(57)【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。【解決手段】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。【選択図】図４
2008000718.tif 000002
【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
【図１】
2008000718.tif 000003
【図２】
2008000718.tif 000004
【図３】
2008000718.tif 000005
【図４】
2008000718.tif 000006