特開 2023-132681 塗布装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023132681

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】塗布装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 11/10 20060101AFI20230914BHJP

   B05C 9/14 20060101ALI20230914BHJP

   B05C 5/02 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

B05C11/10

B05C9/14

B05C5/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022038147

(22)【出願日】2022-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 俊文

(72)【発明者】

【氏名】宮本 芳範

【テーマコード（参考）】

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

4F041AA02

4F041AB01

4F041BA05

4F041BA57

4F041CA03

4F041CA23

4F041CA25

4F042AA02

4F042BA08

4F042BA10

4F042BA11

4F042BA25

4F042DB26

4F042DB31

4F042DB36

4F042DF05

4F042DF09

(57)【要約】

【課題】膜厚精度の低下を抑えつつ、塗布器により塗布された直後から塗布膜を乾燥させることができる塗布装置を提供する。
【解決手段】基板を載置するステージと、ステージに載置された基板に対し相対的に移動しつつ、ノズルから塗布液を吐出して基板に塗布膜を形成する塗布器と、を備える塗布装置であって、塗布器には、塗布進行側と反対側にノズルから吐出されて形成された塗布膜を乾燥させる乾燥器が設けられており、乾燥器は、塗布膜に向かってエアを供給する送風部を有しており、送風部から供給されるエアの向きを調節する風向調節機構を備えている構成とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を載置するステージと、
前記ステージに載置された基板に対し相対的に移動しつつ、ノズルから塗布液を吐出して基板に塗布膜を形成する塗布器と、
を備える塗布装置であって、
前記塗布器には、塗布進行側と反対側にノズルから吐出されて形成された塗布膜を乾燥させる乾燥器が設けられており、
前記乾燥器は、塗布膜に向かってエアを供給する送風部を有しており、前記送風部から供給されるエアの向きを調節する風向調節機構を備えていることを特徴とする塗布装置。

【請求項2】

前記風向調節機構は、エアが吐出される前記送風部のエア吐出部に、エアの向きを変更するためのブロック部材が収容されることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。

【請求項3】

前記ブロック部材は、複数の小ブロック部により形成されており、一の小ブロック部と他の小ブロック部を対向させることによりエアの流路が形成され、前記小ブロック部の組み合わせによりエアの向きが調節されることを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。

【請求項4】

前記ブロック部材には、エアが流れる流路が形成されており、前記ブロック部材が前記エア吐出部に収容された状態で、前記ブロック部材の姿勢が変えられることによりエアの向きが調節されることを特徴とする請求項２又は３に記載の塗布装置。

【請求項5】

前記送風部から供給されるエアは、ヒータにより加熱されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の塗布装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布装置に関するものであり、特に、塗布液を吐出した直後から乾燥させる塗布装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年では、様々な用途に基板Ｗ上に均一な薄膜が形成されたもの（塗布基板という）が使用される。例えば、基板上に一様な膜厚の塗布膜を形成する場合には、スリット状のノズルを有する塗布装置によって形成されている。この塗布装置は、図７に示すように、基板Ｗを載置するステージ１００と、塗布液を吐出するスリット状のノズルを有する塗布器１０１とを有しており、ノズルのスリットから塗布液を吐出させながら、基板Ｗと塗布器１０１とを相対的に移動させることにより、所定厚さの塗布膜Ｃが基板Ｗ上に形成されるようになっている。

【0003】

そして、形成された塗布基板Ｗは、塗布装置から搬出された後、塗布装置とは別の乾燥装置１０２によって乾燥させられる（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－０３４３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記塗布装置では、形成された塗布膜Ｃの機能性が十分に発揮できないという問題があった。すなわち、近年では、材料の特性として、塗布膜Ｃとして塗布された後、すぐに乾燥させることにより安定して機能性を発揮するものがあり、例えば、ペロブスカイト太陽電池の材料には、そのような材料が使用されている。上記塗布装置では、塗布膜Ｃが形成された後、別の乾燥装置１０２に搬送される間、時間を要してしまうため、この時間が塗布膜Ｃの結晶状態に影響し、材料の機能性が安定して発揮されにくいという問題があった。

【0006】

仮に、塗布された直後の塗布膜Ｃに対し、エアを吹き付けて乾燥させることも考えられるが、エアの流れがスリットから吐出された塗布液の流れ、すなわち、スリットと基板Ｗを連結する塗布液（ビード１０３）に影響し、形成された塗布膜Ｃの膜厚精度が悪化する虞があるという問題があった。

【0007】

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、膜厚精度の低下を抑えつつ、塗布器により塗布された直後から塗布膜を乾燥させることができる塗布装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基板を載置するステージと、前記ステージに載置された基板に対し相対的に移動しつつ、ノズルから塗布液を吐出して基板に塗布膜を形成する塗布器と、を備える塗布装置であって、前記塗布器には、塗布進行側と反対側にノズルから吐出されて形成された塗布膜を乾燥させる乾燥器が設けられており、前記乾燥器は、塗布膜に向かってエアを供給する送風部を有しており、前記送風部から供給されるエアの向きを調節する風向調節機構を備えていることを特徴としている。

【0009】

上記塗布装置によれば、塗布進行側と反対側に乾燥器が設けられているため、ノズルから吐出されて形成された直後から、塗布膜を乾燥させることができる。すなわち、乾燥器からエアが供給されることにより、形成された塗布膜の乾燥が促進される。そして、風向調節機構により、エアの供給方向を調節することができるため、供給されたエアが直接当たる塗布液（塗布膜含む）の部位を調節することができる。したがって、供給されたエアが、吐出された塗布液の流れ、すなわち、スリットと基板を連結する塗布液（ビード）への影響、及び、形成された塗布膜の形成に影響を与えるのを抑えることができる。これにより、形成された塗布膜の膜厚精度の低下を抑えつつ、塗布器により塗布された直後から塗布膜を乾燥させることができる。

【0010】

また、前記風向調節機構は、エアが吐出される前記送風部のエア吐出部に、エアの向きを変更するためのブロック部材が収容されることにより形成されている構成にしてもよい。

【0011】

この構成によれば、乾燥器全体を変えることなく、ブロック部材を変えるだけで容易にエアの向きを調節することができる。

【0012】

具体的には、前記ブロック部材は、複数の小ブロック部により形成されており、一の小ブロック部と他の小ブロック部を対向させることによりエアの流路が形成され、前記小ブロック部の組み合わせによりエアの向きが調節される構成にしてもよい。

【0013】

この構成によれば、小ブロック部の組み合わせにより、容易にエアの向き、エアの流量を調節することができる。

【0014】

また、前記ブロック部材には、エアが流れる流路が形成されており、前記ブロック部材が前記エア吐出部に収容された状態で、前記ブロック部材の姿勢が変えられることによりエアの向きが調節される構成にしてもよい。

【0015】

この構成によれば、ブロック部材を取り外すことなく、ブロック部材の姿勢を変えるだけで、エアの向きを調節することができる。

【0016】

また、前記送風部から供給されるエアは、ヒータにより加熱されている構成にしてもよい。

【0017】

この構成によれば、加熱されたエアが供給されることにより、塗布膜の乾燥を促進させることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の塗布装置によれば、膜厚精度の低下を抑えつつ、塗布器により塗布された直後から塗布膜を乾燥させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る塗布装置を示す斜視図である。

【図2】塗布ユニットの脚部付近を示す概略図である。

【図3】乾燥器が設けられた塗布器の断面図である。

【図4】上記塗布器から塗布液を吐出した状態を示す図である。

【図5】小ブロック部の組み合わせによりエアの向き、エアの流量を変更した状態を示す図であり、（ａ）は塗布進行側と反対側にエアの向きが設定された状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の流量が増大するように設定された状態を示す図、（ｃ）は塗布進行側にエアの向きが調節された状態を示す図である。

【図6】他の実施形態における円柱形状のブロック部材を用いた例を示す図であり、（ａ）は塗布進行側と反対側にエアの向きが設定された状態を示す図、（ｂ）は塗布進行側にエアの向きが設定された状態を示す図、（ｃ）は円柱形状のブロック部材の斜視図である。

【図7】従来の塗布装置と乾燥装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。

【0021】

図１は、本発明の一実施形態における塗布装置を概略的に示す斜視図であり、図２は、塗布ユニットの脚部付近を示す図であり、図３は、乾燥器が設けられた塗布器を示す図である。

【0022】

図１～図３に示すように、塗布装置は、基板Ｗ上に薬液やレジスト液等の液状物（以下、塗布液と称す）の塗布膜を形成するものであり、基台２と、基板Ｗを載置するためのステージ２１と、このステージ２１に対し特定方向に移動可能に構成される塗布ユニット３０とを備えている。

【0023】

なお、以下の説明では、塗布ユニット３０が移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。

【0024】

前記基台２には、その中央部分にステージ２１が配置されている。このステージ２１は、搬入された基板Ｗを載置するものである。このステージ２１には、基板Ｗを載置する基板載置面２１ａと、図示しない基板保持手段が設けられており、この基板保持手段により基板Ｗが保持されるようになっている。具体的には、ステージ２１の基板載置面２１ａに形成された複数の吸引孔が形成されており、この吸引孔に吸引力を発生させることにより基板Ｗを基板載置面２１ａに吸着させて保持できるようになっている。

【0025】

また、ステージ２１には、基板Ｗを昇降動作させる基板昇降機構が設けられている。具体的には、ステージ２１の表面には複数のピン孔が形成されており、このピン孔にはＺ軸方向に昇降動作可能なリフトピン（不図示）が埋設されている。すなわち、ステージ２１の表面からリフトピンを突出させた状態で基板Ｗが搬入されるとリフトピンの先端部分が基板Ｗに当接して基板Ｗを保持することができる。そして、その状態からリフトピンを下降させてピン孔に収容させることにより、基板Ｗを基板載置面２１ａに載置することができるようになっている。

【0026】

また、塗布ユニット３０は、基板Ｗ上に塗布液を吐出して塗布膜Ｃを形成するものである。この塗布ユニット３０は、図１、図２に示すように、基台２と連結される脚部３１とＹ軸方向に延びる塗布器３４とを有しており、基台２上をＹ軸方向に跨いだ状態でＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。具体的には、基台２のＹ軸方向両端部分にはそれぞれＸ軸方向に延びるレール２２が設置されており、脚部３１がこのレール２２にスライド自在に取り付けられている。そして、脚部３１にはリニアモータが取り付けられており、このリニアモータを駆動制御することにより、塗布ユニット３０がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止できるようになっている。

【0027】

また、塗布ユニット３０の脚部３１には、図２に示すように、塗布液を塗布する塗布器３４が取り付けられている。具体的には、この脚部３１にはＺ軸方向に延びるレール３７と、このレール３７に沿ってスライドするスライダ３５が設けられており、これらのスライダ３５と塗布器３４とが連結されている。そして、スライダ３５にはサーボモータにより駆動されるボールねじ機構が取り付けられており、このサーボモータを駆動制御することにより、スライダ３５がＺ軸方向に移動するとともに、任意の位置で停止できるようになっている。すなわち、塗布器３４が、ステージ２１に保持された基板Ｗに対して接離可能に支持されている。

【0028】

また、図１～３に示すように、塗布器３４は、塗布液を吐出して基板Ｗ上に塗布膜Ｃを形成するものである。この塗布器３４は、一方向に延びる形状を有する柱状部材であり、塗布ユニット３０の走行方向とほぼ直交するように設けられている。この塗布器３４は、鉛直方向に延びる側面部３４ｂを有しており、この側面部３４ｂから傾斜状に形成される斜面部３４ｃを経て基板Ｗと対向する基板対向面３４ｄを有している。そして、基板対向面３４ｄには、スリットノズル３４ａが形成されており、スリットノズル３４ａから塗布液が吐出されるようになっている。すなわち、塗布器３４の基板対向面３４ｄには、スリットノズル３４ａが長手方向に延びるように形成されており、塗布器３４に供給された塗布液がスリットノズル３４ａから長手方向に亘って一様に吐出されるようになっている。したがって、このスリットノズル３４ａから塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット３０をＸ軸方向に走行させることにより、スリットノズル３４ａの長手方向に亘って基板Ｗ上に一定厚さの塗布膜Ｃが形成されるようになっている。なお、塗布液を塗布するために、スリットノズル３４ａから塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット３０を移動させる方向を本実施形態では塗布方向と呼び、塗布方向側を塗布進行側と呼ぶことにする。

【0029】

また、塗布器３４には、乾燥器４０が設けられている。この乾燥器４０は、基板Ｗ上に形成された塗布膜Ｃを乾燥させるものである。ここで、乾燥とは、完全乾燥の意味だけでなく、半乾き状態の乾燥、及び、大気に放置して乾燥させる場合よりも材料の結晶化が促進される程度の乾燥も含まれるものとする。

【0030】

乾燥器４０は、本実施形態では、塗布器３４において、塗布進行側と反対側に隣接するように一体的に取り付けられている。すなわち、塗布器３４が塗布液を吐出しつつ塗布進行方向に移動すると、乾燥器４０が塗布器３４と一体的に移動しつつ、基板Ｗ上に塗布膜Ｃが形成された直後から、乾燥器４０により塗布膜Ｃが乾燥されるようになっている。

【0031】

乾燥器４０は、塗布器３４の長手方向に沿って設けられており、エアを供給する送風部４１を有している。本実施形態では、塗布器３４に隣接するように送風部４１が配置され構成されている。

【0032】

送風部４１は、基板Ｗ上に形成された塗布膜Ｃにエアを供給するものである。本実施形態では、送風本体部４１１と、エア吐出部４２とを有しており、送風本体部４１１で貯留されたエアがエア吐出部４２を通じてエアが吹き出されるようになっている。

【0033】

送風本体部４１１は、ボックス形状を有しており、塗布器３４の側面部３４ｂに沿って長手方向に延びる形状に形成されている。本実施形態では、スリットノズル３４ａの長手方向寸法よりも長い寸法を有するように形成されている。また、送風本体部４１１には、塗布膜Ｃに供給するためのエアを溜めるキャビティ４１ｂが設けられており、図示しないエア供給源から供給されたエアがキャビティ４１ｂで一時的に貯留できるようになっている。キャビティ４１ｂは、長手方向に延びる形状に形成されており、キャビティ４１ｂより狭く形成された連通流路によりエア吐出部４２と連通して接続されている。したがって、エアがキャビティ４１ｂに供給されるとキャビティ４１ｂ全体に広がって一時的に貯留され、狭い連通流路４３を通過することにより、エア吐出部４２に対して長手方向に渡って一様にエアが供給されるようになっている。

【0034】

エア吐出部４２は、送風本体部４１１に供給されたエアを塗布膜Ｃに導くためのものである。エア吐出部４２は、エアが吐出される開口部４１ｃを有しており、開口部４１ｃの高さ位置は、スリットノズル３４ａ付近まで延びて形成されている。図３の例では、スリットノズル３４ａの高さ位置よりもわずかに高い位置、すなわち、基板Ｗに形成される塗布膜Ｃに当接しない高さ位置まで延びて形成されている。そして、エア吐出部４２は、エアを導く流路４１ａが形成されており、その流路４１ａにより、送風本体部４１１のキャビティ４１ｂと、スリットノズル３４ａ付近に形成される開口部４１ｃとが連通して接続されている。すなわち、エア吐出部４２は、エア供給源を作動させると、流路４１ｂを通じてキャビティ４１ｂのエアを開口部４１ｃまで導くことができるようになっている。

【0035】

エア吐出部４２の流路４１ａは、スリット状に形成されており、塗布器３４の長手方向に延びるように形成されている。そして、流路４１ｂの長手方向寸法は、塗布器３４のスリットノズル３４ａの長手寸法とほぼ同じ寸法に形成されている。

【0036】

また、エア吐出部４２は、エアの向きを調節する風向調節機構５０が設けられている。本実施形態では、ブロック部材５１により、エアの向き、エアの流量が調節できるようになっている。すなわち、図３に示すように、送風本体部４１１の先端部分には、ブロック部材５１を収容するブロック収容部４４が形成されている。このブロック収容部４４は、連通流路４３に連通し、連通流路４３よりも広く形成されている。そして、ブロック収容部４４にブロック部材５１が収容されることにより、エアが吹き出される開口部４１ｃが形成され、エアの向き、エアの流量が調節できるようになっている。

【0037】

具体的には、ブロック部材５１は、複数の小ブロック部５１ａにより形成されている。図３の例では、２つの小ブロック部５１ａにより形成されている。この小ブロック部５１ａは、流路形成面５１ａ１を有しており、異なる小ブロック部５１ａ毎に角度を変えて形成されている。そして、選択された２つの小ブロック部５１ａは、流路形成面５１ａ１（図５参照）が互いに対向するように送風本体部４１１のブロック収容部４４に取り付けられることにより、流路形成面５１ａ１の間に隙間が形成された状態で固定されるようになっている。この形成された隙間が流路４１ａとして機能するようになっている。そして、この選択される小ブロック部５１ａの組み合わせを変えることにより、エアの向きを調節することができる。図３、図４の例では、塗布進行側と反対側に向かって開口部４１ｃが設定されており、基板Ｗ上に形成された塗布膜Ｃに対して、塗布進行側と反対側に向かってエアが流れることにより塗布膜Ｃの乾燥が行われる。これにより、供給されたエアがビードＢ及び塗布膜Ｃに直接当たることが回避され、エアが膜厚精度に関係するビードＢ及び塗布膜Ｃの形成に影響するのを抑えることができる。これにより、形成された塗布膜Ｃの膜厚精度の低下を抑えつつ、塗布器３４により塗布された直後から塗布膜Ｃを乾燥させることができる。

【0038】

ここで、図５は、小ブロック部５１ａの組み合わせによりエアの向き、エアの流量を変更した状態を示す図である。図５（ａ）は、上述した説明の通り、基板Ｗ上に形成された塗布膜Ｃに対して、塗布進行側と反対側に向かってエアが流れるように開口部４１ｃを設定したものである。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）よりも供給されるエアの流量を増加させるように小ブロック部５１ａを組み合わせたものである。すなわち、小ブロック部５１ａをブロック収容部４４に収容した状態では、図５（ａ）に示す例に比べて、流路４１ａ及び開口部４１ｃが広くなるように設定されることにより、エア吐出部４２から吹き出されるエアの流量を増大させることができる。

【0039】

また、図５（ｃ）に示すように、小ブロック部５１ａの組み合わせを変えることにより、塗布進行側に向かってエアを流れるように開口部４１ｃを設定することができる。すなわち、流路形成面５１ａ１の傾斜方向が塗布進行側に向くように小ブロック部５１ａを選択することにより、開口部４１ｃが塗布進行側に向かうように設定することができる。これにより、塗布液が着液する着液点Ｐに開口部４１ｃが向くように設定することができ、塗布液が基板Ｗに着液した直後から乾燥を開始させることができる。

【0040】

このように、上記実施形態における塗布装置によれば、塗布進行側と反対側に乾燥器４０が設けられているため、スリットノズル３４ａから吐出されて形成された直後から、塗布膜Ｃを乾燥させることができる。すなわち、乾燥器４０からエアが供給されることにより、形成された塗布膜Ｃの乾燥が促進される。そして、風向調節機構５０により、エアの供給方向を調節することができるため、供給されたエアが直接当たる塗布液（塗布膜Ｃ含む）の部位を調節することができる。したがって、供給されたエアが、吐出された塗布液の流れ、すなわち、スリットノズル３４ａと基板Ｗを連結する塗布液（ビード）への影響、及び、形成された塗布膜Ｃの形成に影響を与えるのを抑えることができる。これにより、形成された塗布膜Ｃの膜厚精度の低下を抑えつつ、塗布器３４により塗布された直後から塗布膜Ｃを乾燥させることができる。

【0041】

また、上記実施形態では、ブロック収容部４４に２つの小ブロック部５１ａを収容することによりエアの向き、エアの流量を調節する例について説明したが、１つの小ブロック部５１ａで調節するものであってもよい。すなわち、１つの小ブロック部５１ａの流路形成面５１ａ１にエアを当接させることにより、エア吐出部４２から吹き出されるエアの流れる方向を調節するようにしてもよい。

【0042】

また、上記実施形態では、小ブロック部５１ａの端面に流路形成面５１ａ１を形成し、エアの向き、エアの流量を調節する例について説明したが、ブロック部材５１に流路４１ａを形成し、ブロック部材５１の姿勢を変えることによりエアの向き、エアの流量を調節するものであってもよい。

【0043】

ここで、図６は、円柱形状のブロック部材５１を用いた例を示す図である。図６（ｃ）に示すように、円柱形状のブロック部材５１は、その側面の一部にスリット状の流路４１ａが形成されている。この流路４１ａは、長手方向寸法がスリットノズル３４ａの長手方向とほぼ同じ寸法に形成されており、幅寸法は、エアの流量に応じて形成されている。図６（ａ）～図６（ｃ）では、一方側から他方側に向かって、異なる寸法に形成されている。この円柱形状のブロック部材５１は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、送風本体部４１１のブロック収容部４４に取り付けられた状態では、幅寸法が大きい流路４１ａがキャビティ４１ｂに連通する状態で取り付けられる。そして、円柱形状のブロック部材５１が送風本体部４１１に取り付けられた状態では、長手方向端部調整突起部５２が送風本体部４１１から操作可能になっており、長手方向端部調整突起部５２を回転させることにより、円柱形状のブロック部材５１が回転し、流路４１ａの方向を調節できるようになっている。これにより、小ブロック部５１ａの組み合わせを変えることなく、送風本体部４１１に取り付けた状態で吐出されるエアの向きを変更し調節することができる。

【0044】

また、上記実施形態では、送風部４１から供給されるエアは、エア供給源の温度（塗布装置が設置される空間の温度）である例について説明したが、エア供給源と送風部４１との間にヒータを設け、ヒータにより加熱されたエアを供給するものであってもよい。例えば、塗布装置が設置される空間の温度よりも少し高い３５℃～４５℃程度に設定することにより、エア供給源のエアをそのまま使用する場合に比べて塗布膜Ｃの乾燥を促進させることができる。

【0045】

また、上記実施形態では、塗布器３４がスリットノズル３４ａを有する例について説明したが、一方向に移動し、塗布膜Ｃを形成した直後から乾燥が必要な塗布器（例えば、インクジェット）であればよく、吐出方式は特に限定されない。

【符号の説明】

【0046】

２１ ステージ
３０ 塗布ユニット
３４ 塗布器
３４ａ スリットノズル
４０ 乾燥器
４１ 送風部
４１ａ 流路
４１Ｃ 開口部
５０ 風向調節機構
５１ ブロック部材
５１ａ 小ブロック部
５１ａ１ 流路形成面
Ｂ ビード
Ｐ 着液点
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】