氣體通道，其各自與接收基板之離散單獨區接觸，且每一氣體通道具有一氣體組成物，該氣體組成物依次至少包含第一反應性氣態材料、惰性沖洗氣體及第二反應性氣態材料，及視情況重複此序列複數次，及相對於氣體通道移動接收基板，以使得接收基板之一部分依序與至少兩個氣體區接觸，其中第一反應性氣態材料能夠與已用第二反應性氣態材料處理之接收基板表面反應以形成無機薄膜。
金屬氧化物及其他材料之選擇性沉積可用於化學氣相沉積製程(諸如，ALD系統，例如空間依賴ALD系統)中。另一優點在於，本發明適合用於沉積於移動腹板或其他移動接收基板上，包括沉積至大面積基板上。另一優點在於，本發 明允許在大氣壓條件下(例如，在低溫製程中在非密封環境或向環境大氣開放之大氣壓下)操作。
有用的是，本發明提供使用熱切除以成影像方式將沉積抑制劑材料直接沉積至待圖案化的接收基板上。或者，沉積抑制劑材料可藉由熱轉移自供體元件成影像轉移至待圖案化的接收基板。
此等優點係藉由使用獨特沉積抑制劑材料而提供，該沉積抑制劑材料具有可熱分解主鏈，但主鏈可在普通大氣條件下在表面上容易地重新形成。
本發明之其他目標、特徵及優點將在與展示且描述本發明之說明性具體例之圖式結合閱讀以下詳細描述後，即對熟悉本技藝者變得顯而易見。
定義
術語「沉積抑制劑材料」在本文中係指施加至基板之材料以及由將材料改質之任何視情況後續交聯或其他反應產生的材料，該反應可在使用合適之化學氣相沉積技術將無機薄膜沉積於接收基板上之前發生。
針對以下描述，術語「氣體」或「氣態材料」係在廣義上使用，以包含一系列蒸發或氣態元素、化合物或材料中的任一者。本文中所用之其他術語，諸如：反應物、前驅體、真空及惰性氣體，均具有其如熟悉材料沉積技藝者良好理解之 習知含義。
未在本申請案中明確定義之每一術語被理解為具有熟悉本技藝者通常接受之含義。若術語之構造將致使其在其情形下無意義或基本上無意義，則術語之定義應取自標準辭典。
除非另有指示，否則如本文中用以定義各種化學品、組件及材料，單數形式「一」及「該」意欲包括化學品、組件及材料中之一或多者(亦即，包括複數指示物)。
與本申請案一起提供之諸圖並未按比例繪製，但意欲展示本發明之一些具體例的總體功能及結構配置。
除非另有指示，否則百分比係指總乾重百分比，例如基於層抑或組成物之總固體的重量%。除非另有指示，否則百分比針對乾燥層抑或用以製備層之組成物之總固體可為相同的。
術語「薄的」就在本發明之方法中所形成的圖案化膜而論一般係指最大乾燥厚度小於或等於0.5 μm或以上，通常至少0.001 μm且至多且包括0.2 μm。
沉積抑制劑材料及熱轉移層
可用於本發明中之沉積抑制劑材料的例子為如使用以下結構(I)所定義之氰基丙烯酸酯聚合物：
其中R1為氫、經取代或未經取代、例如具有1至20個碳原子之烷基，或如下文針對R2所定義之基團。舉例而言，R1可為氫、未經取代、具有1至8個碳原子之烷基，或氰基。在許多具體例中，R1為氫或氰基。
R2為氰基、異氰酸酯基、疊氮基、磺醯基、硝基、磷酸基、膦醯基、雜芳基或-C(=X)-R3基團，其中X為氧、硫或N+(R)2，R3為R、OR、OM+、OC(=O)OR、SR、NHC(=O)R、NHC(=O)N(R)2、N(R)2或N+(R)3，M+為鹼金屬或銨陽離子，且R為氫、鹵素，或經取代或未經取代、具有1至20個碳原子之烷基或經取代或未經取代、在碳環中具有5至10個碳原子的環烷基。在許多具體例中，R為氫、鹵素、甲基或乙基，且更可能地，R為氫、鹵素或甲基。
在許多具體例中，R2為氰基，且有用的是其中R1及R2中之至少一者為氰基。
在一些具體例中，沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之重複單元(recurring unit)的氰基丙烯酸酯聚合物，其中R為氫或烷基或氰基，且R1及R2中之至少一者為氰基。
在其他具體例中，沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之重複單元的氰基丙烯酸酯聚合物，其中R1為氫或具有1至8個碳原子之烷基，且R2為氰基。該等聚合物之代表性例子包括(但不限於)聚(氰基丙烯酸甲酯)、聚(氰基丙烯酸乙酯)、聚(氰基丙烯酸正丁酯或氰基丙烯酸第三丁酯)、聚(氰基丙烯酸正辛酯)及聚(氰基丙烯酸2-辛酯)。
氰基丙烯酸酯聚合物可為「均聚物」，意謂所有重複單元為相同的。然而，在其他具體例中，氰基丙烯酸酯為以無規或嵌段次序包含至少兩種不同重複單元之共聚物。該等共聚物可包含由結構(I)所表示之至少兩種不同重複單元，具有或不具有未由結構(I)表示之其他重複單元。或者，其可為以無規或嵌段次序包含兩種或兩種以上不同重複單元之共聚物，且僅一種類型之重複單元由結構(I)表示。有用之共聚物為聚(氰基丙烯酸甲酯-共-氰基丙烯酸乙酯)。
在大多數具體例中，氰基丙烯酸酯聚合物以按全部聚合物重複單元計至少1莫耳%且至多且包括100莫耳%或通常至少50莫耳%且至多且包括100莫耳%之量包含由結構(I)所表示的相同或不同重複單元。
用於本發明中之氰基丙烯酸酯聚合物一般具有如藉由透膠層析法所量測的為至少10,000且至多且包括1,000,000之數目平均分子量。
有用之氰基丙烯酸酯聚合物的例子包含下文在表I中由 R1及R2基團所識別的一或多種重複單元：
有用之氰基丙烯酸酯聚合物的例子包括(但不限於)聚(2-氰基丙烯酸甲酯)、聚(2-氰基丙烯酸乙酯)、聚(氰基丙烯酸正丁酯)、聚(2-氰基丙烯酸苯酯)及聚(2-氰基丙烯酸乙基己酯)；兩種或兩種以上不同氰基丙烯酸酯單體之共聚物，諸如聚(2-氰基丙烯酸甲酯-共-2-氰基丙烯酸乙酯)；及三種或三種以上氰基丙烯酸酯單體之互聚物，諸如聚(2-氰基丙烯酸甲酯-共-2-氰基丙烯酸乙酯-共-2-氰基丙烯酸丙酯)及聚 (2-氰基丙烯酸甲酯-共-2-氰基丙烯酸甲氧基乙酯-共-2-氰基丙烯酸乙酯)。其他有用之氰基丙烯酸酯聚合物包括聚(氰基丙烯酸烷氧基烷酯)，諸如聚(2-氰基丙烯酸甲氧基乙酯)；及藉由使由結構(I)所表示之一或多種氰基丙烯酸酯單體與未由結構(I)表示之一或多種烯系不飽和可共聚合單體共聚合所製備的氰基丙烯酸酯聚合物，該一或多種烯系不飽和可共聚合單體諸如丙烯酸酯(諸如，丙烯酸乙酯、丙烯酸第三丁酯及丙烯酸異丙酯)、甲基丙烯酸酯(諸如，甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸第三丁酯及甲基丙烯酸異丙酯)、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙烯醚、乙烯基吡啶、乙烯吡咯啶酮、乙酸乙烯酯、鹵乙烯及二烯(諸如，丁二烯及丙烯)、苯乙烯、α-甲基苯乙烯及其他苯乙烯衍生物，及熟悉聚合物技藝者容易顯而易見的其他烯系不飽和可聚合單體。
可用於本發明中之氰基丙烯酸酯聚合物的代表性例子包括以下：
組成物以按總組成物乾重計至少1重量%且至多且包括100重量%或通常至少50重量%且至多且包括100重量%之量包含一或多種氰基丙烯酸酯聚合物作為沉積抑制劑材料。
氰基丙烯酸酯聚合物一般係以乳液聚合物形式提供，且以乳膠微粒形式存在於組成物中，且可具有至少50 nm且至多且包括500 nm之主要尺寸，但更小及更大顆粒可在需要時使用。在一些具體例中，氰基丙烯酸酯為成膜的。
可用於製備用於本發明中之氰基丙烯酸酯聚合物的方法為使用已知起始材料(反應物、乳化劑及溶劑)之熟知聚合技術。用於製備該等氰基丙烯酸酯聚合物之一般指示提供於例 如美國專利5,605,780號(Burberry等人)中，該案以引用的方式併入本文中。
當沉積抑制劑材料係使用熱轉移製程自供體元件施加至接收基板時，包含沉積抑制劑材料之組成物亦可包括吸收輻射之一或多種輻射吸收劑，其可用以使用聚焦雷射能量自供體元件熱轉移沉積抑制劑組成物。舉例而言，該等輻射吸收劑可為紅外輻射吸收劑。
有用之紅外輻射吸收劑包括顏料，諸如碳黑，包括(但不限於)為此項技術中所熟知之用增溶基表面官能化之碳黑。接枝至親水性非離子型聚合物之碳黑，諸如FX-GE-003(Nippon Shokubai製造)；或用陰離子基團表面官能化之碳黑，諸如CAB-O-JET® 200或CAB-O-JET® 300(Cabot Corporation製造)亦為有用的。其他有用之碳黑可自Cabot Billerica以商標Mogul獲得。其他有用之顏料包括(但不限於)海利勤綠(Heliogen Green)、尼格羅黑基(Nigrosine Base)、氧化鐵(III)、氧化錳、普魯士藍(Prussian Blue)及巴黎藍(Paris Blue)。
作為紅外輻射吸收劑之合適的紅外輻射敏感(IR)染料之例子包括(但不限於)偶氮染料、方酸鎓(squarylium)染料、五方酸(croconate)染料、三芳基胺染料、噻唑鎓(thioazolium)染料、吲哚鎓染料、氧喏染料、噁唑鎓染料、花青染料、部花青染料、酞花青染料、吲哚花青(indocyanine)染料、吲哚 三碳花青(indotricarbocyanine)染料、半花青(hemicyanine)染料、鏈花青(streptocyanine)染料、噁三碳花青(oxatricarbocyanine)染料、噻花青(thiocyanine)染料、噻三碳花青(thiatricarbocyanine)染料、部花青染料、隱花青染料、萘酞菁染料、聚苯胺染料、聚吡咯染料、聚噻吩染料、硫原苝基亞芳基及二(硫原苝基)-聚次甲基染料、氧基吲哚嗪染料、吡喃鎓染料、吡唑啉偶氮染料、噁嗪染料、萘醌染料、蒽醌染料、醌亞胺染料、次甲基染料、芳基次甲基染料、聚次甲基染料、方酸(squarine)染料、噁唑染料、克酮素(croconine)染料、卟啉染料，及前述染料類別之任何經取代或離子形式。合適之IR染料描述於例如美國專利4,973,572號(DeBoer)、5,208,135號(Patel等人)、5,244,771號(Jandrue Sr.等人)、5,401,618號(Chapman等人)，及5,605,780號(上文所提到)，及EP 0 823 327A1號(Nagasaka等人)中，其均以引用的方式併入本文中。
具有陰離子發色團之花青染料亦為有用的。舉例而言，花青染料可具有含兩個雜環基之發色團。在另一具體例中，如例如美國專利申請公開案2005-0130059號(Tao)中所述，花青染料可具有約兩個磺酸基(諸如，兩個磺酸基)及兩個假吲哚基，該公開案以引用的方式併入本文中。
近紅外吸收花青染料亦為有用的且描述於例如美國專利6,309,792號(Hauck等人)、6,264,920號(Achilefu等人)、 6,153,356號(Urano等人)及5,496,903號(Watanabe等人)中，其均以引用的方式併入本文中。合適之染料可使用習知方法及起始材料形成，或自各種商業來源獲得。
一種有用之紅外吸收IR染料為4-甲基苯磺酸2-[2-[2-氯-3-[(1,3-二氫-1,1,3-三甲基-2H-苯并[e]吲哚-2-亞基)亞乙基-1-環己-1-基]乙烯基]-1,1,3-三甲基-1H-苯并[e]吲哚鎓鹽。
一或多種紅外輻射吸收劑一般以按總組成物乾重計至少0.1重量%且至多且包括50重量%之量或通常以至少1重量%且至多且包括3重量%之量存在於包含沉積抑制劑材料的組成物(或熱轉移層)中。
如例如美國專利申請公開案2009/0081827號(上文所提到)、2009/0051740號(上文所提到)及2011/0120757號(上文所提到)中所述，包含沉積抑制劑材料之組成物亦可視情況包含一或多種共抑制劑，該等公開案均以引用的方式併入本文中。
或者，一或多種輻射吸收劑(如上文所述)可併入至與包含沉積抑制劑材料之熱轉移層鄰近的層中。該等鄰近層可使用任何已知方法提供於供體基板上，該等方法包括塗佈、溶劑性塗佈、層壓、蒸發塗佈及濺鍍塗佈。一旦此中間層經施加，則包含抑制劑沉積材料之組成物可如本文中所述來施加以形成熱轉移層。輻射吸收劑可分散於此中間層中之合適的黏合劑(諸如，有機聚合物或無機聚合物)中。
沉積方法
本發明提供使用本文中所述之合適之化學氣相沉積方法的各種電子裝置，包括(但不限於)積體電路、主動式矩陣顯示器、太陽能電池、主動式矩陣成像器、感測器，及rf標籤。
該等電子裝置可具有接收基板，該接收基板可由聚合膜(諸如，聚對苯二甲酸伸乙酯、聚萘二甲酸伸乙酯、聚醯亞胺、聚醚醚酮(PEEK)，或具有用於電子設備應用之合適之溫度抗性的任何其他聚合物)、陶瓷、玻璃，及金屬箔(包括鋁、鋼或不鏽鋼)構成。
包含如本文中所述之沉積抑制劑材料的組成物之沉積圖案可施加至接收基板。此組成物包含上文所定義之氰基丙烯酸酯聚合物。經沉積無機薄膜僅沉積於不存在包含沉積抑制劑材料之組成物的接收基板之所選區域中。下文描述有用之薄膜。
包含沉積抑制劑材料之組成物可使用任何習知印刷技術以成圖案型式施加。尤其有用之印刷技術為噴墨、膠版印刷、凹版印刷、微接觸印刷、平版印刷、片式塗佈、網版印刷、熱或雷射熱切除，及供體轉移方法(例如，自供體元件雷射誘導熱轉移至接收元件)。沉積抑制劑亦可藉由以上方法中之任一者或藉由料斗塗佈(hopper coating)、旋塗、刮塗或浸塗均一地施加。在均一塗佈之後，沉積抑制劑材料可藉 由暴露於紅外至X射線範圍內之輻射、機械壓印或移除手段，或藉由局部蝕刻或表面處理來圖案化。
在一些具體例中，沉積方法包含將包含沉積抑制劑材料之組成物塗佈於接收基板上，繼之以藉由熱切除將所塗佈沉積抑制劑材料圖案化。
舉例而言，包含沉積抑制劑材料之組成物可由此塗佈於基板上，繼之以藉由使用聚焦雷射熱切除將所塗佈沉積抑制劑材料圖案化。
尤其有用的是，自合適之供體元件使用雷射誘導熱轉移以均一或成圖案(或成影像)型式施加包含沉積抑制劑材料的組成物。
舉例而言，沉積方法可包含藉由自包含具有沉積抑制劑材料之組成物之熱轉移層的供體元件熱轉移而將包含沉積抑制劑材料之組成物圖案化於接收基板上。
此供體元件可包含安置於合適之供體基板(諸如，合適之聚合膜，例如聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴或聚苯乙烯膜)上之合適的熱轉移層。熱轉移層包含沉積抑制劑材料、氰基丙烯酸酯聚合物(如上文所述)，及視情況，輻射吸收劑(諸如，紅外輻射吸收劑(如上文所述))，及任何其他所要附加物。
供體元件可與沉積抑制劑組成物將被轉移至之合適的「接收」基板(諸如，聚合膜、紙、金屬、陶瓷、複合物、層壓物及玻璃)接觸。熱轉移層一般與接收基板接觸地置放。供 體元件與接收基板可彼此直接接觸地置放，意謂無間隙為所預期。或者，供體元件與接收基板可分隔開為合適的距離，在該距離之上熱轉移可得到實現。一般而言，此距離為至多且包括50 μm。
如上文所提到，供體元件亦可在供體元件之熱轉移層與供體基板之間包括中間層(例如，整合緩衝層)，且此中間層可除了熱轉移層之外或替代於熱轉移層而包含在合適的聚合物黏合劑(諸如，聚烯烴)中之輻射吸收劑。或者，例如如美國專利5,244,770號(DeBoer等人)中所述，若供體元件係經由透明供體支撐物暴露，則供體元件可在供體基板與熱轉移層之間包含輻射反射層(諸如，蒸發金屬層)，該專利以引用的方式併入本文中。
供體元件與接收基板之總成可暴露於合適之高強度聚焦雷射能量(例如，紅外雷射束或多光束)，該能量一般以成圖案方式將包含沉積抑制劑材料之組成物自供體元件轉移至接收基板。熱轉移一般需要合適之熱能，其可使用常規實驗測定。無溶液加工或轉移後固化一般在沉積抑制劑材料已被轉移後為所需。用於調節此熱轉移之一或多個雷射束的手段為此項技術中所熟知的。其可表徵為使得光束橫穿供體元件之區域、以預定方式傳遞熱轉移能量之掃描機構。關於用於執行熱轉移之器具的有用資訊描述於例如美國專利5,858,607號(上文所提到)中。
功能性薄膜可使用化學氣相沉積(CVD)方法來施加，其一般原理描述於包括以下之許多出版物中：Dobkin等人，Principles of Chemical Vapor Deposition，第1版，2003年4月及Handbook of Chemical Vapor Deposition，第2版：Principles,Technology and Applications(Materials Science and Process Technology Series),Pierson等人，2000年1月14日。特定類型之CVD系統包括使用如美國專利6,709,525號(Song)中所述之管反應、如美國專利6,284,673號(Dunham)中所述之簇射頭反應器，及如美國專利5,136,975號(Bartholomew等人)中所述之直線注入器反應器，該等公開案均以引用的方式併入本文中。
儘管此等方法可被使用，但極需要使用原子層沉積(ALD)。ALD製程可自先前技術章節及其中所引用之各個公開案得到理解。關於ALD及用於使用ALD以提供包含薄膜之各種裝置的有用器具及程序的額外教示提供於美國專利7,105,054號(Lindfors)、7,085,616號(Chin等人)、7,141,095號(Aitchison等人)、6,911,092號(Sneh)、7,846,644號(Irving等人)及8,017,183號(Yang等人)中，其均以引用的方式併入本文中。
本發明使用上文所述之沉積抑制劑材料，該材料抑制薄膜沉積於其表面上。以此方式，存在沉積抑制劑材料之接收基板部分將具有極少至無薄膜生長，且在一般不含沉積抑制劑 材料之接收基板區域中將具有薄膜生長。上文所述之氰基丙烯酸酯聚合物通常並非交聯的。然而，可交聯聚合物可與氰基丙烯酸酯聚合物組合使用，其中交聯係在施加聚合物之後執行。聚合物之交聯可增加其穩定性，尤其在聚合物保留於所建構裝置中的情況下係如此。上文所述之氰基丙烯酸酯聚合物可單獨地或以混合物形式施加。
製造本發明之圖案化薄膜的製程可在250℃之最大基板溫度以下或通常在180℃以下或甚至在低至室溫(25℃)的溫度下執行。溫度選擇一般在吾人瞭解本文中所述之本發明後取決於所用基板及此項技術中已知的加工參數。此等溫度充分低於傳統積體電路及半導體加工溫度，此可實現使用多種相對便宜之接收基板(諸如，可撓性聚合支撐物)中的任一者。因此，本發明實現製造含有薄膜電晶體、具有顯著改良效能之相對便宜的電路。
在一個具體例中，本發明之方法允許使用用於將氣態材料傳遞至基板表面之系統(其可適於沉積於更大且基於腹板之基板上)製備薄膜，且能夠以改良之輸送量速度達成非常均一的薄膜沉積。此方法視情況使用連續空間依賴ALD(與脈衝或時間依賴ALD相對)氣態材料分佈。本發明之方法視情況允許在大氣壓或接近大氣壓下操作且能夠在非密封或露天環境中操作。由於使用上文所述之沉積抑制劑材料，因此薄膜僅沉積於接收基板之所選區域中。
原子層沉積可用以沉積多種無機薄膜，該等薄膜為金屬或包含含金屬之化合物。該等含金屬之化合物包括例如(就週期表而論)V族或VI族陰離子。該等含金屬之化合物可包括(但不限於)例如鋅、鋁、鈦、鉿、鋯，及銦，及此等金屬之組合的氧化物、氮化物、硫化物及磷化物。有用之金屬包括(但不限於)銅、鎢、鋁、鎳、釕及銠。
本發明之物品及其製備製程可藉由參看與本申請案一起提供之諸圖得到更好理解。舉例而言，參看圖1，展示用於原子層沉積至根據本發明之基板20上的傳遞頭10之一個具體例的橫剖面側視圖。傳遞頭10具有：氣體入口管道14，其充當用於接受第一氣態材料之入口埠；氣體入口管道16，其用於接受第二氣態材料之入口埠；及氣體入口管道18，其用於接受第三氣態材料之入口埠。此等氣體係在輸出面36處經由輸出通道12發射，該等輸出通道具有可包括擴散器之結構配置，如隨後所述。圖1中之虛線箭頭係指氣體自傳遞頭10至基板20之傳遞。在圖1中，點線箭頭X亦指示排氣路徑(此圖中展示為向上指引)，及與提供排氣埠之氣體輸出埠24連通的排氣通道22。因為排出氣體可能仍含有大量未反應之氣態材料(例如，氣態前驅體)，所以可能不合需要的是，允許主要含有一種反應性物質之排氣流與主要含有另一種物質的排氣流混合。因而，認識到，傳遞頭10可含有若干獨立的排氣埠。
在一個具體例中，氣體入口管道14及16適於接受第一及第二氣體，該等氣體在基板20之表面上依序反應以實現ALD沉積，且氣體入口管道18接收沖洗氣體，該氣體相對於第一及第二氣體為惰性。傳遞頭10與基板20間隔距離D，該基板可如隨後更詳細描述而提供於基板支撐物上。往復運動可藉由基板20之移動、藉由傳遞頭10之移動抑或藉由基板20及傳遞頭10兩者之移動而提供於基板20與傳遞頭10之間。在圖1中所示之特定具體例中，如箭頭A及在基板20之右側及左側之幻影輪廓所指示，基板20係藉由基板支撐物96以往復型式跨越輸出面36移動。應注意，往復運動並不始終為使用傳遞頭10之薄膜沉積所需。基板20與傳遞頭10之間的其他類型之相對運動亦可被提供，諸如基板20抑或傳遞頭10或兩者在一或多個方向上之移動。
圖2為用於使用選擇區域沉積(SAD)與ALD之組合製造圖案化薄膜的本發明之方法之一個具體例的步驟圖。如步驟100中所示，供應基板以用於製程中。在步驟105中，沉積沉積抑制劑材料(如上文所述)。氰基丙烯酸酯聚合物沉積抑制劑材料可最佳被選擇用於待沉積材料。步驟105中沉積抑制劑材料之沉積可諸如藉由使用噴墨、膠版印刷、凹版印刷、微接觸印刷、平版印刷、片式塗佈、網版印刷或供體轉移(下文更詳細描述)以圖案化方式達成。在一替代性具體例中，步驟105可用以使沉積抑制劑材料之均一層沉積，且步 驟110可視情況用以形成沉積抑制劑材料之圖案化層。
步驟120例如藉由原子層沉積(ALD)製程使所要薄膜沉積。一般地，此沉積可使用任何合適之化學氣相沉積設備，諸如(例如)具有空間依賴ALD系統之ALD設備。薄膜僅沉積於不存在沉積抑制劑材料之基板區域中。取決於薄膜之用途，沉積抑制劑材料可保留於基板上用於後續加工或可如圖2之步驟130中所示而移除。
在一些具體例中，上文所述之沉積抑制劑材料的特徵在於抑制能力。參看圖13B，抑制能力被定義為可在開始大量沉積於受抑制區域210中之前形成於不受抑制區域215中之沉積層的厚度。
圖3為用於製造薄膜之ALD製程120之較佳具體例的步驟圖，其中兩種反應性氣體被使用，該等氣體即為第一分子前驅體及第二分子前驅體。氣體係自氣體源供應，且可(例如)使用沉積裝置傳遞至基板。用於向沉積裝置提供氣態材料之計量及閥控器具可被使用。
如步驟1中所示，連續供應之製程用氣態材料經提供以用於將材料之薄膜沉積於基板上。序列15中之步驟被依序施加。在步驟2中，就基板之給定區域(稱為通道區域)而論，第一分子前驅體或反應性氣態材料經指引以在第一通道中在基板之通道區域之上流動且與其反應。在步驟3中，系統中之基板與多通道流之相對移動發生，其為步驟4作好準 備，其中具有惰性氣體之第二通道(沖洗)流出現於給定通道區域之上。在步驟5中，基板與多通道流之相對移動為步驟6作好準備，其中給定通道區域經受原子層沉積，其中第二分子前驅體現處於基板之給定通道區域之上且與基板上的先前層反應以產生(理論上)所要材料的單層。第一分子前驅體呈氣體形式，例如有機金屬化合物，諸如二乙基鋅或三甲基鋁。在該種具體例中，第二分子前驅體亦呈氣態形式，且可為例如非金屬氧化化合物。沉積製程可包含氣態材料之流動，該等流動為朝向基板正交的、橫斷跨越基板之面，或為兩種類型之流動的某組合。舉例而言，通道在用於薄膜沉積之至少一個傳遞頭的輸出面中包含或連接至一連串相應的實質上平行之狹長開口。一個以上傳遞頭可用於使一或多個薄膜沉積。
在許多形式之空間ALD中，通道為小的且緊密接近，其中基板運動方向上之長度尺寸小於2 cm。或者，通道區域可為如美國專利申請公開案2007/0224348號(Dickey等人)中所揭示之氣體暴露的大區域，該案以引用的方式併入本文中。
在步驟7中，基板與多通道流之相對移動接著為步驟8作好準備，其中惰性氣體再次被使用，此次用以自給定通道區域吹掃來自先前步驟6之過量的第二分子前驅體。在步驟9中，基板與多通道之相對移動再次發生，此為返回至步驟 2之重複序列作好準備。循環可重複為建立所要膜所必要之多次。在方法之此具體例中，步驟係關於基板之給定通道區域(對應於由流動通道所覆蓋之區域)重複。同時，各個通道如步驟1中而供應有必要的氣態材料。如總體步驟11中所指示，與圖1中之框15的序列同時，其他鄰近通道區域被加工，此產生平行之多個通道流。如上文所指示，平行流可與沉積裝置之輸出面實質上正交抑或實質上平行。
第二分子前驅體之主要目的為調節與第一分子前驅體之基板表面回向反應性。第二分子前驅體亦自分子氣體提供材料以在表面處與金屬組合，從而與新鮮沉積含鋅前驅體形成氧化物。
此特定具體例不需要在將分子前驅體施加至基板之後使用真空沖洗來將其移除。沖洗步驟被大多數研究者預計為ALD製程中之最重要的輸送量限制步驟。
假定，就圖3中之兩種反應氣體而言，(例如)AX及BY被使用。當反應氣體AX流供應於給定基板區域之上時，反應氣體AX之原子化學吸附至基板上，從而產生A之層及配位體X的表面(聯合性化學吸附)(步驟2)。剩餘反應氣體AX接著用惰性氣體沖洗(步驟4)。反應氣體BY流及AX(表面)與BY(氣體)之間的化學反應發生，從而在基板上產生AB之分子層(解離性化學吸附)(步驟6)。剩餘氣體BY及反應副產物被沖洗(步驟8)。薄膜之厚度可藉由重複製程循環 (步驟2-9)多次而得到增加。
因為薄膜可每次以一個單層形式沉積，所以其傾向於為保形的且具有均一厚度。
可使用本發明之方法製造的氧化物之薄膜包括(但不限於)氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉿、氧化鋯、氧化銦、氧化錫，及熟悉技工將容易顯而易見的其他氧化物。可使用本發明之製程製造的混合結構氧化物可包括(但不限於)InZnO。可使用本發明之製程製造的摻雜材料可包括(但不限於)ZnO：Al、MgxZn1-xO及LiZnO。
可使用本發明之方法製造的薄金屬膜包括(但不限於)銅、鎢、鋁、鎳、釕及銠。熟悉技術人員將顯而易見，兩種、三種或更多金屬之合金可沉積，具有兩種、三種或更多成分之化合物可沉積，且分級膜及奈米層壓物亦可被製造。
此等變化僅僅為以交替循環使用本發明之特定具體例的變體。在本發明之精神及範疇內存在許多其他變化。
針對可用於ALD薄膜製程中之各種揮發性含鋅前驅體、前驅體組合及反應物，參考Handbook of Thin Film Process Technology，第1卷，Glocker及Shah編，Institute of Physics(IOP)Publishing,Philadelphia 1995，第B1.5：1至B1.5：16頁，其特此以引用的方式併入；及Handbook of Thin Film Materials,Nalwa編，第1卷，第103至159頁，其特此以引用的方式併入，包括前一參考文獻之表V1.5.1。
儘管氧化物基板提供ALD沉積之群，但塑膠基板亦可為合適的表面處理所用。
圖4展示可用於原子層沉積至根據本發明之基板20上的傳遞頭10之一個具體例的橫剖面側視圖。傳遞頭10具有用於接受第一氣態材料之氣體入口埠14、用於接受第二氣態材料之氣體入口埠16，及用於接受第三氣態材料的氣體入口埠18。此等氣體係在輸出面36處經由輸出通道12發射，該等輸出通道具有隨後所述之結構配置。圖4及後續圖6A及圖6B中之箭頭係指氣態材料而非自輸出通道所接收之流的擴散輸送。在此特定具體例中，如下文進一步描述，該流實質上自圖之頁面指引出。
在一個具體例中，氣體入口埠14及16適於接受第一及第二氣體，該等氣體在基板表面上依序反應以實現ALD沉積，且氣體入口埠18接收沖洗氣體，該氣體相對於第一及第二氣體為惰性的。傳遞頭10與基板20間隔距離D，該基板可如隨後更詳細描述而提供於基板支撐物上。往復運動可藉由基板20之移動、藉由傳遞頭10之移動抑或藉由基板20及傳遞頭10兩者之移動而提供於基板20與傳遞頭10之間。在圖4中所示之特定具體例中，如圖4中之箭頭R及在基板20之右側及左側的幻影輪廓所指示，基板20係以往復型式移動跨越輸出面36。應注意，往復運動並不始終為使用傳遞頭10之薄膜沉積所需。如下文更詳細描述，基板 20與傳遞頭10之間的其他類型之相對運動亦可被提供，諸如基板20抑或傳遞頭10在一或多個方向上之移動。
圖5之橫剖面圖展示在傳遞頭10之輸出面36之一部分之上所發射的氣流。在此特定配置中，由隔板13分隔之每一輸出通道12與圖4中所見之氣體入口埠14、16或18中的一者氣態流動連通。每一輸出通道12通常傳遞第一反應物氣態材料O，或第二反應物氣態材料M，或第三惰性氣態材料I。
圖5展示氣體之相對基礎或簡單配置。預想複數種非金屬沉積前驅體(如材料O)或複數種含金屬之前驅體材料(如材料M)可在薄膜單一沉積中在各埠處依序傳遞。交替地，反應氣體之混合物(例如，金屬前驅體材料之混合物或金屬及非金屬前驅體之混合物)可在製造複合薄膜材料(例如，具有金屬之交替層或具有混雜於金屬氧化物材料中之較少量的摻雜劑)時在單一輸出通道處被施加。標記為I之中間流將氣體可能彼此反應之任何反應物通道分隔。第一及第二反應物氣態材料O及M彼此反應以實現ALD沉積，但反應物氣態材料O及M均不與惰性氣態材料I反應。用於圖5及下文之命名暗示反應氣體之一些典型類型。舉例而言，第一反應物氣態材料O可為氧化氣態材料。第二反應物氣態材料M可為有機金屬化合物。在替代性具體例中，O可表示用於形成氮化物及硫化物之含氮或含硫氣態材料。惰性氣態材料 I可為氮氣、氬氣、氦氣，或通常用作ALD製程中之沖洗氣體的其他氣體。惰性氣態材料I相對於第一或第二反應物氣態材料O及M為惰性的。第一與第二反應物氣態材料之間的反應將形成金屬氧化物或其他二元化合物，諸如在一個具體例中為氧化鋅ZnO。兩種以上反應物氣態材料之間的反應可形成其他材料，諸如三元化合物，例如ZnAlO。
圖6A及圖6B之橫剖面圖以簡化示意形式展示在傳遞反應物氣態材料O及M時隨著基板20沿傳遞頭10之輸出面36通過而執行的ALD塗佈操作。在圖6A中，基板20之表面首先自指明為傳遞第一反應物氣態材料O之輸出通道12接收氧化材料。基板之表面現含有材料O之部分反應形式，其易與材料M進行反應。接著，隨著基板20進入第二反應物氣態材料M之金屬化合物的路徑，與M之反應發生，從而形成金屬氧化物或可由兩種反應物氣態材料形成之某其他薄膜材料。
如圖6A及圖6B所示，惰性氣態材料提供於第一及第二反應物氣態材料O及M之流之間的每個交替輸出通道12中。順序輸出通道12為鄰近的，亦即共用在所示具體例中由隔板13所形成的共同邊界。此處，輸出通道12由隔板13界定且彼此分隔，該等隔板在基板20之表面的垂線處延伸。
如上文所提及，在此特定具體例中，無真空通道穿插於輸 出通道12之間，亦即無真空(排氣)通道處於傳遞氣態材料以在隔板周圍抽出氣態材料之通道的任一側上。此有利緊密配置由於所用創新氣流而為可能的。在一個具體例中，氣體傳遞陣列可實質上相抵於基板施加垂直(vertical，亦即perpendicular)氣流，但接著通常必須在相對垂直方向上引出廢氣，使得排氣開口及通道將為合乎需要的。如下文所述，沿著表面指引每一反應物及惰性氣體之氣流(在一個具體例中，較佳為實質上層流的)之傳遞頭10可更容易以不同方式處置廢氣及反應副產物。因此，在一個有用之具體例中，氣流沿著且大體上平行於基板表面之平面而被指引。換言之，氣體流實質上橫斷於基板之平面而非與所處理基板垂直。
圖7展示可用於本製程中之傳遞頭10之一個該具體例自輸出面36(亦即，自就圖4-6B而論之底面)的透視圖。在此具體例中，界定且分隔鄰近輸出通道12之隔板13表示為部分切掉，以允許自氣體輸出埠24流動之氣流的充分可見性。圖7亦展示參考x、y、z座標軸指派。輸出通道12為實質上平行的且在對應於x座標軸之長度方向上延伸。使用此座標指派，基板20之往復運動或相對於基板20之運動係在y座標方向上。
圖7展示自此具體例情況下之傳遞頭10所傳遞之各種氣態材料的氣流FI、FO及FM。氣流FI、FO及FM係在x方向上，亦即，沿著狹長輸出通道12之長度。
圖8A及圖8B之橫剖面圖係與圖4-6B之橫剖面正交地截取，且自此視圖展示一個方向上之氣流。在每一輸出通道12內，相應氣態材料自氣體輸出埠24流動，此在圖8A且圖8B之視圖中以幻影展示。在圖8A之具體例中，如參看圖7所描述，氣流F1沿著輸出通道12之長度且跨越基板20指引氣態材料。氣流F1繼續經過此配置中之傳遞頭10的邊緣，從而向外流至環境中或在需要時流至氣體收集歧管(未圖示)。圖8B展示氣流F2之替代性具體例，其中輸出通道12亦提供排氣埠26以用於重指引或引出氣流。儘管單向流為有用的，但一定程度之混合可發生且甚至可在一定程度上為有益的，此取決於流動速率及特定應用中所涉及之其他情形。
特定傳遞頭10可使用輸出通道12，該等輸出通道使用氣流組態中之任一者或其組合(圖8A之F1流、圖8B之F2流，抑或某其他變體)來組態，其中氣態材料經指引以例如在控制混合下以實質上層流或平滑型式沿著輸出通道12流動跨越基板20。在一個具體例中，一或多個排氣埠26被提供以用於傳遞反應物氣態材料之每一輸出通道12。舉例而言，參看圖7，標記為O及M之第一及第二反應物氣態材料的輸出通道12經組態而具有排氣埠26，以按照流型F2排出或引出反應物質(圖8B)。此允許某材料再循環，且在歧管末端附近防止不合需要之混合及反應。標記為I之惰性氣態 材料的輸出通道12不使用排氣埠26且由此按照流型F1(圖8A)。儘管在一些具體例中層流為有用的，但一定程度之混合可發生且甚至可在一定程度上為有益的，此取決於流動速率及特定應用中所涉及之其他情形。
排氣埠26在習知意義上並非真空埠，而僅僅被提供以引出其相應輸出通道12中的氣態流，由此促進通道內之均一氣體流型。僅略小於氣體輸出埠24處之氣體壓力之相反值的負拉伸可幫助促進有序氣流。負拉伸可例如在0.9與1.0個大氣壓(0.9至1.013×105帕斯卡(Pascal))之間的壓力下操作，而典型真空為例如低於0.1個大氣壓(0.1013帕斯卡)。如圖8B中之點線輪廓所示，可選的擋板58可被提供以將流型重指引至排氣埠26中。
因為在隔板13周圍無氣流為真空排氣所需，所以輸出面36可極接近地定位，距基板表面1密耳(約0.025 mm)內。藉由比較，諸如描述於美國專利6,821,563號(Yudovsky)中之早先方法在通道側壁之邊緣周圍需要氣流，且由此限於距基板表面0.5 mm或更大距離。與基板表面較接近地定位傳遞頭10在本發明中係有用的。
為了沿著輸出通道12之長度提供平滑流，如圖8A及圖8B中所指示，氣體輸出埠24可以偏離法線之一角度傾斜。視情況，某類型之氣流重指引結構亦可用以將來自氣體輸出埠24之向下流重指引，以使得其形成實質上與輸出面36 平行延行的氣流。
如尤其參看圖6A及圖6B所描述，傳遞頭10需要相對於基板20之表面的移動以便執行其沉積功能。此相對移動可以數種方式獲得，該等方式包括移動傳遞頭10及基板20中之任一者或兩者，諸如藉由提供基板支撐物之製程的移動。移動可為振盪或往復或可為連續移動，此取決於所需之沉積循環的數目。基板之旋轉亦可被使用，尤其在分批製程中，但連續製程為尤其有用的。
通常，ALD需要多個沉積循環，隨每一循環累積受控制膜深度。使用早先給出之氣態材料之類型的命名，單一循環可例如在簡單設計中提供第一反應物氣態材料O之一個應用及第二反應物氣態材料M的一個應用。
O與M反應物氣態材料之輸出通道之間的距離確定了完成每一循環之往復移動的所需距離。舉例而言，針對每一輸出通道12具有0.034吋(0.086 cm)寬度W之標稱通道寬度的傳遞頭10及至少0.20吋(0.51 cm)之往復運動(沿著如本文中所用之y軸)將為所需。針對此實施例，基板20之區域將隨在此距離上之移動而暴露至第一反應物氣態材料O及第二反應物氣態材料M兩者。在一些情況下，出於均一性之考慮可需要量測每一循環中之往復運動之量的無規性，以便減少沿著往復行進之極端的邊緣效應或累積。
傳遞頭10可僅具有足以提供單一循環之輸出通道12。或 者，傳遞頭10可具有多個循環之配置，從而使其能夠覆蓋更大的沉積區域或實現其在往復運動距離之一個行程中允許兩個或兩個以上沉積循環之距離上的往復運動。
在一個具體例中，基板之給定區域暴露至通道中之氣流小於500毫秒，或通常小於100毫秒。舉例而言，基板在沉積期間之溫度小於600℃或通常小於250℃。
舉例而言，在一個特定應用中，發現每一O-M循環在處理表面的¼之上形成一個原子直徑之層。因此，在此情況下，四個循環為在處理表面之上形成1個原子直徑之均一層所需。類似地，在此情況下，為形成10個原子直徑之均一層，則40個循環將為所需。
用於本製程之一個具體例中所用之傳遞頭10的往復運動之優點在於，其允許沉積至面積超過輸出面36之面積的基板20上。圖9示意地展示此更寬區域覆蓋可使用如箭頭R所示沿著y軸之往復運動以及相對於x軸與往復運動正交或橫斷的移動來影響的方式。又，應注意，如圖9中所示，x抑或y方向上之運動可藉由傳遞頭10之移動，或藉由具備提供移動之基板支撐物74的基板20之移動，抑或藉由傳遞頭10及基板20兩者之移動來實現。
在圖9中，傳遞頭10及基板20之相對運動彼此垂直。亦有可能使此相對運動平行。在此情況下，相對運動需要具有非零頻率分量，其表示振盪；及零頻率分量，其表示基板 20之移位。此組合可藉由(1)與傳遞頭10在固定基板之上之移位組合的振盪，(2)與基板20相對於固定基板傳遞頭10之移位組合的振盪，或(3)任何組合來達成，其中振盪及固定運動係藉由基板20及傳遞頭10兩者之移動而提供。
在一個具體例中，ALD可在大氣壓下或接近大氣壓且在廣泛範圍之環境及基板溫度內(例如，在小於300℃之溫度下)執行。一般而言，相對清潔之環境為將污染之可能性減至最小所需。然而，當使用本發明之方法的一些具體例時，完全「清潔室」條件或填充有惰性氣體之外殼不為獲得良好效能所需。
圖10展示用於製造薄膜之原子層沉積(ALD)60製程，其具有用於提供相對充分受控制且無污染物之環境的腔室50。氣體供應28a、28b及28c經由供應線32向傳遞頭10提供第一、第二及第三氣態材料。可撓性供應線32之可選使用促進了移動傳遞頭10之便利性。為簡單起見，可選的真空蒸氣回收製程及其他支撐組件不展示於圖10中但亦可被使用。輸送子系統54提供基板支撐物，該基板支撐物沿著傳遞頭10之輸出面36運送基板20，從而提供使用本發明中所用之座標軸系統在x方向上的移動。運動控制以及閥及其他支撐組件之全面控制可藉由控制邏輯處理器56(諸如，電腦或專用微處理器總成)來提供。在圖10之配置中，控制邏輯處理器56控制用於向傳遞頭10提供往復運動之致 動器30，且亦控制輸送子系統54之輸送馬達52。
圖11展示原子層沉積(ALD)系統70，其用於使用固定傳遞頭10在腹板配置中沉積薄膜，其中流型與圖10之組態正交地定向。在此配置中，腹板運送器62之運動提供ALD沉積所需之移動。往復運動亦可用於此環境中，諸如藉由重複地翻轉腹板輥之旋轉方向以使腹板基板66相對於傳遞頭10向前及向後移動。往復運動亦可藉由允許傳遞頭10跨越軸與輥軸重合之弧進行往復運動同時腹板基板66以恆定運動之形式移動來獲得。在另一具體例中，傳遞頭10之至少一部分具有含一定量彎曲之輸出面36(未圖示)，此可能有利於一些腹板塗佈應用。凸形或凹形彎曲可被提供。
視情況，本方法可用更詳細描述於美國專利7,413,982號(Levy)及7,456,429號(Levy)以及美國專利申請公開案2008/0166884號(Nelson等人)及2009/0130858號(Levy)中之其他器具或系統實現，該等文獻均以引用的方式併入本文中。
在描述於後三個公開案中之具體例中，具有輸出面、用於提供氣態材料以將薄膜材料沉積至基板上的傳遞裝置包含來自以下之至少一個狹長發射通道群中之狹長發射通道：能夠相對於傳遞裝置之輸出面實質上正交地分別指引第一氣態材料、第二氣態材料及第三氣態材料中之至少一者之流的三個狹長發射通道群(即，來自以下之至少一個群：(i)一或 多個第一狹長發射通道，(ii)一或多個第二狹長通道，及(iii)複數個第三狹長通道)，該氣態材料流能夠與基板之表面實質上正交地自至少一個群中之狹長發射通道中的每一者直接抑或間接提供。
在一個具體例中，有孔板安置為與輸出面實質上平行，且有孔板中之至少一者上的孔形成第一、第二及第三狹長發射通道。在替代性具體例中，有孔板相對於輸出面實質上垂直地安置。
在一個該具體例中，沉積裝置包含排氣通道，例如用於將薄膜材料沉積至基板上之傳遞裝置包含：(a)複數個入口埠，其至少包含分別能夠接收第一反應性氣態材料、第二反應性氣態材料及第三(惰性沖洗)氣態材料之共同供應的第一入口埠、第二入口埠及第三入口埠，(b)能夠接收來自薄膜材料沉積之排氣的至少一個排氣埠及至少兩個狹長排氣通道，狹長排氣通道中之每一者能夠與至少一個排氣埠氣態流體連通，及(c)至少三種複數個狹長輸出通道，(i)第一複數個第一狹長輸出通道，(ii)第二複數個第二狹長輸出通道，及(iii)第三複數個第三狹長輸出通道，第一、第二及第三狹長輸出通道中之每一者分別能夠與相應的第一入口埠、第二入口埠及第三入口埠中之一者氣態流體連通；其中第一、第二及第三狹長輸出通道中之每一者及狹長排氣通道中之每一者在長度方向上實質上平行延伸；其中每一第一狹 長輸出通道在其至少一個狹長側上由相對較接近之狹長排氣通道及相對不太接近之第三狹長輸出通道與最接近之第二狹長輸出通道分隔；且其中每一第一狹長發射通道及每一第二狹長發射通道位於相對較接近之狹長排氣通道之間及相對不太接近之狹長發射通道之間。
其他具體例可包含與來自三個狹長發射通道群之至少一個群相關聯的氣體擴散器，以使得第一、第二及第三氣態材料中之至少一者分別能夠在將薄膜材料沉積至基板上期間於自傳遞裝置傳遞至基板之前通過氣體擴散器，且其中氣體擴散器維持至少一個狹長發射通道群中之狹長發射通道中之每一者的下游之第一、第二及第三氣態材料中之至少一者的流隔離。
在一個具體例中，該種氣體擴散器能夠為通過其之氣態材料提供大於1×102之摩擦因數，藉此提供背壓且促進壓力等化，其中至少一種第一、第二及第三氣態材料之流排出傳遞裝置。在本發明之一個具體例中，氣體擴散器包含多孔材料，第一、第二及第三氣態材料中之至少一者通過該多孔材料。在本發明之第二具體例中，氣體擴散器包含一種機械成形總成，其包含包括互連過道之至少兩個元件，例如，其中噴嘴與由兩個元件中之平行表面區域之間的細小空間所提供之流徑連接。
在一些具體例中，來自沉積裝置之一或多種氣流提供壓 力，該壓力至少促成基板表面與傳遞頭面之分隔，藉此提供「浮頭」或「氣承」型傳遞頭，此可幫助穩定化氣流且限制氣流之互混。
本發明之方法的優點在於其在廣泛溫度範圍(在一些具體例中，包括室溫或接近室溫)內執行沉積至基板上的性能。該方法可在真空環境中操作，但尤其充分適合於在大氣壓或接近大氣壓下操作。
應認識到，任何有用之ALD設備可供沉積抑制劑材料使用。其他空間ALD製程(諸如，如先前參考之Yudovsky及Dickey等人之公開案所描述及描述於美國專利4,413,022(Suntola等人)中的製程)在本發明之實踐下亦為有用的。傳統的基於腔室或暫時ALD製程亦可供上文所述之聚合沉積抑制劑材料使用。
本發明之目標為提供一種圖案化薄膜，其不僅係經由ALD或CVD製程沉積，而且同時使用選擇性區域沉積(SAD)材料及製程來圖案化。如上文所述，SAD製程使用沉積抑制劑材料，以便抑制薄膜在非所選區域中之ALD生長。此製程可參看圖12A至圖12E得到更好理解。圖12A展示施加沉積抑制劑材料210之前之基板200。儘管基板200被說明為裸基板，但熟悉本技藝者應認識到，基板200可按需要含有經圖案化抑或未經圖案化之材料層，以為任何電學、光學或機械目的服務。圖12B展示沉積抑制劑材料210均一 沉積之後之基板200。圖12C說明在將沉積抑制劑材料210圖案化至沉積遮罩225中之步驟之後的基板200。圖案化可藉由此項技術中已知之任何方法來進行，該方法包括使用正抑或負作用光阻劑之光微影、雷射切除，或其他消去製程。尤其有用的是使用如本文中所述之雷射轉移方法。如所示，沉積遮罩225含有沉積抑制劑材料210之區域及用於沉積之基板區域215。圖12D說明所要薄膜材料之原子層沉積之步驟之後的基板200。如所示，薄膜材料220僅沉積於不存在沉積抑制劑材料210之基板200上。薄膜材料220不在沉積抑制劑材料210之上形成任何明顯的薄膜。圖12E說明移除沉積抑制劑材料210之後之圖案化薄膜材料220。熟悉本技藝者將理解，在一些情況下，不必移除沉積抑制劑材料210。
圖13A、圖13C及圖13D應分別關於圖12A、圖12D及圖12E之描述進行理解。圖13B說明藉由沉積抑制劑材料210之圖案化沉積所形成的沉積遮罩225。圖案化沉積可使用任何附加印刷方法來進行，該方法包括(但不限於)噴墨、凹版印刷、膠版印刷、片式塗佈、網版印刷、供體轉移、微接觸印刷或平版印刷。
本發明至少提供以下具體例及其組合，但如熟悉技術人員將自本發明之教示瞭解，特徵之其他組合被視為在本發明內：
1.一種用於形成圖案化薄膜之沉積方法，該方法包含：將包含沉積抑制劑材料之組成物施加至接收基板，與施加步驟同時或在施加步驟之後，將沉積抑制劑材料圖案化以在接收基板上提供不存在沉積抑制劑材料之所選區域，及藉由化學氣相沉積將無機薄膜沉積於接收基板上僅不存在沉積抑制劑材料之彼等區域中，其中沉積抑制劑材料為包含由以下結構(I)所表示之重複單元的聚合物：
其中R1為氫、烷基或如針對R2所定義之基團，且R2為氰基、異氰酸酯基、疊氮基、磺醯基、硝基、磷酸基、膦醯基、雜芳基或-C(=X)-R3，其中X為氧、硫或N+(R)2，R3為R、OR、OM+、OC(=O)OR、SR、NHC(=O)R、NHC(K))N(R)2、N(R)2或N+(R)3，M+為鹼金屬或銨陽離子，且R為氫、鹵素或烷基或環烷基。
2.如具體例1之沉積方法，其中沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之重複單元的氰基丙烯酸酯聚合物，其中R 為氫或烷基或氰基，且R1及R2中之至少一者為氰基。
3.如具體例1或2之沉積方法，其中沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之重複單元的氰基丙烯酸酯聚合物，其中R1為氫或具有1至8個碳原子之烷基，且R2為氰基。
4.如具體例1至3中任一項之沉積方法，其中沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之至少兩種不同重複單元的氰基丙烯酸酯聚合物。
5.如具體例1至4中任一項之沉積方法，其中沉積抑制劑材料為氰基丙烯酸酯聚合物，該聚合物以按全部聚合物重複單元計至少1莫耳%且至多100莫耳%之量包含由結構(I)所表示的相同或不同重複單元。
6.如具體例1中任一項之沉積方法，其中沉積抑制劑材料為氰基丙烯酸酯聚合物，該聚合物以至少1重量%且至多且包括100重量%之量包含由結構(I)所表示之相同或不同重複單元。
7.如具體例1至6中任一項之沉積方法，其包含藉由原子層沉積將無機薄膜沉積於接收基板上。
8.如具體例1至7中任一項之沉積方法，其包含藉由自包含具有包含沉積抑制劑材料之組成物之熱轉移層的供體元件熱轉移而將包含沉積抑制劑材料之組成物圖案化於接收基板上。
9.如具體例7之沉積方法，其包含藉由自供體元件熱轉移 將包含沉積抑制劑材料之組成物圖案化於接收基板上，在此期間供體元件與接收基板直接接觸或分隔至多且包括50 μm。
10.如具體例8之沉積方法，其包含藉由使用聚焦雷射能量自供體元件熱轉移而將包含沉積抑制劑材料之組成物圖案化於接收基板上。
11.如具體例8之沉積方法，其包含藉由自供體元件熱轉移而將包含沉積抑制劑材料之組成物圖案化於接收基板上，該供體元件包含輻射吸收劑。
12.如具體例8之沉積方法，其包含藉由熱轉移而將沉積抑制劑材料自供體元件圖案化於接收基板上，該供體元件在供體元件中包含沉積抑制劑材料之熱轉移層與供體基板之間的中間層中包含輻射吸收劑。
13.如具體例12之沉積方法，其包含藉由熱轉移而將沉積抑制劑材料自供體元件圖案化於接收基板上，該供體元件在包含沉積抑制劑材料之熱轉移層中包含紅外輻射吸收劑。
14.如具體例1至13中任一項之沉積方法，其包含將包含沉積抑制劑材料之組成物塗佈於接收基板上，繼之以藉由熱切除將所塗佈沉積抑制劑材料圖案化。
15.如具體例1至14中任一項之沉積方法，其包含將包含沉積抑制劑材料之組成物塗佈於基板上，繼之以藉由使用聚焦雷射熱切除而將所塗佈沉積抑制劑材料圖案化。
16.如具體例1至15中任一項之沉積方法，其中所沉積無機薄膜具有至少200 Å之抑制。
17.如具體例1至16中任一項之沉積方法，其中所沉積無機薄膜為金屬抑或含金屬化合物。
18.如具體例1至17中任一項之沉積方法，其中薄膜係使用空間依賴ALD來沉積，該空間依賴ALD包含：提供一連串氣體通道，其各自與接收基板之離散單獨區接觸，且每一氣體通道具有一氣體組成物，該氣體組成物依次至少包含第一反應性氣態材料、惰性沖洗氣體及第二反應性氣態材料，及視情況重複此序列一或多次，及相對於氣體通道移動接收基板，以使得接收基板之一部分依序與至少兩個氣體區接觸，其中第一反應性氣態材料能夠與已用第二反應性氣態材料處理之接收基板表面反應以形成無機薄膜。
19.如具體例18之方法，其中接收基板包含移動腹板。
18.一種使用如具體例1至17中任一項之方法所製備的電子裝置，該電子裝置包含接收基板及氰基丙烯酸酯聚合物之沉積圖案，該氰基丙烯酸酯聚合物包含由結構(I)所表示之重複單元。
以下實施例被提供以說明本發明之實踐，且並不意謂以任何方式具限制性。
量測抑制能力：
當不含有沉積抑制劑之基板表面經受ALD沉積時，膜生長在ALD暴露循環開始後立即發生。或者，當沉積抑制劑存在於表面上時，ALD暴露循環之初始施加不導致膜生長。然而，大多數沉積抑制劑不能完全抑制。因此，在持續施加ALD暴露循環之後，在含有沉積抑制劑之表面上將開始膜生長。如上文所述，選擇性區域抑制劑之抑制能力被定義為在開始生長於塗佈有沉積抑制劑之基板上之前在不存在沉積抑制劑的情況下將出現之膜生長的量。愈高抑制能力指示愈有效之沉積抑制劑。
在使用圖案化選擇性區域抑制劑之典型製程步驟中，需要使某一膜厚度在不含有沉積抑制劑之區域中生長。同時，需要極少或無沉積發生於含有沉積抑制劑之區中。因此，抑制能力則可被視為在使用特定沉積抑制劑以圖案沉積時可允許之膜生長的最大量。
為量測抑制，玻璃基板用沉積抑制劑溶液旋塗且接著在空氣中烘焙以確保溶劑完全移除。相同溶液可塗佈並烘焙於裸矽晶圓上，以便使用橢圓對稱法測試彼樣本之膜厚度。用於抑制測試之玻璃基板接著使用如美國專利申請公開案2009/0130858號(Levy)中所述之氣承ALD塗佈頭來經受ALD生長，該案以引用的方式併入本文中。塗佈頭含有金屬前驅體、氧前驅體，及惰性沖洗或分隔氣體之區。
為測試沉積抑制劑，150℃或200℃下之氧化鋅膜生長取 決於抑制劑之分解溫度而為所用。此沉積使用二乙基鋅(DEZ)作為鋅前驅體及水作為氧前驅體。在此沉積期間，金屬通道中之DEZ的分壓為100毫托(mtorr)，而氧源通道中之水的分壓為50毫托。惰性氣體及運載氣體為氮氣。基板速度產生63毫秒(針對所有前驅體及惰性流為相同的)之通道滯留時間(由此ALD暴露時間)。在此等條件下，不受抑制基板將經歷每循環1.63 Å之膜生長。
沉積抑制劑頂上之所得ZnO層的膜厚度係藉由橢圓對稱法測定。吸附接著藉由校準而轉換為厚度。含有沉積抑制劑之樣本每次經受ALD沉積50個循環，且接著表徵為抑制劑上之厚度。一旦生長開始發生，則在沉積抑制劑表面上產生100 Å之膜厚度所需的循環數係自資料內插。不含有沉積抑制劑之對照物的厚度接著使用每循環上述生長持續相同數目個循環而計算。沉積抑制劑之抑制能力因此為發生於不受抑制基板上之所計算生長減去已生長於沉積抑制劑上之膜的100 Å容差。
在任何測試中，所測試之最大ALD循環數為1200，從而在不受抑制表面上產生約2000 Å之ZnO膜。因此，此時展示為無生長之樣本具有2000 Å之最小抑制能力。
抑制評估：
代表性氰基丙烯酸酯聚合物之抑制能力的證實係如下準備：具有天然氧化物表面之2.5吋(6.35 cm)×2.5吋(6.35 cm) 正方形Si晶圓用聚(氰基丙烯酸乙酯-共-氰基丙烯酸甲酯)於混合溶劑(1：1乙腈及環戊酮)中之7.5重量%溶液以3,000轉/分鐘旋塗。塗層係藉由浸於丙酮中繼之以浸於異丙醇中且用氮氣乾燥而自一半基板移除。所塗佈基板在150℃下進一步乾燥1分鐘，接著在150℃之基板溫度下經受1200個二乙基鋅及水之原子層沉積循環。所沉積層厚度係使用包括天然氧化物及Cauchi模型之擬合常式藉由橢圓對稱法量測。裸Si氧化物表面上之沉積展現2039 ű14 Å之ZnO，而所塗佈側具有僅136 Å之組合式聚合物及ZnO厚度。
受抑制及不受抑制區域之間的良好辨別係對應於至少1903 Å之抑制能力而觀測。樣本接著浸於丙酮中且於異丙醇中被沖洗，用氮氣乾燥，且再次量測。在洗滌之後，在裸SiO側上相同2037 ű14 Å之ZnO被觀測到，但僅3 Å保留於受抑制側上。因此，若任何ZnO沉積於氰基丙烯酸酯聚合物抑制劑上，則其不充分黏附至下伏基板且容易在洗滌後即與抑制劑一起移除，從而提供極佳的圖案化辨別。
第二代表性樣本係藉由將7.5重量%聚(氰基丙烯酸甲酯)於1：1乙腈及環戊酮中之溶液以3,000轉/分鐘旋塗於2.5吋(6.35 cm)×2.5吋(6.35 cm)正方形天然Si氧化物晶圓上來製備。一半塗層係如上文所述移除，且樣本在150℃之基板溫度下經受1200個二乙基鋅及水之原子層沉積循環。在天然氧化物側上，2000 ű14 Å之ZnO被量測出，而塗佈側展現 332.4 ű0.6 Å，從而得到1668 Å之抑制能力。在用丙酮清潔、用IPA沖洗及氮氣乾燥之後，天然氧化物側無變化(1998 ű14 Å之ZnO)，而所塗佈側展現3.6 ű0.1 Å，再次說明極佳的圖案化辨別。
發明實施例1：熱轉移圖案化
為使用氰基丙烯酸酯聚合物抑制劑證實雷射熱圖案化，供體元件係以以下方式製備：2.5吋(6.35 cm)×2.5吋(6.35 cm)清潔玻璃基板藉由熱蒸發用700 Å之鉻塗佈以形成光吸收層。間隙隔片陣列係藉由將酚醛清漆樹脂(Novolac resin)、結晶紫及紅外輻射染料(IR染料1)之溶液旋塗至鉻表面上且在230℃下烘焙所得熱抗蝕劑7分鐘而產生。熱抗蝕劑係暴露於電腦控制之雷射成像器，該成像器具有256個可個別定址之830 nm光點之陣列，各自為約2.5 μm，其聚焦於影像表面上且以0.4公尺/秒之速率以約0.6 mm寬之條帶掃描。所得圖案為由已暴露至0.6 g/cm2之區域所環繞之未暴露矩形陣列。所暴露元件接著使用Goldstar Plus微影顯影劑(Eastman Kodak Company)顯影1分鐘，於去離子水中沖洗，且用氮氣乾燥，從而在表面上留下一連串約280 μm×220 μm×1 μm高之矩形柱。此等柱係藉由在200℃下烘焙元件5分鐘而硬化。7.5重量%聚(氰基丙烯酸乙酯-共-氰基丙烯酸甲酯)於1：1乙腈及環戊酮中之溶液以6,000轉/分鐘旋塗於整個表面上，以形成供體元件。
此供體被塗佈側向上地置於雷射成像器壓板上，且清潔玻璃基板(接收元件)被置於供體元件頂上。膠帶用於邊緣周圍以輔助真空压製，以使供體元件與接收元件保持對齊。供體元件及接收元件之此總成接著以2.5 J/cm2暴露於環繞未暴露400 μm×400 μm正方形片的區域中，該等片對準於預圖案化隔片之間。因此，氰基丙烯酸酯聚合物抑制劑僅在暴露區域中自供體元件轉移至玻璃接收元件，從而使接收元件上之未暴露正方形不受影響。接收元件在150℃基板溫度下經受176個二乙基鋅及水之循環。沉積藉由反射光顯微法觀測到僅發生於未暴露正方形中。
發明實施例2：用於熱轉移之可再用供體元件
再使用供體元件之能力係藉由於丙酮及異丙醇中洗滌如發明實施例1中所述之暴露供體、乾燥，且接著以6,000轉/分鐘將7.5重量%聚(氰基丙烯酸乙基甲酯)於1：1乙腈及環戊酮中之溶液的新層旋塗於基板表面上來證實。觀測到，洗滌及再塗佈基板使酚醛清漆隔片為完整的。所塗佈供體元件再次被塗佈側向上地置於雷射成像器上，且清潔玻璃基板(接收元件)貼附於頂上。供體元件及接收元件之總成接著如前所述以2.5 J/cm2暴露。氰基丙烯酸酯聚合物抑制劑僅在暴露區域中轉移至接收元件，從而使接收元件上之未暴露正方形不受影響。接收元件接著在150℃基板溫度下經受176個二乙基鋅及水之循環。沉積藉由反射光顯微法觀測到僅發 生於未暴露正方形中。
本發明已特定參考其某些較佳具體例而詳細描述，但應理解，變化及修改可在本發明之精神及範疇內得到實現。
10‧‧‧傳遞頭
12‧‧‧輸出通道
13‧‧‧隔板
14‧‧‧氣體入口管道
16‧‧‧氣體入口管道
18‧‧‧氣體入口管道
20‧‧‧基板
22‧‧‧排氣通道
24‧‧‧氣體輸出埠
26‧‧‧排氣埠
28a、b、c‧‧‧氣體供應
30‧‧‧致動器
32‧‧‧供應線
36‧‧‧輸出面
50‧‧‧腔室
52‧‧‧輸送馬達
54‧‧‧輸送子系統
56‧‧‧邏輯處理器
58‧‧‧可選的擋板
60‧‧‧原子層沉積(ALD)
62‧‧‧腹板運送器
66‧‧‧腹板基板
70‧‧‧原子層沉積(ALD)系統
74‧‧‧基板支撐物
96‧‧‧基板支撐物
200‧‧‧基板
210‧‧‧沉積抑制劑材料
215‧‧‧沉積
220‧‧‧薄膜材料
225‧‧‧沉積遮罩
圖1為本發明之一個具體例的原子層沉積之傳遞頭的橫剖面側視圖。
圖2為描述本發明之步驟之一個具體例的流程圖。
圖3為描述用於本發明中之ALD製程之步驟的流程圖。
圖4為可用於本發明中之原子層沉積的沉積裝置之一個具體例的橫剖面側視圖。
圖5為用於一個例示性氣態材料系統、將氣態材料分佈至經受薄膜沉積之基板之一個具體例的橫剖面側視圖。
圖6A及圖6B為分佈氣態材料系統之一個具體例的橫剖面側視圖，示意地展示隨附沉積操作。
圖7為沉積裝置之一個具體例之一部分自輸出面側的透視圖，展示輸出通道相對於基板及往復運動之定向，展示沉積裝置中之氣流的一個例示性配置。
圖8A及圖8B為與先前圖4、圖5、圖6A及圖6B之橫剖面圖正交地截取的橫剖面圖，展示各種具體例中之輸出通道的氣流方向。
圖9為展示往復及正交移動之替代運動樣式的示意圖。
圖10為使用根據本發明之方法的沉積系統之一個具體例 的方塊圖。
圖11為展示根據本發明的應用於移動腹板之沉積系統之另一具體例的方塊圖，其中沉積裝置保持固定。
圖12A至圖12E展示本發明之一個具體例中的製程之不同時間點時基板上的層。
圖13A至圖13D展示本發明之另一具體例中之不同時間點時基板上的層。
10‧‧‧傳遞頭
12‧‧‧輸出通道
14‧‧‧氣體入口管道
16‧‧‧氣體入口管道
18‧‧‧氣體入口管道
20‧‧‧基板
22‧‧‧排氣通道
24‧‧‧氣體輸出埠
36‧‧‧輸出面
96‧‧‧基板支撐物

Claims (20)

  1. 一種用於形成一圖案化薄膜之沉積方法，其包含：將包含一沉積抑制劑材料之一組成物施加至一接收基板，與該施加步驟同時或在該施加步驟之後，將該沉積抑制劑材料圖案化以在該接收基板上提供不存在該沉積抑制劑材料之所選區域，及藉由化學氣相沉積將一無機薄膜沉積於該接收基板上僅不存在該沉積抑制劑材料之彼等區域中，其中該沉積抑制劑材料為包含由以下結構(I)所表示之重複單元的一聚合物： 其中R1為氫、一烷基或如針對R2所定義之一基團，且R2為一氰基、異氰酸酯基、疊氮基、磺醯基、硝基、磷酸基、膦醯基、雜芳基或-C(=X)-R3，其中X為氧、硫或N+(R)2，R3為R、OR、OM+、OC(=O)OR、SR、NHC(=O)R、NHC(=O)N(R)2、N(R)2或N+(R)3，M+為一鹼金屬或銨陽離子，且R為氫、一鹵素或一烷基或環烷基。
  2. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該沉積抑制 劑材料為包含由結構(I)所表示之重複單元的一氰基丙烯酸酯聚合物，其中R為氫或一烷基或氰基，且R1及R2中之至少一者為一氰基。
  3. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之重複單元的一氰基丙烯酸酯聚合物，其中R1為氫或具有1至8個碳原子之一烷基，且R2為一氰基。
  4. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該沉積抑制劑材料為包含由結構(I)所表示之至少兩種不同重複單元的一氰基丙烯酸酯聚合物。
  5. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該沉積抑制劑材料為包含含量以按全部聚合物重複單元計至少1莫耳%且至多100莫耳%之由結構(I)所表示之相同或不同重複單元的一氰基丙烯酸酯聚合物。
  6. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該沉積抑制劑材料為包含含量以至少1重量%且至多100重量%並包括100重量%之由結構(I)所表示之相同或不同重複單元的一氰基丙烯酸酯聚合物。
  7. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其包含藉由原子層沉積將該無機薄膜沉積於該接收基板上。
  8. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其包含藉由自一供體元件熱轉移而將包含該沉積抑制劑材料之該組成物圖案 化於該接收基板上，該供體元件包含具有該沉積抑制劑材料之該組成物的一熱轉移層。
  9. 如申請專利範圍第7項之沉積方法，其包含藉由自一供體元件熱轉移而將包含該沉積抑制劑材料之該組成物圖案化於該接收基板上，在此期間該供體元件與該接收基板係直接接觸或分隔至多50 μm且包括50 μm。
  10. 如申請專利範圍第8項之沉積方法，其包含藉由使用聚焦雷射能量自一供體元件熱轉移而將包含該沉積抑制劑材料之該組成物圖案化於該接收基板上。
  11. 如申請專利範圍第8項之沉積方法，其包含藉由自一供體元件熱轉移而將包含該沉積抑制劑材料之該組成物圖案化於該接收基板上，該供體元件包含一輻射吸收劑。
  12. 如申請專利範圍第8項之沉積方法，其包含藉由熱轉移而將該沉積抑制劑材料自一供體元件圖案化於該接收基板上，該供體元件在包含該沉積抑制劑材料之一熱轉移層與該供體元件中之供體基板之間的一中間層中包含一輻射吸收劑。
  13. 如申請專利範圍第12項之沉積方法，其包含藉由熱轉移而將該沉積抑制劑材料自一供體元件圖案化於該接收基板上，該供體元件在包含該沉積抑制劑材料之一熱轉移層中包含一紅外輻射吸收劑。
  14. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其包含將包含該 沉積抑制劑材料之該組成物塗佈於該接收基板上，繼之以藉由熱切除將該所塗佈之沉積抑制劑材料圖案化。
  15. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其包含將包含該沉積抑制劑材料之該組成物塗佈於該基板上，繼之以藉由使用一聚焦雷射熱切除而將該所塗佈之沉積抑制劑材料圖案化。
  16. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該所沉積之無機薄膜具有至少200 Å之一抑制。
  17. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該所沉積之無機薄膜為一金屬抑或一含金屬化合物。
  18. 如申請專利範圍第1項之沉積方法，其中，該薄膜係使用空間依賴ALD來沉積，該空間依賴ALD包含：提供一連串氣體通道，其各自與一接收基板之一離散單獨區接觸，且每一氣體通道具有一氣體組成物，該氣體組成物依次至少包含一第一反應性氣態材料、一惰性沖洗氣體及一第二反應性氣態材料，及視情況重複此序列一或多次，及相對於該等氣體通道移動該接收基板，以使得該接收基板之一部分依序與至少兩個氣體區接觸，其中該第一反應性氣態材料能夠與已用該第二反應性氣態材料處理之接收基板表面反應以形成該無機薄膜。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中，該接收基板包含一移動腹板。
  20. 一種使用申請專利範圍第1項之方法所製備的電子裝置，該電子裝置包含一接收基板及氰基丙烯酸酯聚合物之一沉積圖案，該氰基丙烯酸酯聚合物包含由結構(I)所表示之重複單元。
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