JP2014200730A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池用基板のような角型の基板に対して短いタクトで塗布を行うことが可能な塗布装置及び塗布方法を提供する。
【解決手段】平面形状が角型の基板を吸着保持した状態で回転可能なチャック部と、基板に第１液体材料を滴下する第１ノズル２３と、第１ノズル２３とは異なる位置から基板に第２液体材料を滴下する第２ノズル２６と、チャック部に吸着保持された基板上に第１ノズル２３及び第２ノズル２６を一体に移動させる移動部２５と、第１液体材料及び第２液体材料の少なくとも一方における液滴が基板の中央部に滴下されるように液滴の滴下位置を規制する規制手段２４ａと、を備える塗布装置に関する。
【選択図】図４

Description

本発明は、塗布装置及び塗布方法に関する。

近年、太陽電池が様々な用途において注目されている。太陽電池用基板の製造工程では、半導体基板の表面に拡散材を塗布する工程がある。このような太陽電池用塗布装置には安価、且つ高速タクトの装置が要求されている。

太陽電池用基板に拡散材を塗布する装置として、スピンコータが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、スピンコータにおいて、塗布対象の表面全体を濡らすプリウェット処理を行うことで塗布対象に対する塗布液の拡散性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。そこで、上述の太陽電池用基板に拡散材を塗布するスピンコータに、上述のプリウェット処理を組み合わせることでタクトの短縮を図ることも考えられる。

特開２０１２−３０１６０号公報 特開２０００−２８８４５８号公報

しかしながら、上記プリウェット方法を組み合わせた技術では、プリウェット用ノズルからプリウェット材料を太陽電池用基板に塗布した後、ノズルアームにより拡散材用ノズルを太陽電池用基板上の所定位置まで移動させた後に拡散材の塗布が行われることとなる。そのため、塗布工程におけるタクトが十分に短縮されているとは言い難かった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池用基板のような角型の基板に対して短いタクトで塗布を行うことが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る塗布装置は、平面形状が角型の基板を吸着保持した状態で回転可能なチャック部と、前記基板に第１液体材料を滴下する第１ノズルと、前記第１ノズルとは異なる位置から前記基板に第２液体材料を滴下する第２ノズルと、前記チャック部に吸着保持された前記基板上に前記第１ノズル及び前記第２ノズルを一体に移動させる移動部と、前記第１液体材料及び前記第２液体材料の少なくとも一方における液滴が前記基板の中央部に滴下されるように前記液滴の滴下位置を規制する規制手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の塗布装置によれば、例えば、プリウェット材料と拡散材といったように２種類の液体材料を基板上に塗布する際に有効である。すなわち、第１ノズル及び第２ノズルの一方から滴下された液滴がそのままの状態では基板の中央部とは異なる位置に着弾するような場合であっても、規制手段により基板の中央部に着弾させることができる。よって、プリウェット材料を基板中央部に滴下することで基板の全体に亘って濡れ性を向上させつつ、基板上に続けて拡散材を滴下することができる。これにより、基板の全面に拡散材を良好に塗布することができる。また、本塗布装置によれば、第１ノズル及び第２ノズルを基板上に一体に移動させた後、第１ノズル及び第２ノズルの位置を移動させること無く、第１液体材料及び第２液体材料を基板上に滴下できる。そのため、各液体材料を基板に滴下する際の各ノズルの移動時間を無くすことができるので、基板に対する塗布処理に要するタクトを短縮することができる。

また、上記塗布装置においては、前記規制手段は、前記第１ノズル及び前記第２ノズルを一体に保持する保持部材を含むのが好ましい。
この構成によれば、保持部材により第１ノズル及び第２ノズルの保持方法を調整することで、各液体材料の基板に対する液滴の着弾位置を簡便且つ確実に調整することができる。また、移動部は、保持部材を介して第１ノズル及び第２ノズルを互いの相対位置を変化させることなく一体に移動させることができる。

また、上記塗布装置においては、前記保持部材は、前記第１ノズル及び第２ノズルの少なくとも一方を、前記液滴の滴下方向が鉛直方向に対して傾いた状態となるように保持するのが好ましい。
この構成によれば、第１ノズル及び第２ノズルの少なくとも一方が基板の中央部から離れた位置にあったとしても、傾き角を適宜調整することで基板の中央部に液滴を着弾させることができる。

また、上記塗布装置においては、前記保持部材は、前記液滴の滴下方向が鉛直方向に対して傾いた状態となるように前記第２ノズルを保持するとともに、前記液滴の滴下方向が前記鉛直方向に沿った状態となるように前記第１ノズルを保持するのが好ましい。
この構成によれば、第２ノズルが基板の中央部から離れた位置に配置されていた場合であっても、傾き角を適宜調整することで基板の中央部に液滴を着弾させることができる。

また、上記塗布装置においては、前記第１ノズルは、前記第１液体として拡散材を前記基板に滴下し、前記第２ノズルは、前記第２液体としてプリウェット材料を前記基板に滴下するのが好ましい。
この構成によれば、基板の中央部にプリウェット材料が滴下されることで基板の全面の濡れ性を増大させることができる。また、鉛直方向における上方から拡散材を滴下できるので、基板の中央部に精度良く拡散材を滴下することができる。よって、拡散材の使用量を抑えることができる。これにより、拡散材の滴下量を減らすことでタクトの短縮化及び低コスト化を実現できる。

また、上記塗布装置においては、前記規制手段が、物理的な外力を付与することで前記液滴の軌道を調整する調整装置を含むのが好ましい。
この構成によれば、調整装置により基板の中央部に第１液体材料及び第２液体材料を確実に着弾させることができる。

また、上記塗布装置においては、前記基板は四隅が面取りされた形状であるのが好ましい。さらに、前記基板が太陽電池用基板であるのが望ましい。
このような四隅が面取りされた形状の基板は太陽電池用途として好適である。本発明を採用すれば、太陽電池用基板上の全域に短いタクトで拡散材を良好に塗布することができる。

本発明の塗布方法は、互いが固定された状態に配置された第１ノズル及び第２ノズルを平面形状が角型の基板上の所定位置まで移動する移動工程と、前記第１ノズルから前記基板の中央部に第１液体材料を滴下する第１滴下工程と、前記第２ノズルから前記基板の前記中央部に第２液体材料を滴下する第２滴下工程と、を備え、前記第１滴下工程及び前記第２滴下工程の少なくとも一方において、前記第１液体材料及び前記第２液体材料の少なくとも一方における液滴が前記基板の中央部に滴下されるように前記液滴の滴下位置を規制することを特徴とする。

本発明の塗布方法によれば、例えば、プリウェット材料と拡散材といったように２種類の液体材料を基板上に塗布する際に有効である。すなわち、第１ノズル及び第２ノズルの一方から滴下された液滴がそのままの状態では基板の中央部とは異なる位置に着弾するような場合であっても、規制手段により基板の中央部に着弾させることができる。よって、プリウェット材料を基板中央部に滴下することで基板の全体に亘って濡れ性を向上させつつ、基板上に続けて拡散材を滴下することができる。これにより、基板の全面に拡散材を良好に塗布することができる。また、本塗布装置によれば、第１ノズル及び第２ノズルを基板上に一体に移動させた後、第１ノズル及び第２ノズルの位置を移動させること無く、第１液体材料及び第２液体材料を基板上に滴下できる。そのため、各液体材料を基板に滴下する毎に各ノズルを移動させる必要が無く、その結果、塗布処理を短いタクトで行うことができる。

上記塗布方法においては、前記第１ノズル及び前記第２ノズルの少なくとも一方は、鉛直方向に対して傾いた方向に前記液滴を滴下するのが好ましい。
この構成によれば、第１ノズル及び第２ノズルの少なくとも一方が基板の中央部から離れた位置にあったとしても、傾き角を適宜調整することで基板の中央部に液滴を着弾させることができる。

上記塗布方法においては、物理的な外力を付与することで前記液滴の軌道を調整して前記液滴を前記基板の前記中央部に滴下させるのが好ましい。
この構成によれば、例えば、エアー等の物理的な外力を付与することで基板の中央部に第１液体材料及び第２液体材料の液滴を確実に着弾させることができる。

本発明によれば、太陽電池用基板のような薄い角型の基板に対して良好に拡散材を塗布できる塗布装置を提供することができる。

（ａ）、（ｂ）は基板処理装置の構成を示す平面図及び断面図である。 基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 塗布装置の要部構成を示す図である。 ノズル部の要部構成を示す図である。 塗布装置による拡散材料の塗布工程を示すフローチャートを示す図である。 塗布装置における塗布工程を説明するための図である。 変形例に係る塗布装置の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は本発明の塗布装置を含む基板処理装置の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視による断面図である。図２は基板処理装置１００の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態に係る基板処理装置は太陽電池を構成する太陽電池用基板に不純物を拡散するための拡散材料を塗布及び乾燥する処理を行うためのものであり、基板塗布装置は太陽電池用基板（以下、基板と称す）に拡散材を塗布するために用いられる。

以下、基板処理装置１００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。基板処理装置１００の長手方向であって基板の搬送方向をＸ方向と表記する。平面視でＸ方向（基板搬送方向）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をＺ方向と表記する。なお、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、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとする。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、基板処理装置１００は、被処理物である基板Ｗを搬入するための搬入部１と、該搬入部１の下流側（＋Ｘ方向）に設けられた塗布装置１０と、該塗布装置１０の下流側（＋Ｘ方向）に設けられた乾燥装置３と、これら搬入部１から乾燥装置３まで基板Ｗを搬送する第１搬送装置６と、乾燥装置３の部分において基板Ｗを搬送する第２搬送装置７と、を備えている。

基板処理装置１００は、図２に示すように、搬入部１、塗布装置１０、乾燥装置３、第１搬送装置６、及び第２搬送装置７の各々の駆動を制御する制御部９を備えている。

乾燥装置３は、下流側（＋Ｘ方向）に向かって順に配置された３台のホットプレート３ａ、３ｂ、３ｃから構成されている。各ホットプレート３ａ，３ｂ，３ｃは、基板の搬送方向と直交する方向（Ｙ方向）に３分割され、各ホットプレート３ａ，３ｂ，３ｃ間に隙間５１が形成されている。

上記第２搬送装置７は、隙間５１を介してホットプレート３ａ、３ｂ、３ｃの裏面側と表面との間を進退可能な薄板状の基板支持部材５２と、該基板支持部材５２をＸ方向に沿ってガイドするガイドロッド５３と、該ガイドロッド５３に沿って基板支持部材５２をＸ方向に沿って移動するシリンダユニット５４と、を含む。乾燥装置３は、制御部９と電気的に接続されており、各ホットプレート３ａ，３ｂ，３ｃの駆動が制御部９により制御されている。

塗布装置１０は、基板Ｗを保持するチャック部２０と、チャック部２０に保持された基板Ｗに対して拡散材料（液体材料）を滴下するノズル部２１と、回転中のチャック部２０を収容するカップ部（飛散防止用カップ）２２と、を含む。本実施形態に係る塗布装置１０は、所謂スピンコータである。塗布装置１０は、制御部９と電気的に接続されており、チャック部２０の動作が制御部９により制御されている。

第１搬送装置６は、基板処理装置１００の一端（−Ｙ方向）側に沿って設けられたレール６０と、該レール６０に沿って移動する複数の移動体６１と、該各移動体６１から上方（＋Ｚ方向）に昇降自在であり基板Ｗを支持する複数の基板支持部材６２と、を含む。基板支持部材６２は、基板Ｗを支持するための複数の支持爪６３が設けられている。第１搬送装置６は、制御部９と電気的に接続されており、移動体６１及び基板支持部材６２の駆動が制御部９により制御されている。

第１搬送装置６は、複数の移動体６１を独立して駆動可能となっている。これら移動体６１はレール６０に沿って移動する際、各々が干渉しない位置に設けられている。これにより、第１搬送装置６は、例えば一の移動体６１に設けられた基板支持部材６２が拡散材料２００の塗布後の基板Ｗを塗布装置１０内から搬出して乾燥装置３内に搬入するタイミングと同時に、他の移動体６１に設けられた基板支持部材６２が搬入部１から別の基板Ｗを塗布装置１０内に搬入することが可能となっている。これにより、基板処理装置１００は基板Ｗに対する拡散材料２００の塗布工程及び乾燥工程に要するタクトを短縮している。

第２搬送装置７は、制御部９と電気的に接続されており、シリンダユニット５４の駆動が制御部９により制御されている。第２搬送装置７は、シリンダユニット５４によるＺ方向の伸長動作を行うことで、基板支持部材５２の上端を隙間５１から突出させることでホットプレート３ａ上の基板Ｗを持ち上げ、この状態でガイドロッド５３に沿ってシリンダユニット５４とともに基板支持部材５２を下流側へ移動し、次いでシリンダユニット５４を圧縮し、基板支持部材５２の上端をホットプレート３ａの上面より下げることで、基板Ｗを下流側のホットプレート３ｂに移し換える。このような動作を繰り返すことで、順次下流側のホットプレート３ｃへと基板Ｗを移し換えるようになっている。

図３は、塗布装置１０の要部構成を示す図であり、図３（ａ）は側断面図を示すものであり、図３（ｂ）は平面図を示すものである。なお、図３においては塗布装置１０内に基板Ｗが設置された状態を図示している。

チャック部２０は、図３（ａ）に示すように基板Ｗを吸着保持した状態で回転可能とされており、カップ部２２に対して昇降可能となっている。具体的にチャック部２０は、基板Ｗを載置する載置ポジション（基板載置位置）からカップ部２２内において回転動作を行う回転ポジション（回転位置）との間で昇降可能となっている。

カップ部２２は、基板Ｗに滴下された拡散材の周囲への飛散を防止するためのものであり、基板Ｗの裏面側を洗浄する裏面洗浄ノズル（洗浄ノズル）２２ａを備えている。裏面洗浄ノズル２２ａは、図示しない洗浄液供給源が接続されている。この洗浄液供給源は加圧により洗浄液を裏面洗浄ノズル２２ａから噴射するようになっている。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係るチャック部２０は平面視した状態で円形状からなる。一方、チャック部２０が保持する基板Ｗは太陽電池用途であることから平面形状が角型であり、四隅が面取りされた形状となっている。

チャック部２０は基板Ｗの短辺の長さの４０〜７０％の直径を有している。本実施形態では、チャック部２０の直径は例えば基板Ｗの短辺の長さの略２／３となっている。このようにチャック部２０が基板Ｗの短辺の長さの４０〜７０％の直径を有するため、上述のように四隅が面取りされるため、回転時にバタツキが生じるおそれのある基板Ｗであってもチャック部２０が良好に保持できるようになっている。また、基板Ｗとして厚みが薄いものを採用する場合であってもチャック部２０が確実に保持することができる。

続いて、チャック部２０及び裏面洗浄ノズル２２ａにおける配置関係について説明する。裏面洗浄ノズル２２ａは、図３（ｂ）に示すように平面視した状態でチャック部２０の外縁と基板Ｗの外縁との略中央に配置されている。この構成によれば、チャック部２０により回転する基板Ｗの裏面におけるチャック部２０の外縁に対して略同心円状となる位置に洗浄液を供給することが可能となっている。

ところで、本実施形態に係る塗布装置１０は後述するように基板Ｗの表面に拡散材料を滴下するタイミングと同時に基板Ｗの裏面に裏面洗浄ノズル２２ａから洗浄液としてアルコールを噴射する所謂バックリンス処理を行うようにしている。当該洗浄液としてのアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、及び３−メトキシ−１−ブタノール等の炭素数１〜５のアルコールが挙げられる。

具体的に本実施形態では、裏面洗浄ノズル２２ａはチャック部２０に保持された基板Ｗの短辺の外縁端からの距離Ｄが１０ｍｍ以内となっている。これにより、裏面洗浄ノズル２２ａから基板Ｗの裏面に供給された洗浄液が基板Ｗの外縁端まで良好に拡がり、基板Ｗの裏面への拡散材料の回り込みを防止することで、拡散材料の塗布後に別途バックリンス処理を行う必要が無くなり、塗布工程のタクトを短縮している。

図４はノズル部２１の要部構成を示す図である。
ノズル部２１は、図４に示すように、拡散材料（第１液体材料）を滴下する開口部２３ａが形成された第１ノズル２３と、プリウェット材料（第２液体材料）を滴下する開口部２６ａが形成された第２ノズル２６と、第１ノズル２３及び第２ノズル２６を収容する収容部２４と、を有している。本実施形態において、第２ノズル２６から滴下されるプリウェット材料は、例えば、シンナーである。プリウェット材料は、基板Ｗに対する拡散材の滴下に先立ち、該基板Ｗ上に滴下されるものであり、具体的に基板Ｗに対する拡散材の濡れ性を増大させるためのものであれば良いが、例えば、後述する拡散材２００に用いることができる有機溶剤が挙げられる。

収容部２４は、図４に示すように、第１ノズル２３及び第２ノズル２６に一体に設けられる蓋部２４ａと、該蓋部２４ａとともに第１ノズル２３及び第２ノズル２６の一部（先端部分）を収容する密閉空間を形成する本体部２４ｂと、を有している。このように収容部２４は、第１ノズル２３及び第２ノズル２６の先端部を密閉状態で収容することで開口部２３ａ、２６ａが乾燥するのを防止することができる。なお、蓋部２４ａは第１ノズル２３及び第２ノズル２６とともに移動し、本体部２４ｂはノズル部２１の待機位置から動くことが無い。

本実施形態において、第１ノズル２３及び第２ノズル２６は、蓋部（保持部材）２４ａにより一体に保持されている。第１ノズル２３は、開口部２３ａを鉛直方向（Ｚ軸方向）に向けるようにして配置される。すなわち、第１ノズル２３は、開口部２３ａから滴下される拡散材の液滴の滴下方向を鉛直方向に沿った状態となるように蓋部２４ａに保持されている。

一方、第２ノズル２６は、開口部２６ａの中心を通る軸線を鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して傾けた状態となるように配置されている。すなわち、第２ノズル２６は、開口部２６ａから滴下されるプリウェット材料の液滴の滴下方向を鉛直方向に対して傾いた状態とするように蓋部２４ａに保持されている。

蓋部２４ａに保持された第１ノズル２３は、基板Ｗに対して鉛直方向における上方から拡散材を滴下可能となっている。一方、第２ノズル２６は、第１ノズル２３が基板Ｗの中央部に対して拡散材を滴下可能な位置に配置された際、基板Ｗの中央部ＷＣ（図３参照）に対する斜め上方からプリウェット材料を基板Ｗの中央部に滴下可能となるように蓋部２４ａに保持されている。すなわち、本実施形態において、蓋部２４ａは、プリウェット材料の液滴が基板Ｗの中央部に滴下されるように液滴の着弾位置を規制する規制手段を構成している。

なお、第２ノズル２６における蓋部２４ａへの取り付け角度、すなわち第２ノズル２６の軸線における鉛直方向に対する傾斜角度は、基板Ｗと、開口部２３ａ及び開口部２６ａとの位置関係や各ノズル２３、２６の寸法等により適宜設定されるが、例えば、３０〜４５度に設定するのが好ましく、４５°に設定するのがより好ましい。なお、第２ノズル２６は、全体を傾斜させた状態とする必要は必ずしもなく、先端部のみを上記角度で傾斜させる構成を採用してもよい。これによれば、第２ノズル２６の設置スペースを抑えることができ、ノズル部２１の小型化を図ることができる。

ノズル部２１は、蓋部２４ａを移動させる移動機構（移動部）２５を有し、該移動機構２５によって第１ノズル２３及び第２ノズル２６はチャック部２０に対して一体に移動可能（進退可能）とされている。これにより、第１ノズル２３及び第２ノズル２６は基板Ｗのチャック部２０に対する搬入方向（Ｘ方向）と平行に進退可能となっている。これにより、第１ノズル２３及び第２ノズル２６の移動距離を少なくすることができ、塗布工程全体のタクトを短縮することができる。

また、第１ノズル２３の内部には拡散材料２００（図６参照）を開口部２３ａに流通させる図示しない流通路が設けられており、この流通路には図示しない拡散材供給源が接続されている。この拡散材供給源は例えば図示しないポンプを有しており、当該ポンプで拡散材を開口部２３ａへと押し出すことで開口部２３ａから拡散材料２００を滴下させる。
また、第２ノズル２６の内部にはプリウェット材料２１０（図６参照）を開口部６３ａに流通させる図示しない流通路が設けられており、この流通路には図示しないプリウェット材料供給源が接続されている。このプリウェット材料供給源は例えば図示しないポンプを有しており、当該ポンプでプリウェット材料を開口部２６ａへと押し出すことで開口部２６ａからプリウェット材料２１０を滴下させる。

ここで、第１ノズル２３から基板Ｗ上に滴下する拡散材料について説明する。
本実施形態で使用する拡散材料２００に添加する不純物元素としては、１３族元素として、ホウ素、ガリウム等が、１５族元素として、リン、ヒ素、アンチモン等が、その他の元素として、亜鉛、銅等が挙げられる。そして、上記不純物元素は、酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩等の無機塩、酢酸等の有機酸の塩の形で膜形成組成物に添加することができる。具体的には、Ｐ_２Ｏ_５、ＮＨ_４Ｈ_２・ＰＯ_４、（ＲＯ）_３Ｐ、（ＲＯ）_２Ｐ（ＯＨ）、（ＲＯ）_３ＰＯ、（ＲＯ）_２Ｐ_２Ｏ_３（ＯＨ）_３、（ＲＯ）Ｐ（ＯＨ）_２等のリン化合物、Ｂ_２Ｏ_３、（ＲＯ）_３Ｂ、ＲＢ（ＯＨ）_２、Ｒ_２Ｂ（ＯＨ）等のホウ素化合物、Ｈ_３ＳｂＯ_４、（ＲＯ）_３Ｓｂ、ＳｂＸ_３、ＳｂＯＸ、Ｓｂ_４Ｏ_５Ｘ等のアンチモン化合物、Ｈ_３ＡｓＯ_３、Ｈ_２ＡｓＯ_４、（ＲＯ）_３Ａｓ、（ＲＯ）_５Ａｓ、（ＲＯ）_２Ａｓ（ＯＨ）、Ｒ_３ＡｓＯ、ＲＡｓ＝ＡｓＲ等のヒ素化合物、Ｚｎ（ＯＲ）_２、ＺｎＸ_２、Ｚｎ（ＮＯ_２）_２等の亜鉛化合物、（ＲＯ）_３Ｇａ、ＲＧａ（ＯＨ）、ＲＧａ（ＯＨ）_２、Ｒ_２Ｇａ〔ＯＣ（ＣＨ_３）＝ＣＨ−ＣＯ−（ＣＨ_３）〕等のガリウム化合物等が挙げられる（ただし、Ｒはハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基、Ｘはハロゲン原子を表す）。これらの化合物の中では、酸化ホウ素、酸化リン等を好ましく用いることができる。

本実施形態に係る拡散材料２００は、拡散と同時に基板上への絶縁膜、平坦化膜、又は保護膜の形成するために、Ｒ^１ _ｎＳｉ（ＯＲ^２）_４−ｎで表されるアルコキシシランのうちの少なくとも一種を出発原料とする加水分解・縮合重合物を含んでも良い。（式中、Ｒ^１は水素原子、又は１価の有機基であり、Ｒ^２は１価の有機基であり、ｎは１〜３の整数を示す。）

ここで、１価の有機基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アリル基、グリシジル基を挙げることができる。これらの中では、アルキル基及びアリール基が好ましい。アルキル基の炭素数は１〜５が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等を挙げることができる。また、アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であってもよく、水素がフッ素により置換されていてもよい。アリール基としては、炭素数６〜２０のものが好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。

（ｉ）ｎ＝１の場合、モノメチルトリメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチルトリプロポキシシラン、モノエチルトリメトキシシラン、モノエチルトリエトキシシラン、モノエチルトリプロポキシシラン、モノプロピルトリメトキシシラン、及びモノプロピルトリエトキシシラン等のモノアルキルトリアルコキシシラン、モノフェニルトリオキシシラン、及びモノフェニルトリエトキシシラン等のモノフェニルトリアルコキシシラン等。

（ｉｉ）ｎ＝２の場合、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルプロポキシシラン、ジプロピルメトキシシラン、及びジプロピルエトキシシラン等のジアルキルアルコキシシラン、ジフェニルメトキシシラン、及びジフェニルエトキシシラン等のジフェニルアルコキシシラン等。

（ｉｉｉ）ｎ＝３の場合、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルプロポキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリエチルプロポキシシラン、トリプロピルメトキシシラン、及びトリプロピルエトキシシラン等のトリアルキルアルコキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン等のトリフェニルアルコキシシラン等。

これらの中では、モノメチルトリメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、及びモノメチルトリプロポキシシラン等のモノメチルトリアルコキシシランを好ましく用いることができる。

本実施形態に係る拡散材料２００は、膜厚及び塗布成分の均一性、及び塗布性を向上させるために、溶剤を含有させることが好ましい。この場合、溶剤としては、従来用いられている有機溶剤を使用することができる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、及び３−メトキシ−１−ブタノール等の１価アルコール；メチル−３−メトキシプロピオネート、及びエチル−３−エトキシプロピオネート等のアルキルカルボン酸エステル；エチレングリコール、ジエチレングリコール、及びプロピレングリコール等の多価アルコール；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセエート等の多価アルコール誘導体；酢酸、及びプロピオン酸等の脂肪酸；アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノンのようなケトンを挙げることができる。これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。なお、これらの有機溶剤は、前述したプリウェット材料として用いることもできる。

続いて、基板処理装置１００の動作について説明する。本発明は、拡散材料２００の塗布方法に特徴を有していることから、主に塗布装置１０による基板Ｗ上への拡散材料の塗布工程について説明する。

図５は塗布装置１０による拡散材料の塗布工程を示すフローチャートを示す図である。
塗布装置１０における拡散材料の塗布工程は、載置工程Ｓ１と、ノズル移動工程Ｓ２と、ノズル下降工程Ｓ３と、プリウェット材料滴下工程Ｓ４と、拡散材料滴下工程Ｓ５と、ノズル上昇工程Ｓ６と、ノズル退避工程Ｓ７と、を含む。

載置工程Ｓ１は、基板載置位置にあるチャック部２０に対して基板Ｗを載置する工程である。
ノズル移動工程Ｓ２は、基板載置位置にあるチャック部２０の上方にノズル部２１を移動する工程である。
ノズル下降工程Ｓ３は、基板Ｗが載置されたチャック部２０を基板載置ポジションからカップ部２２内で回転動作を行う回転ポジションへと移動するとともにノズル部２１を下降させる工程である。
プリウェット材料滴下工程Ｓ４は、回転ポジションまで移動したチャック部２０上の基板Ｗに対して第２ノズル２６の開口部２６ａからプリウェット材料２１０を滴下するとともにチャック部２０を回転させる工程である。
拡散材料滴下工程Ｓ５は、プリウェット材料２１０を滴下した基板Ｗに対して第１ノズル２３の開口部２３ａから拡散材料２００を滴下するとともにチャック部２０を回転させる工程である。
ノズル上昇工程Ｓ６は、ノズル部２１を上昇させることでチャック部２０から退避させる工程である。
ノズル退避工程Ｓ７は、カップ部２２内からノズル部２１を退避させる工程である。

以下、図６を参照しつつ、塗布工程について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、基板処理装置１００は搬入部１に搬入された基板Ｗを第１搬送装置６により塗布装置１０へと受け渡す（載置工程Ｓ１）。このとき、チャック部２０は基板支持部材６２により搬送される基板Ｗを載置する載置ポジションまで上昇している。また、基板処理装置１００は、次の塗布工程に備えて、搬入部１内に他の基板Ｗを搬入しておく。

本実施形態では、例えば基板Ｗをチャック部２０に載置するタイミングと同時にノズル部２１を基板Ｗに対向させるようにしている（ノズル移動工程Ｓ２）。具体的にノズル部２１は、第１ノズル２３の開口部２３ａを基板Ｗの中央部ＷＣに対向させる位置まで移動する。このように基板Ｗがチャック部２０に載置されるタイミングと同時にノズル部２１が基板Ｗに対向するため、ノズル部２１がチャック部２０まで移動する際の待ち時間を無くし、タクト短縮を図っている。

制御部９（図２参照）は、図６（ｂ）に示すように、基板Ｗが載置されると該基板Ｗを吸着保持するようにチャック部２０を駆動し、チャック部２０とともにノズル部２１を下降させるように制御する（ノズル下降工程Ｓ３）。このようにノズル部２１は、チャック部２０とともに下降することで開口部２３ａ，２６ａと基板Ｗとの距離を所定値に保持し、後述の滴下工程時に各材料が基板Ｗに良好に滴下できるようにしている。

制御部９（図２参照）は、図６（ｃ）に示すように、チャック部２０に保持された基板Ｗがカップ部２２内において回転する回転ポジションに到達すると、チャック部２０を回転させるように制御する。制御部９は、チャック部２０を回転させつつ、第２ノズル２６の開口部２６ａからプリウェット材料２１０を基板Ｗに滴下する（プリウェット材料滴下工程Ｓ４）。本実施形態において、第２ノズル２６は、基板Ｗの中央部ＷＣに対する斜め上方からプリウェット材料２１０を基板Ｗの中央部ＷＣに滴下可能となるように蓋部２４ａに保持されている。そのため、第２ノズル２６は、開口部２６ａから滴下した液滴を基板Ｗの中央部ＷＣに着弾させることができる。

制御部９（図２参照）は、第２ノズル２６から基板Ｗ上に所定量（例えば、２．０ｍｌ）のプリウェット材料２１０を滴下した後、チャック部２０を所定時間回転させる。本実施形態では、プリウェット材料滴下工程Ｓ４において、例えば、チャック部２０を８００ｒｐｍの回転数で３秒間回転させる。これにより、基板Ｗの中央部ＷＣに滴下されたプリウェット材料２１０は、基板Ｗの全面へと濡れ拡がる。

続いて、制御部９（図２参照）は、図６（ｄ）に示すように、チャック部２０に保持された基板Ｗをカップ部２２内において回転させつつ、第１ノズル２３の開口部２３ａから拡散材料２００を基板Ｗに滴下する（拡散材料滴下工程Ｓ５）。本実施形態において、第１ノズル２３は、基板Ｗの中央部ＷＣに対向する鉛直方向における上方から拡散材料２００を基板Ｗの中央部ＷＣに滴下可能となるように蓋部２４ａに保持されている。そのため、第１ノズル２３は、開口部２３ａから滴下した液滴を基板Ｗの中央部ＷＣに確実に着弾させることができる。

制御部９（図２参照）は、第１ノズル２３から基板Ｗ上に所定量の拡散材料２００を滴下しつつ、チャック部２０を所定時間回転させる。本実施形態では、例えば、チャック部２０を８００ｒｐｍの回転数で０．５〜１．０秒間回転させる。これにより、基板Ｗの表面からはみ出さない範囲まで拡散材料２００を広げることができる。

制御部９（図２参照）は、第１ノズル２３から基板Ｗ上に所定量の拡散材料２００を滴下した後、図６（ｅ）に示すように、ノズル部２１を上昇させるように制御する（ノズル上昇工程Ｓ６）。制御部９は、ノズル部２１を上昇させつつ、チャック部２０を所定時間回転させる。本実施形態では、例えば、チャック部２０を２０００ｒｐｍの回転数で５秒以内だけ回転させる。
これにより、基板Ｗの中央部ＷＣに滴下された拡散材料２００は、基板Ｗの全面へと濡れ拡がる。これにより、基板Ｗの表面から拡散材料２００を振り切ることができる。

本実施形態では、拡散材料２００を滴下する第１ノズル２３を基板Ｗの中央部ＷＣに対して鉛直方向上方に配置するようにしたので、第２ノズル２６のように傾けた状態で配置する場合に比べて、拡散材料２００を基板Ｗの中央部ＷＣに精度良く滴下することができる。よって、少量（例えば、１．５ｍｌ程度）の拡散材料２００を滴下するだけで基板Ｗの全面に拡散材料２００を濡れ拡がらせることができる。また、本実施形態では、基板Ｗの全面にプリウェット材料２１０が塗布されることで濡れ性が増大しているため、拡散材料２００は基板Ｗの全面に短時間で濡れ拡がる。したがって、本実施形態によれば、基板Ｗ上への拡散材料２００の塗布を短いタクトで精度良く行うことができる。

制御部９は、ノズル部２１を所定の高さまで上昇させた後、図６（ｆ）に示すようにノズル部２１をチャック部２０に対向する位置から待機位置まで退避させるように制御する（ノズル退避工程Ｓ７）。ノズル部２１がチャック部２０上から退避する際、チャック部２０は２０００ｒｐｍの回転数で回転駆動を行っている。なお、第１ノズル２３及び第２ノズル２６は、待機位置において蓋部２４ａと本体部２４ｂとが当接することで構成される収容部２４内に収容されることとなる（図４参照）。

本実施形態において、チャック部２０は、例えば８００ｒｐｍの回転数から２０００ｒｐｍの回転数へと１．０秒以内に加速するとともに、回転動作の停止時には２０００ｒｐｍの回転数から回転数０ｒｐｍへと０．５秒以内に減速するのが望ましい。これにより、基板Ｗ上への拡散材料２００の塗布処理に要するタクトを全体として１５秒程度に抑えることができる。

本実施形態では、チャック部２０が回転するのと同時に裏面洗浄ノズル２２ａから基板Ｗの裏面に洗浄液としてアルコールを噴射するバックリンス処理を行うようにしている。洗浄液の噴射は、チャック部２０の回転開始から３秒以内に開始する。

本実施形態によれば、裏面洗浄ノズル２２ａが図３を参照して説明したように基板Ｗの外縁端から１０ｍｍ以内に配置されているので、基板Ｗの裏面に供給された洗浄液が基板Ｗの外縁端まで良好に拡がらせることができる。よって、基板Ｗの裏面への拡散材料２００の回り込みを防止し、塗布工程の後に別途バックリンス処理を行う必要が無い。したがって、塗布工程のタクトを大幅に短縮できる。

回転動作終了後、チャック部２０が上昇することでカップ部２２内から退避する。続いて、制御部９は第１搬送装置６の基板支持部材６２を駆動し、チャック部２０から基板Ｗを受け取り、乾燥装置３内に搬送する。そして、基板Ｗ上の拡散材料２００が乾燥される。

本実施形態では、拡散材料２００を塗布した基板Ｗをチャック部２０から搬出した後、制御部９は他の基板Ｗを搬入部１から塗布装置１０へと受け渡す。このとき、制御部９は第１搬送装置６の他の基板支持部材６２を用いて基板Ｗをチャック部２０に載置する。そして、乾燥装置３内に拡散材料２００を塗布済みの基板Ｗを搬入している間に、塗布装置１０内では基板Ｗに対して、同様に拡散材料２００の塗布を行う。

続いて、制御部９は、基板Ｗを乾燥装置３内に搬入する。乾燥装置３では、一枚の基板Ｗに対してホットプレート３ａ，３ｂ，３ｃを用いて１５０℃で１０秒間ずつ乾燥処理を行う。このような構成に基づき、基板処理装置１００は乾燥装置３内に基板Ｗを１０秒毎に搬入することが可能となっており、塗布装置１０から搬出される基板Ｗを乾燥装置３内に順次搬送することで処理速度を大幅に向上させている。

具体的に基板処理装置１００は、まず拡散材料２００を塗布した基板Ｗを最上流に位置するホットプレート３ａに載置する。ホットプレート３ａは基板Ｗを１５０℃で１０秒間乾燥する。その後、制御部９はシリンダユニット５４を圧縮し、基板支持部材５２の上端をホットプレート３ａの上面より下げることで基板Ｗを下流のホットプレート３ｂに移し換える。ホットプレート３ｂは基板Ｗを１５０℃で１０秒間乾燥する。その後、制御部９はシリンダユニット５４を圧縮し、基板支持部材５２の上端をホットプレート３ｂの上面より下げることで、ホットプレート３ｂによる乾燥後の基板Ｗを下流のホットプレート３ｃに移し換える。ホットプレート３ｃは基板Ｗを１５０℃で１０秒間乾燥する。これにより、基板Ｗに対し、１５０℃で３０秒間の乾燥処理が施すことができる。

本実施形態では基板Ｗをホットプレート３ａからホットプレート３ｂに移動するとともに第１搬送装置６の基板支持部材６２が塗布装置１０から搬出した基板Ｗをホットプレート３ａに載置する。また、一の基板Ｗをホットプレート３ｂからホットプレート３ｃに移動するとともにホットプレート３ｃから他の基板Ｗを不図示の搬出用アームが基板処理装置１００内から搬出する。

このように本実施形態では、各基板Ｗをホットプレート３ａ〜３ｃ間に順次送ることで拡散材料２００の乾燥処理を行うようにしている。これにより、基板Ｗの表面に拡散膜を形成することができる。

以上述べたように、本実施形態によれば塗布装置１０におけるノズル部２１が基板Ｗの中央部ＷＣに対する斜め上方からプリウェット材料２１０を基板Ｗの中央部ＷＣに滴下可能な第２ノズル２６を備えているので、ノズル部２１を基板Ｗ上に移動させた後、第１ノズル２３及び第２ノズル２６の位置を移動させずに、基板Ｗ上にプリウェット材料２１０及び拡散材料２００を滴下することができる。そのため、各材料２００，２１０を基板Ｗに滴下する際の各ノズル２３，２６の移動時間を無くすことができるので、基板Ｗに対する拡散材料２００の塗布処理に要するタクトを短縮することができる。

また、ノズル下降工程Ｓ３において、基板Ｗが載置されたチャック部２０を基板載置ポジションからカップ部２２内で回転動作を行う回転ポジションへと移動するとともにノズル部２１を下降させる構成としたので、回転ポジションに到達したタイミングでプリウェット材料２１０の滴下を開始することが可能となり、塗布処理におけるタクトの短縮を図ることができる。また、チャック部２０の回転動作が終了する前にノズル上昇工程Ｓ６を行う構成としたので、チャック部２０の回転動作が終了した際、チャック部２０の上方にノズル部２１が配置されていることが無くなり、チャック部２０の上昇速度を早くすることで塗布処理におけるタクトの短縮を図ることができる。また、プリウェット材料滴下工程Ｓ４及び拡散材料滴下工程Ｓ５のタイミングを制御することで、塗布装置１０として従来のスピンコータと同様の構成のものを採用することができる。よって、基板処理装置１００のコストを抑えることができる。

以上、発明の一実施形態について図面を参照しながら説明したが、発明の内容は上記実施形態に限定されることは無く、発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、第２ノズル２６が開口部２６ａの中心を通る軸線を鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して傾けた状態となるように蓋部２４ａに保持される場合を例に挙げたが、拡散材料２００を基板Ｗの中央部ＷＣに良好に滴下可能であれば、第１ノズル２３を傾けた状態に蓋部２４ａに保持するようにしてもよい。あるいは、第１ノズル２３及び第２ノズル２６をそれぞれ傾けた状態に蓋部２４ａに保持するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、プリウェット材料２１０の液滴が基板Ｗの中央部ＷＣに滴下されるように液滴の着弾位置を規制する規制手段を蓋部２４ａが構成する場合を例に挙げたが、これに限定されることはない。

例えば、図７に示すように、物理的な外力を付与することで前記液滴の軌道を調整する調整装置１５０により、プリウェット材料の液滴が基板Ｗの中央部に滴下されるように液滴の着弾位置を規制する規制手段を構成してもよい。このような調整装置１５０としては、例えば、エアー噴出装置、磁気発生装置等により構成される。エアー噴出装置からなる調整装置１５０は、エアーの噴出量を調整することで第１ノズル２３及び第２ノズル２６から滴下された各材料２００、２１０の少なくとも一方の液滴の軌道を調整し、基板Ｗの中央部ＷＣに液滴を着弾させることが可能である。また、磁気発生装置からなる調整装置１５０は、磁気の発生量を調整することで第１ノズル２３及び第２ノズル２６から滴下された各材料２００、２１０の少なくとも一方の液滴の軌道を磁力により調整し、基板Ｗの中央部ＷＣに液滴を着弾させることが可能である。

Ｗ…基板、１０…塗布装置、２０…チャック部、２３…第１ノズル、２４ａ…蓋部（保持部材、規制手段）、２５…移動機構（移動部）、２６…第２ノズル、１００…基板処理装置、１５０…調整装置、２００…拡散材料、２１０…プリウェット材料

Claims (11)

1. 平面形状が角型の基板を吸着保持した状態で回転可能なチャック部と、
   前記基板に第１液体材料を滴下する第１ノズルと、
   前記第１ノズルとは異なる位置から前記基板に第２液体材料を滴下する第２ノズルと、
   前記チャック部に吸着保持された前記基板上に前記第１ノズル及び前記第２ノズルを一体に移動させる移動部と、
   前記第１液体材料及び前記第２液体材料の少なくとも一方における液滴が前記基板の中央部に滴下されるように前記液滴の滴下位置を規制する規制手段と、
   を備えることを特徴とする塗布装置。
2. 前記規制手段は、前記第１ノズル及び前記第２ノズルを一体に保持する保持部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記保持部材は、前記第１ノズル及び第２ノズルの少なくとも一方を、前記液滴の滴下方向が鉛直方向に対して傾いた状態となるように保持することを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
4. 前記保持部材は、前記液滴の滴下方向が鉛直方向に対して傾いた状態となるように前記第２ノズルを保持するとともに、前記液滴の滴下方向が前記鉛直方向に沿った状態となるように前記第１ノズルを保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布装置。
5. 前記第１ノズルは、前記第１液体として拡散材を前記基板に滴下し、
   前記第２ノズルは、前記第２液体としてプリウェット材料を前記基板に滴下することを特徴とする請求項４に記載の塗布装置。
6. 前記規制手段が、物理的な外力を付与することで前記液滴の軌道を調整する調整装置を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗布装置。
7. 前記基板は四隅が面取りされた形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗布装置。
8. 前記基板が太陽電池用基板であることを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。
9. 互いが固定された状態に配置された第１ノズル及び第２ノズルを平面形状が角型の基板上の所定位置まで移動する移動工程と、
   前記第１ノズルから前記基板の中央部に第１液体材料を滴下する第１滴下工程と、
   前記第２ノズルから前記基板の前記中央部に第２液体材料を滴下する第２滴下工程と、を備え、
   前記第１滴下工程及び前記第２滴下工程の少なくとも一方において、前記第１液体材料及び前記第２液体材料の少なくとも一方における液滴が前記基板の中央部に滴下されるように前記液滴の滴下位置を規制することを特徴とする塗布方法。
10. 前記第１ノズル及び前記第２ノズルの少なくとも一方は、鉛直方向に対して傾いた方向に前記液滴を滴下することを特徴とする請求項９に記載の塗布方法。
11. 物理的な外力を付与することで前記液滴の軌道を調整して前記液滴を前記基板の前記中央部に滴下させることを特徴とする請求項９又は１０に記載の塗布方法。

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