ＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法
【課題】本発明は、大面積に成膜形成が可能なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうに際し、前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記印加は隣接するノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように制御されることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうに際し、前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記印加は隣接するノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように制御されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電噴霧法(ＥＳＤ法：Electrospray Deposition)による有機材料を成膜するＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法に関わり、特に大面積の成膜に好適なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体の主流はシリコンであるが次世代の半導体として有機ＥＬが脚光を浴びておりディスプレイや照明などへの実用化が着目されている。また、有機ELディスプレイの製造方法は低分子有機ＥＬ材料の真空蒸着が主流である。将来的には、低価格化のために、大気中(非真空中)で高分子有機ＥＬ材料を塗布(印刷)プロセスで製造することが期待されている。
【０００３】
有機材料の非真空中での大面積成膜は、スピンコータやスリットコータが用いられていたが、積層時に下地を溶かしてしまうためミキシングが起きてしまう問題があった。この為、溶剤による影響の少ない非真空中の大面積成膜方法が待ち望まれていた。
【０００４】
ＥＳＤ法はこれに応える方法である。ＥＳＤ法は非真空中の成膜方法の一つとして１８８０年頃の古くから研究されており、農薬噴霧、液体静電塗装機、薄膜形成などの分野で応用されている。最近では、ナノファイバに応用された技術が特許文献１に開示されている。特許文献１は一つのノズルに対して原料液(供給液)の極性を定期的に変えることで堆積される原料液が交互の極性を持ち互いに静電反発をすることなくうまく堆積される技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一つにノズル部から噴霧される面積には限りがあるので、タクトタイムを増加せずに、ＥＳＤ法で大面積化を果たすためには隣接する複数ノズル部が必要である。隣接する複数ノズル部から供給液を噴射(噴霧)すると、後述するように単一ノズル部では処理対象に堆積するが、図１３に示すように、隣接する複数のノズル部１１間では、同じ極性を有する噴霧荷電粒子同士が静電反発し、中央部のノズルからの噴霧量は抑えられ、周辺のノズルの噴霧流は両側に流れてしまう。その結果、中央部には噴霧液１２ｄが存在しないあるいは密度の薄い領域１２ｎが形成され、成膜され難い領域１２ｍが生じ、特にディスプレイなどの均一なパターンニングの必要な分野に適用できない課題がある。
【０００７】
上記従来技術は上記のような課題について開示もなく、勿論この課題に対する解決策についての開示もない。この課題は基板が誘電体のときにさらに顕著になる。
本発明の目的は、上記の課題を鑑みてなされたもので、大面積に成膜形成が可能なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的を達成するために、材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうに際し、前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記印加は隣接するノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように制御されることを第１の特徴とする。
【０００９】
また、本発明の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記制御は前記複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することを第２の特徴とする。
さらに、本発明の目的を達成するために、第１又は第２の特徴に加え、前記抑制は前記隣接するノズル部間に極性の異なる前記電圧を印加することを第３の特徴とする。
【００１０】
また、本発明の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記抑制は隣接するノズル部間に位相のずれた交流電圧を印加することを第４の特徴とする。
さらに、本発明の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記複数のノズル部はＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数)のマトリックス状に配置されたことを第５の特徴とする。
また、本発明の目的を達成するために、第５の特徴に加え、隣接する行または列(Ｎ、Ｍは２以上)のノズル部は互いに前記ノズル部間隔の１／２ずれていることを第６の特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の目的を達成するために、第１乃至第６のいずれかの特徴に加え、前記複数のノズル部毎に前記溶液を供給することを特徴とすることを第７の特徴とする。
また、本発明の目的を達成するために、第７の特徴に加え、前記供給は複数種類の溶液を供給することを第８の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大面積に成膜形成が可能なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＥＳＤ装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の噴霧部の第１の実施形態を示す図である。
【図３】溶液への印加電圧として直流電圧を用いる第１の実施例を示す図である。
【図４】溶液への印加電圧として互いに１８０度位相がずれた交流電圧を用いる第２の実施例を示す図である。
【図５】溶液に印加電圧を与えた時に、溶液に発生する電荷量が多い場合の印加電圧の第３の実施例を示す図である。
【図６】溶液に印加電圧を与えた時に、極性で溶液のイオン化度が異なり発生する電荷量の割合が異なる場合の印加電圧の第４の実施例を示す図である。
【図７】溶液に印加電圧を与えた時に、極性で溶液に発生する電荷量が異なる場合の印加電圧の第５の実施例を示す図である。
【図８】本発明の噴霧部の第２の実施形態を示す図である。
【図９】バルクへテロジャンクションを形成する際に溶液への印加電圧の例を示す図である。
【図１０】本発明の噴霧部の第３の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の噴霧部の第４の実施形態を示す図である。
【図１２】ＥＳＤ法の原理を示す図である。
【図１３】本発明の課題を示す図である。
【図１４】図１０(ｂ)に示す隣接したノズル部１０間に互いに２／３π位相がずれた正弦波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す図である。
【図１５】隣接したノズル部間に互いに１／３π位相がずれた矩形波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す図である。
【図１６】第３の実施形態におけるノズル部配置の他の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のＥＳＤ装置１００の一実施形態を示した図である。
ＥＳＤ装置は、大別して溶液を噴霧する噴霧部１０、隣接した他の処理装置（図示せず）から搬送されてきた処理対象（表示基板、フィルム等。以下代表して表示基板Ｐで説明）を載置するステージ部２０、表示基板の処理部を規定するマスク部３０、各部に必要なものを供給する又は駆動する施設を有する施設部４０、各部にあるセンサからの情報を受取り施設部等を制御する制御部５０及び台座６０を有する。
【００１５】
噴霧部１０は、材料(溶質)を溶媒に溶かした溶液１２を内容するガラスキャピラリー１１ｂの先端の噴霧口１１ａから溶液を噴霧するノズル部１１、各ノズル部に設けられノズル部から電荷を有して噴霧された噴霧液１２ｄの噴霧範囲を規定するガードリング１３、ノズル部内の溶液の液量を計測する液量センサ１４及びノズル部１１から噴霧量を計測する噴霧量センサ１５を有する。なお、ノズル部１１は複雑さを避けるために図１では１本のみを記している。
【００１６】
ステージ部２０は接地され表示基板Ｐを載置する導電体で構成されたステージ２１及び表示基板Ｐ上のアライメントマーク２３を撮像する撮像手段２２を有する。
【００１７】
マスク部３０は、ステージ２１に載置された表示基板Ｐの所望の位置に成膜３１ｂさせるためのマスク３１、噴霧された溶液１２をマスク３１上の開口部３１aに集束させるコリメータ３２及び表示基板Ｐに余分な噴霧や成膜形成開始時の液ダレを防止する基板保護シャッタ３３を有する。
【００１８】
施設部４０は、噴霧部１０の各ノズル部１１に溶液１２を供給する溶液供給源１２Ｔ、各ノズル部１１の噴霧電圧を発生させる噴霧電圧発生源１１Ｄ、ガードリング１３に所定の電圧を発生させるガードリング電圧発生源１３Ｄ、ステージ２１を移動させる基板位置制御駆動部２１Ｋ、マスク３１の位置を調整するためのマスク位置駆動部３１Ｋ、コリメータ３２にかける電圧を発生させるコリメータ電圧発生源３２Ｄ及び３３基板保護シャッタを駆動する基板保護シャッタ駆動部３３Ｋを有する。
【００１９】
制御装置５０は、制御部５１と、計測結果や各部の正常、異常状態などのＥＳＤ装置の稼動状態を記録する記録装置５２Ａやそれらを表示する表示装置５２Ｂなどの周辺装置５２とを有する。
制御部５１は、各種制御プログラム５３Ｐ、計測結果やＥＳＤ装置の稼動状態などの情報５３Ｊ及び各部を制御するためのデータ、条件等の制御データ５３Ｄを内蔵するメモリ５３、施設部４０や周辺装置５２や各種センサとの信号の授受をするインターフェイス５４及びこれ等を管理するＣＰＵ５５を有する。各制御手段は施設部の構成要素、その制御プログラム、制御データ及びこれを制御するＣＰＵ５５から構成される。例えば、電圧印加制御手段は、噴霧電圧発生源１１Ｄ、後述する噴霧量制御プログラム１１Ｐ、噴霧量制御に必要な制御データ５３Ｄ及びＣＰＵから構成されている。溶液供給制御手段も同様な構成を有する。
【００２０】
制御プログラムには、液量計測センサ１４、噴霧量計側センサ１５及び撮像手段２２からの計測結果並びに制御データ５３Ｄに内蔵され予め決められている条件等に基づいて、溶液供給源１２Ｔを制御しノズル部１１内の溶液量を管理する溶液供給プログラム１２Ｐ、噴霧電圧発生源１１Ｄを制御しノズル部１１から溶液１２を噴霧させる噴霧量制御プログラム１１Ｐ、ガードリング電圧発生源１３Ｄを制御し噴霧範囲を規定する噴霧範囲制御プログラム１３Ｐ、基板位置制御駆動部２１Ｋを制御しアライメントマーク２３による位置決めや成膜するために表示基板Ｐを移動させる基板位置制御プログラム２１Ｐ、マスク位置駆動部３１Ｋを制御しマスク３１の位置を調整するマスク位置調整プログラム３１Ｐ、コリメータ電圧発生源３２Ｄを制御し噴霧液１２ｄを集束させる噴霧液集束プログラム３２Ｐ及び基板保護シャッタ駆動部３３Ｋを制御し表示基板Ｐに余分な噴霧や液ダレを防止する表示基板保護プログラム３３Ｐを有する。
【００２１】
図１に示す構成によって、ノズル部を表示基板幅に対応して列状に設け、表示基板Ｐを紙面表側から裏側に移動させて、溶液１２を連続または間欠的に噴霧し、マスク３１上の複数の開口部３１aに規定されるパターンを表示基板上に成膜する。
【００２２】
図１２はＥＳＤの基本原理を示す図である。ノズル部１１内の液体に数ｋＶの電圧をかけると液体には表面張力や電荷を有する静電気力等が作用する。静電気力が増加し表面張力を超えると液体が円錐形(テイラーコーンという)１２ａに歪められる。テイラーコーンの先端部から発生する正電荷(印加電圧は負電圧)の液柱１２ｂの不安定性によって液注が分裂し、そこから正電荷を有する液滴１２ｃが発生する。液滴の溶媒が気化して電化密度が上昇し、液滴が静電(クーロン)反発で分裂を繰返す。乾燥した粒子は接地された導電体２１a(図１のステージ２１)に引き寄せられ導電体２１a上の設けられたガラス製の表示基板Ｐに薄膜を形成する。なお、以下の説明では、テイラーコーン１２ａ、液柱１２ｂ及び液滴１２ｃを総称して噴霧液１２ｄという。本図では液体に電圧を印加したが、ノズル部を導電体で形成しノズル部に電圧を印加してもよい。
ところが課題で図１３を用いて説明したようにノズル部を隣接して複数本設けると表示基板Ｐの中央には噴霧液が存在しないあるいは密度の薄い領域１２ｎが形成され、表示基板上に成膜され難い領域１２ｍが生じ均一な成膜ができない。
【００２３】
図２は上記課題を解決する噴霧部１０の第１の実施形態を示す。図２(ａ)は図１の紙面表面側から見たときの噴霧部の構成を示し、図２(ｂ)は装置の上部から見たときのノズル部１１の配置を示す。図２(ａ)に示すように噴霧部１０は、ノズル部１１を表示基板Ｐの幅Ｗに対応して複数(本実施例では６個)行方向に列状に配置し、その列状配置を列方向に複数列(本実施例では４列)配置し、全体として計２４個マトリックス状に配置している。後述の説明のために、行方向の列状配置に上から順にＡ１、Ａ２・・の符号を付している。
図２(ａ)はＡ１列の状態を示す。
【００２４】
また、図２(ｂ)で示す白丸印は印加電圧Ｖ１、黒丸印は印加電圧Ｖ２で印加されているノズル部１１を示す。なお、溶液１２はＡ１からＡ４の列単位に設けられた供給配管１２ｈにより矢印１２ｋ方向に供給される。なお、行方向の列数は本実施例では４列にしたが１列でもよいし、場合によっては更に列数を増やしてもよい。
【００２５】
本実施形態における電圧印加制御手段は印加電圧Ｖ１と印加電圧Ｖ２は常に異なる極性に印加する手段である。即ち、隣接するノズル部１１間は異なる極性を示す電圧を印加することにより、それぞれの隣接するノズル部から噴霧される噴霧液１２ｄは異なる極性を持ち互いに静電反発を起すことはない。従って、各ノズル部から一定のプロファイルを持つ噴霧液１２ｄを安定して得ることができる。なお、図２では印加電圧Ｖ１に負電圧を、印加電圧Ｖ２に正電圧を印加した状態を示す。電圧印加制御手段は図１で説明した制御データで構成されている。
【００２６】
図２(ａ)、図２(ｂ)に示すように、噴霧液はその中心付近の濃度が濃く周辺に行くほど薄くなるプロファイルを有する。しかしながら、表示基板Ｐの移動方向Ｐｖに対しては表示基板には平均化された一様な濃度の膜が形成される。また、移動方向に垂直な方向(紙面左右方向)に対しては、ノズル部１１間で均一でない部分が生じる場合は、表示基板Ｐをノズル部間隔の１／２ずらして再び反対方向に移動させて噴霧することにより、基板表面全体に一様な噴霧液を与えることができる。
【００２７】
この結果、本実施形態ではマスク３１(図１参照)によるパターンを持つ一様な膜を形成できる。
また、各ノズル部に設けたガードリング１３に与えるガードリング印加電圧Ｖ３，Ｖ４より各ノズル部の噴霧範囲を制御することで前記成膜の一様性を保つように制御することができる。なお、印加電圧Ｖ３は印加電圧Ｖ１と、印加電圧Ｖ４は印加電圧Ｖ２と同じ極性を待つように定める。
さらに、上記した実施形態ではＡ１からＡ４の４列の例を示した。列が多いほど表示基板の移動速度を上げることができるが、Ａ１だけの１列だけでもよい。
【００２８】
次に、上記した一様な成膜形成する溶液への印加電圧Ｖ１、Ｖ２の実施例を図３乃至図７を用いて説明する。これ等の波形データはデータ図１に示す制御データ５３Ｄとして格納されており、処理内容により作業員が表示装置５２Ｂ等を介して条件を入力することにより形成される。
図３は印加電圧Ｖ１，Ｖ２として一定の波高値を有する直流電圧を用いる第１の実施例を示す図である。図３(ａ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２の極性が異なったパルス状の直流電圧Ｖを有する例を示す。図３(ｂ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２の極性が異なった連続した直流電圧Ｖを有する例を示す。
【００２９】
図４は印加電圧Ｖ１，Ｖ２として互いに１８０度位相がずれた一定の波高値を有する交流電圧を用いる第２の実施例を示す図である。図４(ａ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２が一定の波高値を有する矩形波電圧Ｖである例を示し、図４(ｂ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２が一定の波高値を有する正弦波電圧である例を示す。また、交流電圧を用いると、静電反発を防止できるだけではなく、異なる極性を有する噴霧液が交互にくるので互いに反発することなく中和しながら堆積するので厚膜を形成できる。交流周波数は低周波が望ましい。数百Ｈｚ以上では自己中性化して付着力を失う傾向がある。好ましくは６０Ｈｚ以下とする。
【００３０】
図５は溶液１２に印加電圧Ｖ１，Ｖ２を与えた時に、溶液に発生する電荷量が多い場合の印加電圧の第３の実施例を示す図である。この場合は、第１の実施例の図３(ａ)及び第２の実施例において再結合を抑制するためにインターバルを持たせる。図５は第２の実施例の図４(ａ)の印加電圧Ｖ１を示す。
【００３１】
図６は溶液１２に印加電圧Ｖ１，Ｖ２を与えた時に、溶液の極性に応じてイオン化度が異なり発生する電荷量の割合が異なる場合の印加電圧の第４の実施例を示す図である。この場合は、第２、第３の実施例では直流バイアスを与える。図６は第３の実施例の印加電圧Ｖ１を示す。
【００３２】
図７は溶液１２に印加電圧Ｖ１，Ｖ２を与えた時に、極性で溶液に発生する電荷量が異なる場合の印加電圧の第５の実施例を示す図である。この場合は、第１の実施例では極性に応じて波高値を変える。第２、第３の実施例では印加時間の割合を変える。図７は第３の実施例の印加電圧Ｖ１を示す。
【００３３】
図５から図７に示すように、複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することが望ましい。図３、図４及び後述する他の印加方法でも基本的には同じである。このことによって、表示基板に一方の電荷が蓄積されずにバイアスを持つことがないので安定して成膜をすることができる。
【００３４】
次に、噴霧部１０の第２の実施形態を図８に示す。第２の実施形態は基本的な構成において第１の実施形態と同じであるので、図８は異なる点の説明に必要な第１の実施形態の示す図２(ｂ)に対応する図のみを示す。第１の実施形態と異なる第１の点は成膜に必要な溶液が複数になったことである。本実施形態では必要な溶液が２種類の例を示す。そのために、１列おきに溶液１２Ａ、溶液１２Ｂを、即ちＡ１列、Ａ３列に溶液１２ＡをＡ２列、Ａ４列に溶液１２Ｂを供給する。成膜に必要な複数の溶液を混合させることなく別々に噴霧して、複数の溶液からの成膜、所謂バルクへテロジャンクションを形成することができる。
【００３５】
バルクへテロジャンクションを形成する際に、図９に示すように溶液１２Ａと溶液１２Ｂへの各印加電圧Ｖ１間、Ｖ２間の位相をそれぞれ９０度ずらす。その結果、異なる溶液の噴霧量のピークがずれて噴霧でき、膜厚が均一な成膜ができる。但し、隣接する列間とのノズル部１１間に同じ極性状態が発生するので静電反発が発生する場合がある。その静電反発が成膜の一様性に影響を与えるものであれば、列間の距離を多少変えるなどの対策が必要である。
【００３６】
第１の実施形態と異なる第２の点は、バルクヘテロシャンクションを形成するペア(以下、単にバルクペアと略す)である（Ａ３列、Ａ４列）をバルクペア(Ａ１列、Ａ２列)に対して紙面横方向(表示基板Ｐの移動方向に対して垂直方向)にノズル部間隔の１／２ずらして配置していることである。この結果、第１の実施形態のように表示基板Ｐを反対方向に移動させることなく、表示基板全体に一様に成膜することができる。この場合、第１の異なる点と同様に、バルクペア間であるＡ２列、Ａ３列の隣接するノズル部１１間に同じ極性状態が発生するので静電反発が発生する場合がある。その静電反発成膜の一様性に影響を与えるものであれば、バルクペア間の距離を変えるなどの対策が必要である。
なお、第１の実施形態で説明した印加電圧Ｖ１，Ｖ２についても第２の実施形態に応用できる。また、第２の実施形態では２種類の溶液を用いているので、第１の実施形態同様Ａ１、Ａ２の２列だけでもよい。
【００３７】
以上説明した第２の実施形態においては、成膜に複数の異なる溶液が必要な場合であっても大面積に成膜を形成でき、またマスク３１を用いて一様なパターンを持つ膜も形成できる。
【００３８】
次に、噴霧部１０の第３の実施形態を図１０に示す。第１及び第２の実施形態では溶液に印加する電圧として２相交流印加電圧Ｖ１、Ｖ２の例を示したが、第３の実施形態では３相交流印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を用いた例を示す。図１０(ａ)は図１の紙面表面側から見たときの後述するＡ１列の噴霧部１０の構成を示し、図１０(ｂ)は装置の上部から見たときのノズル部１１の配置を示す。ノズル部配置における列の符号の付け方は図２と同一である。ノズル部１１を示す丸印の横の数字は図１０(ａ)の印加電圧Ｖ２の位相を基準とした時の各ノズル部への印加電圧の位相関係を示す。即ち、図１０（ｂ）は黒丸印で示すノズル部１１の印加電圧Ｖ２の位相を基準として、白丸印で示すノズル部１１はＶ２に対し２／３π位相が進んでいる印加電圧Ｖ１が印加され、二重丸で示すノズル部１１はＶ２に対し２／３π位相が遅れている印加電圧Ｖ３が印加された状態を示す。
【００３９】
図１４は図１０(ｂ)に示すように隣接したノズル部１０間に互いに２／３π位相がずれた３相交流の正弦波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す。一方、図１５は、隣接したノズル部間に互いに１／３π位相がずれた３相交流の矩形波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す。さらに静電反発をさけるために、図１５(ａ)は隣接したノズル間で同時に噴霧しないようにした印加する例であり、図１５(ｂ)は隣接したノズル部間に常時逆の極性を有するように印加する例で、Ｖ２の波形は図１５(ａ)におけるＶ２の波形の±を反転したものとなる。また図１５(ｂ)は、成膜した荷電粒子によるチャージアップを次の噴霧で打ち消すことができ、噴霧対象の基板の電位が零になるように電荷バランスを優先した例である。なお、図１４、１５図において、４相交流ならば隣接したノズル部間において互いに矩形波で１／４π、正弦波で１／２π位相がずれる。また、ｎ相交流ならば隣接したノズル部間において互いに矩形波で１／ｎπ、正弦波で２／ｎπ位相がずれる。
このように、隣接するノズル部１１に位相ズレを有するように配置することにより静電反発の影響が少なく均等にし、一様な成膜できるようにしている。
【００４０】
また、各列は互いに紙面横方向にノズル部間隔の１／２ずらした配置とし、２種類の溶液１２Ａ，１２ＢのうちＡ１列、Ａ４列に溶液１２Ａを、Ａ２列、Ａ３に溶液１２Ｂを供給し、バルクペア(Ａ１列、Ａ４列)、（Ａ２列、Ａ３列）を形成し、互いにノズル部間隔の１／２ずれた領域を担当する。この結果、表示基板全体に一様に膜を形成できる。勿論、第２の実施形態と同様に、(Ａ１列、Ａ２列) （Ａ３列、Ａ４列）でそれぞれバルクペアを形成し、バルクペア単位で紙面横方向にノズル部間隔の１／２ずらした配置としてもよい。
【００４１】
図１６は第３の実施形態におけるノズル部配置の他の方法を示す。図１６においては白丸印がノズル部１１を示す。図１６(ａ)はノズル部の数は異なるが基本的には図１０(ｂ)に示す配置を示す。これに対し図１６(ｂ)は、静電反発の影響を避けるためにノズル部間を離して、行及び列に対し１段飛びに配置している。
【００４２】
また、第３の実施形態の印加電圧の波形は第１の実施形態を示した、図４(Ａ)、図５乃至図７に示したものを用いることは可能である。
【００４３】
第３の実施形態においても、第１又は第２の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００４４】
最後に、図１１に噴霧部１０の第４の実施形態を図１０に示す。第１の実施形態ではノズル部１１の１個おきに極性を反転していたが、第４の実施形態では２個又は２列おきに極性を反転している。静電反発はノズル部間の距離が短いほど、印加電圧が高いほど発生し易いが、成膜の一様性が許容範囲内程度に距離も長くとれ、あるいは印加電圧を低く設定できる場合はこのように配列することも可能である。第４の実施形態では、前述した条件を満たせば、第１乃至第３のいずれかの実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００４５】
本発明は表示装置の製造装置の他、有機薄膜太陽電池、有機ＥＬ照明、デジタル・サイネージ、有機センサなどの製造装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：噴霧部 １１：ノズル部
１１Ｄ：噴霧電圧発生部 １２：溶液
１２ａ：テイラーコーン １２ｂ：液柱
１２ｃ：液滴 １２ｄ：噴霧液
１２ｈ：供給配管 １２Ｔ：溶液供給部
１３：ガードリング １３Ｄ：ガードリング電圧発生部
１４：液量センサ １５：噴霧量センサ
２０：ステージ部 ２１：ステージ
２１Ｋ：基板位置制御駆動部 ２２：アライメントマーク撮像手段
２３：アライメントマーク ３０：マスク部
３１：マスク ３１ａ：マスクの開口部
３１Ｋ：マスク位置駆動部 ３２：コリメータ
３２Ｄ：コリメータ電圧発生部 ３３：基板保護シャッタ
３３Ｋ：基板保護シャッタ駆動部 ４０：施設部
５０：制御装置 ５１：制御部
５２：周辺装置 ５２Ａ：記録装置
５２Ｂ：表示装置 ５３：メモリ
５３Ｄ：各部を制御するためのデータ、条件等の制御データ
５３Ｐ：制御プログラム
５３Ｊ：計測結果やＥＳＤ装置の稼動状態などの情報
５４：インターフェイス ５５：ＣＰＵ
６０：台座 １００：ＥＳＤ装置
Ａ１、Ａ２・・：ノズル部の列番号 Ｐ：表示基板
Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３：溶液への印加電圧 Ｖ４，Ｖ５、Ｖ６：ガードリング印加電圧。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電噴霧法(ＥＳＤ法：Electrospray Deposition)による有機材料を成膜するＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法に関わり、特に大面積の成膜に好適なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体の主流はシリコンであるが次世代の半導体として有機ＥＬが脚光を浴びておりディスプレイや照明などへの実用化が着目されている。また、有機ELディスプレイの製造方法は低分子有機ＥＬ材料の真空蒸着が主流である。将来的には、低価格化のために、大気中(非真空中)で高分子有機ＥＬ材料を塗布(印刷)プロセスで製造することが期待されている。
【０００３】
有機材料の非真空中での大面積成膜は、スピンコータやスリットコータが用いられていたが、積層時に下地を溶かしてしまうためミキシングが起きてしまう問題があった。この為、溶剤による影響の少ない非真空中の大面積成膜方法が待ち望まれていた。
【０００４】
ＥＳＤ法はこれに応える方法である。ＥＳＤ法は非真空中の成膜方法の一つとして１８８０年頃の古くから研究されており、農薬噴霧、液体静電塗装機、薄膜形成などの分野で応用されている。最近では、ナノファイバに応用された技術が特許文献１に開示されている。特許文献１は一つのノズルに対して原料液(供給液)の極性を定期的に変えることで堆積される原料液が交互の極性を持ち互いに静電反発をすることなくうまく堆積される技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一つにノズル部から噴霧される面積には限りがあるので、タクトタイムを増加せずに、ＥＳＤ法で大面積化を果たすためには隣接する複数ノズル部が必要である。隣接する複数ノズル部から供給液を噴射(噴霧)すると、後述するように単一ノズル部では処理対象に堆積するが、図１３に示すように、隣接する複数のノズル部１１間では、同じ極性を有する噴霧荷電粒子同士が静電反発し、中央部のノズルからの噴霧量は抑えられ、周辺のノズルの噴霧流は両側に流れてしまう。その結果、中央部には噴霧液１２ｄが存在しないあるいは密度の薄い領域１２ｎが形成され、成膜され難い領域１２ｍが生じ、特にディスプレイなどの均一なパターンニングの必要な分野に適用できない課題がある。
【０００７】
上記従来技術は上記のような課題について開示もなく、勿論この課題に対する解決策についての開示もない。この課題は基板が誘電体のときにさらに顕著になる。
本発明の目的は、上記の課題を鑑みてなされたもので、大面積に成膜形成が可能なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的を達成するために、材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうに際し、前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記印加は隣接するノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように制御されることを第１の特徴とする。
【０００９】
また、本発明の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記制御は前記複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することを第２の特徴とする。
さらに、本発明の目的を達成するために、第１又は第２の特徴に加え、前記抑制は前記隣接するノズル部間に極性の異なる前記電圧を印加することを第３の特徴とする。
【００１０】
また、本発明の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記抑制は隣接するノズル部間に位相のずれた交流電圧を印加することを第４の特徴とする。
さらに、本発明の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記複数のノズル部はＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数)のマトリックス状に配置されたことを第５の特徴とする。
また、本発明の目的を達成するために、第５の特徴に加え、隣接する行または列(Ｎ、Ｍは２以上)のノズル部は互いに前記ノズル部間隔の１／２ずれていることを第６の特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の目的を達成するために、第１乃至第６のいずれかの特徴に加え、前記複数のノズル部毎に前記溶液を供給することを特徴とすることを第７の特徴とする。
また、本発明の目的を達成するために、第７の特徴に加え、前記供給は複数種類の溶液を供給することを第８の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大面積に成膜形成が可能なＥＳＤ装置及びＥＳＤ方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＥＳＤ装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の噴霧部の第１の実施形態を示す図である。
【図３】溶液への印加電圧として直流電圧を用いる第１の実施例を示す図である。
【図４】溶液への印加電圧として互いに１８０度位相がずれた交流電圧を用いる第２の実施例を示す図である。
【図５】溶液に印加電圧を与えた時に、溶液に発生する電荷量が多い場合の印加電圧の第３の実施例を示す図である。
【図６】溶液に印加電圧を与えた時に、極性で溶液のイオン化度が異なり発生する電荷量の割合が異なる場合の印加電圧の第４の実施例を示す図である。
【図７】溶液に印加電圧を与えた時に、極性で溶液に発生する電荷量が異なる場合の印加電圧の第５の実施例を示す図である。
【図８】本発明の噴霧部の第２の実施形態を示す図である。
【図９】バルクへテロジャンクションを形成する際に溶液への印加電圧の例を示す図である。
【図１０】本発明の噴霧部の第３の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の噴霧部の第４の実施形態を示す図である。
【図１２】ＥＳＤ法の原理を示す図である。
【図１３】本発明の課題を示す図である。
【図１４】図１０(ｂ)に示す隣接したノズル部１０間に互いに２／３π位相がずれた正弦波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す図である。
【図１５】隣接したノズル部間に互いに１／３π位相がずれた矩形波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す図である。
【図１６】第３の実施形態におけるノズル部配置の他の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のＥＳＤ装置１００の一実施形態を示した図である。
ＥＳＤ装置は、大別して溶液を噴霧する噴霧部１０、隣接した他の処理装置（図示せず）から搬送されてきた処理対象（表示基板、フィルム等。以下代表して表示基板Ｐで説明）を載置するステージ部２０、表示基板の処理部を規定するマスク部３０、各部に必要なものを供給する又は駆動する施設を有する施設部４０、各部にあるセンサからの情報を受取り施設部等を制御する制御部５０及び台座６０を有する。
【００１５】
噴霧部１０は、材料(溶質)を溶媒に溶かした溶液１２を内容するガラスキャピラリー１１ｂの先端の噴霧口１１ａから溶液を噴霧するノズル部１１、各ノズル部に設けられノズル部から電荷を有して噴霧された噴霧液１２ｄの噴霧範囲を規定するガードリング１３、ノズル部内の溶液の液量を計測する液量センサ１４及びノズル部１１から噴霧量を計測する噴霧量センサ１５を有する。なお、ノズル部１１は複雑さを避けるために図１では１本のみを記している。
【００１６】
ステージ部２０は接地され表示基板Ｐを載置する導電体で構成されたステージ２１及び表示基板Ｐ上のアライメントマーク２３を撮像する撮像手段２２を有する。
【００１７】
マスク部３０は、ステージ２１に載置された表示基板Ｐの所望の位置に成膜３１ｂさせるためのマスク３１、噴霧された溶液１２をマスク３１上の開口部３１aに集束させるコリメータ３２及び表示基板Ｐに余分な噴霧や成膜形成開始時の液ダレを防止する基板保護シャッタ３３を有する。
【００１８】
施設部４０は、噴霧部１０の各ノズル部１１に溶液１２を供給する溶液供給源１２Ｔ、各ノズル部１１の噴霧電圧を発生させる噴霧電圧発生源１１Ｄ、ガードリング１３に所定の電圧を発生させるガードリング電圧発生源１３Ｄ、ステージ２１を移動させる基板位置制御駆動部２１Ｋ、マスク３１の位置を調整するためのマスク位置駆動部３１Ｋ、コリメータ３２にかける電圧を発生させるコリメータ電圧発生源３２Ｄ及び３３基板保護シャッタを駆動する基板保護シャッタ駆動部３３Ｋを有する。
【００１９】
制御装置５０は、制御部５１と、計測結果や各部の正常、異常状態などのＥＳＤ装置の稼動状態を記録する記録装置５２Ａやそれらを表示する表示装置５２Ｂなどの周辺装置５２とを有する。
制御部５１は、各種制御プログラム５３Ｐ、計測結果やＥＳＤ装置の稼動状態などの情報５３Ｊ及び各部を制御するためのデータ、条件等の制御データ５３Ｄを内蔵するメモリ５３、施設部４０や周辺装置５２や各種センサとの信号の授受をするインターフェイス５４及びこれ等を管理するＣＰＵ５５を有する。各制御手段は施設部の構成要素、その制御プログラム、制御データ及びこれを制御するＣＰＵ５５から構成される。例えば、電圧印加制御手段は、噴霧電圧発生源１１Ｄ、後述する噴霧量制御プログラム１１Ｐ、噴霧量制御に必要な制御データ５３Ｄ及びＣＰＵから構成されている。溶液供給制御手段も同様な構成を有する。
【００２０】
制御プログラムには、液量計測センサ１４、噴霧量計側センサ１５及び撮像手段２２からの計測結果並びに制御データ５３Ｄに内蔵され予め決められている条件等に基づいて、溶液供給源１２Ｔを制御しノズル部１１内の溶液量を管理する溶液供給プログラム１２Ｐ、噴霧電圧発生源１１Ｄを制御しノズル部１１から溶液１２を噴霧させる噴霧量制御プログラム１１Ｐ、ガードリング電圧発生源１３Ｄを制御し噴霧範囲を規定する噴霧範囲制御プログラム１３Ｐ、基板位置制御駆動部２１Ｋを制御しアライメントマーク２３による位置決めや成膜するために表示基板Ｐを移動させる基板位置制御プログラム２１Ｐ、マスク位置駆動部３１Ｋを制御しマスク３１の位置を調整するマスク位置調整プログラム３１Ｐ、コリメータ電圧発生源３２Ｄを制御し噴霧液１２ｄを集束させる噴霧液集束プログラム３２Ｐ及び基板保護シャッタ駆動部３３Ｋを制御し表示基板Ｐに余分な噴霧や液ダレを防止する表示基板保護プログラム３３Ｐを有する。
【００２１】
図１に示す構成によって、ノズル部を表示基板幅に対応して列状に設け、表示基板Ｐを紙面表側から裏側に移動させて、溶液１２を連続または間欠的に噴霧し、マスク３１上の複数の開口部３１aに規定されるパターンを表示基板上に成膜する。
【００２２】
図１２はＥＳＤの基本原理を示す図である。ノズル部１１内の液体に数ｋＶの電圧をかけると液体には表面張力や電荷を有する静電気力等が作用する。静電気力が増加し表面張力を超えると液体が円錐形(テイラーコーンという)１２ａに歪められる。テイラーコーンの先端部から発生する正電荷(印加電圧は負電圧)の液柱１２ｂの不安定性によって液注が分裂し、そこから正電荷を有する液滴１２ｃが発生する。液滴の溶媒が気化して電化密度が上昇し、液滴が静電(クーロン)反発で分裂を繰返す。乾燥した粒子は接地された導電体２１a(図１のステージ２１)に引き寄せられ導電体２１a上の設けられたガラス製の表示基板Ｐに薄膜を形成する。なお、以下の説明では、テイラーコーン１２ａ、液柱１２ｂ及び液滴１２ｃを総称して噴霧液１２ｄという。本図では液体に電圧を印加したが、ノズル部を導電体で形成しノズル部に電圧を印加してもよい。
ところが課題で図１３を用いて説明したようにノズル部を隣接して複数本設けると表示基板Ｐの中央には噴霧液が存在しないあるいは密度の薄い領域１２ｎが形成され、表示基板上に成膜され難い領域１２ｍが生じ均一な成膜ができない。
【００２３】
図２は上記課題を解決する噴霧部１０の第１の実施形態を示す。図２(ａ)は図１の紙面表面側から見たときの噴霧部の構成を示し、図２(ｂ)は装置の上部から見たときのノズル部１１の配置を示す。図２(ａ)に示すように噴霧部１０は、ノズル部１１を表示基板Ｐの幅Ｗに対応して複数(本実施例では６個)行方向に列状に配置し、その列状配置を列方向に複数列(本実施例では４列)配置し、全体として計２４個マトリックス状に配置している。後述の説明のために、行方向の列状配置に上から順にＡ１、Ａ２・・の符号を付している。
図２(ａ)はＡ１列の状態を示す。
【００２４】
また、図２(ｂ)で示す白丸印は印加電圧Ｖ１、黒丸印は印加電圧Ｖ２で印加されているノズル部１１を示す。なお、溶液１２はＡ１からＡ４の列単位に設けられた供給配管１２ｈにより矢印１２ｋ方向に供給される。なお、行方向の列数は本実施例では４列にしたが１列でもよいし、場合によっては更に列数を増やしてもよい。
【００２５】
本実施形態における電圧印加制御手段は印加電圧Ｖ１と印加電圧Ｖ２は常に異なる極性に印加する手段である。即ち、隣接するノズル部１１間は異なる極性を示す電圧を印加することにより、それぞれの隣接するノズル部から噴霧される噴霧液１２ｄは異なる極性を持ち互いに静電反発を起すことはない。従って、各ノズル部から一定のプロファイルを持つ噴霧液１２ｄを安定して得ることができる。なお、図２では印加電圧Ｖ１に負電圧を、印加電圧Ｖ２に正電圧を印加した状態を示す。電圧印加制御手段は図１で説明した制御データで構成されている。
【００２６】
図２(ａ)、図２(ｂ)に示すように、噴霧液はその中心付近の濃度が濃く周辺に行くほど薄くなるプロファイルを有する。しかしながら、表示基板Ｐの移動方向Ｐｖに対しては表示基板には平均化された一様な濃度の膜が形成される。また、移動方向に垂直な方向(紙面左右方向)に対しては、ノズル部１１間で均一でない部分が生じる場合は、表示基板Ｐをノズル部間隔の１／２ずらして再び反対方向に移動させて噴霧することにより、基板表面全体に一様な噴霧液を与えることができる。
【００２７】
この結果、本実施形態ではマスク３１(図１参照)によるパターンを持つ一様な膜を形成できる。
また、各ノズル部に設けたガードリング１３に与えるガードリング印加電圧Ｖ３，Ｖ４より各ノズル部の噴霧範囲を制御することで前記成膜の一様性を保つように制御することができる。なお、印加電圧Ｖ３は印加電圧Ｖ１と、印加電圧Ｖ４は印加電圧Ｖ２と同じ極性を待つように定める。
さらに、上記した実施形態ではＡ１からＡ４の４列の例を示した。列が多いほど表示基板の移動速度を上げることができるが、Ａ１だけの１列だけでもよい。
【００２８】
次に、上記した一様な成膜形成する溶液への印加電圧Ｖ１、Ｖ２の実施例を図３乃至図７を用いて説明する。これ等の波形データはデータ図１に示す制御データ５３Ｄとして格納されており、処理内容により作業員が表示装置５２Ｂ等を介して条件を入力することにより形成される。
図３は印加電圧Ｖ１，Ｖ２として一定の波高値を有する直流電圧を用いる第１の実施例を示す図である。図３(ａ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２の極性が異なったパルス状の直流電圧Ｖを有する例を示す。図３(ｂ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２の極性が異なった連続した直流電圧Ｖを有する例を示す。
【００２９】
図４は印加電圧Ｖ１，Ｖ２として互いに１８０度位相がずれた一定の波高値を有する交流電圧を用いる第２の実施例を示す図である。図４(ａ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２が一定の波高値を有する矩形波電圧Ｖである例を示し、図４(ｂ)は印加電圧Ｖ１、Ｖ２が一定の波高値を有する正弦波電圧である例を示す。また、交流電圧を用いると、静電反発を防止できるだけではなく、異なる極性を有する噴霧液が交互にくるので互いに反発することなく中和しながら堆積するので厚膜を形成できる。交流周波数は低周波が望ましい。数百Ｈｚ以上では自己中性化して付着力を失う傾向がある。好ましくは６０Ｈｚ以下とする。
【００３０】
図５は溶液１２に印加電圧Ｖ１，Ｖ２を与えた時に、溶液に発生する電荷量が多い場合の印加電圧の第３の実施例を示す図である。この場合は、第１の実施例の図３(ａ)及び第２の実施例において再結合を抑制するためにインターバルを持たせる。図５は第２の実施例の図４(ａ)の印加電圧Ｖ１を示す。
【００３１】
図６は溶液１２に印加電圧Ｖ１，Ｖ２を与えた時に、溶液の極性に応じてイオン化度が異なり発生する電荷量の割合が異なる場合の印加電圧の第４の実施例を示す図である。この場合は、第２、第３の実施例では直流バイアスを与える。図６は第３の実施例の印加電圧Ｖ１を示す。
【００３２】
図７は溶液１２に印加電圧Ｖ１，Ｖ２を与えた時に、極性で溶液に発生する電荷量が異なる場合の印加電圧の第５の実施例を示す図である。この場合は、第１の実施例では極性に応じて波高値を変える。第２、第３の実施例では印加時間の割合を変える。図７は第３の実施例の印加電圧Ｖ１を示す。
【００３３】
図５から図７に示すように、複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することが望ましい。図３、図４及び後述する他の印加方法でも基本的には同じである。このことによって、表示基板に一方の電荷が蓄積されずにバイアスを持つことがないので安定して成膜をすることができる。
【００３４】
次に、噴霧部１０の第２の実施形態を図８に示す。第２の実施形態は基本的な構成において第１の実施形態と同じであるので、図８は異なる点の説明に必要な第１の実施形態の示す図２(ｂ)に対応する図のみを示す。第１の実施形態と異なる第１の点は成膜に必要な溶液が複数になったことである。本実施形態では必要な溶液が２種類の例を示す。そのために、１列おきに溶液１２Ａ、溶液１２Ｂを、即ちＡ１列、Ａ３列に溶液１２ＡをＡ２列、Ａ４列に溶液１２Ｂを供給する。成膜に必要な複数の溶液を混合させることなく別々に噴霧して、複数の溶液からの成膜、所謂バルクへテロジャンクションを形成することができる。
【００３５】
バルクへテロジャンクションを形成する際に、図９に示すように溶液１２Ａと溶液１２Ｂへの各印加電圧Ｖ１間、Ｖ２間の位相をそれぞれ９０度ずらす。その結果、異なる溶液の噴霧量のピークがずれて噴霧でき、膜厚が均一な成膜ができる。但し、隣接する列間とのノズル部１１間に同じ極性状態が発生するので静電反発が発生する場合がある。その静電反発が成膜の一様性に影響を与えるものであれば、列間の距離を多少変えるなどの対策が必要である。
【００３６】
第１の実施形態と異なる第２の点は、バルクヘテロシャンクションを形成するペア(以下、単にバルクペアと略す)である（Ａ３列、Ａ４列）をバルクペア(Ａ１列、Ａ２列)に対して紙面横方向(表示基板Ｐの移動方向に対して垂直方向)にノズル部間隔の１／２ずらして配置していることである。この結果、第１の実施形態のように表示基板Ｐを反対方向に移動させることなく、表示基板全体に一様に成膜することができる。この場合、第１の異なる点と同様に、バルクペア間であるＡ２列、Ａ３列の隣接するノズル部１１間に同じ極性状態が発生するので静電反発が発生する場合がある。その静電反発成膜の一様性に影響を与えるものであれば、バルクペア間の距離を変えるなどの対策が必要である。
なお、第１の実施形態で説明した印加電圧Ｖ１，Ｖ２についても第２の実施形態に応用できる。また、第２の実施形態では２種類の溶液を用いているので、第１の実施形態同様Ａ１、Ａ２の２列だけでもよい。
【００３７】
以上説明した第２の実施形態においては、成膜に複数の異なる溶液が必要な場合であっても大面積に成膜を形成でき、またマスク３１を用いて一様なパターンを持つ膜も形成できる。
【００３８】
次に、噴霧部１０の第３の実施形態を図１０に示す。第１及び第２の実施形態では溶液に印加する電圧として２相交流印加電圧Ｖ１、Ｖ２の例を示したが、第３の実施形態では３相交流印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を用いた例を示す。図１０(ａ)は図１の紙面表面側から見たときの後述するＡ１列の噴霧部１０の構成を示し、図１０(ｂ)は装置の上部から見たときのノズル部１１の配置を示す。ノズル部配置における列の符号の付け方は図２と同一である。ノズル部１１を示す丸印の横の数字は図１０(ａ)の印加電圧Ｖ２の位相を基準とした時の各ノズル部への印加電圧の位相関係を示す。即ち、図１０（ｂ）は黒丸印で示すノズル部１１の印加電圧Ｖ２の位相を基準として、白丸印で示すノズル部１１はＶ２に対し２／３π位相が進んでいる印加電圧Ｖ１が印加され、二重丸で示すノズル部１１はＶ２に対し２／３π位相が遅れている印加電圧Ｖ３が印加された状態を示す。
【００３９】
図１４は図１０(ｂ)に示すように隣接したノズル部１０間に互いに２／３π位相がずれた３相交流の正弦波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す。一方、図１５は、隣接したノズル部間に互いに１／３π位相がずれた３相交流の矩形波の印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加する例を示す。さらに静電反発をさけるために、図１５(ａ)は隣接したノズル間で同時に噴霧しないようにした印加する例であり、図１５(ｂ)は隣接したノズル部間に常時逆の極性を有するように印加する例で、Ｖ２の波形は図１５(ａ)におけるＶ２の波形の±を反転したものとなる。また図１５(ｂ)は、成膜した荷電粒子によるチャージアップを次の噴霧で打ち消すことができ、噴霧対象の基板の電位が零になるように電荷バランスを優先した例である。なお、図１４、１５図において、４相交流ならば隣接したノズル部間において互いに矩形波で１／４π、正弦波で１／２π位相がずれる。また、ｎ相交流ならば隣接したノズル部間において互いに矩形波で１／ｎπ、正弦波で２／ｎπ位相がずれる。
このように、隣接するノズル部１１に位相ズレを有するように配置することにより静電反発の影響が少なく均等にし、一様な成膜できるようにしている。
【００４０】
また、各列は互いに紙面横方向にノズル部間隔の１／２ずらした配置とし、２種類の溶液１２Ａ，１２ＢのうちＡ１列、Ａ４列に溶液１２Ａを、Ａ２列、Ａ３に溶液１２Ｂを供給し、バルクペア(Ａ１列、Ａ４列)、（Ａ２列、Ａ３列）を形成し、互いにノズル部間隔の１／２ずれた領域を担当する。この結果、表示基板全体に一様に膜を形成できる。勿論、第２の実施形態と同様に、(Ａ１列、Ａ２列) （Ａ３列、Ａ４列）でそれぞれバルクペアを形成し、バルクペア単位で紙面横方向にノズル部間隔の１／２ずらした配置としてもよい。
【００４１】
図１６は第３の実施形態におけるノズル部配置の他の方法を示す。図１６においては白丸印がノズル部１１を示す。図１６(ａ)はノズル部の数は異なるが基本的には図１０(ｂ)に示す配置を示す。これに対し図１６(ｂ)は、静電反発の影響を避けるためにノズル部間を離して、行及び列に対し１段飛びに配置している。
【００４２】
また、第３の実施形態の印加電圧の波形は第１の実施形態を示した、図４(Ａ)、図５乃至図７に示したものを用いることは可能である。
【００４３】
第３の実施形態においても、第１又は第２の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００４４】
最後に、図１１に噴霧部１０の第４の実施形態を図１０に示す。第１の実施形態ではノズル部１１の１個おきに極性を反転していたが、第４の実施形態では２個又は２列おきに極性を反転している。静電反発はノズル部間の距離が短いほど、印加電圧が高いほど発生し易いが、成膜の一様性が許容範囲内程度に距離も長くとれ、あるいは印加電圧を低く設定できる場合はこのように配列することも可能である。第４の実施形態では、前述した条件を満たせば、第１乃至第３のいずれかの実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００４５】
本発明は表示装置の製造装置の他、有機薄膜太陽電池、有機ＥＬ照明、デジタル・サイネージ、有機センサなどの製造装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：噴霧部 １１：ノズル部
１１Ｄ：噴霧電圧発生部 １２：溶液
１２ａ：テイラーコーン １２ｂ：液柱
１２ｃ：液滴 １２ｄ：噴霧液
１２ｈ：供給配管 １２Ｔ：溶液供給部
１３：ガードリング １３Ｄ：ガードリング電圧発生部
１４：液量センサ １５：噴霧量センサ
２０：ステージ部 ２１：ステージ
２１Ｋ：基板位置制御駆動部 ２２：アライメントマーク撮像手段
２３：アライメントマーク ３０：マスク部
３１：マスク ３１ａ：マスクの開口部
３１Ｋ：マスク位置駆動部 ３２：コリメータ
３２Ｄ：コリメータ電圧発生部 ３３：基板保護シャッタ
３３Ｋ：基板保護シャッタ駆動部 ４０：施設部
５０：制御装置 ５１：制御部
５２：周辺装置 ５２Ａ：記録装置
５２Ｂ：表示装置 ５３：メモリ
５３Ｄ：各部を制御するためのデータ、条件等の制御データ
５３Ｐ：制御プログラム
５３Ｊ：計測結果やＥＳＤ装置の稼動状態などの情報
５４：インターフェイス ５５：ＣＰＵ
６０：台座 １００：ＥＳＤ装置
Ａ１、Ａ２・・：ノズル部の列番号 Ｐ：表示基板
Ｖ１，Ｖ２、Ｖ３：溶液への印加電圧 Ｖ４，Ｖ５、Ｖ６：ガードリング印加電圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧する噴霧部と、前記処理対象を搭載する搭載部とを有するＥＳＤ装置において、
前記噴霧部は前記溶液を有し噴霧口を有するノズル部を複数有し、前記複数のノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように前記電圧を印加する電圧印加制御手段を有することを特徴とするＥＳＤ装置。
【請求項２】
前記電圧印加制御手段は前記複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のＥＳＤ装置。
【請求項３】
前記電圧印加制御手段は隣接するノズル部間に極性の異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＳＤ装置。
【請求項４】
前記電圧印加制御手段は前記複数のノズル部において少なくとも１つのノズル部に他のノズル部と極性の異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＳＤ装置。
【請求項５】
前記電圧印加制御手段は隣接するノズル部間に位相のずれた交流電圧を印加す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ＥＳＤ装置。
【請求項６】
前記電圧印加制御手段は隣接する少なくとも一組のノズル部間で位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２或いは４に記載のＥＳＤ装置。
【請求項７】
前記複数のノズル部はＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数)のマトリックス状に配置されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＥＳＤ装置。
【請求項８】
隣接する行または列(Ｎ、Ｍは２以上)間のノズル部は互いに前記ノズル部間隔の１／２ずれていることを特徴とする請求項７に記載のＥＳＤ装置。
【請求項９】
前記複数のノズル部に前記溶液を供給する溶液供給制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＳＤ装置。
【請求項１０】
前記溶液供給制御手段は複数種類の溶液を供給することを特徴とする請求項９に記載のＥＳＤ装置。
【請求項１１】
前記電圧の印加によって生じる前記溶液の極性に応じて印加時間を変えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＥＳＤ装置。
【請求項１２】
材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうことを有するＥＳＤ方法において、
前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記印加は隣接するノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように制御されることを特徴とするＥＳＤ方法。
【請求項１３】
前記制御は前記複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することを特徴とする請求項１２に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１４】
前記抑制は前記隣接するノズル部間に極性の異なる前記電圧を印加することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１５】
前記抑制は隣接するノズル部間に位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とする請求項１２又は１４に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１６】
前記複数のノズル部はＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数)のマトリックス状に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１７】
隣接する行または列(Ｎ、Ｍは２以上)間のノズル部は互いに前記ノズル部間隔の１／２ずれていることを特徴とする請求項１６に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１８】
前記複数のノズル部毎に前記溶液を供給することを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれかに記載のＥＳＤ方法。
【請求項１９】
前記供給は複数種類の溶液を供給することを特徴とする請求項１８に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１】
材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧する噴霧部と、前記処理対象を搭載する搭載部とを有するＥＳＤ装置において、
前記噴霧部は前記溶液を有し噴霧口を有するノズル部を複数有し、前記複数のノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように前記電圧を印加する電圧印加制御手段を有することを特徴とするＥＳＤ装置。
【請求項２】
前記電圧印加制御手段は前記複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のＥＳＤ装置。
【請求項３】
前記電圧印加制御手段は隣接するノズル部間に極性の異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＳＤ装置。
【請求項４】
前記電圧印加制御手段は前記複数のノズル部において少なくとも１つのノズル部に他のノズル部と極性の異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＳＤ装置。
【請求項５】
前記電圧印加制御手段は隣接するノズル部間に位相のずれた交流電圧を印加す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ＥＳＤ装置。
【請求項６】
前記電圧印加制御手段は隣接する少なくとも一組のノズル部間で位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２或いは４に記載のＥＳＤ装置。
【請求項７】
前記複数のノズル部はＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数)のマトリックス状に配置されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＥＳＤ装置。
【請求項８】
隣接する行または列(Ｎ、Ｍは２以上)間のノズル部は互いに前記ノズル部間隔の１／２ずれていることを特徴とする請求項７に記載のＥＳＤ装置。
【請求項９】
前記複数のノズル部に前記溶液を供給する溶液供給制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＳＤ装置。
【請求項１０】
前記溶液供給制御手段は複数種類の溶液を供給することを特徴とする請求項９に記載のＥＳＤ装置。
【請求項１１】
前記電圧の印加によって生じる前記溶液の極性に応じて印加時間を変えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＥＳＤ装置。
【請求項１２】
材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうことを有するＥＳＤ方法において、
前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記印加は隣接するノズル部から噴霧される噴霧液間の静電反発を抑制するように制御されることを特徴とするＥＳＤ方法。
【請求項１３】
前記制御は前記複数のノズル部において所定時間に発生する噴霧液の総電荷量が正負等しくなるように前記電圧を印加することを特徴とする請求項１２に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１４】
前記抑制は前記隣接するノズル部間に極性の異なる前記電圧を印加することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１５】
前記抑制は隣接するノズル部間に位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とする請求項１２又は１４に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１６】
前記複数のノズル部はＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数)のマトリックス状に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１７】
隣接する行または列(Ｎ、Ｍは２以上)間のノズル部は互いに前記ノズル部間隔の１／２ずれていることを特徴とする請求項１６に記載のＥＳＤ方法。
【請求項１８】
前記複数のノズル部毎に前記溶液を供給することを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれかに記載のＥＳＤ方法。
【請求項１９】
前記供給は複数種類の溶液を供給することを特徴とする請求項１８に記載のＥＳＤ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１７３０８５（Ｐ２０１１−１７３０８５Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０２６８（Ｐ２０１０−４０２６８）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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