KR102474469B1

KR102474469B1 - 감압 건조 장치

Info

Publication number: KR102474469B1
Application number: KR1020180056369A
Authority: KR
Inventors: 아키노리 시마무라; 데루유키 하야시
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2022-12-05
Also published as: KR20180131400A; TW201907132A; JP2018204810A; CN108987310A; JP6886866B2; TWI766997B

Abstract

본 발명은 기판의 감압 건조가 완료되기까지의 시간이 짧은 감압 건조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
감압 건조 장치(1)는, 기판(W)의 표면에 도포된 유기 재료막 중의 용매를 감압 상태에서 건조시키는 것이며, 기판을 수용하는 챔버(10)와, 챔버(10) 내의 공간과 챔버(10) 내를 배기하는 배기 장치(P)를 접속하는 복수의 배기관(30)을 구비하고, 복수의 배기관(30)은 각각, 상기 배기관(30)을 개폐 가능하게 막는 APC 밸브(31)를 가지며, 복수의 배기관(30)은, 기판(W)으로부터 기화된 용액 중의 용매를 포집하는 용매 포집부(32)가 APC 밸브(31)의 하류에 설치된 용매 포집부 있음 배기관(30)과, 용매 포집부(32)가 설치되어 있지 않은 용매 포집부 없음 배기관(30)을 포함한다.

Description

감압 건조 장치{DECOMPRESSION DRYING APPARATUS}

본 발명은 기판의 표면에 도포된 유기 재료막 중의 용매를 감압 상태에서 건조시키는 감압 건조 장치에 관한 것이다.

종래, 유기 EL(Electroluminescence)의 발광을 이용한 발광 다이오드인 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)가 알려져 있다. 이러한 유기 발광 다이오드를 이용한 유기 EL 디스플레이는, 박형 경량이고 또한 저소비 전력인 데다가, 응답 속도나 시야각, 콘트라스트비의 면에서 우수하다고 하는 이점을 갖고 있기 때문에, 차세대의 플랫 패널 디스플레이(FPD)로서 최근 주목받고 있다.

유기 발광 다이오드는, 기판 상의 양극과 음극 사이에 유기 EL층을 사이에 둔 구조를 갖고 있다. 유기 EL층은, 예컨대 양극측으로부터 순서대로, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층이 적층되어 형성된다. 이들 유기 EL층의 각 층(특히 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층)을 형성할 때에는, 예컨대 잉크젯 방식으로 유기 재료의 액적을 기판 상에 토출한다고 하는 방법이 이용된다.

잉크젯 방식으로 기판 상에 토출된 유기 재료 중에는, 다량의 용매가 포함되어 있다. 그 때문에, 용매를 제거하는 것을 목적으로 하여, 상기 용매를 감압 상태에서 건조하는 감압 건조 처리가 행해지고 있다.

감압 건조 처리를 행하기 위한 감압 건조 장치는, 감압 건조 대상인 기판을 수용하는, 진공화 가능한 처리 용기와, 일단부가 처리 용기에 접속되고 타단부가 배기 장치에 접속되는 배기관을 구비하고, 처리 용기 내가 배기 장치에 의해 배기된다(특허문헌 1, 2 참조).

특허문헌 1의 감압 건조 장치는, 기판을 빠르게 건조시키는 것 등을 목적으로 하여, 기판 상의 유기 재료막으로부터 휘발하는 용매를 포집하는 용매 포집부가 배기관에 설치되어 있고, 기판의 감압 건조가 종료되면, 용매 포집부와 처리 용기 사이에 설치된 밸브가 폐쇄되어, 처리 용기 내가 대기압으로 복귀되고, 기판이 처리 용기 내로부터 반출된다.

또한, 특허문헌 2의 감압 건조 장치는, 처리 용기 내의 용매를 단시간에 효율적으로 제거하기 위해서, 상기 용매 포집부가 처리 용기 내에 설치되고, 자외선 조사부가 처리 용기에 대해 설치되어 있다. 이 감압 건조 장치는, 자외선 조사부로부터 용매 포집부에 자외선을 조사하여, 상기 용매 포집부에 포집된 용매 중에 포함되는 유기 화합물을 휘산(揮散)하기 쉽도록 분해하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-85814호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2014-238194호 공보

그러나, 기판의 감압 건조가 완료되기까지의 시간, 다시 말하면, 처리 용기 내의 압력이 미리 정해진 값 이하가 되어 처리 용기 내를 대기압으로 복귀시켜도 문제가 없어지기까지의 시간(택트 타임)을, 특허문헌 1 및 2의 감압 건조 장치보다 짧게 하는 것이 요구되는 경우가 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 감압 건조가 완료되기까지의 시간이 짧은 감압 건조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기판의 표면에 도포된 유기 재료막 중의 용매를 감압 상태에서 건조시키는 감압 건조 장치로서, 상기 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 공간과 상기 챔버 내를 배기하는 배기 장치를 접속하는 복수의 배기로를 구비하고, 상기 복수의 배기로는 각각, 상기 배기로를 개폐 가능하게 막는 막음 부재를 가지며, 상기 복수의 배기로는, 상기 기판으로부터 기화된 용액 중의 용매를 포집하는 용매 포집부가 상기 막음 부재의 하류에 설치된 용매 포집부 있음 배기로와, 상기 용매 포집부가 설치되어 있지 않은 용매 포집부 없음 배기로를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 용매 포집부 있음 배기로의 상기 챔버측의 단부는, 상기 용매 포집부 없음 배기로의 상기 챔버측의 단부에 비해, 상기 챔버에 수용된 상기 기판의 모서리부로부터 먼 것이 바람직하다.

상기 용매 포집부를 냉각 및/또는 가열하는 온도 가변 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 용매 포집부와 상기 막음 부재 사이에, 상기 용매 포집부에 포집된 용매의 기화를 촉진하는 가스를 공급하는 가스 공급부를 구비하는 것이 바람직하다.

다른 관점에 따른 본 발명에 의하면, 기판의 표면에 도포된 유기 재료막 중의 용매를 감압 상태에서 건조시키는 감압 건조 장치를 이용한 감압 건조 방법으로서, 상기 감압 건조 장치가, 상기 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 공간과 상기 챔버 내를 배기하는 배기 장치를 접속하는 복수의 배기로를 구비하고, 상기 복수의 배기로가 각각, 상기 배기로를 개폐 가능하게 막는 막음 부재를 가지며, 상기 복수의 배기로가, 상기 기판으로부터 기화된 용액 중의 용매를 포집하는 용매 포집부가 상기 막음 부재의 하류에 설치된 용매 포집부 있음 배기로와, 상기 용매 포집부가 설치되어 있지 않은 용매 포집부 없음 배기로를 포함하고, 상기 감압 건조 방법은, 상기 복수의 배기로 중 적어도 상기 용매 포집부 있음 배기로에 대해서는 상기 막음 부재를 개방 상태로 하는 기판 건조 단계와, 상기 기판 건조 단계 후, 상기 복수의 배기로 중 상기 용매 포집부 있음 배기로에 대해서는 상기 막음 부재를 폐쇄 상태로 하고, 상기 용매 포집부 없음 배기로에 대해서는 상기 막음 부재를 개방 상태로 하는 챔버 건조 단계를 포함한다.

상기 기판 건조 단계는, 상기 용매 포집부를 냉각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 챔버 건조 단계는, 상기 용매 포집부를 가열하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 챔버 건조 단계는, 상기 막음 부재와 상기 용매 포집부 사이에 설치된 가스 공급부로부터, 상기 용매 포집부에 포집된 용매의 기화를 촉진하는 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 용매 포집부 있음 배기로의 상기 챔버측의 단부는, 상기 용매 포집부 없음 배기로의 상기 챔버측의 단부에 비해, 상기 챔버에 수용된 상기 기판의 모서리부로부터 멀고, 상기 기판 건조 단계는, 상기 복수의 배기로 중 상기 용매 포집부 있음 배기로에 대해 상기 막음 부재를 개방 상태로 하고, 그 후, 상기 복수의 배기로 모두에 대해 상기 막음 부재를 개방 상태로 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 기판의 감압 건조가 완료되기까지의 시간 즉, 택트 타임을 짧게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 건조 장치의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 감압 건조 장치의 효과를 설명하는 도면이다.
도 3은 감압 건조 장치의 다른 예에 있어서의, 용매 포집부에 관한 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 다른 예의 막음 부재가 설치된 배기관 주변의 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 챔버의 바닥판의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6은 감압 건조 장치의 배기 라인의 다른 예를 도시한 측면도이다.
도 7은 감압 건조 장치의 배기 라인의 다른 예의 설명도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 건조 장치의 개략 구성을 도시한 도면이며, 도 1의 (A)는 감압 건조 장치의 구성의 개략을 도시한 모식 단면도, 도 1의 (B)는 감압 건조 장치 내의 구성의 개략을 도시한 모식 상면도이다. 한편, 도 1의 (B)에서는 후술하는 상부판 등의 도시는 생략되어 있다.

본 실시형태에 따른 감압 건조 장치는, 기판의 표면에 잉크젯 방식으로 도포된 유기 재료막 중의 용매를, 감압 상태에서 건조시키는 것이며, 본 장치의 처리 대상인 기판은 예컨대 유기 EL 디스플레이용의 유리 기판이다.

한편, 본 장치의 처리 대상인 기판에 도포되는 용액은, 용질과 용매로 이루어지고, 감압 건조 처리의 대상이 되는 성분은 주로 용매이다. 용매에 포함되는 유기 화합물로서는, 고비점의 것이 많으며, 예컨대, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 비점 220℃, 융점 8℃), 4-tert-부틸아니솔(4-tert-Butylanisole, 비점 222℃, 융점 18℃), Trans-아네톨(Trans-Anethole, 비점 235℃, 융점 20℃), 1,2-디메톡시벤젠(1,2-Dimethoxybenzene, 비점 206.7℃, 융점 22.5℃), 2-메톡시비페닐(2-Methoxybiphenyl, 비점 274℃, 융점 28℃), 페닐에테르(Phenyl Ether, 비점 258.3℃, 융점 28℃), 2-에톡시나프탈렌(2-Ethoxynaphthalene, 비점 282℃, 융점 35℃), 벤질페닐에테르(Benzyl Phenyl Ether, 비점 288℃, 융점 39℃), 2,6-디메톡시톨루엔(2,6-Dimethoxytoluene, 비점 222℃, 융점 39℃), 2-프로폭시나프탈렌(2-Propoxynaphthalene, 비점 305℃, 융점 40℃), 1,2,3-트리메톡시벤젠(1,2,3-Trimethoxybenzene, 비점 235℃, 융점 45℃), 시클로헥실벤젠(cyclohexylbenzene, 비점 237.5℃, 융점 5℃), 도데실벤젠(dodecylbenzene, 비점 288℃, 융점 -7℃), 1,2,3,4-테트라메틸벤젠(1,2,3,4-tetramethylbenzene, 비점 203℃, 융점 76℃) 등을 들 수 있다. 이들 고비점 유기 화합물은, 2종 이상이 조합되어 용액 중에 배합되어 있는 경우도 있다.

본 실시형태에 따른 감압 건조 장치는, 도 1의 (A) 및 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 챔버(10)와, 배치대(20)와, 복수의 배기관(30)을 구비하고, 배기 장치(P)에 접속되어 있다.

챔버(10)는, 기밀하게 구성되는 것이며, 스테인리스 등의 금속 재료로 형성된다. 챔버(10)는, 각통(角筒)형의 본체부(11)와, 본체부(11)의 상측에 부착되는 상부판(12)과, 본체부(11)의 하측에 부착되는 바닥판(13)을 갖는다.

본체부(11)에는, 기판(W)을 챔버(10) 내에 반입 및 반출하기 위한 도시하지 않은 반입 반출구가 형성되어 있다.

상부판(12)은, 본체부(11)의 상측의 개구를 막는 것이다.

바닥판(13)은, 본체부(11)의 하측의 개구를 막는 것이며, 바닥판(13)의 상측의 중앙에는 배치대(20)가 배치되어 있다. 또한, 바닥판(13)에는, 배치대(20)의 외주를 둘러싸도록 복수의 개구(13a, 13b)가 형성되어 있다. 본 예에서는, 개구(13a, 13b)는, 배치대(20)의 한 변을 따라 6개, 상기 한 변과 대향하는 변을 따라 6개, 합계 12개 형성되어 있다.

또한, 개구(13a) 각각에 대해 배기관(30)이 연통(連通)되어 있다.

배치대(20)는, 기판(W)이 배치되는 것이다. 배치대(20)에는, 기판(W)의 전달을 행하는 도시하지 않은 승강 핀이 설치되어 있고, 상기 승강 핀은 승강 기구에 의해 자유롭게 상하 이동할 수 있다.

복수의 배기관(30)은 각각, 챔버(10)와 배기 장치(P)를 접속하는 것이다. 배기관(30)과 바닥판(13)의 개구(13a, 13b)에 의해, 본 발명에 따른 「배기로」가 구성되어 있다. 한편, 배기로는 챔버(10) 내의 기판 수용 공간과 배기 장치(P)를 접속하는 것이다. 감압 건조 장치(1)에서는, 상기 「배기로」를 구성하는 배기관(30) 및 개구(13a, 13b)를 통해, 배기 장치(P)에 의해 챔버(10) 내가 감압된다.

한편, 배기 장치(P)는, 진공 펌프로 구성되고, 구체적으로는, 터보 분자 펌프와 드라이 펌프가 예컨대 상류측으로부터 이 순서로 직렬로 접속되어 구성된다. 이 배기 장치(P)는, 각 배기로에 대해, 구체적으로는, 각 배기관(30)에 대해 하나씩 배치되어 있다.

또한, 배기관(30)은 각각, 상기 배기관(30)을 개폐 가능하게 막는 막음 부재로서의 자동 압력 제어 밸브[APC(Adaptive Pressure Control) 밸브](31)를 갖는다. 다시 말하면, 배기관(30)의 개구(13a, 13b)와 배기 장치(P) 사이의 부분에는 APC 밸브(31)가 설치되어 있다. 감압 건조 장치(1)에서는, 배기 장치(P)를 작동시킨 상태에서, APC 밸브(31)의 개방도를 조절함으로써, 감압 배기 시의 챔버(10) 내의 진공도/압력을 제어하여, 기판(W)의 건조 속도를 제어할 수 있다.

한편, 감압 건조 장치(1)는, 챔버(10) 내의 압력을 측정하는 도시하지 않은 압력계를 갖는다. 상기 압력계에서의 계측 결과는 전기 신호로서 APC 밸브(31)나 후술하는 제어부(40)에 입력된다.

또한, 복수의 배기관(30) 중 일부만, 기판(W) 상에 잉크젯 방식에 의해 도포된 용액으로부터 기화된 용매를 포집하는 용매 포집부(32)를 APC 밸브(31)의 하류에 갖는다. 구체적으로는, 복수의 배기관(30) 중, 배치대(20) 상의 기판(W)의 모서리부에 가까운 개구(13a)에 대해 설치된 배기관(30)에는 용매 포집부(32)는 설치되지 않고, 상기 모서리부로부터 먼 개구(13b)에 대해 설치된 배기관(30)에는 용매 포집부(32)가 설치되어 있다.

즉, 복수의 배기로는, 용매 포집부(32)가 APC 밸브(31)의 하류에 설치된 용매 포집부 있음 배기로와, 용매 포집부(32)가 설치되어 있지 않은 용매 포집부 없음 배기로를 포함한다. 또한, 용매 포집부 있음 배기로의 챔버(10)측의 단부 즉 개구(13a)는, 용매 포집부 없음 배기로의 챔버(10)측의 단부 즉 개구(13b)에 비해, 챔버(10) 내에 수용되어 배치대(20) 상에 배치된 기판(W)의 모서리부로부터 멀어지고 있다.

용매 포집부(32)는, 챔버(10) 내로부터 배기된 기체를 통과시키면서 기체 중의 용매를 포집할 수 있도록, 개구가 격자형으로 균일하게 형성된 형상의 박판 즉, 망상판(網狀板)(도시하지 않음)을 갖는다. 상기 망상판은, 스테인리스나 알루미늄, 구리, 금과 같은 금속 재료로 형성되고, 예컨대, 강판을 냉간 절연(切延)함으로써 제조되는 익스팬드 메탈로 구성된다.

용매 포집부(32)가 갖는 망상판은 1장이어도 좋고, 복수 장을 적층해도 좋다. 또한, 망상판은, 그 외부 직경이 배기관(30)의 내부 직경과 대략 동일하게 되도록 형성된다.

이상의 각부를 갖는 감압 건조 장치(1)는, 또한 APC 밸브(31) 등을 제어하는 제어부(40)를 구비한다. 제어부(40)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 감압 건조 장치(1)에 있어서의 감압 건조 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 한편, 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이고, 그 기억 매체로부터 제어부(40)에 인스톨된 것이어도 좋다.

이 제어부(40)는, 배기 장치(P)의 제어도 행할 수 있다.

계속해서, 감압 건조 장치(1)를 이용한 감압 건조 처리에 대해 설명한다.

(기판 반입 단계)

감압 건조 장치(1)를 이용한 감압 건조 처리에서는, 먼저, 잉크젯 방식으로 처리액이 도포된 기판(W)을 배치대(20)에 배치한다.

(기판 건조 단계)

계속해서, 배기 장치(P)의 드라이 펌프를 작동시킨 상태에서, 복수의 배기관(30) 중 적어도 용매 포집부(32)가 설치된 배기관(30)[이하, 용매 포집부 있음 배기관(30)]에 대해, 본 예에서는, 모든 배기관(30)에 대해, APC 밸브(31)를 개방 상태로 하여, 챔버(10) 내의 감압 배기를 개시한다. 드라이 펌프에 의한 감압 배기는 챔버(10) 내의 압력이 예컨대 10 ㎩이 될 때까지 행한다.

그 후, 배기 장치(P)의 터보 분자 펌프를 작동시켜 더욱 감압 배기한다.

한층 더한 감압 배기에 의해, 챔버(10) 내의 압력이, 기판(W)의 온도에 있어서의 용매의 증기압 이하[기판(W)의 온도가 23℃인 경우, 0.2 ㎩ 이하]가 되면, 기판(W) 상의 용매(S)의 증발 속도가 커진다.

또한, 감압 배기 시, 챔버(10) 내의 기체가 단열 팽창되어 냉각되어 있고, 이와 같이 냉각된 챔버(10) 내의 기체에 의해, 용매 포집부(32)의 온도가 저하된다. 구체적으로는, 챔버(10) 내의 압력이 0.2 ㎩까지 감압된 시점에서, 용매 포집부(32)는 5℃∼12℃까지 냉각된다. 이 5℃∼12℃는, 0.2 ㎩에서의 용매의 노점(露點)인 23℃보다 작다.

또한, 용매 포집부(32)의 온도는, 기판(W) 상의 용매(S)의 증발이 완료되기까지의 동안, 각 시점에서의 챔버(10) 내의 압력에 있어서의 용매(S)의 노점 이하로 유지된다.

따라서, 기판(W)으로부터 기화된 용매는, 용매 포집부(32)에 의해 고효율로 포집되기 때문에, 챔버(10) 내의 기체상의 용매의 농도는 낮게 유지된다. 따라서, 기판(W) 상의 용매를 빠르게 제거할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 용매 포집부(32)의 온도가 상기 노점 이하로 유지되기 위한 방법으로서, 용매 포집부(32)의 망상판으로서 열용량이 작은 것을 이용하는 방법이 고려된다.

또한, 이 기판 건조 단계는, 기판(W)이 건조할 때까지, 예컨대, 챔버(10) 내의 압력이 제1 미리 정해진 값 이하가 될 때까지나, 배기 장치(P)의 터보 분자 펌프의 작동 개시로부터 제2 미리 정해진 시간 경과할 때까지 행해진다.

(챔버 건조 단계)

기판 건조 단계 후, 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해서는 APC 밸브(31)를 폐쇄 상태로 하고, 용매 포집부(32)가 설치되어 있지 않은 배기관(30)[이하, 용매 포집부 없음 배기관(30)]에 대해서는 APC 밸브(31)를 개방 상태로 유지한다.

이 챔버 건조 단계는, 예컨대, 챔버(10) 내의 용매가 미리 정해진 량 이하가 될 때까지, 즉, 챔버 내의 압력이 제2 미리 정해진 값 이하가 될 때까지나, 배기 장치(P)의 터보 분자 펌프의 작동 개시로부터 제2 미리 정해진 시간 경과할 때까지 행해진다. 한편, 제2 미리 정해진 값이나 제2 미리 정해진 시간은, 챔버(10) 내의 압력을 대기압으로 복귀시켰을 때에, 챔버(10) 내에 잔류하고 있었던 용매가 기판(W)에 재부착되는 일이 없는 값이나 시간이다.

(용매 포집부 건조 단계)

챔버 건조 단계 시, 용매 포집부 건조 단계도 병행하여 행해진다. 용매 포집부 건조 단계에서는, 배기관(30)의 측벽이나 터보 분자 펌프 등으로부터의 복사열을 이용하여 용매 포집부(32)를 가열하여 건조시킨다. 예컨대, 용매 포집부(32)의 온도는, 상기 복사열에 의해, 그 시점의 배기관(30) 내의 압력에 있어서의 용매의 노점 이상[배기관(30) 내의 압력이 0.05 ㎩인 경우, 18℃∼23℃ 이상]까지 상승한다. 따라서, 용매 포집부(32)로부터 용매를 빠르게 제거/탈리(脫離)하여, 용매 포집부(32)를 건조시킬 수 있다.

(기판 반출 단계)

챔버 건조 단계 및 용매 포집부 건조 단계의 종료 후, 모든 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 폐쇄 상태로 하고, 그 후, 챔버(10) 내의 압력을 대기압까지 복귀시키며, 기판(W)을 챔버(10)로부터 반출한다.

이 기판 반출 단계 후, 배기 장치(P)의 터보 분자 펌프를 정지하고, 기판 반입 단계로부터 순서대로 각 단계가 반복된다.

전술한 바와 같이, 감압 건조 장치(1)에서는, 복수의 배기관(30) 중의 일부만이, 용매 포집부(32)를 APC 밸브(31)의 하류에 갖는다. 그 때문에, 복수의 배기관(30) 중 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 개방 상태로 하는 기판 건조 단계와, 복수의 배기관(30) 중 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 폐쇄 상태로 하고 용매 포집부 없음 배기관(30)에 대해서는 APC 밸브(31)의 개방 상태를 유지하는 챔버 건조 단계를 순차 행할 수 있다. 따라서, 이하의 효과가 있다.

도 2는 감압 건조 장치(1)의 효과를 설명하는 도면이며, 횡축은 배기 개시로부터의 경과 시간, 구체적으로는, 챔버(10) 내의 압력이 대기압의 상태이며 APC 밸브(31)를 개방 상태로 하고 나서부터의 경과 시간을 나타내고, 종축은, 챔버(10) 내의 압력을 나타낸다.

(케이스 1)

감압 건조 장치(1)에 있어서, 복수의 배기관(30) 모두가 용매 포집부(32)를 갖지 않는 경우, 모든 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 개방 상태로 해도, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내의 압력이, 높은 상태(약 1 ㎩)로 유지된 후, 서서히 저하되어 가지만, 챔버(10) 내의 압력이 전술한 제2 미리 정해진 값(예컨대, 0.09 ㎩) 이하가 될 때까지 140초 이상 걸린다.

(케이스 2)

감압 건조 장치(1)에 있어서, 복수의 배기관(30) 모두가 용매 포집부(32)를 갖는 경우, 모든 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 개방 상태로 해도, 챔버(10) 내의 압력을, 0.2 ㎩ 정도까지는, 상기 케이스 1에 비해 빠르게 저하시킬 수 있다. 그러나, 200초 경과한 시점에서도, 챔버(10) 내의 압력을 전술한 제2 미리 정해진 값(0.09 ㎩) 이하로 할 수 없다.

그에 대해, 복수의 배기관(30) 중의 일부만이, 용매 포집부(32)를 APC 밸브(31)의 하류에 갖고, 용매 포집부 있음 배기관(30)을 포함하는 모든 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 개방 상태로 하는 기판 건조 단계를 약 80초간에 걸쳐 행하고, 그 후, 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 폐쇄 상태로 하고 용매 포집부 없음 배기관(30)에 대해서는 APC 밸브(31)의 개방 상태를 유지하는 챔버 건조 단계를 행했다고 하자. 이 경우, 케이스 1과 동일한 속도로, 챔버(10) 내의 압력을 0.2 ㎩까지 저하시킬 수 있고, 또한, 챔버(10) 내의 압력을 전술한 제2 미리 정해진 값 이하로 할 수 있을 뿐만이 아니라, 제2 미리 정해진 값 이하로 할 때까지 약 85초밖에 걸리지 않는다.

이와 같이 감압 건조 장치(1)를 이용한 감압 건조 단계에서는, 챔버(10) 내의 압력을 전술한 제2 미리 정해진 값 이하까지 신속하게 저하시킬 수 있다.

또한, 감압 건조 장치(1)에는 이하의 효과가 있다. 상면에서 보아 사각형 형상의 기판(W)을 감압 건조하는 경우, 기판(W)의 모서리부가 다른 부분에 비해 건조되기 쉽다. 그러나, 기판(W)의 건조 시간은, 동일 기판 내에서 균일해지는 것이 바람직하다. 또한, 기판에 있어서의, 용매 포집부(32)가 설치된 배기관(30)에 먼 부분에 비해 가까운 부분 쪽이 건조되기 쉽다. 그래서, 감압 건조 장치(1)에서는, 복수의 배기관(30) 중, 배치대(20) 상의 기판(W)의 모서리부로부터 먼 개구(13b)에 대해 설치된 배기관(30)에만 용매 포집부(32)가 설치되어 있다. 이에 의해, APC 밸브(31)의 개방도를 배기관(30)마다 상이하게 하지 않아도, 기판(W)의 건조 시간의 면내 균일성을 높일 수 있다.

도 3은 감압 건조 장치(1)의 다른 예에 있어서의, 용매 포집부(32)에 관한 구성을 도시한 도면이다.

전술한 예에서는, 용매 포집부(32)의 냉각이나 승온 즉 가열은, 감압 시에 단열 팽창하여 냉각된 챔버(10) 내의 기체나, 배기관(30) 등으로부터의 복사열에 의해 행하고 있었다.

이를 대신하여, 용매 포집부(32)를 냉각 및 가열하는 온도 가변 기구로서 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 냉매관(50)을 구비하는 구성으로 하고, 용매를 포집하는 망상판(32a)에 이들 냉매관(50)을 용접 등에 의해 고정하며, 냉각된 냉매와 가열된 냉매를 전환 가능하게 흘림으로써 용매 포집부(32) 즉 망상판(32a)을 냉각 및 가열하도록 해도 좋다. 이에 의해, 보다 신속하게 용매 포집부(32)를 적절히 냉각/가열할 수 있다.

한편, 이와 같이 감압 건조 장치(1)에, 온도 가변 기구를 설치하는 경우, 전술한 기판 건조 단계에서 용매 포집부(32)를 상기 온도 가변 기구에 의해 냉각하는 것이 바람직하다. 이에 의해 기판 건조 단계에 요하는 시간을 단축할 수 있기 때문이다.

또한, 온도 가변 기구를 설치하는 경우, 전술한 챔버 건조 단계와 병행하여 행해지는 용매 포집부 건조 단계에 있어서, 용매 포집부(32)를 상기 온도 가변 기구로 가열하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 용매 포집부 건조 단계에 요하는 시간을 단축할 수 있기 때문이다.

도 4는 막음 부재의 다른 예를 설명하기 위해서, 막음 부재가 설치된 배기관(30) 주변의 모습을 도시한 도면이며, 배기관(30)만 단면으로 도시하고 있다.

전술한 예에서는, 감압 건조 장치(1)가, 개방도를 조절 가능한 APC 밸브(31)를 「막음 부재」로서 갖고 있었으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 개방도의 조절은 할 수 없으나 배기관(30)을 개폐 가능하게 막는 셔터(60)를 「막음 부재」로서 갖고 있어도 좋다. 도 4의 예에서는 셔터(60)는 힌지식으로 배기관(30)에 대해 부착되어 있다. 상기 셔터(60)는 제어부(40)에 의해 제어된다.

또한, 셔터(60)를 갖는 구성에서는, 셔터(60)를 개방 상태로 하는 배기관(30)의 수를 조정함으로써, 챔버(10) 내의 감압 속도를 제어할 수 있다. 예컨대, 셔터(60)를 갖는 구성에 있어서, 기판 건조 단계의 전반 부분의 감압 속도를 낮게 하고 후반 부분에서 높게 할 필요가 있는 경우에는, 먼저, 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해서는 셔터(60)를 폐쇄 상태로 한 채로, 용매 포집부 없음 배기관(30)에 대해 셔터(60)를 개방 상태로 하고, 감압 속도를 낮게 할 필요가 없어지고 나서, 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해서도 셔터(60)를 개방 상태로 한다. 또한, 예컨대, 셔터(60)를 갖는 구성에 있어서, 기판 건조 단계의 전반 부분의 감압 속도를 높게 하고 후반 부분에서 낮게 할 필요가 있는 경우에는, 먼저, 모든 배기관(30)에 대해 셔터(60)를 개방 상태로 하고, 감압 속도를 낮게 할 필요가 생기고 나서, 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해서만 셔터(60)를 개방 상태로 유지한 채로, 용매 포집부 없음 배기관(30)에 대해서는 셔터(60)를 폐쇄 상태로 한다.

도 5는 챔버(10)의 바닥판(13)의 다른 예를 도시한 도면이다.

전술한 예에서는, 바닥판(13)은, 개구(13a, 13b)가, 배치대(20)의 한 변을 따라 복수 개, 상기 한 변과 대향하는 변을 따라 동수 개 형성되어 있었다. 그러나, 바닥판(13)은, 이 예에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이, 배치대(20)의 각 변을 따라 동수 개씩 형성되어 있어도 좋다.

또한, 이상의 예에서는, 바닥판(13)에 형성된 개구(13a, 13b)의 수는, 12개였으나, 복수 개이면 되고, 12개 미만이어도 12개보다 많아도 좋다.

또한, 개구(13a, 13b) 각각에 대해 배기관(30)이 연통되어 있다.

도 6은 감압 건조 장치(1)의 배기 라인의 다른 예를 도시한 측면도이며, 챔버(10)의 바닥판(13)과 배기 라인만을 도시하고 있다.

전술한 예에서는, 감압 건조 장치(1)의 배기 라인은, 배기관(30) 각각에 배기 장치(P)가 하나 접속된 구성이었다. 그러나, 감압 건조 장치(1)의 배기 라인은, 이 예에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 배기관(30)에서 하나의 배기 장치(P)를 공유하는 구성이어도 좋다.

이 경우에도, 복수의 배기관(30) 중 일부만, 용매 포집부(32)를 APC 밸브(31)의 하류에 설치하고, 전술과 마찬가지로, 기판 건조 단계와 챔버 건조 단계를 행함으로써, 복수의 배기관(30) 모두에 용매 포집부(32)를 설치하는 구성이나, 복수의 배기관(30)의 어디에도 용매 포집부(32)를 설치하지 않는 구성에 비해 신속하게, 챔버(10) 내의 용매가 소량의 상태를 달성하는 것, 즉 챔버(10) 내의 압력이 충분히 낮은 상태를 달성할 수 있다.

도 7은 감압 건조 장치(1)의 배기 라인의 다른 예를 설명하기 위해서, 배기관(30) 주변의 모습을 도시한 도면이다.

전술한 예에서는, 감압 건조 장치(1)의 배기 라인의 배기관(30)에 있어서, 막음 부재와 용매 포집부(32) 사이에는 아무것도 설치되어 있지 않았으나, 도 7에 도시된 바와 같이, 막음 부재[도면의 예에서는 APC 밸브(31)]와 용매 포집부(32) 사이에, 용매 포집부(32)에 포집된 용매의 기화를 촉진하는 가스를 배기관(30) 내에 공급하는 가스 공급부(70)를 설치해도 좋다.

이와 같이 가스 공급부(70)를 설치한 경우, 전술한 챔버 건조 단계 및 용매 포집부 건조 단계에 있어서, 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 폐쇄 상태로 할 때에, 이것과 연동시켜, 가스 공급부(70)에의 가스 공급 즉 용매 포집부(32)에의 가스 공급을 개시하는 것이 바람직하다. 이 가스 공급부(70)로부터 공급하는 가스는, 예컨대 불활성 가스이다. 상기 가스의 공급량이, 배기관(30) 내의 용매 포집부(32) 주변의 압력이 용매 포집부(32)에 포집된 용매의 증기압을 초과하지 않는 양이면, 효율적으로 용매 포집부(32)를 건조시킬 수 있다.

(그 외의 변형예)

이상의 예에서는, 기판 건조 단계에서의 챔버(10) 내의 감압 배기 시, 모든 배기관(30)에 대해 APC 밸브(31)를 개방 상태로 하고 있었다. 그러나, 기판 건조 단계에 있어서, 복수의 배기관(30) 중 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해서만 APC 밸브(31)를 개방 상태로 해도 좋다. 이 경우, 챔버(10) 내의 압력이 미리 정해진 값보다 작아지고 나서, 즉 기판(W)의 건조가 어느 정도 진행되고 나서, 모든 APC 밸브(31)를 개방 상태로 해도 좋다.

복수의 배기관(30) 중 용매 포집부 있음 배기관(30)에 대해서만 APC 밸브(31)를 개방 상태로 함으로써, 용제에 따라서는 기판(W)을 보다 균일하게 건조시킬 수 있다. 이 경우, 당초부터 모든 배기관(30)을 개방 상태로 하는 경우에 비해, 기판(W)의 건조에 요하는 시간은 길어지지만, 기판(W)의 건조가 어느 정도 진행되고 나서, 모든 APC 밸브(31)를 개방 상태로 함으로써, 기판(W)을 균일하게 건조하는 것과, 기판(W)의 건조를 단시간에 행하는 것을 양립시킬 수 있다.

이상의 예에서는, 용매 포집부 건조 단계의 종료 후, 기판의 반출 단계를 행하고 있었다. 그러나, 배기관(30) 각각에 하나의 배기 장치(P)가 설치된 구성이면, 용매 포집부 건조 단계에 요하는 시간이 챔버 건조 단계에 요하는 시간보다 긴 경우에는, 용매 포집부 건조 단계의 종료 전에, 기판의 반출 단계나 다음의 기판의 반입 단계를 행하도록 해도 좋다.

또한, 이상의 예에서는, APC 밸브(31) 등의 막음 부재는 배기관(30)에 설치되어 있었으나, 배기로에 대해 설치되어 있으면 되고, 예컨대, 개구(13a, 13b) 내에 설치되어 있어도 좋으며, 또한, 바닥판(13)의 상면에 개구(13a, 13b)를 막도록 설치되어 있어도 좋다.

마찬가지로, 용매 포집부(32)는, 상기 막음 부재의 하류이면, 배기관(30)이 아니라 개구(13b) 내에 설치되어 있어도 좋다.

본 발명은 잉크젯 방식으로 용액이 도포된 기판에 대해 감압 건조를 행하는 기술에 유용하다.

1: 감압 건조 장치 10: 처리 용기
11: 본체부 12: 상부판
13: 바닥판 13a, 13b: 개구
20: 배치대 30: 배기관
31: 밸브 32: 용매 포집부
32a: 망상판 40: 제어부
50: 냉매관 60: 셔터

Claims

기판의 표면에 도포된 유기 재료막 중의 용매를 감압 상태에서 건조시키는 감압 건조 장치로서,
상기 기판을 수용하는 챔버와,
상기 챔버 내의 공간과 상기 챔버 내를 배기하는 배기 장치를 접속하는 복수의 배기로를 구비하고,
상기 복수의 배기로는 각각, 상기 배기로를 개폐 가능하게 막는 막음 부재를 가지며,
상기 복수의 배기로는, 상기 기판으로부터 기화된 상기 유기 재료막 중의 용매를 포집하는 용매 포집부가 상기 막음 부재의 하류에 설치된 용매 포집부 있음 배기로와, 상기 용매 포집부가 설치되어 있지 않은 용매 포집부 없음 배기로를 포함하고,
상기 용매 포집부 있음 배기로의 상기 챔버측의 단부(端部)는, 상기 용매 포집부 없음 배기로의 상기 챔버측의 단부에 비해, 상기 챔버에 수용된 상기 기판의 모서리부로부터 먼 것을 특징으로 하는 감압 건조 장치.
기판의 표면에 도포된 유기 재료막 중의 용매를 감압 상태에서 건조시키는 감압 건조 장치를 이용한 감압 건조 방법으로서,
상기 감압 건조 장치가, 상기 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 공간과 상기 챔버 내를 배기하는 배기 장치를 접속하는 복수의 배기로를 구비하고, 상기 복수의 배기로가 각각, 상기 배기로를 개폐 가능하게 막는 막음 부재를 가지며, 상기 복수의 배기로가, 상기 기판으로부터 기화된 상기 유기 재료막 중의 용매를 포집하는 용매 포집부가 상기 막음 부재의 하류에 설치된 용매 포집부 있음 배기로와, 상기 용매 포집부가 설치되어 있지 않은 용매 포집부 없음 배기로를 포함하고,
상기 감압 건조 방법은,
상기 복수의 배기로 중 적어도 상기 용매 포집부 있음 배기로에 대해서는 상기 막음 부재를 개방 상태로 하는 기판 건조 단계와,
상기 기판 건조 단계 후, 상기 복수의 배기로 중 상기 용매 포집부 있음 배기로에 대해서는 상기 막음 부재를 폐쇄 상태로 하고, 상기 용매 포집부 없음 배기로에 대해서는 상기 막음 부재를 개방 상태로 하는 챔버 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조 방법.
제2항에 있어서, 상기 기판 건조 단계는, 상기 용매 포집부를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 챔버 건조 단계는, 상기 용매 포집부를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 챔버 건조 단계는, 상기 막음 부재와 상기 용매 포집부 사이에 설치된 가스 공급부로부터, 상기 용매 포집부에 포집된 용매의 기화를 촉진하는 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 용매 포집부 있음 배기로의 상기 챔버측의 단부는, 상기 용매 포집부 없음 배기로의 상기 챔버측의 단부에 비해, 상기 챔버에 수용된 상기 기판의 모서리부로부터 멀고,
상기 기판 건조 단계는, 상기 복수의 배기로 중 상기 용매 포집부 있음 배기로에 대해 상기 막음 부재를 개방 상태로 하고, 그 후, 상기 복수의 배기로 모두에 대해 상기 막음 부재를 개방 상태로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조 방법.
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