(57)【要約】【課題】異なる種類の溶液、微粒子または気体を精度良く噴霧することができ、厚さが均一な交互吸着膜を成膜できる噴霧装置を提供する。【解決手段】噴霧部１では、同様の構成をした３つのノズル（アニオン溶液を噴霧するアニオン用ノズル１３、カチオン溶液を噴霧するカチオン用ノズル１１、リンス溶液を噴霧するリンス用ノズル１２）が同一の水平方向に向いてノズル配置部１４に配置されている。これらのノズル間の間隔に関する間隔情報に従って各ノズル夫々に応じて補正された経路でノズル配置部１４を移動させながら、各ノズルが対応する溶液を噴霧する。【選択図】図１
2013034935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン溶液または微粒子及びカチオン溶液または微粒子を交互に対象物に噴霧することにより交互吸着膜を成膜する噴霧装置において、
アニオン溶液または微粒子を噴霧する第１ノズルと、
カチオン溶液または微粒子を噴霧する第２ノズルと、
成膜に不要な物質を洗浄する洗浄手段と、
前記第１ノズル及び第２ノズル夫々の噴霧並びに前記洗浄手段の洗浄の実行及び停止を制御する制御部と、
前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々を所定の間隔に配置する配置部と、
該配置部を移動させる駆動部と、
前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段間の間隔に関する間隔情報を記憶している記憶部と、
該記憶部に記憶されている前記間隔情報に従って前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々に応じて設定された経路を前記配置部が移動するように前記駆動部を制御する駆動制御部と
を備えることを特徴とする噴霧装置。
【請求項２】
前記間隔情報は、前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段間の距離、または、前記配置部における所定の位置から前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々までの距離である
ことを特徴とする請求項１に記載の噴霧装置。
【請求項３】
成膜した交互吸着膜の厚さを測定する膜厚測定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の噴霧装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記膜厚測定部の測定結果に基づいて、前記第１ノズル及び第２ノズル夫々の噴霧並びに前記洗浄手段の洗浄の実行及び停止を制御するように構成してある
ことを特徴とする請求項３に記載の噴霧装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記配置部が前記第１ノズルまたは第２ノズルに関わる前記間隔情報に従って設定された経路を移動する間は前記第１ノズルまたは第２ノズルを噴霧させ、移動を終了した場合に噴霧を停止させ、
前記第１ノズルまたは第２ノズルの噴霧を停止させた後、前記配置部が前記洗浄手段に関わる間隔情報に従って設定された経路を移動する間は前記洗浄手段に洗浄させ、移動を終了した場合に洗浄を停止させるように構成してある
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の噴霧装置。
【請求項６】
前記洗浄手段は、成膜に不要な物質を洗浄するリンス溶液または気体を前記対象物に噴霧する第３ノズルである
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の噴霧装置。
【請求項７】
リンス溶液または気体を貯蔵する貯蔵部と、
該貯蔵部から前記第３ノズルへのリンス溶液または気体の供給を制御する弁と
をさらに備え、
前記制御部は、前記弁を制御することにより、前記第３ノズルがリンス溶液または気体を噴霧するか、気体を噴出するかの切替を行うように構成してある
ことを特徴とする請求項６に記載の噴霧装置。
【請求項８】
噴霧されるアニオン溶液または微粒子、カチオン溶液または微粒子、及びリンス溶液または気体の少なくとも一つの温度を調整する温度調整部をさらに備える
ことを特徴とする請求項６または７に記載の噴霧装置。
【請求項９】
前記対象物が前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段に対して相対移動可能に構成してある
ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の噴霧装置。
【請求項１０】
前記第１ノズル、第２ノズル及び第３ノズル夫々による噴霧圧、噴霧量をフィードバック制御可能に構成してある
ことを特徴とする請求項６から９までのいずれか一つに記載の噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニオン溶液または微粒子及びカチオン溶液または微粒子を交互に噴霧して交互吸着膜を成膜する噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合有機薄膜を作成する方法として、交互吸着（Layer-by-Layer Self-Assembly）を利用した方法が知られている（非特許文献１）。この方法では、初期表面電荷を与えた基板を正の電解質ポリマーや微粒子などのカチオンの水溶液及び負の電解質ポリマーや微粒子などのアニオンの水溶液に交互に浸す。基板の表面にカチオンがクーロン力により吸着されてカチオン層が形成され、カチオン層にアニオンがクーロン力により吸着されてアニオン層を形成されるという過程を経て、カチオン層とアニオン層とが交互に積層され、基板上に多層構造を有する交互吸着膜が成膜される。
【０００３】
広範囲の基板の表面上に交互吸着膜を成膜する方法としては、正の電解質ポリマーであるカチオン水溶液を噴霧するスプレーと、負の電解質ポリマーであるアニオン水溶液を噴霧するスプレーとを吹き付ける方法が提案されている（非特許文献１及び２）。
【０００４】
また、スプレーノズルの移動処理をコンピュータによって制御し、撥水剤である液体を噴霧する方法が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３０２３２１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Decher.G, Hong.J.D. and J.Schmit: Thin Solid Films, 210/211, p.831(1992)
【非特許文献２】Anindarupa Chunder, Kenneth Etcheverry, Samuel Wadsworth, Glenn D.Boreman, Lei Zhai: Fabrication of anti-reflection coatings on plastics using the spraying layer-by-layer self-assembly technique, Journal of the SID, 17/4, p.389-395, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１及び２に記載の方法では、アニオン溶液及びカチオン溶液を均一に塗布することが難しく、また、表面に凝集物が形成され易いという問題があった。一方、特許文献１には、撥水剤コーティング装置における撥水剤を噴霧するスプレーノズルの具体的な移動制御は記載されていない。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数のノズルを用いて異なる種類の溶液、微粒子、気体などを精度良く噴霧することができ、厚さが均一な交互吸着膜を成膜することができる噴霧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る噴霧装置は、アニオン溶液または微粒子及びカチオン溶液または微粒子を交互に対象物に噴霧することにより交互吸着膜を成膜する噴霧装置において、アニオン溶液または微粒子を噴霧する第１ノズルと、カチオン溶液または微粒子を噴霧する第２ノズルと、成膜に不要な物質を洗浄する洗浄手段と、前記第１ノズル及び第２ノズル夫々の噴霧並びに前記洗浄手段の洗浄の実行及び停止を制御する制御部と、前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々を所定の間隔に配置する配置部と、該配置部を移動させる駆動部と、前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段間の間隔に関する間隔情報を記憶している記憶部と、該記憶部に記憶されている前記間隔情報に従って前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々に応じて設定された経路を前記配置部が移動するように前記駆動部を制御する駆動制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の噴霧装置にあっては、記憶部に記憶している第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段間の間隔に関する間隔情報に従って、第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々に応じて設定された経路を配置部が移動するようにしており、精度良くアニオン溶液または微粒子、カチオン溶液または微粒子を対象物に噴射し、精度良く対象物を洗浄する。
【００１１】
本発明に係る噴霧装置は、前記間隔情報が、前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段間の距離、または、前記配置部における所定の位置から前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々までの距離であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の噴霧装置にあっては、間隔情報として、第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段間の距離、または、配置部における所定の位置から第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々までの距離を記憶している。よって、オフセット補正に必要である正確な間隔情報が得られる。
【００１３】
本発明に係る噴霧装置は、成膜した交互吸着膜の厚さを測定する膜厚測定部をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の噴霧装置にあっては、成膜された交互吸着膜の厚さを膜厚測定部にて測定する。よって、正確な膜厚を有する交互吸着膜の成膜が可能となる。
【００１５】
本発明に係る噴霧装置は、前記制御部は、前記膜厚測定部の測定結果に基づいて、前記第１ノズル及び第２ノズル夫々の噴霧並びに前記洗浄手段の洗浄の実行及び停止を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
本発明の噴霧装置にあっては、膜厚測定部の測定結果に基づいて、第１ノズル及び第２ノズル夫々の噴霧並びに洗浄手段の洗浄の実行及び停止を制御する。よって、アニオン層及びカチオン層が夫々正確な膜厚を有する交互吸着膜の成膜が可能となる。
【００１７】
本発明に係る噴霧装置は、前記制御部が、前記配置部が前記第１ノズルまたは第２ノズルに関わる前記間隔情報に従って設定された経路を移動する間は前記第１ノズルまたは第２ノズルを噴霧させ、移動を終了した場合に噴霧を停止させ、前記第１ノズルまたは第２ノズルの噴霧を停止させた後、前記配置部が前記洗浄手段に関わる間隔情報に従って設定された経路を移動する間は前記洗浄手段に洗浄させ、移動を終了した場合に洗浄を停止させるように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明の噴霧装置にあっては、第１ノズルまたは第２ノズルに関わる間隔情報に従って補正された経路を配置部が移動する間は第１ノズルまたは第２ノズルを噴霧させ、洗浄手段に関わる間隔情報に従って補正された経路を配置部が移動する間は洗浄手段に洗浄させる。よって、第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段夫々に応じたオフセットを補正することができる。
【００１９】
本発明に係る噴霧装置は、前記洗浄手段が、成膜に不要な物質を洗浄するリンス溶液または気体を前記対象物に噴霧する第３ノズルであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の噴霧装置にあっては、洗浄手段として、成膜に不要な物質を洗浄するリンス溶液または気体を噴霧する第３ノズルを使用する。よって、効率良く洗浄処理を行える。
【００２１】
本発明に係る噴霧装置は、リンス溶液または気体を貯蔵する貯蔵部と、該貯蔵部から前記第３ノズルへのリンス溶液または気体の供給を制御する弁とをさらに備え、前記制御部は、前記弁を制御することにより、前記第３ノズルがリンス溶液または気体を噴霧するか、気体を噴出するかの切替を行うように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明の噴霧装置にあっては、第３ノズルへのリンス溶液または気体の供給を制御する弁を制御することにより、リンス溶液または気体を噴霧するか、気体を噴出するかを切替える。よって、リンス溶液または気体を噴霧するための第３ノズルを用いて気体を噴出させるので、気体を噴出させるための専用のノズルを設ける必要がなく、装置構成の小型化を図れる。
【００２３】
本発明に係る噴霧装置は、噴霧されるアニオン溶液または微粒子、カチオン溶液または微粒子、及びリンス溶液または気体の少なくとも一つの温度を調整する温度調整部をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の噴霧装置にあっては、噴霧されるアニオン溶液または微粒子、カチオン溶液または微粒子、及びリンス溶液または気体の少なくとも一つの温度を温度調整部にて調整する。よって、アニオン溶液または微粒子、及びカチオン溶液または微粒子の適切な吸着量及び吸着速度を実現できる。
【００２５】
本発明に係る噴霧装置は、前記対象物が前記第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段に対して相対移動可能に構成してあることを特徴とする。
【００２６】
本発明の噴霧装置にあっては、第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段に対して対象物が相対移動可能であり、対象物と第１ノズル、第２ノズル及び洗浄手段との位置関係を容易に制御できる。
【００２７】
本発明に係る噴霧装置は、前記第１ノズル、第２ノズル及び第３ノズル夫々による噴霧圧、噴霧量をフィードバック制御可能に構成してあることを特徴とする。
【００２８】
本発明の噴霧装置にあっては、各ノズルにおける噴霧圧、噴霧量をフィードバック制御するため、噴霧圧、噴霧量を精度良く調整できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の噴霧装置では、異なる溶液または微粒子を噴霧する複数のノズルと、不要な物質を洗浄する洗浄手段とを備え、これらのノズル及び洗浄手段に関する間隔情報に従って設定した経路を、ノズル及び洗浄手段を配置した配置部を移動させるので、溶液または微粒子の噴霧及び不要な物質の洗浄を適切かつ短時間で行うことができる。この結果、厚さが均一な交互吸着膜を短時間で成膜することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】噴霧装置の前面側を示す斜視図である。
【図２】噴霧装置の後面側を示す斜視図である。
【図３】リンス用ノズル（第３ノズル）についての制御系を示した模式図である。
【図４】制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】噴霧部の他の構成例を示す斜視図である。
【図６】噴霧部と噴霧される対象物との位置関係を示す模式図である。
【図７】経路を作成する表示画面の例示図である。
【図８】噴霧するノズルが移動する経路を示す表示画面の例示図である。
【図９】動作コマンドの例を示す図表である。
【図１０】動作プログラムの表示画面の例示図である。
【図１１】制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】制御部が噴霧部を動作させる処理（図１１のステップＳ５）の手順を示すフローチャートである。
【図１３】制御部が噴霧部を動作させる処理（図１１のステップＳ５）の手順を示すフローチャートである。
【図１４】噴霧装置の他の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る噴霧装置について説明する。図１及び図２は、噴霧装置の前面側及び後面側を示す斜視図である。噴霧装置は複数種の溶液、微粒子または気体を噴霧口から噴霧する噴霧部１を備える。
【００３２】
溶液の噴霧を行う噴霧部１は、カチオン溶液または微粒子を噴霧するカチオン用ノズル（第２ノズル）１１、リンス溶液または気体を噴霧するリンス用ノズル（洗浄手段としての第３ノズル）１２、及びアニオン溶液または微粒子を噴霧するアニオン用ノズル１３（第１ノズル）を備える。カチオン溶液に用いられるカチオンとしては、正の電荷を有するイオン性ポリマーまたは正の電荷を有する微粒子等が挙げられ、アニオン溶液に用いられるアニオンとしては、負の電荷を有するイオン性ポリマーまたは負の電荷を有する微粒子等が挙げられる。
【００３３】
リンス溶液には純水が用いられるが、イオン交換水、アルコール、またはアルコール及び水の混合液等であってもよい。リンス溶液を噴霧することにより、基板に静電的に吸着している量を超える量の電荷を有する物質、その他成膜に不要な物質を洗い流すので、一つの層における部分ごとの膜の厚さを均一にすることができる。また、アニオンとカチオンとが混合されることにより、物質が沈殿することがあるため、リンス溶液によって電荷を有する物質を洗い流す。
【００３４】
適切なリンス時間は、用途、またはアニオン溶液、カチオン溶液の性質等に応じて異なるが、数秒以上から数十秒以下の程度であることが好ましく、リンス用ノズル１２は連続して同じ経路を複数回噴霧しても良い。
【００３５】
噴霧部１では、カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３の３つのノズルが同一の水平方向を向くように、ノズル配置部１４に配置されている。ノズル配置部１４は、カチオン用ノズル１１とリンス用ノズル１２との間隔、リンス用ノズル１２とアニオン用ノズル１３との間隔、及びアニオン用ノズル１３とカチオン用ノズル１１との間隔夫々が常に一定になるように各ノズルを配置する。ノズル配置部１４が、カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３を備えているので、異なる溶液を噴霧する度にノズルを取り換える必要は無く、迅速に噴霧を行うことができる。
【００３６】
ノズル配置部１４は、噴霧する方向と反対側に設けられた鉛直摺動部２に固定されている。鉛直摺動部２は、鉛直方向を長手方向とする四角柱状の移動柱３を幅方向に挟むようにコの字型の形状をなし、移動柱３と接触している。また、鉛直摺動部２は、接続された制御部６（図３参照）から送信される指示信号に基づいて移動柱３の長手方向に移動することができる。
【００３７】
移動柱３の長手方向の上端部には水平摺動部４が固定されている。水平摺動部４は、水平方向を長手方向とする四角柱状の固定柱５を幅方向に挟むようにコの字型の形状をなし、固定柱５と接触している。また、水平摺動部４は、接続された制御部６（図３参照）から送信される指示信号に基づいて固定柱５の長手方向に移動することができる。
【００３８】
こうした構成により、噴霧部１は鉛直方向及び水平方向に移動して広い範囲で噴霧を行うことができる。
【００３９】
図３は、リンス用ノズル１２についての制御系を示した模式図である。なお、カチオン用ノズル１１及びアニオン用ノズル１３についての制御系は、後述する振動子３０を除いてリンス用ノズル１２についての制御系と同様の構成であるので、それらの図示は省略する。
【００４０】
カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３の夫々のノズルには、噴霧する際の高圧な空気を供給するための噴霧用コンプレッサ２１が、送気管２８ａを介して接続されており、また、溶液を夫々のノズルへ吸引するピストンを作動させるために高圧な空気を供給するトリガー用コンプレッサ２２が、送気管２８ｂを介して接続されており、さらに、溶液を供給するための溶液タンク２３が、送液管２８ｃを介して接続されている。
【００４１】
噴霧用コンプレッサ２１、トリガー用コンプレッサ２２及び溶液タンク２３の夫々は、他の溶液が混入しないように、アニオン用、カチオン用及びリンス用に分離されている。また、噴霧パターン調整用の管が設けられ、従って、噴霧部１では、夫々のノズルに４本の管が接続されており、全体として合計１２本の管が設けられている。なお、噴霧用コンプレッサ２１及びトリガー用コンプレッサ２２は共用可能である。
【００４２】
噴霧用コンプレッサ２１と接続されている送気管２８ａの中途には、送気管２８ａを通る空気の圧力を調整する空気圧調整部２４と、送気の作動及び停止を制御する２方電磁弁２５とが、噴霧用コンプレッサ２１側からこの順に設けられている。トリガー用コンプレッサ２２と接続されている送気管２８ｂの中途には、送気の作動、停止及び残圧を逃がすための排気を行う３方電磁弁２６が設けられている。また、溶液タンク２３と接続されている送液管２８ｃの中途には、送液管２８ｃを通る溶液の量を調整する液量調整部２７が設けられている。
【００４３】
制御部６は、空気圧調整部２４、２方電磁弁２５、３方電磁弁２６及び液量調整部２７を制御する。なお、噴霧の動作及び停止を円滑に行うべく、液量調整部２７及び３方電磁弁２６とは作動と停止とを同時に行うように構成してもよい。
【００４４】
加えてリンス用ノズル１２については、制御部６が２方電磁弁２５を開けさせ、液量調整部２７をリンス溶液が流れないように制御し、２方電磁弁２５を開放して噴霧用コンプレッサ２１から送気された空気をリンス用ノズル１２から噴出させることにより、噴霧された溶液を乾燥させるための空気を噴出することができる。ブローの有無により得られる膜の特性及び膜厚が異なる場合があるため、膜の種類によっては乾燥が必要な場合がある。また、交互吸着膜の一部が乾燥していないことにより、不均一な部分が発生する場合が生じ得る。従って所望の成膜の性質によりブローを行う必要が生じる。
【００４５】
送液管２８ｃの中途の液量調整部２７より下流側には、送液管２８ｃを流れる溶液の温度を調整するヒータを備えた温度調整部２９が設けられている。アニオンまたはカチオンに用いられる物質によっては、常温より高い温度で吸着させることにより膜厚が異なる場合があり、また、吸着の速度が異なる場合もある。従って温度を調整することにより所望の交互吸着膜を成膜することができる。また、リンス溶液についても温度を調整することで洗浄力を高めることができる。なお、温度調整部２９は溶液タンク２３に設けてもよく、各ノズルの内部に設けてもよい。
【００４６】
さらに、リンス用ノズル１２の送液管２８ｃの中途の温度調整部２９より下流側には、リンス溶液を振動させる振動子３０が設けられている。振動子３０によってリンス溶液を振動させることによってリンス溶液に気泡が生じる。これによりリンス溶液の洗浄効果を向上させることができる。また、リンス用ノズル１２による噴霧圧、噴霧量を測定し、それらの測定値が所定値になるように、制御部６によってフィードバック制御をかけることができる。
【００４７】
図４は、制御部６の構成を示すブロック図である。制御部６は、演算回路６１と、プログラム記憶部６２と、実行記憶部６３と、入力データ記憶部６４とを備えている。演算回路６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)またはＭＰＵ（Micro Processing Unit)等である。プログラム記憶部６２は、書き込み及び消去可能なＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）またはフラッシュメモリ等であり、噴霧装置が動作するために必要な種々の制御プログラムを予め格納してある。実行記憶部６３は、ＳＲＡＭまたはフラッシュメモリ等であり、制御部６（演算回路６１）による制御プログラムの実行時に発生する種々のデータを一時的に記憶する。
【００４８】
演算回路６１は、プログラム記憶部６２に予め格納されている制御プログラムを、実行記憶部６３に適宜読み出して実行する。また、演算回路６１は、相互に接続されたプログラム記憶部６２、実行記憶部６３及び入力データ記憶部６４の動作を制御する。図示しないキーボード、タッチパネル等の入力装置からデータが入力された場合、制御部６は、入力されたデータをＲＡＭまたはフラッシュメモリ等で構成される入力データ記憶部６４に記憶する。
【００４９】
なお、噴霧部１の構成は上述した例（図１参照）に限られない。図５は、噴霧部１の他の構成例を示す斜視図である。図５Ａに示す構成例では、カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３が、図１に示す例のように水平方向ではなく、四角柱状のノズル配置部１４に夫々等間隔で鉛直方向に配置されている。また、図５Ｂに示す構成例では、各ノズルの中心が同一円周上に位置するように、カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３が、ノズル配置部１４に夫々等間隔で配置されている。
【００５０】
図６は、噴霧部１と噴霧される対象物３１との位置関係を示す模式図である。噴霧部１の移動によって、板状の対象物３１に各種の溶液の噴霧が行われる。例えば基板からなる板状の対象物３１は鉛直方向に立設して留め具３２により壁３４に配置されている。対象物３１に対して噴霧が一様に行われるように、ノズルにおける図示しない噴霧孔の大きさ、間隔及び形状等を考慮し、噴霧部１が移動することができる面状の範囲と所定の間隔を置いて対象物３１は配置される。また、対象物３１（基板）には加熱用のヒータが設けられている。対象物３１を移動する機構を設けて、対象物３１がカチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３に対して相対移動可能に構成することができる。
【００５１】
また、対象物３１の近傍には、成膜された交互吸着膜の厚さを測定する膜厚計３３が、壁に固定して設けられている。膜厚計３３として、例えばＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance)を用いる。ＱＣＭは、水晶振動子の電極表面に物質が付着し、質量が変化することにより、振動数が変化することを利用して質量変化を測定する測定装置である。下記（１）式に示されるように、振動数の変化から算出される質量変化Δｍに基づいて振動数変化Δｆを算出することができる。本実施の形態では、表面積を調整することにより振動数１Ｈｚの変化が膜厚１ｎｍに相当するように設定する。なお、ＱＣＭを用いる場合に限らず、赤外線、Ｘ線を利用した膜厚計３３を用いるようにしても良い。
【００５２】
【数１】
2013034935.tif 000003
【００５３】
制御部６は、溶液を噴霧する際に、ノズル配置部１４（噴霧する各ノズル）を移動させる経路をプログラムによって制御する。図７は、噴霧するノズルが移動する経路を示す表示画面の例示図である。図中の太線は、長方形状の対象物３１（破線にて図示）に対して噴霧部１の経路を水平方向に投影した線を表している。この線は噴霧口の位置と対応している。
【００５４】
まず、制御部６は図示しないキーボードまたはマウス等の入力手段により入力された初期設定事項を示すデータを受け付ける。初期設定事項は水平摺動部４及び鉛直摺動部２の移動速度、対象物３１の大きさや形状、その他後述する主走査方向、主走査方向の走査距離（ストローク）、走査間隔（ピッチ）等についてのデータである。
【００５５】
制御部６は初期設定事項のうち、主走査方向、主走査方向の走査距離及び走査間隔に基づいて、噴霧部１の噴霧するノズルが移動する経路を作成する。図８は、噴霧するノズルが移動する経路を示す表示画面の例示図である。図８に示すように、制御部６は表示画面に対象物３１（破線）及び噴霧するノズルが移動する経路（太実線）を表示させる。
【００５６】
制御部６は、対象物３１を噴霧するノズルを、主走査方向に走査距離だけ往復し、主走査方向の折り返し点で主走査方向と垂直な一つの方向にさらに走査間隔だけ走査させる。このように移動させることにより、対象物３１の全体を噴霧する。なお、噴霧するノズルの経路は、例えば図８Ａのように水平方向を主走査方向としてもよく、図８Ｂのように鉛直方向を主走査方向としてもよい。
【００５７】
噴霧するノズルの経路は、対象物３１の全ての部分で膜厚を均一にすべく、１回の経路移動中に噴霧されない範囲及び重複して噴霧される範囲が無いように定めることが望ましい。また、移動する方向の転換には時間を要するので、折り返す地点の付近では噴霧される溶液の量が多くなるため、主走査方向の移動は対象物３１の主走査方向の幅よりも長い距離を移動し、折り返す地点の付近では対象物３１に噴霧を行わないようにすることが望ましい。
【００５８】
これらを考慮して、対象物３１の大きさや形状のデータを受け付けた場合には制御部６が主走査方向の長さ、主走査方向間の距離等について演算処理を行い、経路を算出するようにしてもよい。
【００５９】
アニオン層及びカチオン層の厚さはどの層も一定ではなく、層の数と膜厚とは非線形の関係にある。従って交互吸着膜を所望の厚さにしたい場合に、層の数から厚さを推定することは困難である。そこで膜厚計３３で膜の厚さを測定しながら層を重ねることにより、所望の膜厚に成膜することができる。
【００６０】
初期設定事項のデータを受け付けた後、噴霧するノズルが移動する経路を作成する。併せて噴霧するノズルの移動速度、移動開始点の噴霧するノズルの位置、対象物３１に噴霧する前に移動開始点の位置で行われる空吹き時間等についてのデータを受け付けることにより、移動する経路を作成することができる。
【００６１】
また、受け付けたデータに基づく移動開始点の噴霧部１の位置を、例えば実行記憶部６３に予め記憶されているカチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３のオフセット分を補正して算出する。
【００６２】
噴霧部１には、前述したように、カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３が並置されている。従って噴霧部１の位置を一定にして噴霧を行った場合、ノズルの位置の分だけオフセットが生じ、異なる位置を噴霧することになる。そこで、制御部６は、予めノズル間の間隔に関する間隔情報を実行記憶部６３に記憶しておき、間隔情報により経路をオフセット量だけ補正し、カチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３の夫々が設定された経路を移動しながら溶液を噴霧する場合には、全く同一の経路を辿るようにする。
【００６３】
間隔情報は、カチオン用ノズル１１及びリンス用ノズル１２間の距離、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３間の距離、アニオン用ノズル１３及びカチオン用ノズル１１間の距離でもよく、ノズル配置部１４の所定の位置からカチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３夫々までの距離でもよい。
【００６４】
経路作成後に、制御部６は動作コマンドを受け付ける。図９は、動作コマンドの例を示す図表であり、図１０は、動作プログラムの表示画面の例示図である。コマンド「Ｃ」を受け付けることにより、カチオン溶液が噴霧される。より具体的には、コマンド「Ｃ」を受け付けた場合、制御部６は、受け付けたデータに基づく移動開始点の噴霧部１の位置から、カチオン用ノズル１１のオフセットによって補正することにより算出した、補正後の移動開始点の位置にカチオン用ノズル１１を配置させる。
【００６５】
制御部６は、トリガー用コンプレッサ２２と溶液タンク２３とを作動させ、受け付けたデータに基づく所定時間だけカチオン用ノズル１１に空吹きを行わせる。空吹きが終了した後、受け付けたデータに基づく噴霧圧及び移動速度に従って、カチオン用ノズル１１にてカチオン溶液を継続して噴霧させながら経路を移動させる。経路の移動が終了した場合、カチオン用ノズル１１は噴霧を終了する。
【００６６】
また、制御部６は、コマンド「Ｃ」と併せて経路を通る回数の情報も受け付けることができる。例えば移動回数（スキャン回数）が３回であった場合、制御部６は、経路の開始点から終了点までの移動が３回に達するまで噴霧部１を移動させながら噴霧を継続させる。また、経路を同じ方向に辿るか往復するかを設定することもできる。
【００６７】
同様にコマンド「Ａ」を受け付けることによりアニオン溶液が噴霧され、コマンド「Ｒ」を受け付けることによりリンス溶液が噴霧されるように設定する。また、コマンド「Ｂ」を受け付けることによりブローが行われるように設定する。
【００６８】
制御部６は、コマンド「Ｃ」及び「Ａ」と併せて吸着された量を設定することができる。この場合、制御部６は、ＱＣＭの振動数のデータを受け付け、カチオン用ノズル１１またはアニオン用ノズル１３が経路を１回辿る毎にＱＣＭの振動数が設定した吸着量に対応した振動数の変動値以上に変動したか否かを判定し、振動数の変動値が所定値以上になるまで再度経路を辿りながら噴霧を行わせ、所定値以上に達した場合に噴霧を停止させる。
【００６９】
その他、コマンド「Ｔ」を受け付けることにより噴霧部１が動作を停止する。この場合、停止する時間のデータを併せて受け付ける。
【００７０】
制御部６は、コマンド「Ｃ」「Ａ」「Ｒ」「Ｂ」「Ｔ」のうち複数を組合せて予め設定したコマンド「Ｘ」を受け付けることができる。例えば「Ｃ，Ｒ，Ｂ，Ａ，Ｒ，Ｂ，Ｃ，Ｔ２０，Ｂ」という９つのコマンドをコマンド「Ｘ」として予め設定した場合、コマンド「Ｘ」を受け付けることにより、これら９つのコマンドに従った動作が行われるので、コマンドを入力する手順を簡略化することができる。
【００７１】
複数のコマンドを組み合わせた設定には、他にサイクルがある。サイクルを設定することにより、サイクルを開始するコマンド「ｓ」及びサイクルを終了するコマンド「ｅ」の間のコマンドを繰り返す。
【００７２】
制御部６は例えば、５つのコマンドについてのサイクルを行うべく「ｓ，Ｃ，Ｒ，Ａ，Ｒ，Ｂ，ｅ」を受け付け、併せて吸着量として「３０００」を受け付けた場合、コマンド「Ｃ，Ｒ，Ａ，Ｒ，Ｂ」に応じた処理を吸着量が３０００ｎｍに達するまで繰り返し行う。このサイクルのコマンドを受け付けることにより、例えば複数のアニオン層及びカチオン層が交互に積層された３０００ｎｍの交互吸着膜が自動的に作成される。
【００７３】
このサイクルのコマンド「ｓ，Ｃ，Ｒ，Ａ，Ｒ，Ｂ，ｅ」を受け付けた場合の噴霧装置の動作を制御する制御部６の処理について説明する。図１１は、制御部６の処理手順を示すフローチャートである。
【００７４】
まず、制御部６は初期設定事項を示すデータを受け付ける（ステップＳ１）。次いで、制御部６は、初期設定事項のうち、主走査方向、主走査方向の走査距離及び走査間隔等に基づいて噴霧部１の経路を作成する（ステップＳ２）。また、制御部６は、コマンドを受け付けるとともに、経路を移動する回数及び吸着量のデータを受け付ける（ステップＳ３）。例えば、コマンドを「ｓ，Ｃ，Ｒ，Ａ，Ｒ，Ｂ，ｅ」とし、カチオン溶液を噴霧する移動回数を３回、リンス溶液を噴霧する移動回数を２回、アニオン溶液を噴霧する移動回数を３回、ブロー処理を行う移動回数を１回とし、吸着量を３０００ｎｍとする。
【００７５】
制御部６は、コマンドに対応するノズルに関わる間隔情報に基づいてノズル配置部１４が移動する経路を補正した経路を算出する（ステップＳ４）。間隔情報は、例えばコマンドが「Ｃ」の場合はカチオン用ノズル１１に関わる情報であり、カチオン用ノズル１１とリンス用ノズル１２との距離またはカチオン用ノズル１１とアニオン用ノズル１３との距離か、カチオン用ノズル１１とノズル配置部１４における所定の位置との距離かのいずれかである。補正した経路を算出した後、制御部６は噴霧部１を動作させる（ステップＳ５）。即ちコマンドに対応するノズルから対応する溶液を噴霧させながら、補正した経路に沿ってノズル配置部１４（噴霧するノズル）を移動させる。
【００７６】
噴霧部１の動作中、制御部６は、装置の扉が開いている、温度または圧力が異常な値を示している、噴霧部１の動作を停止させるための強制停止信号を受け付けた等の異常を検知したか否かを判断する（ステップＳ６）。異常を検知した場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、制御部６は、噴霧部１の動作を強制停止させて（ステップＳ７）、処理を終了する。
【００７７】
一方、異常を検知しない場合に（ステップＳ６でＮＯ）、制御部６は、コマンドに従って全ての動作を実行したか否かを判断する（ステップＳ８）。実行されていない場合（ステップＳ８でＮＯ）、制御部６は、処理をステップＳ５に戻す。実行された場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御部６は、処理を終了する。
【００７８】
次に、制御部６が、ステップＳ３で受け付けたコマンド、移動回数及び吸着量のデータに従って噴霧部１を動作させる処理手順であるステップＳ５について詳述する。図１２、図１３は、制御部６が噴霧部１を動作させる処理の手順を示すフローチャートである。
【００７９】
制御部６は、コマンド「Ｃ」に従い噴霧部１を動作させて、所定時間だけカチオン用ノズル１１に空吹きを行わせる（ステップＳ１１）。所定時間が経過した後、受け付けたデータに基づく所定の噴霧圧及び移動速度に従ってカチオン用ノズル１１にカチオン溶液を噴霧させながら、カチオン用ノズル１１の位置に基づいて補正された経路を移動させる（ステップＳ１２）。
【００８０】
制御部６は、設定されている３回分の経路の移動が終了したか否かを判断し（ステップＳ１３）、終了していない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、処理をステップＳ１２に戻して次の分の移動を継続させる。一方、終了した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部６は、カチオン用ノズル１１によるカチオン溶液の噴霧を停止させる（ステップＳ１４）。
【００８１】
停止後、制御部６は、移動開始点の位置にリンス用ノズル１２が配置されるように、ノズル配置部１４を移動させる（ステップＳ１５）。制御部６は、所定時間だけリンス用ノズル１２に空吹きを行わせる（ステップＳ１６）。空吹きが終了すると、受け付けたデータに基づく所定の噴霧圧及び移動速度に従ってリンス用ノズル１２に純水を噴霧させながら、リンス用ノズル１２の位置に基づいて補正された経路を移動させる（ステップＳ１７）。
【００８２】
制御部６は、設定されている２回分の経路の移動が終了したか否かを判断し（ステップＳ１８）、終了していない場合（ステップＳ１８でＮＯ）、処理をステップＳ１７に戻して次の分の移動を継続させる。一方、終了した場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御部６は、リンス用ノズル１２によるリンス溶液の噴霧を停止させる（ステップＳ１９）。
【００８３】
停止後、制御部６は、移動開始点の位置にアニオン用ノズル１３が配置されるように、ノズル配置部１４を移動させる（ステップＳ２０）。制御部６は、所定時間だけアニオン用ノズル１３に空吹きを行わせる（ステップＳ２１）。所定時間が経過した後、受け付けたデータに基づく所定の噴霧圧及び移動速度に従ってアニオン用ノズル１３にアニオン溶液を噴霧させながら、アニオン用ノズル１３の位置に基づいて補正された経路を移動させる（ステップＳ２２）。
【００８４】
制御部６は、設定されている３回分の経路の移動が終了したか否かを判断し（ステップＳ２３）、終了していない場合（ステップＳ２３でＮＯ）、処理をステップＳ２２に戻して次の分の移動を継続させる。一方、終了した場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、制御部６は、アニオン用ノズル１３によるアニオン溶液の噴霧を停止させる（ステップＳ２４）。
【００８５】
停止後、制御部６は、移動開始点の位置にリンス用ノズル１２が配置されるように、ノズル配置部１４を移動させる（ステップＳ２５）。その後、制御部６は、リンス溶液の噴霧について、前述したステップＳ１６〜ステップＳ１９と同様の処理を行う（ステップＳ２６〜ステップＳ２９）。
【００８６】
制御部６は、移動開始点の位置にリンス用ノズル１２が配置されるように、ノズル配置部１４を移動させた後（ステップＳ３０）、リンス用ノズル１２からエアーを噴出させるブローを開始する（ステップＳ３１）。受け付けたデータに基づく所定の圧力及び移動速度に従ってエアーを噴出させながら、リンス用ノズル１２の位置に基づいて補正された経路を移動させる（ステップＳ３２）。エアーを噴出させながらの１回分の移動が終了すると、制御部６は、噴霧用コンプレッサ２１を停止してブロー処理を停止させる（ステップＳ３３）。
【００８７】
制御部６は、膜厚計３３で計測された吸着量が３０００ｎｍに達したか否かを判断し（ステップＳ３４）、達している場合は（ステップＳ３４でＹＥＳ）、処理を終了する。一方、達していない場合には（ステップＳ３４でＮＯ）、制御部６は、処理をステップＳ１１に戻す。
【００８８】
以上のような処理により、交互吸着膜を成膜させる。本発明に係る噴霧装置によれば、厚さが均一な交互吸着膜を成膜するための制御を適切に行うことができる。
【００８９】
図１４は、噴霧装置の他の実施形態を示す模式図である。図１４に示す噴霧装置では、噴霧部１及び対象物３１をチャンバ７の内部に設けている。この例で溶液の飛散を防止することができる。この例の噴霧装置では、チャンバ７内の温度を調整する温度調整部３５と、チャンバ７内の湿度を調整する湿度調整部３６とを備えて、制御部６によってチャンバ７内の温度及び湿度を調整するようにしている。
【００９０】
また、温度調整部３５を壁３４の背面に配置して、壁３４の温度を調整するようにしてもよい。対象物３１の温度により、アニオン溶液及びカチオン溶液の吸着量、吸着速度等が異なる場合があるので、温度調整部３５により温度を調整することにより、これらを調整することができる。
【００９１】
なお、噴霧部１に備えられるノズルは３つに限らず４つ以上であってもよい。この場合４つ目のノズルとしては、膜を硬化する物質を噴霧する硬化用ノズル、または、対象物３１に表面電荷を与えるための表面電荷溶液用ノズルを使用することが可能である。また、溶液噴霧用に３本のノズルを設け、洗浄用に１本のノズルを設けるような構成も可能である。
【００９２】
また、移動する経路として、前述したようにカチオン用ノズル１１、リンス用ノズル１２及びアニオン用ノズル１３が同一の経路を辿ってもよいし、異なる経路を辿ってもよい。例えば、カチオン用ノズル１１及びアニオン用ノズル１３は主走査方向を水平方向とする同一の経路を辿り、リンス用ノズル１２は主走査方向を鉛直方向とする経路を辿るようにしてもよい。
【００９３】
また、対象物３１を洗浄する洗浄手段として、リンス溶液または気体を噴霧するノズル（リンス用ノズル１２）を用いる場合について説明したが、洗浄手段は、ノズルに限らず、振動、音波、光、超音波などを利用して対象物３１を洗浄するようなものでも良い。
【００９４】
また、膜厚計３３は、ＱＣＭを用いる場合について説明したが、レーザ膜厚計、エリプソメータまたは光学測定器等を用いてもよい。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、前述した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９６】
１  噴霧部
６  制御部
１１  カチオン用ノズル（第２ノズル）
１２  リンス用ノズル（第３ノズル：洗浄手段）
１３  アニオン用ノズル（第１ノズル）
１４  ノズル配置部（配置部）
２１  噴霧用コンプレッサ
２２  トリガー用コンプレッサ
２３  溶液タンク
２４  空気圧調整部
２５  ２方電磁弁
２６  ３方電磁弁
２７  液量調整部
２８ａ、２８ｂ  送気管
２８ｃ  送液管
２９  温度調整部
３０  振動子
３１  対象物
３３  膜厚計（膜厚測定部）
６１  演算回路
６２  プログラム記憶部
６３  実行記憶部
６４  入力データ記憶部
【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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【図８】
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【図９】
2013034935.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2013034935.tif 000014
【図１２】
2013034935.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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