JP2011102673A - 減圧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減圧乾燥装置において、排気用真空ポンプが減圧処理に寄与していない状態を解消し、処理能力を向上させ、また多様な処理条件の設定を可能にする減圧乾燥装置を提供すること。
【解決手段】直列に設けた複数の減圧チャンバ１１、１３で構成され、前記チャンバ１１、１３内を排気することにより減圧する真空ポンプ２０、２１、２２を複数備える減圧乾燥装置であり、前記の真空ポンプ２０、２１、２２は、配管２３およびバルブ１４、１５、１６、１７、１８、１９を介して各チャンバ１１、１３に接続されており、各チャンバ１１、１３に対して、任意のタイミングで、任意の台数の真空ポンプ２０、２１、２２を用いた減圧処理が行える装置であって、各チャンバ１１、１３間に配置されたバッファ１２によりガラス基板の搬送タイミングを制御し、各チャンバ１１、１３の減圧処理タイミングを制御する減圧乾燥装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板上へ塗布・減圧乾燥を行う被膜形成装置に関するものであり、特に、その減圧乾燥において排気用真空ポンプが減圧処理に寄与していない状態を解消し処理能力を向上させた減圧乾燥装置に関する。

カラーフィルタの製造工程において、ガラス基板上に塗布した感光性樹脂を乾燥させる方法としては例えば真空ポンプを用いた減圧乾燥という方法が挙げられる。
搬送ラインに沿って各種処理装置を配置し、基板などの被処理物に処理を施す場合、被処理物が搬送ラインから搬出されるタクトタイムは各処理段階のうちで最も長い処理時間のかかる工程に律される。基板上へ塗布・減圧乾燥を行う被膜形成装置にあって処理時間が最も長くかかるのは、減圧乾燥装置である。そこで、減圧乾燥処理時間を短くすれば全体の処理効率が向上する。

このために考えられる手段として、２台の減圧乾燥装置を基板の搬送ラインに沿って並列または直列に配置し、これら２台の減圧乾燥装置に交互に基板を投入する方法がある。
しかしながら、被膜形成装置を並列に設ける方法にあっては、塗布装置からの基板を交互に２台の減圧乾燥装置に振り分けるロボットが必要となり、装置全体が大掛かりになるという問題があった。

また、２台の減圧乾燥装置を単純に直列に配置した場合、下流側の減圧乾燥装置は上流側での減圧乾燥処理が終了した基板を受けて処理を継続することが出来る。すなわち複数の減圧乾燥装置をそれぞれ独立して処理条件を設定すること、たとえば下流側の減圧乾燥装置の減圧状態を上流側の減圧乾燥装置の減圧状態よりも圧力を低く設定するによって単独の減圧乾燥装置よりも効率を上げることは可能であるがつぎのような問題が残されていた（特許文献１）。

図１は、未乾燥の塗膜を塗布した基板を内部に入れて密閉し排気によって蒸気圧を下げて塗膜中の揮発性成分を揮散させて乾燥するための減圧室（以下減圧チャンバ）が基板の移動ラインに対して２台直列に配置された減圧乾燥装置の排気系の概略の説明図である。
図１（Ａ）が減圧チャンバ１台に対し真空ポンプが１台接続されている減圧乾燥装置、図１（Ｂ）が減圧チャンバ１台に対し真空ポンプが２台接続されている減圧乾燥装置を示す。矢印は基板の流れを示す。

図１（Ａ）の構成の減圧乾燥装置の場合、感光性樹脂を塗布されたガラス基板は、例えばロボットハンドにより減圧チャンバ（１０１）に搬入される。次に減圧チャンバ（１０１）を密閉し、真空バルブ（１０３）を開き、減圧チャンバ（１０１）内を減圧することにより塗膜の溶剤成分を揮発させ、乾燥させる。

上記の塗膜の乾燥処理が完了したのち、減圧チャンバ（１０１）を大気開放し、搬入時と異なるロボット等によりガラス基板を減圧チャンバ（１０１）の外へ排出する。
減圧チャンバ（１０１）から搬出された基板は減圧チャンバ（１０２）に搬入される。
つぎに、減圧チャンバ（１０２）を密閉し、真空バルブ（１０４）を開き、減圧チャンバ（１０２）内を減圧することにより塗膜の溶剤成分をさらに揮発させ、完全に乾燥させる。

塗膜の乾燥処理が完了したのち、減圧チャンバ（１０２）を大気開放し、搬入時と異な
るロボット等によりガラス基板を減圧チャンバ（１０２）の外へ搬出する。
搬出された基板は下流装置へと受け渡される。

なお、減圧チャンバ（１０２）にガラス基板が搬入されるのと同時に、減圧チャンバ（１０１）へ次のガラス基板が投入され、減圧チャンバ（１０１）と減圧チャンバ（１０２）では並行して減圧処理が実行される。
以上の動作を繰り返す。

要求される処理条件に応じて、これらの減圧チャンバは複数台直列配置され、処理される基板は各減圧チャンバに順番に投入され、順番に排出される。なお、真空ポンプは一般的に起動に時間を要するので、バルブの開閉状態を問わず運転状態を保つ必要があるため、ガラス基板の搬出入の間、真空ポンプは運転しているが、減圧処理には寄与していない。

図１（Ｂ）は減圧チャンバ１台に対し真空ポンプが２台接続されている減圧乾燥装置の概略図を示す。
図１（Ｂ）の構成の減圧乾燥装置においては、減圧チャンバ（１０８）を減圧するための真空ポンプ（１１２）、（１１２’）が並列に配置されており、それぞれ独立した真空バルブ（１１０）、真空配管（１１１）および真空バルブ（１１０’）真空配管（１１１’）にて減圧チャンバ（１０８）に接続される。
減圧チャンバ（１０９）に対しても同様の構成が適用され、また動作についても前記の減圧チャンバ１台に対して真空ポンプ１台が接続されている場合と同様の動作が行われる。

以上のように、従来の減圧乾燥装置（例えば特許文献１、２、３）においては減圧チャンバ内外へガラス基板を搬入および搬出している間の時間、および減圧チャンバの密閉および開放動作を行っている間の時間、その減圧チャンバに接続している真空バルブは閉じられている。したがって真空ポンプは運転はしているが減圧チャンバ内の排気は行っておらず、基板の乾燥処理に寄与していないので真空ポンプの有効な稼働率は低い状態になっていた。
また、真空ポンプと減圧チャンバとの対応が固定されているために多様な処理条件に適応する上で難点があった。

特開２００２−２６３５４８号公報 特開２００７−１７３３６５号公報 特開２００９−１４６９２５号公報

上記の問題に鑑み、減圧乾燥装置において、排気用真空ポンプが減圧処理に寄与していない状態を解消し、処理能力を向上させ、また多様な処理条件の設定を可能にする減圧乾燥装置を提供することが本発明の課題である。

本発明の請求項１に係る発明は、直列に設けた複数の減圧チャンバで構成され、前記チャンバ内を排気することにより減圧する真空ポンプを複数備える減圧乾燥装置であり、前記の真空ポンプは、配管およびバルブを介して各減圧チャンバに接続されており、各減圧チャンバに対して、任意のタイミングで、任意の台数の真空ポンプを用いた減圧処理が行えることを特徴とする減圧乾燥装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、各減圧チャンバ間に配置された搬送遅延装置（以下バッファ）により被乾燥基板の搬送タイミングを制御し、各減圧チャンバの減圧処理タイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の減圧乾燥装置である。

真空ポンプが、真空配管および真空バルブを介して各減圧チャンバに接続されているので、個々の真空ポンプが特定の減圧チャンバの排気のみに固定されることなく、必要に応じて各減圧チャンバに対して、所望のタイミングで、必要な台数の真空ポンプを用いた減圧処理が行えるようになる。

これによって、減圧乾燥装置において、排気用真空ポンプが減圧処理に寄与していない状態を解消して真空ポンプの排気能力を効果的に利用することが出来るので減圧乾燥の処理能力を向上させることが可能になる。

さらに、各直列の減圧チャンバ間に配置されたバッファによりガラス基板の搬送タイミングを制御し、各チャンバの減圧処理タイミングを制御することによって排気用真空ポンプの能力の最適な組み合わせを実現し、これによって常に可能な最大限の減圧乾燥処理を行うことが出来る。

従来の直列配置された減圧乾燥装置の排気系の概略の説明図である。（Ａ）は減圧チャンバ１台に対し真空ポンプが１台接続されている場合、（Ｂ）は減圧チャンバ１台に対し真空ポンプが２台接続されている場合を示す。 本発明の減圧乾燥装置の排気系の概略の説明図である。（Ａ）は減圧チャンバ２台に対し真空ポンプが２台接続されている場合、（Ｂ）は減圧チャンバ２台に対し真空ポンプが３台接続されている場合を示す。 本発明の減圧乾燥装置のタイミングチャート例 従来の減圧乾燥装置のタイミングチャート例 本発明の減圧乾燥装置のタイミングチャート例（真空ポンプ１台の場合） 本発明の減圧乾燥装置のタイミングチャート例（真空ポンプ３台の場合）

以下、本発明の減圧乾燥装置の実施形態の例を図面を参照して説明する。
図２は、本発明の減圧乾燥装置の排気系の例を示す概略の説明図である。図２（Ａ）が減圧チャンバ２台に対し真空ポンプが２台接続されている場合を、図２（Ｂ）が減圧チャンバ２台に対し真空ポンプが３台接続されている場合を示している。矢印はガラス基板の流れを示す。

本発明の減圧乾燥装置では、たとえば図２（Ａ）に示すように基板の流れに沿って、減圧チャンバ（１）、バッファ（２）、減圧チャンバ（３）が配置されている。

感光性樹脂を塗布されたガラス基板は、たとえばロボットハンドにより減圧チャンバ（１）に搬入される。
次に減圧チャンバ（１）を密閉し、真空バルブ（４）、（５）のうち任意の真空バルブを開け、減圧チャンバ（１）内を減圧することにより塗膜の溶剤成分を揮発させ，乾燥させる。

真空ポンプ（８）、（９）はバルブの開閉状態を問わず運転状態を保持しており、任意
の真空バルブを開閉することにより、それぞれの真空バルブに対応した真空ポンプを減圧チャンバ（１）の減圧処理に使用出来るか否かを選択できる。

これらの真空バルブは減圧処理中でも任意に開閉出来るようにすることで、塗膜の乾燥プロセスの柔軟な調整が可能となる。
また、より多数の真空ポンプを用いて減圧処理を行うことで、処理時間を短縮することが可能となる。

塗膜の乾燥処理が完了したのち、減圧チャンバ（１）を大気開放し、搬入時とは異なるロボットハンドによりガラス基板を減圧チャンバ（１）の外へ搬出する。
減圧チャンバ（１）の外へ搬出したガラス基板はバッファ（２）に一定時間待機させたのち、減圧チャンバ（３）に搬入する。

次に減圧チャンバ（３）を密閉し、真空バルブ（６）、（７）のうち任意の真空バルブを開け、減圧チャンバ（３）内を減圧することにより塗膜の溶剤成分を揮発させ，乾燥させる。
バッファ（２）での待機時間は、次のガラス基板が減圧チャンバ（１）で処理されるタイミングに合うように調節する。

通常、減圧チャンバが２台の場合、減圧チャンバ（１）でガラス基板の搬出入を行っているときに、減圧チャンバ（３）で減圧処理を行うタイミングに調節することが真空ポンプの有効活用上望ましい。

図３には図２（Ａ）に示した本発明の減圧乾燥装置の減圧チャンバ（１）、バッファ（２）、減圧チャンバ（３）の動作のタイミングチャートの例を示す。横軸は時間の経過を示す。

図３（Ａ）に示したように、減圧チャンバ（１）で処理された１枚目のガラス基板は、バッファにて一定時間待機し、その後減圧チャンバ（３）への搬入を行う。このとき、１枚目のガラス基板が減圧チャンバ（３）に投入完了する時間と、減圧チャンバ（１）で２枚目のガラス基板が排出される時間が同時になるようにする。
減圧チャンバ（３）では減圧チャンバ（１）で２枚目のガラス基板が排出されてから３枚目のガラス基板が搬入され減圧チャンバ（１）が密閉されるまでの間、減圧処理を行う。

以上の動作を繰り返すことにより、減圧チャンバ（１）、（３）ともに２台の真空ポンプで減圧処理を行うことが可能となり、真空ポンプを効率的に運用できる。

図２（Ｂ）は直列に配置された２台の減圧チャンバ（１１）、（１３）に対し３台の真空ポンプ（２０）、（２１）、（２２）が真空バルブ（１４）、（１５）、（１６）、（１７）、（１８）、（１９）を介して接続されている場合の配管接続図の概略を示している。

図２（Ｂ）のように減圧チャンバ２台に対して３台の真空ポンプが接続される構成においても、減圧チャンバ（１１）においてガラス基板の搬出入が行われているときに減圧チャンバ（１３）で減圧処理を行うようバッファ（１２）にてガラス基板の搬送タイミングの制御を行うことで、真空ポンプの効率的な運用が可能となる。

たとえば、減圧チャンバ（１１）にてガラス基板の搬出入を行っているとき、減圧チャンバ（１３）は真空ポンプ１台〜３台のいずれかの台数による減圧処理が可能であり、減
圧チャンバ（１３）にてガラス基板の搬出入を行っているときは減圧チャンバ（１１）にて真空ポンプ１台〜３台のいずれかの台数による減圧処理が可能である。

減圧チャンバ（１１）、（１３）の両方で減圧処理を同時に行うタイミングでは、それぞれの減圧チャンバに対し、合計３台の真空ポンプを任意に振り分けることが出来る。
以上のように、本発明の減圧乾燥装置によれば、それぞれの減圧チャンバにおいて柔軟な処理条件の設定が可能となる。

図５には真空ポンプ１台を用いた場合のタイミングチャートの例を示した。本発明の減圧乾燥装置によれば直列に配置された減圧チャンバ２台をバッファ条件の設定により真空ポンプ１台でロスなく運転することが可能になる。

また、図６には真空ポンプ３台を用いた場合のタイミングチャートの例を示した。本発明の減圧乾燥装置によれば直列に配置された減圧チャンバ２台を処理条件の設定により真空ポンプ３台を乾燥に常時寄与する状態で稼動させて効率的な運転を行うことが可能になる。

比較のために、図４に従来の減圧乾燥装置のタイミングチャートの例を示した。
図に示したように、従来の装置に於いては減圧チャンバ内外へガラス基板を搬入および搬出している間、および減圧チャンバの密閉および開放動作を行っている間、その減圧チャンバに接続している真空ポンプは運転しているが乾燥処理に寄与していないので真空ポンプの有効な稼働率が低い状態が避けられなかった。
また、真空ポンプと減圧チャンバとの対応が固定されているために多様な処理条件に適応する上で難点があった。

なお、本発明の減圧乾燥装置においては、減圧チャンバが３台以上直列配置された場合、４台以上の真空ポンプが接続された場合でも同様の設定が可能である。

１…減圧チャンバ
２…バッファ
３…減圧チャンバ
４…真空バルブ
５…真空バルブ
６…真空バルブ
７…真空バルブ
８…真空ポンプ
９…真空ポンプ
１０…真空配管
１１…減圧チャンバ
１２…バッファ
１３…減圧チャンバ
１４…真空バルブ
１５…真空バルブ
１６…真空バルブ
１７…真空バルブ
１８…真空バルブ
１９…真空バルブ
２０…真空ポンプ
２１…真空ポンプ
２２…真空ポンプ
２３…真空配管
１０１…減圧チャンバ
１０２…減圧チャンバ
１０３…真空バルブ
１０４…真空バルブ
１０５…真空配管
１０６…真空ポンプ
１０７…真空ポンプ
１０８…減圧チャンバ
１０９…減圧チャンバ
１１０…真空バルブ
１１０’…真空バルブ
１１１…真空配管
１１１’…真空配管
１１２…真空ポンプ
１１２’…真空ポンプ

Claims (2)

1. 直列に設けた複数の減圧チャンバで構成され、前記減圧チャンバ内を排気することにより減圧する真空ポンプを複数備える減圧乾燥装置であり、
   前記の真空ポンプは、真空配管および真空バルブを介して各減圧チャンバに接続されており、各減圧チャンバに対して、任意のタイミングで、任意の台数の真空ポンプを用いた減圧処理が行えることを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 各減圧チャンバ間に配置されたバッファにより被乾燥基板の搬送タイミングを制御し、各減圧チャンバの減圧処理タイミングを制御す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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