Preparation and Characterization of Polymer LB Films for Lithography

摘要

本文设计合成了作为LB膜抗蚀层成膜材料的两亲性分子N-烷基丙烯酰胺，包括N-十二烷基丙烯酰胺(DDA)，N-十二烷基甲基丙烯酰胺(DDMA)，N-十六烷基丙烯酰胺(HDA)，N-十六烷基甲基丙烯酰胺(HDMA)。同时合成了作为抗蚀层光酸敏感成分的1,4-二噁螺环[4，4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯(DNMMA)分子。并将二者进行共聚，研究其共聚物的成膜及光刻性能。 N-烷基丙烯酰胺DDA,DDMA,HDA,HDMA是一类长链两亲性分子，成膜性能较好。我们研究了不同条件对这类分子空气—水界面上成膜的π-A曲线的影响，并对单体和均聚物的Ⅱ-A曲线进行了比较，对不同投料比下的共聚物的π-A曲线进行了研究，同时也研究了空气/水界面上的单分子层的弹性模量随表面压的变化行为。研究发现，当投料比为1∶1时，能够得到比较陡峭，崩溃压较高的π-A曲线。单分子层在空气/水界面上达到最紧密的排列，即呈“固态”时，单分子层的弹性模量也达到最大值。利用紫外—可见分光光度计测定了在经过亲水处理的石英基板上转移层数为22层、42层、62层、82层的LB膜的紫外吸收，对LB膜的转移情况进行研究，发现LB膜的紫外吸收与转移层数呈线性关系，该结果说明膜的转移是均匀的，所形成的LB膜是规整有序的。 用原子力显微镜对不同LB膜的表面聚集态进行了研究，发现使用通常恒定压缩模式(静态)制备的LB膜，其分子的排列向有序的方向(与旋转涂膜法相比)。使用振动(动态)模式制备的LB膜，膜的表面状态有了明显改善，分子呈现致密排列，且链段有一定的取向方向。利用在膜表面的刻痕的深度估算出了静态膜和动态膜的厚度分别在1.0-1.4nm和1.4-1.8nm范围。动态法得到的厚度与分子烷基侧链的长度更加接近，这说明，使用动态沉积法之后，由于分子排列更加紧密，烷基侧链的取向更趋向垂直于基板。对LB膜抗蚀层的光刻性能进行了初步研究。发现，所制的LB膜的紫外吸收随深紫外(248nm)光源照射时间增长而变小，该物质在此光源下可降解。在经过亲水处理的硅基板上沉积30层膜，经过曝光和显影，在膜上刻蚀出阳型图案，达到0.75μm的线宽，证明了此物质可以作为优良的抗蚀层材料使用。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

1 Preface

2 Preparation and Characterization of Monomer N-alkylacrylamide and Their Polymerization

3 Studies on Langmuir Films at Air-water Interface

4. Studies on Copolymer LB Films

5 Preliminary Studies on Photolithography

6 Conclusions

References

Papers

Acknowledgements

Addenda