JP2019534369A - フォトリソグラフィおよび接着剤でボンディング可能な材料を用いて三次元構造体を製造する方法 - Google Patents
フォトリソグラフィおよび接着剤でボンディング可能な材料を用いて三次元構造体を製造する方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
a)室温にて固体である材料(102)を準備する工程であって、前記材料(102)Ga有機溶媒(107)に可溶性であり、材料(102)が、i)不飽和炭素−炭素結合を有するエポキシ樹脂、およびii)400を超える、好ましくは600を超える分子量を有するエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1つを含み、材料(102)が、少なくとも2つのチオール基を含むモノマー、少なくとも2つの炭素−炭素不飽和結合を含むモノマー、および材料(102)が第1活性化工程において化学線に曝露された場合に化学反応を開始して、架橋ポリマーネットワーク(106)を形成することができる第1開始剤を含み、前記材料(102)が材料(102)が第1活性化工程において化学線に曝露された場合に、化学反応を経て、架橋ポリマーネットワーク(106)を形成することができる、工程と、
b)第1活性化工程において、前記材料(102)を、反応を開始するように適合された化学線(104)に少なくとも部分的に曝露して、架橋ポリマーネットワーク(106)を形成する工程であって、前記曝露がパターン内でなされ、架橋ポリマーネットワーク(106)が有機溶媒(107)に可溶性ではない、工程と、
c)非架橋材料を有機溶媒(107)に溶解して、架橋ポリマーネットワーク(106)を残す工程と、
d)第2活性化工程において架橋ポリマーネットワーク(106)を第2開始剤と接触させて、更なる反応を開始させて、更なる架橋および接着特性をもたらして、活性化架橋ポリマーネットワークを得る工程と、
e)活性化架橋ポリマーネットワークを別の物体(108)と接触させて、ボンディングして、物品を形成する工程と
を含む方法が提供される。
・未硬化の二重硬化ポリマー系、すなわち材料は、有機溶媒に溶解されて、所望の粘度および乾燥含量が達成される。
・適切な基板上にフィルムが形成されて、有機溶媒が蒸発することにより、材料の固体の非粘着性フィルムが達成される。別の実施形態において、物体が直接、材料から完全に、または部分的に製造される。
・フォトリソグラフィパターンマスクがフィルム上に当てられる。この組立体は、第1の硬化工程に適した化学線に曝露される。化学線への曝露は、第1の硬化工程において重合反応を開始させる第1活性化工程である。これ以外にも、化学線は、マスクなしで、例えば、材料の所望の部分を照射することができるレーザーまたは別の装置を用いて当てられる。曝露は、架橋ポリマーネットワークをもたらす。
・化学線の曝露によって硬化されなかった材料部分を、適切な有機溶媒を用いて溶解させることによって、フォトリソグラフィパターンは現像される。これにより、有機溶媒に溶解しない架橋ポリマーネットワークが残る。
・溶媒が除去された後に、第2の硬化工程が、第2開始剤を塗布することによって開始される。一実施形態において、第2の硬化工程は、活性化化学物質の溶液を塗布することによってなされる。ボンディングされるべき表面は、第2の硬化工程が完結する前に組み立てられなければならない。第2の実施形態において、リソグラフィパターンにボンディングされることになる表面は、フォトレジスト材料中で第2の硬化工程を活性化する化学基で修飾されている。第2開始剤の塗布は、活性化架橋ポリマーネットワークをもたらす。
・エポキシ基と段階成長反応を経る求核剤:一級および二級アミン、チオール、カルボン酸、ならびにフェノール。
・エポキシ基のアニオン鎖成長反応を促進する触媒種:三級アミン、イミダゾール、およびピリジン。
・エポキシ基と共重合する種:環状酸無水物。
・水酸基により架橋する種:イソシアナート、アミノホルムアルデヒド樹脂。
使用材料
Sigma−Aldrichのペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオナート)(PETMP)
TPOL(エチル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィナート)
ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド(BASFのIrgacure 819)
トリアリルイソシアヌラート。Mw249.27、官能性3(TAIC)
Epon 1002F、MomentiveのビスフェノールAのグリシジルエーテル。Mw約1300、エポキシ当量600〜700、および軟化点85℃。
Epon 1002F、エポキシ基の45%をアクリル酸で修飾。(E45)
HexionのSU8エポキシ樹脂
SU8、20%のエポキシ基をアクリル酸で修飾「SU8−20」
Q1301ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩(和光)
乳酸エチル
Epon 1002FおよびSU8のアクリル化を、Ramidus ABによって実行した。
Dynasylan MTMO、EvonikのΥ−メルカプトトリメトキシシラン。
Dynasylan AMMO、EvonikのΥ−アミノトリメトキシシラン。
N−(2−アミノエチル)−N’−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン、MomentiveのSilquest A 1130
DBN、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン
プロピレングリコールメチルエーテルアセタート(PMA)
メタノール(MeOH)
酢酸ブチル(BuAc)
それぞれの成分を、ガラスバイアル中に秤量して、ラボボルテックス振動ブレンダ上で、かつ/またはスパチュラで混合した。
全てのシリコンウェハ表面を、Dynasylan AMMOの1%メタノール溶液を用いてシラン化した。溶液を2000rpmにてスピンして、85℃のホットプレート上で5分間ベークした。
第2の硬化工程を誘導するのに用いられるべきガラスウェハを、以下の方法で活性化した。メタノール中0.7%MTMOおよび0.3%Silquest A 1130の溶液を調製した。この溶液を、ガラスウェハ上に2000rpmにてスピンオンして、ホットプレート上で85℃にて5分間ベークした。
レジスト配合A(表1)を、プライミングした(メタノール中1%アミノシラン)4インチのシリコンウェハ上に、1000rpmにてスピンオンした。ウェハをホットプレート上で85℃にて5分間ソフトベークしてから放置して、室温に冷却した。この段階で、レジスト表面は触って乾燥していた。標準中圧水銀ランプを用いて、マスクアライナ機(SUSS Microtec MA6)内でフォトマスクを通してレジストフィルムに照射することによって、UV硬化パターンを生成した。曝露量は500mJ/cm2であった。レジスト機から取り出した後、マスクはレジスト表面にくっつかなかった。UV硬化パターンを、DPMAを用いて現像した。ウェハをホットプレート上で80℃にて5分間ハードベークした。他の実施形態において、この温度は、感温性分子が存在する場合、より低くすることができる。ウェハを顕微鏡で調べた。ガラスマスク由来のパターンは、非常に良好な解像度で再現された。厚さは12μmと測定された。
レジスト配合A(表1)を、きれいなガラスウェハ(Borofloat)上に、500rpmにてスピンオンした。ウェハをホットプレート上で85℃にて5分間ソフトベークしてから放置して、室温に冷却した。他の実施形態において、この温度は、感温性分子が存在するならば、より低くする。この段階で、レジスト表面は触って乾燥していた。標準中圧水銀ランプを用いて、マスクアライナ機(SUSS Microtec MA6)内でフォトマスクを通してレジストフィルムに照射することによって、UV硬化パターンを生成した。曝露量は1000mJ/cm2であった。レジスト機から取り出した後、マスクはレジスト表面にくっつかなかった。UV硬化パターンを、DPMAを用いて現像した。ウェハをホットプレート上で85℃にて5分間ハードベークした。他の実施形態において、この温度もまた、感温性分子が存在するならば、より低くする。ウェハを顕微鏡で調べた。ガラスマスク由来のパターンは、非常に良好な解像度で再現された。
レジスト配合B(表1)を、シリコンウェハ上にスピンオンした。スピン速度は1000rpmであり、加速度は3000rpm/sであった。非常に滑らかなフィルムが得られた。ウェハおよびフィルムをホットプレート上で90℃にて7分間ソフトベークした。他の実施形態において、この温度は、感温性分子が存在するならば、より低くする。周囲温度に冷却した後、粘着性のない滑らかなフィルムが手元にあった。
レジスト配合C(表2)を、ガラススライド上に3000rpmにてスピンオンした。ガラススライドをホットプレート上で65℃にて3分、次いで95℃にて7分ソフトベークしてから放置して、室温に冷却した。この段階で、レジスト表面は触って乾燥していた。
レジスト配合D(表2)を、ガラススライド上に1500〜3000rpmにてスピンオンした。ガラススライドをホットプレート上で80℃にて5分ソフトベークしてから放置して、室温に冷却した。この段階で、レジスト表面は触って乾燥していた。365nmのUVランプ下でフォトマスクを通してレジストフィルムに照射することによって、UV硬化パターンを生成した。曝露量は1000mJ/cm2であった。レジスト機から取り出した後、マスクはレジスト表面にくっつかなかった。曝露後ベークプロセスを、65℃にて3分間実行した。UV硬化パターンを、乳酸エチルを用いて現像した。ウェハを、ホットプレート上で80℃にて5分間ハードベークした。ウェハを顕微鏡で調べた。ガラスマスク由来のパターンは、非常に良好な解像度で再現された。厚さは15〜30μmと測定された。
Claims (22)
- 物品を製造する方法であって:
a)室温にて固体である材料(102)を準備する工程であって、前記材料(102)が有機溶媒(107)に可溶性であり、前記材料(102)が、i)不飽和炭素−炭素結合を有するエポキシ樹脂、およびii)400を超える、好ましくは600を超える分子量を有するエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1つを含み、前記材料(102)が、少なくとも2つのチオール基を含むモノマー、少なくとも2つの炭素−炭素不飽和結合を含むモノマー、および前記材料(102)が第1活性化工程において化学線に曝露された場合に化学反応を開始して、架橋ポリマーネットワーク(106)を形成することができる第1開始剤を含み、前記材料(102)が、前記材料(102)が前記第1活性化工程において化学線に曝露された場合に、化学反応を経て、架橋ポリマーネットワーク(106)を形成することができる、工程と、
b)前記第1活性化工程において、前記材料(102)を、反応を開始するように適合された化学線(104)に少なくとも部分的に曝露して、架橋ポリマーネットワーク(106)を形成する工程であって、前記曝露がパターン内でなされ、前記架橋ポリマーネットワーク(106)が前記有機溶媒(107)に可溶性ではない、工程と、
c)非架橋材料を有機溶媒(107)に溶解して、前記架橋ポリマーネットワーク(106)を残す工程と、
d)第2活性化工程において前記架橋ポリマーネットワーク(106)を第2開始剤と接触させて、更なる反応を開始させて、更なる架橋および接着特性をもたらして、活性化架橋ポリマーネットワークを得る工程と、
e)前記活性化架橋ポリマーネットワークを別の物体(108)と接触させて、ボンディングして、前記物品を形成する工程と
を含む方法。 - 前記材料(102)がポリマーを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1開始剤がUV開始剤である、請求項1または2に記載の方法。
- 工程a)の前記材料(102)が最初に有機溶媒(107)に溶解され、続いて前記有機溶媒(107)が工程b)の前に蒸発させられる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記有機溶媒(107)が真空および熱からなる群から選択される少なくとも1つを用いて蒸発させられる、請求項4に記載の方法。
- 前記材料(102)がフィルムとして基板(101)上に塗布される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板(101)が工程a)の前にプライマーで処理される、請求項6に記載の方法。
- 前記基板(101)が工程a)の前にシラン化される、請求項7に記載の方法。
- 選択された前記パターン内での前記曝露が前記材料(102)にマスク(105)を当てることによってなされる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記材料(102)が粘着性ではなく、前記マスクが前記材料(102)にくっつかない、請求項9に記載の方法。
- 前記材料が分子量Mw900〜1500である芳香族エポキシ樹脂を含有し、前記分子量が前記第1活性化工程の前、そして前記第2活性化工程の前に測定される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記材料(102)を前記化学線(104)に曝露した後に温度を上昇させる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 残りの前記架橋ポリマーネットワークを前記第2開始剤と接触させた後に温度を上昇させる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- プロセス中の温度が42℃を超えない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程d)および前記工程e)が1工程で行われ、前記別の物体がその表面上に前記第2開始剤として作用する化学基を少なくとも部分的に含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 工程d)における前記第2開始剤が溶液中に提供される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2開始剤が工程c)の前記有機溶媒(107)中に提供される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2開始剤がベース開始剤である、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2開始剤がエポキシ−チオール反応およびエポキシホモ重合を開始できるベース開始剤である、請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2開始剤がアミノ官能性加水分解性シランである、請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記材料(102)および前記別の物体は、工程e)において互いに向かって力で押し付けられる、請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜21のいずれか一項に従って製造された物体。
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