10.  Welche Entwickler sind für welche Photolacke optimal und welchen Einfluss haben Entwicklerkonzentration und Temperatur?

Bei der Entwicklung erfolgt die Strukturierung der Lackschicht durch Herauslösen der belichteten Teile bei Positivresists und der unbelichteten Bereiche bei Negativresists. Für reproduzierbare Ergebnisse sollten Temperaturen bei 21 – 23 °C bei einer Temperaturkonstanz von 0,5 °C eingehalten werden.

Allresist bietet zwei verschiedene Arten von Entwicklern an. Das sind gepufferte Systeme (AR 300-26, AR 300-35) und metallionenfreie (ungepufferte) TMAH-Entwickler (AR 300-44 … 475):

Der Entwickler AR 300-26 wird als gepuffertes System hoher Aktivität bevorzugt zur Entwicklung hoher Resistschichtdicken > 5 µm verwendet, wenn hoher Kontrast, steile Kanten und kurze Entwicklungszeiten gewünscht werden. Als Entwicklerkonzentrat ist er mit deionisiertem Wasser zu verdünnen und kann auch für Sprühentwicklungen eingesetzt werden.

Der Entwickler AR 300-35 ist ein Puffersystem mit großer Prozessbreite und zeichnet sich durch eine große Variationsbreite in Bezug auf Kontrast und Empfindlichkeit aus. Er ist der Allround-Entwickler für die meisten Photolacke und als Entwicklerkonzentrat mit deionisiertem Wasser zu verdünnen. Unverdünnt ist er vor allem für die Entwicklung von Resistschichten zwischen 3 – 6 µm vorgesehen. Dieser Entwickler ist für aluminiumhaltige Oberflächen geeignet, da er im Gegensatz zu den anderen Entwicklern Aluminium nicht angreift.

Die Entwicklerserie AR 300-40 umfasst 4 metallionenfreie Entwickler in verschiedenen Konzentrationen, die speziell den hohen Anforderungen der mikrolithographischen Prozesse in der Halbleiterindustrie gerecht werden. Die Verwendung dieser Entwickler vermindert die Möglichkeit einer Metall-ionenkontamination an der Substratoberfläche. Sie weisen ausgezeichnete Benetzungseigenschaften auf und arbeiten als wässrig-basische Lösungen rückstandsfrei. Die einzelnen Entwickler sind vorzugsweise den verschiedenen Resistsystemen angepasst.

Metallionenfreie Entwickler reagieren empfindlicher als Puffersysteme auf Verdünnungsschwankungen. Werden metallionenfreie Entwickler verdünnt, so sollte 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 einen hohen Durchsatz in den Anlagen. Mögliche Nachteile können ein erhöhter Dunkelabtrag und ggf. eine zu geringe Prozessstabilität (zu schnell) sein. Negativlacke benötigen bei höheren Entwicklerkonzentrationen eine höhere Belichtungsdosis für die Vernetzung.

Niedrigere Entwicklerkonzentrationen liefern z.B. bei Positivresistschichten einen höheren Kontrast und verringern den Resistabtrag in den unbelichteteten Zonen und teilbelichteten Grenzbereichen auch bei längeren Entwicklungszeiten. Die besten Kontrastwerte werden dabei mit verdünnten gepufferten Systemen erreicht (AR 300-26, AR 300-35). Notwendigerweise erhöht sich damit die erforderliche Belichtungsintensität. Negativlacke benötigen bei niedrigeren Entwicklerkonzentrationen eine geringere Belichtungsdosis (für die Vernetzung). Allerdings verlängert sich die Durchentwicklungszeit (DEZ). Faustregel für die Entwicklerstärke: High Speed (stark) oder High Contrast (schwach)

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 entsteht auch durch häufiges Öffnen der Entwicklergebinde und führt zu einer verringerten Entwicklungsrate.

Es gibt unterschiedliche Verfahren zur Entwicklung:

Tauchentwicklung: Der Wafer wird komplett in ein Bad getaucht und bewegt

Puddle-Entwicklung: Eine definierte Menge des Entwicklers wird auf den Wafer gesetzt, dann wird der Wafer vorsichtig hin und her gedreht.

Sprühentwicklung: Der Entwickler wird über Düsen auf den rotierenden Wafer gesprüht. Die Entwicklung geht hier deutlich schneller als bei den anderen Verfahren.

Bei der wässrig-alkalischen Entwicklung sollte es keine Unterbrechungen geben. Wird nach der Entwicklung mit Wasser gespült und danach weiter entwickelt, verlängern sich die Entwicklungsgeschwindigkeiten deutlich.

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