CN101957559A - 光可逆的纳米压印光刻胶及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体制造技术领域的光可逆的纳米压印光刻胶及其制备和应用方法，其光刻胶的组分及质量百分比含量为：光可逆交联剂5～50％、光聚合性化合物5～80％以及为光聚合引发剂或光产酸剂0.1％～15％，其中光可逆交联剂的结构式为：

本发明制备得到光刻胶的黏度低，便于旋涂涂覆与压印工艺操作，光可逆且抗刻蚀好。

Description

光可逆的纳米压印光刻胶及其制备和应用方法

技术领域

本发明涉及的是一种微纳米加工技术领域的材质和方法，具体是一种光可逆的纳米压印光刻胶及其制备和应用方法。

背景技术

纳米压印技术(Nanoimprint Lithography，NIL)由普林斯顿大学(Princeton University)的Stephen Y.Chou教授在1995年首先提出，并在近年来得到了很多的关注和发展。与其他光刻技术相比，由于省去了光学光刻掩模板和光学成像设备的成本，因此NIL具有低成本、高分辨率、高产能等优点。同时，其制备高分辨率微/纳米尺度图形的特点，使其可应用的范围十分广泛，包括电子、生物和光子晶体等领域。

目前，纳米压印技术产业化最大的挑战是压印的可重复性和模板的利用率，因为在压印过程中，传统压印的承载体模板是石英制作，不仅成本昂贵，同时极易破碎，反复工作后，刻蚀胶容易粘在模板表面，这些残留固化聚合物极易破坏结构的复制精密度。所以避免残留胶体粘在模板表面是非常有必要的。最近，纳米压印技术的发展基本上集中在开发新的软模板，氟化模板表面技术，或者直接在胶体中添加含氟表面活性剂自组装形成表面单分子层(SAM)提高表面疏水性能，以便提高模板的利用率，减少工业化成本。但这些方法存在的问题是进行模板表面处理时需要高温加热处理和高压，同时表面氟化不是一劳永逸的，重复压印数几十次后，不仅需要清洁表面残留固体，同时需要在次氟化模板表面，影响大规模化的工艺要求。本发明旨在开发一种新型的光可逆的光刻胶，利用光可逆的性质使固化的聚合物降解重新溶解在有机溶剂中，减少常规清洁模板表面的方法对模板的损害，同时模板表面的残留固化光刻胶只需简便的处理过程即可清洗，减少表面氟化工艺次数。

经过对现有技术的检索发现，目前针对具有可逆性质的光刻胶的方法比较少，同时绝大多数的可逆胶是热可逆，需要高温处理分解固化光刻胶，过程繁琐。同时在热处理过程中，对模板表面修饰的含氟化合物有破坏作用，以及热可逆的反应过程中可能产生酸性或碱性的物质，对石英模板微结构有破坏作用。本发明针对上述缺点，发明了一种光可逆的交联剂，并进一步的制备了光可逆的纳米压印胶。利用光可逆的性质，模板表面残留聚合物在温和的条件下即可以分解溶解在溶剂中，整个过程对模板含氟层基本没影响，同时减少了热处理的产物对模板的腐蚀作用，提高了模板的利用率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种光可逆的纳米压印光刻胶及其制备和应用方法，制备得到的光刻胶的光可逆的特性有效减少了常规清洁模板表面的方法对模板的损害，同时利用该光刻胶制备出了大面积高精度的纳米尺寸图形结构，并且具有较高的抗刻蚀性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种制备光刻胶的交联剂，其分子结构式为：

其中：R₁、R₂、R₃和R₄分别为氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基或C₃-C₁₀环烷基，n是1-10的整数。

所述的R₁优选氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₆烯基、C₂-C₆炔基或C₃-C₆环烷基；进一步优选氢或甲基。

所述的R₂优选氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₆烯基、C₂-C₆炔基或C₃-C₆环烷基；进一步优选氢或甲基。

所述的R₃优选氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基或C₃-C₁₀环烷基；进一步优选氢或甲基。

所述的R₄优选氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基或C₃-C₁₀环烷基；进一步优选氢或甲基。

所述的n优选1-8的整数；进一步优选2或3。

所述的制备光刻胶的交联剂，其分子结构式优选为：

本发明涉及上述交联剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步、使香豆素化合物和卤代醇反应，形成以下结构所示的香豆素衍生物：

所述的香豆素化合物的结构式为：

所述的卤代醇的结构式为：

式中：R₁选自氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基和C₃-C₁₀环烷基；X是卤素；n表示1-10的整数；

第二步、使香豆素衍生物和卤代乙酰化合物反应，制备得到交联剂；

所述的卤代乙酰化合物的结构式为：

式中：X是卤素；R₂、R₃和R₄各自独立地选自选自氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基和C₃-C₁₀环烷基。

本发明的涉及上述交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其组分及质量百分比含量为：光可逆交联剂5～50％、光聚合性化合物5～80％以及为光聚合引发剂或光产酸剂0.1％～15％，各组分的重量之和为100％。

所述的光可逆交联剂优选丙烯酸2-[(4-甲基香豆素基-7-基)氧基]-乙酯(AHEMC)、丙烯酸2-[(2-氧代-2H-1-苯并吡喃-7-基)氧基]-乙酯(AHEC)或甲基丙烯酸2-[(4-甲基香豆素基-7-基)氧基]-乙酯(MAHEMC)。

所述的光聚合性化合物是指：具有至少一个聚合性基团的光聚合性化合物包括：丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、乙烯基醚化合物或苯乙烯化合物中的一种或其组合，如：(甲基)丙烯酸苯氧基二醇酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸山

醇酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂醇酯、(甲基)丙烯酸辛氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸异硬脂醇酯、(甲基)丙烯酸月桂醇酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸1，10-癸二醇酯、二(甲基)丙烯酸环癸烷二甲醇酯、二(甲基)丙烯酸乙氧基化-2-甲基1，3-丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸2，2，3，3，4，4，5，5-八氟-1，6-己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-丙烯酰氧基丙酯、二(甲基)丙烯酸亚乙酯、丙氧基化乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸1，6-己二醇酯、但不限定于此。它们可单独使用或2种以上组合使用。

所述的环氧化合物包括：双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、溴化双酚A二缩水甘油醚、溴化双酚F二缩水甘油醚、溴化双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、氢化双酚F二缩水甘油醚、氢化双酚S二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚等，但不限定于此。它们可单独使用或2种以上组合使用。

所述的氧杂环丁烷化合物包括：3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基)烯丙氧基甲基-3-乙基氧杂环丁烷、(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基苯、4-氟-〔1-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基〕苯、4-甲氧基-〔1-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基〕苯、〔1-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)乙基〕苯基醚、异丁氧基甲基(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、异冰片氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、异冰片基(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚等，但不限定于此。它们可单独使用或2种以上组合使用。

所述的乙烯基醚化合物包括：正丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、正己基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、叔氨基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、芳基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、乙二醇丁基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、聚乙二醇甲基乙烯基醚、三乙二醇甲基乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、1，4-丁二醇二乙烯基醚、三环癸烷二甲醇二乙烯基醚、三甲氧基丙烷三乙烯基醚等，但不限定于此。它们可单独使用或2种以上组合使用。

所述的苯乙烯化合物包括：苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、对甲基-β-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基-β-甲基苯乙烯、对羟基苯乙烯等，但不限定于此。它们可单独使用或2种以上组合使用。

所述的光聚合性化合物优选为具有至少一个聚合性基团的环状结构的光聚合性化合物，所述的环状结构为脂肪族环或芳香族环；

所述的脂肪族环包括：碳数4～12的环烷基和这些基团的氢原子被任意取代基取代而得的基团；

所述的芳香族环包括：苯基、萘基、呋喃基、吡咯基等和这些基团的氢原子被任意取代基取代而得的基团。

所述的聚合性基团优选烯键式不饱和键，更优选(甲基)丙烯酸酯、乙烯基醚、烯丙基醚或苯乙烯中的任一种，从感光性树脂组合物的固化性的角度考虑，更优选(甲基)丙烯酸酯。在本发明的一个优选实例中，选自甲基丙烯酸苄酯，苯氧基乙二醇丙烯酸酯。

所述的光聚合性化合物为具有二个以上的聚合性基团的环状结构的光聚合性化合物，其位于光可逆的纳米压印光刻胶中的质量百分比为5～60％，进一步优选为15～40％。

所述的光聚合引发剂包括：2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、二苯酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基-戊基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、双(η5-2，4-环戊二烯-1-基)-双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮，优选2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-丙烷-1-酮。

所述的光产酸剂包括：重氮盐、碘盐、溴盐、氯盐、硫盐、硒盐、吡喃盐、噻喃盐、吡啶盐等盐；三(三卤代甲基)-s-三嗪及其衍生物等卤化化合物；磺酸的2-硝基苄酯；亚氨基磺酸酯；1-氧代-2-重氮萘醌-4-磺酸酯衍生物；N-羟基亚氨基磺酸酯；三(甲磺酰氧基)苯衍生物；双磺酰基重氮甲烷类；磺酰基羰基链烷类；磺酰基羰基重氮甲烷类；二砜化合物等。

本发明涉及上述光可逆的纳米压印光刻胶的制备方法，通过将光可逆交联剂、光引发剂和光聚合性化合物混合后制备得到光可逆的纳米压印光刻胶。

本发明涉及上述光可逆的纳米压印光刻胶的应用方法，通过将所述光刻胶溶解于无水氯仿中并稀释至质量浓度5％后，通过0.2微米的过滤器对光刻胶溶液进行微滤后置于避光冷冻环境下保存或用于刻蚀半导体硅片。

所述的光可逆的纳米压印光刻胶在常温(15～30℃)下其单体及低聚物呈液态，在25℃下的粘度在20mPa·s以下的范围内，较好是在3～15mPa·s的范围内，更好是在8～13mPa·s的范围内。通过使其具有这样的粘度，可赋予固化前的微细凹凸图案的形成能力、涂布性能及其它加工性能，在固化后可赋予析像性、残膜特性、基板密合性或其它诸多方面均良好的涂膜物性。感光性树脂组合物的粘度如果超过20mPa·s，则对凹凸图案的随动性差，需要更长的时间和更强的加压来将其填充至模具。

本发明针对传统压印光刻胶难处理的技术问题，设计并合成出一种具有光可逆性质的交联剂，进而制备得到适用于纳米压印的光刻胶。与现有的光刻胶相比，其技术效果包括：

1.低黏度，便于旋涂涂覆与压印工艺操作。

2.光可逆，便于清洁模板表面，提高模板的工作效率。

3.低压力，充分减少因为高压对模板造成的损害。

4.低收缩，保证固化过程中的最小变形量，保证高的复型精度。

5.抗刻蚀好，可以提高基材的刻蚀效率，便于图形转移，保证刻蚀精度。

附图说明

图1描述了本发明所述中间体HEMC的核磁共振谱。

图2描述了本发明所述交联剂AHEMC的核磁共振谱。

图3描述了压印与图形转移的工艺流程。

图4描述了AHEMC-光刻胶-1压印后的SEM图。

图5描述了图形转移至硅基底的SEM图。

图6a描述了光刻胶涂层经过365nm波段的紫外曝光后的紫外光谱。

图6b描述了光刻胶涂层经过254nm波段的紫外曝光后的紫外光谱。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1光可逆交联剂丙烯酸2-[(4-甲基香豆素基-7-基)氧基]-乙酯(AHEMC)制备

取10.0g(56.7mmol)4-甲基香豆素，100mmol 2-溴乙醇，120mmol碳酸钾于三口烧瓶中，量取450ml丙酮溶剂溶解。混合物在60℃回流3小时，抽滤。所得溶液旋转蒸发以蒸干溶剂，再在乙醇中重结晶，得到中间体产物HEMC，得率95％。

取2g HEMC，2g三乙醇胺(TEA)，40ml氯仿于三口烧瓶中。在冰水浴中逐滴滴加3g丙烯酰胺(AC)，搅拌反应2小时。继续在室温下搅拌反应6小时。停止反应，静置分层，然后氯仿层分别水洗和稀硫酸洗三次，接着在氯仿层中加入无水硫酸镁去除残留未反应的物质。最后，所得氯仿溶液在旋转蒸干，得到最终所需的光可逆交联剂AHEMC，得率70％-75％。

实施例2光可逆压印胶AHEMC-光刻胶-1的制备

分别称取实施例1所得光可逆交联剂AHEMC 0.1g、光引发剂I-907(常州强力电子新材料有限公司)0.015g，单体苯氧基乙二醇丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社)1.0g逐一加入到试剂瓶中，搅拌混合均匀，得到光刻胶。称取所得光刻胶1.0g，将其用无水氯仿稀释至质量浓度5％。使用0.2微米的过滤器对光刻胶溶液进行微滤，避光冷冻保存。

实施例3光可逆压印胶AHEMC-光刻胶-2的制备

分别称取实施例1所得光可逆交联剂AHEMC 0.3g，光引发剂I-907(常州强力电子新材料有限公司)0.015g，单体苯氧基乙二醇丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社)1.0g逐一加入到试剂瓶中，搅拌混合均匀，得到光刻胶。称取所得光刻胶1.0g，将其用无水氯仿稀释至质量浓度5％。使用0.2微米的过滤器对光刻胶溶液进行微滤，避光冷冻保存。

实施例4光可逆压印胶AHEMC-光刻胶-3的制备

分别称取实施例1所得光可逆交联剂AHEMC 0.3g，光引发剂I-907(常州强力电子新材料有限公司)0.030g，单体甲基丙烯酸苄酯(百灵威)1.0g逐一加入到试剂瓶中，搅拌混合均匀，得到光刻胶。称取所得光刻胶1.0g，将其用无水氯仿稀释至质量浓度5％。使用0.2微米的过滤器对光刻胶溶液进行微滤，避光冷冻保存。

实施例5光可逆压印胶AHEMC-光刻胶-4制备

分别称取实施例1所得光可逆交联剂AHEMC 0.3g，光引发剂Irgacure 184(1-羟基环己基苯基酮)(常州强力电子新材料有限公司)0.030g，单体1.0g甲基丙烯酸苄酯(百灵威)逐一加入到试剂瓶中，搅拌混合均匀，得到光刻胶。称取所得光刻胶1.0g，将其用无水氯仿稀释至质量浓度5％。使用0.2微米的过滤器对光刻胶溶液进行微滤，避光冷冻保存。

实施例6AHEMC-光刻胶-1可逆胶压印及图形转移工艺

图3描述的是本发明光刻胶的压印及图形转移的工艺及其条件。

1.衬底修饰：将待修饰硅片衬底置于98％H₂SO₄∶30％H₂O₂体积比3∶1的混合溶液中，于150℃处理3小时。然后，用丙酮、酒精先后冲洗数次、干燥，接着于120℃真空干燥12h。将干燥后的硅片浸入0.2wt％3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-2-甲基-2-丙烯酸酯(MAPTES)的无水甲苯溶液中，密封保存4小时。用丙酮洗净硅片，氮气吹干以备用。

2.采用旋涂工艺在硅片上甩胶：实施例2所得的AHEMC-光刻胶-1，低速300rpm，时间10s；高速3000rpm，时间20s。

3.将周期为1.4μm的点阵结构的石英模板盖在胶体上，连同硅片一起放入纳米压印机中。如图2-B所示，抽真空3分钟，给模板施加10psi的压力，保压20分钟。

4.如图1-C所示，硅片连同石英模板在365nm的紫外光源下曝光15分钟。待光刻胶固化后，直接进行脱模。图4是压印后固化聚合物的SEM图，说明本发明的光刻胶可以支持高分辨率水平。

5.将脱模后样品置于反应离子刻蚀真空室内进行刻蚀，真空室本底真空是5×10^-3pa。刻蚀气体SF₆。刻蚀至下层的硅衬底露出来，如图1-E所示，流量为20sccm，功率为40w，气压为60mTorr，刻蚀时间120s。

实施例7AHEMC-光刻胶-2可逆胶压印

整个工艺步骤与参数保持不变，不同的是使用实施例3所得的AHEMC-光刻胶-2光刻胶。

实施例8AHEMC-光刻胶-3可逆胶压印

整个工艺步骤与参数保持不变，不同的是使用实施例4所得的AHEMC-光刻胶-3光刻胶。

实施例9AHEMC-光刻胶-4可逆胶压印

整个工艺步骤与参数保持不变，不同的是使用实施例5所得的AHEMC-光刻胶-4光刻胶。

实施例10固化可逆胶AHEMC-光刻胶1的光可逆溶解

实验例6步骤5脱模后，将固化图形的聚合物膜放置于254nm的点光源下持续曝光2小时，然后将其置于氯仿溶剂中，聚合物膜逐渐破裂溶解。如图5b所示，经过254nm波段的紫外曝光后，特征吸收峰的强度升高，对比图5a在365nm波段的紫外曝光图谱，说明固化后的聚合物可以可逆降解，3小时后，聚合物膜基本溶解在氯仿溶剂中。

实施例11固化可逆胶AHEMC-光刻胶2的光可逆溶解

将脱模后的AHEMC-光刻胶2聚合物膜放置于254nm的点光源下持续曝光2小时，然后将其置于氯仿溶剂中，聚合物膜逐渐破裂溶解。与实验例10所得结果一致。

实施例12固化可逆胶AHEMC-光刻胶3的光可逆溶解

将脱模后的AHEMC-光刻胶3聚合物膜放置于254nm的点光源下持续曝光2小时，然后将其置于氯仿溶剂中，聚合物膜逐渐破裂，溶解。与实验例10所得结果一致。

实施例13固化可逆胶AHEMC-光刻胶4的光可逆溶解

将脱模后的AHEMC-光刻胶4聚合物膜放置于254nm的点光源下持续曝光2小时，然后将其置于氯仿溶剂中，聚合物膜逐渐破裂溶解。与实验例10所得结果一致。

比较例1商业胶Watershed 11110压印及图形转移

整个工艺步骤与参数基本与实施例6相同，不同的是使用市售商业光刻胶Watershed-Resist(德国DSM Somos公司)。由于商业胶粘度较大，甩胶旋涂工艺稍微调整一下，其方法如下：采用旋涂工艺在硅片上甩胶：低速300rpm，时间10s；中速2000rpm，时间20s；高速4000rpm，时间20s。该商业胶Watershed-Resist不具有可逆降解性。

比较例2商业胶mr-NIL 6000压印及图形转移

整个工艺步骤与参数基本实施例6相同，不同的是使用市售商业光刻胶mr-NIL 6000(美国micro resist technology GmbH公司)。由于商业胶粘度较大，甩胶旋涂工艺稍微调整一下，其方法如下：采用旋涂工艺在硅片上甩胶：低速300rpm，时间10s；中速2000rpm，时间20s；高速6000rpm，时间40s。该商业胶Resist 6000不具有可逆降解性。

对于上述三种纳米压印用紫外光固化刻蚀胶进行各种性能测试，其结果见表1。现行的商业纳米压印胶基本没有可逆性能，粘附在模板上的残留聚合物一般都是采用浓硫酸高温加热分解，不但会破坏表面的含氟化合物，多次处理后会破损模板的微结构，而且处理后的模板要重新修饰含氟化合物。与普通商业胶相比，本发明所提供的光刻胶，由于其光可逆性能，纳米压印过程中模板表面残留聚合物在温和的条件下即可以分解溶解在溶剂中，对模板结构没有损伤，并且对模板修饰的含氟化合物基本没影响，极大的提高了模板的利用率。

样品粘度由乌氏粘度仪在25℃下，通过液体样品与水的流水时间，样品密度以及水的粘度计算得出，具体计算公式如下所示：

$\frac{{\mathrm{\η}}_i}{{\mathrm{\η}}_0}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_i{t}_i}{{\mathrm{\ρ}}_0{t}_0}$

其中，ρ_i和ρ₀分别为为样品密度和水的密度，t_i和t₀分别为样品和水流过相同体积所需的时间，若已知某温度下参比液体H₂O的粘度为η₀和ρ₀，并测得ρ_i，t₀，t_i即可求得该温度下的样品的粘度。

真空度与曝光时间分别是对应压印过程中压印机的真空度和紫外光刻胶的曝光时间，如实施列6中步骤的3和4的方案。

SF₆的刻蚀速率和刻蚀选择性方法：

刻蚀速率：V＝H/t，其中H为刻蚀的深度，t为刻蚀所需时间。

刻蚀选择性：刻蚀选择性是指光刻胶与基底刻蚀的速率比。

整个刻蚀过程是在Alcatel公司提供的等离子刻蚀机中完成。

Claims (29)

1.一种制备光刻胶的交联剂，其特征在于，其分子结构式为：

其中：R₁、R₂、R₃和R₄分别为氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基或C₃-C₁₀环烷基，n是1-10的整数。

2.根据权利要求1所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的R₁为氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₆烯基、C₂-C₆炔基或C₃-C₆环烷基。

3.根据权利要求1所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的R₂为氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₆烯基、C₂-C₆炔基或C₃-C₆环烷基。

4.根据权利要求1所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的R₃为氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基或C₃-C₁₀环烷基。

5.根据权利要求1所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的R₄为氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基或C₃-C₁₀环烷基。

6.根据权利要求1所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的n为1-8的整数。

7.根据权利要求1至6中任一所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的R₁、R₂、R₃和R₄分别为氢或甲基，n为2或3。

8.根据权利要求1所述的制备光刻胶的交联剂，其特征是，所述的制备光刻胶的交联剂，其分子结构式为：

9.一种根据上述任一权利要求所述交联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、使香豆素化合物和卤代醇反应，形成以下结构所示的香豆素衍生物：

所述的香豆素化合物的结构式为：

所述的卤代醇的结构式为：

式中：R₁选自氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基和C₃-C₁₀环烷基；X是卤素；n表示1-10的整数；

第二步、使香豆素衍生物和卤代乙酰化合物反应，制备得到交联剂；

所述的卤代乙酰化合物的结构式为：

式中：X是卤素；R₂、R₃和R₄各自独立地选自选自氢原子、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基、卤素、氰基、羟基、C₂-C₁₀烯基、C₂-C₁₀炔基和C₃-C₁₀环烷基。

10.一种根据上述任一权利要求所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征在于，其组分及质量百分比含量为：光可逆交联剂5～50％、光聚合性化合物5～80％以及为光聚合引发剂或光产酸剂0.1％～15％，各组分的重量之和为100％。

11.一种根据上述任一权利要求所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征在于，所述的光可逆的纳米压印光刻胶，其组分及质量百分比含量为：光可逆交联剂15～40％、光聚合性化合物15～60％以及光聚合引发剂或光产酸剂0.5～5％，各组分的重量之和为100％。

12.根据权利要求10或11所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的光可逆交联剂为丙烯酸2-[(4-甲基香豆素基-7-基)氧基]-乙酯、丙烯酸2-[(2-氧代-2H-1-苯并吡喃-7-基)氧基]-乙酯或甲基丙烯酸2-[(4-甲基香豆素基-7-基)氧基]-乙酯。

13.根据权利要求10或11所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的光聚合性化合物是指：具有至少一个聚合性基团的光聚合性化合物。

14.根据权利要求13所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的具有至少一个聚合性基团的光聚合性化合物包括：丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、乙烯基醚化合物或苯乙烯化合物中的一种或其组合。

15.根据权利要求14所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的环氧化合物包括：双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、溴化双酚A二缩水甘油醚、溴化双酚F二缩水甘油醚、溴化双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、氢化双酚F二缩水甘油醚、氢化双酚S二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种或其组合。

16.根据权利要求14所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的氧杂环丁烷化合物包括：3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基)烯丙氧基甲基-3-乙基氧杂环丁烷、(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基苯、4-氟-〔1-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基〕苯、4-甲氧基-〔1-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基〕苯、〔1-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)乙基〕苯基醚、异丁氧基甲基(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚、异冰片氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚或异冰片基(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚中的一种或其组合。

17.根据权利要求14所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的乙烯基醚化合物包括：正丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、正己基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、叔氨基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、芳基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、乙二醇丁基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、聚乙二醇甲基乙烯基醚、三乙二醇甲基乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、1，4-丁二醇二乙烯基醚、三环癸烷二甲醇二乙烯基醚或三甲氧基丙烷三乙烯基醚中的一种或其组合。

18.根据权利要求14所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的苯乙烯化合物包括：苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、对甲基-β-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基-β-甲基苯乙烯或对羟基苯乙烯中的一种或其组合。

19.根据权利要求10或11所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的光聚合性化合物优选为具有至少一个聚合性基团的环状结构的光聚合性化合物。

20.根据权利要求19所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的环状结构为脂肪族环或芳香族环。

21.根据权利要求20所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的脂肪族环包括：碳数4～12的环烷基和这些基团的氢原子被任意取代基取代而得的基团；所述的芳香族环包括：苯基、萘基、呋喃基、吡咯基等和这些基团的氢原子被任意取代基取代而得的基团。

22.根据权利要求19所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的聚合性基团为烯键式不饱和键.

23.根据权利要求19或22所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的聚合性基团为(甲基)丙烯酸酯、乙烯基醚、烯丙基醚或苯乙烯。

24.根据权利要求10或11所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的光聚合性化合物为具有二个以上的聚合性基团的环状结构的光聚合性化合物，其位于光可逆的纳米压印光刻胶中的质量百分比为15～40％。

25.根据权利要求10或11所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的光聚合引发剂包括：2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、二苯酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基-2-吗啉代-丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基-戊基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、双(η5-2，4-环戊二烯-1-基)-双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基-1-丁酮。

26.根据权利要求10或11所述的交联剂制备得到的光可逆的纳米压印光刻胶，其特征是，所述的光产酸剂包括：重氮盐、碘盐、溴盐、氯盐、硫盐、硒盐、吡喃盐、噻喃盐、吡啶盐、卤化化合物、磺酸的2-硝基苄酯；亚氨基磺酸酯、1-氧代-2-重氮萘醌-4-磺酸酯衍生物、N-羟基亚氨基磺酸酯、三(甲磺酰氧基)苯衍生物、双磺酰基重氮甲烷类、磺酰基羰基链烷类、磺酰基羰基重氮甲烷类或二砜化合物。

27.一种根据权利要求9至26中任一所述光可逆的纳米压印光刻胶的制备方法，其特征在于，通过将光可逆交联剂、光引发剂和光聚合性化合物混合后制备得到光可逆的纳米压印光刻胶。

28.一种根据权利要求9至26中任一所述的光可逆的纳米压印光刻胶的应用方法，其特征在于，通过将所述光刻胶溶解于无水氯仿中并稀释至质量浓度5％后，通过0.2微米的过滤器对光刻胶溶液进行微滤后置于避光冷冻环境下保存或用于刻蚀半导体硅片。

29.根据权利要求28所述的应用方法，其特征是，所述的光可逆的纳米压印光刻胶在15～30℃下其单体及低聚物呈液态，在25℃下的粘度在20mPa·s以下的范围内。

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