JPH0291284A

JPH0291284A - 自動染色装置

Info

Publication number: JPH0291284A
Application number: JP63242908A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sanada; 真田　信一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-03-30
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JP2558843B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は自動染色装置に関し、特にカラー固体撮像素子
やカラーデイスプレィなどに用いられる色分解フィルタ
ーの染色に適した自動染色装置に関する。

（従来の技術）カラー固体撮像索子やカラーデイスプレィなどに用いら
れる色分解フィルターは、ガラスなどの透明基板あるい
はＣＣＤ５ＭＯ３などの固体撮像索子上に被染色層を形
成した後、これを染色液中に浸漬して染色することによ
り作製される。この場合、被染色層としては通常、ゼラ
チン、カゼインなどの蛋白質を主体とした感光性樹脂が
用いられる・。また、色分解フィルターの染色に用いら
れる染料としては、酸性染料、直接染料、塩基性染料、
反応性染料が挙げられるが、色調の豊富さ、染色の容易
さから、−膜内には酸性染料、直接染料が用いられる。

これら酸性染料や直接染料により染色する場合、染料の
みの水溶液で被染色層を染色しても十分な染着速度が得
られないため、染色助剤として酸が加えられ、かつ３０
〜８０℃での加熱が必要である。こうした染色助剤とし
て用いられる酸成分としては、例えば酢酸、シュウ酸な
どの揮発性有機酸（特開昭５５−１９８８４号など）、
酢酸と酢酸アンモニウムなどの緩衝液との混合液（特開
昭５９−８５１９７号など）などが挙げられる。

前述したような染色工程を経て作製される色分解フィル
ターの性能は、その分光特性、すなわち染料の染着の程
度によって決る。更に、染料の染着の程度は、染色液の
温度、ｐＨ，染料濃度などにより決るため、品質の安定
した色分解フィルターを得るためには、染色工程での染
色液の温度、ｐＨ１染料濃度、液量を一定範囲内に厳重
に管理・コントロールすることが必要である。

しかしながら、従来はこれらの調整はほとんど行われず
、もっばら染色温度、染色時間を変化させることにより
、色分解フィルターの分光特性を一定の範囲内に納めよ
うとする方式がとられてきた。ところが、染色液の加熱
により水及び染色助剤の揮発性酸成分が蒸発するため、
染色槽中の染色液の染料濃度、ｐＨは上り、一般に染着
速度は下がる。この状態を長時間放置した場合には、染
色温度・時間をどのように変化させても規定の染着濃度
が得られない。また、液量が減少して被染色層全体が染
色液に浸りきらないため、染まらない部分がでてくる状
態となる。しかも、染色液を追加しても染料濃度、ｐＨ
がもとの状態には戻らないため、結局染色槽中の染色液
を交換しなければならなかった。このため、色分解フィ
ルターの品質（分光特性）のばらつきが大きい、生産性
が低い、高価な染色液の可使時間が短く染色コストが高
いという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、色分解フィルターなどの品質のばらつきが小さく、
生産性を向上でき、染色コストを低減できる自動染色装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明の自動染色装置は、温度調節器を備えた染色槽と
、該染色槽内の染色液のｐＨ１染料濃度、液量を検知・
表示するモニタ部と、前記染色槽内に酸、水、染色液を
供給する調節液供給部と、前記モニタ部で得られるｐＨ
，染料濃度、液量の検知信号に基づいて前記調節液供給
部を制御する制御部とを具備したことを特徴とするもの
である。

本発明において、温度調節器は通常用いられるもので充
分である。染色液のｐＨは通常のｐＨ計で７１１１１定
することができる。染色液の染料濃度は染色液の導電率
、イオン電流、分光光度などの測定により算出すること
ができる。染色液の液量は通常の液量計で測定すること
ができる。これらｐＨ１染料濃度、液量の検知信号に基
づいて制御部により調整液（酸、水、染色液）の供給を
自動的に行えば、高精度に制御できる。なお、ｐＨの検
知、染料濃度の検知は、場合によってはマニュアルで行
ない、検出値を制御部にインプットして制御を行なって
もよい。

本発明において、染色槽内の染色液は撹拌されるが、こ
の撹拌は染色液をオーバーフロ一方式で循環させるだけ
で充分である。この場合、循環速度が速いほど染色のば
らつきを低減できるとともに、染色液の制御：ＲＪ！１
時間を短縮できるので望ましい。

（作用）本発明の自動染色装置によれば、常時染色液の温度、ｐ
Ｈ１染料濃度、液量をモニターし、必要に応じて、濃度
変化の原因となる蒸発で失われた水、ｐＨ変化の原因で
ある揮発で失われた染色助剤の酸、被染色物などに付着
して持ち出される染色液を添加するので、染色液の温度
、ｐＨ，染料濃度、液量を一定範囲内に維持することが
できる。したがって、色分解フィルターなどの品質のば
らつきを小さくすることができる。また、ｐＨ。

染料濃度、液量の検知、及び調整液の供給を自動的に行
うことにより、染色工程をより高精度に制御でき、生産
性も高くなる。更に、染色槽中の染色液全部を交換する
必要がないので、高価な染色液の可使時間が長くなり、
染色コストを低減できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る自動染色装置の構成図である。な
お、第１図ではそれぞれ実線で液の流れを、破線で信号
の流れを示す。第１図において、染色槽１内には染色液
２が収容される。染色槽１内の染色液２中には温度調節
器３が設置され、これによって染色液２の温度を一定範
囲内に維持できる。また、染色槽１内の染色液２中には
液量計４が浸漬され、染色液２の液量が検知される。染
色液２は、液循環用ポンプ５の作動により、フィルター
６でろ過され、オーバーフロ一方式で染色槽１へ循環さ
れ、染色槽１内で撹拌される。また、染色液２の一部は
サンプリング用ポンプ７によってサンプリングされ、染
料濃度計８に導入された染色液２は染色槽１へ循環され
、ｐＨ計９に導入された染色液２は廃棄される。

前記液量計４の信号ＳＬ％染料濃度計８の信号Ｓ２％及
びｐＨ計９の信号Ｓ３はモニターｌＯに表示され、更に
これらの信号は制御部１１に入力される。そして、これ
らの信号に基づいて制御部１１により送液ポンプ１２．
１３．１４を作動させ、それぞれ酸水溶液、水、染色液
を収容したタンク１５．１６．１７から染色槽１へこれ
らの調整液を供給させる。

第２図に制御部１１による染色前の制御のフローチャー
トの一例を示す。第２図に示すように、電源を入れ、染
色液の温度Ｔが設定した温度範囲内、すなわち下限温度
Ｔ１以上、上限温度Ｔ２以下であるかどうかを判断する
。そして、所定の温度範囲でなければ、温度調節器を作
動させて所定時間待機した後、前記染色液の温度が設定
した温度範囲であるかどうかの判断を繰り返す。また、
所定の温度範囲内であれば、ｐＨ計を作動させて所定時
間待機した後、ｐＨを測定し、染色液のｐＨが設定値範
囲内、すなわち下限値Ｘ１以上、上限値Ｘ２以下である
かどうかを判断する。そして、ｐＨが上限値Ｘ２より高
ければ、酸水溶液を供給し、前記操作を繰り返す。また
、ｐＨが下限値Ｘ１より低ければ、警報を出し、この場
合は染色液の交換が必要となる。ｐＨが設定値範囲内で
あれば、染料濃度計を作動させ、所定時間待機した後、
濃度を測定し、染色液の染料濃度が設定値範囲内、すな
わち下限値０１以上、上限値０２以下であるかどうかを
判断する。そして、染料濃度が設定値Ｃ２より高ければ
、水を供給し、前記操作を繰り返す。また、ｐＨが下限
値Ｃ１より低ければ、染色液を供給し、前記操作を繰り
返す。染料濃度が設定値範囲内であれば、液量を測定し
、染色液の液量が設定値７１以上であるかどうかを判断
する。そして、液量が設定値Ｖ１より少なければ、染色
液を供給し、前記操作を繰り返す。また、液量が設定値
７１以上であれば染色が行われる。

染色中は染色ばらつきを小さくするために、モニターの
みを行い、調整液の供給は行わないことが望ましい。ま
た、染色後は染色前と同様な制御を行ってもよいし、一
定時間ごとに一定項目のみを測定・制御してもよい。

なお、温度、ｐＨ，濃度、液量の制御順序は第２図に示
した例に限らず、任意の順序としてよいが、液量につい
ては最後に制御するほうが効率的である。

実際に、第１図に示す装置を用い第２図に示す所定の制
御を行った場合（実施例１）と、第１図に示す装置を用
いたが一部の機器は作動させずに第２図の制御を行わな
かった場合（比較例１．２）とで、染色サンプルの分光
特性にどのような影響が生じたかを調べた。最初に、以
下に示す実施例１及び比較例１．２に共通する条件など
について説明する。これらの実験では、染色液としてカ
ラノール・ミーリングΦタークオイス・ブルー３Ｇ（日
本化薬■製商品名）０．１重量％、及び酢酸ｏ、ｏ４ｆ
ｆｌｒＭ％を含むｐ　Ｈ３，８０の水溶液を用いた。こ
の水溶液を２ＯＮ容二の染色槽に入れ、６０±０．２℃
に加熱し、３０Ω／分の流速で循環させながら、染色を
行った。すなわち、染色サンプルとしてガラスウェハ上
にカゼイン−重クロム酸混合液を塗布し、露光・現像し
て膜厚１ｐの被染色層を形成したものを用い、前記染色
槽中に２分間浸漬して色分解フィルターを作製した。そ
の後、水洗、乾燥して分光特性を測定した。

比較例１染色液の温度が６０±０．２℃に達した後、染色を開始
し、温度制御は行ったが、染色液のｐＨ，染料濃度、液
量の制御を全く行わなかった。この場合、染色液の染料
濃度は第３図中（Ａ）、ｐＨは第４図中（Ａ）にそれぞ
れ示すように変化した。

比較例２染色液の温度が６０±０４２℃に達した後、染色を開始
し、温度制御を行った。また、染色液の染料濃度が初期
値より１０２６高くなった時点で染色槽に水３．０４．
１！を投入して染料濃度を制御したが、染色液のｐＨ１
液量の制御は行わなかった。この場合、染色液の染料濃
度は第３図（Ｂ）、ｐＨは第４図中（Ｂ）にそれぞれに
示すように変化した。

実施例１染色液の温度が６０±０．２℃に達した後、染色を開始
し、温度制御を行った。また、比較例２と同様に染料濃
度の制御を行った。また、染色液のｐＨが３．８５より
高くなった時点で染色槽に０．４０重量２６酢酸水溶液
０．１　ｇを投入してｐＨを制御した。

更に、被染色層が染色液に浸らなくなる前に、ウェハな
どに付着して染色槽から持ち出される染色液に見合う量
の染色液を供給して液量を制御した。

この場合も、染色液の染料濃度は第３図（Ｂ）とほぼ同
様に変化し、ｐＨは第４図中（Ｃ）に示すように変化し
た。

以上の各場合について、色分解フィルターの分光特性を
第５図に示す。なお、第５図中、実線は染色液の温度が
６０±０．２℃に達した直後（加熱時間０時間、ｐ　Ｈ
３，８０、染料濃度０．１重量％））に染色された色分
解フィルターの分光特性（参照例）、−点鎖線は比較例
１で加熱時間１０時間後（ｐ　Ｈ８，５０、染料濃度０
，１３重量％）に染色された色分解フィルターの分光特
性、二点鎖線は比較例２で加熱時間１０時間後（ｐ　Ｈ
６，４８、染料濃度０．１１重量％）に染色された色分
解フィルターの分光特性、破線は実施例１で加熱時間１
０時間後（ｐ　Ｈ３，８０、染料濃度０．１１重量％）
に染色された色分解フィルターの分光特性である。

前述したような制御では、比較例１の場合にはｐＨ１染
料染料色もに初期値より大幅に高くなり、比較例２の場
合にはｐＨが初期値より大幅に高く、染料濃度が初期値
よりわずかに高くなり、実施例１の場合には染料濃度が
初期値よりわずかに高くなる。このように、第５図に示
される色分解フィルターの分光特性の大きな変化は、染
色液のｐＨ。

染料濃度の影響によるものである。この場合、染料濃度
による影響も認められるが、ｐＨによる影響がより大き
い。そして、実施例１のように温度調節を行うとともに
、水、酢酸水溶液及び染色液を加えて染料濃度、ｐＨ及
び液量を調整することにより、色分解フィルターの分光
特性のばらつきを小さくすることができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明の自動染色装置によれば、染
色ばらつきの小さい高品質の色分解フィルターを生産性
よく、低コストで製造できるなどその工業的価値は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における自動染色装置の構成図
、第２図は同自動染色装置による制御の一例を示すフロ
ーチャート図、第３図は染料製変化を示す特性図、第５
図は実施例１、比較例１．２で得られた色分解フィルタ
ーの分光特性図である。１・・・染色槽、２・・・染色液、３・・・温度調節器
、４・・・液量計、５・・・液循埋用ポンプ、６・・・
フィルタ７・・・サンプリング用ポンプ、８・・・染料
濃度計、９・・・ｐＨ計、ｌＯ・・・モニター、１１・
・・制御部、１２．１３．１４・・・送液ポンプ、１５
、ｉｆｔ、１７・・・タンク。

Claims

【特許請求の範囲】

温度調節器を備えた染色槽と、該染色槽内の染色液のｐ
Ｈ、染料濃度、液量を検知・表示するモニタ部と、前記
染色槽内に酸、水、染色液を供給する調節液供給部と、
前記モニタ部で得られるｐＨ、染料濃度、液量の検知信
号に基づいて前記調節液供給部を制御する制御部とを具
備したことを特徴とする自動染色装置。