(57)【要約】【課題】所定の厚みの薄膜を基板の全面に短時間で形成することができる装置を提供すること。【解決手段】液状物質を霧状にしてミストを発生し、そのミストを静電力によって基板に付着させ、該基板に均一な膜厚の薄膜を形成する装置において、前記液状物質を霧状にしてミストを発生するミスト発生部と、前記ミストを帯電させるミスト帯電部と、そのミスト帯電部により帯電された帯電ミストの流速を減速する減速部と、前記帯電ミストの帯電の極性と反対の極性の電荷を前記基板に誘起させて、その基板に前記帯電ミストを吸着させる静電コーティング部とからなる薄膜形成装置。【選択図】    図１
2004298667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状物質を霧状にしてミストを発生し、そのミストを静電力によって基板に付着させ、該基板に均一な膜厚の薄膜を形成する装置において、
前記液状物質を霧状にしてミストを発生するミスト発生部と、
前記ミストを帯電させるミスト帯電部と、
該ミスト帯電部により帯電された帯電ミストの流速を減速すると共に、前記基板近傍の前記帯電ミストの濃度を高くする帯電ミスト減速部と、
前記帯電ミストの帯電の極性と反対の極性の電荷を前記基板に誘起させて、その基板に前記帯電ミストを吸着させる静電コーティング部と、
からなることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記帯電ミスト減速部は、前記帯電ミストの極性と同極性であり、前記帯電ミストとの間に反発力を生じて、該帯電ミストを付着も通過もさせず、エアーを通過させる静電反発フィルタを具備することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
液状物質を霧状にしてミストを発生し、そのミストを静電力によって基板に付着させ、該基板に均一な膜厚の薄膜を形成する装置において、
前記液状物質を霧状にしてミストを発生するミスト発生部と、
前記ミストを帯電させるミスト帯電部と、
前記帯電ミストの帯電の極性と反対の極性の電荷を前記基板に誘起させて、その基板に前記帯電ミストを吸着させる静電コーティング部と、
を具備し、
該静電コーティング部は、前記帯電ミストの極性と同極性であって、前記帯電ミストとの間に反発力を生じ、該帯電ミストを付着も通過もさせず、エアーを通過させて、前記基板近傍の雰囲気における前記帯電ミストの濃度を高める静電反発フィルタを備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記静電コーティング部は、前記基板を囲む位置に環状の補正部材を備え、前記基板の前記電荷の極性と同じ極性の電圧を印加することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記静電コーティング部は、前記基板に誘起又は付与される電荷量を調整することができる可変の電圧を供給できる直流電源を有し、前記電圧を調整して前記薄膜の膜厚を調整することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記ミスト帯電部は放電電極を有し、
該放電電極はチューブによって囲まれ、
該チューブ内に前記放電電極の先端方向に向けてエアーを流すことにより、前記放電電極に前記ミストが付着するのを防止することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
前記ミスト発生部の後段に、前記ミスト発生部からのミストを分別するダクトが接続され、該ダクトは所定の粒子径よりも大きな粒子径をもつミストの多くを除去し得る高さと長さとを有することを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状物質を霧化したミストを静電力によって基板に付着させて均一な膜厚の薄膜を形成する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に薄膜を形成する技術としては、古くから種々の技術が知られている。例えば、鉄板や合成樹脂板のような基板に刷毛やロールコータを使って塗料を均一に塗り、塗膜を形成する方法、あるいは静電塗装ガンによって基板に塗料のミストを塗布して塗膜を形成する方法、又は静電流動浸漬層を用いて雲状にした粉末塗料の雲の中に基板を浸漬し、静電力によって粉末を基板に付着させ、焼き付けて塗膜を形成する方法などが広く知られている。
【０００３】
また、近年に至っては、光ディスクの基板に保護膜を形成したり、記録膜などを形成するのに高速回転による遠心力を利用して薄膜を形成するスピンコート技術が広く用いられ、さほど大きくない円板状の基板に対しては比較的効果をあげている。また、スピンコート技術は液晶パネルのような面積の大きな４角形状の基板に薄膜を形成する場合にも利用されている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のような刷毛やロールコータなどで塗布する方法は、塗膜の厚みを調整することが非常に難しく、特に１μｍから数μｍで膜厚を調整するのは不可能であり、また静電塗装を利用する方法も同様であるが、静電流動浸漬層を用いた静電塗装方法は比較的塗膜の膜厚の調整が可能であると言われている。しかし、この静電塗装では粉末の塗料を用いるので、焼き付け工程が必要であり、その工程では高温処理を行うので、光ディスクや液晶パネルなど適用できないものも多い。
【０００５】
また、後者のようにスピンコート技術による方法では、比較的面積が大きな液晶パネルのような４角の基板の場合に、角部分の膜厚が厚くなってしまい、均一な膜厚にできないという問題点があった。
【０００６】
したがって、本発明では適当な液状物質を比較的均一な粒径のミスト状（霧状）にし、そのミストを一方の極性（通常は負）に帯電させると共に、空気の流れによる指向性をできるだけ無くし、静電力によって基板に帯電ミストを付着させて、均一で所定膜厚の薄膜を形成することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記問題点を解決するため、本願請求項１記載の発明は、液状物質を霧状にしてミストを発生し、そのミストを静電力によって基板に付着させ、該基板に均一な膜厚の薄膜を形成する装置において、前記液状物質を霧状にしてミストを発生するミスト発生部と、前記ミストを帯電させるミスト帯電部と、このミスト帯電部により帯電された帯電ミストの流速を減速すると共に、前記基板近傍の前記帯電ミストの濃度を高くする帯電ミスト減速部と、前記帯電ミストの帯電の極性と反対の極性の電荷を前記基板に誘起させて、その基板に前記帯電ミストを吸着させる静電コーティング部とからなる薄膜形成装置を提供するものである。
【０００８】
請求項１の薄膜形成装置によれば、所定の厚みの薄膜を基板の全面に短時間で形成することができる。
【０００９】
また本願請求項２は、請求項１において、前記帯電ミスト減速部は、前記帯電ミストの極性と同極性であって、前記帯電ミストとの間に反発力を生じ、該帯電ミストを付着も通過もさせず、エアーを通過させる静電反発フィルタを具備する薄膜形成装置を提供するものである。
【００１０】
請求項２の薄膜形成装置によれば、有効に帯電ミストの流速を減速でき、しかもメンテナンスフリーの減速部を有する。
【００１１】
本願請求項３は、液状物質を霧状にしてミストを発生し、そのミストを静電力によって基板に付着させ、該基板に均一な膜厚の薄膜を形成する装置において、前記液状物質を霧状にしてミストを発生するミスト発生部と、前記ミストを帯電させるミスト帯電部と、前記帯電ミストの帯電の極性と反対の極性の電荷を前記基板に誘起させて、その基板に前記帯電ミストを吸着させる静電コーティング部とを具備し、その静電コーティング部は、前記帯電ミストの極性と同極性であって、前記帯電ミストとの間に反発力を生じ、帯電ミストを付着も通過もさせず、エアーを通過させて、前記基板近傍の雰囲気における前記帯電ミストの濃度を高める静電反発フィルタを備える薄膜形成装置を提供するものである。
【００１２】
請求項３の薄膜形成装置によれば、有効に帯電ミストを基板近傍の雰囲気に集中させてその濃度を高めることができるので、所定の厚みの薄膜を基板の全面に短時間で形成することができ、しかもその作用を行う静電反発フィルタはメンテナンスが非常に容易である。
【００１３】
また本願請求項４は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記静電コーティング部は、前記基板を囲む位置に環状の補正部材を備え、前記基板の前記電荷の極性と同じ極性の電圧を印加する薄膜形成装置を提供するものである。
【００１４】
請求項４の薄膜形成装置によれば、電界の集中を緩和して均一化できるので、基板全面に均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【００１５】
本願請求項５は、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記静電コーティング部は、前記基板に誘起又は付与される電荷量を調整することができる可変の電圧を供給できる直流電源を有し、前記電圧を調整して前記薄膜の膜厚を調整できる薄膜形成装置を提供するものである。
【００１６】
請求項５の薄膜形成装置によれば、電圧値を調整することにより、所望の厚みの膜厚を形成することができる。
【００１７】
本願請求項６は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記ミスト帯電部は放電電極を有し、その放電電極はチューブによって囲まれ、そのチューブ内に前記放電電極の先端方向に向けてエアーを流すことにより、前記放電電極に前記ミストが付着するのを防止する薄膜形成装置を提供するものである。
【００１８】
請求項６の薄膜形成装置によれば、放電電極にミストが付着しないので、放電電極のメンテナンスに要する時間が大幅に短縮できる。
【００１９】
本願請求項７は、請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、前記ミスト発生部の後段に、前記ミスト発生部からのミストを分別するダクトが接続され、そのダクトは所定の粒子径よりも大きな粒子径をもつ前記ミストの多くを除去し得る高さと長さとを有する薄膜形成装置を提供するものである。
【００２０】
請求項７の薄膜形成装置によれば、粒子径の大きなミストを除去して比較的小さな粒子径のミストで薄膜を形成できるので、精度の高い厚みの薄膜を形成することができる。
【００２１】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明による帯電ミストコータの１実施例を示す。この帯電ミストコータ１００は、大きく分けて、塗料又は記録材料となる有機色素などの液状物質を、霧状、つまりミスト状の微小霧滴（以下ミストと言う）にするミスト発生部１、ミスト発生部１からのミストの粒子径はさまざまであるので、所定の粒子径よりも小さな粒子径のミストを残し、それよりも粒子径の大きなミストを除去するミスト分別部２、ミスト分別部２からのミストを負に帯電するミスト帯電部３、帯電された帯電ミストの流速を減速する帯電ミスト減速部４、帯電ミストの帯電極性と反対の正の表面電荷をもつ基板Ｓに付着させて被覆する静電コーティング部５、及び基板Ｓに付着されなかった帯電ミストを再利用するために回収するミスト回収部６からなる。
【００２２】
ここで基板Ｓは、液晶パネルに用いられる基板、又は次世代大容量光ディスクを形成するのに用いられる基板などであり、本発明により形成される薄膜は、液晶パネルに用いられる基板の場合には保護膜であり、次世代大容量光ディスクの場合には光透過保護層として用いることができる。その他にも、基板Ｓとしてガラス、レンズなど種々のものが考えられる。
【００２３】
ミスト発生部１は、一般に知られている超音波振動による霧化方法、スプレイノズルによる霧化方法など種々の方法があるが、この発明ではノズル１１に圧搾空気を送るとともに、液体タンク１２からコーティング液を供給し、ノズル１１からミストを発生している。このノズルについては、本発明に適する噴霧型の塗装機の塗装ガンをノズルとして使用しており、ミスト発生部１の出口における気流の流れをできるだけ小さくしている。ここで、ミスト化される液体は、好ましくは粒子径が１０μｍ以上の顔料などのような物質を含まない。
【００２４】
ミスト分別部２は、より均一な膜厚の薄膜を形成するためには、できるだけ粒子径が所定値以下のミストの雰囲気を作る必要がある。ミストの分別は、ミストの慣性力や遠心力、重力の働き、ミストの粒子径の大きさの差異による表面エネルギーの大きさの相違、帯電による反発力などの複合作用によって、粒子径が所定値以上のミストを除去できる。ミスト分別部２を構成する主な部材は、金属材料などの導電材料からなるダクト２１、ダクト２１に負の電圧を印加する比較的高い直流電圧を出力する直流電源２２、ダクト２１にトラップされたミストによる液を排出するドレイン２３、その液を溜めるドレイン槽２４などからなる。
【００２５】
ダクト２１は、ミスト発生部１との接続箇所よりも山状に高くなっており、粒子径の大きなミストはその慣性力、重力などによりダクト２１の内壁に接触し、除去される。ダクト２１の高さと長さは、粒子径の大きさやミスト発生部１からの気流の速さによって決められる。ダクト２１は螺旋状、又は流路の断面積の大きい箇所、狭い箇所が交互にあってもよい。
【００２６】
ミスト発生部１からのミストは弱く負に帯電されており、粒子径の小さなミストほどその影響を受けてダクト２１の内壁にトラップされ易いので、ダクト２１を負の極性の電位に固定することにより、粒子径が小さく、慣性力、重力などの影響が小さいミストはトラップされにくくなり、粒子径の大きなミストは電位の影響よりも慣性力、重力などの影響が大きいために、ダクト２１の内壁にトラップされる。このようにして、粒子径の大きなミストの多くは除去され、粒子径の小さいミストがミスト帯電部３に送られる。
【００２７】
ミスト帯電部３は、負の直流高電圧が印加される第１の放電電極３１、第１の放電電極３１と離れて対向するよう配置され、接地電位に接続される第２の放電電極３２、第１の放電電極３１に負の直流高電圧を与える直流高電圧電源３３、ミスト分別部２からのミストを集中して放電電極３１と３２との間の間隙に送るミストガイド３４、ダクト２１に接続され、ミストの流路を形成する隔壁部材３５などからなる。
【００２８】
放電電極３１と３２の間隙にはコロナ放電が発生され、その間隙を通過するミストはコロナ放電によって有効に負に帯電される。図１では放電電極を上下一対で示しているが、紙面の表裏方向に複数対の放電電極が配置されている。
【００２９】
ミスト帯電部３の基本的な具体的一例を図２により説明する。放電電極３１と３２は、ミストが放電電極３１、３２に付着するのを防ぐために、それぞれチューブ３１ａ、３２ａで囲まれ、そのチューブ３１ａ、３２ａ内に弱いエアーを流している。そのエアーは放電電極３１、３２にミストが付着しない程度であれば、できるだけ弱い方が好ましい。直流高電圧電源３３の電圧は、放電電極３１と３２との間の距離などによっても異なるが、通常、数キロボルトないし数十キロボルトの負の電圧である。この電圧により、放電電極３１と３２との間にコロナ放電が発生し、そのコロナ放電内をミストが通過することにより、有効に帯電される。
【００３０】
次に、図３によってミスト帯電部３の基本的な別の具体的一例を説明する。この具体例は、ミストの流路を形成する隔壁部材３５の外から負に帯電したエアーを隔壁部材３５内に供給し、ミストを負に帯電させる帯電方法である。これは、隔壁部材３５の外から内へエアーを供給できる筒状体３６、筒状体３６内における隔壁部材３５に近い箇所に設けられた放電電極３７、３８などからなる。放電電極３７は負の直流高電圧（−ＨＶ）が印加され、放電電極３８は接地電位に接続される。
【００３１】
放電電極３７、３８間にはコロナ放電が形成され、そのコロナ放電雰囲気を通過するエアーはマイナスイオン化される。このマイナスイオン化されたエアーは、隔壁部材３５内のミストにマイナスイオンを与え、負に帯電させる。この例では、隔壁内に高電圧が印加される放電電極を設置する必要が無く、隔壁部材３５の外でマイナスイオン化したエアーを隔壁部材３５内へ導入すればよいので、放電電極にミストが付着しないのは勿論のこと、装置を設計する上で、余裕が生じる。
【００３２】
このようにして帯電された帯電ミストは、後の静電コーティング工程で基板Ｓに誘起された正の電荷による静電的な吸引力によって、基板表面に付着されるが、ここで問題なのは、帯電ミストの流速であり、帯電ミストに働く静電引力は小さいので、帯電ミストの流速が大きいと、基板Ｓに付着する帯電ミストの量は少なくなる。したがって、帯電ミストの流速はできるだけ小さい方が好ましく、理想的には無指向性であるのがよい。このようなことから、この実施例では静電コーティング工程の前に帯電ミストの減速を行う帯電ミスト減速部４を具備する。
【００３３】
この帯電ミストの流速を減速する方法として、図４に示すような二つの方法がある。流路の断面積を変える方法（１）は広く知られている方法であり、流路の断面積を大きくすることによって、帯電ミストの流速はその断面積の比率で小さくなる。しかし、この方法は、基板Ｓが存在する箇所の流路の断面積を大きくするということであり、基板Ｓを離れて通過する帯電ミストが多くなるので、本発明の場合にはこの方法はさほど有効ではない。
【００３４】
エアーだけを通過させて帯電ミストの流速を減速する第２の方法は、流路からエアーのみを排気し、帯電ミストはそのまま流路に残す考え方であり、この方法は流路の断面積を大きくせずに、帯電ミストの流速をかなり低減できると共に、流速を低減した後の流路の帯電ミストの濃度が高まるので有効な考え方である。したがって、この実施例ではその第２の減速方法を用いる。
【００３５】
第２の方法を実現するための帯電ミスト減速部の具体例について図５により説明する。この特徴は、ミスト帯電部３の隔壁部材３５の延長である隔壁部材４１により形成される流路の一部分を塞ぐように静電反発フィルタ７を設け、静電反発フィルタ７を通して流路からエアーを排気する排気管４２と排気装置４３とを設けて、流路から帯電ミストは除去せずに、エアーだけを排気して帯電ミストの流速を減速すると共に、流速を低減した後の流路の帯電ミストの濃度が高めるものである。
【００３６】
ここで通常の静電力を利用しないフィルタは、除去したい粒子をフィルタで濾過して、エアーのみを通過させる。また、静電特性を有する織布を利用した静電フィルタ、空気清浄器で利用されているような正負電極間の静電空間を利用した静電フィルタ、あるいはこれらを組み合わせた静電フィルタは、静電吸引力を利用してフィルタに付着させて除去し、清浄化されたエアーのみを通過させる。つまり、このような静電フィルタはいずれも、負又は正に帯電された帯電粒子と反対の極性をもち、静電的な吸引力を利用して帯電粒子を静電フィルタに吸着して除去し、エアーだけを通過させるものである。
【００３７】
このようなフィルタを用いて帯電ミストの流速を低減することは可能であるが、帯電ミストの一部分又は多くの部分が除去されてしまうので、基板Ｓ近傍の雰囲気における帯電ミストの濃度が薄くなり、短時間で薄膜を形成するという面では期待できない。つまり、実際には従来の静電フィルタを用いることは不可能である。
【００３８】
したがって、この帯電ミスト減速部の具体例では静電反発フィルタ７を用いている。ここで言う静電反発フィルタとは、従来の静電フィルタと極性が逆であり、つまり帯電された帯電ミストの極性と同じ極性を有し、帯電ミストとの間に反発力を生じ、帯電ミストを付着させず、もちろん通過させず、エアーだけを通過させるためのものである。静電反発フィルタ７は、通常、ミストは負に帯電されることが圧倒的に多いから、負の静電特性を有する織布を利用したものや、メッシュ状の金属材料に負の直流高電圧を印加したものなどからなる。
【００３９】
図５では、静電反発フィルタ７を通して帯電ミストが通過する流路内のエアーの一部分を排気することにより、排気した後における帯電ミストの流速を減速すると共に、これによって帯電ミストの濃度を高くしている。例えば、排気前のエアーの単位時間当たりの流量１（図１のノズル１１のエアー噴出量にほぼ等しい量とする）から静電反発フィルタ７を通して排気機構４２、４３により排気される流量２を差し引いた量が排気後の流量３であり、流量１と流量３との比率から容易に帯電ミストの流速の減速比が求まる。例えば、流量２が流量１の１／２であれば、流量３は流量１の１／２になり、流路の断面積が同じであるとすれば、帯電ミストの流速はほぼ１／２となる。この結果、帯電ミストが排気されなければ、帯電ミスト減速機構の後段では帯電ミストがほぼ２倍の濃度で存在する。このような帯電ミスト減速機構は、図１におけるミスト帯電部３と静電コーティング部５との間に設けられ、ミスト帯電部３からの帯電ミストの流速を減速すると共に、帯電ミストの濃度を高くして静電コーティング部５に供給し、効果的に帯電ミストが基板Ｓに付着するのを助ける。
【００４０】
静電コーティング部５は、図６にも示すように、帯電ミスト減速部４の隔壁部材４１に結合されたハウジング部材５１、電界強度の不均一性や部分的な集中によって帯電ミストの基板Ｓへの不均一な付着で、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚の偏りが生じるのを抑制するために、窓部５４の回りに設けられた金属材料などからなる補正部材５２、補正部材５２に負の電圧を与える直流電源５３、ハウジング部材５１の窓部５４に置かれる基板Ｓに正の電荷を与えるための電荷付与部５５などからなる。なお、補正部材５２は、ハウジング部材５１の外側に設けられ、基板Ｓの大きさや形状などに応じて適合したもの、例えば、断面が角型又は円形状のものが用いられる。
【００４１】
電荷付与部５５は、調整された電圧を与えることのできる可変直流電源５５ａ、可変直流電源５５ａの正の直流電圧が印加される電極板５５ｂ、電極板５５ｂとハウジング部材５１間を電気的に絶縁する電気絶縁部材５５ｃなどからなる。電気絶縁部材５５ｃは窓部５４を開閉する蓋の役割を行うことができ、また、図示しないエアー吸引機構に通ずる複数の吸引孔を有する周知の吸着構造を有して、基板Ｓを吸着保持できる機能をもつものが都合がよい。
【００４２】
この静電コーティング部５では、可変直流電源５５ａの正の直流電圧が電極板５５ｂに印加されることにより、電気絶縁部材５５ｃには電極板５５ｂに接触する側が負、基板Ｓに接触する側に正の電荷が誘起され、基板Ｓが電気絶縁材料からなる場合には同様に負、正の電荷が誘起される。したがって、基板Ｓの下面は正の電荷が誘起され、負の帯電ミストを静電的に吸引するので、効率良く数十μｍ以下の厚みの薄膜を形成することができる。なお、基板Ｓが導電性材料からなる場合には、前述のように電極板５５ｂには正の電圧が印加されるので、基板Ｓは正の極性をもつ。
【００４３】
ここで、可変直流電源５５ａは数百ボルト以上の正の直流電圧を電極板５５ｂに供給することができ、その直流電圧の大きさを変えることで膜厚の調整を行うことができる。可変直流電源５５ａの電圧を大きくすることにより、電極板５５ｂと接地間に形成される電界は大きくなり、基板Ｓの電荷量が多くなるので、基板Ｓに付着する帯電ミスト量も増え、塗膜の膜厚を厚くできる。他方、可変直流電源５５ａの電圧を小さくすれば、基板Ｓの電荷量が少なくなるので、基板Ｓに付着する帯電ミスト量は少なくなり、塗膜の膜厚は薄くなる。
【００４４】
次に図７により、好ましい構造を有する静電コーティング部５の実施例について説明する。図１、図６で用いた記号と同一の記号は、同じ名称の部材を示すものとする。図７では、ハウジング部材５１の底板の上に電気絶縁材料又は高抵抗材料からなる絶縁板５６を備えるとともに、その上に鎖線で示す静電反発フィルタ７を具備する。この静電反発フィルタ７は、帯電ミストの流速の減速は行わないが、基板Ｓの近傍に帯電ミストを集中させ、基板近傍の雰囲気における帯電ミストの濃度を高める作用を行う。
【００４５】
この静電反発フィルタ７は、適当な大きさの無数の網目を有するメッシュ状金属部材７ａとメッシュ状金属部材７ａに負の直流電圧を印加する直流電源７ｂとからなる。メッシュ状金属部材７ａは、その下端部がハウジング部材５１の底板上に固定され、ある角度、例えば６０度程度で立ち上がり、ハウジング部材５１の底板から１／２ないし３／４程度の高さで基板Ｓ面とほぼ平行になるように折り曲げられている。メッシュ状金属部材７ａは、エアーが通流するのを極力妨げないように、メッシュ全体の開口領域と閉じた領域との間の比率が決められ、各メッシュの大きさが決定される。
【００４６】
そのメッシュの大きさによって直流電源７ｂの負の直流電圧の大きさが決定される。この電圧は、各メッシュの網目に負の静電的なカーテンが形成され、イオン化されていないエアーは通過できるが、負に帯電された帯電ミストを通過させないような、電圧値に決められる。通常、数キロボルトから数十キロボルトである。
【００４７】
したがって、帯電ミスト減速部４から送られてきた帯電ミストは、メッシュ状金属部材７ａに吸着もされなければ通過もせず、メッシュ状金属部材７ａとの間の反発力によって、メッシュ状金属部材７ａの傾斜に沿って上昇し、基板Ｓの下近傍の空間に存在する帯電ミストの濃度を高めることになる。一方、エアーは静電反発フィルタ７のメッシュ状金属部材７ａのメッシュを通過するので、基板Ｓの下近傍の空間に存在する帯電ミストの流れを速めることはない。帯電ミスト減速部４と静電反発フィルタ７のこのような働きによって、基板Ｓに吸着される単位時間あたりの帯電ミスト量はより一層多くなり、薄膜形成がより短時間で行える。
【００４８】
このような静電反発フィルタ７を静電コーティング部５に備えた場合には、必ずしも帯電ミスト減速部４を具備する必要はない。なお、この場合には、図示しないが、静電コーティング部５の入り口にエアーの流れを斜め下方向に向ける風向板を設け、基板Ｓ近傍におけるエアーの流れを小さくすることなどが考えられる。この場合には、前記風向板によってエアーと帯電ミストの流れは下方向に向けられ、エアーは静電反発フィルタ７をそのまま通過し、帯電ミストは静電反発フィルタ７の傾斜に沿って基板Ｓ近傍部まで上昇する。これにより、基板Ｓ近傍におけるエアーの流れは大幅に遅くなり、帯電ミストの濃度は高くなる。
【００４９】
この実施例では、静電コーティング部５において直流電源５５ａにより電極５５ｂに適当な大きさの正の電圧を印加し、電気絶縁部材５５ｃを通して基板Ｓの表面に正の電荷を誘起させているので、互いに反発し合いながら重なり合うことなく基板Ｓに付着した負の帯電ミストは瞬時に中和され、さらに直流電源５５ａの電圧によって正に帯電されることで、その上に負の帯電ミストが付着することが可能になる。このようにして数十μｍ以下の所定膜厚の薄膜が形成される。なお、前記実施例と同様に、直流電源５５ａの電圧を調整することにより、薄膜の膜厚を調整することができる。
【００５０】
この際、電極５５ｂに印加される直流電源５５ａの電圧は電界を形成するが、この電界は均一にはならない。一般に電界は電極の角など尖った形状の箇所に集中して、電界強度が強くなり、電界の強い領域と弱い領域とが生じる。この現象を補正して、比較的電界強度を一様にするのが補正部材５２である。この補正部材５２の形状を最適化するのと同時に、その電位も最適化することにより、前記電界は均一性の高いものになり、基板Ｓ全面に均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【００５１】
そして、図１に示すように基板Ｓに付着しなかった帯電ミストは、ミスト回収部６において回収され、再使用される。ミスト回収部６は、回収ケース６１、前述したような静電反発フィルタ６２、ミスト回収槽６３、静電反発フィルタ６２を通して実質的にエアーだけを排気する排気装置６４などからなる。なお、乾燥工程などにつては説明するのを省略する。
【００５２】
本発明で用いる静電反発フィルタは、前述のように帯電ミストを実質的に吸着しないので、帯電ミストによる汚れが生じず、したがってそのメンテナンスをほとんど行わなくてもよい。
【００５３】
なお、ミスト帯電部の放電電極の構造については、前記実施例の他にも種々のものが考えられる。ミストを有効に帯電可能な好ましい例を２、３説明する。放電電極をくし形状のものにし、一対のくし形状の放電電極の歯側を向かい合わせてそれらの隙間に互い違いに歯を入れ、各歯と歯の間でコロナ放電を発生させ、その歯と歯の間をミストが通過することにより有効にミストを帯電させることができる。更に帯電効果をあげるためには、このようなくし型放電電極をミストの流れる方向に多重に設ければよい。
【００５４】
別の例として、有刺鉄線のように途中に多数の先鋭な突起を有する金属線を用い、それら金属線を平行になるように複数本配置してなる金属線ユニットを複数個、ミストの流れる方向に配置し、金属ユニット間に所定の電圧を印加してコロナ放電を発生させても、ミストを有効に帯電させることができる。
【００５５】
その他にも、金網状の放電電極とその網目の中心を通る放電線との組み合わせなど種々のものが考えられるが、これらの場合にはミストが付着するので、ときどきメンテナンスが必要となる。
【００５６】
以上の実施例では、基板Ｓに電荷を与える手段として直流電源５５ａを用いたが、直流電源を用いずに種々の知られた荷電方法によって予め基板Ｓに電荷を与えておいてもよい。この場合には、基板Ｓに予め与えられた電荷量と同じ帯電量の帯電ミストが基板Ｓに付着されたとき、基板Ｓは中和される。
【００５７】
なお、図面では静電コーティング部５の窓部５４をハウジング部材５１の天井に設け、上部に基板Ｓを配置したが、窓部５４はハウジング部材の側壁又は底板、あるいは図１のミスト回収部６の位置に設けられて、その位置に基板Ｓを配置してもよく、同様な効果が得られる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の厚みの薄膜を基板の全面に短時間で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の１実施例を説明するための概略を示す。
【図２】本発明に係る薄膜形成装置におけるミスト帯電部の一例を示す。
【図３】本発明に係る薄膜形成装置におけるミスト帯電部の他の一例を示す。
【図４】本発明における帯電ミスト減速方法の基本的な考え方を説明するための図である。
【図５】本発明における帯電ミスト減速機構の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る薄膜形成装置における静電コーティング部の一例を示す。
【図７】本発明に係る薄膜形成装置における静電コーティング部の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１…ミスト発生部
１１…ノズル
１２…液体タンク
２…ミスト分別部
２１…ダクト
２２…直流電源
２３…ドレイン
２４…ドレイン槽
３…ミスト帯電部
３１、３２…放電電極
３３…直流高電圧電源
３４…ミストガイド
３５…隔壁部材
４…帯電ミスト減速部
４１…隔壁部材
４２…排気管
４３…排気装置
５…静電コーティング部
５１…ハウジング部材
５２…補正部材
５３…直流電源
５４…窓部
５５…電荷付与部
５５ａ…直流電源
５５ｂ…電極板
５５ｃ…電気絶縁部材
５６…絶縁板
６…ミスト回収部
６１…回収ケース
６２…静電反発フィルタ
６３…ミスト回収槽
６４…排気装置
７…静電反発フィルタ
７ａ…メッシュ状金属部材
７ｂ…直流電源
Ｓ…基板
【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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【図７】
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