Electra 92电子束曝光导电胶

概述

Electra 92是Allresist GmbH公司推出的用于电子束光刻胶(PMMA,ZEP,HSQ)的保护性导电胶产品(型号有AR-PC 5090.02和AR-PC 5091.02)。它通常用于旋涂在光刻胶上层,以消除部分绝缘衬底在电子束曝光时产生的充电效应

警告:Electra 92不能替代在完全绝缘的基板上正确沉积的导电金属层,因此不能这样使用。可能会损坏ebeam光刻工具。

电子束光刻机的100kV,100nA电子束传递的功率比SEM(典型的用于充电基板的成像条件)的1kV(或更少),10pA束SEM传递的功率高一百万倍。虽然Electra 92肯定会帮助耗散所传递的总电荷中的一部分,具体取决于图案布局和密度,所选剂量和其他因素,但它可能无法消除所有快速积累的电荷。

在电子束曝光过程中不仅会积累电荷,同时也有热积累。导电性差的基材也往往是不良的热导体,并​​且在某些情况下快速热效应的温度可能超过光刻胶的熔化温度。这可能导致光刻胶从样品上溅出。电子束机器的物镜距离基材表面仅4cm。金属层通常可防止光刻胶飞溅出。然而,Electra 92是一种聚合物,其熔点甚至低于许多光刻胶,并且不会为光刻胶受热和可能产生的颗粒缺陷提供任何保护。

最后,绝大多数非导电衬底都是透明的(玻璃,蓝宝石,CaF2,金刚石,铌酸锂等)。电子束工具中的激光干涉仪需要基底的不透明和反射性表面,以便在曝光期间正确测量其高度。Electra 92涂层虽然是黑色的,但其不透明性不足以提供这样的表面,因此高度测量将在仅在涂有光刻胶和Electra 92的透明基材上失败。

应用

Electra 92建议用于大块不透明且具有导电性且仅顶层(氧化物,氮化物和抗蚀剂)是不导电的衬底。它也可以成功地用于涂覆有不透明金属层的绝缘衬底,将光刻胶涂覆在金属的顶部,并将Electra 92涂在为最顶层(此方案的典型案例是掩膜版制作)。在这些情况下,使用Electra 92确实有助于减少充电效应产生的图形变形错误。

Electra 92还可以用作SEM在绝缘衬底上的成像,其电子束的功率较低。与金属层相比,此处的优势在于易于加工。缺点是Electra 92涂层比典型的金属涂层厚,因此降低了可观察特征的分辨率极限。

种类

Electra 92是一种保护胶可以与正胶或者负胶搭配使用。

剂量

使用Electra 92后对于电子束光刻胶的曝光剂量并不产生显著影响。通常,只取决于光刻胶的种类和需要曝光的图形尺寸(CD)。Electra 92本身对光或电子辐射不敏感,但是需要注意经过大剂量曝光后,导电胶也会有聚合的现象发生,这时候就会出现负胶效应,可以以热水浸泡的形式去除导电胶。

分辨率

导电胶的使用对底层光刻胶的分辨率并不会产生显著影响,同样,仅仅取决于光刻胶的种类和图形结构。但是绝缘衬底上20nm以下的结构很难通过单纯的导电胶和光刻胶曝光获得。

化学能力

Electra 92是溶于水和IPA的聚苯胺衍生物。电子束曝光后,用水冲洗即可轻松去除。Electra 92具有长期稳定性,因此,它是市场上其他类似产品(Aquasave,Espacer)的良好替代品。

快速流程

装有Electra 92的瓶子应置于冰箱中冷藏保存。每次使用后,应立即将其放回该处。

步骤描述工艺参数
1涂胶及烘烤根据光刻胶参考工艺进行
2冷却1min
3导电胶涂胶 建议厚度:40nm @ 4000rpm,或见参见下面的旋涂曲线
4烘烤 室温风干5min,或(可选)在热板上90℃烘烤2min
5曝光 剂量取决于底层光刻胶
6导电胶去除在湿法台中使用去离子水冲洗,或者使用温热水浸泡数分钟
7光刻胶显影按照光刻胶推荐工艺进行显影定影

Electra 92的电导率取决于涂层的厚度。较厚的涂层将表现出较高的电导率。厚度为60nm时,电导率为1.2 S/m,而厚度为90nm时,电导率为3 S/m。一旦通过热板烘烤或简单地通过电子束曝光设备抽真空操作将水从胶层中去除,这些值就会进一步提高。Electra涂胶应该在曝光室附近进行,在与洁净间的空气中的湿度长时间接触会导致水重新吸收并随后降低电导率。使用热板时要小心,高于165°C的温度会不可逆地破坏聚苯胺,并且不再具有导电性。

旋涂曲线

图1 Electra 92导电胶旋涂曲线

本文整理自网络:   https://www.epfl.ch/research/domains/cmi/cmi-home-page/equiment/ebeam-lithography/raith-ebpg5000/ebeam-resists-available-in-cmi/electra-92/
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