CN105457860A

CN105457860A - 涂覆衬底的方法和涂覆设备

Info

Publication number: CN105457860A
Application number: CN201510609397.9A
Authority: CN
Inventors: 卡特琳·费舍尔; 佛罗莱恩·帕利奇卡; 约翰内斯·普拉滕; 金子健人
Original assignee: Suess Microtec Lithography GmbH
Current assignee: Suess Microtec Lithography GmbH
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2016-04-06
Also published as: AT516291A3; US20160089691A1; TWI713465B; DE102014113927A1; JP2016104475A; US10688524B2; AT516291A2; TW201622823A; KR20160036501A; AT516291B1; JP6718216B2; DE102014113927B4

Abstract

本发明涉及一种用漆涂覆衬底(16)的方法，其包括以下步骤：-将漆喷射到衬底(16)上，-随后，用溶剂喷射对衬底(16)施加的漆。本发明还涉及一种用于涂覆衬底的涂覆设备。

Description

涂覆衬底的方法和涂覆设备

本发明涉及用漆涂覆衬底的方法和用于涂衬底的涂覆设备。

微米和纳米制造工艺通常使用漆，所述漆以层施加到待处理的衬底上。在这些漆的帮助下，有可能产生例如衬底上的掩模，在其帮助下可以产生所需的结构或者可以在衬底上实现加工。为了这个目的，所述漆是例如光敏的，从而使得所需的结构可以在光学成像的帮助下从光掩模传递到光敏漆。

为了达到最佳结果，非常重要的是所施加的漆层不含有任何不规则(irregularities)和颗粒。除了旋转方法，也使用喷射法将漆施加到衬底上，在喷射法中，通过喷嘴将漆喷射到衬底上。尤其在衬底具有表面形貌的情况下，即，衬底本身已经在其表面上具有垂直的三维结构，以只通过喷涂漆的经济方式可以实现尽可能均匀的漆层。

然而，由于一定数量的漆滴在喷嘴和衬底之间飞行时变干，然后已经作为(几乎)固化的漆颗粒撞击衬底的表面上或者在该位置处存在的漆，因此，当喷涂漆时，漆颗粒在漆层上形成。这些漆颗粒在喷涂的漆层上聚集并且在进一步的加工期间(例如，在暴露于光期间)造成问题，并最终导致所产生的结构上的局部缺陷。

本发明的目的是提供一种方法和一种装置，其中，施加在衬底上的漆层平坦并且不含有漆颗粒。

该目的通过用漆涂覆衬底的方法实现，其中将漆喷射到衬底上，然后用溶剂喷射对衬底施加的漆。

通过随后用溶剂喷射施加的漆，将在衬底上已经形成的不规则弄平并且溶解已经附着于衬底的漆颗粒，从而衬底的表面平坦并且(至少基本上)不含漆颗粒。

在这方面，术语“漆”应理解成溶剂和适于所需的应用的漆的混合物。

优选地，将溶剂局部地喷射到所施加的漆上，从而允许漆的受控的后处理。

在一个实施方案中，在喷涂漆和用溶剂喷射所施加的漆之间，将所施加的漆的溶剂比例降低到所施加的漆凝固的程度。术语“凝固”应理解为表示所施加的漆的粘度增加以致所施加的漆不再流动直到进一步加工。特别是在衬底具有表面形貌的情况下，重要的是漆凝固以便衬底的边缘和斜坡保持可靠地覆盖有漆。

直到在用溶剂喷射时和在用溶剂喷射期间，所施加的漆的溶剂比例必须保持在一范围内，一方面，在该范围内所施加的漆的粘度足够高以确保漆不再流动。另一方面，必须不能将溶剂比例降低到使得漆颗粒或者不规则不再能够在用溶剂喷射期间溶解或者弄平。

优选地，在喷涂漆期间和/或之后加热衬底和/或所施加的漆，由此可以以简单的方式降低所施加的漆的溶剂比例。

在本发明的一个实施方案中，按照预定的喷射模式(优选以平行路径)对衬底喷射漆，其中，根据所述喷射模式同样地对所施加的漆喷射溶剂。这确保用溶剂完全地喷射所施加的漆。

优选地，对衬底上的一个位置喷涂漆的时间点和用溶剂喷射该位置的时间点之间的持续时间是恒定的，从而确保用溶剂喷射所施加的漆时，所施加的漆一直具有相同的溶剂比例。

在本发明的一个实施方案中，通过漆喷嘴将漆喷射到衬底上并通过与漆喷嘴间分开的溶剂喷嘴喷射溶剂，由此可以快速和有效地涂漆衬底。

优选地，漆喷嘴和溶剂喷嘴与衬底平行地在衬底上方移动，尤其是同时的，从而对于这两个喷嘴只需要一个驱动机构。

根据优选的实施方案，规定当移动漆喷嘴和溶剂喷嘴时，溶剂喷嘴遵循漆喷嘴的路径，从而确保所喷涂的漆然后被溶剂喷射。

在一个实施方案变化中，以至少一个与衬底平行的平面，以衬底上方的平行路径移动漆喷嘴和溶剂喷嘴，其中，漆喷嘴和溶剂喷嘴之间的距离等于两倍或者整数倍的所述路径之间的距离，由此，一方面，使用了简单的喷射模式，而且另一方面，确保溶剂喷嘴采用与漆喷嘴相同的路径。

在本发明的一个实施方案中，如果对衬底施加多个漆层，在喷涂了最后的漆层之后用溶剂喷射所施加的漆，从而将最后施加的漆层的不规则和漆颗粒弄平或者去除。

当喷涂了最后的漆层时，该漆可以具有比先前喷涂的漆层的漆高的溶剂比例。这确保在用溶剂喷射所喷涂的漆之前，不将所喷涂的漆的溶剂比例降低到不再允许漆颗粒和不规则去除的程度。

即使对衬底只喷射单独的漆层，可以将所使用的漆的溶剂比例选择为比后续不用溶剂喷射的常规喷涂工艺的情况高。

在本发明的一个实施方案中，用溶剂重复地喷射所施加的漆以便进一步改进所施加的漆的表面质量。

溶剂可以是丙酮或甲基乙基酮，因此可以使用已知的溶剂。

通过用于涂漆衬底的涂覆设备也实现所述目的，尤其是具有表面形貌的衬底，包括衬底架、漆喷嘴、溶剂喷嘴和移动装置，在该移动装置上漆喷嘴和溶剂喷嘴相对于彼此以特定的距离布置，其中，通过衬底架上方的移动装置可以一起移动漆喷嘴和溶剂喷嘴。通过可以与漆喷嘴一起移动的分开的溶剂喷嘴，能够在相同的工艺步骤中用溶剂喷射施加到衬底上的漆，从而溶解在所施加的漆上聚集的漆颗粒以及弄平在喷射期间产生的任何不规则。

优选地，所述涂覆设备包括加热装置，尤其是衬底架设置有加热元件，从而能够以简单的方式降低所施加的漆的溶剂比例。

在一个实施方案中，规定移动装置以平行于衬底架的至少一个平面，以衬底架上方的平行路径移动漆喷嘴和溶剂喷嘴，其中，漆喷嘴和溶剂喷嘴之间的距离等于两倍或整数倍的所述路径之间的距离。

所述路径之间的距离可以大约相当于待涂覆的衬底上的由漆喷嘴产生的漆射流的直径，从而能够以特别高效的方式涂漆衬底，因为衬底上没有位置被遗漏或重复地喷涂。

在漆和溶剂喷嘴以平行路径移动期间，当溶剂喷嘴和漆喷嘴或者由喷嘴产生的两个射流已经到达衬底的边缘或者已经移动超过边缘时，将漆喷嘴和溶剂喷嘴相对于彼此(优选相对于路径的纵向方向横向地)以路径之间的距离移位。

相邻的路径各自以相反的移动方向行进。

参照以下描述和附图，本发明的进一步的特征和优点将是明显的。在附图中：

图1以侧视图示意性地示出根据本发明的涂覆设备。

图2以平面图示意性地示出图1的涂覆设备，以及

图3a至3c示意性地示出了处于根据本发明的方法的不同时间点的待涂覆的衬底的截面图。

图1示意性地示出了用于涂覆和处理衬底的涂覆设备10。所述衬底是例如后续进一步处理的半导体。

涂覆设备10包括衬底架12和移动装置14。

可以在衬底架12上布置衬底16，在涂覆设备10的帮助下可以用漆涂覆衬底16。

衬底架12优选地装配有加热元件18，其构成涂覆设备10的加热装置。

加热元件可以用于加热衬底16，从而加热衬底上施加的漆。

移动装置14设置有两个喷嘴，即相对于彼此以特定距离布置的漆喷嘴20和溶剂喷嘴22。所述距离与漆喷嘴20和溶剂喷嘴22的出口开口之间的距离相关。

将漆喷嘴20和溶剂喷嘴22布置在衬底16之上，即，衬底16的背朝衬底架12的一侧上。因此，漆喷嘴20和溶剂喷嘴22也设置在衬底架12之上。

移动装置14还包括致动器24，在其帮助下可以移动漆喷嘴20和溶剂喷嘴22。

在所示的实施方案中，在移动装置14的帮助下，可以沿着跨越空间的三个轴X，Y，Z，在衬底16和衬底架12上方，尤其是在X轴和Y轴跨越的平面中移动漆喷嘴20和溶剂喷嘴22。如需要，可以额外地规定改变喷嘴和衬底之间的距离，即，在Z方向上相对于衬底调整喷嘴。

特别地，将漆喷嘴20和溶剂喷嘴22牢固地布置在移动装置14上，喷嘴20，22之间的距离不变。然而，距离可变也是可行的，由此可以更灵活地使用涂覆设备10。

为了涂覆衬底16，最初在漆喷嘴20的帮助下将漆喷射到衬底16上。在图3a中，在用漆喷射之前，以截面部分地示出衬底16。

在图3b中，漆喷嘴20已经经过图3a中示出的位置并且将漆喷射到衬底16上的该位置。现在漆层26位于衬底16上。

然而，该漆层26(即，所施加的漆)可以具有在喷射衬底16期间形成的不规则28和漆颗粒30。

为了防止对衬底16施加的漆流动，可以加热衬底16，从而可以加热对衬底16施加的漆层26。结果，溶剂从漆蒸发，从而漆的溶剂比例降低并且漆的粘度增加。这确保所施加的漆凝固。

“凝固”不意味着漆完全干燥，而是其流动性仅仅降低到其不再以不希望的方式流动的程度。尤其是在衬底具有垂直表面形貌(其具有陡峭的边缘和斜坡)的情况下，重要的是所施加的漆尽快地凝固以便所施加的漆不从边缘和更高的部分流出，而这些位置留有非常少的漆或者没有任何漆。

在已经将漆喷射到衬底16上之后，与漆喷嘴20分开的溶剂喷嘴22经过已经涂覆过的位置，并且喷射溶剂到漆层26上。

由于溶剂喷嘴22产生的溶剂射流具有有限的直径，因此，漆层26被溶剂局部地(即，在某些位置)喷射。

对于衬底16上的每个位置，在衬底16上的一个位置喷射漆的时间点与用溶剂喷射该位置的时间点之间的持续时间是恒定的。

由于所喷涂的溶剂，在漆层26上存在的漆颗粒30溶解并且均匀地连接到漆层26。此外，弄平了漆层26中的不规则28。

如图3c中所示，这产生了平坦的漆层26。

为了将漆喷射到衬底16上，漆喷嘴20在衬底16上方移动。移动遵循预定的路径，因此，漆喷嘴20沿预定的喷射模式行进。

同时溶剂喷嘴22随着漆喷嘴20移动，但是偏移一定距离。选择溶剂喷嘴22相对于漆喷嘴20的位置(尤其是距离)以匹配喷射模式，从而使得溶剂喷嘴22遵循漆喷嘴20的路径，因此沿相同的喷射模式行进。

如果溶剂喷嘴22的路径只对应于在衬底16上方的漆喷嘴20的路径，这就足够了。

因此，根据相同的喷射模式施加漆和溶剂。

为了表明可能的喷射模式，图2中以平面图示出待涂覆的衬底16，漆喷嘴20和溶剂喷嘴22。为了清楚，未示出移动装置14。

短划线表明漆喷嘴20的路径，点线表明溶剂喷嘴22的路径。在涂覆步骤开始时将漆喷嘴20和溶剂喷嘴22的位置显示为矩形。在涂覆步骤结束时，漆喷嘴20和溶剂喷嘴22分别显示为短划线矩形和点线矩形。

在衬底16或者衬底架12上方以平行路径B通过移动设备14移动漆喷嘴20和溶剂喷嘴22。

在平行于衬底16或者衬底架12的平面中实现移动，例如在由X轴和Y轴跨越的平面中。

选择喷嘴20，22沿着Z轴的高度从而使得路径B之间的距离b大约对应于待涂覆的衬底16上的由漆喷嘴20产生的漆射流的直径。

由溶剂喷嘴22产生的溶剂射流的直径在衬底16上优选地具有与漆射流相同的直径。

在图2中表明的实施方案中，漆喷嘴20和溶剂喷嘴22之间的距离大约对应于距离b的两倍。

当然，所述距离也可以是距离b的不同整数倍。

路径B以相反的方向(例如，平行于Y轴)交替地行进。相邻的路径B各自以相反的移动方向行进。

只要漆喷嘴20以及溶剂喷嘴22或者由喷嘴20，22产生的射流已经到达衬底16的边缘或者已经移动超出衬底16的边缘，停止Y方向上的移动，并且沿着X轴以路径B之间的距离b偏移两个喷嘴20，22。

随后，喷嘴20，22沿着Y轴以与Y方向上的在前移动相反的方向移动直到同样地漆喷嘴20以及溶剂喷嘴22或者由喷嘴20，22产生的射流已经到达衬底16的边缘或者已经移动超过边缘。

沿着与漆喷嘴20的移动相同的路径B，实现溶剂喷嘴22的移动，从而使得溶剂喷嘴22遵循漆喷嘴20的路径，所述溶剂喷嘴22的移动通过距离a和b的比规定。

只要漆喷嘴20以及溶剂喷嘴22已经完全经过衬底16，终止涂覆步骤。这意味着漆或者溶剂射流已经经过衬底16的整个表面。

漆喷嘴20和溶剂喷嘴22现在位于它们的终点位置，如在图2中分别作为短划线和点线矩形示出。

由于漆喷嘴20牢固地连接至溶剂喷嘴22的事实，在所描述的实施方案中，在涂覆步骤开始时，在与衬底16或者衬底架12相邻的平面图中，溶剂喷嘴22的首先两条路径B延伸，而在涂覆工艺结束时，在与衬底16或者衬底架12相邻的平面图中，漆喷嘴20的最后两条路径B延伸。

在衬底上方移动漆喷嘴20和溶剂喷嘴22的同时，从漆喷嘴20喷射漆并从溶剂喷嘴22喷射溶剂。

漆可以是溶剂和纯的漆(例如，光刻胶)的混合物，因此，术语“漆”应理解成表示漆-溶剂混合物。

所使用的溶剂可以是丙酮或者甲基酮。然而，可以溶解所使用的漆的其他溶剂或者溶剂的混合物也是可行的。

优选地，漆喷嘴20和溶剂喷嘴22定位的方式是使得由此产生的射流不在衬底上重叠。相反，射流可以彼此邻接。

此外，在漆喷嘴20和溶剂喷嘴22在衬底16或者衬底架12上方移动时，通过加热元件18加热衬底架12。以这种方式，加热衬底16和已经在衬底16上喷射的漆层。

只是通过实例理解了示出的涂覆步骤，尤其是示范的喷射模式。例如，还可能的是溶剂喷嘴22直接跟随漆喷嘴20。在该情况下，安置它们的载体必须在每个路径的末端旋转180°，从而在随后的路径中，溶剂喷嘴22于是位于漆喷嘴的“后面”。

还可行的是用溶剂反复地喷射所施加的漆以便进一步降低漆层26上的漆颗粒30和不规则28的数量。

同样地，规定从相同的喷嘴喷射漆和溶剂。在这种情况下，喷嘴在衬底上方反复地行进，其中，在一次经过时喷射漆而在另一次经过时喷射溶剂。

当然，还可能的是对衬底施加多个漆层。在这种情况下，在已经喷涂最后的漆层之后用溶剂喷射所施加的漆。

可以将用于喷涂最后的漆层的漆的溶剂比例选择为大于在先使用的漆的溶剂比例。

一般而言，即使只喷涂一层漆，也可以将漆的溶剂比例选择为大于随后不用溶剂喷射的可比较的喷射工艺的情况。

Claims

1.一种用漆涂覆衬底(16)的方法，其包括以下步骤：

-将漆喷射到衬底(16)上，

-随后，用溶剂喷射对衬底(16)施加的漆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述溶剂局部地喷射到所施加的漆上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在喷涂所述漆和用溶剂喷射所施加的漆之间，将所施加的漆的溶剂比例降低到使所施加的漆凝固的程度。

4.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，在喷涂所述漆期间和/或之后加热衬底(16)和/或所施加的漆。

5.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，以预定的喷射模式将所述漆喷射到衬底(16)上，所述预定的喷射模式优选平行路径(B)，其中，根据所述喷射模式同样地将溶剂喷射到所施加的漆上。

6.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，在所述衬底的一个位置上喷射漆的时间点和用溶剂喷射该位置的时间点之间的持续时间是恒定的。

7.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，通过漆喷嘴(20)将漆喷射到衬底(16)上以及通过与漆喷嘴(20)分开的溶剂喷嘴(22)喷射所述溶剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，平行于衬底(16)在衬底(16)上方移动漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)，优选同时地。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)移动期间，溶剂喷嘴(22)遵循漆喷嘴(20)的路径。

10.根据权利要求8或者9所述的方法，其特征在于，在与衬底(16)平行的至少一个平面中，以衬底(16)上方的平行路径(B)移动漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)，其中，漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)之间的距离(a)等于两倍或者整数倍的路径(B)之间的距离(b)。

11.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，如果对衬底(16)施加多个漆层，在已经喷涂最后的漆层之后用溶剂喷射所施加的层。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当喷涂最后的漆层时，所述漆具有比在先喷涂的漆层的漆更大的溶剂比例。

13.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，用溶剂反复地喷射所施加的漆。

14.根据前述权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于，所述溶剂是丙酮或者甲基酮。

15.用于涂漆衬底(16)的涂覆设备，尤其是具有表面形貌的衬底(16)，其包括衬底架(12)，漆喷嘴(20)，溶剂喷嘴(22)和移动装置(14)，漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)相对于彼此以特定的距离布置在移动装置(14)上，其中，通过移动装置(14)可以将漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)在衬底架(12)上方一起移动。

16.根据权利要求15所述的涂覆设备，其特征在于，涂覆设备(10)包括加热装置，尤其是衬底架(12)设置有加热元件(18)。

17.根据权利要求15或者16所述的涂覆设备，其特征在于，设计移动装置(14)的方式是使得其可以在平行于衬底(12)的至少一个平面中，以衬底(12)上方的平行路径(B)移动漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)，其中，漆喷嘴(20)和溶剂喷嘴(22)之间的距离(a)等于两倍或者整数倍的路径(B)之间的距离(b)。

18.根据权利要求15至17的任一项中所述的涂覆设备，其特征在于，路径(B)之间的距离(b)大约对应于由漆喷嘴(20)产生的位于待涂覆的衬底(16)上的漆射流的直径。