一种新型光刻膜板的制备方法技术

本发明专利技术公开了光刻模板技术领域的新型光刻膜板的制备方法，包括如下步骤：步骤1，利用AutoCAD绘制图案；步骤2，以石英玻璃片为基底，清洗干净石英玻璃片待用；步骤3，将纳米颗粒通过3D打印或喷墨打印在石英玻璃片上绘制步骤1的图案；步骤4，通过加热的方法对纳米颗粒进行固化得到光掩膜；步骤5，光掩膜放置在凝胶预聚液或聚合物单体上方，紫外聚合得到双面微结构凝胶或双面微结构聚合物。本发明专利技术制备光掩膜的颗粒来源广泛，同时加工方法灵活多样，将降低光掩膜的制作成本，并用于一步快速制备多样的图案化结构。图案化结构。图案化结构。

【技术实现步骤摘要】
一种新型光刻膜板的制备方法


[0001]本专利技术属于光刻模板
，具体是新型光刻膜板的制备方法。

技术介绍

[0002]光刻技术指的是通过光线照射，将光掩膜版上的图案转移到具有光抗蚀剂基片上的技术。光掩膜板是同时具有曝光区域和非曝光区域的基片，光抗蚀剂为光刻胶具有光敏性的材料等，在光掩膜板的作用下选择性曝光使得光抗蚀剂在光照条件下发生一定反应可使材料获得微结构。再通过刻蚀技术或翻印技术等将光刻胶上的图案结构转移到所需要的材料上，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控通道的制备。光抗蚀剂分为正性光致抗蚀剂和负性光致抗蚀剂。曝光区域材料发生降解反应而导致留下的图案与掩膜版非曝光区域图案一致的材料为正性光致抗蚀剂，曝光区域材料发生聚合或交联反应而留下与曝光区域图案一致的材料为负性光致抗试剂。根据需要，选择合适的抗蚀剂和曝光方式可获得目标微结构图案。
[0003]光刻掩膜版，简称掩膜版，是微纳加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构，再通过曝光过程将图形信息转移到产品基片上。待加工的掩膜版一般由透光的玻璃或石英片、不透光的铬层和光刻胶层构成。图形结构可通过AutoCAD进行设计，常用加工设备为直写式光刻设备，如激光直写光刻机、电子束光刻机。
[0004]传统的光掩膜板由石英玻璃作为衬底，其上会镀上一层金属铬和感光胶，把AutoCAD设计好的图形通过电子激光设备曝光在感光胶和铬层上，这样会在金属铬上形成设计的图形。铬层图案一般为完全不透光，主要用于集成电路的制作。但随着社会的发展，图案化聚合物和图案化水凝胶的需求越来越大，现有的光掩膜难以快速制备定制化二维和三维图案化软物质表面。同时，还存在：金属铬对环境和人体健康都有害；掩膜让未曝光的基底部分完全不聚合，难以制备聚合物或水凝胶的三维立体图案，通常得到的是二维图形；掩膜往往通过软光刻技术将图案转移到高分子聚合物基底上，需要旋涂SU
‑
8光刻胶、前烘、曝光、后烘、显影、硬烘、高分子预聚液浇筑、剥离等步骤，步骤繁琐，导致制作光掩模需要精密的大型设备，投资费用高。三维立体光刻机也可得到三维图案结构水凝胶，但用到的是复杂精密的光学设备，造价高昂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种新型光刻膜板的制备方法,以解决传统的光刻模板分为曝光区域和非曝光区域，获得的结构为阳膜结构或阴模结构，对于负性光致抗蚀剂来说，非曝光区域不发生反应或交联，往往需要通过基底的修饰或者图案的转移来获得完整的结构的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种新型光刻膜板的制备方法,包括如下步骤：
[0007]步骤1，利用AutoCAD绘制图案；
[0008]步骤2，以石英玻璃片为基底，清洗干净石英玻璃片待用；
[0009]步骤3，将纳米颗粒通过3D打印或喷墨打印在石英玻璃片上绘制步骤1的图案；
[0010]步骤4，通过加热的方法对纳米颗粒进行固化得到光掩膜；
[0011]步骤5，光掩膜放置在凝胶预聚液或聚合物单体上方，紫外聚合得到双面微结构凝胶或双面微结构聚合物。
[0012]进一步，纳米颗粒为从天然原料中提取的大分子，大分子为纤维素等或蛋白质。
[0013]进一步，纳米颗粒为人工合成的纳米颗粒，人工合成的纳米颗粒为：SiO2、Fe3O4颗粒、Au纳米颗粒、PS纳米颗粒或氧化石墨烯纳米片。
[0014]进一步，3D打印的方法为：将纳米颗粒配置为浓度10％的溶液，使用32G针头进行3D打印，打印层高设置为0.1mm，壁厚为0.5mm，打印速度设置为50mm/s。
[0015]进一步，喷墨打印的方法为：使用高性能纳米沉积设备进行喷墨打印，使用纳米颗粒溶液作为打印墨水，浓度为5％，设置释放器电压统一为14.0V，在石英玻璃片上打印出步骤1的图案。
[0016]进一步，步骤3中，还包括将纳米颗粒通过自组装方法在石英玻璃片上绘制步骤1的图案。
[0017]进一步，自组装方法为：通过将2％浓度纳米颗粒在基板上进行沉积可得到平行带状结构图案，而转换沉积方向进行第二次沉积便可得到十字网状结构。。
[0018]进一步，自组装方法为：预先使用光刻和化学刻蚀对石英玻璃片进行预模板化，再利用3％浓度纳米颗粒溶液在基底上按照预模板的结构组装形成图案；玻璃基底首先使用丙酮和乙醇进行清洗、60℃干燥1h，然后在玻璃基材上贴光致抗蚀干膜，通过光掩膜母板进行曝光，曝光时间为20s，然后使用1.43w/v％碳酸钠溶液喷淋2min进行显影，再将其放入缓冲氧化刻蚀液；刻蚀后使用去离子水清洗后得到带有设计微结构的预模板；再以食人鱼溶液对微结构区域进行亲水处理，其余部分以全氟癸基三甲氧硅烷疏水处理；将浓度为2％纳米颗粒溶液在微模板上自组装便可得到微结构掩膜。。
[0019]进一步，步骤5中，配置凝胶预聚液，0.3g丙烯酰胺，0.01g光引发剂I2959，0.03g N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中作为凝胶预聚液，将光掩膜置于凝胶预聚液上方，使用365nm紫外灯照射8min，便得到具有预先设计好图案的双面微结构凝胶。可用不同颗粒厚度的光研膜制备不同图案高度的微结构凝胶。
[0020]进一步，预聚液的单体采用N
‑
异丙基丙烯酰胺，可使用光刻法一步得到能响应外界刺激而发生形态变化的软机器。进一步，加热温度为100
‑
400℃。
[0021]本方案的原理及有益效果：制备光掩膜的颗粒来源广泛，同时加工方法灵活多样，将降低光掩膜的制作成本，利于制备多样的图案化结构。
[0022]利用该光掩膜，可定制化的快速制备多种多样的图案化软物质。包括给儿童食用的药丸和糖果等，如在糖果上使用卡通图案，便于儿童的可接受性。
[0023]使用特殊功能材料作为预聚液，可以实现信息的储存和加密以及药物的包载和释放等。也可制备红外光远程控制或热操控的微型软机器人。
[0024]通过适当的图案结构设计，可用于快速制备微流体芯片。
[0025]综上述所，本光刻膜板的实现方法灵活多样，光刻后得到的是三维图案化凝胶，区
别与传统的光刻需要将凝胶图案固化在基底，本光刻技术可一步制备得到三维图案化的凝胶，无需连接到基底，是一种自支撑、双面图案化的结构，结构及结构之间的空白部分均由聚合物构成，传统光刻是由结构贴附在基底上得到，微图形和微图形之间是基底。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例的利用新型光掩膜制备图案化高分子示意图。
[0027]图2为本专利技术实施例利用光掩膜得到的凝胶微结构光学图片。
[0028]图3为本专利技术实施例利用光掩膜得到的具有表面微结构的凝胶软机器。
具体实施方式
[0029]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0030]本申请提供一种新型光刻膜板的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，利用AutoCAD绘制图案；步骤2，以石英玻璃片为基底，清洗干净石英玻璃片待用；步骤3，将纳米颗粒通过3D打印或喷墨打印在石英玻璃片上绘制步骤1的图案；步骤4，通过加热的方法对纳米颗粒进行固化得到光掩膜；步骤5，光掩膜放置在凝胶预聚液或聚合物单体上方，紫外聚合得到双面微结构凝胶或双面微结构聚合物。2.根据权利要求1所述的新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：纳米颗粒为从天然原料中提取的大分子，大分子为纤维素等或蛋白质。3.根据权利要求1所述的新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：纳米颗粒为人工合成的纳米颗粒，人工合成的纳米颗粒为：SiO2、Fe3O4颗粒、Au纳米颗粒、PS纳米颗粒或氧化石墨烯纳米片。4.根据权利要求1所述的新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：3D打印的方法为：将纳米颗粒配置为浓度10％的溶液，使用32G针头进行3D打印，打印层高设置为0.1mm，壁厚为0.5mm，打印速度设置为50mm/s。以打印层高和层数控制光掩膜图案的厚度。5.根据权利要求1所述的新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：喷墨打印的方法为：使用高性能纳米沉积设备进行喷墨打印，使用纳米颗粒溶液作为打印墨水，浓度为5％，设置释放器电压统一为14.0V，在石英玻璃片上打印出步骤1的图案。以喷墨速度控制光掩膜图案的高度。6.根据权利要求1所述的新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：步骤3中，还包括将纳米颗粒通过自组装方法在石英玻璃片上绘制步骤1的图案。7.根据权利要求6所述的新型光刻膜板的制备方法，其特征在于：自组装方法为：通过将2％浓度纳米颗粒在基板上进行沉积可得...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓科，王亚飞，王蕾，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：