具体实施方式

本发明的一实施方式的涂布技术是将结晶材料的溶液涂布于涂布对象面并使其干燥，从而使溶液中的结晶材料结晶生长而形成结晶膜的技术。在此，结晶材料是半导体材料等能够结晶化的材料，是通过使溶于液体(溶剂)来生成的溶液干燥而能够析出并结晶生长的材料。并且，本发明者通过研究发现了溶液的干燥速度、溶剂的蒸发方向对由作为结晶材料之一的半导体材料的结晶生长而形成的半导体膜的状态(主要是结晶取向度和膜厚的均匀度)造成大的影响的情况。而且，本发明者通过进一步的研究而发现了通过控制溶液的干燥速度、溶剂的蒸发方向而能够稳定地形成结晶取向度高的半导体膜的情况。并且，以下说明的涂布技术是使用这样的研究成果而作出的技术。

以下，说明以基板的表面为涂布对象面而在该表面形成半导体膜的情况。需要说明的是，本发明的一实施方式的涂布技术并不局限于以基板的表面为涂布对象面的情况，也可以适用于以能够形成半导体膜的各种表面为涂布对象面的情况。而且，本发明的一实施方式的涂布技术并不局限于由半导体材料的溶液来形成半导体膜的情况，也可以适用于使用通过溶液的干燥而能够结晶生长的结晶材料并由该结晶材料的溶液来形成结晶膜的情况。

[1]涂布装置的结构

图1及图2是表示本发明的一实施方式的涂布装置的概念图。如图1及图2所示，涂布装置具备处理室1、卡盘部2、溶液供给部3、内压调整部4、控制部5及存储部6。需要说明的是，图2是从使喷嘴31相对于基板Tm相对移动的方向(规定方向D1)观察涂布装置而得到的图。而且，在图1及图2中，也图示出处理室1的内侧的结构。

<处理室1>

处理室1是在半导体膜的形成中使用的腔室。处理室1为了能够进行成为半导体膜的形成对象的基板Tm的搬出搬入而分割成上部和下部来构成，并能够使它们在上下方向上接近分离(未图示)。并且，使上部与下部相互接近而合体，从而将处理室1密闭。

<卡盘部2>

卡盘部2包括台21及台驱动部22。

台21以使载置基板Tm的载置面21a朝向上方的状态设置于处理室1内，对载置于载置面21a的规定位置的基板Tm进行吸引，从而将该基板Tm以不从规定位置偏离的方式固定。需要说明的是，台21并不局限于利用吸引力将基板Tm固定于规定位置的结构，可以变更为利用静电力进行固定的结构等能够将基板Tm固定于规定位置的各种台。

台驱动部22是能够使台21进行规定方向D1上的移动的机构，按照来自控制部5的指令来控制台21的动作(移动方向、移动速度等)。

在本实施方式中，台21由沿规定方向D1延伸的两条导轨210引导成滑动自如(参照图2)。需要说明的是，在图1中，省略导轨210的图示。而且，台驱动部22由滚珠丝杆221和使该滚珠丝杆221的轴部221a旋转的电动机222构成(参照图1、图2)。具体而言，滚珠丝杆221的轴部221a以使其轴向与台21的移动方向(即，规定方向D1)一致的状态在两条导轨210之间的位置通过台21的下侧。而且，轴部221a的两端部分别轴支承于处理室1的侧壁11A及11B，其中的一方的端部在处理室1的外侧与电动机222连结。并且，在台21的背面21b(与载置面21a相反的一侧的面)固定有滚珠丝杆221的螺母部221b。

根据该结构，能够将电动机222的旋转运动转换成螺母部221b的平移运动，由此，实现规定方向D1上的台21的移动。并且，台驱动部22按照来自控制部5的指令来控制电动机222的旋转，由此控制台21的动作(移动方向、移动速度等)。而且，根据上述结构，由于能够将电动机222配置在处理室1的外侧，因此可以使用通常的电动机作为电动机222。即，如果在处理室1内配置电动机222，则需要能够适用于处理室1内的环境(真空状态、加压状态等)的电动机，但如果为上述结构，则不需要这样的电动机。

<溶液供给部3>

溶液供给部3包括喷嘴31、喷嘴驱动部32及送液泵33。

喷嘴31在处理室1内沿基板Tm的表面(涂布对象面)相对移动并向该表面涂布半导体材料的溶液。在本实施方式中，喷嘴31固定于俯视观察涂布装置时的处理室1内的规定位置，通过台21在规定方向D1上的移动，利用与该台21的关系(即，与载置于台21的基板Tm的关系)进行相对移动。

在本实施方式中，喷嘴31为具有狭缝状的喷出口31a的狭缝喷嘴(参照图1、图2)。并且，喷出口31a的长度方向D2是与台21的载置面21a平行(即，与载置于载置面21a的基板Tm的表面(涂布对象面)平行)且与喷嘴31相对于台21相对移动的方向(即，规定方向D1)垂直的方向。即，喷嘴31以喷出口31a的长度方向D2与涂布的溶液(涂膜)的宽度方向一致的方式配置。

喷嘴驱动部32是能够使喷嘴31进行上下方向的移动的机构，按照来自控制部5的指令，来调整喷嘴31相对于基板Tm的高度位置。

在本实施方式中，喷嘴驱动部32由支承喷嘴31的喷嘴支承部321、滚珠丝杆322、支承该滚珠丝杆322的丝杠支承部323、使滚珠丝杆322的轴部322a旋转的电动机324构成(参照图1、图2)。具体而言，喷嘴支承部321以能够进行上下方向的滑动的状态支承于处理室1的顶壁11C。并且，在处理室1的内侧，在喷嘴支承部321的端部固定喷嘴31。滚珠丝杆322、丝杠支承部323及电动机324配置在处理室1的外侧，滚珠丝杆322的轴部322a以使其轴向与喷嘴31的移动方向(即，上下方向)一致的状态在上下两个部位轴支承于丝杠支承部323。而且，轴部322a的一方的端部与电动机324连结。并且，在处理室1的外侧，在喷嘴支承部321的端部(与固定有喷嘴31的端部相反的一侧的端部)固定有滚珠丝杆322的螺母部322b。

根据该结构，能够将电动机324的旋转运动转换成螺母部322b的平移运动，由此，喷嘴31的上下方向的移动通过喷嘴支承部321来实现。并且，喷嘴驱动部32按照来自控制部5的指令来控制电动机324的旋转，从而调整喷嘴31相对于基板Tm的高度位置。而且，根据上述结构，由于能够将电动机324配置在处理室1的外侧，因此与电动机222同样，可以使用通常的电动机作为电动机324。

送液泵33将半导体材料的溶液向喷嘴31传送。具体而言，送液泵33按照来自控制部5的指令来调整溶液向喷嘴31的供给量，从而调整溶液从喷嘴31的喷出量。

<内压调整部4>

内压调整部4按照来自控制部5的指令来调整处理室1的内压。在本实施方式中，内压调整部4由加减压泵41、调压器42、计测处理室1的内压的压力计43构成(参照图1)。具体而言，加减压泵41按照来自控制部5的指令而选择性地执行处理室1内的加压及减压。调压器42基于压力计43的计测结果，以使处理室1的内压成为与来自控制部5的指令对应的值的方式进行调整。

<控制部5>

控制部5由CPU(Central Processing Unit)或微型计算机等处理装置构成，控制涂布装置具备的各种动作部(包括处理室1、卡盘部2、溶液供给部3、内压调整部4)。具体而言，控制部5通过将存储于存储部6的程序读出并执行而作为按照该程序来控制各动作部的处理部发挥作用。即，处理部由控制部5利用软件来实现。由此，在涂布装置中，实现半导体膜的形成所需的各种动作。需要说明的是，上述程序并不局限于在涂布装置内的存储部6存储的情况，也可以是以能够读取的状态存储于外部的存储介质(闪存器等)。而且，上述处理部也可以通过由电路构成控制部5而利用硬件实现。

并且，在台21上固定基板Tm并将处理室1密闭之后，控制部5执行用于形成半导体膜的控制处理(以下，称为“涂布处理”)。需要说明的是，关于涂布处理的详情在后文叙述。

<存储部6>

存储部6例如由闪存器等构成，存储各种信息。在本实施方式中，存储部6不仅存储上述的程序，而且也存储半导体膜的形成所需的各种信息(包括喷嘴31的高度位置、溶液的喷出量、处理室1的内压、加热器的温度等参数的设定值)。

[2]由涂布装置执行的控制处理(涂布处理)

接下来，说明在涂布装置中控制部5执行的涂布处理。图3是表示涂布处理的流程的流程图。

当涂布处理开始时，控制部5控制内压调整部4，从而调整处理室1的内压(图3的步骤S11)。并且，控制部5通过处理室1的内压的调整，在后述的步骤S13中调整向基板Tm的表面(涂布对象面)涂布的溶液的干燥速度。具体而言，在常压下的溶液的干燥速度比所希望的速度小的情况下，控制部5通过减压而降低处理室1的内压，从而促进溶液中的溶剂的蒸发而增大干燥速度。另一方面，在常压下的溶液的干燥速度比所希望的速度大的情况下，控制部5通过加压而提高处理室1的内压，从而抑制溶液中的溶剂的蒸发而减小干燥速度。

在步骤S11之后，控制部5通过控制台驱动部22及喷嘴驱动部32而将喷嘴31安设于基板Tm上的涂布开始位置(图3的步骤S12)。需要说明的是，步骤S12也可以在步骤S11之前执行。

在步骤S11及S12之后，控制部5通过控制台驱动部22及送液泵33而从喷嘴31的喷出口31a喷出溶液并使喷嘴31向规定方向D1相对移动(图3的步骤S13)。在本实施方式中，喷嘴31通过台21在规定方向D1上的移动，利用与该台21的关系(即，与载置于台21的基板Tm的关系)进行相对移动。由此，在喷出口31a与基板Tm之间形成积液Sp(弯液面。参照图4)，并使该积液Sp沿基板Tm的表面(涂布对象面)向规定方向D1移动。

由此，在步骤S13中，涂布于基板Tm的表面(涂布对象面)上的溶液依次干燥，半导体材料结晶生长。并且，此时的溶液的干燥速度利用调整后的处理室1的内压而被规定为所希望的速度。即，在上述步骤S11～S13中，控制部5利用内压调整部4调整处理室1的内压，从而使涂布于基板Tm的表面(涂布对象面)上的溶液以所希望的速度依次干燥而使半导体材料结晶生长。

图4是表示在涂布时形成的积液Sp的状态的概念图。在步骤S13中，以在刚涂布之后(从喷嘴31的喷出口31a刚喷出溶液之后)溶液干燥而半导体材料的结晶化进展的方式，控制部5控制送液泵33而调整溶液的喷出量，从而将积液Sp的体积减小为该积液Sp的形状不会变得不稳定的程度(参照图4)。由此，涂布的溶液在基板Tm的表面上保持润湿的状态地放置的时间比例如专利文献1公开的技术缩短。由此，不需要控制基板Tm的表面上的溶液的润湿的状态，因此能简化涂布处理所需的控制。

需要说明的是，在利用减压来降低处理室1的内压的情况下，即使在涂布开始前，喷嘴31内的溶液在压力差作用下也容易从喷出口31a渗出而形成积液。当在溶液渗出的状态下开始涂布时，在涂布刚开始之后的初期阶段，在喷出口31a与基板Tm之间形成的积液Sp增大在涂布前渗出的溶液的量。并且，当积液Sp增大时，溶液的干燥变慢而半导体材料的结晶生长变得不稳定。作为用于解决这样的问题的方法，可列举在涂布开始前通过使送液泵33反向旋转而将渗出的溶液吸引到喷嘴31内的方法。作为另一例，可列举在涂布开始前利用布等吸液材料将渗出的溶液除去的方法、直至积液Sp减小为止进行向虚设基板的涂布的方法等。

另外，控制部5通过控制台驱动部22，从而以使喷嘴31的相对速度成为与刚涂布之后进行结晶化的半导体材料的结晶生长速度对应的速度的方式进行调整。具体而言，控制部5具有处理室1的内压与喷嘴31的相对速度之间的相关数据，在调整了处理室1的内压时(即，通过该内压的调整而调整了半导体材料的结晶生长速度时)，以使喷嘴31的相对速度成为根据调整后的内压并基于相关数据而导出的速度的方式进行调整。作为一例，相关数据是将满足形成的半导体膜的结晶取向度成为规定水准以上这样的条件的处理室1的内压与喷嘴31的相对速度之间的相关进行了数值化而得到的数据。需要说明的是，相关数据也可以存储于存储部6。在该情况下，控制部5从存储部6读出相关数据并使用。

另一方面，在调整处理室1的内压之前调整了喷嘴31的相对速度的情况下(或者预先设定了相对速度的情况下)，控制部5在步骤S11中调整处理室1的内压时，也可以是，以使该内压成为根据调整或设定后的相对速度并基于相关数据而导出的内压的方式进行调整。

这样，控制部5在调整了处理室1的内压及喷嘴31的相对速度中的任一方时，能够将另一方调整成为根据调整后的一方的值并基于相关数据而导出的值。由此，能够使涂布的溶液中的半导体材料以与喷嘴31的相对速度相同的速度向规定方向D1结晶生长。即，能够使半导体材料的结晶生长追随进行相对移动的喷嘴31。

通过这样使结晶生长追随喷嘴31，能够防止形成的半导体膜中断或形成的半导体膜的膜厚变得不稳定的情况。并且，在使结晶生长追随喷嘴31的情况下，涂布的溶液中的溶剂的大部分在刚涂布之后在紧接着喷嘴31之后蒸发。因此，喷嘴31成为引导件而容易将蒸发的溶剂相对于该喷嘴31的移动方向向后方引导。由此，溶剂的蒸发方向容易对齐，其结果是，结晶方向对齐而半导体膜的结晶取向度容易提高。需要说明的是，在图4中，蒸发方向由在积液Sp的后方图示的箭头表示。

在本实施方式中，喷嘴31以喷出口31a的长度方向D2与涂布的溶液(涂膜)的宽度方向一致的方式配置。因此，在该宽度方向上的溶液整体中，蒸发的溶剂由喷嘴31引导而被向后方引导。由此，溶剂的蒸发方向更容易对齐。

在步骤S13的执行过程中，控制部5判断喷嘴31是否到达了涂布结束位置(图3的步骤S14)，在步骤S14中能够判断为“到达(是)”之前反复进行步骤S13及S14。并且，控制部5在步骤S14中判断为“到达(是)”的情况下，通过控制台驱动部22及送液泵33而停止溶液的喷出并使喷嘴31向上方后退(图3的步骤S15)。由此，涂布处理的一连串的流程结束。

根据上述涂布处理，通过调整处理室1的内压，能够调整涂布于基板Tm的表面(涂布对象面)上的溶液的干燥速度。并且，通过将干燥速度调整成所希望的速度，在控制下，能够提高半导体膜的结晶取向度，其结果是能够稳定地形成结晶取向度高的半导体膜。

另外，通过以使喷嘴31的相对速度成为与刚涂布之后进行结晶化的半导体材料的结晶生长速度相对应的速度的方式进行调整，从而能够以半导体材料的结构单位的水平(即，分子水平)提高半导体膜的膜厚的均匀度。根据本实施方式，即使在形成厚度方向的分子数为2～5左右的半导体膜的情况下，也能够将该厚度方向的分子数在半导体膜整体进行对齐。

在步骤S11中，在通过减压而降低处理室1的内压的情况下，由于促进溶液中的溶剂的蒸发而干燥速度增大，因此能够增大喷嘴31相对于基板Tm的相对速度。由此，能够提高半导体膜的形成速度。如本实施方式那样使涂布的溶液依次干燥而使半导体材料结晶生长的情况下，与在使涂膜润湿的状态下以全面涂抹形成的情况(例如300mm/sec)相比，如果为常压，则必须将喷嘴31的相对速度显著地减小至0.02mm/sec左右。因此，通过稍微增大喷嘴31的相对速度，就能够格外提高半导体膜的形成速度。

另外，在步骤S11中，也可以利用内压调整部4使该处理室1的内压下降至处理室1内成为真空状态为止。通过使处理室1内成为真空状态，能够抑制从涂布的溶液蒸发的溶剂的摇动。由此，该蒸发的溶剂的移动方向(即，蒸发方向)更容易对齐，其结果是，在形成的半导体膜整体而结晶方向容易对齐。

[3]变形例

[3-1]第一变形例

上述涂布装置也可以还具备对台21及喷嘴31进行加热的加热器(未图示)。在该结构中，控制部5除了利用处理室1的内压来调整溶液的干燥速度之外，还通过控制加热器来调整溶液的温度，通过该温度的调整能够调整溶液的干燥速度。具体而言，在常温下的溶液的干燥速度比所希望的速度小的情况下，控制部5通过加热来提高溶液的温度，从而能够促进溶液中的溶剂的蒸发而增大干燥速度。

另外，涂布装置也可以具备对台21及喷嘴31进行冷却的冷却器(未图示)。在该结构中，控制部5除了利用处理室1的内压来调整溶液的干燥速度之外，还通过控制冷却器来调整溶液的温度，通过该温度的调整能够调整溶液的干燥速度。具体而言，在常温下的溶液的干燥速度比所希望的速度大的情况下，控制部5通过冷却来降低溶液的温度，从而能够抑制溶液中的溶剂的蒸发而减小干燥速度。

在上述两个例子中，控制部5也可以具有溶液的温度(也可以为喷嘴31的温度)与喷嘴31的相对速度之间的相关数据。并且，控制部5在调整了溶液的温度及喷嘴31的相对速度中的任一方时，也可以将另一方调整成为根据调整后的一方的值并基于相关数据而导出的值。由此，能够以处理室1的内压和溶液的温度这两个参数对溶液的干燥速度进行调整，因此能够进行更高精度的控制。

另外，在想要仅通过溶液的温度来调整干燥速度的情况下，必须将溶液的温度提高至半导体材料能变质的温度，仅通过溶液的温度的话，有时无法将干燥速度调整成所希望的速度。在这样的情况下，通过组合处理室1的内压的调整，能够限制溶液的温度上升并将该溶液的干燥速度调整成所希望的速度。

[3-2]第二变形例

在将涂布时的喷嘴31的相对速度设为恒定的相对速度V0的情况下，有时会产生形成的半导体膜的膜厚在涂布开始位置处比所希望的膜厚减小且从该处逐渐增大而稳定这样的现象(第一现象)。或者，有时会产生半导体膜的膜厚在涂布开始位置处比所希望的膜厚大且从该处开始逐渐减小而稳定这样的现象(第二现象)。

因此，在这些现象产生的情况下，控制部5也可以通过控制喷嘴驱动部32而如下所述地控制喷嘴31的相对速度。即，控制部5从开始由喷嘴31进行的溶液的涂布起，在规定期间使喷嘴31以第一相对速度V1相对移动。在此，第一相对速度V1是从涂布开始位置起将半导体膜的膜厚调整成为所希望的膜厚的速度。具体而言，在上述第一现象产生的情况下，第一相对速度V1设定为比上述恒定的相对速度V0小的速度。另一方面，在上述第二现象产生的情况下，第一相对速度V1设定为比上述恒定的相对速度V0大的速度。

然后，控制部5使喷嘴31以与第一相对速度V1不同的第二相对速度V2相对移动。作为一例，第二相对速度V2设定为与上述恒定的相对速度V0相等的速度。需要说明的是，控制部5也可以使第一相对速度V1以在经过了规定期间时成为第二相对速度V2的方式逐渐增大或减小。

通过这样的控制，能够根据在涂布开始位置产生的上述现象(第一现象或第二现象)来减小或增大涂布刚开始之后的喷嘴31的相对速度。由此，即使在涂布刚开始之后也能够使半导体材料结晶生长至成为所希望的膜厚，其结果是，能够在形成的半导体膜整体使膜厚均匀。

另外，控制部5在涂布过程中，并不局限于喷嘴31的相对速度，也可以变更处理室1的内压、溶液的温度等各种参数，以使形成的半导体膜的状态提高。

[3-3]第三变形例

上述涂布装置也可以还具备送液泵33作为主泵，具备能够由该送液泵33驱动的可拆装的从泵(隔膜泵等)。由此，在增多喷出量的情况下，以拆卸了从泵的状态，利用送液泵33进行溶液向喷嘴31的供给，在减少喷出量的情况下，通过安装从泵而能够利用该从泵进行溶液向喷嘴31的供给。即，能够根据用途而分开使用泵。

另外，根据该结构，使用对于由加热器等进行的加热不需要实施热对策的泵(隔膜泵等)作为从泵，由此，不对主泵进行加热而仅对从泵加热，能够提高溶液的温度。在该情况下，由于不需要对主泵实施热对策，因此作为主泵，可以使用通过未实施热对策的电动机等进行驱动的通常的泵。

[3-4]第四变形例

在上述涂布装置中，与台21的关系下的喷嘴31的相对移动并不局限于通过喷嘴31不移动而使台21移动来实现，也可以通过不使台21移动而使喷嘴31移动来实现。此外，也可以通过使台21及喷嘴31这两方移动来实现喷嘴31的相对移动。而且，喷嘴31的相对移动并不局限于一维的移动，也可以是沿着台21的载置面21a的二维的移动。

[3-5]第五变形例

上述涂布装置也可以是对处理室1仅进行减压和加压中的任一者的装置。而且，喷嘴31并不局限于狭缝喷嘴，可以根据形成的半导体膜的形状而适当变更。

在上述涂布处理中，并不局限于基于处理室1的内压(或溶液的温度)与喷嘴31的相对速度之间的相关来控制各种参数的情况，也可以通过使从处理室1的内压、溶液的温度(也可以是喷嘴31的温度)、溶液的干燥速度、溶液的过饱和度、结晶生长速度、喷嘴31的相对速度等参数中选择的两个参数之间具有相关，从而基于该相关来控制各种参数。

[3-6]其他的变形例

能够调整处理室1的内压的上述涂布装置也可以适用于在使涂膜润湿的状态下以全面涂抹形成的情况，由此，能够在涂膜整体使膜厚均匀。并且，这样的涂布装置适合于优选使膜厚均匀的功能性膜(滤色片、导电膜、聚酰亚胺膜等)的形成。

应考虑的是上述的实施方式的说明在全部的点上为例示而不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的实施方式而是由权利要求书公开。此外，本发明的范围意图包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

标号说明

1 处理室

2 卡盘部

3 溶液供给部

4 内压调整部

5 控制部

6 存储部

11A、11B 侧壁

11C 顶壁

21 台

21a 载置面

21b 背面

22 台驱动部

31 喷嘴

31a 喷出口

32 喷嘴驱动部

33 送液泵

41 加减压泵

42 调压器

43 压力计

210 导轨

221 滚珠丝杆

221a 轴部

221b 螺母部

222 电动机

321 喷嘴支承部

322 滚珠丝杆

322a 轴部

322b 螺母部

323 丝杠支承部

324 电动机

D1 规定方向

D2 长度方向

Sp 积液

Tm 基板

V0 恒定的相对速度

V1 第一相对速度

V2 第二相对速度。