(57)【要約】【課題】  ガラス基板や半導体ウェーハの表面に厚膜を形成するのに好適な加熱装置を提供する。【解決手段】  多段式の乾燥装置の構成として、各段にホットプレートを設けず、壁面にヒータを設けることで、基板を上下両面から加熱することができ、全体の高さを低くできる。また、各段にホットプレートを設け、このホットプレートの周囲に隙間を設け、この隙間から上部の排気口に排気を取ることで、基板の昇温スピードを緩やか且つ均一にすることができる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に複数段の基板処理空間を設けた乾燥装置において、この乾燥装置は基板処理空間全体を加熱するために、壁面にヒータが設けられていることを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
上下方向に複数段の基板処理空間を設けた乾燥装置において、この乾燥装置は各段にホットプレートを備え、上部に排気口が設けられ、この排気口につながる隙間が前記ホットプレートの周囲に設けられていることを特徴とする乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス基板や半導体ウェーハなどの基板の表面に被膜、例えば２０μｍ以上の厚膜を形成するのに適した乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や半導体ウェーハなどの基板表面にレジスト膜やＳＯＧ膜を形成する方法として、回転塗布方式とスリットノズル方式がある。回転塗布方式はスピンナーで板状被処理物を高速回転させ、板状被処理物の中心に滴下した塗布液を遠心力によって拡散せしめる方式であり、例えば特許文献１に開示されている。特に、この先行技術にあっては、スピンナーヘッドの上面に板状被処理物が嵌まり込む凹部を形成している。また、スリットノズル方式は、特許文献２などに開示されており、板状被処理物と同程度の幅を有するスリットノズルから板状被処理物に向けて塗布液をカーテン状に滴下しつつ相対的に移動せしめることで所定範囲に塗膜を形成する方式である。
【０００３】
一方最近では基板表面に厚膜を形成する試みがなされている。例えば、ＩＣパターン面上にパンプと称される高さ２０μｍ程度の突起状電極を、集積回路形成技術を応用して形成するには、２０μｍ程度の厚さのレジスト膜を形成する必要がある。また、従来ではＩＣチップを基板に搭載するのにワイヤボンディングを行っているが、ワイヤボンディングでは金線を１本ずつ繋げなければならず面倒で時間がかかる。そこでワイヤボンディングの代わりにチップ自体に金属柱を複数本設け、この金属柱を介してＩＣチップを基板に搭載するようにしている。この金属柱の高さが１００μｍ程度であり、集積回路形成技術を応用して金属柱を形成するには、１００μｍ程度の厚さのレジスト膜を形成する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−５６１６３号公報
【特許文献２】米国特許第４,６９６,８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転塗布方式にあっては、供給した塗布液のうち被膜形成に関与する塗布液が５％程度と少なく、殆どが遠心力によって飛散してしまう。また、厚い被膜を得ることができないという課題もある。さらに、基板（ガラス基板）の寸法はますます大きくなり、その厚みも薄くなる傾向にあり、基板の搬送時等にその自重によって撓んでしまう。
【０００６】
一方、スリットノズル方式によれば、塗布液の無駄が少なくなり且つ被膜の膜厚を厚くすることもできる。しかしながら、スリットノズル方式にあっては、塗布開始位置と塗布終了位置における膜厚が表面張力の影響により他の個所に比べて極端に厚くなるという課題がある。
【０００７】
また、上述した先行技術はいずれも塗布液を塗布するまでに関するものであり、塗布液を塗布した後、加熱乾燥せしめて被膜を形成し、さらにその後の工程までを含めて効率よく処理を行えるものではない。
【０００８】
特に厚膜形成する場合には、基板サイズが大型化した最近では、従来装置では特有の問題が生じる。即ち、基板上に塗布した塗膜を加熱して乾燥させる際に、塗膜表面が塗膜内部よりも先に乾燥硬化してしまうので、塗膜内部に含有されている溶剤が排出されず塗膜の部位毎に溶剤の残存率が異なり、その結果、高アスペクト比パターンが現像後に基板表面から剥離したり、塗布膜にシワが発生したりする。また、基板をトレイに載せたまま各工程を搬送するようにすれば、基板の撓みは防止できるが、トレイから基板を持ち上げる際に基板表面に厚膜が形成されているとその重量が加わって基板が撓み破損するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の各課題を解決すべく、請求項１に記載した乾燥装置は、上下方向に複数段の基板処理空間を設け、この基板処理空間全体を加熱するために、壁面にヒータが設けられた構成とした。
【００１０】
また請求項２に記載した乾燥装置は、各段にホットプレートを備え、上部に排気口が設けられ、この排気口につながる隙間が前記ホットプレートの周囲に設けられた構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トレイに載せたまま基板表面に被膜を形成するにあたり、トレイがコーティング部、被膜形成部、洗浄部および乾燥部を循環移動するようにしたので、効率よく被膜形成を行うことができる。
【００１２】
また、被膜形成部において加熱して被膜を形成する際に、基板中央における所定温度までの昇温を外側の昇温よりも遅くしたので、塗膜中の溶媒が一部に残ることなく均一に除去することができる。
【００１３】
更に、トレイを２部材から構成して凹部の深さ調整可能とし、更に吸引通路を利用してエアの噴出が可能になるようにしたので、基板の払い出し更には洗浄の際の洗浄液の吸引通路内への侵入防止も図れる。しかも、処理ステーションとストックステーションを隣接させたことで、被膜形成後の基板に対する次工程を速やかに行うことができる。
【００１４】
また、多段式の乾燥装置の構成として、各段にホットプレートを設けず、壁面にヒータを設けることで、基板を上下両面から加熱することができ、全体の高さを低くできる。また、各段にホットプレートを設け、このホットプレートの周囲に隙間を設け、この隙間から上部の排気口に排気を取ることで、基板の昇温スピードを緩やか且つ均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る被膜形成装置の全体構成図であり、被膜形成装置は基板のストックステーションＳ１と処理ステーションＳ２とを隣接してなり、ストックステーションＳ１には未処理基板を収納するカセット１、処理済基板を収納するカセット２、端縁洗浄装置３、乾燥装置４および基板の搬送と授受を行うハンドリング装置５が設置されている。
【００１６】
図２に示すように、ハンドリング装置５は図示しない昇降機構を介して上下動する。またハンドリング装置５は、軸５ａを中心として水平方向に回動するアーム５ｂと、このアーム５ｂに対し軸５ｃを中心として水平方向に回動するアーム５ｄと、このアーム５ｄに設けた軸５ｋを中心にして回動する支持ブロック５ｆと、この支持ブロック５ｆに取り付けられたセンサ５ｅと、支持ブロック５ｆの４５°傾斜した面に軸５ｇを中心として回動可能に取り付けられたプレート５ｈと、このプレート５ｈの両端に取り付けられたハンド５i、５ｊとからなる。
【００１７】
ハンド５i、５ｊは互いに９０°向きを異ならせており、軸５ｋを中心として支持ブロック５ｆを９０°回動することでハンド５i、５ｊの前後位置が入れ替わり、プレート５ｈを軸５ｇ廻りに１８０°回動せしめることで、ハンド５i、５ｊの上下位置が入れ替わる。これらハンド５i、５ｊは水平状態で基板を保持する。そして、本実施例のように２つのハンドを切り換えることで、例えば一方のハンド５iでは未処理の基板を、他方のハンド５ｊでは処理済の基板を保持するようにする。
【００１８】
ウェーハ（基板）サーチ用センサ５ｅが未処理基板を収納するカセット１の方向を向き、図示していない昇降機構によってハンドリング装置５全体が昇降動する。その時、ウェーハサーチ用センサ５ｅはカセット１内のウェーハの有無を検出する。支持ブロック５ｆは軸５ｋを中心として回動し、カセット１に対してハンド５ｉが相対するようにする。その後、ハンド５ｉはカセット１からウェーハＷを取り出してコーティング部１０まで搬送し、処理が開始される。従来、ウェーハサーチ用センサ５ｅはカセット本体またはカセット近傍に備え付けられていた。しかし、ウェーハサーチ用センサ５ｅをハンドリング装置５に直接搭載したことで、カセット個々にウェーハサーチ用センサ５ｅを取り付ける必要がなくなり、装置の簡素化および経費削減が実現できる。尚、検知の仕方はセンサから光を出して反射したらウェーハ有り、反射しなかったらウェーハ無しとする。
【００１９】
また、以上と逆の動作により、処理済のウェーハ（基板）をカセットに収納する。ここで、処理済のウェーハは加熱されているので、これを保持するハンドも高温になる。高温のハンドで未処理の基板を保持すると、未処理基板の温度分布が不均一になる。そこで、上記したように未処理の基板を保持するハンドと処理済の基板を保持するハンドを予め定めておけば、斯かる不利を未然に防止できる。
【００２０】
一方、処理ステーションＳ２は４つのエリアに等分割され、各エリアにコーティング部１０、被膜形成部２０、洗浄部３０および乾燥部４０が設けられている。そして処理ステーションＳ２にはコーティング部１０、被膜形成部２０、洗浄部３０および乾燥部４０に順次トレイ５０を送り込むとともにトレイ５０を払い出す搬送装置６０を配置している。
【００２１】
搬送装置６０によってトレイ５０はコーティング部１０、被膜形成部２０、洗浄部３０および乾燥部４０間を循環して移動することになる。尚、搬送装置６０を処理ステーションＳ２の周縁部に設置する代わりに各処理部の境界部或いは処理ステーションＳ２の中心部に搬送装置を設けるようにしてもよい。
【００２２】
図４は被膜形成装置の処理ステーションの別実施例を示す図であり、この実施例にあっては処理ステーションを２段構成とし、各段にコーティング部１０、被膜形成部２０、洗浄部３０および乾燥部４０を設けている。尚、図示のように上段と下段のトレイ５０の移動方向を逆にしてもよい。
【００２３】
図５は被膜形成装置の処理ステーションのうち被膜形成部２０の別実施例を示す図であり、この実施例にあっては被膜形成部２０を多段構成として処理の効率化を図っている。
【００２４】
図６に示す別実施例にあっては、乾燥装置４を多段構成とするとともに、各段にホットプレートを設けず全体が加熱装置、つまり壁面にヒータが設けられたオーブン構成としている。このような構成とすることで、基板に上下両面から熱を与えることができ、全体の高さも低くすることができる。
【００２５】
また図７（ａ）に示す乾燥装置４の別実施例にあっては、乾燥装置４を多段構成とするとともに、各段にホットプレートを設けてウェーハ（基板）を乾燥するものである。また、乾燥装置４の上部に排気口が設けられ、排気は、図７（ｂ）に示すように、ヒータの周りの隙間から上方に取られる。さらに、シャッターは各段個別に設けてある。なお、各ホットプレート内に加熱するためのヒータ、熱電対（図示せず）、及び過温センサ（図示せず）を設けている。このような構成とすることで、ピンで浮かせたウェーハに対する昇温スピードを緩やかに上げることができるとともに、乾燥装置の省スペース、高均一性を実現することもできる。
【００２６】
各処理部を循環移動するトレイ５０は、図８に示すように、環状をなす外側部材５１と、内側部材５２とからなる。これら外側部材５１と内側部材５２はネジ５３とキャップボルト５４にて厚み方向に位置調整可能とされている。即ち、ネジ５３を廻すことで外側部材５１と内側部材５２との間隔が広がりキャップボルト５４を廻すことで間隔が狭まる。
【００２７】
内側部材５２には内部に通路５５が形成され、この通路５５は分岐して内側部材５２の表面に開口し、通路５５の基端部にはカプラ凸部５６が取り付けられている。また、図９に示すように、カプラ凸部５６は各処理部においてトレイ５０を位置決め固定する際に利用され、カプラ凸部５６に切替バルブを介して真空源につながるカプラ凹部５７を連結することで、基板Ｗが内側部材５２表面に吸着され、カプラ凸部５６に切替バルブを介して圧気源につながるカプラ凹部５７を連結することで、基板Ｗを内側部材５２表面から持ち上げる際の補助になる。尚、基板Ｗを内側部材５２表面から持ち上げるには、内側部材５２に形成した貫通穴５８を介してリフトピンで行う。
【００２８】
次に、各処理部の詳細について述べる。先ず、コーティング部１０には図１０に示すようにスリットノズル１１が往復動可能に配置されている。このスリットノズル１１には移動方向を基準として下流側にスキージ１２が取り付けられ、スリットノズル１１から塗布された塗膜の厚みを均一にならすようにしている。
【００２９】
スキージ１２はスリットノズル１１とは別体としてもよく、またスキージ１２の形状としては、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような各種形状が可能である。スキージ１２の形状は上記の他に多くの形状が考えられるが、最初に液面に触れる部分の形状は丸みを帯びている方が液を途切れにくくする。更に最初に液面に触れる箇所をやや膨らませることで、液体を均一化し易く、なお且つスキージの上方に液体が移動するのを防止することができる。
【００３０】
図１２は被膜形成装置の処理ステーションのうちコーティング部１０の別実施例を示す図であり、この実施例にあっては、塗布装置として細長い１つの開口が形成されたスリットノズルを用いずに、幅方向に多数のノズル部１３を備えたものを用い、基板Ｗが半導体ウェーハのような円形の場合には、塗布開始時には中央のノズル部１３から塗布液の供給を開始し、塗布装置の移動につれて徐々に外側のノズル部１３からも塗布液の供給を行い、また徐々に中央のノズル部からの塗布に戻すようにし、無駄な塗布をなくすようにしている。
【００３１】
図１３は被膜形成装置の処理ステーションＳ２のうち被膜形成部２０の詳細を示す図であり、図１４は被膜形成部２０のホットプレート２２の温度分布を示す平面図である。被膜形成部２０には減圧チャンバー２１が設置され、この減圧チャンバー２１内にホットプレート２２が設けられている。尚、以下はホットプレート２２を設けた場合について述べる。
【００３２】
ホットプレート２２は、図１４に示すように同心円状に昇温領域が区分けされている。即ち、中央の領域よりも外側の領域の方が昇温速度を遅くしている。尚、昇温速度を異ならせずに中央の領域よりも外側の領域の方が遅くスイッチが入るようにしてもよい。なお、中央の領域も外側の領域も最終の到達温度は約９０°である。
【００３３】
図１５は被膜形成装置の処理ステーションＳ２のうち洗浄部３０の断面図であり、洗浄部３０には洗浄槽３１内にトレイ保持部３２が傾動可能に取り付けられ、トレイ保持部３２を水平にした状態で、ノズル３３から洗浄液をトレイ５０上面に供給するとともにテフロン（登録商標）製のブラシ３４で洗浄する。洗浄後はトレイ保持部３２を斜めにして洗浄液を洗浄槽３１内に戻す。洗浄方法としてはトレイ保持部３２を傾斜させた状態でブラシ３４で洗浄し、或いは洗浄液中に浸漬してもよい。
【００３４】
また、図１６（ａ）、及び（ｂ）に示すように、トレイ５０を洗浄するにあっては、トレイ保持部３２を傾斜させた状態でブラシ３４は上下に動き、若しくは左右に動いて洗浄してもよい。更に図１６（ｃ）に示すように、ブラシ３４と並んで、洗浄液供給ノズル３５や乾燥用パージノズル３６等を設けて、トレイ保持部３２を傾斜させた状態でブラシ３４を上下に動かし、若しくは左右に動かして洗浄した後、洗浄液供給ノズルで洗浄液（例えば、蒸留水）を供給してから、乾燥用パージノズルでエアブロー（例えば、窒素）する洗浄方法を用いてもよい。なお、洗浄部の構造としてはトレイ保持部を傾斜させないものでもよく、洗浄液を加熱したり、超音波洗浄を用いることも可能である。
【００３５】
以上において、ストックステーションＳ１のカセット１から未処理基板をハンドリング装置５で取り出し、処理ステーションＳ２のコーティング部１０で待機しているトレイ５０の凹部に基板Ｗをセットする。そして、トレイ５０にセットした状態で、スリットノズル１１から基板Ｗの表面に塗布液を供給して塗膜を形成する。このとき、トレイ５０のカプラ凸部５６は切替バルブを介して真空源につながるカプラ凹部５７と連結しており、基板Ｗはトレイ５０に吸着される。
【００３６】
この後、トレイ５０ごと基板Ｗを搬送装置６０で被膜形成部２０に送り込み、基板Ｗを加熱して表面の塗膜を乾燥させて被膜を形成する。この加熱方法は前記したように中央部が先に高温となるようにする。また、加熱と共にチャンバー２１内を減圧しつつ行う。減圧の速度は１分以上かけて１０-2Ｔｏｒｒとすることで、塗膜内に溶媒が残らないようにする。
【００３７】
被膜が形成されたならば、図１７（ａ）に示すようにリフトピンにてトレイ５０から基板Ｗを持ち上げる。このときトレイ５０のカプラ凸部５６は切替バルブを介して圧気源につながるカプラ凹部５７と連結しており、基板Ｗは圧気源からのエアを補助としてトレイ５０からスムーズに持ち上げられる。尚、圧気源からのエアの補助がないと、図１７（ｂ）に示すように基板Ｗ上と外側部材５１上の被膜が切断されにくく基板Ｗが撓んでしまう。
【００３８】
以上の如くして被膜が形成された基板Ｗをトレイ５０から持ち上げたならば、基板ＷをストックステーションＳ１のハンドリング装置５で取り上げ、端縁洗浄装置３及び乾燥装置４を経た後、カセット２に処理済基板を収納する。
【００３９】
一方、基板Ｗが払い出されたトレイ５０は搬送装置６０によって洗浄部３０に送り込まれ、前記したブラシと洗浄液により洗浄される。洗浄液はポンプにより廃液タンクに回収された後、蒸留装置にて再生され再び洗浄液として使用する。
【００４０】
この後、搬送装置６０によって乾燥部４０に送り込み、乾燥部４０にてトレイ５０を乾燥せしめた後、搬送装置６０にてトレイ５０をコーティング部１０に移送する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る被膜形成装置の全体構成図
【図２】ハンドリング装置の斜視図
【図３】ハンドリング装置の平面図
【図４】被膜形成装置の処理ステーションの別実施例を示す図
【図５】被膜形成装置の処理ステーションのうち被膜形成部の別実施例を示す図
【図６】乾燥装置の別実施例を示す図
【図７】乾燥装置のもう１つの実施例を示す図
【図８】本発明に係る被膜形成に用いるトレイの断面図
【図９】トレイのカップリング部の拡大図
【図１０】スリットノズルの側面図
【図１１】（ａ）〜（ｃ）はスキージの別実施例を示す図
【図１２】被膜形成装置の処理ステーションのうちコーティング部の別実施例を示す図
【図１３】被膜形成装置の処理ステーションのうち被膜形成部の詳細を示す図
【図１４】被膜形成部のホットプレートの温度分布を示す平面図
【図１５】被膜形成装置の処理ステーションのうち洗浄部の断面図
【図１６】図１５における洗浄部のブラシの別実施例を示す図
【図１７】（ａ）はエアの補助で基板をトレイから持ち上げている状態を示す図、（ｂ）はエアの補助なしで基板をトレイから持ち上げている状態を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１…未処理基板を収納するカセット、２…処理済基板を収納するカセット、３…端縁洗浄装置、４…乾燥装置、５…ハンドリング装置、５ａ，５ｃ，５ｇ、５ｋ…軸、５ｂ，５ｄ…アーム、５ｅ…センサ、５ｆ…支持ブロック、５ｈ…プレート、５ｉ、５ｊ…ハンド、１０…コーティング部、１１…スリットノズル、１２…スキージ、１３…ノズル部、２０…被膜形成部、２１…減圧チャンバー、２２…ホットプレート、３０…洗浄部、３１…洗浄槽、３２…トレイ保持部、３３…ノズル、３４…ブラシ、４０…乾燥部、５０…トレイ、５１…外側部材、５２…内側部材、５３…ネジ、５４…キャップボルト、５５…通路、５６…カプラ凸部、５７…カプラ凹部、５８…貫通穴、Ｓ１…ストックステーション、Ｓ２…処理ステーション。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006208005.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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