JP7105158B2 - 膜形成方法および膜形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に感光性膜を形成する膜形成方法および膜形成装置に関する。

半導体製造におけるリソグラフィー工程においては、基板の一面にレジスト液が供給され、レジスト膜が形成される。基板上に形成されたレジスト膜は、露光装置により所定のパターンに露光される。

上記のレジスト液は高価である。そのため、レジスト液の使用量は可能な限り低減することが求められる。レジスト液の使用量を低減するために、レジスト液の塗布前の基板に予め溶剤を塗布するプリウェットが知られている。プリウェットによれば、溶剤により基板の表面が改質され、レジスト液が基板の表面で広がりやすくなる。

プリウェットを行うレジスト塗布装置が特許文献１に記載されている。そのレジスト塗布装置においては、プリウェット工程においてレジスト溶解性溶剤と高表面張力を有する溶剤との混合液体がプリウェット液として基板に供給される。プリウェット液の供給後の基板にレジスト液が供給され、レジスト膜が形成される。

特開２０１２－０００５８９号公報

上記のように、従来より基板の製造コストを低減するための種々のプリウェットが提案されてきた。しかしながら、レジスト膜の形成に関しては、単にレジスト液の使用量を低減するのみならず、レジスト膜の形成の精度を向上させるとともに基板の製造コストをより低減することが求められる。

本発明の目的は、基板の一面に高い精度で感光性膜を形成することが可能になるとともに基板の製造コストを低減することが可能な膜形成方法および膜形成装置を提供することである。

（１）第１の発明に係る膜形成方法は、基板の一面に第１の溶剤を含む第１の液膜を形成するステップと、第１の液膜上に第１の溶剤よりも高い表面張力を有する第２の溶剤を含む第２の液膜を形成するステップと、第２の液膜上に感光性材料を供給することにより基板の一面に感光性膜を形成するステップとを含み、第１の溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤である。

プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤は、これらの溶剤よりも高い表面張力を有する溶剤に比べて安価である。

その膜形成方法においては、基板の一面に第１の液膜、第２の液膜および感光性膜がこの順で形成される。第１の液膜の形成時には、安価な第１の溶剤を用いて基板の一面に付着する汚染物質を除去することができる。したがって、感光性膜が形成される直前の基板の一面を清浄に保つことが可能になる。

また、基板の一面に最初に第１の液膜が形成されることにより、第２の液膜の形成時には、第２の溶剤が第１の液膜上で円滑かつ均一に広がる。それにより、基板の一面に第２の溶剤を直接供給して基板の一面に第２の液膜を形成する場合に比べて、基板の一面全体を第２の液膜で覆うために必要な第２の溶剤の量を低減することができる。したがって、第１の溶剤よりも高価な第２の溶剤を多量に用いることによる基板処理の高コスト化が抑制される。

その後、第２の液膜上に感光性材料が供給される。この場合、第２の溶剤は、第１の溶剤よりも高い表面張力を有する。高い表面張力を有する液膜は、低い表面張力を有する液膜に比べて他の液体を吸着しやすい。そのため、第２の液膜上に感光性材料が供給される際には、第１の液膜上に感光性材料が供給される場合に比べて、供給される感光性材料が当該第２の液膜上でより円滑かつ均一に広がる。したがって、感光性膜を形成するために必要な感光性材料の量を低減することができる。

これらの結果、基板の一面に高い精度で感光性膜を形成することが可能になるとともに基板の製造コストを低減することが可能になる。

（２）第２の溶剤は、シクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンのうち少なくとも１種の溶剤を含んでもよい。

この場合、第２の溶剤を用いることにより高い効率で感光性膜を形成することができる。

（３）膜形成方法は、基板を水平姿勢で保持可能でありかつ保持された基板を上下方向に延びる回転軸の周りで回転させることが可能に構成された保持部を用いて基板を保持するステップと、保持部により保持された基板を回転軸の周りで回転させるステップとをさらに含み、第１の液膜を形成するステップは、基板が保持部により保持されかつ回転軸の周りで回転する状態で、基板の一面に第１の溶剤を供給することを含み、第２の液膜を形成するステップは、基板が保持部により保持されかつ回転軸の周りで回転する状態で、第１の液膜に第２の溶剤を供給することを含み、感光性膜を形成するステップは、基板が保持部により保持されかつ回転軸の周りで回転する状態で、第２の液膜に感光性材料を供給することを含んでもよい。

この場合、回転される基板の一面に第１の溶剤が供給されることにより、容易かつ短時間で第１の液膜を形成することができる。また、第１の液膜上に第２の溶剤が供給されることにより、容易かつ短時間で第２の液膜を形成することができる。さらに、第２の液膜上に感光性材料が供給されることにより、基板の一面に容易かつ短時間で感光性膜を形成することができる。それにより、基板の製造コストがより低減される。

（４）第２の発明に係る膜形成装置は、基板の一面に第１の溶剤を含む第１の液膜を形成する第１の液膜形成部と、第１の液膜上に第１の溶剤よりも高い表面張力を有する第２の溶剤を含む第２の液膜を形成する第２の液膜形成部と、第２の液膜上に感光性材料を供給することにより基板の一面に感光性膜を形成する感光性膜形成部とを含み、第１の溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤である。

その膜形成装置においては、基板の一面に第１の液膜、第２の液膜および感光性膜がこの順で形成される。第１の液膜の形成時には、安価な第１の溶剤を用いて基板の一面に付着する汚染物質を除去することができる。したがって、感光性膜が形成される直前の基板の一面を清浄に保つことが可能になる。

また、基板の一面に最初に第１の液膜が形成されることにより、第２の液膜の形成時には、第２の溶剤が第１の液膜上で円滑かつ均一に広がる。それにより、基板の一面に第２の溶剤を直接供給して基板の一面に第２の液膜を形成する場合に比べて、基板の一面全体を第２の液膜で覆うために必要な第２の溶剤の量を低減することができる。したがって、第１の溶剤よりも高価な第２の溶剤を多量に用いることによる基板処理の高コスト化が抑制される。

その後、第２の液膜上に感光性材料が供給される。この場合、第２の溶剤は、第１の溶剤よりも高い表面張力を有する。高い表面張力を有する液膜は、低い表面張力を有する液膜に比べて他の液体を吸着しやすい。そのため、第２の液膜上に感光性材料が供給される際には、第１の液膜上に感光性材料が供給される場合に比べて、供給される感光性材料が当該第２の液膜上でより円滑かつ均一に広がる。したがって、感光性膜を形成するために必要な感光性材料の量を低減することができる。

これらの結果、基板の一面に高い精度で感光性膜を形成することが可能になるとともに基板の製造コストを低減することが可能になる。

（５）第２の溶剤は、シクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンのうち少なくとも１種の溶剤を含んでもよい。

この場合、第２の溶剤を用いることにより高い効率で感光性膜を形成することができる。

（６）膜形成装置は、基板を水平姿勢で保持可能でありかつ保持された基板を上下方向に延びる回転軸の周りで回転させる保持部をさらに備え、第１の液膜形成部は、基板が保持部により保持されかつ回転軸の周りで回転する状態で、基板の一面に第１の溶剤を供給し、第２の液膜形成部は、基板が保持部により保持されかつ回転軸の周りで回転する状態で、第１の液膜に第２の溶剤を供給し、感光性膜形成部は、基板が保持部により保持されかつ回転軸の周りで回転する状態で、第２の液膜に感光性材料を供給してもよい。

この場合、回転される基板の一面に第１の溶剤が供給されることにより、容易かつ短時間で第１の液膜を形成することができる。また、第１の液膜上に第２の溶剤が供給されることにより、容易かつ短時間で第２の液膜を形成することができる。さらに、第２の液膜上に感光性材料が供給されることにより、基板の一面に容易かつ短時間で感光性膜を形成することができる。それにより、基板の製造コストがより低減される。

本発明によれば、基板の一面に高い精度で感光性膜を形成することが可能になるとともに基板の製造コストを低減することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る膜形成装置の基本構成を示す図である。 レジスト膜の形成方法の第１の例を説明するための図である。 レジスト膜の形成方法の第２の例を説明するための図である。 レジスト膜の形成方法の第３の例を説明するための図である。 レジスト膜の形成方法の第４の例を説明するための図である。 図１の膜形成装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る膜形成方法および膜形成装置について図面を用いて説明する。以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置もしくは有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等のＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等をいう。

［１］膜形成装置の基本構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る膜形成装置の基本構成を示す図である。図１では、膜形成装置１の主要部の構成が模式的な平面図で示される。図１に示すように、膜形成装置１は、主として膜形成装置１、第１のノズル搬送装置１０、複数（本例では３つ）のスピンチャック２０、複数（本例では３つ）のカップ２１、複数の第２のノズル搬送装置３０、レジスト液供給系４０、第１の溶剤供給系５０、第２の溶剤供給系６０および制御部７０を備える。

また、この膜形成装置１においては、水平面内で互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、鉛直方向をＺ方向と定義する。Ｘ方向とは図１の矢印Ｘの方向またはその逆方向を意味し、Ｙ方向とは図１の矢印Ｙの方向またはその逆方向を意味し、Ｚ方向とは図１の矢印Ｙの方向またはその逆方向を意味する。

図１の膜形成装置１においては、Ｙ方向に間隔をおいて並ぶように３つのスピンチャック２０が設けられている。３つのカップ２１は、３つのスピンチャック２０をそれぞれ取り囲むように設けられている。

３つのスピンチャック２０の側方には、第１のノズル搬送装置１０が設けられている。第１のノズル搬送装置１０は、３つのスピンチャック２０に隣り合うようにＹ方向に延びる台座部１９を有する。台座部１９には、その長手方向に直線状に延びるリニアガイド１８が設けられている。

台座部１９上には、移動支持部１２がリニアガイド１８に沿ってＹ方向に移動可能に設けられている。移動支持部１２は、待機ポット１１を支持する。待機ポット１１には、複数（本例では６つ）のレジストノズルｎ０が挿入されている。各レジストノズルｎ０には、レジスト液供給系４０から延びる配管が接続されている。レジスト液供給系４０は、各レジストノズルｎ０にレジスト液を供給することが可能である。

移動支持部１２は、さらにアーム１３をＹ方向に移動可能に支持する。アーム１３は、移動支持部１２が一のスピンチャック２０に隣り合う状態で、待機ポット１１の上方の位置から当該一のスピンチャック２０の上方の位置までＸ方向に延びる。アーム１３には、Ｘ方向に移動可能にノズル把持部１４が設けられている。ノズル把持部１４は、レジストノズルｎ０を把持可能に構成されている。

第１のノズル搬送装置１０は、移動支持部１２をＹ方向に移動させる図示しない駆動部、アーム１３をＹ方向に移動させる図示しない駆動部およびノズル把持部１４をＸ方向に移動させる図示しない駆動部をさらに備える。これらの駆動部が制御部７０の制御に基づいて動作することにより、複数のレジストノズルｎ０のうち一のレジストノズルｎ０を待機ポット１１と３つのスピンチャック２０のいずれかの上方の位置との間で移動させることができる。

このような構成により、一のスピンチャック２０により保持される基板Ｗの上方の位置にレジストノズルｎ０を配置した状態で、レジストノズルｎ０から当該基板Ｗの中央部にレジスト液を供給することができる。

複数のスピンチャック２０の各々の近傍に第２のノズル搬送装置３０が設けられている。各第２のノズル搬送装置３０は、支持柱３１およびアーム３２を備える。支持柱３１は、Ｚ方向に延びるように設けられ、水平方向に延びるアーム３２の一端を水平面内で回転可能かつＺ方向に昇降可能に支持する。

アーム３２の他端には、プリウェットノズルｎ１，ｎ２およびエッジリンスノズルｎ３が取り付けられている。プリウェットノズルｎ１には、第１の溶剤供給系５０から延びる配管が接続されている。第１の溶剤供給系５０は、プリウェットノズルｎ１に第１の溶剤を供給する。プリウェットノズルｎ２には、第２の溶剤供給系６０から延びる配管が接続されている。第２の溶剤供給系６０は、プリウェットノズルｎ２に第２の溶剤を供給する。エッジリンスノズルｎ３には、図示しないエッジリンス供給系から延びる配管が接続されている。エッジリンス供給系は、エッジリンスノズルｎ３にエッジリンス液を供給する。

本実施の形態においては、第１の溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤である。また、第２の溶剤は、第１の溶剤よりも高い表面張力を有する溶剤である。第２の溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンが用いられる。第１の溶剤は、第２の溶剤に比べて安価である。本実施の形態ではエッジリンス液として第１の溶剤が用いられる。なお、エッジリンス液として第１の溶剤に代えて第２の溶剤が用いられてもよい。

第２のノズル搬送装置３０は、アーム３２を昇降させる図示しない駆動部およびアーム３２を回転させる図示しない駆動部をさらに備える。これらの駆動部が制御部７０の制御に基づいて動作することにより、アーム３２の他端に取り付けられた各ノズルをスピンチャック２０により保持される基板Ｗの上方の位置とカップ２１の外方の位置との間で移動させることができる。

このような構成により、一のスピンチャック２０により保持される基板Ｗの上方の位置にプリウェットノズルｎ１，ｎ２を配置した状態で、プリウェットノズルｎ１，ｎ２から当該基板Ｗの中央部に第１および第２の溶剤をそれぞれ供給することができる。また、一のスピンチャック２０により保持される基板Ｗの上方の位置にエッジリンスノズルｎ３を配置した状態で、エッジリンスノズルｎ３から当該基板Ｗの上面周縁部にエッジリンス液を供給することができる。

制御部７０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリまたはマイクロコンピュータを含み、上記のように膜形成装置１を構成する各部の動作を制御する。それにより、膜形成装置１に搬入される基板Ｗに対して以下に示す膜形成処理が行われる。

［２］膜形成処理
上記の膜形成装置１においては、レジスト膜が形成されていない未処理の基板が搬入され、搬入された基板Ｗがスピンチャック２０により水平姿勢で保持される。

次に、スピンチャック２０により保持される基板Ｗの上面にプリウェットノズルｎ１から第１の溶剤が供給される。それにより、基板Ｗの上面に第１の溶剤を含む第１の液膜が形成される。この場合、安価な第１の溶剤を用いて基板Ｗの上面に付着するパーティクル等の汚染物質を除去することができる。

次に、第１の液膜が形成された基板Ｗの上面にプリウェットノズルｎ２から第２の溶剤が供給される。この場合、基板Ｗの上面に予め第１の液膜が形成されているので、第２の溶剤は第１の液膜上で円滑かつ均一に広がる。それにより、第１の液膜が形成されていない基板Ｗの上面に第２の溶剤を直接供給して第２の液膜を形成する場合に比べて、基板Ｗの上面全体を第２の液膜で覆うために必要な第２の溶剤の量を低減することができる。

次に、第２の液膜が形成された基板Ｗの上面にレジストノズルｎ０からレジスト液が供給される。この場合、第２の溶剤は、第１の溶剤よりも高い表面張力を有する。高い表面張力を有する液膜は、低い表面張力を有する液膜に比べて他の液体を吸着しやすい。そのため、第２の液膜上にレジスト液が供給される際には、第１の液膜上にレジスト液が供給される場合に比べて、供給されるレジスト液が当該第２の液膜上でより円滑かつ均一に広がる。したがって、レジスト膜を形成するために必要なレジスト液の量を低減することができる。

基板Ｗの上面に第１の液膜、第２の液膜およびレジスト液が順次供給され、スピンチャック２０により基板Ｗが回転されることにより、基板Ｗの上面全体の領域に均一な厚みを有するレジスト膜が形成される。

最後に、スピンチャック２０により回転される基板Ｗの上面周縁部にエッジリンスノズルｎ３からエッジリンス液が供給される。この場合、基板Ｗの上面に形成されたレジスト膜のうち基板Ｗの上面周縁部に位置する部分がエッジリンス液により溶解され、除去される。これにより、膜形成装置１における一連の処理（膜形成処理）が終了する。膜形成処理後の基板Ｗは、膜形成装置１から搬出され、後続の処理を行うための他の装置に搬送される。

上記のように、本実施の形態に係る膜形成処理においては、スピンチャック２０により保持される基板Ｗの上面に、第１の液膜、第２の液膜およびレジスト膜がこの順で形成される。レジスト液は第１および第２の溶剤に可溶である。そのため、最終的には基板Ｗの上面に第１および第２の液膜の層は残留せず、一のレジスト膜のみが形成される。以下、第１の溶剤、第２の溶剤およびレジスト液を用いたレジスト膜の形成方法について、具体例を説明する。

［３］レジスト膜の形成方法の第１の例
図２は、レジスト膜の形成方法の第１の例を説明するための図である。図２（ａ）～（ｇ）には、基板Ｗの上面への各種液体の供給状態が平面図で時系列順に示される。また、図２（ｈ）～（ｎ）には、図２（ａ）～（ｇ）にそれぞれ対応する基板Ｗの側面図が示される。図２（ａ）～（ｇ）において、回転状態にある基板Ｗについては太い実線の矢印が付されている。

第１の例においては、まず図２（ａ），（ｈ）に示すように、基板Ｗがスピンチャック２０により吸着保持されるとともに、基板Ｗがスピンチャック２０により回転される。

次に、図２（ｂ），（ｉ）に示すように、回転する基板Ｗの上面中央部に向けて第１の溶剤が供給され、第１の液膜ｆ１が形成される。このとき、多量の第１の溶剤が供給されることにより、基板Ｗの上面に付着する汚染物質が除去される。その後、基板Ｗが継続して回転されることにより、図２（ｃ），（ｊ）に示すように、基板Ｗの上面全体に第１の液膜ｆ１が広がる。

次に、図２（ｄ），（ｋ）に示すように、回転する基板Ｗの上面中央部に向けて第２の溶剤が供給され、第１の液膜ｆ１上に第２の液膜ｆ２が形成される。このとき、基板Ｗの上面に予め第１の液膜ｆ１が形成されているので、少量の第２の溶剤が供給されることにより、図２（ｅ），（ｌ）に示すように、基板Ｗの上面全体に第２の液膜ｆ２が円滑かつ均一に広がる。

次に、図２（ｆ），（ｍ）に示すように、回転する基板Ｗの上面中央部に向けてレジスト液が供給され、第２の液膜ｆ２上にレジスト膜ｆ３が形成される。このとき、基板Ｗの上面に予め第２の液膜ｆ２が形成されているので、基板Ｗを回転させた状態で少量のレジスト液が供給されることにより、図２（ｇ），（ｎ）に示すように、基板Ｗの上面全体にレジスト膜ｆ３が円滑かつ均一に広がる。

上記のように、レジスト液は第１および第２の溶剤に可溶である。そのため、最終的には基板Ｗの上面に第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２は残留しない。

なお、図２（ｈ）～（ｎ）においては、第１の液膜ｆ１、第２の液膜ｆ２およびレジスト膜ｆ３が順次基板Ｗ上に形成されることの理解を容易にするために、各膜の厚みがほぼ同じ大きさで示されている。

［４］レジスト膜の形成方法の第２の例
図３は、レジスト膜の形成方法の第２の例を説明するための図である。図３（ａ）～（ｇ）には、基板Ｗの上面への各種液体の供給状態が平面図で時系列順に示される。また、図３（ｈ）～（ｎ）には、図３（ａ）～（ｇ）にそれぞれ対応する基板Ｗの側面図が示される。図３（ａ）～（ｇ）において、回転状態にある基板Ｗについては太い実線の矢印が付されている。

第２の例では、第１の例と同様に、スピンチャック２０上に基板Ｗが吸着保持されるとともに、基板Ｗがスピンチャック２０により回転される（図３（ａ），（ｈ））。また、回転する基板Ｗに第１の溶剤が供給され（図３（ｂ），（ｉ））、基板Ｗの上面全体に第１の液膜ｆ１が形成される（図３（ｃ），（ｊ））。

その後、図３（ｄ），（ｋ）に示すように、基板Ｗの回転が停止され、基板Ｗの上面中央部に向けて予め定められた量の第２の溶剤が供給される。この場合、基板Ｗの上面中央部に第２の液膜ｆ２が形成される。形成された第２の液膜ｆ２は基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの外周部に向かって広がる。

ここで、第２の液膜ｆ２が基板Ｗの上面全体に広がる前に、図３（ｅ），（ｌ）に示すように、第２の液膜ｆ２上に予め定められた量のレジスト液が供給される。この場合、基板Ｗの上面中央部にレジスト膜ｆ３が形成される。その後、基板Ｗを回転させることにより、第２の液膜ｆ２およびレジスト膜ｆ３は、図３（ｆ），（ｍ）に示すように、基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの外周部に向かって広がる。さらに基板Ｗが継続して回転されることにより、図３（ｇ），（ｎ）に示すように、基板Ｗの上面全体にレジスト膜ｆ３が円滑かつ均一に形成される。本例においても、最終的には基板Ｗの上面に第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２は残留しない。

［５］レジスト膜の形成方法の第３の例
図４は、レジスト膜の形成方法の第３の例を説明するための図である。図４（ａ）～（ｇ）には、基板Ｗの上面への各種液体の供給状態が平面図で時系列順に示される。また、図４（ｈ）～（ｎ）には、図４（ａ）～（ｇ）にそれぞれ対応する基板Ｗの側面図が示される。図４（ａ）～（ｇ）において、回転状態にある基板Ｗについては太い実線の矢印が付されている。

第３の例では、図４（ａ），（ｈ）に示すように、最初に、スピンチャック２０上に基板Ｗが吸着保持される。この時点で、基板Ｗの回転は停止されている。

次に、図４（ｂ），（ｉ）に示すように、回転が停止された状態にある基板Ｗの上面中央部に向けて予め定められた量の第１の溶剤が供給され、基板Ｗの上面中央部に第１の液膜ｆ１が形成される。形成された第１の液膜ｆ１は基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの外周部に向かって緩やかに広がる。

第１の液膜ｆ１が基板Ｗの上面全体に広がる前に、図４（ｃ），（ｊ）に示すように、第１の液膜ｆ１上に予め定められた量の第２の溶剤が供給され、基板Ｗの上面中央部に第２の液膜ｆ２が形成される。

次に、基板Ｗがスピンチャック２０により回転される。これにより、第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２は、図４（ｄ），（ｅ），（ｋ），（ｌ）に示すように、基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの外周部に向かって短時間で広がる。

次に、基板Ｗの上面全体に第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２が形成された状態で、回転する基板Ｗの上面中央部に向けてレジスト液が供給される。それにより、図４（ｆ），（ｍ）に示すように、第２の液膜ｆ２上にレジスト膜ｆ３が形成される。その後、第２の液膜ｆ２上で図４（ｇ），（ｎ）に示すように、基板Ｗの上面全体にレジスト膜ｆ３が円滑かつ均一に広がる。本例においても、最終的には基板Ｗの上面に第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２は残留しない。

なお、本例では、基板Ｗの上面中央部に第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２が形成された後、回転される基板Ｗの速度（回転速度）は一定に保持されてもよいし、変動してもよい。例えば、基板Ｗの回転速度は、一定の速度範囲（例えば０ｒｐｍ～１００ｒｐｍ）内で変動してもよい。

［６］レジスト膜の形成方法の第４の例
図５は、レジスト膜の形成方法の第４の例を説明するための図である。図５（ａ）～（ｇ）には、基板Ｗの上面への各種液体の供給状態が平面図で時系列順に示される。また、図５（ｈ）～（ｎ）には、図５（ａ）～（ｇ）にそれぞれ対応する基板Ｗの側面図が示される。

第４の例では、第３の例と同様に、スピンチャック２０により吸着保持されかつ回転しない基板Ｗの上面中央部に向けて第１の溶剤および第２の溶剤が順次供給される（図５（ａ）～（ｃ），（ｈ）～（ｊ））。

次に、基板Ｗの回転が停止された状態で、第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２が基板Ｗの上面全体に広がる前に、図５（ｄ），（ｋ）に示すように、第２の液膜ｆ２上に予め定められた量のレジスト液が供給される。

その後、基板Ｗの回転が開始され、基板Ｗが継続して回転される。それにより、第１の液膜ｆ１、第２の液膜ｆ２およびレジスト膜ｆ３が、図５（ｅ）～（ｇ），（ｌ）～（ｎ）に示すように、それぞれ基板Ｗの上面全体に広がる。本例においても、最終的には基板Ｗの上面に第１の液膜ｆ１および第２の液膜ｆ２は残留しない。

［７］効果
（ａ）膜形成装置１の膜形成処理においては、基板Ｗの上面に第１の液膜ｆ１、第２の液膜ｆ２およびレジスト膜ｆ３がこの順で形成される。第１の液膜ｆ１の形成時には、安価な第１の溶剤を用いて基板Ｗの上面に付着する汚染物質を除去することができる。したがって、レジスト膜ｆ３が形成される直前の基板Ｗの上面を清浄に保つことが可能になる。

第２の液膜ｆ２の形成時には、基板Ｗの上面に予め第１の液膜ｆ１が形成されているので、第２の溶剤が第１の液膜ｆ１上で円滑かつ均一に広がる。それにより、第２の溶剤を多量に用いる必要がない。

その後、第２の液膜ｆ２上にレジスト液が供給される。それにより、供給されるレジスト液が当該第２の液膜ｆ２上で円滑かつ均一に広がる。したがって、供給されるべきレジスト液の量を低減することができる。

これらの結果、基板Ｗの上面に高い精度でレジスト膜ｆ３を形成することが可能になるとともに基板Ｗの製造コストを低減することが可能になる。

（ｂ）なお、本発明者は、第１の溶剤のみを用いてプリウェットを行う場合に比べて、第２の溶剤のみを用いてプリウェットを行う場合の方が、レジスト液をより円滑かつ均一に広げることができることを確認するために以下の実験を行った。

まず、本発明者は、４つの未処理の基板Ｗを用意するとともに、プリウェットに用いる４つの溶剤を用意した。４つの溶剤は、シクロヘキサノン（以下、溶剤Ａと呼ぶ。）、γ－ブチロラクトン（以下、溶剤Ｂと呼ぶ。）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、溶剤Ｃと呼ぶ。）およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤（以下、溶剤Ｄと呼ぶ。）である。溶剤Ｄにおける、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合比率は３：７である。溶剤Ａの表面張力は３５．２ｍＮ／ｍであり、溶剤Ｂの表面張力は４３ｍＮ／ｍであり、溶剤Ｃの表面張力は２８ｍＮ／ｍであり、溶剤Ｄの表面張力は２７．７ｍＮ／ｍである。

４つの基板Ｗにそれぞれ対応する溶剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いてプリウェットを行い、ＡｒＦエキシマレーザに対応する化学増幅型のレジスト液をそれらの４つの基板Ｗ上に供給した。その結果、第２の溶剤として用いられる溶剤Ａ，Ｂを用いた場合には、第１の溶剤として用いられる溶剤Ｃ，Ｄを用いた場合に比べて、より少量のレジスト液で基板Ｗの上面全体に渡って均一なレジスト膜ｆ３を形成することができることが確認された。

上記の溶剤Ａ～Ｄの他、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよびＮ－メチル－２－ピロリドンの表面張力は、それぞれ２７．７ｍＮ／ｍおよび４１ｍＮ／ｍである。したがって、プロピレングリコールモノメチルエーテルは第１の溶剤として好適に用いることができるとともに、Ｎ－メチル－２－ピロリドンは第２の溶剤として好適に用いることができることがわかる。

［８］基板処理装置の全体構成
図６は、図１の膜形成装置１を備えた基板処理装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。図６に示すように、基板処理装置１００は、露光装置５００に隣接して設けられ、制御装置１１０、搬送装置１２０、塗布処理部１３０、現像処理部１４０および熱処理部１５０を備える。

制御装置１１０は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、搬送装置１２０、塗布処理部１３０、現像処理部１４０および熱処理部１５０の動作を制御する。搬送装置１２０は、基板Ｗを塗布処理部１３０、現像処理部１４０、熱処理部１５０、基板検査装置２００および露光装置５００の間で搬送する。

塗布処理部１３０は複数の膜形成装置１を含む。各膜形成装置１においては、上記のように第１および第２の溶剤を用いて基板Ｗの上面にレジスト膜ｆ３を形成する膜形成処理が行われる。レジスト膜ｆ３が形成された塗布処理後の基板Ｗには、露光装置５００において露光処理が行われる。

現像処理部１４０は、露光装置５００による露光処理後の基板Ｗに現像液を供給することにより、基板Ｗの現像処理を行う。熱処理部１５０は、塗布処理部１３０の膜形成装置１による膜形成処理、現像処理部１４０による現像処理、および露光装置５００による露光処理の前後に基板Ｗの熱処理を行う。

上記の塗布処理部１３０においては、基板Ｗに反射防止膜が形成されてもよい。この場合、熱処理部１５０は、基板Ｗと反射防止膜との密着性を向上させるための密着強化処理を行ってもよい。また、塗布処理部１３０においては、レジスト膜ｆ３が形成された基板Ｗに、レジスト膜ｆ３を保護するためのレジストカバー膜が形成されてもよい。

図６の基板処理装置１００においては、塗布処理部１３０に図１の膜形成装置１が設けられている。それにより、基板Ｗの上面に高い精度でレジスト膜ｆ３を形成することが可能である。また、レジスト膜ｆ３の形成に必要なコストが低減されるので、基板Ｗの製造コストが低減される。

［９］他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態では、第２の溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンが用いられるが、本発明はこれに限定されない。第２の溶剤として、シクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンのうち少なくとも１種の溶剤を含む混合溶剤が用いられてもよい。

（ｂ）上記実施の形態に係る膜形成装置１においては、プリウェットノズルｎ１，ｎ２およびエッジリンスノズルｎ３が共通の１つのアーム３２に取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。膜形成装置１においては、プリウェットノズルｎ１，ｎ２およびエッジリンスノズルｎ３にそれぞれ対応する複数のノズル搬送装置が設けられてもよい。

［１０］請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、プリウェットノズルｎ１、第２のノズル搬送装置３０、第１の溶剤供給系５０および制御部７０が第１の液膜形成部の例であり、プリウェットノズルｎ２、第２のノズル搬送装置３０、第２の溶剤供給系６０および制御部７０が第２の液膜形成部の例である。

また、レジストノズルｎ０、第１のノズル搬送装置１０、レジスト液供給系４０および制御部７０が感光性膜形成部の例であり、スピンチャック２０が保持部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

１…膜形成装置，１０…第１のノズル搬送装置，１１…待機ポット，１２…移動支持部，１３…アーム，１４…ノズル把持部，１８…リニアガイド，１９…台座部，２０…スピンチャック，２１…カップ，３０…第２のノズル搬送装置，３１…支持柱，３２…アーム，４０…レジスト液供給系，５０…第１の溶剤供給系，６０…第２の溶剤供給系，７０…制御部，１００…基板処理装置，１１０…制御装置，１２０…搬送装置，１３０…塗布処理部，１４０…現像処理部，１５０…熱処理部，２００…基板検査装置，５００…露光装置，Ｗ…基板，ｆ１…第１の液膜，ｆ２…第２の液膜，ｆ３…レジスト膜，ｎ０…レジストノズル，ｎ１，ｎ２…プリウェットノズル，ｎ３…エッジリンスノズル

Claims (6)

1. 基板の一面に第１の溶剤を含む第１の液膜を形成するステップと、
   前記第１の液膜上に前記第１の溶剤よりも高い表面張力を有する第２の溶剤を含む第２の液膜を形成するステップと、
   前記第２の液膜上に感光性材料を供給することにより基板の前記一面に感光性膜を形成するステップとを含み、
   前記第１の溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤である、膜形成方法。
2. 前記第２の溶剤は、シクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンのうち少なくとも１種の溶剤を含む、請求項１記載の膜形成方法。
3. 基板を水平姿勢で保持可能でありかつ保持された基板を上下方向に延びる回転軸の周りで回転させることが可能に構成された保持部を用いて基板を保持するステップと、
   前記保持部により保持された基板を前記回転軸の周りで回転させるステップとをさらに含み、
   前記第１の液膜を形成するステップは、基板が前記保持部により保持されかつ前記回転軸の周りで回転する状態で、基板の前記一面に前記第１の溶剤を供給することを含み、
   前記第２の液膜を形成するステップは、基板が前記保持部により保持されかつ前記回転軸の周りで回転する状態で、前記第１の液膜に前記第２の溶剤を供給することを含み、
   前記感光性膜を形成するステップは、基板が前記保持部により保持されかつ前記回転軸の周りで回転する状態で、前記第２の液膜に前記感光性材料を供給することを含む、請求項１または２記載の膜形成方法。
4. 基板の一面に第１の溶剤を含む第１の液膜を形成する第１の液膜形成部と、
   前記第１の液膜上に前記第１の溶剤よりも高い表面張力を有する第２の溶剤を含む第２の液膜を形成する第２の液膜形成部と、
   前記第２の液膜上に感光性材料を供給することにより基板の前記一面に感光性膜を形成する感光性膜形成部とを含み、
   前記第１の溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶剤である、膜形成装置。
5. 前記第２の溶剤は、シクロヘキサノン、γ－ブチロラクトンまたはＮ－メチル－２－ピロリドンのうち少なくとも１種の溶剤を含む、請求項４記載の膜形成装置。
6. 基板を水平姿勢で保持可能でありかつ保持された基板を上下方向に延びる回転軸の周りで回転させる保持部をさらに備え、
   前記第１の液膜形成部は、基板が前記保持部により保持されかつ前記回転軸の周りで回転する状態で、基板の前記一面に前記第１の溶剤を供給し、
   前記第２の液膜形成部は、基板が前記保持部により保持されかつ前記回転軸の周りで回転する状態で、前記第１の液膜に前記第２の溶剤を供給し、
   前記感光性膜形成部は、基板が前記保持部により保持されかつ前記回転軸の周りで回転する状態で、前記第２の液膜に前記感光性材料を供給する、請求項４または５記載の膜形成装置。

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