JP2009099719A - 減圧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、支持ピンを迅速に冷却して、基板を均一に処理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】チャンバー１０における支持ピン１５と対向する位置には、冷却風吐出ノズル５２が配設されている。この冷却風吐出ノズル５２は、管路５３を介して、ボルテックス効果を利用した冷却風発生器５１と連結されている。この冷却風吐出ノズル５２は、その吐出口が、基板Ｗを支持する支持ピン１５と対向する位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、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。

ところで、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。

このため、特許文献２には、基板を支持する支持ピンに溶剤を供給することにより、支持ピンの温度を下げて基板を均一に乾燥処理する基板乾燥装置が開示されている。また、特許文献３には、支持ピンを冷却水で冷却することにより、基板を均一に乾燥処理する基板乾燥装置が開示されている。
特開平７−２８３１０８号公報 特開２００６−３２４５５９号公報 特開２００６−３０２９８０号公報

特許文献２および特許文献３に記載の減圧乾燥装置は、基板を均一に処理できる点で優れたものである。しかしながら、特許文献２に記載の減圧乾燥装置は、溶剤の漏れ対策が必要となり、装置構成が複雑になるという問題がある。また、特許文献３に記載の減圧乾燥装置は、基板の処理工程にあわせてリアルタイムで支持ピンの冷却ができないという問題がある。

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、簡単な構成でありながら、支持ピンを迅速に冷却して、基板を均一に処理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、ボルテックス効果を利用した冷却風発生器と、前記冷却風発生器に連結され、前記冷却風発生器で発生した冷却風を前記支持ピンに吹き付ける冷却風吐出ノズル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、基板をチャンバー内に収納し、当該チャンバー内から少量の排気量で排気を行った後、大量の排気量で排気を行うことにより、基板の主面に形成された薄膜から溶剤を減圧乾燥するものであり、前記冷却風吐出ノズルは、少量の排気量で排気を行うときに、前記支持ピンに冷却風を吹き付ける。

請求項１に記載の発明によれば、簡単な構成でありながら、支持ピンを迅速に冷却して、基板を均一に処理することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、突沸現象を防止しながら、高い真空度で減圧乾燥を行うことが可能となる。

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。

チャンバー１０における支持ピン１５と対向する位置には、冷却風吐出ノズル５２が配設されている。この冷却風吐出ノズル５２は、管路５３を介して、ボルテックス効果を利用した冷却風発生器５１と連結されている。この冷却風吐出ノズル５２は、図４に示すように、その吐出口５０が、基板Ｗを支持する支持ピン１５と対向する位置に配置されている。

図５は、ボルテックス効果を利用した冷却風発生器５１の概要図である。

この冷風発生器５１においては、圧縮された空気６１を本体内に導入したときに、本体内に螺旋状に刻まれた溝の作用によりその空気が螺旋状に旋回し、空気が内側部分と外側部分に分離される。そして、その旋回の過程において運動エネルギーの一部の熱量が外側に伝えられることで、内側に冷却空気６２が、また、外側に高温の空気６３が生成される。そして、これらの空気をバルブ６４の作用により分離し、外部に高温空気６５と冷却空気６６を排出する。

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６および図７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、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Ｓ１）。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Ｓ２）。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Ｓ３）。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Ｓ４）。

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Ｓ５）。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Ｓ６）。

この状態において、開閉弁３３を開放する（ステップＳ７）。そして、ボルテックス効果を利用した冷却風発生器５１で発生した冷却風を、冷却風吐出ノズル５２から支持ピン１５に向けて吐出する（ステップＳ８）。また、真空ポンプ３４の作用により少量の排気を行う（ステップＳ９）。

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Ｓ１０）、真空ポンプ３４の作用により大量の排気を行う（ステップＳ１１）。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Ｓ１２）。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、冷却風吐出ノズル５２から吐出する冷却風により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。

この状態で数秒程度の時間が経過すれば、冷却風吐出ノズル５２からの冷却風の吐出を停止する（ステップＳ１３）。この時点では、フォトレジスト中の溶剤の大部分が蒸発していることから、気化熱により基板Ｗの温度低下はわずかであり、冷却風の吐出を停止しても問題はない。但し、真空ポンプ３４の容量が十分大きく、冷却風の吐出が減圧の支障とならない場合には、冷却風を継続して吐出してもよい。

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Ｓ１４）、開閉弁３３を閉止する（ステップＳ１５）。そして、チャンバー１０内に窒素ガスをパージする（ステップＳ１６）。

なお、開閉弁３３を閉止してチャンバー１０内に窒素ガスをパージするときに、冷却風吐出ノズル５２からの冷却風の吐出を再開して支持ピン１５を冷却するようにしてもよい。

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Ｓ１７）。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Ｓ１８）。

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Ｓ１９）。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Ｓ２０）。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Ｓ２１）。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図８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、冷却風吐出ノズル５２から支持ピン１５に冷却風を吐出して支持ピン１５のみを冷却していた。これに対して、この第２実施形態においてはボルテックス効果を利用した冷却風発生器５１と連結された管路５４を利用して、支持ピン１５のみではなくチャンバー１０における基部１３をも冷却するようにしている。そして、基部１３の冷却に使用された冷却風は、排出口５５より外部に排出される。

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。 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。 冷却風吐出ノズル５２の吐出口５０と支持ピン１５との配置を示す拡大図である。 ボルテックス効果を利用した冷却風発生器５１の概要図である。 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２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
２４ 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
５１ ボルテックス効果を利用した冷却風発生器
５２ 冷却風吐出ノズル
５３ 管路
５４ 管路
Ｗ 基板

Claims (2)

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、
   ボルテックス効果を利用した冷却風発生器と、
   前記冷却風発生器に連結され、前記冷却風発生器で発生した冷却風を前記支持ピンに吹き付ける冷却風吐出ノズルと、
   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、
   基板をチャンバー内に収納し、当該チャンバー内から少量の排気量で排気を行った後、大量の排気量で排気を行うことにより、基板の主面に形成された薄膜から溶剤を減圧乾燥するものであり、
   前記冷却風吐出ノズルは、少量の排気量で排気を行うときに、前記支持ピンに冷却風を吹き付ける減圧乾燥装置。
   

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