專利名稱：紫外固化可降解交聯(lián)單體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在納米壓印膠和光刻技術(shù)中紫外光固化膠所用的可降解交聯(lián)劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)60年代以來，集成電路一直按照摩爾定律不斷更新?lián)Q代，即單個芯片中集成的晶體管數(shù)目每18個月翻一番。隨著電路中器件尺寸的不斷變小，光學(xué)光刻技術(shù)將接近其物理極限。現(xiàn)今流行的光刻工藝中所用的紫外光波長為250nm左右，要想制造比這一尺度的一半還小得多的圖形結(jié)構(gòu)，衍射效應(yīng)將使圖形的各部分特征混在一起而模糊不清。 在研究人員對光學(xué)光刻技術(shù)作了一系列艱難的改進后，線寬僅有70nm的復(fù)雜微電子結(jié)構(gòu)也已制造出來。但是這種制造方法的費用非常昂貴。1995年，由Meven Y. Chou等人將古老的石板印刷技術(shù)引入到現(xiàn)代高科技領(lǐng)域。這項技術(shù)與極紫外光刻、X射線光刻、電子束光刻和離子束光刻成為半導(dǎo)體行業(yè)第二代光刻技術(shù)的候選者，而納米壓印技術(shù)憑借其高效率、高分辨率以及低成本等優(yōu)勢，吸引了許多科研人員與工程技術(shù)人員的關(guān)注。納米壓印術(shù)是軟刻印術(shù)的發(fā)展，它采用繪有納米圖案的剛性壓模將基片上的聚合物薄膜壓出納米級花紋，再對壓印件進行常規(guī)的刻蝕、剝離等加工，最終制成納米結(jié)構(gòu)和器件。它可以大批量重復(fù)性地在大面積上制備納米圖形結(jié)構(gòu)，并且所制出的高分辨率圖案具有相當(dāng)好的均勻性和重復(fù)性。該技術(shù)還有制作成本極低、簡單易行、效率高等優(yōu)點。因此， 與極端紫外線光刻、X射線光刻、電子束刻印等新興刻印工藝相比，納米壓印術(shù)具有不遜的競爭力和廣闊的應(yīng)用前景。美國專利US6，334，960描述了一種紫外固化納米壓印技術(shù)——步進曝光壓印技術(shù)，采用低粘度流動性好的紫外光固化高分子預(yù)聚物體系作為納米壓印膠，當(dāng)模板與可紫外固化高分子預(yù)聚物接觸后，無需外界壓力，利用毛細現(xiàn)象即可使紫外固化材料充滿模板的納米結(jié)構(gòu)中，并通過紫外光使其快速固化，從而使得壓印過程在室溫低壓下迅速完成，易于滿足規(guī)?；瘧?yīng)用的要求。盡管現(xiàn)在有各種各樣的抗蝕劑，紫外固化納米壓印膠的組分通常包括引發(fā)劑(自由基或陽離子引發(fā)劑)、單官能團單體、交聯(lián)劑以及抗刻蝕單體。雙官能團交聯(lián)單體使得壓印膠成為熱固性材料，使其具有必要的機械性能，防止在脫模過程中損壞高分辨率的納米結(jié)構(gòu)，或者防止因為模板與高聚物發(fā)生粘附而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞?？箍涛g單體通常含有無機元素(如硅)以提供足夠的抗反應(yīng)離子刻蝕的能力。當(dāng)無機材料暴露在氧化氣氛下時，在抗蝕劑表面會形成一層無機氧化物來防止下層被進一步刻蝕。在壓印膠中常加入含有丙烯酸或乙烯基醚基團的化合物，因為它們具有很高的聚合速度和很高的轉(zhuǎn)化率。要得到納米尺度的圖案，聚合物的拉伸模量要大于lOOMPa。而且，壓印膠必須含有至少9%的硅，在氧等離子體刻蝕進行圖案轉(zhuǎn)移時提供足夠的抗刻蝕能力。除去壓印膠是件很困難的事情。由于壓印膠有很高的交聯(lián)度，用溶劑無法除去；反應(yīng)離子刻蝕也無法除去，因為在氧化刻蝕時產(chǎn)生的無機氧化物與基片或圖案成為一體，無法通過選擇性反應(yīng)而除去而不損壞基片。超聲波清洗和高速溶劑流清洗都會破壞圖案的精細結(jié)構(gòu)。在模板使用過程中，壓印膠不可避免地會有殘留在結(jié)構(gòu)中，從而破壞模板的結(jié)構(gòu)，而模板的制作費用是非常昂貴的，如果可以很容易地去除固化后的壓印膠，則可以大大延長模板的使用壽命，具有很高的經(jīng)濟價值。如果用可降解的交聯(lián)單體代替不可降解的交聯(lián)單體，則可以在一定條件下使得熱固性的壓印膠轉(zhuǎn)變成熱塑性的材料，從而很容易地用溶劑將之除去。迄今為止，尚未有公開報導(dǎo)在溫和條件下可降解的壓印膠出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一類可降解的納米壓印膠用交聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
紫外固化可降解交聯(lián)單體，其結(jié)構(gòu)式為以下五種中的任意一種 O O
(1)
權(quán)利要求
1.紫外固化可降解交聯(lián)單體，其特征在于，所述單體的結(jié)構(gòu)式為以下五種中的任意一種
2.如權(quán)利要求1所述紫外固化可降解交聯(lián)單體的制備方法，其特征在于，所述方法是將含有碳碳雙鍵及羥基的化合物與酮，在催化劑或阻聚劑的存在下，于溶劑中在室溫至回流溫度的條件下反應(yīng)一段時間后，經(jīng)過洗滌、萃取、干燥、層析后蒸去溶劑，得到含雙鍵的具有縮酮結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述含有碳碳雙鍵及羥基的化合物是丙烯酸或甲基丙烯酸與二醇的酯、丙烯酸或甲基丙烯酸的單甘油酯、或者是含有不飽和雙鍵的醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述方法采用的酮為丙酮、甲乙酮、 甲基異丁基酮、環(huán)己酮、1，3-環(huán)己二酮或1，4-環(huán)己二酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述方法采用的催化劑是質(zhì)子酸或路易斯酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紫外固化可降解交聯(lián)單體，用于納米壓印技術(shù)的紫外光固化。該交聯(lián)劑由含乙烯基或(甲基)丙烯酸酯基的羥基化合物與酮在催化劑或阻聚劑的存在下反應(yīng)而成，在光引發(fā)劑的作用下可使壓印膠紫外固化成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該固化物在酸和水的存在下，交聯(lián)鍵可以打開，重新成為線型結(jié)構(gòu)而溶于溶劑。本發(fā)明的紫外固化交聯(lián)單體制備方便，結(jié)構(gòu)簡單，并且是可降解的，在納米壓印的過程中，能很容易地用溶劑將之除去并不破壞模板的結(jié)構(gòu)，在紫外固化納米壓印技術(shù)中具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號C07D317/72GK102408332SQ20111035772
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者胡昕, 葛海雄, 袁長勝, 陳延峰 申請人:無錫英普林納米科技有限公司