Способ получения покрытия из фоторезиста и устройство для его осуществления

 

Использование: микроэлектроника, на литографических операциях при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Сущность изобретения: способ получения покрытия из фоторезиста включает нанесение на подложку дозы фоторезиста, формирование слоя и его предварительную подсушку. При этом подложка помещается на пневмовихревую воздушную прослойку, разгоняется до определенной скорости, на нее наносится доза фоторезиста, после сброса излишков фоторезиста воздух, используемый для создания пневмовихревой воздушной прослойки, подогревается до определенной температуры, а затем, после подсушки, охлаждается до температуры окружающей среды. Устройство для получения покрытия из фоторезиста содержит корпус с пневматической камерой внутри него, соединенной с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума и с рабочей зоной с одной его внешней стороны для размещения пластины, сообщающейся с пневматической камерой, блок управления, соединенный с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума. В устройстве имеется датчик температуры, размещенный на рабочей поверхности центрифуги и соединенный с нагревательным элементом, расположенным внутри пневмокамеры, через блок регулирования температуры. Техническим результатом изобретения является повышение качества слоя покрытия из фоторезиста. 2 с.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Известно устройство для термообработки полупроводниковых пластин (заявка SU N 1799196), содержащее подложкодержатель, холодильник с полостью, соединенной со средствами для подачи хладагента, размещенный под подложкодержателем, и плоский резистивный нагреватель, размещенный между подложкодержателем и холодильником.

Недостатком данного устройства является возникновение механических напряжений в пленке фоторезиста, приводящих к деструктивным изменениям из-за температурных перепадов в местах неравномерного контакта пластины и подложкодержателя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для нанесения фоторезиста на пластины (заявка RU N 2093921), содержащее корпус с пневматической камерой внутри него, соединенной с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума и с рабочей зоной с одной его внешней стороны для размещения пластины, сообщающейся с пневматической камерой, блок управления, соединенный с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума, и дозатор для подачи раствора фоторезиста; корпус установлен неподвижно, а его пневматическая камера разделена на центральную и периферийную части, которые соединены с магистралью подачи сжатого воздуха и снабжены соплами, которые размещены со стороны рабочей зоны корпуса, магистрали подачи сжатого воздуха и вакуума снабжены установленными на их выходах средствами изменения расхода сжатого воздуха, которые соединены с блоком управления; имеется датчик толщины газовой прослойки, расположенный со стороны рабочей зоны корпуса, рабочая зона для размещения пластины сообщена с центральной частью пневматической камеры и с периферийной частью пневматической камеры посредством ее сопл, датчик толщины газовой прослойки соединен с блоком управления.

Недостатком данного устройства является возникновение лучевой разнотолщинности вследствие появления неравномерных механических напряжений, которые возникают в пленке фоторезиста из-за того, что испарение растворителя с приповерхностных слоев идет быстрее, чем с более глубоких.

Наиболее близким является способ получения покрытия из фоторезиста (заявка SU N 1329498), включающий нанесение на поверхность подложки дозы фоторезиста, формирование слоя путем вращения подложки с переменной скоростью и предварительную подсушку полученного слоя, нанесение дозы фоторезиста осуществляют в процессе вращения подложки с переменной скоростью, причем сушку полученного покрытия проводят при частоте вращения в 5-50 меньшей, чем при нанесении дозы фоторезиста.

Недостатком данного способа является образование приповерхностной подсушенной пленки из-за неравномерной скорости удаления растворителя по высоте слоя, которая препятствует дальнейшему удалению растворителя с более глубоких слоев фоторезиста, что на стадии сушки приводит к механическим напряжениям в слое фоторезиста.

Технической задачей является повышение качества покрытия из фоторезиста.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения покрытия из фоторезиста, включающем нанесение на поверхность подложки дозы фоторезиста, формирование слоя и предварительную подсушку, новым является то, что подложка подогревается непосредственно после нанесения фоторезиста, что способствует более равномерному удалению растворителя из покрытия благодаря повышению диффузии его молекул с нижних слоев покрытия из фоторезиста за счет подогрева подложки снизу, для чего подложка кладется на пневмовихревую воздушную прослойку, разгоняется до определенной скорости, на нее наносится доза фоторезиста, после сброса излишков фоторезиста воздух, используемый для создания пневмовихревой воздушной прослойки, подогревается до определенной температуры, значение которой подбирается экспериментально для каждого типа фоторезиста, а затем, после подсушки, воздух, используемый для создания пневмовихревой воздушной прослойки, охлаждается до температуры окружающей среды. После этого подложка передается на операцию сушки фоторезиста.

На чертеже схематично представлено устройство пневмовихревой центрифуги, с помощью которой реализуется предложенный способ.

В устройстве для получения покрытия из фоторезиста, содержащем корпус 1 с пневматической камерой внутри него, соединенной с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума и с рабочей зоной с одной его внешней стороны для размещения пластины, сообщающейся с пневматической камерой, блок управления, соединенный с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума, имеется датчик температуры 4, размещенный на рабочей поверхности центрифуги и соединенный с нагревательным элементом 5, расположенным внутри пневмокамеры через блок регулирования температуры 3.

Устройство работает следующим образом.

На рабочую поверхность центрифуги 1 помещают подложку 2. В пневмокамеру подают сжатый воздух. Истекая через воздухоподводящие сопла 6, он образует вихревой поток под пластиной, заставляя ее вращаться на воздушной прослойке над рабочей поверхностью центрифуги. Подложка разгоняется до требуемой скорости. В дальнейшем скорость вращения пластины поддерживается на заданном уровне регулированием расхода подаваемого воздуха внешним блоком управления. После разгона пластины начинается процесс нанесения фоторезиста на подложку, управляемый специальным внешним устройством. После того как резист полностью покрыл поверхность подложки и излишки резиста сброшены, внешний блок управления выдает задание на увеличение температуры регулятору 3. За счет подогрева пластины испарение растворителя происходит более эффективно и равномерно по всей толщине слоя покрытия. Воздух воздушной прослойки отсасывается боковыми отсосами и не попадает на поверхность пластины, благодаря чему не нарушается равномерность температурного режима. После истечения заданного промежутка времени, необходимого для подсушки слоя резиста, внешний блок управления выдает задание регулятору 3 на снижение температуры. Температура подаваемого воздуха снижается и подложка охлаждается. После этого она готова для передачи на последующие технологические стадии. Законы изменения температуры подбираются для каждого фоторезиста отдельно.

Пример. Проверка способа проводилась на пневмовихревой центрифуге для пластин диаметром 100 мм. Сравнивались результаты получения покрытия из фоторезиста по заявленному способу и по прототипу для двух типов фоторезиста ФП-383 и ФП-4-04. Время формирования слоя 30 с.

Для измерения температуры использовалась хромель-копелевая термопара, изготовленная из проволоки толщиной 0.3 мм. Для измерения числа оборотов использовался ИК-фотодиод в паре со светодиодом ИК-диапазона. В качестве устройства управления применялась персональная ЭВМ с платой цифроаналогового ввода-вывода L-264.

Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что качественные показатели слоя, полученного по предлагаемому способу, выше, чем по прототипу, так как меньше отклонение толщины слоя фоторезиста. Преимуществами предлагаемых способа получения покрытия из фоторезиста и устройства для его осуществления по сравнению с прототипом являются: - более высокое качество покрытия; - более гибкое управление процессом предварительной подсушки за счет возможности варьирования температурных параметров процесса.

Формула изобретения

1. Способ получения покрытия из фоторезиста, включающий нанесение на подложку дозы фоторезиста, формирование слоя и его предварительную подсушку, отличающийся тем, что подложка помещается на пневмовихревую воздушную прослойку, разгоняется до определенной скорости, на нее наносится доза фоторезиста, после сброса излишков фоторезиста воздух, используемый для создания пневмовихревой воздушной прослойки, подогревается до определенной температуры, а затем, после подсушки, охлаждается до температуры окружающей среды.

2. Устройство для получения покрытия из фоторезиста по п.1, содержащее корпус с пневматической камерой внутри него, соединенной с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума и с рабочей зоной с одной его внешней стороны для размещения пластины, сообщающейся с пневматической камерой, блок управления, соединенный с магистралями подачи сжатого воздуха и вакуума, отличающееся тем, что в нем имеется датчик температуры, размещенный на рабочей поверхности центрифуги и соединенный с нагревательным элементом, расположенным внутри пневмокамеры, через блок регулирования температуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2