JP3170799U

JP3170799U - 減圧乾燥装置

Info

Publication number: JP3170799U
Application number: JP2011004223U
Authority: JP
Inventors: 竹熊　貴志; 貴志竹熊
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2021-07-21

Abstract

【課題】塗布液が塗布された被処理基板に対し、塗布液を均一に乾燥させることで、基板の減圧乾燥処理時に起因するムラが発生することを防止し、且つ良好な膜形成を行うことのできる減圧乾燥装置を提供する。【解決手段】被処理基板Ｇを収容し、下部チャンバ９と上部チャンバ１０とで形成された処理空間としてのチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、前記被処理基板を保持する保持部１１と、前記保持部１１を昇降移動させる昇降手段としての昇降装置２４と、前記チャンバ内に形成された給気口２５と、保持部１１の上方に設けられた整流手段としての整流板１８と、チャンバ内に形成された排気口２６と、前記排気口２６からチャンバ内の雰囲気を排気する排気手段としての真空ポンプ１６と、前記排気口２６と前記排気手段１６との間に排気量を調整する排気量調整手段２１とを備える。【選択図】図４

Description

本考案は、処理液が塗布された被処理基板に対して、減圧環境下で乾燥処理を施す減圧乾燥装置に関する。

例えばＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）の製造においては、ガラス基板等の被処理基板に所定の膜を成膜した後、処理液であるフォトレジスト（以下、レジストと呼ぶ）を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィ工程により回路パターンを形成している。そして前記レジスト膜の形成工程において、基板へのレジスト塗布後、減圧により塗布膜を乾燥させる減圧乾燥処理が行われる。
従来、このような減圧乾燥処理を行う装置としては、例えば図１０に示す減圧乾燥処理ユニット３０が知られている。

この減圧乾燥処理ユニット３０は、下部チャンバ３１に対して、上部チャンバ３２を閉じることにより、内部に処理空間が形成されるように構成されている。その処理空間には、被処理基板を載置するためのステージ３３が設けられている。ステージ３３には基板Ｇを載置するための複数の固定ピン３４が設けられている。

この減圧乾燥処理ユニット３０においては、被処理面にレジスト塗布された基板Ｇが搬入されると、基板Ｇはステージ３３上に固定ピン３４を介して載置される。
その後、下部チャンバ３１に対して上部チャンバ３２を閉じることにより、基板Ｇは気密状態の処理空間内に置かれた状態となる。
次いで、処理空間内の雰囲気が排気口３５から排気され、所定の減圧雰囲気となされる。この減圧状態が所定時間、維持されることにより、レジスト液中のシンナー等の溶剤がある程度蒸発され、レジスト液中の溶剤が徐々に放出され、レジストに悪影響を与えることなくレジストの乾燥が促進される（特許文献１）。

特開２０００−１８１０７９号公報

ところで近年にあっては、例えばＦＰＤ等に用いられるガラス基板が大型化し、減圧乾燥処理ユニットにおいても、ガラス基板を収容するチャンバが大型化している。
このようなチャンバを用いてレジスト膜が形成された基板を減圧乾燥した場合には、減圧時に基板表面を伝って排気口に向うように気流が形成される為に、排気口周辺の流速が最も早くなり、基板全面における乾燥度合が異なる為、それが乾燥ムラとなり、減圧乾燥後に行われる加熱処理（以下、プリベーク処理という）後の残膜に差ができる。このようなムラの発生が、基板の品質を低下させ、また、歩留まりを低下させるという解決すべき課題があった。

本考案は、上記事情の問題点を解決するためになされたものであり、塗布液が塗布された被処理基板に対して、チャンバ内の流速のバラツキを抑制し、塗布液が塗布された被処理基板に対し、塗布液を均一に乾燥させることで乾燥ムラの発生を抑制し、且つ良好な残膜形成を行うことのできる減圧乾燥装置を提供することを目的とする。

本考案に係る減圧乾燥装置は、処理液が塗布された被処理基板に対し前記処理液の減圧乾燥処理を行い、塗布膜を形成する減圧乾燥処理であって、被処理基板を収容し、処理空間を形成するチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、前期被処理基板を保持する保持部と、前記保持部を昇降移動させる昇降手段と、前記チャンバ内に形成された給気口と、前記給気口から不活性ガスをチャンバ内の処理空間に供給する供給手段と、前記保持部の上方に設けられた整流手段と、前記チャンバ上方に形成された複数の排気口と、前記整流板を経て前記複数の排気口からチャンバ内の雰囲気を排気する排気手段と、前記排気口と前記排気手段との間に排気量を調整する排気量調整手段を備えることに特徴を有する。

また、前記整流手段は被処理基板の上方に配置され、前記排気手段の排気動作により、被処理基板上面から上方に向って一方向に流れる流路が形成されるのが好ましい。

このような本考案の基板処理装置によれば、基板表面を流れる気流を、複数の排気口によって排気するため、複数の排気口に対応する基板表面のエリア毎に制御可能となり、基板表面の塗布膜乾燥均一性を高く維持することができる。

本考案によれば、塗布液が塗布された被処理基板に対し、塗布液を均一に乾燥させることで、基板の減圧乾燥処理時に起因するムラが発生することを防止し、且つ良好な膜形成を行うことができる。

本考案に係る減圧乾燥装置の一実施形態の塗布プロセス部（上部チャンバ側を除く）全体構成を示す平面図である。図１の塗布プロセス部（上部チャンバ側を含む）全体構成を示す一部断面図である。本考案の一実施形態にかかる下部チャンバの平面図である。図２に示された減圧乾燥装置の断面図である。図４の断面と直交する断面図である。本考案に係る一実施形態の動作の流れを示すフローチャート図である。本考案に係る一実施形態の減圧時の気流の流れを示す断面図である。本考案に係る減圧乾燥装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。本考案に係る減圧乾燥装置の一実施形態に用いられている拡散板を示す斜視図である。従来の減圧乾燥ユニットの概略構成を示す断面図である。

以下、本考案にかかる一実施の形態につき、図１乃至図５に基づいて説明する。尚、図１では、図２に示された蓋状の上部チャンバ１０側の構成を省略して図示している。
本考案の減圧乾燥装置は、例えば、フォトリソグラフィ工程において被処理基板にレジスト膜を形成する塗布プロセス部１内の減圧乾燥ユニット５に適用することができる。

図１、図２に示すように、塗布プロセス部１は、支持台２の上に、ノズル３を有するレジスト塗布ユニット４と、減圧乾燥ユニット５とが処理工程の順序に従い横一列に配置されている。
この支持台２の両側には一対のガイドレール６が敷設され、このガイドレール６に沿って平行移動する一組の搬送アーム７により、基板Ｇがレジスト塗布ユニット４から減圧乾燥ユニット５へ搬送できるようになされている。

前記レジスト塗布ユニット４は、前記したようにノズル３を有し、このノズル３は支持台２上に固定されたゲート８に懸垂状態で固定されている。このノズル３にはレジスト液供給手段（図示せず）から処理液であるレジスト液Ｒが供給され、搬送アーム７によってゲート８の下を通過移動する基板Ｇの一端から他端にわたりレジスト液Ｒを塗布するようになされている。

また、減圧乾燥ユニット５は、上面が開口している底浅容器型の下部チャンバ９と、この下部チャンバ９の上面に気密に密着可能に構成された蓋状の上部チャンバ１０とを有している。
図１乃至図３に示すように下部チャンバ９は略四角形で、中心部には基板Ｇを水平に載置して吸着保持するための板状のステージ１１（保持部）が配置されている。前記上部チャンバ１０は、上部チャンバ移動手段１２によって前記ステージ１１の上方に昇降自在に配置されている。そして、減圧乾燥処理の際には、上部チャンバ１０が下降して下部チャンバ９と密着して閉じ、ステージ１１上に載置された基板Ｇを処理空間に収容した状態とされる。
尚、図４，５に示すように、前記ステージ１１は、例えばモータを駆動源とするボールねじ機構からなる昇降装置２４（昇降手段）によって昇降移動可能となされている

また、図４、図５に示すように、上部チャンバの上方には、複数の排気口２６（排気管１３）が設けられている。この排気口２６（排気管１３）は、例えば図８に示すように、基板の搬送方向に所定の間隔をおいて、４つ設けられ、基板の幅方向に所定の間隔をおいて３つ設けられている。
排気口２６には、それぞれ排気管１３が接続され、各排気管１３は排気管路１４に接続され、その後集合管１５にて結合されて真空ポンプ１６（排気手段）に通じている。
そして、前記下部チャンバ９に前記上部チャンバ１０を被せた状態で、チャンバ内の処理空間を前記真空ポンプ１６により所定の真空度まで減圧できるようになっている。

また、下部チャンバ９における、基板Ｇの搬送方向の両側側壁には、基板Ｇを挟んで対向するように、給気口２５が設けられている。
この給気口２５からチャンバ内に不活性ガス（例えば窒素ガス）が供給され、チャンバ内雰囲気がパージされる。図４に示すように、前記給気口２５に接続された給気管２２は、不活性ガス供給部２３（給気手段）に接続されている。
前記給気口２５からの不活性ガスの供給は、チャンバ内気圧が所定値（例えば４００Ｐａ以下）に達したとき、もしくは、チャンバ内が減圧開始されてから所定時間の経過後に開始される。

また、上部チャンバ１０の直下には、上部チャンバ１０から懸垂状態に固定されている整流板１８（整流手段）が配置される。前記整流板１８には、複数の穴が開いており、チャンバ内の空間を排気する場合は、この整流板１８の穴を介してガスが排気される。
また、前記チャンバ内から前記整流板１８を介して前記排気口２６からガスが排気されるが、前記排気口２６に接続された排気管１３の内部には、それぞれ排気流量調整ダンパー２１（排気量調整手段）が設けられており、この排気量調整ダンパー２１によって流量が制御される。この排気量調整ダンパー２１は各排気管１３に設けられており、夫々の排気管１３から排出される気体の流量を、各排気管１３毎に調整することができる。

このように、被処理基板Ｇの上部に複数の排気口２６が設けられ、各排気口２６の流量を調整することができる。即ち、排気口２６に対応した、基板の上部のエリア毎に排気量調整ダンパー２１の開度を調整することによって、被処理基板Ｇの上部の各エリアの流量を調整することができる。即ち、被処理基板Ｇの上部の各エリアの流速のバラツキを抑制することにより、乾燥ムラを抑制する。

続いて、このように形成された塗布プロセス部１の動作について図６、図７に基づき説明する。
先ず、基板Ｇが搬入され搬送アーム７上に載置されると、搬送アーム７はレール６上を移動し、レジスト塗布ユニット４のゲート８下を通過移動する。その際、ゲート８に固定されたノズル３からは、その下を移動する基板Ｇに対しレジスト液Ｒが吐出され、基板Ｇの一辺から他辺に向かってレジスト液Ｒが塗布される（図６のステップＳ１）。
尚、レジスト液Ｒが基板Ｇの全面にわたり塗布された時点（塗布終了位置）では、基板Ｇは減圧乾燥ユニット５の上部チャンバ１０の下に位置する状態となる。

次いで、基板Ｇは減圧乾燥ユニット５のステージ１１に載置され（図６のステップＳ２）、ステージ１１は、昇降装置２４の駆動によりチャンバ内の下方位置まで下降移動し、基板Ｇがチャンバ底部に近接した状態で停止する（図６のステップＳ３）。

その後、基板Ｇは、その上方から上部チャンバ移動手段１２により下降移動する上部チャンバ１０によって覆われる。そして基板Ｇは、下部チャンバ９に対して上部チャンバ１０を閉じることにより形成された処理空間内に収容される（図６のステップＳ４）。

前記上部チャンバ１０によって下部チャンバ９が閉じられると、この状態から真空ポンプ１６が作動され（図６のステップＳ５）、排気口２６から排気管１３を通り排気管路１４を介して処理空間内の気体が吸引され、処理空間の気圧が所定の真空状態となるまで減圧される。
ここで、基板Ｇの上面は整流板１８に近接しており、基板Ｇの上面にある気体は、整流板１８を通って排気口２６へ流れる。
このように、基板Ｇの上面に整流板１８を配置することにより、チャンバ内に形成される気流が制御され、乾燥ムラが抑制され良好な膜形成を行うことができる

続いて、図７を参照し、チャンバ内のガスの流れについて詳しく説明する。
上部チャンバ１０に接続された排気管１３には、排気量を調整するための、排気量調整ダンパー２１（排気量調整手段）が組み込まれており、この排気量調整ダンパー２１の開度により、排気流量が決められる。排気量調整ダンパー２１の開度が高い場合は、より多くのガスが排気され、排気量調整ダンパー２１の開度が低い場合は、より少ないガスを排気する。

こうして、基板表面の上方を流れるガスの流量を調整する（流速を調整する）ことにより、基板表面のレジスト溶剤の乾燥状態を制御することができる。特に、被処理基板Ｇの上部に複数の排気口２６が設けられ、各排気口２６の流量を調整する（流速を調整する）ことができるため、複数の排気口２６に対応した各エリアの流速のバラツキを抑えることができ、乾燥ムラを抑制することができる。
ここで、仮にレジスト塗布装置にて均一な膜厚塗布ができなかった場合でも、減圧乾燥装置にてレジスト表面の溶剤乾燥をエリア毎に制御することで、基板表面の膜厚乾燥状態が均一になるように補正することが可能となる。

チャンバ内の気圧が所定値（例えば４００Ｐａ以下）に達する、もしくは、減圧開始から所定時間が経過すると（図６のステップＳ６）、給気口２５から不活性ガスが供給される（図６のステップ７）。チャンバ内が常気圧に達した（図６のステップ８）ところで、上部チャンバ移動手段１２により上部チャンバ１０が上昇移動され、ステージ１１が基板搬送位置まで上昇し、基板Ｇは減圧乾燥ユニット５から次の処理工程に向け搬出される。

以上のように本考案に係る実施の形態によれば、減圧乾燥処理の間に、基板Ｇの上面に整流板１８を配置することにより、チャンバ内に形成される気流が制御される。
これにより、被処理基板の表面から上方に向かって気流が形成されることで、良好な膜形成を行うことができる

また、前記実施の形態において、図８に示すように、排気管１３は、上部チャンバ上方位置に１２箇所の配置にて示したが、その数や配列（レイアウト）は限定されるものではない。
さらに排気管１３の形状は、正円形を示したが、それに限定されず、長穴、方形等、他の形状であってもよい。また排気口２６の数や配列、形状も排気管同様に限定されるものではない。

また、給気口２５は、図４にあるように基板Ｇの両側方に基板Ｇを挟んで対抗するように配置された例を示したが、それに限定されず、例えば、下部チャンバ９の側面以外の底面に設けられていてもよいし、上部チャンバ１０に設けられていてもよい。
さらに給気管２２の形状は、図８に示したように１つの円柱状の形状としたが、それに限らず、角柱状や他の形状であってもよく、その数が限定されるものではない。

また、整流板１８には、図９にあるよう複数の整流口１９を円形の形状で示したが、それに限らず、長穴、方形等、他の形状であってもよい。

また、前記実施の形態において、基板Ｇは、減圧乾燥ユニット５に対し、搬送アーム７により搬入出がなされる例を示したが、それに限定されず、コロ搬送により基板搬入出を行う構造にも本発明の減圧乾燥装置を適用することができる。

また、前記実施の形態においては、基板Ｇを保持する保持部として板状のステージ１１を設けたが、その形態に限らず、チャンバ内で基板Ｇを水平に保持可能な構成であればよい。例えば、保持部としての支持ピン（リフトピン）により基板Ｇを保持する構成としてもよい

Ｇ基板
５減圧乾燥ユニット
９下部チャンバ
１０上部チャンバ
１１ステージ
１２上部チャンバ移動手段
１３排気管
１４排気管路
１６排気ポンプ
１８整流板
１９整流口
２１排気量調整ダンパー（排気量調整手段）
２２給気管
２３不活性ガス供給部（供給手段）
２４昇降装置
２５給気口
２６排気口

Claims

処理液が塗布された被処理基板に対し前記処理液の減圧乾燥処理を行い、塗布膜を形成する減圧乾燥処理であって、
被処理基板を収容し、処理空間を形成するチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、前期被処理基板を保持する保持部と、
前記保持部を昇降移動させる昇降手段と、
前記チャンバ内に形成された給気口と、
前記給気口から不活性ガスをチャンバ内の処理空間に供給する供給手段と、
前記保持部の上方に設けられた整流手段と、
前記チャンバ上方に形成された複数の排気口と、
前記整流板を経て前記複数の排気口からチャンバ内の雰囲気を排気する排気手段と、前記排気口と前記排気手段との間に排気量を調整する排気量調整手段と、
を備えることを特徴とする減圧乾燥装置。
前記整流手段は被処理基板の上方に配置され、前記排気手段の排気動作により、前記被処理基板上面から上方に向かって一方向に流れる流路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の減圧乾燥装置。