JP3806660B2 - 減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば層間絶縁膜、デバイスの保護膜用の塗布液あるいはレジスト液などが表面に塗布された基板を減圧乾燥処理し、この塗布液を乾燥させる減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程の一つとして、層間絶縁膜や半導体デバイスの保護膜を形成するために、所定の塗布液を半導体ウエハなどの基板上に塗布して塗布膜を形成する処理がある。この処理は、例えばポリイミドおよび溶剤を含む塗布液を基板表面に塗布し、溶剤が蒸発してポリイミド成分からなる塗布膜を形成する手法により行われる。
【0003】
前記塗布液に含まれる溶剤としては、揮発性の低い溶剤例えば高沸点シンナーが使用されるので、ウェハに塗布液を塗布した後、短時間で乾燥させるための減圧乾燥ユニットにて減圧乾燥処理されることが得策である。従来の減圧乾燥ユニットは、例えば図15に示すように蓋体11及び載置部12にて構成される密閉容器1が設けられている。また当該蓋体11の天井部には排気口13が設けられ、排気路例えば配管14を介して真空ポンプ15が接続されており、密閉容器1の内部を減圧することができるようになっている。更に密閉容器1の内部には、塗布液からの蒸発成分がウェハW表面において均一な排気流を形成するように整流板16が昇降可能に設けられている。
【0004】
このような減圧乾燥ユニットにおいて、先ず上述の塗布処理を終えたウェハWは載置部12に載置され、このウェハWと対向するように整流板16が所定の高さ位置に設定される。次いで載置部12に設けられた図示しない温度調整手段にてウェハWの温度を例えば30℃に調整すると共に真空ポンプ15を作動させ、密閉容器1内を減圧することで、整流板16とウェハWとの間を外方側に広がる排気流を形成しながら塗布液中の溶剤が蒸発(乾燥)し、残ったポリイミド成分により塗布膜がウェハW表面に形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述の減圧乾燥手法の場合、減圧乾燥処理を行う前のウェハWの周縁部例えば基板の周縁から内側に例えば5mmに亘る領域の塗布液の液膜は、ウェハWの表面への付着力と液体の凝縮力との表面張力の作用により図16(a)に示すように角が丸まった状態にある。このような状態の塗布液を減圧乾燥すると、周縁部の塗布液においては上方側に加えて側周側の表面からも溶剤が蒸発する。即ち、その内側の領域よりも蒸発表面積の大きい周縁部の塗布液は、その領域の内側の領域にある塗布液よりも溶剤の蒸発が盛んに行われる。ここで塗布液から溶剤が蒸発するときには、ウェハW表面の塗布液は蒸発する溶剤に気化熱を奪われて塗布液表面の液温が低下して表面張力が大きくなる。このような周縁部とその内側の領域との間に生じる蒸発表面積による蒸発量の差および表面張力の差とが相俟って塗布液は周縁部側に引き寄せられるので、図16(b)に示すように周縁部が盛り上がった塗布膜が形成されてしまう懸念がある。
【0006】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、周縁部の表面張力の上昇を抑え、面内均一性の高い減圧乾燥処理を行うことができる技術を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の減圧乾燥装置は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、当該隙間の気体をその外方側に向かって排気するために設けられ、基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板と、
前記整流板に各々設けられ、基板の周縁部に対向する領域に設けられた第1の加熱部と、前記第1の加熱部の内側であって、第1の加熱部に囲まれるように設けられた第2の加熱部と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備え、
前記第2の加熱部は、前記第1の加熱部よりも低い温度に設定されていることを特徴とする。
【0008】
また、整流板の下面には、例えば断熱部に対応する第1の加熱部から第2の加熱部に亘る温度変化を連続的にするための均熱板が設けられていてもよい。更にまた、前記基板の周縁部は、例えば基板の外周縁から内側に向かって5〜15mmに亘る領域であってもよい。
【0009】
本発明によれば、減圧乾燥時において、溶剤の蒸発の際に発生する周縁部の温度低下を抑えながら塗布膜を形成することができる。即ち基板の周縁部の表面張力の上昇を抑えられるので、塗布液は周縁部側に引き寄せられず減圧乾燥処理が行われて厚みが均一な塗布膜を形成することができる。即ち面内均一性の高い減圧乾燥処理をすることができる。
【0010】
また本発明の減圧乾燥装置は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さい通気抵抗体と、
この通気抵抗体を通過した塗布液からの蒸発成分を含む気体をその外方側に向かって排気するように、通気抵抗体と隙間を介して対向して設けられた整流板と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
また基板載置部に載置された基板と通気抵抗体との離間距離は例えば0.5mmに設定するようにしてもよく、更には通気抵抗体と整流板との離間距離は例えば0.5mmに設定するようにしてもよい。更にまた、前記基板の周縁部は、例えば基板の外周縁から内側に向かって10mm±5mmに亘る領域であってもよい。
【0012】
本発明によれば、基板の周縁部の領域に対向するように設けられた通気抵抗体に衝突して蒸発成分の一部は塗布液の表面側に戻されるので、周縁部の領域の塗布液から蒸発した溶剤成分は上方側に抜け難くなる。このため溶剤成分の蒸発量が抑えられ、周縁部とその内側の領域との蒸発状態の差が小さくなる。その結果、基板の面内における塗布液の表面張力のばらつきが抑えられるので、塗布液は周縁部側に引き寄せられず減圧乾燥処理が行われて厚みが均一な塗布膜を形成することができる。即ち面内均一性の高い減圧乾燥処理をすることができる。
【0013】
本発明の減圧乾燥方法は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
次いで基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向するように基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板を位置させる工程と、
前記整流板において、前記基板の周縁部に対向する領域に設けられた第1の加熱部の設定温度を、第1の加熱部の内側であって、第1の加熱部に囲まれるように設けられた第2の加熱部の設定温度よりも高くする工程と、
気密容器内を減圧することにより前記隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【0014】
また本発明の減圧乾燥方法は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さくなるように通気抵抗体を位置させる工程と、
通気抵抗体の上方側にて当該通気抵抗体と隙間を介して対向するように整流板を位置させる工程と、
気密容器内を減圧することにより基板の周縁部の塗布液からの蒸発成分を通気抵抗体を通過させると供に、通気抵抗体と整流板の隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
先ず本発明の減圧乾燥装置を説明する前に、当該減圧乾燥装置が組み込まれた塗布膜形成装置の一例について図1及び図2を参照しながら説明する。図中21はカセットステーションであり、例えば25枚のウエハWを収納したカセットCを載置するカセット載置部22と、載置されたカセットCとの間でウエハWの受け渡しを行うための受け渡し手段23とが設けられている。この受け渡し手段23の奥側には筐体24にて周囲を囲まれる処理部S1が接続されている。処理部S1の中央には主搬送手段25が設けられており、これを取り囲むように例えば奥を見て右側には複数の塗布ユニット3が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットU1,U2,U3が夫々配置されている。
【0015】
棚ユニットU1,U2,U3は、塗布ユニット3の前処理及び後処理を行うためのユニットなどを各種組み合わせて構成されるものであり、その組み合わせは塗布ユニット3にて表面に塗布液が塗られたウエハWを減圧雰囲気下で乾燥し、該塗布液中に含まれる溶剤を揮発する減圧乾燥装置である減圧乾燥ユニット、ウエハWを加熱(ベーク)する加熱ユニット、ウエハWを冷却する冷却ユニット等が含まれる。なお棚ユニットU3については、ウエハWを受け渡すための受け渡し台を備えた受け渡しユニットも組み込まれる。また、上述した主搬送手段25は例えば昇降及び前後に移動自在で且つ鉛直軸周りに回転自在に構成されており、塗布ユニット3及び棚ユニットU1,U2,U3を構成する各ユニット間でウエハWの受け渡しを行うことが可能となっている。
【0016】
この装置のウェハWの流れについて説明すると、先ず外部からウェハWが収納されたカセットCがカセット載置部22に載置され、受け渡し手段23によりカセットC内からウェハWが取り出され、加熱・冷却ユニットU3の棚の一つである受け渡しユニットを介して主搬送手段25に受け渡される。次いでユニットU3の一の棚の処理部内にて疎水化処理が行われた後、塗布ユニット3にて塗布液が塗布される。その後ウェハWは減圧乾燥ユニットに搬送され、減圧乾燥処理により塗布膜が形成される。塗布膜が形成されたウェハWは加熱ユニットで加熱された後、冷却ユニットで所定の温度に冷却される。しかる後ウェハWはカセット載置部22上のカセットC内に戻される。
【0017】
ここで本発明に係る減圧乾燥手法の前段にある上述の塗布ユニット3において、例えば乾燥後に塗布膜を形成するポリイミド成分と溶剤例えば高沸点シンナーとを混ぜ合わせて成る塗布液iをウェハW表面に塗布する塗布手法の一例について図3を用いて簡単に説明する。当該塗布手法は、いわゆるスパイラル型の塗布手法であり、塗布ユニット3の基板処理空間内において、基板保持部31により水平に保持されたウェハWを周方向に回転させると供に、ウェハW表面の中心に対向するように設定され、塗布液iを供給するためのディスペンスノズル31をウェハWの径方向(図中X方向)に向かって所定の速度で移動させながら塗布液iを線状に供給する。このようにして渦巻状のいわゆる一筆書きの要領で塗布液iがウェハWに塗布される。
【0018】
続いて本発明に係る減圧乾燥装置の実施の形態について説明する。図4に示すようにこの減圧乾燥装置は塗布液iが塗布された例えば8インチサイズのウェハWを載置するための基板載置部である載置台4を備えている。この載置台4には、載置されたウェハWの温度を調整するための基板温度調整手段41例えば抵抗発熱体からなる加熱部が埋設されていて、載置台4と基板温度調整手段41とにより温調プレートが構成されている。なお詳しくはウェハWが載置台4の表面から僅かな隙間、例えば0.1mm程度浮いた状態で載置されるようにウェハWの裏面側の周縁に対応する位置に基板保持用の突起部42が設けられている。また載置台4にはウェハWを搬入出する際、ウェハWの裏面を下方向から支持して昇降するように基板支持ピン43が、載置台4を上下方向に貫通し、昇降機構44により突没自在に設けられており、ウェハWは前記主搬送手段25と基板支持ピン43との協働作用により載置台4に載置されるように構成されている。なお、図中45は基板支持ピン43の貫通孔を介して気密容器40内の減圧状態が破られないようにするためのベローズである。
【0019】
載置台4の上方側には、蓋体5が図示しない蓋体昇降機構により昇降自在に設けられている。この蓋体5はウェハWの搬入出時には上昇し、減圧乾燥を行う時には下降して、蓋体5と載置台4とにより気密容器40を形成する構成となっている。また蓋体5の天井部の中心付近には排気口51が設けられ、この排気口51は排気路例えば配管52を介して減圧排気手段である真空ポンプ53が接続されており、その途中にはバルブ54、気密容器40内の圧力調整部55が設けられている。
【0020】
また載置台4の上方側には、この載置台4に載置されたウェハWの表面と対向するように温度調整部を含む例えばウェハWと略同じかそれ以上の大きさに形成された例えば厚さ5mmの円形状の整流板6が設けられている。ここでいうウェハWと略同じ大きさとは、例えばウェハWのデバイス形成領域をカバーしている大きさではあるがウェハWよりも若干小さい場合などを指す。整流板6について詳しくは図5に示すように、少なくともウェハWの周縁部例えばウェハWの外周縁からその内側に向かって例えば幅10mmに亘る領域に対向するように第1の加熱部61例えばリング状の面状ヒーターが設けられている。また第1の加熱部61の内側には、その外周縁を当該第1の加熱部61に囲まれるように第2の加熱部62例えば円形状の面状ヒーターが設けられている。ここで各面状ヒーターは、前記形状に形成された抵抗発熱体をアルミニウム板により上下から挟んだサンドイッチ構造として構成される。
【0021】
更に前記第1の加熱部61の内周縁と第2の加熱部62の外周縁との間には、例えば幅5mmのリング状の断熱部材63が設けられ、第1の加熱部61の外周縁を囲うように例えば幅5mmのリング状の断熱部材64が設けられている。ここで断熱部材63、64には、例えばグラスウールが用いられる。更に整流板6の下面には、各加熱部に加熱される領域の温度を面内で均熱化するための均熱板65例えば厚さ0.1mmのアルミニウム箔が被着されている。更にまた、整流板6の上面側には外装プレート66が設けられている。
【0022】
説明を図4に戻すと、前記整流板6は外装プレート66を例えば3ヵ所で支持部材67により支持されている。これら支持部材67は蓋体5を貫通しており、そのうち一の支持部材67aはボールネジ機構を用いた昇降手段68に接続され、残りの支持部材67は整流板6が左右にズレないように位置合わせ用のガイドバーとしての役割を有する。当該昇降手段68により整流板6が昇降し、所定の高さ位置に高精度で調整ができるように構成されている。
【0023】
また図中の7は制御部であり、この制御部7はウェハWの減圧乾燥処理を行う際、第1の加熱部61、第2の加熱部62を後述のようなシーケンスで所定の温度に夫々制御する機能、および昇降手段68、圧力調整部55を夫々制御する機能を有する。
【0024】
このような減圧乾燥装置を用いて減圧乾燥を行う工程について図6、図7を用いて説明する。図6に示すように、先ず時刻t1において、蓋体5が上昇した状態で、既述の手法にて塗布液iが塗布されたウェハWが主搬送手段25により搬入され、更に基板支持ピン43との協働作用により載置台4に載置される。次いで蓋体5が下降してウェハWの周囲を囲む気密容器40が形成される。続いて整流板6が下降して、整流板6の下面がウェハWの表面から例えば2mm離れた高さ位置L1に設定される。またウェハWは、基板温度調整手段41により裏面側から加熱されて所定の温度、例えばクリーンルームの設定温度である23℃よりも高い温度、例えば30℃に設定される。次いでバルブ52が開いて真空ポンプ53により減圧排気が開始されると供に、第1の加熱部61と第2の加熱部62の加熱動作が行われ、第1の加熱部61は例えば90℃に、第2の加熱部62は例えば30℃に夫々設定される。このとき気密容器40内の圧力Pは大気圧雰囲気P0から急速に低下する。
【0025】
しかる後、時刻t1から例えば30秒後の時刻t2には気密容器40内の圧力がP1になり、ウェハW表面の塗布液i中の溶剤が激しく蒸発し始め、蒸発した成分によりウェハW表面と整流板6との僅かな隙間を中心側から外方側に向かって流れる排気流が形成される。ここで溶剤が沸騰して塗布膜の表面を粗くするのを抑えるために気密容器40内の圧力Pは圧力調整部55により調整されて溶剤の蒸気圧手前付近にて緩やかに低下する。
【0026】
このように溶剤が激しく蒸発しているときの塗布液iおよび整流板6の表面の温度を示したのが図7である。図7(a)はウェハWと整流板6の縦断面図であり、この断面図に対応する位置の温度を示した温度分布図が図7(b)、(c)であり、図中の実線は塗布液iの温度を、一点斜線は整流板6の表面の温度を示す。先ず図7(b)に示すように、加熱動作中の整流板6においては、第1の加熱部61および第2の加熱部62の熱は隣接する均熱板65に伝熱されて、各加熱部61、63毎に均熱化される。当該均熱板65の表面は、第1の加熱部61が形成する領域である周縁部が90℃に、また第2の加熱部62が形成する領域である周縁部の内側にある領域が30℃になる。ここで断熱部材63により第1の加熱部61と第2の加熱部62とが熱的に分離されているので温度制御で互いが干渉するのが抑えられ、当該断熱部材63に対応する部位の均熱板65の温度は、周縁部の温度と前記内側の領域の温度とに亘る温度勾配が形成される。
【0027】
このような温度分布が形成された整流板6からの輻射熱を受けてウェハWの塗布液iは加熱され、周縁部にある塗布液iは第1の加熱部61の輻射熱を受けて例えば35〜40℃に、周縁部の内側にある領域は第2の加熱部62の輻射熱を受けて例えば27〜30℃になる。そして溶剤の蒸発が進むにつれて整流板6の表面温度は放熱により低下していき、また塗布液iは気化熱を奪われて液温が低下し、蒸発が盛んな周縁部の液温が中央部よりも速く低下する。
【0028】
このようにして溶剤の蒸発が進み、溶剤の殆どが蒸発し終わる例えば時刻t4には、図7(c)に示すように、整流板6の周縁部の温度は35〜40℃に、整流板6の周縁部の内側にある領域の温度は25℃になり、また塗布液iにおける周縁部の内側にある領域は例えば25℃になり、塗布液iの周縁部はその内側の領域と同じか僅かに低い温度例えば25℃になる。その後ウェハW表面に塗布液iに含まれるポリイミド成分からなる塗布膜が形成されると、気密容器40内に残存する蒸発した溶剤雰囲気及び空気が排気されて再度気密容器40内の圧力がP2から急速に低下し、時刻t4において所定の圧力P3になるとバルブ52を閉じて減圧排気が停止される。しかる後気密容器40には図示しない給気手段によりパージ用の気体例えば窒素等の不活性ガスが供給され、時刻t5には気密容器40の圧力Pが大気雰囲気P0まで復帰され、ウェハWが搬出されて減圧乾燥処理が終了する。
【0029】
このような実施の形態においては、周縁部の温度が高く、その内側の領域の温度が低く設定された整流板6の輻射熱によりウェハW表面の塗布液iが加熱される。即ち周縁部の塗布液iは、その内側の領域の溶剤の蒸発状態の違いにより生じる液温差に見合うように、予め高めの温度に設定される。このような場合であっても、蒸発面積の大きい周縁部は内側の領域よりも蒸発が盛んに行われ気化熱により塗布液の温度が低下する。しかし、予め周縁部の液温を高めに設定してあるので従来のように周縁部と内側の領域との温度差を大きくしながら塗布膜を形成するのではなく、溶剤の蒸発が進むにつれて周縁部と中央部との液温差を小さくしながら塗布膜を形成することができる。このため周縁部と内側の領域との間で塗布液iの表面張力が均一になり、周縁部の塗布液iは内側にある液を引き寄せることなく、あるいは引き寄せたとしてもその程度が小さい状態で塗布膜を形成することができる。その結果、膜厚の均一性の高い塗布膜を形成することができる。
【0030】
またこの実施の形態においては、上述のように輻射熱によりウェハWの上方側から加熱する構成に限られず、図8に示すように例えば基板温度調整手段41に第1の加熱部61および第2の加熱部62の役割を割り当てた構成としてもよい。この場合であってもウェハWを介して塗布液は加熱され、周縁部の温度がその内側の温度よりも高くすることができ、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【0031】
続いて本発明の減圧乾燥装置の他の実施の形態について図9を用いて説明する。なお減圧乾燥装置の他の構成であって上述の実施の形態と重複するものについては、図中に同じ符号を付すことで説明を省略する。この実施の形態の減圧乾燥装置は、塗布液から蒸発した溶剤成分をその裏面側に通過することができるウェハWと略同じかそれ以上の大きさの厚さ例えば10mmの円形状の通気抵抗体8が、載置台に載置されたウェハWの表面と対向するように支持部材81に支持された状態で昇降手段82により昇降可能に設けられており、制御部7により制御される構成である。ここで通気抵抗体8には、例えばセラミックスから選択される材質が用いられる。また通気抵抗体8の上方側には、例えばウェハWと同じかそれ以上の大きさの例えば厚さ3mmの円形状の整流板9が昇降手段68により昇降可能に設けられている。
【0032】
前記通気抵抗体8は、少なくともウェハWの周縁部例えばウェハWの外周縁からその内側に向かって例えば幅10mmに亘る領域に対向するようにリング状の第1の通気抵抗体83を備えている。この第1の通気抵抗体83の内側には、その外周縁を当該第1の通気抵抗体83に囲まれるように他の通気抵抗体例えば円形状の第2の通気抵抗体84が設けられている。ここで第1の通気抵抗体83および第2の通気抵抗体84は、例えば空隙率の違う部材を用いて第1の通気抵抗体83が第2の通気抵抗体84よりも通気性が小さくなるように構成される。
【0033】
この場合、図10に示すように、先ず通気抵抗体8がウェハWの表面との離間距離L2例えば0.5mmの高さ位置に設定され、次いで整流板9が通気抵抗体8の上面と離間距離L3例えば0.5mmの高さ位置に設定されて減圧乾燥処理が行われる。
【0034】
この実施の形態では、ウェハWの周縁部の塗布液から蒸発した溶剤成分は、通気抵抗体に衝突して塗布液の表面側に戻されるので、上方側に抜けて排気される割合がその内側の領域よりも小さい。このため周縁部の領域においては、その内側の領域に比べて塗布液iの表面から上方に至る蒸発量が抑えられ、周縁部とその内側の領域との蒸発状態の差が小さくなる。その結果、ウェハWの面内における表面張力のばらつきが抑えられて減圧乾燥処理がなされるので周縁部の塗布膜が盛り上がる現象が緩和されて、膜厚の面内均一性が高くなる。なお、離間距離L2、L3は0.5mmであるが、発明を分かり易くするため図10では実際よりも広く書いている。
【0035】
またこの実施の形態においては、第1の通気抵抗体83および第2の通気抵抗体84を含む通気抵抗体8を設ける構成に限られず、第2の通気抵抗体64の通気抵抗をゼロにする構成、あるいは第1の通気抵抗体63の通気抵抗を無限大にする構成でもよく、この場合も基板(ウェハW)の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の通気性よりも小さいに相当するものである。その一例を挙げると、図11(a)に示すように第1の通気抵抗体63のみを含むリング状の通気抵抗体8を設けて、いわば第2の通気抵抗体64の通気抵抗をゼロにする構成であってもよく、または図11(b)に示すように第1の通気抵抗体83と同じ形状のいわば通気抵抗が無限大である邪魔板85を設ける構成であってもよい。このような構成としても、周縁部の領域の塗布液iの表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配が緩やかになって周縁部の内側の領域との蒸発の状態の差が小さくなり上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【0036】
更にまた、この実施の形態においては離間距離L2、L3は0.5mmに限られず、0.5〜30mmの範囲内で設定してもよい。ここで離間距離L2、L3をどのように設定するかは、使用する塗布液iの成分に応じて予め実験を行って決めておくのが好ましい。
【0037】
また本発明の他の実施の形態として、例えば塗布ユニット3において所定の液温の塗布液を塗布し、減圧乾燥装置に搬入されるウェハWの塗布液の液温が、基板温度調整手段41の設定温度よりも例えば3〜5℃低い温度例えば25〜27℃に設定するようにしてもよい。
【0038】
この場合、図12(a)に示すように、ウェハWが搬入される前に基板温度調整手段41の加熱動作を行い、載置台4と基板温度調整手段41とにより構成される温調プレートを予め前記設定温度例えば30℃に調製しておき、その後ウェハWを搬入して減圧乾燥処理が行われる。
【0039】
この実施の形態では、図12(b)に示すように、搬入されたウェハWの塗布液には、ウェハWを介して温調プレートからは面内で略均一に熱が伝わって加熱されるが、周縁部の塗布液は表面張力により角が丸まっていて液量が少ないので、内側の領域の塗布液よりも高い温度に上昇する。このように周縁部とその内側の領域との液温差が形成された状態で減圧乾燥がなされ、減圧乾燥時において蒸発が盛んな周縁部と蒸発が盛んでない内側の領域との液温差を小さくしながら塗布膜を形成することができるので上述の場合と同様の効果が得られる。
【0040】
更に本発明においては、ウェハWの温度を当該減圧乾燥装置が設けられる例えばクリーンルームの温度よりも低く設定してもよい。この場合、熱的には整流板の冷却動作を行うことになるが、このような場合であっても塗布液iの表面張力を面内均一にすることができるので膜厚の均一な塗布膜を得ることができる。
【0041】
更にまた、本発明にあっては被処理基板に半導体ウエハ以外の基板、例えばLCD基板、フォトマスク用レチクル基板の減圧乾燥処理にも適用でき、また層間絶縁膜やデバイスの保護膜以外の例えばレジスト膜の形成にも適用できる。
【0042】
【実施例】
続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
(実施例1)
本例は、第1の実施の形態の減圧乾燥装置を用いて塗布液が塗布されたウェハWの減圧乾燥処理を行った実施例1である。先ず8インチサイズ(直径200mm)のウェハWの表面に図3に記載の塗布手法にてポリイミドおよび高沸点シンナーを含む塗布液を塗布した。次いで当該ウェハWを減圧乾燥装置に搬入し、蓋体5を下降して気密容器40を形成した後、基板温度調整手段41によりウェハWを加熱して23℃に設定すると供に、整流板6をウェハWの表面との隙間が10mmになる高さ位置に設定した。続いて第1の加熱部61を100℃に、第2の加熱部62を23℃に夫々設定すると供に、真空ポンプを作動させて減圧乾燥処理を行った。
【0043】
(実施例2)
本例は、第1の加熱部61を実施例1と異なる設定温度にしたときの実施例2である。ここで第1の加熱部61を70℃に設定し、その他は実施例1と同じくして減圧乾燥処理を行った。
【0044】
(実施例3)
本例は、第1の加熱部61を実施例1および実施例2と異なる設定温度にしたときの実施例3である。ここで第1の加熱部61を50℃に設定し、その他は実施例1と同じくして減圧乾燥処理を行った。
【0045】
(比較例1)
本例は、第1の加熱部61および第2の加熱部62の加熱動作なかったときの比較例1である。当該加熱を行わないことを除いては実施例1と同様の処理を行った。
【0046】
(実施例1および比較例1の考察)
実施例1および比較例1により形成された塗布膜の膜厚の状態を図13に示す。この結果から明らかなように、実施例1により形成された塗布膜は、周縁部の塗布膜の盛り上がりが加熱を行わなかった比較例1よりも少ない。即ち、整流板6の加熱動作を行うことで周縁部とその内側の領域との塗布液の表面張力の差が緩和されて減圧乾燥処理を行えることが確認された。
【0047】
(実施例1、実施例2および実施例3の考察)
実施例1、実施例2および実施例3により形成された塗布膜の膜厚の状態を図14に示す。この結果から明らかなように、形成される塗布膜の周縁部の盛り上がりは第1の加熱部61の設定温度が高くなるにつれて緩和され、より好ましい設定温度は70〜100℃であることが確認された。なお本発明においては、設定温度は100℃よりも高く設定してもよいが、周縁部の膜厚低下が考えられるとの理由により100℃以下にすることが好ましい。
【0048】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、乾燥時の塗布液の表面張力を均一にして、面内均一性の高い減圧乾燥処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る減圧乾燥装置を組み込んだ塗布装置の一例を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る減圧乾燥装置を組み込んだ塗布装置の一例を示す平面図である。
【図3】減圧乾燥処理の対象となる塗布液の液膜を形成する様子を示す説明図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る減圧乾燥装置を示す縦断面図である。
【図5】第1の実施の形態に係る減圧乾燥装置に用いられる整流板を示す斜視図である。
【図6】第1の実施の形態に係る減圧乾燥装置の減圧乾燥工程を示す工程図である。
【図7】第1の実施の形態に係る減圧乾燥装置の減圧乾燥時の温度分布を説明する説明図である。
【図8】第1の実施の形態の他の温度調整部を説明する説明図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態に係る減圧乾燥装置を示す縦断面図である。
【図10】第2の実施の形態に係る減圧乾燥装置を用いて減圧乾燥したときの塗布膜の状態を示す説明図である。
【図11】第2の実施の形態の他の通気抵抗体を用いて減圧乾燥したときの塗布膜の状態を示す説明図である。
【図12】第3の実施の形態の減圧乾燥手法を示す説明図である。
【図13】本発明の効果を確認するために行った実施例を示す特性図である。
【図14】本発明の効果を確認するために行った実施例を示す特性図である。
【図15】従来の減圧乾燥装置を示す説明図である。
【図16】従来の減圧乾燥装置を用いたときの塗布膜の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
W ウェハ
4 載置台
40 気密容器
41 基板温度調整手段
5 蓋体
51 排気口
53 真空ポンプ
6 整流板
61 第1の加熱部
62 第2の加熱部
63 断熱部材
68 昇降手段
7 制御部
8 通気抵抗体
83 第1の通気抵抗体
84 第2の通気抵抗体
9 整流板
Claims (11)
- 塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、当該隙間の気体をその外方側に向かって排気するために設けられ、基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板と、
前記整流板に各々設けられ、基板の周縁部に対向する領域に設けられた第1の加熱部と、前記第1の加熱部の内側であって、第1の加熱部に囲まれるように設けられた第2の加熱部と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備え、
前記第2の加熱部は、前記第1の加熱部よりも低い温度に設定されていることを特徴とする減圧乾燥装置。 - 第1の加熱部と第2の加熱部との間には断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項1記載の減圧乾燥装置。
- 整流板の下面には、断熱部の温度変化を連続的に変化させるための均熱板が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の減圧乾燥装置。
- 塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さい通気抵抗体と、
この通気抵抗体を通過した塗布液からの蒸発成分を含む気体をその外方側に向かって排気するように、通気抵抗体と隙間を介して対向して設けられた整流板と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。 - 前記通気抵抗体は、空隙を有するセラミックスで構成されていることを特徴とする請求項4記載の減圧乾燥装置。
- 基板載置部に載置された基板と通気抵抗体との離間距離は0.5〜30mmに設定されることを特徴とする請求項4又は5に記載の減圧乾燥装置。
- 通気抵抗体と整流板との離間距離は0.5〜10mmに設定されることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
- 前記通気抵抗体は、前記基板の周縁部に対応する領域のみにリング状に設けられていることを特徴とする請求項4ないし7のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
- 前記基板の周縁部は、基板の外周縁から内側に向かって5〜15mmに亘る領域であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
- 塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
次いで基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向するように基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板を位置させる工程と、
前記基板載置部に載置された基板の温度を所定の温度に調整する工程と、
前記整流板において、前記基板の周縁部に対向する領域に設けられた第1の加熱部の設定温度を、第1の加熱部の内側であって、第1の加熱部に囲まれるように設けられた第2の加熱部の設定温度よりも高くする工程と、
気密容器内を減圧することにより前記隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。 - 塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さくなるように通気抵抗体を位置させる工程と、
通気抵抗体の上方側にて当該通気抵抗体と隙間を介して対向するように整流板を位置させる工程と、
気密容器内を減圧することにより基板の周縁部の塗布液からの蒸発成分を通気抵抗体を通過させると共に、通気抵抗体と整流板の隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。
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