KR20070019915A - 진공 건조 장치 및 진공 건조 방법 - Google Patents

진공 건조 장치 및 진공 건조 방법 Download PDF

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KR20070019915A
KR20070019915A KR1020050074583A KR20050074583A KR20070019915A KR 20070019915 A KR20070019915 A KR 20070019915A KR 1020050074583 A KR1020050074583 A KR 1020050074583A KR 20050074583 A KR20050074583 A KR 20050074583A KR 20070019915 A KR20070019915 A KR 20070019915A
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맹천재
이윤석
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삼성전자주식회사
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Abstract

건조 시간이 단축되고, 피건조체의 건조면이 양호한 진공 건조 장치와 진공 건조 방법을 제공한다. 진공 건조 장치는 피건조체가 위치하는 상부에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 진공 챔버, 진공 챔버의 배기구와 연결되어 있는 흡인관 및 흡인관과 연결되어 있는 진공 펌프를 포함한다. 또한 진공 건조 방법은 상부에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 진공 챔버 내에 피건조체를 안착하여, 배기구 아래에 피건조체를 위치시키는 단계 및 배기구와 흡입관을 통해 연결되어 있는 진공 펌프를 구동하여 피건조체를 건조하는 단계를 포함한다.
진공, 건조, 도포막, 표면

Description

진공 건조 장치 및 진공 건조 방법{Vacuum dryer and vacuum dry method}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치에 포함되는 진공 챔버의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치에 포함되는 진공 챔버의 개략적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치의 개략적인 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 진공 챔버 2: 매니폴드
3: 진공계 4, 4': 진공 펌프
5: 주파수 변환기 6: 흡입관
7: 자동 개폐 밸브 9, 9', 9": 제어 장치
11a: 저판 11b: 덮개
13: 배기구 15: 하판
16: 지지 핀
본 발명은 진공 건조 장치 및 진공 건조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건조 시간이 단축되고, 피건조체의 건조면이 양호한 진공 건조 장치와 진공 건조 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 액정 표시 장치용 컬러 필터에서는 유리 기판에 레지스트액 등의 도포액을 도포하고, 도포액 중의 용매를 건조하여 도포막을 형성하고, 도포막에 사진 공정(photolithograpy) 등을 실시하여 원하는 패턴을 형성한다. 도포액의 도포 방식으로서는 예를 들면, 스핀 도포 방식, 나이프 도포 방식, 롤 도포 방식 및 비드 도포 방식 등 다양한 도포 방식이 이용되고 있다. 상기와 바와 같은 어떠한 도포 방식으로 도포한 경우라도 패턴 형성 공정 전에 도포막의 건조 공정을 실시하여야 한다.
종래, 도포액이 도포된 유리 기판 등의 피건조체는 기판 하부에서 특정 위치, 예를 들어 4 포인트(point) 또는 6 포인트에서 배기가 되는 기판 후면 배기 방식을 사용하여 건조를 실시하였다. 그러나, 이러한 기판 후면 배기 방식을 사용하여 도포액이 도포된 대면적 기판을 건조하는 경우, 배기가 되는 영역에서 도포막의 밀림이 발생할 수 있고, 이로 인하여 전체적인 도포막의 표면이 평활하지 않고 요철 등이 발생하여 액정 표시 장치에 사용할 수 없게 된다. 또한, 배기가 되는 포인 트가 많지 않아 대형 기판 전체를 건조하는데 시간이 길어지므로, 공정 효율을 떨어뜨리게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 건조 시간이 단축되고, 피건조체의 건조면이 양호한 진공 건조 장치를 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 건조 시간이 단축되고, 피건조체의 건조면이 양호한 진공 건조 방법을 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치는 피건조체가 위치하는 상부에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 진공 챔버, 상기 진공 챔버의 상기 배기구와 연결되어 있는 흡인관 및 상기 흡인관과 연결되어 있는 진공 펌프를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 방법은 상부에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 진공 챔버 내에 피건조체를 안착하여, 상기 배기구 아래에 피건조체를 위치시키는 단계 및 상기 배기구와 흡입관을 통해 연결되어 있는 진공 펌프를 구동하여 상기 피건조체를 건조하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 첨부된 도면에서 각 층 또는 영역들의 크기나 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장된 것이다.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치에 포함되는 진공 챔버의 개략적인 구성을 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치에 포함되는 진공 챔버의 개략적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 장치(10)는 진공 챔버(1)와, 흡인관(6)을 통하여 진공 챔버(1)의 배기구에 접속된 진공 펌프(4)와 흡인관(6)에 설치된 매니폴드(manifold, 2), 이 매니폴드(2)에 배관을 통하여 접속된 진공계(3), 진공 펌프(4)의 교류 모터의 입력측에 전기적으로 접속된 주파수 변환기(5)와, 진공계(3)와 진공 펌프(4)와 주파수 변환기(5)에 전기적으로 접속된 제어 장치(9)를 구비하고 있다.
진공 챔버(1)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 저부(11a)와 덮개(11b)가 O링(12)을 통하여 기밀 상태로 연결되고, 덮개(11a)에는 복수의 배기구(13)가 형성되어 있다. 저부(11a) 상에는 받침대(14)를 통하여 하판(15)이 설치되고, 이 하판(15) 상에는 복수의 지지 핀(16)이 고정되어 있다.
진공 챔버(1)의 덮개(11a)에 형성되어 있는 배기구(13)는 흡인관(6)을 통하여 진공 펌프(4)에 접속되고, 이 배기구(13)로부터 진공 챔버(1) 내의 기체가 외부로 배출되어 진공 챔버(1) 내를 소정의 진공 상태로 할 수 있다. 배기구(13)는 진공 챔버(1) 내에서 기체를 균등하게 배기할 수 있는 위치에 형성된다면, 개수, 위치 등에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어 덮개(11a) 전면에 걸쳐 일정한 간격으로 배기구(13)가 등간격으로 형성되어 진공 챔버(1) 내에서 기체를 균등하게 배기할 수 있다.
진공 건조 장치(1)를 구성하는 하판(15)은 알루미늄, 스테인레스 스틸, 철, 구리, 수지 등의 재료에 의해 형성된 것을 사용할 수 있고, 하판(15)의 면적은 진공 챔버(1)의 저부 면적의 70 내지 99% 범위로 하는 것이 바람직하다. 또, 하판(15)의 주변부와 진공 챔버(1)의 덮개(11b)의 측벽부의 거리는 가능한 균일하게 하여야 하고, 그 거리는 0.5㎝ 이상으로 설정할 수 있다. 그리고, 하판(15)은 받침대(14)에 의해 상하로 움직일 수 있게 되어도 되고, 이 경우, 하판(15)의 높이 h1을 조정할 수 있는 범위는 예를 들면 2 내지 50㎜ 정도로 할 수 있다.
하판(15) 상에 형성된 지지 핀(16)은 피건조체인 도포액을 도포한 기판(S)을 하판(15) 표면으로부터 원하는 거리로 띄워 유지하기 위한 것이며, 원추 형상, 원주 형상, 각주 형상 등 임의의 형상인 것으로 할 수 있다. 지지 핀(16)의 형성 개수, 형성 위치는 특별히 제한은 없고, 지지 핀(16)의 높이 h2는 0.5 내지 10㎜ 정도의 범위에서 설정할 수 있다.
지지 핀(16)은 기판(S)에 상처를 입히지 않는 재료를 선정하여 형성된 것을 사용할 수 있고, 하판(15)의 표면에 고정하여 배치할 수 있다. 상기와 같은 지지 핀(1)은 지지 핀(16) 상에 기판(S)을 올려놓았을 때의 기판(S)과 진공 챔버(1)의 덮개(11b) 내측의 거리 h3가 1 내지 10㎜의 범위로 될 수 있다. 거리 h3는 예를 들면, 전술한 바와 같은 받침대(14)에 의한 조정, 지지 핀(16)의 높이 변경에 의한 조정으로 행할 수 있다.
진공 건조 장치(10)를 구성하는 매니폴드(2)와 이 매니폴드(2)에 배관을 통하여 접속된 진공계(3)는 진공 챔버(1) 내의 진공도를 검출하여 제어 장치(9)에 검출 신호를 보내는 것이며, 종래에 공지된 것을 사용할 수 있다.
진공 건조 장치(10)를 구성하는 진공 펌프(4)는 교류 모터에 의해 구동되는 것이며, 이 교류 모터의 입력측에 전기적으로 접속된 주파수 변환기(5)를 조정함으로써, 교류 모터에 입력되는 교류 주파수를 변경하여 진공 펌프(4)의 흡인 능력을 제어할 수 있다. 상기와 같은 진공 펌프(4) 및 주파수 변환기(5)는 종래에 공지된 것을 사용할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치(20)는 진공 챔버(1)와, 흡인관(6)을 통하여 진공 챔버(1)의 배기구에 접속된 진공 펌프(4')와, 흡인관(6)에 설치된 매니폴드(2), 자동 개폐 밸브(7), 수동 개폐 밸브(8), 매니폴드에 배관을 통하여 접속된 진공계(3), 진공계(3)와 진공 펌프(4')와 자동 개폐 밸브(7)에 전기적으로 접속된 제어 장치(9')를 구비하고 있다.
상기와 같은 진공 건조 장치(20)를 구성하는 진공 챔버(1), 매니폴드(2), 진공계(3)는 전술한 진공 건조 장치(10)를 구성하는 진공 챔버(1), 매니폴드(2), 진공계(3)와 동일하며, 여기서의 설명은 생략한다.
진공 건조 장치(20)를 구성하는 진공 펌프(4')는 교류 모터 구동, 직류 모터 구동 중 어느 것이라도 되고, 종래에 공지된 것을 사용할 수 있다.
진공 건조 장치(20)를 구성하는 자동 개폐 밸브(7)는 진공계(3)로부터의 진공도 검출 신호를 받은 제어 장치(9')에 의해 제어되고, 개폐 정도를 조정함으로써 진공 챔버(1)의 배기구(13)로부터의 배기 속도를 변경하기 위한 것이다. 상기와 같은 자동 개폐 밸브(7)는 특별히 제한되는 것은 아니며, 종래에 공지된 것을 사용할 수 있다. 그리고, 도시한 예에서는 수동으로도 진공 챔버(1)의 배기구(13)로부터의 배기 속도를 변경할 수 있도록 수동 개폐 밸브(8)가 설치되어 있다. 수동 개폐 밸브(8)도 특별히 한정된 것은 아니며, 종래에 공지된 것을 사용할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치를 도 5를 참조 하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 건조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5에 있어서, 본 발명의 진공 건조 장치(30)는 진공 챔버(1)와, 흡인관(6)을 통하여 진공 챔버(1)의 배기구에 접속된 진공 펌프(4)와, 흡인관(6)에 설치된 매니폴드(2), 자동 개폐 밸브(7), 수동 개폐 밸브(8), 매니폴드(2)에 배관을 통하여 접속된 진공계(3), 진공 펌프(4)의 교류 모터의 입력측에 전기적으로 접속된 주파수 변환기(5)와, 상기의 진공계(3)와 진공 펌프(4)와 주파수 변환기(5)와 자동 개폐 밸브(7)에 전기적으로 접속된 제어 장치(9를 구비하고 있다.
상기와 같은 진공 건조 장치(30)를 구성하는 진공 챔버(1), 매니폴드(2), 진공계(3), 진공 펌프(4), 주파수 변환기(5)는 전술한 진공 건조 장치(10)를 구성하는 진공 챔버(1), 매니폴드(2), 진공계(3), 진공 펌프(4), 주파수 변환기(5)와 동일하며, 여기서의 설명은 생략한다. 또, 진공 건조 장치(30)를 구성하는 자동 개폐 밸브(7), 수동 개폐 밸브(8)는 전술한 진공 건조 장치(20)를 구성하는 자동 개폐 밸브(7), 수동 개폐 밸브(8)와 동일하며, 여기서의 설명은 생략한다.
진공 건조 장치(30)를 구성하는 제어 장치(9")는 진공계(3)로부터의 진공도 검출 신호를 받고, 미리 설정한 진공도에 도달한 시점에서 주파수 변환기(5)에 신호를 전송하여 진공 펌프(4)의 교류 모터에 입력되는 교류 주파수를 변경시키거나 자동 개폐 밸브(7)에 신호를 전송하여 개폐 정도를 변경시킴으로써, 진공 챔버(1)의 배기구(13)로부터의 배기 속도를 변경하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 방법을 도 1 내지 도 3을 참조 하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 방법은 용매를 함유하는 도포액이 도포된 기판(S)을 진공 챔버(1) 내의 지지 핀(16) 상에 올려놓고, 진공 챔버의 상부, 즉 덮개에 형성되어 있는 다수개의 배기구(13)를 통해 용매를 증발하는 상면 배기 방식을 이용하여 진공 건조를 실시한다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 건조 방법은 진공 챔버(1) 내의 배기 속도를 2 단계로 하여 진공 건조를 실시하는 것이다. 즉, 제1 단계로서, 진공 챔버(1) 내의 압력을 상기 도포액 내의 용매의 증발 속도가 급격히 높아지는 압력보다 약간 높은 압력인 배기 속도 변경 압력까지 감압하는 공기 제거 공정을 행한다. 이 경우의 배기 속도는 고속으로 행한다. 다음에, 제 2 단계로서, 소정의 진공도에 도달한 것을 진공계(3)가 검출하여 진공 건조 장치(10)의 제어 장치(9)에 신호를 보내면, 이 검출 신호를 받은 제어 장치(9)는 주파수 변환기(5)를 조정하여 진공 펌프(4)를 구동하기 위한 교류 모터에 입력되는 교류 주파수를 변경하고 교류 모터의 회전수를 감소시켜 진공 챔버(1) 내의 기체의 배기 속도를 느리게 한다. 이로써, 일정한 진공도로 도포액의 용매가 서서히 증발한다. 이어서, 도포액의 용매의 증발이 완료되고, 일정했던 진공도가 다시 변화하는 종점 압력을 맞이한 시점에서 곧바로 진공 챔버(1) 내를 대기압으로 되돌려 진공 건조가 종료된다.
본 발명은 전술한 바와 같이, 미리 배기 속도 변경 압력을 정하고, 이 배기 속도 변경 압력까지의 공기 제거 공정을 고속으로 배기하고, 이 배기 속도 변경 압력으로 된 후의 용매 증발 공정을 보다 낮은 배기 속도에서 서서히 배기를 행하도 록 한 점에 특징을 갖는 것이다. 여기서, 배기 속도 변경 압력은 도포액 내의 용매의 증발 속도가 급격히 높아지는 압력보다 약간 높은 압력이지만, 이 압력은 미리 실험에 의해 증발 속도가 급격히 높아지는 압력을 측정하고, 이 압력보다 약간 높은 압력, 구체적으로는 0Pa 내지 133Pa 정도 높은 압력으로 설정하도록 해도 된다.
또, 배기 속도 변경 압력을 도포액 내의 용매의 증기압 이상으로 설정하도록 해도 된다. 이 경우도, 용매의 증발 압력보다 0Pa 내지 133Pa 정도 높은 압력으로 통상 설정된다. 전술한 용매 증발 공정은 용매의 증발이 완료되는 압력인 종점 압력까지 행해지나, 종점 압력은 육안이나 미리 실험을 행하여 결정해도 되지만, 용매 증발 공정에 있어서 일정한 배기 속도로 감압을 행한 경우에, 압력의 감소 속도가 급격히 상승하기 시작하는 압력으로 설정할 수 있다.
전술한 본 발명의 진공 건조 방법의 실시 형태에서는 도 1에 나타낸 진공 건조 장치(10)를 사용한 경우를 예로 하고 있으나, 도 4에 나타낸 진공 건조 장치(20), 도 5에 나타낸 진공 건조 장치(30)를 사용한 경우도 동일하게 하여 진공 건조가 행해진다.
도 4에 나타낸 진공 건조 장치(20)를 사용한 경우, 제 1 단계인 공기 제거 공정에 있어서의 고속 배기에 의해 진공 챔버(1) 내의 진공도가 배기 속도 변경 압력이 되면, 진공계(3)가 진공 건조 장치(20)의 제어 장치(9')에 검출 신호를 보내고, 이 검출 신호를 받은 제어 장치(9')는 자동 개폐 밸브(7)에 신호를 전송하여 개폐 정도를 조정하여 배기 속도를 저하시키고, 이 상태에서 도포액의 용매를 서서히 증발시킨다.
또, 도 5에 나타낸 진공 건조 장치(30)를 사용한 경우, 공기 제거 공정에 있어서의 고속 배기에 의해 진공 챔버(1) 내의 진공도가 배기 속도 변경 압력이 되면, 진공계(3)가 진공 건조 장치(20)의 제어 장치(9에 검출 신호를 보내고, 이 검출 신호를 받은 제어 장치(9는 주파수 변환기(5)를 조정하여 진공 펌프(4)를 구동하기 위한 교류 모터에 입력되는 교류 주파수를 변경하고 교류 모터의 회전수를 감소시키거나, 자동 개폐 밸브(7)에 신호를 전송하여 개폐 속도를 조정하여 배기 유량을 저하시켜 진공 챔버(1) 내의 기체의 배기 속도를 느리게 한 상태에서 도포액의 용매를 서서히 증발시킨다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 진공 건조 장치를 이용하여 도포막이 형성된 기판을 건조하게 되면, 기판 상면에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 상면 배기 방식을 사용하므로 도포막의 밀림 현상을 방지하고, 진공 챔버 내에서 기체를 균등하게 배기할 수 있어, 대면적의 기판에도 적용 가능하다. 또한, 2 단계로 배기를 실시하여 건조 시간을 단축하는 동시에, 피건조체의 건조 후의 표면 상태를 매우 양호한 것으로 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 피건조체가 위치하는 상부에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 상기 배기구와 연결되어 있는 흡인관; 및
    상기 흡인관과 연결되어 있는 진공 펌프를 포함하는 진공 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 펌프는 교류 모터로 구동되는 진공 건조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 교류 모터는 입력측에 전기적으로 접속된 주파수 변환기를 더 포함하는 진공 건조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진공 챔버 내의 진공도를 검출하고, 미리 설정한 진공도로 상기 주파수 변환기를 조정하여 상기 교류 모터에 입력되는 교류 주파수를 변경하는 제어 장치를 더 포함하는 진공 건조 장치.
  5. 상부에 다수개의 배기구가 형성되어 있는 진공 챔버 내에 피건조체를 안착하여, 상기 배기구 아래에 피건조체를 위치시키는 단계; 및
    상기 배기구와 흡입관을 통해 연결되어 있는 진공 펌프를 구동하여 상기 피건조체를 건조하는 단계를 포함하는 진공 건조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 진공 챔버 내의 압력은 상기 피건조체에 도포되어 있는 도포액 내의 용매의 증발 속도가 급격히 높아지는 압력보다 약간 높은 압력인 배기 속도 변경 압력까지 감압하는 진공 제거 단계, 상기 배기 속도 변경 압력으로부터 상기 용매의 증발을 완료하는 압력인 종점 압력까지 감압하는 용매 증발 단계 및 상기 종점 압력으로부터 대기압으로 압력을 되돌리는 대기압 단계로 조절되고, 상기 공기 제거 단계에 있어서의 배기 속도를 상기 용매 증발 공정에 있어서의 배기 속도보다도 빠른 속도로 설정하는 진공 건조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배기 속도 변경 압력이 상기 용매의 증기압 이상으로 설정되는 진공 건조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 종점 압력이 상기 용매 증발 공정에 있어서 일정한 배기 속도로 감압을 행한 경우에, 압력의 감소 속도가 급격히 상승하는 압력으로 설정되는 진공 건조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 피건조체는 상기 도포액이 도포되어 있는 액정 표시 장치용 기판인 진공 건조 방법.
KR1020050074583A 2005-08-13 2005-08-13 진공 건조 장치 및 진공 건조 방법 KR20070019915A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100985789B1 (ko) * 2008-04-18 2010-10-06 알카텔진공코리아유한회사 드라이 펌프 및 그 구동 방법
KR200468411Y1 (ko) * 2011-12-16 2013-08-09 세메스 주식회사 반도체 소자들을 건조하기 위한 장치

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