CSAR 62 = ZEP-Alternative

Der ZEP 520 (Direktschreiben) und ZEP 7000 (Maskenfertigung) verfügen über gute Eigenschaften. Beide sind deutlich empfindlicher als PMMA-Resists (ZEP 520 um den Faktor 3), der ZEP 7000 ist nochmals ca. doppelt so empfindlich wie der ZEP 520. Die Plasmaresistenz ist vergleichbar mit denen der Novolak-Photoresists, eine sehr hohe Auflösung von 10 nm bei einer Schichtdicke unter 100 nm ist erreichbar. Es gibt unterschiedliche Entwickler für eine hohe Empfindlichkeit oder für eine hohe Auflösung. Die Nachteile der Resists liegen im Jahr 2013 in der kommerziellen Verfügbarkeit. Die Preise haben sich in den letzten Jahr verzehnfacht und liegen mittlerweile in Europa bei 7.000,- € pro Liter. Ebenso sind die Entwickler mit einem Literpreis von über 600,- € fast unbezahlbar. Auch die Lieferbedingungen sind für die Kunden sehr unbefriedigend. Wie im März 2013 bekannt wurde, hat der Hersteller den ZEP 7000 abgekündigt. Bisher gab es für den ZEP keine Altnative.

Alle Anwender, die die guten Eigenschaften des ZEP 520 gern genutzt haben, können sich nun auf einen äquivalenten E-Beamresist mit deutlich günstigeren Preisen und besserem Service freuen. Nach intensiver Entwicklungsarbeit ist es Allresist gelungen, die Anwendungseigenschaften des ZEP 520 zu erreichen und z.B. mit der leichten Erzeugung von lift-off-Strukturen zu übertreffen.

Die mit dem CSAR 62 erzielten hervorragenden Ergebnisse wurden auf dem Kongress HARMNST 2013 in Berlin vorgestellt. In dem Poster (siehe Neuigkeiten), das auf dem Kongress erstmals präsentiert wurde, werden einige der hervorragenden Resisteigenschaften im Detail dargestellt.

In einem einfachen, stabilen Prozess wurden mit dem CSAR 62 (= SX AR-P 6200/2) eine exzellente Auflösung von 10 nm bei einer Schichtdicke von 180 nm erzielt. Mit dem Entwickler X AR 600-54/8 wurde eine sehr hohe Empfindlichkeit von 10 µC/cm² (30 kV) erreicht. Damit ist unser CSAR 62 auch eine gute Alternative zum hochempfindlichen Masken-ZEP 7000. Das Besondere ist die leichte Erzeugung von lift-off-Strukturen. Die Plasmaätzresistenz von CSAR 62 und ZEP 520 ist vergleichbar hoch und 2x besser als bei PMMA-Resists. Verfügbar ist der CSAR 62 ab Mai 2013.

CSAR 62 – Wirkprinzip

Im Vergleich mit den PMMA-Resists verfügt der CSAR 62 über eine höhere Empfindlichkeit und eine deutlich bessere Plasmaätzbeständigkeit. Die Hauptkomponenten des Resists besteht aus Poly(α-methylstyren-co-chlormethacrylsäure-methylester), einem Säuregenerator und dem safer-solvent-Lösemittel Anisol. Die höhere Empfindlichkeit resultiert aus dem Einfügen von Halogen-Atomen an der Polymerkette. In der Regel wird Chlor verwendet (so auch beim CSAR 62 – chlormethacrylsäure-methylester ), Brom oder Jod wären jedoch auch möglich. Das Chlor-Atom unterstützt das Brechen der Polymerkette bei der Bestrahlung mit Elektronen. Hinzu kommt die unterstützende Wirkung eines halogenhaltigen Säuregenerators. Durch das Einbringen weiterer reaktiver Halogene wird der Angriff auf die Polymerkette nochmals forciert. Damit wird weniger Energie (geringere Dosis) für die Zerlegung des hochmolekularen Polymers in kleine Bruchstücke benötigt. Diese Bruchstücke lösen sich in dem Entwickler rasch, die unbestrahlten, weiterhin hochmolekularen Resist-Flächen werden nicht angegriffen.

Die Unterstützung des Kettenbruches durch einen temperaturstabilen Säuregenerator gab dem Resist auch den Namen – C hemical S emi A mplified R esist. Da die Aktivierung des Generators zeitgleich mit der Elektronenbestrahlung erfolgt, muss die Schicht nach der Bestrahlung nicht getempert werden.

Die bessere Plasmaätzresistenz resultiert aus dem Einfügen von aromatischen Substituenten in das Polymer wie z.B. Phenyl-, Naphthyl- oder Anthracyl-Gruppen. Der CSAR beinhaltet das α-methylstyren für seine Ätzstabilität. Aromaten sind aufgrund ihrer π -Elektronen deutlich stabiler gegenüber unterschiedlichen Plasmen im Vergleich mit aliphatischen Polymeren wie PMMA und liegen auf einem Niveau mit den Photoresists. Diese bestehen überwiegend aus Novolaken (Formalin kondensierte Kresole), die durch die Kresole einen hohen Anteil an Aromaten besitzen und somit plasmaätzstabil sind.

CSAR-Wissenschaftsposter