СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ФОТОРЕЗИСТА Российский патент 1999 года по МПК H01L21/312 

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

Известен способ получения покрытия из фоторезиста (А.С. N 1329498 A1, H 01 L 21/312), включающий нанесение на поверхность подложки дозы фоторезиста, формирование слоя путем вращения подложки с переменной скоростью, сушку полученного слоя, при этом нанесение дозы фоторезиста осуществляют в процессе вращения подложки с переменной скоростью, причем сушку полученного слоя проводят при скорости вращения в 5-50 раз меньше, чем при нанесении дозы фоторезиста.

Однако в известном способе отсутствует контроль за ходом технологического процесса, что не обеспечивает эффективности проведения процесса в целом. Это снижает процент выхода годных изделий при колебании параметров технологического процесса (например, вязкости фоторезиста, температурных режимов и т.д.)
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ нанесения покрытий центрифугированием (А.С. N 2094903 C1, H 01 L 21/312), включающий нанесение дозы фоторезиста на подложку, распределение фоторезиста по подложке путем ее вращения и формирование слоя до полного покрытия поверхности подложки фоторезистом. После полного покрытия поверхности подложки до момента прекращения течения фоторезиста скорость вращения пластины изменяют по закону
ω = A/t, (1)
где t - время с начала нанесения, А - экспериментальная константа, ω - угловая скорость вращения пластины.

В данном способе также отсутствует контроль за ходом технологического процесса, что не обеспечивает эффективности проведения процесса в целом. Так, например, вязкость фоторезиста изменяется от пластины к пластине из-за испарения растворителя. При обработке партий пластин первый слой получается тоньше, чем последний при стабилизации всех параметров. Это снижает процент выхода годных изделий.

Технической задачей изобретения является повышение воспроизводимости получаемого слоя.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нанесения фоторезиста на подложки при формировании слоя на пластине-эталоне после 3-5 оборотов вращения анализируемый участок пластины освещается пучком параллельных монохроматичных лучей. При этом фиксируется время между максимумами интенсивности отраженного света от пластины-эталона. При нанесении фоторезиста на рабочую пластину время между максимумами интенсивности отраженного света поддерживают, изменяя угловую скорость пропорционально отношению соответствующих значений времени между максимумами интенсивности отраженного света на рабочей пластине и на пластине-эталоне,
Вязкость резиста в ходе нанесения от пластины к пластине изменяется вследствие испарения растворителя. Это вносит систематическую погрешность в значение толщины получаемого слоя. Известно, что изменение вязкости резиста ведет к изменению скорости течения резиста по поверхности подложки, в частности увеличение вязкости приводит к уменьшению скорости течения. Следовательно, для получения требуемой толщины слоя на всех пластинах в процессе нанесения необходима коррекция угловой скорости вращения пластины. Причем данная коррекция с целью получения требуемой толщины слоя на поверхности пластины в предлагаемом способе возможна уже на подложке, находящейся в данный момент на рабочем столе.

Способ основан на том, что при падении пучка параллельных монохроматичных лучей на однородную поверхность, плоские поверхности которой параллельны, возникает отраженный луч, величина интенсивности которого может усиливаться либо ослабляться в зависимости от толщины слоя. При изменении толщины слоя величина интенсивности отраженного света при толщине слоя, кратной длине волны падающих параллельных монохроматичных лучей, будет достигать максимума (Фриш С.Э. Тиморева А. В. Курс общей физики, т. 3, Л, Физматгиз, 1962 г). Поэтому по времени между максимумами интенсивности отраженного света можно судить о скорости изменения толщины слоя на поверхности подложки во времени.

Из проведенных исследований известно, что скорость изменения толщины слоя на поверхности подложки во времени прямо пропорциональна изменению вязкости резиста (Абрамов Г. В., Битюков В. К., Попов Г. В. Математическое моделирование процесса формирования покрытий центрифугированием с целью определения рационального режима./ ИФЖ, том 65, N 5, 1994 г.).

Исходя из вышесказанного и с учетом А С N 1769638 (H 01 L 21/312) легко получить выражение для угловой скорости вращения пластины, реализующее заданный режим формирования профиля слоя:
ω = ω_эT/T_э, (2)
где ω - угловая скорость вращения пластины, находящейся в данный момент на рабочем столе [рад/с];
ω_э - угловая скорость вращения пластины-эталона [рад/с];
T - время между максимумами изменения интенсивности отраженного света на рабочей пластине [с];
T_э - время между максимумами изменения интенсивности отраженного света на эталонной пластине [с].

В том случае, если определяется несколько максимумов интенсивности отраженного света, предпочтительнее использовать время между последними максимумами.

На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ. Она содержит источник параллельного монохроматичного света 1, подложку 2, фоточувствительный элемент 3, блок анализа 4, регулятор скорости 5, привод вращения 6. Позициями 7 и 8 обозначены падающий и отраженный лучи соответственно.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале проводится пробное нанесение. Подложка устанавливается на рабочий стол и приводится во вращение, причем закон изменения угловой скорости может быть любым из известных в настоящее время. На вращающуюся подложку наносится доза фоторезиста, в результате чего фоторезист растекается по поверхности подложки. Покрытие фоторезистом поверхности вращающейся подложки происходит за 3-5 оборотов.

После покрытия поверхности подложки 2 фоторезистом источник параллельного монохроматичного света 1 освещает анализируемый участок подложки пучком параллельных монохроматичных лучей. Отраженный свет принимается фоточувствительным элементом 3. В качестве фоточувствительного элемента могут быть использованы фотоэлементы, фотодиоды и др., в том числе видеокамера. Информация о текущем значении интенсивности отраженного от подложки 2 света непрерывно подается в блок анализа 4 (например, компьютер), который фиксирует время между максимумами интенсивности отраженного света от поверхности пластины и определяет T_э. При достижении требуемого качества покрытия подложки слоем фоторезиста данную пластину считают эталонной, а параметры нанесения - закон изменения угловой скорости и время между максимумами интенсивности отраженного света - блок анализа 4 запоминает и при нанесении слоя фоторезиста на поверхность последующих пластин эти параметры принимают за эталонные.

Нанесение слоя фоторезиста на поверхность последующих пластин осуществляется следующим образом. Аналогично вышеизложенному определяется время между максимумами интенсивности отраженного от поверхности подложки света. Затем блок анализа 4 сравнивает этот параметр с эталонным, и если величина отклонения текущего значения времени между максимумами интенсивности отраженного света окажется больше заданного (например, 10-15%), то блок анализа вычисляет требуемое значение угловой скорости вращения по формуле (2) и, сравнивая с текущим, посылает сигнал рассогласования регулятору скорости 5, который посредством воздействия на привод вращения 6 устанавливает требуемое значение угловой скорости. Если же величина отклонения текущего значения времени между максимумами интенсивности отраженного света окажется меньше заданного, то управляющее воздействие отсутствует.

Рассмотрим конкретный пример реализации предлагаемого способа в производственных условиях.

Проверка способа проводилась на пневмовихревой центрифуге для пластин диаметра 100 мм. Сравнивались результаты нанесения по заявляемому способу и по прототипу. Время формирования слоя 30 с.

Для получения параллельного монохроматичного света использовались светофильтр и линза. Падающий свет имел длину волны А = 0,7 мкм, соответствующую красному цвету. Фоточувствительным элементом являлась видеокамера. В качестве блока анализа использовался IBM - совместимый компьютер. Изменение угловой скорости вращения рабочих пластин осуществлялось с помощью изменения давления в камере центрифуги.

Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что воспроизводимость результатов лучше при предлагаемом способе.

Использование: микроэлектроника. Способ получения покрытия из фоторезиста заключается в нанесении дозы фоторезиста на подложки и формировании слоя путем вращения подложки. При формировании слоя на пластине-эталоне после 3-5 оборотов вращения анализируемый участок пластины освещают пучком параллельных монохроматичных лучей, фиксируют время между максимумами интенсивности отраженного света от пластины-эталона, причем при нанесении фоторезиста на рабочую пластину время между максимумами интенсивности отраженного света поддерживают, изменяя угловую скорость пропорционально отношению соответствующих значений времени между максимумами интенсивности отраженного света на рабочей пластине и на пластине-эталоне. Техническим результатом изобретения является повышение воспроизводимости получаемого слоя. 1 ил., 1 табл.

Способ получения покрытия из фоторезиста, заключающийся в нанесении дозы фоторезиста на подложки и формировании слоя путем вращения подложки, отличающийся тем, что при формировании слоя на пластине-эталоне после 3 - 5 оборотов вращения анализируемый участок пластины освещают пучком параллельных монохроматичных лучей, фиксируют время между максимумами интенсивности отраженного света от пластины-эталона, причем при нанесении фоторезиста на рабочую пластину время между максимумами интенсивности отраженного света поддерживают, изменяя угловую скорость пропорционально отношению соответствующих значений времени между максимумами интенсивности отраженного света на рабочей пластине и на пластине-эталоне.