制备制品的方法以及由该方法制备的制品的制作方法
【专利说明】制备制品的方法W及由该方法制备的制品
[0001] 本发明整体设及制备制品的方法，并且更具体地讲，设及制备具有不同折射率的 制品的方法并且设及由此制备的制品。
[0002] 光学制品用于许多应用中。光学制品的类型包括波导和波导互连件，运两者均用 于引导波，例如电磁波。此类波导和波导互连件在电子工业中越来越重要。
[0003] 在制备常规波导的常规方法中，形成并固化底部包层。在所述底部包层上形成并 且选择性地固化忍层，在所述忍层中留下未固化部分。在运些常规方法中，在所述忍层上形 成顶部包覆层之前，必须通过蚀刻来移除所述忍层的未固化部分。更具体地讲，所述忍层的 未固化部分必须被物理地移除，因为所述忍层具有高于底部包层和顶部包层的折射率，并 且未能物理移除所述未固化部分通常导致波导内不期望的折射率分布。蚀刻可通过湿法使 用溶剂（例如，有机溶剂或含水碱）来进行W溶解掉并物理移除所述未固化部分，或者通过 干法（例如，使用等离子体或反应性离子）来进行W生成被物理移除的产物。然而，此类蚀 刻步骤显著增加与波导的制造相关的成本和时间。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了制备制品的方法。该方法包括将具有第一折射率巧Ii)的第一组合 物施加在基底上W在所述基底上形成包含所述第一组合物的第一层。该方法还包括将固 化条件施加到所述第一层的祀标部分，而不将所述固化条件施加到所述第一层的非祀标部 分，W形成包括至少一个固化部分和至少一个未固化部分的对比层。此外，该方法包括将具 有第二折射率巧I2)的第二组合物施加在所述对比层上W形成第二层。该方法还包括将所 述第二层的至少一部分与所述对比层的所述至少一个未固化部分混合W形成至少一个具 有第S折射率巧巧的混合部分。所述第一组合物和所述第二组合物W及所述至少一个混 合部分彼此不相同。RI\RI2和RI3彼此不相同。
[0005] 本发明的方法制备具有优异的光学和物理特性的制品，所述方法比制备常规制品 所需的常规方法成本更低并且步骤更少。通过本发明的方法制备的本发明的制品适用于许 多最终用途和应用。
【附图说明】
[0006] 当结合附图考虑时，本发明的其他优点和方面可在W下【具体实施方式】中有所描 述，其中：
[0007] 图1为制品的一个实施例的示意性剖视图；并且
[0008] 图2为制品的另一个实施例的另一个示意性剖视图。
【具体实施方式】
[0009] 本发明提供了制备制品的方法。本发明的方法制备具有优异的光学和物理特性的 制品。例如，该方法特别适于制备光学制品，诸如波导。然而，该方法并不限于此类光学制 品并且可用于形成适用于许多不同应用的制品，而不管是否需要或使用折射率反差。
[0010] 该方法包括将具有第一折射率巧11)的第一组合物施加在基底上W在所述基底上 形成包含所述第一组合物的第一层。所述第一组合物为可固化组合物并且可至少根据所需 第一折射率和其他因素（例如，所需固化机理）来选择，如下所述。
[0011] 可通过各种方法将所述第一组合物施加在所述基底上。例如，在某些实施例中，将 所述第一组合物施加在所述基底上的所述步骤包括湿式涂布方法。适于该方法的湿式涂布 方法的具体例子包括浸涂、旋涂、流涂、喷涂、漉涂、凹面涂布、瓣射、槽式涂布W及它们的组 合。
[0012] 所述基底可为刚性的或柔性的。合适的刚性基底的例子包括无机材料，诸如玻璃 板、具有无机层的玻璃板、陶瓷、晶片（诸如娃晶片）等。在其他实施例中，可能希望所述基 底是柔性的。在运些实施例中，柔性基底的具体例子包括具有多种有机聚合物的那些。从 透明性、折射率、耐热性和耐久性的角度来看，柔性基底的具体例子包括包含W下所述项的 那些：聚締控（聚乙締、聚丙締等）、聚醋（聚（对苯二甲酸乙二醇醋）、聚（糞二甲酸乙二 醇醋）等）、聚酷胺（尼龙6、尼龙6,6等）、聚苯乙締、聚（氯乙締）、聚酷亚胺、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、纤维素（S醋酸纤维素、 二醋酸纤维素、玻璃纸等），或此类有机聚合物的互聚物（例如，共聚物）。如本领域中所理 解，上述有机聚合物可为刚性的或柔性的。另外，可用例如填料和/或纤维来强化所述基 底。所述基底上可具有涂层，如下文更详细地描述。可从所述制品分离所述基底W得到另一 种发明制品，该另一种发明制品依次包括所述对比层和固化的第二层而没有所述基底（如 果需要），或者所述基底可为该制品的集成部分。
[0013] 该方法还包括将固化条件施加到所述第一层的祀标部分，而不将所述固化条件施 加到所述第一层的非祀标部分，W形成包括至少一个固化部分和至少一个未固化部分的对 比层。将所述固化条件施加到所述第一层的祀标部分，而不将所述固化条件施加到所述第 一层的非祀标部分的所述步骤在本文中可W替代地称为"选择性地固化"所述第一层。一般 来讲，所述对比层包括多个固化部分和多个未固化部分，而所述第一层可包括多个祀标部 分和多个非祀标部分，W用于分别形成所述对比层的所述固化部分和所述未固化部分。为 了清楚起见，所述至少一个固化部分在本文中可仅称为"所述固化部分"，而所述至少一个 未固化部分在本文中可仅称为"所述未固化部分"，并且该术语涵盖运样的实施例：其中所 述对比层分别包括不止一个固化部分和/或不止一个未固化部分。
[0014] 该方法由至少所述第一组合物确定，通过该方法并使用了所述固化条件选择性地 固化所述第一层。例如，在某些实施例中，所述第一组合物W及由该组合物形成的所述第一 层可在暴露于活性能射线时被固化，即通过用活性能射线选择性地照射所述第一层而选择 性地固化所述第一层。所述活性能射线可包括紫外线、电子束或其他电磁波或福射。作为 另外一种选择，可热固化所述第一层。在运些实施例中，通过选择性地加热所述第一层（例 如，用加热元件选择性地加热所述第一层）而选择性地固化所述第一层。合适的加热元件 的例子包括电阻性或感应性加热元件、红外（IR)热源（例如，IR灯），W及火焰热源。感应 性加热元件的例子为射频（RF)感应加热元件。
[0015] 照射是特别优选的，运是由于利用所述照射可易于通过将固化条件施加到所述第 一层的祀标部分，而不将所述固化条件施加到所述第一层的非祀标部分而选择性地固化所 述第一层。在运些实施例中，光掩模通常被用于所述第一层的所述祀标部分的所述选择性 固化中。光掩模通常具有用于使活性能射线透射穿过其中的限定图案W及用于阻止活性能 射线的透射的互补图案。例如，所述光掩模包括允许活性能射线穿过其中的部分，W及阻止 活性能射线穿过其中的部分，使得可通过选择性地固化来转移所述限定图案。所述光掩模 的允许活性能射线穿过其中的部分与所述第一层的所述祀标部分对齐，而所述光掩模的阻 止活性能射线的透射的互补部分与所述第一层的所述非祀标部分对齐。当利用照射来选择 性地固化所述第一层时，所述第一组合物可称为光致抗蚀剂，并且所述光致抗蚀剂可为正 性抗蚀剂或负性抗蚀剂。运样的方法可称为光刻法。作为另外一种选择，当加热被用于所 述第一层的所述祀标部分的所述选择性固化时，可W类似于所述光掩模的方式使用热掩膜 或热绝缘体模板。具体地讲，所述热掩膜可包括运样的部分，该部分允许所述第一层的所述 祀标部分被选择性地固化W形成所述对比层的所述固化部分，同时隔离所述第一层的所述 非祀标部分，使得在选择性地固化所述对比层之后所述非祀标部分在所述对比层中保持未 固化。
[0016] 紫外福射源可包括高压隶灯、中压隶灯、Xe-Hg灯或深UV灯。
[0017] 选择性地固化所述第一层的所述步骤通常包括将所述第一层的所述祀标部分暴 露于福射，所述福射的剂量足W形成所述对比层的所述固化部分。用于选择性地固化所述 第一层的所述福射的剂量通常为100至8000毫焦耳每平方厘米（mj/cm2)。在某些实施例 中，可将加热与照射结合使用W用于选择性地固化所述第一层。例如，可在用活性能射线照 射所述第一层之前、期间和/或之后加热所述第一层。虽然活性能射线通常引发所述第一 层的固化，但所述第一层中可存在残余溶剂，所述残余溶剂可通过加热而被挥发和驱除。典 型加热溫度在从50至200摄氏度rC)的范围内。如果在照射之前使用加热，则所述加热 步骤可称为预烘烤步骤，并且通常仅用于从所述第一层中移除任何残余溶剂。换句话讲，在 预烘烤步骤中，加热通常仅用于移除溶剂，而不是用于固化或选择性地固化。固化是指通过 在分子之间形成共价键的交联。
[001引此外，该方法包括将具有第二折射率巧巧的第二组合物施加在所述对比层上W形成第二层。RI2和RIi彼此不相同。RI2可大于或小于RI1。只要RI2和RIi之间存在差异， 与RI2和RI1相对应的实际值并不是特别重要。
[0019] 可通过上文中介绍的有关所述第一组合物的任何所述湿式涂布方法将所述第二 组合物施加在所述对比层上。施加所述第一组合物和所述第二组合物的所述步骤可彼此相 同或不同。
[0020] 图1表示紧接着将所述第二组合物施加在所述对比层上之后的制品10。例如，紧 接着将所述第二组合物施加在所述对比层上之后，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的对比层14,W及第二层20。如图1所示，对比层14的固化部分16 和未固化部分18W交替布置方式排列在对比层14中。
[0021] 当将所述第二组合物施加在所述对比层上W在所述对比层上形成所述第二层时， 所述第二层的一部分与所述对比层的所述至少一个未固化部分混合W形成至少一个具有 第=折射率巧I3)的混合部分。当在相同波长的光和相同溫度下测量时，RI\RI2和RI3彼 此不相同。另外，所述第一组合物和所述第二组合物W及所述至少一个混合部分彼此不相 同，如下所述。所述至少一个混合部分在本文中可仅称为"所述混合部分"，其涵盖运样的实 施例：在所述实施例中形成了不止一个混合部分。当所述对比层包括不止一个未固化部分 时，通常形成不止一个混合部分。
[0022] 所述混合部分可位于所述对比层中，或者一旦所述第二层的所述部分与所述对比 层的所述至少一个未固化部分混合，则该混合部分同时位于所述对比层和所述第二层中。 在某些实施例中，所述第一组合物和所述第二组合物完全混合并且变得均匀，该第一组合 物存在于所述对比层的所述未固化部分中，并且该第二组合物用于形成所述对比层的所述 混合部分W及所述第二层。在运些实施例中，所述对比层的所述混合部分和所述第二层是 相同的并且是连续的。例如，如图2所示，当所述对比层的所述混合部分和所述第二层为相 同的且连续的时，所述制品依次包括基底12、对比层的固化部分16(其不再具有限定的上 边界，如图2中的虚线所表示），W及所述对比层的所述混合部分和所述第二层，该混合部 分和该第二层W22连续示出。
[0023] 所述混合部分可在将所述第二组合物施加在所述对比层上时自然形成，即可在不 存在除了将所述第二组合物施加在所述对比层上之外的任何额外步骤的情况下形成所述 混合部分。作为另外一种选择，可通过机械操纵和/或热操纵而形成或加速形成所述混合 部分。例如，可手动混合或通过机械混合来混合所述对比层的所述未固化部分和所述第二 层的所述部分W加速所述混合部分的形成。作为另外一种选择，可将所述对比层的所述未 固化部分和所述第二层的所述部分在任选地存在加热的情