[發明專利]在基底上形成圖案的方法及其應用

有效

• 申請號: 202010150705.7
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111538212B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 姜學松;李甜甜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G02B5/18
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 趙艷

本申請涉及一種在基底上形成圖案的方法及其應用。具體地，本申請的方法包括如下步驟：(a)將光敏材料和聚合物在溶劑中的溶液施涂于所述基底上并干燥，從而形成涂膜，其中所述光敏材料在紫外光照射下可直接發生光化學反應；以及(b)穿過非接觸式掩模，對所述涂膜進行紫外光照射，在照射過程中，所述光敏材料從涂膜的非曝光區遷移至曝光區，使得所述曝光區按照所述掩模版的圖案進行生長，從而在所述涂膜上形成所述圖案。而且，根據本發明的方案尤其適于體光柵的制備和芯片的圖案化封裝。

技術領域

本發明屬于表面微結構化領域，涉及一種用于在基底上形成圖案的方法及其應用，特別是作為模板或者在制造體光柵中以及芯片圖案化封裝中的應用。

背景技術

材料表面的微結構形貌對材料的性能有著至關重要的影響，微納米尺度的表面結構的加工和圖案化技術賦予了材料表面獨特的物理、化學和生物等性能。表面微圖案化技術正逐漸成為現代工業中重要的技術之一。例如，硅基刻蝕的微納米圖案是微電子制造芯片的關鍵步驟；磁盤和光盤上的微納米圖案是實現高密度、高通量信息記錄和儲存的媒介；LED屏幕上的擴散圖案是實現光均勻分散的關鍵材料等。可見，圖案化技術在現代科技中發揮著不可替代的作用，尤其在集成電路、信息儲存、光學器件、微流控、傳感器、生物器件以及微型光學元件等領域發揮著重要的作用。

在表面微圖案化技術中，按照構筑原理可以將其劃分為“自上而下”法和“自下而上”法兩大類。“自上而下”法是一種由大到小對整體進行細節修飾的方法，主要包括光刻、激光刻蝕以及微壓印等方法。“自下而上”法是一種由小到大由局部構成整體的方法，主要指類似于生物界圖案化的自組裝技術。然而，這些方法具有其各自的優缺點。“光刻”是集合光復印和刻蝕工藝來復制和轉移圖案的技術總稱，也是迄今為止工藝最成熟且發展完善，應用最廣泛的微圖案制備技術。傳統光刻技術工藝包括如下步驟：首先利用旋涂或者刮涂的方式將光刻膠涂布在基底上，高溫烘烤除去溶劑，然后覆蓋光掩模進行選區光照，曝光區發生交聯反應，經顯影液顯影，將掩模上的圖案復制到光刻膠上，進一步利用化學或物理刻蝕除去未曝光區，得到最終的圖案。近年來，通過采用短波長光源如紫外光，X-射線以及高能粒子(電子束，激光束)等為輻照源，使得光刻技術的分辨率進而精度得以提高。因此，在圖案化領域中，光刻技術被認為是一項工藝成熟穩定、重復性高、經過后續工藝可以得到多樣化的圖案、具有很好的工藝相容性的技術。但是，光刻技術存在如掩模制備不易、顯影等后處理工藝復雜、所需設備昂貴且費時等缺陷。“壓印”是一項基于機械壓印原理將模板上的圖案轉移到可塑襯底上的微圖案加工技術。通過壓印得到的結構還可以通過后續刻蝕技術進行將圖案復制轉移和再加工。但是，由于壓印是接觸式的圖案制備，在模具制備與修飾、脫模等方面存在諸多問題。作為“自下而上”法的典型代表，“界面自組裝”主要是指分子或者微納米級的基本單元通過一定的誘導作用，自發地在界面上組織或聚集成一個復雜的且穩定的幾何拓撲結構。這一類的圖案是一種自發形成的圖案，但是不易控制且無序。

鑒于此，確有必要提供一種新型的表面圖案化方法，以解決以上兩種傳統圖案化技術的缺陷。

發明內容

本發明的一個目的在于，針對目前光刻以及自組裝制備圖案的缺點，提供一種結合了“自上而下”法和“自下而上”法的新型的表面圖案化方法。

本發明一方面提供了一種在基底上形成圖案的方法，所述方法包括如下步驟：(a)將光敏材料和聚合物在溶劑中的溶液施涂于所述基底上并干燥，從而形成涂膜，其中，所述光敏材料在紫外光照射下可直接發生光化學反應；以及(b)穿過非接觸式掩模，對所述涂膜進行紫外光照射，在照射過程中，所述光敏材料從涂膜的非曝光區遷移至曝光區，使得所述曝光區按照所述掩模版的圖案進行生長，從而在所述涂膜上形成所述圖案。

本發明另一方面提供了一種采用本發明的方法得到的圖案。