溶胀性成膜组合物及采用所述溶胀性成膜组合物进行纳米压印光刻的方法技术

本发明专利技术涉及能够经浇注和固化以在基底上形成微复制图案并且还能够在接触水时溶胀以便从所述基底剥离的物质组合物。本发明专利技术还公开了由这些组合物形成的水溶胀性丙烯酸类聚合物以及在纳米压印光刻中使用所述组合物的方法。

A method of swelling based film composition and the application of the expanded film composition for nano imprint lithography

The invention relates to a material composition that can be poured and solidified to form micro replication patterns on the substrate, and can also expand when it touches water, so as to peel off the substrate. The invention also discloses a water swelling acrylic polymer formed by these compositions and a method for the use of the composition in nanoimprint lithography.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溶胀性成膜组合物及采用所述溶胀性成膜组合物进行纳米压印光刻的方法
本公开涉及能够通过施用溶剂(通常为水)而溶胀的膜组合物。本专利技术还提供使用这些组合物来图案化表面的方法。
技术介绍
纳米压印光刻包括在基底上制造纳米级特征结构的方法。已知的方法包括压印出特征结构以及微复制出特征结构的那些。在探索微复制时，已知采用可UV固化的液体抗蚀剂用于在基底上形成图案化导电迹线。在下一步中，蚀刻掉由抗蚀剂形成的凹陷特征结构的底部的材料，以暴露基底。随后，即沉积覆盖非凹陷图案化特征结构的顶部以及所暴露基底的金属层。在施用金属之后，必须去除(剥离)在基底上剩余的不需要的抗蚀剂和金属叠层。该材料通常通过选择性地蚀刻或在有机溶剂中洗涤来去除。
技术实现思路
本公开提供独特的可UV固化的丙烯酸类树脂组合物，该组合物可使用浇注和固化技术进行涂覆以在例如聚酯基底上产生微复制丙烯酸类材料膜。这些微复制膜可经蚀刻和金属化以得到图案化膜，并且最后可仅使用热水洗涤来从基底上去除非金属化的过量丙烯酸类材料膜和外覆金属，从而留下纳米级图案化膜。因此，在一个方面，本公开提供一种物质组合物，该物质组合物包含：可UV固化的聚合物前体，该聚合物前体包含约30重量份至95重量份的单烷氧基聚烷撑二醇单丙烯酸酯，剩余部分为各种组合物的单丙烯酸酯单体、二丙烯酸酯单体或三丙烯酸酯单体物质。此类单丙烯酸酯单体、二丙烯酸酯单体或三丙烯酸酯单体的一个示例为聚烷撑二醇二丙烯酸酯单体，诸如聚乙二醇400二丙烯酸酯，另一个示例为羟基烷基单丙烯酸酯，诸如丙烯酸羟乙酯，又一个示例为乙氧基化双酚A二丙烯酸酯。这些组合物易于在方便的基底上浇注和固化，但是当需要时，通过简单的水洗，聚合膜将溶胀并从那些基底上剥离。在一些实施方案中，单烷氧基聚烷撑二醇单丙烯酸酯的分子量超过500道尔顿。在另一方面，本公开提供通过上述物质组合物的UV聚合形成的水溶胀性丙烯酸类聚合物。在另一个实施方案中，本公开提供在基底上形成预定金属化图案的方法，该方法包括：将可聚合前体浇注并固化到基底的第一侧，以便在基底上形成水溶胀性丙烯酸类材料层，水溶胀性丙烯酸类材料层具有厚部分和薄部分，使得薄部分对应于预定图案；蚀刻水溶胀性丙烯酸类材料层，使得薄部分被去除并且基底被部分地暴露；使第一侧金属化，以便将金属沉积到基底的暴露部分和水溶胀性丙烯酸类材料层的厚部分上；以及使水溶胀性丙烯酸类材料层接触水，从而使水溶胀性丙烯酸类材料层从基底上剥离并留下金属化图案。应注意的是，当水溶胀性丙烯酸类材料层不太薄时，具有至少约0.3微米的厚度被认为是合适的，或者甚至1微米，或者甚至3微米，可实现最佳剥离结果。已总结了本公开的示例性实施方案的多个方面和优势。以上
技术实现思路
并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在如下实施方案中公开。下面的附图和具体实施方式更具体地示出使用本文所公开的原理的某些实施方案。附图说明结合附图来考虑本公开以下各种实施方案的详细描述可以更全面地理解本公开，其中：图1是准备接收溶胀性丙烯酸类组合物的图案化涂层的示例性基底的侧视图。图2是一侧上设置有溶胀性丙烯酸类组合物的图案化涂层的图1的基底的侧视图。图3是在进行蚀刻工艺加工以去除图案化涂层的薄部分之后，图2的基底的侧视图。图4是在进行金属化工艺加工之后，图3的基底的侧视图。图5是在使用水洗去除图案化涂层的剩余部分之后，图4的基底的侧视图。虽然可能未按比例绘制的以上附图示出了本公开的各种实施方案，但还可以设想其它实施方案，如在具体实施方式中所指出。在所有情况下，本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表达限制来描述当前公开的专利技术。应当理解，本领域的技术人员可设计出许多其它修改形式和实施方案，这些修改形式和实施方案在本公开的范围和实质内。具体实施方式如本说明书所使用，由端值表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5，包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等)。除非另外指明，否则说明书和实施方案中所用的表达数量或成分、性质量度等的所有数值在所有情况下均应理解成被术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中列出的数值参数可根据本领域的技术人员使用本公开的教导内容来寻求获得的期望性质而变化。在最低程度上，并且在不试图将等同原则的应用限制于受权利要求书保护的实施方案范围的情况下，至少应根据所报告数值的有效数位并通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。对于以下给出定义的术语，除非基于以下术语表中使用的术语的修改形式的具体引用，在权利要求中或在说明书中的其它地方提供了不同的定义，否则整个说明书、包括权利要求都应该以这些定义为准：术语表词语“一个”、“一种”和“所述”与“至少一个”可互换使用，意指所述元素中的一个或多个。术语“层”是指在基底上的或涂覆在基底上的任何材料或材料的组合。术语“丙烯酸类材料”是指具有丙烯酸或甲基丙烯酸部分的物质组成。术语“光引发剂”是指能够响应于辐射施加而引发聚合反应的单一物质或物质的共混物。用于描述各层位置的取向词语，诸如“上方”、“之上”、“覆盖”、“最上方”、“涂覆”、“之下”等，是指相对于水平设置的面向上的基底的层的相对位置。非预期的是，在制造期间或之后，基底、层或涵盖基底和层的制品应具有任何特定的空间取向。描述一层相对于另一层和基底或两个其他层的位置的术语“由...分离”意思是所述层在其他层和/或基底之间，但非必需与其他层和/或基底邻接。术语“(共)聚合物”或“(共)聚合物的”包括均聚物和共聚物，以及可例如通过共挤出法或通过反应(包括例如酯交换反应)以混溶的共混物形式形成的均聚物或共聚物。术语“共聚物”包括无规、嵌段、接枝和星型共聚物。现在参见图1，示出了示例性基底20的侧视图。基底20具有第一侧22和第二侧24。虽然例示的实施方案仅在第一侧22上示出涂层，但如果需要，以下讨论的浇注技术适于制备在两侧上都具有图案化的实施方案。许多基底适合与本公开一起使用，前提条件是它们可通过用于固化溶胀性丙烯酸类组合物的波长，聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和环状聚烯烃(COP)被视为是便利的。基底可以是涂底漆的或未涂底漆的。现在参见图2，示出了第一侧22上设置有溶胀性丙烯酸类组合物的图案化涂层30的图1的基底20的侧视图。可以看到，图案化涂层30包括厚部分32和薄部分34。适于提供这种图案化涂层的浇注和固化技术公开于美国专利7,165,959(Humlicek等人)、7165959、7224529、7417798和7804649中，这些专利的全部内容就像重写一样以引用方式并入。为了涂覆过程中方便，可聚合前体的粘度可小于5000厘泊，或者甚至小于1000cP，或者甚至小于500cP。现在参见图3，示出了在进行蚀刻工艺加工以去除图案化涂层30的薄部分34之后，图2的基底的侧视图。已进行足够的蚀刻，使得薄部分34被完全去除一直到基底20的第一侧22。使用反应离子蚀刻(RIE)方便地实现薄部分34的蚀刻。氧离子被视为是合适的，在60毫托至80毫托的压力下，在约20秒至60秒以200瓦特的RF功率，可方便地从约0.5标准升/分钟的氧气流中产生氧离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基底上形成预定金属化图案的方法，所述方法包括：将可聚合前体浇注并固化到所述基底的第一侧，以便在所述基底上形成水溶胀性丙烯酸类材料层，所述水溶胀性丙烯酸类材料层具有厚部分和薄部分，使得所述薄部分对应于所述预定图案；蚀刻所述水溶胀性丙烯酸类材料层，使得所述薄部分被去除并且所述基底被部分地暴露；使所述第一侧金属化，以便将金属沉积到所述基底的所述暴露部分和所述水溶胀性丙烯酸类材料层的所述厚部分上；以及使所述水溶胀性丙烯酸类材料层接触水，从而使所述水溶胀性丙烯酸类材料层及其金属外涂层从所述基底上剥离并在所述基底上留下所述预定金属化图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.29 US 62/154,3331.一种在基底上形成预定金属化图案的方法，所述方法包括：将可聚合前体浇注并固化到所述基底的第一侧，以便在所述基底上形成水溶胀性丙烯酸类材料层，所述水溶胀性丙烯酸类材料层具有厚部分和薄部分，使得所述薄部分对应于所述预定图案；蚀刻所述水溶胀性丙烯酸类材料层，使得所述薄部分被去除并且所述基底被部分地暴露；使所述第一侧金属化，以便将金属沉积到所述基底的所述暴露部分和所述水溶胀性丙烯酸类材料层的所述厚部分上；以及使所述水溶胀性丙烯酸类材料层接触水，从而使所述水溶胀性丙烯酸类材料层及其金属外涂层从所述基底上剥离并在所述基底上留下所述预定金属化图案。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶胀性丙烯酸类材料层的厚度为至少约0.3微米。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述可聚合前体中包含约30重量份至95重量份的单烷氧基聚烷撑二醇丙烯酸酯，约5重量份至65重量份的单丙烯酸酯、二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，以及约0.1重量份至2....

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·T·斯特兰德，戴维·B·奥尔森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US