減圧乾燥装置
【課題】塗布膜に乾燥ムラが形成されることを抑えることができる減圧乾燥装置を提供する。
【解決手段】基板を格納するチャンバ２を備え、チャンバ２内部を大気圧より低い圧力に減圧することによって、チャンバ２内部に格納された基板上の塗布膜を乾燥させる減圧乾燥装置であって、チャンバ２は、チャンバ本体３とチャンバ蓋部４を有し、チャンバ本体３とチャンバ蓋部４とが当接することによってチャンバ２内部を密閉し、チャンバ蓋部４は天板４１を有し、天板４１のチャンバ２内部と反対側から天板４１を覆う蓋形状保持部６が設けられ、蓋形状保持部６は、天板４１との間に閉じた空間Ｒを形成し、この空間Ｒの圧力が大気圧以下であることを特徴とする。
【解決手段】基板を格納するチャンバ２を備え、チャンバ２内部を大気圧より低い圧力に減圧することによって、チャンバ２内部に格納された基板上の塗布膜を乾燥させる減圧乾燥装置であって、チャンバ２は、チャンバ本体３とチャンバ蓋部４を有し、チャンバ本体３とチャンバ蓋部４とが当接することによってチャンバ２内部を密閉し、チャンバ蓋部４は天板４１を有し、天板４１のチャンバ２内部と反対側から天板４１を覆う蓋形状保持部６が設けられ、蓋形状保持部６は、天板４１との間に閉じた空間Ｒを形成し、この空間Ｒの圧力が大気圧以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された塗布膜を減圧環境下で乾燥させる減圧乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。この塗布基板の生産工程では、まず、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成され、その後、たとえば減圧乾燥装置といった乾燥装置によって塗布膜の乾燥が行われる。
【０００３】
この減圧乾燥装置は、例えば、下記特許文献１に示されるように、チャンバに基板が収容された状態で、チャンバを減圧させることにより基板上の塗布膜を乾燥させるようになっている。具体的には、基板がチャンバ内で支持ピンなどによって支持された状態でチャンバ内の大気が排気され、チャンバ内が減圧環境下になることにより、基板上の塗布膜に含まれる溶剤が揮発し、塗布膜が乾燥する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２９３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載された減圧乾燥装置では、塗布膜表面に乾燥ムラが発生するおそれがあるという問題があった。具体的には、減圧乾燥中、チャンバの内部と外部の気圧差が生じることが原因で、チャンバの外壁に荷重がかかって変形する。特に、チャンバの天板は基板上の塗布膜と対向しており、その天板に変形が生じると、天板と塗布膜の間の距離が変化し、そこでの気流に乱れが生じる。それが原因で、塗布膜に乾燥ムラが生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、減圧乾燥中にチャンバの天板が変形して塗布膜に乾燥ムラが形成されることを抑えることができる減圧乾燥装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の減圧乾燥装置は、基板を格納するチャンバを備え、チャンバ内部を大気圧より低い圧力に減圧することによって、チャンバ内部に格納された基板上の塗布膜を乾燥させる減圧乾燥装置であって、前記チャンバは、チャンバ本体とチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ本体と前記チャンバ蓋部とが当接することによってチャンバ内部を密閉し、前記チャンバ蓋部は天板を有し、前記天板のチャンバ内部と反対側から前記天板を覆う蓋形状保持部が設けられ、前記蓋形状保持部は、前記天板との間に閉じた空間を形成し、前記閉じた空間の圧力が大気圧以下であることを特徴としている。
【０００８】
上記減圧乾燥装置によれば、天板のチャンバ内部と反対側から天板を覆う蓋形状保持部が設けられ、蓋形状保持部は、天板との間に閉じた空間を形成することにより、天板が外気の環境から切り離されるため、外気における大気圧が、蓋形状保持部にかかる。また、天板には、前記閉じた空間とチャンバ内部との圧力差による荷重を受けるが、前記閉じた空間が大気圧以下に設定されており、減圧乾燥時はチャンバ内部が大気圧以下に減圧されているため、その圧力差は、天板が外気の大気圧を受ける場合に比べて小さくすることができる。したがって、蓋形状保持部を設けることにより、天板の変形を抑えられ、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【０００９】
また、前記蓋形状保持部は、ドーム形状とすると良い。
【００１０】
このように蓋形状保持部をドーム形状にすることにより、蓋形状保持部の内部と外気との圧力差に起因して受ける荷重によって蓋形状保持部の壁面に発生する応力を分散させ、壁面の変形および破壊を起こしにくくすることができる。
【００１１】
また、前記天板と前記蓋形状保持部の内壁との間に補強材を有する構成とすると良い。
【００１２】
このように補強材を設けることにより、蓋形状保持部および天板の変形をさらに阻止し、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【００１３】
また、前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力は、乾燥促進圧力と同等であるようにすると良い。
【００１４】
このように蓋形状保持部と天板とで形成される空間の圧力が後述する乾燥促進圧力と同等であることによって、乾燥促進圧力と同等でない場合と比べて、チャンバ内で塗布膜の乾燥が行われている際の天板の表裏の圧力差がより少なくなる。この結果、天板の変形がより少ない状態で塗布膜の乾燥を行うことができ、乾燥ムラをより抑えることが可能である。
【００１５】
また、前記蓋形状保持部は圧力制御部を有し、少なくとも基板上の塗布膜の減圧乾燥が完了するまでは、前記圧力制御部によって前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力がチャンバ内部の圧力と同等となるように制御することもできる。
【００１６】
このように、蓋形状保持部と天板とで形成される空間の圧力がチャンバの内部の圧力と同等となるように制御することにより、天板の表裏の圧力差による天板の変形をさらに防ぐことができ、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の減圧乾燥装置によれば、減圧乾燥中にチャンバの天板が変形することを防ぎ、塗布膜に乾燥ムラが形成されることを抑えて基板の乾燥を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における減圧乾燥装置の概略図である。
【図２】減圧乾燥装置の断面図であり、側面図である。
【図３】他の実施形態における蓋形状保持部の概略図である。
【図４】減圧乾燥装置の内部圧力の経時変化を表すグラフである。
【図５】他の実施形態における減圧乾燥装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明の一実施形態における減圧乾燥装置を図１に示す。減圧乾燥装置１は、チャンバ２、基板支持部５、および蓋形状保持部６を有している。減圧乾燥装置１外の図示しない搬送機構によって基板Ｗがチャンバ２内の基板支持部５に載置されると、次にチャンバ２が密閉状態となる。そして、真空ポンプ７を駆動させることにより、チャンバ２の内部が減圧され、基板Ｗの減圧乾燥が行われる。また、チャンバ２の天板にはこの天板を覆うように蓋形状保持部６が設けられている。
【００２１】
チャンバ２はチャンバ本体３とこれに接離可能なチャンバ蓋部４とを有しており、チャンバ蓋部４がチャンバ本体３に当接することによりチャンバ２の内部に密閉空間が形成される。また、チャンバ２の内部には、基板支持部５が備えられており、基板支持部５が基板Ｗを支持した状態で、このチャンバ２の内部に密閉空間を形成し、真空ポンプ７により減圧環境に維持することによって、基板Ｗを乾燥できるようになっている。
【００２２】
チャンバ本体３は、水平に載置された平板状の平板部３１と、この平板部３１の外周縁から上方に突出する側壁部３２とを有しており、側壁部３２が平板部３１を隙間無く囲むよう配置されている。また、平板部３１には基板支持部５が載置されている。また、側壁部３２の上端面は、シール部材３３を有しており、シール部材３３が後述するチャンバ蓋部４に圧接されることにより、チャンバ２の内部が密閉されるようになっている。また、平板部３１には、排気口３４が備えられており、この排気口３４とチャンバ２の外部の真空ポンプ７とが配管３５を通じて接続されている。そして、チャンバ２の内部が密閉された状態で真空ポンプ７による排気が行われることにより、チャンバ２の内部が減圧環境となる。
【００２３】
チャンバ蓋部４は、図示しない昇降機構を駆動制御することにより昇降動作可能に構成されており、チャンバ本体３に対して接離可能になっている。具体的には、チャンバ蓋部４は、チャンバ本体３の上方に離れた位置と、チャンバ本体３に当接する位置とに昇降動作可能に設定されており、チャンバ蓋部４がチャンバ本体３の上方に位置する状態ではチャンバ２が開状態となり、チャンバ蓋部４がチャンバ本体３に当接する位置ではチャンバ２が閉状態となる。すなわち、チャンバ２が閉状態の場合、チャンバ２の内部は密閉状態となる。
【００２４】
このチャンバ蓋部４は、チャンバ本体３の平板部３１と対面する天板４１と、天板４１の縁の全周にわたって設けられた側壁部４２とを有しており、側壁部４２は、全周にわたってチャンバ本体３の側壁部３２に対向するように形成されている。
【００２５】
天板４１は、少なくともチャンバ２内部側の面が平坦な形状を有し、本実施形態では平板状である。また、後述する蓋形状保持部６を設けても減圧乾燥時に天板４１が変形する場合、その変形を利用して、チャンバ２内部の圧力が後述する乾燥促進圧力である時に、少なくともチャンバ２内部側の面が変形によって平坦となるような形状としても良い。
【００２６】
側壁部４２は、チャンバ本体３の側壁部３２と対向する面が平滑な平坦状に形成されている。そして、チャンバ２が閉状態では、側壁部４２の平坦部分が、チャンバ本体３の側壁部３２上に設けられたシール部材３３に圧接されることにより、チャンバ２の内部に基板支持部５およびその上に載置された基板Ｗを収容する、密閉された空間を形成する。
【００２７】
基板支持部５は、本実施形態では、複数の支持ピン５１およびリフトピン５２を有する。
【００２８】
支持ピン５１は、本実施形態では垂直方向に伸び、先端の尖った円柱状の形状を有し、それぞれの支持ピン５１の先端が同一の高さになるよう、チャンバ本体３の平板部３１に配列されている。基板Ｗをチャンバ２の内部で減圧乾燥させる際、各支持ピン５１の先端が基板Ｗの裏面と当接することで、基板Ｗを水平に支持する。各支持ピン５１の先端で基板Ｗを支持することにより、接触面積が小さい状態で基板Ｗを支持することができ、基板Ｗの中で基板支持部５と接触する部分とその他の部分との間に生じる温度差が起因する乾燥ムラを極小にすることができる。
【００２９】
リフトピン５２は、本実施形態では垂直方向に伸び、先端の尖った円柱状の形状を有し、チャンバ本体３の平板部３１に設けられている。また、リフトピン５２は図示しない昇降機構を備え、昇降機構を駆動制御することにより、リフトピン５２が上昇端にある時はリフトピン５２の先端は支持ピン５１の先端より高い位置にあり、逆にリフトピン５２が下降端にある時はリフトピン５２の先端は支持ピン５１の先端より低い位置にあるよう調整されている。これにより、減圧乾燥装置１外の図示しない搬送機構によって基板Ｗがチャンバ２内部に載置される際、または搬送機構によって基板Ｗがチャンバ２から搬出される際は、リフトピン５２が上昇端へ移動し、リフトピン５２が基板Ｗを支持する状態となる。また、基板Ｗを乾燥させる際にはリフトピン５２が下降端に移動し、下降の途中で基板Ｗを支持ピン５１に受け渡すことで、支持ピン５１が基板Ｗを支持する状態となる。
【００３０】
蓋形状保持部６は、チャンバ蓋部４の天板４１のチャンバ２内部と反対側の面から天板４１を覆うように載置、固定され、天板４１を外気の環境から切り離し、大気圧の負荷の影響を抑えることができる。また、後述の通り蓋形状保持部６と天板４１との間に空間を形成する。ここで、その空間の圧力を大気圧以下にした場合、その空間と外気との圧力差による荷重を蓋形状保持部６が受けることにより、その空間の圧力は維持され、そして、減圧乾燥時に天板４１にかかる荷重が天板４１に外気が直接触れている場合よりも少なくなり、天板４１の変形を防ぐ。
【００３１】
この蓋形状保持部６は、外壁部６１を有している。外壁部６１は、本実施形態では、鋼板などにより形成された、中空の球体を１つの平面で切り取った形状に近い、いわゆるドーム状の構造体である。外壁部６１の厚みは全体にわたって均一であり、外壁部６１の内側には凹部を形成する。この凹部が天板４１に対向するように外壁部６１が天板４１に載置されることで外壁部６１と天板４１との間に閉じた空間Ｒを形成する。また、外壁部６１には排気口６３が備えられており、この排気口６３と外壁部６１の外部の真空ポンプ６５とが配管６４を通じて接続されている。この真空ポンプ６５による排気が行われることにより、空間Ｒが大気圧以下の減圧環境となる。
【００３２】
ここで、外壁部６１がドーム状であることにより、空間Ｒと外気との圧力差に起因して外壁部６１が荷重を受けた時にその荷重によって外壁部６１の内部に発生する応力は、一部分に集中せずに分散する。その結果、角部を有する形状であった場合と比べて、外壁部６１が変形、破壊を起こしにくくなる。また、本実施形態の通り外壁部６１の厚みを全体にわたって均一にすることで、さらに応力が均等に分散される。ただし、外壁部６１は凹部を形成する形状であれば、必ずしも厚みが均一である必要は無い。
【００３３】
また、このようなドーム状の外壁部６１を形成するにあたり、一般にタンクの底部などの形成に用いられる鏡板を用いると良い。こうすることにより、本発明の用途のために特別に鋼板をドーム状に加工する必要なく、低コストで外壁部６１を形成、入手することができる。
【００３４】
また、外壁部６１は、１つで天板４１の全面を覆うような大きさにすると良い。そうすることで、蓋形状保持部６による天板４１の変形を抑える効果を天板４１全面が受けることができる。なお、本実施形態では天板４１が矩形、外壁部６１が天板４１と当接する部分の外形は円形であるため、蓋形状保持部６が天板４１の全面を覆うことはできないが、天板４１の短辺の長さと、外壁部６１が天板４１と当接する部分の径とを同等とすることにより、可能な限り大きな面積を覆うようにしている。
【００３５】
また、天板４１および外壁部６１の変形をさらに抑えるために、空間Ｒ内に補強材６２を設けても良い。補強材６２は、例えば鋼材から形成されるブロックであり、空間Ｒ内に１個または複数個配置され、天板４１および外壁部６１に挟持される。各補強材６２は天板４１および外壁部６１と当接する部分において、それぞれの形状に沿った形状をしており、その部分において天板４１および外壁部６１と溶接固定されている。このように、この補強材６２を介して天板４１と外壁部６１とを連結することにより、天板４１への荷重を外壁部６１が支持し、天板４１の変形を防ぐことが可能である。
【００３６】
また、補強材６２を外壁部６１の中心軸に対して対称となるように放射状に配置すると良い。これによって、各補強材６２が荷重を均等に受けるため、天板４１および外壁部６１の中に変形が起こりやすい箇所を発生させずに、全体的に天板４１および外壁部６１の強度を高めることができる。
【００３７】
また、外壁部６１をさらに変形に強くするために、図３に示すように、外壁部６１の外側にも外壁部６１と接するリブ６６を取付け、補強しても良い。また、このリブ６６は、外壁部６１の中心軸に対して対称となるよう放射状に配置すると良い。これによって、各リブ６６は荷重を均等に受けるため、外壁部６１の中に変形が起こりやすい箇所を発生させずに、全体的に外壁部６１の強度を高めることができる。
【００３８】
このような蓋形状保持部６を天板４１に設け、天板４１のチャンバ２内部と反対側の面に空間Ｒを設けることにより、天板４１は外気の環境から切り離され、外気における大気圧が、蓋形状保持部にかかる。これに加え、空間Ｒの圧力を大気圧以下にしたとき、外気と空間Ｒとの圧力差による荷重を外壁部６１が受けて、この空間Ｒの圧力を大気圧以下で維持することが可能である。そして、空間Ｒの圧力が大気圧以下であった場合、チャンバ２の減圧時の天板４１の表裏（チャンバ２内部と空間Ｒ）の圧力の差を天板４１が直接外気と触れている場合の天板４１の表裏（チャンバ２内部と外気（大気圧））の圧力の差と比べて小さくすることができる。このように、天板４１の表裏の圧力の差を小さくすることによって、この圧力の差によって天板４１が受ける荷重を軽減することができるため、天板４１が変形を起こしにくくなる。そして、天板４１が変形を起こしにくくなることによって、天板４１と基板Ｗの間で気流の乱れが発生しにくくなるため、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【００３９】
また、本実施形態では、空間Ｒの圧力を大気圧（約０．１ＭＰａ）から６０Ｐａまでの間に設定しており、真空ポンプ６５によって、空間Ｒの圧力をこの設定圧力で維持している。
【００４０】
真空ポンプ６５によって空間Ｒの圧力を設定圧力で維持する方法としては、空間Ｒの圧力をその設定圧力で維持することができる排気能力を有する真空ポンプ６５を選定する方法や、配管６４の途中に弁を設け、この弁の開閉具合で排気能力を調節する方法がある。また、これらとは別に、外壁部６１とチャンバ蓋部４の天板４１とを設定圧力の環境下で溶接し、排気口６３、配管６４および真空ポンプ６５を設けずに完全に密閉することで、空間Ｒを設定圧力で維持する方法も考えられる。
【００４１】
また、図示しない圧力センサにより空間Ｒの圧力を監視し、空間Ｒの圧力と設定圧力との差が所定の値を超えるとアラームを発生するようにしても良い。
【００４２】
ここで、さらに空間Ｒの圧力の範囲を限定し、以下に説明する通りの乾燥促進圧力と同等に設定することにより、塗布膜の乾燥ムラを防ぐことがより容易となる。
【００４３】
図４は、基板Ｗを減圧乾燥させる際のチャンバ２の内部の圧力の経時変化を表すグラフである。チャンバ２の内部に基板Ｗが載置されてから減圧乾燥が開始すると、しばらくの間は順調にチャンバ２の内部の圧力は下がり続けるが、チャンバ２の内部の圧力がある圧力に達すると（図４に示す時刻ｔ１、圧力Ｐ１の状態）、圧力の低下のペースが急激に緩やかになる。これは、チャンバ２の内部の圧力がＰ１となってから塗布膜内の溶媒の揮発が活発になり、チャンバ２内が減圧されるのに対して溶媒の揮発が圧力を増加させる方向に働き、その結果、チャンバ２内の圧力の減圧量が少なくなるためである。そして、塗布膜内の溶媒がほぼ全て揮発し、減圧乾燥が完了すると（図４に示す時刻ｔ２、圧力Ｐ２の状態）、チャンバ２の内部の圧力の低下のペースは再び早まる挙動を示す。
【００４４】
ここで、本発明においてこのＰ１からＰ２までの範囲の圧力を乾燥促進圧力と呼ぶこととする。チャンバ２の内部の圧力がこの乾燥促進圧力であるとき、塗布膜の乾燥の進行は活発となるため、このときに天板４１が変形して塗布膜の上方で気流に乱れが生じると、乾燥ムラとなりやすくなる。したがって、空間Ｒの圧力を乾燥促進圧力と同等に設定しておくことにより、塗布膜の乾燥の進行が活発であるときに天板４１の変形が発生しにくくなり、乾燥ムラを防ぐことが容易となる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態について、図５を用いて説明する。
【００４６】
図５に示す減圧乾燥装置７１は、先述の減圧乾燥装置１と同じように、チャンバ７２、チャンバ本体７３、チャンバ蓋部７４、基板支持部７５、蓋形状保持部７６、真空ポンプ７７、および真空ポンプ７８を備えている。それに加え、蓋形状保持部７６の内側の空間Ｒ２の圧力を調節する圧力制御部８０を有している。
【００４７】
圧力制御部８０は、真空ポンプ７８による減圧量を調節する弁８１、チャンバ７２の内部の圧力を測定する圧力計８２、空間Ｒ２の圧力を測定する圧力計８３、および弁８１を制御する制御装置８４から構成されており、この圧力制御部８０によって空間Ｒ２の圧力が調整され、チャンバ７２の内部の圧力に追従することができる。具体的には、まず、減圧乾燥中のチャンバ７２の内部の圧力、および空間Ｒ２の圧力がそれぞれ圧力計８２、圧力計８３によって測定され、それぞれの圧力の測定値が制御装置８４に入力される。次に、両測定値の差分に基づき、蓋形状保持部７６と真空ポンプ７８との間に設けられた弁８１の開閉具合が制御装置８４によって制御されることにより、空間Ｒ２の圧力がチャンバ７２の内部の圧力と等しくなるように調節される。
【００４８】
上記動作によって少なくとも基板Ｗの塗布膜の減圧乾燥が完了するまでは空間Ｒ２の圧力がチャンバ７２の内部の圧力と同等となるように追従することにより、減圧乾燥中、チャンバ蓋部７４の天板が変形することを抑えられ、その結果、基板の上方で気流の乱れが発生せず、塗布膜の乾燥ムラを防ぐことが可能である。
【００４９】
以上説明した減圧乾燥装置により、基板上の塗布膜の乾燥ムラの少ない減圧乾燥を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 減圧乾燥装置
２ チャンバ
３ チャンバ本体
４ チャンバ蓋部
５ 基板支持部
６ 蓋形状保持部
７ 真空ポンプ
３１ 平板部
３２ 側壁部
３３ シール部材
３４ 排気口
３５ 配管
４１ 天板
４２ 側壁部
５１ 支持ピン
５２ リフトピン
６１ 外壁部
６２ 補強材
６３ 排気口
６４ 配管
６５ 真空ポンプ
６６ リブ
７１ 減圧乾燥装置
７２ チャンバ
７３ チャンバ本体
７４ チャンバ蓋部
７５ 基板支持部
７６ 蓋形状保持部
７７ 真空ポンプ
７８ 真空ポンプ
７９ 配管
８０ 圧力制御部
８１ 弁
８２ 圧力計
８３ 圧力計
８４ 制御装置
Ｒ 空間
Ｒ２ 空間
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された塗布膜を減圧環境下で乾燥させる減圧乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。この塗布基板の生産工程では、まず、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成され、その後、たとえば減圧乾燥装置といった乾燥装置によって塗布膜の乾燥が行われる。
【０００３】
この減圧乾燥装置は、例えば、下記特許文献１に示されるように、チャンバに基板が収容された状態で、チャンバを減圧させることにより基板上の塗布膜を乾燥させるようになっている。具体的には、基板がチャンバ内で支持ピンなどによって支持された状態でチャンバ内の大気が排気され、チャンバ内が減圧環境下になることにより、基板上の塗布膜に含まれる溶剤が揮発し、塗布膜が乾燥する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２９３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載された減圧乾燥装置では、塗布膜表面に乾燥ムラが発生するおそれがあるという問題があった。具体的には、減圧乾燥中、チャンバの内部と外部の気圧差が生じることが原因で、チャンバの外壁に荷重がかかって変形する。特に、チャンバの天板は基板上の塗布膜と対向しており、その天板に変形が生じると、天板と塗布膜の間の距離が変化し、そこでの気流に乱れが生じる。それが原因で、塗布膜に乾燥ムラが生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、減圧乾燥中にチャンバの天板が変形して塗布膜に乾燥ムラが形成されることを抑えることができる減圧乾燥装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の減圧乾燥装置は、基板を格納するチャンバを備え、チャンバ内部を大気圧より低い圧力に減圧することによって、チャンバ内部に格納された基板上の塗布膜を乾燥させる減圧乾燥装置であって、前記チャンバは、チャンバ本体とチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ本体と前記チャンバ蓋部とが当接することによってチャンバ内部を密閉し、前記チャンバ蓋部は天板を有し、前記天板のチャンバ内部と反対側から前記天板を覆う蓋形状保持部が設けられ、前記蓋形状保持部は、前記天板との間に閉じた空間を形成し、前記閉じた空間の圧力が大気圧以下であることを特徴としている。
【０００８】
上記減圧乾燥装置によれば、天板のチャンバ内部と反対側から天板を覆う蓋形状保持部が設けられ、蓋形状保持部は、天板との間に閉じた空間を形成することにより、天板が外気の環境から切り離されるため、外気における大気圧が、蓋形状保持部にかかる。また、天板には、前記閉じた空間とチャンバ内部との圧力差による荷重を受けるが、前記閉じた空間が大気圧以下に設定されており、減圧乾燥時はチャンバ内部が大気圧以下に減圧されているため、その圧力差は、天板が外気の大気圧を受ける場合に比べて小さくすることができる。したがって、蓋形状保持部を設けることにより、天板の変形を抑えられ、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【０００９】
また、前記蓋形状保持部は、ドーム形状とすると良い。
【００１０】
このように蓋形状保持部をドーム形状にすることにより、蓋形状保持部の内部と外気との圧力差に起因して受ける荷重によって蓋形状保持部の壁面に発生する応力を分散させ、壁面の変形および破壊を起こしにくくすることができる。
【００１１】
また、前記天板と前記蓋形状保持部の内壁との間に補強材を有する構成とすると良い。
【００１２】
このように補強材を設けることにより、蓋形状保持部および天板の変形をさらに阻止し、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【００１３】
また、前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力は、乾燥促進圧力と同等であるようにすると良い。
【００１４】
このように蓋形状保持部と天板とで形成される空間の圧力が後述する乾燥促進圧力と同等であることによって、乾燥促進圧力と同等でない場合と比べて、チャンバ内で塗布膜の乾燥が行われている際の天板の表裏の圧力差がより少なくなる。この結果、天板の変形がより少ない状態で塗布膜の乾燥を行うことができ、乾燥ムラをより抑えることが可能である。
【００１５】
また、前記蓋形状保持部は圧力制御部を有し、少なくとも基板上の塗布膜の減圧乾燥が完了するまでは、前記圧力制御部によって前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力がチャンバ内部の圧力と同等となるように制御することもできる。
【００１６】
このように、蓋形状保持部と天板とで形成される空間の圧力がチャンバの内部の圧力と同等となるように制御することにより、天板の表裏の圧力差による天板の変形をさらに防ぐことができ、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の減圧乾燥装置によれば、減圧乾燥中にチャンバの天板が変形することを防ぎ、塗布膜に乾燥ムラが形成されることを抑えて基板の乾燥を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における減圧乾燥装置の概略図である。
【図２】減圧乾燥装置の断面図であり、側面図である。
【図３】他の実施形態における蓋形状保持部の概略図である。
【図４】減圧乾燥装置の内部圧力の経時変化を表すグラフである。
【図５】他の実施形態における減圧乾燥装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明の一実施形態における減圧乾燥装置を図１に示す。減圧乾燥装置１は、チャンバ２、基板支持部５、および蓋形状保持部６を有している。減圧乾燥装置１外の図示しない搬送機構によって基板Ｗがチャンバ２内の基板支持部５に載置されると、次にチャンバ２が密閉状態となる。そして、真空ポンプ７を駆動させることにより、チャンバ２の内部が減圧され、基板Ｗの減圧乾燥が行われる。また、チャンバ２の天板にはこの天板を覆うように蓋形状保持部６が設けられている。
【００２１】
チャンバ２はチャンバ本体３とこれに接離可能なチャンバ蓋部４とを有しており、チャンバ蓋部４がチャンバ本体３に当接することによりチャンバ２の内部に密閉空間が形成される。また、チャンバ２の内部には、基板支持部５が備えられており、基板支持部５が基板Ｗを支持した状態で、このチャンバ２の内部に密閉空間を形成し、真空ポンプ７により減圧環境に維持することによって、基板Ｗを乾燥できるようになっている。
【００２２】
チャンバ本体３は、水平に載置された平板状の平板部３１と、この平板部３１の外周縁から上方に突出する側壁部３２とを有しており、側壁部３２が平板部３１を隙間無く囲むよう配置されている。また、平板部３１には基板支持部５が載置されている。また、側壁部３２の上端面は、シール部材３３を有しており、シール部材３３が後述するチャンバ蓋部４に圧接されることにより、チャンバ２の内部が密閉されるようになっている。また、平板部３１には、排気口３４が備えられており、この排気口３４とチャンバ２の外部の真空ポンプ７とが配管３５を通じて接続されている。そして、チャンバ２の内部が密閉された状態で真空ポンプ７による排気が行われることにより、チャンバ２の内部が減圧環境となる。
【００２３】
チャンバ蓋部４は、図示しない昇降機構を駆動制御することにより昇降動作可能に構成されており、チャンバ本体３に対して接離可能になっている。具体的には、チャンバ蓋部４は、チャンバ本体３の上方に離れた位置と、チャンバ本体３に当接する位置とに昇降動作可能に設定されており、チャンバ蓋部４がチャンバ本体３の上方に位置する状態ではチャンバ２が開状態となり、チャンバ蓋部４がチャンバ本体３に当接する位置ではチャンバ２が閉状態となる。すなわち、チャンバ２が閉状態の場合、チャンバ２の内部は密閉状態となる。
【００２４】
このチャンバ蓋部４は、チャンバ本体３の平板部３１と対面する天板４１と、天板４１の縁の全周にわたって設けられた側壁部４２とを有しており、側壁部４２は、全周にわたってチャンバ本体３の側壁部３２に対向するように形成されている。
【００２５】
天板４１は、少なくともチャンバ２内部側の面が平坦な形状を有し、本実施形態では平板状である。また、後述する蓋形状保持部６を設けても減圧乾燥時に天板４１が変形する場合、その変形を利用して、チャンバ２内部の圧力が後述する乾燥促進圧力である時に、少なくともチャンバ２内部側の面が変形によって平坦となるような形状としても良い。
【００２６】
側壁部４２は、チャンバ本体３の側壁部３２と対向する面が平滑な平坦状に形成されている。そして、チャンバ２が閉状態では、側壁部４２の平坦部分が、チャンバ本体３の側壁部３２上に設けられたシール部材３３に圧接されることにより、チャンバ２の内部に基板支持部５およびその上に載置された基板Ｗを収容する、密閉された空間を形成する。
【００２７】
基板支持部５は、本実施形態では、複数の支持ピン５１およびリフトピン５２を有する。
【００２８】
支持ピン５１は、本実施形態では垂直方向に伸び、先端の尖った円柱状の形状を有し、それぞれの支持ピン５１の先端が同一の高さになるよう、チャンバ本体３の平板部３１に配列されている。基板Ｗをチャンバ２の内部で減圧乾燥させる際、各支持ピン５１の先端が基板Ｗの裏面と当接することで、基板Ｗを水平に支持する。各支持ピン５１の先端で基板Ｗを支持することにより、接触面積が小さい状態で基板Ｗを支持することができ、基板Ｗの中で基板支持部５と接触する部分とその他の部分との間に生じる温度差が起因する乾燥ムラを極小にすることができる。
【００２９】
リフトピン５２は、本実施形態では垂直方向に伸び、先端の尖った円柱状の形状を有し、チャンバ本体３の平板部３１に設けられている。また、リフトピン５２は図示しない昇降機構を備え、昇降機構を駆動制御することにより、リフトピン５２が上昇端にある時はリフトピン５２の先端は支持ピン５１の先端より高い位置にあり、逆にリフトピン５２が下降端にある時はリフトピン５２の先端は支持ピン５１の先端より低い位置にあるよう調整されている。これにより、減圧乾燥装置１外の図示しない搬送機構によって基板Ｗがチャンバ２内部に載置される際、または搬送機構によって基板Ｗがチャンバ２から搬出される際は、リフトピン５２が上昇端へ移動し、リフトピン５２が基板Ｗを支持する状態となる。また、基板Ｗを乾燥させる際にはリフトピン５２が下降端に移動し、下降の途中で基板Ｗを支持ピン５１に受け渡すことで、支持ピン５１が基板Ｗを支持する状態となる。
【００３０】
蓋形状保持部６は、チャンバ蓋部４の天板４１のチャンバ２内部と反対側の面から天板４１を覆うように載置、固定され、天板４１を外気の環境から切り離し、大気圧の負荷の影響を抑えることができる。また、後述の通り蓋形状保持部６と天板４１との間に空間を形成する。ここで、その空間の圧力を大気圧以下にした場合、その空間と外気との圧力差による荷重を蓋形状保持部６が受けることにより、その空間の圧力は維持され、そして、減圧乾燥時に天板４１にかかる荷重が天板４１に外気が直接触れている場合よりも少なくなり、天板４１の変形を防ぐ。
【００３１】
この蓋形状保持部６は、外壁部６１を有している。外壁部６１は、本実施形態では、鋼板などにより形成された、中空の球体を１つの平面で切り取った形状に近い、いわゆるドーム状の構造体である。外壁部６１の厚みは全体にわたって均一であり、外壁部６１の内側には凹部を形成する。この凹部が天板４１に対向するように外壁部６１が天板４１に載置されることで外壁部６１と天板４１との間に閉じた空間Ｒを形成する。また、外壁部６１には排気口６３が備えられており、この排気口６３と外壁部６１の外部の真空ポンプ６５とが配管６４を通じて接続されている。この真空ポンプ６５による排気が行われることにより、空間Ｒが大気圧以下の減圧環境となる。
【００３２】
ここで、外壁部６１がドーム状であることにより、空間Ｒと外気との圧力差に起因して外壁部６１が荷重を受けた時にその荷重によって外壁部６１の内部に発生する応力は、一部分に集中せずに分散する。その結果、角部を有する形状であった場合と比べて、外壁部６１が変形、破壊を起こしにくくなる。また、本実施形態の通り外壁部６１の厚みを全体にわたって均一にすることで、さらに応力が均等に分散される。ただし、外壁部６１は凹部を形成する形状であれば、必ずしも厚みが均一である必要は無い。
【００３３】
また、このようなドーム状の外壁部６１を形成するにあたり、一般にタンクの底部などの形成に用いられる鏡板を用いると良い。こうすることにより、本発明の用途のために特別に鋼板をドーム状に加工する必要なく、低コストで外壁部６１を形成、入手することができる。
【００３４】
また、外壁部６１は、１つで天板４１の全面を覆うような大きさにすると良い。そうすることで、蓋形状保持部６による天板４１の変形を抑える効果を天板４１全面が受けることができる。なお、本実施形態では天板４１が矩形、外壁部６１が天板４１と当接する部分の外形は円形であるため、蓋形状保持部６が天板４１の全面を覆うことはできないが、天板４１の短辺の長さと、外壁部６１が天板４１と当接する部分の径とを同等とすることにより、可能な限り大きな面積を覆うようにしている。
【００３５】
また、天板４１および外壁部６１の変形をさらに抑えるために、空間Ｒ内に補強材６２を設けても良い。補強材６２は、例えば鋼材から形成されるブロックであり、空間Ｒ内に１個または複数個配置され、天板４１および外壁部６１に挟持される。各補強材６２は天板４１および外壁部６１と当接する部分において、それぞれの形状に沿った形状をしており、その部分において天板４１および外壁部６１と溶接固定されている。このように、この補強材６２を介して天板４１と外壁部６１とを連結することにより、天板４１への荷重を外壁部６１が支持し、天板４１の変形を防ぐことが可能である。
【００３６】
また、補強材６２を外壁部６１の中心軸に対して対称となるように放射状に配置すると良い。これによって、各補強材６２が荷重を均等に受けるため、天板４１および外壁部６１の中に変形が起こりやすい箇所を発生させずに、全体的に天板４１および外壁部６１の強度を高めることができる。
【００３７】
また、外壁部６１をさらに変形に強くするために、図３に示すように、外壁部６１の外側にも外壁部６１と接するリブ６６を取付け、補強しても良い。また、このリブ６６は、外壁部６１の中心軸に対して対称となるよう放射状に配置すると良い。これによって、各リブ６６は荷重を均等に受けるため、外壁部６１の中に変形が起こりやすい箇所を発生させずに、全体的に外壁部６１の強度を高めることができる。
【００３８】
このような蓋形状保持部６を天板４１に設け、天板４１のチャンバ２内部と反対側の面に空間Ｒを設けることにより、天板４１は外気の環境から切り離され、外気における大気圧が、蓋形状保持部にかかる。これに加え、空間Ｒの圧力を大気圧以下にしたとき、外気と空間Ｒとの圧力差による荷重を外壁部６１が受けて、この空間Ｒの圧力を大気圧以下で維持することが可能である。そして、空間Ｒの圧力が大気圧以下であった場合、チャンバ２の減圧時の天板４１の表裏（チャンバ２内部と空間Ｒ）の圧力の差を天板４１が直接外気と触れている場合の天板４１の表裏（チャンバ２内部と外気（大気圧））の圧力の差と比べて小さくすることができる。このように、天板４１の表裏の圧力の差を小さくすることによって、この圧力の差によって天板４１が受ける荷重を軽減することができるため、天板４１が変形を起こしにくくなる。そして、天板４１が変形を起こしにくくなることによって、天板４１と基板Ｗの間で気流の乱れが発生しにくくなるため、塗布膜の乾燥ムラを抑えることが可能である。
【００３９】
また、本実施形態では、空間Ｒの圧力を大気圧（約０．１ＭＰａ）から６０Ｐａまでの間に設定しており、真空ポンプ６５によって、空間Ｒの圧力をこの設定圧力で維持している。
【００４０】
真空ポンプ６５によって空間Ｒの圧力を設定圧力で維持する方法としては、空間Ｒの圧力をその設定圧力で維持することができる排気能力を有する真空ポンプ６５を選定する方法や、配管６４の途中に弁を設け、この弁の開閉具合で排気能力を調節する方法がある。また、これらとは別に、外壁部６１とチャンバ蓋部４の天板４１とを設定圧力の環境下で溶接し、排気口６３、配管６４および真空ポンプ６５を設けずに完全に密閉することで、空間Ｒを設定圧力で維持する方法も考えられる。
【００４１】
また、図示しない圧力センサにより空間Ｒの圧力を監視し、空間Ｒの圧力と設定圧力との差が所定の値を超えるとアラームを発生するようにしても良い。
【００４２】
ここで、さらに空間Ｒの圧力の範囲を限定し、以下に説明する通りの乾燥促進圧力と同等に設定することにより、塗布膜の乾燥ムラを防ぐことがより容易となる。
【００４３】
図４は、基板Ｗを減圧乾燥させる際のチャンバ２の内部の圧力の経時変化を表すグラフである。チャンバ２の内部に基板Ｗが載置されてから減圧乾燥が開始すると、しばらくの間は順調にチャンバ２の内部の圧力は下がり続けるが、チャンバ２の内部の圧力がある圧力に達すると（図４に示す時刻ｔ１、圧力Ｐ１の状態）、圧力の低下のペースが急激に緩やかになる。これは、チャンバ２の内部の圧力がＰ１となってから塗布膜内の溶媒の揮発が活発になり、チャンバ２内が減圧されるのに対して溶媒の揮発が圧力を増加させる方向に働き、その結果、チャンバ２内の圧力の減圧量が少なくなるためである。そして、塗布膜内の溶媒がほぼ全て揮発し、減圧乾燥が完了すると（図４に示す時刻ｔ２、圧力Ｐ２の状態）、チャンバ２の内部の圧力の低下のペースは再び早まる挙動を示す。
【００４４】
ここで、本発明においてこのＰ１からＰ２までの範囲の圧力を乾燥促進圧力と呼ぶこととする。チャンバ２の内部の圧力がこの乾燥促進圧力であるとき、塗布膜の乾燥の進行は活発となるため、このときに天板４１が変形して塗布膜の上方で気流に乱れが生じると、乾燥ムラとなりやすくなる。したがって、空間Ｒの圧力を乾燥促進圧力と同等に設定しておくことにより、塗布膜の乾燥の進行が活発であるときに天板４１の変形が発生しにくくなり、乾燥ムラを防ぐことが容易となる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態について、図５を用いて説明する。
【００４６】
図５に示す減圧乾燥装置７１は、先述の減圧乾燥装置１と同じように、チャンバ７２、チャンバ本体７３、チャンバ蓋部７４、基板支持部７５、蓋形状保持部７６、真空ポンプ７７、および真空ポンプ７８を備えている。それに加え、蓋形状保持部７６の内側の空間Ｒ２の圧力を調節する圧力制御部８０を有している。
【００４７】
圧力制御部８０は、真空ポンプ７８による減圧量を調節する弁８１、チャンバ７２の内部の圧力を測定する圧力計８２、空間Ｒ２の圧力を測定する圧力計８３、および弁８１を制御する制御装置８４から構成されており、この圧力制御部８０によって空間Ｒ２の圧力が調整され、チャンバ７２の内部の圧力に追従することができる。具体的には、まず、減圧乾燥中のチャンバ７２の内部の圧力、および空間Ｒ２の圧力がそれぞれ圧力計８２、圧力計８３によって測定され、それぞれの圧力の測定値が制御装置８４に入力される。次に、両測定値の差分に基づき、蓋形状保持部７６と真空ポンプ７８との間に設けられた弁８１の開閉具合が制御装置８４によって制御されることにより、空間Ｒ２の圧力がチャンバ７２の内部の圧力と等しくなるように調節される。
【００４８】
上記動作によって少なくとも基板Ｗの塗布膜の減圧乾燥が完了するまでは空間Ｒ２の圧力がチャンバ７２の内部の圧力と同等となるように追従することにより、減圧乾燥中、チャンバ蓋部７４の天板が変形することを抑えられ、その結果、基板の上方で気流の乱れが発生せず、塗布膜の乾燥ムラを防ぐことが可能である。
【００４９】
以上説明した減圧乾燥装置により、基板上の塗布膜の乾燥ムラの少ない減圧乾燥を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 減圧乾燥装置
２ チャンバ
３ チャンバ本体
４ チャンバ蓋部
５ 基板支持部
６ 蓋形状保持部
７ 真空ポンプ
３１ 平板部
３２ 側壁部
３３ シール部材
３４ 排気口
３５ 配管
４１ 天板
４２ 側壁部
５１ 支持ピン
５２ リフトピン
６１ 外壁部
６２ 補強材
６３ 排気口
６４ 配管
６５ 真空ポンプ
６６ リブ
７１ 減圧乾燥装置
７２ チャンバ
７３ チャンバ本体
７４ チャンバ蓋部
７５ 基板支持部
７６ 蓋形状保持部
７７ 真空ポンプ
７８ 真空ポンプ
７９ 配管
８０ 圧力制御部
８１ 弁
８２ 圧力計
８３ 圧力計
８４ 制御装置
Ｒ 空間
Ｒ２ 空間
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を格納するチャンバを備え、チャンバ内部を大気圧より低い圧力に減圧することによって、チャンバ内部に格納された基板上の塗布膜を乾燥させる減圧乾燥装置であって、
前記チャンバは、チャンバ本体とチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ本体と前記チャンバ蓋部とが当接することによってチャンバ内部を密閉し、
前記チャンバ蓋部は天板を有し、前記天板のチャンバ内部と反対側から前記天板を覆う蓋形状保持部が設けられ、
前記蓋形状保持部は、前記天板との間に閉じた空間を形成し、前記閉じた空間の圧力が大気圧以下であることを特徴とする、減圧乾燥装置。
【請求項２】
前記蓋形状保持部は、ドーム形状であることを特徴とする、請求項１に記載の減圧乾燥装置。
【請求項３】
前記天板と前記蓋形状保持部の内壁との間に補強材を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の減圧乾燥装置。
【請求項４】
前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力は、乾燥促進圧力と同等であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
【請求項５】
前記蓋形状保持部は圧力制御部を有し、少なくとも基板上の塗布膜の減圧乾燥が完了するまでは、前記圧力制御部によって前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力がチャンバ内部の圧力と同等となるように制御することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
【請求項１】
基板を格納するチャンバを備え、チャンバ内部を大気圧より低い圧力に減圧することによって、チャンバ内部に格納された基板上の塗布膜を乾燥させる減圧乾燥装置であって、
前記チャンバは、チャンバ本体とチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ本体と前記チャンバ蓋部とが当接することによってチャンバ内部を密閉し、
前記チャンバ蓋部は天板を有し、前記天板のチャンバ内部と反対側から前記天板を覆う蓋形状保持部が設けられ、
前記蓋形状保持部は、前記天板との間に閉じた空間を形成し、前記閉じた空間の圧力が大気圧以下であることを特徴とする、減圧乾燥装置。
【請求項２】
前記蓋形状保持部は、ドーム形状であることを特徴とする、請求項１に記載の減圧乾燥装置。
【請求項３】
前記天板と前記蓋形状保持部の内壁との間に補強材を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の減圧乾燥装置。
【請求項４】
前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力は、乾燥促進圧力と同等であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
【請求項５】
前記蓋形状保持部は圧力制御部を有し、少なくとも基板上の塗布膜の減圧乾燥が完了するまでは、前記圧力制御部によって前記蓋形状保持部と前記天板とで形成される空間の圧力がチャンバ内部の圧力と同等となるように制御することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の減圧乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２９２５９（Ｐ２０１３−２９２５９Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６１２８（Ｐ２０１１−１６６１２８）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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