[发明专利]压印组合物和使用该组合物形成图案化层的方法

说明书

公开了一种溶胶‑凝胶压印油墨组合物，该溶胶‑凝胶压印油墨组合物包含：溶胶和添加剂，该添加剂用于在压印期间在压印温度下促进组合物的凝胶化。当与等体积的去离子水混合并且在20℃和1atm下进行测量时，组合物具有4至7的pH。添加剂是质子酸和接受质子的碱的可逆反应产物。在压印温度下，酸的蒸气压高于碱的蒸气压，使得在压印期间，组合物中的碱的浓度相对于组合物中的酸的浓度增加，从而导致组合物的碱化。进一步公开了一种利用此类溶胶‑凝胶压印油墨组合物形成图案化层的方法，以及分别包括该图案化层的光学元件和蚀刻掩模。

技术领域

本发明涉及一种压印组合物。

本发明进一步涉及利用此类压印组合物形成图案化层的方法。

本发明还进一步涉及分别包括这种图案化层的光学元件和蚀刻掩模。

背景技术

与其它压印光刻技术一样，基底完整压印光刻(Substrate Conformal ImprintLithography，SCIL)涉及利用图案化的印模压印已经被施加到基底的表面的层。例如，印模可以由硅橡胶(诸如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS))制成。该层可以在压印期间利用印模进行硬化或固化。当已经进行充分固化后，印模被去除，从而在基底上留下图案化层。

可以使用各种类型的压印油墨，诸如UV可固化的组合物和溶胶-凝胶组合物。在载体(诸如半导体基底)上形成图案后，用于在可压印介质中使用的可固化化合物的适用性由其蚀刻特性决定。出于这个原因，基于无机溶胶和溶胶-凝胶材料的组合物(诸如烷氧基硅烷衍生的溶胶和溶胶-凝胶)由于它们在缩合成聚硅氧烷网络时的优异的抗蚀刻性和选择性、优异的粘合性以及良好的机械和光学性能而已经被证明是受欢迎的。而且，此类组合物可以被用于生产带有具有范围从小于十纳米到数百纳米的尺寸的特征的图案化层。

在此类组合物中，最初形成溶胶(或溶液)(例如通过无机氢氧化物和/或醇盐的水解)。溶胶可以包含通过缩合过程形成的低聚或线性聚合物质，在该缩合过程期间可以释放水和/或醇。在压印组合物的制造期间或者在压印期间，溶胶通过进一步的缩合过程反应形成溶胶-凝胶，这些缩合过程提供了三维网络。例如通过蒸发，从网络中去除溶剂(包括水和/或醇)导致形成(硬化的)无机氧化物。由此类氢氧化物或醇盐前体的水解和缩聚形成的溶胶可以被视为胶体。术语“胶体”可以指固体-液体和/或液体-液体混合物，在该混合物中固体或液体颗粒分散在液体介质中。

此类缩合聚合(缩聚)反应通常是可逆反应，在利用可渗透印模对组合物压印期间这些可逆反应被偏移到该平衡的缩聚侧。这是由于在缩合产物形成时释放的反应产物(例如水或醇)中的一些通过扩散进入/穿过印模材料以及通过蒸发而从反应位置运离，从而不利于逆(水解或醇解)反应。

然而，此类溶胶-凝胶组合物在压印光刻中的应用并不总是直接的。重要的要求是压印过程必须是可重复的，以便该过程可大规模地广泛应用。例如，包括(多种)可固化化合物的压印油墨必须具有合适的粘度，以允许容易地沉积在目标基底上，并且必须保持合适的粘度，直到压印油墨已经利用印模压印，即油墨必须足够柔韧，以使其模制成印模表面上的特征图案。