CN101813882A - 一种柔性紫外-可见光掩模的制备方法 - Google Patents

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杨万泰
汪炉林
马育红
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Abstract

本发明提拱了一种柔性紫外-可见光掩模的制备方法。该光掩模的实施方法包括：通过受限光催化氧化反应对透明柔性的聚合物薄膜或片材表面进行亲水性改性；通过溶胶-凝胶法在该表面制备纳米厚度氧化硅，得到全透明柔性有机/无机杂化膜为打印基材；再通过喷墨打印机在该基材表面直接打印，得到通过计算机设计的任意微米级表面图案。由于制备的柔性的杂化膜具有优异的透紫外-可见光和对墨水层有着良好的附着力和缩短墨水干燥时间，同时墨水层图案具有非常优异的挡紫外-可见光的效果，本发明应用于微电子机械、微分析系统、组合阵列及细胞克隆等；通过掩模与基材表面紧密接触而应用于曲面微图案化领域。

Description

一种柔性紫外-可见光掩模的制备方法
技术领域；
本发明涉及一种柔性紫外-可见光掩模(soft surface UV-visible photomask)制备方法。更具体而言，本发明涉及一种由全透明有机/无机杂化膜制成并具有图案化表面的用于材料表面微图案化，如微电子机械、微分析系统、组合阵列及细胞克隆等所需的微米级柔性紫外-可见光掩模及其制造方法。
背景技术：
近年来随着信息技术、生物技术、材料科学等领域的飞速发展，人们迫切需要快速价廉的制备微图案化技术。传统手段上的微图案化是运用光刻技术，而代表光刻技术的电路制程精度以最小线宽越来越小为标志，但在许多其它领域，如微电子机械、微分析系统、组合阵列及细胞克隆等领域所需的特征尺寸大约在1-500μm，如使用光刻这种传统的方法由于其高投入低产出会成为制约其发展的瓶颈。
在集成电路(IC)，或芯片制造中，代表芯片的不同层的图案在一系列可重复使用的光掩模上产生，并由此在制造工艺过程中将每个芯片层的设计转移到半导体衬底上。掩模类似于照相底片使用以将每层的电路图案转移到半导体衬底上。这些层使用一系列的工序形成并转移到小型晶体管和由每个完整芯片组成的电路中。因此，在极大规模集成电路生产制作流程中，最前沿、最关键部分是光掩模。光掩模是集成电路设计知识产权的载体，是半导体芯片制程过程中必不可少的“模具”。一套光掩模可复制出成千上万的芯片，其品质决定了半导体芯片的先进程度。
光掩模通常包括具有沉积在其上的不透明的吸光层。传统的光掩模典型地包括在一侧上具有铬层的玻璃或衬底。铬层用抗反射涂层和光敏光刻胶覆盖。在构图工艺期间，通过将光刻胶曝光于电子束或紫外光，从而使所曝光部分在显影液中溶解，电路设计印在光掩模上，随后去除光刻胶的可溶解部分，允许刻蚀所暴露的下层铬和抗反射层。因此，传统的光掩模都是硬质掩模，需要复杂昂贵的光刻设备及苛刻的实验条件，操作过程也十分繁琐。
此外，上述技术也不能应用于柔性基板，只能在平面上制造微图案，无法在曲面上进行微结构的制造，不能制造三维微结构。只能采用有限的几种物质作为光刻胶，光刻主要适用于半导体材料而不能应用于玻璃、塑料等材料。不能在微图案表面引入特殊官能团等。同时由于是硬质光掩模，使其与光致抗蚀剂层之间的接触也不完全，由此也降低了分辨率。
在微制造领域，打印技术最早始于打印电极(Gans B D，Duineveld P C，Schubert U S.Adv.Mater.2004，16：203)，而打印掩模最早始于1996年(Qin D，Xia Y N，Whitesides G M.Adv.Mater.1996，8：917)，由Whitesides小组使用类似打印技术laser assisted image-setting系统，用黑色的固态墨水作吸光层将CAD设计好的图案打印在透明的有机薄膜表面形成光掩模，其最小线宽大于20微米。该方法由于有机薄膜自身的柔韧性可用于曲面、掩模薄可将两个或多个掩模组合形成多种图案。但其缺点线边缘比较粗糙。1999年(Tao Deng，loeTien，BingXU，Whitesides G M.Langmuir.1999，15：6575)，Whitesides小组对上述方法作了更进一步的改进，用上述方法打印出250微米的图案，再使用缩微技术将上述图案缩小25倍于缩微胶片上(microfiche)，其最小线宽可达10微米。其使用的吸光层是银粒子。这种该方法对线边缘粗糙度作了进一步的改进，但任不是很精确。2003年(Linder V，Wu H K，Jiang X Y，Whitesides G M.Anal.Chem.2003，75：2522)，Whitesides小组为了进一步减小尺寸及提高精度，使用激光辅助的照片打印方法(photoplotting)，其精度是20000dots/in，用卤化银粒子作吸光层，将用CAD设计好的图案打印在透明性光敏性薄膜上形成光掩模。其最小线宽为8微米。2000年(Tao D，Wu H K，Brittain S T，Whitesides GM.Anal.Chem.2000，72：3176)，Whitesides小组为了进一步降低成本，Whitesides小组直接使用普通办公室打印机将Freehand设计好的图案打印在一张纸上(paper)，然后用两种缩微技术：一种使用特殊照相机将图案缩微至柯达薄膜上；另一种就是使用上1999年文献提到的缩微技术将图案缩微到缩微胶片上，其最少线宽可达15微米。2008年(C.-H Lin H，Yang F Y，Chang S H，Chang M T Yen.Microsyst.Technol.2008，14：1263)，C.-H.Lin等通过在基底表面先涂布一层UK005光敏胶，然后再通过喷墨打印机在光敏层打印用CAD设计好的掩模图案，然后通过紫外光爆光，将爆光区域刻蚀掉并用溶剂清洗掉打印墨水从而形成掩模。其最少线宽可达70um，这种掩模可用来制造微流道等领域。该方法由于仅使用了喷墨打印机结合光刻蚀技术来实现光掩模的制造，因此成本较为低廉，在普通实验室有很广泛的应用前景。
发明内容：
本发明公开了一种用于材料表面微图案化领域，如微电子机械、微分析系统、组合阵列及细胞克隆等所需的柔性紫外-可见光掩模及其制备方法，通过该柔性光掩模控制，结合光化学反应，能够在任何材料表面形成任意的微米级图案。因此本方法制备的光掩模具有设备投资低，工艺流程简单，可在非平面的基材表面制备任意微图案，以及高输出等特点。普通实验室即可完成。
本发明的实施方法是在本实验室已有的两种技术，即利用受限光催化氧化(CPO)反应(杨万泰.一种聚合物表面改性方法.CN 1388153A)和溶胶-凝胶法制备一种有机/无机杂化膜(杨万泰.一种有机/无机复合膜制备方法.CN 101323675A)的基础上，制备一种全透明的柔性有机/无机杂化膜为基体，通过AutoCAD，Chemdraw，Freehand等软件中的一种设计任意所需微图案并用颜料型喷墨打印机在全透明杂化膜表面打印所设计的各种微图案而形成的具有微图案化表面的柔性紫外-可见光掩模制备技术。这种打印的光掩模，具体参数控制：不透光层与基材的结合力由无机层厚度的表面形态及厚度控制；不透光层厚度由设计图案颜色深浅控制；线宽由设计尺寸控制。
本发明的一种柔性紫外-可见光掩模的制备方法，通过受限光催化氧化反应对透明柔性的聚合物薄膜或片材表面进行亲水性改性得到表面水接触角为40±5°的亲水聚合物表面；通过溶胶-凝胶法在该表面得到无机涂层表面水接触角为110±5°，厚度为500-1000nm的全透明柔性有机/无机杂化膜为打印基材；再通过喷墨打印机在该基材表面直接打印，得到通过计算机设计的任意微米级表面图案。
所述聚合物薄膜或片材材料为：双向拉伸聚丙烯、流延聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等对紫外-可见光透过的柔性透明性聚合物薄膜。所述聚合物薄膜或片材的厚度在20-100μm之间。
聚合物薄膜或片材表面亲水性改性方法：过硫酸氨水溶液被夹在二片薄膜或片材之间，用高压汞灯辐照装置辐照2分钟，功率为1000w，λ＝254nm处的光强为9500μw/m2。
有机/无机杂化膜制备方法：在常温下，将正硅酸乙酯、去离子水、盐酸和乙醇配成混合溶液，搅拌搅拌0.5h，再加入聚乙二醇400，继续搅拌0.5h，再加入3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌3-5h的混合液，然后在凝胶机作用下将上述混合液旋涂于亲水改性的聚合物表面，将旋涂过的聚合物置于真空烘箱内，在10分钟时间内升温到110℃，并且恒温12-24h；超声清洗以除去未反应的小分子及其它污染物，干燥。
通过颜料型喷墨打印机将所设计微图案直接打印在打印基材表面，所述表面图案是厚度在500nm-2μm，光吸收带在500nm以下的颜料型墨水层。
本发明提供了这种柔性紫外-可见光掩模的制备方法，该方法包括：制备全透明的有机/无机杂化薄膜作为打印基材；基材上直接喷墨打印一种对紫外-可见光完全吸收的不透明层微图案。因此这种打印有微米级图案的杂化膜可作紫外-可见光掩模，除了应用于各种大面积平表面微图案化制造领域，如微电子机械、微分析系统、组合阵列及细胞克隆等；由于该掩模所采用的基材为有机/无机杂化膜具有的透明、柔性及超薄等特点，因此通过掩模与基材表面紧密接触而应用于曲面微图案化领域；通过掩模叠加形成各种复杂微图案化光掩模；通过调节墨水层之间的距离可以控制透光区的距离。
有机塑料薄膜表面在改性前后的紫外吸收谱图使用由澳大利亚GBCScienntific Equipment公司的Cintra 20紫外/可见分光光谱仪测定。
不同基材表面打印的微图案化表面由日本Nikon公司的TE2000-s倒置相差显微镜及日本OLYMPUS公司的1X2荧光显微镜拍摄。
制备的杂化膜无机涂层的表面形貌采用Nano Scope IIIa(DI，USA)原子力显微镜拍摄。
制备的杂化膜无机涂层厚度，光掩模微图案尺寸及厚度采用CambridgeS250HK3扫描电镜拍摄。
附图说明
图1：柔性紫外-可见光掩模制备过程反应流程示意图。首先对聚合物膜表面进行亲水性改性(图1a)，进而通过溶胶-凝胶法旋涂正硅酸乙酯制备出有机/无机杂化膜(图1b)，将制得的杂化膜置于110℃的真空烘箱内烘烤24小时后得到有机掩模的基材(图1c)，通过喷墨打印机直接将设计的任意微米级图案打印至杂化膜基材表面制备出形状各异的柔性紫外-可见光掩模(图1d)。
图2：不同改性的基材表面的原子力照片，a)原初的BOPP膜表面，b)亲水性改性的BOPP膜表面(BOPP-OH)，c)疏水改性的杂化膜表面BOPP/SiOx
图3：制备厚度为400-500nm的杂化膜BOPP/SiOx表面。
图4：制备厚度为900-1000nm的杂化膜BOPP/SiOx表面。
图5：不同厚度杂化膜BOPP/SiOx的透光性：1：BOPP，2：BOPP/SiOx上无机层厚度500nm，2：BOPP/SiOx上无机层厚度900nm。
图6：在不同改性的基体表面打印微图案形成的柔性紫外-可见光掩模，a)原初的BOPP表面，b)亲水性的BOPP表面和c)疏水的杂化膜表面。
图7：分别为a)杂化膜、b)墨水层和c)墨水层厚度扫描电镜照片。
图8：不同墨水层厚度的透光性：1：BOPP/SiOx，2：BOPP/SiOx上墨水层厚1.3μm，2：BOPP/SiOx上墨水层厚1.0μm，BOPP/SiOx上墨水层厚0.8μm，BOPP/SiOx上墨水层厚0.5μm。
图9：打印线宽分别为50，90，150，200，300，400μm的紫外可见光掩模光学照片。
图10：通过两片打印的条型微图案相互叠加形成的两种微图案化光学照片(a和b)。
图11：利用挡光(墨水)层的扩散，可形成更小尺寸的透光区尺寸的光掩模的光学照片，测得实际尺寸分别为a)50μm和b)30μm。
图12：将打印的柔性光掩模贴在曲面上形成可在曲面上进行微图案化制作的数码照片，分别为a)打印的柔性光掩模和b)通过变形，紧密接触于曲面基体上形成曲面光掩模。
图13：在杂化的(PET/SiOx)膜表面打印不同线宽的微图案形成的一种用于远紫外-可见光掩模。从左到右分别为50μm、150μm、250μm和350μm线宽的光学照片。
图14：柔性光掩模应用于受限光催化氧化反应(CPO)示意图。详细的，1和6是上下两片对254nm紫外光透过的薄石英片。2是自行设计的柔性光掩模，3和5是上下两片有机塑料薄膜，4是反应液。
具体实施方式
对比例
制备线宽为100μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
(1)亲水的聚合物(BOPP和PET)膜制备
请参阅图14，受限光催化氧化(CPO)反应改善BOPP薄膜表面的亲水性，详细的流程如下：5um薄层过硫酸氨水溶液(APS，过饱和)被夹在二片聚合物膜之间(BOPP作为上膜，PET作为下膜)，采用一定的紫外光进行辐照(高压汞灯，1000W；254nm处紫外光强度，9500μm/cm2；辐照时间，120s)。在CPO反应中，紫外线辐射几十秒钟就可以使辐照表面获得高的亲水性。羟基化膜表面请参阅图2b，透光性请参阅图3。
(2)制备疏水的厚度为400-500nm的SiOx层有机/无机杂化膜BOPP/SiOx基材
将2.5ml正硅酸乙酯溶于1ml水，1ml盐酸和14ml乙醇中形成混合溶液，搅拌0.5h，再加入2ml聚乙二醇400(PEG400)，继续搅拌0.5h，再加入3ml3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h，然后使其在凝胶机作用下旋涂于表面已经羟基化的BOPP膜，控制转速为5000转/分钟，凝胶时间为60秒。将旋涂过的BOPP膜在50℃的烘箱中前烘30分钟，再在10分钟时间内升温到110℃恒温12h。超声清洗表面固化后的膜以除去未反应的小分子及其它污染物，干燥，制得样品。得到SiOx层表面水接触角为105±5°，层厚度为500±50nm。杂化膜表面请参阅图3，透光性请参阅图5。
(3)杂化膜表面制备线宽为100μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
请参阅图6，通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级级图案的具体程序过程如下：用Freehand制备软件绘制线宽为100μm微图案，直接用EPSONR800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在原初的BOPP膜表面、亲水改性的BOPP膜表面和杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。可以看出，对于同一设计尺寸100μm，在原初的BOPP膜表面和亲水改性的BOPP膜表面分别得到实际尺寸为120μm和130μm，所得的微图案线边缘粗糙，缺陷较多。而在杂化膜表面打印的实际尺寸为109μm，得到的非常清晰的微图案。所以从打印掩模的质量及线宽变化率考虑，以下实施例均选用杂化膜作为打印掩模的基材。
实施例1
制备线宽为50μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
制备杂化膜基材与对比例的前两个步骤完全相同，通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用Freehand制备软件绘制线宽为50μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图9a，掩模线宽变化率参数见表1。
实施例2
制备线宽为90μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
制备杂化膜基材与对比例的前两个步骤完全相同，只是将其中的恒温时间调至24小时。通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用Freehand制备软件绘制线宽为90μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图9b，掩模线宽变化率参数见表1。
实施例3
制备线宽为150μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
制备杂化膜基材与对比例的前两个步骤完全相同，通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用Freehand制备软件绘制线宽为150μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图9c，掩模线宽变化率参数见表1。
实施例4
制备线宽为200μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
对BOPP膜进行亲水改性与对比例第一部分完全相同。制备多孔疏水的厚度为900-1000nm的SiOx层有机/无机杂化膜BOPP/SiOx的具体程序如下：将2.5ml正硅酸乙酯溶于1.2ml水，2ml盐酸和14ml乙醇中形成混合溶液，搅拌0.5h，再加入2ml聚乙二醇400(PEG400)，继续搅拌0.5h，再加入3ml3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h，然后使其在凝胶机作用下旋涂于表面已经羟基化的BOPP膜，控制转速为5000转/分钟，凝胶时间为60秒。将旋涂过的BOPP膜在50℃的烘箱中前烘30分钟，再在10分钟时间内升温到110℃恒温12h。超声清洗表面固化后的膜以除去未反应的小分子及其它污染物，干燥，制得样品。得到SiOx层表面水接触角为106±5°，层厚度为900±50nm。杂化膜表面请参阅图4，透光性请参阅图5。再通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用AutoCAD制图软件绘制线宽为200μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图9d，掩模线宽变化率参数见表1。
实施例5
制备线宽为300μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
制备杂化膜的基材与实施例4完全相同，只是将其中的恒温时间调至24小时。再通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用AutoCAD制图软件绘制线宽为300μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图9e，掩模线宽变化率参数见表1。
实施例6
制备线宽为400μm的BOPP基柔性紫外-可见光掩模
制备杂化膜的基材与实施例4完全相同，只是将其中的恒温时间调至24小时。再通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用AutoCAD制图软件绘制线宽为400μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图9f，掩模线宽变化率参数见表1。
实施例7
掩模叠加形成新的微米级柔性紫外-可见光掩模
通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级柔性紫外-可见光掩模的一种方法。具体程序过程如下：用Freehand制图软件绘制线宽为100μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。制备的掩模叠加形成新的复杂图案的光掩模请参阅图10。
实施例8
喷墨打印线宽＜30μm微米级柔性紫外-可见光掩模
通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级柔性紫外-可见光掩模的一种方法。具体程序过程如下：用Freehand制图软件绘制线宽为100μm，间距为50μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的BOPP/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。制备的透光区线宽小于30μm微米级柔性紫外-可见光掩模参阅图11。
实施例9
制备线宽为50μm的PET基柔性紫外-可见光掩模。
(1)亲水的PET膜制备方法如对比例(1)完全相同
(2)制备疏水的厚度为400-500nm的SiOx层有机/无机杂化膜PET/SiOx基材。
将2.5ml正硅酸乙酯溶于1ml水，1ml盐酸和14ml乙醇中形成混合溶液，搅拌0.5h，再加入2ml聚乙二醇400(PEG400)，继续搅拌0.5h，再加入3ml3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h，然后使其在凝胶机作用下旋涂于表面已经羟基化的PET膜，控制转速为5000转/分钟，凝胶时间为60秒。将旋涂过的PET膜在50℃的烘箱中前烘30分钟，再在10分钟时间内升温到110℃恒温12h。超声清洗表面固化后的膜以除去未反应的小分子及其它污染物，干燥，制得样品。得到SiOx层表面水接触角为95±5°，层厚度为500±50nm。杂化膜表面请参阅图3，透光性请参阅图5。
(3)通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用Freehand制图软件绘制线宽为50μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的PET/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级远紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图13a，掩模线宽变化率参数见表2。
实施例10
制备线宽为150μm的PET基柔性紫外-可见光掩模。
制备杂化膜的基材与实施例9完全相同，再通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用Freehand制图软件绘制线宽为150μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的PET/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图13b，掩模线宽变化率参数见表2。
实施例11
制备线宽为250μm的PET基柔性紫外-可见光掩模。
制备杂化膜的基材与实施例9完全相同，再通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用AutoCAD制图软件绘制线宽为250μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的PET/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图13c，掩模线宽变化率参数见表2。
实施例12
制备线宽为350μm的PET基柔性紫外-可见光掩模。
制备杂化膜的基材与实施例9完全相同，再通过EPSON R800喷墨打印机打印微米级图案的具体程序过程如下：用AutoCAD制图软件绘制线宽为350μm微图案，直接用EPSON R800喷墨打印机把设计好的实验微图案按1∶1的比例打印输出在杂化的PET/SiOx膜表面，并将此膜置于红外灯下重复烘烤至完全干燥，即可制备一种在杂化膜表面形成的柔性微米级紫外-可见光掩模。所得掩模请参阅图13d，掩模线宽变化率参数见表2。
本发明提供了一种用于微电子机械、微分析系统、组合阵列及细胞克隆等领域所需的微米级柔性光掩模，该光掩模成本极低，制作工艺简单，并且由于其自身的柔性优势可以实现与固体表面的紧密接触，这使得其微图案得以很好的复制，而且会在曲面刻蚀中有重大用途。
表1不同尺寸BOPP基柔性紫外-可见光掩模的线宽变化率
  实施例序号  设计线宽尺寸(μm)  实际线宽尺寸(μm)   线宽变化率(％)
  1  50  56   12
  2  90  97   8
  3  150  155   4
  4  200  203   1.5
  5  300  304   1.3
  6  400  404   1
表2不同尺寸PET基柔性紫外-可见光掩模的线宽变化率
  实施例序号  设计线宽尺寸(μm)  实际线宽尺寸(μm)   线宽变化率(％)
  9  50  60   20
  10  150  168   12
  11  250  264   6
  12  350  258   2

Claims (6)

1.一种柔性紫外-可见光掩模的制备方法，通过受限光催化氧化反应对透明柔性的聚合物薄膜或片材表面进行亲水性改性得到表面水接触角为40±5°的亲水聚合物表面；通过溶胶-凝胶法在该表面得到无机涂层表面水接触角为110±5°，厚度为400-1000nm的全透明柔性有机/无机杂化膜为打印基材；再通过喷墨打印机在该基材表面直接打印，得到通过计算机设计的任意微米级表面图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物薄膜或片材材料为：双向拉伸聚丙烯、流延聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物薄膜或片材的厚度在20-100μm之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：聚合物薄膜或片材表面亲水性改性方法：过硫酸氨水溶液被夹在二片薄膜或片材之间，用高压汞灯辐照装置辐照2分钟，功率为1000w，λ＝254nm处的光强为9500μw/m2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，有机/无机杂化膜制备方法：在常温下，将正硅酸乙酯、去离子水、盐酸和乙醇配成混合溶液，搅拌搅拌0.5h，再加入聚乙二醇400，继续搅拌0.5h，再加入3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌3-5h的混合液，然后在凝胶机作用下将上述混合液旋涂于亲水改性的聚合物表面，将旋涂过的聚合物置于真空烘箱内，在10分钟时间内升温到110℃，并且恒温12-24h；超声清洗以除去未反应的小分子及其它污染物，干燥。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过颜料型喷墨打印机将所设计微图案直接打印在打印基材表面，所述表面图案是厚度在500nm-2μm，光吸收带在500nm以下的颜料型墨水层。
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