(57)【要約】【課題】大型の塗布基板を膜厚が均一に乾燥することが可能な減圧乾燥処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】塗布基板乾燥用の枚葉式減圧乾燥処理装置であって、塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えたことを特徴とする減圧乾燥処理装置、ならびに、塗布基板乾燥用の枚葉式減圧乾燥処理装置であって、塗布基板に対面する天板面に、開閉弁によって仕切られた副減圧室のポートを備えたことを特徴とする減圧乾燥処理装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布基板乾燥用の枚葉式減圧乾燥処理装置であって、塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えたことを特徴とする減圧乾燥処理装置。
【請求項２】
気体導入ポートのうち少なくともひとつが、天板の中央部から天板面面積の１／４の範囲内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の減圧乾燥処理装置。
【請求項３】
塗布基板乾燥用の枚葉式減圧乾燥処理装置であって、塗布基板に対面する天板面に、開閉弁によって仕切られた副減圧室を備えたことを特徴とする減圧乾燥処理装置。
【請求項４】
副減圧室のポートのうち少なくともひとつが、天板の中央部から天板面面積の１／４の範囲内に配置されることを特徴とする請求項３に記載の減圧乾燥処理装置。
【請求項５】
面積が１ｍ２  以上の塗布基板を格納可能であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の減圧乾燥処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の減圧乾燥処理装置に、塗布液が塗布された基板を設置して減圧乾燥処理することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
塗布基板の面積が１ｍ２  以上であることを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧乾燥処理装置および基板処理方法に関し、より詳しくは、大型の塗布基板を塗布乾燥することが可能な減圧乾燥処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造用のウェハやガラス製の平板等の塗布対象物に、絶縁材料やフォトレジスト液等の各種塗布液を塗布し、これを乾燥・固化することによって塗膜を形成することが行われている。
塗布液を塗布する方法としては、一般にスピンコート法、ダイコート（スリットコート）法、カーテンコート法、ロールコート法、バーコート法等の塗布方法が知られており、これらの方法によって基板上に均一な膜厚の塗膜層を形成することが出来る。さらに、塗布液が有機溶剤等による溶液である場合には、一般に、放置、加熱、減圧処理等によって有機溶剤成分を揮発させることが行われるが、特に処理効率の点で、減圧乾燥処理装置を用いた加熱および／または減圧処理が行われている。
【０００３】
しかしながら、前記のような塗布方法によって基板上に均一な膜厚の塗膜層を形成した場合であっても、該基板を減圧乾燥処理装置を用いて処理した後の塗膜層の乾燥状態は必ずしも均一ではなかった。特に大型の基板に塗布された塗布液を乾燥する場合や、表面に微細な凹凸構造をもつ基板に塗布された塗布液を乾燥する場合には、乾燥後の塗膜厚みや塗膜表面特性等が不均一となる問題があり、この結果、光学的特性や電気的特性、機械的特性等が基板の部位により差異が生じることとなるため、均一な性能を有する基板として使用することが不可能であった。
【０００４】
また、塗布基板の製造効率の点から、全ての有機溶剤等の揮発が完結しない状態で復圧する必要のある場合があるが、このような場合は、減圧乾燥処理装置内で一度乾燥した塗布面が、復圧後には再び湿潤している場合があった。
これらの問題に対処するために、減圧乾燥と加熱乾燥を併用する技術について開示されている（例えば、特許文献１  参照）。しかしながら、本発明者等が検討したところ、かかる公報記載の技術では、加熱時の基板の僅かな温度ムラが減圧乾燥時に強調されたムラとなりやすく、従って大型の塗布基板の均一な処理は困難であるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２４３３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術に鑑みてなされたものであって、従って、本発明は、大型の塗布基板を膜厚や諸特性が均一となるように乾燥することが可能な減圧乾燥処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、復圧時における乾燥処理装置内の気流を制御することにより、乾燥工程での膜厚や諸特性の不均一化を抑制することが可能であることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明によれば、塗布基板乾燥用の枚葉式減圧乾燥処理装置であって、塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えたことを特徴とする減圧乾燥処理装置が提供される。塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えれば、復圧時の気体は、天板に備えられた気体導入ポートより導入され、塗布基板の塗布面を通過した後、塗布基板の背面、すなわち、塗布液の塗られていない部位をその終末部位とすることとなる。この結果、基板上の乾燥塗膜を均一とすることができる。この原因は明らかではないが、復圧時の気流中に僅かに含まれる有機溶剤等が基板の塗布面に及ぼす影響を抑制することができるためと考えられ、気流の終末になる程、気体中に含まれる有機溶剤等の含有量が一時的に高くなることに起因すると考えられる。復圧時の気流とは、減圧された庫内に復圧用の気体が導入された際に、庫内を均圧化するための気体の流れを意味する。
【０００８】
また、本発明によれば、復圧用の気体導入ポートのうち、少なくともひとつの位置が、天板の中央部から天板面面積の１／４の範囲内に配置されることを特徴とする減圧乾燥処理装置が提供される。復圧用の気体導入ポートの位置を天板の中央部から１／４の面積の範囲内に配置することにより、復圧時の気体を効率的に塗布基板の背面部位に集合させることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、塗布基板乾燥用の枚葉式減圧乾燥処理装置であって、塗布基板に対面する天板面に、開閉弁によって仕切られた副減圧室のポートを備えることを特徴とする減圧乾燥処理装置が提供される。塗布基板に対面する天板に、開閉弁によって仕切られた副減圧室のポートを備えれば、復圧時の気体は、基板の塗布面に向けて流れるものの、基板面上をその終末部位とせず、副減圧室のポートに流れることとなる。この結果、基板上の乾燥塗膜を均一とすることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、開閉弁によって仕切られた副減圧室のポートのうち、少なくともひとつの位置が、天板の中央部から天板面面積の１／４の範囲内に配置されることを特徴とする減圧乾燥処理装置が提供される。復圧用の気体導入ポートの位置を天板の中央部から１／４の面積の範囲内に配置することにより、復圧時の気体を効率的に該気体導入ポート内に集合させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、本発明における枚葉式減圧乾燥処理装置とは、略平板の形状をもつ基板１枚を庫内に設置して減圧乾燥処理することのできる装置を意味する。ここで、減圧乾燥処理装置は、庫内が減圧できるものであればその形状は限定されず、上下開閉チャンバー式であっても、前面扉式であってもよく、更には側面の相対する２面を開閉式とすることによって、コンベヤ式の流れ作業に組み込むこともできるが、中でも上下開閉チャンバー式のものが好ましい。
【００１２】
図１は、本発明が適用される、塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えた減圧乾燥処理装置を示した断面図である。
減圧乾燥処理装置は、上部チャンバー１および下部チャンバー２から構成されている。上部チャンバー１および下部チャンバー２は閉合することにより一体となり、減圧を保持できる密閉空間として減圧室１３を形成することができる。閉合する接合部には真空シール部材８を備えることができ、これにより減圧の漏れを防止、低減することができるので好ましい。真空シール部材８の材質は限定されず、各種エラストマーやゴム類、樹脂、金属などが使用でき、エラストマーが好適に使用できる。また、上部チャンバー１および下部チャンバー２は、チャンバーを相対的に昇降するための昇降装置（図示せず）を備えている。
【００１３】
減圧室１３の水平面の断面積は、基板と側壁との最小限の隙間を確保した上で、格納可能な最大面積の基板になるべく近いことが好ましい。減圧速度は排気量とチャンバー容積から決定されるので、チャンバー容積を小さくすることにより乾燥効率を上げることができる。本発明の減圧乾燥処理装置は、塗布部分の面積として１ｍ２以上である塗布基板４の乾燥に好適に用いられるので、これを格納可能な断面積を減圧室１３として有することが好ましい。
【００１４】
減圧乾燥処理装置は、減圧室１３を減圧するために気体を排出する排気ポート７を有するが、その位置や個数は限定されず、下部チャンバー２における底板面や上部チャンバー１の天板面、あるいは各チャンバーの側壁面等に配置する。排気ポート７には通常、真空ポンプ等、減圧室１３内の気体を排出して減圧するための機器が接続されている。
【００１５】
減圧室１３には、乾燥する塗布基板４を設置するためのステージ３が備わっていることが好ましく、ステージ３には塗布基板４の位置決め、傷付き防止等の目的で固定ピンを備えることができる。固定ピンの材質は限定されず、各種エラストマーやゴム類、樹脂、金属、ガラスなどが使用できるが、塗布基板４を傷付けたりピン痕を残すことがなく、かつ塗布基板４の重量によって変形して塗布基板を傾斜させることのないものが好ましく、熱伝導率の低い樹脂等（ポリイミドなど）が好適に使用できる。ステージ３は、塗布基板４を部分的に支持した場合、塗布基板４の変形、反り等が生じる場合があるので、ステージ３は塗布基板４の全面を下部で支持することが好ましい。また、ステージ３は、塗布基板４の塗布液が均一に乾燥するよう、通常は水平とするが、塗布基板４の形状によっては、基板上の塗布液が水平となるようにステージ３を設定してもよい。さらに、ステージ３は、乾燥する塗布基板４の高さを調節するために昇降シャフト５が備わっていることが好ましく、該昇降シャフト５を中心に回転することもできる。昇降シャフトを有する場合は、下部チャンバー２を通し、外部の駆動装置に接続される。昇降シャフト５と下部チャンバー２との接合部には、減圧の漏れを防止、低減するための真空シール部材６が必要である。真空シール部材６は、減圧室の減圧度が保持できるものであれば、その構造、材質は限定されない。
【００１６】
昇降シャフト５を中心に回転することができる場合、ステージ３がスピンコーターであり、スピンコーティングされた塗布基板４をそのまま減圧乾燥することもできるが、この方法は大型基板の塗布乾燥には適さないものである。
また、ステージ３は図１に示すタイプ以外に、下部チャンバー２に直接結合している構造であってもよく、更には下部チャンバー２の底板面がステージ３を兼ねるものであってもよい。このような場合には、排気ポート７は該底板面以外の位置に配置することが好ましい。
【００１７】
上部チャンバー１には、塗布基板に対面する天板面に、少なくとも１つの復圧用の気体導入ポート９が備わっている。本発明の１つは、塗布基板に対面する天板面に、少なくとも１つの復圧用の気体導入ポート９が備わっていることを特徴とするものであり、このような構造であるために、大型の塗布基板を均一に乾燥することが可能となる。ここで、復圧用の気体導入ポートとは、減圧状態の減圧乾燥処理装置の減圧室内を大気圧に復圧する、或いは減圧度を低下させるために庫内へ気体を導入する部位を意味する。気体導入ポート９には、導入する気体の流量を制御するための調節弁を設けることができ、該調節弁は開閉弁がその機能を兼ねることができる。
【００１８】
該気体導入ポート９のうち少なくともひとつは、天板の中央部から天板面の面積の１／４の範囲内に配置されることが好ましい。ここで天板の中央部とは上部チャンバー１天板面の重心を意味し、該重心を中心として天板と相似形の１／４の面積範囲内であることを意味する。気体導入ポート９は２つ以上が備わっていてもよく、前記範囲内に配置するほか、この範囲外にも複数を配置することができる。例えば、気体導入ポート９を、前記の通り上部チャンバーに配置するとともに、下部チャンバーに１つ以上を配置することにより、上部と下部から復圧を行い、気流の終末部をチャンバー側面（基板の側方）とすることもできる。
【００１９】
該気体導入ポート９は、通常は管状のポートを天板面に垂直に配置するが、その形状、配置角度は限定されるものではない。
気体導入ポート９が減圧室１３に開口されている部分には、異物混入の防止および／または揮発液体の逆流防止等のためのフィルター、トラップ等や、復圧時の気体が直接的に塗布基板４に衝突しないための気流制御板１０等が備わっていてもよい。該気流制御板１０としては、板状のものを気流衝突面に配置することもできるが、例えば、パンチングメタルのようなものを用いて部分的な気流の遮蔽や気流の拡散をすることもできる。また、前記の排気ポート７は、上部チャンバー１に有することもでき、さらには、該排気ポート７は、気体導入ポート９がその機能を兼ね備えることによってもよい。
【００２０】
図２は、本発明が適用される、塗布基板に対面する天板面に、開閉弁によって仕切られた副減圧室を備えた減圧乾燥処理装置を示した断面図である。図２に例示される減圧乾燥処理装置において、図１と共通する数字については、図１に対する前記に示したものと同様の意味を表すものである。
図２に示す装置における気体導入ポート９は、通常、下部チャンバー２に備わっているが、上部チャンバー１に具備されていてもよい。また、気体導入ポート９は、排気ポート７の機能を兼ね備えていてもよい。
【００２１】
該減圧乾燥処理設備の上部チャンバー１には、塗布基板に対面する天板面に、少なくとも１つの副減圧室１１が備わっている。本発明の１つは、塗布基板に対面する天板面に、少なくとも１つ副減圧室１１が備わっていることを特徴とするものであり、このような構造であるために、大型の塗布基板を均一に乾燥することが可能となる。副減圧室１１は、基板を格納する減圧室１３と同等の減圧が可能な構造物であり、通常、減圧室１３とポートを介して連通され、通常、ポート部には開閉弁１２が備わっている。開閉弁１２は減圧時には閉じられているが、復圧時には開くことにより、ポートより気体を減圧状態の副減圧室１１に導入するためのものである。副減圧室１１の形状は限定されず、また、ポートを介さずに開閉弁１２で仕切ることによって上部チャンバーに直接接合されていてもよい。また、副減圧室１１には、減圧室１３とは別個に排気ポート７及び／又は気体導入ポート９を備えることができる。開閉弁１２は、減圧室１３と副減圧室１１との圧力遮断ができるものであれば、その機構に限定はないが、例えば、バタフライ弁、ボール弁、スプールバルブなどを使用することができる。
【００２２】
副減圧室１１のポートの位置は、流体力学的な考察に基づいた適切な位置に設けられるが、特に基板との相対的な位置関係として、基板塗布面の中央部に密に配置されることが好ましい。このため、副減圧室１１につながるポートのうち少なくともひとつは、天板の中央部から天板面の面積の１／４の範囲内に配置されることが好ましい。ここで天板の中央部とは上部チャンバー１天板面の重心を意味し、該重心を中心とした円として天板面面積の１／４の範囲内であることを意味する。副減圧室１１は２つ以上が備わっていてもよく、前記範囲内に配置するほか、この範囲外にも複数を配置することができる。副減圧室１１の総容積は限定されないが、減圧室１３の容積に対して、通常、１体積％以上、好ましくは１０体積％以上であり、通常、１００体積％以下、好ましくは５０体積％以下である。前記範囲未満であると、副減圧室１１へ送られる気体量が少ないため、大型の塗布基板を均一に乾燥できない場合があり、前記範囲を越えると、復圧に時間を要するため、作業効率が低下する場合がある。
【００２３】
本発明の枚葉式減圧乾燥処理装置は、前記の装置構造に加え、基板の搬出入を自動化するための装置が備わっていてもよく、該装置の方式には限定されない。例えば、基板を把持するロボットアーム式、シャトル搬送式、コンベア移送式などを使用することができる。
次に、本発明の実施の形態としての基板処理方法について詳細に説明する。
【００２４】
本発明の基板処理方法に適用する塗布基板４は、基板上に塗布された塗布液が減圧処理によって留去され、塗膜を形成するものであれば基板の素材、塗布液の組成には限定されないが、基板の素材としてはガラス、金属、半導体、セラミックス、合成樹脂やそれらの複合体等が挙げられる。塗布液の組成としては、有機溶剤系や水系などの溶剤、ポリマーなどのバインダー、顔料、セラミックス粉などの充填剤や着色剤、増粘剤、界面活性剤などの添加剤等が挙げられる。
【００２５】
塗布基板４の形状や面積は限定されるものではないが、塗布部分の面積として１ｍ２以上であることが本発明の効果を得る上で好適である。
基板への塗布液の塗布方法は限定されないが、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ロールコート法、バーコート法等により塗布された基板を用いることができる。また、塗布基板４は平滑であっても、凹凸があってもよい。凹凸の程度はその段差が乾燥塗膜の厚みに対して概ね１００倍程度まで良好な乾燥塗膜が得られる。凹凸としては、格子、隔壁、バンプ、スペーサー、画素パターン、回路パターン等による凹凸が例示される。
【００２６】
基板処理方法としては、まず、塗布基板４をステージ３に設置する。塗布基板４は、高部から低部に塗布液が流れないよう、水平に設置することが好ましい。次いで必要によりステージ高さを調節した後、上部チャンバー１と下部チャンバー２を閉合し、排気ポート７より排気減圧する。ここで、副減圧室１１を有する場合は開閉弁１２は閉じておき、所定の減圧度に達した後に開閉弁１２を開くことによって減圧室１３と副減圧室１１の減圧度を同一とする。減圧室１３が減圧され、副減圧室１１が減圧されない（または減圧室１３より減圧度が低い）状態で開閉弁１２を解放した場合、副減圧室１１からの気流により塗布面に肌荒れ等が生じる場合があるので、予め副減圧室１１内も減圧室１３と同等の減圧状態とした後に開閉弁１２を開くことが好ましい。
【００２７】
減圧乾燥においては加熱してもよく、これによって乾燥速度を早めたり、均一な乾燥に有効な場合がある。該加熱は、通常、本発明の減圧乾燥処理装置に具備したヒーターによるが、赤外線、遠赤外線等を照射することによって加熱することもできる。さらには誘電、誘導加熱によってもよい。加熱減圧乾燥を行う場合には減圧後に加熱すると熱伝導が遅いため、減圧開始前に基板及び／又は塗布液が加熱されていることが好ましい。また、塗布時の粘度を下げる等の目的で低濃度の塗布液を用いた場合には、塗布液濃度が上昇するまでの所定時間は加熱濃縮を行い、その後に減圧を開始することもできる。
【００２８】
減圧室１３を減圧後、塗布液が留去されるべき所定時間を経過した後、気体導入ポート９より気体を導入して復圧操作を行う。ここで、副減圧室１１を有する場合は、副圧時には前記の通り開閉弁１２は解放された状態である。
復圧する際の気体は限定されず、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等が例示され、表面処理等を行うための化合物等を気体中に含んでいてもよい。また、復圧時の気体導入速度は限定されないが、基板の塗布面に過大な流体力が作用しないよう、調節弁等で流速を制御して復圧することが好ましい。さらに、復圧に要する時間は限定されないが、生産効率の点では、６０秒以内、好ましくは３０秒以内であることが望ましい。
【００２９】
こうして本発明の基板処理方法により処理された基板は、塗膜の膜厚が均一であり、乾燥塗膜の膜厚の分布変動が平均膜厚に対して±５％以下、好ましくは±４％以下、さらに好ましくは±３％以下とすることができる。ここで対象とする塗膜には塗膜端部の厚肉部を含まないこととし、塗膜端部より１ｃｍの範囲は除くものとする。
【００３０】
また、本発明の基板処理方法によると、格子、隔壁、バンプ、スペーサー、画素パターン、回路パターン等により表面に凹凸のある基板表面についても、前記の通りの均一な膜厚の塗膜とすることができる。この際の凹凸の程度は、その段差が乾燥塗膜の厚みに対して概ね１００倍程度まで良好な乾燥塗膜が得られる。以上詳述したように、本実施の形態では、大型の塗布基板を膜厚や諸特性が均一となるように乾燥することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、大型の塗布基板を膜厚や諸特性が均一となるように乾燥することが可能な減圧乾燥処理装置および基板処理方法を提供することができる。
本発明によれば、塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えることを特徴とする減圧乾燥処理装置を用いて基板を乾燥することにより、基板上の乾燥塗膜を均一とすることができる。また、本発明によれば、塗布基板に対面する天板面に、開閉弁によって仕切られた副減圧室のポートを備えることを特徴とする減圧乾燥処理装置を用いて基板を乾燥することにより、基板上の乾燥塗膜を均一とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗布基板に対面する天板面に復圧用の気体導入ポートを備えた減圧乾燥処理装置を示した断面図。
【図２】塗布基板に対面する天板面に、開閉弁によって仕切られた副減圧室を備えた減圧乾燥処理装置を示した断面図。
【符号の説明】
１  上部チャンバー
２  下部チャンバー
３  ステージ
４  塗布基板
５  昇降シャフト
６  真空シール部材
７  排気ポート
８  真空シール部材
９  気体導入ポート
１０  気流制御板
１１  副減圧室
１２  開閉弁
１３  減圧室
【図１】
2004169975.tif 000003
【図２】
2004169975.tif 000004