親疏水性光阻製備｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	易俊傑 Chun-Chieh Yi
論文名稱：	親疏水性光阻製備
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：	91
語文別：	中文
論文頁數：	120
中文關鍵詞：	生物晶片、微積電、親水性、光阻
外文關鍵詞：	MEMS, hydrophoilic, biochip, photoresist
相關次數：	點閱：7 下載：0
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本研究製備不同親疏水性之正負型光阻，探討其表面親疏水特性。藉由合成感光活性物質(PAC)與壓克力樹脂製備正型光阻，而負型光阻藉由光起始劑、交聯劑、壓克力樹脂及不同極性單體組成之，經由接觸角的測量瞭解光阻表面親疏水特性，此外，利用溶膠-凝膠法(sol-gel process)製備親疏水性矽膠材料，經旋轉塗佈方式塗佈於負型光阻表面，並探討其表面經由不同酸鹼值水溶液改質後表面特性變化。
壓克力樹脂製備利用甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲苯酯等單體以不同重量比例進行共聚合以獲得不同親疏水性樹脂，並添加不同比例感光活性物質組成正型光阻材料，分別可獲得水的接觸角度在54-56、63-65、66-71範圍的光阻，經微影程序可獲得解析度達2微米之圖案，並符合目前半導體所使用的四甲基氨鹽(TMAH)2.38wt%之顯影液規格。
負型光阻製備以甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯及甲基丙烯酸甲苯酯等單體共聚合之樹脂，添加光起始劑、交聯劑及不同比例的單體甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-3-三甲氧基矽烷丙酯(MPS)，分別可獲得水的接觸角度在72-58範圍之光阻表面，藉由溶劑丙二醇單甲醚醋酸酯(PGMEA)顯影可獲得3微米線寬解析度與膜厚30微米之微結構圖形。
矽溶膠塗佈材料製備，以四乙氧基矽烷、水、乙醇在酸性環境下進行水解縮合反應，獲得外觀透明的親水性溶膠，經由6000rpm塗佈條件，可在微結構上附著均勻的二氧化矽薄膜，經由pH等於4水溶液改質可大幅降低表面接觸角至30度角以下，比經由pH等於8水溶液改質的效果好。此外，四乙氧基矽烷、水、乙醇莫耳比1:5:4條件製備之溶膠，塗佈於玻璃與矽晶圓經改質程序可獲得接觸角低於10度角之親水性表面。另外藉由二甲基二乙氧基矽烷(KBE-22)與四乙氧基矽烷不同混合比例或是甲基三乙氧基矽烷(KBM-13)與四乙氧基矽烷不同混合比例，在添加水、乙醇莫耳比5:4條件之pH等於2系統下進行水解縮合反應，獲得外觀透明的疏水性溶膠，經塗佈於光阻與改質程序可獲得表面接觸角40-90度角之範圍。除此之外，藉由光電子能譜表面化學分析(ESCA)結果顯示，表面親水性愈佳，其C/Si比值愈小，而O/Si比值愈大。
因此，利用溶膠塗佈方式是一快速且有效獲得親疏水表面特性的方法，對於表面特性需求的微機電系統之研究，提供了創新的製造流程。

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目錄
摘要………………………………………………………………Ⅰ
目錄………………………………………………………………Ⅲ
圖索引……………………………………………………………Ⅵ
表索引……………………………………………………………Ⅹ
第一章 緒論........................................ 1
第二章 實驗....................................... 22
2-1 實驗藥品..................................... 24
2-2 實驗儀器......................................25
2-3光敏感物質的合成及純化.........................27
2-4 樹脂合成......................................32
2-5 光阻配製......................................30
2-5-1 正型光阻配製...............................30
2-5-2 負型光阻配製.................................30
2-6 微影製程的測試................................30
2-6-1正型光阻微影程序..............................30
2-6-2負型光阻微影程序..............................33
2-7 溶膠-凝膠法製備矽膠材料.......................35
2-7-1 親疏水性溶膠製備.............................35
2-7-2 溶膠塗佈及表面改質處理程序...................35
2-8 儀器分析......................................37
第三章 結果與討論..................................38
3-1 正型光阻製備之探討............................38
3-1-1 感光活性化合物合成探討……...................38
3-1-2 樹脂的聚合條件探討...........................43
3-1-2-1樹脂的成膜特性探討..........................43
3-1-2-2 樹脂聚合條件之鏈轉移劑添加量的探討.........47
3-1-3 樹脂聚合及接觸角測量探討討...................49
3-1-4 正型光阻配製及微影測試探討...................52
3-1-4-1 AHM樹酯之光阻配製及微影測試................52
3-1-4-2 AHMB樹脂之光阻配製及微影測試...............57
3-1-4-3 AHB樹脂之光阻配製及微影測試................57
3-1-4-4曝光劑量與接觸角變化之探討.................62
3-1-4-5正型厚膜光阻配製及微影測試探討.............62
3-2 負型光阻製備之探討............................66
3-2-1 負型光阻配製及微影測試.......................66
3-2-1-1 樹脂材料選取之探討.........................66
3-2-1-2 負型光阻配製...............................67
3-2-1-3 微影製程探討...............................71
3-2-2 負型光阻添加單體之影響探討...................74
3-2-2-1 添加不同單體比例對於微影時間與表面親疏水性
影響.......................................74
3-2-2-2 微影特性探討...............................76
3-2-2-3 含矽偶合劑MPS光阻系表面改質親疏水性影響....82
3-3親疏水性矽溶膠材料製備探討.....................84
3-3-1 溶膠-凝膠法製備親疏水性矽膠材料..............84
3-3-2 溶膠旋轉塗佈與表面特性之探討.................86
3-3-3 表面改質與接觸角關係之探討...................89
3-3-4 光電子能譜表面化學分析.......................93
3-3-5 親疏水性矽溶膠製備條件探討...................97
3-3-5-1 水的添加量影響探討.........................97
3-3-5-2甲基三乙氧基矽烷(KBE-13)添加量影響探討......99
3-3-5-3二甲基二乙氧基矽烷(KBE-22)添加量影響探討....99
第四章 結論...................................... 102
參考文獻......................................... 104

                                

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