利用Langmuir技术构筑的光抗蚀剂聚合物纳米薄膜的表面微观结构及在光刻蚀方面的应用（I）：气液界面上聚合物单分子膜表面行为的研究

合成了含有缩酮保护基团的共聚物聚N-十二烷基丙烯酰胺／1．4-二噁螺环[4,4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯pDDMA／DNMMA,并用Langmuir技术构建了单层和多层纳米超薄膜,用表面压（π）和静态弹性模量（Es）随平均重复单元面积（A）的变化研究了聚合物在气／液界面上的表面行为。研究结果表明,共聚物pDDMA／DNMMA能在水面上紧密排列,形成稳定的分子取向规整的Langmuir分子膜,其单层膜的厚度为1．6nm;分子的主链平躺在水面上,分子的侧链基团以与水面呈62°夹角向上伸展。与π-A曲线相比,Es—A曲线能更清楚直观地反映单分子层在挤压过程中微观结构的变化。Es-π曲线的研究为优化拉膜工艺条件提供了可靠依据。排列紧密的单分子膜在-定的表面压下,可单层、多层均匀的转移到固体基板上,形成规整有序层状结构的LB膜。     

利用Langmuir技术构筑的光抗蚀剂聚合物纳米薄膜的表面微观结构及在光刻蚀方面的应用(Ⅰ): 气液界面上聚合物单分子膜表面行为的研究

合成了含有缩酮保护基团的共聚物聚N-十二烷基丙烯酰胺/1.4-二噁螺环[4,4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯pDDMA/DNMMA,并用Langmuir技术构建了单层和多层纳米超薄膜,用表面压(π)和静态弹性模量(Es)随平均重复单元面积(A)的变化研究了聚合物在气/液界面上的表面行为.研究结果表明,共聚物pDDMA/DNMMA能在水面上紧密排列,形成稳定的分子取向规整的Langmuir分子膜,其单层膜的厚度为1.6nm;分子的主链平躺在水面上,分子的侧链基团以与水面呈62.夹角向上伸展.与π-A曲线相比,Es-A曲线能更清楚直观地反映单分子层在挤压过程中微观结构的变化.Es-π曲线的研究为优化拉膜工艺条件提供了可靠依据.排列紧密的单分子膜在一定的表面压下,可单层、多层均匀的转移到固体基板上,形成规整有序层状结构的LB膜.     

高保真度五步加载纳米压印光刻的研究

从理论上建立了压印光刻工艺中留膜厚度与压印力的关系，为压印预设曲线的建立提供了理论依据。基于液态光敏抗蚀剂在紫外光照射下发生光固化反应这一特性，对固化过程进行了详细的分析，建立了抗蚀剂的固化深度与紫外光曝光量之间的关系。在分析了现有压印工艺存在的问题后，提出了一个全新的压印工艺：高保真度固化压印，即包括特征转移-抗蚀剂减薄-脱模回弹力释放-保压光固化-脱模等压印过程。实验结果表明，高保真度固化压印过程与加载路线能实现复杂图形特征的复制，从而保证了压印图形的保真度，并可保证图形复制的一致性及适度留膜厚度，压印图形的分辨率可达100nm。     

厚层抗蚀剂光刻技术研究进展

厚层抗蚀剂光刻是一种制作深浮雕结构的微细加工技术。综述了近年来厚层抗蚀剂光刻技术的最新进展,从厚层抗蚀剂光刻工艺原理以及计算机模拟诸方面分析了该技术区别与传统光刻的一些特点,并对其应用的研究现状进行了总结,最后指出了进一步发展厚层抗蚀剂光刻技术的关键问题。     

纳米压印光刻技术的研究

研究了一种新型的纳米结构制作方法——纳米压印光刻技术,该工艺通过阻蚀剂的物理变形而不是改变其化学特性来实现图形转移,其分辨率不受光波波长、物镜数值孔径等因素的限制,可突破传统光刻工艺的分辨率极限,论述了热压雕版压印工艺及其设备,实验表明,该工艺同时还具有高效率、低成本、大深宽比等优点。     

冷压印光刻中高分辨率抗蚀剂的研究

在集成电路的冷压印光刻中，为了获得高分辨率抗蚀剂，着重对溶剂挥发固化型、化学交联固化型和紫外光照交联固化型材料，从复形分辨率、涂铺均匀性、脱模性、流动性、物理粘度、刻蚀比率、固化速度、固化方式和固化收缩率等方面进行了分析和研究。经过对比，得出低粘度光固化树脂具有薄膜厚度容易控制且均匀(误差为O．3％)、固化速度快(小于O．2min)和固化收缩率小(3％)等特性，其对冷压印光刻工艺的匹配性明显优于溶剂挥发固化型和化学交联固化型材料。因此，最终决定采用低粘度光固化树脂作为冷压印光刻工艺中的抗蚀剂。     

电子束纳米分辨率光刻

本文侧重分析电子束纳米光刻中的若干限制因素，包括电子光学系统中的象差、电子束与抗蚀剂的相互作用（散射与二次电子效应）、衬底条件等，并对已用于进行纳米分辨率电子束光刻中的一些方法进行了归纳，讨论了其应用前景．     

紫外压印光刻中阻蚀胶残膜刻蚀工艺

针对紫外（UV）压印光刻在压印工艺过程中会产生阻蚀胶残膜的技术特点，采用以O2为反应气体来清除阻蚀胶残膜的反应离子刻蚀（RIE）工艺方法，研究了不同的反应气体流量、反应腔室压力、射频功率等刻蚀参数对刻蚀速率和刻蚀各向异性的影响，得到了刻蚀速率和刻蚀各向异性随各刻蚀参数的变化趋势图．实验结果表明，减小反应气体压力和气体流速可以降低刻蚀速率，提高刻蚀各向异性．通过对刻蚀参数的优化配置，当射频功率在200W、反应气体流速在30mL／min、反应腔室压力为0．6Pa时，刻蚀速率可以稳定在265nm／min，各向异性值可以达到13，因此实现了对压印图质形的高质量转移．     

AM/AMPS/DMDAAC三元共聚物的合成

采取水溶液聚合的方法,研制了油田上一种注酸时稠化能力强、返排时黏度低的新型酸液稠化剂,选用丙烯酰胺（AM）作为主单体,与阴离子单体2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）、阳离子单体二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAAC）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）为扩链剂,合成了两性三元共聚物.研究结果表明,溶液中总单体质量分数为25%,引发剂质量分数为0.10%,pH值为8时,在40～50℃反应8h可以得到特性黏数120MPa·s的共聚物.通过红外光谱研究了共聚物的分子结构.     

AA／AMPS／DMDAAC三元共聚物阻垢分散剂的合成与性能研究

以丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAAC）等为单体,亚硫酸氢钠一过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法,合成AA／AMPs／DMDAAc三元共聚物阻垢分散剂．研究结果表明,溶液中总单体质量分数为30％,引发剂质量分数为8％（占单体含量）,实验在弱碱性环境中进行,90℃下反应5h得到的共聚物有良好的阻垢分散性能．     

微压印中抗蚀剂填充行为研究

为了提高微压印的质量,改进工艺参数优化模具结构,对微压印抗蚀剂的填充行为进行了数值计算和可视化实验研究。实验在三维离焦数字粒子图像测速系统中进行,由此提取了抗蚀剂中的荧光示踪粒子的坐标,通过时间解析算法获得了示踪粒子的三维粒子场,利用粒子跟踪测试技术获得了示踪粒子的速度场。数值模拟中采用了计算流体动力学软件,同时考虑了表面张力和接触角等因素,并根据模具特征划分了不同的压印区域,以分析、预测压印模型中的抗蚀剂填充行为。研究结果显示:数值模拟与实验结果吻合较好,抗蚀剂速度最大值在模具尖角与支撑基板之间,抗蚀剂速度水平方向上的实验最大误差为6.6%,竖直方向上的最大误差为9.6%;模具侧壁下方粒子运动轨迹的演化方向决定着抗蚀剂的体积转移方向和最终的填充形貌。该结果可为深入研究微压印中抗蚀剂流动提供参考。     

压印光刻对准中阻蚀胶层的设计及优化

针对高速旋涂造成标记区阻蚀胶薄膜覆盖不对称和压印曝光造成标记区薄膜聚合的问题，利用压印光刻压印曝光固化脱模的工艺原理，提出了用压印预处理标记表面薄膜来优化阻蚀胶层厚度和形貌的工艺方法．该方法采用下压力约束薄膜，使阻蚀胶在标记区的栅格间重新分布，从而削弱了覆盖膜的不对称性，获得了相应的薄膜厚度．采用旋涂厚度为1．1μm的覆盖膜对压印预处理工艺方法进行了试验，发现下压力大于0．48MPa时，薄膜结构具有较好的对称性，下压力为1．12MPa时，对准信号的对比度达到最大．试验结果表明，压印预处理对于压印光刻系统具有较好的工艺适应性，利用该方法优化标记区的阻蚀胶层不仅能够有效削弱覆盖膜不对称和压印曝光的影响，而且对准精度可满足100nm压印光刻的要求．     

单分子烷基季铵盐改性蒙脱石性能分析

以四甲基溴化铵（TMAB）、四乙基溴化铵（（Et）4NB）、二价季铵盐（MD膜驱剂）、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为改性剂，考察改性蒙脱石的膨胀性、含水量和吸附量，并对改性蒙脱石用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FT—IR）和热重（TG）分析表征。结果表明：TMAB，（Et）4NB和MD膜驱剂主要以单分子平躺在蒙脱石品层间，使层间距降低，有较好的防膨作用；DTAB和CTAB可以在蒙脱石晶层间以单层平卧、双层平卧、假三层及倾斜等多种方式排列，使层间距增加；在相同浓度时，蒙脱石对（Et）4NB或MD膜驱剂的吸附量低于对TMAB，DTAB和CTAB的吸附量。     

a-甲基苯乙烯用量对丙烯酰胺／a-甲基苯乙烯共聚物性能的影响

以丙烯酰胺（AM）和a-甲基苯乙烯（a-MSt）为单体,采用自由基胶束聚合法合成一系列a-MSt用量不同的共聚物．讨论了a-MSt用量对共聚物水溶液性能的影响．结果表明：合成的AM／a-MSt共聚物相对分子质量可达到10^6数量级,a-MSt用量为AM的0．5％-1．5％时,随着a-MSt用量的增加,共聚物溶液表现出较好的耐温抗盐性及稳定性．     

两亲性嵌段共聚物合成及亲疏水链段质量比对自组装形貌的影响

通过原子转移自由基聚合(ATRP)方法依次以丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酰氧乙基二茂铁甲酯为单体,以2-溴异丁酸乙酯为ATRP试剂合成了嵌段共聚物聚丙烯酸叔丁酯-聚甲基丙烯酰氧乙基二茂铁甲酯(PtBA-b-PMAEFc),再通过水解脱除叔丁基得到两亲性嵌段共聚物聚丙烯酸-聚甲基丙烯酰氧乙基二茂铁甲酯(PAA-b-PMAEFc)。通过氢核磁共振波谱(~1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对分子的结构、分子量及其分布进行了表征,应用荧光分光光度计测定了聚合物的临界胶束浓度(CMC),通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)等仪器研究了分子在水溶液中通过亲疏水作用的自组装行为。研究结果表明两亲性嵌段共聚物PAA-b-PMAEFc的亲疏水链段比例对聚合物在水溶液中的组装形态具有重要影响,当亲水链段和疏水链段质量比较高时,形成囊泡等球状聚集体;当亲水链段和疏水链段质量比较低时,组装体倾向于形成棒状结构。     

聚己内酯-b-聚乙二醇大分子单体的酶催化合成及其原子转移自由基聚合

以固定化的脂肪酶(Novozyme-435)为催化剂,聚乙二醇单甲醚(MPEG)为引发剂, 丙烯酸乙烯酯（VA）为封端剂,进行ε-己内酯的酶催化开环聚合,得到了α-丙烯酰氧基聚己内酯/聚乙二醇单甲醚嵌段共聚物型大分子单体（APCL-b-MPEG）,其分子量为2510,分子量分布系数为1.11。对该大分子单体进行原子转移自由基聚合,得到分子量为22784、分子量分布系数为1.19的梳状接枝共聚物。     

石漠化地区石灰岩喀斯特林地土壤抗蚀性研究

对贵州中部石灰岩喀斯特地区3种林分（常绿阔叶林,构树林和灌木林）林地土壤的抗蚀性指标进行主成分分析,并以农地土壤作对照,研究表明,用抗蚀性指标主成分分析综合指数表明3种林分林地土壤抗蚀性为：阔叶林（88.90）〉构树林（77.02）〉灌木林（62.69）;表层土壤抗蚀性（97.14）高于亚表层土壤抗蚀性（67.30）,土壤抗蚀性从表层向下呈下降趋势。通过聚类分析可将贵州中部石灰岩喀斯特不同土地利用类型不同层次的8土壤样本划分为抗蚀性强度不同的3类,与评价结果一致。     

对甲基苯乙烯和异丁烯三嵌段共聚物的分析与表征

采用阳离子聚合的引发—转移(inifer)技术^[1]，首先合成α，ω-端氯基遥爪聚异丁烯(Cl-PIB-Cl)，再以它为大分子引发剂，AlEt₂Cl为共引发剂，对-甲基苯乙烯为单体，合成对-甲基苯乙烯、异丁烯三嵌段共聚物。用核磁、凝胶渗透色谱等方法，对产物进行表征，证明以端氯基聚异丁烯为大分子引发剂，引发对-甲基苯乙烯聚合，制得的产物是PPMS-b-PIB-b-PPMS三嵌段共聚物。用核磁、紫外方法测定了共聚物中对-甲基苯乙烯的含量，两者结果相一致，并且产物的分子量及组成比与预定值相符。     

RX/CuX/bpy催化体系中PEO大单体与PMMA接枝共聚物的合成与表征

本工作以正丁基溴为引发剂,卤化亚铜／联吡啶（bpy）为催化剂,研究了甲基丙烯酸甲酯（MMA）与末端为丙烯酰胺基的聚氧化乙烯（PEO）大单体的原子转移自由基聚合（ATRP）反应,得到了实测分子量与理论分子量相近,分子量分布较窄,有预期结构的接枝共聚物,用IR,1HNMR,VPO,GPC,DSC等进行了表征,并对共聚物的组成和分子量受单体总浓度、投料比、引发剂及反应时间的影响进行了讨论。     

硅基纳米金属光刻蚀结构的侧向光伏效应

研究目的是探索半导体异质结构下的新型光电效应,为位置灵敏传感器的设计提供新思路.利用磁控溅射镀膜技术在P型硅基衬底上生长N型Cr金属薄膜,从而得到Cr/SiO/Si的硅基纳米金属异质结构.使用纳米光刻蚀技术在金属层上按照设计的条纹图形进行光刻蚀加工,得到硅基纳米金属光刻蚀结构.在对结构进行I-V特性测量的过程中发现侧向光伏效应.使用635nm,功率5mW激光器时,其侧向光伏效应的最大灵敏度为4.844mV·mm-1,并且线性度较好.