Ohutkalvojen kuvioiminen on tärkeä osa mikroelektroniikan tuotantoa ja se on noussut keskeiseen osaan komponenttien, kuten transistorien, koon alati pienetessä. Polymeerejä on käytetty ohutkalvojen kuvioimisessa jo varhaisista vaiheista asti ja ne ovat teollisuuden mittakaavassa edelleen elintärkeitä käytetyimmissä kuviointimenetelmissä. Atomikerroskasvatuksen (ALD) yleistyttyä polymeerejä on voitu käyttää monipuolisemmin, mikä on näkynyt polymeerisubstraattien yleistymisenä ja ohutkalvojen alueselektiivisten kasvatusten lisääntymisenä. Polymeerit mahdollistavat selektiivisen ALD:n makroskooppisilla alueilla, mikä on tämän työn kokeellisen osuuden aiheena.
Kirjallisuusosassa tutustutaan ALD:n perusteisiin niin perinteisemmillä Si-substraateilla kuin polymeerisubstraateilla ja verrataan miten ALD-kalvojen kasvu eroaa näillä pinnoilla toisistaan. Substraattien pintakemian erojen ymmärtäminen on keskeisessä osassa, kun suunnitellaan polymeereihin perustuvia alueselektiivisiä ALD-sovelluksia.
Kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan myös ohutkalvojen kuvioimiseen käytettyjä menetelmiä. Näihin kuuluu litografisia menetelmiä, kuten ultravioletti- ja elektronisuihkulitografia, sekä ALD:n mahdollistamia alueselektiivisiä kasvatuksia, jotka perustuvatpinnan aktivointiin tai passivointiin. Näitä menetelmiä on myös yhdistelty ja näin onnistuttu kuvioimaan ohutkalvoja tarkalla resoluutiolla suurille alueille. Esimerkkejä näistä ovat esimerkiksi kaksoiskuviointi, lohkokopolymeerilitografia ja siihen läheisesti yhteenkuuluva resistin muokkaus. Kirjallisuusosass tehdään myös katsaus kuvioimisessa yleisimmin käytettyihin polymeereihin, mihin lukeutuvat polyvinyylipyrrolidoni (PVP), polymetyylimetakrylaatti (PMMA), polydimetyylisiloksaani (PDMS), polytetrafluoroeteeni (PTFE) ja Kapton™-polyimidi.
Kokeellisessa osassa tutkittiin passivointimateriaaleja, mitkä mahdollisesti pystyisivät estämään Al2O3-kalvon (AlMe3 + H2O -prosessi) kasvun Si-substraatille 150 - 325 °C:n lämpötiloissa. Testatut passivointimateriaalit olivat PVP, PMMA, PDMS ja niiden PTFE-komposiitit, sekä kaupallisia tuotteita, kuten Kapton™-polyimiditeippi, Parafilm™-laboratoriotiivistekalvo ja huopakynä.
Kaikki passivointimateriaalit pystyivät tarkasti suojaamaan peittämänsä alueen Al2O3-kalvon kasvulta vielä 200 °C:n kasvatuslämpötiloissa. Kaikista parhaimmat tulokset kasvatuslämpötilan suhteen saatiin PMMA:n PTFE-komposiitilla, mikä pystyi passivoimaan peittämänsä alueen 300 °C:n kasvatuslämpötilassa. Lämpötilan kohotessa liian korkeaksi passivointimateriaalille, huomattiin hajoamisesta johtuvan uloskaasuttamisen aiheuttavan epätasaisuuksia ympäröivän kalvon kasvuun. Kaikki passivointimateriaalit pystyttiin poistamaan substraatilta kasvatuksen jälkeen substraattia vahingoittamatta tai peruuttamattomasti likaamatta.
