一种阳离子型双光子光刻胶及其图案化方法技术

本发明专利技术公开了一种阳离子型双光子光刻胶及其图案化方法。所述阳离子型双光子光刻胶含有环氧树脂、活性稀释剂、光酸型引发剂和敏化剂；所述的环氧树脂选自下列至少一种：苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂；所述的敏化剂选自下列至少一种：2

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子型双光子光刻胶及其图案化方法


[0001]本专利技术涉及光刻胶
，尤其涉及一种阳离子型双光子光刻胶负胶及其图案化方法。

技术介绍

[0002]阳离子型双光子光刻胶是一种以环氧树脂为基体的光刻胶，具有收缩率低、功率阈值低、无氧阻聚的优点，具备大面积刻写的潜力。阳离子型光刻胶一般使用光酸型引发剂，又称光致产酸剂，现有的阳离子型双光子光刻胶种类少，光酸引发剂的灵敏度不足，难以实现高速刻写，且光酸型光引发剂容易在曝光后烘过程中扩散，很难获得高分辨率的线条，不符合快速刻写高分辨率的光刻图案。
[0003]申请公布号为CN111825781A的中国专利技术专利《一种含有敏化剂和硫鎓盐的光引发剂组合物及其在LED阳离子光固化组合物中的应用》，提出在硫杂蒽酮类化合物或芳香酰基香豆素类化合物作为敏化剂。申请公布号为CN115260960A的中国专利技术专利《一种双重敏化阳离子环氧胶粘剂及其制备方法和应用》，提出一种双重敏化的阳离子环氧胶，其中，第一光敏剂为樟脑醌，第二光敏剂选自对氨基苯甲酸酯及其衍生物和9,10
‑
二烷氧基蒽及其衍生物。但是，以上阳离子型环氧树脂的灵敏度不足以用于提升飞秒激光双光子光刻的刻写速度。本专利技术提供了一种阳离子型双光子光刻胶及其高速刻写的图案化方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种阳离子型双光子光刻胶负胶及图案化方法，该阳离子型双光子型光刻胶具有高光敏性，可以在保证线条质量和分辨率的前提下极大提高光刻的刻写速度。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种阳离子型双光子光刻胶，按质量百分数计，含有10
‑
99.8wt％的环氧树脂，0
‑
79.8wt％活性稀释剂，0.1
‑
5wt％的光酸型引发剂和0.1
‑
5wt％的敏化剂；
[0007]所述的环氧树脂选自下列至少一种：苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂；
[0008]所述的光酸型引发剂选自下列至少一种：二苯基碘六氟磷酸盐、三苯基硫六氟锑酸盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐、二茂铁盐、环戊二烯基异丙苯六氟磷酸盐；
[0009]所述的敏化剂选自下列至少一种：2
‑
异丙基硫杂蒽酮、5
‑
硝基苊、7
‑
二乙氨基
‑3‑
噻吩甲酰基香豆素、苯并蒽酮、9
‑
苯基吖啶、苯并噻唑、N
‑
乙烯基咔唑和酚噻嗪。
[0010]本专利技术中，活性稀释剂为选择性成分，其作用为调节树脂粘度，改善固化后的机械性能。本专利技术所述的活性稀释剂可选择阳离子型双光子光刻胶常规使用的活性稀释剂。优选地，所述的活性稀释剂选自下列至少一种：3,4
‑
环氧环己基甲基3,4
‑
环氧环己基甲酸酯，3
‑
甲基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷，3
‑
乙基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷，3
‑
乙基
‑3‑
苯氧基甲基氧杂环
丁烷。
[0011]优选地，所述阳离子型双光子光刻胶，按质量百分数计，由20
‑
99.8wt％的环氧树脂，0
‑
79.8wt％活性稀释剂，0.1
‑
5wt％的光酸型引发剂和0.1
‑
5wt％的敏化剂组成。
[0012]更优选地，所述阳离子型双光子光刻胶由20
‑
25wt％的环氧树脂，72
‑
78wt％活性稀释剂，1
‑
3wt％的光酸型引发剂和1
‑
3wt％的敏化剂组成。更进一步优选所述的环氧树脂为邻甲酚型酚醛环氧树脂或四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂，所述的活性稀释剂为3
‑
甲基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷或3
‑
乙基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷，所述光酸型引发剂为三苯基硫六氟锑酸盐，所述的光敏剂为5
‑
硝基苊。最优选所述阳离子型双光子光刻胶由20wt％的环氧树脂，76wt％活性稀释剂，2wt％的光酸型引发剂和2wt％的敏化剂组成，其中，所述的环氧树脂为邻甲酚型酚醛环氧树脂或四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂，所述的活性稀释剂为3
‑
甲基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷或3
‑
乙基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷，所述光酸型引发剂为三苯基硫六氟锑酸盐，所述的光敏剂为5
‑
硝基苊。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种双分子引发阳离子型双光子光刻胶的图案化方法，包括如下步骤：
[0014]1)对硅片进行清洗处理，提高光刻胶分布的均匀性并防止空洞的形成；
[0015]2)旋涂：将第一方面所述的阳离子型双光子光刻胶滴加在旋涂衬底上，利用匀胶仪旋涂得到光刻胶薄膜；
[0016]3)软烘：将步骤2)得到的光刻胶薄膜置于烘胶设备上进行烘烤；
[0017]4)刻写：利用飞秒激光直写装置对软烘后的光刻胶薄膜进行曝光；
[0018]5)后烤：将曝光后的光刻胶薄膜在烘胶设备上进行烘烤，使得聚合物发生交联固化反应；
[0019]6)显影：将后烤后的光刻胶薄膜浸入到显影液中进行显影，最后进行干燥获得光刻图案。
[0020]优选地，步骤1)的清洗处理按照如下实施：使用丙酮或异丙醇清洗硅片，加热烘干，再用等离子体清洗机处理一定时间。
[0021]优选地，步骤2)的旋涂按照如下实施：利用匀胶仪在低旋转速度(200～800rpm)下旋涂5
‑
30秒，再在高旋转速度(1000
‑
6000rpm)下旋涂20
‑
60秒以控制光刻胶湿膜层的厚度。
[0022]优选地，步骤3)中，将涂有光刻胶湿膜的硅片置于烘胶设备上，加热至65℃
‑
95℃，温度保持时间1
‑
20min。
[0023]优选地，步骤4)中，飞秒激光波长为600～800nm，功率为1～100mw，脉冲为80～120fs，重频为50～100MHz，激光直写的镜头的放大倍数为40倍、50倍或63倍，NA值在0.5
‑
1.5之间。
[0024]优选地，步骤5)中，将曝光后的光刻胶薄膜在烘胶设备上加热至95℃
‑
105℃，温度的保持时间根据所需的光刻胶厚度决定。
[0025]优选地，所述的显影液选自丙酮、1
‑
乙氧基
‑2‑
丙醇、N
‑
甲基吡咯烷酮、异丙醇、丙二醇甲醚乙酸酯、2
‑
甲基丙醇乙酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子型双光子光刻胶，其特征在于：所述阳离子型双光子光刻胶按质量百分数计，含有10
‑
99.8wt％的环氧树脂，0
‑
79.8wt％活性稀释剂，0.1
‑
5wt％的光酸型引发剂和0.1
‑
5wt％的敏化剂；所述的环氧树脂选自下列至少一种：苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂；所述的光酸型引发剂选自下列至少一种：二苯基碘六氟磷酸盐、三苯基硫六氟锑酸盐、二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐、二茂铁盐、环戊二烯基异丙苯六氟磷酸盐；所述的敏化剂选自下列至少一种：2
‑
异丙基硫杂蒽酮、5
‑
硝基苊、7
‑
二乙氨基
‑3‑
噻吩甲酰基香豆素、苯并蒽酮、9
‑
苯基吖啶、苯并噻唑、N
‑
乙烯基咔唑和酚噻嗪。2.如权利要求1所述的阳离子型双光子光刻胶，其特征在于：当所述阳离子型双光子光刻胶中活性稀释剂含量不为0时，所述的活性稀释剂选自下列至少一种：3,4
‑
环氧环己基甲基3,4
‑
环氧环己基甲酸酯，3
‑
甲基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷，3
‑
乙基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷，3
‑
乙基
‑3‑
苯氧基甲基氧杂环丁烷。3.如权利要求1所述的阳离子型双光子光刻胶，其特征在于：所述阳离子型双光子光刻胶，按质量百分数计，由20
‑
99.8wt％的环氧树脂，0
‑
79.8wt％活性稀释剂，0.1
‑
5wt％的光酸型引发剂和0.1
‑
5wt％的敏化剂组成。4.如权利要求2所述的阳离子型双光子光刻胶，其特征在于：所述阳离子型双光子光刻胶由20
‑
25wt％的环氧树脂，72
‑
78wt％活性稀释剂，1
‑
3wt％的光酸型引发剂和1
‑
3wt％的敏化剂组成。5.如权利要求4所述的阳离子型双光子光刻胶，其特征在于：所述的环氧树脂为邻甲酚型酚醛环氧树脂或四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂，所述的活性稀释剂为3
‑
甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马致远，匡翠方，曹春，沈小明，付欢，马鹏程，王宵冰，庞茂璋，夏贤梦，赖慧颖，邱毅伟，李佳伟，关玲玲，钱全立，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：