Свето- и электронночувствительные полимеры : Синтез, исследование и резисты на их основе

• Автор: Вайнер, Александр Яковлевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.; 20х15 см

Общая характеристика работы
Актуальность темы Современная микроэлектроника базируется на применении большого круга технологических приемов, важнейшим из которых является воспроизведение изображения интегральной схемы. Формирование на поверхности подложки топологии будущей микросхемы осуществляется посредством применения чувствительных к излучению защитных материалов -фото-, электроне- и рентгенорезистов.
В условиях практически полностью безальтернативного применения резистов дальнейшее развитие микроэлектроники немыслимо без разработки соответствующих защитных материалов. Так, среди ближайших задач полупроводниковой промышленности следует назвать создание и производство динамических запоминающих устройств с произвольной выборкой (ДЗУПВ) емкостью 64, а затем и 256 Мбит с размерами элементов 0,25 мкм, что потребует освоения альтернативных стандартной фотолитографии технологических процессов. К последним относятся прежде всего: фотолитография с использованием коротковолнового УФ-света, а также сканирующая электронно-лучевая технология и синхротронная рентгенолитография. Промышленное внедрение литографий указанных типов станет возможным при условии создания принципиально новых резистов или значительного улучшения характеристик резистов на основе традиционных компонентов.
Однако в настоящее время производство ДЗУПВ занимает лишь малую часть в общем объеме микроэлектронных изделий. Другими словами, ыземенная литография представляет собой многоукладное явление, когда Лишенность производит топологические структуры с различными се" ами элементов микронного и субмикронного диапазонов. Для более й реализации существующих технологий и оборудования также '/«уся постоянное усовершенствование резистов.
• летный прогресс в химии резистов, достигнутый за последние
.петия, характеризуется осуществлением многих новых плодотворных ''Чболее глубокой интерпретацией механизмов отдельных реакций,
: : >ьным расширением круга синтетических методов Вместе с тем

можно отметить, что эти реакции, особенно в области негативных резистов, изучены неодинаково полно и, несмотря на все возрастающий размах работ по созданию новых резистов, остается еще много невыясненных или спорных сторон химии резистов.
Это обстоятельство наряду с новыми задачами, определяемыми техническими потребностями микроэлектроники, стимулируют и делают актуальными дальнейшие исследования различных аспектов в данной области. К сказанному необходимо добавить, что многие из рассматриваемых в настоящей диссертации вопросов могут иметь фундаментальное значение и для других разделов полимерной химии и технологии пластических масс и лакокрасочных материалов.
Цель работы Разработка фундаментальных основ синтеза новых высокоэффективных свето- и электронночувствительных полимеров, химии их радиационнохимических превращений и применение указанных полимеров в современной литографии в качестве резистов для высокотехнологичных отраслей микроэлектроники.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
-Исследована циклизация 1,4-цис-полиизопрена в растворе под действием п-толуолсульфокислоты. Изучены полимераналогичные превращения циклокаучука, в частности, гидроксилирование и последующие реакции, позволяющие ввести в полимерные цепи боковые кислотолабильные трет.бутилкарбонатные . группы. Предложен механизм структурирования циклокаучуков и их производных в присутствии продуктов фотолиза ароматических бисазидов. Изучены радиационно-химические превращения циклокаучуков и их производных.
- Разработаны новые способы синтеза сополимеров стирола с малеиновым ангидридом и их химической модификации. Получены производные указанных сополимеров с боковыми метакрилатными, диметилмалеимидными и антрилметильными группами. Изучены твердофазные фотохимические

реакции соответствует квантовый выход (Ф) фотоструктурирования полимерной пленки, который мы определяли при низкой конверсии
антраценовых хромофоров (< 10%) по приведенному выше уравнению
Райзера, Напротив, общий квантовый выход фотодимеризации этих групп, включающий как внутри-, так и межмолекулярную циклизацию и измеряемый отношением числа прореагировавших антраценовых групп к числу
поглощенных квантов, определяли по уменьшению оптической плотности полимерной пленки при Л=389нм. Оба значения квантовых выходов
оказались в пределах погрешностей эксперимента совершенно идентичными (Ф=0,08 + 0,008). На основании изложенного можно сделать вывод, что при экспонировании пленки сополимера III светом с длиной волны 365нм внутримолекулярная фотодимеризация практически не происходит.
В сополимере III антраценовые группы имеют заместители(боковые фрагменты полимерной цепи] в 9-положении, причем 10-положение свободно, поэтому реакция межцепного 9,10-циклоприсоединения, в свою очередь, может принципиально протекать по двум маршрутам: с образованием
фотодимера типа «голова к голове» (син-фотодимер) с совмещением 9,9’-и 10,10'-положений или с образованием димера типа «голова к хвосту» (анти--фотодимер), когда происходит совмещение по 9,10’-и 10,9’-положениям двух антраценовых хромофоров. Очевидно, что появление анти-фотодимеров более вероятно, чем син-фотодимеров вследствие меньших стерических препятствий со стороны боковых радикалов.
Для изучения продуктов фотохимических превращений сополимера III пленку последнего, предварительно облученную при дозе экспонирования 120мДж/см в указанных выше условиях, подвергали исчерпывающему метанолизу в присутствии метилата натрия. Низкомолекулярные продукты фотолиза далее разделяли и анализировали посредством ВЭЖХ с последующей масс-спектрометрией. Практически единственным продуктом фотолиза сополимера III был димер 9-антраценметанола; дальнейший анализ этого димера при помощи ПМР-спектроскопии позволил приписать ему структуру анти-фотодимера Выход димера составлял 33,5%, что хорошо коррелирует с количеством прореагировавших антраценовых хромофоров по данным УФ-спектроскопии (34%). Таким образом, фотолиз пленки сополимера III сопровождается образованием только одного димера типа