合成物、压印墨和压印方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于形成可以在压印光刻应用中使用的压印墨的合成物。
[0002] 本发明还涉及从这样的合成物形成的压印墨。
[0003] 本发明另外还涉及使用这样的压印墨在衬底上形成图案的方法。
【背景技术】
[0004] 压印光刻是其中通过可固化可压印介质的沉积在诸如半导体衬底或作为光学层 的衬底上形成诸如掩蔽层之类的图案化层的技术。可固化可压印介质随后通过利用图案化 印模压印介质来图案化，在此之后使可固化可压印介质凝固，例如在暴露于光(例如UV光） 以引发介质中的固化反应时。在固化反应完成之后，从介质移除印模以留下图案化层，例如 在半导体衬底上或这样的光学层的载体上。
[0005] 该技术最近已经引起相当大的关注，因为其可以潜在地提供相比传统光刻工艺步 骤的明显成本降低。用于在这样的可压印介质中使用的可固化化合物的适合性受其在诸如 半导体衬底之类的载体上的图案的形成之后的蚀刻特性所支配。出于此原因，已经证明诸 如烷氧基硅烷之类的无机溶胶-凝胶材料因其卓越的抗蚀刻性和选择性、卓越的粘合性和 良好的机械及光学性质而是流行的。
[0006] 然而，这些可固化溶剂遭受以下问题：其妨碍这些化合物在压印光刻中的广泛适 用性。例如，为了成功沉积无机溶胶-凝胶材料，溶剂应当是相对粘性的，这可以通过无机 溶胶-凝胶中的烷氧基硅烷的部分缩聚（即凝胶化）来实现。然而，这减小了可用于压印的 时间量(所谓的工艺窗口），因为所引发的缩聚反应能够快速产生接近固体的材料，其不再 能够使用诸如PDMS(聚二甲基硅氧烷）印模之类的柔性印模来进行压印。
[0007] 也已经考虑了可替换的溶胶-凝胶材料。例如，美国专利申请No.US 2005/0084613A1公开了一种用于在衬底上形成可压印层的可聚合液体，其中可以从有机 或无机构建块形成均聚物或共聚物。然而，这样的液体层的各种选项并不完全令人满意。有 机均聚物或共聚物以及有机/无机共聚物并未展现出与一些无机溶胶-凝胶材料相同的卓 越抗蚀刻性质，而该文献中的无机均聚物和共聚物仍遭受相对缓慢的固化速率。
[0008] M.C.George等人在AngewanteChemieInternationEdition2009,48，第 144-148页中公开了 一种溶胶-凝胶系统，其中在包括来自Rhodia有限公司的15wt% Rhodorsil2074作为光酸产生剂（PAG)和来自CibaSpecialtyChemicals有限公司的 DarocureITX作为光敏剂使得PAG包括总固体含量的0. 8-1. 2%并且敏化剂与PAG的摩尔 比为1. 0-1. 4的环戊酮溶液中溶解聚甲基倍半硅氧烷。这被论证为是稳定的溶胶-凝胶系 统，其可以存储若干个月而没有降解，而压印可以使用45-120秒的UV曝光时间实现。
[0009] 然而，聚合物在这样的溶胶-凝胶系统中的使用可以是麻烦的并且并不总是允 许溶胶-凝胶系统的无机含量的容易修改。因此将优选的是尽力赶上或甚至改进无机溶 胶-凝胶系统中的上述性质，其中无机含量是基于单体的。
【发明内容】
[0010] 本发明力图提供一种压印墨合成物，其中已经克服前述缺陷中的至少一些。
[0011] 本发明还力图提供一种使用这样的压印墨合成物在衬底上形成图案的方法。
[0012] 本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定有利实施例。
[0013]根据本发明的一方面，提供了一种用于形成压印墨的合成物，该合成物包括以下 各项中的至少一个的经溶解的缩合产物： -化学式I的第一硅烷化合物和化学式II的第二硅烷化合物；以及 -化学式3的化合物：
【主权项】
1. 一种用于形成压印墨的合成物，所述合成物包括： -以下的经溶解的缩合产物： 化学式1的第一硅烷化合物和化学式2的第二硅烷化合物中的至少一个；以及 化学式3的化合物： 化学式1
其中R1-R9各自选自包括C ^C6线性或支化烷基和苯基的组，并且其中η为具有至少为 2的值的正整数； 合成物还包括： 使得合成物具有在3-5的范围中的pH的质子酸；以及 包括伯醇或仲醇和水的有机溶剂系统。
2. 权利要求1的合成物，其中经溶解的缩合产物包括以1:5 - 5:1的摩尔比的第一和 第二硅烷化合物。
3. 权利要求1或2的合成物，其中η为2, 3, 4或5。
4. 权利要求1-3中任一个的合成物，其中： 经溶解的缩合产物从基于完全缩合时的硅烷的重量的l_20wt%的合成物中的硅烷含 量和基于形成所述缩合产物之前合成物的总重量的Ι-lOwt%的合成物中的化学式3的含量 来形成；并且 有机溶剂系统具有基于合成物的所述总重量的25-98wt%的合成物中的含量。
5. 权利要求1-4中任一个的合成物，其中第一化合物为甲基三甲氧基硅烷并且第二化 合物为四甲氧基硅烷。
6. 权利要求1-5中任一个的合成物，其中有机溶剂系统包括1 -丙醇、2-丙醇、1 -丁醇、 2-丁醇和1-甲氧基-2-丙醇中的至少一个。
7. 权利要求6的合成物，其中有机溶剂系统还包括1-乙氧基-2-(2-乙氧乙氧基）乙 烷。
8. 权利要求1-7中任一个的合成物，其中化学式3的化合物选自二甘醇单甲醚、二甘醇 单乙醚、三甘醇单甲醚、三甘醇单乙醚、四甘醇单甲醚和四甘醇单乙醚。
9. 权利要求1-8中任一个的合成物，其中合成物具有所述合成物中的每摩尔硅5-20摩 尔的水含量。
10. 权利要求1-9中任一个的合成物，其中合成物的pH在3. 5-4. 5的范围中并且更优 选地为4。
11. 权利要求1-10中任一个的合成物，其中质子酸选自醋酸、甲酸和盐酸（HC1)。
12. 权利要求1-11中任一个的合成物，还包括纳米颗粒，诸如硅纳米颗粒。
13. 权利要求1-12中任一个的合成物，还包括发光化合物，诸如磷光体或发光染料。
14. 一种包括权利要求1-13中任一个的合成物的压印墨，所述墨还包括光酸产生剂、 光引发剂或热酸产生剂。
15. 权利要求14的压印墨，其中光酸产生剂为Irgacure PAG 103。
16. 权利要求14或15的压印墨，还包括用于对光酸产生剂进行敏化的敏化剂。
17. 权利要求14-16中任一个的压印墨，其中光酸产生剂或热酸产生剂具有基于完全 缩合时的硅烷化合物的重量的l-l〇wt%的墨中的含量。
18. -种在衬底上形成图案化层的方法，包括： 将权利要求14-17中任一个的压印墨沉积在衬底上； 利用承载图案的印模压印所沉积的压印墨； 通过激活所述合成物中的光酸产生剂、光引发剂或热酸产生剂使压印墨凝固；以及 在所述凝固之后移除印模。
19. 权利要求18的方法，其中光酸产生剂或光引发剂的所述激活包括利用具有至少 350nm的波长的UV福射福照压印墨。
20. 权利要求14至17中任一个的压印墨用于压印工艺的用途。
21. 权利要求18或19的方法或权利要求20的用途，其中方法或压印工艺利用承载图 案的印模，其中印模的图案承载部分包括或包含橡胶材料。
22. 权利要求21的方法或用途，其中橡胶材料是聚二甲基硅氧烷。
23. 权利要求22的方法或用途，包括其中利用具有高于250nm的波长的UV辐照来辐照 压印墨的步骤，并且其中辐照通过印模发生。
24. -种包括图案化层的衬底，图案化层通过执行权利要求17至23的方法中的任一个 可获得。
【专利摘要】所公开的是一种用于形成用于压印光刻应用的压印墨的基于硅烷的合成物，其中合成物中的硅烷的交联通过包括化学式3的化合物来压制：化学式3：其中R9选自包括C1-C6线性或支化烷基和苯基的组，并且其中n为具有至少为2的值的正整数。墨可以通过向合成物添加PAG、光引发剂或TAG使得在其激活时交联反应完成来形成。还公开了使用10这样的墨的压印方法。
【IPC分类】C08L83-06, C09D11-02, C08L83-04, G03F7-00
【公开号】CN104870576
【申请号】CN201380067330
【发明人】M.A.维斯楚伦, R.范布拉克
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2013年12月13日
【公告号】EP2904058A1, WO2014097096A1