JP3766336B2

JP3766336B2 - 減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法

Info

Publication number: JP3766336B2
Application number: JP2002067312A
Authority: JP
Inventors: 朋秀南; 浩新屋; 高広北野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP2003272992A

Description

【０００１】
【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、溶剤の蒸発速度は塗布液中の溶剤濃度と、その塗布液の液面近傍にある溶剤雰囲気の濃度との間の濃度差に依存する場合があり、例えば両者の濃度勾配が大きい程蒸発速度が速くなる。ここで塗布液から蒸発した溶剤成分は、既述のように整流板１６の存在によりウェハＷの表面に沿って周縁方向に向かう気流を形成しながら排気されるが、ウェハＷの中心から例えば半径４０ｍｍに亘る中央部の領域では、蒸発した溶剤成分は３６０度の方向に引っ張られて直ぐに中央部から排気されるので、溶剤雰囲気の濃度は比較的低い状態が保たれ、その後も溶剤の蒸発が盛んに行われる。一方、ウェハＷの周縁部の領域では、周縁部の塗布液から蒸発した溶剤成分と内側（中央部）からくる排気流に含まれる蒸発成分とが合わさることで中央部よりも溶剤雰囲気の濃度が高くなり、その分溶剤の蒸発が遅れてしまう。つまり図１６に示すように、ウェハＷの中央部の蒸発速度が速く、周縁部の蒸発速度が遅くなり、面内の蒸発の状態にばらつきが生じる懸念がある。
【０００６】
また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する。ここで上述のような蒸発速度のばらつきが生じると、蒸発が盛んな中央部にある塗布液は気化熱で周縁部よりも速く液温が低下して例えば２〜４℃程度の温度差が生じ、表面張力との作用と相俟って中央部に塗布液が寄ろうとするので、図１７に示すように中央部の膜厚が大きい塗布膜が形成されてしまう場合がある。
【０００７】
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、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技術を提供することにある。
【０００８】
【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、
前記整流板は、基板の中央部に対向する領域の温度が当該領域の外側の温度よりも高くなるように温度調整するための温度調整部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記整流板に設けられた前記温度調整部は、例えば基板の中央部に対向する領域に設けられた第１の加熱部を含むようにしてもよく、整流板に設けられた前記温度調整部は、例えば第１の加熱部を囲むように設けられ、例えば第１の加熱部よりも低い温度に設定された第２の加熱部を含むようにしてもよい。また第１の加熱部と第２の加熱部との間には例えば断熱部材が設けられていてもよい。更整流板の下面には、例えば温度調整部の熱を面内で均熱化するための均熱板が設けるようにしてもよい。更にまた、前記第１の加熱部は、例えば直径８０ｍｍ〜９０ｍｍの円形領域に設けるようにしてもよい。
【００１０】
本発明によれば、減圧乾燥時において、溶剤の蒸発が進むにつれて基板表面の中央部と周縁部との塗布液の温度差を小さくしながら塗布膜を形成することができる。即ち基板の中央部と周縁部とで塗布液の表面張力のばらつきが抑えられるので、周縁部の塗布液は中央部側に引き寄せられず、均一な厚みの塗布膜を形成することができる。このため面内均一性の高い減圧乾燥処理をすることができる。
【００１１】
また他の発明は、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ように設けられ、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、
前記整流板における基板の中央部に対向する部位に凹部が設けられ、この凹部よりも外側部位は平坦面として形成され、前記凹部に溶剤の蒸気が滞留することで基板の中央部における塗布液の表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配を緩やかにすることにより、前記基板の中央部における溶剤成分の蒸発速度と前記基板の中央部よりも外側部位における溶剤成分の蒸発速度との差を小さくして基板の中央部の塗布膜が盛り上がる現象を緩和するようにしたことを特徴とする。また前記凹部は、例えば縦断面が山形状に形成されていてもよい。
【００１２】
本発明によれば、減圧乾燥時の基板と整流板との隙間に形成される排気流を、中央部の流速が遅く、周縁部の流速が速い気流にすることができる。このため中央部と周縁部とで蒸発した溶剤成分の排気性が均一となり、基板全体でみると塗布液の表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配を面内で均一にすることができる。このため溶剤の蒸発速度が面内で均一になり、気化熱による塗布液の液温低下も面内で均一になる。即ち面内で表面張力にばらつきがないので周縁部の塗布液は中央部側に引き寄せられずに、厚みが均一な塗布膜を形成することができる。その結果、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、
続いて整流板における基板の中央部に対向する領域の温度が当該領域の外側の温度よりも高くなるように温度調整する工程と、
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、
次いで基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板であって、基板の中央部に対向する部位に凹部が設けられ、この凹部よりも外側部位は平坦面として形成されている整流板を、基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介し、かつ前記凹部が基板の中央部と対向するように位置させる工程と、
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、
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、
前記凹部に溶剤の蒸気が滞留することで基板の中央部における塗布液の表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配を緩やかにすることにより、前記基板の中央部における溶剤成分の蒸発速度と前記基板の中央部よりも外側部位における溶剤成分の蒸発速度との差を小さくして基板の中央部の塗布膜が盛り上がる現象を緩和することを特徴とする。
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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は温度調整部を含んでおり、詳しくは図５に示すように、整流板６には、ウェハＷの中央部に対向する領域に第１の加熱部６１例えば直径８０ｍｍの円形状の面状ヒーターが設けられ、この第１の加熱部６１の外周縁を囲むように第２の加熱部６２例えば幅１５ｍｍのリング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。
【００２２】
更に前記第１の加熱部６１の外周縁と第２の加熱部６２の内周縁との間には、例えば幅５ｍｍのリング状の断熱部材６３が設けられ、第２の加熱部６２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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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温度例えば２３℃よりも高い例えば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。
【００２６】
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により調製されて溶剤の蒸気圧手前付近にて緩やかに低下する。
【００２７】
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のが図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中央部が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緩衝するのが抑えられ、当該断熱部材６３に対応する部位の均熱板６５の温度は、中央部の温度と周縁部の温度に亘る温度勾配が形成される。
【００２８】
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、中央部にある塗布液ｉは第１の加熱部６１の輻射熱を受けて例えば３５〜４０℃に、周縁部は第２の加熱部６２の輻射熱を受けて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、蒸発速度の大きい中央部の液温が周縁部よりも速く低下する。
【００２９】
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の中央部の温度は３５〜４０℃に、整流板６の周縁部の温度は２５℃になり、また塗布液ｉの周縁部は例えば２５℃になり、塗布液ｉの中央部は周縁部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。
【００３０】
このような実施の形態においては、中央部の温度が高く、周縁部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。即ち中央部の塗布液ｉは、周縁部と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。ここで「従来の技術」に記載のように、溶剤の蒸発速度は、塗布液ｉ中の溶剤濃度と液表面の近傍にある空間の溶剤成分の濃度差に依存することから、このような場合であっても中央部の溶剤は周縁部に比べて速く蒸発し、このため中央部の液温は周縁部よりも早く低下する。しかし、予め中央部の液温を高めに設定してあるので従来のように中央部と周縁部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中央部と周縁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。このため中央部と周縁部との間で塗布液ｉの表面張力が均一になり、周縁部の塗布液ｉは中央部に引き寄せられることなく、あるいは引き寄せられ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。
【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８を用いて説明する。この実施の形態の減圧乾燥装置は、ウェハＷ表面側に対向するように設けられ、その下面側に凹部が形成された整流板８が設けられている。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。ここで整流板８について詳しくは、図９に示すように、ウェハＷと同じかそれ以上の大きさの厚さ例えば６０ｍｍの円形状の板が用いられ、ウェハＷの中央部に対向する部位に直径８０ｍｍの円形領域に例えば最大深さＬ２が５０ｍｍの例えば縦断面が山形状の凹部８１が形成されている。この場合、図１０に示すように前記整流板８は、ウェハＷの表面との離間距離Ｌ３が例えば０．５ｍｍの高さ位置に設定されて減圧乾燥処理が行われる。
【００３２】
この実施の形態では、ウェハＷの中央部に対向する整流板８における領域に凹部８１を形成して、この空間を広くしているためウェハＷの中央部から蒸発した溶剤成分がその空間に滞留する。このためウェハＷの中央部における塗布液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るので蒸発速度が遅くなり、周縁部の蒸発速度との差が小さくなる。その結果、中央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。
【００３３】
また当該実施の形態においては、整流板８の凹部８１は、縦断面矩形としてもよいが、図１５に示したように、中央部の領域内においても中心になるほど蒸発速度がいわば２次曲線を描くように速くなるので、このような蒸発速度の勾配に相対的に対応した断面山形状であることが好ましい。
【００３４】
更にまた、当該実施の形態においては、前記離間距離Ｌ３は０．５ｍｍに限らず０．１〜２０ｍｍの範囲内で設定するようにしてもよい。ここで離間距離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。このような場合であっても昇降手段６８により整流板６を予め決められた離間距離Ｌ３に設定することができ、塗布液ｉの成分に応じた揮発空間および排気流を形成することができる。このため上述の場合と同様に膜厚が面内均一な塗布膜を得ることができる。
【００３５】
更に本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図３に示す塗布手法を用いて、塗布処理時のウェハＷの回転数を調整することで中央部が低く、周縁部が高くなるように塗布する手法である。即ち、ウェハＷを回転させると供に、供給ノズル３１を径方向に移動させながら塗布液ｉを供給することで渦巻状の一筆書きの要領で塗布する際において、図１１に示すように、供給ノズル３１がウェハＷの例えば直径９０ｍｍを通過するときにウェハＷの回転数を遅くして周縁部の供給量を中央部よりも多くする。
【００３６】
このような構成においては、図１２（ａ）に示すように、中央部が例えば１２μｍ、周縁部が例えば１０μｍの膜厚差のある液膜がウェハＷ表面に形成される。続いて当該ウェハＷは減圧乾燥処理されるが、溶剤の蒸発速度は、上述のように周縁部よりも中央部の方が速く、このため中央部の塗布液ｉと周縁部の塗布液ｉとの間で液温差が生じる。そして中央部の塗布液ｉの表面張力は周縁部の塗布液ｉよりも大きくなるので周縁部の塗布液ｉは中央部側に引き寄せられて図１２（ｂ）に示すように膜厚が均一になる。即ち中央部の塗布液ｉが引き寄せる液量に見合う量の塗布液ｉを予め周縁部に塗布しておくことにより、溶剤が蒸発して形成される塗布膜の厚みを均一にすることができる。
【００３７】
続いて本発明の更に他の実施の形態について図１３を用いて説明する。塗布液ｉ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の円形状の例えばセラミックスからなる通気抵抗体９がウェハＷの表面と対向するように図示しない昇降手段により昇降可能に設けられており、この通気抵抗体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９１が図示しないが昇降手段６８により昇降可能に設けられている。なお、その他の構成については図４に記載の実施の形態と同様の構成である。この場合、塗布液ｉから蒸発した溶剤成分は通気抵抗体８を通過して上方に抜け、整流板９１によりその流れを外方向に広がるように横方向に変えられる。このためウェハＷ表面の近傍の空間における塗布液ｉの表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配が面内で均一化される。即ち中央部と周縁部との蒸発速度の差が小さくなるので上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
本発明においては、整流板６に設けられる第１の加熱部６１および整流板８に設けられる凹部８１は、直径８０ｍｍの円形領域に限られず、処理するウェハＷの大きさに応じて決めるようにしてもよい。具体的にはウェハＷの直径に対して４０％程度の直径の円形領域に設けるようにしてもよい。その一例としては、サイズの小さい例えば６インチサイズのウェハＷを用いたときは直径６０ｍｍの円形領域に、サイズの大きい例えば１２インチサイズのウェハＷを用いたときは直径１２０ｍｍの円形領域に設けられる。このような場合であっても、減圧乾燥時の当該円形領域に対向するウェハＷの中央部の領域にある塗布液ｉと、その外側の領域にある塗布液ｉとの表面張力が面内均一にすることができ、上述の場合と同様の効果が得ることができる。
【００３９】
また本発明においては、整流板は上述の構成に限られず、例えば図１４に示すように、図５および図９に示す整流板の構成を組み合わせた構成であってもよい。更に上述のウェハＷの回転数を調整することで中央部が低く、周縁部が高くなるように塗布されたウェハＷを図４、図８に記載の減圧乾燥装置あるい図１４に記載の整流板を組み込んだ減圧乾燥装置で減圧乾燥するようにしてもよい。このような構成であっても膜厚の均一な塗布膜が形成される。
【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。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。
【００４１】
【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】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９】第２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説明図である。
【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】減圧乾燥処理の対象となる塗布液の液膜を形成する他の手法を示す説明図である。
【図１２】上記他の手法で形成された液膜を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１３】本発明の第４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１４】本発明に用いられる他の整流板を示す説明図である。
【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溶剤の蒸発速度分布を示す説明図である。
【図１７】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整流板

Claims

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、
前記整流板は、基板の中央部に対向する領域の温度が当該領域の外側の温度よりも高くなるように温度調整するための温度調整部を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
整流板に設けられた前記温度調整部は、基板の中央部に対向する領域に設けられた第１の加熱部を含むことを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。
整流板に設けられた前記温度調整部は、第１の加熱部を囲むように設けられ、第１の加熱部よりも低い温度に設定された第２の加熱部を含むことを特徴とする請求項２記載の減圧乾燥装置。
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３記載の減圧乾燥装置。
整流板の下面には、温度調整部の熱を面内で均熱化す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ないし４のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
前記第１の加熱部は、直径８０ｍｍ〜９０ｍｍの円形領域に設けられていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
前記整流板は、基板の中央部の塗布膜が盛り上がる現象を緩和するために基板の中央部に対向する部位に凹部が設けられ、この凹部よりも外側部位は平坦面として形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
前記基板載置部に載置された基板と整流板との間に、通気抵抗体が整流板との間に隙間を介した状態で設けら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、当該隙間の気体をその外方側に向かって排気するように設けられ、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、
前記整流板における基板の中央部に対向する部位に凹部が設けられ、この凹部よりも外側部位は平坦面として形成され、前記凹部に溶剤の蒸気が滞留することで基板の中央部における塗布液の表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配を緩やかにすることにより、前記基板の中央部における溶剤成分の蒸発速度と前記基板の中央部よりも外側部位における溶剤成分の蒸発速度との差を小さくして基板の中央部の塗布膜が盛り上がる現象を緩和するようにしたことを特徴とする減圧乾燥装置。
前記凹部は、縦断面が山形状に形成されていることを特徴とする請求項９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、
続いて整流板における基板の中央部に対向する領域の温度が当該領域の外側の温度よりも高くなるように温度調整する工程と、
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、
次いで基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板であって、基板の中央部に対向する部位に凹部が設けられ、この凹部よりも外側部位は平坦面として形成されている整流板を、基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介し、かつ前記凹部が基板の中央部と対向するように位置させる工程と、
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、
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、
前記凹部に溶剤の蒸気が滞留することで基板の中央部における塗布液の表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配を緩やかにすることにより、前記基板の中央部における溶剤成分の蒸発速度と前記基板の中央部よりも外側部位における溶剤成分の蒸発速度との差を小さくして基板の中央部の塗布膜が盛り上がる現象を緩和することを特徴とする減圧乾燥方法。