[发明专利]一种纳米压印光刻胶表面改性剂

说明书

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：