JP2006324559A - Substrate dryer and substrate drying method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板乾燥装置および基板乾燥方法に関する。 The present invention relates to a substrate drying apparatus and a substrate drying method.
例えば、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用マスク基板等の基板に塗布されたフォトレジスト等の薄膜を減圧乾燥する基板乾燥装置は、特許文献1に開示されている。この特許文献1に記載の基板乾燥装置においては、基板を搬入したチャンバー内を真空ポンプにより減圧することで、レジスト液の成分の中心である溶剤の蒸発を促進し、フォトレジストを迅速に乾燥させるようにしている。このような基板乾燥装置を使用してフォトレジストを乾燥させた場合には、風や熱等の外的要因の影響を防止して、フォトレジストをムラなく乾燥させることが可能となる。
基板の減圧乾燥時には、フォトレジスト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。近年、塗布性能を向上させるために低粘度のフォトレジストが使用されているが、このように低粘度で溶剤の量が多いフォトレジスト程、気化熱量が増加し、基板の温度は減圧乾燥中に数度乃至十数度も低下する。 When the substrate is dried under reduced pressure, the temperature of the substrate is lowered by the heat of vaporization generated when the solvent is evaporated from the photoresist. In recent years, low-viscosity photoresists have been used to improve coating performance, but the lower the viscosity and the greater the amount of solvent, the greater the heat of vaporization and the substrate temperature during drying under reduced pressure. It decreases by a few degrees to a few dozen degrees.
一方、減圧乾燥時に基板を支持する支持ピンは、熱容量の大きなチャンバー等に連結されていることから、その温度はほとんど変化しない。また、支持ピンの先端部は、基板に対して傷や静電気を付与しないように、ポリイミド系樹脂等の熱容量の大きな樹脂で構成されていることから、温度変化はほとんど生じない。 On the other hand, since the support pins that support the substrate during drying under reduced pressure are connected to a chamber having a large heat capacity, the temperature hardly changes. Further, the tip of the support pin is made of a resin having a large heat capacity such as a polyimide resin so as not to give scratches or static electricity to the substrate, so that the temperature hardly changes.
このため、基板における支持ピンと当接する領域とそれ以外の領域とで温度差が生じることになり、この温度差により乾燥状態が変化しムラが発生するいう問題が生ずる。近年の基板サイズの増大に伴い、支持ピンの本数も増加していることから、このような乾燥状態の変化により生ずるムラの発生が、大きな問題となっている。 For this reason, a temperature difference is generated between the region in contact with the support pins on the substrate and the other region, and this temperature difference causes a problem that the dry state changes and unevenness occurs. With the recent increase in substrate size, the number of support pins has also increased, so the occurrence of unevenness due to such changes in the dry state has become a major problem.
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、基板を均一に乾燥処理することにより、乾燥ムラの発生を防止することが可能な基板乾燥装置および基板乾燥方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate drying apparatus and a substrate drying method capable of preventing the occurrence of uneven drying by uniformly drying a substrate. And
請求項1に記載の発明は、基板の表面に形成された溶剤成分を含有する薄膜を減圧乾燥する基板乾燥装置において、基板の周囲を覆うチャンバーと、前記チャンバー内において基板をその下面から支持する支持ピンと、前記チャンバー内を排気する排気手段と、前記支持ピンに前記溶剤を供給する溶剤供給手段とを備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、前記溶剤供給手段は、前記支持ピンに溶剤を供給するための溶剤供給路と、前記溶剤供給路中に前記溶剤を流入させ得るための溶剤流入機構と、前記溶剤供給路中に不活性ガスを流入させる不活性ガス流入機構とを備える。 According to a second aspect of the present invention, the solvent supply means includes a solvent supply path for supplying a solvent to the support pin, a solvent inflow mechanism for allowing the solvent to flow into the solvent supply path, An inert gas inflow mechanism for allowing an inert gas to flow into the solvent supply path.
請求項3に記載の発明は、基板の表面に形成された溶剤成分を含有する薄膜を乾燥する基板乾燥装置において、基板をその下面から支持する支持ピンと、前記支持ピンに前記溶剤を供給する溶剤供給手段とを備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate drying apparatus for drying a thin film containing a solvent component formed on a surface of a substrate, a support pin for supporting the substrate from its lower surface, and a solvent for supplying the solvent to the support pin And a supply means.
請求項4に記載の発明は、基板の表面に形成された溶剤成分を含有する薄膜を減圧乾燥する基板乾燥方法において、チャンバー内に立設された支持ピンに前記溶剤を供給する溶剤供給工程と、前記支持ピン上に基板を載置する基板搬入工程と、前記チャンバー内を排気して前記薄膜を減圧乾燥する乾燥工程とを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate drying method in which a thin film containing a solvent component formed on a surface of a substrate is dried under reduced pressure, and a solvent supply step of supplying the solvent to a support pin standing in a chamber; And a substrate carrying-in step of placing the substrate on the support pins, and a drying step of evacuating the chamber and drying the thin film under reduced pressure.
請求項1乃至請求項4に記載の発明によれば、基板を均一に乾燥処理することにより、乾燥ムラの発生を防止することが可能となる。 According to the first to fourth aspects of the present invention, it is possible to prevent drying unevenness by uniformly drying the substrate.
特に、請求項2に記載の発明によれば、溶剤供給路中またはその付近に残留する溶剤を除去することが可能となる。 In particular, according to the invention described in claim 2, it is possible to remove the solvent remaining in or near the solvent supply path.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1および図2は、この発明の第1実施形態に係る基板乾燥装置の概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are schematic views of a substrate drying apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この基板乾燥装置は、蓋部11と、パッキング12と、基部13とから成るチャンバー10と、このチャンバー10における基部13に立設された複数の支持ピン15と、複数の昇降ピン21が立設された支持板22とを備える。基板Wは、チャンバー10内において、薄膜が形成されたその主面を上方に向けた水平姿勢で支持ピン15または昇降ピン21により支持される。
The substrate drying apparatus includes a chamber 10 including a lid portion 11, a packing 12, and a
チャンバー10における基部13には、排気口31が形成されている。この排気口31は、管路32により、真空ポンプ34と接続されている。そして、排気口31と真空ポンプ34の間には、開閉弁33が配設されている。なお、真空ポンプ34に変えて排気ファン等を使用してもよい。
An
また、支持板22は、支持棒24を介して昇降機構25と連結されている。昇降ピン21は支持板22とともに、昇降機構25の作用により、図示しない搬送アームとの間で基板Wを受け渡す基板Wの受け渡し位置と、乾燥位置との間を昇降可能となっている。
The
支持ピン15の側方には、この支持ピン15に溶剤を供給するための溶剤供給管41が配設されている。この溶剤供給管41は、支持ピン15に溶剤を供給するための溶剤供給手段の一部を構成する。なお、この溶剤とは、基板Wの表面に形成された薄膜に含有される溶剤成分を構成する溶剤である。
A
図3は、溶剤供給手段の概要図である。なお、この基板乾燥装置は、複数の支持ピン15を備えるが、図3においては単一の支持ピンのみを図示している。
FIG. 3 is a schematic diagram of the solvent supply means. This substrate drying apparatus includes a plurality of
この溶剤供給手段は、溶剤供給部42と、電磁開閉弁44と、溶剤供給路46と、上述した溶剤供給管41とを備える。溶剤供給部42に貯留された溶剤は、電磁開閉弁44が開放されることにより、溶剤供給路46を介して溶剤供給管41に流入し、この溶剤は、溶剤供給管41から支持ピン15の外周面に供給される。
The solvent supply means includes a
また、この溶剤供給手段は、窒素ガス供給部43と、電磁開閉弁45とを備える。電磁開閉弁45が開放された場合には、窒素ガスが溶剤供給路46を介して溶剤供給管41に流入し、溶剤供給路46および溶剤供給管41に残留する溶剤を吹き飛ばすことが可能となる。
The solvent supply means includes a nitrogen
次に、この基板乾燥装置により基板の主面に形成された薄膜を乾燥する乾燥動作について説明する。図4および図5は、上述した基板乾燥装置による乾燥動作を示すフローチャートである。 Next, a drying operation for drying the thin film formed on the main surface of the substrate by the substrate drying apparatus will be described. 4 and 5 are flowcharts showing a drying operation by the substrate drying apparatus described above.
基板Wの主面に形成された薄膜を乾燥する場合には、最初に、支持ピン15に溶剤を供給する(ステップS11)。 When drying the thin film formed on the main surface of the substrate W, first, a solvent is supplied to the support pins 15 (step S11).
すなわち、開閉弁44を開放して、溶剤供給部42に貯留された溶剤を溶剤供給路46を介して溶剤供給管41に流入させ、この溶剤を溶剤供給管41から支持ピン15の外周面に供給する。これにより、支持ピン15は、溶剤の気化熱により冷却される。溶剤の供給後には、電磁開閉弁45を開放して、窒素ガスを溶剤供給路46を介して溶剤供給管41に流入させ、溶剤供給路46および溶剤供給管41に残留する溶剤を吹き飛ばす。
That is, the on-off
なお、溶剤の供給は、後述するチャンバー10の開放工程(ステップS12)の後に行ってもよい。溶剤の供給は、基板Wを支持ピン15に受け渡す、数秒乃至十数秒前に実行すればよい。
The supply of the solvent may be performed after the chamber 10 opening step (step S12) described later. The supply of the solvent may be performed a few seconds to a few dozen seconds before the substrate W is transferred to the
この状態において、図1に示すように、チャンバー10における蓋部11を図示しない昇降機構により上昇させて、チャンバー10を開放する(ステップS12)。次に、基板Wを支持した図示しない搬送アームがチャンバー10内に進入する(ステップS13)。そして、昇降機構25の駆動により、昇降ピン21が支持板22とともに図1に示す基板Wの受け渡し位置まで上昇する(ステップS14)。これにより、搬送アームに支持されていた基板Wが、昇降ピン21により支持される。そして、搬送アームがチャンバー10内より退出する(ステップS15)。
In this state, as shown in FIG. 1, the lid portion 11 in the chamber 10 is raised by an elevator mechanism (not shown) to open the chamber 10 (step S12). Next, a transfer arm (not shown) that supports the substrate W enters the chamber 10 (step S13). And by the drive of the raising /
次に、昇降機構25の駆動により、昇降ピン21が支持板22とともに図2に示す位置まで下降する(ステップS16)。これにより、昇降ピン21にその下面を支持されていた基板Wが支持ピン15に移載される。そして、図2に示すように、チャンバー10における蓋部11を図示しない昇降機構により下降させて、チャンバー10を閉止する(ステップS17)。
Next, by the drive of the
この状態において、開閉弁33を開放するとともに(ステップS18)、真空ポンプ34の作用により少量の排気を行う(ステップS19)。
In this state, the on-off
一般に、減圧乾燥処理を開始した直後に突沸と呼ばれる現象が発生する場合がある。これは、基板表面に塗布されたフォトレジスト(薄膜)中の溶剤成分が急激に蒸発して突然沸騰することにより生ずる現象である。このような突沸が発生した場合には、脱泡と呼ばれるフォトレジストの表面に小さな泡が形成される現象が生じ、その基板の使用が不可能となる。 In general, a phenomenon called bumping may occur immediately after the vacuum drying process is started. This is a phenomenon that occurs when the solvent component in the photoresist (thin film) applied to the substrate surface suddenly evaporates and suddenly boils. When such bumping occurs, a phenomenon called small bubbles is formed on the surface of the photoresist called defoaming, and the substrate cannot be used.
そこで、上述のように、最初に、少量の排気量により減圧乾燥を行うことによって、基板Wの主面における中央から端縁に向かう緩やかな空気流により、突沸による脱泡を防止した状態で、適切な減圧乾燥を実行することが可能となる。なお、このときには、基板Wの表面とチャンバー10における蓋部11の下面との距離が小さくなるように設定してもよい。 Therefore, as described above, by performing vacuum drying with a small amount of exhaust gas at first, a gentle air flow from the center to the edge of the main surface of the substrate W prevents defoaming due to bumping, Appropriate vacuum drying can be performed. At this time, the distance between the surface of the substrate W and the lower surface of the lid portion 11 in the chamber 10 may be set to be small.
乾燥を開始して一定の時間が経過すれば(ステップS20)、真空ポンプ34の作用により大量の排気を行う(ステップS21)。このときには、基板Wの主面において、その中央から端縁に向かう比較的大きな空気流が発生する。このように大きな排気量により減圧乾燥を行った場合には、基板Wの主面全域にわたり、迅速に乾燥が行われる。このような大量排気を行っても、上述した最初の乾燥工程において薄膜はある程度乾燥していることから、突沸による脱泡が発生することはない。 If a certain time has elapsed since the start of drying (step S20), a large amount of exhaust is performed by the action of the vacuum pump 34 (step S21). At this time, a relatively large air flow is generated on the main surface of the substrate W from the center toward the edge. When vacuum drying is performed with such a large displacement, drying is performed quickly over the entire main surface of the substrate W. Even if such a large amount of exhaust is performed, since the thin film is dried to some extent in the first drying step described above, defoaming due to bumping does not occur.
また、このときには、基板Wの主面に形成されたフォトレジストの薄膜からは、多量の溶剤が蒸発し、その気化熱により基板Wの温度が急激に低下する。このときに基板Wを支持する支持ピン15は、その外周部に供給された溶剤の気化熱により予め冷却され、あるいは、さらに冷却されることから、支持ピン15と当接する領域とそれ以外の領域とで温度差が生じることはなく、基板Wを均一に減圧乾燥処理して乾燥ムラの発生を防止することが可能となる。 Also, at this time, a large amount of solvent evaporates from the photoresist thin film formed on the main surface of the substrate W, and the temperature of the substrate W rapidly decreases due to the heat of vaporization. At this time, the support pins 15 that support the substrate W are preliminarily cooled or further cooled by the heat of vaporization of the solvent supplied to the outer peripheral portion thereof, so that they are in contact with the support pins 15 and other regions. Thus, the temperature difference does not occur, and the substrate W can be uniformly dried under reduced pressure to prevent drying unevenness.
上述のステップ21の状態で、図示しないセンサによりチャンバー10内の真空度が予め設定した値に到達したことを検知すれば(ステップS22)、開閉弁33を閉止する(ステップS23)。そして、チャンバー内に窒素ガスをパージする(ステップS24)。
In the state of
チャンバー10内が大気圧となれば、チャンバー10における蓋部11を図示しない昇降機構により上昇させて、チャンバー10を開放する(ステップS25)。次に、昇降機構25の駆動により、昇降ピン21が支持板22とともに図1に示す基板Wの受け渡し位置まで上昇する(ステップS26)。
When the inside of the chamber 10 becomes atmospheric pressure, the lid portion 11 in the chamber 10 is raised by an elevator mechanism (not shown) to open the chamber 10 (step S25). Next, by the driving of the elevating
この状態において、図示しない搬送アームがチャンバー10内に進入する(ステップS27)。そして、昇降機構25の駆動により、昇降ピン21が支持板22とともに下降する(ステップS28)。これにより、昇降ピン21に支持されていた基板Wが搬送アームにより支持される。そして、基板Wを支持した搬送アームがチャンバー10内より退出する(ステップS29)。
In this state, a transfer arm (not shown) enters the chamber 10 (step S27). And by the drive of the raising / lowering
次に、上述した溶剤供給手段の他の実施形態について説明する。図6は、他の実施形態に係る溶剤供給手段の概要図である。なお、上述した実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, another embodiment of the solvent supply means described above will be described. FIG. 6 is a schematic view of a solvent supply unit according to another embodiment. In addition, about the member similar to embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
上述した実施形態においては、支持ピン15の側方に、支持ピン15の外周部に溶剤を供給するための溶剤供給管41を配設している。これに対し、この実施形態においては、支持ピン15を溶剤供給管51で取り囲む構成となっている。なお、支持ピン15は、溶剤供給管51ないに付設された支持部52により支持されている。
In the embodiment described above, the
次に、上述した溶剤供給手段のさらに他の実施形態について説明する。図7は、さらに他の実施形態に係る溶剤供給手段の概要図である。なお、上述した実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, still another embodiment of the solvent supply means described above will be described. FIG. 7 is a schematic view of a solvent supply unit according to still another embodiment. In addition, about the member similar to embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
上述した実施形態においては、支持ピン15とは別に設けた溶剤供給管41、51により支持ピン15の外周部に溶剤を供給している。これに対し、この実施形態においては、その内部に溶剤の通路54を形成した支持ピン55を使用している。溶剤の通路54は、チャンバー10の基部13内に配設された管53を介して溶剤供給路46と連結されている。この実施形態においては、溶剤は支持ピン51の内部を通過した後、その外周部に供給される。
In the embodiment described above, the solvent is supplied to the outer peripheral portion of the
なお、上述した実施形態においては、基板Wを減圧乾燥する基板乾燥装置にこの発明を適用した場合について述べたが、基板を大気圧の雰囲気下で乾燥する基板乾燥装置にこの発明を適用してもよい。また、基板を支持ピンにより支持して搬送しながら乾燥する搬送装置兼用の基板乾燥装置にこの発明を適用してもよい。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the substrate drying apparatus that dries the substrate W under reduced pressure has been described. However, the present invention is applied to the substrate drying apparatus that dries the substrate under an atmospheric pressure atmosphere. Also good. In addition, the present invention may be applied to a substrate drying apparatus that also serves as a transport device for drying while supporting and transporting the substrate with support pins.
10 チャンバー
11 蓋部
12 パッキング
13 基部
15 支持ピン
21 昇降ピン
22 支持板
23 支持棒
25 昇降機構
31 排気口
32 管路
33 開閉弁
34 真空ポンプ
41 溶剤供給管
42 溶剤供給部
43 窒素ガス供給部
44 電磁開閉弁
45 電磁開閉弁
46 溶剤供給路
51 溶剤供給管
53 管
54 通路
55 支持ピン
W 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Chamber 11 Cover part 12
Claims (4)
基板の周囲を覆うチャンバーと、
前記チャンバー内において基板をその下面から支持する支持ピンと、
前記チャンバー内を排気する排気手段と、
前記支持ピンに前記溶剤を供給する溶剤供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板乾燥装置。 In the substrate drying apparatus for drying the thin film containing the solvent component formed on the surface of the substrate under reduced pressure,
A chamber covering the periphery of the substrate;
A support pin for supporting the substrate from its lower surface in the chamber;
Exhaust means for exhausting the chamber;
Solvent supply means for supplying the solvent to the support pins;
A substrate drying apparatus comprising:
前記支持ピンに溶剤を供給するための溶剤供給路と、
前記溶剤供給路中に前記溶剤を流入させ得るための溶剤流入機構と、
前記溶剤供給路中に不活性ガスを流入させる不活性ガス流入機構と、
を備える基板乾燥装置。 The solvent supply means includes
A solvent supply path for supplying a solvent to the support pins;
A solvent inflow mechanism for allowing the solvent to flow into the solvent supply path;
An inert gas inflow mechanism for allowing an inert gas to flow into the solvent supply path;
A substrate drying apparatus comprising:
基板をその下面から支持する支持ピンと、
前記支持ピンに前記溶剤を供給する溶剤供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板乾燥装置。 In a substrate drying apparatus for drying a thin film containing a solvent component formed on the surface of a substrate,
A support pin for supporting the substrate from its lower surface;
Solvent supply means for supplying the solvent to the support pins;
A substrate drying apparatus comprising:
チャンバー内に立設された支持ピンに前記溶剤を供給する溶剤供給工程と、
前記支持ピン上に基板を載置する基板搬入工程と、
前記チャンバー内を排気して前記薄膜を減圧乾燥する乾燥工程と、
を備えたことを特徴とする基板乾燥方法。
In the substrate drying method of drying the thin film containing the solvent component formed on the surface of the substrate under reduced pressure,
A solvent supply step of supplying the solvent to a support pin erected in the chamber;
A substrate carrying-in step of placing the substrate on the support pins;
A drying step of evacuating the chamber and drying the thin film under reduced pressure;
A substrate drying method comprising:
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