[发明专利]图案化方法有效
申请号: | 200980156190.3 | 申请日: | 2009-12-02 |
公开(公告)号: | CN102307734A | 公开(公告)日: | 2012-01-04 |
发明(设计)人: | 祖丽君;马修·H·弗雷;苏赖斯·艾耶尔 | 申请(专利权)人: | 3M创新有限公司 |
主分类号: | B44C1/22 | 分类号: | B44C1/22;H01L21/64 |
代理公司: | 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 | 代理人: | 张爽;樊卫民 |
地址: | 美国明*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 图案 方法 | ||
优先权声明
本专利申请要求于2008年12月11日提交的美国临时申请No.61/121,605和美国临时申请No.61/121,598的优先权,这两个临时申请的内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及将官能化分子在基材上图案化的方法。
背景技术
自组装单分子层(SAM)可通过官能化分子从溶液或气体自发吸附至基材(例如金属或金属氧化物)上成单层而形成。形成SAM的分子通常包含可与基材相互作用的首基,而分子的剩余部分可通过其与单层中的相邻分子的相互作用而获得一些有序性。例如,分子可通过化学键结合至基材表面,并可相对于该表面,甚至相对于彼此而采取优选的取向。
取决于首基的特定化学和/或物理性质,SAM可在多种类型的基材(包括那些在物理载体上包含涂层的基材)上形成。例如,烷基硫醇和二硫化物可在金、银、钯和铜上形成SAM,硅烷可在氧化硅上形成SAM。由于SAM能够改变和控制基材表面的性质(例如,润湿、润滑和/或腐蚀性质),SAM的制备、表征和利用已成为重要的研究领域。
有各种技术已用于在基材表面上将自组装单分子层图案化。这些技术中的许多涉及首先用SAM完全覆盖基材,然后通过使用例如紫外光、电子束、轰击原子或扫描探针显微镜(扫描隧道显微镜或原子力显微镜)的探针去除一些区域中的SAM。另一种称为微接触印刷(μCP)的图案化技术已用于在印刷步骤过程中在基材表面的所需区域上形成SAM(例如,可获得小于1微米的印刷形貌尺寸)。由这种图案化技术得到的图案化的SAM随后充当抗蚀层以选择性地蚀刻基材。
微接触印刷SAM通常涉及将包含官能化分子的油墨组合物施加至浮雕图案化的弹性体压模(例如,聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)压模),然后使着墨的压模接触基材表面,通常为金属(例如金、银、钯或铜)或金属氧化物(例如铟锡氧化物)表面,从而使得SAM在压模和基材之间的接触区域中形成。使用微接触印刷来改变基材的表面性质(例如润湿特性)是相对简单的,尽管有可能采用微接触印刷以高对比度和分辨率对基材(例如相对较薄的金膜)进行化学蚀刻图案化,但是这类方法通常需要使用具有某些不合需要的特性的化学蚀刻剂,这些不合需要的特性限制了商业实施。特别地,迄今为止还没有可能使用微接触印刷的SAM掩模图案结合具有有利的长寿命和有利的高蚀刻速率和蚀刻容量的化学蚀刻剂来蚀刻图案金属基材(包括金属涂布的物理载体)。
若形成SAM的分子缺乏对所用化学蚀刻剂的抵抗性,则即使具有相对较少的缺陷的高品质SAM也可能不能有效地提供蚀刻保护。基于碘化钾/碘的蚀刻剂(KI/I2;“三碘化物”蚀刻剂)可市售获得,能提供稳定性(例如数星期的时间)、速度(例如约25-660纳米/分钟的蚀刻速率)、容量(例如每升蚀刻剂溶液大于约20克溶解的金属)和安全性的引人注目的结合。然而,通常用于蚀刻图案化的形成SAM的分子,一般不显示出对三碘化物蚀刻剂的足以使得能够进行有效蚀刻的抵抗性。特别地,对于至今与这种蚀刻剂一起使用的形成SAM的分子,在图案化的SAM之下的金属通常与未被SAM覆盖的金属基本上同样迅速地得以蚀刻。
常规的SAM显示出对多种其他的已用于蚀刻金的化学蚀刻剂(包括基于氰化物/氧、亚铁氰化物/铁氰化物和硫脲的蚀刻剂体系)的抵抗性,但这些蚀刻剂具有它们本身的缺陷。基于氰化物/氧的体系通常相对较慢(例如约2-3纳米/分钟的蚀刻速率),并可存在毒性问题。亚铁氰化物/铁氰化物混合物与基于游离氰化物的蚀刻剂相比毒性可能较小,但也相对较慢(例如约2-4纳米/分钟的蚀刻速率),并具有相对较低的容量。以铁离子作为氧化物质的基于硫脲的蚀刻剂相对较稳定(例如数小时的稳定活性),但相对较慢(例如对于金,约10纳米/分钟的蚀刻速率)。以过氧化氢作为氧化物质的基于硫脲的蚀刻剂相对较快(例如对于金,约100纳米/分钟的蚀刻速率),但相对较不稳定(例如稳定时间仅数分钟至数小时)。
发明内容
鉴于前述内容,申请人认识到需要图案化方法(和在其中使用的组合物),所述图案化方法可以以相对较高的对比度和分辨率以及优选地以足够的速度有效地用于基材的蚀刻图案化(例如金属和金属氧化物的化学蚀刻图案化),从而相对更商业可行。
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