Способ контроля процесса термообработки фоторезиста

 

Назначение: изобретение относится к электронной технике, в частности к способам контроля технологических процессов в производстве гибридных интегральных схем и печатных плат, и может быть использовано на операциях контроля отверждения. Сущность изобретения: регистрируют зависимость изменения диэлектрической постоянной от времени термообработки. Об окончании процесса судят по достижении диэлектрической проницаемости постоянного значения. 1 ил, 2 таб.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам контроля технологических процессов в производстве гибридных интегральных схем (ГИС) и печатных плат (ПП), и может быть использовано на операции контроля отверждения (полимеризации) пленок фоторезиста, полимерных паст и других полимерных материалов, наносимых на металлические и диэлектрические подложки.

Известен способ контроля качества термообработки пленок фоторезиста, включающий регистрацию и анализ спектра пропускания пленкой электромагнитного излучения, преимущественно, инфракрасного. В нем регистрируют интерференционную картину в спектре пропускания пленки фоторезиста, сравнивают ее с интерференционной картиной в спектре пропускания эталонного образца и по фазовому сдвигу и изменению интенсивности в интерференционных максимумах и минимумах определяют качество термообработки пленки фоторезиста [1] .

Известный способ контроля обладает высокой точностью, однако он неприменим при нанесении фоторезиста на диэлектрическую подложку в связи с нестабильностью ее свойств как до, так и после тепловой обработки, что, практически, исключает возможность выделения спектра пропускания пленки фоторезиста из спектра пропускания металлической или диэлектрической подложки с нанесенной на нее пленкой фоторезиста с приемлемой достоверностью регистрации данного параметра.

Известен способ контроля глубины прохождения реакции отверждения полимеров, основанный на регистрации и анализе изменения при термообработке одного или нескольких свойств, чувствительных к изменению частоты химических узлов полимерной сетки. При этом кинетика изменения этих свойств принимается за кинетику отверждения, а достижение оптимальных показателей данного свойства указывает на окончание процесса отверждения в выбранных условиях [2] .

Для реализации известных способов требуется наличие специальной измерительной аппаратуры и вспомогательного оборудования.

Таким образом, целью предложения является упрощение контроля степени полимеризации фоторезиста.

Цель достигается тем, что в способе контроля термообработки на основе поливинилацетатной эмульсии и поливинилового спирта, включающем регистрацию зависимости изменения электрофизического параметра фоторезиста от времени термообработки, по которой судят об окончании процесса, в качестве контролируемого параметра используют диэлектрическую проницаемость, а об окончании процесса судят по достижении диэлектрической проницаемостью постоянного значения.

На чертеже показана зависимость Δε/ε от времени воздействия на фоторезист СВЧ-поля.

Способ осуществляется следующим образом.

При термообработке фоторезиста регистрируют время термообработки и сравнивают его со временем отверждения эталонного образца из того же материала. Если это время укладывается во временной интервал, в течение которого происходит стабилизация диэлектрической проницаемости данного полимера, то принимают решение об окончании процесса отверждения.

Преимущество предлагаемого способа контроля качества термообработки состоит в том, что для его реализации не требуется специальной измерительной аппаратуры, нагрузочных устройств и вспомогательного оборудования. Помимо этого нет необходимости в процессе отверждения полимера взятия проб и проведения измерения его физико-технических параметров.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа проведена на полимерном фоторезисте на основе поливинилового спирта (ПВС) и поливинилацетатной дисперсии (ПВА).

При выполнении работ по повышению химической стойкости пленочного полимерного фоторезиста (ФР) марки ФП (ТУ6-17-1215-83) к органическим растворителям (спиртам, например, этиловому, изопропиловому и кетонам, например, ацетону) было предложено повысить степень сшивки молекул олигомера путем обработки его в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ), так как известно, что ЭМП СВЧ воздействует на все гетерогенные среды, в результате чего в них возникает дипольная поляризация и в первую очередь свободных молекул олигомера. Эксперименты проводили в двухпроводной высокочастотной линии передач с воздушным зазором 0,3 мм на штатных сетчатых трафаретах в количестве 300 шт. , в качестве балластной нагрузки, устанавливаемой в резонатор микроволновой печи "Электроника" (10МО390, 009ТУ), использовали стеклянную емкость с водой объемом 0,8. . . 1 л. Согласно полученным данным, поставленная цель - повышение химической стойкости, достигается при обработке ФР в ЭМП СВЧ в течение 35. . . 40 мин. Было показано, что изменение диэлектрической проницаемости ФР в зависимости от времени воздействия ЭМП СВЧ происходит неравномерно (см. чертеж); при обработке продолжительностью до 25 мин это изменение не выходит за пределы погрешности измерения, воздействие ЭМП СВЧ в течение 25. . . 35 мин влечет за собой интенсивное изменение диэлектрической проницаемости ФР, после чего время обработки не влияет на нее, структура ФР и диэлектрическая проницаемость ФР стабилизируются (зона деструкции не рассматривалась). При стабилизации диэлектрической проницаемости ФР образуется устойчивое полимерное соединение, оно становится практически нерастворимым в спиртах и кетонах; что свидетельствует об окончании процесса отверждения полимера.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Помимо промывки для определения химической стойкости фоторезистов после воздействия ЭМП СВЧ использовали их выдержку в спиртах и кетонах.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Данные табл. 1 и 2 показывают, что тиражестойкость сетчатых трафаретов, изготовленных с применением полимерных фоторезистов на основе ПВС и ПВА, повышается не менее, чем до 1600. . . 2000 отпечатков за счет увеличения сшивки макромолекул, происходящей в зоне стабилизации диэлектрической проницаемости полимера (см. чертеж).

При реализации способа контроля процесса термообработки фоторезиста время контроля сокращается более чем в 5 раз по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, так отсутствует необходимость взятия проб полимерного материала в процессе его обработки, производить какие-либо измерения для определения физико-технических параметров, графически обрабатывать результаты. Кроме того, процесс контроля существенно упрощается, так как для его реализации не требуется специальной измерительной аппаратуры для измерений указанных параметров полимера. Способ сводится к регистрации времени термообработки фоторезиста и сравнении его со временем заранее отвержденного эталонного образца контролируемого фоторезиста, для которого устанавливается зона стабилизации диэлектрической проницаемости. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1103121, кл. G 01 N 21/41, 1983.

2. Пластики конструктивного назначения (под ред. Е. Б. Тростянской), М. : Химия, 1974, с. 91-95.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ ФОТОРЕЗИСТА на основе поливинилацетатной эмульсии и поливинилового спирта, включающий регистрацию зависимости изменения электрофизиологического параметра фоторезиста от времени термообработки, по которой судят об окончании процесса, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля, в качестве контролируемого параметра используют диэлектрическую проницаемость, а об окончании процесса судят по достижении диэлектрической проницаемостью постоянного значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3