JP2003305405A

JP2003305405A - 膜形成方法

Info

Publication number: JP2003305405A
Application number: JP2002114257A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Nakamura; 勝利中村; Tomonori Iiyama; 智紀飯山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】真空中での加熱処理による膜形成方法に関し
て、基板上に形成された膜厚を均一にすること、シンプ
ルな構成で処理時間を短くして膜の性質に悪影響を与え
ないこと。【解決手段】溶液を基板に塗布する工程と、該溶液の
溶媒を除去する工程を有する膜形成方法において、溶媒
除去方法が、１．真空容器内に基板を搬送する工程と、
２．真空容器内を減圧する工程と、３．真空容器を加熱
する工程と、４．真空容器を冷却する工程と、５．真空
容器内を大気圧に戻す工程と、６真空容器内から基板を
搬出する工程を有する高とをことを特徴とする膜形成方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶媒を除去するこ
とによって膜を形成する技術に関するものであって、例
えば、半導体プロセスにおいて有機絶縁膜や感光性樹脂
膜をシリコンウエハー上への形成や、液晶パネルプロセ
スにおいて配向膜をガラス基板上に形成する際に用いら
れる膜形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】化合物が溶媒に溶けた液（溶液）で膜を
形成するには、基板上に液を塗布し“塗膜”を形成する
工程と、液の溶媒を除去し“膜”を形成する工程が必要
である。基板上に液を塗布し塗膜を形成する方法として
は、スピンコート法、スプレーコート法、スリットコー
ト法、ディップ法等があり、各々膜厚や塗布液材料の物
理的な性質や塗布対象で有る基板形態などによって適正
な手法が選択される。一方、液の溶媒を除去し膜を形成
する方法としては、ホットプレート方式、熱風加熱方
式、遠赤外線加熱方式など加熱による方法や、蒸気圧の
変化を利用する真空方式およびこれらの組合せによる溶
媒除去方法が考案されている。

【０００３】本発明は上記工程における後者、つまり溶
液の溶媒を除去する方法に関するものである。この工程
での問題点の一つには、気流の影響で風紋状の膜厚不均
一の発生がある。特に、低粘性の材料や液膜が厚くなる
と流動が容易になるため膜厚が不均一になりやすく、こ
の問題がクローズアップしてくる。このような膜厚不均
一の問題を解決する手法として気流の存在しない真空中
での加熱処理が有効であることが知られている。しか
し、真空中での加熱処理においても問題がある。１つ
は、処理した基板を冷却せずに大気開放した場合、加熱
下で粘性の低い化合物材料では気流の影響を受けて膜厚
均一性を劣化させる問題。他には、真空では熱伝導率が
低いため例えば基板を加熱源から離しても冷却するのに
長時間必要である問題と、その結果、膜の性質変化が生
じる問題がある。この対策として真空中で基板を強制冷
却する手段が公知であり、例えば特開２００１−８５４
４０号公報がある。この公知例では真空容器中の熱処理
空間で基板を加熱処理した後、その空間から基板を離
し、熱遮断シャッターでヒーターからの輻射熱を防ぎ、
かつ、真空容器内に設置された冷却板にサセプタを介し
て接触させることによって行うものである。この手段で
は、真空容器内に稼働部を設ける必要があり、装置構成
が複雑になるとか、稼働部からの發塵の問題とかが懸念
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明における
課題は、真空中での加熱処理による膜形成方法に関し
て、基板上に形成された膜厚を均一にすること、シンプ
ルな構成で処理時間を短くして膜の性質に悪影響を与え
ないことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、真空中での加
熱処理による膜形成方法に関して、基板上に形成された
膜厚を均一にすること、シンプルな構成で処理時間を短
くして膜の性質に悪影響を与えないようにするものであ
る。その手段は、溶液を基板に塗布する工程と、該溶液
の溶媒を除去する工程を有する膜形成方法において、溶
媒除去方法が、１．真空容器内に基板を搬送する工程
と、２．真空容器内を減圧する工程と、３．真空容器を
加熱する工程と、４．真空容器を冷却する工程と、５．
真空容器内を大気圧に戻す工程と、６真空容器内から基
板を搬出する工程を有する高とをことを特徴とする膜形
成方法によるものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面によって本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態に
係る膜形成方法の概念図である。同図において、１１は
上面に塗膜が形成された基板、１２は塗布した液膜、１
３は真空容器の上蓋、１４は真空容器の下部材、１５は
パッキン、１６はプロキシ、１７はホットプレート、１
８はクールプレートである。

【０００７】本発明では、例えばスリットコート法によ
り溶液をシリコンウエハー上に塗布する。塗布方法とし
ては、スピンコート法でも、ディップ法でもよく、溶媒
によって希釈された液を塗布するものであれば特に限定
されるものではない。次に、塗布した基板を搬送し真空
容器内のプロキシ上所定の位置に設置し、真空容器の上
蓋と下部材を密閉して真空容器内を減圧する。

【０００８】ここで、真空容器の構成材料として、後に
加熱、冷却される面（図１の真空容器の下部材）は熱伝
導率が高いアルミ、銅、ＳＵＳ、真鍮などの金属および
合金が好ましく、ホットプレートやクールプレートに接
触することで加熱、冷却する場合は両面を平滑にすると
か、図２のようにジグザグ形状に加工して、下部材の体
積に対する接触面積を大きくするのが熱伝導を良好に
し、昇温レートを上げる点からより好ましい。また、そ
の金属板の厚さは、昇降温レートの観点からは薄いほう
が良く、熱変形および圧力差による変形からは厚いほう
が良い。許容される変位量は塗布材料やプロセス設定な
どによって異なり、プロキシを使用しない場合は変位す
ることで基板と下部材の接触が不完全になるためその影
響が大きい。プロキシを用いて多少の変位が許される場
合、例えば１ｍｍプロキシで下部材の変位が０．１ｍｍ
程度許される場合では、ＳＵＳを下部材とすると、２０
０ｍｍφの直径では真空容器下部材の厚さは５ｍｍ程度
が好ましい。また、真空容器が大きくなるとその変形が
大きくなるため機械的にホットプレートと真空容器の下
部材を固定すればよい。例えば図３のように変位量の一
番大きな下部材中心にホットプレートとの機械的なロッ
ク機構を設けることが考えられる。真空容器の上蓋と下
部材間のパッキンは、加熱および減圧の条件に耐えるも
のであればよく、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ
素ゴム等を用いることができる。真空容器の上蓋は、加
熱、冷却による温度変化の少ない熱伝導率が小さいガラ
スなどの材料が好ましいが、パッキンの断熱性能によっ
ては下部材と同じ材料を用いることも可能である。プロ
キシの材質や高さは、昇温レートや搬送ロボットの要
請、下部材の変位量などによって決め、必須なものでは
ない。

【０００９】減圧した後、真空容器をホットプレートに
乗せ加熱する。この工程で、塗膜が形成された基板は真
空加熱処理され、溶媒が除去され膜が形成される。その
後、真空容器をクールプレートに乗せ、真空容器の下部
材を冷却することによって基板の温度を下げる。このク
ールプレートは熱容量を大きくしてプレート温度が高く
ならないようにすることが重要で、場合によっては冷却
水を循環させるなどすることが好ましい。

【００１０】その後、基板が必要な温度以下に下がった
ら真空容器を大気開放して真空容器の上蓋とした部材を
開けて膜が形成された基板を搬出する。

【００１１】（実施例１）直径１２５ｍｍφのシリコン
ウエハー上に、下記組成物からなる溶液をスリットコー
ト法で塗膜厚さが１００μｍとなるように塗布した。組成物ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業（株）製）１００重量部ＳＰ−１７０（商品名、旭電化工業（株）製）１．５重量部ジエチレングリコールジメチルエーテル１００重量部その後、真空容器内に搬送し１ｍｍ厚の真鍮製プロキシ
上に設置した。次に真空容器を密閉し真空ポンプを作動
させ減圧した。真空度が１３３Ｐａに到達した時点で１
００℃に加熱してあるホットプレート上に真空容器を乗
せて真空加熱処理を行った。ホットプレート上に真空容
器を乗せて１０分後にクールプレート上に真空容器を乗
せて冷却した。昇温レートは、室温から８０℃まで昇温
するのに５分で、降温レートは６０℃まで下がるのに約
３５秒であった。ここで、真空容器は下部材として１７
５ｍｍφ、５ｍｍ厚の平滑なアルミ板を用い、クールプ
レートとしては４００×４００×２０ｍｍ^３のアルミブ
ロックを用いた。つづいて、真空容器を大気開放して基
板を取り出してみたところ、風紋は発生しておらず、均
一な膜厚であった。

【００１２】（比較例１）前記実施例と同じ塗布液を同
様に塗布したシリコンウエハーを真空容器に入れ、ホッ
トプレート上に乗せて１０分間の真空加熱処理までは同
様に行った。ここでは、加熱状態のまま、真空容器を大
気開放し基板を搬出して観察した。その結果、膜表面に
うねりがあり膜厚が不均一になっていた。

【００１３】（比較例２）前記実施例と同じ塗布液を同
様に塗布したシリコンウエハーを真空容器に入れ、ホッ
トプレート上に乗せて１０分間の真空加熱処理までは同
様に行った。ここでは、基板の冷却をクールプレートに
移動することなくホットプレートの電源を切り自然冷却
で行った。その結果、６０℃まで冷却するのに約６０分
を要した。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によればシン
プルな構成の真空容器をホットプレートとクールプレー
ト上を移動させることで、特に厚膜形成時に発生しやす
い膜厚不均一問題（風紋）や、真空中での冷却のため処
理時間が長くなるという問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明する図。

【図２】ホットプレートと真空容器下部材の接触に関す
る図その１。

【図３】ホットプレートと真空容器下部材の接触に関す
る図その２。

【符号の説明】

１１上面に塗膜が形成された基板１２塗布した液膜１３真空容器の上蓋１４真空容器の下部材１５パッキン１６プロキシ１７ホットプレート１８クールプレート

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶液を基板に塗布する工程と、該溶液の
溶媒を除去する工程を有する膜形成方法において、溶媒
除去方法が、１．真空容器内に基板を搬送する工程と、
２．真空容器内を減圧する工程と、３．真空容器を加熱
する工程と、４．真空容器を冷却する工程と、５．真空
容器内を大気圧に戻す工程と、６真空容器内から基板を
搬出する工程を有する高とをことを特徴とする膜形成方
法。
【請求項２】請求項１に記載の膜形成方法において、
真空容器を加熱する方法がホットプレート上に真空容器
を設置して行うことを特徴とする膜形成方法。
【請求項３】請求項１に記載の膜形成方法において、
真空容器を冷却する方法がクールプレート上に真空容器
を設置して行うことを特徴とする膜形成方法。
【請求項４】請求項１に記載の膜形成法において、真
空容器の加熱面熱伝導率が非加熱面熱伝導率より大きい
材料を用いることを特徴とする膜形成方法。
【請求項５】請求項２に記載の膜形成方法において、
真空容器とホットプレートが機械的に固定されることを
特徴とする膜形成方法。