Способ определения пористости полимерного покрытия

 

Использование: в микроэлектронике при контроле качества герметизации полупроводниковых изделий и интегральных схем полимерными покрытиями. Сущность изобретения: при определении пористости на подложку наносят сначала резистивный слой вакуумным напылением, затем наносят полимерное покрытие. Далее погружают образец в раствор, содержащий азотную и фтористоводородную кислоты в соотношении 1:2-5. выдерживают образец в растворе в течение 3-5 мин, при комнатной температуре и подсчитывают пористость покрытия по числу белых точек, образующихся в результат взаимодействия раствора с резистивным слоем. 2 табл.

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕ 1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (rOCllATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 5002911/25 (22) 01.07.91 (46) 30.06.93. Бюл. М 24 (71) Научно-производственное объединение

"Салют"

° (72) В.И. Зюзина, Н.В, Янина, И.С. Писарева и Л.В. Лебедева (56) Авторское свидетельство СССР

N. 451005, кл. G 01 N 27/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

NÂ 1354069, кл. G 01 N 17/08, 1987, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРИСТОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ (57) Использование: в микроэлектронике при контроле качества герметизации полуИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в микроэлектронике при контроле качества герметизации полупроводниковых изделий и интегральных схем полимерными покрытиями.

Предлагаемый способ касается определения пор, сквозных до подложки, Цель изобретения — экспрессность и точность определения количества и размеров пор.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения пористости полимерного покрытия путем погружения образца с испытываемым покрытием в раствор, содержащий компонент с окислительными свойствами, регистрации химических изменений в порах покрытия с последующим подсчетом размеров и числа пор, перед погружением образца с испытываемым покрытием в раствор, содержащий. Ж„„1824543 А1 проводниковых иэделий и интегральных схем полимерными покрытиями. Сущность изобретения; при определении пористости на подложку наносят сначала резистивный слой вакуумным напылением, затем наносят полимерное покрытие. Далее погружают образец в раствор, содержащий азотную и фтористоводородную кислоты в соотношении 1:2-5. выдерживают образец в растворе в течение 3 — 5 мин, при комнатной температуре и подсчитывают пористость покрытия по числу белых точек, образующихся в результат взаимодействия раствора с резистивным слоем. 2 табл. азотную кислоту в качестве окислителя и фтористоводородную кислоту в соотношении 1:2-5. наносят непосредственно на поликоровую подложку сначала резистивный слой вакуумным напылением, а затем полимерное покрытие, выдерживают образец в растворе в течение 3 — 5 мин при комнатной температуре, а пористость по числу белых точек, образующихся в результате взаимодействия раствора с резистивным слоем.

Сущность способа определения пористости полимерного пленочного покрытия состоит ь следующем.

На поликоровую подложку, предварительно обезжиренную, наносят вакуумным напылением резистивный слой марки PC3710, затем напыляют полимерное, например поли-пара-ксилиленовое. покрытие.

Далее образец с испытываемым покрытием погружают в раствор, содержащий в качестве окислителя концентрированную азотную

1824543 кислоту и концентрированную фтористоводородную кислоту при соотношении компонентов HF:ÍN03=1:2-5, выдерживают образец в растворе в течение 3-5 мин при комнатной температуре. В процессе обработки исследуемого покрытия раствором происходят окислительные процессы в порах полимерного покрытия между компонентами раствора и компонентами реэистивного слоя, в результате чего в порах образуются бесцветные химические соединения по следующему механизму, 2Сг+ 6НМОз - СггОз+ 6МО2+ ЗНгО

СггОз+ 6HF - ЗНгО + 2СгЕз

Аналогично происходят реакции с Nl u

Sl. Образующиеся растворимые бесцветные соединения фтористых хрома (СгРз), никеля (NiF2), кремния (SiF4) отчетливо визуализируют поры поли-параксилиленового покрытия: на черно-сером фоне резистивного слоя контрастно проявляются белые точки, свидетельствующие о наличии пор, сквозных до поликоровой подложки, количество и размер которых определяют с помощью микроскопа, Заявляемый способ определения пористости полимерных покрытий позволяет, во-первых, более точно, чем в способе-прототипе, подсчитать количество и размеры пор в поли-пара-ксилиленовом покрытии за счет контрастной визуализации белых точек в местах пор на черно-сером фоне резистивного слоя. Во-вторых, более экспрессно, за счет быстрого приготовления раствора для обработки образца (простым объемным смешиванием компонентов), эа счет времени. необходимого для достижения и поддержания нужной для проведения реакции температуры, а также эа счет уменьшения времени воздействия раствора на образец.

Кроме того, заявляемый способ обеспечивает упрощение технологии определения пористости покрытий эа счет использования легкодоступных реактивов и снижение трудоемкости проведения процесса, Оптимальное соотношение компонентов HF и НМОз=1-2-5 во взаимодействующем растворе, время выдержки образца в растворе (3-5) мин было определено экспериментальным путем.

Увеличение или уменьшение содержания плавиковой кислоты в растворе нецелесообразно, так как не приводит к изменению (увеличению или уменьшению) времени обработки образца. Образующиеся в результате обработки образцы раствором в порах полимерного покрытия оксиды хрома, никеля, кремния хорошо растворяются врастворе,,содержащем Iоб,,ч. плавиковой кислоты, с образованием растворимых неокрашенных фторидов хрома, никеля, кремния.

При снижении содержания азотной кислоты менее 2 объемных частей резко снижа-. ется время химического взаимодействия раствора с резистивным слоем, что объясняется увеличением скорости химической реакции, приводящей к моментальному

10 стравливанию резистивного слоя, что нежелательно при определении пористости полимерного покрытия, нанесенного на резистивный слой. Увеличение содержания азотной кислоты в растворе более 5 об.ч.

15 нежелательно, так как стравливание реэистивного слоя замедляется и увеличивается время определения пористости полимерного покрытия, Это подтверждается экспериментальными исследованиями, 20 представленными в табл. 1.

Стравливание резистивного слоя с поликоровой подложки раствором НР;МНОз в соотношении 1;(2-5) происходит за 18-20 с, однако выдерживание образца с полимерным покрытием в растворе в течение 2 минут не приводит к образованию белых точек в порах покрытия. По истечении 3 мин на черно-сером фоне резистивного слоя появляются белые точки, что, по-видимому, объ30 ясняется тем, что необходимо время для проникновения молекул окислителя через поры полимерного покрытия к реэистивному слою. Увеличение времени обработки образца в растворе более 5 мин приводят к

35 увеличению диаметра белых точек, что не дает возможности определения истинных размеров диаметров пор.

Процесс обработки образца в растворе кислот ведут при комнатной температуре.

40 Это, во-первых. значительно упрощает способ определения пористости полимерного покрытия по сравнению с известным, вовторых, улучшает условия труда персонала и не загрязняет окружающей среды (при

45 нагревании кислот выделялись бы окислы азота).

Предлагаемый способ определения пористости полимерных покрытий реализован следующим образом, 50 Пример 1. Партия микросхем поступает по герметизации полимерным (полипара-ксилиленовым) покрытием вместе с эталоном. Эталон готовят путем напыления на поликоровую пластину (ЩЕ.0781000 ТУ)

55 реэистивного слоя РС-3710(сплав Сг-39,5$, Ni — 11ф,. Sl — 49,57) ГОСТ 22025-76 на установке УВН-71П-3 (установка вакуумная полуавтоматическая резистивного напыления пленок), толщиной (0,13-0,15) + 0,05 мкм, измеренной на микроферометре МИИ1824543

Таблица 1

4. Далее на микросхемы и эталон одновременно методом пиролизной полимеризации ди-пара-ксилилена (ТУ 6-02-27-33-86) на установке УППК-2М 18310.245 ПС получают поли-пара-ксилиленовое покрытие толщиной 1-10 мкм, Полученный образец помещают в раствор, приготовленный смешением объемных частей HF и Нйз в соотношении

1:2 соответственно и выдерживают в растворе при комнатной температуре в течение 5 мин. 8 результате химического взаимодействия раствора с компонентами резистивного слоя по приведенной выше схеме на черно-сером фоне реэистивного слоя отчетливо видны белые точки. Это обозначились сквозные поры в поли-пара-ксилиленовом покрытии. Образец вынимают иэ взаимодействующего раствора, промывают проточной водой, высушивают фильтровальной бумагой и помещают под микроскоп ИМЦ 150х50, Б (ГОСТ 8074-82) и подсчитывают количество и размеры пор.

Примеры 2-3 реализации способа, пориатость и размеры пор приведены в табл.

Использование предлагаемого способа по сравнению с использованием известных способов определения пористости покрытий обеспечивает следующие преимущества: — повышенную точность определения, достигаемую эа счет хорошей визуализации сквозных пор с малыми (в десять раз меньшего диаметра, чем в прототипе) размерами: на черно-сером фоне реэистивного слоя контрастно видны белые точки в порах полимерного покрытия; — экспрессность определения пористости за счет уменьшения времени воздействия раствора на образец, а также эа счет экономии времени на нагрев, поддержание температуры раствора и на приготовление точных концентраций компонентов раствора;

5 — упрощение технологии определения пористости покрытий за счет использования легкодоступных реактивов и снижение трудоемкости процесса, что в свою очередь достигается приготовлением раствора про10 стым объемным смешиванием компонентов и уменьшением времени проведения процесса.

Предлагаемый способ можно использовать для определения пористости любых не15 металлических материалов с разными толщинами, например, полимерных пленок или лакокрасочных покрытий, Формула изобретения

Способ определения паристости пол20 имерного покрытия путем погружения образца с испытываемым покрытием в раствор, содержащий компонент с окислительными свойствами. регистрации химических изменений в порах. покрытия с .

25 последующим подсчетом размеров и числа пор.отличающийсятем что,с целью экспрессности и точности определения количества и размеров пор, перед погружением образца с испытываемым покрытием в

30 раствор, содержащий азотную кислоту в качестве окислителя и фтористоводородную кислоту в соотношении 1:(2-5), наносят непосредственно на подложку сначала реэистивный слой вакуумным напылением, а

35 затем полимерное покрытие. выдерживают образец в растворе в течение 3 — 5 мин при комнатной температуре, а пористость подсчитывают по числу белых точек, образующихся в результате взаимодействия

40 раствора с реэистивным слоем.

1824543

Таблица 2

Раствор, его Температу- Время, мин состав ра, С

Пористость, noplìì

Интервал определенных диаметвпо,мм

Вид покрытия, его технические характеристики

HF:ÍéO3 25

1:2

0,016-0,04

0,3

НЕ:НМОз-1;5

0,015-0,05

0,017-0,07

4,5

НР:НМОз

1:3

Се ($04/х4 н20:Ман2

РО4хНЗО1 750:425

Порошковая эпоксидная краска, П-ЭП 965 толщина 80 мкм

25 само азложение аство а

25,48 0,1-1,5

25 01

1,125:25

0,025:0 10

1,5

10,0

Редактор H,Êîëÿäà

Заказ 2221 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Поли-пара-ксилилен (очищенный возгонкой) Tohщина 5 мкм

Поли-пара-ксилилен (производство г. Туле) неочищенный толщина 8 мкм

Поли-пара-ксилилен (проиэводстю г. Казань) неочищенный толщина 5 мкм и ототип

Составитель В.Зюзина

Техред М,Моргентал Корректор С,Лисина