本发明专利技术提供了一种双固化型纳米压印传递层材料，属于微纳加工的技术领域。该传递层材料中包含至少两种基于不同聚合交联机理的反应性基团，其中的一种基团与纳米压印胶中的可聚合反应性基团相同；并且传递层材料的构成成分里至少具有一种组分同时链接所述的两种反应性基团。传递层材料在衬底上旋转涂膜后，先选择性聚合其中一种反应性基团，形成固化的交联网络，另外一种基团则在纳米压印固化步骤时与纳米压印胶中的同种基团同时聚合交联，通过化学键将传递层与固化纳米压印胶层紧密结合起来。本发明专利技术的双固化型纳米压印传递层材料既可以将纳米压印的结构进一步传递到衬底上，也可提高压印胶材料与衬底的粘附性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳加工领域，具体涉及一种双固化型的纳米压印传递层材料。
技术介绍
纳米压印技术(已公开美国专利US6180239)是上世纪九十年代中期美国 Princeton大学Nanostructure Lab的Y. Chou教授针对传统的光刻工艺受到曝光波长的限制，已经达到制备微小结构的极限广30nm)，无法进一步获得更小的尺寸，而提出了类似于高分子模压的一种技术，并且成功证明通过这一技术可以在半导体硅片上获得尺寸小于IOnm的结构单元。纳米压印是一种物理接触式的纳米结构制备方法，与高分子膜压技术相似，把具有纳米结构的压印模板，压入到加热熔融的热塑型高分子内或压入到可固化的预聚物液膜内，然后再使压印胶冷却或固化成型，在压印结束后，还需要模板与压印胶分离，即脱模。一般压印模板表面有很多纳米结构，而衬底表面为光滑的平面，因此模板的比面积远大于衬底，如不做预处理，则压印胶与模板的相互作用力，主要是范德华力，将远大于压印胶与衬底的相互作用力，这将造成脱模时，压印胶被模板从衬底上剥离下来。美国专利US2008217813公开了一种通过在压印模板表面进行防粘处理，键合一层全氟烷烃的单分子层，则能大幅度的降低模板的表面张力，有效解决剥离问题的技术。为进一步降低压印胶与模板之间的作用力，便于脱模，在压印胶中加入了有机硅氧烷、含氟材料等低表面活性的组分(美国专利US6334960)。有机硅氧烷、含氟材料等虽然降低了压印胶对模板的粘附力，也降低了压印胶对衬底的粘附力。尤其是对固化型的压印胶材料，一旦固化后的压印胶被粘连在模板上，由于其形成交联网络，不能被任何溶剂清洗，会对模板造成污染、损伤。 针对固化型的压印胶材料，文献Nano Letters 2005, 5，179-182采用偶联剂来增强压印胶材料与衬底的粘附性。偶联剂是一种常用于增强不同材料间粘合性能的一种化合物，它具备两种类型的反应基团，可以分别和两种不同的材料进行化学反应，把两种不同的材料通过化学键和链接起来。如偶联剂丙烯酸酯氯硅烷，氯硅键可以和常用的硅、二氧化硅衬底的硅羟基反应，形成Si-O-Si键，而另一端的丙烯酸酯基团可以和丙烯酸酯类固化型压印胶中的丙烯酸酯基团进行键合。但是用偶联剂一般处理衬底材料过程繁琐，同时对衬底材料有特殊的要求，如氯硅烷的偶联剂只适合于有硅羟基的材料。对于光刻技术和纳米压印技术，制备纵横比小的结构图案都较制备纵横比大的结构图案容易，因此在光刻胶(IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. SC-15, NO. 4，AUGUST 1980)或纳米压印胶(美国专利US6334960)和基片之间引入了一层高分子膜传递层。双层膜体系可以把在光刻胶或压印胶上形成的纵横比小的结构图案，通过选择性等离子刻蚀的方法在高分子膜层上放大为纵横比大的结构图案，使结构图案可以更可靠的被复制到基片上。在碳、氢、氧组成的高分子材料中引入含硅元素的组分能够有效的提高材料抗氧气等离子刻蚀的能力。下层的高分子膜层为碳、氢、氧组成的高分子材料，上层材料与下层材料对氧气等离子刻蚀具有选择性，上层膜刻蚀的速率小于下层膜刻蚀的速率，因此上层膜中形成的结构图案可以作为掩膜，通过氧气等离子刻蚀转移到下层膜上，同时图案结构的纵横比被放大。一般引入的硅组分为有机硅氧烷材料，其极低的表面能造成了上层膜与传递层之间粘附性差。目前的纳米压印胶材料多为紫外光固化纳米压印胶材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决当前纳米压印技术中，压印胶材料在脱模过程中可能被模板剥离的问题，为了增强纳米压印胶材料与衬底的粘附能力，提供一种可以双固化的纳米压印传递层材料，通过固化过程中与压印胶形成共价键，将固化的压印胶链接在传递层材料上。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为一种双固化型纳米压印传递层材料，所述传递层材料中包含至少两种基于不同聚合交联机理的反应性基团，其中的一种基团与纳米压印胶中的可聚合反应性基团相同；并且传递层材料的构成组分里至少具有一种组分同时链接所述的两种反应性基团。对于纳米压印传递层材料，其在衬底上成膜后，首先采用紫外光照或加热的聚合方法使其中一种基团发生反应，形成固化的交联网络结构，这一结构不仅能够防止稍后的纳米压印旋涂过程中有机溶剂对传递层材料的溶解与溶胀，还可提高传递层材料的机械力学性能，增强刻蚀的耐受性，防止刻蚀过程中，纳米结构倒伏。另一未反应的基团，在纳米压印胶压印固化过程中与纳米压印胶中的相同固化基团反应，形成交联网络，使纳米压印胶通过共价键结合在传递层材料上。由于传递层材料不含有机硅氧烷，有较大的表面自由能， 和衬底材料有很好的附着力，因此通过双固化传递层最终可提高纳米压印胶对于衬底的粘附性能。本专利技术提供的纳米压印传递层材料，能够增强纳米压印胶与衬底的粘附能力，解决了当前纳米压印技术中压印胶材料在脱模过程中可能被模板剥离的问题，在纳米压印的加工过程具有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例1适用于丙烯酸酯型压印胶材料的双固化传递层材料的组成与固化机理示意图。图2是本专利技术实施例2适用于环氧树脂型压印胶材料的双固化传递层材料的组成与固化机理示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。目前的紫外光固化纳米压印材料主要为基于自由基引发的丙烯酸酯预聚物和基于阳离子引发的环氧树脂预聚物。针对这两类紫外光固化纳米压印胶材料，本实施例涉及了两种双固化传递层材料。实施例1对于丙烯酸酯紫外光固化纳米压印材料，本专利技术涉及的双固化传递层材料，由丙烯酸酯化聚(三聚氰胺-co-甲醛)、聚乙烯基苯酚、苯磺酸、乙二醇单甲醚等组成，其中丙烯酸酯化聚(三聚氰胺-co-甲醛)、聚乙烯基苯酚是双固化材料的主体成分，丙烯酸酯化聚(三聚氰胺-co-甲醛)上同时链接有有可自由基聚合的丙烯酸酯基团和可缩聚的三聚氰胺醚化基团。苯磺酸是酸催化剂，乙二醇单甲醚为溶剂。聚(三聚氰胺-co-甲醛)和聚乙烯基苯酚是常用的热固性树脂组合物，在光刻工艺中(Journal of Photopolymer Science and Technology Volume 3，Number 3 (1990) 355 - 373)，常用做抗反射传递层的母体材料，具有机械强度高、耐刻蚀性好的特点。本实施例中采用了丙烯酸酯化的聚(三聚氰胺-co-甲醛)与聚乙烯基苯酚在苯磺酸催化下，进行缩聚反应，其反应机理如图1所示，聚 (三聚氰胺-co-甲醛)上的醚键在强酸下加热分解产生亚甲基阳离子，这一阳离子可亲电加成，与酚羟基形成碳-氧键、与苯环形成碳-碳键，由于聚(三聚氰胺-co-甲醛)和聚乙烯基苯酚均有高密度的反应基团，因此热固化后，这一材料形成高交联度的网络的结构，同时氢离子不引发丙烯酸酯的聚合，丙烯酸酯被链接在交联网络上，处于未反应状态。在上层紫外光固化纳米压印胶材料的固化过程中，双固化材料上的丙烯酸酯基团同时被引发与压印胶中的丙烯酸酯基团共聚，形成交联网络，纳米压印的膜层通过共价键链接在传递层膜上。丙烯酸酯型压印胶材料的双固化传递层材料的具体组成为总质量比6%的丙烯酸酯化聚(三聚氰胺-co-甲醛)、4%的聚乙烯基苯酚、0. 1%的苯磺酸、89. 9%的乙二醇单甲醚，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：葛海雄，袁长胜，卢明辉，陈延峰，
申请(专利权)人：无锡英普林纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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