專利名稱：使用有圖案的形貌和自組裝單層的微組裝的制作方法
背景本公開涉及在基質(zhì)上制造有圖案的金屬性沉積物的方法以及由此制造的制品。
具有金屬材料圖案的聚合物膜具有多種工業(yè)應(yīng)用。有些情況下，人們要求的是導(dǎo)電柵板足夠細以至肉眼不可見，并負載在透明的聚合物基質(zhì)上。透明的導(dǎo)電薄片具有各種用途包括，例如，耐加溫玻璃窗，電磁干擾(EMI)屏蔽層，靜電耗散元件，天線，用于計算機顯示器的觸摸屏，以及用于鉻電極(electrochromic)窗口的表面電極，光電裝置，電場致發(fā)光器件，以及液晶顯示器。
將基本透明的導(dǎo)電柵板用于例如電磁干擾保護等應(yīng)用是已知的。柵板可以由網(wǎng)絡(luò)或金屬線柵網(wǎng)形成，其插入或疊壓在透明的薄片之間，或嵌入基質(zhì)當中(美國專利3,952,152；4,179,797；4,321,296；4,381,421；4,412,255)。使用金屬絲網(wǎng)篩的一個缺點是操作極細金屬絲或制備以及操作極細金屬絲柵網(wǎng)時的困難性。例如，直徑20微米的銅絲其拉伸強度僅為1盎司(28克力)因此容易損壞。用直徑20微米的導(dǎo)線制造的金屬絲網(wǎng)篩可以購得但是由于在極細金屬絲操作中的困難而非常昂貴。
與其將已存在的金屬絲網(wǎng)篩嵌入基質(zhì)當中，不如在原位制造出導(dǎo)電圖形，即先在基質(zhì)中形成凹槽或通道的圖案然后用導(dǎo)電的材料填充凹槽或通道。該方法已經(jīng)用于通過各種方法制備導(dǎo)電的線路圖線路和圖案，盡管一般都是針對相對粗糙尺度上的線路和圖案?；|(zhì)中的凹槽可以通過塑模，壓印，或通過平版印刷技術(shù)形成。然后凹槽可以用導(dǎo)電的油墨或環(huán)氧樹脂類充填(美國專利5,462,624)，充填方法包括蒸發(fā)，濺射，或鍍金屬(美國專利3,891,514；4,510,347；和5,595,943)，通過熔融金屬(美國專利4,748,130)，或通過金屬粉末(美國專利2,963,748；3,075,280；3,800,020；4,614,837；5,061,438；和5,094,811).已經(jīng)可以通過印刷導(dǎo)電膠(美國專利5,399,879)或通過光刻和蝕刻法(美國專利6,433,481)在聚合物膜上制備導(dǎo)電的柵板。這些先有技術(shù)方法具有局限性。例如，導(dǎo)電油墨或環(huán)氧樹脂帶有的一個問題是電導(dǎo)率取決于鄰近的導(dǎo)電顆粒之間形成的接觸，并且總電導(dǎo)率通常大大低于固體金屬。金屬的氣相沉積或電鍍通常是緩慢的并且隨后經(jīng)常需要后繼步驟，即除去沉積在凹槽之間的多余金屬。熔融金屬可以置于凹槽中但是通常需要在凹槽中沉積金屬可潤濕的材料。否則熔融金屬由于熔融金屬的表面張力而無法穿透也不會停留在凹槽中。
通過將金屬粉末放入凹槽中隨后壓緊粉末以增強顆粒之間的電接觸已經(jīng)制備出了電路。Lillie等(美國專利5,061,438)和Kane等(美國專利5,094,811)已經(jīng)用該方法制成了印刷電路板。但是，這些方法實際上無法用于制備精細的電路和精細的金屬圖形。在精細尺度上，在壓印圖案內(nèi)更換或再對準機具以施行金屬壓緊是困難的。例如，帶有20微米寬通道圖案的薄片要求機具從薄片的一側(cè)到另一側(cè)以大致3微米的精度放置在圖案內(nèi)。對于許多應(yīng)用，薄片的尺度可能是30cm乘30cm。從成型溫度到室溫的冷卻過程中由于熱塑片的熱收縮產(chǎn)生的尺寸變化通常為約百分之一或更多。因此，對于30cm乘30cm的薄片，百分之一的收縮將導(dǎo)致0.3厘米的總體收縮。該值較所需的3微米放置精度大出約1000倍，精確地將機具復(fù)位是困難的。
概述本公開涉及包含具有有圖案的金屬性沉積的基質(zhì)的制品。更具體地說，制品是通過選擇性且無電地將金屬沉積在具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)上制備的。
第一方面涉及的方法包括提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)，在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上形成自組裝單層，將自組裝單層暴露到含有可溶形式的沉積金屬的無電鍍?nèi)芤褐?，并無電地將沉積金屬選擇性地沉積到金屬性微結(jié)構(gòu)表面上。
可用不同的方法形成具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)。在一個實施方案中，可以用機械機具在金屬性表面上形成微結(jié)構(gòu)。機械機具可以將微結(jié)構(gòu)壓印，劃割，或塑模到金屬性表面上。在另外的實施方案中，微結(jié)構(gòu)可以利用機械機具在基質(zhì)表面上形成，然后可以在微結(jié)構(gòu)表面上布置金屬層以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。機械機具可以將微結(jié)構(gòu)壓印，劃割，或塑模到基質(zhì)表面上。在又一個實施方案中，微結(jié)構(gòu)可以通過在基質(zhì)表面上沉積金屬或通過從金屬性基質(zhì)表面上除去金屬而形成。
在另一個方面中，提供了制品。在一個實施方案中，制品包括的基質(zhì)具有基質(zhì)表面和布置在基質(zhì)表面上的形貌特征。連續(xù)的均勻金屬層布置在鄰近形貌特征的基質(zhì)表面上和形貌特征上。自組裝單層布置在連續(xù)的均勻金屬層上，而沉積金屬布置在形貌特征上的連續(xù)均勻金屬層上，并且未布置在鄰近形貌特征的連續(xù)均勻金屬層表面上。
在另一個實施方案中，制品包括的基質(zhì)具有基質(zhì)表面和布置在基質(zhì)表面上且延伸離開基質(zhì)表面的形貌特征。形貌特征的曲率半徑為500納米或更小。金屬層布置在鄰近形貌特征的基質(zhì)表面上和形貌特征上。自組裝單層布置在金屬層上，而沉積金屬布置在形貌特征上的金屬層上，并且未布置在鄰近形貌特征的金屬層基質(zhì)表面上。
本發(fā)明上述摘要不打算描述實施方案的每一公開或本發(fā)明的每一個實施方案。下述的附圖，發(fā)明詳述和實施例將更具體地舉例說明本實施方案。
附圖簡述考慮到以下本發(fā)明各個實施方案的詳細說明連同附圖，本發(fā)明可被更完全地理解，其中


圖1是使用有圖案的形貌和自組裝單層的微組裝的說明性方法的簡圖；圖2是使用有圖案的形貌和自組裝單層的微組裝的另一個說明性方法的簡圖；圖3是在微結(jié)構(gòu)上形成沉積金屬的說明性微結(jié)構(gòu)的剖視圖簡圖；圖4是實施例1中所得結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片；圖5是實施例2中所得結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片；圖6是實施例3中所得結(jié)構(gòu)的照片；以及圖7是實施例4中所得結(jié)構(gòu)的照片。
雖然本發(fā)明可接受不同的修改和替代的形式，其細節(jié)已經(jīng)在附圖中通過實例示出并且將詳細描述。但是，應(yīng)該理解其目的不是將本發(fā)明限制于所述特定的實施方案。相反地，目的是包括所有修改，同等物，以及替代方案，只要其符合本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
發(fā)明詳述本公開涉及在基質(zhì)上制造有圖案的金屬性沉積物的方法以及由此制造的制品。更具體地說，在具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)上的金屬性沉積是有圖案的。
對于以下定義詞，應(yīng)該適用以下定義，除非在本說明書中的權(quán)利要求或其它地方給出了不同的定義。
″區(qū)域″是指整個表面，例如基質(zhì)表面的鄰接的部分的區(qū)域。
術(shù)語″沉積金屬″和″金屬性沉積″以及″沉積的金屬″被可交換地使用并指代沉積在基質(zhì)(即，具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì))上的金屬。沉積金屬通常由無電鍍?nèi)芤盒纬?。沉積金屬可以是圖案的形式，諸如電路圖中的線性痕跡，電氣裝置中的接觸墊，或大面積涂層。
表層區(qū)如果包括形貌特征就可以描述為具有微結(jié)構(gòu)或是一個微結(jié)構(gòu)?！逍蚊蔡卣鳌迨侵覆煌诠饣幕|(zhì)表面的故意的幾何圖形。應(yīng)當理解，根據(jù)術(shù)語，形貌學(xué)，的一般定義，所有表面都會表現(xiàn)出一定的形貌。但是，用于本文時″形貌特征″不包括大量偶然的形貌學(xué)類型，其為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知?！逍蚊蔡卣鳌宀话ㄔ映叨壬媳砻娓叨扰既坏淖兓！逍蚊蔡卣鳌逡膊话ù蟊砻娣e中通常存在的，相對于相同表面積中的平均高程而言的，表面高度偶然的逐漸變化。例如，″形貌特征″不包括″峰-至-谷″形式的平滑的高度波動，其實質(zhì)上在尺寸上小于其空間離距。僅僅包括上述形貌學(xué)的偶然形式的表面被認為是名義上光滑的。名義上光滑的表面可以是平坦的或彎曲的，其中彎曲度小于0.1(微米)-1?！逍蚊蔡卣鳌蹇梢园ㄉ斐龅脑?，侵入的幾何元素，或兩者都有。作為基質(zhì)表面形貌特征一部分存在的線性伸出性幾何元素的一種實例是一個峰脊，其從名義上光滑的表面上伸出。作為基質(zhì)表面形貌特征一部分存在的線性伸出性幾何元素的另一個實例是一個正方形脊，其從名義上光滑的表面上伸出。作為基質(zhì)表面形貌特征一部分存在的線性侵入性幾何元素的實例是凹槽，其具有正方形或三角形的橫截面例如，其可在名義上光滑的表面之下延伸。
″選擇性地″沉積金屬是指在一個表層區(qū)沉積金屬而不在另一個表層區(qū)沉積金屬。對于要在基質(zhì)表面上選擇性沉積的金屬，其不沉積在整個基質(zhì)表面上。即，沉積金屬在基質(zhì)表面上形成圖案。圖4至7示出了銅在金基質(zhì)表面上的選擇性沉積。例如，金屬可以沉積在金屬性表面的形貌特征上(即，金屬不沉積在名義上光滑的金屬性表面的區(qū)域中)。
所述帶有終點的數(shù)值范圍包括所有包含在范圍內(nèi)部的數(shù)字(例如1至5包括1，1.5，2，2.75，3，3.80，4，和5)。
用于本說明書及所附加權(quán)利要求時，單數(shù)形式″一個″包括多于一個對象，除非內(nèi)容清楚地另有所指。因此，例如，指出一個組合物含有″一個金屬″包括兩種或多種金屬的混合物。用于本說明書及附帶的權(quán)利要求時，術(shù)語″或者″通常在語句中表示″和/或″，除非內(nèi)容清楚地另有所指。
除非另有陳述，所有用于本說明書及權(quán)利要求的數(shù)字均應(yīng)被理解為在一切情況下由術(shù)語″約″修飾。因此，除非表明有相反的意思，示于上文說明書及所附權(quán)利要求中的數(shù)字參數(shù)是近似值，其可根據(jù)設(shè)法得到的希望的性能而由本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本發(fā)明指導(dǎo)進行改變。至少，且不試圖限制與本權(quán)利要求范圍等效的原則的應(yīng)用，各數(shù)字參數(shù)至少應(yīng)該視為按照所報導(dǎo)有效數(shù)字的數(shù)目并且適用于普通的舍入方法。盡管闡明本發(fā)明寬的范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，示于實施例中的數(shù)值在報導(dǎo)時盡可能精確。但是任何數(shù)值必然含有某些誤差，這由其相應(yīng)的試驗測定中產(chǎn)生的標準偏差確定。
本發(fā)明主要涉及在具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)上形成金屬性沉積(即，沉積金屬)圖案的方法。在一些實施方案中，沉積金屬無電地沉積在基質(zhì)上，沉積僅發(fā)生在基質(zhì)表面上選定的區(qū)域中。這些選定的區(qū)域在基質(zhì)上可能表現(xiàn)出規(guī)則的或重復(fù)的幾何排列，例如一系列多角形或痕跡的圖案定義出離散的未沉積區(qū)域，所述區(qū)域包括了一系列多角形。在另一個實施方案中，選定的區(qū)域可能在基質(zhì)上表現(xiàn)出隨機的排列，例如無規(guī)的痕跡的網(wǎng)絡(luò)，其定義了不規(guī)則的形狀的未沉積區(qū)域的邊界。在又一個實施方案中，選定的區(qū)域可能表現(xiàn)出不規(guī)則，不重復(fù)的，或無規(guī)的排列，但它是特別的設(shè)計，其包括或沒有對稱性或重復(fù)的形狀。有圖案的沉積金屬可能僅存在于基質(zhì)表面的一個區(qū)域之中，或者可能存在于基質(zhì)表面的一個以上的區(qū)域之中；但是作為圖案其可能不存在于基質(zhì)表面的所有區(qū)域之中。
具有包括微結(jié)構(gòu)的區(qū)域和不包括微結(jié)構(gòu)的區(qū)域的基質(zhì)可具有大量不同的形式。在一個實施方案中，基質(zhì)表面可能包括相鄰的區(qū)域，其各自是光滑的且沒有形貌特征，而且可能互相平行，但是相對于彼此高出或者降低。后一種結(jié)構(gòu)必然導(dǎo)致一種漸變區(qū)的存在，其相對于上述的光滑區(qū)域具有斜率和角度或者高的彎曲度。漸變區(qū)可以定義光滑區(qū)域之間的邊界并且是一種形貌特征。在另一個實施方案中，基質(zhì)表面包括光滑的而且沒有微結(jié)構(gòu)的區(qū)域，以及那些可以描述為織構(gòu)形式的微結(jié)構(gòu)的區(qū)域。該構(gòu)造可以包括界定的幾何元素諸如峰脊，角錐，樁，或者凹槽。替代地，該構(gòu)造可能包括隨機形狀的幾何元素。包括微結(jié)構(gòu)的表層區(qū)中的微結(jié)構(gòu)是這樣的構(gòu)造，其在空間上相對于光滑的，可能平坦的，并且沒有形貌特征的區(qū)域而言在空間上平均高度更高一些?；|(zhì)表面構(gòu)造區(qū)域的空間的平均高度可能低于或高于鄰近的光滑的并且可能平坦的基質(zhì)表面區(qū)域。這樣的構(gòu)造區(qū)域可以分別從相鄰區(qū)凹入或伸出。
基質(zhì)上有圖案的金屬性沉積，其中包括金屬性沉積的表層區(qū)的排列根據(jù)基質(zhì)的形貌特征決定，可能表現(xiàn)為該形貌特征可能具有的大量空間關(guān)系中的一種。例如，對于那些包括形貌特征的區(qū)域，各區(qū)域可以包括單個的由沒有形貌特征的相鄰區(qū)間隔開來的幾何元素，并且有圖案的金屬性沉積可以選擇性地沉積在單個形貌特征上。在這種情況下，該金屬性沉積的圖案實質(zhì)上將會和單個形貌特征的圖案一致。或者，如果形貌特征密集地分布在基質(zhì)的一個區(qū)域中，金屬性沉積可以將包括形貌特征的區(qū)域中的幾何圖形或形貌單元跨接。如果基質(zhì)表面包括了織構(gòu)形式的微結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所述構(gòu)造由多個密集間隔的形貌特征組成，還包括那些沒有這樣的微結(jié)構(gòu)的區(qū)域，有圖案的金屬性沉積可以將密集間隔的形貌特征跨接，得到在整個具有織構(gòu)形式的微結(jié)構(gòu)的區(qū)域上的沉積。
用于形成具有有結(jié)構(gòu)表面的制品的方法，例如，使用機械機具，將材料沉積在基質(zhì)上，或從基質(zhì)上除去材料。示例的機械機具通過將微結(jié)構(gòu)壓印，劃割，或塑模到基質(zhì)表面上以形成微結(jié)構(gòu)。
用于形成具有有結(jié)構(gòu)的表面的制品的方法的部分列表包括鉆石機械加工(M.A.Davies，C.J.Evans，S.R.Patterson，R.Vohra，和B.C.Bergner，″Application of Precision Diamond Machining to theManufacture of Micro-photonics Components，″Proc.of SPIE5183 94-108(2003))，光刻，電子束蝕刻，X射線蝕刻，激光束書寫，電子束書寫，和激光燒蝕(E.B.Kley，″Continuous Profile Writing by Electronand Optical Lithography，″Microelectronic Engineering34 261-298(1997)).用于形成有結(jié)構(gòu)表面的方法可以包括這樣的步驟，其中材料暴露于光線，X-射線，或電子之下，然后顯影并選擇性地除去，或這樣的步驟，其中材料被蝕刻(Y.Hagiwara，N.Kimura，and K.Emori，U.S.Patent4,865,954″Process for Formation of Metallic Relief(1989))。材料(例如，金屬)可以通過常規(guī)方法選擇性地添加到基質(zhì)表面上，以形成有結(jié)構(gòu)的表面，所述方法包括，例如，濺射，氣相沉積，等等。材料(例如，金屬)可以通過常規(guī)方法包括，例如，蝕刻等等從基質(zhì)上去掉，以形成有結(jié)構(gòu)的表面。這些添加和除去方法可以與其他方法諸如，例如，光刻法以及揭除方法結(jié)合。
用于制備有結(jié)構(gòu)的表面的特別有利的方法包括用機械機具復(fù)制或形成微結(jié)構(gòu)。機械機具通過將微結(jié)構(gòu)壓印，劃割，或塑模到基質(zhì)表面上以形成微結(jié)構(gòu)。復(fù)制包括將表面結(jié)構(gòu)特征從樣板機具傳輸?shù)搅硪粋€材料并包括壓印或塑模。包含復(fù)制的方法是值得注意的，因為這樣可以容易并快速地形成具有的結(jié)構(gòu)的表面的材料。同樣值得注意的是通過復(fù)制使所形成的表面結(jié)構(gòu)特征達到小的尺寸?？梢詮?fù)制尺寸小于10納米的鈉米級構(gòu)造(S.R.Quake and A.Scherer，″From Micro-toNanofabrication with Soft Materials，″Science290 1536-1540(2000)；V.J.Schaeffer and D.Harker，″Surface Replicas for Use in the ElectronMicroscope，″Journal of Applied Physics13，427-433(1942)；以及H.Zhang和G.M.Bensen，WO 0168940A1，″Methods for replication，replicated articles，and replication tools″(2001))。
復(fù)制可以通過任何數(shù)量的方式實現(xiàn)。將樣板機械機具的表面結(jié)構(gòu)特點復(fù)制入另一個材料表面的示例性方法是通過熱壓印(M.J.Ulsh，M.A.Strobel，D.F.Serino，和J.T.Keller，U.S.Patent No.6,096,247″Embossed Optical Polymeric Films″(2000)；和D.C.Lacey，U.S.PatentNo.5,932,150″Replication of Diffraction Images in Oriented Films″(1999)).熱壓印包括將樣板機械機具壓到可變形的材料上，導(dǎo)致樣板機具的表面結(jié)構(gòu)引起可變形的材料的表面產(chǎn)生變形，從而形成樣板機具表面的負復(fù)型?？梢员槐砻娼Y(jié)構(gòu)壓印的材料包括，例如，軟金屬和有機材料如聚合物。可以被壓印的軟金屬實例包括銦，銀，金，和鉛。適用于熱壓印的聚合物包括熱塑性塑料。熱塑性塑料的實例包括聚烯烴，聚丙烯酸酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚碳酸酯，和聚酯。熱塑性塑料另外的實例包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，雙酚A聚碳酸酯，聚(氯乙烯)，聚(對苯二甲酸乙二酯)，和聚(偏二氟乙烯)。為了制備熱壓印材料，從膜形式的材料開始常常是方便的并且可用的。任選，用于壓印的膜可以包括多個層(J.Fitch，J.Moritz，S.J.Sargeant，Y.Shimizu，和Y.Nishigaki，U.S.Patent No.6,737,170″Coated Film with Exceptional Embossing Characteristics and Methods forProducing It″(2004)；和W.W.Merrill，J.M.Jonza，O.Benson，A.J.Ouderkirk，和M.F.Weber，U.S.Patent No.6,788,463，″Post-FormableMultilayer Optical Films and Methods of Forming″(2004)).
另一個用于將主機械機具的表面結(jié)構(gòu)復(fù)制入聚合物表面里的方法是將聚合物的可流動前體當與樣板機械機具接觸的時候固化。將可流動前體在其與主機械機具接觸時固化為聚合物是一種形式的塑模?？闪鲃忧绑w的實例包括純的單體，單體混合物，單體溶液或可能含有可除去的溶劑，以及未交聯(lián)的聚合物的聚合物。通常，待固化為聚合物的前體可以澆鑄在樣板機械機具上或澆鑄到塑模里，隨后固化(J.A.Martens，U.S.Patent No.4,576,850″Shaped Plastic Articles HavingReplicated Microstructure Surfaces″(1986)).固化指形成提高的彈性模數(shù)，通常通過化學(xué)反應(yīng)。固化以發(fā)展彈性模數(shù)包括加熱，添加催化劑，添加引發(fā)劑，或暴露于紫外光，可見光，紅外光，X射線，或電子束下。聚合物一旦固化，其可作為固體脫離與樣板機具或塑模的接觸。適用于塑模的聚合物實例包括聚丙烯酸酯，聚酰亞胺，環(huán)氧樹脂類，聚硅氧烷，聚氨酯，以及聚碳酸酯。
使用機械機具在基質(zhì)表面上形成微結(jié)構(gòu)圖案的另一個示例性方法是劃割?！鍎澑睢逯笇⒓夤P施加至另外的無特定結(jié)構(gòu)的表面上并使尖筆在表面上按壓或移動，以形成表面微結(jié)構(gòu)。尖筆尖端可以由任何材料如，例如，金屬，陶瓷，或聚合物制成。尖筆尖端可以包括鉆石，氧化鋁，或碳化鎢。尖筆尖端還可能包括涂層，例如抗磨耗覆蓋層如一氮化鈦。
基質(zhì)可以由任何適合的材料制備。在一些實施方案中，基質(zhì)用金屬或有機物質(zhì)如聚合物制成。金屬的實例包括銦，銀，金，和鉛。聚合物的實例包括熱塑性聚合物。熱塑性聚合物的實例包括聚烯烴，聚丙烯酸酯，聚酰胺，聚碳酸酯，和聚酯。熱塑性塑料另外的實例包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，雙酚A聚碳酸酯，聚(氯乙烯)，聚(對苯二甲酸乙二酯)，和聚(偏二氟乙烯)。
在另一個實施方案中，基質(zhì)可以由玻璃，玻璃-陶瓷，陶瓷，半導(dǎo)體，或其組合制備。可用玻璃的實例包括硅酸鹽，鍺酸鹽，磷酸鹽，和硫?qū)倩?。在硅酸鹽當中，可以使用堿-石灰-氧化硅和硼硅玻璃。熔融石英也可以作為有用的基質(zhì)材料。與硅酸鹽玻璃相比，如果希望提高紅外透射能力，則鍺酸鹽和硫?qū)俨Ａ翘貏e適用的。磷酸鹽玻璃的方便之處在于通常表現(xiàn)出低成型溫度，但是也常常表現(xiàn)出較低的化學(xué)穩(wěn)定性。其他可用玻璃中的網(wǎng)絡(luò)成形劑和改性劑包括氧化鋁，五氧化二銻，氧化鉭，氧化鈮，氧化鉛，氧化鉍，氧化鋅，氧化鎂，氧化鍶，氧化鋇，氧化鋰，和氧化鉀。含有晶化微結(jié)構(gòu)的玻璃-陶瓷也可用作基底材料?？捎玫牟Ａ?陶瓷的實例包括焦硅酸鋰，β-石英，頑輝石，堇青石，尖晶石，β-鋰輝石，β-鋰霞石，和磷灰石組合物。玻璃-陶瓷可提供玻璃的易于模鍛性，以及高的強度和韌性?；|(zhì)還可以包括陶瓷。可用陶瓷的實例包括氧化物，氮化物，硼化物，和碳化物?？捎锰沾傻膶嵗ㄢ佀徜^、鋇鈦酸鍶、鋯鈦酸鉛、鈦酸鉍、氧化鋁、氧化鈹、氮化鋁、四氮化三硅、和碳化硅?；|(zhì)還可以包括半導(dǎo)體?？捎冒雽?dǎo)體的實例包括IV族元素、II族和VI族元素的二元化合物、III族和V族元素的二元化合物、及其各種合金。一些可用的半導(dǎo)體包括硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、硫化鋅、和碲化鎘?；|(zhì)可以由這些材料中一種以上制備。例如，基質(zhì)可以包括具有玻璃或陶瓷材料涂層的半導(dǎo)體晶體。
″自組裝的單層″指與表面連接(例如，通過化學(xué)鍵)的一層分子，且其相對于該表面采用優(yōu)選取向。已經(jīng)表明自組裝的單層如此完全地覆蓋了表面以致于表面的性能被改變。例如，自組裝單層的應(yīng)用可以導(dǎo)致表面能降低。
適用于形成自組裝單層的化學(xué)物種的實例包括有機化合物如有機硫化合物、硅烷、膦酸、苯并三唑、和羧酸。這樣的化合物的實例參見Ulman的綜述(A.Ulman，″Formation and Structure of Self-AssembledMonolayers，″Chem.Rev.96 1533-1554(1996))。除了有機化合物之外，某些有機金屬化合物可用于形成自組裝單層。適于形成自組裝單層的有機硫化合物的實例包括烷基硫醇、二烷基二硫化物、二烷基硫化物、烷基黃原酸酯、和二烷基硫代氨基甲酸酯。適于形成自組裝單層的硅烷的實例包括有機氯硅烷和有機烷氧基硅烷。適于形成自組裝單層的膦酸的實例參見Pellerite等的文獻(M.J.Pellerite，T.D.Dunbar，L.D.Boardman，and E.J.Wood，″Effects of Fluorination on Self-AssembledMonolayer Formation from Alkanephosphonic Acids on AluminumKinetics and Structure，″Journal of Physical Chemistry B107 11726-11736(2003))。適于形成自組裝單層的化學(xué)物種可以包括，例如，烴類化合物、部分氟化烴化合物、或全氟化化合物。自組裝單層可以包括兩種或多種不同的化學(xué)物種。在使用兩種或多種不同的化學(xué)物種時，化學(xué)物種可以作為混合物或以相分離形態(tài)存在于自組裝單層中。
可用于形成自組裝單層的示例性分子包括，例如，(C3-C20)烷基硫醇、(C10-C20)烷基硫醇或(C15-C20)烷基硫醇。烷基可以是線性或支鏈的，并且可以被那些不干擾自組裝單層形成的取代基所取代或未被取代。
自組裝單層可以用各種方法在金屬表面上形成。例如，金屬表面可以浸入含有所述化學(xué)物種的溶液中，金屬表面可以被含有所述化學(xué)物種的溶液噴霧處理，或金屬表面可以在氣相中暴露于所述化學(xué)物種下。任何過量的不連接到金屬表面的化學(xué)物種可以被除去，例如，通過用適合的溶劑沖洗。
金屬性表面可用于負載自組裝單層。所述金屬表面包括，例如，金屬元素、金屬合金、金屬間化合物、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物、金屬氮化物、及其組合。用于負載自組裝單層的金屬性表面包括金、銀、鈀、鉑、銠、銅、鎳、鐵、銦、錫、鉭，及其混合物、合金、以及這些元素的化合物。
術(shù)語″無電鍍″指用于自催化鍍金屬的方法。其通常包括使用含有可溶形式的沉積金屬以及還原劑的無電鍍?nèi)芤骸Ｋ隹扇苄问降某练e金屬通常是離子形式或金屬配合物(即，與一種或多種配體配位的金屬物種)。在許多實施方案中，無電鍍不包括對待涂覆工件施加電流。Mallory和Hajdu著作中詳細地描述了所述工藝(Electroless Plating-Fundamentals and Applications，Ed.G.O.Mallory and J.B.Hajdu，William Andrew Publishing，Norwich(1990))。無電鍍中包含的步驟包括制備具有催化表面(例如，金屬性微結(jié)構(gòu)表面)的基質(zhì)，隨后將基質(zhì)浸泡在適當?shù)腻冊≈?。催化表面催化金屬從溶液中的沉積。一旦開始，鍍的過程會通過持續(xù)還原溶液金屬源進行下去，被其自己的金屬表面催化，即所謂″自催化″?？梢杂脽o電鍍形成的金屬性沉積包括銅、鎳、金、銀、鈀、銠、釕、錫、鈷、鋅，以及這些金屬相互之間或與磷或硼的合金，以及這些相互之間或與磷或硼的化合物。適合的還原劑包括，例如，甲醛、肼、氨基硼烷，和次磷酸鹽。用于催化無電鍍的適合的金屬性微結(jié)構(gòu)表面包括鈀、鉑、銠、銀、金、銅、鎳、鈷、鐵、和錫，以及所述元素相互之間或與其他元素的合金和化合物。沉積金屬和包括在金屬性微結(jié)構(gòu)表面中的金屬可以是相同或不同的。
不希望受縛于任何特定的理論，我們認為表面上形貌特征對連接到所述表面的自組裝單層的結(jié)構(gòu)的破壞性會足以使得自組裝單層改變表面性能的能力受到損害。例如，已知金表面具有負載自組裝單層的性能和催化金屬非電沉積的性能。在過去，已經(jīng)表明在金上的自組裝單層將阻遏其對于無電鍍的催化活性(A.Kumar and G.M.Whitesides，U.S.Patent No.5,512,131，″Formation of Microstamped Patterns onSurfaces and Derivative Articles，″(1996))。
另外，假定金屬如金表面的形貌特征可能干擾自組裝單層的能力以阻遏其催化活性，從而形成用于形成圖案的方法的基礎(chǔ)。導(dǎo)致如此明顯的催化活性上的破環(huán)的形貌特征可以方便地通過壓印、劃割、或塑模方法形成。
圖1是使用有圖案的形貌和自組裝單層的微組裝的說明性方法的簡圖。基質(zhì)105含有布置在所述基質(zhì)105上的金屬層110。在一個實施方案中，基質(zhì)105由聚合物材料形成，而金屬層110由金屬形成。在許多實施方案中，金屬層110是連續(xù)均勻金屬層。在一個實施方案中，所述連續(xù)均勻金屬層110由單一金屬或合金形成。
顯示機械機具120具有形成于機械機具120第一表面135之上的形貌特征130。機械機具120可以施用于金屬層110的表面140上從而機械機具120第一表面135與金屬層110的表面140接觸。在一個實施方案中，壓力(如圖中向下的箭頭所示)施用于機械機具120上從而微結(jié)構(gòu)或形貌特征130的負復(fù)型轉(zhuǎn)移到或壓印到金屬層110的表面140上，在金屬層110的表面140上形成微結(jié)構(gòu)131。這樣機械地形成的微結(jié)構(gòu)131稱為金屬性微結(jié)構(gòu)表面136。微結(jié)構(gòu)制品101含有具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面136的基質(zhì)。
如上所述，在102步中在金屬性微結(jié)構(gòu)表面136上形成自組裝單層150。在這個實施方案中，顯示自組裝單層150布置穿過金屬層110的整個表面140。自組裝單層150可以沿著金屬層110表面140均勻地布置。自組裝單層150可以在微結(jié)構(gòu)131上或靠近微結(jié)構(gòu)131處具有中斷的區(qū)域。至少在一些實施方案中，在微結(jié)構(gòu)131上或靠近微結(jié)構(gòu)131處的中斷區(qū)域由微結(jié)構(gòu)131的形貌引起。
自組裝單層150在103步暴露至含有沉積金屬可溶形式的無電鍍?nèi)芤?60中。沉積金屬可以在104步中沉積在金屬性微結(jié)構(gòu)表面136上以形成沉積金屬圖案165。在一個實施方案中，沉積金屬含有銅而金屬性微結(jié)構(gòu)表面136由金形成。在一些實施方案中，至少一部分金屬層110可以在沉積金屬沉積之后通過蝕刻除去。
不希望受縛于任何特定的理論，相信自組裝單層150中的中斷區(qū)域使得沉積金屬可以在形成于微結(jié)構(gòu)131之上或附近的中斷區(qū)域處與金屬層140結(jié)合。
圖2是另一個使用有圖案的形貌和自組裝單層的微組裝的說明性方法的簡圖；顯示機械機具220具有形成于機械機具220的第一表面235之上的形貌特征230。機械機具可以施用于基質(zhì)205的表面206上從而機械機具220第一表面235與基質(zhì)205的表面206接觸。在一個實施方案中，壓力(如圖中向下的箭頭所示)施用于機械機具220上從而微結(jié)構(gòu)或形貌特征230被轉(zhuǎn)移到基質(zhì)205的表面206上從而在步驟201中在基質(zhì)205表面206上形成微結(jié)構(gòu)208。機械地形成的微結(jié)構(gòu)208被定義為基質(zhì)微結(jié)構(gòu)表面207。
然后金屬層210在步驟202中布置在基質(zhì)微結(jié)構(gòu)表面207上以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面236。在一個實施方案中，基質(zhì)205由聚合物材料形成，而金屬層210由金屬形成。在許多實施方案中，金屬層210是連續(xù)均勻金屬層。在一個實施方案中，連續(xù)均勻金屬層210由單一金屬或合金形成。
如上所述，在202步驟中在金屬性微結(jié)構(gòu)表面236上形成自組裝單層250。顯示自組裝單層250布置在金屬層210的整個表面240上。在一個實施方案中，自組裝單層250沿著金屬層210表面240均勻地布置。自組裝單層250可以在微結(jié)構(gòu)231上或靠近微結(jié)構(gòu)231處具有中斷的區(qū)域。至少在一些實施方案中，在微結(jié)構(gòu)231上或靠近微結(jié)構(gòu)231處的中斷區(qū)域由微結(jié)構(gòu)231的形貌引起。
自組裝單層250在203步暴露至含有可溶形式沉積金屬的無電鍍?nèi)芤?60中。沉積金屬可以在204步中沉積在金屬性微結(jié)構(gòu)表面236上以形成沉積金屬圖案265。在一個實施方案中，沉積金屬含有銅而金屬性微結(jié)構(gòu)表面236由金形成。在一些實施方案中，至少部分金屬層210可以在沉積金屬沉積之后通過蝕刻除去。
不希望受縛于任何特定的理論，相信自組裝單層250中的中斷區(qū)域使得沉積金屬可以在形成于微結(jié)構(gòu)231之上或附近的中斷區(qū)域處與金屬層240結(jié)合。
圖3是示例性微結(jié)構(gòu)與在微結(jié)構(gòu)上形成的沉積金屬365的剖視圖。金屬性微結(jié)構(gòu)表面336含有鄰近形貌特征320的光滑區(qū)域330。顯示形貌特征320是向外延伸離開基質(zhì)的突起的構(gòu)造。在這個實施方案中，平滑區(qū)域330和形貌特征320由單一連續(xù)均勻金屬層336形成。自組裝單層350布置在所述單個連續(xù)均勻金屬層336上。沉積金屬365通過無電鍍浴360選擇性地形成于形貌特征320的中斷區(qū)域361上。
在一些實施方案中，形貌特征320延伸離開基質(zhì)并且其曲率半徑R為500納米或更小，或從5至500納米，或從10至500納米，或從20至250納米，或從50至200納米。曲率半徑R可以通過，例如，掃描探針顯微鏡，例如原子力顯微鏡測量。
在許多實施方案中，從基質(zhì)伸出的有用形貌特征的高度范圍可以從1納米至100微米，或從10納米至10微米，或從20納米到1微米。
沉積金屬可以描述為在基質(zhì)表面上具有一定區(qū)域形狀和區(qū)域大小，以及厚度。沉積金屬的區(qū)域形狀在基質(zhì)上可能表現(xiàn)出規(guī)則的或重復(fù)的幾何排列，例如一系列沉積金屬多角形或沉積金屬痕跡的圖案定義出離散的未沉積區(qū)域的邊界，所述區(qū)域包括了一系列多角形。在其他實施方案中，沉積金屬形狀可能在基質(zhì)上表現(xiàn)出隨機的排列，例如無規(guī)的痕跡的網(wǎng)絡(luò)，其定義了不規(guī)則的形狀的未沉積區(qū)域的邊界。在又一個實施方案中，沉積金屬形狀可能表現(xiàn)出不規(guī)則，重復(fù)的，或無規(guī)的排列，但它是特別設(shè)計的，其包括或沒有對稱性或重復(fù)的幾何元素。在一個實施方案中，可用于產(chǎn)生光傳輸，EMI屏蔽材料的沉積金屬形狀是方格網(wǎng)，其含有沉積金屬的痕跡的特征在于寬度，厚度，和斜角。其他用于產(chǎn)生光傳輸，EMI屏蔽材料的有用的形狀包括連續(xù)的金屬性痕跡，其界定的開放區(qū)具有正六邊形形狀而且以密堆積的秩序排列。
在一些實施方案中，沉積金屬外形的最小區(qū)域尺寸，例如沉積金屬的線性痕跡的寬度，范圍可以是1納米至1毫米，或從10納米至50微米，或從100納米至25微米，或從1微米到15微米。在一個制備光傳輸EMI屏蔽材料的示例性實施方案中，沉積金屬線性痕跡的寬度范圍為5微米至15微米；厚度范圍為1微米至5微米；而斜角范圍為25微米至1毫米。上述沉積金屬外形的最大區(qū)域尺寸，例如沉積金屬的線性痕跡的長度，范圍可以從1微米至5米，或從10微米到1米。為了制備光傳輸EMI屏蔽材料，一張EMI屏蔽材料沉積金屬線性痕跡的長度范圍可以，例如，從1厘米至1米。
本發(fā)明不應(yīng)該被認為局限于的描述于此的特定實例，而是應(yīng)該明白其覆蓋了本發(fā)明的全部方面，正如所附權(quán)利要求中所完全地提出的那樣。各種修改，同等物工藝，以及本發(fā)明可以適用的眾多結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域技術(shù)人來說直接參考本說明書就應(yīng)是顯而易見的。
實例除非另有說明，化學(xué)試劑和溶劑是或可以得自Aldrich ChemicalCo.，Milwaukee，WI。
用于本文時，″FM-2″指金-涂覆的聚(對苯二甲酸乙二酯)膜，其得自CPFilms，Canoga Park，CA。
無電的鍍銅溶液將如下試劑混合制備無電的鍍銅溶液去離子水(199.29g)，五水硫酸銅(1.50g)，氫氧化鈉(1.35g)，甲醛(1.32g 37wt％的水溶液，得自Mallinckrodt Baker Inc.，Phillipsburg，NJ)，N，N，N′，N′-四(2-羥丙基)乙二胺(2.31g；得自Lancaster Synthesis Inc.，Pelham，NH)，乙二胺四乙酸(1.17g)，以及2，2′-二吡啶(0.03g)。用2.0摩爾每升氫氧化鈉水溶液將所得溶液pH值調(diào)節(jié)至12.3。電鍍液在68℃溫度下使用。
實施例1在通過機械劃割得到圖案的基質(zhì)上沉積銅鍍金的1英寸(25.4mm)乘1.5英寸(38.1mm)FM-2樣品用OMNISCRIBE鉆石尖劃線針(得自Lunzer，Inc.，Saddle Brook，NJ)劃割為矩形柵格圖案。膜樣品浸沒于0.1wt％的1-十八烷硫醇在乙醇中的溶液中2分鐘，到時間后用乙醇漂洗。然后膜樣品在68℃下浸于無電的鍍銅溶液中。30分鐘之后，從無電的鍍銅溶液中取出膜樣品，用去離子水漂洗，并在室溫下于空氣中干燥。樣品的一部分表面示于圖4。在圖4中，光著色區(qū)域是沉積了銅的區(qū)域。
然后膜樣品在另一溶液中浸沒大約15秒時間，所述溶液通過將碘化鉀(2g)，然后是碘(1g)溶解于去離子水(40mL)中制備，以通過蝕刻除去在膜上暴露的金涂層。然后用去離子水漂洗膜樣品并在室溫下于空氣中干燥。
實施例2在通過機械劃割得到圖案的基質(zhì)上沉積銅鍍金的1英寸(25.4mm)乘1.5英寸(38.1mm)FM-2樣品隨機地用CUT-CAT旋轉(zhuǎn)紙張修剪機劃割(得自Dahle North America，Inc.，Peterborough，NH)。膜樣品浸沒于0.1wt％的1-十八烷硫醇在乙醇中的溶液中2分鐘，到時間后用乙醇漂洗。然后膜樣品在68℃下浸于無電的鍍銅溶液中。30分鐘之后，從無電的鍍銅溶液中取出膜樣品，用去離子水漂洗，并在室溫下于空氣中干燥。樣品的一部分表面示于圖5。在圖5中，光著色區(qū)域是沉積了銅的區(qū)域。
實施例3在通過機械劃割得到圖案的基質(zhì)上沉積銅鍍金的1英寸(25.4mm)乘1.5英寸(38.1mm)FM-2樣品用旋轉(zhuǎn)玻璃刀(得自Fletcher-Terry Co.，F(xiàn)armington，CT)劃割為大致平行的直線圖案。膜樣品部分浸沒于0.1wt％的1-十八烷硫醇在乙醇中的溶液中2分鐘，到時間后用乙醇漂洗。然后膜樣品在68℃下部分浸于無電的鍍銅溶液中。30分鐘之后，將膜樣品從無電的鍍銅溶液中取出，用去離子水漂洗，并在室溫下于空氣中干燥。樣品表面(即，整個表面)示于圖6。在圖6中，光著色的大致平行的直線是銅沉積的區(qū)域。
實施例4在由壓印得到圖案的基質(zhì)上沉積銅通過在玻璃板上蝕刻圖案制備玻璃壓印機具。尺寸為12.7cm乘7.6cm乘0.05cm的玻璃板，在其一個表面上用一層3M Polyimide FilmTape5413(得自3M Company，St.Paul，MN)覆蓋，覆蓋區(qū)域尺寸為約3cm乘4cm。其施用于玻璃板上之后，用剃須刀片切割帶以提供大致0.05cm寬的條，條相隔大致0.07cm。0.05厘米寬的條之間的帶被除去，留下的玻璃板上具有一系列附著于表面上的大致為0.05cm乘大約4cm的帶的條。然后玻璃板浸沒在25wt％氫氟酸水溶液之中10分鐘。之后玻璃板從酸性溶液中取出并用水漂洗，并在室溫下于空氣中干燥。除去聚酰亞胺帶的條以暴露出未被帶的條所覆蓋的玻璃板部分，其已被氫氟酸蝕刻并除去。玻璃板的圖案為寬大約0.05cm的隆起，其高度約為0.06cm。包括隆起的玻璃表面用Model Somaca BM-106G-RP24砂帶拋光機(得自Sommer & Maca Industries，Chicago，IL)，用柔性的M74級鉆石帶(得自3M Company，St.Paul，MN)輕輕地磨蝕。
玻璃壓印機具用于制備壓印的聚丙烯酸酯板材，將大約3.8cm乘7.6cm乘0.3cm的OPTIX聚丙烯酸酯板材片(得自Plaskolite，Inc.，Columbus，OH)相對于玻璃板放置，放置時薄片接觸玻璃上的隆起圖案。玻璃壓印機具和聚丙烯酸酯板材一同放置在Model AUTO M層壓機(得自Carver，Inc.，Wabash，IN)的加熱壓板之間，于130℃保持30分鐘。然后，利用壓力，玻璃壓印機具被壓入聚丙烯酸酯板材中，壓制在3560牛頓的壓力下在130℃溫度下持續(xù)20分鐘。之后玻璃/板材組件從壓機中取出而壓印片材冷卻到室溫，聚丙烯酸酯板材的壓印側(cè)(即，該側(cè)壓在玻璃壓印機具上)利用熱蒸發(fā)器(得自Kurt J.Lesker Co.，Pittsburgh，PA)依次涂敷50埃鈦然后600埃金。
鍍了金屬的壓印聚丙烯酸酯板材浸沒于0.1wt％的1-十八烷硫醇在乙醇中的溶液中2分鐘，到時間后用乙醇漂洗。然后膜樣品在68℃下浸于化學(xué)的鍍銅溶液中。30分鐘之后，將膜樣品從無電的鍍銅溶液中取出，用去離子水漂洗，并在室溫下于空氣中干燥。樣品的一部分表面示于圖7。在圖7中，光著色區(qū)域是沉積了銅的區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)；在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上形成自組裝單層；將自組裝單層暴露至含有可溶形式的沉積金屬的無電鍍?nèi)芤褐校缓蛯⒊练e金屬選擇性地?zé)o電沉積在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，另外包括在提供步驟之前用機械機具，在基質(zhì)金屬性表面上形成微結(jié)構(gòu)，以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，另外包括在提供步驟之前，用機械機具，在基質(zhì)表面上形成微結(jié)構(gòu)，以形成基質(zhì)微結(jié)構(gòu)表面，并在該基質(zhì)微結(jié)構(gòu)表面上布置金屬層以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中形成微結(jié)構(gòu)的步驟包括用機械機具，將微結(jié)構(gòu)壓印或塑模到基質(zhì)金屬性表面上，以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中形成微結(jié)構(gòu)的步驟包括用機械機具，將微結(jié)構(gòu)壓印或塑模到基質(zhì)表面上，以形成基質(zhì)微結(jié)構(gòu)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中形成微結(jié)構(gòu)的步驟包括用機械機具，將微結(jié)構(gòu)劃割到基質(zhì)金屬性表面上，以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中形成微結(jié)構(gòu)的步驟包括用機械機具，將微結(jié)構(gòu)劃割到基質(zhì)表面上，以形成基質(zhì)微結(jié)構(gòu)表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，另外包括在提供步驟之前通過將金屬沉積到基質(zhì)表面上形成微結(jié)構(gòu)以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，另外包括在提供步驟之前通過將金屬從基質(zhì)表面上除去形成微結(jié)構(gòu)以形成金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)的步驟包括提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)，所述金屬性微結(jié)構(gòu)表面包括選自如下的金屬金、銀、鈀、鉑、銠、銅、鎳、鐵、銦、錫、及其混合物，合金，和化合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中暴露步驟包括將自組裝單層暴露至含有可溶形式沉積金屬的無電鍍?nèi)芤褐?，所述金屬選自銅、鎳、金、銀、鈀、銠、釕、錫、鈷，和鋅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)的步驟包括提供基質(zhì)，所述基質(zhì)含有聚合物材料并具有布置在基質(zhì)上的金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)的步驟包括提供基質(zhì)，所述基質(zhì)包括玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷、或半導(dǎo)體，并具有布置在基質(zhì)上的金屬性微結(jié)構(gòu)表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成自組裝單層的步驟包括在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上形成自組裝單層，所述自組裝單層含有選自如下的化學(xué)物種有機硫化合物、硅烷、膦酸、苯并三唑，和羧酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成自組裝單層的步驟包括在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上形成自組裝單層，所述自組裝單層含有選自如下的有機硫化合物烷基硫醇、二烷基二硫化物、二烷基硫代氨基甲酸酯、和烷基黃原酸酯。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)的步驟包括提供具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面的基質(zhì)，所述金屬性微結(jié)構(gòu)表面包括形貌特征，該形貌特征的曲率半徑小于0.5微米。
17.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進一步包括在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上選擇性地?zé)o電沉積金屬的步驟之后，從基質(zhì)上除去至少一部分金屬層，以在金屬性微結(jié)構(gòu)表面上形成沉積金屬圖案。
18.一種制品，包括基質(zhì)，其具有基質(zhì)表面以及布置在基質(zhì)表面上的形貌特征的；連續(xù)均勻金屬層，其布置在鄰近形貌特征的基質(zhì)表面上和形貌特征上；自組裝單層，其布置在連續(xù)均勻金屬層上；和沉積金屬，其布置在形貌特征上的連續(xù)均勻金屬層上，而未布置在鄰近形貌特征的連續(xù)均勻金屬層基質(zhì)表面上。
19.一種制品，包括基質(zhì)，其具有基質(zhì)表面和布置在所述基質(zhì)表面上且延伸離開基質(zhì)表面的形貌特征，所述形貌特征的曲率半徑為500納米或更?。唤饘賹?，其布置在鄰近形貌特征的基質(zhì)表面上和形貌特征上；自組裝單層，其布置在連續(xù)均勻金屬層上；和沉積金屬，其布置在形貌特征上的連續(xù)均勻金屬層上，而未布置在鄰近形貌特征的連續(xù)均勻金屬層基質(zhì)表面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的制品，其中自組裝單層包括(C3-C20)烷基硫醇。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19的制品，其中基質(zhì)包括聚合物材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19的制品，其中金屬層包括金、銀、金合金、或銀合金。
23.根據(jù)權(quán)利要求18或19的制品，其中沉積金屬包括銅或銅合金。
全文摘要
公開了將金屬選擇性無電沉積在具有金屬性微結(jié)構(gòu)表面上的方法。所述方法包括在所述金屬性微結(jié)構(gòu)表面上形成自組裝的單層，將所述自組裝單層暴露到含有可溶形式沉積金屬的無電鍍?nèi)芤褐?，并將所述金屬選擇性地?zé)o電沉積在所述金屬性微結(jié)構(gòu)表面上。還公開了由本方法形成的制品。
文檔編號C23C18/18GK101094936SQ200580041608
公開日2007年12月26日 申請日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者馬修·H·弗雷, 慶·P·阮 申請人:3M創(chuàng)新有限公司