[發明專利]基于硫醇-烯的連續浮雕微光學元件高精度紫外壓印方法

有效

• 申請號: 201010533159.1
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN102053489A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 金鵬;劉楠;王冠雄;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/027;B81C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于微光學元件制造方法，涉及一種基于硫醇-烯類高聚物的紫外壓印用抗蝕劑材料的使用方法。?

背景技術

微光學的發展使光學系統產生深刻的變革。超精細結構衍射光學元件是實現光學系統微型化、陣列化、集成化的重要組成部分。此類衍射光學元件的加工技術是微光學的關鍵技術之一。?

現有的微結構光學元件加工技術主要有多層套刻技術、灰度掩模技術、電子束直寫技術、激光直寫技術、復制技術等。其中，納米壓印技術是一種高分辨力、低成本、高效率的微結構光學元件加工復制技術。?

納米壓印技術主要分為熱壓印技術與紫外壓印技術兩種，相比而言，紫外壓印技術具有設備簡單、可快速批量復制等優點具有更廣闊的應用前景。?

紫外壓印抗蝕劑在固化過程中的體積收縮對連續浮雕結構微光學元件的復制精度將產生很大的影響，且主要表現為Z方向的收縮，Z方向較大的收縮對于微光學元件的衍射效率將產生很大的影響。傳統的紫外壓印工藝主要采用丙烯酸酯類光引發高分子材料作為抗蝕劑使用(US?2005/0160934?A1)，此類材料在固化過程中的體積收縮率可高達15％。使用乙烯基醚類材料做抗蝕劑可使固化收縮得到很大的降低(E.K.Kim，M.D.Stewart，K.Wu，et?al.Vinyl?ether?formulations?for?step?and?flash?imprint?lithography.Journal?of?Vacuum?Science?&?Technology?B.2005.23(6)：2967-2971.)，但該類膠存在較大脫模力與較高單體蒸汽壓等問題，因而應用受到很大的限制。在抗蝕劑中引入環氧類開環聚合單體可以對收縮進行有效地補償(J.J.Hao，M.W.Lin，F.Palmieri，et?al.Photocurable?silicon-based?materials?for?imprint?lithography-art.no.651729.in?Emerging?Lithographic?Technologies?XI，Pts?1?and?2.M.J.Lercel.Editor.2007.Spie-Int?Soc?Optical?Engineering：Bellingham.51729-51729)，但仍然不能徹底的解決固化收縮對紫外壓印復制精度的影響。?

硫醇-烯類材料是近年受到廣泛關注與應用的新型高分子材料，該類材料具有凝膠點滯后、收縮應力、極低的氧阻抑作用、固化快、機械性能好等優點，廣泛應用于齒形修補材料、柔性顯示器、LED等領域。?

美國IBM公司奧爾馬登研究中心的Erik?C.Hagberg等人于2007年提出了基于硫醇-烯材料的紫外壓印工藝。(Hagberg，E.C.，et?al.，Effects?of?modulus?and?surface?chemistry?of?thiol-ene?photopolymers?in?nanoimprinting.Nano?Letters，2007.7(2)：p.233-237.)，該工藝可實現納米級線條型圖形結構，該工藝的氧阻抑作用很小，但該工藝未對收縮性能做進一步探討，且未將該工藝用于連續浮雕結構的加工復制，且沒有對抗蝕劑抗刻蝕性能進行研究。?

美國科羅拉多大學的Khire等人于2008年提出了應用硫醇-烯材料與紫外壓印工藝的表面處理及納米結構加工工藝。(V.S.Khire，Y.Yi，N.A.Clark?and?C.N.Bowman.Formation?and?surface?modification?of?nanopatterned?thiol-ene?substrates?using?Step?and?Flash?Imprint?Lithography.Advanced?Materials.2008.20(17)：3308-+.)，該工藝應用硫醇的可表面接枝特性實現了納米結構的進一步細化，但未對其抗收縮特性做進一步探討。?

發明內容

本發明的目的在于克服紫外壓印微光學元件工藝中抗蝕劑收縮產生的影響，本發明在傳統微光學元件紫外壓印工藝中引入一種可弛豫收縮的抗蝕劑材料，降低收縮帶來的影響，提高壓印微光學元件加工精度，增大微光學元件的衍射效率。?