Способ формирования пленки фоторезиста

Патент 1046803

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А зсмк н OI L г1/312/! а 03 с 1/74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 :,! -." ."::

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьФ

O (21) 3398789/18-2I (22) 18.02,82 (46) 07.10.83, Бюл. N 37 (72) Н.К,Былкина, А.И.Морозов и Нургельды Роэыев (53) 62I.382,002(088.8) (56) 1. Патент ФРГ N 2743011, кл. Н 01 L 21/312, 1979.

2, Ануфриенко 8.8. Получение тон" ких фоторезистивных пленок методом центрифугирования. Обмен опытоы в ,электронной промыщленности. 1969, 11 3, с.1(7-15 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНКИ

ФОТОРЕЗИСТА, включающий нанесение иэ доэатора дозы фоторезиста на вращающуюся подложку в цедр вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности и воспроизводимости толщины наносимой. пленки, дозу фоторезиста наносят в виде капли при ее истечении из доза. тора под действием силы тяжести при расстоянии дозатор-подложка, равном .высоте капли, причем сечение капли задают сечением дозатора, определяемым по формуле

S - Yj 1l / Ê, () - вЂ” ю

Ф Ь9 где S - плов(адь сечения доэатора (см );

Êô - коэффициенты пропорциональ ности; т - кинематическая вязкость (стокс)

E - высота1столба фоторезиста в дозаторе (см);

R - радиус подложки (см);

h " толщина пленки фотореэиста (см}

g 9,81х10 см/с - ускорение свободного падения;,, - угловая скорость (с ) ..

03 2 нение области нанесения фоторезиста от центра врацения подложки вращающимся воздушным потоком, приводящее к разбрзыгиванию фоторезиста по поверхности подложки и неполному ее смачиванию, а также отклонение вязкости фоторезиста от исходной в момент касания подложки за счет испарения растворителя иэ фоторезиста эа время его падения на подложку, приводящее к снижению воспроизводимости толщин.

Нанесение дозы фоторезиста из шприца под давлением приводит к завихрению жидкости при ее истечении, а также сообщает начальную скорость фоторезисту в момент касания подлож. ки, что также вызывает разбрызгивание фоторезиста на поверхности вращающейся подложки и снижает равномерность пленки по толщине.

В случае же превышения времени истечения фоторезиста иэ шприца на подложку над временем растекания фоторезиста по подложке растекание фотореэиста не происходит единым фрон-. том и неразрывным потоком, а наблюдается последовательное движение фронтов жидкости по образовавшемуся первичному слою, приводящее к появлению неравномерности толщин пленки фоторезиста и к снижению воспроизводимости толщины.

Цель изобретения - повышение равномерности и воспроизводимости толщины наносимой пленки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования пленки фоторезиста, включающему нанесение иэ доэатора дозы Фоторезиста на вращающуюся подложку в центр вращения,,дозу фоторезиста наносят в виде капли при ее истечении из дозатора под действием силы тяжести при расстоянии дозатор-подложка, равном . высоте капли, причем сечение капли задают сечением дозатора, определяе.мым по формуле

s =, к,()-вЂ”

Еси < рр

9 Ьу где Sy. - площадь сечения дозатора

К1)(- коэффициенты пропорциональности

- кинематическая вязкость (стокс); - угловая скорость (с );

0 " высота столба фоторезиста в доваторе (см);

Однако при нанесении дозы фоторезиста на вращающуюся подложку с неопределенной высоты возможно откло;

1 10468

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводняковых приборов и микросхем, в частности к процессам фотолитографии при нанесении фоторезиста, а также может использоваться при нанесении других полимерных покрытий из жидкой фазы.

Известен способ нанесения центри. фугированием равномерного по толщине слоя фоторезиста, где, с целью устранения локальных неровностей толщины слоя, на подложке над центрифугой создается среда испаряющегося органического растворителя, обладающего по вышенным парциальным давлением (1 1 .

В данном способе уменЬшается отличие вязкости фоторезиста от исходной в момент достижения центрифугой заданной скорости вращения за счет замедления процесса испарения растворителя из пленки фоторезиста, Однако скорость центрифугирования в течение всего времени растекания фоторезиста на подложке под действием центробежных сил непостоянна, а полного сохранения исходной вязкости

Щоторезиста к моменту достижения центрифугой заданной скорости вращения. нет, поэтому воспроизводимость толщины пленки фоторезиста и равномерность толщины недостаточны. Кроме того, пленка фоторезиста после центрифугирования насыщена парами растворителя, иапарение которого при последующей термообработке приводит к об35 разованию дефектов в неи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования пленки фоторезиста методом центрифугирования, где, с целью повышения равномерности

40 толщины пленки фоторезиста и воспро« иэводимости толщины, фоторезист наносится на вращающуюся с заданной скоростью подложку из дозатора (шприца) в виде определенной дозы в центр вра45 щения подложки 2)

При этом обеспечивается квазистационарный режим формирования пленки фоторезиста, т.е. постоянство угловой скорости вращения центрифуги в течение всего процесса растекания фо„50 торезиста по подложке под действием центробежных сил, что повышает равномерность толщины пленки фоторезиста и ее .воспроизводимость.

10468

Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Заказ 7738/50

«« филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 к - радиус подложки (см);

h - толщина пленки фоторезиста (см);

g = 9,81х10 см/с " ускорение свободного падения.

Нанесение фоторезиста с высоты капли исключает отклонение фоторезиста в момент касания от центра вращения воздушным потоком, исключая разбрызгивание фотореэиста по поверхности вращающейся. подложки и воэможность неполного смачивания, а также обеспечивает точное сохранение исходной вязкости фоторезиста в начальный момент его центрифугирования с заданной скоростью, что повышает воспроизводимость толщины пленки °

Истечение под действием сил собственной тяжести беэ дополнительного давления обеспечивает ламинарное течение жидкости, при котором не происходит ее завихрения и не сообщается дополнительной начальной скорости в момент касания подложки. Фоторезист при потенциальном истечении с высоты капли растекается по поверхности подложки как бы иэ состояния покоя и его, разбрызгивание по поверхности вращающейся подложки исключается. . зо

Кроме того, задание сечения капли сечением дозатора обеспечивает со- измеримость времени истечения со временем растекания фоторезиста по подложке, что обеспечивает его растекание единым фронтом и неразрывным потоком.

Время истечения фоторезиста зависит от величины дозы, вязкости фоторезиста и регулируется сечением дозатора для каждой скорости вращения ю подложки и габаритов подложки, определяющих время растекания фотореэиста по ее поверхности.

Пример. Подложку размещают на столике центрифуги и закрепляют с помощью вакуумного отсоса. Сечение до" затора выбирают опытным путем, исходя из типа фоторезиста габаритов под ложки и требуемой толщины пленки.

Так, для фоторезиста AZ-.1350 с исходной вязкостью 4,3+0,03 сст при

03 4 формировании пленки толщиной 0,5 мкм на подложке. диаметром 40 мм доза фоторезиста составляет 0,07 см и наносится с помощью дозатора диаметром

0,35ф0,10 см. Если диаметр дозатора меньше 0,25 см, то не происходит полное истечение всей дозы фоторезиста на подложку. Если диаметр дозатора больше 0,45 см, наблюдается разбрызгивание фоторезиста по поверхности вращающейся подложки. Для подложек больших габаритов, например диаметром 100 мм, доза фоторезиста увеличивается;:до 0,15 см и нижний предел диаметра дозатора поднимается до

0,40 см. При меньших скоростях центрифугирования фоторезиста, например при 2000 об/мин, верхний предел диаметра дозатора поднимается.,до 0,55 см.

Набирают в дозатор выбранного сечения дозу фоторезиста и устанавливают дозатор по центру вращения подложки на высоте капли от ее поверхности, Включают двигатель центрифуги.

После выхода центрифуги на заданный режим вращения наносят дозу фоторезиста s центр вращения подложки при потенциальном ее истечении. Формирование пленки фоторезиста проводят

20-50 с.

Предлагаемый способ нанесения фоторезиста по сравнению с известными позволяет за счет повышения равномерности и воспроизводимости формируемой пленки повысить качество фотоли- тографии особенно в области микронных и субмикронных размеров; увеличить предел разрешающей способности контактной фотолитографии в субмикрон1ную область> повысить точность воспро изведения элементов различных размеров, изображенных на одном и том же фотошаблоне; повысить резкость края.и уменьшить размытость элементов.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет снять требование, предъявляемое к центрифугам, по малой инерционности (менее сотых долей секунды) и формировать пленки .с высокой равномерностью и воспроизводимостью на инерционных центрифугах.