感光性高分子的開發(fā)與應(yīng)用解讀

1、?精細(xì)高分子?課程大作業(yè)論文題目：感光性高分子的開發(fā)與應(yīng)用 學(xué)號：1220219227 姓名：蔣唯益 班級：應(yīng)化 1212感光性高分子的開發(fā)與應(yīng)用應(yīng)用化學(xué)1212 蔣唯益摘要：感光性高分子作為功能高分子材料的一個重要的分支，從感光性高分子誕生以來，人們?yōu)榱双@得更高感度的 材料做了不懈的努力。在理論研究和推廣應(yīng)用方面都取得了很大的進(jìn)展，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從電子、印刷、精細(xì)化工等領(lǐng)域擴(kuò)大到塑料、纖維、醫(yī)療、生化、農(nóng)業(yè)等方面。本文綜述了感光性高分子的開發(fā)研究和應(yīng)用進(jìn)展，重點闡述了光刻膠的應(yīng)用，并指出了感光性高分子的開展方向關(guān)鍵詞：感光性高分子 光刻膠 開發(fā)和應(yīng)用1.引言： 隨著時代的開展，人類將進(jìn)入一個信

2、息時代。為了解決生產(chǎn)高速開展以及由此所產(chǎn)生的能源、環(huán)境等一系列的問題，更需要用高科技的方法和手段來生產(chǎn)新型的、功能化的產(chǎn)品，以獲得各種優(yōu)良的綜合性能。今年來新型功能材料層出不窮，得到了突破性的進(jìn)展。近十年來，功能材料成為材料科學(xué)和工程領(lǐng)域中最為活潑的局部。未來世界需要更多性能優(yōu)異的功能材料，他們正在滲透到現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域。其中，感光性高分子開展成了功能高分子中用途最廣的一種。這與感光性高分子作為新材料在各種領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用有關(guān)。最近不但在成像材料，如照相、復(fù)印、印刷、集成電路中獲得重要應(yīng)用，在塑料、纖維、醫(yī)療、生物化學(xué)、涂料和膠黏劑等方面也都取得了重要地位。 感光高分子的定義 感

3、光高分子材料也稱為光功能高分子材料，是指在光參量的作用下能夠表現(xiàn)出某些特殊物理或者化學(xué)性能的高分子材料，是功能高分子材料中的重要一類。光是一種能量形式，材料吸收光能后，在光能量的作用下會發(fā)生化學(xué)或物理反響，產(chǎn)生一系列結(jié)構(gòu)和形態(tài)上的變化，從而表現(xiàn)出特定功能。 在光作用下能迅速發(fā)生化學(xué)和物理變化的高分子，或者通過高分子或小分子上光敏基團(tuán)所引起的光化學(xué)反響如聚合、二聚、異構(gòu)化和光解等和相應(yīng)的物理性質(zhì)如溶解度、顏色和導(dǎo)電性等變化而獲得的高分子材料。感光性高分子的分類 1) 根據(jù)光反響的種類: 光交聯(lián)型、光聚合型、光氧化復(fù)原型、光二聚型、光分解型等。(2) 根據(jù)感

4、光基團(tuán)的種類: 重氮型、疊氮型、肉桂酞型、丙烯酸酷型等。(3) 著眼于物性的變化: 光致不溶化型、光致溶化型、光降解型、光導(dǎo)電型、光致變色型等。(4) 根據(jù)在照相上的特性: 陰圖一陽圖型、陽圖一陽圖型。(5) 根據(jù)骨架化合物: PVA系、聚醋系、尼龍系、丙烯酸醋系、環(huán)氧系、氨基甲酸酷系等。(6) 根據(jù)聚合物的形態(tài)或組成:感光性化合物和聚合物的混合型、具有感光基團(tuán)的聚合物型、光聚合組成型等。從實用角度來說,按感光性高分子對光波長的敏感性分類是最有價值的, 但由于數(shù)據(jù)有限, 在此無法具體來分了。3.感光性高分子的研究為提高感光性高分子的感

5、度,學(xué)者們研究了各種方法, 其中最有代表性的為以下3種： 1提高感光性高分子的固有感度, 使其本身高感度化； 2使用有機(jī)染料增感劑,以增加光引發(fā)劑的活性； 3“化學(xué)增幅法, 這是當(dāng)前國際上的熱門課題。下面對這3種方法作一簡介： ·提高感光性高分子的固有感度最新的研究指出, 當(dāng)感光性高分子的側(cè)鏈上引入光反響性基團(tuán)時, 感度將大大提高。例如：另外, 當(dāng)使用N苯基甘氨酸、有機(jī)過氧化物、硫雜酮燃料三元體系為光引發(fā)劑時，如果將甲基丙烯?；敫泄庑愿叻肿拥膫?cè)鏈, 并使用波長488nm氬離子激光, 其感度可提高60倍。最后, 當(dāng)前由于我們還沒有開發(fā)出在感度上能與銀鹽感光材料相比的感光性高分子,

6、所以許多企業(yè)采取了將鹵化銀引入感光性高分子體系中, 使其感度甚至接近到達(dá)銀鹽的程度。美國的柯達(dá)公司在1995年所公布的新型顯影劑、感光膠中有許多就是通過此法制成的。 ·提高光引發(fā)劑的增感度感光性高分子本身對紫外光有一特定的吸收范圍, 但它吸收光能的波長范圍并不寬。參加光引發(fā)劑以后, 感光性高分子的感光范圍將會拓寬。聚乙烯醇肉桂酸酷和聚乙烯醇苯乙烯基丙烯酸醋在參加光引發(fā)劑前后的增感效果比擬見圖2。從圖2可見, 在參加5硝基危光引發(fā)劑以后, 它們的光譜吸收范圍和相對感光度有很大的增加。 ·感光性高分子的化學(xué)增幅法早年感光性高分子的研究和開發(fā)都是圍繞著提高感光性官能團(tuán)自身的感度和

7、光引發(fā)劑的活性來展開的, 有很大的難度和局限性。近年來, 由于高能量激光光源的出現(xiàn),計算機(jī)一激光連機(jī)直接掃描技術(shù)的開展和實用化, 要求感光性高分子能直接成像, 并要求克服由提高感光性高分子的感度和光引發(fā)劑的活性所帶來的熱穩(wěn)定性問題。為此,國外一些專家提出：感光性高分子經(jīng)光照射感光時必須具有瞬時高速度, 在成像顯影的過程中, 用化學(xué)反響增加和擴(kuò)大感光的幅度。這一新技術(shù)稱為“ 化學(xué)增幅, 也稱“感光效果化學(xué)放大?；瘜W(xué)增幅原理由下面例子說明：許多鎾鹽系光引發(fā)劑在紫外光和其它高能射線照射后, 分解成路易斯酸和其它成分。路易斯酸本身為酸性化合物, 它既作為酸性催化劑, 又作為陽離子聚合的引發(fā)劑。例如二苯

8、基碘鎾鹽在紫外線照射后所發(fā)生的反響式：路易斯酸是一種強(qiáng)酸, 它分布在受光照射后的感光高分子體系中, 而未受光照局部不存在路易斯酸。因此鎾鹽化合物為“ 光致酸供應(yīng)體 采用鎾鹽可得潛像, 顯影后可得負(fù)型圖像。顯而易見, 曝光過程中并未發(fā)生聚合反響, 只產(chǎn)生了聚合反響的 “酸催化劑。實質(zhì)上, 成像是在后處理加熱過程中完成的。“化學(xué)增幅可大大縮短感光時間, 這是當(dāng)今感光性高分子領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn), 也是今后的開展方向。山崗亞夫等人曾提出了用鄰重氮醌化合物作為“光致酸供應(yīng)體 ,與酚醛樹脂和甲醇醚化的三聚氰胺混合組成新的光敏體系, 其成像過程的光化學(xué)原理如式所示。1光致酸發(fā)生反響2酸催化交聯(lián)利用“化學(xué)增幅也可

9、用于正性感光性高分子成像技術(shù)。“化學(xué)增幅技術(shù)擺脫了光能直接使感光性高分子發(fā)生反響的束縛, 開拓了由光能產(chǎn)生光催化的新技術(shù)。4.光刻膠的應(yīng)用所謂光刻膠,又稱光致抗蝕劑,是指通過紫外光、電子束、離沂束、X一射線等的照射或輻射,其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料,經(jīng)曝光和顯影而使溶解度增加的是正型光刻膠,溶解度減小的是負(fù)型光刻膠。按曝光光源和輻射源的不同,又分為紫外光刻膠(包括紫外正型光刻膠、紫外負(fù)型光刻膠)、深紫外光刻膠(193nm光刻膠)、極紫外光刻膠(157nm)、電子束膠、x一射線膠、離子束膠等,而在紫外正型光刻膠中又包括g線正膠和i線正膠。光刻技術(shù)是IC工業(yè)開展的推動力,而到目前為止光學(xué)光刻

10、在超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中依舊占據(jù)著主導(dǎo)地位(IC規(guī)模與光刻技術(shù)開展的關(guān)系)。微細(xì)加工技術(shù)實際上就是實現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移整個過程中的處理技術(shù),也就是將掩膜母版上的幾何圖形先感光性高分子的應(yīng)用進(jìn)展轉(zhuǎn)移到基片外表的光刻膠膠膜上,然后再通過從曝光到蝕刻等一系列處理技術(shù)把光刻膠膜上的圖像復(fù)制到襯底基片外表并形成永久性圖形的工藝處理過程。典型的微細(xì)加工過程包括基片預(yù)處理、涂膠、前烘、曝光、顯影、清洗、后烘、蝕刻、去膠,得到所需的永久性圖形,也即在圖形化處理之前,先對硅片進(jìn)行烘干和處理,然后均勻涂上光刻膠,經(jīng)前烘去除光刻膠溶劑,通過步進(jìn)縮小投影曝光,在硅片上形成曝光電路圖形。然后經(jīng)顯影,曝光局部去除,保存下沒有曝

11、光局部。經(jīng)后烘,使光刻膠膜粘附更鞏固。再用濕法刻蝕,將電路圖形永久地保存在硅片卜。同時采用熱擴(kuò)散和離子注入進(jìn)行摻雜,最后用去膠劑去除光刻膠膜,在硅片上形成永久性的工程設(shè)計圖形。在集成電路或半導(dǎo)體分立器件的制做過程中往往需要屢次甚至幾次的光刻,每次光刻均需要完成上述的工序循環(huán)。 通過這次對感光性高分子學(xué)習(xí)和查找相關(guān)資料，我了解了感光材料技術(shù)的誕生、開展、應(yīng)用。再結(jié)合課上老師所講述的知識，更加加深了我對感光材料技術(shù)在我們生活中的重要性。這一材料的開展十分的迅速，因為感光高分子材料具有低本錢、分辨率價格比高、靈敏度高、歷史保真性好等優(yōu)點，又巨大的開展前景。從廣義講,以高分子材料為基體材料,與其他感光

12、物質(zhì),如銀化合物等復(fù)合構(gòu)成的感光材料也屬于高分子感光材料。只是高分子材料本身在這種符復(fù)合材料中只起擔(dān)載和保護(hù)作用。作為新型光加工材料,感光高分子在印刷制版、電子工業(yè)和金屬材料的精密加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前關(guān)于感光高分子材料的重要性已是無可置疑的了。經(jīng)過無數(shù)科學(xué)家的不懈努力，現(xiàn)在已經(jīng)擁有很多種類，而且在許多領(lǐng)域已經(jīng)占有重要的地位，相信在繼續(xù)研究下還會得到進(jìn)一步突進(jìn)。參考文獻(xiàn)1、鄭金紅.深紫外光刻膠J.感光科學(xué)與光化學(xué),2003,21(5):346356 2、莫大康.光刻技術(shù)最新進(jìn)展J.電子產(chǎn)品世界,2004,6:9799 3、孫忠賢.電子化學(xué)品M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2

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