Способ контроля качества термообработки пленок фоторезиста

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕРМООБРАБОТКИ ПЛЕНОК ФСГГОРЕЗИСГА, включающий регистрацию и анализ спектра пропускания пленкой электромагнитного излучения, преимущественно инфракрасного, отличающи .и с я тем, что, с целью повышения точности контроля, регистрируют интерференционную картину в спектре пропускания пленки фоторезиста, сравнивают ее с интерференционной картиной в спектре пропускания эталонного образца и по фазовому Сдвигу и изменению интенсивности в интерференционных максимумах и минимумах определяют качество термообработки .пленки фоторезиста.

(l9) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

МЯ) 0 01 М 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУцАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ GCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЕЫтий (21) 3587443/18-25 (22) 27.04.83 (46) 15.07. 84. Бюл. М 26 (7,2) Е.Г.Бараш и М.З.Коган (53). 535.24(088.8) (5 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 266560, кл. G 03 С 1/74, 1970.

2. Манаев Г.И. и.др. Оценка качества сушки и задубливание пленок фоторезиста методом ИК- спектроскопии."Электронная техника", Сер.7, .вып. 4(107), с..16-18 (прототип). (54)(57)СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ТЕРМООБРАБОТКИ ПЛЕНОК фОГОРЕЗИСТА, уО

°

Ъ

4

1 ф

Bf включающий регистрацию и анализ спектра пропускания пленкой электро магнитного .излучения, преимущественно инфракрасного, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности контроля, регистрируют интерференционную картину в спектре пропускания пленки фоторезиста, сравнивают ее с интерференционной картиной в спектре пропускания эталонного образца и по фазовому

Сдвигу и изменению интенсивности в интерференционных максимумах и минимумах определяют качество термообработки пленки фоторезиста.

1103121

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам контроля технологических процессов в производстве полупроводниковых приборов, и может быть использовано на операции контроля качества термообработки .пленок фоторезиста.

Известен способ контроля качества сушки фоторезиста непосредственно в процессе его термообработки методом ИК-спектроскопии, согласно кото- 10 рому контроль ведут по содержанию паров испаряющегося растворителя фоторезиста в смеси газоносителя и продуктов испарения путем измерения интенсивности поглощения упомянуты- !5 ми парами электромагнитных волн в области инфракрасного спектра, соответствующей характеристической полосе поглощения паров данного растворителя (1) .

Однако данный способ является, косвенным и при контроле этим способом не учитываются процессы термолиза, происходящие в пленке фоторезиста

Ю к в значительной степени определяющие качество термообработки пленок фоторезиста. Кроме того, необходим подбор газа-носителя для продувки камеры сушки для каждого конкретного растворителя, чтобы газ-носитель не имел заметных полос поглощения в контролируемой области ИК-спектра, определяемой используемым растворителем, и в то же время не ухудшал качество термообработки данного фоторезиста.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля качества термообработки пленок фоторезиста, включающий регистрацию и анализ спектра 40 пропускания пленкой электромагнитного излучения, преимущественно инфракрасного (2j .

Согласно этому способу контроль ведут по содержанию остаточного . 45 растворителя и числа неполимеризованных групп, участвующих в реакции образования структурированного полимера, в пленке фоторезиста путем измерения интенсивности поглощения электромагнитных волн в тех областях

ИК-спектра, которые соответствуют полосам поглощения данного растворителя, и групп, участвующих в реакции образования структурированного полимера. При этом на стадии отработки

55 способа фоторезист наносят на пластины из монокристаллического NaC1 и записывают ИК-спект пропускания, а при контроле качества термообработки пленок фоторезиста в технологическом 60 процессе записывают ИК-спектр по методу двойного пропускания, для чего пленку фоторезиста вдвое меньшей толщины наносят на ленточный материал, фольгиоованный алюминием ФДИ-AП), и измеряют спектр .отражения от алюминиевой фольги, на которую нанесен фоторезист.

Однако этот способ не может быть использован для контроля качества те мообработки пленок фотореэиста, нанесенных, например, на стеклопластины с маскирующим слоем.

Это обусловлено тем, что, вопервых, B отличие от монокристаллического NaC1 происходит сильное поглощение в подложке электромагнитных волн в измеряемой области ИКспектра, а во-вторых, вслецствие интерференции электромагнитных волн в пленке фоторезиста происходит перераспределение интенсивности электромагнитных волн в спектре пропускания, причем вид интерференционной картины зависит от оптической толщины пленки фоторезиста и коэффициентов отражения на границах пленки с подложкой и с окружающей средой.

Кроме того, скорость реакций термолиза зависит от толщины пленки фоторезиста. В результате различия указанных факторов на стадии отработки способа и на стадии контроля качества термообработки в технологическом процессе, а также из-за трудоемкости их учета значительно снижается точность определения содержания остаточного растворителя и неполимеризованных групп, участвующих в образовании структурированного полимера, а следовательно, и точность контроля.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества термообработки пленок фоторезиста, включающему регистрацию и анализ спектра пропускания пленкой электромагнитного излучения, преимущественно инфракрасного, регистрируют интерференционную картину в спектре пропускания пленки фоторезиста, сравнивают ее с интерференционной картиной в спектре пропускания эталонного образца и по фазовому сдвигу и изменению интенсивности в интерференционных максимумах и минимумах определяют качество термообработки пленки фоторезиста.

Регистрировать интерференционную картину в спектре контролируемой пленки фоторезиста можно или в проходящем электромагнитном излучении путем вычитания спектра пропускания подложки с нанесенной на нее пленкой фоторезиста из спектра пропускания подложки, или методом двойного пропускания в отраженном электромагнитном излучении путем вычитания спектра отражения подложки с нанесенной на нее пленкой фоторезиста из спектра отражения подложки.

1103121

На чертеже представлена интерференционная картина в спектре пропускания пленки фоторезиста (оптические параметры пленки и подложки, на которую она нанесена, считаются постоянными в некоторой области спектра электромагнитного излучения),где криьая 1-до термообработки, а кривая

2- после термообработки.

Фазовое смещение кривой (точка A) определяется оптической разностью хода между интерферирующими пучками электромагнитного излучения, один из которых отражается от границы пленки фоторезиста с окружающей средой, а другой — от границы с 15 подложкой, т.е. фазовое- смещение определяется оптической толщиной пленки фоторезиста. Интенсивность пропускания в интерференционных максимумах (точка В,)и минимумах (амплитудное смещение кривой 1)определяется интенсивностями интерфери-рующих пучков электромагнитного излучения, которые зависят в свою очередь от коэффициентов отражения на границах пленки фоторезиста: (ПР 1) (Пр +1) (Пм-Ho)

< П +Пр где R< — коэффицйент отражения на границе пленки фоторезиста с внешней средой;

R — коэффициент отражения на границе пленки фоторезиста с подложкой;

П вЂ” показатель преломления пленР ки фоторезиста;

П вЂ” показатель преломления маския рующего слоя на подложке. 4Q

В процессе термообработки происходит изменение оптических свойств пленки фоторезиста и связанное с ним смещение интерференционной картины в спектре пропускания пленки 45 (кривая 2).Как показывают измерения,. оптическая толщина пленки фоторезиста уменьшается, и фазовый сдвиг интерференционной картины происходит в направлении увеличения волновых чисел К (точка А,). Вместе с тем уменьшение показателя преломления фоторезиста П приводит к изменению коэффициентов отражения 8, и и от границ пленки согласно приведенным формулам, а значит,и интенсивности интерферирующих пучков электромагнитного излучения. В результате изменяется интенсивность пропускания в интерференционных максимумах

«точка В)и минимумах. Зависимость 60

ВНИИПИ Заказ 4970/32

Филиал ППП "Патент", .г. смещения интерференционной картины от качества термообработки определяется, например, экспериментальным путем для каждого конкретного фоторезиста и данного метода и режимов

его термообработки.

Контроль качества термообработки пленок фоторезиста данным способоМ проводили для оптимизации технологического процесса термообработки в сушильном шкафу. Контролировали качество и однородность термообработки заготовок с пленками фоторезистов

ФП-617, ФП-РН7, ФП-051Ш, А<-1350, термообработанных в различйых зонах сушильного шкафа при различных режимах термообработки. По результатам контроля установлены зоны в сушильном шкафу, при термообработке в которых в течение 50 мин при сред— ней температуре 100 С получают заготовки с высокой степенью однородности термообработки.

Предлагаемый способ контроля обладает высокой точностью, так как учитывает факторы, ограничивающие точность известного способа; является неразрушающим, малоинерционным и позволяет снять жесткие ограничения налагаемые в известном способе на спектральные характеристики подложек, на которые нанесен фоторезист, и на область электромагнитного излучения, в которой происходит регистрация. Контроль можно проводить в более широкой области электромагнитного излучения, чем в известном спобе, например во всей инфракрасной области или в той области спектра, в которой не происходят фотохимические реакции в данном фоторезисте.

Применение данного способа контроля для комплектации заготовок фотошаблонов с однородным качеством термоо"работки позволяет повысить выход годных фотошаблонов для изготовления больших интегральных схем (БИС )приблизительно на 4%.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят способ оценки качества термообработки по состоянию рисунков фотомаски после операций проявления и травления, который допускает только косвенную оценку качества термообработки, приводящую к разбросу линейных размеров элементов фотошаблонов (0,5-1 мкм), предлагаемый способ обеспечивает прямую оценку качества конкретной термообработки, повышая точность воспроизведения размеров элементов фотошаблона до 0,1-0,2 мкм.

Тираж 823 Подписное

Ужгород, ул. Проектная,4