CN105244302B - 基板烘烤装置 - Google Patents

Abstract

本发明构思的示例性实施例提供一种基板烘烤装置。所述基板烘烤装置包括：腔室，所述腔室的内部形成用于容纳基板的空间；以及顶盖，位于所述腔室上并覆盖所述腔室，其中，所述顶盖中设置有加热组件。根据本发明构思的基板烘烤装置可以防止腔室中的气态溶媒附着并积累在腔室的顶盖上，提高基板产品的良率。

Description

基板烘烤装置

技术领域

本发明构思的示例性实施例涉及一种烘烤装置，更具体地讲，涉及一种基板烘烤装置。

背景技术

在液晶显示器的制造工艺中，CF(Color Filter，滤色器)制程用于形成包括滤色器的基板。通常，CF制程包括基板投入、清洗与干燥、涂覆光阻、真空干燥、预烘烤、曝光、显影等步骤。预烘烤是指在一定的温度下将其上涂覆有光阻剂的基板烘烤一段时间，使得残留在光阻剂内的溶剂挥发，增加光阻剂与基板表面的粘附性，从而有利于顺利进行后续的曝光工艺和显影工艺。

基板烘烤装置是在相关领域中用于执行预烘烤的装置。基板在预烘烤工艺期间被直接加热，包含在光阻剂中的溶剂受热挥发，并在接触烘烤机腔室内的低温部位后经历冷热交换而产生大量烟雾。烟雾会滞留在腔室中并沉积在腔室的内壁或被加热的样品上，从而影响产品的良率。例如，造成光阻剂聚集或有固定位置的缺陷等。

随着液晶显示器趋向于高分辨率发展，要求在面积更小的基板内集成更多的像素，因此使用的光阻剂颜料(pigment)的颗粒也越发细小化。由于光阻剂颜料颗粒的细化对光的特性的影响非常大，例如，可以保证高透射率、高对比度和高色度，因此，需要在颜料颗粒的分散工艺中添加多种调和剂和光化剂来确保颜料颗粒之间的分散效果。然而，这亦随之加剧了产生烟雾的问题。

发明内容

本发明构思的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种能够防止气态溶媒附着于腔室内的基板烘烤装置。

本发明构思的一方面提供一种基板烘烤装置，所述基板烘烤装置包括：腔室，所述腔室的内部形成用于容纳基板的空间；以及顶盖，位于所述腔室上并覆盖所述腔室，其中，所述顶盖中设置有加热组件。

根据本发明构思的示例性实施例，所述加热组件可以包括顺序层叠的隔热层、加热层和热分布层。

根据本发明构思的示例性实施例，所述加热层可以通过导线连接到外部供电装置。

根据本发明构思的示例性实施例，所述热分布层可以包括使热量均匀分布的蜂窝板。

根据本发明构思的示例性实施例，所述加热组件可以通过内嵌的方式可拆卸地设置在所述顶盖中。

根据本发明构思的示例性实施例，所述加热组件还可以包括：顶板，设置在所述隔热层上，以构成所述加热组件的顶表面；以及底板，设置在所述热分布层上并且面对所述腔室，以构成所述加热组件的底表面。

根据本发明构思的示例性实施例，所述底板可以由铁氟龙材料(PTFE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料形成。

根据本发明构思的示例性实施例，所述顶盖在执行基板烘烤期间的温度可以保持在80℃以上。

根据本发明构思的示例性实施例，所述基板烘烤装置还可以包括设置在所述腔体内部的气体流通部件。

根据本发明构思的示例性实施例，所述气体流通部件可以包括供气管和排气管，并且所述供气管和所述排气管分别设置在所述腔体的两个相对内侧壁上并与所述腔体连通。

附图说明

在下文中，将结合附图详细描述本发明构思的示例性实施例，但是本发明构思不限于在此示出的实施例。在附图中，除非另行说明，否则同样的附图标记将始终指示同样的元件。

图1是根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的示意图。

图2是根据本发明构思的示例性实施例的加热组件的示意图。

图3A是根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的顶盖的平面图。

图3B是沿着图3A的线I-I’截取的剖视图。

图4是根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的气体流通部件的示意图。

图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置中顶盖的温度与腔室中的烟雾量的关系图。

具体实施方式

以下将结合附图来详细描述本发明构思的示例性实施例，然而，附图仅示意性示出本发明构思的具体示例，不具有限制作用。然而，本领域技术人员应理解的是，在不脱离本发明构思的由权利要求限定的保护范围的情况下，可以对实施例进行各种修改和变形。

图1是根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的示意图。如图1中所示，基板烘烤装置100包括：腔室110，腔室110的内部形成用于容纳基板10的空间；以及顶盖120，位于腔室110上并覆盖腔室110，其中，顶盖120中设置有加热组件130。稍后将参照图2来详细描述加热组件。

在本实施例中，腔室110的内部可以形成为长方体形状。基板10可以放置在腔室110内部。例如，基板10可以是由玻璃、陶瓷、塑料、有机聚合物等形成的基板。腔室110的内部空间可以被构造为能容纳一个或更多个基板。

基板烘烤装置100可执行例如CF制程中的预烘烤工艺。例如，在执行预烘烤工艺之前，可以预先在基板10上涂覆光阻剂。具体地，可以首先在基板10上涂覆例如热固型的OC光阻剂，然后对其上涂覆有OC光阻剂的基板10执行真空干燥处理，然后将经历真空干燥后的基板10放入腔室110中，以对基板10执行加热烘烤。在基板10经历烘烤的过程中，包括在基板10上的OC光阻剂内的溶剂会挥发出来，并在腔室110中产生烟雾。

为了防止受热挥发的溶剂烟雾遇冷凝结在基板烘烤装置的顶盖上，在本实施例的基板烘烤装置100的顶盖120中设置有加热组件130。加热组件130可以对顶盖120执行加热处理，使得顶盖120的温度升高。当挥发出来的溶剂烟雾在腔室110中升腾至与顶盖120接触时，烟雾的温度仅发生微小的变化，从而不会凝结在顶盖120上。

根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置可以在执行预烘烤工艺时确保基板的质量不发生劣化，防止因溶剂烟雾沉积导致的诸如光阻聚集、平整度差等的基板质量缺陷。

图2是根据本发明构思的示例性实施例的加热组件的示意图。根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的加热组件130可以包括顺序层叠的隔热层131、加热层132和热分布层133。在本实施例中，隔热层131设置在距离腔室110较远的位置处，热分布层133设置在距离腔室110较近的位置处，加热层132位于隔热层131与热分布层133之间。在加热组件130中，加热层132是用于提供热量的主要元件。热分布层133可以使由加热层132提供的热量在顶盖120内均匀分布。隔热层131用来防止热量散失。例如，隔热层131可以由诸如石棉等具有保温隔热效果的材料形成。

在一个实施例中，加热层可以通过导线连接到外部供电装置。例如，外部供电装置可以是电源或电池等能够供应电能的装置。外部供电装置可以向加热层提供电能，电能在加热层中被转换成热能。例如，加热层132可以通过导线140电连接到基板烘烤装置100的电源模块，从而可以通过电源模块使加热层132自动执行加热，并可以自动控制顶盖120的温度。

在一个实施例中，热分布层可以包括使热量均匀分布的蜂窝板。例如，热分布层133可以包括具有夹层结构的蜂窝板，所述蜂窝板可以通过将两块薄板牢固地粘结在一层较厚的蜂窝状芯材的两个侧面而形成。然而，本发明构思不限于此，可以使用能够实现热量均匀分布的任何材料形成热分布层。

此外，在另一个实施例中，加热组件还可以包括顶板和底板。例如，加热组件130还可以包括在图2中示出的顶板150和底板160。顶板150设置在隔热层131上，以构成加热组件130的顶表面。底板160设置在热分布层133上并面对腔室110，以构成加热组件130的底表面。

加热组件的底板可以由铁氟龙材料或PET材料形成。由于加热组件的底板距腔室更近，因此可以使用比加热组件的顶板的材料更加耐高温或耐腐蚀的材料来形成加热组件的底板。例如，加热组件130的底板160可以由铁氟龙材料或PET材料形成。

在底板160由铁氟龙材料形成的情况下，可以通过在聚四氟乙烯的表面上包覆铁氟龙(PTFE)树脂，再经过特定的工艺形成铁氟龙材料。铁氟龙材料是一种高性能、多用途的新型复合材料。铁氟龙材料可以具有光滑的表面和良好的抗粘性，并具有良好的耐高温和耐化学腐蚀性能。另外，铁氟龙材料的长期使用温度可以达到260℃，最高温度可以达到300℃，即使加热层的温度过高也能够安全使用。另外，铁氟龙材料的电绝缘性极佳，不会对基板的预烘烤工艺造成负面影响。

在底板由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料形成的情况下，可以使用PET聚酯薄膜来形成耐高温的PET材料。PET聚酯与铁氟龙树脂都是高性能、多用途的新型复合材料。高温PET材料可以具有光滑的表面并且粘结力强。本实施例选取的PET材料可以具有良好的抗粘性、耐溶剂腐蚀性和耐酸碱性，并可以长期耐受大约200℃的温度。

图3A是示出根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的顶盖的平面图。图3B是沿着图3A的线I-I’截取的剖视图。

加热组件可以通过内嵌的方式可拆卸地设置在顶盖中。例如，加热组件130可以如图3A和图3B中所示地内嵌在顶盖120的内壁上。在本实施例中，为了便于定期更换加热组件130，可以将加热组件130的尺寸设计为略微小于顶盖120的尺寸。然而，发明构思不限于此，出于方便更换的目的，加热组件还可以通过其他安装方式可拆卸地设置在顶盖的其他位置处。

图4是根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置的气体流通部件的示意图。

基板烘烤装置还可以包括设置在腔体内部的气体流通部件。例如，如图4中所示，气体流通部件170可以包括供气管171和排气管172，其中，供气管171和排气管172可以分别设置在腔室110的两个相对的内侧壁上并且与腔室110连通。具体地，供气管171可以连接到气体源(未示出)，而排气管172可以连接到气体回收装置(未示出)。通过供气管171向腔室110中输送气体，使得夹带有挥发的溶剂烟雾的气体能够从排气管172排出。

在执行预烘烤工艺时，在供气管171和排气管172之间流通的气体可以在基板烘烤装置的腔室内形成稳定的气场，以将挥发的溶剂烟雾及时带走，避免溶剂凝结或沉积在腔室的内壁上。

虽然图4示意性示出了气体流通部件的设置，但发明构思不限于此。供气管和排气管还可以设置在基板烘烤装置的其他部位处。例如，根据实际工艺环境和操作条件，供气管和排气管可以均设置在基板烘烤装置的同一侧。为了便于描述，图4中仅示出各一条供气管和排气管，但供气管和排气管还可以设置为多条管道并列布置的结构(例如，图3A和图3B中所示)。根据具体情况改变的多个实施方式均涵盖在发明构思的精神和范围中。

可以根据基板的尺寸来控制在腔室内流通的气体的流量。例如，在腔室内经历烘烤的样品基板的尺寸增大，流通的气体的流量也相应增大。流通的气体的流量越大，越容易带走挥发的溶剂烟雾。然而，在增大气体流量的同时也提高了产生各种缺陷(mura)的风险。但是倘若气体流量不足，就无法将积累在腔室内的溶剂烟雾及时带出。

在基板烘烤装置中，腔室上方的顶盖的温度通常低于腔室内的温度，使得溶剂烟雾遇冷凝结。图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置中顶盖的温度与腔室中的烟雾量的关系图。图5的横坐标表示基板烘烤装置的顶盖在执行烘烤期间的温度和执行烘烤的时间。图5的纵坐标表示基板烘烤装置的腔室内的烟雾量。

如图5中所示，示例1和示例2分别表示具有相同加热组件的基板烘烤装置中的两个腔室，在这两个腔室内烘烤的基板上，分别涂覆有两种不同成分的光阻剂。当示例1和示例2的腔室的顶盖温度为90℃时，在执行基板烘烤10min之后，腔室内的溶剂烟雾量分别为72ppm和57ppm。当示例1和示例2的腔室的顶盖温度为100℃时，在执行基板烘烤10min之后，腔室内的溶剂烟雾量分别为34ppm和28ppm。当示例1和示例2的腔室的顶盖温度为110℃时，在执行基板烘烤10min之后，腔室内的溶剂烟雾量分别为15ppm和10ppm。

由此可见，腔室的顶盖的温度越高，则凝结或沉积在顶盖上的溶剂烟雾的量就越少。本实施例的基板烘烤装置在顶盖中设置加热组件，该加热组件可以在预烘烤工艺期间对顶盖执行加热，使得顶盖的温度上升。例如，顶盖在执行预烘烤期间的温度可以保持在80℃以上。因此，挥发的溶剂烟雾不会凝结在顶盖上，而是仍然在腔室内流动。在这种情况下，尽管腔室中流通的气体的流量较小，也可以容易地实现排出溶剂烟雾的效果，从而防止因气体流量过大导致的基板缺陷。

根据本发明构思的示例性实施例的基板烘烤装置可以通过设置在顶盖中的加热组件防止气态溶媒附着于腔室内，可以降低基板产品的不良率，提高基板产品的质量，同时节约工艺原料的消耗量，具有可观的经济效益。

虽然已经在此示出和描述了发明构思的实施例，但本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种修改和变化。

Claims (8)

1.一种基板烘烤装置，所述基板烘烤装置包括：

腔室，所述腔室的内部形成用于容纳基板的空间；以及

顶盖，位于所述腔室上并覆盖所述腔室，

其中，所述顶盖中设置有加热组件；

所述加热组件包括顺序层叠的隔热层、加热层和热分布层；

所述加热组件还包括：

顶板，设置在所述隔热层上，以构成所述加热组件的顶表面；以及

底板，设置在所述热分布层上，并面对所述腔室，以构成所述加热组件的底表面。

2.根据权利要求1所述的基板烘烤装置，其中，所述加热层通过导线连接到外部供电装置。

3.根据权利要求1所述的基板烘烤装置，其中，所述热分布层包括使热量均匀分布的蜂窝板。

4.根据权利要求1所述的基板烘烤装置，其中，所述加热组件通过内嵌的方式可拆卸地设置在所述顶盖中。

5.根据权利要求1所述的基板烘烤装置，其中，所述底板由铁氟龙材料或聚对苯二甲酸乙二醇酯材料形成。

6.根据权利要求1所述的基板烘烤装置，其中，所述顶盖在执行基板烘烤期间的温度保持在80℃以上。

7.根据权利要求1所述的基板烘烤装置，其中，所述基板烘烤装置还包括设置在所述腔室内部的气体流通部件。

8.根据权利要求7所述的基板烘烤装置，其中，所述气体流通部件包括供气管和排气管，所述供气管和所述排气管分别设置在所述腔室的两个相对的内侧壁上并与所述腔室连通。