基于C-N动态共价键的纳米压抑抗蚀剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米压印抗蚀剂及其制备方法和应用。该抗蚀剂由聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑在催化剂的催化条件下与甲苯二异氰酸酯发生加成聚合，制备得到；其中，所述官能化的六芳基联咪唑的分子式如式(Ⅰ)所示，该抗蚀剂在30～60℃、405～450nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光照射下，聚合物网络结构中的六芳基联咪唑单元中的两个咪唑环之间的动态C

【技术实现步骤摘要】
基于C
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N动态共价键的纳米压抑抗蚀剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米压印
，具体涉及一种基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热压印(HEL)技术是先将模具压入涂覆有特定厚度抗蚀剂膜层的表面，而后对系统升温，升温至抗蚀剂的玻璃化温度(Tg)以上，同时施加一定的机械压力，无定形的抗蚀剂聚合物在该温度下呈粘流状态，具有很大的流动性，从而促进聚合物充分填充纳米压印模板表面的凹陷区域，使图形转移更为充分。纳米压印模板压入抗蚀剂中并保留一段合适的时间，接下来对该系统进行降温处理，温度降低到抗蚀剂的Tg温度以下后，此时的聚合物不再具有流动性，抗蚀剂逐步恢复至玻璃态，脱模后，抗蚀剂聚合物便保留从模板表面复制的反转图形。
[0003]许多情况下，HEL压印光刻需在高于Tg温度的条件下进行，如果温度不够，抗蚀剂粘度太高，为保证模板上的图形压入抗蚀剂中一定深度，则免不了要增大在模板上施加的压力，增大压力有可能对衬底造成损伤，模板同时也会发生变形，因此，在高温下进行热转印，图案移位误差无法完全避免。一般采用如下两种方式来解决该问题：一，寻找Tg温度更低的抗蚀剂材料进行热压工艺；二，采用紫外纳米压印技术，避免使用高温，利用UV光照控制聚合物的物理特性。
[0004]针对第一个解决方案，目前所寻找的可替换传统丙烯酸树脂(PMMA)等抗蚀剂的聚合物材料，其Tg温度或者说热压过程中的压印温度依然很高，想要保证其在室温或稍高于室温的温度下进行热压几乎不太可能，或者其压印压力太高，对衬底有破坏作用。针对第二个解决方案其存在的一个重要缺陷在于紫外光UV的使用为环境不友好型光源，尤其对生物体有很大危害。
[0005]基于此，如何寻求一种可在低温下进行，且无需使用对生物体有损害的UV光辐射的光刻胶，对于HEL压印技术具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]针对现有技术所存在的技术问题，本专利技术提供了一种新的抗蚀剂，该抗蚀剂可避免因在高温下衬底与模板CTE不一样造成的转印图案移位问题，同时还可避免使用紫外光辐照。
[0007]本专利技术采用如下技术方案来实现上述技术目的：一种基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂，所述抗蚀剂由聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑在催化剂的催化条件下与甲苯二异氰酸酯发生加成聚合，制备得到；其中，所述官能化的六芳基联咪唑的分子式如式(Ⅰ)所示：
[0008][0009]所述抗蚀剂在30～60℃、405～450nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光照射下，聚合物网络结构中的六芳基联咪唑单元中的两个咪唑环之间的动态C
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N共价键裂解，聚合物转化为具有流动性的低分子量聚合物，避光静置一段时间后，聚合物网络结构中的C
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N动态共价键复合，恢复为高聚物。
[0010]本专利技术还提供了上述基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑溶解在溶剂中制备得到A组分；
[0012]将甲苯二异氰酸酯与催化剂混合，制备得到B组分；
[0013]将A组分和B组分混合，聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑在催化剂的催化条件下与甲苯二异氰酸酯发生逐步加聚反应，即得。
[0014]可选的，所述催化剂为五甲基二乙烯三胺或二月桂酸二丁基锡。
[0015]可选的，所述溶剂为乙醇或二甲基甲酰胺或乙酸乙酯。
[0016]可选的，所述A组分中聚己内酯二醇与官能化的六芳基联咪唑的摩尔比为(1～2):1；混合后，所述甲苯二异氰酸酯的摩尔百分比为20～50％。
[0017]可选的，混合后，所述催化剂为每1.5mol甲苯二异氰酸酯用量为30～100mL。
[0018]本专利技术还提供了上述抗蚀剂在热压印技术中的应用，包括以下步骤：
[0019]将所述抗蚀剂旋涂成膜，然后在黑暗条件下进行前烘处理，使其固化；
[0020]模具压印过程中，将抗蚀剂在30～60℃、405～420nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光下曝光，使其解聚形成低聚物；
[0021]压印结束后，避光静置一段时间，使其再次形成高聚物，保证脱模后的图案的高保真度。
[0022]可选的，避光静置时候的温度为20～70℃。
[0023]可选的，前烘处理时候的温度为35～40℃。
[0024]可选的，模具压印过程中，抗蚀剂在45℃、405nm，光功率密度为6mW/cm2的可见光下曝光解聚。
[0025]本专利技术所提供的抗蚀剂，在30～60℃、405～450nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光照射下即会发生解离，转化为具有流动性的低分子量聚合物，无需在很高的温度下对系统进行处理，压印结束后，避光静置一段时间，即会复合恢复为高聚物，脱模即完成图形的转印，既避免了传统抗蚀剂需要高温操作的弊端，又避免了使用紫外光，压印后的图案表面平整度较好、边缘整齐。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1压印后的图案效果。
[0027]图2为为本专利技术对比例2压印后的图案效果。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本专利技术。
[0029]以下各实施例，仅用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0030]本专利技术针对现有的适用于纳米热压印技术的抗蚀剂普遍具有较高的Tg温度，导致图案在转移过程中不可避免地会引入图案移位误差，而紫外纳米压印技术中紫外光为环境不友好型光源，对生物体由很大损害的问题，从抗蚀剂材料的选择和制备入手，发现了一种基于动态共建键的可见光响应的抗蚀剂，其在30～60℃、405～450nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光照射下，作为交联剂的六芳基联咪唑(HABI)分子中的动态共价C
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N键打开，高聚物因此断链解离为低聚物片段，低聚物拥有很高的流动性，在避光条件下，聚合物网络结构中的C
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N动态共价键复合，恢复为高聚物。
[0031]本专利技术所提供的基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂，其是由聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑在催化剂的催化条件下与甲苯二异氰酸酯发生加成聚合，制备得到；其中，所述官能化的六芳基联咪唑的分子式如式(Ⅰ)所示：
[0032][0033]所述抗蚀剂在30～60℃、405～450nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光照射下，聚合物网络结构中的六芳基联咪唑单元中的两个咪唑环之间的动态C
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N共价键裂解，聚合物转化为具有流动性的低分子量聚合物，压印结束后，避光静置一段时间后，聚合物网络结构中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂，其特征在于，所述抗蚀剂由聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑在催化剂的催化条件下与甲苯二异氰酸酯发生加成聚合，制备得到；其中，所述官能化的六芳基联咪唑的分子式如式(Ⅰ)所示：所述抗蚀剂在30～60℃、405～450nm，光功率密度≥3mW/cm2的可见光照射下，聚合物网络结构中的六芳基联咪唑单元中的两个咪唑环之间的动态C
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N共价键裂解，聚合物转化为具有流动性的低分子量聚合物，避光静置一段时间后，聚合物网络结构中的C
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N动态共价键复合，恢复为高聚物。2.根据权利要求1所述的基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑溶解在溶剂中制备得到A组分；将甲苯二异氰酸酯与催化剂混合，制备得到B组分；将A组分和B组分混合，聚己内酯二醇、官能化的六芳基联咪唑在催化剂的催化条件下与甲苯二异氰酸酯发生逐步加聚反应，即得。3.根据权利要求2所述的基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为五甲基二乙烯三胺或二月桂酸二丁基锡。4.根据权利要求2所述的基于C
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N动态共价键的纳米压印抗蚀剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：向诗力，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：发明
国别省市：