Neuentwicklungen CSAR 62 • Electra 92 • AR-N 7520

Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Produktinformation - Neuentwicklungen
CSAR 62 • Electra 92 • AR-N 7520
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Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
DIE ALLRESIST GMBH
Produktinnovationen
zur Mikrostrukturierung mbH
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Gesellschaft für chemische Produkte
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
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.
Ein Fall für Zwei: Positiv
empfindlich
preisgünstige ZEPAlternative
hohe Auflösung
10 nm
CSAR 62
prozess- &
plasmaätzstabil
AR-PC
5090.02
für isolierende
Substrate
Electra 92
leitfähig
Das Unternehmen ist mit seiner umfangreichen Produktpalette weltweit vertreten. Neben unseren Standardartikeln fertigen wir kundenspezifische Produkte.
einfaches
Removing
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
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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
empfindlich
AR-PC
5091.02
langzeitstabil
AR-N 7520 neu
AR-N 7520
negativ
prozess- &
plasmaätzstabil
hohe Auflösung
25 nm
Ein Fall für Zwei: Negativ
Stand: Jaunuar 2017
Stand: Januar 2017
10 nm-Strukturen mit dem AR-P 6200 = CSAR 62 (100 nm pitch)
preiswerte EpacerAlternative
positiv
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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
4
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.
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Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Verarbeitungshinweise
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)
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
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
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:
6
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
7
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Positiv - E-Beam Resists AR-P 6200 (CSAR 62)
Anwendungsbeispiele für CSAR 62
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.
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
8
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
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
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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.
10
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)
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
11
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
- Polyanilin-Derivat gelöst in Wasser und Isopropanol
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)
Leitfähigkeit
Eigenschaften II
- 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
(5 Pa, 240-250 V Bias)
80 CF4
+ 16 O2
Substrat
Beschichtung
Temperung
Haftvermittler
Entwickler
Verdünner
Remover
DI-Wasser
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 2017
Stand: Januar 2017
-
Auf Quarz geschriebene 200 nm
große Quadrate
ohne Verzeichnungen
durch Aufladungen
mit AR-P 662.04 und
AR-PC 5090.02.
Prozesschemikalien
150 °C, 2 min hot plate oder
150 °C, 30 min Konvektionsofen
Resiststrukturen nach Ableitung von Aufladungen
Prozessparameter
4“ Quarz-Wafer mit AR-P 662.04
2000 rpm, 60 nm auf E-Beamresist
85 °C
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
Plasmaätzraten (nm/min)
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
12
Pr o z essb ed i n g u n g en
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)
13
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
- Polyanilin-Derivat gelöst in Wasser und Isopropanol
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)
Leitfähigkeit
Eigenschaften II
- 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
N0
N1
N2
Ar-sputtern
O2
CF4
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 2017
Stand: Januar 2017
-
Resiststrukturen nach Ableitung von Aufladungen
Substrat
Beschichtung
Temperung
85 °C, 1 min hot plate oder
85 °C, 30 min Konvektionsofen
1,2
80 CF4
+ 16 O2
Prozesschemikalien
4“ Quarz-Wafer mit 7520.07 neu
2000 rpm, 60 nm auf E-Beamresist
50 °C
1. Temperung (± 1 °C)
45 °C, 25 min Konvektionsofen
(5 Pa, 240-250 V Bias)
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
Plasmaätzraten (nm/min)
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
14
Pr o z essb ed i n gu n gen
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)
15
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
16
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
17
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7520 neu
Pr o z essb ed i n gu n gen
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
18
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
19
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Innovation
Kreativität
Kundenspezifische Lösungen
Negativ - E-Beam Resists AR-N 7520
Pr o z essb ed i n gu n gen
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
20
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
21
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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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.
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Do/ µm
4000 rpm
AR-P
1200
1210,1220,
[0,5 - 10]
1230
charakteristische
Eigenschaften
Anwendung
Sprühresist, verschied.
MEMS
Anwendungen
Auflösung
[µm]
Kontrast
1
3
3110, 3120, 1,0 ; 0,6
; 0,1
3170
hochauflösend,
haftverstärkt
AR-P
3200
10 ;
3210,
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 2,0 ; 1,4
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
höchstauflösend,
sub-µm, hoher Kontr.
3840 eingefärbt
0,4 ;
0,4
6,0 ;
6,0
2,0 ;
1,4
AR-P
3700,
3800
1,4 ;
1,4
3740,
3840
AR-P
5300
5320, 5340 5,0 ; 1,0
AR-U
4000
4030, 4040 1,8 ; 1,6
; 0,6
4060
503
eingefärbt
504, 5040
1,2 ;
2,2
AR-P
5900
5910
AR-N
2200
unterschnitt.
Strukturen
(Einlagen-lift-off)
wahlw. positiv oder
negativ, lift-off
Sonderanwendung
AR-P
3510 T,
3500 T 3540 T
Positivresist
AR-P
3100
AR-BR
5460, 5480 1,0 ; 0,5
5400
Masken,
Gitter
VLSICs
0,5 ; 0,4;
0,4
3,0
dampf-
2 ; 0,5
ICs
0,8 ; 0,7;
0,5
-
Bottomresist für
2L-lift-off-System
3 ; 1,5
Lift-off
(pos./neg.)
-
lift-off
Sprühresist, verschied.
MEMS
Anwendungen
1
3
AR-N
4200
4240
1,4
hochempfindlich,
hochauflösend
ICs
0,6
2,8
AR-N
4300
4340
1,4
höchstempfindlich,
ICs
hochauflösend, CAR
0,5
5
AR-N
4400
4400-50,
-25, -10,
-05
4450-10
1000 rpm:
10
Negativresist
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
300-44
600-71
300-73
300-35
300-26
300-76
300-73
300-12
300-26
600-71
300-76
300-12
300-35
300-26
600-71
300-73
300-12
300-44
300-26
300-76
600-71
300-47
300-26
600-71
300-76
300-12
300-12
3;3;
3,5
2210,
[0,5 - 10]
2220, 2230
AR-N
4450
-
300-26
muster
2,0
50 ; 25 ;
10 ; 5
Remover
300-12
4;5
2
1000 rpm:
Entwickler
LIGA
ResistSystem
Produkt
Do/ µm
Typ
4000 rpm
2,0
3,5
6;
5;
4;4
10
lift-off
300-12
-
-
600-01
-
300-35
300-26
-
-
600-76
300-73
600-72
300-76
600-71
300-76
300-73
300-76
300-12
300-26
300-76
300-73
-
300-44
600-71
300-73
Tief-UV,
300-12
i-line
300-26
300-47
600-71
300-76
i-line,
g-line
300-26 600-76
300-475 300-72
i-line,
g-line,
BB-UV
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.
charakteristische
Eigenschaften
Anwen- Auflösung
dung
Kontrast
höchstauflösend, 2x
empfindlicher als
PMMA, lift off
ICs,
Masken
10 /
100
6,0
600-07
600-50
600-55
600-01
600-55 600-71
600-56 300-76
600-02
600-55 600-71
600-56 300-76
300-55 600-71
300-56 300-76
[nm] *
Belichtung
VerEntRemodünner wickler ver
AR-P
617
Copolymer
PMMA/MA
33%
AR-P
631671
PMMA 50K,
0,02-1,70
200K, 600K,
Chlorbenzen
950K
höchstauflösend, uniICs,
versell, prozessstabil,
Masken
einfache Verarbeitung
6 / 100
7,0
AR-P
632672
PMMA 50K,
0,01-1,87
200K, 600K,
Anisol
950K
höchstauflösend, uniICs,
versell, prozessstabil,
Masken
einfache Verarbeitung
6 / 100
7,0
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
AR-P
6200
6200.04, .09, 0,08 ; 0,4 ;
6200.13, -18 0,2 ; 0,8
6
15
600-02 600-548
0,09-1,75
höchstauflösend,
hochempfindlich,
plasmaätzresistent
CSAR 62 Styrenacrylat
MEMS
5,0
Verdünner
Auf-
Protective Coating, Schutz40 % KOH-ätzstabil schicht
komplizierte Strukt.
bis 5 % HF / BOE
Belichtung
ICs, Sensoren,
Masken
E-Beam,
Tief-UV
600-546
600-549
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
AR-P
7400
7400.23
Novolak
0,6
mix & match, hochICs,
auflösend, plasmaMasken
ätzresistent, auch neg.
40 /
150
4,0
AR-N
7500
7500.08,
7500.18
Novolak
0,1 ;
0,4
mix & match, hochauflösend, plasmaätzresistent, pos./neg.
ICs,
Masken
40 /
100
5,0
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
AR-N
7520
7520.073,
7520.18
0,1 ;
0,4
mix & match,
höchstauflösend,
hochpräzise Kanten,
ICs,
Masken
28
10
E-Beam,
Tief-UV,
i-line
300-12 300-47
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
-
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
Stand: Januar 2016
Typ
positiv
Produkt
negativ
ResistSystem
AR-PC
500
22
Produktportfolio E-Beam Resists
E-Beam Resists
E-Beam Resists
Produktportfolio Photoresists
23
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
Sonderanfertigungen / 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
-
-
-
2 L: 10
2 L: 1
300-74/1
300-26
300-74/1
300-12/3
-
600-70
300-76
300-12/3
300-26
300-47
300-76
300-72
Protective Coating 40%
KOH- und 50% HF-stabil
SX AR-PC 0,4
5000/80.2
-
Polyimid-Photoresist,
Schutzlack für 2-Lagenstrukturierung
-
-
2 L: 2
2 L: 1
SX AR-P 0,8
5000/82.7
-
Polyimid-Photoresist, strukturierbar und thermostabil
1,5
2
Weißlicht E-Beam Resist,
sonst analog AR-N 7520
0,03
Weißlicht E-Beam Resist,
sonst analog AR-N 7700
0,08
SX AR-N
7730/1
Stand: Januar 2017
neg.
-
0,1
neg.
SX AR-PC 5,0
5000/40
SX AR-N
7530/1
24
positiv
SX AR-P
3500/6
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
25
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
26

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