(57)【要約】【課題】基板上に塗布された液体を乾燥させ機能膜を成膜する乾燥工程において、乾燥中に基板周辺部が盛り上がらないようにしかつ盛り上がり幅を小さくすることを目的とする。【解決手段】基板を設置する設置台と、前記基板上に塗布された液体を基板上方から熱エネルギーを照射させる事により前記液体を乾燥させ機能膜を成膜させる乾燥装置において、前記熱エネルギーが前記基板中央部より基板周辺部のほうが低いことと該基板を均一な温度にするための冷却手段を設けたことを特徴とする乾燥装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を設置する設置台と、前記基板上に塗布された液体を基板上方から熱エネルギーを照射させる事により前記液体を乾燥させ機能膜を成膜させる乾燥装置において、前記熱エネルギーが前記基板中央部より基板周辺部のほうが低いことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
請求項１に記載の乾燥装置において該基板を冷却する手段を設けたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項３】
請求項１に記載の熱エネルギーが輻射熱であることを特徴とする乾燥装置。
【請求項４】
請求項３に記載の輻射熱が赤外ヒータによることを特徴とする乾燥装置。
【請求項５】
請求項３に記載の熱エネルギーがレーザ光であることを特徴とする乾燥装置。
【請求項６】
請求項２に記載の冷却が温度調整された液体によることを特徴とする乾燥装置。
【請求項７】
請求項２に記載の冷却が温度調整された気体によることを特徴とする乾燥装置。
【請求項８】
請求項６に記載の該液体が水であることを特徴とする乾燥装置。
【請求項９】
請求項６に記載の該液体がシリコンオイルであることを特徴とする乾燥装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の該気体が空気であることを特徴とする乾燥装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の該気体が不活性ガスであることを特徴とする乾燥装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の冷却が温度調整可能な液体、もしくは気体を流通できうる容器によることを特徴とした乾燥装置。
【請求項１３】
基板を設置する設置台と、前記基板上に塗布された液体を基板上方から熱エネルギーを照射させる事により前記液体を乾燥させ機能膜を成膜させる乾燥装置において、前記熱エネルギーが前記基板中央部より基板周辺部のほうが  高いことを特徴とする乾燥方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の乾燥装置において該基板を冷却する手段を設けたことを特徴とする乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能膜塗布方法に係わり、特に電子デバイス関連の製造におけるパターン形成工程の塗布技術や、基板への実装組み付け工程の基板端面実装組み付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の機能膜塗布方法は、スピンコート法、スリットコート法、ロールコートが知られている。
【０００３】
スピンコート法は、機能膜の薬液を基板中心部付近に滴下し、前記薬液が滴下された基板を回転させて遠心力で薬液を基板面へ塗布する方法である。
【０００４】
スリットコート法は、ベース等に固定された基板に対して、微小なスリットを有したノズルを基板上方に所定のギャップを設けて配置し、前記ノズルより薬液を滴下し、前記ベースまたは前記ノズルを走査し、前記基板上に薬液を塗布する方法である。
【０００５】
ロールコート法は、複数のローラーを有し、各ローラーの接触により基板への塗布液を転写し、最後のローラーが基板との所定ギャップで取り付けられ、基板へ塗布していく方法である。
【０００６】
いずれの塗布方法においても、塗布後の乾燥工程において基板の端部が基板中心部より盛り上がる課題がある。本現象は基板端部のほうが薬液に含まれる溶剤の揮発量が多く、その結果、固形分濃度が上がり、表面張力の差のよるものと考えられている。
【０００７】
基板端部が盛り上がってしまうと、基板端部からパターニングされた配線を取り出すデバイスの場合は、前記盛り上がりが邪魔となり、実装の組み付け等に支障がある。現状は塗布後の後工程において端面洗浄等で基板端部の盛り上がりを排除し対応している。また半導体集積回路の製造におけるＬＳＩ等の高密度化・回路パターンの微細化が要求され、露光技術の高解像力化が進みウエハ内のレジスト膜厚均一化が必須である。
【０００８】
さらには、一枚の基板においての電子デバイスパーツ多数取りにおいて、基板端部の盛り上がりがなくなると、取り個数の増加が見込め、生産量の増加と薬液消費量の低下が図れ量産率の向上、ランニングコストの低減が図れるメリットもある。
【０００９】
従来の実施形態では基板端部の盛り上がり排除の方法として、以下の提案がある。特開平５−８０５２３号公報においては、基板の温度を適切な値に設定できる手段により、塗布膜の膜厚均一性を実現する方法を提案している。具体的には、基板上方から温度調整された空気を送風する手段と塗布膜をノズルに供給する管と該管を温度調整する手段により、塗布膜の均一性を良くする方法である。
【００１０】
特開平６−２８３４１７号公報では、スピンコート法において基板を回転させる回転部に置かれた基板の外周部近傍にノズルを設け、このノズルから基板の中心から遠ざかる方向に気体を噴出させ、この気体を回転している基板の外周部に吹き付けることにより、基板上の余分な塗布膜を取り除き基板端面の盛り上がりを排除する方法が提案されている。
【００１１】
特開平５−９０１４７号公報においては、基板を回転させるとともに、レジストを回転塗布する際、中心部が凸部で中心部から周辺部に向かって緩やかな斜面になって凹部になっているレジスト揮発量制御部材を基板表面に近接させ、基板中央部から端部にいくにしたがって基板と雰囲気の摩擦抵抗を小さくすることができ、基板中心部から端部にいくほどレジスト揮発量を少なくすることで膜厚均一化を図る方法が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開平５−８０５２３号公報の本発明では、塗布直後のウエット状態では、膜厚の均一性が保たれるが、温度調整される空気・薬液の温度が基板前面にわたり同じ温度であるため乾燥していく工程においては基板中心部と基板端部の溶剤揮発量の差が出て、薬液表面の表面張力が勾配をもち、結果的に端部が盛り上がってしまう。
【００１３】
また特開平６−２８３４１７号公報の発明では基板端面への強制的な送風により、基板端面の揮発速度が促進され、表面張力が基板中央部に比べ高くなり、結果的に端部の膜厚分布は、基板中央部に対して悪くなる傾向である。また基板外周部にへらを設け、このへらにより回転中に基板の外周部に集まる余剰の薬液を取り除く方法においては、回転方向にキズが発生したり、スピンコーターの回転ムラが発生した際に、リアルタイムにへらの位置を回転ムラと同じ方向かつ同じ変位量変更しなければならず実用的ではない。
【００１４】
また特開平５−９０１４７号公報の発明では、角型基板のような数辺に薬液盛り上がり部が発生する基板や回転中心から基板端面までの距離が一定ではない基板には適応できない問題がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は基板を設置する設置台と、前記基板上に塗布された液体を基板上方から熱エネルギーを照射させる事により前記液体を乾燥させ機能膜を成膜させる乾燥装置において、前記熱エネルギーが前記基板中央部より基板周辺部のほうが低いことを特徴とする乾燥装置である。
【００１６】
さらに前記塗布装置において該基板を冷却する手段を設けたことを特徴とする塗布装置である。
【００１７】
前記記載の熱エネルギーが輻射熱であり前記輻射熱が赤外ヒータ、レーザ光によることを特徴としている。
【００１８】
前記記載の冷却が温度調整された液体、気体、温度調整可能な液体、もしくは気体を流通できうる容器によることを特徴としている。
【００１９】
前記記載の該液体が水、シリコンオイルであることを特徴としている。
【００２０】
前記記載の該気体が空気、不活性ガスであることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の実施形態を図１に示す。
【００２２】
１は、塗布膜加熱用赤外ランプヒータでサークル形状で１００Ｗ仕様のもの。
【００２３】
２は、１の赤外ランプヒータ各々に接続された温度コントローラ。本コントローラにより各ヒータへの供給電力量が任意の電力量となり、各ヒータごとに任意の温度に制御可能となる。
【００２４】
３は、前記ヒータからの熱を塗布膜へ伝達する目的と隣接するヒータの影響を低減するための遮蔽板。
【００２５】
４は、スリットコートにて塗布された塗布液で絶縁膜のレジスト剤である。
【００２６】
５は、レジスト剤を塗布された円形基板でφ５インチ×１ｔの青板ガラス。
【００２７】
６は、基板５を冷却する手段の冷却プレート。冷却プレートは容器構造で、温度調整器であるチラーユニット９により、温度コントロールされた水が循環している。
【００２８】
この冷却プレートにより、基板の温度が均一に保たれる。通常用いられる基板はガラス、ウエハであるがレジスト材料より熱伝導がよく、上方から与えられる熱分布を有した熱エネルギーの熱を受けただちに均一な温度に暖められてしまう。
【００２９】
基板が均一に暖まってしまうと当然基板上に塗布した液体の乾燥に影響を与えることが予想される。基板を均一に冷却することは、液体の乾燥のため上方から与えられる熱エネルギーの分布を有効に液体に伝達するために有効な手段である。
【００３０】
本実施形態においては、膜内の乾燥条件がよい真空環境下での実験をおこなった。７が真空容器であり、８の排気手段である真空ドライポンプにより乾燥時の圧力は１００ｔｏｒｒに制御した。
【００３１】
まず１００ｔｏｒｒの真空環境下で、基板冷却はおこなわず、各ヒータの温度を同じにして塗布膜の乾燥を実施した。塗布膜のウエット状態での塗り膜厚１８０μｍ、ヒータの設定温度８０度（すべてのヒータ）。
【００３２】
結果を図２に示す。図２に示されるように本条件においては、基板の端部が基板中央部に比べ約５０μｍの凸形状となることを確認した。また凸部の幅は７ｍｍであった。
【００３３】
次に本発明の効果確認を実施した。
【００３４】
まず冷却効果の確認を実施した。真空環境下においてヒータはＯＦＦ状態、冷却水のチラー温度２０度で基板を冷却した。計測位置を図３に、その結果を図１１に示す。
【００３５】
基板の温度計測の結果、基板は２０度＋２度以内に冷却できることを確認した。
【００３６】
つぎにヒータの設定を図４に示す中央部ヒータＡの設定８５度、隣接ヒータＢの設定７５度、端部ヒータＣの設定７０度とし、基板中央部の熱エネルギーがもっとも大きく、基板端部に向かって熱エネルギーが小さくなるように設定した。
【００３７】
この設定により基板端部の熱エネルギー照射量を減らし、端部の溶剤揮発速度を抑制した。
【００３８】
各ヒータが所定の熱量に到達後、前記条件で基板を冷却しながら、レジストをスリットコートにより塗布された基板を加熱乾燥した。
【００３９】
その結果を図４に示す。図４に示されるように、中央部の膜厚と円形ガラス基板の端部の膜厚差が１０μ以下になった。１０μｍ程度の段差であれば、端面洗浄せずにパターニングされた配線を取り出し実装可能である。また凸部の幅も５．６ｍｍとなり２０％の改善が図れた。これにより有効面積が増え取り個数の増量により量産率が向上する。
【００４０】
（実施形態２）
本発明の実施形態を図５に示す。
【００４１】
ヒータユニット、熱遮蔽版は実施形態１で使用したものと同じで、１ヒータは塗布膜加熱用赤外ランプヒータでサークル形状で１００Ｗ仕様のもの。
【００４２】
２は、１の赤外ランプヒータ各々に接続された温度コントローラ。本コントローラにより各ヒータへの供給電力量が任意の電力量となり、各ヒータごとに任意の温度に制御可能となる。
【００４３】
３は、前記ヒータからの熱を塗布膜へ伝達する目的と隣接するヒータの影響を低減するための遮蔽板。
【００４４】
レジストが塗布された基板は５インチシリコンウエハ。
【００４５】
実施形態２においては大気中での乾燥工程。基板の冷却方法は、シリコンウエハの塗布膜が成膜された面と反対面を所定の温度に温度コントロールされた空気を吹き付ける方法で実施した。１２は基板に吹き付ける温度を所定の温度にするための温度調整器。
【００４６】
１１は２０度に温度コントロールされ、かつ均一な風量、風速で基板に吹き付けられている空気である。
【００４７】
実施形態１同様冷却効果の確認を実施した。ヒータはＯＦＦ状態、吹き付ける空気の温度２０度、風速１ｍ／ｓｅｃで基板を冷却した。
【００４８】
計測位置を図６に、その結果を図１２に示す。
【００４９】
基板の温度計測の結果、基板は２０度＋１度以内に冷却できることを確認した。
【００５０】
つぎにヒータの設定を図７に示す中央部ヒータＡの設定９５度、隣接ヒータＢの設定８５度、端部ヒータＣの設定７５度とし、基板中央部の熱エネルギーがもっとも大きく、基板端部に向かって熱エネルギーが小さくなるように設定した。
【００５１】
実施形態１と同様に各ヒータが所定の熱量に到達後、前記条件で基板を冷却しながら、レジストをスリットコートにより塗布された基板を加熱乾燥した。
【００５２】
その結果を図７に示す。図７に示されるように、中央部の膜厚と円形ガラス基板の端部の膜厚差が１０μ以下になった。１０μｍ程度の段差であれば、端面洗浄せずにパターニングされた配線を取り出し実装可能である。また凸部の幅も６．３ｍｍとなり１０％の改善が図れた。これにより有効面積が増え取り個数の増量により量産率が向上する。
【００５３】
（実施形態３）
本発明の実施形態を図８に示す。
ヒータユニット、熱遮蔽版は実施形態１で使用したものと同じで、１ヒータは塗布膜加熱用赤外ランプヒータでサークル形状で１００Ｗ仕様のもの。
【００５４】
２は、１の赤外ランプヒータ各々に接続された温度コントローラ。本コントローラにより各ヒータへの供給電力量が任意の電力量となり、各ヒータごとに任意の温度に制御可能となる。
【００５５】
３は、前記ヒータからの熱を塗布膜へ伝達する目的と隣接するヒータの影響を低減するための遮蔽板。
【００５６】
レジストが塗布された基板は５インチシリコンウエハ。
【００５７】
実施形態３においては大気中での乾燥工程。基板の冷却方法は、シリコンウエハの塗布膜が成膜された面と反対面を所定の温度に空気にて温度コントロールされた１３均熱プレートを接触させる方法で実施した。図８に示す１２は均熱プレート内を流通する空気の温度を所定の温度にするための温度調整器。
【００５８】
１４は２０度に温度コントロールされた空気が流通する銅製パイプ。
【００５９】
実施形態１同様冷却効果の確認を実施した。ヒータはＯＦＦ状態、吹き付ける空気の温度２０度、風速２ｍ／ｓｅｃで基板を冷却した。
【００６０】
計測位置を図９に、その結果を図１３に示す。
【００６１】
基板の温度計測の結果、基板は２０度＋２度以内に冷却できることを確認した。
【００６２】
つぎにヒータの設定を図１０に示す中央部ヒータＡの設定９５度、隣接ヒータＢの設定８５度、端部ヒータＣの設定７５度とし、基板中央部の熱エネルギーがもっとも大きく、基板端部に向かって熱エネルギーが小さくなるように設定した。実施形態１と同様に各ヒータが所定の熱量に到達後、前記条件で基板を冷却しながら、レジストをスリットコートにより塗布された基板を加熱乾燥した。
【００６３】
その結果を図１０に示す。図１０に示されるように、中央部の膜厚と円形ガラス基板の端部の膜厚差が１５μ以下になった。１５μｍ程度の段差であれば、端面洗浄せずにパターニングされた配線を取り出し実装可能である。また凸部の幅も６．３ｍｍとなり１０％の改善が図れた。これにより有効面積が増え取り個数の増量により量産率が向上する。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スリットコート、スピンコート、ロールコート等で塗布した膜の乾燥工程において、乾燥のために塗布膜に与える熱エネルギーに分布を持たせ、均熱に冷却された基板の塗布膜面内に溶剤揮発速度の差をつけ、その結果、塗布膜端部の凸部の高さと塗布膜端部の凸部幅を小さくする効果がある。本効果により、基板端部が盛り上がりが小さくなり、基板端部からパターニングされた配線を取り出すデバイスの場合に実施されていた端面洗浄工程が省けるメリットがある。さらには、一枚の基板においての電子デバイスパーツ多数取りにおいて、基板端部の盛り上がり幅が小さくなると、取り個数の増加が見込め、生産量の増加と薬液消費量の低下が図れ、量産率の向上、ランニングコストの低減が図れるメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１。
【図２】実施形態１の構成で本発明を適用しない場合の結果。
【図３】実施形態１における冷却効果確認位置。
【図４】実施形態１の結果。
【図５】実施形態２の説明。
【図６】実施形態２における冷却効果確認位置。
【図７】実施形態２の結果。
【図８】実施形態３の説明。
【図９】実施形態３における冷却効果確認位置。
【図１０】実施形態３の結果。
【図１１】実施形態１における冷却時の基板温度。
【図１２】実施形態２における冷却時の基板温度。
【図１３】実施形態３における冷却時の基板温度。
【符号の説明】
１  ヒータ
２  温度調整器
３  熱遮蔽板
４  塗布膜
５  基板
６  冷却プレート
７  真空容器
８  ドライポンプ
９  冷却チラー
１０  冷却パイプ
１１  温度調整された空気
１２  空気温度調整器
１３  均熱プレート
１４  空気用銅パイプ
【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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