薄膜形成方法および薄膜形成装置
【課題】超音波スプレーノズルによる薬液の塗膜の膜厚を不均一にする。
【解決手段】超音波スプレーノズルを備えた薄膜形成装置で、前記薄膜形成装置の薬液供給部に送液ポンプを接続し、前記送液ポンプに薬液の送液配管を接続し、前記送液ポンプと前記超音波スプレーノズルの間の前記送液配管の途中に気泡除去装置を設置し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記気泡除去装置の薬液流出口に送液の流速を制御する精密バルブを接続し、前記精密バルブに前記超音波スプレーノズルを接続し、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し被塗布基板に塗布する。
【解決手段】超音波スプレーノズルを備えた薄膜形成装置で、前記薄膜形成装置の薬液供給部に送液ポンプを接続し、前記送液ポンプに薬液の送液配管を接続し、前記送液ポンプと前記超音波スプレーノズルの間の前記送液配管の途中に気泡除去装置を設置し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記気泡除去装置の薬液流出口に送液の流速を制御する精密バルブを接続し、前記精密バルブに前記超音波スプレーノズルを接続し、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し被塗布基板に塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロニクルミネッセンス素子の素子形成のための機能性薄膜を被塗布基板へスプレー塗布により形成する方法、また、その他の薄膜をシート状や枚葉状の被塗布基板へスプレー塗布により形成する方法、およびそれに用いる薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロニクルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）に正孔輸送材層等の機能性薄膜を形成する一般的な方法は、第１電極層であるＩＴＯ薄膜が予め所定の回路状にパターンが形成された有機ＥＬ素子用基板に、スピンコータ、スリットコータ等を用いて正孔輸送材の有機材料を塗布し乾燥し４０ｎｍ程度の厚さの薄膜を形成した後、レーザーを照射して、必要としない箇所を除去し、パターン状の機能性薄膜を得る方法である。しかし、レーザーを照射して有機薄膜を除去する方法では、陽極回路として形成されたＩＴＯ薄膜上に存在する正孔輸送材層の除去も行うため、前記ＩＴＯ薄膜に傷を付けたり、塗布した正孔輸送材の薄膜上に塵を付着させ、不良を発生していた。また、正孔輸送材層の塗膜を形成するにあたり、塗布工程と除去工程が必要であるので生産工程が多く生産効率を悪化させる問題があった。
【０００３】
この問題を解決し、正孔輸送材の使用量の低減を主目的として、塗布パターンマスクを介したスプレー印刷法が提案されている。スプレー印刷法は、特にフォトリソグラフィー用レジスト、ＰＥＤＯＴ分散液、その他薬液の塗工に用いられる。スプレー印刷法では、特許文献１に記載されるように、フォトレジストの塗布に超音波スプレーノズルが提案された。また、特許文献２に記載されるように、フォトレジストの塗膜の膜厚精度を厳しく管理しスプレーノズルの欠点である膜厚制御を改善するために、超音波スプレーノズルとスピンコータの併用が提案された。しかし、この使用方法ではスピンコータによる膜厚制御が利用されるが、塗布システムとしては高価になる問題があり、超音波スプレーノズルへの送液制御の問題もある。
【０００４】
この超音波スプレーノズルは、一定速度で一定量の薬液の送液を受けることで、超音波スプレーノズルの先端部において安定した液滴を形成し、超音波により液滴を安定的に霧化する構造となっているため、薬液の流量を制御するためのポンプ形式は、一定の流速で一定量の薬液を正確にスプレーノズルに送ることが要求される。少量の薬液を脈流を発生させずに定量送液する場合は、シリンジポンプが選択されることが多い。また、多量の塗液を定量送液する場合は、脈流を少なくするようにプランジャーポンプなどを２台以上組み合わせて運転するシステムが構築される。更に、この薄膜形成装置には、薬液を装置内に貯蔵するために、薬液タンクを備え、薬液の分散破壊や溶解度低下などによる沈殿や凝集の発生を抑制するために薬液を攪拌する必要がある。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開昭６２−１８５３２２号公報
【特許文献２】特表平４−５０４３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１や特許文献２の技術では、薬液供給部として用いる薬液タンク内で薬液を攪拌する必要があり、その攪拌により、薬液中に気泡を取り込み、配管内へ気泡が移動する問題があった。鋭意研究の結果、これらの従来技術では、以下のように超音波ス
プレーノズルによる薬液の塗膜の膜厚が不均一になる問題を生じる知見を得た。すなわち、送液システムで送液のために加える圧力に由来して、ポンプから超音波スプレーノズルまでの配管内でマイクロバブルおよび気泡が発生する。こうして発生したマイクロバブルや気泡は、薬液の塗布のために送液を繰り返すにつれ、次第に配管内で集合して配管の繋ぎ目などに溜まり、配管内の圧力を不安定化する。これが、一定速度一定量の送液制御を乱し、脈流を発生させる。こうして超音波スプレーノズルへの送液に脈流が発生する結果、超音波スプレーノズルによる有機ＥＬ素子の正孔輸送材の薬液の塗膜の膜厚が不均一になる。その結果、有機ＥＬ素子の発光が不均一になってしまう不具合があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、超音波スプレーノズルを備え、流量を調整しながら被塗布基板に膜厚が均一な１層以上の薄膜を超音波スプレーノズルにて薬液を霧化して塗布する薄膜形成装置において、超音波スプレーノズルと送液ポンプ間に混入するマイクロバブルと気泡を除去することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この課題を解決するために、超音波スプレーノズルを備えた薄膜形成装置であって、前記薄膜形成装置の薬液供給部に送液ポンプを接続し、前記送液ポンプに薬液の送液配管を接続し、前記送液ポンプと前記超音波スプレーノズルの間の前記送液配管の途中に気泡除去装置を設置し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記気泡除去装置の薬液流出口に送液の流速を制御する精密バルブを接続し、前記精密バルブに前記超音波スプレーノズルを接続し、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成装置である。
【０００９】
また、本発明は、上記気泡除去装置がマイクロバブルを除去することを特徴とする上記の薄膜形成装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記気泡除去装置が、気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除く機構を有し、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を上記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用するように構成したことを特徴とする上記の薄膜形成装置である。
【００１１】
また、本発明は、薬液供給部に接続した送液ポンプが送液配管に薬液を送液し、前記送液ポンプが前記薬液を前記送液配管を介して気泡除去装置に送液し、前記薬液を前記気泡除去装置から送液の流速を制御する精密バルブに送液し、前記薬液を前記精密バルブから超音波スプレーノズルに送液し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し、前記霧化した薬液を被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成方法である。
【００１２】
また、本発明は、上記気泡除去装置でマイクロバブルを除去することを特徴とする上記の薄膜形成方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記気泡除去装置により気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除き、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を上記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用することを特徴とする上記の薄膜形成方法である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、超音波スプレーによる薄膜形成装置の超音波スプレーノズル近傍に
、気泡除去装置と精密バルブを設置し、薬液タンクより送液ポンプ、気泡除去装置と精密バルブを介して超音波スプレーノズルに配管することで、薬液の精密流量調整ができ、多数の被塗布基板に安定した膜厚で成膜することが可能となる。そして、膜厚バラツキによる有機ＥＬ素子の発光を不均一にする不具合を軽減する効果があり、成膜の生産効率が向上する効果がある。また、従来のニードルスプレーノズルで生じていた塵の巻き込みが改善される効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図１から図３に基づいて実施形態を説明する。図１に、本実施形態の薄膜形成装置１の各構成部分への配管系統を概略的に示し。図２に、本実施形態の薄膜形成装置１の概略構成を示す。本実施形態は、薄膜形成装置１が、有機ＥＬ素子の薄膜を形成するために塗布する薬液の送液を繰り返すにつれ、送液配管９ａ内で次第にマイクロバブルが集合して送液配管９ａの繋ぎ目などに溜まることで、送液配管９ａ内の圧力を不安定化し、一定速度、一定量の送液制御を乱し脈流を発生させる知見に基づき発明した薄膜の形成方法であり、送液配管９ａに累積したマイクロバブルや気泡を除去することで送液に脈流を発生させないようにした薄膜形成装置１を用いる。すなわち、本実施形態は、図１に示すように、超音波スプレーノズル２を備え、精密バルブ１１で超音波スプレーノズル２へ供給する流量を調整しながら被塗布基板に膜厚が均一な１層以上の薄膜を、超音波スプレーノズル２にて薬液を霧化して塗布する超薄膜形成装置１である。この薄膜形成装置１には、精密流量送液ポンプなどの送液ポンプ９から超音波スプレーノズル２まで接続する送液配管９ａの途中に気泡除去装置１０を設置して配管し、気泡除去装置１０でマイクロバブルを除去するとともに送液ポンプ９から発生する脈流を除去する。また、超音波スプレーノズル２と気泡除去装置１０の間に薬液流量を調節する精密バルブ１１を設置することで超音波スプレーノズル２に供給する薬液の流速を安定化させる。超音波スプレーノズル２を用いることで、従来のニードルスプレーで生じていた塵の巻き込みが改善される効果もある。
【００１６】
本実施形態の薄膜形成装置１に搭載する超音波スプレーノズル２は、１５ｋＨｚから１３０ｋＨｚの超音波を発振できる超音波発振器３が接続された超音受信端子１３、圧縮ガス注入口１２及び薬液注入口１４を備える。その圧縮ガス注入口１２へのガス配管は圧縮ガスレギュレータに接続し、ガス流量を適切にコントロールすることで、所望の塗布液噴霧ができるようにする。そして、圧縮ガス注入口１２からは、塗布液が変質し易い場合には不活性ガスの圧縮ガスを注入し、塗布液が変質し難い場合には乾燥空気の圧縮ガスを選択して注入する。
【００１７】
図１のように、薬液タンク５に貯蔵した薬液を精密流量送液ポンプなどの送液ポンプ９に送液配管９ａを接続し、それを超音波スプレーノズル２に接続して薬液を送液するように送液配管９ａを配管する。図２のように、排気ダクト４を備え、ミスト化した塗布液などを回収するトラップ機構と、霧化された塗布液等の付着物を清掃に使用する洗浄液を回収するタンクを付属設備として装着する。薬液タンク５と送液ポンプ９は、薄膜形成装置１の下部に設置し、超音波スプレーノズル２は、被塗布基板８の上空を移動するロボットアーム６に設置し、ロボットアーム６が被塗布基板１に超音波スプレーノズル２で薬液を塗布する軌跡を描く。送液ポンプ９と超音波スプレーノズル２の間の送液配管９ａの長さが長く、この送液配管９ａ内でマイクロバブルが発生する。このマイクロバブルを、超音波スプレーノズル２の近傍でロボットアーム６に設置した気泡除去装置１０により除去する。気泡除去装置１０は、マイクロバブルを除去するとともに送液ポンプ９による脈流も吸収する。
【００１８】
この気泡除去装置１０の設置位置は、超音波スプレーノズル２の薬液注入口１４と送液ポンプ９の間の送液配管９ａの位置のうち超音波スプレーノズル２に近い位置に設置する
ことが好ましい。その理由は、気泡除去装置１０から超音波スプレーノズル２の薬液注入口１４までの間の送液配管９ａが長くなると、マイクロバブルが再度その送液配管９ａで発生する可能性があるため、その送液配管９ａは短い方が望ましいからである。そのため、気泡除去装置１０は超音波スプレーノズル２の近くのロボットアーム６に設置することが望ましく、ロボットアーム６に設置するために気泡除去装置１０は軽量で小型にすることが望ましい。この気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃを、同じくロボットアーム６に設置した精密バルブ１１に接続し、この精密バルブ１１を超音波スプレーノズル２の薬液注入口１４に接続して薬液を超音波スプレーノズル２に送液する。
【００１９】
超音波スプレーノズル２は、ノズルの先端部で薬液を均等に霧化し、スプレーの液滴サイズは、ノズルが振動する周波数及び霧化される薬液の密度と表面張力によって決まり、周波数が高いほど液滴のサイズが小さくなり、薬液の流量が安定であれば、ノズルの形状等には左右されずに噴霧する。そのため、例えば、Ｓｏｎｏ−Ｔｅｋ社製やＬｅｃｈｌｅｒ社製等の超音波スプレーノズル２等を用いることができる。超音波スプレーノズル２で塗布する薄膜の膜厚に対応させてスプレーの液滴の直径を小さくするため超音波の周波数を高くし、例えば、１２０ｋＨｚの周波数を用いて直径２０μｍ程度の液滴を形成しスプレーする。塗布する膜厚が厚い場合は、例えば、３５ｋＨｚの周波数を用いて直径５０μｍ程度の液滴を形成しスプレーする。
【００２０】
気泡除去装置１０は、薬液中よりマイクロバブルを確実に取り除くために、図３のように、マイクロバブルを少量の薬液と一緒に、気泡除去装置１０の上部の気泡排出口１０ａより押し出して取り除く構造にする。ここで、その気泡排出口１０ａに戻り配管１５を接続し、その気泡排出口１０ａからマイクロバブルとともに押し出された少量の薬液を、その戻り配管１５に導入し、その戻り配管１５を薬液タンク５に接続することにより、押し出された薬液を廃棄することなく再利用する。気泡除去装置１０の上部の気泡排出口１０ａは、気泡を排除する微小な孔で形成し、マイクロバブルあるいは気泡と少量の薬液をこの微小な孔から押し出す気泡排出口１０ａにする。
【００２１】
気泡除去装置１０は、ロボットアーム６に設置し、気泡除去装置１０の薬液流入口１０ｂに送液ポンプ９からの送液配管９ａを接続し、気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃに精密バルブ１１を接続する。精密バルブ１１を設置する理由は、精密流量送液ポンプなどの送液ポンプ９で制御した定流量や送液の流速の定速性が、送液配管９ａの断面積より広い断面積を有する気泡除去装置１０では若干崩れ、気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃから流出する薬液の流速が乱れる。この乱れを無くし流速を安定させるために、気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃに精密バルブ１１を接続し、精密バルブ１１を超音波スプレーノズル２に接続する。この精密バルブ１１は、送液ポンプ９の流量や速度の乱れを再調整することで、超音波スプレーノズル２に薬液を安定した定流量や定速度で供給することができる。精密バルブ１１には、ロボットアーム６に負担を与えないような小型で軽量且つ精密な、ピンチバルブや精密ニードルバルブを用いる。
【００２２】
尚、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、超音波スプレーノズル２を備えた薄膜形成装置１の薬液供給部に送液ポンプ９を接続し、それに薬液の送液配管９ａを接続し、送液ポンプ９と超音波スプレーノズル２の間の送液配管９ａの位置に気泡除去装置１０を接続し、その気泡除去装置１０と送液ポンプ９の間の送液配管９ａの長さに比べ、気泡除去装置１０から超音波スプレーノズル２までの送液配管９ａの長さを十分短く、例えば２分の１以下の長さにし、気泡除去装置１０の薬液流出口の先に送液の流速を制御する精密バルブ１１を設置し、その精密バルブ１１の先に超音波スプレーノズル２を接続した構造の薄膜形成装置１であれば良い。例えば、薬液供給部は薬液タンク５の替わりに薬液シリンジを用いることもでき、また、気泡除去装置１０は、真空脱泡法の気泡除去装置１０や、脱泡用に薬液を攪拌する攪拌羽根を供えた気泡除去装置１０などを用いることが
できる。また、超音波スプレーノズル２および気泡除去装置１０をロボットアーム６に固定せずに、被塗布基板１をＸＹステージで移動させることで被塗布基板１に超音波スプレーノズル２で薬液を塗布する軌跡を描くこともできる。尚、本実施形態の薄膜形成装置は、有機ＥＬ素子の機能性薄膜の形成に応用するのみならず、その他の用途の薄膜を、超音波スプレーノズル２を用いてシート状や枚葉状の被塗布基板８に塗布する技術一般に用いることができる。
【実施例】
【００２３】
以下で本発明の実施例を説明する。
（コーティング処理）
固形分を０．４重量％に調整した正孔輸送材溶液を薬液タンク５に入れ、薬液タンク５より薬液を精密流量送液ポンプの送液ポンプ９で送液配管９ａに送出し、送液配管９ａを気泡除去装置１０に接続し、その近くに設置した精密バルブ１１を介して、その近くの超音波スプレーノズル２に送液した。その際、送液ポンプ９の送液流速を５．５ｍリットル／分に設定し、精密バルブ１１を調整して送液流速を５．５ｍリットル／分に設定した。また、乾燥圧縮空気をガス配管によりレギュレータを介して超音波スプレーノズル２の圧縮ガス注入口１２まで配管した。その際、レギュレータの圧力を０．０１ＭＰａに設定した。そして、図４に示すように、超音波スプレーノズル２の先端部が、２００ｍｍ×２００ｍｍの被塗布基板８上に軌跡を描くように、ロボットアーム６の移動制御手段にその軌跡のプログラムを設定した。超音波スプレーノズル２を取り付けたロボットアーム６の稼動スピードを２００ｍ／分に設定し、超音波スプレーノズル２で薬液を被塗布基板８に吹付けるピッチＰを３０ｍｍ、被塗布基板８から超音波スプレーノズル２までの距離を４０ｍｍに設定しスプレー領域Ｓを調整した。
【００２４】
被塗布基板８を保持するホルダ７上にＩＴＯ電極と絶縁膜パターンが形成された被塗布基板８を設置し、ホルダ７上にマスク保持部を設置し、そのマスク保持部で保持された２００ｍｍ×２００ｍｍ用塗布パターンマスク８ａを被塗布基板８の上方に設置した。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の距離は、０．２ｍｍとした。
【００２５】
超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始した。超音波スプレーノズル２からの薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を被塗布基板８にコーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面にコーティングした後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。１回目目に塗布した被塗布基板８を処理した結果、その被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００２６】
（５１枚目の被塗布基板へのコーティング）
以上のコーティング処理を５１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を５１枚目の被塗布基板８にコーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面にコーティングした後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして５１回目に処理した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００２７】
（１０１枚目の被塗布基板へのコーティング）
以上のコーティング処理を１０１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を１０１枚目の被塗布基板８に
コーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面にコーティングした後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして１０１回目に処理した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００２８】
＜比較例＞
（コーティング処理）
固形分を０．４重量％に調整した正孔輸送材溶液を薬液タンク５に入れ、薬液タンク５より薬液を精密流量送液ポンプの送液ポンプ９で送液配管９ａに送出し、送液配管９ａを超音波スプレーノズル２に接続して薬液を送液した。その際、送液ポンプ９の送液流速を５．５ｍリットル／分に設定し、精密バルブ１１を調整して送液流速を５．５ｍリットル／分に設定した。また、乾燥圧縮空気をガス配管によりレギュレータを介して超音波スプレーノズル２の圧縮ガス注入口１２まで配管した。その際、レギュレータの圧力を０．０１ＭＰａに設定した。そして、図４に示すように、超音波スプレーノズル２の先端部が、２００ｍｍ×２００ｍｍの被塗布基板８上に軌跡を描くように、ロボットアーム６の移動制御手段にその軌跡のプログラムを設定した。超音波スプレーノズル２を取り付けたロボットアーム６の稼動スピードを２００ｍ／分に設定し、超音波スプレーノズル２で薬液を被塗布基板８に吹付けるピッチＰを３０ｍｍ、被塗布基板８から超音波スプレーノズル２までの距離を４０ｍｍに設定しスプレー領域Ｓを調整した。
【００２９】
被塗布基板８を保持するホルダ７上にＩＴＯ電極と絶縁膜パターンが形成された被塗布基板８を設置し、ホルダ７上にマスク保持部を設置し、そのマスク保持部で保持された２００ｍｍ×２００ｍｍ用塗布パターンマスク８ａを被塗布基板８の上方に設置した。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の距離は、０．２ｍｍとした。
【００３０】
超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始した。薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を被塗布基板８にコーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面がコーティングされた後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。１枚目の被塗布基板８にコーティングした結果、その被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００３１】
（５１枚目の被塗布基板へのコーティング）
比較例のコーティング処理を５１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材を５１枚目の被塗布基板８にコーティングした。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面がコーティングされた後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして５１回目に塗布した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００３２】
（１０１枚目の被塗布基板へのコーティング）
比較例のコーティング処理を１０１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材を１０１枚目の被塗布基板８にコーティングした。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面がコーティングされた後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして１０１回目に塗布した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００３３】
実施例及び比較例で得た各々の被塗布基板８について、所定の５箇所の正孔輸送材層の膜厚を測定した。その被塗布基板８の測定結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
表１を参照すると、比較例では、１０１回目に塗布した被塗布基板８では、膜厚のバラツキが悪化していたのに対して、実施例で１０１回目に塗布した被塗布基板８では、膜厚のバラツキが１回目に塗布した基板と同等に安定していた。比較例の薄膜形成装置では、送液配管９ａにマイクロバブルが発生し、薬液を塗布する処理回数が増すと、マイクロバブルが次第に送液配管９ａ内で集合して送液配管９ａの繋ぎ目などに溜まることで、送液配管９ａ内の圧力を不安定化し、一定速度、一定量の送液制御を乱し脈流を発生させ、その乱れが、超音波スプレーノズル２による薬液の塗布の膜厚を乱したと考える。処理回数が増すとともにマイクロバブルが累積するため、膜厚のバラツキが次第に大きくなったと考える。これに対して、本実施例の薄膜形成装置１を用いると、多数の塗工を繰り返しても、初期の塗工時点と同様に膜厚を均一に安定して成膜できる効果があった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の薄膜形成装置の各構成部分への配管系統をあらわす図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明で用いる気泡除去装置の概略を示す図である。
【図４】超音波スプレーノズルが被塗布基板に薬液を塗布する軌跡をあらわす図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・薄膜形成装置
２・・・超音波スプレーノズル
３・・・超音波発振器
４・・・排気ダクト
５・・・薬液タンク
６・・・ロボットアーム（Ｘ−Ｙ）
７・・・ホルダ
８・・・被塗布基板
８ａ・・・塗布パターンマスク
９・・・送液ポンプ
９ａ・・・送液配管
１０・・・気泡除去装置
１０ａ・・・気泡排出口
１０ｂ・・・薬液流入口
１０ｃ・・・薬液流出口
１１・・・精密バルブ
１２・・・圧縮ガス注入口
１３・・・超音受信端子
１４・・・薬液注入口
１５・・・戻り配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロニクルミネッセンス素子の素子形成のための機能性薄膜を被塗布基板へスプレー塗布により形成する方法、また、その他の薄膜をシート状や枚葉状の被塗布基板へスプレー塗布により形成する方法、およびそれに用いる薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロニクルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）に正孔輸送材層等の機能性薄膜を形成する一般的な方法は、第１電極層であるＩＴＯ薄膜が予め所定の回路状にパターンが形成された有機ＥＬ素子用基板に、スピンコータ、スリットコータ等を用いて正孔輸送材の有機材料を塗布し乾燥し４０ｎｍ程度の厚さの薄膜を形成した後、レーザーを照射して、必要としない箇所を除去し、パターン状の機能性薄膜を得る方法である。しかし、レーザーを照射して有機薄膜を除去する方法では、陽極回路として形成されたＩＴＯ薄膜上に存在する正孔輸送材層の除去も行うため、前記ＩＴＯ薄膜に傷を付けたり、塗布した正孔輸送材の薄膜上に塵を付着させ、不良を発生していた。また、正孔輸送材層の塗膜を形成するにあたり、塗布工程と除去工程が必要であるので生産工程が多く生産効率を悪化させる問題があった。
【０００３】
この問題を解決し、正孔輸送材の使用量の低減を主目的として、塗布パターンマスクを介したスプレー印刷法が提案されている。スプレー印刷法は、特にフォトリソグラフィー用レジスト、ＰＥＤＯＴ分散液、その他薬液の塗工に用いられる。スプレー印刷法では、特許文献１に記載されるように、フォトレジストの塗布に超音波スプレーノズルが提案された。また、特許文献２に記載されるように、フォトレジストの塗膜の膜厚精度を厳しく管理しスプレーノズルの欠点である膜厚制御を改善するために、超音波スプレーノズルとスピンコータの併用が提案された。しかし、この使用方法ではスピンコータによる膜厚制御が利用されるが、塗布システムとしては高価になる問題があり、超音波スプレーノズルへの送液制御の問題もある。
【０００４】
この超音波スプレーノズルは、一定速度で一定量の薬液の送液を受けることで、超音波スプレーノズルの先端部において安定した液滴を形成し、超音波により液滴を安定的に霧化する構造となっているため、薬液の流量を制御するためのポンプ形式は、一定の流速で一定量の薬液を正確にスプレーノズルに送ることが要求される。少量の薬液を脈流を発生させずに定量送液する場合は、シリンジポンプが選択されることが多い。また、多量の塗液を定量送液する場合は、脈流を少なくするようにプランジャーポンプなどを２台以上組み合わせて運転するシステムが構築される。更に、この薄膜形成装置には、薬液を装置内に貯蔵するために、薬液タンクを備え、薬液の分散破壊や溶解度低下などによる沈殿や凝集の発生を抑制するために薬液を攪拌する必要がある。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開昭６２−１８５３２２号公報
【特許文献２】特表平４−５０４３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１や特許文献２の技術では、薬液供給部として用いる薬液タンク内で薬液を攪拌する必要があり、その攪拌により、薬液中に気泡を取り込み、配管内へ気泡が移動する問題があった。鋭意研究の結果、これらの従来技術では、以下のように超音波ス
プレーノズルによる薬液の塗膜の膜厚が不均一になる問題を生じる知見を得た。すなわち、送液システムで送液のために加える圧力に由来して、ポンプから超音波スプレーノズルまでの配管内でマイクロバブルおよび気泡が発生する。こうして発生したマイクロバブルや気泡は、薬液の塗布のために送液を繰り返すにつれ、次第に配管内で集合して配管の繋ぎ目などに溜まり、配管内の圧力を不安定化する。これが、一定速度一定量の送液制御を乱し、脈流を発生させる。こうして超音波スプレーノズルへの送液に脈流が発生する結果、超音波スプレーノズルによる有機ＥＬ素子の正孔輸送材の薬液の塗膜の膜厚が不均一になる。その結果、有機ＥＬ素子の発光が不均一になってしまう不具合があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、超音波スプレーノズルを備え、流量を調整しながら被塗布基板に膜厚が均一な１層以上の薄膜を超音波スプレーノズルにて薬液を霧化して塗布する薄膜形成装置において、超音波スプレーノズルと送液ポンプ間に混入するマイクロバブルと気泡を除去することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この課題を解決するために、超音波スプレーノズルを備えた薄膜形成装置であって、前記薄膜形成装置の薬液供給部に送液ポンプを接続し、前記送液ポンプに薬液の送液配管を接続し、前記送液ポンプと前記超音波スプレーノズルの間の前記送液配管の途中に気泡除去装置を設置し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記気泡除去装置の薬液流出口に送液の流速を制御する精密バルブを接続し、前記精密バルブに前記超音波スプレーノズルを接続し、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成装置である。
【０００９】
また、本発明は、上記気泡除去装置がマイクロバブルを除去することを特徴とする上記の薄膜形成装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記気泡除去装置が、気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除く機構を有し、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を上記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用するように構成したことを特徴とする上記の薄膜形成装置である。
【００１１】
また、本発明は、薬液供給部に接続した送液ポンプが送液配管に薬液を送液し、前記送液ポンプが前記薬液を前記送液配管を介して気泡除去装置に送液し、前記薬液を前記気泡除去装置から送液の流速を制御する精密バルブに送液し、前記薬液を前記精密バルブから超音波スプレーノズルに送液し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し、前記霧化した薬液を被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成方法である。
【００１２】
また、本発明は、上記気泡除去装置でマイクロバブルを除去することを特徴とする上記の薄膜形成方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記気泡除去装置により気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除き、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を上記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用することを特徴とする上記の薄膜形成方法である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、超音波スプレーによる薄膜形成装置の超音波スプレーノズル近傍に
、気泡除去装置と精密バルブを設置し、薬液タンクより送液ポンプ、気泡除去装置と精密バルブを介して超音波スプレーノズルに配管することで、薬液の精密流量調整ができ、多数の被塗布基板に安定した膜厚で成膜することが可能となる。そして、膜厚バラツキによる有機ＥＬ素子の発光を不均一にする不具合を軽減する効果があり、成膜の生産効率が向上する効果がある。また、従来のニードルスプレーノズルで生じていた塵の巻き込みが改善される効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図１から図３に基づいて実施形態を説明する。図１に、本実施形態の薄膜形成装置１の各構成部分への配管系統を概略的に示し。図２に、本実施形態の薄膜形成装置１の概略構成を示す。本実施形態は、薄膜形成装置１が、有機ＥＬ素子の薄膜を形成するために塗布する薬液の送液を繰り返すにつれ、送液配管９ａ内で次第にマイクロバブルが集合して送液配管９ａの繋ぎ目などに溜まることで、送液配管９ａ内の圧力を不安定化し、一定速度、一定量の送液制御を乱し脈流を発生させる知見に基づき発明した薄膜の形成方法であり、送液配管９ａに累積したマイクロバブルや気泡を除去することで送液に脈流を発生させないようにした薄膜形成装置１を用いる。すなわち、本実施形態は、図１に示すように、超音波スプレーノズル２を備え、精密バルブ１１で超音波スプレーノズル２へ供給する流量を調整しながら被塗布基板に膜厚が均一な１層以上の薄膜を、超音波スプレーノズル２にて薬液を霧化して塗布する超薄膜形成装置１である。この薄膜形成装置１には、精密流量送液ポンプなどの送液ポンプ９から超音波スプレーノズル２まで接続する送液配管９ａの途中に気泡除去装置１０を設置して配管し、気泡除去装置１０でマイクロバブルを除去するとともに送液ポンプ９から発生する脈流を除去する。また、超音波スプレーノズル２と気泡除去装置１０の間に薬液流量を調節する精密バルブ１１を設置することで超音波スプレーノズル２に供給する薬液の流速を安定化させる。超音波スプレーノズル２を用いることで、従来のニードルスプレーで生じていた塵の巻き込みが改善される効果もある。
【００１６】
本実施形態の薄膜形成装置１に搭載する超音波スプレーノズル２は、１５ｋＨｚから１３０ｋＨｚの超音波を発振できる超音波発振器３が接続された超音受信端子１３、圧縮ガス注入口１２及び薬液注入口１４を備える。その圧縮ガス注入口１２へのガス配管は圧縮ガスレギュレータに接続し、ガス流量を適切にコントロールすることで、所望の塗布液噴霧ができるようにする。そして、圧縮ガス注入口１２からは、塗布液が変質し易い場合には不活性ガスの圧縮ガスを注入し、塗布液が変質し難い場合には乾燥空気の圧縮ガスを選択して注入する。
【００１７】
図１のように、薬液タンク５に貯蔵した薬液を精密流量送液ポンプなどの送液ポンプ９に送液配管９ａを接続し、それを超音波スプレーノズル２に接続して薬液を送液するように送液配管９ａを配管する。図２のように、排気ダクト４を備え、ミスト化した塗布液などを回収するトラップ機構と、霧化された塗布液等の付着物を清掃に使用する洗浄液を回収するタンクを付属設備として装着する。薬液タンク５と送液ポンプ９は、薄膜形成装置１の下部に設置し、超音波スプレーノズル２は、被塗布基板８の上空を移動するロボットアーム６に設置し、ロボットアーム６が被塗布基板１に超音波スプレーノズル２で薬液を塗布する軌跡を描く。送液ポンプ９と超音波スプレーノズル２の間の送液配管９ａの長さが長く、この送液配管９ａ内でマイクロバブルが発生する。このマイクロバブルを、超音波スプレーノズル２の近傍でロボットアーム６に設置した気泡除去装置１０により除去する。気泡除去装置１０は、マイクロバブルを除去するとともに送液ポンプ９による脈流も吸収する。
【００１８】
この気泡除去装置１０の設置位置は、超音波スプレーノズル２の薬液注入口１４と送液ポンプ９の間の送液配管９ａの位置のうち超音波スプレーノズル２に近い位置に設置する
ことが好ましい。その理由は、気泡除去装置１０から超音波スプレーノズル２の薬液注入口１４までの間の送液配管９ａが長くなると、マイクロバブルが再度その送液配管９ａで発生する可能性があるため、その送液配管９ａは短い方が望ましいからである。そのため、気泡除去装置１０は超音波スプレーノズル２の近くのロボットアーム６に設置することが望ましく、ロボットアーム６に設置するために気泡除去装置１０は軽量で小型にすることが望ましい。この気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃを、同じくロボットアーム６に設置した精密バルブ１１に接続し、この精密バルブ１１を超音波スプレーノズル２の薬液注入口１４に接続して薬液を超音波スプレーノズル２に送液する。
【００１９】
超音波スプレーノズル２は、ノズルの先端部で薬液を均等に霧化し、スプレーの液滴サイズは、ノズルが振動する周波数及び霧化される薬液の密度と表面張力によって決まり、周波数が高いほど液滴のサイズが小さくなり、薬液の流量が安定であれば、ノズルの形状等には左右されずに噴霧する。そのため、例えば、Ｓｏｎｏ−Ｔｅｋ社製やＬｅｃｈｌｅｒ社製等の超音波スプレーノズル２等を用いることができる。超音波スプレーノズル２で塗布する薄膜の膜厚に対応させてスプレーの液滴の直径を小さくするため超音波の周波数を高くし、例えば、１２０ｋＨｚの周波数を用いて直径２０μｍ程度の液滴を形成しスプレーする。塗布する膜厚が厚い場合は、例えば、３５ｋＨｚの周波数を用いて直径５０μｍ程度の液滴を形成しスプレーする。
【００２０】
気泡除去装置１０は、薬液中よりマイクロバブルを確実に取り除くために、図３のように、マイクロバブルを少量の薬液と一緒に、気泡除去装置１０の上部の気泡排出口１０ａより押し出して取り除く構造にする。ここで、その気泡排出口１０ａに戻り配管１５を接続し、その気泡排出口１０ａからマイクロバブルとともに押し出された少量の薬液を、その戻り配管１５に導入し、その戻り配管１５を薬液タンク５に接続することにより、押し出された薬液を廃棄することなく再利用する。気泡除去装置１０の上部の気泡排出口１０ａは、気泡を排除する微小な孔で形成し、マイクロバブルあるいは気泡と少量の薬液をこの微小な孔から押し出す気泡排出口１０ａにする。
【００２１】
気泡除去装置１０は、ロボットアーム６に設置し、気泡除去装置１０の薬液流入口１０ｂに送液ポンプ９からの送液配管９ａを接続し、気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃに精密バルブ１１を接続する。精密バルブ１１を設置する理由は、精密流量送液ポンプなどの送液ポンプ９で制御した定流量や送液の流速の定速性が、送液配管９ａの断面積より広い断面積を有する気泡除去装置１０では若干崩れ、気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃから流出する薬液の流速が乱れる。この乱れを無くし流速を安定させるために、気泡除去装置１０の薬液流出口１０ｃに精密バルブ１１を接続し、精密バルブ１１を超音波スプレーノズル２に接続する。この精密バルブ１１は、送液ポンプ９の流量や速度の乱れを再調整することで、超音波スプレーノズル２に薬液を安定した定流量や定速度で供給することができる。精密バルブ１１には、ロボットアーム６に負担を与えないような小型で軽量且つ精密な、ピンチバルブや精密ニードルバルブを用いる。
【００２２】
尚、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、超音波スプレーノズル２を備えた薄膜形成装置１の薬液供給部に送液ポンプ９を接続し、それに薬液の送液配管９ａを接続し、送液ポンプ９と超音波スプレーノズル２の間の送液配管９ａの位置に気泡除去装置１０を接続し、その気泡除去装置１０と送液ポンプ９の間の送液配管９ａの長さに比べ、気泡除去装置１０から超音波スプレーノズル２までの送液配管９ａの長さを十分短く、例えば２分の１以下の長さにし、気泡除去装置１０の薬液流出口の先に送液の流速を制御する精密バルブ１１を設置し、その精密バルブ１１の先に超音波スプレーノズル２を接続した構造の薄膜形成装置１であれば良い。例えば、薬液供給部は薬液タンク５の替わりに薬液シリンジを用いることもでき、また、気泡除去装置１０は、真空脱泡法の気泡除去装置１０や、脱泡用に薬液を攪拌する攪拌羽根を供えた気泡除去装置１０などを用いることが
できる。また、超音波スプレーノズル２および気泡除去装置１０をロボットアーム６に固定せずに、被塗布基板１をＸＹステージで移動させることで被塗布基板１に超音波スプレーノズル２で薬液を塗布する軌跡を描くこともできる。尚、本実施形態の薄膜形成装置は、有機ＥＬ素子の機能性薄膜の形成に応用するのみならず、その他の用途の薄膜を、超音波スプレーノズル２を用いてシート状や枚葉状の被塗布基板８に塗布する技術一般に用いることができる。
【実施例】
【００２３】
以下で本発明の実施例を説明する。
（コーティング処理）
固形分を０．４重量％に調整した正孔輸送材溶液を薬液タンク５に入れ、薬液タンク５より薬液を精密流量送液ポンプの送液ポンプ９で送液配管９ａに送出し、送液配管９ａを気泡除去装置１０に接続し、その近くに設置した精密バルブ１１を介して、その近くの超音波スプレーノズル２に送液した。その際、送液ポンプ９の送液流速を５．５ｍリットル／分に設定し、精密バルブ１１を調整して送液流速を５．５ｍリットル／分に設定した。また、乾燥圧縮空気をガス配管によりレギュレータを介して超音波スプレーノズル２の圧縮ガス注入口１２まで配管した。その際、レギュレータの圧力を０．０１ＭＰａに設定した。そして、図４に示すように、超音波スプレーノズル２の先端部が、２００ｍｍ×２００ｍｍの被塗布基板８上に軌跡を描くように、ロボットアーム６の移動制御手段にその軌跡のプログラムを設定した。超音波スプレーノズル２を取り付けたロボットアーム６の稼動スピードを２００ｍ／分に設定し、超音波スプレーノズル２で薬液を被塗布基板８に吹付けるピッチＰを３０ｍｍ、被塗布基板８から超音波スプレーノズル２までの距離を４０ｍｍに設定しスプレー領域Ｓを調整した。
【００２４】
被塗布基板８を保持するホルダ７上にＩＴＯ電極と絶縁膜パターンが形成された被塗布基板８を設置し、ホルダ７上にマスク保持部を設置し、そのマスク保持部で保持された２００ｍｍ×２００ｍｍ用塗布パターンマスク８ａを被塗布基板８の上方に設置した。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の距離は、０．２ｍｍとした。
【００２５】
超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始した。超音波スプレーノズル２からの薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を被塗布基板８にコーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面にコーティングした後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。１回目目に塗布した被塗布基板８を処理した結果、その被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００２６】
（５１枚目の被塗布基板へのコーティング）
以上のコーティング処理を５１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を５１枚目の被塗布基板８にコーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面にコーティングした後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして５１回目に処理した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００２７】
（１０１枚目の被塗布基板へのコーティング）
以上のコーティング処理を１０１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を１０１枚目の被塗布基板８に
コーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面にコーティングした後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして１０１回目に処理した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００２８】
＜比較例＞
（コーティング処理）
固形分を０．４重量％に調整した正孔輸送材溶液を薬液タンク５に入れ、薬液タンク５より薬液を精密流量送液ポンプの送液ポンプ９で送液配管９ａに送出し、送液配管９ａを超音波スプレーノズル２に接続して薬液を送液した。その際、送液ポンプ９の送液流速を５．５ｍリットル／分に設定し、精密バルブ１１を調整して送液流速を５．５ｍリットル／分に設定した。また、乾燥圧縮空気をガス配管によりレギュレータを介して超音波スプレーノズル２の圧縮ガス注入口１２まで配管した。その際、レギュレータの圧力を０．０１ＭＰａに設定した。そして、図４に示すように、超音波スプレーノズル２の先端部が、２００ｍｍ×２００ｍｍの被塗布基板８上に軌跡を描くように、ロボットアーム６の移動制御手段にその軌跡のプログラムを設定した。超音波スプレーノズル２を取り付けたロボットアーム６の稼動スピードを２００ｍ／分に設定し、超音波スプレーノズル２で薬液を被塗布基板８に吹付けるピッチＰを３０ｍｍ、被塗布基板８から超音波スプレーノズル２までの距離を４０ｍｍに設定しスプレー領域Ｓを調整した。
【００２９】
被塗布基板８を保持するホルダ７上にＩＴＯ電極と絶縁膜パターンが形成された被塗布基板８を設置し、ホルダ７上にマスク保持部を設置し、そのマスク保持部で保持された２００ｍｍ×２００ｍｍ用塗布パターンマスク８ａを被塗布基板８の上方に設置した。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の距離は、０．２ｍｍとした。
【００３０】
超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始した。薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材の薬液を被塗布基板８にコーティングした。そして、塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面がコーティングされた後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。１枚目の被塗布基板８にコーティングした結果、その被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００３１】
（５１枚目の被塗布基板へのコーティング）
比較例のコーティング処理を５１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材を５１枚目の被塗布基板８にコーティングした。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面がコーティングされた後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして５１回目に塗布した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００３２】
（１０１枚目の被塗布基板へのコーティング）
比較例のコーティング処理を１０１枚の被塗布基板８に繰り返し、同じ設定で超音波発振器３を稼動し、次に送液ポンプ９を稼動させて薬液の送液を開始し、薬液の霧化が安定した時点で、ロボットアーム６を稼動して正孔輸送材を１０１枚目の被塗布基板８にコーティングした。塗布パターンマスク８ａと被塗布基板８の全面がコーティングされた後、被塗布基板８のみをオーブンに入れ、１２０℃、１０分間の乾燥を行った。こうして１０１回目に塗布した被塗布基板８に、膜厚が約４０ｎｍ（詳細は表１を参照）の正孔輸送材層を所望したパターンで得た。
【００３３】
実施例及び比較例で得た各々の被塗布基板８について、所定の５箇所の正孔輸送材層の膜厚を測定した。その被塗布基板８の測定結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
表１を参照すると、比較例では、１０１回目に塗布した被塗布基板８では、膜厚のバラツキが悪化していたのに対して、実施例で１０１回目に塗布した被塗布基板８では、膜厚のバラツキが１回目に塗布した基板と同等に安定していた。比較例の薄膜形成装置では、送液配管９ａにマイクロバブルが発生し、薬液を塗布する処理回数が増すと、マイクロバブルが次第に送液配管９ａ内で集合して送液配管９ａの繋ぎ目などに溜まることで、送液配管９ａ内の圧力を不安定化し、一定速度、一定量の送液制御を乱し脈流を発生させ、その乱れが、超音波スプレーノズル２による薬液の塗布の膜厚を乱したと考える。処理回数が増すとともにマイクロバブルが累積するため、膜厚のバラツキが次第に大きくなったと考える。これに対して、本実施例の薄膜形成装置１を用いると、多数の塗工を繰り返しても、初期の塗工時点と同様に膜厚を均一に安定して成膜できる効果があった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の薄膜形成装置の各構成部分への配管系統をあらわす図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明で用いる気泡除去装置の概略を示す図である。
【図４】超音波スプレーノズルが被塗布基板に薬液を塗布する軌跡をあらわす図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・薄膜形成装置
２・・・超音波スプレーノズル
３・・・超音波発振器
４・・・排気ダクト
５・・・薬液タンク
６・・・ロボットアーム（Ｘ−Ｙ）
７・・・ホルダ
８・・・被塗布基板
８ａ・・・塗布パターンマスク
９・・・送液ポンプ
９ａ・・・送液配管
１０・・・気泡除去装置
１０ａ・・・気泡排出口
１０ｂ・・・薬液流入口
１０ｃ・・・薬液流出口
１１・・・精密バルブ
１２・・・圧縮ガス注入口
１３・・・超音受信端子
１４・・・薬液注入口
１５・・・戻り配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波スプレーノズルを備えた薄膜形成装置であって、前記薄膜形成装置の薬液供給部に送液ポンプを接続し、前記送液ポンプに薬液の送液配管を接続し、前記送液ポンプと前記超音波スプレーノズルの間の前記送液配管の途中に気泡除去装置を設置し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記気泡除去装置の薬液流出口に送液の流速を制御する精密バルブを接続し、前記精密バルブに前記超音波スプレーノズルを接続し、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記気泡除去装置がマイクロバブルを除去することを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記気泡除去装置が、気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除く機構を有し、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を前記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
薬液供給部に接続した送液ポンプが送液配管に薬液を送液し、前記送液ポンプが前記薬液を前記送液配管を介して気泡除去装置に送液し、前記薬液を前記気泡除去装置から送液の流速を制御する精密バルブに送液し、前記薬液を前記精密バルブから超音波スプレーノズルに送液し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し、前記霧化した薬液を被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項５】
前記気泡除去装置でマイクロバブルを除去することを特徴とする請求項４記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記気泡除去装置により気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除き、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を前記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用することを特徴とする請求項４又は５に記載の薄膜形成方法。
【請求項１】
超音波スプレーノズルを備えた薄膜形成装置であって、前記薄膜形成装置の薬液供給部に送液ポンプを接続し、前記送液ポンプに薬液の送液配管を接続し、前記送液ポンプと前記超音波スプレーノズルの間の前記送液配管の途中に気泡除去装置を設置し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記気泡除去装置の薬液流出口に送液の流速を制御する精密バルブを接続し、前記精密バルブに前記超音波スプレーノズルを接続し、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記気泡除去装置がマイクロバブルを除去することを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記気泡除去装置が、気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除く機構を有し、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を前記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
薬液供給部に接続した送液ポンプが送液配管に薬液を送液し、前記送液ポンプが前記薬液を前記送液配管を介して気泡除去装置に送液し、前記薬液を前記気泡除去装置から送液の流速を制御する精密バルブに送液し、前記薬液を前記精密バルブから超音波スプレーノズルに送液し、前記気泡除去装置から前記超音波スプレーノズルまでの前記送液配管の長さを、前記送液ポンプから前記気泡除去装置までの前記送液配管の長さよりも短くし、前記スプレーノズルの先端部で前記薬液を霧化し、前記霧化した薬液を被塗布基板に塗布することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項５】
前記気泡除去装置でマイクロバブルを除去することを特徴とする請求項４記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記気泡除去装置により気泡を少量の薬液と一緒に気泡排出口より押し出して取り除き、前記気泡排出口に戻り配管を接続し、前記戻り配管を前記薬液供給部に接続することで前記気泡排出口から押し出された前記薬液を前記薬液供給部に戻して再利用することを特徴とする請求項４又は５に記載の薄膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２７２６４９（Ｐ２００８−２７２６４９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８６１６（Ｐ２００７−１１８６１６）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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