绿色β-环糊精型成膜树脂的设计合成及其性能研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:VANDY115
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随着电子工业的快速发展,芯片的研发工作已成为重中之重。制作芯片过程中所需的主要材料是光刻胶,它的组成成分包括成膜树脂、光致产酸剂和其他助剂等,其中成膜树脂尤为重要,决定着光刻胶主要的性能。而在成膜树脂制备的过程中会大量使用有机聚合物、有机溶剂等有毒有害的原料,当这些原料填埋到土壤中或者挥发到大气里,会对环境造成严重的污染。为了解决上述问题,本论文以绿色环保的β-环糊精为原料,设计合成t-BOC-β-环糊精型成膜树脂,三苯基硫鎓盐光产酸剂和t-BOC-β-环糊精-PAG分子玻璃型成膜树脂,对其进行表征分析,系统地研究成膜树脂的结构及合成工艺对成膜树脂性能的影响,具体内容如下:(1)t-BOC-β-环糊精型成膜树脂的设计合成及性能研究为改善传统成膜树脂中所用有机聚合物对环境造成危害的问题,以绿色无毒的β-环糊精为骨架,在β-环糊精C2、C3和C6的羟基上引入t-BOC保护基团,成功制备t-BOC-β-环糊精型成膜树脂。采用正交实验优化成膜树脂的制备工艺,根据羟基上的取代度为衡量标准,用~1H-NMR计算取代度,并利用FTIR、TG/DTG、XRD、SEM及UV对其进行分析表征。结果表明,当反应时间为7 h、反应温度为45℃、投入β-环糊精和二碳酸二叔丁酯的比例为1:10.5时,t-BOC基团对β-环糊精上羟基取代度最高为16.43。t-BOC-β-环糊精型成膜树脂耐热性、成膜性较好,且在193 nm处紫外吸光度较高,其余紫外波长处光透性较好。将其进行酸解留膜率测试发现随着t-BOC基团取代度的上升,t-BOC-β-环糊精型成膜树脂在硅片上的留膜率也较多,达到31.2%。(2)光产酸剂三苯基氯化硫鎓盐的优化制备及性能研究为优化光产酸剂三苯基氯化硫的制备工艺,以苯、氯化亚砜为原材料,采用四因素三水平的正交实验,以三苯基氯化硫收率为评估标准,并利用相关分析手段对其结构进行分析。结果表明:在反应时间为5 h,温度为65℃,氯化亚砜(DMSO)与苯的投料比为1:30,催化剂添加量为20%时,制得的三苯基氯化硫纯度最高为99%;在193 nm处三苯基氯化硫对紫外光吸收度较大。(3)t-BOC-β-环糊精-PAG分子玻璃型成膜树脂的合成及性能研究为了进一步减少成膜树脂制备时所用的有机溶剂易对环境造成污染,成膜树脂不易溶于水等问题,本方法以β-环糊精作为主要骨架,t-BOC为主要的保护基团,将光产酸剂直接引入t-BOC-磺化-β-环糊精的主链上,成功设计制备可溶于去离子水的t-BOC-β-环糊精-PAG分子玻璃型成膜树脂。通过调整反应时间、投料比例等相关影响因素,分别研究了t-BOC-β-环糊精-PAG的结构、耐热性、溶解性、紫光吸光度等,以及产酸剂的添加量对t-BOC-β-环糊精-PAG型成膜树脂留膜率的影响程度。结果表明反应时间为4 h、投入t-BOC-磺化-β-环糊精和产酸剂的比例为1:2时,t-BOC-β-环糊精-PAG型成膜树脂在硅片上的留膜率最高;且成膜树脂耐热性良好,可以溶于去离子水等溶剂,在180 nm~200 nm处有较强的紫外吸光度。通过留膜率测试,当产酸剂浓度为5%时,t-BOC-β-环糊精-PAG在硅片上的留膜率最高可到88.6%。
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