[发明专利]激光热刻蚀有机光刻胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻胶，特别是一种激光热刻蚀有机光刻胶及其制备方法，该激光热刻蚀光刻胶，利用聚焦激光直接热气化刻蚀制备微米及纳米级图形结构。

背景技术

微米及纳米级图形结构在光学器件减反（参考文献：Y.H.Kang,et al,Microelectronic Engineering 87(2010)，125–128）、太阳能器件增加光电转换效率(参考文献：M.A.Tsai,et al,OPTICS EXPRESS,19(2011),A28-A34)和光存储母盘制备（参考文献：M.L.Lee,G.Q.Yuan,et al,Intermetallics,18(2010),2308-2311）等方面具有广泛而重要的应用。

激光热刻蚀光刻技术是近年来发展起来的新技术，由于其利用激光直写式曝光，无需曝光的掩模板，设备简单，成本较低，易于应用而倍受关注（请参考文献：T.C.Chong,M.H.Hong,and L.P.Shi,Laser & Photonics Reviews，4（2010）,123）。

热刻蚀材料是激光热刻蚀制备微米及纳米级图形结构的技术关键之一。目前使用的激光热刻蚀材料大多为无机材料，例如多元无机合金材料、金属氧化物材料以及陶瓷复合薄膜材料等（参考文献：李豪，耿永友，吴谊群.激光与光电子学进展.48（2011），011602）。这些无机激光热刻蚀材料需要通过高真空条件下磁控溅射方法或者蒸镀方法制膜（参考文献：J.K.Chen,J.W.Lin,J.P.Chen,K.C.Chiu,Jpn.J.Appl.Phys.51（2012）,06FC03），设备复杂、制膜成本高。另外，这些无机激光热刻蚀材料在激光热效应的作用下发生物理化学性质变化，如相变和化学断键等，从而使激光辐照区域和非辐照区域在特定的显影剂中有不同的抗蚀性，需要通过在显影剂中显影才能得到微米及纳米级图形结构（参考文献：C.P.Liu,C.C.Hsu,T.R.Jeng,and J.P.Chen.J.Alloy.Comp.488(2009),190）。显影剂一般为酸性或碱性溶液，不但需要抗腐蚀设备，而且使用后的显影剂易造成环境污染。

发明内容

本发明的目的在于针对上述无机激光热刻蚀材料的问题，提供一种激光热刻蚀有机光刻胶及其制备方法，该光刻胶可溶于有机溶剂，可用简便的旋涂方法制膜。该光刻胶膜利用激光直接加热气化直接得到光滑的凹坑型微米及纳米级图形结构，无需后续的显影工序。

本发明的技术解决方案如下：

一种激光热刻蚀有机光刻胶，是由间苯三酚及其衍生物与醛类在酸的催化下发生缩合反应生产的4、6、10、12、16、18、22、24、25、26、27、28-十二羟基杯[4]芳烃衍生物，其分子结构通式如下：

其中:OH和HO代表羟基，R代表是碳数目1～7的烷基、碳数目6～10的芳香基基团。

本发明激光热刻蚀有机光刻胶的制备方法遵行如下的反应式：

具体合成步骤是：

<1>称合成原料，按重量百分比是3.1wt%～6.3wt%的间苯三酚,15wt%～20wt%的浓盐酸，1.5wt%～6.6wt%的醛类化合物，33.55wt%～52.8wt%的乙醇，24wt%～39.5wt%的去离子水；

<2>将所述的间苯三酚溶解于所述的乙醇和去离子水的溶液中，通入氮气保护下，搅拌并缓慢地滴加所述的浓盐酸，然后再缓慢地将所述的醛类化合物逐滴的加入，在温度为25℃～78℃下搅拌反应12-48小时；

<3>然后，静置冷却1～2小时，经减压抽滤和干燥，得到目标产物，称为激光热刻蚀有机光刻胶。

上述所说的醛类化合物是甲醛、丁醛、庚醛、丙烯醛、3-环己烯-1-甲醛、苯甲醛、或肉桂醛。

本发明激光热刻蚀有机光刻胶，溶于有机溶剂，可采用简便的旋涂方法在基板上制备有机光刻胶膜，然后利用激光在有机光刻胶膜直接扫描气化得到光滑的凹坑型微米及纳米级图形结构。

本发明的技术效果：

本发明激光热刻蚀有机光刻胶是基于杯[4]芳烃类衍生物的4、6、10、12、16、18、22、24、25、26、27、28-十二羟基杯[4]芳烃类。该有机激光热刻蚀光刻胶与已有的无机激光热刻蚀材料相比有如下优点：