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JP5469966B2 - 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、前記チャンバ内の酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えたときに前記液状体を前記チャンバ内雰囲気から隔離させる隔離機構とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、チャンバ内の酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えたときに前記液状体を前記チャンバ内雰囲気から隔離させる隔離機構を備えることとしたので、酸素や水分の影響による液状体の劣化を防ぐことができる。これにより、当該液状体を用いて形成する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、前記隔離機構は、隔離された前記液状体を回収させる回収機構を有することを特徴とする。
本発明によれば、回収機構によって、隔離された液状体が回収されるため、当該隔離された液状体の無駄になるのを防ぐことができる。
上記の塗布装置は、前記回収機構は、隔離された前記液状体を前記チャンバ内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、回収機構が、隔離された液状体をチャンバ内に戻す循環経路を有することとしたので、回収した液状体を有効的に再利用することができる。
上記の塗布装置は、前記隔離機構は、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値を超えた時点で前記塗布部において前記液状体が塗布されている前記基板への処理を完了させるまで、前記液状体の隔離を待機させる制御装置を有することを特徴とする。
本発明によれば、酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えた時点で塗布部において液状体が塗布されている基板への処理を完了させるまで、液状体の隔離が待機されるため、基板への処理が途中の状態で処理停止されるのを回避することができる。これにより、基板の無駄を回避することができる。
上記の塗布装置は、前記制御装置は、前記液状体の塗布完了以降の基板について、前記塗布部への搬送を停止させることを特徴とする。
本発明によれば、液状体の塗布完了以降の基板について、塗布部への搬送が停止されるため、劣化された液状体が基板上に塗布されるのを防ぐことができる。これにより、歩留まりの低下を回避することができる。
上記の塗布装置は、前記基板への処理を完了させてから、前記塗布部をメンテナンス位置に移動させるまで、前記液状体の隔離を待機させることを特徴とする。
本発明によれば、基板への処理を完了させた塗布部がメンテナンス位置に移動してから液状体の隔離が行われるため、例えば処理後の塗布部から液状体が垂れた場合であっても、基板の処理位置に当該液状体が付着するのを防ぐことができ、確実に液状体を回収することができる。
上記の塗布装置は、前記制御装置は、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値よりも大きい値である第２閾値を超えたときに少なくとも前記液状体の塗布に関する全処理を停止させることを特徴とする。
本発明によれば、酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値よりも大きい値である第２閾値を超えたときには、装置を停止させてから液状体の隔離が行われる。酸素濃度や湿度が大きくなった場合、液状体の隔離よりも装置自体を緊急停止させることを優先的に行った方が良い場合がある。塗布装置をこのような場合にも対応させることで、液状体の塗布膜の特性を維持しつつ、より確実に液状体を回収することができる。
上記の塗布装置は、前記塗布部は、前記液状体を吐出するスリットノズルを有することを特徴とする。
本発明によれば、スリットノズルから吐出される液状体の劣化を防ぐことができるため、膜質の高い塗布膜を迅速に形成することができる。
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、前記塗布ステップ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内の酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えたときに前記チャンバ内の雰囲気から前記液状体を隔離する隔離ステップとを備える。
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する塗布ステップによって液状体の塗布を行う塗布空間及び液状体の塗布された基板の塗布後移動空間を囲むチャンバ内の酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えたときに、チャンバ内の雰囲気から前記液状体を隔離することとしたので、酸素や水分の影響による液状体の劣化を防ぐことができる。これにより、当該液状体を用いて形成する塗布膜の膜質の低下を抑えることができる。
上記の塗布方法は、前記隔離ステップは、隔離された前記液状体を回収する回収ステップを有することを特徴とする。
本発明によれば、隔離ステップにおいて、隔離された液状体が回収されるため、当該隔離された液状体が無駄になるのを防ぐことができる。
上記の塗布方法は、前記回収ステップは、隔離した前記液状体を前記チャンバ内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、回収ステップにおいて、隔離した液状体がチャンバ内に戻されるので、回収した液状体を有効的に再利用することができる。
上記の塗布方法は、前記隔離ステップは、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値を超えた時点で前記塗布部において前記液状体が塗布されている前記基板への処理を完了させるまで、前記液状体の隔離を待機させることを特徴とする。
本発明によれば、隔離ステップにおいて、酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えた時点で塗布部において液状体が塗布されている基板への処理を完了させるまで、液状体の隔離が待機されるので、基板への処理が途中の状態で処理停止されるのを回避することができる。これにより、基板の無駄を回避することができる。
上記の塗布方法は、前記隔離ステップは、前記液状体が塗布完了以降の基板について、前記塗布部への搬送を停止することを特徴とする。
本発明によれば、隔離ステップにおいて、液状体が塗布完了以降の基板について、塗布部への搬送が停止されるので、劣化された液状体が基板上に塗布されるのを防ぐことができる。これにより、歩留まりの低下を回避することができる。
上記の塗布方法は、前記隔離ステップは、前記基板への前記処理を完了させてから、前記塗布部をメンテナンス位置に移動させるまで、前記液状体の隔離を待機することを特徴とする。
本発明によれば、基板への処理を完了させた塗布部がメンテナンス位置に移動してから隔離ステップが行われるため、例えば処理後の塗布部から液状体が漏れ出した場合であっても、基板の処理位置に当該液状体が付着するのを防ぐことができ、確実に液状体を回収することができる。
上記の塗布方法は、前記隔離ステップは、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値よりも大きい値である第２閾値を超えたときに少なくとも前記液状体の塗布に関する全処理を停止させることを特徴とする。
本発明によれば、隔離ステップにおいて、酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値よりも大きい値である第２閾値を超えたときには、装置を停止させてから液状体の隔離が行われる。酸素濃度や湿度が大きくなった場合、液状体の隔離よりも装置自体を緊急停止させることを優先的に行った方が良い場合がある。塗布装置をこのような場合にも対応させることで、液状体の塗布膜の特性を維持しつつ、より確実に液状体を回収することができる。
上記の塗布方法は、前記塗布ステップは、スリットノズルを用いて前記液状体を吐出することを特徴とする。
本発明によれば、塗布ステップにおいて、スリットノズルから吐出される液状体の劣化を防ぐことができるため、膜質の高い塗布膜を迅速に形成することができる。
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。 同、動作図。
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。
［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、塗布環境調整部ＡＣ、乾燥部ＤＲ、基板搬送部ＴＲ、隔離機構６０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（例えば図６に示す位置）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。
（塗布環境調整部）
図１に戻って、塗布環境調整部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。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。
（乾燥部）
乾燥部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。乾燥部ＤＲは、内部に赤外線装置などの加熱機構を有している。乾燥部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。乾燥部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、乾燥部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、乾燥部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。このように乾燥部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、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。
（隔離機構）
隔離機構６０は、接続部６１、回収機構６２及び循環部６３を有している。
接続部６１は、一端がダミー吐出機構ＤＤの底部に接続され、他端が回収部６２に接続された配管である。接続部６１のダミー吐出機構ＤＤの端部は、例えばスリットノズルＮＺのダミー吐出機構に接続されている。接続部６１の経路上には、例えば吸引ポンプなど不図示のポンプ機構やバルブなどが設けられており、当該バルブを開状態としてポンプ機構を駆動させることでダミー吐出機構ＤＤの底部を吸引できるようになっている。接続部６１の接続位置について、図１では、チャンバＣＢのＸ方向のほぼ中央部に設けられているが、これに限られることは無い。例えばＸ方向においてスリットノズルＮＺに重なる位置に接続位置を設ける構成としても構わない。
回収機構６２は、接続部６１に接続されており、ダミー吐出機構ＤＤの底部から吸引された物質が供給されるようになっている。回収機構６２は、不図示の液状体貯留部を有している。当該液状体貯留部により、接続部６１から排出される液状体を一時的に貯留させておくことができるようになっている。回収された液状体（液状体貯留部内の液状体）は、循環部６３に供給されるようになっている。
循環部６３は、一端が回収部６２に接続され、他端がスリットノズルＮＺに接続された配管である。循環部６３は、回収部６２によって回収された液状体をスリットノズルＮＺへ流通させる流路配管である。循環部６３の経路上には、例えば吸引ポンプなどの不図示のポンプ機構やバルブなどが設けられており、当該バルブを開状態としてポンプ機構を駆動することにより、回収部６２からの液状体が循環部６３を経由してスリットノズルＮＺに供給されるようになっている。
（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、乾燥部ＤＲによる乾燥動作、塗布環境調整部ＡＣによる調整動作、隔離機構６０の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Ｑ１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、乾燥部ＤＲを作動させて基板Ｓ上の塗布膜を乾燥させる（乾燥ステップ）。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乾燥部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乾燥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乾燥時間及び乾燥温度などを調整することで塗布膜Ｌの乾燥動作を行わせる。
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、第一の態様として、制御装置ＣＯＮＴは、塗布環境調整部ＡＣを用いてチャンバＣＢ内の酸素濃度を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内に不活性ガスを供給する（不活性ガス供給ステップ）。
不活性ガス供給ステップでは、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。
不活性ガス供給ステップでは、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。
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。
また、本実施形態においては、第二の態様として、制御装置ＣＯＮＴは、チャンバＣＢ内の酸素濃度が所定の閾値を超える場合に、隔離機構６０を用いてチャンバＣＢ内の液状体を酸素雰囲気から隔離するようにしている（隔離ステップ）。隔離ステップでは、所定の閾値として、第１閾値及び第２閾値の二段階の閾値を設けておく。第１閾値はチャンバＣＢ内での酸素濃度の軽度の超過であり、第２閾値は酸素濃度の重度の超過である。
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、酸素濃度が第１閾値を超えた場合（第１閾値＜酸素濃度＜第２閾値の場合）、基板ＳをチャンバＣＢの外部に搬送し、チャンバＣＢ内に基板Ｓが配置されていない状態とする。酸素濃度が第１閾値を超えたときにスリットノズルＮＺによって基板Ｓに塗布動作が行われている場合には、その基板Ｓの塗布動作を終えた後にチャンバＣＢの外部に搬送する。この動作により、基板Ｓに対する塗布動作が途中のまま基板ＳがチャンバＣＢの外部に搬送されるのが回避されることになり、基板Ｓの無駄の無い処理が可能となる。当該基板ＳをチャンバＣＢの外部に搬送した後、新たな基板Ｓを搬入しないようにする。
チャンバＣＢ内に基板Ｓが配置されていない状態となったら、制御装置ＣＯＮＴは、スリットノズルＮＺ内の液状体をダミー吐出機構ＤＤの外部に排出させる。この動作において、まず制御装置ＣＯＮＴは、図６に示すように、スリットノズルＮＺをダミー吐出位置に移動させる。スリットノズルを移動させた後、制御装置ＣＯＮＴは、当該ダミー吐出位置においてスリットノズルＮＺから液状体を吐出させる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、例えばスリットノズルＮＺに新たな液状体が供給されないように供給経路を閉状態とし、スリットノズルＮＺ内に不活性ガスを供給して、スリットノズルＮＺ内の液状体を全て吐出させる。
スリットノズルＮＺから液状体を吐出させる際、制御装置ＣＯＮＴは、隔離機構６０を用いて液状体を排出させる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、接続部６１に設けられるバルブを開状態としてポンプ機構を駆動させ、ダミー吐出位置に吐出された液状体を接続部６１から排出する。このとき、ダミー吐出位置に設けられた気泡センサや制御装置ＣＯＮＴ内のタイマーを用いて当該ダミー吐出位置の液状体が全て排出されたか否かを確認するようにしても構わない。これらの動作により、チャンバＣＢ内に配置される液状体が隔離されることになる。ダミー吐出位置の全ての液状体が隔離された後、制御装置ＣＯＮＴは接続部６１におけるポンプ機構の駆動を停止させ、不図示のバルブを閉状態とする。
この隔離ステップにおいて、制御装置ＣＯＮＴは、チャンバＣＢ内の酸素を排出する動作を行わせる（排出ステップ）。排出ステップでは、制御装置ＣＯＮＴは、上記の不活性ガス供給ステップと同様の動作によってチャンバＣＢ内の酸素を排出させる。制御装置ＣＯＮＴは、排出ステップを隔離ステップと同時に行わせるようにしても構わないし、隔離ステップの後に行わせるようにしても構わない。
本実施形態では接続部６１に回収機構６２が接続されているため、隔離ステップにおいて隔離された液状体は、回収機構６２によって回収される（回収ステップ）。制御装置ＣＯＮＴは、例えば排出ステップにおいてチャンバＣＢ内の酸素を排出させた後、酸素濃度センサ３１の検出結果が第１閾値を下回った場合（酸素濃度＜第１閾値となった場合）、循環部６３に設けられた不図示のポンプ機構を駆動させることで回収機構６２内の液状体を循環部６３に供給させる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、循環部６３を介してスリットノズルＮＺ内に再度液状体を戻す動作を行わせる（循環ステップ）。この動作により、隔離された液状体がスリットノズルＮＺ内に戻るため、新たな液状体を用いずに済むことになる。このため、液状体の使用量が抑えられることになる。
一方、制御装置ＣＯＮＴは、チャンバＣＢ内の酸素濃度が第２閾値を超えた場合（第２閾値＜酸素濃度の場合）、塗布装置ＣＴＲの全動作を停止させる。酸素濃度が大きくなった場合においては、液状体の隔離よりも塗布装置ＣＴＲ自体を緊急停止させることを優先的に行った方が良い場合がある。塗布装置ＣＴＲをこのような場合にも対応させることで、液状体の塗布膜の特性を維持しつつ、より確実に液状体の隔離処理が行われることとなる。この場合、例えば基板Ｓに塗布動作が行われている途中であっても、また、例えば基板Ｓが搬送されている途中であっても、当該動作が停止される。
以上のように、本実施形態によれば、チャンバＣＢ内の酸素濃度が第１閾値を超えたときに液状体をチャンバＣＢ内の雰囲気から隔離させる隔離機構６０を備えることとしたので、酸素の影響による液状体の劣化を防ぐことができる。これにより、当該液状体を用いて形成する塗布膜の膜質の低下を抑えることができる。
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隔離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隔離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、酸素濃度センサ３１及び湿度センサの両方を用いる場合、それぞれについて第１閾値及び第２閾値を設ける構成としても構わないし、いずれか一方にのみ第１閾値及び第２閾値を設ける構成としても構わない。
また、上記実施形態では、酸素濃度センサ３１の値が第２閾値を超えた場合には、制御装置ＣＯＮＴが塗布装置ＣＴＲの全動作を停止させる構成としたが、これに限られることは無い。例えば制御装置ＣＯＮＴが全動作を停止させた後、上記の不活性ガス供給ステップのみを行わせるようにし、チャンバＣＢ内の酸素を排出させる構成としても構わない。酸素の排出によってチャンバＣＢ内の酸素濃度が第２閾値を下回った場合、例えば制御装置ＣＯＮＴは、上記実施形態と同様の隔離ステップを行わせるようにしても構わない。
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…塗布環境調整部 ＤＤ…ダミー吐出機構 ＤＲ…乾燥部 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 ６０…隔離機構 ６１…接続部 ６２…回収機構 ６３…循環部

Claims (16)

  1. 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、
    前記チャンバ内の酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えたときに前記液状体を前記チャンバ内雰囲気から隔離させる隔離機構と
    を備えることを特徴とする塗布装置。
  2. 前記隔離機構は、隔離された前記液状体を回収させる回収機構を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
  3. 前記回収機構は、隔離された前記液状体を前記チャンバ内に戻す循環経路を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
  4. 前記隔離機構は、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値を超えた時点で前記塗布部において前記液状体が塗布されている前記基板への処理を完了させるまで、前記液状体の隔離を待機させる制御装置を有する
    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装置。
  5. 前記制御装置は、前記液状体の塗布完了以降の基板について、前記塗布部への搬送を停止させる
    ことを特徴とする請求項４に記載の塗布装置。
  6. 前記制御装置は、前記基板への処理を完了させてから、前記塗布部をメンテナンス位置に移動させるまで、前記液状体の隔離を待機させる
    ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の塗布装置。
  7. 前記制御装置は、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値よりも大きい値である第２閾値を超えたときに少なくとも前記液状体の塗布に関する全処理を停止させる
    ことを特徴とする請求項４から請求項６のうちいずれか一項に記載の塗布装置。
  8. 前記塗布部は、前記液状体を吐出するスリットノズルを有する
    ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の塗布装置。
  9. 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、
    前記塗布ステップ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内の酸素濃度及び湿度のうち少なくとも一方が閾値を超えたときに前記チャンバ内の雰囲気から前記液状体を隔離する隔離ステップと
    を備えることを特徴とする塗布方法。
  10. 前記隔離ステップは、隔離された前記液状体を回収する回収ステップを有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の塗布方法。
  11. 前記回収ステップは、隔離した前記液状体を前記チャンバ内に戻す循環ステップを有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の塗布方法。
  12. 前記隔離ステップは、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値を超えた時点で前記塗布部において前記液状体が塗布されている前記基板への処理を完了させるまで、前記液状体の隔離を待機させる
    ことを特徴とする請求項９から請求項１１のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  13. 前記隔離ステップは、前記液状体が塗布完了以降の基板について、前記塗布部への搬送を停止する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の塗布方法。
  14. 前記隔離ステップは、前記基板への前記処理を完了させてから、前記塗布部をメンテナンス位置に移動させるまで、前記液状体の隔離を待機する
    ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の塗布方法。
  15. 前記隔離ステップは、前記酸素濃度及び前記湿度のうち少なくとも一方が前記閾値よりも大きい値である第２閾値を超えたときに少なくとも前記液状体の塗布に関する全処理を停止させる
    ことを特徴とする請求項９から請求項１４のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
  16. 前記塗布ステップは、スリットノズルを用いて前記液状体を吐出する
    ことを特徴とする請求項９から請求項１５のうちいずれか一項に記載の塗布方法。
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