用于纳米刻蚀的印模材料制造技术

本公开涉及一种用于压印刻蚀的印模材料，其特征在于，该印模材料由环状硅氧烷预聚物制成。成。成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纳米刻蚀的印模材料
[0001]
技术介绍



[0002]本公开涉及用于纳米刻蚀（nanolithography）例如压印刻蚀技术的聚合物。聚合物可用于印模或模具，例如弹性印模或模具。特别地，本公开涉及消除了表面处理需要的聚合物。
[0003]现有技术说明纳米刻蚀是纳米技术的分支，涉及制造纳米级结构的研究和应用，纳米级结构是指具有至少一个横向尺寸为1 nm至1,000 nm的图案。不同的方法可分类为串行或并行、掩模或无掩模/直接写入、自上而下或自下而上、基于光束或尖端、基于抗蚀剂或无抗蚀剂的方法。
[0004]压印刻蚀及其变型，例如步进快闪式压印刻蚀、LISA、软刻蚀和LADI是有前景的纳米图案复制技术，其中通过压印抗蚀剂的机械变形来产生图案，压印抗蚀剂通常是在压印过程中通过热或UV光固化的单体或聚合物制剂。这种技术可与接触印刷和冷焊相结合。
[0005]在大多数压印刻蚀技术中，弹性印模/模具用于将结构制造或复制到涂覆在基底上的抗蚀剂中。
[0006]聚二甲基硅氧烷（PDMS），也称为二甲基聚硅氧烷或二甲硅油，PDMS通常用作压印刻蚀中的印模树脂，使其成为用于结构复制的最常用材料之一。压印刻蚀的方法包括产生能将尺寸仅为几纳米的图案转移到陶瓷、玻璃、硅、金属或聚合物表面的弹性印模。利用这种类型的技术，可生产可用于光通信、生物医学、LED、半导体激光器、光伏和许多其他应用领域的设备。母印模由光刻蚀或电子束刻蚀的常规技术制得。分辨率取决于所使用的母印模，并且可达到6 nm以下的结构。
[0007]PDMS印模/模具通过倒在母印模（通常为图案化的硅）上并放置使其硬化而制得。当被移除时，即使是最小的细节也会被留印在PDMS中。现在用等离子体处理对压印表面进行改性，以使表面疏水且具有抗粘附性能。之后可将该PDMS印模放置在涂覆有聚合物的基底上，以将该结构从PDMS印模复制到抗蚀剂层中。
[0008]烷基硅烷（硅烷）长期以来被用于定制各种表面，包括硅酸盐、铝酸盐和钛酸盐。它们目前在工业规模上用于各种应用，例如作为玻璃和聚合物的偶联剂、作为助粘剂、作为交联剂和分散剂，以及用于疏水化。硅烷容易通过表面羟基基团或结合水与表面反应，形成包括共价键和多个范德华相互作用的强结合涂层。
[0009]硅烷化是用有机官能烷氧基硅烷分子覆盖表面。矿物成分如玻璃和金属氧化物表面都可以硅烷化，因为它们含有攻击并取代硅烷上的烷氧基从而形成共价
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
键的羟基。硅烷化的目的是跨存在于油漆、粘合剂等中的无机成分和有机成分之间的界面形成键。玻璃器皿的硅烷化（或硅化）增加了其疏水性。
[0010]表面改性也使用烷硫醇自组装单层（SAM）进行。表面将仅被一个可以根据应用和需要而官能化的单层覆盖，参见图1和图2。
[0011]实际上，
‑
CH3的头部基团将使表面高度疏水。例如，使用(1
‑
(甲基羰基硫基)十一碳
‑
11
‑
基)六(乙二醇)单甲醚，C
26
H
52
O8S，表面将用作抗粘附表面，参见图3，其示出了(1
‑
(甲基羰基硫基)十一碳
‑
11
‑
基)六(乙二醇)单甲醚的化学结构。
[0012]在压印刻蚀的早期阶段，使用烷硫醇来对印模/模具抗粘附剂的表面进行改性。接着使用具有氟热化作用的硅烷，其提供更好的抗粘附性质。例如PFOTS的SAM，三氯(1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基)硅烷，被用在硅主晶片上以制造聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具，因此形成抗粘附层并且容易释放固化的PDMS。
[0013]此外，PDMS印模/模具还必须用PFOTS的SAM处理，以具有针对最终压印聚合物的抗粘附表面。
[0014]实际上，PDMS的制造非常耗时，并且难以实现为高通量的生产技术。
[0015]CN 106916503公开了一种单组分清漆组合物，该组合物包含：至少一种具有超支化或树枝状结构的聚合物；至少一种类型的羟基丙烯酸树脂或羟基甲基丙烯酸酯树脂；至少一种类型的有机硅改性的丙烯酸树脂；至少一种交联固化剂；至少一种酸催化剂；至少一种流变控制剂；至少一种助剂和至少一种溶剂。该公开涉及PDMS家族中的链聚合物。已知PDMS材料会粘附到其他材料上，并且如与清漆相关的描述，这是一个受追捧的特性。
[0016]US 2018/178416公开了在沉积硅基工作印模材料之前涂覆在母印模顶部的抗粘层。该抗粘层使得在工作印模固化之后更容易将其移除。
[0017]US 2002/130444公开了形成具有机械性质（例如弹性模量）的印刷印模，这些机械性质允许在印刷期间进行处理并使由印刷接触期间产生的应力引起的额外变形最小。
[0018]WO 2015/078520公开了具有由低粘附模具材料组成的模具图案的模具。

技术实现思路

[0019]因此，本公开的实施方案优选地寻求通过提供用于印模、模具、材料和加工的聚合物来以单独或任何组合的方式减轻、缓解或消除如上文所述的本领域中的一个或多个缺陷、缺点或问题。传感器可以是光学传感器。所述聚合物可以是具有嵌入的抗粘附表面的传统聚二甲基硅氧烷（PDMS）印模/模具的替代物。
[0020]在第一方面，用于压印刻蚀的印模材料可由具有至少一个氧化物端臂（termination arm）和至少三个
‑
CH3端臂的聚合环状硅氧烷制成。
[0021]在另一方面，用于压印刻蚀的印模材料可由环状硅氧烷预聚物制成。
[0022]在一些示例中，环状硅氧烷预聚物可以是具有至少一个氧化物端臂和至少三个
‑
CH3端臂的聚合环状硅氧烷。
[0023]在一些示例中，环状硅氧烷预聚物可以是环状低聚硅氧烷。
[0024]在一些示例中，环状低聚硅氧烷可与丙烯酸酯或环氧树脂共聚。丙烯酸酯的示例是(甲基)丙烯酸酯，例如1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯，并且环氧树脂的示例是缩水甘油醚，例如十二烷基和十四烷基缩水甘油醚。
[0025]在一些示例中，聚合后的杨氏模量可≥4 MPa。
[0026]在一些示例中，环状硅氧烷预聚物具有抗粘性质。
[0027]在一些示例中，印模材料适合于用于生产用于母印模结构复制的印模。
[0028]在又一方面，描述了用于压印刻蚀的印模。该印模包括固化的印模材料，例如环状
硅氧烷预聚物，例如具有至少一个氧化物端臂和至少三个
‑
CH3端臂的聚合环状硅氧烷，例如环状低聚硅氧烷。
[0029]在一些示例中，固化的印模材料主要包括如上所述的印模材料，例如大于70重量%，例如大于80重量%，例如大于90重量%，例如固化的印模材料仅由如上所述的印模材料组成。
[0030]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于压印刻蚀的印模材料，其特征在于，所述印模材料由环状硅氧烷预聚物制成。2.根据权利要求1所述的印模材料，其中所述环状硅氧烷预聚物是具有至少一个氧化物端臂和至少三个
‑
CH3端臂的聚合环状硅氧烷。3.根据权利要求1或2中任一项所述的印模材料，其中所述环状硅氧烷预聚物是环状低聚硅氧烷。4.根据权利要求3所述的印模材料，其中所述环状低聚硅氧烷与丙烯酸酯或环氧树脂共聚。5.根据权利要求1至4中任一项所述的印模材料，其特征在于，所述印模材料在聚合后具有≥4 MPa的杨氏模量。6.根据权利要求1至5中任一项所述的印模材料，其中所述环状硅氧烷预聚物具有抗粘性质。7.根据权利要求1至6中任一项所述的印模材料，其中所述印模材料适合于用于生产用于母印模结构复制的印模。8.一种用于压印刻蚀的印模，其中所述印模被配置为用于母印模结构的复制，所述印模包括固化的根据权利要求1至7中任一项所述的印模材料。9.根据权利要求8所述的印模，其中所述固化的印模材料主要包括根据权利要求1至7中任一项所述的印模材料，例如大于70重量%，例如大于80重量%，例如大于90重量%，例如所述固化的印模材料仅由根据权利要求1至7中任一项所述的印模材料组成。10.根据权利要求9所述的印模，其中所述印模材料不包括溶剂。11.根据权利要求8和9中任一项所述的印模，其中所述印模材料包括充当助粘剂的材料，例如增加所述固化的印模材料对承载箔的粘附。12.根据权利要求8和11中任一项所述的印模，所述印模包括：作为承载箔的第一部分，所述第一部分由聚合物箔制成；和用于提供所述印模和待印刷的基底表面的共形接触的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴巴克，
申请(专利权)人：奥普托尔有限公司，
类型：发明
国别省市：