[发明专利]用于纳米压印工艺的光刻胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及纳米压印技术领域，尤其是涉及一种用于纳米压印工艺的光刻胶及其制备方法和应用。用于纳米压印技术的光刻胶，包括按质量百分比计的胶体基体85％～99.9％和含硅丙烯酸酯类偶联剂0.1％～15％。本发明通过在胶体基体中引入含硅的丙烯酸酯类偶联剂，其中的Si‑OCH₃不稳定，易水解成Si‑OH基团，能够与硅基材中的羟基形成氢键，增加光刻胶与基底之间的粘附性；并且，光刻胶形成胶膜后，其中的硅羟基及硅甲氧基均能改善光刻胶的抗干法刻蚀性能；再者，通过硅烷偶联剂中低表面能的硅氧基团的加入，旋涂制膜时胶膜上部所含的硅氧基团易于向空气表面富集，有利于降低光刻胶表面能，使得压印之后更易于脱模。

技术领域

本发明涉及纳米压印技术领域，尤其是涉及一种用于纳米压印工艺的光刻胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的进步和发展，人们从理论和实验研究中发现，当许多材料被加工为具有纳米尺度范围的形状时，会呈现出与大块材料完全不同的性质。这些特异的性质向人们展现了令人兴奋的应用前景。而在开发超大规模集成电路工艺技术的过程中，人们已经开发了一些能够进行纳米尺度加工的技术，例如电子束与X射线曝光、聚焦离子束加工、扫描探针刻蚀制技术等。但这些技术的缺点是设备昂贵、产量低，因而产品价格高昂。商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的、可工业化批量生产的、高重复性的；对于纳米尺度的产品，还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辨率。针对这一挑战，美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”(nanoimprint lithography)的新技术。

纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点，是纳米尺寸电子器件的重要制作技术。但是纳米压印影响其生产实践的重要指标就是耐干法刻蚀性能和压印后图形的形貌均一性，影响形貌均一性的重要因素就是光刻胶和版之间的脱模难易程度。

丙烯酸酯类光刻胶体系具有光敏性强等优点，但是丙烯酸酯类光刻胶的抗干法刻蚀性能差、粘附性能差，无法有效满足纳米压印技术的要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供用于纳米压印工艺的光刻胶，以解决现有技术中存在的光刻胶无法满足纳米压印对抗干法刻蚀、粘附性等多方面性能的技术问题。

本发明的第二目的在于提供用于纳米压印工艺的光刻胶的制备方法。

本发明的第三目的在于提供用于纳米压印工艺的光刻胶在纳米压印中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

用于纳米压印工艺的光刻胶，包括按质量百分比计的胶体基体85％～99.9％和含硅丙烯酸酯类偶联剂0.1％～15％。

本发明通过在胶体基体中引入含硅的丙烯酸酯类偶联剂，其中的Si-OCH₃不稳定，易水解成Si-OH基团，能够与硅基材中的羟基形成氢键，增加光刻胶与基底之间的粘附性；并且，光刻胶形成胶膜后，因为C-C键和C-H键能较低，纯有机材料抗刻蚀能力较弱；得益于其高能Si-O基团键使得有机硅材料抗刻蚀能力较强，所以添加后胶体中的硅羟基及硅甲氧基均能改善光刻胶的抗干法刻蚀性能。

在本发明的具体实施方式中，所述含硅丙烯酸酯类偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(即KH570)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷酯、丙烯酸丙基三甲氧基硅烷酯、甲基丙烯酸丙基二甲氧基甲基硅烷酯、丙烯酸丙基二甲氧基甲基硅烷酯、甲基丙烯酸甲基三甲氧基硅烷酯、丙烯酸甲基三甲氧基硅烷酯、甲基丙烯酸甲基二甲氧基甲基硅烷酯和丙烯酸甲基二甲氧基硅烷酯中的任一种或多种。

在本发明的具体实施方式中，所述胶体基体包括按重量份数计的如下组分：