專利名稱：作為疏水性涂層的功能化全氟聚醚材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
非限制性地，本發(fā)明的某些實(shí)施方案通常涉及疏水性光致抗蝕劑材料。
背景技術(shù)：
疏水性材料被用作涂層，僅僅作為一個實(shí)例，用于在噴墨印刷頭上遇到的微流體表面上。制造和隨后操作噴墨印刷頭的條件需要這些疏水性材料呈現(xiàn)出在加工過程中(暴露于顯影溶劑、等離子體蝕刻和灰化、化學(xué)濕蝕刻)的化學(xué)耐受性、在使用過程中的化學(xué)耐受性(墨相互作用、環(huán)境穩(wěn)定性)和機(jī)械持久性(制筆、印刷頭維修)。疏水性、化學(xué)耐受性和機(jī)械持久性的組合是評價(jià)用于這類目的的任何材料的關(guān)鍵要求。優(yōu)選地，這些疏水性材料被圖案化，使得某些表面區(qū)域維持疏水性，而其他表面區(qū) 域不是如此。這可以使用典型的光致抗蝕劑方法來實(shí)現(xiàn)，其中蝕刻疏水性材料可以用來移除討論中的材料區(qū)域?；蛘撸梢灾频每晒鈭D案化的疏水性材料，其中使用傳統(tǒng)光刻法可以將所述材料選擇性地置于某些區(qū)域中，同時(shí)還滿足上述化學(xué)和機(jī)械要求。在一種這樣的方法中，娃燒表面處理已被用來產(chǎn)生疏水性表面。雖然顯不出疏水性表面的特性，但這些材料的持久性對于印刷頭加工和使用而言不夠充分。如果引入印刷頭應(yīng)用中，則通過擦拭維修印刷頭將移除疏水性層，再次留下可潤濕的印刷頭表面。因而，基于機(jī)械持久性要求，娃燒和其他表面處理方法不夠充分。硅氧烷材料也已經(jīng)用作疏水性涂層。然而，這些材料經(jīng)常無法經(jīng)受傳統(tǒng)的印刷頭制造加工，包括例如用氧等離子體干蝕刻和/或濕蝕刻劑處理涂層材料?；诨瘜W(xué)耐受性要求，這類材料將被視作不夠充分。因此，仍然需要這樣的疏水性涂層，其可光圖案化，能夠經(jīng)受傳統(tǒng)的印刷頭制造加工(非限制性地包括濕或干蝕刻、灰化和高溫下烘焙)，在使用過程中顯示對墨和其他環(huán)境因素(包括氧化和溫度應(yīng)力)充足的化學(xué)耐受性，和/或顯示出充足的機(jī)械耐久性使得表面可被機(jī)械擦拭而不損失預(yù)期的疏水性。

發(fā)明內(nèi)容
在不使本發(fā)明僅僅限于本文所明確披露的實(shí)施方案而且不放棄任何實(shí)施方案或主題的權(quán)利的情況下，提供一種疏水性光致抗蝕劑材料用制劑，其含有功能化全氟聚醚。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，用酸介導(dǎo)的可聚合官能團(tuán)、可自由基聚合的官能團(tuán)和酸敏基團(tuán)或其任意組合，使全氟聚醚功能化。在一些實(shí)施方案中，非限制性地,用與光引發(fā)劑反應(yīng)的官能基(functionality)使全氟聚醚功能化，其中所述反應(yīng)改變?nèi)勖训娜芙庑?。提供一種疏水性光致抗蝕劑材料用制劑，其含有光引發(fā)劑和功能化全氟聚醚。提供一種疏水性光致抗蝕劑材料用制劑，其含有功能化全氟聚醚、光引發(fā)劑和助溶劑、增容劑、敏化劑或其任意組合。提供一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，其包括以下步驟向全氟聚醚加入官能團(tuán)以使全氟聚醚功能化；將含有功能化全氟聚醚的制劑施用至至少一部分基底上；以及使功能化全氟聚醚制劑所施用的基底暴露于能源。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，所述方法包括具有至少一個暴露區(qū)域和至少一個未暴露區(qū)域的基底，并且包括用顯影溶劑移除基底上的至少一個暴露區(qū)域的步驟。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，所述方法包括具有至少一個暴露區(qū)域和至少一個未暴露區(qū)域的基底，并且包括用顯影溶劑移除基底上的至少一個未暴露區(qū)域的步驟。提供一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，其包括以下步驟向全氟聚醚加入官能團(tuán)以使全氟聚醚功能化；使功能化全氟聚醚與光引發(fā)劑混合以形成功能化全氟聚醚制劑；將含有光引發(fā)劑和功能化全氟聚醚的制劑施用至至少一部分基底上；以及使功能化全氟聚醚制劑所施用的基底暴露于能源。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，所述方法包括能源，其能夠使制劑中的光引發(fā)劑活化。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，所述方法包括能夠通過電離輻射活化的官能團(tuán)和含有電離輻射的能源。提供一種用疏水性光致抗蝕劑材料涂布噴墨印刷頭表面的方法，其包括以下步·驟向印刷頭區(qū)域施用含有光引發(fā)劑和功能化全氟聚醚的組合物；使所述印刷頭表面區(qū)域暴露于電磁輻射；使施用至印刷頭區(qū)域的功能化全氟聚醚熱交聯(lián)；以及使印刷頭上未暴露或暴露區(qū)域顯影。


以下參照附圖，詳細(xì)示出說明性的實(shí)施方案。盡管附圖代表一些實(shí)施方案，但附圖未必按比例繪制并且某些特征可能被擴(kuò)大、移除或部分截取以更好地說明和解釋本發(fā)明。此外，本文所述實(shí)施方案是示例性的，無意于為窮舉性的或以另外方式將權(quán)利要求限制于或局限于附圖所示和以下詳述中所披露的精確形式和配置。圖I示出典型的微電子制造中使用的濕蝕刻和干蝕刻技術(shù)的概況。圖2示出來自產(chǎn)生高品質(zhì)光刻圖案的試驗(yàn)的顯微圖。圖3示出來自產(chǎn)生低品質(zhì)光刻圖案的試驗(yàn)的顯微圖。圖4示出使用環(huán)氧Fluorolink-D制劑的可光圖案化性能(2. 5x放大倍數(shù))。圖5示出使用環(huán)氧Fluorolink-D制劑的可光圖案化性能(IOx放大倍數(shù))。發(fā)明詳述
提供方法和組合物以解決由其他制劑或沉積方法遺留未解決的至少一些技術(shù)挑戰(zhàn)。不使本發(fā)明僅僅限于本文所明確披露的實(shí)施方案，并且不放棄任何實(shí)施方案或主題的權(quán)利，提供一種疏水性光致抗蝕劑材料，其含有基于功能化全氟聚醚的交聯(lián)全氟聚醚膜。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，功能化全氟聚醚為環(huán)氧功能化的全氟聚醚，但也可以使用其他類型的功能化全氟聚醚。光致抗蝕劑可以是負(fù)性(negative-tone)或負(fù)作用(negative-working)抗蝕劑，其中待從光刻圖案中移除的材料在暴露過程期間被掩蔽?；蛘撸淇梢允钦?positive-tone)或正作用(positive-working)抗蝕劑,其中保留在光刻圖案中的材料在暴露過程期間被掩蔽。在一些非限制性的實(shí)施方案中，提供一種疏水性光致抗蝕劑材料用制劑，其含有光引發(fā)劑和功能化全氟聚醚。用酸介導(dǎo)的可聚合官能團(tuán)、可自由基聚合的官能團(tuán)、酸敏基團(tuán)、與光活性催化劑反應(yīng)的官能基，或任何其他合適的功能化部分使全氟聚醚功能化。
在一些非限制性的實(shí)施方案中，酸介導(dǎo)的官能團(tuán)為環(huán)氧部分、氧雜環(huán)丁烷部分，或其任意組合；可自由基聚合的官能團(tuán)為丙烯酸酯部分、甲基丙烯酸酯部分，或其任意組合；酸敏基團(tuán)為叔丁氧基羰基部分。在一些實(shí)施方案中，非限制性地提供一種制劑，其中用與光引發(fā)劑反應(yīng)的官能團(tuán)使全氟聚醚功能化，其中所述反應(yīng)改變了全氟聚醚的溶解性，并且所述反應(yīng)包括聚合、交聯(lián)、脫保護(hù)、潤濕行為的變化、其任意組合，和/或?qū)е氯芙庑宰兓娜魏纹渌磻?yīng)。在一些非限制性的實(shí)施方案中，功能化試劑與光活性催化劑反應(yīng)，改變了全氟聚醚的溶解性。在一些非限制性的實(shí)施方案中，光引發(fā)劑含有光致酸發(fā)生劑(photoacidgenerator),包括但不限于碘銷:|鹽、锍鹽，或其任意組合。光引發(fā)劑也可以含有自由基產(chǎn)生劑。合適的自由基產(chǎn)生劑的一些非限制性實(shí)例包括I型(如苯偶姻醚、芐基縮酮、α-二烷氧基苯乙酮、α-羥基烷基苯酮、α -氨基-烷基苯酮或?；⒀趸锏难苌?，II型(如二苯甲酮/胺或噻噸酮/胺的衍 生物)，或可見光引發(fā)劑(如茂鈦的衍生物)。光引發(fā)劑還可以含有光活性試劑。提供一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，包括以下步驟向全氟聚醚加入官能團(tuán)以使全氟聚醚功能化；使功能化全氟聚醚與光引發(fā)劑混合以形成全氟聚醚制劑；將全氟聚醚制劑施用至具有至少一個暴露或未暴露區(qū)域的基底上；使全氟聚醚所施用的基底暴露于能夠活化制劑中的光引發(fā)劑的能源；以及用顯影溶劑移除基底上的至少一個未暴露或暴露區(qū)域。功能化步驟包括用能夠聚合或形成交聯(lián)產(chǎn)物的官能團(tuán)使全氟聚醚化學(xué)功能化。功能化步驟包括用酸敏官能團(tuán)使全氟聚醚化學(xué)功能化。所述官能團(tuán)包括環(huán)氧、乙烯基、烯丙基、氧雜環(huán)丁烷、氮丙啶、雙疊氮化物、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯部分，或其任意組合。所述官能團(tuán)包括叔丁氧基羰基部分?；旌喜襟E包括與助溶劑中的光引發(fā)劑混合；與光引發(fā)劑和增容劑混合；和/或與光引發(fā)劑和敏化劑混合。能源包括電磁輻射。還提供一種疏水性光致抗蝕劑材料用制劑，其含有功能化全氟聚醚?？梢杂每勺杂苫酆系幕鶊F(tuán)如丙烯酸酯部分、甲基丙烯酸酯部分或其任意組合使全氟聚醚功能化。提供一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，其包括以下步驟向全氟聚醚中加入官能團(tuán)以使全氟聚醚功能化，其中所述官能團(tuán)能夠通過電離輻射活化；將含有功能化全氟聚醚的制劑施用至基底；使全氟聚醚制劑所施用的基底暴露于電離輻射；以及用顯影溶劑移除基底上的至少一個未暴露或暴露區(qū)域。所述電離輻射包括電子束、質(zhì)子束或其任意組合。提供一種用疏水性光致抗蝕劑材料涂布噴墨印刷頭表面的方法，其包括以下步驟將含有光引發(fā)劑和功能化全氟聚醚的組合物施用至印刷頭區(qū)域；使印刷頭表面所述區(qū)域暴露于電磁輻射；使施用至印刷頭所述區(qū)域的功能化全氟聚醚熱交聯(lián)；以及顯影未暴露或暴露區(qū)域。提供一種處理至少部分涂布有交聯(lián)的全氟聚醚膜的噴墨印刷頭表面的方法，包括以任意順序或同時(shí)進(jìn)行的以下步驟熱處理、干蝕刻和濕蝕刻。熱處理步驟包括用熱處理涂布的印刷頭表面并且其中對于暴露于熱處理的全氟聚醚表面測得的去離子水的靜態(tài)接觸角大于90°。干蝕刻步驟包括用氧等離子體灰處理涂布的印刷頭表面并且其中對于暴露于氧等離子體灰的全氟聚醚表面測得的去離子水的靜態(tài)接觸角大于90°。濕蝕刻步驟包括用TMAH蝕刻劑處理涂布的印刷頭表面并且其中對于暴露于TMAH蝕刻劑的全氟聚醚表面測得的去離子水的靜態(tài)接觸角大于90°。還提供一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，其包括以下步驟制備含有光引發(fā)劑和環(huán)氧功能化的全氟聚醚的制劑。任選地，所述制劑還可以包含有機(jī)溶劑。特別地，提供一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，包括以下步驟使全氟聚醚上的醇基團(tuán)環(huán)氧化；提純環(huán)氧化的全氟聚醚；向經(jīng)提純的環(huán)氧化全氟聚醚中加入光引發(fā)劑；以及活化光引發(fā)劑，從而使得環(huán)氧化的全氟聚醚聚合。還提供一種用疏水性光致抗蝕劑材料涂布印刷頭表面的方法，包括以下步驟將含有光引發(fā)劑和環(huán)氧功能化的全氟聚醚的組合物施用至印刷頭區(qū)域，以及使印刷頭表面所述區(qū)域暴露于UV光,從而介導(dǎo)環(huán)氧功能化的全氟聚醚的開環(huán)聚合。在UV暴露后,使用熱來進(jìn)一步交聯(lián)該材料，并且使用顯影溶劑以溶解掉任何未暴露的區(qū)域(負(fù)性光致抗蝕劑的實(shí)例)。任選地，涂布的印刷頭表面可以額外通過干和/或濕蝕刻進(jìn)行處理。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的一般背景那樣，光致抗蝕劑通常通過作為受控化學(xué)反·應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生高分辨率不溶性、或更可溶的聚合物結(jié)構(gòu)而工作。存在兩大類光致抗蝕劑，它們決定適用的化學(xué)性和圖案輸出。對于正光致抗蝕劑，通過致使暴露區(qū)域比未暴露區(qū)域更容易溶解的掩膜使基底(作為一個非限制性實(shí)例，抗蝕膜)暴露于光。對于負(fù)光致抗蝕劑，暴露區(qū)域不如未暴露區(qū)域容易溶解。光致抗蝕劑的目的在于抵抗隨后蝕刻化學(xué)的一部分以保護(hù)并隨后圖案化其他層，例如Si02?；蛘撸庵驴刮g劑可以是裝置的功能部分。為了實(shí)現(xiàn)正性或負(fù)性光圖案化，需要特定的化學(xué)性以使這類體系成為可能。在正性抗蝕劑中，暴露區(qū)域的溶解性必須增加。通常，光致酸(photoacid)用于作為共混物(僅作為一個實(shí)例且非限制地，DNQ/Novalak體系)或者通過化學(xué)反應(yīng)(僅作為一個實(shí)例且非限制地，化學(xué)放大體系)產(chǎn)生改進(jìn)的溶解性。作為共混物，在抗蝕劑的存在下產(chǎn)生酸，這允許容易地發(fā)生潤濕和溶解，但是不發(fā)生抗蝕劑的化學(xué)改性。在化學(xué)放大體系中，酸導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)，這改變了抗蝕劑的溶解性。在這種情況下，抗蝕劑的化學(xué)改性是導(dǎo)致溶解性變化的原因。對于負(fù)光致抗蝕劑，光介導(dǎo)的聚合反應(yīng)通常出現(xiàn)，其中使暴露區(qū)域的溶解性下降。在制劑中，需要具有可聚合官能團(tuán)的抗蝕劑以及光引發(fā)劑。光引發(fā)劑可以是自由基產(chǎn)生劑，或者對于更典型的光致抗蝕劑體系而言，為光致酸發(fā)生劑。在每種情況下，光引發(fā)劑與抗蝕劑上的可聚合官能團(tuán)反應(yīng)以制得如今在顯影溶劑中不可溶的交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)。非限制性且不放棄權(quán)利，一些實(shí)施方案包括基于新穎使用功能化全氟聚醚作為光致抗蝕劑材料的方法和組合物，所述光致抗蝕劑材料在暴露于蝕刻化學(xué)和工藝之后，即使不是保留其全部，也保留其大部分疏水和/或高接觸角特性，所述蝕刻化學(xué)和工包括但不限于噴墨制造中某些加工步驟的典型的蝕刻化學(xué)。為了合成環(huán)氧功能化的全氟聚醚，使全氟聚醚上的醇部分得以環(huán)氧化。具有醇部分的全氟聚醚是市售的。作為非限制性實(shí)例，全氟聚醚可以商品名Fluorolink-D自意大利Bollate的Solvay-Solexis購得。醇基團(tuán)的環(huán)氧化易于通過使全氟聚醚與合適的堿或合適的表鹵醇按照本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方法反應(yīng)而進(jìn)行。合適的堿的非限制性實(shí)例為叔丁醇鉀。該以及其他合適的堿可以購自美國密蘇里州圣路易斯的Sigma-Aldrich。合適的表鹵醇的非限制性實(shí)例為表氯醇或表溴醇。這些和其他合適的表鹵醇可以購自美國密蘇里州圣路易斯的Sigma-Aldrich0所合成的環(huán)氧功能化的全氟聚醚可以采用液體分離、柱色譜或二者的組合進(jìn)行提純。液體分離和柱色譜均為公知的提純方法。然而，還可以采用其他合適的提純方法。通過向有機(jī)溶劑中的環(huán)氧功能化且任選提純的全氟聚醚加入光引發(fā)劑可以制得涂布制劑。在一些實(shí)施方案中，非限制性且不放棄權(quán)利，光引發(fā)劑包含吸收光并且經(jīng)歷光致反應(yīng)而產(chǎn)生反應(yīng)性物種的化合物。這些反應(yīng)性物種可以引發(fā)或催化制劑中的其他化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其溶解性和物理性質(zhì)的變化。存在許多不同類的光引發(fā)劑，其產(chǎn)生不同種類的反應(yīng)性物種。作為一些非限制性實(shí)例，光致酸發(fā)生劑(或陽離子光引發(fā)劑)在光吸收后產(chǎn)生酸，這可以進(jìn)而導(dǎo)致酸反應(yīng)性前體如環(huán)氧化物的聚合或者導(dǎo)致能夠縮聚反應(yīng)的樹脂中的交聯(lián)。自由基光引發(fā)劑利用不同的機(jī)理產(chǎn)生含自由基物種，這可進(jìn)而導(dǎo)致諸如烯烴、苯乙烯或丙烯酸酯的不飽和體系中的聚合。其他光活性催化劑包括諸如金屬亞烷基的過渡金屬絡(luò)合物，其中產(chǎn)生催化活性物種必需的反應(yīng)可以通過光吸收來引發(fā)。合適的光致酸可以包括暴露于輻射后產(chǎn)生強(qiáng)酸的金屬和非金屬髮|鹽以及非金屬磺酸前體。典型的銷|鹽有二芳基碘 和三芳基锍鹽。這些光致酸可以包括六氟砷酸二苯基碘備鹽、六氟砷酸二(叔丁基苯基)碘鋪鹽、六氟銻酸二苯基碘Il鹽、六氟銻酸二(叔丁 基苯基)碘鐵鹽、三氟甲磺酸二苯基碘銪鹽、三氟甲磺酸二(叔丁基苯基)碘fit鹽、六氟銻酸三苯基锍、六氟銻酸三(叔丁基苯基)锍、六氟砷酸三苯基锍、六氟砷酸三(叔丁基-苯基)锍、六氟磷酸三苯基锍、六氟磷酸三(叔丁基苯基)锍、三氟甲磺酸三苯基锍和三氟甲磺酸三(叔丁基苯基)锍。預(yù)期可以使用其他光致酸。敏化劑也可以與光引發(fā)劑聯(lián)用以從與光引發(fā)劑能夠吸收的波長不同的波長傳遞能量，允許擴(kuò)大范圍的暴露波長成功用于使光致抗蝕劑圖案化。在一些實(shí)施方案中，非限制性或不放棄權(quán)利，光引發(fā)劑吸收光并且在該吸收之后產(chǎn)生促進(jìn)功能化全氟聚醚交聯(lián)的酸。在一些實(shí)施方案中，可以任選加入敏化劑以促進(jìn)光在期望波長處的吸收并提高酸介導(dǎo)的交聯(lián)。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，光引發(fā)劑可以通過助溶劑或用增容劑被遞送到涂布制劑中。助溶劑是加入初始溶劑中為制劑的所有固體組分提供溶解性的附加溶劑。使用助溶劑還可以通過在將制劑經(jīng)由諸如旋涂的典型涂布方法施用至表面時(shí)改變?nèi)軇┑恼舭l(fā)速率而提供改進(jìn)的涂布質(zhì)量?？梢允褂眉夹g(shù)人員已知的合適助溶劑以使光引發(fā)劑或加入到制劑中的任何其他固體組分增溶。類似地，增容劑通常包含使得其具有對于不同種類材料的親和性的不同化學(xué)官能基。但將該種類的添加劑加入含有不混溶組分的溶液中時(shí)，適當(dāng)功能化的增容劑將具有對于二種組分的親和性，允許它們增溶。典型的增容劑可以包括但不限于嵌段或接枝共聚物以及小的有機(jī)或無機(jī)分子。取決于疏水性光致抗蝕劑材料的最終預(yù)定目標(biāo)用途，還可以向涂布制劑中加入各種添加劑。添加劑的非限制性實(shí)例包括另外的樹脂、淬火劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、表面活性劑、增稠劑、質(zhì)構(gòu)劑、流平劑、防沫劑、另外的增容劑、接觸劑和/或抗氧化劑。按照100重量％的涂布溶液計(jì)對制劑進(jìn)行測量。環(huán)氧功能化的全氟聚醚的存在量按重量計(jì)可以為約5%至約100%，或約10%至約50%，或約15%至約30%。光引發(fā)劑的存在量按全部固體重量計(jì)可以為約1%至約10%，或約2%至約8%，或約3%至約5%。有機(jī)溶劑的存在量按重量計(jì)可以為約0%至約95%，或約50%至約90%，或約70%至約85%。其他添加劑(包括但不限于敏化劑)的存在量按重量計(jì)可以為約0%至約10%，或約2%至約8%，或約0%至約5%。預(yù)期這些百分比可以改變以使用于特定應(yīng)用的涂布制劑最優(yōu)化。不僅僅限于本文所明確披露的這些實(shí)施方案且不放棄權(quán)利，本發(fā)明的一些實(shí)施方案包括施用至印刷頭，與高度化學(xué)耐受性(酸、堿、溶劑、水溶液)和/或耐磨材料、非潤濕材料、透氧材料、光學(xué)透明材料、高滑材料、壓印光刻材料、微流體應(yīng)用和/或低折射率材料(僅作為一些實(shí)例，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、光學(xué)互連件和抗反射涂層)相關(guān)的光致抗蝕劑應(yīng)用。僅作為一個實(shí)例，可以將涂布制劑按照預(yù)定圖案施用至至少一部分的印刷頭上?？梢圆捎萌魏魏线m的施用方法，僅僅作為一些實(shí)例，將印刷頭浸潰在溶液浴中、直接將溶液接觸噴射到印刷頭上，或者將溶液旋涂到印刷頭上。一旦將涂布制劑施用至印刷頭的期望區(qū)域，可以將涂布制劑加工成疏水性光致抗蝕劑膜。具體而言，涂布制劑中的光致酸可以通過暴露于UV光而活化，其通過光致酸發(fā)生劑的反應(yīng)生成游離酸(H+)。酸介導(dǎo)環(huán)氧功能化的全氟聚醚的開環(huán)聚合以產(chǎn)生基于環(huán)氧功能化的全氟聚醚的交聯(lián)全氟聚醚膜。
在一些實(shí)施方案中，非限制性地，提供一種疏水性光致抗蝕劑材料，其中向全氟聚醚中加入官能團(tuán)以使全氟聚醚功能化，并且所述官能團(tuán)能夠通過電離輻射而活化。除了更傳統(tǒng)的光刻技術(shù)之外，電離輻射(僅僅作為一些實(shí)例，質(zhì)子束或電子束)可以暴露到抗蝕劑上，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)使用質(zhì)子或電子束時(shí)，一般無需光引發(fā)劑，因?yàn)樗鍪旧頌榛瘜W(xué)反應(yīng)物來源。另外，也無需(但可以任選使用)掩膜，因?yàn)樗鍪梢灾苯訉懺诳刮g劑表面上。因而，采用質(zhì)子或電子束的光刻被稱為“無掩膜”光刻或“直寫”光刻。就電子束來說，兩種化學(xué)反應(yīng)是普遍的。當(dāng)聚合物在暴露于使得暴露區(qū)域更可溶的電子束后沿著其骨架解聚時(shí)出現(xiàn)主要的鏈分裂。這種電子束-抗蝕劑體系為正性抗蝕劑?；蛘撸溸B接可以由于暴露于降低暴露區(qū)域的溶解性的電子束而發(fā)生。這種電子束-抗蝕劑體系為負(fù)性抗蝕劑。對于質(zhì)子束，陽離子聚合最為普遍并且表現(xiàn)為負(fù)性質(zhì)子束-抗蝕劑體系。因而，在一些實(shí)施方案中，提供一種疏水性光致抗蝕劑材料，其中將能夠通過電離輻射活化的官能團(tuán)加入全氟聚醚中以使全氟聚醚功能化，并且將含有功能化全氟聚醚的制劑施用至基底上。使功能化全氟聚醚制劑所施用的基底暴露于電離輻射，并且用顯影溶劑移除基底上的至少一個未暴露或暴露區(qū)域。電離輻射包括電子束、質(zhì)子束，或其任意組合。在一些實(shí)施方案中，非限制性地，提供一種疏水性光致抗蝕劑材料，其中向全氟聚醚中加入官能團(tuán)以使全氟聚醚功能化；使功能化全氟聚醚與光引發(fā)劑混合以形成全氟聚醚制劑；將全氟聚醚制劑施用至至少一部分的基底上；以及使全氟聚醚制劑所施用的基底暴露于能夠活化制劑中的光引發(fā)劑的能源。任選地，當(dāng)官能團(tuán)自身能夠通過電離輻射活化時(shí)可以省略光引發(fā)劑。而且，基底任選可以接收制劑的均勻施用并且以無掩膜方式進(jìn)行處理，或者基底可以具有至少一個暴露區(qū)域和至少一個未暴露區(qū)域，并且這些區(qū)域中的至少之一或另一個用顯影溶劑來移除。隨著膜處于印刷頭上的合適位置，可以進(jìn)行額外的加工。傳統(tǒng)的印刷頭制造加工可以包括灰化和蝕刻的公知步驟；蝕刻技術(shù)的概況示于圖I中。例如，干蝕刻(另外稱作灰化)為涉及使用高能量、離子化氣體來移除或清潔部分所制造結(jié)構(gòu)的蝕刻方法的通稱。蝕刻劑可以是用于例如等離子體蝕刻工藝、離子磨工藝和/或反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)工藝中的任何各向異性蝕刻劑。離子化的氧和含氟氣體(包括CF4和SF6)為用于灰化的最常見的反應(yīng)性物種，但是，氬氣也公知用于離子磨工藝中，其涉及通過離子化氬原子從表面物理移除材料。干蝕刻工藝需要調(diào)整氣體壓力和離子濃度。例如，典型的氧等離子體干蝕刻在以下條件下運(yùn)行51sccm氣體流量、50-400W RF功率、300mT氣體壓力。典型的用于SiOjACF4干蝕刻在以下條件下運(yùn)行25sccm氣體流量、100W RF功率、60mT氣體壓力。典型的Ar離子磨蝕刻在以下條件下運(yùn)行500V下的Ar離子、電流密度為lmA/cm2、2X10_4托腔體壓力(Williams 等(1996) ;Williams 等(2003))。還可以使用其他微加工方法或干蝕刻(包括激光燒蝕和光化學(xué)干蝕刻)，用于移除材料的最優(yōu)條件取決于使用的具體蝕刻工具以及被移除的材料種類。這些處理方法中的任一種或其組合可以用于該應(yīng)用。濕蝕刻是在基底浸入化學(xué)(溶液)浴中時(shí)所進(jìn)行的工藝的通稱。濕蝕刻的實(shí)例包括緩沖氧化物蝕刻(BOE)，用于SiO2蝕刻；磷酸(H3PO4),用于氮化硅蝕刻；以及濕的Si蝕刻劑(HN03/H20/NH4F)。
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這些濕蝕刻工藝需要調(diào)整和控制浴化學(xué)性和溫度以滿足蝕刻速率、選擇性和表面質(zhì)量的要求。例如，用于SiO2的典型BOE濕蝕刻在以下條件下運(yùn)行5份(按重量計(jì))40%的NH4F水溶液、I份49%的HF水溶液、室溫。典型的磷酸蝕刻在以下條件下運(yùn)行磷酸水溶液(85%)、160°C。典型的濕Si蝕刻在以下條件下運(yùn)行126份(按重量計(jì))70%的順03水溶液、60份!120、5 份 40% 的 NH4F 水溶液、室溫。(Williams 等(1996) ;Williams 等(2003))。也可以采用其他濕蝕刻，并且這些中任一種或其組合可以用于該應(yīng)用。這些濕和干蝕刻步驟可以單獨(dú)或同時(shí)進(jìn)行，也可以重復(fù)以產(chǎn)生微制造結(jié)構(gòu)。蝕刻工藝也可以用于清潔表面，或者改變表面的潤濕性，這對于微流體應(yīng)用很關(guān)鍵。疏水性光致抗蝕劑材料能夠經(jīng)受典型的工藝條件，特別是用氧等離子體灰和TMAH蝕刻劑的任何處理。本發(fā)明中所提供的施用的疏水性光致抗蝕劑材料高度持久，耐磨，并且可以經(jīng)受維修和處理過程中的擦拭。擦拭是指用于噴墨印刷機(jī)的常規(guī)彈性體擦拭物的作用。擦拭物是噴墨印刷機(jī)的一體式部分。當(dāng)表面為非潤濕性，即疏水性時(shí)，表面上的任何殘留墨將趨于成珠粒并且易于用擦拭物、真空、加壓空氣，或任何其他維修技術(shù)移除。擦拭物可以用于通過橫跨表面擦拭自印刷頭移除墨(干燥的墨殘跡，或可通過在印刷頭表面上的攪煉、滴料或吸水進(jìn)行混合的墨溶液)。擦拭物也可以移除印刷頭上收集的任何紙粉或紙屑。優(yōu)選的是，疏水性光致抗蝕劑材料耐久且耐磨以經(jīng)受該擦拭作用。典型的印刷頭在其壽命期間可以接收超過5，000次擦拭。在完成處理步驟后，包括一些實(shí)施方案的疏水性光致抗蝕劑材料保持其疏水性。疏水性光致抗蝕劑材料還保持與水非常高的接觸角(>100° )。接觸角量化體系(表面和液體)表面能大小，并且是指表面上的液滴與表面之間由相鄰于液滴與表面(其假定是平坦的)接觸點(diǎn)的液滴曲線的切線所形成的角度。如果固體表面是疏水性的，則接觸角將大于90度。疏水性光致抗蝕劑材料表現(xiàn)出大于90度的與水接觸角。特別地，其表現(xiàn)出約110度的與水接觸角。
實(shí)施例提供以下實(shí)施例而不使本發(fā)明的實(shí)施方案僅僅限于下面所明確披露的這些，并且不放棄任何實(shí)施方案的權(quán)利。
制備旋涂制劑(A或B)，其含有環(huán)氧功能化的全氟聚醚、光致酸和有機(jī)溶劑。下表I非限制性地給出對于一些實(shí)施方案的制劑的具體重量％。表I
權(quán)利要求
1.一種疏水性光致抗蝕劑材料用制劑，其含有功能化全氟聚醚。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制劑，其中用酸介導(dǎo)的可聚合官能團(tuán)、可自由基聚合的官能團(tuán)、酸敏基團(tuán)或其任意組合，使所述全氟聚醚功能化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制劑，其中酸介導(dǎo)的官能團(tuán)為環(huán)氧部分、氧雜環(huán)丁烷部分，或其任意組合；所述可自由基聚合的官能團(tuán)為丙烯酸酯部分、甲基丙烯酸酯部分，或其任意組合；所述酸敏基團(tuán)為叔丁氧基羰基部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制劑，其中用與光引發(fā)劑反應(yīng)的官能基使所述全氟聚醚功能化，其中所述反應(yīng)改變了所述全氟聚醚的溶解性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制劑，其中所述反應(yīng)提高了所述全氟聚醚的溶解性。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制劑，其中所述反應(yīng)降低了所述全氟聚醚的溶解性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的制劑，還含有光引發(fā)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的制劑，還含有光引發(fā)劑，和助溶劑、增容劑、敏化劑或其任意組合。
9.一種制備疏水性光致抗蝕劑材料的方法，其包括以下步驟 a.向全氟聚醚中加入官能團(tuán)以使所述全氟聚醚功能化； b.將含有功能化全氟聚醚的制劑施用至至少一部分的基底上；以及 c.使所述功能化全氟聚醚制劑所施用的基底暴露于能源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述基底具有至少一個暴露區(qū)域和至少一個未暴露區(qū)域，并且包括用顯影溶劑移除所述基底上的至少一個暴露區(qū)域的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述基底具有至少一個暴露區(qū)域和至少一個未暴露區(qū)域，并且包括用顯影溶劑移除所述基底上的至少一個未暴露區(qū)域的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括使所述功能化全氟聚醚與光引發(fā)劑混合以形成功能化全氟聚醚制劑的步驟，并且其中所述能源能夠活化所述制劑中的光引發(fā)劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述官能團(tuán)能夠通過電離輻射活化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述能源包括電離輻射。
15.一種用疏水性光致抗蝕劑材料涂布噴墨印刷頭表面的方法，其包括以下步驟 a.將含有功能化全氟聚醚和光引發(fā)劑的組合物施用至印刷頭區(qū)域； b.使印刷頭表面區(qū)域暴露于電磁輻射； c.使施用至所述印刷頭區(qū)域的所述功能化全氟聚醚熱交聯(lián)；以及 d.使所述印刷頭上的未暴露或暴露區(qū)域顯影。
全文摘要
在一些實(shí)施方案中，非限制性地，提供疏水性光致抗蝕劑材料和制備該光致抗蝕劑材料的方法。因與功能化全氟聚醚的受控化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高分辨率不溶性的或溶解性更大的聚合物結(jié)構(gòu)，由此衍生所述光致抗蝕劑材料。還提供了涂布噴墨印刷頭表面和處理涂布的噴墨印刷頭表面的方法。
文檔編號G03F7/004GK102804061SQ200980160376
公開日2012年11月28日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者G.D.欣奇, S.查芬斯, K.P.德坎 申請人:惠普開發(fā)有限公司