RU2136077C1

RU2136077C1 - Method for producing photoresist coatings

Info

Publication number: RU2136077C1
Application number: RU98101021A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Абрамов; В.К. Битюков; Р.А. Володин; Г.В. Попов
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: microelectronics. SUBSTANCE: method involves coating substrate with some portion of photoresist and forming layer by rotating the substrate. During layer formation, analyzed section on reference plate is illuminated after three to five revolutions by bundle of parallel monochromatic rays, and time between maximums of intensity of light reflected from reference plate is recorded; this time is maintained during coating working plate with photoresist while varying angular velocity in proportion to ratio of respective time intervals between maximums of reflected light intensity for working and reference plates. EFFECT: improved reproducibility of layer obtained. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. The invention relates to microelectronics and can be used in lithographic operations in the manufacture of semiconductor devices and integrated circuits.

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. A known method of producing a coating of photoresist (AS No. 1329498 A1, H 01 L 21/312), comprising applying a dose of a photoresist to the surface of a substrate, forming a layer by rotating the substrate at a variable speed, drying the resulting layer, while applying a dose of photoresist during the rotation of the substrate with a variable speed, and drying the obtained layer is carried out at a rotation speed of 5-50 times less than when applying a dose of photoresist.

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.However, in the known method there is no control over the progress of the process, which does not ensure the efficiency of the process as a whole. This reduces the percentage of product yield when the process parameters fluctuate (for example, photoresist viscosity, temperature conditions, etc.)
The closest in technical essence to the invention is a method for coating by centrifugation (A.S. N 2094903 C1, H 01 L 21/312), including applying a dose of photoresist to a substrate, distributing the photoresist over the substrate by rotating it and forming a layer until the surface is completely coated substrate by photoresist. After the substrate surface is completely coated until the flow of the photoresist ceases, the rotation speed of the plate is changed according to the law
ω = A / t, (1)
where t is the time from the beginning of application, A is the experimental constant, ω is the angular velocity of rotation of the plate.

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. In this method, there is also no control over the progress of the technological process, which does not ensure the efficiency of the process as a whole. So, for example, the viscosity of the photoresist changes from plate to plate due to evaporation of the solvent. When processing batches of plates, the first layer is thinner than the last when all parameters are stabilized. This reduces the percentage of yield.

Технической задачей изобретения является повышение воспроизводимости получаемого слоя. An object of the invention is to increase the reproducibility of the resulting layer.

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.The problem is achieved by the fact that in the method of applying a photoresist on the substrate when forming a layer on a standard plate after 3-5 revolutions of rotation, the analyzed section of the plate is illuminated by a beam of parallel monochromatic rays. In this case, the time between the maxima of the reflected light intensity from the reference plate is fixed. When applying a photoresist on a working plate, the time between the maximum intensities of the reflected light is maintained by changing the angular velocity in proportion to the ratio of the corresponding time values between the maximum intensities of the reflected light on the working plate and on the reference plate,
The viscosity of the resist during application from plate to plate changes due to evaporation of the solvent. This introduces a systematic error in the value of the thickness of the resulting layer. It is known that a change in the resistivity of a resist leads to a change in the flow velocity of the resist along the surface of the substrate, in particular, an increase in viscosity leads to a decrease in the flow velocity. Therefore, to obtain the required layer thickness on all plates during application, a correction of the angular velocity of rotation of the plate is necessary. Moreover, this correction in order to obtain the required layer thickness on the plate surface in the proposed method is already possible on the substrate, which is currently on the desktop.

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. The method is based on the fact that when a beam of parallel monochromatic rays falls on a homogeneous surface, the flat surfaces of which are parallel, a reflected beam arises, the intensity of which can be amplified or weakened depending on the thickness of the layer. When the layer thickness changes, the magnitude of the reflected light intensity at a layer thickness that is a multiple of the wavelength of incident parallel monochromatic rays will reach a maximum (Frish S.E. Timoreva A.V. General Physics Course, vol. 3, L, Fizmatgiz, 1962). Therefore, by the time between the maxima of the reflected light intensity, one can judge the rate of change of the layer thickness on the substrate surface in time.

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.). It is known from the studies that the rate of change of the layer thickness on the substrate surface over time is directly proportional to the change in the viscosity of the resist (Abramov G.V., Bityukov V.K., Popov G.V. Mathematical modeling of the process of forming coatings by centrifugation in order to determine the rational regime. / IFZh, Volume 65, N 5, 1994).

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].Based on the foregoing and taking into account A C N 1769638 (H 01 L 21/312), it is easy to obtain an expression for the angular velocity of rotation of the plate, which implements the specified mode of formation of the layer profile:
ω = ω _e T / T _e , (2)
where ω is the angular velocity of rotation of the plate, which is currently on the desktop [rad / s];
ω _e - the angular velocity of rotation of the standard plate [rad / s];
T is the time between the maxima of the change in the intensity of the reflected light on the working plate [s];
T _e - the time between the maxima of the change in the intensity of the reflected light on the reference plate [s].

В том случае, если определяется несколько максимумов интенсивности отраженного света, предпочтительнее использовать время между последними максимумами. In the event that several maxima of the reflected light intensity are determined, it is preferable to use the time between the last maxima.

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. The drawing shows a diagram that implements the proposed method. It contains a source of parallel monochromatic light 1, a substrate 2, a photosensitive element 3, an analysis unit 4, a speed controller 5, a rotation drive 6. Positions 7 and 8 indicate the incident and reflected rays, respectively.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

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. Initially, a trial application is carried out. The substrate is installed on the desktop and rotated, and the law of change in angular velocity can be any of the currently known. A dose of photoresist is applied to the rotating substrate, as a result of which the photoresist spreads over the surface of the substrate. The photoresist coating of the surface of the rotating substrate occurs in 3-5 revolutions.

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.After coating the surface of the substrate 2 with a photoresist, the source of parallel monochromatic light 1 illuminates the analyzed portion of the substrate with a beam of parallel monochromatic rays. The reflected light is received by the photosensitive element 3. As the photosensitive element, photocells, photodiodes, etc., including a video camera, can be used. Information about the current value of the intensity of the light reflected from the substrate 2 is continuously supplied to the analysis unit 4 (for example, a computer), which records the time between the maximum intensity of the reflected light from the surface of the plate and determines T _e . Upon reaching the required quality of coating the substrate with a photoresist layer, this plate is considered to be the reference one, and the application parameters — the law of the change in the angular velocity and the time between the maximum intensities of reflected light — the analysis unit 4 remembers and when applying the layer of the photoresist on the surface of subsequent plates, these parameters are taken as the reference ones.

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. The application of a layer of photoresist on the surface of subsequent plates is as follows. Similarly to the above, the time between the intensity maxima of the light reflected from the surface of the substrate is determined. Then, the analysis unit 4 compares this parameter with the reference one, and if the deviation of the current value of the time between the maxima of the reflected light intensity is greater than the specified value (for example, 10-15%), the analysis unit calculates the required value of the angular velocity of rotation according to the formula (2) and, comparing with the current one, it sends an error signal to the speed controller 5, which, by acting on the rotation drive 6, sets the required value of the angular velocity. If the deviation of the current value of time between the maxima of the reflected light intensity is less than the specified value, then there is no control action.

Рассмотрим конкретный пример реализации предлагаемого способа в производственных условиях. Consider a specific example of the implementation of the proposed method in a production environment.

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. The verification of the method was carried out on a pneumatic vortex centrifuge for plates with a diameter of 100 mm. Compared the results of the application of the present method and the prototype. Layer formation time 30 s.

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. To obtain parallel monochromatic light, a light filter and a lens were used. The incident light had a wavelength of A = 0.7 μm, corresponding to red. The photosensitive element was a video camera. As an analysis unit was used IBM - compatible computer. The change in the angular velocity of rotation of the working plates was carried out by changing the pressure in the centrifuge chamber.

Результаты приведены в таблице. The results are shown in the table.

Из таблицы видно, что воспроизводимость результатов лучше при предлагаемом способе. The table shows that the reproducibility of the results is better with the proposed method.

Claims

A method of producing a coating from a photoresist, which consists in applying a dose of photoresist on a substrate and forming a layer by rotating the substrate, characterized in that when the layer is formed on the reference plate after 3 to 5 revolutions of rotation, the analyzed section of the plate is illuminated with a beam of parallel monochromatic rays, the time between the maxima is fixed the intensity of the reflected light from the reference plate, and when applying the photoresist to the working plate, the time between the maximum intensities of the reflected light is maintained by changing Glov rate proportional to the ratio of values corresponding to the time between the maxima of the intensity of the reflected light on the working plate and the plate-etalon.