设备原理以及功能介绍:
光刻胶在显影过程中,会在极短的时间内出现膨胀的现象,尤其是在显影的初期,这种溶胀行为会导致光刻胶的膜厚变厚,影响其成形后的分辨率,边缘粗糙度(Line Edge Roughness,LER)以及线宽粗糙度(Line Width Roughness,LWR)。随着现在半导体行业的不断发展,摩尔定律的不断推进,器件的特征尺寸也越来越小,推进到现在纳米级别的器件,所以在光刻工艺流程当中引起的纳米级别的误差,也不得不引起人们的重视!由于光刻胶在显影过程中发生的溶胀行为极其迅速以及微妙,需要用到极其精准的方法去进行测量观测,所以LTJ公司使用了基于石英晶体微天平(QCM)的方法作为测量原理制作了高精度的光刻胶显影分析仪,测量光刻胶在显影过程中发生的微小的质量变化以及对其溶胀行为的分析。
QCM原理的核心在于石英晶体的振荡频率与其受到的质量变化之间的关系,这种关系是通过石英晶体的弹性性质和谐振现象来实现的。
首先,石英晶体的弹性性质很特殊,它是一种具有高度对称性和稳定性的晶体材料,它具有非常好的机械弹性性能。当外界施加压力或质量变化时,石英晶体会产生相应的形变,并且能够以非常快的速度恢复到原来的形状。这种弹性性质使得石英晶体能够作为一种非常理想的谐振器材料,用于实现微量质量的测量。其次,石英晶体在特定的频率下会发生谐振现象,即在外界施加一个与其谐振频率相同的激励信号时,石英晶体会产生共振现象,这时它的振幅会达到最大值。而当石英晶体受到质量变化时,其谐振频率会发生相应的变化,从而导致共振现象的特性发生改变。通过测量石英晶体的谐振频率变化,就可以间接地测量出其受到的微量质量变化。基于上述原理,QCM技术可以实现对微量质量的高灵敏度测量。把待测光刻胶涂覆在石英晶体表面,再放入显影液中进行显影,由于光刻胶在显影过程中膜厚,质量不断发生变化,从而引起谐振频率的不断变化。通过测量谐振频率的变化,就可以间接地测量出待测光刻胶的质量变化。由于石英晶体具有非常好的弹性性能和谐振特性,因此QCM技术具有非常高的灵敏度和稳定性,能够实现对微量质量变化的准确测量。