JP2021103022A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】減圧および加熱を伴う乾燥処理を、反りを含んだ基板に対しても良好に実行することのできる基板処理技術を提供する。【解決手段】基板Ｓを加熱しその周囲空間を減圧して基板の主面に形成された塗布膜Ｆを乾燥させる基板処理装置１において、基板Ｓを水平姿勢で収容可能な処理空間ＳＰを有するチャンバ１０と、処理空間ＳＰ内で、基板Ｓの下面に当接して基板Ｓを下方から支持する支持部３２と、支持部３２に支持された基板Ｓの上面に部分的に当接して基板の反りを矯正する矯正部材４１と、処理空間ＳＰ内で、支持部３２に支持された基板Ｓの下面を加熱する加熱部２０と、処理空間ＳＰを減圧する減圧部５０とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、基板に形成された塗布膜を乾燥させる基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
半導体デバイスの製造プロセスのひとつとして、基板表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成し、これを乾燥させることで基板表面にレジスト膜や保護膜等の機能膜を形成する処理がある。このような乾燥処理としてはこれまで、塗布膜が形成された基板の周囲空間を減圧して溶媒成分を揮発させる減圧乾燥処理と、減圧処理後の基板を加熱して塗布膜を完全に乾燥させる加熱乾燥処理とがそれぞれ専用の装置で行われるのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。
このような従来技術には、装置間で基板を搬送する必要があり処理時間の短縮を図れないこと、および、装置の占有面積が大きくなる等の解決すべき課題があった。これらの課題に対して、本願出願人は、１つの装置で減圧乾燥処理と加熱乾燥処理とを実行することが可能な技術を先に開示している（特許文献２参照）。
この装置においては、塗布膜が形成された基板を内部空間を減圧可能なチャンバ内で水平姿勢に保持し、内部空間を減圧し、さらにチャンバ内に設けられたランプヒータで基板を加熱することにより、塗布膜を乾燥させる。
特開２００６−１０５５２４号公報 特許第５０８９２８８号公報
近年、この種の処理に供される基板の大型化が進んでいる。これに伴って基板の反りが生じやすくなり、均一な加熱処理が難しくなっている。特に、近年、ウェーハレベルパッケージ（ＷＬＰ；Wafer Level Packaging）やパネルレベルパッケージ（ＰＬＰ；Panel Level Packaging）といった製造形態で製造される半導体パッケージでは、ガラス基板上に複数の半導体チップやチップ間の配線などが多層に組み合わされており、それらの熱収縮率や熱膨張率の相違量は単にレジスト層などを積層した半導体基板よりも大きくなっている。そのため、基板の反りが顕著なものとなっている。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、減圧および加熱を伴う乾燥処理を、反りを含んだ基板に対しても良好に実行することのできる基板処理技術を提供することを目的とする。
この発明の一態様は、基板を加熱しその周囲空間を減圧して前記基板の主面に形成された塗布膜を乾燥させる基板処理装置において、上記目的を達成するため、前記基板を水平姿勢で収容可能な処理空間を有するチャンバと、前記処理空間内で、前記基板の下面に当接して前記基板を下方から支持する支持部と、前記支持部に支持された前記基板の上面に部分的に当接して前記基板の反りを矯正する矯正部材と、前記処理空間内で、前記支持部に支持された前記基板の下面を加熱する加熱部と、前記処理空間を減圧する減圧部とを備えている。
また、この発明の他の一の態様は、基板を加熱しその周囲空間を減圧して前記基板の主面に形成された塗布膜を乾燥させる基板処理方法において、上記目的を達成するため、前記基板を加熱する加熱部が内部の処理空間に配置されたチャンバ内で、前記基板の下面に支持部を当接させて、前記加熱部の上方に、かつ前記加熱部から所定のギャップを隔てて前記基板を支持し、前記支持部に支持される前記基板の上面に部分的に強制部材を当接させて前記基板の反りを矯正し、前記処理空間を減圧し、前記加熱部により前記基板を加熱して前記塗布膜を乾燥させる。
基板をその下面側から加熱する構成においては、基板に反りがあると均一な加熱がなされず、乾燥後の塗布膜の品質にばらつきを生じるおそれがある。上記のように構成された発明では、支持部により下面側から支持される基板の上面に矯正部材が当接することで、基板が上下両面から保持され、基板に反りがある場合にはその反りが矯正される。このため、反りがある基板であっても、基板表面の塗布膜への加熱ムラを抑えて、塗布膜の乾燥を良好に行うことが可能である。
以上のように、本発明では、矯正部材が基板の上面に当接することで反りを矯正することができる。このため、反りを含んだ基板に対しても、減圧および加熱を伴う乾燥処理を良好に実行することができる。
本発明に係る基板処理装置の一実施形態を示す図である。 チャンバへの基板の搬入時における各部の動作を示す図である。 リフトピンおよび矯正ピンの配置を示す図である。 下部ヒータの配置例を示す図である。 基板処理装置による加熱減圧乾燥処理を示すフローチャートである。
図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態を示す図である。より具体的には、図１は本発明の一実施形態である基板処理装置１の主要部の構成を示す断面図と、それらに対する制御系のブロック図とを組み合わせた図である。なお、以下の各図において装置各部の配置関係を明確にするために、図１に示すように右手系ＸＹＺ直交座標を設定する。この座標系で示されるＸＹ平面が水平方向を表し、Ｚ方向が鉛直方向を表す。特に（−Ｚ）方向が鉛直下向き方向を表す。
この基板処理装置１は、例えばパネルレベルパッケージ（ＰＬＰ；Panel Level Package）の製造工程の一部に適用可能なものである。具体的には、基板処理装置１は、表面に処理液による塗布膜Ｆが形成された基板Ｓを塗布膜Ｆが未乾燥の状態で受け入れ、基板Ｓを加熱するとともに周囲空間を減圧することで、塗布膜中の溶媒成分を揮発させて塗布膜を乾燥、硬化させる処理を実行する。以下では、このような基板処理を「加熱減圧乾燥処理」と称する。
基板Ｓとしては例えば、平面視で矩形状を有し、その表面上に半導体チップや配線などが積層された半導体パッケージ用ガラス基板を適用可能である。また、塗布膜Ｆとしては、例えばフォトレジスト膜である。なお、基板の材質や塗布膜の種類については、これに限定されるものではなく、また例えば半導体パッケージ以外の半導体デバイスの製造に用いられる基板を処理対象とするものであってもよい。
基板処理装置１は、主たる構成としてチャンバ１０、排気部５０および制御部９０を備えている。チャンバ１０は、上面Ｓａに塗布膜Ｆが形成された基板Ｓをその内部に受け入れて所定の処理を行う。排気部５０はチャンバ１０の内部空間に接続されて、チャンバ内部空間を排気する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１を備えており、ＣＰＵ９１が所定の制御プログラムを実行することで装置各部の動作を制御し、以下に説明する各種の処理を実現する。なお、図１における点線矢印は、制御部９０から装置各部への制御信号の流れを示している。
チャンバ１０は、基板Ｓの周囲を減圧するための処理空間ＳＰを形成するとともに、処理によって揮発した気体成分が周囲へ飛散するのを防止し、また加熱される基板Ｓの周囲を覆うことで熱の放散を抑制しエネルギー効率を高める機能を有する。これらの目的のために、チャンバ１０は、カバー部１１と底板部１２とがシール部材１３を介して組み合わされた箱型構造となっている。より具体的には、下方が開口した空洞を有するカバー部１１が、略平板形状の底板部１２の上部を閉塞することにより、カバー部１１と底板部１２との間に処理空間ＳＰが形成される。カバー部１１および底板部１２は、例えばステンレス鋼またはアルミニウム等の金属材料により形成される。また、シール部材１３はゴム等の弾性材料により形成される。
カバー部１１は図示しない支持機構によって鉛直方向（Ｚ方向）に昇降可能に支持されており、制御部９０に設けられたチャンバ駆動部９３が、カバー部１１をＺ方向に昇降させる。これにより、チャンバ１０が開閉される。具体的には、チャンバ駆動部９３により、カバー部１１が図１に示す下部位置に位置決めされた状態でチャンバ１０は閉塞され、内部に処理空間ＳＰが形成される。一方、チャンバ駆動部９３によりカバー部１１が上方へ移動することで、カバー部１１と底板部１２とが離隔され、処理空間ＳＰは外部空間に開放される。カバー部１１の閉状態で基板Ｓに対する処理が実行される一方、閉状態では基板Ｓの出し入れや内部部品に対するメンテナンス作業等を行うことが可能となる。
チャンバ１０の底板部１２には、ホットプレート２０が設けられている。ホットプレート２０は、平面視において上面が基板Ｓとほぼ同じ、またはこれより少し大きいサイズとなった平板状部材である。ホットプレート２０の内部には、ホットプレート２０を昇温させる熱源として図示しないヒータが内蔵されている。このヒータを他の熱源と区別するため、以下では「内部ヒータ」と称することとする。ホットプレート２０は、図示しない支持部材により底板部１２の上面から上方に離隔した状態で支持されている。これにより、ホットプレート２０と底板部１２との間の熱的分離が図られている。内部ヒータに対して制御部９０の内部ヒータ制御部９４から電力が供給されることでヒータが昇温し、ホットプレート２０が加熱される。内部ヒータ制御部９４は、ＣＰＵ９１からの制御指令に応じて、ホットプレート２０の上面２１が所定の温度になるよう内部ヒータを制御する。これによって、ホットプレート２０からの輻射熱によって基板Ｓが均一に加熱される。
基板処理装置１には、ホットプレート２０と外部の搬送ロボットとの間での基板Ｓの受け渡しをスムーズに行うために、昇降機構３０が設けられている。具体的には、チャンバ１０の底板部１２およびホットプレート２０には鉛直方向Ｚに延びる貫通孔が複数設けられており、それらの貫通孔の各々にリフトピン３２が挿通されている。各リフトピン３２の下端は昇降部材３３に固定されている。昇降部材３３は制御部９０のリフトピン駆動部９２により上下方向に昇降自在に支持されている。ＣＰＵ９１からの昇降指令に応じてリフトピン駆動部９２が作動して昇降部材３３を昇降させる。これによって各リフトピン３２が一体的に昇降し、リフトピン３２は、その上端がホットプレート２０の上面２１よりも上方に突出する上部位置と、上端がホットプレート２０の上面２１よりも下方に退避した下部位置との間で移動する。
図１はリフトピンが下部位置にある状態を示しており、この状態ではリフトピン３２の上端はホットプレート２０の上面２１からわずかに上方へ突出している。このため、基板Ｓは、その下面Ｓｂがホットプレート２０の上面２１と微小なギャップを隔てた状態で水平姿勢に支持される。なお、このようにリフトピン３２によって支持される態様に代えて、基板Ｓがホットプレート２０の上面２１に設けられた突起部によって支持される構成とすることも可能である。この場合、リフトピン３２はさらに下方に位置し基板Ｓから離間した状態であってよい。
ホットプレート２０の上面２１からの輻射熱によって基板Ｓが加熱される。基板Ｓの下面Ｓｂとホットプレート２０の上面２１との間にギャップを設けることで、ホットプレート２０から基板Ｓへの熱移動は伝導ではなく主として輻射により行われることになる。こうすることで、ホットプレート２０上での温度ムラに起因して生じ得る基板Ｓへの加熱ムラを抑制することができる。その結果、基板Ｓに形成された塗布膜Ｆを均一に加熱して均質な膜を形成することが可能となる。
処理対象物として搬入される基板Ｓは平面状態を維持しているとは限らず、撓みや反りを有している場合がある。例えば互いに熱膨張率の異なる機能層が積層された基板Ｓでは、処理の過程でそれらが伸縮することに起因して生じた反りが残留したまま搬入されてくる場合がある。
このような基板Ｓの反りは、ホットプレート２０との間におけるギャップ変動の原因となり、熱源との距離のばらつきが塗布膜Ｆの加熱ムラ、ひいては膜質のばらつきを引き起こすおそれがある。そこで、このような基板Ｓの反りを矯正し平面状態に近づけるために、この基板処理装置１には矯正機構４０が設けられている。
矯正機構４０は、カバー部１１の内側天井面１１１に、複数の矯正ピン４１がそれぞれ調整ナット４２を介して取り付けられた構造を有している。基板Ｓに反りがある場合、カバー部１１の閉状態で矯正ピン４１が基板Ｓの上面Ｓａに上方から当接することにより、反りが矯正される。ここでの「矯正」は、基板Ｓを厳密な意味での平坦な状態にすることではなく、ホットプレート２０とのギャップのばらつきを加熱ムラが生じない程度にまで抑えることを目的とするものである。そのため全ての矯正ピン４１が基板Ｓに当接している必要は必ずしもない。
調整ナット４２に螺合される矯正ピン４１のねじ込み量を個別に調整することで、各矯正ピン４１の下端の鉛直方向位置を変更することが可能である。これにより、各矯正ピン４１下端のＺ方向位置を揃えることができ、また種々の厚さの基板Ｓに対し適切な矯正を施すことが可能になる。
チャンバ１０の底板部１２には、排気用貫通孔１２１およびパージ用貫通孔１２２が設けられている。このうち排気用貫通孔１２１には、排気部５０の排気用配管５１が接続されている。また、パージ用貫通孔１２２には、排気部５０のパージ用配管５２が接続されている。排気用配管５１は、排気用バルブ５３およびポンプ５４を介して図示しない排気ラインに接続されている。また、パージ用配管５２は、パージ用バルブ５５を介して図示しないパージ用ガス源に接続されている。
排気部５０は制御部９０の雰囲気制御部９７により制御される。具体的には、雰囲気制御部９７からの制御信号に応じて排気用バルブ５３およびポンプ５４が作動することで、チャンバ１０内の気体が排気され、処理空間ＳＰが減圧される。また、雰囲気制御部９７からの制御信号に応じてパージ用バルブ５３が作動することで、外部のガス源からパージ用ガスが処理空間ＳＰに導入される。このように、雰囲気制御部９７からの制御信号に応じて排気部５０が作動することで、処理空間ＳＰ内の雰囲気が制御される。
カバー部１１の上面１１２には上部ヒータ１６が設けられている。上部ヒータ１６は、制御部９０の上部ヒータ制御部９６からの電力供給を受けて昇温し、カバー部１１の天板を加熱する。必要に応じカバー部１１を加熱しておくことで、塗布膜Ｆから揮発した成分が冷たいカバー部１１に触れて析出し基板Ｓに落下するのを防止することができる。
また、底板部１２の下面には下部ヒータ１５が取り付けられている。下部ヒータ１５は、制御部９０の下部ヒータ制御部９５からの電力供給を受けて昇温し、底板部１２を加熱する。詳しくは後述するが、下部ヒータ１５は、底板部１２を介して基板Ｓの周縁部を下方から補助的に加熱することで、基板Ｓの温度ムラを低減する機能を有するものである。
図２はチャンバへの基板の搬入時における各部の動作を模式的に示す図である。前述したように、この基板処理装置１では、チャンバ１０を構成するカバー部１１が上方へ退避した状態で外部から基板Ｓを受け入れることができる。具体的には、図２（ａ）に示すように、チャンバ駆動部９３がカバー部１１を上方に移動させることで、カバー部１１と底板部１２とを上下方向に大きく離隔させることができる。
この状態で、側方から基板Ｓの搬入を受け付けることができる。すなわち、基板Ｓが、外部の搬送ロボットに設けられたハンドＨに載置された状態で、カバー部１１と底板部１２との隙間を通して基板処理装置１に搬入されてくる。このとき、ハンドＨとの干渉を避けるために、リフトピン３２は下部位置に下降していることが好ましい。
基板Ｓが所定位置まで移送された段階で、図２（ｂ）に示すように、リフトピン３２が上昇することで基板Ｓの下面Ｓｂに当接し、これによりハンドＨからリフトピン３２へ基板Ｓが受け渡される。受け渡し後、ハンドＨが側方へ退避し、図２（ｂ）に示すように、リフトピン３２が下部位置まで下降することで、基板Ｓがホットプレート２０に対し所定のギャップを隔てた状態で水平支持される。
この状態から、図２（ｃ）に矢印で示すようにカバー部１１が下降してくることによって、図１に示すように、カバー部１１と底板部１２とがシール部材１３を介して結合されることで処理空間ＳＰが閉塞された状態が出現する。このとき、基板Ｓの上面Ｓａの高さに応じて調整された矯正ピン４１が基板Ｓに当接することにより、基板Ｓの反りが矯正される。また、上記と逆の動作により、チャンバ１０から基板Ｓを搬出することが可能である。
図３はリフトピンおよび矯正ピンの配置を示す図である。図３（ａ）は平面視における基板Ｓとリフトピン３２および矯正ピン４１との位置関係を示している。より具体的には、水平姿勢で支持される基板Ｓに対し下面側からリフトピン３２が当接する位置が白丸印で示されている。また、基板Ｓの上面側から矯正ピン４１が当接する位置がハッチング付きの丸印で示されている。この図に示すように、複数のリフトピン３２は、基板Ｓによる荷重を分散させつつ基板Ｓを支持するために、一定ピッチで分散配置されている。一方、このようにリフトピン３２が配置された領域Ｒｐよりも外側に、複数の矯正ピン４１が一定ピッチで配列されている。したがって、矯正ピン４１はリフトピン３２が当接する位置よりも外側で基板Ｓに当接する。なお、領域Ｒｐにおけるリフトピン３２の配置および領域Ｒｐの外側における矯正ピン４１の配置は、この例に限定されるものではない。
上記のようにする理由は以下の通りである。本実施形態の基板処理装置１で処理に供される基板Ｓは、例えばガラス基板の上面に半導体回路等のデバイスが積層されたものである。このような基板では、各材料の熱膨張率の違いに起因して、図３（ｂ）に示すように基板Ｓの周縁部が上向きに反り返り、基板Ｓが全体として下に凸の曲面をなしているケースが多く見られる。
このような場合、リフトピン３２により下方から基板Ｓを支持するだけでは、基板Ｓの反りが維持され、結果として、ホットプレート２０との間のギャップが基板Ｓの周縁部において中央部よりも大きくなる。このことは、基板Ｓの周縁部において、熱源であるホットプレート２０との距離が大きくなり加熱が不十分になるという不具合を引き起こす。リフトピン３２により下方から支持される領域Ｒｐよりも外側において矯正ピン４２が基板Ｓの上面に当接することで、図３（ｂ）に点線で示したように、基板Ｓの周縁部における反りを上方から押さえて基板Ｓを平面状態に近づけることが可能となる。
前述した特許文献１に記載の技術のように、塗布膜を事前に減圧することで溶剤成分を部分的に揮発させた状態で行う加熱乾燥処理では、塗布膜の硬化がある程度進行しているため、このような加熱ムラが完全乾燥後の塗布膜の品質に与える影響は比較的小さい。一方、本実施形態のように、塗布膜が未乾燥の状態で基板を受け入れる加熱減圧乾燥処理においては、液状の塗布膜に対しムラのある加熱が行われることによる膜質のばらつきはより大きくなる。そのため、基板Ｓの反りを矯正することで加熱ムラを低減するための上記のような方策は特に効果的である。
基板Ｓの周縁部における加熱不足を解消することを目的として、本実施形態の基板処理装置１ではさらに、チャンバ１０の底板部１２に下部ヒータ１５（図１）を配置している。下部ヒータ１５は、底板部１２を加熱することで、ホットプレート２０内の内部ヒータによる基板Ｓの加熱に加え、補助的に基板Ｓを加熱しようとするものである。
内部ヒータの発熱によりホットプレート２０を昇温させる場合、ホットプレート２０の中央部に比して、特に熱が外部へ逃げやすい周縁部で温度が十分に上がらないことがあり得る。そのため、基板Ｓの全域においてホットプレート２０との距離を一定に保つことができたとしても、基板Ｓの周縁部で十分な加熱が得られないという加熱ムラが生じ得る。基板Ｓが矩形である場合、特にその四隅の近傍において加熱不足が生じやすい。
ホットプレート２０上で温度検出点を増やしたりヒータの発熱パターンを工夫したりすることによる改善の余地があるが、制御点同士の干渉によって却って温度が安定しないということも起こり得る。この問題に対応するために、この基板処理装置１では、基板Ｓの周縁部を選択的に加熱することで中央部との温度差を解消する下部ヒータ１５が用いられている。
図４は下部ヒータの配置例を示す図である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、下部ヒータ１５は、底板部１２の下面のうち、その上方に配置される基板Ｓの周縁部に対応する位置に配置されている。具体的には、図４（ａ）に示す例においては、下部ヒータ１５は、４つの発熱体１５ａ〜１５ｄを有しており、それぞれの発熱体１５ａ〜１５ｄは、基板Ｓの４つの頂点に対応して、各頂点の直下位置およびその周辺領域をカバーするように配置されている。一方、図４（ｂ）に示す例では、基板Ｓの周縁部に当たる４つの辺の直下位置を含む周辺領域をカバーするように、矩形環状に形成された下部ヒータ１５が設けられている。
これらの構成では、必要に応じて下部ヒータ１５に通電することにより、基板Ｓの中央部に比して温度が低くなりがちである基板Ｓの周縁部を、下部ヒータ１５により温められた底板部１２からの輻射熱によって直接的に、あるいは該輻射熱によりホットプレート２０の周縁部が温められることによって間接的に加熱することが可能である。こうすることで、基板Ｓの全域において塗布膜Ｆの乾燥を均一に進行させることができ、乾燥後の塗布膜Ｆの品質を一様かつ良好なものとすることが可能となる。
下部ヒータ１５から発生するパーティクル等の汚染物質が基板Ｓに付着するのを防止するために、下部ヒータ１５は基板Ｓよりも下方に配置されることが望ましい。このことは内部ヒータについても同様であるが、基板Ｓの加熱主体である内部ヒータ（具体的にはこれを内蔵するホットプレート２０）についてはチャンバ１０内で基板Ｓと近接させて配置することが必要である。
一方、下部ヒータ１５は基板Ｓの周縁部のみを補助的に加熱するものであるため、基板Ｓに近接して配置する必要はない。この実施形態のように、チャンバ１０の外側、例えば底板部１２の下面に設けることも可能である。このようにホットプレート２０と下部ヒータ１５とを離隔配置することで、それぞれの温度制御が干渉して却って温度分布が不安定になるのを未然に防止することが可能である。ただし、十分な加熱効果を得るために、下部ヒータ１５の設定目標温度は内部ヒータのそれよりも高くすることが望ましい。
図５はこの基板処理装置による加熱減圧乾燥処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、制御部９０のＣＰＵ９１が予め準備された制御プログラムを実行して装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。予め、ホットプレート２０が所定の温度に昇温されている（ステップＳ１０１）。また、上部ヒータ１６および下部ヒータ１５においても、必要に応じた昇温制御がなされる。
そして、リフトピン３２が下部位置に位置決めされ、カバー部１１が上方に移動し開状態とされて（ステップＳ１０２）、基板Ｓの受け入れが可能な状態となる。この状態で、外部の搬送ロボットにより未処理の（すなわち未乾燥の塗布膜Ｆを担持した）基板Ｓが搬入され、リフトピン３２が上部位置へ上昇することで、搬送ロボットのハンドＨから基板Ｓを受け取る（ステップＳ１０３）。なお、基板Ｓの搬入および搬出は搬送ロボットによるものに限定されず、水平姿勢での搬送が可能な適宜の搬送機構を用いた任意の方法であってよい。
搬送ロボットが退避しリフトピン３２が下部位置へ下降することで（ステップＳ１０４）、基板Ｓは処理のための位置、つまり予め昇温されたホットプレート２０から所定のギャップを隔てた上方位置に位置決めされる。さらにカバー部１１が下降して処理空間ＳＰを閉塞するとともに、カバー部１１に取り付けられた矯正ピン４１が基板Ｓの上面Ｓａに当接して押圧することにより、基板Ｓの反りを矯正する（ステップＳ１０５）。
次に、排気部５０が作動して処理空間ＳＰを減圧する（ステップＳ１０６）。基板Ｓが収容された処理空間ＳＰを減圧することで、加熱と相俟って塗布膜Ｆ中の溶剤成分の揮発が促進され、塗布膜Ｆの乾燥が進行する。このとき、下部ヒータ１５が基板Ｓの周縁部を加熱することにより、基板Ｓ上で均一に乾燥を進行させることができる。
基板Ｓの加熱および周囲空間の減圧を所定時間継続して実行した後（ステップＳ１０７）、排気部５０が排気を停止し、代わってパージ用ガスを導入することで（ステップＳ１０８）、処理空間ＳＰの減圧状態は解除される。そして、カバー部１１が上方に移動することで処理空間ＳＰ内の基板Ｓが外部空間に開放され（ステップＳ１０９）、リフトピン３２が上昇して基板Ｓをホットプレート２０から上方に退避させてから（ステップＳ１１０）、外部の搬送ロボットを受け入れることにより乾燥処理後の基板Ｓが外部へ搬出される（ステップＳ１１１）。
処理すべき次の基板Ｓがある場合には（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、ステップＳ１０２に戻って新たな基板Ｓを受け入れて上記と同様の処理が行われる。一方、新たな基板Ｓがなければ（ステップＳ１１２においてＮＯ）、所定の終了動作を経て処理を終了させることができる。
以上のように、本実施形態の基板処理装置１は、未乾燥の塗布膜Ｆが形成された基板Ｓをチャンバ１０内に受け入れて、チャンバ１０内で塗布膜Ｆに対し加熱減圧乾燥処理を実行する。この場合において、基板Ｓの下面Ｓｂ側にリフトピン３２を当接させる一方、上面Ｓａ側に矯正ピン４１を当接させることにより、基板Ｓの反りを矯正し平面状態に近づけることができる。これにより、基板Ｓが局所的にホットプレート２０から離間することによる加熱ムラに起因する、乾燥後の塗布膜Ｆの品質ばらつきを小さくすることが可能である。
また、基板Ｓの下方に、基板Ｓの周縁部を補助的に加熱する下部ヒータ１５が設けられているため、基板Ｓの周縁部と中央部との間で温度差が生じるのを抑制し、加熱ムラに起因する塗布膜Ｆの品質ばらつきをさらに低減することが可能となる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、基板Ｓの中央部の領域Ｒｐに１６本のリフトピン３２を配置する一方、その外側を取り囲むように１６本の矯正ピン４１を配置している。しかしながら、これらの配置はその一例を示したものであり、配置についてはこれ以外にも適宜改変して適用することが可能である。
また、上記実施形態の矯正ピン４１は、リフトピン３２よりも外側で基板Ｓに当接する。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば最外側のリフトピンと同じ位置で、つまり領域Ｒｐの外縁に対応する位置で基板に当接するように、矯正ピンが配置されてもよい。
また、上記実施形態のリフトピン３２および矯正ピン４１はいずれも、小さな先端部が基板Ｓに当接する構造を有するものである。しかしながら、基板Ｓを支持するために下面に当接する部材および反りを矯正するために上面に当接する部材の少なくとも一方が、例えば棒状あるいは平板状を有しピン状の部材よりも広い面積で基板に当接するものであってもよい。
また、上記実施形態におけるチャンバ１０は、平板状の底板部１２の上部を、下側が開口するカバー部１１により覆うことで処理空間ＳＰを形成するものである。これに代えて、例えば上部が開口する箱型の筐体の上部を平板状のカバー部材が閉塞する構造であってもよい。
また、上記実施形態における上部ヒータ１６および下部ヒータ１５については、必要に応じて通電されればよく、これらの少なくとも一方を使用しない乾燥処理も実施可能である。
また、上記実施形態は矩形基板を処理対象とするものであり、ホットプレートの形状やリフトピン、矯正ピンの配置も矩形基板を前提とするものとなっている。しかしながら、本発明の適用対象となる基板は矩形のものに限定されない。例えば円形基板や外周に凹凸のある異形基板であっても、各部の形状や配置を適宜改変することにより、同様の処理を実行することが可能である。
以上説明したように、この実施形態の基板処理装置１においては、リフトピン３２が本発明の「支持部」として機能し、矯正ピン４１が本発明の「矯正部材」として機能している。また、ホットプレート２０が本発明の「加熱部」として機能する一方、下部ヒータ１５が「第２加熱部」として機能している。また、排気部５０が本発明の「減圧部」として機能している。また、カバー部１１が本発明の「上側ユニット」に相当する一方、底板部１２が「下側ユニット」に相当し、これらが一体として本発明の「チャンバ」を形成している。さらに、調整ナット４２が、本発明の「調整機構」として機能している。
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明において、加熱部は、上面が基板と同じまたはこれよりも大きな平面サイズを有し所定温度に昇温制御されるホットプレートを有し、基板をホットプレートの上面に対し所定のギャップを隔てて対向させる構成であってもよい。このような構成によれば、昇温制御されたホットプレートからの輻射熱により、基板Ｓを均一に加熱することができる。
また例えば、チャンバ内で支持された基板よりも低い位置に、基板の周縁部を加熱する第２加熱部が設けられてもよい。このような構成によれば、中央部に比べて温度が低くなりやすい基板の周縁部を第２加熱部で加熱することで、中央部との温度差を解消し均一な乾燥処理を実行することが可能となる。
この場合において、第２加熱部は、チャンバの底部を加熱するものであってもよい。このような構成によれば、基板を直接的に加熱する加熱部から遠ざけて第２加熱部を配置し、第２加熱部はチャンバの底部を介して間接的に基板を加熱することとなる。このことは、両加熱部における温度制御が互いに干渉して基板における温度分布が却って複雑になったり不安定になったりするのを防止することができる。
また例えば、支持部が基板を支持しながら昇降移動する構成であってもよい。このような構成によれば、加熱部に対する基板の距離を変更することができるため、例えばチャンバに対する基板の搬入および搬出のための作業を容易にすることができる。
また例えば、チャンバは、支持部および加熱部が設けられた下側ユニットと、矯正部材が設けられた上側ユニットとを有し、上側ユニットと下側ユニットとが係合して下側ユニットの上部を上側ユニットが閉塞することにより処理空間を形成するものであり、さらに、上側ユニットと下側ユニットとが係合すると、矯正部材の下端が支持部に支持される基板の上面の鉛直方向位置に対応する高さに位置決めされる構成であってもよい。このような構成によれば、上側ユニットと下側ユニットとが係合して処理空間を形成する動作自体が、矯正部材によって基板を押さえ反りを矯正する動作を兼ねることになり、処理時間を短くすることができる。
この場合において、上側ユニットと下側ユニットとが係合したときの矯正部材の下端の鉛直方向を調整する調整機構がさらに設けられてもよい。これにより、厚さが異なる基板に対して同じ装置で処理を行うことが可能になる。言い換えれば、この調整機構を備えることにより基板処理装置は種々の厚さの基板に対応することが可能となる。
また例えば、矯正部材は、基板の上面周縁部に当接する構成であってもよい。より具体的には、矯正部材は、平面視において、基板のうち支持部により支持される領域よりも外側で基板に当接するものであってもよい。このような構成によれば、周縁部が上向きに反り返った基板を平坦に矯正することができる。
この発明は、表面に塗布液を塗布してこれを乾燥させることで基板表面に塗布膜の層を形成する基板処理プロセス全般に適用することができる。
１ 基板処理装置
１０ チャンバ
１１ カバー部（上側ユニット）
１２ 底板部（下側ユニット）
１５ 下部ヒータ（第２加熱部）
２０ ホットプレート（加熱部）
３２ リフトピン（支持部）
４１ 矯正ピン（矯正部材）
４２ 調整ナット（調整機構）
５０ 排気部（減圧部）
Ｆ 塗布膜
Ｓ 基板
ＳＰ 処理空間

Claims (12)

  1. 基板を加熱しその周囲空間を減圧して前記基板の主面に形成された塗布膜を乾燥させる基板処理装置において、
    前記基板を水平姿勢で収容可能な処理空間を有するチャンバと、
    前記処理空間内で、前記基板の下面に当接して前記基板を下方から支持する支持部と、
    前記支持部に支持された前記基板の上面に部分的に当接して前記基板の反りを矯正する矯正部材と、
    前記処理空間内で、前記支持部に支持された前記基板の下面を加熱する加熱部と、
    前記処理空間を減圧する減圧部と
    を備える基板処理装置。
  2. 前記加熱部は、上面が前記基板と同じまたはこれよりも大きな平面サイズを有し所定温度に昇温制御されるホットプレートを有し、
    前記支持部は、前記基板を前記ホットプレートの前記上面に対し所定のギャップを隔てて対向させる、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記支持部により支持された前記基板よりも低い位置に、前記基板の周縁部を加熱する第２加熱部が設けられた請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第２加熱部は、前記チャンバの底部を加熱する請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記支持部は、前記基板を支持しながら昇降移動する請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
  6. 前記チャンバは、前記支持部および前記加熱部が設けられた下側ユニットと、前記矯正部材が設けられた上側ユニットとを有し、
    前記上側ユニットと前記下側ユニットとが係合して前記下側ユニットの上部を前記上側ユニットが閉塞することにより前記処理空間を形成し、
    前記上側ユニットと前記下側ユニットとが係合すると、前記矯正部材の下端は、前記支持部に支持される前記基板の上面の鉛直方向位置に対応する高さに位置決めされる、
    請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
  7. 前記上側ユニットと前記下側ユニットとが係合したときの前記矯正部材の下端の鉛直方向を調整する調整機構を備える請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記矯正部材は、前記基板の上面周縁部に当接する請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 前記矯正部材は、平面視において、前記基板のうち前記支持部により支持される領域よりも外側で前記基板に当接する請求項８に記載の基板処理装置。
  10. 基板を加熱しその周囲空間を減圧して前記基板の主面に形成された塗布膜を乾燥させる基板処理方法において、
    前記基板を加熱する加熱部が内部の処理空間に配置されたチャンバ内で、前記基板の下面に支持部を当接させて、前記加熱部の上方に、かつ前記加熱部から所定のギャップを隔てて前記基板を支持し、
    前記支持部に支持される前記基板の上面に部分的に強制部材を当接させて前記基板の反りを矯正し、
    前記処理空間を減圧し、前記加熱部により前記基板を加熱して前記塗布膜を乾燥させる、基板処理方法。
  11. 前記支持部により支持された前記基板よりも低い位置に設けられた第２加熱部により、前記基板の周縁部を加熱する請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記加熱部は、上面が前記基板と同じまたはこれよりも大きな平面サイズを有し所定温度に昇温制御されるホットプレートを有し、前記支持部は、前記基板を前記ホットプレートの前記上面に対し前記ギャップを隔てて対向させる請求項１０または１１に記載の基板処理方法。
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