JP2004047797A - 減圧乾燥装置、塗布膜形成装置及び減圧乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に塗布されたレジスト液などの塗布液を減圧乾燥するにあたり、乾燥時間が長くても短くても周縁部の塗布膜の形状が悪化し、適切な排気流量の設定が難しい。
【解決手段】気密容器内に基板を搬入した後、大気圧から例えば溶剤の蒸気圧よりも少し高い圧力まで減圧すると塗布液から溶剤が激しく蒸発する。この段階で先ず第１の流量設定値Ｑ１に基づいて排気し、途中でＱ１よりも大きい第２の流量設定値に変える。Ｑ１で排気することにより周縁部の表面の丸みが補正され、次いでＱ２に切り替えることにより溶剤成分の蒸発がより盛んに行われるが、既に溶剤がある程度蒸発して塗布液膜の流動性が少なくなっているので補正した形状を維持したまま蒸発させることができる。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレジスト等の塗布液が表面に塗布された基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する減圧乾燥装置、この減圧装置を用いた塗布膜形成装置及び減圧乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィに用いられるレジスト膜の形成方法としては、基板を回転させながらレジスト液を塗布するスピンコーティング法が一般的であるが、最近においてノズルにより一筆書きの要領でレジスト液を塗布する方法が開発されつつある。このような塗布方法に使用されるレジスト液においては、レジスト成分を溶解する溶剤として通常揮発性の低い溶剤例えば高沸点シンナーが用いられ、この場合レジスト液を塗布した後、当該レジスト液を短時間で乾燥させるためには減圧乾燥を行うことが得策である。
【０００３】
このため本発明者は例えば図１０に示す減圧乾燥ユニットを検討している。この減圧乾燥ユニットは、蓋体１０及び載置部１１にて構成される密閉容器１を備え、当該蓋体１０の天井部には排気口１２が設けられている。この排気口１２は圧力調整部である圧力調整バルブ１３を介して真空ポンプ１４と配管１５で接続されており、密閉容器１の内部が所定の圧力まで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、レジスト液が塗布されたウェハＷは載置部１１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１１に設けられた図示しない温度調整手段にてウェハＷの温度を調整すると共に真空ポンプ１４を作動させて減圧排気が行われ、このとき図１１の圧力曲線の領域Ａに示すように、密閉容器１内の圧力が急速に低下する。しかる後、圧力が溶剤の蒸気圧近くになると溶剤の蒸発が始まり、領域Ｂに示すように当該蒸気圧付近で緩やかに圧力が低下する。そして溶剤の殆どが蒸発し終わると、領域Ｃに示すように再度圧力が急速に低下し、所定の圧力になったときに真空ポンプ１４を停止して減圧乾燥処理が終了する。前記圧力曲線は溶剤の種類、レジスト液の塗布量、レジスト液中のレジスト成分の濃度、乾燥時の温度、排気流量によって様々な大きさに変化する。
【０００５】
ところで乾燥前のウェハＷ表面上の塗布液膜Ｒの状態は、例えば図１２（ａ）に示すように、ウェハＷの周縁領域（周縁から例えば２０ｍｍ程度内側の領域）において、塗布液自体の表面張力により角が丸くなっている。そのためこれを補正する整流板１６がウエハＷ表面と対向するようにして設けられており、塗布液膜Ｒから蒸発した溶剤成分が整流板１６とウエハＷ表面との隙間を外方向に向かって流れるように構成されている。そして当該気流が塗布液膜Ｒを外方向に向かって押し広げることにより、液を外周に流動させて平坦化が図られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような減圧乾燥手法においては、前記補正の重要なパラメータは乾燥時間（領域Ｂの時間）であり、減圧排気時の排気流量を大きくすると溶剤の蒸発が盛んになされるので領域Ｂの時間が短くなるが、塗布液膜Ｒの形状が補正される前に溶剤が蒸発して、図１２（ｂ）に示すように周縁部に丸みが残ったまま乾燥が終了し、結果として周縁から３０ｍｍ程度に至るまでの領域において膜厚が外側に向かうほど小さくなりかつ周縁にかなり近い部位にて鋭く盛り上がっている状態になる。これに対して排気流量を小さく設定して領域Ｂの時間を長くすると、塗布液膜の膜厚について面内均一が高くなるポイントを通り過ぎて図１２（ｃ）に示すように周縁から５ｍｍ程度の部位が盛り上がってしまう場合があり、更にはスループットが低下する懸念がある。
【０００７】
一方密閉容器１内の圧力制御については、領域Ｂにおける圧力変化が例えば２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）と僅かであることから、圧力調整バルブ１３のバルブ開度を操作して密閉容器１内の圧力をコントロールするのは難しく、そのため溶剤が激しく蒸発している間は圧力調整バルブ１３を全開の状態としていた。従って排気流量は真空ポンプ１４の能力により決まってしまい、乾燥時間の調整（領域Ｂの時間調整）は溶剤の種類を選択して行っていたので、結果として減圧乾燥のパラメータの調整（条件出し）が難しく、膜厚について面内均一性の高い塗布膜を得ることが困難であった。
【０００８】
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、基板に塗布された塗布液を減圧乾燥させて塗布膜を得るにあたり、乾燥時間の調整が容易で、膜厚について高い面内均一性が得られる減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法を提供することにある。本発明の他の目的は、この減圧乾燥装置を組み込むことにより、膜厚について高い面内均一性が得られる塗布膜形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の減圧乾燥装置は、塗布液が塗布された基板を減圧雰囲気下に置くことにより塗布液中の溶剤を乾燥させる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、当該基板を減圧雰囲気下に置くための気密容器と、
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するように設けられ、基板の有効領域と同じかそれ以上の大きさの整流板と、
前記気密容器内を減圧排気するための減圧排気手段と、
減圧排気の流量を調整するための排気流量調整部と、
この排気流量調整部の流量設定値を出力し、前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している間に、少なくとも２段階に亘って流量設定値を変える制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで溶剤成分が激しく蒸発している間とは、気密容器内を減圧していったときに減圧排気手段による排気と溶剤の蒸発とがバランスして気密容器内が溶剤の蒸気圧あるいはそれに近い蒸気圧になった状態であり、例えば溶剤の沸点に至るよりも少し高い圧力である。整流板の大きさに関し、基板の有効領域とは基板上の塗布膜が活用される領域であり、例えば半導体ウエハ、液晶ディスプレイガラス基板における半導体デバイスの形成領域をいう。
【００１１】
制御部による少なくとも２段階に亘って流量設定値を変える態様は、例えば第１の流量設定値とこの第１の流量設定値よりも流量が大きい第２の流量設定値とのうちの一方から他方に流量設定値を変えることが挙げられる。この場合第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で切り替えるタイミングは、前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している期間中を第１の流量設定値で排気し続けたときまたは第２の流量設定値で排気し続けたときよりも塗布膜の周縁部を平坦化できるタイミングである。この発明において制御部は、第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で流量設定値を切り替えるタイミングを形成するタイマーを備えた構成とすることができる。また気密容器内の圧力を検出するための圧力検出部を備え、制御部は圧力検出部の圧力検出値に基づいて第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で流量設定値を切り替えるようにしてもよい。更に制御部は、塗布液の種類毎に、または塗布液の膜厚毎に、あるいは塗布液の種類及び塗布液の膜厚の組み合わせ毎に、塗布液から溶剤が激しく蒸発している間における流量設定値のパターンに対応するデータを記憶している構成でもよい。
【００１２】
本発明の減圧乾燥装置によれば、次のような効果がある。塗布膜の周縁部の断面形状は乾燥時間により左右され、長すぎても短すぎても断面形状の平坦性が悪くなるが、塗布液中の溶剤成分が激しく蒸発している間において排気流量を少なくとも２段階に亘って流量設定値を変えるようにすれば、溶剤を早い速度で蒸発させる段階と溶剤を遅い速度で蒸発させる段階とを組み合わせることができるので、基板の周縁部における塗布膜の平坦化を図ることのできる排気流量パターンを容易に設定することができる。
【００１３】
他の発明は、塗布膜を基板上に形成するための装置において、
複数枚の基板を収納したカセットが搬入されるカセット載置部と、
基板に塗布液を塗布する塗布ユニットと、
この塗布ユニットにて塗布液が塗布された基板が搬入される請求項１ないし８のいずれかに記載の減圧乾燥装置と、
前記カセット載置部に載置されたカセットから基板を取り出して前記塗布ユニットに搬送し、塗布液が塗布された基板を減圧乾燥装置に搬送するための手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
更に他の発明は、塗布液が塗布された基板を減圧雰囲気下に置くことにより塗布液中の溶剤を乾燥させる減圧乾燥方法において、
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整流板を位置させる工程と、
続いて気密容器内を、前記塗布液から激しく溶剤成分が蒸発する圧力まで減圧排気する工程と、
その後、前記塗布液から激しく溶剤成分が蒸発している間に、少なくとも２段階に亘って流量設定値を変える工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【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である塗布・現像装置の一例の構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたカセットＣを搬入出するためのカセット載置部であり、カセットＣを複数個載置可能な載置部２０ａを備えたカセットステーション２０と、このカセットステーション２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部２１と、開閉部２１を介してカセットＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。
【００１６】
カセット載置部Ｂ１の奥側には筐体２２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３はカセット載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、カセット載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２３により囲まれる空間内に置かれている。また図中２４、２５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。
【００１７】
液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２６の上に、塗布ユニット（ＣＯＴ）３、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、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、当該塗布液中に含まれる溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置、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。
【００１８】
処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室２７及び第２の搬送室２８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他、棚ユニットＵ６及びバッファカセットＣ０が設けられている。
【００１９】
この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたカセットＣが載置台２０に載置されると、開閉部２１と共にカセットＣの蓋体が外されて受け渡し手段ＡＲ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布ユニット３にてレジスト液が塗布される。次いで本発明の減圧乾燥装置にて減圧乾燥がなされウエハＷ表面にレジスト膜が形成されると、ウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台２０上の元のカセットＣへと戻される。
【００２０】
ここで本発明に係る減圧乾燥装置の前段にある上述の塗布ユニット３において、例えばレジスト成分と溶剤とを混ぜ合わせて成る塗布液（レジスト液）ＲをウェハＷ表面に塗布する手法について図３を用いて簡単に説明する。塗布ユニットの基板処理空間内において、図示しない基板保持部により水平に保持されたウェハＷの表面側に対向するように設定された塗布液Ｒの供給ノズル３０を一方向（図中Ｘ方向）に往復させながら塗布液をウェハＷに供給する。この場合予定とする塗布領域外に塗布液Ｒが供給されないようにプレート３１が設けられている。また供給ノズル３０が基板の一端面から他端面に移動すると、そのタイミングに合わせて図示しない移動機構によりウェハＷがそれに交差する方向に間欠送りされる。このような動作を繰り返すことにより、いわゆる一筆書きの要領で塗布液ＲがウェハＷに塗布される。
【００２１】
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図４を用いて説明する。この減圧乾燥装置は気密容器４０を備えており、この気密容器４０内には塗布液が塗布されたウェハＷを載置するための基板載置部である載置台４が設けられている。更に載置台４には、載置したウェハＷの温度を調節するための温度調整部４１例えばペルチェ素子からなる冷却部が埋設されていて、載置台４と温度調整部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を搬入出する際にウェハ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、ベース体４４を介して昇降機構４４ａにより突没自在に設けられており、ウェハＷは例えば前記した搬送アームＭＡと基板支持ピン４３との協働作用により載置台４に載置される構成である。
【００２２】
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。また蓋体５の天井部には中心付近に排気口５１が設けられ、この排気口５１は例えば排気管からなる排気路５２を介して真空排気手段である真空ポンプ５３と接続されている。そして排気路５２の途中には、気密容器４０側から順に、圧力検出部５４，流量検出部５５、流量調整部５６例えば流量調整バルブ及びメインバルブ５７が設けられている。
【００２３】
図４には排気流量を制御するための制御系が記載され、図中６１はコントローラであり、設定値出力部を兼用するコンピュータ６２から出力される流量設定値と流量検出部５５の流量検出値とに基づいて所定の演算を行うことにより流量調整部５６の調整制御信号例えばバルブの開度信号を出力する。
【００２４】
コンピュータ６２は、例えばレジスト液の種類とレジスト液の膜厚毎に排気流量の設定値を記憶している。この例では、レジスト液の種類が決まると溶剤の種類及びレジスト成分の濃度が決まり、更にレジスト液の膜厚が決まると、溶剤の量が決まってくるため、溶剤の種類と溶剤の量とに応じてレジスト膜の膜厚の面内均一性が良好になる排気流量の設定値を決めるようにしている。
【００２５】
排気流量の設定値は例えば後述する図６（ａ）に示すように時間に対する設定値の時系列データとして記憶されており、後で詳述するが、気密容器４０内が大気圧からレジスト液膜中の溶剤が激しく蒸発し始めるまでの間は設定値Ｑ０、レジスト液膜中の溶剤が激しく蒸発している間は低排気流量である第１の設定値Ｑ１を出力し次いでＱ１よりも大きい高排気流量である第２の設定値Ｑ２を出力するように決められている。Ｑ０からＱ１への切り替えは例えば圧力検出部５４の圧力検出値に基づいて行われ、Ｑ１からＱ２への切り替えは例えばＱ１を出力した時点（圧力検出値が図６（ｂ）に示す圧力Ｐ１になった時点）から予め設定した時間が経過した後行われる。この例ではコンピュータ６２及びコントローラ６１により制御部が構成されている。
【００２６】
また載置台４の上方側には、ウェハＷの表面と対向するようにウエハＷの有効領域と同じかそれよりも大きい整流板７が設けられている。ウエハＷの有効領域とは、ウエハＷ上の塗布膜が活用される領域であり、この場合半導体デバイスの形成領域をいう。本例では整流板７はウエハＷよりも少し大きい円形状に形成されている。この整流板７は、その周縁部を例えば３ヵ所で支持部材７１により支持されており、これら支持部材７１は載置台４を貫通し、昇降ベース７２を介して昇降機構７４により高さ調整ができるように構成されている。なお４５および７３は基板支持ピン４３および支持部材７１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。なお前記制御部６は昇降機構４４ａ、７４、温度調整部４１の動作を制御する機能を有する。
【００２７】
続いて本発明の作用について図５および図６を参照しながら説明する。図５は減圧乾燥処理の流れを示すフローチャートであり、図６は排気流量の設定値と気密容器４０内の圧力を示す説明図である。先ず蓋体５が上昇した状態で例えば８インチサイズのウエハＷが搬送アームＭＡ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。このウエハはレジスト成分を溶剤に溶解した塗布液であるレジスト液が図３記載の塗布手法にて例えば液厚０．０３ｍｍ程度に塗布されている。
【００２８】
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下面がウェハＷ表面から例えば１〜５ｍｍ離れた高さ位置に設定される。このとき温度調整部４１によりウェハＷの温度が所定の温度例えば１８℃に設定される。そして時刻ｔ１にてメインバルブ５７が開いて減圧排気が開始される（ステップＳ１）。一方コンピュータ６２は、例えばオペレータによるプロセスレシピの選択に基づいて、そのレシピに対応する排気流量の設定値パターンが選択される。プロセスレシピを選択するとレジスト液の種類及び塗布ユニット３で塗布されるレジスト液の膜厚が決まるので、これらに対応する排気流量の設定値が決まることになる。
【００２９】
この例では、コンピュータ６２から出力される排気流量の設定値はＱ０、例えば１００リットル／分であり、この設定値Ｑ０に基づいて流量調整部５５の開度が調整され、図６（ｂ）に示すように気密容器４０内の圧力が急速に低下する。コンピュータ６２は圧力検出値５４からの圧力検出値に基づいて気密容器４０内の圧力を監視し、圧力がＰ１以下になったか否か判断する（ステップＳ２）。この圧力Ｐ１は、例えば塗布液中の溶剤の蒸気圧よりもわずかに高い圧力、即ち溶剤が沸騰する少し手前の状態となる圧力であり、そのため当該溶剤が激しく蒸発し始める。気密容器４０内はウエハＷの温度で決まる溶剤の蒸気圧まで下げて沸騰状態にしてもよいが、レジスト膜の荒れを回避するためには沸騰に至る少し手前の状態が好ましい。溶剤が激しく蒸発する圧力の値は、例えばおよそ１．３３ｋＰａ（１Ｔｏｒｒ）前後である。なお大気圧から圧力Ｐ１まで減圧する工程は圧力制御で行ってもよい。
【００３０】
圧力検出部５４の圧力がＰ１以下になったとき（時刻ｔ２）にコンピュータ６２は排気流量の設定値をＱ０から第１の設定値Ｑ１に変更する（ステップＳ３）。この第１の設定値Ｑ１に設定すると排気流量は低排気流量である２００リットル／分になる。そしてウエハＷの表面からは溶剤が激しく蒸発し、この溶剤蒸気がウェハＷの表面と整流板６との僅かな隙間を外側方向に向かって流れる。図７はウエハＷ上のレジスト液の液膜から溶剤が蒸発してレジスト成分が残ってレジスト膜が形成されるときの周縁部の表面形状を模式的に示す図であり、時刻ｔ２の時点では既に図１２（ａ）にて説明したが、１０１の符号で示すようにウエハＷの周縁から３０ｍｍ程度の部位は表面張力で丸まった状態にある。溶剤蒸気が外側に向かって流れるにつれて、溶剤はウエハＷの表面上を周縁に向かって流動し、周縁部が徐々に盛り上がっていく。このまま低排気流量で排気し続けると、既述のように図１２（ｃ）に示す如く周縁から５ｍｍ程度の部位が盛り上がった形状になってしまう。そこで図７の符号１０１に示すように周縁部の液面がある程度盛り上がった時点で排気流量を多くする。この切り替えのタイミングは例えば時間で管理しており、圧力がＰ１以下になった時点からコンピュータ６２内に設けられた図示しないタイマーを駆動し、予め設定した時間ｔｓが経過したか否か判断し（ステップＳ４）、時間ｔｓが経過した時刻ｔ３にて、図６に示すように流量設定値を第２の設定値であるＱ２に切り替えて高排気流量例えば５００リットル／分の排気流量で排気する（ステップＳ５）。
【００３１】
溶剤の量が多いときには、高排気流量で排気し続けると既述のように図１２（ｂ）に示す如く周縁部が丸まりかつ周縁付近が大きく切り立つ形状になるが、既に低排気流量で排気して溶剤の量が少なくなっているので液の流動は小さく、このため図７の符号１０３に示すように、ほぼ点線１０２の表面形状のまま溶剤が蒸発して乾燥する。
【００３２】
時刻ｔ４には溶剤の殆どが蒸発し、これ以降は気密容器４０内に残存する溶剤蒸気及び空気が排気されて圧力が急速に低下し始めるが、この圧力の下降段階においても、レジスト膜中に残っているわずかな溶剤が蒸発する。コンピュータ６２は排気流量の設定値として第２の設定値Ｑ２を出力した後、圧力検出値を監視しており、圧力がＰ２以下になったか否かを判断し（ステップＳ６）、Ｐ２以下になったときにメインバルブ５７を閉じて減圧排気を停止し（ステップＳ７）、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を供給して気密容器４０内を大気圧に復帰させる（ステップＳ８）。なお圧力Ｐ２はレジスト膜中の溶剤がほぼ完全に蒸発されたときの圧力に相当する大きさである。気密容器４０内が大気圧に復帰した後、蓋体５が開いてウエハＷが載置台４から搬出される。
【００３３】
排気流量の設定値をＱ０からＱ１に切り替えるタイミングは上述の例では圧力検出値が圧力Ｐ１に相当する圧力になった時点としているが、減圧排気を開始した時点から予め設定した時間が経過した時点としてもよい。また気密容器４０内が圧力Ｐ１まで減圧された後、溶剤が激しく蒸発する期間中は圧力が僅かではあるが徐々に低くなっていくので、排気流量の設定値を第１の流量設定値Ｑ１から第２の流量設定値Ｑ２に切り替えるタイミングは、圧力検出値に基づいて行うようにしてもよい。このＱ１からＱ２への切り替えのタイミングについては、レジスト液の種類（例えば溶剤の種類、レジスト成分の濃度）及び塗布液の膜厚毎に予め実験を行って、膜厚について高い面内均一性が得られるタイミングを見つけて設定することができる。
【００３４】
更にまたレジスト膜がほぼ完全に乾燥した時点の判断は、圧力検出値に基づいて行う代わりに時間で管理してもよく、例えば減圧排気を開始した時点からあるいは圧力がＰ１になった時点から予め設定した時間が経過したことを認識して行うようにしてもよい。
【００３５】
上述の実施の形態によれば、塗布液中の溶剤成分が激しく蒸発している間において、溶剤を含み塗布液膜に流動性がある状態にあるときに、低排気流量で排気することにより、塗布液膜の形状（表面張力による周縁部の丸み）を補正することができる。次いで高排気流量にて排気することにより、溶剤成分の蒸発がより盛んに行われるが、既に溶剤がある程度蒸発して塗布液膜の流動性が少なくなっているので補正した形状を維持したままあるいはその形状に近い状態で残りの溶剤を短時間で蒸発させることができる。
【００３６】
本実施の形態と排気流量を一定とした手法との比較説明を行うと、排気流量を一定として例えばある目標膜厚のレジスト膜を得るためにレジスト液の厚さについて適切な乾燥時間が見いだされているとした場合、レジスト膜の目標膜厚を２倍にするために２倍の厚さのレジスト液を形成しようとしたときは、２倍量の塗布液をウエハＷ表面に塗布しなくてはならない。この場合、単純に乾燥時間が２倍になり補正される時間が長くなって周縁部が盛り上がってしまう。そこで排気流量を大きくすると乾燥時間は短くなるが、補正される前に乾燥してしまう。これに対して本実施の形態は低排気流量および高排気流量の流量設定を組み合わせることにより、ウエハＷ表面に面内均一なレジスト膜を形成することができ、かつ短時間で例えば元の目標膜厚に対応する乾燥時間の１．３倍程度の乾燥時間でレジスト液を減圧乾燥処理を行うことができ、短時間で減圧乾燥を行うことができる。
【００３７】
本発明においては、低排気流量から高排気流量の順に変化させる構成に限られず、高排気流量から低排気流量の順に変化させるようにしてもよい。図８は気密容器４０内が前記圧力Ｐ１以下になった時点で排気流量の設定値をの一例を示している。この場合図９の１０１の符号で示すように先ずウエハＷの周縁は表面張力で丸まった状態にあり、高排気流量で排気されると溶剤はウエハＷの表面上を早い速度で周縁に向かって流動し、図９の符号１０４で示すように周縁部が外に向かうにつれて一旦下がった後盛り上がろうとする。このまま高排気流量で排気し続けると、既述のように図１２（ｂ）に示す形状になってしまうが、途中で低排気流量に切り替えることにより、図９の符号１０５に示すように、ほぼ点線１０４の表面形状のまま溶剤が蒸発して乾燥する。即ち溶剤の量が多いときには、低排気流量で排気し続けると既述のように図１２（ｃ）に示す如く周縁部が丸まった形状になるが、既に高排気流量で排気して溶剤の量が少なくなっているので液の流動は小さく、このため補正された形状のままあるいはその形状に近い状態で乾燥する。
【００３８】
本発明ではこのように低排気流量と高排気流量とのうちのいずれを先に設定してもよいが、図６に示すように初めに低排気流量に設定し、その後高排気流量に設定する方が、液が多く流動性の大きい段階で表面形状を補正できるので排気流量を切り替えるタイミングを容易に見つけることができる点で有利である。本発明では少なくとも２段階に亘って流量設定値を変えるようにすればよく、大きさの互いに異なる流量設定値を３個用意して３段階に亘って変えるようにしてもよいし、設定値を階段状に切り替える代わりに徐々に設定値を大きくあるいは小さく変えるようにしてもよい。更に本発明は、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る。
【００３９】
【発明の効果】
塗布膜の周縁部の断面形状は乾燥時間により左右され、長すぎても短すぎても断面形状の平坦性が悪くなるが、本発明では塗布液中の溶剤成分が激しく蒸発している間において、溶剤を早い速度で蒸発させる段階と溶剤を遅い速度で蒸発させる段階とを組み合わせて基板の周縁部における塗布膜の断面形状を補正するようにしているため、塗布膜の平坦化を図ることのできる排気流量パターンを容易に設定することができる。このため基板の表面において面内均一な塗布膜を形成することができる。
【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、現像装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る減圧乾燥装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す斜視図である。
【図３】減圧乾燥処理の対象となる塗布液膜を形成する様子を示す説明図である。
【図４】本発明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】上記の減圧乾燥装置の減圧乾燥の工程を示すフローチャートである。
【図６】上記の減圧乾燥装置における排気流量の設定値と圧力の状態の一例を示す説明図である。
【図７】上記の減圧乾燥装置にて減圧乾燥された塗布膜の形状の一例を示す説明図である。
【図８】上記の減圧乾燥装置における排気流量の設定値の他の例を示す説明図である。
【図９】上記の減圧乾燥装置にて減圧乾燥された塗布膜の形状の他の例を示す説明図である。
【図１０】従来の減圧乾燥装置を示す縦断面図である。
【図１１】従来の減圧乾燥装置における減圧乾燥時の圧力の状態を示す説明図である。
【図１２】基板の表面の塗布液の形状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　　温度調整部
５　　　蓋体
５２　　排気路
５４　　圧力検出部
５５　　流量検出部
５６　　流量調整部
６　　　制御部
６１　　コントローラ
６２　　コンピュータ
７　　　整流板
７４　　昇降手段

Claims (12)

1. 塗布液が塗布された基板を減圧雰囲気下に置くことにより塗布液中の溶剤を乾燥させる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、当該基板を減圧雰囲気下に置くための気密容器と、
   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するように設けられ、基板の有効領域と同じかそれ以上の大きさの整流板と、
   前記気密容器内を減圧排気するための減圧排気手段と、
   減圧排気の流量を調整するための排気流量調整部と、
   この排気流量調整部の流量設定値を出力し、前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している間に、少なくとも２段階に亘って流量設定値を変える制御部と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 制御部は、前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している間に、第１の流量設定値とこの第１の流量設定値よりも流量が大きい第２の流量設定値とのうちの一方から他方に流量設定値を変えることを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。
3. 第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で切り替えるタイミングは、前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している期間中を第１の流量設定値で排気し続けたときまたは第２の流量設定値で排気し続けたときよりも塗布膜の周縁部を平坦化できるタイミングであることを特徴とする請求項２記載の減圧乾燥装置。
4. 制御部は、第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で流量設定値を切り替えるタイミングを形成するタイマーを備えたことを特徴とする請求項２または３記載の減圧乾燥装置。
5. 気密容器内の圧力を検出するための圧力検出部を備え、制御部は圧力検出部の圧力検出値に基づいて第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で流量設定値を切り替えることを特徴とする請求項２または３記載の減圧乾燥装置。
6. 制御部は、塗布液の種類毎に、塗布液から溶剤が激しく蒸発している間における流量設定値のパターンに対応するデータを記憶していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
7. 制御部は、塗布液の膜厚毎に、塗布液から溶剤が激しく蒸発している間における流量設定値のパターンに対応するデータを記憶していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
8. 制御部は、塗布液の種類及び塗布液の膜厚の組み合わせ毎に、塗布液から溶剤が激しく蒸発している間における流量設定値のパターンに対応するデータを記憶していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
9. 複数枚の基板を収納したカセットが搬入されるカセット載置部と、
   基板に塗布液を塗布する塗布ユニットと、
   この塗布ユニットにて塗布液が塗布された基板が搬入される請求項１ないし８のいずれかに記載の減圧乾燥装置と、
   前記カセット載置部に載置されたカセットから基板を取り出して前記塗布ユニットに搬送し、塗布液が塗布された基板を減圧乾燥装置に搬送するための手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
10. 塗布液が塗布された基板を減圧雰囲気下に置くことにより塗布液中の溶剤を乾燥させる減圧乾燥方法において、
    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整流板を位置させる工程と、
    続いて気密容器内を、前記塗布液から激しく溶剤成分が蒸発する圧力まで減圧排気する工程と、
    その後、前記塗布液から激しく溶剤成分が蒸発している間に、少なくとも２段階に亘って流量設定値を変える工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。
11. 前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している間に少なくとも２段階に亘って流量設定値を変える工程は、第１の流量設定値とこの第１の流量設定値よりも流量が大きい第２の流量設定値とのうちの一方から他方に流量設定値を変える工程であることを特徴とする請求項１０記載の減圧乾燥装置。
12. 第１の流量設定値と第２の流量設定値との間で切り替えるタイミングは、前記塗布液から溶剤が激しく蒸発している期間中を第１の流量設定値で排気し続けたときまたは第２の流量設定値で排気し続けたときよりも塗布膜の周縁部を平坦化できるタイミングであることを特徴とする請求項１１記載の減圧乾燥方法。

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