(57)【要約】【課題】乾燥装置を構成する加熱乾燥室内において有機溶剤を含む塗液からなる塗膜の加熱乾燥を行うに際し、乾燥過程で塗膜から蒸発する有機溶剤のガスの加熱乾燥室内における濃度を低く保つことにより、有機溶剤のガスが凝着して有機溶剤が塗膜に付着し難く、かつ有機溶剤が塗膜内に吸収され難いようにし、塗膜中の残留有機溶剤濃度が高くならないようにして塗膜の加熱乾燥が行えるようにした、加熱乾燥装置の提供を目的とする。【解決手段】基板やフィルム基材等の上に塗布されている、有機溶剤を含む塗液の塗膜を加熱乾燥するための加熱乾燥装置であって、塗膜を乾燥させるための加熱乾燥室内のいずれかには酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板やフィルム基材等の上に塗布されている、有機溶剤を含む塗液からなる塗膜を加熱乾燥するための加熱乾燥装置であって、塗膜を乾燥させるための加熱乾燥室内のいずれかには酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されていることを特徴とする加熱乾燥装置。
【請求項２】
前記加熱乾燥室内の内壁として、酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の加熱乾燥装置。
【請求項３】
前記加熱乾燥室内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が取り外し可能な状態で配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の加熱乾燥装置。
【請求項４】
前記酸化触媒は、白金、パラジウム、ロジウム、酸化セリウム若しくはそれらの化合物のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱乾燥装置。
【請求項５】
前記酸化触媒膜は、直径が１〜１００ｎｍの酸化触媒の微粒子を含み、その一部で膜表面が覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱乾燥装置。
【請求項６】
前記酸化触媒の微粒子は、ガラス質酸化物に担持されていることを特徴とする請求項５に記載の加熱乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板またはフィルム等の上に塗布されている、有機溶剤を含む塗液からなる塗膜を加熱乾燥するための加熱乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス板等の絶縁性基板またはステンレス板等の金属基板またはシリコン板等の半導体基板等からなる基板若しくは樹脂フィルム等からなるフレキシブル基板等の種々の基板の上に塗布されている塗膜、例えば、１００℃以上の沸点を有する有機溶剤を含む塗液からなる塗膜を加熱乾燥させるためには、まず塗膜中の有機溶剤を自然乾燥または表面状態を荒らさない程度の低い加熱温度下での乾燥により有機溶剤を蒸発させて塗膜に流動性がなくなるようにし、しかる後に、高温度で加熱乾燥できる乾燥装置内に移し、そこで熱風や自然対流を用いた高温加熱乾燥または真空加熱乾燥を行い、塗膜中に残っている微量の有機溶剤を蒸発させて乾燥固化させている。
【０００３】
有機溶剤を含む塗液からなる塗膜のこのような乾燥においては、例えば、有機ＥＬ素子や有機トランジスタ等の製造の際に使われる有機電子材料等の有機機能材料からなる塗膜を乾燥させる場合、塗膜中に有機溶剤が残っていると素子特性を低下させる恐れがあるため、残留有機溶剤量がｐｐｍオーダー以下となるように塗膜を乾燥させる技術の確立が望まれている。
【０００４】
また、塗膜上に微小な塵が付着したまま乾燥させてしまうと素子のショートを引き起こすため、乾燥工程中に塵が舞上がり難く、塗膜に塵が付着しにくいようにした乾燥方法も求められている。
【０００５】
また、塗布に用いられる塗液の中に含まれる有機機能材料が、酸素や、オゾンまたは活性酸素を微量に含む酸化雰囲気での高温加熱乾燥により二重結合部位が酸素劣化したり、重合や分解が起こらないように加熱乾燥させることも求められており、密閉可能な乾燥室内で加熱乾燥を行うようにし、乾燥中は乾燥室内の雰囲気を真空（減圧）若しくは窒素やアルゴンを充満させた不活性雰囲気にして乾燥を行なうことも行われている。
【０００６】
この際、酸化し易い有機機能材料を含む塗液からなる塗膜を乾燥した後の乾燥塗膜形成物の乾燥室内からの取り出しは、高温状態のままで行うと塗膜が酸化する場合があるため、乾燥室内の温度を室温付近まで下げてから行うことも行われている。
【０００７】
このとき、密閉式の乾燥室内には塗液中の有機溶剤のガスが高濃度で充満しているが、乾燥室内部の温度が下がると、乾燥室の内壁やガラス窓、さらには塗膜形成物にガスが凝結して有機溶剤が付着してしまう。また、乾燥室の内壁や表面温度が他と比べて低いガラス窓にガスが凝結して有機溶剤が付着する場合もある。
【０００８】
特に、塗膜が塗布されている基板における塗膜の加熱乾燥を連続して行う場合においては、高沸点の有機溶剤が乾燥室内面に徐々に蓄積されることになり、その蓄積した有機溶剤は加熱乾燥時の加熱により再蒸発し、乾燥装置から取り出す前に冷えた膜に再付着して乾燥塗膜中に吸収されてしまうことがあるため、塗膜中の残留溶剤濃度を、例えば５０ｐｐｍ程度以下に下げることは難しかった。
【０００９】
このような状況に対処するため、塗膜の加熱乾燥処理を適宜回数行った後に定期的に乾燥装置の乾燥室内を高温で空焼きクリーニングし、乾燥室内に滞留した有機溶剤を焼き出
すことが行われている。しかし、３００℃程度の高温による空焼きクリーニング後の冷却に多大な時間を要するため生産性を大幅に低下させことになる。
【００１０】
一方、乾燥した塗膜を有する基材を乾燥室内から取り出す際、揮発した有機溶剤のガスが乾燥室の扉から外に漏れると悪臭が発生したり、クリーンルームの環境を悪化させることになる。
【００１１】
悪臭の発生を防止するようにした加熱乾燥装置として、有機溶剤のガスを分解して脱臭を行なうものがあるが、加熱機構付きの筒状酸化触媒ユニットを排気ダクトに設置し排気ガス中の有機溶媒濃度を減少させるようにしたものであり、塗膜が成膜されている基板が置かれる乾燥室内の有機溶剤ガスの濃度を低く保つようにしたものではなく、乾燥室内の残留溶剤に起因する有機溶剤の塗膜への付着の問題は依然として解消されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記した問題点に鑑がみなされたものであり、乾燥装置を構成する加熱乾燥室内において有機溶剤を含む塗液からなる塗膜の加熱乾燥を行うに際し、乾燥過程で塗膜から蒸発する有機溶剤のガスの加熱乾燥室内における濃度を低く保つことにより、有機溶剤のガスが凝着して有機溶剤が塗膜に付着し難く、かつ有機溶剤が塗膜内に吸収され難いようにし、塗膜中の残留有機溶剤濃度が高くならないようにして塗膜の加熱乾燥が行えるようにした、加熱乾燥装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上のような課題を達成するためになされ、請求項１に記載の発明は、基板やフィルム基材等の上に塗布されている、有機溶剤を含む塗液からなる塗膜を加熱乾燥するための加熱乾燥装置であって、塗膜を乾燥させるための加熱乾燥室内のいずれかには酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されていることを特徴とする加熱乾燥装置である。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の加熱乾燥装置において、前記加熱乾燥室内の内壁として、酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の加熱乾燥装置請求項１または２記載の加熱乾燥装置において、前記加熱乾燥室内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が取り外し可能な状態で配置されていることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱乾燥装置おいて、前記酸化触媒は、白金、パラジウム、ロジウム、酸化セリウム若しくはそれらの化合物のいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱乾燥装置請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱乾燥装置において、前記酸化触媒膜は、直径が１〜１００ｎｍの酸化触媒の微粒子を含み、その一部で膜表面が覆われていることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の加熱乾燥装置において、前記酸化触媒の微粒子は、ガラス質酸化物に担持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
加熱乾燥室内に配置されている、酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材の酸化触媒膜によって加熱乾燥室内に滞留している有機溶剤のガスを水と二酸化炭素に酸化分解して加熱乾燥室内の有機溶剤ガスの濃度を低く保つことができるので、塗膜が形成されている基板や基材に有機溶剤のガスが凝着して塗膜内に有機溶剤が吸収され難くし、延いては塗膜中の残留有機溶剤濃度が高くならないようにして塗膜の加熱乾燥が行える。
【００２０】
また、加熱乾燥装置のクリーニング時間の短縮による生産効率の向上と素子性能の安定化を図ることもできる。さらに、加熱乾燥室内の雰囲気ガス中の活性なオゾンガスを白金等の酸化触媒により酸素に分解することができるので、加熱乾燥後に乾燥塗膜形成物を加熱乾燥室内において大気中保存しておく場合、乾燥塗膜形成物の有機機能膜を劣化させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１には本発明に係る加熱乾燥装置の概観が示してある。ここに示す加熱乾燥装置は、基板やフィルム基材等の上に塗布されている、有機溶剤を含む塗液からなる塗膜を加熱乾燥するための加熱乾燥装置であって、大略的には、塗膜を高温度で加熱乾燥させるための加熱乾燥室１０内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されていることを特徴とするものである。
【００２２】
図中、３は加熱乾燥室１０の扉、４は扉３に設けられているガラス窓、２は加熱乾燥室１０内に設けられている棚をそれぞれ示しており、基板上に、高沸点の有機溶剤を含む塗液からなる塗膜が塗布されている塗膜形成物５を棚２の上に載置し、しかる後に付設の真空ポンプ６により加熱乾燥室１０内を減圧するか、窒素やアルゴンを充填して不活性雰囲気にした後、加熱手段（図示せず）により高温度に加熱し、塗膜を加熱乾燥するようになっている。１は加熱乾燥室１０内の内壁を示しているが、この内壁として、無機化合物よりなる酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されている。
【００２３】
図示の加熱乾燥装置においては、無機化合物よりなる酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が内壁１を構成するようになっているが、必ずしもこのような構成のものに限定されるものではなく、無機化合物よりなる酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材を取り外し可能な状態で加熱乾燥室内の所定の位置に設置できるようにし、酸化触媒膜の洗浄や部材の交換を容易にできるような構成であってもよい。
【００２４】
加熱乾燥室内に配置されている、酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材の酸化触媒膜は、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、酸化セリウム若しくはそれらの化合物等の酸化触媒を含んでなるものである。その一例としては、直径が１〜１００ｎｍ程度の酸化触媒の微粒子を含み、その一部で表面部分が覆われている構成のものが挙げられる。また、直径が１〜１００ｎｍ程度の酸化触媒の微粒子を含み、その一部で表面部分が覆われている構成であり、かつ酸化触媒の微粒子が、ガラス質酸化物に担持されたものであってもよい。
【００２５】
酸化触媒としては白金、パラジウム、ロジウム、酸化セリウム若しくはそれらの化合物が望ましいが、特に塗膜を乾燥させる温度に近い温度で酸化触媒として働く白金が望ましい。以下、白金を用いた例に基づいて本発明の加熱乾燥装置をさらに説明するが、マンガン系等の他の酸化触媒を使用した加熱乾燥装置においては、最適分解温度が多少高くはなるが、白金を用いた加熱乾燥装置と同様の酸化分解機能を示す。
【００２６】
白金を酸化触媒として用いる場合、最低１３０℃以上の温度、好ましくは１５０℃以上の温度で加熱乾燥装置を働かせることにより加熱乾燥室内に設置した、酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材の酸化触媒膜は効率的に酸化触媒としての機能を果たすこ
とが可能となる。要するに、白金を有する酸化触媒膜に吸着した酸素によりトルエン等の揮発有機溶剤のガスを水と二酸化炭素にほぼ完全に酸化分解することができるようになり、加熱乾燥室内の有機溶剤ガス濃度を低く保つことができるようになる。
【００２７】
白金は自己体積の１００倍以上の酸素を吸着できるため、真空中であっても塗膜中から揮発する有機溶剤ガスが微量な場合は、白金に吸着していた酸素が消費されるまで表面に吸着した有機溶剤を分解し、乾燥室内の有機溶媒ガスの濃度を下げ、塗膜形成物５の塗膜に有機溶剤が吸着し難いようになり、延いては乾燥塗膜中の残存溶剤濃度が高くならないようにして加熱乾燥することができる。
【００２８】
乾燥装置の加熱乾燥室内の内壁、棚、扉等はステンレス板、チタン板等の耐食性で熱伝導が良い金属部材で構成されているが、本発明の加熱乾燥装置においては、例えば、これらの部材のいずれかに酸化触媒を含む酸化触媒膜を設けることにより、乾燥装置の加熱乾燥室１０内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されるようにしてある。
【００２９】
これらの部材に対して白金粒子を含む酸化触媒膜を設けるには、真空蒸着法、スパッタリング法または電気メッキ法または無電解メッキ法等の種々の薄膜形成方法により、蒸着やスパッタリング中のガス圧や成膜温度を変えたり、電気メッキ中の電流密度や添加剤等のメッキ条件等の成膜条件を適宜選択して成膜することにより、例えば、１次粒子径が１〜１００ｎｍ程度の白金の微粒子が表面に位置する、表面積の大きい酸化触媒膜を形成することができる。
【００３０】
酸化触媒膜を白金のみで形成する場合は粒子径が１０ｎｍ以上１０μｍ以下程度の白金の微粒子で膜表面を隙間無く覆うように成膜させることが望ましい。膜厚を厚くするとより多くの酸素を吸着でき、真空雰囲気中での加熱乾燥のときにもその触媒作用を有効に発揮することができるが、コストがかかるため１μｍ以下程度とするのが実用的である。
【００３１】
以上のようにして加熱乾燥室内の内壁、棚、扉等のいずれかに酸化触媒を含む酸化触媒膜を設けることにより、乾燥装置の加熱乾燥室内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されるようにすればよいが、酸化触媒膜を形成した部材を着脱式のパネルとして加熱乾燥装置の乾燥室内に取り付けることにより、乾燥装置の加熱乾燥室内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材が配置されるようにしてもよい。後者のようにすると酸化触媒膜の洗浄や酸化触媒反応に寄与する部材の交換がより容易になる。
【００３２】
また、白金のナノ粒子（白金黒）を含むゾルゲルガラス溶液の塗膜を加熱乾燥室の内壁、棚、扉、ガラス窓等を構成する各部材に必要に応じて塗布し焼成することにより酸化触媒膜を成膜するようにしてもよい。
【００３３】
このようにして得られた酸化触媒膜が設けられている部材が加熱乾燥室内に配置されている状態で、減圧状態で加熱乾燥を行う場合は、ロータリーポンプ、ターボポンプ等の真空ポンプ６を加熱乾燥室１０に設けた排気口に接続して行なうこととなるが、このような状態で所期の加熱乾燥がなされた後、加熱乾燥室の内部が加熱された状態で大気や酸素を含む気体を導入することにより、加熱乾燥室の内壁や棚等に付着した有機溶剤を酸化分解してクリーニングすることもできる。
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１に示すような概観の加熱乾燥装置の加熱乾燥室内の内壁材、扉、棚を取り外し、そ
れらの表面に白金の電気メッキを１μｍの厚さで行ない、酸化触媒を含む酸化触媒膜を形成した。酸化触媒膜の表面には直径０．０５μｍ以下の白金粒子が観察された。
【００３６】
一方、加熱乾燥室を構成するガラス窓部には、１０ｎｍの粒形の白金ナノ粒子をアルコキシラン溶液中に分散してなるゾルゲル溶液の薄膜を塗布し、しかる後に塗布した薄膜を焼成して、白金ナノ粒子を１０重量％含み、厚さが０．１μｍの多孔質の酸化触媒膜を形成した。
【００３７】
そして、前記工程で作成した酸化触媒膜が設けられている部材（内壁材、扉、棚）を加熱乾燥装置内に組み込み、本発明の実施例１に係る加熱乾燥装置を作製した。
【００３８】
次に、フェニルシクロペンタン（沸点２１３℃）のポリフルオレン誘導体の２重量％溶液からなる塗液を用い、１００℃以下に加熱し保温しておいた３０ｃｍ角のガラス基板の上にスピンコート法で厚さ０．１μｍの塗膜を成膜した後、上記した構成の実施例１に係る加熱乾燥装置の加熱乾燥室内に入れ、真空ポンプで０．１Ｐａまで減圧してから２００℃で３０分間の真空加熱乾燥を行った。その後、６０℃まで冷却して乾燥塗膜形成物を大気中に取り出した。
【００３９】
続けて、このような手順で行った真空加熱乾燥を塗膜が成膜された１０枚のガラス基板に対して順次行なった。そして、得られた乾燥塗膜形成物の乾燥塗膜に対してＧＣ−ＭＡＳＳによる分析を行った。その結果、乾燥塗膜中のフェニルシクロペンタン濃度はすべて１００ｐｐｍ以下であった。
【実施例２】
【００４０】
加熱乾燥室内に酸化触媒膜を有する部材を配置しておらず、その他は実施例１に係る加熱乾燥装置と同様な構成の、比較のための実施例２に係る加熱乾燥装置を作製した。そして、この加熱乾燥装置を用い、実施例１と同様な方法で、ポリフルオレン誘導体膜を加熱乾燥したところ、最初に乾燥を行なったものの乾燥塗膜中のフェニルシクロペンタン濃度は１００ｐｐｍであったが、乾燥の回数が増えるとともに乾燥塗膜中のフェニルシクロペンタン濃度が徐々に増加し、１０回目のものは１０００ｐｐｍ以上に増加していた。
【実施例３】
【００４１】
実施例１に係る加熱乾燥装置を用い、加熱乾燥させる塗膜形成物としては、キシレン（沸点１３８℃）のポリフルオレン誘導体の２重量％溶液からなる塗液を用いて１００℃以下に加熱し保温しておいた３０ｃｍ角のガラス基板の上にスピンコート法で厚さ０．１μｍの塗膜を成膜したものを用い、さらに加熱乾燥室内は真空ポンプで排気せずに窒素を流して置換した以外は実施例１と同様な方法で、塗膜が成膜された１０枚のガラス基板に対して連続的に加熱乾燥を行った。
【００４２】
そして、得られた乾燥塗膜形成物の乾燥塗膜に対してＧＣ−ＭＡＳＳによる分析を行った。その結果、乾燥塗膜中の残留キシレン濃度はすべて５０ｐｐｍ以下であった。
【実施例４】
【００４３】
実施例２に係る加熱乾燥装置と同様の加熱乾燥装置を用い、それ以外は実施例３と同様な方法で塗膜を加熱乾燥したところ、最初に乾燥を行なったものはその乾燥塗膜中のキシレン濃度が５０ｐｐｍ以下であったが、乾燥の回数が増えるとともに乾燥塗膜中のキシレン濃度が徐々に増加し、１０回目に乾燥を行ったものの乾燥塗膜におけるキシレン濃度は１００ｐｐｍ以上に増加していた。
【実施例５】
【００４４】
フェニルシクロペンタン（沸点２１３℃）のポリフルオレン誘導体の２重量％溶液からなる塗液を用いて成膜されたポリフルオレン誘導体膜を有するガラス基板１０枚を同時に実施例１に係る加熱乾燥装置と同様の加熱乾燥装置の加熱乾燥室に入れ、実施例１と同様の方法により減圧加熱乾燥を行なった後、塗膜が塗布されたガラス基板を取り出してから大気を導入した状態で加熱乾燥装置の加熱乾燥室内を２００℃まで加熱して１分間の空焼きクリーニングを行った。その後、減圧乾燥を行った後に空焼きクリーニングしてから真空加熱乾燥を行う上記の乾燥サイクルを１０回連続して行い、１０枚同時の加熱乾燥を行った。得られた乾燥塗膜形成物の乾燥塗膜中のフェニルシクロペンタン濃度は最初から１０回目のものまで５００ｐｐｍ以下であった。
【実施例６】
【００４５】
２００℃１分間の空焼きクリーニングを行なわなかった以外は実施例５と同様な方法で、ガラス基板１０枚を同時に真空加熱乾燥する乾燥工程を１０回行った。得られた乾燥塗膜形成物の乾燥塗膜中のフェニルシクロペンタン濃度は最初は５００ｐｐｍ以下であったが、乾燥回数が増えるとともにフェニルシクロペンタン濃度が徐々に増加し、１０回目の乾燥塗膜形成物の乾燥塗膜中では１０００ｐｐｍ以上になっていた。
【実施例７】
【００４６】
フェニルシクロペンタン（沸点２１３℃）のポリフルオレン誘導体の２重量％溶液からなる塗液を用いて成膜されたポリフルオレン誘導体膜を有するガラス基板１０枚を同時に実施例１に係る加熱乾燥装置と同様の加熱乾燥装置の加熱乾燥室に入れ実施例１と同様の方法により減圧加熱乾燥を行なった後、塗膜が塗布されたガラス基板を取り出してから大気を導入した状態で加熱乾燥室内を２００℃まで加熱して１分間の空焼きクリーニングを行った。次いで、キシレンを含む塗液からなる塗膜を塗布したガラス基板１０枚に対して同様に減圧加熱乾燥並びに空焼きクリーニングを行った。
【００４７】
その結果、乾燥塗膜形成物における乾燥されたポリフルオレン誘導体膜中からはフェニルシクロペンタンのみが検出され、その濃度は１００ｐｐｍであった。また、キシレンを溶媒の塗液からなる塗膜の乾燥塗膜中からはキシレンのみが検出され、その濃度は５０ｐｐｍ以下であった。
【実施例８】
【００４８】
加熱乾燥装置の加熱乾燥装置内に酸化触媒を含む酸化触媒膜が設けられている部材を配置しない以外は実施例７と同様の方法でポリフルオレン誘導体膜を乾燥したところ、最初に乾燥を行なったフェニルシクロペンタン溶液の塗液からなる塗膜中からはフェニルシクロペンタンのみが１００ｐｐｍ検出されたが、キシレンを含む塗液からなる塗膜の乾燥塗膜からは、実施例７とは異なり、キシレン５０ｐｐｍ以外にフェニルシクロペンタンも８０ｐｐｍ検出され、先に乾燥させた溶剤が混入し汚染されていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の加熱乾燥装置の概観を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・内壁
２・・・棚
３・・・扉
４・・・ガラス窓
５・・・塗膜形成物
６・・・真空ポンプ
【図１】
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