三层胶系统在T-型栅制造中的应用

三层胶体系一

原则上,制造 T- 型栅的三层胶系统的光刻胶搭配有多种形式。然而,在每种情况下,不同的光刻胶在旋涂过程中不发生互相混合是至关重要的,以确保连续且层次分明的胶层。AR-P 617可以毫无问题地涂覆在所有 PMMA(50k – 950k)上,因为光刻胶中的溶剂不会腐蚀 PMMA。反之亦然,AR-P 617上也可以旋涂以乳酸乙酯或苯甲醚为溶剂的 PMMA 电子束光刻胶。     

与 950k PMMA(底部)相比,T-gate 制造的一种方案是利用 50k PMMA(顶部)的高灵敏度。共聚物(PMMA co MA 33、AR-P 617)形成中间层,因为与 PMMA 相比具有更高的灵敏度,因此可以很好地控制所需的底切。

三层胶体系示意图:950k PMMA(底部)、PMMA co MA(中间)、50k PMMA(顶部)

通过使用选择性显影液、曝光模式和显影时间,可以很好地控制所需的 T -型栅结构。T-Gate 结构是在 MLU Halle(Heyroth 博士)实现的。

T-gate结构电镜图片 (PMMA/PMMA co MA/PMMA),用于 PMMA 的显影 MIBK 显影液和用于AR-P 617 显影液X AR 600-50/2

然而,缺点是在显影过程中需要不同的显影液。因此,我们寻找了一种显影液混合物,它应该能够以规定的方式同时显影所有层,并且质量足够高,而且具有较低的暗腐蚀。专用显影剂X AR 600-55/1针对此应用进行了优化,适用于AR-P 617或 PMMA 的显影,因此可用作两层或三层工艺的通用显影剂。底切的程度可以通过辐照剂量轻松控制。X AR 600-55/1不会腐蚀更高分子量、未曝光的 PMMA, 数据显示 50k PMMA在显影液中的显影速率约为 8 nm (30 s)、14 nm (60 s)、29 nm (180 s) 和约 37 nm(约5min) 的中等侵蚀速率。通过使用稍厚的顶层胶或在较低温度(范围 15 – 20 °C)下进行显影,可以消除暗腐蚀对顶部 PMMA 层的干扰影响。

三层胶体系方案二

建立三层系统的另一个方案是使用 950k PMMA 作为底部光刻胶,AR-P 617作为中间层,CSAR 62 作为顶部光刻胶:

三层胶体系示意图:950k PMMA(下)、PMMA co MA(中级)、CSAR 62(上)

在涂胶过程中不会发生不同层之间光刻胶的互相混合,确保确定的每层的轮廓分明。AR-P 617可以毫无问题地涂覆在所有 PMMA (50k – 950k) 上,此外还可以使用 AR-P 6200 (CSAR 62) 进行涂胶,因为苯甲醚不溶解AR-P 617。如果在曝光后使用选择性显影液,则可以很好地控制 T-gate 结构。除 MIBK、邻二甲苯和乙苯外,高对比度显影液AR 600-546和更强的显影液AR 600-549会选择性的显影上光刻胶。中间层可以使用X AR 600-50/2AR 600-50选择性显影。最后,含 MIBK 的显影剂(AR 600-55AR 600-56 ) 可用于底层PMMA的显影。

然而,缺点是在此过程中必须多次更换显影液。因此,我们寻找能够以获得明确轮廓且令人满意的显影液来显影所有胶层。许多强大的显影剂会导致明显的暗蚀。通过仔细选择活性(显影)成分与显影抑制添加剂的组合,可以减少暗腐蚀,而同时产生的灵敏度降低可以很容易地通过延长显影时间来补偿。在显影液X AR 600-50/4中 CSAR 62 的暗蚀甚至可以控制在显影 10 分钟后小于 5%。

CSAR 62 (AR-P 6200) 在不同显影时间下的剂量剂量变化曲线,SB 180 °C,薄膜厚度:~240 nm,100 kV,显影液X AR 600-50/4,温度21.5 °C ,定影液:IPA。

除了 CSAR 62 之外,AR-P 617 (PMMA co MA) 和 PMMA 也是可以使用通用显影液X AR 600-50/4以非常敏感的方式进行显影。专用显影液X AR 600-50/4适用于AR-P 617的开发、CSAR 62 和 950K PMMA,因此可用作两层或三层胶工艺的通用显影液。通过曝光剂量以及显影时间来控制暗腐蚀,可以很容易地控制中间层中底切的灵敏度和形状。显影液在 21 °C 和 60 秒的显影时间会产生约 18 nm 的暗腐蚀。 在21 °C 下将显影时间延长至 3 分钟暗腐蚀也将显着增加至约 95 nm,而在 19 °C 时暗腐蚀仅为约 80 nm。因此,显影液温度的降低通常会导致暗蚀的减少和对比度的轻微增加。

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