CSAR 62电子束光刻胶(100kV)各种显影液的评估

为了评估各种显影液对 CSAR 62 电子束光刻胶的适用性,Lothar Hahn 博士(卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT),微结构技术研究所)提供了各种在 100 kV 电子(剂量变化)曝光后的样品。样品在不同的标准显影液和其他溶剂(图中其他溶剂是指在这种情况下只有主要溶剂,例如 MIBK,而不是少量添加的其他溶剂)中显影 60 秒,然后在 IPA 中终止显影。使用 Dektak 150 扫描层厚度。如果测量的层厚度除以相应的初始层厚度 (D/D 0) 与曝光剂量作图,得到每个显影液的显影曲线。曲线越陡峭,所用显影液的对比度就越高。弱显影液具有更高的对比度不会或仅导致较小的暗腐蚀(未曝光区域的显影过程)。在 AR 600-546  (乙酸戊酯)和 X AR 600-546/1  (乙酸己酯)的显影后和定影前,使用纯 MIBK 进行额外的 10 秒漂洗步骤,以确保完全显影。

CSAR 62 ( AR-P 6200 ) 的显影曲线;多种高对比度显影液可选,SB 180 °C,膜厚:~240 nm,100 kV,显影时间 60 秒,21.5 °C,定影 IPA。

在所有研究过的高对比度显影液中,MIBK 被证明是最强的显影液,其清零剂量约为 150 µC/cm 2。显影剂邻二甲苯和 AR 600-546  (标准显影剂)可获得的灵敏度约为 230 µC/cm 2,因此乙酸戊酯比邻二甲苯产生更高的对比度。溶剂三甲基乙酸甲酯和乙酸辛酯也可提供高对比度显影,但其灵敏度明显低于标准显影剂。 通常用于 PMMA 薄膜的显影剂 AR 600-55不适用于 CSAR 62,因为即使在 600 µC/cm 2的剂量下 也没有观察到完全显影。

如果显影时间延长到 3 分钟,一般可以获得更高的灵敏度值。在这种情况下,对比度略有降低,因为显影过程已经可以使较低的曝光剂量的胶开始显影。

CSAR 62 ( AR-P 6200 ) 灵敏度曲线;多种高对比度显影液可选,SB 180°C,膜厚:~240 nm,100 kV,显影时间 60 秒,21.5 °C,定影IPA。

如果将很强的显影也用于 CSAR 62 的显影,则产生的对比度会降低,但同时灵敏度会提高。因此可以减少直写时间,特别是对于较大的曝光区域,但必须考虑暗腐蚀会比较严重。

CSAR 62 ( AR-P 6200 ) 的灵敏度曲线;多种强显影液(参考 MIBK)可选,SB 180 °C,胶厚:~240 nm,100 kV,显影时间 60 秒,21.5 °C,定影 IPA。

AR 600-548 的灵敏度最高为 50 µC/cm 2,如果选择更短的显影时间,可以显着减少暗腐蚀。与AR 600-548 相比,强效专用显影剂 X AR 300-12/21  (含有 PGMEA)导致的暗腐蚀较低, 并且与标准显影剂 AR 600-549 的灵敏度大致相同(清零剂量约为 125 µC/cm 2 )。此外,基于乙苯的显影剂 X AR 300-74/1 非常适用于 CSAR 62 的敏感显影(清除剂量 < 125 µC/cm 2)。如果显影时间延长至 3 分钟,通常会观察到更高的灵敏度;清零剂量显着减少。

CSAR 62 ( AR-P 6200 ) 的不同强显影液的灵敏度曲线,SB 180 °C,胶厚:~240 nm,100 kV,显影时间为 60 s 和 180 s 对比(21.5 °C),定影 IPA。

如果使用显影液 X AR 300-12/21  ,则在 3 分钟显影时间观察到约 5% 的较弱的暗腐蚀。对标准显影剂 AR 600-549更详细地研究了显影时间对灵敏度的影响。

CSAR 62 ( AR-P 6200 ) 显影液AR 600-549的灵敏度曲线 ,SB 180 °C,胶厚:~240 nm,100 kV,显影时间在 21.5 °C下各 60 s – 360 s,定影 IPA。

如果显影时间从 1 分钟延长到 6 分钟,则清零剂量可以减少一半以上,从 125 µC/cm 2 减少到大约 50 µC/cm 2。尽管显影非常敏感,但会产生约 7% 相对较小的暗腐蚀。在显影时间的 3 分钟内,没有发生明显的暗蚀。

特别是在光刻胶层薄的情况下,如果使用强显影剂,则工艺窗口很小。当薄层与较厚层相比时,即使只有中度的暗侵蚀在百分比方面也有更大的影响。将显影剂温度降低几度可以显着减少暗腐蚀,如下面的 AR 600-548 示例所示。

CSAR 62 ( AR-P 6200 ) 的显影液AR  600-548 的灵敏度曲线与显影液温度的关系,SB 180 °C,胶厚:~240 nm,100 kV,定影 IPA。

虽然在室温下 60 秒内可观察到不超过 15% 的暗腐蚀,但如果在 15 °C 下进行显影步骤,则该暗腐蚀速率降低至仅 5%。同时, 清零剂量从 50 µC/cm 增加到大约 75 µC/cm 2,对比度略有增加。

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