Zur Evaluierung verschiedener Entwickler für CSAR 62 wurden von Dr. Lothar Hahn (Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Mikrostrukturtechnik) mit 100kV E-Beam belichtete Substrate zur Verfügung gestellt (Dosisvariationen). Die Substrate wurden für 60s in verschiedenen Standardentwicklern und weiteren Lösungsmitteln (bei denen nur das Hauptlösemittel, nicht die geringfügigen Zusätze anderer Lösemittel genannt werden wie bei z.B. MIBK) entwickelt und in IPA gestoppt. Die Schichtdicke wurde am Dektak 150 gescannt. Durch Auftragung der gemessenen Schichtdicke im Verhältnis zur jeweiligen Ausgangsschichtdicke gegen die Bestrahlungsdosis ergeben sich für jeden Entwickler charakteristische Gradationskurven. Dabei ist der Kontrast des verwendeten Entwicklers umso höher, je steiler der Kurvenverlauf ist. Schwächere, kontrastreiche Entwickler bewirken keinen oder nur einen geringfügigen Dunkelabtrag (Entwicklung unbelichteter Bereiche). Im Fall von AR 600-546 (Amylacetat) und X AR 600-546/1 (Hexylacetat) wurde im Anschluss an die Entwicklung, vor dem Stoppen in IPA, noch für 10s mit reinem MIBK gespült um eine vollständige, partikelfreie Entwicklung zu gewährleisten.
Dosisstaffel für CSAR 62 (AR-P 6200), Gradationskurven ausgewählter, kontrastreicher Entwickler, SB 180°C, Schichtdicke: ~240nm, 100 kV, Entwicklungszeiten jeweils 60s bei 21.5°C, Stopper IPA.
Von den untersuchten kontrastreichen Entwicklern erwies sich MIBK als der stärkste Entwickler mit eine „dose to clear“ von etwa 150 µC/cm2. Die Entwickler o-Xylol und AR 600-546 (Standardentwickler) ergeben sehr ähnliche Empfindlichkeiten von etwa 230 µC/cm2, wobei Amylacetat zu einem höheren Kontrast führt als o-Xylol. Die Lösungsmittel Methyltrimethylacetat und Octylacetat führen auch zu einer kontrastreichen Entwicklung, sind jedoch deutlich unempfindlicher als die Standardentwickler. Der für PMMA-Schichten verwendete Entwickler AR 600-55 eignet sich nicht für CSAR 62, eine vollständige Entwicklung wurde selbst bei einer Dosis von 600 µC/cm2 nicht beobachtet.
Durch Verlängerung der Entwicklungszeiten auf 3 Minuten können generell höhere Empfindlichkeiten beobachtet werden. Dabei vermindert sich der Kontrast leicht, da die Entwicklung bereits schon bei geringeren Bestrahlungsdosen einsetzt (früherer Onset).
Dosisstaffel für CSAR 62, Gradationskurven verschiedener, kontrastreicher Entwickler, SB 180°C, Schichtdicke ~240nm, 100 kV, Entwicklungszeiten jeweils 180s bei 21.5°C, Stopper IPA.
Werden für die Entwicklung von CSAR 62 starke Entwickler verwendet, sind die beobachteten Kontraste geringer, aber gleichzeitig wird die Empfindlichkeit höher, insbesondere bei größeren zu belichtenden Flächen kann daher Schreibzeit eingespart werden. Jedoch setzt hier schon ein erheblicher Dunkelabtrag ein.
Dosisstaffel für CSAR 62, Gradationskurven ausgewählter, starker Entwickler (Referenz MIBK), SB 180°C, Schichtdicke: ~240nm, 100 kV, Entwicklungszeiten jeweils 60s bei 21.5°C, Stopper IPA.
AR 600-548 ergab die höchste Empfindlichkeit von lediglich 50 µC/cm2, durch Verwendung kürzerer Entwicklungszeiten kann der Dunkelabtrag erheblich vermindert werden. Der starke Spezialentwickler X AR 300-12/21 (enthält PGMEA) bewirkt im Vergleich zu AR 600-548 einen geringeren Dunkelabtrag und ist ähnlich empfindlich wie der Standardentwickler AR 600-549 (dose to clear beträgt etwa 125 µC/cm2). Auch der auf Ethylbenzen basierende Entwickler X AR 300-74/1 eignet sich für eine empfindliche Entwicklung von CSAR 62 (dose to clear < 125 µC/cm2). Durch Verlängerung der Entwicklungszeiten auf 3 Minuten können generell höhere Empfindlichkeiten beobachtet werden, die Dose to clear reduziert sich deutlich.
Dosisstaffel für CSAR 62, Gradationskurven verschiedener, starker Entwickler, SB 180°C, Schichtdicke: ~240nm, 100 kV, Entwicklungszeiten 60s und 180s im Vergleich (21.5°C), Stopper IPA.
Im Fall von Entwickler X AR 300-12/21 wird ein geringer Dunkelabtrag von etwa 5% bei einer dreiminütigen Entwicklungszeit beobachtet. Für Standardentwickler AR 600-549 wurde der Einfluss der Entwicklungszeit auf die Empfindlichkeit detaillierter untersucht.
Dosisstaffel für CSAR 62, Gradationskurven für AR 600-549, SB 180°C, Schichtdicke: ~240nm, 100 kV, Entwicklungszeiten jeweils 60s – 360s bei 21.5°C, Stopper IPA.
Durch Verlängerung der Entwicklungszeit von 1 Minute auf 6 Minuten kann die Dose to clear von 125 µC/cm2 auf etwa 50 µC/cm2 mehr als halbiert werden. Trotz der sehr empfindlichen Entwicklung fällt der Dunkelabtrag mit etwa 7% sehr moderat aus. Innerhalb von 3 Minuten Entwicklungszeit tritt dagegen kein signifikanter Dunkelabtrag auf.
Gerade im Fall dünner Resistschichten ist das Prozessfenster bei Verwendung starker Entwickler klein. Selbst ein moderater Dunkelabtrag fällt dann prozentual stärker ins Gewicht als bei dickeren Schichten. Durch Absenkung der Entwicklertemperatur um wenige Grad kann der Dunkelabtrag signifikant reduziert werden, im Folgenden gezeigt am Beispiel von AR 600-548.
Dosisstaffel für CSAR 62, Gradationskurven für AR 600-548 in Abhängigkeit von der Entwickler-temperatur, SB 180°C, Schichtdicke: ~240nm, 100 kV, Stopper IPA.
Während bei Raumtemperatur innerhalb von 60s ein Dunkelabtrag von knapp 15% beobachtet werden kann, reduziert sich der Betrag auf lediglich 5% im Fall einer Entwicklung bei 15°C. Gleichzeitig vermindert sich die Dose to clear von 50 µC/cm2 auf etwa 75 µC/cm2und der Kontrast nimmt leicht zu.
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