JPH0722305A - フォトレジスト膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差部を有する基板であっても、その形状に
影響されることのないフォトレジスト膜の形成方法およ
び厚いフォトレジスト膜の形成方法。 【構成】 基板外周部に金属，セラミックスあるいはプ
ラスチックで作製したマスクにより壁10を設け、基板１
と該壁10により形成される空間をフォトレジスト３で充
填し、該壁より上部の余分なフォトレジストをブレード
12で除去するか、スピンコート法によりフォトレジスト
を塗布しベークした後、該壁を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドあるい
は半導体などフォトリソグラフィー工程を必要とする製
造工程におけるフォトレジスト膜の形成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】フォトレジスト膜は目的とする膜厚を均
一に形成することが重要であり、通常、スピンコート法
やロールコート法を用いて形成されるが、いずれの方法
を用いても基板の形状による影響が大きい。そのため、
例えば膜厚分布が大きければ必要な膜厚は最小膜厚で制
御するため、最大膜厚は非常に厚くなり、フォトレジス
トパターンの精度低下を招くばかりでなく、この厚みを
確保できない場合さえある。さらに膜厚が基板の形状に
より変化するため、プロセスごとでの検討が必要となる
など非常に煩雑である。このことを一般に最も広く用い
られるスピンコート法を例にとり、その具体的例を図６
を用いて説明する。

【０００３】高さＴa，幅Ｈaの段差部22を有する基板21
にスピンコート法によりフォトレジスト23を塗布した状
態が図６(b)である。基板21の平坦部上の膜厚23aは均一
であるが、段差部22の上部の膜厚23bは薄くなり、下部
の膜厚23cは厚くなる。これはロールコート法を用いた
場合でも同様である。

【０００４】さらに基板21の基板外周部24上部には、フ
ォトレジストが厚く盛り上がった部分23dが形成され
る。この厚い盛り上がり部23dは、基板外周部やコーナ
ー部においてフォトレジストが遠心力により外部へ脱出
する応力と表面張力で基板に付着する力との釣り合いに
より形成され、盛り上がり高さは回転数，回転半径，フ
ォトレジストの粘性および基板との濡れ性で決まる。基
板外周部やコーナー部の盛り上がり部23dは、遠心力を
利用するスピンコート法の本質的欠点といえる。該盛り
上がり部23dは、後工程に悪影響をおよぼすため除去し
て図６(c)となるが、工程数増加の要因の一つになって
いる。

【０００５】次に、フォトマスク25を用い、公知のフォ
トリソグラフィー技術によるパターニング工程図６(d)
により得られたレジストパターン27は、段差部22の上部
の膜厚23bが薄くなる。段差部22の上部の膜厚23bの中で
最小膜厚部分28の膜厚をＴb，その他の均一な膜厚部分2
9の膜厚をＴcとすると、目的とする膜厚は最小膜厚Ｔb
を基準に設計する必要があり、したがって、(Ｔc−Ｔb)
の厚み分は余分な膜厚となる。Ｔc／Ｔbは段差部22の高
さＴa，幅Ｈaおよびスピンコートの回転数，フォトレジ
ストの粘性および基板との濡れ性で変化するが、Ｔc／
Ｔb＞10となることも多く、最小膜厚Ｔbが所定の厚みま
で厚くできなかったり、(Ｔc−Ｔb)の余分な膜厚が非常
に大きくなることにより、レジストパターンの精度低下
を招く原因ともなっている。

【０００６】また、近年、薄膜磁気ヘッドの製造プロセ
スにおいて、スライダーをフォトリソグラフィー技術を
用いたドライエッチングで作製する試みが盛んに行われ
ているが、加工深さによっては30μm以上のフォトレジ
スト膜を必要とするなど、厚い膜厚を形成する必要性が
高まっている。しかし、膜厚はスピンコート法ではフォ
トレジストの粘性と回転数、ロールコート法ではフォト
レジストの粘性とギャップとで調整するが、いずれもフ
ォトレジストの粘性に依存するところが大きく、現在開
発されている高粘性のフォトレジストを用いても30μm
程度が限界で、これ以上厚い膜を１工程で均一に形成す
ることはできない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
レジスト膜の形成方法では、基板外周部の盛り上がりを
除去する工程や、最小膜厚(Ｔb)が所定の厚さまで厚く
できなかったり、余分な膜厚が非常に大きくなりレジス
トパターンの精度低下の原因となる問題があった。本発
明はこれらの問題を解決するためのものであり、段差部
を有する基板であってもその形状に影響されることな
く、表面がフラットで凹凸のないフォトレジスト膜の形
成方法を提供するとともに、30μm以上の厚い膜厚を１
工程で均一に形成するフォトレジスト膜の形成方法を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基板の外周部に形成するフォトレジスト
膜厚に相当する高さの壁を設け、基板と該壁により形成
される空間をフォトレジストで充填した後、該壁より上
部の余分なフォトレジストをブレードで除去し、ベーク
してフォトレジストを固化させた状態で該壁を除去する
か(以下、ブレード法という)、基板の外周部にフォトレ
ジスト膜厚に相当する高さの壁を設け、スピンコート法
によりフォトレジストを均一分散させ、ベークしてフォ
トレジストを固化させた状態で該壁を除去する(以下、
スピンコート法という)ようにしたものである。壁は、
ウエットエッチング，ドライエッチング，射出成形ある
いは機械加工で作製した金属マスク，セラミックスマス
ク，プラスチックマスク、さらにはポリイミドテープな
ど、均一な厚みを有しベークの際、変質や変形あるいは
ガス発生のない材質であればよく、着脱が容易であれば
さらに望ましい。

【０００９】

【作用】上記手段により、本発明のブレード法ではフォ
トレジストが液状であるために、基板に段差があっても
液状フォトレジストがその部分へ入り込むことにより段
差を吸収し、表面張力により表面がフラットで凹凸のな
いフォトレジスト膜を形成することができる。さらに段
差の深さや形状を個別に検討する必要がなく、所望する
フォトレジスト膜の厚みに対し、壁の高さを設定するこ
とだけで目的を達成できるという簡便かつ信頼性の高い
方法であり、個別に検討する時間を省略できる。また、
外周部に設けた壁がフォトレジストのだれを防止するた
めに、フォトレジストの粘性に依存することなく膜厚を
制御することが可能である。また、スピンコート法では
壁の上に盛り上がり部が形成されるが、該壁を除去する
際、盛り上がり部も同時に除去され、結果的に表面がフ
ラットで凹凸のないフォトレジスト膜が形成される。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。図１は本発明の第１の実施例におけるブレード
法によりフォトレジスト膜を形成した場合の説明図であ
る。図１(a)〜(g)は基板１の中心部で切断した切断面を
示している。図１(a)は深さＴaが50μm，幅Ｈaが25mmの
段差部２を有する角型Ａl₂Ｏ₃−ＴiＣ複合セラミックス
基板１に、厚さ20μmのステンレスマスク(ＳＵＳ304)を
ポリイミドテープで接着することにより、高さ20μm(ス
テンレスマスクの厚みに相当する)の壁10を形成したも
のである。ステンレスマスクは表面に曲がりやうねりが
なく、基板１と密着して隙間がないことが望ましい。基
板１と壁10で形成される空間11に、例えばヘキスト製フ
ォトレジストＡＺ4400を滴下した後、１〜２分程度放置
して空間11にフォトレジストを充分行き渡らせて図１
(b)とした。

【００１１】次に、図１(c)，図１(d)のごとくブレード
12の先端を壁10の上に乗せて走査することにより、空間
11から上部の余分なフォトレジスト３eを除去し、さら
に１〜２分程度静置してフォトレジスト表面の荒れを表
面張力により均整化した。ブレード12の刃先は必ずしも
鋭利である必要はないが、直進度は高い方がフォトレジ
スト膜の形状がよい。この状態で壁10がないと膜厚はフ
ォトレジスト３の粘性に応じた膜厚まで減膜するが、壁
10が支えとなっているため、たとえ低粘性のフォトレジ
ストであっても減膜することはない。このため、本実施
例の方法によればフォトレジストの粘性に依存すること
なく膜厚を制御することが可能となる。

【００１２】次に、60℃で５分間ベークし、フォトレジ
スト内部の水分や溶剤を除去し、フォトレジストが固化
してからポリイミドテープを剥がしてステンレスマスク
を取り去ることにより壁10を除去し、段差上部３fの膜
厚20μm、段差下部３gの膜厚70μmの膜厚を形成した。
ここでベーク温度は100℃以下がよく、これ以上の温度
でベークするとフォトレジストが硬化しすぎて、壁10を
除去する際、フォトレジストがこの界面で切れ難くな
り、界面が荒れるおそれがある。ベークが足りない場合
は壁10を除去した後、行う方がよい。なお、通常、この
後フォトリソグラフィーによるパターニング工程やイオ
ンビームエッチングなどの加工工程に入るが、これらの
工程で特に問題にならなければ必ずしも、ベーク後、壁
10を除去する必要はなく、さら後工程で除去してもよ
い。次に、公知のフォトリソグラフィー技術により(図
１(f))、図１(g)のような段差部２の影響を受けず、減
膜のないレジストパターン７が得られた。

【００１３】ここで、上記実施例の中で段差部２の幅Ｈ
aが狭く、深さＴaが深い場合、すなわち細長い形状の段
差を有する基板において図２を用いて補足説明する。段
差部２の幅Ｈaが広く、深さＴaが浅い図２(a)のような
状態では特に問題ないが、段差部２の幅Ｈaが狭く、深
さＴaが深い図２(b)の場合、高粘度のフォトレジストを
用いるとフォトレジストが十分行き渡らない空間13が形
成される。該空間13を形成しないためには、細長い段差
部２に浸透できる程度の低粘度フォトレジストを用いれ
ばよい。通常、フォトレジストの粘性と膜厚とは密接な
関係があり、膜厚によって粘性がある程度決定され、自
由に粘性を選択することはできない。これに対し、本発
明の方法ではフォトレジスト膜厚が粘性に依存しないた
め、低粘度から高粘度まで選択の幅が広いことが大きな
特徴である。

【００１４】図３は本発明の第２の実施例におけるブレ
ード法により従来の方法では得られないような厚い膜厚
のフォトレジスト膜を１工程で形成した場合の説明図で
ある。図３(a)〜(c)は基板１の中心部で切断した切断面
を表している。フラットな表面のＳiＣセラミック基板
１に、厚さ120μmのプラスチックマスクをポリイミドテ
ープで接着することにより高さ120μmの壁10(プラスチ
ックマスクの厚みに相当する)を形成した(図３(a))。

【００１５】次に、例えばヘキスト製フォトレジストＡ
Ｚ4903を用い、またベークを90℃，30分行った他は第１
の実施例と全く同様の方法により、フォトレジスト膜厚
３fが80μmと厚い膜厚のフォトレジスト膜を１工程で作
製することができた(図３(c))。

【００１６】ここで、膜厚３fの80μmは、壁10の高さ12
0μmに対し40μm程度減膜しているが、これはベーク
時、液状フォトレジストが固化したことによる体積収縮
が原因である。フォトレジストの種類やベーク条件によ
っても異なるが、膜厚が厚くなるか、またはベーク温度
が高くなると体積収縮分も大きくなるため、この減膜分
をフォトレジスト膜の厚みに加えた厚みを壁の高さとす
ることにより、目標とするフォトレジスト膜厚が得られ
る。

【００１７】ここで通常のスピンコート法１工程で形成
できる膜厚は30μm程度までで、これ以上厚い膜厚が必
要な場合は、１度薄いフォトレジスト膜を作製した上
に、２度，３度と複数回重ねて形成するという方法が提
案されている。比較例として、図４に通常のスピンコー
ト法で３回重ねてフォトレジスト膜を形成した場合を示
す。この方法では、製造工程数が増加するとともに、フ
ォトレジスト膜を形成する度に、ベークが必要であるた
め、例えば各層ごとにＷcalの熱量を加えれば、第一層
(13a)は３Ｗcal，第二層(13b)は３Ｗcal，第三層(13c)
は３Ｗcalと、それぞれ異なった熱量が加わるためフォ
トレジストの硬化や収縮の度合いが異なり異質の層が形
成される。このような異質な層ではフォトリソグラフィ
ーにより形成されるレジストパターンの精度低下を招
く。本発明の方法によれば、厚いフォトレジスト膜を１
工程で形成できるため工程数削減によるコストダウンを
図れるだけでなく、膜質が均質であるためにレジストパ
ターンの高精度化も可能となる。

【００１８】図５は本発明の第３の実施例におけるスピ
ンコート法により、フォトレジスト膜を形成した場合の
説明図である。図５(a)〜(c)は基板１の中心部で切断し
た切断面を表している。６インチ径のＳi基板１に、厚
さ20μm、幅３mmのＡl₂Ｏ₃セラミックスマスクを接着剤
で接着することにより壁10(セラミックスマスクの厚み
に相当する)を形成した(図５(ａ))。このＳi基板１を20
00rpmで回転させながら、例えばヘキスト製フォトレジ
ストＡＺ4620を滴下して60秒間保持した後、停止させた
状態が図５(b)である。図５(b)では、スピンコート法の
特有欠点である基板外周部の盛り上がり部３dが壁10の
上に形成された。次に70℃の温度で15分間ベークしフォ
トレジスト内部の水分や溶剤を除去し、フォトレジスト
が固化してからＡl₂Ｏ₃セラミックスマスクを取り出す
ことにより、壁10を除去して図５(c)としたが、基板外
周部の盛り上がり部３dも壁10とともに除去されるた
め、結果的に外周部に盛り上がり部のない14μm厚みの
フォトレジスト膜を形成できた。

【００１９】なお、上記の工程で壁10がない場合、すな
わち通常のスピンコート法を用い同じ条件でフォトレジ
スト膜を形成すれば膜厚は10μmとなり、本発明のスピ
ンコート法による膜厚14μmよりも４μm薄くなる。これ
は壁を設けることにより、フォトレジストが遠心力で基
板外へ脱出しようとする応力を幾分遮断するため、スピ
ンコート法の方が膜厚が若干厚くなったものと考えられ
る。

【００２０】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、本発明
は段差部を有する基板であっても、その基板の形状に影
響されることなく表面がフラットで、凹凸のないフォト
レジスト膜を形成することができ、また30μm以上厚み
を有するフォトレジスト膜でも１工程で形成することが
できる。さらにスピンコート法との組合せにより、スピ
ンコート法特有の欠点である外周部に盛り上がりのない
フォトレジスト膜を形成することができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるブレード法によ
るフォトレジスト膜の形成方法を示した図である。

【図２】本発明のブレード法を細長い基板に対して適用
した場合の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例においてブレード法によ
り膜厚の厚いフォトレジスト膜の形成方法を示した断面
図である。

【図４】通常のスピンコート法で膜厚の厚いフォトレジ
スト膜を形成した場合の断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例におけるスピンコート法
によるフォトレジスト膜の形成方法を示した図である。

【図６】従来のフォトレジスト膜の形成方法を説明する
断面図である。

【符号の説明】

１，21…基板、 ２,22…段差部、 ３，23…フォトレ
ジスト、 ５，25…フォトマスク、 ６，26…露光光、
７，27…レジストパターン、 10…壁、 11，13…空
間、 12…ブレード、 24…基板外周部、 28…最小膜
厚部分、 29…均一な膜厚部分。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の外周部に形成するフォトレジスト
   膜厚に相当する高さの壁を設け、基板と前記壁により形
   成される空間をフォトレジストで充填した後、前記壁よ
   り上部の余分なフォトレジストをブレードで除去し、ベ
   ークしてフォトレジストを固化させた状態で前記壁を除
   去することにより、任意の厚みを有するフォトレジスト
   膜を形成することを特徴とするフォトレジスト膜の形成
   方法。
2. 【請求項２】 基板の外周部に形成するフォトレジスト
   膜厚に相当する高さの壁を設け、スピンコート法により
   フォトレジストを均一分散させ、ベークしてフォトレジ
   ストを固化させた状態で前記壁を除去することによりフ
   ォトレジスト膜を形成することを特徴とするフォトレジ
   スト膜の形成方法。