DE19821237C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Photoresistschichten - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Photoresistschichten, bei dem ein Substrat mit der aufgebrachten Photoresistschicht mit IR-Strahlung einer in der Leistung regelbaren IR-Strahlungsquelle beaufschlagt wird. Während der Trocknung wird die Temperatur in der Umgebung der Photoresistschicht gemessen und die Leistung der IR-Strahlungsquelle anhand der Temperatur so gesteuert, daß ein vorgegebener zeitlicher Temperaturverlauf realisiert wird. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hierzu eine Steuereinheit sowie eine Temperaturmeßeinrichtung vorgesehen. DOLLAR A Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich insbesondere dicke Photoresistschichten (>= 20 mum) in kurzer Zeit optimal trocknen, wobei eine hohe Auflösung einer nachfolgend hergestellten Photoresistmaske erreicht werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Photoresistschichten, insbesondere für die Mikrosystem- und Feinwerktechnik.

Innerhalb der Fertigungstechnologie in der Mikro­ system- und Feinwerktechnik stellt die Herstellung einer Maske mittels Photoresistmaterialien einen entscheidenden Verfahrensschritt dar.

Photoresiste sind maßgeschneiderte Vielstoffsysteme, die zur Fertigung von mikroelektronischen Bauelementen, Mehrschichtsystemen und mikromechanischen Teilen verwen­ det werden. Die Vielfalt der photographischen, chemischen und mechanischen Anforderungen im Fertigungsprozeß kann nur durch entsprechend angepaßte Photoresiste erfüllt werden. Die Photoresiste sind Mehrkomponentensysteme, die aus einem polymeren Bindemittel, einer photoaktiven Kom­ ponente und einem Lösungsmittelgemisch bestehen. Dabei bestimmt das polymere Bindemittel die physikalischen Eigenschaften, die photoaktive Komponente wirkt auf den photochemischen Prozeß, und das Lösungsmittelgemisch beeinflußt das Verhalten des Resistsystems beim Trock­ nungsprozeß. Das Lösungsmittelgemisch wird so zusam­ mengesetzt, daß ein Lösemittel enthalten ist, welches einen hohen Dampfdruck besitzt, um das Austreiben des Lösungsmittelgemisches aus dem Photoresist während des Trocknungsprozesses zu beschleunigen bzw. zu begünstigen.

Die Trocknung der Photoresiste als unmittelbare Vor­ stufe vor dem photolithographischen Schritt im Fertigungsprozeß gilt als ein sehr sensibler Prozeßschritt. Die physikalische Trocknung der Photoresiste muß so durchgeführt werden, daß eine vollständige Entfernung des Lösungsmittelgemisches erreicht wird.

In modernen Fertigungslinien im Bereich der Mikroelektronik erfolgt die Resistbeschichtung der Scheiben (Wafer) in der Regel auf einer zentrischen Schleuder bei circa 5000 min^-1. Die Resistdicke bewegt sich hierbei in der Regel zwischen 0,5 µm bei ebenen bzw. eingeebneten Oberflächen und 2 µm bei stark stufenbehaf­ teten Oberflächen. Die Trocknung erfolgt schließlich auf einer Heizplatte bei circa 100°C, wobei das Lösungsmittel vollständig ausgetrieben wird. Anschließend erfolgt das Justieren und Belichten des Photoresists in einem beson­ deren Scheibenbelichtungsgerät.

Die Trocknungsdauer von dickeren Schichten (≧ 40 µm), wie sie insbesondere in der Mikromechanik benötigt werden, beträgt mit dieser konventionellen Technik jedoch in der Regel 16 bis 20 Stunden je Charge, so daß dies einen Engpaß in der Fertigungslinie darstellt.

Des weiteren können sich Resistblasen während des Trocknungsprozesses für dickere Schichten bilden, da Photoresist für diese Anwendungen einen hohen Bindemittelanteil und eine niedrige Viskosität besitzt. Die Blasen treten verstärkt bei der Trocknung im Ofen und auf einer Heizplatte auf. Es handelt sich dabei um Lösungsmittelgasblasen, die im getrockneten Photoresist haften bleiben. Diese Blasen können mehrere 100 µm hoch werden und bei der nachfolgenden Belichtung in der Fertigungslinie die Strukturauflösung extrem verschlechtern (Proximityeffekt).

Aus der EP 0 509 962 A1 ist ein Verfahren zur Trocknung von Photopolymeren auf metallisierten Substraten bekannt, bei dem die Schichten mittels Infra­ rotstrahlung (IR-Strahlung) getrocknet werden. Diese Veröffentlichung beschäftigt sich speziell mit der Vorhangbeschichtung in der Leiterplattentechnik, wobei dünne Schichten im Bereich von 15 µm schnell und effizient getrocknet werden können. Dieses Verfahren läßt sich jedoch nicht in eine Fertigungslinie für die Mikrosystemtechnik integrieren. Außerdem führt die bloße Beaufschlagung von dicken Schichten (≧ 20 µm) mit IR- Strahlung, wie sie in der Mikrosystemtechnologie benötigt werden, nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen hinsichtlich der Oberflächenqualität der getrockneten Schichten. Im Gegensatz zur Leiterplattentechnik ist die Oberflächenqualität der Photoresiste in der Mikrosystemtechnologie zur Erzeugung hochauflösender Strukturen jedoch von großer Bedeutung.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen eine prozeßintegrierte Trocknung von Photoresistschichten mit Dicken von mehr als 20 µm in vertretbarer Zeit mög­ lich ist. Des weiteren soll der Trockungsprozeß für ver­ schiedene Resiste unterschiedlicher Dicken und für unter­ schiedliche Kombinationen Resist/Substrat geeignet sein und die Herstellung von Masken hoher Abbildegenauigkeit ermöglichen.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Vorrich­ tung gemäß den geltenden Patentansprüchen 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Mit dem Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich eine drastische Reduzierung der Trocknungs­ zeiten um circa 80% gegenüber bekannten Trocknungs­ verfahren sowie eine deutliche Energieeinsparung errei­ chen. Das Trocknungsverfahren führt zu homogenen, gleich­ mäßig durchgetrockneten Photoresisten und gestattet dadurch eine Verkürzung der Belichtungszeiten für hoch­ aufgebaute Schichten.

Für die Mikrosystemtechnik ist bisher keine Trock­ nungstechnik bekannt, die in so kurzer Zeit hochauf­ gebaute Flüssig-Photoresiste mit einer Schicht­ dicke ≧ 20 µm qualitätsgerecht trocknet. Die Trocknung bewirkt keine chemische Veränderung im Resistmaterial.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine wesentliche technologische Voraussetzung für die Applikation in der Mikrosystemtechnik gegeben, die der Forderung nach immer kürzerer technologischer Bearbeitungszeit von Bauelementen gerecht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet gleichzeitig die Möglichkeit, mikromechanische Bauteile maßhaltig galvanisch abzuformen und Mehrschichtsysteme aufeinander aufzubauen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrich­ tung konnten Produkte gefertigt werden, die bisher in der erreichten Präzision mit keinem anderen Trocknungsverfah­ ren hergestellt werden konnten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Substrat mit der aufgebrachten Photoresistschicht in einer entlüfteten Prozeßkammer mit IR-Strahlung beaufschlagt, während gleichzeitig die Temperatur oder eine temperaturabhängige Größe in der Umgebung der Photoresistschicht gemessen wird. Die Leistung der IR-Strahlungsquelle wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur oder der temperaturabhängigen Größe zur Erzielung eines vorgegebenen zeitlichen Temperaturverlaufs in der Umgebung der Photoresistschicht in Echtzeit geregelt. Diese Regelung ermöglicht es, daß der Trocknungsverlauf der Schicht optimal für die jeweilige Kombination des Resistmaterials und des Sub­ strates gewählt werden kann.

Als Umgebung der Photoresistschicht kann hierbei der von der Prozeßkammer umschlossene Raum angesehen werden. Eine Temperaturmessung möglichst nahe an der Photoresist­ schicht ist jedoch vorzuziehen.

Der Temperaturverlauf T(t) (T: Temperatur; t: Zeit) kann hierbei konstant gewählt werden (T(t) = T₀ = const), so daß sich die Temperatur während des Trocknens nicht ändert. Die Höhe der Temperatur wird entsprechend den gewählten Resist- und Substratmaterialien eingestellt. Durch experimentelle Versuche können die optimalen Parameter, d. h. Höhe der Temperatur und Dauer der Bestrahlung, sowie eine eventuelle Veränderung der Temperatur über die Trocknungszeit optimal bestimmt werden. Bei der Höhe der Temperatur ist selbstverständlich eine Obergrenze zu beachten, oberhalb der der jeweilige Photoresist zerstört wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht vorzugs­ weise aus einer entlüftbaren Kammer mit einem Lufteinlaß sowie einem Luftauslaß zum Abführen der aus dem Photoresist austretenden Lösungsmittel. In der Kammer ist ein vorzugsweise höhenverstellbarer IR-Strahler über einer Substrathalterung angeordnet. Vorzugsweise ist die Substrathalterung drehbar und kann mehrere Substrate gleichzeitig aufnehmen. Ein Temperaturmeßsensor erfaßt die Temperatur während der Trocknung. Weiterhin ist eine Steuereinheit vorgesehen, die die Leistung des IR-Strahlers in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur so steuert, daß ein vorgebbarer zeitlicher Temperaturverlauf an der Meßstelle des Temperatursensors realisiert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Trocknung von Photoresistschich­ ten;

Fig. 2 ein Beispiel für einen vorgegebenen zeitlichen Temperaturverlauf, der eine Rampe beinhaltet;

Fig. 3 ein Beispiel für eine Anwendung des erfindungs­ gemäßen Trocknungsverfahrens zur Herstellung von Andruckfedern von Lese/Schreibköpfen für Festplatten;

Fig. 4 eine mikroskopische Aufnahme einer Struktur, die bei Einsatz des erfindungsgemäßen Trock­ nungsverfahrens realisiert werden kann;

Fig. 5a ein Beispiel einer besonders vorteilhaften Aufnahmevorrichtung für Substrate bzw. Wafer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht; und

Fig. 5b eine Schnittansicht einer kreisförmigen Einzelhalterung der Aufnahmevorichtung der Fig. 5a.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Ausführungs­ beispiels einer erfindungsgemäßen IR-Trocknungsanlage.

Sie besteht im wesentlichen aus drei funktionellen Tei­ len, dem eigentlichen Ofen (entlüftbare Kammer) 1 mit einer Aufnahmemöglichkeit 5 für eine definierte Anzahl von Wafern 12 der Abmessungen 4'' und 6'', einer IR-Strah­ lungsquelle 4 mit zugehörigem Netzteil 9 und dem Steuer­ modul 8. Im Steuermodul sind die Regelungs-Hard- und Software und die erforderliche Rechnertechnik vereint, die die Regelung der Leistung der IR-Strahlungsquelle übernehmen.

Die Stellfläche der Gesamtanlage beträgt in diesem Beispiel circa 0,9 m². Die Leistungsaufnahme der IR-Strahlungsquelle beträgt 4 kW. Die aufzunehmende Lei­ stung ist von 0 bis 100% regelbar.

Für eine kontrollierte Prozeßführung ist die Erfas­ sung der Temperatur von grundlegender Bedeutung. Hierzu sind im vorliegenden Fall zwei unterschiedliche Tempera­ turmeßsensoren 6, 7 vorgesehen. Die beiden Temperatur­ sensoren, ein Pyrometer 7 und ein temperaturabhängiger Widerstand 6 (PT100) können komplementär zur Prozeßführung genutzt werden. Es versteht sich von selbst, daß auch andere Temperaturmeßsensoren, wie beispielsweise Thermoelemente, eingesetzt werden können. Ebenso ist es nicht notwendig, wie im vorliegenden Fall, zwei getrennte Temperatursensoren vorzusehen. Es reicht vielmehr ein Temperatursensor, vorzugsweise ein PT100, der die Temperaturdaten bzw. eine zur Temperatur in fester Relation stehende Meßgröße an das Steuermodul 8 liefert.

Anhand der bisher mit dem dargestellten System durchgeführten Trocknungsgänge an unterschiedlichen Kombinationen Photoresist/Substrat und mit unterschiedlichen Schichtdicken des Photoresists konnte erkannt werden, daß eine IR-Strahlungsquelle mit einer Leistung von 2,5 kW für die meisten Anwendungen ausreichend ist.

Da eine präzise Temperaturmessung im IR-Strahlengang sehr aufwendig ist, wird in der vorliegenden Vorrichtung durch Anordnung der Temperatursensoren unterhalb der Wafer-Aufnahme 5 eine Relativmessung der Temperatur der umgebenden Luft bzw. des umgebenden Gases durchgeführt. Insgesamt ist eine Temperaturmessung außerhalb der Strahlung, d. h. außerhalb des Bereiches zwischen dem IR- Strahler und der Wafer-Aufnahme, vorzuziehen.

In der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind ein Lufteinlaß 2 und ein Luftauslaß bzw. Abluftauslaß 3 in der Kammer 1 vorgesehen. Am Lufteinlaß 2 ist zusätzlich ein steuerbares Gebläse 13 angeordnet. Die Infrarot- Strahlungsquelle 4 ist über eine Verstelleinrichtung 10 höhenverstellbar über der Drehhalterung 5 für die Wafer 12 mit der aufgebrachten Photolackschicht angebracht. Die IR-Strahlungsquelle 4 kann hierbei beispielsweise aus einer Halterung für vier im Abstand von etwa 10 cm parallel nebeneinander liegende IR-Röhren gebildet sein. Die Strahlungsquelle wird über ein regelbares Netzteil 9 versorgt. Die Leistung des Netzteils 9 wird durch die Steuereinheit 8 geregelt.

Die Aufnahmemöglichkeit 12 für Wafer wird durch einen rotierenden Probenteller gebildet, der mehrere Wafer in sternförmiger Anordnung aufnimmt. Dieser Dreh­ teller hat im vorliegenden Fall einen Durchmesser von etwa 40 cm und kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 bis 5 min^-1 rotieren. Die Drehgeschwindigkeit wird ebenfalls von der Steuereinheit 8 vorgegeben. Vorzugsweise wird hierbei eine Geschwindigkeit von weniger als 5 min^-1 gewählt, um ein Verlaufen des Photoresists aufgrund von Zentrifugalkräften zu verhindern. Die Drehung wird durch den Motor 11 realisiert. Der Abstand der IR-Strahlungsquelle zu dem Drehteller beträgt im vorliegenden Fall etwa 20 cm. Die Drehung der Wafer unter der Strahlungsquelle bewirkt in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Trocknung der auf den Wafern befindlichen Schichten, wobei mehrere Wafer gleichzeitig getrocknet werden können.

Die im Prozeß realisierte Luftzufuhr (Kaltluft) und Absaugung (Warmluft) führt zur Ausbildung eines dynami­ schen Gleichgewichts der Temperatur.

Ein Beispiel einer besonders vorteilhaften Aufnahmevorrichtung für Substrate bzw. Wafer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 5a in Draufsicht dargestellt. Die Substrathalterung (5) besteht aus Edelstahl und weist im vorliegenden Beispiel sechs sternförmig angeordnete Einzelhalterungen (14) zur Aufnahme von sechs Wafern (12) auf. Selbstverständlich kann auch eine Anordnung mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Einzelhalterungen gewählt werden. Für runde Wafer werden als Einzelhalterung kreisförmige Ringe mit einer Aussparung (15) verwendet, um das Ablegen der Wafer von einer Pinzette in die Ringe zu ermöglichen. Die Wafer (12) liegen vorteilhafterweise nur am Rand auf einer Breite von ca. 0,5 mm auf, so daß es zu keiner nennenswerten Wärmeübertragung zur Waferhalterung kommen kann.

Diese Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung hat daher einerseits den Vorteil, daß die Wafer (mit Photolack) im IR-Strahl mangels Wärmeübertragung auf die Halterung schneller erwärmt werden können. Andererseits wird vorteilhafterweise erreicht, daß bei jeder Trocknung gleiche Bedingungen hinsichtlich der Wärmeübertragung vorherrschen, da die Wärmekopplung zum Untergrund entfällt. Eine ganzflächige Auflage auf einer Untergrundplatte würde im Gegensatz dazu durch möglicherweise ungleichmäßiges Aufliegen keine konstanten Wärmeübergangsverhältnisse ermöglichen.

Fig. 5b zeigt eine Schnittansicht einer kreisförmigen Einzelhalterung (14) der Aufnahmevorichtung der Fig. 5a. Die Einzelhalterung weist am Außenumfang etwa eine Höhe von 10 mm auf. Die Auflagefläche (16) mit einer Auflagebreite der Wafer (12) von etwa 0,5 mm ist in der Schnittansicht deutlich zu erkennen.

Die Realisierung der Steuer- und Regelfunktion in bezug auf die Temperatur in der Umgebung der Schichten ist notwendig, um gute Trocknungsergebnisse zu erzielen. Versuche haben ergeben, daß aus Sicht einer guten Prozeßführung eine Temperaturabweichung von dem vorgegebenen Temperaturverlauf von weniger als 0,5°C eingehalten werden sollte. Die genaue Beschreibung und Vermessung des Temperaturverhaltens der Anlage in Abhängigkeit von der IR-Strahlerleistung ist Voraussetzung für eine exakte Regelung. Diese Werte müssen in den Regelalgorithmus der Steuereinheit eingearbeitet sein. Hierbei wird vorteilhafterweise Software eingesetzt. Damit wird der Vorteil einer flexiblen Software-Regelung genutzt. Es besteht die Möglichkeit, für die jeweils unterschiedlichen Photo­ resist- und Substratkombinationen spezifische Regel­ algorithmen vorzugeben oder zu entwickeln und zu nutzen.

Mit der Steuerung ist es möglich, die IR-Strahlungs­ quelle in einem Leistungsbereich von 0 bis 100% anzu­ steuern. Über die Eingabe von Stützstellen sind treppen- und rampenförmige Temperaturkurven möglich.

Tabelle 1 zeigt eine Aufstellung unterschiedlicher Trägersubstrate, auf denen eine 50 µm dicke Photoresistschicht einer erfindungsgemäßen Trocknung unter­ zogen werden konnte.

Grundsätzlich ist bei der Trocknung von Photo­ resisten auf Novolackbasis zu beachten, daß der Resist nicht verändert oder zersetzt wird. Die thermische Stabi­ lität der lichtempfindlichen Komponente begrenzt die maximale Temperatur, die beim Trockungsprozeß auftreten darf. Photoresiste auf Novolackbasis sind bis circa 100 bis 110°C stabil. Die genaue Zersetzungstemperatur eini­ ger Photoresiste kann mit der UV-VIS-Spektroskopie bestimmt werden. Hierbei wird das Absorptionsspektrum der Photoresiste (lichtempfindliche Komponente) bei unter­ schiedlichen Trocknungstemperaturen verglichen und über die Veränderung auf die Zersetzung geschlossen. Die Pho­ toresiste für die Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik sind meist UV-empfindlich und absorbieren zwischen 340 nm und 405 nm Wellenlänge.

Die genaue Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit der Zersetzungs- und Verdampfungsreaktion sollte für jeden Resist zunächst ermittelt werden. Für die Entwick­ lung von zeitoptimierten Trocknungsparametern ist die Ermittlung dieser Reaktionsgrößen sehr wichtig, da dadurch die Obergrenze der Trocknungstemperatur und die Trocknungszeit optimal bestimmt werden können.

Tabelle 2 zeigt verschiedene Kombinationen von Substrat und Resist (kommerziell erhältlich unter der Bezeichnung AZ 4562 der Firma Hoechst bzw. ma-P100 der Firma micro resist technology GmbH) sowie verschiedene Schichtdicken des Resists, die mit den dort angegebenen Trocknungsparametern, d. h. Strahlerleistung und Trocknungsdauer (Zeit) optimal getrocknet werden konnten.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die Strahlerleistung bezieht sich hierbei auf die Maximalleistung der hier eingesetzten Strahlungsquelle von 4 kW. Die Strukturauflösung der nachfolgend aus den Photoresistschichten herstellbaren Masken ist ebenfalls angegeben.

Siliziumwafer mit Nickeloberflächen können mit den gleichen Parametern getrocknet werden. Die Resistdicke in der Tabelle ist als Obergrenze anzusehen. Dünnere Schichten können bei entsprechend verkürzter Zeit getrocknet werden.

Ein Beispiel einer erzeugten Struktur, die mittels der aus einer erfindungsgemäß getrockneten Photoresistschicht erzeugten Maske hergestellt werden konnte, ist in Fig. 4 gezeigt. Zur Herstellung wurde eine 60 µm dicke Photoresistschicht mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren IR-getrocknet, daraus mittels Pho­ tolithographie eine Maske hergestellt und mit Nickel gal­ vanisch abgeformt. Die Dicke der in der mikroskopischen Aufnahme gezeigten Stege beträgt etwa 20 µm.

Das Hauptanwendungsgebiet der IR-Trocknung sind hochviskose und hochauflösende Photoresiste. Diese werden vorwiegend mit Kontaktbelichtern belichtet. Kontakt­ belichter arbeiten nach dem Schattenwurfprinzip. Die Mas­ kenstruktur wird 1 : 1 in den Resist übertragen. Das bedeutet, daß das Auflösungsvermögen der Lithographie mit dem Abstand der Maske zum Photoresist korreliert.

Nach der IR-Trocknung muß daher die Resistoberfläche so eben wie möglich sein, damit sich ein geringer Abstand zur Lithographiemaske ergibt. Dem steht allerdings die Bildung einer Randwulst beim Aufschleudern des Resists und eine Blasenbildung beim Trocknen gegenüber.

Die Ursache der Randwulst liegt in der Oberflächen­ spannung vom Resist zum Substrat und der hohen Viskosi­ tät.

Beim "Spin-On"-Verfahren (Belackungsprozeß) wird auf die Mitte des Wafers Resist aufgebracht und der Wafer in Rotation versetzt. In Abhängigkeit von Zeit und Rota­ tionsgeschwindigkeit bildet sich eine unterschiedlich dicke Resistschicht aus. Am Waferrand verbleibt ein Über­ schuß von Resist, der sich zu einer Wulst zusammenzieht. Vor der Belichtung kann die Wulst durch einen Abschleu­ derprozeß mit einem Lösungsmittel entfernt werden.

Anders sieht es bei Resistblasen aus, die sich wäh­ rend des Trocknungsprozesses bilden können. Diese Blasen können mehrere 100 µm hoch werden und daher bei der Belichtung die Strukturauflösung extrem verschlechtern. Obwohl die Blasenbildung durch die IR-Trocknung bereits deutlich verringert ist, kann sie durch Wahl eines geeigneten Temperaturverlaufes bei der Trocknung zusätzlich beinahe vollständig unterdrückt werden.

Hierzu wird der Photoresist beispielsweise durch eine kontinuierliche Temperaturerhöhung während der Trocknung genügend flüssig gehalten, so daß entstehendes Gas die Resistoberfläche noch verlassen kann. Wichtig ist dabei, daß zum Ende der Trocknung die Temperatur ansteigt. Der Resist bleibt dabei genügend viskos, obwohl ständig Lösungsmittel verdampft.

Ein Temperaturverlauf zur Unterdrückung der Blasenbildung ist in Fig. 2 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Temperaturen für den konstanten Temperaturbereich und die Maximaltemperatur am Ende des Temperaturverlaufs betragen beispielsweise 90 und 105°C. Diese sind jedoch abhängig von den zu trocknenden Resistmaterialien. Dieses Fahren einer Temperaturrampe kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der Steuereinheit 8 in Verbindung mit den Temperatursensoren und der Regelung der IR-Strahlungsquelle problemlos realisiert werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, da die Neigung zur Blasenbildung gerade mit zunehmender Dicke der zu trocknenden Photoresistschicht zunimmt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beispielsweise Andruckfedern von Lese/Schreibköpfen für Festplatten mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Ein solcher Her­ stellungsprozeß, in dessen Verlauf eine erfindungsgemäße IR-Trocknung stattfindet, ist in den Fig. 3A und 3B dar­ gestellt. Hierbei dient ein Silicium-Wafer (4'' oder 10 cm im Durchmesser) als Trägersubstrat. Auf dieses Substrat wird eine metallische Schicht aufgebracht, die als galva­ nische Startschicht fungiert. Danach wird Photolack auf­ geschleudert (Schritt Nr. 3), erfindungsgemäß getrocknet (Schritt Nr. 4), belichtet und entwickelt. Die Mikrofeder entsteht nun durch eine galvanische Auffüllung der Lack­ struktur. Als letztes wird die Mikrofeder durch zwei Ätz­ prozesse vom Siliciumsubstrat abgelöst.

In diesem Beispielfall wurde ebenfalls eine maximale Strahlungsleistung von 4 kW eingesetzt. Derartige Andruckfedern für Lese/Schreibköpfe konnten bisher man­ gels geeigneter Trockenverfahren in der geforderten Genauigkeit nicht hergestellt werden.

In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wurde jeweils eine IR-Strahlungsquelle mit einer Leistung von 4 kW eingesetzt. Bei geeigneten Trocknungsbedingungen beträgt hierbei das Maximum der IR-Strahlung etwa 2,6 µm. Dies ist jedoch nur als Beispiel zu verstehen. Es ver­ steht sich von selbst, daß Strahlungsquellen mit anderer Leistung und bei anderen Maximalwellenlängen je nach An­ wendungsfall eingesetzt werden können.

Claims (15)

1. Verfahren zur Trocknung von Photoresistschichten, bei dem ein Substrat (12) mit einer aufgebrachten Photoresistschicht in einer entlüfteten Kammer mit IR-Strahlung einer in der Leistung regelbaren IR-Strahlungsquelle (4) beaufschlagt wird, die Temperatur oder eine temperaturabhängige Größe in der Umgebung der Photoresistschicht gemessen und die Leistung der IR-Strahlungsquelle anhand der gemessenen Temperatur oder der temperaturabhängigen Größe so geregelt wird, daß ein vorgegebener zeitlicher Temperaturverlauf während der Trocknung eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene zeitliche Temperaturverlauf so gewählt ist, daß die Temperatur über die Trocknungs­ zeit konstant bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene zeitliche Temperaturverlauf so gewählt ist, daß die Temperatur linear mit der Zeit ansteigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene zeitliche Temperaturverlauf so gewählt ist, daß die Temperatur über die Trocknungs­ zeit zunächst konstant ist, und dann linear, stufenförmig oder in anderer Form ansteigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur unterhalb des Substrates gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene zeitliche Tempe­ raturverlauf für jede neue Kombination von Materialien für Photoresistschicht und Substrat zunächst experimentell ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine IR-Strahlungsquelle eingesetzt wird, die ihr Maximum der IR-Strahlung im Bereich von 1 bis 3 µm hat.

8. Vorrichtung zur Trocknung von Photoresistschichten, bestehend aus einer entlüftbaren Kammer (1), die einen Lufteinlaß (2) sowie einen Luftauslaß (3) aufweist, einer in der Kammer über einer Substrathalterung (5) angebrachten IR-Strahlungsquelle (4), die in der Leistung regelbar ist, einem in der Kammer vorgesehenen Temperaturmeßsensor (6, 7) sowie einer Steuereinheit (8), die die Leistung der IR-Strahlungsquelle in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur so steuert, daß während der Trocknung ein vorgebbarer Temperaturverlauf in der Kammer eingehalten wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Strahlungsquelle (4) höhenverstellbar über der Substrathalterung (5) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (5) so ausgestaltet ist, daß sie mehrere Substrate (12) in sternförmiger Anordnung nebeneinander aufnehmen kann.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (5) mehrere Einzelsubstrathalterungen (14) aufweist, die so ausgestaltet sind, daß das Substrat nur mit einem schmalen Rand aufliegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung (5) drehbar gelagert ist und über einen in der Drehzahl regelbaren Motor (11) mit einer vorgebbaren Drehgeschwindigkeit in Rotation versetzt werden kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Lufteinlaß (2) ein steuerbares Gebläse (13) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturmeßsensor (6) durch einen temperaturabhängigen Widerstand, ein Pyrometer oder ein Thermoelement gebildet wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Strahlungsquelle (4) eine maximale Leistungsaufnahme zwischen 2,5 und 4 kW hat.