Отражательно-абсорбционная ИК Фурье-спектроскопия фоторезистивных плёнок на кремнии

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.

1. Sunipa R., Ghosh C.K., Dey S., Pal A.K. Solid State and Microelectronics Technology. – Singapore: Bentham Science Publishers Pte. Ltd., 2023. – 407 p. DOI: 10.2174/9789815079876123010001

2. Гранько 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.

3. Моро У. Микролитография. Принципы, методы, материалы. В 2-х ч. Ч. 2. – М.: Мир, 1990. – 632 с.

4. Mack C.A. Field Guide to Optical Lithography. – SPIE Press, Bellingham, WA, 2006. – 122 p.

5. 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/S0023119322050059

6. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных, Москва, Мир, Бином. 2006. – 438 c.

7. 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/S0023119320050046

8. Garcia 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.2003.12.027

9. 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/S0544126919020029

10. Аскадский А.А., Кондрашенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Том 1. Атомномолекулярный уровень. М.: Научный мир. 1999. – 544 с.

11. 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/app22161

12. Бринкевич 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.