Método para formar una capa (216) en relieve de óxido de silicio que emplea una estampa (206) que tiene una superficie (208) de estampado que incluye un patrón en relieve de plantilla,

comprendiendo el método las etapas de:

- proporcionar una superficie (202) de sustrato;

- dotar al menos una de la superficie (202) de sustrato y la superficie de estampado de una disolución de compuesto de óxido de silicio que comprende un disolvente y un compuesto de óxido de silicio para formar la capa en relieve de óxido de silicio y que tiene un grado de reticulación Si-O-Si;

- eliminar el disolvente al menos parcialmente para dejar una capa (200) de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada;

- intercalar la capa (200) de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada en entre la superficie de sustrato (2020) y la superficie de estampado (208), moldeándose de ese modo la capa (200) de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada según el patrón en relieve de plantilla;

- secar adicionalmente la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada mientras que está intercalándose, formando de ese modo una capa (216) de óxido de silicio solidificada;

- separar la superficie de estampado de la capa 216 de óxido de silicio solidificada proporcionando de ese modo la capa (216) en relieve; caracterizado porque

- los átomos de silicio del compuesto de óxido de silicio consisten en átomos de silicio unidos químicamente a cuatro átomos de oxígeno y átomos de silicio unidos químicamente a tres átomos de oxígeno y un átomo diferente de oxígeno, siendo químicamente inerte el enlace químico entre los átomos de silicio y el átomo diferente de oxígeno durante el método.

Método de sobreimpresión para formar una capa en relieve y uso de la misma como máscara de grabado.

Campo de la invención

La invención se refiere a un método para formar una capa en relieve que emplea una estampa que tiene una superficie de estampado que incluye un patrón en relieve de plantilla. La invención también se refiere al uso de una capa en relieve de este tipo como máscara de grabado.

Antecedentes de la invención

Puede realizarse el proporcionar capas de material que tienen un patrón en relieve usando un método de gofrado o sobreimpresión tal como sobreimpresión litográfica. En el documento US 2004/0264019 A1 se da a conocer un método a modo de ejemplo. En el método, se proporciona una capa de sol-gel relativamente blanda en un sustrato de superficie dura y se somete a un método de gofrado para formar un patrón en la superficie de la capa. Para ello, se usa una estampa que tiene una superficie de estampado que incluye el patrón complementario del patrón deseado para gofrar, es decir moldear el patrón deseado en la superficie superior de la capa de sol-gel relativamente blanda.

Se da a conocer además que puede prepararse una disolución de sol-gel adecuada para proporcionar la capa de sol-gel usando, por ejemplo, recubrimiento por centrifugación en el método mencionado anteriormente mezclando un alcóxido, por ejemplo un tetraalcoxisilano tal como tetraetoxisilano (TEOS) o tetrametoxisilano (TMOS) , agua y ácido nítrico a razones molares de TEOS o TMOS/agua/ácido nítrico de 1/4-30/>0, 05. El ácido nítrico actúa como catalizador para la conversión del TEOS o TMOS en un sol de óxido de silicio, que es un compuesto de óxido de silicio. Tras la finalización de la reacción, se añade butanol como agente de secado y retardo a razones molares de TEOS o TMOS/agua/ácido nítrico/butanol de 1/4-30/0, 05/>4.

El documento WO2006/044690 da a conocer una composición curable que incluye un compuesto de silicato modificado con material orgánico y un segundo componente orgánico descomponible para la fabricación de capas en relieve dieléctricas de baja k con un procedimiento para la sobreimpresión usando la composición.

El procedimiento de recubrimiento por centrifugación produce la eliminación, por ejemplo mediante evaporación, de una parte del disolvente de la disolución de sol-gel aplicada inicialmente. La capa de sol-gel parcialmente secada, resultante es porosa y vítrea, componiéndose principalmente de agrupaciones moleculares de sílice junto con los diversos disolventes todavía presentes en los microporos.

Es un problema del método descrito que la capa de sol-gel parcialmente secada sea vítrea, dando como resultado un gofrado problemático y que la capa en relieve resultante es porosa.

Sumario de la invención

Es un objeto de la invención proporcionar una capa en relieve con baja porosidad que puede prepararse adecuadamente mediante un método de gofrado.

La invención está definida por las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones ventajosas.

En un primer aspecto de la invención, se logra el objeto proporcionando un método según la reivindicación 1.

La invención para resolver el problema se basa en los siguientes hallazgos y consideraciones. La capa en relieve que va a prepararse debe tener baja porosidad para poder aplicarse, por ejemplo, en capas funcionales de dispositivos o como máscaras de grabado en procesos de fabricación. Se consideró que esto puede lograrse teniendo un alto contenido de masa inorgánica dentro de la capa que va a gofrarse. Esto requiere que la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada tenga una alta concentración del compuesto de óxido de silicio. Además, el compuesto de óxido de silicio debe tener un alto grado de reticulación inorgánica, es decir un alto grado de enlaces químicos Si-O-Si durante el gofrado. Esto evita tener que extruir sustancias orgánicas durante el gofrado o después, proporcionando una menor porosidad en la capa en relieve final. Sin embargo, estos requisitos hacen que la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada forme una disolución altamente viscosa. Con ello se causa que la capa se vuelva poco propensa a grabarse con un patrón especialmente con estampas flexibles o quebradizas.

El método de la invención combina un compuesto de óxido de silicio que tiene una composición que resuelve estos problemas simultáneamente. Por tanto, el método proporciona un compuesto de óxido de silicio que tiene un grado de reticulación química Si-O-Si adecuada para obtener el alto contenido de masa y la viscosidad deseados, en el que el grado de reticulación se controla añadiendo compuesto precursor de óxido de silicio que tiene sólo tres en lugar de cuatro valencias para formar reticulaciones inorgánicas. El compuesto de óxido de silicio resultante tiene una alta solubilidad en la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada, mientras que permite todavía el gofrado de la capa con el mismo moldeando la capa según la capa en relieve de plantilla para dar como resultado que la capa se adapta a la capa en relieve complementario de una manera adecuada. Por tanto, el método da como resultado una capa en relieve que tiene las propiedades deseadas.

Es una ventaja adicional del método que se logra solidificación durante la intercalación mediante secado adicional de la capa, es decir eliminando el disolvente y los productos de reacción adicionales que se forman mediante reticulación Si-O-Si adicional iniciada durante el secado adicional. Por tanto, no es necesario emplear ninguna etapa de curado adicional para la solidificación de la capa gofrada durante la intercalación.

El tiempo de secado se acorta ventajosamente dentro del método puesto que la reticulación inorgánica dentro del compuesto de óxido de silicio ya es alta. Por tanto, se acorta el tiempo necesario para alcanzar un grado de reticulación para formar una capa de óxido de silicio solidificada. El grado de reticulación Si-O-Si y con el mismo la extensión de la formación de red se controla añadiendo un precursor de compuesto de óxido de silicio que comprende átomos de silicio que están unidos químicamente a tres átomos de oxígeno y un átomo diferente de oxígeno, siendo químicamente inerte el enlace químico entre los átomos de silicio y el átomo diferente de oxígeno durante el método. Con lo mismo, el precursor de compuesto de óxido de silicio tiene una valencia menos para formar enlaces químicos Si-O-Si que el precursor de compuesto de óxido de silicio que tiene átomos de silicio unidos químicamente a cuatro átomos de oxígeno. Esto altera la reticulación para obtener el efecto deseado.

En una realización del método, el compuesto de óxido de silicio comprende nanopartículas. Con nanopartículas se quiere decir partículas que tienen un diámetro promedio menor que 200 nm. En cualquier caso, las partículas pretendidas pueden formar un compuesto de óxido de silicio estable en forma de un sol como en una disolución de sol-gel. Es una ventaja usar nanopartículas en el método puesto que proporciona contenido de masa inorgánica que va a usarse para construir la capa en relieve en la disolución de óxido de silicio, contenido de masa que puede disolverse en un disolvente conduciendo a una disolución de compuesto de óxido de silicio que puede formarse de manera suficiente para el gofrado, comprende la estructura química inorgánica que se desee dentro de la capa en relieve en una extensión ya sustancial y por tanto no requiere una reacción sustancial para transformar el compuesto durante la etapa de intercalación y todavía permite la formación de un patrón en relieve de pequeñas dimensiones. Cuanto menor es el diámetro promedio de las partículas, menores son las características con un patrón en relieve que pueden realizarse.

Una ventaja adicional de las nanopartículas es que tienen un núcleo que no participa en la química implicada durante el método de gofrado. Por tanto, el núcleo puede modificarse física o químicamente para realizar funciones sin interferir con la química del método de gofrado. Por tanto, las nanopartículas y con las mismas el compuesto de óxido de silicio pueden comprender óxido de silicio en cualquier forma disponible que sea, por ejemplo, cristalina o amoría. También pueden comprender óxido de silicio modificado con grupos químicos orgánicos o grupos químicos de superficie. El óxido de silicio puede mezclarse con otros materiales... [Seguir leyendo]

1. Método para formar una capa (216) en relieve de óxido de silicio que emplea una estampa (206) que tiene una superficie (208) de estampado que incluye un patrón en relieve de plantilla, comprendiendo el método las etapas de:

- proporcionar una superficie (202) de sustrato;

- dotar al menos una de la superficie (202) de sustrato y la superficie de estampado de una disolución de compuesto de óxido de silicio que comprende un disolvente y un compuesto de óxido de silicio para formar la capa en relieve de óxido de silicio y que tiene un grado de reticulación Si-O-Si;

- eliminar el disolvente al menos parcialmente para dejar una capa (200) de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada;

- intercalar la capa (200) de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada en entre la superficie de sustrato (2020) y la superficie de estampado (208) , moldeándose de ese modo la capa (200) de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada según el patrón en relieve de plantilla;

- secar adicionalmente la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada mientras que está intercalándose, formando de ese modo una capa (216) de óxido de silicio solidificada;

- separar la superficie de estampado de la capa 216 de óxido de silicio solidificada proporcionando de ese modo la capa (216) en relieve; caracterizado porque

- los átomos de silicio del compuesto de óxido de silicio consisten en átomos de silicio unidos químicamente a cuatro átomos de oxígeno y átomos de silicio unidos químicamente a tres átomos de oxígeno y un átomo diferente de oxígeno, siendo químicamente inerte el enlace químico entre los átomos de silicio y el átomo diferente de oxígeno durante el método.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el compuesto de óxido de silicio comprende nanopartículas.

3. Método según la reivindicación 2, en el que las nanopartículas comprenden uno cualquiera de: óxido de silicio y óxido de silicio mezclado con otro material inorgánico.

4. Método según la reivindicación 3, en el que el otro material inorgánico incluye óxido de aluminio, óxido de zirconio, óxido de titanio, sulfuro de cadmio o telururo de cadmio.

5. Método según la reivindicación 1, en el que la disolución de compuesto de óxido de silicio se prepara mezclando un precursor de compuesto de óxido de silicio y al menos un trialcoxisilano monofuncionalizado, haciéndose reaccionar la mezcla con una disolución de ácido en agua para formar el compuesto de óxido de silicio.

6. Método según la reivindicación 5, en el que el precursor de compuesto de óxido de silicio es un tetraalcoxisilano.

7. Método según la reivindicación 6, en el que todos los grupos alcoxilo son idénticos.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 5 y 6, en el que la monofuncionalidad del trialcoxisilano monofuncionalizado incluye un átomo de carbono con el que está unida químicamente la monofuncionalidad al átomo de silicio.

9. Método según la reivindicación 8, en el que el átomo de carbono es parte de un grupo alquilo que tiene menos de cuatro átomos de carbono.

10. Método según la reivindicación 5, en el que el átomo de carbono tiene hibridación sp3 y es parte de un grupo alquilo primario.

11. Método según la reivindicación 10, en el que el grupo alquilo primario es un grupo metilo.

12. Método según la reivindicación 1, en el que la razón molar silicio unido químicamente a cuatro átomos de oxígeno/silicio unido químicamente a tres átomos de oxígeno y un átomo diferente de oxígeno es inferior a 3/2 dentro de la disolución de compuesto de óxido de silicio y/o la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada.

13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente comprende un

primer disolvente y un segundo disolvente, teniendo el primer disolvente una presión de vapor mayor que el segundo disolvente.

14. Método según la reivindicación 1, en el que la estampa es permeable para los constituyentes de la capa de compuesto de óxido de silicio parcialmente secada para lograr un secado adicional durante la etapa de intercalación.

15. Método según la reivindicación 1, en el que la capa en relieve se somete a una etapa de calentamiento.

16. Método según la reivindicación 1, en el que la estampa es una estampa flexible o una estampa de caucho compuesta por materiales orgánicos.

17. Método según la reivindicación 16, en el que la estampa de caucho es una estampa de caucho de silicona.

18. Uso de una capa en relieve como máscara de grabado, comprendiendo la capa en relieve óxido de silicio, consistiendo los átomos de silicio del óxido de silicio en átomos de silicio unidos químicamente a cuatro átomos de oxígeno y átomos de silicio unidos químicamente a tres átomos de oxígeno y un átomo de carbono, en el que el átomo de carbono es parte de uno cualquiera de un grupo metilo, un grupo etilo o un grupo propilo.

19. Uso de una capa en relieve según la reivindicación 18, en el que la razón molar átomos de silicio unidos químicamente a cuatro átomos de oxígeno/átomos de silicio unidos químicamente a tres átomos de oxígeno y un átomo de carbono es de al menos 2/3.