JP2009010085A - 減圧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜の種類にかかわらず基板中央部の乾燥性を高め、基板を迅速に減圧乾燥することが可能な減圧乾燥装置を提供すること。
【解決手段】 減圧乾燥装置は、蓋部２と、パッキング３と、基部４とから成るチャンバと、その主面を上方に向けた基板Ｗの下面中央部を支持する複数の第１支持ピン１１と、基板Ｗの下面周辺部を支持する複数の第２支持ピン２１とを備える。第１支持ピン１１は、第１昇降機構１４の駆動により昇降する。第２支持ピン２１は、第１昇降機構１４とともに、第２昇降機構２４の駆動により昇降する。
【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、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、特許文献２に記載の減圧乾燥装置においては、基板の主面とチャンバの蓋部との距離を小さくした状態で少量の排気量で排気を行った後、基板の主面とチャンバの蓋部との距離を大きくした状態で、排気制御手段により多量の排気量で排気を行う構成となっている。

そして、この特許文献２においては、チャンバの蓋部における基板の主面と対向する位置に、基板の主面中央部において基板の主面より最も離隔し、基板の主面端縁に近づくにつれて基板の主面に近接する形状の凹部を形成することにより、基板の中央部の乾燥を促進する減圧乾燥装置が開示されている。
特開平７−２８３１０８号公報 特開平２００６−１０５５２４号公報

近年の基板の大型化に伴い、減圧乾燥時に気体の流れが生じにくい基板の中央部の乾燥性が悪化するという問題が生じている。このため、減圧乾燥時間が長くなり、減圧乾燥装置におけるスループットが低下するという問題が生じる。そして、上述した突沸発生の可能性や基板中央部の乾燥性は、薄膜の種類によって異なることになる。

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、薄膜の種類にかかわらず基板中央部の乾燥性を高め、基板を迅速に減圧乾燥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、基板の主面に塗布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と、前記チャンバ内において、その主面を上方に向けた基板の下面中央部を支持する第１支持部材と、その主面を上方に向けた基板の下面周辺部を支持する第２支持部材を備えるとともに、前記第１支持部材の支持高さが前記第２支持部材の支持高さに対して相対的に変更可能に構成された基板支持手段と、前記チャンバの内部を排気して減圧する排気手段とを備え、前記基板支持手段は、前記排気手段による排気動作の実行中に、基板をその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持することを特徴とする。

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、前記基板支持手段は、前記チャンバ内において、その主面を上方に向けた基板の下面中央部を支持する複数の第１支持ピンと、その主面を上方に向けた基板の下面周辺部を支持する複数の第２支持ピンと、前記第１支持ピンを前記第２支持ピンに対して相対的に昇降させる昇降機構とを備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記排気手段は、その排気量を少量から多量に二段階に切替可能な構成を有し、前記基板支持手段は、前記排気手段により少量の排気量での排気が実行されているときに基板をその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記排気手段は、その排気量を少量から多量に二段階に切替可能な構成を有し、前記基板支持手段は、前記排気手段により多量の排気量での排気が実行されているときに基板をその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持する。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記チャンバを加熱する加熱手段を備える。

請求項１に記載の発明によれば、薄膜の種類にかかわらず基板中央部の乾燥性を高め、基板を迅速に減圧乾燥することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、簡易な構成により第１支持ピンを第２支持ピンに対して相対的に昇降させることができ、第１支持ピンの高さを第２支持ピンに対して容易に相対的に変更させることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、突沸を防止しつつ基板を迅速に減圧乾燥することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、突沸を確実に防止しつつ基板を減圧乾燥することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、基板の温度を上昇させて基板を迅速に減圧乾燥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。また、図４は、第１、第２支持板１２、２２等を示す平面図である。

この減圧乾燥装置は、蓋部２と、パッキング３と、基部４とから成るチャンバと、その主面を上方に向けた基板Ｗの下面中央部を支持する複数の第１支持ピン１１と、基板Ｗの下面周辺部を支持する複数の第２支持ピン２１とを備える。蓋部２の周囲には、蓋部２を介してチャンバー内を加熱するためのヒータ５が配設されている。

また、基部４には、排気口６が形成されている。この排気口６は、管路７により、真空ポンプ９と接続されている。そして、排気口６と真空ポンプ９との間には、排気口６からの排気量を二段階に制御可能なダンパ８が配設されている。なお、真空ポンプ９に変えて排気ファン等を使用してもよい。また、ダンパ８に変えて流量可変弁等を使用してもよい。

図４に示すように、複数の第１支持ピン１１は、第１支持板１２により支持されており、複数の第２支持ピン２１は、第２支持板２２により支持されている。第１支持板１２は、連結棒１３を介して第１昇降機構１４に連結されており、第１支持ピン１１は、この第１昇降機構１４の駆動により昇降する。第１支持ピン１１の昇降量は、第１昇降機構１４により制御される。

この第１昇降機構１４は、第２支持板２２と連結された昇降部材２５上に載置されている。そして、この昇降部材２５は、連結棒２３を介して第２昇降機構２４に連結されている。このため、第２支持ピン２１は、第１昇降機構１４とともに、この第２昇降機構２４の駆動により昇降する。第２支持ピン２１および第１昇降機構１４の昇降量は、第２昇降機構２４により制御される。

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、この発明の第１実施形態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、図１に示すようにチャンバにおける蓋部２を図示しない昇降機構により上昇させて、チャンバを開放する（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内に進入する（ステップＳ１２）。

次に、第２昇降機構２４の駆動により、第１支持ピン１１および第２支持ピン２１が、第１支持板１２および第２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Ｓ１３）。これにより、搬送アームに支持されていた基板Ｗが、第１支持ピン１１および第２支持ピン２１により支持される。このときには、第１支持ピン１１と第２支持ピン２１とは、同一の高さ位置に配置されている。そして、搬送アームがチャンバ内より退出する（ステップＳ１４）。

次に、第２昇降機構２４の駆動により、第１支持ピン１１および第２支持ピン２１が、第１支持板１２および第２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Ｓ１５）。そして、図２に示すように、チャンバにおける蓋部２を図示しない昇降機構により下降させて、チャンバを閉止する（ステップＳ１６）。

この状態において、真空ポンプ３４とダンパ３３の作用により、少量の排気量で排気を行うスロー排気を実行する（ステップＳ１７）。また、これと同時に、第１昇降機構１４の駆動により、第１支持ピン１１を第２支持板２２とともに、図３に示す第２乾燥位置までわずかに下降させる（ステップＳ１８）。これにより、基板Ｗは、スロー排気の間にその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持されることになる。

このように、最初に少量の排気量で排気を行うスロー排気を実行することにより、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、通常は、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。しかしながら、この実施形態においては、基板Ｗをその中央部を撓ませた状態で支持していることから、基板Ｗの中央部と蓋部２との距離を大きくとることができ、乾燥しにくい基板Ｗの中央部の乾燥を促進させることが可能となる。

なお、第１支持ピン１１の下降とスロー排気の開始は、必ずしも同時に開始される必要はなく、いずれか一方を開始してから、他方を開始するようにしてもよい。また、第１支持ピン１１と第２支持ピン２１との高低差は、使用するフォトレジスト等に応じて、予め設定した大きさとすればよい。

引き続き、真空ポンプ３４とダンパ３３の作用により、多量の排気量で排気を行うメイン排気を実行する（ステップＳ１９）。このときには、チャンバー内はヒータ５により加熱されていることから、基板Ｗの乾燥処理が促進される。

図示しないセンサによりチャンバー内の真空度が予め設定した値に到達すれば、所望の減圧乾燥が完了したと判断する（ステップＳ２０）。そして、チャンバー内に窒素ガスをパージし、チャンバー内が大気圧となれば、チャンバにおける蓋部２を図示しない昇降機構により上昇させて、チャンバを開放する（ステップＳ２１）。

次に、第１昇降機構１４および第２昇降機構２４の駆動により、第１支持ピン１１および第２支持ピン２１が、第１支持板１２および第２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Ｓ２２）。また、図示しない搬送アームがチャンバ内に進入する（ステップＳ２３）。そして、第２昇降機構２４の駆動により、第１支持ピン１１および第２支持ピン２１が、第１支持板１２および第２支持板２２とともに下降する（ステップＳ２４）。これにより、第１支持ピン１１および第２支持ピン２１により支持されていた基板Ｗが搬送アームに支持される。そして、搬送アームがチャンバ内より退出する（ステップＳ２５）。

以上のように、この実施形態においては、最初に少量の排気量で排気を行うスロー排気を実行することにより、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とともに、基板Ｗをその中央部を撓ませた状態で支持することにより、乾燥しにくい基板Ｗの中央部の乾燥を促進させることが可能となる。そして、第１支持ピン１１と第２支持ピン２１との高低差を、使用するフォトレジスト等に対応した適切な値とすることにより、適正な減圧乾燥処理を実行することが可能となる。

なお、特に突沸が生じやすいフォトレジスト等を使用する場合には、メイン排気を実行する時点で基板Ｗをその中央部を撓ませた状態とするようにしてもよい。図７および図８は、このような実施形態に係る乾燥動作を示すフローチャートである。なお、上述した図５および図６と同様の工程については、説明を省略する。

この実施形態においては、最初にスロー排気を実行する（ステップＳ３７）。そして、薄膜がある程度乾燥した後に、真空ポンプ３４とダンパ３３の作用により多量の排気量で排気を行うメイン排気を実行するとともに（ステップＳ３８）、第１昇降機構１４の駆動により、第１支持ピン１１を第２支持板２２とともに図３に示す第２乾燥位置までわずかに下降させる（ステップＳ３９）。

このような実施形態を採用した場合においても、最初に少量の排気量で排気を行うスロー排気を実行することにより、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とともに、基板Ｗをその中央部を撓ませた状態で支持することにより、乾燥しにくい基板Ｗの中央部の乾燥を促進させることが可能となる。そして、第１支持ピン１１と第２支持ピン２１との高低差を、使用するフォトレジスト等に対応した適切な値とすることにより、適正な減圧乾燥処理を実行することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図９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実施形態と同様の部材については、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、第２支持ピン２１と第１昇降機構１４とを第２昇降機構２４の駆動により昇降させるとともに、第１昇降機構１４の駆動により第１支持ピン１１を第２支持ピン２１に対して昇降させている。これに対して、この第２実施形態においては、第１昇降機構１４の駆動により第１支持ピン１１を第２支持ピン３１に対して昇降させる点は第１実施形態と同一であるが、第２支持ピン３１と第１昇降機構１４とが固定されている点が上述した第１実施形態と異なっている。

この第２実施形態に係る減圧乾燥装置においては、図示しない搬送アームと第１支持ピン１１および第２支持ピン３１との間で基板を受け渡すときに、上述した第１実施形態のように第１支持ピン１１および第２支持ピン２１が昇降するかわりに、図示しない搬送アームが昇降する点が上述した第１実施形態と異なる。その他の動作は、上述した第１実施形態と同様である。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１０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実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

上述した第２実施形態においては、蓋部２が昇降することによりチャンバーの開閉動作を実行していた。これに対して、この第３実施形態においては、チャンバーの側方に配設されたシャッター３２を昇降することにより、チャンバーの開閉動作を実行している。なお、この実施形態においては、ヒータ蓋部２の上面にのみヒータ５を配設している。

なお、上述した実施形態においては、いずれも、第１昇降機構１４により第１支持ピンの昇降動作を制御することにより、第２支持ピン２１に対する第１支持ピン１１の相対高さを変更しているが、第１支持ピン１１または第２支持ピン２１を高さの異なるものと変更することにより、第２支持ピン２１に対する第１支持ピン１１の相対高さを変更するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、排気量を少量と多量の二段階に切替可能な構成を採用しているが、排気量を三段階以上の多段階に切替可能な構成としてもよい。また、排気量を多段階に切り換えるかわりに、無段階、すなわち連続的に変更するようにしてもよい。

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。 第１、第２支持板１２、２２等を示す平面図である。 この発明の第１実施形態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。 この発明の第１実施形態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。 他の実施形態に係る乾燥動作を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る乾燥動作を示すフローチャートである。 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

２ 蓋部
３ パッキング
４ 基部
５ ヒータ
６ 排気口
７ 管路
８ ダンパ
９ 真空ポンプ
１１ 第１支持ピン
１２ 第１支持板
１３ 連結棒
１４ 第１昇降機構
２１ 第２支持ピン
２２ 第２支持板
２３ 連結棒
２４ 第２昇降機構
２５ 昇降部材
３１ 第２支持ピン
３２ シャッター
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 基板の主面に塗布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と、
   前記チャンバ内において、その主面を上方に向けた基板の下面中央部を支持する第１支持部材と、その主面を上方に向けた基板の下面周辺部を支持する第２支持部材を備えるとともに、前記第１支持部材の支持高さが前記第２支持部材の支持高さに対して相対的に変更可能に構成された基板支持手段と、
   前記チャンバの内部を排気して減圧する排気手段とを備え、
   前記基板支持手段は、前記排気手段による排気動作の実行中に、基板をその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持する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、
   前記基板支持手段は、
   前記チャンバ内において、その主面を上方に向けた基板の下面中央部を支持する複数の第１支持ピンと、その主面を上方に向けた基板の下面周辺部を支持する複数の第２支持ピンと、前記第１支持ピンを前記第２支持ピンに対して相対的に昇降させる昇降機構と、
   を備える減圧乾燥装置。
3. 請求項２に記載の減圧乾燥装置において、
   前記排気手段は、その排気量を少量から多量に二段階に切替可能な構成を有し、
   前記基板支持手段は、前記排気手段により少量の排気量での排気が実行されているときに基板をその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持する減圧乾燥装置。
4. 請求項２に記載の減圧乾燥装置において、
   前記排気手段は、その排気量を少量から多量に二段階に切替可能な構成を有し、
   前記基板支持手段は、前記排気手段により多量の排気量での排気が実行されているときに基板をその中央部を下方に撓ませた凹姿勢で支持する減圧乾燥装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の減圧乾燥装置において、
   前記チャンバを加熱する加熱手段を備える減圧乾燥装置。