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JP5462558B2 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

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Description

本発明は、塗布装置及び塗布方法に関する。
Ｃｕ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、およびこれらの組合せなどの金属と、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、およびこれらの組合せなどの元素カルコゲンとを含む半導体材料を用いたＣＩＧＳ型太陽電池は、高い変換効率を有する太陽電池として注目されている（例えば特許文献１〜特許文献２参照）。例えば、ＣＩＧＳ型太陽電池は、光吸収層（光電変換層）として上記、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅの４種類の半導体材料からなる膜を用いる構成になっている。
ＣＩＧＳ型太陽電池は、従来型の太陽電池に比べて光吸収層の厚さを薄くすることができるため、曲面への設置や運搬が容易となる。このため、高性能でフレキシブルな太陽電池として、広い分野への応用が期待されている。光吸収層を形成する手法として、従来、例えば蒸着法やスパッタリング法などを用いて形成する手法が知られていた（例えば、特許文献２〜特許文献４参照）。
特開平１１−３４０４８２号公報 特開２００５−５１２２４号公報 特開平１−２３１３１３号公報 特開平１１−２７３７８３号公報 特開２００５−１７５３４４号公報
これに対して、本発明者は、光吸収層を形成する手法として、上記半導体材料を液状体で基板上に塗布する手法を提案する。光吸収層を液状体の塗布によって形成する場合、以下の課題が挙げられる。
上記の半導体のうちＣｕやＩｎなどは酸化しやすい性質を有する（易酸化性）金属である。当該易酸化性の金属を含む液状体を塗布する場合、塗布環境における酸素濃度や湿度が高いと、易酸化性の金属が酸化してしまい、塗布膜の膜質が低下してしまう虞がある。この問題点は、ＣＩＧＳ型太陽電池の半導体膜を塗布形成する場合に限られず、一般に易酸化性の金属を含む液状体を塗布する場合において想定されうる。
上記問題を解決するためには、例えば、特許文献５に示されるような、窒素循環型クリーンユニットで、メインチャンバー内を密閉し、高性能フィルターを介して窒素循環とすることでクリーン環境に維持することが考えられるが、対象薬液がフォトレジストのような有機材料の塗布を目的としており、金属を主成分とするものではないため、上記問題を解決することは困難であった。
上記のような事情に鑑み、本発明は、易酸化性の金属を含む塗布膜の膜質の低下を抑えることができる塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。
本発明に係る塗布方法は、易酸化性の金属を含む液状体を基板に塗布する塗布ステップと、前記液状体が塗布された前記基板を不活性ガス下で加熱する加熱ステップとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、易酸化性の金属を含む液状体を基板に塗布し、当該液状体が塗布された基板を不活性ガス下で加熱することとしたので、易酸化性の金属を含む塗布膜の膜質の低下を確実に抑えることができる。
上記の塗布方法は、前記加熱ステップは、前記基板をチャンバ内に配置して行うことを特徴とする。
本発明によれば、基板がチャンバ内に配置させて加熱されるため、基板上の液状体が外気に触れるのを回避することができる。これにより、液状体に含まれる易酸化性の金属が酸化するのを防ぐことができる。
上記の塗布方法は、前記加熱ステップは、前記不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする。
本発明によれば、不活性ガス雰囲気下で液状体が加熱されるため、加熱ステップにおいて液状体に含まれる易酸化性の金属が酸化するのを抑制することができる。これにより、塗布膜の膜質低下を抑えることができる。
上記の塗布方法は、前記加熱ステップは、前記基板の周囲に不活性ガスを供給する供給ステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、基板の周囲に不活性ガスを供給することとしたので、加熱ステップにおいて容易に基板の周囲を不活性ガス雰囲気下にすることができる。
上記の塗布方法は、前記加熱ステップは、前記基板の周囲を排気する排気ステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、基板の周囲を排気して加熱を行うこととしたので、基板の周囲に酸素や水分が滞留するのを防ぐことができる。これにより、液状体に含まれる易酸化性の金属が酸化するのを抑えることができる。
上記の塗布方法は、前記加熱ステップは、前記排気ステップで排気された気体を前記基板の周囲に戻す循環ステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、排気された気体を基板の周囲に循環させることとしたので、一度温度調整等を行って基板の周囲に供給した気体を再度用いることができる。このため、当該基板の周囲に供給する気体の温度等の条件を再度設定しなおす手間を省くことができる。これにより、チャンバ内に効率的に気体を供給することができる。
上記の塗布方法は、前記加熱ステップは、前記気体を前記基板の周囲に戻す前に加熱する気体加熱ステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、排気した気体を基板の周囲に循環させる場合、当該気体を基板の周囲に戻す前に加熱することとしたので、気体を循環させる過程で再度気体の温度調整を行うことができる。
上記の塗布方法は、前記気体加熱ステップは、前記基板の周囲の余熱を用いて前記気体を加熱することを特徴とする。
本発明によれば、循環前の気体を加熱する場合において、基板の周囲の余熱を用いて気体を加熱することとしたので、気体の温度を基板周囲の温度に近づけることができる。これにより、気体の温度調整が行いやすくなる。
上記の塗布方法は、前記塗布ステップは、前記基板として樹脂材料からなる基板を用い、前記加熱ステップは、前記チャンバ内を３００℃以下に加熱して行うことを特徴とする。
本発明によれば、チャンバ内を３００℃以下にして加熱を行うこととしたので、基板として樹脂材料からなる基板を用いた場合であっても、基板を変形させること無く加熱処理を行うことができる。これにより、基板の材料の選択の幅が広がることとなる。
本発明に係る塗布装置は、易酸化性の金属を含む液状体を基板に塗布する塗布部と、前記塗布部によって前記液状体の塗布を行う塗布空間及び前記液状体の塗布された前記基板の塗布後移動空間を囲むチャンバと、前記チャンバ内の前記基板を加熱する加熱機構と、前記液状体を塗布された前記基板が不活性ガス下で加熱されるように前記塗布部及び前記加熱部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、液状体の塗布された基板が不活性ガスで加熱することができるので、易酸化性の金属を含む塗布膜の膜質の低下を抑えることができる。
上記の塗布装置は、前記チャンバ内に不活性ガスを供給する供給機構を更に備えることを特徴とする。
本発明によれば、チャンバ内を不活性ガス雰囲気下として液状体を加熱することができるため、加熱ステップにおいて液状体に含まれる易酸化性の金属が酸化するのを抑制することができる。これにより、塗布膜の膜質低下を抑えることができる。
上記の塗布装置は、前記チャンバ内を排気する排気機構を更に備えることを特徴とする。
本発明によれば、基板の周囲を排気して加熱を行うことができるので、基板の周囲に酸素や水分が滞留するのを防ぐことができる。これにより、液状体に含まれる易酸化性の金属が酸化するのを抑えることができる。
上記の塗布装置は、前記排気機構は、排気された気体を前記基板の周囲に戻す循環経路を有することを特徴とする。
本発明によれば、排気された気体を基板の周囲に循環させることができるので、一度温度調整等を行って基板の周囲に供給した気体を再度用いることができる。このため、当該基板の周囲に供給する気体の温度等の条件を再度設定しなおす手間を省くことができる。これにより、チャンバ内に効率的に気体を供給することができる。
上記の塗布装置は、前記排気機構は、前記気体を前記循環経路上で加熱する気体加熱機構を有することを特徴とする。
本発明によれば、排気した気体を基板の周囲に循環させる場合、当該気体を基板の周囲に戻す前に加熱することができるので、気体を循環させる過程で再度気体の温度調整を行うことができる。
上記の塗布装置は、前記気体加熱機構は、前記チャンバ内の余熱を保持する蓄熱機構を有することを特徴とする。
本発明によれば、循環前の気体を加熱する場合において、基板の周囲の余熱を用いて気体を加熱することができるので、気体の温度を基板周囲の温度に近づけることができる。これにより、気体の温度調整が行いやすくなる。
上記の塗布装置は、前記基板として樹脂材料からなる基板を用い、前記制御部は、前記チャンバ内を３００℃以下に加熱させることを特徴とする。
本発明によれば、チャンバ内を３００℃以下にして加熱を行うことができるので、基板として樹脂材料からなる基板を用いた場合であっても、基板を変形させること無く加熱処理を行うことができる。これにより、基板の材料の選択の幅が広がることとなる。
本発明によれば、塗布膜の膜質の低下を抑えることができる。
本発明の第１実施形態に係る塗布装置の構成を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の一部の構成を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の動作を示す図。 同、動作図。 同、動作図。 本発明の第２実施形態に係る塗布装置の構成を示す図。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
以下の各図において、本実施形態に係る塗布装置の構成を説明するにあたり、表記の簡単のため、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。当該ＸＹＺ座標系においては、図中左右方向をＸ方向と表記し、平面視でＸ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。Ｘ方向軸及びＹ方向軸を含む平面に垂直な方向はＺ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。
［第１実施形態］
［塗布装置］
図１は、本実施形態に係る塗布装置ＣＴＲの構成を示す概略図である。
図１に示すように、塗布装置ＣＴＲは、チャンバＣＢ、塗布部ＣＴ、環境調整部ＡＣ、加熱部ＤＲ、基板搬送部ＴＲ及び制御装置ＣＯＮＴを備えている。塗布装置ＣＴＲは、チャンバＣＢ内で基板Ｓ上に液状体を塗布する装置である。
本実施形態では、液状体として、例えばヒドラジンなどの溶媒に、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セレン（Ｓｅ）といった易酸化性の金属材料を含有する液状組成物を用いている。この液状組成物は、ＣＩＧＳ型太陽電池の光吸収層（光電変換層）を構成する金属材料を含んでいる。勿論、液状体として、他の易酸化性の金属を分散させた液状体を用いる構成としても構わない。本実施形態では、基板Ｓとして、例えばガラスや樹脂などからなる板状部材を用いている。
（チャンバ）
チャンバＣＢは、筐体１０、基板搬入口１１及び基板搬出口１２を有している。筐体１０は、内部に基板Ｓを収容可能に設けられている。基板搬入口１１及び基板搬出口１２は、筐体１０に形成された開口部である。基板搬入口１１は、例えば筐体１０の−Ｘ側端部に形成されている。基板搬出口１２は、例えば筐体１０の＋Ｘ側端部に形成されている。基板搬入口１１及び基板搬出口１２は、例えば不図示のロードロックチャンバに接続されている。
基板搬入口１１には、シャッタ部材１１ａが設けられている。シャッタ部材１１ａは、Ｚ方向に移動可能に設けられており、基板搬入口１１を開閉可能に設けられている。基板搬出口１２には、シャッタ部材１２ａが設けられている。シャッタ部材１２ａは、シャッタ部材１１ａと同様、Ｚ方向に移動可能に設けられており、基板搬出口１２を開閉可能に設けられている。シャッタ部材１１ａ及びシャッタ部材１２ａを共に閉状態にすることにより、チャンバＣＢ内が密閉されるようになっている。図１においては、シャッタ部材１１ａ及びシャッタ部材１２ａがそれぞれ閉状態になっている状態が示されている。
（塗布部）
塗布部ＣＴは、チャンバＣＢの筐体１０内に収容されている。塗布部ＣＴは、長尺状に形成されたスリットノズルＮＺを有している。スリットノズルＮＺは、チャンバＣＢ内の例えば基板搬入口１１の近傍に設けられている。スリットノズルＮＺは、例えばＹ方向に長手になるように形成されている。
図２は、スリットノズルＮＺの構成を示す図である。図２においては、スリットノズルＮＺの−Ｚ側から＋Ｚ側を見たときの構成を示している。
同図に示すように、スリットノズルＮＺは、ノズル開口部２１を有している。ノズル開口部２１は、液状体を吐出する吐出口である。ノズル開口部２１は、例えばスリットノズルＮＺの長手方向に沿ってＹ方向に形成されている。ノズル開口部２１は、例えば長手方向が基板ＳのＹ方向の寸法とほぼ同一となるように形成されている。
スリットノズルＮＺは、例えば上記のＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅの４種類の金属が所定の組成比で混合された液状体を吐出する。スリットノズルＮＺは、接続配管（不図示）などを介して、それぞれ液状体の供給源（不図示）に接続されている。スリットノズルＮＺは、内部に液状体を保持する保持部を有している。スリットノズルＮＺは、保持部に保持された液状体の温度を調整する温調機構（不図示）を有している。
スリットノズルＮＺには、例えば不図示の移動機構が設けられており、例えばチャンバＣＢ内の待機位置と塗布位置（図１に示す位置）との間で移動可能になっている。スリットノズルＮＺの上記待機位置には、例えば液状体をダミー吐出するダミー吐出機構ＤＤが設けられている。ダミー吐出機構には、例えば液状体の気泡を検出する不図示の気泡センサが設けられている。
（環境調整部）
図１に戻って、環境調整部ＡＣは、酸素濃度センサ３１、圧力センサ３２、不活性ガス供給部３３、排気部３４を有している。
酸素濃度センサ３１は、チャンバＣＢ内の酸素濃度を検出し、検出結果を制御装置ＣＯＮＴに送信する。圧力センサ３２は、チャンバＣＢ内の圧力を検出し、検出結果を制御装置ＣＯＮＴに送信する。酸素濃度センサ３１及び圧力センサ３２は、それぞれ複数設けられている構成であっても構わない。図１においては、酸素濃度センサ３１及び圧力センサ３２は、チャンバＣＢの筐体１０の天井部分に取り付けられた構成が示されているが、他の部分に設けられている構成であっても構わない。
不活性ガス供給部３３は、チャンバＣＢの筐体１０内に例えば窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスを供給する。不活性ガス供給部３３は、ガス供給源３３ａ、配管３３ｂ及び供給量調整部３３ｃを有している。ガス供給源３３ａは、例えばガスボンベなどを用いることができる。
配管３３ｂは、一端がガス供給源３３ａに接続されており、他端がチャンバＣＢの筐体１０内に接続されている。配管３３ｂのうちチャンバＣＢに接続された端部が、チャンバＣＢにおける不活性ガス供給口となる。この不活性ガス供給口は、筐体１０の＋Ｚ側に配置されている。
供給量調整部３３ｃは、筐体１０内に供給する不活性ガスの供給量を調整する部分である。供給量調整部３３ｃとしては、例えば電磁弁や手動で開閉させるバルブなどを用いることができる。供給量調整部３３ｃは、例えば配管３３ｂに設けられている。供給量調整部３３ｃについては、配管３３ｂに配置する構成の他、例えばガス供給源３３ａに直接設置する構成としても構わない。
排気部３４は、チャンバＣＢの筐体１０内の気体を筐体１０外部に排出する。また、排気部３４は、チャンバＣＢの筐体１０内の気体を排気して筐体１０内を減圧させる場合にも用いられる。排気部３４は、排気駆動源３４ａ、配管３４ｂ、配管３４ｃ及び除去部材３４ｄを有している。排気駆動源３４ａは、配管３４ｂを介して筐体１０の内部に接続されている。排気駆動源３４ａとしては、例えばポンプなどが用いられている。配管３４ｂは、筐体１０の内部に設けられる端部に排気口を有している。この排気口は、筐体１０の−Ｚ側に配置されている。
このように、不活性ガス供給口が筐体１０の＋Ｚ側に配置され、排気口が筐体１０の−Ｚ側に配置されていることにより、筐体１０内において気体が−Ｚ方向に流通するようになっている。このため、筐体１０内において気体の巻き上げの発生が抑えられた状態になっている。
配管３４ｃは、一端が排気駆動源３４ａに接続されており、他端が不活性ガス供給部３３の配管３３ｂに接続されている。配管３４ｃは、排気駆動源３４ａによって排気された筐体１０内の気体を供給経路に循環させる循環経路となる。このように、排気部３４は、筐体１０内の気体を循環させる循環機構を兼ねている。配管３４ｃの接続先としては、不活性ガス供給部３３の配管３３ｂに限られず、例えば直接筐体１０内に接続されている構成であっても構わない。配管３４ｃには、例えば除去部材３４ｄの上流側及び下流側にそれぞれバルブが設けられている。
除去部材３４ｄは、配管３４ｃ内に設けられている。除去部材３４ｄとしては、例えば配管３４ｃ内を流通する気体のうち酸素成分及び水分を吸着させる吸着剤が用いられている。このため、循環させる気体を清浄化させることができるようになっている。除去部材３４ｄは、配管３４ｃ内の一箇所に配置させる構成であっても構わないし、配管３４ｃの全体に亘って配置された構成であっても構わない。
（加熱部）
加熱部ＤＲは、基板Ｓ上に塗布された液状体を乾燥させる部分である。加熱部ＤＲは、内部に赤外線装置などの加熱機構を有している。加熱部ＤＲは、当該加熱機構を用いることにより、液状体を加熱させて乾燥させるようになっている。加熱部ＤＲは、平面視でスリットノズルＮＺに重ならない位置に設けられている。具体的には、加熱部ＤＲは、スリットノズルＮＺの＋Ｘ側に配置されている。このため、加熱部ＤＲの作用（例えば赤外線の照射）がスリットノズルＮＺに及びにくくなっており、スリットノズルＮＺ内の液状体が乾燥しにくい構成となっている。このように加熱部ＤＲをスリットノズルＮＺの＋Ｚ側に配置しない構成にすることで、スリットノズルＮＺに形成されるノズル開口部２１の目詰まりを防止することができ、易酸化性の金属材料を含有する液状組成物の変質を防止することができるようになっている。
（基板搬送部）
基板搬送部ＴＲは、筐体１０内で基板Ｓを搬送する部分である。基板搬送部ＴＲは、複数のローラ部材５０を有している。ローラ部材５０は、基板搬入口１１から基板搬出口１２にかけてＸ方向に配列されている。各ローラ部材５０は、Ｙ軸方向を中心軸方向としてＹ軸周りに回転可能に設けられている。
複数のローラ部材５０は、それぞれ等しい径となるように形成されており、Ｚ方向上の位置が等しくなるように配置されている。複数のローラ部材５０は、＋Ｚ側の上端において基板Ｓを支持するようになっている。このため、各ローラ部材５０の支持位置は同一面上に形成され、複数のローラ部材５０によって基板Ｓの搬送面５０ａが形成されることになる。
基板Ｓの搬送面５０ａは、基板搬入口１１における基板Ｓの搬入位置及び基板搬出口１２における基板Ｓの搬出位置との間でＺ方向上の位置が等しくなるように形成されている。このため、基板Ｓは、基板搬入口１１から基板搬出口１２に至るまで、Ｚ方向上の位置が変化することなく、安定して搬送されるようになっている。
チャンバＣＢ内の基板搬送面５０ａ上の空間のうち、スリットノズルＮＺの−Ｚ側は、基板Ｓに液状体の塗布が行われる塗布空間Ｒ１となる。チャンバＣＢ内の基板搬送面５０ａ上の空間のうち、スリットノズルＮＺの＋Ｘ側の空間は、基板Ｓの塗布後搬送空間Ｒ２となる。
（制御装置）
制御装置ＣＯＮＴは、塗布装置ＣＴＲを統括的に制御する部分である。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、チャンバＣＢのシャッタ部材１１ａ及び１２ａの開閉動作、基板搬送部ＴＲの搬送動作、塗布部ＣＴによる塗布動作、加熱部ＤＲによる乾燥動作、環境調整部ＡＣによる調整動作などを制御する。調整動作の一例として、制御装置ＣＯＮＴは、酸素濃度センサ３１及び圧力センサ３２による検出結果に基づいて、不活性ガス供給部３３の供給量調整部３３ｃの開度を調整したり、回収機構６２において回収動作を行わせたりする。制御装置ＣＯＮＴは、処理時間の計測等に用いる不図示のタイマーなどを有している。
［塗布方法］
次に、本実施形態に係る塗布方法を説明する。本実施形態では、上記のように構成された塗布装置ＣＴＲを用いて基板Ｓ上に塗布膜を形成する。塗布装置ＣＴＲの各部で行われる動作は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される。
制御装置ＣＯＮＴは、チャンバＣＢ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に調整させる。具体的には、不活性ガス供給部３３を用いてチャンバＣＢ内に不活性ガスを供給させる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、適宜排気部３４を作動させることによってチャンバＣＢ内の圧力を調整させるようにしても構わない。
加えて、制御装置ＣＯＮＴは、スリットノズルＮＺの保持部に液状体を保持させる。制御装置ＣＯＮＴは、スリットノズルＮＺ内の温調機構を用いて、保持部に保持された液状体の温度を調整させる。このように、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓに液状体を吐出させる状態を整えておく。
塗布装置ＣＴＲの状態が整ったら、制御装置ＣＯＮＴは、ロードロックチャンバからチャンバＣＢ内に基板Ｓを搬入させる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、基板搬入口１１のシャッタ部材１１ａを上昇させ、基板搬入口１１から基板ＳをチャンバＣＢ内に搬入させる。
基板Ｓの搬入後、制御装置ＣＯＮＴは、基板搬送部ＴＲのローラ部材５０を回転させ、基板Ｓを＋Ｘ方向に移動させる。基板Ｓの＋Ｘ側の端辺がＺ方向視でスリットノズルＮＺのノズル開口部２１に重なる位置に到達したら、図３に示すように、制御装置ＣＯＮＴはスリットノズルＮＺを作動させてノズル開口部２１から液状体Ｑを吐出させる。
制御装置ＣＯＮＴは、スリットノズルＮＺの位置を固定させた状態でノズル開口部２１から液状体Ｑを吐出させながらローラ部材５０を回転させる。この動作により、基板Ｓの移動と共に基板Ｓの＋Ｘ側から−Ｘ側へ液状体が塗布され、図４に示すように、基板Ｓの所定領域上に当該液状体の塗布膜Ｌが形成される（塗布ステップ）。塗布膜Ｌの形成後、制御装置ＣＯＮＴは、ノズル開口部２１からの液状体の吐出動作を停止させる。
吐出動作を停止後、制御装置ＣＯＮＴは、図５に示すように、基板Ｓが加熱部ＤＲの−Ｚ側に位置するように搬送させ、その後排出部３４を作動させることによりチャンバＣＢ内を減圧させる。チャンバＣＢ内が減圧された後、制御装置ＣＯＮＴは、加熱部ＤＲを作動させて基板Ｓ上の塗布膜を加熱させる（加熱ステップ）。減圧下で液状体を加熱することにより、液状体は短時間で効率的に乾燥する。
加熱ステップでの加熱温度は、例えば３００℃以下となるようにする。加熱温度を３００℃以下とすることにより、基板Ｓの構成材料が樹脂材料であっても、基板Ｓに変形させること無く加熱処理が行われることとなる。このため、基板Ｓの材料の選択の幅が広がることとなる。
制御装置ＣＯＮＴは、例えばローラ部材５０の回転動作を停止させ、基板Ｓの移動を停止させた状態で加熱部ＤＲを作動させるようにする。例えば基板Ｓ上の塗布膜Ｌが乾燥するまでの時間や加熱温度などを予め記憶させておくようにし、制御装置ＣＯＮＴが当該記憶させた値を用いて加熱時間及び加熱温度などを調整することで塗布膜Ｌの加熱動作を行わせる。
上記易酸化性の金属を含有する液状体Ｑを基板Ｓ上に塗布して光吸収層の一部を形成する場合、例えばＣｕやＩｎなどは酸化しやすい性質を有する（易酸化性）金属であるため、チャンバＣＢ内における酸素濃度が高いと、易酸化性の金属が酸化してしまう。これらの金属が酸化してしまうと、基板Ｓ上に形成される塗布膜の膜質が低下してしまう虞がある。
そこで、本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、環境調整部ＡＣを用いてチャンバＣＢ内が不活性ガス雰囲気下となるように調整させるようにしている。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、不活性ガス供給部３３を用いることにより、チャンバＣＢ内に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する（供給ステップ）。
供給ステップでは、制御装置ＣＯＮＴは、まず酸素濃度センサ３１によってチャンバＣＢ内の酸素濃度を検出させる。制御装置ＣＯＮＴは、検出ステップでの検出結果に基づき、供給量調整部３３ｃを用いて不活性ガスの供給量を調整させつつ、チャンバＣＢ内に不活性ガスを供給させる。例えば、検出された酸素濃度が予め設定された閾値を超えた場合にチャンバＣＢ内に不活性ガスを供給させることができる。当該閾値については、予め実験やシミュレーションなどによって求めておき、制御装置ＣＯＮＴに記憶させておくことができる。また、例えば、塗布動作及び乾燥動作の間、常時一定量の不活性ガスをチャンバＣＢ内に供給させた状態にしておき、酸素濃度センサ３１の検出結果に基づいて、供給量を多くしたり少なくしたりさせることもできる。
供給ステップでは、制御装置ＣＯＮＴは、酸素濃度センサ３１を用いると同時に、圧力センサ３２によってチャンバＣＢ内の気圧を検出させる。制御装置ＣＯＮＴは、圧力センサ３２の検出結果に基づき、供給量調整部３３ｃを用いて不活性ガスの供給量を調整しつつ、チャンバＣＢ内に不活性ガスを供給させる。例えば、チャンバＣＢ内の気圧が予め設定された閾値を超えた場合に、排気部３４を用いてチャンバＣＢ内を排気させる。この閾値についても、予め実験やシミュレーションなどによって求めておき、制御装置ＣＯＮＴに記憶させておくことができる。また、例えば、塗布動作及び乾燥動作の間、チャンバＣＢ内を常時一定量排気させた状態にしておき、圧力センサ３２の検出結果に基づいて、排気量を多くしたり少なくしたりさせることもできる。このようにして、チャンバＣＢ内が減圧下に保持されることになる。
排気部３４から排気された気体は、配管３４ｂ及び配管３４ｃを流通して不活性ガス供給部３３の配管３３ｂに循環される。配管３４ｃを流通する際、この気体は除去部材３４ｄを通過する。気体が除去部材３４ｄを通過する際、気体中の酸素成分が除去部材３４ｄに吸着されて除去される。このため、酸素濃度が低い状態の不活性ガスが配管３３ｂに循環されることになる。チャンバＣＢ内の気体を循環させることにより、温度などが安定化された状態で不活性ガスが供給されることになる。
以上のように、本実施形態によれば、易酸化性の金属を含む液状体を基板Ｓに塗布し、当該液状体が塗布された基板Ｓを不活性ガス下で加熱することとしたので、易酸化性の金属を含む塗布膜Ｌの膜質の低下を抑えることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、チャンバＣＢの構成及び加熱部ＤＲの構成が第１実施形態とは異なっているため、当該相違点を中心に説明する。図６は、本実施形態に係る塗布装置ＣＴＲの構成を示す図である。
図６に示すように、本実施形態では、スリットノズルＮＺと加熱部ＤＲとが異なる空間に配置されるようにチャンバＣＢ内の空間が２つに仕切られている。チャンバＣＢ内には、仕切り部材１１０が設けられている。仕切り部材１１０は、基板Ｓの搬送方向上に配置されている。基板Ｓは、仕切り部材１１０を超えて搬送されることになる。
仕切り部材１１０のうち基板Ｓの高さ位置（Ｚ方向上の位置）に対応する領域には、開口部１１１が形成されている。開口部１１１には、蓋部１１１ａが設けられており、開口部１１１が開閉可能になっている。基板Ｓを搬送する場合、基板Ｓが仕切り部材１１０を通過する際には蓋部１１１ａをそれぞれ開状態として当該基板Ｓを通過させる。基板Ｓが通過しないときや、各空間内で処理を行う場合には蓋部１１１ａを閉状態とする。
チャンバＣＢ内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３１や圧力を検出する圧力センサ３２は、仕切り部材１１０で区切られた各空間にそれぞれ設けられている。また、環境調整部についても、２つの空間にそれぞれ接続されている。スリットノズルＮＺが配置される空間には、環境調整部ＡＣ１が接続されている。環境調整部ＡＣ１の構成は、第１実施形態における環境調整部ＡＣの構成と同一構成となっている。
加熱部ＤＲが設けられる空間には、環境調整部ＡＣ２が接続されている。環境調整部ＡＣ２には、環境調整部ＡＣ１（又は第１実施形態に記載の環境調整部ＡＣ）の構成に加えて、配管３４ｃから分岐する分岐配管１２５が設けられている。したがって、配管３４ｃと同様、分岐配管１２５にも排気駆動源３４ａによって排気された気体が流通するようになっている。
分岐配管１２５は、例えば蓄熱機構１２０に接続されている。分岐配管１２５上には、当該分岐配管１２５を流通する気体を加熱する加熱機構１２１が設けられている。また、分岐配管１２５には酸素を除去する除去部材（例えば第１実施形態の除去部材３４ｄと同一の部材）が設けられた構成であっても構わない。
加熱部ＤＲは、蓄熱機構１２０とホットプレート１３０とを有している。蓄熱機構１２０は基板Ｓの搬送領域に対してチャンバＣＢの天井側に配置されており、ホットプレート１３０は基板Ｓの搬送領域に対してチャンバＣＢの底部側に配置されている。ホットプレート１３０には、第１実施形態の加熱部ＤＲと同様に不図示の加熱機構が設けられている。
蓄熱機構１２０は、チャンバＣＢ内の気体の熱を蓄熱できるようになっている。また、蓄熱機構１２０には、分岐配管１２５を流通する気体が供給されるようになっている。このため、蓄熱機構１２０では、供給された気体の熱がチャンバＣＢ内の温度とほぼ同一の温度に温調されるようになっている。蓄熱機構１２０は、−Ｚ側に開口部を有しており、分岐配管１２５からの気体が開口部を介してチャンバＣＢ内に流入されるようになっている。
上記構成においては、スリットノズルＮＺと加熱部ＤＲとが異なる空間に設けられていることになるため、塗布ステップ及び加熱ステップは１つのチャンバＣＢの異なる空間で行われることになる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、まずスリットノズルＮＺが配置された空間において基板Ｓに塗布ステップを行わせる。塗布ステップが完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、蓋部１１１ａを開状態として基板Ｓを加熱部ＤＲが配置された空間に搬送させる。
基板Ｓの搬送後、制御装置ＣＯＮＴは、蓋部１１１ａを閉状態として当該加熱部ＤＲが配置された空間を減圧させる。減圧後、制御装置ＣＯＮＴは、加熱部ＤＲを作動させて基板Ｓ上の液状体に加熱ステップを行う。加熱ステップでは、基板Ｓは蓄熱機構１２０とホットプレート１３０とによって表裏の両側から加熱されることになる。加熱ステップにおいて、当該空間から排気された気体（例えば不活性ガス）は分岐配管１２５を介して蓄熱機構１２０に供給される。蓄熱機構１２０に供給された気体は、蓄熱された熱によって加熱され、空間内とほぼ同一の温度に温調されることになる（気体加熱ステップ）。この気体は、蓄熱機構１２０の開口部から空間内に供給され、再利用されることとなる。なお、気体加熱ステップでは、分岐配管１２５に設けられた加熱機構１２１を用いて気体を加熱しても構わない。
加熱ステップの終了後、制御装置ＣＯＮＴは、加熱部ＤＲの動作を停止させると共にチャンバＣＢ内（空間内）の圧力を大気圧に戻させる。その後、制御装置ＣＯＮＴは、蓋部１１１ａを閉状態としたまま蓋部１２ａを開状態とし、基板Ｓを＋Ｘ方向に搬送させて当該基板Ｓを搬出させる。
以上のように、本実施形態によれば、基板Ｓが蓄熱機構１２０とホットプレート１３０とで挟まれた状態で加熱されることになる。このため、より効率的に基板Ｓ上の液状体を乾燥させることができる。加えて、スリットノズルＮＺが設けられる空間と加熱部ＤＲが設けられる空間とが仕切り部材１１０によって仕切られた構成になっているため、加熱部ＤＲの能力を向上させた場合であっても、スリットノズルＮＺへ影響を抑えることができる。また、スリットノズルＮＺと加熱部ＤＲとを異なる空間に配置することで、例えばメンテナンスが必要となった空間のみを選択して対応することができるため、効率的にメンテナンスを行うことができるという利点もある。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記第１実施形態では、スリットノズルＮＺと加熱部ＤＲとを同一の空間内に配置させる構成としたが、これに限られることは無く、例えば第２実施形態と同様にスリットノズルＮＺと加熱部ＤＲとが異なる空間に配置されるようにチャンバＣＢ内を仕切った構成としても構わない。また、第２実施形態について、スリットノズルＮＺと加熱部ＤＲとを同一の空間内に配置させる構成としても構わない。
また、上記第２実施形態では、蓄熱機構１２０に供給する気体として、配管３４ｃから分岐配管１２５を用いて分岐させた経路を流通させる構成としたが、これに限られることは無く、例えば環境調整部ＡＣ２の配管３３ｂなどから分岐させる構成としても構わない。
また、上記第２実施形態では、蓄熱機構１２０及びホットプレート１３０によって液状体を上下から加熱する構成としたが、これに限られることは無く、例えば蓄熱機構１２０及びホットプレート１３０のいずれか一方のみが設けられた構成としても構わない。また、両方が設けられた構成において、いずれか一方のみを用いて液状体を加熱する構成としても構わない。
また、上記実施形態では、チャンバＣＢ内の酸素濃度を検出し、当該検出結果に基づいて供給ステップを行わせる構成としたが、これに限られることは無く、例えばチャンバＣＢ内の湿度を検出し、当該検出された湿度に基づいて供給ステップを行わせる構成としても構わない。この場合、例えばチャンバＣＢ内には、酸素濃度センサ３１の他、湿度センサを別途配置させるようにする。酸素濃度センサ３１の代わりに当該湿度センサを配置させる構成であっても構わない。
また、上記実施形態においては、塗布部ＣＴの構成として、スリットノズルＮＺを用いた構成としたが、これに限られることは無く、例えばディスペンサ型の塗布部を用いても構わないし、インクジェット型の塗布部を用いても構わない。また、例えば基板Ｓ上に配置される液状体をスキージなどを用いて拡散させて塗布する構成であっても構わない。
また、上記実施形態においては、塗布部ＣＴを構成するスリットノズルＮＺを固定させた構成としたが、これに限られることは無く、例えばスリットノズルＮＺを移動させる移動機構を備える構成とし、スリットノズルＮＺを移動させるようにすることも可能である。
また、上記実施形態においては、基板搬送部ＴＲとしてローラ部材５０を用いた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば基板Ｓを浮上させる浮上機構を用いて基板Ｓを搬送させる構成としても構わない。この場合、チャンバＣＢ内のうちスリットノズルＮＺが配置された領域に浮上機構を選択的に配置する構成にすることができる。この構成により、基板Ｓに形成する塗布膜の膜厚の制御を精密に行うことができる。
ＣＴＲ…塗布装置 ＣＢ…チャンバ ＣＴ…塗布部 ＡＣ…環境調整部 ＤＲ…加熱部 ＴＲ…基板搬送部 ＣＯＮＴ…制御装置 Ｓ…基板 Ｑ…液状体 Ｌ…塗布膜 ＮＺ…スリットノズル Ｒ１…塗布空間 Ｒ２…塗布後搬送空間 １０…筐体 ２１〜２３…ノズル開口部 ３１…酸素濃度センサ ３２…圧力センサ ３３…不活性ガス供給部 ３３ｃ…供給量調整部 ３４…排気部 ３４ｃ…配管 ３４ｄ…除去部材 ５０…ローラ部材

Claims (7)

  1. 易酸化性の金属を含む液状体を基板に塗布する塗布ステップと、
    前記液状体が塗布された前記基板をチャンバ内に配置し当該チャンバのうち前記基板に対して底部側に配置された加熱部を用いて不活性ガス下で加熱する加熱ステップと
    を備え、
    前記加熱ステップは、
    前記基板の周囲を排気する排気ステップと、
    前記排気ステップで排気された気体を前記基板の周囲に戻す循環ステップと、
    前記気体を前記基板の周囲に戻す前に加熱する気体加熱ステップと
    を含み、
    前記気体加熱ステップは、前記チャンバのうち前記基板に対して天井側に配置される蓄熱機構に蓄熱された前記基板の周囲の余熱を用いて前記気体を加熱するものであり、
    前記加熱ステップは、前記蓄熱機構を用いて前記基板の天井側を加熱することを含む
    ことを特徴とする塗布方法。
  2. 前記加熱ステップは、前記基板をチャンバ内に配置して行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
  3. 前記加熱ステップは、前記不活性ガス雰囲気下で行う
    ことを特徴とする請求項２に記載の塗布方法。
  4. 前記塗布ステップは、前記基板として樹脂材料からなる基板を用い、
    前記加熱ステップは、前記チャンバ内を３００℃以下に加熱して行う
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  5. 易酸化性の金属を含む液状体を基板に塗布する塗布部と、
    前記塗布部によって前記液状体の塗布を行う塗布空間及び前記液状体の塗布された前記基板の塗布後移動空間を囲むチャンバと、
    前記チャンバのうち前記基板に対して底部側に配置され、前記チャンバ内の前記基板を加熱する加熱機構と、
    前記液状体を塗布された前記基板が不活性ガス下で加熱されるように前記塗布部及び前記加熱部を制御する制御部と、
    前記チャンバ内を排気する排気機構と
    を備え、
    前記排気機構は、
    排気された気体を前記基板の周囲に戻す循環経路と、
    前記気体を前記循環経路上で加熱する気体加熱機構と
    を有し、
    前記気体加熱機構は、前記チャンバのうち前記基板に対して天井側に配置され前記チャンバ内の余熱を保持する蓄熱機構を有し、
    前記蓄熱機構は、前記基板の天井側から前記基板を加熱可能な位置に配置されている
    ことを特徴とする塗布装置。
  6. 前記チャンバ内に不活性ガスを供給する供給機構を更に備える
    ことを特徴とする請求項５に記載の塗布装置。
  7. 前記基板として樹脂材料からなる基板を用い、
    前記制御部は、前記チャンバ内を３００℃以下に加熱させる
    ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の塗布装置。
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