JP2006261379A - 減圧乾燥装置、排気装置および減圧乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の製造コストを高額とすることなく、チャンバー内をの圧力を複数段階に変更することが可能な減圧乾燥装置、排気装置および減圧乾燥方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板Ｗをチャンバー１０内に搬送する搬送工程と、チャンバー１０内を小さな排気量で排気するとともにチャンバー１０内に不活性ガスを供給する第１乾燥工程と、チャンバー１０内を小さな排気量で排気したまま不活性ガスの供給を停止する第２乾燥工程と、チャンバー１０内を大きな排気量で排気する第３乾燥工程と、チャンバー１０内に不活性ガスを供給してチャンバー１０内をパージするパージ工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、減圧乾燥装置、排気装置および減圧乾燥方法に関する。

半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用マスク基板等の基板に塗布されたフォトレジスト等の薄膜を減圧乾燥するためには、減圧乾燥装置が使用される。このような減圧乾燥装置においては、基板を搬入したチャンバ内を排気ポンプにより減圧することで、レジスト液の成分の中心である溶剤の蒸発を促進し、フォトレジストを迅速に乾燥させるようにしている。このような減圧乾燥装置を使用してフォトレジストを乾燥させた場合には、風や熱等の外的要因の影響を防止して、フォトレジストをムラなく乾燥させることが可能となる。

このような減圧乾燥装置を使用した場合、減圧乾燥処理を開始した直後に突沸と呼ばれる現象が発生する場合がある。これは、基板表面に塗布されたフォトレジスト中の溶剤成分が急激に蒸発して突然沸騰することにより生ずる現象である。このような突沸が発生した場合には、脱泡と呼ばれるフォトレジストの表面に小さな泡が形成される現象が生じ、その基板の使用が不可能となる。

このため、基板を収納したチャンバー内の真空度を、減圧乾燥処理の初期段階においては比較的低くし、所定の時間が経過した後、チャンバー内の真空度を高くすることが好ましい。このため、特許文献１には、チャンバー内の真空度を複多段階に変更可能な減圧乾燥装置が開示されている。
特開２００４−４７７９７号公報

このようにチャンバー内の真空度を複数段階に変更するためには、コントローラからの出力信号に応じてその開度を多段階に変更する流量調整バルブや、その排気量を多段階に変更可能な排気ポンプ等を使用する必要があるが、このような流量調整バルブや排気ポンプは極めて高価であり、装置の製造コストが高額となる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、装置の製造コストを高額とすることなく、チャンバー内をの圧力を複数段階に変更することが可能な減圧乾燥装置、排気装置および減圧乾燥方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥装置において、基板の周囲を覆うチャンバーと、前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気手段と、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記排気手段により前記チャンバー内を排気するとともに前記不活性ガス供給手段により前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力にした後、前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記排気手段は排気量を二段階に切替可能であり、前記制御手段は、前記排気手段により前記チャンバー内を小さな排気量で排気するとともに前記不活性ガス供給手段により前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力にした後、前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力とし、しかる後、前記排気手段によりチャンバー内を大きな排気量で排気してチャンバー内を前記第２の圧力よりも低い第３の圧力とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記不活性ガス供給手段は不活性ガスの供給量を変更可能となっている。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記排気手段は前記チャンバーに接続された排気用管路を有し、前記不活性ガス供給手段は前記排気用管路に不活性ガスを供給する。

請求項５に記載の発明は、基板の周囲を覆うチャンバー内を排気する排気装置において、チャンバー内に接続された排気用管路と、前記排気用管路に接続された排気ポンプとを有する排気手段と、前記排気用管路内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記排気手段による前記チャンバー内の排気中に、前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給量を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥方法において、基板をチャンバー内に搬送する搬送工程と、前記チャンバー内を排気するとともに、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力とする第１乾燥工程と、前記チャンバー内を排気したまま不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする第２乾燥工程とを備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥方法において、基板をチャンバー内に搬送する搬送工程と、前記チャンバー内を小さな排気量で排気するとともに、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力とする第１乾燥工程と、前記チャンバー内を小さな排気量で排気したまま不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする第２乾燥工程と、前記チャンバー内を大きな排気量で排気して、前記チャンバー内を前記第２の圧力よりも低い第３の圧力にする第３乾燥工程とを備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記第３乾燥工程終了後に、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して前記チャンバー内をパージするパージ工程をさらに備えている。

請求項１および請求項６に記載の発明によれば、チャンバー内またはチャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して第１の圧力を得る構成であることから、装置の製造コストを高額とすることなく、チャンバー内をの圧力を複数段階に変更することが可能となる。

請求項２および請求項７に記載の発明によれば、排気量を二段階に切替可能な排気手段を使用して、三段階の圧力を得ることが可能となる。このため、装置の製造コストを高額とすることなく、チャンバー内の圧力を複数段階に変更することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、チャンバー内の圧力を連続的に変更することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、チャンバーの内部に不活性ガスの気流が生じることを防止することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、チャンバー内を減圧しながらチャンバー内に供給する不活性ガスの供給量を変更する構成であることから、装置の製造コストを高額とすることなく、チャンバー内をの圧力を複数段階に変更することが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、チャンバー内をパージすることにより、チャンバーの開放を容易に実行することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る減圧乾燥装置の概要図である。

この減圧乾燥装置は、蓋部１１と、パッキング１２と、基部１３とから成るチャンバー１０と、このチャンバー１０における基部１３に立設された支持ピン１５と、複数の昇降ピン２１が立設された支持板２２とを備える。その主面に薄膜としての有機膜用レジストが塗布された基板Ｗは、チャンバー１０内において、その主面を上方に向けた水平姿勢で支持ピン１５または昇降ピン２１により支持される。

支持板２２は、支持棒２４を介して昇降機構２５と連結されている。昇降ピン２１は支持板２２とともに、昇降機構２５の作用により、図示しない搬送アームとの間で基板Ｗを受け渡す基板Ｗの受け渡し位置と、図１に示す乾燥位置との間を昇降可能となっている。

チャンバー１０における基部１３には、排気口３１が形成されている。この排気口３１は、管路５３、開閉弁４１および管路５１を介して排気ポンプ５０に接続されている。この排気ポンプ５０は、その排気量を二段階に切替可能なものであり、ロータを回転させることにより気体を圧縮させながら移動させて排気するスクリュータイプのドライポンプから構成される。この排気ポンプ５０には、パージガス供給用の管路５４が配設されている。この排気ポンプ５０内には、この管路５４を介して少量の窒素ガスが常時パージされる。

また、この排気ポンプ５０は、管路５５を介して気液分離部５６に接続されている。排気ポンプ５０から排出される気体は、気液分離部５６において液体成分を除去された後、大気中、または、排気エリアに排気される。

排気口３１に接続された排気用の管路５３には、流量調整弁５９が、管路５８を介して接続されている。この流量調整弁５９は、管路５８を介して排気用の管路５３内に窒素ガスを供給するためのものであり、図示しない窒素ガスの供給源と接続されている。

図２は、この発明に係る減圧乾燥装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

この減圧乾燥装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ６１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ６２と、論理演算を実行するＣＰＵ６３とから成る制御部６０を有する。この制御部６０は、上述した開閉弁４１および流量調整弁５９と、インターフェース６４を介して接続されている。また、この制御部６０は、上述した昇降機構２５や、チャンバー１０の蓋部１１を開閉するための開閉機構等を含むその他の駆動機構６５とも接続されている。

次に、この減圧乾燥装置により基板の主面に形成された薄膜を乾燥する乾燥動作について説明する。図３および図４は、この発明に係る減圧乾燥装置による乾燥動作を示すフローチャートである。

基板Ｗの主面に形成された薄膜を乾燥する場合には、最初に、開閉弁４１および流量調整弁５９を閉止しておく。この状態で、チャンバー１０における蓋部１１を図示しない昇降機構により上昇させて、チャンバー１０を開放する（ステップＳ１１）。次に、基板Ｗを支持した図示しない搬送アームがチャンバー１０内に進入する（ステップＳ１２）。

次に、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに基板Ｗの受け渡し位置まで上昇する（ステップＳ１３）。これにより、搬送アームに支持されていた基板Ｗが、昇降ピン２１により支持される。そして、搬送アームがチャンバー１０内より退出する（ステップＳ１４）。

次に、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに乾燥位置まで下降する（ステップＳ１５）。これにより、昇降ピン２１にその下面を支持されていた基板Ｗが支持ピン１５に移載される。そして、チャンバー１０における蓋部１１を図示しない昇降機構により下降させて、チャンバー１０を閉止する（ステップＳ１６）。

この状態において、開閉弁４１を開放し、排気ポンプ５０の作用により少量の排気を行う（ステップＳ１７）。また、これと同時に、流量調整弁５９を開放して、少量の窒素ガスをチャンバー１０と連通する管路５３内に供給する（ステップＳ１８）。これにより、チャンバー１０内は、大気圧より低い第１の圧力となる。

このとき、チャンバー１０内に直接窒素ガスを供給するのではなく、チャンバー１０と連通する管路５３内に窒素ガスを供給する構成であることから、チャンバー１０の内部に不活性ガスの気流が生じることを防止することが可能となる。

図５は、減圧乾燥動作時のチャンバー１０内の真空度の変化を示す説明図である。

この図において、符号Ａは、チャンバー１０内を大気圧よりも低い第１の圧力とするための第１乾燥工程を示している。このように低い圧力により減圧乾燥を行った場合には、基板Ｗの主面における中央から端縁に向かう緩やかな空気流により、突沸による脱泡を防止した状態で、適切な減圧乾燥を実行することが可能となる。

この状態で一定の時間が経過すれば（ステップＳ１９）、流量調整弁５９を閉鎖して、少量の窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ２０）。これにより、窒素ガスの分だけチャンバー１０内の真空度が小さくなり、チャンバー１０内は第１の圧力より低い第２の圧力となる。

図５において、符号Ｂは、チャンバー１０内を第１の圧力より低い第２の圧力とするための第２乾燥工程を示している。減圧乾燥時の圧力低下を緩やかに実行した場合には、突沸による脱泡を防止した状態で、順次圧力を低下させて減圧乾燥を実行することが可能となる。

この状態で一定の時間が経過すれば（ステップＳ２１）、排気ポンプ５０の駆動を切り替え、排気口３１からの排気量を大きくする（ステップＳ２２）。これにより、チャンバー１０内の圧力は、第２の圧力よりも小さな第３の圧力となる。

図５において、符号Ｃは、チャンバー１０内を第２の圧力より低い第３の圧力とするための第３乾燥工程を示している。このときには、基板Ｗの主面において、その中央から端縁に向かう比較的大きな空気流が発生する。このように大きな排気量により減圧乾燥を行った場合には、基板Ｗの主面全域にわたり、迅速に乾燥が行われる。しかしながら、上述した少量排気による第１、第２乾燥工程において薄膜はある程度乾燥していることから、突沸による脱泡が発生することはない。

この状態で、図示しないセンサによりチャンバー１０内の真空度が予め設定した値に到達したことを検知すれば（ステップＳ２３）、開閉弁４１を閉止して排気動作を停止する（ステップＳ２４）そして、流量調整弁５９を開放して大量の窒素ガスを管路５３を介してチャンバー１０内に供給し、チャンバー１０内を窒素ガスでパージする（ステップＳ２５）。図５において、符号Ｄは、チャンバー１０内を窒素ガスによりパージするためのパージ工程を示している。

流量調整弁５９からの窒素ガスによるパージでチャンバー１０内が大気圧となれば（ステップＳ２６）、流量調整弁５９を閉止してチャンバー１０への窒素ガスパージを停止する（ステップＳ２７）。そして、チャンバー１０における蓋部１１を図示しない昇降機構により上昇させて、チャンバー１０を開放する（ステップＳ２８）。次に、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに基板Ｗの受け渡し位置まで上昇する（ステップＳ２９）。

この状態において、図示しない搬送アームがチャンバー１０内に進入する（ステップＳ３０）。そして、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに下降する（ステップＳ３１）。これにより、昇降ピン２１に支持されていた基板Ｗが搬送アームにより支持される。そして、基板Ｗを支持した搬送アームがチャンバー１０内より退出する（ステップＳ３２）。

なお、上述した実施形態においては、第２乾燥工程において窒素ガスの供給を停止している。しかしながら、窒素ガスの供給量を第１乾燥工程より減少させることにより、チャンバー１０内を第１の圧力より低い第２の圧力とする構成を採用してもよい。

また、上述した実施形態においては、第１乾燥工程においては流量調整弁５９により少量の窒素ガスをチャンバー１０と連通する管路５３内に供給し、パージ工程においては流量調整弁５９により大量の窒素ガスをチャンバー１０と連通する管路５３内に供給する構成を採用している。しかしながら、他の実施形態として、第１乾燥工程において、流量調整弁５９を連続的に操作することにより、チャンバー１０と連通する管路５３内に供給する窒素ガスの供給量を徐々に減量する構成を採用してもよい。この場合においては、チャンバー１０内の圧力を連続的に変更することにより、突沸による脱泡をより有効に防止することが可能となる。このとき、窒素ガスの供給量を変更するのみでチャンバー１０内の圧力を連続的に変更することができることから、装置のコストを低減してその構成を簡易なものとすることができる。

また、上述した実施形態においては、排気ポンプ５０としてその排気量を二段階に切替可能なものを使用し、真空度を三段階に切り替えている。しかしながら、他の実施形態として、排気量が変更できない安価な排気ポンプを使用し、この排気ポンプによりチャンバー１０内を排気するとともにチャンバー内に窒素ガスを供給してチャンバー１０内を大気圧よりも低い第１の圧力（上述した第１の圧力または第２の圧力に相当）にした後、窒素ガスの供給を停止してチャンバー１０内を第１の圧力よりも低い第２の圧力（上述した第３の圧力に相当）にするようにしてもよい。この場合においては、安価な排気ポンプを使用しながら、チャンバー１０内の真空度を二段階に切り替えることが可能となる。

なお、その排気量を二段階に切替可能な排気ポンプ５０を使用する変わりに、開閉弁４１にかえて排気量を二段階に切替可能な流量制御弁を使用してもよい。このような流量制御弁は比較的安価であることから、この場合にも、装置コストを上昇させることなく、真空度を三段階に切り替えることが可能となる。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図６はこの発明の第２実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。なお、上述した第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

この第２実施形態に係る減圧乾燥装置においては、チャンバー１０における基部１３に、窒素ガス導入口３２が形成されている。この窒素ガス導入孔３２には、流量調整弁４３が、管路５７を介して接続されている。この流量調整弁４３は、管路５７を介してチャンバー１０内に窒素ガスを供給するためのものであり、図示しない窒素ガスの供給源と接続されている。なお、流量調整弁４３に変えて、開閉弁を使用してもよい。

この減圧乾燥装置においては、チャンバー１０内を第１の圧力にする第１乾燥工程においては、流量調整弁５９により少量の窒素ガスをチャンバー１０と連通する管路５３内に供給するとともに、パージ工程においては流量調整弁４３により大量の窒素ガスをチャンバー１０内に供給する構成となっている。このため、第１乾燥工程においては、チャンバー１０内に直接窒素ガスを供給するのではなく、チャンバー１０と連通する管路５３内に窒素ガスを供給する構成であることから、供給チャンバーの内部に不活性ガスの気流が生じることを防止することが可能となる。また、パージ工程においては、窒素ガス導入孔３２より多量の窒素ガスを迅速にチャンバー１０内に供給することが可能となる。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図７はこの発明の第３実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。なお、上述した第１、第２実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

この減圧乾燥装置においては、流量調整弁５９および管路５８を省略し、第１乾燥工程とパージ工程の両方において、窒素ガス導入孔３２を介してチャンバー１０内に窒素ガスを供給する構成となっている。このような構成を採用した場合には、装置構成を簡易なものとすることが可能となる。

この発明に係る減圧乾燥装置の概要図である。 この発明に係る減圧乾燥装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。 乾燥動作を示すフローチャートである。 乾燥動作を示すフローチャートである。 減圧乾燥動作時のチャンバー１０内の真空度の変化を示す説明図である。 この発明の第２実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。 この発明の第３実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。

符号の説明

１０ チャンバー
１１ 蓋部
１２ パッキング
１３ 基部
１４ 上面
１５ 支持ピン
１５ 凹部
２１ 昇降ピン
２２ 支持板
２５ 昇降機構
３１ 排気口
３２ 窒素ガス導入孔
４１ 開閉弁
４３ 流量調整弁
５０ 排気ポンプ
５１ 管路
５３ 管路
５６ 気液分離部
５７ 管路
５８ 管路
５９ 流量調整弁
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥装置において、
   基板の周囲を覆うチャンバーと、
   前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気手段と、
   前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
   前記排気手段により前記チャンバー内を排気するとともに前記不活性ガス供給手段により前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力にした後、前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする制御手段と、
   を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 請求項１に記載の減圧乾燥装置において、
   前記排気手段は排気量を二段階に切替可能であり、
   前記制御手段は、前記排気手段により前記チャンバー内を小さな排気量で排気するとともに前記不活性ガス供給手段により前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力にした後、前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力とし、しかる後、前記排気手段によりチャンバー内を大きな排気量で排気してチャンバー内を前記第２の圧力よりも低い第３の圧力とする減圧乾燥装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の減圧乾燥装置において、
   前記不活性ガス供給手段は不活性ガスの供給量を変更可能な減圧乾燥装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の減圧乾燥装置において、
   前記排気手段は前記チャンバーに接続された排気用管路を有し、
   前記不活性ガス供給手段は前記排気用管路に不活性ガスを供給する減圧乾燥装置。
5. 基板の周囲を覆うチャンバー内を排気する排気装置において、
   チャンバー内に接続された排気用管路と、前記排気用管路に接続された排気ポンプとを有する排気手段と、
   前記排気用管路内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
   前記排気手段による前記チャンバー内の排気中に、前記不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給量を変更する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする排気装置。
6. 基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥方法において、
   基板をチャンバー内に搬送する搬送工程と、
   前記チャンバー内を排気するとともに、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力とする第１乾燥工程と、
   前記チャンバー内を排気したまま不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする第２乾燥工程と、
   を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。
7. 基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥方法において、
   基板をチャンバー内に搬送する搬送工程と、
   前記チャンバー内を小さな排気量で排気するとともに、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第１の圧力とする第１乾燥工程と、
   前記チャンバー内を小さな排気量で排気したまま不活性ガスの供給を停止し、あるいは、不活性ガスの供給量を減少させることにより、前記チャンバー内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする第２乾燥工程と、
   前記チャンバー内を大きな排気量で排気して、前記チャンバー内を前記第２の圧力よりも低い第３の圧力にする第３乾燥工程と、
   を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。
8. 請求項７に記載の減圧乾燥方法において、
   前記第３乾燥工程終了後に、前記チャンバー内または当該チャンバーと連通する領域に不活性ガスを供給して前記チャンバー内をパージするパージ工程をさらに備える減圧乾燥方法。
   

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