(57)【要約】【課題】  基板面上に均一な厚さの膜を形成することができる減圧乾燥装置を提供する。【解決手段】  載置台１２と上下動可能な蓋体１４によって、基板（プレートＰ）を収容し気密に閉鎖可能なチャンバ１０を形成する。蓋体１４の上部には、排気管２４を設け、チャンバ１０内を減圧可能にする。蓋体１４の上部には、複数の排気口１６が形成されており、各排気口１６に設けられたバルブ５４は、バルブ制御部５０からの制御信号に基づいて開口径制御部５２により開口径が制御される。各バルブ５４は、排気口が形成されている位置がチャンバ１０の中央部から外周部になるに従って排気速度が徐々に遅くなるように開口径が制御され、プレートＰ上に塗布された溶液の乾燥速度を均一に保つことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理室を形成するチャンバと、
前記チャンバの上部に形成された複数の排気口と、
前記排気口を介して前記処理室内の雰囲気を前記チャンバから排気して前記処理室内を減圧する排気部とを備え、
前記排気部により前記排気口を介して前記処理室内の雰囲気を前記チャンバから排気する際の排気速度が、前記チャンバの外周部に設けられた前記排気口に比較して中央部に設けられた前記排気口の方が速いことを特徴とする減圧乾燥装置。
【請求項２】
前記チャンバの外周部に設けられた前記排気口に比較して中央部に設けられた前記排気口の方が速い速度で排気する状態を保って、前記排気口毎に排気速度を調整する排気速度調整部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥装置。
【請求項３】
前記排気速度調整部は、
前記排気口の各々に設けられたバルブと、
前記バルブの開口径を制御する開口径制御部とを備えることを特徴とする請求項２記載の減圧乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面に所定の溶液等が塗布されている基板に減圧乾燥処理を施す減圧乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子の製造工程等において、レジスト溶液等を基板の表面に塗布した後、レジスト溶液に含まれる溶媒成分を乾燥させることによって、所定の膜（例えば、レジスト膜）を形成していた。ここで、乾燥処理を施す場合、形成される膜の厚さを均一に保つ必要があるため、所定のチャンバを有し、チャンバ内を排気しながら減圧し、その際に形成された気流によりレジスト溶液を平坦化する減圧乾燥を施すことによって、均一な厚さのレジスト膜が形成されていた。
【０００３】
なお、均一な厚さのレジスト膜を形成するために、整流板を用いて均一な気流を形成する基板の処理装置が存在する（特許文献１参照）。この基板の処理装置は、整流板を基板の載置台に対して平行になるように支持し、整流板と基板との間に流れる気流の速度が基板面において均一になるように保つことによって、均一な厚さのレジスト膜を形成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２‐３１３７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、基板上には、通常、均一な状態で溶液が塗布されるが、基板上の中央部と外周部とでは溶液の乾燥速度が異なることから、均一に溶液を塗布することによって、逆に形成される膜厚が不均一になるという問題がある。即ち、上述の特許文献１記載の基板の処理装置におけるように、整流板を用いて基板面において均一な気流を形成している場合、基板上の中央部と外周部とでの乾燥速度の違いから、基板上に塗布されている溶液の溶媒濃度が異なってしまい、形成される膜の厚さが不均一になっていた。
【０００６】
この発明の課題は、表面に所定の溶液等が塗布されている基板において、基板面上での溶液の乾燥速度を同一にすることにより、均一な厚さの膜を形成することができる減圧乾燥装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る減圧乾燥装置は、気密な処理室を形成するチャンバと、前記チャンバの上部に形成された複数の排気口と、前記排気口を介して前記処理室内の雰囲気を前記チャンバから排気して前記処理室内を減圧する排気部とを備え、前記排気部により前記排気口を介して前記処理室内の雰囲気を前記チャンバから排気する際の排気速度が、前記チャンバの外周部に設けられた前記排気口に比較して中央部に設けられた前記排気口の方が速いことを特徴とする。
【０００８】
この減圧乾燥装置によれば、基板上の中央部に比較して乾燥速度が速い基板上の外周部に対応するチャンバ上部の外周部に設けられた排気口では排気速度がチャンバ上部の中央部に設けられた排気口よりも遅く、基板上の外周部に比較して乾燥速度が遅い基板上の中央部に対応するチャンバ上部の中央部に設けられた排気口では排気速度がチャンバ上部の外周部に設けられた排気口よりも速くなっている。従って、例えば、基板上における溶液の乾燥速度の違いを考慮して、溶液の塗布量を中央部と外周部とで変更することなく、基板上に均一に溶液を塗布した場合であっても、基板上の中央部と外周部とにおける乾燥速度を同一に保つことによって、均一な厚さの膜を形成することができる。
【０００９】
また、この発明に係る減圧乾燥装置は、前記チャンバの外周部に設けられた前記排気口に比較して中央部に設けられた前記排気口の方が速い速度で排気する状態を保って、前記排気口毎に排気速度を調整する排気速度調整部を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
この減圧乾燥装置によれば、チャンバ上部の中央部に設けられた排気口における排気速度がチャンバ上部の外周部に設けられた排気口に比較して速い状態を維持した上で、排気口毎に排気速度を調整している。従って、基板上に形成される塗布膜の種類等に応じて、例えば、中央部に設けられた排気口と外周部に設けられた排気口との排気速度の差を大きくしたり小さくしたり等の調整を行い、高い精度で均一な厚さの膜を形成することができる。
【００１１】
また、この発明に係る減圧乾燥装置は、前記排気速度調整部が、前記排気口の各々に設けられたバルブと、前記バルブの開口径を制御する開口径制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この減圧乾燥装置によれば、開口径制御部により排気口毎に設けられたバルブの開口径を調整し排気速度を調整している。従って、基板上に塗布する溶液の種類や濃度等によって乾燥速度を調整することができ、確実に均一な厚さの膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る減圧乾燥装置について説明する。図１は、実施の形態に係る減圧乾燥装置の構成図である。減圧乾燥装置２は、プレートＰを収容して気密に閉鎖可能な処理室を形成するチャンバ１０を有している。チャンバ１０は、プレートＰを載置し、厚みのある矩形の載置台１２と、載置台１２の上方に位置し、下面に矩形上の開口を有する蓋体１４とで構成されている。また、チャンバ１０の蓋体１４の上部には、所定の大きさの開口を有する排気口１６が複数形成されている。
【００１４】
蓋体１４には、蓋体１４を上下動させる昇降機構１８が設けられている。昇降機構１８は、例えばモータによって蓋体１４を昇降させる駆動部２０と、当該駆動部２０を制御する制御部２２とを有している。これによって、蓋体１４が上下方向に移動可能となり、蓋体１４を下降させて、載置台１２と一体となって処理室を形成する。
【００１５】
蓋体１４の上面には、処理室内の雰囲気を排気する排気部としての排気管２４が設けられている。排気管２４は、処理室内の雰囲気を所定の圧力で吸引する吸引ポンプ２６に連通されており、当該吸引ポンプ２６は、ポンプ制御部２８によってその吸引力が制御されている。かかる構成によって、吸引ポンプ２６が作動され、排気管２４からチャンバ１０内の雰囲気を排気し吸引して、チャンバ１０内を減圧することができる。また、蓋体１４の下端面には、処理室の気密性を確保するためのＯリング３０が設けられている。
【００１６】
排気管２４には、当該排気管２４を介して処理室内に気体、例えば、窒素ガスを供給する供給部３２が接続されている。これによって、減圧乾燥処理後に処理室内に気体を供給し、減圧状態を回復させ、または、処理室内の雰囲気をパージすることができる。
【００１７】
排気管２４による処理室内の雰囲気の排気は、蓋体１４の上部に設けられた複数の排気口１６を介して行われる。ここで、複数の排気口１６に接続されている排気管２４の各々には、図１に示すように、バルブ５４が設けられており、各バルブ５４には、バルブ制御部５０からの制御信号に基づいてバルブの開口径を制御する開口径制御部５２が接続されている。即ち、蓋体１４の上部に設けられた各排気口１６の各々に設けられたバルブ５４を、バルブ制御部５０からの制御信号に基づいて開口径制御部５２により開口径を制御し、各排気口１６における排気速度を調整している。例えば、図２に示すように、蓋体１４に複数の排気口１６が形成されている場合、排気口が形成されている位置が、チャンバ１０の中央部から外周部になるに従って、排気速度が遅くなるようにバルブ５４の開口径が制御されている。即ち、乾燥速度が最も遅い中央部における排気速度が最も速く、乾燥速度が速い外周部に行くに従って徐々に排気速度が遅くなるように、バルブ５４の開口径が制御され排気速度が調整される。従って、中央部から外周部になるに従って排気速度が遅くなり、プレートＰ上における溶液の乾燥速度を均一に保つことができる。
【００１８】
蓋体１４の上部に設けられた各排気口１６に設けられているバルブ５４の開口径を制御して排気速度を調整することにより、排気管２４からの排気時に、プレートＰの表面上の雰囲気が蓋体１４の上部に設けられた各排気口１６を介して吸引され、排気管２４に向かう気流が形成される。即ち、蓋体１４の上部において、排気口１６の位置が中央部から外周部になるに従って、プレートＰの表面上を流れる気流の速度が遅くなるようにバルブ５４の開口径が制御されているため、乾燥速度が遅い中央部においては気流の速度が速く、乾燥速度が速い外周部においては気流の速度が遅くなり、プレートＰ上における乾燥速度が同一に保たれる。
【００１９】
載置台１２には、載置台１２を所定の温度に調節する温度調節部材、例えば、ペルチェ素子３４が設けられている。ペルチェ素子３４は、ペルチェ素子３４の電源を制御する温度制御部３６によってその温度が制御されている。これによって、載置台１２を所定の温度に調節し、載置台１２上のプレートＰを所定の温度に維持することができる。
【００２０】
載置台１２上には、載置台１２上のプレートＰの外縁部に対応する位置にプロキシミティピン３８が設けられており、プレートＰは、このプロキシミティピン３８上に載置される。これによって、載置台１２との間の熱交換が輻射熱によって行われるため、プレートＰの面内温度の均一性を確保することができる。
【００２１】
載置台１２の下方には、プレートＰの下面を支持し、昇降させるための手段である昇降ピン４０が複数設けられている。当該昇降ピン４０は、フランジ４２上に直立させて設けられている。また、昇降ピン４０は、載置台１２の中央付近に設けられた貫通孔４４内を移動自在である。昇降ピン４０は、フランジ４２を上下方向に移動させるシリンダ等を備えた昇降駆動部４６に接続されている。これによって、昇降ピン４０は、貫通孔４４内を上下方向に移動して、載置台１２上に突出できる。
【００２２】
フランジ４２と貫通孔４４との間の昇降ピン４０は、伸縮自在なベローズ４８によって覆われている。これによって、外部の雰囲気が貫通孔４４を通じて処理室に流入することが防止され、処理室内の気密性が確保される。
【００２３】
次に、減圧乾燥装置２における乾燥処理について説明する。なお、以下においては、液晶表示装置を製造する液晶表示装置製造ライン１００に減圧乾燥装置２が組み込まれている場合を例として説明する。
【００２４】
図３は、この発明の実施の形態に係る減圧乾燥装置２を含む液晶表示装置製造ラインの構成の一例を示す図である。図３に示すように、液晶表示装置製造ライン１００は、各工程においてそれぞれ用いられる洗浄装置１１２、吐出装置（液滴吐出装置）１１４、減圧乾燥装置２、焼成装置１１６、ラビング装置１１８、各装置を接続するベルトコンベアＢＣ、ベルトコンベアＢＣを駆動させる駆動装置１２２及び液晶表示装置製造ライン１００全体の制御を行う制御装置１２０により構成されている。また、洗浄装置１１２、吐出装置１１４、減圧乾燥装置２、焼成装置１１６及びラビング装置１１８は、ベルトコンベアＢＣに沿って所定の間隔で一列に配置されている。
【００２５】
制御装置１２０は、洗浄装置１１２、吐出装置１１４、減圧乾燥装置２、焼成装置１１６、ラビング装置１１８及び駆動装置１２２に接続されている。駆動装置１２２は、制御装置１２０からの制御信号に基づいてベルトコンベアＢＣを駆動させ、液晶表示装置の基板（以下、単に「基板」とする。）を洗浄装置１１２、吐出装置１１４、減圧乾燥装置２、焼成装置１１６及びラビング装置１１８に搬送する。洗浄装置１１２においては基板を洗浄する処理が行われ、吐出装置１１４においては基板上に配向膜材料を塗布する処理、即ち、基板上に配向膜材料を含む液滴を吐出する処理が行われ、減圧乾燥装置２においては配向膜材料を仮乾燥させる処理が行われる。また、焼成装置１１６においては仮乾燥させた配向膜材料を焼成させる処理が行われ、ラビング装置１１８においては配向膜のラビング処理が行われる。
【００２６】
次に、図４のフローチャートを参照して、実施の形態に係る減圧乾燥装置を用いた液晶表示装置製造ラインにおける液晶表示装置の製造処理について説明する。
【００２７】
まず、配向膜を形成する基板（プレートＰ）を洗浄する（ステップＳ１０）。例えば、セグメント電極が形成されたプレートＰをベルトコンベアＢＣにより洗浄装置１１２まで搬送する。ベルトコンベアＢＣにより搬送されたプレートＰが洗浄装置１１２内に取り込まれ、アルカリ系洗剤、純水等を用いてプレートＰが洗浄された後、所定の温度及び時間、例えば、８０〜９０℃で５〜１０分間乾燥させる処理が行われる。なお、洗浄及び乾燥が行われたプレートＰは、ベルトコンベアＢＣにより吐出装置１１４まで搬送される。
【００２８】
次に、ステップＳ１０において洗浄されたプレートＰ上に配向膜材料を塗布する（ステップＳ１１）。即ち、まず、ベルトコンベアＢＣにより吐出装置１１４まで搬送されたプレートＰを吐出装置１１４内に取り込む。吐出装置１１４内においては、タンク内に収容されている配向膜材料をノズルを介して吐出し、プレートＰ上に配向膜材料を塗布する。次に、プレートＰは、吐出装置１１４において、水平に保持された状態で、例えば、１分間放置され、レベリングが行われる。その後、吐出装置１１４からベルトコンベアＢＣへと移され、ベルトコンベアＢＣにより減圧乾燥装置２へと搬送される。
【００２９】
次に、プレートＰに塗布された配向膜材料を仮乾燥させる処理が行われる（ステップＳ１２）。即ち、ベルトコンベアＢＣにより減圧乾燥装置２まで搬送されたプレートＰが載置台１２上に載置され、減圧乾燥装置２内に取り込まれる。
【００３０】
ここで、減圧乾燥装置２における乾燥処理について説明する。まず、プレートＰが減圧乾燥装置２に搬送される前に、載置台１２は、温度制御部３６及びペルチェ素子３４によって所定の温度、例えば常温に維持されている。また、減圧乾燥装置２においては、仮乾燥させた配向膜の膜厚のバラツキが±５％の範囲内となる乾燥条件が予め設定されている。この乾燥条件には、バルブ制御部５０からの制御信号に基づいて開口径制御部５２により各バルブ５４の開口径を制御することによる各排気口１６を介した排気速度等が含まれており、例えば、試験的に配向膜材料が塗布されたプレートＰを乾燥させる乾燥条件設定テスト等を行うことによって予め設定される。なお、排気速度は、開口径制御部５２によりバルブ５４の開口径を制御することにより任意に調整することができるが、排気速度は常にチャンバ１０の中央部において最も速く、中央部から外周部に行くに従って徐々に遅くなるような状態を保って調整される。
【００３１】
次に、プレートＰは、吐出装置１１４からベルトコンベアＢＣを介して搬送され、載置台１２の上方まで移動される。このとき、蓋体１４は、図５に示すように昇降機構１８によって上昇し、プレートＰが載置台１２の上方まで移動される。載置台１２の上方まで移動されたプレートＰは、載置台１２上で予め上昇して待機していた昇降ピン４０に受け渡される。次いで、昇降ピン４０が昇降駆動部４６によって下降され、プレートＰが載置台１２上のプロキシミティピン３８上に載置される。次いで、蓋体１４が下降され、蓋体１４の下端部が載置台１２に密着して、気密な処理室が形成される。
【００３２】
次に、吸引ポンプ２６が作動され、処理室内の雰囲気が排気管２４を介して所定の圧力で吸引され始める。これに伴い処理室内に気流が形成される。当該気流は、各排気口１６に向かって気流を形成し、各排気口１６を介して排気管２４に流れる。各排気口１６は、中央部から外周部に向かって徐々に排気速度が遅くなるようにバルブ５４の開口径が制御されているため、プレートＰ上の乾燥速度を均一に保ちながら乾燥が行われる。即ち、乾燥速度の遅いプレートＰの中央部には速度の速い気流が形成され、乾燥速度の速いプレートＰの外周部には速度の遅い気流が形成されるようにバルブ５４の開口径が制御されているため、プレートＰの全体における乾燥速度が均一に保たれる。
【００３３】
そして、所定時間乾燥が行われた後、吸引ポンプ２６が停止され、処理室内の減圧が停止される。次いで、供給部３２から排気管２４を介して、窒素ガスが処理室内に供給され、処理室内の圧力が回復される。そして、処理室内の圧力が大気圧にまで回復されると、窒素ガスの供給が停止される。
【００３４】
次に、蓋体１４が昇降機構１８によって上昇され、チャンバ１０により形成されていた処理室内が開放される。そして、搬入時と同様にして、プレートＰが昇降ピン４０によって上昇され（図５参照）、ベルトコンベアＢＣに受け渡される。ベルトコンベアＢＣに受け渡されたプレートＰは、減圧乾燥装置２から搬出され、焼成装置１１６に搬送される。
【００３５】
次に、仮乾燥が行われた配向膜材料を焼成する処理が行われる（ステップＳ１３）。即ち、ベルトコンベアＢＣにより焼成装置１１６まで搬送されたプレートＰを焼成装置１１６内に取り込み、例えば、１８０〜２５０℃で焼成する。なお、焼成が行われ配向膜が形成されたプレートＰは、ベルトコンベアＢＣへと移され、ベルトコンベアＢＣによりラビング装置１１８へと搬送される。
【００３６】
次に、プレートＰ上に形成された配向膜をラビングする処理が行われる（ステップＳ１４）。即ち、ベルトコンベアＢＣによりラビング装置１１８まで搬送されたプレートＰをラビング装置１１８内に取り込み、例えば、布を用いてプレートＰ上に形成されている配向膜を擦ることによりラビング処理を施す。なお、配向膜にラビング処理が施された後、プレートＰは、ベルトコンベアＢＣへと移され、ベルトコンベアＢＣにより、図示しない基板収容カセット等に収容される。また、図示しない基板収容カセット等に収容されたプレートＰは、図示しない組立装置において、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、オーバーコート膜、コモン電極及び配向膜が形成された他のプレートと貼り合わせられる。そして、貼り合わせられたプレート間に液晶が注入されることにより、液晶表示装置が製造される。
【００３７】
この発明の実施の形態に係る減圧乾燥装置は、蓋体の上部に形成された複数の排気口の各々にバルブが設けられており、排気口の位置が中央部から外周部になるに従って排気速度が徐々に遅くなるように各バルブの開口径が制御されている。即ち、基板上に所定の溶液が均一に塗布された場合、同一の条件下においては中央部と外周部とで乾燥速度が異なり、外周部の乾燥速度の方が中央部の乾燥速度よりも速くなっている。従って、中央部から外周部になるに従って排気速度が徐々に遅くなるようにバルブの開口径を制御することによって、基板上における溶媒の乾燥速度を均一に保つことができ、形成される膜の厚さを均一にすることができる。
【００３８】
また、この発明の実施の形態に係る減圧乾燥装置は、開口径制御部を用いて排気口に設けられたバルブの開口径を制御することにより、排気速度を調整することができる。即ち、基板上に塗布される溶液の種類、溶媒濃度及び粘度等を考慮して、塗布された溶液により形成される膜の厚さが均一になるように、排気速度を調整することができる。従って、排気口に設けられたバルブの開口径を制御することによって、確実に均一な厚さの膜を形成することができるように、乾燥速度を調整することができる。
【００３９】
なお、上述の実施の形態に係る減圧乾燥装置においては、液晶表示装置を製造する場合を例として説明したが、その他のものを製造する際に用いるようにしてもよい。例えば、カラーフィルタ、オーバーコート、有機ＥＬ、半導体素子等の製造工程において用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態に係る減圧乾燥装置の構成図。
【図２】実施の形態に係る減圧乾燥装置の排気口を説明するための図。
【図３】実施の形態に係る液晶表示装置製造ラインの一例を示す図。
【図４】実施の形態に係る液晶表示装置の製造工程を説明するフローチャート。
【図５】実施の形態に係る減圧乾燥装置の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００４１】
２…減圧乾燥装置、１０…チャンバ、１２…載置台、１４…蓋体、１６…排気口、５０…バルブ制御部、５２…開口径制御部、５４…バルブ、１００…液晶表示装置製造ライン、１１２…洗浄装置、１１４…吐出装置、１１６…焼成装置、１１８…ラビング装置、１２０…制御装置、１２２…駆動装置、Ｐ…プレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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