2010年7月26日 星期一

表面處理於R2R壓印製程之應用-3

1.模板表面處理
由於模板需與光阻接觸,若要使模板與硬化光阻順利脫離,必需儘量控制模板的表面能。較常被用來當作抗沾粘(anti-sticking)表面處理的功能性薄膜有:含F自我排列單分子層薄膜3、類鑽石薄膜4-6、含F類鑽石薄膜5-7等。

1.1 自排列單分子層薄膜(self-assembled monolayer, SAM)
SAM常被用來對表面進行疏水性(hydrophobic)及親水性(hydrophilic)表面改質, 只要奈米厚的薄膜鍵結於表面即可提供或減少基材的表面能。常用的SAM如表2:





在實務上,基材必需經過嚴謹的清潔過程才能得到SAM與基材良的的附著,一範列為:基材先以去離子水清洗異丙醇清洗最後以氧電漿清潔,氧電漿處理的步驟很重要,因為電處理後會在基材表面導入OH官能基,而一般SAM與OH會形成很強的鍵結。SAM膜披覆則可以選擇化學氣相沉積8或浸鍍方式進行。表2所示APMDS之所有以較高的介面斷裂能,是因為APMDS具有壓克力官能基,可參與壓克力系光阻之自由基聚合反應(free radical polymerization)而與光阻產生共價鍵結,因此有非常好的粘著力;而GPTS因為具有-(-O-CH2-CH2-)未端官能基,亦可與壓克力系光阻中之N及O原子鍵結,因此也能有效提升界面之粘著力;然R2R壓印製程中要將SAM應用到提高基材與光阻之附著力,必需將SAM膜沉積在軟性基材上,以目前SAM的技術來看並不實用。烷基-氟系矽烷(Alkylhalosilanes)像FOTS, FDTS具有低的表面能,因此是最佳的抗沾粘表面處理候選者;但是相關文獻顯示當FDTS與光阻接觸時,會與紫外光光阻材料產生不可逆反應,如圖2所示為FDTS披覆於石英模板後,與經過10次紫外光壓印後C1s光譜,由光譜分析發現F原子在10次壓印後減少了28%,其原因可能為當紫外光照射時-CF3會吸引光阻(SU-8)中自由基所提供的電子,反應並形成揮發生氟化物而自FDTS逃離。這樣的現象在不同類型的紫外光光阻都有被報導,例如甲基丙烯酸酯、乙二烯醚、壓克力光阻。雖然FDTS、FOTS有較低的表面能,但要能應用在紫外光壓印模板的抗沾粘處理,還必需克服使用壽命的問題。




圖2. (a) FDTS披覆在石英模板後表面XPS分析,(b)經過紫外光壓印製程10次後表面XPS分析4。



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