УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТА ВРАЩЕНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК H01L21/3205 

Изобретение относится к оборудованию для электронной промышленности, а именно к оборудованию для нанесения фоторезиста на подложки методом центрифугирования.

В настоящее время для нанесения слоя фоторезиста на подложки широко используют метод центрифугирования. Так, известен полуавтомат для нанесения слоя фоторезиста центрифугированием [1] , состоящий из блоков центрифуг и дозаторов, блока управления, а также блока подачи и приема подложек. В блоке центрифуг имеется электродвигатель малой инерционности, частота вращения которого контролируется специальным электронным блоком.

Подложки удерживаются на столиках центрифуг вакуумным присосом, создаваемым вакуумной системой откачки.

Устройство имеет неподвижно установленный кожух для сбора избытка фоторезиста. В блоке центрифуг имеется электродвигатель малой инерционности, частота вращения которого контролируется специальным электронным блоком. Подложки удерживаются на столиках центрифуг вакуумным присосом, создаваемым системой вакуумной откачки.

Особенностями формирования резистивного слоя на подложке методом центрифугирования являются следующие.

При подаче фоторезиста из дозатора (капельницы) на неподвижную подложку время между нанесением жидкого резиста и включением центрифуги должно быть минимальным (0,5-1 с), чтобы вязкость фоторезиста не изменилась в результате испарения растворителей. Толщина слоя и его качество определяются, с одной стороны, типом фоторезиста, его вязкостью, а с другой стороны, максимальной частотой вращения, ускорением и замедлением центрифуги, температурой и влажностью окружающей среды.

При нанесении слоя фоторезиста наблюдаются различные виды брака.

При выделении из сопла дозированной капли фоторезиста происходит осаждение на ее поверхности посторонних примесей, которые наносятся на поверхность пластины вместе с фоторезистом. Кроме того, так как лицевая поверхность пластины обращена вверх, на наносимый слой фоторезиста прилипают посторонние примеси, существующие в окружающей среде. При этом образуются дефекты в виде "комет", которые выглядят как направленные от центра локальные утолщения или разрывы слоя фоторезиста.

Начальная стадия центрифугирования, включающая время, в течение которого происходит изменение скорости, оказывает влияние на формирование слоя фоторезиста. При этом возникают неоднородности толщины слоя фоторезиста в виде радиально расходящихся длинных лучей, вызываемые вибрацией столика при вращении; образование краевого утолщения.

Кроме того, в процессе центрифугирования происходит сбрасывание излишков фоторезиста. Процесс сбрасывания фоторезиста начинается на краю пластины с небольшой дуги, которая постепенно увеличивается. Сбрасываемые излишки фоторезиста, ударяясь о кожух для сбора избытка фоторезиста, образуют брызги в виде мельчайших капелек фоторезиста. Эти капельки, захватывая загрязнения с кожуха и окружающей среды, попадают на формируемую пленку фоторезиста и вносят загрязнения в пленку, вызывая ухудшение ее качества.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и по совокупности признаков является устройство нанесения покрытия вращения [2] , содержащее центрифугу с приводом вращения и столиком для размещения пластин, резервуар с фоторезистом, снабженный генератором ультразвуковых колебаний. Столик снабжен зажимным патроном для пластин, удерживающим пластину лицевой поверхностью вниз, параллельно поверхности фоторезиста в резервуаре. Столик установлен с возможностью вертикального перемещения.

Работа этого устройства осуществляется следующим образом.

Столик с установленной в зажимном патроне пластиной перемещают вниз и останавливают в таком положении, при котором поверхность, подлежащая нанесению покрытия, находится в непосредственной близости от поверхности фоторезиста, но не касается его. Затем включают центрифугу, вращающую столик с пластиной. Одновременно включают генератор ультразвуковых колебаний и на поверхности фоторезиста образуются микроколебания, при этом осуществляется контакт поверхности фоторезиста с поверхностью пластин.

Это устройство устраняет ряд недостатков, присущих ранее описанному устройству.

Так, посредством ультразвуковых колебаний на поверхности фоторезиста удаляются посторонние примеси на лицевой поверхности покрываемой пластины. Уменьшается вероятность попадания на подложку загрязнений из окружающей среды.

Однако данное известное устройство имеет ряд следующих существенных недостатков. Генератор ультразвуковых колебаний и конструкции его взаимосвязи с резервуаром значительно усложняют конструкцию устройства, а также увеличивают его стоимость. Кроме того, ультразвуковые колебания вызывают быстрое разрушение корпуса резервуара. Недостатком является также образование на поверхности фоторезиста, находящегося в резервуаре, поверхностной пленки с более высокой вязкостью за счет испарения растворителей. Попадание этой пленки с измененной вязкостью на поверхность подложки значительно ухудшает качество получаемой пленки за счет неоднородности наносимой пленки.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании недорогого и простого по конструкции устройства нанесения фоторезиста вращением, исключающего попадание посторонних примесей в слой фоторезиста в процессе его нанесения.

При этом должно быть обеспечено достижение следующих технических результатов.

Обеспечение возможности нанесения тонких слоев фоторезиста с небольшим разбросом по толщине, обеспечение однородности слоя фоторезиста на подложках. Отсутствие микродефектов слоя фоторезиста из-за исключения попадания на подложку и в фоторезист посторонних частиц из окружающей среды. В результате наличия этих преимуществ повышается выход годных изделий.

Предлагается устройство нанесения фоторезиста вращением, содержащее центрифугу с приводом вращения, держатель для размещения пластин, установленный на валу центрифуги, и резервуар с фоторезистом, снабженный шлюзовой камерой, выполненной в виде концентрично установленного на общем с резервуаром основании полого кольца, имеющего во внутренней стенке сквозные каналы, при этом резервуар установлен на валу центрифуги.

Достижение указанных технических результатов обеспечивается за счет того, что резервуар с фоторезистом установлен на валу центрифуги и снабжен шлюзовой камерой, выполненной в виде концентрично установленного на общем с резервуаром основании полого кольца, имеющего во внутренней стенке сквозные каналы.

Заявляемое изобретение может быть признано соответствующим требованию новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения.

Данное изобретение имеет изобретательский уровень вследствие того, что оно явным образом не следует из уровня техники, поскольку из известного уровня техники не выявляется влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата.

Заявляемое изобретение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно может быть изготовлено и использовано в промышленности с обеспечением достижения усматриваемого в данной заявке технического результата.

На фиг. 1- устройство нанесения фоторезиста вращением, общий вид; на фиг. 2 - вид поверхности фоторезиста при реверсном движении резервуара; на фиг. 3 - вид поверхности фоторезиста во время формирования слоя на пластине; на фиг. 4 - резервуар с держателем и размещенной в нем пластиной (в аксонометрическом изображении).

Предлагаемое устройство нанесения фоторезиста вращением содержит (см. фиг. 1) центрифугу 1 с приводом 2 вращения и установленные на валу 3 центрифуги держатель 4 для размещения пластин 5 и резервуар 6 с фоторезистом 7. Резервуар 6 снабжен шлюзовой камерой, выполненной в виде концентрично установленного на общем с резервуаром 6 основании 8 полого кольца 9. В полом кольце 9 выполнены сквозные каналы 10, соединяющие полость резервуара 6 с шлюзовой камерой (полостью кольца 9). Держатель 4 выполнен из четырех упоров 11 с выемками для установки углов пластины 5. Устройство имеет загрузочно-разгрузочный блок 12 с элементом 13 подачи пластины 5 на держатель 4. Элемент 13 может быть выполнен, например, в виде вакуумной присоски.

На фиг. 1 пунктиром показан элемент 13 в нерабочем положении.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. С помощью элемента 13 пластина 5 устанавливается на держателе 4 (см. фиг. 1) лицевой стороной к фоторезисту. Затем элемент 13 отводится из зоны обработки пластины (фиг. 1, поз. 13 показана пунктиром). При этом пластина 5 устанавливается в упорах 11 над поверхностью фоторезиста 7, не касаясь ее.

Затем включают реверсное движение центрифуги 1 (см. фиг. 3), приводящей в движение резервуар 6 с фоторезистом, в результате чего на поверхности фоторезиста возникают волны, движущиеся сначала в одном, а затем в противоположном направлениях. При этом осуществляется контакт поверхности фоторезиста с лицевой поверхностью пластин. Затем включают вращение центрифуги 1 в одну сторону (см. фиг. 3). При этом на пластине 5 осуществляется формирование тонкого слоя фоторезиста. Одновременно с этим происходит в резервуаре следующее (см. фиг. 3). Большая часть фоторезиста через каналы 10 перемещается в шлюзовую камеру 9, за счет чего уровень фоторезиста в резервуаре значительно понижается по сравнению с первоначальным, т. е. за счет этого во время процесса формирования слоя фоторезиста полностью исключается контакт пластины с фоторезистом, находящимся в резервуаре.

По окончании формирования слоя фоторезиста на пластине 5 вращение центрифуги 1 выключают. Элементом 13 захватывают пластину 5 и подают на следующую операцию (сушку). При этом фоторезист из шлюзовой камеры 9 через каналы 10 перемещается в резервуар 7 и фоторезист в резервуаре 6 занимает первоначальный уровень. После этого на держатель 4 подают следующую пластину 5 и процесс повторяется.

Преимуществами предлагаемого устройства нанесения фоторезиста вращением являются следующие.

Конструкция отличается простотой и низкой стоимостью; за счет наличия шлюзовой камеры и режима процесса, предусматривающего перемещение фоторезиста из резервуара в шлюзовую камеру и в обратном направлении, обеспечивается глубокое перемешивание всей массы фоторезиста в резервуаре, что исключает возможность возникновения утолщенной поверхностной пленки фоторезиста в резервуаре; волновые колебания поверхности фоторезиста создаются без использования дорогостоящих дополнительных узлов (например, генератора УЗ-колебаний); во время процесса нанесения фоторезиста над резервуаром с фоторезистом нет движущихся конструктивных элементов, являющихся источником загрязнений, попадающих в фоторезист.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой недорогое и простое по конструкции устройство нанесения фоторезиста вращением. Причем конструкция его исключает попадание посторонних примесей в слой фоторезиста в процессе его нанесения.

При этом достигаются следующие технические результаты.

Обеспечивается возможность нанесения тонких слоев фоторезиста с небольшим разбросом по толщине.

Обеспечивается однородность слоя фоторезиста на подложках. Отсутствуют микродефекты слоя фоторезиста из-за исключения попадания на подложку и в фоторезист посторонних частиц из окружающей среды. В результате наличия этих преимуществ повышается выход годных изделий.

Применение: изобретение относится к микроэлектронике. Сущность изобретения: устройство содержит центрифугу с приводом вращения, держатель для размещения пластин, резервуар с фоторезистом, установленный на валу центрифуги. Резервуар снабжен шлюзовой камерой, выполненной в виде концентрично установленного на общем основании полого кольца, имеющего на внутренней стенке сквозные каналы. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТА ВРАЩЕНИЕМ, содержащее центрифугу с приводом вращения, держатель пластин, установленный на валу центрифуги, и резервуар с фоторезистом, отличающееся тем, что резервуар снабжен шлюзовой камерой в виде полого кольца со сквозными каналами во внутренней стенке, при этом шлюзовая камера расположена концентрично резервуару на общем с ним основании, а резервуар установлен на валу центрифуги.