制備制品的方法以及由該方法制備的制品的制作方法
【專利說明】制備制品的方法W及由該方法制備的制品
[0001] 本發(fā)明整體設(shè)及制備制品的方法，并且更具體地講，設(shè)及制備具有不同折射率的 制品的方法并且設(shè)及由此制備的制品。
[0002] 光學(xué)制品用于許多應(yīng)用中。光學(xué)制品的類型包括波導(dǎo)和波導(dǎo)互連件，運(yùn)兩者均用 于引導(dǎo)波，例如電磁波。此類波導(dǎo)和波導(dǎo)互連件在電子工業(yè)中越來越重要。
[0003] 在制備常規(guī)波導(dǎo)的常規(guī)方法中，形成并固化底部包層。在所述底部包層上形成并 且選擇性地固化忍層，在所述忍層中留下未固化部分。在運(yùn)些常規(guī)方法中，在所述忍層上形 成頂部包覆層之前，必須通過蝕刻來移除所述忍層的未固化部分。更具體地講，所述忍層的 未固化部分必須被物理地移除，因?yàn)樗鋈虒泳哂懈哂诘撞堪鼘雍晚敳堪鼘拥恼凵渎?，?且未能物理移除所述未固化部分通常導(dǎo)致波導(dǎo)內(nèi)不期望的折射率分布。蝕刻可通過濕法使 用溶劑（例如，有機(jī)溶劑或含水堿）來進(jìn)行W溶解掉并物理移除所述未固化部分，或者通過 干法（例如，使用等離子體或反應(yīng)性離子）來進(jìn)行W生成被物理移除的產(chǎn)物。然而，此類蝕 刻步驟顯著增加與波導(dǎo)的制造相關(guān)的成本和時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了制備制品的方法。該方法包括將具有第一折射率巧Ii)的第一組合 物施加在基底上W在所述基底上形成包含所述第一組合物的第一層。該方法還包括將固 化條件施加到所述第一層的祀標(biāo)部分，而不將所述固化條件施加到所述第一層的非祀標(biāo)部 分，W形成包括至少一個(gè)固化部分和至少一個(gè)未固化部分的對(duì)比層。此外，該方法包括將具 有第二折射率巧I2)的第二組合物施加在所述對(duì)比層上W形成第二層。該方法還包括將所 述第二層的至少一部分與所述對(duì)比層的所述至少一個(gè)未固化部分混合W形成至少一個(gè)具 有第S折射率巧巧的混合部分。所述第一組合物和所述第二組合物W及所述至少一個(gè)混 合部分彼此不相同。RI\RI2和RI3彼此不相同。
[0005] 本發(fā)明的方法制備具有優(yōu)異的光學(xué)和物理特性的制品，所述方法比制備常規(guī)制品 所需的常規(guī)方法成本更低并且步驟更少。通過本發(fā)明的方法制備的本發(fā)明的制品適用于許 多最終用途和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0006] 當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和方面可在W下【具體實(shí)施方式】中有所描 述，其中：
[0007] 圖1為制品的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖；并且
[0008] 圖2為制品的另一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示意性剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 本發(fā)明提供了制備制品的方法。本發(fā)明的方法制備具有優(yōu)異的光學(xué)和物理特性的 制品。例如，該方法特別適于制備光學(xué)制品，諸如波導(dǎo)。然而，該方法并不限于此類光學(xué)制 品并且可用于形成適用于許多不同應(yīng)用的制品，而不管是否需要或使用折射率反差。
[0010] 該方法包括將具有第一折射率巧11)的第一組合物施加在基底上W在所述基底上 形成包含所述第一組合物的第一層。所述第一組合物為可固化組合物并且可至少根據(jù)所需 第一折射率和其他因素（例如，所需固化機(jī)理）來選擇，如下所述。
[0011] 可通過各種方法將所述第一組合物施加在所述基底上。例如，在某些實(shí)施例中，將 所述第一組合物施加在所述基底上的所述步驟包括濕式涂布方法。適于該方法的濕式涂布 方法的具體例子包括浸涂、旋涂、流涂、噴涂、漉涂、凹面涂布、瓣射、槽式涂布W及它們的組 合。
[0012] 所述基底可為剛性的或柔性的。合適的剛性基底的例子包括無機(jī)材料，諸如玻璃 板、具有無機(jī)層的玻璃板、陶瓷、晶片（諸如娃晶片）等。在其他實(shí)施例中，可能希望所述基 底是柔性的。在運(yùn)些實(shí)施例中，柔性基底的具體例子包括具有多種有機(jī)聚合物的那些。從 透明性、折射率、耐熱性和耐久性的角度來看，柔性基底的具體例子包括包含W下所述項(xiàng)的 那些：聚締控（聚乙締、聚丙締等）、聚醋（聚（對(duì)苯二甲酸乙二醇醋）、聚（糞二甲酸乙二 醇醋）等）、聚酷胺（尼龍6、尼龍6,6等）、聚苯乙締、聚（氯乙締）、聚酷亞胺、聚碳酸醋、 聚降冰片締、聚氨醋、聚（乙締醇）、聚（乙締乙締醇）、聚丙締酸、纖維素（S醋酸纖維素、 二醋酸纖維素、玻璃紙等），或此類有機(jī)聚合物的互聚物（例如，共聚物）。如本領(lǐng)域中所理 解，上述有機(jī)聚合物可為剛性的或柔性的。另外，可用例如填料和/或纖維來強(qiáng)化所述基 底。所述基底上可具有涂層，如下文更詳細(xì)地描述?？蓮乃鲋破贩蛛x所述基底W得到另一 種發(fā)明制品，該另一種發(fā)明制品依次包括所述對(duì)比層和固化的第二層而沒有所述基底（如 果需要），或者所述基底可為該制品的集成部分。
[0013] 該方法還包括將固化條件施加到所述第一層的祀標(biāo)部分，而不將所述固化條件施 加到所述第一層的非祀標(biāo)部分，W形成包括至少一個(gè)固化部分和至少一個(gè)未固化部分的對(duì) 比層。將所述固化條件施加到所述第一層的祀標(biāo)部分，而不將所述固化條件施加到所述第 一層的非祀標(biāo)部分的所述步驟在本文中可W替代地稱為"選擇性地固化"所述第一層。一般 來講，所述對(duì)比層包括多個(gè)固化部分和多個(gè)未固化部分，而所述第一層可包括多個(gè)祀標(biāo)部 分和多個(gè)非祀標(biāo)部分，W用于分別形成所述對(duì)比層的所述固化部分和所述未固化部分。為 了清楚起見，所述至少一個(gè)固化部分在本文中可僅稱為"所述固化部分"，而所述至少一個(gè) 未固化部分在本文中可僅稱為"所述未固化部分"，并且該術(shù)語涵蓋運(yùn)樣的實(shí)施例：其中所 述對(duì)比層分別包括不止一個(gè)固化部分和/或不止一個(gè)未固化部分。
[0014] 該方法由至少所述第一組合物確定，通過該方法并使用了所述固化條件選擇性地 固化所述第一層。例如，在某些實(shí)施例中，所述第一組合物W及由該組合物形成的所述第一 層可在暴露于活性能射線時(shí)被固化，即通過用活性能射線選擇性地照射所述第一層而選擇 性地固化所述第一層。所述活性能射線可包括紫外線、電子束或其他電磁波或福射。作為 另外一種選擇，可熱固化所述第一層。在運(yùn)些實(shí)施例中，通過選擇性地加熱所述第一層（例 如，用加熱元件選擇性地加熱所述第一層）而選擇性地固化所述第一層。合適的加熱元件 的例子包括電阻性或感應(yīng)性加熱元件、紅外（IR)熱源（例如，IR燈），W及火焰熱源。感應(yīng) 性加熱元件的例子為射頻（RF)感應(yīng)加熱元件。
[0015] 照射是特別優(yōu)選的，運(yùn)是由于利用所述照射可易于通過將固化條件施加到所述第 一層的祀標(biāo)部分，而不將所述固化條件施加到所述第一層的非祀標(biāo)部分而選擇性地固化所 述第一層。在運(yùn)些實(shí)施例中，光掩模通常被用于所述第一層的所述祀標(biāo)部分的所述選擇性 固化中。光掩模通常具有用于使活性能射線透射穿過其中的限定圖案W及用于阻止活性能 射線的透射的互補(bǔ)圖案。例如，所述光掩模包括允許活性能射線穿過其中的部分，W及阻止 活性能射線穿過其中的部分，使得可通過選擇性地固化來轉(zhuǎn)移所述限定圖案。所述光掩模 的允許活性能射線穿過其中的部分與所述第一層的所述祀標(biāo)部分對(duì)齊，而所述光掩模的阻 止活性能射線的透射的互補(bǔ)部分與所述第一層的所述非祀標(biāo)部分對(duì)齊。當(dāng)利用照射來選擇 性地固化所述第一層時(shí)，所述第一組合物可稱為光致抗蝕劑，并且所述光致抗蝕劑可為正 性抗蝕劑或負(fù)性抗蝕劑。運(yùn)樣的方法可稱為光刻法。作為另外一種選擇，當(dāng)加熱被用于所 述第一層的所述祀標(biāo)部分的所述選擇性固化時(shí)，可W類似于所述光掩模的方式使用熱掩膜 或熱絕緣體模板。具體地講，所述熱掩膜可包括運(yùn)樣的部分，該部分允許所述第一層的所述 祀標(biāo)部分被選擇性地固化W形成所述對(duì)比層的所述固化部分，同時(shí)隔離所述第一層的所述 非祀標(biāo)部分，使得在選擇性地固化所述對(duì)比層之后所述非祀標(biāo)部分在所述對(duì)比層中保持未 固化。
[0016] 紫外福射源可包括高壓隸燈、中壓隸燈、Xe-Hg燈或深UV燈。
[0017] 選擇性地固化所述第一層的所述步驟通常包括將所述第一層的所述祀標(biāo)部分暴 露于福射，所述福射的劑量足W形成所述對(duì)比層的所述固化部分。用于選擇性地固化所述 第一層的所述福射的劑量通常為100至8000毫焦耳每平方厘米（mj/cm2)。在某些實(shí)施例 中，可將加熱與照射結(jié)合使用W用于選擇性地固化所述第一層。例如，可在用活性能射線照 射所述第一層之前、期間和/或之后加熱所述第一層。雖然活性能射線通常引發(fā)所述第一 層的固化，但所述第一層中可存在殘余溶劑，所述殘余溶劑可通過加熱而被揮發(fā)和驅(qū)除。典 型加熱溫度在從50至200攝氏度rC)的范圍內(nèi)。如果在照射之前使用加熱，則所述加熱 步驟可稱為預(yù)烘烤步驟，并且通常僅用于從所述第一層中移除任何殘余溶劑。換句話講，在 預(yù)烘烤步驟中，加熱通常僅用于移除溶劑，而不是用于固化或選擇性地固化。固化是指通過 在分子之間形成共價(jià)鍵的交聯(lián)。
[001引此外，該方法包括將具有第二折射率巧巧的第二組合物施加在所述對(duì)比層上W形成第二層。RI2和RIi彼此不相同。RI2可大于或小于RI1。只要RI2和RIi之間存在差異， 與RI2和RI1相對(duì)應(yīng)的實(shí)際值并不是特別重要。
[0019] 可通過上文中介紹的有關(guān)所述第一組合物的任何所述濕式涂布方法將所述第二 組合物施加在所述對(duì)比層上。施加所述第一組合物和所述第二組合物的所述步驟可彼此相 同或不同。
[0020] 圖1表示緊接著將所述第二組合物施加在所述對(duì)比層上之后的制品10。例如，緊 接著將所述第二組合物施加在所述對(duì)比層上之后，所述制品依次包括基底12、具有固化部 分16和未固化部分18的對(duì)比層14,W及第二層20。如圖1所示，對(duì)比層14的固化部分16 和未固化部分18W交替布置方式排列在對(duì)比層14中。
[0021] 當(dāng)將所述第二組合物施加在所述對(duì)比層上W在所述對(duì)比層上形成所述第二層時(shí)， 所述第二層的一部分與所述對(duì)比層的所述至少一個(gè)未固化部分混合W形成至少一個(gè)具有 第=折射率巧I3)的混合部分。當(dāng)在相同波長的光和相同溫度下測量時(shí)，RI\RI2和RI3彼 此不相同。另外，所述第一組合物和所述第二組合物W及所述至少一個(gè)混合部分彼此不相 同，如下所述。所述至少一個(gè)混合部分在本文中可僅稱為"所述混合部分"，其涵蓋運(yùn)樣的實(shí) 施例：在所述實(shí)施例中形成了不止一個(gè)混合部分。當(dāng)所述對(duì)比層包括不止一個(gè)未固化部分 時(shí)，通常形成不止一個(gè)混合部分。
[0022] 所述混合部分可位于所述對(duì)比層中，或者一旦所述第二層的所述部分與所述對(duì)比 層的所述至少一個(gè)未固化部分混合，則該混合部分同時(shí)位于所述對(duì)比層和所述第二層中。 在某些實(shí)施例中，所述第一組合物和所述第二組合物完全混合并且變得均勻，該第一組合 物存在于所述對(duì)比層的所述未固化部分中，并且該第二組合物用于形成所述對(duì)比層的所述 混合部分W及所述第二層。在運(yùn)些實(shí)施例中，所述對(duì)比層的所述混合部分和所述第二層是 相同的并且是連續(xù)的。例如，如圖2所示，當(dāng)所述對(duì)比層的所述混合部分和所述第二層為相 同的且連續(xù)的時(shí)，所述制品依次包括基底12、對(duì)比層的固化部分16(其不再具有限定的上 邊界，如圖2中的虛線所表示），W及所述對(duì)比層的所述混合部分和所述第二層，該混合部 分和該第二層W22連續(xù)示出。
[0023] 所述混合部分可在將所述第二組合物施加在所述對(duì)比層上時(shí)自然形成，即可在不 存在除了將所述第二組合物施加在所述對(duì)比層上之外的任何額外步驟的情況下形成所述 混合部分。作為另外一種選擇，可通過機(jī)械操縱和/或熱操縱而形成或加速形成所述混合 部分。例如，可手動(dòng)混合或通過機(jī)械混合來混合所述對(duì)比層的所述未固化部分和所述第二 層的所述部分W加速所述混合部分的形成。作為另外一種選擇，可將所述對(duì)比層的所述未 固化部分和所述第二層的所述部分在任選地存在加熱的情