[发明专利]湿式蚀刻自组装单层图案化基材和金属图案化制品的方法

说明书

背景技术

微接触印刷使用通常由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的微图案化弹性体压模，在所述压模上涂上油墨并放置在基材上，使化学反应局限在能形成自组装单层(SAM)的油墨分子与基材之间。用该技术得到的图案化SAM已用作用于有选择地蚀刻金属和金属化基材以形成导电图案的防蚀层。

发明内容

尽管文献中已描述了多种蚀刻方法，但本行业将发现一些方法的优点，这些方法可用于制备具有改善的均匀度和/或增加的厚度的金属图案，尤其是对于相对较大的区域。本行业还会发现具有更高的蚀刻速率的蚀刻方法的优点，从而提高制造效率。

在一些实施例中，描述了湿式蚀刻SAM图案化金属化基材的方法。

在一个实施例中，描述了图案化基材的方法，该方法包括：

提供包含金属化表面的基材，该金属化表面具有自组装单层图案化区域和未图案化区域；以及在使用起泡气体进行搅动的液体蚀刻剂中对金属化表面进行湿式蚀刻，以便从未图案化的区域上移除金属，形成金属图案。

在另一个实施例中，描述了图案化基材的方法，所述方法包括：提供包含金属化表面的基材，该金属化表面具有自组装单层图案化区域和未图案化区域；以及以至少300nm/min的速率对基材进行湿式蚀刻，以便从未图案化区域上移除金属，从而形成金属图案。

在实施的每种方法中，通常用微接触印刷法将自组装单层图案化区域印刷到金属化表面上。优选地，气泡从气泡发生表面释放出，并以基本垂直于金属化表面的方向穿过液体蚀刻剂。气泡优选冲击具有图案化自组装单层的金属化表面。

在一些实施例中，包含自组装单层图案化区域的金属化表面设置为基本上平行于发泡的气泡发生表面。金属化表面可以设置在距离气泡发生表面至少30毫米的位置。另外，气泡发生表面的表面积通常为自组装单层图案表面积的至少约1/4。从气泡发生表面发出的气泡具有至少10cm/min的速度。另外，金属化表面处的气泡通常具有至少2毫米的直径。

这些方法可用于制备各种图案化制品。

在一个实施例中，描述了图案化制品，所述制品具有基材和设置在基材上的蚀刻的微接触印刷的金属图案，其中图案具有至少100纳米的厚度，并且在至少25cm²的区域上具有至少50％、75％或90％的图案特征均匀度。

在另一个实施例中，描述了图案化制品，所述制品具有基材和设置在基材上的蚀刻的微接触印刷的金属图案，其中图案包含厚度为至少250纳米的银或金。

附图说明

图1为在起泡搅动的蚀刻剂浴中蚀刻SAM图案化金属化基材的示意图。

图2为蚀刻的微接触印刷的金属图案的边缘区域的光学显微照片。

图3为蚀刻的微接触印刷的金属图案的中心区域的光学显微照片。

具体实施方式

定义

如本专利申请中所用：

“自组装单层”通常是指附着(如，通过化学键)至表面并且相对于该表面以及甚至相对于彼此采用优选取向的一层分子。已显示的是，自组装单层如此完全地覆盖表面以致改变该表面的特性。例如，应用自组装单层可导致表面能降低，并且允许选择性地蚀刻未涂有自组装单层的金属。

“蚀刻剂”是指可通过化学反应、溶解或它们的组合从未图案化区域移除金属的材料(如液体)(例如，通过使材料与可溶解金属或可与金属反应的湿化学溶液接触，以形成可溶解的产物)；

“硫代”是指式-S-表示的二价基团或部分。

本发明涉及湿式蚀刻包含金属化表面的基材上的金属的方法，该金属化表面具有未图案化区域和图案化自组装单层(SAM)。可将图案化SAM用作蚀刻防蚀层，并且通常微接触印刷至金属化表面上。

本发明通常可用于任何金属或金属化基材。如本文所用，“金属”和“金属化”是指对于预期目的适合导电的元素性金属或合金。

尽管本文所述的方法和制品可以采用不透明基材，如硅晶片，但在优选的实施例中，金属化基材通常为涂覆有金属的可见光透明的基材。

本文所用的“可见光透明的”是指基材的未金属化区域的透射水平通常为对可见光的至少一种偏振态至少80％透射，其中百分透射率归一化为入射(任选偏振)光的强度。具有(如微接触印刷)金属图案的基材区域通常具有较低的透射率。上面具有蚀刻的微接触印刷的金属图案的基材(包括图案化(即金属化)和未图案化(即未金属化)区域)的平均透射率通常为至少60％。