JP5344690B2 - 減圧乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に塗布された塗布液を減圧乾燥させることにより、基板上に塗布膜を形成する減圧乾燥装置に関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。この塗布基板は、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成され、その後、減圧乾燥装置により塗布膜を乾燥させることにより生産される。

この減圧乾燥装置は、例えば、下記特許文献１に示されるように、上部チャンバと下部チャンバとで形成される収容部に基板を収容した状態で、収容部の大気を排気ポートから排気することによって収容部を減圧させて基板上の塗布膜を乾燥させるようになっている。
このとき、基板を載置するプレートが整流板として機能することにより、基板上の塗布膜に乾燥ムラが形成されるのを抑制できるようになっている。すなわち、真空ポンプ等を作動させて排気ポートに吸引力を作用させると、基板近傍の大気は整流板の外周縁側を通って排気ポートに流れ込む。そして、整流板の外周縁側を通った大気を短時間で効率的に回収できるように、排気ポートは基板が載置される領域の外周縁内側付近に沿って複数配列されて設けられている。これにより、基板近傍の大気がほぼ均等に排気され、塗布膜に乾燥ムラが形成されるのを防止できるようになっている。

特開２００５−３２９３０３号公報

しかし、上記特許文献１に記載された減圧乾燥装置であっても乾燥ムラを抑えきれない場合があった。すなわち、排気ポートが基板が載置される領域の外周縁内側付近に沿って設けられているため、排気ポートが配置された近傍では他の場所に比べて吸引力が強くなる。そのため、整流板を設けた場合であっても、排気ポートの近傍では強い大気の流れが発生し、基板上の塗布膜には、大気の流れに沿った筋状のムラが発生する。そして、そのまま乾燥されることにより塗布膜に乾燥ムラが発生してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、塗布膜に乾燥ムラが形成されるのを抑えることができる減圧乾燥装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の減圧乾燥装置は、基板を収容する収容部と、前記収容部の所定の位置に基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の中心位置と対向する位置に設けられ、前記収容部の大気を排気させる排気口と、前記収容部に開口する開口部が、前記基板保持部に保持された基板の外周縁に沿って環状に連通して形成される環状吸引口と、を備え、前記排気口と環状吸引口とが連通して接続されていることにより、前記排気口に吸引力が発生すると収容部の大気が前記開口部を通じて排気口から排気され、前記環状吸引口は、前記基板保持部に形成されており、前記基板保持部に保持された基板の外周縁全周に亘って、その外周縁から等距離となる位置に形成され、前記開口部は、前記収容部と環状吸引口とに連通する貫通口であって、この貫通口が前記基板保持部に保持された基板の外周縁に沿って形成され、前記排気口と環状吸引口とを連通して接続する連通口を有しており、この連通口が接続される環状吸引口部分における貫通口が、他の部分における貫通口に比べて小さく形成されていることを特徴としている。

上記減圧乾燥装置によれば、排気口に吸引力が発生すると、収容部の大気が一様に環状吸引口の開口部を通じて吸引される。すなわち、環状吸引口と排気口とが連通し、排気口が基板の中心位置と対向する位置に配置されているため、排気口に吸引力が作用すると、環状吸引口全周に亘って基板の中心位置に位置する排気口に向かう吸引力が作用し、環状吸引口内全周に亘ってほぼ一様に吸引力が発生する。そして、この環状吸引口は基板の外周縁に沿って開口部を有しているため、この開口部全体に、ほぼ均一な吸引力を発生させることができる。これにより、収容部の大気は、基板の中央部分から外周縁側に位置する開口部に向かって一様に吸引され、環状吸引口を通じて排気口から排気される。したがって、収容部の大気が一様に吸引されるため、従来のように、基板の外周縁内側付近に沿って排気口が複数設けられていることにより、排気ポートが配置された近傍と他の場所とで吸引力の強弱が生じる場合に比べて、乾燥ムラを抑えることができる。
そして、環状吸引口は、保持された基板の外周縁から等距離位置となる基板保持部に形成されているため、基板の中央部分から外周縁側に位置する環状吸引口に向かって一様に均一な吸引力が発生する。したがって、従来の整流板を設ける必要がないため、収容部の容積を小さくすることができる。これにより、収容部の増大に伴って塗布膜内に発生する気泡を抑えることができ、乾燥ムラの発生を抑えることができる。
さらに、環状吸引口に生じる吸引力が周方向において一様でない場合であっても、貫通口の配置等を適宜調節することによって、収容部の大気をほぼ均一に吸引することができる。
そして、連通口が接続される排気口部分では、排気口からの吸引力が他の部分に比べて大きくなる。したがって、この当該部分における貫通口を他の部分よりも小さく形成することにより、当該部分の吸引力を他の部分よりも小さくすることができ、開口部全体としての吸引力をほぼ均一にすることができる。

なお、前記貫通口は、前記連通口と環状吸引口とが連通して接続される部分から離れるに従って、次第に小さくなるように形成されている構成にして、適宜、開口部全体の吸引力が均一となるように調節してもよい。

本発明の減圧乾燥装置によれば、塗布膜に乾燥ムラが形成されるのを抑えることができる。

本発明の一実施形態における減圧乾燥装置のチャンバ蓋部とチャンバ本体が離間した状態を示す斜視図である。 上記減圧乾燥装置のチャンバ本体の上面図である。 上記チャンバ本体の基部を示す上面図である。 上記チャンバ本体に基板が載置された状態を示す一部断面図である。 減圧乾燥装置内に基板が収容された状態を示す図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１〜図５は、本発明の一実施形態における減圧乾燥装置を概略的に示す図であり、図１は、減圧乾燥装置のチャンバ蓋部１０とチャンバ本体２０が離間した状態を示す斜視図であり、図２はチャンバ本体の上面図、図３はチャンバ本体の基部２１を示す図であり、図４はチャンバ本体２０に基板１が載置された状態を示す一部断面図であり、図５は減圧乾燥装置内に基板が収容された状態を示す図である。

図１〜図５に示すように、減圧乾燥装置は、基板１上に形成されたレジスト液などの塗布膜を乾燥させるものであり、チャンバ本体２０（基板保持部２０）とチャンバ蓋部１０とを備えている。このチャンバ本体２０と後述するチャンバ蓋部１０とによって、図５に示すように、基板１を収容する基板収容部３０が形成される。そして、この基板収容部３０を減圧環境に維持することによって基板収容部３０に収容された基板１を乾燥できるようになっている。

なお、以下の説明では、図１における紙面上側を減圧乾燥装置の上方、図１における紙面下側を減圧乾燥装置の下方として説明を進めることとする。

チャンバ本体２０は、塗布膜が形成された基板１を保持するものである。このチャンバ本体２０は、基部２１とこの基部２１の上面に取付けられるプレート部２２とを有している。このプレート部２２には、複数のピン孔２２ａが形成されており、このピン孔２２ａからリフトピン２３が突出するようになっている。そして、この突出した複数のリフトピン２３の先端部分により基板１が保持されるようになっている。

具体的には、基部２１には、ピン孔２２ａに対応する位置にピン収容孔２１ａが形成されており、このピン収容孔２１ａにリフトピン２３が埋設されている。このリフトピン２３は、基部２１の下側に設けられた駆動装置（不図示）と接続されており、この駆動装置を駆動させることにより、リフトピン２３が昇降動作するとともに、任意の位置で停止できるようになっている。本実施形態では、リフトピン２３が基部２１内に収容される収容位置と、プレート部２２から突出し基板１の受渡しを行う基板受渡位置と、乾燥工程を行う乾燥位置とに停止できるように設定されている。そして、リフトピン２３が基板受渡位置に位置した状態で基板１がリフトピン２３の先端部分に載置されると、図示しない位置決め機構により、基板１が予め設定された位置に位置決めされた後、リフトピンを下降させて基板１が乾燥位置に位置した状態で保持されるようになっている。なお、このピン収容孔２１ａにはシールが設けられており、リフトピン２３が突出した状態であってもピン収容孔２１ａから基板収容部３０の大気の漏れを防止できるようになっている。

また、チャンバ本体２０は、排気口２４を有しており、この排気口２４から基板収容部３０の大気を排気することにより、基板収容部３０が減圧されるようになっている。この排気口２４には、図示しない真空ポンプと配管を通じて接続されており、真空ポンプを作動させることにより、排気口２４に吸引力が作用し、基板収容部３０の大気が吸引される。これにより、基板収容部３０が大気圧よりも小さい圧力に減圧されるようになっている。本実施形態における排気口２４は、基部２１の中央部分であって、リフトピン２３により乾燥位置に保持された基板１の中心位置に対向する位置に１つのみ設けられている。したがって、基板収容部３０の大気は、基板１の中心位置に対向する位置に向かう気流が発生し、排気口２４を通じて排気される。なお、本実施形態では、１つの孔で構成される排気口２４が基板１の中心位置に対向する位置に１つのみ設けられているが、複数の孔から構成される排気口２４であってもよい。この場合であっても、複数の孔から構成される排気口２４の排気領域の中心位置が、保持された基板１の中心位置と対向する位置に設けてあれば、環状吸引口２５の全周に亘って均一な吸引力を発生させることができる。

また、チャンバ本体２０には、環状吸引口２５と、この環状吸引口２５と排気口２４とを連通して接続する連通口２６を有している。具体的には、環状吸引口２５と連通口２６とは、基部２１に形成された溝と、これらの溝を覆うプレート部２２とによって形成されている（図４，図５参照）。そして、環状吸引口２５には、基板収容部３０に開口する開口部２５ａが形成されている。したがって、排気口２４に吸引力を発生させると、基板収容部３０の大気が開口部２５ａから環状吸引口２５及び連通口２６を通じて排気口２４から排気されるようになっている。

環状吸引口２５は、リフトピン２３に保持された基板１の外周縁に沿って形成されている。具体的には、環状吸引口２５は、略四角形の断面形状（図５参照）を有しており、保持された基板１の外周縁に沿って環状に形成されている。すなわち、略四角形の断面形状の環状吸引口２５が保持された基板１の外周縁に沿って連続的に、保持された基板１を囲うように形成されている。そして、環状吸引口２５は、保持された基板１の外周縁全周に亘って等距離に形成されており、本実施形態では、図３に示すように、保持された基板１から距離αの位置に形成されている。したがって、排気口２４に吸引力が発生すると、環状吸引口２５の全周に亘って吸引力が一様に発生し、基板１全体に対してほぼ一様に吸引力が作用するようになっている。なお、図２、図３における２点鎖線は、保持された基板１の位置を仮想的に示すものである。

また、環状吸引口２５は、開口部２５ａにより基板収容部３０に連通されている。本実施形態では、プレート部２２には複数の貫通口２２ｂが形成されており、この貫通口２２ｂを通じて環状吸引口２５と基板収容部３０が連通されている。すなわち、この貫通口２２ｂにより開口部２５ａが形成されている。

この貫通口２２ｂは、リフトピン２３に保持された基板１の外周縁に沿って連続的に形成されており、保持された基板１を囲うように形成されている。そして、貫通口２２ｂは、保持された基板１の外周縁全周に亘って等距離βに形成されている。これにより、排気口２４に吸引力を発生させると、環状吸引口２５の全周に亘って発生した吸引力が貫通口２２ｂ全体に亘ってほぼ均一に発生するとともに、基板１の中央部分から貫通口２２ｂ（開口部２５ａ）に向かって流れる気流を一様に発生させることができる。

また、環状吸引口２５と連通口２６とが交差する部分に形成される貫通口２２ｂは、当該交差する部分から離れた位置に形成される貫通口２２ｂに比べて小さく形成されている。本実施形態では、交差する部分から離れるにしたがって、順次小さくなるように形成されている。これにより、環状吸引口２５に発生した吸引力により貫通口２２ｂを通じて均一に吸引されるようになっている。すなわち、排気口２４で発生した吸引力は、連通口２６を通じて環状吸引口２５全体に発生するが、環状吸引口２５において連通口２６に近い部分、すなわち環状吸引口２５と連通口２６との交差部分では、若干吸引力が強く発生する。そのため、この環状吸引口２５と連通口２６との交差部分では貫通口２２ｂを小さく形成して大気の吸引量を少なくし、当該交差部分以外でより大きい貫通口２２ｂを形成することにより大気の吸引量をより多くすることにより、環状吸引口２５で発生した吸引力を貫通口２２ｂの形成によって均一化することができる。したがって、基板収容部３０の大気が開口部２５ａ全体に亘って均一に吸引力が発生し、基板収容部３０には、基板１の中央部分から貫通口２２ｂ（開口部２５ａ）に向かって流れる気流を一様に発生させることができる。この一様な気流の生成により、基板１に形成された塗布膜の乾燥ムラを抑えることができる。

また、チャンバ本体２０には、図示しないガス供給口が設けられており、このガス供給口からＮ２ガスを供給することにより、基板収容部３０内の減圧状態を大気圧に戻すことができるようになっている。
また、図４、図５に示すように、チャンバ蓋部１０は、昇降動作可能に形成されており、チャンバ本体２０に対して接離可能になっている。そして、このチャンバ蓋部１０がチャンバ本体２０に近接して当接することにより、チャンバ蓋部１０とチャンバ本体２０とで基板を収容する基板収容部３０が形成されるようになっている。

このチャンバ蓋部１０は、チャンバ本体２０に保持された基板１を覆う形状を有しており、チャンバ本体２０と対面する平板状の平板部１１と、この平板部１１の外周縁からチャンバ本体２０側に突出し、保持された基板１を囲む形状を有する側壁部１２とを有している。

平板部１１の基板収容部３０側は、平滑な平坦状に形成されており、基板収容部３０の気流（大気の流れ）が妨げられないように形成されている。また、基板収容部３０側の裏面側には、リブ（不図示）が取付けられており、基板収容部３０が減圧された場合に平板部１１が変形するのを防止できるようになっている。これにより、基板収容部３０が減圧された場合であっても、平板部１１の基板収容部３０側が平坦度を維持することができ、基板収容部３０の気流の乱れを抑えて乾燥ムラの発生を抑えることができるようになっている。

また、側壁部１２の基板収容部３０側は、平板部１１と同様に平滑な平坦状に形成されており、基板収容部３０の大気の流れが妨げられないように形成されている。また、側壁部１２には、チャンバ本体２０の基部２１と当接する面にシール部材が設けられている。このシール部材は、保持された基板１を囲むように環状に形成されている。これにより、チャンバ蓋部１０を下降させると、シール部材がチャンバ本体２０の基部２１に当接し、基板収容部３０が密封されるようになっている。

次に減圧乾燥装置の動作について説明する。

まず、基板１の供給が行われる。具体的には、チャンバ蓋部１０を上昇させた状態で、図示しないロボットハンドなどにより、塗布液が塗布された基板１が基板受渡位置で停止しているリフトピン２３の先端部分に載置される。そして、基板１の位置決め動作が行われた後、駆動装置を作動させてリフトピン２３を駆動させることにより、基板１を乾燥位置に位置させる。

次に、基板１を乾燥させる。すなわち、チャンバ蓋部１０を下降させて基板収容部３０を密閉した後、真空ポンプを作動させて基板収容部３０内を減圧させることにより、基板１上の塗布液を乾燥させる。具体的には、真空ポンプを作動させて排気口２４に吸引力が発生すると、この吸引力が連通口２６を通じて環状吸引口２５に発生する。すなわち、保持された基板１の外周縁に沿って形成される環状吸引口２５全周に発生する。このとき、環状吸引口２５において、連通口２６と交差する部分では、それ以外の部分よりも僅かに吸引力が大きくなっているが、環状吸引口２５全周として吸引力はほぼ一様に発生している。そして、この吸引力が貫通口２２ｂ（開口部２５ａ）を通じて基板収容部３０に作用するが、貫通口２２ｂが、環状吸引口２５と連通口２６が交差する部分から離れるにしたがって大きく形成されているため、開口部２５ａ全体に亘って、ほぼ均一の吸引力が発生する。したがって、保持された基板１には、中央部分から外周縁側に位置する環状吸引口２５に向かって一様な気流が発生する。

次に、基板収容部３０を所定時間減圧乾燥状態に維持することにより、塗布液を乾燥させた後、塗布基板１の取出しを行う。具体的には、ガス供給口からＮ２ガスを基板収容部３０に供給することにより基板収容部３０内を大気圧に戻す。そして、チャンバ蓋部１０を上昇させて塗布基板１の取出しを行うことにより、一連の減圧乾燥装置の動作が終了する。

以上説明した通りの減圧乾燥装置によれば、排気口２４が基板１の中心位置と対向する位置にのみ配置されているため、排気口２４に吸引力が作用すると、環状吸引口２５には、環状吸引口２５内全周に亘ってほぼ均一な吸引力が発生する。そして、この環状吸引口２５は基板１の外周縁に沿って貫通口２２ｂ（開口部２５ａ）を有しているため、開口部２５ａ全体に、ほぼ均一な吸引力を発生させることができる。これにより、基板収容部３０の大気は、基板１の中央部分から外周縁側に位置する開口部２５ａに向かって一様に吸引され、環状吸引口２５を通じて排気口２４から排気される。したがって、基板収容部３０の大気が一様に吸引されるため、従来のように、基板の外周縁内側付近に沿って排気口が複数設けられていることにより、排気ポートが配置された近傍と他の場所とで吸引力の強弱が生じる場合に比べて、乾燥ムラを抑えることができる。また、上記減圧乾燥装置では、環状吸引口２５が、チャンバ本体２１（基板保持部）に形成されており、この環状吸引口２５の開口部２５ａにより均一な吸引力が発生するため、従来のように整流板を設ける必要がない。これにより、基板収容部３０の容積を小さくすることができるため、基板収容部３０の増大に伴って塗布膜内に発生する気泡を抑えることができるとともに、装置全体をコンパクトにすることができる。

また、上記実施形態では、開口部２５ａとしての貫通口２２ｂが、環状吸引口２５と連通口２６とが交差する部分から離れるにしたがって大きくなる例について説明したが、当該交差する部分から離れるにしたがって、段階的に大きくなるものであってもよい。すなわち、所定の大きさの貫通口２２ｂを複数個形成した一群の貫通口２２ｂを形成し、この一群の貫通口２２ｂの大きさが、当該交差する部分から離れるにしたがって、一群ごとに大きく形成されているものであってもよい。すなわち、環状吸引口２５における吸引力の強弱を貫通口２６の大きさで調節し、開口部２５ａ全体として均一な吸引力を発生させる構成であればよい。なお、環状吸引口２５における吸引力が一定であれば、全て均一な大きさの貫通口２２ｂであってもよい。

また、上記実施形態では、開口部２５ａがプレート部材２２に形成した貫通口２２ｂである例について説明したが、環状吸引口２５の開口部分をプレート部材２２で覆わず、環状吸引口２５の開口部分を開口部２５ａとしたものであってもよい。この構成であっても、環状吸引口２５が基板１を囲むように環状に形成されているため、基板収容部３０の大気は、基板１の中央部分から開口部２５ａに向かって一様に吸引される。

また、上記実施形態では、連通口２６が中央位置の排気口２４から４方向に延びる例について説明したが、４方向に限定する必要はない。すなわち、環状吸引口２５が環状に連通して形成されているため、連通口２６の数に限らず、環状吸引口２５全周に一様の吸引力を作用させることができる。なお、仮に連通口２６を設ける数により、環状吸引口２５に吸引力の僅かな強弱が生じた場合には、貫通口２２ｂの設け方によって開口部２５ａから発生する吸引力をほぼ均一にすることができる。

１０ チャンバ蓋部
２０ チャンバ本体
２１ 基部
２２ プレート部材
２２ｂ 貫通口
２４ 排気口
２５ 環状吸引口
２５ａ 開口部
２６ 連通口
３０ 基板収容部

Claims (2)

1. 基板を収容する収容部と、
   前記収容部の所定の位置に基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された基板の中心位置と対向する位置に設けられ、前記収容部の大気を排気させる排気口と、
   前記基板保持部に保持された基板の外周縁に沿って開口する開口部を有し、前記基板の外周縁に沿って環状に連通して形成される環状吸引口と、
   を備え、
   前記排気口と環状吸引口とが連通して接続されていることにより、前記排気口に吸引力が発生すると収容部の大気が前記環状吸引口を通じて排気口から排気され、
   前記環状吸引口は、前記基板保持部に形成されており、前記基板保持部に保持された基板の外周縁全周に亘って、その外周縁から等距離となる位置に形成され、
   前記開口部は、前記収容部と環状吸引口とに連通する貫通口であって、この貫通口が前記基板保持部に保持された基板の外周縁に沿って形成され、
   前記排気口と環状吸引口とを連通して接続する連通口を有しており、この連通口が接続される環状吸引口部分における貫通口が、他の部分における貫通口に比べて小さく形成されていることを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 前記貫通口は、前記連通口と環状吸引口とが連通して接続される部分から離れるにしたがって、次第に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の減圧乾燥装置。

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