JP4153686B2 - Film forming liquid drying equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、半導体ウエハ等の基板上に塗布された、レジスト液等の成膜液を乾燥する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造装置における成膜技術の一つとして、特開2000−077326公報に開示されるように、スキャン塗布法によるものがある。
【0003】
スキャン塗布法は、例えば、半導体ウエハ等の基板にレジスト液を塗布する際に適用されるもので、ノズルを基板に対して相対的に移動させて、そのノズルから線状に吐出されるレジスト液を該基板に塗布しようとするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなスキャン塗布法によれば、基板上に塗布されたレジスト液は、液状のままとなっている。レジスト液が塗布されたウエハは、通常、次のベーキング工程へ移されるが、レジスト液が液状のままであると、搬送途中にレジスト液が流動したり、また、ベーキング処理中にレジスト液の有機溶媒が大量に発生する等の問題が生じる。
【0005】
このため、スキャン塗布を行った後、ベーキング処理する前に、余分な溶媒を揮発させてレジスト液を乾燥させる必要が生じる(ちなみに、スピンコート法によりレジスト液を塗布した場合には、基板の回転によりレジスト液が乾燥する。)。
【0006】
しかしながら、レジスト液の乾燥を、常温雰囲気下で行うと、乾燥処理所要時間が長くなってしまう。
【0007】
一方、レジスト液の乾燥を、所定の高温雰囲気下で行うと、乾燥処理所要時間は短くなるものの、基板表面でレジスト液が熱対流して、乾燥後の膜厚が不均一なものとなる。
【0008】
そこで、この発明の課題は、基板上に塗布された成膜液を、乾燥後の膜厚が可及的に均一なものとなるように、可及的に短時間で乾燥できる成膜液乾燥装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項1記載の発明は、基板に塗布された成膜液を乾燥させるための成膜液乾燥装置であって、所定の乾燥温度環境下で基板を保持する基板保持手段を有する低温側乾燥装置と、前記所定の乾燥温度よりも高い乾燥温度環境下で基板を保持する基板保持手段とを有する高温側乾燥装置と、前記低温側乾燥装置側に保持された基板を前記高温側乾燥装置まで搬送する基板搬送手段と、基板が前記低温側乾燥装置側に保持された後の乾燥処理の途中で、前記基板搬送手段に、基板を前記高温側乾燥装置まで搬送させる動作を行わせる搬送制御手段と、を備え、前記低温側乾燥装置は、前記成膜液の乾燥度合に応じて変動する、基板の周辺気圧を検出可能な気圧検出手段をさらに備え、搬送制御手段は、前記気圧検出手段からの気圧検出信号に基づいて、基板を前記高温側乾燥装置まで搬送するタイミングを制御するものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0021】
なお、以下の各実施の形態では、成膜液乾燥装置及び成膜液乾燥方法が、半導体ウエハ等の基板に塗布されたレジスト液を乾燥させる装置及び該レジスト液を乾燥させる方法に適用された例について説明する。
【0022】
{第1の実施の形態}
<成膜液乾燥装置の全体構成>
図1は、成膜液乾燥装置5の全体を示す概略断面図である。
【0023】
この成膜液乾燥装置5は、概略的に、基板1を収容保持する容器10と、基板1に対する乾燥温度を調整可能な加熱ヒータ30と、該加熱ヒータ30による温度調整制御を行う制御部35とを備えており、基板1に塗布されて液状のままとなっているレジスト液の乾燥を行う。
【0024】
容器10は、基板1を気密状態で収容可能に構成されている。具体的には、容器10は、基板1が収容配置される本体部11とその本体部11上を覆う蓋体20とを備えている。
【0025】
本体部11の平面図を図2に、蓋体20を開いた状態における容器10の断面図を図3に示す。図1〜図3に示すように、本体部11は、略円盤状に形成されており、その上面側中央部に、周囲を周壁部12によって囲まれた所定の収容空間13が形成されている。収容空間13は、基板1を水平姿勢のままで収容可能な形状及び大きに形成されている。ここでは、基板1は平面視略円形状に形成されており、収容空間13はその基板1よりも一回り大きな円形穴形状に形成されている。
【0026】
本体部11のうち収容空間13内の底面14には、基板1を支承可能な突起部15が複数形成されると共に、基板1の周縁側面に当接して基板1の水平方向の位置決めを行う位置決めガイド16が複数形成されている。図2では、収容空間13内に収容配置されることとなる基板1の外周方向に沿って所定間隔をあけた3つの突起部15が形成され、各突起部15に対応する外側位置にそれぞれ位置決めガイド16が形成されている。
【0027】
そして、基板1を収容空間13内に収容すると、当該基板1は、前記各突起部15に支承されて、前記底面14から離間した所定位置に保持されることになる。
【0028】
なお、本実施の形態では、これら突起部15及び位置決めガイド16が、基板1を保持する基板保持手段の役割を果す。
【0029】
また、本体部11には、上記底面14から出退自在に突上げピン17が設けられる(図3参照)。図2では、各位置決めガイド16間で基板1の周縁部に当接可能な位置に3つの突上げピン17が設けられている。突上げピン17は、図示省略の駆動部により底面14から出退駆動され、上方へ進出した状態では、基板1を上方に持上げて(図3に2点鎖線で示す基板1参照)、図示省略の基板搬送ロボットとの間で基板1の授受を行い、また、下方へ退避した状態では、基板1を収容空間13内の下方へ移動させて該基板1を突起部15に支承させる構成となっている。
【0030】
さらに、本体部11のうち周壁部12の内面と底面14とが交わる環状部分に沿って環状スリット18が形成されると共に、その環状スリット18から本体部11の外面に貫通するエア吸引孔19が形成されている。
【0031】
エア吸引孔19の外側開口には、吸引手段としての真空ポンプ40が圧調整バルブ41を介して接続されている。そして、真空ポンプ40に吸引動作を行わせると、容器10内の気体が吸引されることとなる。この際、本体部11内では、環状スリット18を通じて気体が吸引されるため、基板1の周りに可及的に均等な吸引力を作用させることができる。
【0032】
蓋体20は、本体部11を気密状態に覆い、かつ、その本体部11に対して開閉自在に取付けられる。
【0033】
即ち、上記周壁部12の上部は、その外周側部分が内周側部分よりも段落ちした形状を有しており、これに対応して蓋体20の下面外周部が一段突出した形状を有している。そして、蓋体20の下面外周部を周壁部12の上部に嵌め込むようにして蓋体20を本体部11に取付けると、収容空間13が気密状態に保たれることになる。なお、周壁部12側にゴム等の弾性部材によりOリング28が設けられており、気密状態をより確実に保つようにしている。
【0034】
さらに、蓋体20には、その上下(容器10を基準にするとその内外)に貫通するガス供給孔22が形成されている。このガス供給孔22には、ガス供給手段としての不活性ガス供給源42がリーク量調整バルブ43を介して接続されている。そして、蓋体20を本体部11に閉じた状態で、真空ポンプ40により容器10内の空気を吸引すると、その収容空間13に負圧が生じ、負圧により、不活性ガス供給源42内の不活性ガス(窒素ガス等)が前記ガス供給孔22を通じて収容空間13内に導入される。ここで、不活性ガスを導入しているのは、その湿度、温度等の管理を容易に行えるからである。
【0035】
なお、蓋体20の開閉動作は、図示省略の駆動部の駆動により行われる。
【0036】
また、この容器10には、その収容空間13内の気圧を監視するための気圧計44が設けられている。
【0037】
加熱ヒータ30は、容器10内に収容された基板1に対する乾燥温度を調整する機能を有している。本実施の形態では、本体部11の下面側及び蓋体20の上面側に加熱ヒータ30が設けられており、加熱ヒータ30で生じた熱が本体部11及び蓋体20内を介して容器10の収容空間13内の気体に伝わる。これにより、基板1の周囲の気体温度が本装置の周囲温度よりも上昇し、基板1の乾燥温度を上昇させることができる。
【0038】
なお、加熱ヒータ30が設けられる態様は、上述したものに限られず、例えば、収容空間13内に設けられていてもよい。
【0039】
制御部35は、本装置全体の制御を行うものであり、CPU、ROMおよびRAM等を備え、予め格納されたソフトウェアプログラムによって所定の演算動作を行う一般的なマイクロコンピュータにより構成されている。
【0040】
この制御部35は、後述する一連の動作の制御を行う。少なくとも、後述する乾燥処理の途中で、上記加熱ヒータ30をオンにして乾燥温度を上昇させる動作制御を行う。
【0041】
本実施の形態では、制御部35には、タイマ回路36が内蔵されており、このタイマ回路36により乾燥処理が開始した後の経過時間が計時される。そして、乾燥処理開始から予め設定された所定時間経過後に、加熱ヒータ30をオンにして乾燥温度を上昇させる。
【0042】
<成膜液乾燥装置の動作>
次に、成膜液乾燥装置5の動作について、図4を参照して説明する。
【0043】
まず、図示省略の塗布装置(スキャン塗布装置等)により基板1に対してレジスト液が塗布された後、ステップS1に示すように、図示省略の基板搬送ロボットにより当該基板1が容器10内に搬送される。該基板1は、本体部11内の各突起部15上に支承される。
【0044】
この後、ステップS2に示すように、蓋体20が閉じられて容器10が気密化され、続いて、ステップS3に示すように、真空ポンプ40により容器10内の気体が吸引されると共に、不活性ガス供給源42からの不活性ガスが容器10内に導入される。この際、収容空間13内は大気圧よりも減圧した所定の減圧状態となるように、圧調整バルブ41及びリーク量調整バルブ43の開度が調整されている。この際、基板1に塗布されたレジスト液は比較的低温下かつ減圧下で乾燥することになる。
【0045】
そして、乾燥処理を開始した後、予め設定されたプレ乾燥時間が経過後すると、ステップS4に示すように、加熱ヒータ30をオンにして乾燥温度を上昇させる。
【0046】
ここで、乾燥処理開始時は、乾燥処理開始に伴って行われる所定の処理動作時を基準とする。例えば、基板1を容器10内に搬送した時、又は、容器10を気密化した時、又は、真空ポンプを動作させる時等を基準とできる。
【0047】
また、プレ乾燥時間は、レジスト液の乾燥がある程度進んで、比較的高温雰囲気下で乾燥を行っても、基板1表面におけるレジスト液の熱対流に起因して乾燥後の膜厚が不均一とならなくなる程度の時間である。
【0048】
即ち、基板1表面におけるレジスト液の乾燥がある程度進むと、レジスト液中の溶媒のほとんどが蒸発して、粘度が著しく上昇する。ここで、一般的に、対流の度合は液の粘度に左右され(マランゴニ数等)、粘度が上昇すると対流は生じ難くなる。従って、レジスト液の乾燥がある程度進んだ時点で、比較的高温雰囲気下で乾燥を行っても、基板1表面におけるレジスト液の熱対流が生じ難く、乾燥後の膜厚を均一に保つことができる。このようなプレ乾燥時間は、基板1やレジスト液の種類、容器10における気圧等の乾燥条件に応じて、実験的・経験的に求められる。
【0049】
なお、ステップS4における上昇された乾燥温度は、レジスト液の引火温度よりも小さい温度となるように設定される。
【0050】
ステップS4において、乾燥温度を上昇させた後、ステップS5に示すように、予め設定された完全乾燥時間が経過すると、真空ポンプ40による吸引を停止させて気圧を大気圧に戻すと共に、加熱ヒータ30をオフにしてレジスト液の乾燥処理を終了させる。
【0051】
この完全乾燥時間は、基板1にベーキング処理を施した場合に、レジスト液の有機溶媒が発生することによる問題が生じなくなる程度に、乾燥が進んだ状態となるのに必要な時間であり、この完全乾燥時間も実験的・経験的に求められる。
【0052】
最後に、ステップS6において、蓋体20を開いて図示省略の基板搬送ロボットにより容器10内の基板1を取出すと基板1に対する乾燥処理が終了する。
【0053】
このように乾燥された基板1は、次の図示省略のベーキング装置に搬送される。
【0054】
以上のように構成された成膜液乾燥装置5及び成膜液乾燥方法によると、成膜液乾燥処理の途中までは、比較的低温下で乾燥が行われるため、乾燥処理におけるレジスト液の熱対流が防止され、乾燥後の膜厚を可及的に均一なものとすることができる。また、乾燥処理の途中で、乾燥がある程度進んで粘度が上昇し熱対流が生じ難くなってから、比較的高温下で乾燥を行うため、その後の乾燥を短時間で行え、全体的な乾燥時間も可及的に短時間にすることができる。
【0055】
しかも、容器10内の気体を吸引することにより、大気圧よりも減圧した条件下で、乾燥を行っているため、より短時間で乾燥させることができる。
【0056】
さらに、容器10内の気体を吸引する一方で、容器10内に外部からの気体を導入しているため、当該容器10内でレジスト液の溶媒が蒸発して飽和状態に近づいた気体を外部からの気体に入換えることができるため、この点からもより短時間で乾燥を行える。
【0057】
<第1の実施の形態についての変形例>
上記第1の実施の形態では、乾燥処理開始後、プレ乾燥時間経過後に乾燥温度を上昇させているが、図5に示す変形例の成膜液乾燥装置5Bのように、基板1の周辺気圧の変動に応じて、乾燥温度を制御するようにしてもよい。
【0058】
即ち、この成膜液乾燥装置5Bは、容器10の収容空間13内の気圧を検出可能な気圧検出部44Bを備えており、この気圧検出部44Bからの検出信号が制御部35Bに出力される。気圧検出部44Bは、収容空間13内の気圧を検出することで、基板1の周辺気圧を検出する。
【0059】
上記第1の実施の形態における制御部35に対応する制御部35Bは、その検出信号に基づいて乾燥温度を制御する。具体的には、制御部35Bは、気圧が予め設定されたしきい値を下回ったとき、又は、その気圧の減少速度が予め設定された速度を上回ったときに、加熱ヒータ30をオンにして乾燥温度を上昇させる。
【0060】
この原理を、図6を参照して説明する。図6における破線は、容器10内に基板1を収容しない状態で、収容空間13内の吸引を行った際の気圧の変化を示しており、図6における実線は、容器10内に基板1を収容した状態で、収容空間13内の吸引を行った際の気圧の変化を示している。なお、真空ポンプ40による吸引力、バルブ41,43の開度等の気体の吸引・導入に係る諸条件、即ち、減圧生成条件は、一定条件されている。
【0061】
同図に示すように、容器10内に基板1が収容されていない状態で吸引を行うと、気圧が漸次低下し、やがて不活性ガスの導入量と吸引量とが釣合って、所定の減圧下に維持される。
【0062】
一方、容器10内に基板1が収容されている状態で吸引を行うと、吸引当初は、急激に気圧が低下するものの(〜t1)、時間t1において所定圧まで減圧されると、基板1に塗布されたレジスト液中の溶媒の蒸発気化量が激増し、減圧変化が緩やかになる(t1〜t2)。そして、時間t2においてレジスト液の乾燥がある程度進みその溶媒の蒸発気化量が少なくなると、吸引に応じて気圧が低下し(t2〜t3)、時間t3においてやがて不活性ガスの導入量と吸引量とが釣合って、所定の減圧下に維持される(t3〜)。
【0063】
つまり、時間t2〜t3において、基板1にベーキング処理を施した場合に、レジスト液の有機溶媒が発生することによる問題が生じなくなる程度に、乾燥が進んだ状態となると考えることができる。
【0064】
ここで、時間t2〜t3においては、気圧が所定のしきい値P1以下に低下し、または、その気圧が急に減少することから、気圧の減少速度が所定速度以上に大きくなる。
【0065】
そこで、この変形例に係る成膜液乾燥装置5Bでは、制御部35Bが、気圧検出部44Bからの検出信号に基づいて、気圧が所定のしきい値P1を下回ったか否か、又は、気圧の減少速度が予め設定された速度を上回ったか否かを判定し、気圧が所定のしきい値P1を下回ったとき、又は、気圧の減少速度が予め設定された速度を上回ったときに、加熱ヒータ30をオンにして乾燥温度を上昇させるようにしている。
【0066】
この場合でも、上記第1の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【0067】
また、加えて、容器10内の気圧変動に応じて乾燥温度を上昇させているため、レジスト液の塗布状況や、容器10の雰囲気温度等の乾燥条件が変動等に対応して、適切な乾燥処理を行える。
【0068】
なお、上記第1の実施の形態及びその変形例においては、乾燥処理中に、一度だけ乾燥温度を上昇させているが、乾燥処理が進むに従って(例えば、時間の経過に従って、或は、気圧の低下に従って)、徐々に、或は、複数回に分けて段階的に、乾燥温度を上昇させるようにしてもよい。
【0069】
また、乾燥処理の開始直後において、基板1に塗布されたレジスト液が熱対流を生じ難い程度であれば、乾燥温度を常温より上昇させておいてもよい。
【0070】
{第2の実施の形態}
次に、この発明の第2の実施の形態に係る成膜液乾燥装置について説明する。
【0071】
図7は、成膜液乾燥装置の全体を示す概略図である。
【0072】
同図に示すように、この成膜液乾燥装置は、低温側乾燥装置100と高温側乾燥装置200と、低温側乾燥装置100側から高温側乾燥装置200にむけて基板1を搬送する基板搬送手段300とを備えている。
【0073】
低温側乾燥装置100は、第1の実施の形態における成膜液乾燥装置5と概略的に同様構成を有している。
【0074】
上記成膜液乾燥装置5の構成要素と同様構成要素については、同一符号を付してその説明を省略し、相違点のみを説明すると、この低温側乾燥装置100では、上記成膜液乾燥装置5から加熱ヒータ30及びその加熱ヒータ30の制御を行う制御部35が省略されている。
【0075】
この低温側乾燥装置100では、所定の乾燥温度環境下(ここでは常温)で基板1が収容保持される。
【0076】
また、高温側乾燥装置200も第1の実施の形態における成膜液乾燥装置5と概略的に同様構成を有している。
【0077】
上記成膜液乾燥装置5の構成要素と同様構成要素については、同一符号を付してその説明を省略し、相違点のみを説明する。この高温側乾燥装置200では、上記成膜液乾燥装置5から吸引・不活性ガスの導入に係る機構を省略した構成とされている。具体的には、成膜液乾燥装置5における容器10に代えて、上述した本体部11に形成された環状スリット18及びエア吸引孔19を省略した構成の本体部211と、上述した蓋体20に形成されたガス供給孔22を省略した構成の蓋体220とを備える容器210が用いられている。また、真空ポンプ40及び圧調整バルブ41、不活性ガス供給源42、リーク量調整バルブ43が省略されている。ここで、減圧下の乾燥処理は、極めて外界の影響を受け易い乾燥初期状態でのみ有効なので、高温側乾燥装置200側では、吸引・不活性ガスの導入に係る機構を省略しても問題はない。さらに、加熱ヒータ30の制御を行う制御部35も省略されている。
【0078】
この高温側乾燥装置200では、常時、加熱ヒータ30がオン状態とされており、基板1が上記所定の乾燥温度よりも高い乾燥温度環境下で収容保持される。
【0079】
基板搬送手段300は、周知の基板搬送ロボットにより構成されており、低温側乾燥装置100側において、蓋体20が開いた状態で、当該低温側乾燥装置100内に収容保持された基板1を保持して、これを高温側乾燥装置200側に搬送し、高温側乾燥装置200側において、蓋体220が開いた状態で、基板1を高温側乾燥装置200に収容配置する。
【0080】
この基板搬送手段300の動作制御は、タイマ回路351を内蔵した制御部350により行われる。
【0081】
制御部350は、上述した制御部35と同様に、一般的なマイクロコンピュータにより構成されており、少なくとも、乾燥処理の途中で、基板1を低温側乾燥装置100側から高温側乾燥装置200側に搬送するように、前記基板搬送手段300の動作制御を行う。
【0082】
本実施の形態では、制御部350は、タイマ回路36により乾燥処理が開始した後の経過時間が計時され、乾燥処理開始から予め設定された所定時間経過後に、基板1を低温側乾燥装置100側から高温側乾燥装置200側に搬送する。
【0083】
<成膜液乾燥装置の動作>
この成膜液乾燥装置による動作を説明する。
【0084】
まず、レジスト液を塗布した基板1が低温側乾燥装置100内に搬送される。低温側乾燥装置100においては、比較的低温下での乾燥が行われる。即ち、上記第1の実施の形態において説明した図4に示されるフローチャートのうち、ステップS1〜ステップS3迄の処理が、低温側乾燥装置100において行われる。
【0085】
乾燥処理を開始した後、予め設定されたプレ乾燥時間が経過後すると、基板搬送手段300により、基板1を低温側乾燥装置100側から高温側乾燥装置200側に搬送する。即ち、図4に示されるフローチャートのうち、加熱ヒータ30をオンにして温度上昇させるステップS4の代りに、基板1を高温側乾燥装置200に移し換える動作が行われる。
【0086】
なお、処理開始基準時、プレ乾燥時間については、上記第1の実施の形態で説明したのと同様に設定される。
【0087】
高温側乾燥装置200側では、加熱ヒータ30が常時オンされて、比較的高い乾燥温度に設定されている。そして、基板1が高温側乾燥装置200内に搬送されると、比較的高い乾燥温度下で、基板1の乾燥が行われ、基板1の搬送後、予め設定された完全乾燥時間が経過すると、高温側乾燥装置200側より基板1が取出され、レジスト液の乾燥処理が終了する。即ち、図4に示されるフローチャートのうち、ステップS5,S6の処理が、高温側乾燥装置200において行われる。
【0088】
なお、ここでの乾燥温度、完全乾燥時間については、上記第1の実施の形態において説明したのと同様にして設定される。
【0089】
以上のように構成された第2の実施の形態に係る成膜液乾燥装置によっても、成膜液乾燥処理の途中までは、比較的低温下で乾燥が行われ、その後、比較的高温下で乾燥が行われるため、基板上に塗布された成膜液を、乾燥後の膜厚が可及的に均一なものとなるように、可及的に短時間で乾燥できる。
【0090】
また、低温側乾燥装置100側では、容器10内の気体を吸引することにより、大気圧よりも減圧した条件下で、乾燥を行っているため、より短時間で乾燥させることができる。
【0091】
さらに、低温側乾燥装置100側では、容器10内の気体を吸引する一方で、容器10内に外部からの気体を導入しているため、当該容器10内でレジスト液の溶媒が蒸発して飽和状態に近づいた気体を外部からの気体に入換えることができるため、この点からもより短時間で乾燥を行える。
【0092】
特に、上記第1の実施の形態では、繰返し基板1の乾燥処理を行う場合に、加熱ヒータ30等が冷却するのを待つ必要があったが、この第2の実施の形態では、比較的低温で乾燥を行う低温側乾燥装置100と比較的高温で乾燥を行う高温側乾燥装置200とを分けているため、そのような冷却時間が不要であり、複数の基板1に対して迅速な乾燥処理を行える。
【0093】
<第2の実施の形態の変形例>
なお、本第2の実施の形態に係る成膜液乾燥装置において、第1の実施の形態に係る変形例と同様に、図8に示す変形例の成膜液乾燥装置のように、基板1の周辺気圧の変動に応じて、基板1を低温側乾燥装置100側から高温側乾燥装置200側に搬送するタイミングを制御するようにしてもよい。
【0094】
即ち、この成膜液乾燥装置では、低温側乾燥装置100側にその内部の収容空間13内の気圧を検出可能な気圧検出部144Bが設けられ、この気圧検出部144Bからの検出信号が制御部350Bに出力される。気圧検出部144Bは、収容空間13内の気圧を検出することで、基板1の周辺気圧を検出する。
【0095】
制御部350Bは、その検出信号に基づいて基板搬送手段300による搬送タイミングを制御する。具体的には、制御部350Bは、気圧が予め設定されたしきい値を下回ったとき、又は、その気圧の減少速度が予め設定された速度を上回ったときに、基板搬送手段300を動作させて、基板1を高温側乾燥装置200に搬送する。
【0096】
この場合でも、上記第2の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【0097】
また、加えて、容器10内の気圧変動に応じて乾燥温度を上昇させているため、レジスト液の塗布状況や、容器10の雰囲気温度等の乾燥条件が変動等に対応して、適切な乾燥処理を行える。
【0098】
また、上記低温側乾燥装置100と高温側乾燥装置200との少なくとも一方側において、容器10,210を複数設け、それぞれの乾燥温度を違えて、基板1を低温側のものから高温側のものへ順次移載していって、徐々に基板1を乾燥させる温度を上昇させていくようにしてもよい。
【0099】
{その他の変形例}
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。
【0100】
例えば、基板1として、半導体ウエハを例示したが、その他、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等であってもよい。
【0101】
また、基板1に塗布される成膜液としては、レジスト液の他、層間絶縁材料、低誘電体材料、強誘電体材料、配線材量、有機金属材料、金属ペースト等であってもよい。
【0102】
また、基板1に成膜液がスキャン塗布法により塗布されたものに限られず、その他、成膜液が基板1に塗布され液状のまま残っているものに適用できる。
【0107】
【発明の効果】
以上のように構成された請求項1記載の成膜液乾燥装置によると、成膜液乾燥処理の途中までは、低温側乾燥装置において比較的低温下で乾燥が行われるため、乾燥処理における成膜液の熱対流が防止され、乾燥後の膜厚を可及的に均一なものとすることができる。また、成膜液乾燥処理の途中で、乾燥がある程度進んで熱対流が生じ難くなくなる頃に、高温側乾燥装置において比較的高温下で乾燥を行うため、可及的に短時間で乾燥させることができる。
【0108】
特に、基板の周辺気圧の変動に応じて基板を前記高温側乾燥装置まで搬送するタイミングを制御しているため、成膜液の塗布状況や乾燥条件の変動等に対応して、適切な乾燥処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係る成膜液乾燥装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図2】同上の成膜液乾燥装置の容器の本体部を示す平面図である。
【図3】同上の成膜液乾燥装置の容器の開放状態を示す断面図である。
【図4】同上の成膜液乾燥装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】第1の実施の形態に係る成膜液乾燥装置の変形例を示す概略断面図である。
【図6】吸引開始後における時間と気圧の変化を示す図である。
【図7】この発明の第2の実施の形態に係る成膜液乾燥装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図8】発明の第2の実施の形態に係る成膜液乾燥装置の変形例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 基板
5,5B 成膜液乾燥装置
10 容器
11 本体部
13 収容空間
19 エア吸引孔
20 蓋体
22 ガス供給孔
30 加熱ヒータ
35,35B 制御部
36 タイマ回路
40 真空ポンプ
42 不活性ガス供給源
44B 気圧検出部
100 低温側乾燥装置
144B 気圧検出部
200 高温側乾燥装置
210 容器
211 本体部
220 蓋部
300 基板搬送手段
350 制御部
350B 制御部
351 タイマ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for drying a film forming solution such as a resist solution applied on a substrate such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
As one of film formation techniques in a semiconductor manufacturing apparatus, there is a technique based on a scan coating method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-077326.
[0003]
The scan coating method is applied, for example, when a resist solution is applied to a substrate such as a semiconductor wafer. The resist solution is ejected linearly from the nozzle by moving the nozzle relative to the substrate. Is to be applied to the substrate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to such a scan coating method, the resist solution applied on the substrate remains liquid. The wafer coated with the resist solution is usually transferred to the next baking step. However, if the resist solution remains in a liquid state, the resist solution may flow during transportation, or the resist solution may become organic during the baking process. Problems such as a large amount of solvent occur.
[0005]
For this reason, it is necessary to evaporate excess solvent and dry the resist solution after performing scan coating and before baking processing. (By the way, if the resist solution is applied by spin coating, the substrate is rotated. To dry the resist solution.)
[0006]
However, if the resist solution is dried in a room temperature atmosphere, the time required for the drying process becomes long.
[0007]
On the other hand, when the resist solution is dried in a predetermined high-temperature atmosphere, the time required for the drying process is shortened, but the resist solution is convected by heat on the substrate surface, resulting in a non-uniform film thickness after drying.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to dry a film forming liquid that can be dried in as short a time as possible so that the film thickness after drying is as uniform as possible. Equipment It is to provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 A film forming liquid drying apparatus for drying a film forming liquid applied to a substrate, comprising: a low temperature side drying apparatus having a substrate holding means for holding the substrate under a predetermined drying temperature environment; and the predetermined drying temperature. A high temperature side drying device having a substrate holding means for holding the substrate in a high drying temperature environment, a substrate transfer means for transferring the substrate held on the low temperature side drying device side to the high temperature side drying device, and a substrate, Transport control means for causing the substrate transport means to perform an operation of transporting the substrate to the high temperature side drying apparatus during the drying process after being held on the low temperature side drying apparatus side, and the low temperature side drying The apparatus further includes an atmospheric pressure detection unit that can detect the atmospheric pressure around the substrate, which varies according to the degree of drying of the film forming solution, and the transfer control unit is configured to detect the substrate based on the atmospheric pressure detection signal from the atmospheric pressure detection unit. The high temperature side And it controls the timing for conveying to 燥 device.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
In each of the following embodiments, the film forming liquid drying apparatus and the film forming liquid drying method were applied to an apparatus for drying a resist liquid applied to a substrate such as a semiconductor wafer and a method for drying the resist liquid. An example will be described.
[0022]
{First embodiment}
<Overall configuration of film forming liquid drying apparatus>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the entire film forming
[0023]
The film-forming
[0024]
The
[0025]
FIG. 2 is a plan view of the
[0026]
A plurality of
[0027]
When the
[0028]
In the present embodiment, the
[0029]
Further, a push-up
[0030]
Further, an
[0031]
A
[0032]
The
[0033]
That is, the upper portion of the
[0034]
Furthermore, a
[0035]
The opening / closing operation of the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
In addition, the aspect in which the
[0039]
The control unit 35 controls the entire apparatus, and includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and is configured by a general microcomputer that performs a predetermined arithmetic operation using a software program stored in advance.
[0040]
The control unit 35 controls a series of operations described later. At least during the drying process described later, the
[0041]
In the present embodiment, the control unit 35 includes a
[0042]
<Operation of film forming liquid drying device>
Next, the operation of the film forming
[0043]
First, after a resist solution is applied to the
[0044]
Thereafter, as shown in step S2, the
[0045]
When a preset pre-drying time has elapsed after starting the drying process, the
[0046]
Here, the time of starting the drying process is based on the time of a predetermined processing operation performed along with the start of the drying process. For example, the time when the
[0047]
In addition, the pre-drying time is such that the resist solution is dried to some extent, and even after drying in a relatively high temperature atmosphere, the film thickness after drying is non-uniform due to the thermal convection of the resist solution on the surface of the
[0048]
That is, when the drying of the resist solution on the surface of the
[0049]
The increased drying temperature in step S4 is set to be lower than the flash temperature of the resist solution.
[0050]
In step S4, after increasing the drying temperature, as shown in step S5, when the preset complete drying time has elapsed, the suction by the
[0051]
This complete drying time is the time necessary for the drying to proceed to such an extent that when the
[0052]
Finally, in step S6, when the
[0053]
The
[0054]
According to the film forming
[0055]
In addition, by sucking the gas in the
[0056]
Furthermore, since the gas from the outside is introduced into the
[0057]
<Modification of the first embodiment>
In the first embodiment, the drying temperature is increased after the pre-drying time has elapsed after the start of the drying process. However, as in the film forming solution drying apparatus 5B of the modification shown in FIG. The drying temperature may be controlled in accordance with the fluctuations.
[0058]
That is, the film-forming liquid drying apparatus 5B includes an atmospheric
[0059]
A
[0060]
This principle will be described with reference to FIG. A broken line in FIG. 6 indicates a change in atmospheric pressure when suction is performed in the
[0061]
As shown in the figure, when suction is performed in a state where the
[0062]
On the other hand, if the suction is performed in a state where the
[0063]
That is, when the
[0064]
Here, at time t2 to t3, the atmospheric pressure falls below a predetermined threshold value P1, or the atmospheric pressure suddenly decreases, so that the decreasing rate of the atmospheric pressure becomes larger than the predetermined speed.
[0065]
Therefore, in the film forming solution drying apparatus 5B according to this modification, the
[0066]
Even in this case, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained.
[0067]
In addition, since the drying temperature is increased in accordance with the atmospheric pressure fluctuation in the
[0068]
In the first embodiment and the modifications thereof, the drying temperature is increased only once during the drying process. However, as the drying process proceeds (for example, as the time elapses or the atmospheric pressure is increased). The drying temperature may be increased gradually or stepwise in multiple steps.
[0069]
Further, immediately after the start of the drying process, the drying temperature may be raised from room temperature as long as the resist solution applied to the
[0070]
{Second Embodiment}
Next, a film forming liquid drying apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0071]
FIG. 7 is a schematic view showing the entire film forming liquid drying apparatus.
[0072]
As shown in the figure, this film-forming liquid drying apparatus includes a low-temperature
[0073]
The low temperature
[0074]
Constituent elements that are the same as the constituent elements of the film-forming
[0075]
In the low temperature
[0076]
Further, the high temperature
[0077]
Constituent elements that are the same as the constituent elements of the film-forming
[0078]
In the high temperature
[0079]
The substrate transfer means 300 is configured by a well-known substrate transfer robot, and holds the
[0080]
The operation control of the substrate transfer means 300 is performed by a
[0081]
The
[0082]
In the present embodiment, the
[0083]
<Operation of film forming liquid drying device>
The operation of this film forming liquid drying apparatus will be described.
[0084]
First, the
[0085]
When a preset pre-drying time has elapsed after starting the drying process, the substrate transport means 300 transports the
[0086]
The pre-drying time and the processing start reference time are set in the same manner as described in the first embodiment.
[0087]
On the high temperature
[0088]
Here, the drying temperature and the complete drying time are set in the same manner as described in the first embodiment.
[0089]
Also with the film forming liquid drying apparatus according to the second embodiment configured as described above, drying is performed at a relatively low temperature until the middle of the film forming liquid drying process, and thereafter at a relatively high temperature. Since the drying is performed, the film-forming solution applied on the substrate can be dried in as short a time as possible so that the film thickness after drying becomes as uniform as possible.
[0090]
Further, on the low temperature
[0091]
Further, on the low temperature
[0092]
In particular, in the first embodiment, when the drying process of the
[0093]
<Modification of Second Embodiment>
Note that, in the film-forming liquid drying apparatus according to the second embodiment, as in the film-forming liquid drying apparatus according to the modification shown in FIG. The timing at which the
[0094]
That is, in this film forming liquid drying apparatus, an atmospheric
[0095]
The
[0096]
Even in this case, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
[0097]
In addition, since the drying temperature is increased in accordance with the atmospheric pressure fluctuation in the
[0098]
In addition, a plurality of
[0099]
{Other variations}
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples.
[0100]
For example, although the semiconductor wafer is illustrated as the
[0101]
In addition to the resist solution, the film forming solution applied to the
[0102]
Further, the present invention is not limited to the one in which the film forming solution is applied to the
[0107]
【The invention's effect】
According to the film-forming-liquid drying apparatus of
[0108]
In particular, the base Since the timing of transporting the substrate to the high-temperature side drying device is controlled according to fluctuations in the atmospheric pressure around the plate, appropriate drying processing can be performed in response to fluctuations in the coating solution application conditions and drying conditions. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an overall configuration of a film forming liquid drying apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a main body portion of a container of the above-described film forming liquid drying apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an open state of the container of the above-described film forming liquid drying apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the above-described film forming liquid drying apparatus.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the film forming liquid drying apparatus according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing changes in time and atmospheric pressure after the start of suction.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of a film forming liquid drying apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the film forming liquid drying apparatus according to the second embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
5,5B Film forming liquid drying equipment
10 containers
11 Body
13 accommodation space
19 Air suction hole
20 Lid
22 Gas supply hole
30 Heating heater
35, 35B control unit
36 Timer circuit
40 Vacuum pump
42 Inert gas source
44B Barometric pressure detector
100 Low temperature drying equipment
144B Barometric pressure detector
200 High temperature side dryer
210 containers
211 Body
220 Lid
300 Substrate transfer means
350 Controller
350B control unit
351 Timer circuit
Claims (1)
所定の乾燥温度環境下で基板を保持する基板保持手段を有する低温側乾燥装置と、 A low temperature side drying apparatus having substrate holding means for holding the substrate under a predetermined drying temperature environment;
前記所定の乾燥温度よりも高い乾燥温度環境下で基板を保持する基板保持手段とを有する高温側乾燥装置と、 A high-temperature side drying device having substrate holding means for holding the substrate under a drying temperature environment higher than the predetermined drying temperature;
前記低温側乾燥装置側に保持された基板を前記高温側乾燥装置まで搬送する基板搬送手段と、 Substrate transport means for transporting the substrate held on the low temperature side drying device side to the high temperature side drying device;
基板が前記低温側乾燥装置側に保持された後の乾燥処理の途中で、前記基板搬送手段に、基板を前記高温側乾燥装置まで搬送させる動作を行わせる搬送制御手段と、を備え、 In the middle of the drying process after the substrate is held on the low-temperature side drying apparatus side, the substrate transporting means is provided with a conveyance control means for performing an operation of conveying the substrate to the high-temperature side drying apparatus,
前記低温側乾燥装置は、前記成膜液の乾燥度合に応じて変動する、基板の周辺気圧を検出可能な気圧検出手段をさらに備え、 The low temperature side drying apparatus further includes an atmospheric pressure detection means that can detect the atmospheric pressure around the substrate, which varies depending on the degree of drying of the film forming solution,
搬送制御手段は、前記気圧検出手段からの気圧検出信号に基づいて、基板を前記高温側乾燥装置まで搬送するタイミングを制御する、成膜液乾燥装置。 The transfer control means controls the timing for transferring the substrate to the high temperature side drying apparatus based on the atmospheric pressure detection signal from the atmospheric pressure detection means.
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