含光敏感單體之甲基丙烯酸酯系列正型光阻之製備

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研究生：	吳美慧 Mei-Hui Wu
論文名稱：	含光敏感單體之甲基丙烯酸酯系列正型光阻之製備
指導教授：	陳暉 Hui Chen
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程與材料工程學系 Department of Chemical & Materials Engineering
畢業學年度：	89
語文別：	中文
論文頁數：	120
中文關鍵詞：	感光性高分子、光阻
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本研究係以傳統的DNQ系列中的5-NDSC為光敏感基團，和甲基丙烯酸酯系列的單體進行共聚合，以製備具有良好物性且可應用於I-line（365nm）光源的正型光阻（Photo resist）。
首先將光敏感物質（5-NDSC）分別與甲基丙烯酸（MAA）單體和甲基丙烯酸-2-羥基乙酯（2-HEMA）單體，在鹼性環境下進行酯化（Esterification）反應，並藉由繁複的純化步驟將產物純化，以合成光敏感單體（Photo active compound, PAC）PAC（A）（1,2-Naphthoquinone-2-diazido-5-sulfonyl methacrylic ester）和PAC（B）（2-ethoxyl(1,2-Naphthoquinone-2-diazido-5-sulfonyl) methacrylic ester）。而研究所得的產物藉由核磁共振光譜分析儀（NMR）、霍式轉換紅外線光譜分析儀（FTIR）和熱重分析儀（TGA），分析證明產物個別的結構與其物性確為預期目標。
另外，利用微量注入法（Micro-injection）同時導入偶氮異二丁月青（AIBN）和正十二硫醇（12-thiol），和甲基丙烯酸（MAA）單體、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯（2-HEMA）單體與甲基丙烯酸（3,3,5-三甲基）環己酯（TMCHMA）單體進行共聚合成為Binder（1）----THM樹脂基材，同於上述，只是將甲基丙烯酸（3,3,5-三甲基）環己酯單體置換成AdMA單體以進行共聚合成為Binder（2）----AHM樹脂基材。接著則將產物進行熱重分析儀（TGA），以便分析證明其物性確為預期目標。
最後則個別將兩種不同的PAC分別和兩種不同的樹脂基材，在偶氮異二丁月青（AIBN）的起始下進行共聚合，因而得到四種不同結構的光阻（Photo resist）材料，而且產物轉化率極高。接著將實驗所得的產物進行波長365nm的I-line光源微影製程（Lithography）測試，並用光學顯微鏡觀察圖像（Pattern）型態，以確定其展現出正型光阻的特性。並將產物進行熱重分析儀（TGA）和掃瞄式電子顯微鏡（SEM）等儀器分析，結果顯示產物的物性、熱性質確實相當良好，而且微影結構的圖像尚可，證實本研究所製備的正型光阻材料確可應用於I-line光源的微影製程。
由於本研究所採用的單體除了光敏感物質（5-NDSC）之外，其餘單體皆為甲基丙烯酸酯系列的結構，因此可以提供整個系統較佳的物理特性，而且系統中並無苯環結構的基團出現，因此可以降低傳統的DNQ/Novolak系統正型光阻在波長248nm地方會有強烈吸收的問題，所以實驗所得的產物除了可以應用於I-line光源之外，也可以應用於KrF（248nm）的光源系統。
[ 論文目次 ]

目 錄
目錄--------------------------------------------------------------------------------Ⅰ
圖索引-----------------------------------------------------------------------------Ⅳ
表索引-----------------------------------------------------------------------------Ⅷ
第一章 緒論--------------------------------------------------------------------1
第二章 實驗部分--------------------------------------------------------------25
2-1. 實驗藥品-------------------------------------------------------------25
2-2. 實驗儀器-------------------------------------------------------------27
2-3. 敏感單體的合成-------------------------------------------------28
2-3-1. PAC（A）的合成-----------------------------------------------------28
2-3-2. PAC（B）的合成----------------------------------------------------28
2-4. 光敏感單體的純化---------------------------------------------------28
2-4-1. PAC（A）的純化----------------------------------------------------29
2-4-2. PAC（B）的純化----------------------------------------------------29
2-5. AdMA單體的合成-------------------------------------------------29
2-6. AdMA單體的純化--------------------------------------------------30
2-7. 樹脂基材（Binder）的聚合---------------------------------------30
2-7-1. Binder（1）----THM樹脂的聚合--------------------------------30
2-7-2. Binder（2）----AHM樹脂的聚合---------------------------------31
2-8. 光阻高分子的聚合---------------------------------------------------31
2-8-1. PR（A1）的聚合---------------------------------------------------31
2-8-2. PR（A2）的聚合----------------------------------------------------31
2-8-3. PR（B1）的聚合----------------------------------------------------31
2-8-4. PR（B2）的聚合----------------------------------------------------32
2-9. 微影製程的測試------------------------------------------------------33
2-9-1. 清潔晶圓（Clean）-------------------------------------------------33
2-9-2. 旋轉塗佈（Spin coating）----------------------------------------33
2-9-3. 軟烤（Soft-bake）--------------------------------------------------33
2-9-4. 曝光（Exposure）--------------------------------------------------33
2-9-5. 顯影（Development）---------------------------------------------33
2-10. 物性測試---------------------------------------------------------------35
2-10-1. 核磁共振光譜測定（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR）------------------------------------------------------------------35
2-10-2. 熱重分析儀（Thermogravimetric Analyzer, TGA）測試熱裂解點-----------------------------------------------------------------------35
2-10-3. 霍氏轉換紅外光譜儀測定（Fourier-Transform Infrared Spectrometer, FTIR）材料結構-------------------------------------35
2-10-4. 掃描式電子顯微鏡分析（Scanning Electron Microscopy, SEM）表面型態------------------------------------------------------36
第三章 結果討論--------------------------------------------------------------37
3-1. 光敏感單體的合成條件探討--------------------------------------37
3-1-1. PAC（A）的合成條件探討--------------------------------------37
3-1-2. PAC（B）的合成條件探討---------------------------------------45
3-1-3. 兩種不同光敏感單體的性質比較--------------------------------53
3-2. AdMA單體的合成條件探討------------------------------------55
3-3. 樹脂基材（Binder）的聚合條件探討-------------------------60
3-3-1. Binder（1）----THM樹脂的聚合條件探討---------------------60
3-3-2. Binder（2）----AHM樹脂的聚合條件探討---------------------65
3-3-3. 兩種不同樹脂基材的性質比較-----------------------------------70
3-4. 光阻聚合的探討----------------------------------------------------72
3-4-1. PR（A1）的聚合條件探討---------------------------------------72
3-4-2. PR（A2）的聚合條件探討--------------------------------------81
3-4-3. PR（B1）的聚合條件探討-------------------------------------90
3-4-4. PR（B2）的聚合條件探討-------------------------------------99
3-4-5. 四種不同配方的光阻性質比較-------------------------------107
第四章 結論-----------------------------------------------------------------114
第五章 參考文獻------------------------------------------------------------116

                                

1.M. Hepher, J. Phot. Sci., 12, 181(1964)
2.D. Meyerhofer, IEEE Trans, Electr. Dev. ED-27, 921(1980)
3.相片製版相關的參考書
a. B. E. Tory, Photolithography, Horwitz (1953)
b. B. E. Tory, Offset Lithography, Horwitz (1957)
c. J. S. Mertle, Photomechanics and Printing, Martle (1957)
d. A. F. Gyax, Moderne Chemigraphic in Theorie und Praxis, Polygraphy (1957)
4.P. Eisler, The Technology of Printed Circuits, Heywood (1959)
5.古敬三, , 日刊工業新聞 (1968)
6.岡清威, 二瓶公志, , 工學圖書 (1977)
7.Kalle A. G., Ger. Pat., 596731 (1934)
8.M. D. Cohen, G. M. Schmidt, J. Chem. Soc., 1964, 1966
9.L. M. Minsk, J. G. Smith, W. P. Van Deusen, J. F. Wright, J. Appl. Polymer Sci., 2, 302 (1959)
10.The subsequent paragraph closely follows the account given by A. Reiser, Photoreactive Polymers — The Science and Technology of Resists, J. Wiley & Sons, New York, 1989, p.18-20
11.S. Patai, The Chemistry of the Azido Group, Interscience (1971)
12.Kodak Co., U. S. Pat., 2690966 (1954)
13.Kodak Co., U. S. Pat., 2725372 (1955)
14.E. M. Robertson, W. P. Van Deusen, L. M. Minsk, J. Appl. Polymer Sci., 2, 308 (1959)
15.M. Tsuda, Makromol. Chem., 72, 174, 183 (1964)
16.角田隆弘, 戶進, 日本印刷學會論文集, 5, 65 (1962)
17.M. Tsuda, Bull. Chem. Soc. Japan, 42, 905 (1969)
18.Kodak Co., U. S. Pat., 2852379 (1958)
19.O. Sus, Ann, 556, 65, 85 (1944)
20.J. R. Celeste, R. B. Heiart, Proceedings two-day seminar, Applications of Photopolymers, p.42, SPSE (1970)
21.Du Pont Co., Brit. Pat., 1128850 (1963) ; U. S. Pat., 3469982 (1969) ; 特公昭 45-25231
22.W. S. DeForest, Photoresist, p.16, McGraw-Hill (1975)
23.R. K. Agnihotri, F. P. Hood, L. G. Lesoine, J. A. Offenbach, Phot. Sci. Eng., 15, 141 (1971)
24.E. Froschle, R. Backhus, Solid-State Electron., 14, 95 (1971)
25.D. K. Smith, Phot. Sci. Eng., 12, 263 (1968)
26.J. C. Chong, J. Appl. Polymer Sci., 13, 241 (1969)
27.R. D. Barnes, Proc. Kodak Semin. Microminiaturization, Kodak Pub. P-77, p.6 (1965)
28.S. M. Irving, Kodak Photoresist Semin. Proc., Kodak Pub. P-192-B, p.26 (1968)
29.K. Holzbach, F. Enke, Die Aromatischen Diazoverbindungen, Stuttgart (1947)
30.K. H. Saunders, The Aromatic Diazo Compounds, E. Arnold (1949)
31.H. Zollinger, Azo and Diazo Compounds, Interscience (1961)
32.M. S. Dinaburg, Photosensitive Diazo Compounds, Focal (1964)
33.R. Meldola, G. H. Woolcott, E. Wray, J. Chem. Soc., 69, 1327 (1896)
34.J. Schmidt, W. Meier, Chem Ber., 64, 776 (1931)
35.O. Sus, Licbigs Ann. Chem., 556, 65, 85 (1944)
36.R. Huisgen, Agew. Chem., 67, 459 (1955)
37.H. A. Levine, Polymer Preprints, Div. Polymer Chemistry, Am. Chem. Soc., 10[1], 377 (1969)
38.K. Nakamura, S. Udagawa, K. Honda, Chem. Lett., 763 (1972)
39.R. E. Maunder, TAGA Proceedings 1968, p.9 (1968)
40.F. Uhlig, J. Phot. Sci., 18, 4 (1970)
41.Kalle A. G., 特公昭 46-42448, 47-10763, 47-24083
42.Polychrome Corp., U. S. Pat., 3050502 (1962)
43.Z. Bukac et al., Czch. Pat., 94515 (1960)
44.Kalle A. G., Ger. Pat., 1114704 (1961)
45.Kalle A. G., 特公昭 37-15664
46.Kalle A. G., Ger. Pat., 865860 (1953)
47.Azoplate Corp., U. S. Pat., 3046120 (1962)
48.角田隆弘, 日本寫真學會誌, 33, 166 (1970)
49.Z. Bukac, B. Obereigner, Czch. Pat., 94090 (1960)
50.Kodak Co., 特公昭 49-34681
51.富士寫真（株）, 特開昭 50-113305
52.Kodak Co., 特公昭 47-20964
53.Kodak Co., 特公昭 48-96575
54.GAF Corp., 特公昭 50-5082
55.Gevaert-Agla N. V., U. S. Pat., 3502470 (1970)
56.Y. Wada, Microelectronics Journal, 29, p.601-611 (1998)
57.Shunji Goto, Kenji Sugishima and Yasutaka Ban, Radiat. Phys. Chem. Vol. 45, No. 3, p.333-348 (1995)
58.L. F. Thompson, Solid State Technology, July, 27 (1974);ibid., August, 41 (1974)
59.L. F. Thompson, SPSE Winter Symoposium ’75 on Micro-Photofabrication, D 1 (1975)
60.W. Morean, N. Vinswanathan, Ultraviolet Light Induced Reactions in Polymers, p.107, ACS Symp, Ser., No. 25 (1976)
61.R. Feder, E. Spiller, J. Topalian, Tech. Papers 4th Tech. Conf. on Photopolymers, p.116, SPE (1976)
62.L. Van den hove and K. Ronse, Microelectronic Engineering, 27, p.357-365 (1995)
63.R. A. Lawes, Applied Surface Science, 154-155, p.519-526 (2000)
64.O. Haba and H. Hiramoto, J. Macromol. Sci.-Chem., A21, p.1641 (1984)
65.M. Ueda and T. Nakayama, Macromolecules, 29, p.6427 (1996)
66.Nigel Farrar, Will Conley, Hareen Gangala, Carl Babcock, Hua-Yu Liu, Microelectronic Engineering, 46, p.97-100 (1999)
67.K. Honda, B. T. Beauchamp, Jr., R. J. Hurditch, A. J. Blakeney, Y. Kawabe and T. Kobuko, SPIE Proc., 1262, 493 (1990); K. Honda, B. T. Beauchamp, Jr., E. A. Fitzgerald, A. T. Jeffries Ⅲ, S. P. Tadros, A. J. Blakeney, R. J. Hurditch, S. Tan and S. Sakagutchi, SPIE Proc., 1466, 141-148 (1991);M. Murata, M. Koshiba and Y. Harita, SPIE Proc., 1086, 48 (1989)
68.US Patent & Trademark Office, 4880722
69.M. G. Moss, R. M. Cuzmar and T. Brewer, in ‘Advances in Resist Technology and Processing Ⅵ’, Proccedings of SPIE, Vol. 1086, Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, Bellingham WA, p.396 (1989)
70.S. Hayase, K. Takano, Y. Mikogami and Y. Nakano, J. Electrochem. Soc. 138, 3625 (1991)
71.D. N. Khanna and W. H. Mueller, Polym. Eng. Sci., 29, p.954 (1989)
72.T. Omote, H. Mochizuki, K. Koseki, and T. Yamaoka, Polymer Commun., 31(4), p.131 (1990)
73.R. Sezi, H. Ahne, R. Gestigkeit, E. Kuhn, R. Leuschner, E. Rissel and E. Schmidt, Proc. 10th internationnal Conference of Photopolymers, p.444 (1994)
74.A. Mochizuki, Y. Tamino, K. Yamada, and M. Ueda, J. Photopolym. Sci. Technol., 8(2), p.333 (1995)
75.H. Fuji-I, T. Omote, and S. Hayashi, Polymer Preprint, Japan, 42(7), p.2685 (1993)
76.H. E. Simmons Ⅲ, and D. R. Wipf, ACS Polym. Mater. Sci. Eng., 70, 235 (1994)
77.Katsuji Douki, Toru Kajita, and Shin-ichiro Iwanaga, SPIE, Vol. 3333, p.384 (1998)
78.Stanlry F. Wanat, M. Dalil Rahamn, Sunit S. Dixit, Ping-Hung Lu, Douglas S. McKenzie and Michelle M. Cook, SPIE, Vol.3333, p.1092 (1998)
79.US Patent & Trademark Office, 4719167
80.European Patent application, 0 434 442 A2
81.J. Photopolym. Sci. Technol., 5 [3] 439 (1992)

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