RU2148854C1 - Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста - Google Patents

Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста Download PDF

Info

Publication number
RU2148854C1
RU2148854C1 RU98115796A RU98115796A RU2148854C1 RU 2148854 C1 RU2148854 C1 RU 2148854C1 RU 98115796 A RU98115796 A RU 98115796A RU 98115796 A RU98115796 A RU 98115796A RU 2148854 C1 RU2148854 C1 RU 2148854C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photoresist film
exposure
refractive index
depth
exposed
Prior art date
Application number
RU98115796A
Other languages
English (en)
Inventor
Ю.И. Урывский
А.А. Чуриков
Original Assignee
Воронежский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воронежский государственный университет filed Critical Воронежский государственный университет
Priority to RU98115796A priority Critical patent/RU2148854C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2148854C1 publication Critical patent/RU2148854C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

Использование: контрольно-измерительная техника технологических процессов производства изделий микроэлектроники. Сущность изобретения: способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста осуществляется путем измерения параметров поляризованного монохроматического света при отражении его от полупроводниковой пластины с пленкой фоторезиста, по которым в процессе экспонирования определяют изменения эффективного значения показателя преломления экспонируемой пленки, а затем соответственно этим изменениям находят изменения глубины экспонированного слоя пленки фоторезиста из выражения
Figure 00000001

где d - толщина исходной пленки фоторезиста; dэ - глубина экспонированного слоя пленки фоторезиста; nпл - показатель преломления исходной фоторезистной пленки; nэ - показатель преломления полностью проэкспонированной фоторезистной пленки; nэф - меняющееся в процессе экспонирования эффективное значение показателя преломления фоторезистной пленки, и при достижении заданной величины dэ прекращают процесс экспонирования. Рабочую длину волны поляризованного света выбирают равной λ = 546,1 нм. Техническим результатом изобретения является создание неразрушающего способа точного определения глубины экспонирования пленки фоторезиста. 2 ил.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике технологических процессов производства изделий микроэлектроники, в частности к контролю фотолитографических процессов с использованием газофазной химической модификации приповерхностного слоя пленок фоторезистов.
Известно, что в фотолитографии при производстве изделий микроэлектроники экспонирование пленок фоторезистов производится полностью, на всю глубину, то есть такой дозой УФ-излучения, которая необходима для осуществления и завершения в них фотохимических реакций /1/. Недоэкспонирование пленок фоторезистов приводит к увеличению времени проявления, что при заданных концентрации и температуре проявителя ведет к возникновению на неэкспонированных участках пленки проколов, критичная плотность которых определяется степенью интеграции прибора. Кроме того, недоэкспонирование фоторезистных пленок может повлечь за собой в дальнейшем недопроявление засвеченных участков фоторезистных пленок, выражающееся в наличии остатков фоторезиста на границе раздела "фоторезистная пленка - подложка". Переэкспонирование пленок фоторезиста, как правило, приводит к уходу литографических размеров структур за счет дифракционных процессов и процессов отражения актиничного излучения от подложки, приводящее к попаданию дифрагирующего и отраженного света в область геометрической тени, создавая потенциально опасные участки с увеличенной скоростью растворения и уменьшенным индукционным периодом. Отсюда очевидно, что выбор оптимальных режимов экспонирования является важным с точки зрения качества проведения всего фотолитографического процесса. Контроль процесса экспонирования осуществляют или путем определения величины оптимальной экспозиции при экспонировании /2/, или путем контроля оптимального времени экспонирования пленки фоторезиста /3/. При этом экспонирование пленок фоторезиста осуществляют на всю глубину. Известные способы проведения процесса фотолитографии позволяют получать элементы структур на пластине с размерами 1 - 2 мкм.
Однако в последнее время при решении проблем дальнейшего уменьшения размеров элементов (субмикронная литография) и одновременном стремлении при этом расширить функциональные возможности фотолитографии идут по пути создания многослойной резистной маски, одним из вариантов которой является квазидвухслойная пленочная структура, получаемая в процессе газофазной химической модификации приповерхностного слоя сравнительно толстой фоторезистной пленки (процесс силилирования).
Экспонирование в этом случае осуществляют не на всю глубину, а только приповерхностного слоя строго определенной заданной глубины. При дальнейшей технологической обработке такой пленки, включающей в себя и контролируемый процесс диффузии гексаметилдисилазана (ГМДС) в экспонированный приповерхностный слой фоторезистной пленки, необходимо обеспечить равенство величин глубины экспонирования и глубины диффузии ГМДС. Только в этом случае может быть получен неискаженный маскирующий квазидвухслойный фоторезистный рельеф. Отсюда следует необходимость строгого контроля глубины экспонирования приповерхностного слоя пленок фоторезистов.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ экспонирования пленок фоторезиста /4/, предназначенный для процесса силилирования. В данном способе глубина экспонирования приповерхностного слоя пленки фоторезиста осуществляется косвенно путем подбора режимов экспонирования и последующего силилирования на основании данных, полученных при послойном химическом анализе содержания кремния в пленке фоторезиста.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет точно определить глубину экспонирования пленки фоторезиста, что сказывается на качестве проведения дальнейшего процесса силилирования. Способ разрушающий и, кроме того, сложен и длителен.
Предложенный способ позволяет быстро и точно определять глубину экспонирования по изменению эффективного значения показателя преломления экспонируемой пленки.
Способ заключается в следующем. На полупроводниковую пластину с пленкой фоторезиста направляют параллельный монохроматический луч поляризованного света и в процессе экспонирования определяют изменения эффективного значения показателя преломления экспонируемой пленки, а затем находят соответствующие этому изменения глубины экспонированного слоя пленки фоторезиста в соответствии с выражением:
Figure 00000004

где d - толщина исходной пленки фоторезиста;
dэ - глубина экспонированного слоя пленки фоторезиста;
nпл - показатель преломления исходной фоторезистной пленки;
nэ - показатель преломления полностью проэкспонированной фоторезистной пленки;
nэф - меняющееся в процессе экспонирования эффективное значение показателя преломления фоторезистной пленки, и при достижении заданной величины dэ прекращают процесс экспонирования.
Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно определение глубины экспонированного слоя пленки фоторезиста, достигается за счет того, что изменение глубины экспонированного слоя пленки фоторезиста происходит в соответствии с изменением эффективного значения показателя преломления пленки в процессе ее экспонирования, которое постоянно контролируется эллипсометрическим методом. Использование поляризованного света с длинной волны равной 546,1 нм позволяет определять структурные и концентрационные изменения фоторезистной пленки в процессе экспонирования с наибольшей чувствительностью.
Предложенное техническое решение следует считать имеющим изобретательский уровень, так как оно не вытекает очевидным образом из уровня техники.
На фиг. 1 показана структура "подложка - фоторезистная пленка", проэкспонированная не на всю глубину.
На фиг. 2 схематично показана лабораторная установка для экспонирования.
Установка для экспонирования (фиг. 2) содержит держатель 1 с исследуемым образцом фоторезистной пленкой 2, источник УФ-излучения 4, конденсор 5, заслонку 6, источник поляризованного света 3 с заданными параметрами поляризации, анализатор изменения параметров поляризованного света 7.
Способ реализуют следующим образом.
Подложку со сформированной фоторезистной пленкой 2 толщиной d помещают на предметный столик 1 установки экспонирования (фиг. 2), направляют на нее параллельный монохроматический длиной волны 546,1 нм луч поляризованного света с заданными параметрами поляризации от источника 3, и экспонируют пленку фоторезиста параллельным пучком УФ-излучения 4. Экспериментально показано, что в результате экспонирования фоторезистных пленок показатель преломления пленок уменьшается. Так, в частности, для фоторезиста ФП-051 МК в результате экспонирования показатель преломления уменьшается с n = 1,7 до n = 1,66.
Поскольку скорость фотохимической реакции при экспонировании уменьшается сверху вниз, можно считать, что процесс экспонирования идет квазипослойно. А это в свою очередь приводит к тому, что в процессе экспонирования автоматический эллипсометр измеряет эффективное значение показателя преломления nэф квазидвухслойной структуры, слои которой имеют отличающиеся друг от друга показатели преломления nпл и nэ.
Выбор рабочей длины волны при эллипсометрическом измерении равной 546,1 нм обусловлен наибольшей чувствительностью максимально возможного оптического разрешения при определении структурных и концентрационных изменений в процессе экспонирования.
Из фиг. 1 на основании равенства оптических путей поляризованного света следует:
dnэф=dэnэ+(d-dэ)nпл;
dnэф=dэnэ+dnпл-dэnпл;
dnэф-dnпл=dэ(nэ-nпл);
Figure 00000005

Пример конкретной реализации.
На поверхности двух полупроводниковых подложек формируют пленки фоторезиста ФП-051 МК и с помощью известных оптических методов, например интерферометрии и эллипсометрии, определяют их толщину d и показатель преломления nпл.
Одну из пленок экспонируют на всю глубину избыточной дозой УФ-излучения и измеряют показатель преломления nэ. Подложку с неэкспонированной фоторезистной пленкой 2 помещают на предметный столик 1 установки экспонирования (фиг. 2) и освещают пучком параллельного монохроматического поляризованного света 3 длиной волны λ = 546,1 нм с заданными параметрами поляризации. Одновременно пленку фоторезиста освещают параллельным пучком УФ-излучения (от ртутной лампы 4) и экспонируют ее. При этом постоянно анализируют параметры отраженного поляризованного света 7, по изменению которых, пользуясь математическим аппаратом эллипсометрии, определяют изменения эффективного значения показателя преломления экспонируемой фоторезистной пленки nэф, используя который находят соответствующие этому значения глубины залегания фотоструктурированных молекул dэ из выражения:
Figure 00000006

где d - толщина исходной пленки фоторезиста;
dэ - глубина экспонированного слоя пленки фоторезиста;
nпл - показатель преломления исходной фоторезистной пленки;
nэ - показатель преломления полностью проэкспонированной пленки;
nэф - меняющееся в процессе экспонирования эффективное значение показателя преломления, и при достижении заданного значения глубины экспонирования dэ процесс экспонирования прекращают.
Способ позволяет точно определить глубину экспонирования, что позволяет оптимизировать процесс экспонирования, а следовательно, получить воспроизводимость результатов.
Источники информации:
1. Введение в фотолитографию. Под ред. Лаврищева В.П., М., "Энергия", 1977, 400 с.
2. В. В.Мартынов, Т.Е.Базарова. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Книга 8. Литографические процессы. - М., "Высшая школа", 1990. -127 с.
3. Ф.П.Пресс. Фотолитографические методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М., "Советское радио", 1978. - 96 с.
4. К.А.Валиев и др. Фотолитографический процесс с использованием газофазной химической модификации фоторезистов. Труды ФТИАН, 1992 N 4.

Claims (1)

  1. Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста, включающий облучение ее дозой УФ-излучения и операцию контроля, отличающийся тем, что на полупроводниковую пластину с пленкой фоторезиста направляют параллельный монохроматический, с длиной волны λ = 546,1 нм, луч поляризованного света с заданными параметрами поляризации и в процессе экспонирования постоянно анализируют параметры отраженного поляризованного света, по изменению которых определяют изменения эффективного значения показателя преломления экспонируемой пленки, а затем соответственно этим изменениям находят соответствующие изменения глубины экспонированного слоя пленки фоторезиста из выражения
    Figure 00000007

    где d - толщина исходной пленки фоторезиста;
    dэ - глубина экспонированного слоя пленки фоторезиста;
    nпл - показатель преломления исходной фоторезистной пленки;
    nэ - показатель преломления полностью проэкспонированной фоторезистной пленки;
    nэф - меняющееся в процессе экспонирования эффективное значение показателя преломления фоторезистной пленки, и при достижении заданной величины dэ прекращают процесс экспонирования.
RU98115796A 1998-08-12 1998-08-12 Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста RU2148854C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98115796A RU2148854C1 (ru) 1998-08-12 1998-08-12 Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98115796A RU2148854C1 (ru) 1998-08-12 1998-08-12 Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2148854C1 true RU2148854C1 (ru) 2000-05-10

Family

ID=20209724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98115796A RU2148854C1 (ru) 1998-08-12 1998-08-12 Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2148854C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100465792C (zh) * 2004-03-31 2009-03-04 Hoya株式会社 激光绘图装置、激光绘图方法以及光掩模的制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Валиев К.А. и др. Фотолитографический процесс с использованием газофазной химической модификации фоторезистов. Труды ФТИАН, 1992, с.4. *
Введение в фотолитографию/ Под ред.В.П.Лаврищева, - М.: Энергия, 1977, с.400. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100465792C (zh) * 2004-03-31 2009-03-04 Hoya株式会社 激光绘图装置、激光绘图方法以及光掩模的制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100543534B1 (ko) 검사방법 및 디바이스제조방법
TWI553428B (zh) 檢測方法及裝置、微影裝置、微影製程單元及元件製造方法
US5674652A (en) Diffracted light from latent images in photoresist for exposure control
US6594012B2 (en) Exposure apparatus
US20120044495A1 (en) Inspection Method and Apparatus, and Associated Computer Readable Product
NL2010211A (en) Inspection apparatus and method.
TWI645178B (zh) 用於計算有限週期結構之電磁散射特性之方法及裝置
JP4153652B2 (ja) パターン評価装置及びパターン評価方法
US7738103B2 (en) Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method for determining a parameter of a target pattern
TW201107735A (en) Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
JPH09237812A (ja) 加工寸法測定方法、半導体装置の製造方法および品質管理方法
JP4828499B2 (ja) 検査方法および装置、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セルおよびデバイス製造方法
JPS60249327A (ja) レジストパタ−ン検出方法
US7710583B2 (en) Surface position measuring system, exposure method and semiconductor device manufacturing method
RU2148854C1 (ru) Способ контроля процесса экспонирования пленки фоторезиста
Milner et al. Latent image exposure monitor using scatterometry
EP0134453B1 (en) Method for exposure dose calculation of photolithography projection printers
JPH07243814A (ja) 線幅測定方法
US20140199634A1 (en) Method of Measuring a Characteristic
RU2148853C1 (ru) Способ определения глубины залегания модифицированного приповерхностного слоя в полимерной пленке
RU2244363C1 (ru) Способ определения селективности силилирования в фотолитографических процессах с использованием газофазной химической модификации приповерхностного слоя фоторезистных пленок
KR100403322B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법 및 그에 사용되는 노광장치
Thane et al. Lithographic effects of metal reflectivity variations
Toyoshima et al. Complementary use of scatterometry and SEM for photoresist profile and CD determination
JPS59168636A (ja) ド−ズ量評価方法