[发明专利]基于石英晶体微天平评估光刻胶光刻效率的方法

说明书

本发明提供了一种基于石英晶体微天平评估光刻胶光刻效率的方法，首先将光刻胶通过QCM芯片，光刻胶黏附于芯片表面上；然后将附有光刻胶的芯片置于的透光模块中，选用照射光源对芯片表面的光刻胶进行曝光处理，同时采集QCM的信号的变化，利用信号发生变化的时刻与曝光处理之间的时间长度来确定光刻胶的敏感度；利用信号发生变化的时刻与信号变为恒定的时刻之间的时间长度来分析光刻胶的对比度。此测量方法简单便捷，可以对光刻胶的对比度以及敏感度做到实时动态评估。

技术领域

本发明涉及仪器检测技术领域，尤其是基于石英晶体微天平评估光刻胶光刻效率的方法。

背景技术

石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance，简称QCM)是一种利用石英晶体压电效应检测表面质量变化的仪器；当外部施加一个电场时，晶体会产生机械振动，当石英晶体的厚度为电极的机械振荡波半波长奇数倍时就会发生共振，关于真空中其共振频率变化(Δf_n)与面均质量变化的关系由Sauerbrey方程可以得到。

其中n＝1，3，5，7，9，11，13时，f_n与Δf_n是n阶的频率及其变化值，c是常数，对于AT切割的5MHz的QCM芯片来说，约为17.7ng Hz^-1cm^-2；QCM被广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等研究领域中，用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度进行检测等。此外，QCM在真空镀膜领域作为在线厚度监测设备已取得巨大的成功，在表面质量检测和化学检测方面也得到了广泛的应用。

光刻胶，又称光致抗蚀剂，具有光化学敏感性，在光的照射下溶解度发生变化，一般以液态涂覆在半导体、导体等基片表面上，曝光烘烤后成固态，它可以实现从掩膜版到基片上的图形转移，在后续的处理工序中保护基片不受侵蚀，是微细加工技术中的关键材料。它是集成电路制造的关键材料，主要应用于分立器件、集成电路IC、平板显示FPD、LCD、PDP、LED等。

光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分正性胶和负性胶两类。对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶；当正性光致抗蚀剂暴露于紫外线下时，会发生其物理和化学性质的变化，这是由材料的复数折射率的某些变化所引起的。曝光过程中的变化取决于材料吸收的能量。光照后形成不可溶物质的是负性胶。最常见的正型光刻胶是由光敏化合物(PAC)命名为重氮萘醌(DNQ)和基质材料组成。

对于正性光刻胶对比度传统的测量方法是通过在基板上涂一层光刻胶，测定胶的厚度，然后给光刻胶一个短时间的均匀曝光，接着进行一定条件的显影，测定显影后的膜厚。不断增加曝光剂量，测定显影后的残膜量，归一化所剩的光刻胶的厚度，画出残膜率随曝光量或者对数的对比度曲线。当光刻胶开始发生化学反应的最低曝光能量为D₀，去掉所有光刻胶所需的最低能量剂量以D₁₀₀表示，曝光量＝光强(MW/CM²)*曝光时间(S)。对比度为γ＝1/log10(D100/D10)相当于曝光量对数曲线的斜率。典型的正性光刻胶的对比度在2～4左右，光刻胶的对比度曲线不是固定的，与实验条件中的显影、前烘、曝光波长、后烘有关。

衡量光刻胶的性能参数有很多，如对比度、敏感度等。对比度指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好；敏感度指光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值或最小曝光量，单位为mJ/cm²。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光(DUV)、极深紫外光(EUV)等尤为重要；抗蚀性指光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。此外，粘滞性黏度，粘附性，表面张力都是评估光刻胶的参数指标。