新型紫外纳米压印光刻胶的研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:lengyue982
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
紫外纳米压印技术基于机械压印原理,具有避免使用昂贵的光源及投影光学系统,不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制和工艺简便等特点,在下一代纳米图形加工技术中脱颖而出,引起了人们广泛的关注。目前,纳米压印技术己经应用到光探测器、晶带板、以及柔性电路板、有机电子装置、LED封装、具有以及高密度数据存储器的研究。在欧盟提出的DONDODEM计划中,也对纳米压印光刻技术给予了支持,该计划旨在形成一套纳米压印光刻技术的工艺规范和工业标准,以促进其早日在工业界得到广泛应用。在紫外压印工艺中,压印成像用的光刻胶是该技术成功的关键之一,光刻胶的粘性,湿度,紫外光聚合的动力学,还有刻蚀的选择性等都是需要关注的问题,需要不断开发新的光刻胶体系。本论文结合目前的紫外纳米压印技术,针对目前紫外纳米压印胶的一些缺陷,探索和设计了不同类型的紫外纳米压印胶,并深入研究了其性能与结构之间的关系,并将之进一步应用到纳米压印及其图形转移、以及软模板制备中。一、开发出一种基于硫一烯点击化学的新型的有机一无机杂化的紫外纳米压印胶JTHc—a。合成了基于巯基的P0ss—sH,相对于商业用的巯基化合物,挥发性小、且是有机无机杂化的分子级的功能化材料。将P0ss—sH和传统的甲基丙烯酸酯类化合物组合形成硫一烯类紫外光刻胶JTHc_a,该上海交通大学博士学位论文体系透明均一,稳定性好,有良好的储存性能。全文系统研究和考察了压印胶的组份及其聚合物膜的性能,整个光刻胶体系具有较低的粘度(6.1—24.4 cP),及其适合低压压印,同时P()SS的掺入大大提高了光刻胶的抗氧刻蚀性能和热稳定性能。通过红外和PhotoI)sc的原位跟踪检测,该光刻胶的光聚合过程中有效降低了氧阻聚作用,提高了碳碳双键转化率(93%),同时降低了光刻胶聚合后的本体收缩率(5.3%)。将优化后的压印胶JTHc—al用于紫外纳米压印,成功的压印出从微米到l00纳米尺寸的结构,并将之应用到图形转移中,能得到高分辨率的硅纳米图案。二、基于硫一烯点击化学的作为紫外压印胶的优点,进一步开发出一种基于硫一烯点击化学的含氟的紫外压印胶JTHc_b,并将之用于制备软模板。通过对含巯基的低倍多聚硅氧烷化合物(POSS—sH)巯基端基嫁接低表面能的氟化官能团,将硫一烯点击化学和POSS氟化物(P()SS—F—sH)的优势结合起来,开发出一种基于硫一烯点击化学的含氟的紫外压印胶JTHc_b。该光刻胶由POSS—F—sH,双官能团的含氟甲基丙烯酸酯DcFA。作为交联剂,和光引发剂I一907按一定摩尔比混合组成。这种基于硫一烯点击化学的光刻胶,具备紫外压印胶优异的品质,包括低粘度(16—239 cP)、低本体收缩率(4.8—7.5%)、以及极好的抗氧阻聚性能。此外,与传统的PI)MS软模板相比,JTHc_b软模板具有低表面张力(14—20.4 mJM-5)、高脱模效率、高透光率、高机械强度(0.3l—1.56 GPa)以及较高的热稳定性(Td>:300℃),并且进一步将此软模板应用于商业紫外光刻胶的压印中,得到很好的脱模效果以及大范围高精细的微纳米图形(200 nm一3.9um)。软模板在高温及不同压力下反复套用10次后,表现出较强的机械性能,模板没有撕裂和结构破损。这种经济的软模板制备方法,以及较强的机械性能和脱模性能使得该软模板具有在大规模微纳米器件制造中存在着潜在的价值。三、首次报道了一种基于硫一炔点击化学的含POSS的杂化紫外压印胶JTHc—c。这种基于硫一炔化学的体系比硫一烯体系具有更高的交联密度和玻璃化温度。整个光刻胶由双功能化的POSS—sH一0A,双官能团炔烃组成。整个体系透明均一,稳定性好,有良好的储存性能。P()SS—sH一0A的掺入能有效降低聚合后的本体收缩率(0.8—4.8%),大大提高了光刻胶的抗氧刻蚀性能以及热稳定性。同时,聚丙二醇类炔烃(PPGY)的加入能提高疏水性能(水接触角>90。C),这种基于硫一炔点击化学的光刻胶还因为其反应速度快,且具有低粘度(127一198 cP)、便于旋涂涂覆,极其适合低压压印。本章系统考察和优化了压印胶的组份,成功的压印出高精的微纳米图形,并将之应用到图形转移中,能得到高深宽比的硅纳米图案。四、为了进一步提高模板的利用效率,我们设计了一种可擦除的紫外压印胶。首先合成出具有光可逆功能的带有丙烯酸酯官能团的香豆素衍生物AHEMc作为交联剂。进一步的组合了光可逆紫外纳米压印胶,并对光可逆紫外压印胶的优化~‘11’眭1能进行了表征。通过uV_vis光谱的跟踪检测,可逆胶具有明显的光可逆性能。并且优化后的光可逆压印胶通过光二聚和解聚后,可以溶解在氯仿溶剂中,从而达到了很容易在模板表面清洗的目的。通过紫外纳米压印,AMP—10G—AHEMc光可逆胶能够大范围的压印出高精度的微纳米图形,同时和商业胶的抗sF6刻蚀性能做了对比,表现出极好的抗sF6性能,说明AMP—10G—AHEMc可逆压印胶的机械性能和抗刻蚀性能完全可以作为商用压印胶应用到纳米压印技术中。
其他文献
有关资料显示,住院脑血管意外患者中绝大部分有焦虑和抑郁心境状况的改变。为了解这些病人出院后心理健康状况及相关因素的影响,笔者2001年4月~2005年5月对180例出院后脑卒中病
本世纪六十年代,美国农业部北方研究所G.F.Fanta等研究淀粉接枝丙烯腈获得成功,从此开辟了高吸水性树脂研究的新领域。到了七十年代高吸水性树脂工业化的成功,在农业、园艺、医
逐层自组装方法(Layer-by-layer assembly)是一种重要的有机超薄膜制备技术,在药物缓释、生物传感器和膜分离等方面有重要应用。其中通过LbL方法交替组装构筑具有特殊功能的多
本文针对分子内电荷转移反应涉及的一些基本问题比如分子结构的构象和热力学,以三杜基硼为对象开展了一些研究工作。以此为基础进行了2个应用研究,太阳能电池染料及光吸收天
在手术仿真、手术规划、医学诊断等众多医学应用中,人体软组织力学特性建模都是一个关键问题。为了开发手术仿真中人体软组织大变形生物力学模型,本文介绍了自适应准线性粘弹
教育机会的配置与特定的社会制度安排以及受教育者的家庭背景存在紧密关联。在“教育决定命运”的社会流动逻辑下,教育获得对于社会成员社会地位的变动将产生重大影响。故,本
为探讨聚乙二醇(PEG)浸种对植物种子萌发的影响,以益都红和北京红2个品种辣椒种子为试验材料,采用培养皿滤纸发芽法,研究了不同浓度PEG浸种对辣椒种子萌发、发芽种子胚根生长
<正>术后疼痛是外科手术引起机体应激反应的一种外在表现,这种应激反应能明显抑制机体的免疫反应。因此,需要积极对待处理,有效的镇痛是促进患者更快康复、改善生存质量的重