[发明专利]含氟聚合材料及含氟聚合物图案化结构的制备方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求申请日为2009年10月20口的美国临时专利申请61/253,381的优先权，其公开内容在此全文参考并入。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明是在政府资助下完成的，国家科学基金会授予的合同号码为DMR-0602821。政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本发明总体涉及含氟材料的图案化及含氟材料的图案化结构。更具体地，本发明涉及基于光刻的含氟聚合材料的图案化。

背景技术

自最近在有机小分子及接合聚合物中发现场致发光(EL)以来，有机及聚合发光二极管(OLED及PLED)已成为有机电子工程的研究焦点。为将这些装置整合入显示屏中，需要将发光材料图案化成小的、多层次的全彩显影元素。OLED依赖于小分子的气相沉积，而PLED的选择范围更宽，只要其处理方法适宜。接合聚合物溶液可通过喷墨印刷或丝网印刷的方式配置于目标区域上，或在牺牲光致抗蚀剂材料所确定的目标区域上形成薄膜。虽然光刻法原则上更有效并具有更高的分辨率，但并不认为它适用于PLED。已担心用于光致抗蚀剂沉积及剥离的有机溶剂会损害活性有机材料的完整性。该难题促使我们确定新的、使用更少有害溶剂的光刻工艺。

有机电子材料的溶液处理对于多种应用，尤其是用于显示屏及固态发光的有机发光二极管(OLED)而言，是极具吸引力的处理选择。该方法成本低，并且不存在有关基质尺寸的限制。虽然通过有机小分子的真空辅助遮蔽屏沉积制备高效全彩显示屏是相当简单的，但是由于活性发光组分与其它用于装置图案化处理的化学试剂及溶剂间的相容性问题所导致的限制，要实现溶液处理的全彩显示屏却是个难题。

针对有机电子材料的图案化已进行了许多工作，然而，如喷墨印刷及丝网印刷的图案化技术仍具有低分辨率及低处理量的缺点。因此，光刻法因其具有良好分辨率、高处理量、对于大基质的易测性、多层间的良好对准度以及在半导体行业中的广为接受性，仍然是有机发光材料图案化的理想技术。然而，用于光敏材料处理中的标准有机及极性溶剂会损害用作活化层的有机发光材料。已提出若干方法以克服该问题。例如，具有侧基的发光聚合物可在光活化作用下发生交联以在目标区域内产生不溶性的聚合物网络。在活化层与基质间插入光固化夹层并同时图案化各层也是一种可选的减少损害的途径。在光刻处理步骤过程中，在光致抗蚀剂膜下沉积一个缓冲层(分别为聚对二甲苯基-C及CYTOP)是一种保护下方活性有机膜的有效方式。此外，氟化成像材料可用于与氟溶剂组合以图案化多种类型的非氟化有机电子材料，包括聚(9，9-十六烷芴)(F8)及聚(3-己基噻吩)(P3HT)，而不导致装置损害。另一种可选的聚合物发光二极管(PLED)图案化方式是使用通过超临界CO₂处理的干式光刻法(DPP)。

上述可交联的发光聚合物同时提供了一种实现溶液处理的多层OLED结构的途径。然而，该选择涉及复杂的化学合成，且需要对聚合物进行细致处理以防止发生不希望的聚合物交联作用。此外，固化剂是装置工作的不必要组分，甚至会产生显著量的化学残留物，从而影响装置寿命。正交性材料已用于通过交替沉积疏水性聚合物及亲水性聚合电解质溶液的方式形成经溶液处理的三层发光装置。然而，已知聚合电解质携带的大量的流动离子会限制工作寿命。此外，已知用于溶解电解质的极性溶剂，通常为水或醇，会对装置载体的移动性及寿命产生有害影响，因此在装置处理过程中应避免使用它们。

基于前述内容，有机材料图案化的方法及材料仍然存在有未满足的需求。

发明简述

一方面，本发明提供一种获得包含含氟聚合材料的图案化结构的方法，包括步骤：a)用含氟聚合材料层对基质进行涂覆；b)用光致抗蚀剂材料层对步骤a)中的基质进行涂覆；c)将部分光致抗蚀剂材料层选择性地曝光于辐射下以形成经曝光光致抗蚀剂材料的第一图案及未曝光光致抗蚀剂材料的第二图案；d)选择性移除经曝光光致抗蚀剂材料的第一图案或未曝光光致抗蚀剂材料的第二图案以在光致抗蚀剂层中形成残留图案；以及e)将步骤d)中的光致抗蚀剂层残留图案转移至含氟聚合材料层。通过该执行该方法以形成包含含氟聚合材料的图案化结构。