(57)【要約】      （修正有）【課題】レジスト層から適正量の溶媒を揮発させて、露光後の正確なレジストパターンを実現するレジスト膜形成装置並びに方法を提供する。【解決手段】基板を回転させながらレジスト４を滴下して回転延伸させ、基板２にレジスト４が塗布された試料を加熱する。このとき、計量部４２により加熱されている試料の重量を計量する。そして、計量された試料の重量に基づいて、試料に塗布されたレジスト４から一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い基板２上にレジスト層Ｒｎを成膜する工程を実行する。さらに、試料に成膜されたレジスト層Ｒｎ上にさらにレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、試料に複数のレジスト層を積層する。【選択図】図６
2013080732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させる塗布部と、
前記基板に前記レジストが塗布された試料を加熱する加熱部と、
前記加熱部で加熱されている前記試料の重量を計量する計量部と、
前記計量部により計量された前記試料の重量に基づいて、前記試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで前記加熱部に加熱を行わせ前記基板上にレジスト層を成膜する工程を実行し、さらに、前記塗布部と前記加熱部を同様に制御して前記試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、前記試料に複数のレジスト層を積層する制御を行う制御部と、
を有するレジスト膜形成装置。
【請求項２】
形成する前記レジスト膜のうち、最下層のレジスト層から最上層のレジスト層にかけて前記溶媒の揮発量の閾値を大きい値に設定し、前記制御部は、各レジスト層の溶媒の揮発量が対応する閾値に達するまで前記加熱部による加熱を行うよう制御する
請求項１に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項３】
前記試料が前記加熱部で加熱されているときに前記試料の水平度を維持する水平度維持部、をさらに有する
請求項２に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項４】
前記加熱部は、閉じた空間に前記試料を閉じ込めて加熱する
請求項３に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項５】
前記塗布部の回転ステージ上に配置されて前記試料を上面に載置する搬送トレイと、
前記塗布部と前記加熱部との間で前記試料を載置した状態の前記搬送トレイを搬送する搬送部と、をさらに有する
請求項４に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項６】
前記基板の上面かつ外周部付近に円筒状の容器、が設けられる
請求項５に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項７】
前記円筒状の容器の下面に粘着剤が塗布され、前記円筒状の容器の下面と前記基板の上面とが密着している
請求項６に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項８】
前記塗布部が配置された空間と前記搬送部が配置された空間を仕切るための第１仕切り部と、
前記搬送部が配置された空間と前記加熱部が配置された空間を仕切るための第２仕切り部と、をさらに有し、
前記制御部は少なくとも、前記塗布部によるレジスト塗布中は第１仕切り部を閉じ、前記加熱部による加熱中は第２仕切り部を閉じるように制御する
請求項１に記載のレジスト膜形成装置。
【請求項９】
基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させることと、
前記基板に前記レジストが塗布された試料を加熱することと、
加熱されている前記試料の重量を計量することと、
計量された前記試料の重量に基づいて、前記試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い前記基板上にレジスト層を成膜する工程を実行することと、
さらに、前記試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、前記試料に複数のレジスト層を積層すること
を含むレジスト膜形成方法。
【請求項１０】
基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させること、
前記基板に前記レジストが塗布された試料を加熱すること、
加熱されている前記試料の重量を計量すること、
計量された前記試料の重量に基づいて、前記試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い前記基板上にレジスト層を成膜する工程を実行すること、
さらに、前記試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、前記試料に複数のレジスト層を積層すること、
前記複数のレジスト層からなるレジスト膜に、半透過部を有するマスクを介し光を照射して露光すること、
露光後の前記試料を現像して前記レジスト膜に所定パターンを形成すること、
を含む金型原版製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レジスト膜形成装置、レジスト膜形成方法、金型原版製造方法及び金型原版に関し、特にリソグラフィ技術を応用してレジスト膜に３次元のパターン加工を行い、そのパターンを元に金型原版の加工を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なリソグラフィの工程では、まず、スピンコーターで基板を回転（例えば３０００ｒｐｍ、２０秒間）させて、基板上にレジストを均一に塗布する。次に、表面処理を施した平坦な金属プレート（ホットプレート）を使用してプリベークを行い、レジスト層内の溶媒（溶剤）を揮発させる。次に、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等を搭載した露光装置によって所定パターンが形成されたマスクを介してレジスト層に光を照射する。次に、レジスト層が塗布された基板を現像液に浸し、レジスト層の露光されなかった部分を除去する。最後に、レジスト層内に浸透した現像液を揮発させる目的のためにポストベークを行う。
【０００３】
ところで、３次元のリソグラフィ技術において、目的の物品の高さ方向の大きさ（例えば１００μｍ）を大きくするためには、基板に厚膜のレジストを塗布する必要がある。この場合、図１に示すように、スピンコーター１０１を回転させながら基板１０２にレジスト１０３を塗布し、加熱した平坦な金属プレート（ホットプレート）を用いてプリベークを行う。この工程を繰り返すことによって、レジストの厚膜塗布が可能となる（図１右側参照）。図１の例では、基板１０２上に第１レジスト層Ｒ１から第２０レジスト層Ｒ２０が形成されている。
【０００４】
このようにして形成した３次元形状のレジストパターンを利用して金型原版（マスター）を作成し、これを転写してレプリカを作成する。そして、レプリカを使って所望の部品を量産する。
【０００５】
しかし、上述の方法を用いてレジストを繰り返し塗布した場合、図２に示すとおり、現像残りＲ´が発生してしまう。現像残りは、レジストの現像が不完全となって必要のない箇所にレジストが残る現象である。その原因として、最初に塗布したレジスト層が、その後のレジストの積層により過熱されてしまい、想定以上にレジスト層内の溶媒が揮発された結果、現像残りが発生することが考えられる。これに対し、最初に塗布したレジスト層に現像残りが発生することを抑えるために加熱を弱めた場合、最後に塗布したレジスト層（例えば第２０レジスト層Ｒ２０）が生乾き状態となってしまう。
【０００６】
この問題を解決する手段としては、試料（基板）の周辺に土手を設けて、ヘラ状のスキージでレジストを擦り広げる方法が考えられる。しかし、この場合、加熱不足により、塗布した厚膜のレジスト層の中心部分で必要な溶媒の揮発が行われない。
【０００７】
図３に、一例としてレジスト層内に９％を超える溶媒が残留した場合の露光後のぼけたパターンを示す。矩形状であるはずのレジストパターンＰ１の辺が歪んでおり、矩形の内部にもシワＰ１ａのようなパターンが多数発生している。
【０００８】
図４は、レジスト層内の溶媒が適正に揮発した場合の露光後のファインパターンを示している。全体としてレジスト層内の溶媒を適正なレベル（例えば９％以下）まで揮発した場合、図４に示すような、歪みのない矩形状のレジストパターンＰ２が得られる。
【０００９】
ウェーハ上に正確なパターンの微細構造体を形成する技術として、例えば、特許文献１には、ウェーハ上に形成された微細構造体のパターンを崩壊させることなく乾燥処理を行えるようにした、微細構造体の処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１３０６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
リソグラフィ技術を応用して、特に３次元形状を形成する際、高さ方向に従来の半導体やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で実施された範囲を大きく超える領域でのレジストの厚膜塗布が必要である。そのためには、各レジスト層の形成、積層の工程において、さらに精密な露光形状を必要とされる。
【００１２】
本開示は、上記の状況を考慮してなされたものであり、レジスト層から適正量の溶媒を揮発させて、露光後の正確なレジストパターンを実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一側面において、基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させ、基板にレジスト４塗布された試料を加熱する。このとき、計量部により加熱されている試料の重量を計量する。そして、計量された試料の重量に基づいて、試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い基板上にレジスト層を成膜する工程を実行する。さらに、試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、試料に複数のレジスト層を積層することにより厚膜のレジスト膜を形成する。
【００１４】
本開示の一側面によれば、積層する各レジスト層の溶媒の揮発量を個別に管理しながら加熱を実行できるので、各レジスト層から適正量の溶媒を揮発させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示の一側面によれば、レジスト層の溶媒の揮発量を管理しながらレジスト層を積層することにより、各レジスト層から適正量の溶媒を揮発させて、露光後の正確なレジストパターンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のリソグラフィ工程の概略を示す説明図である。
【図２】現像残りの説明図である。
【図３】レジスト層の溶媒の揮発量が不適切な場合におけるレジストパターンの一例を示す概略平面図である。
【図４】レジスト層の溶媒の揮発量が適切な場合におけるレジストパターンの一例を示す概略平面図である。
【図５】本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成方法を利用した金型原版製造方法の概要を示す説明図である。
【図６】本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成装置の構成例を示す説明図である。
【図７】本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成方法を用いて生成された試料の膜厚測定箇所の例を示す平面図である。
【図８】本開示の一実施形態における試料の膜厚を測定した結果を示すグラフである。
【図９】本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成方法のベーク時間と溶媒残量との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成方法により生成されたレジスト膜の一例を示す断面図である。
【図１１】Ａ〜Ｃは、従来の加工技術を用いて生成された金型原版の表面を撮影した写真例であり、Ａは螺旋加工、Ｂはライン走査送り加工、Ｃは非球面加工旋盤によるものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本開示を実施するための形態の例（以下、「本例」ともいう）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．一実施形態（オーブン室：計量器を備える例）
２．その他
【００１９】
＜１．一実施形態＞
以下、本開示の一実施形態に係るレジスト膜形成方法を利用した金型原版製造方法を説明する。
【００２０】
［金型原版製造方法］
図５は、本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成方法を利用した金型原版製造方法の概要を示す説明図である。
本開示の一実施形態における金型原版製造方法には、大きく分けて、レジスト塗布工程、加熱工程、露光工程、現像工程及び転写工程があり、塗布工程と加熱工程を繰り返し行うことによって基板へのレジストの厚膜塗布を実現している。
【００２１】
（レジスト塗布工程）
スピンコーター１を利用してガラスなどの基板２を水平面で回転（一例として１０００ｒｐｍ、２０秒間）させながらレジスト４を滴下して回転延伸させ、試料上にレジストを均一に塗布する工程である。スピンコーター１は塗布部５の一要素である。
このレジスト塗布工程において、基板２の周囲もしくは基板２の上面かつ外周部に土手部３（壁）を設けることが望ましい。土手部３を設けることにより、塗布後に径方向に延伸したレジストの円周部が土手部３に接触及び係止され、レジストの厚膜塗布が可能となる。一例としてフッ素樹脂のポリ四フッ化エチレンである所謂テフロン（登録商標）を用いて、高さ０．６ｍｍの土手部３を設ける。
【００２２】
レジスト４は、パターン形成に必要な、光や電子線などの光量子に対して感光性を持つ材料であればよい。一例として、本例では、光、Ｘ線又は電子ビームの照射により、現像液に不溶性又は難溶性となり、現像後まで基板表面に残る特性を持つネガ型レジストを用いる。目的の形状に応じて逆の特性を持つポジ型レジストを適宜用いることも可能である。
【００２３】
（加熱工程）
レジスト４が塗布された基板２、すなわち試料をオーブンなど箱型の加熱部６で加熱する工程（ベークとも呼ばれる）である。箱形の閉じた空間を持つ加熱部６で加熱することにより、熱せられた空気と試料から発生する蒸気を箱内に閉じ込め、レジスト層の過熱や溶剤の蒸発し過ぎを防止して、溶剤の揮発量の調節が容易になる。本例では、一つのレジスト層を１００℃で５分間加熱する。
この加熱工程において、加熱されている試料の重量を計量する。そして、計量された試料の重量に基づいて、試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い、基板２上にレジスト層Ｒｎを成膜する。この計量と計量結果に基づく制御を行うことが、本開示の大きな特徴である。計量方法については、図６を参照して後述する。
なお、この加熱工程においても、試料に土手部３が設けてあることにより、径方向に延伸したレジストの周縁部が土手部３に接触及び係止され、熱で流れだすことを防止し、レジストの厚膜塗布が可能となる。
【００２４】
上記のレジスト塗布工程と加熱工程を所定回数繰り返して試料にレジスト層を積層し、基板２上に複数のレジスト層からなるレジスト膜Ｒを目的の厚さに形成する。
【００２５】
（露光工程）
複数のレジスト層Ｒｎが積層されてなるレジスト膜Ｒに、露光量の部分的な制御のために半透過部を持たせたマスクを介して光を照射する工程である。
例えば、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等を搭載した露光装置によって、所定パターンが形成されたマスク７を介してレジスト層が積層されたレジスト膜Ｒに光源８の光を照射する。マスク７には、レジスト膜Ｒを３次元加工するために半透過部を有するグレートーンマスクあるいはハーフトーンマスクと呼ばれるものを使用する。
【００２６】
（現像工程）
露光後の試料を現像してレジスト膜Ｒに、３次元の所定パターンを形成する工程である。
例えば、露光した試料を現像液に浸し、レジスト膜の露光されなかった部分を除去する。一般に、現像後に、レジスト膜Ｒ内に浸透した現像液をリンス液で洗い流す処理や、付着した現像液やリンス液を揮発させる目的のためにポストベークと呼ばれる加熱処理が行われることが多い。本開示においても、リンス液による洗浄やポストベークを行ってもよい。
【００２７】
上記現像工程が終了すると、３次元の所定パターンを形成した金型原版が得られる。この金型原版の３次元の所定パターンを樹脂等に転写してレプリカ（金型）を作製する。
【００２８】
［レジスト膜形成装置の構成例］
次に、金型原版製造工程におけるレジスト塗布工程及び加熱工程を実行し、レジスト膜を形成するレジスト膜形成装置について説明する。
図６は、本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成装置の構成例を示す説明図である。
本開示の一実施形態におけるレジスト膜形成装置１０は、レジストを塗布するスピンコーター室２０、搬送室３０、試料を加熱するオーブン室４０の３つの空間から構成される。
【００２９】
スピンコーター室２０には、塗布部５として、スピンコーター１と、試料の上面からレジスト４を塗布するためのレジスト供給部（ノズル２４）が具備されている。スピンコーター室２０の下部にスピンコーター１（回転部の一例）の回転ステージがあり、回転ステージの上面には搬送トレイ２２が配置されている。試料を搬送トレイ２２に載置した状態で回転し、ノズル２４よりレジスト４を滴下する。搬送トレイ２２及び基板２の上面には、レジスト４の厚塗りを可能とするスピンカップ２３が、スピンコーター１の回転によっても位置ずれしないよう設置されている。
【００３０】
スピンカップ２３は、土手部３と同機能を有し、一例として基板２と対向する側の底部が存在しない、円筒状（もしくは円錐状）の容器である。スピンカップ２３の形状は、塗布中の排気やレジストの跳ね返り、後の加熱時に発生する蒸気の対流（加熱効率や品質）などを考慮してある。スピンカップ２３は、基板２の上面に設けられ、円筒状の筒部（もしくは円錐状の円錐面）の下面が基板２の上面の外周部付近に位置している。
このスピンカップ２３の下面には、接着剤２３ｓが塗布されており、この下面と基板２の上面が密着している。それにより、試料とスピンカップ２３との隙間からレジストが漏れ出ることを防止している。また、スピンカップの上面には蓋部が設けられ、この蓋部におけるレジスト４の滴の落下コースに当たる部分にレジスト滴通過用の穴２３ｈが形成されている。
【００３１】
スピンコーター室２０とオーブン室４０の中間には、搬送室３０が設けられている。搬送室３０内には、試料、スピンカップ２３及び搬送トレイ２２の３点を同時に搬送するための搬送部３１が存在する。搬送部３１は、搬送ロボット３２を有し、搬送ロボット３２の第１アーム３３と第２アーム３４を移動させて搬送トレイ２２を、スピンコーター室２０とオーブン室４０間で搬送する。
【００３２】
オーブン室４０には、試料を加熱するための加熱部６を有する。本例では、一例として加熱部６にオーブンを適用している。オーブンは、熱せられた空気と試料から発生する蒸気をその内部に閉じ込め、レジスト層の過熱や溶剤の蒸発し過ぎを防止して、溶剤の揮発量の調節を容易にする。
加熱部６の下側には、試料に塗布したレジスト内の溶媒の揮発量を測定するために、試料の重量を計量する計量器４２（計量部の一例）が設けられている。計量器４２はその上面が水平となるように設置されている。さらに、加熱中に試料の水平が維持できるために計量器４２の下側に、精密な水平度の維持を行う水平器４３（水平度維持部の一例）が設けてある。
【００３３】
スピンコーター室２９と搬送室３０、及び搬送室３０とオーブン室４０との間には、それぞれ仕切り部として、第１シャッター２１及び第２シャッター４１が存在する。
スピンコーター室２０と搬送室３０間にある第１シャッター２１は、スピンコーター室２０で塗布したレジストが搬送室３０内の搬送ロボット３２へ飛散することを防止するためのものである。
また、搬送室３０とオーブン室４０間にある第２シャッター４１は、オーブン室４０からの温風がスピンコーター室２０へ流入することにより、スピンコーター室２０内の試料が加熱されてレジストから溶媒が揮発するのを防止するために設けられている。
【００３４】
レジスト膜形成装置１０は、スピンコーター室２０、搬送室３０及びオーブン室４０が備えるこれらの各設備の動作を制御するための制御装置５０を備える。
制御装置５０は、塗布部５のレジスト供給動作を制御する供給制御回路５２、スピンコーター１の回転動作を制御する回転駆動回路５３、第１及び第２シャッター２１，４１の開閉動作を制御する開閉駆動回路５４、並びに搬送ロボット３２の搬送動作を制御する搬送駆動回路５５、加熱部６の加熱動作を制御する加熱制御回路５６を備える。
また計量器４２から入力されるアナログ信号の測定データをデジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路（以下、「ＡＤＣ」と記す。）５７、及びレジスト層から揮発する溶媒の許容量の閾値を記憶する不揮発性のメモリ素子５８（記憶部の一例）を備える。なお、揮発性のメモリ素子を使用する場合は、制御装置５０を稼動するたびに予め閾値をメモリ素子に記憶させる必要がある。メモリ素子５８には、レジスト塗布条件、レジスト加熱条件、溶媒の揮発量の閾値などが記憶されている。
【００３５】
さらに、これらの各回路５２〜５７やメモリ素子５８に制御信号を出力したり、データの入出力を行ったりし、各回路５２〜５７やメモリ素子５８の動作の制御及び演算を実行する制御部５１を備える。制御部５１は、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などの演算処理装置が適用され、メモリ素子５８に記憶されたプログラムやデータに基づいて、目的とする制御及び演算を実行する。
【００３６】
［レジスト膜形成方法］
まず、スピンコーター室２０において、スピンコーター１の回転ステージの上に設置された搬送トレイ２２に基板２を配置する。
【００３７】
制御部５１は、監視員の手動入力による信号もしくはセンサ（図示略）から出力される信号を検出して、搬送トレイ２２に基板２が配置されたことを確認した後、メモリ素子５８に記憶されたプログラムに従って供給制御回路５２に制御信号を出力する。供給制御回路の制御の下、レジスト供給部のノズル２４から適量のレジスト４を供給する。ノズル２４から供給されたレジスト４は、スピンカップ２３の上面（蓋部）に形成されたレジスト供給用の穴２３ｈを通過して、基板２に滴下される。
【００３８】
基板２にレジスト４を滴下した後、制御部５１は、回転駆動回路５３に制御信号を出力し、スピンコーター１の回転ステージを回転させる。スピンコーター１の回転ステージを所定の回転数で数十秒間、例えば１０００ｒｐｍで２０秒間回転させる。基板２に滴下されたレジスト４は、回転の遠心力により径方向に延伸し、基板２上に第１のレジスト層が均一に塗布される（初回のレジスト塗布工程）。
【００３９】
スピンコーター１の回転数が大きいほど、回転延伸後のレジスト層の膜厚が薄くなる。一般に、膜厚が薄いほど、加熱処理時の管理がしやすいとされる。一方、本開示の一実施形態に係るレジスト膜形成方法によれば、積層する各レジスト層の溶媒の揮発量を管理しながら加熱・成膜するので、従来よりも膜厚の薄いレジスト層でも均一性のよいレジスト層を成膜することができる。したがって、スピンコーター１の回転数を例えば１０００ｒｐｍに下げ、一つのレジスト層の膜厚を厚くしてレジスト膜を構成するレジスト層の層数を少なく抑えられる。それゆえ、レジスト層の成膜工程（塗布工程、加熱工程）が減り、レジスト膜形成時間及び金型原版製造時間を短縮できる。
【００４０】
第１層のレジスト層を塗布した後、制御部５１は、スピンコーター１の回転を停止させ、開閉駆動回路５４に制御信号を出力し、第１及び第２シャッター２１，４１を順次開ける。そして、搬送駆動回路５５に制御信号を出力して搬送ロボット３２を制御し、スピンコーター室２０にある第１のレジスト層が塗布された基板２（試料）が載置された搬送トレイ２２を、搬送室３０を経由してオーブン室４０へ搬送し、計量器４２の上面に載置する。搬送ロボット３２の第１及び第２アーム３３，３４が搬送室３０側へ戻った後、第２シャッター４１が閉じられる。このときスピンコーター室２０への温風の流入を防止する目的で、第１シャッター２１を第２シャッター４１に優先して閉じるとよい。
【００４１】
制御部５１は、計量器４２からの出力信号を検出するなどして、試料を載せた搬送トレイ２２がオーブン室４０の計量器４２に配置されたことを確認した後、計量器４２から加熱前（加熱直後）の試料の重量を測定したデータを取得する。その後、制御部５１は、メモリ素子５８に記憶されたプログラムに従って加熱制御回路５６に制御信号を出力し、試料を一定温度で加熱する。計量器４２は、試料の加熱中、試料の重量を測定したデータを、定期的にＡＤＣ５７を通じて制御部５１へ供給する（初回の加熱工程）。なお、制御部５１は、試料がオーブン室４０へ搬送されるまでに、オーブン室４０内の環境を加熱時と同じ状態にしておくとよい。
【００４２】
制御部５１は、加熱前の試料の重量と加熱中の試料の重量から、第１のレジスト層の溶媒の揮発量を随時計算し、その結果をメモリ素子５８に記憶された第１のレジスト層の揮発量の閾値と比較する。
【００４３】
第１のレジスト層の溶媒の揮発量が規定の溶媒の揮発量に達している場合、制御部５１は、開閉駆動回路５４及び搬送駆動回路５５へ制御信号を出力し、第２シャッター４１を開ける。そして、搬送ロボット３２により試料が載置された搬送トレイ２２を搬送室３０へ搬送し、第２シャッター４１を閉じる。次に、制御部５１は、第１シャッター２１を開けさせ、搬送トレイ２２をスピンコーター室２０へ再度搬送し、スピンコーター１の回転ステージの上に配置し、第１シャッター２１を閉じる。
【００４４】
制御部５１は、供給制御回路５２及び回転駆動回路５３を制御し、試料すなわち基板２の第１のレジスト層の上に、さらに第２のレジスト層を均一に塗布する（２回目のレジスト塗布工程）。レジスト層を重ねても、試料上に固定されたスピンカップによって、レジストの厚膜塗布が可能となる。
【００４５】
試料に第２のレジスト層を塗布後、制御部５１は、開閉駆動回路５４及び搬送駆動回路５５を制御し、第２のレジスト層が塗布された試料が載置された搬送トレイ２２をオーブン室４０へ搬送し、上記の加熱処理を再度実行する（２回目の加熱処理）。
【００４６】
そして、制御部５１は、加熱前の試料の重量と加熱中の試料の重量から、第２のレジスト層の溶媒の揮発量を随時計算し、その結果をメモリ素子５８に記憶された第２のレジスト層の揮発量の閾値と比較する。
【００４７】
第２のレジスト層の溶媒の揮発量が規定の溶媒の揮発量に達している場合、制御部５１は、試料を載せた搬送トレイ２２をオーブン室４０からスピンコーター室２０へ搬送し、試料に第３のレジスト層の塗布を行う。また、第３のレジスト層を塗布後、試料を載せた搬送トレイ２２をスピンコーター室２０からオーブン室４０へ搬送し、試料の加熱を行う。そして、制御部５１は、加熱前の試料の重量と加熱中の試料の重量から、第３のレジスト層の溶媒の揮発量を随時計算し、その結果をメモリ素子５８に記憶された第３のレジスト層の揮発量の閾値と比較し、比較結果に応じて次の制御を行う。このようなレジスト塗布工程と加熱工程を繰り返し実行することにより、目標の層数となるまで試料にレジスト層を積層し、レジストの溶媒の残存量が適量に調整された厚膜のレジスト膜Ｒを形成する（３回目以降のレジスト塗布工程及び加熱工程）。
【００４８】
試料に厚膜のレジスト膜Ｒを形成した後、図５に示したように、複数のレジスト層が積層されてなるレジスト膜Ｒに、露光量の部分的な制御のために半透過部を持たせたマスク７を介して光を照射する（露光工程）。
【００４９】
そして、露光後の試料を現像液に浸して現像する（現像工程）。現像が完了すると、レジスト膜Ｒに３次元の所定パターンを形成した金型原版が得られる。
【００５０】
この３次元の所定パターンの構造を持つ金型原版を加熱し、それを樹脂等に押し当てて樹脂に３次元の所定パターンの構造を転写することでレプリカ（金型）を作製する。このレプリカを用いて成形品の生産を行う。
【００５１】
［金型原版についての測定データ］
以下、本開示による方法で製造された金型原版についての測定データを元に、本開示の一実施形態による効果を説明する。
【００５２】
図７は、ある試料についてレジスト膜の膜厚を測定した箇所を示している。図８は、その試料についてレジスト膜の膜厚を測定した結果を示すグラフである。
図７に示す試料６１は、本開示のレジスト膜形成方法を用いてレジスト膜を形成した試料を、一例として矩形に切り出したものである。この例では、矩形の長手方向に沿った４箇所（地点１〜４）の膜厚を測定している。この測定データを、図８に示すように、横軸に測定箇所、縦軸に膜厚をとり、従来の手法による測定データとともにプロットした。
【００５３】
図８に示すように、従来の手法（改善前：破線）では、測定箇所によってレジスト膜の膜厚に約７８μｍの差があったが、本開示の一実施形態に係るレジスト膜形成方法（改善後：実線）では、例えば５００μｍ厚のレジスト膜の膜厚の差が約１２μｍと大幅に改善されている。これは、複数のレジスト層が積層されてなるレジスト膜の膜厚が、測定箇所に関わらずほぼ均一であることを示している。
【００５４】
図９は、試料に対するベーク時間（分）と溶媒残量（％）の関係を示したグラフである。
ベーク時間は、レジスト層ごとの加熱時間を積算した時間である。図９の例では、あるレジストを用いてレジスト膜を形成したときの加熱処理の積算時間が４０分を超えると、溶媒残量が９％以下に減少し、溶媒残りが発生しないという結果が得られた。
【００５５】
図１０は、本開示の一実施形態に係るレジスト膜形成方法により形成されたレジスト膜の一例の断面図である。
図１０に示すように、本開示の一実施形態に係るレジスト膜形成方法によりを用いることにより、５００μｍの厚みを持つレジスト膜Ｒの膜厚を均一に形成することができている。
【００５６】
図１１Ａ〜Ｃは、従来の加工技術（機械加工）を用いて生成された金型原版の表面を撮影した写真例であり、図１１Ａは螺旋加工による加工表面、図１１Ａはライン走査送りによる加工表面、図１１Ｃは非球面加工旋盤を用いた加工表面を示している。
図１１Ａ〜図１１Ｃの例では、いずれも金型原版表面に明部７１と暗部７２の繰り返しが出現していることから、表面が平坦ではないことがわかる。これに対し、本開示の一実施形態に係るレジスト膜形成方法によれば、図１０に示すように厚膜（例えば５００μｍ）であっても均一性の高いレジスト膜が形成されるので、試料（金型原版）の表面を精度よく平坦にすることができる。
【００５７】
以上説明したように、本開示の一実施形態によれば、レジスト層の溶媒の揮発量を管理しながらレジスト層を積層することにより、各レジスト層において均一な溶媒の揮発量を確保できる。それゆえ、露光後のレジスト膜にクリアなパターン形成が実現され、また露光後の現像において現像残りが発生しない。したがって、従来（例えば１００μｍ）と比較して、積層後のレジスト膜が厚膜（例えば５００μｍ）であっても均一性及び品質の高いレジスト膜を形成できる。
また、オーブン室においてオーブン加熱を実施したことのより、最下層もしくはこれに近い層のレジスト層の過熱が抑制され、現像残りが発生せず、品質のよいレジスト膜を形成できる。
さらに、オーブン室内の加熱部の下側に、精密に水平度を維持する水平器を設置したことにより、加熱時に水平度を確保して、塗布後のレジストの面内均一性を良好にすることができる。
【００５８】
＜２．その他＞
上述の一実施形態に係るレジスト膜形成方法において、複数のレジスト層を構成する各レジスト層の溶媒の揮発量の閾値を一定値としてもよいが、図１のように早い段階で成膜されたレジスト層は加熱機会が増え溶媒の揮発量が多くなる傾向にあることを反映して、レジスト層ごとに閾値を異ならせてもよい。一例として、早い段階で成膜されるレジスト層の溶媒の揮発量の閾値を小さく設定し、遅い段階で成膜されるレジスト層の溶媒の揮発量の閾値を順次大きくして目標とするレジスト膜全体の揮発量に近づける又は同じ値に設定する。このように、レジスト層ごとに段階的に揮発量の閾値を適切に設定した場合、レジスト層の加熱を個別に調整して残存する溶媒を適切な量に調整することができる。それゆえ、複数のレジスト層から形成したレジスト膜の現像残りの防止に繋がり、金型原版の品質向上が図られる。
【００５９】
また、図６に示すレジスト膜形成装置においては、１室のスピンコーター室２０と１室のオーブン室４０を設け、搬送部３１により搬送トレイ２２がこれらの間を往復するように構成することによって、レジスト膜の厚膜化を実現している。さらに、積層する層分のスピンコーター室２０とオーブン室４０を設けて、シリアルな成膜工程（ライン工程）を実行するようにしてもよい。
【００６０】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させる塗布部と、
前記基板に前記レジストが塗布された試料を加熱する加熱部と、
前記加熱部で加熱されている前記試料の重量を計量する計量部と、
前記計量部により計量された前記試料の重量に基づいて、前記試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで前記加熱部に加熱を行わせ前記基板上にレジスト層を成膜する工程を実行し、さらに、前記塗布部と前記加熱部を同様に制御して前記試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、前記試料に複数のレジスト層を積層する制御を行う制御部と、
を有するレジスト膜形成装置。
（２）
形成する前記レジスト膜のうち、最下層のレジスト層から最上層のレジスト層にかけて前記溶媒の揮発量の閾値を大きい値に設定し、前記制御部は、各レジスト層の溶媒の揮発量が対応する閾値に達するまで前記加熱部による加熱を行うよう制御する
前記（１）に記載のレジスト膜形成装置。
（３）
前記試料が前記加熱部で加熱されているときに前記試料の水平度を維持する水平度維持部、をさらに有する
前記（１）又は（２）に記載のレジスト膜形成装置。
（４）
前記加熱部は、閉じた空間に前記試料を閉じ込めて加熱する
前記（１）〜（３）のいずれかに記載のレジスト膜形成装置。
（５）
前記塗布部の回転ステージ上に配置されて前記試料を上面に載置する搬送トレイと、
前記塗布部と前記加熱部との間で前記試料を載置した状態の前記搬送トレイを搬送する搬送部と、をさらに有する
前記（１）〜（４）のいずれかに記載のレジスト膜形成装置。
（６）
前記基板の上面かつ外周部付近に円筒状の容器、が設けられる
前記（１）〜（５）のいずれかに記載のレジスト膜形成装置。
（７）
前記円筒状の容器の下面に粘着剤が塗布され、前記円筒状の容器の下面と前記基板の上面とが密着している
前記（６）に記載のレジスト膜形成装置。
（８）
前記塗布部が配置された空間と前記搬送部が配置された空間を仕切るための第１仕切り部と、
前記搬送部が配置された空間と前記加熱部が配置された空間を仕切るための第２仕切り部と、をさらに有し、
前記制御部は少なくとも、前記塗布部によるレジスト塗布中は第１仕切り部を閉じ、前記加熱部による加熱中は第２仕切り部を閉じるように制御する
前記（１）〜（７）のいずれかに記載のレジスト膜形成装置。
（９）
基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させることと、
前記基板に前記レジストが塗布された試料を加熱することと、
加熱されている前記試料の重量を計量することと、
計量された前記試料の重量に基づいて、前記試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い前記基板上にレジスト層を成膜する工程を実行することと、
さらに、前記試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、前記試料に複数のレジスト層を積層すること
を含むレジスト膜形成方法。
（１０）
基板を回転させながらレジストを滴下して回転延伸させること、
前記基板に前記レジストが塗布された試料を加熱すること、
加熱されている前記試料の重量を計量すること、
計量された前記試料の重量に基づいて、前記試料に塗布されたレジストから一定量の溶媒が揮発するまで加熱を行い前記基板上にレジスト層を成膜する工程を実行すること、
さらに、前記試料に成膜されたレジスト層上に新たなレジスト層を成膜する工程を所定回数繰り返し実行し、前記試料に複数のレジスト層を積層すること、
前記複数のレジスト層からなるレジスト膜に、半透過部を有するマスクを介し光を照射して露光すること、
露光後の前記試料を現像して前記レジスト膜に所定パターンを形成すること、
を含む金型原版製造方法。
【００６１】
なお、上述した一実施形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。
【００６２】
また、上述した一実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＭＰＵ及びＣＰＵ等の演算制御装置）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。
【００６３】
この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００６４】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００６５】
また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【００６６】
以上、本開示は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。
すなわち、上述した各実施形態の例は、本開示の好適な具体例であるため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の技術範囲は、各説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる使用材料とその使用量、処理時間、処理順序および各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、また説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。
【符号の説明】
【００６７】
１…スピンコーター、２…基板、３…土手部（壁）、４…レジスト、５…塗布部、６…加熱部、７…マスク、８…光源、１０…レジスト膜形成装置、２０…スピンコーター室、２１…第１シャッター、２２…搬送トレイ、２３…スピンカップ、２３ｈ…穴、２４…ノズル、３０…搬送室、３１…搬送部、３２…搬送ロボット、３３…第１アーム、３４…第２アーム、４０…オーブン室、４１…第２シャッター、４２…計量器、４３…水平器、５０…制御装置、５１…制御部、５２…供給制御回路、５３…回転駆動回路、５４…開閉駆動回路、５５…搬送駆動回路、５６…加熱制御回路、５７…ＡＤＣ、５８…メモリ、７１…明部、７２…暗部
【図１】
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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２】
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【図３】
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【図４】
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【図１０】
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【図１１】
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