(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、当該隙間の気体をその外方側に向かって排気するために設けられ、基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板と、
前記整流板に各々設けられ、基板の周縁部に対向する領域に設けられた第１の加熱部と、前記第１の加熱部の内側であって、第１の加熱部に囲まれるように設けられた第２の加熱部と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備え、
前記第２の加熱部は、前記第１の加熱部よりも低い温度に設定されていることを特徴とする減圧乾燥装置。
【請求項２】
第１の加熱部と第２の加熱部との間には断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。
【請求項３】
整流板の下面には、断熱部の温度変化を連続的に変化させるための均熱板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の減圧乾燥装置。
【請求項４】
塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さい通気抵抗体と、
この通気抵抗体を通過した塗布液からの蒸発成分を含む気体をその外方側に向かって排気するように、通気抵抗体と隙間を介して対向して設けられた整流板と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
【請求項５】
前記通気抵抗体は、空隙を有するセラミックスで構成されていることを特徴とする請求項４記載の減圧乾燥装置。
【請求項６】
基板載置部に載置された基板と通気抵抗体との離間距離は０．５〜３０ｍｍに設定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の減圧乾燥装置。
【請求項７】
通気抵抗体と整流板との離間距離は０．５〜１０ｍｍに設定されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
【請求項８】
前記通気抵抗体は、前記基板の周縁部に対応する領域のみにリング状に設けられていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
【請求項９】
前記基板の周縁部は、基板の外周縁から内側に向かって５〜１５ｍｍに亘る領域であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載の減圧乾燥装置。
【請求項１０】
塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
次いで基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向するように基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板を位置させる工程と、
前記基板載置部に載置された基板の温度を所定の温度に調整する工程と、
前記整流板において、前記基板の周縁部に対向する領域に設けられた第１の加熱部の設定温度を、第１の加熱部の内側であって、第１の加熱部に囲まれるように設けられた第２の加熱部の設定温度よりも高くする工程と、
気密容器内を減圧することにより前記隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。
【請求項１１】
塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さくなるように通気抵抗体を位置させる工程と、
通気抵抗体の上方側にて当該通気抵抗体と隙間を介して対向するように整流板を位置させる工程と、
気密容器内を減圧することにより基板の周縁部の塗布液からの蒸発成分を通気抵抗体を通過させると共に、通気抵抗体と整流板の隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば層間絶縁膜、デバイスの保護膜用の塗布液あるいはレジスト液などが表面に塗布された基板を減圧乾燥処理し、この塗布液を乾燥させる減圧乾燥装置及び減圧乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程の一つとして、層間絶縁膜や半導体デバイスの保護膜を形成するために、所定の塗布液を半導体ウエハなどの基板上に塗布して塗布膜を形成する処理がある。この処理は、例えばポリイミドおよび溶剤を含む塗布液を基板表面に塗布し、溶剤が蒸発してポリイミド成分からなる塗布膜を形成する手法により行われる。
【０００３】
前記塗布液に含まれる溶剤としては、揮発性の低い溶剤例えば高沸点シンナーが使用されるので、ウェハに塗布液を塗布した後、短時間で乾燥させるための減圧乾燥ユニットにて減圧乾燥処理されることが得策である。従来の減圧乾燥ユニットは、例えば図１５に示すように蓋体１１及び載置部１２にて構成される密閉容器１が設けられている。また当該蓋体１１の天井部には排気口１３が設けられ、排気路例えば配管１４を介して真空ポンプ１５が接続されており、密閉容器１の内部を減圧することができるようになっている。更に密閉容器１の内部には、塗布液からの蒸発成分がウェハＷ表面において均一な排気流を形成するように整流板１６が昇降可能に設けられている。
【０００４】
このような減圧乾燥ユニットにおいて、先ず上述の塗布処理を終えたウェハＷは載置部１２に載置され、このウェハＷと対向するように整流板１６が所定の高さ位置に設定される。次いで載置部１２に設けられた図示しない温度調整手段にてウェハＷの温度を例えば３０℃に調整すると共に真空ポンプ１５を作動させ、密閉容器１内を減圧することで、整流板１６とウェハＷとの間を外方側に広がる排気流を形成しながら塗布液中の溶剤が蒸発（乾燥）し、残ったポリイミド成分により塗布膜がウェハＷ表面に形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述の減圧乾燥手法の場合、減圧乾燥処理を行う前のウェハＷの周縁部例えば基板の周縁から内側に例えば５ｍｍに亘る領域の塗布液の液膜は、ウェハＷの表面への付着力と液体の凝縮力との表面張力の作用により図１６（ａ）に示すように角が丸まった状態にある。このような状態の塗布液を減圧乾燥すると、周縁部の塗布液においては上方側に加えて側周側の表面からも溶剤が蒸発する。即ち、その内側の領域よりも蒸発表面積の大きい周縁部の塗布液は、その領域の内側の領域にある塗布液よりも溶剤の蒸発が盛んに行われる。ここで塗布液から溶剤が蒸発するときには、ウェハＷ表面の塗布液は蒸発する溶剤に気化熱を奪われて塗布液表面の液温が低下して表面張力が大きくなる。このような周縁部とその内側の領域との間に生じる蒸発表面積による蒸発量の差および表面張力の差とが相俟って塗布液は周縁部側に引き寄せられるので、図１６（ｂ）に示すように周縁部が盛り上がった塗布膜が形成されてしまう懸念がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、周縁部の表面張力の上昇を抑え、面内均一性の高い減圧乾燥処理を行うことができる技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の減圧乾燥装置は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、当該隙間の気体をその外方側に向かって排気するために設けられ、基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板と、
前記整流板に各々設けられ、基板の周縁部に対向する領域に設けられた第１の加熱部と、前記第１の加熱部の内側であって、第１の加熱部に囲まれるように設けられた第２の加熱部と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備え、
前記第２の加熱部は、前記第１の加熱部よりも低い温度に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
また、整流板の下面には、例えば断熱部に対応する第１の加熱部から第２の加熱部に亘る温度変化を連続的にするための均熱板が設けられていてもよい。更にまた、前記基板の周縁部は、例えば基板の外周縁から内側に向かって５〜１５ｍｍに亘る領域であってもよい。
【０００９】
本発明によれば、減圧乾燥時において、溶剤の蒸発の際に発生する周縁部の温度低下を抑えながら塗布膜を形成することができる。即ち基板の周縁部の表面張力の上昇を抑えられるので、塗布液は周縁部側に引き寄せられず減圧乾燥処理が行われて厚みが均一な塗布膜を形成することができる。即ち面内均一性の高い減圧乾燥処理をすることができる。
【００１０】
また本発明の減圧乾燥装置は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、
基板を載置するための基板載置部がその内部に設けられた気密容器と、
前記基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さい通気抵抗体と、
この通気抵抗体を通過した塗布液からの蒸発成分を含む気体をその外方側に向かって排気するように、通気抵抗体と隙間を介して対向して設けられた整流板と、
前記基板載置部に設けられ、基板の温度を調整するための基板温度調整手段と、
前記気密容器内を減圧するための減圧排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また基板載置部に載置された基板と通気抵抗体との離間距離は例えば０．５ｍｍに設定するようにしてもよく、更には通気抵抗体と整流板との離間距離は例えば０．５ｍｍに設定するようにしてもよい。更にまた、前記基板の周縁部は、例えば基板の外周縁から内側に向かって１０ｍｍ±５ｍｍに亘る領域であってもよい。
【００１２】
本発明によれば、基板の周縁部の領域に対向するように設けられた通気抵抗体に衝突して蒸発成分の一部は塗布液の表面側に戻されるので、周縁部の領域の塗布液から蒸発した溶剤成分は上方側に抜け難くなる。このため溶剤成分の蒸発量が抑えられ、周縁部とその内側の領域との蒸発状態の差が小さくなる。その結果、基板の面内における塗布液の表面張力のばらつきが抑えられるので、塗布液は周縁部側に引き寄せられず減圧乾燥処理が行われて厚みが均一な塗布膜を形成することができる。即ち面内均一性の高い減圧乾燥処理をすることができる。
【００１３】
本発明の減圧乾燥方法は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
次いで基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向するように基板と略同じかそれ以上の大きさの整流板を位置させる工程と、
前記整流板において、前記基板の周縁部に対向する領域に設けられた第１の加熱部の設定温度を、第１の加熱部の内側であって、第１の加熱部に囲まれるように設けられた第２の加熱部の設定温度よりも高くする工程と、
気密容器内を減圧することにより前記隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の減圧乾燥方法は、塗布液が表面に塗布された基板を減圧乾燥するための減圧乾燥方法において、
前記基板を気密容器の内部に設けられた基板載置部に載置する工程と、
基板載置部に載置された基板の表面と隙間を介して対向し、基板の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の領域の通気性よりも小さくなるように通気抵抗体を位置させる工程と、
通気抵抗体の上方側にて当該通気抵抗体と隙間を介して対向するように整流板を位置させる工程と、
気密容器内を減圧することにより基板の周縁部の塗布液からの蒸発成分を通気抵抗体を通過させると供に、通気抵抗体と整流板の隙間の気体を整流板の外方に向かって排気し、塗布液に含まれる溶剤成分を蒸発させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
先ず本発明の減圧乾燥装置を説明する前に、当該減圧乾燥装置が組み込まれた塗布膜形成装置の一例について図１及び図２を参照しながら説明する。図中２１はカセットステーションであり、例えば２５枚のウエハＷを収納したカセットＣを載置するカセット載置部２２と、載置されたカセットＣとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し手段２３とが設けられている。この受け渡し手段２３の奥側には筐体２４にて周囲を囲まれる処理部Ｓ１が接続されている。処理部Ｓ１の中央には主搬送手段２５が設けられており、これを取り囲むように例えば奥を見て右側には複数の塗布ユニット３が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が夫々配置されている。
【００１５】
棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、塗布ユニット３の前処理及び後処理を行うためのユニットなどを各種組み合わせて構成されるものであり、その組み合わせは塗布ユニット３にて表面に塗布液が塗られたウエハＷを減圧雰囲気下で乾燥し、該塗布液中に含まれる溶剤を揮発する減圧乾燥装置である減圧乾燥ユニット、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。なお棚ユニットＵ３については、ウエハＷを受け渡すための受け渡し台を備えた受け渡しユニットも組み込まれる。また、上述した主搬送手段２５は例えば昇降及び前後に移動自在で且つ鉛直軸周りに回転自在に構成されており、塗布ユニット３及び棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を構成する各ユニット間でウエハＷの受け渡しを行うことが可能となっている。
【００１６】
この装置のウェハＷの流れについて説明すると、先ず外部からウェハＷが収納されたカセットＣがカセット載置部２２に載置され、受け渡し手段２３によりカセットＣ内からウェハＷが取り出され、加熱・冷却ユニットＵ３の棚の一つである受け渡しユニットを介して主搬送手段２５に受け渡される。次いでユニットＵ３の一の棚の処理部内にて疎水化処理が行われた後、塗布ユニット３にて塗布液が塗布される。その後ウェハＷは減圧乾燥ユニットに搬送され、減圧乾燥処理により塗布膜が形成される。塗布膜が形成されたウェハＷは加熱ユニットで加熱された後、冷却ユニットで所定の温度に冷却される。しかる後ウェハＷはカセット載置部２２上のカセットＣ内に戻される。
【００１７】
ここで本発明に係る減圧乾燥手法の前段にある上述の塗布ユニット３において、例えば乾燥後に塗布膜を形成するポリイミド成分と溶剤例えば高沸点シンナーとを混ぜ合わせて成る塗布液ｉをウェハＷ表面に塗布する塗布手法の一例について図３を用いて簡単に説明する。当該塗布手法は、いわゆるスパイラル型の塗布手法であり、塗布ユニット３の基板処理空間内において、基板保持部３１により水平に保持されたウェハＷを周方向に回転させると供に、ウェハＷ表面の中心に対向するように設定され、塗布液ｉを供給するためのディスペンスノズル３１をウェハＷの径方向（図中Ｘ方向）に向かって所定の速度で移動させながら塗布液ｉを線状に供給する。このようにして渦巻状のいわゆる一筆書きの要領で塗布液ｉがウェハＷに塗布される。
【００１８】
続いて本発明に係る減圧乾燥装置の実施の形態について説明する。図４に示すようにこの減圧乾燥装置は塗布液ｉが塗布された例えば８インチサイズのウェハＷを載置するための基板載置部である載置台４を備えている。この載置台４には、載置されたウェハＷの温度を調整するための基板温度調整手段４１例えば抵抗発熱体からなる加熱部が埋設されていて、載置台４と基板温度調整手段４１とにより温調プレートが構成されている。なお詳しくはウェハＷが載置台４の表面から僅かな隙間、例えば０．１ｍｍ程度浮いた状態で載置されるようにウェハＷの裏面側の周縁に対応する位置に基板保持用の突起部４２が設けられている。また載置台４にはウェハＷを搬入出する際、ウェハＷの裏面を下方向から支持して昇降するように基板支持ピン４３が、載置台４を上下方向に貫通し、昇降機構４４により突没自在に設けられており、ウェハＷは前記主搬送手段２５と基板支持ピン４３との協働作用により載置台４に載置されるように構成されている。なお、図中４５は基板支持ピン４３の貫通孔を介して気密容器４０内の減圧状態が破られないようにするためのベローズである。
【００１９】
載置台４の上方側には、蓋体５が図示しない蓋体昇降機構により昇降自在に設けられている。この蓋体５はウェハＷの搬入出時には上昇し、減圧乾燥を行う時には下降して、蓋体５と載置台４とにより気密容器４０を形成する構成となっている。また蓋体５の天井部の中心付近には排気口５１が設けられ、この排気口５１は排気路例えば配管５２を介して減圧排気手段である真空ポンプ５３が接続されており、その途中にはバルブ５４、気密容器４０内の圧力調整部５５が設けられている。
【００２０】
また載置台４の上方側には、この載置台４に載置されたウェハＷの表面と対向するように温度調整部を含む例えばウェハＷと略同じかそれ以上の大きさに形成された例えば厚さ５ｍｍの円形状の整流板６が設けられている。ここでいうウェハＷと略同じ大きさとは、例えばウェハＷのデバイス形成領域をカバーしている大きさではあるがウェハＷよりも若干小さい場合などを指す。整流板６について詳しくは図５に示すように、少なくともウェハＷの周縁部例えばウェハＷの外周縁からその内側に向かって例えば幅１０ｍｍに亘る領域に対向するように第１の加熱部６１例えばリング状の面状ヒーターが設けられている。また第１の加熱部６１の内側には、その外周縁を当該第１の加熱部６１に囲まれるように第２の加熱部６２例えば円形状の面状ヒーターが設けられている。ここで各面状ヒーターは、前記形状に形成された抵抗発熱体をアルミニウム板により上下から挟んだサンドイッチ構造として構成される。
【００２１】
更に前記第１の加熱部６１の内周縁と第２の加熱部６２の外周縁との間には、例えば幅５ｍｍのリング状の断熱部材６３が設けられ、第１の加熱部６１の外周縁を囲うように例えば幅５ｍｍのリング状の断熱部材６４が設けられている。ここで断熱部材６３、６４には、例えばグラスウールが用いられる。更に整流板６の下面には、各加熱部に加熱される領域の温度を面内で均熱化するための均熱板６５例えば厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔が被着されている。更にまた、整流板６の上面側には外装プレート６６が設けられている。
【００２２】
説明を図４に戻すと、前記整流板６は外装プレート６６を例えば３ヵ所で支持部材６７により支持されている。これら支持部材６７は蓋体５を貫通しており、そのうち一の支持部材６７ａはボールネジ機構を用いた昇降手段６８に接続され、残りの支持部材６７は整流板６が左右にズレないように位置合わせ用のガイドバーとしての役割を有する。当該昇降手段６８により整流板６が昇降し、所定の高さ位置に高精度で調整ができるように構成されている。
【００２３】
また図中の７は制御部であり、この制御部７はウェハＷの減圧乾燥処理を行う際、第１の加熱部６１、第２の加熱部６２を後述のようなシーケンスで所定の温度に夫々制御する機能、および昇降手段６８、圧力調整部５５を夫々制御する機能を有する。
【００２４】
このような減圧乾燥装置を用いて減圧乾燥を行う工程について図６、図７を用いて説明する。図６に示すように、先ず時刻ｔ１において、蓋体５が上昇した状態で、既述の手法にて塗布液ｉが塗布されたウェハＷが主搬送手段２５により搬入され、更に基板支持ピン４３との協働作用により載置台４に載置される。次いで蓋体５が下降してウェハＷの周囲を囲む気密容器４０が形成される。続いて整流板６が下降して、整流板６の下面がウェハＷの表面から例えば２ｍｍ離れた高さ位置Ｌ１に設定される。またウェハＷは、基板温度調整手段４１により裏面側から加熱されて所定の温度、例えばクリーンルームの設定温度である２３℃よりも高い温度、例えば３０℃に設定される。次いでバルブ５２が開いて真空ポンプ５３により減圧排気が開始されると供に、第１の加熱部６１と第２の加熱部６２の加熱動作が行われ、第１の加熱部６１は例えば９０℃に、第２の加熱部６２は例えば３０℃に夫々設定される。このとき気密容器４０内の圧力Ｐは大気圧雰囲気Ｐ０から急速に低下する。
【００２５】
しかる後、時刻ｔ１から例えば３０秒後の時刻ｔ２には気密容器４０内の圧力がＰ１になり、ウェハＷ表面の塗布液ｉ中の溶剤が激しく蒸発し始め、蒸発した成分によりウェハＷ表面と整流板６との僅かな隙間を中心側から外方側に向かって流れる排気流が形成される。ここで溶剤が沸騰して塗布膜の表面を粗くするのを抑えるために気密容器４０内の圧力Ｐは圧力調整部５５により調整されて溶剤の蒸気圧手前付近にて緩やかに低下する。
【００２６】
このように溶剤が激しく蒸発しているときの塗布液ｉおよび整流板６の表面の温度を示したのが図７である。図７（ａ）はウェハＷと整流板６の縦断面図であり、この断面図に対応する位置の温度を示した温度分布図が図７（ｂ）、（ｃ）であり、図中の実線は塗布液ｉの温度を、一点斜線は整流板６の表面の温度を示す。先ず図７（ｂ）に示すように、加熱動作中の整流板６においては、第１の加熱部６１および第２の加熱部６２の熱は隣接する均熱板６５に伝熱されて、各加熱部６１、６３毎に均熱化される。当該均熱板６５の表面は、第１の加熱部６１が形成する領域である周縁部が９０℃に、また第２の加熱部６２が形成する領域である周縁部の内側にある領域が３０℃になる。ここで断熱部材６３により第１の加熱部６１と第２の加熱部６２とが熱的に分離されているので温度制御で互いが干渉するのが抑えられ、当該断熱部材６３に対応する部位の均熱板６５の温度は、周縁部の温度と前記内側の領域の温度とに亘る温度勾配が形成される。
【００２７】
このような温度分布が形成された整流板６からの輻射熱を受けてウェハＷの塗布液ｉは加熱され、周縁部にある塗布液ｉは第１の加熱部６１の輻射熱を受けて例えば３５〜４０℃に、周縁部の内側にある領域は第２の加熱部６２の輻射熱を受けて例えば２７〜３０℃になる。そして溶剤の蒸発が進むにつれて整流板６の表面温度は放熱により低下していき、また塗布液ｉは気化熱を奪われて液温が低下し、蒸発が盛んな周縁部の液温が中央部よりも速く低下する。
【００２８】
このようにして溶剤の蒸発が進み、溶剤の殆どが蒸発し終わる例えば時刻ｔ４には、図７（ｃ）に示すように、整流板６の周縁部の温度は３５〜４０℃に、整流板６の周縁部の内側にある領域の温度は２５℃になり、また塗布液ｉにおける周縁部の内側にある領域は例えば２５℃になり、塗布液ｉの周縁部はその内側の領域と同じか僅かに低い温度例えば２５℃になる。その後ウェハＷ表面に塗布液ｉに含まれるポリイミド成分からなる塗布膜が形成されると、気密容器４０内に残存する蒸発した溶剤雰囲気及び空気が排気されて再度気密容器４０内の圧力がＰ２から急速に低下し、時刻ｔ４において所定の圧力Ｐ３になるとバルブ５２を閉じて減圧排気が停止される。しかる後気密容器４０には図示しない給気手段によりパージ用の気体例えば窒素等の不活性ガスが供給され、時刻ｔ５には気密容器４０の圧力Ｐが大気雰囲気Ｐ０まで復帰され、ウェハＷが搬出されて減圧乾燥処理が終了する。
【００２９】
このような実施の形態においては、周縁部の温度が高く、その内側の領域の温度が低く設定された整流板６の輻射熱によりウェハＷ表面の塗布液ｉが加熱される。即ち周縁部の塗布液ｉは、その内側の領域の溶剤の蒸発状態の違いにより生じる液温差に見合うように、予め高めの温度に設定される。このような場合であっても、蒸発面積の大きい周縁部は内側の領域よりも蒸発が盛んに行われ気化熱により塗布液の温度が低下する。しかし、予め周縁部の液温を高めに設定してあるので従来のように周縁部と内側の領域との温度差を大きくしながら塗布膜を形成するのではなく、溶剤の蒸発が進むにつれて周縁部と中央部との液温差を小さくしながら塗布膜を形成することができる。このため周縁部と内側の領域との間で塗布液ｉの表面張力が均一になり、周縁部の塗布液ｉは内側にある液を引き寄せることなく、あるいは引き寄せたとしてもその程度が小さい状態で塗布膜を形成することができる。その結果、膜厚の均一性の高い塗布膜を形成することができる。
【００３０】
またこの実施の形態においては、上述のように輻射熱によりウェハＷの上方側から加熱する構成に限られず、図８に示すように例えば基板温度調整手段４１に第１の加熱部６１および第２の加熱部６２の役割を割り当てた構成としてもよい。この場合であってもウェハＷを介して塗布液は加熱され、周縁部の温度がその内側の温度よりも高くすることができ、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
続いて本発明の減圧乾燥装置の他の実施の形態について図９を用いて説明する。なお減圧乾燥装置の他の構成であって上述の実施の形態と重複するものについては、図中に同じ符号を付すことで説明を省略する。この実施の形態の減圧乾燥装置は、塗布液から蒸発した溶剤成分をその裏面側に通過することができるウェハＷと略同じかそれ以上の大きさの厚さ例えば１０ｍｍの円形状の通気抵抗体８が、載置台に載置されたウェハＷの表面と対向するように支持部材８１に支持された状態で昇降手段８２により昇降可能に設けられており、制御部７により制御される構成である。ここで通気抵抗体８には、例えばセラミックスから選択される材質が用いられる。また通気抵抗体８の上方側には、例えばウェハＷと同じかそれ以上の大きさの例えば厚さ３ｍｍの円形状の整流板９が昇降手段６８により昇降可能に設けられている。
【００３２】
前記通気抵抗体８は、少なくともウェハＷの周縁部例えばウェハＷの外周縁からその内側に向かって例えば幅１０ｍｍに亘る領域に対向するようにリング状の第１の通気抵抗体８３を備えている。この第１の通気抵抗体８３の内側には、その外周縁を当該第１の通気抵抗体８３に囲まれるように他の通気抵抗体例えば円形状の第２の通気抵抗体８４が設けられている。ここで第１の通気抵抗体８３および第２の通気抵抗体８４は、例えば空隙率の違う部材を用いて第１の通気抵抗体８３が第２の通気抵抗体８４よりも通気性が小さくなるように構成される。
【００３３】
この場合、図１０に示すように、先ず通気抵抗体８がウェハＷの表面との離間距離Ｌ２例えば０．５ｍｍの高さ位置に設定され、次いで整流板９が通気抵抗体８の上面と離間距離Ｌ３例えば０．５ｍｍの高さ位置に設定されて減圧乾燥処理が行われる。
【００３４】
この実施の形態では、ウェハＷの周縁部の塗布液から蒸発した溶剤成分は、通気抵抗体に衝突して塗布液の表面側に戻されるので、上方側に抜けて排気される割合がその内側の領域よりも小さい。このため周縁部の領域においては、その内側の領域に比べて塗布液ｉの表面から上方に至る蒸発量が抑えられ、周縁部とその内側の領域との蒸発状態の差が小さくなる。その結果、ウェハＷの面内における表面張力のばらつきが抑えられて減圧乾燥処理がなされるので周縁部の塗布膜が盛り上がる現象が緩和されて、膜厚の面内均一性が高くなる。なお、離間距離Ｌ２、Ｌ３は０．５ｍｍであるが、発明を分かり易くするため図１０では実際よりも広く書いている。
【００３５】
またこの実施の形態においては、第１の通気抵抗体８３および第２の通気抵抗体８４を含む通気抵抗体８を設ける構成に限られず、第２の通気抵抗体６４の通気抵抗をゼロにする構成、あるいは第１の通気抵抗体６３の通気抵抗を無限大にする構成でもよく、この場合も基板（ウェハＷ）の周縁部に対向する領域の通気性が当該領域の内側の通気性よりも小さいに相当するものである。その一例を挙げると、図１１（ａ）に示すように第１の通気抵抗体６３のみを含むリング状の通気抵抗体８を設けて、いわば第２の通気抵抗体６４の通気抵抗をゼロにする構成であってもよく、または図１１（ｂ）に示すように第１の通気抵抗体８３と同じ形状のいわば通気抵抗が無限大である邪魔板８５を設ける構成であってもよい。このような構成としても、周縁部の領域の塗布液ｉの表面から上方に至る溶剤成分の濃度勾配が緩やかになって周縁部の内側の領域との蒸発の状態の差が小さくなり上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
更にまた、この実施の形態においては離間距離Ｌ２、Ｌ３は０．５ｍｍに限られず、０．５〜３０ｍｍの範囲内で設定してもよい。ここで離間距離Ｌ２、Ｌ３をどのように設定するかは、使用する塗布液ｉの成分に応じて予め実験を行って決めておくのが好ましい。
【００３７】
また本発明の他の実施の形態として、例えば塗布ユニット３において所定の液温の塗布液を塗布し、減圧乾燥装置に搬入されるウェハＷの塗布液の液温が、基板温度調整手段４１の設定温度よりも例えば３〜５℃低い温度例えば２５〜２７℃に設定するようにしてもよい。
【００３８】
この場合、図１２（ａ）に示すように、ウェハＷが搬入される前に基板温度調整手段４１の加熱動作を行い、載置台４と基板温度調整手段４１とにより構成される温調プレートを予め前記設定温度例えば３０℃に調製しておき、その後ウェハＷを搬入して減圧乾燥処理が行われる。
【００３９】
この実施の形態では、図１２（ｂ）に示すように、搬入されたウェハＷの塗布液には、ウェハＷを介して温調プレートからは面内で略均一に熱が伝わって加熱されるが、周縁部の塗布液は表面張力により角が丸まっていて液量が少ないので、内側の領域の塗布液よりも高い温度に上昇する。このように周縁部とその内側の領域との液温差が形成された状態で減圧乾燥がなされ、減圧乾燥時において蒸発が盛んな周縁部と蒸発が盛んでない内側の領域との液温差を小さくしながら塗布膜を形成することができるので上述の場合と同様の効果が得られる。
【００４０】
更に本発明においては、ウェハＷの温度を当該減圧乾燥装置が設けられる例えばクリーンルームの温度よりも低く設定してもよい。この場合、熱的には整流板の冷却動作を行うことになるが、このような場合であっても塗布液ｉの表面張力を面内均一にすることができるので膜厚の均一な塗布膜を得ることができる。
【００４１】
更にまた、本発明にあっては被処理基板に半導体ウエハ以外の基板、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の減圧乾燥処理にも適用でき、また層間絶縁膜やデバイスの保護膜以外の例えばレジスト膜の形成にも適用できる。
【００４２】
【実施例】
続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
本例は、第１の実施の形態の減圧乾燥装置を用いて塗布液が塗布されたウェハＷの減圧乾燥処理を行った実施例１である。先ず８インチサイズ（直径２００ｍｍ）のウェハＷの表面に図３に記載の塗布手法にてポリイミドおよび高沸点シンナーを含む塗布液を塗布した。次いで当該ウェハＷを減圧乾燥装置に搬入し、蓋体５を下降して気密容器４０を形成した後、基板温度調整手段４１によりウェハＷを加熱して２３℃に設定すると供に、整流板６をウェハＷの表面との隙間が１０ｍｍになる高さ位置に設定した。続いて第１の加熱部６１を１００℃に、第２の加熱部６２を２３℃に夫々設定すると供に、真空ポンプを作動させて減圧乾燥処理を行った。
【００４３】
（実施例２）
本例は、第１の加熱部６１を実施例１と異なる設定温度にしたときの実施例２である。ここで第１の加熱部６１を７０℃に設定し、その他は実施例１と同じくして減圧乾燥処理を行った。
【００４４】
（実施例３）
本例は、第１の加熱部６１を実施例１および実施例２と異なる設定温度にしたときの実施例３である。ここで第１の加熱部６１を５０℃に設定し、その他は実施例１と同じくして減圧乾燥処理を行った。
【００４５】
（比較例１）
本例は、第１の加熱部６１および第２の加熱部６２の加熱動作なかったときの比較例１である。当該加熱を行わないことを除いては実施例１と同様の処理を行った。
【００４６】
（実施例１および比較例１の考察）
実施例１および比較例１により形成された塗布膜の膜厚の状態を図１３に示す。この結果から明らかなように、実施例１により形成された塗布膜は、周縁部の塗布膜の盛り上がりが加熱を行わなかった比較例１よりも少ない。即ち、整流板６の加熱動作を行うことで周縁部とその内側の領域との塗布液の表面張力の差が緩和されて減圧乾燥処理を行えることが確認された。
【００４７】
（実施例１、実施例２および実施例３の考察）
実施例１、実施例２および実施例３により形成された塗布膜の膜厚の状態を図１４に示す。この結果から明らかなように、形成される塗布膜の周縁部の盛り上がりは第１の加熱部６１の設定温度が高くなるにつれて緩和され、より好ましい設定温度は７０〜１００℃であることが確認された。なお本発明においては、設定温度は１００℃よりも高く設定してもよいが、周縁部の膜厚低下が考えられるとの理由により１００℃以下にすることが好ましい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、塗布液が表面に塗布された基板を減圧状態で乾燥するための減圧乾燥装置において、乾燥時の塗布液の表面張力を均一にして、面内均一性の高い減圧乾燥処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る減圧乾燥装置を組み込んだ塗布装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る減圧乾燥装置を組み込んだ塗布装置の一例を示す平面図である。
【図３】減圧乾燥処理の対象となる塗布液の液膜を形成する様子を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る減圧乾燥装置を示す縦断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る減圧乾燥装置に用いられる整流板を示す斜視図である。
【図６】第１の実施の形態に係る減圧乾燥装置の減圧乾燥工程を示す工程図である。
【図７】第１の実施の形態に係る減圧乾燥装置の減圧乾燥時の温度分布を説明する説明図である。
【図８】第１の実施の形態の他の温度調整部を説明する説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る減圧乾燥装置を示す縦断面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る減圧乾燥装置を用いて減圧乾燥したときの塗布膜の状態を示す説明図である。
【図１１】第２の実施の形態の他の通気抵抗体を用いて減圧乾燥したときの塗布膜の状態を示す説明図である。
【図１２】第３の実施の形態の減圧乾燥手法を示す説明図である。
【図１３】本発明の効果を確認するために行った実施例を示す特性図である。
【図１４】本発明の効果を確認するために行った実施例を示す特性図である。
【図１５】従来の減圧乾燥装置を示す説明図である。
【図１６】従来の減圧乾燥装置を用いたときの塗布膜の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｗ    ウェハ
４    載置台
４０  気密容器
４１  基板温度調整手段
５    蓋体
５１  排気口
５３  真空ポンプ
６    整流板
６１  第１の加熱部
６２  第２の加熱部
６３  断熱部材
６８  昇降手段
７    制御部
８    通気抵抗体
８３  第１の通気抵抗体
８４  第２の通気抵抗体
９    整流板
【図１】
0003806660.tif 000002
【図２】
0003806660.tif 000003
【図３】
0003806660.tif 000004
【図４】
0003806660.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003806660.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003806660.tif 000009
【図９】
0003806660.tif 000010
【図１０】
0003806660.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003806660.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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