pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2025-16-1-69-76pimi-930Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsОтражательно-абсорбционная ИК Фурье-спектроскопия фоторезистивных плёнок на кремнииReflective Absorption IR Fourier-Spectroscopy of Photoresistive Films on SiliconБринкевичД. И.BrinkevichD. I.

пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030

Nezavisimosty Ave., 4, Minsk 220030

ГринюкЕ. В.GrinyukE. V.

пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030; ул. Ленинградская, 14, г. Минск 220006

Nezavisimosty Ave., 4, Minsk 220030; Leningradskaya str., 14, Minsk 220006

ПросоловичВ. С.ProsolovichV. S.

Адрес для переписки: Просолович В.С. - Белорусский государственный университет, пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030, Беларусь e-mail: prosolovich@bsu.by

Address for correspondence: Prosolovich V.S. - Belarusian State University, Nezavisimosty Ave., 4, Minsk 220030, Belarus e-mail: prosolovich@bsu.by

prosolovich@bsu.byБринкевичС. Д.BrinkevichS. D.

Октябрьский пр-т, 122, г. Всеволожск 188640, Ленинградской обл.,

Oktyabrsky Ave., 122, Vsevolozhsk 188640, Leningrad region

КолосВ. В.KolosV. V.

ул. Казинца, 121А, г. Минск 220108

Kazintsa str., 121А, Minsk 220108

ЗубоваО. А.ZubovaO. A.

ул. Казинца, 121А, г. Минск 220108

Kazintsa str., 121А, Minsk 220108

Белорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarusБелорусский государственный университет; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУБеларусьBelarusian State University; Research Institute for Physical Chemical Problems of the Belarusian State UniversityBelarus“Мой медицинский центр – высокие технологии” ОООРоссия“My Medical Center – High Technologies” LLCRussian FederationИНТЕГРАЛ – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»БеларусьINTEGRAL – “INTEGRAL” Holding Managing CompanyBelarusИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»БеларусьINTEGRAL – “INTEGRAL” Holding Managing CompanyBelarus2025270320251616976Copyright © Бринкевич Д.И., Гринюк Е.В., Просолович В.С., Бринкевич С.Д., Колос В.В., Зубова О.А., 20252025Бринкевич Д.И., Гринюк Е.В., Просолович В.С., Бринкевич С.Д., Колос В.В., Зубова О.А.Brinkevich D.I., Grinyuk E.V., Prosolovich V.S., Brinkevich S.D., Kolos V.V., Zubova O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/930

Проведён сравнительный анализ применения метода отражательно-абсорбционной спектроскопии с использованием заводской приставки диффузного отражения DRIFT ИК-спектрофотометра ALPHA и метода нарушенного полного внутреннего отражения для исследования оптических характеристик плёнок фоторезистов ФП9120, AZ nLOF 2020, 2070, 5510 и KMP E3502 толщиной 0,99– 6,0 мкм, сформированных на пластинах монокристаллического кремния методом центрифугирования. В отражательно-абсорбционных ИК спектрах полосы поглощения наблюдаются на фоне интерференционных полос, что позволяет определять показатель преломления фоторезиста при известной геометрической толщине плёнки. Показано, что метод отражательно-абсорбционной спектроскопии с использованием заводской приставки диффузного отражения DRIFT имеет как более высокую чувствительность по сравнению с методом нарушенного полного внутреннего отражения, так и пригоден для проведения неразрушающего межоперационного контроля в технологии изготовления приборов полупроводниковой электроники. Наиболее интенсивными в отражательно-абсорбционных спектрах фоторезистивных плёнок AZ nLOF и KMP E3502 являются полосы валентных колебаний ароматического кольца (≈ 1500 см-1), пульсационных колебаний углеродного скелета ароматического кольца (сдвоенный максимум ≈ 1595 и 1610 см-1) и полоса с максимумом ≈ 1430 см-1, обусловленная колебаниями бензольного кольца, связанного с СН2-мостиком. Установлено, что различия отражательно-абсорбционных спектров негативных фоторезистов разных производителей – MicroChemicals (AZ nLOF серии 2000) и Kempur Microelectronics (KMP E3502) – связаны с различными технологиями получения фенолформальдегидной смолы и наличием в плёнках остаточного растворителя.

A comparative analysis of the reflectance-absorption spectroscopy method’s application using the diffuse reflection factory prefix DRIFT of the ALPHA IR spectrophotometer and the method of attenuated total reflection for study of the optical characteristics of the FP9120, AZ nLOF 2020, 2070, 5510 and KMP E3502 photoresist films with a thickness of 0.99–6.0 μm formed on the plates of monocrystalline silicon by centrifugation has been carried out. In the reflective absorption IR spectra absorption bands are observed on the background of interference bands which makes it possible to determine the refractive index of a photoresist at a known geometric film thickness. It is shown that the reflective absorption spectroscopy method using the diffuse reflection factory prefix DRIFT has both a higher sensitivity compared with the attenuated total reflection method and is suitable for non-destructive interoperative control during semiconductor electronics devices’s manufacturing. The most intense in the reflective absorption spectra of AZ nLOF and KMP E3502 photoresistive films are bands of valence vibrations of the aromatic ring (≈ 1500 cm-1), pulsation vibrations of the aromatic ring carbon skeleton (double maximum ≈ 1595 and 1610 cm-1) and a band with a maximum of ≈ 1430 cm-1 due to vibrations of the benzene ring, connected to the CH bridge. It was established that differences in the reflective absorption spectra of negative photoresist of different manufacturers – MicroChemicals (AZ nLOF series 2000) and Kempur Microelectronics (KMP E3502) are associated with various technologies of phenol-formaldehyde resin production and the residual solvent presence in the films.

фоторезисткремнийотражательно-абсорбционная спектроскопиянарушенное полное внутреннее отражениеphotoresistsiliconreflectance-absorption spectroscopyattenuated total reflectionРабота выполнена в рамках задания 2.16 государственной программы научных исследований “Материаловедение, новые материалы и технологии”, подпрограммы “Наноструктурные материалы, нанотехнологии, нанотехника” (“НаноструктураThe work was carried out within the framework of task 2.16 of the State Research Programe "Material Science, New Materials and Technologies", subprograme "Nanostructured materials, nanotechnologies, nanotechnique" ("Nanostructure").ReferencesSunipa R., Ghosh C.K., Dey S., Pal A.K. Solid State and Microelectronics Technology. – Singapore: Bentham Science Publishers Pte. Ltd., 2023. – 407 p. DOI: 10.2174/9789815079876123010001Sunipa R, Ghosh CK, Dey S, Pal AK. Solid State and Microelectronics Technology. Singapore: Bentham Science Publishers Pte. Ltd. 2023;407 p. DOI: 10.2174/9789815079876123010001Гранько С.В. Применение фоторезистивных масок для маскирования ионного пучка в технологии КМОП интегральных схем / С.В. Гранько [и др.] // Вестник Нижегородского университета. Сер. Физика. – 2001. – № 2. – С. 41–47.Granko SV, Volk SA, Leontiev AV, Kamyshan FF. Application of photoresistive masks for ion beam masking in CMOS technology of integrated circuits // Bulletin of the Nizhny Novgorod University. Ser. Physics. 2001;(2):41-47.Моро У. Микролитография. Принципы, методы, материалы. В 2-х ч. Ч. 2. – М.: Мир, 1990. – 632 с.Moreau WM. Semiconductor lithography. Principles, practices and materials. N.Y., London: Plenum Press. 1988;952 p. DOI: 10.1007/978-1-4613-0885-0Mack C.A. Field Guide to Optical Lithography. – SPIE Press, Bellingham, WA, 2006. – 122 p.Mack CA. Field Guide to Optical Lithography. – SPIE Press, Bellingham, WA. 2006;122 p.Харченко А.А. Радиационно-индуцированные процессы в структурах DLC/полиимид при облучении γ-квантами 60Со / А.А. Харченко [и др.] // Химия высоких энергий. – 2022. – Т. 56, № 5. – С. 378–387. DOI: 10.31857/S0023119322050059Kharchenko AA, Fedotova YuA, Zur IA, Brinkevich DI, Brinkevich SD, Grinyuk EV, Prosolovich VS, Movchan SA, Remnev GE, Linnik SA, Lastovskii SB. Processes induced in DLC/Polyimide structures by irradiation with 60Co γ-rays. High Energy Chemistry. 2022; 56(5):354-362. DOI: 10.1134/S0018143922050058Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных, Москва, Мир, Бином. 2006. – 438 c.Pretsch E, Bühlmann P, Affolter C. Structure Determination of Organic Compounds, Berlin: Springer, 2000.Бринкевич С.Д. Модификация пленок диазохинон-новолачного фоторезиста за областью внедрения ионов В+ / С.Д. Бринкевич [и др.] // Химия высоких энергий. – 2020. – Т. 54, № 5. – С. 377–386. DOI: 10.31857/S0023119320050046Brinkevich SD, Grinyuk EV, Brinkevich DI, Prosolovich VS. Modification of Diazoquinone–Novolac Photoresist Films beyond the Region of Implantation of B+ Ions. High Energy Chemistry. 2020;54(5):342–351. DOI: 10.1134/S0018143920050045Garcia I.T.S. The effects of nuclear and electronic stopping powers on ion irradiated novolac–diazoquinone films / I.T.S.Garcia, F.C.Zawislak, D.Samios // Applied Surface Science. – 2004. – Vol. 228, no. 1–4. – Pр. 63–76. DOI: 10.1016/j.apsusc.2003.12.027Garcia ITS, Zawislak FC, Samios D. The effects of nuclear and electronic stopping powers on ion irradiated novolac–diazoquinone films. Applied Surface Science. 2004;228(1-4):63–76. DOI: 10.1016/j.apsusc.2003.12.027.Бринкевич Д.И. Модификация спектров отражения пленок диазохинон-новолачного фоторезиста при имплантации ионами бора и фосфора / Д.И. Бринкевич [и др.] // Микроэлектроника. – 2019. – Т. 48, № 3. – С. 235–239. DOI: 10.1134/S0544126919020029Brinkevich DI, Kharchenko AA, Prosolovich VS, Odzhaev VB, Brinkevich SD, Yankovski YuN. Reflection spectra modification of diazoquinone-novolak photoresist implanted with B and P ions. Russian Microelectronics. 2019:48(3):197-201. DOI: 10.1134/S1063739719020021Аскадский А.А., Кондрашенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Том 1. Атомномолекулярный уровень. М.: Научный мир. 1999. – 544 с.Askadsky AA, Kondrashenko VI. Computer materials science of polymers. Vol. 1. Atomic and molecular level. M.: Scientific world. 1999;544 p.Poljansek I. Characterization of phenol-ureaformaldehyde resin by inline FTIR spectroscopy / I. Poljansek, U. Sebenik, M. Krajnc // Journal of Applied Polymer Science. – 2006. – Vol. 99, no. 5. – Pp. 2016–2028. DOI: 10.1002/app22161Poljansek I, Sebenik U, Krajnc M. Characterization of phenol-urea-formaldehyde resin by inline FTIR spectroscopy. Journal of Applied Polymer Science. 2006;99(5):2016-2028. DOI: 10.1002/app22161Бринкевич Д.И. Инфракрасная Фурье-спектроскопия структур фоторезист/кремний, используемых для обратной литографии / Д.И. Бринкевич [и др.] // Журнал прикладной спектроскопии. – 2023. – Т. 90, № 6. – С. 863–869.Brinkevich DI, Grinyuk EV, Brinkevich SD, Prosolovich VS, Kolos VV, Zubova OA, Lastovskii SB. Fourier-IR spectroscopy of photoresist/silicon structures for explosive lithography. Journal of Applied Spectroscopy. 2024:90(6):1223-1228. DOI: 10.1007/s10812-024-01657-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.