物质组合物，其被用作液体抗蚀剂，包括含有单体部分和至少一个阳离子可聚合官能团的第一组分，和与该第一组分反应且含有至少三个阳离子可聚合官能团的交联剂。该物质组合物也包括阳离子光敏引发剂。在暴露于紫外光之后，该物质组合物通过固化而交联，形成固化的抗蚀膜，该固化的抗蚀膜为所述第一组分、交联剂和阳离子光敏引发剂的反应产物。一种制品包括基板层和在该基板层上由该物质组合物形成的抗蚀层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及物质组合物。更具体而言，本专利技术涉及这样的物质组合物，其被用于使用常规的接触式曝光工具(contact exposure tool)或其他简单设备，在纳米光刻术和微光刻术中制造纳米结构和微结构。
技术介绍
纳米图案成形技术(Nanopatteming)是用于制造纳米结构的纳米技术研究的基本部分。对于这些具有重要的实际价值的纳米结构和纳米图案成形技术而言，低成本和高通量纳米图案成形技术是不可缺少的。在许多目的在于降低成本和增加通量的新出现的技术中，纳米压印光刻技术(nanoimprint lithography)(NIL)被认为是有前途的技术。NIL具有形成10nm以下结构图案的能力，而仅仅需要简单的设备装置和容易的操作。因此，NIL已经被应用在众多电子和光学器件的制造中，以及也被应用于晶片规模处理中。然而，存在着这样的障碍，其阻止NIL成为下一代纳米结构光刻术所需求的全能解决方案。在压印过程中，常规NIL需要高温和高压，而这样的条件特别不适合微电子学制造。步进快闪式压印光刻技术(Step-and-Flash Imprint Lithography)(S-FIL)是基于机械压印的另一种技术，但使用紫外可固化液体物质作为液体抗蚀剂(liquid resist)。对于S-FIL，液体抗蚀剂以小滴形式被分配到基板上，然后使模板与基板接触并且压按该基板以展开液体抗蚀剂，从而形成液体抗蚀剂的膜。然后通过暴露于紫外光固化该膜。S-FIL可以在室温下进行，因此，不像常规NIL那样需要高温。然而，S-FIL仍旧不是理想的，因为抗蚀剂和所形成的剩余层的厚度和均匀性难于控制，原因在于该液体抗蚀剂的膜是通过在压力下展开而形成的。在压力下的展开可能是不一致的。另外，在S-FIL中所使用的紫外可固化液体物质一般基于涉及丙烯酸功能性单体和低聚物的自由基聚合的机理。该机理一般在固化之后表现出大面积收缩，并且在氧清除自由基种类时也易于对氧敏感，因此抑制了在抗蚀剂表面的聚合，这使得S-FIL在所形成的纳米结构中易产生缺陷。最后，为了达到用于低压压印的低粘度，通常需要反应性单体，并且现有技术的常规物质组合物一般依赖于具有低分子量(例如＜300道尔顿)的反应性单体，因此，其是挥发性的，并且放出令人不愉快的气味。因此，对这样的物质组合物存在需要，其对常规NIL和S-FIL技术中通常依赖的常规物质组合物做出改进，并且在低温和低压下使用常规工具和设备，其可以被用在纳米光刻术和微光刻术中。专利技术概述和优势根据本专利技术的物质组合物包括第一组分、交联剂和阳离子光敏引发剂。所述第一组分含有单体部分和至少一个阳离子可聚合官能团(cationically polymerizable functional group)。所述交联剂与所述第一组分反应，并且含有至少三个阳离子可聚合官能团。由于具有低粘度，在低温(例如室温)和低压下，使用常规工具和设备，该物质组合物可以被用在纳米光刻术和微光刻术中。该物质组合物也适合更新的、独特的组合纳米压印和光刻法技术(combinednanoimprint-and-photolithography techniques)。此外，本专利技术的物质组合物特别适合被旋转涂布(spin-coated)到多种基板上，在该基板上厚度和均匀性可以被精确控制。使用该物质组合物，也可以实现高通量。附图简述本专利技术的其他优势将被容易地意识到，如同当结合考虑附图，通过参考下面详细的说明更好地被理解一样，其中附图说明图1是扫描电子显微镜(SEM)显微图，图解了用本专利技术的物质组合物获得的1μm直径凸起点状图案；图2是SEM显微图，图解了用本专利技术的物质组合物获得的20μm直径凹陷圆形图案；图3是SEM显微图，图解了用本专利技术的物质组合物获得的100 nm以下(大约50nm)缝隙或沟槽图案；图4是SEM显微图，图解了用本专利技术的物质组合物获得的大约20nm缝隙或沟槽图案；图5是SEM显微图，图解了用本专利技术的物质组合物获得的50至100nm直径小孔阵列；和图6是SEM显微图，图解了通过剥离工艺(lift-offprocess)产生的金(Au)纳米点阵列(nanodot arrays)。优选实施方案详述根据本专利技术的物质组合物主要被用在纳米光刻术和微光刻术中。这些技术也分别被称为纳米压印光刻技术(NIL)和微压印光刻术(microimprint lithography)。在这些技术中，所述物质组合物被施用于基板作为液体抗蚀剂，未固化的膜得以形成，然后被固化，形成固化的抗蚀膜。术语基板(substrate)和基板层(substrate layer)在全文中被互换使用。固化的抗蚀膜是所述物质组合物的各种组分的反应产物。最终，该物质组合物和所形成的固化抗蚀膜被用作抗蚀层，其结合基板层而形成制品，例如在硅基板或电子或光子微芯片的一部分上的图形化结构，用于不同行业中的使用和应用。除了纳米光刻技术和微光刻技术之外，所述物质组合物可以被用在其他技术中，包括，但不限于纳米尺寸接触印刷(nanoscale contactprinting)、紫外辅助的纳米压印光刻技术(UV-assisted nanoimprintlithography)、步进快闪式压印光刻技术(S-FIL)和组合纳米压印和光刻法。因此，本专利技术的物质组合物经常被用在如接触对准器(contactaligners)、纳米刻印机(nanoimprinters)、粘合机、印刷机(presses)及类似物这类工具中。由于本专利技术的物质组合物具有低粘度，该物质组合物优选通过旋转涂布被施用于基板或基板层上，以形成均匀、薄的和未固化的膜。然而，应当理解，该物质组合物也可以通过浸渍涂敷、喷涂或本领域中已知的其他合适的涂布方法被施用。可选地，在任何接触印刷之前，该物质组合物可以作为液滴而被施用。如上述，本物质组合物的低粘度允许低温和低压的压印。使用低温和低压使得能够使用常规工具和设备，例如常规光刻法接触对准器。优选地，本物质组合物使得能够使用在0与100℃之间的低温，更优选地在20与60℃之间，最优选地为室温。由于本物质组合物，优选的压力范围为10大气压以下，更优选1大气压以下。所述物质组合物包括第一组分、交联剂和阳离子光敏引发剂。如从下面的描述明显可见，优选的物质组合物基于环氧官能团的阳离子聚合和交联，更具体而言是脂环系环氧官能团的阳离子聚合和交联。所述第一组分含有单体部分和至少一个阳离子可聚合官能团。所述第一组分基于100重量份物质组合物，优选以90-98重量份存在于所述物质组合物中，更优选94重量份。一般而言，所述物质组合物的第一组分决定或控制了固化抗蚀膜的化学和物理性质，包括固化之后的表面能和在压印和固化之后的某些脱模(mold-release)特性的类似性质。一般而言，所述第一组分具有相对较高的分子量，因此是不挥发性的。优选地，所述第一组分的阳离子可聚合官能团选自环氧官能团、乙烯基醚官能团及其组合，并且优选地，所述第一组分含有两个阳离子可聚合官能团。然而，该第一组分可以包括两个以上的阳离子可聚合官能团。所述第一组分的单体部分可以是有机单体或有机硅氧烷单体。示例性有机单体包括但不限于芳基，例如苯基、降冰片烷和它本文档来自技高网...
【技术保护点】
物质组合物，包括： 第一组分，其含有单体部分和至少一个阳离子可聚合官能团； 交联剂，其与所述第一组分反应，且含有至少三个阳离子可聚合官能团；和 阳离子光敏引发剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：PF傅，LJ郭，X陈，
申请(专利权)人：道康宁公司，密歇根大学董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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