(57)【要約】【課題】  ノズルの詰まりが低減された微細液滴塗布装置を提供することを目的とする。【解決手段】  容器と、容器内に設けられ、溶質と溶媒とを含む塗布液を微細液滴に加工して前記容器内に置かれた基板上に塗布する微細液滴塗布手段と、容器内を、溶媒の蒸発を抑制する雰囲気に保持する雰囲気調整手段とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器内に設けられ、溶質と溶媒とを含む塗布液を微細液滴に加工して前記容器内に置かれた基板上に塗布する微細液滴塗布手段と、
前記容器内を、前記溶媒の蒸発を抑制する雰囲気に保持する雰囲気調整手段とを具備することを特徴とする微細液滴塗布装置。
【請求項２】
前記微細液滴塗布手段は、先端に微細孔が形成されたノズルを有し、前記塗布液を前記微細孔から吐出することで前記微細液滴を加工することを特徴とする請求項１記載の微細液滴塗布装置。
【請求項３】
前記雰囲気調整手段は、前記溶媒と同一種類の溶媒をノズルより前記容器内に噴霧することで前記容器内の雰囲気を調整することを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の微細液滴塗布装置。
【請求項４】
前記雰囲気調整手段は、前記容器内を、前記溶媒の飽和濃度が２０パーセント以上かつ１００パーセント以下の雰囲気に保つことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載した微細液滴塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細液滴塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中の電解質（例えばカリウムイオン、ナトリウムイオン、塩素イオン）の濃度の測定には、様々な方法が知られている。
【０００３】
そのなかで測定時における取り扱いの簡便さ、或いは測定感度が高くまた測定応答が速いなどの特徴を有し、また使い捨てにしても価格上問題が少ないなどの観点からイオン感応性電界効果トランジスタ（以下ＩＳＦＥＴ）をセンサーとして用いた電解質濃度測定装置の開発が進められている。
【０００４】
このようなＩＳＦＥＴは、例えばＮチャネルＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のゲート部分に、特定のイオンに選択的に感応する感応剤（例えば、カリウムイオンならバリノマイシン）を含んだ感応膜を所定の厚みで塗布して形成されている。
【０００５】
このような感応膜は、ポリ塩化ビニル：ＰＶＣ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）などの基材とアジピン酸ビスＤＯＡ：（Ｄｉｏｃｔｙｌ  Ａｄｉｐａｔｅ）などの可塑剤などを所定量の割合で調合した感応膜構成剤がテトラヒドロフラン：ＴＨＦ（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）などの溶媒中に溶解された溶液を、ＦＥＴのゲート部分に塗布した後、溶媒を蒸発させて形成するのが一般的である。
【０００６】
このとき感応膜の厚みは、製造されるセンサーの信頼性や測定データの再現性を高くするために基板面内で均一であることが求められる。
【０００７】
従来、感応膜の厚みを均一にできる塗布方法として、スピンコート法が用いられてきたが、スピンコート法は、塗布液の利用効率が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで微細な流路から微細液滴を発射するいわゆるインクジェット塗布方法を用いて、ＩＳＦＥＴのゲート上に選択的に塗布する方法が提案されている。
【０００９】
インクジェット塗布は、目的の領域（ＩＳＦＥＴならば例えばゲート部分）のみに簡単に液滴を塗布することができるため塗布材料の使用効率も高くまた近年問題になっている環境への負荷も小さい。さらに塗布膜厚みはノズルからの積算塗布液吐出量で制御可能で、塗布範囲にもよるが、例えばφ５ｍｍの範囲にノズルからの最小液滴吐出量がピコリットルオーダのインクジェットノズルを使用すれば塗布膜厚は数十ナノメートルオーダで制御可能である。
【００１０】
しかしながら、インクジェット塗布では塗布液がノズルで詰まり易いという問題がありこのノズルのメンテナンス頻度によっては生産性が低下する原因になる（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−５０７０１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように、従来のインクジェット塗布では、塗布液がノズルで詰まり易いという問題があり生産性が低下するという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、ノズルの詰まりが低減された微細液滴塗布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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、容器と、
前記容器内に設けられ、溶質と溶媒とを含む塗布液を微細液滴に加工して前記容器内に置かれた基板上に塗布する微細液滴塗布手段と、
前記容器内を、前記溶媒の蒸発を抑制する雰囲気に保持する雰囲気調整手段とを具備することを特徴とする微細液滴塗布装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容器の雰囲気を、塗布溶液の溶媒が乾燥しにくいように制御することによって、ノズル詰まりを防ぐことが可能でとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態１に係る微細液滴塗布装置を模式的に示した構成図である。また、図２は、この微細液滴塗布装置の斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、この微細液滴塗布装置は、一点斜線で示した容器３と、この容器３内にノズルヘッド１とが設けられている。このノズルヘッド１には、溶質と溶媒とを含む塗布液を微細液滴に加工して、容器３内に置かれたターゲット基板２上に吐出するための微細液滴吐出ノズル４が設けられている。微細液滴吐出ノズル４はそれぞれパイプ５で接続され、ターゲット基板２上の所望の領域に同時に微細液滴を吐出できるようになっている。微細液滴吐出ノズル４は、容器３の外部に設けられている塗布液容器９と塗布液ポンプ８を介してパイプ２０で接続されている。塗布液ポンプ８は容器３の中に設けられノズルヘッド１の近傍にて塗布液の供給圧力を制御している。ノズルヘッド１の近傍であるため供給圧力を制御しやすい。塗布液容器９内には、塗布液としてＴＨＦを溶媒とし、測定イオンに対応した感応膜剤、感応膜の基材であるＰＶＣ、可塑剤ＤＯＡを所定量混合溶解したものが収納されている。
【００１８】
また、ノズルヘッド１には、容器３内を、溶媒の蒸発を抑制する雰囲気に保持するために、溶媒を噴霧する溶媒噴霧ノズル６が設けられている。塗布液吐出ノズル４は、容器３の外部に設けられている溶媒容器１０と溶媒ポンプ８を介してパイプ２１で接続されている。溶媒ポンプ８は容器３の中に設けられノズルヘッド１の近傍にて噴霧用溶媒の供給圧力を制御している。ノズルヘッド１の近傍であるため供給圧力を制御しやすい。溶媒容器１０には、溶媒として用いられているＴＨＦが収納されている。
【００１９】
容器３には、バルブ７が設けられ容器３内部からの排気を行なっている。塗布プロセス終了後、ターゲット基板２を塗布装置外へ取り出す際には容器３内の雰囲気を排気し無害化した上で大気放出する構造となっている。すなわち、この微細液滴塗布装置は、塗布時にノズルヘッド１とターゲット基板２は容器３内に収納され、バルブ７を閉じて外気と遮断し、塗布後にバルブ７を開けて溶媒雰囲気を処理する図示しない排気処理装置系にて無害化し、バルブ７を介してＩＳＦＥＴが形成されたターゲット基板２が取出される。
【００２０】
この微細液滴塗布装置では、ノズルヘッド１には、ターゲット基板２上の塗布ターゲット領域の数に応じて微細液滴吐出ノズル４も３ヶ所設けられ、一つの塗布液ポンプ８にて塗布液の吐出が可能となるように、ノズルヘッド１内で微細液滴吐出ノズル４が流路５を介して繋がっている。このようにすることで処理効率を向上させることができる。
【００２１】
また、このノズルヘッド１には微細液滴吐出ノズル４の間に容器３内の雰囲気を調整するための溶媒ノズル６が同一面内に設けられている。こうすることで特に詰まりやすい微細液滴吐出ノズル４の先端近傍の溶媒雰囲気の濃度を高く保つことができるので、塗布液に含まれる溶媒が揮発することを効果的に抑えることができ詰まりを防ぐことができる。
【００２２】
図２は、ノズルヘッド１をより具体的に説明する斜視図である。
【００２３】
図２に示すように、一点斜線で示す容器３内にノズルヘッド１と、このノズルヘッド１を移動させるためのレール１１と、ターゲット基板２が配置されている。容器３には外部に排気するためのバルブ７が設けられている。
【００２４】
ノズルヘッド１には、微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３が設けられ、それぞれ溶液供給用のパイプ２０−１、２０−２、２０−３が接続されている。
【００２５】
また、ノズルヘッド１には、微細液滴吐出ノズル４−１と４−２の間に溶媒ノズル６−１が、微細液滴吐出ノズル４−２と４−３の間に溶媒ノズル６−２が設けられ、それぞれ溶媒供給用のパイプ２１−１、２１−２が接続されている。
【００２６】
微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３及び溶媒ノズル６−１６−２は、一列に整列するように配置され、ターゲット基板２に対向している。
【００２７】
ここでは図示しないが、図１に示した溶液ポンプ８及び溶媒ポンプ７は、ノズルヘッド１の内部に設けられている。塗布液感応膜材料は予め決められた装置運転手順に従って所定の時間、吐出圧力や吐出流量にて吐出する仕組みになっている。
【００２８】
図３は、この微細液滴塗布装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
先ず、図３に示すように、微細液滴塗布装置３の容器３の中の所定位置にターゲット基板２を設置する（Ｓ１）。
【００３０】
次に、容器３のバルブ７を閉じることで塗布空間を密閉する（Ｓ２）。
【００３１】
次に、ノズルヘッド１をターゲット基板２に対向するように移動させ、ターゲット基板２上の塗布領域に微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３が対向するように位置あわせを行なう（Ｓ３）。
【００３２】
次に、溶媒ポンプ７を作動させ溶媒ノズル６−１、６−２から溶媒を放出させる（Ｓ４）。
【００３３】
次に、容器３内に配置したセンサーなどで容器３内の溶媒濃度を測定し、所定の濃度の範囲内を保っている場合は、Ｓ６に移行し、保っていない場合はＳ５にもどる。
【００３４】
Ｓ５にて溶媒濃度が所定の濃度の範囲内を保っている場合、溶媒ポンプ７を止めて溶媒ノズル６−１、６−２から溶媒放出を停止する（Ｓ６）。
【００３５】
次に、溶液ポンプ８を作動させ微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３から溶液を微細液滴に加工して塗布する（Ｓ７）。
【００３６】
次に、微細液滴を所定時間と付したかどうか判断し、時間がまだ足りない場合は、Ｓ７に戻り、時間が経過した場合はＳ９にすすむ。
【００３７】
Ｓ８で、所定時間に達したと判断された場合、バルブ７を開放し、容器３内を排気する（Ｓ９）。
【００３８】
次に、ＩＳＦＥＴが形成されたターゲット基板２を取出し（Ｓ１０）、処理を終了する（Ｓ１１）。
【００３９】
このように微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３が暴露されている容器３内をあらかじめ溶媒雰囲気としているため、微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３からの溶液に含まれる溶媒が蒸発する時間を長くできる。したがって微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３で、溶液が乾燥せずノズル詰まりを抑えることができる。こうして従来の塗布装置に比べノズルのメンテナンスが減り装置稼働率向上を図ることが可能である。
【００４０】
図４は、横軸を密閉容器内のＴＨＦ雰囲気濃度（ｗｔ％）、縦軸を塗布溶液の固化時間としたときのグラフである。
【００４１】
ここでは、直径１ｃｍの容器にＴＨＦを溶媒とする塗布液を１ｃｃ入れ、雰囲気中のＴＨＦ溶媒濃度を変えて塗布溶液の固化時間との関係を求めた。
【００４２】
図４によれば密閉容器の雰囲気中に含まれる溶媒濃度（ＴＨＦ雰囲気濃度）が高いほど塗布溶液の固化時間が長くなることから、溶媒蒸発量が少なくなっていることが分かる。
【００４３】
また、図４から、雰囲気中の溶媒濃度が２０パーセント程度の濃度のとき溶液の固化時間は８０秒と、溶媒濃度がそれ以下の場合の４０秒程度と比べておよそ２倍の時間が必要であることが分かる。この結果から溶媒の飽和濃度が２０パーセント以上かつ１００パーセント以下の雰囲気に保つことで、溶液は固化し難くなりノズル詰まりを緩和させることができることがわかる。
【００４４】
ここでは溶媒にＴＨＦを使用した例を示したがこれに限定されるものでは無く、他の溶媒を用いてもこのような傾向になる。
【００４５】
図５は、本発明の実施形態２に係る微細液滴塗布装置の斜視図である。図２と同一箇所は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００４６】
図５に示すように、この微細液滴塗布装置は、微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３と溶媒ノズル６−１、６−２が別のノズルヘッドに形成され重ね合わせて一体接合されている。したがって微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３と溶媒ノズル６−１、６−２とは交互に配置されて入るもののラインがずれている。しかしながらこの程度の位置ずれは本発明の効果に影響はない。
【００４７】
ここでは微細液滴吐出ノズル４−１、４−２、４−３と溶媒ノズル６−１、６−２が別のノズルヘッドに形成されているので、メンテナンス時にそれぞれ個別に洗浄或いは取替えが行なえるので便利である。
【００４８】
図６は、本発明の実施形態３に係る微細液滴塗布装置の斜視図である。図２と同一箇所は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００４９】
図６に示すように、ノズルヘッド１に設けられていた溶媒ノズル６（図２）の代わりに、溶媒供給用の配管２２を容器３に設け、容器３内の雰囲気を溶媒雰囲気とするように制御する。このとき配管２２から供給される溶媒の雰囲気量は容器３内の体積と同量以上とする。また、排気用のバルプ７を開放にして供給用の配管２２から溶媒を供給することで、容器３内を溶媒濃度が定常状態になるように制御するようにしてもよい。このようにしても本発明の効果が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態１に係る微細液滴塗布装置の模式図
【図２】本発明の実施形態１に係る微細液滴塗布装置の斜視図
【図３】本発明の微細液滴塗布装置の動作を説明するためのフローチャート
【図４】横軸を密閉容器内のＴＨＦ雰囲気濃度（ｗｔ％）、縦軸を塗布溶液の固化時間としたときのグラフ
【図５】本発明の実施形態２に係る微細液滴塗布装置の斜視図
【図６】本発明の実施形態３に係る微細液滴塗布装置の斜視図
【符号の説明】
【００５１】
１・・・ノズルヘッド
２・・・ターゲット基板
３・・・容器
４・・・微細液滴吐出ノズル
５・・・パイプ
６・・・溶媒ノズル
７・・・溶媒ポンプ
８・・・溶液ポンプ
９・・・溶液容器
１０・・・溶媒容器
【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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