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目前,集成电路已从60年代的每个芯片上仅含几十个器件发展到现在的每个芯片上可包含10亿多个器件,集成电路之所以能取得如此飞速发展,光刻技术在其中起到了极为关键的作用,而光刻胶的制备又是光刻技术中及为关键的部分。深紫外(DUV)光刻可得到较高分辨率的图像,而且造价便宜,容易普及,实用于工业生产等特点,因此,深紫外光刻成为当前研究的热点。光刻胶是光刻的核心要素,针对光刻胶的研发现状,本论文以深紫外光(DUV)为光刻光源、Langmuir-Blodgett (LB)膜技术为光刻胶成膜手段,设计并合成了新型的丙二酸二芘酯类光致抗蚀剂材料,研究了其成膜性能及其光刻性质,并对其光刻机理进行了研究。1.聚合物的设计、合成及其表征：本文设计并合成了带有蓝色发光基团芘的光敏感单体烯丙基丙二酸二芘甲酯(DPyMAMA)和甲基丙烯酸芘甲酯(PyMMA),并和成膜物质十二烷基甲基丙烯酰胺(DDMA)十六烷基甲基丙烯酰胺(HDMA)共聚,共合成了三大系列共聚物p(DDA-DPyMAMA)、p(HDMA-DPyMAMA)和(HDMA-PyMMA)(结构如图1所示),其结构分别利用质谱(MS)、红外光谱(IR),紫外可见光谱(UV-vis)、核磁氢谱(1H NMR)、核磁碳谱(13C NMR)以及凝胶渗透色谱(GPC)等表征手段进行了确定。2.聚合物分子Langmuir膜的转移性能丙烯酰胺类烷基链长及其含量对于共聚物的成膜性能有较大影响,本课题研究证明十二、十六烷基丙烯酰胺与合成的光敏感单体的共聚物不仅能够制备得到排列致密有序的Langmuir膜,而且能将其成功地转移到亲水基片上制备多层均匀的LB膜。实验通过紫外仪、电子显微镜、原子力显微镜、膜测厚仪、x射线衍射仪等对共聚物p(DDA-DPyMAMA), p(HDMA-DPyMAMA)和p(HDMA-PyMMA)的LB膜进行了表征。以p(HDMA-DPyMAMA)为例,研究共聚物Langmuir膜转移性能。如图2所示为石英基片上p(HDMA-DPyMAMA)[b2] LB膜的紫外光谱图,从图中我们可以看出,p(HDMA-DPyMAMA) LB膜在196 nm、278 nln、346 nm三处紫外吸光度与膜的沉积层数呈现出良好的线性关系,证明Langmuir膜能够均匀地转移到基片上,可以制备得到排列有序的多层LB膜。图2石英基片上b2聚合物LB不同层数的紫外吸收图谱(73层,Y型,SP-27 mN/m)；插图为LB膜在190 nm、278 nm、346 nm二处极大吸光度与沉积层数的关系图3为101层b2 LB膜光学显微镜中的荧光图,从分布均匀荧光点可以说明LB膜转移均匀。图3硅基片上共聚物b2 101层LB膜放大500倍的荧光图图4为硅基片上单层b2 LB膜AFM图,从图中可以发现基片上有许多分布均匀大小相近的突起,说明分子在基片上取向较好,分子排列规整有序。图4硅基片上共聚物b2 LB膜的原子力显微镜图3.聚合物LB膜的光刻性质共聚物p(HDMA-DPyMAMA) LB膜通过光刻工艺制备了高分辨率的光刻图型和金属刻蚀模型。实验结果显示：光敏单体摩尔含量为14.32%的p(HDMA-DPyMAMA)[b2]聚合物具有好的光敏感性；经显影、湿法腐蚀、除去抗蚀层等工序,可得到分辨率为0.75um的LB膜负型图形和金膜转移图形。图5为硅片上41层b2 LB膜光刻后的光学显微镜图；图6为镀金膜玻璃基片上沉积41层b2 LB膜,经光刻、刻蚀后得到的金膜图案光学显微镜图。图5硅片上41层b2 LB膜光刻后放大500倍的光学显微镜图图6镀金玻璃基片上b2刻蚀后放大500倍的光学显微镜图4.聚合物LB膜光分解机理研究分别用紫外、荧光、红外、热分析、凝胶渗透色谱等手段对聚合物的光刻机理进行了初步研究。研究结果表明,含有两个芘基团的烯丙基丙二酸二芘甲酯,在248 nm光照下,芘基团结构发生变化,生成类似菲、萘或其它类似共轭基团,最终芘的特征结构消失,同时伴随着酯分解生成部分羧酸。图7为b2 LB膜光照不同时间后的紫外光谱图。图7石英基片上聚合物b2 LB膜在248 nm照射不同时间后的紫外吸收图谱：(a)190-200 nm范围内的吸收；(b)200-400 nm范围内的吸收。根据紫外、荧光、红外、凝胶渗透色谱、热分析等表征,推出聚合物b2可能反应机理如下：图8 248nm紫外光源照射b2可能的光化学反应机理