JP2005019475A - 塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布ユニットから次工程のユニットに表面に塗布液が塗布された基板を搬送する際に、前記基板表面の塗布液からの溶媒の揮発を抑制すること。
【解決手段】基板搬送手段２３は、３段構成の保持アーム４１ａ〜４１ｃと、最下段の第３の保持アーム４１ｃが前記搬送位置にあるときの当該アーム４１ｃの上方側に、基板より大きい乾燥防止プレート５とを備えており、ウエハの表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する処理を行う塗布ユニット２４から、ウエハ表面の塗布液から溶剤を蒸発させて除去する減圧乾燥ユニット２５にウエハの搬送を行うにあたり、第３の保持アーム４１ｃの上にウエハを搭載し、このウエハの表面全体を乾燥防止プレート５により間隔を介して覆いながら、前記搬送を行う。これにより搬送中のウエハ表面の塗布膜からの溶媒の揮発が抑えられ、得られる塗布膜の膜厚の均一性を向上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、例えば半導体ウエハやＦＰＤ基板（フラットパネルディスプレイ用基板）等の基板に層間絶縁膜等の塗布膜を形成するための塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の基板の表面に例えば層間絶縁膜等の塗布膜を形成する工程は多岐に亘るため、例えば各工程毎に使用する処理装置をユニット化すると共に、これら処理ユニットの間を基板が移動できるように搬送手段を組み合わせて、塗布膜形成装置を構成している。
【０００３】
具体的には、例えば図１４に示すように、ウエハを収納するキャリア１０を搬出入するためのキャリアブロック１Ａと、絶縁膜の成分を溶媒成分に溶解してなる塗布液をウエハに塗布するための塗布ユニット１１や、この塗布処理の前後にウエハの加熱や冷却を行うための加熱、冷却系ユニットを多段に積み重ねた棚ユニット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ等を備えた処理ブロック１Ｂとにより構成され、受け渡しアーム１３によりキャリア１０と処理ブロック１Ｂとの間でウエハＷの受け渡しが行われ、処理ブロック１Ｂの内部では例えば３本のアームを備えた搬送手段１４により、各処理ユニット同士の間でウエハの受け渡しが行われるようになっている。
【０００４】
また、絶縁膜の形成工程においては、処理状態例えば膜厚の面内均一性の状態などが温度や湿度に影響を受けるために、処理ブロック１Ｂ内に温湿度調整された空気のダウンフロ−を形成して、処理ブロック１Ｂの内部雰囲気を所定の温湿度雰囲気に調整している。
【０００５】
ところで、前記絶縁膜を形成する処理の手法として、塗布ノズルから前記塗布液をウエハの表面に吐出させながら、ウエハと塗布ノズルとを、ウエハ面内全体に亘って相対的に移動させることにより、前記塗布液を一筆書きの要領でウエハ表面に塗布していく方法が提案されている。
【０００６】
この手法では、例えば粘度が１０ｃｐ以下程度の低粘度の塗布液が用いられる。このため塗布液の溶媒成分が比較的揮発しやすく、塗布ユニットから次工程の処理ユニットにウエハを搬送手段により搬送する際に、塗布液が塗布されたウエハがダウンフロ−に晒されると、この気流により前記溶媒成分が揮発してしまう。ここで、ウエハの搬送中には、ダウンフロ−による気流の乱れが大きくなり、ウエハ面内において前記気流が均一に供給されないので、この搬送中にウエハ表面がダウンフローに晒されると、前記溶媒成分の揮発の程度がウエハ面内において異なってしまう。この際、塗布液の溶媒成分の揮発状態は、膜厚の面内均一性に大きく影響を与えるので、前記搬送中の溶媒成分の蒸発の程度がウエハ面内において不均一になると、結果として得られる塗布膜の膜厚の面内均一性が悪化してしまうという課題がある。
【０００７】
このため、本発明者らは、塗布液が塗布されたウエハを次工程に搬送する際、ウエハ表面の塗布液からの溶媒の揮発を防ぐ手法を検討している。このような手法としては、塗布液が塗布されたウエハを容器７の内部に収納して、容器７内を密閉し、当該容器７内に塗布液の溶剤であるエチレングリコールの蒸気を供給して、当該容器７内をエチレングリコール雰囲気に設定した状態で次工程の処理ユニットに搬送する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２３３５８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の構成では、ウエハを溶媒雰囲気に設定された容器内に収納した状態で搬送するので、容器内に溶媒を供給する機構や容器内を排気する機構が必要であり、搬送手段自体が大がかりなものになってしまう。このため複数のアームを備える搬送手段にこれらの機構を組み合わせることは困難である。またこれらの機構を備えながら移動するので、移動の際のスペースも確保する必要があり、装置全体が大型化してしまう。
【００１０】
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、表面に塗布液が塗布された基板を基板搬送手段の保持アームに保持させて、塗布ユニットから次工程の処理ユニットに搬送するにあたり、塗布膜からの溶媒の揮発を抑えて、塗布膜の膜厚の高い面内均一性を確保する技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の塗布膜形成装置は、基板の表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する処理を行う塗布ユニットと、この塗布ユニットで行われる塗布処理の次工程の処理を行う処理ユニットと、前記塗布ユニットと処理ユニットとの間で基板の搬送を行う基板搬送手段と、を備えた塗布膜形成装置において、
前記基板搬送手段は、移動自在な搬送基体と、
前記塗布ユニットにて表面に塗布液が塗布された基板を保持し、塗布ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で、進退自在に前記搬送基体に設けられた保持アームと、
前記保持アームが少なくとも前記搬送位置にあるときに、前記塗布膜からの溶媒の揮発を抑えるために、前記保持アームに保持された基板の表面全体を間隔を介して覆う乾燥防止プレートと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成では、塗布ユニットから次工程のユニットに基板を搬送する際、基板表面全体を乾燥防止プレートにより所定の間隔を介して覆った状態で搬送するので、処理領域に温湿度調整された空気のダウンフロ−が形成されている場合であっても、基板表面が前記ダウンフロ−に晒されることが抑えられる。これにより、前記基板表面が前記ダウンフロ−に晒されることにより発生する前記塗布液中の溶媒の揮発が抑制され、結果として膜厚の高い面内均一性を確保することができる。
【００１３】
ここで、前記乾燥防止プレートは、その周縁が基板の周縁よりも２５ｍｍ以上外側に位置していることが好ましく、また、前記乾燥防止プレートは、断熱材により構成されていることが好ましい。さらに、前記乾燥防止プレートは、昇降機構により昇降自在に構成され、前記乾燥防止プレートの裏面と保持アームに保持されて搬送位置にあるときの基板表面との距離が変更できるように構成するようにしてもよい。さらに前記基板搬送手段は、前記乾燥防止プレートの上段側に保持アームを備え、前記保持アームは、塗布ユニットの他の処理ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で、基体の長さ方向に移動できるように前記搬送基体に設けられるように構成してもよい。
【００１４】
また、本発明の他の発明は、基板の表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する処理を行う塗布ユニットと、この塗布ユニットで行われる塗布処理の次工程の処理を行う処理ユニットと、前記塗布ユニットと処理ユニットとの間で基板の搬送を行う基板搬送手段と、を備えた塗布膜形成装置において、
前記基板搬送手段は、移動自在な搬送基体と、
前記塗布ユニットにて表面に塗布液が塗布された基板を保持し、塗布ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で、進退自在に前記搬送基体に設けられた保持アームと、
前記保持アームが搬送位置にあるときに、前記塗布膜からの溶媒の揮発を抑えるために、前記保持アームに保持された基板の近傍に溶媒雰囲気を形成する溶媒雰囲気形成機構と、を備え、
前記溶媒雰囲気形成機構は、保持アームに保持された基板の表面と対向するように配置され、前記基板表面と対向する面に多数の開口部が形成された容器と、この容器の内部に設けられた溶媒吸収体と、前記溶媒吸収体に溶媒を供給するための溶媒供給手段と、を備え、溶媒吸収体に溶剤を染み込ませて、この溶媒を自然揮発させ、当該蒸気を前記開口部から通気させることにより、前記保持アームに保持され、搬送位置にある基板近傍に溶媒雰囲気を形成することを特徴とする。このような構成では、塗布ユニットから次工程のユニットに基板を搬送する際、基板表面全体近傍に溶媒雰囲気が形成されているので、基板を搬送する際に、基板表面の塗布液からの溶媒の揮発をより確実に抑制することができる。
【００１５】
ここで、前記基板搬送手段は、前記溶媒雰囲気形成機構の上段側に保持アームを備え、前記保持アームは、塗布ユニットと他の処理ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で基体の長さ方向に移動できるように、前記搬送基体に設けられている構成であってもよいし、前記塗布膜形成装置の処理領域に、温度調整された空気のダウンフロ−を形成するようにしてもよい。また、前記塗布ユニットの次工程の処理ユニットは、例えば基板を加熱して塗布液に含まれる溶媒を蒸発させる処理を行う溶媒蒸発ユニットとして構成される。
上述の塗布膜形成装置では、塗布ユニットにおいて基板の表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する塗布処理工程と、
前記基板表面に塗布された塗布液の乾燥を抑制するために、乾燥防止プレート又は溶媒雰囲気形成機構にて前記基板を上面側から覆った状態で、前記塗布ユニットから次工程の処理ユニットに前記基板を搬送する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法が実施される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の塗布膜形成装置の一実施の形態について、塗布膜として絶縁膜を形成する場合を例にして、図１〜図３を参照しながら説明する。ここで、図１は本発明の塗布膜形成装置の一実施の形態に係る全体構成を示す平面図であって、図２はその概略斜視図、図３はその縦断側面図である。
【００１７】
図中Ｂ１は、例えば２５枚の基板であるウエハＷが収納された基板キャリアＣ（以下［キャリア］という）を搬入出するためのキャリアブロックであり、このキャリアブロックＢ１は、前記キャリアＣを載置するキャリア載置部２１と、受け渡し手段２２と、を備えている。前記受け渡し手段２２は、キャリアＣからウエハＷを取り出し、この取り出したウエハＷをキャリアブロックＢ１に隣接して設けられている処理ブロックＢ２へと受け渡すように、左右、前後に移動自在、昇降自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成されている。
【００１８】
処理ブロックＢ２は筐体２０にて周囲を囲まれており、この処理ブロックＢ２の中央には基板搬送手段２３が設けられていて、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２４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。
【００１９】
前記棚ユニットＵ１，Ｕ２は、塗布ユニット２４における処理の前処理及び後処理を行うためのユニット等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、例えば図３に示すように、塗布ユニット２４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させる減圧乾燥ユニット２５、ウエハを所定温度に加熱（ベーク）するための加熱ユニット２６、ウエハを所定温度に温調するための温調ユニット２７等が含まれる。また棚ユニットＵ２，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２８も組み込まれる。
【００２０】
図３に示す棚ユニットＵ２，Ｕ３の構成は一例であり、これら棚ユニットＵ１〜Ｕ３には、ウエハＷに施される処理に応じて、既述の処理ユニット以外の処理ユニットを配設してもよいし、処理ユニットの個数やレイアウトは任意に選択できる。上述した基板搬送手段２３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２４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。
【００２１】
また処理ブロックＢ１は、処理領域Ｓの下部側に処理ブロックＢ１内の雰囲気を外部に排出するための排気路３１が接続されると共に、処理領域Ｓの上部には例えば清浄化フィルタ３２を備えており、このフィルタ３２には、気体供給路３３を介してファン３４、調整部３５が接続されている。前記調整部３５は例えば工場内の空気（外部空気）を取り込み、これを温湿度調整するためのものであり、調整部３５により調整された空気はファン３４により送気され、清浄化フィルタ３２にてパーティクルが除去されて処理ブロックＢ１内の下方側に供給されるようになっている。これにより処理ブロックＢ１内部の処理領域Ｓには、図３に点線で示すように、温調された空気のダウンフロ−が形成されるようになっている。
【００２２】
前記塗布ユニット２４はウエハの表面に塗布液を塗布する処理を行なうものであり、ここでこのユニット２４において、例えば乾燥後に塗布膜を形成する絶縁膜例えばＳｉＯ２膜の成分を溶媒に溶解してなる塗布液をウエハＷ表面に塗布する塗布手法の一例について図４を用いて簡単に説明する。この塗布手法は、いわゆる一筆書き型の塗布手法であり、当該ユニット２４の基板処理領域内において、図示しない基板保持部によりウエハＷを略水平に保持し、このウエハＷの表面側と対向するように設けられた塗布液Ｒの供給ノズル３６を一方向（図中Ｘ方向）に往復させながら塗布液をウエハＷに供給する。この場合予定とする塗布領域３７の外に塗布液Ｒが供給されないようにプレート３８が設けられている。また供給ノズル３６がウエハ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エハ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がウエハＷに塗布されるようになっている。
【００２３】
また、塗布ユニットの次工程の処理ユニットである減圧乾燥ユニット２５は、本発明の溶媒蒸発ユニットに相当するものであり、密閉容器内にて、所定の真空度に減圧しながらウエハＷを所定温度に加熱することにより、塗布膜中の溶媒を蒸発させ、この減圧乾燥処理により塗布膜が形成される。
【００２４】
このような塗布膜形成装置におけるウエハの流れについて説明すると、自動搬送ロボット（あるいは作業者）により例えば２５枚のウエハＷを収納したキャリアＣが、外部からキャリアブロックＢ１のキャリア載置部２１に搬入される。次いで受け渡し手段２２によりこれらキャリアＣ内からウエハＷが取り出され、処理ブロックＢ２の棚ユニットＵ２の受け渡しユニット２８を介して基板搬送手段２３に受け渡される。
【００２５】
そして、ウエハＷは基板搬送手段２３により棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の温調ユニット２７に搬送され、ここで所定の温度例えば２３℃に調整された後、塗布ユニット２４に搬送され、当該ユニット２４にて、処理温度例えば２３℃の下、例えば塗布膜の成分が溶媒に溶解されてなる塗布液が上記の一筆書きの手法で塗布される。ここでこの手法で用いられる塗布液の粘度は、固形分である塗布膜の成分の濃度が１０ｃｐ以下程度であることが好ましい。
【００２６】
その後、ウエハＷは減圧乾燥ユニット２５に搬送され、減圧乾燥処理により例えば塗布膜中の溶剤が除去される。続いて、塗布膜が形成されたウエハは加熱ユニット２６にて、加熱処理であるベーク処理が行われる。このベーク処理とは、低酸素雰囲気にてウエハを加熱して縮重合反応を起こさせ、化学的に塗布膜を硬化させるための低酸素加熱処理である。具体的には、図示しない処理室内に窒素ガス等の不活性ガスを導入し、所定の低酸素状態例えば許容酸素濃度１００ｐｐｍ以下の雰囲気に設定して、ウエハを例えば約４００℃程度の温度で加熱することにより行われる。この後、ウエハは例えば温調ユニット２７にて所定温度に温調され、次いで例えばキャリア載置部２１の元のキャリアＣ内に戻される。
【００２７】
この後、例えば塗布膜形成装置の外部に設けられたキュア装置にて、キュア処理が行われ、こうしてＳｉＯ２膜よりなる絶縁膜（塗布膜）が形成される。ここでキュア処理とは塗布膜を焼成するための加熱処理であり、塗布膜を加熱することにより、架橋またはポロジエンの離脱を行ない塗布膜の硬化を図る処理である。具体的には、例えば図示しない処理室内を所定の低酸素状態例えば許容酸素濃度１００ｐｐｍ以下の雰囲気に設定し、ウエハを例えば約４００℃程度の温度にて加熱することにより行なわれる。
【００２８】
ここで、塗布膜形成装置内における基板搬送手段２３によるウエハの搬送や、塗布ユニット２４等の各処理ユニットにおけるウエハの処理は図示しない制御部内のプログラムに基づいて行われる。つまり制御部は、塗布液ユニット２４にてウエハＷに塗布液の塗布処理を行い、次いで減圧乾燥ユニット２５にて減圧乾燥処理を行い、この後加熱ユニット２６による処理と温調ユニット２７による処理とを順次行うためのプログラムを備えている。
【００２９】
続いて、本実施の形態の主要部である基板搬送手段２３について図を参照して詳細に説明する。先ず基板搬送手段２３の全体構成について図５に基づいて説明すると、前記基板搬送手段２３は、ウエハＷを保持する例えば３段に構成された保持アーム４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）と、この保持アーム４１を進退自在に支持する搬送基体をなす基台４２と、この基台４２を昇降自在に支持する一対の案内レール４３，４４と、これら案内レール４３，４４の上端及び下端を夫々連結する連結部材４５，４６と、案内レール４３，４４及び連結部材４５，４６よりなる枠体を鉛直軸周りに回転自在に駆動するために案内レール下端の連結部材４６に一体的に取り付けられた回転駆動部４７と、案内レ−ル上端の連結部材４５に設けられた回転軸部４８と、を備えている。
【００３０】
前記保持アーム４１は、例えば図５〜図７に示すように、夫々基板Ｇを保持し得るように第１の保持アーム４１ａ、第２の保持アーム４１ｂ、第３の保持アーム４１ｃの３段構成になっており、これら保持アーム４１ａ〜４１ｃは内縁の複数箇所例えば３箇所に設けられた爪部４０ａ〜４０ｃにウエハの周縁部を載置することにより、ウエハを保持するようになっている。
【００３１】
これらアーム４１ａ〜４１ｃの基端部は基台４２の長手方向に設けられた案内溝４２ａに沿って処理ユニットとの間でウエハの受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退し、搬送時にウエハを保持する搬送位置との間でスライド移動できるようになっている。そのスライド移動による保持アーム４１ａ〜４１ｃの進退移動や基台４２の昇降移動は、夫々別個の図示しない駆動部により駆動される。従ってそれら図示しない２つの駆動部、案内溝４２ａ、前記案内レール４３，４４及び前記回転駆動部４７は、保持アーム４１ａ〜４１ｃを略鉛直軸まわりに回転自在、かつ昇降自在、かつ進退自在に駆動する駆動機構を構成しており、この駆動機構は図示しない制御部により搬送プログラムに基づいて駆動制御される。
【００３２】
そして、前記保持アーム４１ａ〜４１ｃの中段の第２の保持アーム４１ｂと最下段の第３の保持アーム４１ｃとの間には、前記第３の保持アーム４１ｃが前記搬送位置にあるときに、前記保持アーム４１ｃに保持されたウエハの表面全体を間隔を介して覆うように、ウエハよりサイズが大きい乾燥防止プレート５が設けられている。この乾燥防止プレート５は例えばポリプロピレンやポリテトラフルオロエチレン樹脂等の断熱材により構成され、例えば図７（ｂ）に示すように、ウエハＷの周縁と、乾燥防止プレート５の周縁との差Ａが２５ｍｍ以上例えば３０ｍｍ程度の大きさに形成される。
【００３３】
このような乾燥防止プレート５は、例えば図７（ａ）に示すように、支持部材５１を介して基台４２の後端側に設けられた昇降機構５２により昇降可能に構成されている。この昇降機構５２としてはボールネジ機構やエアシリンダ機構等が用いられ、図示しない制御部により例えば所望の高さ位置を入力すると、この入力値に基づいて例えば第３の保持アーム４１ｃに保持されたウエハＷの表面と、乾燥防止プレート５の下面との距離が、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲で変化できるように構成されている。このような範囲に設定するのは、前記距離が２ｍｍ以下では、ウエハＷを第３の保持アーム４１ｃに保持させて前記搬送位置まで後退させたときに、ウエハ表面の塗布膜と乾燥防止プレート５とが接近しすぎて膜が乱れる場合があり、１０ｍｍ以上の間隔を空けると、３段の保持アーム４１のトータルの高さが大きくなって、基板搬送手段２３が大型化し、スペース的に問題がある上、乾燥防止プレート５と第３の保持アーム４１ｃ上のウエハとの間の隙間が大きくなるので、処理領域Ｓのダウンフロ−が入り込み、膜質の悪化の原因となる可能性があるからである。
【００３４】
このような基板搬送手段２３では、例えば前記第３の保持アーム４１ｃは、塗布ユニット２４から次工程の減圧乾燥ユニット２５にウエハＷを搬送する際の専用アームとして用いられる。ここで前記保持アーム４１ａ〜４１ｃは、前記処理ユニット同士の間でウエハの受け渡しを行う受け渡し位置に進行したときに、各処理ユニットの基板保持部に設けられた昇降ピン等の受け渡し部材との間でウエハの受け渡しを行うことができるように、前記保持アーム４１ａ〜４１ｃと前記基板保持部の受け渡し部材とが互いに干渉しない形状に設定され、この例では前記受け渡し部材が保持アーム４１ａ〜４１ｃの内縁よりも内側の領域を昇降できるように構成されている。
【００３５】
例えば塗布ユニット２４から減圧乾燥ユニット２５までウエハＷを搬送するときには、例えば予め乾燥防止プレート５と第３の保持アーム４１ｃとの間隔を処理に応じて塗布膜の膜厚の面内均一性を向上させるための適切な距離に設定しておき、先ず図８（ａ）に示すように、第３の保持アーム４１ｃを塗布ユニット２４との間でウエハの受け渡しを行う受け渡し位置まで進行させる。そして図示しない受け渡し部材との協働作業により前記保持アーム４１ｃにウエハを受け渡し、この後図８（ｂ）に示すように、前記保持アーム４１ｃを搬送位置まで後退させる。
【００３６】
これにより、前記搬送位置では、第３の保持アーム４１ｃに保持されたウエハＷの表面全体が所定距離の隙間を介して乾燥防止プレート５により覆われることになる。こうしてウエハを第３の保持アーム４１ｃの搬送位置に保持させた状態（図８（ｂ）に示す状態）で、ウエハを次工程の減圧乾燥ユニット２５に搬送し、当該ユニットに受け渡す。つまり、第３の保持アーム４１ｃを受け渡し位置に進行させ、減圧乾燥ユニット２５の受け渡し部材との協働作業により当該ユニットの基板保持部にウエハを受け渡した後、保持アーム４１ｃを搬送位置まで退行させる。
【００３７】
このような構成では、塗布ユニット２４から次工程の減圧乾燥ユニット２５にウエハＷを搬送する際に、ウエハの表面を隙間を介して乾燥防止プレート５により覆った状態で搬送しているので、処理領域Ｓの搬送中にウエハ表面の塗布液がダウンフロ−に晒されることがない。このため、前記ダウンフロ−が塗布液に供給されることにより、前記ウエハ表面の塗布液中の溶媒の揮発の程度がウエハ面内において不均一になることが抑えられ、次工程の減圧乾燥ユニット２５にて、ウエハ表面の塗布液中の溶媒をウエハ面内において均一な状態で揮発させることができて、減圧乾燥ユニット２５にて得られる塗布膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
【００３８】
ここで粘度が１ｃｐ以上１０ｃｐ以下程度と低く、溶媒が揮発しやすいメチル含有ポリシロキサンや水素含有ポリシロキサン等の塗布液を用いて塗布膜を形成する場合や、塗布ユニット２４の次工程の減圧乾燥ユニット２５にて塗布液中の溶媒成分の蒸発させることにより塗布膜の膜厚が制御される処理では、乾燥防止プレート５により搬送中の塗布液の溶剤の揮発を防ぐことは、形成される塗布膜の膜厚の高い均一性を確保するために有効な手法である。
【００３９】
この際、本発明では、ウエハを乾燥防止プレート５を覆いながら搬送するという手法で、搬送中のウエハ表面の塗布液の溶媒成分の揮発を抑えているので、基板搬送手段２３の大型化や、これに伴う基板搬送手段２３の搬送領域や装置全体の大型化、装置の複雑化等を抑えた簡易な手法で大きな効果を確保することができる。
【００４０】
また、上述の実施の形態では、乾燥防止プレート５は昇降機構５２により高さ位置が移動可能に構成され、例えば制御部にて入力データに基づいて高さ位置が変更できるようになっているので、この乾燥防止プレート５の高さ位置を調整することにより塗布液からの溶媒の揮発の状態を制御することができる。さらに、一筆書きの手法にて形成される絶縁膜のような粘度の低い塗布液を用いる場合と、レジスト膜等のように粘度の高い塗布液を用いる場合には、塗布膜の膜厚の均一性を確保するために乾燥防止プレート５の適切な高さ位置が異なる場合や、目的とする処理に応じて塗布液の厚さが異なる場合に、前記高さ位置を制御でき、有効である。
【００４１】
さらにまた、乾燥防止用プレート５を断熱材により構成した場合には、この乾燥防止用プレート５により例えば当該乾燥防止用プレートの上方側からの熱が遮断されるので、第３の保持アーム４１ｃに保持されたウエハ表面の塗布液への熱影響を抑えることができ、熱による膜質の悪化を抑えることができる。
【００４２】
さらにまた、乾燥防止プレート５は最下段の保持アーム４１ｃの上部側に設けられているので、温湿度調整された空気のダウンフロ−が遮断されるのは、乾燥防止プレート５の下方側の領域のみであり、当該乾燥防止プレート５の上方側の第１及び第２の保持アーム４１ａ，４１ｂには、前記空気のダウンフロ−が供給される。このため、前記第１及び第２の保持保持アーム４１ａ，４１ｂにて搬送されるウエハに対しては、温湿度調整された空気が供給される状態で搬送が行われ、温湿度調整された雰囲気でウエハの搬送を行うことができる。
【００４３】
なお、上述の実施の形態では、第３の保持アーム４１ｃはウエハを塗布ユニットから次工程の処理ユニットへの搬送を行うための専用アームとして説明したが、搬送中にウエハ表面に温湿度調整された空気のダウンフロ−が供給される必要がない場合には、他の処理ユニット同士の間でのウエハの搬送に第３の保持アーム４１ｃを用いるようにしてもよい。
【００４４】
以上において、乾燥防止プレート５を、図９に示すように、第３の保持アーム４１ｃに支持部材５３を介して取り付け、第３の保持アーム４１ｃと共に受け渡し位置と搬送位置との間で進退自在に構成してもよい。この場合、図９に示すように、支持部材５３を昇降機構５４により昇降自在に構成してもよいし、昇降機構５４を設けない構成としてもよい。
【００４５】
この場合、塗布ユニット２４や減圧乾燥ユニット２５との間でウエハの受け渡しを行うときには、塗布ユニット２４などの受け渡し部材５５により第３の保持アーム４１ｃと乾燥防止プレート５との間にウエハＷが位置する高さ位置にウエハＷを上昇させてから、例えば図１０（ａ）に示すように、第３の保持アーム４１ｃと乾燥防止プレート５とを塗布ユニット２４内の受け渡し位置まで進入させる。次いで、受け渡し部材５５を下降させて第３の保持アーム４１ｃにウエハＷを受け渡し、この後、第３の保持アーム４１ｃと乾燥防止プレート５とを搬送位置まで退行させる（図１０（ｃ）参照）。なお、図中５５は基板保持部である。
【００４６】
一方、減圧乾燥ユニット２５の基板保持部にウエハを受け渡すときには、ウエハを搭載した第３の保持アーム４１ｃと乾燥防止プレート５とを、減圧乾燥ユニット２５の基板保持部の上方側の受け渡し位置まで進入させ、次いで、受け渡し部材５５を上昇させることにより、保持アーム４１ｃから前記受け渡し部材にウエハＷを受け渡し、この後、第３の保持アーム４１ｃと乾燥防止プレート５とを溶媒乾燥２５ユニットから退出させる。
【００４７】
このような構成においては、塗布ユニット２４や減圧乾燥ユニット２５の内部にまで乾燥防止用プレート５が入り込み、乾燥防止プレート５によりウエハ表面が覆われた状態で塗布ユニット２４や減圧乾燥ユニット２５に対してウエハＷの搬入出を行っているので、処理ユニットに対してウエハを搬入出する際に形成される気流の影響をウエハ表面が受けにくくなり、より確実に搬送中の塗布液からの溶媒の揮発を抑えることができる。
【００４８】
この際、乾燥防止プレート５を昇降自在に構成した場合には、処理ユニットとの間でウエハの受け渡しを行う場合に、予め第３の保持アーム４１ｃと乾燥防止プレート５との間隔を広げておき、第３の保持アーム４１ｃにウエハを受け渡した後、前記間隔を適切な間隔に狭めてから次工程の処理ユニットに搬送することにより、前記受け渡しを容易にしながら、ウエハの搬送時には塗布膜の膜厚の均一性を良好にする好ましい間隔に設定できるという利点がある。
【００４９】
続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。この実施の形態は、前記乾燥防止プレート５の代わりに、第３の保持アーム４１ｃが前記搬送位置にあるときに、塗布膜の溶媒を自然蒸発させて、前記保持アーム４１ｃに保持されたウエハの表面近傍に溶媒雰囲気を形成する溶媒雰囲気形成機構６を設ける構成である。この溶媒雰囲気形成機構６は、例えば第３の保持アーム４１ｃに保持されたウエハの表面と対向するように配置された、例えば平面形状が円形であって内部が空洞の扁平な容器６１を備えている。この容器６１は例えばアルミニウム板により構成され、下面（ウエハと対向する面）には口径が３ｍｍ程度の大きさの多数の開口部６２が形成されており、例えば開口部６２の形成領域がウエハよりも大きい領域になるように設定されている。このような容器６１は支持部材６０により基台４２の後端側に取り付けられている。
【００５０】
前記容器６１の内部には、例えば当該内部を上下に２分割するように、多数の孔部６３ａが形成された、例えばアルミニウム板より形成された円板状の通流板６３が設けられており、この通流板６３の下方側の空間には例えばスポンジよりなる溶媒吸収体６４が設けられている。前記溶媒吸収体６４は例えば厚さが３ｍｍ程度に設定されている。
【００５１】
前記容器６１の上部のほぼ中央には当該容器６１内部に塗布液の溶媒を供給するための溶媒供給路６５が接続されており、この溶媒供給路６５の他端側は溶媒タンク６６に接続されている。前記溶媒タンク６６から溶媒供給路６５を介して容器６１内部に供給された溶媒は、通流板６３の孔部６３ａを通って、この孔部６３ａにより拡散された状態で溶媒吸収体６４に向けて、ほぼ均一に広がりながら流れて行き、溶媒吸収体６４が十分に溶媒を吸収し、溶媒吸収体６４から溶媒が滴り落ちる前の状態で溶媒吸収体６４への溶媒の供給を停止する。ここで溶媒吸収体６４の面内において均一に溶媒が供給されるように、前記孔部６３ａの口径は、例えば溶媒の流量が多い中央部では口径が小さく、溶媒の流量が少ない周縁部では口径が大きくなるように、中央部から周縁部に向けて徐々に大きくなるように設定されている。
【００５２】
この溶媒吸収体６４への溶媒の供給や停止のタイミングは、例えば制御部により溶媒供給路６５の流量制御バルブＶの開度を調整することにより行われる。前記流量調整バルブＶは開閉バルブと流量調整部とを組み合わせてなるものである。この例では溶媒タンク６６、溶媒供給路６５、流量制御バルブＶ、通流板６３が本発明の溶媒供給手段に相当する。このように溶媒が十分に染み込んだ溶媒吸収体６４からは、溶媒が自然蒸発していき、この溶媒の蒸気は開口部６２を介して容器６１の外部にゆっくりと拡散していく。
【００５３】
この例では、例えば容器６１の下方側に溶媒雰囲気を形成した状態で、第３の保持アーム４１ａをウエハの受け渡しを行うユニット例えば塗布ユニット２４に進入させ、塗布ユニット２４の基板保持部の受け渡し部材との間でウエハの受け渡しを行った後、アーム４１ｃを前記搬送位置まで退行させる。これにより搬送位置にあるウエハ近傍に溶媒雰囲気が形成された状態となる。この状態でウエハＷは次工程まで搬送されるが、ウエハＷの上部側に設けられた容器６１自体によりウエハ表面がダウンフロ−に晒されることが抑えられると共に、容器６１の下方側空間では溶媒雰囲気が形成されていて、塗布液の溶媒が揮発しにくい状態であるので、前記塗布液からの溶媒の揮発がより確実に抑えられた状態でウエハを搬送することになり、搬送時の膜厚の乱れが効果的に抑えられ、結果として塗布膜の膜厚の高い面内均一性を確保することができる。
【００５４】
さらに、溶媒雰囲気形成機構６では、溶媒を自然蒸発させることにより塗布膜の近傍にゆっくりと徐々に溶媒雰囲気を形成しているので、塗布膜に直接溶媒の蒸気を供給する場合に比べて、ウエハ搬送中の塗布液中の溶媒成分の揮発の程度をより確実にウエハ面内において揃えることができる。つまり、塗布膜に直接溶媒の蒸気を供給する場合には、溶媒蒸気の供給と共に気流が発生するので、この気流が塗布液の表面に当たる。ところで、前記ウエハの搬送中は処理領域Ｓの気流も乱されやすいので、前記溶媒蒸気の供給と共に発生した気流がウエハ面内において均一に供給されることは難しい。このため、塗布膜に直接溶媒の蒸気を供給する場合には、気流の影響により塗布液中の溶媒成分の揮発の程度がウエハ面内において異なってしまい、この結果膜厚の面内均一性が悪化してしまう。
【００５５】
以上において、溶媒雰囲気形成機構６は昇降自在に構成してもよく、このように構成した場合、例えば第３の保持アーム４１ｃと塗布ユニット２４等との間でウエハの受け渡しを行うときには、第３の保持アーム４１ｃと溶媒雰囲気形成機構６との間隔を広げ、第３の保持アーム４１ｃにウエハを受け渡した後は、溶媒雰囲気を形成するために適切な位置に溶媒雰囲気形成機構６の高さを調整することにより、ウエハの受け渡しし易さを確保しながら、十分に塗布膜からの溶媒の揮発を抑えることができる。
【００５６】
さらに、図１２に示すように、前記容器６１の下面の開口部６２を開閉する蓋体６７を設け、溶媒雰囲気を形成するときには前記開口部６２を開き、それ以外の場合では蓋体６７により前記開口部６２を塞ぐことにより溶媒雰囲気形成機構６からの溶媒の蒸気の供給を停止するようにしてもよい。前記蓋体６７は、例えば前記開口部６２を塞ぐ位置（図１２中点線で示す位置）と、前記開口部６２を開く位置（図１２中実線で示す位置）との間で基台４２に沿ってスライド自在に構成されている。
【００５７】
このような構成では、塗布ユニット２４から次工程へのウエハの搬送を行うときには溶媒雰囲気を形成し、塗布ユニット２４から次工程へのウエハの搬送がない場合には、溶媒雰囲気形成機構６からの溶媒の蒸気の供給を停止しているので、処理ブロックＢ内の処理領域Ｓへの不要な溶媒の供給が抑えられ、当該溶媒による他の処理ユニットの処理への悪影響を抑えることができる。
【００５８】
さらに、本発明の基板搬送手段は、例えば図１３に示すように、保持アームを４段に構成し、搬送位置にある最下段の第４のアーム４１ｄの上方側に前記乾燥防止プレート５を設け、搬送位置にある最下段から２段目の第３のアーム４１ｃの上方側にアーム４１ｃから所定の間隔を介して遮熱プレート７を設けるように構成するようにしてもよい。前記遮熱プレート７は例えば中空のアルミニウム板等の断熱材によりウエハよりも大きいサイズに構成され、ダウンフローを通気させるための例えば口径が１０ｍｍ程度の大きさの多数の開口部７１を備えている。
【００５９】
このような基板搬送手段では、塗布ユニット２４から減圧乾燥ユニット２５にウエハを搬送するときには第４の保持アーム４１ｄを用い、温調ユニット２７から塗布ユニット２４にウエハを搬送するときには第３の保持アーム４１ｃが用いられる。このようにすると、温調ユニット２７にて温調されたウエハを搬送するときに、遮熱プレート７により当該プレート７の上方側からの熱が遮られ、ウエアーム４１ｃ上のウエハへの熱影響を抑えることができる。
【００６０】
さらに、上述の実施の形態では半導体ウエハを処理する装置について説明したが、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）やマスク等に使用されるガラス基板を処理する装置についても本発明は適用可能である。また、本発明が適用される塗布膜形成装置にて形成される塗布膜としては、ＳｉＯ２膜よりなる絶縁膜のほか、レジスト膜や、ポリイミド膜やパッシベーション膜といった有機膜等であってもよい。さらに、塗布ユニットでは、上述の一筆書きの手法によりウエハに塗布液を塗布する構成以外に、例えばスピンコーティングによりウエハに塗布液を塗布する構成であってもよい。さらに、本発明の乾燥防止プレートは昇降しない構成としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、塗布ユニットから次工程に基板を搬送する際に、基板表面の塗布液からの溶媒成分の揮発を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる塗布膜形成装置の一実施の形態の全体構成を示す平面図である。
【図２】前記塗布膜形成装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図３】前記塗布膜形成装置の全体構成を示す側面図である。
【図４】前記塗布膜形成装置に設けられる塗布ユニットにて行われる塗布手法の一例を示す概略斜視図である。
【図５】前記塗布膜形成装置に設けられる基板搬送手段を示す斜視図である。
【図６】前記基板搬送手段の保持アームと乾燥防止プレートとを示す斜視図である。
【図７】前記基板搬送手段を示す側面図と平面図である。
【図８】前記基板搬送手段の作用を説明するための側面図である。
【図９】前記基板搬送手段の他の例を示す側面図である。
【図１０】図９に示す基板搬送手段の作用を説明するための側面図である。
【図１１】前記基板搬送手段のさらに他の例を示す側面図である。
【図１２】前記基板搬送手段のさらに他の例を示す側面図である。
【図１３】前記基板搬送手段のさらに他の例を示す側面図である。
【図１４】従来の絶縁膜形成装置を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
Ｂ１ キャリアブロック
Ｂ２ 処理ブロック
２３ 基板搬送手段
２４ 塗布ユニット
２５ 減圧乾燥ユニット
３６ 塗布ノズル
４１ 保持アーム
４２ 基台
５ 乾燥防止プレート
５１ 支持部材
５２ 昇降機構
６ 溶媒雰囲気形成機構
６１ 容器
６２ 開口部
６３ 円板
６４ 溶媒吸収体
６５ 溶媒供給路

Claims (10)

1. 基板の表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する処理を行う塗布ユニットと、この塗布ユニットで行われる塗布処理の次工程の処理を行う処理ユニットと、前記塗布ユニットと処理ユニットとの間で基板の搬送を行う基板搬送手段と、を備えた塗布膜形成装置において、
   前記基板搬送手段は、移動自在な搬送基体と、
   前記塗布ユニットにて表面に塗布液が塗布された基板を保持し、塗布ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で、進退自在に前記搬送基体に設けられた保持アームと、
   前記保持アームが少なくとも前記搬送位置にあるときに、前記塗布膜からの溶媒の揮発を抑えるために、前記保持アームに保持された基板の表面全体を間隔を介して覆う乾燥防止プレートと、を備えることを特徴とする塗布膜形成装置。
2. 前記乾燥防止プレートは、その周縁が基板の周縁よりも２５ｍｍ以上外側に位置していることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
3. 前記乾燥防止プレートは、断熱材により構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成装置。
4. 前記乾燥防止プレートは、昇降機構により昇降自在に構成され、前記乾燥防止プレートの裏面と保持アームに保持されて搬送位置にあるときの基板表面との距離が変更できるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布膜形成装置。
5. 前記基板搬送手段は、前記乾燥防止プレートの上段側に保持アームを備え、前記保持アームは、塗布ユニットと他の処理ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で、基体の長さ方向に移動できるように、前記搬送基体に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の塗布膜形成装置。
6. 基板の表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する処理を行う塗布ユニットと、この塗布ユニットで行われる塗布処理の次工程の処理を行う処理ユニットと、前記塗布ユニットと処理ユニットとの間で基板の搬送を行う基板搬送手段と、を備えた塗布膜形成装置において、
   前記基板搬送手段は、移動自在な搬送基体と、
   前記塗布ユニットにて表面に塗布液が塗布された基板を保持し、塗布ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で、進退自在に前記搬送基体に設けられた保持アームと、
   前記保持アームが搬送位置にあるときに、前記塗布膜からの溶媒の揮発を抑えるために、前記保持アームに保持された基板の表面近傍に溶媒雰囲気を形成する溶媒雰囲気形成機構と、を備え、
   前記溶媒雰囲気形成機構は、保持アームに保持された基板の表面と対向するように配置され、前記基板表面と対向する面に多数の開口部が形成された容器と、この容器の内部に設けられた溶媒吸収体と、前記溶媒吸収体に溶媒を供給するための溶媒供給手段と、を備え、溶媒吸収体に溶剤を染み込ませて、この溶媒を自然蒸発させ、当該蒸気を前記開口部から通気させることにより、前記保持アームに保持され、搬送位置にある基板近傍に溶媒雰囲気を形成することを特徴とする塗布膜形成装置。
7. 前記基板搬送手段は、前記溶媒雰囲気形成機構の上段側に保持アームを備え、前記保持アームは、塗布ユニットと他の処理ユニットとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、この受け渡し位置から後退する搬送位置との間で基体の長さ方向に移動できるように、前記搬送基体に設けられていることを特徴とする請求項６記載の塗布膜形成装置。
8. 前記塗布膜形成装置の処理領域には、温度調整された空気のダウンフロ−が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の塗布膜形成装置。
9. 前記塗布ユニットの次工程の処理ユニットは、基板を加熱して塗布液に含まれる溶媒を蒸発させる処理を行う溶媒蒸発ユニットであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の塗布膜形成装置。
10. 塗布ユニットにおいて基板の表面に対し塗布膜の成分と溶媒とを含む塗布液を塗布する塗布処理工程と、
    前記基板表面に塗布された塗布液の乾燥を抑制するために、乾燥防止プレート又は溶媒雰囲気形成機構にて前記基板を上面側から覆った状態で、前記塗布ユニットから次工程の処理ユニットに前記基板を搬送する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。

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