專利名稱：用低壓冷焊制作裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制作裝置的方法，更具體說，是涉及把金屬或有機層，從已刻圖的印模到基片的轉印。
背景技術：
幾乎所有電子的和光學的裝置，都要求刻圖操作(patterning)。在形成各種這類裝置中，使用已刻圖的(patterned)金屬。例如,可以在晶體管的形成中，使用已刻圖的金屬，作為各種裝置中的電極，及作為對各種材料刻圖操作的蔭罩?？虉D的金屬的一種可能使用，是作為有機發(fā)光裝置(OLED)中的電極，這種OLED使用在電流激發(fā)下發(fā)光的薄膜。 一般的OLED配置包括雙異質結構、單異質結構、和單層，但也可以是疊層，如在美國專利 No. 5，707，745中所述，本文引用該專利全文，供參考。最好是，在實現(xiàn)新的和改進的裝置類型時，例如平的平面顯示器時，使用亞微米結構的刻圖操作。對那些只從裝置底部發(fā)出光發(fā)射的0LED，就是說，只通過裝置的基片一側發(fā)出光發(fā)射的0LED，下電極可以使用透明的陽極材料，例如氧化銦錫(ITO)。因為這種裝置的上電極不一定必須透明，這樣的上電極，通常是陰極，可以包括有高導電率的厚的反射金屬層。 相反，對透明或頂部發(fā)射的0LED，可以使用如美國專利No. 5，703，436和No. 5，707，745公開的透明陰極。與透明的或底部發(fā)射OLED不同，頂部發(fā)射的OLED是一種可以有不透明和 /或反射的基片，使光只從裝置頂部產(chǎn)生而不通過基片，或者可以是全透明的0LED，既從頂部也從底部發(fā)射。本文使用的“有機材料”一詞，包括聚合物及可以用于制作OLOED的小分子材料。 OLED的有機材料對常規(guī)的半導體處理非常敏感，并可以被常規(guī)的半導體處理破壞。例如，任何暴露在高溫中或化學處理中，可以破壞有機層，并對裝置的可靠性有不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例，針對一種制作裝置的方法，通過把金屬層淀積在已刻圖的印模上，然后把金屬層從該已刻圖的印模，轉印到基片上。該已刻圖的印模最好是軟的、彈性體印模。
本發(fā)明的一個實施例，還針對一種制作裝置的方法，通過把一種或多種有機層淀積在已刻圖的印模上，然后把有機層從已刻圖的印模，轉印到基片上。已刻圖的印模最好是軟的、彈性體印模。金屬和有機層的組合，也可以從已刻圖的印模轉印到基片上。本發(fā)明的一個實施例，包括把淀積的金屬層，通過冷焊，從已刻圖的印模轉印到基片上。按照該實施例，可供選擇地把沖壓層淀積在基片上，還要獲得有金屬層淀積在印模上的已刻圖的印模。然后把印模壓在基片上，使已刻圖印模上的金屬層，與沖壓層或其他下面的層的各部分接觸，并施加足夠的壓力，把金屬層冷焊到?jīng)_壓層或其他下面的層。移開刻圖的印模，被冷焊到?jīng)_壓層或其他下面層的金屬層各部分，基本上保持與已刻圖的印模相同的圖形從印模剝離，仍然冷焊在沖壓層或基片上。本發(fā)明的另一個實施例，包括把淀積的有機層，通過冷焊，從已刻圖的印模轉印到基片上。按照該實施例，可供選擇地把沖壓層淀積在基片上，還要獲得有有機層淀積在印模上的已刻圖的印模。然后把印模壓在基片上，使已刻圖的印模上的有機層，與沖壓層的各部分或基片接觸，并施加足夠的壓力，把有機層“冷焊”到?jīng)_壓層或基片。移開已刻圖的印模， “已冷焊”到?jīng)_壓層或基片的有機層各部分，基本上保持與已刻圖的印模相同的圖形從印模剝離，仍然附著在沖壓層或基片上。


圖I是示意圖，畫出按照本發(fā)明的一個實施例把刻圖的金屬轉印的處理流程。圖2畫出通過低壓冷焊的有機電子裝置的陰極刻圖操作。圖3表明金屬圖形轉印前(a、b)和轉印后(C)，印模的掃描電子顯微鏡(SEM)像。圖4畫出制作有機電子集成電路的卷筒到卷筒處理流程的例子，在該處理流程中可以采用本發(fā)明的方法。圖5畫出PDMS印模的形成，并畫出一種按照本發(fā)明的一個實施例，使用該印模把金屬轉印到基片的方法。圖6 (a)表明陽模的頂視圖，而圖6 (b)和6 (C)表明從圖6 (a)所不陽模制作的PDMS 印模的SEM像。圖7畫出適合供本發(fā)明一個實施例使用的已刻圖印模及基片的截面，基片中已刻圖的金屬層，通過把印模上的金屬冷焊到基片上的薄金屬膜各部分，從該印模轉印到基片。圖8畫出圖7的印模及基片，在按照本發(fā)明的方法的一個實施例，把金屬各部分從印模轉印到基片之后的截面。 圖9畫出圖8所示其上有刻圖的金屬的基片，在按照本發(fā)明的一個實施例，除去薄金屬膜各部分之前(圖9(a))及之后(圖9(b))的截面。圖10畫出圖9(b)所示其上有刻圖的金屬的基片，在按照本發(fā)明另一個實施例蝕刻基片各部分，形成基本與印模有相同圖形的刻圖的基片之前(圖10(a))及之后(圖 10(b))的截面。圖11畫出圖10(b)所示其上有已刻圖的金屬的基片，在從已刻圖的基片上，除去剩余的薄金屬膜和已刻圖的金屬層之前(圖11(a))及之后(圖11(b))的截面。圖12畫出適合供本發(fā)明一個實施例使用的已刻圖印模及基片的截面，該印模在印模與其上的金屬層之間有減少粘附性層，該基片上有金屬材料，要通過把印模上的金屬冷焊到基片上的薄金屬膜來刻圖，其中把一有機層放置在基片和薄金屬膜之間。圖13表明按照本發(fā)明實施例制作的陰極的光學顯微鏡像。圖14畫出通過冷焊刻圖(實心圓)的200-ii m直徑有機發(fā)光裝置(OLED)的電流密度(J)對電壓(V)的特性曲線。圖15畫出本發(fā)明一個實施例的印模的優(yōu)選形狀，用于避免印模上金屬的側壁淀積。圖16畫出適合供本發(fā)明一個實施例使用的混合印模的實施例。
具體實施例方式本發(fā)明將參照下面的處理流程及附圖中舉出的實施例加以說明。提供的方法，是為了用印模，在基片上形成刻圖的金屬和/或有機層。該刻圖的金屬或有機層，可以在例如形成電子裝置中，或者作為裝置本身的一部分使用，或者在對裝置其他層或基片的刻圖中作為掩模使用。在本發(fā)明的一個實施例中，是提供一種用印模在基片上形成已刻圖的金屬層的方法。本實施例在借助金屬冷焊的原子尺度的處理流程基礎上，使金屬層從印模轉印到基片， 可以用于產(chǎn)生亞微米尺度的細節(jié)。已刻圖的金屬層可以用作，例如在基片上復制圖形的掩模，或該層本身能夠用作廣大范圍的電子裝置的接點電極。已知非常高的圖形分辨率和它與有機電子線路的兼容性，這種技術保有按單個分子尺度形成裝置的接點的應用前景。冷焊是在室溫下，通過在兩個金屬表面之間施加壓力，形成金屬鍵。該兩個金屬表面最好有類似的組成。冷焊用于鍵合宏觀大小的分開的金屬部分。當表面間的距離降至某一臨界值以下時，這兩個表面彼此鍵合，得到單一的固體。為了用該技術獲得良好的圖形， 施加的壓力應當足夠高，以便把界面間的距離降至該臨界值之下。就是說，施加的壓力應當足夠高，以便把薄金屬膜與金屬層的界面間距離，降至該臨界值之下。本方法最好用冷焊把任何需要的金屬層，從已刻圖的、軟的彈性體印模轉印到基片；雖然本領域人員熟知的別的鍵合方法，也可以考慮并包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)。本發(fā)明的另一個實施例，是提供一種用印模在基片上形成已刻圖的有機層的方法。雖然不希望受任何特定理論的約束，但相信在本發(fā)明的本實施例中，van der Waals力是把一種有機層鍵合到另一種有機層的機構。就是說，在本實施例中，代替金屬層與金屬層的接觸，以足夠的壓力令有機層與有機層接觸，使兩層有機層鍵合在一起。例如，van der Waals力是造成這種鍵合的主要原因。本文使用“冷焊”一詞，也指這種有機到有機的鍵合， 盡管“焊”這個詞一般只用在金屬到金屬鍵合的連接。因為被轉印的有機層可以包括裝置的有源部件，本發(fā)明方法的本實施例，可以用于制作例如有機集成電路，諸如有機的有源矩陣顯示器。當這些方法與卷筒到卷筒的處理流程結合時，非常適合高生產(chǎn)率和高性能價格比的有機電子裝置的制造。雖然本文說明的許多實施例包括金屬層的轉印，但應當指出，其中的金屬層可以用有機層代替，因此，本發(fā)明的金屬層轉印實施例，也應看作是本發(fā)明可能的有機層轉印實施例的說明。本發(fā)明的方法，特別適合有機電子部件的納米尺度的刻圖操作，而常規(guī)光刻技術使用的濕式處理流程，可能破壞下面有機材料?；谟∧；蜩T模的刻圖操作，提供實在的優(yōu)點，且在原理上不受光學衍射的限制。本冷焊技術具有簡單和高分辨率的優(yōu)點，這些優(yōu)點是其他基于印?；蜩T模方法共有的。但是，與其他技術相反，本冷焊技術非常適合用于有機電子線路，或者以最高的圖形分辨率， 用于分子電子裝置的直接刻圖操作。例如，以前說明的技術使用聚合物膜，加熱到高于它們的玻璃相變溫度，而其他的技術涉及濕式化學處理，加熱和化學處理兩者的細節(jié)，都與許多易碎的分子固體不相容。美國專利No. 6，468，819合并于此供參考，說明把冷焊用于有機電子裝置的直接刻圖操作，接著在半導體薄膜選出的區(qū)域上，移走陰極金屬。于是，通過減法處理流程，獲得淀積在有機層表面上的已刻圖的金屬膜，從而當印模從基片分離時，不需要的面積上的金屬被除去。此外，本加法方法還能使這類有機電子裝置制作成有機薄膜晶體管(OTFT)，按照本加法方法，能夠避免因對有源裝置區(qū)施加過大壓力造成的破壞。事實上，本加法方法的應用范圍不局限在有機電子線路本方法還發(fā)現(xiàn)可用于任何需要超高分辨率的金屬圖形的地方，例如，把低電阻金屬總線添加到無源矩陣顯示器和存儲器。因此，本發(fā)明的方法，十分適合各種部件，諸如0TFT、有機發(fā)光二極管(OLED)、太陽能電池、和光電檢測器等必須同時刻圖的有機集成電路的卷筒到卷筒處理。在本發(fā)明的一個實施例中，在轉印金屬層之前，把金屬層淀積在已刻圖的印模上， 該印模至少有一個升起的部分，使金屬層至少淀積在該印模的升起部分上。印模已刻圖，使它有升起和凹下部分，形成需要的圖形。印?？梢杂萌魏伪绢I域熟知的方法刻圖，例如光刻和反應離子蝕刻。印模最好有尖銳的棱邊，以避免金屬淀積在印模的側壁上。另外，印模的形狀可能有助于避免印模上金屬的側壁淀積。優(yōu)選的印模形狀畫在圖15中。印模最好由能快速刻圖或易于從鑄模制作的物質構成。可以用于形成按照本發(fā)明實施例的印模的合適材料例子，包括軟的物質如聚二甲基硅氧烷 (poly (dimethylsiloxane))(簡稱“PDMS”)；硬的物質如娃、玻璃、石英、鋼、和硬金屬；以及本領域熟練人員周知的其他材料，以及它們的組合。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，印模是可塑的，并由軟的、彈性體材料構成。適合用作印模的軟的、彈性體材料，作為非限制性例子是PDMS。此外，本領域熟練人員熟知的其他軟的、彈性體材料，可以用于形成按照本發(fā)明實施例的印模。這些合適的材料例子，包括例如可從Cranbury, NJ.的Norland Products Inc.購得的那些聚氨基甲酸乙酯 (polyurethane)和光學黏合劑。本文中當說明某種印?；蛩牟牧蠒r，使用的詞“軟”是相對而言的，它表示的印?；虿牧?，能比剛性的印模更容易圍繞基片細節(jié)(包含粒子)變形。 因此，印模的柔軟度，取決于基片細節(jié)。例如，對大多數(shù)PDMS，即軟印模的合適材料，E值 (Young氏模量)在約0. I到約IOMPa的范圍內(nèi)，而G值(切變模量)小于或等于約IMPa。 另一方面，對娃，即剛性印模的合適材料，E值(Young氏模量)等于約130GPa,而G值(切變模量)等于約30GPa。軟的和剛性的印模的這些E和G值，只是代表值，它們既不建立，也不限制軟和剛性印模的E和G值的合適范圍。當在本發(fā)明方法的實施例中使用軟的、彈性體印模時，施加在印模上的力可以更容易均勻，與采用剛性印模的那些方法比較，使形成冷焊鍵合需要的力更低。此外，軟的、彈性體印模，能比剛性的印模更容易圍繞基片細節(jié)(包含粒子)變形。因此，當使用軟的、彈性體印模時，能夠在低得多的壓力下，以低得多的引入破壞裝置有源區(qū)的可能性，把壓力直接加在裝置的有源區(qū)，獲得已刻圖金屬或有機的轉印。還有，形成冷焊鍵合需要施加的力， 取決于要鍵合的表面的粗糙度，對較粗糙的表面，一般要求施加更高的壓力。另外，印?？梢允腔旌嫌∧?，如在圖16所示。在圖16所示的混合印模實施例中， 圖形的形狀，是在較硬材料的外層161中形成的，而由較軟的內(nèi)層162提供貼合性?？虉D操作可以用本領域熟知的、根據(jù)印模的組成的方法實現(xiàn)。例如，PDMS印?？梢杂谩败浶怨饪獭敝惺褂玫姆椒ㄖ谱?，如Y. Xia等人在unconventional methods for fabricating and patterning nanostructures, Chem. Rev. 99,1823-1848(1999)中所說明。圖5按Xia等人的說明，畫出用硅的陽模形成PDMS印模。形成印模之后，把要轉印的金屬淀積在已鑄模的印模上。當印模由硅構成時，適合的刻圖技術的例子，是用相位掩模和反應離子蝕刻的光刻術。在本發(fā)明方法的再一個實施例中，在把金屬層轉印到基片上之前，先在基片上淀積沖壓層，使金屬層從印模轉印到該沖壓層上。沖壓層可以用本領域熟知的淀積技術淀積。 沖壓層起促進金屬層從印模到基片的轉印的作用，和幫助向轉印的金屬層提供良好的電接觸。沖壓層最好作為墊底層淀積，以便由轉印的金屬層提供刻圖操作?？梢杂米鳑_壓層的合適材料的例子，包括，但不限于，金屬和有機材料。例如，當使用本發(fā)明方法的實施例制作 OLED時，沖壓層可以包括緊鄰Au層的Al和LiF層。印模上的金屬層，最好包括把該金屬層向例如薄金屬膜的沖壓層加壓，能冷焊到基片該薄金屬膜上的金屬。按照本發(fā)明實施例的基片，可以由任何合適的材料構成，例如包括玻璃、聚合物、硅、和膠質玻璃?；梢允莿傂缘摹⒎莿傂缘?、可彎曲的、不透明的、或透明的。在目前市場上可購得的材料中，推薦的可彎曲基片包括聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate (簡稱 PET))、聚乙醚諷(poly-ethersulphone (簡稱 PES))、聚碳酸酉旨 (polycarbonate (簡稱 PC))、聚危酯(polyethylenenaphthalate (簡稱 PEN))、和聚酰亞胺 (polyimide (簡稱PI))。這些材料各有優(yōu)點和缺點，在Weaver等人的“Flexible Organic LED Displays” 2001Soc. Vac. Coaters 505/856-7188,第 44 屆 Annual Technical Conf. Proc. (2001) ISSN 0737-5921 (簡稱“Weaver等”)中有充分說明，這里引用該文全文，供參考?？梢云谕骰瘜W公司將研發(fā)更適合用作可彎曲基片的新材料，供制作OLED顯示器使用。還可以期望，當這些新材料變得可用時，本發(fā)明各個實施例可以用這些基片實現(xiàn)。適合用作金屬層和沖壓層的金屬，最好包括本領域熟練人員熟知的、能相互冷焊在一起的那些金屬。最好是，金屬層和沖壓層由不起反應的金屬構成，例如不形成氧化層的銀和金，或者在真空中實施本發(fā)明的方法，避免形成氧化層。金屬層和沖壓層可以由相同或不同金屬構成，且最好在施加壓力時，相互形成強的冷焊鍵合。例如，如果金屬層由金構成， 則沖壓層可以由金或銀構成；又，如果金屬層由銀構成，沖壓層可以由金或銀構成。也可以使用其他的組合。在圖1(a)中，按照本發(fā)明的一個實施例，涂覆了金屬層2的已刻圖的印模I，壓在預先涂覆了非常薄( IOnm)的金屬沖壓層3的基片4上。當施加足夠的壓力，克服由于氧化或表面污染而存在于表面上的勢壘時，于是出現(xiàn)兩層接觸的金屬層之間的冷焊。把印模I從基片4分開，印模上接觸區(qū)的金屬層2被轉印到基片4(圖I (b))。下一步，基片上的金屬沖壓層3，被各向異性蝕刻，除去剩余的沖壓層，從而暴露出印模壓印圖形之間的區(qū)7中的基片材料(圖1(c))。使用留下的金屬層作蝕刻掩模，通過各種蝕刻方法，例如反應離子蝕刻(RIE)，能夠把圖形進一步轉印到基片4(圖1(d))。此外，如果基片包含預先淀積的、必須形成需要的電子裝置或總線的半導體層，則圖1(c)中的已刻圖金屬層2，能夠用作電極。按照本發(fā)明的另一個實施例，可以在已刻圖的印模上，涂覆多于一層的金屬層，然后通過冷焊轉印到基片。例如，可以把多于一層的金屬層轉印到基片，形成復合的陰極，例如Mg:Ag/IT0復合陰極。圖2中畫出的本發(fā)明的實施例，表明借助低壓冷焊的有機電子裝置的陰極刻圖操作。在圖2(a)中，把預先涂覆了厚金屬(Au)層102的由聚二甲基硅氧烷(PDMS)構成的彈性體印模101,壓在涂覆了有機異質機構有機層111及陰極103上,該陰極同時還起薄金屬沖壓層103的作用。在圖2(b)中，在把印模101與基片104分開時，與基片104上金屬膜冷焊的印模101上的金屬膜102，遺留在基片104上。在圖2(c)中，通過Ar濺射蝕刻，除去沖壓層103，達到在電上隔離接觸。圖3表明金屬圖形按照本發(fā)明方法的一個實施例轉印前(圖3(a)和(b))和轉印后(圖3(c))，印模的掃描電子顯微鏡(SEM)像。從圖3(a)可見，印模的圖形是200-y m直徑的柱陣列。側壁上并呈圓形棱邊的溝紋31(圖3(b))，是由光刻膠鑄模產(chǎn)生的。在金屬轉印時，Au膜不規(guī)則地從印模呈圓形的棱邊轉印(圖3(c))，從而限制了棱邊的分辨率(如在圖13中所見)。圖4畫出制作有機電子集成電路的卷筒到卷筒處理流程的例子，在該處理流程中可以采用本發(fā)明的方法。片狀塑料基片41被圓柱形鼓42、43從卷筒拉出并平移。上部的鼓42在它的表面有需要的電極圖形并涂覆了降低粘附性層。首先，例如通過在基片41上的有機汽相淀積(OVPD)，淀積有機層，接著淀積薄金屬沖壓層45。隨著基片41在鼓42、43 之間被擠壓，鼓上的金屬膜通過冷焊，轉印到基片41上。然后，通過簡短的金屬蝕刻46，除去沖壓層45，獲得基片上的電極圖形。鼓一側上的金屬淀積，為連續(xù)的處理流程創(chuàng)造條件。由本發(fā)明方法的實施例淀積的電極，可以包括任何本領域熟練人員熟知的材料。 電極最好基本是透明的，就是說，為獲得透明性，這些電極要用適當?shù)牟牧蠘嫵桑楂@得透明性，這些電極要作成適當?shù)暮穸取１景l(fā)明實施例的電極，最好用導電的金屬氧化物制作。按照本發(fā)明，優(yōu)選的電極材料，諸如透明電極的材料，例如包括氧化銦錫(ITO)、MgAg、和鋁。優(yōu)選的不透明電極材料，包括LiF:Al。導電的聚合物，按照本發(fā)明，可以使用例如聚苯胺(polyaniline)和聚(3,4_ 乙二氧撐噻吩)(poly (3,4-ethylenedioxythiophene))/ 聚 (苯乙烯橫酸酯)(poly (styrenesulphonate))(簡稱 PED0T/PSS)。另外，總線也可以用本發(fā)明方法的實施例淀積。這些總線可以由任何合適的金屬或其他導電材料制成，例如金、銀、鋁、或銅，或任何合適的合金。為避免不完整圖形的轉印，印模與印模上的金屬層之間的粘附性，應當比印模與基片上已有的其他界面之間的粘附性更弱，也比采用的材料破裂強度更弱。因此，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，如圖1(a)所示，在印模I與金屬層2之間插入降低粘附性層。同樣， 當轉印有機層時，最好在印模與該有機層之間插入降低粘附性層，以避免不完整圖形的轉印。在被轉印的金屬被用作掩模，以便進一步蝕刻并在基片上復制圖形的情況中，為了有良好的厚度對比，印模上的金屬最好比基片上的金屬更厚，如圖1(b)所示。
本發(fā)明一個實施例的金屬加法處理流程，不同于以前主要依靠冷焊的處理流程的減法技術，而該減法方法還要求金屬膜的破裂。這一差別給予新的加法技術若干下面說明的優(yōu)點，使加法技術能實際用于卷筒到卷筒的處理流程，對有機電子電路進行連續(xù)的刻圖操作，如圖4中所示。第一個優(yōu)點是，本方法使用比現(xiàn)有方法更低的壓力。使用軟的、彈性體印模，例如可以在顯著更低的壓力上(約ISOkPa)獲得Au膜之間的冷焊(見本文例I)。就是說，例如當使用PDMS印模時，加法刻圖的處理流程要求的壓力，比以前已經(jīng)報告的使用剛性印模的壓力(見 C. Kim 等人，Science (2000)，288，831 ；C. Kim 等人，Appl. Phys. Lett. (2002)，80， 4051)，約低1000倍。因此，本低壓冷焊方法，特別適合用于必需降低施加的壓力到最小的應用中。本發(fā)明使用軟的、彈性體印模的實施例，可供選擇地用于彎曲的基片和/或印模。但是，減法的處理流程，不希望用軟的、彈性體印模，因為在金屬膜有選擇地除去前，必需用更高的壓力使金屬膜在圖形棱邊產(chǎn)生塑性變形。該技術也可以把軟的、彈性體印模用于制作那些有豎直幾何結構的裝置，如OLED和太陽能電池，那里的有源裝置區(qū)被置于直接壓力之下。如圖5所示，當PDMS印模51與基片54接觸時，金屬52被冷焊到基片54或基片上的某種材料(如，可供選擇的金屬沖壓層53)，從而把已刻圖的金屬52從印模51轉印到基片54。圖6 (a)、(b)、和(C)，表明PDMS印模的陽模和從該陽模制作的PDMS印模。具體說，圖6(a)表明陽模的頂視圖。由圖6(a)所示陽模，用鑄模處理流程，制成PDMS印模。圖 6(b)和6(c)表明由圖6(a)所不陽模制成的PDMS印模。本發(fā)明實施例的第二個優(yōu)點，是從如下事實得到的，減法處理流程的最佳壓力，隨金屬厚度增加，最終確定刻圖的金屬膜實際可達到的最大厚度。但是，對本金屬加法處理流程，相信最佳壓力是相對地與厚度無關的。第三個優(yōu)點是，本發(fā)明實施例的印模，比減法處理流程使用的印模，能更容易反復使用。對減法處理流程，從基片上移走的金屬膜，遺留在印模上，常常導致每壓一次后，要把金屬膜從印模清除或移去。另一方面，對加法處理流程，只要降低粘附性層仍舊在印模上， 和接觸區(qū)之間區(qū)域中累積的金屬層厚度小于圖形隆起的高度，那么，可以在印模上再淀積金屬層，不必預先清潔。為此，圖形的隆起，最好相對于接觸區(qū)之間區(qū)域中累積的金屬層厚度，有足夠的高度。例如，對約100 u m的圖形隆起高度和印模上約0. I i! m的淀積金屬厚度， 在約1000(1001! m/0. Iym)次金屬淀積和印模下壓后，印模上接觸區(qū)之間區(qū)域將接近被累積的金屬層填滿。按照本發(fā)明又一個實施例，把金屬層從印模轉印到基片的方法中不需要沖壓層， 金屬層可以通過本領域熟練人員熟知的鍵合方法，而不是冷焊，從印模轉印到基片。例如， 金屬層可以直接轉印到基片，或者金屬層可以轉印到涂覆在基片上的有機層或其他材料。本發(fā)明的一個實施例還針對借助本文說明的方法，對基片上的金屬和/或有機層刻圖，并針對利用本文說明的方法，形成裝置，例如包括OLED及OLED陣列。有機材料，包括小分子有機材料，可供選擇地根據(jù)要形成的裝置和需要使用的刻圖的金屬，淀積在基片上。舉例說，如果要使用的刻圖的金屬是作為有機發(fā)光裝置中的陽極或陰極，那么，在基片上的金屬和/或有機層按本文說明的方法刻圖之前或之后，很可能要在基片的一些點上淀積有機材料。印模上的金屬層，包括兩層或更多層金屬層，只要離印模最遠的層能粘附到基片或基片上的材料，最好是冷焊到?jīng)_壓層，例如薄金屬膜上。印模上任何不與基片及其上材料接觸的附加金屬層，不必是能冷焊到或粘附到下面層的材料。因此，諸如鉻或鋁的金屬，可以用作構成印模上的兩層或更多層金屬層之一，即使該種金屬不是冷焊的理想候選材料。印模上包括至少兩層金屬層的實施例，例如當印模上已刻圖的金屬層將被用作蝕刻的掩模時，根據(jù)蝕刻處理流程的選擇性，可能是優(yōu)選的。當把已刻圖的金屬層用本文說明的方法，轉印到基片，且在已刻圖金屬層下面的層要被蝕刻時，附加的金屬層是有優(yōu)點的， 它可以在已刻圖金屬層下面任何層需要的蝕刻操作完成之前，防止所有已刻圖金屬層被蝕刻掉。蝕刻速率取決于被蝕刻的材料和蝕刻該材料的處理流程。因此，理想的是，使作為印模上第二金屬層(該第二金屬層用本發(fā)明方法的實施例，轉印到基片)的金屬，其蝕刻速率要比第一金屬層和/或用該金屬作掩模來蝕刻的材料的蝕刻速率更慢。在本發(fā)明的再一個實施例中，把第一金屬層淀積在印模上之后，與要制作的特定裝置有關，可以在印模上把附加的有機和/或金屬層淀積在第一金屬層上，然后，所有這些層或這些層中只有一些，隨后被轉印到基片。例如，可以在第一金屬層上淀積一層或多層有機層，而第二金屬層可以淀積在該一層或多層有機層上，然后，第二金屬層、該一層或多層有機層、和第一金屬層，可以隨后全部從印模轉印到基片或任選的沖壓層或基片上的無論什么材料。此外，可以在第一金屬層上淀積一層或多層有機層，然后，該一層或多層有機層和第一金屬層，可以隨后從印模轉印到基片或任選的沖壓層或基片上的無論什么材料。還有，可以在第一金屬層上淀積一層或多層有機層，然后，只有該一層或多層有機層(沒有第一金屬層)，隨后從印模轉印到基片或任選的沖壓層或基片上的無論什么材料。本發(fā)明的本實施例，例如可以用于制作0LED。沖壓層，例如是薄金屬層，借助本領域熟知的與用作沖壓層材料有關的方法，淀積在基片上。例如，熱蒸發(fā)是在基片上淀積金薄層的合適的淀積形式。沖壓層優(yōu)選的厚度，除了別的因素外，隨制作的裝置的應用，和裝置的層的形態(tài)而變化。例如，當轉印的金屬是用作OLED中的電極時，沖壓層最好形成連續(xù)的膜，雖然也可以采用只在基片上(或在基片上的無論什么材料)形成島的沖壓層。作為連續(xù)膜的沖壓層，為要用作OLED電極的轉印的金屬冷焊，創(chuàng)造更均勻和更一致的基礎。作為又一個例子，當轉印的金屬是用作掩模時，非常薄的沖壓層，即使是只在基片上形成島的一層，已經(jīng)足夠。因此，示例性的沖壓層厚度，包括在，但不限于在，從5nm到約30nm的范圍內(nèi)。淀積在印模上的金屬層，是用本領域熟知的方法淀積的。例如，電子束蒸發(fā)是在基片上淀積金薄層的合適的淀積形式的例子。淀積在印模上的金屬層優(yōu)選的厚度，除了別的因素外，隨制作的裝置的應用，和金屬層的組成而變化。淀積在印模上的金屬層示例性的厚度，包括在，但不限于在，從30nm到約IOOnm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法的一個實施例中，印模和基片相互對著加壓(或“印模壓印”)，使已刻圖印模升起部分上的金屬層部分，與基片部分或基片上的沖壓層部分接觸。向印模和/或基片施加足夠的壓力，使接觸基片或基片上沖壓層的金屬層部分冷焊于其上。當印模壓在基片上或基片上的沖壓層時，基片可能彎曲，使裝置彎進印模的凹下部分。裝置與印模的凹下部分之間的接觸，是不希望的，它可能導致基片或基片上的沖壓層與印模不升起部分上的金屬層之間接觸，而該不升起部分被假定為留在印模上而不轉印到基片或基片上的沖壓層。為避免這種接觸，可以控制各種參數(shù)。例如，較硬的基片和向印模施加較低的力，是可用于消除這種接觸的兩個因素。此外，如果使用可彎曲的基片，如有必要，該基片可以安裝在硬的支承結構上。還可以用其他手段，使可彎曲基片保持足夠的剛性，以維持需要的容差。另一個重要因素是印模的幾何形狀。具體說，通過增加凹下部分的深度，或通過降低升起部分之間分開的距離，可以避免這種接觸。為避免這種接觸，相信每分開I毫米，深度約10微米是可取的，雖然這個比值隨具體的基片、印模材料、和力而變化。然后，移開已刻圖的印模，于是，被冷焊到基片或基片上沖壓層(或換種方式，被粘附到基片或基片上的沖壓層)的金屬層部分，基本上以刻圖印模相同的圖形從印模剝離，并仍然冷焊(或粘附)在基片或基片上的沖壓層(或其他材料)上。為保證冷焊的金屬仍然在基片上，而不是當移開印模時從基片剝離，印模與其上的金屬層之間的相對粘附性， 最好小于沖壓層(或基片上的無論什么材料)與基片之間的粘附性。在本發(fā)明的一個實施例中，把降低粘附性層(或減少粘附性層)放在已刻圖的印模和金屬層之間，以降低金屬層與印模之間的粘附性。該降低粘附性層例如可以包括有機層、TEFLON 層、或任何其他通過放在印模和其上金屬層之間，可降低印模與其上金屬層之間粘附性的材料。該降低粘附性層最好把印模和其上金屬層之間的粘附性，降低足夠的量， 使印模與其上的金屬層之間的相對粘附性，小于沖壓層(或基片上的無論什么材料)與基片之間的粘附性。因此，當金屬層與沖壓層(或基片上的無論什么材料)彼此冷焊在一起之后，把印模從基片拉開時，被冷焊的金屬仍然留在基片上而不是隨印模被拉走。最好選擇降低粘附性層的組成和/或厚度，以獲得希望的結果。適合作降低粘附性層的例子，包括薄的有機層和TEFLON 。薄有機層示例性的厚度，包括在，但不限于在，從
25人到約100人的范圍內(nèi)。該薄有機層可供選擇地由Alq3構成，它有如下的結構式
權利要求
1.一種轉印方法，包括在已刻圖的、軟的彈性體印模上，淀積金屬層，其中已刻圖的、軟的彈性體印模是混合印模；和通過將淀積在已刻圖的、軟的彈性體印模上的層冷焊到基片上的層或冷焊到所述基片，來把該金屬層從已刻圖的、軟的彈性體印模，轉印到所述基片上。
2.按照權利要求I的方法，還包括在淀積金屬層之前，在已刻圖的、軟的彈性體印模上，淀積降低粘附性層，使金屬層淀積在該降低粘附性層上。
3.按照權利要求I的方法，還包括在把金屬層轉印到基片上之前，在基片上淀積有機層和在該有機層上淀積沖壓層，使金屬層從已刻圖的、軟的彈性體印模，轉印到?jīng)_壓層上，以便在轉印過程中，使來自已刻圖的、軟的彈性體印模的金屬層，直接與沖壓層接觸。
4.按照權利要求3的方法，還包括在淀積金屬層之前，在已刻圖的、軟的彈性體印模上，淀積降低粘附性層，使金屬層淀積在該降低粘附性層上。
5.按照權利要求3的方法，其中的沖壓層包括金屬。
6.按照權利要求3的方法，其中的沖壓層與有機層，有良好的電接觸。
7.按照權利要求5的方法，其中沖壓層的淀積還包括，淀積一層Al和LiF，接著淀積一層Au。
8.按照權利要求7的方法,其中Al和LiF層的厚度小于Inm,而Au層的厚度小于15nm。
9.按照權利要求5的方法，其中的沖壓層厚度為5到16nm。
10.按照權利要求3的方法，其中的金屬層包括Au。
11.按照權利要求5的方法，其中，本方法是在真空中進行的。
12.按照權利要求5的方法，其中的金屬層從已刻圖的、軟的彈性體印模，轉印到?jīng)_壓層上，不形成氧化層。
13.按照權利要求5的方法，其中的金屬層厚度為30到lOOnm。
14.按照權利要求3的方法，還包括除去沖壓層上沒有被轉印的金屬層覆蓋的部分。
15.按照權利要求14的方法，其中的沖壓層部分是用濺射除去的。
16.按照權利要求3的方法，其中的金屬層，通過施加ISOkPa或更低的壓力，從已刻圖的、軟的彈性體印模，轉印到?jīng)_壓層上。
17.按照權利要求3的方法，其中的金屬層以大于或等于IOOnm的分辨率，從已刻圖的、 軟的彈性體印模，轉印到?jīng)_壓層上。
18.按照權利要求3的方法，其中的印模包括聚二甲基硅氧烷 (poly (dimethylsiloxane))。
19.按照權利要求3的方法，其中的印模包括附著在軟的內(nèi)層之外的硬材料的外層。
20.按照權利要求19的方法，其中的外層包括h-PDMS，而內(nèi)層包括PDMS。
21.按照權利要求3的方法，其中的有機層包括小分子有機材料。
22.按照權利要求3的方法，其中的有機層還包括空穴輸運層、電子阻擋層、發(fā)射層、空穴阻擋層以及電子輸運層，按該順序淀積在基片上。
23.按照權利要求3的方法，其中的有機層被刻圖，成為能發(fā)射不同光譜的區(qū)。
24.按照權利要求3的方法，還包括在淀積有機層之前，在基片上制作已刻圖的下電極。
25.按照權利要求3的方法，其中的沖壓層包括連續(xù)的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了用低壓冷焊制作裝置的方法。本發(fā)明提供一種把金屬和/或有機層，從已刻圖的印模，最好是軟的、彈性體印模，轉印到基片的方法。該已刻圖的金屬或有機層，例如可以用于廣大范圍的電子裝置。本方法特別適合用于有機電子部件的納米尺度的刻圖操作。
文檔編號H01L51/05GK102544367SQ20121002947
公開日2012年7月4日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權日2002年12月20日
發(fā)明者斯蒂芬·R·弗瑞斯特, 金昌淳 申請人:普林斯頓大學理事會