(57)【要約】【課題】ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて透明導電膜を形成する場合に電気導電性を向上させることができる透明導電膜の形成方法及び透明導電膜（薄膜）乾燥装置を提供する。【解決手段】溶媒である水にポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とを含む導電性高分子材料を含有させた塗布材料を被処理基材上に塗布することによって形成された塗布膜をチャンバ内で加熱乾燥処理することにより前記塗布膜を乾燥させて被処理基材上に透明導電膜を形成する透明導電膜の形成方法において、前記加熱乾燥処理は、前記溶媒の沸点以上の乾燥温度で保持しつつ、チャンバ内で前記塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理が行われた後、溶媒の蒸発を促進させる乾燥促進処理が行われる構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒である水にポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸とを含む導電性高分子材料を含有させた塗布材料を被処理基材上に塗布することによって形成された塗布膜をチャンバ内で加熱乾燥処理することにより前記塗布膜を乾燥させて被処理基材上に透明導電膜を形成する透明導電膜の形成方法において、
前記加熱乾燥処理は、前記溶媒の沸点以上の乾燥温度で保持しつつ、チャンバ内で前記塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理が行われた後、溶媒の蒸発を促進させる乾燥促進処理が行われることを特徴とする透明導電膜の形成方法。
【請求項２】
前記乾燥遅延処理は、チャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧に維持して前記乾燥温度で乾燥させることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜の形成方法。
【請求項３】
前記乾燥遅延処理は、チャンバ内に溶媒を供給して行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の透明導電膜の形成方法。
【請求項４】
前記乾燥遅延処理は、チャンバ内の圧力を大気圧よりも高圧に維持して前記乾燥温度で乾燥させることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜の形成方法。
【請求項５】
塗布材料が塗布されることにより塗布膜が形成された被処理基材を収容するチャンバと、
チャンバ内に収容された被処理基材の塗布膜を加熱する加熱装置と、
チャンバ内の乾燥雰囲気を調節する乾燥調節バルブと、
を備え、
前記乾燥調節バルブは、前記塗布膜が前記溶媒の沸点以上の乾燥温度で保持された状態で、チャンバ内で前記塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理の乾燥雰囲気と、溶媒の蒸発を促進させる乾燥促進処理の乾燥雰囲気とに調節することを特徴とする薄膜加熱乾燥装置。
【請求項６】
前記乾燥調節バルブは、前記乾燥遅延処理において、閉状態に調節されることにより、チャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧に維持し、前記乾燥促進処理において、開状態に調節されることにより、チャンバ内の蒸発した溶媒を排出させることを特徴とする請求項５に記載の薄膜加熱乾燥装置。
【請求項７】
前記乾燥調節バルブは、前記乾燥遅延処理において、チャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧に維持しつつ、閉状態から開状態に調節されることを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜加熱乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等に使用される透明導電膜を形成する方法及び、薄膜加熱乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は、可視光透過性と電気導電性を兼ね備えた薄膜であり、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等の透明電極として用いられている。この透明導電膜は、酸化インジウム系や酸化錫系のＩＴＯが使用されており、一般にスパッタ法で形成されている。このスパッタ法で形成されたＩＴＯは、製造コストが高く、曲げに弱いため、フィルム等への適用は困難であるという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するものとして、近年では、透明導電膜として、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと称す）の導電性高分子材料が適用されている（例えば、下記特許文献参照）。このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成された透明導電膜は、電気導電性に優れており、かつ、ＩＴＯに比べて屈曲に強いという特性を有している。このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの透明導電膜は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分散液にジメチルスルホキシド等の高沸点溶剤を５質量％程度添加した溶液をスピンコータやスリットコータ等の塗布装置を用いて被処理基材上に塗布し、形成された塗布膜を加熱乾燥装置で乾燥させることにより形成される。
【０００４】
この加熱乾燥装置は、一般的な加熱乾燥装置であり、図５に示すように、被処理基材Ｗを収容するチャンバ１００と、チャンバ１００内を所定の温度に設定するシート状の加熱装置１０１と、チャンバ１００内を排気する排気部１０２と、チャンバ１００内に大気や不活性ガス等のガスを供給するガス供給部１０３とを有している。すなわち、加熱乾燥は、溶媒が蒸発する乾燥温度に設定されたチャンバ１００内に被処理基材Ｗが収容された状態を保持することにより行われ、これにより塗布膜Ｃが加熱される。そして、塗布膜Ｃが加熱されることにより塗布膜Ｃから溶媒が蒸発し、蒸発した溶媒が排気部１０２から排気されることにより、塗布膜Ｃの加熱乾燥は促進される。この状態で所定時間保持することにより塗布膜Ｃの加熱乾燥は終了し、被処理基材Ｗ上に透明導電膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０８７８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成された透明導電膜は、ＩＴＯに比べて電気導電性が劣るという問題があった。すなわち、導電性高分子材料であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、高沸点溶剤を５質量％程度添加することにより電気導電性の向上を図っているが、上記加熱乾燥装置による製法では、ＩＴＯと同等レベルまでは向上させることはできず、その結果、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成された透明導電膜は、曲げなどの物理変化には強いが電気導電性が目標に達するのが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて透明導電膜を形成する場合に電気導電性を向上させることができる透明導電膜の形成方法及び透明導電膜（薄膜）乾燥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透明導電膜の形成方法は、溶媒である水にポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とを含む導電性高分子材料を含有させた塗布材料を被処理基材上に塗布することによって形成された塗布膜をチャンバ内で加熱乾燥処理することにより前記塗布膜を乾燥させて被処理基材上に透明導電膜を形成する透明導電膜の形成方法において、前記加熱乾燥処理は、前記溶媒の沸点以上の乾燥温度で保持しつつ、チャンバ内で前記塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理が行われた後、溶媒の蒸発を促進させる乾燥促進処理が行われることを特徴としている。
【０００９】
上記透明導電膜の形成方法によれば、塗布膜の加熱乾燥処理において、前記溶媒の沸点よりも高い乾燥温度で保持しつつ、チャンバ内で前記塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理行われることにより、電気導電性を向上させることができる。この現象は、塗布膜が高温下で乾燥しにくい状況に曝されるため、未乾燥の塗布膜においてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの結晶化に向けての流動を活発にさせることができる。そして、所定時間、乾燥遅延処理を行った後、乾燥促進処理を行うことにより、当初、無秩序であったＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子配列が整列された状態で乾燥され、透明導電膜が形成される。したがって、加熱遅延処理を行わずに加熱処理（乾燥促進処理）のみを行う従来に比べて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子が整列された状態で乾燥させることができるため、透明導電膜の電気導電性が向上すると考えられる。
【００１０】
また、具体的な前記乾燥遅延処理の様態としては、チャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧に維持して前記乾燥温度で乾燥させる構成にすることができる。
【００１１】
この構成によれば、チャンバ内が溶媒の飽和蒸気圧に維持されることにより、塗布膜の溶媒の蒸発が抑えられ、塗布膜の乾燥を遅らせることができる。
【００１２】
また、前記乾燥遅延処理は、チャンバ内に溶媒を供給して行われる構成にしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、塗布膜の溶媒の量がチャンバ内を飽和蒸気圧に到達させる量に満たない場合であっても、供給される溶媒を蒸発させることによりチャンバ内を飽和蒸気圧に到達させることができる。
【００１４】
また、別の具体的な前記乾燥遅延処理の様態としては、チャンバ内の圧力を大気圧よりも高圧に維持して前記乾燥温度で乾燥させる構成にすることができる。
【００１５】
この構成によれば、チャンバ内の圧力を大気圧よりも高圧に維持されることにより、溶媒の沸点が上昇するため、大気圧下で乾燥させる場合に比べて乾燥を遅らせることができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために本発明の薄膜加熱乾燥装置は、塗布材料が塗布されることにより塗布膜が形成された被処理基材を収容するチャンバと、チャンバ内に収容された被処理基材の塗布膜を加熱する加熱装置と、チャンバ内の乾燥雰囲気を調節する乾燥調節バルブと、を備え、前記乾燥調節バルブは、前記塗布膜が前記溶媒の沸点以上の乾燥温度で保持された状態で、チャンバ内で前記塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理の乾燥雰囲気と、溶媒の蒸発を促進させる乾燥促進処理の乾燥雰囲気とに調節することを特徴としている。
【００１７】
上記薄膜形成装置によれば、乾燥調節バルブを備えているため、前記溶媒の沸点よりも高い乾燥温度に保持しつつ、チャンバ内で塗布膜の溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理の乾燥雰囲気を容易に形成することができる。その結果、溶媒の蒸発を抑えつつ塗布膜が加熱されることにより、乾燥しにくい状況で塗布膜が高温下に曝されるため、未乾燥の塗布膜においてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの結晶化に向けての流動を活発にさせることができる。そして、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子配列が整列された状態で乾燥が促進されることにより、電気導電性のよい透明導電膜を形成することができる。
【００１８】
また、具体的な前記乾燥調節バルブの様態としては、前記乾燥遅延処理において、閉状態に調節されることにより、チャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧に維持し、前記乾燥促進処理において、開状態に調節されることにより、チャンバ内の蒸発した溶媒を排出させる構成にすることができる。
【００１９】
この構成によれば、乾燥遅延処理を行う場合に、乾燥調節バルブを閉じることにより、チャンバを密封状態にすることができるため、塗布膜が加熱されることにより溶媒が蒸発しチャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧にすることができる。すなわち、チャンバ内が溶媒の飽和蒸気圧に形成されることにより、塗布膜の溶媒の蒸発が抑えられ、塗布膜の乾燥を遅らせることができる。
【００２０】
また、別の具体的な前記乾燥調節バルブの様態としては、前記乾燥遅延処理において、チャンバ内を溶媒の飽和蒸気圧に維持しつつ、閉状態から開状態に調節される構成にしてもよい。
【００２１】
この構成によれば、乾燥調節バルブを閉状態から開状態に調節されることにより、乾燥遅延処理で乾燥を遅延させつつ、徐々に乾燥促進処理に移行させることができるため、乾燥状態の急激な変化による乾燥ムラを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の透明導電膜の形成方法及び薄膜加熱乾燥装置によれば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて透明導電膜を形成する場合に電気導電性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態における薄膜加熱乾燥装置のチャンバの開状態を示す概略図である。
【図２】上記薄膜加熱乾燥装置のチャンバの閉状態を示す概略図である。
【図３】上記薄膜加熱乾燥装置の各工程における動作フローを示す構成図である。
【図４】上記薄膜加熱乾燥装置を用いて製作した透明導電膜の実施例とその比較例について乾燥温度と表面抵抗値の関係を示すグラフである。
【図５】従来の薄膜加熱乾燥装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の薄膜加熱乾燥装置１の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本実施形態における薄膜加熱乾燥装置１のチャンバの開状態を示す概略図、図２は、薄膜加熱乾燥装置１のチャンバの閉状態を示す概略図である。
【００２５】
図１、図２に示すように、薄膜加熱乾燥装置１は、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等に用いられる透明導電膜を形成するために、被処理基材Ｗ上に形成された塗布膜Ｃを乾燥させるものである。すなわち、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の導電性高分子材料を水に分散させた塗布材料が塗布されることにより、被処理基材Ｗ上に塗布膜Ｃが形成され、この塗布膜Ｃを乾燥させるものである。
【００２６】
この薄膜加熱乾燥装置１は、被処理基材Ｗを収容するチャンバ２を有しており、チャンバ２内を加熱することによって被処理基材Ｗを乾燥させることにより、被処理基材Ｗ上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有する透明導電膜を形成することができる。
【００２７】
薄膜加熱乾燥装置１のチャンバ２は、基材載置部２０と開閉動作可能なチャンバ蓋部１０とを備えており、チャンバ蓋部１０が基材載置部２０に対して閉状態になることにより被処理基材Ｗを収容する収容部３０（図２参照。チャンバ２内ともいう）が形成されるようになっている。
【００２８】
基材載置部２０は、被処理基材Ｗよりも表面積の大きい平板状に形成されており、この表面に塗布膜Ｃが形成された被処理基材Ｗが載置される。具体的には、基材載置部２０には、被処理基材Ｗを昇降動作させる基板昇降機構が設けられており、この基板昇降機構により被処理基材Ｗが供給された姿勢を維持したまま載置される。本実施形態では、基材載置部２０の被処理基材Ｗが載置される載置面２１には、被処理基材Ｗを載置する領域に複数のピン孔２２が形成されており、このピン孔２２にはＺ軸方向に昇降動作可能なリフトピン４０が埋設されている。そして、このリフトピン４０には駆動装置４１が接続されており、この駆動装置４１を駆動させることによりリフトピン４０が載置面２１から所定高さ位置（上昇位置）まで突出するようになっている。これにより、被処理基材Ｗを載置面２１に載置する際には、リフトピン４０を上昇位置まで上昇させた状態で、供給された被処理基材Ｗをリフトピン４０の先端部分で保持し、その状態からリフトピン４０を下降させることにより載置面２１に被処理基材Ｗを載置できるようになっている。
【００２９】
また、基材載置部２０には、加熱装置５０であるヒータ５１が設けられている。このヒータ５１は、シート状に形成されており、基材載置部２０に載置面２１と平行になる状態で埋め込まれて設けられている。本実施形態では、ヒータ５１として例えばマイカヒータが設けられており、ヒータ５１を作動させることにより、基材載置部２０の全面が加熱され被処理基材Ｗ全体が加熱される。このヒータ５１の制御は、後述の制御装置で行われ、制御装置により被処理基材Ｗが設定温度に維持されるようになっている。
【００３０】
チャンバ蓋部１０は、載置面２１に載置された被処理基材Ｗを覆う形状を有しており、載置面２１と対面する平板部１１と、この平板部１１の端部における縁辺部１１ａから載置面２１側に突出する収容壁部１２とを有している。
【００３１】
前記平板部１１は、被処理基材Ｗの形状と対応する形状、すなわち矩形状に形成されている。この平板部１１は一定の厚みで形成されており、載置面２１に対向する面（基板載置部側表面１１ｂ）は、載置面２１に対してほぼ平行であって平坦に形成されている。また、収容壁部１２は、平板部１１の４つの縁辺部１１ａそれぞれから載置面２１側に延びて形成されており、載置された被処理基材Ｗを囲むように形成されている。すなわち、収容壁部１２は、平板部１１から垂直をなして縁辺部１１ａから突出して形成されている。
【００３２】
このチャンバ蓋部１０は、昇降動作するように構成されている。すなわち、チャンバ蓋部１０には駆動装置７が設けられており、この駆動装置７を駆動させることにより、チャンバ蓋部１０が基材載置部２０の載置面２１に対して接離可能になっている。そして、収容壁部１２の底面１２ａは、載置面２１とほぼ平行をなすように形成されており、この収容壁部１２の底面１２ａと、載置面２１の表面に被処理基材Ｗを囲むように設けられたシール材１３が当接することにより、収容部３０（チャンバ２内）が密閉されるようになっている。すなわち、駆動装置４１を駆動させてチャンバ蓋部１０を下降させると、収容壁部１２の底面１２ａとシール材１３とが密着することにより、収容部３０とその外部がシール材１３により遮断され閉状態になる。これにより、収容部３０（チャンバ２内）が密閉されるようになっている。
【００３３】
このチャンバ蓋部１０には、加熱装置５０であるヒータ５２が設けられている。すなわち、加熱装置５０は、上述の基材載置部２０のヒータ５１とこのチャンバ蓋部１０のヒータ５２によって形成されている。このチャンバ蓋部１０のヒータ５２は、シート状に形成されており、チャンバ蓋部１０の形状に合わせて埋め込まれて設けられている。具体的には、ヒータ５２は、チャンバ蓋部１０の平板部１１と収容壁部１２とに埋め込まれて設けられている。すなわち、チャンバ蓋部１０が閉状態になると、チャンバ２内の被処理基材Ｗが覆われるようにヒータ５２が設けられている。このチャンバ蓋部１０のヒータ５２もマイカヒータが設けられており、制御装置により温度制御されるようになっている。そして、制御装置によりヒータ５２を作動させると、被処理基材Ｗに形成された塗布膜Ｃが設定温度（乾燥温度）に維持される。すなわち、被処理基材Ｗの塗布膜Ｃを形成する塗布材料の溶媒である水の沸点以上の温度に維持されるようになっている。
【００３４】
また、チャンバ蓋部１０には、乾燥調節バルブ６０が設けられている。この乾燥調節バルブ６０により、チャンバ２内の乾燥雰囲気を調節するためのものである。この乾燥調節バルブ６０は、開閉動作することにより、チャンバ２内と排気配管６１とを連結及び遮断することができる。すなわち、乾燥調節バルブ６０を開状態にすることにより、チャンバ２内と排気配管６１とが連通されチャンバ２内が排気される。また、乾燥調節バルブ６０を閉状態にすることにより、チャンバ２内と排気配管６１とが遮断され、チャンバ２内を密封状態に維持することができる。この乾燥調節バルブ６０は、その開閉状体が後述の制御装置で制御されるようになっており、開閉状態が制御されることにより、チャンバ２内の乾燥雰囲気を調節することができるようになっている。
【００３５】
また、この薄膜加熱乾燥装置１には、制御装置が設けられており、この制御装置により各駆動装置が制御されるようになっている。具体的には、制御装置は、チャンバ蓋部１０の昇降動作を行う駆動装置７、及び、基板昇降機構のリフトピン４０を昇降駆動させる駆動装置４１を制御し、これらを適切に駆動させる。また、制御装置は、各ヒータ５２及び乾燥調節バルブ６０の開閉動作を駆動制御する。
【００３６】
本実施形態では、制御装置は、加熱装置５０（ヒータ５２）を制御することによりチャンバ２内を所定の温度に調節することができる。すなわち、ヒータ５２の出力を調節することにより、被処理基材Ｗに形成された塗布膜Ｃの溶媒が蒸発する乾燥温度に調節する。具体的には、制御装置は、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を含有する塗布材料の溶媒が水であるため、溶媒の温度が水の沸点である１００℃以上になるようにヒータ５２を調節する。このときのヒータ５２の設定温度を乾燥温度という。すなわち、乾燥温度を１００℃に設定した場合には、塗布膜Ｃの温度が１００℃になるようにヒータ５２が調節される。
【００３７】
また、制御装置は、乾燥調節バルブ６０の開閉動作を制御することにより、チャンバ２内の乾燥雰囲気を調節する。具体的には、乾燥調節バルブ６０を閉じた状態（閉状態）から全開の状態まで乾燥調節バルブ６０の開口割合を調節することにより、チャンバ２内の乾燥雰囲気を調節する。例えば、乾燥調節バルブ６０を閉じた状態では、チャンバ２内が密閉状態になるため、加熱中に蒸発する溶媒の逃げ場がなくなり、乾燥しにくい状態に形成することができる。一方、乾燥調節バルブ６０を開くことにより、塗布膜Ｃの溶媒の蒸発を促すことができる。すなわち、乾燥調節バルブ６０の開口割合を調節することにより乾燥促進状態を調節することができる。
【００３８】
ここで、制御装置には、一連の加熱乾燥プログラムが記憶されており、この加熱乾燥プログラムにしたがって、各駆動装置、ヒータ５２、乾燥調節バルブ６０が制御される。本実施形態では、乾燥遅延処理及び乾燥促進処理に基づく加熱乾燥プログラムが記憶されている。
【００３９】
乾燥遅延処理は、塗布膜Ｃを形成する分子の活動を活発にさせつつ、意図的に乾燥を遅らせる処理である。すなわち、塗布膜Ｃを加熱することにより分子の活動を活発にさせ、かつ、塗布膜Ｃの溶媒の蒸発を妨げることにより、塗布膜Ｃの乾燥を遅延させる。本実施形態では、チャンバ２内を密封した状態で加熱装置５０により塗布膜Ｃを加熱させて乾燥させる。具体的には、制御装置は、乾燥調節バルブ６０を閉状態にして加熱装置５０であるヒータ５１，５２を加熱させるように制御する。これにより、被処理基材Ｗ上の塗布膜Ｃが加熱され溶媒が蒸発する。そして、チャンバ２内が溶媒の飽和蒸気圧に達することにより、溶媒の蒸発と気化した溶媒が液体に戻る反応が平衡状態になる。すなわち、溶媒の蒸発の促進が抑えられ、チャンバ２内の溶媒が乾燥しにくい雰囲気に形成される。この状態では、塗布膜Ｃ中に溶媒が存在する状態で加熱されることにより分子の活動が促進されるため、分子がほぼ自由に動くことができ、塗布膜Ｃを形成する分子配列が整列すると考えられる。したがって、この状態を一定時間保持することにより、無秩序であった分子配列が整列され導電性が向上する要因になると考えられる。この一定時間は、分子配列が行われるために必要な時間であり、塗布材料の種類、塗布膜Ｃの厚さ、溶媒の量によって決定され、予め実験などによって求められる。
【００４０】
なお、乾燥遅延処理における乾燥調節バルブ６０は、上述のように閉状態にすることによって乾燥しにくい雰囲気を形成してもよいが、乾燥調節バルブ６０を閉状態から徐々に開状態にすることにより乾燥しにくい雰囲気を形成してもよい。すなわち、塗布膜Ｃが加熱されることにより発生する溶媒の蒸発量よりも、気化した溶媒の排気量が少なくなる程度に乾燥調節バルブ６０の開口割合を調節するように制御してもよい。この徐々に開状態にする方法の方が、後述の乾燥促進処理にスムーズに移行できるため、乾燥遅延処理から乾燥促進処理に移行する際の急激な変化による乾燥ムラを防止できる点で好ましい。
【００４１】
また、乾燥促進処理は、通常の加熱乾燥処理であり、加熱しつつ塗布膜Ｃの溶媒の蒸発を促進させることにより、乾燥を積極的に進める処理である。具体的には、制御装置は、乾燥調節バルブ６０を開状態にして加熱装置５０により塗布膜Ｃを加熱させて乾燥させるように制御する。これにより、蒸発により気化した溶媒が乾燥調節バルブ６０を通じて排気されるため、塗布膜Ｃの乾燥が促進される。この状態を一定時間保持することにより、塗布膜Ｃの溶媒が蒸発し塗布膜Ｃの乾燥が完了する。ここで、乾燥調節バルブ６０の開閉割合は、乾燥遅延処理終了時の乾燥調節バルブ６０の開閉状態から徐々に開状態にしてもよく、乾燥遅延処理終了時の乾燥調節バルブ６０の開閉状態からすぐに全開にしてもよい。すなわち、塗布膜Ｃが加熱されることにより発生する溶媒の蒸発量よりも、気化した溶媒の排気量が大きくなるように乾燥調節バルブ６０の開口割合を閉状態から徐々に開状態にした場合は、チャンバ２内の乾燥雰囲気が急に変化するのを抑えることができるため、乾燥雰囲気が急速に変化することに基づく乾燥ムラの発生を抑えることができる。そして、乾燥遅延処理同様、乾燥促進処理に要する時間は、分子配列が行われるために必要な時間であり、塗布材料の種類、塗布膜Ｃの厚さ、溶媒の量によって決定され、予め実験などによって求められる。
【００４２】
次に、薄膜加熱乾燥装置１の動作（透明導電膜の形成方法）について説明する。ここで、図３は、薄膜加熱乾燥装置１の各工程における動作フローを示す構成図である。
【００４３】
まず、ａ．基材搬入工程において、薄膜加熱乾燥装置１に被処理基材Ｗが搬入される。この被処理基材Ｗには、塗布膜Ｃが形成されており、上流工程において、スリットコータ等の塗布装置によって被処理基材Ｗ上に塗布膜Ｃが形成されている。この塗布膜Ｃは、水にポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を含有させた導電性高分子材料で形成された薄膜である。具体的には、水を溶媒としたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有する塗布材料をスリットノズルから吐出させ、スリットノズルを走査させることにより、被処理基材Ｗ上に均一厚さの塗布膜Ｃを形成する。そして、塗布膜Ｃが形成された被処理基材Ｗをロボットハンド等の搬送装置で搬送し、基材載置部２０の突出したリフトピン４０の先端部分に被処理基材Ｗを載置する。そして、リフトピン４０を下降させて基材載置部２０に埋設することにより、載置面２１に被処理基材Ｗが載置されることにより、チャンバ２に被処理基材Ｗが搬入される。
【００４４】
次に、ｂ．加熱乾燥準備工程が行われる。具体的には、チャンバ蓋部１０を下降させて載置面２１上の被処理基材Ｗをチャンバ２内に収容する。すなわち、チャンバ蓋部１０を下降させると、チャンバ蓋部１０のシール材１３が基材載置部２０に弾性的に当接することにより、チャンバ２内がチャンバ２外と遮断される。このとき、乾燥調節バルブ６０は閉状態に制御されている。すなわち、被処理基材Ｗはチャンバ２内に密封された状態になる。
【００４５】
次に、ｃ．加熱乾燥工程の乾燥遅延処理工程が行われる。具体的には、乾燥調節バルブ６０を閉じた状態で、加熱装置５０を作動させて加熱する。すなわち、塗布膜Ｃが乾燥温度になるように加熱する。本実施形態では、乾燥温度は、溶媒の沸点である１００℃に設定されている。そして、塗布膜Ｃを乾燥温度に維持すると、チャンバ２内が飽和蒸気圧に到達することにより溶媒の乾燥が抑えられる。すなわち、塗布膜Ｃに溶媒が残存した状態で所定時間、塗布膜Ｃが乾燥温度で維持される。
【００４６】
次に、ｄ．加熱乾燥工程の乾燥促進処理工程が行われる。具体的には、前処理である乾燥遅延処理工程により乾燥温度で所定時間保持された後、乾燥調節バルブ６０を徐々に開くことによりチャンバ２内の気化した溶媒を排出する。すなわち、加熱装置５０により加熱した状態で乾燥調節バルブ６０を開くことにより、チャンバ２内が気化した溶媒の飽和状態が解消される。その結果、塗布膜Ｃの溶媒が積極的に蒸発することにより、塗布膜Ｃの加熱乾燥が促進される。
【００４７】
次に、ｅ．基材排出工程が行われる。具体的には、一定時間、乾燥促進処理工程が行われ、塗布膜Ｃが乾燥した後、チャンバ蓋部１０を上昇させて被処理基材Ｗを排出する。すなわち、リフトピン４０が上昇し被処理基材Ｗをロボットハンドなどの搬送装置に受け渡され、被処理基材Ｗが下流側に排出される。
【００４８】
ここで、実施例として、水を溶媒としたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有する塗布材料を塗布することにより、被処理基材Ｗ上に塗布膜Ｃを形成し、上記実施形態の薄膜加熱乾燥装置１により透明導電膜を形成した。すなわち、塗布膜Ｃが形成された被処理基材Ｗに対し、上記実施形態の薄膜加熱乾燥装置１により乾燥遅延処理及び乾燥促進処理を行った。その際、乾燥温度は、１００℃及び２００℃として乾燥後の膜厚を１０００ｎｍの透明導電膜を作成した。
【００４９】
また、比較例として、実施例と同様の塗布材料を塗布して被処理基材Ｗ上に塗布膜Ｃを形成したものに対し、基材載置部２０上でチャンバ蓋部１０を閉じることなく通常の加熱乾燥を行った。その際、乾燥温度は、１００℃及び２００℃として乾燥後の膜厚を１０００ｎｍの透明導電膜を作製した。
【００５０】
これらの透明導電膜について、表面抵抗値を計測した結果を図４に示す。ここで、図４は、乾燥温度と表面抵抗値との関係を示すグラフである。これを見ると乾燥温度１００℃及び２００℃ともに、本発明の薄膜加熱乾燥装置１で作製した透明導電膜（実施例）の方が表面抵抗値が低くなっており導電性が向上している。そして、乾燥温度については、２００℃の方が表面抵抗値の低下率が大きかった。これは、乾燥遅延処理において、温度の高い２００℃で維持した方がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子の活動を活発にできるため、乾燥促進処理に移行する際の整列状体がより良い状態で乾燥させることができたためと考えられる。
【００５１】
このように、上記実施形態における薄膜加熱乾燥装置１及び透明導電膜の形成方法によれば、塗布膜Ｃの加熱乾燥処理において、前記溶媒の沸点よりも高い乾燥温度に保持しつつ、チャンバ２内で前記塗布膜Ｃの溶媒の蒸発を抑える乾燥遅延処理行われることにより、電気導電性を向上させることができる。この現象は、塗布膜Ｃが高温下で乾燥しにくい状況に曝されるため、未乾燥の塗布膜ＣにおいてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの結晶化に向けての流動を活発にさせることができる。そして、所定時間、乾燥遅延処理を行った後、乾燥促進処理を行うことにより、当初、無秩序であったＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子配列が整列された状態で乾燥され、透明導電膜が形成される。したがって、加熱遅延処理を行わずに加熱処理（乾燥促進処理）のみを行う従来に比べて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子が整列された状態で乾燥させることができるため、透明導電膜の電気導電性が向上すると考えられる。
【００５２】
また、上記実施形態では、乾燥遅延処理における乾燥調節バルブ６０を完全に閉じる場合について説明したが、乾燥調節バルブ６０を閉状態から徐々に開状態にすることにより乾燥しにくい雰囲気を形成してもよい。この徐々に開状態にする方法の方が、後述の乾燥促進処理にスムーズに移行できるため、乾燥遅延処理から乾燥促進処理に移行する際の急激な変化による乾燥ムラを抑えることができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、乾燥遅延処理において、塗布膜Ｃの溶媒を蒸発させて飽和蒸気圧の環境を形成したが、塗布膜Ｃの溶媒の量が少なく、チャンバ２内が飽和蒸気圧に達しない場合には、溶媒である水を他の供給手段から加えることにより、チャンバ２内を飽和蒸気圧に形成してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、チャンバ２内を飽和蒸気圧に維持することによって乾燥遅延処理を行う例について説明したが、チャンバ２内の圧力を高圧に維持することにより、溶媒が蒸発しにくい環境を形成してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、薄膜加熱乾燥装置１に制御装置を備える例について説明したが、薄膜加熱乾燥装置１とは別に、太陽電池、有機ＥＬ等の製造装置全体的を統括的に制御する制御装置により制御されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  薄膜加熱乾燥装置
２  チャンバ
１０  チャンバ蓋部
２０  基材載置部
３０  チャンバ
５０  加熱装置
５１  ヒータ
５２  ヒータ
６０  乾燥調節バルブ
Ｗ  被処理基材
Ｃ  塗布膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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