CN112474205A

CN112474205A - 减压干燥装置

Info

Publication number: CN112474205A
Application number: CN202010939262.XA
Authority: CN
Inventors: 福井慎也; 横山雅树; 神户寿夫
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-03-12
Also published as: TWI737353B; TW202111268A; JP2021042919A; JP6907280B2

Abstract

提供一种能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板上的减压干燥装置。一种减压干燥装置(3)，包括：腔室(6)，上述腔室对涂布有包含溶剂的涂布液膜(8)的基板(7)进行收容；减压排气部(20)，上述减压排气部使上述腔室(6)的内部减压排气；以及汽化促进部(30、35)，上述汽化促进部促进来自上述涂布液膜(8)的上述溶剂的汽化，上述汽化促进部(30、35)配设在涂布于上述基板(7)的上述涂布液膜(8)的液周缘部(49)的周边。

Description

减压干燥装置

技术领域

本发明涉及一种减压干燥装置。

背景技术

已知这样一种现象(所谓边缘凸边：edge-bead)：在形成于基板上的涂布膜的膜周缘部，与位于比膜周缘部更靠内侧的膜内周部相比，膜厚会变大。在半导体设备的领域中，在发生边缘凸边时，在基板内作为芯片能利用的有效面积缩小，成品率降低。在显示器的领域中，边缘凸边的存在对图像质量产生直接的影响。因此，为了将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板上，采取了各种各样的措施。

专利文献1公开一种对从液体输送泵排出涂布液的时刻和模头与基板之间的相对移动的时刻进行控制的涂布装置。专利文献2公开一种预先对涂布区域的周缘部形成线状的涂布膜，并且通过线状的涂布膜来对面状的涂布膜的扩展进行限制的涂布装置。

现有技术文献

专利文献

发明文献1：日本专利特开2001-137764号公报

专利文献2：日本专利特开2007-007639号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1中，存在这样的问题：在涂布液的特性(材质或粘度)、所需的涂布膜的厚度改变时，需要每次调节控制。在专利文献2中，由于需要形成线状的涂布膜的工序和形成面状的涂布膜的工序这两个膜形成工序，因此，存在生产时间变长的问题。专利文献1和专利文献2均与将涂布液膜涂布于基板上相关，而与在涂布后进行的减压干燥无关。

涂布于基板上的涂布液膜包含大量挥发性的溶剂，通过之后的减压干燥使挥发性的溶剂汽化而排出，因此，减压干燥中的挥发性的溶剂的汽化对确定以后的形状上产生很大的影响。尽管如此，以往，对于减压干燥并未进行充分的研究。

因此，本发明的技术问题在于提供一种能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板上的减压干燥装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的一个方面的减压干燥装置包括：

腔室，上述腔室对涂布有包含溶剂的涂布液膜的基板进行收容；

减压排气部，上述减压排气部使上述腔室的内部减压排气；以及

汽化促进部，上述汽化促进部促进来自上述涂布液膜的上述溶剂的汽化，其特征是，

上述汽化促进部配设在涂布于上述基板的上述涂布液膜的液周缘部的周边。

根据本发明，通过配设于液周缘部的周边的汽化促进部，液周缘部具有保形性，并且除此之外的部分朝向液周缘部流动，从而在液周缘部中进行流平，由此，能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板上。

附图说明

图1是包括一实施方式的减压干燥装置的涂布干燥装置的示意图。

图2是涂布有涂布液膜的基板的剖视图。

图3是接触加热部的立体图。

图4是对处于开放状态的减压干燥装置进行说明的剖视图。

图5是对处于减压干燥状态的减压干燥装置进行说明的剖视图。

图6是从上方观察配设于图5所示的减压干燥装置的基板的示意图。

图7是对处于能取出状态的减压干燥装置进行说明的剖视图。

图8是对变形例的减压干燥装置进行说明的剖视图。

符号说明

1…涂布干燥装置

2…涂布装置

3…减压干燥装置

4…硬化装置

5…搬运机器人

6…腔室

7…基板

8…涂布液膜

10…内部空间

11…基座

11a…O形环

11b…O形环槽

12…下加热部(腔室加热部)

13…下支承部

14…支承销

15…连杆

16…销升降马达

17…销升降部

18…排气管

18a…排气阀

19…复压部

19a…复压管

19b…复压阀

20…排气泵(减压排气部)

21…盖

22…上加热部(腔室加热部)

23…上支承部

27…盖升降机构

30…接触加热部(汽化促进部)

31…接触端

32…接触加热用加热源

35…分离加热部(汽化促进部)

36…分离支承部

39…下表面侧周缘部

48…液内周部

49…液周缘部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的减压干燥装置3的实施方式进行说明。

[实施方式]

参照图1，对包括一实施方式的减压干燥装置3的涂布干燥装置1进行说明。图1是包括一实施方式的减压干燥装置3的涂布干燥装置1的示意图。

如图1所示，涂布干燥装置1包括涂布装置2、减压干燥装置3、硬化装置4以及搬运机器人5。

在涂布装置2中，如图2所示，将包含溶质以及挥发性的溶剂的涂布液涂布于基板7的上表面，从而涂布有涂布液膜8。涂布于基板7上的涂布液膜8具有：液周缘部49，上述液周缘部49位于涂布液膜8的周缘部；以及液内周部48，上述液内周部48位于液周缘部49附近，并且位于比液周缘部49更靠内侧的位置。在涂布液膜8俯视时呈矩形形状的情况下，液周缘部49呈与矩形的四条边对应的矩形形状。基板7在夹着基板7与液周缘部49相反的一侧处具有与液周缘部49对应的下表面侧周缘部39。

涂布装置2例如是所谓的狭缝式覆膜机，上述狭缝式覆膜机使从排出口排出涂布液的狭缝状的喷嘴相对于基板7相对地扫描，来对涂布液膜8进行涂布。根据该结构，对于用于平板显示器或半导体制造的大型基板7，能够均匀地涂布由光致抗蚀剂液等构成的涂布液膜8。当然，能够使用如旋涂那样的其他方式的涂布装置。另外，为了形成期望厚度的涂布膜，考虑到挥发性的溶剂的汽化，形成厚度比涂布膜更厚的涂布液膜8。

涂布有涂布液膜8的基板7通过搬运机器人5从涂布装置2搬运到减压干燥装置3。在减压干燥装置3中，使涂布液膜8中包含的挥发性的溶剂汽化(即，使涂布液膜8干燥)，由此形成厚度变薄的涂布液膜8。另外，关于减压干燥装置3的结构和动作的详细情况，在后面进行说明。

形成有厚度变薄的涂布液膜8的基板7通过搬运机器人5从减压干燥装置3搬运到硬化装置4。硬化装置4使用热量或紫外线等使干燥的涂布液膜8硬化，由此形成涂布膜。硬化装置4可以是将基板7一片一片地进行加热的单片式加热，也可以是将多个基板7一并加热的分批式或连续式的加热。

接着，参照图3到图7对减压干燥装置3的结构和动作进行说明。

如图4所示，减压干燥装置3包括腔室6、销升降部17、下加热部12、上加热部22、接触加热部30、减压排气部20、复压部19和控制部(未图示)。

腔室6是具有内部空间10的耐压容器，上述内部空间10用于收容基板7，并对基板7进行减压干燥处理(＝减压处理+加热处理)。腔室6由彼此能分离的基座11和盖21构成。基座11设置于未图示的装置框架上。

盖21连接有将盖21上下地驱动的盖升降机构27。由此，盖升降机构27根据来自未图示的控制部的升降指令进行动作，从而使盖21相对于基座11上下移动。如图5所示，在使盖21下降后，基座11和盖21抵接成为一体，在其内部形成有内部空间10(基板7的处理空间)。在基座11的上表面的周缘部设置有O形环槽11b。在O形环槽11b安装有由硅橡胶等弹性体构成的O形环11a。在盖21下降时，通过夹在基座11的上表面与盖21的下表面之间的O形环11a，腔室6的内部空间10成为密封状态。另一方面，如图7所示，在盖21上升时，腔室6被打开，能相对于腔室6的内部空间10放入或取出基板7。基板7由销升降部17抬起。被抬起的基板7通过搬运机器人5从减压干燥装置3搬运到硬化装置4。

为了对腔室6的内部空间10进行减压，设置有减压排气部20。减压排气部20是将包含挥发性的溶剂的气体(以下称为“排放气体”)从腔室6的内部空间10排出的排气泵20。腔室6与排气泵20之间通过排气管18进行连接。在排气管18的中途，设置有对排放气体的排气量进行控制的排气阀18a。如图5所示，在使腔室6的内部空间10成为气密状态的状态下，在根据来自控制部的动作指令使排气泵20动作并根据来自控制部的开闭指令将排气阀18a打开时，排放气体以与排气阀18a的开度对应的排气量通过排气管18向排气线排出，从而将内部空间10减压到规定的压力。通过使内部空间10的压力减压，涂布液膜8中包含的挥发性的溶剂汽化。

为了将减压后的内部空间10复压到大气压，设置有复压部19。复压部19具有：复压管19a，上述复压管19a将来自外部的气体(以下，称为“外部气体”)导入到腔室6的内部空间10；以及复压阀19b，上述复压阀19b对外部气体的导入量进行控制。在内部空间10被减压的状态下，在根据来自控制部的开闭指令将复压阀19b打开时，根据复压阀19b的开度，使外部气体通过复压管19a导入到内部空间10，从而内部空间10复压到大气压。

下加热部12经由下支承部13立设于基座11的上表面。上加热部22经由上支承部23从盖21的下表面悬挂。上加热部22和下加热部12例如是电热器，根据来自控制部的加热指令使内部空间10升温到规定的温度，并且从上下对基板7进行加热。下加热部12和上加热部22作为腔室加热部工作，并且被温度控制以使腔室6的内部温度比常温(20℃)更高。根据该结构，能够促进涂布液膜8中包含的挥发性的溶剂的汽化。

接触加热部30经由下加热部12立设于基座11的上表面。如图3所示，接触加热部30俯视时呈矩形形状。接触加热部30由导热性能良好的金属材料、例如铝或铜构成。接触加热部30也能够由热容量大的材料、例如树脂材料构成。接触加热部30朝向基板7的下表面延伸。接触加热部30例如从外侧朝向内侧向斜上方延伸。即，在接触时，接触加热部30的下端构成为位于比涂布液膜8更靠外侧的位置，并且接触加热部30的上端、即接触端31构成为位于夹着基板7与液周缘部49相反一侧处的下表面侧周缘部39的位置。即，接触加热部30隔着下表面侧周缘部39和基板7的厚度部分配设于液周缘部49的周边，优选地配设于液周缘部49的正下方。

接触加热部30的上端、即接触端31构成为呈前端尖锐的刀口形状，并且与基板7的下表面侧周缘部39线状地接触。在接触加热部30的与接触端31相反的一侧、即下端侧，作为接触加热用加热源32，例如设置有电热器。来自接触加热用加热源32的热量在接触加热部30的主体部传导，并且传导到接触端31。接触加热用加热源32通过控制部来控制。接触加热部30被加热到比腔室6的内部更高温。根据该结构，在液周缘部49中，能够促进涂布液膜8中包含的挥发性的溶剂的汽化。在根据来自控制部的加热指令将接触加热用加热源32加热到规定温度时，接触加热部30经由接触端31将基板7的下表面侧周缘部39接触加热。按照基板7的下表面侧周缘部39、基板7的厚度部分和涂布液膜8的液周缘部49的顺序接触加热。根据该结构，能够以简单的结构从下表面侧对液周缘部49进行加热。

销升降部17包括多个支承销14、连杆15和销升降马达16。作为多个支承销14，例如如图6所示，配设有四个支承销14。各支承销14的头部与基板7的下表面抵接，由此，基板7在腔室6的内部空间10中被以水平姿势支承。各支承销14贯穿基座11和下加热部12并向腔室6的内部空间10突出。多个支承销14通过位于腔室6的外部的连杆15一体化。

在连杆15连接有销升降马达16。根据来自控制部的升降指令使销升降马达16动作，由此通过连杆15成为一体的多个支承销14上下地移动。通过将基板7载置于多个支承销14上，并且使销升降马达16动作，从而能够通过搬运机器人5移送基板7，并且能够调节基板7相对于下加热部12的高度位置。例如，如图5所示，在使腔室6的内部空间10处于气密状态的状态下，通过使各支承销14下降来控制销升降部17，以使各支承销14的上端与基板7的下表面分离。由此，基板7的下表面与各支承销14不接触而仅与接触加热部30的接触端31接触，并由接触加热部30支承。因此，在腔室6的内部空间10被减压的状态下，如上所述，进行由接触加热部30实现的接触加热。

如在现有技术中说明的那样，已知这样一种现象(所谓边缘凸边：edge-bead)：在形成于基板7上的涂布膜的膜周缘部，与位于比膜周缘部更靠内侧的位置的膜内周部相比膜厚会变大。尽管该现象还没有被充分地解释，但是能够假定如下：例如在将涂布液膜8涂布于基板7上的阶段，由于液周缘部49中的涂布液的表面张力比液内周部48中的涂布液的表面张力大，因此，液内周部48中的涂布液向液周缘部49流动，从而液周缘部49的厚度比液内周部48的厚度厚。

如上所述，涂布液膜8由溶质和挥发性的溶剂构成，但是由于通过涂布液膜8的减压干燥使涂布液膜8的厚度大幅下降，因此，涂布液膜8中包含大量挥发性的溶剂。因此，能够推测出涂布液膜8中含有量较多的挥发性的溶剂与边缘凸边相关。

接触加热部30作为汽化促进部工作，接触加热部30配设在涂布于基板7的涂布液膜8的液周缘部49的周边，上述汽化促进部促进来自液周缘部49的挥发性溶剂的汽化。在图4和图5中，接触加热部30配设成，使得接触加热部30的接触端31和夹着基板7与液周缘部49相反一侧处的下表面侧周缘部39接触。接触加热部30在对基板7的下表面侧周缘部39进行加热后，按照基板7的厚度部分和涂布液膜8的液周缘部49的顺序进行加热，并且最终局部地对液周缘部49进行加热。

在现有技术中形成有边缘凸边，与此相对，在包括作为汽化促进部工作的接触加热部30的减压干燥装置3中，能够降低边缘凸边，关于该情况，基于一个假设来进行说明。

由于刚涂布后的涂布液膜8包含大量挥发性的溶剂，因此，涂布液膜8的流动性较高，与此相对，进行了减压干燥的涂布液膜8由于挥发性的溶剂含量减少，从而涂布液膜8的流动性变低。

在刚涂布后的涂布液膜8的液周缘部49中，与除此之外的部分(液内周部48)相比，由于表面张力增大了因与基板7的界面的存在而相应增加的量，因此，认为在液周缘部49中会产生隆起。如现有技术那样，仅在液周缘部49具有隆起的状态下对涂布液膜8进行减压干燥的话，会在维持液周缘部49中的隆起的状态下膜厚整体均匀地变薄，因此，在减压干燥后会产生边缘凸边。

与此相对，在本发明的减压干燥装置3中，接触加热部30局部地对液周缘部49进行加热，从而促进液周缘部49的溶剂的汽化。由此，在液周缘部49中，挥发性的溶剂的含有量变少，液周缘部49的流动性降低，因此，液周缘部49具有保形性。尽管液周缘部49具有保形性，但是液周缘部49以外的部分(液内周部48)具有比液周缘部49大的流动性。即使液周缘部49具有隆起，在对涂布液膜8进行减压干燥的过程中，除此之外的部分(液内周部48)中的挥发性的溶剂朝向具有保形性的液周缘部49流动，从而在液周缘部49与除此之外的部分(液内周部48)之间进行流平。由此，液周缘部49与除此之外的部分(液内周部48)之间的高低差变少，从而能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板7上。

因此，根据上述结构的减压干燥装置3，通过配设于液周缘部49的周边的接触加热部(汽化促进部)30，液周缘部49具有保形性，并且除此之外的部分(液内周部48)朝向液周缘部49流动，从而在液周缘部49中进行流平，由此，能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板7上。

[变形例]

图8是对变形例的减压干燥装置3进行说明的剖视图。在变形例的减压干燥装置3中，分离加热部35用作汽化促进部。

如图8所示，作为汽化促进部工作的分离加热部35构成为与液周缘部49和下表面侧周缘部39分离，并且在上方和下方相对。即，位于上方的分离加热部35配设于液周缘部49的周边，优选地配设于液周缘部49的正上方。位于下方的分离加热部35隔着下表面侧周缘部39和基板7的厚度部分配设于液周缘部49的周边，优选地配设于液周缘部49的正下方。位于上方的分离加热部35通过贯穿上加热部22的多个分离支承部36从盖21的下表面支承。位于下方的分离加热部35通过贯穿下加热部12的多个分离支承部36支承于基座11的上表面。

分离加热部35在俯视时呈矩形形状。分离加热部35例如是电热器。分离加热部35通过控制部控制。在根据来自控制部的加热指令将上下的分离加热部35升温到规定的温度时，上下的分离加热部35隔着间隙局部地对液周缘部49和下表面侧周缘部39进行加热。对下表面侧周缘部39的加热隔着基板7的厚度部分，最终局部地对液周缘部49进行加热。

包括上下的分离加热部35的减压干燥装置3通过上下的分离加热部35局部地对液周缘部49和下表面侧周缘部39进行分离加热(非接触加热)，从而促进液周缘部49中的溶剂的汽化。由此，在液周缘部49中，挥发性的溶剂的含有量变少，液周缘部49的流动性降低，从而使液周缘部49具有保形性。尽管液周缘部49具有保形性，但是液周缘部49以外的部分(液内周部48)具有比液周缘部49大的流动性。即使液周缘部49具有隆起，在对涂布液膜8进行减压干燥的过程中，除此之外的部分(液内周部48)中的挥发性的溶剂朝向具有保形性的液周缘部49流动，从而在液周缘部49与除此之外的部分(液内周部48)之间进行流平。由此，液周缘部49与除此之外的部分(液内周部48)之间的高低差变少，从而能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板7上。

因此，根据上述结构的减压干燥装置3，通过配设于液周缘部49的周边的分离加热部(汽化促进部)35，液周缘部49具有保形性，并且除此之外的部分(液内周部48)朝向液周缘部49流动，从而在液周缘部49中进行流平，由此，能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板7上。进而，例如，由于能够通过上下的分离加热部35从多个方向进行溶剂的汽化，因此，促进来自液周缘部49的溶剂的汽化。另外，由于是非接触的汽化促进，因此，能够防止接触痕迹附着于基板7或液周缘部49。

以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述实施方式，而是能够在本发明的范围内进行各种改变来实施。

也可以追加配置侧方的分离加热部35，当涂布液膜8的液周缘部49延伸至基板7的缘部附近时，该侧方的分离加热部35对基板7的侧方部分(厚度部分)进行加热。通过利用分离加热部35从侧方进行加热，促进来自液周缘部49的溶剂的汽化。

分离加热部35例如也能够采用红外线卤素灯的辐射加热方式或吹出热风的热风加热器方式。

也能够构成为利用接触加热部30来对下表面侧周缘部39进行加热，并且利用分离加热部35从上方对液周缘部49进行加热。

促进来自液周缘部49的溶剂的汽化的汽化促进部不仅能够是上述的加热类型，也能够是对液周缘部49周边进行减压的减压类型。减压类型的汽化促进部例如也能够构成为将分支了排气管18的一部分的分支排气管配设于液周缘部49的周边。

本发明和实施方式可以概括如下。

本发明的一个方面的减压干燥装置3，包括：

腔室6，上述腔室6对涂布有包含溶剂的涂布液膜8的基板7进行收容；

减压排气部20，上述减压排气部20使上述腔室6的内部减压排气；以及

汽化促进部30、35，上述汽化促进部30、35促进来自上述涂布液膜8的上述溶剂的汽化，

上述汽化促进部30、35配设在涂布于上述基板7的上述涂布液膜8的液周缘部49的周边。

根据上述结构，通过配设于液周缘部49周边的汽化促进部30、35，液周缘部49具有保形性，并且除此之外的部分(液内周部48)朝向液周缘部49流动，从而在液周缘部49中进行流平，由此，能够将膜厚均匀性高的涂布膜形成于基板7上。

此外，在一实施方式的减压干燥装置3中，

上述汽化促进部30、35是被加热到比上述腔室6的内部更高温的加热部。

根据上述实施方式，能够促进液周缘部49中包含的溶剂的汽化。

此外，在一实施方式的减压干燥装置3中，

上述加热部是接触加热部30，上述接触加热部30对应于上述液周缘部49而与位于上述基板7的下表面的下表面侧周缘部39接触。

根据上述实施方式，能够以简单的结构从下表面侧加热液周缘部49。

此外，在一实施方式的减压干燥装置3中，

上述汽化促进部35与上述液周缘部49分开配设。

根据上述实施方式，由于是非接触的汽化促进，因此，能够防止接触痕迹附着于基板7或液周缘部49，能够从多个方向进行溶剂的汽化，从而促进来自液周缘部49的溶剂的汽化。

此外，在一实施方式的减压干燥装置3中，

腔室加热部12、22配设于上述腔室6的内部，上述腔室加热部12、22将上述腔室6的内部加热到比常温更高温。

根据上述实施方式，能够促进涂布液膜8中包含的溶剂的汽化。

此外，在一实施方式的减压干燥装置3中，

通过涂布装置2来将上述涂布液膜8涂布于上述基板7，上述涂布装置2从狭缝状的喷嘴排出上述涂布液，并且在上述基板7的上方进行扫描。

根据上述实施方式，在用于制造平板显示器或半导体的大型基板7上，能够均匀地涂布由光致抗蚀剂液等构成的涂布液膜8。

Claims

1.一种减压干燥装置，包括：

腔室，所述腔室对涂布有包含溶剂的涂布液膜的基板进行收容；

减压排气部，所述减压排气部使所述腔室的内部减压排气；以及

汽化促进部，所述汽化促进部促进来自所述涂布液膜的所述溶剂的汽化，

所述汽化促进部配设在涂布于所述基板的所述涂布液膜的液周缘部的周边。

2.如权利要求1所述的减压干燥装置，其特征在于，

所述汽化促进部是被加热到比所述腔室的内部更高温的加热部。

3.如权利要求2所述的减压干燥装置，其特征在于，

所述加热部是接触加热部，所述接触加热部对应于所述液周缘部而与位于所述基板的下表面的下表面侧周缘部接触。

4.如权利要求1所述的减压干燥装置，其特征在于，

所述汽化促进部与所述液周缘部分开配设。

5.如权利要求1至4中任一项所述的减压干燥装置，其特征在于，

腔室加热部配设于所述腔室的内部，所述腔室加热部将所述腔室的内部加热到比常温更高温。