Способ нанесения покрытий центрифугированием

 

Использование: изобретение относится к полупроводниковому производству и может быть использовано при нанесении покрытий, например из фоторезиста, на пластины. Технической задачей изобретения является повышение равномерности слоя покрытия. Сущность изобретения: при формировании слоя фоторезиста наносят дозу раствора на вращающуюся со скоростью 5000-7000 об/мин пластину, а после полного покрытия раствором всей поверхности пластины в течение 10-15 с Формируют равномерный слой, изменяя скорость вращения пластины по закону: ω = A/t, где t - время с начала нанесения, ω - угловая скорость вращения пластины, A - экспериментальная константа, зависящая от физических свойств фоторезиста, вязкости и др. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к полупроводниковому производству и может быть использовано при получении тонких покрытий на пластинах.

Известен способ формирования пленки фоторезиста [1] включающий нанесение из дозатора дозы фоторезиста на вращающуюся подложку в центр вращения, при этом дозу фоторезиста наносят в виде капли при ее истечении из дозатора под действием силы тяжести при расстоянии дозатор-подложка, равном высоте капли, при определенном сечении капли, задаваемом сечением дозатора.

При обработке пластин большого диаметра покрытия, получаемые данным способом, имеют высокую неравномерность толщины в радиальном направлении.

Наиболее близким предлагаемому является способ нанесения покрытий центрифугированием [2] состоящий из трех этапов: первый вращение с частотой 3000-4000 об/мин (удаление грязи); второй вращение с частотой 200-100 об/мин (нанесение фоторезиста); третий формирование слоя при частоте 3000-5000 об/мин.

Недостатком указанного способа является высокая неравномерность толщины покрытия, являющаяся следствием зависимости условий прекращения течения фоторезиста на данном участке поверхности пластины от геометрического места этого участка. И разнотолщинность покрытия пропорциональна диаметру обрабатываемой пластины.

Технической задачей является повышение равномерности слоя покрытия.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе нанесения покрытий центрифугированием, включающем нанесение дозы фоторезиста на подложке путем ее вращения и формирование слоя до полного покрытия поверхности фоторезистом, после полного покрытия поверхности подложки до момента прекращения течения фоторезиста для выравнивания полученного слоя скорость вращения пластины изменяют по закону: ω = A/t, где t -время с начала нанесения, A экспериментальная константа, ω угловая скорость вращения пластины.

Технический результат достигается за счет того, что при данном способе нанесения покрытия условия прекращения течения для различных участков одинаковы. Проанализируем условия прекращения течения. Полагая течение прекратившемся при скорости V<V (см. фиг 1.), можно считать что установившаяся толщина фоторезиста определяется в наибольшей степени соотношением дух сил: центробежной (пропорциональна w·R ) и силой вязкого трения (зависит от скорости течения и вязкости). В момент прекращения течения сила вязкого трения практически постоянна для любого значения R (т.к. V₁=V₂=V_мин, вязкость в точках 1 и 2 считаем одинаковой), а центробежная сила для разных R различна (например, при постоянной угловой скорости центробежная сила пропорциональна радиусу R) и, следовательно, условия прекращения течения на разном удалении от центра вращения пластины различны.

Для создания слоя равной толщины необходимо постоянство центробежной силы в точках прекращения течения: ω²·R = const (1) После дифференцирования по времени получим: 2·ω·R·dω/dt+ω²·dR/dt = 0, (2) где
dR/dt= скорость движения фоторезиста в точке, расположенной на расстоянии R_i от центра вращения. С достаточной степенью точности можно считать, что скорость движения фоторезиста пропорциональна угловой скорости вращения и удалению от центра:
dR/dt = k·ω·R (3)
Подставим (3) в (2):
2·ω·R·dω/dt = k·ω·R (4)
После упрощения, интегрирования и определения константы интегрирования получим:
ω = A/t, (5)
где
t время с начала процесса нанесения,
A экспериментальная константа, зависящая от физических свойств фоторезиста (вязкость и др.). Значения A лежат в интервале 40-200 рад.

Способ может быть реализован следующим образом. Пластину вращаем центрифуге, скорость вращения которой регулируется с помощью управляющего устройства (микропроцессора). При скорости вращения пластины 5000- 7000 об/мин. Наносим дозу фоторезиста на центр вращения пластины и на втором-третьем обороте пластины после полного покрытия поверхности пластины фоторезистом и формирования слоя (см. фиг. 2) для выравнивания слоя в течение 10-15 с изменяем скорость вращения по закону:
ω = A/t.
Пример. Для проверки заявляемого способа использовались позитивные фоторезисты ФП-383 и ФП-РМ-7. Скорость вращения 6500 об/мин. Константа A 57 рад, время нанесения покрытия T 0.2с. Время выравнивания 10с. Нанесение дозы фоторезиста на пластину перед формированием покрытия осуществлялось известными способами.

Для сравнения использовался способ формирования, указанный в качестве прототипа при начальной скорости вращения 4000 об/мин, скорости нанесения 150 об/мин, Формирование слоя производилось при скорости 5000 об/мин.

Эксперименты проводились на кремниевых пластинах диаметром 100 мм. Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет уменьшить неравномерность получаемого слоя на 9-10%

Формула изобретения

Способ нанесения покрытий центрифугированием, включающий нанесение дозы фоторезиста на подложку, распределение фоторезиста по подложке путем ее вращения и формирование слоя до полного покрытия поверхности фоторезистом, отличающийся тем, что после полного покрытия поверхности подложки до момента прекращения течения фоторезиста скорость вращения пластины изменяют по закону
ω = A/t,
где t время с начала нанесения;
A экспериментальная константа (40 200 рад);
ω - угловая скорость вращения пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3