包含具有雙面光致抗蝕劑涂層的基底的可光圖案化的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)（10）包括具有第一和第二面（14，16）的一個(gè)光學(xué)透明的基底（12），這些面分別涂布有第一和第二感光材料（18，20），該涂布的基底對(duì)于具有這些感光材料對(duì)其敏感的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射是不透明的。在使用中，這些面（14，16）（相繼地或同時(shí)地）暴露于這些感光材料對(duì)其敏感并且該涂布的基底對(duì)其不透明的固化輻射，從而引起雙面光圖案化而不發(fā)生穿通固化。
【專利說明】包含具有雙面光致抗蝕劑涂層的基底的可光圖案化的結(jié)構(gòu)
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及例如通過光刻工藝對(duì)材料進(jìn)行的光圖案化、并且關(guān)注具有感光材料的一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)和一種對(duì)這樣一種結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化的方法，其中本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了在用于在電子學(xué)、光學(xué)或相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域中使用的圖案化的材料的生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0002]發(fā)明背景
[0003]光刻法已經(jīng)在電子學(xué)和微電子學(xué)領(lǐng)域中廣泛用于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化。數(shù)十年來，用于電子工業(yè)的印刷電路板和娃集成電路一直通過光刻工藝來生產(chǎn)。在光刻工藝中，將一種感光材料以逐圖案(pattern wise)的方式選擇性地暴露于具有引起該材料中的物理或化學(xué)變化的一個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射(通常是紫外線(UV)、可見光、紅外線或其組合)，這樣使得該材料可以用于形成一個(gè)圖案。典型地，該暴露導(dǎo)致該材料變得具有更高或更低的可溶性，從而有效地將該材料的狀態(tài)從可溶的改變成不可溶的(對(duì)于特定的溶劑或顯影介質(zhì)而言)(或反之亦然)。然后該溶劑或顯影介質(zhì)可以用于去除該感光材料的暴露的或未暴露的區(qū)域的任一者。一般來說，這類材料將被稱作光致抗蝕劑。一旦暴露于圖案化輻射并且然后顯影，所產(chǎn)生的團(tuán)案化的抗蝕劑可以用作一個(gè)屏障，以保護(hù)底層材料的某些區(qū)域免受來自一系列濕式或干式蝕刻種類的化學(xué)或物理攻擊。例如，為了生產(chǎn)印刷電路，可以將一種光致抗蝕劑涂布在包銅的環(huán)氧玻璃板頂上。此光致抗蝕劑暴露于UV光的區(qū)域可以變得可溶于一種特定的顯影劑溶液。一旦暴露并且顯影，銅金屬將只在先前暴露于UV光的區(qū)域之中暴露。如果現(xiàn)在將該板浸沒在氯化鐵溶液中，那么暴露的銅區(qū)域?qū)⒈蝗芙獾?，留下仍然涂布有抗蝕劑的區(qū)域。隨后去除抗蝕劑，在該板上將留下所希望的銅圖案。典型地，這將處于一系列履帶和墊片的模式，在這些履帶和墊片上，電子裝置可以被安裝并且彼此連接。
[0004]該光刻工藝還用于在透明基底上對(duì)多個(gè)裝置進(jìn)行圖案化。這在信息顯示器和人機(jī)界面領(lǐng)域中是特別常見的。在液晶顯示裝置中，數(shù)據(jù)圖案可以通過將形狀蝕刻到銦錫氧化物(ITO)層中來顯示，該銦錫氧化物層是一種光學(xué)透明的導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料涂布組成顯示單元的兩個(gè)玻璃層。ITO層還可以被圖案化以形成用于投射電容式觸摸屏(輸入裝置)的電極，這些投射電容式觸摸屏允許用戶與顯示在屏上的圖像直接進(jìn)行交互。
[0005]光致抗蝕劑材料典型地用于消減式圖案化方法，即其中不需要的材料被去除而需要的材料被抗蝕劑保護(hù)的那些方法，但是光刻法也可以用于添加式方法。
[0006]在印刷電路板領(lǐng)域中，生產(chǎn)多層結(jié)構(gòu)是司空見慣的。為此，常見的是用銅箔包覆一個(gè)環(huán)氧玻璃板的兩面，以一種光致抗蝕劑材料來涂布兩面。例如通過同時(shí)暴露于UV光來對(duì)該板的兩面同時(shí)進(jìn)行圖案化從而減少處理步驟的數(shù)目和復(fù)雜性是經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上有利的。因?yàn)殂~箔是不透明的，所以不存在來自頂表面的光使底表面上的光致抗蝕劑暴露(或者反之亦然)所帶來的穿通固化(through-cure)的問題，因此這種方法非常適用于這類印刷電路板。
[0007]在如顯示器、觸摸屏、太陽能電池以及照明設(shè)備的應(yīng)用中，所希望的將會(huì)是能夠?qū)υ谶@些領(lǐng)域中使用的光學(xué)透明的基底材料(如ITO涂布的玻璃或塑料)同時(shí)進(jìn)行雙面光刻法。不幸的是，這通常是不可能的，因?yàn)樵摶椎耐该餍再|(zhì)意味著如果該材料的一面暴露于光那么另一面通過該透明的基底材料也被暴露，即，發(fā)生穿通固化。這意味著，當(dāng)試圖對(duì)透明材料進(jìn)行雙面光刻法時(shí)，在兩面之間發(fā)生干擾，并且兩個(gè)面類似地被圖案化成具有各個(gè)面上的這兩個(gè)圖案的總和，而非在各個(gè)面上產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)特的圖案。
[0008]結(jié)果是，此類裝置將常常由若干基底構(gòu)成，其中每個(gè)基底上僅有一個(gè)圖案化的層，或者可能通過兩個(gè)或更多個(gè)重復(fù)的抗蝕劑施用、暴露以及顯影階段來進(jìn)行圖案化。這可能適用于通過暴露于光而變得不溶的抗蝕劑，但是該技術(shù)不能與變得可溶的抗蝕劑一起使用，這是因?yàn)榈诙┞峨A段仍將使該材料的第一面上的已經(jīng)圖案化的抗蝕劑暴露。
[0009]本發(fā)明的目的在于解決以下問題:使得能夠?qū)鈱W(xué)透明的基底的兩面進(jìn)行光圖案化。
[0010]發(fā)明概沭
[0011]在一方面，本發(fā)明提供一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有第一和第二面的一個(gè)光學(xué)透明的基底、在該第一和第二面中的每一個(gè)上的一個(gè)感光材料涂層，該涂布的基底對(duì)于具有感光材料對(duì)其敏感的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射是不透明的。
[0012]術(shù)語“光學(xué)透明的”用以意指該基底能夠透射電磁輻射的所有或部分可見光譜(典型地在約380nm至約720nm的范圍內(nèi))。福射透射水平可能相當(dāng)?shù)?例如低至1%的入射福射的透射率，但是如果仍然有可能以人眼看穿該基底，則該基底仍然被視為是光學(xué)透明的。另夕卜，許多顯示裝置通過使原色(紅、綠以及藍(lán))中不同比例的光結(jié)合來產(chǎn)生全光譜色的錯(cuò)覺。在此類系統(tǒng)中，最短的波長(zhǎng)組分僅可以延伸一直到約420nm，并且在這種情況下，為了呈現(xiàn)無色，窗口材料無需透射具有更短波長(zhǎng)的光。
[0013]該基底典型地是平坦的，是例如處于板、片或薄膜的形式，其中第一和第二面是彼此相反的。
[0014]該基底可以由大范圍的材料制成，這些材料可以對(duì)寬范圍的波長(zhǎng)或?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)窄頻帶的波長(zhǎng)是光學(xué)透明的。適合的基底包括，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)，例如可從帝人杜邦薄膜公司(Teijin Du Pont Films)獲得的、稱為商標(biāo)Teonex的PEN薄膜。例如，Teonex Q65PEN薄膜對(duì)于短于375nm的波長(zhǎng)具有僅為2%或更小的透射率，即，它吸收UV光。該基底還可以包含偏振材料。
[0015]術(shù)語“感光材料”用以意指當(dāng)暴露于具有一個(gè)或多個(gè)特定波長(zhǎng)(例如，來自電磁光譜的一個(gè)特定區(qū)域)的電磁輻射時(shí)，在固化反應(yīng)中引起化學(xué)或物理變化的一種材料。這種輻射被稱為感光材料對(duì)其敏感從而產(chǎn)生固化反應(yīng)的輻射。所產(chǎn)生的輻射誘導(dǎo)的變化可能是因?yàn)榻?jīng)由吸收輻射所引起的反應(yīng)性化學(xué)種類的生成(例如，引起聚合的自由基的生成或引起增強(qiáng)的溶解性的聚合物中的化學(xué)鍵的裂變)。這種輻射誘導(dǎo)的變化可能可替代地是一種輻射誘導(dǎo)的物理變化(例如，一種光學(xué)誘導(dǎo)的聚合物鏈構(gòu)象的變化，該變化導(dǎo)致自由體積增大并且因此導(dǎo)致該材料擴(kuò)張)。如以上所討論的，該輻射誘導(dǎo)的變化(或固化反應(yīng))典型地引起溶解性的變化。一般來說，這種變化將會(huì)以與相關(guān)波長(zhǎng)的光的光子的吸收速率有關(guān)的速率發(fā)生。
[0016]多種感光材料是眾所周知的，并且大范圍的適合的感光材料是可容易地獲得的并且是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的。通過選擇用來激活用于改變感光材料的狀態(tài)的光化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)種類，可以控制這些感光材料對(duì)其具有活性的波長(zhǎng)范圍。典型地，該材料將包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)色團(tuán)(即，吸收電磁輻射的一個(gè)種類)，該一個(gè)或多個(gè)發(fā)色團(tuán)在它們的光激發(fā)態(tài)下變得具有化學(xué)反應(yīng)性。
[0017]該感光材料可以是一種負(fù)作用材料(例如，它通過固化輻射作用而呈現(xiàn)不溶性并且因此被顯影以形成一個(gè)光掩模的不透明區(qū)域的陰像)?？商娲兀摳泄獠牧峡梢允且环N正作用材料(例如，它通過暴露于固化輻射而被溶解并且因此形成一個(gè)光掩模的不透明區(qū)域的拷貝。
[0018]感光材料涂層典型地處于一種層的形式，該層可以以不間斷的方式覆蓋基底面的全部或一個(gè)實(shí)質(zhì)性部分。
[0019]一個(gè)第一感光材料的涂層被提供在該基底的第一面上，并且一個(gè)第二感光材料的涂層被提供在該基底的第二面上。典型地，在該第一和第二面的每個(gè)上使用相同的感光材料，即，該第一感光材料與該第二感光材料相同，但這不是必要的，并且在每個(gè)面上可以使用不同的感光材料，其中該第一感光材料與該第二感光材料不同。
[0020]術(shù)語“不透明的”關(guān)于該基底來使用，用來意指涂布的基底對(duì)具有該第一和第二感光材料對(duì)其敏感的該一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射具有有限的透射率。沒有必要完全阻止對(duì)這種輻射的透射(0%透射率)，但是優(yōu)選地透射率是小于約50%、更優(yōu)選地小于約10%并且理想地小于約2%。如所要求的，該基底可以本身是不透明的。可替代地，與感光材料涂層結(jié)合的基底可以具有必要的不透明度。例如，該基底可以透射50%的相關(guān)輻射，但是如果在第一面上的第一感光材料也只透射50%的輻射，那么將僅有25%的輻射傳到第二面上的第二感光材料。在一個(gè)極端的實(shí)例中，該基底可以透射95%的相關(guān)輻射，但是該透射的輻射可通過該第一面上的第一感光材料的作用而被減小到(比如)10%。通過提供適合地定制或工程化的基底和感光材料的組合，可以廣生不透明的涂布的基底。
[0021]術(shù)語基底用來指代感光涂層之間的材料并且可以由若干層構(gòu)成。例如:該基底可以包括一個(gè)核心基底材料，該核心基底材料在一個(gè)或兩個(gè)面上具有一個(gè)或多個(gè)涂層以修改其表面特性(例如，粘附性、表面張力、耐化學(xué)性)；該基底可以包括一個(gè)核心基底材料，該核心基底材料在一個(gè)或兩個(gè)面上具有一個(gè)或多個(gè)層/涂層以便修改其光學(xué)透射率；并且該基底可以包括核心基底材料，該核心基底材料在一個(gè)或兩個(gè)面上具有一個(gè)光學(xué)透明的功能層，該功能層隨后使用圖案化的感光涂層作為模板而被修改。
[0022]一個(gè)表面涂層(如一個(gè)保護(hù)層)可以可任選地提供在這些感光材料涂層中的一個(gè)或兩個(gè)上。這個(gè)表面涂層典型地處于惰性涂層的形式。
[0023]在使用中，該結(jié)構(gòu)的第一和/或第二面(相繼地或同時(shí)地)暴露于感光材料對(duì)其敏感并且涂布基底對(duì)其不透明的輻射，該輻射被稱為固化輻射。使感光材料在適合的條件(例如，輻射強(qiáng)度、暴露時(shí)間等)下暴露，以使該感光材料經(jīng)受如以上所討論的輻射誘導(dǎo)的固化反應(yīng)，從而典型地引起溶解性的變化。
[0024]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種對(duì)根據(jù)本發(fā)明的可光圖案化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行光圖案化的方法，該方法包括使第一和第二感光材料暴露于這些感光材料對(duì)其敏感但是涂布基底對(duì)其不透明的固化輻射。
[0025]因此將顯而易見的是，通過選擇適合的基底、感光材料以及固化輻射，這樣可以避免穿通固化，從而使雙面光圖案化可行。
[0026]該結(jié)構(gòu)的這些面典型地以逐圖案的方式暴露于輻射以產(chǎn)生光圖案化，其中兩個(gè)面上的圖案典型地是不同的。如本領(lǐng)域中所熟知的，將這些面選擇性地暴露于固化輻射從而產(chǎn)生光圖案化可以按照多種方式來進(jìn)行，這些方式包括:通過經(jīng)由成像到該感光材料上或與該材料相接觸或靠近該材料的一個(gè)掩模或光圈的暴露；通過將該感光材料暴露于輻射的一個(gè)小區(qū)域，然后移動(dòng)或掃描該小區(qū)域以形成一個(gè)所希望的圖案，例如通過用激光束直接書寫或通過光圈擋片的移動(dòng)來進(jìn)行；或者通過使該輻射衍射到該材料上從而形成一個(gè)干擾圖案，例如通過光柵或隙縫、或通過投射全息圖來進(jìn)行。
[0027]在第一和第二面上的感光材料上的輻射暴露圖案典型地是不同的。
[0028]因?yàn)樵摶讓?duì)固化輻射是不透明的，所以沒有穿通固化發(fā)生，這樣使得可以通過第一和第二面上的感光材料的固化反應(yīng)而產(chǎn)生兩個(gè)不同的圖案。因此，本發(fā)明的可光圖案化的結(jié)構(gòu)可以按照一種迄今為止不可能的方式用于雙面光圖案化。
[0029]在固化反應(yīng)之后，感光材料可以按照常規(guī)的方式進(jìn)行處理，典型地使用一種顯影介質(zhì)(典型地是一種或多種溶劑)而使該感光材料經(jīng)受顯影處理，以便選擇性地從基底去除可溶的感光材料，從而在基底的第一和第二面上留下不可溶的感光材料的圖案，典型地在這兩個(gè)面上留下不同的圖案。
[0030]在具有表面涂層的實(shí)施例中，此表面涂層優(yōu)選地在顯影介質(zhì)中是可溶的；如果不是，那么該表面涂層應(yīng)在顯影步驟之前例如通過用一種適合的溶劑進(jìn)行處理而被去除。
[0031](在一個(gè)或兩個(gè)面上)所產(chǎn)生的圖案化的感光材料可以起許多作用。例如，它可以形成一個(gè)蝕刻掩模，該蝕刻掩模保護(hù)底層材料免受濕式或干式蝕刻處理；它可以形成一個(gè)模版，該模版防止后續(xù)材料被沉積在該底層材料上(例如，通過金屬的蒸發(fā)或電鍍)；并且它可以形成一個(gè)模板，在該模板上形成了一個(gè)后續(xù)層(例如，該后續(xù)層可以是用于無電鍍的一種催化劑、或化學(xué)或生物種類可以結(jié)合到其上的一種反應(yīng)性層)。
[0032]使用根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)使得能夠同時(shí)地或在第一面已經(jīng)顯影之前在基底的兩面上進(jìn)行光圖案化。
[0033]必須考慮基底和感光材料的特性來選擇固化輻射。
[0034]在基底對(duì)其透明的波長(zhǎng)與感光材料對(duì)其敏感的輻射的波長(zhǎng)不存在重疊的情況下，有可能使用具有任何波長(zhǎng)的固化輻射，其條件是該固化輻射包括這些感光材料對(duì)其敏感的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。具體地說，有可能使用寬頻帶的輻射源。適合的寬頻帶源是眾所周知的，其中方便的源包括水銀弧光燈，該水銀弧光燈發(fā)射波長(zhǎng)為從260nm且更長(zhǎng)的輻射。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)處于在200nm與365nm之間的區(qū)域中的輻射敏感的感光材料是作為第一和第二感光材料，并且被涂布到來自杜邦帝人薄膜公司的Teonex Q65PEN薄膜的兩面上。這種材料對(duì)短于375nm的波長(zhǎng)具有僅為2%或更小的透射率。該材料以分團(tuán)案的方式(例如通過使用一個(gè)掩模)暴露于來自水銀弧光燈的寬頻帶照明，該水銀弧光燈發(fā)射波長(zhǎng)為從260nm且更長(zhǎng)的輻射。盡管基底將會(huì)強(qiáng)烈地透射高于375nm的輻射，但感光材料在這些長(zhǎng)波長(zhǎng)下并不吸收并且因此在基底的遠(yuǎn)側(cè)面上不暴露，即，該系統(tǒng)在薄膜的透射區(qū)域中的重疊功能接近零，所以不存在穿通固化。
[0035]在一種方法中，本發(fā)明根據(jù)發(fā)色團(tuán)而使用吸收所具有的波長(zhǎng)與可以被該基板透射的波長(zhǎng)相比更短的光的感光材料。
[0036]那么相比之下，在基底對(duì)其透明的波長(zhǎng)與感光材料對(duì)其敏感的輻射的波長(zhǎng)存在重疊的情況下，必須使用一個(gè)適合地選擇的輻射源。例如，可能適當(dāng)?shù)氖鞘褂镁哂蟹浅Ｕ陌l(fā)射光譜的一個(gè)輻射源，如激光、發(fā)光二級(jí)管(LED)或過濾原子發(fā)射燈，如發(fā)射處于約365nm的窄頻帶的輻射的水銀1-線源。這類輻射源可以例如與具有相對(duì)寬的敏感度光譜的感光材料結(jié)合使用。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)從200nm至450nm的輻射敏感的感光材料被用作第一和第二感光材料，并且被涂布到Teonex Q65PEN薄膜基底的兩面上。使該薄膜的頂面以逐圖案的方式(例如通過使用一個(gè)掩模)暴露于來自三倍頻率的Nd = YAG激光的355nm的輻射。盡管該基底材料在感光材料吸收光的區(qū)域內(nèi)是透射性的，但暴露源發(fā)射僅處于被該基底材料強(qiáng)烈吸收的非常窄的波長(zhǎng)頻帶的光。這意味著該系統(tǒng)在該薄膜的透射區(qū)域內(nèi)的重疊功能為零，并且感光材料的底層沒有被暴露，所以不存在穿通固化。
[0037]在該基底包含偏振材料(線性的或圓形的)的情況下，則通過使用適當(dāng)?shù)钠窆庥锌赡芊乐构馔干渫ㄟ^基底并且因此避免穿通固化。在一個(gè)具體實(shí)施例中，在輻射源發(fā)射偏振光(或者它被過濾成發(fā)射偏振光)的情況下，該基底材料僅需要對(duì)遍及以下區(qū)域的光的那個(gè)偏振具有減小的透射率，在該區(qū)域中，基底對(duì)其透明的波長(zhǎng)與感光材料對(duì)其敏感的輻射的波長(zhǎng)存在重疊。例如，如果該輻射源南北偏振，則該基底材料只需要阻擋對(duì)這種偏振的透射，并且可以對(duì)在東西方向上偏振的輻射進(jìn)行完全透射。這可以通過使用一片偏振材料作為基底來實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)實(shí)例使用四分之一波長(zhǎng)擋片和線性偏振器的組合，該組合將阻擋/透射順時(shí)針或逆時(shí)針圓偏振光中的一個(gè)或另一個(gè)。這樣一種安排將在如液晶顯示器的顯示裝置中具有特別的用途，并且例如可以允許在一個(gè)顯示器中將觸摸屏功能性與偏振器功能性相結(jié)合，以便減少層的總數(shù)目并且因此減小裝置厚度和重量。
[0038]寬頻帶輻射源典型地比窄頻帶輻射源便宜。可能需要考慮輻射源的強(qiáng)度來確定固化時(shí)間，并且具體地說，在窄頻帶源的情況下可能有必要使用更高的強(qiáng)度。
[0039]感光材料的反應(yīng)速率可以是線性的或非線性的。例如，反應(yīng)性種類的生成速率(或物理變化的速率)相對(duì)于入射輻射的強(qiáng)度可能是超線性的(例如，反應(yīng)速率可能與入射強(qiáng)度的平方成比例)。另外，感光材料可以是飽和的，這樣使得在某一入射強(qiáng)度之上反應(yīng)速率可以不再增大。
[0040]該系統(tǒng)的效力還可以取決于福射源的強(qiáng)度和暴露的持續(xù)時(shí)間。例如，將該系統(tǒng)暴露于更高強(qiáng)度的輻射更短的時(shí)間，與暴露于更低強(qiáng)度更長(zhǎng)的時(shí)間相比，可以引起暴露的與未暴露的面之間的更高的反差。這將尤其適用于超線性系統(tǒng)(例如，其中反應(yīng)速率隨入射強(qiáng)度的平方變動(dòng)的系統(tǒng))。這同樣將適用于其中外在效應(yīng)可以抑制更低強(qiáng)度下的反應(yīng)的系統(tǒng)(例如，基于自由基的UV固化樹脂中的氧抑制)。
[0041]感光材料所經(jīng)受的光化學(xué)反應(yīng)必須進(jìn)行到充分的程度，以便防止該材料在隨后反應(yīng)(如顯影處理)的過程中被去除。這不一定要求100%的反應(yīng)。例如，UV誘導(dǎo)的交聯(lián)反應(yīng)可能需要進(jìn)行到充分反應(yīng)的僅20%，以便使樹脂膠化并且使其在顯影介質(zhì)中不可溶。然而在這種情況下，其中基底允許對(duì)感光材料對(duì)其敏感的輻射的有限的透射的一個(gè)系統(tǒng)可能是可接受的，其條件是反應(yīng)條件、特別是暴露時(shí)間是這樣以使得在該基底遠(yuǎn)離輻射源的一面上的感光材料中發(fā)生不充分的反應(yīng)，從而改變?cè)摳泄獠牧系娜芙庑蕴匦浴?br> [0042]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供根據(jù)本發(fā)明的一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)，連同使用說明。這些說明應(yīng)該指明適當(dāng)?shù)墓袒椛?，例如就波長(zhǎng)、光是否應(yīng)該偏振以及在這種情況下的取向等而言。也可以給出適合的輻射強(qiáng)度。同樣希望指明適合的固化時(shí)間。
[0043]還可以就感光材料和固化輻射的光譜重疊函數(shù)(SOF)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行考慮和分析。為此，需要定義各種術(shù)語。[0044]一種感光材料的“吸收光譜”是該材料在一個(gè)波長(zhǎng)范圍下所吸收的入射電磁輻射的部分。
[0045]感光材料的“敏感度光譜”類似于該感光材料的吸收光譜，但被定義為所希望的化學(xué)反應(yīng)性種類的生成速率與用于這些光化學(xué)種類的波長(zhǎng)的曲線。
[0046]“感光材料的敏感度區(qū)域”是以下電磁光譜區(qū)域:在該電磁光譜區(qū)域下，感光材料中的輻射吸收引起反應(yīng)性種類的生成，從而導(dǎo)致材料中所希望的變化(例如，交聯(lián)或呈現(xiàn)可溶性)。這是其中敏感度光譜顯示出有限的生成速率，或者其中該生成速率大于最大值的約1%的電磁光譜區(qū)域。
[0047]應(yīng)注意，感光材料的敏感度光譜和敏感度區(qū)域與吸收光譜是不一樣的，因?yàn)樵撐展庾V可能包括由光躍遷而引起的特征，這些光躍遷不引起所希望的化學(xué)反應(yīng)性種類的生成。例如，已經(jīng)摻雜有藍(lán)色染料的光反應(yīng)性材料將具有在紅或紅外中的吸收特征，該特征將歸因于該染料并且將不生成反應(yīng)性種類。
[0048]輻射源的“發(fā)射光譜”是用于在光圖案化過程中使感光材料暴露的輻射源的發(fā)射光譜(mWcmW)。
[0049]包括根據(jù)本發(fā)明的用于與特定的輻射源一起使用的一個(gè)結(jié)構(gòu)的特定系統(tǒng)的“光譜重疊函數(shù)”(SOF)被定義為感光材料的敏感度光譜與輻射源的發(fā)射光譜的產(chǎn)物(通過將在敏感度光譜與輻射源的光譜的每個(gè)波長(zhǎng)下的值一起相乘而獲得)。
[0050]必須考慮系統(tǒng)的SOF來選擇基底。
[0051]在光化學(xué)圖案化反應(yīng)中最重要的輻射波長(zhǎng)是在其中光譜重疊函數(shù)是有限的，即，其中敏感度光譜或發(fā)射光譜的值皆非零的那些波長(zhǎng)。事實(shí)上，考慮在其中SOF是大于其峰值的10%的區(qū)域是適當(dāng)?shù)?。這是因?yàn)楸M管在暴露于在其中SOF介于O與其峰值的10%之間的輻射波長(zhǎng)時(shí)，感光材料的反應(yīng)仍然可以繼續(xù)進(jìn)行，但與其中SOF更高的區(qū)域相比，在此區(qū)域中該反應(yīng)將是非常緩慢的。
[0052]本發(fā)明因此提供一種用于對(duì)一種光學(xué)透明的基底的第一和第二面上的感光材料進(jìn)行光圖案化的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括具有給定光譜的一個(gè)輻射源；具有給定敏感度光譜的感光材料；以及具有給定透射光譜的一種基底材料。
[0053]該系統(tǒng)的部件被選擇成使得該基底材料對(duì)處于在其中光譜重疊函數(shù)大于其最大值的約10%的光譜區(qū)域中的電磁輻射具有有限的透射?？赡苡幸娴氖遣扇∵@樣一個(gè)方案:其中SOF大于這個(gè)理論最小值并且優(yōu)選地該系統(tǒng)是這樣的使得SOF大于其最大值的約50%、可能地大于其最大值的約80%。
[0054]光譜重疊函數(shù)一般將具有比輻射源的發(fā)射光譜與感光材料的敏感度光譜的總和窄的光譜。一個(gè)寬頻帶暴露源(例如，一個(gè)高壓水銀燈)可以與只吸收處于200nm與320nm之間的輻射的感光材料結(jié)合使用。具有相對(duì)寬的敏感度光譜的感光材料可以與具有非常窄的發(fā)射光譜的暴露源(例如，激光、LED或過濾原子發(fā)射燈，如水銀1-線源)結(jié)合使用。
[0055]本發(fā)明還涵蓋由根據(jù)本發(fā)明的一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)或通過使用本發(fā)明的方法所產(chǎn)生的一種圖案化的結(jié)構(gòu)。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)典型地在第一和第二面上具有不同的圖案。
[0056]可以使所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)經(jīng)受進(jìn)一步的處理步驟。例如，該圖案化的材料可以用作一個(gè)掩模以用于蝕刻底層材料；或者用作一個(gè)模板以用于材料在底層基底上或在該模板本身上生長(zhǎng)。[0057]感光材料的暴露還可以弓I起物理變化，如膨脹(它可以在沖壓中使用)、充電或放電(例如，激光印刷機(jī))或顏色變化(照相術(shù))。
[0058]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了在有用于電子學(xué)、光學(xué)以及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域中的物品、特別是具有在信息顯示器(如視覺顯示器和觸摸屏、特別是電容式觸摸屏)中所涉及的透射層的物品的制造中的特別應(yīng)用。
[0059]將在以下實(shí)例中并且參考附圖通過例證的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0060]在附圖中:
[0061]圖1是展示在圖案化之前的根據(jù)本發(fā)明的一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示意圖；
[0062]圖2是類似于圖1的、在圖案化之后的該結(jié)構(gòu)的一個(gè)視圖；
[0063]圖3是一對(duì)圖表，其中圖3a示出一種特定的感光材料的敏感度光譜(以實(shí)線示出并且標(biāo)記為“速率”)和一個(gè)特定的輻射源的發(fā)射光譜(以虛線示出并且標(biāo)記為“強(qiáng)度”)，并且圖3b示出該感光材料和輻射源的光譜重疊函數(shù)(SOF)；
[0064]圖4是類似于圖3的、針對(duì)不同的感光材料和輻射源的一對(duì)圖表；并且
[0065]圖5是類似于圖3的、針對(duì)不同的感光材料和輻射源的另一對(duì)圖表。
[0066]附圖詳細(xì)說明
[0067]參見圖1，圖1示意性地(并且不按比例地)示出了根據(jù)本發(fā)明的一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)10,該結(jié)構(gòu)包括一片光學(xué)透明的基底材料12,該基底材料具有相反的第一和第二面
14、16。每個(gè)面具有相同感光材料的一個(gè)涂層18、20。
[0068]在使用中，該結(jié)構(gòu)的這些面通過使用對(duì)應(yīng)的掩模22、24以分團(tuán)案的方式而暴露于來自一個(gè)源(未示出)的固化輻射。這兩個(gè)面方便地同時(shí)進(jìn)行暴露。這兩個(gè)掩模具有不同的圖案。如以上所解釋的，考慮基底和感光材料的特性來選擇該固化輻射。在適當(dāng)?shù)臈l件(例如，時(shí)間)下暴露于固化輻射導(dǎo)致僅僅感光層18、20未被掩模覆蓋的暴露部分發(fā)生反應(yīng)，而不發(fā)生穿通固化，并且改變了感光材料相對(duì)于特定的顯影介質(zhì)的溶解性特性。在所展示的實(shí)施例中，使用一種正作用感光材料，該材料在暴露于固化輻射時(shí)從不可溶狀態(tài)轉(zhuǎn)變成可溶狀態(tài)。在適當(dāng)條件下用顯影介質(zhì)進(jìn)行處理導(dǎo)致選擇性地去除僅在反應(yīng)的暴露區(qū)域中的感光材料，從而在基底上僅在相應(yīng)于掩模的那些區(qū)域上(在圖2中所示的圖案26和28中)留下可光固化的材料。因?yàn)闆]有發(fā)生穿通固化，所以有可能在該基底的相反面上產(chǎn)生不同的圖案。
[0069]圖3展示了具有相對(duì)寬的敏感度范圍(從約280nm至420nm)的一種感光材料的敏感度光譜、和相對(duì)窄頻帶輻射源(例如，水銀1-線源)的集中在約365nm的發(fā)射光譜，以及所產(chǎn)生的光譜重疊函數(shù)。
[0070]圖4類似于圖3，但是卻針對(duì)與較寬頻帶輻射源如發(fā)光二級(jí)管聯(lián)接的、具有相對(duì)窄的敏感度范圍(從約250nm至320nm)的一種感光材料。
[0071]圖5類似于圖3，針對(duì)與高能尾的寬頻帶輻射源如鹵鎢燈一起使用的、具有相對(duì)窄的敏感度范圍(從約240nm至360nm)的一種感光材料。
[0072]在以上所有情況中，透射全部可見光譜但是卻吸收UV光的一種光學(xué)透明的基底，例如聚萘二甲酸乙二酯，可以用作根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)的基底，而不發(fā)生穿通固化。
[0073]SM
[0074]實(shí)例I[0075]為了證實(shí)基底材料的光譜透射的作用，在兩種不同的基底薄膜上制備多個(gè)樣品。
[0076]基底:
[0077]1.PET-PMX726, 50 μ HiFi 薄膜
[0078]2.PEN-Teonex Q65FA, 100 μ 杜邦帝人薄膜
[0079]一直低到315nm，PET具有強(qiáng)的光透射率(高于10%)。另一方面，PEN在低于375nm下吸收強(qiáng)烈。
[0080]在這些實(shí)驗(yàn)中，采用Irgacure907 (Irgacure是商標(biāo))作為光引發(fā)劑材料。Irgacure907在300nm與320nm之間具有其峰值吸收。高于340nm,此吸收降低至遠(yuǎn)低于其峰值的10%。
[0081]涂層:
[0082]所有的涂層以12 μ的刮涂棒來涂覆并且然后在50°C下在熱板上干燥5分鐘。
[0083]使用以下一個(gè)3層處理:
[0084]1.首先將一個(gè)基層涂布至每個(gè)基底的兩面上并且然后使用IkW水銀燈來固化。這是為了確保一個(gè)相容的表面能以用于后續(xù)涂層。
[0085]2.然后一個(gè)感光材料活性層被涂布在這些基層頂上并且被干燥。
[0086]3.然后一個(gè)惰性頂涂層被涂覆在這些活性層頂上。使此惰性頂涂層干燥以給出一個(gè)清晰的、不粘的表面涂層薄膜，該薄膜降低了固化過程中的氧抑制并且保護(hù)光掩模免受來自活性層的固化時(shí)的污染的任何損害。小心地將頂涂層配制成在有待在預(yù)設(shè)情況下使用的顯影介質(zhì)(DMS0/丙酮)(DMS0是二甲基亞砜)中是可溶的，同時(shí)能夠從不攻擊底層感光材料涂層的一種溶劑(在此情況下是水)而被應(yīng)用。
[0087]三種配制品如下:
[0088]第一層(基層)
[0089]
【權(quán)利要求】
1.一種可光圖案化的結(jié)構(gòu)，包括具有第一和第二面的一個(gè)光學(xué)透明的基底、該基底在該第一面上的一個(gè)第一感光材料涂層、以及該基底的該第二面上的一個(gè)第二感光材料涂層，該涂布的基底對(duì)于具有該第一和第二感光材料對(duì)其敏感的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射是不透明的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該基底是平坦的，其中該第一和第二面彼此相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其中該第一和第二感光材料是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括在具有感光材料的這些涂層中的一個(gè)或兩者上的一個(gè)表面涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中該表面涂層可溶于適用于在固化之后去除該感光材料中使用的顯影介質(zhì)之中。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中該感光材料包括用于無電鍍的一種催化劑。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu),其中該基底包括偏振材料。
8.一種對(duì)根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可光圖案化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行光圖案化的方法，該方法包括使該第一和第二感光材料暴露于這些感光材料對(duì)其敏感但該涂布的基底對(duì)其不透明的固化輻射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該結(jié)構(gòu)的該第一和第二面同時(shí)暴露于固化輻射。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中該結(jié)構(gòu)的這些面以逐圖案的方式暴露于輻射以便產(chǎn)生光圖案化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在這兩個(gè)面上的圖案是不同的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中在該固化反應(yīng)之后，選擇性地使用一種顯影介質(zhì)使這些感光材料經(jīng)受一個(gè)顯影處理，以便從該基底去除可溶的感光材料，從而在該基底的該第一和第二面上留下不可溶的感光材料的圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該顯影介質(zhì)還去除該結(jié)構(gòu)上的任何表面涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中該基底對(duì)其透明的波長(zhǎng)與這些感光材料對(duì)其敏感的輻射波長(zhǎng)不存在重疊，并且該結(jié)構(gòu)被暴露于來自一個(gè)寬頻帶的輻射源的固化輻射。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中該基底對(duì)其透明的波長(zhǎng)與這些感光材料對(duì)其敏感的輻射波長(zhǎng)存在重疊，并且該結(jié)構(gòu)被暴露于來自一個(gè)窄發(fā)射光譜輻射源的固化輻射。
16.根據(jù)權(quán)利要求8至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中該基底包括偏振材料，并且該結(jié)構(gòu)被暴露于適當(dāng)?shù)钠窆狻?br> 17.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的可光圖案化的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)連同使用說明。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的結(jié)構(gòu)，其中這些說明指明適當(dāng)?shù)墓袒椛洹?br> 19.一種由根據(jù)權(quán)利要求1至7、17或18中任一項(xiàng)所述的可光圖案化的結(jié)構(gòu)或通過使用如權(quán)利要求8至16中任一項(xiàng)所述的方法所產(chǎn)生的圖案化的結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖案化的結(jié)構(gòu)，該圖案化的結(jié)構(gòu)在該第一和第二面上具有不同的圖案。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的圖案化的結(jié)構(gòu)，其中該基底包括形成一種顯示器結(jié)構(gòu)的一部分的偏振材料。
22.一種觸摸屏、特別是一種電容式觸摸屏，包括根據(jù)權(quán)利要求19、20或21所述的一種圖案化的結(jié) 構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G06F3/041GK103502890SQ201280013523
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月18日
【發(fā)明者】P.G.本特利, D.S.托馬斯 申請(qǐng)人:傳導(dǎo)噴墨技術(shù)有限公司