專利名稱：成膜方法/裝置、圖形形成方法及半導體器件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種一邊相對地使上述襯底和上述噴嘴移動，一邊從溶液排出嘴向襯 底滴下溶液，在上述襯底上形成由上述溶液構成液膜的成膜方法。
背景技術：
將旋轉(zhuǎn)涂布法應用于刻蝕工藝、形成層間薄膜等的場合，向襯底上滴下來的溶液 幾乎全都排出襯底外，僅以殘余的幾％成膜，所以使用的溶液浪費很多，因為排出的溶液 多，對環(huán)境也造成惡劣影響。并且，對方形襯底或12英寸以上大口徑圓形襯底而言，襯底外 周部分發(fā)生紊流，在該部分存在發(fā)生膜厚變成不均勻這樣的問題。作為不浪費溶液，整個襯底上均勻涂布的辦法，在特開平2-220428號公報里，記 載著從一列配置的多個噴嘴滴下光刻膠，通過從其后方把氣體或溶液噴涂到成膜面上，獲 得均勻薄膜的辦法。并且，在特開平6-151295號公報里，在棒上設置多個噴霧口，由此在襯 底上邊滴下光刻膠，把獲得均勻膜作為目的。進而，特開平7-321001號公報里，記載著采用 形成用于使光刻膠噴霧的多個噴出孔的噴頭，與襯底相對移動進行涂布的辦法。這些涂布 裝置的任何一種里也都橫排配置多個滴下或噴霧嘴，使其沿著襯底表面掃描，把獲得均勻 膜作為目的。除采用這些具有多個噴嘴裝置的涂布法以外，還有使用一個溶液排出嘴，通過 掃描襯底上形成液膜的辦法。就該辦法而言，按噴嘴的操作法順序，或者發(fā)生每1片襯底的 處理時間延長，或者發(fā)生溶液的使用量將變得巨大的這種問題。作為解決此問題的裝置構成，在特開平9-92134號公報里公開了一種在襯底上一 面來回移動溶液排出嘴一面向襯底上滴下溶液的辦法。該辦法中，使在襯底上在來回移動 的各個終端上停止供給溶液，在起點再供給形成涂布膜?？墒牵驗榘殡S終端、起點的供給 e停止的溶液供給的混亂，使供給襯底上的溶液量微妙不同，發(fā)生液膜和由液膜形成的固 形膜膜厚均勻性惡化的問題。對此，特開2000-77307公報、特開2000-77326公報、特開2000-79366公報、特開 2000-188251 公報、特開 2001-148338 公報、特開 2001-168021 公報、特開 2001-170546 公 報、特開 2001-176781 公報、特開 2001-176786 公報、特開 2001-232250 及特開 2001-232269 公報里，公開了有關對于溶液排出嘴的來回移動，由于在折返部分也維持溶液排出，供給在 邊緣附近(來回移動折返附近)的膜厚分布不惡化的涂布膜的辦法。然而這些公報里記載 的涂布裝置中，沒有怎么考慮溶液排出嘴與襯底之間的距離，在隨從溶液排出嘴來的排出 速度與溶液的表面張力或溶液排出嘴與襯底的距離而溶液到達襯底之前的液流擴展的過 程中，因為液體具有表面張力而變成液滴，到達襯底的液滴彈跳，發(fā)生成為霧狀或微粒的原 因的這樣的問題。并且，用上述的液膜形成方法，在被處理襯底表面的各區(qū)域，因物理性質(zhì)不同、噴 嘴排出壓力、進而溶液排出量的離散，或涂布時的氣流紊亂等，在整個被處理襯底表面上， 液膜的膜厚不能很均勻，往往發(fā)生偏差。在該狀態(tài)下如果使液膜中的溶劑氣化，襯底上，就 會形成與液膜膜厚分布相應的固形成分的膜(=固形膜)平坦度低的狀態(tài)。
并且，即使作為在平坦度高的狀態(tài)下形成液膜，而后，要是使溶劑氣化進行干燥處 理的話，隨著向被處理襯底中央部分的方向發(fā)生凝聚等，液膜橫向移動，引起固形成分移 動，就是說沿移動方向造成了膜厚差。
對用這種辦法形成的光刻膠膜，實施曝光和顯影處理形成了圖形的場合，給圖形 造成尺寸誤差，以此用做掩模，對下層被加工膜(例絕緣膜、由布線層材料構成的導電膜) 實施蝕刻加工的過程中，進一步發(fā)生尺寸誤差，在半導體器件制造中就會降低成品率。以往，對于液膜表面的膜厚偏差，如特開2001-237179號里公開的那樣，形成液膜 后，將其曝露于溶劑氣氛中，促進溶液(=溶液)的流動性，因表面張力而使液膜表面平坦 化，有所謂進行均化( >《U >，)處理的方法。但是，現(xiàn)有的均化處理中，給液膜表面，不必要地提供溶劑，又擾亂膜厚的分布，又 因不適合的條件使液膜的膜厚分布發(fā)生傾斜(例如，邊緣部分等)等。盡管，半導體器件的制造工序中，在襯底表面上，涂布在乳酸乙酯里(溶劑)溶解 了包括樹脂、溶解抑制材料(溶解抑制劑)、酸發(fā)生材料(酸發(fā)生材料基)等的光刻膠材料 的光刻膠溶液，形成液膜以后，揮發(fā)液膜中的溶劑，形成光刻膠膜。對襯底上形成的光刻膠 膜，進行曝光、曝光后烘焙處理、冷卻、顯影，形成光刻膠圖形。然而，用上述辦法形成的光刻膠圖形中，存在光刻膠圖形的上部帶有圓形物的這 個問題。光刻膠膜上面，因為在顯影液里漂洗時間長，所以上部帶有圓形物。因此，可以考 慮，在表面層上形成大量含有溶解抑制材料的層，抑制上部的圓形物。可是，用現(xiàn)有的涂布法，在表面層上形成大量含有溶解抑制材料層時，襯底上邊， 用涂布、烘焙法形成了第1光刻膠膜以后，應該由所用的第1光刻膠膜形成的光刻膠溶液改 用大量含有溶解抑制材料的光刻膠溶液，用涂布、烘焙法形成第2光刻膠膜。對該方法而 言，必須分別形成二層膜，存在制造時間延長這樣的問題。盡管，就現(xiàn)有被處理襯底上邊形成涂布膜的方法來說，有一種在被處理襯底上邊 相對地移動排出一定量溶液的排出嘴，向整個襯底上滴下溶液形成液膜，然后要用干燥法 使溶劑揮發(fā)成膜的涂布法。該方法的場合，使用的溶液，固形成分低，使用約0. OOlPa-S 0. OlOPa (Icp IOcp)的低粘性溶液。對于有臺階的襯底，用該涂布法形成液膜時，所形 成的液膜隨重力引起流動，使凹凸部平滑起來，所以最終形成的涂布膜厚度，在凹部膜厚變 厚，凸部處變薄，產(chǎn)生差別。其結果，存在沿著襯底表面不能形成膜厚均勻的膜的這種問題。

發(fā)明內(nèi)容
(1)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在一邊相對移動噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴 嘴的排出口，對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶液使其在襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底 上留下供給的溶液，并在上述襯底上形成液膜的成膜方法中，上述噴嘴的排出口與上述襯底的距離h設為2mm以上，而且不足Aq γ (mm)，這里，q(m/sec)是從上述排出口連續(xù)地排出的溶液的排出速度，y (N/m)是上述溶液的表面張力，A(m · sec/N)是 5X 1(Γ5。(2)本發(fā)明一例的液膜形成方法，成膜方法包括
記錄調(diào)整后的溶液表面張力，使其在襯底上蔓延規(guī)定量；
由從噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出的溶液排出速度qOn/sec)、上述溶液表 面張力Y ^/111)、常數(shù)5\10-5(111.8沈/吣，算出變成2匪以上不足5\10、￥ (mm)的上述噴 嘴排出口與上述襯底的距離h;在上述噴嘴的排出口與上述襯底的距離算出后的距離h的狀態(tài)下，一邊相對地移 動上述噴嘴和上述襯底，一邊從設于噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶液， 使其在襯底上蔓延規(guī)定量，給上述襯底上留下供給的溶液，并在上述襯底上形成液膜。(3)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在反復進行噴嘴從襯底的一端經(jīng)由上述襯底上 通過上述襯底的另一端的列方向直線性移動和上述襯底內(nèi)或襯底外的行方向移動并相對 移動上述噴嘴和上述襯底的同時，從設于噴嘴的排出口，對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的 溶液使其在襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，形成液膜的成膜方法中，從移動第1列上的上述噴嘴給上述襯底上排出溶液之際，求出對溶液滴下位置的 溶液排出量的要求值的偏移量；從在與第1列鄰接的第2列上移動的上述噴嘴給上述襯底上排出溶液之際，控制 第2列上任意位置的排出量，使之校正對于第1列上鄰接的排出位置求出的偏移量。(4)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在旋轉(zhuǎn)的襯底上，一邊向上述襯底的徑向移動上 述噴嘴，一邊從設于噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶液使其在襯底上蔓延 規(guī)定量，在上述襯底上留下供給的溶液，形成液膜的成膜方法中，從上述噴嘴給上述襯底上供給溶液之際，求出對溶液滴下位置的溶液供給量的要 求值的偏移量；從噴嘴供給上述襯底的第1位置之際，控制排出到第1位置的溶液供給量，使其校 正對第1滴下位置與上述襯底徑向鄰接，已經(jīng)滴下溶液的第2位置的偏移量。(5)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在組合噴嘴從上述襯底的一端經(jīng)由上述襯底上 通過上述襯底另一端的列方向直線性移動和在上述襯底內(nèi)或襯底外的行方向移動，一邊相 對移動上述噴嘴和上述襯底，一邊從設于噴嘴的排出口對上述襯底，連續(xù)地排出調(diào)整后的 溶液使其在襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，形成上述液膜的成膜方法 中，在上述噴嘴沿列方向移動之際，遮斷由上述噴嘴向上述襯底排出的溶液，使由上 述噴嘴向上述襯底上排出溶液的供給起點和供給終點到達離各自襯底邊緣空開一定寬度d 的液膜邊緣形成位置。(6)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在組合噴嘴從圓形襯底的一端經(jīng)由上述圓形襯 底上通過上述襯底另一端的列方向直線性移動和上述圓形襯底的邊緣近旁的行方向移動， 一邊相對移動噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的 溶液，使其在上述圓形襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，在從開始位置直 到結束位置大致整個上述襯底上形成液膜的成膜方法中，在上述開始位置近旁的上述噴嘴列方向的移動速度，設定為比上述襯底中央位置 的上述噴嘴列方向移動速度要低；在上述結束位置近旁的上述噴嘴列方向移動速度，設定為比上述襯底中央位置的 上述噴嘴列方向移動速度要高。
(7)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在組合噴嘴從圓形襯底的一端經(jīng)由上述圓形襯 底上通過上述襯底另一端的列方向直線性移動和上述圓形襯底的邊緣近旁的行方向移動， 一邊相對移動噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的 溶液，使其在上述圓形襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，在從開始位置直 到結束位置大致整個上述襯底上形成液膜的成膜方法中，
在上述開始位置近旁的上述噴嘴行方向移動距離，設定為比上述圓形襯底中央位 置的上述噴嘴行方向移動距離要大；在上述結束位置近旁的上述噴嘴行方向移動距離，設定為比上述襯底中央位置的 上述噴嘴行方向移動距離要小。(8)本發(fā)明一例的液膜形成方法，在組合噴嘴從圓形襯底的一端經(jīng)由上述圓形襯 底上通過上述襯底另一端的列方向直線性移動和上述圓形襯底的邊緣近旁的行方向移動， 一邊相對移動噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的 溶液，使其在上述圓形襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，在從開始位置直 到結束位置大致整個上述襯底上形成液膜的成膜方法中，設定夾住上述噴嘴的行方向移動的，從暫時中斷向上述噴嘴列方向移動的上述襯 底供給溶液起，到再開始向上述噴嘴列方向移動的上述襯底供給溶液的時間間隔為一定。(9)本發(fā)明一例的成膜方法，成膜方法包括在襯底上形成由含有第1溶劑和固形成分的溶液構成的液膜；將上述襯底收容到容器(子~ > “一)內(nèi)；在上述容器內(nèi)形成含有第2溶劑氣氛的狀態(tài)下，開始使上述液膜表面平坦化的平 坦化處理；上述平坦化處理中，測定上述液膜表面的平坦度；上述平坦化處理中，根據(jù)測定的平坦度，控制上述容器內(nèi)的氣氛和上述襯底溫度 的至少一方，使上述液膜表面提高平坦度；結束上述平坦化處理；以及在上述襯底上，形成由上述固形成分構成的固形膜。(10)本發(fā)明一例的成膜方法，成膜方法包括在襯底上形成由含有第1溶劑和固形成分的溶液構成的液膜；將上述襯底收容到容器內(nèi)；在上述容器內(nèi)形成含有第2溶劑氣氛的狀態(tài)下，開始使上述液膜表面平坦化的平 坦化處理；上述平坦化處理中，測定上述液膜表面的平坦度；上述平坦化處理中，根據(jù)測定的平坦度，控制上述容器內(nèi)的氣氛和上述襯底溫度 的至少一方，使上述液膜表面提高平坦度；結束上述平坦化處理；以及在上述襯底上，形成由上述固形成分構成的固形膜。(11)本發(fā)明一例的成膜方法，包括在襯底上形成含有固形成分和溶劑的液膜；開始除去上述液膜中溶劑的干燥處理；
上述干燥處理中，測定上述液膜表面的平坦度； 上述干燥處理中，根據(jù)測定的平坦度，控制上述襯底存在環(huán)境的氣氛、上述襯底溫 度和上述襯底轉(zhuǎn)數(shù)的至少一方，提高上述平坦度；結束上述干燥處理，在上述襯底上形成由上述固形成分構成的固形膜。(12)本發(fā)明一例的成膜裝置包括具備支持表面上形成了含有第1溶劑液膜的襯底的支持部、在內(nèi)部的空間設置上述支持部的容器、及排出口，從上述排出口給上述容器內(nèi)提供含有第2溶劑的氣體的氣體供給部；排放上述容器內(nèi)氣氛的排氣部；將光照射上述支持部上所支持的襯底上液膜，接收來自上述液膜的反射光，獲得 反射光強度的光學系統(tǒng)；解析由該光學系統(tǒng)得到的反射光強度，測定上述液膜表面的平坦度，控制上述排 氣部和氣體供給部以便提高測定的平坦度的解析部。(13)本發(fā)明一例的成膜方法包括在襯底上，形成由溶劑里溶解有第1物質(zhì)的溶液構成的液膜；使上述液膜的上述襯底一側固化，在與襯底相反一側殘留溶劑的狀態(tài)下，從上述 液膜除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)下，向上述液膜供給第2物質(zhì)；除去殘存于上述液膜中的溶劑，形成固形膜。(14)本發(fā)明一例的成膜方法，成膜方法包括準備具有臺階高度d的凹凸，凸部面積對全部面積的比例為a (1 > a > 0),凹部面 積對全部面積的比例為l_a的襯底；一邊排出溶劑里溶解有固形成分的溶液，一邊相對地移動上述排出嘴和上述襯 底，在上述襯底上形成液膜；除去上述液膜中的溶劑，形成由上述固形成分構成的固形膜；其中，上述液膜形成為，使上述液膜厚度h滿足h> (ll-a)d的關系。


圖1表示第1實施方案的液膜形成裝置概略構成圖。圖2A D表示第1實施方案的成膜工序剖面圖。圖3表示用于求出溶液排出嘴的排出口與襯底距離的觀察系統(tǒng)概念圖。圖4表示溶液排出速度與到成為液滴狀態(tài)的排出口的距離Hp的關系圖。圖5說明從排出口排出溶液蔓延穩(wěn)定的區(qū)域D定義圖。圖6放大剖面表示溶液排出嘴的排出口圖。圖7表示晶片平面內(nèi)膜厚分布(范圍％ )對溶液排出嘴的排出口 _襯底間距離h 的關系圖。圖8表示每一晶片的微粒數(shù)對排出口 _襯底間距離h的的關系9用于說明算出溶液排出速度q的方法說明圖。圖10表示用現(xiàn)有PID控制法形成液膜場合的液膜厚度(供給量)對滴下位置的圖。
圖11表示用第2實施方案的控制方法形成液膜場合的液膜厚度(供給量)對滴 下位置的圖。圖12表示對于去除用現(xiàn)有和本實施方案的控制方法形成的液膜中的溶劑而獲得 的固形膜的滴下位置的膜的圖。圖13A、13B表示第3實施方案的液膜形成裝置概略構成圖。圖14表示遮斷器的位置對溶液排出嘴軌跡圖。圖15A、15B表示由遮斷器生成涂布區(qū)域的誤差圖。圖16表示按照現(xiàn)有遮斷器位置形成的液膜邊緣輪廓圖。圖17表示按照本實施方案遮斷器位置形成的液膜邊緣輪廓圖。圖18A、18B用于說明襯底旋轉(zhuǎn)時加到液膜邊緣的力的圖。圖19A、19B表示第3實施方案的液膜形成裝置概略構成圖。圖20A、20B典型地表示第4實施方案的使用圖1的涂布裝置作成液膜時的涂布開 始、結束部，在第2列涂布時的第1列中涂布的液線蔓延狀態(tài)和最終獲得液膜的單位液膜邊 界圖。圖21A、21B典型地表示第4實施方案的使用圖1的涂布裝置作成液膜時的襯底中 心近旁，在第2列涂布時的第1列中涂布的液線蔓延狀態(tài)和最終獲得液膜的單位液膜邊界 圖。圖22表示在現(xiàn)有和第4實施方案中形成的行方向相對膜厚圖。圖23是關于第5實施方案，表示處理襯底上液膜的裝置概略圖。圖24表示第5實施方案的溫度控制板概略構成平面圖。圖25是第5實施方案中，與襯底上液膜處理方法有關的圖。圖26A表示第5實施方案的均化處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時間變化圖。圖26B表示第5實施方案的均化處理中，供給容器內(nèi)的氣體中溶劑濃度隨時間變 化圖。圖26C表示第5實施方案的均化處理中，板的中央和邊緣的溫度變化圖。圖27A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖27B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，供給容器內(nèi)的壓力隨時間變 化圖。圖27C表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，板的中央和邊緣的溫度變化 圖。圖28A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖28B表示現(xiàn)有的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時間變化 圖。圖28C表示現(xiàn)有的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時間變化 圖。圖29A、29B是表示第5實施方案的效果圖。
圖30是關于第5實施方案的變更例，表示處理襯底上液膜的裝置概略圖。圖31A表示第5實施方案的均化處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時間變化圖。圖31B表示第5實施方案的均化處理中，供給容器內(nèi)的氣體中溶劑濃度隨時間變 化圖。 圖31C表示第5實施方案的均化處理中，板的中央和邊緣的溫度變化圖。圖32是關于第5實施方案的變更例，表示處理襯底上液膜的裝置概略圖。圖33A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖33B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，供給容器內(nèi)的容器中所供給 的N2氣流量隨時間變化圖。圖33C表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，板的中央和邊緣的溫度變化 圖。圖34A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖34B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，供給容器內(nèi)的容器中所供給 的N2氣流量隨時間變化圖。圖34C表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，板的中央和邊緣的溫度變化 圖。圖35是關于第5實施方案的變更例，表示處理襯底上液膜的裝置概略圖。圖36是關于第5實施方案的變更例，表示處理襯底上液膜的裝置概略圖。圖37A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖37B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，容器內(nèi)壓力隨時間變化圖。圖37C表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底轉(zhuǎn)數(shù)的變化圖。圖38A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖38B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，供給容器內(nèi)的容器中所供給 的N2氣流量隨時間變化圖。圖38C表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底轉(zhuǎn)數(shù)的變化圖。圖39A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖39B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，供給容器內(nèi)的容器中所供給 的N2氣流量隨時間變化圖。圖39C表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底轉(zhuǎn)數(shù)的變化圖。圖40A表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底上液膜各位置膜厚隨時 間變化圖。圖40B表示第5實施方案的均化處理和干燥處理中，襯底轉(zhuǎn)數(shù)的變化圖。圖41A E表示第6實施方案半導體器件制造工序的工序剖面圖。圖42表示第6實施方案的液膜形成裝置概略構成圖。
圖43表示使用圖42所示液膜形成裝置的液膜形成過程圖。圖44表示用現(xiàn)有方法形成的光刻膠膜制作的光刻膠圖形形狀圖。 圖45表示表面附近采用具有高溶解抑制材料濃度輪廓的光刻膠膜，作成的光刻 膠圖形形狀剖面圖。圖46A C表示第7實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。圖47表示層間絕緣膜中氧和碳對Si的膜厚方向分布圖。圖48A E表示第8實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。圖49A C表示第9實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。圖50表示第9實施方案的減壓干燥處理部概略構成圖。圖51A C表示在具有臺階的襯底上形成的光刻膠膜膜厚分布剖面圖。圖52表示膜厚差對平均膜厚的比率曲線圖。圖53表示第9實施方案形成于襯底上的光刻膠膜膜厚分布剖面圖。圖54表示邊緣部分的流動性與液膜厚度依賴關系的特性圖。圖55表示整個襯底上的凸部膜厚均勻性與液膜厚度依賴關系的特性圖。
具體實施例方式以下參照

本發(fā)明的實施方案。第1實施方案圖1是表示本發(fā)明第1實施方案的液膜形成裝置概略構成圖。圖2A 2D是表示 本發(fā)明第1實施方案的成膜工序剖面圖。如圖1所示，在圖未示出的襯底移動機構上邊，水平地安置襯底11。襯底11上方 配置溶液排出嘴12。溶液排出嘴12利用圖未表示的嘴移動機構，在與襯底11移動方向相 垂直的方向來回移動。溶液排出嘴12上設有滴下口，對襯底11滴下由溶液供給泵13供給 的溶液14。在襯底11上邊形成液膜的場合，邊從溶液排出嘴12的排出口向襯底11上邊排出 溶液14，邊沿列方向來回移動溶液排出嘴12，向襯底11上邊滴下線狀溶液。而且，在溶液 排出嘴12位于襯底11上以外或襯底內(nèi)的膜形成要求區(qū)域外的時候，沿與溶液排出嘴12的 列方向相垂直的行方向移動襯底11。另外，圖1中的標號15是溶液滴下位置的軌跡。襯底11上邊線狀供給的溶液，隨溶液本身有流動性蔓延，鄰接的線狀溶液互相連 接變成一層液膜16。從液膜形成開始位置直到液膜形成結束位置，借助于上述噴嘴液沿單向的行方向 移動，大致對整個襯底11進行供給溶液，大約在整個襯底11上形成液膜16 (圖2A)。而且，采用圖1的單元或圖未示出的單元，放置到含有溶劑的氣氛中等進行均化 處理，使液膜16的表面平坦化(圖2B)。即，滴下溶液時，使排出量變動等，液膜16的表面 上存在凹凸。因而，根據(jù)需要，首先，進行使液膜16表面平坦化的平坦化處理。將襯底11搬運到圖未示出的干燥單元內(nèi)。在干燥單元內(nèi)，用減壓或加熱機構，對 液膜16中的溶劑進行除去處理(圖2C)。使襯底11上邊形成規(guī)定膜厚的固形膜17(圖 2D)。本實施方案中，說明有關通過優(yōu)化溶液排出嘴12的排出口與襯底11的距離，并在此狀態(tài)下從溶液排出嘴向襯底上供給溶液，提供缺陷少的良好膜厚分布的順序。圖3是表示用于求出溶液排出嘴的排出口與襯底距離和液滴生成位置的觀察系 統(tǒng)概念圖。 如圖3所示，這樣配置激光光源21和觀察用攝象機22，使其夾著由溶液排出嘴12 的排出口排出的溶液14。即沿著由激光光源21照射的激光束光軸，配置溶液14、及觀察用 攝象機22。由排出口排出的溶液14是不是變成液滴狀態(tài)，照射于溶液14的激光是否散射 是很容易判斷的，把確認散射的區(qū)域看作液滴形成區(qū)域。利用該觀察光學系統(tǒng)，關于溶劑中使用乳酸乙酯的固形成分2%的光刻膠溶液，進 行實驗求出排出速度與離溶液變成液滴狀態(tài)的排出口的距離Hp的關系。另外，光刻膠溶液 的表面張力與溶劑大致相同，為30X 10_3N。圖4中，示出排出速度與離溶液變成液滴狀態(tài)的排出口的距離Hp的關系。如圖4 所示，實驗中使用光刻膠溶液的場合，就排出速度與距離Hp來說，可以判定存在比例關系。 圖4中，對于純水進行同樣測定的結果也一并表示出來。用水的場合，排出速度與距離Hp 之間也獲得比例關系。除這些溶液外，作為表面張力不同的溶劑，對于甲醇(表面張力= 22. 6X 10_3N/m)、己烷(表面張力=18. 4X 10_3N/m)等各種溶液進行實驗，都獲得比例關系。 如果把這些比例關系歸納起來的話，進而利用溶液的表面張力、(N/m)，來自溶液排出嘴的 排出速度qOn/sec)與距離Hp(mm)的關系就表達為(1)式。Hp ^ 5 X 10_5q γ(1)另夕卜，常數(shù)5X10_5的量綱為m· sec/N。由(1)式可以知道，表面張力Y (N/m)的溶液，以排出速度qOn/sec)供給襯底上 的場合，只要溶液排出嘴的排出口與襯底的距離h為h < 5 X 10_5q γ ^ Hp(2)就行。本實施方案中，為了獲得平均厚度15 μ m的液膜，假定溶液排出嘴在襯底上的等 速移動速度為lm/sec、襯底上液線間距為0. 4mm,由直徑40 μ m的排出口以排出速度4. 77m/ s排出固形成分2%的光刻膠溶液(表面張力=30X10_3N/m)。由式⑵決定這時距離h的 上限hmax為hmax < 0. 05 [m · s/N] X 4. 77 [m/s] X 30 X 1(Γ3 [N/m] = 7. 16 [mm]溶液排出嘴的排出口與襯底的距離下限，確定為從排出口排出的溶液蔓延大致達 到穩(wěn)定的區(qū)域D的距離。圖5中表示穩(wěn)定的區(qū)域D的定義域。從溶液排出嘴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，一邊緩慢擴展一邊到達襯底11上。其蔓 延程度由圖6表示的排出口 21的直徑、形狀(錐形角)、以及長度和溶液的粘度而異。對上 述的涂布法而言，采用約數(shù)KT3Pa · s的稀薄溶液。并且，溶液排出嘴12的排出口 21的形 狀，采用的是(排出口長度)/(排出口直徑)彡2，排出口的錐角為70 110°。并且，排 出口 21的直徑采用的是20 100 μ m。另外，對于h = 5 X 10-5q γ的排出溶液蔓延寬度Dw，定義穩(wěn)定區(qū)域D作為達到 0. SDw以上蔓延寬度的區(qū)域，在1 8X10_3Pa/ .s的范圍變化溶液粘度、溶液排出嘴的排出 口形狀在2 5的范圍，變化(排出口長度)/(排出口直徑)、在70 110°范圍變化排出 口的錐角、在20 100 μ m范圍變化排出口直徑試做多個噴嘴，利用圖3表示的觀察系統(tǒng)，改變排出速度，測定自排出口到區(qū)域D的距離。溶液蔓延特別為排出速度和排出口的錐角 所左右，而如果把到排出口的距離設定為1 2mm之間，用哪個條件也可以判斷達到穩(wěn)定區(qū) 域D。按照條件h= Imm達到穩(wěn)定區(qū)域D，但該狀態(tài)下的排出情況而言，可以確認，達到襯底 的溶液反彈污染噴嘴對向襯底的面。改變距離h確認污染程度的時候，距離h只要2mm以 上，可以判定能夠消除污染。根據(jù)這些研究，如果把溶液排出嘴與襯底的距離下限規(guī)定為 2mm就行。另外，在2mm以下對襯底上供給溶液的場合，則襯底上流動的溶液蔓延不夠充分， 或噴嘴發(fā)生污染。因此，液膜厚的均勻性為士 10%以上，實用上只能得到不適合的液膜。由以上的研究很清楚，溶液排出嘴的排出口與襯底的距離h確定為2 [mm] ^ h < 5X10_5qy (4)的范圍就可以。利用圖1的裝置，在0. 5mm到IOmm范圍內(nèi)調(diào)整距離h，對8英寸晶片涂布光刻膠溶 液形成液膜，進而干燥除去溶液中的溶劑形成固形膜。這里的溶劑除去，是將形成了液膜的 襯底曝露于與液膜含有的與溶劑相同的乳酸乙酯氣氛進行液膜均化以后進行的。將進行了 液膜均化的襯底移到減壓容器內(nèi)，使減壓容器內(nèi)減壓，在保持乳酸乙酯飽和蒸汽壓附近壓 力的狀態(tài)下進行溶劑的除去。進而回到常壓以后從減壓容器取出襯底，在熱板上將襯底加 熱到140°C，進一步除去膜中微量存在的溶劑。另外，減壓下干燥后不用熱板，用烘箱直接加 熱也行。并且，轉(zhuǎn)動襯底，利用由此產(chǎn)生的氣流進行干燥也行。設定由溶液排出嘴的排出口來的排出速度為4. 77m/SeC和其2倍的9. 54m/SeC，進 行液膜的形成。另外，由于在排出速度為4. 77m/sec的場合下，設定溶液噴嘴的移動速度為 lm/sec，在排出速度為9. 54m/sec的場合下，設定溶液噴嘴的移動速度為2m/seC，使兩者獲 得同樣液膜厚度。并且，排出速度4. 77m/s時的上限距離Hp為7. 16mm，排出速度9. 54m/s 時的上限距離Hp為14. 3_。圖7中，示出有關形成的固形膜，晶片平面內(nèi)的膜厚分布(范圍％)對溶液排出嘴 的排出口-襯底間距離h的關系。并且，圖8中，示出每一個晶片的微粒數(shù)對排出口-襯底 間距離h的關系。由圖7，在光刻膠溶液的場合，通過將排出口 -襯底間距離h設為3mm以上，可以獲 得膜厚均勻性穩(wěn)定的值。另外，形成層間膜等的場合、涂布含有低電介質(zhì)材料溶液的場合， 因為膜厚均勻性范圍也可以5%左右，所以只要2mm以上就行。圖8中微粒數(shù)的結果，為對各個排出速度滿足(4)式的范圍內(nèi)得到良好的結果，除 此以外的區(qū)域得到缺陷數(shù)增大這樣的結果。對于h彡2mm的場合，缺陷之所以多是因為噴 嘴與襯底的距離近，襯底上彈起的溶液附著于噴嘴上，由于附著的溶液掉落到襯底上而產(chǎn) 生的，或當接觸到噴嘴時，變成了霧狀發(fā)散附著到襯底上。之所以在上限距離Hp以上增大 了微粒，是因為如前面所述的那樣，排出來的一部分溶液變成微小液滴到達襯底上，可以認 為變成霧狀成了微粒的原因。這樣，溶液排出嘴的排出口與襯底的距離h確定為滿足(4) 式條件的范圍就行。在涂布裝置中，上述溶液排出嘴的排出口與襯底間的距離h是可自動地設定的。 這時，要使其能把涂布的溶液表面張力Y (N/m)記錄于涂布裝置里。只要根據(jù)裝置側記錄 的表面張力Y和此時的排出速度qOn/sec)，由(4)式算出適合的距離h就行。在對襯底供 給溶液以前，調(diào)整溶液排出嘴的排出口與襯底間的距離，使其變成先前得出的適合距離h。
18距離的調(diào)整不管是上下移動襯底，或者移動溶液排出嘴驅(qū)動系統(tǒng)，并且，或者使雙方移動也 都可以。排出速度q(m/SeC)也可以由操作人員直接輸入，然而由涂布裝置內(nèi)自動計算是 理想的。圖9中，溶液排出嘴與襯底的相對移動，是溶液排出嘴從襯底的一端經(jīng)由襯底上 穿過襯底另一端的列方向直線性移動和襯底外的行方向移動的組合構成的場合，用于說明 算出溶液排出速度q的方法圖。如圖9所示，如果對溶液82的排出速度q(m/SeC)，設定液 膜83要求的平均液膜厚度為df、上述噴嘴的行方向移動步距為ρ (=單位液膜寬度)、溶液 排出嘴的排出孔81的半徑為r、上述溶液排出嘴從上述襯底一端經(jīng)過襯底上穿過上述襯底 另一端的列方向直線移動速度為ν (m/s)，根據(jù)涂布區(qū)域的液量與排出的液量相等的這個關 系，則df [m] Xp[m] Xv[m/s] = π (r [m])2q[m/s] (5)的這個關系成立。通過整理其有關溶液82的排出速度q，得到q = df XpXv/Jir2 (6)的關系。另外，可以通過利用固形膜的要求平均膜厚、溶液中固形成分濃度、固形 膜的比重、液膜的比重等一般化學教科書中記載的辦法容易求出平均液膜厚度。溶液排出嘴與襯底的相對性移動，即使溶液排出嘴從襯底中心向外周，或從外周 向中心螺旋狀移動的場合，如果也設定要求的平均液膜厚為df、上述噴嘴最外周的上述襯 底每一轉(zhuǎn)的徑向移動步距P、溶液排出嘴的排出孔半徑r、最外周的上述溶液排出嘴對上述 襯底的相對線速度V，那么df [m] Xp[m] Xv[m/s] = π (r [m])2q[m/s] (7)這樣的關系成立。通過整理其有關q，得到q = df XpXv/Jir2(8)的關系。另外，距離h只要是由(4)式得到的范圍，就哪個區(qū)域也可以，但要是在裝置中簡 單求出來的話，也可以規(guī)定為上限與下限之間的中間值。并且，使遮蔽板等溶液遮斷機能， 介于溶液排出嘴與襯底之間，而且其介在位置為距溶液排出嘴的排出口 2mm以上的場合， 需要設定h，而把介在位置作為下限。并且，將噴嘴的列方向移動與行方向移動組合起來，向襯底上供給溶液的場合，不 限于圓形襯底，也可以將本實施方案示出的方法應用于矩形襯底。第2實施方案本實施方案是對于使用圖1中表示的涂布裝置的涂布方法，說明有關一邊直線狀 移動噴嘴一邊排出供給襯底上形成的液線的供給量校正。液膜按照跟第1實施方案同樣的條件來制作，進而干燥除去液膜中的溶劑，形成 固形膜。跟第1實施方案同樣，進行液膜中溶劑的干燥?，F(xiàn)有的溶液排出嘴的移動速度和排出速度的控制，沿時間軸用PID等控制法來進 行。該控制反饋溶液排出嘴的移動速度和排出速度使其變成設定的值，在滴下的溶液以一 條直線掃描時，對溶液排出嘴的進行方向前方進行反饋。然而，僅靠這種控制方法不能得到 真正均勻的膜。理想的是，在相鄰線之間進行進行校正的控制。例如現(xiàn)有的場合，對排出速度和移動速度，進行PID控制的場合，如圖10所示，使襯底上形成的液膜厚度對溶液滴下位置變化。另外，圖10中的液膜厚度是考慮到向襯底上 滴下的溶液蔓延，由對滴下位置的供給量換算得到的。在相鄰的區(qū)域，比較對滴下位置的溶液供給量的話，就大致按相同軌跡變化供給 量。其結果，如圖12的波形線所示，對最終形成的固形膜來說，存在沿溶液排出嘴移動方向 出現(xiàn)膜厚分布的問題。為此，本實施方案中，在列方向滴下的溶液以一條直線掃描時，存儲供給量的偏差 量，求出對滴下位置的供給量偏差。圖11中以實線表示液膜厚(相當于供給量)對滴下位 置的關系。另外，圖11中的液膜厚是考慮到襯底上滴下的溶液蔓延，由供給量對滴下位置 換算得到的。另外，供給量的偏差量，隨著例如來自溶液排出嘴的排出速度偏差、溶液排出 嘴的移動速度偏差等而發(fā)生。而且，要對與求出供給量的偏差量的軌跡(第1列)鄰接的區(qū)域(第2列)的任 意位置的滴下量進行控制，使其校正在鄰接的滴下位置求出的供給量的偏差量。溶液供給 量的控制，采用控制排出速度和溶液排出嘴移動速度的至少一方的辦法來進行。在相鄰的 滴下區(qū)域，用圖11將液膜厚的變動表示為波形線。其結果，對相鄰線而言，因為液膜厚的變動方向互相相反，可以相互抵消獲得均勻 的液膜厚。其結果，除去液膜中的溶劑以后得到的固形膜的膜厚，如圖12中實線所示，不依 賴于滴下位置而變得平坦起來。另外，排出速度偏差量的測量，可以是通過監(jiān)視例如排出壓力變化的辦法進行。并 且，溶液排出嘴移動速度的偏差量，可以用激光相干儀得到噴嘴的位置信息，作為對時間的 微分值求出來。另外，一邊旋轉(zhuǎn)襯底一邊向上述襯底的徑向移動上述溶液排出嘴，對襯底上螺旋 狀滴下溶液形成液膜的場合不用說也能應用。這時，測量從溶液排出嘴來的溶液排出速度 的偏差、溶液排出嘴移動速度的偏差、及襯底旋轉(zhuǎn)速度的偏差，求出供給量的偏差。而且，由 溶液排出嘴供給上述襯底的第1位置之際，已經(jīng)滴下溶液，就要控制供給第1位置的溶液供 給量，使其校正對第1滴下位置在與上述襯底徑向鄰接的第2位置的偏差量。溶液供給量 的控制，通過控制由溶液排出嘴來的溶液排出速度、溶液排出嘴的移動速度、及襯底的旋轉(zhuǎn) 速度的至少一種來進行。并且，只用烘箱進行干燥也行。并且，旋轉(zhuǎn)襯底，利用由此產(chǎn)生的氣流進行干燥也 行。并且，將噴嘴的列方向移動與行方向移動組合起來，對襯底上供給溶液的場合，不 限于圓形襯底，也可以將本實施方案示出的方法應用于矩形襯底。第3實施方案圖13A、13B是表示本發(fā)明第3實施方案的液膜形成裝置概略構成圖。圖13A是裝 置的側面圖，圖13B是裝置的平面圖。如圖13A、13B所示，在襯底驅(qū)動系統(tǒng)121上水平配置襯底120。襯底120上方設有 溶液排出嘴122和使噴嘴122來回移動的噴嘴驅(qū)動系統(tǒng)123。溶液排出嘴122 —邊排出溶 液一邊通過噴嘴驅(qū)動系統(tǒng)，控制為在襯底120和襯底120與溶液排出嘴122之間的空間配 置的遮蔽板124a、b的上方的紙面上左右(設該方向為行方向)來回移動。在襯底120上每次單方 移動溶液排出嘴122，襯底120由襯底驅(qū)動系統(tǒng)121控制使其在紙面上前方或后方預定的列方向只移動規(guī)定步距。如圖14所示，通過反復這樣 的動作，對襯底120上滴下的溶液滴下位置軌跡成為標號131所示的線。滴下位置的軌跡 131是線狀的，然而線狀供給的溶液因其具有流動性，就以襯底上到達位置為基準而蔓延預 先規(guī)定溶液的粘度、列方向移動步距，使其與鄰接的液線連接，亦即，變成一層膜。配置于襯底120與溶液排出嘴122之間的空間的遮蔽板124a、b，借助于遮斷機構 驅(qū)動系統(tǒng)126和支架125a、b，沿襯底120的外緣進行移動，遮斷從溶液排出嘴122的排出 口排出的溶液127，使其不能到達襯底120上。就跟涂布圓形襯底對應的現(xiàn)有方式來說，遮蔽板124的行方向位置，即涂布開始 側遮斷位置Ls與涂布結束側遮斷位置Le，用現(xiàn)有的辦法把襯底原點設為0，利用襯底半徑 r、邊緣截止寬度(襯底邊緣與液膜邊緣形成位置的距離)d和從溶液排出嘴到溶液液線的 距離X，可由Ls = Le = ((r-d)) 2-χ2)0 ‘5 (9)確定下來。圖15Α、15Β中，典型性表示這時實際遮斷的溶液的襯底上到達位置。溶液排出嘴 122沿箭頭方向分別以v(m/sec)速度推進。另一方面，假設由噴嘴122來的溶液127排出 速度為qOn/sec)。并且，設定從遮蔽板到襯底的距離(以襯底為基準的溶液遮斷高度)為 z(m)。一般，用這種涂布裝置進行稀薄溶液的涂布時，是排出速度q = 5 15m/SeC左右， 距離ζ = 0. 001 0. 005m左右。溶液排出嘴122的排出口與襯底120的距離ζ與排出速 度比較是非常小的，所以可以認為該滴下距離中的速度變化幾乎為0。該條件下襯底的溶液 到達位置與遮斷位置的誤差AL1和AL2，表達為Ial1I = IAL2I=VzAi ( Ο)于是，在溶液排出嘴的移動速度ν = lm/sec、排出速度q = 5m/sec、z = 0.003m的 場合下，變成為Δ L11 = I Δ L21 = 0. 6mm (11)因此，在矩形襯底的場合，鄰接掃描的溶液邊緣差變成約1. 2mm。對圓形襯底進行 涂布的場合，如圖16所示，進而邊緣變成了紊亂的涂布膜輪廓。為此，本實施方案中，當把液線行進方向設為+的時候，從由(9)式?jīng)Q定的位置，微 調(diào)整到供給開始側的遮斷位置和供給結束側的遮斷位置來到分別僅移動-vz/q的位置。因 此，能夠沿如圖17所示那樣襯底輪廓形成液膜。供給襯底上的溶液，在隨流動性蔓延成了液膜的階段中，就能使液膜的邊緣變成 沿襯底的邊緣輪廓。以沿襯底的邊緣輪廓制成液膜邊緣的膜，對襯底上的液膜在襯底中心旋轉(zhuǎn)，也能 進行液膜均化。并且，在干燥工序中通過旋轉(zhuǎn)襯底進行干燥，在襯底的外周部分，從襯底上 的液膜中能夠均衡性很好地揮發(fā)溶劑，可以將因揮發(fā)引起的膜厚分布減少到非常小。以上的效果是沿襯底形成的邊緣部分產(chǎn)生的效果，通過轉(zhuǎn)動襯底，如圖18A所示， 可獲得使液膜受到的離心力均勻地分散到液膜邊緣的效果。現(xiàn)有的這種鋸齒狀邊緣的場 合，如圖18B所示，因為離心力集中于液膜突出的部分，所以發(fā)生從該部分向襯底外流出液 體這樣的問題。另外，從液膜中除去溶劑，是將形成了液膜的襯底，曝露于與液膜里含有的溶劑相同的乳酸乙酯的氣氛中進行液膜均化以后，把該襯底移送到減壓容器內(nèi)，加以減壓，在保持 乳酸乙酯飽和蒸汽壓附近壓力的狀態(tài)下除去溶劑，進而回到常壓以后從減壓容器取出襯 底，也可以在熱板上將襯底加熱到140°C，進一步除去膜中微量存在的溶劑，或也可以直接 加熱除去，而不是曝露于減壓下。本實施方案是對圓形襯底的校正，而即使對如曝光用掩模或液晶襯底這樣的矩形 襯底的涂布，也可以通過進行同樣的校正，沿襯底邊緣形成具有邊緣的液膜。對矩形襯底， 也只要把溶液排出嘴的行進方向設為+的時候，使遮蔽板的遮斷位置分別從矩形襯底的邊 緣在只空出一定間隔形成的液膜邊緣形成位置僅移動-vz/q的位置，使與供給開始側的遮 斷位置和供給結束側的遮斷位置相配合就行。并且，除圖13A、13B所示的遮蔽板以外，作為不讓溶液到達襯底的遮斷機構還有 以下這樣的機構。(i)噴射氣體變更溶液軌道，在對向的位置設置回收部，回收溶液的機構。(ii)通過吸引滴下溶液，改變其軌道，由溶液回收部回收溶液的機構。圖19A、19B中示出具有與圖13A、13B所示的氣體遮斷機構不同的液膜形成裝置一 例。如圖19A、19B所示，本裝置具備對滴下的溶液噴射氣體的氣體噴射部184a、184b和通 過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)的遮斷機構的方式。 另外，為了防止不能用氣體照射部184a、184b、溶液吸引部185a、b遮斷的溶液滴到襯底上， 設置了遮斷板124a、b。驅(qū)動方法采取與上述圖13A、13B所示的裝置相同控制，然而距離ζ的操控變成從 噴射氣體遮斷的氣體噴射部184a、b到襯底120的距離。并且，將噴嘴的列方向移動和行方向移動組合起來，對襯底上供給溶液的場合，不 限于圓形襯底，也可以把本實施方案中所示的方法應用于矩形襯底。第4實施方案圖20A、20B，圖21A、21B是本發(fā)明第4實施方案的課題說明圖，是如圖1所示那樣 溶液排出嘴一邊沿圓形襯底的輪廓折返一邊形成涂布膜時發(fā)生的課題說明圖。把自溶液排出嘴來到襯底上線狀滴下的溶液稱為液線。而且，相鄰液線互相靠近 形成液膜時，把由一條液線形成的部分稱為單位液膜。圖20A、20B是利用圖1的涂布裝置作成液膜時的涂布開始、結束部分，典型性表示 在第2列涂布時的第1列涂布后的液線蔓延狀態(tài)和最終得到的液膜中的單位液膜邊界。并 且，圖21A、21B是襯底中心近旁，在第2列涂布時的第1列涂布后的液線蔓延狀態(tài)和最終得 到的液膜中的單位液膜邊界。涂布開始和結束部處，列方向的噴嘴移動距離短，第1列涂布結束向襯底上供給 溶液暫時中斷后，第2列涂布開始直到再開始向襯底上供給溶液為止的時間(列方向涂布 時間間隔)，跟涂布與襯底直徑大體相同的襯底中心部的場合比要短。該時間差就是給予第 2列溶液線涂布時的第1列液線的蔓延時間差。如圖20A所示，在涂布開始和結束近旁，第2列涂布時的第1列液線192的蔓延是 不充分的。因此，如圖20B所示，單位液線193、194的邊界B1定于離比第1列滴下位置P11 與第2列滴下位置P12的中心線C1稍許的往第2列滴下位置P12 —側。圖20B中，設定中心 ^C1與位置P12的間隔為SL1。
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但是，在中心近旁，如圖21A所示，因為列方向涂布時間間隔很大，所以第2列涂布 時，第1列液線202變得相當寬。因而，如圖21B所示，單位液線203、204的邊界B2跟涂布 開始和結束近旁情況相比較，更處于第2列滴下位置P12 —側。圖20B中，設定中心線C2與 位置P22的間隔為SL2 (SL2 > SLl)。這種單位液膜邊界線位置的不同成為膜厚均勻性惡化的原因。在涂布開始部和結 束部，為了使單位液膜的邊界從中心處移動到開始點一側，為了最終得到的固形分量成為 明顯移動到開始點一側，所以發(fā)生在涂布開始一側固形膜變厚，結束一側減薄的問題。圖22 中，用三角形畫出的曲線是以現(xiàn)有涂布法對觀察的襯底中央膜厚的相對膜厚?；趫D22用三角形畫出的相對膜厚，通過把與相對膜厚的倒數(shù)成正比的溶液供 給量給予對應的列，能夠?qū)崿F(xiàn)行方向膜厚均勻性的提高。溶液供給量的調(diào)整是通過對現(xiàn)有 排出速度用現(xiàn)有涂布法得到相對膜厚的倒數(shù)作為系數(shù)，來將溶液排出嘴來的排出速度設定 為相關值的。圖22的圓點表示用本實施方案的方法得到的相對膜厚結果。在襯底的整個 行方向都能夠獲得均勻的膜厚。本實施方案中，是以對涂布開始近旁襯底的溶液供給量比中心部要少，而且，對涂 布結束近旁襯底的溶液供給量比中心部要多為特征。因此，也可以用下列的控制法，達成本 實施方案的效果。(1)使溶液排出嘴來的排出速度與相對膜厚的倒數(shù)成正比變化。另外，溶液排出嘴 的列方向移動速度、行方向移動步距等其它條件都與現(xiàn)有值相同。如圖22所示，在液膜形成開始一側固形膜變厚，而液膜形成結束一側則變薄。因 此，上述噴嘴沿列方向移動之際的排出速度要設定為，在液膜形成開始位置近旁，比上述襯 底中央位置的排出速度還要小，在液膜形成結束位置近旁，比上述襯底中央位置的排出速 度還要大。(2)使溶液排出嘴的行方向移動步距與行方向膜厚成正比變化。另外，溶液排出嘴 的列方向移動速度、排出速度等其它條件都與現(xiàn)有值相同。如圖22所示，在液膜形成開始一側固形膜變厚，而液膜形成結束一側則變薄。因 此，噴嘴沿行方向移動之際的行方向移動距離，在液膜形成開始位置近旁比上述襯底中央 位置的行方向移動距離還要大，在液膜形成結束位置近旁比上述襯底中央位置的行方向移 動距離還要小。(3)在不向襯底供給溶液的狀態(tài)下，通過控制溶液排出嘴的移動進行時間調(diào)整。理 想的是，在溶液排出嘴進行行方向移動之際，調(diào)整加減速度。或者調(diào)整噴嘴列方向移動時的 加減速度?；蛘?，控制行方向和列方向移動時的加減速度也可以。為了縮短時間間隔，只要 快地加減速度就行。為了延長時間間隔只要延緩加減速度就行。另外，所謂該加減速度的 調(diào)整，也包括暫時性停止噴嘴的移動。本實施方案中，雖然以現(xiàn)有辦法涂布膜的膜厚分布作為基準設定涂布條件，但是 不限于此。由噴嘴排出溶液，將一條涂布線供給到襯底上，用CCD攝象機、攝影機等觀察該 線往行方向的擴展，求出液線擴展的速度。另一方面，根據(jù)測定或取樣在機上計算，求出用 涂布裝置掃描時發(fā)生的列方向涂布時間間隔。這時容易用(3)的辦法決定條件。并且，用 (1)的辦法進行調(diào)整的場合，只要求出涂布各列時的排出速度就行。用(2)的辦法進行調(diào)整 的場合，只要決定行方向的移動步距就行。
另外，本發(fā)明不限于上述各實施方案，在實施階段，不脫離其宗旨的范圍內(nèi)可以做 出種種變形。例如，上述各實施方案中所示的液膜形成方法，首先可以把蝕刻工序中使用的 反射防止劑、抗蝕劑的涂布，應用于弱電介質(zhì)材料、強電介質(zhì)材料的涂布等半導體工藝，當 然，作為電鍍等裝飾工藝也可以應用于所有的成膜工序。第5實施方案本實施方案中，對襯底而言，使用直徑(Φ) = 200mm的半導體襯底，對溶液而言， 作為一個具體例子，使用化學放大(增幅)用光刻膠溶液。在這里，化學放大用光刻膠溶液 的固形分量規(guī)定為3.0%。所謂該固形分量就是表示光刻膠溶液中含有的固形部成分量的 比率，固形成分是干燥處理和烘焙處理后作為固形膜留下的部分。并且，在半導體襯底上 邊，預先，假定用公知的方法形成被加工膜(例如絕緣膜)。首先，把襯底導入掃描涂布處理部，放置并固定于載物臺上。然后，一邊從溶液供 給用嘴排出溶液A，一邊利用嘴驅(qū)動部，在Y軸方向以速度Im/秒使其來回運動。并且，這時 同時，用載物臺驅(qū)動部，沿X軸方向以0.6mm的步距間隔，移動載物臺。在這里，溶液A涂布 到襯底11的整個表面(=面)上，以約10 μ m的膜厚形成液膜16。這時，就襯底11上的液 膜16來說，形成了平坦度為約10 μ m士 10%的凹凸。另外，即使采用利用毛細管現(xiàn)象的彎液 面涂布的場合，襯底的液膜上也觀察到該程度的凹凸。其次，實施均化處理，使襯底11上的液膜16平坦化。一般，襯底11上邊形成液膜 16以后，滴下溶液時，因吐出量變動等原因，液膜16的表面，如上述一樣不是完全平滑，而 是存在凹凸。因此，根據(jù)需要，首先，應進行使液膜16的表面平坦化的均化處理，然后，施行 干燥處理，使構成液膜16的光刻膠溶液中溶劑氣化，形成由固形成分構成的固形膜(=光 刻膠涂布膜)。本實施方案中，作為一個例子，利用圖23中所示的均化/干燥處理裝置200，對液 狀膜16施行均化處理和干燥處理，在襯底11的整個表面(=面)，進行一連串處理，使其膜 厚均勻，形成表面平坦化狀態(tài)的(由固形成分構成)固形膜(=光刻膠涂布膜)。均化/干燥處理裝置200要構成為，使其要求均化處理和干燥處理的功能一體化， 在同一容器內(nèi)進行這些處理。以下，利用圖23，說明均化/干燥處理裝置200的構成和功 能。均化/干燥處理裝置200具備收容襯底11(例如半導體襯底，直徑(Φ)= 200nm)的容器201、氣體控制部202、和排除容器201內(nèi)氣氛的排氣部203。氣體控制部202， 按規(guī)定比率混合稀釋用惰性氣體(例如=N2氣體)和溶劑氣體，把含有要求濃度溶劑的氣體 送到容器201內(nèi)。在這里，容器201內(nèi)，設有載置和固定襯底11的載物臺205。載物臺205下方的位 置，設有調(diào)整襯底11溫度分布的溫度控制板206。溫度控制板206可以對襯底11的多個區(qū)域，分別獨立地控制溫度。對圖24中本 實施方案的溫度控制板的構成，本實施方案的場合，如圖24所示，溫度控制板206具備中央 板206a和周緣板206b。借助于中央板206a和周緣板206b，各自獨立地控制襯底11的周 緣部分和中央部分區(qū)域的溫度。并且，氣體控制部202配備氣體供給用閥門Vl到V3。稀釋用惰性氣體(例如N2 氣體)的流量由調(diào)整閥門Vl的開度控制。采用調(diào)整閥門Vl和閥門V2開度的辦法，將二種
24氣體混合成規(guī)定的濃度。調(diào)整閥門V3的開度，控制混合氣體向容器201內(nèi)的供給量。并且，排氣部203配備真空泵和閥門V4。連接容器201和真空泵的配管里插著閥 門V4。通過調(diào)整閥門V4的開度，可以調(diào)整容器201內(nèi)的氣氛氣體流量和壓力。并且，在各 處理工序中，應該測定液膜16的膜厚，所以均化/干燥處理裝置200具備膜厚測定用光學 系統(tǒng)207。膜厚測定用光學系統(tǒng)207，主要具備光照射部208和接收部209。光照射部208 由發(fā)射可見光波長的光源構成。接收部209由CCD攝象機構成。并且，在襯底11上的多個 位置，為了測定液膜16的膜厚，配備多組光照射部208和接收部209。并且，均化/干燥處理裝置200具備解析部210。解析部210與氣體控制部202、 溫度控制板206、和膜厚測定用光學系統(tǒng)207連接起來。光照射部208，對液膜16照射可見光。接收部209接收反射光，測定光強度。解 析部210由反射光的強度計算液膜16的膜厚。并且，解析部210，根據(jù)算出的液膜16的膜 厚，控制供給容器201內(nèi)的氣體中的溶劑濃度、容器201內(nèi)的壓力、襯底11的溫度、以及容 器201內(nèi)的排氣等。利用如以上構成的均化/干燥處理裝置200，首先，在襯底11的整個表面，進行均 化處理，使得液膜16的膜厚均勻，其表面平坦化。變更均化處理時的襯底溫度、處理裝置內(nèi)的氣流流量、排氣、氣體中的溶劑濃度、 壓力等各條件，使用檢測用的襯底，進行均化處理。均化處理中，觀測襯底的中心區(qū)域、周緣 區(qū)域的膜厚差。把各區(qū)域中測得的膜厚差小的條件設為均化處理的初始條件。膜厚差的觀 測，采用把光照射到各區(qū)域上，計數(shù)反射光干涉條紋數(shù)的辦法進行。干涉條紋若少，膜厚差 就小。以下，利用圖25和圖26A 圖26C，具體地說明有關均化處理的順序。首先，將襯底11送入均化/干燥處理裝置200的容器201內(nèi)，載置并固定于載物 臺205上邊。這時，載物臺205上配備的中央板206a的溫度Tc和周緣板206b的溫度Tr 設定為室溫左右(例如23°C)。以后，開始使液膜16表面平坦化的均化處理。調(diào)整氣體控制部202的氣體供給用 閥門Vl到V3的開度，生成將溶劑氣體和稀釋用氣體(例如N2)混合成規(guī)定濃度的混合氣 體。將混合氣體送入容器201內(nèi)，在容器201內(nèi)形成含有溶劑的氣氛。在本實施方案的場 合，均化處理開始時混合氣體中溶劑的濃度為100%。就該溶劑氣體來說，使用跟構成液膜16的溶劑相同或類似的溶劑。由于液膜16曝 露在含有溶劑的氣氛中，促進液膜16內(nèi)部的流動性，變成可以利用表面張力使之平坦化。本實施方案中，在進行均化處理的過程中，測定液膜16的膜厚，根據(jù)測定結果，選 擇與處理有關的參數(shù)之中需要的參數(shù)，控制該值。這時，控制選定的參數(shù)值。通過該控制， 在進行均化處理的期間，對于整個襯底，控制液膜16的膜厚差。在這里，舉一例，作為參數(shù)， 選擇容器201內(nèi)的溶劑濃度和襯底11的溫度分布，控制這些值。這個場合，對本實施方案而言，均化處理中，使用膜厚測定用光學系統(tǒng)207和解析 部210，從襯底11的中央部上加到周緣部上，在多個位置測定液膜16的膜厚。這時，假定在 圖25所示的襯底11上多個點P1、P2、P3進行液膜16的膜厚的測定。圖25示出襯底11及液膜16的剖面。在此，點Pl為襯底11的中央部Rc上的任 意位置，點P3為襯底11周緣部Rr上的任意位置，P2為襯底11中P1-P3間任意位置。
還有，本實施方案中，所謂周緣部Rr，對于襯底，表示從其邊緣(=頂端部)到相當 于襯底直徑約5%寬度內(nèi)的區(qū)域。因此，襯底的直徑(Φ)要是200mm的話，就表示從其邊緣 (=頂端部)到IOmm寬度內(nèi)的區(qū)域。就進行均化處理的過程來說，在均化/干燥處理裝置200中，利用膜厚測定用光學 系統(tǒng)207，一邊測定各點P1、P2、P3的液膜16膜厚，一邊由解析部210給氣體控制部202和 溫度控制板206發(fā)送指示，控制容器201內(nèi)溶劑的濃度和襯底11的溫度分布，以便抑制各 點間的膜厚增減。以后，參照圖26A 圖26C，具體地說明有關均化處理。如圖26A所示，剛開始均化處理之后，襯底11上各點P1、P2、P3的液膜16膜厚處 于很大離散的狀態(tài)。然后，以預先設定的膜厚(例如10μπι)為基準，控制容器201內(nèi)的溶 劑濃度和襯底11的溫度分布，使之在襯底11上的各點Ρ1、Ρ2、Ρ3，液膜16的膜厚納入一定 范圍內(nèi)。具體點說，如圖26Β所示，送入容器201內(nèi)混合氣體中的溶劑濃度，在均化處理剛 開始之后是100%。而后，混合氣體中的溶劑濃度慢慢降低到60%。在這里，要徐徐降低容 器201內(nèi)的溶劑濃度，使其進行液膜16表面的平坦化，在襯底11上的各點Ρ1、Ρ2、Ρ3，液膜 16的膜厚差大致納入一定范圍內(nèi)。并且，這樣，邊控制氣氛中的溶劑濃度，同時，在襯底11的中央部和周緣部的位 置，分別、獨立地控制溫度控制板206的溫度。具體點說，溫度控制板206，當把襯底11安置 到載物臺205上的時候，全體設定為大約一定的溫度，然后，在進行均化處理的過程中，分 別獨立控制與點Pl對應的中央部、與點Ρ3對應的周緣部位置的溫度。在這里，首先，舉一例，在襯底11安置到載物臺205上以前，給中央板206a的溫度 Tc和周緣板206b的溫度Tr設定為約23°C的溫度。然后，如圖26C所示，將中央板206a的 溫度Tc保持在23°C。將周緣板206b的溫度Tr降到約15°C。均化處理中，要控制中央板 206a的溫度Tc，使其保持在15°C。均化處理中，在襯底11的周緣部Rr，要設定比中央部Rc 溫度還低的溫度。由于該溫度分布，抑制從周緣部Rr向中央部Rc方向流動固形成分，使膜 厚分布納入一定范圍內(nèi)。然后，上述各點P1、P2、P3的液膜16的膜厚，以預先設定的膜厚為基準，在處于一 定范圍內(nèi)的時刻，結束均化處理。均化處理結束后，關閉全部氣體供給系統(tǒng)的閥門Vl到V3， 停止進行向容器201內(nèi)供應氣體。另外，本實施方案的均化處理，一例中，上述各點PI、P2、P3的液膜16的膜厚，以 IOym為基準，在處于士0.5%左右的范圍內(nèi)的時刻結束。其次，容器201內(nèi)，在載物臺205上邊安置了襯底11的狀態(tài)下，進行要使液膜16 的溶劑氣化的干燥處理。該干燥處理中，將液膜16中的溶劑氣化，使襯底11上邊留下液膜 16中的固形成分，襯底上形成固形膜。本實施方案中，作為一例，采用減壓處理，使光刻膠溶 液氣化，成為固形膜，形成膜厚約400nm的光刻膠膜。在這里，停止向容器201內(nèi)供應混合 氣體以后，首先，使用真空泵204，以規(guī)定速率，把容器201內(nèi)的氣氛排出。干燥處理時的襯底溫度、氣流、供給容器內(nèi)氣體中的溶劑濃度、以及壓力等各條 件，預先使用檢測用襯底一邊變更各條件，一邊在至少包括襯底中心、涂布開始位置、涂布 結束位置的多個點，用反射光計量儀測定膜厚，在減少液膜膜厚的過程中，也只要從這些結果中決定反射光干涉條紋少時的條件就行。本實施方案中，在進行干燥處理的過程，測定并監(jiān)視液膜16的膜厚，另外而且，選 擇與處理有關的參數(shù)之中需要的參數(shù)，控制其值。這時，通過控制選定的參數(shù)值，在進行干 燥處理的期間，在整個襯底11上，一邊控制液膜16的膜厚差使其納入規(guī)定的范圍內(nèi)，一邊 使溶劑氣化，最終形成厚度400nm的固形膜。在這里，舉一例，作為參數(shù)，選擇襯底11的溫 度分布，控制該值。這個場合，對本實施方案而言，干燥處理中，使用膜厚測定用光學系統(tǒng)207和解析 部210，跟均化處理同樣，測定各點Pl到P3的液膜膜厚。這時，解析部210控制各參數(shù)，使 得這些點Pl到P3上的膜厚差處于規(guī)定范圍內(nèi)。本實施方案中，舉一例，控制參數(shù)值，以使 點Pl到P3的膜厚納入平均膜厚值士5%的范圍。這里，參照圖27A 圖27C，具體地說明有關干燥處理。并且，在圖27A 圖27C 中，成為連續(xù)地表示上述均化處理和干燥處理的狀態(tài)。本實施方案中，如圖27A所示，控制膜厚差使其納入一定范圍內(nèi)，進行干燥處理， 使液膜中的溶劑氣化，直至達到規(guī)定膜厚(例如400nm)。并且本實施方案中，干燥處理是使容器201內(nèi)在減壓的狀態(tài)下進行的。為了使液 膜16中的溶劑氣化，利用排氣部203配備的真空泵，以-eOTorr/sec把容器201內(nèi)的氣氛排 出外部。具體點說，如圖27B所示，容器201內(nèi)的壓力，在均化處理中保持在約760ΤΟΠ·。干 燥處理時，以-60Torr/sec把容器201內(nèi)的氣氛排出，降低到相當于溶劑蒸氣壓的約2Torr， 并保持該壓力。這時，進行干燥處理的過程中，控制襯底11的溫度。因此，如圖27C所示，周緣板 206b的溫度Tr降低溫度從15°C徐徐降到約13°C。而后，周緣板206b的溫度保持在13°C。 另一方面，中央板的溫度Tc，保持在大約與均化處理時相同的23°C (=室溫)。干燥處理中， 將襯底11周緣部的溫度設定得比中央部要低。若這樣控制襯底11的溫度分布，與中央部 上面比較，周緣部上的溶劑氣化速度低，就能夠抑制從周緣部向中央部方向移動固形成分。本實施方案中，干燥處理，使液膜16的溶劑充分氣化，在襯底11上各點Pl、P2、P3， 液膜16的膜厚達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)，以不變化的時刻結束。接著，從均化/干燥處理裝置200搬出襯底11，送入烘焙處理部(特別圖未示出)。 在這里，通過進行140°C下50秒歷程，加熱處理，謀求膜的穩(wěn)定。如以上一樣，在襯底11上邊，作為固形膜，形成約400nm的光刻膠涂布膜(=液膜 16中含有的固形成分膜)。因此，參照圖28A 28C和圖29A與29B，與現(xiàn)有的方法等比較， 說明本實施方案的效果。本實施方案中，如圖28A所示，在均化處理中和干燥處理中，隨時控制液膜的膜厚 使其處于一定的范圍內(nèi)。用現(xiàn)有的方法，不控制容器201內(nèi)的溶劑濃度和襯底11的溫度分布等，進行均化 處理。具體點說，進行均化處理的過程中，供給容器201內(nèi)的氣體中的溶劑濃度為100%，并 保持在一定值。并且，這時，溫度控制板206的溫度全體都規(guī)定為23°C，保持在一定值。然 后，在減壓后的容器201內(nèi)，進行要使溶劑氣化的干燥處理。這時，用現(xiàn)有的方法，不進行液 膜膜厚的測定。并且，溫度控制板的溫度為23°C保持一定。在現(xiàn)有方法的場合，均化處理中，測定各點Pl、P2、P3的液膜16膜厚的話，如圖28B所示，可以知道襯底11上的點P3處膜厚減少，相反，點Pl處膜厚增加了。并且，均化處理完了時，在點Pl的液膜16膜厚為184!11，在點？3的液膜16膜厚為 2μπι?？梢娫谝r底11的中央部上邊和周緣部上邊，液膜16的膜厚差別變大了。這樣，用現(xiàn) 有的方法，形成液膜的過程中產(chǎn)生的表面凹凸，雖然通過均化處理消失了，但是其膜厚，總 體上顯示中心部變厚，而周緣部變薄的傾向。并且，然后，在減壓的狀態(tài)進行干燥處理。對現(xiàn)有的干燥處理而言，正如上述一樣， 當使液膜的溶劑氣化的時候，沒有進行控制使膜厚納入一定范圍內(nèi)。所以，如果進行干燥處 理的話，使溶劑氣化的過程中，會進一步促進周緣部的膜厚塌邊(=膜厚減少)，形成固形膜。接著，說明其它方法。本方法的場合，均化處理時，與本實施方案同樣，在各點Ρ1、 Ρ2、Ρ3，邊測定和監(jiān)視液膜膜厚，邊利用供給容器201內(nèi)氣體中的溶劑濃度和溫度控制板， 控制襯底的溫度分布。而后，在干燥處理時，不進行膜厚的測定。并且，在溫度控制板的溫 度為23V保持一定的狀態(tài)下，使溶劑氣化進行干燥處理。本方法的場合，如圖28C所示，均化處理剛結束之后，將液膜的膜厚全面地平坦化 起來，然而干燥處理時，發(fā)生點Ρ3膜厚的減少，比起點Pl來明顯得多，最終形成的膜厚分布 雖然中央部平坦起來，但是周緣部出現(xiàn)膜厚減少。圖29Α表示按圖28Α 圖28C中所示的溫度分布曲線形成的固形膜的膜厚分布。 并且，圖29Β表示固形膜的膜厚均勻性。圖29Α、29Β中，A是按圖28Α示出的溫度分布曲線 形成的固形膜，B是按圖28Β示出的溫度分布曲線形成的固形膜，C是按圖28C示出的溫度 分布曲線形成的固形膜。另外，圖29Α是襯底上形成的固形膜剖面圖，是表示膜厚變化的圖。因此，對B而言，已經(jīng)知道，均化處理時，液膜膜厚離散很大，干燥處理后，周緣部 (=坐標士 100)上和中央部(=坐標0)上的位置，發(fā)生很大膜厚差。并且，對C而言，均 化處理時，各點上膜厚差處于一定范圍內(nèi)，但干燥處理時發(fā)生膜厚差，在周緣部上和中央部 上都發(fā)生膜厚差。如圖29Β所示，膜厚均勻性，對B而言為20%，并且，對C為10%。另一方面，對A 而言，在整個襯底上，膜厚大約為均勻400nm，形成平坦狀態(tài)的固形膜。并且，A的膜厚均勻 性為1.0%，與B和C相比，大幅度提高了。因此，如本實施方案一樣，可以知道，根據(jù)需要，在各處理時，測定并監(jiān)視液膜的膜 厚，要是控制其膜厚，使之納入一定范圍內(nèi)的話，就能夠形成表面平坦，而且膜厚均勻的固 形膜。以上，本實施方案中，在均化處理、及干燥處理的各處理工序中，監(jiān)視液膜16的膜 厚變化，可在各處理中，一邊把各參數(shù)調(diào)整到其適當值一邊進行處理。因此，本實施方案中， 對于固形膜(例如光刻膠膜)，能夠獲得高精度的(即，平坦的)膜厚分布。例如，進行監(jiān)視的結果，就均化處理來說，通過處理工序中徐徐降低供給容器內(nèi)氣 體中的溶劑濃度，不需要給液膜16的表面添加溶劑，就可以防止膜厚分布紊亂。并且，對干 燥處理來說，通過控制襯底11的周緣部和中央部的溫度差，防止因隨著溶劑氣化進行而發(fā) 生襯底中央部和周緣部的液膜物性不同造成的固形成分移動。本實施方案中，在不脫離發(fā)明宗旨的限度內(nèi)，是可以變更的。
關于均化處理，可變更如下。本實施方案中，均化處理中的容器201內(nèi)的溶劑濃度 是在作為處理容器的容器201內(nèi)，假設一樣，但不限于此。例如，在液膜16的面內(nèi)也可以具 有濃度分布。在這個場合，如圖30所示，為容器201內(nèi)供給含有溶劑的氣體的供給口 211， 可以在液膜16上的面內(nèi)可動的方式構成的話就行。并且，構成襯底11自身使之可動也行。這時，根據(jù)液膜16的膜厚，調(diào)整各處向液膜表面上供給氣體中的溶劑濃度，就能 進行平坦化。并且，只要是控制各點膜厚使其滿足要求值的方法，不一定需要控制溶劑的濃 度、襯底11的溫度分布等全部參數(shù)，控制其中哪一個也行。并且，本實施方案中，在均化處理和干燥處理中，溶劑的濃度、溫度控制板的溫度 分布，不限于上述的參數(shù)，根據(jù)使用的涂布溶液材料、襯底、涂布方法等的種類都可以進行變更。并且，對用于均化處理的溶劑而言，不限于液膜16中所用的材料溶劑，作用于液 膜16時，只要是促進液膜16流動性這樣的材料都行。并且，也可以含有界面活性劑等的溶 劑，作用于液膜16使其降低表面張力。并且，本實施方案中，通過對液膜16的表面附加溶劑，促進表面的流動性，進行均 化，但不限于此。均化處理，可以是給容器201內(nèi)供給含有一定濃度溶劑的氣體，利用溫度控制板 206，通過控制襯底11的溫度，進行平坦化。這里，參照圖3IA 31C，具體地說明這種均化處理。首先，將襯底11送入均化/干燥處理裝置200的容器201內(nèi)，載置并固定于載物 臺205上邊。這時，載物臺205上配備的中央板206a的溫度Tc設定為30°C。周緣板206b 的溫度Tr設定為23°C。以后，開始使液膜16表面平坦化的均化處理。這時，如圖31B所示，均化處理中， 供給容器201內(nèi)的氣體中溶劑濃度保持一定。例如，溶劑濃度保持50%。剛開始均化處理之后，如圖31C所示，在襯底11上的各點P1、P2、P3，液膜16的膜 厚處于很大離散的狀態(tài)。并且，如圖31C所示，均化處理開始后，周緣板206b的溫度Tr下降到約20°C。其 結果，襯底的中央部分溫度與襯底的周緣部分的溫度之差增大。該均化處理的場合，將襯底11的中央部溫度上升，降低液膜16的粘性，進而促進 流動性。因此，跟把溶劑供給液膜16的表面同樣，能夠進行平坦化。并且，這時，襯底11的周緣部溫度下降到約20°C。均化處理中，將襯底11的周緣 部溫度設定為比中央部還要低。于是，能夠抑制從襯底11的周緣部向中央部移動固形成 分。本實施方案中，在干燥處理中，給容器201內(nèi)排氣，在減壓的狀態(tài)，使液膜中溶劑 氣化，但不限于此，可以變更如下。例如，要促進溶劑氣化，可以在液膜16的表面，形成惰性氣體(例如N2、Ar)等的 氣流，進行干燥處理。這時，如圖32所示，在均化/干燥處理裝置200中，使用氣體控制部 202?？梢詮囊r底11上方向容器201內(nèi)送入N2等惰性氣體，向液膜16的表面供給氣流使 溶劑氣化，進行干燥處理。因此，正如上述一樣，在均化/干燥處理裝置200中，在安置襯底 11的載物臺205上，設置溫度控制板206。并且，特別是沒有問題的話，也可以利用空氣形
29成氣流。另外，氣體的供給，不限于從襯底11的上方。均化/干燥處理裝置200中，也可以 構成為，從襯底11的下方把氣體送入容器201內(nèi)，從襯底11的上方排出。并且，氣流也可 以對襯底11的表面單向(橫向)流動。例如，從襯底11的一端供給，在另一端排出也行。在這里，參照圖33A 33C，具體地說明這種干燥處理。圖33A 33C中，連續(xù)地表 示上述均化處理和干燥處理的狀態(tài)。如圖33A所示，進行均化處理，控制各點的膜厚差使其納入一定的范圍內(nèi)。然后， 進行干燥處理，使溶劑氣化直到液膜16達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)。均化處理完畢后，進行干燥處理。干燥處理是通過向容器201內(nèi)送入惰性氣體(例 如N2、Ar)，在液膜16的表面形成氣流，使液膜中的溶劑氣化來進行的。干燥處理時，將N2 氣供給容器201，在液膜16的表面形成氣流。如圖33B所示，干燥處理，N2氣流量一直增加 到約 5L/min。并且，這時，進行干燥處理的過程中，進行襯底11的溫度控制。在這里，如圖33C 所示，中央板206a的溫度Tc跟均化處理時同樣保持在約23°C。周緣板206b的溫度Tr，從 均化處理時的15°C徐徐降低溫度直到約13°C。然后，進行干燥處理的過程中，周緣板206b 的溫度Tr保持約13°C。這樣，均化處理中，在襯底11的周緣部，設定溫度比中央部要低，就能夠降低從周 緣部向中央部移動固形成分。本實施方案中，使液膜16的溶劑充分氣化，在襯底11上各點PI、P2、P3，液膜16 的膜厚達到規(guī)定的膜厚，到不變化的時刻，結束干燥處理。本實施方案中，這樣的場合，干燥處理中，根據(jù)需要變化氣流流量，對于襯底11的 周緣部上，可以抑制液膜16的膜厚下降。例如，降低襯底11的周緣部溫度，不僅設置與中 央部的溫度差，而且也可以根據(jù)襯底11上各點P1、P2、P3的膜厚，從干燥處理初期直到結束 時增大氣流。在這種方法的場合，一邊把襯底周緣部上發(fā)生的液膜固形成分向中央部的移 動擠回到周緣部，一邊進行干燥也行。這里，參照圖34A 34C，說明這種干燥處理。在圖34A 34C中，就是連續(xù)地表示 上述均化處理和干燥處理的狀態(tài)。如圖34A所示，進行均化處理，控制膜厚差使其納入一定的范圍內(nèi)。然后，進行均 化處理后，進行干燥處理直到液膜16達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)。干燥處理是通過向容器201內(nèi)送入惰性氣體(例如N2、Ar)，向液膜16的表面供 給氣流，使溶劑氣化來進行的。具體點說，將N2氣送入容器201內(nèi)，在液膜16的表面形成 氣流。這時，如圖34B所示，干燥處理開始時起，將其流量增加到5L/min為止，然后，大體保 持該流量，結束時指數(shù)函數(shù)式地增加到大約2500L/min為止。這時，進行干燥處理的過程中，進行襯底11的溫度控制。在這里，如圖34C所示， 周緣板206b的溫度Tr，從襯底11的周緣部均化處理時的溫度(=200C )徐徐降低溫度直 到約17°C。然后，進行干燥處理的過程中，將溫度Tr保持在該溫度。另一方面，中央板的溫 度Tc從均化處理時的溫度( = 30°C)降至約23°C (=室溫)，然后，溫度Tc大體保持在該溫度。本實施方案中，干燥處理是使液膜16的溶劑充分氣化，在襯底11上各點PI、P2、P3，液膜16的膜厚達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)，到不變化的時刻進行結束。并且，向液膜16供給氣流進行干燥處理的場合，變更均化/干燥處理裝置200的 一部分，如圖35所示，可在襯底11的外周位置，設置氣流控制板212。采用在該位置設置 氣流控制板壁212的辦法，限制襯底11的周緣部上的氣流，能夠抑制迅速干燥(即，溶劑氣 化)。因而，對于襯底11的周緣部，提高液膜16的膜厚可控制性。本實施方案中，干燥處理時，采用與襯底旋轉(zhuǎn)組合的辦法，控制液膜的膜厚差，使 其納入一定范圍內(nèi)，也可以使溶劑氣化。這種場合，變更均化/干燥處理裝置200的一部分，如圖36所示，設置旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)臺 213。襯底11是在安置并固定到旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)臺213的狀態(tài)下，進行均化處理和干燥處理的。并 且，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)臺213要與解析部210連接起來。解析部210根據(jù)膜厚測定用光學系統(tǒng)207 的測定結果，給旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)臺213發(fā)送轉(zhuǎn)數(shù)指令，控制襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)。例如，均化處理以后，排出容器201內(nèi)的氣體，在減壓的狀態(tài)下進行干燥處理。干 燥處理中，按規(guī)定的定時使襯底11開始轉(zhuǎn)動。邊增加襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)，邊對各點上，控制液 膜16的膜厚。參照圖37A 37C，說明有關這種干燥處理。圖37A 37C中，就是連續(xù)地表示上 述均化處理和干燥處理的狀態(tài)。如圖37A所示，進行均化處理后，一邊控制各點上的膜厚差使其納入一定的范圍 內(nèi)，一邊進行干燥處理，使液膜16的溶劑氣化直到達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)。這時，干燥處理是在容器201內(nèi)減壓的狀態(tài)下進行。為了使液膜16中的溶劑氣化， 使用排氣部203配備的真空泵204，以-eOTorr/sec把容器201內(nèi)的氣氛排出外部。具體點 說，如圖37B所示，容器201內(nèi)的壓力，在均化處理中，保持在約760Torr。而后，以_60Torr/ sec進行排氣，使容器201內(nèi)的壓力降低到溶劑蒸氣壓的約2Τοπ·。而且，在干燥處理中，將 容器201內(nèi)的壓力保持在2Torr。并且，如圖37C所示，均化處理是在襯底11靜止的狀態(tài)(=轉(zhuǎn)數(shù)Orpm)進行的。從 干燥處理工序中途起，使襯底11旋轉(zhuǎn)。從干燥處理的中途直到結束時，轉(zhuǎn)數(shù)指數(shù)函數(shù)式迅 速增至約300rpm為止。這個場合，根據(jù)液膜16的膜厚，增大襯底的轉(zhuǎn)數(shù)，利用離心力，抑制從液膜16的周 緣部向中央部流動，能夠抑制向中央部移動固形成分。并且，這種方法，如上述一樣，也可以 應用于供給氣流進行干燥處理的場合。參照圖38A 38C，說明這種干燥處理。在圖38A 38C中，就是連續(xù)地表示上述 均化處理和干燥處理的狀態(tài)。如圖38A所示，進行均化處理后，在各點上，邊控制膜厚差使其納入一定的范圍 內(nèi)，邊使液膜16的溶劑氣化，進行干燥處理直至達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)。這時，均化處理結束后，向容器201內(nèi)送入惰性氣體(例如N2、Ar)，在液膜16的 表面形成氣流，使液膜16的溶劑氣化。具體點說，如圖38B所示，將N2氣以約5L/min的流 量，定量送入容器201內(nèi)，在液膜16的表面形成氣流。并且，如圖38C所示，均化處理時，在襯底11靜止的狀態(tài)(=轉(zhuǎn)數(shù)Orpm)進行。然 后，在干燥處理中，開始旋轉(zhuǎn)襯底11。襯底的轉(zhuǎn)數(shù)指數(shù)函數(shù)式迅速增至約300rpm為止。這 個場合，根據(jù)液膜16的膜厚，增大轉(zhuǎn)數(shù)。利用離心力，將液膜16推回周緣部上，能夠抑制向
31中央部移動固形成分。另外，邊監(jiān)視邊控制各點膜厚的結果，舉一例，指數(shù)函數(shù)式增加氣流的流量和轉(zhuǎn) 數(shù)，但不限于此。襯底轉(zhuǎn)數(shù)的控制和開始旋轉(zhuǎn)的定時，根據(jù)膜厚的狀態(tài)，可以進行變更。例 如，也可以在液膜達到規(guī)定膜厚的階段，線性(=一次函數(shù))增加襯底轉(zhuǎn)數(shù)，控制膜厚。參照圖39B，說明這種干燥處理。在圖39B中，就是連續(xù)地表示上述均化處理和干 燥處理的狀態(tài)。如圖39B所示，進行均化處理后，在襯底11上的各點(Pl (中央部)、P2、P3 (周緣 部))，邊控制膜厚差使其納入一定的范圍內(nèi)，邊使液膜16的溶劑氣化，進行干燥處理直至 達到規(guī)定的膜厚(例如400nm)。這時，均化處理結束后，向容器201內(nèi)送入惰性氣體(例如N2、Ar)，在液膜16的 表面供給氣流，使液膜16的溶劑氣化。具體點說，如圖39B所示，將N2氣以約5L/min的流 量，定量送入容器201內(nèi)，在液膜16的表面形成氣流。并且，如圖39C所示，均化處理時，在襯底11靜止的狀態(tài)(=轉(zhuǎn)數(shù)Orpm)進行。干 燥處理時，在襯底11的膜厚達到規(guī)定值的時刻，開始旋轉(zhuǎn)襯底11。本實施方案的場合，在液 膜16的膜厚成了 6. ομπι的時刻，開始旋轉(zhuǎn)襯底11。襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)線性(=一次函數(shù)狀) 增加至約300rpm為止。襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)，按照液膜16的膜厚增加。利用離心力，抑制從液 膜16的周緣部向中央部流動，能夠抑制向中央部上移動固形成分。本實施方案中，舉一例，干燥處理一直進行到，大體達到固形膜的膜厚(例如 400nm)，液膜16的膜厚不變?yōu)橹?。具體點說，進行到液膜16中的固形成分濃度變成80%以 上為止。干燥處理后，進行烘焙處理使殘留溶劑氣化，謀求膜的穩(wěn)定化。但是，不限于上述 工藝。例如，在液膜的膜厚還變化的階段結束干燥處理后，也可以進行烘焙處理。這時，干 燥處理在液膜達到規(guī)定的膜厚(例如1.0μπι)時結束。其后，進行烘焙處理謀求膜的穩(wěn)定 化，形成膜厚400nm的固形膜。另外，在這里，具備對液膜16供給氣流的場合等，在圖36所示的均化/干燥處理 裝置200中，也可以如上述圖35那樣，設置氣流控制壁。以上，本實施方案中，隨時一邊監(jiān)視各點上的膜厚，一邊進行均化處理和干燥處 理，直到這些處理結束時為止，控制各處理參數(shù)(=容器內(nèi)的溶劑濃度和壓力、襯底的溫度 分布、干燥處理中要求的氣流、襯底的轉(zhuǎn)數(shù))等，但不限于此。例如，如下述所示，在均化處理和干燥處理的初期階段，也可以采用對時間調(diào)整各 處理參數(shù)值的辦法，導出控制函數(shù)，而后，直至各處理結束時，按照該導出的控制函數(shù)進行 控制。f(P、t)=0f(T、t)=0f(V、t)=0f(R、t)=0P:容器內(nèi)的壓力T 襯底的溫度V 氣體的流量R 襯底的轉(zhuǎn)數(shù)
t:時間并且，如上述一樣，一旦導出控制函數(shù)以后，把該控制函數(shù)存入解析部210內(nèi)，對 于第二片以后的襯底處理，不再監(jiān)視液膜16的膜厚，而可以邊參照解析部210的控制函數(shù) 邊進行各處理。例如，利用控制襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)進行干燥處理的場合，從干燥處理的開始時刻t A 時刻t B為止，測定并監(jiān)視各點液膜16的膜厚，到初始階段控制襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)。圖40A中， 示出液膜16的膜厚，在d = -0. 16t+10(d 膜厚，t 時間)變化的趨勢。并且，圖40B中，示 出與圖40A所示的膜厚變化相應的襯底轉(zhuǎn)數(shù)。這時，如果通過調(diào)整，導出襯底轉(zhuǎn)數(shù)的變化對 時刻tA tB的時間變化作為函數(shù)，就得到襯底的轉(zhuǎn)數(shù)R = 2. 5e°_7t。于是，從時刻tB 干 燥處理結束時刻t。為止，按照函數(shù)R = 2. 5e°_7t，控制襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)。第二片以后，從干燥處理開始時刻直到結束時刻，只要按照控制函數(shù)R= 2. 5e°'7t, 控制襯底11的轉(zhuǎn)數(shù)就行。另外，沒有隨著往襯底橫向移動溶液，固形成分移動的場合，干燥時的襯底溫度、 干燥處理的氣流、容器內(nèi)的氣氛濃度、及壓力等各條件，預先利用檢測用襯底，一邊變更各 條件，一邊在至少包括襯底中心、涂布開始位置、涂布結束位置的多個點進行因反射光測量 測定膜厚，從這些結果中，單向或從襯底中心朝向外周按反射光干涉條紋發(fā)生時的條件決 定液膜的膜厚就可以。如以上一樣，本實施方案中，形成液膜以后，連續(xù)進行均化處理、干燥處理，對于各 自這些處理，根據(jù)需要，一邊控制液膜的膜厚差，一邊在襯底上形成由固形成分構成的膜。 因此，襯底上形成液膜以后，如果液膜各點膜厚納入規(guī)定范圍內(nèi)的話，就不進行均化處理， 而進行干燥處理也行。并且，均化處理后，依據(jù)液膜的材料，干燥處理中，固形成分幾乎沒有 移動的，此時，如前述一樣，特別是，也可以不控制膜厚，用現(xiàn)有的方法使液膜的溶劑氣化， 進行干燥。這時，對于襯底的中央部和周緣部，溫度的大小關系相反，進行干燥處理也可以。 即，在進行干燥處理的過程中，對襯底中央部而言，比周緣部溫度低，也可以使液膜的溶劑 氣化。此外，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，均化/干燥處理裝置的構成是可以適當變 更的，實際上涂布的襯底、使用溶液進行本實施方案中記載的這些實驗決定各條件就可以 了。(第6實施方案)圖41A、41B是表示本發(fā)明第6實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。首先，如圖41A所示，在襯底301上形成由光刻膠構成的液膜302。光刻膠溶液是 把樹脂、溶解抑制材料、酸發(fā)生材料按一定比率調(diào)和的化學放大型的抗蝕材料(第1物質(zhì)) 溶解于乳酸乙酯(溶劑)里的溶液。在液膜中的溶劑完全揮發(fā)的狀態(tài)，調(diào)整光刻膠溶液，使 得由抗蝕材料構成光刻膠膜(固形膜)的膜厚，最終變成300nm。另外，襯底301包括半導 體襯底，是半導體器件制造工序中途的材料。圖42中概略示出用于形成液膜302的液膜形成裝置。接著，說明有關圖42所示的裝置。如圖42所示，設置襯底301的襯底保持部330， 連接到繞襯底301中心旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動系統(tǒng)331。襯底301上方，設置邊排出溶液，邊通過嘴驅(qū) 動系統(tǒng)333能夠徑向移動的溶液吐出嘴332。溶液吐出嘴332上，通過溶液供給管334，與向溶液吐出嘴332供給溶液的溶液供給泵335連接起來。從溶液吐出嘴332的吐出速度的 控制，控制由溶液供給泵335來的溶液供給壓力來執(zhí)行。溶液吐出嘴332，借助于嘴驅(qū)動系統(tǒng)333從襯底301的大約中央開始移動，一邊向 襯底301上連續(xù)供給溶液一邊移動到襯底301的大致邊緣部分。溶液吐出嘴到達襯底301 邊緣的階段，結束溶液供給。在溶液吐出嘴的移動開始點和移動結束點，設置溶液遮斷機能 336a、336b。移動開始點的溶液遮斷機能336a，在襯底保持部330的轉(zhuǎn)數(shù)、嘴驅(qū)動系統(tǒng)333 的移動速度、從溶液吐出嘴332來的吐出速度成為涂布開始時需要的規(guī)定值止，遮斷從溶 液吐出嘴332吐出的溶液，防止溶液到達襯底301。并且，移動結束點的溶液遮斷機能336b， 為了不對襯底301的邊緣部分供給溶液，在襯底301邊緣部分上空待機，當溶液吐出嘴332 來到襯底301邊緣的時候，遮斷從嘴332吐出的溶液，防止溶液到達襯底301上。溶液供給襯底301上的期間，襯底保持部330的轉(zhuǎn)數(shù)、嘴驅(qū)動系統(tǒng)333的移動速 度、從溶液吐出嘴332來的吐出速度，分別由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制部338、嘴驅(qū)動控制部337、溶液 供給泵335管理。另外，其上游配置有統(tǒng)管泵335、和控制部337、338這三個的控制器339?？刂破?39根據(jù)溶液排出嘴332在襯底301上的位置信息，決定襯底301的轉(zhuǎn)數(shù)、 溶液排出嘴332的驅(qū)動速度、溶液吐出嘴332來的吐出速度，分別給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制部338、嘴 驅(qū)動控制部337、溶液供給泵335指令。按照該指令通過各種動作，將溶液螺旋狀供給到襯 底301上。供給襯底301上的溶液蔓延開來，與相鄰的液膜結合，在襯底301上變成一層液 膜 302。上述的二個裝置使用的光刻膠溶液，固形分量低，采用約0. OOlPa · s 0. OlOPa · s (Icp IOcp)低粘性的溶液。利用圖43，說明從上述裝置的溶液吐出嘴322、332對襯底301滴下溶液。圖43 是用于說明用圖42所示液膜形成裝置滴下溶液的狀態(tài)剖面圖。如圖43所示，溶液吐出嘴 322、332，給相鄰的位置螺旋狀滴下溶液342a、342b、342c。螺旋狀滴下的溶液342a、342b、 342c,隨時間同時隨溶液的流動性而擴展變成一層液膜。而且，如圖41A所示，因液體具有 表面張力，連接后的液膜表面大體成為平坦形狀。接著，除去液膜302中的溶劑。溶劑的除去可以通過減壓下曝露主表面形成了液 膜的襯底、或使用烘箱或熱板加熱，揮發(fā)液膜中的溶劑，進行溶劑的除去。溶劑的除去進行到一定程度時，如圖41B所示，從液膜302的下部，形成由光刻膠 材料構成的下層第1光刻膠層311。而且，在溶劑不斷揮發(fā)的液膜302a表面層，粘度成了很 高的狀態(tài)。進行溶劑除去之際，一直進行形成的第1光刻膠層311膜厚的測定。第1光刻膠 層311的膜厚可以，例如將從單波長光源發(fā)出的光作為平行光照射液膜302，通過監(jiān)視其反 射光強度，抓住液膜中的干涉波形，利用液膜具有的光學常數(shù)(折射率和衰減系數(shù))，通過 解析求出來。形成的第1光刻膠層311的膜厚變?yōu)?90nm的狀態(tài)，一度停止溶劑的除去。其次，如圖41C所示，一度停止溶劑的除去，給處于固化過程的液膜302表面，進行 乳酸乙酯里溶解了原來光刻膠材料中含有的溶解抑制材料的第2溶液(第2物質(zhì)溶液)303 噴霧，向液膜302a表面供給溶解抑制材料。第2溶液303的噴霧，例如在霧狀溶液充滿的 容器內(nèi)，安置表面上殘留液膜302a的襯底301的辦法進行。
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并且，第2溶液303的噴霧，通過一面旋轉(zhuǎn)襯底301，一面從大體襯底301旋轉(zhuǎn)中心 上方供給霧狀溶液也可以進行。如果旋轉(zhuǎn)襯底301，就會發(fā)生大體從旋轉(zhuǎn)中心向襯底外側的 氣流。大體從旋轉(zhuǎn)中心上方供給霧狀溶液的話，霧狀溶液乘上氣流，就將溶液大體均勻地噴 射到整個襯底301上。然后，通過繼續(xù)進行溶劑(乳酸乙酯)的除去，完全除去液膜中的溶劑，如圖41D 所示，形成固形的光刻膠膜(固形膜)310。光刻膠310是由第1光刻膠層311和第1光刻 膠層311上的第2光刻膠層312構成的。第2光刻膠層312的膜厚為lOnm。XPS等材料的 分析結果，可以確認第2光刻膠層312與第1光刻膠層311比較，溶解抑制材料分布較多。按照以上說明的方法，干燥中途給液膜302a表面添加溶解抑制材料，由于進一步 除去溶劑，就很容易形成只有表面層不同組成的光刻膠膜310。因為無須各自形成不同組成 的光刻膠膜，與現(xiàn)有的方法比較，膜厚方向組成不同的光刻膠膜的制造時間縮短了。其次，如圖41E所示，曝光和曝光后進行烘焙處理(PEB)以后，進行顯影，形成光刻 膠圖形313。如圖41E所示，第1光刻膠層311的上部帶有圓形的部分，第2光刻膠層312上面 的形狀維持矩形形狀。簡單說明有關化學放大型光刻膠膜的曝光、曝光后烘焙處理、顯影。如果把光照射 到化學放大型光刻膠膜中的酸發(fā)生材料，酸發(fā)生材料分解生成酸分子。而且加熱光刻膠膜 的話，酸分子就分解溶解抑制材料，使溶解抑制材料變成能夠溶解于顯影液的分子構造。圖44中，示出用現(xiàn)有的方法由形成的光刻膠膜制作的光刻膠圖形的形狀。圖44 所示的光刻膠圖形351是按照與圖41E所示的光刻膠圖形313的曝光、顯影條件同樣的條 件進行的。以下，說明第2光刻膠層312的上面形狀維持矩形形狀的理由。光刻膠膜上面，漂 在顯影液里的時間長。因此，在溶解抑制材料均勻分布的光刻膠膜場合，上部帶有圓形。可 是，正如本實施方案那樣，由于表面含有溶解抑制材料較多，能夠降低上部的顯影速度，使 表面形狀變成矩形形狀。如上述一樣，通過使用本辦法，很容易改善光刻膠圖形的剖面構造。另外，如果用本實施方案所示的辦法，在完全不進行揮發(fā)的狀態(tài)將第2溶液供給 液膜上的話，第2溶液中的溶解抑制材料就在液膜中擴散。因此，一定程度上除去溶劑，下 部形成光刻膠膜狀態(tài)的時候，需要將第2溶液供給液膜上。另外，本實施方案中，雖然距表面IOnm范圍內(nèi)形成含有溶解抑制材料多的第2光 刻膠層312，但是不限于此。因曝光條件、曝光后的烘焙條件、顯影條件等而不同，所以為了 獲得要求的光刻膠圖形，只要反復進行實驗，優(yōu)化含有溶解抑制材料多的膜厚寬度、溶解抑 制材料的量就行。并且，本實施方案中所謂光刻膠膜，定義為含有感光性聚酰亞胺的感光性 樹脂膜。含有溶解抑制材料多的層的膜厚，由供給第2溶液的計時而定。即，取決于不斷形 成的固形膜上所形成的液膜量。因此，對本實施方案所示的方法來說，掌握溶劑揮發(fā)狀態(tài)是 重要的。上述的兩種裝置中使用的光刻膠溶液，使用液膜中的溶劑量多的溶液。因而，除去 溶劑方面很費時間，容易掌握溶劑的揮發(fā)狀態(tài)。所以，本實施方案所示的方法中，使用上述這樣的液膜形成裝置是理想的。另外，對于用旋涂法形成的液膜，也可以應用本實施方案所示的方法。還有，對 于諸如特開平2-220428號公報、特開平6-151295號公報、特開平7-321001號公報、特開 2001-310155公報、特開平11-243043號公報等滴下、噴霧溶液形成的方法、利用彎液面現(xiàn) 象形成的方法等所有辦法制成的液膜也都能夠應用。并且，本實施方案中，作為溶解抑制材料，照樣使用與光刻膠材料中含有溶解抑制 材料同樣的材料，但不限于此。只要獲得要求的光刻膠圖形剖面，使用能夠得到的任何材料 也行。這時，也要反復進行實驗，進行材料的選定和優(yōu)化添加膜厚寬度及添加量就可以。并且，本實施方案中，一度停止溶劑的除去，接著，給處于固化過程的液膜表面，進 行乳酸乙酯里溶解了原來光刻膠中含有的溶解抑制材料的溶液噴霧，然后，繼續(xù)進行溶劑 (乳酸乙酯)的除去，但是不限于此。例如，一面進行溶劑的除去，一面隨時間增加乳酸乙酯里溶解溶解抑制材料的溶 液噴霧量并形成光刻膠膜，也可以越接近膜表面越提高溶解抑制材料的濃度。對光刻膠膜進行這種處理的場合，如圖45所示，可以獲得很好矩形的光刻膠圖形 361。圖45中，第2光刻膠層312'的溶解抑制材料濃度比第1光刻膠層311要高，而且是 越接近膜表面越具有溶解抑制材料濃度高的剖面的光刻膠膜。圖45是表示利用越接近膜 表面具有溶解抑制材料濃度越高的剖面的光刻膠膜，作成的光刻膠圖形的形狀。并且，本實施方案中，認識到顯影中圖形劣化，在光刻膠膜表面上形成含有很多溶 解抑制材料的層但不限于此。關于化學放大型光刻膠中已成為問題的烘焙或曝光時的酸蒸發(fā)明顯可見的膜，烘 焙和曝光時應該考慮丟失酸的量，也可以選擇酸發(fā)生材料作為第2物質(zhì)，用與本實施方案 同樣的辦法，在光刻膠膜表面形成含有很多酸發(fā)生材料的光刻膠膜。關于這里所用的酸發(fā) 生材料，也對可能得到的材料就添加的膜厚幅度、添加量進行反復實驗，進行材料的選定、 添加的膜厚幅度、添加量的優(yōu)化就行。膜的表面上發(fā)生酸的蒸發(fā)特別顯著。所以，隨時間增加溶劑里溶解酸發(fā)生材料的 溶液噴霧量是理想的。當然，為了達到對于烘焙或曝光時酸蒸發(fā)的對策和對于顯影時圖形惡化的對策兩 全其美，選擇溶解抑制材料和酸發(fā)生材料作為第2物質(zhì)，用與本實施方案同樣的辦法，在光 刻膠膜表面形成含有很多溶解抑制材料及酸發(fā)生材料的光刻膠膜也行。關于這里所用的酸 發(fā)生材料，也對可能得到的材料就添加的膜厚幅度、添加量反復進行實驗，進行材料的選定 和添加的膜厚幅度、添加量的優(yōu)化。這個場合，也隨時間增加溶劑里溶解酸發(fā)生材料和溶解 抑制材料的溶液噴霧量是理想的。就本技術應用對象的光刻膠來說，有對于KrF、ArF, F2激光(能束)等 Deep-UV(即，深紫外線)和真空紫外線具有感光性的化學放大型光刻膠、對高加速和低加 速電子束(能束)具有感光性的化學放大型光刻膠、對離子束(能束)具有感光性的化學 放大型光刻膠等。另外，不是將第2物質(zhì)溶解于溶劑，而是散布第2物質(zhì)，在上述液膜的表面層殘留 溶劑的狀態(tài)下，向上述液膜上供給第2物質(zhì)也行。并且，改變膜厚方向組成的目標，使用第1物質(zhì)和第2物質(zhì)相同組成物能夠達到的場合，也可以使用第1物質(zhì)和第2物質(zhì)相同組成物。(第7實施方案)作為用于半導體器件的層間絕緣膜，可以提出使用介電系數(shù)比SiO2要低的SiOC 組成膜。SiOC組成膜不是致密的膜，所以表面上形成的布線等材料容易擴散。因此，在SiOC 組成膜的表面上再形成致密的膜，例如SiO2膜，進行防止材料的擴散。以往，必須分別形成SiOC組成膜和SiO2膜，增加了工序數(shù)。本實施方案中，說明 有關連續(xù)地形成SiOC組成膜和SiO2膜，能實現(xiàn)減少工序數(shù)的半導體器件制造方法。圖46A 46C是表示本發(fā)明第7實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。首先，如圖46A所示，在襯底401上邊，形成由按SiO2 SiOCH3 = 1 rl的比率 混合的第1物質(zhì)溶解于溶劑的溶液(固形成分10% )構成的液膜402。液膜402的形成， 采用與第1實施方案說明過的形成方法同樣的方法來進行。另外，襯底401包括半導體襯 底，是在半導體器件制造工序中途的構件。其次，把液膜402形成后的襯底401裝入減壓容器中。在與液膜402中含有的溶 劑蒸氣壓大致相等壓力的減壓下曝露液膜，充分地進行液膜中溶劑的除去。用470nm單色 光垂直照射液膜表面，監(jiān)視其反射光強度變化，檢測溶劑的除去過程。形成液膜402時，其厚度約為10μπι(固形成分10% )。如圖46Β所示，在距襯底 401表面的液膜402a上面高度變?yōu)?. 5 μ m的階段，開始把按SiO2 SiOCH3 = 1 r2 (rl > r2)的比率混合的第2物質(zhì)溶解于溶劑的第2溶液(第2物質(zhì)溶液)403導入減壓容器 內(nèi)。標號411是SiOC組成膜。第2溶液403的供給是在維持減壓容器內(nèi)壓力的狀態(tài)下進行的。確認第2溶液 403在減壓容器內(nèi)變?yōu)殪F狀降落到液膜402a表面。對第2溶液403開始供給的時間，徐徐 使比率r2縮小向0，改變SiOCH3的供給量。而且，在比率r2變?yōu)?的階段，降低減壓容器 內(nèi)的壓力，同時把只含有SiO2的第2溶液403導入減壓容器內(nèi)。經(jīng)過30秒以后，停止導入 第2溶液403。導入停止后，保持一分鐘減壓狀態(tài)，進行溶劑的除去，如圖46C所示，形成SiOC組 成膜(固形膜)410。形成SiOC組成膜410以后，開放減壓容器，取出襯底401。最終形成 的SiOC組成膜410厚度為1. 2 μ m。通過分析氧和碳對所得的SiOC組成膜410中Si的膜厚方向分布，將求出的結果 表示于圖47。如圖47所示，可以知道，在從底面到0.8μπι的上層膜411，獲得Ο/Si = 1.8、 C/Si = 0. 2的組成均勻?qū)??？梢源_定，在從0. 8 μ m到1. 1 μ m之間的中間層膜412，0的比 率徐徐增大，C的比率則徐徐減少。進而，可以確定在中間層膜412上的Ο. μπι膜厚的上 層膜413，未見C存在，形成SiO2組成的膜。如上述一樣，在減壓除去溶劑過程中，通過把溶解SiO2的溶液供給處于固化中途 的液膜，能夠簡便地獲得低介電系數(shù)的層間絕緣層(0 1. 1μπι)411、412和上層膜(1. 1 1. 2ym)413o在這里，最終形成的膜是SiO2,然而將只溶解Si02的溶液供給液膜就行。但是，如 上述一樣，徐徐減少Si0CH3的供給量，最終只將SiO2供給液膜。以下說明徐徐就是SiOCH3 供給量的理由。SiO2是親水性的，SiOCH3具有親水性與疏水性的中間性質(zhì)。液膜在溶劑中 溶解有SiO2和SiOCH3。如果給該狀態(tài)的液膜上，供給霧狀只溶解SiO2的溶液的話，液膜與
37溶液的性質(zhì)不同，就會使溶解了 SiO2的溶液凝聚。因而，為了抑制含有SiO2的溶液凝聚，徐 徐縮小SiOCH3的供給量，徐徐改變?nèi)芤旱男再|(zhì)。另外，即使對液膜，把第2溶液供給液膜上，含有第2溶液的材料也沒有凝聚的場 合，便不需要徐徐改變混合比。另外，沿膜厚方向形成組成比不同的膜，使用上述物質(zhì)以外的物質(zhì)也能制作。只要 組成比為已知的物質(zhì)，就能夠應用于以無論怎樣的材料構成膜的形成。另外，只要調(diào)整第2溶液的供給計時，使之得到要求的介電系數(shù)就行。實際的供給 計時，或在液膜和第2溶液中所含材料的決定，就是將液膜中所含材料的組成比、液膜中固 形成分的濃度、減壓條件、第2溶液中所含材料的組成比、第2溶液中的固形成分濃度、向容 器內(nèi)的供給速度、供給時間等設為參數(shù)，進行多次成膜。而且，關于形成后的膜，進行按照元 素分析的膜厚方向的組成解析、介電系數(shù)測定等，一決定各參數(shù)使其成為要求的成膜條件 就行。并且，上述辦法不限于形成SiOC組成膜，也能應用于形成電極、形成布線。這時， 各自把電極材料、布線材料用作第1物質(zhì)就行，把不擴散第1物質(zhì)作為目標的擴散抑制材料 用作第2物質(zhì)也很好。材料的確定、第2物質(zhì)的供給計時等，與形成上述層間膜同樣，把第 1物質(zhì)的組成比和溶解于溶劑時的濃度與溶劑、減壓條件、第2物質(zhì)的組成比和溶解于溶劑 時的濃度與溶劑、向容器內(nèi)的供給速度、供給時間等設為參數(shù)進行成膜。而且，關于形成后 的膜，進行按照元素分析的膜厚方向的組成解析、介電系數(shù)測定，電阻值測定等，一決定各 參數(shù)使其成為要求的成膜條件就行。第8實施方案本發(fā)明是關于使用涂布型硅玻璃膜，其表面具有光酸發(fā)生材料分布的膜形成方 法。正如特許2842909號公報的課題所揭示那樣，如果采用現(xiàn)有的硅玻璃膜，曝光時 由化學放大型光刻膠發(fā)生的酸就會擴散到硅玻璃膜內(nèi)，發(fā)生開窗口不良等問題。特許2842909號公報中記載著，采用向硅玻璃膜表面導入酸性物質(zhì)的辦法，能夠 防止開窗口不良。本實施方案中，說明有關使用上述的方法，使表面上含有酸性物質(zhì)的硅玻璃膜 (二氧化硅化合物)的制造方法。圖48A 48E是表示本發(fā)明第8實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。首先，如圖48A所示，在襯底501上邊，形成溶劑里溶解以SiO2 SiOCH3 = 1 al 的比率混合的第1物質(zhì)的第1溶液構成的液膜502。液膜的形成方法，也使用與第1實施方 案中說明過的方法同樣的辦法是理想的。液膜502中的固形成分為3%，液膜形成時的厚度 約ΙΟμπι。另外，襯底501包括半導體襯底，是處于半導體器件制造工序的中途制品。其次，把形成了液膜502的襯底501送入減壓容器內(nèi)，曝露于跟液膜502中含有的 溶劑蒸汽壓大體相等壓力的減壓下，徐徐進行液膜502中溶劑的除去。用470nm單色光垂 直照射液膜502表面，根據(jù)其反射光強度變化，監(jiān)視溶劑除去過程。如圖48B所示，在液膜502a表面的高度變?yōu)?. 4 μ m的階段，照舊維持減壓容器內(nèi) 的壓力，開始將磺酸鹽等的光_酸發(fā)生材料溶解于溶劑里的第2溶劑503導入減壓容器內(nèi)。 可以確認，第2溶劑503在減壓容器內(nèi)變成霧狀，降落到液膜502a表面。在經(jīng)過30秒的階段后，開放減壓容器，取出襯底。另外，標號511是除去溶劑，由SiO2和SiOCH3構成的下層膜。如圖48C所示，除去溶劑形成的硅玻璃膜510厚度為0. 3 μ m。物理化學分析結果， 可以確認，距膜表面20nm范圍的上層膜512是含有酸發(fā)生材料的膜。其次，如圖48D所示，硅玻璃膜510上邊，形成化學放大型光刻膠膜520。對于化學 放大型光刻膠膜520，順序形成曝光前烘焙、冷卻以后，對化學放大型光刻膠膜520進行規(guī) 定圖形的曝光。曝光后，進行曝光后烘焙和冷卻。接著，如圖48E所示，進行化學放大型光刻膠膜520的顯影，形成光刻膠圖形521。按照本實施方案制作的硅玻璃膜510，由于上層膜512上分布著光-酸發(fā)生材料， 所以能夠解決上述問題，其上，即使對化學放大型光刻膠進行涂布、曝光、顯影，制作形成器 件圖形，也沒有開窗口不良，能夠進行尺寸均勻性優(yōu)良的光刻膠工藝。與特許2842909號公報相比，本發(fā)明的優(yōu)點就是對每層化學放大型光刻膠膜，很 容易調(diào)整底下硅玻璃的酸發(fā)生量。因此，能夠消除用現(xiàn)有化學放大型光刻膠膜，在使用導入 同樣光-酸發(fā)生材料的硅玻璃的場合，因酸不足或發(fā)生若干窗口不良，或圖形下部由于酸 過剩而變細倒掉這樣的問題另外，至于本實施方案中含有光_酸發(fā)生材料區(qū)域的厚度與量，實際上，制作的膜 上邊涂布化學放大型光刻膠，對進行曝光、顯影形成的圖形進行形狀或尺寸測量、缺陷檢查 等，以使其優(yōu)化就行。第9實施方案利用圖49A 49C的工序剖面圖說明本實施方案的固形膜形成方法。圖49A 49C是表示本發(fā)明第9實施方案的半導體器件制造工序的工序剖面圖。首先，如圖49A所示，在具有Ιμπι臺階，凸部與凹部的面積之比為1 1的襯底 601上邊，形成因光刻膠溶液構成的液膜602。液膜602形成時，要形成液膜，使液膜602厚 度h比10.5μπι還大。本實施方案中，形成液膜602的平均高度為15 μ m。液膜602使用第6實施方案中說明的如圖42所示的液膜形成裝置來形成。具體 的條件是，在固定于載物臺上的襯底上邊，用嘴驅(qū)動部在y方向以速度lm/s，使溶液排出 嘴(直徑40μπι)來回運動。溶液排出嘴位于襯底上以外的時候，用臺驅(qū)動部沿χ方向，以 0. 3 μ m步距順序使載物臺移動，線狀滴下光刻膠溶液(固形分量3. 0% )，形成液膜602。另外，液膜602厚度的調(diào)整，通過控制溶液中的固形分量、上述襯底與上述排出嘴 的相對移動步距、相對移動速度、溶液的排出量多少來進行。接著，如圖49B所示，在溶劑氣氛充滿的處理容器內(nèi)，60秒時間封入表面上形成了 液膜602的襯底601，使液膜602表面均化(平坦化)。接著，如圖49C所示，除去液膜602中的溶劑，形成由液膜602中含有固形成分構 成的光刻膠膜603。以下說明除去液膜602中溶劑的一例。把襯底裝入具備如圖50所示的 紅外線照射部的減壓干燥處理部，以-13332. 2Pa/sec(100Torr/sec)的減壓速度，進行處 理容器內(nèi)的排氣。處理容器內(nèi)的壓力達到液膜中溶劑蒸汽壓的266.644Pa(2T0rr)的時刻， 從紅外線照射部612使紅外線照射到襯底601上的液膜602。另外，紅外線的波長規(guī)定為 包括吸收所用涂布液溶劑的波長的2. 5-3. 0 μ m。紅外線從處理容器611外通過石英窗613 照射整個襯底。利用減壓效應和紅外線加熱，使液膜602中的溶劑迅速氣化，2秒鐘就形成由襯底601上邊溶液中含有固形成分構成的光刻膠膜603。圖51A中示出以上工序中形成具有1. 0 μ m臺階的襯底上涂布膜的膜厚分布。如 圖51A所示，形成于襯底601凹部的光刻膠膜603厚度為0. 465 μ m,形成于凸部的光刻膠膜 603厚度為0. 435 μ m。相對于平均膜厚0. 450 μ m,凹部和凸部上邊形成的涂布膜的厚度差 約7%，沿著襯底表面能夠形成均勻性很好的涂布膜。形成與上述成膜方法不同的液膜膜厚不同的二種試料，并與用本實施方案說明過 的方法形成的光刻膠膜進行比較。但是，二種試料上形成的光刻膠膜的凹部膜厚與凸部 膜厚的平均值，與用上述方法形成的光刻膠膜相同，改變?nèi)芤褐械墓绦畏至?，使其都成?0. 450 μ m。試料B:使用固形分量6. 4%的光刻膠溶液而形成液膜，使其液膜的平均高度為 7 μ m0試料C:使用固形分量9%的光刻膠溶液而形成液膜，使其液膜的平均高度為 5 μ m0各個試料B、C中的涂布膜的膜厚分布分別示于圖51B、51C。試料B的場合，光刻 膠膜603'凹部的膜厚為0.48 μ m，光刻膠膜603'凸部的膜厚為0. 416 μ m。相對于平均膜 厚0. 45 μ m的膜厚差劣化約14%。試料C的場合，光刻膠膜603 “凹部的膜厚為0. 495 μ m， 光刻膠膜603"凸部的膜厚為0.405 μ m。相對于平均膜厚0. 45 μ m的膜厚差劣化較大約 20%。將以上的結果示于圖52的曲線上。如圖52所示，由以上之所以在凹凸襯底上，沿 著凹凸均勻地(膜厚差在10%以內(nèi))能夠形成涂布膜，只是使用本方法的試料。另外，圖 52中，表示用本實施方案中說明的方法形成的試料，作為試料A。其次，說明本發(fā)明的效果。用上述的涂布方法，在凹部與凸部的比例具有1 1的臺階的襯底上邊形成液膜 以后，因液膜的流動性而使液膜從凸部流動到凹部使其平滑化。于是，均化工序后，在凹凸 部液膜表面變成沒有臺階的狀態(tài)(圖49B)。因此，從該狀態(tài)下的液膜迅速使溶劑氣化的場 合，凹部、凸部上形成的固形部分單位面積的固形膜厚，分別以下式(12)、(13)表達。[h+0. 5d]p · cL/cs (12)[h-0. 5d]p · cL/cs (12)h 平均液膜厚d:臺階高度ρ:固形分量(比率)Cs 液膜的密度Cs 固形膜中的固形部分密度凹部與凸部的膜厚差部為10%的條件，以式(14)表達。[h+0. 5d]p · cL/cs [h-0. 5d]p · cL/cs = 1. 1 1 (14)于是，為了使凹凸部的膜厚差納入10%以內(nèi)，對式(14)求解，需要滿足獲得的式 (15)條件。h > 10. 5d (15)如式(15)所示，需要使平均液膜厚度大于臺階高度的10. 5倍。
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用上述的方法，因為滿足該關系，能夠?qū)⒛ず癫罴{入規(guī)定范圍內(nèi)，能夠沿臺階獲得 膜厚大體均勻的膜。并且，式(15)中記述的參數(shù)只是臺階高度和液膜厚，與液膜中的固形 分量或密度無關。說明有關凸部面積對全體面積的比率為a(l > a > 0)，凹部面積對全體面積的比 率為Ι-a的凹凸場合。均化狀態(tài)下，凹部的膜厚hi和凸部的膜厚hu分別如下。hi = h+adhu = h+(a-l)d于是，從均化狀態(tài)下的液膜使溶劑迅速氣化的場合，凹部、凸部上形成的固形部分 單位面積的固形膜厚，分別以式(16)、(17)表達。[h+ad] ρ · cL/cs(16)[h+(a_l)d]p · cL/cs (17)凹部與凸部的膜厚差變?yōu)?0%的條件，以式(18)表達。[h+ad] ρ ‘ cL/cs [h+(a_l) d] ρ · cL/cs = 1. 1 1(18)于是，為了使凹凸部的膜厚差納入10%以內(nèi)，對式(18)求解，需要滿足獲得的式 (19)條件。h > (ll-a)d (19)如式(19)所示，在凸部比率為a的凹凸襯底的場合，必需大于臺階高d的(ll_a)倍。另一方面，使用固形分量1.8%的光刻膠，為了溶劑干燥后固形成分的膜厚變成 0.450 μ m，假設液膜的凹部和凸部的平均厚度為25 μ m的場合，因為滿足式(15)的關系，所 以凹部的膜厚變成0. 459 μ m,凸部膜厚變成0. 441 μ m,膜厚差為4%，由本發(fā)明方法高精度 成膜?？墒?，如圖53所示，整個襯底601上看得見膜厚分布的場合，在涂布開始部分和結 束部分的襯底周緣部分區(qū)域，光刻膠膜623的膜厚大幅度變動，確認膜厚均勻性大幅度惡 化。這樣的膜厚變動，在以上述平均液膜厚15 μ m形成的場合就看不到。發(fā)生膜厚變動的理由，如本發(fā)明人在特開200-168021公報中公開的那樣，是因為 液膜厚如果變成能夠用襯底支撐厚度以上的話，就發(fā)生因重力引起的流動。圖54中表示邊 緣部分的流動性與液膜厚的依賴關系。很清楚，一超過20 μ m就迅速增加流動性。圖55中 表示整個襯底的凸部膜厚均勻性與液膜厚的依賴關系。圖中，也一并示出以液膜厚22 μ m 制成的場合。由圖54、圖55可見，就膜厚均勻性和流動性來說存在相關關系，以20 μ m為界 線，迅速使膜厚均勻性惡化。因此，在本發(fā)明方法方面，為了在整個凹凸襯底范圍內(nèi)獲得均 勻的涂布膜，在滿足式(19)的同時，把液膜厚減到比20μπι還薄是理想的。以上，本實施方案中所示的成膜方法，可以進行種種的條件變更。液膜形成方 法，不限于上述這樣的涂布法等等的涂布法。又，諸如特開平2-220428號公報、特開平 6-151295號公報、特開平7-321001號公報、特開2001-310155號公報、特開平11-243043號 公報等，對用滴下溶液、噴霧形成的方法、利用彎液面現(xiàn)象形成的方法等所有辦法作成的液 膜都能夠應用。并且，作為干燥法，也不限于本發(fā)明的方法，例如，直接用熱板加熱干燥的烘焙法、 利用氣流干燥等也行。其它，只要與本發(fā)明宗旨不抵觸的條件的變更都是可以的。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方案，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)，還可以進行各種變 形。進而，上述實施方案中包括各個階段的發(fā)明，通過使公開的多個構成要件的適當 組合可提取種種的發(fā)明。例如，即使從實施方案中所示的全部構成要件中刪除幾個構成要 件，也能解決發(fā)明想要解決的課題欄目中陳述的課題，并獲得發(fā)明效果欄目陳述的效果的 情況下，都可以把刪除該構成要件的構成作為發(fā)明提取出來。另外的優(yōu)點和改進，對本領域普通技術人員將是顯而易見的。因此，本發(fā)明概括起 來說并不限于這里表示和描述的具體細節(jié)和表現(xiàn)的各實施方案。所以，應該能夠作各種各 樣的修改而不脫離由附屬技術方案及其等同物所限定的本發(fā)明總構思的精神或范圍。
權利要求
一種成膜方法，該方法組合噴嘴從襯底的一端經(jīng)由上述襯底之上到穿過上述襯底另一端的列方向直線性移動和在上述襯底之內(nèi)或襯底之外的行方向的移動，一邊相對移動上述噴嘴和上述襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底，連續(xù)地排出調(diào)整后的溶液使其在上述襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液形成上述液膜，在上述噴嘴沿列方向移動之際，遮斷由上述噴嘴向上述襯底排出的溶液，使從上述噴嘴向上述襯底上排出溶液的供給起點和供給終點到達各自離開襯底邊緣空出一定寬度d的液膜邊緣形成位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的成膜方法，其中沿上述襯底邊緣，對只空出上述一定寬度d設 定的液膜邊緣形成位置上的溶液供給的始點位置和終點位置，在上述噴嘴行進方向后方， 在只移位了預定的移位量s的位置，遮斷向襯底上排出的溶液。
3.根據(jù)權利要求2所述的成膜方法，其中設定上述噴嘴的移動方向為正方向時，上述 移位量s為-vz/q其中，ν為噴嘴的移動速度、q為從噴嘴的排出口的排出速度、ζ為遮斷以襯底為基準的高溶液度。
4.根據(jù)權利要求1所述的成膜方法，其中還包括借助于上述溶液的流動性，使上述液膜表面平均化，除去上述液膜中的溶劑，形成由上述溶質(zhì)構成的固形膜。
5.根據(jù)權利要求4所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是一邊旋轉(zhuǎn)上述襯底 一邊進行的。
6.根據(jù)權利要求4所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是把襯底曝露于減壓 下，或加熱液膜。
7.一種成膜方法，該方法組合噴嘴從圓形襯底的一端，經(jīng)由上述圓形襯底之上，穿過上 述襯底另一端的列方向直線性移動和在上述圓形襯底的邊緣近旁的行方向的移動，一邊相 對移動上述噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶 液，使其在上述圓形襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，在從開始位置直到 結束位置，大致在整個上述襯底上形成液膜，在上述開始位置近旁的上述噴嘴列方向的移動速度，設定為比上述襯底中央位置的上 述噴嘴列方向的移動速度要慢；在上述結束位置近旁的上述噴嘴列方向的移動速度，設定為比上述襯底中央位置的上 述噴嘴列方向的移動速度要快。
8.根據(jù)權利要求7所述的成膜方法，其中還包括借助于上述溶液的流動性，使上述液膜表面平均化，除去上述液膜中的溶劑，形成由上述溶質(zhì)構成的固形膜。
9.根據(jù)權利要求8所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是一邊旋轉(zhuǎn)上述襯底 一邊進行的。
10.根據(jù)權利要求8所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是將襯底曝露于減 壓下，或加熱液膜。
11.一種成膜方法，該方法組合噴嘴從圓形襯底的一端經(jīng)由上述圓形襯底之上穿過上 述襯底另一端的列方向直線性移動和上述圓形襯底的邊緣近旁的行方向的移動，一邊相對移動上述噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶 液，使其在上述圓形襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，在從開始位置直到 結束位置，大致在整個上述襯底上形成液膜，在上述開始位置近旁的上述噴嘴行方向的移動距離，設定為比上述圓形襯底中央位置 的上述噴嘴行方向的移動距離要大；在上述結束位置近旁的上述噴嘴行方向的移動距離，設定為比上述襯底中央位置的上 述噴嘴行方向的移動距離要小。
12.根據(jù)權利要求11所述的成膜方法，其中還包括借助于上述溶液的流動性，使上述液膜表面平均化，除去上述液膜中的溶劑，形成由上述溶質(zhì)構成的固形膜。
13.根據(jù)權利要求12所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是一邊旋轉(zhuǎn)上述襯 底一邊進行的。
14.根據(jù)權利要求12所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是把襯底曝露于減 壓下，或加熱液膜。
15.一種成膜方法，該方法組合噴嘴從圓形襯底的一端經(jīng)由上述圓形襯底之上穿過上 述襯底另一端的列方向直線性移動和在上述圓形襯底的邊緣近旁的行方向的移動，一邊相 對移動上述噴嘴和襯底，一邊從設于上述噴嘴的排出口對上述襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶 液，使其在上述圓形襯底上蔓延規(guī)定量，在上述襯底上留下排出的溶液，在從開始位置直到 結束位置，大致在整個上述襯底上形成液膜，設定夾著上述噴嘴的行方向移動的、從暫時中斷由上述噴嘴列方向的移動向上述襯底 的供給溶液，到再開始由上述噴嘴列方向的移動向上述襯底供給溶液的時間間隔為一定。
16.根據(jù)權利要求15所述的成膜方法，其中在不向上述襯底供給溶液的狀態(tài)中，控制 上述噴嘴的列方向和行方向的至少一方移動的加減速度，并設定上述時間間隔為一定。
17.根據(jù)權利要求15所述的成膜方法，其中還包括借助于上述溶液的流動性，使上述液膜表面平均化，除去上述液膜中的溶劑，形成由上述溶質(zhì)構成的固形膜。
18.根據(jù)權利要求17所述的成膜方法，其特征在于上述液膜中溶劑的除去是一邊旋轉(zhuǎn) 上述襯底一邊進行的。
19.根據(jù)權利要求17所述的成膜方法，其中上述液膜中溶劑的除去是把襯底曝露于減 壓下，或加熱液膜。
20.一種成膜方法包括在襯底上形成由含有第1溶劑和固形成分的溶液構成的液膜；將上述襯底收容于容器內(nèi)；在上述容器內(nèi)形成含有第2溶劑氣氛的狀態(tài)下，開始使上述液膜表面平坦化的平坦化 處理；上述平坦化處理中，測定上述液膜表面的平坦度；上述平坦化處理中，根據(jù)測定的平坦度，控制上述容器內(nèi)的氣氛和上述襯底溫度的至 少一方，使上述液膜表面提高平坦度；結束上述平坦化處理；以及在上述襯底上，形成由上述固形成分構成的固形膜。
21.根據(jù)權利要求20所述的成膜方法，其中上述液膜平坦度的測定包括在上述襯底上 的多個位置測定上述液膜的膜厚，以及上述平坦度的提高，使得測定的各膜厚沒有差。
22.根據(jù)權利要求21所述的成膜方法，其中測定上述液膜膜厚的位置，至少設定在上 述襯底的中央部和周緣部。
23.根據(jù)權利要求20所述的成膜方法，其中上述液膜平坦度的測定是測定上述襯底反 射光的光強度分布。
24.根據(jù)權利要求20所述的成膜方法，其中上述襯底的溫度控制為，上述襯底的周緣 部溫度比上述襯底的中央部溫度要低。
25.根據(jù)權利要求20所述的成膜方法，其中還包括在上述容器內(nèi)的氣氛、或上述襯底的溫度變更的多個條件下，進行檢測襯底上形成的 液膜平坦化處理；分別測定上述各檢測襯底的中央部和周緣部的上述液膜的膜厚；以及設定上述中央部的膜厚與周緣部的膜厚之差小的條件為上述平坦化處理的條件。
26.根據(jù)權利要求20所述的成膜方法，其中上述液膜是溶媒中含有有機類、無機類、或 金屬類的固形成分的膜。
27.一種成膜方法包括在襯底上形成含有固形成分和溶劑的液膜；開始除去上述液膜中溶劑的干燥處理；上述干燥處理中，測定上述液膜表面的平坦度；上述干燥處理中，根據(jù)測定的平坦度，控制上述襯底存在環(huán)境的氣氛、上述襯底溫度和 上述襯底轉(zhuǎn)數(shù)的至少一方，提高上述平坦度；結束上述干燥處理，在上述襯底上形成由上述固形成分構成的固形膜。
28.根據(jù)權利要求27所述的成膜方法，其中上述液膜平坦度的測定，是在上述襯底上 的多個位置測定上述液膜的膜厚，以及上述平坦度的提高，使得測定的各膜厚變成相等。
29.根據(jù)權利要求28所述的成膜方法，其中上述膜厚的測定位置，至少包括上述襯底 的中央部上和周緣部上。
30.根據(jù)權利要求29所述的成膜方法，其中測定的上述中央部的膜厚比上述周緣部的 膜厚要厚的場合，來自上述襯底中央部液膜的溶劑氣化量比來自上述襯底周緣部液膜的溶 劑氣化量要多。
31.根據(jù)權利要求30所述的成膜方法，其特征在于上述襯底的周緣部溫度比上述襯底 的中央部溫度要低。
32.根據(jù)權利要求29所述的成膜方法，其中測定的上述中央部的膜厚比上述周緣部的 膜厚薄的場合，上述平坦度的提高，要使來自上述襯底中央部液膜的溶劑氣化量比來自上 述襯底周緣部液膜的溶劑氣化量要少。
33.根據(jù)權利要求32所述的成膜方法，其特征在于上述襯底的溫度被控制為，使上述 襯底的周緣部溫度比上述襯底的中央部溫度要高。
34.根據(jù)權利要求27所述的成膜方法，其特征在于上述襯底的轉(zhuǎn)數(shù)被控制為，使其隨 著時間增加。
35.根據(jù)權利要求27所述的成膜方法，其中上述氣氛的控制，在上述液膜表面上，形成 流量隨著時間增加的氣流。
36.根據(jù)權利要求27所述的成膜方法，其中還包括 在上述容器內(nèi)的氣氛、上述襯底的溫度、和上述襯底的轉(zhuǎn)數(shù)變更的多個條件下，進行檢 測襯底上形成的液膜干燥處理；分別測定上述各檢測襯底的中央部和周緣部的上述液膜的膜厚；以及設定上述中央部的膜厚與周緣部的膜厚之差小的條件為上述干燥處理的條件。
37.根據(jù)權利要求28所述的成膜方法，其特征在于上述液膜是溶媒中含有有機類、無 機類、或金屬類的固形成分的膜。
38.一種成膜裝置包括具備支持表面上形成了含有第1溶劑液膜的襯底的支持部、在內(nèi)部的空間設置有上述支持部的容器、及具有排出口，從上述排出口向上述容器內(nèi)供給含有第2溶劑的氣體的氣體供給部；排出上述容器內(nèi)氣氛的排氣部；將光照射到上述支持部上所支持的襯底上的液膜，接收來自上述液膜的反射光，獲得 反射光強度的光學系統(tǒng)；解析由該光學系統(tǒng)得到的反射光強度，測定上述液膜表面的平坦度，控制上述排氣部 和氣體供給部以便提高測定的平坦度的解析部。
39.根據(jù)權利要求38所述的成膜裝置，其中上述光學系統(tǒng)沿上述襯底的徑向具備多組 配置的光照射部和接收部的組，上述解析部根據(jù)由各接收部接收的反射光強度，分別計算上述光照射部所照射的光照 射位置的膜厚，根據(jù)測定的膜厚，測定上述液膜的平坦度。
40.根據(jù)權利要求38所述的成膜裝置，其特征在于上述解析部，觀測由上述反射光強 度引起的干涉條紋，作為上述平坦度測定干涉條紋數(shù)。
41.根據(jù)權利要求38所述的成膜裝置，其中上述排氣口可在上述襯底上移動，上述解 析部，按照解析的平坦度，調(diào)整上述排出口的位置和上述氣體中含有的第2溶劑濃度。
42.根據(jù)權利要求38所述的成膜裝置，其中上述支持部具備支持上述襯底中央部的中 央板和支持上述襯底周緣部的周緣板；上述解析部，按照解析的平坦度，分別獨立控制上述中央板和上述周緣板的溫度。
43.根據(jù)權利要求38所述的成膜裝置，其中上述支持部具備旋轉(zhuǎn)上述襯底的旋轉(zhuǎn)機構，上述解析部具備，按照上述液膜的平坦度，控制上述排氣部、氣體供給部和上述旋轉(zhuǎn)機 構的解析部。
44.根據(jù)權利要求43所述的成膜裝置，其特征在于設置有壁，使其包圍由上述支持部 支持的襯底周圍。
45.一種成膜方法包括在襯底上，形成由溶劑中溶解有第1物質(zhì)的溶液構成的液膜；使上述液膜的上述襯底側固化，直到與襯底相反側殘留溶劑的狀態(tài)，從上述液膜中除 去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)下，向上述液膜供給第2物質(zhì)； 除去殘存于上述液膜中的溶劑，形成固形膜。
46.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其中上述第2物質(zhì)是與上述第1物質(zhì)的材料或 組成不同。
47.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其中上述第2物質(zhì)含有上述第1物質(zhì)中含有的 材料。
48.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其中將上述溶液調(diào)整為，在上述襯底上以一定量蔓延；上述液膜是從噴嘴向上述襯底連續(xù)地滴下上述溶液，一邊在上述襯底上留下滴下的溶 液，一邊相對地移動上述排出噴嘴和上述襯底而形成的。
49.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其中供給上述第2物質(zhì)，是給上述液膜的表面上 供給溶劑中溶解了第2物質(zhì)的第2溶液。
50.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其包括 上述固形膜是光刻膠膜；上述第1物質(zhì)包含含有對能束具有感光性材料的光刻膠材料； 上述第2物質(zhì)含有抑制上述光刻膠膜溶解于顯影液的溶解抑制材料。
51.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其中，上述第1物質(zhì)和第2物質(zhì)包含與能束反應生成酸分子的酸發(fā)生材料； 上述固形膜是化學放大型光刻膠膜。
52.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其特征在于上述第1物質(zhì)包含氧化硅化合物，上 述第2物質(zhì)包含光-酸發(fā)生材料。
53.根據(jù)權利要求45所述的成膜方法，其中上述第2物質(zhì)包括多種材料，向上述液膜上 供給材料混合比隨時間變化的第2物質(zhì)。
54.根據(jù)權利要求53所述的成膜方法，其中上述第1物質(zhì)包含SiO2和含有碳的氧化 硅化合物，向上述液膜上供給SiO2和含有碳的氧化硅化合物的混合比隨時間變化的第2物 質(zhì)。
55.一種成膜方法包括準備具有臺階高度d的凹凸、凸部面積對全部面積的比例為a(l > a > 0)、凹部面積對 全部面積的比例為l_a的襯底；一邊排出溶劑中溶解有固形成分的溶液，一邊相對地移動上述排出嘴和上述襯底，在 上述襯底上形成液膜；除去上述液膜中的溶劑，形成由上述固形成分構成的固形膜； 其中，將上述液膜形成為，使上述液膜厚度h滿足h > (11-a) d的關系。
56.根據(jù)權利要求55所述的成膜方法，其中在進行上述溶劑的除去前，進行上述液膜 表面的平坦化。
57.根據(jù)權利要求55所述的成膜方法，其中上述液膜的厚度h薄于20μ m。
58.一種形成光刻膠膜圖形的圖形形成方法包括在襯底上，形成由在溶劑中溶解包含光刻膠材料的第1物質(zhì)的溶液構成的液膜，上述 光刻膠材料含有對能束具有感光性的材料；使上述液膜的上述襯底側固化，直到在與襯底相反一側殘存溶劑的狀態(tài)，從上述液膜 中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜供給抑制上述光刻膠膜溶解于顯影 液的溶解抑制材料；除去上述液膜中殘存的溶劑，形成光刻膠膜；向上述光刻膠膜上選擇性地照射能束，使上述光刻膠膜中選擇性地形成潛影；以及 使形成了上述潛影的光刻膠膜顯影，形成光刻膠圖形。
59.一種形成光刻膠膜圖形的圖形形成方法包括在襯底上，形成由在溶劑中溶解包含光刻膠材料的第1物質(zhì)的溶液構成的液膜，上述 光刻膠材料含有與能束反應生成酸分子的酸發(fā)生材料；使上述液膜的上述襯底一側固化，直到在與襯底相反一側殘存溶劑的狀態(tài)，從上述液 膜中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜供給酸發(fā)生材料； 除去上述液膜中殘存的溶劑，形成化學放大型光刻膠膜；向上述光刻膠膜上選擇性地照射能束，使上述光刻膠膜中選擇性地形成潛影；以及 使形成了上述潛影的光刻膠膜顯影，形成光刻膠圖形。
60.一種形成光刻膠膜圖形的圖形形成方法包括在襯底上，形成由在溶劑中溶解包含氧化硅化合物的第1物質(zhì)的溶液構成的液膜； 使上述液膜的上述襯底側固化，直到在與襯底相反一側殘存溶劑的狀態(tài)，從上述液膜 中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜，供給與能束反應生成酸分子的酸 發(fā)生材料；除去上述液膜中殘存的溶劑，形成固形膜；在上述固形膜上形成由化學放大型光刻膠材料構成的化學放大型光刻膠膜； 向上述化學放大型光刻膠膜上選擇性地照射能束，使上述光刻膠膜中選擇性地形成潛 影；以及使形成了上述選擇性潛影的光刻膠膜顯影，形成光刻膠圖形。
61.一種半導體器件的制造方法包括在半導體襯底上，形成由溶劑中溶解第1物質(zhì)的溶液構成的液膜； 使上述液膜的上述襯底側固化，直到在與襯底相反一側殘存溶劑的狀態(tài)，從上述液膜 中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜，供給第2物質(zhì)；以及 除去上述液膜中殘存的溶劑，形成固形膜。
62.一種在半導體襯底上形成光刻膠膜圖形的半導體器件的制造方法包括在半導體襯底上，形成由在溶劑中溶解包含光刻膠材料的第1物質(zhì)的溶液構成的液 膜，上述光刻膠材料含有對能束具有感光性的材料；使上述液膜的上述半導體襯底側固化，直到在與半導體襯底相反一側殘存溶劑的狀態(tài)，從上述液膜中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜供給抑制上述光刻膠膜溶解于顯影 液的溶解抑制材料；除去上述液膜中殘存的溶劑，形成光刻膠膜；向上述光刻膠膜上選擇性地照射能束，使上述光刻膠膜中選擇性地形成潛影；以及 使形成了上述潛影的光刻膠膜顯影，形成光刻膠圖形。
63.一種在半導體襯底上形成光刻膠膜圖形的半導體器件的制造方法包括在半導體襯底上，形成由在溶劑中溶解包含光刻膠材料的第1物質(zhì)的溶液構成的液 膜，上述光刻膠材料含有與能束反應生成酸分子的酸發(fā)生材料；使上述液膜的上述半導體襯底側固化，直到在與半導體襯底相反一側殘存溶劑的狀 態(tài)，從上述液膜中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜供給酸發(fā)生材料； 除去上述液膜中殘存的溶劑，形成化學放大型光刻膠膜；向上述光刻膠膜上選擇性地照射能束，使上述光刻膠膜中選擇性地形成潛影；以及 使形成了上述潛影的光刻膠膜顯影，形成光刻膠圖形。
64.一種在半導體襯底上形成光刻膠膜圖形的半導體器件的制造方法包括 在半導體襯底上，形成由在溶劑中溶解含有氧化硅化合物的第1物質(zhì)溶液構成的液膜；使上述液膜的上述半導體襯底側固化，直到在與半導體襯底相反一側殘存溶劑的狀 態(tài)，從上述液膜中除去溶劑；在上述液膜的表面層殘存溶劑的狀態(tài)，向上述液膜供給與能束反應生成酸分子的酸發(fā) 生材料；除去上述液膜中殘存的溶劑，形成固形膜；在上述固形膜上形成由化學放大型光刻膠材料構成的化學放大型光刻膠膜； 向上述化學放大型光刻膠膜上選擇性地照射能束，使上述光刻膠膜中選擇性地形成潛 影；以及使形成了上述選擇性潛影的光刻膠膜顯影，形成光刻膠圖形。
全文摘要
本發(fā)明涉及成膜方法/裝置、圖形形成方法及半導體器件的制造方法。在一邊從設于噴嘴的排出口，對襯底連續(xù)地排出調(diào)整后的溶液使其在上述襯底上蔓延規(guī)定量，一邊相對移動上述噴嘴和襯底，在上述襯底上留下供給的溶液，并在上述襯底上形成液膜的成膜方法中，設定上述噴嘴的排出口與上述襯底的距離h為2mm以上，而且對于上述溶液表面張力γ(N/m)、從上述排出口連續(xù)地排出的溶液排出速度q(m/sec)、和常數(shù)5×10-5(m·sec/N)，為不足5×10-5qγ(mm)的范圍內(nèi)。
文檔編號H01L21/20GK101963759SQ200910170958
公開日2011年2月2日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權日2002年1月30日
發(fā)明者中田錬平, 伊藤信一, 奧村勝彌, 山田展英, 早崎圭, 江間達彥 申請人:株式會社東芝