(57)【要約】【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加熱乾燥装置を提供する。【解決手段】基板を収容するチャンバ部と、前記チャンバ部に基板を収容した状態で基板を支持する基板支持ユニットと、複数のヒータ部からなり基板温度を調節するヒータユニットと、ヒータユニットを制御する制御装置と、を備える加熱乾燥装置であって、前記制御装置が加熱乾燥中に基板と基板支持ユニットとの全ての当接点の温度を測定し、その測定結果に基づいて、各ヒータ部の温度を制御することにより、基板全面の温度を均一にする構成とする。【選択図】図１
2012007841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容するチャンバ部と、
前記チャンバ部に基板を収容した状態で基板を支持する基板支持ユニットと、
基板温度を調節するヒータユニットと、
ヒータユニットを制御する制御装置と、
を備える加熱乾燥装置であって、
前記基板支持ユニットは、基板の裏面に当接して基板を支持する基板支持部を複数備え、各基板支持部は、基板との当接点の温度を測定する測温体を有しており、
前記ヒータユニットは、基板の温度を上昇させるヒータ部を複数有し、
前記制御装置は、加熱乾燥中に前記測温体にて基板と基板支持部との当接点の温度を測定し、その測定結果に基づいて、各ヒータ部の温度を制御することにより、基板全面の温度を均一にすることを特徴とする加熱乾燥装置。
【請求項２】
前記ヒータ部は、前記基板支持部が通る貫通穴が設けられており、その穴を通じて基板支持部がヒータ部上方へ突き出て基板温度の測定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の加熱乾燥装置。
【請求項３】
前記基板支持部は、一つのヒータ部に対して一つのみ通されており、一つの基板支持部が当接している点の温度制御はその基板支持部が通されているヒータ部の温度の調整にて行われることを特徴とする、請求項１〜２に記載の加熱乾燥装置。
【請求項４】
前記ヒータ部は、チャンバ部に取付けられている温度影響因子に対して、一つの温度影響因子がチャンバ内雰囲気温度に影響を及ぼす領域を一つのヒータ部が補うように配置されることを特徴とする、請求項１〜３に記載の加熱乾燥装置。
【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加熱環境下で乾燥させる加熱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。この塗布基板は、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、例えば、下記特許文献１に示されるような加熱乾燥装置により塗布膜を乾燥させることにより生産される。
【０００３】
この加熱乾燥装置は、チャンバ部に基板が収容された状態で、チャンバ内を加熱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、基板がチャンバ部に供給されると、基板の裏面に複数のピンやローラーなどを当接させることによって支持される。そして、この支持された状態でチャンバ内の雰囲気温度をヒータ部にて加熱させると、基板上の塗布膜の溶剤が蒸発し塗布膜が乾燥する。また、このヒータ部は複数枚配置され、各ヒータ部にはヒータ部自身の温度を測定する測温体を有しており、各ヒータ部の温度が均一となるように、測温体による測定結果をフィードバックし、制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９２３２８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に記載された加熱乾燥装置では、基板上の塗布膜に乾燥ムラが生じる虞があるという問題があった。すなわち、チャンバ部内の基板は、複数のヒータ部それぞれの測温体に基づいて温度制御されているため、測温体によって測定された温度と、実際の基板温度とが異なっており、その結果、基板全体の温度が均一にならず、乾燥ムラを誘発してしまうという問題があった。具体的には、チャンバ部には、基板搬入出部、炉内温度計、覗き窓などの温度影響因子が存在しており、この温度影響因子の付近では、
チャンバ部内の他の箇所の温度に比べて低くなる。そのため、これらの温度影響因子に近い領域の基板温度は、他の領域の基板温度に比べて低くなり、基板全体として温度が均一になっていない。一方、測温体は、熱源であるヒータ部に設けられていることにより、温度制御因子の影響を受けにくく、その温度はほぼ一定になっている。すなわち、基板全体の温度のバラツキをヒータ部の測温体では測定できておらず、これが乾燥ムラの要因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、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加熱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加熱乾燥装置は、基板を収容するチャンバ部と、前記チャンバ部に基板を収容した状態で基板を支持する基板支持ユニットと、基板温度を調節するヒータユニットと、ヒータユニットを制御する制御装置と、を備える加熱乾燥装置であって、前記基板支持ユニットは、基板の裏面に当接して基板を支持する基板支持部を複数備え、各基板支持部は、基板との当接点の温度を測定する測温体を有しており、前記ヒータユニットは、基板の温度を上昇させるヒータ部を複数有し、前記制御装置は、加熱乾燥中に前記測温体にて基板と基板支持部との当接点の温度を測定し、その測定結果に基づいて、各ヒータ部の温度を制御することにより、基板全面の温度を均一にすることを特徴としている。
【０００８】
上記加熱乾燥装置によれば、加熱中に基板の温度を直接測定できるので、基板温度が均一になるように各ヒータ部の温度を制御することで基板全面の温度ムラを抑えることが可能である。
【０００９】
具体的には、前記ヒータ部は、前記基板支持部が通る貫通穴が設けられており、その穴を通じて基板支持部がヒータ部上方へ突き出て基板温度の測定を行う構成とすることができる。
【００１０】
この構成によれば、基板支持部を取付けるために各ヒータ部間やヒータ部内にできるすき間を最小限にすることができるので、基板全面を均等に加熱することができる。
【００１１】
また、前記基板支持部は、一つのヒータ部に対して一つのみ通されており、一つの基板支持部が当接している点の温度制御はその基板支持部が通されているヒータ部の温度の調整にて行われる構成とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、出力と入力の関係が一対一となるため、温度制御が容易となる。
【００１３】
また、前記ヒータ部は、チャンバ部に取付けられている温度影響因子に対して、一つの温度影響因子がチャンバ内雰囲気温度に影響を及ぼす領域を一つのヒータ部が補うように配置される構成とすることができる。
【００１４】
この構成によれば、一つの温度影響因子による基板温度への影響は一つの前記測温体による測定結果を用いて制御できるため、温度制御がさらに容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の加熱乾燥装置によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における加熱乾燥装置の斜視図であり、一部断面図である。
【図２】基板支持部の詳細構成図である。
【図３】加熱乾燥装置を上方から見た断面図である。
【図４】加熱乾燥装置の温度制御動作を示すブロック図である。
【図５】加熱乾燥装置の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
図1は、本発明の一実施形態における加熱乾燥装置を概略的に示す図であり、加熱乾燥装置の斜視図であり、一部断面図である。なお、以下の説明では、図１における紙面上側を加熱乾燥装置の上方、紙面下側を加熱乾燥装置の下方とし、説明を進めることとする。
【００１９】
図１に示す加熱乾燥装置は、基板１上に形成されたレジスト液などの塗布膜を加熱環境下で乾燥させるものである。この加熱乾燥装置は、基板１を収容するためのチャンバ部１０と、チャンバ部１０内で基板１を支持する基盤支持ユニット１１と、基板１上の塗布膜を乾燥させるためにチャンバ部１０内雰囲気を加熱するヒータ部１２と、を有している。
【００２０】
本実施形態におけるチャンバ部１０は、チャンバ部１０内に基板１を収容し、保持した状態でチャンバ部１０内を加熱環境に維持することによって、基板１を乾燥できるようになっている。チャンバ部１０は中空の直方体の形状を有しており、基板１をチャンバ部１０内外に出し入れするための搬入出部１０ａをこのチャンバ部１０の側面の一箇所に設けている。これにより、この搬入出部１０ａを通して、チャンバ部１０内へ基板１を搬入出することが可能になっている。なお、搬入出部１０ａは、シャッター１０bが設けられており搬入出部１０ａの開口が開閉できるようになっている。具体的には、シャッター１０ｂ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、搬入出部１０ａの開口の開閉が可能である。基板１をチャンバ部１０内へ搬入出する時は、シャッター１０ｂが搬入出部１０ａの開口の上方に位置し、搬入出部１０ａの開口が開状態にあることで、搬入出部１０ａを通してのチャンバ部１０内への基板１の搬入出を邪魔することのないようにし、チャンバ部１０内で基板１を加熱乾燥する時はシャッター１０ｂが搬入出部１０ａの開口を覆う位置へ移動し、閉状態になることで、チャンバ部１０内で基板１を加熱している時に熱をチャンバ部１０の外へ逃がさないようになっている。
【００２１】
本実施形態における基板支持ユニット１１は、複数のピン状の基板支持部１１ａを有しており、それぞれの基板支持部１１ａは、チャンバ部１０の底面に固定され、チャンバ部１０の底面から突き出た形態をとっている。また、基板支持部１１ａは、チャンバ部１０内で基板１が設置される領域内に等間隔に配置され、それぞれの先端が基板１の裏面と当接することにより、基板１がチャンバ部１０内で保持されるようになっている。
【００２２】
図２は、基板支持部１１ａの詳細構成図である。各基板支持部１１ａは基板支持部本体２０と、基板当接部２１と、熱電対２２（前記測温体のことを示す）と、を有している。具体的には、基板支持部本体２０は筒状の形状をとっており、その上部に基板当接部２１が取付けられ、これら基板当接部２１の先端と基板１の裏面とが当接することで基板１を支持する。また、基板当接部２１には、熱電対２２が内蔵され、基板当接部２１の先端の温度を測定する。これにより、基板支持ユニット１１で支持され、チャンバ部１０内で加熱された状態の基板１の温度の測定が可能である。また、それぞれの基板当接部２１先端の温度を測定することにより、基板１の温度分布を確認することができ、後述の通りこの結果をそれぞれのヒータ部１２ａの温度にフィードバックさせることで、加熱乾燥中に基板１全面の温度を均一にするよう制御を行うことが可能である。なお、本実施形態では、全ての基板支持部１１ａにおいて基板当接部２１の先端の温度を測定し、その結果から基板１全面の温度制御を行っているが、全ての基板支持部１１ａではなく、一部の基板支持部１１ａにおいて基板当接部２１の温度を測定し、基板１全面の温度制御を行う方法をとっても良い。
【００２３】
また、熱電対の配線２３は、基板支持部本体２０の内部を経由し、基板支持部１１aの下へ抜け、チャンバ部１０に設けられた配線用抜き穴を通って加熱乾燥装置外の制御装置と接続される。これにより、各々の熱電対２２によって基板１との各当接点の温度を測定した結果を制御装置へ送り、ヒータ部１２ａの温度にフィードバックさせることが可能である。なお、熱電対２２と示した部品は、熱電対の代わりに測温抵抗体やサーミスタといった測温体に置き替えても良い。また、熱電対２２は、本実施形態では基板当接部２１に内蔵としているが、基板１との当接点の温度が測定でき、前記制御装置と接続ができる別の取付形態をとっても良い。
【００２４】
本実施形態におけるヒータユニット１２は、複数のヒータ部１２ａを有しており、それぞれのヒータ部１２ａは、チャンバ部１０の底面に固定されている。
【００２５】
図３は、加熱乾燥装置を上面から見た断面図である。各ヒータ部１２ａには、プレートタイプのヒータを用いており、それらをすき間無く配置することで、基板１の面積よりも大きい領域を形成している。本実施形態では、９枚の矩形のプレートヒータをすき間無く配置し、基板１の面積よりも大きい領域を有している。また、各ヒータ部１２ａには一つずつ貫通穴２４が空けられており、それらの貫通穴２４に前記基板支持部１１ａが一つずつ通されている。この実施形態をとることにより、出力であるヒータ温度と入力である当接点温度との関係が一対一となるため、温度制御が容易となる特徴がある。なお、この特徴を採用せずに、ヒータ部１２ａ一つに対して基板支持部１１ａを複数個通し、それら基板支持部１１ａのうちの一部ないし全部に熱電対２２を内蔵させて、それらの熱電対２２にて測定した複数の温度測定結果を用いてヒータ部１２ａの温度へフィードバックさせる形態をとっても良い。
【００２６】
また、前記チャンバ部１０には、搬入出部１０ａのほかにも、炉内温度計１０bや覗き窓１０cが取付けられている。これらはチャンバ１０内雰囲気よりも温度が低くなる傾向があるため、これらの存在は、チャンバ１０内のこれら近辺の雰囲気温度を低下させる温度影響因子となる。本実施形態では、温度影響因子１０ａ、１０ｃ、１０ｄがチャンバ部１０内雰囲気温度に影響を及ぼす領域２５ａ、２５ｃ、２５ｄに対して、それぞれ一つのヒータ部１２ａで覆うことができるように、ヒータ部１２ａを配置している。これにより、温度影響因子１０ａ、１０ｃ、１０ｄが及ぼす影響は、それぞれ一つのヒータ部１２ａの温度の調整で対応することができる。
【００２７】
なお、ヒータ部１２ａの貫通穴２４は必ずしもヒータ部１２ａの中央にある必要は無く、図３に示す通り、温度影響因子１０ａ、１０ｃおよび１０ｄに各基板支持部１１ａを近接させるような位置に貫通穴を空けても良い。これにより、温度影響因子１０ａ、１０ｃ、および１０ｄによるチャンバ１０内の雰囲気温度低下が各基板支持部１１ａでの測定結果へすぐに反映され、この結果をもとに応答性の良い温度制御が可能となる。
【００２８】
次に、基板温度制御について図４に示すブロック図に基づいて説明する。基板１の温度を所定の温度まで均一に加熱するために、各基板支持部１１ａに内蔵された熱電対２２によって温度を測定した結果をフィードバックし、各ヒータ部１２ａの温度を調整している。
【００２９】
具体的には、基板１がチャンバ部１０内に搬入され、基板支持ユニット１１に搭載された後、あらかじめ設定されている目標温度まで基板１を加熱するよう加熱乾燥装置外の制御装置へ温度指令が与えられると、この制御装置によって各ヒータ部１２ａ（図４中のヒータ部１２ａ（１）、１２ａ（２）、…１２ａ（ｎ））の温度が調整され、チャンバ部１０内が加熱される。なお、各ヒータ部１２ａの温度調整は、ＰＩＤ制御にて実施している。各ヒータ部１２ａにより加熱された基板１の温度状況は、各基板支持部１１ａに内蔵の熱電対２２（図４中の熱電対２２（１）、２２（２）、…２２（ｎ））での温度測定により検知される。この熱電対２２での温度測定結果は、各ヒータ部１２ａの温度にフィードバックされる。すなわち、熱電対２２での温度測定結果が前記制御装置へ送信され、その結果に基づいて前記制御装置からの指令で各ヒータ部１２ａの温度を加温もしくは減温させることで、基板１の温度が全面で均一になるように基板１の各部分の加熱条件を制御する。本実施形態では、一つのヒータ部１２ａに対して一つの熱電対２２を割り当て、測定結果をフィードバックさせている。すなわち、熱電対（１）での測定結果はヒータ部（１）に、熱電対（２）での測定結果はヒータ部（２）に、熱電対（ｎ）での測定結果はヒータ部（ｎ）にフィードバックさせ、各ヒータ部１２ａの温度を制御している。基板１の加熱乾燥に関して、基板１内でそれぞれのヒータ部１２ａが加熱乾燥する部分は、ヒータ部１２ａの配置にしたがって区切られるが、この実施形態をとることにより、基板１内に温度の調整が必要である部分が出た場合に、その部分の温度を測定する熱電対２２とその部分を加熱するヒータ部１２ａが必ず存在するため、該当する部分のみ温度制御することができる。したがって、洩れなく基板１の温度が全面で均一になるように制御することが可能である。
【００３０】
すなわち、加熱乾燥中に基板１の一部で目標温度より基板温度が低い箇所が存在した場合、それを熱電対２２での温度測定結果から検知し、その熱電対２２を有する基板支持部１１ａが通されているヒータ部１２ａの温度を上げるように制御が行われる。例えば、図４でいう基板温度（２）が低かったとすると、それを熱電対２２（２）での温度測定結果から検知し、ヒータ部１２ａ（２）の温度を上げるよう制御することで、基板温度（２）を上昇させることができる。なお、基板温度が目標温度に達すると、基板温度が変化しないようにヒータ部１２ａの温度が一定温度に保たれる。したがって、温度影響因子１０ａ、１０ｃ、１０ｄの影響によりチャンバ部１０内の雰囲気温度はそれら付近で低くなるため、基板１内のそれら付近の温度も基板１の他の箇所と比べて低くなる傾向があるが、この温度低下も熱電対２２で検知し、この結果を各ヒータ部１２ａの温度へフィードバックすることで、基板１の温度が調整される。このように、基板１全面の温度が均一に目標温度になるよう、加熱乾燥中つねに制御を実施することが可能である。
【００３１】
次に、加熱乾燥装置の動作について、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
まず、基板１の搬入が行われる（ステップＳ１）。具体的には、搬入出部１０ａが開の状態にて基板１を加熱乾燥装置外のロボットなどによりチャンバ部１０内へ搬入して、基板支持ユニット１１に搭載する。これにより、基板支持ユニット１１が基板１裏面と当接して基板１を支持する状態となる。この後、ロボットなどがチャンバ部１０外へ退避し、シャッター１０ｂが駆動して搬入出部１０ａが閉の状態になり、チャンバ部１０が密閉の状態になる。
【００３３】
次に、目標温度まで基板１を加熱するよう、加熱装置外の制御装置へ温度指令が送られ、乾燥動作が開始する（ステップＳ２）。
【００３４】
温度指令を受けた前記制御装置は、あらかじめ設定されたＰＩＤ制御設定に従って各ヒータ部１２ａの温度を調節する。各ヒータ部１２ａは調節された温度にてチャンバ１０内雰囲気の加熱動作を行う（ステップＳ３）。乾燥動作を実施している間、各熱電対２２にて基板１と各基板当接部２１との当接点の温度を連続的に測定する（ステップＳ４）。この測定結果は前記制御装置へ送信される（ステップＳ５）。この送信された測定結果に基づき、前記制御装置は各ヒータ部１２ａの温度を再調整し、加熱動作を継続する（ステップＳ３）。上記ステップＳ３からステップＳ５までの動作は、あらかじめ設定されている乾燥時間の間中、繰り返し実施される。この繰り返しの動作が行われることにより、温度影響因子１０ａ、１０ｃおよび１０ｄが存在してそれらの近辺で雰囲気温度が低下しても、基板１と各基板当接部２１との当接点の温度は、均一に維持することが可能である。
【００３５】
次に、乾燥時間が終了し、乾燥動作が完了すると、各ヒータ部は出力がＯＦＦとなる（ステップＳ７）。その後、基板１がチャンバ部１０から搬出される（ステップＳ８）。具体的には、まずシャッター１０ｂが駆動して搬入出部１０ａが開の状態になり、搬入出部１０ａを通って加熱乾燥装置外のロボットなどがチャンバ部１０内へ進入して基板１を基板支持ユニット１１からすくい取る。その後、前記ロボットが搬入出部１０ａを通ってチャンバ部から退避することで、基板１がチャンバ部１０から搬出される。なお、上記のフローを完遂することで乾燥工程は終了し、基板１は、次工程へと送られる。
【００３６】
以上説明した通りの加熱乾燥装置によれば、加熱乾燥中の基板１の温度を直接測定し、その結果をもとに各ヒータ部の１２ａ温度を調節することで基板全面の温度を均一にすることが可能であり、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。
【符号の説明】
【００３７】
１０  チャンバ部
１０ａ  基板搬入出部
１０ｂ  チャンバ部シャッター
１０ｃ  炉内温度計
１０ｄ  覗き窓
１１  基板支持ユニット
１１ａ  基板支持部
１２  ヒータユニット
１２ａ  ヒータ部
２０  基板支持部本体
２１  基板当接部
２２  熱電対
２３  熱電対配線
２４  貫通穴
２５ａ  温度影響因子１０ａがチャンバ部１０内雰囲気温度に影響を及ぼす領域
２５ｃ  温度影響因子１０ｃがチャンバ部１０内雰囲気温度に影響を及ぼす領域
２５ｄ  温度影響因子１０ｄがチャンバ部１０内雰囲気温度に影響を及ぼす領域
【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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