(57)【要約】      （修正有）【課題】膜液の基板上への吐出と、基板上に形成された塗布膜の乾燥とを、コンパクトな装置で行い得るようにすると共に、前記吐出から前記乾燥までに要する時間の大幅な短縮を図り、更には膜液の使用効率を可及的に向上させる塗布膜形成乾燥装置を提供する。【解決手段】基板３上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出部２と、基板３上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥部になる１３、３５、３６とを備え、膜液吐出部２はインクジェットヘッド５を有すると共に、膜液吐出部２と塗布膜乾燥部との間で基板３の搬送を行う搬送ロボット４０を有し、膜液吐出部２と、塗布膜乾燥部と、搬送ロボット４０とが、単一の包囲体の内部空間に収容される。【選択図】図１７
2015204371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出部と、前記基板上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥部とを備えた塗布膜形成乾燥装置であって、
前記膜液吐出部はインクジェット塗布手段を有すると共に、前記膜液吐出部と前記塗布膜乾燥部との間で基板の搬送を行う搬送ロボットを有し、
前記膜液吐出部と、前記塗布膜乾燥部と、前記搬送ロボットとが、単一の包囲体の内部空間に収容されていることを特徴とする塗布膜形成乾燥装置。
【請求項２】
前記塗布膜乾燥部は、前記インクジェット塗布手段による膜液の吐出を終えて基板上に形成された流動性を有する塗布膜を１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で減圧乾燥する減圧乾燥手段を有することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項３】
前記塗布膜乾燥部は、前記流動性を有する塗布膜が前記減圧乾燥手段による減圧乾燥によって流動性を有しなくなった時点でその塗布膜を１２０℃〜２８０℃の温度雰囲気中で熱乾燥する熱乾燥手段を有することを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項４】
前記減圧乾燥手段は、前記単一の包囲体の内部空間における前記インクジェット塗布手段から最も近い位置に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項５】
前記単一の包囲体の内部空間に、前記熱乾燥手段により熱乾燥された基板上の塗布膜を冷却する冷却部が収容され、前記搬送ロボットが前記冷却部と前熱乾燥手段との間で基板の搬送を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項６】
前記単一の包囲体の内部空間に、前記インクジェット塗布手段のメンテナンスを行うメンテナンス部が収容されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項７】
前記メンテナンス部は、前記インクジェット塗布手段の複数のノズル周辺を洗浄するクリーニング手段と、前記インクジェット塗布手段の複数のノズルからの膜液の吐出状態を検査する吐出検査手段と、前記インクジェット塗布手段の複数のノズルからの膜液の液滴を計量する液滴計量手段とが一体的に移動することで、メンテナンスを行うように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項８】
前記単一の包囲体には、前記搬送ロボットが、基板を外部から搬入すると共に基板を外部に搬出する搬出入部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項９】
前記基板は、シリコンウエハまたは炭化ケイ素ウエハであることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の塗布膜形成乾燥方法。
【請求項１０】
前記基板は、ガラス基板、樹脂基板または金属基板であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の塗布膜形成乾燥方法。
【請求項１１】
基板上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出工程と、前記基板上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥工程とを有する塗布膜形成乾燥方法であって、
前記膜液吐出工程ではインクジェット塗布手段が用いられると共に、前記膜液吐出工程と前記塗布膜乾燥工程との間で基板の搬送を行う搬送工程では搬送ロボットが用いられ、
単一の包囲体の内部空間で、前記膜液吐出工程と、前記塗布膜乾燥工程と、前記搬送ロボットによる搬送工程とが実行されることを特徴とする塗布膜形成乾燥方法。
【請求項１２】
前記塗布膜乾燥工程では、前記インクジェット塗布手段による膜液の吐出を終えて基板上に形成された流動性を有する塗布膜を１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で減圧乾燥することを特徴とする請求項１１に記載の塗布膜形成乾燥方法。
【請求項１３】
前記膜液吐出工程を実行した後の最も早い時期に前記減圧乾燥を行うことを特徴とする請求項１２に記載の塗布膜形成乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、ガラス基板、樹脂基板または金属基板等に塗布膜を形成して乾燥させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、スピンコーティング法は、シリコンウエハ等の円板状の基板上に膜を形成するための代表的な手法として広く採用されている。このスピンコーティング法では、ウエハを回転させることで膜液が遠心力でウエハから外方周辺に飛散するため、ウエハ上の膜形成に使用される膜液の使用効率（残留膜液）は、１０〜３０％となり、大きな無駄が生じているのが実情である。
【０００３】
このような問題に対処するために、特許文献１の段落［０００７］には、スピンコーティング法によらない手法として、ウエハの上方に設けたノズルの吐出孔からレジスト液を供給しながら該ノズルをＸ方向に往復させ、且つウエハをＹ方向に間欠送りすることが記載されている。さらに、ウエハの外周端部（周縁）や裏面にレジスト液が付着することを防止するために、ウエハの回路形成領域以外の部分をマスクで覆うことも記載されている。
【０００４】
さらに、特許文献２の段落［００２７］には、ノズルから落下してくる塗布液を受け止めてウエハの外縁領域への塗布液の供給を防ぐ一対の液受け部材が設けられており、この一対の液受け部材はＸ方向間隔が可変であり、且つ、この一対の液受け部材の先端部は、ウエハのＹ方向位置に関わらず、ウエハの外縁より僅かに内側に位置するように調整することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２の段落［００５０］および図１２には、塗布液ノズルには多数の吐出口がウエハの直径に相当する長さに亘って一列に並んでおり、塗布液を吐出口から吐出させながらウエハの一端側から他端側に並進運動して、塗布液のスキャン塗布を行うことが記載されている。この場合も、上記と同様に、多数の吐出口から落下してくる塗布液を受け止めてウエハの外縁領域への塗布液の供給を防ぐ一対の液受け部材が設けられている筈である。
【０００６】
一方、従来においては、ウエハ上への成膜の手法に関係なく、塗布膜の乾燥は、例えば特許文献３に開示されているように、ヒータにより加熱された処理室（チャンバー）内にウエハを投入して塗布膜を熱乾燥させたり、ホットプレートを用いてウエハ上の塗布膜を熱乾燥させることが行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２３７１７９号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００５／０３４２２８Ａ１
【特許文献３】特開２００９−１００８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の特許文献１、２、３に開示された構成は何れも、ノズル（吐出口）か膜液をウエハ上に吐出する膜液吐出装置と、この膜液吐出装置によってウエハ上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥装置とが、別々の装置として製作されている。そのため、この２種の装置を全体としてコンパクトにすることができず、作業エリアが不当に広くなるという問題を有している。しかも、このような構成であると、膜液吐出装置によってウエハ上に流動性を有する塗布膜が形成された後においては、その乾燥を行うまでの時間が長期化されることになるため、ウエハ上で塗布膜が不当に広がり、ウエハの外周端部から裏面まで流れてしまうという問題をも有している。
【０００９】
また、上述の特許文献３に開示された塗布膜の乾燥を除外して、膜液の吐出に着目すれば、特許文献１、２に開示された膜液吐出装置は何れも、ノズル（吐出口）から落下した膜液がウエハの外周端部から裏面に達することを防止するために、マスクや液受け部材が必要になり、ウエハ周辺の装置構造が複雑になるという問題を有する。しかも、これらの特許文献１、２に開示された膜液吐出装置の何れもが、膜液の使用効率を略１００％にすることができないという問題をも有している。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、膜液の基板上への吐出と、基板上に形成された塗布膜の乾燥とを、コンパクトな装置で行い得るようにすると共に、前記吐出から前記乾燥までに要する時間の大幅な短縮を図り、更には膜液の使用効率を可及的に向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、基板上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出部と、前記基板上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥部とを備えた塗布膜形成乾燥装置であって、前記膜液吐出部はインクジェット塗布手段を有すると共に、前記膜液吐出部と前記塗布膜乾燥部との間で基板の搬送を行う搬送ロボットを有し、前記膜液吐出部と、前記塗布膜乾燥部と、前記搬送ロボットとが、単一の包囲体の内部空間に収容されていることに特徴づけられる。ここで、「単一の包囲体」とは、例えば包囲体が複数の箱状体や管状体を備えている場合であっても、それら箱状体や管状体が連結されていれば、単一の包囲体である（以下、同様）。
【００１２】
このような構成によれば、単一の包囲体の内部空間に、膜液吐出部と、塗布膜乾燥部と、搬送ロボットとが収容されているため、これらを一つの装置として捉えることができ、大幅な装置のコンパクト化が図られる。しかも、同一の内部空間において、膜液吐出部と塗布膜乾燥部とを近接させて配設することができるため、膜液吐出部で塗布膜が形成された基板を、搬送ロボットが極めて短時間で塗布膜乾燥部に搬入させることが可能となる。これにより、基板上で塗布膜が広がる以前の時点で、塗布膜の乾燥が行われ得ることになるため、基板上の適切な領域に塗布膜を形成した状態を維持して乾燥作業を完了させることができる。さらに、膜液吐出部は、インクジェット塗布手段（ピエゾ式）を有しているため、このインクジェット塗布手段によって基板上に膜液を吐出させることで、膜液の使用効率を９０％以上もしくは１００％とすることが可能となる。
【００１３】
前述の構成において、前記塗布膜乾燥部は、前記インクジェット塗布手段による膜液の吐出を終えて基板上に形成された流動性を有する塗布膜を１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で減圧乾燥する減圧乾燥手段を有することが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、インクジェット塗布手段を用いて膜液を基板上に吐出した場合には、流動性を有し且つ粘性の低い塗布膜が基板上に形成される。しかし、その後の塗布膜乾燥部では、すぐに熱乾燥が行われるのではなく、先ず最初に１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で、減圧して乾燥が行われる。そして、この温度雰囲気は、常温もしくは常温に近い温度雰囲気であることから、塗布膜の粘性がさらに低くなることが抑止されると共に、減圧に起因して、温度が低い塗布膜であってもその溶剤分を蒸発させることができ、これらの相乗効果によって、適正な乾燥が行われる。すなわち、インクジェット塗布手段によって基板上に形成された流動性を有する塗布膜は、粘度が低くならず、且つ、減圧によって塗布膜の溶剤分の蒸発温度が低くなるため、塗布膜の粘度が変わることなく溶剤分が蒸発して乾燥が進行していくことになる。その結果、基板上における塗布膜の外周部の広がりが抑制されると共に、コーヒーリング現象を招くおそれもなくなる。しかも、塗布膜の粘度が変わらずに溶剤分が蒸発するため、塗布膜の移動が生じなくなり、これに伴って、基板の内周側から外周側に亘って均一な厚みの塗布膜が形成される。この場合、減圧乾燥を行う場合の温度雰囲気が４０℃を超えると、基板上の流動性を有する塗布膜の粘性が低くなり、塗布膜の外周部の広がりやコーヒーリング現象の確実な阻止が困難になる一方、１０℃未満にしようとすると、大型の冷却装置が別途必要になるなどして、装置の大幅な複雑化や、塗布膜の乾燥に要するコストが高く付く。しかしながら、１０℃〜４０℃の温度範囲であれば、このような不具合を回避する上で有利となる。以上のような観点から、減圧乾燥を行う場合の温度範囲は、２３℃±１０℃であることがより好ましく、２３℃±５℃であることがさらに好ましい。
【００１５】
前述の構成において、前記塗布膜乾燥部は、前記流動性を有する塗布膜が前記減圧乾燥手段による減圧乾燥によって流動性を有しなくなった時点でその塗布膜を１２０℃〜２８０℃の温度雰囲気中で熱乾燥する熱乾燥手段を有することが好ましい。ここで、「塗布膜が流動性を有しなくなった時点」とは、塗布膜には未だ溶剤分が含まれているため押圧すれば容易に変形する状態で、流動しなくなった時点を意味する。
【００１６】
このようにすれば、上述の減圧乾燥は、塗布膜が流動性を有しなくなる時点まで行われて、その後は、熱乾燥が行われることになるので、その後に自然乾燥を行う場合と比較して時間が大幅に短縮され、効率良く乾燥が終了する。そして、塗布膜が流動しない状態となった後に、熱乾燥が行われるため、塗布膜が外周側に広がったり、コーヒーリング現象を起こしたりせずに、塗布膜の溶剤分がさらに蒸発して、完全に乾燥された良質の塗布膜を得ることが可能となる。従って、熱乾燥を行っている際には、既述の減圧乾燥によって基板上で流動性を有しなくなった塗布膜が再び流動性を有する状態にならないように熱管理を行うことが好ましい。また、熱乾燥を行っている際には、塗布膜が本来所有すべき特性が損なわれないように熱管理を行うことが好ましい。この場合、熱乾燥を行う場合の温度が１２０℃未満であると、塗布膜の溶剤分を蒸発させるための熱量が不足して、基板の内周側から外周側に亘って均一な厚みの塗布膜を得ることが困難になる一方、２８０℃を超えると、塗布膜が再び流動性を有する状態になるおそれがあると共に急激に塗布膜の溶剤分が蒸発して高品質の塗布膜を得ることが困難になる。しかしながら、本発明の場合のように１２０℃〜２８０℃の温度範囲内にあれば、このような不具合を回避する上で有利となる。以上のような観点から、熱乾燥を行う場合の温度範囲は、１５０℃〜２５０℃であることがより好ましい。
【００１７】
以上の構成において、前記減圧乾燥手段は、前記単一の包囲体の内部空間における前記インクジェット塗布手段から最も近い位置に配設されていることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、インクジェット塗布手段を用いて膜液を基板上に吐出してから極めて短時間で、当該基板を搬送ロボットが減圧乾燥手段まで搬送することができるため、基板上に形成された流動性を有し且つ粘性の低い塗布膜が、搬送中に外周側に広がるという事態が可及的に抑制される。これにより、上述の減圧乾燥がより意義のあるものとなる。
【００１９】
以上の構成において、前記単一の包囲体の内部空間に、前記熱乾燥手段により熱乾燥された基板上の塗布膜を冷却する冷却部が収容され、前記搬送ロボットが前記冷却部と前記熱乾燥手段との間で基板の搬送を行うことが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、単一の包囲体の内部空間で、冷却部と熱乾燥手段とを接近させて配置することができるため、コンパクト化が図られるのみならず、搬送ロボットが熱乾燥手段から冷却部まで基板を搬送するのに要する時間が大幅に短縮され、作業能率の向上が図られる。
【００２１】
以上の構成において、前記単一の包囲体の内部空間に、前記インクジェット塗布手段のメンテナンスを行うメンテナンス部が収容されていることが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、インクジェット塗布手段と塗布膜乾燥部とが単一の包囲体の内部空間に配設されているのみならず、当該内部空間にインクジェット塗布手段のメンテナンス部も配設されているため、コンパクト化を図りつつ、インクジェット塗布手段の保守点検を迅速且つ容易に行うことが可能となる。
【００２３】
この場合において、前記メンテナンス部は、前記インクジェット塗布手段の複数のノズル周辺を洗浄するクリーニング手段と、前記インクジェット塗布手段の複数のノズルからの膜液の吐出状態を検査する吐出検査手段と、前記インクジェット塗布手段の複数のノズルからの膜液の液滴を計量する液滴計量手段とが一体的に移動することで、メンテナンスを行うように構成されていることが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、メンテナンスの種類が適切なものになると共に、メンテナンス部のコンパクト化及び駆動機構の簡素化をも図ることが可能となる。
【００２５】
以上の構成において、前記単一の包囲体には、前記搬送ロボットが、基板を外部から搬入すると共に基板を外部に搬出する搬出入部が形成されていることが好ましい。
【００２６】
このようにすれば、単一の包囲体には、専用の基板の搬出入部が形成されているため、搬送ロボットが単一の包囲体の内部空間に基板を搬入する際及び当該内部空間から基板を搬出する際に、その都度、単一の包囲体の一部を分割するなどの操作が不要となり、作業能率の向上が図られる。
【００２７】
以上の構成において、前記基板は、シリコンウエハまたは炭化ケイ素ウエハであってもよく、或いはガラス基板、樹脂基板または金属基板であってもよい。この場合、基板の形状は、円板状であってもよく、また角板状であってもよい。
【００２８】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、基板上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出工程と、前記基板上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥工程とを有する塗布膜形成乾燥方法であって、前記膜液吐出工程ではインクジェット塗布手段が用いられると共に、前記膜液吐出工程と前記塗布膜乾燥工程との間で基板の搬送を行う搬送工程では搬送ロボットが用いられ、単一の包囲体の内部空間で、前記膜液吐出工程と、前記塗布膜乾燥工程と、前記搬送ロボットによる搬送工程とが実行されることに特徴づけられる。
【００２９】
この方法の構成及び作用効果等は、既述の対応する装置の構成及び作用効果等と実質的に同一であるので、ここではその作用効果等についての説明を省略する。
【００３０】
上記の方法において、前記塗布膜乾燥工程では、前記インクジェット塗布手段による膜液の吐出を終えて基板上に形成された流動性を有する塗布膜を１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で減圧乾燥することが好ましい。
【００３１】
この方法の構成及び作用効果等も、既述の対応する装置の構成及び作用効果等と実質的に同一であるので、ここではその作用効果等についての説明を省略する。
【００３２】
以上の方法において、前記膜液吐出工程を実行した後の最も早い時期に前記減圧乾燥を行うことが好ましい。
【００３３】
このようにした場合においても、基板上に形成された流動性を有し且つ粘性の低い塗布膜が、搬送中に外周側に広がるという事態が可及的に抑制され、これにより上述の減圧乾燥がより意義のあるものとなる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように本発明によれば、膜液の基板上への吐出と、基板上に形成された塗布膜の乾燥とが、コンパクトな装置で行い得るようになると共に、前記吐出から前記乾燥までに要する時間の大幅な短縮が図られ、更には膜液の使用効率が可及的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段のインクジェットヘッドの下面におけるノズルの配列状態の一例を示す概略図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段のインクジェットヘッドにおけるノズルの膜液吐出方式の第１例を示す概略正面図であり、図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段のインクジェットヘッドにおけるノズルの膜液吐出方式の第２例を示す概略正面図であり、図３（ｃ）は、本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段のインクジェットヘッドにおけるノズルの膜液吐出方式の第３例を示す概略正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段によって基板上に流動性を有する塗布膜が形成された状態を示す概略平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段によって基板上に流動性を有する塗布膜が形成された状態を示す部分拡大縦断側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの塗布膜乾燥部の構成要素である減圧乾燥手段の基本構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの塗布膜乾燥部の構成要素である減圧乾燥手段の基本的な圧力特性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの塗布膜乾燥部の構成要素である減圧乾燥手段の具体的な構成を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの塗布膜乾燥部の構成要素である減圧乾燥手段の具体的な圧力特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置における基板の支持状態の第１例を示す概略正面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置における基板の支持状態の第２例を示す概略正面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置を用いて最終的に基板上に形成された塗布膜の第１例を示す要部拡大縦断正面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置を用いて最終的に基板上に形成された塗布膜の第２例を示す概略正面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置１の全体の外観を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の全体の外観を示す側面図であって、図１４の右側面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の要部を示す縦断正面図であって、図１５のＤ−Ｄ断面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の要部を示す横断平面図であって、図１６のＥ―Ｅ断面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の要部を示す横断平面図であって、図１７の一部を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の要部を示す横断平面図であって、図１６のＥ―Ｅ断面図である。
【図２０】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の要部を示す縦断側面図であって、図１９のＦ−Ｆ断面図である。
【図２１】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の要部を示す縦断側面図であって、図１９のＧ−Ｇ断面図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段の第１例を示す概略図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段の第２例を示す概略図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段の上記第２例の動作を説明するための概略図である。
【図２５】本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置のうちの膜液吐出部の構成要素であるインクジェット塗布手段の第３例を示す概略図である。
【図２６】従来の問題点を説明するための要部拡大縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置および塗布膜形成乾燥方法について図面を参照しつつ説明する。
【００３７】
まず、本発明の実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置の特徴的構成の説明に先立って、当該塗布膜形成乾燥装置１の基本的構成について説明する。そして、この塗布膜形成乾燥装置１は、主たる構成要件の一つとして、基板上に膜液を吐出する膜液吐出部２を有しているため、この膜液吐出部２の基本的構成を最初に説明しておく。
【００３８】
図１に示すように、塗布膜形成乾燥装置１の膜液吐出部２では、半導体ウエハからなる円板状の基板３が、矢印Ａ方向に搬送される共に、その搬送経路の上方には、インクジェット塗布手段４の構成要素であるピエゾ式のインクジェットヘッド５が固定設置されている。このインクジェットヘッド５は、複数（図例では５個）の個別インクジェットヘッド５ａが搬送方向Ａと直交する幅方向Ｂに対して千鳥状に配列された併設インクジェットヘッドとして構成されている。このインクジェットヘッド５における各個別インクジェットヘッド５ａの下面（吐出面）には、幅方向Ｂに複数のノズル６が、同一のノズルピッチ６Ｐで配列されている。したがって、インクジェットヘッド５には、全体的に視れば、幅方向Ｂに一定のノズルピッチ６Ｐで多数のノズル６が配列されていることになる。そして、全てのノズル６の位置を示すデータは、インクジェットヘッド５の記憶手段７に記憶されている。
【００３９】
基板３の表面への膜液の吐出に関しては、基板３の搬送方向Ａの位置と、基板３の表面における膜形成面３Ａの位置とに応じて決まるＢＭＰデータ（ビットマップデータ）が、記憶手段７に記憶されている。このＢＭＰデータにおいては、インクジェットヘッド５の各ノズル６に対して、膜液を吐出させるノズル６の個数、各ノズル６からの膜液の吐出量、および各ノズル６からの膜液の吐出の有無を、指定することができる。したがって、各ノズル６の膜液の吐出ピッチは任意に指定することができる。また、基板３の搬送速度は、２ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／ｓｅｃ、好ましくは１０ｍｍ／ｓｅｃ〜５０ｍｍ／ｓｅｃとされるが、この基板３の搬送速度は、ノズル６からの膜液の吐出量や吐出周波数、さらにはノズル６の配列状態などを考慮して適宜設定される。
【００４０】
図１に符合Ｃで拡大して示すように、単位面積当たりにおける基板３の膜形成面３Ａにおける膜液の塗布状態は、インクジェットヘッド５の全てのノズル６から膜液８を吐出した場合（１００％の吐出状態の場合）に、ノズルピッチ６Ｐと、搬送方向の吐出ピッチＡＰとの関係において、全ての膜液８（同図に示す円の形状をなす線）が隙間なく重なることになる。
【００４１】
図２は、インクジェットヘッド５の下面におけるノズル６の配列状態の一例を示している。同図に示すように、インクジェットヘッド５における各個別インクジェットヘッド５ａの下面には、２つのライン型インクジェットノズル５ｂが並列に取り付けられている。そして、一方のライン型インクジェットノズル５ｂの各ノズル６の位置と、他方のライン型インクジェットノズル５ｂの各ノズル６の位置とは、幅方向Ｂにノズルピッチ６Ｐの半ピッチ分だけずれている。したがって、このインクジェットヘッド５の全体としての実質的なノズルの配列ピッチは、個々のライン型インクジェットノズル５ｂのノズルピッチ６Ｐの１／２とされている。なお、ライン型インクジェットノズル５ｂの配列個数やノズル６の配列状態などは、これに限定されるわけではない。
【００４２】
ここで、インクジェットヘッド５から吐出される膜液の吐出方式を説明する。図３（ａ）は、バイナリーモードと称される方式で、画像データのＢＭＰデータ上で、一つのノズル６に相当する吐出データを１回ＯＮさせた場合に、予め決められた吐出量の膜液８が１滴のみ吐出するモードである。図３（ｂ）は、マルチドロップモードと称される方式で、画像データのＢＭＰデータ上で、一つのノズル６に相当する吐出データに、１〜７までの数字（この例では３）を付加させた場合に、１回ＯＮさせるだけで、予め決められた吐出量の膜液８が３滴連続して吐出するモードである。図３（ｃ）は、ＤＰＮモードと称される方式で、画像データのＢＭＰデータ上で、一つのノズル６に相当する吐出データに、吐出量のデータを入力することで、１回ＯＮさせるだけで、入力された吐出量の膜液８を吐出するモードである。本発明は、この何れの方式も採用することができるが、この実施形態では、図３（ａ）のバイナリーモード方式が採用される。その理由は、バイナリーモード方式は、他の二つの方式に比べて、複雑な電気制御が不要だからである。
【００４３】
このインクジェットヘッド５の各ノズル６から吐出される膜液８の粘度は、６〜２０ｍＰａ・ｓ程度であるが、基板３上（膜形成面３Ａ）に形成される塗布膜の種類に応じて、膜液８の粘度は若干相違する。しかし、この膜液８の粘度は、従来のスピンコーティング法やノズル吐出法に用いられていた装置から吐出される膜液の粘度よりも遥かに小さい。そして、このインクジェットヘッド５を用いて、基板３上に膜液８が吐出された場合には、図４に示すように、流動性を有する平面視で円形の塗布膜９が、基板３の外周端縁を除外した部位全域に形成される。詳述すると、図５に示すように、厚みが全域に亘って均一化され且つ流動性を有する塗布膜９が、基板３の湾曲した外周端部３ｂから裏面３ｃに向かって付着することを防止されている。すなわち、基板３の湾曲した外周端部３ｂと平面状の膜形成面３Ａとの境界３ｄで、塗布膜９の付着が止められている。したがって、塗布膜９の外周端部９ｂは、基板３の湾曲した外周端部３ｂと平面状の膜形成面３Ａとの境界３ｄまたはその近傍に位置している。なお、基板３の外周端部が図示のように湾曲して大きく外周側に突出していない場合には、基板３の外周端部と見なすことができる部位と、平面状の膜形成面３Ａとの境界が、塗布膜９の外周端部９ｂの位置となる。見方を変えれば、塗布膜９の外周端部９ｂは、基板３の外周端部３ｂにおける裏面側部分３ｅに至っていなければよい。そして、この塗布膜９の厚みは、既述のように膜液８の粘度が低く且つ固形分濃度も低くなるため、従来の上記手法による場合と比較して、数倍或いは数十倍程度に厚くなる。なお、インクジェットヘッド５の各ノズル６から吐出される膜液８の各種調整は、記憶手段７のデータなどに基づいて制御手段１０が行う構成とされている（図１参照）。
【００４４】
膜液吐出部２の基本的構成は、以上の通りであるが、本発明に係る塗布膜形成乾燥装置１は、他の主たる構成要件として塗布膜乾燥部１１を有しているため、次に、この塗布膜乾燥部１１の基本的構成を説明する。
【００４５】
図６は、流動性を有する塗布膜９が基板３上に形成された後に、塗布膜９に対して乾燥工程を実行するための塗布膜乾燥部１１における減圧乾燥手段１２の基本的構成を示す概略図である。この減圧乾燥手段１２は、常温または常温に近い温度（例えば１０℃〜４０℃の温度範囲内、または２３℃±１０℃もしくは２３℃±５℃の温度範囲内）を維持した状態で基板３を収納するチャンバー（減圧処理室）１３と、このチャンバー１３の内部空間を減圧する真空源としての真空ポンプＰとを備える。そして、真空ポンプＰからチャンバー１３の内部空間に通じるメイン通路１４には、真空ポンプＰ側から順に、第１自動弁Ａ１と、第２自動弁Ａ２と、第３自動弁Ａ３とが設けられている。さらに、メイン通路１４には、第２自動弁Ａ２を迂回するバイパス通路１５が連通され、このバイパス通路１５に手動弁Ｍが設けられると共に、第３自動弁Ａ３は、メイン通路１４を常時開いており且つ分岐通路１６の先端部１６ｘを大気解放状態にするか否かの開閉動作のみを行うものである。
【００４６】
この減圧乾燥手段１２の動作を、以下に説明する。すなわち、先ず始めに、上述の図４及び図５に示された流動性を有する塗布膜９が形成された基板３を、常温または常温に近い温度に維持されているチャンバー１３内に収納してセットし密閉状態とする。この時点では、手動弁Ｍを少し開いた状態に調整して固定すると共に、第１自動弁Ａ１と、第２自動弁Ａ２と、第３自動弁とを全て閉じておく。この場合、真空ポンプＰは、常時運転しており、そのポンプ能力を示す最高の到達真空圧は、例えば、１Ｐａとされている。このような状態から、基板３の塗布膜９に対して減圧乾燥を行う場合には、先ず、第１自動弁Ａ１を開くことにより、少し開いた状態にある手動弁Ｍを通じて、チャンバー１３内の圧力が、図７の圧力特性線Ｘに符合ｘ１で示すように、大気圧（１０１３３０Ｐａ）から急激に高真空とならずに徐々に低下していく。これにより、常温または常温に近い温度での減圧乾燥が始まる。このような状態が例えば約１０秒経過して、チャンバー１３内の圧力が、例えば１５Ｐａになった時点で、第２自動弁Ａ２を開くことにより、チャンバー１３内の圧力はさらに低下して、例えば１０Ｐａになる。そして、第１自動弁Ａ１を開いてから、例えば２０秒〜６０秒（図７に示すグラフでは４０秒）経過した時点で、常温または常温に近い温度での減圧乾燥が終了する。
【００４７】
この後においては、第１自動弁Ａ１と第２自動弁Ａ２とを閉じると共に、第３自動弁Ａ３を開くことにより、チャンバー１３内を窒素やクリーンエアで満たされた大気圧状態として、基板３をチャンバー１３から取り出した後、第３自動弁Ａ３を閉じる。このようにして取り出された基板３上の塗布膜９は、流動性を有しない状態となっている。
【００４８】
図８は、塗布膜乾燥部１１における減圧乾燥手段１２の他の例の構成を示す概略図である。この減圧乾燥手段１２は、上記と同様に常温または常温に近い温度を維持した状態で基板３を収納するチャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃを複数（図例で３つ）備えると共に、これら３つのチャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃの内部空間を減圧する真空源としての真空ポンプＰを一台備えている。そして、真空ポンプＰからは、３つのチャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃの内部空間に通じる三本のメイン通路１４ａ、１４ｂ、１４ｃが分岐しており、これら三本のメイン通路１４ａ、１４ｂ、１４ｃにはそれぞれ、真空ポンプＰ側から順に、第１自動弁Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃと、第２自動弁Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ２ｃと、第３自動弁Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ３ｃとが設けられている。さらに、これら三本のメイン通路１４ａ、１４ｂ、１４ｃにはそれぞれ、第２自動弁Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ２ｃを迂回するバイパス通路１５ａ、１５ｂ、１５ｃが連通され、これらのバイパス通路１５ａ、１５ｂ、１５ｃにそれぞれ手動弁Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃが設けられると共に、第３自動弁Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ３ｃはそれぞれ、三本のメイン通路１４ａ、１４ｂ、１４ｃを常時開いており且つそれぞれの分岐通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃの先端部１６ａｘ、１６ｂｘ、１６ｃｘを大気解放状態にするか否かの開閉動作のみを行うものである。
【００４９】
この減圧乾燥手段１２の動作を、以下に説明する。すなわち、流動性を有する塗布膜９が形成された基板３を、常温または常温に近い温度に維持されている三つのチャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃ内にそれぞれ収納してセットし密閉状態とする。この時点では、全ての手動弁Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを少し開いた状態に調整して固定すると共に、全ての自動弁Ａ１ａ〜Ａ３ｃを閉じておく。この場合、真空ポンプＰは、常時運転しており、そのポンプ能力を示す最高の到達真空圧は、例えば、１Ｐａとされている。このような状態から、先ず第１番目のチャンバー１３ａに対応する第１自動弁Ａ１ａを開くことにより、少し開いた状態にある手動弁Ｍａを通じて、第１番目のチャンバー１３ａ内の圧力が、図９の第１圧力特性線Ｘａに符号ｘａ１で示すように、大気圧（１０１３３０Ｐａ）から急激に高真空とならずに徐々に低下していく。このような状態から例えば約１０秒経過して、第１番目のチャンバー１３ａ内の圧力が、例えば１５Ｐａになった時点で、第１番目のチャンバー１３ａに対応する第２自動弁Ａ２ａを開くことにより、第１番目のチャンバー１３ａ内の圧力はさらに低下して、例えば１０Ｐａになる。その後、第１番目のチャンバー１３ａに対応する第１自動弁Ａ１ａと第２自動弁Ａ２ａとを閉じて、その閉じた状態を例えば約２０秒維持しておくことにより、第１圧力特性線Ｘａに符号ｘａ２で示すように、第１番目のチャンバー１３ａ内では、基板３上の塗布膜９の溶剤分が蒸発して、圧力が例えば１４Ｐａまで徐々に上昇する。この時点では、基板３上の塗布膜９が流動性を有しているため、第１番目のチャンバー１３ａに対応する第１自動弁Ａ１ａ及び第２自動弁Ａ２ａを再び開いて、例えば約１０秒経過することにより、第１番目のチャンバー１３内の圧力を例えば８Ｐａに低下させる。この時点においては、基板３上の塗布膜９が流動性を有しない状態となっているため、第１番目のチャンバー１３ａに対応する第１自動弁Ａ１ａ及び第２自動弁Ａ２ａを閉じると共に、第３自動弁Ａ３ａを開いて大気解放状態とすることにより、第１番目のチャンバー１３ａ内を大気解放状態とする。これにより、第１番目のチャンバー１３ａ内における基板３上の塗布膜９に対する常温または常温に近い温度での減圧乾燥が終了する。なお、第１番目のチャンバー１３ａに対応する第１自動弁Ａ１ａ及び第２自動弁Ａ２ａを開いて、第１番目のチャンバー１３ａ内の圧力を低下させた時点で、基板３上の塗布膜９が流動性を有している場合には、第１圧力特性線Ｘａに符号ｘａ２で示すような塗布膜９の溶剤分の蒸発を、必要に応じて何回繰り返し行ってもよい。
【００５０】
次に、第２番目のチャンバー１３ｂに着目すると、図９に示す第２圧力特性線Ｘｂに従って減圧乾燥全般が行われることになり、この第２圧力特性線Ｘｂは、上述の第１番目のチャンバー１３ａにおける第１圧力特性線Ｘａと同一の波形を呈している。しかしながら、この第２番目のチャンバー１３ｂに対応する第１自動弁Ａ１ｂを開くことにより、第２番目のチャンバー１３ｂ内の圧力が、図９の第２圧力特性線Ｘｂに符号ｘｂ２で示すように、大気圧（１０１３３０Ｐａ）から徐々に低下していくことを開始するのは、第１番目のチャンバー１３ａ内の圧力が例えば１０Ｐａまで低下して、第１番目のチャンバー１３ａに対応する第１自動弁Ａ１ａ及び第２自動弁Ａ２ａが閉じた時点である。さらに、第２番目のチャンバー１３内ｂにおいて、図９の第２圧力特性線Ｘｂに符号ｘｂ２で示すように基板３上の塗布膜９の溶剤分が蒸発して例えば１４Ｐａまで上昇した後、再び、第２番目のチャンバー１３ｂに対応する第１自動弁Ａ１ｂ及び第２自動弁Ａ２ｂを開くのは、第１番目のチャンバー１３ａ内を大気解放状態にするための開始時点である。
【００５１】
さらに、第３番目のチャンバー１３ｃに着目すると、図９に示す第３圧力特性線Ｘｃに従って減圧乾燥全般が行われることになり、この第３圧力特性線Ｘｃは、上述の第１番目及び第２番目のチャンバー１３ａ、１３ｂにおける第１圧力特性線Ｘａ及び第２圧力特性線Ｘｂと同一の波形を呈している。しかしながら、この第３番目のチャンバー１３ｃに対応する第１自動弁Ａ１ｃを開くことにより、第３番目のチャンバー１３ｃ内の圧力が、図９の第２圧力特性線Ｘｃに符号ｘｃ１で示すように、大気圧（１０１３３０Ｐａ）から徐々に低下していくことを開始するのは、第２番目のチャンバー１３ｂ内の圧力が例えば１０Ｐａまで低下して、第２番目のチャンバー１３ｂに対応する第１自動弁Ａ１ｂ及び第２自動弁Ａ２ｂが閉じた時点である。しかも、この時点では、第１番目のチャンバー１３ａに対して真空ポンプＰが圧力低下作用を行っていない状態にある。さらに、この第３番目のチャンバー１３ｃ内において、図９の第３圧力特性線Ｘｃに符号ｘｃ２で示すように基板３上の塗布膜９の溶剤分が蒸発して例えば１４Ｐａまで上昇した後、再び、第３番目のチャンバー１３ｃに対応する第１自動弁Ａ１ｃ及び第２自動弁Ａ２ｃを開くのは、第２番目のチャンバー１３ｂ内を大気解放状態にするための開始時点である。しかも、この時点では、第１チャンバー１３ａに対する減圧乾燥が終了している。
【００５２】
以上のように、三つのチャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおける圧力特性線Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃを参酌すれば、圧力値１５Ｐａから１０Ｐａに減圧する時期と、圧力値１０Ｐａから１４Ｐａに減圧が緩む時期と、圧力値１４Ｐａから８Ｐａに減圧する時期と、圧力値８Ｐａから大気解放される時期とが、チャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃの相互間で相違している。そのため、真空ポンプＰに大きな負担が一挙に集中して掛からなくなり、一台の真空ポンプＰが有効に活用されるだけでなく、その真空ポンプＰの小型化或いは省能力化が図られる。
【００５３】
なお、この例では、一台の真空ポンプＰを用いて三つのチャンバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃ内で減圧乾燥を行ったが、チャンバーの個数は二つであってもよく、或いは四つ以上であってもよい。また、三つの圧力特性線Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃで示した圧力値は、あくまでも例示であって、それらの例示したものよりも高真空であっても低真空であっても、基板３上の塗布膜９が流動性を有しなくなるような減圧乾燥であれば差し支えない。
【００５４】
以上の全ての例のようにして、基板３上に形成された流動性を有する塗布膜９が、常温または常温に近い状態で減圧乾燥されることによって、その塗布膜９は流動性を有しなくなる。すなわち、この時点では、塗布膜９には未だ溶剤分が含まれているため押圧すれば容易に変形するが、流動しなくなっている。そして、この時点では当然に、基板３上で塗布膜９が外周側に広がろうとする現象やコーヒーリング現象は生じていない。ここで、コーヒーリング現象について説明すると、従来における塗布膜の乾燥は、ヒータにより加熱されたチャンバー（処理室）内に基板を投入して塗布膜を熱乾燥させたり、ホットプレートを用いて基板上の塗布膜を乾燥させることが行われていた。それにも関わらず、インクジェットヘッドによって塗布されて乾燥工程が行われる前の塗布膜（膜液）は、粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓ程度の低い値を示している。そのため、基板３上の内周側から外周側にかけて厚みが均一に塗布された塗布膜であっても、このように粘度が低い場合には、従来の乾燥工程における熱に起因して、粘度がさらに低くなって塗布膜が外周側に広がろうとすると同時に、図２６に示すように基板３ｗの外周側端部で符号９ｚで示すように塗布膜の厚みが極端に厚くなり、局部的に隆起した状態となる。このような現象を、一般に、上述のコーヒーリング現象と呼んでいる。そして、本実施形態に係る塗布膜乾燥部１１では、既述のように減圧乾燥手段１２が減圧乾燥を行うことによって、このコーヒーリング現象が生じないのである。このような結果が得られる理由は、基板３上に流動性を有する塗布膜９を、常温または常温に近い温度で減圧乾燥することによって、塗布膜９の溶剤分の蒸発温度が常温以下になるため、塗布膜９の粘度が変わらない状態で溶剤分が蒸発するからである。そして、このように塗布膜９の粘度が変わらない状態で溶剤分が蒸発することによって、塗布膜９の移動が起こらず、基板３上の略全域に均一な塗布膜９が形成されるのである。
【００５５】
一方、以上の全ての例では、インクジェット塗布手段４を用いて基板３上に流動性を有する塗布膜９を形成する場合や、減圧乾燥手段１２におけるチャンバー１３内に流動性を有する塗布膜９が形成された基板３を収納する場合には、塗布膜９の温度を周辺雰囲気の温度（例えばクリーンルーム内の温度）と変化させることなく行う構成とされている。これに対しては、例えば図１０及び図１１に示すような手法を用いて、基板３上の塗布膜９を冷却するように構成してもよい。
【００５６】
図１０は、小型で簡易な構造の冷却板１７の上面に基板３を載置して、基板３を冷却することで、基板３上に形成されている流動性を有する塗布膜９を冷却するように構成したものである。このようにすれば、塗布膜９の周辺雰囲気の温度が、例えば１０℃〜４０℃の範囲内にあるとしたならば、その温度範囲内における実際の周辺雰囲気の温度よりも、塗布膜９を低温にして、塗布膜９の粘度を高めることができる。そして、このように冷却板１５に載置された基板３は、インクジェット塗布手段４によって基板３上に流動性を有する塗布膜９を形成する場合に使用してもよく、もしくはその塗布膜９の形成後に減圧乾燥手段１２のチャンバー１３内に収容してもよく、またはその両者であってもよい。このようにすれば、減圧乾燥を行う段階で、基板３上に形成されている流動性を有する塗布膜９の粘度が高くなっているため、減圧乾燥に要する時間が短縮されて、生産性の向上が図られる。
【００５７】
図１１は、基板３の外周端部３ｂのみを、小型で簡易な構造の円環状の冷却部１８で受止して、基板３の外周端部３ｂのみを冷却することで、基板３上に形成されている流動性を有する塗布膜９の外周端部９ｂを集中して冷却するように構成したものである。このようにすれば、塗布膜９の実際の周辺雰囲気の温度よりも塗布膜９の外周端部９ｂを低温にして、塗布膜９の外周端部９ｂの粘度を高めることができる。そして、この場合も、その使用態様は、上記の場合と同様である。このようにすれば、塗布膜９の外周側への広がり現象やコーヒーリング現象の発生原因となる塗布膜９の外周端部９ｂの粘度が高くなることにより、効率良くそれらの現象を回避しつつ、減圧乾燥に要する時間の短縮及び生産性の向上を図ることができる。
【００５８】
以上の全ての例において、減圧乾燥が終了することによって基板３上の塗布膜９が流動性を有しなくなった後は、大気圧下で、熱処理室内のホットプレート上に複数のピンを介して基板３が載置された状態で塗布膜９が熱乾燥され、または、ヒータにより加熱された熱処理室内に基板３が収納されて塗布膜９が熱乾燥される。この場合、その塗布膜９は１２０℃〜２８０℃（好ましくは１５０℃〜２５０℃）の温度雰囲気中で熱乾燥される。このようにすれば、基板３上で塗布膜９が流動しない状態となった後に、熱乾燥が行われるため、塗布膜９が外周側に広がったり、コーヒーリング現象を起こしたりすることなく、塗布膜９の溶剤分がさらに蒸発して、図１２に示すように、完全に乾燥された薄肉で良質の塗布膜９ｘが得られる。すなわち、図１２に示す流動性を有しない塗布膜９ｘは、図５に示す塗布膜９と比較して、厚みが数分の１または数十分の１になると共に、塗布膜９ｘの外周端部９ｂｘの位置が殆ど変化しておらず、且つ全域に亘って厚みが均一になっている。この場合、熱乾燥を行っている際には、既述の減圧乾燥によって基板３上で流動性を有しなくなった塗布膜９が再び流動性を有する状態にならないように熱管理が行われる。また、熱乾燥を行っている際には、塗布膜が本来所有すべき特性が損なわれないように熱管理が行われる。そして、減圧乾燥の後に熱乾燥を行うことにより、減圧乾燥の後に自然乾燥を行う場合と比較して、時間の大幅な短縮が図られると共に、生産性の向上も図られる。
【００５９】
図１３は、基板３上に厚い塗布膜９を形成する場合について説明するための概略図である。一例として、最終的に厚みが５０μｍの塗布膜９を基板３上に形成する場合には、以下に示す三つの手法の何れかで行われる。第１の手法は、基板３上に厚み２５μｍの塗布膜を形成した後に減圧乾燥を行い且つその後に熱乾燥を行う事を、２回繰り返して行う手法である。第２の手法は、基板３上に厚み２５μｍの塗布膜を形成した後に減圧乾燥を行う事を、２回繰り返して行った後に、熱乾燥を一回行う手法である。第３の手法は、基板３上に厚み２５μｍの塗布膜を形成する事を２回行った後に、減圧乾燥を一回行い、その後に熱乾燥を１回行う手法である。なお、以上の説明における塗布膜の厚みや回数は、特に限定されるものではない。
【００６０】
次に、本実施形態に係る塗布膜形成乾燥装置１の特徴的構成を説明する。
【００６１】
図１４及び図１５はそれぞれ、塗布膜形成乾燥装置１の外観を示す平面図及び右側面図である。これらの各図に示すように、塗布膜形成乾燥装置１は、単一の包囲体２０の内部空間に、膜液吐出部２と塗布膜乾燥部１１とが配設されている。この単一の包囲体２０は、大別すると、前側に配置され且つ膜液吐出部２を内蔵する第１箱状体２１と、後側に配置され且つ第１箱状体２１に一体的に連結されると共に塗布膜乾燥部１１の主要部を内蔵する第２箱状体２２と、第２箱状体２２の側方に配置され且つ塗布膜乾燥部１１の構成要素である真空ポンプＰを内蔵する第３箱状体２３と、第２箱状体２２と第３箱状体２３とを一体的に連結し且つ真空ポンプＰに通じるメイン通路１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を内蔵する第１管状体２３Ｒとを備える。なお、第２箱状体２２の後端部には、外部空間との間を連通・遮断する開閉機構を有し且つ基板３を外部空間から搬入すると共に基板３を外部空間に搬出する２つの搬出入部２４、２５をそれぞれ形成する第４箱状体２４Ｓ及び第５箱状体２５Ｓと、塗布膜乾燥部１１を操作する操作パネル２６を有する第６箱状体２６Ｓとが一体的に突設されている。この場合、第１箱状体２１及び第２箱状体２２の上面部はそれぞれ、異物を捕集するフィルタ部材２１ａ、２２ａで構成されている。
【００６２】
図１６は、第１箱状体２１の内部空間に収容されている膜液吐出部２及びその周辺の構造を示す正面図であり、図１７は、同じく第１箱状体２１の内部空間に収容されている膜液吐出部２及びその周辺の構造を示す平面図である。これらの各図に示すように、膜液吐出部２は、ガイドレール２７に沿って前後方向（矢印Ｘ方向）に往復動可能とされ且つ基板３を載置させる基板搬送アーム２８と、この基板搬送アーム２８による基板３の搬送経路の上方に固定設置されたインクジェットヘッド５と、このインクジェットヘッド５の下方であって且つ基板搬送アーム２８の移動経路よりも下方に配置されたヘッド保護部２９とを備えている。この場合、インクジェットヘッド５は、ヘッドシャフト３０の下部に固定されている。また、ヘッド保護部２９は、基板搬送アーム２８が退避位置（後方端位置）にある時にインクジェットヘッド５の下面（ノズル面）に近接するまで上昇するものである。さらに、第１箱状体２１の内部空間には、インクジェットヘッド５のメンテナンスを行うメンテナンス部３１と、塗布膜が形成される前の基板３を周方向に位置決めして待機状態としておくための基板アライメント部３２と、インクジェットヘッド５に膜液を供給するためのタンク部３３とが収容されている。これらのメンテナンス部３１、基板アライメント部３２及びタンク部３３も、膜液吐出部２の構成要素である。
【００６３】
図１８は、メンテナンス部３１を説明するための平面図である。同図に示すように、このメンテナンス部３１は、インクジェットヘッド５のノズル６の周辺を非接触で負圧吸引して清浄にするクリーニング手段３１ａと、インクジェットヘッド５のノズル６からの液滴の吐出状態をカメラで検査する吐出検査手段３１ｂと、インクジェットヘッド５の全てのノズル６からの液滴の量の平均値を計測する液滴計量手段３１ｃとを備えている。そして、これらの各手段３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、一体構造とされており、ガイドロッド３４に沿って一体となって左右方向（矢印Ｙ方向）に往復動可能とされると共に、インクジェットヘッド５の前方に位置した時点で、これらの各手段３１ａ、３１ｂ、３１ｃがそれぞれ後方側に突出動して、上述の各動作を行うように構成されている。そして、メンテナンス部３１は、インクジェットヘッド５から基板３上に膜液が塗布されている間においては、基板３と干渉しないように配置されている。
【００６４】
図１９は、第２箱状体２２の内部空間に収容されている塗布膜乾燥部１１及びその周辺の構造を示す平面図である。この場合、第２箱状体２２の内部空間と、上述の第１箱状体２１の内部空間とは、連通している。同図に示すように、第２箱状体２２の内部空間の右側端部で且つ前側端部には、塗布膜乾燥部１１における減圧乾燥手段１２の構成要素であるチャンバー１３（減圧処理室）が配置されると共に、このチャンバー１３は、第１管状体２３Ｒの内部のメイン通路１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を介して第３箱状体２３の内部の真空ポンプＰに通じている。また、第２箱状体２２の内部空間の左側端部には、塗布膜乾燥部１１の構成要素である熱乾燥手段としての熱処理室３５が前後２箇所に配置されると共に、これらの熱処理室３５は、減圧乾燥手段１２のチャンバー１３内で処理が施された後の基板３に対して既述の熱乾燥を行うための室である。さらに、第２箱状体２２の内部空間の右側端部で且つ後側端部には、塗布膜乾燥部１１の構成要素である冷却部としての冷却処理室３６が配置されると共に、この冷却処理室３６は、熱乾燥を終えた基板３を冷却するための室である。
【００６５】
そして、第２箱状体２２の中央部周辺領域には、膜液吐出部２と塗布膜乾燥部１１との間で基板３の搬送を行う搬送ロボット４０が移動自在に収容されている。詳述すると、搬送ロボット４０は、搬出入部２４、２５から搬入された基板３を基板アライメント部３２に受け渡す作業と、基板アライメント部３２から基板搬送アーム２８に基板３を移載させる作業と、インクジェットヘッド５により流動性を有する塗布膜が形成された基板３を受け取ると共にその基板３をチャンバー１３内に導入する作業と、チャンバー１３内で減圧乾燥処理を受けた基板３を受け取ると共にその基板３を熱処理室３５内に導入する作業と、熱処理室３５内で熱乾燥処理を受けた基板３を受け取ると共にその基板３を冷却処理室３６内に導入する作業と、冷却処理室３６内で冷却処理を受けた基板３を受け取ると共にその基板３を搬出入部２４、２５から搬出させる作業とを行うように構成されている。
【００６６】
なお、図２０は、第２箱状体２２の内部空間に収容されている減圧乾燥を行うチャンバー１３と、冷却処理を行う冷却処理室３６とを示す右側面図であって、チャンバー１３は上下方向の中央部に１個のみが配置されているのに対して、冷却処理室３６は上下３段に配置されている。また、図２１は、第２箱状体２２の内部空間に収容されている熱乾燥を行う熱処理室３５を示す左側面図であって、熱処理室３５は前後２箇所においてそれぞれ上下３段に配置されている。
【００６７】
次に、上記構成からなる塗布膜形成乾燥装置１の作用効果を説明する。
【００６８】
単一の包囲体２０の内部空間に、膜液吐出部２と、塗布膜乾燥部１１と、搬送ロボット４０とが収容されているため、これらが一体化された単一の装置が実現し、これによって大幅な装置のコンパクト化が図られる。しかも、単一の包囲体２０の構成要素である第１箱状体２１及び第２箱状体２２のそれぞれの内部空間が連通しているため、膜液吐出部２と塗布膜乾燥部１１とを近接させて配設することが可能となる。これにより、膜液吐出部２で塗布膜が形成された基板３を、搬送ロボット４０が極めて短時間で塗布膜乾燥部１１に導入させることが可能となる。その結果、基板３上で塗布膜が広がる以前の時点で、塗布膜の乾燥が行われることになるため、基板３上の適切な領域に塗布膜を形成した状態で乾燥作業を完了させることができる。さらに、膜液吐出部２は、ピエゾ式のインクジェット塗布手段４を有しているため、このインクジェット塗布手段４によって基板３上に膜液を吐出させることで、膜液の使用効率を９０％以上もしくは１００％とすることが可能となる。
【００６９】
しかも、単一の包囲体２０の内部空間において、減圧乾燥手段１２が減圧乾燥を行うためのチャンバー１３は、インクジェット塗布手段４から最も近い位置に配設されているため、インクジェット塗布手段４を用いて膜液を基板上に吐出してから可及的に短時間で、基板３を搬送ロボット４０がチャンバー１３まで搬送することができる。そのため、インクジェット塗布手段４によって基板３上に形成された塗布膜が、流動性を有し且つ粘性の低いものであっても、その塗布膜が搬送ロボット４０による搬送中に外周側に広がるという事態が確実に抑制される。これにより、減圧乾燥手段１２での減圧乾燥工程が、極めて良好に行われる。
【００７０】
さらに、塗布膜乾燥部１１は、減圧乾燥手段１２による減圧乾燥によって流動性を有しなくなった時点でその塗布膜を１２０℃〜２８０℃の温度雰囲気中で熱乾燥するため、塗布膜が外周側に広がったり、コーヒーリング現象を起こしたりせずに、塗布膜の溶剤分がさらに蒸発して、完全に乾燥された良質の塗布膜を得ることが可能となる。従って、熱乾燥を行っている際には、既述の減圧乾燥によって基板３上で流動性を有しなくなった塗布膜が再び流動性を有する状態にならないように熱管理が行われている。また、熱乾燥を行っている際には、塗布膜が本来所有すべき特性が損なわれないように熱管理が行われている。この場合、熱乾燥を行う場合の温度が１２０℃未満であると、塗布膜の溶剤分を蒸発させるための熱量が不足して、基板の内周側から外周側に亘って均一な厚みの塗布膜を得ることが困難になる一方、２８０℃を超えると、塗布膜が再び流動性を有する状態になるおそれがあると共に急激に塗布膜の溶剤分が蒸発して高品質の塗布膜を得ることが困難になる。しかしながら、本発明の場合のように１２０℃〜２８０℃の温度範囲内で熱乾燥を行えば、このような不具合を回避する上で有利となる。以上のような観点から、熱乾燥を行う場合の温度範囲は、１５０℃〜２５０℃であることがより好ましい。
【００７１】
そして、単一の包囲体２０の内部空間においては、減圧乾燥を行うためのチャンバー１３と、熱乾燥を行うための熱処理室３５とが、接近して配置されているため、減圧乾燥処理が施された基板３を、搬送ロボット４０が極めて短時間で、熱処理室３５まで搬送することが可能となり、作業能率が大幅に向上する。
【００７２】
さらに、単一の包囲体２０の内部空間においては、インクジェットヘッド５のメンテナンスを行うメンテナンス部３１が収容されているため、コンパクト化を図りつつ、インクジェットヘッド５の保守点検を迅速且つ容易に行うことが可能となる。この場合、メンテナンス部３１は、クリーニング手段３１ａと、吐出検査手段３１ｂと、液滴計量手段３１ｃとが一体的に移動するため、メンテナンス部３１のコンパクト化及びその駆動機構の簡素化をも図ることが可能となる。
【００７３】
以上の実施形態では、基板３上に形成する塗布膜９ｘが、感光性絶縁膜、非感光性絶縁膜、レジスト膜などの機能性膜あるいはその他の膜であれば、特に限定されるものではない。
【００７４】
さらに、以上の実施形態では、塗布膜９ｘの形成対象である基板３を、円板状の半導体ウエハ（シリコンウエハ）としたが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなるウエハや、樹脂、ガラスまたは金属からなる基板、さらには、矩形や多角形などの角板状をなす基板であってもよい。
【００７５】
また、以上の実施形態では、基板３が移動してインクジェットヘッド５が固定設置されているが、これとは逆に、インクジェットヘッド５が移動して基板３が固定設置されていてもよく、あるいは、両者５、３が移動してもよい。
【００７６】
図２２は、上記実施形態で使用されるインクジェット塗布手段４の第１例を示す概略図である。同図に示すように、この第１例に係るインクジェット塗布手段４は、制御手段１０によって制御される駆動回路部４１からの信号ａが、ヘッド支持体５０に固定された複数の個別インクジェットヘッド５ａに送出されると共に、一種類の膜液を貯留する単一のタンク５１から、主送液管５２及び複数の分岐送液管５３を通じて複数の個別インクジェットヘッド５ａに一種類の膜液が供給されるように構成されている。
【００７７】
図２３は、上記実施形態で使用されるインクジェット塗布手段４の第２例を示す概略図である。この第２例に係るインクジェット塗布手段４が、上述の第１例に係るインクジェット塗布手段４と相違している点は、複数種類の膜液を貯留する複数個のタンク５４からそれぞれ、複数の個別インクジェットヘッド５ａに異なる膜液が供給されるように構成されているところにある。そして、この第２例に係るインクジェット塗布手段４によれば、図２４に示すように、基板３に対して各個別インクジェットヘッド５が一点鎖線で示す軌跡５５に沿って移動することにより、複数種類の膜液が重ね塗りされることになる。
【００７８】
図２５は、上記実施形態で使用されるインクジェット塗布手段４の第３例を示す概略図である。この第３例に係るインクジェット塗布手段４は、インクジェットヘッド５とタンク５６とが一体となったヘッドユニット５７を、ヘッドシャフト３０に着脱自在に取り付けたものである。このようにすれば、膜液が貯留された状態にあるタンク５６とインクジェットヘッド５とを、他の種類の膜液が貯留された状態にあるタンク５６と他のインクジェットヘッド５とに、ユニットの状態で取り替えることが可能となる。これにより、異なる種類の膜液の交換を迅速に行うことが可能となり、生産性の向上が図られる。
【符号の説明】
【００７９】
１  塗布膜形成乾燥装置
２  膜液吐出部
３  基板
４  インクジェット塗布手段
５  インクジェットヘッド
５ａ  個別インクジェットヘッド
６  ノズル
８  膜液
９  塗布膜
９ｘ  塗布膜（乾燥後の塗布膜）
１１  塗布膜乾燥部
１２  減圧乾燥手段
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  チャンバー
２０  包囲体
２１  第１箱状体
２２  第２箱状体
２４  搬入部
２５  搬出部
３１  メンテナンス部
３１ａ  クリーニング手段
３１ｂ  吐出検査手段
３１ｃ  液滴計量手段
３５  熱乾燥手段（熱処理室）
３６  冷却部（冷却処理室）
４０  搬送ロボット
Ｐ  真空ポンプ
【図１】
2015204371.tif 000003
【図２】
2015204371.tif 000004
【図３】
2015204371.tif 000005
【図４】
2015204371.tif 000006
【図５】
2015204371.tif 000007
【図６】
2015204371.tif 000008
【図７】
2015204371.tif 000009
【図８】
2015204371.tif 000010
【図９】
2015204371.tif 000011
【図１０】
2015204371.tif 000012
【図１１】
2015204371.tif 000013
【図１２】
2015204371.tif 000014
【図１３】
2015204371.tif 000015
【図１４】
2015204371.tif 000016
【図１５】
2015204371.tif 000017
【図１６】
2015204371.tif 000018
【図１７】
2015204371.tif 000019
【図１８】
2015204371.tif 000020
【図１９】
2015204371.tif 000021
【図２０】
2015204371.tif 000022
【図２１】
2015204371.tif 000023
【図２２】
2015204371.tif 000024
【図２３】
2015204371.tif 000025
【図２４】
2015204371.tif 000026
【図２５】
2015204371.tif 000027
【図２６】
2015204371.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月27日(2015.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出部と、前記基板上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥部とを備えた塗布膜形成乾燥装置であって、
前記膜液吐出部はインクジェット塗布手段を有すると共に、前記膜液吐出部と前記塗布膜乾燥部における減圧乾燥手段と熱乾燥手段と冷却部とに対して基板の搬送及び受け取りを行う搬送ロボットを有し、
前記膜液吐出部と、前記塗布膜乾燥部と、前記搬送ロボットとが、単一の包囲体の内部空間に収容され、
前記単一の包囲体は、前側の第１箱状体と、該第１箱状体に一体的に連結され且つ該第１箱状体と内部で連通する後側の第２箱状体とを有し、
前記第１箱状体の内部空間には、前記膜液吐出部が収容され、
前記第２箱状体の内部空間には、中央部周辺領域に前記搬送ロボットの移動領域が形成されると共に、該移動領域の左右に前記減圧乾燥手段と熱乾燥手段と冷却部とが振り分けて収容され、
前記第２箱状体の後端部には、前記搬送ロボットが前記基板を外部から搬入すると共に基板を外部に搬出する搬出入部が形成されていることを特徴とする塗布膜形成乾燥装置。
【請求項２】
前記塗布膜乾燥部における前記減圧乾燥手段は、前記インクジェット塗布手段による膜液の吐出を終えて基板上に形成された流動性を有する塗布膜を１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で減圧乾燥するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項３】
前記塗布膜乾燥部における前記熱乾燥手段は、前記流動性を有する塗布膜が前記減圧乾燥手段による減圧乾燥によって流動性を有しなくなった時点でその塗布膜を１２０℃〜２８０℃の温度雰囲気中で熱乾燥するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項４】
前記減圧乾燥手段は、前記単一の包囲体の内部空間における前記インクジェット塗布手段から最も近い位置に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項５】
前記塗布膜乾燥部における前記冷却部は、前記熱乾燥手段により熱乾燥された基板上の塗布膜を冷却するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項６】
前記単一の包囲体の内部空間に、前記インクジェット塗布手段のメンテナンスを行うメンテナンス部が収容されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項７】
前記メンテナンス部は、前記インクジェット塗布手段の複数のノズル周辺を洗浄するクリーニング手段と、前記インクジェット塗布手段の複数のノズルからの膜液の吐出状態を検査する吐出検査手段と、前記インクジェット塗布手段の複数のノズルからの膜液の液滴を計量する液滴計量手段とが一体的に移動することで、メンテナンスを行うように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項８】
前記基板は、シリコンウエハまたは炭化ケイ素ウエハであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【請求項９】
前記基板は、ガラス基板、樹脂基板または金属基板であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の塗布膜形成乾燥装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、基板上に膜液を吐出して塗布膜を形成する膜液吐出部と、前記基板上に形成された塗布膜を乾燥させる塗布膜乾燥部とを備えた塗布膜形成乾燥装置であって、前記膜液吐出部はインクジェット塗布手段を有すると共に、前記膜液吐出部と前記塗布膜乾燥部における減圧乾燥手段と熱乾燥手段と冷却部とに対して基板の搬送及び受け取りを行う搬送ロボットを有し、前記膜液吐出部と、前記塗布膜乾燥部と、前記搬送ロボットとが、単一の包囲体の内部空間に収容され、前記単一の包囲体は、前側の第１箱状体と、該第１箱状体に一体的に連結され且つ該第１箱状体と内部で連通する後側の第２箱状体とを有し、前記第１箱状体の内部空間には、前記膜液吐出部が収容され、前記第２箱状体の内部空間には、中央部周辺領域に前記搬送ロボットの移動領域が形成されると共に、該移動領域の左右に前記減圧乾燥手段と熱乾燥手段と冷却部とが振り分けて収容され、前記第２箱状体の後端部には、前記搬送ロボットが前記基板を外部から搬入すると共に基板を外部に搬出する搬出入部が形成されていることに特徴づけられる。ここで、「単一の包囲体」とは、例えば包囲体が複数の箱状体や管状体を備えている場合であっても、それら箱状体や管状体が連結されていれば、単一の包囲体である（以下、同様）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前述の構成において、前記塗布膜乾燥部における前記減圧乾燥手段は、前記インクジェット塗布手段による膜液の吐出を終えて基板上に形成された流動性を有する塗布膜を１０℃〜４０℃の温度雰囲気中で減圧乾燥するように構成されていることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前述の構成において、前記塗布膜乾燥部における前記熱乾燥手段は、前記流動性を有する塗布膜が前記減圧乾燥手段による減圧乾燥によって流動性を有しなくなった時点でその塗布膜を１２０℃〜２８０℃の温度雰囲気中で熱乾燥するように構成されていることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
以上の構成において、記塗布膜乾燥部における前記冷却部は、前記熱乾燥手段により熱乾燥された基板上の塗布膜を冷却するように構成されていることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】