PPA-Schichten können durch Elektronenbeschuss direkt positiv strukturiert werden. Ähnlich wie bei der Bestrahlung der sonst verwendeten E-Beam Resists, wie z.B. CSAR 62 oder PMMA, bewirkt der Elektronenstrahl eine Fragmentierung der Polymerketten. Die ausgehend von PPA entstandenen Polymerfragmente sind leichtflüchtige Monomere:
Zerfall von PPA in flüchtige Monomere (Phtalsäuredialdehyde)
Durch Zusatz von PAGs (Säuregeneratoren) kann der Zerfall ebenfalls induziert werden, da PPA durch die nach Elektronenanregung aus PAG freigesetzten Protonen zersetzt wird. Mit PAG versetzte PPA-Schichten zeigen daher eine erheblich höhere Empfindlichkeit, für eine vollständige Entwicklung ist ein PEB bei 100 – 110°C im Anschluss an die E-Beambelichtung notwendig.
Eine detaillierte Studie mit PPA-Resists variabler PAG-Konzentration wurde an der Uni Tübingen von Frau Jasmin Moser im Rahmen ihrer Bachelorarbeit durchgeführt (AK Prof. Fleischer). Ein Schwerpunkt war die Erstellung von Gradationskurven. Im Fall von Muster SX AR-P 8100/15 konnte eine nahezu vollständige positive thermische Entwicklung beobachtet werden. Dabei erwies sich eine höhere PEB Temperatur von 110°C als vorteilhaft:
Eine minimale Schichtdicke wurde bei einer Dosis von etwa 35 mC/cm2 (30kV, PEB 110°C) registriert. Eine 100%ige positive Entwicklung war nicht möglich, mit weiter zunehmender Dosis werden höhere Schichtdicken beobachtet, ein Hinweis auf parallel ebenfalls ablaufende, vernetzend wirkende Prozesse (cross-linking).
Der PAG-Konzentration hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Gradation. Bei Muster SX AR-P 8100/13 wurde die PAG-Konzentration halbiert, entsprechend wurde eine geringere Empfindlichkeit bestimmt:
Eine minimale Schichtdicke von etwa 20nm wurde bei einer Dosis von etwa 50 mC/cm2 (30kV, PEB 110°C) bestimmt. Zwar kann durch höhere PEB-Temperaturen die Empfindlichkeit weiter gesteigert werden, auf etwa 20 mC/cm2 (30kV, PEB 120°C). Aber eine vollständige Entwicklung war dennoch nicht möglich und unbelichtete Areale zerfallen zunehmend thermisch induziert.
Für die meisten Anwendungen ist eine 100%ige positive Entwicklung notwendig. Eine Möglichkeit besteht darin, im Anschluss an den PEB einen kurzen O2-Ätzschritt durchzuführen.
Alternative kann ein Zweilagenprozess durchgeführt werden. Als Bottomresist eignet sich AR-P 617 (PMMAcoMA 33) besonders gut. Der PPA-Resist wird auf AR-P 617 aufgetragen, die untere Lackschicht wird dabei nicht angegriffen.
Nach der E-Beambelichtung wird thermisch, auf der Hotplate entwickelt (PEB) und anschließend der Bottomresist mit organischen Entwicklern AR 600-50 entwickelt. Die geringe Restschichtdicke des PPA-Resists stört den Entwicklungsschritt nicht, längere Entwicklungszeiten ermöglichen die Herstellung definiert unterschnittener Strukturen.
Der Prozess wurde erfolgreich für die Herstellung von Goldarchitekturen eingesetzt:
E-Beam Resist Andere Resists