功能高分子材料之感光樹脂課件

1、第三章 光功能高分子材料3.1 感光樹脂3.2 光致變色高分子3.3 塑料光導(dǎo)纖維3.4 光降解高分子材料概述定義：光功能高分子材料是指能夠?qū)膺M(jìn)行傳輸、吸收、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換的一類高分子材料。分類： 光物理材料：對(duì)光的物理輸出和轉(zhuǎn)化特性。 包括光的透過、傳導(dǎo)、干射、洐射、散射、 折射等。 光化學(xué)材料：光的作用下發(fā)生光化學(xué)變化。 包括光交聯(lián)、光分解、光聚合及光異構(gòu)等 反應(yīng)。3.1 感光樹脂感光樹脂帶有感光基團(tuán)的高分子加入感 光性化合物（光敏劑）吸收光能量hv光化學(xué)反應(yīng)高分子發(fā)生物理和化學(xué)變化應(yīng)用 1 印刷制版2 孔板制造3 集成電路加工4精密機(jī)械加工電磁波譜光化學(xué)反應(yīng)化學(xué)變化如光交聯(lián)物質(zhì)分子吸收hv

2、基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)物理變化如熒光、磷光光化學(xué)定律Crotthus-Draper定律：hv=E.m-E.n (mn)。即光源波長(zhǎng)與反應(yīng)物吸收光要匹配，只有被分子吸收的光才能引起光化學(xué)反應(yīng)。Stark-Eienstein 定律：分子吸收光是量子化的 。即一個(gè)分子只吸收一個(gè)光子，光化學(xué)反應(yīng)是分子吸收一個(gè)光子的結(jié)果。Beer-Lambert 定律：?jiǎn)紊獾奈张c吸光物質(zhì)的厚度呈指數(shù)關(guān)系： I=I010-cl 式中，為單色光的發(fā)射強(qiáng)度I0； I為透射光強(qiáng)度；c為試樣溶液的摩爾濃度，mol/L；l 為通過樣品的光程長(zhǎng)度，cm；為吸光物質(zhì)的摩 爾消光系數(shù)， （molL-1）-1cm-1, 越大吸光本領(lǐng)越強(qiáng)。光

3、致抗蝕劑光致抗蝕劑又稱光刻膠。感光樹脂溶解適當(dāng)溶劑加入增感劑光致抗蝕劑定義：特性：光照后即即發(fā)生交聯(lián)或分解反應(yīng)，引起溶解度的變化。光致抗蝕劑分類3 按光化學(xué)反應(yīng)光交聯(lián)型光降解型2 按形態(tài)或組成光敏劑+聚合物帶有感光基團(tuán)的聚合物1 按成像作用正性光致抗蝕劑負(fù)性光致抗蝕劑負(fù)性光致抗蝕劑氧化硅層硅抗蝕劑層掩膜曝光部分發(fā)生交聯(lián)反 應(yīng)，溶解度變小。顯影除去未曝光部分， 而形成負(fù)型圖像。腐蝕后在氧化硅表面 形成窗口。除去光刻膠，即完成 集成電路的一次光刻。 曝光部分發(fā)生交聯(lián)反 應(yīng)，溶解度變小。曝光部分發(fā)生交聯(lián)反 應(yīng)，溶解度變小。正性光致抗蝕劑曝光部分發(fā)生分解反 應(yīng)，溶解度變大。顯影除去曝光部分，而形成與

4、掩膜一致的正型圖像。光交聯(lián)型光致抗蝕劑1 聚乙烯醇肉桂酸酯系抗蝕劑吸光交聯(lián)感光基團(tuán)2 雙疊氮-橡膠系抗蝕劑定義:以雙氮化合物為感光劑并與二烯系橡膠及溶劑組成的 光刻膠。由柯達(dá)公司開發(fā)。環(huán)化濃硫酸 雙氮化合物吸光分解 交聯(lián)反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)分辨率高， 2-3m耐腐蝕粘附性好用于硅、二氧化硅、鋁、鉬、銅、鉻、不銹鋼及石英材料的光刻應(yīng)用光分解型抗蝕劑一般在帶有羥基或胺基的大分子鏈中引入疊氮醌基團(tuán)。合成:機(jī)理：曝光部分與共存的堿溶性線性酚醛樹脂一起溶出在堿性水溶液中難溶而形成圖像未曝光部分優(yōu)點(diǎn)1 分辨率高，能多次曝光2 圖像線條清晰度好，優(yōu)于負(fù)性光刻膠3 曝光時(shí)不受氧影響，因而易于處理4 高反差，靈敏度比負(fù)性光刻膠好5 易去膠，對(duì)鋁布和鉻掩膜等光刻膠較理想缺點(diǎn)：難于精制，易產(chǎn)生針孔，黏附性、抗蝕性比負(fù)性光刻膠差等光刻膠的發(fā)展 隨著集成度的提高，對(duì)光刻膠的分辨率的要求越來越高，光源波長(zhǎng)越短，光刻分辨率也就越高。紫外光刻膠（350450nm）輻照光刻膠遠(yuǎn)紫外（200300nm）X射線（0.41.4nm）電子束（0.0010.01nm）光源波長(zhǎng)發(fā)展趨勢(shì)主要是提高分辨率、靈敏度和抗蝕性能。新的光刻工具提供的輻照密度都比傳統(tǒng)的光刻工具低對(duì)膠的靈敏度提出了更高的要求化學(xué)放大光刻膠系統(tǒng)此外一些新的技術(shù)如圖形反轉(zhuǎn)、多層膠技術(shù)、表面硅烷化技術(shù)、