(57)【要約】【課題】基板に溶液材料を薄膜として均一に堆積させることが可能なエレクトロスプレー装置を提供する。【解決手段】このエレクトロスプレー装置１００は、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズル１と、ノズル１から噴霧される溶液材料に電圧を印加する電圧制御部５とを備える。そして、ノズル１から噴霧された溶液材料は、基板６に薄膜として堆積される。また、電圧制御部５は、ノズル１による噴霧動作を行う際に、ノズル１の先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧Ｖ１を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧Ｖ２を印加する２段階の電圧印加を行うように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルと、
前記ノズルから噴霧される溶液材料に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記ノズルから噴霧された溶液材料は、基板に薄膜として堆積され、
前記電圧印加手段は、前記ノズルによる噴霧動作を行う際に、前記ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行うように構成されている、エレクトロスプレー装置。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記初期電圧を印加するとともに前記初期電圧を印加した状態を所定の時間維持した後、前記最終電圧を印加するように構成されている、請求項１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項３】
前記初期電圧を印加した状態を維持する前記所定の時間は、０．５秒以上である、請求項２に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項４】
前記初期電圧は、前記最終電圧の０．３倍以上０．６倍以下の電圧である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記基板の下方に前記基板に向かって先端が上向きに向くように配置され、
前記電圧印加手段は、前記ノズルの先端が上向きの状態で、前記２段階の電圧印加を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６】
ノズルから噴霧される溶液材料に電圧を印加するステップと、
前記ノズルから噴霧された溶液材料を基板に薄膜として堆積させるステップとを備え、
前記溶液材料に電圧を印加するステップは、前記ノズルによる噴霧動作を行う際に、前記ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行うステップを含む、エレクトロスプレー方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレクトロスプレー装置およびエレクトロスプレー方法に関し、特に、基板に薄膜を堆積させるエレクトロスプレー装置およびエレクトロスプレー方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に薄膜を堆積させるエレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、試料溶液に所定の噴霧電圧を印加した状態で噴霧するガラスキャピラリーと、ガラスキャピラリーから噴霧される試料溶液に電圧を印加するスプレー電源とを備えるエレクトロスプレー装置が開示されている。このエレクトロスプレー装置では、ノズルから噴霧された溶液材料は、基板に薄膜として形成されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のような従来のエレクトロスプレー装置では、所定の噴霧電圧を印加した場合に、噴霧電圧の印加開始後の初期には、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散する場合がある。この場合、基板に大きな液滴が到達することに起因して形成される薄膜の厚みがばらついてしまい、その結果、試料溶液を基板に薄膜として均一に堆積させることが困難であるという問題点がある。
【０００６】
また、従来、マスクを用いてマスクの開口部を介して基板に溶液材料の塗布を行う場合、ノズルの所定のスタート位置（または捨て打ちエリア）で噴霧電圧をノズルに印加して溶液材料の噴霧を開始した後、ノズルはマスクの非開口部を通過してマスクの開口部に至り、基板への塗布が行われるが、マスクの非開口部を通過しているときに噴射された霧状の液滴がマスクで反発されてマスクの開口部に流れ込むために、マスクの開口端部近傍の膜厚が所定の膜厚よりも厚くなるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、基板に溶液材料を所望の形態に堆積させることが可能なエレクトロスプレー装置およびエレクトロスプレー方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、ノズルによる噴霧動作を行う際に、ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行うことにより、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散することを抑制して、基板に溶液材料を薄膜として均一に堆積させることができることを見い出した。
【０００９】
すなわち、この発明の第１の局面によるエレクトロスプレー装置は、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルと、ノズルから噴霧される溶液材料に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、ノズルから噴霧された溶液材料は、基板に薄膜として堆積され、電圧印加手段は、ノズルによる噴霧動作を行う際に、ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行うように構成されている。
【００１０】
この第１の局面によるエレクトロスプレー装置では、上記のように、ノズルによる噴霧動作を行う際に、ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行う電圧印加手段を設けることによって、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加して、霧状の液滴に比べて大きな液滴が生じないようにしながら電荷を蓄積させた後、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加させるので、初期電圧印加時に溶液材料に電荷が蓄積されている分、初期電圧から最終電圧まで、電圧を迅速に変化させることができる。これにより、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散することを抑制して、この大きな液滴が基板に堆積することなく、基板に溶液材料を所望の形態に堆積させることができる。なお、２段階の電圧印加を行うことにより、基板に溶液材料を薄膜として均一に堆積させることができることは、後述する本願発明者の実験により確認済みである。
【００１１】
また、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散することを抑制することができるので、基板に捨て打ちエリアを設ける必要がなく、基板材料の利用効率を向上させることができる。また、基板と重なる位置でノズルによる噴霧動作を開始させることができるので、噴霧動作を開始させる場所を別途設ける場合に比べて、エレクトロスプレー装置のフットプリント（占有領域）が大きくなることを抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、電圧印加手段は、初期電圧を印加するとともに初期電圧を印加した状態を所定の時間維持した後、最終電圧を印加するように構成されている。このように構成すれば、初期電圧を印加した状態で所定の時間維持する間に、溶液材料に電荷が蓄積されるので、容易に初期電圧から最終電圧まで、電圧を迅速に変化させることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、初期電圧を印加した状態を維持する所定の時間は、０．５秒以上である。このように構成すれば、初期電圧を印加した状態で０．５秒以上の所定の時間維持する間に、電荷を確実に蓄積させることができる。
【００１４】
上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、初期電圧は、最終電圧の０．３倍以上０．６倍以下の電圧である。このように構成すれば、最終電圧の０．３倍以上０．６倍以下の初期電圧を印加することにより、ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を容易に形成することができる。
【００１５】
上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルは、基板の下方に基板に向かって先端が上向きに向くように配置され、電圧印加手段は、ノズルの先端が上向きの状態で、２段階の電圧印加を行うように構成されている。このように構成すれば、初期電圧を印加する際、または、初期電圧から最終電圧を印加する際に、ノズルから大きめの液滴が形成された場合でも重力により基板と反対側に液滴が落ちるので、大きめの液滴が基板に到達するのを抑制することができる。
【００１６】
この発明の第２の局面によるエレクトロスプレー方法は、ノズルから噴霧される溶液材料に電圧を印加するステップと、ノズルから噴霧された溶液材料を基板に薄膜として堆積させるステップとを備え、溶液材料に電圧を印加するステップは、ノズルによる噴霧動作を行う際に、ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行うステップを含む。
【００１７】
この第２の局面によるエレクトロスプレー方法では、上記のように、ノズルによる噴霧動作を行う際に、ノズルの先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加する２段階の電圧印加を行うステップを設けることによって、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧を印加して、霧状の液滴に比べて大きな液滴が生じないようにしながら電荷を蓄積させた後、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧を印加させるので、初期電圧印加時に溶液材料に電荷が蓄積されている分、初期電圧から最終電圧まで、電圧を迅速に変化させることができる。これにより、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散することを抑制して、基板に溶液材料を薄膜として均一に堆積させることが可能なエレクトロスプレー方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上記のように、基板に溶液材料を薄膜として均一に堆積させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のノズルの先端の溶液材料の状態を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のノズルの移動に対応した電圧の印加状態を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置において２段階で印加する印加電圧の比を変化させた場合の溶液材料の噴霧状態を調べるための実験結果を示した表である。
【図５】本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の実験による初期電圧を最終電圧の０．３倍未満にした場合のノズルの先端の溶液材料の状態を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の実験による初期電圧を最終電圧の０．６倍より大きくした場合のノズルの先端の溶液材料の状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１および図２を参照して、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００の構成について説明する。
【００２２】
図１に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１と、吸着ステージ２と、ノズル１および吸着ステージ２の間に配置されるマスク３と、ノズル１に溶液材料を供給するシリンジポンプ４と、ノズル１から噴霧される溶液材料に電圧を印加する電圧制御部５とを備えている。また、溶液材料の噴霧時は、吸着ステージ２とマスク３との間には、ガラスなどからなる基板６が配置されている。そして、ノズル１からマスク３越しに吸着ステージ２に載置された基板６へ溶液材料を噴射することにより、マスク３の開口形状に応じて基板６に薄膜を形成する。
【００２３】
ノズル１は、電圧が印加された状態の溶液材料を噴霧するように構成されている。具体的には、ノズル１は、溶液材料（たとえば、導電性ポリマーであるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）  ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ)）に所定の電圧を印加した状態で噴霧して上方（Ｚ１方向）に位置する基板６に薄膜（図示せず）として堆積させるように構成されている。具体的には、ノズル１は金属製であり、このノズル１に電圧制御部５により制御された電圧を直接印加することによって、シリンジポンプ４からノズル１の内部に供給される溶液材料にノズル１から電圧が印加されるように構成されている。なお、ノズル１がガラス製のキャピラリーや樹脂など非導電体の場合には、ノズル１の内部に挿入した電極（図示せず）に電圧を印加するようにしても良い。
【００２４】
また、ノズル１は、マスク３の下方（Ｚ２方向）に配置されている。つまり、ノズル１は、基板６の下方（Ｚ２方向）に基板６に向かって先端が上向き（Ｚ１方向向き）に向くように配置されている。また、ノズル１は、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。つまり、ノズル１は、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動しながら先端から基板６に溶液材料を噴霧して、所望の大きさおよび形状の薄膜を基板６に形成するように構成されている。
【００２５】
吸着ステージ２は、金属製であり、電気的に接地されている。また、吸着ステージ２は、基板６の溶液材料が噴霧される側とは反対側（Ｚ１方向側）の表面を吸着する吸着部を有している。
【００２６】
また、図１に示すように、吸着ステージ２の下面（吸着部）に、基板６が載置（吸着）されている。そして、ノズル１と吸着ステージ２との間で電位差を持たせることで、ノズル１から噴出する溶液材料は吸着ステージ２に向かって飛行する。これにより、直接基板６を接地して噴霧動作を行う必要がないので、非導電性の基板６へも溶液材料の塗布（薄膜の形成）が可能である。
【００２７】
つまり、ノズル１（溶液材料）に電圧を印加することにより、図２に示すように、溶液材料が基板６（吸着ステージ２）側（Ｚ１方向側）に盛り上がり、円錐状のテーラーコーンが形成される。テーラーコーンの先端には、同符号のイオンが集中し、イオン（電荷）同士の反発力が表面張力より大きくなると、溶液材料がテーラーコーンから霧状になって基板６側に飛行する。飛行した霧状の溶液材料は、その後レイリー分裂を繰り返して、ナノサイズの液滴になって、基板６に到達する。
【００２８】
噴霧される溶液材料は、電荷を帯びやすい材料で構成されている。たとえば、ブタノール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ＮＭＰ（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ＤＭＩ（１，３−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−２−ｉｍｉｄａｚｏｌｉｄｉｎｏｎｅ）、ＤＭＡｃ（Ｎ，Ｎ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）、ＰＭＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ  ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）トルエン、キシレン、テトラデカンなどから構成されている。また、噴霧される溶液材料は、レーザー光（たとえば、波長約５３０ｎｍ）を照射することにより、レーザー光の散乱によって、サブミクロンサイズ以上の液滴を検知することができる。
【００２９】
マスク３は、耐薬品性、加工精度、寸法安定性、耐絶縁性、剛性等が優れた樹脂により構成されている。たとえば、マスク３は、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＨＤＰＥ（Ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＥＰＯＸＹ、ガラスエポキシ、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒ  ｋｅｔｏｎｅ）、ＰＯＭ（Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）などからなる。
【００３０】
また、マスク３は、基板６の近傍に配置（基板６の下方に密着）されている。また、マスク３には、平面視において（Ｚ方向から見て）、所定の開口パターンを有する開口部が複数形成されている。また、マスク３は、マスク３のＹ方向側の両方の端部を支持部（図示せず）により下方から支持されている。つまり、マスク３は、マスク３のＹ方向の端部近傍が支持部に支持された状態で、支持部が吸着ステージ２側（Ｚ１方向側）に上昇することによって、基板６の下方に密着するように配置される。
【００３１】
シリンジポンプ４は、溶液材料が充填され、ノズル１の先端に溶液材料を供給するように構成されている。具体的には、シリンジポンプ４は、溶液材料に圧力をかけて、溶液材料を送り出すように構成されている。
【００３２】
ここで、本実施形態では、電圧制御部５は、図２に示すように、ノズル１による噴霧動作を行う際に、ノズル１の先端（Ｚ１方向の端部）に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧Ｖ１を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧Ｖ２を印加する２段階の電圧印加を行うように構成されている。
【００３３】
また、電圧制御部５は、初期電圧Ｖ１を印加するとともに初期電圧Ｖ１を印加した状態を所定の時間維持した後、最終電圧Ｖ２を印加するように構成されている。具体的には、電圧制御部５は、初期電圧Ｖ１を印加した状態を０．５秒以上維持するように構成されている。好ましくは、電圧制御部５は、初期電圧Ｖ１を印加した状態を１秒以上維持する。また、初期電圧Ｖ１を長い期間（たとえば、数秒以上）維持する場合は、シリンジポンプ４を停止して、溶液材料をさらに供給しないようにしてもよい。これにより、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない初期電圧Ｖ１を印加した状態において、溶液材料が過剰に供給されることがないので、ノズル１の溶液材料の液垂れを抑制することが可能である。
【００３４】
また、電圧制御部５は、初期電圧Ｖ１を、最終電圧Ｖ２の約０．５倍（約半分）の電圧で印加するように構成されている。また、電圧制御部５は、ノズル１の先端が上向き（Ｚ１方向向き）の状態で、２段階の電圧印加を行うように構成されている。
【００３５】
次に、図３を参照して、ノズル１の移動に対応した電圧の印加状態を説明する。図３に示すように、ノズル１が移動する場合、電圧制御部５は、ノズル１がマスク３の開口部でない部分（マスク３で基板６が覆われている部分）に位置する時は、印加電圧を初期電圧Ｖ１で印加するように構成されている。つまり、電圧制御部５は、ノズル１がマスク３の開口部以外に位置する場合には、ノズル１の先端（Ｚ１方向の端部）に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧Ｖ１を印加する。
【００３６】
また、電圧制御部５は、ノズル１がマスク３の開口部に位置する時は、印加電圧を最終電圧Ｖ２で印加するように構成されている。つまり、電圧制御部５は、ノズル１がマスク３の開口部に位置する場合は、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧Ｖ２を印加する。
【００３７】
これにより、マスク３の開口部でない部分をノズル１が通過している時に溶液材料が噴射されないので、噴射された霧状の液滴がマスク３で反発されてマスク３の開口部に流れ込むことを抑制することが可能である。その結果、マスク３の開口端部近傍の膜厚が所定の膜厚よりも厚くなることを抑制することが可能である。
【００３８】
（実験）
次に、図２および図４〜図６を参照して、２段階で印加する印加電圧の比を変化させた場合の溶液材料の噴霧状態を調べるために行った実験について説明する。この実験では、最終的（２段目）に印加される電圧である最終電圧Ｖ２を、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する電圧に固定した上で、最初（１段目）に印加される電圧である１段目電圧Ｖａの値を変化させて行った。
【００３９】
図４に示すように、１段目電圧Ｖａ／最終電圧Ｖ２が０．３未満の場合（１段目電圧Ｖａが最終電圧Ｖ２の０．３倍未満の場合）、図５に示すように、電圧が低すぎるため、テーラーコーンが形成されず、ノズル１から液垂れが発生した。また、大きめ（たとえば、約０．１ｍｍ）の液滴が発生した。この液滴は、大きすぎるため、基板６に到達する前に重力によりノズル１（Ｚ２方向）側に落下していた。最終電圧Ｖ２の０．３倍未満の１段目電圧Ｖａを印加した後、最終電圧Ｖ２を印加すると、印加される電圧が蓄積される電荷に伴って上昇する過程で、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散した。
【００４０】
また、図４に示すように、１段目電圧Ｖａ／最終電圧Ｖ２が０．３以上０．６以下の場合（１段目電圧Ｖａが最終電圧Ｖ２の０．３倍以上０．６倍以下の場合）、図２に示すように、液滴の飛びが無く、液垂れも無いバランスがとれたテーラーコーンが形成された。つまり、ノズル１の先端（Ｚ１方向の端部）に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態が形成された。最終電圧Ｖ２の０．３倍以上０．６倍以下の１段目電圧Ｖａを印加した後、最終電圧Ｖ２を印加すると、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散せずに、直ちに、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態に移行した。つまり、最終電圧Ｖ２の０．３倍以上０．６倍以下の１段目電圧Ｖａが、初期電圧Ｖ１として適しているといえる。
【００４１】
また、図４に示すように、１段目電圧Ｖａ／最終電圧Ｖ２が０．６より大きい場合（１段目電圧Ｖａが最終電圧Ｖ２の０．６倍より大きい場合）、図６に示すように、テーラーコーンが形成されるが、霧状の液滴に比べて大きめの液滴（たとえば、サブミクロン（１μｍの１／１０）サイズ以上）の発生が確認され、これが基板６に堆積していた。
【００４２】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００４３】
本実施形態では、上記のように、ノズル１による噴霧動作を行う際に、ノズル１の先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧Ｖ１を印加した後、テーラーコーンが安定的に形成され、かつ、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧Ｖ２を印加する２段階の電圧印加を行う電圧制御部５を設けることによって、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を形成する初期電圧Ｖ１を印加して、霧状の液滴に比べて大きな液滴が生じないようにしながら電荷を蓄積させた後、テーラーコーンの先端から霧状の液滴が噴霧される状態を形成する最終電圧Ｖ２を印加させるので、初期電圧Ｖ１印加時に溶液材料に電荷が蓄積されている分、初期電圧Ｖ１から最終電圧Ｖ２まで、電圧を迅速に変化させることができる。これにより、霧状の液滴に比べて大きな液滴が飛散することを抑制して、この大きな液滴が基板６に堆積することなく、基板６に溶液材料を所望の形態に堆積させることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、上記のように、電圧制御部５を、初期電圧Ｖ１を印加するとともに初期電圧Ｖ１を印加した状態を所定の時間（たとえば、１秒）維持した後、最終電圧Ｖ２を印加するように構成する。これにより、初期電圧Ｖ１を印加した状態で所定の時間（たとえば、１秒）維持する間に、溶液材料に電荷が蓄積されるので、容易に初期電圧Ｖ１から最終電圧Ｖ２まで、電圧を迅速に変化させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、上記のように、初期電圧Ｖ１を印加した状態を維持する所定の時間を、０．５秒以上にすることによって、初期電圧Ｖ１を印加した状態で０．５秒以上の所定の時間（たとえば、１秒）維持する間に、電荷を確実に蓄積させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、上記のように、初期電圧Ｖ１を、最終電圧Ｖ２の約０．５倍（約半分）の電圧にすることによって、最終電圧Ｖ２の０．５倍の初期電圧Ｖ１を印加することにより、ノズル１の先端に溶液材料からなる円錐状のテーラーコーンが形成され、かつ、テーラーコーンの先端から溶液材料からなる液滴が噴射されない状態を容易に形成することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、上記のように、ノズル１を、基板６の下方（Ｚ２方向側）に基板６に向かって先端が上向き（Ｚ１方向）に向くように配置し、電圧制御部５を、ノズル１の先端が上向きの状態で、２段階の電圧印加を行うように構成する。これにより、初期電圧Ｖ１を印加する際、または、初期電圧Ｖ１から最終電圧Ｖ２を印加する際に、ノズル１から大きめの液滴が形成された場合でも重力により基板６と反対側（Ｚ２方向側）に液滴が落ちるので、大きめの液滴が基板６に到達するのを抑制することができる。
【００４８】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４９】
たとえば、上記実施形態では、本発明のエレクトロスプレー装置を、薄膜形成装置の形態で示したが、本発明はこれに限られない。エレクトロスプレー装置であれば、たとえばファイバーまたはパーティクルのような薄膜以外の形態で溶液材料を堆積させる装置であっても構わない。
【００５０】
また、上記実施形態では、基板とノズルとの間にマスクを配置して溶液材料の噴霧動作を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、基板とノズルとの間にマスクを配置しないで溶液材料の噴霧動作を行う構成にも適用可能である。
【００５１】
また、上記実施形態では、ノズルを基板の下方に配置するとともに、基板の下方に基板に向かって先端が上向きに向くようにノズルを配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ノズルを基板の上方に配置するとともに、基板の上方に基板に向かって先端が下向きに向くようにノズルを配置してもよい。この場合、溶液材料が垂れ落ちないように、シリンジポンプなどで溶液材料に負圧をかけて上向きに力をかけてもよい。たとえば、初期電圧を印加している場合に、テーラーコーンがバランスよく形成された状態を維持するために、溶液材料に負圧をかけて上向きに力をかけてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、初期電圧を最終電圧の約０．５倍の電圧にする構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、初期電圧を最終電圧の０．５倍以外の電圧にしてもよい。なお、初期電圧は、最終電圧の０．３倍以上０．６倍以下にするのが好ましい。
【００５３】
また、上記実施形態では、吸着ステージにガラスなどからなる基板が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸着ステージにフィルム状の基板を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  ノズル
５  電圧制御部（電圧印加手段）
６  基板
１００  エレクトロスプレー装置
【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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【図６】
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