[发明专利]一种有机无机杂化飞秒激光直写光刻胶

说明书

本发明公开了一种有机‑无机杂化飞秒激光直写光刻胶，按质量百分比计，由4‑6wt%的酸A、2‑3wt%的单体B、2‑3wt%硫醇化合物C、0.2‑1.0wt%光引发剂D及87‑91.8wt%溶剂E组成。酸A为锆基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或两者的混合物，作为飞秒激光直写光刻胶的固态成膜树脂，可以在光刻胶涂膜后将光刻胶固态化，由此降低加工过程中活性种的扩散以提高精度和分辨率，同时提升光刻胶的力学强度，降低体积收缩率等。所述硫醇化合物C与酸A、单体B可以通过巯基烯点击反应高效快速的交联形成网络结构。同时硫醇化合物C具有抗氧阻聚的作用，可高效地的提升飞秒激光直写的速度。

技术领域

本发明涉及飞秒激光直写领域，进一步地，涉及一种有机-无机杂化飞秒激光直写光刻胶。

背景技术

飞秒激光直写技术是一种新型的纳米光刻技术，基于非线性的双光子/多光子吸收效应，具有实现亚百纳米微纳加工的能力。此外，飞秒激光直写技术无需使用掩膜版，且可在光刻胶内直写实现任意2D、3D结构的微纳加工，在微机械、生物工程、传感、光子器件等领域具有广泛的应用。

光刻胶是飞秒激光直写的介质和载体，直写影响着飞秒激光直写的精度和质量。目前，大部分正在使用的飞秒激光直写光刻胶为自由基光聚合型，成分主要为丙烯酸酯类树脂，例如季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯等。上述丙烯酸酯类单体都为液态，在飞秒激光直写过程中，物镜通过匹配折射率油或者直接沉浸在光刻胶内，以实现加工。但是，液态飞秒激光直写光刻胶具有难以避免的缺陷：首先，在激光直写的过程中，产生的活性种在液态光刻胶内扩散速度较快，容易导致加工精度和分辨率的衰减；其次，氧气在液态光刻胶内扩散会产生氧阻聚作用，导致光刻胶灵敏度低，激光直写的速度严重下降；最后，液态光刻胶的力学强度差，制备维纳结构容易发生扭曲变形。由于液态飞秒激光光刻胶的上述缺陷，液态飞秒激光光刻胶无法用于高速高精度2D微纳图案的加工，阻碍了飞秒激光直写的商业应用。

发明内容

本发明的一个目的在于针对现有的技术限制，提供一种有机-无机杂化飞秒激光直写光刻胶，用于高速高精度飞秒激光直写加工。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

本发明涉及一种有机-无机杂化飞秒激光直写光刻胶，其组成包括：酸A、单体B、硫醇化合物C、光引发剂D及溶剂E。

优选地，按质量百分比计，所述酸A的添加量占飞秒激光直写光刻胶总量的4-6wt%；所述单体B的添加量占飞秒激光直写光刻胶总量的2-3wt%；所述硫醇化合物C的添加量占飞秒激光直写光刻胶总量的2-3wt%；所述光引发剂D的添加量占飞秒激光直写光刻胶总量的0.2-1.0wt%；所述溶剂E的添加量占飞秒激光直写光刻胶总量的87-91.8wt%。

优选地，所述酸A为锆基丙烯酸酯、锆基甲基丙烯酸酯中的一种或混合物，进一步优选为四甲基丙烯酸锆、四丙烯酸酯锆中一种或组合物。

优选地，所述的单体B为甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯的一种或混合物，进一步优选为季戊四醇三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基三（甲基）丙烯酸酯、二季戊四醇五（甲基）丙烯酸酯、二季戊四醇六（甲基）丙烯酸酯、乙氧化双酚A二（甲基）丙烯酸酯、聚乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、己二醇二（甲基）丙烯酸酯中的一种或组合物。

优选地，所述硫醇化合物C为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、六(3-巯基丙酸)二季戊四醇酯、三羟甲基丙烷 三(3-巯基丙酸酯)中的一种或组合物。

优选地，所述光引发剂D为2-异丙基硫杂蒽酮、7-二乙氨基-3-噻吩甲酰基香豆素中的一种或两种的组合物。

优选地，所述溶剂E为γ-丁内酯、甲基异丁酮、3-甲氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙酮中的一种或多种的混合物。