CN102604454B - 一种纳米压印光刻胶表面改性剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米压印光刻胶表面改性剂，属于半导体制造技术光刻胶材料领域。该表面改性剂的组成和重量配比如下：有机小分子溶剂：65%-85% 全氟紫外固化树脂：10%-30% 表面活性剂0.5%-5%光引发剂0.1-0.5%稳定剂：0.1-0.5%。根据以上配比配料，依次放入容器中加热并搅拌使之混合均匀，在30-40℃温度下稳定半小时，经0.2μm孔径过滤器过滤即得表面处理剂。将其喷涂于压印光刻胶表面做表面处理剂。本发明制得的表面处理剂能够有效的降低光刻胶表面能，以达到顺利脱模、减少缺陷、保护模板的目的。

Description

一种纳米压印光刻胶表面改性剂

技术领域

本发明涉及一种纳米压印光刻胶表面改性剂，属于半导体造技术光刻胶材料领域。

背景技术

纳米压印光刻技术是一种新的光刻技术，以其高分辨率低成本的特点而被认为是可能用于大规模集成电路制造的下一代光刻技术。作为纳米压印光刻技术的关键材料，纳米压印光刻胶，由于其性能直接影响到复制图形的分辨率、保真度、缺陷率以及图形转移过程中的刻蚀选择性而被广泛研究。现阶段主要有热压印光刻胶和紫外纳米压印光刻胶两大类，由于此技术采用机械接触式光刻方法，压印后脱模是其面临的一个关键问题。

经对现有光刻胶文献检索发现，从成分上分光刻胶主要可分为纯有机材料、有机硅材料和氟聚合物。纯有机材料对底材附着性好，但表面能较高，压印后难于脱模，会造成压印图的性缺陷率高，而且容易损坏模板；使用有机硅材料代替纯有机材料能达到较好的脱模效果，然而有机硅材料在氧气扫胶下会有固体二氧化硅颗粒生成，而且有机硅主体材料在降低上表面张力的同时也降低了对光刻胶与硅片的粘附力；氟聚合物作为光刻胶材料能够较好的降低光刻胶表面张力，但会造成光刻胶刻蚀选择性下降，也会减小光刻胶对底材的粘附力。同时，为满足成膜及对底材的粘附，使用有机硅或氟聚合物为主体的光刻胶材料只能将表面能降低到一个较大的数值，对大面积高分辨率结构的压印难以得到满意的脱模效果。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种纳米压印光刻胶表面改性剂，通过对压印光刻胶表面进行改性，能够在不牺牲光刻胶其它性能的前提下极大降低光刻胶表面张力，从而确保了顺利脱模，有效地减小了压印图形的缺陷率，并且防止了模板的沾污。

本发明是通过以下技术方案实现的，通过在旋涂成膜软烘后的压印光刻胶表面喷涂一层小分子全氟紫外固化树脂溶液，然后软烘，去除溶剂，在光刻胶表面形成一层纳米级全氟树酯防粘膜以达到降低光刻胶表面张力的目的。其原理为：在紫外固化或者热固化反应过程中，涂覆于光刻胶表面的树脂紫外可聚合基团与光刻胶上表面分子发生聚合反应，使得全氟基团整齐排列于光刻胶与模板之间，作为光刻胶与模板中间介质，阻止模板与光刻胶粘连。

一种纳米压印光刻胶表面改性剂，其特征在于该表面改性剂的组成和重量配比如下：

有机小分子溶剂           65%-85%  

全氟紫外固化树脂         10%-30%  

表面活性剂               0.5%-5% 

光引发剂                 0.1-0.5% 

稳定剂                   0.1-0.5%

所述的有机小分子溶剂，为乳酸乙酯、丁酮、环己酮、二丙酮醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚中的任一种或几种的组合。

所述的全氟紫外固化树脂碳原子数目为大于10而小于25的全氟丙烯酸酯、全氟环氧树脂、全氟乙烯基醚中的任一种或几种的组合，其中“全氟”是指分子式中含有全氟基团(—CF3)的化合物。

所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、多醇表面活性剂中的任一种或几种的组合。 

所述的光引发剂，为2,2-二乙氧苯乙酮、1-羟基环己基苯乙酮、对异丙基苯基-2-羟基二甲基丙酮-1、二苯甲酮、2-氯化硫杂蒽酮、4-苯基二苯甲酮、2,4二甲基硫杂蒽酮、9,10-菲醌、双甲基氨-对氧氮环丁酮中的任一种或几种的组合。

所述的稳定剂，为二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸芳香酯类、苯甲酸酯类稳定剂的任一种或几种的组合。

根据以上配比配料，依次放入容器中加热并搅拌使之混合均匀，在30-40℃温度下稳定半小时，经0.2μm孔径过滤器过滤即得表面处理剂，以上操作均在避光条件下进行。

该制得的纳米压印光刻胶表面处理剂为无色透明或者浅黄色透明液体，主要用于软烘后压印前光刻胶表面的处理，以解决高表面能光刻胶与模板粘结力大难于脱模而导致的缺陷率增加、模板损坏、图形保真度下降等问题。

使用全氟丙烯酸酯、全氟环氧树脂、全氟乙烯基醚树脂制备的表面处理剂，由于全氟树脂的加入使光刻胶表面形成了一层全氟涂层从而使其表面能极大的降低，提高了光刻胶脱模能力。并且涂层只存在于光刻胶表面，厚度为几纳米。除改善其脱模能力外对光刻胶的抗刻蚀能力，图形保真度等性质无不良影响。此改性剂可用于热固化和紫外固化两类压印光刻胶，对各种成分的光刻胶表面能降低均有效果，对表面能高的纯有机光刻胶效果尤为明显。

本发明具有以下优点：

1本发明解决了压印光刻技术中一个极关键的脱模问题，对提高模板寿命和增加压印成品率都有很大的帮助。

2本发明增加了光刻胶材料适用范围，很多光固化、热固化材料及功能化材料，有很好的成膜能力、对底材的附着力，由于其高的表面能而导致的不易脱模限制了其作为纳米压印光刻胶的应用，使用此涂层，将能极大拓展可压印材料范围。

3本发明适用于紫外纳米压印和热压印，对热固性光刻胶、热塑性光刻胶、紫外固化性光刻胶均能起到很好的改性效果。

具体实施方式

现将本发明的具体实施叙述于后。

以配制100g压印光刻胶表面处理剂为例，其制备方法如下。

实施例1 

分别称取丁酮35g,环己酮40g,二丙酮醇5g,全氟丙烯酸酯18g,脂肪醇聚氧乙烯醚 1.5g,2,2-二乙氧苯乙酮、1-羟基环己基苯乙酮、对异丙基苯基-2-羟基二甲基丙酮-1、二苯甲酮和2-氯化硫杂蒽酮的混合物0.3g，二苯甲酮和苯并三唑混合物0.2g。将上述几种物质依次加入烧杯中加热并搅拌，在30-40℃温度下稳定半小时，经0.2μm孔径过滤器过滤即得表面处理剂, 以上操作均在避光条件下进行。

实施例2

分别称取为乳酸乙酯50g，乙二醇乙醚20g，全氟丙烯酸酯12g，全氟环氧树脂17g，聚氧乙烯烷基胺2.0g，2,4二甲基硫杂蒽酮、9,10-菲醌和双甲基氨-对氧氮环丁酮混合物0.5g、苯并三唑、水杨酸芳香酯和苯甲酸酯混合物0.5g。将几种物质依次加入烧杯中加热并搅拌，在30-40℃温度下稳定半小时，经0.2μm孔径过滤器过滤即得表面处理剂, 以上操作均在避光条件下进行。

所述实施例仅用于说明本发明技术方案，并不用于限制本发明。 

Claims (1)

1.一种纳米压印光刻胶表面改性剂，其特征在于具有以下的组成成分及重量百分比：

有机小分子溶剂           65%-85%  

全氟紫外固化树脂         10%-30%  

表面活性剂               0.5%-5% 

光引发剂                 0.1-0.5% 

稳定剂                   0.1-0.5%

所述的有机小分子溶剂，为乳酸乙酯、丁酮、环己酮、二丙酮醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚中的任一种或几种的组合；

所述的全氟紫外固化树脂为碳原子数目大于10而小于25的全氟丙烯酸酯、全氟环氧树脂、全氟乙烯基醚中的一种；

所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、多醇表面活性剂中的任一种或几种的组合；

所述的光引发剂，为2,2-二乙氧苯乙酮、1-羟基环己基苯乙酮、对异丙基苯基-2-羟基二甲基丙酮-1、二苯甲酮、2-氯化硫杂蒽酮、4-苯基二苯甲酮、2,4二甲基硫杂蒽酮、9,10-菲醌、双甲基氨-对氧氮环丁酮中的任一种或几种的组合；

    所述的稳定剂，为二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸芳香酯类、苯甲酸酯类稳定剂的任一种或几种的组合。