JP5792857B1 - 静電塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より容易に液体を被塗布物の所望の箇所に選択的に塗布することができる静電塗布装置及び静電塗布方法を提供する。【解決手段】基板ＳＢに液体を放出するノズル部１０Ａと、ノズル部１０Ａと対向するように配置され、基板ＳＢを支持する対向電極２０と、ノズル部１０Ａと対向電極２０との間に電圧を印加する電源装置３０とを備えた静電塗布装置１００Ａにおいて、液体に磁場を印加することにより液体の運動を制御する磁場印加部６０Ａをさらに備える。磁場による液体の運動の制御は極めて容易であるため、より容易に液体の運動を制御することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、静電塗布装置及び静電塗布方法に関する。

コロナ放電を用いる静電スプレー法と異なり、静電塗布法ではノズルである電極が塗布液に直接に接触している。静電塗布法では、ノズルに塗布液を送り込み、ノズルと被塗布物を支持した対向電極との間に高電圧を印加する。高電圧電荷を印加することで塗布液が帯電状態と成る。ノズルの先端と対向電極との電位差をトリガーにノズルから飛び出したノズル径に近い量の液滴が、液滴に蓄えられた電荷の反発作用により分裂することで微粒子の霧状となる。霧状の塗布液は、対向電極の上で塗布液とは反対の極性に帯電させられた被塗布物に付着させられる。

特開２００６−５８６２８号公報 特開２００４−１３６６５５号公報

ところで、塗布液を被塗布物の所望の箇所に選択的に塗布するためには、ノズルの動作を制御することや、塗布物にマスキングをすることが行われている。しかし、ノズルの動作を制御するためには、電源回路及びリレースイッチ等の複雑な電気制御回路を必要とする。また、塗布物にマスキングをすることは、マスクの配置及び除去の工程が必要となる。そのため、より容易に塗布液を被塗布物の所望の箇所に選択的に塗布することが望まれている。

本発明は上記課題を考慮してなされたものであり、より容易に液体を被塗布物の所望の箇所に選択的に塗布することができる静電塗布装置及び静電塗布方法を提供することを目的とする。

本発明は、被塗布物に液体を放出するノズルと、ノズルと対向するように配置され、被塗布物を支持する対向電極と、ノズルと対向電極との間に電圧を印加する電源と、液体に磁場を印加することにより液体の運動を制御する磁場印加部とを備えた静電塗布装置である。

この構成によれば、被塗布物に液体を放出するノズルと、ノズルと対向するように配置され、被塗布物を支持する対向電極と、ノズルと対向電極との間に電圧を印加する電源とを備えた静電塗布装置において、液体に磁場を印加することにより液体の運動を制御する磁場印加部をさらに備える。磁場による液体の運動の制御は極めて容易であるため、より容易に液体を被塗布物に選択的に塗布することができる。

この場合、磁場印加部は、ノズルの中の液体に、ノズルの液体を放出する方向と反対方向の成分を有する磁場を印加することにより、ノズルからの液体の放出を中止させることが好適である。

この構成によれば、磁場印加部は、ノズルの中の液体に、ノズルの液体を放出する方向と反対方向の成分を有する磁場を印加することにより、ノズルからの液体の放出を中止させる。これにより、より容易に被塗布物や対向電極の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。

この場合、磁場印加部は、被塗布物及び対向電極のいずれかに配置されているものとできる。

この構成によれば、磁場印加部は、被塗布物及び対向電極のいずれかに配置されている。そのため、被塗布物又は対向電極の磁場印加部が配置されている箇所にノズルが位置したときには、ノズルからの液体の放出が中止される。これにより、ノズルを制御しなくとも、容易に被塗布物や対向電極の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。

または、磁場印加部は、ノズルに配置されているものとできる。

この構成によれば、磁場印加部は、ノズルに配置されている。このため、ノズルを制御しなくとも、ノズルからの液体の放出を中止されることができ、容易に被塗布物や対向電極の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。

一方、磁場印加部は、ノズルから放出された液体に、ノズルの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、液体の方向を制御することが好適である。

この構成によれば、磁場印加部は、ノズルから放出された液体に、ノズルの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、液体の方向を制御する。これにより液体に作用するローレンツ力によって、より容易に被塗布物に選択的に液体を塗布することができる。

この場合、磁場印加部は、被塗布物及び対向電極のいずれかに配置され、液体に磁場印加部から遠ざかる方向への力が働く向きの成分を有する磁場を液体に印加することが好適である。

この構成によれば、磁場印加部は、被塗布物及び対向電極のいずれかに配置され、液体に磁場印加部から遠ざかる方向への力が働く向きの成分を有する磁場を液体に印加する。これにより、被塗布物や対向電極の液体の塗布が不要な部位に磁場印加部が配置されることにより、容易に被塗布物や対向電極の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。

また、磁場印加部は、ノズルに配置されていることが好適である。

この構成によれば、磁場印加部は、ノズルに配置されている。このため、ノズルを制御しなくとも、ノズルから放出された液体に、液体が放出された方向に垂直な力を与えて、液体の方向を容易に制御することができる。

この場合、磁場印加部は、ノズルの液体を放出する方向と垂直な第１の面内に、ノズルから放出された液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＮ極の磁極と、ノズルから放出された液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＳ極の磁極とを有し、ノズルの液体を放出する方向と垂直な第２の面内に、ノズルから放出された液体を間に挟んで第１のＮ極の磁極とは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＮ極の磁極と、ノズルから放出された液体を間に挟んで第１のＳ極の磁極とは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＳ極の磁極とを有し、第１のＮ極の磁極、第１のＳ極の磁極、第２のＮ極の磁極及び第２のＳ極の磁極のそれぞれから、ノズルから放出された液体に、ノズルの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することが好適である。

この構成によれば、磁場印加部は、第１のＮ極の磁極、第１のＳ極の磁極、第２のＮ極の磁極及び第２のＳ極の磁極により形成される２段の４重極磁石を有する。このため、ノズルから放出された液体の方向を変更自在な他に、ノズルから放出された液体を収束及び拡散自在となる。

また、被塗布物に液体を放出する複数のノズルを備え、ノズルは被塗布物に対向する面において千鳥状に配列されていることが好適である。

複数のノズルを備えた場合は、ノズルから放出される液体の液滴が同じ極性の電荷を帯びるため、複数の液滴が互いに反発し合い、液滴同士の距離が必要以上に拡がってしまうことがある。しかしながら、ノズルそれぞれが被塗布物に対向する面において千鳥状に配列されていることにより、ノズルから放出された複数の液滴が互いに反発し合い、液滴同士の距離が必要以上に拡がってしまうことを防止することができる。

また、本発明は、被塗布物に液体を放出するノズルと、ノズルと対向するように配置され、被塗布物を支持する対向電極との間に電源より電圧を印加することにより、塗布物に液体を塗布する静電塗布方法であって、磁場印加部により液体に磁場を印加することにより液体の運動を制御しつつ、塗布物に液体を塗布する静電塗布方法である。

本発明の静電塗布装置及び静電塗布方法によれば、より容易に液体を被塗布物に選択的に塗布することができる。

第１実施形態の静電塗布装置を示す側面図である。 図１の静電塗布装置の液滴を放出中の状態を示す側面図である。 図２の静電塗布装置の液滴の放出が中止させられた状態を示す側面図である。 第２実施形態の静電塗布装置を示す側面図である。 図４の静電塗布装置の液滴を放出中の状態を示す側面図である。 図５の静電塗布装置の液滴の放出が中止させられた状態を示す側面図である。 第３実施形態の静電塗布装置を示す側面図である。 図７の静電塗布装置のノズル、対向電極及び磁場印加部を示す斜視図である。 図８の静電塗布装置の液滴を放出中の状態を示す正面図である。 第３実施形態の静電塗布装置のノズルの変形例を示す平面図である。 第４実施形態の静電塗布装置を示す側面図である。 図１１の対向電極及び磁場印加部を示す平面図である。 第５実施形態の静電塗布装置を示す側面図である。 図１３のノズル及び磁場印加部を示す斜視図である。 図１４の同一平面にある磁極により形成される磁場を示す平面図である。 図１３の静電塗布装置の放出された液滴が収束させられている状態を示す側面図である。 図１３の静電塗布装置の放出された液滴が拡散させられている状態を示す側面図である。 図１３の静電塗布装置の放出された液滴の方向が変更させられている状態を示す側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る静電塗布装置及び静電塗布方法について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の静電塗布装置１００Ａは、ノズル部１０Ａ、対向電極２０、電源装置３０、液体供給部４０、対向電極移動部５０及び磁場印加部６０Ａを備える。静電塗布装置１００Ａのノズルを構成するノズル部１０Ａは、基板ＳＢ等の被塗布物に塗布液等の液体を放出する。ノズル部１０Ａは、例えば、全て又は一部が例えばステンレス等の導電性材料から成り、内面の全て又は一部が導電性の壁で形成されている。ノズル部１０Ａの先端は、内径が数十〜百μｍ程度の１本の毛細管とされる。ノズル部１０Ａの先端の毛細管は電源装置３０に接続される。ノズル部１０ＡはラインＬ１により液体供給部４０から塗布液等の液体を供給される。なお、本実施形態では、ノズル部１０Ａは、液体を放出する複数本の毛細管を備えたものとすることもできる。また、ノズル部１０Ａの材質は、ガラスであっても良い。

対向電極２０は、対向電極２０はノズル部１０Ａと対向するように配置されている。対向電極２０は、ノズル部１０Ａと対向する側に平面を有する平板状をなす。対向電極２０は、ノズル部１０Ａと対向する側の平面において基板ＳＢ等の被塗布物を支持するステージとなる。対向電極２０Ａは、ノズル部１０Ａの液体が放出される軸線の延長線上に配置されている。対向電極２０は、ノズル部１０Ａから離間されている。ノズル部１０Ａと基板ＳＢとの距離は、特に限定されないが、例えば、１０〜６０ｍｍ程度とすることができる。対向電極２０は導電性を有する。対向電極２０は電源装置３０に接続される。対向電極２０は、対向電極移動部５０により、基板ＳＢの表面に平行な方向に移動させられる。対向電極２０は、アース線３８により接地されている。

本実施形態では、対向電極２０のノズル部１０Ａと対向する側の平面であって、塗布が終了する位置である基板ＳＢのエッジＥの近傍に、磁石支持部６１により支持された磁場印加部６０Ａを備えている。磁場印加部６０Ａは、ノズル部１０Ａと対向する側にＮ極を向けて配置された永久磁石である。したがって、磁場印加部６０Ａは、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と反対方向の磁場をノズル部１０Ａの中の液体に印加する。磁場印加部６０Ａの磁束密度は、例えば、２００〜５００［ｍＴ］程度にすることができる。

なお、磁場印加部６０Ａは、電磁石により構成することもできる。磁場印加部６０Ａを電磁石で構成した場合は、電磁石に供給する電流の大きさを制御することで、磁場印加部６０Ａが発生する磁場の磁束密度を制御することができる。この場合の磁場印加部６０Ａの磁束密度も、例えば、２００〜５００［ｍＴ］程度に制御することができる。また、もし、基板ＳＢに液体の塗布が不要な部位がある場合には、磁場印加部６０Ａは、被塗布物である基板ＳＢの液体の塗布が不要な部位に配置されていても良い。

対向電極移動部５０は、対向電極２０をノズル部１０Ａに対して、相対的に移動させる。具体的には、例えば、被塗布物が基板ＳＢである場合には、対向電極２０は、基板ＳＢの表面に対して平行な面内で直交する二軸の方向にそれぞれ独立して移動させられる。これにより、基板ＳＢ上の所望の部分に、塗布液等の液体を塗布させることができる。また、対向電極移動部５０は、基板ＳＢの表面に対して垂直な方向にも、ノズル部１０Ａに対して対向電極２０を移動させるようにできることが好ましい。これにより、ノズル部１０Ａの先端と、基板ＳＢの表面との距離を調節することができる。

液体供給部４０は、ラインＬ１０を介してノズル部１０Ａにレジスト溶液、塗布液等の液体を供給する。液体供給部４０は、レジスト溶液、塗布液等の液体を貯留する槽４１と、槽４１からラインＬ１０を介してノズル部に液体を供給するポンプ４２とを有する。ポンプ４２が密閉状態にある槽４１に空気を供給することにより、ラインＬ１０を介して液体がノズル部１０Ａに供給される。なお、液体供給部４０は、必ずしもポンプ４２により液体を供給するものでなくとも良い。例えば、液体供給部４０は、エアパルス方式のディスペンサーにより構成することができる。エアパルス方式のディスペンサーは、一定時間に電磁弁を開閉することにより、レギュレータを通して減圧した一定圧力のＮ_２等のガスを液体材料を封入したシリンジなどの容器に導き、液体材料を押し出す装置である。

本実施形態では、液体供給部４０は、例えば、レジスト溶液をノズル部１０に対して供給する。レジスト溶液とは、ノボラック樹脂などの樹脂、ナフトジアジドなどの感光剤、及び、ＰＧＭＥＡ（propylene glycol methyl ether acetate）などの溶媒を含む混合物である。レジスト溶液の好ましい粘度の範囲は、５〜１０００ｍＰａ・ｓである。レジストとしては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製ＮＰＲ３５１０が挙げられる。

電源装置３０は、ノズル部１０Ａと対向電極２０との間に電圧を印加する。電源装置３０が印加する電圧は通常は直流であり、例えば、パルス状に供給することが好ましい。ノズル部１０Ａと対向電極２０との間に印加される電圧は特に限定されないが、本実施形態では、５〜２０ｋＶとすることができる。電圧は、対向電極２０に対して、ノズル部１０Ａ側がプラスと成るように印加することが好ましい。

以下、本実施形態の静電塗布装置１００Ａの動作及び静電塗布装置１００Ａを用いた静電塗布方法について説明する。

まず、対向電極２０上に、被塗布物となる基板ＳＢが載置される。電源装置３０により、ノズル部１０Ａの先端の毛細管と対向電極２０との間に電圧が印加される。また、ポンプ４２が駆動されて、槽４１内の液体がラインＬ１０を介してノズル部１０Ａに供給される。液体には、ノズル部１０Ａにより電荷が与えられて帯電させられる。

図２に示すように、ノズル部１０Ａから放出される液体は円錐状のテイラーコーンを形成する。テイラーコーンの頂部では、液体の溶媒が蒸発することで液体中の電荷密度が高くなり、イオン間反発が生じる。この反発力が液体の表面張力よりも大きくなると、ノズル部１０Ａの先端の毛細管から液体が噴霧され、帯電した液滴Ｍとなって飛散する。この帯電した液滴Ｍは、溶媒が蒸発することでレイリー分裂を繰り返す。対向電極移動部５０は、対向電極２０を移動方向Ｄに向けて移動させる。これにより、対向電極２０に支持された基板ＳＢの全面に液体が塗布される。

図３に示すように、対向電極移動部５０により対向電極２０が移動させられ、対向電極２０に配置された磁場印加部６０Ａとノズル部１０Ａとが対向する位置になると、磁場印加部６０Ａの磁場により、ノズル部１０Ａからの液体の放出は中止させられる。磁場印加部６０Ａの磁束密度が十分大きい場合には、電源装置３０は、ノズル部１０Ａと対向電極２０との間に電圧を印加したままであっても、ノズル部１０Ａからの液体の放出は中止させられる。なお、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と反対方向の成分を有する磁場を印加することにより、ノズル部１０Ａからの液体の放出が中止させられる原理についての詳細は明らかではないが、ノズル部１０Ａ中を移動する電荷を帯びた液体に磁場印加部６０Ａからの磁場によるローレンツ力が作用することにより、ノズル部１０Ａからの液体の放出が中止すると考えられる。

本実施形態では、基板ＳＢに液体を放出するノズル部１０Ａと、ノズル部１０Ａと対向するように配置され、基板ＳＢを支持する対向電極２０と、ノズル部１０Ａと対向電極２０との間に電圧を印加する電源装置３０とを備えた静電塗布装置１００Ａにおいて、液体に磁場を印加することにより液体の運動を制御する磁場印加部６０Ａをさらに備える。磁場による液体の運動の制御は極めて容易であるため、より容易に液体を基板ＳＢに選択的に塗布することができる。

また、磁場印加部６０Ａは、ノズル部１０Ａの中の液体に、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と反対方向の成分を有する磁場を印加することにより、ノズル部１０Ａからの液体の放出を中止させる。これにより、より容易に基板ＳＢや対向電極２０の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。

また、磁場印加部６０Ａは、対向電極２０及び基板ＳＢのいずれかに配置されている。そのため、対向電極２０又は基板ＳＢの磁場印加部６０Ａが配置されている箇所にノズル部１０Ａが位置したときには、ノズル部１０Ａからの液体の放出が中止される。これにより、ノズル部１０Ａを制御しなくとも、容易に基板ＳＢや対向電極２０の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。したがって、基板ＳＢのエッジＥや対向電極２０を洗浄する工程が不要となる。

静電塗布法では、一度に塗布する面積を大きくするために複数のノズルが同時に用いられることがある。しかし、ノズルからの塗布液の放出を所望のタイミングで止めるためには、電源装置又はリレースイッチが必要となる。複数のノズルを同時に用いる場合には、ノズルの個数に相当する個数の電源装置又はリレースイッチが必要となる。そのため、複雑な電気制御回路が必要となっている。

一方、本実施形態では、ノズル部１０Ａを制御するために、複雑な電気制御回路が必要でないため、特に、ノズル部１０Ａが液体を放出する複数の毛細管を有している場合に有用である。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態の静電塗布装置１００Ｂでは、上記第１実施形態の対向電極２０に配置されていた磁場印加部６０Ａに替えて、ノズル部１０Ａの液体を放出する毛細管の周囲を囲繞するように磁場印加部６０Ｂが配置されている。磁場印加部６０Ｂは、電磁石制御部６２から供給される電流により、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と反対方向の磁場をノズル部１０Ａの中の液体に印加する。磁場印加部６０Ｂの磁束密度は、例えば、２００〜５００［ｍＴ］程度にすることができる。なお、本実施形態では、磁場印加部６０Ｂを永久磁石により構成することもできる。この場合は、ノズル部１０Ａから液体を放出させる際には、磁場印加部６０Ｂをノズル部１０Ａの近傍から避退させ、ノズル部１０Ａから液体を中止させる際には、磁場印加部６０Ｂをノズル部１０Ａの近傍に配置することができる。

図５に示すように、上記第１実施形態と同様にして、ノズル部１０Ａから液滴Ｍが噴霧される。ノズル部１０Ａから液体が放出されているときには、磁場印加部６０Ｂには電磁石制御部６２から電流が供給されておらず、磁場印加部６０Ｂは磁場を発生しない。図６に示すように、静電塗布を終了するタイミングになると、磁場印加部６０Ｂには電磁石制御部６２から電流が供給され、磁場印加部６０Ｂは、磁力線Ｂがノズル部１０Ａの液体を放出する方向と反対方向となる磁場をノズル部１０Ａ内の液体に印加する。上記第１実施形態と同様に、磁場印加部６０Ｂの磁場により、ノズル部１０Ａからの液体の放出は中止させられる。磁場印加部６０Ｂの磁束密度が十分大きい場合には、電源装置３０は、ノズル部１０Ｂと対向電極２０との間に電圧を印加したままであっても、ノズル部１０Ａからの液体の放出は中止させられる。

本実施形態では、磁場印加部６０Ｂは、ノズル部１０Ａに配置されている。このため、ノズル部１０Ａを制御しなくとも、ノズル部１０Ａからの液体の放出を中止されることができ、容易に基板ＳＢや対向電極２０の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。特に本実施形態では、磁場印加部６０Ｂは、電磁石制御部６２から供給される電流で制御される電磁石であるため、任意のタイミングでノズル部１０Ａからの液体の放出を中止でき、利便性が向上する。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について説明する。図７及び図８に示すように、本実施形態の静電塗布装置１００Ｃでは、ノズル部１０Ｃは、液体を放出するノズルとなる複数のマルチノズル１０ＭＡを有している。複数の毛細管であるマルチノズル１０ＭＡは、対向電極２０の移動方向Ｄと直交するように配置され、基板ＳＢの一方のエッジＥから他方のエッジＥに至る範囲に液体を放出できるようにされている。ノズル部１０Ｃの材質等は、上記第１実施形態のノズル部１０Ａと同様にできる。

本実施形態では、磁場印加部６０Ｃは、ノズル部１０Ｃから放出された液体に、ノズル部１０Ｃの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、液体の方向を制御する。磁場印加部６０Ｃは対向電極２０に配置され、液体に磁場印加部６０Ｃから遠ざかる方向への力が働く向きの成分を有する磁場を液体に印加する。

図８に示すように、本実施形態では、基板ＳＢの移動方向Ｄに平行な両方のエッジＥの近傍に複数の磁場印加部６０ＣがエッジＥに沿って列を成すように配置されている。基板ＳＢの移動方向Ｄに向かって左側の磁場印加部６０Ｃは、移動方向ＤにＳ極を向けて配置された複数個の永久磁石である。基板ＳＢの移動方向Ｄに向かって右側の磁場印加部６０Ｃは、移動方向ＤにＮ極を向けて配置された複数個の永久磁石である。基板ＳＢの移動方向Ｄに向かって左側の磁場印加部６０Ｃは、基板ＳＢの移動方向Ｄに向かって左側のエッジＥにおいて、移動方向Ｄに向かう磁力線Ｂを有する磁場を発生する。基板ＳＢの移動方向Ｄに向かって右側の磁場印加部６０Ｃは、基板ＳＢの移動方向Ｄに向かって右側のエッジＥにおいて、移動方向Ｄの反対側に向かう磁力線Ｂを有する磁場を発生する。

これにより、図９に示すように、テイラーコーン状の液滴Ｍ又はテイラーコーン状になる前の液滴Ｍに対して、液滴Ｍが磁場印加部６０Ｃ及び磁場印加部６０Ｃの近傍のエッジＥから離れる方向のローレンツ力Ｆが働く。テイラーコーン状の液滴Ｍ又はテイラーコーン状になる前の液滴Ｍには、ノズル部１０Ｃ及び対向電極２０によるクーロン力と、磁場印加部６０Ｃによるローレンツ力Ｆとが付与される。液滴Ｍが持つ表面張力や、クーロン力及びローレンツ力Ｆのバランスを調整することで、液体は基板ＳＢのエッジＥで囲まれた範囲内にのみ塗布され、対向電極２０には塗布されないようにすることができる。

なお、磁場印加部６０Ｃは、電磁石により構成することもできる。磁場印加部６０Ｃを電磁石で構成した場合は、電磁石に供給する電流の大きさを制御することで、磁場印加部６０Ｃが発生する磁場の磁束密度を制御することができる。この場合の磁場印加部６０Ｃの磁束密度も、例えば、２００〜５００［ｍＴ］程度に制御することができる。また、もし、基板ＳＢに液体の塗布が不要な部位がある場合には、磁場印加部６０Ｃは、被塗布物である基板ＳＢの液体の塗布が不要な部位に配置されていても良い。

また、ノズル部１０Ｃの複数の毛細管は、必ずしも、対向電極２０の移動方向Ｄと直交する直線上に配置されている必要は無い。例えば、図１０の平面図に示すように、ノズル部１０Ｃの基板ＳＢに液体を放出するノズルとなる複数のマルチノズル１０ＭＢは、基板ＳＢに対向する面において、対向電極２０の移動方向Ｄと直交する方向に沿って千鳥状に配列されていても良い。基板ＳＢに対向する面において、マルチノズル１０ＭＢが千鳥状に配列されていることにより、マルチノズル１０ＭＢから放出される同じ極性の電荷を帯びた複数の液体の液滴が互いに反発し合い、液滴同士の距離が必要以上に拡がってしまうことを防止することができる。

静電塗布法において、被塗布物の一部を選択的に塗布する場合には、被塗布物をポリテトラフルオロエチレン等の樹脂により作製されたマスクを被塗布物に配置し、静電塗布を行うことが一般的である。しかし、樹脂のマスクを用いた場合には、静電塗布を行う環境によって帯電状態が変化するため、被塗布物を部分的に塗布するための条件を設定することが難しい。

一方、本実施形態では、磁場印加部６０Ｃは、ノズル部１０Ｃから放出された液体に、ノズル部１０Ｃの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、液体の方向を制御する。これにより、より容易に基板ＳＢに選択的に液体を塗布することができる。

また、磁場印加部６０Ｃは、対向電極２０及び基板ＳＢのいずれかに配置され、液体に磁場印加部６０Ｃから遠ざかる方向へのローレンツ力Ｆが働く向きの成分を有する磁場を液体に印加する。これにより、基板ＳＢや対向電極２０の液体の塗布が不要な部位に磁場印加部６０Ｃが配置されることにより、容易に基板ＳＢや対向電極２０の不要な部位に液体が塗布されることを防止することができる。したがって、マスキングや、基板ＳＢのエッジＥや対向電極２０を洗浄する工程が不要となる。また、帯電した液滴Ｍは、磁場印加部６０Ｃに対して全て反発することになるため、磁場印加部６０Ｃが液体に接触することがなく、磁場印加部６０Ｃの洗浄や交換の必要が無い。

従来の静電塗布法では、一度に塗布する面積を大きくするために複数のノズルが同時に用いられた場合には、ノズルの個数に相当する個数の電源装置又はリレースイッチが必要となる。そのため、複雑な電気制御回路が必要となっている。一方、本実施形態では、ノズル部１０Ｃのマルチノズル１０Ｍを制御するために、複雑な電気制御回路が必要でないという利点を有する。

（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態について説明する。図１１及び図１２に示すように、本実施形態の静電塗布装置１００Ｄでは、対向電極２０は、ノズル部１０Ａと対向する側の平面において、円盤状のウェーハＷを支持している。上記第３実施形態と同様に、本実施形態の磁場印加部６０Ｄは、ノズル部１０Ａから放出された液体に、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、液体の方向を制御する。磁場印加部６０Ｄは対向電極２０に配置され、液体に磁場印加部６０Ｄから遠ざかる方向への力が働く向きの成分を有する磁場を液体に印加する。

図１２に示すように、ウェーハＷの円形をなすエッジＥの近傍に、複数の磁場印加部６０Ｄが、ウェーハＷを囲繞し、且つエッジＥに沿って列をなすように配置されている。複数の磁場印加部６０Ｄそれぞれは、エッジＥの時計回りの方向にＳ極を向けて配置された複数個の永久磁石である。これにより、磁場印加部６０Ｄは、ウェーハＷのエッジＥにおいて、時計回りの方向に向かう磁力線Ｂを有する磁場を発生する。

これにより、上記第３実施形態と同様に、ノズル部１０Ａから放出された液体に対して、液体が磁場印加部６０Ｄ及び磁場印加部６０Ｄの近傍のエッジＥから離れる方向のローレンツ力が働く。これにより、液体はウェーハＷのエッジＥで囲まれた範囲内にのみ塗布され、対向電極２０には塗布されないようにすることができる。

なお、磁場印加部６０Ｄは、電磁石により構成することもできる。磁場印加部６０Ｄを電磁石で構成した場合は、電磁石に供給する電流の大きさを制御することで、磁場印加部６０Ｄが発生する磁場の磁束密度を制御することができる。また、もし、ウェーハＷに液体の塗布が不要な部位がある場合には、磁場印加部６０Ｄは、被塗布物であるウェーハＷの液体の塗布が不要な部位に配置されていても良い。

本実施形態では、円盤状の被塗布物であるウェーハＷに対しても、上記第３実施形態と同様の作用効果を奏する。そのため、マスキングや、ウェーハＷのエッジＥや対向電極２０を洗浄する工程が不要となる。

（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態について説明する。図１３及び図１４に示すように、本実施形態の静電塗布装置１００Ｅでは、ノズル部１０Ａを囲繞するように、４重極磁石を構成する磁場印加部６０Ｅを備える。磁場印加部６０Ｅは、ノズル部１０Ａから放出された液体に、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、液体の方向を制御する。

磁場印加部６０Ｅは、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と垂直な第１の面である第１面Ｓ１内に、ノズル部１０Ａから放出された液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＮ極の磁極である第１Ｎ極磁極６３Ｎと、ノズル部１０Ａから放出された液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＳ極の磁極である第１Ｓ極磁極６３Ｓとを有する。

本実施形態では、第１面Ｓ１において、一対の第１Ｎ極磁極６３Ｎの互いに対向する方向と、一対の第１Ｓ極磁極６３Ｓの互いに対向する方向とが、互いに直交するように第１Ｎ極磁極６３Ｎ及び第１Ｓ極磁極６３Ｓは配置されている。一対の第１Ｎ極磁極６３Ｎと一対の第１Ｓ極磁極６３Ｓとは、４重極レンズ制御部６５から電流を供給されることにより、磁力を発生させる電磁石である。

また、磁場印加部６０Ｅは、ノズル部１０Ａの液体を放出する方向と垂直な第２の面である第２面Ｓ２内に、ノズル部１０Ａから放出された液体を間に挟んで第１Ｎ極磁極６３Ｎとは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＮ極の磁極である第２Ｎ極磁極６４Ｎと、ノズル部１０Ａから放出された液体を間に挟んで第１Ｓ極磁極６３Ｓとは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＳ極の磁極である第２Ｓ極磁極６４Ｓとを有する。一対の第２Ｓ極磁極６４Ｓと一対の第２Ｎ極磁極６４Ｎとは、４重極レンズ制御部６５から電流を供給されることにより、磁力を発生させる電磁石である。

本実施形態では、第２面Ｓ２において、一対の第２Ｎ極磁極６４Ｎの互いに対向する方向と、一対の第２Ｓ極磁極６４Ｓの互いに対向する方向とが、互いに直交するように第２Ｎ極磁極６４Ｎ及び第２Ｓ極磁極６４Ｓは配置されている。また、互いに平行な第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２において、一対の第１Ｎ極磁極６３Ｎと一対の第２Ｓ極磁極６４Ｓとが互いに対応する位置に配置され、一対の第１Ｓ極磁極６３Ｓと一対の第２Ｎ極磁極６４Ｎとが互いに対応する位置に配置されている。第１Ｎ極磁極６３Ｎ、第１Ｓ極磁極６３Ｓ、第２Ｎ極磁極６４Ｎ及び第２Ｓ極磁極６４Ｓの磁束密度は、例えば、２００〜５００［ｍＴ］程度に制御することができる。

第１面Ｓ１の平面視である図１５に示すように、領域Ｐ１では電流が紙面の奥側から手前側に流れ、領域Ｐ２では紙面の手前側から奥側に流れる。正の電荷を持った液体の液滴Ｍが紙面の手前側から奥側に移動すると、ｙ軸の方向には液滴Ｍを収束させる方向のローレンツ力Ｆが働き、ｘ軸の方向には液滴Ｍを拡散させる方向のローレンツ力Ｆが働く。第２面Ｓ２では、逆に、ｙ軸の方向には液滴Ｍを拡散させる方向のローレンツ力Ｆが働き、ｘ軸の方向には液滴Ｍを収束させる方向のローレンツ力Ｆが働く。

液滴Ｍが持つ表面張力や、ノズル部１０Ａ及び対向電極２０により付与されるクーロン力や、磁場印加部６０Ｅの第１Ｎ極磁極６３Ｎ、第１Ｓ極磁極６３Ｓ、第２Ｎ極磁極６４Ｎ及び第２Ｓ極磁極６４Ｓにより発生するローレンツ力Ｆのバランスが調整される。これにより、液滴Ｍを図１６に示すように収束させたり、図１７に示すように拡散させたり、図１８に示すように、液滴Ｍの方向を自在に変化させることができる。

本実施形態では、磁場印加部６０Ｅは、ノズル部１０Ａに配置されている。このため、ノズル部１０Ａを制御しなくとも、ノズル部１０Ａから放出された液体に、液体が放出された方向に垂直なローレンツ力Ｆを与えて、液体の方向を容易に制御することができる。

また、本実施形態では、磁場印加部６０Ｅは、第１Ｎ極磁極６３Ｎ、第１Ｓ極磁極６３Ｓ、第２Ｎ極磁極６４Ｎ及び第２Ｓ極磁極６４Ｓにより形成される２段の４重極磁石を有する。このため、ノズル部１０Ａから放出された液体の方向を変更自在な他に、ノズルから放出された液体を収束及び拡散自在となる。

一般的にノズルの内径は数十〜百μｍが主流である。しかし、このような内径のノズルでは、一つの被塗布物の塗布を完了するまでの時間を短くすることに限界がある。そこで、一つの被塗布物の塗布を完了するまでの時間を短くするために、ノズルから放出される塗布液の流量を増やす目的でノズルの内径を太くすると、ノズルの中の塗布液のメニスカスから吐出する塗布液が一定の場所から出なくなる可能性があり、塗布が不安定になる可能性がある。

一方、本実施形態では、例えば、内径が数十〜百μｍの毛細管からなるノズル部１０Ａを用いている場合でも、液滴Ｍを拡散させることにより、一つの被塗布物の塗布を完了するまでの時間を短くすることができる。

尚、本発明の実施形態の静電塗布装置及び静電塗布方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の実施形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０Ａ，１０Ｃ…ノズル部、１０ＭＡ，１０ＭＢ…マルチノズル、２０…対向電極、３０…電源装置、３８…アース線、４０…液体供給部、４１…槽、４２…ポンプ、５０…対向電極移動部、６０Ａ〜６０Ｅ…磁場印加部、６１…磁石支持部、６２…電磁石制御部、６３Ｎ…第１Ｎ極磁極、６３Ｓ…第１Ｓ極磁極、６４Ｎ…第２Ｎ極磁極、６４Ｓ…第２Ｓ極磁極、６５…４重極レンズ制御部、１００Ａ〜１００Ｅ…静電塗布装置、Ｌ１０…ライン、ＳＢ…基板、Ｅ…エッジ、Ｗ…ウェーハ、Ｍ…液滴、Ｄ…移動方向、Ｂ…磁力線、Ｆ…ローレンツ力、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面、Ｐ１，Ｐ２…領域。

Claims (5)

1. 被塗布物に液体を放出するノズルと、
   前記ノズルと対向するように配置され、前記被塗布物を支持する対向電極と、
   前記ノズルと前記対向電極との間に電圧を印加する電源と、
   前記液体に磁場を印加することにより前記液体の運動を制御する磁場印加部と、を備え、
   前記磁場印加部は、前記被塗布物及び前記対向電極のいずれかに配置され、前記ノズルの中の前記液体に、前記ノズルの前記液体を放出する方向と反対方向の成分を有する前記磁場を印加することにより、前記ノズルからの前記液体の放出を中止させる、静電塗布装置。
2. 被塗布物に液体を放出するノズルと、
   前記ノズルと対向するように配置され、前記被塗布物を支持する対向電極と、
   前記ノズルと前記対向電極との間に電圧を印加する電源と、
   前記液体に磁場を印加することにより前記液体の運動を制御する磁場印加部と、を備え、
   前記磁場印加部は、前記ノズルに配置され、前記ノズルから放出された前記液体に、前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、前記液体の方向を制御し、
   前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な第１の面内に、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＮ極の磁極と、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＳ極の磁極とを有し、
   前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な第２の面内に、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで前記第１のＮ極の磁極とは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＮ極の磁極と、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで前記第１のＳ極の磁極とは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＳ極の磁極とを有し、
   前記第１のＮ極の磁極、前記第１のＳ極の磁極、前記第２のＮ極の磁極及び前記第２のＳ極の磁極のそれぞれから、前記ノズルから放出された前記液体に、前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加する、静電塗布装置。
3. 被塗布物に液体を放出するノズルと、
   前記ノズルと対向するように配置され、前記被塗布物を支持する対向電極と、
   前記ノズルと前記対向電極との間に電圧を印加する電源と、
   前記液体に磁場を印加することにより前記液体の運動を制御する磁場印加部と、を備え、
   前記磁場印加部は、前記ノズルの先端の周囲に配置され、前記ノズルの中の前記液体に、前記ノズルの前記液体を放出する方向と反対方向の成分を有する前記磁場を印加することにより、前記ノズルからの前記液体の放出を中止させる、静電塗布装置。
4. 被塗布物に液体を放出するノズルと、
   前記ノズルと対向するように配置され、前記被塗布物を支持する対向電極と、
   前記ノズルと前記対向電極との間に電圧を印加する電源と、
   前記液体に磁場を印加することにより前記液体の運動を制御する磁場印加部と、を備え、
   前記磁場印加部は、前記ノズルと前記被塗布物との間に配置され、前記ノズルから放出された前記液体に、前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加することにより、前記液体の方向を制御し、
   前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な第１の面内に、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＮ極の磁極と、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで互いに対向する一対の第１のＳ極の磁極とを有し、
   前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な第２の面内に、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで前記第１のＮ極の磁極とは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＮ極の磁極と、前記ノズルから放出された前記液体を間に挟んで前記第１のＳ極の磁極とは異なる方向に互いに対向する一対の第２のＳ極の磁極とを有し、
   前記第１のＮ極の磁極、前記第１のＳ極の磁極、前記第２のＮ極の磁極及び前記第２のＳ極の磁極のそれぞれから、前記ノズルから放出された前記液体に、前記ノズルの前記液体を放出する方向と垂直な成分を有する磁場を印加する、静電塗布装置。
5. 前記被塗布物に前記液体を放出する複数のノズルを備え、前記ノズルは前記被塗布物に対向する面において千鳥状に配列されている、請求項１又は２に記載の静電塗布装置。

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