(57)【要約】【課題】  塗布膜を加熱乾燥する際に、塗布膜の周辺縁部が盛り上がるという課題があった。【解決手段】  本発明は乾燥中に塗布膜面に電位を与えるとともに溶媒を供給することにより、加熱乾燥時の塗布膜の周辺縁部における盛り上がりを抑制し、厚みが均一な塗布膜を得ることが可能な塗布膜の乾燥方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直行するように相対移動させつつ、塗布ヘッド開口部から液体を吐出することにより被印刷基板に塗布した溶媒と溶質からなる塗布膜を加熱乾燥し固化させる加熱乾燥方法において、該被塗布基板に塗布された該塗布膜の周辺縁部に該溶媒を供給する溶媒供給部と電界印加端子とを設け、該溶媒供給部から該被塗布基板に溶媒を供給すると同時に、該電界印加端子により塗布された該塗布膜の周辺縁部表面に電位を与えることを特徴する加熱乾燥方法。
【請求項２】
前記溶媒供給部が前記塗布膜の表面に対して、垂直および水平に移動することを特徴とする請求項１に記載の加熱方法。
【請求項３】
前記被塗布基板に塗布された前記塗布膜の前記周辺縁部の乾燥状態に応じて供給する前記溶媒量を変更することを特徴とする請求項１に記載の加熱乾燥方法。
【請求項４】
前記被塗布基板に塗布された前記塗布膜の前記周辺縁部の乾燥状態に応じて前記溶媒を供給する時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の加熱乾燥方法。
【請求項５】
前記被塗布基板に塗布された前記塗布膜の前記周辺縁部の乾燥状態に応じて、該電界印加端子に加える電位を変更することを特徴する請求１に記載の加熱乾燥方法。
【請求項６】
スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直行するように相対移動させつつ、塗布ヘッド開口部から液体を吐出することにより被印刷基板に塗布した溶媒と溶質からなる塗布膜を加熱乾燥し固化させる加熱乾燥装置において、該被塗布基板に塗布された該塗布膜の周辺縁部に該溶媒を供給する溶媒供給部を設け、該溶媒供給部該被塗布基板に塗布された該塗布膜の周辺縁部表面に電位を与えるための電界印加端子を備えていることを特徴する加熱乾燥装置。
【請求項７】
前記溶媒供給部が前記塗布膜の表面に対して、垂直および水平に移動することを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記電界印加端子が前記塗布膜の上面に対向するように設置されていることを特徴とする請求項６に記載の加熱乾燥装置。
【請求項９】
前記塗布膜の上面に対向する位置に設置されている前記電界印加端子が前記塗布膜の上面に対して、垂直および水平に移動することを特徴とする請求項６に記載の加熱乾燥装置。
【請求項１０】
前記電界印加端子が前記塗布膜の側面に対向するように設置されていることを特徴とする請求項６に記載の加熱乾燥装置。
【請求項１１】
前記塗布膜の側面に対向する位置に設置されている前記電界印加端子が前記塗布膜の側面に対して、垂直および水平に移動することを特徴とする請求項１０に記載の加熱乾燥装置。
【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等の板状被処理物の表面に塗布されたレジスト液、スラリー等の各種液状塗布液を加熱乾燥させる塗布膜の乾燥方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開平３−５６１６３号公報（特許文献１）に開示されている回転塗布方式、例えば米国特許第４、６９６、８８５号公報（特許文献２）などに開示されているスリットノズル方式によりガラス基板や半導体ウェーハなどの板状被塗布基板表面に塗布されたレジスト液、ＳＯＧ液のような液体材料の塗布膜を乾燥させる方法として、加熱炉内に基板を設置して塗布膜を過熱乾燥させる炉内乾燥方式、ホットプレート上に基板を設置しプレートを介して塗布膜を乾燥させるホットプレート方式などがある。
【０００３】
炉内加熱方式やホットプレート方式などの塗布膜を加熱乾燥させる方法では、蒸発した溶媒成分が周囲に拡散しやすい場合、塗布膜の周辺縁部が最も蒸発が速いため、塗布膜の周辺縁部では乾燥によって塗布膜が盛り上がるといった問題がある。この問題に対して特開２００３−１９５５８号公報（特許文献３）に開示されているように塗布膜溶媒の蒸発を抑制するといった方法がある。また別の方法として特開２０００−１０７６７１号公報（特許文献４）に開示されているような塗布膜が完全に乾燥し固化する前に、塗布膜表面に気流を吹き付けて均一な膜厚を得る方法がある。
【特許文献１】特開平３−５６１６３
【特許文献２】米国特許４、６９６、８８５
【特許文献３】特開２００３−１９５５８
【特許文献４】特開２０００−１０７６７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし特開２００３−１９５５８に記載の方法では、塗布膜から蒸発する溶媒量分布を極端に不均一にすることはできないため、塗布膜の周辺縁部の盛り上がりを抑制する効果は小さい。また特開２０００−１０７６７１に記載の方法では、塗布膜の周辺縁部の盛り上がりを完全に抑制する効果は小さいとともに塗布膜面に気流よる膜厚むらが生じやすいといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するために、スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直行するように相対移動させつつ、塗布ヘッド開口部から液体を吐出することにより被印刷基板に塗布した溶媒と溶質からなる塗布膜を加熱乾燥し固化させる加熱乾燥方法において、該被塗布基板に塗布された該塗布膜の周辺縁部に該溶媒を供給する溶媒供給部と電界印加端子とを設け、該溶媒供給部から該被塗布基板に溶媒を供給すると同時に、該電界印加端子により塗布された該塗布膜の周辺縁部表面に電位を与える加熱乾燥方法を提供している。
【０００６】
また本発明は、前記溶媒供給部が前記塗布膜の表面に対して、垂直および水平に移動する加熱乾燥方法を提供している。
【０００７】
また本発明は、前記被塗布基板に塗布された前記塗布膜の前記周辺縁部の乾燥状態に応じて供給する前記溶媒量を変更する加熱乾燥方法を提供している。
【０００８】
また本発明は、前記被塗布基板に塗布された前記塗布膜の前記周辺縁部の乾燥状態に応じて前記溶媒を供給する時間を変更加熱乾燥方法を提供している。
【０００９】
また本発明は、前記被塗布基板に塗布された前記塗布膜の前記周辺縁部の乾燥状態に応じて、該電界印加端子に加える電位を変更する加熱乾燥方法を提供している。
【００１０】
また本発明は、スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直行するように相対移動させつつ、塗布ヘッド開口部から液体を吐出することにより被印刷基板に塗布した溶媒と溶質からなる塗布膜を加熱乾燥し固化させる加熱乾燥装置において、該被塗布基板に塗布された該塗布膜の周辺縁部に該溶媒を供給する溶媒供給部を設け、該溶媒供給部該被塗布基板に塗布された該塗布膜の周辺縁部表面に電位を与えるための電界印加端子を備えている加熱乾燥装置を提供している。
【００１１】
また本発明は、前記溶媒供給部が前記塗布膜の表面に対して、垂直および水平に移動する加熱乾燥装置を提供している。
【００１２】
また本発明は、前記電界印加端子が前記塗布膜の上面に対向するように設置されている加熱乾燥装置を提供している。
【００１３】
また本発明は、前記塗布膜の上面に対向する位置に設置されている前記電界印加端子が前記塗布膜の上面に対して、垂直および水平に移動する加熱乾燥装置を提供している。
【００１４】
また本発明は、前記電界印加端子が前記塗布膜の側面に対向するように設置されている加熱乾燥装置を提供している。
【００１５】
また本発明は、前記塗布膜の側面に対向する位置に設置されている前記電界印加端子が前記塗布膜の側面に対して、垂直および水平に移動する加熱乾燥装置を提供している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の加熱乾燥方法において、被塗布基板に塗布された塗布膜周辺縁部表面に溶媒を供給するとともに、塗布膜周辺縁部表面に塗布膜周辺縁部上面に対向する方向に電位差がつくように電界与えることで供給した溶媒を保持することにより、塗布膜周辺縁部の盛り上がりを抑制する効果がある。
【００１７】
また、被塗布基板に塗布された塗布膜周辺縁部表面に溶媒を乾燥状態に応じて供給するとともに、塗布膜周辺縁部表面に塗布膜周辺縁部上面に対向する方向に与える電位差を乾燥状態に応じて調整することにより、塗布膜周辺縁部の盛り上がりを抑制する効果がある。
【００１８】
また、被塗布基板に塗布された塗布膜周辺縁部表面に溶媒を乾燥状態に応じて供給するとともに、塗布膜周辺縁部表面に塗布膜周辺縁部上面に対向する方向に与える電位差を乾燥状態に応じて調整し、かつ塗布膜周辺縁部表面に塗布膜周辺縁部側面に対向する方向に与える電位差を乾燥状態に応じて調整することにより、塗布膜周辺縁部の盛り上がりを抑制する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は上記の問題点である加熱乾燥の際に塗布膜の周辺縁部において盛り上がるという問題を解決するため、乾燥中に塗布膜面に電位を与えるとともに溶媒を供給することにより、本発明は上記の問題点である加熱乾燥時の塗布膜の周辺縁部における盛り上がりを抑制し、厚みが均一な塗布膜を得ることが可能な塗布膜の乾燥方法を提供することを目的とする。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１における加熱乾燥方式による乾燥方法の概略図である。ホットプレート１上に図示しない真空吸着により被塗布基板２が設置されている。被塗布基板２表面には図４で示す塗布膜形成方法により塗布膜３が形成されている。塗布膜３の塗布膜周辺縁部４の上面に対向する位置に任意に移動可能な電界印加端子５が設置されている。直流電圧器６が被塗布基板２と電界印加端子５に接続されている。塗布膜３の塗布膜周辺縁部４の表面に対向する位置に塗布膜３の溶媒８を図示しない溶媒供給ポンプより任意の量、時間で供給できるノズル７が設置されている。
【００２１】
図２は実施例１の実施形態を示すスリットノズル方式による塗布膜形成方法の概略図である。図２（ａ）に示すように被塗布基板１０１の塗布開始位置に塗布ヘッド１０２が被塗布基板１０１と一定間隔を保った状態で停止している。塗布ヘッド１０２が停止した状態でスリット部１０３から塗布液１０４を吐出し塗布液溜り１０５を形成する。次に図２（ｂ）に示すように被塗布基板１０１と塗布ヘッド１０２を一定間隔に保った状態で塗布ヘッド１０２が被塗布基板１０１に対し相対的に移動１０６するように、被塗布基板１０１もしくは塗布ヘッド１０２を移動することにより被塗布基板１０１に塗布膜１０７を形成する。
【００２２】
（実験例１）
被塗布基板には縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚０．５ｃｍの青板ガラスを用いた。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は６０．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。幅２ｍｍの電界印加端子を塗布膜の周辺に沿って、塗布膜上面より２ｍｍの間隔で設置した。直流電圧器により電界印加端子と被塗布基板間に５ｋＶの電圧を設定した。ノズルから０．０５ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給する。ホットプレートの面内の温度分布は設定温度９０±１℃に設定した。
【００２３】
以上の条件のもと、７分間加熱乾燥を行った結果、乾燥膜の被塗布基板中央部の膜厚は８８．１μｍ、乾燥膜の縁部のもっとも厚い膜厚は９５．３μｍとなった。
【００２４】
（実験例２）
被塗布基板には縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚０．５ｃｍの青板ガラスを用いた。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は６０．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。幅２ｍｍの電界印加端子を塗布膜の周辺に沿って、塗布膜上面より２ｍｍの間隔で設置した。直流電圧器により電界印加端子と被塗布基板間に５ｋＶの電圧を設定した。ノズルから０．０５ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給する。ホットプレートの面内の温度分布は設定温度９０±１℃に設定した。
【００２５】
以上の条件のもと、７分間加熱乾燥を行った。乾燥開始から４分間はノズルから０．０５ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給した。開始４分から６分まではノズルから０．０４ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給すると共に電界印加端子を塗布膜上面に対して垂直方向に０．５ｍｍ／ｍｉｎで移動させ塗布膜に近づけていった。その後終了まで電界印加端子の動きを停止したままノズルから０．０２ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給しつづけた。その結果、乾燥膜の被塗布基板中央部の膜厚は８９．３μｍ、乾燥膜の縁部のもっとも厚い膜厚は９３．５μｍとなった。
【実施例２】
【００２６】
図３は実施例２における加熱乾燥方式による乾燥方法の概略図である。ホットプレート９上に図示しない真空吸着により被塗布基板１０が設置されている。被塗布基板１０表面には図４で示す塗布膜形成方法により塗布膜１１が形成されている。塗布膜１１の塗布膜周辺縁部１２の上面に対向する位置に任意に移動可能な電界印加端子１３が設置されている。直流電圧器１４が被塗布基板１０と電界印加端子１３に接続されている。塗布膜１１の塗布膜周辺縁部１２の側面に対向する位置に任意に移動可能な電界印加端子１７が設置されている。直流電圧器１４が被塗布基板１０と電界印加端子１７に接続されている。被塗布基板１０はアース１９が設置されている。塗布膜１１の塗布膜周辺縁部１２の表面に対向する位置に塗布膜１１の溶媒１６を図示しない溶媒供給ポンプより任意の時間、量で供給できるノズル１５が設置されている。
【００２７】
（実験例３）
被塗布基板には縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚０．５ｃｍの青板ガラスを用いた。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は６０．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。幅１ｍｍの電界印加端子を塗布膜の周辺に沿って、初期位置として塗布膜上面より２ｍｍの間隔で設置した。直流電圧器により電界印加端子と被塗布基板間に５ｋＶの電圧を設定した。幅１ｍｍの電極を塗布膜の周辺に沿って、初期位置として塗布側面より２ｍｍの間隔で設置した。ホットプレートの面内の温度分布は設定温度９０±１℃に設定した。
【００２８】
以上の条件のもと、７分間加熱乾燥を行った。乾燥開始から４分間はノズルから０．０５ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給した。開始４分から６分まではノズルから０．０３ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給すると共に塗布膜上面および側面と対向する電界印加端子を０．５ｍｍ／ｍｉｎで塗布膜に近づけていった。その後終了まで電界印加端子の動きを停止したままノズルから０．０１ｍｌ／ｓｅｃで溶媒を供給しつづけた。その結果、乾燥膜の被塗布基板中央部の膜厚は９０．２μｍ、乾燥膜の縁部のもっとも厚い膜厚は９１．３μｍとなった。
【００２９】
（比較実験例１）
図４は比較実験例における加熱乾燥方式による乾燥方法の概略図である。図４（ａ）に示すようにチャンバ２９に排気装置２７、給気装置２８が設置されている。チャンバ２９内にホットプレート２０上に図示しない真空吸着により被塗布基板２１が設置されている。被塗布基板２１表面には図４で示す塗布膜形成方法により塗布膜２２が形成されている。貫通孔２４、２５、２６が設けられた部材２３が被塗布基板２１に対して所定の位置に設置してある。図４（ｂ）に部材２３の平面図を示す。
【００３０】
被塗布基板には縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚０．５ｃｍの青板ガラスを用いた。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は６０．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。縦１５ｃｍ×横１５ｃｍ×厚０．５ｃｍ部材に設けた穴は直径２４、１６、８ｍｍとした。０．５ｍｍ／ｍｉｎで給排気を行い、チャンバ内は１気圧となるようにした。ホットプレートの面内の温度分布は設定温度９０±１℃に設定した。
【００３１】
以上の条件のもと、７分間加熱乾燥を行った。その結果、乾燥膜の被塗布基板中央部の膜厚は８７．３μｍ、乾燥膜の縁部のもっとも厚い膜厚は９９．３μｍとなった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１における加熱乾燥方法を示す概略断面図。
【図２】実施例１における塗布膜形成方法を示す概略断面図。
【図３】実施例２における加熱乾燥方法を示す概略断面図。
【図４】比較実験例１における加熱乾燥方法を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１、９、２０  ホットプレート
２、１０、２１、１０１  被塗布基板
３、１１、２２、１０７  塗布膜
４、１２  塗布膜周辺縁部
５、１３、１７  電界印加端子
６、１４、１８  直流電圧器
７、１５  ノズル
８、１６  溶媒
１９  アース
２３  部材
２４、２５、２６  貫通孔
２７  排気装置
２８  給気装置
２９  チャンバ
１０２  塗布ヘッド
１０３  スリット
１０４  塗布液
１０５  塗布液溜り
１０６  移動方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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