專利名稱：犧牲組合物、其應(yīng)用以及分解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體而言，本發(fā)明涉及犧牲組合物(sacrificial composition)。更具體而言，本 發(fā)明涉及犧牲聚合物以及其分解催化劑、其使用方法以及該犧牲聚合物的分解方法。
背景技術(shù)：
微電子和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的范圍廣泛的應(yīng)用增加了對溫度更低、熱可分解的 犧牲材料的需求。這些應(yīng)用包括在電互連(electricalinterconnects)、MEMS、微流體器件 (microfluidic device)以及微反應(yīng)器(micro-reactor)中的氣隙的制造。氣隙的形成在電互連中是重要的，因為它降低基體的有效介電常數(shù)。埋氣溝 (buried air channel)的制造可用于在多層接線板、高分辨率微顯示屏以及噴墨打印頭中 生成通道。在MEMS技術(shù)中，微氣孔的形成可緩解由材料的熱脹而造成的應(yīng)力，并可作為溫 度激活的釋放材料。以氣隙技術(shù)(air-gap technology)制造的微流體器件以及微反應(yīng)器可用于微量 化學(xué)合成(miniature-scale chemical syntheses)、醫(yī)療診斷以及微量化學(xué)分析以及微量 化學(xué)傳感器。在這些器件中，液體和氣體操作于橫截面大小為數(shù)十至數(shù)百微米量級的微通 道中進(jìn)行。在這種微通道器件中操作能夠提供許多優(yōu)點，包括試劑與被分析物消耗量低、系 統(tǒng)高度緊湊便攜、處理時間短、以及具有可用于一次性系統(tǒng)的潛力。盡管微流體器件具有如此之多的潛力，但其目前僅用于有限的應(yīng)用中，且就其操 作復(fù)雜度以及工作能力而言，其通常仍為相當(dāng)簡單的器件。例如，就制造真正的便攜式微 量分析系統(tǒng)而言，目前的困難之一在于將電子元件(如傳感方法)以及流控元件(fluidic element)簡單地集成至同一器件中。最重要的問題是控制該將多種功能集成于同一器件的 能力以及因而控制微流體器件的功能性水平，其中之一是用于制造該構(gòu)件的方法。微流體器件的應(yīng)用需要在多種溫度下的若干不同材料中形成微埋溝。聚碳酸酯已 被用作通過電子束平版印刷(electron beam lithography)制造納米流體器件的犧牲材 料。C. K. Hamett 等，J Vac. Sci. Technol. B. ,vol. 19(6) ,p. 2842,2001。同樣，已經(jīng)以聚甲酸 為犧牲層應(yīng)用熱絲(hot-filament)化學(xué)氣相沉積法制造氣隙。L. S. Lee等，Electrochem. and Solid State Lett.，vol. 4，p. G81，2001。此外，高度組織化的樹枝狀材料、特別是超枝化聚合物已被作為干燥釋放(dry-release)犧牲材料用于懸臂梁的制造中。H_J. Suh等，J Microelectromech. Syst.，Vol. 9(2)，pp. 198-205，2000。先前的研究還應(yīng)用在 250-425°C 下分解的非光敏犧牲聚合物制造氣隙。P. A. Kohl等，Electrochemical and Solid State Lett. ,vol. l，p. 49，1998 ；D. Bhusari 等，J Micromech. Microeng. ,vol. 10(3) ,p. 400，2001。圖1A-1H為說明先前提出的應(yīng)用非光敏犧牲材料形成埋氣孔的方法100的橫截面 視圖。圖IA所示為基體10，之后如圖IB所示在其上通過旋涂設(shè)置非光敏犧牲材料12。圖 IC所示為設(shè)置于犧牲材料12之上的硬掩膜(hard mask) 14。圖ID所示為設(shè)置于硬掩膜14 之上的經(jīng)光刻并蝕刻的掩膜部分16，而圖IE所示為去除掩膜部分16以及犧牲聚合物材料 12暴露于等離子蝕刻的部分。之后如圖IF所示移除硬掩膜14。圖IG所示為于犧牲聚合物12以及基體10之上形成罩面層(overcoatlayer) 18。 圖IH所示為犧牲材料12的分解以及空氣區(qū)域(air-region) 20的形成。犧牲聚合物12通 常通過將犧牲聚合物12加熱至足夠分解該聚合物的溫度(例如約300-425°C)而分解。由 于罩面層以及基體必須能夠承受分解該犧牲聚合物所需的溫度，因此需要高分解溫度(如 約300-425°C)的現(xiàn)有犧牲聚合物限制了可應(yīng)用的罩面層材料以及基體的類型。甚至使用 聚碳酸酯聚合物作為犧牲聚合物也僅能將分解溫度降低至約250-280°C。因此，工業(yè)中存在一種在此之前未曾提出的解決前述缺點與不足的需要。

發(fā)明內(nèi)容
其中加以簡要描述的本發(fā)明具體實施方案包括聚合物組合物、其應(yīng)用方法、以及 其分解方法。其中一種組合物實例包括經(jīng)受酸催化分解的犧牲聚合物以及催化量的光產(chǎn)酸 源(photoacid generator)0本發(fā)明還提供制造構(gòu)件的方法。其中一種方法的實例包括將組合物設(shè)置于表面 之上，該組合物包括聚碳酸酯犧牲聚合物以及光產(chǎn)酸源；將掩膜設(shè)置于所述組合物之上，該 掩膜編碼限定將于組合物中形成的氣隙的輪廓；將該組合物通過掩膜中的縫隙暴露于能量 之下；將部分組合物移除以在組合物中形成氣隙，該被移除的部分對應(yīng)于掩膜中的縫隙。通過研究下文附圖以及詳細(xì)說明，其他組合物、方法、特征以及優(yōu)點對于本領(lǐng)域技 術(shù)人員將變得明白。所有這些額外的組合物、方法、特征以及優(yōu)點都將包含于本說明書中以 及本發(fā)明范圍之內(nèi)，并受所附權(quán)利要求書的保護(hù)。


通過參考下文附圖，可更好地理解本發(fā)明的許多方面。附圖中的元件并非意欲限 制、強(qiáng)調(diào)，而是用于清楚地說明本發(fā)明的原理。此外，在附圖中，相同的參考編號指定為所有 的若干視圖中相應(yīng)的部分。圖1A-1H為說明先前提出的應(yīng)用非光敏犧牲材料形成埋氣隙的方法的橫截面視 圖。圖2A-2F為說明應(yīng)用經(jīng)受酸催化分解的聚合物形成埋氣隙的典型方法的橫截面 視圖。圖3A-3F為說明應(yīng)用經(jīng)受酸催化分解的聚合物形成埋氣隙的可供選擇的典型方 法的橫截面視圖。
圖4A-4F為說明應(yīng)用經(jīng)受負(fù)穩(wěn)定(negative-tone stabilization)以使?fàn)奚牧?更難于分解的聚合物形成埋氣孔的可供選擇的典型方法的橫截面視圖。圖5說明圖2-4方法中所用犧牲聚合物實例的化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖6說明圖2-3方法中所用光產(chǎn)酸源實例的化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖7說明圖2-3方法中所用的其他光產(chǎn)酸源實例的化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖8為所公開的各種犧牲組合物的熱解重量圖。圖9為由所公開的典型犧牲組合物形成的氣隙的平版印刷圖的掃描電子顯微鏡 (SEM)顯微圖片。圖10為由可供選擇的犧牲組合物形成的氣隙的SEM顯微圖片。圖11為由可供選擇的犧牲組合物形成的氣隙的SEM纖維圖片。圖12為所公開的典型犧牲組合物在形成氣道的典型方法的不同階段中的紅外 (IR)光譜圖。圖13為組合物暴露于紫外(UV)輻射后，所公開的典型犧牲組合物的質(zhì)譜(MS)掃 描圖。圖14為所公開的典型犧牲組合物未暴露于UV輻射的MS掃描圖。圖15為典型的犧牲聚合物以及其相關(guān)的碎裂產(chǎn)物的選定MS掃描圖。圖16所示為其他由典型犧牲聚合物組合物降解而產(chǎn)生的典型揮發(fā)性化合物的化 學(xué)結(jié)構(gòu)圖。圖17所示為典型犧牲聚合物酸催化分解機(jī)制的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。圖18為圖17所示的酸催化降解反應(yīng)過程中生成的醇醛縮合反應(yīng)產(chǎn)物機(jī)制的化學(xué) 結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式大體而言，本發(fā)明公開聚合物、其應(yīng)用方法、其所形成構(gòu)件以及其分解方法。聚合 物的具體實施方式
可用以在電互連、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、微流體器件以及微反應(yīng)器中形成 氣隙。此外，本發(fā)明還公開其中犧牲組合物在比通常所用的更低的溫度下分解的方法。所公開犧牲組合物的具體實施方式
包括但不限于犧牲聚合物以及一種或多種正 或負(fù)成分。該正成分例如可包括光產(chǎn)酸源。通常，光產(chǎn)酸源可用于使該犧牲聚合物易于移除(如對溶劑更不穩(wěn)定)。例如，犧 牲組合物(例如犧牲聚合物以及正成分)層的一半被暴露于或為熱能形式(如高溫)或為 光能形式(如紫外(UV)光、近紫外光、和/或可見光)的能量，而另一半不暴露。然后，將 整個層暴露于溶劑或熱，且該溶劑或熱將暴露于能量的層溶解。盡管不希望受限于理論，但在暴露于光能時，正光產(chǎn)酸源產(chǎn)生酸。然后，在暴露于 堿或高溫時，該犧牲材料相對于未暴露于光能或熱能的犧牲材料的溶解增加。結(jié)果，可使用 例如掩膜通過去除經(jīng)暴露的犧牲聚合物而由犧牲聚合物制造三維構(gòu)件。通常，負(fù)組合物可用于使?fàn)奚酆衔锔y于移除(例如對通常能夠溶解犧牲聚合 物的溶劑或熱更穩(wěn)定)。例如，將犧牲組合物(包括犧牲聚合物以及負(fù)光引發(fā)劑)層的一半 暴露于光能，而另一半不暴露。然后，將整個層暴露于溶劑或熱，且該溶劑或熱溶解未暴露 于光能的層。
更具體而言，該暴露的區(qū)域包括交聯(lián)的感光性(photodefinable)聚合物，而未暴 露部分包括未交聯(lián)的感光性聚合物。該未交聯(lián)的感光性聚合物可以被溶劑去除，之后留下 交聯(lián)的感光性聚合物(如感光性三維構(gòu)件)。盡管不希望受理論所限，但其中的一種負(fù)光敏引發(fā)劑在暴露于光能時能夠產(chǎn)生自 由基，從而引發(fā)犧牲聚合物之間的交聯(lián)反應(yīng)以形成交聯(lián)的感光性聚合物。因此，例如掩膜可 用于通過去除未交聯(lián)的感光性聚合物而由感光性聚合物制造感光性三維構(gòu)件。大體而言，作為用于制造三維構(gòu)件的犧牲材料，該犧牲組合物可用于但不限于以 下領(lǐng)域中微電子(如微處理器芯片、通信芯片以及光電芯片)、微流體、傳感器、分析器件 (如微量色譜)。其中，隨后可通過熱解犧牲聚合物而于該三維構(gòu)件之中形成空氣區(qū)域(本 文亦可互相替換地稱為“氣隙”、“氣孔”和/或“氣道”)。此外，例如，該犧牲聚合物還可用 作絕緣材料。對于應(yīng)用犧牲組合物制造具有三維結(jié)構(gòu)的空氣區(qū)域的具體實施方式
而言，該犧牲 組合物的分解應(yīng)產(chǎn)生足夠小而能夠透過環(huán)繞犧牲組合物的一種或多種材料(如罩面層)的 氣體分子。此外，該犧牲組合物優(yōu)選為緩慢分解，從而不會在于周圍材料中形成空氣區(qū)域的 過程中導(dǎo)致過度的壓力升高。此外，該犧牲組合物還適合具有低于周圍材料分解或降解溫 度的分解溫度。該犧牲組合物還的分解溫度應(yīng)高于保護(hù)材料沉積或固化溫度但低于其中應(yīng) 用該犧牲組合物的構(gòu)件中的成分的降解溫度。犧牲聚合物可包括化合物例如但不限于聚降冰片烯、聚碳酸酯、其各自官能化的 化合物、聚降冰片烯以及聚降冰片烯碳酸酯的共聚物、以及其組合。聚降冰片烯可包括但不 限于烯基取代的降冰片烯(如環(huán)丙烯酸酯降冰片烯)。聚碳酸酯包括但不限于聚碳酸亞丙 基酯(PPC)、聚碳酸亞乙基酯(PEC)、聚環(huán)己烷碳酸酯(PCC)、聚環(huán)己烷丙烯碳酸酯(PCPC)、 和聚降冰片烯碳酸酯(PNC)以及其組合。包含于所公開犧牲組合物中的典型犧牲聚合物的 化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖5。可用作所公開犧牲聚合物的具體聚碳酸酯包括例如聚[(氧羰基氧基-1， 1，4，4-四甲基丁烷)_交替_ (氧羰基氧基-5-降冰片烯-2-橋-3-橋-二甲烷)]；聚[(氧 羰基氧基-1，4- 二甲基丁烷)_交替_ (氧羰基氧基-5-降冰片烯-2-橋-3-橋-二甲烷)]； 聚[(氧羰基氧基-1，1，4，4-四甲基丁烷)-交替-(氧羰基氧基-p-二甲苯)]；以及聚[(氧 羰基氧基-1，4- 二甲基丁烷)_交替_ (氧羰基氧基-p- 二甲苯)]。通常，所公開犧牲聚合 物的分子量為約10，000-200, 000。以犧牲組合物的重量計，該犧牲聚合物可占1 % -50 %。特別地，該犧牲聚合物可 占以犧牲組合物重量計的5% -15%。如前所述，該犧牲組合物可包括負(fù)成分和/或正成分。該負(fù)成分可包含能產(chǎn)生可 導(dǎo)致犧牲聚合物交聯(lián)的反應(yīng)物的化合物。該負(fù)成分可包括化合物例如但不限于光敏自由基 生成劑?？墒褂每晒┻x擇的負(fù)成分，例如光產(chǎn)酸源(如環(huán)氧官能化系統(tǒng))。負(fù)光敏自由基生成劑為當(dāng)暴露于光線時分解為兩種或多種其中至少一種為自由 基的化合物的化合物。具體而言，該負(fù)光敏引發(fā)劑可包括但不限于二(2，4，6_三甲基苯甲 酰基)-苯基氧化膦(Irgacure 819，Ciba SpecialtyChemicals Inc.) ；2-苯甲基-2-二甲 基氨基-1_(4-嗎啉代苯基)_丁酮_l(Irgacure 369，Ciba) ；2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙 烷-1-酮(Irgacure 651，Ciba) ；2-甲基_1_[4_(甲硫基)-苯基]-2-嗎啉代丙烷-1-酮 (Irgacure 907,Ciba)；苯偶姻乙醚(BEE,Aldrich) ；2-甲基_4，_(甲硫基)_2_ 嗎啉代-苯丙酮；2，2，- 二甲氧基-2-苯基-苯乙酮(Irgacure 1300, Ciba) ；2，6-二(4-疊氮基亞芐 基)-4_乙基環(huán)己酮(BAC-E)，以及其混合物。正成分可包括但不限于一種或多種光產(chǎn)酸源。更具體而言，該正光產(chǎn)酸源可包括 但不限于親核性鹵化物(如二苯基碘鐺鹽、二苯基氟鐺鹽(fluoronium salt))以及絡(luò)合金 屬鹵化物陰離子(如三苯基锍鹽)。具體而言，該光產(chǎn)酸源可為四(五氟苯基)硼酸-4-甲基 苯基[4-(1_甲基乙基)苯基]碘鐺(DPI-TPFPB)；四(五氟苯基)硼酸三(4-t-丁基苯基) 锍(TTBPS-TPFPB)；六氟磷酸三(4-t-丁基苯基)锍(TTBPS-HFP)；三氟甲磺酸(triflate) 三苯基锍(TPS-Tf)；三氟甲磺酸二(4-叔丁基苯基)碘鐺(DTBPI-Tf)；三嗪(TAZ-101)； 六氟銻酸三苯基锍(TPS-103) ；Rhodosil 光敏引發(fā)劑2074(FABA)；三苯基锍二(全氟甲 烷磺?；?酰亞胺(TPS-Nl) ；二-(ρ-t-丁基)苯基碘鐺二(全氟甲烷磺?；?酰亞胺 (DTBPI-Nl)；三苯基锍；三(全氟甲基磺?；?甲基(TPS-Cl) ；二 - (ρ-t-丁基苯基)碘鐺 三(全氟甲基磺?；?甲基(DTBPI-Cl)；以及其組合。它們的結(jié)構(gòu)見圖6及圖7。光產(chǎn)酸源可占犧牲組合物重量的約0. 5 % -5 %。特別地，光產(chǎn)酸源可占犧牲組合 物重量的約_3%。犧牲組合物中剩余的不含光產(chǎn)酸源以及犧牲聚合物的百分?jǐn)?shù)(例如約 50% -99% )可由溶劑組成，溶劑為例如但不限于1，3，5-三甲基苯、N-甲基_2_吡咯烷酮、 碳酸亞丙基酯、苯甲醚、環(huán)己酮、丙二醇單甲醚醋酸酯、醋酸N-丁基酯、二甘醇二甲醚、3-乙 氧基丙酸乙酯以及其組合。犧牲聚合物實例包括如圖5所示的那些化學(xué)結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用犧牲聚合物制造氣隙結(jié) 構(gòu)時，了解犧牲聚合物的降解溫度是有利的。下述表1顯示犧牲聚合物實例在各種試驗條 件下的半數(shù)分解溫度，Tl72d(其中T1/2d為損失50%重量時的溫度)，該溫度是以動態(tài)熱解重 量分析(TGA)測定。表1.犧牲聚合物實例在各種條件下的半數(shù)分解溫度，Tv2d(其中T1/2d為損失50% 重量時的溫度)。PIADTIAD TD項聚碳酸酯 溶劑PAGT1/2d T1/2d Tl72d目(°C )(°C )(°C )1 12% PPC 苯甲醚DPI-TPFPB 102士2 180士2 212士22 20% PPC 苯甲醚TTBPS-TPFPB 125士2 214士2 212士23 10% PEC 碳酸亞丙基酯 DPI-TPFPB 114士 2 189 士 2 182 士 24 10% PEC 碳酸亞丙基酯 TTBPS-HFP 117 士 2 184 士 2 182 士 25 12% PCC 苯甲醚DPI-TPFPB 177士2 199士2 270士26 35% PCC 苯甲醚TTBPS-TPFPB 191 士2 252士2 270士27 20% PCPC 苯甲醚DPI-TPFPB 160士2 194士2 252士28 20% PCPC 苯甲醚TTBPS-TPFPB 186士2 249士2 252士29 12% PNC 苯甲醚DPI-TPFPB 207士2 194士2 305士210 50% PNC 苯甲醚TTBPS-TPFPB 196士2 291 士2 304士2
現(xiàn)在已對犧牲組合物進(jìn)行了大體的敘述，下文將描述使用該犧牲組合物生產(chǎn)三維 構(gòu)件的具體實施方式
實例，其中該三維構(gòu)件可被分解以形成空氣區(qū)域(如由氣體填充的基 本不含固體或液體物質(zhì)的區(qū)域或真空區(qū)域)。
通常，將犧牲組合物層沉積于基材和/或基材上的材料層之上可產(chǎn)生三維構(gòu)件。 如下所述，掩膜暴露于犧牲組合物或其編碼該三維構(gòu)件形狀的部分之上。在將該犧牲組合 物通過掩膜暴露于光能和/或熱能以及移除未暴露的犧牲組合物(負(fù))或經(jīng)暴露的犧牲組 合物(正)之后，三維構(gòu)件得以形成。掩膜編碼限定該三維構(gòu)件的密度輪廓。在將掩膜暴露于光能和/或熱能時，允許 已知量的能量透過部分掩膜。掩膜設(shè)計用于控制被允許透過掩膜的能量的量。具體而言， 該掩膜可被設(shè)計用于控制被允許透過掩膜的能量的量，該量為掩膜上位置的函數(shù)。因此，該 掩膜可被設(shè)計用于通過改變所被允許透過掩膜的能量的作為掩膜上位置的函數(shù)的量而由 犧牲組合物生產(chǎn)三維構(gòu)件。掩膜可以本領(lǐng)域公知的方法形成(例如第4，622，114號美國專 利)。該三維構(gòu)件(以及相應(yīng)的空氣區(qū)域)可具有的橫截面區(qū)域可為例如但不限于非矩 形橫截面、非對稱橫截面、曲線橫截面、拱形橫截面、錐形橫截面、對應(yīng)于橢圓或其片斷的橫 截面、對應(yīng)于拋物線或其片斷的橫截面、對應(yīng)于雙曲線或其片斷的橫截面、以及其組合。例 如，該三維構(gòu)件可包括但不限于非矩形構(gòu)件、非正方形構(gòu)件、曲線構(gòu)件、錐形構(gòu)件、對應(yīng)于橢 圓或其片斷的構(gòu)件、對應(yīng)于拋物線或其片斷的構(gòu)件、對應(yīng)于雙曲線或其片斷的構(gòu)件、以及其 組合。此外，該三維構(gòu)件的橫截面區(qū)域的高度可隨空間變化。盡管未說明，非矩形、錐形以及 非對稱空氣區(qū)域可與其他空氣區(qū)域和/或氣道一同形成以形成例如微流體器件、傳感器、 以及分析器件。具有空氣區(qū)域250形成于其中的器件的具體實施方式
實例的橫截面如圖2F所示。 該器件可包含基體210以及罩面層240。其上設(shè)置有犧牲組合物的基體210可用于系統(tǒng)例如但不限于微處理器芯片、微流 體器件、傳感器、分析器件、以及其組合中。因此，該基體210可由適用于具體需要的系統(tǒng)或 器件的材料制造。而材料實例包括但不限于玻璃、硅、硅化合物、鍺、鍺化合物、鎵、鎵化合 物、銦、銦化合物、或其他半導(dǎo)體材料和/或化合物。此外，基體210可包括非半導(dǎo)體基體材 料，例如包括所有絕緣材料、金屬(如銅及鋁)、陶瓷或存在于印刷線路板的有機(jī)材料。罩面層240可為包含對在形成空氣區(qū)域250時由犧牲聚合物分解產(chǎn)生的分解氣體 而言為透過性或半透過性特征的定型聚合物(modularpolymer)。此外，該罩面層240的彈 性為在制造及使用條件下不破裂或瓦解。并且，罩面層240在犧牲組合物在其中分解的溫 度范圍內(nèi)穩(wěn)定。罩面層240的實例包括化合物例如但不限于聚酰亞胺、聚降冰片烯、環(huán)氧化物、 聚亞芳基醚、聚亞芳基、無機(jī)玻璃、以及其組合。更具體而言，罩面層240包括化合物例 如 Amoco Ultradel 7501、PromerusAvatrel 絕緣聚合物、DuPont 2611、DuPont 2734、 DuPont 2771、DuPont2555、二氧化硅、氮化硅、以及氧化鋁?？墒褂弥T如例如旋涂、刮涂、噴 涂、層壓、篩涂或絲網(wǎng)印刷術(shù)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(M0CVD)、 以及等離子基沉積系統(tǒng)的方法將罩面層240設(shè)置于基體210上。應(yīng)注意，額外的元件可置于基體之上和/或之中、罩面層240之上和/或之中、和/或空氣區(qū)域250之上和/或之中。此外，該額外的成分可包括在任何具有如本文所述空 氣區(qū)域的構(gòu)件之中。該額外的元件可包括但不限于電子元件(如開關(guān)及傳感器)、機(jī)械元 件(如齒輪或發(fā)動機(jī))、電動機(jī)械元件(如活動梁(movable beam)及活動反射鏡)、光學(xué)元 件(如透鏡、光柵以及反射鏡)、光電元件、流控元件(如色譜及可提供冷卻劑的通道)、以 及其組合。圖2A-2F為說明使用犧牲組合物形成空氣區(qū)域的典型方法200的橫截面視圖，該 犧牲組合物包含犧牲聚合物以及正成分。圖2A顯示了基體210，之后例如通過旋涂如圖2B 所示將犧牲材料220設(shè)置于其上。圖2C顯示設(shè)置于犧牲材料220之上的掩膜230以及被 暴露于能量/輻射的犧牲材料220。盡管圖2C中描述以UV輻射的形式施加能量，但其他的 光能或熱能形式也可施用。圖2D顯示犧牲組合物220的選定的通過掩膜230暴露于圖2C的UV輻射的部分 的移除。掩膜230編碼限定空氣區(qū)域250橫截面的光密度曲線。被移除的犧牲組合物220 部分為通過加熱該犧牲組合物移除。由于在犧牲組合物220中存在如上所述的光產(chǎn)酸源， 因此所用于移除犧牲材料220經(jīng)曝光部分的溫度低于現(xiàn)有技術(shù)方法中的溫度。在圖2C所 示步驟中基本分解經(jīng)輻射犧牲聚合物220所需的溫度為約50°C -400°C。例如，該溫度可為 約 IlO0Co圖2E顯示罩面層240于犧牲聚合物220以及暴露的基體210之上的形成。圖2F 顯示犧牲聚合物220的分解從而形成空氣區(qū)域250。在圖2F所示的步驟中基本分解犧牲聚 合物所需的溫度約為100°C -250°C。例如，該溫度可 為約170°C。圖3A-3F為說明使用犧牲組合物形成空氣區(qū)域250的可供選擇的方法300的橫截 面視圖，其中該犧牲組合物包括犧牲聚合物以及正成分。圖3A顯示了基體210，之后通過例 如旋涂如圖3B所示將犧牲材料220設(shè)置于其上。圖3C顯示沉積于犧牲材料220及暴露于 能量/輻射的犧牲材料220之上的掩膜230。盡管圖3C描述以UV輻射的形式施加能量，但 其他的光能或熱能形式也可施用。圖3D顯示通過掩膜230暴露于光能之后的交聯(lián)的犧牲組合物區(qū)域225。圖3E顯 示罩面層240于犧牲聚合物220以及交聯(lián)組合物區(qū)域225之上的形成。圖3F顯示未交聯(lián) 的犧牲聚合物220的分解，從而形成空氣區(qū)域250。被移除的犧牲組合物220部分為通過加 熱該犧牲組合物移除。由于在犧牲組合物220中存在如上所述的光產(chǎn)酸源，因此在圖3F中 用于移除經(jīng)輻射部分的犧牲材料220的溫度低于現(xiàn)有技術(shù)中的溫度。圖4A-4F為說明制造如圖4F所示的空氣區(qū)域250的典型方法400的橫截面視圖。 應(yīng)注意，為了清楚，制造方法的某些部分未包括在圖中4A-4F中。因此，下述制造方法并非 意欲成為包含制造空氣區(qū)域250所需的所有步驟的窮舉式列舉。此外，由于這些方法步驟 可以與圖4A-4F中所述的不同的次序?qū)嵤?，或者某些步驟可同時實施，因此該制造方法是 靈活的。圖4A顯示為基體210。圖4B顯示為具有犧牲組合物260 (負(fù))設(shè)置于其上的基體 210。犧牲組合物260可采用例如旋涂、刮涂、噴涂、層壓、篩涂或絲網(wǎng)印刷術(shù)、熔融分散法、 化學(xué)氣相沉積法(CVD)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)以及等離子基沉積系統(tǒng)的技術(shù) 設(shè)置于基體210之上。圖4C顯示設(shè)置于犧牲組合物260之上的掩膜230。掩膜230編碼限定感光性空氣區(qū)域250的橫截面的光密度曲線。圖4D顯示在通過掩膜暴露于光能以及移除選定的未交聯(lián)的犧牲組合物材料270 之后的交聯(lián)的犧牲組合物區(qū)域270。未交聯(lián)犧牲組合物材料260可通過溶于液體如溶劑中 和/或通過加熱移除，或通過任何能夠移除或溶解犧牲組合物材料260的聚合物成分的其 他方法移除。圖4E顯示為罩面層240于交聯(lián)的犧牲組合物區(qū)域270上的形成。罩面層240可 采用例如旋涂、刮涂、噴涂、層壓、篩涂或絲網(wǎng)印刷術(shù)、熔融分散法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、 有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(M0CVD)、以及等離子基沉積系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)置于基體210之上。圖4F顯示交聯(lián)的犧牲組合物區(qū)域270的分解以形成空氣區(qū)域250。交聯(lián)的犧牲組 合物區(qū)域270可通過加熱交聯(lián)的犧牲組合物270至足以分解該聚合物的溫度(如約250°C ) 而被分解。典型的犧牲組合物膜的熱解重量分析圖8顯示犧牲聚合物聚碳酸亞丙基酯(PPC)以及光產(chǎn)酸源(PAG)的一種犧牲組合 物實例的動態(tài)熱解重量分析(TGA)結(jié)果。該組合物由約12重量％ PPC以及以PPC計5重
“PPC:PAG”)組成。該典型樣品的制備方法為通過將苯甲醚中的聚合 物旋涂至硅晶片之上、于烤膠機(jī)上在約110°C下軟烤10分鐘以蒸發(fā)溶劑，然后使適當(dāng)處暴 露于lj/cm2的240nm的UV輻射。然后將樣品由硅移除并在氮氣氛下采用速率為1°C的由 30°C梯度升溫至450°C的動態(tài)TGA進(jìn)行分析。圖8所示為以下物質(zhì)的TGA熱分析圖(a)UV輻射后的PPC:PAG、(b)未經(jīng)UV輻射 的PPC:PAG、(c)不含PAG的PPC、以及(d)不含PAG但經(jīng)UV輻射的PPC。如圖8 (a)所示， 據(jù)發(fā)現(xiàn)光酸誘導(dǎo)的分解的起始溫度為80°C，T1/2為100°C。分解于230°C完成，此時TGA盤 中的殘余物少于3重量％。當(dāng)犧牲聚合物材料未經(jīng)UV輻射時(圖8 (b))，一旦溫度達(dá)到PAG的分解溫度，分解 通過熱解誘導(dǎo)的PAG酸生成發(fā)生。該降解自168°C的起始點發(fā)生的溫度范圍窄。在230°C， 該熱酸誘導(dǎo)的分解完成，此時殘余物少于1. 5重量％。不含PAG的PPC的分解特性如圖8 (C)所示，發(fā)現(xiàn)其T1/2為210°C。在230°C，19重 量％的物質(zhì)殘留于盤中。該分解反應(yīng)在287°C時完成，此時殘余物為3重量％。在350°C， 相同試驗條件下(a)、(b)、(c)的殘余物的重量百分比分別為1.79%、0. 12%以及0.37%。據(jù)發(fā)現(xiàn)，不含PAG但暴露于UV輻射的犧牲聚合物(此處為PPC)膜的分解特性(圖 8(d))與未經(jīng)UV輻射的犧牲聚合物膜的相似。這說明在UV輻射時，不含PAG的犧牲聚合物 未發(fā)生變化。因此，聚碳酸酯的光酸誘導(dǎo)的分解能夠顯著降低分解溫度；然而，其比單獨的 聚丙烯碳酸酯的熱解誘導(dǎo)的聚酸催化分解或熱解所殘留的殘余物多。該殘余物水平可通過 降低在酸催化降解組合物中PAG水平的百分比從而降至少于1重量％。光圖案化(photopatterning)以及采用光敏犧牲組合物的氣隙的制造采用于苯甲醚中的PPC(12重量％) :DPI_TPFPB(PPC的5重量％)組合物獲得正圖 案。將該溶液旋涂于硅上并在烤膠機(jī)上于110°c下軟烤10分鐘使得厚度為1. 58 i! m。將該膜 通過透明場(clear-field)石英掩膜暴露于lj/cm2 (240nm)的UV輻射。將該膜通過在110°C 下于烤膠機(jī)上進(jìn)行曝光后焙烤(post-exposure baking) 3分鐘從而干燥顯影。在110°C， UV產(chǎn)生酸誘導(dǎo)的PPC分解。圖9顯示采用暗場(dark-field)掩膜的平版圖像的掃描電子
13顯微鏡顯微照片。如上重復(fù)該過程，但使用于苯甲醚中的PPC(20重量％) :DPI-TPFPB(PPC 的5重量％)組合物以得到5.45μπι厚的膜。圓形及方形為PPC于其中被分解并移除的區(qū) 域。所公開方法的應(yīng)用實施例通過使用如圖2所述方法的工藝流程制造氣隙。該方法使用光敏聚碳酸酯作為犧牲聚合物材料。使用兩種不同的密封材料Avatrel EPM 以及Avatrel 2000P (Promerus, LLC.)。首先，將光敏PPC(12重量％ ) :DPI-TPFPB(PPC的5重量％ )組合物旋涂于硅晶片 之上，并在烤膠機(jī)上于IOCTC下軟烤10分鐘以使厚度為5. 45 μ m。將該光敏膜通過具有線 /間隔圖案為線寬70 μ m及間隔寬35 μ m的透明場掩膜進(jìn)行光圖案化。于110°C下曝光后 焙烤1-10分鐘以分解經(jīng)UV輻射的區(qū)域。旋涂該AVATRELEPM密封材料并以烤膠機(jī)于80°C 下軟烤5分鐘。未暴露區(qū)域在氮氣氛下于150°C的Lindberg平管爐中分解4小時。圖10 顯示所得到的被3. 9 μ m的AVATREL EPM 絕緣材料密封的70 μ m寬的氣道構(gòu)件的橫截面 SEM顯微照片。接著，采用相似的制造工藝程序，使用AVATREL 2000P 作為密封材料。但 在旋涂AVATREL 2000P后，對膜進(jìn)行l(wèi)j/cm2的365nm的UV輻射，并在烘箱內(nèi)于110°C下進(jìn) 行曝光后焙烤30分鐘。在焙烤時，AVATREL 2000P 聚合物得以交聯(lián)。所得罩面層的厚度 為9. 3μπι。然后將未暴露的犧牲聚合物在氮氣氛下的Lindberg平管爐內(nèi)于170°C下分解 1小時。圖11顯示所得的70 μ m寬的于AVATREL 2000P 密封劑中的埋氣道。該氣道不含 明顯的碎片，這顯示揮發(fā)物質(zhì)通過密封聚合物材料或“保護(hù)”材料的良好的透過性。還通過使用如圖3所述的方法300的流程制造氣道。該方法使用PPC: TTBPS-TPFPB組合物作為犧牲組合物。之所以選擇PAG、TTBPS-TPFPB是因為其在比 DPI-TPFPB更高的溫度熱解。更高分解溫度的PAG使?fàn)奚牧系奈幢┞秴^(qū)域完好無損，而暴 露區(qū)域被選擇性分解。通過差示掃描量熱法(DSC)發(fā)現(xiàn)，TTBPS-TPFPB的分解溫度為190°C。 在AVATREL EPM密封劑中的埋氣道是使用如圖3A的方法300所述的工藝程序制造。PPC (20 重量％ ) TTBPS-TPFPB (PPC的5重量％ )組合物被旋涂于硅晶片之上并用烤膠機(jī)于110°C 下軟烤，得到5. 45 μ m的厚度。將該光敏PPC膜通過具有線/間隔圖案的線寬為100 μ m、間 隔為240 μ m的透明場掩膜進(jìn)行輻射(lj/cm2 ；240nm)。然后將AVATRELEPM密封劑進(jìn)行旋涂 并于80°C下軟烤5分鐘以從密封層移除所有溶劑。然后將暴露區(qū)域通過在氮氣氛下的管式 爐中于110°C加熱30分鐘，從而選擇性分解以形成氣隙。典型犧牲組合物膜分解的FT-IR分析采用FT-IR對PPC (12重量％ ) DP I-TPFPB PAG (PPC的5重量％ )的酸催化的分 解進(jìn)行研究。該犧牲組合物被旋涂至NaCl板上，并用烤膠機(jī)在110°C下軟烤10分鐘。經(jīng) 測量，膜的厚度為1.45μπι。所記錄的未暴露膜的傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜如圖12(a) 所示。然后將該膜暴露于UV光線(lj/cm2 ；240nm)下并再次掃描(圖12(b))。用烤膠機(jī)在 110°C下對該膜進(jìn)行曝光后焙烤2小時(圖12(c))。在圖12(a)中，在2990cm—1、1470cm—1以 及1250CHT1處的吸收被分別歸因于PPC的C-H伸縮、C-H彎曲以及C-C伸縮。在1750CHT1 處的強(qiáng)吸收峰對應(yīng)于PPC的C = 0伸縮。在對暴露于UV的PPC膜進(jìn)行研究時(圖12 (b))， 除光敏性產(chǎn)酸源在輻射過程中被激活外，未發(fā)現(xiàn)化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生任何特殊轉(zhuǎn)變。在于110°C下 進(jìn)行最終焙烤之后，所有峰的強(qiáng)度都近乎為零(圖12(c))。據(jù)信，這是因為犧牲聚合物PPC分解為揮發(fā)性產(chǎn)物的緣故。由質(zhì)譜監(jiān)測的典型犧牲組合物的分解采用應(yīng)用電子轟擊離子化的質(zhì)譜(MS)檢測在犧牲組合物實例的解聚反應(yīng)及揮發(fā) 過程中所涉及的物種。分析三種典型的樣品以確定在降解過程中所產(chǎn)生的化學(xué)物種的性 質(zhì)。在第一種情況下，PPC(12重量％ ) :DPI-TPFPB PAG(PPC的5重量％ )組合物被旋涂于 硅晶片之上，用烤膠機(jī)于110°c下軟烤10分鐘，然后暴露于240nm下lj/cm2的UV輻射。在 第二種情況下，樣品制備如上，但并不進(jìn)行UV輻射。在第三種情況下，從僅含有PPC的溶液 中制備樣品，從而測定由不含光產(chǎn)酸源的犧牲聚合物(此處指PPC)所產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)。 該PPC膜并未經(jīng)UV輻射。將該膜自硅上移除并以氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)進(jìn)行分析，從而 研究在不同條件下?lián)]發(fā)物的演變。樣品以5°C /min自30°C梯度升溫至110°C并維持30分 鐘，然后以15°C /min升溫至300°C并維持20分鐘。暴露于UV的PPC :DPI-TPFPB組合物分解的質(zhì)譜數(shù)據(jù)顯示出質(zhì)荷比(m/z)為58和 102的分別對應(yīng)于丙酮和碳酸丙烯酯的離子流。對經(jīng)UV輻射的光敏碳酸酯樣品的掃描見圖 13(a)、(b)和(C)。這些在降解過程中于不同時間間隔實施的掃描揭示這兩種重要的物種 的演化。圖13(a)還顯示m/z為43. 1,40. 1以及36. 1的物種，其對應(yīng)于丙酮的碎裂產(chǎn)物。 m/z 58峰也可能對應(yīng)于 CH3CH2CHO的生成。圖13(b)顯示出其他高強(qiáng)度的與分子量為43、 57以及87所對應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)，其為碳酸丙烯酯的碎裂產(chǎn)物且可分別被歸屬于環(huán)氧乙烷、 環(huán)氧丙烷、碳酸亞乙酯。在63°C下的質(zhì)譜如圖13(c)所示。m/z 168的高強(qiáng)度峰可被歸屬 于PAG的分解碎片。這與五氟代苯(HC6F5)的質(zhì)量相符，其中五氟代苯為光酸陰離子四(五 氟苯基)硼酸鹽[B(C6F5)4]的衍生碎片。這可通過熱解在67°C顯示強(qiáng)質(zhì)量峰m/z 168的 光酸(溶于苯甲醚中)證明。四(五氟苯基)硼酸鹽陰離子加熱可分解為五氟代苯以及三 (五氟苯基)硼酸鹽。該反應(yīng)包括由聚碳酸酯組合物的降解生成的特別重要的揮發(fā)性物質(zhì)。該可疑的反應(yīng)產(chǎn)物如圖16所示。PAG、DPI_TPFPB的分解導(dǎo)致生成聯(lián)苯衍生物(m/ ζ 210)以及所述的五氟代苯(m/z 168)。其他m/z值為137、116以及98的碎片為PPC的 分解產(chǎn)物。在更高溫度下，觀察到少量高分子量碎片。這可能是由更為復(fù)雜的裂解方式造 成的。未暴露于UV的PPC組合物的質(zhì)譜如圖14所示，其顯示出與經(jīng)UV輻射的PPC相似 的裂解方式。具體而言，觀察到m/z為58和102的峰，其分別對應(yīng)于丙酮及碳酸丙烯酯。 m/z = 58處的峰同樣可對應(yīng)于CH3CH2CH0。這證明，酸催化的PPC分解對于PAG的光解或熱 激活而言是相同的。不含酸(且未經(jīng)UV輻射)的PPC的質(zhì)譜見圖15。在145°C下m/z = 102處的質(zhì)量峰可被歸屬于碳酸丙烯酯(與酸催化的PPC的情況相同)。其他在87、57和 43處的質(zhì)量峰可被分別歸屬為碳酸丙烯酯碎片碳酸乙烯酯、環(huán)氧丙烷以及環(huán)氧乙烷。典型犧牲聚合物的酸催化分解的機(jī)制在一項試驗中，據(jù)MS數(shù)據(jù)顯示，一種犧牲聚合物實例如聚碳酸亞丙基酯的降解是 由自PAG或通過光解或通過加熱而原位生成的酸所引發(fā)。不受任何理論所限，據(jù)相信，PPC 的降解可能分兩步進(jìn)行聚合物鏈的裂解反應(yīng)，接著是解聚反應(yīng)。在180°C的高溫分解下， 據(jù)觀察，聚碳酸亞丙基酯生成碳酸亞丙基酯。并且，碳酸亞丙基酯碎裂為CO2以及環(huán)氧丙烷。 這兩種主要的物種丙酮以及碳酸亞丙基酯自(經(jīng)和未經(jīng)UV輻射的)聚碳酸亞丙基酯組合 物降解的演化導(dǎo)致下文所提出的雙路線降解機(jī)制。
圖17(a)描述DPI-TPFPB PAG的分解。在暴露于240nm的UV輻射時，PAG的陽離 子部分分解生成質(zhì)子，該質(zhì)子與配陰離子配對生成質(zhì)子酸。在該機(jī)制路線圖中，-RH為源自 溶劑或聚合物本身的質(zhì)子供體。碘鐺鹽的分解可通過暴露于UV達(dá)成，或通過加熱分解碘鐺 鹽的陽離子/陰離子對。因此，碘鐺鹽可用作光產(chǎn)酸源以及潛在的熱產(chǎn)酸源。還據(jù)報道，通 過同樣的反應(yīng)，在鐺鹽被光解或熱解時可得到產(chǎn)品。J. V. Crivello，等，J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem.，vol. 21，p. 97，1983。圖17(b)描述所提出的聚碳酸亞丙基酯的酸催化分解機(jī)制。在后焙烤 (post-bake)過程中，源自所產(chǎn)生的酸(H+X_)的H+將羰基氧質(zhì)子化，并進(jìn)一步對該導(dǎo)致生 成不穩(wěn)定的互變異構(gòu)中間體[A]及[B]的極性過渡狀態(tài)進(jìn)行重排。通過質(zhì)譜我們觀察到， 于58m/z以及102m/z的強(qiáng)質(zhì)量峰分別歸屬于丙酮以及碳酸亞丙基酯。丙酮可在中間體[A] (路線1)進(jìn)行重排并裂解為丙酮與0)2時生成。碳酸亞丙基酯的生成可歸功于導(dǎo)致生成碳 酸環(huán)丙烯酯的中間體[B](路線2a)陰離子的分子內(nèi)進(jìn)攻。其進(jìn)一步熱分解為環(huán)氧丙烷以 及C02。43m/z及57m/z處的質(zhì)量峰分別證明了環(huán)氧乙烷以及環(huán)氧丙烷的生成。還有理由提出一種在這種高酸性環(huán)境中生成碳酸亞丙基酯的可供選擇的路線。H+ 可激活末端雙鍵(路線2b)，導(dǎo)致生成環(huán)狀過渡狀態(tài)，并在進(jìn)一步重排并通過相反離子X—脫 除質(zhì)子時可生成碳酸亞丙基酯。通過路線1降解的進(jìn)一步證據(jù)為羥醛縮合產(chǎn)物的生成。于 116m/z及98m/z處的質(zhì)量峰的可被歸因于由于羥醛縮合產(chǎn)生的產(chǎn)物(圖18)。Mrk本發(fā)明證實可通過犧牲聚合物的酸催化的降解以及催化量的光產(chǎn)酸源制造氣隙。 基于FT-IR以及質(zhì)譜試驗，本發(fā)明提出聚碳酸亞丙基酯以及DPI-TPFPB系統(tǒng)的詳盡的機(jī)制。 還應(yīng)用TGA對幾種不同的犧牲組合物的分解特性進(jìn)行了研究。低分解溫度提供了通過PAG 濃度以及犧牲聚合物結(jié)構(gòu)調(diào)整分解溫度的機(jī)制。本發(fā)明提供通過曝光選擇性分解犧牲組合 物區(qū)域的加工方法，從而使這些材料成為可用于各種微電子、微流體以及MEMS制造應(yīng)用的 有潛力的候選物質(zhì)。特別地，所公開犧牲聚合物在用于絕緣物質(zhì)的溶劑中的不溶性使該組 合物尤其有價值。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，本發(fā)明的上述具體實施方式
僅為可能的應(yīng)用實例，且是為用于更清楚地 理解本發(fā)明的原理而給出。在基本不背離本發(fā)明精神以及原理的情況下可對本發(fā)明的上述具體實施方式
進(jìn)行各種變更或修飾。所有這些修飾及變更將包括于本發(fā)明的范圍之內(nèi)且受 所附權(quán)利要求的保護(hù)。因此，在如此描述本發(fā)明之后，要求保護(hù)至少如下范圍。
權(quán)利要求
一種組合物，其包括經(jīng)受酸催化分解的犧牲聚合物；以及催化量的光產(chǎn)酸源(PAG)。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該組合物在約100-120°C的溫度范圍內(nèi)分解。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該組合物在約175-200°C的溫度范圍內(nèi)分解。
4.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該組合物在約100-120°C的溫度范圍內(nèi)分解且基 本不殘留源自聚合物或PAG中的固體殘留物。
5.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該組合物在暴露于紫外(UV)輻射后在約 100-120°C范圍內(nèi)的溫度下分解。
6.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該組合物起粘合劑作用。
7.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該組合物為正犧牲材料。
8.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該聚合物選自(1)聚碳酸酯以及(2)聚降冰片烯 以及聚降冰片烯碳酸酯的共聚物，以及它們的組合。
9.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該聚合物為選自以下組中的聚碳酸酯聚碳酸亞 丙基酯、聚碳酸亞乙基酯、聚環(huán)己烷碳酸酯、聚環(huán)己烷丙烯碳酸酯、聚降冰片烯碳酸酯、以及 其組合。
10.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該光產(chǎn)酸源選自親核性鹵化物、絡(luò)合金屬鹵化物 陰離子、以及其組合。
11.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該光產(chǎn)酸源選自二苯基碘鐺鹽、三苯基锍鹽、二 苯基氟鐺鹽、以及其組合。
12.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該光產(chǎn)酸源選自四(五氟苯基)硼酸-4-甲基 苯基[4-(1_甲基乙基)苯基]碘鐺(DPI-TPFPB)；四(五氟苯基)硼酸三(4-叔丁基苯 基)锍(TTBPS-TPFPB)；六氟磷酸三(4-叔丁基苯基)锍(TTBPS-HFP)；三氟甲磺酸三苯基 锍(TPS-Tf) ；二(4-叔丁基苯基)三氟甲磺酸碘鐺(DTBPI-Tf)；三嗪(TAZ-101)；六氟銻酸 三苯基锍(TPS-103) ；Rhodosil 光敏引發(fā)劑2074(FABA)；三苯基锍二(全氟甲烷磺?；? 酰亞胺(TPS-N1) ；二 _(p-叔丁基)苯基碘鐺二(全氟甲烷磺?；?酰亞胺(DTBPI-N1) ’三 苯基锍三(全氟甲基磺?；?甲基(TPS-C1) ；二 _(p-叔丁基苯基)碘鐺 ’三(全氟甲基磺 酰基)甲基(DTBPI-C1)；以及其組合。
13.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該犧牲聚合物約占組合物重量百分比的1_50%， 并且其中該光產(chǎn)酸源約占組合物重量的0. 5-5%。
14.一種組合物，其含有聚合物；及催化量的負(fù)光敏引發(fā)劑。
15.如權(quán)利要求14所述的組合物，其中該聚合物選自聚碳酸酯、聚降冰片烯以及聚降 冰片烯碳酸酯的共聚物、以及其組合。
16.如權(quán)利要求14所述的組合物，其中該負(fù)光敏引發(fā)劑選自二(2，4，6_三甲基苯甲酰 基)-苯基氧化膦；2-苯甲基-2- 二甲基氨基-1- (4-嗎啉代苯基)-丁酮-1 ;2，2- 二甲氧 基-1，2- 二苯基乙烷-1-酮；2-甲基-1-[4-(甲硫基)-苯基]-2-嗎啉代丙烷-1-酮；苯 偶姻乙醚；2-甲基-4’ -(甲硫基)-2-嗎啉代-苯丙酮；2，2’ - 二甲氧基-2-苯基-苯乙 酮；2，6-二(4-疊氮基亞芐基)-4-乙基環(huán)己酮(BAC-E)；以及其混合物。
17.一種制備構(gòu)件的方法，其包括將組合物設(shè)置于表面上，其中所述組合物包含犧牲聚合物以及光產(chǎn)酸源；將至少部分所述組合物暴露于能量；以及移除部分所述組合物以在所述組合物中形成第一氣隙，該被移除的部分對應(yīng)于暴露于 能量的部分。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括將掩膜設(shè)置于所述組合物之上，該掩膜 編碼限定將于所述組合物中形成的氣隙的輪廓。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該犧牲聚合物選自聚碳酸酯、聚降冰片烯以及聚 降冰片烯碳酸酯的共聚物、以及其組合。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述組合物暴露于能量包括將所述組合物暴露 于選自光及熱形式的能量。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述組合物暴露于能量包括將所述組合物暴露 于紫外輻射。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中移除部分所述組合物包括通過加熱所述組合物將 所述組合物移除，且以所述組合物的重量計，留下的所述組合物的殘余物少于1%。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括將罩面層設(shè)置于所述組合物上及設(shè)置入所述第一氣隙；以及使用熱能將所述組合物移除以形成第二氣隙。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該熱能是在100-120°C溫度范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括在將選定部分的所述組合物暴露于光能之后并且在移除選定部分的所述組合物之前， 將罩面層設(shè)置于所述組合物上。
26.—種制造構(gòu)件的方法，其包括將組合物設(shè)置于表面之上，其中所述組合物包括犧牲聚合物以及催化量的光產(chǎn)酸源；將部分所述組合物暴露于能量；以及通過加熱所述組合物至約100-180°C而移除暴露于能量的部分所述組合物，從而在所 述組合物中形成氣隙。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其進(jìn)一步包括將掩膜設(shè)置于所述組合物之上，該掩膜 編碼限定將于所述組合物中形成的氣隙的輪廓。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其進(jìn)一步包括通過將溫度加熱至約175-20(TC而將未 暴露于能量的組合物部分移除。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其中該犧牲聚合物選自聚碳酸酯、聚降冰片烯與聚降 冰片烯碳酸酯的共聚物、以及其組合。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中將所述組合物暴露于能量包括分解光產(chǎn)酸源的有 機(jī)陽離子，從而產(chǎn)生強(qiáng)布朗斯臺德酸。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中將所述組合物暴露于能量包括將犧牲聚合物與布 朗斯臺德酸熱解。
32.—種分解以形成空氣區(qū)域的犧牲組合物，所述犧牲組合物包括經(jīng)受酸催化分解的犧牲聚合物，其中所述犧牲聚合物選自聚碳酸亞丙基酯(PPC)、聚碳酸亞乙基酯(PEC)、聚環(huán)己烷碳酸酯(PCC)、聚環(huán)己烷丙烯碳酸酯(PCPC)、聚降冰片烯碳酸 酯(PNC)、聚降冰片烯以及聚降冰片烯碳酸酯的共聚物、以及其組合；以及催化量的光產(chǎn)酸源，其中所述光產(chǎn)酸源選自親核性鹵化物、絡(luò)合金屬鹵化物陰離子、以 及其組合。
33.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述組合物在約100-120°C的溫度范圍內(nèi)分解。
34.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述組合物在約175-200°C的溫度范圍內(nèi)分解。
35.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述組合物在約100-120°C的溫度范圍內(nèi)分解 且基本不殘留源自所述聚合物或光產(chǎn)酸源(PAG)的固體殘留物。
36.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述組合物在暴露于紫外(UV)輻射后在 100-120°C范圍內(nèi)的溫度下分解。
37.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述組合物起粘合劑作用。
38.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述組合物為正犧牲材料。
39.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述光產(chǎn)酸源選自二苯基碘鐺鹽、三苯基锍鹽、 二苯基氟鐺鹽、以及其組合。
40.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述光產(chǎn)酸源選自四(五氟苯基)硼酸-4-甲 基苯基[4-(1_甲基乙基)苯基]碘鐺(DPI-TPFPB)；四(五氟苯基)硼酸三(4-叔丁基苯 基)锍(TTBPS-TPFPB)；六氟磷酸三(4-叔丁基苯基)锍(TTBPS-HFP)；三氟甲磺酸三苯基 锍(TPS-Tf) ；二(4-叔丁基苯基)三氟甲磺酸碘鐺(DTBPI-Tf)；三嗪(TAZ-101)；六氟銻酸 三苯基锍(TPS-103)；三苯基锍二(全氟甲烷磺酰基)酰亞胺(TPS-N1) ；二 _(p-叔丁基) 苯基碘鐺二(全氟甲烷磺?；?酰亞胺(DTBPI-N1)；三苯基锍三(全氟甲基磺?；?甲基 (TPS-C1) ；二 _(p-叔丁基苯基)碘鐺；三(全氟甲基磺?；?甲基(DTBPI-C1)；以及其組1=1 o
41.如權(quán)利要求32所述的組合物，其中所述犧牲聚合物約占組合物重量百分比的約 1-50%，并且其中所述光產(chǎn)酸源約占組合物重量的約0. 5-5%。
42.一種制造構(gòu)件的方法，其包括將組合物設(shè)置于表面上，其中所述組合物包含犧牲聚合物以及光產(chǎn)酸源，其中所述犧 牲聚合物選自聚碳酸酯、聚降冰片烯以及聚降冰片烯碳酸酯的共聚物、以及其組合；將至少部分所述組合物暴露于第一能量；以及通過使所述組合物的若干部分暴露于第二能量以移除所述組合物的所述若干部分，從 而在所述組合物中形成第一氣隙，被移除的所述若干部分對應(yīng)于暴露于所述第一能量的部 分。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其進(jìn)一步包括將掩膜設(shè)置于所述組合物之上，所述掩 膜編碼限定將于所述組合物中形成的氣隙的輪廓。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其中將所述組合物暴露于能量包括將所述組合物暴露 于選自光及熱形式的能量。
45.如權(quán)利要求42所述的方法，其中將所述組合物暴露于能量包括將所述組合物暴露 于紫外輻射。
46.如權(quán)利要求42所述的方法，其中移除所述組合物的所述若干部分包括通過加熱所 述組合物來移除所述組合物的所述若干部分，且以所述組合物的重量計，留下的所述組合物的殘余物少于1%。
47.如權(quán)利要求42所述的方法，其進(jìn)一步包括將罩面層設(shè)置于所述組合物上及設(shè)置入所述第一氣隙；以及 使用熱能將所述組合物移除以形成第二氣隙。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熱能是在100-120°C溫度范圍內(nèi)。
49.如權(quán)利要求42所述的方法，其進(jìn)一步包括在將選定部分的組合物暴露于光能之后并且在移除選定部分的所述組合物之前，將罩 面層設(shè)置于所述組合物上。
全文摘要
本發(fā)明提供聚合物、其應(yīng)用方法、以及其分解方法。其中一種聚合物實例包括含有犧牲聚合物以及光產(chǎn)酸源的組合物。
文檔編號H01L21/768GK101831163SQ201010103798
公開日2010年9月15日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者休安·比斯特魯普·艾倫, 保羅·A.·科爾, 克利福德·李·亨德森, 切萊斯塔·E.·懷特, 約瑟夫·保羅·賈亞錢德蘭, 霍利·里德 申請人:佐治亞技術(shù)研究公司