[发明专利]一种巯基-烯紫外光固化纳米压印材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光固化材料，具体地说是一种基于巯基-烯光交联反应的紫外光固化纳米压印材料。

背景技术

纳米压印技术作为一种不受光刻极限限制、低成本、高分辨率、高产量的图案制备技术，已经获得了广泛的关注。在信息存储、生物传感器和亚波长光学器件等领域，已成为价格相对较低、性能可靠、具有量产能力的制备技术。

纳米压印材料是纳米压印技术的核心要素之一，尤其是在已逐渐成为压印技术主流的紫外光固化纳米压印技术中，低粘度、高分辨率、高刻蚀选择性的紫外光固化薄膜材料已成为影响压印图案保真度、高深宽比结构制备的关键。目前应用于紫外光固化纳米压印技术中的压印材料主要是丙烯酸酯类光交联聚合物。丙烯酸酯类紫外光预聚物固化速率快，但是在有氧环境下不能固化，且固化后有较大的体积收缩率。

美国专利US6334960公开了一种紫外光固化纳米压印技术-步进闪光压印技术，它采用粘度低、流动性好的可紫外光固化丙烯酸类预聚物体系作为纳米压印胶，当模板和可紫外光固化高分子预聚物接触后，不需要外界压力，利用液体特有的毛细现象，就可使紫外光固化材料很容易地注入模板的纳米结构内，并通过紫外光使其快速固化，从而使压印过程可以在室温、很低的压力下迅速完成，从而实现规模化生产。

中国专利CN200610088466.7公开了一种可用于纳米压印也可用于光刻技术的紫外光固化复合材料，反应基团为乙烯基醚、环氧和丙烯酸酯类活性基团，通过在材料中加入含硅材料来提高该层材料对氧等离子刻蚀的选择性，实现双层紫外光固化纳米压印。

CN200810204674.8公开了一种紫外纳米压印用含硅（甲基）丙烯酸酯型光固化压印胶，由（甲基）丙烯酸酯型单体、含硅（甲基）丙烯酸酯、光引发剂、交联剂与助剂组成，通过在传递层旋涂一层压印胶，经过反应离子刻蚀后，可将压印图案转移至基底。

由于现有的丙烯酸酯类紫外光纳米压印材料不能在空气中固化，从而在压印时薄膜边缘会存在不固化成分，也不利于纳米压印技术与其它技术（如软压印技术）相结合，因此，需要提供一种可在空气中快速完全固化、高分辨率、高氧气刻蚀选择性的紫外光固化纳米压印材料，从而提高纳米压印技术与其它微纳加工工艺的兼容性，经济高效地产出关键尺寸小于100纳米的图案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有丙烯酸酯类紫外光纳米压印材料的不足，提供可在空气中快速完全固化、高分辨率、高氧气刻蚀选择比的紫外光固化纳米压印材料，通过与紫外光固化纳米压印双层压印体系结合，实现与多种微纳加工工艺的兼容，经济高效地产出关键尺寸小于100纳米的图案。

本发明的技术解决方案为：一种巯基-烯紫外光固化纳米压印材料，由低粘度、多官能度的液体预聚物、稀释剂、光引发剂与助剂组成，紫外光固化后体积收缩率小于5%。低粘度、多官能度的液体预聚物由（含硅）巯基单体和（含硅）烯烃单体组成。（含硅）巯基单体质量占液体预聚物质量10%-90%，（含硅）烯烃单体组成占液体预聚物质量90%-10%。所述（含硅）巯基单体和（含硅）烯烃单体均含有两个或两个以上的可固化交联官能团，可固化交联官能团为巯基或碳碳不饱和双键。巯基包括但不限于巯基烷烃、巯基芳香烃、巯基乙酸酯以及巯基丙酸酯。碳碳不饱和双键包括但不限于乙烯基、乙烯基醚、丙烯基醚、烯丙基醚、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、N-乙烯基酰胺、共轭二烯、丙烯腈、烯丙基三聚异氰酸酯、烯丙基三嗪、不饱和酯、马来酰亚胺。液体预聚物占预聚物与稀释剂总质量的5%-90%。所述稀释剂是非反应性的溶剂或反应性单体。非反应性溶剂包括但不限于戊烷、己烷、庚烷、辛烷、氯苯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、甲酸酯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺以及它们的混合物；反应性单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚以及他们的混合物。稀释剂质量占材料总质量的95%-10%。所述光引发剂选自安息香乙醚、安息香双甲醚、安息香丁醚、联苯甲酰、二苯甲酮的一种或几种。光引发剂质量为液体预聚物质量的0.1%-5%。所述助剂选自有机氟硅烷流平剂、含氟表面活性剂、有机醇、聚醚烷基共改性硅油消泡剂的一种或几种。助剂质量为液体预聚物质量的0.01%-10%。