(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に溶液を供給して、この溶液の液状膜を形成する工程と、
前記被処理基板を処理容器内に収納し、溶剤の雰囲気を供給して、前記液状膜の表面を平坦化する工程と、
前記液状膜の溶剤を気化させて、前記被処理基板上に、前記液状膜に含まれる固形分からなる膜を形成する乾燥工程とを有し、
前記液状膜の表面を平坦化する工程では、前記液状膜の平坦度を算出しながら、この平坦度が所定の値に漸次近づくように、前記溶剤の雰囲気、及び前記被処理基板の温度のうち、少なくとも一つを制御することを特徴とする液状膜の処理方法。
【請求項２】
前記液状膜の表面を平坦化する工程では、前記液状膜の表面に光を照射して、この光の反射光から前記液状膜の膜厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の液状膜の処理方法。
【請求項３】
前記液状膜の表面を平坦化する工程では、前記処理容器内の溶剤雰囲気の濃度、前記処理容器内の溶剤雰囲気の濃度分布、前記被処理基板の温度、及び前記被処理基板の温度分布のうち、少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の液状膜の処理方法。
【請求項４】
前記液状膜の平坦度は、前記被処理基板上の複数の位置で膜厚を測定し、それらの差により得られるものであって、所定の値が０であることを特徴とする請求項２に記載の液状膜の処理方法。
【請求項５】
前記被処理基板上の複数の位置は、前記被処理基板の中央部上と周縁部上の位置を含むことを特徴とする請求項４に記載の液状膜の処理方法。
【請求項６】
前記液状膜の平坦度は、前記被処理基板の所定領域内において、反射光の光強度の濃淡から得られることを特徴とする請求項２または４に記載の液状膜の処理方法。
【請求項７】
前記被処理基板の温度分布は、前記液状膜の膜厚差が略０になるように、前記被処理基板の周縁部で温度を下げ、且つ中央部では温度を上げることを特徴とする請求項３に記載の液状膜の処理方法。
【請求項８】
前記溶剤の雰囲気の調整、及び前記被処理基板の温度は、予め、被処理基板上に形成された液状膜を用いて、前記溶剤雰囲気の気流、前記溶剤雰囲気の濃度、前記処理容器内の圧力、及び前記被処理基板の温度の各条件を変更しつつ、前記被処理基板において、その中心、前記液状膜の塗布開始位置、及び前記液状膜の塗布終了位置を少なくとも含む複数点で反射光の計測による膜厚測定を行い、それらの結果の中から反射光の干渉縞が少ないときの条件に定めることを特徴とする請求項１に記載の液状膜の処理方法。
【請求項９】
前記液状膜は、有機系、無機系、または金属系の固形分を溶媒中に含む膜であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１０】
被処理基板上に溶液を供給して、この溶液の液状膜を形成する工程と、
この液状膜の溶剤を気化させて、前記被処理基板上に前記液状膜に含まれる固形分からなる膜を形成する乾燥工程とを有し、
前記液状膜の乾燥工程において、前記液状膜の膜厚差を算出しながら、前記被処理基板の温度、前記液状膜に供給する気流、前記処理容器内の圧力、及び前記被処理基板の回転数のうち、少なくとも一つを制御して、前記液状膜の膜厚を調整し、前記液状膜中の溶剤を気化させることを特徴とする液状膜の処理方法。
【請求項１１】
前記乾燥工程において、前記被処理基板の周縁部上よりも中央部上で、より多くの溶剤を気化させ、且つ前記被処理基板の中央部上と周縁部上において、前記液状膜の膜厚差が所定値以上に大きくならないように、前記溶剤の気化する量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１２】
前記乾燥工程において、前記被処理基板の周縁部上よりも中央部上で、より少なく溶剤を気化させ、且つ前記被処理基板の中央部上と周縁部上において、前記液状膜の膜厚差が所定値以上に大きくならないように、前記溶剤の気化する量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１３】
前記液状膜の膜厚は、前記液状膜の表面に光を照射して、この光の反射光から算出することを特徴とする請求項１０に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１４】
前記被処理基板の温度、前記液状膜に供給する気流、前記処理容器内の圧力、及び前記被処理基板の回転数は、予め、被処理基板上に形成された液状膜を用いて、前記被処理基板の温度、前記液状膜に供給する気流、前記処理容器内の圧力、前記被処理基板の回転数の各条件を変更しつつ、前記被処理基板において、その中心、前記液状膜の塗布開始位置、及び前記液状膜の塗布終了位置を少なくとも含む複数点で反射光の計測による膜厚測定を行い、それらの結果の中から反射光の干渉縞が少ないときの条件に定めることを特徴とする請求項１０に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１５】
前記液状膜の膜厚は、前記被処理基板の中央部上と周縁部上を含む複数の位置で測定することを特徴とする請求項１３に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１６】
記被処理基板の温度は、周縁部上より中央部上で温度を上げるように制御することを特徴とする請求項１１に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１７】
前記被処理基板の温度は、周縁部上より中央部上で温度を下げるように制御することを特徴とする請求項１２に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１８】
前記被処理基板の回転数は、時間に対して増加させるように制御することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の液状膜の処理方法。
【請求項１９】
前記液状膜に供給する気流は、その気流の流量を時間に対して増加させるように制御することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の液状膜の処理方法。
【請求項２０】
前記液状膜は、有機系、無機系、金属系の固形分を溶媒中に含む膜であることを特徴とする請求項１０乃至１９の何れか一項に記載の液状膜の処理方法。
【請求項２１】
被処理基板を収納する処理容器と、
前記被処理基板を支持する基板支持部と、
前記処理容器内に溶剤の雰囲気ガスを供給し、且つ、前記被処理基板上で移動可能な雰囲気供給部と、
前記処理容器内を排気する排気部と、
前記被処理基板上に光を照射し、且つ、この光の反射光を受光して、前記被処理基板上に在る液状膜の反射光強度を得る光学系と、
この光学系において得られた反射光強度を解析する解析部とを具備し、
前記解析部は、前記被処理基板上に在る液状膜の膜厚に応じて、前記雰囲気供給部の位置と、前記雰囲気供給部からの溶剤の雰囲気ガスの供給量を制御し、前記処理容器内の雰囲気濃度を調整することを特徴とする液状膜の処理装置。
【請求項２２】
前記光学系には、前記被処理基板の径方向に沿って、光照射部と受光部が、各々複数ずつ設けられ、前記液状膜の複数の位置で、その膜厚を測定することを特徴とする請求項２１に記載の液状膜の処理装置。
【請求項２３】
前記反射光強度は、前記液状膜の任意の領域を画像として取得し、この画像内の所望の位置を認識しつつ計測を行うことを特徴とする前記請求項２１または２２に記載の液状膜の処理装置。
【請求項２４】
前記基板支持部は、少なくとも、前記被処理基板の周縁部と中央部を温度調整する基板温調部を具備し、前記解析部は前記被処理基板上に在る液状膜の膜厚分布に応じて、前記基板温調部を制御し、前記被処理基板の温度、及びその温度分布を調整することを特徴とする前記請求項２１乃至２３の何れか一項に記載の液状膜の処理装置。
【請求項２５】
被処理基板を収納する処理容器と、
前記被処理基板を支持し、回転可能な基板支持部と、
前記被処理基板を囲むように設けられた気流制御壁と、
前記処理容器内に気流を供給する気流供給部と、
前記処理容器内を排気する排気部と、
前記被処理基板上に光を照射し、且つ、この光の反射光を受光して、前記被処理基板上に在る液状膜の反射光強度を得る光学系と、
この光学系において得られた反射光強度を解析する解析部とを具備し、
前記解析部は、前記液状膜の膜厚に応じて、前記気流の量、前記排気の量、前記処理容器内の圧力、前記被処理基板の回転数のうち、少なくとも一つを調整することを特徴とする液状膜の処理装置。
【請求項２６】
前記光学系には、前記被処理基板の径方向に沿って、光照射部、及び受光部が、各々複数ずつ設けられ、前記液状膜の複数位置で、その膜厚を測定することを特徴とする請求項２５に記載の液状膜の処理装置。
【請求項２７】
前記反射光強度は、前記液状膜の任意の領域を画像として取得し、この画像内の所望の位置を認識しつつ計測を行うことを特徴とする前記請求項２５または２６に記載の液状膜の処理装置。
【請求項２８】
前記基板支持部は、少なくとも、前記被処理基板の周縁部と中央部を温度調整する基板温調部を具備し、前記解析部は、前記被処理基板上に在る液状膜の膜厚に応じて、前記基板温調部を制御し、前記被処理基板の温度、及び前記被処理基板の温度分布を調整することを特徴とする前記請求項２５乃至２７の何れか一項に記載の液状膜の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板上に溶液（＝薬液）を供給して形成された液状の膜を処理する方法、及びそれに用いる装置に関し、特に、半導体装置を製造する過程で塗布膜の形成を行う場合等に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶表示素子、電子回路部品等の製造においては、素子、配線等を含めた回路を形成するベく、パターンを形成する過程で、被処理基板にフォトレジスト等の塗布膜の形成が行われる。
【０００３】
例えば、半導体装置の製造に要するリソグラフィ工程であれば、先ず、被加工膜（例：絶縁膜、配線層の材料となる導電膜）を介して、感光性のフォトレジスト溶液を半導体基板（＝被処理基板）上に塗布する。その後、公知の方法で乾燥処理を施し、固形分を残すようにして、フォトレジスト溶液中の溶剤を気化させ、半導体基板上にフォトレジスト膜を形成する。その後、このフォトレジスト膜に、露光用のレティクルを介して所定のパターンを投影露光した後、現像液を供給してフォトレジスト膜にパターンを形成する。
【０００４】
このような工程を含め、従来、半導体装置、液晶表示素子、電子回路部品等の製造において、溶液（＝薬液）からなる塗布膜を形成する工程では、所謂、回転塗布法が広く用いられてきた。この回転塗布法の場合、溶液（＝薬液）を中心部に滴下して、回転によって溶液（＝薬液）を周縁部に向けて振りきりながら、被処理基板の全面に渡って塗布膜を形成する。このとき、実際に成膜に寄与する溶液（＝薬液）量の９０％以上を被処理基板外に排出してしまうことが問題となっている。従って、回転塗布法を用いた場合には、被処理基板、特に半導体基板の大口径化に伴い、フォトレジスト等の溶液（＝薬液）の使用量が増え、経済的コスト、及び環境対策等の点で問題が発生する。
【０００５】
近年では、この問題を解決する方法として、以下のように、溶液（＝薬液）を吐出するノズルと被処理基板を相対的に移動させて、被処理基板の全面に渡って溶液（＝薬液）の液状膜を形成し、その後、この液状膜中の溶剤を気化させて、被処理基板上に塗布膜を形成する方法が開示されている。このような方法の場合には、溶液（＝薬液）を吐出するノズルは、被処理基板外に捨てられる溶液（＝薬液）量を最低限に抑えて、被処理基板上の全面に渡って溶液（＝薬液）の液状膜を形成することが可能となる。
【０００６】
このような液状膜の形成方法には、例えば、特開平7-163929号に開示されているメニスカス塗布法がある。この方法の場合には、所謂、毛細間現象を利用して、溶液（＝薬液）を吐出するノズルと被処理基板との間に液溜まり（＝メニスカス）を形成し、その状態で、このノズルと被処理基板を相対に移動させながら、被処理基板の全面に渡って液状膜を形成する。また、その他には、特開2000-188251号に開示されているように、ノズルスキャン法等がある。この方法の場合には、極細状のノズルから溶液（＝薬液）を一定量滴下させながら、被処理基板上を往復運動させ、被処理基板の全面に渡って液状膜を形成する。
【０００７】
しかしながら、このような液状膜の形成方法では、被処理基板表面の各領域において、物性の違い、ノズルの吐出圧、引いては溶液（＝薬液）の吐出量のばらつき、または塗布時の気流の乱れ等により、被処理基板の全面においては、液状膜の膜厚は均一にならずに、ばらつきが生じてしまうことがある。この状態で液状膜中の溶剤を気化させると、被処理基板上には、液状膜の膜厚分布に応じた固形分の膜（＝固層膜）が平坦度の低い状態で形成されることになる。
【０００８】
また、液状膜が平坦度の高い状態で形成されたとしても、その後、溶剤を気化させるべく乾燥処理を行うと、被処理基板の中央部の方向に凝集が起こる等、液状膜の横方向の移動に伴って、固形分の移動が生じ、移動方向に沿って膜厚の差が生じてしまうことになる。
【０００９】
このようなフォトレジスト膜に、露光、及び現像処理を施してパターンを形成した場合、パターンに寸法誤差が生じ、これをマスクに用いて下層の被加工膜（例：絶縁膜、配線層の材料となる導電膜）にエッチング加工を施す過程では、更に寸法の誤差が発生し、半導体装置の製造において歩留まりが低下することになる。
【００１０】
従来、液状膜表面の膜厚のばらつきに対しては、特開2001-237179号に開示されているように、液状膜を形成後、これを溶剤の雰囲気に晒して溶液（＝薬液）の流動性を促し、表面張力によって液状膜の表面が平坦化されるように、所謂、レベリング処理を行う方法がある。
【００１１】
しかしながら、従来のレベリング処理では、処理中に、被処理基板の全面において、液状膜の膜厚の分布を認識することなく、雰囲気濃度、基板温度等、処理に要する各パラメータを一律の条件で処理を行っていたため、液状膜の表面に、不必要に溶剤が供給され膜厚の分布が乱れたり、不適正な条件によって液状膜の膜厚分布に傾き（例えば周縁部など）が生じたりするなどしていた。
【００１２】
また、溶剤乾燥工程中の液状膜の被処理基板上の横方向の移動に伴う固形分の移動については、特に基板周縁部上に関する移動について、特開2001-170546号に開示されているように、被処理基板の周縁部上、及び中央部上に温度分布を設けることで移動を防止する方法が開示されている。しかしながら、このような方法についても、処理の過程で、温度の制御は一律なものであり、処理中の液状膜の膜厚が把握されずに、
各処理段階において、最適な状態に制御されていた訳ではなく、一律な処理で最適な温度分布を導き出すには膨大な実験を繰り返す必要があった。また、温度以外のパラメータの制御については特に言及されていなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法のように、各種の液状膜の形成方法を用いて、被処理基板上の表面全体に渡って溶液（＝薬液）を塗布形成すると、被処理基板上には溶剤を多量に含んだ液状膜を形成することになる。このとき、液状膜には、液体の化学的な性質（例：流動性、液体表面からの揮発速度の差、及びそれによる表面張力の差）が作用して、前述の如く、レベリング処理、乾燥処理を行うと、被処理基板上においては、中央部、及びその周縁部領域とで、膜厚が大幅に異なった状態で膜が形成される。
【００１４】
近年、半導体装置の微細化、及び高集積化に対応するべく、半導体基板（＝ウエーハ）の大口径化の技術開発が行われている。前述の如く、半導体基板（＝被処理基板）上の各場所で膜厚に差が生じると、その後、露光、及び現像処理を行っても、所定の寸法、及び形状でフォトレジスト膜にパターンが形成することが不可能となる。また、このようなフォトレジストのパターンをマスクに用い、下層の被加工膜（例：絶縁膜、配線層の材料となる導電膜）にエッチング加工を施せば、寸法の誤差等が発生し、半導体装置の製造において歩留まりが低下することになる。従って、半導体基板を大口径化しても、その利点が失われ、製品の生産高を高めることにはならない。
【００１５】
ここでは、半導体基板（例：シリコン基板）上に、フォトレジスト膜を形成する場合に付いて説明したが、これに限らず、半導体板上に反射防止膜、層間絶縁膜（例：有機系シリコン酸化膜）、強誘電体膜（ＳＢＴ膜等）等を形成する場合についても同様の問題が発生する。また、その他、露光用基板（＝レティクル）に露光用のマスクパターンを形成するべく、フォトレジスト膜等を形成する場合、或いは液晶用基板に素子を形成するベく、フォトレジスト膜等を形成する場合についても、同様の問題が発生する。即ち、所謂、塗布膜を形成するべく、被処理基板上に液状の膜を形成する場合には、同様の問題が発生する。
【００１６】
従来の方法を用いた場合、前述の如く膜厚のばらつきが発生し、各種製品の歩留まりを低下させることになる。従って、本発明の目的は、被処理基板上で膜厚の均一性を向上させ、各種製品の歩留まりを高めることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、膜厚のばらつきを改善するように、被処理基板上の液状膜の処理を行うことを目的とする。
【００１８】
即ち、本発明は、被処理基板上に溶液を供給して、この溶液の液状膜を形成する工程と、前記被処理基板を処理容器内に収納し、溶剤の雰囲気を供給して、前記液状膜の表面を平坦化する工程と、前記液状膜の溶剤を気化させて、前記被処理基板上に、前記液状膜に含まれる固形分からなる膜を形成する乾燥工程とを有し、前記液状膜の表面を平坦化する工程では、前記液状膜の平坦度を算出しながら、この平坦度が所定の値に漸次近づくように、前記溶剤の雰囲気、及び前記被処理基板の温度のうち、少なくとも一つを制御することを特徴とする液状膜の処理方法を提供することができる。
【００１９】
レベリング処理時の各条件（雰囲気濃度、処理容器内の排気・気流、基板温度、圧力など）は、予めテスト基板を用いて各条件を変更しつつ、基板中央、塗布開始位置、塗布終了位置を少なくとも含む複数点において反射光計測による膜厚測定を行い、それらの結果の中から反射光の干渉縞が少ないときの条件に定めればよい。
【００２０】
また、本発明は、被処理基板上に溶液を供給して、この溶液の液状膜を形成する工程と、この液状膜の溶剤を気化させて、前記被処理基板上に前記液状膜に含まれる固形分からなる膜を形成する乾燥工程とを有し、前記液状膜の乾燥工程において、前記液状膜の膜厚差を算出しながら、前記被処理基板の温度、前記液状膜に供給する気流、前記処理容器内の圧力、及び前記被処理基板の回転数のうち、少なくとも一つを制御して、前記液状膜の膜厚を調整し、前記液状膜中の溶剤を気化させることを特徴とする液状膜の処理方法を提供することができる。
【００２１】
乾燥時の被処理基板の温度、気流、処理容器内の雰囲気濃度、圧力、基板回転などの各条件は、予めテスト基板を用いて各条件を変更しつつ、基板中央、塗布開始位置、塗布終了位置を少なくとも含む複数点において反射光計測による膜厚測定を行い、液膜厚が減少する過程においても、それらの結果の中から反射光の干渉縞が少ないときの条件に定めればよい。
【００２２】
また、本発明は、被処理基板を収納する処理容器と、前記被処理基板を支持する基板支持部と、前記処理容器内に溶剤の雰囲気ガスを供給し、且つ、前記被処理基板上で移動可能な雰囲気供給部と、前記処理容器内を排気する排気部と、前記被処理基板上に光を照射し、且つ、この光の反射光を受光して、前記被処理基板上に在る液状膜の反射光強度を得る光学系と、この光学系において得られた反射光強度を解析する解析部とを具備し、前記解析部は、前記被処理基板上に在る液状膜の膜厚に応じて、前記雰囲気供給部の位置と、前記雰囲気供給部からの溶剤の雰囲気ガスの供給量を制御し、前記処理容器内の雰囲気濃度を調整することを特徴とする液状膜の処理装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明は、被処理基板を収納する処理容器と、前記被処理基板を支持し、回転可能な基板支持部と、前記被処理基板を囲むように設けられた気流制御壁と、前記処理容器内に気流を供給する気流供給部と、前記処理容器内を排気する排気部と、前記被処理基板上に光を照射し、且つ、この光の反射光を受光して、前記被処理基板上に在る液状膜の反射光強度を得る光学系と、この光学系において得られた反射光強度を解析する解析部とを具備し、前記解析部は、前記液状膜の膜厚に応じて、前記気流の量、前記排気の量、前記処理容器内の圧力、前記被処理基板の回転数のうち、少なくとも一つを調整することを特徴とする液状膜の処理装置を提供することができる。
【００２４】
以上の如く、本発明では、各処理工程（＝レベリング処理工程、乾燥処理工程）中に、液状膜の膜厚変化をモニターすることで、各段階で、膜厚分布が修正不可能な程、致命的に劣化する前に、各パラメータを適正値に調整しながら処理を行う。従って、液状膜を処理し、高精度な膜厚分布で、固形分からなる固層膜を形成することが可能となる。
【００２５】
本発明の液状膜の処理方法、及び液状膜の処理装置によれば、被処理基板上に、フォトレジスト膜等の固形分の膜を、膜厚が略均一で、尚且つ、表面の平坦度が高い状態で形成することができる。従って、各種製品を製造する過程で、歩留まりを高めることが可能となる。
【００２６】
尚、本発明は塗布法そのものに依存するものではなく、液状膜から固層膜を形成する手法であれば適用できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、各図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
本実施の形態では、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、被処理基板上に、目的とする所定量の固形分が溶解した溶液の液状膜を形成する液状膜の形成工程（図１（ａ）に図示）、この液状膜の表面を平坦化するレベリング処理工程（図１（ｂ）に図示）、及び液状膜中の溶剤を気化させ、液状膜中の固形分による固層膜を形成する乾燥処理工程（図１（ｃ）に図示）等を主たる処理工程とする。以上のようにして、被処理基板上に、固形分からなる固層膜を所定の膜厚で形成する（図１（ｄ）に示す）。
【００２９】
本実施の形態では、液状膜の形成工程として、一例に、特開2000-188251号等に開示されている極細ノズルによるスキャン塗布法を用いた。また、被処理基板には、直径（φ）＝２００ｍｍの半導体基板を用い、溶液には、一具体例として、化学増幅用フォトレジスト溶液を用いた。ここでは、化学増幅用フォトレジスト溶液の固形分量は３．０％とする。この固形分量とは、フォトレジストの溶液に含まれる固形分の量の割合を表し、固形分は、乾燥処理、及びベーク処理後に固層膜として残るものである。また、半導体基板上には、予め、被加工膜（例：絶縁膜）が公知の方法で形成されているものとする。
【００３０】
本実施の形態では、先ず、図２に示すように、スキャン塗布処理部１００を用い、ステージ１０１、及び溶液供給用ノズル１０２を移動させながら、被処理基板１０３上に液状膜１０４を塗布形成する。
【００３１】
ここでは、スキャン塗布処理部１００は、被処理基板１０３を載置、及び固定するステージ１０１、及び溶液供給用ノズル１０２を有し、これらは、各々、ステージ駆動部、及びノズル駆動部（特に図示せず）によって所定の方向（＝Ｘ軸、Ｙ軸方向）に沿って、往復移動するように構成されている。
【００３２】
具体的には、以下の如くスキャン塗布処理を行い、被処理基板１０３の表面（＝被処理面）全体に液状膜１０４の形成する。
【００３３】
先ず、スキャン塗布処理部１００に被処理基板１０３を導入し、ステージ１０１上に載置、及び固定する。その後、溶液供給用ノズル１０２より溶液Ａを吐出させながら、ノズル駆動部により、これをＹ軸方向に沿って速度１ｍ／秒で往復運動させる。また、このとき同時に、ステージ駆動部により、ステージ１０１をＸ軸方向に沿って０．６ｍｍのピッチ間隔で移動させる。ここでは、溶液Ａは、被処理基板１０３の表面（＝被処理面）全体に塗布して、１０μｍ程度の膜厚で液状膜１０４を形成する。このとき、被処理基板１０３上の液状膜１０４には、平坦度が１０μｍ±１０％程度の度合いで凹凸が形成された。
【００３４】
尚、毛細管現象を利用したメニスカス塗布を用いた場合でも、被処理基板上の液状膜には、同程度の凹凸が観察される。
【００３５】
次に、レべリング処理を施して、被処理基板１０３上の液状膜１０４を平坦化する。通常、被処理基板１０３上に液状膜１０４を形成した後、溶液を滴下する時に吐出量が変動する等して、液状膜１０４の表面は、前述の如く完全に平滑ではなく、凹凸状になる。そこで、必要に応じて、先ず、液状膜１０４の表面を平坦化するべくレベリング処理を行い、その後、乾燥処理を施して、液状膜１０４を構成するフォトレジスト溶液の溶剤を気化させ、固形分からなる固層膜（＝フォトレジスト塗布膜）を形成する。
【００３６】
本実施の形態では、一例に、図３に示すレべリング／乾燥処理装置２００を用いて、液状膜１０４にレベリング処理、及び乾燥処理を施し、被処理基板１０３の表面（＝被処理面）全体において、膜厚が均一で、表面が平坦化された状態の（固形分からなる）固層膜（＝フォトレジスト塗布膜）が形成されるように、一連の処理を行う。
【００３７】
レべリング／乾燥処理装置２００は、レベリング処理、及び乾燥処理に要する機能を一体化して、これらの処理を同一のチャンバー内で行えるように構成される。以下に、図３を用いて、レべリング／乾燥処理装置２００の構成、及び機能について説明する。
【００３８】
レべリング／乾燥処理装置２００は、被処理基板１０３（例：半導体基板、直径（φ）＝２００ｎｍ）を収納するチャンバー２０１、希釈用の不活性ガス（例：Ｎ2ガス）と溶剤ガスを所定の比率でミキシングして、チャンバー２０１内に、所望の濃度の雰囲気を供給する雰囲気制御部２０２、及びチャンバー２０１内の（雰囲気の）排気を制御する排気部２０３を備えている。
【００３９】
ここで、チャンバー２０１内には、被処理基板１０３を載置、及び固定するステージ２０４が設けられ、ステージ２０４の下方の位置には、被処理基板１０３の温度分布を調整する温度制御プレート２０５が設けられている。温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３を複数の領域に分け、独立に、各々の領域の温度を制御することができる。本実施の形態では、一例に、被処理基板１０３の周縁部と中央部の領域に分け、独立に、各々の領域を温度制御するように構成されている。
【００４０】
また、雰囲気制御部２０２には、ガス供給用バルブＶ1乃至Ｖ3が備えられている。ここでは、希釈用の不活性ガス（例：Ｎ2ガス）は、バルブＶ1の開閉度を、また、溶剤ガスは、バルブＶ2の開閉度を調整して、所定の濃度にミキシングし、その後、バルブＶ3の開閉度を調整して供給量を制御して、チャンバー２０１内に雰囲気を供給するように構成されている。
【００４１】
また、排気部２０３には、真空ポンプが、バルブＶ4を介して、チャンバー２０１に接続されるようにして備えられている。レべリング／乾燥処理装置２００では、バルブＶ4の開閉度合いによって、チャンバー２０１内の雰囲気の気流量、及び圧力を調整し、レベリング処理、及び乾燥処理を行うことができる。また、レべリング／乾燥処理装置２００には、各処理工程中において、液状膜１０４の膜厚を測定するべく、膜厚測定用光学系２０６が備えられている。膜厚測定用光学系２０６は、主に、光照射部と反射光受光部等とから構成される。光照射部には、光源２０７（光＝可視広域）が、一方、反射光受光部２０８にはＣＣＤカメラが備えられている。また、被処理基板１０３上の複数の位置で、液状膜１０４の膜厚を測定するように、光源２０７と反射光受光部１０８が複数組備えられている。
【００４２】
また、レべリング／乾燥処理装置２００には、解析部２０９が、雰囲気制御部２０２、温度制御プレート２０５、及び膜厚測定用光学２０６等と相互に接続するようにして備えられている。
【００４３】
解析部２０９は、膜厚測定用光学系２０６において、光源２０７から液状膜１０４に可視光を照射し、その反射光を反射光受光部２０８において、ＣＣＤカメラ等で受光して、反射光の強度から液状膜１０４の膜厚を計算する。また、このようにして計算された液状膜１０４の膜厚に応じて、チャンバー２０１内の雰囲気の濃度、被処理基板１０３の温度、及びチャンバー２０１内の排気等の制御を行う。
【００４４】
以上の如く構成されたレベリング／乾燥処理装置２００を用い、先ず、被処理基板１０３の表面（＝被処理面）全体において、液状膜１０４の膜厚が均一で、その表面が平坦化されるように、レベリング処理を行う
レベリング処理時の被処理基板の温度、処理装置内の気流の流量、排気、雰囲気の濃度、圧力の各条件は、予め、テスト用の基板を用いて、各条件を変更しつつ、被処理基板の中心部、塗布開始位置、塗布終了位置を少なくとも含む複数点において反射光の計測による膜厚の測定を行い、それらの結果の中から、反射光の干渉縞が少ない、即ち、平坦度の高いときの条件に定めればよい。
【００４５】
以下に、図４、及び図５（ａ）乃至（ｃ）を用いて、レベリング処理の手順について具体的に説明する。
【００４６】
先ず、レベリング／乾燥処理装置２００のチャンバー２０１内に、被処理基板１０３を搬入して、ステージ２０２上に載置、及び固定する。このとき、ステージ２０４に備えられた温度制御プレート２０５は、全体で室温程度（例：２３℃）に設定され、その状態で、被処理基板１０３はステージ２０４上に載置される。
【００４７】
以降、液状膜１０４の表面を平坦化するべくレベリング処理を開始する。ここでは、雰囲気制御部２０２のガス供給用バルブＶ1乃至Ｖ3を調整し、溶剤ガスと希釈用のガス（例：Ｎ2）を所定濃度に混合して、溶剤雰囲気をチャンバー２０１内に供給する。本実施の形態では、一例に、溶剤雰囲気を１００％の濃度でチャンバー２０１内に供給した状態で、レベリング処理を開始する。
【００４８】
この溶剤の雰囲気には、液状膜１０４を構成する溶剤と同じ、或いは類似の溶剤を用いる。これによって、液状膜１０４内部の流動性を促し、表面張力を利用して平滑化させることが可能となる。従って、前述の如く、溶液Ａに化学増幅用のフォトレジスト液を用いれば、このフォトレジストを構成している溶剤を雰囲気化して供給すると同様の効果を得ることが可能となる。
【００４９】
本実施の形態では、レベリング処理を行う過程で、液状膜１０４の膜厚を測定、及びモニターし、尚且つ処理に関係するパラメータのうち必要なものを選択して、その値を制御する。このとき、選択されたパラメータの値を制御することで、レベリング処理を行う間、被処理基板１０３の全面において、液状膜１０４の膜厚差を制御する。ここでは、一例に、パラメータとして、チャンバー２０１内の溶剤雰囲気の濃度、及び被処理基板１０３の温度分布を選択し、これらの値を制御する。
【００５０】
この場合、本実施の形態では、レベリング処理中に、膜厚測定用光学系２０６、及び解析部２０９を用いて、被処理基板１０３の中央部上から周縁部上に掛けて、複数の位置で液状膜１０４の膜厚を測定、及びモニターする。このとき、液状膜１０４の膜厚の測定は、図４に示す被処理基板１０３上の複数の点（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3）において行うものとする。
【００５１】
図４は、被処理基板１０３、及び液状膜１０４の断面図を表す。ここで、Ｐ1は、被処理基板１０３の中央部上の任意の位置、Ｐ3は、被処理基板１０３の周縁部上の任意の位置、また、Ｐ2は、被処理基板１０３において、Ｐ1―Ｐ3 間（＝中央部―周縁部間）の任意の位置を示す。
【００５２】
尚、本実施の形態で、周縁部とは、被処理基板において、そのエッジ（＝最端部）から基板径の約５％に相当する幅内の領域を表す。従って、被処理基板の直径（φ）が２００ｍｍであれば、そのエッジ（＝最端部）から１０ｍｍの幅内の領域を表す。
【００５３】
レベリング処理を行う過程では、レベリング／乾燥処理装置２００において、膜厚測定用光学系２０６を用いて、各点（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3）の液状膜１０４の膜厚を測定しながら、各点での膜厚の増減を抑制するように、解析部２０９から、雰囲気制御部２０２、及び温度制御プレート２０５に指示を送り、チャンバー２０１内の濃度、及び被処理基板１０３の温度分布を制御する。
【００５４】
以降、図５（ａ）乃至（ｃ）を参照し、レベリング処理について具体的に説明する。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、レベリング処理を開始した直後、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））では、液状膜１０４の膜厚が、大きくばらついた状態にある。その後、予め設定された膜厚（例：１０μｍ）を基準にして、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））において、液状膜１０４の膜厚が一定の範囲内に収まるように、チャンバー２０１内の溶剤雰囲気の濃度、及び被処理基板１０３の温度分布を制御する。
【００５６】
具体的には、図５（ｂ）に示すように、溶剤雰囲気の濃度は、レベリング処理の開始直後には１００％の濃度で供給し、その後、６０％にまで徐々に濃度を低下させる。ここでは、液状膜１０４の表面の平坦化を行い、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））において、液状膜１０４の膜厚差が略一定の範囲に収まるように、チャンバー２０１内の溶剤雰囲気の濃度を徐々に低下させている。
【００５７】
また、このように溶剤雰囲気の濃度を制御しながら、同時に、温度制御プレート２０５の温度を被処理基板１０３の中央部と周縁部の位置で、各々、独立に制御する。具体的には、温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３をステージ２０２に載置したときに、全体で略一定の温度に設定され、その後、レベリング処理を行う過程で、中央部（Ｐ1と対応）、及び周縁部（Ｐ3と対応）の位置で、各々独立に温度を制御する。
【００５８】
ここでは、先ず、一例に、温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３をステージ２０４に載置したときに、全体で２３℃程度の温度に設定される。その後、図５（ｃ）に示すように、温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３の中央部（Ｐ1と対応）では、その温度（＝２３℃）に保ち、周縁部（Ｐ3と対応）では、一端、１５℃程度にまで低下させ、レベリング処理中、その温度（＝１５℃）に保たれるように制御する。この場合、レベリング処理中に、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）では、中央部（Ｐ1と対応）よりも温度が低く設定されており、周縁部から中央部方向への固形分の流動を抑制し、膜厚を一定の範囲内に収めることが可能となる。
【００５９】
その後、前述の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））の液状膜１０４の膜厚が、予め設定された膜厚を基準にして、一定の範囲内に収まった時点で、ガス供給系のバルブＶ1乃至Ｖ3を全て閉めて、チャンバー２０１内への溶剤雰囲気の供給を停止させ、レベリング処理を終了する。
【００６０】
尚、本実施の形態のレベリング処理は、一例に、前述の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））の液状膜１０４の膜厚が、予め設定された膜厚（例：１０μｍ）を基準にして、±０．５％程度の範囲内に収まった時点で終了する。
【００６１】
次に、チャンバー２０１内において、ステージ２０４上に被処理基板１０３を載置した状態で、液状膜１０４の溶剤を気化させるべく乾燥処理を行う。この乾燥処理では、液状膜１０４中の溶剤を気化させ、液状膜１０４中の固形分を残すようにして被処理基板上に固層膜を形成する。本実施の形態では、一例として、減圧処理によってフォトレジスト溶液を気化させ、固層膜として、４０００Å程度の膜厚でフォトレジスト膜を形成する。ここでは、チャンバー２０１内への溶剤雰囲気の供給を停止させた後、先ず、排気部２０３に備えられた真空ポンプを用いて、所定のレートでチャンバー２０１内の雰囲気を排気する。
【００６２】
乾燥処理時の被処理基板の温度、気流、チャンバー内の雰囲気濃度、及び圧力の各条件は、予めテスト用基板を用いて各条件を変更しつつ、被処理基板の中心、塗布開始位置、塗布終了の位置を少なくとも含む複数点において、反射光計測による膜厚測定を行い、液状膜の膜厚が減少する過程においても、それらの結果の中から反射光の干渉縞が少ないときの条件に定めればよい。
【００６３】
本実施の形態では、乾燥処理を行う過程で、液状膜１０４の膜厚を測定、及びモニターし、尚且つ、処理に関係するパラメータのうち必要なものを選択して、その値を制御する。このとき、選択されたパラメータの値を制御することで、乾燥処理を行う間、被処理基板１０３の全面で、液状膜１０４の膜厚差が所定の範囲内に収まるように制御しながら溶剤を気化させ、最終的に厚さ４０００Åの固層膜を形成する。ここでは、一例に、パラメータとして、被処理基板１０３の温度分布を選択し、その値を制御する。
【００６４】
この場合、本実施の形態では、乾燥処理中に、膜厚測定用光学系２０６、及び解析部２０９を用いて、レベリング処理と同様の要領で各点の膜厚を測定、及びモニターする。このとき、液状膜１０４これら各点上の膜厚差が、所定の範囲内に収まるように、各パラメータを制御する。本実施の形態では、一例に、Ｐ1乃至Ｐ3の各位置の膜厚が平均膜厚値±０．５％の範囲に収まるように、パラメータの値を制御する。
【００６５】
この場合、本実施の形態では、乾燥処理中に、膜厚測定用光学系２０６、及び解析部２０９を用い、被処理基板１０３の中央部上から周縁部上に掛けて、複数の位置で液状膜１０４の膜厚を測定、及びモニターする。ここでは、レベリング処理のときと同様に、液状膜１０４の膜厚の測定は、被処理基板１０３上の複数の点（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3）の位置で行うものとする。
【００６６】
乾燥処理を行う過程で、レベリング／乾燥処理装置２００において、膜厚測定用光学系２０６を用いて、各点（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3）の液状膜１０４の膜厚を測定しながら、各点での膜厚差が所定の範囲内に収まるように、解析部２０９から、温度制御プレート２０５に指示を送り、被処理基板１０３の温度を制御する。
【００６７】
ここで、図６（ａ）乃至（ｃ）を参照し、具体的に、乾燥処理について説明する。また、図６（ａ）乃至（ｃ）には、前述のレベリング処理、及び乾燥処理の状態を連続的に表すことにする。
【００６８】
本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、膜厚の差が一定の範囲に収まるように制御して、所定の膜厚（例：４０００Å）に達するまで乾燥処理行い、液状膜１０３の溶剤を気化させる。
【００６９】
また、本実施の形態では、乾燥処理は、チャンバー２０１内を減圧した状態で行う。液状膜１０４中の溶剤を気化させるために、排気部２０３に備えられた真空ポンプを用い、−６０Ｔｏｒｒ／secでチャンバー２０１内の溶剤の雰囲気を外部に排気する。具体的には、図６（ｂ）に示すように、チャンバー２０１内の圧力は、レベリング処理中には、７６０Ｔｏｒｒ程度に保たれ、その後、乾燥処理時には、−６０Ｔｏｒｒ／secで溶剤雰囲気を排気し、溶剤の蒸気圧に相当する２Ｔｏｒｒ程度にまで低下させ、その圧力に保たれる。
【００７０】
このとき、乾燥処理を行う過程で、被処理基板１０３の温度制御を行う。ここでは、図６（ｃ）に示すように、温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）で１５℃から徐々に１３℃程度まで温度を下げ、その後、その温度に保つ。一方、被処理基板１０３の中央部（Ｐ1と対応）の位置では、レベリング処理時と同じ２３℃（＝室温）程度に保つようにする。ここでは、レベリング処理中に、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）で、中央部（Ｐ1と対応）よりも温度が低く設定されている。被処理基板１０３の温度分布をこのように制御すると、中央部上に比べ、周縁部上での溶剤の気化速度が低下し、周縁部から中央部方向への固形分の移動を抑制することが可能となる。
【００７１】
本実施の形態において、乾燥処理は、液状膜１０４の溶剤が十分に気化され、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））で、液状膜１０４の膜厚が所定の膜厚（例：４０００Å）に達し、変化しなくなった時点をもって終了する。
【００７２】
次に、被処理基板１０３をレベリング／乾燥処理装置２００から搬出して、ベーク処理部（特に図示せず）に導入する。ここでは、１４０℃で５０秒程、加熱処理を行うことで、膜の安定化を図る。
【００７３】
以上のようにして、被処理基板１０３上に、固層膜として、４０００Å程度のフォトレジストの塗布膜（＝液状膜１０４中に含まれていた固形分の膜）を形成する。ここで、図７及び８を参照し、本実施の形態の効果について、従来の方法等と比較して説明する。
【００７４】
本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、レベリング処理中、及び乾燥処理中に、随時、液状膜の膜厚が一定の範囲内に収められるように制御する。
【００７５】
従来の方法では、チャンバー２０１内の溶剤雰囲気の濃度、及び被処理基板１０３の温度分布等を制御せずに、レベリング処理を行う。具体的には、レベリング処理を行う過程で、チャンバー２０１内の溶剤雰囲気の濃度を１００％にして、一定の値に保つ。また、このとき、温度制御プレート２０５の温度は全体で２３℃とし、一定の値に保つ。その後、減圧されたチャンバー２０１内で、溶剤を気化させるベく乾燥処理を行う。このとき、従来の方法では、膜厚の測定、及びモニターを行わず、温度制御プレートの温度分布も２３℃と一定に保ち、乾燥処理を行う。
【００７６】
従来の方法の場合、レベリング処理中に、各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））の液状膜１０４の膜厚を測定すると、図７（ｂ）に示すように、被処理基板１０３上のＰ3（周縁部）では膜厚が減少し、逆に、Ｐ1（中央部）では膜厚が増加することが分かる。また、レベリング処理の終了時には、液状膜１０４の膜厚はＰ1（中央部）で１８μｍ、またＰ3（周縁部）では２μｍとなり、被処理基板１０３の中央部上と周縁部上で、液状膜１０４の膜厚差が大きくなることが分かる。このように、従来の方法では、液状膜を形成する過程で生じた表面の凹凸は、レベリング処理によって消失するが、その膜厚は、全体的に、中心部で厚く、周縁部では薄くなる傾向を示す。
【００７７】
また、その後、減圧された状態で乾燥処理を行う。従来の乾燥処理では、前述の如く、液状膜の溶剤を気化させるときに、膜厚を一定の範囲内に収めるように制御することはない。従って、乾燥処理を行うと、溶剤を気化させる過程で、周縁部の膜厚ダレ（＝膜厚の減少）が更に促進して、固層膜を形成することになる。
【００７８】
次に、その他の方法について説明する。この方法の場合、レベリング処理時には、本実施の形態と同様に、各点（（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））において、液状膜の膜厚の測定、及びモニターしながら、溶剤雰囲気の濃度、及び温度制御プレートを用いて、被処理基板の温度分布を制御する。その後、乾燥処理時には、膜厚をモニターせず、また、温度制御プレート２０５においても温度制御を行わずに、全面で２３℃程度とし、溶剤を気化させて乾燥処理を行う。
【００７９】
この方法の場合、図７（ｃ）に示すように、レベリング処理の終了直後は、液状膜の膜厚が全面で平坦化されているが、乾燥処理時には、Ｐ3（周縁部）の膜厚の減少が、Ｐ1（中央部）に比べて著しく起こり、最終的に形成された膜厚分布は中央部では平坦化されているが、周縁部では膜厚の減少を生じた。
【００８０】
以上の結果を図８（ａ）に示す。ここでは、本実施の形態の方法（▲１▼）、従来の方法（▲２▼）、及びその他の方法（▲３▼）について、被処理基板１０３上に形成された固層膜の膜厚分布、及びそれらの膜厚均一性を示す。
【００８１】
尚、図８（ａ）は、被処理基板上に形成された固層膜の断面図であり、膜厚の変化を表すものである。
【００８２】
これより、従来の方法（▲２▼）では、既に、レベリング処理時に、液状膜の膜厚が大きくばらつき、乾燥処理後、周縁部（＝座標：±１００）上と中央部（＝座標：０）上の位置では、膜厚差が大きく生じることが分かる。また、他の方法（▲３▼）では、本実施の形形態（▲１▼）と同様に、レベリング処理時には、各点において膜厚差が一定の範囲内に収まるが、乾燥処理時には膜厚差が生じ、周縁部（＝座標：±１００）上と中央部（＝座標：０）上で膜厚差が生じる。
【００８３】
図８（ｂ）に示すように、膜厚均一性は、従来の方法（▲２▼）では２０％、また、その他の方法（▲３▼）では、１０％であった。一方、本実施の形態（▲１▼）では、被処理基板上の全面において、膜厚が略４０００Åと均一で、平坦化された状態の固層膜（例：フォトレジスト膜）が形成されている。また、従来の方法（▲２▼）、及びその他の方法（▲３▼）に比べて、膜厚均一性は１．０％と大幅に向上した。
【００８４】
これより、本実施の形態の如く、必要に応じて、各処理時に液状膜の膜厚を測定、及びモニターし、その膜厚が一定の範囲内に収まるように制御すると、表面が平坦で、且つ膜厚が均一な固層膜を形成できることが分かる。
【００８５】
以上、本実施の形態では、レベリング処理、及び乾燥処理の各処理工程中に、液状膜１０４の膜厚の変化をモニターし、各処理において、各パラメータをその適正値に調整しながら処理を行うことができる。従って、本実施の形態では、固層膜（例：フォトレジスト膜）において、高精度な（即ち、平坦な）膜厚分布を得ることが可能となる。
【００８６】
例えば、モニターを行った結果、レベリング処理では、溶剤雰囲気の濃度を処理工程中に徐々に低下させることで、不必要に液状膜１０４の表面に溶剤が付加されて、膜厚分布が乱れることを防止することができる。また、乾燥処理では、被処理基板１０３の周縁部と中央部での温度差を制御することで、乾燥、即ち溶剤の気化が進むに伴って生じる基板中央部と周縁部における液状膜の物性の違いに起因する固形分移動を防止した。
【００８７】
本実施の形態では、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、変更が可能である。
【００８８】
レベリング処理においては、以下のように変更できる。本実施の形態では、レベリング処理中の溶剤雰囲気の濃度は、処理容器であるチャンバー２０１内で、一様としているが、これに限るものではなく、液状膜１０４の面内で濃度分布をもたせてもよい。この場合には、図９のように、レベリング処理/乾燥処理装置２００の一部を変更し、溶剤雰囲気の供給口２１０が液状膜１０４上の面内において可動できるよう構成すればよい。また、被処理基板１０３自体を可動できるように構成すればよい。
【００８９】
この場合、液状膜１０４の膜厚に応じ、溶剤雰囲気の濃度を各所で調整して、平坦化を行うことが可能となる。また、各点の膜厚が所望値を満たすように制御する方法であれば、必ずしも溶剤濃度、被処理基板１０３の温度分布等、すべてのパラメータを制御する必要はなく、どれか1つでもよい。
【００９０】
また、本実施の形態では、レベリング処理、及び乾燥処理において、溶剤雰囲気の濃度、温度制御プレートの温度分布は、前述のものに限るものではなく、使用する塗布溶液の材料、被処理基板、塗布方法等の種類に応じて、変更することが可能である。
【００９１】
また、レベリング処理に用いる溶剤雰囲気には、液状膜１０４に使用された材料の溶剤に限らず、液状膜１０４に作用させたときに、液状膜１０４の流動性を促進するような材料であれば良い。また、液状膜１０４の表面張力を下げるように作用する界面活性剤等を含ませた溶剤でも良い。
【００９２】
また、本実施の形態では、液状膜１０４の表面に対する溶剤付加によって表面の流動性を促進させレベリングを行ったが、これに限るものではなく、
レベリング処理は、チャンバー２０１内に溶剤雰囲気を変化させずに一定濃度で供給し、温度制御プレート２０５を用いて、被処理基板１０３の温度を制御することで、平坦化することが可能である。
【００９３】
ここで、このようなレベリング処理について、図１０（ａ）乃至（ｃ）を参照し、具体的に説明する。
【００９４】
レベリング処理を開始した直後、図１０（ａ）に示すように、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））では、液状膜１０４の膜厚が大きくばらついた状態にある。
【００９５】
このとき、図１０（ｂ）に示すように、レベリング処理中、チャンバー２０１内の溶剤雰囲気の濃度は、一例に、５０％程度にして一定に保つ。
【００９６】
また、図１０（ｃ）に示すように、温度制御プレート２０５の温度を制御して、被処理基板１０３をステージ２０４上に載置したときの温度（＝２３℃）から、被処理基板１０３の中央部（Ｐ1と対応）で温度を３０℃程度に上げて、その温度に保つ。この場合、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）では、２０℃程度まで温度を下げ、中央部（Ｐ1と対応）との間に温度差を設ける。このレベリング処理の場合、被処理基板１０３の中央部（Ｐ1と対応）の温度を上げて、液状膜１０４の粘性を低下させ、より流動性を促進させている。これにより、液状膜１０４の表面に溶剤を供給する場合と同様に平坦化を行うことができる。
【００９７】
また、このとき、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）では、２０℃程度まで温度を下げ、レベリング処理中に、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）で、中央部（Ｐ1と対応）よりも温度が低くなるように設定されている。従って、被処理基板１０３の周縁部から中央部方向への固形分の移動を抑制することが可能となる。
【００９８】
本実施の形態では、乾燥処理において、チャンバー２０１内を排気し、減圧させた状態で、液状膜の溶剤を気化させているが、これに限るものでなく、以下のように変更できる。
【００９９】
例えば、溶剤の気化を促すべく、液状膜１０４の表面に不活性ガス（例：Ｎ2、Ａｒ）等による気流を供給して、乾燥処理を行うことができる。また、特に問題無ければ、空気を気流として用いてもよい。この場合、図１１に示すように、レベリング処理／乾燥処理装置２００において、雰囲気制御部２０２等を用い、上方からチャンバー２０１内にＮ2等の不活性ガスを送り込み、液状膜１０４の表面に気流を供給して溶剤を気化させ、乾燥処理を行うことができる。ここでは、前述の如く、レベリング処理／乾燥処理装置２００において、被処理基板１０３を載置するステージ２０４には、温度制御プレート２０５が設けられている。
【０１００】
尚、気流は、被処理基板１０３の上方からに限るものではなく、レベリング処理／乾燥処理装置２００において、チャンバー２０１内に、被処理基板１０３の下方から送り込み、被処理基板１０３の上方から排気するようにしてもよい。また、気流は、被処理基板１０３の表面に対して、一方向（横方向）に流してもよい。例えば、被処理基板１０３の一方（例：図１２の左側）から供給し、他方（例：図１２の右方向）に排気してもよい。ここで、このような乾燥処理について、図１２（ａ）乃至（ｃ）を参照し、具体的に説明する。図１２（ａ）乃至（ｃ）には、前述のレベリング処理、及び乾燥処理の状態を連続的に表すことにする。
【０１０１】
図１２（ａ）に示すように、レベリング処理を行い、各点の膜厚の差が一定の範囲に収まるように制御する。その後、乾燥処理を行い、液状膜１０３が所定の膜厚（例：４０００Å）に達するまで溶剤を気化させる。
【０１０２】
レベリング処理の終了後には、チャンバー２０１内へ不活性ガス（例：Ｎ2、Ａｒ）を送り込み、気流を液状膜１０４の表面に供給して溶剤を気化させ、乾燥処理を行う。ここでは、図１２（ｂ）に示すように、溶剤雰囲気の希釈用ガスであるＮ2を用い、その流量を５Ｌ（リットル）／min（分）程度にまで増加させて、チャンバー２０１内に送り込み、液状膜１０４の表面に気流を供給する。
【０１０３】
また、このとき、乾燥処理を行う過程で、被処理基板１０３の温度制御を行う。ここでは、図１２（ｃ）に示すように、温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）で、レベリング処理時の１５℃から徐々に１３℃程度まで温度を下げ、その後、乾燥処理を行う過程では、その温度に保つ。一方、被処理基板１０３の中央部（Ｐ1と対応）では、レベリング処理時と同じ２３℃（＝室温）程度に保つようにする。
【０１０４】
このように、レベリング処理中に、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）では、中央部（Ｐ1と対応）よりも温度が低く設定されており、周縁部から中央部方向への固形分の移動を低下させることが可能となる。
【０１０５】
本実施の形態において、乾燥処理は、液状膜１０４の溶剤が十分に気化され、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））で、液状膜１０４の膜厚が所定の膜厚に達して、変化しなくなった時点をもって終了する。
【０１０６】
本実施の形態では、このような場合に、乾燥処理中に、気流の流量を必要に応じて変化させ、被処理基板１０３の周縁部上において、液状膜１０４の膜厚の低下を抑えることができる。例えば、被処理基板１０３の周縁部の温度を低下させて、中央部と温度差を設けるだけではなく、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））の膜厚に応じ、気流を乾燥初期から終了時に掛けて増大させても良い。このような方法の場合には、被処理基板の周縁部上において発生する液状膜の固形分の中央部への移動を周縁部の方に押し戻しながら乾燥を行ってもよい。
【０１０７】
ここで、このような乾燥処理について、図１３（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図１３（ａ）乃至（ｃ）には、前述のレベリング処理、及び乾燥処理の状態を連続的に表すことにする。
【０１０８】
図１３（ａ）に示すように、レベリング処理を行い、その後、膜厚の差が一定の範囲に収まるように制御して、液状膜１０４が所定の膜厚（例：４０００Å）に達するまで乾燥処理行い、溶剤を気化させる。
【０１０９】
ここでは、レベリング処理の終了後、チャンバー２０１内へ不活性ガス（例：Ｎ2、Ａｒ）を送り込み、気流を液状膜１０４の表面に供給して溶剤を気化させ、乾燥処理を行う。具体的には、溶剤雰囲気の希釈用ガスであるＮ2を用いて、チャンバー２０１内に送り込み、液状膜１０４の表面に気流を供給する。このとき、図１３（ｂ）に示すように、乾燥処理の開始時から、その流量を５Ｌ（リットル）／min（分）まで増加させ、その後、略その流量に保ち、終了間際に２５００Ｌ（リットル）／min（分）程度にまで指数関数的に増加させる。
【０１１０】
このとき、乾燥処理を行う過程で、被処理基板１０３の温度制御を行う。ここでは、図１３（ｃ）に示すように、温度制御プレート２０５は、被処理基板１０３の周縁部（Ｐ3と対応）で、レベリング処理時の温度（＝２０℃）から徐々に１７℃程度まで温度を下げ、その後、乾燥処理を行う過程では、その温度に保つ。一方、被処理基板１０３の中央部（Ｐ1と対応）では、レベリング処理時の温度（＝３０℃）から２３℃（＝室温）程度まで下げ、その後、略その温度に保つようにする。本実施の形態において、乾燥処理は、液状膜１０４の溶剤が十分に気化され、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））で、液状膜１０４の膜厚が所定の膜厚（例：４０００Å）に達し、変化しなくなった時点をもって終了する。
【０１１１】
また、液状膜１０４に気流を供給して乾燥処理を行う場合には、レベリング処理／乾燥処理装置２００の一部を変更して、図１４に示すように、被処理基板１０３の外周の位置に、気流制御板２１１を設けるとよい。この位置に気流制御壁２１１を設けることにより、被処理基板１０３の周縁部上で気流を抑え、急激な乾燥（即ち、溶剤の気化）を抑制することができるため、周縁部において、液状膜１０４の膜厚の制御性を高めることができる。
【０１１２】
本実施の形態では、乾燥処理時に、被処理基板の回転を組合せることによって液状膜の膜厚差を一定の範囲内に収まるように制御して、溶剤を気化させることもできる。
【０１１３】
この場合には、レベリング処理／乾燥処理装置２００の一部を変更して、図  １５に示すように、回転系ステージ２１２を設け、これに被処理基板１０３を載置、及び固定し、レベリング処理、次いで乾燥処理を行うことができる。また、回転系ステージ２１２は、解析部２０９と接続されており、膜厚測定用光学系２０６の測定結果に基づいて、解析部２０９から回転系ステージ２１２に指示が送られ、被処理基板１０３の回転数を制御するように構成されている。
【０１１４】
例えば、レベリング処理の後、チャンバー２０１内を排気し、減圧した状態で乾燥処理を行い、この乾燥処理中に、所定のタイミングで被処理基板１０３を回転させ始め、その後、回転数を増加させながら、各点上において、液状膜１０４の膜厚を制御する。
【０１１５】
このような乾燥処理について、図１６（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図１６（ａ）乃至（ｃ）には、前述のレベリング処理、及び乾燥処理の状態を連続的に表すことにする。
【０１１６】
図１６（ａ）に示すように、レベリング処理後、各点上の膜厚の差が一定の範囲に収まるように制御しながら、所定の膜厚（例：４０００Å）に達するまで液状膜１０３の溶剤を気化させて、乾燥処理を行う。
【０１１７】
このとき、乾燥処理は、チャンバー２０１内を減圧した状態で行う。液状膜１０４中の溶剤を気化させるために、排気部２０３に備えられた真空ポンプを用い、−６０Ｔｏｒｒ／secでチャンバー２０１内の溶剤の雰囲気を外部に排気する。具体的には、図１６（ｂ）に示すように、チャンバー２０１内の圧力は、レベリング処理中には、７６０Ｔｏｒｒ程度に保たれ、その後、−６０Ｔｏｒｒ／secで溶剤の雰囲気を排気して、溶剤の蒸気圧である２Ｔｏｒｒ程度にまで低下させ、乾燥処理中には、その圧力に保たれる。
【０１１８】
また、図１６（ｃ）に示すように、レベリング処理は、被処理基板１０３を静止させた状態（＝回転数０ｒｐｍ）で行い、その後、乾燥処理工程では、被処理基板１０３を回転させ始め、途中から終了時に掛けて、回転数を３００ｒｐｍ程度に達するまで、指数関数的に急激に増加させる。
【０１１９】
この場合には、液状膜１０４の膜厚に応じて回転数を増大させ、遠心力によって液状膜１０４の流動を周縁部上に押し戻し、中央部上への固形分の移動を抑えることができる。また、このような方法は、前述の如く、気流を供給して乾燥処理を行う場合に適用することもできる。
【０１２０】
このような乾燥処理について、図１７（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図１７（ａ）乃至（ｃ）には、前述のレベリング処理、及び乾燥処理の状態を連続的に表すことにする。
【０１２１】
図１７（ａ）に示すように、レベリング処理の後、各点上において、膜厚差が一定の範囲に収まるように制御しながら、所定の膜厚（例：４０００Å）に達するまで液状膜１０３の溶剤を気化させて、乾燥処理を行う。
【０１２２】
このとき、レベリング処理の終了後、チャンバー２０１内へ不活性ガス（例：Ｎ2、Ａｒ）を送り込み、気流を液状膜１０４の表面に供給して、溶剤を気化させる。具体的には、図１７（ｂ）に示すように、溶剤雰囲気の希釈用ガスであるＮ2をチャンバー２０１内に５Ｌ（リットル）／min（分）程度で一定量送り込み、液状膜１０４の表面に気流を供給する。
【０１２３】
また、図１７（ｃ）に示すように、レベリング処理時は、被処理基板１０３を静止させた状態（＝回転数０ｒｐｍ）で行い、その後、乾燥処理中に被処理基板１０３を回転させ始め、途中から終了時に掛けて、回転数を３００ｒｐｍ程度に達するまで、指数関数的に急激に増加させる。この場合には、液状膜１０４の膜厚に応じて回転数を増大させ、遠心力によって、液状膜１０４の流動を周縁部上に押し戻し、中央部上への固形分の移動を抑えることができる。
【０１２４】
尚、各点の膜厚をモニターしながら制御した結果、一例に、気流の流量、及び回転数を指数関数的に増加させたが、これに限るものではない。被処理基板の回転数の制御、及び回転を開始するタイミングは、膜厚の状態に応じて、変更することができる。例えば、液状膜が所定の膜厚に達した段階で、被処理基板の回転数を直線状（＝一次関数状）に増加させて、膜厚を制御してもよい。
【０１２５】
このような乾燥処理について、図１８（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図１８（ａ）乃至（ｃ）には、前述のレベリング処理、及び乾燥処理の状態を連続的に表すことにする。
【０１２６】
図１８（ａ）に示すように、レベリング処理の後、被処理基板１０３上の各点（Ｐ1（中央部）、Ｐ2、Ｐ3（周縁部））において、膜厚差が一定の範囲に収まるように制御しながら、所定の膜厚（例：４０００Å）に達するまで液状膜１０３の溶剤を気化させて、乾燥処理を行う。
【０１２７】
このとき、レベリング処理の終了後、チャンバー２０１内へ不活性ガス（例：Ｎ2、Ａｒ）を送り込み、気流を液状膜１０４の表面に供給して、溶剤を気化させる。具体的には、図１８（ｂ）に示すように、溶剤雰囲気の希釈用ガスであるＮ2をチャンバー２０１内に５Ｌ（リットル）／min（分）程度で一定量送り込み、液状膜１０４の表面に気流を供給する。
【０１２８】
また、図１８（ｃ）に示すように、レベリング処理時は、被処理基板１０３を静止させた状態（＝回転数０ｒｐｍ）で行い、その後、乾燥処理時には、液状膜１０３が所定の膜厚（例：６.０μｍ）（＝図１８（ａ）を参照する）に達した時点で、被処理基板１０３を回転させ始め、回転数を３００ｒｐｍ程度に達するまで、直線状（＝一次関数状）に増加させる。この場合、液状膜１０４の膜厚に応じて、被処理基板１０３の回転数を増大させ、遠心力によって、液状膜１０４の流動を被処理基板１０３の周縁部上に押し戻し、中央部上への固形分の移動を抑えることができる。
【０１２９】
本実施の形態では、一例に、乾燥処理は、略固層膜の膜厚（例：４０００Å）に達し、液状膜１０４の膜厚が変化しなくなるまで（具体的には、液状膜１０４の固形分の濃度が８０％以上となるまで）行い、その後、ベーク処理を行って残留溶剤を気化させ、膜の安定化を図る。しかしながら、これに限るものではなく、液状膜の膜厚が未だ変化している段階で、乾燥処理を終了し、その後、ベーク処理を行うことも可能である。この場合、乾燥処理は、液状膜１０４が所定の膜厚（例：１．０μｍ）に達した時点で終了し、その後、ベーク処理を行って膜を安定化させ、固層膜（例：膜厚＝４０００Å）を形成することができる。
【０１３０】
尚、ここでは、液状膜１０４に気流を供給する場合等に備え、図１５に示すレベリング／乾燥処理装置２００に、前述の如く気流制御壁を設けることもできる（図１４の気流制御壁２１１を参照する）。
【０１３１】
以上、本実施の形態では、随時、各点上の膜厚をモニターしながら、レベリング処理、及び乾燥処理を行い、これらの処理の終了時まで、各処理パラメータ（＝チャンバー内の雰囲気濃度及び圧力、被処理基板の温度分布、乾燥処理に要する気流、被処理基板の回転数等）を制御したが、これに限るものではない。
【０１３２】
例えば、下記に示すように、レベリング処理、及び乾燥処理の初期段階において、各処理パラメータの値を時間に対して、フィッテングすることにより制御関数を導出し、それ以後、各処理の終了時まで、この導出された制御関数に基づいて制御を行ってもよい。
【０１３３】
ｆ（Ｐ、ｔ）＝０
ｆ（Ｔ、ｔ）＝０
ｆ（Ｖ、ｔ）＝０
ｆ（Ｒ、ｔ）＝０
Ｐ：チャンバー内の溶剤雰囲気の圧力
Ｔ：被処理基板の温度
Ｖ：気流の流量
Ｒ：被処理基板の回転数
ｔ：時間
また、前述の如く一度制御関数を導出した後では、その制御関数を解析部２０９に記憶させ、二枚目以降の被処理基板の処理においては、液状膜１０３の膜厚をモニターすることなく、解析部２０９の制御関数を参照しながら各処理を行うことができる。
【０１３４】
例えば、図１９に示すように、被処理基板１０３の回転数の制御によって乾燥処理を行う場合、時刻Ａ（＝乾燥処理の開始時）〜時刻Ｂまで、各点の液状膜１０４の膜厚を測定、及びモニターし、被処理基板１０３の回転数を初期段階まで制御する。（ここでは、一例に、液状膜１０４の膜厚は、ｄ＝−０．１６ｔ＋１０、（ｄ：膜厚、ｔ：時間）で変化する傾向を示す。）このとき、時刻Ａ〜Ｂまでの時間変化に対する被処理基板の回転数の変化をフィッテングにより関数として導出すると、被処理基板の回転数：Ｒ＝２．５ｅ0.7t  となる。従って、時刻Ｂ〜Ｃ（時刻Ｃ：乾燥処理の終了時）までは、関数：Ｒ＝２．５ｅ0.7t  に従って、被処理基板１０３の回転数を制御する。二枚目以降は、乾燥処理の開始時から終了時まで、制御関数：Ｒ＝２．５ｅ0.7tに従って、被処理基板１０３の回転数を制御すればよい。
【０１３５】
尚、被処理基板の横方向へ溶液の移動に伴い、固形分が移動することのない場合には、乾燥時の被処理基板の温度、乾燥処理の気流、チャンバー内の雰囲気濃度、及び圧力の各条件は、予めテスト用基板を用いて各条件を変更しつつ、基板中心、塗布開始位置、塗布終了位置を少なくとも含む複数点において反射光計測による膜厚測定を行い、それらの結果の中から液状膜の膜厚が、一方向、または基板中心から外周に向けて反射光の干渉縞が生じるときの条件に定めればよい。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態では、一例に、液状膜を形成した後、レベリング処理、次いで、乾燥処理を連続して行い、これら処理工程の各々において、必要に応じ、液状膜の膜厚差を制御しながら、フォトレジスト膜、層間絶縁膜等、固形分からなる膜を被処理基板上に形成する。従って、被処理基板上に液状膜を形成した後、液状膜の各点の膜厚が所定の範囲内に収まっていれば、レベリング処理を行わずに、乾燥処理を行うこともできる。また、レベリング処理後、液状膜の材料によっては、乾燥処理中に固形分が殆ど移動することのないものもあり、その場合には、前述の如く、特に、膜厚を制御せずに、従来の方法で液状膜の溶剤を気化させて、乾燥処理を行うこともできる。この場合には、被処理基板の中央部と周縁部において、温度の大小関係を逆にして、乾燥処理を行っても良い。即ち、乾燥処理を行う過程で、被処理基板の中央部では、周縁部よりも、温度を低くして、液状膜の溶剤を気化させることもできる。
【０１３７】
その他、本発明の主旨を逸脱しない限り、レベリング／乾燥処理装置の構成は、適宜変更可能であり、実際に塗布する被処理基板、溶液を用いて本実施の形態に記載したような実験を行って各条件を決定すると良い。
【０１３８】
【発明の効果】
本発明では、溶液（＝薬液）を供給して、被処理基板上に液状膜を形成し、その後、平坦化処理、乾燥処理等、この液状膜を処理する過程で、その膜厚の測定、及び制御を行う。このようにすると、被処理基板上に、フォトレジスト膜等の固形分の膜を、膜厚が略均一で、尚且つ、表面の平坦度が高い状態で形成することができる。
【０１３９】
以上のようにして、本発明では、各種製品の歩留まりを高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態において、被処理基板上の液状膜を処理する手順を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態に関し、被処理基板上に液状膜を形成する装置を表す斜視概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に関し、被処理基板上の液状膜を処理する装置を表す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態において、被処理基板上の液状膜の処理方法に関係する図である。
【図５】本発明の実施の形態に関し、レベリング処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、液状膜に供給する溶剤雰囲気の濃度、及び温度制御プレートの温度分布（＝被処理基板の温度分布に対応）の変化を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、チャンバー内の圧力、及び温度制御プレートの温度分布（＝被処理基板の温度分布に対応）の変化を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布の変化を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態の効果を表す図である。
【図９】本発明の実施の形態の変更例に関し、被処理基板上の液状膜を処理する装置を表す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態に関し、レベリング処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、液状膜に供給する溶剤雰囲気の濃度、及び温度制御プレートの温度分布（＝被処理基板の温度分布に対応）の変化を表す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例に関し、被処理基板上の液状膜を処理する装置を表す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態の変形例に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、液状膜に供給する気流の流量、及び温度制御プレートの温度分布（＝被処理基板の温度分布に対応）の変化を表す図である。
【図１３】本発明の実施の形態の変形例に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、液状膜に供給する気流の流量、及び温度制御プレートの温度分布（＝被処理基板の温度分布に対応）の変化を表す図である。
【図１４】本発明の実施の形態の変形例に関し、被処理基板上の液状膜を処理する装置を表す概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態の変形例に関し、被処理基板上の液状膜を処理する装置を表す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態の変形例に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、チャンバー内の圧力、及び被処理基板の回転数の変化を表す図である。
【図１７】本発明の実施の形態の変形例に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、液状膜に供給する気流の流量、及び被処理基板の回転数の変化を表す図である。
【図１８】本発明の実施の形態の変形例に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、液状膜に供給する気流の流量、及び被処理基板の回転数の変化を表す図である。
【図１９】本発明の実施の形態の変形例に関し、レベリング処理、及び乾燥処理において、被処理基板上の液状膜の膜厚分布、及び被処理基板の回転数の変化を表す図である。
【符号の説明】
１００・・・スキャン塗布処理部、１０１、２０４・・・ステージ
１０２・・・溶液供給用ノズル、１０３・・・被処理基板
１０４・・・液状膜、２００・・・レベリング／乾燥処理装置
２０１・・・チャンバー、２０２・・・雰囲気制御部
２０３・・・排気部、２０５・・・温度制御プレート
２０６・・・膜厚測定用光学系、２０７・・・光源
２０８・・・反射光受光部、２０９・・・解析部
２１０・・・供給口、２１１・・・・気流制御壁
２１２・・・回転系ステージ
【図１】
0003696164.tif 000002
【図２】
0003696164.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003696164.tif 000016
【図１６】
0003696164.tif 000017
【図１７】
0003696164.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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