DE4312812C2

DE4312812C2 - Method and arrangement for determining the end point of silylation processes of exposed paints for masking

Info

Publication number: DE4312812C2
Application number: DE19934312812
Authority: DE
Inventors: Hans W P Koops; Thomas Keber
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2013-04-21
Also published as: DE4312812A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Endpunkt-Bestimmung von Silylierungs-Prozessen belichteter Lacke für Maskierungen, das dazu dient, in der Optischen- und der Elektronenstrahl-Lithographie beliebig reproduzier bare Ergebnisse zu erzielen.The invention relates to a method and an arrangement for End point determination of silylation processes of exposed Lacquers for masking, which is used in the optical and reproduce electron beam lithography as desired get real results.

Bekannte, hochempfindliche Verfahren der Optischen- und Elektronenstrahl-Lithographie zur Oberflächen-Abbildung durch Silylierung sind unter den Namen DESIRE, PROMOTE und PRIME bekannt.Known, highly sensitive methods of optical and Electron beam lithography for surface imaging by silylation are under the names DESIRE, PROMOTE and PRIME known.

- F. Coopmans, B. Roland, SPIE Proc. 631 ( 1986 ), 34
- B. Roland: Microelectronic Engineering 13 ( 1991 ) 11
- ME Reuhman-Huisken, J. O'Neil, FA Vollenbroek: Microelectronic Engineering 13 ( 1991 ) 41
- C. Pierrat, S. Tedesco, F. Vinet, M. Lerme, B. Dal Zotto: J. Vac. Sci. Technol. B 7 ( 6 ), ( 1989 ) 1782
- EK Pavalchek, JF Bohland, JW Thackeray, GW Orsula, SK Jones, BW Dudley, SM Bobbio, PW Freeman: J. Vac. Sci. Technol. B 8 ( 6 ), ( 1990 ) 1479
- K. Baik, L. Van den hove, AM Goethals, M. Op de Beeck, B. Roland: J. Vac. Sci. Technol. B 8 ( 6 ) ( 1990 ) 1481
- K. Baik, R. Jonckheere, A. Seabra, L. Van den hove: Microcircuit Engineering 17 ( 1991 ) 269

Werden belichtete Lacke einem Silylierungsprozeß ausge setzt, so tritt während des Silylierungsprozesses im Lack ein Schwellprozeß auf. Der Schwellprozeß findet dabei an der nicht belichteten oder auch an der belichteten Stelle der Lackschicht statt, je nach dem, ob es sich um einen positiven oder negativen Lack handelt, je nach Vor- oder Nachbehandlung durch Heizen oder Belichten, und je nach der angewandten Dosis und abhängig von den Silylierungs-Bedin gungen. Reproduzierbare Ergebnisse lassen sich beim Sily lierungsprozeß von Lacken, die mit Licht, Ionen oder Elek tronen im lithographischen Schritt belichtet wurden, mit bisher bekannten Verfahren nicht oder nicht in ausreichen den Maßen erzielen. Das liegt darin begründet, daß das Ergebnis des Silylierungsprozesses von der Belichtungsdo sis, der Ausback-Temperatur und -Zeit vor der Silylierung, den Parametern Silylierungs-Medium, -Temperatur, -Zeit, dem Alter der Lackschicht und des Lackes abhängt.Are exposed paints a silylation process sets, occurs in the paint during the silylation process a swelling process. The swelling process takes place here the unexposed or also in the exposed area of the lacquer layer, depending on whether it is a positive or negative varnish, depending on the preliminary or Post-treatment by heating or exposure, and depending on the applied dose and depending on the silylation conditions gung. Reproducible results can be achieved with the Sily lation process of paints that with light, ions or Elek trons were exposed in the lithographic step with previously known methods are not sufficient or not sufficient achieve the dimensions. This is because the Result of the silylation process from the exposure do sis, the baking temperature and time before silylation, the parameters of silylation medium, temperature, time, and Age of the paint layer and varnish depends.

Weitere Faktoren, die den Silylierungsprozeß beeinflussen, sind unter anderem Schleuder und Trocknungsparameter, Auf bewahrungsbedingungen, wie Zeit, Temperatur, Feuchte, Luft verschmutzung, die Belichtungsbedingungen, wie Dosis, Auf bewahrungszeit im Vakuum des Belichtungsgerätes, die Tempe ratur und Dauer des Ausheizens vor der Silylierung, das Si lylierungs-Medium und seine Mischung mit Diffusionsverstär kern und deren Konzentration und die Gasfluß-Bedingungen während der Silylierung, wie in den nachfolgend aufgezeig ten Quellen aufgeführt.Other factors influencing the silylation process include spin and drying parameters, Auf conservation conditions, such as time, temperature, humidity, air pollution, exposure conditions such as dose, on Preservation time in the vacuum of the exposure device, the tempe rature and duration of baking before silylation, the Si lylation medium and its mixture with diffusion enhancer core and its concentration and gas flow conditions during silylation, as shown in the following listed sources.

- T. Kerber, HWP Koops: Proc ME 92 , in preparation
- PW Freeman, JF Pavalcheck, SK Jones, BW Dudley, SM Bobbio: Proc. SPIE, Vol. 1464, Integrated Circuit Metrology, Inspection and Process Control V, ( 1991 ) 34
- J. M. Shaw, M. Hatzakis, E. D. Babich, J. R. Paraszczak, D.F.

Die Aufnahme von siliziumhaltigem Material in den Lack ist beim Oberflächen-Abbildungs-Verfahren erforderlich, um eine Maske ausreichender Selektivität für den nachfolgenden Trocken-Entwicklungs-Schritt unter Anwendung von Sauer stoff-Ionen aus einem Plasma für den Positiv-Prozeß zu er zeugen. Die erforderliche Dicke wird je nach der erforder lichen Auflösung und dem zu erreichenden Steg- zu Spaltver hältnis oder der zulässigen Proximity-Verzerrung der Struk tur durch Dosistests und Eichreihen bestimmt. Beim Silylierungsprozeß schwillt der Lack an den unbe strahlten Stellen oder nach weiterer Bestrahlung an den be lichteten Stellen dadurch an, daß Siliziumoxid enthaltende Gruppen in die oberste Lackschicht eingebaut werden. Gleichzeitig ändert sich auch der Brechungsindex in dem Schichtpaket, das aus silylierter Lackschicht und unsily lierter Restlackschicht besteht. Die silylierte Lackschicht deckt beim nachfolgenden Sauerstoff-Trocken-Ätzschritt in einem reaktiven Plasma den Lack an den nicht beschossenen oder den beschossenen Stellen ab und ergibt so einen posi tiven oder negativen Lack-Entwicklungs-Prozeß, in dem der Lack an den nicht abgedeckten Stellen durch den Sauerstoff- Ionen-Beschuß mit hoher Selektivität abgetragen wird. Um eine maßhaltige Übertragung der belichteten Struktur zu ge währleisten, bedarf es einer genauen Einstellung der Kon zentration und Menge der eindiffundierten Materie, was sich in einer definierten Schwellung bzw. in einer definierten Änderung des Brechungsindexes des Schichtpaketes äußert. Diese muß mit hoher Auflösung gemessen werden. L. Bauch, U. Jagdhold, H. Dreger, J. Bauer, W. Höppner, H. Erzgräber, G. Mehliß: Surface imaging on the basis of phe nolic resin-Experiments and simulation, SPIE Proc. (1991) Vortrag Nr.: 1466-49The inclusion of silicon-containing material in the lacquer is required in the surface imaging process in order to produce a mask of sufficient selectivity for the subsequent dry development step using oxygen ions from a plasma for the positive process. The required thickness is determined by dose tests and calibration series depending on the required resolution and the web-to-gap ratio to be achieved or the permissible proximity distortion of the structure. In the silylation process, the paint swells at the unexposed areas or after further irradiation at the exposed areas by the fact that groups containing silicon oxide are incorporated into the top layer of paint. At the same time, the refractive index also changes in the layer package, which consists of a silylated lacquer layer and an unsilylated residual lacquer layer. The silylated lacquer layer covers the lacquer in the reactive oxygen etching step in a reactive plasma from the lacquer at the non-bombarded or the bombarded points and thus results in a positive or negative lacquer development process in which the lacquer passes through at the uncovered points the oxygen-ion bombardment is removed with high selectivity. To ensure a dimensionally accurate transfer of the exposed structure, a precise adjustment of the concentration and amount of the diffused matter is required, which manifests itself in a defined swelling or in a defined change in the refractive index of the layer package. This must be measured with high resolution. L. Bauch, U. Jagdhold, H. Dreger, J. Bauer, W. Höppner, H. Erzgräber, G. Mehliß: Surface imaging on the basis of phenolic resin experiments and simulation, SPIE Proc. ( 1991 ) Lecture No .: 1466-49

Die Endpunktbestimmung beim Silylierungsprozeß von Novolack artigen Lacken in der Optischen- und der Korpuskularstrahl- Lithographie kann durch Profilometrie an der silylierten Probe meist nicht "In-Situ" durchgeführt werden. Derzeitig werden Silylierungsprozesse durch Einhalten von vorher erarbeiteten Erfahrungswerten und bei hochgenauer Einhaltung der verschiedenen Parameter bei der Belichtung und beim Silylieren abgebrochen und durch Messung der Strukturarbeiten nach der Entwicklung im Trockenätzprozeß kontrolliert. Eine Endpunktbestimmung wurde durch Zwei strahl-Interferometrische Messung bereits durchgeführt (Bauch et al.). Dieses Verfahren liefert jedoch nicht die erforderliche Genauigkeit.Endpoint determination in the Novolack silylation process like varnishes in the optical and corpuscular beam Lithography can be done on the silylated by profilometry Rehearsals are usually not carried out "in situ". Silylation processes are currently being followed by previously developed empirical values and with high accuracy Compliance with the various parameters during the exposure and canceled during silylation and by measuring the Structural work after the development in the dry etching process controlled. An end point determination was made by two beam interferometric measurement already carried out (Bauch et al.). However, this method does not provide that required accuracy.

Aus JP 5-94025 A ist eine Silylierung von Resistoberflächen bekannt, die unter Kontrolle der gemessenen optischen Änderungen verläuft. Die optischen Änderungen, die sich bei der Silylierung, also den Änderungen der Schichtdicken von Resistoberflächen ergeben, werden gemessen. Über einen Rechner, der die optischen Werte verarbeitet, wird der Einfluß auf die Regelung einer weiteren Zufuhr von Silylierungsagenzien und damit auf die Schichtdicke genommen.JP 5-94025 A describes a silylation of resist surfaces known to be under control of the measured optical Changes in progress. The optical changes that occurred at the silylation, i.e. the changes in the layer thicknesses of Resist surfaces are measured. About one The computer that processes the optical values becomes the Influence on the regulation of a further supply of Silylation agents and thus on the layer thickness taken.

In DE 39 14 631 A1 wird ein Verfahren zur Untersuchung der physikalischen Eigenschaften sowohl dünner als auch ultradünner Schichten mit Hilfe von polarisiertem Licht beschrieben. Zur Anregung von Lichtleitermoden in der zu untersuchenden Schicht bzw. dem zu untersuchenden Schichtsystem wird eine Kopplungsanordnung verwendet. Als Kopplungsanordnung wird vorzugsweise ein Prisma verwendet, wobei entweder die Basisfläche des Prismas mit einem Abstand von 100 bis 400 nm zur untersuchenden Schicht oder das zu untersuchgende Schichtsystem angebracht ist oder die zu untersuchende Schicht oder das zu untersuchende Schichtsystem direkt auf der mit einem Metall- oder Halbleiterfilm beschichteten Basisfläche des Prismas aufgebracht ist. Lateralstrukturen einer zu untersuchenden Schicht führen dabei zu unterschiedlichen Kopplungsbedingun gen für Lichtleitermoden. Durch Bestrahlung der zu untersuchenden Schicht unter einem festen Winkel mittels polarisiertem Licht können Lateralstrukturen aufgrund der unterschiedlichen Reflexion erkannt werden. DE 39 14 631 A1 describes a method for examining the physical properties both thinner as well ultra-thin layers with the help of polarized light described. For the excitation of fiber optic modes in the investigating layer or to be examined Layer system, a coupling arrangement is used. As Coupling arrangement, a prism is preferably used, being either the base surface of the prism at a distance from 100 to 400 nm to the investigating layer or that too investigating layer system is attached or to investigating layer or that to be examined Layer system directly on the with a metal or Semiconductor film coated base surface of the prism is applied. Lateral structures of one to be examined Layer lead to different coupling conditions conditions for fiber optic modes. By irradiating the examining layer at a fixed angle by means of polarized light can cause lateral structures due to the different reflection can be recognized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazugehörige Anordnung zu entwickeln, die es ermög lichen, während des Silylierungsprozesses berührungslos und zerstörungsfrei die Dicke der silylierten Schicht im Innern einer gasdurchflossenen geheizten Zelle mit einer Genauig keit von wenigen nm in einer Lackschicht von 1 µm Dicke zu bestimmen, um anhand von Vergleichswerten eine Endpunkt bestimmung des Silylierungsprozesses vornehmen zu können.The invention has for its object a method and to develop the associated arrangement that made it possible during the silylation process the thickness of the silylated layer inside is non-destructive a gas-flowed heated cell with an accuracy of a few nm in a lacquer layer with a thickness of 1 µm determine an end point based on comparison values to be able to determine the silylation process.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren ge löst, das in die als Wellenleiter wirkende Lackschicht Wellenleiter-Moden während des Silylierungsprozesses aus evanescenten Wellen einkoppelt und die dadurch entstehende Intensitäts-Änderung der reflektierten Intensität an schließend auswertet.According to the invention, the object is achieved by a method dissolves that into the lacquer layer that acts as a waveguide Waveguide modes during the silylation process evanescent waves and the resulting Change in intensity of the reflected intensity finally evaluates.

Das geschieht dadurch, daß das durchsichtige Substrat 7 des zu silylierenden Mediums vor und während des Silylierungs prozesses mit monochromatischen und polarisiertem Licht 10, unter einem fest eingestellten Winkelbereich, der sich in der Nähe des Winkels der Totalreflektion befindet, bestrahlt wird. Durch die Wirkung der Silylierung ändert sich der Brechungsindex der Lackschicht und deren Dicke. Durch die optische Wegänderung verschiebt sich der Winkel, unter dem eine Wellenleiter-Mode angeregt wird. Die unter einem Winkel, der sich im Winkelbereich in der Nähe des Winkels der Totalreflexion befindet, gemessene In tensität des reflektierten Lichtes gibt Auskunft über die Einkopplung von Licht 10 in Wellenleiter-Moden des Lack schichtpaketes 9. Anhand des laufenden Vergleichs des Intensitätsverlaufs im Winkelbereich des vom zu silylie renden Medium reflektierten Lichtes 11 mit einem für das Absorptionsmaximum oder Absorptionsmimnium experimentell ermittelten oder theoretisch vorgegebenen Intensitätsver lauf, wird auf den Verlauf der Silylierung geschlossen und dann Einfluß genommen, d. h., die vorgenommene Messung wird zur Steuerung eines den Silylierungsvorgang abbrechenden Mechanismus, z. B. Gasstrom-Abschaltung mit nachfolgend eingeleiteter Spülung des Lackschichtpaketes 9, genutzt. Damit wird der Endpunkt des Silylierungsprozesses definiert, wodurch erreicht wird, daß das zu silylierende Objekt, das bei herkömmlichem Ablauf wegen eines nicht stimmenden Parameters verloren wäre, doch noch mit dem richtigen Ergebnis bearbeitet werden kann. Die Messung des Winkels für das Absorptionsmaximum und der Vergleich zum experimentell oder theoretisch vorhergesag ten Winkel erlaubt es, reproduzierbare Ergebnisse zu er halten. Dadurch wird der Prozeß unabhängig von wechselnden Parametern vor und während des Silylierungsprozesses. Dieses Verfahren ebnet den Weg zur Routineanwendung des Silylierungsprozesses. Da die zerstörungsfreie Analyse des Silylierungsergebnisses im Lack keine feinen Details des Musters auflösen kann, muß eine Eichkurve vor dem Einsatz der Methode aufgenommen werden, aus welcher das Verhältnis der silylierten Dicke in feinen Strukturen zu der im un strukturierten Bereich hervorgeht. Dies kann z. B. separat durch hochauflösende Raster-Elektronenmikroskope anhand silylierter Strukturen, die bei verschiedenen Dosen, Aus heizbedingungen und Silylierungsbedingungen entstanden sind, ermittelt werden. Indem mehrere detaillierte Studien bei reproduzierbaren Silylierungsergebnissen ausgeführt werden, können die Bedingungen für exakte Ergebnisse gefunden werden. Dieses Endpunkt-Bestimmungs-Verfahren unterstützt speziell die Gasphasen-Silylierung. This is done in that the transparent substrate 7 of the medium to be silylated before and during the silylation process with monochromatic and polarized light 10 , is irradiated at a fixed angular range which is close to the angle of total reflection. The effect of the silylation changes the refractive index of the lacquer layer and its thickness. The optical path change shifts the angle at which a waveguide mode is excited. The measured at an angle, which is in the angular range in the vicinity of the angle of total reflection, the intensity of the reflected light provides information about the coupling of light 10 in waveguide modes of the lacquer layer package 9 . On the basis of the ongoing comparison of the intensity curve in the angular range of the light 11 reflected from the medium to be silylieed, with an experimentally determined or theoretically predetermined intensity curve for the absorption maximum or absorption minimum, the course of the silylation is inferred and then influenced, ie the measurement undertaken to control a mechanism terminating the silylation process, e.g. B. gas flow shutdown with subsequent flushing of the paint layer package 9 used. This defines the end point of the silylation process, which means that the object to be silylated, which would be lost in the conventional process due to an incorrect parameter, can still be processed with the correct result. The measurement of the angle for the absorption maximum and the comparison to the experimentally or theoretically predicted angle makes it possible to obtain reproducible results. This makes the process independent of changing parameters before and during the silylation process. This process paves the way for routine use of the silylation process. Since the non-destructive analysis of the silylation result in the lacquer cannot resolve fine details of the pattern, a calibration curve must be recorded before using the method, which shows the ratio of the silylated thickness in fine structures to that in the unstructured area. This can e.g. B. separately by high-resolution scanning electron microscopes using silylated structures that have arisen at different doses, from heating conditions and silylation conditions. By performing several detailed studies on reproducible silylation results, the conditions for accurate results can be found. This endpoint determination method supports gas phase silylation in particular.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit deren Hilfe das erfin dungsgemäße Verfahren realisiert wird, beruht auf der für Silylierungsprozesse bekannten Vorrichtung, die aus einem abgeschlossenen Gefäß besteht, durch welches das silylie rende Gas und das Spülgas über Ventile geregelt durchge leitet werden. Erfindungsgemäß ist das zu silylierende Me dium mit der unteren Fläche seines durchsichtigen Substrats 7 mit einem Ankopplungs-Prisma 5 verbunden. Zwischen dem Ankopplungs-Prisma 5 und der unteren Fläche des Substrats 7 ist eine Index-Anpassungs-Schicht 6 angeordnet. Mittels einer Beleuchtungseinrichtung, die aus einer Laser- Lichtquelle 1, einer Strahlaufweitungs-Optik 2, einem Polarisator 3 und einer Zylinderlinse 4 besteht, wird polarisiertes Licht 10 in das Ankopplungs-Prisma 5 eingekoppelt. Die Beleuchtungseinrichtung ist so zu dem Ankopplungs-Prisma 5 angeordnet, daß das polarisierte Licht 10 mit dem für Totalreflexion an der Metallschicht erforderlichen Winkel auf die für die Einkopplung vorgesehene Seite des Ankopplungs-Prismas 5 auftrifft. Das Ankopplungs-Prisma 5 ist so ausgebildet, daß das polarisierte Licht 10 auf das zu silylierende Medium, in diesem Fall das Lackschichtpaket 9, in einem Winkel einfällt, der sich im Winkelbereich in der Nähe des Winkels der Totalreflexion befindet. Auf der Seite des Ankopplungs- Prismas 5, auf der das vom zu silylierenden Medium reflektierte Licht 10 aus dem Ankopplungs-Prisma 5 austritt, ist eine Empfangs- und Auswerteeinrichtung, mit der Zeilenkamera 12, dem Analog/Digital-Wandler 13 und dem Steuerrechner 14 angeordnet, über welche das austretende Licht empfangen, ausgewertet und zur Steuerung des Silylierungsprozesses verwendet wird. Die Empfangs- und Auswerteeinrichtung ist gegenüber dem Ankopplungs-Prisma 5 ebenfalls, entsprechend den Bedingungen wie sie für die Beleuchtungseinrichtung gelten, fest ausgerichtet.The arrangement according to the invention with the aid of which the method according to the invention is implemented is based on the device known for silylation processes, which consists of a closed vessel through which the silyly-producing gas and the purge gas are passed through in a controlled manner via valves. According to the invention, the medium to be silylated is connected to the lower surface of its transparent substrate 7 with a coupling prism 5 . An index matching layer 6 is arranged between the coupling prism 5 and the lower surface of the substrate 7 . By means of an illumination device, which consists of a laser light source 1 , a beam expansion lens 2 , a polarizer 3 and a cylindrical lens 4 , polarized light 10 is coupled into the coupling prism 5 . The illumination device is arranged in relation to the coupling prism 5 in such a way that the polarized light 10 strikes the side of the coupling prism 5 intended for the coupling with the angle required for total reflection on the metal layer. The coupling prism 5 is designed such that the polarized light 10 is incident on the medium to be silylated, in this case the lacquer layer package 9 , at an angle which is in the angular range near the angle of the total reflection. On the side of the coupling prism 5 , on which the light 10 reflected by the medium to be silylated emerges from the coupling prism 5 , there is a receiving and evaluation device with the line scan camera 12 , the analog / digital converter 13 and the control computer 14 arranged, via which the emerging light is received, evaluated and used to control the silylation process. The receiving and evaluation device is also fixedly aligned with respect to the coupling prism 5 , in accordance with the conditions that apply to the lighting device.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Anord nung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu tert. Dabei zeigenThe method according to the invention and the associated arrangement tion is explained in more detail using an exemplary embodiment tert. Show

Fig. 1 das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 1 shows the operating principle of the arrangement according to the invention,

Fig. 2 das Schema des Prinzips der Ankopplung des Ankopp lungs-Prismas an das zu silylierende Medium, Fig. 2 shows the scheme of the principle of coupling of the lungs Ankopp prism to the silylating to medium

Fig. 3a ein Ausführungsbeispiel für eine Wechselvorrich tung mit Gasdichtung, Fig. 3a shows an embodiment of a Wechselvorrich tung with gas seal,

Fig. 3b das Prinzip der Anordnung des zu silylierenden Me diums und des Ankopplungs-Prismas in Verbindung mit der in Fig. 3b abgebildeten Wechselvorrichtung mit Gasdichtung, FIG. 3b shows the principle of the arrangement of the diums be silylated Me and the source attach-prism in conjunction with in Fig. 3b depicted changing device with gas seal,

Fig. 4 den typischen Signalverlauf der reflektierten In tensität als Sollkurve mit Schaltpunkten zum Been den der Silylierung. Fig. 4 shows the typical waveform of the reflected intensity as a target curve with switching points to end the silylation.

In Fig. 1 ist das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Lösung anhand eines Schemas dargestellt.In Fig. 1, the principle of action of the solution according to the invention is shown using a diagram.

Das abgeschlossene Gefäß 22 ist mit zwei Zuleitungen und einer Ableitung versehen. Die über Ventile 26 regelbaren rohrförmigen Zu- und Ableitungen dienen der Zuführung und der Ableitung des Silylierungs-Gasgemisches 24 und des Spülgases 25. In die Vorderseite des abgeschlossenen Ge fäßes 22 ist eine Glasscheibe eingelassen, hinter der im abgeschlossenen Gefäß 22 das hochbrechende Ankopplungs- Prisma 5 angeordnet ist, das mit der unteren Fläche des Substrats 7 über eine Index-Anpassungs-Schicht 6 form- und kraftschlüssig verbunden ist.The closed vessel 22 is provided with two supply lines and one discharge line. The tubular feed and discharge lines, which can be regulated via valves 26, serve to feed and discharge the silylation gas mixture 24 and the purge gas 25 . Fäßes in the front of the completed Ge 22 is a pane of glass inserted, the high refractive Available Connections disposed prism 5 behind in the closed vessel 22, which is connected positively via an index-matching layer 6 and a force fit with the lower surface of the substrate 7 .

Mittels einer Bestrahlungseinrichtung, die sich aus den Komponenten Laser-Lichtquelle 1, Strahlaufweitungs-Optik 2, Polarisator 3 und Zylinderlinse 4 zusammensetzt, wird polarisiertes Licht 10 in das Ankopplungs-Prisma 5 eingekoppelt. Das vom Medium reflektierte und durch das Ankopplungs-Prisma 5 wieder ausgekoppelte Licht 11 wird von einer Empfangs- und Auswerteeinrichtung, die aus einer Zeilenkamera 12, einem Analog/Digital-Wandler 13 und einem Steuerrechner 14 besteht, empfangen und mit vorgegebenen Kriterien verglichen. Bei Übereinstimmung des empfangenen Wertes mit einem für den Silylierungsprozeß als optimal ermittelten und im Steuer-Rechner 14 fest einpro grammierten Wert, wird durch den Steuer-Rechner 14 über eine mit den Ventilen 26 verbundene Steuerleitung der Silylierungsprozeß beendet.By means of an irradiation device, which is composed of the components laser light source 1 , beam expansion optics 2 , polarizer 3 and cylindrical lens 4 , polarized light 10 is coupled into the coupling prism 5 . The light 11 reflected by the medium and decoupled again by the coupling prism 5 is received by a receiving and evaluating device, which consists of a line scan camera 12 , an analog / digital converter 13 and a control computer 14 , and is compared with predetermined criteria. If the received value matches a value that is optimally determined for the silylation process and is permanently programmed in the control computer 14 , the control computer 14 ends the silylation process via a control line connected to the valves 26 .

In Fig. 2 ist das Prinzip der Ankopplung des Ankopplungs- Prisma 5 an das zu silylierende Medium dargestellt. Das Ankopplungs-Prisma 5 ist immer so angeordnet, daß die Seiten, die der Ankopplung und der Auskopplung des polari sierten Lichtes 10 und des reflektierten Lichtes 11 dienen, frei liegen. Mittels eines Lagers 15, das über eine Drehachse 16 schwenkbar angeordnet ist, läßt sich das Ankopplungs-Prisma 5 um die Drehachse 16 bewegen. Zwischen dem Ankopplungs-Prisma 5 und der unteren Substratfläche des zu silylierenden Bauelements ist eine Index-Anpassungs- Schicht 6 angeordnet, die aus einem durch Druck verformbaren, durchsichtigen Material besteht. Die Index- Anpassungs-Schicht 6 ist in einem Bereich, der der Größe des Strahldurchmessers entspricht, fest haftend auf dem Ankopplungs-Prisma 5 aufgebracht. Die andere Seite der Index-Anpassungs-Schicht 6, die im nicht dem Druck ausgesetzten Zustand eine leichte Wölbung nach oben aufweist, ist form- und kraftschlüssig durch eine mit dem Ankopplungs-Prisma 5 verbundene Andruckvorrichtung, die aus einer Feder 19 mit Federhalterung 20 besteht, mit der unteren Seite des Substrats 7 verbunden. Mittels zweier Abstands-Haltestücke 21, die ebenfalls zwischen dem Ankopplungs-Prisma 5 und der unteren Fläche des Substrats 7 angeordnet sind, wird gewährleistet, daß die untere Fläche des Substrats 7 beim Andruck durch die Andruckvorrichtung parallel zur gegenüberliegenden Fläche des Ankopplungs- Prismas 5 ausgerichtet wird. Weiterhin ist zwischen Ankopplungs-Prisma 5 und unterer Fläche des Substrats 7 ein um eine Drehachse 18 bewegbarer Kipphebel 17 angeordnet. Der Kipphebel 17 befindet sich gegenüber dem Lager des Prismas 5. Der Kipphebel 17 wird dazu benutzt, nach Abschluß des Silylierungsvorganges die Index-Anpassungs- Schicht 6 vom Substrat 7 abzulösen.In FIG. 2, the principle of coupling of the Available Connections prism 5 is shown to to the silylating medium. The coupling prism 5 is always arranged so that the sides that serve the coupling and decoupling of the polarized light 10 and the reflected light 11 are exposed. By means of a bearing 15, which is pivotally arranged about an axis of rotation 16, the source attach prism 5 can move about the rotational axis sixteenth An index matching layer 6 is arranged between the coupling prism 5 and the lower substrate surface of the component to be silylated, which layer consists of a transparent material that can be deformed by pressure. The index matching layer 6 is firmly adhered to the coupling prism 5 in an area that corresponds to the size of the beam diameter. The other side of the index adjustment layer 6 , which has a slight curvature upwards in the non-pressurized state, is positive and non-positive by a pressure device connected to the coupling prism 5 , which consists of a spring 19 with a spring holder 20 , connected to the lower side of the substrate 7 . By means of two spacer pieces 21 , which are also arranged between the coupling prism 5 and the lower surface of the substrate 7 , it is ensured that the lower surface of the substrate 7 is aligned parallel to the opposite surface of the coupling prism 5 when pressed by the pressing device becomes. Furthermore, a rocker arm 17 which can be moved about an axis of rotation 18 is arranged between the coupling prism 5 and the lower surface of the substrate 7 . The rocker arm 17 is located opposite the bearing of the prism 5 . The rocker arm 17 is used to detach the index adjustment layer 6 from the substrate 7 after completion of the silylation process.

In Fig. 3a und 3b ist ein Ausführungsbeispiel für eine Wechselvorrichtung 23 mit Gasdichtung und das Prinzip der Anordnung des zu silylierenden Mediums und des Ankopplungs- Prismas in der Wechselvorrichtung 23 dargestellt. Wie in Fig. 3a abgebildet, ist bei dieser Ausführungsform an der Vorderseite des abgeschlossenen Gefäßes 22 eine Wechselvorrichtung 23 mit Gasdichtung angeordnet. In die Wechselvorrichtung 23, die am abgeschlossenen Gefäß 22 abklappbar angelenkt ist, ist wie in Fig. 3b dargestellt, das hochbrechende Ankopplungs-Prisma 5 eingepaßt, wobei die Seite, die der Einkopplung des polarisierten Lichtes 10 und die Seite, die der Auskopplung des vom zu silylierenden Medium reflektierten Lichtes 11 dienen, frei aus der Wechselvorrichtung 23 herausragen. Die Wechselvorrichtung 23, in der sich das Substrat 7 mit halbdurchlässiger Metallschicht 8 und Lackschichtpaket 9 befindet, wird mittels der um eine Achse A gelagerten Wechselvorrichtung 23 gegen eine Öffnung im abgeschlos-senen Gefäß 22 gedrückt und so fixiert. Um die Öffnung im abgeschlossenen Gefäß 22 ist ein Dichtungsring 28 gelegt, der so ausgebildet ist, daß er bei geschlossener Wechselvorrichtung 23 auf die Oberfläche des Lackschichtpaketes 9 gepreßt wird und so einen abgedichteten Raum zwischen den Rändern des Lackschichtpaketes 9 und dem Reaktionsraum des abgeschlossenen Gefäßes 22 ausbildet. Damit ist gewährleistet, daß nur die zu silylierende Lackschicht des Mediums dem Silylierungs-Gasgemisch 24 bzw. dem Spülgas 25 ausgesetzt ist.In Fig. 3a and 3b, an exemplary embodiment of a changing device 23 with the gas seal and the principle of the arrangement to be silylated medium and the Available Connections prism is shown in the exchange device 23. As shown in FIG. 3a, in this embodiment an exchange device 23 with a gas seal is arranged on the front of the closed vessel 22 . In the changing device 23 , which is hinged to the closed vessel 22 , the high refractive coupling prism 5 is fitted, as shown in Fig. 3b, the side that the coupling of the polarized light 10 and the side that the coupling of the serve to silylating medium reflected light 11 , protrude freely from the changing device 23 . The changing device 23 , in which the substrate 7 with the semipermeable metal layer 8 and the lacquer layer packet 9 is located, is pressed against an opening in the closed vessel 22 by means of the changing device 23 , which is mounted about an axis A, and is thus fixed. A sealing ring 28 is placed around the opening in the closed vessel 22 , which is designed such that it is pressed onto the surface of the lacquer layer package 9 when the changing device 23 is closed, and thus a sealed space between the edges of the lacquer layer package 9 and the reaction space of the closed vessel 22 trains. This ensures that only the lacquer layer of the medium to be silylated is exposed to the silylation gas mixture 24 or the purge gas 25 .

In Fig. 4 ist der typische Signalverlauf der reflektierten Intensität als Sollkurve mit Schaltpunkten zum gezielten Beenden des Silylierungsprozesses dargestellt. Nach Aufnah me des Signalverlaufs der reflektierten Intensität von der Zeilenkamera 12, werden die Daten einem Steuer-Rechner 14 zugeführt. Anhand eines Rechnerprogramms werden die aufgenommenen Daten bezüglich einer Intensitäts-Schwelle I_S1; I_S2 oder eines Maximums I_max oder Minimums I_min mit einem im Steuer-Rechner 14 bereits gespeicherten, experi mentell ermittelten oder theoretisch vorgegebenen Intensi tätsverlauf über ihre Winkel verglichen. Im Ergebnis dieses Vergleichs wird ein Ausgangssignal erzeugt, welches durch geeignete Wandlung in der Lage ist, über eine mit den Ven tilen 26 verbundene Steuerleitung den Silylierungsprozeß und den Spülprozeß einzuleiten, zu stoppen und auch abzu schalten.In FIG. 4, the typical waveform of the reflected intensity is shown as a reference curve with switching points for selectively terminating the silylation process. After recording the signal curve of the reflected intensity from the line camera 12 , the data are fed to a control computer 14 . Using a computer program, the recorded data are related to an intensity threshold I _S1 ; I _S2 or a maximum I _max or minimum I _{min are} compared with an intensity curve, already stored, experimentally determined or theoretically predetermined, in the control computer 14 via their angles. As a result of this comparison, an output signal is generated which, by suitable conversion, is able to initiate, stop and also switch off the silylation process and the flushing process via a control line connected to the valves 26 .

Die erfindungsgemäße Lösung dient der Steigerung der Repro duzierbarkeit und der Ausbeute bei der Anwendung des Sily lierungsprozesses in der industriellen Fertigung feinster Strukturen der Mikroelektronik, der Optoelektronik, der Mi kromechanik und der Integrierten Optik.The solution according to the invention serves to increase the repro ductility and yield when using the Sily process in industrial manufacturing Structures of microelectronics, optoelectronics, the Mi cromechanics and the integrated optics.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung wird eine berührungs lose und zerstörungsfreie Endpunktbestimmung für den durch viele Parameter beeinflußten Silylierungsprozeß mit der er forderlichen Auflösung möglich.By means of the solution according to the invention, a touch loose and non-destructive endpoint determination for the through many parameters influenced the silylation process with which he required resolution possible.

Claims

1. A method for determining the end point of silylation processes of exposed lacquers for masking, in which the optical changes in the transparent substrate ( 7 ) of the medium to be silylated are measured with the aid of polarized light ( 10 ), characterized in that the irradiation of the transparent substrate ( 7 ) of the medium to be silylated by means of polarized light ( 10 ) before and during the silylation process at an angle which is in the angular range close to the angle of the total reflection, the intensity depending on before and during the silylation process From the exit angle of the polarized light reflected by the medium ( 11 ) and thus the continuously changing refractive index is measured, that the measured exit angle for maximum or minimum intensity of the polarized light reflected from the medium ( 11 ) is experimental with a for the absorption maximum or absorption minimum average or theoretically predetermined intensity is compared at certain angles, and that if the intensity of the measured angle matches the intensity of the experimentally determined or theoretically predetermined angle experimentally determined for the absorption maximum or absorption minimum, the silylation process is terminated.

2. Arrangement for determining the end point of silylation processes exposed paints for masking, which consists of a closed vessel through which the silylating gas and the purge gas are passed through in a controlled manner, the medium to be silylated with the lower surface of its transparent substrate having a Coupling prism ( 5 ) is connected, and that between the coupling prism ( 5 ) and the lower surface of the transparent substrate ( 7 ) an index matching layer ( 6 ) is arranged, characterized in that a lighting device which consists of a laser -Light source ( 1 ), a beam expansion optics ( 2 ), a polarizer ( 3 ) and a cylindrical lens ( 4 ), is arranged to the coupling prism ( 5 ) that the polarized light emitted by the lighting device ( 10 ) is directed to the side of the coupling prism ( 5 ) provided for the coupling, and that on the side of the coupling prism s ( 5 ) on which the light reflected from the medium to be silylated ( 11 ) emerges from the coupling prism ( 5 ), a receiving and evaluating device with a line scan camera ( 12 ), an analog / digital converter ( 13 ) and a control computer ( 14 ) is arranged, via which the reflected light ( 11 ) is received and evaluated.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that between the coupling prism ( 5 ) and the lower surface of the transparent substrate ( 7 ) located index-matching layer ( 6 ) consists of a pressure-deformable, transparent material which consists of one side is firmly adhered to the coupling prism ( 5 ) in a restricted area, which must correspond to the size of the beam diameter, and which with its other side is non-positively and positively by means of a coupling prism ( 5 ) connected pressure device, which consists of a spring ( 19 ) with spring holder ( 20 ), pressed against the lower surface of the transparent substrate ( 7 ), where at by means of two spacers ( 21 ), which also if between coupling prism ( 5 ) and the lower surface of the substrate ( 7 ) are arranged, it is ensured that the lower surface of the substrate ( 7 ) parallel to the opposite surface of the coupling ngs prism ( 5 ) is aligned so that the coupling prism ( 5 ) is rotatably mounted by means of a bearing ( 15 ) with an axis of rotation ( 16 ) fixed to the closed vessel ( 22 ), and that opposite the bearing ( 15 ) with Drehach se ( 16 ) between the coupling prism ( 5 ) and the lower surface of the substrate ( 7 ) by means of a coupling prism ( 5 ) fixed axis ( 18 ) mounted rocker arm ( 17 ) is arranged to detach the Index adjustment layer ( 6 ) from the substrate ( 7 ) is used.

4. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that the medium to be silylated and with the medium to be sily lied via the index adaptation layer ( 6 ) connected coupling prism ( 5 ) with Andruckvorrich device in the closed vessel ( 22nd ) are arranged, the part of the vessel wall, behind which the coupling prism ( 5 ) is arranged, is designed to be transparent in order to allow the entry of the polarized light ( 10 ) and the exit of the reflected light ( 11 ).

5. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that on one side of the closed vessel ( 22 ) a changing device with gas seal ( 23 ) is arranged, in which the medium to be silylated with coupling prism ( 5 ) with spring holder ( 19th ) and rocker arm ( 17 ) and with pressure device is fitted, the seal to the closed vessel ( 22 ) being designed such that only the surface of the lacquer layer package ( 9 ) in the reaction space of the closed vessel ( 22 ) is exposed to the silylation process.

6. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that both the lighting device from the laser light source ( 1 ), the beam expansion optics ( 2 ), the polarizer ( 3 ) and the cylindrical lens ( 4 ) be, as well as the line scan camera ( 12 ) in miniaturized form and in the opaque closed vessel ( 22 ) are introduced into the gas phase of the silylating medium, a housing wall of the closed vessel ( 22 ) being designed so that it can be used for multipole Supplying the lighting device and the line scan camera ( 12 ).