JP2006302980A - 減圧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板を均一に減圧乾燥処理することにより、乾燥ムラの発生を防止することが可能な減圧乾燥装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 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１０と、このチャンバ１０における基部１３に立設された支持ピン１５と、昇降ピン２１が立設された支持板２２とを備える。チャンバー１０における基部１３の下方には、冷却水循環路４２が配設されている。この冷却水循環路４２は、温調器４１と連結されており、この冷却水循環路内４２には、温度制御された冷却水が循環している。冷却水循環路４２の一部は、基部１３内を通過し、支持ピン１５の下方に接触している。
【選択図】 図３

Description

この発明は、減圧乾燥装置に関する。

例えば、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減圧乾燥装置は、特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の減圧乾燥装置においては、基板を搬入したチャンバー内を真空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。

また、特許文献２には、基板を支持するステージの温度を、基板搬入時の基板の温度に維持するための温調手段を備えた減圧乾燥装置が開示されている。
特開平７−２８３１０８号公報 特開２０００−１８１０７９号公報

基板の減圧乾燥時には、フォトレジストから溶剤が気化するときに生じる気化熱により基板の温度が低下する。近年、塗布性能を向上させるために低粘度のフォトレジストが使用されているが、このように低粘度で溶剤の量が多いフォトレジスト程、気化熱量が増加し、基板の温度は減圧乾燥中に数度乃至十数度も低下する。

一方、減圧乾燥時に基板を支持する支持ピンは、熱容量の大きなチャンバー等に連結されていることから、その温度はほとんど変化しない。また、支持ピンの先端部は、基板に対して傷や静電気を付与しないように、ポリイミド系樹脂等の熱容量の大きな樹脂で構成されていることから、温度変化はほとんど生じない。

このため、基板における支持ピンと当接する領域とそれ以外の領域とで温度差が生じることになり、この温度差により乾燥状態が変化しムラが発生するいう問題が生ずる。近年の基板サイズの増大に伴い、支持ピンの本数も増加していることから、このような乾燥状態の変化により生ずるムラの発生が、大きな問題となっている。

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、基板を均一に減圧乾燥処理することにより、乾燥ムラの発生を防止することが可能な減圧乾燥装置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、前記チャンバー内において基板を支持する支持ピンと、前記チャンバー内を排気する排気手段と、前記支持ピンを冷却する冷却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、前記冷却手段は、前記支持ピンの周囲に冷却水を循環させる冷却水循環路を有する。

請求項３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、基部と当該基部に対して昇降する蓋部とを有し、これらの基部および蓋部により基板の周囲を覆うチャンバーと、前記チャンバーにおける基部に立設され、前記チャンバー内において基板を支持する支持ピンと、基板を支持する昇降ピンを備え、前記支持ピン上に基板を載置し、あるいは、前記支持ピン上に載置された基板を受け取るための基板昇降機構と、前記チャンバー内を排気する排気手段と、前記支持ピンを冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記冷却手段は、前記チャンバーにおける基部を通過して前記支持ピンの周囲に冷却水を循環させる冷却水循環路を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の発明において、前記チャンバーにおける基部と、前記基板昇降機構との間に断熱部材を配設した。

請求項６に記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、前記基板昇降機構は、前記排気手段により前記チャンバー内を排気した後に、基板を前記支持ピン上に載置する。

請求項１および請求項３に記載の発明によれば、基板を均一に減圧乾燥処理することにより、乾燥ムラの発生を防止することが可能となる。

請求項２および請求項４に記載の発明によれば、支持ピンを効率的に冷却することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、昇降ピンが冷却されることを防止することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、温度が低下する前の基板が、冷却された支持ピン上に載置されることを防止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乃至図３は、この発明の第１実施形態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。基板Ｗは、チャンバー１０内において、薄膜が形成された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。

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３２により、真空ポンプ３４と接続されている。そして、排気口３１と真空ポンプ３４の間には、開閉弁３３が配設されている。なお、真空ポンプ３４に変えて排気ファン等を使用してもよい。

また、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、各々高さが異なる第１、第２の乾燥位置との高さ位置の間を昇降可能となっている。これらの昇降ピン２１、支持板２２、支持棒２４および昇降機構２５は、支持ピン１５上に基板Ｗを載置し、あるいは、支持ピン１５上に載置された基板Ｗを受け取るための基板昇降機構として機能する。

チャンバー１０における基部１３の下方には、冷却水循環路４２が配設されている。この冷却水循環路４２は、温調器４１と連結されており、この冷却水循環路４２内には、温度制御された冷却水が循環している。冷却水循環路４２の一部は、基部１３内を通過し、支持ピン１５の下方に接触している。なお、図１乃至図３においては、冷却水循環路４２を模式的に示している。

図４は、冷却水循環路４２と支持ピン１５との関係を示す拡大図である。

チャンバー１０における基部１３内を通過する冷却水循環路４２は、支持ピン１５の下端部の周囲に巻回されている。これにより、支持ピン１５は、その周囲に巻回された冷却水循環路４２内を循環する冷却水により冷却される。

なお、チャンバー１０における基部１３と基板昇降機構の一部を構成する支持棒２４との間には、断熱部材５１が配設されている。この断熱部材５１は、冷却水循環路４２を循環する冷却水の作用により、支持棒２４を介して支持板２２および昇降ピン２１が冷却されることを防止するためのものである。

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５および図６は、上述した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、予め、冷却水循環路４２内に温調器４１により温度制御された冷却水を循環することにより、支持ピン１５を冷却しておく（ステップＳ１１）。このときの支持ピン１５の温度は、基板Ｗに形成されたフォトレジストの種類等により予め設定された温度であり、チャンバー１０内に搬入された基板Ｗの温度より低い温度である。

この状態において、図１に示すように、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Ｓ１２）。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Ｓ１３）。そして、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに図１に示す基板Ｗの受け渡し位置まで上昇する（ステップＳ１４）。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Ｓ１５）。

このとき、チャンバー１０における基部１３と基板昇降機構の一部を構成する支持棒２４との間には、断熱部材５１が配設されていることから、冷却水循環路４２中に冷却水を循環させても、支持棒２４を介して支持板２２および昇降ピン２１が冷却されることはない。従って、チャンバー１０に搬入された直後の常温の基板Ｗが、昇降ピン２１により冷却されることはなく、基板Ｗを均一に減圧乾燥処理して乾燥ムラの発生を防止することが可能となる。

次に、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに図２に示す第１の乾燥位置まで下降する（ステップＳ１６）。この第１乾燥位置は、昇降ピン２１に支持された基板Ｗの下面が支持ピン１５の上端と当接しない位置である。そして、図２に示すように、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Ｓ１７）。

この状態において、開閉弁３３を開放するとともに（ステップＳ１８）、真空ポンプ３４の作用により少量の排気を行う（ステップＳ１９）。

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（薄膜）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。

しかしながら、このように基板Ｗの主面とチャンバー１０における蓋部１１との距離を小さく設定した上で、少量の排気量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。但し、基板Ｗの主面中央部の薄膜部分については、十分な乾燥は行い得ない。

上述した第１乾燥工程を開始して一定の時間が経過すれば（ステップＳ２０）、真空ポンプ３４の作用により大量の排気を行う（ステップＳ２１）。また、昇降ピン２１が支持板２２とともに図３に示す第２の乾燥位置まで下降する（ステップＳ２２）。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。

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、上述した第１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。

また、このときには、基板Ｗの主面に形成されたフォトレジストの薄膜からは、多量の溶剤が蒸発し、その気化熱により基板Ｗの温度が急激に低下する。しかしながら、このときに基板Ｗを支持する支持ピン１５は予め冷却されていることから、支持ピンと当接する領域とそれ以外の領域とで温度差が生じることはなく、基板Ｗを均一に減圧乾燥処理して乾燥ムラの発生を防止することが可能となる。

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３３を閉止する（ステップＳ２４）。そして、チャンバー内に窒素ガスをパージする（ステップＳ２５）。

チャンバー１０内が大気圧となれば、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Ｓ２６）。次に、昇降機構２５の駆動により、昇降ピン２１が支持板２２とともに図１に示す基板Ｗの受け渡し位置まで上昇する（ステップＳ２７）。

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Ｓ２８）。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Ｓ２９）。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Ｓ３０）。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図７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実施形態と応用の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態においては、支持ピン１５の周囲に直接冷却水を循環させることにより支持ピンを冷却しているのに対し、この第２実施形態においては、支持ピン１５をチャンバー１０における基部１３を介して、冷却水により冷却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、上述した第１実施形態の場合に比べて冷却効率は劣るが、装置の構成を簡易なものとすることが可能となる。

なお、上述したように、冷却水循環路４２をチャンバー１０における基部１３の下面に配設する変わりに、基部１３の内部を通過させる構成を採用してもよい。

この発明の第１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１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１実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。 冷却水循環路４２と支持ピン１５との関係を示す拡大図である。 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。 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。 この発明の第１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
１１ 蓋部
１２ パッキング
１３ 基部
１５ 支持ピン
２１ 昇降ピン
２２ 支持板
２３ 支持棒
２５ 昇降機構
３１ 排気口
３２ 管路
３３ 開閉弁
３４ 真空ポンプ
４１ 温調器
４２ 冷却水循環路
５１ 断熱部材
Ｗ 基板

Claims (6)

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、
   前記チャンバー内において基板を支持する支持ピンと、
   前記チャンバー内を排気する排気手段と、
   前記支持ピンを冷却する冷却手段と、
   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、
   前記冷却手段は、前記支持ピンの周囲に冷却水を循環させる冷却水循環路を有する減圧乾燥装置。
3. 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、
   基部と当該基部に対して昇降する蓋部とを有し、これらの基部および蓋部により基板の周囲を覆うチャンバーと、
   前記チャンバーにおける基部に立設され、前記チャンバー内において基板を支持する支持ピンと、
   基板を支持する昇降ピンを備え、前記支持ピン上に基板を載置し、あるいは、前記支持ピン上に載置された基板を受け取るための基板昇降機構と、
   前記チャンバー内を排気する排気手段と、
   前記支持ピンを冷却する冷却手段と、
   を備えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
4. 請求項３に記載の減圧乾燥装置において、
   前記冷却手段は、前記チャンバーにおける基部を通過して前記支持ピンの周囲に冷却水を循環させる冷却水循環路を有する減圧乾燥装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の減圧乾燥装置において、
   前記チャンバーにおける基部と、前記基板昇降機構との間に断熱部材を配設した減圧乾燥装置。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の減圧乾燥装置において、
   前記基板昇降機構は、前記排気手段により前記チャンバー内を排気した後に、基板を前記支持ピン上に載置する減圧乾燥装置。
   

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