专利名称：用于层厚度控制的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及基底的旋涂领域，尤其涉及一种通过控制基底上涂层的温度分布来控制涂层厚度分布的方法和设备。
背景技术：
在现有技术中，尤其是在半导体制造领域和光学及生物技术的某些领域，通过围绕与基底表面所在水平面垂直的轴使基底旋转，可以使液体均匀分布在大致平面的基底上。通过在旋转过程中向基底表面施加粘性液体，离心力影响液体在表面上沿径向向外的分布。这种“旋转”工艺用于在半导体基底上分配物质，例如涂漆、涂树脂、涂抗光剂等。此外，它还被用在光数据存储技术的生产中，以提供一种基本均匀的树脂、漆、粘合剂等形成的涂层。一种特例是所有类型的DVD格式光盘的制造，其要求将两个半圆盘结合在一起。
这种分配方法的标准工艺过程为1)将液体送到待涂的基底上；在这个步骤中缓慢旋转基底，达到有利的初始速度。
2)以高速(一般为几百rpm到12000rpm)旋转圆盘，以便均匀分配液体。
涂层的厚度取决于参数，如粘度、温度、转速和旋转时间。
对于具有中心孔的基底来说，旋涂的涂层厚度的型面从内部半径向外部边缘呈从薄到厚的趋势。这是由于在中心孔处或其附近没有能够向外流的液体材料。这种材料缺乏导致在小半径处厚度减小。
因此，标准旋涂过程不会把厚度分布的变化减至最低水平。为了得到最佳涂覆状态，需要在旋涂过程中进行特别处理。
而且，对于没有中心孔的基底来说，很难得到坡形厚度分布，而这种分布在例如光致抗蚀剂涂层厚度的控制应用上是很重要的。
所以，所希望的是提供一种方法能在旋转过程中影响径向厚度分布。液体厚度的径向厚度相关性是由旋转过程物理学特性决定的，不能通过液体径向恒定的粘度来避免。因此，本发明的目的是提供一种在旋转过程中控制被分配的液体的粘度的方法。
现有技术描述在半导体制造过程中，已知的是广泛使用夹具冷却或加热。半导体基底，通常是晶片，被夹在这些夹具上；通过与(冷却或加热的)夹具热接触，基底温度依据特定工艺步骤的需要来调整。但是，这种夹具旨在调整温度在整个基底范围内保持均匀。
US6242044B1中给出了这个原理的应用和扩展。该专利文件描述了一种从中心到边缘径向调整CD温度的方法。这在一个实施例中通过其上安装了承载CD的平板的中心旋转轴来实现。
仅仅是轴的底部被有效冷却，通过热传导在平板上形成热梯度。这种方法的缺点如下温度梯度依赖于夹具材料和环境条件例如环境温度。而且该系统需要时间来达到稳定状态，也就是说，温度梯度是逐渐形成的。
此外，聚碳酸酯是较好的热绝缘体，所以借助塑料基底来冷却和/或加热分配到表面上的液体是效率较低的。
发明内容
为了在旋涂过程中影响液体的粘度，尤其是具有中心孔的旋涂基底(例如光盘如DVD、CD、Blu-Ray等)的树脂层厚度分布，在旋转过程之前或之中，通过指向具有液体分布的基底一侧的热源可以选择性地局部产生温度梯度。或者，也可以使用冷却源来获得这种温度梯度。
优选实施例的详细描述本发明的一个实施例包括在旋转过程中将热气流(温度范围40-90℃)指向光盘的外部半径以改变光盘半径上的液体的粘度。
在另一实施例中，热气流通过适宜的方式指向基底的几个区域。另一个实施例通过选择性地控制温度和/或气体流量来准确地控制液体粘度并从而控制旋涂基底上的液体厚度分布。“气体”应该被理解为广义的，例如简单的空气或由贮气罐提供的净化气体。可以通过电阻加热用电力加热气体或用其它适宜的工艺方式加热气体。
在本发明的另一实施例中，这种热调节可以通过电磁辐射源实现。它可以包括在基本是可见光谱或IR(红外线)光谱内的灯。
在另一个实施例中，本发明的热源可以包括几个子热源，它们能够在旋转过程中方便地指向基底的不同部位，从而实现对旋转轴周围基本上为圆形的区域的热状态控制。技术上，这可以通过例如将加热或冷却气体指向基底的这些区域的多个喷嘴来实现。另一种方法是使用多个灯，例如IR散热器或卤素灯，设置为瞄准基底的不同位置。使用气体喷嘴时，可以通过控制气体流量或/和气体温度很容易地调节基底的热状态。使用灯时，则可以通过控制分配到各个灯上的功率来完成此调节。在这两种情况下，喷嘴或灯相对于基底平面的角度也是一个调整热状态的参数。
实施本发明的合适设备可以包括一个可旋转的支座；用来向基底表面施加液体的分配装置；用来在相对于基底的某个位置固定至少一个热源的装置，该位置能够影响基底的热状态。在一个实施例中，这种固定装置可以包括覆盖热源的盖子，甚至是固定于其中的分配装置。
在一个优选实施例中，热源固定在一个支臂上，该支臂在旋转支座的至少一部分上延伸。此支臂、盖子或通常而言的固定装置可以以某种方式移动，从而离开基底/支座区域，以便向支座上装载或从支座上卸载基底。
图1为带基底的旋转支座的剖面图。
图2为本发明的一个实施例，其中具有延伸到基底上的带几个热源的支臂。
图3为一个根据本发明的试验的结果。
具体实施例方式
图1显示了位于支座2上的基底1。基底具有中心孔，该中心孔允许围绕旋转轴3定中心。箭头表示支座和基底的旋转方向。旋转驱动装置没有示出。旋转过程中，多余的液体向外旋转，遮板4和6保护周围环境不受这种多余液体的污染。
图2是图1的实施例，其具有带辐射源10的可移动支臂11。支臂11的可移动性由箭头12示出。容易理解，支臂可以线性移动、水平或垂直枢转或以其它任何合适的方式枢转，以便离开基底和支架的区域。在基底被装载到支架上或从支架上卸载时，这尤其是必需的。装载和卸载机构没有示出，但它们能根据本领域的现有技术的陈述来推断出。箭头13表示多个子热源的有效指向。
在应用本发明的装置实施本发明的方法中，基底1通过适合的装置放置在支架2上。基底1可以是半导体晶片、数据存储介质例如CD、DVD或类似物、或任何基本上呈扁平状的工件。在优选实施例中，支臂11不仅携带有热源还携带有分配装置，这样将支臂放置在基底上以后就可以分配液体了。通过这种方式当基底缓慢旋转的时候液体最终扩散至基底表面。液体扩散之后基底开始旋转，同时或此后不久，热调节开始。调节时间由在先的试验决定，或者由接触自由测定装置决定热调节的结束。
此外，边缘效应，如同在旋涂基底边缘处积聚形成的微滴，可以通过选择性地将热源指向该边缘来避免。
基本上，热源局部地影响液体的粘度，从而在基底表面获得所期望的均匀或选择性不均匀分布。
在应用本发明的另一种方法中，各个步骤的次序可以变换，基底以上述方法预热，然后再分配液体和旋转。在例如机械的、物理的或化学的限制不允许以前述次序来实施的应用中，这可能是有利的。在这种情况下，基底的热容量必须足够维持热梯度直到液体粘度被改变。
本发明的方法可以在单个工位处实施，其中结合了热源、分配装置和旋转装置。但是将热调节、分配和旋转步骤分成几个过程模式更为有利。
图3给出了在旋涂树脂时将单热源(热空气流)导向光存储介质的外部区域的结果。与未调节的样品相比，层均匀性有显著的提高。与未加热的具有单调增长厚度(厚度为半径的函数)的基底相比，部分加热的基底的厚度在半径为约35-45mm时达到最高值后有所减小。基底不同区域之间施加的热梯度仅有几度，对于DVD半圆盘上的粘结漆来说，热梯度约为4℃。根据粘性和其它环境条件，对于大多数应用来说约10℃的热梯度就足够了。
权利要求
1.一种在基底的表面上分配粘性液体的方法，其包括以下步骤将该基底基本上水平地放置在支座上；向所述基底的表面施加粘性液体；使该基底旋转，以使液体沿径向向外分配；和以热方式调节该基底上的液体，以便以特定方式局部地影响其粘度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热调节通过安置在基底表面上方的加热或冷却的热源来实现。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热调节通过被加热的或冷却的气流来实现。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热调节通过电磁辐射源来实现。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该辐射源是具有基本在可见光谱的灯或者是IR(红外线)散热器。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该热源包括至少两个子源。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该子源指向基底半径上的不同位置。
8.一种对在旋转的基底上的液体热调节的设备，其包括可旋转的支座；用于液体被分配到基底表面上的分配装置；用于设置于该基底上方的至少一个热源的固定装置。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该固定装置包括盖子，其在支座的至少一部分的上方延伸。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该固定装置是支臂，其在到支座的至少一部分的上方延伸。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该热源包括辐射源、灯、IR散热器、热或冷的气流中的至少一种。
12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该分配装置机械地固定在固定装置上。
13.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该固定装置可以相对于基底和支座移动，以便至少在装载或卸载基底时移开支臂。
14.一种在基底的表面上分配粘性液体的方法，其包括以下步骤使得位于基本上水平的支座上的基底旋转；以热方式局部特定地调节该基底；向所述基底的表面上施加液体；使得该基底旋转，以便使该液体按照所期望的分布沿径向分配。
全文摘要
一种通过在旋涂过程之前或在过程中特定局部地热调节基底以便在基底(1)的表面上分配粘性液体的方法和设备，其中基底(1)是例如半导体晶片或数据存储介质。
文档编号H01L21/00GK1720106SQ200380105131
公开日2006年1月11日 申请日期2003年12月2日 优先权日2002年12月5日
发明者欧阳契 申请人:尤纳克西斯巴尔策斯公司