Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Produktinformation
E-Beam ResistS
1
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
DIE ALLRESIST GMBH
Die Allresist GmbH bietet eine breite Palette an
Resists und Prozesschemikalien für alle Standardprozesse der Photo- und E-Beam-Lithographie zur
Herstellung elektronischer Bauteile an.
Als unabhängiger Resisthersteller entwickeln, produzieren und vertreiben wir unsere Produkte selbst.
Seit 1992 auf dem Markt, nutzt Allresist ihr Know
how aus 30 jähriger Resistforschung und produziert
ihre Produkte in höchster Qualität (ISO 9001).
Die geschäftsführenden Gesellschafter
Als chemischer Betrieb sind wir uns der besonderen Verpflichtung für eine gesunde Umwelt bewusst.
Ein verantwortlicher, schonender Ressourcenumgang
und freiwilliger Ersatz umweltgefährdender Produkte
sind gelebte Politik. Allresist ist umweltzertifiziert (ISO
14001) und Umweltpartner des Landes Brandenburg.
Das Unternehmen ist mit seiner umfangreichen Produktpalette weltweit vertreten. Neben unseren Standardartikeln fertigen wir kundenspezifische Produkte.
Darüber hinaus entwickelt Allresist innovative Produkte für Zukunftstechnologien wie z.B. die Mikrosystemtechnik und Elektronenstrahllithographie.
In diesen Wachstumsmärkten werden leistungsfähige,
empfindliche und hochauflösende Lacke benötigt.
Unsere neu entwickelten E-Beamresists CSAR 62
und AR-N 7520 entsprechen diesen Forderungen
und befördern mit ihren exzellenten Eigenschaften
wegweisende Technologien. Mit Electra 92 als TopLayer können E-Beamresists auch auf isolierenden
Schichten wie Glas, Quarz, GaAs verarbeitet werden.
32 nm-Technologie mit SX AR-N 7520/4 = AR-N 7520.07 neu
2
zur Mikrostrukturierung mbH
2017
Die gebrauchsfertigen Sprühlacke AR-P 1200, AR-N 2200
werden nach weiterer Optimierung mit Erfolg eingesetzt.
Der alte strukturtreue AR-N 7520 für sehr präzise Kanten
wird auf vielfachen Kundenwunsch wieder angeboten.
Mit verschiedenen CSAR-Entwicklern kann eine
Auflösung bis 10 nm und eine Empfindlichkeit
um 10 µC/cm² realisiert werden. In einem Zweilagensystem mit PMMA können kleinste Strukturen mit extremen Unterschnitt erzeugt werden.
2016
Für eine effiziente Ableitung der Aufladungen bei der
E-Beam-Lithographie auf isolierenden Substraten wurden
der AR-PC 5090 und 5091 (Electra 92) entwickelt. Die neuen sehr leitfähigen Schutzlacke können auf PMMA, CSAR 62
und HSQ bzw. auf novolakbasierten E-Beamresists eingesetzt und nach dem Prozess einfach und vollständig entfernt
werden. Darüber hinaus kann Electra 92 als Ersatz für die
Metallbedampfung bei REM-Aufnahmen verwendet werden.
2012
Mit dem neuen E-Beam-Resist AR-N 7520/4
ab 2014 AR-N 7520 neu bringt Allresist einen
hochauflösenden und gleichzeitig empfindlichen Resist auf den Markt: Im Vergleich zu
dem bisherigen E-Beamresist verfügt er über
eine 7-fache höhere Empfindlichkeit. Die Dose
to clear einer 100-nm-Schicht reduziert die
Schreibzeiten bei 30 KV auf 35 µC/cm².
2015
Für Anwender der E-Beam-Technologie, die über keine
Gelblichtbedingungen verfügen, wurden die Negativ-EBeamresists SX AR-N 7530 (no CAR, sonst wie 7520)
und SX AR-N 7730 (CAR, sonst wie 7700) entwickelt.
2014
Aufgrund der reprotoxischen Einstufung des Rohstoffes NEP
in den Removern AR 300-70, 300-72 führt Allresist hierfür
einen gesundheitsunschädlicheren Remover AR 300-76 ein.
Weitere 8 PMMA-Feststoffe ergänzen das nunmehr 43
Feststoffgehalte umfassende PMMA-Produktportfolio.
Unser Team
Unser flexibles Eingehen auf Kundenwünsche verbunden mit einer effizienten Produktionstechnologie erlauben eine rasche Verfügbarkeit. Daraus resultieren sehr
kurze Lieferzeiten, kleine Abpackungen ab ¼ l, 30 ml
Testmuster sowie ein individueller Beratungsservice.
Allresist wurde für ihre wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Spitzenleistungen vielfach ausgezeichnet
(Technologietransferpreis, Innovationsspreis, Kundenchampions, Qualitätspreis und Ludwig-Erhard-Preis).
Interessante Neuigkeiten und weitere Informationen
haben wir für Sie auf unserer Website zusammengestellt. In unserem Resist-WIKI und den FAQ können
Sie rasch Antworten auf viele Fragen finden.
WWW.ALLRESIST.DE
2013
Der 5 µm-Lack AR-N 4400-05 vervollständigt die CARSerie 44, einer wirksamen Alternative zum SU-8. Der
Schichtdickenbereich beträgt damit 2,5 µm - 100 µm.
Der neue Remover AR 600-71 ist ein besonders effizienter
Remover für höher getemperte E-Beam- und Photoresistschichten (210 bzw. 170 °C) bereits bei Raumtemperatur.
Der neue Elektronenstrahlresist CSAR 62 ist eine Weiterentwicklung des bekannten ZEP-Resists. Ein Copolymer
auf der Basis von Methylstyren-α-chlormethacrylat garantiert hohe Empfindlichkeit und exzellente Auflösung, steilen Kontrast sowie eine hervorragende Plasmaätzstabilität.
22 nm-Strukturen mit Zweilagensystem AR-P 6200.09 / AR-P 679.03
18 neue Anisol-PMMA-Resists AR-P 632 ...
672 der Typen 50K, 200K, 600K und 950K
ergänzen die bisherige Anisol-PMMA-Resistpalette, die genau wie die Chlorbenzen-PMMAResists die hohen Anforderungen der E-BeamTechnologie erfüllen.
2011
Allresist bietet neue gebrauchsfertige Sprühresistserien AR-P 1200 und AR-N 2200 an.
Sie dienen der gleichmäßige Bedeckung senkrechter Gräben, geätzter 54° Böschungen sowie für den Lackauftrag mittels spin coating.
2010
Bis 400 °C temperaturstabile Polyimidresists
sind als Schutzlack unter der Bezeichnung SX
AR-PC 5000/80 sowie als Photoresist unter
dem Namen SX AR-P 5000/82 erhältlich.
Aktuell in der Neuentwicklung befindlich
In dem Eurostar-Projekt „PPA-Litho“ werden
thermisch entwickelbare 10 nm Resists für das
Nanofrazor-Verfahren und für die E-BeamLithographie entwickelt.
Silylierte PPA´s (Polyphtalaldehyde) sollen mit
den genannten Verfahren ebenfalls strukturiert
werden können, im Erfolgsfall ergibt sich hier
eine Alternative zum HSQ.
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
10 nm-Strukturen mit dem AR-P 6200 = CSAR 62 (100 nm pitch)
UNSERE NEUIGKEITEN
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Gesellschaft für chemische Produkte
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
3
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Wir liefern unsere Produkte innerhalb 1 Woche ab Werk, vorrätige Lagerware sofort bzw. entsprechend Wunschtermin.
Packungsgrößen Resist: ¼ , 0,5 l, 1 , 2,5 , 6 x 1 , 4 x 2,5 , Prozesschemikalien in 1 l, 2,5 , 5 , 4 x 2,5 , 4 x 5 .
Dieser allgemeine Teil ist der erklärende und ergänzende Teil zu den einzelnen E-Beamresistinformationen und
vermittelt einen ersten Überblick sowie Hintergrundwissen. Unter www.allresist.de finden Sie darüber hinaus unsere
FAQs sowie unser Resist-WIKI und eine detaillierte Produkt-Parametersammlung.
Informationen zu Allresist - Produkten
Überblick über Aufbau, Wirkungsweise und
Eigenschaften von E-Beamresists
E-Beam Resists (Elektronenstrahlresists) sind für Elektronenstrahl-, Ionenstrahl- und Tief-UV-Anwendungen zur
Herstellung von höchstintegrierten Strukturen konzipiert.
Sie werden für die Maskenfertigung und bei maskenlosen
Lithografieverfahren für die Strukturierung von Schichten
bzw. Wafern in der Prototypen- oder Kleinserienherstellung eingesetzt.
E-Beamresists werden im Direktschreibverfahren oder
mittels maskenbasierter Technik (z.B. „stencil mask“) genutzt und können auch für Mehrlagen-Prozesse verwendet werden (z.B. Herstellung von T-Gates). In dünnen
Schichten (< 100 nm) sind sie für die Nanometer-Lithographie ausgezeichnet geeignet. In einem optimierten
Verarbeitungsregime ist es möglich, Strukturen < 10 nm
bei einer Schichtdicke von 50 nm zu realisieren.
E-Beamresists werden mittels spin coating beschichtet und
zeichnen sich durch eine sehr gute Haftung auf Silizium,
Glas und den meisten Metallen aus. Bei dünnen Resists
liegt der optimale Bereich der Schleuderdrehzahl zwischen 2000 und 3000 rpm, bei dicken Lacken bei 500
bis 2000 rpm. Für novolakbasierte E-Beamresists sind
Drehzahlen bis 9000 rpm geeignet. Bei hochmolekularen
PMMA (600K, 950K) sind Drehzahlen über 6000 rpm zu
vermeiden, da diese Lacke zum Verspinnen (Zuckerwatte-Effekt) neigen. Je nach Resisttyp können E-BeamresistSchichten von 10 nm bis 4 µm realisiert werden.
Die Allresist GmbH verfügt über ein breites Sortiment
an unterschiedlichen Resisttypen, mit denen eine Vielzahl von Anwendungen abgedeckt werden können:
PMMA-Resists bestehen aus Polymethacrylaten verschiedener Molgewichte (50K, 200K, 600K und 950K) gelöst in
Chlorbenzen (AR-P 631 … 671) bzw. den Safer-solventLösemitteln Anisol (AR-P 632 … 672), Ethyllactat (AR-P
639 … 679) und 1-Methoxy-2-propylacetat (AR-P 6510).
Sie arbeiten positiv. Dabei besitzt das Polymer 50K gegenüber dem 950K eine um 20 % höhere Empfindlichkeit.
Die Glastemperatur von PMMA-Schichten liegt bei 105
°C. Die Polymere sind bis 230 °C thermisch stabil.
Die PMMA´s verfügen über eine exzellente Auflösung. So
sind mit dem AR-P 679.02 6 nm Stege mit einem Aspektverhältnis von 10 erreichbar.
Seite
5
Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists
7
Produktportfolio aller Allresist-Produkte(Photoresists, E-Beamresists, Experimentalmuster)
64
Positiv-System
Anwendung / Eigenschaft
Produkt
AR-P 610 er
Copolymer PMMA/MA 33% für Nanometerlitho.
AR-P 617.03 - 617.14
10
AR-P 630-670 er
PMMA 50K, 200K, 600K, 950K in Chlorbenzen
PMMA 50K ... 950K im safer solvent Anisol
PMMA 50K ... 950K im safer solvent Ethyllactat
14
AR-P 6200
(CSAR 62)
Poly(α-methylstyren-co-α-chloracrylsäuremethylester)
höchstauflösend, hochempfindlich, plasmaätzresistent
AR-P 631 ... 671 (.01-.09)
AR-P 632 ... 672 (.01-.12)
AR-P 639 ... 679 (.01-.07)
AR-P 6200.04 - 6200.18
AR-P 6500
hohe PMMA-Schichten bis 250 µm, X-Ray, Tief-UV
AR-P 6510.15, .17, .18, .19
28
AR-P 7400
mix & match, ätzresistent, g-, i-line, auch negativ
AR-P 7400.23
30
Produkt
Seite
20
Seite
AR-N 7500
mix & match, ätzresistent, UV: positiv o. negativ
AR-N 7500.08, 7500.18
34
AR-N 7520 neu
mix & match, höchstauflösend, kurze Schreibzeit
AR-N 7520.07 - 7520.17
36
AR-N 7520
mix & match, höchstauflösend, hochpräzise Kanten
AR-N 7520.073, 7520.18
38
AR-N 7700
hochauflösend, steile Gradation für digitale Abb.
AR-N 7700.08, 7700.18
40
AR-N 7720
hochauflösend, flache Gradation
AR-N 7720.13, 7720.30
42
Top-Layer-System Anwendung / Eigenschaft
Produkt
AR-PC 5000
Leitfähige Schutzlacke für E-Beamresists
AR-PC 5090.02, 5091.02
Prozesschemie
Anwendung / Eigenschaft
Produkt
Verdünner
safer solvent für Photoresists und
safer solvent (tlw.) für E-Beamresists
AR 300-12
AR 600-01, -02, -07, -09
54
Entwickler
Puffersysteme für Photo-/E-Beamresists
AR 300-26, 300-35
55
Entwickler
metallionenfrei für Photo-/E-Beamresists
AR 300-44, -46, -47, -475
56
Entwickler
lösemittelbasiert für E-Beamresists
AR 600-50, -51, -55, -56
AR 600-546, -548, -549
57
Stopper
lösemittelbasiert für E-Beamresists
AR 600-60, -61
58
Remover
organische Lösungen und wässrig-alkalische
Lösungen für Photo-/E-Beamresists
AR 600-70, -71
AR 300-70, -72, -73, -76
59
Haftvermittler
organische Lösungen für Photo-/E-Beamresists
AR 300-80, HMDS
62
Seite
48
Seite
Ein Sonderfall sind die AR-P 6510 er PMMA-Resists für
hohe Schichtdicken (65-250 µm) für die LIGA-Technik.
Copolymerresists wie der AR-P 617 bestehen aus Copolymeren auf der Basis von Methylmethacrylat und
Methacrylsäure (PMMA/MA 33 %) gelöst in dem Safersolvent-Lösemittel 1-Methoxy-2-propanol. Der CSAR 62
(AR-P 6200) ist styrenacrylatbasiert und in dem Safer-solvent-Lösemittel Anisol gelöst. Copolymerresists arbeiten
positiv und haben eine 3-4 fache höhere Empfindlichkeit
gegenüber PMMA-Resists. Darüber hinaus sind die Polymerschichten bis 240 °C thermisch stabil, die Glastemperaturen liegen beim AR-P 617 bei 150 °C und CSAR 62
bei 148 °C. Oberhalb einer Wellenlänge von 260 nm sind
PMMA- und Copolymerschichten optisch transparent. Da
sie jedoch bei 248 nm eine Absorption besitzen, ist auch
eine Tief-UV-Belichtung und Strukturierung mit diesen Resists, bei allerdings geringer Empfindlichkeit, möglich.
Novolakbasierte E-Beamresists, wie die AR-P 7400,
AR-N 7500, 7520, 7700 und 7720 sind generell wässrigalkalisch entwickelbar. Hier unterscheidet man zwischen
Positiv- und Negativelektronenstrahllacken. Sie enthalten
neben dem Novolak organische oder aminische Vernetzer und/oder Säuregeneratoren. Der AR-N 7500 enthält zusätzlich positiv arbeitende Naphthochinondiazide.
Novolakbasierte E-Beamresists sind etwa zweimal plasmätzstabiler als PMMA-Resists und dienen zur Strukturerzeugung mittels Elektronenstrahllithographie und zur
Maskenherstellung. Einige E-Beamresists können auch
durch Mix-&-Match-Prozesse von E-Beam- und UV-Belichtungen (7400, 7520, 7700) strukturiert werden.
Stand: Dezember 2014
Stand: Januar 2016
Allgemeine Produktinformationen (Überblick, Haltbarkeit, Abwasserbehandlung, Sicherheitshinweise)
Negativ-System Anwendung / Eigenschaft
4
Allgemeine Produktinformationen zu Allresist - E-Beamresists
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Inhalt & Produktübersicht E-Beam Resists
5
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Die feinen Strukturen werden mit dem Elektronenstrahl
in die Resistschicht eingeschrieben, dann erfolgt die UVBelichtung (i-line) der größeren Strukturen. Anschließend
werden die Resists wie üblich entwickelt. Die maximale
Auflösung des AR-P 7400 und AR-N 7520 kann bei sehr
dünnen Schichten < 30 nm betragen.
Chemisch verstärkte E-Beamresists sind der AR-N 7700
und 7720. Sie enthalten strahlungsempfindliche Säuregeneratoren und benötigen immer ein Cross Linking Bake
nach der Bestrahlung. Diese Resists sind hochauflösend
und gestatten Strukturauflösungen von 50-100 nm bei
sehr guter Empfindlichkeit. Der AR-N 7720 ist aufgrund
seines gezielt eingestellten geringen Kontrastes für dreidimensionale Strukturen wie diffraktive Optiken oder Hologramme besonders gut geeignet.
Die Brechzahlen betragen bei PMMAs 1,48, bei den Copolymeren AR-P 617 1,49 und CSAR 62 1,54. Novolakbasierte E-Beamresists liegen bei 1,60 - 1,61.
6
Haltbarkeit und optimale Lagerbedingungen
PMMA- und Copolymer-E-Beamresists sind im sichtbaren Wellenlängenbereich nicht lichtempfindlich (Gelblicht
nicht erforderlich) und reagieren weniger empfindlich als
novolakbasierte Resists auf Temperatureinwirkung. Sie altern nur sehr langsam, Alterungserscheinungen sind das
allmähliche Eindicken, das jedoch ohne Qualitätseinbußen
bleibt. Lediglich die Schichtdicke wird etwas höher, was
jedoch beim Beschichten leicht korrigiert werden kann.
Abwasserbehandlung
Durch Einstellen der verbrauchten, wässrig alkalischen
Developer- und Remover-Lösungen auf pH 9 bis 10
durch den Zusatz von Säuren und anschließender Abtrennung des Niederschlages können bis zu 90 % des organischen Materials aus den Developerabfällen entfernt
werden. Zur Entsorgung ist die filtrierte Lösung auf pH
6,5 bis 8,0 einzustellen. Die Abfallbeseitigung der festen
Rückstände kann in geordneten Deponien or durch Verbrennung in behördlich genehmigten Anlagen erfolgen.
Die gesammelten Resist und Lösemittelabfälle sind in autorisierten Verbrennungsanlagen zu entsorgen.
Sicherheitshinweise
Resists, Thinner, Remover und Adhesion promoter enthalten organische Lösemittel, es ist für ausreichende Beund Entlüftung im Arbeitsraum zu sorgen.
Developerlösungen sind basische, ätzende Flüssigkeiten.
Der Kontakt mit den Developern ist zu vermeiden, da sie
die Haut reizen (Schutzbrille, Schutzhandschuhe tragen).
Die EG-Sicherheitsdatenblätter unserer Produkte können
Sie unter www.allresist.de / Produkte abrufen or unter
[email protected] anfordern.
0. Haftung - Substratvorbehandlung
Die Haftung zwischen Substrat und Lack ist für eine sichere Verarbeitung des Resists von großer Bedeutung.
Geringste Veränderungen des Reinigungsprozesses oder
der Technologie können signifikante Auswirkungen auf die
Haftfestigkeit haben. Im Allgemeinen weisen Silizium, Siliziumnitrid, Nichtedelmetalle (Aluminium, Kupfer) eine gute
Lackhaftung auf, während die Haftung auf SiO2, Glas, Edelmetallen, wie Gold und Silber, sowie auf Galliumarsenid
schlechter ist. Hier sind unbedingt Maßnahmen zur Verbesserung der Haftfestigkeit erforderlich. Zu hohe Luftfeuchtigkeit (> 60 %) verschlechtert die Haftung deutlich.
Bei Verwendung neuer Substrate ist ein Ausheizen bei
etwa 200 °C (3 min, hot plate) zur Trocknung ausreichend.
Jedoch sind die Substrate im Anschluss daran schnell zu
verarbeiten. Es empfiehlt sich eine Zwischenlagerung in
einem Exsikkator zur Verhinderung der Rehydrierung.
Organisch verunreinigte oder bereits verwendete Wafer
erfordern vorherige Reinigungen in Aceton und nachfolgend in Isopropanol oder Ethanol ggf. mit anschließender Trocknung. Dadurch verbessert sich die Lackhaftung.
Wird nur Aceton zur Reinigung verwendet, sollte das
Substrat unbedingt im Trockenschrank getrocknet werden, um die kondensierte Luftfeuchte, die durch die Verdunstungskälte des Acetons entsteht, zu entfernen.
Werden die Wafer in einer Technologie mehrfach prozessiert und unterschiedlichen Einflüssen ausgesetzt, empfiehlt sich eine intensive Reinigung. Diese ist jedoch stark
substrat- (inklusive der schon aufgebrachten Strukturen)
und prozessabhängig. Der Einsatz von Removern oder
Säuren (z.B. Piranha) mit anschließender Spülung und
Trocknung kann erforderlich sein. Eine Unterstützung
durch Ultra- oder Megaschall hilft in schwierigen Fällen.
Zur Verbesserung der Haftung dienen Haftvermittler, wie
z.B. der Adhäsionspromotor AR 300-80, der unmittelbar
vor der Lackbeschichtung in einem einfachen Handling
mittels Spincoating als dünne, ca. 15 nm dicke Schicht aufgetragen und getempert wird. Es kann auch HMDS auf die
Substrate gedampft werden, dabei wirkt die monomolekulare Schicht auf der Waferoberfläche haftverbessernd,
weil sie hydrophob wird und den Resist besser anlagert.
nicht sofort geöffnet, sondern mehrere Stunden vorher
auf Raumtemperatur erwärmt werden.
Luftbläschen sind vermeidbar, wenn der Verschluss der
Lackflasche einige Stunden vor der Beschichtung für einen Druckausgleich ein klein wenig gelöst wird und der
Lack ruhig stand. Dicke Lacke benötigen dafür mehrere
Stunden, dünne Lacke kürzer. Vorsichtiger und nicht zu
schneller Lackauftrag mittels Pipette oder Dispenser verhindert Bläschen und Inhomogenitäten in der Lackschicht.
Das häufige Öffnen der Lackflaschen bewirkt, dass Lösemittel verdunstet und der Lack „eindickt“. Schon 1 %
Lösemittelverlust bewirkt bei einem Resist von 1,4 μm
Schichtdicke etwa eine um 4 % dickere Schicht und dadurch einen deutlichen Anstieg der Belichtungsdosis.
Übliche Beschichtungsbedingungen sind Temperaturen
von 20 bis 25 °C mit einer Temperaturkonstanz von ±
1 °C (Optimum 21 °C) bei einer relativen Luftfeuchte
von 30 bis 50 % (Optimum 43 %). Höhere Luftfeuchten
dagegen beeinträchtigen die Haftung. Oberhalb von 70 %
Luftfeuchte ist kaum noch eine Beschichtung möglich. Die
Luftfeuchte beeinflusst auch die Schichtdicke. Mit steigender Luftfeuchte sinkt hier die Schichtdicke geringfügig.
Bei Drehzahlen > 1500 rpm sind 30 s zur Erzielung der
gewünschten Schichtdicke ausreichend. Bei geringeren Drehzahlen sollte die Zeit auf 60 s erhöht werden.
Bei dicken Schichten ab > 5 μm nimmt die Neigung zur
Ausbildung einer Randwulst stark zu. Hier hilft nach dem
Spin coating eine Randentlackung mit dem Resistlösemittel AR 300-12 oder Isopropanol (Aceton ist dagegen
ungeeignet). Ein Gyrset-Gerät (Closed Chuck) verringert
die Randwulst ebenfalls. Zu berücksichtigen ist dabei jedoch, dass sich dadurch die Schichtdicke gegenüber einem offenen Chuck auf etwa 70 % verringert.
1. Beschichtung
Substrate sollten vor der Beschichtung abgekühlt sein.
Resists müssen vor dem Einsatz an die Temperatur des
möglichst klimatisierten Arbeitsraumes angepasst werden. Zu kalter Lack zieht Wasser aus der Luftfeuchtigkeit.
Daher sollten aus dem Kühlschrank genommene Flaschen
Für die Bearbeitung temperaturempfindlicher Substrate ist
es auch möglich bei deutlich niedrigeren Softbaketemperaturen (< 60 °C) zu arbeiten. Hierbei muss jedoch das
Entwicklungsregime entsprechend angepasst werden.
Nach dem Softbake werden die Substrate vor der weiteren Verarbeitung auf Raumtemperatur abgekühlt.
2. Temperung / Softbake
Frisch beschichtete Lackschichten besitzen, je nach
Schichtdicke, noch einen Restlösemittelgehalt. Die anschließende Temperung bei 85 ... 210 °C trocknet und
härtet die Lackschicht. Neben der besseren Lackhaftung
verringert sich auch der Dunkelabtrag beim Entwickeln.
Stand: Dezember 2014
Stand: Dezember 2014
Kundenspezifische E-Beam Resists
Die große Palette der Allresist Elektronenstrahlresists
deckt fast alle Applikationen der E-Beam-Lithographie
ab. Sollten jedoch Sonderwünsche (spezielle Schichtdicke
oder bestimmter Kontrast) bestehen, können wir solche
Experimentalmuster rasch und kostengünstig herstellen.
Novolakbasierte E-Beam Resists sind dagegen wie Photoresists lichtempfindlich, reagieren auf Licht- und Temperatureinwirkung und altern stärker im Verlauf ihrer Lagerung. Sie werden in lichtgeschützten Braunglasflaschen
abgefüllt, kühl gelagert und dürfen nur in Gelblichträumen
(λ > 500 nm) verarbeitet werden.
Haltbarkeitsdatum und empfohlene Lagertemperatur
sind auf dem jeweiligen Produktetikett vermerkt. Bei
Einhaltung dieser Temperaturen sind die Resists im ungeöffneten Zustand bis zum Ablauf des Haltbarkeitsdatums (das sind i. d. R. 2 Jahre nach Herstellung), mindestens jedoch 6 Monate ab Verkaufsdatum, haltbar.
Kurzzeitige Temperaturabweichungen haben keinen Einfluss auf die Produkteigenschaften.
Sollen Resists länger als 6 Monate nach Verkaufsdatum
eingesetzt bzw. innerhalb sehr enger Prozessfenster
prozessiert werden, empfiehlt sich eine Lagerung bei
4 - 8 °C. Ausnahmen bilden Lacke, die bei 14 - 20 °C
lagern sollen, diese dürfen nicht kälter gelagert werden.
Mehrere Jahre gelagerte novolakbasierte E-Beamresists
sind nur noch mit deutlichen Einschränkungen verwendbar. Das gilt auch für bei zu hohen Temperaturen gelagerte
sowie stark verdünnte Lacke, die rascher als normal altern.
Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Allgemeine Produktinformationen zu Allresist - E-Beamresists
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
7
Stand: Dezember 2014
Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists
Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists
3. Belichtung
Die Belichtung erfolgt durch herkömmliche Geräte der
Elektronenstrahl-Lithographie nach dem Prinzip des Direktschreib- oder des Formstrahlverfahrens. Durch die
Verwendung der sehr kurzwelligen Elektronen für die Resistbestrahlung kann eine ausgezeichnete Auflösung von
bis zu 2 nm erreicht werden (Punktstrahl).
Für Mix & match-Prozesse der AR 7000er Resists können
zusätzlich Belichtungen mit i-, g-line-Steppern bzw. Kontaktbelichtern im jeweiligen spektralen UV-Arbeitsbereich
realisiert werden.
Die von uns in den Produktinformationen angegebenen
Werte für die Strahlungsempfindlichkeit, die für unseren
jeweiligen Standardprozess gelten, müssen durch eigene
Versuche bestätigt werden. Sie sind daher nur als Richtwerte zu verstehen. Allein der Unterschied der Empfindlichkeit zwischen Siliziumwafern und Maskenblank ist
erheblich (PMMA Maske: 15 µC/cm² - PMMA Wafer 80
µC/cm²). Ebenso hat die Beschleunigungsspannung einen
großen Einfluss auf die Empfindlichkeit. Je höher die Spannung ist, desto unempfindlicher reagieren die Lacke.
Die Belichtungsdosis (dose to clear), die eine große Fläche ohne Strukturen in einer angemessenen Entwicklungszeit (schichtdickenabhängig, 0,5 µm: 30 – 60 s) bei
einem E-Beamresists aufentwickelt, sollte für die normale
Strukturabbildung um 10 – 20 % erhöht werden. Für die
maximale Auflösung sind noch höhere Dosen erforderlich. Für Negativresists sollte die Durchentwicklungszeit
(DEZ) der unbelichteten Flächen für 0,5 µm bei 30 – 40
s liegen. Die Belichtungsdosis, die dabei einen Schichtaufbau von > 90 % bewirkt, sollte für die Strukturierung
ebenfalls um 10 – 20 % erhöht werden. Wird eine kürzere DEZ gewählt (bei Einsatz eines stärkeren Entwicklers),
verringert sich die Empfindlichkeit, da mit einer höheren
Bestrahlungsdosis stärker vernetzt werden muss.
Beschichtete und getemperte E-Beamresistschichten
können vor der Belichtung mehrere Wochen ohne Qualitätsverlust aufbewahrt werden. PMMA-Schichten sind
noch stabiler und können praktisch unbegrenzt aufbewahrt werden.
deren Bedingungen nur als Richtwerte. Die genaue Entwicklerkonzentration ist an die spezifischen Gegebenheiten (Schichtdicke, Bestrahlungsdosis, Entwicklungszeit,
Temperung) anzupassen. Die beiden Parameter Kontrast
und Empfindlichkeit sind über die Entwicklerkonzentration durch definiertes Verdünnen mit DI-Wasser einstellbar. Hinweis: Metallionenfreie Entwickler der Serie 300-40
reagieren empfindlicher als Puffersysteme auf Verdünnungsschwankungen. Werden metallionenfreie Entwickler
verdünnt, so sollten sie unmittelbar vor Gebrauch und für
reproduzierbare Ergebnisse sehr genau, möglichst über
eine Einwaage, verdünnt werden.
Höhere Entwicklerkonzentrationen bewirken formal eine
höhere Lichtempfindlichkeit bei einem Positivresist-Entwicklersystem. Sie minimieren die erforderliche Belichtungsintensität, setzen die Entwicklungszeiten herab und
ermöglichen dadurch einen hohen Durchsatz in den Anlagen. Mögliche Nachteile können ein erhöhter Dunkelabtrag
und ggf. eine zu geringe Prozessstabilitität (zu schnell) sein.
Negativlacke benötigen bei höheren Entwicklerkonzentrationen eine höhere Belichtungsdosis für die Vernetzung.
Niedrigere Entwicklerkonzentrationen liefern bei Positivresistschichten einen höheren Kontrast und verringern
den Resistabtrag in den unbelichteteten Zonen und teilbelichteten Grenzbereichen, auch bei längeren Entwicklungszeiten. Diese besonders selektive Arbeitsweise sichert ein hohes Maß an Detailwiedergabe bei höherer
Belichtungsintensität.
Die Standzeit des Entwicklerbades für Tauchentwicklungen
wird vom Materialdurchsatz und der Aufnahme von CO2
aus der Luft begrenzt. Der Materialdurchsatz hängt vom
Anteil der entwickelten Flächen ab. CO2-Aufnahme erfolgt
auch durch häufiges Öffnen der Entwicklergebinde und
führt zu einer verringerten Entwicklungsrate. Diese kann
duch Stickstoffumspülungen des Bades vermindert werden.
4. Entwicklung
Bei der Entwicklung erfolgt die Strukturierung der Lackschicht durch Herauslösen der belichteten Teile bei Positivresists und der unbelichteten Bereiche bei Negativresists. Für reproduzierbare Ergebnisse sollte bei einer
Temperatur zwischen 21 und 23 °C bei einer Temperaturkonstanz von ∆ 1 °C bei Lösemittel-Entwicklern (AR
600-50, -55, -56) und von ∆ 0,5 °C bei wässrig-alkalischen
Entwicklern (AR 300-26, -35, -40) entwickelt werden.
Der Entwickler AR 600-50 ist ein lösemittelbasierter Entwickler und wurde speziell für die Copolymerschichten
(AR-P 617) konzipiert. Durch diesen Entwickler wird die
Empfindlichkeit dieses E-Beamresists zusätzlich gesteigert.
Der Entwickler AR 600-55 ist, wie auch der AR 600-56,
ebenfalls lösemittelbasiert und wird als schneller Entwickler bevorzugt für PMMA-Schichten (AR-P 630-670 er) verwendet, wenn kurze Entwicklungszeiten für einen hohen
Produktionsdurchsatz gewünscht werden. Copolymerschichten (AR-P 617), auch in Zweilagensystemen PMMA/
Copolymer, können mit ihm ebenfalls entwickelt werden.
Der Entwickler AR 600-56 entwickelt langsamer als der
AR 600-55 und wird bevorzugt für PMMA-Schichten (ARP 630-670 er) eingesetzt, wenn gute Auflösungen und hoher Kontrast, bei gleichzeitig längeren Entwicklungszeiten,
gewünscht werden. Für die Colpolymerschichten des
AR-P 617 kann er ebenfalls verwendet werden.
Die Entwicklung von PMMA-Schichten kann, im Gegensatz zu den novolakbasierten Resists, beliebig oft unterbrochen und fortgesetzt werden. Um eine besonders
hohe Auflösung zu erreichen, können Entwickler aus Isopropanol oder Isopropanol/Wasser verwendet werden.
Dabei wird dann jedoch eine deutlich höhere Bestrahlungsdosis benötigt.
Zur Entwicklung der belichteten CSAR-Resistschichten
eignen sich die Entwickler AR 600-546, 600-548 und
600-549. Der Entwickler AR 600-546 gewährleistet als
schwächerer Entwickler ein breiteres Prozessfenster mit
den höchsten Kontrastwerten > 15. Verwendet man den
stärkeren Entwickler AR 600-548, kann die Empfindlichkeit um das 6-fache auf 10 μC/cm² gesteigert werden.
Der mittelstark wirkende Entwickler AR 600-549 macht
den CSAR 62 doppelt so empfindlich im Vergleich zu
dem AR 600-546, zeigt er ebenfalls keinen Dunkelabtrag,
der Kontrast liegt bei 4.
Die wässrig-alkalische Entwicklerserie AR 300-40 umfasst
metallionenfreie Entwickler verschiedener Konzentrationen. Die Verwendung dieser Entwickler vermindert die
Möglichkeit einer Metallionenkontamination an der Substratoberfläche. Sie weisen ausgezeichnete Benetzungseigenschaften auf und arbeiten rückstandsfrei. Die Entwickler AR 300-46 und 300-47 kommen speziell bei den
novolakbasierten E-Beamresists AR-P/N 7400 ... 7700, z.T.
in Verdünnungen, zum Einsatz.
Die in den Produktinformationen aufgeführten Entwicklerkonzentrationen sind für spezielle Schichtdicken und
Verarbeitungsbedingungen angegeben und gelten bei an-
5. Spülen / Rinse
Nach der Entwicklung sind die Substrate bei PMMA-,
Copolymer- und Styrenacrylat-E-Beamresists sofort mit
dem Stopper AR 600-60 abzustoppen und bei novolakbasierten E-Beamresists mit deionisiertem Wasser bis zur
vollständigen Entfernung aller Entwicklerreste zu spülen
und anschließend zu trocknen.
6. Nachtemperung / Hard bake
Eine Nachtemperung für spezielle Arbeitsgänge bei etwa
115 °C (novolakbasiert) oder bei 180 °C (PMMA-basiert) führt zu einer verbesserten Ätzbeständigkeit bei
nasschemischen und plasmachemischen Ätzprozessen.
Höhere Temperaturen sind bei intensiven Ätzanwendungen möglich, können jedoch zu Verrundungen der Resistprofile führen.
7. Kundenspezifische Technologien
Erzeugung der Halbleitereigenschaften: Die erzeugte
Lackmaske dient nun dem vom Anwender gewünschten technologischen Prozess. Die Erzeugung der Halbleitereigenschaften erfolgt anwenderspezifisch, z.B. durch
Dotieren mit Bor oder Phospor bzw. durch Ätzprozesse
oder Erzeugung von Leitbahnen. Danach ist der Einsatz
der Resists beendet und es erfolgt meist das Removing.
In wenigen Fällen werden die Resiststrukturen als eigentliche Funktion auf den Bauteilen genutzt und verbleiben
auf dem Substrat.
8. Removing
Zur Entfernung gering getemperter Lackschichten (Softbake-Temperatur) aller E-Beamresists eignen sich polare Lösemittel, wie z.B. der jeweilige Lackverdünner AR
300-12 bzw. AR 600-01, 600-07 und 600-09 sowie der
Remover AR 600-70 (Acetonbasis). Letzterer ist der gebräuchlichste Remover.
Zur nasschemischen Entschichtung intensiv getemperter
E-Beamresistschichten bis 200 °C empfiehlt Allresist den
organischen Allround-Remover AR 300-76, der zur Verkürzung der Lösezeit auf 80 °C erwärmt werden kann.
Darüber hinaus stehen auch die organischen Remover
AR 300-70 und AR 300-72 mit dem Hauptrohstoff NEP
zur Auswahl, der jedoch reprotoxisch eingestuft wurde.
Der wässrig-alkalische Remover AR 300-73, der auf 50
°C erwärmbar ist, eignet sich für bis 200 °C getemperte
novolakbasierte E-Beamresistschichten. Allerdings greift
dieser Remover Aluminiumflächen an.
Für bis 200 °C getemperte E-Beamresistschichten außer
Novolakbasierten eignet sich der bereits bei Raumtemperatur effizient lösende Remover AR 600-71. Er ist für
Kunden vorgesehen, die Remover mit niedrigem Flammpunkt einsetzen können.
In der Halbleiterindustrie erfolgt das Removing (Strippen)
oft durch Veraschen in einem Plasmaverascher. Das mikrowellenangeregte O2-Plasma dient der rückstandsfreien
Resistentfernung. Für das nasschemische Removing können jedoch auch oxidierende Säuregemische (Piranha,
Königswasser, Salpetersäure u.ä.) eingesetzt werden.
Stand: Dezember 2014
8
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
9
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
AR-P 617 E-Beamresists für die Nanometerlithographie
Copolymerresistserie zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen und Masken
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV (248 nm)
- höchste Auflösung, hoher Kontrast
- starke Haftung auf Glas, Silizium und Metallen
- 3-4 x empfindlicher als PMMA,
- Empfindlichkeit über Softbake einstellbar
- für Planarisierungen und Mehrlagenprozess
- thermisch stabil bis 240 °C
- Copolymer auf der Basis von Methylmethacrylat und
Methacrylsäure, safer solvent 1-Methoxy-2-propanol
Parameter / AR-P
617.03
Feststoffgehalt (%)
3,0
Viskosität 25 °C (mPas)
7
Schichtdicke/4000 rpm (nm)
90
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
617.06
6,0
20
290
10
6
38
10 - 18
Strukturauflösung
N0
N1
N2
Ar-Sputtern:
O2
CF4
1,488
44,0
1,1
16
291
56
151
Resiststrukturen
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-P 610. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-P 617.06
4000 rpm, 60 s, 290 nm
Temperung (± 1 °C)
200 °C, 10 min hot plate oder
200 °C, 60 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
ZBA 21, Beschleunigungsspannung 20 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 30 µC/cm², 500 nm space & lines
Entwicklung
(21-23 °C ± 1 °C) Puddle
Stoppen
AR 600-50, 60 s
Nachtemperung
(optional)
130 °C, 1 min hot plate oder 130 °C, 25 min Konvektionsofen
für eine leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
AR 600-60, 30 s
Schichtdicken des AR-P 617 vs. Feststoffgehalt und Drehzahl
150 nm Stege über
200 nm Oxidstufen
30 nm Gräben bei einer
Schichtdicke von 120 nm
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Bestrahlung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Stopper
Remover
AR 300-80
AR 600-50, AR 600-55
AR 600-07
AR 600-60
AR 600-71, AR 300-76
Stand: Januar 2014
Prozessparameter
Si 4“-Wafer
200 °C, 2 min, hot plate
ZBA 21, 20 kV
AR 600-50, 2 min, 21°C
Pr o z essb ed i n gu n gen
AR-P 617.03
AR-P 617.03
Stand: Januar 2014
617.08
8,0
36
480
150
2,6
80 CF4
+ 16 O2
10
Positiv - E-Beamresists AR-P 610 er
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beamresists AR-P 610 er
11
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Hinweise für die Verarbeitung
Positiv - E-Beamresists AR-P 610 er
Empfindlichkeitssteigernde Reaktion beim Tempern
Die Resistempfindlichkeit wächst mit steigender Saft-Bake-Temperatur aufgrund der intensiveren Anhydridbildung
der Methacrylsäure unter Wasserabspaltung ( Grafik Dosis vs. Soft-Bake-Temperatur). Dadurch ist der AR-P 617
bei Temperungen bei 200 °C gegenüber 180 °C etwa 20 % empfindlicher. Die Dosis kann somit eingestellt werden.
Das ist bei einem Zweilagensystem aus zwei Schichten AR-P 617 von großer Bedeutung. Dazu wird zuerst die
untere Schicht bei 200 °C getrocknet und dann gemeinsam mit der oberen Schicht bei 180 °C getempert.
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beamresists AR-P 610 er
Durch die erfolgte Differenzierung wird die untere Schicht schneller vom Entwickler angegriffen, es entstehen stark
unterschnittene Strukturen (lift-off). Solche Lift-off-Strukturen können auch mit dem Zweilagensystem PMMA/ Copolymer hergestellt werden. Zuerst wird der AR-P 617 beschichtet und bei 190 °C getempert, dann der PMMAResist AR-P 679.03 aufgeschleudert und bei 150 °C getrocknet. Nach der Bestrahlung werden beide Schichten in
einem Schritt z.B. mit dem AR 600-56 entwickelt, mit dem AR 600-60 gestoppt und dann abgespült.
Lift-off-Struktur mit zwei Schichten AR-P 617
Unterschnittene Struktur mit PMMA/ Copolymer
Nach der Entwicklung mit AR 600-50
Unten: AR-P 617.06, 400 nm dick bei 200 °C getempert
Oben: AR-P 617.06, 500 nm dick bei 180 °C getempert
Zweilagensystem PMMA/Copolymer nach der Entwicklung
Das Copolymer aus Methylmethacrylat und Methacrylsäure ist im Gegensatz zu den reinen PMMA´s in der Lage,
bei einer thermischen Belastung einen 6-Ring zu bilden. Dazu müssen 2 Methacrylsäure-Gruppen nebeneinander
in der Polymerkette angeordnet sein (siehe große Strukturformel links). Bei einem Mischungsverhältnis von 2 : 1
(PMMA : Methacrylsäure) kommt das statistisch gesehen ausreichend oft vor (siehe Summenformel oben rechts).
Die Reaktion ist bei dieser Temperatur möglich, weil das entstehende Wasser eine sehr gute Abgangsgruppe ist.
Der gebildete 6-Ring ist bei einer Bestrahlung mittels Elektronen einfacher zu brechen als die aliphatische Restkette. Daraus resultiert die höhere Empfindlichkeit des Copolymers. Die eingestellte Empfindlichkeit bleibt dann
unverändert erhalten, eine Rückreaktion unter Ringöffnung ist unmöglich.
Dosis vs. Soft-Bake-Temperatur beim AR-P 617
Gradationskurve des AR-P 617
Planarisierung mit dem AR-P 617
Unten: AR-P 617.06, 400 nm dick bei 190 °C getempert
Oben: AR-P 679.06, 180 nm dick bei 150 °C getempert
12
Mit steigender Temperatur wird der AR-P 617.08
(Schichtdicke 680 nm) linear empfindlicher.
Bei einer Schichtdicke von 350 nm wurde ein Kontrast von 5,0
gemessen (30 kV, Entwickler AR 600-50)
AR-P 617.12 Strukturen über Topologien
Stand: Januar 2014
Stand: Januar 2014
Aufgrund des ausgezeichneten Beschichtungsverhaltens ist es möglich, vorhandene Topologien auf einem
Wafer einzuebnen und anschließend zu entwickeln. In
dem Beispiel wurden 200 nm hohe Oxid-Strukturen
mit dem AR-P 617.08 beschichtet. Die Schichtdicke
betrug 780 nm. Nach der Bestrahlung (20 kV) und der
Entwicklung (AR 600-50, 2 min) bedeckten absolut
planare Resiststege den gegliederten Wafer.
13
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - PMMA E-Beamresists AR-P 630 - 670 er
Positiv - PMMA E-Beamresists AR-P 630 - 670 er
AR-P 631-679 E-Beamresists für die Nanometerlithographie
Pr o z essb ed i n gu n gen
PMMA-Resistserien 50 K - 950 K zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen und Masken
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV (248 nm)
- sehr gute Haftung auf Glas, Silizium und Metallen
- 50 K: 20 % empfindlicher als 950 K
- für Planarisierungen und Mehrlagenprozesse
- höchste Auflösung, hoher Kontrast
- Polymethylmethacrylate verschiedener Molgewichte
- AR-P 631-671 Chlorbenzen, Flammpunkt: 28 °C
- AR-P 632-672 Safer Solvent Anisol, Flammp.: 44 °C
- AR-P 639-679 Safer Solvent Ethyllactat, Fl.p.: 36 °C
631639
PMMA-Typ
50 K
Schichtdicke/ 4000 rpm (nm) 0,02entsprechend Feststoffgehalt 0,31
Feststoffgehalt (%)
1-12
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Parameter / AR-P
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
641649
200 K
0,020,78
1-12
661669
600 K
0,021,04
1-11
6
7
10 - 22
105
2,6
N0
N1
N2
Ar-Sputtern:
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
Strukturauflösung
671679
950 K
0,031,87
1-11
1,478
47,3
0
21
344
59
164
Resiststrukturen
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für den Resists AR-P 630-670. Die Angaben sind Richtwerte,
die auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-P 632.06
4000 rpm, 60 s, 110 nm
Temperung (± 1 °C)
150 °C, 3 min hot plate oder
150 °C, 60 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
ZBA 21, 20 kV
Bestrahlungsdosis (E0):
Raith Pioneer, 30 kV
95 µC/cm²
770 µC/cm²
Entwicklung
(21-23 °C ± 1 °C) Puddle
Stoppen
AR 600-55
1 min
AR 600-60, 30 s
AR 600-56
3 min
Nachtemperung
(optional)
130 °C, 1 min hot plate oder 130 °C, 25 min Konvektionsofen
für eine leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
AR-P 671.05
2000 rpm, 60 s, 690 nm
Hinweise für die Verarbeitung als Zweilagensystem
AR-P 679.02
AR-P 671.09
14
Diffraktive Optiken
4,4 µm dick
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Bestrahlung
Entwicklung
Stoppbad
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Stopper
Remover
Si 4“-Wafer
150 °C, 3 min. hot plate
Raith Pioneer, 30 kV
AR 600-56, 60 s, 21 °C
AR 600-60, 30 s, 21 °C
AR 300-80
AR 600-55, AR 600-56
AR 600-01 bzw. -02 bzw. -09
AR 600-60
AR 600-71, AR 300-76
Empfehlung: großer Unterschnitt (geringere Auflösung): untere Schicht 50K, obere Schicht: 200K, 600K oder 950K.
hohe Auflösung (geringerer Unterschnitt): untere Schicht: 600K, obere Schicht: 950K.
Nach der Entwicklung (AR 600-56)
Mit Metall bedampfte Strukturen
geliftete 30 nm Metall-Stege
Stand: Januar 2014
Stand: Januar 2014
erzeugte Strukturauflösung:
6,2 nm Gap, 65 nm hoch
Stark unterschnittene Strukturen (lift-off) werden erhalten, wenn PMMA-Resists verschiedener Molmassen für ein
Zweilagensystem ausgewählt werden. Als obere Schicht empfiehlt sich ein Ethyllactat-PMMA, da Ethyllactat im Gegensatz zu den anderen Lösemitteln die nachfolgende Schicht nicht angreift. Die untere Schicht kann dagegen ein
Chlorbenzen-, Anisol- oder Ethyllactat-PMMA sein. Beide Temperungen erfolgen bei 150 °C.
15
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - PMMA E-Beamresists AR-P 630 - 670 er
Positiv - PMMA E-Beamresists AR-P 630 - 670 er
Untersuchungen von 2-Lagen-PMMA lift-off Strukturen
Empfindlichkeit eines PMMA-Resist
Gradationskurve PMMA
Vergleich der Entwickler AR 600-55 und AR 600-56
Gradationskurve bis zur maximalen Dosis
Für die Versuche wurden die 2-Lagensysteme wie links gezeigt beschichtet und jeweils
bei 180 °C, 60 s getempert, anschließend mit
verschiedenen Dosen bestrahlt (30 kV) und
entwickelt (AR 600-60, IPA).
Schichtaufbau des Zweilagensystems 50K/ 200K
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Schichtaufbau des Zweilagensystems 600K/ 950K
Das System 50K/200K ist empfindlicher, bei 1500 pC/cm ist die Doppelschicht vollständig entwickelt. Dafür benötigt
die Variante 600K/950K eine höhere Dosis von 2200 pC/cm. Mit steigender Dosis prägt sich auch der Unterschnitt
bei dem System 50K/200K stärker aus. Damit ist dieses Zweilagensystem für komplizierte Lift-off-Prozesse prädestiniert. Die Variante 600K/950K kann für höhere Gesamtschichtdicken (> 500 nm) eingesetzt werden und ist ein
zuverlässiges Lift-off-System für einfache Anwendungen. Bei diesen Untersuchungen wurde als Entwickler immer
der AR 600-60 (IPA) eingesetzt.. Das erklärt die relativ hohen Dosen, jedoch auch die gute Prozessstabilität.
Dosisstaffel des 600k/950k-Systems
Dosisstaffel des 50K/ 200K-Systems
Definition: Die Empfindlichkeit für eine Linie wird in pC/cm angegeben, für eine Fläche ist die Einheit µC/cm²
Im linken Diagramm ist der Vergleich der Empfindlichkeiten des AR-P 679.03 in 2 unterschiedlichen Entwicklern zu
sehen. Unter sonst gleichen Bedingungen (30 kV, 165 nm Schichtdicke) ergibt der Standardentwickler AR 600-55
eine fast doppelt so hohe Empfindlichkeit im Vergleich zum AR 600-60 (IPA). Die Entwicklung mit IPA führt jedoch
zu einem deutlich höheren Kontrast (10,5 : 6,6). Damit ist dieser Entwickler für höhere Auflösungen prädestiniert.
Außerdem zeigen die Erfahrungen, dass das Prozessfenster deutlich größer als bei den schnelleren Entwicklern ist.
Eine Abweichung z.B. der Dosis von 10 % wird ohne Qualitätsverlust hingenommen.
Bei der Elektronenbestrahlung der PMMA´s kommt es zum Bruch der Hauptkette. Dabei sinkt die Molmasse von
ursprünglich 950.000 g/mol (950K) auf 5.000 – 10.000 g/mol. Dieser Kettenbruch verläuft hauptsächlich radikalisch
(siehe Abbildung unten). Bei einer optimalen Dosis rekombinieren die Radikale zu Molekülen mit einer Molmasse
um 5.000 g/mol. Wird jedoch die Dosis drastisch erhöht, entstehen soviel Radikale, dass diese wieder zu wesentlich
höheren Molmassen vernetzen, das PMMA wird zum Negativresist. In dem oberen rechten Diagramm wird dieses
Verhalten durch die Gradationskurve eines Standardprozesses dargestellt (AR-P 671.05, 490 nm Schichtdicke, 30
kV, Entwickler AR 600-56), die hohen Dosen bauen den Resist als Negativlack auf.
Depolymerisation bei der Bestrahlung
Bei 1800 pC/cm noch nicht durchentwickelt
Ausbildung Unterschnitt vs. Bestrahlungsdosis
Stetige Zunahme des Unterschnittes
Dosis gegen Beschleunigungsspannung
PMMA
Polymer
Applikationsbeispiel
16
Die Hauptkette des PMMA wird in viele, radikalische Bruchstücke zerschlagen
Grabenbreite oben: 20 nm, Messwerte im Diagramm:
Breite der Gräben unten
„Fingerstrukturen“ mit dem Sondersystem PMMA
90K/200K, Gräben 30 nm breit
Die Empfindlichkeit eines PMMA-Resists (AR-P 671.05)
hängt stark von der Beschleunigungsspannung ab. Bei 100 kV
passiert ein großer Teil der Energie den Resist ohne Wechselwirkung, deshalb ist der Resist unempfindlicher. Bei 5 kV
werden dagegen die gesamten Elektronen absorbiert.
Stand: Januar 2014
Stand: Januar 2014
PMMABruchstücke
17
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - PMMA E-Beamresists AR-P 630 - 670 er
Positiv - PMMA E-Beamresists AR-P 630 - 670 er
Spezifikationen von 50 K, 200 K, 600 K und 950 K in Chlorbenzen, Anisol und Ethyllactat
Spezifikationen von 50 K, 200 K, 600 K und 950 K in Chlorbenzen, Anisol und Ethyllactat
E-Beam
Feststoff- Viskosität Schichtdicke
Schichtdicke
Schichtdicke
Schichtdicke
Dichte
PMMA Resist AR-P
gehalt [%] [mPas] 25°C 1000 rpm [µm] 2000 rpm [µm] 4000 rpm [µm] 6000 rpm [µm] [g/cm³] 20°C
631.01
1,0
0,9
0,02
0,02
0,01
1,104
631.04
4,0
1,3
0,02
0,13
0,09
0,08
1,107
631.06
6,0
1,9
0,23
0,17
0,14
1,110
631.09
9,0
3,1
0,57
0,41
0,30
0,25
1,112
632.01
1,0
1,2
0,20
0,02
0,02
0,01
0,992
632.04
4,0
1,8
0,11
0,08
0,06
0,05
0,995
50 K
632.06
6,0
2,3
0,21
0,16
0,11
0,09
0,997
632.09
9,0
3,5
0,38
0,27
0,20
0,17
0,999
632.12
12,0
5,1
0,60
0,42
0,31
0,25
1,001
639.01
1,0
1,4
0,02
0,02
0,02
0,01
0,964
639.04
4,0
2,2
0,16
0,12
0,08
0,07
0,970
641.01
1,0
1,4
0,04
0,02
0,01
1,104
641.04
4,0
4,4
0,33
0,23
0,16
0,13
1,108
PMMA E-Beam
Feststoff- Viskosität Schichtdicke
Schichtdicke
Schichtdicke
Schichtdicke
Dichte
Resist AR-P gehalt [%] [mPas] 25°C 1000 rpm [µm] 2000 rpm [µm] 4000 rpm [µm] 6000 rpm [µm] [g/cm³] 20°C
671.01
1,0
3,2
0,05
0,04
0,03
0,02
1,105
200 K
18
6,0
7,9
0,38
0,28
0,26
1,110
641.07
7,0
11,0
0,71
0,52
0,37
0,31
1,110
641.09
9,0
17,4
1,13
0,83
0,59
0,48
1,112
642.01
642.03
1,0
3,0
1,9
4,8
0,03
0,13
0,02
0,09
0,02
0,07
0,01
0,05
0,992
0,994
642.04
4,0
6,8
0,21
0,15
0,11
0,08
0,996
642.06
6,0
12,8
0,41
0,29
0,21
0,17
0,997
642.07
7,0
16,5
0,53
0,37
0,27
0,22
0,998
642.09
9,0
30,3
0,85
0,59
0,41
0,35
0,999
642.12
12,0
62,3
1,51
1,08
0,78
0,63
1,002
649.01
1,0
1,9
0,03
0,02
0,01
0,964
649.04
4,0
5,8
0,20
0,15
0,12
0,970
661.01
661.04
661.06
661.08
661.09
662.01
662.04
662.06
662.09
662.11
669.01
669.04
669.06
669.07
1,0
4,0
6,0
8,0
9,0
1,0
4,0
6,0
9,0
11,0
1,0
4,0
6,0
7,0
2,2
13,7
28,2
76,0
105
2,6
12,2
31,2
82,5
158,8
2,5
15,6
68,0
128
0,04
0,32
0,67
1,29
1,75
0,02
0,22
0,41
0,91
1,47
0,03
0,31
0,74
1,07
0,03
0,23
0,48
0,93
1,25
0,02
0,14
0,29
0,62
1,04
0,02
0,22
0,52
0,74
0,02
0,19
0,39
0,74
1,00
0,01
0,09
0,25
0,54
0,88
0,02
0,18
0,42
0,60
1,104
1,108
1,110
1,120
1,113
0,991
0,995
0,998
1,003
1,005
0,965
0,970
0,975
0,978
0,25
0,43
2,58
0,03
0,28
0,59
1,27
2,14
0,46
0,99
1,66
2,0
7,3
0,19
0,13
0,09
0,07
1,106
671.04
4,0
23,2
0,56
0,43
0,31
0,26
1,108
671.05
5,0
57,0
0,95
0,69
0,49
0,39
1,109
671.06
6,0
86,0
0,97
0,68
0,54
1,110
671.07
7,0
135
1,37
0,97
0,78
1,111
671.09
9,0
285
3,70
2,40
1,70
1,34
1,113
672.01
1,0
3,8
0,05
0,04
0,03
0,02
0,998
672.02
2,0
8,8
0,12
0,09
0,07
0,06
0,991
672.03
3,0
15,5
0,22
0,17
0,13
0,10
0,994
672.045
4,5
46,2
0,41
0,32
0,23
0,19
0,998
672.05
5,0
63,1
0,65
0,45
0,32
0,26
1,000
672.06
6,0
76,2
0,83
0,63
0,45
0,36
1,001
672.08
8,0
211
1,65
1,21
0,87
0,69
1,005
672.11
11,0
503
3,94
2,82
1,87
1,42
1,007
679.01
1,0
3,4
0,05
0,04
0,03
0,02
0,965
679.02
2,0
7,8
0,12
0,10
0,07
0,06
0,967
679.03
3,0
16,4
0,31
0,23
0,16
0,12
0,968
679.04
4,0
43,4
0,63
0,40
0,27
0,22
0,970
Chlorbenzen
Anisol
Ethyllactat
Die fettgedruckten Resists sind Standardvarianten, deren Preise in der Preisliste aufgeführt sind. Weitere Feststoffgehalte sind ab 1/4 l möglich und werden mit 10 % Preisaufschlag, bezogen auf den nächst höheren Feststoffgehalt,
berechnet.
Allresist hat seine Anisolresist- und Ethyllactat-Palette erneut deutlich erweitert und strebt aus Gesundheits- und
Umweltschutzgründen ab 2014 die allmähliche Reduzierung der Chlorbenzenresist-Palette im Einvernehmen mit
unseren Kunden an.
Applikationen der PMMA-Resists
Herstellung einer PMMA-Brücke durch die Ausnutzung
begrenzter Eindringtiefen bei niedriger Beschleunigungsspannung mit dem AR-P 679.04
Fresnell-Linsen mit dem AR-P 671.09
Stand: Januar 2014
Stand: Januar 2014
600 K
641.06
950 K
671.02
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
19
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Pr o z essb ed i n g u n g en
AR-P 6200 E-Beam Resists höchster Auflösung
Kontrastreiche E-Bemresists für die Herstellung integrierter Schaltkreise und Masken
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam; Schichtdicken 0,05-1,6 µm (6000-1000 rpm)
- hohe, über Entwickler einstellbare Empfindlichkeit
- höchstauflösend (< 10 nm) und sehr hoher Kontrast
- sehr prozessstabil, sehr plasmaätzresistent
- leichte Erzeugung von Lift-off-Strukturen
- Poly(α-methylstyren-co-α-chloracrylsäuremethylester)
- Safer Solvent Anisol
Parameter / AR-P 6200
.18
Feststoffgehalt (%)
18
Viskosität 25 °C (mPas)
29
Schichtdicke/4000 rpm (µm) 0,80
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
.13
13
11
0,40
.04
4
2
0,08
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-P 6200. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-P 6200.09
4000 rpm, 60 s
0,2 µm
Temperung (± 1 °C)
150 °C, 1 min hot plate oder
150 °C, 30 min Konvektionsofen
128
2,8
80 CF4
+ 16 O2
Strukturauflösung
.09
9
6
0,20
6
14
44
8 - 12
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
E-Beam-Bestrahlung
Raith Pioneer, Beschleunigungsspannung 30 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 65 µC/cm²
Entwicklung
Stoppen / Spülen
AR 600-546
1 min
AR 600-60, 30 s, DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
130 °C, 1 min hot plate oder 130 °C, 25 min Konvektionsofen
für leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 600-71 oder O2-Plasmaveraschung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
1,543
71,4
0
10
180
45
99
Resiststrukturen
Plasmaätzresistenz
AR-P 6200.09
AR-P 6200.04
25-nm-Strukturen,
Schichtdicke 180 nm,
Artwork
20
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Stopper
Remover
Si 4“ Wafer
150 °C, 60 s, hot plate
Raith Pioneer, 30 kV
AR 600-546, 60 s, 22 °C
AR 300-80
AR 600-546, 600-549
AR 600-02
AR 600-60
AR 600-71, 300-76
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
Auflösung bis zu 6 nm bei einer
Schichtdicke von 80 nm
CSAR 62 zeichnet sich durch eine
hohe Plasmaätzresistenz aus. Hier
werden die Ätzraten vom AR-P
6200.09 mit denen vom AR-P 3740
(Photoresist), von AR-P 679.04
(PMMA-Resist) und ZEP 520A in
CF4 + O2 Plasma verglichen.
21
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Verarbeitungshinweise
E-Beambelichtung: Die notwendige E-Beam-Bestrahlungsdosis zur Strukturabbildung hängt von der gewünschten
minimalen Strukturgröße, dem Entwickler, der Beschleunigungsspannung (1-100 kV) und der Schichtdicke ab.
Die Bestrahlungsdosis des AR-P 6200.09 beträgt bei diesem Versuch ( Abb. Vergleich CSAR 62 und PMMA)
55 µC/cm² (Dose to clear D0, 30 kV, 170 nm Schicht,
Entwickler AR 600-546, Si-Wafer). Der Kontrast wurde
hier mit 14,2 bestimmt.
Damit ist der CSAR 62 im Vergleich zum Standard-PMMA
AR-P 679.03, 3x empfindlicher (entwickelt im AR 600-56)
bzw. 6x empfindlicher (entwickelt im AR 600-60). Auch
der Kontrast ist hierbei um den Faktor 2 bzw. 1,4 höher.
Eine zusätzliche Empfindlichkeitssteigerung durch einen
Empfindlichkeitsverstärker erfolgt bereits bei der Bestrahlung. Somit ist ein Post-Exposure-Bake nicht erforderlich.
Für die Erzeugung von 10 nm Gräben (174 nm Schicht,
100 nm Pitch) benötigt der AR 6200.09 eine Dosis von
ca. 220 pC/cm (30 kV, Entwickler AR 600-546)
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Verarbeitungshinweise
Entwicklung: Zur Entwicklung der belichteten Resistschicht eignen sich die Entwickler AR 600-546, 600-548
und 600-549. Der Entwickler AR 600-546 gewährleistet
als schwächerer Entwickler ein breiteres Prozessfenster.
Verwendet man den stärkeren Entwickler AR 600-548,
kann die Empfindlichkeit um das 6-fache auf < 10 µC/cm²
gesteigert werden. Der mittelstark wirkende Entwickler
AR 600-549 macht den CSAR 62 doppelt so empfindlich
im Vergleich zu dem AR 600-546, zeigt er ebenfalls keinen
Dunkelabtrag, der Kontrast liegt bei 4.
Für die Tauchentwicklung werden Entwicklungszeiten von
30-60 Sekunden empfohlen. Mit dem Entwickler AR 600546 ist auch nach 10 Minuten kein Abtrag an den unbelichteten Flächen bei Raumtemperatur messbar.
Dagegen greift der Entwickler AR 600-548 schon nach
zwei Minuten die Resistoberfläche erkennbar an. Wird
jedoch bei einer Entwicklertemperatur um 0 °C gearbeitet, findet auch nach 5 Minuten kein Abtrag (jedoch unter
Empfindlichkeitseinbuße) statt.
Lift-off-Strukturen: Der Resist CSAR 62 eignet sich sehr
gut zur Erzeugung von lift-off-Strukturen bei einer Auflösung von bis zu 10 nm. Mit einer etwa 1,5-2 fach höheren
Dosis lassen sich mit dem AR-P 6200.09 schmale Gräben
mit einem definierten Unterschnitt erzeugen:
Hohe Schichten für Spezial-Anwendungen:
Mit dem AR-P 6200.13 lassen sich Schichtdicken bis 800
nm und mit dem AR-P 6200.18 bis 1,5 µm erzeugen.
Unterschnittene Strukturen durch erhöhte Dosis
AR-P 6200.13: 100-nm-Gräben bei 830 nm hoher Schicht
Nach dem Bedampfen mit Metall und dem anschließenden leicht auszuführenden Liften bleiben die Metallstrukturen zurück:
Der CSAR 62 findet auch Einsatz in verschiedenen Zweilagen-Systemen. Dabei kann er sowohl als Bottom- als
auch als Top-Resist eingesetzt werden:
19-nm-Metallbahnen nach Liftprozess mit AR-P 6200.09
AR-P 6200.09 hier als Top-Resist für extreme Lift-off-Anwendungen
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Nach dem Entwickeln sollte der Vorgang rasch gestoppt
werden. Dazu wird das Substrat für 30 Sekunden im
Stopper AR 600-60 bewegt. Optional kann das Substrat
zur Entfernung der letzten Lösemittelreste danach noch
für 30 Sekunden mit DI-Wasser gespült werden.
Hinweis: Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass es
durch intensive Spülprozesse zum Kollabieren kleiner
Strukturen kommen kann ( untenstehende Abb.).
Eine Nachtemperung für spezielle Arbeitsgänge bis max.
130 °C führt zu einer leicht verbesserten Ätzbeständigkeit
bei nasschemischen und plasmachemischen Prozessen.
Ein weiteres Einsatzgebiet für den CSAR 62 sind
Maskblanks. Sie werden mit unserem Lack beschichtet
und von unseren Partnern angeboten:
22
CrAu-Test-Strukturen mit einer Linienbreite von 26 nm
Maximale Auflösung CSAR 62 von 10 nm (180 nm)
Gefahr von kollabierten Stege nach zu langem Rinse
Bei einer Schichtdicke von 380 nm werden mit dem AR-P
6200.13 auf einer Chrom-Maske 100 nm lines&spaces erreicht.
Die Empfindlichkeit beträgt 12 µC/cm² (20 kV, AR 600-548).
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
Vergleich D0 und Kontrast CSAR 62 und PMMA
23
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Anwendungsbeispiele für CSAR 62
Künftig können mit CSAR 62 Schaltkreise für den 5Ghz
Bereich hergestellt werden, die vor allem für die drahtlose Bluetooth oder Wi-Fi-Technik genutzt werden. Die
E-Beam-Lithographie wird auch bei der Erforschung von
Nanomaterialien wie Graphen, dreidimensionalen integrierten Schaltkreisen sowie bei optischen und Quantencomputern benötigt. Bei all diesen Technologien wird die
Rechenleistung oder Speicherdichte gesteigert. Im Bereich höchster Rechneranforderungen, z.B. bei der numerischen Strömungssimulation oder bei der Raumfahrt, sind
Mikrochips mit allerhöchster Integrationsdichte gefragt.
CSAR 62 auf Maskenblanks
Experten am HHI Berlin haben den CSAR 62 auf Maskenblanks getestet (s. Abb. 1). Sie erreichten auf Anhieb eine
Auflösung von 50 nm, was für Masken ein ausgezeichneter Wert ist. Aktuell werden auf Masken minimal 100
nm Linien genutzt. Zurzeit erfolgen Probebeschichtungen
von Maskenblanks mit CSAR 62, sie werden in absehbarer Zeit allen Kunden über unseren Partner angeboten.
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Anwendungsbeispiele für CSAR 62
Beim trockenchemischen Ätzen, zum Beispiel bei der Strukturierung von Siliziumnitrid, bietet der CSAR das Beste aus
zwei Welten: Zum einen erlaubt er den Einsatz als hochauflösender Positivresist analog zum PMMA, zum anderen
bietet er eine Ätzstabilität, die eher dem Novolak entspricht. Hierdurch können Strukturen mit steilen Flanken
erzeugt werden, die die notwendige Ätzstabilität bieten
und die häufig auftretende, störende Facettierung an den
Rändern vermeiden.
Abb. 2 Kontrastkurven AR-P 6200 und ZEP 520A, 50kV, Substrat: Si; ZEP 520A, Schichtdicke 220 nm, 60 s ZED N-50, Kontrast 6; AR-P 6200, Schicht: 260 nm, 60 s AR 600-546, Kontrast 9
CSAR 62 für die höchstauflösende Lithographie
In der Fachgruppe Nanostrukturierte Materialien der
MLU Halle wird CSAR 62 vor allem für die höchstauflösende Lithographie für den Lift-off und als Ätzmaske für
trockenchemische Ätzprozesse verwendet. Er zeigt hier
mehrere besondere Vorteile. Er erreicht die hohe Auflösung von PMMA, jedoch bei deutlich niedrigerer Dosis.
Durch den hohen Kontrast werden senkrechte Resistflanken erzeugt, die auch bei dünnen Schichten einen sicheren lift-off ermöglicht. Das erlaubt einen gleichmäßigen
Lift-off bis zu 20 nm:
Üblicherweise wird CSAR 62 bei Schichtdicken zwischen
50 und 300 nm eingesetzt. Intensives Plasmaätzen zur
Herstellung tiefer Ätzstrukturen erfordert jedoch noch
deutlich dickere Resistschichten und stellt besondere Anforderungen an Auflösung und Kontrast. Deshalb wurde
der AR-P 6200.18 für hohe Schichtdicken von 0,6-1,6 µm
entwickelt. Damit lassen sich besonders gut hohe Metallstrukturen mittels Lift-off, tiefe Plasmaätzprozesse oder
Nanowires realisieren.
Abb. 5 Lift-off Strukturen mit starkem Unterschnitt bei einer
Schichtdicke von 800 nm
24
Herstellung von plasmonischen Nanomaterialien
In der Arbeitsgruppe Quantendetektion der Aarhus University Denmark, die seit vielen Jahren ElektronenstrahlProjekte für Nanostrukturierung erfolgreich vorantreibt,
wurde besonders die hohe Prozessstabilität des CSAR
62 gegenüber dem ZEP 520A herausgestellt. Mit CSAR
können kleine Prozessschwankungen wieder wettgemacht werden, die gewünschte hohe Auflösung ist auch
dann garantiert. Außerdem erreicht der Allresist-Lack in
Vergleichsmessungen mit dem ZEP 1,5-fach höhere Kontrastwerte (siehe Abb. 2).
Abb. 3 Chrom-Strukturen mit 20 nm Linien nach dem Lift-off
Beim Lift-off von Metallstrukturen, z.B. bei der Kontaktierung von Nanodrähten, werden 30-50 nm Abmessungen
benötigt. Diese sind zwar auch mit anderen Resists realisierbar, die beim CSAR 62 vorhandene „Auflösungsreserve“ ermöglicht jedoch eine deutlich verbesserte Strukturtreue sowie ein schnelleres Design mit weniger Iterationen:
Abb. 6 AR-P 6200.13, 823 nm Schicht, Dosis: 1440 pC/cm
Abb. 4 Typische Struktur zur Kontaktierung von Nanodrähten,
große Flächen sind mit kleinen Details gemischt
Abb. 7 Senkrechte Strukturen bei einer Flächendosis von
120 µC/cm² für Nanowires
Vergleich CSAR 62 vs. ZEP 520A
Bei einem führenden Elektronenstrahlgeräte-Hersteller wurde CSAR 62 mit ZEP 520A verglichen.
Auf der aktuellen E-Beam-Maschine SB 250 (Vistec GmbH)
wurden drei vergleichende Untersuchungen des CSAR 62
(AR-P 6200.09) und des ZEP 520A hinsichtlich Strukturauflösung, Kontrast und Empfindlichkeit in ihren jeweils systemeigenen Entwicklern durchgeführt:
1. Strukturauflösung: Ein Vergleich der 90-nm-Stege beider
Resists (siehe Abb. 8 und 9) in der Mitte eines Siliziumwafers bei einer Schichtdicke von 200 nm zeigt, dass sowohl CSAR als auch ZEP eine exzellente Strukturauflösung
(Grabenbreite 91 nm, Pitch 202 nm) und vergleichbare
Prozessfenster aufweisen:
Abb. 8 links ZEP 520A, 200 nm, ZED N50, 50kV, 80 µC/cm²
Abb. 9 rechts AR-P 6200.09, 200 nm, AR 600-546, 50 kV, 85 µC/cm²
2. Kontrast: Im Diagramm (Abb. 10) wird der Kontrast beider Lacke verglichen: der ZEP 520A in seinem Systementwickler ZED-N50 und der CSAR in zwei Systementwicklern AR 600-546 und 600-549.
Abb. 10 Kontrast ZEP 520A, 200 nm, ZED N50 sowie
AR-P 6200.09, 200 nm, AR 600-546 und AR 600-549
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
Abb. 1 CSAR 62-Teststruktur auf Maskenblank mit 50 nm
Stegen und 50 nm Gräben; pitch line & space hier 99,57 nm
Trotzdem lassen sich bei einer Schichtdicke von 800 nm
Gräben einer Breite < 100 nm erzeugen. Der hohe Kontrast wird durch Einsatz unseres Entwicklers AR 600-546
ermöglicht. Erhöht man die Bestrahlungsdosis, kann der
Grad des erzeugten Unterschnitts gezielt eingestellt werden (Abb. 5 + 6). Hiermit kann jeder Anwender das für
seinen Lift-off-Prozess günstigste Profil auswählen.
Werden in solch dicken Schichten Kreise belichtet und
entwickelt, können durch eine hohe Metallabscheidung
(Bedampfen, Sputtern oder Galvanik) Säulen (Nanowires)
erzeugt werden (siehe senkrechte Flanken in Abb. 7).
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
25
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Anwendungsbeispiele für CSAR 62
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Anwendungsbeispiele für CSAR 62
Während die Systeme ZEP-ZED-N50 und CSAR-AR 600549 nahezu gleich gute Kontraste ergeben, verdoppelt sich
der Kontrast des CSAR im hierfür optimierten Entwickler
AR 600-546 nahezu, was CSAR auch für höchste Auflösungen prädestiniert (Abb. 10).
In Abb. 14-16 sind die Empfindlichkeiten und Auflösungen
des AR-P 6200.04 bei 6 °C und 21 °C (Entwickler AR
600-546) dargestellt. Aufgrund des hohen Kontrastes bei
6 °C konnte eine Auflösung von 6 nm erzielt werden.
Abb. 12 Hochpräzise L-Strukturen, erzeugt mit dem ZweilagenSystem AR-P 6200.09 / AR-P 617.06; rechts Zweilagensystem
Abb. 11 Empfindlichkeit ZEP 520 A, 200 nm, ZED-N50 sowie
AR-P 6200.09, 200 nm, AR 600-548 und 600-549
3. Empfindlichkeit (Dose to Clear): Das Diagramm (siehe
Abb. 11) zeigt die benötigte Dosis beider Lacke auf gutem Niveau. Jedoch sind auch hier die CSAR Resist-Entwicklersysteme empfindlicher (mit AR 600-549 12% und
AR 600-548 51%) als das ZEP Resist-Entwicklersystem:
Aus allen drei Versuchen geht hervor, dass CSAR 62 sehr
gut mit ZEP 520A konkurrieren kann und sogar tlw. günstigere Parameter besitzt, die sich auch aus der Entwicklervielfalt ergeben.
26
Aufgabenstellung am IAP der Friedrich-Schiller-Universität Jena war die Herstellung sehr kleiner, hoch präziser
Rechteckstrukturen. Dazu wurde ein Zweischichtsystem
aus dem Top Layer AR-P 6200.09 und dem Bottom Layer AR-P 617.06 aufgebaut. Nach der Belichtung mit EBeam Writer Vistec SB 350OS wurde CSAR 62 mit dem
Entwickler AR 600-546 strukturiert, anschließend der
Bottom-Layer mit dem Entwickler AR 600-55 entwickelt.
Dann erfolgte die Beschichtung mit Gold. Der Lift-off
wurde mit einem Gemisch aus Aceton und Isopropanol
durchgeführt. Die Strukturen sind in Abb. 12 gezeigt. Die
Strukturgrößen betragen 38 nm bei Strukturabständen
von etwa 40 nm. Besonders positiv zu bewerten sind die
kleinen Krümmungsradien an der Ecke der „L“-Innenseite.
Abb. 17 REM-Bilder (Gold besputtert): CSAR 62 Nanostrukturen, Parameter: Schichtdicke 200nm, Dosis 225µC/cm2,100kV, Entwickler AR
600-546, 3 min, Stopper AR 600-60
Abb. 14 CSAR 62 Strukturen bei 6 °C, opt. Dosis 195 pC/cm
Entwickler für T-Gate-Anwendungen mit AR-P 617
Der X AR 600-50/2 ist ein neuer, empfindlicher und
sehr selektiver Entwickler für hochgetemperte AR-P 617
Schichten (SB >180°C). Schichten von PMMA oder CSAR
62 werden nicht angegriffen, was insbesondere für Mehrlagenprozesse, z.B. bei der Herstellung von T-Gates, von
Bedeutung ist.
Abb. 13 Unterschiedliche Belichtungsdesigns und die resultierenden Quadratstrukturen (mitte: A, rechts: B)
CSAR 62 – Entwicklung bei tieferen Temperaturen
Die Empfindlichkeit des CSAR 62 kann durch die Wahl
des Entwicklers beeinflusst werden. Im Vergleich zum
Standard-Entwickler AR 600-546 kann die Empfindlichkeit
bei der Verwendung des AR 600-548 fast verzehnfacht
werden. Allerdings geht damit ein beginnender Abtrag der
unbestrahlten Resistflächen einher. Der ist zu einem bestimmten Maß tolerabel: Wenn man z.B. immer 10 % der
Schicht verliert, kann das vorher eingeplant werden. Diesen Abtrag kann man jedoch auch vermeiden, wenn man
bei tieferen Temperaturen entwickelt. Allerdings verliert
man dadurch wiederum einen Teil der gewonnenen Empfindlichkeit. Es läuft also auf eine Optimierung des Prozesses hinaus. Die tieferen Temperaturen räumen aufgrund
der schonenden Entwicklung die Möglichkeit einer Kontraststeigerung oder geringeren Kantenrauigkeit ein.
Eine besondere Herausforderung ist das Schreiben und Entwickeln nano-dimensionierter Lochstrukturen. Mit CSAR 62
konnte ein Durchmesser von beachtlichen 67nm realisiert
werden, wobei das anspruchsvolle Strukturelement ein sehr
regelmäßiges Muster aufweist.
Abb. 15 CSAR 62 Strukturen bei 21 °C, opt. Dosis 121 pC/cm
AR-P 617, Schichtdicke: ~1µm, SB 10 Minuten bei 200°C, 50kV, Dosisstaffel, Abhängigkeit der Empfindlichkeit von der Entwicklungsdauer mit
Entwickler X AR 600-50/2 bei Raumtemperatur, Stopper ARE 600-60
Abb. 16 max. Auflösung von 6 nm bei 235 pC/cm bei 6 °C
Die Empfindlichkeit kann gut über die Dauer der Entwicklung
gesteuert werden. Bei einer Entwicklungszeit von 60s beträgt
die Dose to clear etwa 70 µC/cm2, nach 3 minütiger Entwicklung etwa 40 µC/cm2, nach 6 Minuten noch 25 µC/cm2 und
nach 10 Minuten sogar nur etwa 20 µC/cm2! Der Dunkelabtrag ist auch bei längeren Entwicklungszeiten sehr gering.
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
Hochpräzise Lift-off-Strukturen mit dem Zweilagensystem
CSAR 62 / AR-P 617
CSAR 62 – hochpräzise Quadratstrukturen
Eine ähnliche Zielstellung wurde von dieser Arbeitsgruppe
bei der Erzeugung von Quadratstrukturen angestrebt. Auch
hier sollten die Ecken über eine besonders gute Auflösung
verfügen. Dazu wurde CSAR 62 in einer Schichtdicke von
100 nm mit 50 kV bestrahlt und mit dem Entwickler AR
600-546 entwickelt. Neben den exzellenten Eigenschaften
des CSAR 62 ist das Bestrahlungsdesign von entscheidender Bedeutung (siehe Abb. 13, Mitte: A und rechts: B).
Mit 100kV geschriebene CSAR 62-Nanostrukturen
Am Karlsruher Institut für Technologie wurde die Eignung
von CSAR 62 für die Herstellung komplizierter Architekturen detailliert untersucht. Dafür wurden CSAR 62–Schichten
mit einem EBPG5200Z E-Beam-Writer bei 100kV belichtet
und dem Entwickler AR 600-546 entwickelt. Die Ergebnisse
sind in den untenstehenden Abbildungen dargestellt.
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
27
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6500
Pr o z essb ed i n gu n gen
AR-P 6510 E-Beam Resists für hohe Schichtdicken
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-P 6500. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Positivdicklacke für die Herstellung von Mikrobauteilen
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Synchrotron, X-Ray (kein Gelblicht nötig)
Parameter / AR-P 6510
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25 °C (Pas)
Schichtdicke/200 rpm (µm)
Auflösung bester Wert (µm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
- exzellente Abbildungsgüte
- Entwickler auf Lösemittel-Basis
- Schichtdicken von 10 µm bis 250 µm
- prozessstabil
- hochmolekulares Polymethylmethacrylat
- Safer Solvent PGMEA
Schichtdicken
.15
15
12.2
45
.17
.18
17
18
24.5 41
95
155
1 (X-Ray)
10 (X-Ray)
42
10-22
.19
19
60
235
Beschichtung
AR-P 6510.17
350 rpm, 5 min
45 µm
Temperung (± 1 °C)
95 °C, 60 min hot plate (Temperaturrampen empfohlen)
90 °C, 3 h Konvektionsofen (Temperaturrampen empfohlen)
E-Beam-Bestrahlung
Synchrotron-Beschleuniger
Bestrahlungsdosis (E0): 4 kJ/cm³
Entwicklung
AR 600-51
15 min
AR 600-61, 30 s / DI-H2O, 30 s
Eigenschaften II
2 min / 30 s
.15
200 / 350 rpm (µm) 45
350 / 500 rpm (µm) 28
.17
.18
.19
95
56
155
88
235
135
Die Resists sind für hohe Schichtdicken konzipiert,
welche nur mit geringen Drehzahlen erreichbar sind.
Bei Drehzahlen > 1.000 rpm neigen die Lacke zum
Verspinnen. Geringere Schichtdicken müssen durch
Verdünnen realisiert werden.
Strukturauflösung
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
105
2,6
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
(21-23 °C ± 1 °C) Tauchen
1,480
41,9
0
22
350
61
169
Resiststrukturen
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - Synchrotron - Resists AR-P 6500
Stoppen / Spülen
Nachtemperung
(optional)
100 °C, 10 min hot plate, 95 °C, 60 min, Konvektionsofen
Zur vollständigen Trocknung und leicht verbesserten Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B LIGA-Verfahren oder Röntgenmasken-Fertigung
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
Verarbeitungshinweise zur Beschichtung
AR-P 6510.17
(verdünnt), Bestrahlung
mittels E-Beam
(Entwickler AR 600-55)
Schichtdicke 5 µm
AR-P 6510.17
28
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Stopper
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Stopper
Remover
Si 4“ Wafer
100 °C, 4 h Konvektionsofen
Synchrotron
AR 600-51, 20 min
AR 600-61, 3 min
AR 300-80
AR 600-51
AR 300-12
AR 600-61
AR 600-71, AR 300-76
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
Schichtdicke 40 µm, Strukturen
bis 5 µm (Synchrotron)
In Vorbereitung der Schleuderbeschichtung wird empfohlen, die möglicherweise enthaltenen Gase zu entfernen.
Dazu sollten die hochviskosen Resists vor dem Einsatz mehrere Stunden ruhen. Eine Erwärmung der Resistflaschen
im Wasserbad auf max. 50 °C zur Viskositätsverringerung und die Anwendung von Ultraschall unterstützen die
Entfernung der Gasbläschen. Der Lackauftrag sollte äußerst vorsichtig erfolgen, damit keine Luftbläschen in den
Resist gezogen werden. Es sollten kleine Drehzahlen und lange Beschichtungszeiten gewählt werden (200 bis 350
rpm, > 3 min). Zur Verringerung der Randwulst wird eine kurze Erhöhung der Drehzahl zum Ende der Beschichtung empfohlen (z.B. 30 s bis max. 500 rpm). Die Resistmenge beeinflusst die Schichtdicke ebenfalls. Für einen
4-Zoll-Wafer werden als minimale Menge 10 g pro Lackauftrag empfohlen. Zur Erzielung höchster Schichtgüte sind
anwenderspezifische Versuche notwendig.
29
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - E-Beam Resist AR-P 7400
Pr o z essb ed i n g u n g en - Po si ti v
AR-P 7400 E-Beam Resist für mix & match
Plasmaätzstabliler E-Beamresist für die Herstellung integrierter Schaltkreise und Masken
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV, g-line, i-line: positiv und negativ
- mittlere Empfindlichkeit
- prozessstabil, plasmaätzresistent
- für E-Beam-Bestrahlung vorgesehen
- für UV-Belichtung geeignet (λ = 310 - 450 nm)
- mix & match möglich
- Novolak-Naphthochinondiazid-Kombination
- Safer Solvent PGMEA
Parameter / AR-P
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25 °C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (µm)
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
7400.23
23
6
0,60
40
4 (pos.) ; 10 (neg.)
42
8 - 12
Beschichtung
AR-P 7400.23
4000 rpm, 60 s
0,6 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
UV-Belichtung (optional)
108
3,1
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
Strukturauflösung
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-P 7400. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
1,620
57,0
220,4
8
169
40
89
Resiststrukturen
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Positiv - E-Beam Resist AR-P 7400
Raith Pioneer (Punktstrahler), Beschleunigungsspannung 30 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 200 µC/cm²
UV-Belichtungsdosis (E0, BB-UV): 80 mJ/cm² (für mix & match)
Spülen
AR 300-26, 1 : 6
60 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
120 °C, 1 min hot plate oder 120 °C, 25 min Konvektionsofen
für eine leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
Entwicklung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Verarbeitungshinweise
AR-P 7400.23
AR-P 7400.23
Arrays mit einer
Pixelgröße von
220 x 85 nm
(Negativ)
30
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
Si 4“ Wafer
90 °C, 10 min hotplate
Raith Pioneer, 30 kV
AR 300-26, 1: 6, 60 s
AR 300-80
AR 300-47, 300-26
AR 300-12
AR 300-76, AR 600-71
Der flexibelste Entwickler für den Resist AR-P 7400.23 ist der AR 300-26. Durch eine Verdünnung des Entwicklers
können der Kontrast und die Entwicklungsgeschwindigkeit in einem hohen Maße beeinflusst werden. Es sind Entwicklerverdünnungen von 1 : 2 bis 1 : 8 mit DI-Wasser möglich. Eine stärkere Verdünnung führt im Positiv-Modus
zu einer Erhöhung des Kontrastes und zu einer Verlangsamung der Entwicklungsgeschwindigkeit. Die Entwicklungszeit sollte zwischen 30 und 60 Sekunden betragen.
Entwicklungsempfehlungen
Entwickler
AR-P 7400.23
AR 300-26
1:6
optimal geeignet
AR 300-35
1:2
AR 300-40
300-47, 1 : 3
geeignet
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
150 nm Säulen bei einer
Schichtdicke von 1,43 µm
(Negativprozess)
Mix-&-match Anwendungen können im Positiv-Modus einfacher durchgeführt werden. Hierbei werden die kleinen
Strukturen mittels E-Beam geschrieben, dann werden die großen Flächen UV-mäßig belichtet. Danach erfolgt die
Entwicklung in einem Schritt. Die mix-&-match-Prozesse sind für die beiden Belichtungsmethoden E-Beam- und
UV-Lithographie sorgfältig aufeinander abzustimmen.
31
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
E-Beam Resists
Positiv - E-Beam Resist AR-P 7400
Pro zes s bedingungen - Negativ
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-P 7400. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-P 7400.23
4000 rpm, 60 s, 0,6 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
Raith Pioneer (Punktstrahler), Beschleunigungsspannung 30 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 125 µC/cm², kein mix-&-match möglich
Image Reversal Bake Umkehrtemperung
105 °C, 5 min hot plate oder 100 °C, 25 min, Konvektionsofen
Flut-Belichtung
Maskaligner i-line
Belichtungsdosis (E0): 200 mJ/cm²
Entwicklung
Spülen
AR 300-26, 1 : 6 verdünnt
60 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
120 °C, 1 min hot plate oder 120 °C, 25 min Konvektionsofen
für leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Stand: Januar 2017
Verarbeitungshinweise
32
Bei Mix-&-Matchanwendungen im Negativmodus werden die Prozessschritte um eine Temperung und Flutbelichtung nach der bildmäßigen Primärbelichtung erweitert Damit wird das Verfahren sehr komplex. Der flexibelste
Entwickler für den Resist AR-P 7400.23 ist der AR 300-26. Durch eine Verdünnung des Entwicklers können der
Kontrast und die Entwicklungsgeschwindigkeit in einem hohen Maße beeinflusst werden. Es sind Entwicklerverdünnungen von 1 : 3 bis 1 : 8 mit DI-Wasser möglich. Im Negativ-Modus führt ein relativ starker Entwickler (AR
300-26) zu besseren Ergebnissen. Die Entwicklungszeit sollte zwischen 30 und 60 Sekunden betragen.
Entwicklungsempfehlungen
Entwickler
AR-P 7400.23
AR 300-26
1:6
optimal geeignet
AR 300-35
1:2-2:3
geeignet
AR 300-40
300-47, 1 : 2
33
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7500
AR-N 7500 E-Beamresists für mix & match
Pr o z essb ed i n gu n gen
Hochauflösende E-Beamresists für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV, i-line, g-line
- mittlere Empfindlichkeit
- mix- & match-Prozesse zwischen E-Beam- und UVBelichtungen 310-450 nm, positiv o. negativ
durch Auswahl der Belichtungswellenlänge
- hochauflösend, prozessstabil (no-CAR)
- plasmaätzresistent, thermisch stabil bis 120 °C
- Novolak, Naphthochinondiazid, organ. Vernetzer
- Safer Solvent PGMEA
Parameter / AR-N
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25 °C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (µm)
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
7500.18
18
4
0,4
40
5
42
14 - 20
108
3,1
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
Strukturauflösung
7500.08
8
2
0,1
1,614
157,1
0
8
170
40
90
Resiststrukturen
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-N 7500. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-N 7500.18
4000 rpm, 60 s,
0,4 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
ZBA 21, Beschleunigungsspannung 20 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 180 µC/cm²
Entwicklung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Spülen
AR 300-47, 4 : 1
60 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
120 °C, 1 min hot plate oder 120 °C, 25 min Konvektionsofen
für bessere Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-70 oder O2-Plasmaveraschung
Entwicklungsempfehlungen
AR-N 7500.18, Zylinderreihen mit einem
Durchmesser von
500 nm
34
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
Si 4“ Wafer
85 °C, 90 s, hot plate
ZBA 21, 30 kV
AR 300-47, 4 : 1, 60 s, 22 °C
AR 300-80
AR 300-47
AR 300-12
AR 600-71, AR 300-73
AR 300-26
1:4;1:7
AR 300-35
4:1;1:1
geeignet
AR 300-40
300-47, 4 : 1
Verarbeitungshinweise
Die Resists sind für die E-Beam-Bestrahlung prädestiniert, jedoch auch für die UV-Belichtung geeignet. Mix-&-matchProzesse sind bei sorgfältiger Abstimmung beider Belichtungsmethoden möglich. Bei E-Beam-Bestrahlung arbeitet der
Resist negativ. Bei UV-Belichtung arbeitet er ebenfalls negativ, wenn die bildmäßige Belichtung bei 310 bis 365 nm erfolgt und sich eine Flutbelichtung > 365 nm (optimal g-line) anschließt. Die Belichtungsdosis liegt hier bei einer Schichtdicke von 400 nm etwa 100 mJ/cm² (i-line). Durch einen zusätzlichen Temperschritt (85 °C, 2 min hot plate) nach
der bildmäßigen UV-Belichtung kann die Empfindlichkeit leicht erhöht werden. Eine positive Abbildung wird bei einer
bildmäßigen UV-Belichtung bei 365 – 450 nm ohne nachfolgende Flutbelichtung erhalten. Die Entwicklerverdünnung
sollte mit DI-Wasser so eingestellt werden, dass die Entwicklungszeit zwischen 30 und 120 s bei 21 - 23 °C beträgt.
Stand: Januar 2014
Stand: Januar 2014
AR-N 7500.18
Schichtdicke 400 nm
Gitter mit 70 nm Stegen
Entwickler
AR-N 7500.18 ; .08
optimal geeignet
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7500
35
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7520 neu
Pr o z essb ed i n g u n g en
AR-N 7520 neu E-Beamresists für mix & match
Höchstauflösende, hochempfindliche E-Beamresists zur Herstellung integrierter Schaltkreise
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV, i-line (früher SX AR-N 7520/4)
- kurze Schreibzeiten, sehr hoher Kontrast
- mix- & match-Prozesse zwischen E-Beam- und UVBelichtungen 248-365 nm, im UV negativ
- höchstauflösend, sehr prozessstabil (no-CAR)
- plasmaätzresistent, thermisch stabil bis 140 °C
- Novolak, organischer Vernetzer
- Safer Solvent PGMEA
Parameter / AR-N
neu 7520.17 7520.11 7520.07
Feststoffgehalt (%)
17
11
7
Viskosität 25 °C (mPas)
4
3
2
Schichtdicke/4000 rpm (µm)
0,4
0,2
0,1
Auflösung bester Wert (nm)
30
Kontrast
8
Flammpunkt (°C)
42
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
10 - 18
102
3,1
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
Strukturauflösung
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-N 7520 neu. Die Angaben sind Richtwerte,
die auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-N 7520.17 neu
4000 rpm, 60 s,
0,4 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
Raith Pioneer, Beschleunigungsspannung 30 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 30 µC/cm² , 100 nm space & lines
Entwicklung
Spülen
AR 300-46
90 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
85 °C, 1 min hot plate oder 85 °C, 25 min Konvektionsofen
für bessere Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
1,622
123,2
0
8
169
41
90
Resiststrukturen
Entwicklungsempfehlungen
AR-N 7520.17 neu
400- und 600-nmStege, Schichtdicke
400 nm
36
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
Si 4“ Wafer
85 °C, 90 s, hot plate
Raith Pioneer 30 kV
AR 300-47, 60 s, 22 °C
AR 300-80
AR 300-46 bzw. AR 300-47
AR 300-12
AR 600-71, AR 300-73
AR-N 7520.07 neu
4000 rpm, 60 s,
0,1 µm
AR 300-47
50 s
optimal geeignet
AR 300-26
3:1;1:1
AR 300-35
-
geeignet
AR 300-40
300-46 ; 300-47
Verarbeitungshinweise
Die Resists sind für die E-Beam-Bestrahlung prädestiniert, jedoch auch für die UV-Belichtung geeignet. Mix-&-matchProzesse sind bei sorgfältiger Abstimmung beide Belichtungsmethoden möglich. Bei E-Beam-Bestrahlung arbeitet der
Resist negativ. Bei UV-Belichtung im Tief-UV (248-270 nm) oder im mittleren UV (290-365 nm) arbeitet der Resist
ebenfalls negativ. Durch einen zusätzlichen Temperschritt (85 °C, 2 min hot plate) nach der bildmäßigen UV-Belichtung
kann die Empfindlichkeit leicht erhöht werden.
Die Entwicklerverdünnung sollte mit DI-Wasser so eingestellt werden, dass die Entwicklungszeit zwischen 20 und 120
s bei 21-23 °C beträgt. Durch eine Verdünnung der Entwickler können Kontrast und Entwicklungsgeschwindigkeit in
hohem Maße beeinflusst werden. Eine stärkere Verdünnung führt zu einer Erhöhung des Kontrastes und zu einer Verlangsamung der Entwicklungsgeschwindigkeit.
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
AR-N 7520.07 neu
30-nm-Steg bei einer
Schichtdicke von 90 nm
Entwickler
AR-N 7520.17, .11; .07 neu
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7520 neu
37
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7520
Pr o z essb ed i n g u n g en
AR-N 7520 E-Beamresists für mix & match
Höchstauflösende E-Beamresists für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV, i-line
- plasmaätzresistent, thermisch stabil bis 140 °C
Parameter / AR-N
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25 °C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (µm)
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
- Novolak, organ. Vernetzer, Safer Solvent PGMEA
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
- sehr hoher Kontrast, exzellente Strukturübertragung, hochpräzise Kanten
- mix- & match-Prozesse zwischen E-Beam- und
UV-Belichtungen 248-365 nm
- höchstauflösend, sehr prozessstabil (no-CAR)
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
7520.18
18
4,2
0,4
28
10
42
10 - 18
102
3,1
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
Strukturauflösung
7520.073
7,3
2,3
0,1
1,63
122,0
0
8
169
41
90
Resiststrukturen
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-N 7520. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
Beschichtung
AR-N 7520.18
4000 rpm, 60 s,
0,4 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
Raith Pioneer, Beschleunigungsspannung 30 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 100 nm space & lines
500 µC/cm²
300 µC/cm²
Entwicklung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Spülen
AR 300-47, 4 : 1
90 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
85 °C, 1 min hot plate oder 85 °C, 25 min Konvektionsofen
für bessere Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
Entwicklungsempfehlungen
Entwickler
AR-N 7520.18, 7520.073
1 µm Steg mit präzisen
Kanten, AR-N 7520.18,
Schichtdicke 340 nm,
1.400 µC/cm², 100 kV
38
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
Si 4“ Wafer
85 °C, 90 s, hot plate
Raith Pioneer 30 kV
AR 300-47, 4 : 1, 60 s, 22 °C
AR 300-80
AR 300-47
AR 300-12
AR 300-76, AR 300-73
AR-N 7520.073
4000 rpm, 60 s,
0,1 µm
AR 300-47, 4 : 1
50 s
optimal geeignet
AR 300-35
2 : 1, pur
geeignet
AR 300-40
300-47, 4 : 1
Verarbeitungshinweise
Die Resists sind für die E-Beam-Bestrahlung prädestiniert, jedoch auch für die UV-Belichtung geeignet. Mix&-match-Prozesse sind bei sorgfältiger Abstimmung für beide Belichtungsmethoden möglich (Details zu Mix&-Match siehe AR-N 7520 neu). Die Resists AR-N 7520 sind durch ihre Zusammensetzung etwa 8x unempfindlicher als die Resists der Serie AR-N 7520 neu. Die benötigte höhere Dosis ist für die Erzeugung von
sehr präzisen Strukturkanten prädestiniert. Durch die hohe Elektronendichte werden die Kanten perfekt abgebildet. Für die sehr hohe Abbildungsgüte müssen jedoch längere Schreibzeiten in Kauf genommen werden.
Die Entwicklerverdünnung sollte mit DI-Wasser so eingestellt werden, dass die Entwicklungszeit zwischen 20 und 120
s bei 21-23 °C beträgt. Durch eine Verdünnung der Entwickler können Kontrast und Entwicklungsgeschwindigkeit in
hohem Maße beeinflusst werden. Eine stärkere Verdünnung führt zu einer Erhöhung des Kontrastes und zu einer Verlangsamung der Entwicklungsgeschwindigkeit.
Stand: Januar 2017
Stand: Januar 2017
400 nm Stege mit dem
AR-N 7520.073
AR 300-26
2:3,1:3
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7520
39
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7700
Pr o z essb ed i n gu n gen
AR-N 7700 E-Beamresists mit steiler Gradation
Hochauflösende E-Beamresists für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV; chemisch verstärkt (CAR)
- 7700: hoher Kontrast für digitale Abbildungen
bei exzellenter Empfindlichkeit
- im UV-Bereich 248-265 nm und 290-330 nm
negativ mit hoher Auflösung
- plasmaätzresistent, thermisch stabil bis 140 °C
- Novolak, Säuregenerator, Vernetzer
- Safer Solvent PGMEA
Parameter / AR-N
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25 °C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (µm)
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
unvernetzt / vernetzt
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
7700.18
18
4
0,4
7700.08
8
2
0,1
80
5
42
8 - 12
102
3,1
N0
1,596/ 1,604
N1
77,0 / 85,5
N2
65,0 / 56,9
Ar-Sputtern
8
O2
168
CF4
38
80 CF4
89
+ 16 O2
Strukturauflösung
Resiststrukturen
AR-N 7700
500 nm große
Dots, geschrieben
mit einer Dosis von
12 µC/cm² (30 kV)
40
Prozessparameter
Prozesschemikalien
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
Si 4“ Wafer
85 °C, 90 s, hot plate
ZBA 21, 30 kV
AR 300-46, 60 s, 22 °C
AR 300-80
AR 300-46 bzw. AR 300-47
AR 300-12
AR 300-76, AR 300-73
Beschichtung
AR-N 7700.18
4000 rpm, 60 s
0,4 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
ZBA 21, Beschleunigungsspannung 30 kV
E-Beam Bestrahlungsdosis (E0):
12 µC/cm²
8 µC/cm²
UV-Belichtungsdosis (E0):
für mix & match
30 mJ/cm²
24 mJ/cm²
UV-Belichtung (optional)
AR-N 7700.08
4000 rpm, 60 s
0,1 µm
Cross Linking Bake
105 °C, 2 min hot plate oder
100 °C, 60 min Konvektionsofen
Entwicklung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Spülen
AR 300-46 pur
60 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
120 °C, 1 min hot plate oder 120 °C, 25 min Konvektionsofen
für eine leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
z.B. Erzeugung der Halbleitereigenschaften
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
Entwicklungsempfehlungen
Entwickler
AR-N 7700.18 ; 7700.08
AR 300-26
2:1;1:3
AR 300-46, 4 : 1
60 s
optimal geeignet
AR 300-35
pur bis 3 : 1
geeignet
AR 300-40
300-46 pur ; 300-46, 4 : 1
Stand: Januar 2014
Stand: Januar 2014
AR-N 7700.18
112 x 164 nm Quader bei einer
Schichtdicke von 400 nm
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-N 7700. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7700
41
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7700
Verarbeitungshinweise
Diese Resists sind für die Elektronenbestrahlung prädestiniert, aber auch für Tief-UV-Belichtung geeignet. Bei E-BeamBestrahlung arbeiten die Resists negativ. Die Bestrahlungsdosis hängt hauptsächlich von Beschleunigungsspannung,
Substrat und Schichtdicke ab. Bei Tief-UV-Belichtung arbeiten die Resists ebenfalls negativ, wenn die bildmäßige Belichtung bei einer Wellenlänge von 248 - 265 und 290 - 330 nm erfolgt. Nach der Bestrahlung (E-Beam/UV) muss eine
Temperung erfolgen, da erst durch diesem Schritt die erforderliche Vernetzung erreicht wird. Kontrast und Entwicklungsgeschwindigkeit hängen stark von der Temperung ab. Die empfohlene Temperatur liegt für hot plate bei 105
°C für 2 min. Eine Variation der Temperatur im Bereich von + 5 °C ist möglich. Höhere Vernetzungstemperaturen
erfordern stärkere Entwickler. Durch die Abstimmung von Entwicklerstärke und Tempertemperatur können Kontrast
und Entwicklungsgeschwindigkeit in hohem Maße beeinflusst werden. Generell gilt: je schwächer der Entwickler, desto höher ist der Kontrast und umso geringer die Entwicklungsgeschwindigkeit. Die Entwicklungszeit sollte etwa 60 Sekunden (30 ... 120 s) bei 21 - 23 °C betragen. Kürzere Durchentwicklungszeiten greifen die vernetzten Strukturen an.
Proximity-Effekt
Wenn Elektronen zum Bestrahlen der Resistschicht verwendet werden, entstehen immer Streustrahlungen, entweder als Vorwärtsstreuung durch die Wechselwirkung mit dem Resistmaterial oder als Rückstreuung aus dem Substrat (Wafer). Dieses Phänomen wird Proximity-Effekt genannt. Die Folge ist eine unerwünschte Veränderung der
Strukturen. Der Proximity-Effekt ist bei den empfindlichen Resists (CAR) deutlich stärker ausgeprägt als z.B. bei den
PMMA-Resists.
Stand: Januar 2014
In dem folgenden Beispiel wurde der AR-N 7700.18 mit einer Schichtdicke von 1100 nm aufgeschleudert, getempert
(85 °C, 2 min hot plate) und mit unterschiedlichen Dosen (20 kV) bestrahlt. Die Vernetzungstemperung wurde bei
105 °C, 3 min hot plate durchgeführt. Nach dem Entwickeln (AR 300-46 pur, 2 min) wurden die folgende Strukturen
erhalten. Deutlich ist die Aufweitung der 250-nm-Stege mit steigender Dosis zu erkennen.
42
AR-N 7700.18 Dosis 19,5 µC/cm²
AR-N 7700.18 Dosis 37,0 µC/cm²
AR-N 7700.18 Dosis 63,5 µC/cm²
Dosisstaffel des AR-N 7700.08 : Die Quadrate wurden mit
einer Dosis von 1,0 – 90 µC/cm² geschrieben, auch hier ist der
Proximity-Effekt bei hohen Dosen gut zu erkennen.
43
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Hochauflösende E-Beamresists für die Herstellung von diffraktiven Optiken
Charakterisierung
Eigenschaften I
- E-Beam, Tief-UV; chemisch verstärkt (CAR)
- flache Gradation für dreidimensionale Resistprofile
für diffraktive Optiken und Hologramme
- im UV-Bereich 248-265 nm und 290-330 nm
negativ mit hoher Auflösung
- plasmaätzresistent, thermisch stabil bis 140 °C
- Novolak, Säuregenerator, Vernetzer
- Safer Solvent PGMEA
Parameter / AR-N
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25 °C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (µm)
Auflösung bester Wert (nm)
Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Spinkurve
Eigenschaften II
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
7720.30
30
20
1,4
Dreidimensionale Strukturen
102
3,1
N0
N1
N2
Ar-Sputtern
O2
CF4
Substrat
Temperung
Belichtung
Entwicklung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
AR-N 7720.30
4000 rpm, 60 s
1,4 µm
69,9 / 85,3
64,9 / 56,8
8
168
38
89
AR 300-80
AR 300-47
AR 300-12
AR 300-76, AR 300-72
AR-N 7720.13
4000 rpm, 60 s
0,25 µm
Temperung (± 1 °C)
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C 30 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
Vistec Lion, Beschleunigungsspannung 12,5 kV
E-Beam Bestrahlungsdosis (E0):
35 µC/cm²
Cross Linking Bake
105 °C, 5 min, hot plate oder
100 °C, 60 min Konvektionofen
Nachtemperung
70 °C, 20 min, hot plate oder 70 °C, 120 min Konvektionsofen
Zur präventiven Vermeidung von Rauigkeiten
Entwicklung
Spülen
AR 300-47
90 s
DI-H2O, 30 s
Nachtemperung
(optional)
120 °C, 1 min hot plate oder 120 °C, 25 min Konvektionsofen
für leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
Erzeugung von Hologrammen oder diffraktiven Optiken
Removing
AR 300-76 oder O2-Plasmaveraschung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Entwicklungsempfehlungen
Entwickler
AR-N 7720.30 ; 7720.13
AR 300-26
1:2;1:3
AR 300-47, 4 : 1
60 s
optimal geeignet
AR 300-35
-
geeignet
AR 300-40
300-47 pur ; 300-47, 4 : 1
Stand: Januar 2014
Prozesschemikalien
Beschichtung
1,595 / 1,602
Diffraktive Optik
mit dem AR-N
7720.30 in Silizium
übertragen
Prozessparameter
Dieses Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für die Resists AR-N 7720. Die Angaben sind Richtwerte, die
auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen. Weitere Angaben zur Prozessierung
 „Detaillierte Hinweise zur optimalen Verarbeitung von E-Beamresists“. Empfehlungen zur Abwasserbehandlung
und allgemeine Sicherheitshinweise  „Allgemeine Produktinformationen zu Allresist-E-Beamresists“.
100 µC/cm²
Applikationen des AR-N 7720
AR-N 7720.13
Sinusförmige Strukturen
Si 4“ Wafer
85 °C, 90 s, hot plate
Vistec Lion, 12,5 kV
AR 300-47, 4 : 1, 60 s, 22 °C
7720.13
13
3
0,25
80
<1
42
8 - 12
80 CF4
+ 16 O2
Stand: Januar 2014
Pr o z essb ed i n gu n gen
AR-N 7720 E-Beamresists mit flacher Gradation
Glas-Temperatur (°C)
Dielektrizitätskonstante
Cauchy-Koeffizienten
vernetzt / unvernetzt
44
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7720
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7720
45
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
E-Beam Resists
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7720
Verarbeitungshinweise
Diese Resists sind für die Elektronenbestrahlung prädestiniert, aber auch für Tief-UV-Belichtung geeignet. Bei E-BeamBestrahlung arbeiten die Resists negativ. Die Bestrahlungsdosis hängt hauptsächlich von Beschleunigungsspannung,
Substrat und Schichtdicke ab. Bei Tief-UV-Belichtung arbeiten die Resists ebenfalls negativ, wenn die bildmäßige Belichtung bei einer Wellenlänge von 248 - 265 und 290 - 330 nm erfolgt. Nach der Bestrahlung (E-Beam/UV) muss eine
Temperung erfolgen, da erst durch diesem Schritt die erforderliche Vernetzung erreicht wird. Kontrast und Entwicklungsgeschwindigkeit hängen stark von der Temperung ab. Die empfohlene Temperatur liegt für hot plate bei 105
°C für 2 min. Eine Variation der Temperatur im Bereich von + 5 °C ist möglich. Höhere Vernetzungstemperaturen
erfordern stärkere Entwickler. Für den Resist AR-N 7720 empfiehlt sich vor der Entwicklung eine nochmalige Temperung bei 60 - 70 °C von 1-3 Stunden im Ofen, um auftretende Rauhigkeiten bei den zu entwickelnden Strukturen
zu vermeiden. Durch die Abstimmung von Entwicklerstärke und Tempertemperatur können Kontrast und Entwicklungsgeschwindigkeit in hohem Maße beeinflusst werden. Generell gilt: je schwächer der Entwickler, desto höher ist
der Kontrast und umso geringer die Entwicklungsgeschwindigkeit. Die Entwicklungszeit sollte etwa 60 Sekunden (30
... 120 s) bei 21 - 23 °C betragen. Kürzere Durchentwicklungszeiten greifen die vernetzten Strukturen an. Eigene
Versuche zum Entwicklungsprozess sind erforderlich.
Dreidimensional, „analoge“ Strukturen
Für die meisten Anwendungen strebt man einen hohen Kontrast an, um eine hohe Auflösung zu erreichen. Für die Herstellung von Hologrammen, diffraktiven Optiken oder geschwungenen Oberflächen sind jedoch Resists mit einem geringen
Kontrast prädestiniert. Der AR-N 7720 wurde für solche Anwendungen konzipiert. Die Wirkkomponenten Säuregenerator und Vernetzer wurden im Vergleich zu den „digitalen“ Resists deutlich reduziert. Damit wird die Vernetzungseffizienz
geringer. Somit erhält man mit steigender Dosis eine definierte Schichtdickenzunahme (siehe Diagramm Schichtaufbau).
Schichtaufbau in Abhängigkeit von der Dosis
Dosisstaffel des AR-N 7720.30
Bis zu einer Schichtdicke von 1,4 µm ergeben sich glatte,
definierte Oberflächen
Stand: Januar 2014
Applikation AR-N 7720
46
AR-N 7720.30: Der Schichtaufbau vollzieht sich über
den ganzen angegebenen Dosisbereich, Schichtdicke
1,4 µm, Beschleunigungsspannung 12,5 kV, Vernetzungstemperung 100 °C, 3 min, Nachtemperung 70
°C, 4 h Konvektionsofen, Entwickler AR 300-47 (4 : 1
verdünnt).
Erzeugung eine topologisch gegliederten Codes aus dem
AR-N 7720.30
47
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Top-Layer zur Ableitung von E-Beam-Aufladungen auf isolierenden Substraten
Eigenschaften I
- ist als Schutzlack nicht licht-/strahlungsempfindlich
Parameter / AR-PC
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25°C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (nm)
Schichtdicke/1000 rpm (nm)
Auflösung (µm) / Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
- dünne, leitfähige Schichten zur Ableitung von
Aufladungen bei der Elektronenbestrahlung
- zur Beschichtung auf PMMA, CSAR 62, HSQ u.a.
- langzeitstabile, preisgünstige Espacer-Alternative
- leichtes Removing mit Wasser nach Bestrahlung
- Polyanilin-Derivat gelöst in Wasser und Isopropanol
Leitfähigkeit
Plasmaätzraten (nm/min)
(5 Pa, 240-250 V Bias)
80 CF4
+ 16 O2
150 °C, 30 min Konvektionsofen
Auf Quarz geschriebene 200 nm
große Quadrate
ohne Verzeichnungen
durch Aufladungen
mit AR-P 662.04 und
AR-PC 5090.02.
Prozesschemikalien
Substrat
Beschichtung
Temperung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
4“ Quarz-Wafer mit AR-P 662.04
2000 rpm, 60 nm auf E-Beamresist
85 °C
-
Resiststrukturen nach Ableitung von Aufladungen
Prozessparameter
DI-Wasser
150 °C, 2 min hot plate oder
2. Beschichtung
AR-PC 5090.02
2000 rpm, 60 s , 60 nm
2. Temperung (± 1 °C)
90 °C, 2 min hot plate oder
85 °C, 25 min Konvektionsofen
E-Beam-Bestrahlung
ZBA 21, 20 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 110 µC/cm² (AR-P 662.04, 140 nm)
Removing
AR-PC 5090.02
DI-H2O, 60 s
Entwicklung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Stoppen
AR-P 662.04
AR 600-56, 2 min
AR 600-60, 30 s
Nachtemperung
optional
130 °C, 1 min hot plate oder 130 °C, 25 min Konvektionsofen
für eine leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
Erzeugung der Halbleitereigenschaften, Ätzen, Sputtern
Removing
AR 600-71 oder O2-Plasmaveraschung
Verarbeitungshinweise
Über die Einstellung der Schichtdicke durch unterschiedliche Drehzahlen kann die Leitfähigkeit variiert werden. So
haben dickeren Schichten von 90 nm gegenüber 60 nm eine um 2,5 fach höhere Leitfähigkeit.
Für die Ausbildung einer gleichmäßigen Schicht sollte erst die Resistlösung das gesamte Substrat benetzen, ehe der
Schleudervorgang gestartet wird.
Stand: Januar 2016
Stand: Januar 2016
1. Temperung (± 1 °C)
1,2
N0
N1
N2
Ar-sputtern
O2
CF4
AR-P 662.04 auf isolierenden Substraten (Quarz, Glas, GaAs)
4000 rpm, 60 s, 100 nm
5090.02
2
1
42
100
28
8 - 12
Eigenschaften II
Leitfähigkeitsmessungen der durch Schleuderbeschichtung erzeugten Schichten des AR-PC 5090
Mit dünneren Schichten nehmen der Widerstand zu
und die Leitfähigkeit ab.
Das Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für den leitfähigen Schutzlack AR-PC 5090.02 und PMMA-Resist AR-P
662.04. Die Angaben sind Richtwerte, die auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen.
1. Beschichtung
Leitfähigkeit in Schicht,
60 nm (S/m)
Cauchy-Koeffizienten
48
Pr o z essb ed i n gu n gen
Leitfähiger Schutzlack für nichtnovolakbasierte E-Beamresists
Charakterisierung
Protective Coating PMMA-Electra 92 (AR-PC 5090)
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Protective Coating PMMA-Electra 92 (AR-PC 5090)
49
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Top-Layer zur Ableitung von E-Beam-Aufladungen auf isolierenden Substraten
Eigenschaften I
- ist als Schutzlack nicht licht-/strahlungsempfindlich
Parameter / AR-PC
Feststoffgehalt (%)
Viskosität 25°C (mPas)
Schichtdicke/4000 rpm (nm)
Schichtdicke/1000 rpm (nm)
Auflösung (µm) / Kontrast
Flammpunkt (°C)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
- dünne, leitfähige Schichten zur Ableitung von
Aufladungen bei der Elektronenbestrahlung
- Beschichtung auf Novolak E-Beamres. wie AR-N 7000
- langzeitstabile, preisgünstige Espacer-Alternative
- leichtes Removing mit Wasser nach Bestrahlung
- Polyanilin-Derivat gelöst in Wasser und Isopropanol
Leitfähigkeit
N0
N1
N2
Ar-sputtern
O2
CF4
80 CF4
+ 16 O2
Auf Glas geschriebene 50 nm Linien
bei einem pitch von
150 nm mit AR-N
7520.07 neu und
AR-PC 5091.02
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
2. Beschichtung
AR-PC 5091.02
2000 rpm, 60 s , 50 nm
2. Temperung (± 1 °C)
50 °C, 2 min hot plate oder
E-Beam-Bestrahlung
Raith Pioneer, Beschleunigungsspannung 30 kV
Bestrahlungsdosis (E0): 30 µC/cm², 100 nm spaces & lines
Removing optional
AR-PC 5091.02 (Removingschritt kann auch gleichzeitig mit dem
nachfolgenden Entwicklungsschritt erfolgen)
DI-H2O, 60 s
Entwicklung
(21-23 °C ± 0,5 °C) Puddle
Spülen
AR-N 7520.07 neu
AR 300-47, 50 s
DI-H2O
Nachtemperung
optional
85 °C, 1 min hot plate oder 85 °C, 25 min Konvektionsofen
für eine leicht verbesserte Plasmaätzbeständigkeit
Kundenspezifische
Technologien
Erzeugung der Halbleitereigenschaften, Ätzen, Sputtern
Removing
AR 600-70 oder O2-Plasmaveraschung
Verarbeitungshinweise für den Schutzlack
DI-Wasser
Über die Einstellung der Schichtdicke durch unterschiedliche Drehzahlen kann die Leitfähigkeit variiert werden. So
haben dickeren Schichten von 90 nm gegenüber 60 nm eine um 2,5 fach höhere Leitfähigkeit. Bei ggf. auftretender
Rissbildung nach Tempern des Schutzlackes kann auch auf die Temperung verzichtet werden.
Für die Ausbildung einer gleichmäßigen Schicht sollte erst die Resistlösung das gesamte Substrat benetzen, ehe der
Schleudervorgang gestartet wird.
Stand: Januar 2016
Substrat
Beschichtung
Temperung
4“ Quarz-Wafer mit 7520.07 neu
2000 rpm, 60 nm auf E-Beamresist
50 °C
-
Resiststrukturen nach Ableitung von Aufladungen
Prozesschemikalien
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
1,2
(5 Pa, 240-250 V Bias)
Stand: Januar 2016
1. Temperung (± 1 °C)
45 °C, 25 min Konvektionsofen
Plasmaätzraten (nm/min)
Prozessparameter
AR-N 7520.07 neu auf isolierenden Substraten (Quarz, Glas, GaAs)
4000 rpm, 60 s, 80 nm
5091.02
2
1
31
80
39
8 - 12
Eigenschaften II
Widerstandsmessungen der durch Schleuderbeschichtung erzeugten Schichten des AR-PC 5091. Mit dünneren Schichten nehmen der Widerstand zu und die
Leitfähigkeit ab.
Hinweis: Novolak-basierte E-Beamresists besitzen
andere Oberflächeneigenschaften als CSAR 62 bzw.
PMMA. Deshalb wurde der AR-PC 5091 mit einer
anderen Lösemittelzusammensetzung konzipiert. Ansonsten ist jedoch die Polymerzusammensetzung von
AR-PC 5090 und 5091 gleich, so dass wir bei beiden
Lacken von Electra 92 sprechen.
Das Schema zeigt ein Prozessierungsbeispiel für den leitfähigen Schutzlack AR-PC 5091.02 und E-Beamresist AR-N
7520.07 neu. Die Angaben sind Richtwerte, die auf die eigenen spezifischen Bedingungen angepasst werden müssen.
1. Beschichtung
Leitfähigkeit in Schicht,
60 nm (S/m)
Cauchy-Koeffizienten
50
Pr o z essb ed i n g u n g en
Leitfähiger Schutzlack für novolakbasierte E-Beamresists
Charakterisierung
Protective Coating Novolak-Electra 92 (AR-PC 5091)
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Protective Coating Novolak-Electra 92 (AR-PC 5091)
51
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Anwendungsbeispiele für PMMA-Electra 92
Lagerfähigkeit Electra 92
Leitfähigkeitsverhalten unterschiedlich lang gelagerter Chargen Electra 92
Die Leitfähigkeit wurde in Abhängigkeit von der Messtemperatur ermittelt. Bei Temperaturen < 100 °C
sind beide Leitfähigkeiten nahezu identisch. Demnach besitzt Electra 92 eine sehr hohe Lagerstabilität.
Eine Messung der Leitfähigkeit bis 160 °C direkt auf einer
Hotplate führt zu einer großen Erhöhung der Leitfähigkeit um
den Faktor 10 (siehe Diagramm). Dieser Fakt beruht auf der
vollständigen Entfernung des Wassers aus der Schicht. Nach
einigen Stunden Aufnahme der Luftfeuchtigkeit unter Raumbedingungen sinkt die Leitfähigkeit auf den Ausgangswert zurück. Im Hochvakuum des E-Beam-Gerätes wird das Wasser
ebenfalls restlos entfernt, die Leitfähigkeit steigt. Das wurde
bei direkten Messungen der Leitfähigkeit im mittleren Vakuum
nachgewiesen. Temperaturen größer 165 °C wiederum zerstören das Polyanilin irreversibel, die Leitfähigkeit verschwindet.
CSAR 62 auf Glas mit Electra 92 zur Ableitung
CSAR 62 und Electra 92 auf Glas
Substrat
Glas 24 x 24 mm
Haftvermittlung AR 300-80
4000 rpm; 10 min, 180 °C Hotplate
Beschichtung AR-P 6200.09
4000 rpm; 8 min, 150 °C Hotplate
Beschichtung AR-PC 5090.02
4000 rpm; 5 min, 105 °C Hotplate
E-Beam-Bestrahlung
Raith Pioneer; 30 kV, 75 µC/cm²
Removing Electra 92
2 x 30 s Wasser, Tauchbad
Zwischenbad (Trocknung)
30 s AR 600-60
Entwicklung CSAR 62
60 s AR 600-546
Stoppen
30 s AR 600-60
Bei einer CSAR-Schichtdicke von 200 nm wurden Quadrate mit einer Kantenlänge von 30 nm sicher aufgelöst.
PMMA-lift-off auf Glas mit Electra 92
Stand: Janaur 2016
Anwendungsbeispiele für Novolak-Electra 92
Electra 92 mit HSQ auf Quarz
Electra 92 und AR-N 7700 auf Glas
20 nm Stege des HSQ, präpariert auf Quarz mit AR-PC 5090.02
Nach der Beschichtung mit Electra 92 auf den HSQ-Resist kann auch dieser auf einem Quarzsubstrat mit sehr
guter Qualität strukturiert werden. Der HSQ-Resist (20
nm dick) wurde mit der notwendigen Flächendosis von
4300 µC/cm² bestrahlt. Anschließend wurde der leitfähige Resist AR-PC 5090 innerhalb von 2 Minuten mit warmem Wasser vollständig entfernt, es konnten keinerlei
Rückstände beobachtet werden. Nach der Entwicklung
des HSQ-Resists blieben die Strukturen mit hochpräzisen
20-nm-Stegen stehen.
200 nm Quadrate erzeugt mit 2-Lagen-PMMA-Lift-off
Auf einem Glas-Substrat wurde zuerst der PMMA-Resist
AR-P 669.04 (200 nm dick) beschichtet und getempert.
Darauf wurde der zweite PMMA-Resist AR-P 679.03 (150
nm dick) aufgebracht und getempert. Dann folgte die Beschichtung mit Electra 92. Nach der Bestrahlung wurde
Electra mittels Wasser entfernt, die PMMA-Strukturen mit
AR 600-56 entwickelt und das Substrat mit Titan/Gold
bedampft. Nach dem Liften mit Aceton blieben die gewünschten Quadrate hochpräzise auf dem Glas zurück.
Substrat
Glas 25 x 25 mm
Beschichtung AR-P 669.04
4000 rpm; 3 min, 150 °C Hotplate
Beschichtung AR-P 679.03
4000 rpm; 3 min, 150 °C Hotplate
Lift-off-Strukturen auf Granat (University of California, Riverside,
Department of Physics and Astronomy)
Raith Pioneer; 30 kV, 75 µC/cm²
Removing Electra 92
2 x 30 s Wasser
Entwicklung PMMAs
60 s AR 600-56
Stoppen
30 s AR 600-60
Bedampfung
Titan/Gold
Zunächst wurde der E-Beamresist AR-N 7700.08 auf Glas
aufgeschleudert, getrocknet, mit Electra 92 beschichtet und
bei 50 °C getrocknet. Nach der Bestrahlung wurde die
Electraschicht innerhalb 1 Minute mit Wasser entfernt und
dann der E-Beamresist entwickelt. Es resultiert eine für
chemisch verstärkte Resists sehr gute Auflösung von 60 nm.
Auf stark isolierenden Substraten für REM-Anwendungen
Zur Vermeidung einer elektrostatischen Aufladung der
Oberfläche, die durch Ablenkung des einfallenden Elektronenstrahls eine korrekte Abbildung massiv stören kann,
wird z.B. Gold auf die Proben aufgedampft. Das Aufbringen von Gold bringt jedoch auch Nachteile mit sich, so
verändern sich manche Strukturen aufgrund auftretender
thermischer Effekte irreversibel. Wie Untersuchungen
zeigen, kann alternativ die leitfähige Beschichtung Electra
92 eingesetzt werden. Die Beschichtung auf stark elektrisch isolierend wirkenden Polymeren oder auch Glas
ermöglichte die qualitativ hochwertige Abbildung von
Nanostrukturen im REM:
Plasmonische Strukturen auf Quarz
Beschichtung AR-PC 5090.02 2500 rpm; 5 min, 105 °C Hotplate
E-Beam-Bestrahlung
60 – 150 nm Quader (100 nm hoch) auf Glas mit AR-N 7700.08 und
AR-PC 5091.02
REM-Bilder: Stark isolierender Polymerstrukturen beschichtet mit ARPC 5090.02
Silbernanopartikel auf Quarz erzeugt mit AR-P 672.11 und AR-PC
5090.02 (Aarhus University in Dänemark)
Nach der REM-Untersuchung wurde die leitfähige Beschichtung mit Wasser wieder vollständig entfernt, dabei
konnten die Strukturen weiter verwendet werden.
Stand: Januar 2017
52
Die Kombination von CSAR 62 mit AR-PC 5090.02 bietet beste Möglichkeiten, komplizierte E-Beam-Strukturierungen auf Glas, Quarz oder semiisolierenden Substraten wie z.B. Galliumarsenid durchzuführen. Die sehr gute
Empfindlichkeit und höchste Auflösung des CSAR werden
durch die Leitfähigkeit des Electra harmonisch ergänzt.
Anwendungsbeispiele für PMMA-Electra 92
Lift-off-Strukturen auf Granat
PMMA-Lift-off auf Glas mit Electra 92
30 – 150 nm Quadrate des CSAR 62 auf Glas
Protective Coating Electra 92
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Protective Coating Electra 92
53
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Entwickler für AR-Resists
AR 300-12, 600-01, 600-02, 600-07, 600-09 Verdünner
Zur Schichtdickeneinstellung von Photoresists und E-Beamresists
Zur Entwicklung von Photoresists- und novolakbasierten E-Beamresistschichten
Charakterisierung
Charakterisierung
Eigenschaften
- Gepufferte, farblose wässrig-alkalische Lösungen zur
Photoresistentwicklung mit geringem Dunkelabtrag
Parameter / AR
300-26
300-35
- AR 300-26: hoher Kontrast, steile Kanten,
rasche Entwicklung, besonders für hohe Schichten
Normalität (n)
1,10
0,33
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
1,06
1,02
- Feinfiltrierte farblose organische Lösemittelgemische hoher Reinheit
- Schichtdickeneinstellung von Resists durch definiertes Verdünnen:
AR 300-12 für Photoresists, AR 600-01 … 09 für E-Beamresists
- Randentlackung beschichteter Subtrate sowie Gerätereinigung
- AR 300-12: Ablösung bis 150 °C getemperter Positiv-Photoresist- und ungehärteter E-Beamresistschichten
Eigenschaften
Parameter / AR
Hauptbestandteil
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
Brechzahl bei 20 °C
Wassergehalt max. (%)
Nichtflüchtiges max. (%)
Flammpunkt (° C)
Filtrationsgrad (µm)
geeignet zur Verdünnung von
AR-Photoresists
geeignet zur Verdünnung von
AR-E-Beamresists
Lagerung bis 6 Monate (° C)
safer solvent
300-12
PGMEA
0,970
1,402
42
3000, 4000,
5000
6510, 7000
600-01
Chlorbenzen
1,108
1,524
28
503, 504
631, 641,
661, 671
600-02
Anisol
0,990
1,517
0,1
0,002
44
0,2
5040
632, 642, 662,
672, 6200
10-22
600-07
Methoxypropanol
0,960
1,403
600-09
Ethyllactat
1,036
1,413
38
46
-
617
639, 649,
669, 679
Hinweise zur Verdünnung
Stärkere Verdünnungen von Resists können Gelbildungen der Polymeren hervorrufen, die bei der Beschichtung
Partikel in der Lackschicht bewirken können. Deshalb sollte der verdünnte Resist ultrafiltriert (0,2 µm) werden.
Meist ist es günstiger, die gewünschten Schichtdicken über die Drehzahl einzustellen oder einen fertig eingestellten
Resist zu verwenden. Schichtdicken-Sondereinstellungen sind gegen Aufpreis möglich.
Formel zur Verdünnung
Beispiel: Ausgehend von einem Resist mit 35 % Feststoffgehalt (AR-P 3510) wird ein Resist-Feststoffgehalt von 31 %
gewünscht. Gesucht ist die Menge Verdünner AR 300-12 in g, die zu 100 g Lack mit 35 % Feststoffgehalt dazu zugegeben werden soll (Masse m in g; Feststoffgehalt c / 100).
Werden 100,0 g Resist (35 % Feststoff = AR-P 3510) mit 12,9 g Verdünner AR 300-12 definiert verdünnt, ergeben
sich daraus 112,9 g verdünnter Resist (31 % Feststoff = AR-P 3540).
Mit dieser Verdünnung erfolgt eine Änderung der Schichtdicke von 2,0 auf 1,4 µm bei einer Drehzahl von 4000 rpm.
AR 300-26
Natriumborat und NaOH
Tauch-, Puddle-, Sprühentwicklung
21-23 °C ± 0,5 °C, ca. 40-60 s (max. 120 s)
AR 300-35
Natriummetasililkat/-phosphat
Tauch-, Puddleentwicklung
21-23 °C ± 0,5 °C, ca. 40-60 s (max. 120 s)
1:3
pur bis 10 µm
2 : 1 ; 2 : 1 bis 3 : 2
-;-
1:5;1:2
1 : 1 ; pur
AR-P 3740, 3840
1:3
4:1
AR-U 4030, 4040, 4060
1:5
1:1
AR-P 5320 ; 5350
2 : 1 bis 3 : 2 ; 1 : 7
-;1:2
AR-P 5460, 5480
1:4
1:1
AR-P 5910 (früher X AR-P 3100/10)
pur
-
AR-N 4240 ; AR-N 4340
AR-P 7400
AR-N 7500.18 ; 7500.08
AR-N 7520.17 ; 7520.11, .07 neu
AR-N 7520.18, 7520.073
AR-N 7700.18 ; 7700.08
AR-N 7720.30 ; 7720.13
1:1
1:6
1:4 ;1:7
1:1;3:1
2:3;1:3
2:1;1:3
1:2;1:3
- ; pur
1:2
4:1;1:2
2 : 1 ; pur
pur bis 3 : 1
-
AR-P 3220 ; 3250
Hinweise zur Entwicklerverarbeitung (gilt für gepufferte und TMAH-Entwickler)
Höhere Entwicklerkonzentrationen bewirken bei Positivlacken eine formal höhere Lichtempfindlichkeit des ResistEntwickler-Systems. Sie minimieren die erforderliche Belichtungsintensität, setzen die Entwicklungszeiten herab
und ermöglichen einen hohen Durchsatz in den Anlagen. Zu berücksichtigen ist, dass mit stärkeren Entwicklern
ein erhöhter Dunkelabtrag auftritt, der die unbelichteten Strukturen anzugreifen beginnt. Niedrigere Entwicklerkonzentrationen liefern, abhängig vom Resisttyp, einen höheren Kontrast und verringern den Resistabtrag in den
unbelichteten Zonen und den teilbelichteten Grenzbereichen auch bei längeren Entwicklungszeiten. Diese besonders selektive Arbeitsweise sichert ein hohes Maß an Detailwiedergabe. Notwendigerweise erhöht sich damit die
zur Belichtung erforderliche Intensität. Empfehlenswert für einen hohen Kontrast ist eine höhere Verdünnung bei
längeren Entwicklungszeiten. Nach der Entwicklung sind die Substrate sofort mit deionisiertem Wasser bis zur vollständigen Entfernung aller Entwicklerreste zu spülen und zu trocknen.
Stand: Januar 2017
m Verdünner = m Resist (c Resist – c Wunsch) = 100,0 g (0,35 – 0,31) = 12,9 g Verdünner
c Wunsch
0,31
geeignet
optimal geeignet
pur ; 5 : 1 ; 1 : 1
AR-P 3510, 3540 ; 3510 T, 3540 T
-
10-22
1:3;1:3;1:4
AR-P 3210
Die Verdünnung erfolgt durch 1. definiertes Vorlegen des Resists, 2. definierte Zugabe des Verdünners, 3. Homogenisierung mittels Rühren (beide Flüssigkeiten sollten dabei rasch durchmischt werden), 4. Feinfiltration (0,2 µm).
Stand: Januar 2016
Entwicklungsempfehlungen
AR-Resists /
Hauptbestandteil(e)
Einsatzgebiet /
Bedingungen
0,2
Filtrationsgrad (µm)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
- AR 300-35: universell, große Prozessbreite für
Schichten bis 6 µm
AR-P 3110 ; 3120 ; 3170
Anwendung
54
AR 300-26 und AR 300-35 gepufferte Entwickler
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Verdünner für AR-Resists
55
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
AR 300-40 metallionenfreie Entwickler
AR 600-50, -51, 600-546, -548, -549, 600-55, -56 Entwickler
Zur Entwicklung von Photoresist- und novolakbasierten E-Beamresistschichten
Zur Entwicklung von E-Beamresistschichten
Charakterisierung
Eigenschaften
- metallionenfreie wässrig-alkalische Lösungen
zur Verarbeitung von Photo-/ E-Beamresists
- vermindern die Möglichkeit einer Metallionenkontamination an der Substratoberfläche
- rückstandsfreie Entwicklung
- Metallionengehalt < 0,1 ppm
- Hauptbestandteil TMAH
Parameter / AR
300- 300- 30046
47
475
0,24 0,20 0,17
0,99
max. 32
0,2
10-22
geeignet
E-Beamresists
Photoresists
AR 300-44
AR 300-46
AR 300-47
AR 300-475
Tauch-, Puddle-, Sprühentwicklung
21-23 °C ± 0,5 °C, ca. 40 - 60 s (max. 120 s)
2 : 1 bis 3 : 1
1,5 : 1 bis 1 : 1,5
- ; pur
1:1;pur
pur
+
1:2 ,2:3
1:1
8 : 1 bis pur
-
pur ; 5 : 1 bis pur
pur
pur: .17, .11
pur ; 4 : 1
-
-;2:3
1:1
pur
3 : 2 bis pur
pur
1:3
4:1
pur: .07
4:1
- ; pur
pur ; 4 : 1
pur
-
Hinweise zur Entwicklerverarbeitung ( siehe auch Hinweise der Entwickler AR 300-26 und 300-35)
Werden metallionenfreie Entwickler verdünnt, ist es empfehlenswert, die Einstellung der gewünschten Normalität
unmittelbar vor Gebrauch durch eine sehr genaue Verdünnung (möglichst über eine Einwaage) des stärkeren Entwicklers mit DI-Wasser vorzunehmen. Schon geringe Normalitätsunterschiede bewirken hier größere Differenzen
in der Entwicklungsgeschwindigkeit. Lange Standzeiten sind zu vermeiden, da sie die Entwicklerwirkung vermindern.
- hochreine und ultrafeinfiltrierte (0,2 µm) Lösemittelgemische
- Lagerung bei 10-22 °C für 6 Monate
Eigenschaften
AR-Resist / Entwickler
Einsatzgebiete / Bedingungen
Hauptbestandteil(e)
Eigenschaft
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
Brechzahl bei 20 °C
Wassergehalt max. (%)
Flammpunkt (°C)
AR-P 617
AR-P 630 - 670 er
AR-P 6500
AR-Resist / Entwickler
Einsatzgebiete / Bedingungen
Hauptbestandteil(e)
Eigenschaft
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
Brechungszahl bei 20 °C
Wassergehalt max. (%)
Flammpunkt (°C)
AR-P 6200
safer solvent
geeignet
optimal geeignet
AR 600-50
AR 600-51
AR 600-55
AR 600-56
Tauch-, Puddle-, Sprühentwicklung bei 21-23 °C ± 1 °C
Methoxypropanol/ Butoxyethoxy- Methylisobutyl- MethylisobutylIsopropylalkohol
ethanol
keton (MIBK)
keton (MIBK)
starker Entw.
schwächerer Entw.
0,871
1,395
0,1
21
0,972
1,430
15
85
0,792
1,384
0,1
12
0,788
1,381
0,1
12
2-3 min
-
1h
3 min
1-3 min
-
3 min
1-3 min
-
AR 600-546
AR 600-548
AR 600-549
Tauch-, Puddle-, Sprühentwicklung bei 21-23 °C ± 1 °C
Amylacetat
Diethylketon/ Diethylmalonat/
Diethylmalonat
Anisol
schwächerer Entw.
starker Entw.
mittlerer Entw.
0,876
1,402
0,1
41
1 min
0,917
1,401
0,1
22
1 min
1,053
1,417
0,1
85
1 min
Hinweise zur Entwicklerverarbeitung
Durch die Wahl des Entwicklers können Entwicklungsgeschwindigkeit, Empfindlichkeit und Profil der Resiststrukturen stark beeinflusst werden. Die beschichteten und belichteten Substrate werden bei möglichst konstanter Temperatur von 21-23 °C in den dafür geeigneten Entwicklern bewegt (Puddle, Sprühen, Tauchbad). Die jeweils erforderliche Entwicklungszeit hängt von der Resistschichtdicke ab, so können
Schichten unter 0,2 µm schon nach 30 s durchentwickelt sein. Eine Verlangsamung des Entwicklungsprozesses beim AR 600-50, -55 und -56 kann durch den 10-20 %igen Zusatz des Stoppers AR 600-60 erreicht werden.
Schwächere Entwickler wie der AR 600-56 und AR 600-546 gewährleisten eine höhere Auflösung ohne Dunkelabtrag. Mit dem AR 600-55 und AR 600-548 ist dagegen eine deutlich höhere Empfindlichkeit, bei gleichzeitig höherem Abtrag, erreichbar. Wird beim CSAR 62 mit dem Entwickler AR 600-548 bei einer Entwicklertemperatur
um 0 °C gearbeitet, findet hier auch nach 10 Minuten kein Abtrag bei verlängerter Entwicklungszeit statt. Unmittelbar nach dem Entwickeln werden die Substrate 30 Sekunden im Stopper gespült und anschließend getrocknet.
Stand: Januar 2016
Stand: Januar 2017
AR-P 5320; AR-P 5350
AR-BR 5460, 5480
AR-P 5910 (früher X AR-P 3100/10)
AR-N 4240
AR-N 4340
AR-N 4400-10, 4450-10
AR-N 4400-25
AR-N 4400-50
AR-P 7400. 23
AR-N 7500.18 ; 7500.08
AR-N 7520.17 ; 7520.11, .07 neu
AR-N 7520.18 ; 7520.073
AR-N 7700.18 ; 7700.08
AR-N 7720.30 ; 7720.13
30044
0,26
optimal geeignet
AR-Resists
Einsatzgebiete /
Bedingungen
AR-P 1200, AR-N 2200
AR-P 3110, 3120, 3170
AR-P 3510, 3540 ; 3510 T, 3540 T
AR-P 3740, 3840
AR-U 4030, 4040, 4060
Charakterisierung
Normalität (n)
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
Oberflächenspannung (mN/m)
Filtrationsgrad (µm)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
Entwicklungsempfehlungen
56
Entwickler für AR-E-Beamresists
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Entwickler für AR-Resists
57
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Remover für AR-Resists
AR 600-60, 600-61 Stopper
AR 600-70, 600-71, 300-76, 300-70, -72, 300-73 Remover
Zum Abstoppen von E-Beamresistschichten nach der Entwicklung mit Lösemitteln
Zur Entfernung getemperter Photoresist- und E-Beamresistschichten
Charakterisierung
Eigenschaften I
Charakterisierung
Eigenschaften
- sofortiges Unterbrechen der Entwicklung
- hochreine Lösemittelgemische zur rückstandsfreien Entfernung der Entwicklerreste
Parameter / AR
- Wässrig-alkalische Lösung (AR 300-73)
bzw. organische Lösemittel (alle anderen)
Removerempfehlungen nach Temperungen:
- Photoresists bis 180 °C: AR 600-71, 300-76
- Photoresists bis 200 °C: AR 300-76, 300-73
- PMMAs bis 200 °C:
AR 600-71, 300-76
- Copolymere bis 210 °C: AR 600-71, 300-76
- CSAR 62 bis 200 °C: AR 600-71, 300-76
- Novolak-E-Beams 150 °C: AR 300-73, 300-76
Parameter / AR
60070
Hauptbestandteil
Aceton Dioxolan
Removerempfehlungen
optimal geeignet
- AR 600-60 für AR-P 617, 630-670 er, 6200
- AR 600-61 für AR-P 6510
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
Wassergehalt max. (%)
Nichtflüchtiges max. (%)
Flammpunkt (°C)
Filtrationsgrad (µm)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
600-60
0,785
0,1
0,002
12
600-61
0,964
20
0,002
105
0,2
10-22
Hinweise zur Stopperverarbeitung
Eigenschaften / Remover AR
Eignung für getemperte Photoresistschichten (21 °C)
Durch den Verarbeitungsprozess wird ständig Entwickler in das Stopperbad verschleppt. Schon relativ geringe Mengen des Entwicklers beeinträchtigen die Effizienz des Stoppens. Es wird deshalb ein ständiger Wechsel des Stoppers
oder die Verwendung von zwei nacheinander angeordneten Stopperbädern empfohlen.
Durch einen 10-20 %igen Zusatz des Stoppers AR 600-60 in die Entwickler AR 600-50, 600-55 und 600-56 kann
eine Verlangsamung des Entwicklungsprozesses erreicht werden.
200 °C
Hinweis: Setzt man beim AR-P 630-670 als Entwickler den Stopper AR 600-60 ein, sind höhere Kontrastwerte bis zu
10 möglich.
0,79
30076
1,02
Nichtflüchtiges max. (%)
-17
3
DMG
NEP
TMAH
1,08
1,03
1,00
98
-
10-22
10-22
103
Filtrationsgrad (µm)
0,2
Lagerung bis 6 Monate (° C) 10-22
10-18
300-76
15-25
ungeeignet
bedingt geeignet
geeignet
600-71
30030070, -72 73
0,002
Flammpunkt (° C)
durchschnittl. Ablösezeit bei 1,5 µm
Mit dem Abstoppen nach der Entwicklung für etwa 30 s wird der Entwicklungsprozess unterbrochen und ein rasches Abspülen der Entwicklerreste erreicht.
Setzt man beim AR-P 630 - 670 als Entwickler den Stopper AR 600-60 ein, sind höhere Kontrastwerte bis 10 möglich. Damit einher geht eine verringerte Empfindlichkeit des PMMA-Resists. Es werden höhere Bestrahlungsdosen
und längere Entwicklungszeiten benötigt.
600-70
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
60071
300-70, 300-72
300-73
* auf 80 °C erwärmt
* auf 80 °C erwärmt
+ auf 50 °C erwärmt
universell, Ersatz
für reprotox. NEP:
= AR 300-70, -72
universell, besonders
für dünne Schichten,
jedoch reprotoxisch
speziell: AR-BR
5400, AR-P 3100,
3500, 3700
preiswert &
gebräuchlich
effizienter
Allrounder
120 °C
15 s
10 s
25 s
150 °C
20 s
15 s
3 min
25 s *
2 min
20 s *
2 min
60 s +
180 °C
5 min
4 min
2h
60 s *
2h
50 s *
2h
2 min +
Eignung für getemperte EBeamresistschichten (21 °C)
20 s
30 min *
preiswert &
gebräuchlich
30 s
25 min *
universell, Ersatz
sehr effizienuniversell,
ter Allrounder für reprotox. NEP jedoch reprotoxisch
30 min +
speziell: AR-N
7520, 7700
PMMA 150 °C
25 s
20 s
20 min
10 s *
18 min
10 s *
15 min +
PMMA 180 °C
2 min
2 min
30 min
30 s *
28 min
30 s *
25 min +
PMMA 200 °C
3 min
3 min
42 min
50 s *
40 min
50 s *
10 s
5s
60 s *
50 s *
20 min +
30 s
60 s *
50 s *
10 min +
5 min *
5s *
4 min *
5s *
15 - 25 min +
5 - 60 s
40 - 60 s
3 - 50 s
10 s - 9 min
5 s - 7 min
10 s *
10 s - 50 min +
Copolymer 190 - 210 °C
CSAR 62 150 °C
CSAR 62 180 - 200 °C
Novolakbasiert 85 - 120 °C
außer 7700
Novolakbasiert 150 °C
außer 7520, 7700
außer 7700
außer 7520, 7700
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Stopper für AR-Resists
außer 7520, 7700
30 s *
außer 7520, 7700
außer 7520, 7700
außer 7520, 7700
25 s - 3 min +
58
Stand: Januar 2016
Stand: Januar 2016
Hinweise zur Remoververarbeitung
Die mit Resist beschichteten Substrate werden den Removern mittels Puddle oder Tauchen ausgesetzt. Zur Verkürzung der
Lösezeit getemperter Schichten können die Remover 300-70, -72 und 300-76 bis 80 °C und der AR 300-73 bis 50 °C erwärmt werden. Eine Unterstützung durch Ultraschall bzw. Megaschall ist sinnvoll. Ein Abspülen der Remover mit DI-Wasser,
frischem Remover oder geeignetem Verdünner wird empfohlen. Sehr stark gehärtete Schichten (> 220 °C) sind kaum mehr
in Removern ablösbar. Dann empfielt sich der Einsatz von oxydierenden Säuren oder die Anwendung von Sauerstoffplasma.
Weitere detaillierte Removingangaben zu einer großen Auswahl an Resists finden Sie auf den nachfolgenden Seiten.
59
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Remover-Eignungen
Produkt AR
AR-P 3100
< 20/ 60
Schichtdicke (µm)
Temperung (°C)
1,5
95 - 120
Beispiel 3110
150
180
Empfehlung
s
optimal geeignet
600-70
600-71
21 °C
21 °C
<
20 s
<
300-76
300-73
< 5/ 30 min
300-76
21 °C
20 s
6h
<
10
Beispiel 3220
120
150
<
600-71
300-76
300-73
20 s
<
20 s
<
20 s
<
<
60 s
< 20 s
< 5 min
4h
1h
180
20 s
1,5
Beispiel 3540
95 - 150
180
<
<
20 s
30 min
<
<
20 s
5 min
20 s
<
<
5 min
<
20 s
<
1h
1,5
Beispiel 3540 T
95 - 120
150
180
<
600-71
300-76
20 s
4h
20 s
<
20 s
5 min
<
60 s
<
<
(300-72)
30 min
<
<
1,5
150
600-71
300-76
300-73
180
1,5
Beispiel 5350
95 - 150
180
1,5
Beispiel 4040
150
2,0
Beispiel 504
AR-P 5900
150
190
5,0
Beispiel 5910
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
30 min
20 s
30 min
<
60 s
<
<
60
<
1h
<
<
600-71
300-73
300-76
60 s
<
3h
30 min
<
5 min
<
60 s
<
<
60 s
6h
<
20 s
<
60 s
<
60 s
<
60 s
<
60 s
<
60 s
1h
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
60 s
30 min
<
20 s
<
<
30 min
<
20 s
300-76
300-73
1h
1h
<
20 s
<
2h
<
5 min
<
5 min
<
30 min
<
1h
1h
<
20 s
<
2h
5 min
<
5 min
5 min
<
2h
(300-72)
<
5 min
<
2h
Beispiel 4240
1,5
85 - 150
180
200
150
180
0,4
150
180
1,5
Beispiel 7400.23
120
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
60 s
<
60 s
<1h
<
<
<1h
60 s
30 min
<5
min
< 30
min
<
600-71
600-70
20 s
<
20 s
<
60 s
1h
5 min
6h
<
30 min
<
1h
1h
0,4
AR-N 7520 neu
85-150
180
0,4
600-71
300-76
5 min
120
<
0,4
<
1h
1h
30 min
2h
2h
<
<
<
<
5 min
30 min
<
5 min
<
20 s
<
60 s
6h
1,4
<
1h
6h
<
<
60 s
<
5 min
1h
6h
60 s
<
30 min
5 min
<
30 min
<
<
30 min
<
20 s
<
30 min
<
20 s
<
30 min
<
30 min
<
60 s
<
30 min
<
60 s
<
30 min
<
60 s
<
60 s
<
5 min
<
5 min
<
5 min
<
1h
<
1h
<
20 s
<
30 min
<
5 min
<
30 min
<
5 min
<
60 s
<
30 min
<
5 min
<
30 min
<
5 min
<
<
<1h
<
60 s
30 min
<
60 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
<
20 s
5 min
<
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
20 s
<
1h
<
150
180
<
(300-72)
<
60 s
5 min
<
<
60 s
5 min
<
<
20 s
<
<
20 s
<
3h
20 s
20 s
4h
3h
6h
4h
<
<
<5
<
min
30 min
1h
<
30 min
<5
<
<
30 min
<
<
1h
min
30 min
<
10 min
<
60 s
<
20 s
2h
30 min
20 s
<
4h
20 s
3h
<
3h
5 min
30 min
<
1h
<
1h
3h
600-71
300-76
5 min
5 min
20 s
30 s
<
30 min
6h
<
60 s
<
<
30 min
20 s
<
30 min
30 min
<
300-76
300-73
105-120
30 min
2h
150
Beispiel 7720.18
<
60 s
<
<
5 min
20 s
30 min
20 s
<
<
<
4h
5 min
105
120
5h
60 s
60 s
5 min
150
Beispiel 7700.18
<
5 min
<
600-71
300-73
300-76
5 min
<
<
30 min
1h
<
(300-72)
600-71
300-76
300-73
<
60 s
<
<
30 min
<
5 min
min
6h
5 min
min
5 min
600-71
300-76
300-73
85
105
<5
50 °C
60 s
<
<
5h
600-71
300-76
(300-72)
<
21 °C
<
<
< 30
600-71
300-76
300-73
20 s
300-73
80 °C
5h
180
200
600-71
300-76
300-73
<
21 °C
ungeeignet
>6h
300-70, 300-72
80 °C
6h
105
150
AR-N 7720
200
AR-N 4200
0,5
4h
30 min
20 s
1h
200
AR-P 7400
AR-N 7700
5 min
<
300-73
200
Beispiel 7520.17
<
190
210
3h
<
<
30 min
5 min
<
Beispiel 671.05
0,5
Beispiel 7500.18
30 min
<
Beispiel 617.08
AR-N 7500
<
<
30 min
AR-P 617
30 min
<
20 s
(300-72)
180
20 s
30 min
20 s
<
150
Beispiel 6200.09
<
<
<
95
120
30 min
20 s
<
5 min
5 min
<
20 s
5 min
50
Beispiel 4400-50
AR-P 630-670
<
60 s
<
<
30 min
<
20 s
21 °C
bedingt geeignet
< 1-6 h
300-76
21 °C
300-76
200
20 s
5 min
30 min
<
AR-N 4400
30 min
<
5 min
<
<
600-71
min geeignet
200
AR-P 6200
20 s
5 min
< 5 min
<
<
<
180
20 s
20 s
<
<
60 s
<
5 min
30 min
<
(300-72)
<
<
(300-72)
600-71
300-76
20 s
<
1h
600-71
300-76
20 s
60 s
<
5 min
60 s
1h
<
<
150
5 min
Empfeh- 600-70
lung
21 °C
< 5/ 30
<
20 s
<
60 s
30 min
<
5 min
<
1h
<
60 s
<
<
<
5 min
30 min
5 min
1h
Die unter AR-Bedingungen bestimmten Ablösezeiten sind zur besseren Orientierung in Zeitcluster (< 20 s, < 60 s ...) eingeteilt.
Bei den Removerempfehlungen gilt die 1. Angabe für gering getemperte und die 2. und ggf. 3. für höher getemperte Lackschichten.
20 s
5 min
<1h
Die Empfehlung für den Remover AR 300-72 sind eingeklammert, da er zwar gut entschichtet, jedoch von Allresist wegen seiner
reprotoxischen Einstufung nicht priorisiert wird. Als Ersatz werden die gleichwertigen Remover AR 300-76 und 600-71 empfohlen.
Stand: Januar 2016
Stand: Januar 2016
180
20 s
<
20 s
<
85 - 120
150
<
<
<
5 min
<
180
AR-PC 500(0)
<
20 s
60 s
<
optimal geeignet
s
110
2h
20 s
<
<
95
120
5 min
20 s
200
AR-U 4000
<
95
30 min
<
<
20 s
<
200
AR-P 5300
20 s
< 30 min
1,5
120
1h
1h
95
120
Beispiel 3740
< 30 min
5 min
200
AR-P 3700 /
3800
1h
<
<
30 min
Temperung (°C)
60 s
<
5 min
< 20/ 60
Schichtdicke (µm)
Beispiel 4340
<
<
< 60 s
AR-N 4300
1h
<
60 s
<
200
AR-P 3500 T
20 s
Produkt AR
60 s
30 min
1h
600-71
300-73
300-76
60 s
<
Remover-Eignungen
50 °C
20 s
<
< 5 min
30 min
<
21 °C
<
<
<
< 60 s
80 °C
5 min
<
60 s
<
<
ungeeignet
300-73
20 s
30 min
200
AR-P 3500
60 s
<
20 s
<
>6h
20 s
<
<
95
bedingt geeignet
21 °C
<
5 min
200
AR-P 3200
80 °C
20 s
<
< 1-6 h
300-70, 300-72
20 s
<
3h
(300-72)
geeignet
Remover für AR-Resists
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Remover für AR-Resists
61
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
E-Beam Resists
Haftvermittler für AR-Resists
AR 300-80 und HMDS Haftvermittler
Zur Verbesserung der Haftfestigkeit von Photo- und E-Beamresists
Charakterisierung
Eigenschaften
- Verbesserung der Haftfestigkeit von Photoresistund E-Beamresistschichten
Parameter / AR
- Speziell bei Oberflächen mit schlechten Hafteigenschaften z.B. Metall, SiO2, GaAs
- AR 300-80: Aufschleudern einer DiphenylsilandiolLösung = bessere Hafteigenschaften und einfachere sowie preiswertere Alternative zu HMDS
Dichte bei 20 °C (g/cm³)
Flammpunkt (° C)
Filtrationsgrad (µm)
Lagerung bis 6 Monate (°C)
300-80
HMDS
0,971
0,774
7
14
0,2
0,2
10-22
- HMDS: Verdampfen von HMDS auf der Substratoberfläche (Equipment erforderlich)
Verarbeitungshinweise AR 300-80
Der AR 300-80 wird mittels spin coating zwischen 1000 - 6000 rpm aufgetragen. Die Schichtdicke kann über die
Drehzahl auf die für den jeweiligen Prozess optimale Bedingung eingestellt werden.
Dabei sind höhere Drehzahlen und damit dünnere Schichten anzustreben, z.B. 4000 rpm mit ca. 15 nm. Zu hohe
Konzentrationen (Schichtdicken) können die haftvermittelnde Wirkung wieder verringern oder aufheben.
Es wird empfohlen, die sich anschließende Temperung auf der hot plate für 2 min oder im Konvektionsofen für 25
min bei 180 °C durchzuführen. Mit der Temperung bildet sich eine sehr gleichmäßige, extrem dünne Haftvermittlerschicht auf dem Substrat aus (ca. 15 nm).
Nach Abkühlung des Substrats kann der Resist wie üblich aufgetragen werden.
Überschüssiger Haftvermittler kann mit organischen Lösemitteln, wie z.B. dem AR 600-70 bzw. AR 600-71 abgewaschen werden, die optimierten Oberflächeneigenschaften bleiben dabei uneingeschränkt erhalten.
Verarbeitungshinweise HMDS
Für die Verarbeitung von HMDS ist ein entsprechendes Equipment erforderlich.
Die Vorbehandlung sollte unmittelbar vor der Resistbeschichtung stattfinden. Dazu wird das Substrat in einen
Exsikkator gestellt. HMDS kann dort bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen bis max. 160 °C verdampft
werden und schlägt sich als monomolekulare Schicht (ca. 5 nm) auf der Substratoberfläche nieder.
Stand: Januar 2016
Das behandelte Substrat kann ohne nachfolgende Temperung, unmittelbar nach der HMDS-Behandlung, mit Resist beschichtet werden oder bis zu einigen Tagen in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt werden.
62
Die Lagerstabilität kann durch die Aufnahme von Wasser aus der Atmosphäre begrenzt werden. Aus diesem
Grunde ist ein Stehenlassen in offenen Gefäßen zu vermeiden.
63
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Wir liefern unsere Produkte innerhalb 1 Woche ab Werk, vorrätige Lagerware sofort bzw. entsprechend Wunschtermin.
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ResistSystem
Produkt
AR-P
1200
1210,1220,
[0,5 - 10]
1230
AR-P
3100
Sprühresist, verschied.
MEMS
Anwendungen
1
3110, 3120, 1,0 ; 0,6
3170
; 0,1
hochauflösend,
haftverstärkt
0,5 ; 0,4;
0,4
AR-P
3200
3210,
10 ;
3220, 3250 10 ; 5
Dicklack hoher Maß- Galvanik, 4 ;
3 ; 1,2
haltigkeit bis 100 µm MST
2,0 ; 2,0
; 2,5
AR-P
3500
3510,
3540
große Prozessbreite,
ICs
hochauflösend
0,8 ; 0,7
4,0 ;
4,5
große Prozessbreite,
hochauflös., 0,26 n ICs
TMAH-entwickelbar
0,6 ;
0,5
4,5 ;
5,0
0,4 ;
0,4
2,0 ;
1,4
AR-P
3700,
3800
3740,
3840
1,4 ;
1,4
höchstauflösend,
sub-µm, hoher Kontr.
3840 eingefärbt
AR-P
5300
5320,
5340
5,0 ; 1,0
unterschnitt.
Strukturen
(Einlagen-lift-off)
AR-U
4000
4030,
1,8 ; 1,6
4040 4060 ; 0,6
AR-P
5900
5910
AR-N
2200
1,0 ; 0,5
Sonderanwendung
AR-P
3510 T,
3500 T 3540 T
wahlw. positiv oder
negativ, lift-off
Anwendung
Masken,
Gitter
VLSICs
dampf-
komplizierte Strukt.
bis 5 % HF / BOE
Lift-off
(pos./neg.)
600-71
300-73
AR-P
617
3,0
300-12
300-35
300-26
300-76
300-73
Copolymer
PMMA/MA
33%
300-12
300-26
600-71
300-76
AR-P
631671
PMMA 50K,
0,02-1,70
200K, 600K,
Chlorbenzen
950K
300-12
300-35
300-26
600-71
300-73
AR-P
632672
300-12
300-44
300-26
300-76
600-71
6,0 ;
6,0
300-12
300-47
300-26
600-71
300-76
2 ; 0,5
4;5
300-12
300-26
600-76
300-73
AR-P
6500
6510.15,
.17, .18, .19
PMMA
350 rpm:
28, 56, 88,
135
hohe PMMA-SchichMikroten bis 250 µm für
bauteile
MST, Synchroton
0,8 ; 0,7;
0,5
3;3;
3,5
300-12
300-35
300-26
600-72
300-76
AR-P
7400
7400.23
Novolak
0,6
40 /
150
4,0
-
600-71
300-76
mix & match, hochICs,
auflösend, plasmaMasken
ätzresistent, auch neg.
7500.08,
7500.18
Novolak
0,1 ;
0,4
mix & match, hochauflösend, plasmaätzresistent, pos./neg.
ICs,
Masken
40 /
100
5,0
-
300-73
300-76
AR-N
7500
300-12
300-26
300-76
300-73
AR-N
7520
neu
7520.07, .11,
7520.17
Novolak
0,1 ; 0,2;
0,4
mix & match,
höchstempfindlich,
höchstauflösend,
ICs,
Masken
30
8,0
E-Beam,
Tief-UV,
i-line
300-12
-
300-44
600-71
300-73
AR-N
7520
7520.073,
7520.18
0,1 ;
0,4
ICs,
Masken
28
10
300-26
300-47
600-71
300-76
E-Beam,
Tief-UV,
i-line
300-12 300-47
Tief-UV,
300-12
i-line
mix & match,
höchstauflösend,
hochpräzise Kanten,
i-line,
g-line
300-26 600-76
300-475 300-72
AR-N
7700
7700.08,
7700.18
Novolak
0,1 ;
0,4
CAR, hochauflösend,
ICs,
hochempfindlich,
Masken
steile Gradation
80 /
100
5,0
AR-N
7720
7720.13,
7720.30
Novolak
0,25 ;
1,4
CAR, hochauflösend,
diffrakt. 80 /
flache Gradation für
Optiken 200
dreidimens. Strukt.
AR-PC
5000
Polyanilin-D. 0,04 ;
5090.02
0,03
5091.02
3 ; 1,5
lift-off
3
AR-N
4200
4240
hochempfindlich,
hochauflösend
0,6
2,8
AR-N
4300
4340
1,4
AR-N
4400
4400-50,
-25, -10,
-05
1000 rpm:
4450-10
1000 rpm:
10
Negativresist
0,5
5,0 ;
hohe Schichten bis
100, 50, 20, 10 µm, Galvanik, 3,5 ;
2,0 ; 1,0
leichtes Removing
MST,
hohe Schichten bis
20 µm, lift-off
i-line,
g-line,
BB-UV
LIGA
2,0
3,5
5
6;
5;
4;4
10
lift-off
i-line,
g-line,
BB-UV
600-01
-
300-12
300-12
X-Ray,
E-Beam,
i-line
300-12
300-44 600-71
bis -475 600-70
300-47
600-71
600-70
Alle Lacksysteme erhalten eine optimale Haftung mit dem Haftvermittler AR 300-80, der vor dem Resistauftrag erfolgt.
4000 rpm
10 /
100
6,0
600-07
600-50
600-55
höchstauflösend, uniICs,
versell, prozessstabil,
Masken
einfache Verarbeitung
6 / 100
7,0
600-01
600-55 600-71
600-56 300-76
PMMA 50K,
0,01-1,87
200K, 600K,
Anisol
950K
höchstauflösend, uniICs,
versell, prozessstabil,
Masken
einfache Verarbeitung
6 / 100
7,0
600-02
600-55 600-71
600-56 300-76
AR-P
639679
PMMA 50K,
0,02-0,74
200K, 600K,
Ethyllactat
950K
höchstauflösend, uniICs,
versell, prozessstabil,
Masken
einfache Verarbeitung
6 / 100
7,0
600-09
300-55 600-71
300-56 300-76
AR-P
6200
6200.04, .09,
6200.13, -18 0,08 ; 0,4 ;
0,2 ; 0,8
6
15
600-02 600-548
0,09-1,75
höchstauflösend,
hochempfindlich,
plasmaätzresistent
CSAR 62 Styrenacrylat
-
ICs, Sensoren,
Masken
E-Beam,
Tief-UV
600-546
600-549
1 µm
(X-Ray)
X-Ray,
10
(X-Ray) E-Beam
E-Beam,
Tief-UV,
g-, i-line
600-51 600-71
600-56 300-76
300-12
300-47 300-76
300-26 600-71
300-12 300-47
E-Beam,
Tief-UV
leitfähige Schutzlacke zur Ableitung von Aufladungen für
Nichtnovolak-E-Beamresists (PMMA, CSAR 62, HSQ)
Novolak-E-Beamresists (z.B. AR-N 7500, 7700)
600-71
300-76
300-12
300-12
< 1,0
600-71
300-76
600-71
300-73
300-46 600-71
300-47 300-73
300-76
300-73
300-46 300-76
300-47 300-73
300-12 300-47
-
-
Alle Lacksysteme erhalten eine optimale Haftung mit dem Haftvermittler AR 300-80, der vor dem Resistauftrag erfolgt.
Die Resists AR-P 617, 631-679, 6200 benötigen nach der Entwicklung ein kurzes Abstoppen im Stopper AR 600-60.
300-76
300-72
DIWasser
Stand: Januarr 2017
1
AR-N
4450
ICs,
Masken
VerEntRemodünner wickler ver
300-44
Sprühresist, verschied.
MEMS
Anwendungen
50 ; 25 ;
10 ; 5
höchstauflösend, 2x
empfindlicher als
PMMA, lift off
Belichtung
-
2210,
[0,5 - 10]
2220, 2230
höchstempfindlich,
ICs
hochauflösend, CAR
Anwen- Auflösung Kon[nm] *
dung
trast
3
2,0
ICs
charakteristische
Eigenschaften
ResistSystem
2
1,4
Typ
Remover
MEMS
5,0
Do/ µm
Entwickler
muster
ICs
Produkt
Verdünner
Auf-
Protective Coating, Schutz40 % KOH-ätzstabil schicht
Bottomresist für
2L-lift-off-System
Belichtung
positiv
Kontrast
AR-BR 5460,
5400
5480
Stand: Januar 2016
charakteristische
Eigenschaften
negativ
Auflösung
[µm]
2,0 ; 1,4
Typ
Positivresist
Do/ µm
4000 rpm
AR-PC 503 eingefärbt 1,2 ;
500
504, 5040 2,2
64
Produktportfolio E-Beam Resists
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Produktportfolio Photoresists
65
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
E-Beam Resists
Produktportfolio Experimentalmuster
Wir liefern unsere Produkte innerhalb 2 Wochen ab Werk, vorrätige Lagerware sofort bzw. entsprechend Wunschtermin.
Sie erhalten unsere Resists in den Packungsgrößen ¼ , 0,5 ,1 , 2,5 , 6 x 1 , 4 x 2,5  und die passenden Prozesschemikalien
in 1 , 2,5 , 5 , 4 x 2,5 , 4 x 5 . 30 ml und 100 ml Testmuster/ Kleinstmengen sind möglich. Fordern Sie unsere Preislisten an.
SonderProdukt
Do/ µm
Typ
4000 rpm
charakteristische
Eigenschaften
Auflösung
[µm] *
Kontrast
Belichtung
Verdünner
Entwickler
Remover
temperatur- und plasmaätzstabiler dicker Photoresist
2
2
i-line. gline, BB-UV
300-12
300-26
300-76
300-72
Positiv-Photoresist,
alkalistabil bis pH 13
1
2
i-line, g-line
300-12
300-26
600-70
hochempfindlicher und
höchstauflösender CANegativ-E-Beam Resist
0,2
5
E-Beam,
Tief-UV
300-12
300-475
600-70
300-76
Positiv-Photoresist für Holographie (488 nm)
1
3
i-line. gline, BB-UV
300-12
300-47
600-70
300-76
Thermostabiler PositivPhotoresist bis 300 °C
1
3
i-line. gline, BB-UV
300-12
300-47
600-70
300-76
6,0
X AR-P
5900/4
1,4
X AR-N
7700/30
0,4
neg.
X AR-P
3220/7
positiv
Produktreife Experimentalmuster
2,0
SX AR-P
3500/8
1,4
SX AR-P
3740/4
1,4
Positiv-Photoresist, sehr prozessstabil, hoher Kontrast
0,6
5
i-line. gline, BB-UV
300-12
300-475
600-70
300-76
SX AR-N
4340/7
1,4
Thermostabiler Negativresist bis 270 °C (1-/2L-System)
0,5
5
i-line, g-line
300-12
300-47
300-76
600-71
SX
AR-PC
5000/40
5,0
-
Protective Coating 40%
KOH- und 50% HF-stabil
-
-
-
2 L: 10
2 L: 1
300-74/1
300-26
300-74/1
SX
AR-PC
0,4
5000/80.2
-
Polyimid-Photoresist,
Schutzlack für 2-Lagenstrukturierung
-
-
2 L: 2
2 L: 1
300-12/3
-
600-70
300-76
SX AR-P 0,8
5000/82.7
-
Polyimid-Photoresist, strukturierbar und thermostabil
1,5
2
300-12/3
300-26
300-47
300-76
300-72
Weißlicht E-Beam Resist,
sonst analog AR-N 7520
0,03
Weißlicht E-Beam Resist,
sonst analog AR-N 7700
0,08
Stand: Januar 2017
SX AR-N
7730/1
66
0,1
neg.
SX AR-N
7530/1
positiv
SX AR-P
3500/6
neg.
Sonderanfertigungen / Experimentalmuster
2 L: i-line
2 L: i-line
i-line
8
< 1,0
E-Beam,
Tief-UV
600-71
300-12
300-47
300-76
Alle Lacksysteme erhalten eine optimale Haftung mit dem Haftvermittler AR 300-80, der vor dem Resistauftrag erfolgt.
Autoren: Matthias und Brigitte Schirmer
unter Mitarbeit von Dr. Christian Kaiser
Layout: Ulrike Dorothea Schirmer
Copyright © 2017 Allresist
67
E-Beam Resists
Allresist GmbH
Am Biotop 14
15344 Strausberg
Tel. +49 (0) 3341 35 93 - 0
Fax +49 (0) 3341 35 93 - 29
[email protected]
www.allresist.de
68

AR 300-26 - Allresist DE

Neuentwicklungen CSAR 62 • Electra 92 • AR-N 7520

XVIII. Werkstoff

Kurz-Exposé "Agrarimmobilie kaufen" (pdf-Datei)

charakterisierung von photoresists im euv

SICHERHEITSDATENBLATT E-Beam Resists SX AR

"Buy-and-Lease-Back" (pdf-Datei)

SICHERHEITSDATENBLATT E-Beam Resists AR-P

Prüfbericht für Erzeugungseinheiten gemäß VDE AR-N

AR-P 6200 E-Beam Resists höchster Auflösung