CN101738069A - 真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺。该真空干燥软烤设备包含至少一真空腔室以及至少一加热单元。各真空腔室具有一承载台以承载表面形成有湿膜层的一基板。加热单元设置于真空腔室内，并邻近基板。本发明能够缩减工艺设备空间，缩短真空干燥软烤工艺的周期循环时间，提高产能及产品可靠度，并降低设备成本及生产成本。

Description

真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺

技术领域

本发明关于一种干燥设备及干燥工艺，特别关于一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺。

背景技术

机台设备及工艺对于设置空间、产能、产品可靠度、设备及材料投资等各方面均有重要的影响，因此设备及工艺的整合已成为产业发展的要项之一。

请参照图1所示，以应用于制造液晶显示面板工艺中，包括湿膜层涂布及干燥的工艺为例。一种已知的生产机台1配置为包含一涂布设备1a、一真空干燥设备1b、一加热单元1c以及一冷却单元1d。多个传送臂1e分别设置于这些设备1a及1b及单元1c及1d之间，通过传送臂1e作为基板传送的机构。

请参照图2A至图2D所示，当进行例如彩色滤光基板(color filtersubstrate，CF substrate)上彩色滤光膜的涂布及干燥时，其工艺步骤为如下所述。如图2A所示，将形成有黑色矩阵(black matrix)BM的一基板14进行清洗(pre-clean)，去除基板14表面的灰尘及微粒。接着，如图2B所示，将清洗过的基板14传送至涂布设备1a，通过涂布机(coater)M1将一液态光阻13′均匀涂布于基板14；或者，将液态光阻13′滴在基板14，再通过旋转涂布(spin coating)方式使液态光阻13′均匀分布于基板14的表面。其中，液态光阻13′例如为红色光阻。

接着，如图2C所示，进行真空干燥工艺(vacuum drying)，是将表面形成有液态光阻13′的基板14传送至真空干燥设备1b中，以抽气方式形成真空环境，通过物质的三相(固态、液态及气态)关系(如图3所示)，液态光阻13′内溶剂的沸腾温度随着饱和蒸气压而降低，使溶剂沸腾成气态而能抽气去除大部分的溶剂。通过真空干燥方式具有三项优点：第一，不需要加热即可快速干燥；第二，形成的膜层性质较为稳定；第三，后续软烤(pre-bake)过程较不会有升华物产生。

接着，如图2D所示，先去除基板14边缘不需要的光阻13′后，再通过加热单元1c对光阻层进行一软烤工艺，将光阻层13内残余的溶剂完全去除，以增加光阻层13与基板14的附着力，避免后续湿蚀刻酸洗时光阻层13剥落。最后，将基板14冷却后即可进行后续光刻(photolithography)工艺以图案化形成彩色滤光膜。

然而，由于已知技术进行减压干燥及加热软烤工艺是在不同的设备内进行，需通过传送臂1e传送，不仅耗费传送时间，传送臂1e使用的数量较多，并不符合生产效益。

因此，如何提供一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺，能够将真空干燥及软烤进行设备及工艺整合，进而节省设备空间，提高产能及产品可靠度，并降低设备成本及生产成本，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺，通过将真空干燥及加热软烤进行设备及工艺整合，达到节省设备空间，提高产能及产品可靠度，并降低设备成本及生产成本。

为达上述目的，依据本发明的一种真空干燥软烤设备包含至少一真空腔室以及至少一加热单元。各真空腔室具有一承载台以承载表面形成有湿膜层的一基板。加热单元设置于真空腔室内，并邻近基板。

为达上述目的，依据本发明的一种真空干燥软烤工艺是应用于具有至少一真空腔室及至少一加热单元的真空干燥软烤设备，各真空腔室具有一承载台，其工艺包含以下步骤：一装载步骤，是将表面形成有湿膜层的一基板传送至真空腔室，并置于承载台上。一减压干燥步骤，用以去除湿膜层内的溶剂。一真空软烤步骤，是通过加热单元加热以进一步去除湿膜层内的溶剂，使湿膜层干燥固化。

承上所述，因依据本发明的一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺，通过将真空干燥设备与加热单元结合，使真空干燥工艺及软烤工艺能够整合在同一设备进行。与已知技术相较，本发明能够缩减工艺设备空间，缩短真空干燥软烤工艺的周期循环时间，提高产能及产品可靠度，并降低设备成本及生产成本。

附图说明

图1为一种已知应用于涂布及干燥的生产机台配置的示意图；

图2A至图2D为一种已知的彩色滤光膜的涂布及干燥工艺的示意图；

图3为物质三相变化的示意图；

图4为依据本发明第一实施例的一种真空干燥软烤设备的示意图；

图5为依据本发明第二实施例的一种真空干燥软烤设备的示意图；

图6为依据本发明第三实施例的一种真空干燥软烤设备的示意图；

图7A及图7B为依据本发明的真空干燥软烤设备的真空腔室具有不同开合模式的示意图；以及

图8为依据本发明优选实施例的一种真空干燥软烤工艺的流程图。

附图标记说明

1：机台

1a：涂布设备

1b：真空干燥设备

1c、21、31、41：加热单元

1d：冷却单元

1e：传送臂

13：光阻层

13′：液态光阻

14、24、34、44、54：基板

2、3、4、5a、5b：真空干燥软烤设备

20、30、40、50a、50b：真空腔室

22、32、42：承载台

23、33、43：湿膜层

25、26、35、45、46：升降结构

S1～S3：步骤

M1：涂布机

具体实施方式

以下将参照相关图示，说明依本发明优选实施例的一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

第一实施例

请参照图4所示，本发明第一实施例的一种真空干燥软烤设备2包含至少一真空腔室20以及至少一加热单元21。真空干燥软烤设备2是应用于制造一液晶显示面板中的光刻工艺，例如但不限于彩色滤光基板上彩色滤光膜的干燥及软烤。真空腔室20是具有一承载台22以承载表面形成有湿膜层23的一基板24。

于本实施例中，湿膜层23为溶剂、树脂及感应剂组合而成的光阻层，并形成于基板24上；其中，基板24可为一玻璃基板。加热单元21设置于真空腔室20内。真空干燥软烤设备2更具有至少一升降结构，本实施例以二个升降结构25及26为例说明；升降结构25与承载台22连结，升降结构26与加热单元21连结，升降结构25及26分别控制承载台22及加热单元21，以调整加热单元21与基板24之间的距离。

真空干燥软烤设备2先进行减压干燥工艺，将真空干燥软烤设备2内的压力降低而成为低真空度环境，此时压力约自10⁵Pa降低至8×10⁴Pa，去除湿膜层23内大部分的溶剂。接着，进行真空软烤工艺，将真空干燥软烤设备2继续降压至介于100Pa至150Pa的高真空度环境，优选为130Pa，同时以加热单元21加热至90～110℃，加热单元21通过升降结构26的调整而接近基板24，并以非接触的热辐射方式对基板24的湿膜层23加热，完全去除残余在湿膜层23内的溶剂，使湿膜层23干燥固化。

另外，亦可固定升降结构26而以调整升降结构25的方式，使基板24接近加热单元21；或者，可同时调整升降结构25、26，使加热单元21与基板24相互接近(如图中箭号所示)。其中，加热单元21的加热温度及时间可依据实际需求而加以调整。

第二实施例

请参照图5所示，本发明第二实施例的一种真空干燥软烤设备3包含至少一真空腔室30以及至少一加热单元31。本实施例的真空干燥软烤设备3的构成与第一实施例相同，其不同之处在于：加热单元31设置于承载台32之内，基板34直接设置于承载台32的上。当真空干燥软烤设备3进行加热工艺时，因基板34直接放置于承载台32上，加热单元31便透过承载台32以直接接触方式对基板34加热。

第三实施例

请参照图6所示，本发明第三实施例的一种真空干燥软烤设备4包含至少一真空腔室40以及至少一加热单元41。本实施例的真空干燥软烤设备4的构成与上述实施例相同，其不同之处在于：多个加热单元41分别设置于承载台42内及邻近湿膜层43，使真空干燥软烤设备4的加热方式可为单面加热或双面加热，同时调整升降结构45及46(如图中箭号所示)使加热方式更具弹性与效率。

请参照图7A及图7B所示，真空干燥软烤设备5a、5b各具有多个真空腔室50a及50b，并以堆叠方式设置。如图7A所示，这些真空腔室50a为上下垂直开合(vertical division chamber)的模式，使基板54可在真空腔室50a垂直打开时进行运送。如图7B所示，这些真空腔室50b亦可为挡板侧边开合(one piece box&slide shutter)的模式，使基板54可从这些真空腔室50b的侧边开口处进行运送。由于挡板侧边开合模式外界空气较不易进入，真空腔室50b的开合模式更可避免温度流失。

请参照图8所示，本发明优选实施例的一种真空干燥软烤工艺包含步骤S1至步骤S3，其应用于制造一液晶显示面板中的光刻工艺，例如但不限于彩色滤光基板上彩色滤光膜的干燥及软烤。真空干燥软烤工艺可通过上述真空干燥软烤设备2、3、4而完成。本实施例以真空干燥软烤设备2为例，说明真空干燥软烤工艺的流程步骤。

如图8搭配图4所示，首先，步骤S1为进行一装载步骤，将表面形成有湿膜层23的一基板24传送至真空腔室20，并置于承载台22上。其中，真空腔室20可为多个并堆叠设置，且真空腔室可设置为垂直腔室或水平腔室，使基板配合承载台可为垂直放置或水平放置。

接着，步骤S2为进行一减压干燥步骤，将真空干燥软烤设备2内的压力降低，使基板24处于低真空度环境下，其压力约自10⁵Pa降低至8×10⁴Pa，去除湿膜层23内大部分的溶剂。

最后，步骤S3为进行一真空软烤步骤，将真空干燥软烤设备2继续降压至介于100Pa至150Pa的高真空度环境，同时加热单元21加热至90～110℃，并通过升降结构25及26使加热单元21接近基板24上的湿膜层23，完全残余在湿膜层23内的溶剂，使湿膜层23干燥固化。

综上所述，因依据本发明的一种真空干燥软烤设备及真空干燥软烤工艺，通过将真空干燥设备与加热单元结合，使真空干燥工艺及软烤工艺能够整合在同一设备进行。与已知技术相较，本发明能够缩减工艺设备空间，缩短真空干燥软烤工艺的周期循环时间，提高产能及产品可靠度，并降低设备成本及生产成本。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求中。

Claims (24)

1.一种真空干燥软烤设备，包含：

至少一真空腔室，各真空腔室具有一承载台以承载表面形成有湿膜层的一基板；以及

至少一加热单元，设置于该真空腔室内，并邻近该基板。

2.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，其中该加热单元邻近该湿膜层。

3.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，其中该加热单元设置于该承载台内。

4.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，其中当加热单元的数量为多个时，至少一加热单元设置于该承载台内，至少一加热单元邻近该湿膜层。

5.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，还包含：

至少一升降结构，控制该承载台或该加热单元的位置，以调整该加热单元与该基板之间的距离。

6.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，其中该加热单元对该基板的加热方式为接触式或非接触式。

7.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，其中该加热单元的加热温度及时间可调整。

8.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，其中当真空腔室的数量为多个时，这些真空腔室呈堆叠设置。

9.如权利要求8所述的真空干燥软烤设备，其中这些真空腔室为上下垂直开合或挡板侧边开合。

10.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，应用于一光刻工艺。

11.如权利要求1所述的真空干燥软烤设备，应用于一液晶显示面板工艺。

12.一种真空干燥软烤工艺，应用于具有至少一真空腔室及至少一加热单元的真空干燥软烤设备，各真空腔室具有一承载台，该工艺包含以下步骤：

一装载步骤，是将表面形成有湿膜层的一基板传送至该真空腔室，并置于该承载台上；

一减压干燥步骤，用以去除该湿膜层内的溶剂；以及

一真空软烤步骤，是通过该加热单元加热以进一步去除该湿膜层内的溶剂，使该湿膜层干燥固化。

13.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该低真空度环境的压力约为8×10⁴Pa。

14.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该高真空度环境的压力介于100Pa至150Pa。

15.如权利要求14所述的真空干燥软烤工艺，其中该高真空度环境的压力约为130Pa。

16.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该加热温度介于90～110℃。

17.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该加热单元对该湿膜层进行单面加热。

18.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该加热单元对该湿膜层进行双面加热。

19.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该加热单元的加热温度及时间可调整。

20.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中该真空腔室为垂直腔室或水平腔室。

21.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，其中当真空腔室的数量为多个时，这些真空腔室呈堆叠设置。

22.如权利要求21所述的真空干燥软烤工艺，其中这些真空腔室为上下垂直开合或挡板侧边开合。

23.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，应用于一光刻工艺。

24.如权利要求12所述的真空干燥软烤工艺，应用于一液晶显示面板工艺。

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