感光性高分子的开发与应用

1、精细高分子课程大作业论文题目：感光性高分子的开发与应用 学号：1220109227 姓名：蒋唯益 班级：应化 1212感光性高分子的开发与应用应用化学1212 蒋唯益摘要：感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要的分支，从感光性高分子诞生以来，人们为了获得更高感度的 材料做了不懈的努力。在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展，应用领域已经从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化、农业等方面。本文综述了感光性高分子的开发研究和应用进展，重点阐述了光刻胶的应用，并指出了感光性高分子的发展方向关键词：感光性高分子 光刻胶 开发和应用1.引言： 随着时代的发展，人类将进入一个信息时

2、代。为了解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系列的问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能化的产品，以获得各种优良的综合性能。今年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展。近十年来，功能材料成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。未来世界需要更多性能优异的功能材料，他们正在渗透到现在生活的各个领域。其中，感光性高分子发展成了功能高分子中用途最广的一种。这与感光性高分子作为新材料在各种领域中得到广泛应用有关。最近不但在成像材料，如照相、复印、印刷、集成电路中获得重要应用，在塑料、纤维、医疗、生物化学、涂料和胶黏剂等方面也都取得了重要地位。 2.1感光高分子的定义 

3、感光高分子材料也称为光功能高分子材料，是指在光参量的作用下能够表现出某些特殊物理或者化学性能的高分子材料，是功能高分子材料中的重要一类。光是一种能量形式，材料吸收光能后，在光能量的作用下会发生化学或物理反应，产生一系列结构和形态上的变化，从而表现出特定功能。 在光作用下能迅速发生化学和物理变化的高分子，或者通过高分子或小分子上光敏基团所引起的光化学反应（如聚合、二聚、异构化和光解等）和相应的物理性质（如溶解度、颜色和导电性等）变化而获得的高分子材料。2.2感光性高分子的分类 （1) 根据光反应的种类: 光交联型、光聚合型、光氧化还原型、光二聚型、光分解型等。(2)

4、 根据感光基团的种类: 重氮型、叠氮型、肉桂酞型、丙烯酸酷型等。(3) 着眼于物性的变化: 光致不溶化型、光致溶化型、光降解型、光导电型、光致变色型等。(4) 根据在照相上的特性: 阴图一阳图型、阳图一阳图型。(5) 根据骨架化合物: PVA系、聚醋系、尼龙系、丙烯酸醋系、环氧系、氨基甲酸酷系等。(6) 根据聚合物的形态或组成:感光性化合物和聚合物的混合型、具有感光基团的聚合物型、光聚合组成型等。从实用角度来说,按感光性高分子对光波长的敏感性分类是最有价值的, 但由于数据有限, 在此无法具体来分了。3.感光性高分子的研究为提

5、高感光性高分子的感度,学者们研究了各种方法, 其中最有代表性的为以下3种： （1）提高感光性高分子的固有感度, 使其本身高感度化； （2）使用有机染料增感剂,以增加光引发剂的活性； （3）“化学增幅”法, 这是当前国际上的热门课题。下面对这3种方法作一简介： 3.1·提高感光性高分子的固有感度最新的研究指出, 当感光性高分子的侧链上引入光反应性基团时, 感度将大大提高。例如：另外, 当使用N苯基甘氨酸、有机过氧化物、硫杂酮燃料三元体系为光引发剂时，如果将甲基丙烯酰基引入感光性高分子的侧链, 并使用波长488nm氩离子激光, 其感度可提高60倍。最后, 当前由于我们还没有开发出在感度上

6、能与银盐感光材料相比的感光性高分子, 所以许多企业采取了将卤化银引入感光性高分子体系中, 使其感度甚至接近达到银盐的程度。美国的柯达公司在1995年所公布的新型显影剂、感光胶中有许多就是通过此法制成的。 3.2·提高光引发剂的增感度感光性高分子本身对紫外光有一特定的吸收范围, 但它吸收光能的波长范围并不宽。加入光引发剂以后, 感光性高分子的感光范围将会拓宽。聚乙烯醇肉桂酸酷和聚乙烯醇苯乙烯基丙烯酸醋在加入光引发剂前后的增感效果比较见图2。从图2可见, 在加入5硝基危光引发剂以后, 它们的光谱吸收范围和相对感光度有很大的增加。 3.3·感光性高分子的化学增幅法早年感光性高分子

7、的研究和开发都是围绕着提高感光性官能团自身的感度和光引发剂的活性来展开的, 有很大的难度和局限性。近年来, 由于高能量激光光源的出现,计算机一激光连机直接扫描技术的发展和实用化, 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发剂的活性所带来的热稳定性问题。为此,国外一些专家提出：感光性高分子经光照射感光时必须具有瞬时高速度, 在成像显影的过程中, 用化学反应增加和扩大感光的幅度。这一新技术称为“ 化学增幅”, 也称“感光效果化学放大”。化学增幅原理由下面例子说明：许多鎾盐系光引发剂在紫外光和其它高能射线照射后, 分解成路易斯酸和其它成分。路易斯酸本身为酸性化合物, 它

8、既作为酸性催化剂, 又作为阳离子聚合的引发剂。例如二苯基碘鎾盐在紫外线照射后所发生的反应式：路易斯酸是一种强酸, 它分布在受光照射后的感光高分子体系中, 而未受光照部分不存在路易斯酸。因此鎾盐化合物为“ 光致酸供给体” 采用鎾盐可得潜像, 显影后可得负型图像。显而易见, 曝光过程中并未发生聚合反应, 只产生了聚合反应的 “酸”催化剂。实质上, 成像是在后处理加热过程中完成的。“化学增幅”可大大缩短感光时间, 这是当今感光性高分子领域的重要发现, 也是今后的发展方向。山岗亚夫等人曾提出了用邻重氮醌化合物作为“光致酸供给体” ,与酚醛树脂和甲醇醚化的三聚氰胺混合组成新的光敏体系, 其成像过程的光化

9、学原理如式所示。（1）光致酸发生反应（2）酸催化交联利用“化学增幅”也可用于正性感光性高分子成像技术。“化学增幅”技术摆脱了光能直接使感光性高分子发生反应的束缚, 开拓了由光能产生光催化的新技术。4.光刻胶的应用所谓光刻胶,又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离沂束、X一射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料,经曝光和显影而使溶解度增加的是正型光刻胶,溶解度减小的是负型光刻胶。按曝光光源和辐射源的不同,又分为紫外光刻胶(包括紫外正型光刻胶、紫外负型光刻胶)、深紫外光刻胶(193nm光刻胶)、极紫外光刻胶(157nm)、电子束胶、x一射线胶、离子束胶等,而在紫外正型光刻胶中又包

10、括g线正胶和i线正胶。光刻技术是IC工业发展的推动力,而到目前为止光学光刻在超大规模集成电路的生产中依旧占据着主导地位(IC规模与光刻技术发展的关系)。微细加工技术实际上就是实现图形转移整个过程中的处理技术,也就是将掩膜母版上的几何图形先感光性高分子的应用进展转移到基片表面的光刻胶胶膜上,然后再通过从曝光到蚀刻等一系列处理技术把光刻胶膜上的图像复制到衬底基片表面并形成永久性图形的工艺处理过程。典型的微细加工过程包括基片预处理、涂胶、前烘、曝光、显影、清洗、后烘、蚀刻、去胶,得到所需的永久性图形,也即在图形化处理之前,先对硅片进行烘干和处理,然后均匀涂上光刻胶,经前烘去除光刻胶溶剂,通过步进缩小

11、投影曝光,在硅片上形成曝光电路图形。然后经显影,曝光部分去除,保留下没有曝光部分。经后烘,使光刻胶膜粘附更坚固。再用湿法刻蚀,将电路图形永久地保留在硅片卜。同时采用热扩散和离子注入进行掺杂,最后用去胶剂去除光刻胶膜,在硅片上形成永久性的工程设计图形。在集成电路或半导体分立器件的制做过程中往往需要多次甚至几次的光刻,每次光刻均需要完成上述的工序循环。5.结语 通过这次对感光性高分子学习和查找相关资料，我了解了感光材料技术的诞生、发展、应用。再结合课上老师所讲述的知识，更加加深了我对感光材料技术在我们生活中的重要性。这一材料的发展十分的迅速，因为感光高分子材料具有低成本、分辨率价格比高、灵敏度高、

12、历史保真性好等优点，又巨大的发展前景。从广义讲,以高分子材料为基体材料,与其他感光物质,如银化合物等复合构成的感光材料也属于高分子感光材料。只是高分子材料本身在这种符复合材料中只起担载和保护作用。作为新型光加工材料,感光高分子在印刷制版、电子工业和金属材料的精密加工等领域得到广泛应用。目前关于感光高分子材料的重要性已是无可置疑的了。经过无数科学家的不懈努力，现在已经拥有很多种类，而且在许多领域已经占有重要的地位，相信在继续研究下还会得到进一步突进。参考文献1、郑金红.深紫外光刻胶J.感光科学与光化学,2003,21(5):346356 2、莫大康.光刻技术最新进展J.电子产品世界,2004,6:9799 3、孙忠贤.电子化学品M.北京:化学工业出版社,2001 4、曹立新.我国超净高纯试剂和光刻胶的现状与发展J.半导体技术,2003,28(12):1216 5、郑金红.我国光刻胶的市场现状及发展趋势精细与专用化学品，2008，17（9）