JP2022038284A - 減圧乾燥装置および減圧乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の面内での塗布膜の乾燥速度のムラを低減できる減圧乾燥装置を提供すること。【解決手段】減圧乾燥装置は、チャンバーと、前記チャンバーの内部において、溶剤を含む塗布膜が形成された基板を保持する基板保持部と、前記チャンバーの内部を減圧する減圧機構と、前記塗布膜から蒸発する溶剤の拡散を抑制する拡散抑制部と、を備える。【選択図】図１
Description
本開示は、減圧乾燥装置および減圧乾燥方法に関する。
従来、有機ＥＬ（Electroluminescence）の発光を利用した有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）が知られている。有機発光ダイオードを用いた有機ＥＬディスプレイは、薄型軽量かつ低消費電力であるうえ、応答速度や視野角、コントラスト比の面で優れているといった利点を有している。このため、次世代のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として近年注目されている。さらには、発光層に、有機ＥＬ材料ではなく、量子ドット発光材料を用いた量子ドット発光デバイス（ＱＬＥＤ：Quantum-dot Light Emitting Diode）にも、急速に注目が高まっている。
ＯＬＥＤは、基板上に形成される陽極と、陽極を基準として基板とは反対側に設けられる陰極と、これらの間に設けられる有機層とを有する。有機層は、例えば陽極側から陰極側に向けて、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層をこの順で有する。正孔注入層や正孔輸送層、発光層などの形成には、インクジェット法の塗布装置が用いられる。塗布装置は、有機材料および溶剤を含む塗布液を基板上に塗布することで、塗布膜を形成する。その塗布膜を減圧乾燥、焼成することで、正孔注入層などが形成される（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に記載のような装置では、基板の面内で、塗布膜の乾燥速度にムラが発生するおそれがある。乾燥速度にムラがあると、発光層などの膜厚のばらつきが基板の面内で発生する。膜厚は発光特性を決める重要な要素であるため、膜厚のばらつきは発光特性のばらつきに繋がり重大な課題となる。
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、基板の面内での塗布膜の乾燥速度のムラを低減できる減圧乾燥装置および減圧乾燥方法を提供することを目的とする。
本開示の減圧乾燥装置は、チャンバーと、前記チャンバーの内部において、溶剤を含む塗布膜が形成された基板を保持する基板保持部と、前記チャンバーの内部を減圧する減圧機構と、前記塗布膜から蒸発する溶剤の拡散を抑制する拡散抑制部と、を備える。
本開示の減圧乾燥方法は、上述の減圧乾燥装置を用いて、前記基板に形成された塗布膜を乾燥させる。
本開示の減圧乾燥装置および減圧乾燥方法によれば、基板の面内での塗布膜の減圧乾燥速度のムラを低減できる。
＜減圧乾燥装置および減圧乾燥方法＞
図１は、本開示の実施の形態に係る減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う横断面図である。
図１は、本開示の実施の形態に係る減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う横断面図である。
図１に示す減圧乾燥装置１００は、溶剤を含む塗布膜が形成された基板１０をチャンバー１１０の内部に収容し、気圧が大気圧よりも低い減圧雰囲気中で、塗布膜から溶剤を蒸発させる。減圧乾燥装置１００は、チャンバー１１０と、基板保持部１２０と、減圧機構１３０と、ガス供給機構１４０と、拡散抑制部１５０と、を備える。
チャンバー１１０の内部には、基板保持部１２０が設けられている。基板保持部１２０は、基板載置ステージ１２１と、基板載置ステージ１２１を下方から支持する脚部１２２と、を備える。基板載置ステージ１２１の載置面１２３には、上面に塗布膜が形成された基板１０が載置される。チャンバー１１０の側壁部には、基板１０の搬入出口１１２が設けられている。搬入出口１１２には、開閉シャッタ１１３が設けられている。図１に二点鎖線で示すように、開閉シャッタ１１３が搬入出口１１２を開放することで、基板１０の搬入出が可能となり、図１に実線で示すように、開閉シャッタ１１３が搬入出口１１２を閉塞することで、チャンバー１１０の内部の減圧が可能となる。チャンバー１１０の底面部には、１つの排気口１１４が設けられている。排気口１１４は、平面視で基板載置ステージ１２１上の基板１０の中央に対応する位置、つまりチャンバー１１０の底面部に対する基板１０の正射影内に設けられている。チャンバー１１０の内部は、減圧開始前に、低酸素かつ低露点の雰囲気、例えば窒素雰囲気とされている。
減圧機構１３０は、チャンバー１１０の排気口１１４に接続され、チャンバー１１０の内部を、大気圧よりも低い気圧に減圧する。減圧機構１３０は、例えば、減圧発生源１３１と、ＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ１３２と、を備える。減圧発生源１３１としては、例えばドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプなどが用いられる。減圧発生源１３１は、ＡＰＣバルブ１３２が途中に設けられた配管を介して、チャンバー１１０と接続され、チャンバー１１０の内部を減圧する。チャンバー１１０の内部の気圧は、ＡＰＣバルブ１３２によって調節しながら、例えば１Ｐａ以下まで減圧される。減圧プロファイルは、塗布膜の溶剤の蒸発挙動と関係があり、均一な乾燥を実現するために重要な制御パラメータである。
ガス供給機構１４０は、減圧機構１３０によって減圧されたチャンバー１１０の内部を元の雰囲気に戻すため、チャンバー１１０の内部に窒素ガスなどのガスを供給する。ガス供給機構１４０は、例えば、ガス供給源１４１と、マスフローコントローラ１４２と、開閉バルブ１４３と、を備える。ガス供給源１４１は、マスフローコントローラ１４２や開閉バルブ１４３が途中に設けられた配管を介して、チャンバー１１０と接続され、チャンバー１１０の内部にガスを供給する。その供給量はマスフローコントローラ１４２によって調節可能である。
拡散抑制部１５０は、基板１０の塗布膜から蒸発する溶剤の拡散を抑制する。拡散抑制部１５０は、囲み壁１６０と、囲み壁移動機構１７０と、囲み壁温調機構１８０と、整流板１９０と、整流板移動機構２００と、整流板温調機構２１０と、を備える。
囲み壁１６０は、四角筒状に形成されている。囲み壁１６０は、基板載置ステージ１２１の載置面１２３に設けられ、基板１０を囲むように配置される。囲み壁１６０を構成する４個の平板状の壁部のうち、搬入出口１１２に対向する位置に設けられた１個の壁部１６１は、図２に示す囲み壁移動機構１７０によって、昇降可能に構成されている。図１に二点鎖線で示すように、囲み壁移動機構１７０の駆動により壁部１６１が上昇することで、基板１０の基板載置ステージ１２１への載置および基板載置ステージ１２１からの取り出しが可能となり、図１に実線で示すように、壁部１６１が下降してその下端が基板載置ステージ１２１に接触することで、基板１０の塗布膜から蒸発した溶剤の囲み壁１６０の外部への漏れを抑制可能となる。囲み壁１６０の内面から基板１０の端部までの距離は、３０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましい。囲み壁１６０の高さは、１０ｍｍ以上が好ましく、５０ｍｍ以上がより好ましい。
囲み壁温調機構１８０は、囲み壁１６０の温度を調整する。囲み壁温調機構１８０としては、例えば、冷却水を流したチラーやペルチェ素子、ヒーターなどが用いられる。基板１０を取り囲むように配置される囲み壁１６０の温度を調整することで、基板１０上に形成された塗布膜からの溶剤の乾燥速度を制御することが可能となる。
整流板１９０は、長方形板状に形成されている。整流板１９０は、基板載置ステージ１２１の上方であり、囲み壁１６０で囲まれた領域の内側に配置されている。整流板１９０の基板１０に対向する面は、囲み壁１６０の上端よりも下方に位置している。図２に示すように、整流板１９０の基板１０に対向する面の大きさは、基板１０よりも大きくなっている。整流板１９０は、平面視で基板１０の全面を覆うように配置されている。整流板１９０は、チャンバー１１０の上面部に設けられた整流板移動機構２００によって、図１に実線および二点鎖線で示すように、基板１０に対して接離可能に設けられている。
整流板温調機構２１０は、整流板１９０の温度を調整する。整流板温調機構２１０によって、整流板１９０の表面の温度を変えることができる。整流板温調機構２１０としては、例えば冷却水を流したチラーやペルチェ素子などが用いられる。整流板１９０を冷却することで、基板１０上に形成された塗布膜の溶剤の蒸発を促進させることができる。塗布膜から溶剤が蒸発して、塗布膜の上方が飽和蒸気圧に到達すると蒸発は停止する。しかしながら、整流板１９０が冷却されて温度が低くなると、蒸発した溶剤の蒸気は整流板１９０の表面で液化する。蒸気が液化した分、蒸気圧は下がるため、飽和蒸気圧に達しにくくなるため溶剤の乾燥が進行する。
ところで、減圧乾燥装置１００は、塗布装置によって基板１０上に形成された塗布膜を減圧乾燥し、塗布膜に含まれる溶剤を蒸発させる。減圧乾燥装置１００は、減圧するスピードを適宜調整しながら、チャンバー１１０内を減圧する。溶剤の蒸気は、気流となって、基板１０の上面付近からチャンバー１１０の排気口１１４に運ばれる。気流が移動しやすい場所ほど、乾燥が進みやすい。具体的には基板１０の端部は、蒸気が拡散しやすく、乾燥速度が速くなる。
そこで、減圧乾燥装置１００には、塗布膜の乾燥ムラを低減するために、囲み壁１６０と、整流板１９０と、を含む拡散抑制部１５０が設けられている。拡散抑制部１５０が存在することで、塗布膜から蒸発した溶剤蒸気は、囲み壁１６０と整流板１９０で囲まれた領域に閉じ込められて、基板１０面内での乾燥速度の差を小さくすることができる。これにより、基板１０に形成された塗布膜からの溶剤の蒸発を、基板１０の面内で均一化することができる。
ここで、蒸発速度の調整は、側面視における整流板１９０の下面から基板１０の上面までの垂直方向の距離Ｌ１、平面視における整流板１９０の外縁から基板１０の外縁までの距離Ｌ２、平面視における囲み壁１６０の内面から基板１０の外縁までの距離Ｌ３、整流板１９０の温度などの調整により行われる。基板１０の大きさ、基板１０に形成される塗布膜の溶剤の量などにより、上記の条件は変わるため、適宜調整する。例えば、距離Ｌ１は、整流板移動機構２００の駆動によって調整される。必要に応じて、距離Ｌ１を短くすることによって、基板１０の上方の領域において、基板１０から乾燥する溶剤の飽和蒸気圧に達しやすくすることができ、乾燥速度を基板１０の面内で均一にしやすくすることができる。
なお、整流板１９０は、溶剤の蒸気を吸着する吸着板としての機能を有してもよい。この場合、整流板温調機構２１０に温度を上げる機能を持たせてもよい、整流板１９０の温度を上げる構成を整流板温調機構２１０とは別に設けてもよい。吸着板は、溶剤の蒸気を例えば液化させて捕集する。整流板温調機構２１０で整流板１９０の温度を下げることで、基板１０から蒸発した溶剤が液化する。また、減圧乾燥の後に、整流板１９０を加熱することで、整流板１９０で捕集した溶剤が再度気化して整流板から脱離する。
＜減圧乾燥方法＞
次に、上記構成の減圧乾燥装置１００を用いた減圧乾燥方法について説明する。図３は、チャンバー内を減圧するときの減圧プロファイルの一例の説明図である。なお、乾燥対象の塗布膜としては、有機ＥＬ発光ダイオード、量子ドット発光デバイス、有機薄膜トランジスタの製造に用いられるものが例示できるが、これらに限られない。
次に、上記構成の減圧乾燥装置１００を用いた減圧乾燥方法について説明する。図３は、チャンバー内を減圧するときの減圧プロファイルの一例の説明図である。なお、乾燥対象の塗布膜としては、有機ＥＬ発光ダイオード、量子ドット発光デバイス、有機薄膜トランジスタの製造に用いられるものが例示できるが、これらに限られない。
まず、図１に二点鎖線で示すように、減圧乾燥装置１００が開閉シャッタ１１３および壁部１６１を上昇させた後、図示しない搬送機構または作業者は、基板１０を減圧乾燥装置１００の外部からチャンバー１１０の内部に搬入し、基板載置ステージ１２１上に載置する。次いで、図１に実線で示すように、開閉シャッタ１１３および壁部１６１を下降させて、チャンバー１１０内を密閉空間にした後、減圧機構１３０が、チャンバー１１０の内部を減圧する。減圧雰囲気中で、塗布膜から溶剤が蒸発して塗布膜が乾燥する。溶剤の蒸気は、気流となって、基板１０の上面付近からチャンバー１１０の排気口１１４に運ばれる。このとき、整流板１９０と囲み壁１６０が、基板１０の上面付近からチャンバー１１０の排気口１１４に向かう気流を規制する。この気流の規制によって、整流板１９０と囲み壁１６０により囲われた領域に、溶剤の蒸気が充満する状態になる。これにより、乾燥速度の基板１０面内でのムラを低減できる。
ここで、チャンバー１１０内の減圧は、図３に示す減圧プロファイルに基づき行われる。減圧プロファイルは、チャンバー１１０内の圧力を一定に保つ圧力維持区間（ａ）、低い排気速度でチャンバー１１０内を減圧するスロー排気区間（ｂ）、高い排気速度でチャンバー１１０内を減圧する急速排気区間（ｃ）を有する。
まず、圧力維持区間（ａ）で、チャンバー１１０内の圧力を所定時間一定に保つことで、溶剤の蒸気を基板１０上に充満させる。次に、スロー排気区間（ｂ）で、溶剤の蒸気の充満状態をほぼ維持しながら溶剤の蒸発を進める。最後に、急速排気区間（ｃ）で減圧を進めることで、溶剤の蒸発を完了させる。なお、飽和蒸気圧に達するまでは、スロー排気して（スロー排気区間（ｂ）の処理を行い）、飽和蒸気圧に到達後は、急速排気する（急速排気区間（ｃ）の処理を行う）ことが好ましい。また、排気速度は上記の通り３パターンに限らず、３パターンより多くても少なくてもよい。
減圧乾燥の終了後、ガス供給機構１４０が、チャンバー１１０の内部にガスを供給し、チャンバー１１０の内部を元の雰囲気に戻す。その後、図１に二点鎖線で示すように、減圧乾燥装置１００が開閉シャッタ１１３および壁部１６１を上昇させた後、図示しない搬送機構または作業者は、基板載置ステージ１２１の基板１０をチャンバー１１０から取り出す。そして、減圧乾燥装置１００は、図１に実線で示すように、開閉シャッタ１１３および壁部１６１を下降させる。
＜実施の形態の作用効果＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、減圧乾燥装置１００は、基板載置ステージ１２１上の基板１０を囲む囲み壁１６０と、基板１０の上方に配置された整流板１９０と、を含む拡散抑制部１５０を備えている。このため、基板１０上に形成された塗布膜から蒸発する溶剤の蒸気を、囲み壁１６０と整流板１９０で囲まれた領域に溜め込むことができ、基板１０上の領域を飽和蒸気圧にすることで、従来は乾燥速度が速くなる場所の乾燥を遅らせることができる。これにより、基板１０の面内での塗布膜の乾燥速度のムラを低減できる。その結果、膜厚均一性が高い塗布膜を基板１０上に形成することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、減圧乾燥装置１００は、基板載置ステージ１２１上の基板１０を囲む囲み壁１６０と、基板１０の上方に配置された整流板１９０と、を含む拡散抑制部１５０を備えている。このため、基板１０上に形成された塗布膜から蒸発する溶剤の蒸気を、囲み壁１６０と整流板１９０で囲まれた領域に溜め込むことができ、基板１０上の領域を飽和蒸気圧にすることで、従来は乾燥速度が速くなる場所の乾燥を遅らせることができる。これにより、基板１０の面内での塗布膜の乾燥速度のムラを低減できる。その結果、膜厚均一性が高い塗布膜を基板１０上に形成することができる。
＜実施例＞
次に、本開示の実施例について説明する。
次に、本開示の実施例について説明する。
（実施例１）
図４Ａは、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａの構成を示す縦断面図である。図４Ｂは、図４ＡのＡ－Ａ線に沿う横断面図である。図４Ｃは、図４ＡのＢ－Ｂ線に沿う横断面図である。図５Ａは、実施例１および比較例１における塗布膜の測定部分の説明図である。図５Ｂは、実施例１における乾燥後の塗布膜の膜厚プロファイルを示す図である。
図４Ａは、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａの構成を示す縦断面図である。図４Ｂは、図４ＡのＡ－Ａ線に沿う横断面図である。図４Ｃは、図４ＡのＢ－Ｂ線に沿う横断面図である。図５Ａは、実施例１および比較例１における塗布膜の測定部分の説明図である。図５Ｂは、実施例１における乾燥後の塗布膜の膜厚プロファイルを示す図である。
図４Ａ～図４Ｃに示すように、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａは、４個の排気口１１４を基板載置ステージ１２１の四隅に対応する位置、つまり平面視で基板載置ステージ１２１上の基板１０の中央からの距離が等しい位置にそれぞれ配置し、かつ、各排気口１１４にＡＰＣバルブ１３２を配置したこと以外は、上記実施の形態の減圧乾燥装置１００と同様の構成を有する。
基板１０として、２００ｍｍ×２００ｍｍのガラス基板を準備した。この基板１０に、シクロヘキシルベンゼンの溶剤をインクジェット法で塗布して、塗布膜を形成した。このような基板１０に対して、平面視で２５０ｍｍ×２５０ｍｍの整流板１９０を採用した。このような整流板１９０を用いることによって、平面視で整流板１９０の外縁が基板１０外縁よりも２５ｍｍ外側に位置する状態、つまりＬ２が２５ｍｍになる状態にした。また、側面視における整流板１９０の下面から基板１０の上面までの垂直方向の距離Ｌ１を５ｍｍにした。平面視における囲み壁１６０の内面から基板１０の外縁までの距離Ｌ３を５ｍｍにし、囲み壁１６０の高さを５０ｍｍにした。この状態でチャンバー１１０内を減圧して塗布膜中の溶剤を蒸発させ、乾燥した塗布膜における図５Ａの対角線ＥＥ’部分の膜厚を測定した。塗布膜の測定結果を図５Ｂに示す。なお、Ｅは基板１０の中心であり、Ｅ’は、基板１０の角の１つである。
図５Ｂに示すように、基板１０上に形成された塗布膜の中で四方の角の乾燥速度が最も速くなり、乾燥ムラが顕著になるため、基板１０上の対角線ＥＥ’部分の膜厚プロファイルを測定した。基板１０の中央部から０．１１ｍの範囲で膜厚が均一な部分が確認でき、対角線ＥＥ’の部分のうち７９％の領域の塗布膜が平坦であることがわかった。
（比較例１）
図６Ａは、比較例１の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図６Ｂは、比較例１における乾燥後の塗布膜の膜厚プロファイルを示す図である。
図６Ａは、比較例１の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図６Ｂは、比較例１における乾燥後の塗布膜の膜厚プロファイルを示す図である。
図６Ａに示すように、比較例１の減圧乾燥装置１００Ｂは、囲み壁が配置されていないこと以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。実施例１と同じ基板１０に実施例１と同じ構成の塗布膜を形成した。この基板１０の塗布膜を実施例１と同じ条件で乾燥させ、図５Ａに示す対角線ＥＥ’部分の膜厚を測定した。塗布膜の測定結果を図６Ｂに示す。
図６Ｂに示すように、基板１０の中央部から０．０９５ｍの範囲で膜厚が均一な部分が確認でき、対角線ＥＥ’の部分のうち６８％の領域の塗布膜が平坦であることがわかった。
（まとめ）
実施例１の減圧乾燥装置１００Ａで乾燥させた塗布膜は、比較例１の減圧乾燥装置１００Ｂで乾燥させた塗布膜に比べて、膜厚の均一性が高く、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａでは膜厚均一性が高い塗布膜を得やすいことがわかった。
実施例１の減圧乾燥装置１００Ａで乾燥させた塗布膜は、比較例１の減圧乾燥装置１００Ｂで乾燥させた塗布膜に比べて、膜厚の均一性が高く、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａでは膜厚均一性が高い塗布膜を得やすいことがわかった。
＜変形例＞
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことは言うまでも無く、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことは言うまでも無く、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。
（変形例１）
図７は、変形例１の減圧乾燥装置の構成を示す横断面図である。図７に示すように、変形例１の減圧乾燥装置１００Ｃは、整流板１９０Ｃの形状以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。変形例１の整流板１９０Ｃは、平面視における形状が整流板１９０と同じ四角形の基部１９１Ｃと、基部１９１Ｃにおける四角形の各隅部から外側に突出するＬ字状の突出部１９２Ｃと、を備える。基板１０の四隅は、乾燥速度が最も速く、膜厚均一性が低下する傾向があるが、このような構成の整流板１９０Ｃを用いることで、基板１０の四隅における塗布膜から蒸発する溶剤の拡散をより抑制することができ、膜厚均一性をより向上させることが可能となる。なお、突出部１９２Ｃは、平面視でＬ字型でなくてもよく、例えば略円弧状であってもよい。
図７は、変形例１の減圧乾燥装置の構成を示す横断面図である。図７に示すように、変形例１の減圧乾燥装置１００Ｃは、整流板１９０Ｃの形状以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。変形例１の整流板１９０Ｃは、平面視における形状が整流板１９０と同じ四角形の基部１９１Ｃと、基部１９１Ｃにおける四角形の各隅部から外側に突出するＬ字状の突出部１９２Ｃと、を備える。基板１０の四隅は、乾燥速度が最も速く、膜厚均一性が低下する傾向があるが、このような構成の整流板１９０Ｃを用いることで、基板１０の四隅における塗布膜から蒸発する溶剤の拡散をより抑制することができ、膜厚均一性をより向上させることが可能となる。なお、突出部１９２Ｃは、平面視でＬ字型でなくてもよく、例えば略円弧状であってもよい。
（変形例２）
図８は、変形例２の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図８に示すように、変形例２の減圧乾燥装置１００Ｄは、整流板１９０Ｄの形状以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。変形例２の整流板１９０Ｄの下面１９１Ｄには、平面視で四角形状（正方形状）に凹む整流板凹部１９２Ｄが設けられている。平面視において、整流板凹部１９２Ｄの中心は、基板１０の中心と重なっている。つまり、整流板１９０Ｄは、基板１０の中央部から整流板１９０Ｄまでの距離Ｌ４が、基板１０の外縁部から整流板１９０Ｄまでの距離Ｌ５よりも長くなるように形成されている、このような構成の整流板１９０Ｄを用いることで、基板１０の端部は、飽和蒸気圧に早く到達する。飽和蒸気圧に到達すると、それ以上、溶剤の蒸発が進行しなくなる。整流板凹部１９２Ｄが設けられていない場合、基板１０の端部の乾燥速度は中央部よりも遅くなるおそれがあるが、整流板凹部１９２Ｄを設けることによって、基板１０の端部の乾燥速度を遅くすることができる。その結果、基板１０面内での乾燥速度を均一化でき、塗布膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
図８は、変形例２の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図８に示すように、変形例２の減圧乾燥装置１００Ｄは、整流板１９０Ｄの形状以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。変形例２の整流板１９０Ｄの下面１９１Ｄには、平面視で四角形状（正方形状）に凹む整流板凹部１９２Ｄが設けられている。平面視において、整流板凹部１９２Ｄの中心は、基板１０の中心と重なっている。つまり、整流板１９０Ｄは、基板１０の中央部から整流板１９０Ｄまでの距離Ｌ４が、基板１０の外縁部から整流板１９０Ｄまでの距離Ｌ５よりも長くなるように形成されている、このような構成の整流板１９０Ｄを用いることで、基板１０の端部は、飽和蒸気圧に早く到達する。飽和蒸気圧に到達すると、それ以上、溶剤の蒸発が進行しなくなる。整流板凹部１９２Ｄが設けられていない場合、基板１０の端部の乾燥速度は中央部よりも遅くなるおそれがあるが、整流板凹部１９２Ｄを設けることによって、基板１０の端部の乾燥速度を遅くすることができる。その結果、基板１０面内での乾燥速度を均一化でき、塗布膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
（変形例３）
図９は、変形例３の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図９に示すように、変形例３の減圧乾燥装置１００Ｅは、基板載置ステージ１２１Ｅの形状以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。変形例３の基板載置ステージ１２１Ｅの載置面１２３Ｅには、基板１０の厚さとほぼ同じ深さに形成され、内部に基板１０が配置される保持凹部１２４Ｅが設けられている。つまり、保持凹部１２４Ｅ内に配置された基板１０の表面と載置面１２３Ｅとは、面一になる。基板１０に形成される塗布膜の溶剤の比重は１より大きいことが多く、蒸発した溶剤は下側へ溜まる。ここで、保持凹部１２４Ｅか設けられていない載置面上に基板１０が配置されていると、基板１０と載置面１２３Ｅとの間に段差が発生する。このような段差が存在すると、蒸発した溶剤が基板１０表面よりも下方に移動し、乾燥速度が速くなってしまう。一方、保持凹部１２４Ｅ内に基板１０を配置して、基板１０の周囲の段差を無くすと、上記の現象が起こらなくなるため、基板１０外周部での乾燥速度の上昇を抑制できる。その結果、基板１０面内での乾燥速度を均一化でき、塗布膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
図９は、変形例３の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図９に示すように、変形例３の減圧乾燥装置１００Ｅは、基板載置ステージ１２１Ｅの形状以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。変形例３の基板載置ステージ１２１Ｅの載置面１２３Ｅには、基板１０の厚さとほぼ同じ深さに形成され、内部に基板１０が配置される保持凹部１２４Ｅが設けられている。つまり、保持凹部１２４Ｅ内に配置された基板１０の表面と載置面１２３Ｅとは、面一になる。基板１０に形成される塗布膜の溶剤の比重は１より大きいことが多く、蒸発した溶剤は下側へ溜まる。ここで、保持凹部１２４Ｅか設けられていない載置面上に基板１０が配置されていると、基板１０と載置面１２３Ｅとの間に段差が発生する。このような段差が存在すると、蒸発した溶剤が基板１０表面よりも下方に移動し、乾燥速度が速くなってしまう。一方、保持凹部１２４Ｅ内に基板１０を配置して、基板１０の周囲の段差を無くすと、上記の現象が起こらなくなるため、基板１０外周部での乾燥速度の上昇を抑制できる。その結果、基板１０面内での乾燥速度を均一化でき、塗布膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
（変形例４）
図１０Ａは、変形例４の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＣ－Ｃ線に沿う横断面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、変形例４の減圧乾燥装置１００Ｆは、基板載置ステージ１２１上に枠部１２５Ｆを設けたこと以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。枠部１２５Ｆは、基板１０の厚さとほぼ同じ厚さの枠状に形成されている。枠部１２５Ｆの内部には、基板１０が配置される。枠部１２５Ｆ内に配置された基板１０の表面と枠部１２５Ｆとは、面一になる。枠部１２５Ｆを設けることによる作用効果は、変形例３と同様であり、枠部１２５Ｆ内に基板１０を配置して、基板１０の周囲の段差を無くすことによって、蒸発した溶剤が基板１０の表面よりも下方に広がることを抑制できるため、基板１０外周部での乾燥速度の上昇を抑制できる。その結果、基板１０面内での乾燥速度を均一化でき、塗布膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
図１０Ａは、変形例４の減圧乾燥装置の構成を示す縦断面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＣ－Ｃ線に沿う横断面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、変形例４の減圧乾燥装置１００Ｆは、基板載置ステージ１２１上に枠部１２５Ｆを設けたこと以外は、実施例１の減圧乾燥装置１００Ａと同様の構成を有する。枠部１２５Ｆは、基板１０の厚さとほぼ同じ厚さの枠状に形成されている。枠部１２５Ｆの内部には、基板１０が配置される。枠部１２５Ｆ内に配置された基板１０の表面と枠部１２５Ｆとは、面一になる。枠部１２５Ｆを設けることによる作用効果は、変形例３と同様であり、枠部１２５Ｆ内に基板１０を配置して、基板１０の周囲の段差を無くすことによって、蒸発した溶剤が基板１０の表面よりも下方に広がることを抑制できるため、基板１０外周部での乾燥速度の上昇を抑制できる。その結果、基板１０面内での乾燥速度を均一化でき、塗布膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
（その他の変形例）
囲み壁移動機構１７０の配置位置は、図２に示す位置に限られない。また、囲み壁１６０を構成する４個の壁部を全て昇降させるような囲み壁移動機構を設けてもよい。壁部１６１の上端部、側端部、あるいは、下端部に設けられた回動軸を中心にして、壁部１６１を回動させる囲み壁移動機構を設けることによって、チャンバー１１０への基板１０の出し入れを行えるようにしてもよい。拡散抑制部１５０を囲み壁１６０と整流板１９０とで構成したが、囲み壁１６０と整流板１９０を一体化した形状の拡散抑制部を採用してもよく、この場合、拡散抑制部に貫通孔を設けることが好ましい。拡散抑制部１５０を整流板１９０のみで構成し、囲み壁１６０を含まない構成にしてもよい。
囲み壁移動機構１７０の配置位置は、図２に示す位置に限られない。また、囲み壁１６０を構成する４個の壁部を全て昇降させるような囲み壁移動機構を設けてもよい。壁部１６１の上端部、側端部、あるいは、下端部に設けられた回動軸を中心にして、壁部１６１を回動させる囲み壁移動機構を設けることによって、チャンバー１１０への基板１０の出し入れを行えるようにしてもよい。拡散抑制部１５０を囲み壁１６０と整流板１９０とで構成したが、囲み壁１６０と整流板１９０を一体化した形状の拡散抑制部を採用してもよく、この場合、拡散抑制部に貫通孔を設けることが好ましい。拡散抑制部１５０を整流板１９０のみで構成し、囲み壁１６０を含まない構成にしてもよい。
本開示の減圧乾燥装置および減圧乾燥方法は、基板上に形成された塗布膜の膜厚が面内で均一なディスプレイパネルの製造に好適に利用できる。
１０ 基板
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ 減圧乾燥装置
１１０ チャンバー
１１２ 搬入出口
１１３ 開閉シャッタ
１１４ 排気口
１２０，１２０Ｅ 基板保持部
１２１，１２１Ｅ 基板載置ステージ
１２２ 脚部
１２３，１２３Ｅ 載置面
１２４Ｅ 保持凹部
１２５Ｆ 枠部
１３０ 減圧機構
１３１ 減圧発生源
１３２ ＡＰＣバルブ
１４０ ガス供給機構
１４１ ガス供給源
１４２ マスフローコントローラ
１４３ 開閉バルブ
１５０ 拡散抑制部
１６０ 囲み壁
１６１ 壁部
１７０ 囲み壁移動機構
１８０ 囲み壁温調機構
１９０，１９０Ｃ，１９０Ｄ 整流板
１９１Ｃ 基部
１９１Ｄ 下面
１９２Ｃ 突出部
１９２Ｄ 整流板凹部
２００ 整流板移動機構
２１０ 整流板温調機構
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ 減圧乾燥装置
１１０ チャンバー
１１２ 搬入出口
１１３ 開閉シャッタ
１１４ 排気口
１２０，１２０Ｅ 基板保持部
１２１，１２１Ｅ 基板載置ステージ
１２２ 脚部
１２３，１２３Ｅ 載置面
１２４Ｅ 保持凹部
１２５Ｆ 枠部
１３０ 減圧機構
１３１ 減圧発生源
１３２ ＡＰＣバルブ
１４０ ガス供給機構
１４１ ガス供給源
１４２ マスフローコントローラ
１４３ 開閉バルブ
１５０ 拡散抑制部
１６０ 囲み壁
１６１ 壁部
１７０ 囲み壁移動機構
１８０ 囲み壁温調機構
１９０，１９０Ｃ，１９０Ｄ 整流板
１９１Ｃ 基部
１９１Ｄ 下面
１９２Ｃ 突出部
１９２Ｄ 整流板凹部
２００ 整流板移動機構
２１０ 整流板温調機構
Claims (19)
- チャンバーと、
前記チャンバーの内部において、溶剤を含む塗布膜が形成された基板を保持する基板保持部と、
前記チャンバーの内部を減圧する減圧機構と、
前記塗布膜から蒸発する溶剤の拡散を抑制する拡散抑制部と、を備える、減圧乾燥装置。 - 前記拡散抑制部は、
前記基板保持部に保持された前記基板の上方に配置され、平面視の大きさが前記基板よりも大きく形成された整流板を備える、請求項１に記載の減圧乾燥装置。 - 前記拡散抑制部は、前記整流板を前記基板に対して接離させる整流板移動機構をさらに備える、請求項２に記載の減圧乾燥装置。
- 前記拡散抑制部は、前記整流板の温度を調整する整流板温調機構をさらに備える、請求項２または３に記載の減圧乾燥装置。
- 前記整流板は、前記基板の中央部から前記整流板までの距離が、前記基板の外縁部から前記整流板までの距離よりも長くなるように形成されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。
- 前記基板は、矩形板状に形成されており、
前記整流板は。平面視における形状が矩形状の基部と、前記基部における前記矩形状の各角部から外側に突出する突出部と、を備える、請求項２から５のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。 - 前記拡散抑制部は、
前記基板保持部に保持された前記基板の周囲に配置された囲み壁をさらに備える、請求項２から６のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。 - 前記囲み壁は、前記整流板よりも外側に配置され、
前記チャンバーには、前記基板を水平方向に出し入れするための搬入出口が設けられ、
前記拡散抑制部は、前記囲み壁における少なくとも前記搬入出口に対向する部分を昇降させる囲み壁移動機構をさらに備える、請求項７に記載の減圧乾燥装置。 - 前記拡散抑制部は、前記囲み壁の温度を調整する囲み壁温調機構をさらに備える、請求項７または８に記載の減圧乾燥装置。
- 前記基板保持部は、前記基板が載置されるとともに前記囲み壁が設けられる載置面を有し、
前記囲み壁の前記載置面からの高さは、１０ｍｍ以上であり、
前記囲み壁の内面から前記基板の外縁までの距離は、１０ｍｍ以下である、請求項７から９のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。 - 前記チャンバーには、前記減圧機構が接続される排気口が設けられ、
前記排気口は、前記基板保持部に保持された前記基板よりも下方において、平面視で前記基板の正射影内に設けられている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。 - 前記チャンバーには、１つの前記排気口が設けられ、
前記１つの排気口は、平面視で前記基板の中央に対応する位置に設けられている、請求項１１に記載の減圧乾燥装置。 - 前記基板は、矩形板状に形成されており、
前記チャンバーには、前記減圧機構が接続される４つの排気口が設けられ、
前記４つの排気口は、前記基板保持部に保持された前記基板よりも下方において、平面視で前記基板の中央からの距離が等しい位置に設けられている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。 - 前記基板保持部には、前記基板の厚さと同じ深さに形成され、内部に前記基板が配置される保持凹部が設けられている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。
- 前記基板保持部には、前記基板の厚さと同じ厚さの枠状に形成され、内部に前記基板が配置される枠部が設けられている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置。
- 請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の減圧乾燥装置を用いて、前記基板に形成された塗布膜を乾燥させる、減圧乾燥方法。
- 前記塗布膜は、有機ＥＬ発光ダイオードの製造に用いられるものである、請求項１６に記載の減圧乾燥方法。
- 前記塗布膜は、量子ドット発光デバイスの製造に用いられるものである、請求項１６に記載の減圧乾燥方法。
- 前記塗布膜は、有機薄膜トランジスタの製造に用いられるものである、請求項１６に記載の減圧乾燥方法。
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- 2021-07-14 CN CN202110798155.4A patent/CN114111229A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| KR20240101365A (ko) | 2022-12-23 | 2024-07-02 | 캐논 가부시끼가이샤 | 기판처리장치 및 물품의 제조 방법 |
| KR20240101357A (ko) | 2022-12-23 | 2024-07-02 | 캐논 가부시끼가이샤 | 기판 처리장치, 및 물품의 제조방법 |
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