CN111983892B - 一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法 - Google Patents
一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111983892B CN111983892B CN202010909777.5A CN202010909777A CN111983892B CN 111983892 B CN111983892 B CN 111983892B CN 202010909777 A CN202010909777 A CN 202010909777A CN 111983892 B CN111983892 B CN 111983892B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- femtosecond laser
- photoresist
- meth
- acrylate
- polymerization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 65
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 title claims 5
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title claims 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- -1 acrylic ester compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- ZMAOPHHNBQIJOQ-UHFFFAOYSA-N (2-propan-2-yl-2-adamantyl) 2-methylprop-2-enoate Chemical compound C1C(C2)CC3CC1C(C(C)C)(OC(=O)C(C)=C)C2C3 ZMAOPHHNBQIJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MYWOJODOMFBVCB-UHFFFAOYSA-N 1,2,6-trimethylphenanthrene Chemical compound CC1=CC=C2C3=CC(C)=CC=C3C=CC2=C1C MYWOJODOMFBVCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FDSUVTROAWLVJA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO FDSUVTROAWLVJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GTELLNMUWNJXMQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;prop-2-enoic acid Chemical class OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.CCC(CO)(CO)CO GTELLNMUWNJXMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane triacrylate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KNSXNCFKSZZHEA-UHFFFAOYSA-N [3-prop-2-enoyloxy-2,2-bis(prop-2-enoyloxymethyl)propyl] prop-2-enoate Chemical class C=CC(=O)OCC(COC(=O)C=C)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C KNSXNCFKSZZHEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MPIAGWXWVAHQBB-UHFFFAOYSA-N [3-prop-2-enoyloxy-2-[[3-prop-2-enoyloxy-2,2-bis(prop-2-enoyloxymethyl)propoxy]methyl]-2-(prop-2-enoyloxymethyl)propyl] prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC(COC(=O)C=C)(COC(=O)C=C)COCC(COC(=O)C=C)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C MPIAGWXWVAHQBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- CEXQWAAGPPNOQF-UHFFFAOYSA-N 2-phenoxyethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOC1=CC=CC=C1 CEXQWAAGPPNOQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PSGCQDPCAWOCSH-UHFFFAOYSA-N (4,7,7-trimethyl-3-bicyclo[2.2.1]heptanyl) prop-2-enoate Chemical compound C1CC2(C)C(OC(=O)C=C)CC1C2(C)C PSGCQDPCAWOCSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RZLXRFDFCORTQM-UHFFFAOYSA-N OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OCCn1c(=O)n(CCO)c(=O)n(CCO)c1=O Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OCCn1c(=O)n(CCO)c(=O)n(CCO)c1=O RZLXRFDFCORTQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 34
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 34
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- YIJYFLXQHDOQGW-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4,6-trioxo-3,5-bis(2-prop-2-enoyloxyethyl)-1,3,5-triazinan-1-yl]ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCN1C(=O)N(CCOC(=O)C=C)C(=O)N(CCOC(=O)C=C)C1=O YIJYFLXQHDOQGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- OXBLVCZKDOZZOJ-UHFFFAOYSA-N 2,3-Dihydrothiophene Chemical compound C1CC=CS1 OXBLVCZKDOZZOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVVWZTWDBSEWIH-UHFFFAOYSA-N [2-(hydroxymethyl)-3-prop-2-enoyloxy-2-(prop-2-enoyloxymethyl)propyl] prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CO)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C HVVWZTWDBSEWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006388 chemical passivation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法,该光刻胶包括改性富勒烯C60、活性单体、飞秒激光引发剂及溶剂。本发明在飞秒激光光刻胶体系中引入表面具有巯基的改性富勒烯C60,改性富勒烯C60可以在飞秒激光的诱导下,将飞秒激光曝光区光刻胶内的三线态氧分子转化为单线态氧分子,从而抑制三线态氧分子对活性自由基的淬灭作用,达到抗氧阻聚的作用。本发明解决飞秒激光光刻胶中三线态氧气分子对活性自由基的阻聚问题,降低飞秒激光光刻胶的聚合阈值,提高飞秒激光光刻胶的灵敏度和分辨率。
Description
技术领域
本发明属于有机高分子领域,尤其涉及一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法。
背景技术
随着信息技术和人工智能的发展,对半导体集成电路和微纳传感器的微型化需求日趋紧迫。飞秒激光直写技术是一种新兴的微纳加工技术,具有真三维的加工制造能力。目前,在基板上的线条加工分辨率已经达到50nm左右。飞秒激光直写技术利用飞秒激光光刻胶对飞秒激光的非线性光学吸收效应,同时吸收飞秒激光的两个光子产生活性自由基,引发飞秒激光光刻胶的聚合,从而改变溶解性,最终在显影后形成预期微纳结构。
飞秒激光直接技术所能达到的分辨率与诸多因素有关,其中飞秒激光光刻胶的灵敏度影响较大。随着飞秒激光光刻胶灵敏度的提高,使得飞秒激光光刻胶达到聚合状态的飞秒激光功率阈值越低,从而可以获得更高的分辨率。处于基态的氧气分子为三线态,三线态氧气分子对活性自由基具有淬灭左右,阻碍聚合过程。飞秒激光直写技术的工作环境为空气,在飞秒激光微纳加工过程中,飞秒激光光刻胶内部及表面空气中的氧气均会持续不断地扩散到飞秒激光曝光区,对活性自由基产生淬灭效应,降低飞秒激光的灵敏度,进而降低飞秒激光分辨率。因此,如何解决飞秒激光光刻胶中三线态氧气分子对活性自由基的阻聚问题,成为了当前要解决的重要问题之一。
富勒烯C60具有笼状大π共轭结构,分子尺寸在0.7nm左右,在光诱导下可以高效地产生单线态氧分子,量子产率可以达到95%左右,被誉为“单线态氧发生器”。富勒烯C60及其衍生物已经广泛地应用于光电、催化、传感、能源、智能医疗等领域。富勒烯为非极性分子,通过富勒烯的表面修饰,可以提高其在多种体系中的分散性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶,按照质量百分比计,包括0.0001-0.1wt%改性富勒烯C60、90-97wt%活性单体、0.02-2wt%飞秒激光引发剂及1-9wt%溶剂;
所述改性富勒烯C60的分子结构如下:
其中,n为1-60的自然数;m、y、z为0-16的自然数;x、p为1-8的任意自然数。
进一步地,所述活性单体由一种或多种可光聚合的(甲基)丙烯酸酯类化合物按任意配比组成;所述可光聚合的(甲基)丙烯酸酯类化合物包括但不限于:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸2-苯氧乙酯、2-异丙基-2-甲基丙烯酰氧基金刚烷、丙烯酸异冰片烯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A(甲基)二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯。
进一步地,所述飞秒激光引发剂是一类对600-1200nm的近红外飞秒激光具有高双光子吸收及引发自由基聚合能力的化合物或其组合物;所述飞秒激光引发剂为以下化合物a-e中的一种或多种组合物:
进一步地,所述溶剂由甲苯、二氯甲烷、乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、γ-丁内酯中的一种或多种按任意配比组成。
一种上述光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶的制备方法,包括如下步骤:
a)在黄光室内,按照比例将改性富勒烯C60和飞秒激光引发剂溶解于溶剂中;
b)按照比例加入活性单体,搅拌混合均匀;
c)用孔径为0.25-0.45微米的滤膜滤除杂质后得到光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶。
本发明的有益效果如下:
1.在飞秒激光引发光刻胶曝光区产生活性自由基及引发聚合的同时,改性富勒烯C60也可以在飞秒激光的诱导下,在相同的光刻胶曝光区内将三线态氧分子转化为单线态氧分子,以达到抑制三线态氧分子对活性自由基淬灭的作用,有效地提高飞秒激光光刻胶的抗氧阻聚性能和灵敏度,最终提升飞秒激光光刻胶的分辨率。
2.改性富勒烯C60具有巯基(-SH)基团,巯基可与光刻胶曝光区内的过氧自由基反应,协同抑制氧气的阻聚作用。
3.改性富勒烯C60具有巯基(-SH)基团,在飞秒激光光聚合过程中,巯基可以与活性单体进行光诱导的巯基-烯点击化学反应,该反应具有高度的选择性和快速性,可以协同提升飞秒激光光刻胶的灵敏度和分辨率。
4.改性富勒烯C60表面具有多种极性有机基团,可以很好地分散在飞秒激光光刻胶中。改性富勒烯C60的分子尺寸为0.7nm左右,作为一种纳米颗粒,可以有效地增强飞秒激光光刻胶的力学性能。
附图说明
图1为各实施例获得的光刻胶经过飞秒激光曝光及显影后所得线条图案示意图;
图2为Lmini和Pmini与改性富勒烯C60-1添加量的关系示意图;
图3为光刻胶中改性富勒烯C60的抗氧阻聚机理图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
如何解决飞秒激光光刻胶中三线态氧气分子对活性自由基的阻聚问题,降低飞秒激光光刻胶的聚合阈值,提高飞秒激光光刻胶的灵敏度和分辨率,是本发明克服的首要技术问题。为了克服上述技术问题,本发明在飞秒激光光刻胶体系中引入表面具有巯基的改性富勒烯C60,改性富勒烯C60可以在飞秒激光的诱导下,将飞秒激光曝光区光刻胶内的三线态氧分子转化为单线态氧分子,从而抑制三线态氧分子对活性自由基的淬灭作用,达到抗氧阻聚的作用。最终获得更高的飞秒激光光刻胶灵敏度和更好的分辨率。
本发明一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶,按照质量百分比计,包括0.0001-0.1wt%改性富勒烯C60、90-97wt%活性单体、0.02-2wt%飞秒激光引发剂和1-9wt%溶剂。
所述改性富勒烯C60的分子结构如下:
其中,n为1-60的自然数;m、y、z为0-16的自然数;x、p为1-8的任意自然数。
在飞秒激光直写技术中,所述改性富勒烯C60可以在飞秒激光的诱导下,将飞秒激光曝光区光刻胶内的三线态氧分子转化为单线态氧分子,从而抑制三线态氧分子对活性自由基的淬灭作用,达到抗氧阻聚的作用。所述改性富勒烯C60表面具有多种极性有机基团,可以很好地分散在飞秒激光光刻胶中。所述改性富勒烯C60具有巯基(-SH)基团,在飞秒激光光聚合过程中,巯基可以与体系中活性单体进行光诱导的巯基-烯点击化学反应,该反应具有高度的选择性和快速性,可以同时促进飞秒激光光刻胶的灵敏度;并且,巯基可与光刻胶体系中的过氧自由基反应,抑制氧气的阻聚作用。因此所述改性富勒烯C60具有多重优势。
所述活性单体由一种或多种可光聚合的(甲基)丙烯酸酯类化合物按任意配比组成。所述可光聚合的(甲基)丙烯酸酯类化合物包括但不限于:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸2-苯氧乙酯、2-异丙基-2-甲基丙烯酰氧基金刚烷、丙烯酸异冰片烯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A(甲基)二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯。
所述飞秒激光引发剂是一类对600-1000nm的近红外飞秒激光具有高双光子吸收及引发自由基聚合能力的化合物或其组合物。所述飞秒激光引发剂由以下化合物a-e中的一种或多种按任意配比组成:
所述溶剂由甲苯、二氯甲烷、乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、γ-丁内酯中的一种或多种按任意配比组成。本发明中所述溶剂对改性富勒烯C60具有较好的溶解性,而且具有适当的挥发性以便在使用前溶剂的去除。
本发明一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶的制备方法,包括如下步骤:
1)在黄光室内,按照比例将改性富勒烯C60和飞秒激光引发剂溶解于溶剂中;
2)按照比例加入活性单体,搅拌混合均匀;
3)用孔径为0.25-0.45微米的滤膜滤除杂质后得到光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例
在黄光室内,按照下表1将改性富勒烯C60和飞秒激光引发剂溶解于溶剂中;按照比例加入活性单体,搅拌混合均匀;用孔径为0.45微米的滤膜滤除杂质后得到光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶。
测试方法及评价
为了更好的证明本发明的有益效果,本发明对不同实施例所得的光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶进行性能测试及评价,测试方法及指标如下:
1.涂膜
将不同实施例所得的光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶滴加到载玻片上,在匀胶旋涂仪上进行旋涂,500转/分钟下保持10s,再在4000转/分钟下保持60s。之后在40℃热台上烘干处理10min,以除去溶剂,得到光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶薄膜。
2.飞秒激光直写曝光
利用780nm钛宝石飞秒激光对光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶进行曝光,飞秒激光脉冲100fs,激光频率80MHz,扫描速度10μm/min。曝光使用线条结构的电子掩模版。飞秒激光的激光功率分别为20mW、18mW、15mW、12mW、11mW、10mW、9mW、8mW、7mW、6mW、5mW、4mW、3mW、2mW、1mW、0.9mW、0.8mW、0.7mW、0.6mW、0.5mW。
3.显影
飞秒激光曝光后,在室温下,利用异丙醇浸泡光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶30min,之后利用乙醇清洗10s,干燥,得到线条结构光刻胶图案。
统计不同实施例所得的光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶所能获得的最小线条的宽(Lmini)度及曝光时相应的飞秒激光的激光功率值(Pmini)。最小线条宽度Lmini越小,说明光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶分辨率越高。获得最小线条时,相应的飞秒激光的曝光激光功率值Pmini越小,说明光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶灵敏度越高。通过比较不同实施例获得光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶的Lmini和Pmini大小,即可验证本发明的有效性。
表1:不同实施例组份构成及Lmini和Pmini结果
结果表明:图1列举了实施例2-4及对比实施例1所得光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶经过飞秒激光曝光及显影后所得线条图案,可以看出实施例2-4的线条比对比实施例1的线条数量更多,在更低的飞秒激光功率值下即可得到线条结构,说明实施例2-4中通过引入改性富勒烯C60-1,提高了光刻胶的灵敏度。根据实施例1-6及对比实施例1,绘制Lmini和Pmini与改性富勒烯C60-1含量变化的关系曲线(图2),可以看出随着改性富勒烯C60-1含量的增加,Lmini和Pmini均呈现减小的趋势,证明了改性富勒烯C60-1对光刻胶中三线态氧气分子的抗氧阻聚合作用。图3为改性富勒烯C60-1在光刻胶中光诱导抗氧阻聚的机理图,在飞秒激光的辐照下,改性富勒烯C60-1可以将光刻胶中的三线态氧分子转化为单线态氧分子,单线态氧分子不会淬灭光刻胶中的活性自由基,从而起到抗氧阻聚的作用,以提高光刻胶的灵敏度和分辨率。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
2.如权利要求1所述光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶,其特征在于,所述可光聚合的(甲基)丙烯酸酯类化合物包括:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸2-苯氧乙酯、2-异丙基-2-甲基丙烯酰氧基金刚烷、丙烯酸异冰片烯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A(甲基)二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶,其特征在于,所述溶剂由甲苯、二氯甲烷、乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、γ-丁内酯中的一种或多种按任意配比组成。
4.一种权利要求1所述光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)在黄光室内,按照比例将改性富勒烯C60和飞秒激光引发剂溶解于溶剂中;
b)按照比例加入活性单体,搅拌混合均匀;
c)用孔径为0.25-0.45微米的滤膜滤除杂质后得到光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010909777.5A CN111983892B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010909777.5A CN111983892B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111983892A CN111983892A (zh) | 2020-11-24 |
CN111983892B true CN111983892B (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=73447903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010909777.5A Active CN111983892B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111983892B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113352293B (zh) * | 2021-06-04 | 2022-04-19 | 中国科学技术大学 | 一种金属螺旋微纳机器人的制备方法和金属螺旋微纳机器人 |
CN114755887A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-07-15 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种双重响应的光刻胶组合物及其应用 |
CN115677014B (zh) * | 2022-11-21 | 2023-12-01 | 四川大学 | 一种基于纳米碳材料活化异氰脲酸盐降解水中新兴污染物的方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6455709B1 (en) * | 1995-10-26 | 2002-09-24 | Long Y. Chiang | E-isomeric fullerene derivatives |
JP2010129832A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | フラーレン誘導体、並びに該化合物を含む有機圧電材料 |
JP2014097949A (ja) * | 2012-11-14 | 2014-05-29 | Mitsubishi Corp | フラーレンc60誘導体、並びに極紫外線光又は電子ビーム露光用レジスト組成物 |
CN106170736A (zh) * | 2013-05-22 | 2016-11-30 | 亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊 | 富勒烯 |
CN109426100A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-05 | 福建泓光半导体材料有限公司 | 一种耐刻蚀的光刻胶及其制备方法和应用以及光刻方法 |
CN111454657A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-07-28 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 基于富勒烯的超耐磨光固化涂层及其应用 |
-
2020
- 2020-09-02 CN CN202010909777.5A patent/CN111983892B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6455709B1 (en) * | 1995-10-26 | 2002-09-24 | Long Y. Chiang | E-isomeric fullerene derivatives |
JP2010129832A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | フラーレン誘導体、並びに該化合物を含む有機圧電材料 |
JP2014097949A (ja) * | 2012-11-14 | 2014-05-29 | Mitsubishi Corp | フラーレンc60誘導体、並びに極紫外線光又は電子ビーム露光用レジスト組成物 |
CN106170736A (zh) * | 2013-05-22 | 2016-11-30 | 亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊 | 富勒烯 |
CN109426100A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-05 | 福建泓光半导体材料有限公司 | 一种耐刻蚀的光刻胶及其制备方法和应用以及光刻方法 |
CN111454657A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-07-28 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 基于富勒烯的超耐磨光固化涂层及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
富勒烯作为电子束抗蚀剂在纳米光刻中的应用;夏强,顾宁;微细加工技术(04);1-5 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111983892A (zh) | 2020-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111983892B (zh) | 一种光诱导抗氧阻聚飞秒激光光刻胶及制备方法 | |
TWI566050B (zh) | 用以形成可顯影之底部抗反射塗層的組成物 | |
TWI521306B (zh) | 光敏性樹脂組成物及使用該光敏性樹脂組成物之遮光層 | |
JP2013534326A (ja) | ネガティブ感光性樹脂組成物 | |
CN113835296A (zh) | 一种飞秒激光直写光刻胶组合物 | |
TW201430040A (zh) | 鹼性顯影性感光性組合物 | |
CN111965947A (zh) | 光刻胶、光刻胶的图案化方法及集成电路板的刻蚀方法 | |
CN111999981A (zh) | 一种智能飞秒激光光刻胶组合物及图案化方法 | |
CN116719207A (zh) | 可调折射率的含有杂多酸的激光直写光刻胶的制备以及基于该光刻胶的图案化方法 | |
CN112051710A (zh) | 一种基于巯基烯光点击聚合高折射率飞秒激光光刻胶 | |
CN114262404B (zh) | 光敏树脂及应用该光敏树脂的光刻胶组合物 | |
CN106048570A (zh) | 紫外感光铌酸锂溶胶及其薄膜微细图形的制备方法 | |
CN114326295B (zh) | 一种氧化锌微纳图案的飞秒激光直写方法 | |
US7875408B2 (en) | Bleachable materials for lithography | |
CN113253572B (zh) | 一种智能可逆光敏性飞秒激光光刻胶及光刻加工方法 | |
TW202020040A (zh) | 熱硬化性樹脂組成物 | |
CN116478328A (zh) | 一种含硅聚合物和底部抗反射涂层组合物及其制备方法 | |
CN108931887B (zh) | 红敏光致聚合物材料、制备方法及应用 | |
WO2022056700A1 (zh) | 光敏树脂及应用该光敏树脂的光刻胶组合物 | |
CN116300345B (zh) | 一种用于tft-lcd滤光片制程的弱碱性显影液 | |
CN115903376B (zh) | 光刻胶、光刻胶组合产品及光刻胶图案化的方法 | |
TWI677755B (zh) | 包含光反應性矽烷偶合劑之負型感光性樹脂組成物 | |
CN115322796B (zh) | 一种液晶组合物、蛾眼膜及其制备方法 | |
CN114415471B (zh) | 一种基于硅氧烷的双光子光刻胶及其制备方法、使用方法和应用 | |
CN100409073C (zh) | 碱可溶树脂与包含该树脂的感旋光性组合物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |