抗蚀剂膜形成用装置和方法以及模具原版制造用方法

专利名称：抗蚀剂膜形成用装置和方法以及模具原版制造用方法
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100 μ m)，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Iio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Rl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Pl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Pla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。
本发明的一个实施方案提供了一种抗蚀剂膜形成用装置，其包括涂布部，所述涂 布部被设置成在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；加热部，所述加热部被设置 用于加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂；计量部，所述计量部被设置用 于测量正在被所述加热部加热的所述样品的重量；以及控制部，所述控制部被设置成通过 如下方式来控制多个抗蚀剂层在所述样品上的层叠基于由所述计量部测量到的所述样品 的重量，执行所述加热部的加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的 溶剂，以此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序，并且通过对所述涂布部和所述加热部 进行同样的控制，使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定 的次数。
本发明的另一实施方案提供了一种抗蚀剂膜形成用方法，其包括如下步骤在让 基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所 述抗蚀剂；测量正在被加热的所述样品的重量；基于所测量到的所述样品的重量，执行加 热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，由此实现在所述基板上 形成抗蚀剂层的工序；以及使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序 重复预定的次数，由此在所述样品上层叠多个抗蚀剂层。
本发明的又一实施方案提供了一种模具原版制造用方法，其包括以下步骤在让 基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所 述抗蚀剂；测量正在被加热的所述样品的重量；基于所测量到的所述样品的重量，执行加 热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，由此实现在所述基板上 形成抗蚀剂层的工序；使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复 预定的次数，由此在所述样品上层叠多个抗蚀剂层；利用具有不透明部的掩模，对由所述多 个抗蚀剂层形成的抗蚀剂膜进行光照射并曝光；以及对曝光后的所述样品进行显影，在所 述抗蚀剂膜上形成预定的图形。
根据本发明的上述实施方案，对样品加热，所述样品中通过在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开从而在基板上涂布有抗蚀剂。在此时，用计量部测量正在被加热 的所述样品的重量。然后，基于被测量到的所述样品的重量，通过进行加热直到从涂布于所 述样品上的所述抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，在所述基板上形成抗蚀剂层。然后，使在形 成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的步骤重复预定的次数，从而通过在所述 样品上层叠多个抗蚀剂层来形成厚的抗蚀剂膜。
根据本发明的再一实施方案，由于能够在单独管理从层叠的各抗蚀剂层的每一者 蒸发的溶剂量的同时进行加热，所以能够从各抗蚀剂层蒸发掉适量的溶剂。
根据本发明的上述各实施方案，通过在控制从抗蚀剂层蒸发的溶剂量的同时层叠 抗蚀剂层，能够凭借从各抗蚀剂层蒸发适量的溶剂来实现曝光后的精确抗蚀剂图形。


图1是图示了以前的光刻步骤的概要的说明图2是显影残留的说明图3是图示了当从抗蚀剂层蒸发掉的溶剂量不合适的时候抗蚀剂图形的示例的 示意性平面图4是图示了当从抗蚀剂层蒸发掉的溶剂量合适的时候抗蚀剂图形的示例的示 意性平面图5是图示了本发明实施方案的利用抗蚀剂膜形成用方法的模具原版制造用方 法的概要的说明图6是图示了本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用装置的结构示例的说明图7是图示了在本发明实施方案的利用抗蚀剂膜形成用方法形成的样品中的厚 度测量位置的示例的平面图8是图示了本发明实施方案中的样品的厚度的测量结果的图表；
图9是图示了在本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法中烘焙时间与溶剂剩余 量之间的关系不例的图表；
图10是图示了基于本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法而形成的抗蚀剂膜的 示例的横截面图；以及
图1lA至图1lC是采用以前的加工技术形成的模具原版的表面的照片实例，其中 图1lA图示了被螺旋加工过程加工过的表面，图1lB图示了被线扫描加工过程加工过的表 面，图1lC图示了被非球面加工过程加工过的表面。
具体实施方式
下面，将参照附图来详细说明本发明的优选实施方案。请注意，在本说明书和附图 中，具有实质上相同的功能和结构的构件用相同的附图标记表示，并且省略对这些构件的 重复说明。
将按照如下顺序进行说明。
一、示例性实施方案(烘箱室包含计量器的示例)
二、其它实施方案
一、示例性实施方案
现在将说明本发明实施方案的利用抗蚀剂膜形成用方法的模具原版制造用方法。
1、模具原版制造用方法
图5是图示了本发明实施方案的利用抗蚀剂膜形成用方法的模具原版制造用方 法的概要的说明图。
概括来讲，本发明实施方案的模具原版制造用方法包括抗蚀剂涂布步骤、加热步 骤、曝光步骤、显影步骤和转印步骤，并且通过重复上述涂布步骤和上述加热步骤实现基板 上的厚的抗蚀剂涂层。
抗蚀剂涂布步骤
抗蚀剂涂布步骤是这样的步骤其中，通过使用旋转涂布机1，在让由玻璃等制成 的基板2在水平面内旋转(例如以IOOOrpm的速度旋转20秒)的同时使抗蚀剂4滴落、旋转 并铺开，从而将抗蚀剂均匀地涂布在样品上。旋转涂布机I是涂布部5的一个构件。
在该抗蚀剂涂布步骤中，较佳的是，在基板2的周边上或在基板2的上表面及外 周部上设置有堤部3 (壁部)。通过设置该堤部3，涂布后在径向上铺开的抗蚀剂的周缘部 能够接触堤部3并被堤部3封锁住，从而允许涂布厚的抗蚀剂膜。例如，可以使用所谓的 Teflon (特氟隆，即聚四氟乙烯，一种氟树脂)来设置高度为O. 6mm的堤部3。
抗蚀剂4可以是对光和电子束等中的光量子敏感的材料。例如，在本实施方案中， 使用的是具有如下特性的负型抗蚀剂在被光、X射线或电子束照射的情况下，该抗蚀剂变 得在显影液中不溶或难溶，因而直到显影之后抗蚀剂仍留在基板表面上。依赖于所需要的 形状，也可以视情况使用具有相反特性的正型抗蚀剂。
加热步骤
加热步骤是这样的步骤用诸如烘箱等箱形的加热部6来加热(也称为“烘焙”)上 面涂布有抗蚀剂4的基板2 (即样品)。用具有箱形密闭空间的加热部6进行的加热把从受 热的空气和样品产生的蒸汽留在该箱内，防止抗蚀剂层的过热，防止溶剂的过多蒸发，并且 有利于调节被蒸发的溶剂的量。在此例中，一个抗蚀剂层在100° C被加热5分钟。
在该加热步骤中，测量正在被加热的样品的重量。然后，基于所测量到的样品的重 量，进行加热直到从涂布于样品上的抗蚀剂蒸发了预定量的溶剂，于是在基板2上形成了 抗蚀剂层Rn。这样的测量和基于该测量结果进行的控制是本发明的重要特征。下文中将参 照图6来说明测量方法。
在该加热步骤中，同样，通过在样品上设置有堤部3，在径向上铺开的抗蚀剂的周 缘部能够接触堤部3并被堤部3封锁住，从而防止抗蚀剂由于加热而流出，并且使得能够涂 布厚的抗蚀剂膜。
将上述的抗蚀剂涂布步骤和加热步骤重复预定的次数以在样品上层叠各抗蚀剂 层，从而在基板2上形成了所需厚度的由多个抗蚀剂层形成的抗蚀剂膜R。
曝光步骤
曝光步骤是这样的步骤用光通过具有用于对曝光量进行局部控制的不透明部的 掩模而照射其中层叠有多个抗蚀剂层Rn的抗蚀剂膜R。
例如，来自光源8的光通过掩模7照射在其中层叠有多个抗蚀剂层的抗蚀剂膜R 上，在掩模7中利用安装有DMD (数字微镜器件)的曝光装置形成有预定图形。可以被用 作掩模7的示例包括具有用于对抗蚀剂膜R进行三维加工的不透明部且被称为灰阶掩模(graytone mask)或光掩模(photomask)的掩模。
显影步骤
该显影步骤是对曝光后的样品进行显影从而在抗蚀剂膜R上形成预定的三维图 形的步骤。
例如，将曝光后的样品浸入到显影液中以去除抗蚀剂膜上的未被曝光的部分。典 型地，在显影后通常要执行用冲洗液清洗掉已经渗入抗蚀剂膜R中的显影液的处理，或者 要执行被称为“后烘焙”的热处理以蒸发掉附着的显影液或冲洗液。在本发明中，也能够执 行用冲洗液进行的清洗处理或者后烘焙处理。
当上述显影步骤结束时，就得到了具有预定的三维图形的模具原版。该模具原版 上的这种预定的三维图形被转印到树脂等上，从而制造出复制版(模具)。
2、抗蚀剂膜形成用装置的结构示例
接着，将说明通过执行模具原版制造过程中的抗蚀剂膜形成步骤和加热步骤来形 成抗蚀剂膜的抗蚀剂膜形成用装置。
图6是图示了本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用装置的结构示例的说明图。
本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用装置10是由旋转涂布机室20、传送室30和用 于加热样品的烘箱室40这三个空间形成的。
旋转涂布机室20设置有旋转涂布机I和用于从样品的上面涂布抗蚀剂4的抗蚀 剂供给部(喷嘴24)作为涂布部5。旋转涂布机I的旋转平台(旋转部的示例)设置在旋转 涂布机室20的下部。在该旋转平台的上表面上布置有传送托盘22。样品在被置于传送托 盘22上的状态下进行旋转，并且抗蚀剂4从喷嘴24滴落在样品上。在传送托盘22及基板 2的上面设置有使得涂布厚的抗蚀剂4成为可能的旋转杯(spin cup)23，旋转杯23以防止 由于旋转涂布机I的旋转而导致该旋转杯23错位的方式设置着。
旋转杯23具有与堤部3相同的功能。例如，旋转杯23可以是在与基板2相对的 侧没有底部的圆柱形(或圆锥形)容器。旋转杯23的形状考虑了诸如在涂布期间内的排气 或抗蚀剂跳弹(resist ricochet)以及在后续加热期间内产生的蒸汽的对流(加热效率和 品质)等因素。旋转杯23设置在基板2的上表面上，且该圆柱形的圆筒部(或者圆锥形的圆 锥面)的下表面位于基板2的上表面的周缘部附近。
粘合剂23a涂敷在旋转杯23的下表面上，从而该下表面被紧密粘合至基板2的上 表面。因此，防止了抗蚀剂从样品与旋转杯23之间的间隙中漏出。此外，在该旋转杯的上 表面上设置有盖部。在该盖部中与抗蚀剂4液滴落下的路线相对应的位置处形成有抗蚀剂 液滴通过孔23h。
传送室30设置在旋转涂布机室20与烘箱室40之间的途中。在传送室30内设置 有用于同时传送样品、旋转杯23和传送托盘22的传送部31。传送部31具有传送机器人 32。通过传送机器人32的第一臂33和第二臂34的输送,传送托盘22在旋转涂布机室20 与烘箱室40之间被传送。
在烘箱室40中设置有用于加热样品的加热部6。在本实施方案中，采用烘箱作为 加热部6的示例。该烘箱将受热的空气和从样品产生的蒸汽留在其内部，防止了抗蚀剂层 的过热，防止了溶剂的过多蒸发，并且有利于调节被蒸发的溶剂的量。
在加热部6的下侧设置有用于测量样品重量的计量器42 (计量部的示例)来测量涂布于样品上的抗蚀剂中已经被蒸发的溶剂量。计量器42被布置为使其上表面是水平的。 此外，在计量器42的下侧设置有用于保持精确水平度的水平仪43 (水平度保持部的示例)， 从而使得样品在加热期间能够被保持为处于水平状态。
在旋转涂布机室20与传送室30之间设置有第一闸门21作为分隔部，在传送室30 与烘箱室40之间设置有第二闸门41作为分隔部。
旋转涂布机室20与传送室30之间的第一闸门21用来防止在旋转涂布机室20中 进行涂布的抗蚀剂飞溅到传送室30中的传送机器人32上。
传送室30与烘箱室40之间的第二闸门41被设置用来防止由于来自烘箱室40的 热空气被导入到旋转涂布机室20中而导致当样品在旋转涂布机室20中被加热时溶剂从抗 蚀剂中蒸发。
抗蚀剂膜形成用装置10包括用于控制旋转涂布机室20、传送室30和烘箱室40中 的各种设备的操作的控制装置50。
控制装置50包括用于控制涂布部5的抗蚀剂供给操作的供给控制电路52 ;用于 控制旋转涂布机I的旋转操作的旋转驱动电路53 ;用于控制第一闸门21和第二闸门41的 开启/闭合操作的开/关驱动电路54 ;用于控制传送机器人32的传送操作的传送驱动电 路55 ;以及用于控制加热部6的加热操作的加热控制电路56。
控制装置50还包括用于将从计量器42输入的模拟信号测量数据转换为数字信 号并输出该数字信号的模拟数字转换电路(下文中称为“ADC”)57 ;以及用于存储从各抗蚀 剂层蒸发的溶剂允许量的阈值的非易失性存储器58 (存储部的示例)。如果使用易失性存 储器，那么需要在每次启动控制装置50时将阈值预先存储在该存储器中。在存储器58中 存储有抗蚀剂涂布条件、抗蚀剂加热条件、蒸发的溶剂允许量的阈值等。
另外，控制装置50还包括控制部51。控制部51向上述电路52至电路57以及存 储器58输出控制信号，输入并输出数据，并且执行在上述电路52至电路57以及存储器58 的操作中的控制和运算。控制部51例如是诸如MPU (Micro-Processing Unit ;微处理器) 等运算处理装置，其基于存储在存储器58中的程序和数据来执行所期望的控制和运算。
3、抗蚀剂膜形成用方法
首先，在旋转涂布机室20中，将基板2放置在布置于旋转涂布机I的旋转平台上 的传送托盘22中。
在控制部51检测到来自监控人员的手动输入信号或从传感器(未图示)输出的信 号从而确认基板2已经被放置在传送托盘22上之后，控制部51基于存储在存储器58中的 程序向供给控制电路52输出控制信号。在该供给控制电路的控制下，从抗蚀剂供给部(喷 嘴)24供给适量的抗蚀剂4。从喷嘴24供给的抗蚀剂4穿过形成于旋转杯23的上表面(盖 部)中的抗蚀剂液滴通过孔23h，并且落到基板2上。
在抗蚀剂4落到基板2上之后，控制部51向旋转驱动电路53输出控制信号从而 使旋转涂布机I的旋转平台旋转。旋转涂布机I的旋转平台以预定的速度旋转几十秒，例 如以IOOOrpm的速度旋转20秒。落在基板2上的抗蚀剂4借助旋转的离心力而在径向上 铺开，从而在基板2上均匀地涂布了第一抗蚀剂层(初始抗蚀剂涂布步骤)。
旋转涂布机I的速度越快，旋转而铺开之后的抗蚀剂层的厚度就越薄。通常，膜的 厚度越薄，热处理期间的管理就越容易。然而，在本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法中，由于加热步骤和膜形成步骤是在对从层叠的各抗蚀剂层每一者蒸发的溶剂量进行管理 的同时予以进行的，所以即使对于比以前更厚的抗蚀剂层而言，仍能够形成具有良好均匀 性的抗蚀剂层。因此，能够通过将旋转涂布机I的速度减小至例如IOOOrpm来抑制用于形 成抗蚀剂膜的抗蚀剂层的数量，从而增加每个抗蚀剂层的厚度。因此，能够减少用于形成抗 蚀剂层的步骤(涂布步骤和加热步骤)的执行次数，这使得能够缩短抗蚀剂膜形成用时间和 模具原版制造用时间。
在涂布了第一抗蚀剂层之后，控制部51停止旋转涂布机I的旋转，向开/关驱动 电路54输出控制信号，并且依次开启第一闸门21和第二闸门41。然后，控制部51通过向 传送驱动电路55输出控制信号来控制传送机器人32，使得处于旋转涂布机室20中的放置 有涂布了第一抗蚀剂层的基板2 (样品)的传送托盘22经由传送室30被传送至烘箱室40， 并被布置到计量器42的上表面上。在传送机器人32的第一臂33和第二臂34已经返回传 送室30侧之后，关闭第二闸门41。为了防止热空气在此阶段流入旋转涂布机室20，可以在 第二闸门41之前先关闭第一闸门21。
在控制部51已经检测到例如来自计量器42的输出信号从而确认放置有样品的传 送托盘22已经被布置在烘箱室40中的计量器42上之后，控制部51从计量器42获取关于 加热前(以及刚刚加热后)的样品重量的测量数据。然后，控制部51基于存储在存储器58 中的程序向加热控制电路56输出控制信号，并且以预定的温度加热样品。在样品的加热期 间，计量器42经由ADC 57定期向控制部51馈送关于样品重量的测量数据(初始加热步骤)。 需要注意的是，优选的是，控制部51在样品被传送至烘箱室40之前将烘箱室40内的环境 设定为与加热时的环境相同的状态。
控制部51基于加热前的样品重量和加热期间的样品重量不断地计算从第一抗蚀 剂层蒸发掉的溶剂量，并且将计算结果与存储在存储器58中的第一抗蚀剂层蒸发量的阈 值进行比较。
如果从第一抗蚀剂层蒸发掉的溶剂量已经达到规定的溶剂蒸发量，那么控制部51 向开/关驱动电路54和传送驱动电路55输出控制信号从而打开第二闸门41。然后，传送 机器人32将放置有样品的传送托盘22传送至传送室30，并且关闭第二闸门41。接着，控 制部51打开第一闸门21，再将传送托盘22传送至旋转涂布机室20，将传送托盘22布置在 旋转涂布机I的旋转平台上，并且关闭第一闸门21。
然后，控制部51通过控制供给控制电路52和旋转驱动电路53在样品上(即在基 板2上的第一抗蚀剂层上)均匀地涂布第二抗蚀剂层(第二抗蚀剂涂布步骤)。虽然叠置了 各抗蚀剂层，但是凭借固定在样品上方的旋转杯仍能够获得厚的抗蚀剂涂层。
在样品上涂布了第二抗蚀剂层之后，控制部51控制开/关驱动电路54和传送驱 动电路55，使得上面放置有涂布了第二抗蚀剂层的样品的传送托盘22被传送至烘箱室40。 然后，控制部51再次执行上述热处理(第二热处理)。
此外，控制部51基于加热前的样品重量和加热期间的样品重量不断地计算从第 二抗蚀剂层蒸发掉的溶剂量，并且将计算结果与存储在存储器58中的第二抗蚀剂层蒸发 量的阈值进行比较。
如果从第二抗蚀剂层蒸发掉的溶剂量已经达到规定的溶剂蒸发量，那么控制部51 将放置有样品的传送托盘22从烘箱室40传送至旋转涂布机室20，并且在样品上进行第三抗蚀剂层的涂布。在已经涂布了第三抗蚀剂层之后，控制部51将放置有样品的传送托盘22 从旋转涂布机室20传送至烘箱室40，并加热样品。然后，控制部51基于加热前的样品重量和加热期间的样品重量不断地计算从第三抗蚀剂层蒸发掉的溶剂量，并且将计算结果与存储在存储器58中的第三抗蚀剂层蒸发量的阈值进行比较，然后基于该比较结果进行接下来的控制。通过反复执行这样的抗蚀剂涂布步骤和加热步骤，能够在样品上层叠抗蚀剂层直到达到目标层数，由此，形成了其中抗蚀剂中的溶剂剩余量已经被调节至合适程度的厚抗蚀剂膜R (第四以及后续的抗蚀剂涂布步骤和加热步骤)。
在样品上已经形成了厚抗蚀剂膜R之后，如图5中所示，光通过具有用于对曝光量进行局部控制的不透明部的掩模7照射在通过层叠多个抗蚀剂层而形成的抗蚀剂膜R上 (曝光步骤)。
然后，将曝光后的样品浸入显影液中(显影步骤)。在显影已经完成之后，获得了在抗蚀剂膜R上形成有预定的三维图形的模具原版。
通过加热具有上述预定的三维图形的该模具原版，并且通过按压该模具原版将上述预定的三维图形转印到例如树脂上，由此制造出复制版(模具)。使用这样的复制版能够制造出t吴制物品。
4、与模具原版有关的测量数据
现在，基于与利用本发明方法而获得的模具原版有关的测量数据，说明本发明实施方案的有利效果。
图7图示了对给定样品的抗蚀剂膜的厚度进行测量时的位置。图8是图示了该样品的抗蚀剂膜的厚度的测量结果的图表。
图7中所示的样品61是通过将利用本发明的抗蚀剂膜形成用方法形成有抗蚀剂膜的样品切割成例如矩形而得到的。在本示例中，在沿着该矩形的长度方向的四个位置(点 I至点4)处测量膜厚度。如图8中所示，水平轴表示测量位置，垂直轴表示膜厚度，上述测量数据是与基于以前的方法获得的测量数据一起绘出的。
如图8中所示，在以前的方法(改进之前虚线)中，膜厚度根据测量位置的不同而存在着大约78μπι的差异。然而，借助本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法(改进之后 实线)，例如500 μ m膜的厚度差异为12 μ m，即有了实质上的改善。这说明了一个事实通过层叠多个抗蚀剂层形成的抗蚀剂膜的厚度通常是相同的而与测量位置无关。
图9是图示了样品的烘焙时间(分钟)与溶剂剩余量(％)之间的关系的图表。
烘焙时间是指各抗蚀剂层的累积加热时间。在图9中所示的示例中，得到了这样的结果当用给定的抗蚀剂形成的抗蚀剂膜的累积热处理时间超过40分钟时，溶剂的剩余量减少至9%以下，从而不会产生溶剂残留。
图10是利用本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法形成的抗蚀剂膜的示例的横截面图。
如图10中所示，通过使用由本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法形成的抗蚀剂膜，能够均匀地形成具有500 μ m厚度的抗蚀剂膜R的厚度。
图11A至图11C是使用以前的加工技术(机械加工)形成的模具原版的表面的照片实例。图11A图示了通过螺旋加工技术加工后的表面，图11B图示了通过线扫描加工技术加工后的表面，图11C图示了通过非球面加工技术加工后的表面。
在图1lA至图1lC中示出的各示例中，由于在所有的模具原版表面上都反复出现了亮部71和暗部72，所以能够看出表面是不平坦的。相反，如图10中所示,采用本发明实施方案的抗蚀剂膜形成用方法时，因为即使对于厚膜(例如500 μ m)也能够形成具有高度均匀性的抗蚀剂膜，所以能够精确地以平坦的方式形成样品(模具原版)的表面。
如上所述，根据本发明实施方案，通过在对从各抗蚀剂层蒸发的溶剂量进行管理的同时层叠各抗蚀剂层，能够确保每一层的蒸发掉的溶剂量是均匀的。因此，能够在曝光后的抗蚀剂膜中形成清晰的图形，并且在曝光后进行的显影过程中不会产生显影残留。于是， 即使层叠而成的抗蚀剂膜较厚(例如500 μ m)，仍能够形成比以前(例如100 μ m)更加均匀并且品质更好的抗蚀剂膜。
此外，通过在烘箱室中进行烘箱加热，能够形成具有品质良好的抗蚀剂膜，在这样的抗蚀剂膜中，抑制了最下层或与最下层接近的抗蚀剂层的过热并且不会产生显影残留。
另外，通过在烘箱室中的加热部的下侧布置用于精确地保持水平度的水平仪，能够确保加热期间的水平度，并且能够改善涂布后的抗蚀剂的面内均匀性。
二、其它实施方案
在上述实施方案的抗蚀剂膜形成用方法中，从构成上述多个抗蚀剂层的各抗蚀剂层中蒸发的溶剂量的阈值可能被设定为固定值。然而，如图1中所示，可以为各抗蚀剂层设定不同的阈值以反映如下事实在较早阶段里形成的抗蚀剂层被加热更多次并且因此往往呈现出更大的蒸发量。例如，可以降低从在较早阶段里形成的抗蚀剂层中蒸发掉的溶剂量的阈值，并且可以逐个地增大从在较晚阶段里形成的抗蚀剂层中蒸发掉的溶剂量的阈值， 从而使得整个抗蚀剂膜中的蒸发量接近或等于目标值。因此，如果在各抗蚀剂层的阶段中合适地设定蒸发量的阈值，就能够通过单独地调整各抗蚀剂层的加热操作将剩余的溶剂调节至合适的程度。因此，能够在由多个抗蚀剂层形成的抗蚀剂膜中防止显影残留，并且能够提闻|旲具原版的品质。
在图6中所示的抗蚀剂膜形成用装置中，通过设置有一个旋转涂布机室20和一个烘箱室40，并且通过用传送部31使传送托盘22在旋转涂布机室20和烘箱室40之间来回移动，实现了更厚的抗蚀剂膜。然而，通过设置在数量上等于将要层叠的层数的多个旋转涂布机室20和烘箱室40，还能够执行串行膜沉积工序(线工序(line step) )0
另外，本发明还可以实现如下方案。
(I) 一种抗 蚀剂膜形成用装置，其包括
涂布部，所述涂布部被设置用来在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；
加热部，所述加热部被设置用来加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂；
计量部，所述计量部被设置用来测量正在被所述加热部加热的所述样品的重量； 以及
控制部，所述控制部被设置成通过如下方式来控制多个抗蚀剂层在所述样品上的层叠基于由所述计量部测量到的所述样品的重量，执行所述加热部的加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，由此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序，并且通过对所述涂布部和所述加热部进行同样的控制，使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数。
( 2 )根据(I)所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中，
在将要形成的所述抗蚀剂膜中，将所述溶剂的蒸发量的阈值设定成使得所述阈值 从最下层的抗蚀剂层到最上层的抗蚀剂层是增大的，
并且，所述控制部被设置成进行如下控制执行所述加热部的加热操作直到从各 个抗蚀剂层中蒸发掉的溶剂量达到对应的阈值。
(3 )根据(I)或(2 )所述的抗蚀剂膜形成用装置，还包括水平度保持部，所述水平 保持部被设置用来当所述样品被所述加热部加热时保持所述样品的水平度。
(4)根据(I)至(3)中任一者所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中所述加热部被设置 成将所述样品封闭在密闭的空间内进行加热。
(5)根据(I)至(4)中任一者所述的抗蚀剂膜形成用装置，还包括传送托盘，所述 传送托盘布置于所述涂布部的旋转平台上，在所述涂布部中，所述样品被放置于所述传送 托盘的上表面上；以及
传送部，所述传送部被设置用来在所述涂布部与所述加热部之间传送处于放置有 所述样品的状态下的所述传送托盘。
(6)根据(I)至(5)中任一者所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中在所述基板的上表 面上在所述基板的外周部附近设置有圆柱形容器。
(7)根据(6)所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中在所述圆柱形容器的下表面上涂布 有粘合剂，并且所述圆柱形容器的所述下表面与所述基板的所述上表面被紧密粘合。
( 8 )根据(I)至(7 )中任一者所述的抗蚀剂膜形成用装置，还包括
第一分隔部，所述第一分隔部用于分隔布置有所述涂布部的空间与布置有所述传 送部的空间；以及
第二分隔部，所述第二分隔部用于分隔布置有所述传送部的空间与布置有所述加 热部的空间，
其中所述控制部被设置成至少进行如下控制使得在所述涂布部涂布抗蚀剂的 期间内所述第一分隔部是关闭的，并且在所述加热部的加热期间内所述第二分隔部是关闭 的。
(9) 一种抗蚀剂膜形成用方法，所述方法包括如下步骤
在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；
加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂；
测量正在被加热的所述样品的重量；
基于所测量到的所述样品的重量，执行加热操作直到从涂布在所述样品上的抗蚀 剂中蒸发掉预定量的溶剂，以此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序；以及
使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数， 由此在所述样品上重叠多个抗蚀剂层。
(10) 一种模具原版制造用方法，所述方法包括以下步骤
在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；
加热样品，在所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂；
测量正在被加热的所述样品的重量；
基于所测量到的所述样品的重量，执行加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀 剂中蒸发掉预定量的溶剂，以此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序；
使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数， 由此在所述样品上重叠多个抗蚀剂层；
利用具有不透明部的掩模，对由所述多个抗蚀剂层形成的抗蚀剂膜进行光照射并 曝光；以及
对曝光后的所述样品进行显影，由此在所述抗蚀剂膜上形成预定的图形。
在上述示例性实施方案中的一系列处理也能够用硬件或软件来执行。如果用软件 来执行这一系列的处理，那么能够用安装在专用硬件中的计算机或者用安装有用于执行各 种功能的程序的计算机来执行构成该软件的程序。例如，构成所期望的软件的程序能够被 安装在通用个人计算机等中并在其中运行。
可以向系统或装置提供记录媒介，该记录媒介上记录有用于实现上述实施方案中 的功能的软件的程序代码。不用说，通过让所述系统或装置中的计算机(或者诸如MPU或 CPU等运算控制装置)读取并运行存储于上述记录媒介中的程序代码，也能够实现上述实施 方案中的功能。
能够用来提供这样的程序代码的记录媒介的示例包括软盘、硬盘、光盘、磁光盘、 CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡和ROM等。
此外，上述实施方案中的功能可以通过运行由计算机读取的程序代码来实现。本 发明还包括这样的情况基于程序代码中的指令，在计算机上运行的OS等执行了一部分或 全部的实际处理，并且通过这样的处理来实现上述实施方案中的功能。
在本说明书中，描述了按时间顺序的各种处理的上述处理步骤当然可以根据上述 的顺序按时间顺序进行处理，但不是必须按那样的时间顺序进行处理。此外，可以单独地进 行各处理步骤或以并行的方式进行各处理步骤(例如，并行处理或基于对象的处理)。
本发明不限于上述实施方案，并且显然在本发明权利要求书的范围内可以包含各 种变形例和应用例。
即，由于上述实施方案是本发明的具体优选示例，所以它们受到了各种优选的技 术限制。然而，除非在上面的说明中特别陈述了这样的限制，否则本发明的技术范围不限于 这些实施方案。例如，所使用的材料、用量、处理时间、处理顺序和各种参数的数值条件等仅 是优选的示例。此外，在本发明所使用的附图中所示的尺寸、形状和位置关系也是示意性的 表不。
权利要求
1.一种抗蚀剂膜形成用装置，其包括 涂布部，所述涂布部被设置成在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开； 加热部，所述加热部被设置用于加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂； 计量部，所述计量部被设置用于测量正在被所述加热部加热的所述样品的重量；以及控制部，所述控制部被设置成通过如下方式来控制多个抗蚀剂层在所述样品上的层叠基于由所述计量部测量到的所述样品的重量，执行所述加热部的加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，以此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序，并且通过对所述涂布部和所述加热部进行同样的控制，使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数。
2.根据权利要求1所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中， 在所要形成的所述抗蚀剂膜中，将所述溶剂的蒸发量的阈值设定成使得所述阈值从最下层的抗蚀剂层到最上层的抗蚀剂层是增大的， 并且，所述控制部被设置成进行如下控制执行所述加热部的加热操作直到从各个抗蚀剂层中蒸发掉的溶剂量达到对应的阈值。
3.根据权利要求2所述的抗蚀剂膜形成用装置，还包括水平度保持部，所述水平保持部被设置用来当所述样品正在被所述加热部加热时保持所述样品的水平度。
4.根据权利要求3所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中，所述加热部被设置成将所述样品封闭在密闭的空间内进行加热。
5.根据权利要求4所述的抗蚀剂膜形成用装置，还包括 传送托盘，所述传送托盘布置于所述涂布部的旋转平台上，在所述涂布部中，所述样品被放置于所述传送托盘的上表面上；以及 传送部，所述传送部被设置用于在所述涂布部与所述加热部之间传送处于放置有所述样品的状态下的所述传送托盘。
6.根据权利要求5所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中，在所述基板的上表面上在所述基板的外周部附近设置有圆柱形容器。
7.根据权利要求6所述的抗蚀剂膜形成用装置，其中，在所述圆柱形容器的下表面上涂布有粘合剂，并且所述圆柱形容器的下表面与所述基板的上表面被紧密粘合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的抗蚀剂膜形成用装置，还包括 第一分隔部，所述第一分隔部用于分隔布置有所述涂布部的空间与布置有所述传送部的空间；以及 第二分隔部，所述第二分隔部用于分隔布置有所述传送部的空间与布置有所述加热部的空间， 其中，所述控制部被设置成至少进行如下控制使得在所述涂布部涂布抗蚀剂的期间内所述第一分隔部是关闭的，并且在所述加热部的加热期间内所述第二分隔部是关闭的。
9.一种抗蚀剂膜形成用方法，其包括如下步骤 在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开； 加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂； 测量正在被加热的所述样品的重量；基于所测量到的所述样品的重量，执行加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，由此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序；以及 使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数，由此在所述样品上层叠多个抗蚀剂层。
10.一种模具原版制造用方法，其包括以下步骤 在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开； 加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂； 测量正在被加热的所述样品的重量； 基于所测量到的所述样品的重量，执行加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，由此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序； 使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数，由此在所述样品上层叠多个抗蚀剂层； 利用具有不透明部的掩模，对由所述多个抗蚀剂层形成的抗蚀剂膜进行光照射并曝光；以及 对曝光后的所述样品进行显影，由此在所述抗蚀剂膜上形成预定的图形。
全文摘要
本发明提供了抗蚀剂膜形成用装置和方法以及模具原版制造用方法。所述装置包括涂布部，其被设置成在让基板旋转的同时使抗蚀剂滴落、旋转并铺开；加热部，其被设置用于加热样品，所述样品中在所述基板上涂布有所述抗蚀剂；计量部，其被设置用于测量正在被加热的所述样品的重量；以及控制部，其被设置成通过如下方式来控制多个抗蚀剂层在所述样品上的层叠基于所测量到的所述样品的重量，执行所述加热部的加热操作直到从涂布于所述样品上的抗蚀剂中蒸发掉预定量的溶剂，由此实现在所述基板上形成抗蚀剂层的工序，并且通过对所述涂布部和所述加热部进行同样的控制，使在形成于所述样品上的抗蚀剂层上形成新的抗蚀剂层的工序重复预定的次数。
文档编号G03F7/00GK103034060SQ20121035648
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月21日 优先权日2011年9月30日
发明者城崎友秀 申请人:索尼公司