1.电子束光刻胶的成分是什么,它们的工作原理是什么?

电子束光刻胶(电子束光阻或电子束抗蚀剂):用于电子束和深紫外光源应用于集成电路制造、主要用于掩模制造的光刻胶。这些光刻胶通常的膜厚度值为200至500 nm之间并在掩模及晶圆上实现100至500 nm的结构。电子束光刻胶还用于电子束直写多层胶工艺中。这些通常是薄胶小于100nm胶厚非常适合用于纳米光刻。通过工艺方案的优化,即使是在膜厚度为50 nm时,也可以获得厚度小于10 nm的结构。它们的特点是对硅、玻璃和大多数金属具有很好的附着力。通过旋涂在6000至1000 rpm之间进行涂覆,可以获得厚度在20 nm至1.75 µm之间的薄膜。对于特殊的电子束应用,甚至可以达到10μm的膜厚值(AR-P 6510)。
Allresist提供几种类型的电子束光刻胶:
1)PMMA光刻胶由具有不同分子量(50K,200K,600K和950K)的聚(甲基)丙烯酸酯组成,它们溶于氯苯(AR-P 631…671)或更安全的溶剂乳酸乙酯(AR-P 639) …679)和乙酸1-甲氧基-2-丙酯(AR-P 6510)。这些光刻胶像正性光刻胶一样起作用。50K的PMMA的灵敏度相比于950K的PMMA提高了20%。PMMA层的玻璃态转化温度在105°C的范围内,其在高达230°C的温度下都是热稳定的。

2)聚合物光刻胶由基于甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸(PMMA / MA 33%)的共聚物组成,它们溶解在更安全的溶剂1-甲氧基-2-丙醇(AR-P 617)中。共聚物光刻胶也可以用作正性光刻胶。由于在200°C的烘烤步骤中甲基丙烯酸的化学性质(其中脱水导致形成环),因此与PMMA光刻胶相比,共聚物的灵敏度高3至4倍,并且对比度也高得多。此外,聚合物层在玻璃态转化温度为150°C的情况下最高温度高达240°C。

AR-P 6510作为适用于LIGA技术(同步辐射)的5 – 250 µm厚膜的特殊光刻胶。

PMMA和共聚物层在260 nm波长以上是光学透明的。然而,由于它们的光刻胶在248nm处也被吸收,因此即使灵敏度较低,也可以用这些光刻胶进行深紫外线曝光和图案化。

3.) CSAR 62(AR-P 6200)基于苯乙烯丙烯酸酯,并溶解在更安全的溶剂苯甲醚中。聚合物层在高达240°C的温度下仍具有热稳定性;玻璃态转变温度为148°C。它们的灵敏度大约是PMMA光刻胶的两倍,而灵敏度却比聚合物(AR-P 617)低一点。这些差异可用于两层和三层工艺(例如T-gate)。CSAR 62具有非常高的对比度(> 15)和良好的等离子体蚀刻稳定性。

4)基于酚醛树脂的电子束光刻胶(AR-P 7400,AR-N 7500…7700)通常可在碱性水溶液中显影。这些光刻胶可用作正性或负性电子束光刻胶。正性光刻胶包含萘醌二叠氮化物和线型酚醛树脂(AR-P 7400)。除线型酚醛树脂有机或胺交联剂和/或产酸剂外,负性光刻胶也包含在内。作为附加成分,AR-N 7500包含萘醌二叠氮化物。

与基于PMMA以及聚合物(AR-P 617)的电子束光刻胶相比,基于酚醛树脂的光刻胶在等离子蚀刻中的稳定性约为其两倍。它们用于电子束光刻工艺中结构的制造以及掩模的制造。一些电子束光刻胶也可用于混合光刻工艺,将电子束和紫外线曝光(AR-P 7400、7520和7700/30)结合起来。通过电子束光刻将精细结构写入光刻胶层,然后立即对较大结构进行UV曝光(i线)。随后,根据常规方案使用一步显影工艺显影该光刻胶。

对于使用AR-P 7400和AR-N 7520的非常薄的薄膜,可以实现<10 nm的最大分辨率。使用AR-N 7520,即使深宽比为10,也可以实现6 nm的线。

化学增强的电子束光刻胶是AR-N 7700、7720以及AR-N 7700/30和/ -37。后者的光刻胶具有非常高的灵敏度,具有很高的加工和存储稳定性,并且还可以在深紫外线和宽谱紫外线曝光。AR-N 7700系列的光刻胶是高分辨率光刻胶,具有50 – 100 nm的结构分辨率,灵敏度很高。电子束胶 AR-N 7720由于其较低的对比度因而特别适合于三维结构加工。

Electra 92(AR-PC 5090和5091)是前面电子束光刻胶的重要补充。导电光刻胶本身是不可结构化的,但是为了消散电荷需要导电光刻胶,以便在绝缘衬底(玻璃、石英、聚合物)上实现准确的结构图像。

PMMA的折射率为1.48,聚合物为1.49,苯乙烯丙烯酸酯为1.54 ,酚醛树脂型电子束光刻胶的折射率为1.60-1.61 。

点击数:25