JPH0649168B2 - 薄膜のコーティング方法およびその装置 - Google Patents

薄膜のコーティング方法およびその装置

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JPH0649168B2
JPH0649168B2 JP63214068A JP21406888A JPH0649168B2 JP H0649168 B2 JPH0649168 B2 JP H0649168B2 JP 63214068 A JP63214068 A JP 63214068A JP 21406888 A JP21406888 A JP 21406888A JP H0649168 B2 JPH0649168 B2 JP H0649168B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶液を用いる湿式コーティング、特に金属アル
コキシドを出発原料とするゾル・ゲル法によりコーティ
ングする場合等において、基板に部分的に薄膜を形成す
るに好適なコーティング方法および装置に関する。
〔従来の技術〕 従来、溶液を用いて基板に塗膜する湿式コーティングに
おいては、基板を溶液中に浸漬して一定速度で引き上げ
ることにより行うディッピング法、基板の上部から溶液
を流し、拡散させるフローコート法、上、下2つのロー
ルによって基板を搬送し、どちらか一方あるいは両方の
ロールに接した溶液により塗膜するローラーコート法な
ど種々の方法が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、基板に部分的にコーティングする場合、
フローコート法、ローラーコート法にあっては不要箇所
をマスキングテープ等でマスキングする方法は実用上不
可能であるので、まず全面にコーティングしてその後不
要箇所を多量にエッチングなどの方法により除去せざる
を得ず、その上サブミクロンオーダーで微妙に制御され
た膜厚を得ることは極めて困難であった。
サブミクロンオーダーの膜厚を得るにはディッピング法
が最も有効であるとされているが、この方法は大型の基
板をコーティング溶液に浸漬させて、引き上げるので、
駆動する設備が大型かつ複雑となりハンドリングが困
難、コスト高となるばかりか、基板を引き上げるとき
に、基板自身の振動に起因する液面の揺動がさけられな
いので、横縞が発生し易く、均一厚さの薄膜を形成する
ことは困難であった。その上、部分的にコーティングす
る場合には、基板の被コーティング面の不要箇所だけで
なく裏面全面にマスキングするか、基板表裏の両面全面
に一旦コーティングした後、裏面全部と表面の不要箇所
の塗膜をエッチングなどの方法により除去する必要があ
り、多大の手間を要するものであった。
本出願人はこのような点に鑑みて特開平1−43368
号公報を出願したが、本発明はさらにこれを改良するも
ので、所望の薄膜を有する均質な薄膜をコーティング可
能とし、特に基板の一部にコーティングするに好適な方
法および装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明の方法は、板ガラス、プラスチックなどの基板に
コーティング溶液を接触させて塗膜する薄膜のコーティ
ング方法において、一側面を開口した構造とするととも
に、整流部をその下方に付属せしめた処理槽の該開口面
を基板に密着させた状態で、該処理槽にコーティング溶
液を所定レベルまで入れ、その後コーティング溶液を所
定速度で抜きとることを特徴とし、この方法を実施する
ための装置としては、基板を垂直あるいは傾斜して保持
する保持装置と、一側面を該基板に合致する形状に開口
した構造にするとともに、整流部を下方に付属せしめた
処理槽と、昇降自在に設けたコーティング液供給槽を具
備するとともに、前記整流部とコーティング液供給槽の
底面をチューブにより連通させる構成とするもの、ある
いは基板を垂直あるいは傾斜して保持する保持装置と、
一側面を該基板に合致する形状に開口した構造にすると
ともに、整流部を下方に付属せしめた処理槽を具備する
とともに、前記処理槽にコーティング溶液を供給する供
給槽と、前記整流部底面からコーティング溶液を抜き取
る回収槽をそれぞれ処理槽の上方と下方に設け、該処理
槽とそれぞれバルブを介してチューブにより連結させる
構成としたものである。
〔作 用〕
基板を静止させた状態で、基板の被コーティング面より
やや大きめの面積を有し、基板に合致する形状に一側面
を開口した処理槽を基板の被コーティング面に密着さ
せ、その状態でコーティング溶液を被コーティング面の
最上部と同一あるいはやや高めのレベルまで入れ、ディ
ッピング法における基板の浸漬に相当する作用を行なわ
せ、液面が静止した後、溶液を所定速度で抜き出すこと
によりディッピング法における基板の引き上げに相当す
る作用を行わせて、部分的にコーティングすることを可
能にしたものであり、基板を静止させてコーティング溶
液のレベルを制御するので、膜厚のコントロールが容易
で均一厚さの薄膜を得ることができる。
特開平1−43368号公報において提案した発明はこ
れらの作用を行わせ、特に部分コーティングに好適であ
るが第4図に示すように偶部に渦を巻くような流れを生
じコーティング膜に厚さむらを生ずる恐れがあった。
本発明は被コーティング面の最下面の高さまでは溶液降
下時の流れは乱すことなく層流になるように整流部を処
理槽に付属させるもので、後述するように、これらを連
結する開口部を、あまり小さくならないようにして、整
流部は処理槽下部より低い位置から徐々に絞り込む構造
(第1図)にするか、絞らなくても整流部の長さを充分
長くして、その底面あるいは側面下部にチューブを連通
させることにより、処理槽隅部における乱流を除去し、
コーティング膜むらの発生を極力少なくすることができ
る。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
第1図、第2図はそれぞれ本発明の実施例1、実施例2
を示すコーティング装置の概略斜視図、第3図は本発明
における処理槽を示す斜視図、第4図は先行発明の処理
槽における溶液抜きとり時の流れを示す図、第5図は本
発明の別の実施態様を示す処理槽正面図(受槽略)であ
る。
実施例1 本装置は第1図、第3図に示すように板ガラスなどの基
板1を保持する保持装置2と、一側面を基板1に合致す
る形状に開口し、他の側面と底面を閉じ、開口していな
い側面の上部を鋸歯状に切欠いて小開口部3を形成する
とともに、下方に絞った構造の整流部4を付属せしめた
処理槽5と、小開口部3を含む面を一側面として構成す
る受槽6と、昇降装置7により昇降自在に設けたコーテ
ィング液供給槽8と処理槽5とコーティング液供給槽8
を連結するチューブ9とから構成するものである。処理
槽5と整流部4は開口部10を介して連通される。保持装
置2は吸着パット11とストッパー12を有する2本のアー
ム13、13から構成され、駆動装置14により回動される。
処理槽5は左右両側及び底辺を中空二重構造として独立
させチューブ15により真空引き出来るようにし、さらに
基板との密着部分には弾性体16を設けるとともに、エア
シリンダー17に連結したロッド18の伸縮により前後に往
復動される。
次に薄膜のコーティング手順を説明する。
コーティング溶液19として、主成分のチタンアルコキシ
ドにイソプロピルアルコールなどの溶媒等を加えて調整
したアルコキシド溶液(ゾル溶液)を入れたコーティン
グ液供給槽8を、その液面が処理槽5の底面より低くな
るように降下させた状態で、基板1がベルトコンベア
20で搬送され所定位置に来たときにベルトコンベア20を
停止する。静止した基板1をアーム13、13に載置しな
がら第1図の位置まで回動させる。このとき回動途中で
吸着パッド11により基板1を吸着することによりストッ
パー12の作用と相俟って所定位置に基板1は安全に保持
される。処理槽5をエアシリンダー17の作動により前
進させ、基板1に当接させる。当接後チューブ15を介し
て図示しない真空ポンプなどにより真空引きし、密着度
を高める。コーティング液供給槽8を、その液面が被
コーティング面の最上部より若干上まわる高さまで昇降
装置7の作動により上昇させる。このとき、処理槽5の
液面は0の状態から所定レベルまで上昇し、一部をオー
バーフローさせる。処理槽5の液面が静止した後、昇
降装置7によりコーティング液供給8を、その液面が処
理槽5の底面より低い位置まで一定速度で降下させる。
このとき処理槽5の液面は一定速度で降下し、コーティ
ング溶液は抜きとられる。チューブ15により真空状態
を解き、その後エアシリンダー17の逆作動により処理槽
5を後退させ、基板1から離脱せしめる。駆動装置14
により保持装置2のアーム13を水平位置まで回動させ、
その後、吸着パッドの吸着を解除してベルトコンベア20
に基板1を載置する。ベルトコンベア20の逆作動によ
り基板1を搬送する。
この後、電気炉等により熱処理をして膜厚の均一なTiO2
膜を得る。
なお処理槽5からオーバーフローしたコーティング溶液
は受槽6から図示しない清浄化手段を経て回収される。
実施例2 本装置は第2図、第3図に示すように板ガラスなどの基
板1を保持する保持装置2と、一側面を基板1に合致す
る形状に開口し、他の側面と底面を閉じ、開口していな
い側面の上部を鋸歯状に切欠いて小開口部3を形成する
とともに、下方に絞った構造の整流部4を付属する処理
槽5と、小開口部3を含む面を一側面として構成する受
槽6と、処理槽5の上方に設けられ、実施例1と同じコ
ーティング溶液を供給する供給槽8と、処理槽5の下方
に設けられ、コーティング溶液を抜きとる回収槽21と供
給槽8の底面に連結され、バルブ22を介して処理槽5に
導入されるチューブ23と、処理槽5の底面に連結され、
バルブ24を介して回収槽21に導入されるチューブ25とか
ら構成される。
なお、第2図には図示しないがこの場合にも処理槽5の
周囲を2重構造にして真空引きできるようにした方がよ
い。
次に、薄膜のコーティング手順を説明する。
まず、板ガラス等の基板1を保持装置2に載置し、基板
1と処理槽5を密着させた状態でバルブ22を開き処理
槽にコーティング液を入れ、液面が所定レベルから一部
オーバーフローしたところでバルブ22を閉じる。処理
槽5の液面が静止した後、バルブ24を開き、その開度
を液面降下速度が所望の値になるように調整して、コー
ティング液をほぼ一定速度で抜き出す。
その後は実施例1のように熱処理槽をして均一厚さのTi
O2膜を得た。
以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、種々の応用が可能である。
本発明により得られる薄膜はTiO2膜以外にもSiO2膜、Zr
O2膜、Al2O3あるいはこれらの混合膜などの光学薄膜、
重クロム酸ゼラチン膜などのホログラム用薄膜等種々の
ものがあり、従ってコーティング溶液も種々のものが適
用出来る。
基板には板ガラス以外にも各種のプラスチック板などで
もよく、その形状も平面だけでなく曲面であっても処理
槽の開口部を基板に合致する形状にすればよいので、各
種形状の基板に適用することができる。
整流部は実施例のような5角形状のもの以外にも3角形
状など徐々にに絞った構造にするか、第5図に示すよう
に、絞らずに整流部の長さを充分長くして、チューブを
その底面あるいは側面下部に連通させてもよく、また実
施例のように処理槽の背側面下部に付属させる以外にも
処理槽底面に設けてもよいのは勿論である。
また、処理槽と整流部を連通する開口部面積は大きい方
が流れを乱さないという点では好ましいが、処理槽にコ
ーティング溶液を所定レベルまで入れた後、抜き取る際
の溶液降下速度は膜厚度により決定されるものであり、
この降下速度に対して、開口部における流速が6倍以
下、好ましくは4倍以下になるような面積すなわち処理
槽の断面積の1/6以上好ましくは1/4以上の面積に適宜選
択すればよい。
処理槽に、小開口部を形成するために設けた切欠き部は
塵埃などの浮遊物を除去するためにコーティング溶液を
オーバーフローさせる堰として作用するものであり、実
施例のように鋸歯状に切欠くとそれだけ断面積が小さく
なり、オーバーフロー液の流速が大きくなる等の理由に
より広範囲の浮遊物を除去できるので、好ましいが、直
線状のものなど各種の形状のものが使用できる。
また、本発明は部分コーティングに好適であるが、容器
の開口面積を大きくすれれば、すなわち、容器を大型に
すれば、片面全面にコーティングすることも可能であ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、湿式コーティングにおいて従来、困難
であった部分コーティングをマスキングすることなく、
不要膜の除去も必要ないかあるいは最小限におさえるこ
とを簡便に可能にしたもので、しかも、膜厚の制御が容
易で、均一な膜がえられるので、ヘッドアップディスプ
レイ用コンバイナー、反射鏡、装飾板など広く、各種の
用途に応用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はそれぞれ本発明の実施例1、実施例2
におけるコーティング装置を示す概略斜視図、第3図は
本発明における処理槽を示す斜視図、第4図は先行発明
の処理槽におけるコーティング溶液抜きとり時の流れを
示す図、第5図は本発明の別の実施態様を示す処理槽正
面図(受槽略)である。 1……基板、2……保持装置 4……整流部、5……処理槽 8……コーティング液供給槽 9 、23、25……チューブ 21……回収槽、22、24……バルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板にコーティング液を接触させて塗膜す
    る薄膜のコーティング方法において、一側面を開口した
    構造とするとともに、整流部をその下方に付属せしめた
    処理槽の該開口面を基板に密着させた状態で、該処理槽
    にコーティング液を所定レベルまで入れ、その後、基板
    に接触するコーティング液のレベルが降下するように、
    コーティング液を所定速度で抜きとることを特徴とする
    薄膜のコーティング方法。
  2. 【請求項2】基板を垂直あるいは傾斜して保持する保持
    装置と、一側面を該基板に合致する形状に開口し、整流
    部を下方に付属せしめた処理槽と、昇降自在に設けたコ
    ーティング液供給槽を具備するとともに、前記処理槽と
    コーティング液供給槽の底面をチューブにより連通させ
    たことを特徴とする薄膜のコーティング装置。
  3. 【請求項3】基板を垂直あるいは傾斜して保持する保持
    装置と、一側面を該基板に合致する形状に開口し、整流
    部を下方に付属せしめた処理槽を具備するとともに、前
    記処理槽にコーティング液を供給する供給槽と、処理槽
    底面からコーティング液を抜き取る回収槽をそれぞれ処
    理槽の上方と下方に設け、該処理槽とそれぞれバルブを
    介してチューブにより連結したことを特徴とする薄膜の
    コーティング装置。
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DE3927849A DE3927849A1 (de) 1988-08-26 1989-08-23 Verfahren und vorrichtung zum aufbringen eines duennen fluessigkeitsfilms auf eine substratflaeche
US07/397,672 US5009933A (en) 1988-08-26 1989-08-23 Method and apparatus for coating thin liquid film on plate surface
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JPS52146451A (en) * 1976-06-01 1977-12-06 Sumitomo Chem Co Ltd Dipping apparatus
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