一种制备有序聚合物模板的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于半导体制造领域，涉及一种自组装模板，具体来说是一种制备有序聚 合物模板的方法。
【背景技术】
[0002] 有序模板是常规半导体制造领域的关键技术。这些相关模板技术通常是经过光刻 工艺的微图案化所制造的。然而，光刻法制作成本高，并且工艺繁琐。因此，一大批非光刻技 术应运而生，例如：微接触印刷法(yCP )、喷墨印刷法和丝网印刷法。然而，喷墨和丝网印刷 的方法是不适用于制造尺寸小于ΙΟμπι的微细图形。另一方面，yCP这种方法可以直接获得尺 寸小于ΙΟμπι的微细图形，不需要蚀刻，材料消耗也较少。目前，该技术已经被广泛的应用在 自组装单层膜模式(SAMs )。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种制备有序聚合物模板的方 法，所述的这种制备有序聚合物模板的方法节节了现有技术中制备有序模板的工艺复杂、 成本高的技术问题。
[0004] 本发明提供了一种制备有序聚合物模板的方法，包括如下步骤： (1) 将聚合物树脂溶解在1~10种良溶剂中，配制成质量百分比浓度为0.01~50%的聚合 物溶液;所述的聚合物树脂为聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，聚乳 酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、或者聚酰胺； (2) 将上述的聚合物溶液涂在基板上做聚合物涂层，在0~100 °C的温度下干燥1~48h，得 到具有聚合物涂层的基板； (3 )将1~10种良溶剂稀释在1~10种不良溶剂中，良溶剂和不良溶剂的体积比为1:1~ 100,获得混合液； (4)将具有聚合物涂层的基板在上述混合液中浸泡0~30 min，并在0~100°C的条件下干 燥1~48h，保持湿度25~95%，得到有序聚合物模板； 其中，所述的良溶剂为丙酮、乙酸、烯丙基胺、苯胺、苯、溴苯、氯仿、氯苯、氯乙烷、环己 醇、乙苯、乙醚、正己烷、乙酸甲酯、N-甲基吡咯烷酮、吡咯烷酮、对二氧六环、吡啶、四氢呋 喃、或者甲苯;所述的不良溶剂为正丁醇、二-正丁醚、1，3_ 丁二醇、环己醇、乙醇、乙二醇、甲 酰胺、二异丙基醚、正戊醇、异丙醇、甲醇或者水。
[0005] 进一步的，所述的基板为铝片、陶瓷、玻璃、铜、聚合物片材、导电玻璃、硅晶片、银 片或者锌片。
[0006] 进一步的，在步骤2)中，所述的涂层的方法为刮墨刀片法、涂布涂装法、浸涂法、或 者旋涂法。
[0007] 进一步的，所述的刮墨刀片的涂层速度为0.5~200mm/s。
[0008] 进一步的，所述的浸涂的速度为0. lym/s~200mm/s、浸涂的时间为Is~30min。
[0009] 进一步的，所述的旋涂的速度为50~5000转。
[0010] 通常预期的聚合物图案是由连续涂层并干燥的过程所制备得到的，最后的聚合物 表面形貌是由聚合物板的相分离和选择性溶剂处理所决定的。
[0011]涂层的厚度与涂层层数可以通过表1体现出来。
[0012] 表1涂层厚度与涂棒的型号之间的关系
与其他类型的模板相比，聚合物单分子膜较容易形成，并且更容易适应模板。这个过程 提供的聚合物是六边形或圆形图案，可以通过选择合适的良溶剂与不良溶剂的比例来控制 聚合物模式，而这个比例是在聚合物的溶解度参数的基础上来选取的。该种方法具有良好 的可重复性和低成本的优点。
[0013] 本发明利用良溶剂/不良溶剂系统，可以在很短的时间内就可以被大规模生产有 序聚合物模板。因此，这种方法提供的是一种大规模的生产路线。选择合适的工艺参数利用 此种方法可以制备出不同的聚合物有序模板。
[0014] 本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明的方法是一种新颖的微图 案化技术，能够解决大面积的微图形制造问题。而且本发明的方法是一种高性能聚合物薄 膜技术，在大面积柔性电子应用方面可以与硬模板技术相竞争。同时本发明解决了目前相 关进程的局限性。另外微图案化的表面不但能提供独特的性能，作为智能表面还可以影响 在生物材料、表面工程、光电子和传感器系统方面的应用。本发明的方法对于在半导体、显 示器制造以及生物材料界面方面的大范围制造有最重要意义。
[0015]
【附图说明】
[0016] 图1是在玻璃衬底上所做的聚合物薄膜的扫描电镜照片。
[0017] 图2是在硅晶片衬底上所做的聚合物薄膜的扫描电镜照片。
[0018] 图3是在铜衬底上所做的聚合物薄膜的扫描电镜照片。
[0019] 图4是在陶瓷衬底上所做的聚合物薄膜的扫描电镜照片。
[0020] 图5是铜衬底上聚合物微图案的SEM-EDS能谱。
[0021] 具体的实施方式 实施例1 用普通玻璃作为衬底并在其上制备大面积聚合物微图案(模板），过程包括： (1)通过将聚氯乙烯(PVC)树脂溶解在4种良溶剂中，制备质量分数为10%的PS溶液； (2 )将PVC溶液旋涂在普通玻璃上，速度为lOOOrpm，然后再50 °C干燥24h，得到A; (3) 通过将4种良溶剂稀释在2种不良溶剂中，配制成混合液B; (4) 用9号棒在上述混合溶液中处理PVC镀膜玻璃，然后在25 °C温度下干燥12h，过程中 保持湿度为40%。聚合物薄膜的扫描电镜照片如图1所示。
[0022]其中，用四氢呋喃、烯丙基胺、苯和甲苯作为良溶剂，比例为乙醇和甲酰 胺作为不良溶剂，比例为1:2。步骤(1)和(3)中的良溶剂是同样的。
[0023] 实施例2 用硅晶片作为衬底，并在其上制备大面积聚合物图案(模板），过程包括： (1) 通过将聚乳酸(PLA)树脂溶解在2种溶剂中，从而配制成质量分数为25%的PLA溶液； (2) 用22号棒将PLA溶液在硅片上做涂层，然后再40 °C下干燥8h，得到A; (3) 通过将3种良溶剂稀释在2种不良溶剂中，配制成体积分数为50%的溶剂混合物； (4) 将上述A基板在上述混合溶液B中浸泡5分钟，涂速为lOmm/s，然后在35°C的条件下 干燥l〇h，过程中保持湿度为35%。聚合物薄膜的扫描电镜照片如图2所示。<