JP6240440B2 - チャンバー装置及び加熱方法 - Google Patents

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Description

本発明は、チャンバー装置及び加熱方法に関する。
Cu、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In、Ti、Zn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型太陽電池やCZTS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3参照)。
例えばCZTS型太陽電池は、光吸収層(光電変換層)として、例えばCu、Zn、Sn、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。このような太陽電池の構成として、例えばガラスなどからなる基板上にモリブデンなどからなる裏面電極が設けられ、当該裏面電極の上に上記光吸収層が配置される構成が知られている。
このCZTS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5参照)。
特開平11−340482号公報 特開2005−51224号公報 特表2009−537997号公報 特開平1−231313号公報 特開平11−273783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し、当該基板を加熱することで塗布膜を形成する手法を提案する。塗布膜を加熱する場合、チャンバー内に基板を収容した状態で行う。基板を加熱した後、基板をチャンバーから搬出し、チャンバーを冷却する。この処理において、以下の課題が挙げられる。
基板を加熱する際に液状体に含まれる物質の一部が気化してチャンバー内に漂う。この気化物は、加熱が終了し、基板が搬出された後もチャンバー内に漂い続ける場合がある。この状態でチャンバーを冷却すると、気化物の一部が固化してチャンバーの内壁に付着し、汚染の原因となる。
以上のような事情に鑑み、本発明は、清浄な環境下で基板を収容することが可能なチャンバー装置及び加熱方法を提供することを目的とする。
本発明の第一の態様に係るチャンバー装置は、一部に基板を収容可能な内部空間を有するチャンバーと、前記内部空間に配置された前記基板を加熱する加熱部と、前記チャンバーのうち前記内部空間に接する部分の温度を調整する温度調整部とを備える。
この構成によれば、温度調整部によってチャンバーのうち内部空間に接する部分の温度が調整されることで、気化物がこの内部空間に接する部分に付着するのを抑制することができる。これにより、清浄な環境下で基板を収容することが可能となる。
上記のチャンバー装置において、前記チャンバーは、前記内部空間に配置された前記基板の温度を調整可能な第二温度調整部を有する。
この構成によれば、第二温度調整部を用いて基板の温度を調整することにより、内部空間に存在する気化物が基板上で固化するように促進することができる。これにより、内部空間に存在する気化物の総量を減少させることができるため、内部空間を清浄な状態に維持することができる。
上記のチャンバー装置において、前記チャンバーは、前記内部空間に配置される前記基板を保持する基板保持部を有し、前記第二温度調整部は、前記基板保持部に設けられている。
この構成によれば、基板保持部を介して基板の温度を調整することができるため、効率的な温調が可能となる。
上記のチャンバー装置において、前記第二温度調整部は、前記基板保持部を加熱又は冷却することが可能な温調媒体を流通させる流路を有する。
この構成によれば、温調媒体によって基板保持部を加熱又は冷却することにより、効率的な温調が可能となる。
上記のチャンバー装置において、前記加熱部は、前記基板保持部に設けられている。
この構成によれば、加熱部によって加熱される基板保持部を効率的に温調または冷却することができる。
上記のチャンバー装置において、前記チャンバーは、前記内部空間に配置される前記基板を囲う壁部を有し、前記温度調整部は、前記壁部に設けられている。
この構成によれば、壁部の温度を調整することができるため、内部空間に存在する気化物が壁部に付着するのを抑制することができる。
上記のチャンバー装置において、前記温度調整部は、前記壁部の内部に設けられている。
この構成によれば、壁部の温度を内部から調整することができるため、効率的温調が可能となると共に、壁部のうち内部空間に接する部分を平坦に形成することができる。
上記のチャンバー装置において、前記チャンバーは、前記内部空間と外部との間を連通する開口部と、前記開口部を遮蔽可能な第一ゲート部とを有し、前記温度調整部は、前記第一ゲート部に設けられている。
この構成によれば、第一ゲートを温調することが可能となるため、内部空間に存在する気化物が第一ゲートに付着するのを抑制することができる。
上記のチャンバー装置において、前記チャンバーは、前記開口部を遮蔽可能な第二ゲート部を有し、前記温度調整部は、前記第二ゲート部に設けられている。
この構成によれば、開口部が第一ゲート及び第二ゲートの2つのゲートによって開閉される場合、第二ゲートについても温調することができる。これにより、内部空間に存在する気化物が第二ゲートに付着するのを抑制することができるため、第二ゲートの開閉動作の信頼性を維持することができる。
上記のチャンバー装置において、前記チャンバーは、前記内部空間を所定方向に移動可能に設けられ、前記基板保持部との間で前記基板の受け渡しを行う受け渡し部と、前記受け渡し部の移動経路を囲う第二壁部とを有し、前記温度調整部は、前記第二壁部に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第二壁部についても温度調整することが可能となるため、受け渡し部の移動経路の清浄性を維持することができる。
本発明に係る加熱方法は、一部に基板を収容可能な内部空間を有するチャンバーに前記基板を収容する収容ステップと、前記内部空間に配置された前記基板を加熱する加熱ステップと、前記チャンバーのうち前記内部空間に接する部分の温度を調整する温度調整ステップとを含む。
この構成によれば、チャンバーのうち内部空間に接する部分の温度を調整することで、加熱ステップで気化した物質がこの内部空間に接する部分に付着するのを抑制することができる。これにより、清浄な環境下で基板を収容した状態で基板を加熱することが可能となる。
上記の加熱方法において、前記温度調整ステップは、前記内部空間に配置された前記基板の温度を調整する第二温度調整ステップを含む。
この構成によれば、基板の温度を調整することにより、内部空間に存在する気化物が基板上で固化するように促進することができる。これにより、内部空間に存在する気化物の総量を減少させることができるため、内部空間を清浄な状態に維持することができる。
上記の加熱方法において、前記収容ステップは、前記内部空間に配置される基板保持部に前記基板を保持させることを含み、前記第二温度調整ステップは、前記基板保持部の温度を調整することを含む。
この構成によれば、基板保持部を介して基板の温度を調整することができるため、効率的な温調が可能となる。
上記の加熱方法において、前記第二温度調整ステップは、前記基板保持部に設けられた流路に当該基板保持部を冷却可能な温調媒体を流通させることを含む。
この構成によれば、基板保持部に設けられた流路に当該基板保持部を冷却可能な温調媒体を流通させることにより、効率的な冷却が可能となる。
上記の加熱方法において、前記加熱ステップは、前記基板保持部を加熱することを含む。
この構成によれば、第二温度調整ステップにおいて、加熱された基板保持部を効率的に温調または冷却することができる。
上記の加熱方法において、前記チャンバーは、前記内部空間に配置される前記基板を囲う壁部を有し、前記温度調整ステップは、前記壁部の温度を調整することを含む。
この構成によれば、壁部の温度を調整することにより、内部空間に存在する気化物が壁部に付着するのを抑制することができる。
上記の加熱方法において、前記温度調整ステップは、前記壁部の内部から温度を調整することを含む。
この構成によれば、壁部の温度を内部から調整することにより、効率的温調が可能となる。
上記の加熱方法において、前記チャンバーは、前記内部空間と外部との間を連通する開口部と、前記開口部を遮蔽可能なゲート部とを有し、前記温度調整ステップは、前記第一ゲート部の温度調整を行うことを含む。
この構成によれば、第一ゲート部の温度調整を行うことにより、内部空間に存在する気化物がゲート部に付着するのを抑制することができる。
上記の加熱方法において、前記チャンバーは、前記開口部を遮蔽可能な第二ゲート部を有し、前記温度調整ステップは、前記第二ゲート部の温度を調整することを含む。
この構成によれば、第一ゲート及び第二ゲートの2つのゲートの温度を調整することにより、内部空間に存在する気化物が第一ゲートのみならず第二ゲートに付着するのを抑制することができる。
上記の加熱方法において、前記チャンバーは、前記内部空間を所定方向に移動可能に設けられ、前記基板保持部との間で前記基板の受け渡しを行う受け渡し部と、前記受け渡し部の移動経路を囲う第二壁部とを有し、前記温度調整ステップは、前記第二壁部の温度を調整することを含む。
この構成によれば、第二壁部の温度を調整することにより、受け渡し部の移動経路の清浄性を維持することができる。
本発明によれば、清浄な環境下で基板を収容することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る塗布装置の全体構成を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の全体構成を示す図。 本実施形態に係るノズルの構成を示す図。 本実施形態に係る塗布部の一部の構成を示す図。 本実施形態に係る減圧乾燥部の構成を示す図。 本実施形態に係る焼成部の一部の構成を示す図。 本実施形態に係る焼成部の一部の構成を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の塗布処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の減圧乾燥処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 本実施形態に係る塗布装置の焼成処理の過程を示す図。 変形例に係る塗布装置の構成を示す図。 変形例に係る塗布装置の構成を示す図。 変形例に係る塗布装置の構成を示す図。 変形例に係る塗布装置の構成を示す図。 変形例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。
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、基板Sに液状体を塗布する装置である。塗布装置CTRは、基板供給回収部LU、第一チャンバーCB1、第二チャンバーCB2、接続部CN及び制御部CONTを有している。第一チャンバーCB1は、塗布部CTを有している。第二チャンバーCB2は、焼成部BKを有している。接続部CNは、減圧乾燥部VDを有している。
塗布装置CTRは、例えば工場などの床面FLに載置されて用いられる。塗布装置CTRは、一つの部屋に収容される構成であっても構わないし、複数の部屋に分割して収容される構成であっても構わない。塗布装置CTRは、基板供給回収部LU、塗布部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BKがこの順で一方向に並んで配置されている。
なお、装置構成について、塗布装置CTRは、基板供給回収部LU、塗布部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BKがこの順で一方向に並んで配置されることに限られることは無い。例えば、基板供給回収部LUが不図示の基板供給部と不図示の基板回収部に分割されても構わないし、減圧乾燥部VDが省略されても構わない。勿論、一方向に並んで配置されていなくてもよく、不図示のロボットを中心とした上下に積層する配置や、左右に配置する構成でもよい。
以下の各図において、本実施形態に係る基板処理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、床面に平行な平面をXY平面とする。このXY平面において塗布装置CTRの各構成要素(基板供給回収部LU、塗布部CT、減圧乾燥部VD及び焼成部BK)が並べられた方向をX方向と表記し、XY平面上でX方向に直交する方向をY方向と表記する。XY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。
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。本実施形態では更に、基板S上に裏面電極としてスパッタにてモリブデンを形成している。勿論、裏面電極として、他の導電性物質を用いる構成としても構わない。基板Sとして、Z方向視における寸法が330mm×330mmの基板を例に挙げて説明する。なお、基板Sの寸法については、上記のような330mm×330mmの基板に限られることは無い。例えば、基板Sとして、寸法が125mm×125mmの基板を用いても構わないし、寸法が1m×1mの基板を用いても構わない。勿論、上記寸法よりも大きい寸法の基板や小さい寸法の基板を適宜用いることができる。
本実施形態では、基板Sに塗布する液状体として、例えば所定の溶媒に、銅(Cu)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、セレン(Se)または銅(Cu)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、セレン(Se)といった金属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またはCZTS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。
本実施形態では、この液状組成物は、CIGSまたはCZTS太陽電池の光吸収層のグレインサイズを確保するための物質を含んでいる。勿論、液状体として、他の金属、たとえば金属ナノ粒子を分散させた液状体を用いる構成としても構わない。
(基板供給回収部)
基板供給回収部LUは、塗布部CTに対して未処理の基板Sを供給すると共に、塗布部CTからの処理済の基板Sを回収する。基板供給回収部LUは、チャンバー10を有している。チャンバー10は、直方体の箱状に形成されている。チャンバー10の内部には、基板Sを収容可能な収容室10aが形成されている。チャンバー10は、第一開口部11、第二開口部12及び蓋部14を有している。第一開口部11及び第二開口部12は、収容室10aとチャンバー10の外部とを連通する。
第一開口部11は、チャンバー10の+Z側の面に形成されている。第一開口部11は、Z方向視で基板Sの寸法よりも大きく形成されている。チャンバー10の外部に取り出される基板Sや、収容室10aへ収容される基板Sは、第一開口部11を介して基板供給回収部LUに出し入れされる。
第二開口部12は、チャンバー10の+X側の面に形成されている。第二開口部12は、X方向視で基板Sの寸法よりも大きく形成されている。塗布部CTへ供給される基板Sや塗布部CTから戻される基板Sは、第二開口部12を介して基板供給回収部LUに出し入れされる。
蓋部14は、第一開口部11を開放又は閉塞させる。蓋部14は、矩形の板状に形成されている。蓋部14は、不図示のヒンジ部を介して第一開口部11の+X側の辺に取り付けられている。このため、蓋部14は、第一開口部11の+X側の辺を中心としてY軸周りに回動する。第一開口部11は、蓋部14をY軸周りに回動させることで開閉可能となっている。
収容室10aには、基板搬送部15が設けられている。基板搬送部15は、複数のローラー17を有している。ローラー17は、Y方向に一対配置されており、当該一対のローラー17がX方向に複数並んでいる。
各ローラー17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。複数のローラー17は、それぞれ等しい径となるように形成されており、複数のローラー17の+Z側の端部はXY平面に平行な同一平面上に配置されている。このため、複数のローラー17は、基板SがXY平面に平行な姿勢になるように当該基板Sを支持可能である。
各ローラー17は、例えば不図示のローラー回転制御部によって回転が制御されるようになっている。基板搬送部15は、複数のローラー17が基板Sを支持した状態で各ローラー17をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、基板SをX方向(+X方向又は−X方向)に搬送する。基板搬送部15としては、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
(第一チャンバー)
第一チャンバーCB1は、床面FLに載置された基台BC上に配置されている。第一チャンバーCB1は、直方体の箱状に形成されている。第一チャンバーCB1の内部には、処理室20aが形成されている。塗布部CTは、処理室20aに設けられている。塗布部CTは、基板Sに対して液状体の塗布処理を行う。
第一チャンバーCB1は、第一開口部21及び第二開口部22を有している。第一開口部21及び第二開口部22は、処理室20aと第一チャンバーCB1の外部とを連通する。第一開口部21は、第一チャンバーCB1の−X側の面に形成されている。第二開口部22は、第一チャンバーCB1の+X側の面に形成されている。第一開口部21及び第二開口部22は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。基板Sは、第一開口部21及び第二開口部22を介して第一チャンバーCB1に出し入れされる。
塗布部CTは、吐出部31、メンテナンス部32、液状体供給部33、洗浄液供給部34、廃液貯留部35、気体供給排出部37及び基板搬送部25を有する。
吐出部31は、ノズルNZ、処理ステージ28及びノズル駆動部NAを有している。
図3(a)は、ノズルNZの構成を示す図である。
図3(a)に示すように、ノズルNZは、長尺状に形成されており、長手方向がX方向に平行になるように配置されている。ノズルNZは、本体部NZa及び突出部NZbを有している。本体部NZaは、内部に液状体を収容可能な筐体である。本体部NZaは、例えばチタン又はチタン合金を含んだ材料を用いて形成されている。突出部NZbは、本体部NZaに対して+X側及び−X側にそれぞれ突出して形成されている。突出部NZbは、ノズル駆動部NAの一部に保持される。
図3(b)は、−Z側からノズルNZを見たときの構成を示している。
図3(b)に示すように、ノズルNZは、本体部NZaの−Z側の端部(先端TP)に吐出口OPを有している。吐出口OPは、液状体が吐出される開口部である。吐出口OPは、X方向に長手となるようにスリット状に形成されている。吐出口OPは、例えば長手方向が基板SのX方向の寸法とほぼ同一となるように形成されている。
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。ノズルNZは、接続配管(不図示)などを介して、それぞれ液状体供給部33に接続されている。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。なお、上記保持部に保持された液状体の温度を調整する温調部が配置されていても構わない。
図1及び図2に戻って、処理ステージ28は、塗布処理の対象となる基板Sを載置する。処理ステージ28の+Z側の面は、基板Sを載置する基板載置面となっている。当該基板載置面は、XY平面に平行に形成されている。処理ステージ28は、例えばステンレスなどを用いて形成されている。
ノズル駆動部NAは、ノズルNZをX方向に移動させる。ノズル駆動部NAは、リニアモータ機構を構成する固定子40及び可動子41を有している。なお、ノズル駆動部NAとしては、例えばボールスクリュー機構など、他の駆動機構が用いられた構成であっても構わない。固定子40は、Y方向に延在されている。固定子40は、支持フレーム38に支持されている。支持フレーム38は、第一フレーム38a及び第二フレーム38bを有している。第一フレーム38aは、処理室20aの−Y側端部に配置されている。第二フレーム38bは、処理室20aのうち第一フレーム38aとの間で処理ステージ28を挟む位置に配置されている。
可動子41は、固定子40の延在方向(Y方向)に沿って移動可能である。可動子41は、ノズル支持部材42及び昇降部43を有する。ノズル支持部材42は、門型に形成されており、ノズルNZの突出部NZbを保持する保持部42aを有している。ノズル支持部材42は、昇降部43と共に固定子40に沿って第一フレーム38aと第二フレーム38bとの間をY方向に一体的に移動する。このため、ノズル支持部材42に保持されるノズルNZは、処理ステージ28をY方向に跨いで移動する。ノズル支持部材42は、昇降部43の昇降ガイド43aに沿ってZ方向に移動する。可動子41は、ノズル支持部材42をY方向及びZ方向に移動させる不図示の駆動源を有している。
メンテナンス部32は、ノズルNZのメンテナンスを行う部分である。メンテナンス部32は、ノズル待機部44及びノズル先端管理部45を有している。
ノズル待機部44は、ノズルNZの先端TPが乾燥しないように当該先端TPをディップさせる不図示のディップ部と、ノズルNZを交換する場合やノズルNZに供給する液状体を交換する場合にノズルNZ内に保持された液状体を排出する不図示の排出部とを有している。
ノズル先端管理部45は、ノズルNZの先端TP及びその近傍を洗浄したり、ノズルNZの吐出口OPから予備的に吐出したりすることで、ノズル先端のコンディションを整える部分である。ノズル先端管理部45は、ノズルNZの先端TPを払拭する払拭部45aと、当該払拭部45aを案内するガイドレール45bと、を有している。ノズル先端管理部45には、ノズルNZから排出された液状体や、ノズルNZの洗浄に用いられた洗浄液などを収容する廃液収容部35aが設けられている。
図4は、ノズルNZ及びノズル先端管理部45の断面形状を示す図である。図4に示すように、払拭部45aは、断面視においてノズルNZの先端TP及び先端TP側の斜面の一部を覆う形状に形成されている。
ガイドレール45bは、ノズルNZの吐出口OPをカバーするようにX方向に延びている。払拭部45aは、不図示の駆動源などにより、ガイドレール45bに沿ってX方向に移動可能に設けられている。払拭部45aがノズルNZの先端TPに接触した状態でX方向に移動することで、先端TPが払拭されることになる。
液状体供給部33は、第一液状体収容部33a及び第二液状体収容部33bを有している。第一液状体収容部33a及び第二液状体収容部33bには、基板Sに塗布する液状体が収容される。また、第一液状体収容部33a及び第二液状体収容部33bは、それぞれ異なる種類の液状体を収容可能である。
洗浄液供給部34は、塗布部CTの各部、具体的にはノズルNZの内部やノズル先端管理部45などを洗浄する洗浄液が収容されている。洗浄液供給部34は、不図示の配管やポンプなどを介して、これらノズルNZの内部やノズル先端管理部45などに接続されている。
廃液貯留部35は、ノズルNZから吐出された液体のうち再利用しない分を回収する。なお、ノズル先端管理部45のうち、予備吐出を行う部分と、ノズルNZの先端TPを洗浄する部分とが別々に設けられた構成であっても構わない。また、ノズル待機部44において予備吐出を行う構成であっても構わない。
気体供給排出部37は、気体供給部37a及び排気部37bを有している。気体供給部37aは、処理室20a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。排気部37bは、処理室20aを吸引し、処理室20aの気体を第一チャンバーCB1の外部に排出する。
基板搬送部25は、処理室20aにおいて基板Sを搬送する。基板搬送部25は、複数のローラー27を有している。ローラー27は、処理室20aのY方向の中央部をX方向に横切るように二列に配置されている。各列に配置されるローラー27は、それぞれ基板Sの+Y側端辺及び−Y側端辺を支持する。
基板Sを支持した状態で各ローラー27をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、各ローラー27によって支持される基板SがX方向(+X方向又は−X方向)に搬送される。なお、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
(接続部)
接続部CNは、第一チャンバーCB1と第二チャンバーCB2とを接続する。基板Sは、接続部CNを経由して、第一チャンバーCB1と第二チャンバーCB2との間を移動するようになっている。接続部CNは、第三チャンバーCB3を有している。第三チャンバーCB3は、直方体の箱状に形成されている。第三チャンバーCB3の内部には、処理室50aが形成されている。本実施形態では、処理室50aには、減圧乾燥部VDが設けられている。減圧乾燥部VDは、基板S上に塗布された液状体を乾燥させる。第三チャンバーCB3には、ゲートバルブV2及びV3が設けられている。
第三チャンバーCB3は、第一開口部51及び第二開口部52を有している。第一開口部51及び第二開口部52は、処理室50aと第三チャンバーCB3の外部とを連通する。第一開口部51は、第三チャンバーCB3の−X側の面に形成されている。第二開口部52は、第三チャンバーCB3の+X側の面に形成されている。第一開口部51及び第二開口部52は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。基板Sは、第一開口部51及び第二開口部52を介して第三チャンバーCB3に出し入れされる。
減圧乾燥部VDは、基板搬送部55及び気体供給部58、排気部59及び加熱部53を有している。
基板搬送部55は、複数のローラー57を有している。ローラー57は、Y方向に一対配置されており、当該一対のローラー57がX方向に複数並んでいる。複数のローラー57は、第一開口部21を介して処理室50aに配置された基板Sを支持する。
基板Sを支持した状態で各ローラー57をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、各ローラー57によって支持される基板SがX方向(+X方向又は−X方向)に搬送される。なお、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
図5は、減圧乾燥部VDの構成を示す模式図である。
図5に示すように、気体供給部58は、処理室50a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。気体供給部58は、第一供給部58a及び第二供給部58bを有している。第一供給部58a及び第二供給部58bは、ガスボンベやガス管などのガス供給源58cに接続されている。処理室50aへのガスの供給は主として第一供給部58aを用いて行われる。第二供給部58bは、第一供給部58aによる気体の供給量を微調整する。
排気部59は、処理室50aを吸引し当該処理室50aの気体を第三チャンバーCB3の外部に排出して、処理室50aを減圧させる。処理室50aを減圧させることにより、基板Sの液状体に含まれる溶媒の蒸発を促進させ、液状体を乾燥させる。排気部59は、第一吸引部59a及び第二吸引部59bを有している。第一吸引部59a及び第二吸引部59bは、ポンプなどの吸引源59c及び59dに接続されている。処理室50aからの吸引は主として第一吸引部59aを用いて行われる。第二吸引部59bは、第一吸引部59aによる吸引量を微調整する。
加熱部53は、処理室50aに配置された基板S上の液状体を加熱する。加熱部53としては、例えば赤外線装置やホットプレートなどが用いられる。加熱部53の温度は、例えば室温〜100℃程度に調整可能である。加熱部53を用いることにより、基板S上の液状体に含まれる溶媒の蒸発を促進させ、減圧下での乾燥処理をサポートする。
加熱部53は、昇降機構(移動部)53aに接続されている。昇降機構53aは、加熱部53をZ方向に移動させる。昇降機構53aとしては、例えばモーター機構やエアシリンダ機構などが用いられている。昇降機構53aにより加熱部53をZ方向に移動させることにより、加熱部53と基板Sとの間の距離を調整できるようになっている。昇降機構53aによる加熱部53の移動量や移動のタイミングなどは、制御部CONTによって制御されるようになっている。
(第二チャンバー)
第二チャンバーCB2は、床面FLに載置された基台BB上に配置されている。第二チャンバーCB2は、直方体の箱状に形成されている。第二チャンバーCB2の内部には、処理室60aが形成されている。焼成部BKは、処理室60aに設けられている。焼成部BKは、基板S上に塗布された塗布膜を焼成する。
焼成部BKは、基板搬送部65及び気体供給部68、排気部69及びチャンバー装置70を有している。
基板搬送部65は、複数のローラー67と、アーム部71とを有している。ローラー67は、基板案内ステージ66をY方向に挟んで一対配置されており、当該一対のローラー67がX方向に複数並んでいる。複数のローラー67は、開口部61を介して処理室60aに配置された基板Sを支持する。
基板Sを支持した状態で各ローラー67をY軸周りに時計回り又は反時計回りに回転させることにより、各ローラー67によって支持される基板SがX方向(+X方向又は−X方向)に搬送される。なお、基板を浮上させて搬送する不図示の浮上搬送部を用いても構わない。
アーム部71は、架台74上に配置されており、複数のローラー67とチャンバー装置70との間で基板Sの受け渡しを行う。アーム部71は、搬送アーム72及びアーム駆動部73を有している。搬送アーム72は、基板支持部72a及び移動部72bを有している。基板支持部72aは、基板Sの+Y側及び−Y側の辺を支持する。移動部72bは、基板支持部72aに連結されており、X方向に移動可能であり、かつθZ方向に回動可能である。
アーム駆動部73は、移動部72bをX方向又はθZ方向に駆動する。アーム駆動部73によって移動部72bを+X方向に移動させた場合には、基板支持部72aがチャンバー装置70内に挿入されると共に、基板Sがチャンバー装置70のZ方向視中央部に配置されるようになっている。
図6は、チャンバー装置70の構成を示す平面図である。図7は、図6におけるA−A断面に沿った構成を示す図である。
図6及び図7に示すように、チャンバー装置70は、架台74上に配置されている。チャンバー装置70は、チャンバー本体81と、加熱板(加熱部)82と、温度調整部83とを有している。
チャンバー本体81は、底部91、側壁部92、天井部93を有している。底部91及び天井部93は、平面視で矩形に形成されており、4つの辺がそれぞれ重なるように配置されている。側壁部92は、底部91及び天井部93の4つの辺に対応する位置に配置されている。これら底部91、側壁部92及び天井部93は、チャンバー本体81の内部空間K0を囲うように配置されている。
底部91は、底板91Sを有している。底板91Sのうち+Z側の面は、XY平面に平行となるように形成された底面91aとなっている。底面91aを平坦にすることにより、加熱板82の下部のスペースを極力小さくすることができる。底板91Sは、底面91aにおいて加熱板82を支持する。底面91aの一部は、内部空間K0に接している。底板91Sの−Z側には、底部空間K1が形成されている。底部空間K1には、ミスト供給口96a及びエアー供給口97aが設けられている。
底部91は、温調板91Cを有している。温調板91Cは、底板91Sの−Z側に配置されている。温調板91Cは、底板91Sとの間で底部空間K1を挟む位置に設けられている。温調板91Cの内部には、温調媒体C1を流通可能な流路91rが形成されている。流路91rは、例えば温調板91Cのうち板面方向の全体に亘って引き回されている。この流路91rは、例えば温調板91Cの外部に設けられた不図示の温調媒体供給源に接続されている。この構成により、温調板91Cを介して底板91Sの温度を調整することが可能である。底板91Sの温度を調整することにより、当該底板91Sに支持される加熱板82の温度を調整可能となっている。温調媒体C1としては、水などの液体を用いてもよいし、他の物質を用いてもよい。また、温調媒体C1を流通させる流路を底板91Sに直接設ける構成としてもよい。また、底部空間K1の一部に温調媒体C1を流通させるようにしてもよい。
側壁部92は、四角枠状に形成された壁部材92Sを有している。壁部材92Sの内面92aは、内部空間K0に接している。壁部材92Sの4つの側部のうち+X側の一側部の外面には、凹部92bが形成されている。凹部92bは、蓋部材90によって封止されている。このように壁部材92Sの内部には、蓋部材90と凹部92bとによって壁内空間K2が形成されている。壁内空間K2には、温度調整部83として複数のシースヒーター92dが設けられている。シースヒーター92dは、止め具92eによって壁部材92Sに固定されている。この複数のシースヒーター92dにより、内面92aの温度を側壁部92の内側から調節できるようになっている。なお、図6及び図7では、壁部材92Sの4つの側部のうち+X側の一側部にのみシースヒーター92dが配置された構成を例に挙げているが、これに限られることは無い。例えば、他の3つの側部のうち少なくとも1つの側部にシースヒーター92dが設けられた構成であってもよい。
壁部材92Sの4つの側部のうち−X側の一側部には、開口部機構98が設けられている。開口部機構98は、第一開口部81aが形成された第一部材98aと、第二開口部81bが形成された第二部材98bと、第一開口部81aを開閉する第一開閉部材84と、第二開口部81bを開閉する第二開閉部材85とを有している。
第一部材98aは、チャンバー本体81の外側に配置されている。第二部材98bは、チャンバー本体81の内側に配置されている。第二部材98bは、壁部材92Sの−X側の部分に挿入されている。第二部材98bのうち上側には突出部98cが形成されている。
第一開口部81a及び第二開口部81bは、チャンバー本体81の内外を連通するように設けられている。第一開口部81aは、2つの開口部のうち外側に配置されている。第一開口部81aは、第一開閉部材84によって開閉可能に設けられている。第二開口部81bは、2つの開口部のうち内側に配置されている。第二開口部81bは、第二開閉部材85によって開閉可能に設けられている。第一開口部81a及び第二開口部81bは、基板Sを搬入及び搬出するための搬入出口となる。第一開閉部材84及び第二開閉部材85は、基板Sの搬送の妨げにならないように、第一開口部81a、第二開口部81bの開口領域から外れた位置に移動可能である。
壁部材92Sの4つの側部のうち−Y側の一側部には、気体導入口86が設けられている。気体導入口86は、図6に示す気体供給部87に接続されている。気体導入口86は、内部空間K0に窒素ガスなどを供給する。気体供給部87は、ガスボンベやガス管などの気体供給源87aと、当該気体供給源87aと気体導入口86とを接続する接続管87bとを有している。気体供給源87aは、窒素ガスの供給源と、カルコゲン元素を含む気体(例、硫化水素、セレン化水素)の供給源とを有している。なお、気体供給源87aが他のガスの供給源を有する構成であってもよい。
壁部材92Sの4つの側部のうち+Y側の一側部には、排気口88が設けられている。排気口88は、図6に示す排気部89に接続されている。排気部89は、内部空間K0を吸引し、内部空間K0の気体を内部空間K0の外部に排出する。排気部89は、排気部89は、ポンプなどの吸引源89aと、当該吸引源89aと排気口88とを接続する接続管89bとを有している。
このように、壁部材92Sには、Y方向に対向する2つの側部の一方に気体導入口86が設けられ、他方に排気口88が設けられるため、内部空間K0に導入される気体の流れを形成しやすいという利点がある。なお、本実施形態では、気体導入口86が内部空間K0の上側に接続され、排気口88が内部空間K0の下側に接続された構成を例に挙げているが、これに限られることは無い。例えば、気体導入口86及び排気口88のZ位置が同じになるように配置された構成であってもよい。また、複数の気体導入口86、排気口88のX方向の並びについても、ピッチや配置パターンなどを適宜設定してもよい。また、気体供給部87が気体を加熱する加熱部(不図示)を有する構成であってもよいし、排気部89が気体を加熱する加熱部(不図示)を有する構成であってもよい。
天井部93は、天井板93Sを有している。天井板93Sは、壁部材92Sの突出部92f及び第二部材98bの突出部98cに固定されている。なお、突出部92fは、壁部材92Sのうち内部空間K0側へ張り出した部分である。天井板93Sの−Z側の面は、XY平面に平行となるように形成された天井面93aとなっている。天井面93aは、内部空間K0に接触する面である。天井板93Sの+Z側は、天井空間K3となっている。天井空間K3には、温度調整部83として、複数のシースヒーター93dが設けられている。複数のシースヒーター93dは、X方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。各シースヒーター93dは、止め具93eによって天井板93Sの+Z側の面に固定されている。この構成では、シースヒーター93dにより、天井面93aの温度を天井部93の内側から調整できるようになっている。また、図6に示すように、シースヒーター93dは、天井面93aの全体に亘って配置されているため、天井面93aの温度をムラ無く調整することができるようになっている。天井空間K3には、ミスト供給口96b及びエアー供給口97bが設けられている。ミスト供給口96bから供給されるミストやエアー供給口97bから供給されるエアーは、例えばシースヒーター93dの温調(例、冷却など)に用いられる。
加熱板82は、内部空間K0に配置されており、上記のように底部91の底板91Sに固定されている。加熱板82は、基板Sを載置させた状態で当該基板Sを加熱する。加熱板82は、例えば石英などを用いて形成されており、内部には赤外線装置やホットプレートなどの加熱装置が設けられている。加熱板82の温度は、例えば200℃〜800℃程度に調整可能である。加熱板82には複数の貫通孔82aが形成されている。貫通孔82aは、リフト部94の一部を貫通させる。
リフト部94は、アーム部71と加熱板82との間で基板Sを移動させる。リフト部94は、複数の支持ピン94aと、当該支持ピン94aを保持してZ方向に移動可能な移動部94bとを有している。加熱板82に設けられる複数の貫通孔82aは、Z方向視で複数の支持ピン94aに対応する位置に配置されている。リフト部94には、支持ピン94a及び移動部94bの移動経路を覆うカバー部95が設けられている。カバー部95は、表面を加熱する加熱部95aを有している。
(基板搬送経路)
基板供給回収部LUの第二開口部12、塗布部CTの第一開口部21並びに第二開口部22、減圧乾燥部VDの第一開口部51並びに第二開口部52、焼成部BKの開口部61は、X方向に平行な直線上に並んで設けられている。このため、基板Sは、X方向に直線上に移動する。また、基板供給回収部LUから焼成部BKのチャンバー装置70に収容されるまでの経路においては、Z方向の位置が保持されている。このため、基板Sによる周囲の気体の攪拌が抑制される。
(アンチチャンバー)
図1に示すように、第一チャンバーCB1には、アンチチャンバーAL1〜AL3が接続されている。
アンチチャンバーAL1〜AL3は、第一チャンバーCB1の内外を連通して設けられている。アンチチャンバーAL1〜AL3は、それぞれ処理室20aの構成要素を第一チャンバーCB1の外部へ取り出したり、第一チャンバーCB1の外部から処理室20aに当該構成要素を入れ込んだりするための経路である。
アンチチャンバーAL1は、吐出部31に接続されている。吐出部31に設けられるノズルNZは、アンチチャンバーAL1を介して処理室20aへの出し入れが可能となっている。アンチチャンバーAL2は、液状体供給部33に接続されている。液状体供給部33は、アンチチャンバーAL2を介して処理室20aへの出し入れが可能となっている。
アンチチャンバーAL3は、液状体調合部36に接続されている。液状体調合部36では、アンチチャンバーAL3を介して液体を処理室20aに出し入れ可能となっている。また、アンチチャンバーAL3は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。このため、例えば塗布部CTにおいて液状体の試し塗りを行う場合、アンチチャンバーAL3から未処理の基板Sを処理室20aに供給することが可能である。また、試し塗りを行った後の基板SをアンチチャンバーAL3から取り出すことが可能である。また、緊急時などにアンチチャンバーAL3から臨時に基板Sを取り出すことも可能である。
また、第二チャンバーCB2には、アンチチャンバーAL4が接続されている。
アンチチャンバーAL4は、チャンバー装置70に接続されている。アンチチャンバーAL4は、基板Sが通過可能な寸法に形成されている。このため、例えばチャンバー装置70において基板Sの加熱を行う場合、アンチチャンバーAL4から基板Sを処理室60aに供給することが可能である。また、加熱処理を行った後の基板SをアンチチャンバーAL4から取り出すことが可能である。
(グローブ部)
図1に示すように、第一チャンバーCB1には、グローブ部GX1が接続されている。また、第二チャンバーCB2には、グローブ部GX2が接続されている。
グローブ部GX1及びGX2は、作業者が第一チャンバーCB1及び60内にアクセスするための部分である。作業者がグローブ部GX1及びGX2内に手を挿入することにより、第一チャンバーCB1及び60内のメンテナンス動作などを行うことができるようになっている。グローブ部GX1及びGX2は、袋状に形成されている。グローブ部GX1及びGX2は、それぞれ第一チャンバーCB1及び60の複数個所に配置されている。グローブ部GX1及びGX2内に作業者が手を入れたか否かを検出するセンサなどが第一チャンバーCB1及び60内に配置されていても構わない。
(ゲートバルブ)
基板供給回収部LUの第二開口部12と塗布部CTの第一開口部21との間には、ゲートバルブV1が設けられている。ゲートバルブV1は、不図示の駆動部によってZ方向に移動可能に設けられている。ゲートバルブV1をZ方向に移動させることで、基板供給回収部LUの第二開口部12と塗布部CTの第一開口部21とが同時に開放又は閉塞される。第二開口部12及び第一開口部21が同時に開放されると、これら第二開口部12と第一開口部21との間で基板Sの移動が可能となる。
第一チャンバーCB1の第二開口部22と第三チャンバーCB3の第一開口部51との間には、ゲートバルブV2が設けられている。ゲートバルブV2は、不図示の駆動部によってZ方向に移動可能に設けられている。ゲートバルブV2をZ方向に移動させることで、第一チャンバーCB1の第二開口部22と第三チャンバーCB3の第一開口部51とが同時に開放又は閉塞される。第二開口部22及び第一開口部51が同時に開放されると、これら第二開口部22と第一開口部51との間で基板Sの移動が可能となる。
第三チャンバーCB3の第二開口部52と第二チャンバーCB2の開口部61との間には、ゲートバルブV3が設けられている。ゲートバルブV3は、不図示の駆動部によってZ方向に移動可能に設けられている。ゲートバルブV3をZ方向に移動させることで、第三チャンバーCB3の第二開口部52と第二チャンバーCB2の開口部61とが同時に開放又は閉塞される。第二開口部52及び開口部61が同時に開放されると、これら第二開口部52と開口部61との間で基板Sの移動が可能となる。
(制御装置)
制御部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、基板供給回収部LU、塗布部CT、減圧乾燥部VD、焼成部BKにおける動作、ゲートバルブV1〜V3の動作などを制御する。調整動作の一例として、制御部CONTは、溶媒濃度センサSR1〜SR4による検出結果に基づいて、気体供給部37aの供給量を調整する。制御部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、金属を含む塗布膜を形成する。塗布装置CTRの各部で行われる動作は、制御部CONTによって制御される。
制御部CONTは、まず、外部から基板供給回収部LUに基板Sを搬入させる。この場合、制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞された状態として、蓋部14を開けて基板Sをチャンバー10の収容室10aに収容させる。基板Sが収容室10aに収容された後、制御部CONTは、蓋部14を閉じさせる。
蓋部14が閉じられた後、制御部CONTは、ゲートバルブV1を開放させ、チャンバー10の収容室10aと塗布部CTの第一チャンバーCB1の処理室20aとを連通させる。ゲートバルブV1を開放させた後、制御部CONTは、基板搬送部15を用いて基板SをX方向へ搬送する。
第一チャンバーCB1の処理室20aに基板Sの一部が挿入された後、制御部CONTは、基板搬送部25を用いて基板Sを処理室20aに完全に搬入させる。基板Sが搬入された後、制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞させる。制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞させた後、基板Sを処理ステージ28へと搬送する。
図8は、塗布部CTの構成を簡略化し一部の構成を省略して示す図である。以下、図9〜図12においても同様である。図8に示すように、基板Sが処理ステージ28上に載置されると、塗布部CTにおいて塗布処理が行われる。当該塗布処理に先立って、制御部CONTは、ゲートバルブV1及びV2が閉塞された状態とし、気体供給部37a及び排気部37bを用いて不活性ガスの供給及び吸引を行わせる。
この動作により、処理室20aの雰囲気及び圧力が調整される。処理室20aの雰囲気及び圧力の調整後、制御部CONTは、ノズル駆動部NA(図8では不図示)を用いてノズルNZをノズル待機部44からノズル先端管理部45へと移動させる。制御部CONTは、以後塗布処理の間、処理室20aの雰囲気及び圧力の調整動作を継続して行わせる。
ノズルNZがノズル先端管理部45に到達した後、制御部CONTは、図9に示すように、ノズルNZに対して予備吐出動作を行わせる。予備吐出動作では、制御部CONTは、吐出口OPから液状体Qを吐出させる。予備吐出動作の後、制御部CONTは、図10に示すように、払拭部45aをガイドレール45bに沿ってX方向に移動させ、ノズルNZの先端TP及びその近傍の傾斜部を払拭させる。
ノズルNZの先端TPを払拭させた後、制御部CONTは、ノズルNZを処理ステージ28へ移動させる。ノズルNZの吐出口OPが基板Sの−Y側端部に到達した後、制御部CONTは、図11に示すように、ノズルNZを+Y方向に所定速度で移動させつつ、吐出口OPから基板Sへ向けて液状体Qを吐出させる。この動作により、基板S上には液状体Qの塗布膜Fが形成される。
基板Sの所定領域に液状体Qの塗布膜を形成した後、制御部CONTは、基板搬送部25を用いて基板Sを処理ステージ28から第二ステージ26Bへと+X方向に移動させる。また、制御部CONTは、ノズルNZを−Y方向へ移動させ、ノズル待機部44へと戻す。
基板Sが第一チャンバーCB1の第二開口部22に到達した後、制御部CONTは、図13に示すように、ゲートバルブV2を開放させ、基板Sを第一チャンバーCB1から第二チャンバーCB2へと搬送させる。なお、当該搬送ステップを行う際に、基板Sは接続部CNに配置される第三チャンバーCB3を経由する。制御部CONTは、基板Sが第三チャンバーCB3を通過する際に、当該基板Sに対して減圧乾燥部VDを用いて乾燥処理を行わせる。具体的には、第三チャンバーCB3の処理室50aに基板Sが収容された後、制御部CONTは、図14に示すように、ゲートバルブV2を閉塞させる。
ゲートバルブV2を閉塞させた後、制御部CONTは、昇降機構53aを用いて加熱部53のZ方向の位置を調整させる。その後、制御部CONTは、図15に示すように、気体供給部58を用いて処理室50aの雰囲気を調整させると共に、排気部59を用いて処理室50aを減圧させる。この動作により処理室50aが減圧すると、基板Sに形成された液状体Qの塗布膜に含まれる溶媒の蒸発が促進され、塗布膜が乾燥する。なお、制御部CONTは、排気部59を用いて処理室50aを減圧する減圧動作を行わせる間に、昇降機構53aを用いて加熱部53のZ方向の位置を調整させても構わない。
また、制御部CONTは、図15に示すように、加熱部53を用いて基板S上の塗布膜Fを加熱する。この動作により、基板S上の塗布膜Fに含まれる溶媒の蒸発が促進され、減圧下での乾燥処理を短時間で行うことができる。制御部CONTは、加熱部53によって加熱動作を行う間に、昇降機構53aを用いて加熱部53のZ方向の位置を調整させても構わない。
減圧乾燥処理が行われた後、制御部CONTは、図16に示すように、ゲートバルブV3を開放させ、基板Sを接続部CNから第二チャンバーCB2へと搬送させる。基板Sが第二チャンバーCB2の処理室60aに収容された後、制御部CONTはゲートバルブV3を閉塞させる。
図17に示すように、制御部CONTは、第一開閉部材84及び第二開閉部材85を移動させ、第一開口部81a及び第二開口部81bを開いた状態としておく。その後、制御部CONTは、基板支持部72aを移動+X方向に移動させることにより、基板Sが第一開口部81a及び第二開口部81bを介して内部空間K0に挿入され、加熱板82の上方に配置される。
その後、制御部CONTは、図18に示すように、リフト部94を+Z方向に移動させる。この動作により、基板Sは搬送アーム72の基板支持部72aから離れ、リフト部94の複数の支持ピン94aに支持される。このようにして基板Sが基板支持部72aからリフト部94へと渡される。基板Sがリフト部94の支持ピン94aによって支持された後、制御部CONTは、基板支持部72aをチャンバー装置70の外部へ−X方向に退避させる。
基板支持部72aを退避させた後、制御部CONTは、図19に示すように、リフト部94を−Z方向に移動させると共に、第一開閉部材84及び第二開閉部材85を移動させて第一開口部81a及び第二開口部81bを閉塞させる。この動作により、チャンバー本体81の内部空間K0が密閉される。内部空間K0が密閉された後、制御部CONTは、リフト部94を−Z方向へ移動させて基板Sを加熱板82上に載置させる。このようにして基板Sは内部空間K0に収容される(収容ステップ)。
基板Sが内部空間K0に収容された後、制御部CONTは、図20に示すように、気体供給部87を用いて内部空間K0に窒素ガスや硫化水素ガス、セレン化水素ガスを供給すると共に、排気部89を用いて内部空間K0を吸引させる。この動作により、内部空間K0の雰囲気及び圧力が調整されると共に、窒素ガス、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの気流が内部空間K0に形成される。窒素ガス、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの気流が形成された状態で、制御部CONTは、加熱板82を作動させ、基板Sの焼成動作を行わせる(加熱ステップ)。この動作により、基板Sの塗布膜Fから溶媒成分が蒸発すると共に、塗布膜Fに含まれる気泡などが除去される。また、窒素ガス、硫化水素ガス、セレン化水素ガスの気流により、塗布膜Fから蒸発した溶媒成分や気泡などが押し流され、排気部89から吸引される。
上記焼成動作においては、塗布膜Fに含まれる金属成分のうち少なくとも一種類の成分を融点以上まで加熱し、塗布膜Fの少なくとも一部を溶解させる。例えば、塗布膜FがCZTS型の太陽電池に用いられる場合であれば、塗布膜Fを構成する成分のうち、Ti、S、Seについて融点以上まで加熱し、これらの物質を液状化させて塗布膜Fを凝集させる。その後、塗布膜Fが固形化する温度まで当該塗布膜Fを冷却する。塗布膜Fを固形化することで、当該塗布膜Fの強度が高められることになる。
このような焼成動作が完了した後、制御部CONTは、加熱板82の動作を停止させ、基板S及びチャンバー本体81の温度を低下させる。このとき、加熱ステップにおいて気化した金属成分などの気化物が排気されずに内部空間K0に残っていることがある。このため、基板S及びチャンバー本体81の温度を自然冷却させた場合、内部空間K0に残った気化物が冷却されて固化し、チャンバー本体81の内部に付着してしまうことがある。
これを防ぐため、制御部CONTは、図21に示すように、チャンバー本体81のうち内部空間K0に接触する部分の温度を、温度調整部83を用いて調整する。このように内部空間K0に接触する部分としては、例えば側壁部92の内面92aや天井部93の天井面93aが挙げられる。側壁部92について、制御部CONTは、シースヒーター92dを用いて壁部材92Sを加熱する。これにより、側壁部92の内部から内面92aが加熱される。天井部93について、制御部CONTは、シースヒーター93dを用いて天井板93Sを加熱する。これにより、天井部93の内部から天井面93aが加熱される。
内面92a及び天井面93aがシースヒーター92d、93dによってそれぞれ加熱されることにより、当該内面92a及び天井面93aの温度低下が抑制される。このため、内部空間K0に残った気化物が固化するのを防ぐことができ、金属物質等の付着が抑制されることになる。
また、上記の温度調整部83による温度調整に加えて、制御部CONTは、温調板91Cの内部の流路91rに温調媒体C1を流通させ、温調板91Cを冷却させる。これにより、底板91S及び当該底板91Sに載置された加熱板82が冷却され、加熱板82を介して基板Sが冷却される。基板Sが冷却されることにより、内部空間K0に残った気化物は、基板Sによって冷却されて固化し、基板Sに付着することになる。後に基板Sが内部空間K0から搬出されるため、内部空間K0の気化物は基板Sに付着した状態で排出されることになる。これにより、内部空間K0に存在する気化物の総量が減少する。
なお、制御部CONTは、上記のように内面92a及び天井面93aを加熱し、基板Sを冷却する場合、図21に示すように、気体導入口86から窒素などの不活性ガスを内部空間K0に供給すると共に、排気口88から内部空間K0の気体を排気させることにより、内部空間K0を清浄化する。これにより、内部空間K0に存在する気化物の総量が減少する。
基板Sの温度が所定温度まで低下した後、基板Sを内部空間K0から搬出する。制御部CONTは、図22に示すように、第一開閉部材84及び第二開閉部材85を移動させて第一開口部81a及び第二開口部81bを開かせる。また、制御部CONTは、リフト部94を+Z方向に移動させ、支持ピン94aによって基板Sを持ち上げさせる。その後、搬送アーム72の基板支持部72aを内部空間K0に挿入させ、基板支持部72aによって基板Sを支持させる。制御部CONTは、基板Sを基板支持部72aに支持させた後、基板支持部72aを−X方向に移動させる。これにより、基板Sが内部空間K0から搬出される。また、制御部CONTは、基板Sを搬出させる際、温度調整部83による内面92a及び天井面93aの加熱を継続させると共に、排気口88からの排気を継続させて行わせる。これにより、基板搬出時における気化物の固化を防ぐと共に、内部空間K0に存在する気化物を排出させる。
基板を搬出した後、制御部CONTは、図23に示すように、温度調整部83による加熱を停止させ、チャンバー本体81を冷却する。このとき、ミスト供給口96bから天井空間K3にミストを供給したり、エアー供給口97bから天井空間K3にエアーを供給したりすることにより、シースヒーター92dを冷却することができる。上記の加熱ステップにおいて内部空間K0に存在していた気化物が固化することなく排出されているため、金属物質等が内面92aや天井面93a、底面91aなどにほとんど付着すること無く、チャンバー本体81が冷却される。このため、次に搬入される基板Sは、清浄な環境下にある内部空間K0に収容されることになる。
内部空間K0から搬出された基板Sは、チャンバー装置70からアーム部71、基板案内ステージ66を経て焼成部BKから搬出され、減圧乾燥部VD、塗布部CTを経て基板供給回収部LUへ戻される。基板Sが基板供給回収部LUへ戻された後、制御部CONTは、ゲートバルブV1を閉塞させた状態で蓋部14を開放させる。その後、作業者は、チャンバー10内の基板Sを回収し、新たな基板Sをチャンバー10の収容室10aに収容させる。
基板Sが基板供給回収部LUへ戻された後、基板Sに形成された塗布膜F上に更に別の塗布膜を重ねて形成する場合、制御部CONTは、再度基板Sを塗布部CTへ搬送させ、塗布処理、減圧乾燥処理及び焼成処理を繰り返して行わせる。このようにして基板S上に塗布膜Fが積層される。
以上のように、本実施形態によれば、温度調整部83によってチャンバー本体81のうち内部空間K0に接する部分(内面92a、天井面93a)の温度が調整されることで、気化物が内面92a、天井面93aに付着するのを抑制することができる。これにより、清浄な環境下で基板Sを収容することが可能となる。
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、温度調整部83としてシースヒーターが設けられ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、他の加熱機構が設けられてもよい。
また、例えば、上記実施形態では、温度調整部83を構成するシースヒーターが側壁部92及び天井部93にのみ配置され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い。
図24は、変形例に係るチャンバー装置70Aの構成を示す図である。
図24に示すように、開口部機構98に温度調整部83A、83B、83Cが設けられた構成であってもよい。
温度調整部83Aは、開口部機構98の第一部材98aに設けられている。当該温度調整部83Aとして、例えばシースヒーター98dが用いられている。シースヒーター98dは、第一部材98aの+Z側の面及び−Z側の面に配置されている。この構成により、第一部材98aを加熱し、内部空間K0に接触する内面98eの温度を調整することができる。このため、内面98eに気化物が固化して付着するのを抑制することができる。勿論、シースヒーター98dは、第一部材98aの内面98eに設けられるなど、他の位置に配置されていてもよい。
温度調整部83Bは、開口部機構98の第一開閉部材84に設けられている。当該温度調整部83Bとして、例えばシースヒーター84dが用いられている。シースヒーター84dは、第一開閉部材84の−X側の面に固定されている。この構成により、第一開閉部材84を加熱し、内部空間K0に接触する内面84aの温度を調整することができる。このため、内面84aに気化物が固化して付着するのを抑制することができる。勿論、シースヒーター84dは、第一開閉部材84の+Z側の面、−Z側の面、+Y側の面又は−Y側の面など、他の位置に配置されていてもよい。
温度調整部83Cは、開口部機構98の第二開閉部材85に設けられている。当該温度調整部83Cとして、例えばシースヒーター85dが用いられている。シースヒーター85dは、第二開閉部材85の−X側の面に固定されている。この構成により、第二開閉部材85を加熱し、内部空間K0に接触する内面85aの温度を調整することができる。このため、内面85aに気化物が固化して付着するのを抑制することができる。勿論、シースヒーター85dは、第二開閉部材85の+Z側の面、−Z側の面、+Y側の面又は−Y側の面など、他の位置に配置されていてもよい。
また、例えば、上記実施形態では、温度調整部83としてシースヒーターを例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、温調媒体によって内面92aや天井面93aを加熱する構成であってもよい。
図25は、変形例に係るチャンバー装置70Bの構成を示す図である。
図25に示すように、チャンバー装置70Bのうち、壁部材92S及び天井板93Sには、流路92Sr、93Srが形成されている。流路92Sr、93Srには、温調媒体C2が流通可能になっている。流路92Sr及び流路93Srは、連通された状態となっている。このため、温調媒体C2は、流路92Sr及び流路93Srの間を流通することになる。
温調媒体C2としては、例えば公知の温調用オイルなどを用いることができる。チャンバー装置70Bには、温調媒体C2を流路92Sr、93Srに供給するための不図示の温調媒体供給部99Sが設けられている。温調媒体供給部は、流路92Sr、93Srに供給する温調媒体C2を予め加熱する加熱部99hを有している。この構成により、加熱した温調媒体C2が流路92Sr、93Srに供給される。温調媒体C2は、流路92Sr、93Srを流通し、その際に温調媒体C2の熱が壁部材92及び天井板93に伝達される。温調媒体C2の加熱温度としては、壁部材92及び天井板93が所定の温度に到達する程度の温度とすることができる。この温度は、実験やシミュレーション、実際の使用などによって調整することが可能である。なお、チャンバー装置70Bには、シースヒーターは設けられていない。
このような構成によれば、温調媒体C2を流通させることによって壁部材92及び天井板93の温調を行うことができるため、電熱線を用いた温調に比べて消費電力を低減させることができる。なお、上記説明では、流路92Sr、93Srには、加熱した温調媒体C2を供給する例を挙げたが、これに限られることは無い。例えば、流路92Sr、93Srに冷却した温調媒体C2を供給してもよい。この場合、加熱された壁部材92及び天井板93を冷却することができる。
また、図26は、他の変形例に係るチャンバー装置70Cの構成を示す図である。
図26に示すように、チャンバー装置70Bと同様に、チャンバー装置70Cの壁部材92S及び天井板93Sには、流路92Sr、93Srが形成されている。チャンバー装置70Cにおいては、流路92Sr、93Srと、温調板91Cに形成された流路91rとが、温調媒体駆動部99によって接続された構成となっている。
温調媒体駆動部99は、第一流路99aと、本体部99bと、第二流路99cとを有している。第一流路99aは、流路93Sr(または流路92Srでもよい)と本体部99bとの間を接続している。第二流路99cは、本体部99bと流路91rとの間を接続している。
本体部99bは、流路93Sr(または流路92Sr)を流通する温調媒体C3を第一流路99aから吸引し、所定温度に冷却する。なお、この温調媒体C3は、別途設けられた温調媒体供給部99Sなどから供給される。また、本体部99bは、温調媒体C3を所定温度に冷却した後、第二流路99bを介して温調媒体C3を流路91rに供給する。なお、流路91rに供給された温調媒体C3は、流路91rを流通した後、不図示の排出部によって流路91rの外部に排出される。
このような構成によれば、温調媒体C3が流路92Sr、93Sr及び流路91rに共通して流通させることができるため、温調媒体C3の管理を容易に行うことができる。また、温調媒体C3の駆動系を共通化することができるため、温調媒体C3の流通の制御を容易に行うことができる。
なお、排出部から流路91rの外部に排出された温調媒体C3は、不図示の流路により、温調媒体供給部99Sに戻される構成としてもよい。これにより、温調媒体C3に流路92Sr、93Sr及び91rの間を循環させることができるため、効率的な温調が可能となる。
また、上記説明では、流路92Sr、93Srには、加熱した温調媒体C3を供給し、流路91rには冷却した温調媒体C3を供給する例を挙げたが、これに限られることは無い。例えば、流路92Sr、93Srに冷却した温調媒体C3を供給し、流路91rには加熱した温調媒体C3を供給可能な構成としてもよい。
また、上記実施形態においては、第二チャンバーCB2の焼成部BKにおいて焼成動作を行わせる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図27に示すように、第二チャンバーCB2とは異なる位置に別途第四チャンバーCB4が設けられ、当該第四チャンバーCB4に設けられる加熱部HTによって基板Sを加熱する構成であっても構わない。
この場合、例えば基板Sに塗布膜Fを積層させた後、第四チャンバーCB4の加熱部HTにおいて、積層された塗布膜Fを焼成するための加熱処理(第二加熱ステップ)を行うようにすることができる。第二加熱ステップにおける加熱処理では、焼成部BKによる加熱処理よりも高い加熱温度で塗布膜Fを加熱する。この加熱処理により、積層された塗布膜Fの固形分(金属成分)を結晶化させることができるので、塗布膜Fの膜質を更に高めることができる。
なお、基板Sに塗布膜Fを積層させた後の加熱については、第二チャンバーCB2の焼成部BKにおいて行うようにしても構わない。この場合、焼成部BKでは、塗布膜Fの各層を焼成する場合の加熱温度よりも、積層させた後の塗布膜Fを焼成する場合の加熱温度の方が高くなるように制御すれば良い。
また、上記実施形態では、減圧乾燥部VDにおいて、基板Sの−Z側(鉛直方向下側)に加熱部53が配置され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、例えば加熱部53が基板Sの+Z側(鉛直方向上側)に配置された構成であっても構わない。また、昇降機構53aを用いて、基板Sの−Z側の位置と基板Sの+Z側の位置との間を移動可能な構成としても構わない。この場合、加熱部53の形状として、基板搬送部55を構成する複数のローラー57を通過可能な構成(例えば、加熱部53に開口部が設けられている、など)となっていれば良い。
また、塗布装置CTRの構成として、例えば図28に示すように、基板供給回収部LUの+X側に、塗布部CTを有する第一チャンバーCB1、減圧乾燥部VDを有する接続部CN及び焼成部BKを有する第二チャンバーCB2が繰り返して配置された構成であっても構わない。
図28では、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2が3回繰り返して配置された構成が示されているが、これに限られることは無く、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2が2回繰り返して配置された構成や、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2が4回以上繰り返して配置された構成であっても構わない。
このような構成によれば、第一チャンバーCB1、接続部CN及び第二チャンバーCB2がX方向に直列に繰り返し設けられているため、基板Sを一方向(+X方向)に搬送すれば良く、基板SをX方向に往復させる必要が無いため、基板Sに対して塗布膜を積層する工程を連続して行うことができる。これにより、基板Sに対して効率的に塗布膜を形成することができる。
なお、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、上記実施形態においては、塗布部CTの構成として、スリット型のノズルNZを用いた構成としたが、これに限られることは無く、例えば中央滴下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、例えば、上記塗布装置CTRを用いた処理を行う場合、第一チャンバーCB1、第二チャンバーCB2、第三チャンバーCB3、チャンバー装置70を含むチャンバー装置の少なくとも1つにおいて、動作時の所定のタイミング(例えば、チャンバー装置への基板Sの搬入前、搬出後、ノズルNZによる液状体Qの吐出前、吐出後、加熱部53による加熱前、加熱後、加熱板82による加熱前、加熱後など、各チャンバーにおける処理の前後を含む)又は非動作時に、必要に応じてメンテナンス処理や、チャンバー装置の周囲又は内部の状態を所定状態(例えば、初期状態、所定の雰囲気の状態、所定の温度状態など)にするための処理(例えば、構造物の移動、クリーニング、雰囲気調整、温度調整など)を適宜行ってもよい。
また、上記メンテナンス処理、上記所定状態にするための各処理等を行う場合には、例えば洗浄液などを用いた洗浄を行ってもよいし、気体供給部58、気体供給部87あるいはこれらに対応する構成を用いて、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、空気、水蒸気などの各種ガスのうち少なくとも1つのガスあるいは他の種類のガスを適宜各チャンバー装置の周囲又は内部に供給してもよい。また、必要に応じて搬送系(例えば、ローラー、アームなど)を適宜作動させるようにしてもよい。
また、上記実施形態において、塗布装置CTRが一つの部屋に収容される構成である場合、当該部屋の雰囲気を調整する気体供給排出部が設けられた構成であっても構わない。この場合、当該気体供給排出部を用いて部屋の雰囲気中の気化溶媒などを排出することができるため、部屋全体の雰囲気の清浄化を行うことができ、より確実に塗布環境の変化を抑制することができる。
なお、上記において実施形態又はその変形例として記載した各構成要素は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることができるし、また、組み合わされた複数の構成要素のうち一部の構成要素を適宜用いないようにすることもできる。
CTR…塗布装置 S…基板 K0…内部空間 70…チャンバー装置 81…チャンバー本体 82…加熱板 83、83A、83B、83C…温度調整部 84d、85d、92d、93d、98d…シースヒーター 91…底部 91C…温調板 91r…流路 92…側壁部 92a…内面 92S…壁部材 93…天井部 93S…天井板 93a…天井面 94…リフト部 95…カバー部 95a…加熱部 96a…ミスト供給口 97a…エアー供給口 98…開口部機構 C1、C2、C3…温調媒体

Claims (14)

  1. 一部に基板を収容可能な内部空間を有するチャンバーと、
    前記内部空間に配置された前記基板を加熱する加熱部と、
    前記チャンバーのうち前記内部空間に接する部分の温度を調整する温度調整部と
    を備え、
    前記温度調整部は、前記チャンバーの天井面の全体に亘って配置されている天井側温度調整部を備え
    前記チャンバーは、
    前記内部空間に配置された前記基板の温度を調整可能な第二温度調整部と、
    前記内部空間に配置される前記基板を保持する底部と
    を有し、
    前記第二温度調整部は、前記底部に設けられているとともに、前記底部を加熱又は冷却することが可能な温調媒体を流通させる流路を有し、
    前記チャンバーのうち前記内部空間に接する部分を加熱する制御に加え、前記流路に前記温調媒体を流通させ、前記底部を冷却させる制御を行うチャンバー装置。
  2. 前記加熱部は、前記底部に設けられている
    請求項に記載のチャンバー装置。
  3. 前記チャンバーは、前記内部空間に配置される前記基板を囲う壁部を有し、
    前記温度調整部は、前記壁部に設けられている
    請求項1又は請求項に記載のチャンバー装置。
  4. 前記温度調整部は、前記壁部の内部に設けられている
    請求項に記載のチャンバー装置。
  5. 前記チャンバーは、
    前記内部空間と外部との間を連通する開口部と、
    前記開口部を遮蔽可能な第一ゲート部と
    を有し、
    前記温度調整部は、前記第一ゲート部に設けられている
    請求項1から請求項のうちいずれか一項に記載のチャンバー装置。
  6. 前記チャンバーは、前記開口部を遮蔽可能な第二ゲート部を有し、
    前記温度調整部は、前記第二ゲート部に設けられている
    請求項に記載のチャンバー装置。
  7. 前記チャンバーは
    前記内部空間を所定方向に移動可能に設けられ、前記底部との間で前記基板の受け渡しを行うリフト部と、
    前記リフト部の移動経路を囲うカバー部
    を有し、
    前記温度調整部は、前記カバー部に設けられている
    請求項1から請求項のうちいずれか一項に記載のチャンバー装置。
  8. 一部に基板を収容可能な内部空間を有するチャンバーに前記基板を収容する収容ステップと、
    前記内部空間に配置された前記基板を加熱する加熱ステップと、
    前記チャンバーのうち前記内部空間に接する部分の温度を調整する温度調整ステップと
    を含み、
    前記温度調整ステップは、前記チャンバーの天井面の全体に亘って配置されている天井側温度調整部を用いて調整し、
    前記チャンバーは、前記内部空間に配置される前記基板を保持する底部を有し、
    前記温度調整ステップは、前記内部空間に配置された前記基板の温度を調整する第二温度調整ステップを含み、
    前記収容ステップは、前記底部に前記基板を保持させることを含み、
    前記第二温度調整ステップは、前記底部に設けられた流路に当該底部を加熱可能または冷却可能な温調媒体を流通させることを含み、
    前記チャンバーのうち前記内部空間に接する部分を加熱する制御に加え、前記流路に前記温調媒体を流通させ、前記底部を冷却させる制御を行う加熱方法。
  9. 前記加熱ステップは、前記底部を加熱することを含む
    請求項に記載の加熱方法。
  10. 前記チャンバーは、前記内部空間に配置される前記基板を囲う壁部を有し、
    前記温度調整ステップは、前記壁部の温度を調整することを含む
    請求項8又は請求項に記載の加熱方法。
  11. 前記温度調整ステップは、前記壁部の内部から温度を調整することを含む
    請求項10に記載の加熱方法。
  12. 前記チャンバーは、
    前記内部空間と外部との間を連通する開口部と、
    前記開口部を遮蔽可能な第一ゲート部と
    を有し、
    前記温度調整ステップは、前記第一ゲート部の温度調整を行うことを含む
    請求項から請求項11のうちいずれか一項に記載の加熱方法。
  13. 前記チャンバーは、前記開口部を遮蔽可能な第二ゲート部を有し、
    前記温度調整ステップは、前記第二ゲート部の温度を調整することを含む
    請求項12に記載の加熱方法。
  14. 前記チャンバーは
    前記内部空間を所定方向に移動可能に設けられ、前記底部との間で前記基板の受け渡しを行うリフト部と、
    前記リフト部の移動経路を囲うカバー部
    を有し、
    前記温度調整ステップは、前記カバー部の温度を調整することを含む
    請求項から請求項13のうちいずれか一項に記載の加熱方法。
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