JP2018204810A - 減圧乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の減圧乾燥が完了するまでの時間が短い減圧乾燥装置を提供する。【解決手段】減圧乾燥装置１は、基板Ｗの表面に塗布された有機材料膜中の溶媒を減圧状態で乾燥させるものであって、基板を収容するチャンバ１０と、チャンバ１０内の空間とチャンバ１０内を排気する排気装置Ｐとを接続する複数の排気管３０とを備え、複数の排気管３０はそれぞれ、当該排気管３０を開閉自在に塞ぐＡＰＣバルブ３１を有し、複数の排気管３０は、基板Ｗから気化した溶液中の溶媒を捕集する溶媒捕集部３２がＡＰＣバルブ３１の下流に設けられた溶媒捕集部有り排気管３０と、溶媒捕集部２１が設けられていない溶媒捕集部無し排気管３０とを含む。【選択図】図１
Description
本発明は、基板の表面に塗布された有機材料膜中の溶媒を減圧状態で乾燥させる減圧乾燥装置に関する。
従来、有機ＥＬ（Electroluminescence）の発光を利用した発光ダイオードである有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）が知られている。かかる有機発光ダイオードを用いた有機ＥＬディスプレイは、薄型軽量かつ低消費電力であるうえ、応答速度や視野角、コントラスト比の面で優れているといった利点を有していることから、次世代のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として近年注目されている。
有機発光ダイオードは、基板上の陽極と陰極の間に有機ＥＬ層を挟んだ構造を有している。有機ＥＬ層は、例えば陽極側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層が積層されて形成される。これらの有機ＥＬ層の各層（特に正孔注入層、正孔輸送層及び発光層）を形成するにあたっては、例えばインクジェット方式で有機材料の液滴を基板上に吐出するといった方法が用いられる。
インクジェット方式で基板上に吐出された有機材料中には、多量の溶媒が含まれている。そのため、溶媒を除去することを目的として、該溶媒を減圧状態で乾燥する減圧乾燥処理が行われている。
減圧乾燥処理を行うための減圧乾燥装置は、減圧乾燥対象の基板を収容する、真空引き可能な処理容器と、一端が処理容器に接続され他端が排気装置にされる排気管と、を備え、処理容器内が排気装置によって排気される（特許文献１、２参照）。
減圧乾燥処理を行うための減圧乾燥装置は、減圧乾燥対象の基板を収容する、真空引き可能な処理容器と、一端が処理容器に接続され他端が排気装置にされる排気管と、を備え、処理容器内が排気装置によって排気される（特許文献１、２参照）。
特許文献１の減圧乾燥装置は、基板を速く乾燥させること等を目的として、基板上の有機材料膜から揮発する溶媒を捕集する溶媒捕集部が排気管に設けられており、基板の減圧乾燥が終了すると、溶媒捕集部と処理容器との間に設けられたバルブが閉じられ、処理容器内が大気圧に戻され、基板が処理容器内から搬出される。
また、特許文献２の減圧乾燥装置は、処理容器内の溶媒を短時間に効率良く除去するために、上記溶媒捕集部が処理容器内に設けられると共に、紫外線照射部が処理容器に対して設けられている。この減圧乾燥装置は、紫外線照射部から溶媒捕集部に紫外線を照射して、該溶媒捕集部に捕集された溶媒中に含まれる有機化合物を揮散しやすいように分解している。
しかしながら、基板の減圧乾燥が完了するまでの時間、言い換えると、処理容器内の圧力が所定値以下となり処理容器内を大気圧に戻しても問題がなくなるまでの時間（タクトタイム）を、特許文献１及び２の減圧乾燥装置よりも短くすることを求められることがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の減圧乾燥が完了するまでの時間が短い減圧乾燥装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、基板の表面に塗布された有機材料膜中の溶媒を減圧状態で乾燥させ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、該チャンバ内の空間と前記チャンバ内を排気する排気装置とを接続する複数の排気路とを備え、前記複数の排気路はそれぞれ、当該排気路を開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材を有し、前記複数の排気路は、前記基板から気化した前記溶液中の溶媒を捕集する溶媒捕集部が前記塞ぎ部材の下流に設けられた溶媒捕集部有り排気路と、前記溶媒捕集部が設けられていない溶媒捕集部無し排気路とを含むことを特徴としている。
前記溶媒捕集部有り排気路の前記チャンバ側の端部は、前記溶媒捕集部無し排気路の前記チャンバ側の端部に比べて、前記チャンバに収容された前記基板の角部から遠いことが好ましい。
前記溶媒捕集部を冷却及び／または加熱する温度可変機構を備えることが好ましい。
前記溶媒捕集部と前記塞ぎ部材との間に、当該溶媒捕集部に捕集された溶媒の気化を促進するガスを供給するガス供給部を備えることが好ましい。
別な観点による本発明によれば、基板の表面に塗布された有機材料膜中の溶媒を減圧状態で乾燥させる減圧乾燥装置を用いた減圧乾燥方法であって、前記減圧乾燥装置が、前記基板を収容するチャンバと、該チャンバ内の空間と前記チャンバ内を排気する排気装置とを接続する複数の排気路とを備え、前記複数の排気路がそれぞれ、当該排気路を開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材を有し、前記複数の排気路が、前記基板から気化した前記溶液中の溶媒を捕集する溶媒捕集部が前記塞ぎ部材の下流に設けられた溶媒捕集部有り排気路と、前記溶媒捕集部が設けられていない溶媒捕集部無し排気路とを含み、当該減圧乾燥方法は、前記複数の排気路のうち少なくとも前記溶媒捕集部有り排気路については前記塞ぎ部材を開状態とする基板乾燥ステップと、該基板乾燥ステップ後、前記複数の排気路のうち前記溶媒捕集部有り排気路については前記塞ぎ部材を閉状態とし、前記溶媒捕集部無し排気路については前記塞ぎ部材を開状態とするチャンバ乾燥ステップとを含む。
前記基板乾燥ステップは、前記溶媒捕集部を冷却するステップを含むことが好ましい。
前記チャンバ乾燥ステップは、前記溶媒捕集部を加熱するステップを含むことが好ましい。
前記チャンバ乾燥ステップは、前記塞ぎ部材と前記溶媒捕集部との間に設けられたガス供給部から、当該溶媒捕集部に捕集された溶媒の気化を促進するガスを供給するステップを含むことが好ましい。
前記溶媒捕集部有り排気路の前記チャンバ側の端部は、前記溶媒捕集部無し排気路の前記チャンバ側の端部に比べて、前記チャンバに収容された前記基板の角部から遠く、前記基板乾燥ステップは、前記複数の排気路のうち前記溶媒捕集部有り排気路について前記塞ぎ部材を開状態とし、その後、前記複数の排気路の全てについて前記塞ぎ部材を開状態とするステップを含むことが好ましい。
本発明によれば、基板の減圧乾燥が完了するまでの時間すなわちタクトタイムを短くすることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下に示す実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る減圧乾燥装置の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は減圧乾燥装置の構成の概略を示す模式断面図、図１（Ｂ）は減圧乾燥装置内の構成の概略を示す模式上面図である。なお、図１（Ｂ）では後述の天板等の図示は省略されている。
図１は、本発明の実施の形態に係る減圧乾燥装置の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は減圧乾燥装置の構成の概略を示す模式断面図、図１（Ｂ）は減圧乾燥装置内の構成の概略を示す模式上面図である。なお、図１（Ｂ）では後述の天板等の図示は省略されている。
本実施形態に係る減圧乾燥装置は、基板の表面にインクジェット方式で塗布された有機材料膜中の溶媒を、減圧状態で乾燥させるものであり、本装置の処理対象の基板は例えば有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板である。
なお、本装置の処理対象の基板に塗布される溶液は、溶質と溶媒からなり、減圧乾燥処理の対象となる成分は主に溶媒である。溶媒に含まれる有機化合物としては、高沸点のものが多く、例えば、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（1,3-dimethyl-2-imidazolidinone、沸点220℃、融点8℃）、４−tert-ブチルアニソール（4-tert-Butylanisole、沸点222℃、融点18℃）、Trans−アネトール（Trans-Anethole、沸点235℃、融点20℃）、１，２−ジメトキシベンゼン（1,2-Dimethoxybenzene、沸点206.7℃、融点22.5℃）、２−メトキシビフェニル（2-Methoxybiphenyl、沸点274℃、融点28℃）、フェニルエーテル（Phenyl Ether、沸点258.3℃、融点28℃）、２−エトキシナフタレン（2-Ethoxynaphthalene、沸点282℃、融点35℃）、ベンジルフェニルエーテル（Benzyl Phenyl Ether、沸点288℃、融点39℃）、２，６−ジメトキシトルエン（2,6-Dimethoxytoluene、沸点222℃、融点39℃）、２−プロポキシナフタレン（2-Propoxynaphthalene、沸点305℃、融点40℃）、１，２，３−トリメトキシベンゼン（1,2,3-Trimethoxybenzene、沸点235℃、融点45℃）、シクロヘキシルベンゼン（cyclohexylbenzene、沸点237.5℃、融点5℃）、ドデシルベンゼン（dodecylbenzene、沸点288℃、融点-7℃）、1,2,3,4-テトラメチルベンゼン（1,2,3,4-tetramethylbenzene、沸点203℃、融点76℃）等を挙げることができる。これらの高沸点有機化合物は、２種以上が組み合わされて溶液中に配合されている場合もある。
なお、本装置の処理対象の基板に塗布される溶液は、溶質と溶媒からなり、減圧乾燥処理の対象となる成分は主に溶媒である。溶媒に含まれる有機化合物としては、高沸点のものが多く、例えば、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（1,3-dimethyl-2-imidazolidinone、沸点220℃、融点8℃）、４−tert-ブチルアニソール（4-tert-Butylanisole、沸点222℃、融点18℃）、Trans−アネトール（Trans-Anethole、沸点235℃、融点20℃）、１，２−ジメトキシベンゼン（1,2-Dimethoxybenzene、沸点206.7℃、融点22.5℃）、２−メトキシビフェニル（2-Methoxybiphenyl、沸点274℃、融点28℃）、フェニルエーテル（Phenyl Ether、沸点258.3℃、融点28℃）、２−エトキシナフタレン（2-Ethoxynaphthalene、沸点282℃、融点35℃）、ベンジルフェニルエーテル（Benzyl Phenyl Ether、沸点288℃、融点39℃）、２，６−ジメトキシトルエン（2,6-Dimethoxytoluene、沸点222℃、融点39℃）、２−プロポキシナフタレン（2-Propoxynaphthalene、沸点305℃、融点40℃）、１，２，３−トリメトキシベンゼン（1,2,3-Trimethoxybenzene、沸点235℃、融点45℃）、シクロヘキシルベンゼン（cyclohexylbenzene、沸点237.5℃、融点5℃）、ドデシルベンゼン（dodecylbenzene、沸点288℃、融点-7℃）、1,2,3,4-テトラメチルベンゼン（1,2,3,4-tetramethylbenzene、沸点203℃、融点76℃）等を挙げることができる。これらの高沸点有機化合物は、２種以上が組み合わされて溶液中に配合されている場合もある。
本実施形態に係る減圧乾燥装置は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、チャンバ１０と、載置台２０と、複数の排気管３０と、を備え、排気装置Ｐに接続されている。
チャンバ１０は、気密に構成されるものであり、ステンレス等の金属材料から形成される。チャンバ１０は、角筒状の本体部１１と、本体部１１の上側に取り付けられる天板１２と、本体部１１の下側に取り付けられる底板１３と、を有する。
本体部１１には、基板Ｗをチャンバ１０内に搬入出するための不図示の搬入出口が設けられている。
天板１２は、本体部１１の上側の開口を塞ぐものである。
天板１２は、本体部１１の上側の開口を塞ぐものである。
底板１３は、本体部１１の下側の開口を塞ぐものであり、底板１３の上側の中央には載置台２０が配設されている。また、底板１３には、載置台２０の外周を囲うように複数の開口１３ａ、１３ｂが設けられている。本例では、開口１３ａ、１３ｂは、載置台２０の一辺に沿って６個、上記一辺と対向する辺に沿って６個、合計１２個設けられている。
また、開口１３ａそれぞれに対し排気管３０が連通している。
また、開口１３ａそれぞれに対し排気管３０が連通している。
載置台２０は、基板Ｗが載置されるものである。載置台２０には、基板Ｗの受け渡しを行う不図示の昇降ピンが設けられており、該昇降ピンは昇降機構により自在に上下動できる。
複数の排気管３０はそれぞれ、チャンバ１０と排気装置Ｐとを接続するものである。排気管３０と底板１３の開口１３ａ、１３ｂにより、本発明に係る「排気路」が構成されている。なお、排気路はチャンバ１０内の基板収容空間と排気装置Ｐとを接続するものである。減圧乾燥装置１では、上記「排気路」を構成する排気管３０及び開口１３ａ、１３ｂを介して、排気装置Ｐによりチャンバ１０内が減圧される。
なお、排気装置Ｐは、真空ポンプから構成され、具体的には、ターボ分子ポンプとドライポンプとが例えば上流側からこの順に直列に接続されて構成される。この排気装置Ｐは、各排気路に対して、具体的には、各排気管３０に対して１つずつ配設されている。
また、排気管３０はそれぞれ、当該排気管３０を開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材としての自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ）３１を有する。言い換えると、排気管３０の開口１３ａ、１３ｂと排気装置Ｐとの間の部分にはＡＰＣバルブ３１が設けられている。減圧乾燥装置１では、排気装置Ｐを作動させた状態で、ＡＰＣバルブ３１の開度を調節することにより、減圧排気の際のチャンバ１０内の真空度／圧力を制御し、基板Ｗの乾燥速度を制御することができる。
なお、減圧乾燥装置１は、チャンバ１０内の圧力を測定する不図示の圧力計を有する。該圧力計での計測結果は電気信号としてＡＰＣバルブ３１や後述の制御部４０に入力される。
さらに、複数の排気管３０のうちの一部のみ、基板Ｗ上にインクジェット方式により塗布された溶液から気化した溶媒を捕集する溶媒捕集部３２をＡＰＣバルブ３１の下流に有する。具体的には、複数の排気管３０のうち、載置台２０上の基板Ｗの角部に近い開口１３ａに対して設けられた排気管３０には溶媒捕集部３２は設けられず、上記角部から遠い開口１３ｂに対して設けられた排気管３０には溶媒捕集部３２が設けられている。
つまり、複数の排気路は、溶媒捕集部３２がＡＰＣバルブ３１の下流に設けられた溶媒捕集部有り排気路と、溶媒捕集部３２が設けられていない溶媒捕集部無し排気路とを含む。また、溶媒捕集部有り排気路のチャンバ１０側の端部すなわち開口１３ａは、溶媒捕集部無し排気路１０側の端部すなわち開口１３ｂに比べて、チャンバ１０内に収容され載置台２０上に載置されたウェハＷの角部から遠くなっている。
溶媒捕集部３２は、チャンバ１０内から排気された気体を通過させながら気体中の溶媒を捕集できるように、開口が格子状に均一に形成された形状の薄板すなわち網状板（不図示）を有する。上記網状板は、ステンレスやアルミ、銅、金といった金属材料ら形成され、例えば、鋼板を冷間切延することにより製造されるエキスパンドメタルから構成される。
溶媒捕集部３２が有する網状板は１枚であってもよいし、複数枚を積層してもよい。また、網状板は、その外径が排気管３０の内径と略等しくなるよう形成される。
溶媒捕集部３２が有する網状板は１枚であってもよいし、複数枚を積層してもよい。また、網状板は、その外径が排気管３０の内径と略等しくなるよう形成される。
以上の各部を有する減圧乾燥装置１は、さらにＡＰＣバルブ３１等を制御する制御部４０備える。制御部４０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、減圧乾燥装置１における減圧乾燥処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部４０にインストールされたものであってもよい。
この制御部４０は、排気装置Ｐの制御も行うことができる。
この制御部４０は、排気装置Ｐの制御も行うことができる。
続いて、減圧乾燥装置１を用いた減圧乾燥処理について説明する。
（基板搬入ステップ）
減圧乾燥装置１を用いた減圧乾燥処理では、まず、インクジェット方式で処理液が塗布された基板Ｗを載置台２０に載置する。
減圧乾燥装置１を用いた減圧乾燥処理では、まず、インクジェット方式で処理液が塗布された基板Ｗを載置台２０に載置する。
（基板乾燥ステップ）
次いで、排気装置Ｐのドライポンプを作動させた状態で、複数の排気管３０のうち少なくとも溶媒捕集部３２が設けられた排気管３０（以下、溶媒捕集部有り排気管３０）について、本例では、全ての排気管３０について、ＡＰＣバルブ３１を開状態とし、チャンバ１０内の減圧排気を開始する。ドライポンプによる減圧排気はチャンバ１０内の圧力が例えば１０Ｐａとなるまで行う。
その後、排気装置Ｐのターボ分子ポンプを作動させてさらに減圧排気する。
さらなる減圧排気により、チャンバ１０内の圧力が、基板Ｗの温度における溶媒の蒸気圧以下（基板Ｗの温度が２３℃の場合、０．２Ｐａ以下）となると、基板Ｗ上の溶媒Ｓの蒸発速度が大きくなる。
また、減圧排気の際、チャンバ１０内の気体が断熱膨張され冷却されており、このように冷却されたチャンバ１０内の気体により、溶媒捕集部３２の温度が低下する。具体的には、チャンバ１０内の圧力が０．２Ｐａまで減圧された時点で、溶媒捕集部３２は５〜１２℃まで冷却される。この５〜１２℃は、０．２Ｐａにおける溶媒の露点である２３℃より小さい。
また、溶媒捕集部３２の温度は、基板Ｗ上の溶媒Ｓの蒸発が完了するまでの間、各時点でのチャンバ１０内の圧力における溶媒Ｓの露点以下に維持される。
したがって、基板Ｗから気化した溶媒は、溶媒捕集部３２により高効率で捕集されるため、チャンバ１０内の気体状の溶媒の濃度は低く維持される。よって、基板Ｗ上の溶媒を速く除去することができる。
なお、上述のように溶媒捕集部３２の温度が上記露点以下に維持されるための方法として、溶媒捕集部３２の網状板として熱容量の小さいものを用いる方法が考えられる。
また、この基板乾燥ステップは、基板Ｗが乾燥するまで、例えば、チャンバ１０内の圧力が第１の所定値以下となるまでや、排気装置Ｐのターボ分子ポンプの作動開始から第２の所定時間経過するまで行われる。
次いで、排気装置Ｐのドライポンプを作動させた状態で、複数の排気管３０のうち少なくとも溶媒捕集部３２が設けられた排気管３０（以下、溶媒捕集部有り排気管３０）について、本例では、全ての排気管３０について、ＡＰＣバルブ３１を開状態とし、チャンバ１０内の減圧排気を開始する。ドライポンプによる減圧排気はチャンバ１０内の圧力が例えば１０Ｐａとなるまで行う。
その後、排気装置Ｐのターボ分子ポンプを作動させてさらに減圧排気する。
さらなる減圧排気により、チャンバ１０内の圧力が、基板Ｗの温度における溶媒の蒸気圧以下（基板Ｗの温度が２３℃の場合、０．２Ｐａ以下）となると、基板Ｗ上の溶媒Ｓの蒸発速度が大きくなる。
また、減圧排気の際、チャンバ１０内の気体が断熱膨張され冷却されており、このように冷却されたチャンバ１０内の気体により、溶媒捕集部３２の温度が低下する。具体的には、チャンバ１０内の圧力が０．２Ｐａまで減圧された時点で、溶媒捕集部３２は５〜１２℃まで冷却される。この５〜１２℃は、０．２Ｐａにおける溶媒の露点である２３℃より小さい。
また、溶媒捕集部３２の温度は、基板Ｗ上の溶媒Ｓの蒸発が完了するまでの間、各時点でのチャンバ１０内の圧力における溶媒Ｓの露点以下に維持される。
したがって、基板Ｗから気化した溶媒は、溶媒捕集部３２により高効率で捕集されるため、チャンバ１０内の気体状の溶媒の濃度は低く維持される。よって、基板Ｗ上の溶媒を速く除去することができる。
なお、上述のように溶媒捕集部３２の温度が上記露点以下に維持されるための方法として、溶媒捕集部３２の網状板として熱容量の小さいものを用いる方法が考えられる。
また、この基板乾燥ステップは、基板Ｗが乾燥するまで、例えば、チャンバ１０内の圧力が第１の所定値以下となるまでや、排気装置Ｐのターボ分子ポンプの作動開始から第２の所定時間経過するまで行われる。
（チャンバ乾燥ステップ）
基板乾燥ステップ後、溶媒捕集部有り排気管３０についてはＡＰＣバルブ３１を閉状態とし、溶媒捕集部３２が設けられていない排気管３０（以下、溶媒捕集部無し排気管３０）についてはＡＰＣバルブ３１を開状態で維持する。
このチャンバ乾燥ステップは、例えば、チャンバ１０内の溶媒が所定量以下となるまで、すなわち、チャンバ内の圧力が第２の所定値以下となるまでや、排気装置Ｐのターボ分子ポンプの作動開始から第２の所定時間経過するまで行われる。なお、第２の所定値や第２の所定時間は、チャンバ１０内の圧力を大気圧に戻したときに、チャンバ１０内に残留していた溶媒が基板Ｗに再付着することがない値や時間である。
基板乾燥ステップ後、溶媒捕集部有り排気管３０についてはＡＰＣバルブ３１を閉状態とし、溶媒捕集部３２が設けられていない排気管３０（以下、溶媒捕集部無し排気管３０）についてはＡＰＣバルブ３１を開状態で維持する。
このチャンバ乾燥ステップは、例えば、チャンバ１０内の溶媒が所定量以下となるまで、すなわち、チャンバ内の圧力が第２の所定値以下となるまでや、排気装置Ｐのターボ分子ポンプの作動開始から第２の所定時間経過するまで行われる。なお、第２の所定値や第２の所定時間は、チャンバ１０内の圧力を大気圧に戻したときに、チャンバ１０内に残留していた溶媒が基板Ｗに再付着することがない値や時間である。
（溶媒捕集部乾燥ステップ）
チャンバ乾燥ステップの際、溶媒捕集部乾燥ステップも並行して行われる。溶媒捕集部乾燥ステップでは、排気管３０の側壁やターボ分子ポンプ等からの輻射熱を利用して溶媒捕集部３２を加熱し乾燥させる。例えば、溶媒捕集部３２の温度は、上記輻射熱により、その時点の排気管３０内の圧力における溶媒の露点以上（排気管３０内の圧力が０．０５Ｐａ場合、１８〜２３℃以上）まで上昇する。したがって、溶媒捕集部３２から溶媒を速く除去／脱離し、溶媒捕集部３２を乾燥させることができる。
チャンバ乾燥ステップの際、溶媒捕集部乾燥ステップも並行して行われる。溶媒捕集部乾燥ステップでは、排気管３０の側壁やターボ分子ポンプ等からの輻射熱を利用して溶媒捕集部３２を加熱し乾燥させる。例えば、溶媒捕集部３２の温度は、上記輻射熱により、その時点の排気管３０内の圧力における溶媒の露点以上（排気管３０内の圧力が０．０５Ｐａ場合、１８〜２３℃以上）まで上昇する。したがって、溶媒捕集部３２から溶媒を速く除去／脱離し、溶媒捕集部３２を乾燥させることができる。
（基板搬出ステップ）
チャンバ乾燥ステップ及び溶媒捕集部乾燥ステップの終了後、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を閉状態とし、その後、チャンバ１０内の圧力を大気圧まで戻し、基板Ｗをチャンバ１０から搬出する。
チャンバ乾燥ステップ及び溶媒捕集部乾燥ステップの終了後、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を閉状態とし、その後、チャンバ１０内の圧力を大気圧まで戻し、基板Ｗをチャンバ１０から搬出する。
この基板搬出ステップ後、排気装置Ｐのターボ分子ポンプを停止し、基板搬入ステップから順に各ステップが繰り返される。
上述のように、減圧乾燥装置１では、複数の排気管３０のうちの一部のみが、溶媒捕集部３２をＡＰＣバルブ３１の下流に有する。そのため、複数の排気管３０のうち溶媒捕集部有り排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態とする基板乾燥ステップと、複数の排気管３０のうち溶媒捕集部有り排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を閉状態とし溶媒捕集部無し排気管３０についてはＡＰＣバルブ３１の開状態を維持するチャンバ乾燥ステップを順次行うことできる。したがって、以下の効果がある。
図２は、減圧乾燥装置１の効果を説明する図であり、横軸は排気開始からの経過時間、具体的には、チャンバ１０内の圧力が大気圧の状態でＡＰＣバルブ３１を開状態としてからの経過時間を示し、縦軸は、チャンバ１０内の圧力を示す。
（ケース１）
減圧乾燥装置１において、複数の排気管３０全てが溶媒捕集部３２を有さない場合、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態としても、図２に示すように、チャンバ１０内の圧力が、高い状態（約１Ｐａ）で維持された後、徐々に低下していくが、チャンバ１０内の圧力が前述の第２の所定値（例えば０．０９Ｐａ）以下となるまでに１４０秒以上かかる。
減圧乾燥装置１において、複数の排気管３０全てが溶媒捕集部３２を有さない場合、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態としても、図２に示すように、チャンバ１０内の圧力が、高い状態（約１Ｐａ）で維持された後、徐々に低下していくが、チャンバ１０内の圧力が前述の第２の所定値（例えば０．０９Ｐａ）以下となるまでに１４０秒以上かかる。
（ケース２）
減圧乾燥装置１において、複数の排気管３０全てが溶媒捕集部３２を有する場合、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態としても、チャンバ１０内の圧力を、０．２Ｐａ程度までは、上記ケース１に比べて速く低下させることができる。しかし、２００秒経過した時点でも、チャンバ１０内の圧力を前述の第２の所定値（０．０９Ｐａ）以下とすることができない。
減圧乾燥装置１において、複数の排気管３０全てが溶媒捕集部３２を有する場合、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態としても、チャンバ１０内の圧力を、０．２Ｐａ程度までは、上記ケース１に比べて速く低下させることができる。しかし、２００秒経過した時点でも、チャンバ１０内の圧力を前述の第２の所定値（０．０９Ｐａ）以下とすることができない。
それに対し、複数の排気管３０のうちの一部のみが、溶媒捕集部３２をＡＰＣバルブ３１の下流に有し、溶媒捕集部有り排気管３０を含む全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態とする基板乾燥ステップを約８０秒間にわたって行い、その後、溶媒捕集部有り排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を閉状態とし溶媒捕集部無し排気管３０についてはＡＰＣバルブ３１の開状態を維持するチャンバ乾燥ステップを行ったとする。この場合、ケース１と同様の速度で、チャンバ１０内の圧力を０．２Ｐａまで低下させることができ、さらに、チャンバ１０内の圧力を前述の第２の所定値以下とすることができるばかりだけでなく、第２の所定値以下とするまでに約８５秒しかかからない。
このように減圧乾燥装置１を用いた減圧乾燥ステップでは、チャンバ１０内の圧力を前述の第２の所定値以下まで迅速に低下させることができる。
このように減圧乾燥装置１を用いた減圧乾燥ステップでは、チャンバ１０内の圧力を前述の第２の所定値以下まで迅速に低下させることができる。
また、減圧乾燥装置１には以下の効果がある。上面視四角形状の基板Ｗを減圧乾燥する場合、基板Ｗの角部が他の部分に比べて乾燥しやすい。しかし、基板Ｗの乾燥時間は、同一基板内において均一となることが好ましい。また、基板における、溶媒捕集部３２が設けられた排気管３０に遠い部分に比べて近い部分の方が乾燥しやすい。そこで、減圧乾燥装置１では、複数の排気管３０のうち、載置台２０上の基板Ｗの角部から遠い開口１３ｂに対して設けられた排気管３０にのみ溶媒捕集部３２が設けられている。これにより、ＡＰＣバルブ３１の開度を排気管３０毎に異ならせなくても、基板Ｗの乾燥時間の面内均一性を高めることができる。
図３は、減圧乾燥装置１の他の例における、溶媒捕集部３２に関する構成を示す図である。
前述の例では、溶媒捕集部３２の冷却や昇温すなわち加熱は、減圧時に断熱膨張し冷却されたチャンバ１０内の気体や、排気管３０等からの輻射熱により行っていた。
前述の例では、溶媒捕集部３２の冷却や昇温すなわち加熱は、減圧時に断熱膨張し冷却されたチャンバ１０内の気体や、排気管３０等からの輻射熱により行っていた。
これに代えて、溶媒捕集部３２を冷却及び加熱する温度可変機構として図３に示すように複数の冷媒管５０を備える構成とし、溶媒を捕集する網状板３２ａにこれら冷媒管５０を溶接等により固定し、冷却された冷媒と加熱された冷媒とを切替可能に流すことで溶媒捕集部３２すなわち網状板３２ａを冷却及び加熱するようにしてもよい。これにより、より迅速に溶媒捕集部３２を適宜冷却／加熱することができる。
なお、このように減圧乾燥装置１に、温度可変機構を設ける場合、前述の基板乾燥ステップで溶媒捕集部３２を上記温度可変機構により冷却することが好ましい。これにより基板乾燥ステップに要する時間を短縮できるからである。
また、温度可変機構を設ける場合、前述のチャンバ乾燥ステップと並行して行われる溶媒捕集部乾燥ステップにおいて、溶媒捕集部３２を上記温度可変機構で加熱することが好ましい。これにより、溶媒捕集部乾燥ステップに要する時間を短縮できるからである。
また、温度可変機構を設ける場合、前述のチャンバ乾燥ステップと並行して行われる溶媒捕集部乾燥ステップにおいて、溶媒捕集部３２を上記温度可変機構で加熱することが好ましい。これにより、溶媒捕集部乾燥ステップに要する時間を短縮できるからである。
図４は、塞ぎ部材の他の例を説明するために、塞ぎ部材が設けられた排気管３０の周辺の様子を示す図であり、排気管３０のみ断面で示している。
前述の例では、減圧乾燥装置１が、開度を調節可能なＡＰＣバルブ３１を「塞ぎ部材」として有していたが、図４に示すように、開度の調節はできないが排気管３０を開閉自在に塞ぐシャッター６０を「塞ぎ部材」として有していてもよい。図４の例ではシャッター６０はヒンジ式で排気管３０に対して取り付けられている。該シャッター６０は制御部４０により制御される。
前述の例では、減圧乾燥装置１が、開度を調節可能なＡＰＣバルブ３１を「塞ぎ部材」として有していたが、図４に示すように、開度の調節はできないが排気管３０を開閉自在に塞ぐシャッター６０を「塞ぎ部材」として有していてもよい。図４の例ではシャッター６０はヒンジ式で排気管３０に対して取り付けられている。該シャッター６０は制御部４０により制御される。
また、シャッター６０を有する構成では、シャッター６０を開状態とする排気管３０の数を調整することにより、チャンバ１０内の減圧速度を制御することができる。例えば、シャッター６０を有する構成において、基板乾燥ステップの前半部分の減圧速度を低くし後半部分で高くする必要がある場合は、まず、溶媒捕集部有り排気管３０についてはシャッター６０を閉状態としたまま、溶媒捕集部無し排気管３０についてシャッター６０を開状態とし、減圧速度を低くする必要がなくなってから、溶媒捕集部有り排気管３０についてもシャッター６０を開状態とする。また、例えば、シャッター６０を有する構成において、基板乾燥ステップの前半部分の減圧速度を高くし後半部分で低くする必要がある場合は、まず、全ての排気管３０についてシャッター６０を開状態とし、減圧速度を低くする必要が生じてから、溶媒捕集部有り排気管３０についてのみシャッター６０を開状態で維持したまま、溶媒捕集部無し排気管３０についてはシャッター６０を閉状態とする。
図５は、チャンバ１０の底板１３の他の例を示す図である。
前述の例では、底板１３は、開口１３ａ、１３ｂが、載置台２０の一辺に沿って複数個、上記一辺と対向する辺に沿って同数個個設けられていた。しかし、底板１３は、この例に限られず、図５に示すように、載置台２０の各辺に沿って同数個ずつ設けられていてもよい。
また、以上の例では、底板１３に設けられた開口１３ａ、１３ｂの数は、１２個であったが、複数個であればよく、１２個未満でも１２個より多くてもよい。
また、開口１３ａ、１３ｂそれぞれに対し排気管３０が連通している。
前述の例では、底板１３は、開口１３ａ、１３ｂが、載置台２０の一辺に沿って複数個、上記一辺と対向する辺に沿って同数個個設けられていた。しかし、底板１３は、この例に限られず、図５に示すように、載置台２０の各辺に沿って同数個ずつ設けられていてもよい。
また、以上の例では、底板１３に設けられた開口１３ａ、１３ｂの数は、１２個であったが、複数個であればよく、１２個未満でも１２個より多くてもよい。
また、開口１３ａ、１３ｂそれぞれに対し排気管３０が連通している。
図６は、減圧乾燥装置１の排気ラインの他の例を示す側面図であり、チャンバ１０の底板１３と排気ラインのみを示している
前述の例では、減圧乾燥装置１の排気ラインは、排気管３０それぞれに排気装置Ｐが一つ接続された構成であった。しかし、減圧乾燥装置１の排気ラインは、この例に限られず、図６に示すように、複数の排気管３０で１つの排気装置Ｐを共有する構成であってもよい。
前述の例では、減圧乾燥装置１の排気ラインは、排気管３０それぞれに排気装置Ｐが一つ接続された構成であった。しかし、減圧乾燥装置１の排気ラインは、この例に限られず、図６に示すように、複数の排気管３０で１つの排気装置Ｐを共有する構成であってもよい。
この場合も、複数の排気管３０のうち一部のみ、溶媒捕集部３２をＡＰＣバルブ３１の下流に設け、前述と同様に、基板乾燥ステップとチャンバ乾燥ステップを行うことで、複数の排気管３０全てに溶媒捕集部３２を設ける構成や、複数の排気管３０のいずれにも溶媒捕集部３２を設けない構成に比べて迅速に、チャンバ１０内の溶媒が少量の状態を達成すること、すなわちチャンバ１０内の圧力が十分に低い状態を達成することができる。
図７は、減圧乾燥装置１の排気ラインの別の例を説明するために、排気管３０の周辺の様子を示す図である。
前述の例では、減圧乾燥装置１の排気ラインの排気管３０において、塞ぎ部材と溶媒捕集部３２との間には何も設けられていなかったが、図７に示すように、塞ぎ部材（図の例ではＡＰＣバルブ３１）と溶媒捕集部３２との間に、溶媒捕集部３２に捕集された溶媒の気化を促進するガスを排気管３０内に供給するガス供給部７０を設けてもよい。
前述の例では、減圧乾燥装置１の排気ラインの排気管３０において、塞ぎ部材と溶媒捕集部３２との間には何も設けられていなかったが、図７に示すように、塞ぎ部材（図の例ではＡＰＣバルブ３１）と溶媒捕集部３２との間に、溶媒捕集部３２に捕集された溶媒の気化を促進するガスを排気管３０内に供給するガス供給部７０を設けてもよい。
このようにガス供給部７０を設けた場合、前述のチャンバ乾燥ステップ及び溶媒捕集部乾燥ステップにおいて、溶媒捕集部有り排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を閉状態とする際に、これと連動させて、ガス供給部７０へのガス供給すなわち溶媒捕集部３２へのガス供給を開始することが好ましい。このガス供給部７０から供給するガスは、例えば不活性ガスである。当該ガスの供給量が、排気管３０内の溶媒捕集部３２の周辺の圧力が溶媒捕集部３２へ捕集された溶媒の蒸気圧を超えない量であれば、効率的に溶媒捕集部３２を乾燥させることができる。
（その他の変形例）
以上の例では、基板乾燥ステップにおけるチャンバ１０内の減圧排気の際、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態としていた。しかし、基板乾燥ステップにおいて、複数の排気管３０のうち溶媒捕集部有り排気管３０についてのみＡＰＣバルブ３１を開状態としてもよい。この場合、チャンバ１０内の圧力が所定値より小さくなってから、すなわち基板Ｗの乾燥がある程度進行してから、全てのＡＰＣバルブ３１を開状態としてもよい。
複数の排気管３０のうち溶媒捕集部有り排気管３０についてのみＡＰＣバルブ３１を開状態とすることで、溶剤によっては基板Ｗをより均一に乾燥させることができる。この場合、当初から全ての排気管３０を開状態とする場合に比べて、基板Ｗの乾燥に要する時間は長くなるが、基板Ｗの乾燥がある程度進行してから、全てのＡＰＣバルブ３１を開状態とすることで、基板Ｗを均一に乾燥することと、基板Ｗの乾燥を短時間で行うことを両立することができる。
以上の例では、基板乾燥ステップにおけるチャンバ１０内の減圧排気の際、全ての排気管３０についてＡＰＣバルブ３１を開状態としていた。しかし、基板乾燥ステップにおいて、複数の排気管３０のうち溶媒捕集部有り排気管３０についてのみＡＰＣバルブ３１を開状態としてもよい。この場合、チャンバ１０内の圧力が所定値より小さくなってから、すなわち基板Ｗの乾燥がある程度進行してから、全てのＡＰＣバルブ３１を開状態としてもよい。
複数の排気管３０のうち溶媒捕集部有り排気管３０についてのみＡＰＣバルブ３１を開状態とすることで、溶剤によっては基板Ｗをより均一に乾燥させることができる。この場合、当初から全ての排気管３０を開状態とする場合に比べて、基板Ｗの乾燥に要する時間は長くなるが、基板Ｗの乾燥がある程度進行してから、全てのＡＰＣバルブ３１を開状態とすることで、基板Ｗを均一に乾燥することと、基板Ｗの乾燥を短時間で行うことを両立することができる。
以上の例では、溶媒捕集部乾燥工ステップの終了後、基板の搬出ステップを行っていた。しかし、排気管３０それぞれに一つの排気装置Ｐが設けられた構成であれば、溶媒捕集部乾燥ステップに要する時間がチャンバ乾燥ステップに要する時間より長い場合は、溶媒捕集部乾燥ステップの終了前に、基板の搬出ステップや次の基板の搬入ステップを行うようにしてもよい。
また、以上の例では、ＡＰＣバルブ３１等の塞ぎ部材は排気管３０に設けられていたが、排気路に対して設けられていればよく、例えば、開口１３ａ、１３ｂ内に設けられていてもよく、また、底板１３の上面に開口１３ａ、１３ｂを塞ぐように設けられていてもよい。
同様に、溶媒捕集部３２は、上記塞ぎ部材の下流であれば、排気管３０ではなく開口１３ｂ内に設けられていてもよい。
同様に、溶媒捕集部３２は、上記塞ぎ部材の下流であれば、排気管３０ではなく開口１３ｂ内に設けられていてもよい。
本発明はインクジェット方式で溶液が塗布された基板に対し減圧乾燥を行う技術に有用である。
１ 減圧乾燥装置
１０ 処理容器
１１ 本体部
１２ 天板
１３ 底板
１３ａ、１３ｂ 開口
２０ 載置台
３０ 排気管
３１ バルブ
３２ 溶媒捕集部
３２ａ 網状板
４０ 制御部
５０ 冷媒管
６０ シャッター
１０ 処理容器
１１ 本体部
１２ 天板
１３ 底板
１３ａ、１３ｂ 開口
２０ 載置台
３０ 排気管
３１ バルブ
３２ 溶媒捕集部
３２ａ 網状板
４０ 制御部
５０ 冷媒管
６０ シャッター
Claims (9)
- 基板の表面に塗布された有機材料膜中の溶媒を減圧状態で乾燥させ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、
該チャンバ内の空間と前記チャンバ内を排気する排気装置とを接続する複数の排気路とを備え、
前記複数の排気路はそれぞれ、当該排気路を開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材を有し、
前記複数の排気路は、前記基板から気化した前記溶液中の溶媒を捕集する溶媒捕集部が前記塞ぎ部材の下流に設けられた溶媒捕集部有り排気路と、前記溶媒捕集部が設けられていない溶媒捕集部無し排気路とを含むことを特徴とする減圧乾燥装置。 - 前記溶媒捕集部有り排気路の前記チャンバ側の端部は、前記溶媒捕集部無し排気路の前記チャンバ側の端部に比べて、前記チャンバに収容された前記基板の角部から遠いことを特徴とする請求項１に記載の減圧乾燥装置。
- 前記溶媒捕集部を冷却及び／または加熱する温度可変機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の減圧乾燥装置。
- 前記溶媒捕集部と前記塞ぎ部材との間に、当該溶媒捕集部に捕集された溶媒の気化を促進するガスを供給するガス供給部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の減圧乾燥装置。
- 基板の表面に塗布された有機材料膜中の溶媒を減圧状態で乾燥させる減圧乾燥装置を用いた減圧乾燥方法であって、
前記減圧乾燥装置が、前記基板を収容するチャンバと、該チャンバ内の空間と前記チャンバ内を排気する排気装置とを接続する複数の排気路とを備え、前記複数の排気路がそれぞれ、当該排気路を開閉自在に塞ぐ塞ぎ部材を有し、前記複数の排気路が、前記基板から気化した前記溶液中の溶媒を捕集する溶媒捕集部が前記塞ぎ部材の下流に設けられた溶媒捕集部有り排気路と、前記溶媒捕集部が設けられていない溶媒捕集部無し排気路とを含み、
当該減圧乾燥方法は、
前記複数の排気路のうち少なくとも前記溶媒捕集部有り排気路については前記塞ぎ部材を開状態とする基板乾燥ステップと、
該基板乾燥ステップ後、前記複数の排気路のうち前記溶媒捕集部有り排気路については前記塞ぎ部材を閉状態とし、前記溶媒捕集部無し排気路については前記塞ぎ部材を開状態とするチャンバ乾燥ステップとを含むことを特徴とする減圧乾燥方法。 - 前記基板乾燥ステップは、前記溶媒捕集部を冷却するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の減圧乾燥方法。
- 前記チャンバ乾燥ステップは、前記溶媒捕集部を加熱するステップを含むことを特徴とする請求項５または６に記載の減圧乾燥方法。
- 前記チャンバ乾燥ステップは、前記塞ぎ部材と前記溶媒捕集部との間に設けられたガス供給部から、当該溶媒捕集部に捕集された溶媒の気化を促進するガスを供給するステップを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の減圧乾燥方法。
- 前記溶媒捕集部有り排気路の前記チャンバ側の端部は、前記溶媒捕集部無し排気路の前記チャンバ側の端部に比べて、前記チャンバに収容された前記基板の角部から遠く、
前記基板乾燥ステップは、前記複数の排気路のうち前記溶媒捕集部有り排気路について前記塞ぎ部材を開状態とし、その後、前記複数の排気路の全てについて前記塞ぎ部材を開状態とするステップを含むことを特徴とする５〜８のいずれか１項に記載の減圧乾燥方法。
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