JP2016188735A - 減圧乾燥装置および減圧乾燥方法 - 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および減圧乾燥方法を提供する。
【解決手段】基板Ｓを複数の中空ピン４１によって下方から支持する。中空ピン４１は内部に内部空間４１１を有し、チャンバ２０内の気体を排出し減圧する排気ポンプ３０と、複数の中空ピン４１の内部空間４１１とが個別配管３２と共有配管３３によって接続されている。排気ポンプ３０によって内部空間４１１内の気体が排出され該空間内が減圧されることで中空ピン４１が冷却される。これにより、減圧乾燥処理中の基板Ｓと中空ピン４１との温度差を低減し基板Ｓの表面の乾燥ムラの発生を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、処理液が付着した基板を減圧乾燥する技術に関する。

従来、液晶表示装置（ＬＣＤ）用、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）用、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）用、太陽電池パネル用等のガラス基板、磁気／光ディスク用のガラス／セラミック基板、半導体ウェハ、電子デバイス基板、印刷用の印刷版等の各種の基板に対して、基板に塗布された処理液を乾燥させるために減圧乾燥装置が使用される。このような減圧乾燥装置は、基板を収容するチャンバと、チャンバ内の気体を排出する排気装置とを有する。

従来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、フォトレジスト等の処理液の成分の中心である溶剤の蒸発を促進し、処理液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処理液を乾燥ささせた場合、風や熱等の外的要因の影響を防止して、処理液をムラなく乾燥させることが可能となる。

基板に塗布した処理液を乾燥し、薄膜を形成させる場合、処理液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。例えば、処理液として低粘度のフォトレジストを使用する場合、フォトレジスト中に含まれる溶剤の量が多くなるため、気化熱量が増加し、基板の温度は減圧乾燥中に数度ないし十数度も低下する。一方、減圧乾燥時に基板を支持する支持ピンは、熱容量が大きなチャンバ等に連結されていることから、その温度がほとんど変化しない。このため、基板の温度と支持ピンとの間で温度差が生じることとなり、この温度差により乾燥状態が変化し乾燥ムラが発生するという問題が生じる。

特許文献１には、減圧乾燥処理において基板と支持ピンとの温度差を軽減するため、チャンバ内において基板を支持する支持ピンの周囲に冷却水を循環させることで支持ピンを冷却することが記載されている。

特開２００６−３０２９８０号公報

しかしながら、特許文献１に係る減圧乾燥装置では、装置構成が複雑になり装置価格が高くなることにつながる。また、基板の処理工程にあわせてリアルタイムに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および減圧乾燥方法を提供すること目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板に付着した処理液を減圧乾燥する減圧乾燥装置であって、前記基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内において、前記基板を下方から支持する複数の中空ピンと、前記チャンバ内の流体を排出し減圧する排出手段と、を備え、前記排出手段は、前記複数の中空ピンの内部に形成される空間内の流体を排出し、前記空間内を減圧することで前記中空ピンを冷却することを特徴する。

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、前記排出手段による前記チャンバ内の流体の排出と、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出とを制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記チャンバ内の流体の排出を開始した後に、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出を行うよう前記排出手段を制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記チャンバ内を加熱する加熱手段と、前記排気手段による前記チャンバ内の流体の排出と、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出とを制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記複数の中空ピンに前記基板が支持される前に前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出を行うように前記排出手段を制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体が液体であって、前記液体を前記空間内に充填する液体充填部を備え、前記排出手段は、前記空間内の前記液体を排出し、前記空間内を減圧することで前記複数の中空ピンを冷却することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発明において、前記複数の中空ピンは、前記基板の有効領域の下方を支持するように配設されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、基板に付着した処理液を減圧乾燥する減圧乾燥方法であって、前記チャンバ内に配設された複数の中空ピンに前記基板と載置する載置工程と、前記チャンバ内の流体を排出し、前記チャンバ内を減圧する減圧工程と、前記複数の中空ピン内の内部に形成される空間内の流体を排出し、前記空間内を減圧することで前記複数の中空ピンを冷却する冷却工程と、を備えることを特徴とする減圧乾燥方法。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記減圧工程で前記チャンバ内の流体の排出を開始した後、前記冷却工程が行われることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記チャンバ内を加熱する加熱工程をさらに有し、前記載置工程が行われる前に、前記冷却工程を行うことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項６ないし請求項８に記載の発明において、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体が液体であり、前記空間内に液体を充填する液体充填工程をさらに有し、前記冷却工程の前に、前記液体充填工程を行うことを特徴とする。

本発明によれば、基板を均一に減圧乾燥処理することにより、乾燥ムラの発生を抑制することができる。

基板処理システムの概略上面図である。 制御部の電気的構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る減圧乾燥装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理時の基板と中空ピンの温度変化を説明するための概要図である 第２実施形態に係る減圧乾燥装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理時の基板と中空ピンの温度変化を説明するための概要図である 第３実施形態に係る減圧乾燥装置の構成を示す概略図である。 第３実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理時の基板と中空ピンの温度変化を説明するための概要図である 第４実施形態に係る減圧乾燥装置の構成を示す概略図である。 第４実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態に係る減圧乾燥装置における減圧乾燥処理時の基板と中空ピンの温度変化を説明するための概要図である 基板の有効領域と中空ピンの位置関係を示す図である。

以下、基板処理システム１について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる基板処理システム１の概略構成を示す上面図である。基板処理システム１は、複数の処理装置を接続して一貫した処理を可能にしたコータ／デベロッパ装置である。

基板処理システム１は、主として、洗浄装置１２、脱水ベーク装置１３、レジスト塗布装置１４、減圧乾燥装置１５、プリベーク装置１６、露光装置１７、現像装置１８、及びポストベーク装置１９の各処理装置と、上記した装置群への基板Ｓの出入を行うインデクサー部１１と、を備えている。

インデクサー部１１から露光装置１７までの行きラインには、洗浄装置１２、脱水ベーク装置１３、レジスト塗布装置１４、減圧乾燥装置１５、プリベーク装置１６等が配置される。露光装置１７からインデクサー部１１までの帰りラインには、現像装置１８、ポストベーク装置１９等が配置される。

インデクサー部１１には複数の基板Ｓを収納するカセットが載置される。インデクサー部１１に配されるインデクサーロボットによりカセットから取り出された基板Ｓは、まず、洗浄装置１２において洗浄される。洗浄装置１２での処理を終えた基板Ｓは、脱水ベーク装置１３に搬送され、脱水ベーク処理が行われる。脱水ベーク処理が行われた基板Ｓは、次にレジスト塗布装置１４に搬送され、レジスト塗布処理が施される。レジスト塗布処理が施された基板Ｓは、次に減圧乾燥装置１５に搬送され、基板Ｓの表面に塗布されたレジスト液の溶媒を減圧により蒸発させて、基板Ｓを乾燥させる。減圧乾燥が施された基板Ｓは、次にプリベーク装置１６に搬送され、基板Ｓ表面のレジスト成分を固化させるため加熱処理が施される。加熱処理が施された基板Ｓは、次に露光装置１７に搬送され、露光処理が施される。

これらの処理を終えた基板Ｓは、現像装置１８に搬送され、現像処理が行われる。現像処理を終えた基板Ｓは、ポストベーク装置１９に運ばれ、加熱処理を施される。その後、該基板Ｓは、インデクサーロボットによってインデクサー部１１に載置される元のカセットに収容される。

なお、基板処理システム１は露光装置１７を有しているが省略されてもよい。その場合、基板処理システム１を別体の露光装置を組合せて使用すればよい。

また、基板処理システム１は、各処理装置での処理および基板Ｓの搬送を制御する制御部６０を有する。制御部６０は、図２に示されるように、例えば、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、記憶装置６４等が、バスライン６５を介して相互接続された一般的なコンピュータによって構成される。ＲＯＭ６２は基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭ６３はＣＰＵ６１が所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶装置６４は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成される。

また、制御部６０では、入力部６６、表示部６７、通信部６８もバスライン６５に接続されている。入力部６６は、各種スイッチ、タッチパネル等により構成されており、オペレータから処理レシピ等の各種の入力設定指示を受ける。表示部６７は、液晶表示装置、ランプ等により構成されており、ＣＰＵ６１による制御のもと各種の情報を表示する。通信部６８は、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有する。また、制御部６０には、各ロボットおよび各処理装置が制御対象として接続されている。

制御部６０のＣＰＵ６１が処理プログラムＰを実行することによって、基板Ｓの搬送動作および各処理装置での処理動作が制御される。制御部６０は、本発明における搬送制御部としての機能を有する。

＜第１実施形態の減圧乾燥装置の構成＞
図３は、第１実施形態に係る減圧乾燥装置１５の構成を示す概略図である。減圧乾燥装置１５は、上述の通り、レジスト液等の処理液が塗布された基板Ｓを減圧乾燥する装置である。図２に示すように、減圧乾燥装置１５は、チャンバ２０、排気ポンプ３０、大気開放部３４，制御部６００を有する。

チャンバ２０は、ベース部２１および蓋部２２を有する。ベース部２１は、水平に拡がる板状の部材である。蓋部２２は、ベース部２１の上方を覆う有蓋筒状の部材である。ベース部２１および蓋部２２により構成される筐体の内部には、基板Ｓが収容される。また、蓋部２２の下端部には、シール材２３が備えられている。これにより、ベース部２１と蓋部２２との接触箇所における、チャンバ２０の内部と外部との連通が遮断される。

ベース部２１には、排気口２９と後述する中空ピン４１を配置するための挿通口２８が設けられている。これにより、チャンバ２０内に存在する流体である気体を、排気口２９を介してチャンバ２０外に排出できる。また、複数の中空ピン４１を配置し基板Ｓをチャンバ２０内で支持することができる。本実施形態のチャンバ２０には、４つの排気口２９が設けられている。図３には、４つの排気口２９のうち２つのみ図示されている。なお、チャンバ２０に設けられる排気口２９の数は１つ〜３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。

チャンバ２０の内部には、ベース部２１に設けられた挿通口２８に挿通され、基板Ｓを支持するための複数の中空ピン４１が設けられている。挿通口２８には、中空ピン４１を収容するための収容部２４が取り付けられており、収容部２４は、中空ピン４１を収容するための収容空間を有し、中空ピン４１を挿通した状態でチャンバ２０の内部の空間との間で１つの密閉空間を形成可能となっている。

複数の中空ピン４１は、その上端に基板Ｓが載置され、基板Ｓを裏面から支持する。複数の中空ピン４１は、図示を省略する支持部材によって保持されており、支持部材から上方へ延びる。複数の中空ピン４１は、水平方向に分散して配置される。これにより、基板Ｓが安定的に支持される。図３では、２つの中空ピン４１のみ図示されているが、中空ピン４１の数は基板Ｓのサイズや厚み等に応じて設けられるものである。

複数の中空ピン４１は、その内部に内部空間４１１を有する。内部空間４１１には流体である気体が存在する。中空ピン４１の一端側には基板Ｓに当接支持するための支持部を有し、他端側には、内部空間４１１と後述する個別配管３２を連通接続するための開口を有する。

排気ポンプ３０は、チャンバ２０内の気体を排出するポンプである。排気ポンプ３０は共有配管３３と個別配管３１を介してチャンバ２０の排気口２９と接続されている。また、共有配管３３と個別配管３２を介して中空ピン４１の開口と接続されている。これにより、排気ポンプ３０が駆動すると、排気口２９、個別配管３１、共有配管３３を介してチャンバ２０内の気体が減圧乾燥装置１５の外部へと排出される。また、中空ピン４１の開口、個別配管３２、共有配管３３を介して中空ピン４１の内部空間４１１内の気体が外部へと排出される。この排気ポンプ３０は、一定の出力で駆動することによって、チャンバ２０内および中空ピン４１内を減圧排気する。チャンバ２０及び中空ピン４１からの減圧排気のタイミングの調整は後述するバルブによって行われる。

それぞれの配管の接続関係について説明する。共有配管３３は、下流側の端部が排気ポンプ３０に接続される。共有配管３３の上流側は複数に分岐しており、共有配管３３の上流側の端部と個別配管３１の下流側の端部、個別配管３２の下流側の端部とそれぞれ接続している。

共有配管３３にはバルブ３３１が介挿されている。バルブ３３１は、チャンバ２０、中空ピン４１と排気ポンプ３０との間に介在し、減圧排気の流量を調整する。本実施形態のバルブ３３１は、弁の角度を変えることによってその開度を調整するバタフライバルブである。なお、本実施形態ではバルブ３３１にバタフライバルブを用いられているが、その開度により減圧排気の流量を調整することができるバルブであればグローブバルブ（玉型弁）や、その他の公知のバルブが用いられてもよい。

それぞれの個別配管３２には開閉弁３２１、開閉弁３２３が介挿されている。開閉弁３２１は、個別配管３２と共有配管３３が分岐する分岐位置との間に介在し、中空ピン４１の内部空間４１１を減圧排気の実行、停止を制御する。開閉弁３２３は、中空ピン４１の内部空間４１１が減圧排気された後、内部空間４１１に大気を送るための弁である。本実施形態では開閉弁３２１、３２３として開閉弁が用いられているが、これに限られるものではない。適宜公知のバルブが用いられてもよい。

大気開放部３４は、開放配管３４１とバルブ３４２とを有する。開放配管３４１の一端は、ベース部２１を介してチャンバ２０の内部空間に接続し、他端は大気開放されている。また、開放配管３４１にはバルブ３４２が介挿されており、バルブ３４２を開閉することで大気遮断と開放を制御することができる。これにより、減圧されたチャンバ２０内を大気圧に戻すことができる。なお、大気開放部３４の代わりに不活性ガスを供給する機構としてもよい。不活性ガスとしては、例えば乾燥した窒素ガスやアルゴンガス等を供給してもよい。

制御部６００は、減圧乾燥装置１５の各部を制御する。図３中に概念的に示したように、制御部６００は、ＣＰＵ等の演算処理部６１１、ＲＡＭ等のメモリ６１２およびハードディスクドライブ等の記憶部６１３を有するコンピュータにより構成されている。また、制御部６００は、排気ポンプ３０、開閉弁３２１，バルブ３３１，３４２とそれぞれ電気的に接続されている。

制御部６００は、記憶部６１３に記憶されたコンピュータプログラムやデータをメモリ６１２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムおよびデータに基づいて、演算処理部６１１が演算処理を行うことにより、減圧乾燥装置１５の各部の動作を制御する。これにより、減圧乾燥装置１５における減圧乾燥処理が実行される。なお、制御部６００の代わりに基板処理システム１の全体を制御する制御部６０が減圧乾燥装置１５を制御するものであってもよい。

＜第１実施形態の減圧乾燥処理の流れ＞
続いて、この減圧乾燥装置１５における減圧乾燥処理について図４，５を参照しつつ説明する。図４は、減圧乾燥装置１５における減圧乾燥処理の流れを示したフローチャートである。図５は、減圧乾燥処理時の基板Ｓと中空ピン４１の温度変化を説明するための概要図である。

図４に示すように、減圧乾燥装置１５は、まずチャンバ２０内に基板Ｓを載置する載置工程を行う（ステップＳ１１）。載置工程では、減圧乾燥装置１５は、蓋部２２に連結された図示を省略する駆動機構に対して制御部６００が動作指令を出すことによって蓋部２２を鉛直方向に上昇させる。これにより、蓋部２２とベース部２１との間に基板搬入路が形成され、基板Ｓがチャンバ２０内に搬入される。基板Ｓのチャンバ２０内への搬入は搬送ロボット等を用いることができる。搬送ロボットは、基板Ｓをチャンバ２０内に設けられた複数の中空ピン４１上に載置する。基板Ｓが中空ピン４１上に載置されると、駆動機構によって蓋部２２が下降しベース部２１との間で密閉空間を形成する。

本実施形態では、図５に示すように常温（例えば、摂氏２３度）下で処理が行われるため、複数の中空ピン４１および載置された基板Ｓは常温となっている。

続いて、密閉されたチャンバ２０内に存在する流体である気体の排出を開始する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１の開度が調整される。排気ポンプ３０は一定の出力で駆動しているため、バルブ３３１が開かれることで排気口２９からチャンバ２０内の気体が排出され、チャンバ２０内を減圧する減圧工程が実施される。なお、この時、開閉弁３２１は、中空ピン４１の内部空間４１１に存在する流体が排出されない状態（閉止状態）となっている。

図５に示すようにチャンバ２０内の排気が開始される（言い換えると、チャンバ２０内の減圧が開始される）と、基板Ｓ上に付着した処理液に含まれる溶媒の気化が始まる。処理液中から溶媒が気化すると気化熱により、図５中の一点鎖線で示すように基板Ｓの温度が急激に下がり始める。一方、基板Ｓの下方に接触しつつ支持する複数の中空ピン４１の温度は、図５中の実線で示すようにほとんど変化しない。

チャンバ２０内の気体の排出が開始されて所定時間を経過した後、制御部６００は、開閉弁３２１を開放する。開閉弁３２１が開放されると、排気ポンプ３０と中空ピン４１の内部空間４１１は連通することとなり、内部空間４１１に存在する気体は排気ポンプ３０によって一気に排気される（ステップＳ１３）。中空ピン４１の内部空間４１１から気体が一気に排気されると、内部空間４１１は急速に減圧された状態となる。これにより、図５で示すように内部空間４１１の温度が急速に低下することで、複数の中空ピン４１の温度が低下する。すなわち、中空ピン４１を冷却する冷却工程が実施されることとなる。

チャンバ２０内の排気は継続して行われ、基板Ｓ上の処理液から気化する溶媒量が減少し、気化熱による基板Ｓの温度低下が停止する。所定の時間、チャンバ２０内の排気が行われた後、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１が閉止する。これにより、チャンバ２０内の排気が終了する（ステップＳ１４）。

チャンバ２０内の排気が終了すると、チャンバ２０内を減圧状態から常圧の状態に戻すため制御部６００は大気開放部３４に動作指令を出す。これにより、バルブ３４２が開放され開放配管３４１を介して大気がチャンバ２０内に供給さる。そして、チャンバ２０は大気開放されることとなる（ステップＳ１５）。チャンバ２０内が大気開放されると、基板Ｓおよびそれぞれの中空ピン４１の温度は常温に向かって上昇する。並行して、バルブ３２３が開放され中空ピン４１の内部空間４１１に空気が送り込まれる。

チャンバ２０内が常圧に戻った後、搬送ロボット等により基板Ｓをチャンバ２０内から搬出する（ステップＳ１６）。搬出された基板Ｓはプリベーク装置１６に搬入され熱処理が行われる。

以上のように、本実施形態の減圧乾燥装置１５においては、チャンバ２０内において基板Ｓを下方から支持する複数の支持部材を中空ピン４１とし、それぞれの中空ピン４１の内部に形成される内部空間４１１の気体を排出し、減圧することで中空ピン４１を冷却することができる。これにより、減圧乾燥処理において基板Ｓと基板Ｓを支持する支持部材である中空ピン４１との温度差を軽減することができ、基板Ｓの表面に生じる乾燥ムラを抑制することができる。

＜第２実施形態の減圧乾燥装置の構成＞
図６は、第２実施形態に係る減圧乾燥装置１５Ａの構成を示す概略図である。以下の説明において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。なお、図１に示す基板処理システム１のうち減圧乾燥装置１５に係る構成を後述する減圧乾燥装置１５Ａに置き換えることが可能である。

第１実施形態に係る減圧乾燥装置１５との主たる相違点は、チャンバ２０内を加熱するヒータ２５を備える点と、個別配管３２が共有配管３３と接続される位置である。

ヒータ２５は、ベース部２１内に配設されている。ヒータ２５は制御部６００と電気的に接続されており、制御部６００からの指令に従ってオン・オフが制御される。このようなヒータ２５として、例えばマイカヒータや、その他公知のヒータを用いることができる。なお、ヒータ２５は、ベース部２１内に配設される構成に限定されるものではなく、例えばベース部２１の上面に配設される構成としてもよい。また、ベース部２１に配設されることに限定されず蓋部２２に設けられても良く、これらを組合せて設けられてもよい。

個別配管３２には開閉弁３２１、３２３が介挿されている。また、個別配管３２は、共有配管３３に介挿されるバルブ３３１と排気ポンプ３０との間の管路に接続されている。これにより、バルブ３３１を閉止した状態で、開閉弁３２１を開放することで、チャンバ２０内を排気せず中空ピン４１の内部空間４１１のみ排気することができる。また、開閉弁３２１を閉止した状態で、開閉弁３２３を開放することで、内部空間４１１に気体を送り込むことができる。

＜第２実施形態の減圧乾燥処理の流れ＞
続いて、この減圧乾燥装置１５Ａにおける減圧乾燥処理について図７，８を参照しつつ説明する。図７は、減圧乾燥装置１５Ａにおける減圧乾燥処理の流れを示したフローチャートである。図８は、減圧乾燥処理時の基板Ｓと中空ピン４１の温度変化を説明するための概要図である。

第１実施形態の減圧乾燥処理の流れとは、中空ピン４１内を排気するタイミングが異なる。図７に示すように、減圧乾燥装置１５Ａは、まず中空ピン４１の内部空間４１１に存在する気体を排気ポンプ３０によって一気に排気する（ステップＳ２１）。中空ピン４１の内部空間４１１から気体が一気に排気されると、内部空間４１１は急速に減圧された状態となる。これにより、図８で示すように内部空間４１１の温度が急速に低下し、複数の中空ピン４１の温度が低下する。すなわち、中空ピン４１を冷却する冷却工程が実施されることとなる。

冷却工程の各部の動作について詳細に説明する。バルブ３３１，３４１、各開閉弁３２１は閉じた状態となっており、制御部６００からの動作指令に従い、排気ポンプ３０が動作した状態で開閉弁３２１を開放する。これにより、それぞれの中空ピン４１の内部空間４１１内に存在する気体のみ排気ポンプ３０により一気に排気される。内部空間４１１内の気体が排気された後は各開閉弁３２１を閉じても良い。

中空ピン４１の冷却が行われた後に、チャンバ２０内に基板Ｓを載置する載置工程が行われる（ステップＳ２２）。載置工程では、減圧乾燥装置１５Ａは、蓋部２２に連結された図示を省略する駆動機構に対して制御部６００が動作指令を出すことによって蓋部２２を鉛直方向に上昇させる。これにより、蓋部２２とベース部２１との間に基板搬入路が形成され、基板Ｓがチャンバ２０内に搬入される。基板Ｓのチャンバ２０内への搬入は搬送ロボット等を用いることができる。搬送ロボットは、基板Ｓをチャンバ２０内に設けられた複数の中空ピン４１上に載置する。基板Ｓが中空ピン４１上に載置されると、駆動機構によって蓋部２２が下降しベース部２１との間で密閉空間を形成する。

上述したように、本実施形態においてはヒータ２５によってチャンバ２０内の温度が上昇しており、チャンバ２０内に設けられた中空ピン４１の温度も上昇した状態となっている。一方、外部からチャンバ２０内に搬入される基板Ｓは常温であるため、図８に示すように、高温となった状態の支持ピン（図８の従来ピンの温度変化を参照）上に常温の基板Ｓが載置されると、温度差が大きいため乾燥ムラの原因となる。

これに対し、基板Ｓが中空ピン４１に載置される前に、中空ピン４１を冷却しておくことで、常温で搬入される基板Ｓとの温度差が小さくなり乾燥ムラを抑制することができる。

続いて、密閉されたチャンバ２０内に存在する流体である気体の排出を開始する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１の開度が調整される。排気ポンプ３０は一定の出力で駆動しているため、バルブ３３１が開かれることで排気口２９からチャンバ２０内の気体が排出され、チャンバ２０内を減圧する減圧工程が実施される。なお、この時、開閉弁３２１は、中空ピン４１の内部空間４１１に存在する流体が排出されない状態（閉止状態）となっている。

図８に示すようにチャンバ２０内の排気が開始される（言い換えると、チャンバ２０内の減圧が開始される）と、基板Ｓ上に付着した処理液に含まれる溶媒の気化が始まる。処理液中から溶媒が気化すると気化熱により、基板Ｓの温度が下がり始めるが、チャンバ２０内がヒータにより加熱されているため、溶媒の気化が進むにつれて基板Ｓの温度が上昇する（図８中の一点鎖線参照）。一方、基板Ｓの下方に接触しつつ支持する複数の中空ピン４１は冷却工程で冷却されたことで、基板Ｓの温度上昇に近い温度変化（図８中の実線参照）となる。

所定の時間、チャンバ２０内の排気が行われた後、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１が閉止する。これにより、チャンバ２０内の排気が終了する（ステップＳ２４）。

チャンバ２０内の排気が終了すると、チャンバ２０内を減圧状態から常圧の状態に戻すため制御部６００は大気開放部３４に動作指令を出す。これにより、バルブ３４２が開放され開放配管３４１を介して大気がチャンバ２０内に供給さる。そして、チャンバ２０は大気開放されることとなる（ステップＳ２５）。この時、チャンバ２０内の中空ピン４１の温度はヒータ２５の影響により高温状態となっている。

チャンバ２０内が常圧に戻った後、搬送ロボット等により基板Ｓをチャンバ２０内から搬出する（ステップＳ２６）。搬出された基板Ｓはプリベーク装置１６に搬入され熱処理が行われる。この時、並行して開閉弁３２３を開放すれば、中空ピン４１の内部空間４１１に排気された気体を導入することができる。

以上のように、本実施形態の減圧乾燥装置１５Ａにおいては、チャンバ２０内にヒータ２５を設けて加熱状態で減圧乾燥処理を行うため処理後の中空ピン４１は高温状態となっている。そのため、チャンバ２０内において基板Ｓを下方から支持する複数の支持部材を中空ピン４１に基板Ｓを載置する前に、それぞれの中空ピン４１の内部に形成される内部空間４１１の気体を排出し、減圧することで中空ピン４１を冷却する。これにより、加熱しながら行う減圧乾燥処理においても、基板Ｓと基板Ｓを支持する支持部材である中空ピン４１との温度差を軽減することができ、基板Ｓの表面に生じる乾燥ムラを抑制することができる。

＜第３実施形態の減圧乾燥装置の構成＞
図９は、第３実施形態に係る減圧乾燥装置１５Ｂの構成を示す概略図である。以下の説明において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。なお、図１に示す基板処理システム１のうち減圧乾燥装置１５に係る構成を後述する減圧乾燥装置１５Ｂに置き換えることが可能である。

第１実施形態に係る減圧乾燥装置１５との主たる相違点は、中空ピン４１内の内部空間４１１に液体を供給する機構を有する点である。具体的には、個別配管３２に介挿された開閉弁３２１と、内部空間４１１との間の配管路中に外部から水を供給するための配管が接続され、当該配管には開閉弁３２３が介挿されている。開閉弁３２３は制御部６００と電気的に接続されており、制御部６００から指令にしたがって、開閉弁３２３の開閉が制御される。内部空間４１１に水を供給する際、制御部６００は開閉弁３２１を閉止し、開閉弁３２３を開放することで、内部空間４１１に水を充填することができる。内部空間４１１への水の充填が完了すると開閉弁３２３を閉止する。なお、内部空間４１１へ充填する流体の一例として水を供給しているがこれに限定されるものではない。

＜第３実施形態の減圧乾燥処理の流れ＞
続いて、この減圧乾燥装置１５Ｂにおける減圧乾燥処理について図１０，１１を参照しつつ説明する。図１０は、減圧乾燥装置１５Ｂにおける減圧乾燥処理の流れを示したフローチャートである。図１１は、減圧乾燥処理時の基板Ｓと中空ピン４１の温度変化を説明するための概要図である。

図１０に示すように、減圧乾燥装置１５Ｂは、まず中空ピン４１の内部空間４１１に液体である水を充填する液体充填工程を実行する（ステップＳ３１）。液体充填工程では、制御部６００が開閉弁３２１を閉止するとともに、開閉弁３２３を開放し、ユーティリティ等から常温の水を内部空間４１１に充填する。充填が完了すると開閉弁３２３を閉止する。これにより、開閉弁３２１と開閉弁３２３によって、個別配管３２と内部空間４１１との間で閉空間が形成され当該空間に水が充填された状態となる。

次に、チャンバ２０内に基板Ｓを載置する載置工程を行う（ステップＳ３２）。載置工程では、減圧乾燥装置１５Ｂは、蓋部２２に連結された図示を省略する駆動機構に対して制御部６００が動作指令を出すことによって蓋部２２を鉛直方向に上昇させる。これにより、蓋部２２とベース部２１との間に基板搬入路が形成され、基板Ｓがチャンバ２０内に搬入される。基板Ｓのチャンバ２０内への搬入は搬送ロボット等を用いることができる。搬送ロボットは、基板Ｓをチャンバ２０内に設けられた複数の中空ピン４１上に載置する。基板Ｓが中空ピン４１上に載置されると、駆動機構によって蓋部２２が下降しベース部２１との間で密閉空間を形成する。図１１に示すように基板Ｓおよび複数の中空ピン４１は常温（例えば、摂氏２３度）となっている。

続いて、密閉されたチャンバ２０内に存在する流体である気体の排気を開始する（ステップＳ３３）。具体的には、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１の開度が調整される。排気ポンプ３０は一定の出力で駆動しているため、バルブ３３１が開かれることで排気口２９からチャンバ２０内の気体が排出され、チャンバ２０内を減圧する減圧工程が実施される。なお、この時、開閉弁３２１は、中空ピン４１の内部空間４１１に存在する水が排出されない状態（閉止状態）となっている。

チャンバ２０内の排気が開始される（言い換えると、チャンバ２０内の減圧が開始される）と、基板Ｓ上に付着した処理液に含まれる溶媒の気化が始まる。処理液中から溶媒が気化すると気化熱により、図１１中の一点鎖線で示すように基板Ｓの温度が急激に下がり始める。一方、基板Ｓの下方に接触しつつ支持する複数の中空ピン４１の温度は、図１１中の実線で示すようにほとんど変化しない。

チャンバ２０内の気体の排出が開始されて所定時間を経過した後、制御部６００は、開閉弁３２１を開放する。開閉弁３２１が開放されると、排気ポンプ３０と中空ピン４１の内部空間４１１は連通することとなり、内部空間４１１に存在する液体である水は排気ポンプ３０によって一気に排出される（ステップＳ３４）。中空ピン４１の内部空間４１１に水が充填された状態で急速に減圧されると液体である水は急速に凍結する。本実施形態では、凍結作用により中空ピン４１を冷却する点に特徴を有する。中空ピン４１の内部空間４１１内の水が凍結することでそれぞれの中空ピン４１の温度が急速に低下する。すなわち、中空ピン４１を冷却する冷却工程が実施されることとなる。なお、内部空間４１１から排出された水は排気ポンプ３０に到達し、排気ポンプ３０の熱により蒸発する。また、排気ポンプ３０までの排出経路中に気液分離機構を設けてもよい。

チャンバ２０内の排気は継続して行われ、基板Ｓ上の処理液から気化する溶媒量が減少し、気化熱による基板Ｓの温度低下が停止する。所定の時間、チャンバ２０内の排気が行われた後、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１が閉止する。これにより、チャンバ２０内の排気が終了する（ステップＳ３５）。

チャンバ２０内の排気が終了すると、チャンバ２０内を減圧状態から常圧の状態に戻すため制御部６００は大気開放部３４に動作指令を出す。これにより、バルブ３４２が開放され開放配管３４１を介して大気がチャンバ２０内に供給さる。そして、チャンバ２０は大気開放されることとなる（ステップＳ３６）。チャンバ２０内が大気開放されると、基板Ｓおよびそれぞれの中空ピン４１の温度は常温に向かって上昇する。

チャンバ２０内が常圧に戻った後、搬送ロボット等により基板Ｓをチャンバ２０内から搬出する（ステップＳ３７）。搬出された基板Ｓはプリベーク装置１６に搬入され熱処理が行われる。

以上のように、本実施形態の減圧乾燥装置１５Ｂにおいては、チャンバ２０内において基板Ｓを下方から支持する複数の支持部材を中空ピン４１とし、それぞれの中空ピン４１の内部に形成される内部空間４１１に液体を充填し、当該空間を減圧することで液体である水が凍結し、中空ピン４１を冷却することができる。これにより、減圧乾燥処理において基板Ｓと基板Ｓを支持する支持部材である中空ピン４１との温度差を軽減することができ、基板Ｓの表面に生じる乾燥ムラを抑制することができる。特に、中空ピン４１の内部空間４１１に充填する液体の量によって降温の程度を制御することができるため、より中空ピン４１と基板Ｓとの温度差を軽減することができる。

＜第４実施形態の減圧乾燥装置の構成＞
図１２は、第４実施形態に係る減圧乾燥装置１５Ｃの構成を示す概略図である。以下の説明において、第３実施形態と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。なお、図１に示す基板処理システム１のうち減圧乾燥装置１５に係る構成を後述する減圧乾燥装置１５Ｃに置き換えることが可能である。

第３実施形態に係る減圧乾燥装置１５Ｂとの主たる相違点は、チャンバ２０内を加熱するヒータ２５を備える点である。なお、ヒータ２５については、第２実施形態に係る減圧乾燥装置１５Ａで説明したものと同様であるため省略し、以降では、第４実施形態の減圧乾燥処理の流れについて説明する。

＜第４実施形態の減圧乾燥処理の流れ＞
この減圧乾燥装置１５Ｃにおける減圧乾燥処理について図１３，１４を参照しつつ説明する。図１３は、減圧乾燥装置１５Ｃにおける減圧乾燥処理の流れを示したフローチャートである。図１４は、減圧乾燥処理時の基板Ｓと中空ピン４１の温度変化を説明するための概要図である。

第３実施形態の減圧乾燥処理の流れとは、中空ピン４１内の水を排出するタイミングが異なる。図１３に示すように、減圧乾燥装置１５Ｃは、まず中空ピン４１の内部空間４１１に液体である水を充填する液体充填工程を実行する（ステップＳ４１）。液体充填工程では、制御部６００が開閉弁３２１を閉止するとともに、開閉弁３２３を開放し、ユーティリティ等から常温の水を内部空間４１１に充填する。充填が完了すると開閉弁３２３を閉止する。これにより、開閉弁３２１と開閉弁３２３によって、個別配管３２と内部空間４１１との間で閉空間が形成され当該空間に水が充填された状態となる。

そして、中空ピン４１の内部空間４１１に充填された水を排気ポンプ３０によって排出する（ステップＳ４２）。中空ピン４１の内部空間４１１から水が一気に排出されると、内部空間４１１は急速に減圧された状態となる。そして、内部空間４１１内の水は凍結する。図１４に示すように内部空間４１１の温度が凍結により急速に低下し、複数の中空ピン４１の温度が低下する。すなわち、中空ピン４１を冷却する冷却工程が実施されることとなる。

冷却工程の各部の動作について詳細に説明する。バルブ３３１，３４１、各開閉弁３２１，３２３は閉じた状態となっており、制御部６００からの動作指令に従い、排気ポンプ３０が動作した状態で開閉弁３２１を開放する。これにより、それぞれの中空ピン４１の内部空間４１１内に存在する水のみ排気ポンプ３０により一気に排出される。内部空間４１１内の水が排出された後は各開閉弁３２１を閉じても良い。

中空ピン４１の冷却が行われた後に、チャンバ２０内に基板Ｓを載置する載置工程が行われる（ステップＳ４３）。載置工程では、減圧乾燥装置１５Ｃは、蓋部２２に連結された図示を省略する駆動機構に対して制御部６００が動作指令を出すことによって蓋部２２を鉛直方向に上昇させる。これにより、蓋部２２とベース部２１との間に基板搬入路が形成され、基板Ｓがチャンバ２０内に搬入される。基板Ｓのチャンバ２０内への搬入は搬送ロボット等を用いることができる。搬送ロボットは、基板Ｓをチャンバ２０内に設けられた複数の中空ピン４１上に載置する。基板Ｓが中空ピン４１上に載置されると、駆動機構によって蓋部２２が下降しベース部２１との間で密閉空間を形成する。

上述したように、本実施形態においてはヒータ２５によってチャンバ２０内の温度が上昇しており、チャンバ２０内に設けられた中空ピン４１の温度も上昇した状態となっている。一方、外部からチャンバ２０内に搬入される基板Ｓは常温であるため、図１４に示すように、高温となった状態の支持ピン（図１４の従来ピンの温度変化を参照）上に常温の基板Ｓが載置されると、温度差が大きいため乾燥ムラの原因となる。

これに対し、基板Ｓが中空ピン４１に載置される前に、中空ピン４１を冷却しておくことで、常温で搬入される基板Ｓとの温度差が小さくなり乾燥ムラを抑制することができる。

続いて、密閉されたチャンバ２０内に存在する流体である気体の排出を開始する（ステップＳ４４）。具体的には、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１の開度が調整される。排気ポンプ３０は一定の出力で駆動しているため、バルブ３３１が開かれることで排気口２９からチャンバ２０内の気体が排出され、チャンバ２０内を減圧する減圧工程が実施される。なお、この時、開閉弁３２１は、中空ピン４１の内部空間４１１に存在する流体が排出されない状態（閉止状態）となっている。

図１４に示すようにチャンバ２０内の排気が開始される（言い換えると、チャンバ２０内の減圧が開始される）と、基板Ｓ上に付着した処理液に含まれる溶媒の気化が始まる。処理液中から溶媒が気化すると気化熱により、基板Ｓの温度が下がり始めるが、チャンバ２０内がヒータにより加熱されているため、溶媒の気化が進むにつれて基板Ｓの温度が上昇する（図１４中の一点鎖線参照）。一方、基板Ｓの下方に接触しつつ支持する複数の中空ピン４１は冷却工程で冷却されたことで、基板Ｓの温度上昇に近い温度変化（図１４中の実線参照）となる。

所定の時間、チャンバ２０内の排気が行われた後、制御部６００からの動作指令によりバルブ３３１が閉止する。これにより、チャンバ２０内の排気が終了する（ステップＳ４５）。

チャンバ２０内の排気が終了すると、チャンバ２０内を減圧状態から常圧の状態に戻すため制御部６００は大気開放部３４に動作指令を出す。これにより、バルブ３４２が開放され開放配管３４１を介して大気がチャンバ２０内に供給さる。そして、チャンバ２０は大気開放されることとなる（ステップＳ４６）。この時、チャンバ２０内の中空ピン４１の温度はヒータ２５の影響により温度が上昇した状態となっている。

チャンバ２０内が常圧に戻った後、搬送ロボット等により基板Ｓをチャンバ２０内から搬出する（ステップＳ４７）。搬出された基板Ｓはプリベーク装置１６に搬入され熱処理が行われる。

以上のように、本実施形態の減圧乾燥装置１５Ｃにおいては、チャンバ２０内にヒータ２５を設けて加熱状態で減圧乾燥処理を行うため処理後の中空ピン４１は温度が高い状態となっている。そのため、チャンバ２０内において基板Ｓを下方から支持する複数の支持部材を中空ピン４１に基板Ｓを載置する前に、それぞれの中空ピン４１の内部に形成される内部空間４１１の水を充填し、基板Ｓが載置される前に当該水を一気に排出し、内部空間４１１を減圧することで当該水を凍結させ中空ピン４１を冷却する。これにより、減圧乾燥処理において基板Ｓと基板Ｓを支持する支持部材である中空ピン４１との温度差を軽減することができ、基板Ｓの表面に生じる乾燥ムラを抑制することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、基板Ｓを支持するために複数の中空ピン４１が配設される位置を図１５に示す位置としてもよい。図１５は基板Ｓの有効領域Ｒと中空ピン４１（図１５の黒丸）との位置関係を説明するための図である。基板Ｓには最終製品に使用される領域（有効領域Ｒと呼ぶ）が決められている。有効領域Ｒに乾燥ムラ等が生じるとプロセス不良となる。そのため、少なくともと有効領域Ｒを下方から支持する支持部材については本発明の中空ピン４１で支持することが好ましい。これにより、有効領域Ｒ内での乾燥ムラの発生を抑制することができる。一方、有効領域Ｒ外については、従来の支持ピン（図１５の白丸）で支持すればよい。このように、基板Ｓの支持する領域で使用する支持部材を変えることで、機構を簡素化し装置コストを低下させることができる。

また、中空ピン４１はチャンバ２０に対して固定されている必要はない。例えば、中空ピン４１を昇降可能とする駆動機構を設けることで、本発明の中空ピン４１を昇降ピンとして使用することができる。

また、上記実施形態で記載されたチャンバ２０、中空ピン４１に接続される配管の経路は、この構成に限定されるものではない。装置設計において適宜配管の経路は変更されてもよい。

また、上記実施形態で記載された中空ピン４１の内部空間４１１に充填する液体は一例である。そして充填される液体の量は、実験等により液体の量と温度変化との関係を測定し決めることができる。同様に液体の温度も実験等により適宜決めることができる。

また、上記実施形態では中空ピン４１の内部空間４１１内の流体を排出する機構として、チャンバ２０内の流体を排出する排気ポンプ３０を用いたがこれに限られるものではなく、内部空間４１１内の流体を排出する別体の排気ポンプを用いてもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 基板処理システム
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 減圧乾燥装置
１６ プリベーク装置
２０ チャンバ
２１ ベース部
２３ 排気口
２５ ヒータ
３０ 排気ポンプ
３４ 大気開放部
４１ 中空ピン
６０ 制御部
６００ 制御部
Ｒ 有効領域
Ｓ 基板

Claims (9)

1. 基板に付着した処理液を減圧乾燥する減圧乾燥装置であって、
   前記基板を収容するチャンバと、
   前記チャンバ内において、前記基板を下方から支持する複数の中空ピンと、
   前記チャンバ内の流体を排出し減圧する排出手段と、を備え、
   前記排出手段は、前記複数の中空ピンの内部に形成される空間内の流体を排出し、前記空間内を減圧することで前記中空ピンを冷却することを特徴する減圧乾燥装置。
2. 請求項１に記載の減圧乾燥装置であって、
   前記排出手段による前記チャンバ内の流体の排出と、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出とを制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記チャンバ内の流体の排出を開始した後に、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出を行うよう前記排出手段を制御することを特徴とする減圧乾燥装置。
3. 請求項１に記載の減圧乾燥装置であって、
   前記チャンバ内を加熱する加熱手段と、
   前記排気手段による前記チャンバ内の流体の排出と、前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出とを制御する制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記複数の中空ピンに前記基板が支持される前に前記複数の中空ピンの前記空間内の流体の排出を行うように前記排出手段を制御することを特徴とする減圧乾燥装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置であって、
   前記複数の中空ピンの前記空間内の流体が液体であって、前記液体を前記空間内に充填する液体充填部を備え、
   前記排出手段は、前記空間内の前記液体を排出し、前記空間内を減圧することで前記複数の中空ピンを冷却することを特徴とする減圧乾燥装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置であって、
   前記複数の中空ピンは、前記基板の有効領域の下方を支持するように配設されていることを特徴とする減圧乾燥装置。
6. 基板に付着した処理液を減圧乾燥する減圧乾燥方法であって、
   前記チャンバ内に配設された複数の中空ピンに前記基板と載置する載置工程と、
   前記チャンバ内の流体を排出し、前記チャンバ内を減圧する減圧工程と、
   前記複数の中空ピン内の内部に形成される空間内の流体を排出し、前記空間内を減圧することで前記複数の中空ピンを冷却する冷却工程と、を備えることを特徴とする減圧乾燥方法。
7. 請求項６に記載の減圧乾燥方法であって、
   前記減圧工程で前記チャンバ内の流体の排出を開始した後、前記冷却工程が行われることを特徴とする減圧乾燥方法。
8. 請求項６に記載の減圧乾燥方法であって、
   前記チャンバ内を加熱する加熱工程をさらに有し、
   前記載置工程が行われる前に、前記冷却工程を行うことを特徴とする減圧乾燥方法。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法であって、
   前記複数の中空ピンの前記空間内の流体が液体であり、前記空間内に液体を充填する液体充填工程をさらに有し、
   前記冷却工程の前に、前記液体充填工程を行うことを特徴とする減圧乾燥方法。

Images