JP2005243914A - 減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 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装置において、基板表面にある塗布液からの蒸発成分で形成される気流の分布を制御して、面内均一性の高い減圧乾燥を行うこと
【解決手段】 塗布液が塗布された基板を気密容器内の基板載置部に載置し、この基板の表面と隙間を介して対向するように気流分布調整板を配置した状態で気密容器内を減圧排気する。このとき例えば基板の面方向での塗布液の固形分濃度の分布に応じて気流分布調整板の気流通流領域の分布パターンを調整する構成とする。この場合、固形分濃度の分布に応じた排気流速の気流を形成することができるので、固形分濃度の分布を均一化しつつ乾燥させることができ、結果として面内均一性の高い塗布膜を形成することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えばレジスト、絶縁膜用の塗布液が表面に塗布された基板を減圧雰囲気下に置いて乾燥させる減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法に関する。

フォトリソグラフィに用いられるレジストを基板の表面に塗布し、このレジストを乾燥させてレジスト膜を形成する手法の一つに、例えば細孔の吐出孔を有する塗布液ノズルにより一筆書きの要領でレジストを塗布する方法がある。このような塗布方法に使用されるレジストは、レジスト膜形成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ることが一般的であり、レジストを基板の表面に塗布した後に当該レジストを短時間で乾燥させるために基板を減圧乾燥する処理が行われる。

例えば半導体ウエハ（以下、単にウエハと呼ぶ）などの基板の表面にレジストを一筆書きの要領で塗布する手法について図１４を用いて簡単に説明する。図示しない基板保持部により水平姿勢に保持されたウエハＷの表面と隙間をあけて対向するように設定された細孔の吐出孔を有する塗布液ノズル１を一方向（図中Ｘ方向）に往復させながら塗布液例えばレジストをウエハＷの表面に供給する。そして塗布液ノズル１がウエハＷの一端側から他端側に移動すると、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（図中Ｙ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ウエハＷの一端縁から他端縁に向かっていわゆる一筆書きの要領でウエハＷの表面にレジストが塗布される。なお図中１１は予定とする塗布領域以外にレジストが塗布されないようにする液受けマスクである。

上述の一筆書きの要領でレジストが塗布された後のウエハＷを減圧乾燥するための減圧乾燥ユニットについて一例を説明すると、例えば図１５に示すように、昇降自在な蓋体１２と載置部１３とにより構成される気密容器１４を備え、当該蓋体１２の天井部の中央部には排気口１５が設けられている。この排気口１５は配管を介して真空ポンプ１６と接続されており、気密容器１４内の圧力が所定の圧力になるように減圧可能なようになっている。更には、前記したように排気口１５が天井部の中央に設けられて気密容器１４内の雰囲気が局所的に排気されるため、ウエハＷ表面の面内において均一な排気流が形成させるように多孔質体である気流抵抗体１７がウエハＷの表面と対向するようにして設けられている（例えば、特許文献１参照）。

このような減圧乾燥ユニットにおいては、前記した一筆書きの要領でレジストが塗布されたウエハＷは載置部１１に載置され、蓋体１２を閉じて気密容器１４が形成される。またウエハＷの表面と対向するように気流抵抗体１７が所定の高さ位置に設定される一方で、載置部１３の内部に設けられた図示しない温度調整手段にてウエハＷを所定の温度に調整すると共に真空ポンプ１６を作動させて減圧排気が行われる。そして気密容器１４内の圧力がレジストに含まれる溶剤の蒸気圧近くにまで減圧されると、溶剤の蒸発が盛んになり、残ったレジスト膜形成成分によりウエハＷの表面にレジスト膜が形成される。

特開２００２−３１３７０９号公報

しかしながら上述の減圧乾燥では以下のような問題がある。即ち、ウエハＷの表面に対して、細孔の吐出孔から吐出された直線状のレジストを前後に並べるようにしてレジストを塗布しているため、塗布開始位置と塗布終了位置との間で塗布される時間に差がある。そのため先に塗布されたレジストから溶剤が蒸発し、ウエハＷ表面の面内でレジストに含まれる固形分濃度（溶剤に溶解しているレジスト成分濃度）にばらつきが生じてしまう場合がある。つまり塗布終了側（一端側）の溶剤濃度が高く、塗布開始側（他端側）に向かうにつれて溶剤濃度が低くなる濃度勾配ができる場合がある。このように濃度分布がある状態で減圧乾燥を行うと、溶剤濃度が低い領域のレジストが早く乾燥し、この溶剤成分が希薄になったところに溶剤の濃度が高い領域から濃度拡散により溶剤が若干の固形成分を伴って流れ込み固形成分が多くなって膜厚が大きくなってしまう。その結果、例えば図１６に示すように、塗布終了側から塗布開始側に向かうにつれて膜厚が厚くなるレジスト膜が形成されてしまう。

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乾燥するための減圧乾燥装置において、基板表面にある塗布液からの蒸発成分で形成される気流の分布を制御して、面内均一性の高い減圧乾燥を行うことのでき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。

本発明の減圧乾燥装置は、塗布膜形成成分と溶剤と含む塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥下で乾燥させる減圧乾燥装置において、
前記基板載置部がその中に設けられた気密容器と、
この気密容器内を減圧する減圧排気手段と、
前記基板載置部に載置される基板の表面と隙間を介して対向して設けられ、気流を通過させる気流通流口を有する気流分布調整板と、
前記気流分布調整板の気流通流領域の分布パターンを調整する手段と、を備えたことを特徴とする。

前記気流通流領域の分布パターンを調整する手段は、気流通流口を開閉する開閉機構と、この開閉機構を制御する手段と、を備えた構成であってもよい。この開閉機構は例えば圧電歪素子部材で構成することができる。また前記気流通流領域の分布パターンを調整する手段は、基板の面方向において不均一に設定されたパターンと、基板の面方向において均一に設定されたパターンと、の間で気流通流領域の分布パターンを切り替えるように構成されていてもよい。この場合、基板の面方向において不均一に設定されたパターンは、基板に塗布された塗布液の固形分濃度の分布に応じて決められた構成であってもよい。更には、前記基板の面方向において不均一に設定されたパターンは、塗布液の塗布条件に応じて複数容易され、前記塗布条件に応じて前記パターンを選択する手段を備えた構成であってもよい。

前記気流通流口は、例えばスリット状の開口部が気流分布調整板の表面に網目状に形成された構成であってもよく、あるいは扇状の開口部が気流分布調整板の表面に同心円状に形成された構成であってもよい。更にまた、基板載置部に載置された基板と気流分布調整板との間には、前記基板に対向するように多孔質板が設けられているようにしてもよい。

本発明の減圧乾燥方法は、塗布膜形成成分と溶剤と含む塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥下で乾燥させる減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器内の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するように気流分布調整板を位置させる工程と、
気密容器内を減圧排気する工程と、
前記基板上の塗布液から蒸発した溶剤成分により形成される気流が前記気流分布調整板の面内において所定のパターンに分布されて排気されるように当該気流分布調整板の気流通流領域を制御する工程と、を含むことを特徴とする。

前記気流通流領域を制御する工程は、基板の面方向において不均一なパターンに分布させて気流を排気させた後に、基板の面方向において均一なパターンで気流を排気する工程を含むようにしてもよい。前記所定のパターンは、基板の表面に塗布された塗布液の固形分濃度分布に基づいて決められるようにしてもよい。

本発明によれば、基板の表面と対向するようにして設けられた気流分布調整板の気流通流領域の分布パターンを調整して排気する構成とすることにより、基板の面内において塗布液の乾燥状態を揃えることができる。即ち、例えば塗布液の塗布手法により基板の面内において固形分濃度にばらつきがある場合であっても、この固形分濃度の分布に応じた分布パターンで排気することにより、固形分濃度を面内で均一にしつつ塗布液を乾燥させることができる。あるいは例えば基板の形状により面内の蒸発速度にばらつきがある場合であっても、この蒸発速度の分布に応じた分布パターンで排気することにより、蒸発速度を基板面内で均一にすることができる。その結果として、基板の表面に膜厚の面内均一性の高い塗布膜を形成することができる。

先ず本発明の減圧乾燥装置を説明する前に、当該減圧乾燥装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板例えばウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣを複数個載置可能な載置部２０ａを備えたキャリアステーション２０と、このキャリアステーション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を介してキャリア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。

キャリア載置部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はキャリア載置部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、キャリア載置部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。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように例えばレジストなどの塗布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、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するための本発明にかかる減圧乾燥装置、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。

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及びバッファキャリアＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハＷの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣが載置台２０に載置されると、開閉部２１と共にキャリア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にてレジストが塗布される。次いで減圧乾燥装置にて減圧乾燥がなされることによりウエハ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上の元のキャリアＣへと戻される。

続いて本発明の実施の形態にかかる減圧乾燥装置について図３を参照しながら説明する。図中３０は、塗布液例えばレジストが表面に塗布された基板例えばウエハＷを水平姿勢に載置するための基板載置部をなす載置台であり、この載置台３０は気密容器３の一部を構成する。載置台３０の内部には温度調整部３１例えば抵抗発熱体及び冷却手段の一方あるいは両方が設けられており、この温度調整部３１と載置台３０とによりウエハＷの温度を調整する温調プレートが構成されている。なお詳しくはウエハＷが載置台３０の表面から例えば０．１ｍｍ程度浮かせた状態で載置されるように基板支持用の突起部３２が設けられている。更に載置台３０の表面には、例えばウエハＷを搬入出する際に裏面を下方向から支持する基板支持ピン３３が突没自在に設けられている。この基板支持ピン３３はベース体３４を介して昇降部３５と接続され、当該昇降部３５により昇降可能なように構成されている。なお図中３６は載置台３０に形成された基板支持ピン３３用の貫通孔を介して気密容器３内の気密状態が破られないようにするためのベローズである。

載置台３０の上方側には気密容器３の一部を構成する蓋体４が図示しない昇降機構により昇降自在に設けられており、この蓋体４はウエハ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載置台３０と共に気密容器３を形成する。また蓋体４の天井部の例えば中央部には気密容器３内の雰囲気を排気するための排気口４１が設けられ、この排気口４１には排気路例えば排気管４２の一端が接続されている。更に排気管４２の他端は減圧排気手段例えば真空ポンプ４３と接続されており、その途中にはバルブ４４、気密容器３内の圧力を調整するための圧力調整部４５が設けられている。

また載置台３０の上方側には、当該載置台３０に載置されたウエハＷの表面と例えば２．０ｍｍの隙間を介して対向する例えばウエハＷの有効領域（デバイス形成領域）と略同じか又はそれ以上の大きさの例えば厚み８．０ｍｍの気流抵抗体５が設けられている。この気流抵抗体５は気流を通過させることが可能な多孔質体例えばセラミックスで形成されている。即ち、ウエハＷの表面と排気口４１との間を略仕切るように気流抵抗体５を設けることにより、気流抵抗体５の通過抵抗により当該気流抵抗体５を通過する気流の分布が分散されるので、ウエハＷ上のレジストから蒸発した溶剤成分により形成される気流はウエハＷの表面から面内均一に排気される。

気流抵抗体５の表面には、例えばウエハＷの有効領域（デバイス形成領域）と略同じか又はそれ以上の大きさの例えば厚み３．０ｍｍの気流分布調整板６が設けられている。この例では気流抵抗体５と気流分布調整板６とは互いに接するように重ねて設けられているが、両者の間に隙間を設けるようにしてもよい。気流分布調整板６について図４を用いて詳しく説明すると、気流分布調整板６の表面には例えば長さ５．０ｍｍ、幅０．５ｍｍのスリット状に形成された気流通流口である開口部６１が前後及び左右に（格子状に）間隔をおいて形成されており、これにより略網目状に気流通流領域が形成されている。なお、作図の便宜上、図４（ａ）ではスリットを繋げた記載としてある。つまり開口部６１に囲まれる面状部６１ａは、例えば一辺が４．５ｍｍになるように設定される。更に、開口部６１の例えば対向する長さ方向の側壁面には、当該開口部６１を開閉するための互いに向かい合う一対の圧電歪素子であるピエゾ素子部材６２が夫々設けられており、これらピエゾ素子部材６２はその伸縮方向（歪み方向）が互いに対向するように配置されている。

更に各ピエゾ素子部材６２は配線を介して図示しない電源と夫々接続されており、各ピエゾ素子部材６２毎に独立して所定の電圧を印加可能なように構成されている。そしてピエゾ素子部材６２に所定の電圧が印加されて当該ピエゾ素子部材６２が伸びて開口部６１が塞がれることにより当該開口部６１の開閉がなされ、更にピエゾ素子部材６２に印加する電圧の大きさを変えて当該ピエゾ素子部材６２の伸びる量を調整することにより、開口部６１の開口率を調整可能なように構成されている。即ち、各開口部６１について各々が所定の開口率に設定されることにより、気流分布調整板６の面内における気流通流領域（開口領域）の分布が所定のパターンに設定されるように構成されている。

ここで上記ピエゾ素子部材６２の構成について詳しく述べておく。但し、以下のピエゾ素子部材６２の構成は一例であり、これにより本発明が限定されることはない。ピエゾ素子部材６２は、図５（ａ）に示すように、微少なピエゾ素子６３を例えばその歪み方向を一方向（Ｘ方向）に揃えて積層させ、更に当該積層されたピエゾ素子６３を幅方向（Ｙ方向）に並べてなるものであり、当該ピエゾ素子部材６２に電圧が印加されて各ピエゾ素子６３に各々歪みを生じることにより積層方向（Ｘ方向）に伸びるように構成されている（図５（ｂ）参照）。

説明を図３に戻すと、気流分布調整板６の表面は例えば３本の縦の支持部材６４により支持されており、更に気流分布調整板６を貫通して下に伸びる支持部材６４により気流抵抗体５が支持されている。また前記支持部材６４の上端側は蓋体４を貫通し、そのうち一の支持部材６４はボールネジ機構を用いた昇降手段６５に接続され、残りの支持部材６４は気流分布調整板６及び気流抵抗体５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。即ち、昇降手段６５により気流分布調整板６及び気流抵抗体５は一体となって昇降可能であり、更に気流抵抗体５の表面とウエハＷの表面とが所定の離間距離に設定可能なように構成されている。なお気流抵抗体５用の昇降手段を別に設けて、気流分布調整板６及び気流抵抗体５を各々独立して昇降させるようにしてもよい。

また図中の７は制御部であり、この制御部７はウエハＷの減圧乾燥処理を行う際にピエゾ素子部材６２に電圧を印加する図示しない電源、温度調整部３１、昇降部３５、昇降手段６５及び圧力調整部４５の動作を夫々制御する機能を有する。

ここで気流分布調整板６の面内における気流通流領域のパターンを設定する手法について図６を参照しながら述べておく。この例では図１４記載の塗布装置を用いて一筆書きの要領でレジストが塗布されたウエハＷに対するパターンを設定する手法を一例に挙げて説明する。但し、以下の手法は一例であり、これにより発明が限定されることはなく実際に実験を行ってパターンを決めるようにしてもよい。先ず、例えば図６のステップＳ１に示すように、ウエハＷ表面に形成するレジスト膜の予定とする膜厚（ターゲット膜厚）と、ウエハＷに塗布するレジスト中の固形分濃度（溶剤に溶解しているレジスト成分濃度）が決まればウエハＷの表面に供給しなければならないレジストの液量（液盛り量）が分かり、この液量に基づいて塗布液ノズル１の吐出流量を決める。

次いでウエハＷのサイズ、塗布液ノズル１の移動速度、ウエハＷの間欠送り速度に基づいて、ウエハＷの塗布開始位置から塗布終了位置まで塗布液ノズル１が移動する時間Ｔ（スキャンの全体時間）を求める（ステップＳ２）。そして例えば図７に示すように、ウエハＷの表面を適宜決められた大きさ例えば数μｍ〜数ｍｍ角の正方形領域（１、２、３・・・ｎ）に便宜上分割し、塗布が開始されてから各分割領域（１、２、３・・・ｎ）の例えば中心上方を塗布液ノズル１が通過する時刻、つまり塗布が開始されてから当該領域にレジストが塗布されるまでの時間ｔ（ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎ）を夫々求めていく（ステップＳ３）。続いて前記スキャンの全体時間Ｔから塗布されるまでの時間ｔを差し引いた残りの時間に更に塗布を終えたウエハＷが減圧乾燥装置に搬入されるまでの時間を足して、この合計時間にレジストに含まれる溶剤の揮発速度を乗じれば溶剤の蒸発した量が分かるので、当該領域にあるレジストに含まれる残りの溶剤量が求められる（ステップＳ４）。なお必ずしも正方形領域に分割する必要はなく、ウエハＷの一端側から他端側に向かって並べられる帯状に分割してもよいし、あるいはウエハＷの中心から同心円状のリング状に分割するようにしてもよい。どの様に分割するかは例えば塗布液ノズル１の移動の軌跡、つまり塗布液の塗られた軌跡に基づいて決めることができる。

各分割領域（１、２、３・・・ｎ）の各々についてレジストに含まれる残りの溶剤量を上記と同様にして求めることにより、その結果としてウエハＷの面内における固形分濃度の分布が分かる。そして各開口部６１と対向するウエハＷ表面領域の固形成分濃度に基づいて、例えば種々の固形分濃度と、開口部６１の開口率の設定値を例えば予め実験を行うことにより対応付けておき、この開口率になるように各ピエゾ素子部材６２毎に所定の大きさの電圧を印加する。これにより気流分布調整板６の気流通流領域を所定のパターンに設定する。具体的には、レジスト中の固形分濃度の高い領域では開口率を小さく設定し、反対に固形分濃度の低い領域では開口率を大きく設定する。即ち、既述のスキャン塗布にて塗布されたウエハＷでは、塗布開始側（一端側）は固形分濃度が高いので開口部６１の開口率を小さく設定し、スキャン塗布の終点側（他端側）は固形分が低いので開口率を大きく設定することを原則とする。しかし、ウエハＷの周縁部では液膜の表面張力に起因して膜厚が局所的に大きくなることがあるので、予め実験によりその部位を把握しておき、その部位に対向する領域においては前記開口部６１の開口率を大きくして溶剤の蒸発速度を早め、これにより膜厚の均一性を図ることが好ましい。

なお、上記種々の固形分濃度と、開口部６１の開口率の設定値とを対応付けた情報を記憶させた記憶部例えばメモリと、ステップＳ１からステップＳ４までの演算を行う手段と、を制御部７の例えばコンピュータに組み込んでおき、この制御部７により気流分布調整板６の気流通流領域の制御を行うようにしてもよい。またウエハＷ上の液膜の固形分濃度の分布パターンは、結局のところ塗布条件によって決まってくることから、そして塗布条件は一般的に処理レシピの中に書き込まれていることから、各開口部６１の設定値は処理レシピと対応付けて管理することが実際の運用では得策である。なお処理レシピとは、減圧乾燥装置が組み込まれる塗布・現像装置内における一連の処理条件を書き込んだデータであり、例えばオペレータがこの処理レシピを選択することによりその条件でレジスト膜の形成及び現像が行われる。

続いて上述の減圧乾燥装置を用いて基板例えばレジストが表面に塗布されたウエハＷを減圧乾燥する工程について以下に説明する。先ず蓋体４を上昇位置に設定した状態にて、その表面にレジストが塗布されたウエハＷが図示しない主搬送手段Ａ２（Ａ３）により載置台３０の上方位置に搬入されると、この主搬送手段Ａ２（Ａ３）と基板支持ピン３３との協働作用により載置台３０にウエハＷが載置される。載置台３０に載置されたウエハＷは温度調整部３１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温度例えば２３℃よりも高い例えば３０℃に設定される。その一方で蓋体４が下降してウエハＷの周囲を囲む気密容器３が形成され、次いで昇降手段６５により気流分布調整板６及び気流抵抗体５が下降し、気流抵抗体５の表面が載置台３０上のウエハＷの表面から所定の隙間例えば１ｍｍの隙間をあけて対向するように設定される。気流分布調整板６の気流通流領域は例えばレジストの塗布条件を選択し、その塗布条件に応じた各開口部６１の開口率の設定値を制御部７内のメモリから読み出すことにより、ウエハＷの表面にあるレジストの固形分濃度の分布に基づいて所定のパターンに設定されている。塗布条件とは塗布ノズル１からの吐出流量、塗布液ノズル１のスキャンピッチなどである。しかる後、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気密容器４０内の圧力は急速に低下する。

真空ポンプ５３により減圧排気がなされて気密容器３内の圧力がレジストに含まれる溶剤の蒸気圧付近に達すると、ウエハＷの表面にあるレジストから溶剤が激しく蒸発し始め、この蒸発した溶剤成分により気流が形成される。なお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内の圧力は圧力調整部４５により調整されて当該溶剤の蒸気圧手前付近にて緩やかに低下する。前記溶剤が激しく蒸発しているときのウエハＷ表面近傍の気流の様子について説明すると、図８に模式的に示すように、ウエハＷ表面にあるレジストから蒸発した溶剤成分により形成される気流は、気流分布調整板６により所定のパターン状に分布した状態で気流抵抗体５及び気流分布調整板６を通過する。このとき気流通流領域が狭く設定されている部位では気流の通流量（排気量）が少ないので、この部位に対向するウエハＷ表面の上方にある溶剤雰囲気の濃度が高くなり、その分溶剤の蒸発速度が遅くなる。反対に気流通流領域が広く設定されている部位では気流の通流量が多いので、この部位に対向するウエハＷ表面の上方にある溶剤雰囲気の濃度が低くなり、その分溶剤の蒸発速度が早くなる。

しかる後、例えば所定の時間が経過すると、ピエゾ素子部材６２への電圧の印加を停止し、全ての開口部６１の開口率を全開にして排気を促進させる。これにより気流通流領域に不均一なパターンに設定した状態が解除され、気流通流領域が均一なパターンに設定されることによりウエハＷの面内で均一に気流が排気される。そして溶剤の殆どが蒸発し終わり気密容器３内の圧力が急速に低下し始めると、例えば所定の圧力まで低下したところでバルブ４４を閉じて減圧排気が停止される。ウエハＷの表面では、溶剤が蒸発して固形分（レジスト成分）が残ってレジスト膜が形成される。そして気密容器３内に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、気密容器３内の圧力を大気雰囲気まで復帰させる。その後、蓋体４を上昇させてウエハＷを搬出して減圧乾燥を終了する。

上述の実施の形態によれば、ウエハＷの表面に塗布されているレジストに含まれる固形分の濃度分布に基づいて気流分布調整板６の気流通流領域を所定のパターンに設定することにより、ウエハＷの表面においてレジストに含まれる固形分の濃度分布に応じた流速分布の気流を形成して排気をすることができる。即ち、固形分濃度の高い領域では排気を弱くしているので、この領域の表面近傍にある雰囲気の溶剤成分の濃度は高くなり、これによりレジストから溶剤が蒸発するのが抑制される。一方、固形分濃度の低い領域では排気を強くしているので蒸発した溶剤成分が速やかに排気されるため、レジストからの溶剤の蒸発が促進される。つまり減圧排気を行う前に面内でばらついていた溶剤濃度を面内で均一にしつつ乾燥することができるので、結果としてウエハＷの表面に膜厚の面内均一性の高いレジスト膜を形成することができる。

更に上述の実施の形態によれば、ウエハＷの面方向において不均一なパターンに分布させて気流を排気させた後に、所定のタイミングで全ての開口部６１を全開にしてウエハＷの面方向において均一なパターンに分布させて気流を排気する構成とすることにより、より確実に面内均一なレジスト膜を得ることができ、また気流の分布の制御を簡単にすることができる。即ち、不均一なパターンに分布させて気流を排気させることで固形分濃度の面内分布を均一化してレジスト膜の膜厚が均一化された状態でそのまま気流を排気し続けると、今度は気流分布を形成したことに起因して返ってレジスト膜の膜厚に分布が生じてしまうことがある。更に、固形分濃度の分布による膜厚の変化は、溶剤の殆どが蒸発して溶剤濃度が低くなった状態であっても起こり得ることから、前記気流分布に起因した新たな膜厚の分布が形成されるのを防止するために、レジストから溶剤が蒸発し終わる直前で固形分濃度が面内均一になるように気流の分布を制御するのは現実的に困難である。従って、所定のパターンに気流を分布させて固形分濃度のばらつきが小さくさせた後は、気流の分布をウエハＷの面内で均一にして排気することにより、より確実に面内均一なレジスト膜を形成することができ、また気流の分布の制御を簡単に行うことができる。なお、気密容器３内の圧力は、溶剤がレジストから蒸発しているときは多少右下がりではあるが略溶剤の蒸気圧に近い値であり、溶剤が実質蒸発し終わると圧力は急激に下がるが、開口部６１を全開にするタイミングは溶剤が蒸発している間におけるタイミングである。更に、この場合、例えば開口部６１の開口率を全開にして排気するようにすれば、その後の乾燥をより促進させることができるので、結果として減圧乾燥に要する時間の短縮化を図ることができるので得策である。

本発明においては、既述のように気流通流領域のパターンの設定を固形分濃度の分布に基づいて決める構成に限られず、例えば被処理基板の形状に応じて決めるようにしてもよい。ウエハＷを例に挙げて具体的に説明すると、例えばウエハＷの周縁部にあるレジストは、その表面だけでなく側周面からも溶剤が蒸発するので中央部よりも盛んに溶剤が蒸発し、そのため中央部よりも早く乾燥して膜厚が大きくなることがある。そこで周縁部に対応する部位の開口部６１の開口率を小さく設定して排気を弱くし、反対に中央部に対応する部位の開口部６１の開口率を大きく設定して排気を強くする構成する。即ち、基板の形状に応じて所定のパターンに気流を分布させる。この場合、周縁部では溶剤の蒸発が抑制され、反対に中央部では溶剤の蒸発が促進されるので、周縁部と中央部との間で溶剤の蒸発速度の差が小さくなり、結果として膜厚の面内均一性の高いレジスト膜を形成することができる。なお、既述した固形分濃度に基づいてパターンを決めるのと、当該基板の形状に基づいてパターンを決めるのを組み合わせるようにしてもよい。このような構成とすれば、よりきめの細かい制御をすることができる。

本発明においては、減圧処理がなされるウエハＷの表面にレジストを塗布する手法は、既述のように直線状のレジストを隙間なく並べて塗布するものに限られず、例えば図９に示すように、ウエハＷをスピンチャック８により鉛直軸周りに回転させながら塗布液ノズル１を径方向に移動させて渦巻き状にレジストを隙間なく並べて塗布するようにしてもよい。また例えば図１０に示すように、ウエハＷの直径と同じか、あるいは直径よりも長い横に伸びる吐出口を有する横長の塗布液ノズル８１をウエハＷの表面に対して僅かに浮かせた状態で配置し、レジストを吐出しながらウエハＷの一端側から他端側にスキャンさせて塗布するようにしてもよい。

更に本発明においては、気流分布調整板６の表面に開口部６１により形成される気流通流領域は網目状にする構成に限られず、例えば図１１に示すように、同心円状に並べた扇状の開口部６１と、放射線状の並べたスリット状の開口部６１とにより形成してもよい。このスリット状の開口部６１は必ずしも設ける必要はない。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。このように同心円状に開口部６１を設けた気流分布調整板６は、特に図９記載の渦巻き状にレジストを塗布したウエハＷを減圧乾燥するのに適している。渦巻き状にレジストを塗布した場合、中心部から周縁部に向かって固形分の濃度勾配が形成されることから、同心円状に開口部６１を設けることにより、この濃度勾配に適したパターンを設定することができるからである。

更に本発明においては、気流分布調整板６は円形板に限られず、例えば図１２に示すように、矩形状であってもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。この矩形状の気流分布調整板６は例えばマスク基板などの角型の基板を処理するのに用いることができる。

更に本発明においては、ピエゾ素子部材６２を開口部６１の側壁面に設けた構成に限られず、例えば図１３に示すように矩形状のピエゾ素子部材９を隙間をあけて前後及び左右に並べて配置し、これらピエゾ素子部材９を例えば糸状の支持部材９１で繋げて気流分布調整板６を構成するようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお図１３（ａ）では作図の便宜上、スリットをつなげて記載してある。

そしてまた本発明はピエゾ素子を用いずに気流通流領域の分布パターンを変更するようにしてもよい。その一例としては例えば図３の気流分布調整板６を２枚のプレートを重ね合わせた構成とし、その一方のプレートを気流抵抗体５の上面に接して設けると共に、他方のプレートを昇降自在とする例を挙げることができる。この場合、例えば他方のプレートを一方のプレートに接して重ねたときにはその積層体が気流分布調整板になり、また他方のプレートを例えば気密容器３の天井部まで上昇させたときには一方のプレートが気流調整板になるので、２つの状態の間で気流分布調整板のパターンが切り替わるように両プレートのパターンを設定しておけばよい。

更に本発明においては、塗布液はレジストに限られず、例えば絶縁膜用の塗布液であってもよい。更に本発明においては、基板はウエハＷに限られず例えば例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板にも適用することができる。

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。 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。 本発明の実施の形態にかかる減圧乾燥装置を示す縦断面図である。 上記減圧乾燥装置の気流分布調整板を示す説明図である。 上記気流分布調整板のピエゾ素子部材を示す説明図である。 上記気流分布調整板の気流通流領域のパターンを決める工程を示す説明図である。 上記気流分布調整板の気流通流領域のパターンを示す説明図である。 上記減圧乾燥装置で基板を減圧乾燥したときの気流分布調整板を通過する気流の様子を示す説明図である。 基板の表面にレジストを塗布する他の手法を示す説明図である。 基板の表面にレジストを塗布する更に他の手法を示す説明図である。 上記減圧乾燥装置の気流分布調整板の他の例を示す説明図である。 上記減圧乾燥装置の気流分布調整板の他の例を示す説明図である。 上記減圧乾燥装置の気流分布調整板の他の例を示す説明図である。 基板の表面に塗布液を塗布する手法の一例を示す説明図である。 従来の減圧乾燥装置を示す説明図である。 従来の減圧乾燥装置で減圧乾燥された基板の表面のレジスト膜を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
３ 気密容器
３０ 載置台
４ 蓋体
４３ 真空ポンプ
５ 気流抵抗体
６ 気流分布調整板
６１ 開口部
６２ ピエゾ素子部材
７ 制御部

Claims (12)

1. 塗布膜形成成分と溶剤と含む塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥下で乾燥させる減圧乾燥装置において、
   前記基板載置部がその中に設けられた気密容器と、
   この気密容器内を減圧する減圧排気手段と、
   前記基板載置部に載置される基板の表面と隙間を介して対向して設けられ、気流を通過させる気流通流口を有する気流分布調整板と、
   前記気流分布調整板の気流通流領域の分布パターンを調整する手段と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 前記気流通流領域の分布パターンを調整する手段は、気流通流口を開閉する開閉機構と、この開閉機構を制御する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。
3. 前記開閉機構は圧電歪素子部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の減圧乾燥装置。
4. 前記気流通流領域の分布パターンを調整する手段は、基板の面方向において不均一に設定されたパターンと、基板の面方向において均一に設定されたパターンと、の間で気流通流領域の分布パターンを切り替え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のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
5. 前記基板の面方向において不均一に設定されたパターンは、基板に塗布された塗布液の固形分濃度の分布に応じて決められたものであることを特徴とする請求項４に記載の減圧乾燥装置。
6. 前記基板の面方向において不均一に設定されたパターンは、塗布液の塗布条件に応じて複数容易され、前記塗布条件に応じて前記パターンを選択する手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
7. 前記気流通流口は、スリット状の開口部が気流分布調整板の表面に網目状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
8. 前記気流通流口は、扇状の開口部が気流分布調整板の表面に同心円状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
9. 基板載置部に載置された基板と気流分布調整板との間には、前記基板に対向するように多孔質板が設けられてい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減圧乾燥装置。
10. 塗布膜形成成分と溶剤と含む塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥下で乾燥させる減圧乾燥方法において、
    前記基板を気密容器内の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するように気流分布調整板を位置させる工程と、
    気密容器内を減圧排気する工程と、
    前記基板上の塗布液から蒸発した溶剤成分により形成される気流が前記気流分布調整板の面内において所定のパターンに分布されて排気されるように当該気流分布調整板の気流通流領域を制御する工程と、を含むことを特徴とする減圧乾燥方法。
11. 前記気流通流領域を制御する工程は、基板の面方向において不均一なパターンに分布させて気流を排気させた後に、基板の面方向において均一なパターンに分布させて気流を工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の減圧乾燥方法。
12. 前記所定のパターンは、基板の表面に塗布された塗布液の当該基板表面の面内における固形分濃度の分布に基づいて決められることを特徴とする請求項１０又は１１記載の減圧乾燥方法。
    

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