功能高分子材料之感光树脂.pptVIP

第三章 光功能高分子材料 3.1 感光树脂 3.2 光致变色高分子 3.3 塑料光导纤维 3.4 光降解高分子材料 概述 定义：光功能高分子材料是指能够对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材料。 分类： 光物理材料：对光的物理输出和转化特性。 包括光的透过、传导、干射、洐射、散射、 折射等。 光化学材料：光的作用下发生光化学变化。 包括光交联、光分解、光聚合及光异构等 反应。 3.1 感光树脂 电磁波谱 光化学反应 光化学定律 Crotthus-Draper定律：hv=E.m-E.n (mn)。即光源波长与反应物吸收光要匹配，只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。 Stark-Eienstein 定律：分子吸收光是量子化的 。即一个分子只吸收一个光子，光化学反应是分子吸收一个光子的结果。 Beer-Lambert 定律：单色光的吸收与吸光物质的厚度呈指数关系： I=I010-εcl 式中，为单色光的发射强度I0； I为透射光强度；c为试样溶液的摩尔浓度，mol/L；l 为通过样品的光程长度，cm；ε为吸光物质的摩 尔消光系数， （mol·L-1）-1·cm-1, ε越大吸光本领越强。 光致抗蚀剂 光致抗蚀剂分类 负性光致抗蚀剂 正性光致抗蚀剂 光交联型光致抗蚀剂 光分解型抗蚀剂 光刻胶的发展 印刷制版 光刻胶商品 精密机械加工 * * * * * * * * 感光树脂 带有感光基团的高分子 加入感 光性化合物（光敏剂） 吸收光能量hv 光化学反应 高分子发生物理和化学变化 应用 1 印刷制版 2 孔板制造 3 集成电路加工 4精密机械加工 化学变化 如光交联 物质分子 吸收hv 基态跃迁 到激发态 物理变化 如荧光、磷光 光致抗蚀剂又称光刻胶。 感光树脂 溶解 适当溶剂 加入 增感剂 光致抗蚀剂 定义： 特性： 光照后即即发生交联或分解反应，引起溶解度的变化。 3 按光化学反应 光交联型 光降解型 2 按形态或组成 光敏剂+聚合物 带有感光基团的聚合物 1 按成像作用 正性光致抗蚀剂 负性光致抗蚀剂 氧化硅层 硅 抗蚀剂层 掩膜 ①曝光部分发生交联反 应，溶解度变小。 ②显影除去未曝光部分， 而形成负型图像。 ③腐蚀后在氧化硅表面 形成窗口。 ④除去光刻胶，即完成 集成电路的一次光刻。 ①曝光部分发生交联反 应，溶解度变小。 ①曝光部分发生交联反 应，溶解度变小。 ①曝光部分发生分解反 应，溶解度变大。 ②显影除去曝光部分，而形成与 掩膜一致的正型图像。 1 聚乙烯醇肉桂酸酯系抗蚀剂 吸光交联 感光基团 2 双叠氮-橡胶系抗蚀剂 定义:以双氮化合物为感光剂并与二烯系橡胶及溶剂组成的 光刻胶。由柯达公司开发。 环化 浓硫酸 ① ② 双氮化合物吸光分解 ③ 交联反应 优点 分辨率高， 2-3μm 耐腐蚀 粘附性好 用于硅、二氧化硅、铝、钼、铜、铬、不锈钢及石英材料的光刻 应用 一般在带有羟基或胺基的大分子链中引入叠氮醌基团。 合成: 机理： 曝光部分 ① ② 与共存的碱溶性线性酚醛树脂一起溶出 在碱性水溶液中难溶而形成图像 未曝光部分 优点 1 分辨率高，能多次曝光 2 图像线条清晰度好，优于负性光刻胶 3 曝光时不受氧影响，因而易于处理 4 高反差，灵敏度比负性光刻胶好 5 易去胶，对铝布和铬掩膜等光刻胶较理想 缺点：难于精制，易产生针孔，黏附性、抗蚀性比负性光刻胶差等 随着集成度的提高，对光刻胶的分辨率的要求 越来越高，光源波长越短，光刻分辨率也就越高。 紫外光刻胶（350～450nm） 辐照光刻胶 远紫外（200～300nm） X射线（0.4～1.4nm） 电子束（0.001～0.01nm） 光源波长 发展趋势主要是提高分辨率、灵敏度和抗蚀性能。 新的光刻工具提供的辐照密度都比传统的光 刻工具低 对胶的灵敏度提出了更高的要求 化学放大光刻胶系统 此外一些新的技术如图形反转、多层胶技术、表 面硅烷化技术、干法显影技术等也在研究之中。 感光树脂版 在印刷制版中采用感光树脂代替银盐的 照相法，称为非银盐照相法。 * * * * * *