JP4879304B2 - 減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、被処理基板上に形成された塗布液の膜（塗布膜）に減圧状態で乾燥処理を施す減圧乾燥装置および減圧乾燥方法に関する。

たとえばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造のフォトリソグラフィー工程においては、ガラス基板等の被処理基板上に塗布したレジスト液の塗布膜をプリベーキングに先立って適度に乾燥させるために減圧乾燥装置が用いられている。

従来の代表的な減圧乾燥装置は、たとえば特許文献１に記載されるように、上面が開口しているトレーまたは底浅容器型の下部チャンバと、この下部チャンバの上面に気密に密着または嵌合可能に構成された蓋状の上部チャンバとを有している。下部チャンバの中にはステージが配設されており、このステージ上に基板を水平に載置してから、チャンバを閉じて（上部チャンバを下部チャンバに密着させて）減圧乾燥処理を行う。

この種の減圧乾燥処理では、下部チャンバの底に設けた排気口を通じて外の真空ポンプによりチャンバ内の真空排気を行う。この真空排気により、チャンバ内の圧力がそれまでの大気圧状態から減圧状態に変わり、この減圧状態の下で基板上のレジスト塗布膜から溶剤（シンナー）が蒸発し、レジスト塗布膜の表面に変質層（固い層）が形成される。そして、減圧乾燥を開始してから一定時間が経過した時点で、あるいは設定圧力に到達した時点で、減圧乾燥処理を終了させる。このために、下部チャンバ内の隅に設けたパージポートより不活性ガス（たとえば窒素ガスあるいはエア）を噴出または拡散放出させ、チャンバ内の圧力を大気圧に戻す。この後、上部チャンバを持ち上げてチャンバを開け、基板を搬出する。

特開２０００−１８１０７９

最近、上記のようなレジスト塗布膜の減圧乾燥においては、減圧乾燥処理の最中に基板の上で不活性ガスを一方向に流して、減圧乾燥を促進させ、それによって処理時関の短縮化を図るだけでなく、レジスト表面に形成される変質層を一層固くして現像後のレジストパターンの残膜率を高める技法が注目されている。この技法に対応すべく、減圧乾燥処理の最中に基板の上で不活性ガスを一方向に流せるように構成した減圧乾燥装置が開発されている。

しかしながら、レジストパターンの残膜率とパターン断面形状および線幅との間には相関関係があり、残膜率が高いほどレジストパターンの肩部が張って線幅は狭くなり、残膜率が低いほどレジストパターンの肩部が落ちて線幅は逆テーパ状に広くなる。通常、デバイスの微細化には残膜率の高い前者のパターン特性が望ましいが、多層配線構造で配線を交叉させるときは残膜率の低い後者のパターン特性が好まれることもある。したがって、デバイスの仕様等に応じて残膜率の高い減圧乾燥処理もしくは残膜率の低い減圧乾燥処理のいずれかが選択される。どちらが選択されても、減圧乾燥処理後のレジスト塗布膜が所望の膜質特性を面内均一に帯びるような装置性能を求められる。

本発明は、上記のような従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、被処理基板上の塗布膜に対する減圧乾燥処理を急速に行うプロセスと緩慢に行うプロセスとの選択的な切り換えを可能とし、かつどちらのプロセスでも所望の膜質特性が基板上で面内均一に得られるようにする減圧乾燥装置および減圧乾燥方法を提供する。

本発明の第１の観点における減圧乾燥装置は、被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥装置であって、基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、 水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャンバ内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部と、前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの一部が前記載置部に載置されている前記基板の下を通過することなく不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとの間で切り換え可能な気流制御部とを有する。
本発明の第２の観点における減圧乾燥装置は、被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥装置であって、基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、 水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャンバ内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部と、前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとの間で切り換え可能な気流制御部とを具備し、前記気流制御部は、前記第１の方向と直交する水平な第２の方向において前記チャンバの側壁の内側で前記載置部の両側に配置される第１の仕切板と、前記第１の仕切板を、前記第１のモード用の第１の高さ位置と、前記第２のモード用の第２の高さ位置との間で昇降移動させる第１の昇降機構とを有する。

本発明の第１の観点における減圧乾燥方法は、基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャン内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部とを有する減圧乾燥装置を用いて、被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥方法であって、前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの一部が前記載置部に載置されている前記基板の下を通過することなく不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと、不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとを選択的に切り換える。
本発明の第２の観点における減圧乾燥方法は、基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャン内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部とを有する減圧乾燥装置を用いて、被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥方法であって、前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと、不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとを選択的に切り換え、前記第１の方向と直交する水平な第２の方向において前記チャンバの側壁の内側で前記載置部の両側に配置される第１の仕切板を使用し、前記第１の仕切板の高さ位置を、前記第１のモード用の第１の高さ位置と、前記第２のモード用の第２の高さ位置との間で切り換える。

本発明によれば、気流制御部が第１のモードを選択したときは、減圧乾燥処理中に第１の給気ポートよりチャンバ内に供給された不活性ガスの一部が載置部に載置されている基板の下を通過することなく不活性ガスの多く（好ましくは大部分）が載置部および基板の上で一方向に流れ、基板上の塗布膜から揮発する溶剤が速やかに不活性ガスの気流に運ばれるため、減圧乾燥が促進され、急速・短時間の減圧乾燥処理が可能であり、しかも基板上の塗布膜の膜質特性に対する急速減圧乾燥の効果を面内均一に得ることができる。

また、気流制御部が第２のモードを選択したときは、チャンバ内で、特に載置部および基板周りで、不活性ガスの気流に規制がかからないので、減圧乾燥処理の開始直後の真空引きや減圧乾燥処理の終了時のパージングを効率よく行えるだけでなく、減圧乾燥処理中に基板上に一方向の気流を形成せずにチャンバ内に不活性ガスを供給することも可能である。これによって、緩慢・長時間の減圧乾燥プロセスも安定・良好に実施可能であり、基板上の塗布膜の膜質特性に対する緩慢減圧乾燥の効果を面内均一に得ることができる。

本発明の減圧乾燥装置または減圧乾燥方法によれば、上記のような構成および作用により、被処理基板上の塗布膜に対する減圧乾燥処理を急速に行うプロセスと緩慢に行うプロセスとの選択的な切り換えを可能とし、かつどちらの減圧乾燥プロセスでも基板上で所望の膜質特性を面内均一に得ることができる。

一実施形態におけるＦＰＤ製造用のレジスト塗布装置の構成を示す一部分解側面図である。 上記レジスト塗布装置の構成を示す平面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットにおける給気システムの一構成例を示す図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットにおける排気システムの一構成例を示す図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるチャンバ内部の構成を示す一部断面平面図である。 気流制御部で第１のモードを選択しているときの図５のＩ−Ｉ線についての縦断面図である。 気流制御部で第２のモードを選択しているときの図５のＩ−Ｉ線についての縦断面図である。 気流制御部で第１のモードを選択しているときの図５のII−II線についての縦断面図である。 気流制御部で第２のモードを選択しているときの図５のII−II線についての縦断面図である。 減圧乾燥処理の開始直後のチャンバ内の各部および気流の状態を示す平面図である。 減圧乾燥処理の開始直後のチャンバ内の各部および気流の状態を示す縦断面図である。 減圧乾燥処理中に第１のモードを選択した場合のチャンバ内の各部および気流の状態を示す平面図である。 減圧乾燥処理中に第１のモードを選択した場合のチャンバ内の各部および気流の状態を示す縦断面図である。 基板上のクリアランス調整に対する気流制御部の対応を示す縦断面図である。 減圧乾燥処理中に第２のモードでチャンバ内に不活性ガスを供給する場合の選択した場合の各部および気流の状態を示す平面図である。 減圧乾燥処理の終了時にチャンバ内を不活性ガスでパージングする際の各部および気流の状態を示す縦断面図である。 ブロック構造のステージとリフトピンを用いる実施形態の装置構成および作用を示す一縦断面図である。 ブロック構造のステージとリフトピンを用いる実施形態の装置構成および作用を示す別の縦断面図である。 ステージの下に排気ポートを設ける実施形態の装置構成を示す平面図である。 ステージの下に排気ポートを設ける実施形態の装置構成および作用を示す縦断面図である。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１および図２に、本発明の減圧乾燥装置または減圧乾燥方法の適用可能なＦＰＤ製造用のレジスト塗布装置の一構成例を示す。

このレジスト塗布装置は、支持台１０の上に、レジスト塗布部１２と、減圧乾燥ユニット１４とを併設している。減圧乾燥ユニット１４は、本発明の一実施形態による減圧乾燥装置である。

支持台１０上で、レジスト塗布部１２および減圧乾燥ユニット１４の両側には一対のガイドレール１６が設けられ、一対の搬送アーム１８がガイドレール１６上を水平なＸ方向で平行移動して被処理基板たとえば矩形のガラス基板Ｇを搬送できるようになっている。

レジスト塗布部１２は、基板Ｇ上にスピンレスの平流し方式でレジスト液Ｒを塗布するために、支持台１０の上を搬送方向（Ｘ方向）と直交する水平なＹ方向に横断するブリッジ構造のノズル支持体２０を設け、このノズル支持体２０にＹ方向に延びる長尺型のスリットノズル２２を取り付けている。

レジスト塗布処理を行う時は、搬送アーム１８が基板Ｇを水平に保持しながらノズル支持体２０の下を一定速度でＸ方向に通過するのに合わせて、レジスト液供給部（図示せず）よりレジスト液Ｒが所定の流量でスリットノズル２２に給送され、スリットノズル２２の吐出口から基板Ｇ上にレジスト液Ｒが帯状に供給される。これにより、基板Ｇ上には搬送方向の前端部から後端部に向かってあたかも絨毯を敷くように一定の膜厚でレジスト液Ｒの塗布膜が形成される。

このレジスト塗布装置においては、上記のようにレジスト塗布部１２でレジスト液Ｒを塗布されたばかりの基板Ｇがそのまま搬送アーム１８によって隣の減圧乾燥ユニット１４へ搬入される。

減圧乾燥ユニット１４は、図１に示すように、チャンバ本体を構成する固定構造の下部チャンバ２４と上蓋を構成する可動の上部チャンバ２６とを有し、たとえば昇降手段を有するチャンバ開閉機構２８により上部チャンバ２６を上げ下げして、下部チャンバ２４に対する密着（チャンバ密閉）と分離（チャンバ解放）を切り替えられるようにしている。

レジスト塗布部１２からの基板Ｇを搬入する時は、図１に示すように、上部チャンバ２６を持ち上げてチャンバ解放とする。そして、下部チャンバ２４の中央部に設けられている矩形のステージ（載置部）３０の上に基板Ｇが載置されると、上部チャンバ２６を下してチャンバ密閉状態にする。

このレジスト塗布部１２においては、後述するように、基板Ｇ上のレジスト塗布膜に関して高残膜率（たとえば残膜率９９％以上）の膜質特性を得るのに適している急速な短時間の減圧乾燥プロセスと、低残膜率（たとえば残膜率９５％以下）の膜質特性を得るのに適している緩慢な長時間の減圧乾燥プロセスのいずれも選択的に実施可能であり、どちらの減圧乾燥プロセスを選択しても、所望のレジスト膜質特性が面内均一に得られるようになっている。

減圧乾燥ユニット１４で１回（基板１枚分）の減圧乾燥処理が終了すると、チャンバ開閉機構２８が上部チャンバ２６を持ち上げてチャンバ解放状態とし、そこに搬送アーム１８がアクセスしてステージ３０より処理済みの基板Ｇを受け取って搬出し、次工程のプリベーキングを行うプリベーキングユニット（図示せず）へ基板Ｇを搬送するようになっている。

以下に、減圧乾燥ユニット１４の詳細な構成および作用を説明する。

下部チャンバ２４は、図２に示すように、平面視で矩形に構成されている。この下部チャンバ２４の内側には、その四辺のチャンバ壁部２４(1)，２４(2)，２４(3)，２４(4)にそれぞれ隣接して４個（あるいは４組）の給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3)，３２(4)が設けられるとともに、四隅に４個（あるいは４組）の排気ポート３４(1)，３４(2)，３４(3)，３４(4)が設けられている。

図３に、この減圧乾燥ユニット１４における給気システムの一例を示す。給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3)，３２(4)は、不活性ガスタンク３６および送風機（またはコンプレッサ）３８を有する共通の不活性ガス供給源４０にそれぞれガス供給管４２(1)，４２(2)，４２(3)，４２(4)を介して接続されている。ガス供給管４２(1)，４２(2)，４２(3)，４２(4)の途中には、流量調整弁４４(1)，４４(2)，４４(3)，４４(4)および開閉弁４６(1)，４６(2)，４６(3)，４６(4)がそれぞれ設けられている。使用される不活性ガスは、たとえば窒素ガスである。

図４に、この減圧乾燥ユニット１４における排気システムの一例を示す。排気ポート３４(1)，３４(2)，３４(3)，３４(4)は、真空ポンプ４８および圧力制御弁５０を有する共通の排気装置５１にそれぞれ排気管５２(1)，５２(2)，５２(3)，５２(4)を介して接続されている。ガス供給管５２(1)，５２(2)，５２(3)，５２(4)の途中には、開閉弁５４(1)，５４(2)，５４(3)，５４(4)がそれぞれ設けられている。

図５〜図７に、この減圧乾燥ユニット１４の主たる特徴部分である気流制御部の構成を示す。図５は下部チャンバ２４内の構成を示す一部断面平面図、図６Ａおよび図６Ｂは図５のＩ−Ｉ線についての縦断面図、図７Ａおよび図７Ｂは図５のII−II線についての縦断面図である。

図５において、気流制御部６０は、Ｙ方向において下部チャンバ２４の相対向する側壁２４(2)，２４(4)の内側でステージ３０の両側（好ましくはステージ３０にできるだけ近接した位置）に配置される第１の仕切板（または隔壁）６２Ａ，６２Ｂと、この第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂを図６Ａに示す第１の高さ位置と、図６Ｂに示す第２の高さ位置との間で昇降移動させる第１の昇降機構６４とを有している。

第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂは、図５に示すように、Ｘ方向において、ステージ３０の片側（図の左側）に設けられている給気ポート３２(1)の近くの位置、つまりチャンバ壁部２４(1)に殆ど接する位置からステージ３０の反対側（右側）の給気ポート３２(3)および排気ポート３４(3)，３４(4)の手前の位置まで延びている。また、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂは、鉛直方向（Ｚ方向）において、好ましくは、下部チャンバ２４の底面から上部チャンバ２６の下面（天井）に達するサイズを有している。

そして、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂは、第１の高さ位置では下部チャンバ２４の底面から上部チャンバ２６の下面（チャンバ天井）に達する高さか、またはその近くの高さまで鉛直方向に突出し（図６Ａ）、第２の高さ位置では第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂの上端が下部チャンバ２４の底面に近い高さか、またはそれよりも低い高さに沈むようになっている（図６Ｂ）。下部チャンバ２４の底壁には、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ第２の高さ位置に沈ませる（退避させる）ための凹部６５Ａ，６５Ｂが形成されている。

第１の昇降機構６４は、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂの下端にそれぞれ接続された鉛直方向に延びる各１本または各複数本の支持棒６６Ａ，６６Ｂと、これらの支持棒６６Ａ，６６Ｂを平行に支持する水平な支持板６８と、この水平支持板６８に昇降駆動軸７０を介して結合された昇降アクチエータ７２とを有している。昇降アクチエータ７２は、たとえばエアシリンダまたは電動リニアモータからなる。支持棒６６Ａ，６６Ｂは、下部チャンバ２４の底壁を上下移動可能に貫通し、シール部材７４によって真空封止されている。

さらに、気流制御部６０は、図５に示すように、ステージ３０の周囲または傍らに配置される横断面コ字状の第２の仕切板（または隔壁）７６と、この第２の仕切板７６を図６Ａまたは図７Ａに示す第３の高さ位置と図６Ｂまたは図７Ｂに示す第４の高さ位置との間で昇降移動させる第２の昇降機構７８とを有している。

第２の仕切板７６は、ステージ３０の第１の給気ポート３２(1)と対向する図の左側の傍らでＹ方向に延びる第１の平板部７６ａと、ステージ３０の第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂと対向する図の上側および下側の傍らでＸ方向に延びる第２の平板部７６ｂ，７６ｃとを有する。ステージ３０の反対側（図の右側）を第２の仕切板７６で仕切る構成も可能ではあるが、ステージ３０下の空間の排気性の観点からこの実施形態のように解放する構成が好ましい。

そして、第２の仕切板７６は、第３の高さ位置では下部チャンバ２４の底面からステージ３０に載置されている基板Ｇの裏面（下面）に接する高さか、またはその近くの高さまで鉛直方向に突出し（図６Ａ、図７Ａ）、第４の高さ位置ではその上端が下部チャンバ２４の底面に近い高さかまたはそれよりも低い高さに沈むようになっている（図６Ｂ、図７Ｂ）。下部チャンバ２４の底壁には、第２の仕切板７６を第４の高さ位置に沈ませる（退避させる）ための凹部８０が形成されている。

なお、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂと第２の仕切板７６の第２の平板部７６ｂ，７６ｃとの間では、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂが第１の高さにあり、かつ第２の仕切板７６が第３の高さにあるときに、両者が接触しない程度の可及的に小さな隙間を介して近接するのが好ましい。

第２の昇降機構７８は、第２の仕切板７６の下端に接続された鉛直方向に延びる１本または複数本の支持棒８２と、これらの支持棒８２を平行に支持する水平な支持板８４と、この水平支持板８４に昇降駆動軸８６を介して結合された昇降アクチエータ８８とを有している。昇降アクチエータ８８は、たとえばエアシリンダまたは電動リニアモータからなる。支持棒８２は、下部チャンバ２４の底壁を上下移動可能に貫通し、シール部材９０によって真空封止されている。

ステージ３０は、鉛直方向に延びる昇降駆動軸９２を介して昇降アクチエータ９４に結合されており、搬送アーム１８（図１、図２）と基板Ｇの受け渡しを行う時、あるいは減圧乾燥処理におけるチャンバ天井（上部チャンバ２６の下面）との距離またはクリアランスＨを調節するために昇降移動できるようになっている。昇降駆動軸９２は、下部チャンバ２４の底壁を上下移動可能に貫通し、シール部材９６よって真空封止されている。

この実施形態において、図の左側の給気ポート３２(1)が第１の給気ポートであり、他の給気ポート３２(2)，３２(3)，３２(4)は第２の給気ポートである。また、図５に示すように、チャンバ（２４，２６）内で、給気ポート３２(1)と第２の仕切板７６との間の領域が第１の領域［Ｅ₁］であり、この第１の領域［Ｅ₁］を除いた領域、特に給気ポート３２(1)から見て第１および第３の位置にそれぞれ在るときの第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂおよび第２の仕切板７６の陰に位置する全ての領域が第２の領域［Ｅ₂］である。

この減圧乾燥ユニット１４には、各部および全体の動作を制御するメインコントローラ（図示せず）が備わっている。気流制御部６０は、メインコントローラの制御の下で第１および第２の昇降機構６４，７８の昇降動作を制御する局所コントローラ（図示せず）を有してよい。

次に、図８〜図１２につき、この減圧乾燥ユニット１４における気流制御部６０の作用を示す。

気流制御部６０は、上記のような構成を有することにより、図の左側の第１の給気ポート３２(1)より噴出した不活性ガスの大部分がステージ３０および基板Ｇの上を通過して図の右側の排気ポート３４(3)，３４(4)に到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと不活性ガスあるいは他のガスに対する上記のような気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとを選択的に切り換えできるようになっている。

また、この減圧乾燥ユニット１４では、高残膜率の膜質特性を得るのに適している急進な短時間の減圧乾燥プロセスと、低残膜率の膜質特性を得るのに適している緩慢な長時間の減圧乾燥プロセスのいずれも選択的に実施可能である。どちらの減圧乾燥プロセスが選択されても、第２のモードで減圧乾燥処理を開始するのが好ましい。

図８Ａおよび図８Ｂに、減圧乾燥処理を開始した直後のチャンバ（２４，２６）内の状態を示す。好ましくは全ての給気ポート３２(1)〜３２(4)を閉めて、不活性ガスを導入することなく、排気システム（図４）を作動させて、全ての排気ポート３４(1)〜３４(4)を介して真空排気が行われる。図示のように、チャンバ（２４，２６）内に残留している空気、さらには基板Ｇ上のレジスト塗布膜から揮発した溶剤（シンナー）は、チャンバ四隅の排気ポート３４(1)〜３４(4)へ均一な吸引力で引き込まれ、速やかに排出される。もっとも、別の実施例として、この開始直後の真空引きの際に給気ポート３２(1)〜３２(4)を開けて不活性ガスを所定の流量で導入することも可能である。

チャンバ（２４，２６）内に収容されている処理対象の基板Ｇに対して急進・短時間の減圧乾燥プロセスが選択されたときは、減圧乾燥処理が開始されてから所定時間が経過した時点、あるいはチャンバ内の圧力が設定値（たとえば約４００Ｐａ）に達した時点で、図８Ａおよび図８Ｂに示す第２のモードから図９Ａおよび図９Ｂに示す第１のモードに切り換えられる。

この場合、気流制御部６０は、第１の昇降機構６４を作動させて、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂをそれまでの第２の高さ位置から第１の高さ位置まで上昇移動させるとともに、第２の昇降機構７８を作動させて、第２の仕切板７６をそれまでの第４の高さ位置から第３の高さ位置まで上昇移動させる。

さらに、給気システム（図３）において、開閉弁４６(1)が開けられ、他の全ての開閉弁４６(2)，４６(3) ，４６(4)は閉状態に保持される。これにより、チャンバ（２４，２６）内では、第１の給気ポート３２(1)だけが不活性ガスを噴出する。他の給気ポート３２(2)，３２(3) ，３２(4)はいずれも閉じたままである。ここで、給気ポート３２(1)より供給される不活性ガスの流量が設定値（たとえば２０Ｌ（リットル）／min）になるように、流量制御弁４４(1)が調節される。

一方、排気システム（図４）において、開閉弁５４(3)，５４(4)は開状態を維持し、残りの開閉弁５４(1) ，５４(2)は閉状態に切り換えられる。これにより、チャンバ（２４，２６）内では、第１の給気ポート３２(1)から見てステージ３０の反対側に位置する排気ポート３４(3)，３４(4)は排気動作を継続し、給気ポート３２(1)に近い排気ポート３４(1)，３４(2)は排気動作を休止する。ここで、給気ポート３２(1)よりチャンバ内に供給される不活性ガスの流量に応じて、チャンバ内で所定の圧力あるいは排気速度が得られるように圧力制御弁５０が調節される。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第１のモードでは、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂおよび第２の仕切板７６による隔壁作用または気流規制作用により、給気ポート３２(1)より噴き出した窒素ガスの殆どまたは大部分（好ましくは９０％以上）が、ステージ３０および基板Ｇの上をＸ方向に流れ（通過し）、向かい側の排気ポート３４(3)，３４(4)へ吸い込まれる。

このように、減圧乾燥処理の最中に基板Ｇの上を不活性ガスが一方向（Ｘ方向）に好ましくは層流で均一に流れることにより、基板Ｇ上のレジスト塗布膜から揮発した溶剤が気流に乗って速やかに排除され、溶剤の揮発速度が高くなり、ひいてはレジスト表面の変質（固化）が促進され、しかも基板Ｇ上で高残膜率のレジスト膜質特性が面内均一に得られる。こうして、減圧乾燥処理の所要時間は短くて（たとえば約３０秒）で済む。

なお、減圧乾燥処理においては、圧力や不活性ガスの流量だけでなく、基板Ｇとチャンバ天井（２６）との間の距離間隔（クリアランス）Ｈも重要なプロセスパラメータであり、このためにステージ３０の高さ位置を可変することがある。この場合は、図１０に示すように、ステージ３０の高さ位置調整に合わせて、気流制御部６０が第２の仕切板７６の第３の高さ位置を可変調整し、第１のモードでは任意のクリアランスＨに対して常に基板Ｇの下面に第２の仕切板７６の上面が接する程に近接した状態を保つようにする。これによって、給気ポート３２(1)より噴き出した不活性ガスの一部が基板Ｇの下を通過するのを十全に防止することができる。

処理対象の基板Ｇに対して緩慢・長時間の減圧乾燥プロセスが選択されたときは、減圧乾燥処理が開始されてから所定時間が経過した時点、あるいはチャンバ内の圧力が設定値（たとえば約４００Ｐａ）に達した時点で、第２のモードを維持したまま図８Ａおよび図８Ｂの状態から図１１に示すような状態に切り換えられる。

この場合、給気システム（図３）において、全ての開閉弁４６(1)，４６(2)，４６(3) ，４６(4)が開けられる。これにより、チャンバ（２４，２６）内では、全ての給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3) ，３２(4)が不活性ガスを噴出する。ただし、流量調整弁４４(1) ，４４(2)，４４(3) ，４４(4)が調節され、不活性ガスの供給流量は少な目（たとえば２Ｌ／min）に設定される。また、給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3) ，３２(4)の吐出流量を均一にするのが好ましい。

一方、排気システム（図４）においては、開閉弁５４(1)，５４(2) ，５４(3) ，５４(4)をすべて開状態に維持し、全ての排気ポート３４(1) ，３４(2)，３４(3) ，３４(4)に排気を継続させる。ただし、給気ポート３２(1) ，３２(2)，３２(3) ，３２(4)より供給される不活性ガスの流量に合わせて、チャンバ内で所定の圧力が維持されるように圧力制御弁５０が調節される。また、給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3) ，３２(4)の吐出流量はステージ３０上の基板Ｇに対して均一にするのが好ましい。

このように、減圧乾燥処理中に第２のモードで全ての給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3) ，３２(4)が開（オン）状態でステージ３０上の基板Ｇに向けて不活性ガスを均一かつ小流量で吐出し、かつ全ての排気ポート３４(1) ，３４(2)，３４(3) ，３４(4)が開（オン）状態で排気を行うようにした場合は、チャンバ内に供給された不活性ガスの多くが基板Ｇないしステージ３０の下や周囲を流れて排気されやすく、基板Ｇの上で気流、特に一方向の気流が形成されることは殆どない。このため、基板Ｇのレジスト塗布膜より揮発した溶剤は付近に滞留しやすく、揮発速度は抑えられる。これにより、減圧乾燥によるレジスト表面の変質（固化）が緩慢になり、基板Ｇ上で低残膜率のレジスト膜質特性が面内均一に得られる。また、減圧乾燥処理の所要時間は長くなる（たとえば約６０秒）。

なお、緩慢・長時間の減圧乾燥プロセスが選択されたときの別の実施例として、減圧乾燥処理を開始してから所定時間が経過した後、あるいはチャンバ内の圧力が設定値に達した後は、給気ポート３２(1) ，３２(2)，３２(3) ，３２(4)の全部を閉（オフ）状態に保持したまま、排気ポート３４(1) ，３４(2)，３４(3) ，３４(4)の全部を用いて排気動作を継続することも可能である。この場合は、基板Ｇのレジスト塗布膜より揮発した溶剤が主な排気ガスになる。

この減圧乾燥ユニット１４において、減圧乾燥処理を終了させるときは、図１２に示すように、第２のモードが選択され、全ての給気ポート３２(1)，３２(2)，３２(3) ，３２(4)が開（オン）状態で不活性ガスを大流量で吐出すると同時に、全ての排気ポート３４(1) ，３４(2)，３４(3) ，３４(4)が開（オン）状態でいったん高速排気（パージング）を行い、次いで排気ポート３４(1) ，３４(2)，３４(3) ，３４(4)が全部閉じられる。これにより、チャンバ（２４，２６）内の雰囲気が減圧状態から大気圧状態に切り換り、上部チャンバ２４の開操作（チャンバ解放）が可能となる。

上記のように、この実施形態において、急進・短時間の減圧乾燥プロセスが選択された場合は、減圧乾燥処理の開始直後の真空引きおよび減圧乾燥処理の終了時のパージングでは、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ第２の高さ位置および第４の高さ位置に退避させる第２のモードを選択し、全ての給気ポート３２(1) ，３２(2)，３２(3) ，３２(4)を用いて不活性ガスをチャンバ内に供給し、全ての排気ポート３４(1) ，３４(2)，３４(3) ，３４(4)を用いてチャンバ内を排気できるので、このタイプの減圧乾燥プロセスを一層効率よく行い、処理時間の一層の短縮化も図れる。

もっとも、別の手順として、効率は多少低下するが、減圧乾燥処理の開始から終了まで、第２のモードを一切選択せずに、第１のモードを保持することも可能である。その場合でも、各段階に応じて不活性ガスの流量および排気速度を切り換える必要はある。

また、減圧乾燥処理を開始してから所定時間が経過し、あるいはチャンバ内の圧力が設定値に達してから減圧乾燥処理を終了するまでの間に、第１のモードによる不活性ガス使用の減圧乾燥（図９Ａ、図９Ｂ）と第２のモードによる不活性ガス使用の減圧乾燥（図１１）とを順次または交互に切り換えることも可能である。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種種の変形または変更が可能である。

たとえば、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、基板Ｇを載置するステージ３０' が基板Ｇの下の空間を下部チャンバ２４の底面まで埋めるようなブロック構造を有してもよい。このようなステージ構造においては、下部チャンバ２４の底壁およびステージ３０' を下から貫通して昇降可能なリフトピン１００と昇降アクチエータ１０２とを有するリフト機構１０４が、ステージ上で基板Ｇを上げ下げして基板のローディング／アンローディングを行う。

この場合、第１のモードでは、給気ポート３２(1)より噴き出される不活性ガスに対して，ブロック構造のステージ３０' が基板Ｇの下の通過を阻止して、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂとの協働により基板Ｇの上に一方向（Ｘ方向）の気流を形成する機能を奏する。したがって、第２の仕切板７６をステージ３０' で代用することができる。

もっとも、上記のようなクリアランスＨの可変調整のために、減圧乾燥処理中に基板Ｇをステージ３０' の上面から上に離す場合は、図示省略するが、上記実施形態と同様に第２の仕切板７６を備える構成が好ましい。

また、排気システムに関しては、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、ステージ３０の下に１つまたは複数の排気ポート１０６を設ける構成も可能である。この場合、第１のモードでは、給気ポート３２(1)より噴き出した不活性ガスの殆どまたは大部分がステージ３０および基板Ｇの上を一方向（Ｘ方向）に流れ、基板Ｇの反対側（図の右側）の端を過ぎてから基板Ｇおよびステーシ３０の下に回り（潜り）込んで排気ポート１０６に吸い込まれる。

また、上述した実施形態では、第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂおよび第２の仕切板７６を第１の昇降機構６４および第２の昇降機構７８により昇降移動させるので、チャンバ（２４，２６）を閉めている間でもモード切り換えを行うことができる。別の実施形態として、モード切り換えのために第１の仕切板６２Ａ，６２Ｂおよび／または第２の仕切板７６を手動で着脱可能にチャンバ内に取付または装着する構成も可能である。

チャンバ自体の構造や形状はもちろん、チャンバ内外の各部、特にステージ、給気ポート、排気ポートの構造、個数、配置位置等も、上述した実施形態のものに限らず、種種の変形が可能である。

本発明における被処理基板はＬＣＤ用のガラス基板に限るものではなく、他のフラットパネルディスプレイ用基板や、半導体ウエハ、ＣＤ基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。減圧乾燥処理対象の塗布液もレジスト液に限らず、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の処理液も可能である。

Claims (19)

1. 被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥装置であって、
   基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、
   前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、
   水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
   前記チャンバ内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部と、
   前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの一部が前記載置部に載置されている前記基板の下を通過することなく不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとの間で切り換え可能な気流制御部と
   を有する減圧乾燥装置。
2. 被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥装置であって、
   基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、
   前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、
   水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
   前記チャンバ内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部と、
   前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとの間で切り換え可能な気流制御部と
   を具備し、
   前記気流制御部は、
   前記第１の方向と直交する水平な第２の方向において前記チャンバの側壁の内側で前記載置部の両側に配置される第１の仕切板と、
   前記第１の仕切板を、前記第１のモード用の第１の高さ位置と、前記第２のモード用の第２の高さ位置との間で昇降移動させる第１の昇降機構と
   を有する、減圧乾燥装置。
3. 前記第１の仕切板は、前記第１の高さ位置では前記チャンバの底面から天井に接する高さか、またはその近くの高さまで鉛直方向に突出し、前記第２の高さ位置ではその上端が前記チャンバの底面に近い高さか、またはそれよりも低い高さになるように沈む、請求項２に記載の減圧乾燥装置。
4. 前記第１の仕切板は、前記第１の方向において、前記第１の給気ポートの近くの位置から前記載置部の反対側の位置まで延びる、請求項２または請求項３記載の減圧乾燥装置。
5. 前記気流制御部は、
   前記載置部の少なくとも前記第１の給気ポートと対向する側の傍らに配置された第２の仕切板と、
   前記第２の仕切板を、前記第１のモード用の第３の高さ位置と前記第２のモード用の第４の高さ位置との間で昇降移動させる第２の昇降機構と
   を有する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。
6. 前記第２の仕切板は、前記第３の高さ位置では前記チャンバの底面から基板の裏面に接する高さか、またはその近くの高さまで鉛直方向に突出し、前記第４の高さ位置ではその上端が前記チャンバの底面に近い高さかまたはそれよりも低い高さになるように沈む、請求項５に記載の減圧乾燥装置。
7. 前記第２の仕切板は、前記載置部の前記第１の給気ポートと対向する側の傍らで前記第２の方向に延びる第１の平板部と、前記載置部の前記第１の仕切板と対向する側の傍らで前記第１の方向に延びる第２の平板部とを有する、請求項５または請求項６に記載の減圧乾燥装置。
8. 前記不活性ガス供給部は、前記第２の領域に第２の給気ポートを有し、基板上の塗布膜が前記第１のモードで減圧乾燥処理を受ける時は、その処理中に前記第２の給気ポートを閉じるとともに前記第１の給気ポートを開けて前記チャンバ内に不活性ガスを供給し、減圧乾燥処理の終了後に前記第２のモードで前記チャンバ内の圧力を大気圧に戻す時は、前記第１および第２の給気ポートの全部を開けて前記チャンバ内に不活性ガスを供給する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。
9. 前記不活性ガス供給部は、基板上の塗布膜が前記第２のモードで減圧乾燥処理を受ける時は、その処理中に前記第１および第２の給気ポートの全部を開けて前記チャンバ内に不活性ガスを供給する、請求項８に記載の減圧乾燥装置。
10. 前記チャンバは平面視で矩形であり、その四辺の中の一辺のチャンバ側壁に近接して前記第１の給気ポートが設けられ、残りの三辺の一部または全部のチャンバ側壁に近接して前記第２の給気ポートが設けられる、請求項８または請求項９に記載の減圧乾燥装置。
11. 前記排気部は、前記第２の領域内で前記排気ポートを前記載置部の周囲に複数設け、前記第１のモードで前記チャンバ内の真空排気を行う時は前記載置部から見て前記第１の給気ポートに相対的に近い排気ポートを閉じて前記第１の給気ポートから相対的に離れている排気ポートを開け、前記第２のモードで前記チャンバ内の真空排気を行う時は前記複数の排気ポートを全部開ける、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。
12. 基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャン内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部とを有する減圧乾燥装置を用いて、被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥方法であって、
    前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの一部が前記載置部に載置されている前記基板の下を通過することなく不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと、不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとを選択的に切り換える減圧乾燥方法。
13. 基板を出し入れ可能に収容する減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する載置部と、水平な第１の方向において前記チャンバ内の前記載置部の片側に設けられる第１の給気ポートを有し、前記第１の給気ポートを介して前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャン内で前記第１の給気ポートと前記載置部との間の第１の領域を除く第２の領域に設けられる排気ポートを有し、前記排気ポートを介して前記チャンバ内を真空排気する排気部とを有する減圧乾燥装置を用いて、被処理基板上に形成された塗布液の膜を減圧状態で乾燥させるための減圧乾燥方法であって、
    前記第１の給気ポートより噴出した不活性ガスの多くが前記載置部および前記基板の上を通過して前記排気ポートに到達するように不活性ガスの気流のルートを規制する第１のモードと、不活性ガスに対する前記気流ルートの規制を実質的に解除する第２のモードとを選択的に切り換え、
    前記第１の方向と直交する水平な第２の方向において前記チャンバの側壁の内側で前記載置部の両側に配置される第１の仕切板を使用し、
    前記第１の仕切板の高さ位置を、前記第１のモード用の第１の高さ位置と、前記第２のモード用の第２の高さ位置との間で切り換える、減圧乾燥方法。
14. 前記第１の仕切板は、前記第１の高さ位置では前記チャンバの底面から天井に接する高さか、またはその近くの高さまで鉛直方向に突出し、前記第２の高さ位置ではその上端が前記チャンバの底面に近い高さか、またはそれよりも低い高さになるように沈む、請求項１３に記載の減圧乾燥方法。
15. 前記載置部の少なくとも前記第１の給気ポートと対向する側の傍らに配置された第２の仕切板を使用し、
    前記第２の仕切板の高さ位置を、前記第１のモード用の第３の高さ位置と前記第２のモード用の第４の高さ位置との間で切り換える、
    請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
16. 前記第２の仕切板は、前記第３の高さ位置では前記チャンバの底面から基板の裏面に接する高さか、またはその近くの高さまで鉛直方向に突出し、前記第４の高さ位置ではその上端が前記チャンバの底面に近い高さかまたはそれよりも低い高さになるように沈む、請求項１５に記載の減圧乾燥方法。
17. 前記第２の仕切板は、前記載置部の前記第１の給気ポートと対向する側の傍らで前記第２の方向に延びる第１の平板部と、前記載置部の前記第１の仕切板と対向する側の傍らで前記第１の方向に延びる第２の平板部とを有する、請求項１５に記載の減圧乾燥方法。
18. 基板上の塗布膜が前記第１のモードで減圧乾燥処理を受ける時は、その処理中に前記第２の領域に設けられている第２の給気ポートを閉じるとともに前記第１の給気ポートを開けて前記チャンバ内に不活性ガスを供給し、減圧乾燥処理の終了後に前記第２のモードで前記チャンバ内の圧力を大気圧に戻す時は、前記第１および第２の給気ポートの全部を開けて前記チャンバ内に不活性ガスを供給する、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
19. 基板上の塗布膜が前記第２のモードで減圧乾燥処理を受ける時は、その処理中に前記第１および第２の給気ポートの全部を開けて前記チャンバ内に不活性ガスを供給する、請求項１８に記載の減圧乾燥方法。

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