JP4408786B2 - 減圧乾燥装置および減圧乾燥方法 - Google Patents

Description

この発明は、減圧乾燥装置および減圧乾燥方法に関する。

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減圧乾燥装置は、特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の減圧乾燥装置においては、基板を搬入したチャンバ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。このような減圧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。
特開平７−２８３１０８号公報

このような減圧乾燥装置を使用した場合、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。

このため、減圧乾燥処理の初期段階においては、チャンバ内より低速で排気を行って、脱泡の発生を防止する必要がある。一方、基板の全面において迅速で均一な乾燥を行うためには、チャンバ内より強力に排気を実行する必要がある。

このためには、チャンバ内からの排気量を制御するため、ダンパや流量可変弁等の排気量調整部材を配設する必要があり、装置の製造コストが高額となる。このとき、排気量調整部材として排気量を連続的に変更可能なものを使用したときには、そのコストが特に高額となる。

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、特別な排気量調整部材を使用することなく簡易にチャンバからの排気量を変更することが可能な減圧乾燥装置および減圧乾燥方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥装置において、基板の周囲を覆うチャンバと、基板の下面に当接して基板を支持する複数の昇降部材と、前記チャンバに形成された排気口と、前記排気口を介して排気を行う排気手段と、前記複数の昇降部材を連結するとともに、前記排気口における前記チャンバ側の開口部と対向する位置において当該昇降部材とともに昇降移動することにより、前記排気口との距離を変更することで当該排気口からの排気量を変更する支持板と、前記チャンバ内に配設され、基板の減圧乾燥時に基板を支持する複数の支持部材と、前記支持板を昇降させる昇降手段と、を備え、前記支持板の昇降動作により前記昇降部材と前記支持部材との間で基板の受け渡しを実行するとともに、減圧乾燥時に前記支持部材により基板を支持することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記排気口は、前記チャンバの底面における平面視において前記支持板と重複する位置に形成される。

請求項３に記載の発明は、基板の周囲を覆うチャンバに形成された排気口から排気を行い、前記チャンバ内に配置された基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥方法において、前記チャンバの蓋部を上昇させて前記チャンバを開放する工程と、前記排気口における前記チャンバ側の開口部と対向する位置において昇降移動することにより、前記排気口との距離を変更することで当該排気口からの排気量を変更する支持板を、基板の受け渡し位置まで上昇させ、当該支持板に配設された昇降部材により基板を支持する工程と、前記支持板を、当該支持板の下面と前記排気口における前記チャンバ側の開口部との距離が小さい第１の乾燥位置まで下降させるとともに、この支持板の下降動作により、前記昇降部材に支持された基板を前記チャンバ内に配設された支持部材に移載する工程と、前記チャンバの蓋部を下降させて前記チャンバを閉止する工程と、前記排気口から排気を行い、前記チャンバ内を減圧する工程と、前記支持板を、当該支持板の下面と前記排気口における前記チャンバ側の開口部との距離が、前記第１の乾燥位置よりも大きくなる、第２の乾燥位置まで上昇させる工程と、前記排気口からの排気を停止し、前記チャンバの蓋部を上昇させて前記チャンバを開放する工程と、前記支持板を基板の受け渡し位置まで上昇させることにより、前記支持部材に支持された基板を、当該支持板に配設された複数の昇降部材に支持する工程とを備えたことを特徴とする。

請求項１および請求項３に記載の発明によれば、昇降部材とともに昇降移動する支持板を利用して排気口からの排気量を変更することから、特別な排気量調整部材を使用することなく、簡易にチャンバからの排気量を変更することが可能となる。

また、複数の昇降部材を連結する支持板を利用して、簡易にチャンバからの排気量を変更することが可能となる。そして、この支持板は、支持部材との間で基板の受け渡しを実行するための昇降部材の昇降動作を行うとともに、排気量の変更をも行うことから、基板の受け渡しと排気量の変更を同一の部材で実行することができ、さらに簡易にチャンバからの排気量を変更することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、排気口が平面視において支持板と重複する位置に形成されることから、チャンバの設置面積を小さくすることが可能となる。

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乃至図３はこの発明の第１実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図であり、図４は排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部付近の拡大図である。

この減圧乾燥装置は、蓋部１１と、パッキング１２と、基部１３とから成るチャンバ１０と、このチャンバ１０における基部１３に立設された支持ピン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１０内において、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。なお、昇降ピン２１はこの発明に係る支持部材を構成し、支持板２２は、複数の昇降ピン２１を連結するこの発明に係る遮蔽部材を構成する。

チャンバ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、チャンバ１０の底面を構成する基部１３における平面視において支持板２２と重複する位置に形成されている。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。

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、各々高さが異なる第１、第２の乾燥位置との高さ位置の間を昇降可能となっている。

次に、この減圧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５および図６は、この発明の第１実施形態に係る減圧乾燥装置による乾燥動作を示すフローチャートである。

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、図１に示すようにチャンバ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１０を開放する（ステップＳ１１）。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１０内に進入する（ステップＳ１２）。

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Ｓ１３）。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１０内より退出する（ステップＳ１４）。

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に示す第１の乾燥位置まで下降する（ステップＳ１５）。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１０を閉止する（ステップＳ１６）。この状態においては、図２に示すように、支持板２２の下面と排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５との距離Ｄ（図４参照）は、小さくなっている。

この状態において、開閉弁３３を開放し、真空ポンプ３４の作用により排気を行う（ステップＳ１７）。このとき、この減圧乾燥装置においては、排気口３１がチャンバ１０の底部に形成されており、基板Ｗの主面とチャンバ１０の蓋部１１下面との距離は小さく設定されている。このため、この排気口３１から排気を行った場合には、基板Ｗの主面において、その中央から端縁に向かう空気流が発生する。

この状態においては、支持板２２の下面と排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５との距離Ｄが小さく設定されている。このため、真空ポンプ３４による排気力にかかわらず、排気口３１からの排気量は小さいものとなる。このときの支持板２２の下面と排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５との距離Ｄは、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、４ｍｍ以下とすることがより好ましい。

このように基板Ｗの主面とチャンバ１０における蓋部１１との距離を小さく設定した上で、少量の排気量により減圧乾燥を行った場合には、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。但し、基板Ｗの主面中央部の薄膜部分については、十分な乾燥は行い得ない。

上述した第１乾燥工程を開始して一定の時間が経過すれば（ステップＳ１８）、昇降ピン２１が支持板２２とともに図３に示す第２の乾燥位置まで上昇する（ステップＳ１９）。これにより、支持板２２の下面と排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５との距離Ｄが大きくなり、排気口３１からの排気量が大きくなる。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。しかしながら、上述した第１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。

上述した第２乾燥工程において、図示しないセンサによりチャンバ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Ｓ２０）、開閉弁３３を閉止する（ステップＳ２１）。そして、チャンバ１０内に窒素ガスをパージする（ステップＳ２２）。

チャンバ１０内が大気圧となれば、チャンバ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１０を開放する（ステップＳ２３）。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Ｓ２４）。

この状態において、図示しない搬送アームがチャンバ１０内に進入する（ステップＳ２５）。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Ｓ２６）。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１０内より退出する（ステップＳ２７）。
図７は、上述した減圧乾燥動作時のチャンバ１０内の真空度の変化を示す説明図である。

この図においては、縦軸は時間（秒）を表示しており、縦軸は真空度（Torr）を対数で表示している。領域Ａは支持板２２の下面と排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５との距離Ｄを小さくして小さな排気量により排気を行う第１乾燥工程を、領域Ｂは支持板２２の下面と排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５との距離Ｄを大きくして大きな排気量で排気を行う第２乾燥工程を、領域Ｃは窒素ガスによるパージ工程を示している。また、符号Ｐは大気圧を示している。

以上のように、この発明に係る減圧乾燥装置によれば、流量調整弁等の特別な排気量調整部材を使用することなく、簡易にチャンバからの排気量を変更することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係る真空減圧装置における排気口３１のチャンバ１０側の開口部付近の拡大図である。

この実施形態においては、支持板２２の下面における排気口３１と対向する位置に、下方を向くテーパ面を有し、排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部３５内に進入可能な凸部３６を付設した点が、上述した第１実施形態と異なる。この実施形態においては、排気口３１からの排気量をより微妙に調整することが可能となる。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図９は、第３実施形態に係る真空減圧装置における排気口３１のチャンバ１０側の開口部付近の拡大図である。

この実施形態においては、第１、第２実施形態における支持板２２を省略し、複数の昇降ピン２１を線状の連結部材３８により連結する構成を有する。そして、この連結部材３８における排気口３１と対向する位置には、板状の遮蔽部３７が配設されている。この実施形態においても、上述した第１実施形態と同様、排気口３１からの排気量を調整することが可能となる。

なお、上述した第１、第２実施形態においては、排気口３１がチャンバ１０の底面を構成する基部１３における平面視において支持板２２と重複する位置に形成されている。しかしながら、排気口を平面視において支持板２２と重複しない位置に形成し、第３実施形態と同様の線状の連結部材により支持板と連結させた遮蔽部を、排気口の上部に配設する構成を採用してもよい。但し、排気口３１を平面視において支持板２２と重複する位置に形成した場合には、チャンバの設置面積を小さくすることが可能となる。

また、上述した各実施においては、いずれも、昇降ピン２１を第１、第２の乾燥位置で停止させて減圧乾燥を実行しているが、昇降ピン２１を第１乾燥位置から第２乾燥位置まで連続的に移動させながら乾燥を実行するようにしてもよい。そうすれば、より連続的に排気速度が変更できる。

この発明の第１実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。 この発明の第１実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。 この発明の第１実施形態に係る減圧乾燥装置の概要図である。 排気口３１におけるチャンバ１０側の開口部付近の拡大図である。 乾燥動作を示すフローチャートである。 乾燥動作を示すフローチャートである。 減圧乾燥動作時のチャンバ１０内の真空度の変化を示す説明図である。 第２実施形態に係る真空減圧装置における排気口３１のチャンバ１０側の開口部付近の拡大図である。 第２実施形態に係る真空減圧装置における排気口３１のチャンバ１０側の開口部付近の拡大図である。

１０ チャンバ
１１ 蓋部
１２ パッキング
１３ 基部
１４ 上面
１５ 支持ピン
２１ 昇降ピン
２２ 支持板
３１ 排気口
３２ 管路
３３ 開閉弁
３４ 真空ポンプ
３５ 開口部
３６ 凸部
３７ 遮蔽部
３８ 連結部材
４１ 板状部材
４３ エアシリンダ
Ｗ 基板

Claims (3)

1. 基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥装置において、
   基板の周囲を覆うチャンバと、
   基板の下面に当接して基板を支持する複数の昇降部材と、
   前記チャンバに形成された排気口と、
   前記排気口を介して排気を行う排気手段と、
   前記複数の昇降部材を連結するとともに、前記排気口における前記チャンバ側の開口部と対向する位置において当該昇降部材とともに昇降移動することにより、前記排気口との距離を変更することで当該排気口からの排気量を変更する支持板と、
   前記チャンバ内に配設され、基板の減圧乾燥時に基板を支持する複数の支持部材と、
   前記支持板を昇降させる昇降手段と、を備え、
   前記支持板の昇降動作により前記昇降部材と前記支持部材との間で基板の受け渡しを実行するとともに、減圧乾燥時に前記支持部材により基板を支持することを特徴とする減圧乾燥装置。
2. 請求項１に記載の減圧乾燥装置において、
   前記排気口は、前記チャンバの底面における平面視において前記支持板と重複する位置に形成される減圧乾燥装置。
3. 基板の周囲を覆うチャンバに形成された排気口から排気を行い、前記チャンバ内に配置された基板の主面に形成された薄膜を減圧乾燥する減圧乾燥方法において、
   前記チャンバの蓋部を上昇させて前記チャンバを開放する工程と、
   前記排気口における前記チャンバ側の開口部と対向する位置において昇降移動することにより、前記排気口との距離を変更することで当該排気口からの排気量を変更する支持板を、基板の受け渡し位置まで上昇させ、当該支持板に配設された昇降部材により基板を支持する工程と、
   前記支持板を、当該支持板の下面と前記排気口における前記チャンバ側の開口部との距離が小さい第１の乾燥位置まで下降させるとともに、この支持板の下降動作により、前記昇降部材に支持された基板を前記チャンバ内に配設された支持部材に移載する工程と、
   前記チャンバの蓋部を下降させて前記チャンバを閉止する工程と、
   前記排気口から排気を行い、前記チャンバ内を減圧する工程と、
   前記支持板を、当該支持板の下面と前記排気口における前記チャンバ側の開口部との距離が、前記第１の乾燥位置よりも大きくなる、第２の乾燥位置まで上昇させる工程と、
   前記排気口からの排気を停止し、前記チャンバの蓋部を上昇させて前記チャンバを開放する工程と、
   前記支持板を基板の受け渡し位置まで上昇させることにより、前記支持部材に支持された基板を、当該支持板に配設された複数の昇降部材に支持する工程と、
   を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。

Images