JP2000516529A - 基体表面にフォトレジストを塗布するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 任意に成形された基体、特に円筒体の非平坦な表面にフォトレジストを塗布するための装置において、基体（４０）のための収容装置（１４）と、基体に対して相対運動可能な、フォトレジスト（５０）のための供給装置（２０）と、基体を規定通り運動させるための手段（１６）とが設けられており、しかも供給装置（２０）が、基体（４０）の表面（４１）に痕跡（５１）を設けるための少なくとも１つの点源手段（３０）を有しているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 非平坦な基体表面にフォトレジストを 塗布するための装置および方法 本発明は、任意に成形された基体の非平坦な表面にフォトレジストを塗布する ための装置および方法に関する。 半導体被膜処理、特にウェーハの半導体被膜処理により、スピン法、ディップ 法またはスプレー法のような、フォトレジストを塗布するための方法が公知であ る。特にウェーハの被膜処理の際には露光時間がほんの数秒しかかからないので 、正確な塗膜厚が極めて重要である。 例えばスピン法（Schleuderverfahren）では、フォトレジストがウェーハので きる限り中央に塗布された後、このウェーハは回転させられる。従ってフォトレ ジストは、その際に作用する遠心力に基づき、平坦なウェーハの表面にほぼ均一 に分散させられる。 ディップ法（Tauchverhfahren）およびスプレー法（Spruehverfahren）は、例 えば立体的な基板のために使用される。ディップ法ではしかしながら、被膜厚が 表面領域全体に均質に形成されるのではなく、構造体の端部に塗膜***が残留し てしまう点がしばしば見受けられ、特に端部にセンサを取り付けねばならない場 合 には、この塗膜***を除去することができない。スプレー法の場合にも問題が生 じる。スプレー法によって確かに広い面積を十分に塗布できるがものの、塗膜は 乾燥工程中に収縮してしまう。従って、ディップ法の場合と同様に、構造体の縁 部領域に偏差が生じ、これにより塗膜の均一性が妨げられてしまう。縁部におけ るこの塗膜***の厚さは、所望の被膜厚の５倍にまで達する。 平坦な基体におけるフォトレジストの塗布は、フォトリソグラフィ技術のため に使用される。フォトリソグラフィ技術は被膜構造の製造に用いられ、この場合 、感光性材料が、パターン付けすべき表面に塗布され、かつ、マスクまたは局所 的に作用するビーム描画装置を用いてエネルギビームを使用して照射され、次い で現像される。こうして、フォトレジストから成るパターンを形成することがで き、これらのパターンは、種々異なる薄膜技術のためのパターンとして使用され る。感光性材料の照射は、例えば電磁波または粒子放射線を用いて行われる。 フォトリソグラフィでは、一般的には約４３０ｎｍ〜２００ｎｍの波長範囲に ある紫外線が使用される。フォトリソグラフィ法は、半導体回路、センサまたは マイクロ技術系の製造分野に幅広い利用可能性を見出している。 公知の使用法では、基体として、平坦な、特に巨視 的に平坦な基板が被膜処理されるか、またはこのような基板の極めて軽度に曲げ られた表面が被膜処理されるに過ぎない。 公知のスピン法では、所望のフォトレジスト塗膜厚が、スピンナの回転速度と 、フォトレジストの粘性とによって調節される。その都度の使用形態に応じて、 数１００ｎｍから数１０μｍまでの被膜厚が必要であり、これらの被膜厚は、基 体の、パターン付けすべき表面の領域に高い均質性を伴って塗布される。しかし ながら既に詳述したように、スピン法は、基体の巨視的に平坦な表面のためにし か使用することができない。 特にディップ法の場合に縁部領域に形成される塗膜***は、密着法における露 光時に、塗膜厚不均質性として、マスクと基板との間の不所望な間隔を生ぜしめ 、この間隔は「近接効果」と呼ばれる。この近接効果がフォトレジストパターン の品質および解像度に、欠点として実証された影響を及ぼす。さらに別の欠点に 見られるように、このような縁部領域は、より大きい被膜厚に基づき極めて少な いビーム量しか受けられず、故に、この縁部領域に形成されるパターンが不十分 にしか形成されず、および／または、余剰塗膜がパターン間に残留してしまう。 スプレー法による塗膜処理の場合には、既に述べた構造上の問題が生じる。さ らにこのような方法で、フ ォトレジストを極めて薄く形成することによって、フォトリソグラフィのために 一般的に利用される数マイクロメートルの被膜厚が得られるが、このことはフォ トレジスト膜の品質にも不利に作用する。この品質は、角隅および縁部における 塗膜厚の不均質性を示す。さらにスプレー法により、単に広い面積の塗膜処理が 施されるにすぎず、このことはしかしながら、技術的かつ経済的な観点、すなわ ち少ないフォトレジスト消費量における観点からすると、まさに不所望である。 これらを考慮した結果、むしろ表面の規定の部分領域に塗膜処理を施すことが有 利であるとされた。スプレー法においても、ディップ法においても、比較的高い フォトレジスト消費量が不利である。 一層厚いフォトレジスト膜を塗布するために、従来の技術ではフォトレジスト フォイルが基体に塗布され、これにより膜厚の一層良好な均質性が達成される。 このような技術はしかしながら、より大きい被膜厚にしか適していない。さらに 、回転体としての基体を使用した場合には縫合箇所が形成されてしまう。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０１２９８８号明細書により、版板中間製 品を製造するための装置および方法が公知であり、この版板中間製品では、担体 を有する版が、形状および層厚において正確に寸法設定されたフォトポリマー帯 状体を備えている。このために装置は、フォトポリマー用の貯蔵容器と、版に沿 って可動な、下側に通路を備えた横帯状体と、この通路を前記貯蔵容器に接続す る供給部と、横帯状体に一体成形された剥離ナイフとを有している。フォトポリ マー層は、版板中間製品の製造時に担体に塗布される。次いでフォトポリマー層 は、マスクを介して化学活性化ビームで照射され、その後、マスクによって覆わ れた非照射領域が除去される。フォトポリマーは重力の影響を受けて供給され、 このために、フォトポリマーは貯蔵容器内に、予め規定された２．５〜２５ｃｍ の流動レベルに維持される。フォトポリマーの粘性は、被印刷物においては５０ ０〜２０，０００ｃＰ、有利には２，０００ｃＰで付与される。フォトポリマー 層は２５〜５１０μｍの層厚で塗布される。流動状のフォトポリマーのための供 給部は、毛細管状通路として横帯状体の一体成形部内に構成されている。個々の 供給部はこの際、０．７６〜１２．７ｍｍ、有利には２．２８〜６．３５ｍｍの 直径を有している。個々の流出開口もしくは供給部は、３．１８〜２５．４ｍｍ 、有利には６．３５〜１２．７ｍｍの相互間隔を有している。このことにより、 例えば１回の供給運動で、版板中間製品の平坦な版の担体に、横約４０ｃｍおよ び縦約６０ｃｍのポリマー帯状体が製造される。 本発明の課題は、従来の装置および方法を改良して、規定の、均質的な、均一 に薄い、かつ信頼性の良い塗膜を、構成素子の表面に塗布することができる、任 意に成形された基体、特に回転体の非平坦な表面にフォトレジストを塗布するた めの装置および方法を提供することである。 前記課題を解決するために、本発明による、任意に成形された基体、特に回転 体の非平坦な表面にフォトレジストを塗布するための装置の構成では、基体のた めの収容装置と、前記基体に対して相対運動可能な、フォトレジストのための供 給装置と、前記基体を規定通りに運動させるための手段とが設けられており、し かも前記供給装置が、前記基体の表面に痕跡を設けるための少なくとも１つの点 源手段を有しているようにした。また、前記課題を解決するために、任意に成形 された基体、特に回転体の非平坦な表面にフォトレジストを塗布するための本発 明による方法では、基体の、塗膜を施すべき表面と、フォトレジストのための供 給装置とが規定可能に、または予め規定されて相対的に運動し合い、しかも基体 の表面におけるフォトレジストの被膜厚を、フォトレジストのための供給装置の 摺動速度、および／または前記供給装置の１つまたは複数の点源手段の貫流量、 および／または前記基体の回転速度を変化させることによって調節するようにし た。本発明のさらに有利な構成および方法が請求項２以下に記載されている。 これにより、任意に成形された基体に特に薄い塗膜を均一に設けることができ る、フォトレジストを塗布 するための装置および方法が得られる。立体的な基体のそれぞれの縁部または端 部に、従来技術では一般的に発生していたような不利な塗膜***がもはや生じな い。種々異なる三次元的な構造体に塗膜処理を施すことができ、特に機械構成素 子、工具および全く異なる形式の構成部材、ならびに、レンズ幾何学形状等を形 成するための分光光度計もしくは他の光学装置にも塗膜処理を施すことができる 。この際、種々異なる塗膜厚をその都度基体に塗布することができ、従って極め て有利には、段状のマスクを形成することもできる。この段状のマスクのための 使用は、特に、塗膜厚に傾斜度が必要な光学装置において要求される。マイクロ 光学系には、それ以外にも、フォトレジストの、かつ、このフォトレジストを塗 布すべき材料の種々異なるエッチング率の問題が生じる。これらの問題はしかし ながら、有利には本発明による方法によって、もしくは本発明による装置を用い て解決される。すなわち本発明によれば、従来の方法では不可能であった強くパ ターン付けされる表面でさえも扱うことができる。微細孔でさえも相応のフォト レジストを施すことができる。特に有利には、唯一の塗膜痕跡を設けることがで き、特に小さい範囲に、もしくは局所的にフォトレジストを塗布することができ る。これによって、フォトレジストから成る任意の成形部が形成されるだけでは なく、コストも削減される。なぜならば、フォトレジ ストは、このフォトレジストが要求される箇所にのみ塗布されるからである。そ うでなければ、フォトレジストにかかるコスト、特に従来技術の方法を用いて広 い面積に亘って塗布する場合のコストは極めて高い。 本発明によれば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０１２９８８号明細書に 記載の塗膜厚に比べて、極めて薄い約１０μｍまでの塗膜厚を形成することがで きる。半導体被膜処理において要求される極めて薄い、例えば１〜２μｍの塗膜 厚は従って、本発明による方法および本発明による装置によって極めて簡単に製 造され得る。このような薄い塗膜厚は、特に極めて正確な製作において、すなわ ち回転体の表面全体に亘る均一な被覆において極めて重要である。なぜならば、 露光時間が数秒しか得られないからである。２５μｍの最小被膜厚は既に、薄膜 利用に必要なフォトレジスト厚を明らかに上回ってしまっている。ドイツ連邦共 和国特許出願公開第３０１２９８８号明細書に記載のこのような方法は、０．１ 〜３μｍの厚さを有する均質的な被膜を製造するための方法であって、特に被膜 パターン付けのために使用されてはいるが、特にフォトレジスト厚の許容可能な ばらつきを１０％までの範囲にとどめなければならないので全く不適当である。 そうでなければ、一貫した照射量では、厚い塗膜層は現像されず、または、ＵＶ 光線（紫外線）の過剰配量によって構造寸法が局所的に激しく変動してしまう。 特に有利には、本発明による装置と、本発明による方法とによって、特にわずか １００μｍ²の範囲内に局所的に制限された塗膜処理を施すことができる。特に 有利な技術的な使用法は、官能試験(Sensorik)の分野にある。この際、特に正確 な塗膜処理が極めて重要である。従来技術の方法によっては単に数１００ｃｍ² の最小面しか塗膜処理できるにすぎず、しかも、フォトレジストの幾何学的パタ ーンを構成するためにフォトレジスト被膜厚を局所的に変化させることが不可能 である。 特に有利な使用例はマイクロ光学またはマイクロシステム技術の分野にある。 機械構成素子における利用、もしくは一体的に直接に塗布された薄膜センサを備 えた軸における利用も、特に有利である。この際、パターン付けのために要求さ れるフォトレジスト膜マスクが、本発明による方法によって局所的に塗布される 。 フォトレジスト膜のためのコスト削減のほかに、スプレー法またはスピン法に おいて大量に発生していた解決すべきフォトレジスト損失を生ぜしめないか、ま たはほぼ生ぜしめないという点に基づき、環境破壊が一層少なくなる点が特に有 利である。 特に有利と実証されているように、小さい界面エネルギーを有するように特に コーティングされた機械構成素子を塗膜処理する場合には、本発明により塗布さ れた例えば２．２μｍの厚さを有するフォトレジスト被膜が、機械構成素子の表 面もしくは相応の基板の表面において、従来技術によるディップ法における塗膜 処理によって得られる固着性よりも、明らかに良好な固着性を示す。機械構成素 子はこの場合、例えばシリンダ、軸、支承シェル、円柱、または、任意の実施形 態を有する工具であってよい。 供給装置の点源手段は、フォトレジストのための供給手段または源泉手段と解 され、これらの点源手段はフォトレジストを、特に細かく調量して基体の表面に 点状に塗布することができる。この際、有利には、繊維体か、グラスファイバ体 か、相応に成形された先端部幾何学形状を有するピンか、相応に成形された先端 部幾何学形状を有する毛細管か、ノズル状の手段かが、特に衝撃加圧装置に接続 して使用される。点源手段は特に有利な実施例では、いわば配列体、すなわち個 々の複数の手段として互いに前後して隣接して設けられている。点源手段のその 都度の実施例に応じて、フォトレジスト塗布は、点源手段を基体の表面に接触さ せることによって行われるか、または、フォトレジスト液滴を基体の表面に塗布 することによって行われ、この場合、１つもしくは複数の点源手段は、基体の表 面に対して規定の間隔を保って配置されている。点源手段のいわゆる配列体を設 けた場合には、個々の手段は、予め規定された順序で表面から持上げ可能であっ て、すなわち切換え可能である。従って、所定の箇所にだけ規定して、フォトレ ジスト塗布を行うことができる。 有利には間隔センサが設けられ、この間隔センサは、１つまたは複数の点源手 段を備えた供給装置を、基体の表面から予め規定された一定の間隔を保つように コントロールする。これにより、有利には、回転体もしくは回転可能な基体の、 任意に成形された表面に正確に規定の塗膜厚を施すことができる。 特に有利には、１つまたは複数の点源手段を備えた供給装置の送りのために、 ステップモータが使用される。使用法に関して特徴的であるのは、これらのステ ップモータは、細かな送りも、特に互いに異なる方向への運動を実施することも できる点である。供給装置の送りと、装置における基体の回転速度とを相応に規 定することによって、基体の表面にフォトレジストを塗布するための大きい自由 度が与えられる。 特に有利には、衝撃加圧装置が、ノズル形状の点源手段において、アクチュエ ータシステム、特に圧電作動装置と協働している。ノズル形状の１つまたは複数 の点源手段は、有利には、相応に寸法設定された接続エレメントを介して、フォ トレジストのための貯蔵室に接続している。この際、貯蔵室は任意の箇所に配置 されてよい。なぜならば、衝撃加圧装置が自発的にフォトレジストをノズル形状 の点源手段に搬送するから である。これに対して、ノズル形状の点源手段が重力によってフォトレジストで 付勢される場合には、ノズル形状の点源手段の上方にフォトレジストのための貯 蔵室が配置されていると有利である。 特に有利には、点源手段の所定の先端部幾何学形状が円錐状に成形されていて 、特に１μｍ〜１００μｍの範囲の曲率半径を有している。 点源手段のための衝撃加圧装置を設置する場合には、フォトレジスト供給を規 定するために、フォトレジストのための貯蔵室の領域に圧力制御装置を設けるこ とができる。 種々異なる粘性および組成成分を有するフォトレジストを塗布する際、もしく は、下塗剤または他の接着剤を塗布する際には、特に有利には、フォトレジスト から成る接着性の被膜が基体の所定の部分領域内に形成されるように、先行する 制御がなされる。さらにフォトレジストの塗布は、特に有利には、溶剤蒸気で満 たされた室内で行われ、しかもこの室内には、特に基体、およびフォトレジスト のための供給装置、すなわち装置の構成部分が配置されている。 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。 第１図は、本発明による装置の原理的な構成を示した概略図であり、 第２図は、本発明による点源手段の第１実施例の側 面図もしくは断面図であり、 第３図は、部分的に塗膜処理を施された円筒状表面の側面図であり、 第４図は、フォトレジスト断面形状を有する基板の断面図であり、 第５図は、別の、フォトレジスト断面形状を有する基板の断面図であり、 第６図は、軸上側に本発明により塗布された薄膜センサを備えた、歯車を有す る歯車軸の側面図であり、 第７図は、点源手段の別の実施例の側面図であり、 第８図は、整列して互いに隣接配置された複数の点源手段の断面図であり、 第９図は、点源手段の配列体を下側から見た図である。 第１図には、フォトレジストを塗布するための本発明による装置１の構造の概 略図が示されている。装置は台架１０を有している。台架には、相応の保持エレ メントに支持されて、フォトレジストのための供給装置２０と基体４０との間の 相対運動を行うための摺動装置もしくは回転装置が示されている。フォトレジス トのための供給装置２０は摺動可能なケーシング２１を有している。ケーシング ２１は、ｘ軸−ｚ軸方向摺動装置１１に沿ってｘ軸−ｚ軸方向に摺動可能である 。摺動装置１１は例えばねじ山付軸であってよい。摺動装置１１は保持エレメン ト１８上で支承部１３によ り支承されている。摺動装置１１は、モータによる駆動手段１２によって駆動さ れる。この駆動手段１２は、有利にはステップモータであってよい。これによっ て、僅かな送りも得られる。保持エレメント１８の内部、もしくは摺動装置１１ の支承部１３の内部での変化によってｙ軸方向の変化を行うこともでき、これに よって供給装置２０は三次元空間全体にわたって可動となる。 基体４０は収容装置１４内に配置されている。本実施例では円筒体の実施形態 を有する基体４０は両側を締付固定手段１７によって保持される。これらの締付 固定手段１７は収容装置１４の支承部１５において回転可能に支承されている。 基体を回転させるために、駆動手段１６が収容装置１４の支承部１５の外方で一 方の締付固定手段１７に連結されている。 有利には、両方の駆動手段１２および１６がモータによって制御可能である。 これにより、その都度の基体に良好に適合させ、かつ、フォトレジスト膜で以て その都度塗布すべき被膜面、もしくは被膜形式および被膜厚に適合させることが できる。 供給装置２０のケーシング２１は、摺動装置１１に沿ってキャリッジとして可 動である。運動中には、供給装置２０の点源手段３０からフォトレジストが基体 ４０の所望の箇所に痕跡５１として塗布される。図示の点源手段３０は基体４０ の表面４１と接触している 。しかしさらに別の実施例では、基体４０の表面４１と、点源手段３０の先端部 ３４からの流出開口との間に間隔、有利には所定の間隔を設けることも可能であ る。所定のこのような間隔を維持するために、その都度の間隔を検査するための センサによる手段６０を設けることが特に有利であると実証されている。第１図 による実施例では、このような間隔センサ手段６０は、例えば点源手段３０に配 置されている。しかしこの点源手段３０は、供給装置２０、もしくは供給装置２ ０のケーシング２１の任意の箇所に配置されていてもよい。 点源手段３０は貯蔵容器３１を有しており、この貯蔵容器内にはフォトレジス トが蓄えられる。 本発明による点源手段３０の第１実施例は第２図からよく判る。第２図に図示 の、点源手段３０の実施例は、上方の領域に、フォトレジスト５０のための貯蔵 容器３１を有している。貯蔵容器３１は小管３２によって周囲を取り囲まれてい る。特に有利には、小管３２の内壁が同時に貯蔵容器３１の外壁である。 小管３２内の、貯蔵容器３１の下方には、繊維束３３が配置されている。この 繊維束３３は例えばグラスファイバ束である。繊維束３３は、円錐状に成形され た先端部３４を有している。この先端部３４は、小管３２の下方の延在部を越え て突出している。小管３２と繊維束３３とを相対滑動不能に結合するために、焼 きばめ管３５が、突出した繊維束と小管端部との間の移行領域に焼きばめされて いる。これにより、繊維束３３が基体４０の表面４１との接触時に、既に僅かに 接触していることによって、小管３２内へ内向きに押し込まれてしまう危険性は ない。このような効果は、その他の点では、一般的な繊維描画ペン（Fasermalst ift）により公知である。小管３２は、有利にはガラスから成っている。 フォトレジスト５０は、重力の作用によって繊維束３３の先端部３４に達し、 この場合、繊維束３３はフォトレジスト５０を十分に吸収している。従って、点 源手段から基体にフォトレジストを圧送するために、付加的なポンプ手段または 加圧手段を設置する必要がない。しかしながらそれにもかかわらず、特に点源手 段からのフォトレジストの流出を加速させるために、択一的な構成が設けられて いてもよい。 フォトレジスト５０のための塗布工程は、供給装置２０が、モータによる駆動 手段１２によって規定されてｘ軸−ｚ軸方向に調節されることによって、行われ る。この調節は特に連続的に行われる。このような調節中もしくは位置決め中に 、点源手段３０の先端部３４からフォトレジストが流出する。この流出も、有利 にはやはり連続的に行われ、特に基体４０の表面４１と接触することによって連 続的に行われる。保持エレメント１８におけるｘ軸−ｙ軸方向位置決め装置１９ によって制御して点源手段３０を持ち上げた際には、次いで自動的にフォトレジ スト供給が停止される。従って、基体４０の表面４１における痕跡５１は中断さ れる。 フォトレジストの厚さは、このフォトレジストの所定の粘性と共に、供給装置 ２０のｘ軸−ｚ軸方向摺動運動と、回転速度との間の相対運動および相対速度に よって制御され、かつ基体４０の駆動手段１６によって制御されて調節される。 有利には、この際少なくとも、モータによる駆動手段１２がコンピュータ制御さ れている。これにより有利な形式では、基体が、もしくはこの基体に設けられた 基板が基体と一緒に、点源手段に対して回転運動および昇降運動を行うことがで きる。このような形式で、基体４０の表面４１の全面にわたって塗膜処理を施す ことができる。しかしこの際、特に交互に往復運動することによって、塗膜処理 を、部分区域または制限された小さい範囲において施すこともできる。従って、 塗膜処理は局所的または直線的に制限され、かつ均質に塗布される。相応の制御 は、有利には同様にコンピュータによって行われる。 第１図に示した装置を用いて、例えば傾斜付けられた運動経過を実施すること もでき、この傾斜付けられた運動経過によって、フォトレジストの被膜厚の所望 の局所的な変化が得られる。これにより、段状パターンをフォトレジストのマス ク内に製造することができ 、これらの段状パターンは、マイクロ技術的な三次元的構成素子を製造するため に相応の露光法およびエッチング法を使用することによって利用することができ る。 フォトレジストとして例えば、製品番号ＡＺ６６１５で販売されているホック スト(Hoechst)社製の相応の感光剤が使用される。 例えば、円筒体に２．３μｍの厚さのフォトレジスト膜を塗布したい場合には 、塗布は例えば接触法で行われる。円筒体は基体として、駆動手段１６を介して 一定速さで回転させられ、しかも供給装置２０は、摺動装置１１と作用結合して いる、モータによる駆動手段１２によって、塗膜処理すべき表面４１、もしくは 円筒体の周面に対して同様に一定速さで摺動させられる。従って、周面上には渦 巻き線が形成される。この渦巻き線は、塗り厚によってフォトレジストの隣接し 合うラインが重なり合って延びるように狭幅に形成される。フォトレジストの粘 性は有利には、製造者によって予め規定される、特に２１cSt(もしくは２５℃で ２１mm²/sec.)の補給粘性に相当する。円筒体の周面におけるフォトレジストの 被膜厚が供給装置と円筒体との相対運動に関係している以外に、この被膜厚は、 特にグラスファイバー束としての繊維束の貫流率と、特にこの繊維束の先端部３ ４の領域における予圧とにも関係している。これらのパラメータを変化させるこ とによって、簡単に、フォトレジストの被膜厚を所望に変化させることができる 。 フォトレジストの達成すべき被膜厚が０．２〜５０μｍ間で誤差３％未満の精 度で変化させられる。例えば、前記フォトレジストの２．２μｍの被膜厚は、供 給装置の１．２ｍｍ／ｓｅｃ．の送り速度と、基体の０．０８回／ｓｅｃ．の回 転速度とによって製造される。 第３図は円筒状の基体４０を示しており、この基体４０の表面４１が部分的に 塗膜処理されている。この図面において顕著であるように、本発明による方法を 用いて、ストリップ状にも点状にも、特に四角形状にも、痕跡を円筒体の表面に 設けることができる点である。従ってこの被膜処理法は、特に、版胴中間製品等 を製造するための印刷工業にも適している。 第４図には相応の基板４２が横断面図で図示されている。この基板４２は、フ ォトレジスト５０から成る痕跡５１を備えている。個々の痕跡は、それぞれ異な る断面形状を示している。この際、フォトレジストの相応の厚さｄは変化してお り、かつ、基体４２と点源手段３０との相対運動と、相応の貯蔵容器からのフォ トレジストの予圧制御とを調節することによって調整される。 基板表面上のフォトレジスト断面形状の相応の別の寞施例が第５図に示されて いる。この際、フォトレジ スト塗膜厚の種々異なる段差が設けられており、これにより、基板の表面上に段 状のマスクが塗布される。 第６図は歯車４４の歯車軸４３の平面図を示しており、この歯車軸４３は部分 的に塗膜処理されている。フォトレジストによるこのような部分的塗膜処理は、 このような歯車軸４３の表面に薄膜センサを製造するために利用される。このよ うな形式の薄膜センサは、例えば歯車軸４３の安定した状態を絶えず監視するた めに使用される。 第７図は、衝撃加圧装置としての点源手段の原理的な構造の側面図を示してい る。この衝撃加圧装置は、流出開口７０を備えた前方の先端部としてノズル部分 ３６を有している。ノズル部分３６の背後には圧電作動装置３７が設けられてお り、圧電作動装置３７はフォトレジストのための貯蔵室３８に接続されている。 貯蔵室３８は、接続エレメント３９を介して、中心部に設けられたフォトレジス ト貯蔵容器に接続されていて、かつ、このフォトレジスト貯蔵容器からフォトレ ジストを供給される。 第８図には、整列して互いに隣接配置されかつ保持された複数の点源手段３０ の断面図が概略図示されている。これらの点源手段は特に衝撃加圧装置である。 これらの衝撃加圧装置は、基体の非平坦な表面を広幅な痕跡で塗膜処理するため に列を成している。 第９図は、平面において互いにずらして配置された 複数の点源手段の実施例を下側から見た図である。この際、これらの点源手段は 、広幅な痕跡で塗膜処理するためのいわば配列体８０を形成している。これらの 点源手段はノズル状またはピン状であってよく、かつ制御可能、特に別個に制御 可能であってよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月３１日（１９９８．８．３１） 【補正内容】 明細書 基体表面にフォトレジストを塗布するための 装置および方法 本発明は、基体の表面にフォトレジストを塗布するための装置および方法に関 する。 半導体被膜処理、特にウェーハの半導体被膜処理により、スピン法、ディップ 法またはスプレー法のような、フォトレジストを塗布するための方法が公知であ る。特にウェーハの被膜処理の際には露光時間が選定され、ひいては光量が構造 精度を規定するので、正確な塗膜厚が極めて重要である。 例えばスピン法(Schleuderverfahren)では、フォトレジストがウェーハのでき る限り中央に塗布された後、このウェーハは回転させられる。従ってフォトレジ ストは、その際に作用する遠心力に基づき、平坦なウェーハの表面にほぼ均一に 分散させられる。 ディップ法（Tauchverfahren）およびスプレー法（ｓpruehverfahren）は、例 えば立体的な基板のために使用される。ディップ法ではしかしながら、被膜厚が 表面領域全体に均質に形成されるのではなく、表面部分領域の端部に塗膜***が 残留してしまう点がしばしば見受けられ、この塗膜***は不均一な露光をもたら す。スプレー法の場合にも問題が生じる。スプレー法に よって確かに広い面積を十分に塗布できるがものの、塗膜は乾燥工程中に収縮し てしまう。従って、ディップ法の場合と同様に、構造体の縁部領域に偏差が生じ 、これにより塗膜の均一性が妨げられてしまう。縁部におけるこの塗膜***の厚 さは、所望の被膜厚の５倍にまで達する。 平坦な基体におけるフォトレジストの塗布は、フォトリソグラフィ技術のため に使用される。フォトリソグラフィ技術は被膜構造の製造に用いられ、この場合 、感光性材料が、パターン付けすべき表面に塗布され、かつ、マスクまたは局所 的に作用するビーム描画装置を用いてエネルギビームを使用して照射され、次い で現像される。こうして、フォトレジストから成るパターンを形成することがで き、これらのパターンは、種々異なる薄膜技術のためのパターンとして使用され る。感光性材料の照射は、例えば電磁波または粒子放射線を用いて行われる。 フォトリソグラフィでは、一般的には約４３０ｎｍ〜２００ｎｍの波長範囲に ある紫外線が使用される。フォトリソグラフィ法は、半導体回路、センサまたは マイクロ技術系の製造分野に幅広い利用可能性を見出している。 公知の使用法では、基体として、平坦な、特に巨視的に平坦な基板が被膜処理 されるか、またはこのような基板の極めて軽度に曲げられた表面が被膜処理され るに過ぎない。 公知のスピン法では、所望のフォトレジスト塗膜厚が、スピンナの回転速度と 、フォトレジストの粘性とによって調節される。その都度の使用形態に応じて、 数１００ｎｍから数１０μｍまでの被膜厚が必要であり、これらの被膜厚は、基 体の、パターン付けすべき表面の領域に高い均質性を伴って塗布される。しかし ながら既に詳述したように、スピン法は、基体の巨視的に平坦な表面のためにし か使用することができない。 特にディップ法の場合に縁部領域に形成される塗膜***は、密着法における露 光時に、塗膜厚不均質性として、マスクと基板との間の不所望な間隔を生ぜしめ 、この間隔は「近接効果」と呼ばれる。この近接効果がフォトレジストパターン の品質および解像度に、欠点として実証された影響を及ぼす。さらに別の欠点に 見られるように、このような縁部領域は、より大きい被膜厚に基づき極めて少な いビーム量しか受けられず、故に、この縁部領域に形成されるパターンが不十分 にしか形成されず、および／または、余剰塗膜がパターン間に残留してしまう。 スプレー法による塗膜処理の場合には、既に述べた構造上の問題が生じる。さ らにこのような方法で、フォトレジストを極めて薄く形成することによって、フ ォトリソグラフィのために一般的に利用される数マイ クロメートルの被膜厚が得られるが、このことはフォトレジスト膜の品質にも不 利に作用する。この品質は、角隅および縁部における塗膜厚の不均質性を示す。 さらにスプレー法により、単に広い面積の塗膜処理が施されるにすぎず、このこ とはしかしながら、技術的かつ経済的な観点、すなわち少ないフォトレジスト消 費量における観点からすると、まさに不所望である。これらを考慮した結果、む しろ表面の規定の部分領域に塗膜処理を施すことが有利であるとされた。スプレ ー法においても、ディップ法においても、比較的高いフォトレジスト消費量が不 利である。 ヨーロッパ特許出願公開第０６０９４７８号明細書により、平坦な表面を被膜 処理するためのスプレー法が公知である。この方法では、非連続的な液滴を表面 に塗布し、次いで液滴を、この場合もやはり続くステップで均等化する。この方 法は、平坦な基板、例えばプリント配線板にしか適していない。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２９３３８号明細書には、平坦な基板の みが開示されており、この基板では、パターンが、一種のインクジェット式プリ ントヘッドを用いて形成される。 一層厚いフォトレジスト膜を塗布するために、従来の技術ではフォトレジスト フォイルが基体に塗布され、これにより膜厚の一層良好な均質性が達成される。 このような技術はしかしながら、より大きい被膜厚に しか適していない。さらに、回転体としての基体を使用した場合には縫合箇所が 形成されてしまう。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０１２９８８号明細書により、版板中間製 品を製造するための装置および方法が公知であり、この版板中間製品では、担体 を有する版が、形状および層厚において正確に寸法設定されたフォトポリマー帯 状体を備えている。このために装置は、フォトポリマー用の貯蔵容器と、版に沿 って可動な、下側に通路を備えた横帯状体と、この通路を前記貯蔵容器に接続す る供給部と、横帯状体に一体成形された剥離ナイフとを有している。フォトポリ マー層は、版板中間製品の製造時に担体に塗布される。次いでフォトポリマー層 は、マスクを介して化学活性化ビームで照射され、その後、マスクによって覆わ れた非照射領域が除去される。フォトポリマーは重力の影響を受けて供給され、 このために、フォトポリマーは貯蔵容器内に、予め規定された２．５〜２５ｃｍ の流動レベルに維持される。フォトポリマーの粘性は、被印刷物においては５０ ０〜２０，０００ｃＰ、有利には２，０００ｃＰで付与される。フォトポリマー 層は２５〜５１０μｍの層厚で塗布される。流動状のフォトポリマーのための供 給部は、毛細管状通路として横帯状体の一体成形部内に構成されている。個々の 供給部はこの際、０．７６〜１２．７ｍｍ、有利には２．２８〜６．３５ｍｍの 直径を有している。個々の 流出開口もしくは供給部は、３．１８〜２５．４ｍｍ、有利には６．３５〜１２ ．７ｍｍの相互間隔を有している。このことにより、例えば１回の供給運動で、 版板中間製品の平坦な版の担体に、横約４０ｃｍおよび縦約６０ｃｍのポリマー 帯状体が製造される。 本発明の課題は、従来の装置および方法を改良して、規定の、均質的な、均一 に薄い、かつ信頼性の良い塗膜を、構成素子の表面に塗布することができる、任 意に成形された基体、特に回転体の非平坦な表面にもフォトレジストを塗布する ための装置および方法を提供することである。 このような課題を解決するために、基体のための収容装置と、前記基体に対し て相対運動可能な、フォトレジストのための供給装置と、前記基体を規定通りに 運動させるための手段とが設けられており、しかも前記供給装置が少なくとも１ つの点源手段を有している形式の、基体の表面にフォトレジストを塗布するため の装置が、本発明による構成では、フォトレジストをその都度制限して塗布する ために点源手段が、円錐状に成形された先端部を有しているようにした。 特に、円錐状に成形された先端部が、円錐状に先細りになる繊維束としてか、 または、円錐状に先細りになる先端部を備えた毛細管システムとして形成されて いる。 前記課題を解決するために、基体の表面にフォトレ ジストを塗布するための方法では、本発明によれば、基体の、塗膜を施すべき表 面と、フォトレジストのための供給装置とが規定可能に、または予め規定されて 相対的に運動し合い、しかも基体の表面におけるフォトレジストの被膜厚を、フ ォトレジストのための供給装置の摺動速度、および／または前記供給装置の１つ または複数の点源手段の貫流量、および／または前記基体の回転速度を変化させ ることによって調節して、フォトレジストをその都度規定して塗布し、しかも点 源手段から、基体の塗膜処理すべき表面へのフォトレジストの移送を、重力に基 づき行うか、または、貯蔵室からのフォトレジスト供給を圧力制御することによ って行い、点源手段の円錐状に成形された先端部からのフォトレジストの放出を 行うようにした。 本発明のさらに有利な構成および方法が請求項２以下に記載されている。 これにより、任意に成形された基体に特に薄い塗膜を均一に設けることができ る、フォトレジストを塗布するための装置および方法が得られる。立体的な基体 のそれぞれの縁部または端部に、従来技術では一般的に発生していたような不利 な塗膜***がもはや生じない。種々異なる三次元的な構造体に塗膜処理を施すこ とができ、特に機械構成素子、工具および全く異なる形式の構成部材、ならびに 、レンズ幾何学形状等を形成するための分光光度計もしくは他の光学装置にも塗 膜処理を施すことができる。この際、種々異なる塗膜厚をその都度基体に塗布す ることができ、従って極めて有利には、段状のマスクを形成することもできる。 この段状のマスクのための使用は、特に、塗膜厚に傾斜度が必要な光学装置にお いて要求される。マイクロ光学系には、それ以外にも、フォトレジストの、かつ 、このフォトレジストを塗布すべき材料の種々異なるエッチング率の問題が生じ る。これらの問題はしかしながら、有利には本発明による方法によって、もしく は本発明による装置を用いて解決される。すなわち本発明によれば、従来の方法 では不可能であった強くパターン付けされる表面でさえも扱うことができる。微 細孔でさえも相応のフォトレジストを施すことができる。特に有利には、唯一の 塗膜痕跡を設けることができ、特に小さい範囲に、もしくは局所的にフォトレジ ストを塗布することができる。これによって、フォトレジストから成る任意の成 形部が形成されるだけではなく、コストも削減される。なぜならば、フォトレジ ストは、このフォトレジストが要求される箇所にのみ塗布されるからである。そ うでなければ、フォトレジストにかかるコスト、特に従来技術の方法を用いて広 い面積に亘って塗布する場合のコストは極めて高い。 請求の範囲 １．基体の表面にフォトレジストを塗布するための装置であって、基体（４０ ）のための収容装置（１４）と、前記基体に対して相対運動可能な、フォトレジ スト（５０）のための供給装置（２０）と、前記基体を規定通りに運動させるた めの手段（１６）とが設けられており、しかも前記供給装置（２０）が少なくと も１つの点源手段（３０）を有している形式のものにおいて、 フォトレジスト（５０）をその都度制限して塗布するために、点源手段（３０ ）が、円錐状に成形された先端部（３４）を有していることを特徴とする、基体 表面にフォトレジストを塗布するための装置。 ２．円錐状に成形された先端部が、円錐状に先細りになる繊維束としてか、ま たは、円錐状に先細りになる先端部を備えた毛細管システムとして形成されてい る、請求項１記載の装置。 ３．点源手段（３０）が衝撃加圧装置を有している、請求項１または２記載の 装置。 ４．円錐状に成形された先端部が、１μｍ〜１００μｍの曲率半径を有してい る、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。 ５．点源手段（３０）が、フォトレジスト（５０）のための貯蔵容器（３１） を備えた小管（３２）と、 該小管に接続している、円錐状に成形された先端部（３４）を備えた繊維束（３ ３）と、該繊維束と前記小管とを接続する焼きばめ管（３５）とを有している、 請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。 ６．衝撃加圧装置が、１つまたは複数のノズル状のエレメント（３６）と、作 動システム（３７）と、フォトレジストのための貯蔵室（３８）および／または 貯蔵容器と、該貯蔵容器にノズル状の前記エレメントを接続するための接続エレ メント（３９）とを有している、請求項３または４記載の装置。 ７．点源手段（３０）が、切換え可能なノズル配列体および／またはピン配列 体（８０）である、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８．切換え可能なノズル配列体および／またはピン配列体（８０）が、別個に 制御可能な複数のノズルまたはピンの形でマイクロシステムとして形成されてい る、請求項７記載の装置。 ９．特に、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置を用いて、基体の表 面にフォトレジストを塗布するための方法において、 基体（４０）の、塗膜を施すべき表面（４１）と、フォトレジスト（５０）の ための供給装置（２０）とが規定可能に、または予め規定されて相対的に運動し 合い、しかも基体の表面におけるフォトレジストの被膜厚を、フォトレジストの ための供給装置の摺動速度 、および／または、前記供給装置（２０）の１つまたは複数の点源手段の貫流量 、および／または、前記基体の回転速度を変化させることによって調節して、フ ォトレジストをその都度規定して塗布し、しかも点源手段から、基体の塗膜処理 すべき表面へのフォトレジストの移送を、重力に基づき行うか、または、貯蔵室 からのフォトレジスト供給を圧力制御することによって行い、点源手段の円錐状 に成形された先端部（３４）からのフォトレジストの放出を行うことを特徴とす る、基体の表面にフォトレジストを塗布するための方法。 １０．フォトレジスト（５０）を、円錐状に先細りになる繊維束を介してか、 または、円錐状に先細りになる先端部を備えた毛細管システムを介して案内する 、請求項９記載の方法。 １１．種々異なる粘性および組成成分を有するフォトレジストの塗布、および ／または、下塗剤または他の接着剤の塗布を、接着性の被膜が規定の領域に、ま たは基体の表面全体に形成されるように制御する、請求項９または１０記載の方 法。 １２．フォトレジストの塗布を、溶剤蒸気で満たされた室内で行い、しかも装 置の構成部分、特に基体（４０）と、フォトレジスト（５０）のための供給装置 （２０）とを前記室内に配置している、請求項９から１１までのいずれか１項記 載の方法。 １３．基体の表面に種々異なる塗膜厚を施し、および／または、フォトレジス トを部分区域、もしくは限定された小さい領域に、局所的または直線状に制限し て均質に塗布する、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。 １４．フォトレジストを１０μｍまでの被膜厚で、液滴状に基体の表面から間 隔をおいて前記表面に塗布するか、および／または、基体の前記表面と直接に接 触することによって塗布する、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．任意に成形された基体、特に回転体の非平坦な表面にフォトレジストを塗 布するための装置において、 基体（４０）のための収容装置（１４）と、前記基体に対して相対運動可能な 、フォトレジスト（５０）のための供給装置（２０）と、前記基体を規定通りに 運動させるための手段（１６）とが設けられており、しかも前記供給装置（２０ ）が、前記基体の表面（４１）に痕跡（５１）を設けるための少なくとも１つの 点源手段（３０）を有していることを特徴とする、非平坦な基体表面にフォトレ ジストを塗布するための装置。 ２．点源手段（３０）が、先端部（３４）または開口を備えたピン状のエレメ ント、もしくは、開口（７０）を備えたノズル状のエレメント（３６）であり、 しかも前記点源手段の所定の先端部幾何学形状またはノズル開口幾何学形状が設 けられている、請求項１記載の装置。 ３．点源手段（３０）が、液滴状に調量されたフォトレジストを塗布するため の衝撃加圧装置を有している、請求項１または２記載の装置。 ４．フォトレジストをその都度制限して塗布するために、点源手段が、円錐状 に成形された先端部（３４ ）を有し、特に円錐状に先細りになる繊維束の形か、または円錐状に先細りにな る先端部を備えた毛細管システムの形の先端部を有している、請求項１から３ま でのいずれか１項記載の装置。 ５．円錐状に成形された先端部が、１μｍ〜１００μｍの曲率半径を有してい る、請求項４記載の装置。 ６．点源手段（３０）が、フォトレジスト（５０）のための貯蔵容器（３１） を備えた小管（３２）と、該小管に接続している、円錐状に成形された先端部（ ３４）を備えた繊維束（３３）と、該繊維束と前記小管とを接続する焼きばめ管 （３５）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。 ７．衝撃加圧装置が、１つまたは複数のノズル状のエレメント（３６）と、作 動システム（３７）と、フォトレジストのための貯蔵室（３８）および／または 貯蔵容器と、該貯蔵容器にノズル状の前記エレメントを接続するための接続エレ メント（３９）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置 。 ８．点源手段（３０）が、特に別個に制御可能な、マイクロシステムとしての 複数のノズルまたはピンの形の、切換え可能なノズル配列体および／またはピン 配列体（８０）である、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。 ９．請求項１から８までのいずれか１項記載の装置 を用いて、任意に成形された基体、特に回転体の非平坦な表面にフォトレジスト を塗布するための方法において、 基体（４０）の、塗膜を施すべき表面（４１）と、フォトレジスト（５０）の ための供給装置（２０）とが規定可能に、または予め規定されて相対的に運動し 合い、しかも基体の表面におけるフォトレジストの被膜厚を、フォトレジストの ための供給装置の摺動速度、および／または前記供給装置（２０）の１つまたは 複数の点源手段の貫流性、および／または前記基体の回転速度を変化させること によって調節することを特徴とする、非平坦な基体表面にフォトレジストを塗布 するための方法。 １０．フォトレジストをその都度規定して塗布し、しかも点源手段から、基体 の塗膜処理すべき表面へのフォトレジストの移送を、重力に基づき行うか、また は、貯蔵室からのフォトレジスト供給を圧力制御することによって行う、請求項 ９記載の方法。 １１．種々異なる粘性および組成成分を有するフォトレジストの塗布、および ／または、下塗剤または他の接着剤の塗布を、接着性の被膜が規定の領域に、ま たは基体の表面全体に形成されるように制御する、請求項９または１０記載の方 法。 １２．フォトレジストの塗布を、溶剤蒸気で満たされた室内で行い、しかも装 置の構成部分、特に基体（ ４０）と、フォトレジスト（５０）のための供給装置（２０）とを前記室内に配 置している、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。 １３．基体の表面に種々異なる塗膜厚を施し、および／または、フォトレジス トを部分区域、もしくは限定された小さい領域に、局所的または直線状に制限し て均質に塗布する、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。 １４．フォトレジストを１０μｍまでの被膜厚で、液滴状に基体の表面から間 隔をおいて前記表面に塗布するか、および／または、基体の前記表面と直接に接 触することによって塗布する、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法 。