專利名稱：高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠及用于制備聚合物波導(dǎo)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型負(fù)性高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，其由高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂、光致產(chǎn)酸劑和有機(jī)溶劑組成，該光刻膠可以用于制備聚合物波導(dǎo)器件。
背景技術(shù)：
光刻膠是一種對光和射線敏感的高分子材料。它通常由聚合物基質(zhì)、光致產(chǎn)酸劑 PAG (Photo Acid Generator)以及溶劑組成。此類材料目前主要應(yīng)用于微平板印刷、制造微電子器件及化學(xué)器件等。用光刻膠制造器件的基本制作過程是，首先將光刻膠涂覆在襯底材料上，烘干成膜，再通過掩模板使光刻膠層在活化輻射源下曝光，曝光區(qū)PAG光解成酸， 經(jīng)烘烤后酸在光刻膠膜中引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，致使曝光區(qū)在特定溶劑中溶解能力發(fā)生改變，正性光刻膠曝光區(qū)域溶解能力增強(qiáng)；負(fù)性光刻膠溶解能力減弱。經(jīng)過顯影劑處理，正性光刻膠材料曝光部分被溶解，未曝光部分保留，得到正圖形；負(fù)性光刻膠材料相反。用于光刻的光源主要為紫外光(350 450nm)、遠(yuǎn)紫外光(200 300nm)、電子束(< 0. Inm)和X射線 (0.4 5nm)，其中電子束光刻效率低，X光光刻設(shè)備昂貴，而紫外光刻方面不斷取得突破， 保持了在光刻中的主導(dǎo)地位。目前，在紫外厚膠光刻中人們越來越青睞于負(fù)性光刻膠SU-8系列，它在近紫外光范圍內(nèi)光吸收度低，故整個(gè)光刻膠層所獲得的曝光量均勻一致，可得到具有垂直側(cè)壁和高深寬比的厚膜圖形。已有文獻(xiàn)報(bào)道用其制作光波導(dǎo)器件(K. K. Tung et al/Appl. Phys. A2005，80，621-626)。這種方法與傳統(tǒng)聚合物光波導(dǎo)的制作方法相比，減少了蒸鍍金屬膜層、離子刻蝕及除去金屬膜層等過程，即可以縮短制作過程又可以減少制作費(fèi)用，更重要的是還可以得到側(cè)壁更加陡直的光波導(dǎo)。直接作為主體材料用于光通訊領(lǐng)域的光刻膠，除了可以制得具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的微圖案外還應(yīng)具備有機(jī)聚合物光波導(dǎo)材料的特點(diǎn)，如好的熱穩(wěn)定性，低的吸收光損。SU-8系列光刻膠交聯(lián)后的Tg可達(dá)到200°C以上，完全能夠滿足要求，但是在光通訊波段(1310和1550nm處)的光損耗較大(大于ldB/cm)。在1300_1600nm范圍內(nèi)，吸收主要來自分子的泛頻吸收，其中C-H的泛頻吸收，在光通訊窗口是比較高的，而C-F 鍵吸收很小。所以用C-F取代C-H后會(huì)增加材料在光通訊波段的光學(xué)透明性，降低吸收光損。因此，在光通訊領(lǐng)域中需要一種部分或全部氟取代的負(fù)性光刻膠，來減少傳統(tǒng)聚合物光波導(dǎo)的制作步驟，縮短制作周期，在此基礎(chǔ)上能得到側(cè)壁陡直、表面平整、低光損的聚合物光波導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種新型高含氟芳香_脂肪負(fù)性光刻膠組合物，它適合于聚合物光波導(dǎo)器件的制作。本發(fā)明所述的高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物按重量計(jì)，由54. 5 73襯％的高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂、5. 5 7. 3wt %的光致產(chǎn)酸物和20 40wt %的有機(jī)溶劑組成， 它可以通過改變光致產(chǎn)酸物的種類來調(diào)整光刻膠組合物的曝光波長，同時(shí)由于在氟化的環(huán)氧樹脂中，大部分氫原子被氟原子取代，在通訊波段吸收較小，因此該光刻膠組合物可以在紫外波長200 400nm的范圍內(nèi)曝光并成像制作聚合物光波導(dǎo)器件。其中，高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂為一種或幾種結(jié)構(gòu)式如(1)所示的化合物，
權(quán)利要求
1. 一種高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，其特征在于按重量計(jì)，由M.5 73wt%的高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂、5. 5 7. 3wt%的光致產(chǎn)酸物和20 40wt%的有機(jī)溶劑組成，其中，高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂為一種或幾種結(jié)構(gòu)式如(1)所示的化合物，
2.如權(quán)利要求1所述的一種高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，其特征在于光致產(chǎn)酸物為三苯基六氟銻酸硫鐺鹽、三苯基六氟磷酸硫鐺鹽、三苯基六氟砷酸硫鐺鹽、三苯基四氟硼酸硫鐺鹽、4-甲基苯基二苯基六氟磷酸硫鐺鹽、4-(苯硫基)苯基六氟磷酸硫鐺鹽、 二苯基六氟銻酸碘鐺鹽、二苯基六氟磷酸碘鐺鹽、二苯基六氟砷酸碘鐺鹽、二苯基四氟硼酸碘鐺鹽、二甲苯基六氟砷酸碘鐺鹽、二叔丁基苯基六氟磷酸碘鐺鹽中的一種或幾種的混合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，其特征在于有機(jī)溶劑為丙二醇單烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、環(huán)戊酮、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、2-戊酮、 4-甲基-2-戊酮、環(huán)己酮、2-庚酮、Y-丁內(nèi)酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丁內(nèi)酯、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或幾種的混合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，其特征在于高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量Mn為2000 10000，分散度Mw/Mn為1. 5 3. 0。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，其特征在于高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量Mn為5000 7000。
6.權(quán)利要求1 5任何一項(xiàng)所述的高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物在制備聚合物波導(dǎo)器件方面的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求6所述的高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物在制備聚合物波導(dǎo)器件方面的應(yīng)用，其特征在于(1)將高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物旋涂在S^2襯底上，得到的光刻膠涂層的厚度為5 7μπι;(2)將涂有光刻膠涂層的SW2襯底在70 110°C溫度條件下前烘30 60min；(3)通過條形結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)掩膜板成像式紫外曝光光刻膠涂層，曝光時(shí)間為10 360S， 曝光光波長為200 400nm，光功率為800 1200W ；(4)曝光后，在100 160°C溫度條件下中烘光刻膠涂層；(5)用顯影液將光刻膠涂層顯影，顯影時(shí)間為10 30S；(6)在90 160°C溫度條件下進(jìn)行后烘，時(shí)間為30 60min，即在SW2襯底上制備得到聚合物光波導(dǎo)器件。
8.如權(quán)利要求7所述的高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物在制備聚合物波導(dǎo)器件方面的應(yīng)用，其特征在于顯影液為丙二醇單烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、環(huán)戊酮、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、正丁酮2-戊酮、4-甲基-2-戊酮、環(huán)己酮、2-庚酮、Y - 丁內(nèi)酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丁內(nèi)酯、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或幾種的混合。
全文摘要
本發(fā)明屬于聚合物光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型負(fù)性高含氟芳香-脂肪負(fù)性光刻膠組合物，按重量計(jì)，其由54.5～73wt％的高含氟芳香-脂肪環(huán)氧樹脂、5.5～7.3wt％的光致產(chǎn)酸物和20～40wt％的有機(jī)溶劑組成，它可以通過改變光致產(chǎn)酸物的種類來調(diào)整光刻膠組合物的曝光波長。同時(shí)由于在氟化的環(huán)氧樹脂中，大部分氫原子被氟原子取代，在通訊波段吸收較小，因此該光刻膠組合物可以在紫外波長200～400nm的范圍內(nèi)曝光并成像制作聚合物光波導(dǎo)器件。
文檔編號(hào)G03F7/004GK102323717SQ20111016616
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者萬瑩, 史作森, 崔占臣, 許文輝 申請人:吉林大學(xué)