组合物及其应用制造技术

一种用于在选定的表面上提供单分子层的组合物。该组合物含有可以在第一表面上形成单分子层的第一化合物、可以在不同于第一表面的第二表面上形成单分子层的第二化合物，所选择的第一和第二化合物至少基本上互为惰性。所选定的表面可以在单个基底上，该基底可以是均匀的，也可以提供有覆盖部分下层表面的掩膜表面。所选定的表面还可以存在于不同的基底上，允许使用具有标准打印图案的打印机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在表面上提供单分子层(monolayer)的组合物。 本专利技术还涉及提供单分子层的所述组合物的应用，和一种包括提 供所述单分子层的制备物品的方法。
技术介绍
前些年已经对单分子层进行了广泛的研究，特别是在微接触印刷 (micro contactprinting)令页域。通过这禾中印刷技术，单分子层可以 用作非常薄的光阻材料，也可以用作表面改性剂以建立在后化合物的 选择性吸附。微接触印刷的概括介绍参见文献Whitesides和Xia, Angewandte Chem. Int. Ed. ， 37(1998)， 550-575。最近，提出了一些主要是涉及微接触印刷技术工业化的问题。印 模表面(stamping surface)只有几个平方厘米的印模对于例如硅晶 片这样的电子基底的图案形成是不够的，并且出现了排列问题。到目 前为止，解决工业化问题的最好的方法是引入波形印刷，在波形印刷 中，大的印模表面的每一个单独的部分被逐个放到基底上。波形印刷 是通过印模表面在基底上呈波状行进的方式来实现。然而，并不是所有的工业化问题都随着微接触印刷的引入而得到 解决。特别是对于印模，仍然存在一些问题。首先是可靠性的问题。 由于有凹入部分， 一般可以得到图案化的印模表面。然而，如果凹槽 宽且不够深，并且/或由于压印时的压力造成印模变形，这些凹入部 分可能与将要图案化的基底相接触。印模的另一个问题是它们的制备 时间。这些印模通常是在复制工序中用聚二甲基硅氧烷(PDMS)从底版 (master)制得。为了获得足够深的凹槽，更适合的工艺甚至是从硅 基底开始的双重复制工序。然而，除了制作底版的成本外，这还是一个耗费时间的工艺。因为每一层和要印刷的每个图案都需要单独的印 模，所以印模的生产对于微接触印刷的工业化来说成为了负担。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是减少印模生产中的问题。本专利技术的目的是通过提供一种在选定的表面上提供单分子层的 组合物来实现的，该组合物中的第一化合物可以在第一表面上形成单 分子层，第二化合物可以在不同于第一表面的第二表面上形成单分子 层，所选择的第一和第二化合物至少基本上互为惰性。根据本专利技术，其改进的不是印模而是组合物，通过该组合物将单 分子层施加到要被印制的基底表面上。单分子层形成化合物通常被可 使其与基底表面反应的适当的反应基团官能化。此类单分子层形成化 合物仅吸附在特异性表面，以致于每一种类型表面的图案化都需要一 种特定的化合物。通过选择至少基本上互为惰性的第一和第二化合 物，实现了用一个印模在超过一个表面上提供图案。现有US5512131公开了一种用来在选定的表面上形成单分子层 的包含第一和第二化合物的组合物，具体参见第12栏第55-59行。 然而，这些化合物是十分相似的，它们间仅有的不同就是非极性链的 长度而非官能团。因而，这种已知的组合物仅适合在单一表面上提供 单分子层，并且第一和第二化合物被同时转移。本专利技术中的组合物可 以用于在不同的表面上形成单分子层，因为在每一个表面上发生第一 或第二化合物的选择性转移。因而， 一般说来，第一和第二化合物具 有不同的化学性质和可能具有不同的物理性质。特别是，第一和第二 化合物的官能团一般是不同的。本专利技术的优点在于用本专利技术组合物印刷所得到的图案要优于以 前得到的图案。特别是存在较少的缺陷。到目前为止，专利技术人认为这 种改进的印刷是由于印刷化合物的稳定性的增加，和/或第二化合物 有时对于第一化合物单分子层的形成起"缺陷愈合"(defect healing) 添加剂的作用。尤其对于与酸结合的烷基硫醇，表现出增加的稳定性， 这是因为垸基硫醇在酸性溶液(例如低pH值的溶液)中不易被空气中氧气氧化。烷基硫醇化合物分解的减少则会导致印刷的单分子层质量 的改进，特别是对于在金表面上的单分子层。"缺陷愈合"作用是指 化合物在存在的单分子层上通过适当的定位来密封缺陷的作用。因 而，形成的表面只有通过更多的努力用蚀刻液才能被穿透，因此不期 望的蚀刻孔形成的风险就被降低。这一点已经在醇(例如辛醇)的碱性溶液和中性溶液(参见M. Geissler等， Langmuir， 18， 2374-2377 (2002))以及磺酸(例如癸垸磺酸)的酸性溶液中得到证实。在优选的实施例中，第一化合物选自有机酸或杂有机酸 (hetero-organic acid)，第二化合物是基本上不能被第一化合物分 解的有机化合物。这意味着第二化合物相对第一化合物不能是碱，或 至少第二化合物是比溶剂碱性还弱的碱。如果内部反应发生，第一化 合物的反应性就会显著降低，且第一化合物有可能不能适当的吸附在 选定的表面上。或者也有可能是质子化的第二化合物与表面或者其它 分子的库仑斥力(Coulomb r印ulsion)而阻碍吸附反应。杂有机酸在本申请中应被理解为在其链中带有杂原子的有机酸。 "衍生自"(derived from)应被理解为这类化合物作为整体可能具有 比酸更进一步的官能性，禾口/或者这类酸的酸性基团可能被保护基团 所修饰。这类保护基团随后在与选定的表面的吸附反应时被去除。酸类尤其适合在金属氧化物和玻璃表面上提供单分子层。然而， 它们也可以被用来在带有所需的表面结构的聚合物表面提供单分子 层。合适的第一化合物优选垸基膦酸、垸基次膦酸、烷基磺酸、垸基 亚磺酸、羧酸、异羟肟酸、羟基硅烷和它们的衍生物。第二化合物是例如为含硫的化合物并且非常适合吸附在选择性 金属表面。适合形成单分子层的含硫的化合物的合适例子有垸基硫 醇、二垸基二硫化物、二垸基硫化物、2， 2-二取代1， 3-二硫酚、 硫代羧酸和二硫代羧酸。最合适的第二化合物是硫醇，因为在上述的 原因，在酸中的硫醇得到的单分子层的缺陷较小。如果第二化合物是 除了硫醇外的含硫的化合物(例如二硫化物、硫醚、或硫代羧酸)，其 可能被溶剂裂解，该裂解可以被酸催化，在此情况下酸就是上述的第 一化合物。酸和含硫的化合物的组合构成了组合物，该组合物不但可以被用 在金属和金属氧化物表面，而且还可以用来在可能已经进行过选择性 修饰的两个聚合物表面上进行材料沉积。这里的一个例子是在二氧化 硅基底面的印刷，在其上提供金或铜图案作为导电线路。因此被印刷 的图案可以在金和其临近表面上延伸，这不仅给了图案形成以较大的 自由，而且能够为了可靠性而在其它表面上进行少量的延伸。此外， 还允许负图案的形成，其中除了多个区域外，整个的表面被单分子层所覆盖。这例如应用在互联图案(interconnect patterns)的生产， 以及在选择性吸附位点的建立和区域化表面修饰或粘合促进剂的提 供。在另一个实施例中，第一化合物包含一个活化的羟基甲硅垸基官 能团，第二化合物包含一个硫官能化基团。甲硅烷基官能团可以在形 成氧化物的金属表面上形成单分子层，例如硅和铝，使金属可以图案 化。特别是，第一化合物包含羟基甲硅垸基烷烃的衍生物且存在疏质 子溶剂。第二化合物优选反应性环状硫醚。这种组合物是适合的化合 物惰性组合。从原理上讲，反应性环状硫醚经历了质子诱导的分解过 程。在这里，这种要求的互为惰性是通过选择一种羟基甲硅烷基垸烃 的非质子酸性衍生物，例如十八烷基三氯硅垸，作为第一化合物来实 现的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在选定的表面上提供单分子层的组合物，其特征在于，所述组合物包括能在第一表面上形成单分子层的第一化合物、能在不同于第一表面的第二表面上形成单分子层的第二化合物，所选择的第一和第二化合物至少基本上互为惰性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D布丁斯基，M萨尔明克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]