(57)【要約】      （修正有）【課題】露光するラッカー層の塗布に関し、平坦化と均一性を向上させる塗布方法とその装置を提供する。【解決手段】基板チャンバ１２の中に基板ホルダー１４、被覆装置２０、ノズル２４を有し、さらに溶剤を蒸発させる蒸発器１６と、真空ポンプ２８で真空雰囲気を作り乾燥させる乾燥装置１８と、加熱システム２２を有し、まずノズル２４で均一に塗布し、乾燥装置１８で乾燥させ、蒸発器１６で溶剤雰囲気にさらすと共に加熱システム２２で雰囲気温度を高くし、溶剤雰囲気にさらされた後に、基板２６をソフトベークで加熱する装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッカーで基板（２６）を被覆する方法であって、
基板（２６）にラッカーが均一に塗布される工程と、
基板（２６）に塗布されたラッカー（３０）の溶剤比率を減らす工程と、
被覆された基板（２６）を溶剤雰囲気に曝す工程と、を含む方法。
【請求項２】
溶剤雰囲気に曝した後に、被覆された基板が加熱され、その結果、塗布されたラッカー（３０）がソフトベークされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基板（２６）に塗布されたラッカー（３０）の溶剤比率を減らすために、被覆された基板が真空に曝されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
基板（２６）に塗布されたラッカー（３０）の溶剤比率を減らすために、被覆された基板が加熱されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
溶剤雰囲気は、少なくとも５０ｍｏｌ％、特に少なくとも７０ｍｏｌ％の溶剤比率を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
溶剤雰囲気の溶剤は、アセトンまたはメチルエチルケトンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
溶剤雰囲気の温度は、溶剤の沸点より高いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
溶剤雰囲気の圧力は、０．５バール以上、特に０．７バール以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
被覆された基板（２６）が、４８０秒間以下、特に４２０秒以下の間、溶剤雰囲気に曝されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ラッカーは、噴霧により基板に均一に塗布されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
基板（２６）の上のラッカー層（３０）を平坦化する装置であって、
処理チャンバ（１２）、
ラッカー層（３０）の溶剤比率を減らすように設計された乾燥装置（１８）、および
処理チャンバ（１２）の中で溶剤雰囲気を形成できる蒸発器（１６）、を有する装置。
【請求項１２】
装置（１０）は、基板に均一にラッカーを塗布できる、特にラッカーを噴霧できる被覆装置（２０）を有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
乾燥装置（１８）は、処理チャンバ（１２）の中で真空を形成することができる真空ポンプ（２８）を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
加熱装置（１８）は、ラッカー層（３０）を加熱することができる加熱装置（３６）を有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
装置（１０）は、処理チャンバ（１２）の中で雰囲気を加熱できる加熱システム（２２）を有することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
蒸発器（１６）は、少なくとも５０ｍｏｌ％、特に少なくとも７０ｍｏｌ％の溶剤比率を有する溶剤雰囲気を形成することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラッカーで基板を被覆する方法と、基板上のラッカー層を平坦化するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ加工プロセスおよびナノ加工プロセスは、一般に、処理される基板の上に層として塗布されるラッカーを使用する。それらのラッカーを用いて、基板の上に例えばマスクを形成することが可能となり、これを用いて、所望の構造が形成でき、または基板上で処理が効果的となる。この目的のために、ラッカーは例えば感光性で、光学画像を用いて、所望の構造が、フォトマスクから感光性ラッカーに転写される。
【０００３】
最適の結果を得るために、塗布されたラッカー層には凹凸や粒子が無いことが非常に重要である。回転する方法に加えて、スプレーする方法がまた、基板上にラッカーを塗布するために使用され、このスプレー方法では、ラッカーはノズル手段により基板上に噴霧される。特に、基板が地形分布（topography）を有する場合、すなわち基板自体が表面上に垂直で３次元の構造を有する場合、最も均質になりそうなラッカー層は、スプレーオンラッカー（spraying-on lacquer）の方法によってのみ経済的に達成できる。
【０００４】
しかしながら、ラッカーをスプレーオンした場合、ラッカー層の上にラッカー粒子が形成されるが、ノズルと基板との間を飛んでいる最中に所定の数のラッカー滴は乾燥し、殆ど乾燥したラッカー粒子として、基板の表面またはその位置に存在するラッカーに影響する。それらのラッカー粒子は、スプレーオンラッカー層の上に集まり、例えば露光のような更なる処理の間に問題となり、最後に作製された基板の上で部分的な欠陥となる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、基板上に塗布されたラッカー層が均一でラッカー粒子を有さない方法および装置を提供することである。
【０００６】
ラッカーは基板に均一に塗布され、続いて基板に塗布されたラッカーの溶剤の比率が減らされて、その後に被覆された基板が溶剤雰囲気に曝される。基板をラッカーで被覆する方法により達成され、目的は達成される。被覆された基板が溶剤雰囲気に曝されるため、基板上に形成されたラッカー粒子は分解する。しかしながら、基板の溶剤比率が前もって低減されているため、基板に塗布されたラッカーは、溶媒雰囲気中で取り扱われる間でさえも、更に流れたり、または再び流れ始めたりしないことが保証される。これにより、形成されるかもしれない地形分布の急傾斜した点でさえも、基板はラッカーで完全に被覆されたままであることが保証される。
【０００７】
基板が溶剤雰囲気に曝されるまで、および曝される間に、塗布されたラッカーの溶剤比率は、塗布されたラッカーの粘度が十分に高くて、ラッカーがもはや流れないのを保証するような範囲に、与えられたラッカーの溶媒比率を保たなければならない。同時に、ラッカー粒子または不規則（凹凸）が溶液雰囲気によってもはや溶解しない程度にまで、溶媒比率を減らすべきではない。
【０００８】
この接続の「ラッカー（lacquer）」の文言は、所望の応用に適した溶剤とラッカーの混合物であると理解される。
【０００９】
溶液雰囲気に曝された後、被覆された基板は好ましくは加熱され、これにより、塗布されたラッカーがソフトベークされる。ソフトベークは、ラッカーの溶剤比率を大きく減らして、ラッカーは全体が硬化し、更に例えば露光のような処理が可能となる。
【００１０】
所望の方法で基板に塗布されたラッカーの溶剤比率を減らすために、被覆された基板は、真空に曝すことができる。この方法では、揮発性の溶剤の一部が蒸発し、ラッカーの粘度が増加する。
【００１１】
真空は、０．３バールより低い圧力と理解される。
【００１２】
一つの具体例の変形では、基板に塗布されたラッカーの溶液比率を減らすために被覆された基板が加熱され、これによりラッカーの粘度が同様に増加する。
【００１３】
本発明の一つの具体例では、溶剤雰囲気は、少なくとも５０ｍｏｌ％、特に少なくとも７０ｍｏｌ％の溶剤比率を有する。それらの値は、塗布されたラッカーの上の不規則やラッカー粒子を溶解し、これにより除去するのに特に適していることが証明された。
【００１４】
溶剤は、アセトンまたはメチルエチルケトンでも良く、これにより高価でない公知の溶剤が使用できる。
【００１５】
本発明の一つの具体例では、溶媒雰囲気の温度は、溶剤の沸点より高く、これにより、望まない溶剤の液滴に繋がる溶剤の凝縮が防止される。それらの液滴は、被覆されたラッカーの上に制御不可能な方法で落ちてラッカー層を損なうため、望まれない。
【００１６】
例えば、溶剤雰囲気の圧力は、０．５バール以上であり、特に０．７バール以上であり、これにより、ラッカー粒子と不規則の信頼できる除去が保証される。
【００１７】
被覆された基板は、溶剤雰囲気に、４８０秒以下、特に４２０秒以下の間、曝しても良い。この時間は、ラッカー粒子が分解し凹凸が平坦になるのに十分な程度長いが、塗布されたラッカーが再度分解し始めて流れ出すことのない程度に十分短い。
【００１８】
本発明の一つの具体例の変形では、スプレーによりラッカーが基板に均一に塗布され、これにより、基板が地形分布を有しても、十分に試行された方法で基板は均一に被覆できる。
【００１９】
目的は、更に、処理チャンバ、ラッカー層の溶剤比率を減らすように設計された乾燥装置、および処理チャンバ中で溶剤雰囲気を形成する蒸発器を有する、基板上のラッカー層を平坦化する装置により達成される。装置は、ラッカー層の乾燥を可能にし、すなわち、もはや流れない程度にまでラッカーの溶剤比率を減らす。加えて、ラッカー層の上の不規則とラッカー粒子は、溶剤雰囲気により除去できる。
【００２０】
このように、「蒸発器（evaporator）」の用語は、固体または液体から気体を形成する装置に限定されない。この用語は、適当なバルブを備えた気体貯蔵容器のような、処理チャンバ中で溶剤雰囲気を形成できる他の装置を含む。
【００２１】
好適には、この装置は、ラッカー層を基板に均一に塗布できる被覆装置、特にラッカー層を噴霧できる被覆装置を有する。この方法では、十分に試行された方法で、均一なラッカー層が基板上に形成され、特に地形分布を有する基板上に形成される。
【００２２】
例えば、乾燥装置は、処理チャンバ中に真空を形成し、塗布されたラッカー層からの溶剤の蒸発およびラッカー層の溶剤比率を減らす、真空ポンプおよび／または少なくとも１つのベンチュリノズルを有する。
【００２３】
一つの具体例の変形では、乾燥装置は、ラッカー層を加熱できる加熱装置であり、塗布されたラッカー層の溶剤比率が同様に減らされる。
【００２４】
本発明の一つの具体例では、装置は、処理チャンバ中の雰囲気を加熱できる加熱システムを有し、これにより、処理チャンバ中の雰囲気の温度が制御できる。例えば、この加熱システムの手段により、塗布されたラッカー層もまた加熱できる。
【００２５】
本発明の一つの具体例では、蒸発器は、少なくとも５０ｍｏｌ％、特に少なくとも７０ｍｏｌ％の溶剤比率を有する溶剤雰囲気を形成し、これにより、雰囲気中の溶剤濃度は、不規則を平坦にし、ラッカー粒子を分解するのに十分な高さであることが保証される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の更なる特徴および長所は、以下の開示および参照される添付された図面から明らかになるであろう。図面は以下の通りである。
【００２７】
【図１】本発明の第１の具体例にかかる発明の装置の模式図を示す。
【図２】本発明の第２の具体例にかかる発明の装置の模式図を示す。
【図３】本発明にかかる方法で、時間の異なる点における、被覆される基板の断面図をａ〜ｃに模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、基板を被覆し処理するために使用される装置１０を模式的に示す。基板は、例えば、続いて更に処理される半導体である。
【００２９】
装置１０は、その中に基板ホルダー１４が提供される処理チャンバ１２を有する。蒸発器１６と乾燥装置１８は、処理チャンバ１２に接続される。
【００３０】
加えて、装置１０は、被覆装置２０を備える。
【００３１】
装置１０は、また、処理チャンバ１２の中に配置され、処理チャンバ１２の中の雰囲気を加熱できる加熱システム２２を有する。
【００３２】
加熱システム２２は、処理チャンバ１２の中の、例えば加熱ロッドまたはコイルにより形成される。
【００３３】
記載された具体例では、被覆装置２０は、基板ホルダー１４の上に配置された基板２６に均一にラッカーを噴射できるノズル２４を有する。
【００３４】
第１の具体例では、乾燥装置１８は処理チャンバ１２に流体接続された真空ポンプ２８を有し、このチャンバを排気できる。例えば、真空ポンプ２８は、処理チャンバ１２の中の圧力を０．２バールに減らすことができる。
【００３５】
さらに、乾燥装置１８は、処理チャンバ１２を排気するための少なくとも１つのベンチュリノズルを有しても良い。
【００３６】
蒸発器１６は、処理チャンバ１２の中に溶剤雰囲気を形成できるように形成される。この目的のために、蒸発器１６は処理チャンバ１２に流体接続される。
【００３７】
蒸発器１６は、例えば、溶剤で満たされたガス洗浄ボトルを有し、そのボトルを通って特に窒素流のようなガス流が与えられ、これにより溶剤が蒸発する。蒸発した溶剤は、次に窒素と共に処理チャンバ１２の中に導入される。
【００３８】
もちろん、溶剤雰囲気は、例えば溶剤の熱蒸発または機械蒸発、または溶剤が気体状で供給さる溶剤容器の使用のような他の方法で供給しても良い。
【００３９】
蒸発器１６により形成された溶剤雰囲気の溶剤比率は、少なくとも５０ｍｏｌ％、特に少なくとも７０ｍｏｌ％である。
【００４０】
溶剤は、アセトンまたはメチルエチルケトンである。
【００４１】
装置を用いて行われる、基板をラッカーで被覆し、基板２６に塗布されたラッカー層を平坦化するための方法が、図３ａから図３ｃを用いて以下に記載される。
【００４２】
図３は、被覆される基板２６の模式的な断面図を示す。方法の最初においては、基板２６は被覆されず、汚染物はない。
【００４３】
示された基板２６は、この場合、単純化のために平面で示される。しかしながら、本発明にかかる方法は、同様に、縦に３次元の地形分布を有する基板に塗布することも可能である。
【００４４】
被覆装置２０を用いて、所望の応用に適したラッカーと溶剤との混合物であるラッカーが、例えばスプレーにより基板２６に均一に塗布される。
【００４５】
図３ｂは、塗布されたラッカー層３０を有する基板２６を示す。
【００４６】
この場合のラッカーは、部分的な不規則３２が見られる。ラッカー粒子３４は、またラッカー層３０の上に集まる。それらのラッカー粒子３４は、例えば、ノズル２４により形成された個々のラッカー液滴が乾燥し、基板２６に向かって飛ぶことで中空の球を形成することで形成される。
【００４７】
ラッカー粒子３４と不規則３２の双方は望まれない。なぜならば、ナノまたはマイクロ作製プロセスの品質を損なうためである。
【００４８】
不規則３２とラッカー粒子３２を除去するために、基板２６に塗布されたラッカー、すなわちラッカー層３０を乾燥させて、これによりラッカー層３０の溶剤比率を減らす。
【００４９】
真空ポンプ２８および／またはベンチュリノズルの手段で、処理チャンバ１２が排気されることでこれが起きる。例えば、０．２バールの圧力が、処理チャンバ１２の中で形成される。被覆された基板２６は、それゆえに真空に曝される。
【００５０】
ラッカーの溶剤の一部は、負圧により蒸発し、ラッカー層３０の溶剤比率は減る。低減された溶剤比率を有するラッカー層３０は、増加した粘度を有し、ラッカー層３０はこれ以上流れない。
【００５１】
過剰の液体ラッカーは基板中のリセスや凹部に流れ込み、より高いコーナーやエッジは、十分なラッカー層無しに残るために、このことは、特に地形分布を有する基板にとって重要である。
【００５２】
続いて蒸発器１６を用いて、例えばアセトンやメチルエチルケトンのような気体の溶剤が処理チャンバ１２の中に導入され、処理チャンバ１２の中で溶剤雰囲気が形成される。
【００５３】
少なくとも５０ｍｏｌ％、特に少なくとも７０ｍｏｌ％の溶剤雰囲気中の溶剤比率を用いることが特に好ましいことが証明された。
【００５４】
溶剤雰囲気の圧力は、０．５バール以上、特に０．７バール以上であることが好ましい。
【００５５】
必要であれば、加熱システム２２を用いて、処理チャンバ１２を加熱し、溶剤雰囲気の温度を、例えば溶剤の沸点より高い温度に上昇させても良い。
【００５６】
処理チャンバ１２の中の溶剤雰囲気は、数分間、ラッカー層の上で機能する。４８０秒より長くない滞留時間、更には４２０秒より長くない滞留時間が、特に好ましいことが証明された。
【００５７】
このように、基板２６が溶剤雰囲気に曝される開始または終わりは、溶剤雰囲気の溶剤比率が、特定の値、例えば５０ｍｏｌ％または７０ｍｏｌ％を超えるか下回ることで定義できる。
【００５８】
ラッカー層３０で被覆された基板２６が溶剤雰囲気に曝された後、溶剤雰囲気は処理チャンバ１２から除去される。これは、例えば窒素のような不活性ガスを処理チャンバ１２の中に流すことにより行われる。しかしながら、この工程は、また、真空ポンプ２８および／またはベンチュリノズルを用いて行うこともできる。
【００５９】
溶剤雰囲気の中の気体の溶剤により、不規則３２が平坦化され、ラッカー層３０の上のラッカー粒子３４が分解され、ラッカー層３０の均一で平坦な表面が形成される。ラッカー層３０は、これにより（殆ど）不規則３２やラッカー粒子３４が無くなる。溶剤雰囲気に曝された後の基板２６が図３ｃに示される。
【００６０】
ラッカー層３０で被覆された基板２６を加熱することにより、ラッカー層３０をソフトベークできる。
【００６１】
ラッカー層３０で被覆された基板２６は、次に、例えば光に露出させて更に処理される。
【００６２】
圧力、温度、および溶剤雰囲気の溶剤比率、基板が溶剤雰囲気に曝される時間、および更なるパラメータは、例示の方法で与えられ、例えば最良の結果を得るために使用された溶剤および使用されたラッカーに対応しなければならない。
【００６３】
図２は、装置１０の第２の具体例を示す。図１にかかる第１の具体例に本質的に対応して、類似および機能的に均等な部分は、同じ参照符号で示される。相違点についてのみ、以下で検討する。
【００６４】
第２の具体例の装置１０の乾燥装置１８は、真空ポンプを有さず、加熱装置３６を有する。
【００６５】
乾燥装置３６は、例えば基板ホルダー１４の中に形成され、基板２６と、それに塗布されたラッカー層３０を加熱する。
【００６６】
第２の具体例にかかる装置１０の手段で行う方法は、同様に、本質的に既に記載された方法に対応する。しかしながら、基板２６に塗布されるラッカー、すなわちラッカー層３０の溶剤比率は、他の方法で減らされる。
【００６７】
加熱装置３６は、ラッカー層３０により被覆された基板２６を加熱して、ラッカー層３０中の溶剤が部分的に蒸発し、これによりラッカー層３０の溶剤比率が減らされる。
【００６８】
更に、処理チャンバ１２の中で形成される溶剤雰囲気は、ファン４０の手段により処理チャンバ１２から排出され、このファン４０は処理チャンバ１２と装置１０の周囲との間の通気シャフト中に形成される。
【００６９】
もちろん、記載された具体例の特徴は、所望により、互いに組み合わせても良い。例えば、装置が、加熱装置３６と真空ポンプ２８の双方を含むことも実行可能である。溶剤雰囲気が処理チャンバ１２の中に導入される前に処理チャンバ１２が加熱できるため、それゆえに非常に純粋な溶剤雰囲気の形成が可能になる。
【００７０】
加熱装置３６と加熱システム２２を、それらの同じ加熱要素により形成することも同じく実行可能であり、それらの加熱要素を用いて、処理チャンバ１２と、それゆえに処理雰囲気の双方が、被覆された基板２６と共に加熱できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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