JP2014135393A - 有機材料塗布装置およびその装置を用いた有機材料塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機材料の溶解した溶液の過飽和度をより厳密に制御可能にすること。
【解決手段】この有機材料塗布装置は、一面（１２ａ）に基板（２０）が載置される、加熱可能なステージ（１２）と、吐出口（１３ａ）がステージの一面に対向して移動自在に配置され、基板の表面に有機材料を塗布するノズル（１３）と、ステージおよびノズルを格納するチャンバ（１１）と、を有する。
そして、不活性気体をステージの一面に噴きつける供給部（１４）と、チャンバ内の気体をチャンバ外へ排気する排気部（１５）と、を備える。供給部のうち、チャンバ内に開口する開口部（１４ｃ）は、ステージの一面と同一高さに配置され、排気部のうち、チャンバ内に開口する開口部（１５ｂ）は、ステージの一面よりも高い位置に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に有機半導体薄膜を形成させる有機材料塗布装置およびその装置を用いた有機材料塗布方法に関する。

有機材料からなる有機半導体薄膜は、結晶の方位によってキャリア移動度が異なる。より高いキャリア移動度を得るためには、結晶の配向を揃えることが重要である。結晶を形成する方法の一として、結晶化させる対象（有機材料）が溶解した溶液を過飽和の状態として結晶を析出させるものがある。この方法によって結晶の配向を揃えるためには、過飽和の状態をうまく制御する必要がある。

これを実現する装置として、例えば、特許文献１に記載の発明がある。特許文献１に記載の有機材料塗布装置は、有機材料を塗布する対象としての基板を載置するためのステージと、有機材料を塗布するためのノズルとを具備する。そして、ステージはベーク処理機構を有し、ステージとノズルとは、密封されたチャンバ内に設置される。

この装置では、密封された空間において、基板をベーク処理機構によって昇温維持することができる。さらに、基板を減圧環境下あるいは、所定のガス供給源を配置することにより、不活性ガス雰囲気中に置くことができる。すなわち、この装置を用いることにより、有機材料を、所定の温度および圧力下、あるいはガス雰囲気下において、基板上に塗布することができる。これにより、均一性の良い有機材料膜を塗布することができるとされている。

特開２００５−２１１７３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ベーク処理されるステージ周辺の温度と、ステージから遠い領域との間に温度差を生じ、ステージ周辺において自然対流が発生してしまう。この対流により、密封された空間内における溶液の濃度の分布が時間的に変化してしまう。このため、基板上に塗布された溶媒の過飽和度を厳密に制御することができないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、有機材料の溶解した溶液の過飽和度をより厳密に制御可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、一面（１２ａ）に基板（２０）が載置され、ヒータにより加熱可能なステージ（１２）と、吐出口（１３ａ）がステージの一面に対向して移動自在に配置され、基板の表面に有機材料を塗布するノズル（１３）と、ステージおよびノズルを格納するチャンバ（１１）と、を有する有機材料塗布装置であって、不活性気体をステージの一面に噴きつける供給部（１４）と、チャンバ内の気体をチャンバ外へ排気する排気部（１５）と、を備え、供給部のうち、チャンバ内に開口する開口部（１４ｃ）は、ステージの一面と同一高さに配置され、排気部のうち、チャンバ内に開口する開口部（１５ｂ）は、ステージの一面よりも高い位置に配置されることを特徴としている。

これによれば、ステージと同一の高さに配置された供給部からステージの一面上に向かって、不活性気体を噴きつけることができる。このため、ステージの一面近傍において、有機材料を塗布した際に気化した有機材料が停滞して存在することを抑制することができる。したがって、結晶化に寄与する有機材料の近傍に存在する余分な有機材料を除去できるとともに、温度の高い余分な有機材料やその他気体の停滞を抑制できるため、基板上の有機材料の過飽和度を制御しやすくできる。

また、本発明における排気部はステージの一面よりも高い位置に配置されている。気化した余分な有機材料は、加熱されているため、ステージから離れた位置における気体よりも高温となっている。このため、対流によりステージの一面よりも高い位置に流動する。したがって、本発明のように排気部がステージの一面よりも高い位置に配置されていることにより、気化した余分な有機材料を効率よくチャンバ外に排出することができる。これにより、結晶化に寄与する有機材料の近傍に存在する余分な有機材料を除去できるため、基板上の有機材料の過飽和度を制御しやすくできる。

さらに、チャンバが、該チャンバおよび該チャンバ内を冷却する冷却機構（５０）を備えることが好ましい。

これによれば、気化してチャンバ内を流動する有機材料との間の熱交換により加熱されたその他の気体（不活性気体等）の温度を、所定温度まで冷却することができる。換言すれば、チャンバ内の温度を所定の温度に保つことができる。このため、加熱可能なステージ近傍を除くチャンバ内の温度分布をより均一にすることができる。したがって、基板上に塗布される有機材料に、ステージ以外の熱源から熱エネルギーを供給されることを抑制でき、有機材料の過飽和度をより厳密に制御することができる。

さらに、ガス精製装置（１６）を有し、ガス精製装置は、チャンバ内の気体を吸引し、ガス精製装置の内部において不純物を吸着して除去する構成とすると良い。

これによれば、チャンバ内の有機溶媒や水、酸素など、結晶化させる有機材料に対して活性な不純物を除去した状態で、有機材料の塗布および結晶化を行うことができる。

また、本発明に係る、有機材料を塗布する方法は、ステージの一面に基板を配置する基板準備工程と、ステージに設けられたヒータにより基板を所定の温度に昇温する基板加熱工程と、基板の表面に有機材料を塗布する有機材料塗布工程と、を有し、基板準備工程または基板加熱工程の少なくとも一の工程において、ガス精製装置によりチャンバ内の不純物を除去するとともに、有機材料塗布工程を実施する際には、ガス精製装置を停止することを特徴としている。

ガス精製装置は、チャンバ内のガスを吸引して、ガス精製装置の内部で不純物を除去後、不純物が除去された気体をチャンバ内に戻す。このため、チャンバ内に少なからず対流が発生してしまう。この対流により、基板上に塗布される有機材料近傍に存在する気体としての有機材料の濃度が時間的に変化するため、基板上に存在する有機材料を含む溶液の過飽和度を厳密に制御することが難しかった。

これに対して、本発明に係る方法によれば、有機材料塗布工程において、ガス精製装置を停止する。このため、有機材料塗布工程の実施時において、温度分布に起因する対流を除く、外的な要因による対流を抑制することができる。したがって、有機材料の過飽和度を厳密に制御することができる。

第１実施形態に係る有機材料塗布装置の概略構成を示す図である。 有機材料塗布装置の図１とは異なる断面を示す図である。 チャンバ内の流速分布を示す図である。 第２実施形態に係る有機材料塗布装置の概略構成を示す図である。 冷却機構を有さないチャンバ内の温度分布を示す図である。 冷却機構を有するチャンバ内の温度分布を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本実施形態に係る有機材料塗布装置１０の概略構成について説明する。なお、図１における太線矢印は気体に流れを示している。

本実施形態に係る有機材料塗布装置１０は、図１に示すように、チャンバ１１と、該チャンバ内に、少なくとも、ステージ１２と、有機材料を含む溶液を吐出するノズル１３と、を有する。また、この有機材料塗布装置１０は、チャンバ１１内の所定位置に不活性気体を噴きつける供給部１４と、チャンバ１１内の気体をチャンバ１１の外部に排出する排気部１５と、を有する。また、本実施形態における有機材料塗布装置１０には、チャンバ１１内の不純物を除去するガス精製装置１６も設けられている。さらに、本実施形態では、図２に示すように、後述する基板２０を搬入するための搬入パスボックス３０と、有機材料が塗布された後の基板２０の搬出を行う搬出パスボックス４０と、がチャンバ１１と連通して配置されている。

チャンバ１１は、内部を所定の気圧にすることのできる真空チャンバであり、排気部１５には真空ポンプ１７が設けられるとともに、ベーク機構、温度計、圧力計、各種バルブ等（図示せず）が設けられている。また、後述する基板２０をステージ１２上に載置したり、移動させたりするマニピュレータやゴム手袋挿入部（図示せず）も設けられている。このように、チャンバ１１は、その内部において、少なくとも０．５気圧（略５０ｋＰａ）程度の真空度で、ステージ１２の加熱や有機材料の塗布の工程を実施することができるようにされている。

ステージ１２はヒータ（図示せず）を有し、ステージ１２を加熱することによりステージ１２の一面１２ａ上に載置された基板２０を所定温度に保持する。ステージ１２は基板２０を３０℃〜２００℃の範囲で温度調節することができる。なお、本実施形態におけるステージ１２には、基板２０に塗布された有機材料の膜の平面形状を観察できるようにカメラが設けられる。

ノズル１３は、その先端から有機材料を含む溶液を吐出できるようになっており、先端の吐出口１３ａはステージ１２の一面１２ａと対向して配置されている。ノズル１３は、ステージ１２の一面１２ａに沿う方向に二次元的に移動可能に配置されている。これにより、ステージ１２上に載置された基板２０の表面に、有機材料を塗布することができる。また、ノズル１３には温度調整機構が備えられ、吐出される有機材料の温度を３０℃〜２００℃の範囲で調整可能なようになっている。なお、ノズル１３から吐出される有機材料は、溶液タンク１３ｂに貯蔵され、配管１３ｃを通って吐出口１３から吐出される。本実施形態では、溶液タンク１３ｂおよび配管１３ｃにも温度調整機構が備えられており、ノズル１３と同様に、３０℃〜２００℃の温度範囲で有機材料の温度を調整可能になっている。

供給部１４はチャンバ１１の内部に窒素などの不活性気体を導入するものである。供給部１４はガス供給源１８と、ガス供給源１８とチャンバ１１とを連通させる例えばニップル１４ａのような筒状の部材と、を有する。ニップル１４チャンバ１１の内外を連通するように設けられる。そして、供給部１４の一端１４ｂがチャンバ１１の外部に用意されたガスボンベ等のガス供給源１８に接続される。また、供給部１４の他端１４ｃはチャンバ１１に接続されて開口部を形成する。なお、供給部１４にはバルブ１４ｄが配置され、ガス供給源１８からチャンバ１１内に導入されるガスの流量を調整することができる。本実施形態における不活性気体は窒素であり、ガス供給源１８は窒素ボンベである。

供給部１４は本発明の要部である。供給部１４のうち、チャンバ１１の内部で開口した一端１４ｃは、ニップル１４ａの軸がステージ１２の一面１２ａと略同一の高さになるように形成されている。これにより、供給部１４からチャンバ１１内部に導入された不活性気体がステージ１２の一面１２ａ、ひいては、一面１２ａ上に載置された基板２０の表面に噴き付けられるようになっている。不活性気体の噴出量、すなわち、ステージ１２の一面１２ａ上における不活性気体の流量は可変とされており、所望の有機材料の特性に応じて調整することができるようになっている。

排気部１５はチャンバ１１内の気体をチャンバ１１外へ排気するものである。排気部１５は例えばニップル１５ａのような筒状の部材と、真空ポンプ１７と、を有する。ニップル１５ａの一端１５ｂがチャンバ１１にフランジを介して接続されて開口部を形成し、他端１５ｃが真空ポンプ１７に接続されている。

排気部１５も本発明の要部である。排気部１５のうち、ニップル１５ａの一端１５ｂとチャンバ１１とにより形成される開口部は、ニップル１５ａの軸がステージ１２の一面１２ａよりも高い位置に配置される。

ガス精製装置１６は、チャンバ１１の内部の、結晶化させるべき有機材料に対して活性な気体、例えば、有機溶媒や水分、酸素、を除去するものである。ガス精製装置１６は、チャンバ１１の内部の気体をガス精製装置１６に吸入する吸入口１６ａと、吸入口１６ａから吸入した気体の一部をチャンバ１１の内部に戻す排出口１６ｂとを有する。そして、吸入口１６ａと排出口１６ｂのいずれもがチャンバ１１の内部と連通するように任意の位置に接続される。ガス精製装置１６における吸入口１６ａと排出口１６ｂとの間にはフィルタ１６ｃが配置され、このフィルタ１６ｃにより有機材料に対して活性な気体を除去する。

搬入パスボックス３０は、図２に示すように、真空バルブ３１を介してチャンバ１１に接続されている。搬入パスボックス３０は、基板２０をチャンバ１１に搬入する前に基板２０に吸着した活性気体等を脱離させるためのものである。搬入パスボックス３０には、真空ポンプ１７とは別に、図示しない真空ポンプが接続され、搬入パスボックス３０独立で真空引きが可能にされている。また、窒素のような不活性気体を搬入パスボックス３０内に独立に導入できるようにされている。なお、本実施形態では図示しないが、基板２０を２００℃以下の比較的低温で加熱できるようにヒータを配置してもよい。

搬出パスボックス４０は、図２に示すように、真空バルブ４１を介してチャンバ１１に接続されている。搬出パスボックス４０は、基板２０をチャンバ１１から搬出する前に基板２０および形成された有機材料の薄膜を乾燥させるためのものである。搬出パスボックス４０には、真空ポンプ１７とは別に、図示しない真空ポンプが接続され、搬出パスボックス４０独立で真空引きが可能にされている。また、窒素のような不活性気体を搬出パスボックス４０内に独立に導入できるようにされている。

次に、図１および図２を参照して、有機材料塗布装置１０を用いた有機材料塗布方法について説明する。

先ず、チャンバ１１、搬入パスボックス３０、および、搬出パスボックス４０を含む真空系のデガス処理を実施する。真空バルブ３１，４１を開放してチャンバ１１、搬入パスボックス３０、および、搬出パスボックス４０を連通させ、真空ポンプ１７を駆動させる。そして、真空系の外壁にラバーヒータを巻きつけて加熱することにより、真空系の真空側内壁に吸着した気体分子を離脱させ真空系の外部に排出する。これにより、基板２０や有機材料がチャンバ１１内に導入された際に、酸素等の活性気体が基板２０に吸着することを防止したり、有機材料と反応してしまうことを防止したりすることができる。

デガス処理の後、真空ポンプ１７を駆動させながらラバーヒータを停止し、バルブ１４ｄを調整して窒素を導入する。窒素は、チャンバ１１内の気圧が１気圧程度で平衡状態となるようにする。その後、真空バルブ３１，４１を閉じて、チャンバ１１、搬入パスボックス３０、および、搬出パスボックス４０の内部空間を互いに分離する。

この段階で、チャンバ１１、搬入パスボックス３０、および、搬出パスボックス４０の内部は、デガス処理が成され、窒素を主成分とする気体により１気圧程度とされている。ガス供給源１８からバルブ１４ｄを介してチャンバ１１内部に供給される窒素は、供給部１４の一端（開口部）１４ｃからチャンバ１１内部に噴きつけるように供給され、排気部１５の一端（開口部）１５ｂを通過してチャンバ１１の外部に排気される。ガス供給源１８からの供給と、排気部１５からの排出が平衡状態となることにより、チャンバ１１内の気圧が１気圧程度で一定となる。なお、チャンバ１１内の気圧は、供給部１４の一端１４ｃから供給される量と、排気部１５から排出する量と、を変更することで任意に調整することができる。ただし、後述する有機材料塗布工程では、ステージ１２の一面１２ａ上において、供給される窒素の流量が一定とされていることが好ましく、チャンバ１１内圧力の調整は排気部１５の排気量を調整して行うことが好ましい。

なお、後述するように、搬入パスボックス３０、および、搬出パスボックス４０については、真空系の外部と内部との間で基板２０の搬入出を行うため、その際に内部が大気に触れることになる。したがって、上記工程において必ずしもデガス処理を行う必要はない。ただし、大気開放の際に水分や酸素が吸着するため、デガス処理を行うことが好ましい。

次いで、基板準備工程を実施する。基板準備工程は、基板２０表面の活性気体を脱離させて清浄化する基板清浄工程と、清浄化した基板２０をステージ１２に載置する基板搬入工程とからなる。

まず、基板清浄工程を行う。搬入パスボックス３０を大気開放し、基板２０を搬入パスボックス３０に投入する。この際、ガス供給源１８とは別系統から窒素を導入し、外気に対してわずかに正圧（１気圧よりも高い状態）としておくと、大気中の水分等が侵入しにくい。その後、図示しない真空ポンプを用いて搬入パスボックス３０内の真空引きを行う。この真空引きでは、例えば１．０×１０^−４気圧（略０．１Ｔｏｒｒ）以下にするなど、後述の有機材料塗布工程時の気圧よりも低気圧にしておくとよい。これにより、基板２０の表面に吸着した水分や酸素など、有機材料に対して活性な気体分子を脱離させることができる。より好ましくは、搬入パスボックス３０内にプレヒータを設置して基板２０を２００℃程度に加熱しつつ真空引きを行うとよい。これにより、有機材料を塗布する際の加熱によって吸着分子が脱離して有機材料を汚染することを抑制することができるとともに、真空バルブ３１を開放して搬入パスボックス３０とチャンバ１１とを連通させたときに、不純物がチャンバ１１内に侵入することを抑制することができる。その後、窒素を導入して１気圧程度とする。なお、プレヒータによる加熱は、チャンバ１１内で実施してもよい。

この段階で、チャンバ１１、搬入パスボックス３０、および、搬出パスボックス４０の内部は、真空バルブ３１，４１により互いに分離されつつも、それぞれ１気圧程度の窒素で充填されている。基板２０は搬入パスボックス３０内に配置され、活性気体の脱離（清浄化）が完了している。

その後、基板搬入工程を行う。すなわち、清浄化した基板２０を搬入パスボックス３０からチャンバ１１に移送する。真空バルブ３１を開放し、図示しないマニピュレータあるいはハンドリング用のゴム手袋挿入部を介して基板２０をチャンバ１１内のステージ１２に載置する。そして、真空バルブ３１を閉じて、チャンバ１１を搬入パスボックス３０から分離する。

この段階で、基板２０は、１気圧程度の窒素で満たされたチャンバ１１内のステージ１２上に載置されている。上記の基板清浄工程と基板搬入工程とを経て基板準備工程が完了する。

次いで、ガス精製装置１６を駆動させる。ガス精製装置１６に内蔵されるポンプを駆動させ、吸入口１６ａからチャンバ１１内の気体を吸入させる。チャンバ１１内の気体はフィルタ１６ｃを通過して排出口１６ｂからチャンバ１１内に戻る。ガス精製装置１６は、気体がフィルタ１６ｃを通過する際に有機材料に対して活性な成分を除去しつつ、チャンバ１１内の気体を循環させる。

次いで、基板加熱工程を実施する。ステージ１２はヒータを有し、ヒータに通電することでステージ１２自身を加熱することができる。基板加熱工程では、ステージ１２上に載置された基板２０を所定の温度、例えば略１５０℃まで昇温する。この基板加熱工程において基板２０から脱離した活性な気体成分はガス精製装置１６により除去される。なお、基板加熱工程の実施の最中も供給部１４から基板２０の表面に向かって窒素が噴き付けられているため、流量に合わせてヒータに通電する電流値を決定する。

そして、有機材料塗布工程の直前にガス精製装置１６を停止する。すなわち、チャンバ１１内において、気体が機械的に循環しないようにする。

次いで、有機材料塗布工程を実施する。この工程では、有機材料を含む溶液を基板２０上に塗布する。溶液は溶液タンク１３ｂに貯蔵され、溶液タンク１３ｂに備えられた温度調整機構によりステージ１２とほぼ同等の温度（本実施形態では略１５０℃）に予め昇温しておく。また、配管１３ｃおよびノズル１３も温度調整機構により昇温しておくことにより、溶液タンク１３ｂから送り出された有機材料を所定の温度に保ちつつ、基板２０に塗布することができる。なお、有機材料塗布工程におけるチャンバ１１内の平均温度は３０℃程度としておくことが好ましい。また、この有機材料塗布工程において、排気部１５によるチャンバ１１内の気体の排気量を調整し、チャンバ１１内の圧力を調整する。本実施形態では、例えば、略０．５気圧とする。上述したように、チャンバ１１内の気圧は、供給部１４の一端１４ｃから供給される量と、排気部１５から排出する量と、を変更することで任意に調整することができる。ただし、有機材料塗布工程では、ステージ１２の一面１２ａ上において、供給される窒素の流量が一定とされていることが好ましく、チャンバ１１内圧力の調整は排気部１５の排気量を調整して行うことが好ましい。また、チャンバ１１内の圧力は、０．５気圧に限定されるものではない。塗布する有機材料によって適宜設定すべきである。

有機材料塗布工程の後、ガス精製装置１６を再び駆動させる。

次いで、基板搬出工程を行う。すなわち、表面に有機材料が塗布された基板２０をチャンバ１１から搬出パスボックス４０に移送し、外部に取り出す。具体的には、真空バルブ４１を開放し、図示しないマニピュレータあるいはハンドリング用のゴム手袋挿入部を介して基板２０を搬出パスボックス４０に移送する。そして、真空バルブ４１を閉じて、搬出パスボックス４０をチャンバ１１から分離する。その後、真空引きにより搬出パスボックス４０内を減圧して有機材料を乾燥させる。そして、窒素を導入して外気に対してわずかに正圧とし、搬出パスボックス４０を大気開放して基板２０を取り出す。

以上の工程を経て、基板２０上に有機材料の薄膜を成長させることができる。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る有機材料塗布装置１０と、本装置を用いた有機材料塗布方法の作用効果について説明する。なお、図３は、発明者らがコンピュータシミュレーションによりチャンバ１１内における流速分布を計算した結果である。

本実施形態における有機材料塗布装置１０は、供給部１４と排気部１５とを有している。本実施形態では、図１に示すように、供給部１４としてのニップル１４ａがチャンバ１１の内壁と略垂直に接続されている。このため、ガス供給源１８からチャンバ１１に導入される窒素の流速は、図３に示すように、チャンバ１１の内壁に垂直な方向の成分が主となる。なお、図３において、ノズル１３、ノズル１３の吐出口１３ａ、溶液タンク１３ｂおよび配管１３ｃは一体の部材として描画している。

本実施形態では、図３に示すように、供給部１４の一端（開口部）１４ｃがステージ１２の一面１２ａと同一の高さに配置されている。したがって、有機材料塗布工程において、窒素の流束がステージ１２の一面１２ａ上に噴き付けられる。このため、ステージ１２の一面１２ａ近傍において、有機材料を塗布した際に気化した有機材料が停滞して存在することを抑制することができる。したがって、結晶化に寄与する有機材料の近傍に存在する余分な有機材料を除去できるとともに、温度の高い余分な有機材料やその他気体の停滞を抑制できるため、基板２０上の有機材料の過飽和度を制御しやすくできる。

また、本実施形態では、図３に示すように、排気部１５におけるチャンバ１１と接続された一端（開口部）１５ｂがステージ１２の一面１２ａよりも高い位置に配置されている。気化した余分な有機材料は、ステージ１２により加熱されているため、ステージ１２から離れた位置における気体よりも高温となっている。このため、図３に示すように、対流によりステージ１２の一面１２ａよりも高い位置において流束を有する。すなわち、ステージ１２よりも高い位置に流動する。したがって、排気部１５の一端（開口部）１５ｂがステージ１２の一面１２ａよりも高い位置に配置されていることにより、気化した余分な有機材料を効率よくチャンバ１１の外部に排出することができる。これにより、結晶化に寄与する有機材料の近傍に存在する余分な有機材料を除去できるため、基板２０上の有機材料の過飽和度を制御しやすくできる。

また、本実施形態では、有機材料塗布装置１０がガス精製装置１６を有する。ガス精製装置１６は上述の通り、チャンバ１１内における活性な気体をフィルタ１６ｃにより除去するものである。このため、ガス精製工程を実施することにより、有機材料の結晶成長に悪影響を与える活性な気体をチャンバ１１内から除去することができる。また、本実施形態では、有機材料塗布工程を実施している最中において、ガス精製工程を停止するような有機材料塗布方法を採用している。このため、有機材料塗布工程の実施時において、温度分布に起因する対流を除く、ガス精製工程に起因する対流を抑制することができる。したがって、有機材料の過飽和度を厳密に制御することができる。

（第２実施形態）
本実施形態における有機材料塗布装置１０は、第１実施形態に対して、チャンバ１１が冷却機構を有する。本実施形態における冷却機構は、例えば水冷式を採用することができる。

最初に、図４を参照して、本実施形態に係る有機材料塗布装置１０の概略構成について説明する。なお、図４における太線矢印は気体に流れを示している。

本実施形態における有機材料塗布装置１０は、第１実施形態と同様に、チャンバ１１と、ステージ１２と、ノズル１３と、を有する。また、ステージ１２の一面１２ａ上に向かって不活性気体を噴きつける供給部１４と、チャンバ１１内の気体をチャンバ１１の外部に排出する排気部１５と、を有する。また、ガス精製装置１６も設けられている。さらに、図示しないが、第１実施形態と同様の搬入パスボックス３０と搬出パスボックス４０とがチャンバ１１と連通して配置されている。これらに加えて、本実施形態では、冷却に供される冷媒が流れる管材５０を有する。

本実施形態における管材５０は、チャンバ１１の外壁のうち、供給部１４が配置された面に対向する面１１ａと、重力に対して鉛直上方の面１１ｂに接するように這って形成されている。本実施形態における冷却機構は水冷式であり、上記冷媒は水である。

なお、管材５０を除く構成要素は、第１実施形態と同様であるため、詳細の説明を省略する。また、有機材料塗布方法については、少なくとも有機材料塗布工程において冷却機構を機能させておけばよい。例えば、デガス処理の後、管材５０に水を流動させて、チャンバ１１内部との熱交換を開始すればよい。

次に、図５および図６を参照して、本実施形態に係る有機材料塗布装置１０の作用効果について説明する。なお、図５および図６は、発明者らがコンピュータシミュレーションにより、有機材料塗布工程時のチャンバ１１内の温度分布を計算した結果である。

まず、冷却機構（管材５０）を有さない従来の構成について説明する。有機材料を含む溶液やステージ１２周辺の気体が、ステージ１２により昇温されて重力に逆らってチャンバ１１の上部に流動する。チャンバ１１上部に移動した気体は排気部１５の一端１５ａから排気されるまでチャンバ１１に残留する。このため、図５に示すように、チャンバ１１内の温度は好ましい温度である３０℃よりも高い温度（３５℃〜４０℃）になってしまう。図５のシミュレーション結果において、チャンバ１１内の平均温度は略３６℃であり、これを考慮してガス供給源１８からの窒素の流量やステージ１２の加熱温度等を調整することは困難である。

一方、冷却機構（管材５０）を備える構成においては、チャンバ１１上部に移動した気体を冷却することができる。チャンバ１１上部における気体の温度は、図６に示すように、３０℃程度とされ、チャンバ１１内の平均温度も略３２℃である。

以上のように、有機材料塗布装置１０が冷却機構を有することにより、チャンバ１１内の温度上昇を抑制することができるとともに、チャンバ１１内の温度分布の時間変化を抑制することができる。したがって、基板上に塗布される有機材料に、ステージ１２以外の熱源から熱エネルギーを供給されることを抑制でき、有機材料の過飽和度をより厳密に制御することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した各実施形態では、ガス精製装置１６がチャンバ１１の上部に設置され、搬入パスボックス３０および搬出パスボックス４０がチャンバ１１の側部に配置された例を示したが、これらの配置は上記例に限定されない。本発明の特徴部分である供給部１４および排気部１５の配置を除き、ガス精製装置１６、搬入パスボックス３０、搬出パスボックス４０、その他図示しない真空計等は実施者が任意に配置することができる。

また、第１実施形態では、ガス精製装置１６の駆動を、基板加熱工程の直前に行う例を示したが、基板準備工程の際にガス精製装置１６の駆動を開始してもよい。

また、第２実施形態では、冷却機構の冷媒として水を用いる例を示したが、冷却温度によってはイソブタンや二酸化炭素を用いてもよいし、空冷としてもよい。

１０・・・有機材料塗布装置
１１・・・チャンバ
１２・・・ステージ
１３・・・ノズル
１４・・・供給部
１５・・・排気部
１６・・・ガス精製装置
１７・・・真空ポンプ
１８・・・ガス供給源
２０・・・基板

Claims (4)

1. 一面（１２ａ）に基板（２０）が載置され、ヒータにより加熱可能なステージ（１２）と、
   吐出口（１３ａ）が前記ステージの一面に対向して移動自在に配置され、前記基板の表面に前記有機材料を塗布するノズル（１３）と、
   前記ステージおよび前記ノズルを格納するチャンバ（１１）と、を有する有機材料塗布装置であって、
   不活性気体を前記ステージの一面に噴きつける供給部（１４）と、
   前記チャンバ内の気体を前記チャンバ外へ排気する排気部（１５）と、を備え、
   前記供給部のうち、前記チャンバ内に開口する開口部（１４ｃ）は、前記ステージの一面と同一高さに配置され、
   前記排気部のうち、前記チャンバ内に開口する開口部（１５ｂ）は、前記ステージの一面よりも高い位置に配置されることを特徴とする有機材料塗布装置。
2. 前記チャンバは、該チャンバおよび該チャンバ内を冷却する冷却機構（５０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機材料塗布装置。
3. ガス精製装置（１６）を有し、
   該ガス精製装置は、前記チャンバ内の気体を吸引し、前記ガス精製装置の内部において不純物を吸着して除去することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機材料塗布装置。
4. 請求項３に記載の有機材料塗布装置を用いた有機材料塗布方法であって、
   前記ステージの一面に前記基板を配置する基板準備工程と、
   前記ステージに設けられたヒータにより前記基板を所定の温度に昇温する基板加熱工程と、
   前記基板の表面に前記有機材料を塗布する有機材料塗布工程と、を有し、
   
   前記基板準備工程または前記基板加熱工程の少なくとも一の工程において、前記ガス精製装置により前記チャンバ内の不純物を除去するとともに、
   前記有機材料塗布工程を実施する際には、前記ガス精製装置を停止することを特徴とする有機材料塗布方法。

Images