支化的氟化光聚合物制造技术

公开了一种氟化光聚合物组合物，其具有提供在氟化溶剂中的支化共聚物。所述共聚物包含支化单元、具有含氟基团的第一重复单元和具有改变溶解度的反应性基团的第二重复单元。支化的氟化光聚合物组合物特别适用于制造具有敏感性活性有机材料的有机电子装置和生物电子装置或者其他装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请为2014年11月12日提交的PCT国际专利申请，并且要求于2013年11月13日提交的美国临时申请No.61/903,450的优先权和于2014年5月9日提交的美国临时申请No.61/990,966的优先权，其公开内容在此通过引用整体并入本文。关于联邦政府赞助的研究或开发的声明本专利技术是在由美国国家科学基金(NSF)给予的SBIR II期批准号为1230454的政府支持下作出的。政府可具有本专利技术的某些权利。
技术介绍
本公开内容涉及支化的氟化光聚合物。这种光聚合物特别地可用于有机电子装置和生物电子装置。可光致图案化的聚合物组合物具有许多可能的商业应用。它们可以被用作光刻胶、电介质、绝缘体、半导体、密封剂、惰性外层、防水层或防油层、阻光层或发光层、漆、印刷油墨等。某些可光致图案化的聚合物组合物在有机电子装置(包括生物电子装置)的制造中特别有用。相对于常规的无机类装置，有机电子装置可提供某些性能和价格优势。因此，在电子装置制造中使用有机材料受到许多商业的关注。具体地，有机材料，例如导电聚合物，可用于制造这样的装置：其与基于金属和硅的常规电子装置相比具有降低的重量和大幅增大的机械柔性。另外，基于有机材料的装置与用无机材料制成的装置相比可以显著减少对环境的破坏，原因在于有机材料不需要有毒金属并且可以使用相对温和的溶剂和制造方法理想地制造。因此，鉴于这些优良的重量和机械特性，并且特别是鉴于制造和处理中降低的环境影响，期望基于有机材料的电子装置通常比基于常规无机材料的装置价格较低。生物电子装置和有机电子装置面临的一个问题是用于常规无机电子装置的材料和图案化方法通常不与生物电子材料和化学电子材料相容。因此，需要新的材料和方法。例如，虽然使用光刻胶在基于无机材料的常规电子装置的图案化中是常规的，但是光刻图案化在应用于生物电子材料或有机电子材料时是困难的。具体地，生物电子材料和有机电子材料对用于常规光刻的溶剂的抗性通常小得多，因此常规刻印溶剂和方法倾向于使有机电子装置劣化。虽然为了克服这些问题做出了许多尝试，例如，通过喷墨印刷或荫罩沉积，但是这些替代的方法不会产生与成功的光刻所获得的相同结果。无论喷墨印刷还是荫罩沉积通常都不会实现可由常规光刻获得的精细图案分辨率。美国8846301公开了用于通过使用氟化溶剂和氟化光刻胶的“正交”工艺使有机电子材料图案化的可用方法。发现氟化溶剂具有与有机电子材料非常低的相互作用。WO 2012/148884公开了另外的用于正交处理的氟化材料组合。虽然正交工艺已经取得了良好的进展，但是所公开的体系还没有在商业上被采用。期望的是对体系性能和成本进一步的改善。
技术实现思路
作者已经发现正交氟化光聚合物体系有时受到氟化溶剂中低速率显影或剥离的挑战。当光聚合物制剂发展到包含另外的功能性和较高的敏感性时，问题变得更加显著。较长的显影时间和剥离时间将导致较低的制造通量。另外，虽然氟化溶剂与许多可用的活性有机材料具有低的相互作用，但是由于长的显影或剥离时间而增加的溶剂暴露可能在一些情况下最终导致活性材料性能的不期望的劣化。根据本公开内容，氟化光聚合物组合物包含：支化共聚物，其包含支化单元、具有含氟基团的第一重复单元和具有改变溶解度的反应性基团的第二重复单元；以及氟化溶剂。根据本公开内容的另一个方面，一种使装置图案化的方法包括：在装置基底上形成光聚合物层，所述光聚合物层包含支化共聚物，所述支化共聚物包含具有至少两个支化点的支化单元、具有含氟基团的第一重复单元和具有改变溶解度的反应性基团的第二重复单元；使所述光聚合物层暴露于图案化的辐射以形成暴露光聚合物层；以及使所述暴露光聚合物层与显影剂接触以根据图案化的光移除所述暴露光聚合物层的一部分，由此形成显影结构，所述显影结构具有覆盖所述装置基底的光聚合物的第一图案和对应于光聚合物移除部分的未覆盖基底的互补第二图案，所述显影剂包含第一氟化溶剂。在某些实施方案中，本公开内容的光聚合物组合物在基于氟化溶剂的显影剂中具有改善的显影速率。在某些实施方案中，本公开内容的光聚合物组合物在基于氟化溶剂的剥离剂中具有改善的剥离速率。在某些实施方案中，本公开内容的光聚合物组合物具有改善的显影/剥离暴露宽容度。在某些实施方案中，本公开内容的光聚合物组合物具有改善的对比度。在某些实施方案中，本公开内容的光聚合物组合物具有改善的光敏性。在某些实施方案中，本公开内容的支化共聚物能够使较高水平的敏化染料、极性基团或耐蚀刻基团并入所述共聚物中。在某些实施方案中，本公开内容的支化共聚物能够使宽范围的光聚合物制剂保持与正交氟化溶剂相容。附图说明图1说明了本公开内容的代表性支化共聚物；图2是描述本公开内容的一个实施方案的步骤的流程图；并且图3是用于确定光聚合物对比度的归一化厚度相对于log(暴露量)的代表性曲线。具体实施方式光敏性组合物(本文也称作光聚合物组合物)包含可以以某种方式涂覆或施用以产生可光固化的膜(例如可光致图案化的膜)的光敏性材料。在一个实施方案中，本公开内容的光聚合物可以用作光刻胶以使装置(例如多层电子装置)中的某种可用材料层图案化，并且可以任选地移除(剥离)光聚合物。在一个实施方案中，本公开内容的光聚合物可以保持为装置的一部分并且用于形成例如图案化的介电膜或者防水结构和/或防油结构。光聚合物特别适用于使用氟化溶剂的涂覆和显影。用于氟化光聚合物溶液的溶剂、光学显影剂和光学剥离剂各自选择为与其他无意溶解或以其他方式损坏的材料层具有低的相互作用。这些溶剂和溶液统称为“正交的”。这可以通过，例如，在操作之前将包含所关注材料层的装置浸没在溶剂或溶液中来进行测试。如果不存在装置功能的严重降低，则溶剂是正交的。除非另外说明，否则术语“溶液”在本文中广泛用于指任何可流动的材料。“溶液”的实例包括但不限于：单一溶剂液体；溶剂与一种或更多种其他溶剂的均质混合物(具有一种或更多种溶质)及其组合；以及非均质混合物或多相混合物，例如乳剂、分散剂等。本公开内容中所公开的某些实施方案特别适用于使用溶剂敏感性活性有机材料的装置。活性有机材料的实例包括但不限于：有机电子材料，例如有机半导体、有机导体、OLED(有机发光二极管)材料和有机光伏材料；有机光学材料和生物材料(包括生物电子材料和生物活性材料)。许多这些材料当与用于常规光刻方法的有机溶液或水溶液相接触时容易被损坏。通常涂覆活性有机材料以形成可图案化的层。对于一些活性有机材料而言，这样的涂覆可以使用常规方法由溶液进行。或者，一些活性有机材料通过蒸气沉积(例如，通过在减压下由加热有机材料来源的升华)来涂覆。溶剂敏感性活性有机材料还包括有机物和无机物的复合材料。例如，所述复合材料可包含无机半导体纳米颗粒(量子点)。这样的纳米颗粒可具有有机配体或者分散在有机基质中。本公开内容的光聚合物组合物在涂覆溶剂中提供，相对于总溶剂体积，涂覆溶剂通常包含按体积计至少50％的氟化溶剂，优选按体积计至少90％的氟化溶剂。如果旨在对沉积层进行光图案化，则暴露于图案的光聚合物层可以使用能够区别暴露区域与未暴露区域的显影剂进行显影。在一个实施方案中，相对于显影剂的总体积，显影剂包含按体积计至少50％的氟化溶剂，优选按体积计至少90％的氟化溶剂。类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化光聚合物组合物，包含：支化共聚物，其包含支化单元、具有含氟基团的第一重复单元和具有改变溶解度的反应性基团的第二重复单元；以及氟化溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.13 US 61/903,450;2014.05.09 US 61/990,9661.一种氟化光聚合物组合物，包含：支化共聚物，其包含支化单元、具有含氟基团的第一重复单元和具有改变溶解度的反应性基团的第二重复单元；以及氟化溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，还包含敏化染料。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述敏化染料作为额外的重复单元连接于所述支化共聚物。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共聚物包含终止链的含硫基团或含溴基团。5.根据权利要求1所述的组合物，其中相对于所有共聚物单元的总量，支化单元的摩尔％的范围为1％至6％。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述共聚物的氟含量总量的重量范围为10％至55％。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述改变溶解度的反应性基团是可交联基团。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述改变溶解度的反应性基团是形成羧酸或形成磺酸的前体基团。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述改变溶解度的反应性基团是形成醇的前体基团。10.根据权利要求1所述的组合物，还包含光致酸产生剂化合物。11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述支化共聚物由具有所述含氟基团的第一单体、具有所述改变溶解度的反应性基团的第二单体以及具有至少两个可聚合位...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·罗伯特·罗贝洛，查尔斯·瓦伦·赖特，黛安娜·卡罗尔·弗里曼，弗兰克·沙维尔·伯恩，约翰·安德鲁·德弗兰科，尚德拉·吕布扎姆，特伦斯·罗伯特·欧图尔，
申请(专利权)人：正交公司，
类型：发明
国别省市：美国;US