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【発明の名称】 薄膜製造における液切り方法及び薄膜製造装置
【発明者】 【氏名】村田 究

【氏名】岡本 友良

【要約】 【課題】浸漬塗布法によって基板上に薄膜を形成する薄膜製造において、基板の下縁部に溜まる塗布液のタレをエアにより完全に除去するとともに、基板上に均一な膜厚の薄膜を形成する薄膜製造における液切れ方法及びその方法を用いた薄膜製造装置を提供する。

【構成】薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板230を垂直に引き上げた時、基板に付着する塗布液のタレを取り除く薄膜製造における液切り方法及びその方法を用いた薄膜製造装置200であって、引き上げ動作中にある基板の位置及び基板の材質に応じて、エアの強弱を調整して吹き付けると共に、基板の下縁部231を検出した際に、下縁部に他の部分と比較して強いエアの吹きつけを行うことによって、上記課題を解決する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、前記基板に付着する前記塗布液のタレを取り除く薄膜製造における液切り方法であって、
引き上げ動作中にある前記基板の位置及び前記基板の材質に応じて、エアの強弱を調整して吹き付けると共に、前記基板の下縁部を検出した際に、前記下縁部に他の部分と比較して強いエアの吹きつけを行うことを特徴とした薄膜製造における液切り方法。
【請求項2】
吹き付ける前記エアを、プラス又はマイナスに帯電させることを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造における液切り方法。
【請求項3】
薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、前記基板に付着する前記塗布液のタレを取り除く液切り手段を備えた薄膜製造装置であって、
前記液切れ手段は、引き上げ動作中にある前記基板の位置及び前記基板の材質に応じて、エアの強弱を調整して吹き付けると共に、前記基板の下縁部を検出した際に、前記下縁部に他の部分と比較して強いエアの吹きつけを行うものであることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項4】
吹き付ける前記エアを、プラス又はマイナスに帯電させるエア帯電手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、薄膜を浸漬塗布法によって製造する方法及びその方法を用いた薄膜製造装置に関し、さらに詳しくは、製造過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、基板の下縁部に溜まる塗布液のタレを取り除く薄膜製造における液切り方法及びその方法を用いた薄膜製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
クリーンルームや半導体製造装置の中に存在する低濃度のアンモニア、酸、有機物などからなるガスを除去するケミカルフィルタや有機ELディスプレイとして活用できる薄膜を浸漬塗布法によって製造することが知られている。この浸漬塗布法は、ウエットプロセスに分類される薄膜製造法であって、真空中で高温をかけて平坦な基板の上に薄膜を生成するドライプロセスに比べて、(1)基板の形状を選ばない、(2)常温・常圧下で行えるため廉価である、(3)大面積の成膜が可能である、という利点を有している。
【0003】
一方で、従来の浸漬塗布法では、塗布溶液中に浸漬した基板を垂直に引き上げたとき、図2及び図3に示したように重力と表面張力の作用によって基板の下縁部に溶液が溜まるため、基板にエアブローをあてて余分な塗布液を液切りしたり(例えば、特許文献1、2参照)、基板を傾斜させて塗布液を液切りすることが行われていた(例えば、特許文献3参照)。
【0004】
なお、図2において、符号30で示した部材が塗布液によって被膜される基板であり、Wが被膜断面を表している。さらに、図3は、図2の3−3線で切断したときの断面図である。基板30の下縁部には、W2で示したように、重力と表面張力の作用によって形成された塗布液溜まり、すなわち、タレが形成される。
【0005】
【特許文献1】特開昭59−225771号公報
【特許文献2】特開平4−94763号公報
【特許文献3】特開平8−51268号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載されたような、基板にエアブローをあてて余分な塗布液を液切りする浸漬塗布法では、エア強度が足りず、塗布液のタレを完全に取り除けなかったり、エアをあてすぎて必要な塗布液まで吹き飛ばしてしまい、生成された薄膜の厚さが均一でなくなるという課題が指摘されていた。
【0007】
また、例えば、特許文献3に記載されたような、基板を傾斜させて塗布液を液切りする浸漬塗布法では、塗布液槽中の塗布液面の高さや、基板の高さ等の厳密な位置管理が必要であり、傾斜機構、位置検出機構などを装備する必要があり装置が複雑であった。また、基板の寸法が変わるたびに前記機構の調整に時間を要していた。
【0008】
さらに、帯電していない塗布液を用いる浸漬塗布法は、基板上に交互吸着膜、すなわち親水処理(あるいは、疎水処理)した基板を、ポリカチオン(陽イオン)とポリアニオン(陰イオン)の希釈溶液に交互に浸すことにより、基板上に電解質ポリマーを自発的に吸着させ、自己組織化させることにより発生する静電気力(Coulomb's force)により有機分子が集合化、組織化した膜を作るということが、きわめて困難であった。
【0009】
そこで、本発明の第1の目的は、浸漬塗布法によって基板上に薄膜を形成する薄膜製造において、基板の下縁部に溜まる塗布液のタレをエアにより完全に除去するとともに、基板上に均一な膜厚の薄膜を形成する薄膜製造における液切れ方法及びその方法を用いた薄膜製造装置を提供することである。
【0010】
また、本発明の第2の目的は、帯電していない塗布液を用いる浸漬塗布法において、基板上に交互吸着膜を形成することができる薄膜製造における液切れ方法及びその方法を用いた薄膜製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
請求項1に係る発明は、薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、基板に付着する塗布液のタレを取り除く薄膜製造における液切り方法であって、引き上げ動作中にある基板の位置及び基板の材質に応じて、エアの強弱を調整して吹き付けると共に、基板の下縁部を検出した際に、下縁部に他の部分に比較して強いエアの吹きつけを行うことによって、上記第1の目的を達成するものである。
【0012】
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の方法に加えて、吹き付けるエアを、プラス又はマイナスに帯電させることによって、上記第2の目的を達成するものである。
【0013】
請求項3に係る発明は、薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、基板に付着する塗布液のタレを取り除く液切り手段を備えた薄膜製造装置であって、液切り手段は、引き上げ動作中にある基板の位置及び基板の材質に応じて、エアの強弱を調整して吹き付けると共に、基板の下縁部を検出した際に、下縁部に他の部分に比較して強いエアの吹きつけを行うものであることによって、上記第1の目的を達成するものである。
【0014】
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明の構成に加えて、吹き付けるエアを、プラス又はマイナスに帯電させることによって、上記第2の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【0015】
請求項1に係る発明によれば、薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、基板に付着する塗布液のタレを取り除く薄膜製造における液切り方法であって、引き上げ動作中にある基板の位置及び基板の材質に応じて、エアの強弱を調整して吹き付けることによって、
(1)基板の表面に基板の材質に応じた均一な膜を形成することができるので、成膜された薄膜の品質が向上する。また、
(2)基板の下縁部を検出した際に、下縁部に他の部分に比較して強いエアの吹きつけを行うことによって、重力と表面張力の作用によって基板の下縁部に溜まった塗布液を除去できるので、薄膜の品質が一層向上する。
【0016】
請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、吹き付けるエアを、プラス又はマイナスに帯電させることによって、液切りと同時に帯電していない塗布液を基板上でプラスまたはマイナスに帯電させることができるので、例えば、交互吸着膜のような電荷を利用する成膜を効率化することができる。
【0017】
請求項3に係る発明によれば、薄膜を浸漬塗布法によって製造する過程で塗布液中に浸漬した基板を垂直に引き上げた時、基板に付着する塗布液のタレを取り除く液切り手段を備えた薄膜製造装置であって、前記液切り手段は、引き上げ動作中にある基板の位置及び基板の材質などに応じて、エアの強弱を調整して吹き付けると共に、基板の下縁部を検出した際に、下縁部に他の部分に比較して強いエアの吹きつけを行うものであることによって、
(1)基板の表面に基板の材質に応じた均一な膜を形成することができるので、成膜された薄膜の品質が向上する。また、基板の下縁部を検出した際に、下縁部に他の部分に比較して強いエアの吹きつけを行うことによって、
(2)重力と表面張力の作用によって基板の下縁部に溜まった塗布液を除去できるので、薄膜の品質が一層向上する。さらに、
(3)装置が本来備えている基板の引き上げ動作を利用するため、基板の寸法によらず、エアの吹き出し口の位置を固定することができる。
【0018】
請求項4に係る発明によれば、請求項3に係る発明が奏する効果に加えて、吹き付けるエアを、プラス又はマイナスに帯電させるエア帯電手段を有していることによって、液切りと同時に帯電していない塗布液を基板上でプラスまたはマイナスに帯電させることができるので、例えば、前述した交互吸着膜のような電荷を利用する成膜を効率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明の実施の形態の一例について図面に基づいて説明する。
【実施例1】
【0020】
図1は、本発明の薄膜製造における液切れ方法に用いられる薄膜製造装置100の構成を模式的に記載している。参照符号112を付した部材は、塗布液120が貯留された浸漬槽を示している。参照符号130を付した部材は、浸漬処理が施される基板である。この基板130は、基板保持具140によって保持され、昇降ナット150から延設されている基板支持棒152に連結されている。
【0021】
昇降ナット150は、ねじ軸160と、図示はされていないがボールを介して螺合しており、いわゆる、「ボールねじ」を構成している。そのため、雄ねじと雌ねじのねじ面間のすべりを利用して、送り機能を発生させる「すべりねじ」を用いたときと比べて低摩擦で高速の送りが可能である。
【0022】
ねじ軸160の上端部には、従動ギヤ164が固設されており、昇降用モータ170の回転軸172に固設された駆動ギヤ162と螺合している。昇降用モータ170の回転軸172の反対側の回転軸には、昇降用モータ170の回転数及び回転速度などを正確に計測するエンコーダ174が設置されている。エンコーダ174からのエンコーダ出力信号S1は、コントローラ175に送られて、逐次、コントローラ175内のメモリに記憶されている基板の大きさ、基板の材質、基板の位置などに応じてエアの流量制御を行うための流量制御信号S3を流量制御手段176に発信する。例えば、コントローラ175から、基板130の下縁部131がエア噴出口180の位置にあるという流量制御信号S3を流量制御手段176が、受け取った場合には、基板130の下縁部131に形成された液溜まり、すなわち、タレを吹き飛ばすためエアの流量を増加させる制御がなされる。
【0023】
基板130の下縁部131がエア噴出口180の位置にあるかどうかの検出は、エア噴出口180の近傍にセンサを設置して検出することも可能であるが、本実施例のように、エンコーダ174の出力を利用して検出することによって、装置構成を簡略化できる。本実施例では、基板130の引き上げ動作の際に基板130の下縁部131が通過する位置にエア噴出口180を設けているので、エア噴出口180が固定されていても、基板130の下縁部131の溶液を除去することができる。このエア噴出口180は、基板130の下縁部131に形成されるタレを除去することが主目的であるため、エア噴出口180は、基板130の引き上げ方向と逆の斜め下方向にエアを噴出する。この点が、従来技術として引用した特許文献1乃至特許文献3に記載された技術的事項とは、発明の課題、構成、効果において、根本的に異なっている点である。
【0024】
また、基板130を引き上げ動作中にあるときは、基板の位置及び基板の材質に応じてエアの流量を調整し、過不足がない流量となるように制御がなされる。例えば、使用する基板130が硬い場合はエア量を増加させ、軟らかい場合はエア量を減少させる等、エアの強さを調整する。さらに、エア噴出口180に基板130が存在しない場合には、エアの吹き出しをOFFにする制御が、流量制御手段176によってなされる。基板130の上部には、弱いエアを吹き付けて基板を乾燥させるとともに、基板130の下縁部131には、強いエアを吹き付けて液溜まり、すなわち、タレを除去する。基板130を引き上げる速度は、液切りの効率にも関係するため、コントローラ175から昇降用モータ170に制御信号S2がフィードバックされ、基板130の引き上げ速度が制御される。
【0025】
また、流量制御手段176は、エアの供給G1を受け取り、コントローラ175から流量制御信号S3を受けて所定の量のエアG2をエア噴出口180に供給する。さらに必要に応じて、エア噴出口180に供給される前にエア帯電手段178により、エアをプラス又はマイナスに帯電させることが可能である(請求項2及び請求項4に相当する)。これによって、これまで、一槽の浸漬槽を用いた浸漬塗布法では、きわめて困難であった一種類の塗布液からなる交互吸着膜を簡単に形成することが可能になる。なお、エア帯電手段178の具体的な機構は、特に限定されるものではないが、例えば、市販されている、イオンバランスをコントロール及びモニタリングできるイオナイザーが好適に用いられる。
【0026】
次に本発明の別の実施の形態について、図4に基づき説明する。
【実施例2】
【0027】
図4は、本発明の薄膜製造における液切れ方法に用いられる別の実施の形態である薄膜製造装置200の構成を模式的に記載している。この実施例では、複数の浸漬槽212が浸漬槽群210を構成しており、X軸直線スライダ262及びY軸直線スライダ260により、複数の異なる塗布液220に順番に基板230を浸漬することが可能になっている。この基板230は、基板保持具240によって保持され、昇降ナット250から延設されている基板支持棒252に連結されている。なお、上記X軸直線スライダ262及びY軸直線スライダ260の機構については、特に限定されるものではないが、例えば、溶接ロボットなどに使用される汎用の直線スライダが好適に使用される。
【0028】
図示はされていないが、Y軸直線スライダ260の上端部には、昇降用モータが搭載されており、その回転軸に駆動ギヤが固設されている。さらにY軸直線スライダの中には、ボールねじが内装されており、その上端に駆動ギヤと螺合する従動ギヤが固設されている。また、X軸直線スライダ262には、図示はされていないが、Y軸直線スライダ260を左右に移動させるためのボールねじが内装されており、その一端に走行用モータが装備されている。昇降用モータの主回転軸の反対側の回転軸には、昇降用モータの回転数及び回転速度などを正確に計測するエンコーダが設置されている。エンコーダからのエンコーダ出力信号S4は、コントローラ275に送られて、逐次、コントローラ275内のメモリに記憶されている基板の大きさ、基板の材質、基板の位置などに応じてエアの流量制御を行うための流量制御信号S6を流量制御手段276に発信する。
【0029】
例えば、コントローラ275から、基板230の下縁部231がエア噴出口280の位置にあるという流量制御信号S6を流量制御手段276が、受け取った場合には、基板230の下縁部231に形成された液溜まり、すなわち、タレを吹き飛ばすため、エアの流量を増加させる制御がなされる。一方、基板230の上部がエア噴出口280を上昇中の場合には、基板230を乾燥させるため、エアの流量を減少させる制御がなされる。
【0030】
また、基板230が引き上げ動作中にあるときは、基板230の位置及び基板230の材質などに応じてエアの流量を調整し、過不足がない流量となるように制御がなされる。基板を引き上げる速度は、液切りの効率にも関係するため、コントローラ275から図示されていない昇降用モータに制御信号S5がフィードバックされ、基板230の引き上げ速度が制御される。
【0031】
また、流量制御手段276は、エアの供給G3を受け取り、流量制御信号S6を受けて所望の量のエアG4がエア噴出口280に供給される。さらに必要に応じて、エア噴出口280に供給される前にエア帯電手段278により、エアをプラス又はマイナスに帯電させることが可能である。本発明は、帯電していない塗布液220を基板230に塗布した後に帯電したエアを吹き付け、基板230上で塗布膜を帯電させるため、ポリカチオンとポリアニオンの希釈溶液に交互に浸すことによって、基板上に電解質ポリマーを自発的に吸着させ自己組織化させる交互吸着法とは異なり、塗布槽212中の塗布液220から電荷が抜けることがないため、効率的に交互吸着膜を製造することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本願発明は、新たにアクチュエータを必要とすることなく、既存の昇降装置、XY移動装置などを用いることができるので、安価に装置を構成することができるため、現在の基盤技術であるナノフィルム(超薄膜)の製造にも応用することができるなど、その産業上の利用可能性はきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本願発明の実施例1の装置構成を示した模式図。
【図2】基板を塗布液に浸漬したときの被膜を示す概念図。
【図3】図2の基板を3−3線で切断したときの断面図。
【図4】本願発明の実施例2の装置構成を示した模式図。
【符号の説明】
【0034】
100、200 ・・・ 薄膜製造装置
112、212 ・・・ 浸漬槽
120、220 ・・・ 塗布液
30、130、230 ・・・ 基板
131、231 ・・・ (基板の)下縁部
140、240 ・・・ 基板保持具
150、250 ・・・ 昇降ナット
152、252 ・・・ 基板支持棒
160 ・・・ ねじ軸
162 ・・・ 駆動ギヤ
164 ・・・ 従動ギヤ
170 ・・・ 昇降用モータ
172 ・・・ 回転軸
174 ・・・ エンコーダ
175、275 ・・・ コントローラ
176、276 ・・・ 流量制御手段
178、278 ・・・ エア帯電手段
180、280 ・・・ エア噴出口
260 ・・・ Y軸直線スライダ
262 ・・・ X軸直線スライダ
G1、G2、G3、G4 ・・・ エアの流れ
S1、S4 ・・・ エンコーダ出力信号
S2、S5 ・・・ 制御信号
S3、S6 ・・・ 流量制御信号

【出願人】 【識別番号】000003355
【氏名又は名称】株式会社椿本チエイン
【出願日】 平成18年6月23日(2006.6.23)
【代理人】 【識別番号】100111372
【弁理士】
【氏名又は名称】津野 孝

【識別番号】100119921
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 正之

【識別番号】100112058
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 厚夫


【公開番号】 特開2008−718(P2008−718A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−174332(P2006−174332)