2.1.1.2. Позитивные резисты на основе фотодеградируемых полимеров

Многие полимеры при взаимодействии с излучением высо-ких энергий претерпевают химические превращения, сопровождающиеся существенным снижением молекулярной массы. В некоторых случаях такие превращения приводят к полной деструкции макромолекулярной цепи с образованием мономеров или набора других низкомолекулярных соединений.

Полиметилметакрилат (ПММА) способен подвергаться различным деструктивным процессам при действии на него излучений высоких энергий. Максимальная длина волны, при которой такого рода процессы имеют место, составляет 250260 нм. На этом свойстве полиметилметакрилата (и некоторых родственных ему полимеров) основано их применение в качестве материала для резистов. Фотохимические превращения в данном случае реализуются по принципу полимер  мономер + низкомолекулярные продукты деструкции. Очень важным достоинством такого процесса является самопроизвольное удаление низкомолекулярных продуктов без необходимости специальной процедуры проявления. Интересно, что если при облучении расплава полиметилметакрилата в качестве основного продукта фотодеструкции образуется мономер, т.е. идет фото-деполимеризация, то при облучении твердых пленок наряду с небольшим количеством мономера образуется большое количество других продуктов деструкции — метанол, метилформиат, метан, окись углерода и др. Возможные пути образования некоторых продуктов деструкции представлены на схемах.

1. Случайный разрыв основной цепи

2. Фотолиз боковой эфирной группы

3. Фотодиссоциация -метильной группы

4. Отщепление мономера от макрорадикала (фотодеполимеризация)

Дальнейшие превращения образовавшихся радикалов приводят к получению выше названных продуктов фотодеградации ПММА.

Хотя технологии, основанные на использовании фото-деградации полиметилметакрилата, используются до сих пор, их применение весьма ограничено из-за тех же недостатков, которые свойственны и для резистов на основе ФФС, — низкая теплостойкость и огромные дозы, необходимые для формирования изображения.

Использование вместо полиметилметакрилата других полимеров, например, полиметилвинилкетона, деградирующего под действием облучения по сходному с ПММА механизму, позволяет несколько повысить чувствительность системы, но принципиально проблему не решает.

Интересным примером фотодеградирующих полимеров являются полиолефинсульфоны, деградирующие под действием электронного пучка

При этом начальный разрыв цепи инициирует последующую деполимеризацию, что обеспечивает существенный выигрыш в чувствительности.

Тем не менее, проблема чувствительности является ключевой при создании СБИС. Для организации их массового производства необходимо создание композиций резистов, превосходящих по чувствительности рассмотренные выше как минимум на два порядка, т. е. такие материалы и процессы, в которых для формирования изображения достаточно дозы 1 мДж/см².