[发明专利]抗蚀剂膜形成用装置和方法以及模具原版制造用方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2011年9月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-218468所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及抗蚀剂膜形成用装置、抗蚀剂膜形成用方法和模具原版制造用方法，并且具体地涉及一种技术，其通过采用光刻技术对抗蚀剂膜进行三维图形化处理，并基于所得到的图形来加工模具原版。

背景技术

在典型的光刻步骤中，首先，通过旋转涂布机（spin coater）使基板旋转（例如，以3000rpm的转速进行20秒），从而将抗蚀剂均匀地涂布在基板上。接着，利用已经经过表面处理的平坦金属板（加热板）进行预烘（pre-baking），从而蒸发掉抗蚀剂层中的溶剂。然后，让光通过掩模照射在抗蚀剂层上，在所述掩模中通过安装有数字微镜器件（digital mirror device；DMD）等的曝光装置形成有预定图形。接着，涂布有抗蚀剂层的基板被浸入显影液中以除去抗蚀剂层上的未被曝光的部分。最后，进行后烘（post-baking），从而蒸发掉已经渗入到抗蚀剂层中的显影液。

然而，在三维光刻技术中，为了增大目标物品的高度（例如，增大至100μm），需要在基板上涂布厚的抗蚀剂。在此情况下，如图1中所示，在让旋转涂布机110旋转的同时将抗蚀剂103涂布在基板102上，并且利用加热了的平坦金属板（加热板）进行预烘。通过重复该步骤，能够形成厚的抗蚀剂涂层（参照图1的右侧）。在图1中所示的示例中，在基板102上形成有第一抗蚀剂层R1至第二十抗蚀剂层R20。

这样形成的三维抗蚀剂图形被用来制造模具原版（母版），并且该模具原版被转印从而制造出复制版（replica）。然后，利用复制版就能够大量地生产需要的物品。

然而，当利用上述技术反复涂布抗蚀剂时，如图2中所示，产生了显影残留（development residue）R’。显影残留是指当抗蚀剂的显影不彻底时，在不需要的位置中有抗蚀剂剩余的现象。该现象被认为是这样导致而来的：最初涂布的抗蚀剂层由于后续抗蚀剂层的层叠而过热，使得最初涂布的抗蚀剂层中的溶剂超出预期地被蒸发，从而产生了显影残留。如果为了抑制在最初涂布的抗蚀剂层上发生的显影残留而减弱加热，那么最后涂布的抗蚀剂层（例如，第二十抗蚀剂层R20）将会只是半干燥的。

解决这个问题的一种方法例如是围绕着样品（基板）的周边设置堤部（bank），并且利用抹刀状的刮板（spatula-shaped squeegee）来使抗蚀剂铺开。然而，在此情况下，由于加热不足，在厚厚涂布的抗蚀剂层的中心部分处无法实现所需程度的溶剂蒸发。

图3图示了在抗蚀剂层中剩余有超过9%的溶剂的情况下所获得的经过曝光之后的畸形图形（misshapen pattern）的一个示例。本应该是矩形形状的抗蚀剂图形P1的四边发生了变形，并且甚至在该矩形的内部形成了大量的类似于褶皱P1a的图形。

图4图示了在抗蚀剂层中的溶剂被合适地蒸发的情况下经过曝光之后的微细图形。当全体而言抗蚀剂层中的溶剂被蒸发至合适的程度（例如，9%以下）时，能够获得如图4中所示那样的无畸变的矩形抗蚀剂图形P2。

作为用于在晶片上形成具有精确图形的微细结构的技术，例如，日本专利文献JP 2008-130685A披露了如下的用于处理微细结构的方法：该方法中，在不破坏形成于晶片上的微细结构图形的前提下执行干燥处理。

发明内容

当采用光刻技术时，尤其当形成三维形状时，必须在如下区域内涂布厚的抗蚀剂：该区域在高度方向上远超过当实现以前的半导体和微机电系统（Micro Electro Mechanical System；MEMS）时的范围。因此，在形成并且层叠各抗蚀剂层的步骤中，需要甚至更加精确的曝光形状。

考虑到上述情况，本发明通过从抗蚀剂层中蒸发掉适量的溶剂来实现曝光后的精确抗蚀剂图形。