6. 电子束光刻胶如何选择合适的显影液,显影液浓度和温度等因素对显影结果有何影响?

在显影过程中,正胶的胶膜的曝光区域将被去除从而实现图形化。而负胶,未曝光区域被去除从而实现图形化。为了实现可重复的结果,强烈推荐对有机溶剂显影液(AR 600-50,-50,-56) 显影过程的温度应为21-23℃±0.5℃,对水溶性碱显影剂(AR 300-26, -35, -40)显影过程的温度应为21-23℃±0.5℃。

显影液AR 600-50一种溶剂型显影液,专为聚合物电子束胶 (AR-P 617) 设计。使用该显影液,可提高电子束光刻胶的灵敏度。

显影液 AR 600-55 与下面介绍的 AR 600-56一样,也是溶剂型的。作为高速显影液,如果工艺需要较短的显影时间以实现高工艺产能,则建议选择 AR 600-55 用于 PMMA 薄膜 (AR-P 630-670)的显影。聚合物胶膜 (AR-P 617),例如用于双层胶PMMA/聚合物体系中,同样可以用这种显影液进行显影。

显影液AR 600-56显影速度比AR 600-55 慢,如果工艺中不在意较长的显影时间,而更关注高分辨率和高对比度,我们强烈推荐使用它用于 PMMA  (AR-P 630-670)的显影,当然,这种显影剂也适用于聚合物胶的显影。

与基于酚醛树脂的电子束光刻胶相比,PMMA 层的显影可以被随时中断,然后继续进行显影不会出现问题。为了获得更高的分辨率,也可以使用异丙醇或异丙醇/水显影剂。然而,在这种情况下,曝光过程则需要更高的剂量。

对于CSAR62 光刻胶的显影, 显影液AR 600-546600-548 600-549 是适合的。作为最弱的显影剂,AR 600-546可获得最高的对比度值 > 15,同时工艺窗口宽,方便操作。如果使用更强的显影液 AR 600-548,灵敏度可提高6-10 μC/cm²( @30 kV)。  使用中等强度的显影液AR 600-549 其灵敏度是使用最弱显影液AR 600-546 的两倍,同样没有暗腐蚀,其对比度约为 4。特别是对于 CSAR 62,显影液的温度对显影过程的影响非常大。较低的温度会减少暗腐蚀,但也会降低灵敏度。这里可能需要用户自己进行测试以确定最佳条件。

对于碱性水溶液显影液AR 300-40产品线包括各种浓度的非金属离子显影液。与含金属离子的显影液 (AR 300-26, AR 300-35) 相比,使用这些显影液可最大限度地减少衬底表面金属离子污染的可能性。它们表现出优异的性能,作为水性溶液,不会留下任何残留物。特别推荐使用 AR 300-46 和 300-47 显影剂(有些还被稀释)用于酚醛树脂基电子束光刻胶 AR-N/P 7000。非金属离子显影液对稀释变化更敏感。因此,这些显影液在稀释时要非常地小心,如果可能的话,需要使用刻度装置,并且稀释后立即使用,以确保实验结果的可重复性。

高浓度显影液AR 300-40通常导致正胶显影时的灵敏度更高,从而所需曝光剂量最小、减小显影时间,工艺产量更高。可能的缺点是暗腐蚀更严重,同时,在某些情况下,工艺稳定性较低(因为显影速度太快)。在高浓度显影条件下,负涂层交联需要更高的曝光剂量。

低浓度显影液AR 300-40 会导致正胶膜的对比度更高,即使在较长的显影时间下,也能减少未曝光或仅部分曝光区域的光刻胶去除。但是,必须增加曝光剂量。负性光刻胶在较低的显影液浓度下需要较低的曝光剂量(用于交联)。完全显影所需时间更长。

显影槽的使用时间:用于浸没显影的碱性水溶液显影液的显影槽的使用时间,受到工艺产量和从空气中吸收CO2等因素的影响。产能取决于显影区域的比例。CO2 的吸收也受显影液容器的频繁打开的影响,会导致显影速度降低。为了避免这种异常情况出现,建议经常更换显影槽中的显影液。

CO2 在溶剂型显影剂不会产生影响,但是混合的溶剂型显影液(例如AR 600-55、600-56)可能由于各自溶剂的挥发速度不同而发生变化。因此,也建议经常更换可能有问题的显影液。

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