[發(fā)明專利]紫外固化可降解交聯(lián)單體及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110357724.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102408332A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡昕;葛海雄;袁長(zhǎng)勝;陳延峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫英普林納米科技有限公司
• 主分類號(hào): C07C69/54
• 分類號(hào): C07C69/54;C07C67/293;C07D317/72;C07D493/10;G03F7/027;G03F7/033
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在納米壓印膠和光刻技術(shù)中紫外光固化膠所用的可降解交聯(lián)劑及其制備方法。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，集成電路一直按照摩爾定律不斷更新?lián)Q代，即單個(gè)芯片中集成的晶體管數(shù)目每18個(gè)月翻一番。隨著電路中器件尺寸的不斷變小，光學(xué)光刻技術(shù)將接近其物理極限。現(xiàn)今流行的光刻工藝中所用的紫外光波長(zhǎng)為250nm左右，要想制造比這一尺度的一半還小得多的圖形結(jié)構(gòu)，衍射效應(yīng)將使圖形的各部分特征混在一起而模糊不清。在研究人員對(duì)光學(xué)光刻技術(shù)作了一系列艱難的改進(jìn)后，線寬僅有70nm的復(fù)雜微電子結(jié)構(gòu)也已制造出來(lái)。但是這種制造方法的費(fèi)用非常昂貴。1995年,?由Steven?Y.?Chou等人將古老的石板印刷技術(shù)引入到現(xiàn)代高科技領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)與極紫外光刻、X射線光刻、電子束光刻和離子束光刻成為半導(dǎo)體行業(yè)第二代光刻技術(shù)的候選者,?而納米壓印技術(shù)憑借其高效率、高分辨率以及低成本等優(yōu)勢(shì),?吸引了許多科研人員與工程技術(shù)人員的關(guān)注。

納米壓印術(shù)是軟刻印術(shù)的發(fā)展，它采用繪有納米圖案的剛性壓模將基片上的聚合物薄膜壓出納米級(jí)花紋，再對(duì)壓印件進(jìn)行常規(guī)的刻蝕、剝離等加工，最終制成納米結(jié)構(gòu)和器件。它可以大批量重復(fù)性地在大面積上制備納米圖形結(jié)構(gòu)，并且所制出的高分辨率圖案具有相當(dāng)好的均勻性和重復(fù)性。該技術(shù)還有制作成本極低、簡(jiǎn)單易行、效率高等優(yōu)點(diǎn)。因此，與極端紫外線光刻、X射線光刻、電子束刻印等新興刻印工藝相比，納米壓印術(shù)具有不遜的競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的應(yīng)用前景。

美國(guó)專利US6,334,960描述了一種紫外固化納米壓印技術(shù)——步進(jìn)曝光壓印技術(shù)，采用低粘度流動(dòng)性好的紫外光固化高分子預(yù)聚物體系作為納米壓印膠，當(dāng)模板與可紫外固化高分子預(yù)聚物接觸后，無(wú)需外界壓力，利用毛細(xì)現(xiàn)象即可使紫外固化材料充滿模板的納米結(jié)構(gòu)中，并通過(guò)紫外光使其快速固化，從而使得壓印過(guò)程在室溫低壓下迅速完成，易于滿足規(guī)模化應(yīng)用的要求。

盡管現(xiàn)在有各種各樣的抗蝕劑，紫外固化納米壓印膠的組分通常包括引發(fā)劑（自由基或陽(yáng)離子引發(fā)劑）、單官能團(tuán)單體、交聯(lián)劑以及抗刻蝕單體。雙官能團(tuán)交聯(lián)單體使得壓印膠成為熱固性材料，使其具有必要的機(jī)械性能，防止在脫模過(guò)程中損壞高分辨率的納米結(jié)構(gòu)，或者防止因?yàn)槟０迮c高聚物發(fā)生粘附而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞。抗刻蝕單體通常含有無(wú)機(jī)元素（如硅）以提供足夠的抗反應(yīng)離子刻蝕的能力。當(dāng)無(wú)機(jī)材料暴露在氧化氣氛下時(shí)，在抗蝕劑表面會(huì)形成一層無(wú)機(jī)氧化物來(lái)防止下層被進(jìn)一步刻蝕。在壓印膠中常加入含有丙烯酸或乙烯基醚基團(tuán)的化合物，因?yàn)樗鼈兙哂泻芨叩木酆纤俣群秃芨叩霓D(zhuǎn)化率。要得到納米尺度的圖案，聚合物的拉伸模量要大于100MPa。而且，壓印膠必須含有至少9%的硅，在氧等離子體刻蝕進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移時(shí)提供足夠的抗刻蝕能力。除去壓印膠是件很困難的事情。由于壓印膠有很高的交聯(lián)度，用溶劑無(wú)法除去；反應(yīng)離子刻蝕也無(wú)法除去，因?yàn)樵谘趸涛g時(shí)產(chǎn)生的無(wú)機(jī)氧化物與基片或圖案成為一體，無(wú)法通過(guò)選擇性反應(yīng)而除去而不損壞基片。超聲波清洗和高速溶劑流清洗都會(huì)破壞圖案的精細(xì)結(jié)構(gòu)。在模板使用過(guò)程中，壓印膠不可避免地會(huì)有殘留在結(jié)構(gòu)中，從而破壞模板的結(jié)構(gòu)，而模板的制作費(fèi)用是非常昂貴的，如果可以很容易地去除固化后的壓印膠，則可以大大延長(zhǎng)模板的使用壽命，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如果用可降解的交聯(lián)單體代替不可降解的交聯(lián)單體，則可以在一定條件下使得熱固性的壓印膠轉(zhuǎn)變成熱塑性的材料，從而很容易地用溶劑將之除去。迄今為止，尚未有公開(kāi)報(bào)導(dǎo)在溫和條件下可降解的壓印膠出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一類可降解的納米壓印膠用交聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

紫外固化可降解交聯(lián)單體，其結(jié)構(gòu)式為以下五種中的任意一種：

（1）????????????????????????????????????????????????，其中R₁、R₄為甲基丙烯酰氧基或丙烯酰氧基，R₂、R₄為C₁—C₃的烷基；

（2），其中R₁、R₂為甲基丙烯酰氧基或丙烯酰氧基；

（3），其中，R1為丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基；R₂為丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基；R3為H、丙烯酰氧乙氧基或甲基丙烯酰氧乙氧基；R4為丙烯酰氧乙氧基或甲基丙烯酰氧乙氧基；