CN1825207A - 成膜方法/装置、图形形成方法及半导体器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

在一边从设于喷嘴的排出口，对衬底连续地排出调整后的溶液使其在上述衬底上蔓延规定量，一边相对移动上述喷嘴和衬底，在上述衬底上留下供给的溶液，并在上述衬底上形成液膜的成膜方法中，设定上述喷嘴的排出口与上述衬底的距离h为2mm以上，而且对于上述溶液表面张力γ(N/m)、从上述排出口连续地排出的溶液排出速度q(m/sec)、和常数5×10^－5 (m· sec/N)，为不足5×10^－5qγ(mm)的范围内。

Description

成膜方法/装置、图形形成方法及半导体器件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种一边相对地使上述衬底和上述喷嘴移动，一边从溶液排出嘴向衬底滴下溶液，在上述衬底上形成由上述溶液构成液膜的成膜方法。

背景技术

将旋转涂布法应用于刻蚀工艺、形成层间薄膜等的场合，向衬底上滴下来的溶液几乎全都排出衬底外，仅以残余的几％成膜，所以使用的溶液浪费很多，因为排出的溶液多，对环境也造成恶劣影响。并且，对方形衬底或12英寸以上大口径圆形衬底而言，衬底外周部分发生紊流，在该部分存在发生膜厚变成不均匀这样的问题。

作为不浪费溶液，整个衬底上均匀涂布的办法，在特开平2-220428号公报里，记载着从一列配置的多个喷嘴滴下光刻胶，通过从其后方把气体或溶液喷涂到成膜面上，获得均匀薄膜的办法。并且，在特开平6-151295号公报里，在棒上设置多个喷雾口，由此在衬底上边滴下光刻胶，把获得均匀膜作为目的。进而，特开平7-321001号公报里，记载着采用形成用于使光刻胶喷雾的多个喷出孔的喷头，与衬底相对移动进行涂布的办法。这些涂布装置的任何一种里也都横排配置多个滴下或喷雾嘴，使其沿着衬底表面扫描，把获得均匀膜作为目的。除采用这些具有多个喷嘴装置的涂布法以外，还有使用一个溶液排出嘴，通过扫描衬底上形成液膜的办法。就该办法而言，按喷嘴的操作法顺序，或者发生每1片衬底的处理时间延长，或者发生溶液的使用量将变得巨大的这种问题。

作为解决此问题的装置构成，在特开平9-92134号公报里公开了一种在衬底上一面来回移动溶液排出嘴一面向衬底上滴下溶液的办法。该办法中，使在衬底上在来回移动的各个终端上停止供给溶液，在起点再供给形成涂布膜。可是，因为伴随终端、起点的供给停止的溶液供给的混乱，使供给衬底上的溶液量微妙不同，发生液膜和由液膜形成的固形膜膜厚均匀性恶化的问题。

对此，特开2000-77307公报、特开2000-77326公报、特开2000-79366公报、特开2000-188251公报、特开2001-148338公报、特开2001-168021公报、特开2001-170546公报、特开2001-176781公报、特开2001-176786公报、特开2001-232250及特开2001-232269公报里，公开了有关对于溶液排出嘴的来回移动，由于在折返部分也维持溶液排出，供给在边缘附近(来回移动折返附近)的膜厚分布不恶化的涂布膜的办法。然而这些公报里记载的涂布装置中，没有怎么考虑溶液排出嘴与衬底之间的距离，在随从溶液排出嘴来的排出速度与溶液的表面张力或溶液排出嘴与衬底的距离而溶液到达衬底之前的液流扩展的过程中，因为液体具有表面张力而变成液滴，到达衬底的液滴弹跳，发生成为雾状或微粒的原因的这样的问题。

并且，用上述的液膜形成方法，在被处理衬底表面的各区域，因物理性质不同、喷嘴排出压力、进而溶液排出量的离散，或涂布时的气流紊乱等，在整个被处理衬底表面上，液膜的膜厚不能很均匀，往往发生偏差。在该状态下如果使液膜中的溶剂气化，衬底上，就会形成与液膜膜厚分布相应的固形成分的膜(＝固形膜)平坦度低的状态。

并且，即使作为在平坦度高的状态下形成液膜，而后，要是使溶剂气化进行干燥处理的话，随着向被处理衬底中央部分的方向发生凝聚等，液膜横向移动，引起固形成分移动，就是说沿移动方向造成了膜厚差。

对用这种办法形成的光刻胶膜，实施曝光和显影处理形成了图形的场合，给图形造成尺寸误差，以此用做掩模，对下层被加工膜(例：绝缘膜、由布线层材料构成的导电膜)实施蚀刻加工的过程中，进一步发生尺寸误差，在半导体器件制造中就会降低成品率。

以往，对于液膜表面的膜厚偏差，如特开2001-237179号里公开的那样，形成液膜后，将其曝露于溶剂气氛中，促进溶液(＝溶液)的流动性，因表面张力而使液膜表面平坦化，有所谓进行均化(レベリング)处理的方法。

但是，现有的均化处理中，给液膜表面，不必要地提供溶剂，又扰乱膜厚的分布，又因不适合的条件使液膜的膜厚分布发生倾斜(例如，边缘部分等)等。

尽管，半导体器件的制造工序中，在衬底表面上，涂布在乳酸乙酯里(溶剂)溶解了包括树脂、溶解抑制材料(溶解抑制剂)、酸发生材料(酸发生材料基)等的光刻胶材料的光刻胶溶液，形成液膜以后，挥发液膜中的溶剂，形成光刻胶膜。对衬底上形成的光刻胶膜，进行曝光、曝光后烘焙处理、冷却、显影，形成光刻胶图形。

然而，用上述办法形成的光刻胶图形中，存在光刻胶图形的上部带有圆形物的这个问题。光刻胶膜上面，因为在显影液里漂洗时间长，所以上部带有圆形物。因此，可以考虑，在表面层上形成大量含有溶解抑制材料的层，抑制上部的圆形物。

可是，用现有的涂布法，在表面层上形成大量含有溶解抑制材料层时，衬底上边，用涂布、烘焙法形成了第1光刻胶膜以后，应该由所用的第1光刻胶膜形成的光刻胶溶液改用大量含有溶解抑制材料的光刻胶溶液，用涂布、烘焙法形成第2光刻胶膜。对该方法而言，必须分别形成二层膜，存在制造时间延长这样的问题。

尽管，就现有被处理衬底上边形成涂布膜的方法来说，有一种在被处理衬底上边相对地移动排出一定量溶液的排出嘴，向整个衬底上滴下溶液形成液膜，然后要用干燥法使溶剂挥发成膜的涂布法。该方法的场合，使用的溶液，固形成分低，使用约0.001Pa·s～0.010Pa·s(1cp～10cp)的低粘性溶液。对于有台阶的衬底，用该涂布法形成液膜时，所形成的液膜随重力引起流动，使凹凸部平滑起来，所以最终形成的涂布膜厚度，在凹部膜厚变厚，凸部处变薄，产生差别。其结果，存在沿着衬底表面不能形成膜厚均匀的膜的这种问题。

发明内容

(1)本发明一例的液膜形成方法，在一边相对移动喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口，对上述衬底连续地排出调整后的溶液使其在衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下供给的溶液，并在上述衬底上形成液膜的成膜方法中，

上述喷嘴的排出口与上述衬底的距离h设为2mm以上，而且不足Aqγ(mm)，

这里，

q(m/sec)是从上述排出口连续地排出的溶液的排出速度，

γ(N/m)是上述溶液的表面张力，

A(m·sec/N)是5×10^-5。

(2)本发明一例的液膜形成方法，成膜方法包括：

记录调整后的溶液表面张力，使其在衬底上蔓延规定量；

由从喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出的溶液排出速度q(m/sec)、上述溶液表面张力γ(N/m)、常数5×10^-5(m·sec/N)，算出变成2mm以上不足5×10^-5qγ(mm)的上述喷嘴排出口与上述衬底的距离h；

在上述喷嘴的排出口与上述衬底的距离算出后的距离h的状态下，一边相对地移动上述喷嘴和上述衬底，一边从设于喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在衬底上蔓延规定量，给上述衬底上留下供给的溶液，并在上述衬底上形成液膜。

(3)本发明一例的液膜形成方法，在反复进行喷嘴从衬底的一端经由上述衬底上通过上述衬底的另一端的列方向直线性移动和上述衬底内或衬底外的行方向移动并相对移动上述喷嘴和上述衬底的同时，从设于喷嘴的排出口，对上述衬底连续地排出调整后的溶液使其在衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，形成液膜的成膜方法中，

从移动第1列上的上述喷嘴给上述衬底上排出溶液之际，求出对溶液滴下位置的溶液排出量的要求值的偏移量；

从在与第1列邻接的第2列上移动的上述喷嘴给上述衬底上排出溶液之际，控制第2列上任意位置的排出量，使之校正对于第1列上邻接的排出位置求出的偏移量。

(4)本发明一例的液膜形成方法，在旋转的衬底上，一边向上述衬底的径向移动上述喷嘴，一边从设于喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液使其在衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下供给的溶液，形成液膜的成膜方法中，

从上述喷嘴给上述衬底上供给溶液之际，求出对溶液滴下位置的溶液供给量的要求值的偏移量；

从喷嘴供给上述衬底的第1位置之际，控制排出到第1位置的溶液供给量，使其校正对第1滴下位置与上述衬底径向邻接，已经滴下溶液的第2位置的偏移量。

(5)本发明一例的液膜形成方法，在组合喷嘴从上述衬底的一端经由上述衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和在上述衬底内或衬底外的行方向移动，一边相对移动上述喷嘴和上述衬底，一边从设于喷嘴的排出口对上述衬底，连续地排出调整后的溶液使其在衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，形成上述液膜的成膜方法中，

在上述喷嘴沿列方向移动之际，遮断由上述喷嘴向上述衬底排出的溶液，使由上述喷嘴向上述衬底上排出溶液的供给起点和供给终点到达离各自衬底边缘空开一定宽度d的液膜边缘形成位置。

(6)本发明一例的液膜形成方法，在组合喷嘴从圆形衬底的一端经由上述圆形衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和上述圆形衬底的边缘近旁的行方向移动，一边相对移动喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在上述圆形衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，在从开始位置直到结束位置大致整个上述衬底上形成液膜的成膜方法中，

在上述开始位置近旁的上述喷嘴列方向的移动速度，设定为比上述衬底中央位置的上述喷嘴列方向移动速度要低；

在上述结束位置近旁的上述喷嘴列方向移动速度，设定为比上述衬底中央位置的上述喷嘴列方向移动速度要高。

(7)本发明一例的液膜形成方法，在组合喷嘴从圆形衬底的一端经由上述圆形衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和上述圆形衬底的边缘近旁的行方向移动，一边相对移动喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在上述圆形衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，在从开始位置直到结束位置大致整个上述衬底上形成液膜的成膜方法中，

在上述开始位置近旁的上述喷嘴行方向移动距离，设定为比上述圆形衬底中央位置的上述喷嘴行方向移动距离要大；

在上述结束位置近旁的上述喷嘴行方向移动距离，设定为比上述衬底中央位置的上述喷嘴行方向移动距离要小。

(8)本发明一例的液膜形成方法，在组合喷嘴从圆形衬底的一端经由上述圆形衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和上述圆形衬底的边缘近旁的行方向移动，一边相对移动喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在上述圆形衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，在从开始位置直到结束位置大致整个上述衬底上形成液膜的成膜方法中，

设定夹住上述喷嘴的行方向移动的，从暂时中断向上述喷嘴列方向移动的上述衬底供给溶液起，到再开始向上述喷嘴列方向移动的上述衬底供给溶液的时间间隔为一定。

(9)本发明一例的成膜方法，成膜方法包括：

在衬底上形成由含有第1溶剂和固形成分的溶液构成的液膜；

将上述衬底收容到容器(チヤンパ一)内；

在上述容器内形成含有第2溶剂气氛的状态下，开始使上述液膜表面平坦化的平坦化处理；

上述平坦化处理中，测定上述液膜表面的平坦度；

上述平坦化处理中，根据测定的平坦度，控制上述容器内的气氛和上述衬底温度的至少一方，使上述液膜表面提高平坦度；

结束上述平坦化处理；以及

在上述衬底上，形成由上述固形成分构成的固形膜。

(10)本发明一例的成膜方法，成膜方法包括：

在衬底上形成由含有第1溶剂和固形成分的溶液构成的液膜；

将上述衬底收容到容器内；

在上述容器内形成含有第2溶剂气氛的状态下，开始使上述液膜表面平坦化的平坦化处理；

上述平坦化处理中，测定上述液膜表面的平坦度；

上述平坦化处理中，根据测定的平坦度，控制上述容器内的气氛和上述衬底温度的至少一方，使上述液膜表面提高平坦度；

结束上述平坦化处理；以及

在上述衬底上，形成由上述固形成分构成的固形膜。

(11)本发明一例的成膜方法，包括：

在衬底上形成含有固形成分和溶剂的液膜；

开始除去上述液膜中溶剂的干燥处理；

上述干燥处理中，测定上述液膜表面的平坦度；

上述干燥处理中，根据测定的平坦度，控制上述衬底存在环境的气氛、上述衬底温度和上述衬底转数的至少一方，提高上述平坦度；

结束上述干燥处理，在上述衬底上形成由上述固形成分构成的固形膜。

(12)本发明一例的成膜装置包括：

具备支持表面上形成了含有第1溶剂液膜的衬底的支持部、

在内部的空间设置上述支持部的容器、及

排出口，从上述排出口给上述容器内提供含有第2溶剂的气体的气体供给部；

排放上述容器内气氛的排气部；

将光照射上述支持部上所支持的衬底上液膜，接收来自上述液膜的反射光，获得反射光强度的光学系统；

解析由该光学系统得到的反射光强度，测定上述液膜表面的平坦度，控制上述排气部和气体供给部以便提高测定的平坦度的解析部。

(13)本发明一例的成膜方法包括：

在衬底上，形成由溶剂里溶解有第1物质的溶液构成的液膜；

使上述液膜的上述衬底一侧固化，在与衬底相反一侧残留溶剂的状态下，从上述液膜除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态下，向上述液膜供给第2物质；

除去残存于上述液膜中的溶剂，形成固形膜。

(14)本发明一例的成膜方法，成膜方法包括：

准备具有台阶高度d的凹凸，凸部面积对全部面积的比例为a(1＞a＞0)，凹部面积对全部面积的比例为1-a的衬底；

一边排出溶剂里溶解有固形成分的溶液，一边相对地移动上述排出嘴和上述衬底，在上述衬底上形成液膜；

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述固形成分构成的固形膜；

其中，上述液膜形成为，使上述液膜厚度h满足h＞(11-a)d的关系。

附图说明

图1表示第1实施方案的液膜形成装置概略构成图。

图2A～D表示第1实施方案的成膜工序剖面图。

图3表示用于求出溶液排出嘴的排出口与衬底距离的观察系统概念图。

图4表示溶液排出速度与到成为液滴状态的排出口的距离Hp的关系图。

图5说明从排出口排出溶液蔓延稳定的区域D定义图。

图6放大剖面表示溶液排出嘴的排出口图。

图7表示晶片平面内膜厚分布(范围％)对溶液排出嘴的排出口-衬底间距离h的关系图。

图8表示每一晶片的微粒数对排出口-衬底间距离h的的关系图

图9用于说明算出溶液排出速度q的方法说明图。

图10表示用现有PID控制法形成液膜场合的液膜厚度(供给量)对滴下位置的图。

图11表示用第2实施方案的控制方法形成液膜场合的液膜厚度(供给量)对滴下位置的图。

图12表示对于去除用现有和本实施方案的控制方法形成的液膜中的溶剂而获得的固形膜的滴下位置的膜的图。

图13A、13B表示第3实施方案的液膜形成装置概略构成图。

图14表示遮断器的位置对溶液排出嘴轨迹图。

图15A、15B表示由遮断器生成涂布区域的误差图。

图16表示按照现有遮断器位置形成的液膜边缘轮廓图。

图17表示按照本实施方案遮断器位置形成的液膜边缘轮廓图。

图18A、18B用于说明衬底旋转时加到液膜边缘的力的图。

图19A、19B表示第3实施方案的液膜形成装置概略构成图。

图20A、20B典型地表示第4实施方案的使用图1的涂布装置作成液膜时的涂布开始、结束部，在第2列涂布时的第1列中涂布的液线蔓延状态和最终获得液膜的单位液膜边界图。

图21A、21B典型地表示第4实施方案的使用图1的涂布装置作成液膜时的衬底中心近旁，在第2列涂布时的第1列中涂布的液线蔓延状态和最终获得液膜的单位液膜边界图。

图22表示在现有和第4实施方案中形成的行方向相对膜厚图。

图23是关于第5实施方案，表示处理衬底上液膜的装置概略图。

图24表示第5实施方案的温度控制板概略构成平面图。

图25是第5实施方案中，与衬底上液膜处理方法有关的图。

图26A表示第5实施方案的均化处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图26B表示第5实施方案的均化处理中，供给容器内的气体中溶剂浓度随时间变化图。

图26C表示第5实施方案的均化处理中，板的中央和边缘的温度变化图。

图27A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图27B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，供给容器内的压力随时间变化图。

图27C表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，板的中央和边缘的温度变化图。

图28A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图28B表示现有的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图28C表示现有的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图29A、29B是表示第5实施方案的效果图。

图30是关于第5实施方案的变更例，表示处理衬底上液膜的装置概略图。

图31A表示第5实施方案的均化处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图31B表示第5实施方案的均化处理中，供给容器内的气体中溶剂浓度随时间变化图。

图31C表示第5实施方案的均化处理中，板的中央和边缘的温度变化图。

图32是关于第5实施方案的变更例，表示处理衬底上液膜的装置概略图。

图33A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图33B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，供给容器内的容器中所供给的N2气流量随时间变化图。

图33C表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，板的中央和边缘的温度变化图。

图34A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图34B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，供给容器内的容器中所供给的N2气流量随时间变化图。

图34C表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，板的中央和边缘的温度变化图。

图35是关于第5实施方案的变更例，表示处理衬底上液膜的装置概略图。

图36是关于第5实施方案的变更例，表示处理衬底上液膜的装置概略图。

图37A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图37B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，容器内压力随时间变化图。

图37C表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底转数的变化图。

图38A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图38B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，供给容器内的容器中所供给的N2气流量随时间变化图。

图38C表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底转数的变化图。

图39A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图39B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，供给容器内的容器中所供给的N2气流量随时间变化图。

图39C表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底转数的变化图。

图40A表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底上液膜各位置膜厚随时间变化图。

图40B表示第5实施方案的均化处理和干燥处理中，衬底转数的变化图。

图41A～E表示第6实施方案半导体器件制造工序的工序剖面图。

图42表示第6实施方案的液膜形成装置概略构成图。

图43表示使用图42所示液膜形成装置的液膜形成过程图。

图44表示用现有方法形成的光刻胶膜制作的光刻胶图形形状图。

图45表示表面附近采用具有高溶解抑制材料浓度轮廓的光刻胶膜，作成的光刻胶图形形状剖面图。

图46A～C表示第7实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

图47表示层间绝缘膜中氧和碳对Si的膜厚方向分布图。

图48A～E表示第8实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

图49A～C表示第9实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

图50表示第9实施方案的减压干燥处理部概略构成图。

图51A～C表示在具有台阶的衬底上形成的光刻胶膜膜厚分布剖面图。

图52表示膜厚差对平均膜厚的比率曲线图。

图53表示第9实施方案形成于衬底上的光刻胶膜膜厚分布剖面图。

图54表示边缘部分的流动性与液膜厚度依赖关系的特性图。

图55表示整个衬底上的凸部膜厚均匀性与液膜厚度依赖关系的特性图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方案。

第1实施方案

图1是表示本发明第1实施方案的液膜形成装置概略构成图。图2A～2D是表示本发明第1实施方案的成膜工序剖面图。

如图1所示，在图未示出的衬底移动机构上边，水平地安置衬底11。衬底11上方配置溶液排出嘴12。溶液排出嘴12利用图未表示的嘴移动机构，在与衬底11移动方向相垂直的方向来回移动。溶液排出嘴12上设有滴下口，对衬底11滴下由溶液供给泵13供给的溶液14。

在衬底11上边形成液膜的场合，边从溶液排出嘴12的排出口向衬底11上边排出溶液14，边沿列方向来回移动溶液排出嘴12，向衬底11上边滴下线状溶液。而且，在溶液排出嘴12位于衬底11上以外或衬底内的膜形成要求区域外的时候，沿与溶液排出嘴12的列方向相垂直的行方向移动衬底11。另外，图1中的标号15是溶液滴下位置的轨迹。

衬底11上边线状供给的溶液，随溶液本身有流动性蔓延，邻接的线状溶液互相连接变成一层液膜16。

从液膜形成开始位置直到液膜形成结束位置，借助于上述喷嘴液沿单向的行方向移动，大致对整个衬底11进行供给溶液，大约在整个衬底11上形成液膜16(图2A)。

而且，采用图1的单元或图未示出的单元，放置到含有溶剂的气氛中等进行均化处理，使液膜16的表面平坦化(图2B)。即，滴下溶液时，使排出量变动等，液膜16的表面上存在凹凸。因而，根据需要，首先，进行使液膜16表面平坦化的平坦化处理。

将衬底11搬运到图未示出的干燥单元内。在干燥单元内，用减压或加热机构，对液膜16中的溶剂进行除去处理(图2C)。使衬底11上边形成规定膜厚的固形膜17(图2D)。

本实施方案中，说明有关通过优化溶液排出嘴12的排出口与衬底11的距离，并在此状态下从溶液排出嘴向衬底上供给溶液，提供缺陷少的良好膜厚分布的顺序。

图3是表示用于求出溶液排出嘴的排出口与衬底距离和液滴生成位置的观察系统概念图。

如图3所示，这样配置激光光源21和观察用摄象机22，使其夹着由溶液排出嘴12的排出口排出的溶液14。即沿着由激光光源21照射的激光束光轴，配置溶液14、及观察用摄象机22。由排出口排出的溶液14是不是变成液滴状态，照射于溶液14的激光是否散射是很容易判断的，把确认散射的区域看作液滴形成区域。

利用该观察光学系统，关于溶剂中使用乳酸乙酯的固形成分2％的光刻胶溶液，进行实验求出排出速度与离溶液变成液滴状态的排出口的距离Hp的关系。另外，光刻胶溶液的表面张力与溶剂大致相同，为30×10^-3N。

图4中，示出排出速度与离溶液变成液滴状态的排出口的距离Hp的关系。如图4所示，实验中使用光刻胶溶液的场合，就排出速度与距离Hp来说，可以判定存在比例关系。图4中，对于纯水进行同样测定的结果也一并表示出来。用水的场合，排出速度与距离Hp之间也获得比例关系。除这些溶液外，作为表面张力不同的溶剂，对于甲醇(表面张力＝22.6×10^-3N/m)、己烷(表面张力＝18.4×10^-3N/m)等各种溶液进行实验，都获得比例关系。如果把这些比例关系归纳起来的话，进而利用溶液的表面张力γ(N/m)，来自溶液排出嘴的排出速度q(m/sec)与距离Hp(mm)的关系就表达为(1)式。

Hp≥5×10^-5qγ    (1)

另外，常数5×10^-5的量纲为m·sec/N。

由(1)式可以知道，表面张力γ(N/m)的溶液，以排出速度q(m/sec)供给衬底上的场合，只要溶液排出嘴的排出口与衬底的距离h为

h＜5×10^-5qγ≤Hp    (2)

就行。

本实施方案中，为了获得平均厚度15μm的液膜，假定溶液排出嘴在衬底上的等速移动速度为1m/sec、衬底上液线间距为0.4mm，由直径40μm的排出口以排出速度4.77m/s排出固形成分2％的光刻胶溶液(表面张力＝30×10^-3N/m)。由式(2)决定这时距离h的上限hmax为

hmax＜0.05[m·s/N]×4.77[m/s]×30×10^-3[N/m]＝7.16[mm]

溶液排出嘴的排出口与衬底的距离下限，确定为从排出口排出的溶液蔓延大致达到稳定的区域D的距离。图5中表示稳定的区域D的定义域。从溶液排出嘴12的排出口21排出的溶液41，一旦排出就立即迅速蔓延以后，一边缓慢扩展一边到达衬底11上。其蔓延程度由图6表示的排出口21的直径、形状(锥形角)、以及长度和溶液的粘度而异。对上述的涂布法而言，采用约数10^-3Pa·s的稀薄溶液。并且，溶液排出嘴12的排出口21的形状，采用的是(排出口长度)/(排出口直径)≥2，排出口的锥角为70～110°。并且，排出口21的直径采用的是20～100μm。

另外，对于h＝5×10^-5qγ的排出溶液蔓延宽度Dw，定义稳定区域D作为达到0.8Dw以上蔓延宽度的区域，在1～8×10^-3Pa/·s的范围变化溶液粘度、溶液排出嘴的排出口形状在2～5的范围，变化(排出口长度)/(排出口直径)、在70～110°范围变化排出口的锥角、在20～100μm范围变化排出口直径试做多个喷嘴，利用图3表示的观察系统，改变排出速度，测定自排出口到区域D的距离。溶液蔓延特别为排出速度和排出口的锥角所左右，而如果把到排出口的距离设定为1～2mm之间，用哪个条件也可以判断达到稳定区域D。按照条件h＝1mm达到稳定区域D，但该状态下的排出情况而言，可以确认，达到衬底的溶液反弹污染喷嘴对向衬底的面。改变距离h确认污染程度的时候，距离h只要2mm以上，可以判定能够消除污染。根据这些研究，如果把溶液排出嘴与衬底的距离下限规定为2mm就行。另外，在2mm以下对衬底上供给溶液的场合，则衬底上流动的溶液蔓延不够充分，或喷嘴发生污染。因此，液膜厚的均匀性为±10％以上，实用上只能得到不适合的液膜。

由以上的研究很清楚，溶液排出嘴的排出口与衬底的距离h确定为

2[mm]≤h＜5×10^-5qγ    (4)

的范围就可以。

利用图1的装置，在0.5mm到10mm范围内调整距离h，对8英寸晶片涂布光刻胶溶液形成液膜，进而干燥除去溶液中的溶剂形成固形膜。这里的溶剂除去，是将形成了液膜的衬底曝露于与液膜含有的与溶剂相同的乳酸乙酯气氛进行液膜均化以后进行的。将进行了液膜均化的衬底移到减压容器内，使减压容器内减压，在保持乳酸乙酯饱和蒸汽压附近压力的状态下进行溶剂的除去。进而回到常压以后从减压容器取出衬底，在热板上将衬底加热到140℃，进一步除去膜中微量存在的溶剂。另外，减压下干燥后不用热板，用烘箱直接加热也行。并且，转动衬底，利用由此产生的气流进行干燥也行。

设定由溶液排出嘴的排出口来的排出速度为4.77m/sec和其2倍的9.54m/sec，进行液膜的形成。另外，由于在排出速度为4.77m/sec的场合下，设定溶液喷嘴的移动速度为1m/sec，在排出速度为9.54m/sec的场合下，设定溶液喷嘴的移动速度为2m/sec，使两者获得同样液膜厚度。并且，排出速度4.77m/s时的上限距离Hp为7.16mm，排出速度9.54m/s时的上限距离Hp为14.3mm。

图7中，示出有关形成的固形膜，晶片平面内的膜厚分布(范围％)对溶液排出嘴的排出口-衬底间距离h的关系。并且，图8中，示出每一个晶片的微粒数对排出口-衬底间距离h的关系。

由图7，在光刻胶溶液的场合，通过将排出口-衬底间距离h设为3mm以上，可以获得膜厚均匀性稳定的值。另外，形成层间膜等的场合、涂布含有低电介质材料溶液的场合，因为膜厚均匀性范围也可以5％左右，所以只要2mm以上就行。

图8中微粒数的结果，为对各个排出速度满足(4)式的范围内得到良好的结果，除此以外的区域得到缺陷数增大这样的结果。对于h≤2mm的场合，缺陷之所以多是因为喷嘴与衬底的距离近，衬底上弹起的溶液附着于喷嘴上，由于附着的溶液掉落到衬底上而产生的，或当接触到喷嘴时，变成了雾状发散附着到衬底上。之所以在上限距离Hp以上增大了微粒，是因为如前面所述的那样，排出来的一部分溶液变成微小液滴到达衬底上，可以认为变成雾状成了微粒的原因。这样，溶液排出嘴的排出口与衬底的距离h确定为满足(4)式条件的范围就行。

在涂布装置中，上述溶液排出嘴的排出口与衬底间的距离h是可自动地设定的。这时，要使其能把涂布的溶液表面张力γ(N/m)记录于涂布装置里。只要根据装置侧记录的表面张力γ和此时的排出速度q(m/sec)，由(4)式算出适合的距离h就行。在对衬底供给溶液以前，调整溶液排出嘴的排出口与衬底间的距离，使其变成先前得出的适合距离h。距离的调整不管是上下移动衬底，或者移动溶液排出嘴驱动系统，并且，或者使双方移动也都可以。

排出速度q(m/sec)也可以由操作人员直接输入，然而由涂布装置内自动计算是理想的。图9中，溶液排出嘴与衬底的相对移动，是溶液排出嘴从衬底的一端经由衬底上穿过衬底另一端的列方向直线性移动和衬底外的行方向移动的组合构成的场合，用于说明算出溶液排出速度q的方法图。如图9所示，如果对溶液82的排出速度q(m/sec)，设定液膜83要求的平均液膜厚度为df、上述喷嘴的行方向移动步距为p(＝单位液膜宽度)、溶液排出嘴的排出孔81的半径为r、上述溶液排出嘴从上述衬底一端经过衬底上穿过上述衬底另一端的列方向直线移动速度为v(m/s)，根据涂布区域的液量与排出的液量相等的这个关系，则

df[m]×p[m]×v[m/s]＝π(r[m])²q[m/s]    (5)

的这个关系成立。通过整理其有关溶液82的排出速度q，得到

q＝df×p×v/πr²    (6)

的关系。另外，可以通过利用固形膜的要求平均膜厚、溶液中固形成分浓度、固形膜的比重、液膜的比重等一般化学教科书中记载的办法容易求出平均液膜厚度。

溶液排出嘴与衬底的相对性移动，即使溶液排出嘴从衬底中心向外周，或从外周向中心螺旋状移动的场合，如果也设定要求的平均液膜厚为df、上述喷嘴最外周的上述衬底每一转的径向移动步距p、溶液排出嘴的排出孔半径r、最外周的上述溶液排出嘴对上述衬底的相对线速度v，那么

df[m]×p[m]×v[m/s]＝π(r[m])²q[m/s]    (7)

这样的关系成立。通过整理其有关q，得到

q＝df×p×v/πr²    (8)

的关系。

另外，距离h只要是由(4)式得到的范围，就哪个区域也可以，但要是在装置中简单求出来的话，也可以规定为上限与下限之间的中间值。并且，使遮蔽板等溶液遮断机能，介于溶液排出嘴与衬底之间，而且其介在位置为距溶液排出嘴的排出口2mm以上的场合，需要设定h，而把介在位置作为下限。

并且，将喷嘴的列方向移动与行方向移动组合起来，向衬底上供给溶液的场合，不限于圆形衬底，也可以将本实施方案示出的方法应用于矩形衬底。

第2实施方案

本实施方案是对于使用图1中表示的涂布装置的涂布方法，说明有关一边直线状移动喷嘴一边排出供给衬底上形成的液线的供给量校正。

液膜按照跟第1实施方案同样的条件来制作，进而干燥除去液膜中的溶剂，形成固形膜。跟第1实施方案同样，进行液膜中溶剂的干燥。

现有的溶液排出嘴的移动速度和排出速度的控制，沿时间轴用PID等控制法来进行。该控制反馈溶液排出嘴的移动速度和排出速度使其变成设定的值，在滴下的溶液以一条直线扫描时，对溶液排出嘴的进行方向前方进行反馈。然而，仅靠这种控制方法不能得到真正均匀的膜。理想的是，在相邻线之间进行进行校正的控制。

例如现有的场合，对排出速度和移动速度，进行PID控制的场合，如图10所示，使衬底上形成的液膜厚度对溶液滴下位置变化。另外，图10中的液膜厚度是考虑到向衬底上滴下的溶液蔓延，由对滴下位置的供给量换算得到的。

在相邻的区域，比较对滴下位置的溶液供给量的话，就大致按相同轨迹变化供给量。其结果，如图12的波形线所示，对最终形成的固形膜来说，存在沿溶液排出嘴移动方向出现膜厚分布的问题。

为此，本实施方案中，在列方向滴下的溶液以一条直线扫描时，存储供给量的偏差量，求出对滴下位置的供给量偏差。图11中以实线表示液膜厚(相当于供给量)对滴下位置的关系。另外，图11中的液膜厚是考虑到衬底上滴下的溶液蔓延，由供给量对滴下位置换算得到的。另外，供给量的偏差量，随着例如来自溶液排出嘴的排出速度偏差、溶液排出嘴的移动速度偏差等而发生。

而且，要对与求出供给量的偏差量的轨迹(第1列)邻接的区域(第2列)的任意位置的滴下量进行控制，使其校正在邻接的滴下位置求出的供给量的偏差量。溶液供给量的控制，采用控制排出速度和溶液排出嘴移动速度的至少一方的办法来进行。在相邻的滴下区域，用图11将液膜厚的变动表示为波形线。

其结果，对相邻线而言，因为液膜厚的变动方向互相相反，可以相互抵消获得均匀的液膜厚。其结果，除去液膜中的溶剂以后得到的固形膜的膜厚，如图12中实线所示，不依赖于滴下位置而变得平坦起来。

另外，排出速度偏差量的测量，可以是通过监视例如排出压力变化的办法进行。并且，溶液排出嘴移动速度的偏差量，可以用激光相干仪得到喷嘴的位置信息，作为对时间的微分值求出来。

另外，一边旋转衬底一边向上述衬底的径向移动上述溶液排出嘴，对衬底上螺旋状滴下溶液形成液膜的场合不用说也能应用。这时，测量从溶液排出嘴来的溶液排出速度的偏差、溶液排出嘴移动速度的偏差、及衬底旋转速度的偏差，求出供给量的偏差。而且，由溶液排出嘴供给上述衬底的第1位置之际，已经滴下溶液，就要控制供给第1位置的溶液供给量，使其校正对第1滴下位置在与上述衬底径向邻接的第2位置的偏差量。溶液供给量的控制，通过控制由溶液排出嘴来的溶液排出速度、溶液排出嘴的移动速度、及衬底的旋转速度的至少一种来进行。

并且，只用烘箱进行干燥也行。并且，旋转衬底，利用由此产生的气流进行干燥也行。

并且，将喷嘴的列方向移动与行方向移动组合起来，对衬底上供给溶液的场合，不限于圆形衬底，也可以将本实施方案示出的方法应用于矩形衬底。

第3实施方案

图13A、13B是表示本发明第3实施方案的液膜形成装置概略构成图。图13A是装置的侧面图，图13B是装置的平面图。

如图13A、13B所示，在衬底驱动系统121上水平配置衬底120。衬底120上方设有溶液排出嘴122和使喷嘴122来回移动的喷嘴驱动系统123。溶液排出嘴122一边排出溶液一边通过喷嘴驱动系统，控制为在衬底120和衬底120与溶液排出嘴122之间的空间配置的遮蔽板124a、b的上方的纸面上左右(设该方向为行方向)来回移动。

在衬底120上每次单方向移动溶液排出嘴122，衬底120由衬底驱动系统121控制使其在纸面上前方或后方预定的列方向只移动规定步距。如图14所示，通过反复这样的动作，对衬底120上滴下的溶液滴下位置轨迹成为标号131所示的线。滴下位置的轨迹131是线状的，然而线状供给的溶液因其具有流动性，就以衬底上到达位置为基准而蔓延预先规定溶液的粘度、列方向移动步距，使其与邻接的液线连接，亦即，变成一层膜。

配置于衬底120与溶液排出嘴122之间的空间的遮蔽板124a、b，借助于遮断机构驱动系统126和支架125a、b，沿衬底120的外缘进行移动，遮断从溶液排出嘴122的排出口排出的溶液127，使其不能到达衬底120上。

就跟涂布圆形衬底对应的现有方式来说，遮蔽板124的行方向位置，即涂布开始侧遮断位置Ls与涂布结束侧遮断位置Le，用现有的办法把衬底原点设为0，利用衬底半径r、边缘截止宽度(衬底边缘与液膜边缘形成位置的距离)d和从溶液排出嘴到溶液液线的距离x，可由

|Ls|＝|Le|＝((r-d))²-x²)^0.5    (9)

确定下来。

图15A、15B中，典型性表示这时实际遮断的溶液的衬底上到达位置。溶液排出嘴122沿箭头方向分别以v(m/sec)速度推进。另一方面，假设由喷嘴122来的溶液127排出速度为q(m/sec)。并且，设定从遮蔽板到衬底的距离(以衬底为基准的溶液遮断高度)为z(m)。一般，用这种涂布装置进行稀薄溶液的涂布时，是排出速度q＝5～15m/sec左右，距离z＝0.001～0.005m左右。溶液排出嘴122的排出口与衬底120的距离z与排出速度比较是非常小的，所以可以认为该滴下距离中的速度变化几乎为0。该条件下衬底的溶液到达位置与遮断位置的误差ΔL₁和ΔL₂，表达为

|ΔL₁|＝|ΔL₂|＝vz/q     (10)

于是，在溶液排出嘴的移动速度v＝1m/sec、排出速度q＝5m/sec、z＝0.003m的场合下，变成为

|ΔL₁|＝|ΔL₂|＝0.6mm    (11)

因此，在矩形衬底的场合，邻接扫描的溶液边缘差变成约1.2mm。对圆形衬底进行涂布的场合，如图16所示，进而边缘变成了紊乱的涂布膜轮廓。

为此，本实施方案中，当把液线行进方向设为+的时候，从由(9)式决定的位置，微调整到供给开始侧的遮断位置和供给结束侧的遮断位置来到分别仅移动-vz/q的位置。因此，能够沿如图17所示那样衬底轮廓形成液膜。

供给衬底上的溶液，在随流动性蔓延成了液膜的阶段中，就能使液膜的边缘变成沿衬底的边缘轮廓。

以沿衬底的边缘轮廓制成液膜边缘的膜，对衬底上的液膜在衬底中心旋转，也能进行液膜均化。并且，在干燥工序中通过旋转衬底进行干燥，在衬底的外周部分，从衬底上的液膜中能够均衡性很好地挥发溶剂，可以将因挥发引起的膜厚分布减少到非常小。

以上的效果是沿衬底形成的边缘部分产生的效果，通过转动衬底，如图18A所示，可获得使液膜受到的离心力均匀地分散到液膜边缘的效果。现有的这种锯齿状边缘的场合，如图18B所示，因为离心力集中于液膜突出的部分，所以发生从该部分向衬底外流出液体这样的问题。

另外，从液膜中除去溶剂，是将形成了液膜的衬底，曝露于与液膜里含有的溶剂相同的乳酸乙酯的气氛中进行液膜均化以后，把该衬底移送到减压容器内，加以减压，在保持乳酸乙酯饱和蒸汽压附近压力的状态下除去溶剂，进而回到常压以后从减压容器取出衬底，也可以在热板上将衬底加热到140℃，进一步除去膜中微量存在的溶剂，或也可以直接加热除去，而不是曝露于减压下。

本实施方案是对圆形衬底的校正，而即使对如曝光用掩模或液晶衬底这样的矩形衬底的涂布，也可以通过进行同样的校正，沿衬底边缘形成具有边缘的液膜。对矩形衬底，也只要把溶液排出嘴的行进方向设为+的时候，使遮蔽板的遮断位置分别从矩形衬底的边缘在只空出一定间隔形成的液膜边缘形成位置仅移动-vz/q的位置，使与供给开始侧的遮断位置和供给结束侧的遮断位置相配合就行。

并且，除图13A、13B所示的遮蔽板以外，作为不让溶液到达衬底的遮断机构还有以下这样的机构。

(i)喷射气体变更溶液轨道，在对向的位置设置回收部，回收溶液的机构。

(ii)通过吸引滴下溶液，改变其轨道，由溶液回收部回收溶液的机构。

图19A、19B中示出具有与图13A、13B所示的气体遮断机构不同的液膜形成装置一例。如图19A、19B所示，本装置具备对滴下的溶液喷射气体的气体喷射部184a、184b和通过吸引回收溶液的溶液吸引部185a、b，采用合并具有上述(i)和(ii)的遮断机构的方式。另外，为了防止不能用气体照射部184a、184b、溶液吸引部185a、b遮断的溶液滴到衬底上，设置了遮断板124a、b。

驱动方法采取与上述图13A、13B所示的装置相同控制，然而距离z的操控变成从喷射气体遮断的气体喷射部184a、b到衬底120的距离。

并且，将喷嘴的列方向移动和行方向移动组合起来，对衬底上供给溶液的场合，不限于圆形衬底，也可以把本实施方案中所示的方法应用于矩形衬底。

第4实施方案

图20A、20B，图21A、21B是本发明第4实施方案的课题说明图，是如图1所示那样溶液排出嘴一边沿圆形衬底的轮廓折返一边形成涂布膜时发生的课题说明图。

把自溶液排出嘴来到衬底上线状滴下的溶液称为液线。而且，相邻液线互相靠近形成液膜时，把由一条液线形成的部分称为单位液膜。

图20A、20B是利用图1的涂布装置作成液膜时的涂布开始、结束部分，典型性表示在第2列涂布时的第1列涂布后的液线蔓延状态和最终得到的液膜中的单位液膜边界。并且，图21A、21B是衬底中心近旁，在第2列涂布时的第1列涂布后的液线蔓延状态和最终得到的液膜中的单位液膜边界。

涂布开始和结束部处，列方向的喷嘴移动距离短，第1列涂布结束向衬底上供给溶液暂时中断后，第2列涂布开始直到再开始向衬底上供给溶液为止的时间(列方向涂布时间间隔)，跟涂布与衬底直径大体相同的衬底中心部的场合比要短。该时间差就是给予第2列溶液线涂布时的第1列液线的蔓延时间差。

如图20A所示，在涂布开始和结束近旁，第2列涂布时的第1列液线192的蔓延是不充分的。因此，如图20B所示，单位液线193、194的边界B₁定于离比第1列滴下位置P₁₁与第2列滴下位置P₁₂的中心线C₁稍许的往第2列滴下位置P₁₂一侧。图20B中，设定中心线C₁与位置P₁₂的间隔为SL1。

但是，在中心近旁，如图21A所示，因为列方向涂布时间间隔很大，所以第2列涂布时，第1列液线202变得相当宽。因而，如图21B所示，单位液线203、204的边界B₂跟涂布开始和结束近旁情况相比较，更处于第2列滴下位置P₁₂一侧。图20B中，设定中心线C₂与位置P₂₂的间隔为SL2(SL2＞SL1)。

这种单位液膜边界线位置的不同成为膜厚均匀性恶化的原因。在涂布开始部和结束部，为了使单位液膜的边界从中心处移动到开始点一侧，为了最终得到的固形分量成为明显移动到开始点一侧，所以发生在涂布开始一侧固形膜变厚，结束一侧减薄的问题。图22中，用三角形画出的曲线是以现有涂布法对观察的衬底中央膜厚的相对膜厚。

基于图22用三角形画出的相对膜厚，通过把与相对膜厚的倒数成正比的溶液供给量给予对应的列，能够实现行方向膜厚均匀性的提高。溶液供给量的调整是通过对现有排出速度用现有涂布法得到相对膜厚的倒数作为系数，来将溶液排出嘴来的排出速度设定为相关值的。图22的圆点表示用本实施方案的方法得到的相对膜厚结果。在衬底的整个行方向都能够获得均匀的膜厚。

本实施方案中，是以对涂布开始近旁衬底的溶液供给量比中心部要少，而且，对涂布结束近旁衬底的溶液供给量比中心部要多为特征。因此，也可以用下列的控制法，达成本实施方案的效果。

(1)使溶液排出嘴来的排出速度与相对膜厚的倒数成正比变化。另外，溶液排出嘴的列方向移动速度、行方向移动步距等其它条件都与现有值相同。

如图22所示，在液膜形成开始一侧固形膜变厚，而液膜形成结束一侧则变薄。因此，上述喷嘴沿列方向移动之际的排出速度要设定为，在液膜形成开始位置近旁，比上述衬底中央位置的排出速度还要小，在液膜形成结束位置近旁，比上述衬底中央位置的排出速度还要大。

(2)使溶液排出嘴的行方向移动步距与行方向膜厚成正比变化。另外，溶液排出嘴的列方向移动速度、排出速度等其它条件都与现有值相同。

如图22所示，在液膜形成开始一侧固形膜变厚，而液膜形成结束一侧则变薄。因此，喷嘴沿行方向移动之际的行方向移动距离，在液膜形成开始位置近旁比上述衬底中央位置的行方向移动距离还要大，在液膜形成结束位置近旁比上述衬底中央位置的行方向移动距离还要小。

(3)在不向衬底供给溶液的状态下，通过控制溶液排出嘴的移动进行时间调整。理想的是，在溶液排出嘴进行行方向移动之际，调整加减速度。或者调整喷嘴列方向移动时的加减速度。或者，控制行方向和列方向移动时的加减速度也可以。为了缩短时间间隔，只要快地加减速度就行。为了延长时间间隔只要延缓加减速度就行。另外，所谓该加减速度的调整，也包括暂时性停止喷嘴的移动。

本实施方案中，虽然以现有办法涂布膜的膜厚分布作为基准设定涂布条件，但是不限于此。由喷嘴排出溶液，将一条涂布线供给到衬底上，用CCD摄象机、摄影机等观察该线往行方向的扩展，求出液线扩展的速度。另一方面，根据测定或取样在机上计算，求出用涂布装置扫描时发生的列方向涂布时间间隔。这时容易用(3)的办法决定条件。并且，用(1)的办法进行调整的场合，只要求出涂布各列时的排出速度就行。用(2)的办法进行调整的场合，只要决定行方向的移动步距就行。

另外，本发明不限于上述各实施方案，在实施阶段，不脱离其宗旨的范围内可以做出种种变形。例如，上述各实施方案中所示的液膜形成方法，首先可以把蚀刻工序中使用的反射防止剂、抗蚀剂的涂布，应用于弱电介质材料、强电介质材料的涂布等半导体工艺，当然，作为电镀等装饰工艺也可以应用于所有的成膜工序。

第5实施方案

本实施方案中，对衬底而言，使用直径(φ)＝200mm的半导体衬底，对溶液而言，作为一个具体例子，使用化学放大(增幅)用光刻胶溶液。在这里，化学放大用光刻胶溶液的固形分量规定为3.0％。所谓该固形分量就是表示光刻胶溶液中含有的固形部成分量的比率，固形成分是干燥处理和烘焙处理后作为固形膜留下的部分。并且，在半导体衬底上边，预先，假定用公知的方法形成被加工膜(例如：绝缘膜)。

首先，把衬底导入扫描涂布处理部，放置并固定于载物台上。然后，一边从溶液供给用嘴排出溶液A，一边利用嘴驱动部，在Y轴方向以速度1m/秒使其来回运动。并且，这时同时，用载物台驱动部，沿X轴方向以0.6mm的步距间隔，移动载物台。在这里，溶液A涂布到衬底11的整个表面(＝面)上，以约10μm的膜厚形成液膜16。这时，就衬底11上的液膜16来说，形成了平坦度为约10μm±10％的凹凸。另外，即使采用利用毛细管现象的弯液面涂布的场合，衬底的液膜上也观察到该程度的凹凸。

其次，实施均化处理，使衬底11上的液膜16平坦化。一般，衬底11上边形成液膜16以后，滴下溶液时，因吐出量变动等原因，液膜16的表面，如上述一样不是完全平滑，而是存在凹凸。因此，根据需要，首先，应进行使液膜16的表面平坦化的均化处理，然后，施行干燥处理，使构成液膜16的光刻胶溶液中溶剂气化，形成由固形成分构成的固形膜(＝光刻胶涂布膜)。

本实施方案中，作为一个例子，利用图23中所示的均化/干燥处理装置200，对液状膜16施行均化处理和干燥处理，在衬底11的整个表面(＝面)，进行一连串处理，使其膜厚均匀，形成表面平坦化状态的(由固形成分构成)固形膜(＝光刻胶涂布膜)。

均化/干燥处理装置200要构成为，使其要求均化处理和干燥处理的功能一体化，在同一容器内进行这些处理。以下，利用图23，说明均化/干燥处理装置200的构成和功能。

均化/干燥处理装置200具备：收容衬底11(例如：半导体衬底，直径(φ)＝200nm)的容器201、气体控制部202、和排除容器201内气氛的排气部203。气体控制部202，按规定比率混合稀释用惰性气体(例如：N₂气体)和溶剂气体，把含有要求浓度溶剂的气体送到容器201内。

在这里，容器201内，设有载置和固定衬底11的载物台205。载物台205下方的位置，设有调整衬底11温度分布的温度控制板206。

温度控制板206可以对衬底11的多个区域，分别独立地控制温度。对图24中本实施方案的温度控制板的构成，本实施方案的场合，如图24所示，温度控制板206具备中央板206a和周缘板206b。借助于中央板206a和周缘板206b，各自独立地控制衬底11的周缘部分和中央部分区域的温度。

并且，气体控制部202配备气体供给用阀门V1到V3。稀释用惰性气体(例如：N₂气体)的流量由调整阀门V1的开度控制。采用调整阀门V1和阀门V2开度的办法，将二种气体混合成规定的浓度。调整阀门V3的开度，控制混合气体向容器201内的供给量。

并且，排气部203配备真空泵和阀门V4。连接容器201和真空泵的配管里插着阀门V4。通过调整阀门V4的开度，可以调整容器201内的气氛气体流量和压力。并且，在各处理工序中，应该测定液膜16的膜厚，所以均化/干燥处理装置200具备膜厚测定用光学系统207。膜厚测定用光学系统207，主要具备光照射部208和接收部209。光照射部208由发射可见光波长的光源构成。接收部209由CCD摄象机构成。并且，在衬底11上的多个位置，为了测定液膜16的膜厚，配备多组光照射部208和接收部209。

并且，均化/干燥处理装置200具备解析部210。解析部210与气体控制部202、温度控制板206、和膜厚测定用光学系统207连接起来。

光照射部208，对液膜16照射可见光。接收部209接收反射光，测定光强度。解析部210由反射光的强度计算液膜16的膜厚。并且，解析部210，根据算出的液膜16的膜厚，控制供给容器201内的气体中的溶剂浓度、容器201内的压力、衬底11的温度、以及容器201内的排气等。

利用如以上构成的均化/干燥处理装置200，首先，在衬底11的整个表面，进行均化处理，使得液膜16的膜厚均匀，其表面平坦化。

变更均化处理时的衬底温度、处理装置内的气流流量、排气、气体中的溶剂浓度、压力等各条件，使用检测用的衬底，进行均化处理。均化处理中，观测衬底的中心区域、周缘区域的膜厚差。把各区域中测得的膜厚差小的条件设为均化处理的初始条件。膜厚差的观测，采用把光照射到各区域上，计数反射光干涉条纹数的办法进行。干涉条纹若少，膜厚差就小。

以下，利用图25和图26A～图26C，具体地说明有关均化处理的顺序。

首先，将衬底11送入均化/干燥处理装置200的容器201内，载置并固定于载物台205上边。这时，载物台205上配备的中央板206a的温度Tc和周缘板206b的温度Tr设定为室温左右(例如：23℃)。

以后，开始使液膜16表面平坦化的均化处理。调整气体控制部202的气体供给用阀门V1到V3的开度，生成将溶剂气体和稀释用气体(例如：N₂)混合成规定浓度的混合气体。将混合气体送入容器201内，在容器201内形成含有溶剂的气氛。在本实施方案的场合，均化处理开始时混合气体中溶剂的浓度为100％。

就该溶剂气体来说，使用跟构成液膜16的溶剂相同或类似的溶剂。由于液膜16曝露在含有溶剂的气氛中，促进液膜16内部的流动性，变成可以利用表面张力使之平坦化。

本实施方案中，在进行均化处理的过程中，测定液膜16的膜厚，根据测定结果，选择与处理有关的参数之中需要的参数，控制该值。这时，控制选定的参数值。通过该控制，在进行均化处理的期间，对于整个衬底，控制液膜16的膜厚差。在这里，举一例，作为参数，选择容器201内的溶剂浓度和衬底11的温度分布，控制这些值。

这个场合，对本实施方案而言，均化处理中，使用膜厚测定用光学系统207和解析部210，从衬底11的中央部上加到周缘部上，在多个位置测定液膜16的膜厚。这时，假定在图25所示的衬底11上多个点P1、P2、P3进行液膜16的膜厚的测定。

图25示出衬底11及液膜16的剖面。在此，点P1为衬底11的中央部Rc上的任意位置，点P3为衬底11周缘部Rr上的任意位置，P2为衬底11中P1-P3间任意位置。

还有，本实施方案中，所谓周缘部Rr，对于衬底，表示从其边缘(＝顶端部)到相当于衬底直径约5％宽度内的区域。因此，衬底的直径(φ)要是200mm的话，就表示从其边缘(＝顶端部)到10mm宽度内的区域。

就进行均化处理的过程来说，在均化/干燥处理装置200中，利用膜厚测定用光学系统207，一边测定各点P1、P2、P3的液膜16膜厚，一边由解析部210给气体控制部202和温度控制板206发送指示，控制容器201内溶剂的浓度和衬底11的温度分布，以便抑制各点间的膜厚增减。

以后，参照图26A～图26C，具体地说明有关均化处理。

如图26A所示，刚开始均化处理之后，衬底11上各点P1、P2、P3的液膜16膜厚处于很大离散的状态。然后，以预先设定的膜厚(例如：10μm)为基准，控制容器201内的溶剂浓度和衬底11的温度分布，使之在衬底11上的各点P1、P2、P3，液膜16的膜厚纳入一定范围内。具体点说，如图26B所示，送入容器201内混合气体中的溶剂浓度，在均化处理刚开始之后是100％。而后，混合气体中的溶剂浓度慢慢降低到60％。在这里，要徐徐降低容器201内的溶剂浓度，使其进行液膜16表面的平坦化，在衬底11上的各点P1、P2、P3，液膜16的膜厚差大致纳入一定范围内。

并且，这样，边控制气氛中的溶剂浓度，同时，在衬底11的中央部和周缘部的位置，分别、独立地控制温度控制板206的温度。具体点说，温度控制板206，当把衬底11安置到载物台205上的时候，全体设定为大约一定的温度，然后，在进行均化处理的过程中，分别独立控制与点P1对应的中央部、与点P3对应的周缘部位置的温度。

在这里，首先，举一例，在衬底11安置到载物台205上以前，给中央板206a的温度Tc和周缘板206b的温度Tr设定为约23℃的温度。然后，如图26C所示，将中央板206a的温度Tc保持在23℃。将周缘板206b的温度Tr降到约15℃。均化处理中，要控制中央板206a的温度Tc，使其保持在15℃。均化处理中，在衬底11的周缘部Rr，要设定比中央部Rc温度还低的温度。由于该温度分布，抑制从周缘部Rr向中央部Rc方向流动固形成分，使膜厚分布纳入一定范围内。

然后，上述各点P1、P2、P3的液膜16的膜厚，以预先设定的膜厚为基准，在处于一定范围内的时刻，结束均化处理。均化处理结束后，关闭全部气体供给系统的阀门V1到V3，停止进行向容器201内供应气体。

另外，本实施方案的均化处理，一例中，上述各点P1、P2、P3的液膜16的膜厚，以10μm为基准，在处于±0.5％左右的范围内的时刻结束。

其次，容器201内，在载物台205上边安置了衬底11的状态下，进行要使液膜16的溶剂气化的干燥处理。该干燥处理中，将液膜16中的溶剂气化，使衬底11上边留下液膜16中的固形成分，衬底上形成固形膜。本实施方案中，作为一例，采用减压处理，使光刻胶溶液气化，成为固形膜，形成膜厚约400nm的光刻胶膜。在这里，停止向容器201内供应混合气体以后，首先，使用真空泵204，以规定速率，把容器201内的气氛排出。

干燥处理时的衬底温度、气流、供给容器内气体中的溶剂浓度、以及压力等各条件，预先使用检测用衬底一边变更各条件，一边在至少包括衬底中心、涂布开始位置、涂布结束位置的多个点，用反射光计量仪测定膜厚，在减少液膜膜厚的过程中，也只要从这些结果中决定反射光干涉条纹少时的条件就行。

本实施方案中，在进行干燥处理的过程，测定并监视液膜16的膜厚，另外而且，选择与处理有关的参数之中需要的参数，控制其值。这时，通过控制选定的参数值，在进行干燥处理的期间，在整个衬底11上，一边控制液膜16的膜厚差使其纳入规定的范围内，一边使溶剂气化，最终形成厚度400nm的固形膜。在这里，举一例，作为参数，选择衬底11的温度分布，控制该值。

这个场合，对本实施方案而言，干燥处理中，使用膜厚测定用光学系统207和解析部210，跟均化处理同样，测定各点P1到P3的液膜膜厚。这时，解析部210控制各参数，使得这些点P1到P3上的膜厚差处于规定范围内。本实施方案中，举一例，控制参数值，以使点P1到P3的膜厚纳入平均膜厚值±5％的范围。

这里，参照图27A～图27C，具体地说明有关干燥处理。并且，在图27A～图27C中，成为连续地表示上述均化处理和干燥处理的状态。

本实施方案中，如图27A所示，控制膜厚差使其纳入一定范围内，进行干燥处理，使液膜中的溶剂气化，直至达到规定膜厚(例如：400nm)。

并且本实施方案中，干燥处理是使容器201内在减压的状态下进行的。为了使液膜16中的溶剂气化，利用排气部203配备的真空泵，以-60Torr/sec把容器201内的气氛排出外部。具体点说，如图27B所示，容器201内的压力，在均化处理中保持在约760Torr。干燥处理时，以-60Torr/sec把容器201内的气氛排出，降低到相当于溶剂蒸气压的约2T orr，并保持该压力。

这时，进行干燥处理的过程中，控制衬底11的温度。因此，如图27C所示，周缘板206b的温度Tr降低温度从15℃徐徐降到约13℃。而后，周缘板206b的温度保持在13℃。另一方面，中央板的温度Tc，保持在大约与均化处理时相同的23℃(＝室温)。干燥处理中，将衬底11周缘部的温度设定得比中央部要低。若这样控制衬底11的温度分布，与中央部上面比较，周缘部上的溶剂气化速度低，就能够抑制从周缘部向中央部方向移动固形成分。

本实施方案中，干燥处理，使液膜16的溶剂充分气化，在衬底11上各点P1、P2、P3，液膜16的膜厚达到规定的膜厚(例如：400nm)，以不变化的时刻结束。

接着，从均化/干燥处理装置200搬出衬底11，送入烘焙处理部(特别图未示出)。在这里，通过进行140℃下50秒历程，加热处理，谋求膜的稳定。

如以上一样，在衬底11上边，作为固形膜，形成约400nm的光刻胶涂布膜(＝液膜16中含有的固形成分膜)。因此，参照图28A～28C和图29A与29B，与现有的方法等比较，说明本实施方案的效果。

本实施方案中，如图28A所示，在均化处理中和干燥处理中，随时控制液膜的膜厚使其处于一定的范围内。

用现有的方法，不控制容器201内的溶剂浓度和衬底11的温度分布等，进行均化处理。具体点说，进行均化处理的过程中，供给容器201内的气体中的溶剂浓度为100％，并保持在一定值。并且，这时，温度控制板206的温度全体都规定为23℃，保持在一定值。然后，在减压后的容器201内，进行要使溶剂气化的干燥处理。这时，用现有的方法，不进行液膜膜厚的测定。并且，温度控制板的温度为23℃保持一定。

在现有方法的场合，均化处理中，测定各点P1、P2、P3的液膜16膜厚的话，如图28B所示，可以知道衬底11上的点P3处膜厚减少，相反，点P1处膜厚增加了。

并且，均化处理完了时，在点P1的液膜16膜厚为18μm，在点P3的液膜16膜厚为2μm。可见在衬底11的中央部上边和周缘部上边，液膜16的膜厚差别变大了。这样，用现有的方法，形成液膜的过程中产生的表面凹凸，虽然通过均化处理消失了，但是其膜厚，总体上显示中心部变厚，而周缘部变薄的倾向。

并且，然后，在减压的状态进行干燥处理。对现有的干燥处理而言，正如上述一样，当使液膜的溶剂气化的时候，没有进行控制使膜厚纳入一定范围内。所以，如果进行干燥处理的话，使溶剂气化的过程中，会进一步促进周缘部的膜厚塌边(＝膜厚减少)，形成固形膜。

接着，说明其它方法。本方法的场合，均化处理时，与本实施方案同样，在各点P1、P2、P3，边测定和监视液膜膜厚，边利用供给容器201内气体中的溶剂浓度和温度控制板，控制衬底的温度分布。而后，在干燥处理时，不进行膜厚的测定。并且，在温度控制板的温度为23℃保持一定的状态下，使溶剂气化进行干燥处理。

本方法的场合，如图28C所示，均化处理刚结束之后，将液膜的膜厚全面地平坦化起来，然而干燥处理时，发生点P3膜厚的减少，比起点P1来明显得多，最终形成的膜厚分布虽然中央部平坦起来，但是周缘部出现膜厚减少。

图29A表示按图28A～图28C中所示的温度分布曲线形成的固形膜的膜厚分布。并且，图29B表示固形膜的膜厚均匀性。图29A、29B中，A是按图28A示出的温度分布曲线形成的固形膜，B是按图28B示出的温度分布曲线形成的固形膜，C是按图28C示出的温度分布曲线形成的固形膜。

另外，图29A是衬底上形成的固形膜剖面图，是表示膜厚变化的图。

因此，对B而言，已经知道，均化处理时，液膜膜厚离散很大，干燥处理后，周缘部(＝坐标：±100)上和中央部(＝坐标：0)上的位置，发生很大膜厚差。并且，对C而言，均化处理时，各点上膜厚差处于一定范围内，但干燥处理时发生膜厚差，在周缘部上和中央部上都发生膜厚差。

如图29B所示，膜厚均匀性，对B而言为20％，并且，对C为10％。另一方面，对A而言，在整个衬底上，膜厚大约为均匀400nm，形成平坦状态的固形膜。并且，A的膜厚均匀性为1.0％，与B和C相比，大幅度提高了。

因此，如本实施方案一样，可以知道，根据需要，在各处理时，测定并监视液膜的膜厚，要是控制其膜厚，使之纳入一定范围内的话，就能够形成表面平坦，而且膜厚均匀的固形膜。

以上，本实施方案中，在均化处理、及干燥处理的各处理工序中，监视液膜16的膜厚变化，可在各处理中，一边把各参数调整到其适当值一边进行处理。因此，本实施方案中，对于固形膜(例如：光刻胶膜)，能够获得高精度的(即，平坦的)膜厚分布。

例如，进行监视的结果，就均化处理来说，通过处理工序中徐徐降低供给容器内气体中的溶剂浓度，不需要给液膜16的表面添加溶剂，就可以防止膜厚分布紊乱。并且，对干燥处理来说，通过控制衬底11的周缘部和中央部的温度差，防止因随着溶剂气化进行而发生衬底中央部和周缘部的液膜物性不同造成的固形成分移动。

本实施方案中，在不脱离发明宗旨的限度内，是可以变更的。

关于均化处理，可变更如下。本实施方案中，均化处理中的容器201内的溶剂浓度是在作为处理容器的容器201内，假设一样，但不限于此。例如，在液膜16的面内也可以具有浓度分布。在这个场合，如图30所示，为容器201内供给含有溶剂的气体的供给口211，可以在液膜16上的面内可动的方式构成的话就行。并且，构成衬底11自身使之可动也行。

这时，根据液膜16的膜厚，调整各处向液膜表面上供给气体中的溶剂浓度，就能进行平坦化。并且，只要是控制各点膜厚使其满足要求值的方法，不一定需要控制溶剂的浓度、衬底11的温度分布等全部参数，控制其中哪一个也行。

并且，本实施方案中，在均化处理和干燥处理中，溶剂的浓度、温度控制板的温度分布，不限于上述的参数，根据使用的涂布溶液材料、衬底、涂布方法等的种类都可以进行变更。

并且，对用于均化处理的溶剂而言，不限于液膜16中所用的材料溶剂，作用于液膜16时，只要是促进液膜16流动性这样的材料都行。并且，也可以含有界面活性剂等的溶剂，作用于液膜16使其降低表面张力。

并且，本实施方案中，通过对液膜16的表面附加溶剂，促进表面的流动性，进行均化，但不限于此。

均化处理，可以是给容器201内供给含有一定浓度溶剂的气体，利用温度控制板206，通过控制衬底11的温度，进行平坦化。

这里，参照图31A～31C，具体地说明这种均化处理。

首先，将衬底11送入均化/干燥处理装置200的容器201内，载置并固定于载物台205上边。这时，载物台205上配备的中央板206a的温度Tc设定为30℃。周缘板206b的温度Tr设定为23℃。

以后，开始使液膜16表面平坦化的均化处理。这时，如图31B所示，均化处理中，供给容器201内的气体中溶剂浓度保持一定。例如，溶剂浓度保持50％。

刚开始均化处理之后，如图31C所示，在衬底11上的各点P1、P2、P3，液膜16的膜厚处于很大离散的状态。

并且，如图31C所示，均化处理开始后，周缘板206b的温度Tr下降到约20℃。其结果，衬底的中央部分温度与衬底的周缘部分的温度之差增大。

该均化处理的场合，将衬底11的中央部温度上升，降低液膜16的粘性，进而促进流动性。因此，跟把溶剂供给液膜16的表面同样，能够进行平坦化。

并且，这时，衬底11的周缘部温度下降到约20℃。均化处理中，将衬底11的周缘部温度设定为比中央部还要低。于是，能够抑制从衬底11的周缘部向中央部移动固形成分。

本实施方案中，在干燥处理中，给容器201内排气，在减压的状态，使液膜中溶剂气化，但不限于此，可以变更如下。

例如，要促进溶剂气化，可以在液膜16的表面，形成惰性气体(例如：N₂、Ar)等的气流，进行干燥处理。这时，如图32所示，在均化/干燥处理装置200中，使用气体控制部202。可以从衬底11上方向容器201内送入N₂等惰性气体，向液膜16的表面供给气流使溶剂气化，进行干燥处理。因此，正如上述一样，在均化/干燥处理装置200中，在安置衬底11的载物台205上，设置温度控制板206。并且，特别是没有问题的话，也可以利用空气形成气流。

另外，气体的供给，不限于从衬底11的上方。均化/干燥处理装置200中，也可以构成为，从衬底11的下方把气体送入容器201内，从衬底11的上方排出。并且，气流也可以对衬底11的表面单向(横向)流动。例如，从衬底11的一端供给，在另一端排出也行。

在这里，参照图33A～33C，具体地说明这种干燥处理。图33A～33C中，连续地表示上述均化处理和干燥处理的状态。

如图33A所示，进行均化处理，控制各点的膜厚差使其纳入一定的范围内。然后，进行干燥处理，使溶剂气化直到液膜16达到规定的膜厚(例如：400nm)。

均化处理完毕后，进行干燥处理。干燥处理是通过向容器201内送入惰性气体(例如：N₂、Ar)，在液膜16的表面形成气流，使液膜中的溶剂气化来进行的。干燥处理时，将N₂气供给容器201，在液膜16的表面形成气流。如图33B所示，干燥处理，N₂气流量一直增加到约5L/min。

并且，这时，进行干燥处理的过程中，进行衬底11的温度控制。在这里，如图33C所示，中央板206a的温度Tc跟均化处理时同样保持在约23℃。周缘板206b的温度Tr，从均化处理时的15℃徐徐降低温度直到约13℃。然后，进行干燥处理的过程中，周缘板206b的温度Tr保持约13℃。

这样，均化处理中，在衬底11的周缘部，设定温度比中央部要低，就能够降低从周缘部向中央部移动固形成分。

本实施方案中，使液膜16的溶剂充分气化，在衬底11上各点P1、P2、P3，液膜16的膜厚达到规定的膜厚，到不变化的时刻，结束干燥处理。

本实施方案中，这样的场合，干燥处理中，根据需要变化气流流量，对于衬底11的周缘部上，可以抑制液膜16的膜厚下降。例如，降低衬底11的周缘部温度，不仅设置与中央部的温度差，而且也可以根据衬底11上各点P1、P2、P3的膜厚，从干燥处理初期直到结束时增大气流。在这种方法的场合，一边把衬底周缘部上发生的液膜固形成分向中央部的移动挤回到周缘部，一边进行干燥也行。

这里，参照图34A～34C，说明这种干燥处理。在图34A～34C中，就是连续地表示上述均化处理和干燥处理的状态。

如图34A所示，进行均化处理，控制膜厚差使其纳入一定的范围内。然后，进行均化处理后，进行干燥处理直到液膜16达到规定的膜厚(例如：400nm)。

干燥处理是通过向容器201内送入惰性气体(例如：N₂、Ar)，向液膜16的表面供给气流，使溶剂气化来进行的。具体点说，将N₂气送入容器201内，在液膜16的表面形成气流。这时，如图34B所示，干燥处理开始时起，将其流量增加到5L/min为止，然后，大体保持该流量，结束时指数函数式地增加到大约2500L/min为止。

这时，进行干燥处理的过程中，进行衬底11的温度控制。在这里，如图34C所示，周缘板206b的温度Tr，从衬底11的周缘部均化处理时的温度(＝20℃)徐徐降低温度直到约17℃。然后，进行干燥处理的过程中，将温度Tr保持在该温度。另一方面，中央板的温度Tc从均化处理时的温度(＝30℃)降至约23℃(＝室温)，然后，温度Tc大体保持在该温度。

本实施方案中，干燥处理是使液膜16的溶剂充分气化，在衬底11上各点P1、P2、P3，液膜16的膜厚达到规定的膜厚(例如：400nm)，到不变化的时刻进行结束。

并且，向液膜16供给气流进行干燥处理的场合，变更均化/干燥处理装置200的一部分，如图35所示，可在衬底11的外周位置，设置气流控制板212。采用在该位置设置气流控制板壁212的办法，限制衬底11的周缘部上的气流，能够抑制迅速干燥(即，溶剂气化)。因而，对于衬底11的周缘部，提高液膜16的膜厚可控制性。

本实施方案中，干燥处理时，采用与衬底旋转组合的办法，控制液膜的膜厚差，使其纳入一定范围内，也可以使溶剂气化。

这种场合，变更均化/干燥处理装置200的一部分，如图36所示，设置旋转系统台213。衬底11是在安置并固定到旋转系统台213的状态下，进行均化处理和干燥处理的。并且，旋转系统台213要与解析部210连接起来。解析部210根据膜厚测定用光学系统207的测定结果，给旋转系统台213发送转数指令，控制衬底11的转数。

例如，均化处理以后，排出容器201内的气体，在减压的状态下进行干燥处理。干燥处理中，按规定的定时使衬底11开始转动。边增加衬底11的转数，边对各点上，控制液膜16的膜厚。

参照图37A～37C，说明有关这种干燥处理。图37A～37C中，就是连续地表示上述均化处理和干燥处理的状态。

如图37A所示，进行均化处理后，一边控制各点上的膜厚差使其纳入一定的范围内，一边进行干燥处理，使液膜16的溶剂气化直到达到规定的膜厚(例如：400nm)。

这时，干燥处理是在容器201内减压的状态下进行。为了使液膜16中的溶剂气化，使用排气部203配备的真空泵204，以-60Torr/sec把容器201内的气氛排出外部。具体点说，如图37B所示，容器201内的压力，在均化处理中，保持在约760Torr。而后，以-60Torr/sec进行排气，使容器201内的压力降低到溶剂蒸气压的约2Torr。而且，在干燥处理中，将容器201内的压力保持在2Torr。

并且，如图37C所示，均化处理是在衬底11静止的状态(＝转数0rpm)进行的。从干燥处理工序中途起，使衬底11旋转。从干燥处理的中途直到结束时，转数指数函数式迅速增至约300rpm为止。

这个场合，根据液膜16的膜厚，增大衬底的转数，利用离心力，抑制从液膜16的周缘部向中央部流动，能够抑制向中央部移动固形成分。并且，这种方法，如上述一样，也可以应用于供给气流进行干燥处理的场合。

参照图38A～38C，说明这种干燥处理。在图38A～38C中，就是连续地表示上述均化处理和干燥处理的状态。

如图38A所示，进行均化处理后，在各点上，边控制膜厚差使其纳入一定的范围内，边使液膜16的溶剂气化，进行干燥处理直至达到规定的膜厚(例如：400nm)。

这时，均化处理结束后，向容器201内送入惰性气体(例如：N₂、Ar)，在液膜16的表面形成气流，使液膜16的溶剂气化。具体点说，如图38B所示，将N₂气以约5L/min的流量，定量送入容器201内，在液膜16的表面形成气流。

并且，如图38C所示，均化处理时，在衬底11静止的状态(＝转数0rpm)进行。然后，在干燥处理中，开始旋转衬底11。衬底的转数指数函数式迅速增至约300rpm为止。这个场合，根据液膜16的膜厚，增大转数。利用离心力，将液膜16推回周缘部上，能够抑制向中央部移动固形成分。

另外，边监视边控制各点膜厚的结果，举一例，指数函数式增加气流的流量和转数，但不限于此。衬底转数的控制和开始旋转的定时，根据膜厚的状态，可以进行变更。例如，也可以在液膜达到规定膜厚的阶段，线性(＝一次函数)增加衬底转数，控制膜厚。

参照图39B，说明这种干燥处理。在图39B中，就是连续地表示上述均化处理和干燥处理的状态。

如图39B所示，进行均化处理后，在衬底11上的各点(P1(中央部)、P2、P3(周缘部))，边控制膜厚差使其纳入一定的范围内，边使液膜16的溶剂气化，进行干燥处理直至达到规定的膜厚(例如：400nm)。

这时，均化处理结束后，向容器201内送入惰性气体(例如：N₂、Ar)，在液膜16的表面供给气流，使液膜16的溶剂气化。具体点说，如图39B所示，将N₂气以约5L/min的流量，定量送入容器201内，在液膜16的表面形成气流。

并且，如图39C所示，均化处理时，在衬底11静止的状态(＝转数0rpm)进行。干燥处理时，在衬底11的膜厚达到规定值的时刻，开始旋转衬底11。本实施方案的场合，在液膜16的膜厚成了6.0μm的时刻，开始旋转衬底11。衬底11的转数线性(＝一次函数状)增加至约300rpm为止。衬底11的转数，按照液膜16的膜厚增加。利用离心力，抑制从液膜16的周缘部向中央部流动，能够抑制向中央部上移动固形成分。

本实施方案中，举一例，干燥处理一直进行到，大体达到固形膜的膜厚(例如：400nm)，液膜16的膜厚不变为止。具体点说，进行到液膜16中的固形成分浓度变成80％以上为止。干燥处理后，进行烘焙处理使残留溶剂气化，谋求膜的稳定化。但是，不限于上述工艺。例如，在液膜的膜厚还变化的阶段结束干燥处理后，也可以进行烘焙处理。这时，干燥处理在液膜达到规定的膜厚(例如：1.0μm)时结束。其后，进行烘焙处理谋求膜的稳定化，形成膜厚400nm的固形膜。

另外，在这里，具备对液膜16供给气流的场合等，在图36所示的均化/干燥处理装置200中，也可以如上述图35那样，设置气流控制壁。

以上，本实施方案中，随时一边监视各点上的膜厚，一边进行均化处理和干燥处理，直到这些处理结束时为止，控制各处理参数(＝容器内的溶剂浓度和压力、衬底的温度分布、干燥处理中要求的气流、衬底的转数)等，但不限于此。

例如，如下述所示，在均化处理和干燥处理的初期阶段，也可以采用对时间调整各处理参数值的办法，导出控制函数，而后，直至各处理结束时，按照该导出的控制函数进行控制。

f(P、t)＝0

f(T、t)＝0

f(V、t)＝0

f(R、t)＝0

P：容器内的压力

T：衬底的温度

V：气体的流量

R：衬底的转数

t：时间

并且，如上述一样，一旦导出控制函数以后，把该控制函数存入解析部210内，对于第二片以后的衬底处理，不再监视液膜16的膜厚，而可以边参照解析部210的控制函数边进行各处理。

例如，利用控制衬底11的转数进行干燥处理的场合，从干燥处理的开始时刻t_A～时刻t_B为止，测定并监视各点液膜16的膜厚，到初始阶段控制衬底11的转数。图40A中，示出液膜16的膜厚，在d＝-0.16t+10(d：膜厚，t：时间)变化的趋势。并且，图40B中，示出与图40A所示的膜厚变化相应的衬底转数。这时，如果通过调整，导出衬底转数的变化对时刻t_A～t_B的时间变化作为函数，就得到衬底的转数：R＝2.5e^0.7t。于是，从时刻t_B～干燥处理结束时刻t_C为止，按照函数R＝2.5e^0.7t，控制衬底11的转数。

第二片以后，从干燥处理开始时刻直到结束时刻，只要按照控制函数R＝2.5e^0.7t，控制衬底11的转数就行。

另外，没有随着往衬底横向移动溶液，固形成分移动的场合，干燥时的衬底温度、干燥处理的气流、容器内的气氛浓度、及压力等各条件，预先利用检测用衬底，一边变更各条件，一边在至少包括衬底中心、涂布开始位置、涂布结束位置的多个点进行因反射光测量测定膜厚，从这些结果中，单向或从衬底中心朝向外周按反射光干涉条纹发生时的条件决定液膜的膜厚就可以。

如以上一样，本实施方案中，形成液膜以后，连续进行均化处理、干燥处理，对于各自这些处理，根据需要，一边控制液膜的膜厚差，一边在衬底上形成由固形成分构成的膜。因此，衬底上形成液膜以后，如果液膜各点膜厚纳入规定范围内的话，就不进行均化处理，而进行干燥处理也行。并且，均化处理后，依据液膜的材料，干燥处理中，固形成分几乎没有移动的，此时，如前述一样，特别是，也可以不控制膜厚，用现有的方法使液膜的溶剂气化，进行干燥。这时，对于衬底的中央部和周缘部，温度的大小关系相反，进行干燥处理也可以。即，在进行干燥处理的过程中，对衬底中央部而言，比周缘部温度低，也可以使液膜的溶剂气化。

此外，在不脱离本发明宗旨的范围内，均化/干燥处理装置的构成是可以适当变更的，实际上涂布的衬底、使用溶液进行本实施方案中记载的这些实验决定各条件就可以了。

(第6实施方案)

图41A、41B是表示本发明第6实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

首先，如图41A所示，在衬底301上形成由光刻胶构成的液膜302。光刻胶溶液是把树脂、溶解抑制材料、酸发生材料按一定比率调和的化学放大型的抗蚀材料(第1物质)溶解于乳酸乙酯(溶剂)里的溶液。在液膜中的溶剂完全挥发的状态，调整光刻胶溶液，使得由抗蚀材料构成光刻胶膜(固形膜)的膜厚，最终变成300nm。另外，衬底301包括半导体衬底，是半导体器件制造工序中途的材料。

图42中概略示出用于形成液膜302的液膜形成装置。

接着，说明有关图42所示的装置。如图42所示，设置衬底301的衬底保持部330，连接到绕衬底301中心旋转的驱动系统331。衬底301上方，设置边排出溶液，边通过嘴驱动系统333能够径向移动的溶液吐出嘴332。溶液吐出嘴332上，通过溶液供给管334，与向溶液吐出嘴332供给溶液的溶液供给泵335连接起来。从溶液吐出嘴332的吐出速度的控制，控制由溶液供给泵335来的溶液供给压力来执行。

溶液吐出嘴332，借助于嘴驱动系统333从衬底301的大约中央开始移动，一边向衬底301上连续供给溶液一边移动到衬底301的大致边缘部分。溶液吐出嘴到达衬底301边缘的阶段，结束溶液供给。在溶液吐出嘴的移动开始点和移动结束点，设置溶液遮断机能336a、336b。移动开始点的溶液遮断机能336a，在衬底保持部330的转数、嘴驱动系统333的移动速度、从溶液吐出嘴332来的吐出速度成为涂布开始时需要的规定值止，遮断从溶液吐出嘴332吐出的溶液，防止溶液到达衬底301。并且，移动结束点的溶液遮断机能336b，为了不对衬底301的边缘部分供给溶液，在衬底301边缘部分上空待机，当溶液吐出嘴332来到衬底301边缘的时候，遮断从嘴332吐出的溶液，防止溶液到达衬底301上。

溶液供给衬底301上的期间，衬底保持部330的转数、嘴驱动系统333的移动速度、从溶液吐出嘴332来的吐出速度，分别由旋转驱动控制部338、嘴驱动控制部337、溶液供给泵335管理。另外，其上游配置有统管泵335、和控制部337、338这三个的控制器339。

控制器339根据溶液排出嘴332在衬底301上的位置信息，决定衬底301的转数、溶液排出嘴332的驱动速度、溶液吐出嘴332来的吐出速度，分别给旋转驱动控制部338、嘴驱动控制部337、溶液供给泵335指令。按照该指令通过各种动作，将溶液螺旋状供给到衬底301上。供给衬底301上的溶液蔓延开来，与相邻的液膜结合，在衬底301上变成一层液膜302。

上述的二个装置使用的光刻胶溶液，固形分量低，采用约0.001Pa·s～0.010Pa·s(1cp～10cp)低粘性的溶液。

利用图43，说明从上述装置的溶液吐出嘴322、332对衬底301滴下溶液。图43是用于说明用图42所示液膜形成装置滴下溶液的状态剖面图。如图43所示，溶液吐出嘴322、332，给相邻的位置螺旋状滴下溶液342a、342b、342c。螺旋状滴下的溶液342a、342b、342c，随时间同时随溶液的流动性而扩展变成一层液膜。而且，如图41A所示，因液体具有表面张力，连接后的液膜表面大体成为平坦形状。

接着，除去液膜302中的溶剂。溶剂的除去可以通过减压下曝露主表面形成了液膜的衬底、或使用烘箱或热板加热，挥发液膜中的溶剂，进行溶剂的除去。

溶剂的除去进行到一定程度时，如图41B所示，从液膜302的下部，形成由光刻胶材料构成的下层第1光刻胶层311。而且，在溶剂不断挥发的液膜302a表面层，粘度成了很高的状态。

进行溶剂除去之际，一直进行形成的第1光刻胶层311膜厚的测定。第1光刻胶层311的膜厚可以，例如将从单波长光源发出的光作为平行光照射液膜302，通过监视其反射光强度，抓住液膜中的干涉波形，利用液膜具有的光学常数(折射率和衰减系数)，通过解析求出来。

形成的第1光刻胶层311的膜厚变为290nm的状态，一度停止溶剂的除去。

其次，如图41C所示，一度停止溶剂的除去，给处于固化过程的液膜302表面，进行乳酸乙酯里溶解了原来光刻胶材料中含有的溶解抑制材料的第2溶液(第2物质溶液)303喷雾，向液膜302a表面供给溶解抑制材料。第2溶液303的喷雾，例如在雾状溶液充满的容器内，安置表面上残留液膜302a的衬底301的办法进行。

并且，第2溶液303的喷雾，通过一面旋转衬底301，一面从大体衬底301旋转中心上方供给雾状溶液也可以进行。如果旋转衬底301，就会发生大体从旋转中心向衬底外侧的气流。大体从旋转中心上方供给雾状溶液的话，雾状溶液乘上气流，就将溶液大体均匀地喷射到整个衬底301上。

然后，通过继续进行溶剂(乳酸乙酯)的除去，完全除去液膜中的溶剂，如图41D所示，形成固形的光刻胶膜(固形膜)310。光刻胶310是由第1光刻胶层311和第1光刻胶层311上的第2光刻胶层312构成的。第2光刻胶层312的膜厚为10nm。XPS等材料的分析结果，可以确认第2光刻胶层312与第1光刻胶层311比较，溶解抑制材料分布较多。

按照以上说明的方法，干燥中途给液膜302a表面添加溶解抑制材料，由于进一步除去溶剂，就很容易形成只有表面层不同组成的光刻胶膜310。因为无须各自形成不同组成的光刻胶膜，与现有的方法比较，膜厚方向组成不同的光刻胶膜的制造时间缩短了。

其次，如图41E所示，曝光和曝光后进行烘焙处理(PEB)以后，进行显影，形成光刻胶图形313。

如图41E所示，第1光刻胶层311的上部带有圆形的部分，第2光刻胶层312上面的形状维持矩形形状。

简单说明有关化学放大型光刻胶膜的曝光、曝光后烘焙处理、显影。如果把光照射到化学放大型光刻胶膜中的酸发生材料，酸发生材料分解生成酸分子。而且加热光刻胶膜的话，酸分子就分解溶解抑制材料，使溶解抑制材料变成能够溶解于显影液的分子构造。

图44中，示出用现有的方法由形成的光刻胶膜制作的光刻胶图形的形状。图44所示的光刻胶图形351是按照与图41E所示的光刻胶图形313的曝光、显影条件同样的条件进行的。

以下，说明第2光刻胶层312的上面形状维持矩形形状的理由。光刻胶膜上面，漂在显影液里的时间长。因此，在溶解抑制材料均匀分布的光刻胶膜场合，上部带有圆形。可是，正如本实施方案那样，由于表面含有溶解抑制材料较多，能够降低上部的显影速度，使表面形状变成矩形形状。

如上述一样，通过使用本办法，很容易改善光刻胶图形的剖面构造。

另外，如果用本实施方案所示的办法，在完全不进行挥发的状态将第2溶液供给液膜上的话，第2溶液中的溶解抑制材料就在液膜中扩散。因此，一定程度上除去溶剂，下部形成光刻胶膜状态的时候，需要将第2溶液供给液膜上。

另外，本实施方案中，虽然距表面10nm范围内形成含有溶解抑制材料多的第2光刻胶层312，但是不限于此。因曝光条件、曝光后的烘焙条件、显影条件等而不同，所以为了获得要求的光刻胶图形，只要反复进行实验，优化含有溶解抑制材料多的膜厚宽度、溶解抑制材料的量就行。并且，本实施方案中所谓光刻胶膜，定义为含有感光性聚酰亚胺的感光性树脂膜。

含有溶解抑制材料多的层的膜厚，由供给第2溶液的计时而定。即，取决于不断形成的固形膜上所形成的液膜量。因此，对本实施方案所示的方法来说，掌握溶剂挥发状态是重要的。

上述的两种装置中使用的光刻胶溶液，使用液膜中的溶剂量多的溶液。因而，除去溶剂方面很费时间，容易掌握溶剂的挥发状态。所以，本实施方案所示的方法中，使用上述这样的液膜形成装置是理想的。

另外，对于用旋涂法形成的液膜，也可以应用本实施方案所示的方法。还有，对于诸如特开平2-220428号公报、特开平6-151295号公报、特开平7-321001号公报、特开2001-310155公报、特开平11-243043号公报等滴下、喷雾溶液形成的方法、利用弯液面现象形成的方法等所有办法制成的液膜也都能够应用。

并且，本实施方案中，作为溶解抑制材料，照样使用与光刻胶材料中含有溶解抑制材料同样的材料，但不限于此。只要获得要求的光刻胶图形剖面，使用能够得到的任何材料也行。这时，也要反复进行实验，进行材料的选定和优化添加膜厚宽度及添加量就可以。

并且，本实施方案中，一度停止溶剂的除去，接着，给处于固化过程的液膜表面，进行乳酸乙酯里溶解了原来光刻胶中含有的溶解抑制材料的溶液喷雾，然后，继续进行溶剂(乳酸乙酯)的除去，但是不限于此。

例如，一面进行溶剂的除去，一面随时间增加乳酸乙酯里溶解溶解抑制材料的溶液喷雾量并形成光刻胶膜，也可以越接近膜表面越提高溶解抑制材料的浓度。

对光刻胶膜进行这种处理的场合，如图45所示，可以获得很好矩形的光刻胶图形361。图45中，第2光刻胶层312′的溶解抑制材料浓度比第1光刻胶层311要高，而且是越接近膜表面越具有溶解抑制材料浓度高的剖面的光刻胶膜。图45是表示利用越接近膜表面具有溶解抑制材料浓度越高的剖面的光刻胶膜，作成的光刻胶图形的形状。

并且，本实施方案中，认识到显影中图形劣化，在光刻胶膜表面上形成含有很多溶解抑制材料的层但不限于此。

关于化学放大型光刻胶中已成为问题的烘焙或曝光时的酸蒸发明显可见的膜，烘焙和曝光时应该考虑丢失酸的量，也可以选择酸发生材料作为第2物质，用与本实施方案同样的办法，在光刻胶膜表面形成含有很多酸发生材料的光刻胶膜。关于这里所用的酸发生材料，也对可能得到的材料就添加的膜厚幅度、添加量进行反复实验，进行材料的选定、添加的膜厚幅度、添加量的优化就行。

膜的表面上发生酸的蒸发特别显著。所以，随时间增加溶剂里溶解酸发生材料的溶液喷雾量是理想的。

当然，为了达到对于烘焙或曝光时酸蒸发的对策和对于显影时图形恶化的对策两全其美，选择溶解抑制材料和酸发生材料作为第2物质，用与本实施方案同样的办法，在光刻胶膜表面形成含有很多溶解抑制材料及酸发生材料的光刻胶膜也行。关于这里所用的酸发生材料，也对可能得到的材料就添加的膜厚幅度、添加量反复进行实验，进行材料的选定和添加的膜厚幅度、添加量的优化。这个场合，也随时间增加溶剂里溶解酸发生材料和溶解抑制材料的溶液喷雾量是理想的。

就本技术应用对象的光刻胶来说，有对于KrF、ArF、F₂激光(能束)等Deep-UV(即，深紫外线)和真空紫外线具有感光性的化学放大型光刻胶、对高加速和低加速电子束(能束)具有感光性的化学放大型光刻胶、对离子束(能束)具有感光性的化学放大型光刻胶等。

另外，不是将第2物质溶解于溶剂，而是散布第2物质，在上述液膜的表面层残留溶剂的状态下，向上述液膜上供给第2物质也行。

并且，改变膜厚方向组成的目标，使用第1物质和第2物质相同组成物能够达到的场合，也可以使用第1物质和第2物质相同组成物。

(第7实施方案)

作为用于半导体器件的层间绝缘膜，可以提出使用介电系数比SiO₂要低的SiOC组成膜。SiOC组成膜不是致密的膜，所以表面上形成的布线等材料容易扩散。因此，在SiOC组成膜的表面上再形成致密的膜，例如SiO₂膜，进行防止材料的扩散。

以往，必须分别形成SiOC组成膜和SiO₂膜，增加了工序数。本实施方案中，说明有关连续地形成SiOC组成膜和SiO₂膜，能实现减少工序数的半导体器件制造方法。

图46A～46C是表示本发明第7实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

首先，如图46A所示，在衬底401上边，形成由按SiO₂∶SiOCH₃＝1∶r1的比率混合的第1物质溶解于溶剂的溶液(固形成分10％)构成的液膜402。液膜402的形成，采用与第1实施方案说明过的形成方法同样的方法来进行。另外，衬底401包括半导体衬底，是在半导体器件制造工序中途的构件。

其次，把液膜402形成后的衬底401装入减压容器中。在与液膜402中含有的溶剂蒸气压大致相等压力的减压下曝露液膜，充分地进行液膜中溶剂的除去。用470nm单色光垂直照射液膜表面，监视其反射光强度变化，检测溶剂的除去过程。

形成液膜402时，其厚度约为10μm(固形成分10％)。如图46B所示，在距衬底401表面的液膜402a上面高度变为1.5μm的阶段，开始把按SiO₂∶SiOCH₃＝1∶r2(r1＞r2)的比率混合的第2物质溶解于溶剂的第2溶液(第2物质溶液)403导入减压容器内。标号411是SiOC组成膜。

第2溶液403的供给是在维持减压容器内压力的状态下进行的。确认第2溶液403在减压容器内变为雾状降落到液膜402a表面。对第2溶液403开始供给的时间，徐徐使比率r2缩小向0，改变SiOCH₃的供给量。而且，在比率r2变为0的阶段，降低减压容器内的压力，同时把只含有SiO₂的第2溶液403导入减压容器内。经过30秒以后，停止导入第2溶液403。

导入停止后，保持一分钟减压状态，进行溶剂的除去，如图46C所示，形成SiOC组成膜(固形膜)410。形成SiOC组成膜410以后，开放减压容器，取出衬底401。最终形成的SiOC组成膜410厚度为1.2μm。

通过分析氧和碳对所得的SiOC组成膜410中Si的膜厚方向分布，将求出的结果表示于图47。如图47所示，可以知道，在从底面到0.8μm的上层膜411，获得O/Si＝1.8、C/Si＝0.2的组成均匀层。可以确定，在从0.8μm到1.1μm之间的中间层膜412，O的比率徐徐增大，C的比率则徐徐减少。进而，可以确定在中间层膜412上的0.1μm膜厚的上层膜413，未见C存在，形成SiO₂组成的膜。

如上述一样，在减压除去溶剂过程中，通过把溶解SiO₂的溶液供给处于固化中途的液膜，能够简便地获得低介电系数的层间绝缘层(0～1.1μm)411、412和上层膜(1.1～1.2μm)413。

在这里，最终形成的膜是SiO₂，然而将只溶解SiO2的溶液供给液膜就行。但是，如上述一样，徐徐减少SiOCH3的供给量，最终只将SiO₂供给液膜。以下说明徐徐就是SiOCH₃供给量的理由。SiO₂是亲水性的，SiOCH₃具有亲水性与疏水性的中间性质。液膜在溶剂中溶解有SiO₂和SiOCH₃。如果给该状态的液膜上，供给雾状只溶解SiO₂的溶液的话，液膜与溶液的性质不同，就会使溶解了SiO₂的溶液凝聚。因而，为了抑制含有SiO₂的溶液凝聚，徐徐缩小SiOCH₃的供给量，徐徐改变溶液的性质。

另外，即使对液膜，把第2溶液供给液膜上，含有第2溶液的材料也没有凝聚的场合，便不需要徐徐改变混合比。

另外，沿膜厚方向形成组成比不同的膜，使用上述物质以外的物质也能制作。只要组成比为已知的物质，就能够应用于以无论怎样的材料构成膜的形成。

另外，只要调整第2溶液的供给计时，使之得到要求的介电系数就行。实际的供给计时，或在液膜和第2溶液中所含材料的决定，就是将液膜中所含材料的组成比、液膜中固形成分的浓度、减压条件、第2溶液中所含材料的组成比、第2溶液中的固形成分浓度、向容器内的供给速度、供给时间等设为参数，进行多次成膜。而且，关于形成后的膜，进行按照元素分析的膜厚方向的组成解析、介电系数测定等，一决定各参数使其成为要求的成膜条件就行。

并且，上述办法不限于形成SiOC组成膜，也能应用于形成电极、形成布线。这时，各自把电极材料、布线材料用作第1物质就行，把不扩散第1物质作为目标的扩散抑制材料用作第2物质也很好。材料的确定、第2物质的供给计时等，与形成上述层间膜同样，把第1物质的组成比和溶解于溶剂时的浓度与溶剂、减压条件、第2物质的组成比和溶解于溶剂时的浓度与溶剂、向容器内的供给速度、供给时间等设为参数进行成膜。而且，关于形成后的膜，进行按照元素分析的膜厚方向的组成解析、介电系数测定，电阻值测定等，一决定各参数使其成为要求的成膜条件就行。

第8实施方案

本发明是关于使用涂布型硅玻璃膜，其表面具有光酸发生材料分布的膜形成方法。

正如特许2842909号公报的课题所揭示那样，如果采用现有的硅玻璃膜，曝光时由化学放大型光刻胶发生的酸就会扩散到硅玻璃膜内，发生开窗口不良等问题。

特许2842909号公报中记载着，采用向硅玻璃膜表面导入酸性物质的办法，能够防止开窗口不良。

本实施方案中，说明有关使用上述的方法，使表面上含有酸性物质的硅玻璃膜(二氧化硅化合物)的制造方法。

图48A～48E是表示本发明第8实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

首先，如图48A所示，在衬底501上边，形成溶剂里溶解以SiO₂∶SiOCH₃＝1∶a1的比率混合的第1物质的第1溶液构成的液膜502。液膜的形成方法，也使用与第1实施方案中说明过的方法同样的办法是理想的。液膜502中的固形成分为3％，液膜形成时的厚度约10μm。另外，衬底501包括半导体衬底，是处于半导体器件制造工序的中途制品。

其次，把形成了液膜502的衬底501送入减压容器内，曝露于跟液膜502中含有的溶剂蒸汽压大体相等压力的减压下，徐徐进行液膜502中溶剂的除去。用470nm单色光垂直照射液膜502表面，根据其反射光强度变化，监视溶剂除去过程。

如图48B所示，在液膜502a表面的高度变为0.4μm的阶段，照旧维持减压容器内的压力，开始将磺酸盐等的光-酸发生材料溶解于溶剂里的第2溶剂503导入减压容器内。可以确认，第2溶剂503在减压容器内变成雾状，降落到液膜502a表面。在经过30秒的阶段后，开放减压容器，取出衬底。另外，标号511是除去溶剂，由SiO₂和SiOCH₃构成的下层膜。

如图48C所示，除去溶剂形成的硅玻璃膜510厚度为0.3μm。物理化学分析结果，可以确认，距膜表面20nm范围的上层膜512是含有酸发生材料的膜。

其次，如图48D所示，硅玻璃膜510上边，形成化学放大型光刻胶膜520。对于化学放大型光刻胶膜520，顺序形成曝光前烘焙、冷却以后，对化学放大型光刻胶膜520进行规定图形的曝光。曝光后，进行曝光后烘焙和冷却。

接着，如图48E所示，进行化学放大型光刻胶膜520的显影，形成光刻胶图形521。

按照本实施方案制作的硅玻璃膜510，由于上层膜512上分布着光-酸发生材料，所以能够解决上述问题，其上，即使对化学放大型光刻胶进行涂布、曝光、显影，制作形成器件图形，也没有开窗口不良，能够进行尺寸均匀性优良的光刻胶工艺。

与特许2842909号公报相比，本发明的优点就是对每层化学放大型光刻胶膜，很容易调整底下硅玻璃的酸发生量。因此，能够消除用现有化学放大型光刻胶膜，在使用导入同样光-酸发生材料的硅玻璃的场合，因酸不足或发生若干窗口不良，或图形下部由于酸过剩而变细倒掉这样的问题

另外，至于本实施方案中含有光-酸发生材料区域的厚度与量，实际上，制作的膜上边涂布化学放大型光刻胶，对进行曝光、显影形成的图形进行形状或尺寸测量、缺陷检查等，以使其优化就行。

第9实施方案

利用图49A～49C的工序剖面图说明本实施方案的固形膜形成方法。图49A～49C是表示本发明第9实施方案的半导体器件制造工序的工序剖面图。

首先，如图49A所示，在具有1μm台阶，凸部与凹部的面积之比为1∶1的衬底601上边，形成因光刻胶溶液构成的液膜602。液膜602形成时，要形成液膜，使液膜602厚度h比10.5μm还大。本实施方案中，形成液膜602的平均高度为15μm。

液膜602使用第6实施方案中说明的如图42所示的液膜形成装置来形成。具体的条件是，在固定于载物台上的衬底上边，用嘴驱动部在y方向以速度1m/s，使溶液排出嘴(直径40μm)来回运动。溶液排出嘴位于衬底上以外的时候，用台驱动部沿x方向，以0.3μm步距顺序使载物台移动，线状滴下光刻胶溶液(固形分量3.0％)，形成液膜602。

另外，液膜602厚度的调整，通过控制溶液中的固形分量、上述衬底与上述排出嘴的相对移动步距、相对移动速度、溶液的排出量多少来进行。

接着，如图49B所示，在溶剂气氛充满的处理容器内，60秒时间封入表面上形成了液膜602的衬底601，使液膜602表面均化(平坦化)。

接着，如图49C所示，除去液膜602中的溶剂，形成由液膜602中含有固形成分构成的光刻胶膜603。以下说明除去液膜602中溶剂的一例。把衬底装入具备如图50所示的红外线照射部的减压干燥处理部，以-13332.2Pa/sec(100Torr/sec)的减压速度，进行处理容器内的排气。处理容器内的压力达到液膜中溶剂蒸汽压的266.644Pa(2Torr)的时刻，从红外线照射部612使红外线照射到衬底601上的液膜602。另外，红外线的波长规定为包括吸收所用涂布液溶剂的波长的2.5-3.0μm。红外线从处理容器611外通过石英窗613照射整个衬底。利用减压效应和红外线加热，使液膜602中的溶剂迅速气化，2秒钟就形成由衬底601上边溶液中含有固形成分构成的光刻胶膜603。

图51A中示出以上工序中形成具有1.0μm台阶的衬底上涂布膜的膜厚分布。如图51A所示，形成于衬底601凹部的光刻胶膜603厚度为0.465μm，形成于凸部的光刻胶膜603厚度为0.435μm。相对于平均膜厚0.450μm，凹部和凸部上边形成的涂布膜的厚度差约7％，沿着衬底表面能够形成均匀性很好的涂布膜。

形成与上述成膜方法不同的液膜膜厚不同的二种试料，并与用本实施方案说明过的方法形成的光刻胶膜进行比较。但是，二种试料上形成的光刻胶膜的凹部膜厚与凸部膜厚的平均值，与用上述方法形成的光刻胶膜相同，改变溶液中的固形分量，使其都成为0.450μm。

试料B：使用固形分量6.4％的光刻胶溶液而形成液膜，使其液膜的平均高度为7μm。

试料C：使用固形分量9％的光刻胶溶液而形成液膜，使其液膜的平均高度为5μm。

各个试料B、C中的涂布膜的膜厚分布分别示于图51B、51C。试料B的场合，光刻胶膜603′凹部的膜厚为0.48μm，光刻胶膜603′凸部的膜厚为0.416μm。相对于平均膜厚0.45μm的膜厚差劣化约14％。试料C的场合，光刻胶膜603″凹部的膜厚为0.495μm，光刻胶膜603″凸部的膜厚为0.405μm。相对于平均膜厚0.45μm的膜厚差劣化较大约20％。

将以上的结果示于图52的曲线上。如图52所示，由以上之所以在凹凸衬底上，沿着凹凸均匀地(膜厚差在10％以内)能够形成涂布膜，只是使用本方法的试料。另外，图52中，表示用本实施方案中说明的方法形成的试料，作为试料A。

其次，说明本发明的效果。

用上述的涂布方法，在凹部与凸部的比例具有1∶1的台阶的衬底上边形成液膜以后，因液膜的流动性而使液膜从凸部流动到凹部使其平滑化。于是，均化工序后，在凹凸部液膜表面变成没有台阶的状态(图49B)。因此，从该状态下的液膜迅速使溶剂气化的场合，凹部、凸部上形成的固形部分单位面积的固形膜厚，分别以下式(12)、(13)表达。

[h+0.5d]p·c_L/c_s    (12)

[h-0.5d]p·c_L/c_s    (12)

h：  平均液膜厚

d：  台阶高度

p：  固形分量(比率)

c_s：液膜的密度

c_s：固形膜中的固形部分密度

凹部与凸部的膜厚差部为10％的条件，以式(14)表达。

[h+0.5d]p·c_L/c_s∶[h-0.5d]p·c_L/c_s＝1.1∶1    (14)

于是，为了使凹凸部的膜厚差纳入10％以内，对式(14)求解，需要满足获得的式(15)条件。

h＞10.5d    (15)

如式(15)所示，需要使平均液膜厚度大于台阶高度的10.5倍。

用上述的方法，因为满足该关系，能够将膜厚差纳入规定范围内，能够沿台阶获得膜厚大体均匀的膜。并且，式(15)中记述的参数只是台阶高度和液膜厚，与液膜中的固形分量或密度无关。

说明有关凸部面积对全体面积的比率为a(1＞a＞0)，凹部面积对全体面积的比率为1-a的凹凸场合。均化状态下，凹部的膜厚h1和凸部的膜厚hu分别如下。

h1＝h+ad

hu＝h+(a-1)d

于是，从均化状态下的液膜使溶剂迅速气化的场合，凹部、凸部上形成的固形部分单位面积的固形膜厚，分别以式(16)、(17)表达。

[h+ad]p·c_L/c_s    (16)

[h+(a-1)d]p·c_L/c_s    (17)

凹部与凸部的膜厚差变为10％的条件，以式(18)表达。

[h+ad]p·c_L/c_s∶[h+(a-1)d]p·c_L/c_s＝1.1∶1    (18)

于是，为了使凹凸部的膜厚差纳入10％以内，对式(18)求解，需要满足获得的式(19)条件。

h＞(11-a)d    (19)

如式(19)所示，在凸部比率为a的凹凸衬底的场合，必需大于台阶高d的(11-a)倍。

另一方面，使用固形分量1.8％的光刻胶，为了溶剂干燥后固形成分的膜厚变成0.450μm，假设液膜的凹部和凸部的平均厚度为25μm的场合，因为满足式(15)的关系，所以凹部的膜厚变成0.459μm，凸部膜厚变成0.441μm，膜厚差为4％，由本发明方法高精度成膜。

可是，如图53所示，整个衬底601上看得见膜厚分布的场合，在涂布开始部分和结束部分的衬底周缘部分区域，光刻胶膜623的膜厚大幅度变动，确认膜厚均匀性大幅度恶化。这样的膜厚变动，在以上述平均液膜厚15μm形成的场合就看不到。

发生膜厚变动的理由，如本发明人在特开200-168021公报中公开的那样，是因为液膜厚如果变成能够用衬底支撑厚度以上的话，就发生因重力引起的流动。图54中表示边缘部分的流动性与液膜厚的依赖关系。很清楚，一超过20μm就迅速增加流动性。图55中表示整个衬底的凸部膜厚均匀性与液膜厚的依赖关系。图中，也一并示出以液膜厚22μm制成的场合。由图54、图55可见，就膜厚均匀性和流动性来说存在相关关系，以20μm为界线，迅速使膜厚均匀性恶化。因此，在本发明方法方面，为了在整个凹凸衬底范围内获得均匀的涂布膜，在满足式(19)的同时，把液膜厚减到比20μm还薄是理想的。

以上，本实施方案中所示的成膜方法，可以进行种种的条件变更。液膜形成方法，不限于上述这样的涂布法等等的涂布法。又，诸如特开平2-220428号公报、特开平6-151295号公报、特开平7-321001号公报、特开2001-310155号公报、特开平11-243043号公报等，对用滴下溶液、喷雾形成的方法、利用弯液面现象形成的方法等所有办法作成的液膜都能够应用。

并且，作为干燥法，也不限于本发明的方法，例如，直接用热板加热干燥的烘焙法、利用气流干燥等也行。其它，只要与本发明宗旨不抵触的条件的变更都是可以的。

另外，本发明不限于上述实施方案，在不脱离其要旨的范围内，还可以进行各种变形。

进而，上述实施方案中包括各个阶段的发明，通过使公开的多个构成要件的适当组合可提取种种的发明。例如，即使从实施方案中所示的全部构成要件中删除几个构成要件，也能解决发明想要解决的课题栏目中陈述的课题，并获得发明效果栏目陈述的效果的情况下，都可以把删除该构成要件的构成作为发明提取出来。

另外的优点和改进，对本领域普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明概括起来说并不限于这里表示和描述的具体细节和表现的各实施方案。所以，应该能够作各种各样的修改而不脱离由附属技术方案及其等同物所限定的本发明总构思的精神或范围。

Claims (74)

1、一种成膜方法，在反复进行喷嘴从衬底的一端经由上述衬底上通过上述衬底的另一端的列方向直线性移动和在上述衬底内或衬底外的行方向的移动，相对移动上述喷嘴和上述衬底，同时从设于喷嘴的排出口，对上述衬底连续地排出调整后的溶液使其在衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液形成液膜的成膜方法中，其中，

从移动于第1列上的上述喷嘴向上述衬底上排出溶液之际，求相对溶液滴下位置的溶液排出量的要求值的偏移量；

从移动于与第1列邻接的第2列上的上述喷嘴给上述衬底上排出溶液之际，控制第2列上任意位置的排出量，使其在第1列上邻接的排出位置校正求出的偏移量。

2、根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于从移动于第2列上的上述喷嘴供给上述衬底的溶液排出量的控制，是控制上述喷嘴的移动速度和来自上述喷嘴的溶液排出速度的至少一方来进行的。

3、根据权利要求1所述的成膜方法，其中还包括：

借助于上述溶液的流动性，使上述液膜表面平均化，

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述溶质构成的固形膜。

4、根据权利要求3所述的成膜方法，其特征在于上述液膜中溶剂的除去是一边旋转上述衬底一边进行的。

5、根据权利要求3所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是把衬底曝露于减压下，或加热液膜。

6、一种成膜方法，在旋转的衬底上，一边向上述衬底的径向移动喷嘴，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液使其在上述衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下供给的溶液形成液膜的成膜方法中，其中，

从上述喷嘴给上述衬底上供给溶液之际，求相对溶液滴下位置的溶液供给量的要求值的偏移量；

从喷嘴供给上述衬底的第1位置之际，要控制排出到第1位置的溶液供给量，使其校正对第1滴下位置与上述衬底径向邻接，已经滴下溶液的第2位置的偏移量。

7、根据权利要求6所述的成膜方法，其特征在于供给第1位置的溶液的供给量的控制，是控制上述喷嘴的移动速度、来自上述喷嘴的溶液的速度及上述衬底转数的至少一方来进行的。

8、根据权利要求6所述的成膜方法，其中还包括：

借助于上述溶液的流动性，使上述液膜表面平均化，

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述溶质构成的固形膜。

9、根据权利要求8所述的成膜方法，其特征在于上述液膜中溶剂的除去是一边旋转上述衬底一边进行的。

10、根据权利要求8所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是把衬底曝露于减压下，或加热液膜。

11、一种成膜方法，在组合喷嘴从衬底的一端经由上述衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和在上述衬底内或衬底外的行方向的移动，一边相对移动上述喷嘴和上述衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底，连续地排出调整后的溶液使其在上述衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液形成上述液膜的成膜方法中，其中，

在上述喷嘴沿列方向移动之际，遮断由上述喷嘴向上述衬底排出的溶液，使从上述喷嘴向上述衬底上排出溶液的供给起点和供给终点到达各自离开衬底边缘空出一定宽度d的液膜边缘形成位置。

12、根据权利要求11所述的成膜方法，其中沿上述衬底边缘，对只空出上述一定宽度d设定的液膜边缘形成位置上的溶液供给的始点位置和终点位置，在上述喷嘴行进方向后方，在只移位了预定的移位量s的位置，遮断向衬底上排出的溶液。

13、根据权利要求12所述的成膜方法，其中设定上述喷嘴的移动方向为正方向时，上述移位量s为-vz/q

其中，v为喷嘴的移动速度、q为从喷嘴的排出口的排出速度、z为遮断以衬底为基准的高溶液度。

14、根据权利要求11所述的成膜方法，其中还包括：

借助于上述溶液的流动性，使上述液膜表面平均化，

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述溶质构成的固形膜。

15、根据权利要求14所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是一边旋转上述衬底一边进行的。

16、根据权利要求14所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是把衬底曝露于减压下，或加热液膜。

17、一种成膜方法，在组合喷嘴从圆形衬底的一端，经由上述圆形衬底上，通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和在上述圆形衬底的边缘近旁的行方向的移动，一边相对移动上述喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在上述圆形衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，在从开始位置直到结束位置，大致在整个上述衬底上形成液膜的成膜方法中，其中，

在上述开始位置近旁的上述喷嘴列方向的移动速度，设定为比上述衬底中央位置的上述喷嘴列方向的移动速度要小；

在上述结束位置近旁的上述喷嘴列方向的移动速度，设定为比上述衬底中央位置的上述喷嘴列方向的移动速度要大。

18、根据权利要求17所述的成膜方法，其中还包括：

借助于上述溶液的流动性，使上述液膜表面平均化，

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述溶质构成的固形膜。

19、根据权利要求18所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是一边旋转上述衬底一边进行的。

20、根据权利要求18所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是将衬底曝露于减压下，或加热液膜。

21、一种成膜方法，在组合喷嘴从圆形衬底的一端经由上述圆形衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和上述圆形衬底的边缘近旁的行方向的移动，一边相对移动上述喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在上述圆形衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，在从开始位置直到结束位置，大致在整个上述衬底上形成液膜的成膜方法中，其中，

在上述开始位置近旁的上述喷嘴行方向的移动距离，设定为比上述圆形衬底中央位置的上述喷嘴行方向的移动距离要大；

在上述结束位置近旁的上述喷嘴行方向的移动距离，设定为比上述衬底中央位置的上述喷嘴行方向的移动距离要小。

22、根据权利要求21所述的成膜方法，其中还包括：

借助于上述溶液的流动性，使上述液膜表面平均化，

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述溶质构成的固形膜。

23、根据权利要求22所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是一边旋转上述衬底一边进行的。

24、根据权利要求22所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是把衬底曝露于减压下，或加热液膜。

25、一种成膜方法，在组合喷嘴从圆形衬底的一端经由上述圆形衬底上通过上述衬底另一端的列方向直线性移动和在上述圆形衬底的边缘近旁的行方向的移动，一边相对移动上述喷嘴和衬底，一边从设于上述喷嘴的排出口对上述衬底连续地排出调整后的溶液，使其在上述圆形衬底上蔓延规定量，在上述衬底上留下排出的溶液，在从开始位置直到结束位置，大致在整个上述衬底上形成液膜的成膜方法中，其中，

设定夹着上述喷嘴的行方向移动的，暂时中断由上述喷嘴列方向移动的向上述衬底的供给溶液以后，到再开始由上述喷嘴列方向移动的向上述衬底供给溶液的时间间隔为一定。

26、根据权利要求25所述的成膜方法，其中在不向上述衬底供给溶液的状态中，控制上述喷嘴的列方向和行方向的至少一方移动的加减速度，并设定上述时间间隔为一定。

27、根据权利要求25所述的成膜方法，其中还包括：

借助于上述溶液的流动性，使上述液膜表面平均化，

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述溶质构成的固形膜。

28、根据权利要求27所述的成膜方法，其特征在于上述液膜中溶剂的除去是一边旋转上述衬底一边进行的。

29、根据权利要求27所述的成膜方法，其中上述液膜中溶剂的除去是把衬底曝露于减压下，或加热液膜。

30、一种成膜方法包括：

在衬底上形成由含有第1溶剂和固形成分的溶液构成的液膜；

将上述衬底收容于容器内；

在上述容器内形成含有第2溶剂气氛的状态下，开始使上述液膜表面平坦化的平坦化处理；

上述平坦化处理中，测定上述液膜表面的平坦度；

上述平坦化处理中，根据测定的平坦度，控制上述容器内的气氛和上述衬底温度的至少一方，使上述液膜表面提高平坦度；

结束上述平坦化处理；以及

在上述衬底上，形成由上述固形成分构成的固形膜。

31、根据权利要求30所述的成膜方法，其中上述液膜平坦度的测定包括在上述衬底上的多个位置测定上述液膜的膜厚，以及

上述平坦度的提高，使得测定的各膜厚没有差。

32、根据权利要求31所述的成膜方法，其中测定上述液膜膜厚的位置，至少设定在上述衬底的中央部和周缘部。

33、根据权利要求32所述的成膜方法，其中上述液膜平坦度的测定是测定上述衬底反射光的光强度分布。

34、根据权利要求30所述的成膜方法，其中上述衬底的温度控制为，上述衬底的周缘部温度比上述衬底的中央部温度要低。

35、根据权利要求27所述的成膜方法，其中还包括：

在上述容器内的气氛、或上述衬底的温度变更的多个条件下，进行检测衬底上形成的液膜平坦化处理；

分别测定上述各检测衬底的中央部和周缘部的上述液膜的膜厚；以及

设定上述中央部的膜厚与周缘部的膜厚之差小的条件为上述平坦化处理的条件。

36、根据权利要求30所述的成膜方法，其中上述液膜是溶媒中含有有机类、无机类、或金属类的固形成分的膜。

37、一种成膜方法包括：

在衬底上形成含有固形成分和溶剂的液膜；

开始除去上述液膜中溶剂的干燥处理；

上述干燥处理中，测定上述液膜表面的平坦度；

上述干燥处理中，根据测定的平坦度，控制上述衬底存在环境的气氛、上述衬底温度和上述衬底转数的至少一方，提高上述平坦度；

结束上述干燥处理，在上述衬底上形成由上述固形成分构成的固形膜。

38、根据权利要求37所述的成膜方法，其中上述液膜平坦度的测定，是在上述衬底上的多个位置测定上述液膜的膜厚，以及

上述平坦度的提高，使得测定的各膜厚变成相等。

39、根据权利要求38所述的成膜方法，其中上述膜厚的测定位置，至少包括上述衬底的中央部上和周缘部上。

40、根据权利要求39所述的成膜方法，其中测定的上述中央部的膜厚比上述周缘部的膜厚要厚的场合，来自上述衬底中央部液膜的溶剂气化量比来自上述衬底周缘部液膜的溶剂气化量要多。

41、根据权利要求40所述的成膜方法，其特征在于上述衬底的周缘部温度比上述衬底的中央部温度要低。

42、根据权利要求39所述的成膜方法，其中测定的上述中央部的膜厚比上述周缘部的膜厚薄的场合，上述平坦度的提高，要使来自上述衬底中央部液膜的溶剂气化量比来自上述衬底周缘部液膜的溶剂气化量要少。

43、根据权利要求42所述的成膜方法，其特征在于上述衬底的温度被控制为，使上述衬底的周缘部温度比上述衬底的中央部温度要高。

44、根据权利要求37所述的成膜方法，其特征在于上述衬底的转数被控制为，使其随着时间增加。

45、根据权利要求37所述的成膜方法，其中上述气氛的控制，在上述液膜表面上，形成流量随着时间增加的气流。

46、根据权利要求37所述的成膜方法，其中还包括：

在上述容器内的气氛、上述衬底的温度、和上述衬底的转数变更的多个条件下，进行检测衬底上形成的液膜干燥处理；

分别测定上述各检测衬底的中央部和周缘部的上述液膜的膜厚；以及

设定上述中央部的膜厚与周缘部的膜厚之差小的条件为上述干燥处理的条件。

47、根据权利要求38所述的成膜方法，其特征在于上述液膜是溶媒中含有有机类、无机类、或金属类的固形成分的膜。

48、一种成膜装置包括：

具备支持表面上形成了含有第1溶剂液膜的衬底的支持部、

在内部的空间设置有上述支持部的容器、及

排出口，从上述排出口向上述容器内供给含有第2溶剂的气体的气体供给部；

排出上述容器内气氛的排气部；

将光照射到上述支持部上所支持的衬底上的液膜，接收来自上述液膜的反射光，获得反射光强度的光学系统；

解析由该光学系统得到的反射光强度，测定上述液膜表面的平坦度，控制上述排气部和气体供给部以便提高测定的平坦度的解析部。

49、根据权利要求48所述的成膜装置，其中上述光学系统沿上述衬底的径向具备多组配置的光照射部和接收部的组，

上述解析部根据由各接收部接收的反射光强度，分别计算上述光照射部所照射的光照射位置的膜厚，根据测定的膜厚，测定上述液膜的平坦度。

50、根据权利要求48所述的成膜装置，其特征在于上述解析部，观测由上述反射光强度引起的干涉条纹，作为上述平坦度测定干涉条纹数。

51、根据权利要求48所述的成膜装置，其中上述排气口可在上述衬底上移动，上述解析部，按照解析的平坦度，调整上述排出口的位置和上述气体中含有的第2溶剂浓度。

52、根据权利要求48所述的成膜装置，其中上述支持部具备支持上述衬底中央部的中央板和支持上述衬底周缘部的周缘板；

上述解析部，按照解析的平坦度，分别独立控制上述中央板和上述周缘板的温度。

53、根据权利要求48所述的成膜装置，其中上述支持部具备旋转上述衬底的旋转机构，

上述解析部具备，按照上述液膜的平坦度，控制上述排气部、气体供给部和上述旋转机构的解析部。

54、根据权利要求53所述的成膜装置，其特征在于设置有壁，使其包围由上述支持部支持的衬底周围。

55、一种成膜方法包括：

在衬底上，形成由溶剂中溶解有第1物质的溶液构成的液膜；

使上述液膜的上述衬底侧固化，直到与衬底相反侧残留溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态下，向上述液膜供给第2物质；

除去残存于上述液膜中的溶剂，形成固形膜。

56、根据权利要求55所述的成膜方法，其中上述第2物质是与上述第1物质的材料或组成不同。

57、根据权利要求55所述的成膜方法，其中上述第2物质含有上述第1物质中含有的材料。

58、根据权利要求55所述的成膜方法，其中将上述溶液调整为，在上述衬底上以一定量蔓延；

上述液膜是从喷嘴向上述衬底连续地滴下上述溶液，一边在上述衬底上留下滴下的溶液，一边相对地移动上述排出喷嘴和上述衬底而形成的。

59、根据权利要求55所述的成膜方法，其中供给上述第2物质，是给上述液膜的表面上供给溶剂中溶解了第2物质的第2溶液。

60、根据权利要求55所述的成膜方法，其包括：

上述固形膜是光刻胶膜；

上述第1物质包含含有对能束具有感光性材料的光刻胶材料；

上述第2物质含有抑制上述光刻胶膜溶解于显影液的溶解抑制材料。

61、根据权利要求55所述的成膜方法，其中，

上述第1物质和第2物质包含与能束反应生成酸分子的酸发生材料；

上述固形膜是化学放大型光刻胶膜。

62、根据权利要求55所述的成膜方法，其特征在于上述第1物质包含氧化硅化合物，上述第2物质包含光-酸发生材料。

63、根据权利要求55所述的成膜方法，其中上述第2物质包括多种材料，向上述液膜上供给材料混合比随时间变化的第2物质。

64、根据权利要求63所述的成膜方法，其中上述第1物质包含SiO₂和含有碳的氧化硅化合物，向上述液膜上供给SiO₂和含有碳的氧化硅化合物的混合比随时间变化的第2物质。

65、一种成膜方法包括：

准备具有台阶高度d的凹凸，凸部面积对全部面积的比例为a其中，1＞a＞0，凹部面积对全部面积的比例为1-a的衬底；

一边排出溶剂中溶解有固形成分的溶液，一边相对地移动上述排出嘴和上述衬底，在上述衬底上形成液膜；

除去上述液膜中的溶剂，形成由上述固形成分构成的固形膜；

其中，将上述液膜形成为，使上述液膜厚度h满足h＞(11-a)d的关系。

66、根据权利要求65所述的成膜方法，其中在进行上述溶剂的除去前，进行上述液膜表面的平坦化。

67、根据权利要求65所述的成膜方法，其中上述液膜的厚度h薄于20μm。

68、一种形成光刻胶膜图形的图形形成方法包括：

衬底上边，形成由在溶剂中溶解包含光刻胶材料的第1物质的溶液构成的液膜，上述光刻胶材料含有对能束具有感光性的材料；

使上述液膜的上述衬底侧固化，直到在与衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜，供给抑制上述光刻胶膜溶解于显影液的溶解抑制材料；

除去上述液膜中残存的溶剂，形成光刻胶膜；

向上述光刻胶膜上选择性地照射能束，使上述光刻胶膜中选择性地形成潜影；以及

使形成了上述潜影的光刻胶膜显影，形成光刻胶图形。

69、一种形成光刻胶膜图形的图形形成方法包括：

衬底上边，形成由在溶剂中溶解包含光刻胶材料的第1物质的溶液构成的液膜，上述光刻胶材料含有与能束反应生成酸分子的酸发生材料；

使上述液膜的上述衬底一侧固化，直到在与衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜，供给酸发生材料；

除去上述液膜中残存的溶剂，形成化学放大型光刻胶膜；

向上述光刻胶膜上选择性地照射能束，使上述光刻胶膜中选择性地形成潜影；以及

使形成了上述潜影的光刻胶膜显影，形成光刻胶图形。

70、一种形成光刻胶膜图形的图形形成方法包括：

在衬底上，形成由在溶剂中溶解包含氧化硅化合物的第1物质的溶液构成的液膜；

使上述液膜的上述衬底侧固化，直到在与衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜，供给与能束反应生成酸分子的酸发生材料；

除去上述液膜中残存的溶剂，形成固形膜；

在上述固形膜上形成由化学放大型光刻胶材料构成的化学放大型光刻胶膜；

向上述化学放大型光刻胶膜上选择性地照射能束，使上述光刻胶膜中选择性地形成潜影；以及

使形成了上述选择性潜影的光刻胶膜显影，形成光刻胶图形。

71、一种半导体器件的制造方法包括：

在半导体衬底上，形成由溶剂中溶解第1物质的溶液构成的液膜；

使上述液膜的上述衬底侧固化，直到在与衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜，供给第2物质；以及

除去上述液膜中残存的溶剂，形成固形膜。

72、一种在半导体衬底上形成光刻胶膜图形的半导体器件的制造方法包括：

在半导体衬底上，形成由在溶剂中溶解包含光刻胶材料的第1物质的溶液构成的液膜，上述光刻胶材料含有对能束具有感光性的材料；

使上述液膜的上述半导体衬底侧固化，直到在与半导体衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜供给抑制上述光刻胶膜溶解于显影液的溶解抑制材料；

除去上述液膜中残存的溶剂，形成光刻胶膜；

向上述光刻胶膜上选择性地照射能束，使上述光刻胶膜中选择性地形成潜影；以及

给形成了上述潜影的光刻胶膜显影，形成光刻胶图形。

73、一种在半导体衬底上形成光刻胶膜图形的半导体器件的制造方法包括：

在半导体衬底上边，形成由在溶剂中溶解包含光刻胶材料的第1物质的溶液构成的液膜，上述光刻胶材料含有与能束反应生成酸分子的酸发生材料；

使上述液膜的上述半导体衬底侧固化，直到在与半导体衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜供给酸发生材料；

除去上述液膜中残存的溶剂，形成化学放大型光刻胶膜；

向上述光刻胶膜上选择性地照射能束，使上述光刻胶膜中选择性地形成潜影；以及

给形成了上述潜影的光刻胶膜显影，形成光刻胶图形。

74、一种在半导体衬底上形成光刻胶膜图形的半导体器件的制造方法包括：

在半导体衬底上，形成由在溶剂中溶解含有氧化硅化合物的第1物质溶液构成的液膜；

使上述液膜的上述半导体衬底侧固化，直到在与半导体衬底相反一侧残存溶剂的状态，从上述液膜中除去溶剂；

在上述液膜的表面层残存溶剂的状态，向上述液膜供给与能束反应生成酸分子的酸发生材料；

除去上述液膜中残存的溶剂，形成固形膜；

在上述固形膜上形成由化学放大型光刻胶材料构成的化学放大型光刻胶膜；

向上述化学放大型光刻胶膜上选择性地照射能束，使上述光刻胶膜中选择性地形成潜影；以及

给形成了上述选择性潜影的光刻胶膜显影，形成光刻胶图形。

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