光固化性组合物和使用其制造光学组件的方法_4

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制造图案化膜的方法是利用光压印 法的方法,则可制造具有纳米级图案形状的膜。
[0135] 通过根据该实施方式制造图案化膜的方法获得的膜优选是具有尺寸为Inm至 IOmm的图案的膜,更优选是具有尺寸为IOnm至100微米的图案的膜。 阳136] 现在将逐一描述运些步骤。
[0137][配置步骤(1)] 阳138] 在该步骤(配置步骤)中,如图IA所示,将与上述光固化性组合物相同的光固化 性组合物1配置到基板2上,W形成涂膜。由于光固化性组合物1是液体组合物,因而该步 骤也被称作"涂布步骤"。
[0139] 光固化性组合物1配置在其上的基板2可根据通过该实施方式的制造方法制造的 固化产物11 (光固化产物)的用途进行适当选择。
[0140] 特别是,例如,在光固化产物11用作基板加工的掩模的情况下,使用半导体器件 基板作为图IA中所示的基板2。半导体器件基板的实例是由娃晶片形成的基板。可使用由 侣、铁鹤合金、侣娃合金、侣铜娃合金、氧化娃或氮化娃等形成的基板代替由娃晶片形成的 基板。半导体器件基板可W是由任何上述材料形成并通过硅烷偶联处理、娃氮烧处理或使 用有机材料的成膜工艺的表面处理的基板,W改进对光固化性组合物1的粘合性。 阳141] 当透光性基板,特别是,透明基板如玻璃基板用作基板2时,通过步骤(1)至(4) 形成的固化产物图案可用作光学构件等。 阳142] 用于将该实施方式的光固化性组合物1配置到基板2上的方法的实例包括喷墨 法、浸涂法、气刀涂布法、幕帘涂布法、线棒涂布法、凹版涂布法、挤出涂布法、旋涂法和狭缝 扫描法。接收形状转印的层(涂膜)的厚度根据预定用途而不同,但例如是,0.01微米W上 且100微米W下。
[0143] 在将该实施方式的光固化性组合物1配置到基板2上时,配置方式可W是,例如下 述(1-1)或(1-2)。方式(1-1)是更优选的。运是因为可W使随后得到的图案化固化膜的 厚度与固化产物图案的残余膜的厚度均匀。然而,根据本发明制造图案化膜的方法不限于 运些形式。
[0144] (1-1):在部分之间留下空间的同时,将光固化性组合物1配置到基板2的多个部 分上。
[0145] (1-2):将光固化性组合物1配置到基板2表面的所有部分上。
[0146] 当选择方式(1-1)时,配置(涂布)在基板2上的含光固化性组合物1的涂膜的 液滴尺寸是微米级或亚微米级。然而,本发明不限于此。
[0147] 当选择方式(1-2)时,配置(涂布)在基板2上的含光固化性组合物1的涂膜的 厚度根据预定用途而不同。例如,可调节涂膜的厚度W使固化后的厚度为InmW上且100 微米W下。
[0148][在冷凝性气体气氛中使光固化性组合物与模具接触的步骤(2)] 阳149] 接着,使由前述步骤(配置步骤)形成的光固化性组合物1组成的涂膜在冷凝性 气体气氛中与具有用于图案形状转印的原始图案的模具接触。 阳150] 该步骤包括如图IB至图1C-2中所示的步骤(2-1)至(2-3)。 阳151][冷凝性气体供给步骤(2-1)] 阳152] 在该步骤(冷凝性气体供给步骤)中,如图IB所示,首先,在低于蒸气压的压力或 高于沸点的溫度下,将气态的冷凝性气体3供给至基板2上的光固化性组合物1的周围,W使光固化性组合物1的周围的气氛是冷凝性气体气氛。
[0153]用于本发明和说明书的目的,冷凝性气体是指在制造具有期望图案的光固化产物 的系统内部的溫度和压力下通常为气态但在W下描述的接触步骤(压纹步骤)(2-2)中在 特定条件下冷凝(液化)的气体。
[0154] 冷凝性气体的沸点为-10度(摄氏)W上且23度(摄氏)W下,或者室溫蒸气压 为0.IMPaW上且0. 4MPaW下。沸点为10度(摄氏)W上且23度(摄氏)W下的冷凝性 气体是特别优选的。 阳1巧]室溫蒸气压为0.IMPaW上且0. 4MPaW下的气体容易通过当光固化性组合物1渗 入基板2与模具4之间的间隙和模具4上的凹部时产生的毛细管作用而冷凝。结果,冷凝 性气体液化且气泡消失。 阳156] 由于室溫蒸气压为0. 4MPaW下,因而气泡容易消失,且由于室溫蒸气压为0.IMPa W上,因而不需要复杂的系统。 阳157] 通常,UV固化型压印系统的压印区域在室溫下使用。只要冷凝性气体的沸点低于 压印区域的溫度,则通过控制溫度,冷凝性气体在压印过程中保持气态。因此,不需要复杂 的系统。用于本发明和说明书的目的,"室溫"表示20度(摄氏)至25度(摄氏)范围内 的溫度。
[0158] 冷凝性气体的实例包括氣控类,例如,氯氣控(CFC)、氣控(FC)、氨氯氣控(HCFC)、 氨氣控(HFC)和氨氣酸(HFE)。 阳159] 在氣控类之中,1,1,1,3, 3-五氣丙烷是优选的。1,1,1,3, 3-五氣丙烷在接近室溫 的23度(摄氏)下的蒸气压为0. 14MPa,且沸点为15度(摄氏)。
[0160] 运些冷凝性气体可单独使用或W两种W上的混合物使用。冷凝性气体可与非冷 凝性气体如空气、氮气、二氧化碳、氮气或氣气混合,且可使用混合气体。因此,冷凝性气 体气氛可W是含有冷凝性气体和非冷凝性气体的混合气体气氛。氮气可用作非冷凝性气 体。因此,混合气体可含有1,1,1,3, 3-五氣丙烷和氮气。例如,可使用相对于流速为I的 1,1,1,3, 3-五氣丙烷的流速为2至3的含有1,1,1,3, 3-五氣丙烷和氮气的混合气体。 阳161][接触步骤(2-2)]
[0162] 接着,使光固化性组合物1 (接收形状转印的层)与模具4接触(图1C-1)。该步 骤也称为压纹步骤。在前述步骤(冷凝性气体供给步骤)中,光固化性组合物周围的气氛 是冷凝性气体3 ;因此,该步骤(接触步骤)也是在冷凝性气体3气氛中进行。
[0163] 如图IC-I所示,当使模具4与光固化性组合物1接触时,光固化性组合物1通过 毛细管作用渗入基板2与模具4之间的间隙和模具4表面上的微细图案的凹部。
[0164] 在该过程中,存在于基板2与模具4之间的间隙和模具4上的凹部的冷凝性气体 3在由光固化性组合物1渗入而产生的压力条件(在由光固化性组合物1渗入而产生的毛 细管作用条件)下,或更具体的说,在压力条件和其它条件(如溫度条件)下,冷凝和液化。 在该实施方式和本发明中,在上述条件下冷凝的气体称为冷凝性气体。
[01化]存在于基板2与模具4之间的间隙和模具4上的凹部的冷凝性气体3的体积随着 冷凝性气体3液化而减少至百分之几。由于液化的冷凝性气体3的体积非常小且接近于零, 因而由光固化性组合物1组成的涂膜的微细图案10中几乎不存在气泡。因此,改进图案转 印准确性。
[0166]图2A和2B是示出步骤(1)中配置在多个彼此间隔的部分(方式(1-1))中的光 固化性组合物1的状态的平面图。 阳167] 图2A示出配置步骤(1)中的光固化性组合物1的状态,和图2B示出接触步骤似 中的光固化性组合物1的状态。
[0168] 如图2A所示,光固化性组合物1的=个液滴被彼此间隔配置。当使液滴与模具 (图中未示出)接触时,光固化性组合物1的液滴移动并扩散。在该阶段中,已扩散并形成 薄膜的两个液滴在位置Ia彼此接触,和已扩散并形成薄膜的=个液滴在位置化彼此接触。 存在于位置Ia和位置Ib的冷凝性气体接收来自光固化性组合物1的液滴的压力,冷凝并 液化。因此,在位置Ia和位置化很少产生气泡。
[0169] 考虑到随后步骤(照射步骤),用于该步骤的模具4需要由透光性材料组成。 阳170]构成模具4的材料的实例包括玻璃,石英,PMMA,透光性树脂如聚碳酸醋树脂,透 明的金属蒸锻膜,柔软膜如聚二甲基硅氧烷膜,光固化膜和金属膜。然而,当透光性树脂用 作构成模具4的材料时,需要选择不溶于光固化性组合物1中含有的溶剂的树脂。 阳171]在使光固化性组合物与模具接触的该接触步骤之前,为了改进固化产物与模具4 表面之间的分离性,模具4可进行表面处理。表面处理的实例是通过将脱模剂施涂至模具 的表面在模具表面上预先形成脱模层的方法。施涂至模具表面的脱模剂的实例包括娃脱模 剂、氣脱模剂、聚乙締脱模剂、聚丙締脱模剂、石蜡脱模剂、褐煤蜡脱模剂和己西栋桐蜡脱模 剂。例如,商购可得的施涂型脱模剂如化化inImlustriesLtd.生产的OPT(X)LDSX是适 合使用的。运些脱模剂可单独使用或组合使用。运些之中,氣脱模剂是特别优选的。
[0172]对使光固化性组合物1与模具4接触时施加的压力没有特别地限制。接触时间也 没有特别地限制。然而,如果接触时间过于短,则光固化性组合物1不能充分地渗入基板2 与模具4之间的间隙和模具4上的凹部(微细图案)。如果接触时间过于长,则生产率降 低。 阳173][照射步骤(3)]
[0174] 接着,如图ID所示,穿过模具4,用光照射光固化性组合物1与模具接触的部分,即 包括填充模具的微细图案的光固化性组合物1的微细图案10 (图1C-2)。结果,通过光(光 5)使填充模具的微细图案的涂膜的微细图案10固化,并形成固化产物11。
[0175] 根据光固化性组合物1的敏感波长,选择施加到构成填充模具的微细图案的涂膜 的微细图案10的光固化性组合物1的光。特别是,可使用波长为150皿W上且400皿W下 的紫外线、X射线和电子束等。
[0176] 施加到涂膜的微细图案10的光(光5)可W是紫外光。运是因为许多商购可得的 固化助剂(光聚合引发剂)是对紫外光敏感的化合物。紫外光的光源的实例包括高压隶灯、 超高压隶灯、低压隶灯、深UV灯、碳弧灯、化学灯、金属面素灯、氣灯、KrF准分子激光器、ArF 准分子激光器和Fz准分子激光器。运些之中,超高压隶灯是特别优选的。使用的光源数量 可W是一种W上。照射可在填充模具的微细图案的涂膜4的全部或一些部分上进行。
[0177] 照射可在所有部分上间歇地进行两次W上,或连续进行。可选择地,可在第一照射 过程中照射区域A,然后可在第二照射过程中照射不同于区域A的区域B。
[0178] 当光固化性组合物1也可热固化时,可在照射的同时或之后且脱模步骤之前进行 热固化。对热固化期间的加热气氛和加热溫度等没有特别地限制。例如,加热可在非活性 气氛下或减压下,在40度(摄氏)W上且200度(摄氏)W下进行。热板、烘箱或加热炉 等可用于加热。
[0179][脱模步骤(4)]
[0180] 接着,将固化产物11与模具4分离,W在基板2上形成具有特定图案形状的固化 膜12。
[0181] 在该步骤(脱模步骤)中,如图IE所示,将固化产物11与模具4分离。所得到的 图案化固化膜12的图案是步骤(3)(照射步骤)中形成在模具4表面上的微细图案的反转 图案。 阳182] 可通过任何方法将固化产物11与模具4分离,只要固化产物11不会因分离而部 分物理受损即可,因此对条件没有特别地限制。例如,可固定基板2(加工基板)并可将模 具4从基板2移开W进行分离。可选择地,可固定模具4,并将基板2从模具4移开W进行 分离。可沿相反的方向移动模具4和基板2,W进行分离。 阳183] 作为进行包括上述步骤(1)至(4)的制造方法的结果,可获得具有期望的凹凸图 案形状(源自模具4上的凹凸图案形状)的固化膜12。
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