含(金翁)鹽的化學(xué)增幅聚合物L(fēng)angmuir-Blodgett(LB)膜的制備及其光刻性質(zhì)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的化學(xué)增幅型光刻膠是將光致產(chǎn)酸劑(Photoacid generator,PAG)混雜在聚合物中,由此產(chǎn)生諸如PAG的相分離、PAG的變性、光酸的分散、以及后烘過程中光酸的遷移等問題,從而導(dǎo)致光刻圖形的分辨率降低。將PAG直接引入到高分子光刻材料主體中,是解決這類問題的關(guān)鍵之一。本論文設(shè)計(jì)、合成了系列具有聚合功能的陽離子型PAG單體以及含有該類PAG的共聚物(化學(xué)增幅型光刻材料)；以深紫外光(deep UV)為光刻光源,利用Lang

2、muir-Blodgett(LB)成膜技術(shù),研究了此類化學(xué)增幅光刻材料的產(chǎn)酸效率、成膜性能、光刻蝕性能以及PAG誘導(dǎo)下的光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1.陽離子型PAG單體及其三元共聚物的合成
　　 合成了四種陽離子型PAG單體:三氟甲磺酸(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)二甲基锍鎓鹽(PAG1)、三氟甲磺酸(4-乙烯基氧苯基)二甲基锍鎓鹽(PAG2)、三氟甲磺酸(4-(甲基)丙烯酰氧基萘基)二甲基锍鎓鹽(PAG

3、3)、三氟甲磺酸(4-乙烯基氧萘基)二甲基锍鎓鹽(PAG4)以及四種系列:聚(N-十六烷基甲基丙烯酰胺/PAGn/對叔丁基氧(甲基)丙烯酰氧苯基碳酸酯)(p(HDMA/PAGn/t-BocPHOA))的三元共聚物。以上化合物的結(jié)構(gòu)、含量及分子量均通過質(zhì)譜(MS)、紅外光譜(IR),紫外光譜(UV)、核磁共振氫譜(1HNMR)、核磁共振碳譜(13C NMR)和凝膠滲透色譜(GPC)鑒定。
　　 2.PAG的產(chǎn)酸性質(zhì)
　　

4、以羅丹明B為示蹤染料,采用紫外分光光度法對4種PAG的單體及其共聚物產(chǎn)酸效率進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明,對于單體PAG而言,其產(chǎn)酸效率的大小順序如下:PAG3>PAG4>PAG1>PAG2,而對于其相應(yīng)的共聚物,當(dāng)光照時間在1-5min范圍內(nèi),四種聚合物產(chǎn)酸量大小關(guān)系為:聚合物a(含PAG1)>聚合物b(PAG2)>聚合物c(含PAG3)>聚合物(含PAG4)；光照5min鐘以后為:聚合物a>聚合物c>聚合物b>聚合物d。
　　

5、3.三元共聚物的LB膜性質(zhì)
　　 用LB膜技術(shù)成功制備了三元共聚物1a-e,2a-d,3a-e,4a-e的Langmuir單層膜和LB多層膜,并用紫外可見光譜、原子力顯微鏡、X射線小角衍射對其LB膜進(jìn)行了表征。結(jié)果表明以上共聚物能夠在氣液界面上形成均勻、致密、有序的單分子LB膜,并且能夠在一定的表面壓下均勻有序的轉(zhuǎn)移到親水的石英、玻璃、硅基片上。
　　 4.三元共聚物L(fēng)B膜的光刻性質(zhì)
　　 首先利用QCM法對共聚

6、物的顯影過程進(jìn)行了在線動態(tài)監(jiān)測,為顯影劑的選擇提供了理論依據(jù)。以此為基礎(chǔ),對聚合物1d,2c,3d,4d LB膜的光刻性質(zhì)進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明共聚物用丙酮顯影時可以得到高分辨率(0.75μm)的圖形。
　　 5.三元共聚物L(fēng)B膜的光分解機(jī)理
　　 用紅外光譜(IR)、紫外光譜(UV)、石英晶體微天平(QCM)、凝膠滲透色譜(GPC)、熱重分析(TGA)手段對共聚物1d,2c,3d,4d光化學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究。研究表明以