WO2015037501A1 - エレクトロスプレー装置 - Google Patents

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WO2015037501A1
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nozzle
solution material
nozzles
application region
substrate
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PCT/JP2014/073272
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Inventor
清人 山本
信也 泉田
Original Assignee
東レエンジニアリング株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/16—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling the spray area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects

Definitions

  • the present invention relates to an electrospray apparatus, and more particularly, to an electrospray apparatus including a nozzle that sprays a solution material in a state where a voltage is applied.
  • an electrospray apparatus including a nozzle that sprays a solution material in a state where a voltage is applied is known (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses an electrospray apparatus including a conductive nozzle that sprays a solution material in a state where a voltage is applied (a state in which the solution material is charged).
  • a conductive nozzle that sprays a solution material in a state where a voltage is applied (a state in which the solution material is charged).
  • a plurality of slit-like openings separated from each other by an insulator are provided at the tip of the conductor nozzle. Then, the solution material is sprayed from each of the plurality of slit-shaped openings (a plurality of electrostatic spray phenomena occur), so that the solution material is formed as a thin film on the plurality of film formation surfaces (application regions) of the film formation target substrate. It is comprised so that it can deposit.
  • the conductive nozzle in the configuration in which the conductive nozzle is reciprocated between one end and the other end of the substrate across a plurality of application regions, it is necessary to fold the conductive nozzle on the end portion of the substrate.
  • the movement trajectory of the conductive nozzle on the application region near the edge of the substrate is longer than the movement trajectory of the conductive nozzle on the other application region by folding the conductive nozzle.
  • the amount of solution material applied is larger than in other coating areas, resulting in variations in the thickness of the thin film formed in the coating area (coating unevenness). There is. Further, when the substrate size is increased, there is a problem that it takes time to reciprocate the nozzle.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide an electro that can suppress variations in the thickness of a thin film formed in a coating region. It is to provide a spray device.
  • an electrospray apparatus is an electrospray apparatus that deposits a solution material sprayed from a nozzle as a thin film on a substrate, in which a voltage is applied to the solution material.
  • a plurality of nozzles are provided so as to correspond to each of a plurality of application regions to which the solution material of the substrate is applied, and the plurality of nozzles move within the corresponding application region in plan view. While spraying the solution material, a thin film is formed for each corresponding application region.
  • a thin film is formed for each corresponding application region by spraying the solution material while the plurality of nozzles move in the corresponding application region in plan view.
  • the nozzle does not move across a plurality of application regions, and the nozzle movement trajectory is completed within the corresponding application region. Therefore, the nozzle movement trajectory with respect to the application region is substantially the same for each application region. Can be. As a result, variation in the thickness of the thin film formed in the application region can be suppressed.
  • the thickness of the thin film formed in the application region near the end of the substrate and the other application In order to make the thickness of the thin film formed in the region substantially equal, it is conceivable that the nozzle is folded back outside the substrate without folding the nozzle at the end of the substrate. Since it is sprayed, the solution material is wasted accordingly.
  • the electrospray apparatus by spraying the solution material while moving the plurality of nozzles in the corresponding application region in plan view, for each corresponding application region.
  • the movement trajectory of the nozzle is completed within the corresponding application region, so that the solution material is not sprayed outside the application region. Thereby, it can suppress that solution material is wasted. That is, since approximately 100% of the solution material is deposited as a thin film, the utilization efficiency of the solution material can be increased.
  • the movement path of the nozzle is completed within the corresponding application region, so the substrate size is large. Even in this case, it is possible to suppress the time required for the reciprocating movement of the nozzle.
  • the electrospray apparatus preferably further includes a mask made of an insulator disposed in the vicinity of the substrate between the nozzle and the substrate, and the mask is provided with a plurality of substrate solution materials applied thereto.
  • a plurality of openings are provided so as to correspond to the application region, and a plurality of nozzles are provided so as to correspond to each of the plurality of openings of the mask.
  • the plurality of nozzles simultaneously form a thin film for each corresponding application region by spraying the solution material while the plurality of nozzles simultaneously move within the corresponding application region.
  • the nozzles are preferably configured to move within the application region so that the intervals between the movement trajectories of adjacent nozzles are substantially equal in plan view.
  • the nozzle is preferably configured to move from the outside to the inside in the corresponding application region. If comprised in this way, since the solution material (thin film) evaporated (solidified) will be formed in the outer peripheral part of an application area
  • 1 is an overall view of an electrospray apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a cross-sectional view of an electrospray device according to an embodiment of the present invention. It is the figure which looked at the application
  • the electrospray apparatus 100 includes a nozzle 1, a suction stage (earth plate) 2, and a mask 3. Further, an XY robot (XY stage) 4 to which the nozzle 1 is attached is provided.
  • the suction stage (earth plate) 2 is made of, for example, a metal plate and is grounded.
  • the XY robot 4 includes a fixed unit 41, an X-axis robot 42 provided along the X direction, a Y-axis robot 43 provided along the Y direction, a moving unit 44, and a robot driver 45. Yes. A plurality of nozzles 1 are attached to the moving unit 44.
  • the nozzle 1 is configured to spray the solution material from below (Z2 direction) to above (Z1 direction) while a voltage is applied to the solution material.
  • the solution material sprayed from the nozzle 1 is configured to be deposited as a thin film 201 on the substrate 200.
  • a plurality of nozzles 1 are provided so as to correspond to a plurality of application regions 202 to which the solution material of the substrate 200 is applied.
  • the thin film 201 is formed for each corresponding application region 202 by spraying the solution material while the plurality of nozzles 1 move in the corresponding application region 202.
  • a plurality of coating regions 202 are provided in a matrix form on the lower surface (surface in the Z2 direction) of the substrate 200 (in this embodiment, 4 rows and 4 columns, a total of 16), and are provided at predetermined intervals. It has been.
  • One nozzle 1 is arranged for one application region 202. That is, a plurality of nozzles 1 are provided in a matrix form (in this embodiment, 4 rows and 4 columns, a total of 16 nozzles) in accordance with the pitch of the application areas 202 so as to correspond to the matrix-like application areas 202. .
  • the mask 3 is made of an insulator and is disposed in the vicinity of the substrate 200 between the nozzle 1 and the substrate 200.
  • the mask 3 is provided with a plurality of openings 3a so as to correspond to the plurality of application regions 202 to which the solution material of the substrate 200 is applied.
  • a plurality of openings 3a are formed in a matrix (this embodiment) so as to correspond to the application regions 202 provided in a plurality (in the embodiment, 4 rows and 4 columns, a total of 16) in the matrix. In this, 4 rows and 4 columns, a total of 16).
  • the nozzles 1 are provided in plural (16) so as to correspond to the plural (16) openings 3a of the mask 3, and in the plan view, the nozzles 1 are provided in the corresponding openings 3a.
  • the thin film 201 is formed for each corresponding coating region 202. That is, one nozzle 1 is arranged for one opening 3a.
  • the plurality of nozzles 1 simultaneously form the thin film 201 in each corresponding application region 202 by spraying the solution material while simultaneously moving in the application region 202 corresponding to the plurality of nozzles 1. It is configured as follows. That is, the plurality (16) of nozzles 1 are attached to the moving unit 44 of the XY robot 4 so that the plurality (16) of nozzles 1 move simultaneously with the movement of the moving unit 44. It is configured. Further, the solution material is sprayed from all of the plurality (16) of nozzles 1, and the thin film 201 is formed simultaneously for each corresponding application region 202.
  • the nozzle 1 is disposed in the application region 202 so that the distance between the movement trajectories A of the adjacent nozzles 1 is substantially equal L in plan view. Is configured to move. Further, the nozzle 1 is configured to move from the outside to the inside in the corresponding application region 202 in plan view. Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the nozzle 1 linearly extends from point B1 near the corner of the substantially rectangular application region 202 to point B2 along the Y2 direction in plan view. Moving. And it moves linearly along the X2 direction from the B2 point to the B3 point. Then, it moves linearly along the Y1 direction from point B3 to point B4.
  • the nozzle 1 moves linearly from point B4 to point B5 in the vicinity of point B1 (a point 2L apart from point B1 in the X2 direction). Thereafter, the nozzle 1 moves to the vicinity of the center of the application region 202 with a distance of 2 L inside the movement locus A1 (outward path, solid line in FIG. 5) that has moved from point B1 to point B4. That is, the nozzle 1 is configured to move in a counterclockwise direction in a plan view in the movement locus A1 (outward path).
  • the solution material can be sprayed substantially uniformly over the entire area of the application area 202.
  • the nozzle 1 is folded back in the vicinity of the central portion of the application region 202, and then the adjacent movement locus A ⁇ b> 1 (outward path) is spaced from the movement locus A ⁇ b> 1 by an interval L. From the vicinity of the center of 202 toward the outside, it is configured to move in a spiral shape (movement trajectory A2 (return path), dotted line in FIG. 5) in plan view. As described above, the movement of the nozzle 1 causes the nozzle 1 to move within the corresponding application region 202 so that the distance between the movement trajectories A of the adjacent nozzles 1 is substantially equal L in plan view. It is configured.
  • the solution material is sprayed on the entire area of the application region 202 in the forward path, so that the solution material sprayed in the backward path is sprayed in the forward path Familiar and leveled.
  • the thickness of the thin film 201 can be easily made substantially uniform.
  • the ends of the solution material spray region 203 overlap each other.
  • the nozzle 1 is configured to move so as to wrap.
  • the spray area 203 on the movement locus A1 (outward path) and the spray area 203 on the movement locus A2 (return path) are configured to overlap. Thereby, it is suppressed that the thickness of the thin film 201 becomes small in the edge part of the spray area
  • the degree of overlap of the spray region 203 is adjusted so that the thickness of the thin film 201 to be formed is substantially uniform.
  • the electrospray apparatus 300 according to the comparative example includes a nozzle 301, a suction stage 302, and a mask 303.
  • the nozzle 301 is configured to move across the portion (crosspiece) 303b of the mask 303 between the adjacent openings 303a.
  • the nozzle 301 adversely affects electric lines of force (not shown) generated between the nozzle 301 and the substrate 200 when moving across the crosspiece 303b of the mask 303. (For example, the electric lines of force are distorted).
  • the tailor cone 304 becomes unstable, and the spray state of the solution material (spray-like solution material sprayed in a conical shape) also becomes unstable.
  • the thickness of the thin film 305 formed on the substrate 200 is not uniform.
  • the end of the thin film 305 has a raised shape.
  • the tailor cone means a solution material that rises in a conical shape on the substrate side by applying a voltage to a nozzle (solution material).
  • the solution material while the nozzle 1 moves within the corresponding application region 202 (that is, without moving across the crosspiece 3 b of the mask 3).
  • Spray As a result, no adverse effect is exerted on the lines of electric force (not shown), and the stable state of the tailor cone 204 is maintained.
  • the spray state of the solution material spray-like solution material sprayed in a conical shape
  • the thickness of the thin film 201 formed on the substrate 200 becomes substantially uniform.
  • the spray region 203 of the solution material is viewed from the Z direction.
  • the nozzle 1 is moved so that the end portion overlaps the mask 3.
  • the solution material sprayed toward the mask 3 is repelled toward the center of the application region 202 due to the electric charge accumulated in the mask 3. Thereby, deposition of the solution material on the mask 3 is suppressed.
  • the thin film 201 is formed in each corresponding application region 202 by spraying the solution material while the plurality of nozzles 1 move in the corresponding application region 202 in plan view.
  • the nozzle 1 does not move across the plurality of application regions 202, and the movement trajectory A of the nozzle 1 is completed within the corresponding application region 202. Therefore, the movement trajectory A of the nozzle 1 relative to the application region 202 is achieved. Can be made substantially the same for each coating region 202. As a result, variation in the thickness of the thin film 201 formed in the application region 202 can be suppressed.
  • the nozzle 1 is reciprocated between the one end and the other end of the substrate 200 across the plurality of application regions 202, the thin film 201 formed in the application region 202 in the vicinity of the end portion of the substrate 200.
  • the nozzle 1 is folded outside the substrate 200 without folding the nozzle 1 at the end of the substrate 200.
  • the solution material is wasted correspondingly.
  • the corresponding application is performed by spraying the solution material while the plurality of nozzles 1 move in the corresponding application region 202 in a plan view. Since the thin film 201 is formed for each region 202, the movement trajectory A of the nozzle 1 is completed within the corresponding application region 202, so that the solution material is not sprayed outside the application region 202. Thereby, it can suppress that solution material is wasted. That is, since approximately 100% of the solution material is deposited as the thin film 201, the utilization efficiency of the solution material can be improved.
  • the movement trajectory A of the nozzle 1 is completed within the corresponding application region 202. Even when the size of 200 becomes large, it is possible to suppress the time required for the nozzle 1 to reciprocate.
  • a plurality of regions are arranged in the vicinity of the substrate 200 between the nozzle 1 and the substrate 200 and correspond to the plurality of application regions 202 to which the solution material of the substrate 200 is applied.
  • a mask 3 made of an insulator having openings 3 a is provided, and a plurality of nozzles 1 are provided so as to correspond to the plurality of openings 3 a of the mask 3.
  • the plurality of nozzles 1 are moved in the corresponding openings 3a, so that the thin film 201 is formed for each corresponding application region 202.
  • the plurality of nozzles 1 are simultaneously moved in the application region 202 corresponding to the plurality of nozzles 1 to spray the solution material at the same time for each corresponding application region 202.
  • the thin film 201 is formed.
  • the plurality of nozzles 1 can be moved by one drive source, so that the configuration of the electrospray device 100 can be suppressed from becoming complicated. .
  • the nozzle 1 is configured to move in the application region 202 so that the intervals of the movement trajectories A of the adjacent nozzles 1 are substantially equal in plan view. .
  • the nozzle 1 is configured to move in the application region 202 so that the intervals of the movement trajectories A of the adjacent nozzles 1 are substantially equal in plan view.
  • the nozzle 1 is configured to move from the outside to the inside in the corresponding application region 202.
  • a plurality of nozzles may be configured to move within the corresponding application region without arranging a mask between the nozzle and the substrate.
  • the solution material is sprayed from the nozzle from the bottom to the top, but the present invention is not limited to this.
  • the solution material may be sprayed from a nozzle from above to below.
  • the solution material may be sprayed from the nozzle in the lateral direction.
  • one nozzle is provided for one application region (mask opening), but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of nozzles may be provided for one application region (mask opening).
  • a thin film is simultaneously formed in each corresponding application region by spraying the solution material while a plurality of nozzles simultaneously move in the corresponding application region.
  • a thin film may be individually formed for each corresponding application region by spraying the solution material while the plurality of nozzles individually move within the corresponding application region.
  • the present invention is not limited to this.
  • the intervals between the movement trajectories of adjacent nozzles may not be substantially equal.
  • the nozzle moved spirally from the inner side to the inner side in the corresponding application region in the plan view (outward path) and then moved in the spiral shape from the inner side to the outer side (return path).
  • the present invention is not limited to this.
  • the nozzle may move along a movement path having a shape other than the spiral shape.
  • the nozzle moves spirally (moving path C) only from the outside to the inside in the corresponding application region in the plan view (only the forward path). You may do it.
  • the nozzle 1 moves linearly from the point D1 near the corner of the substantially rectangular application region 202 to the point D2 along the Y1 direction in plan view. And it moves linearly along the X2 direction from point D2 to point D3. Then, it moves linearly along the Y2 direction from point D3 to point D4. Further, it moves linearly from point D4 to point D5 in the vicinity of point D1 (point spaced from the point D1 by the distance L in the X2 direction). Thereafter, the nozzle 1 is configured to move to the vicinity of the center of the application region 202 with a distance L inside the movement locus C that has moved from the point D1 to the point D4.
  • the nozzle 1 is moved toward the inside of the application region 202. .
  • the application regions are provided in a matrix of 4 rows and 4 columns on the substrate, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of application regions may be provided on the substrate.
  • the coating region 202 (the opening 3a of the mask 3) is larger than 4 rows and 4 columns on the substrate 200 (in FIG. 9, 6 rows and 7 columns). Column) may be provided in a matrix. In this way, even when the number of application regions 202 increases, if the number of nozzles 1 is increased in accordance with the increase in the number of application regions 202 (6 rows and 7 columns in FIG. 9), the application is performed. Regardless of the number of regions 202, the thin film 201 can be formed with substantially the same tact time.

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Abstract

塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのを抑制することが可能なエレクトロスプレー装置を提供する。 具体的には、このエレクトロスプレー装置（１００）は、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズル（１）を備え、ノズル（１）は、基板（２００）の溶液材料が塗布される複数の塗布領域（２０２）毎に対応するように複数設けられており、平面視において、複数のノズル（１）が対応する塗布領域（２０２）内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域（２０２）毎に薄膜（２０１）を形成するように構成されている。

Description

エレクトロスプレー装置
　この発明は、エレクトロスプレー装置に関し、特に、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルを備えるエレクトロスプレー装置に関する。
　従来、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルを備えるエレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
　上記特許文献１には、溶液材料に電圧を印加した状態（溶液材料が帯電した状態）で噴霧する導電体ノズルを備えるエレクトロスプレー装置が開示されている。このエレクトロスプレー装置では、導電体ノズルの先端には、互いに絶縁物で隔てられた複数のスリット状の開口が設けられている。そして、複数のスリット状の開口からそれぞれ溶液材料が噴霧される（複数の静電噴霧現象が発生する）ことにより、成膜対象基板の複数の成膜面（塗布領域）に溶液材料を薄膜として堆積することが可能なように構成されている。
特開２０１２－１３５７０４号公報
　上記特許文献１に記載のような従来のエレクトロスプレー装置を用いて、基板上の複数の塗布領域（たとえばマトリクス状に配置された複数の塗布領域）に薄膜を形成する場合、基板の一方端と他方端との間を導電体ノズルを往復移動させる（スキャンする）ことにより、複数の塗布領域に薄膜を形成することが考えられる。ここで、エレクトロスプレー装置では、溶液材料に所望の電圧が印加されるまでに比較的時間がかかる。このため、複数の塗布領域全体に薄膜を形成するための工程に要する時間（タクトタイム）を短くするためには、塗布領域毎に溶液材料に対する電圧の印加をオンオフさせずに、溶液材料に電圧が印加された状態のまま基板の一方端と他方端との間を複数の塗布領域に跨って導電体ノズルを往復移動させるように構成されると考えられる。
　しかしながら、上記のように、導電体ノズルを基板の一方端と他方端との間を複数の塗布領域に跨って往復移動させる構成では、基板の端部上において導電体ノズルを折り返す必要があるため、基板の端部近傍の塗布領域上の導電体ノズルの移動軌跡が、他の塗布領域上の導電体ノズルの移動軌跡に比べて、導電体ノズルを折り返す分長くなる。その結果、基板の端部近傍の塗布領域では、他の塗布領域に比べて溶液材料の塗布量が多くなるため、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつき（塗布ムラ）が生じるという問題点がある。また、基板サイズが大きくなると、ノズルの往復移動に時間がかかるという問題点がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのを抑制することが可能なエレクトロスプレー装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるエレクトロスプレー装置は、ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルを備え、ノズルは、基板の溶液材料が塗布される複数の塗布領域毎に対応するように複数設けられており、平面視において、複数のノズルが対応する塗布領域内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域毎に薄膜を形成するように構成されている。
　この一の局面によるエレクトロスプレー装置では、上記のように、平面視において、複数のノズルが対応する塗布領域内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域毎に薄膜を形成するように構成することによって、ノズルは、複数の塗布領域に跨って移動せずにノズルの移動軌跡が対応する塗布領域内で完結するので、塗布領域に対するノズルの移動軌跡を塗布領域毎に略同じにすることができる。その結果、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのを抑制することができる。
　また、基板の一方端と他方端との間を複数の塗布領域に跨ってノズルを往復移動させる従来の構成において、基板の端部近傍の塗布領域に形成される薄膜の厚みと、他の塗布領域に形成される薄膜の厚みとを略等しくするために、基板の端部でノズルを折り返さずに基板の外でノズルを折り返すことが考えられる一方、この構成では、基板の外でも溶液材料が噴霧されるため、その分、溶液材料が無駄になる。これに対して、一の局面によるエレクトロスプレー装置では、上記のように、平面視において、複数のノズルが対応する塗布領域内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域毎に薄膜を形成するように構成することによって、ノズルの移動軌跡が対応する塗布領域内で完結するので、塗布領域の外で溶液材料が噴霧されることはない。これにより、溶液材料が無駄になるのを抑制することができる。すなわち、略１００％の溶液材料が薄膜として堆積されるので、溶液材料の利用効率を高めることができる。また、基板の一方端と他方端との間を複数の塗布領域に跨ってノズルを往復移動させる従来の構成と異なり、ノズルの移動軌跡が対応する塗布領域内で完結するので、基板サイズが大きくなった場合でも、ノズルの往復移動に時間がかかることを抑制することができる。
　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルと基板との間の基板の近傍に配置される絶縁物からなるマスクをさらに備え、マスクには、基板の溶液材料が塗布される複数の塗布領域に対応するように複数の開口部が設けられており、ノズルは、マスクの複数の開口部毎に対応するように複数設けられており、平面視において、複数のノズルが対応する開口部内で移動することにより、対応する塗布領域毎に薄膜を形成するように構成されている。このように構成すれば、ノズルが複数の塗布領域（隣接する開口部の間のマスクの部分）に跨って移動するのが抑制されるので、マスクの開口部以外の部分に起因する電気力線への悪影響を抑制することができる。その結果、溶液材料の噴霧が不安定になることが抑制されるので、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのをより抑制することができる。
　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、複数のノズルは、複数のノズルが対応する塗布領域内で同時に移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域毎に同時に薄膜を形成するように構成されている。このように構成すれば、複数のノズルを個々に移動させる場合と異なり、１つの駆動源で複数のノズルを移動させることができるので、エレクトロスプレー装置の構成が複雑になるのを抑制することができる。
　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルは、平面視において、隣接するノズルの移動軌跡の間隔が略等間隔になるように、塗布領域内で移動するように構成されている。このように構成すれば、隣接するノズルの移動軌跡の間隔に差がある場合と異なり、塗布領域における溶液材料の堆積量に偏りが生じるのを抑制することができるので、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのをさらに抑制することができる。
　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルは、対応する塗布領域内において外側から内側に移動するように構成されている。このように構成すれば、塗布領域の外周部において蒸発（固化）した溶液材料（薄膜）が形成されるので、塗布領域の内側の液状の溶液材料が均等に外周部に向かって移動される。その結果、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのを効果的に抑制することができる。
　本発明によれば、上記のように、塗布領域に形成される薄膜の厚みにばらつきが生じるのを抑制することができる。
本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の全体図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の断面図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の塗布領域およびマスクを下方から見た図である。 図３に示す塗布領域を拡大した図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のノズルの移動経路を説明するための図である。 比較例によるエレクトロスプレー装置の溶液材料の噴霧状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の溶液材料の噴霧状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態の第１変形例によるエレクトロスプレー装置のノズルの移動経路を説明するための図である。 本発明の一実施形態の第２変形例によるエレクトロスプレー装置の塗布領域を説明するための図である。
　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１を参照して、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００の構成について説明する。
　図１および図２に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１と、吸着ステージ（アースプレート）２と、マスク３とを備えている。また、ノズル１が取り付けられるＸ－Ｙロボット（Ｘ－Ｙステージ）４が設けられている。なお、吸着ステージ（アースプレート）２は、たとえば金属板からなり、接地されている。
　Ｘ－Ｙロボット４は、固定部４１と、Ｘ方向に沿って設けられるＸ軸ロボット４２と、Ｙ方向に沿って設けられるＹ軸ロボット４３と、移動部４４と、ロボットドライバ４５とを備えている。そして、複数のノズル１が、移動部４４に取り付けられている。
　ノズル１は、溶液材料に電圧を印加した状態で、溶液材料を下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって噴霧するように構成されている。そして、ノズル１から噴霧された溶液材料が、基板２００に薄膜２０１として堆積されるように構成されている。ここで、本実施形態では、図２および図３に示すように、ノズル１は、基板２００の溶液材料が塗布される複数の塗布領域２０２毎に対応するように複数設けられており、平面視において、複数のノズル１が対応する塗布領域２０２内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域２０２毎に薄膜２０１を形成するように構成されている。具体的には、塗布領域２０２は、基板２００の下面（Ｚ２方向側の面）にマトリクス状に複数（本実施形態では、４行４列、合計１６個）、互いに所定の間隔を隔てて設けられている。そして、１つの塗布領域２０２に対して１つのノズル１が配置されている。すなわち、ノズル１は、マトリクス状の塗布領域２０２に対応するように、塗布領域２０２のピッチに合わせて、マトリクス状に複数（本実施形態では、４行４列、合計１６個）設けられている。
　また、本実施形態では、マスク３は、絶縁物から構成されており、ノズル１と基板２００との間の基板２００の近傍に配置されている。また、マスク３には、基板２００の溶液材料が塗布される複数の塗布領域２０２に対応するように複数の開口部３ａが設けられている。具体的には、開口部３ａは、マトリクス状に複数（本実施形態では、４行４列、合計１６個）設けられている塗布領域２０２に対応するように、マトリクス状に複数（本実施形態では、４行４列、合計１６個）設けられている。そして、ノズル１は、マスク３の複数（１６個）の開口部３ａ毎に対応するように複数（１６個）設けられており、平面視において、複数のノズル１が対応する開口部３ａ内で移動することにより、対応する塗布領域２０２毎に薄膜２０１を形成するように構成されている。すなわち、１つの開口部３ａに対して１つのノズル１が配置されている。
　また、本実施形態では、複数のノズル１は、複数のノズル１が対応する塗布領域２０２内で同時に移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域２０２毎に同時に薄膜２０１を形成するように構成されている。すなわち、複数（１６個）のノズル１は、Ｘ－Ｙロボット４の移動部４４に取り付けられており、移動部４４の移動に伴って、複数（１６個）のノズル１が同時に移動するように構成されている。また、複数（１６個）のノズル１の全てから、溶液材料が噴霧されており、対応する塗布領域２０２毎に同時に薄膜２０１が形成されるように構成されている。
　また、本実施形態では、図３および図４に示すように、ノズル１は、平面視において、隣接するノズル１の移動軌跡Ａの間隔が略等間隔Ｌになるように、塗布領域２０２内で移動するように構成されている。また、ノズル１は、平面視において、対応する塗布領域２０２内において外側から内側に移動するように構成されている。具体的には、ノズル１は、図４および図５に示すように、平面視において、略矩形形状の塗布領域２０２の角部近傍のＢ１点から、Ｙ２方向に沿って直線的にＢ２点まで移動する。そして、Ｂ２点からＢ３点にＸ２方向に沿って直線的に移動する。その後、Ｂ３点からＢ４点にＹ１方向に沿って直線的に移動する。さらに、Ｂ４点からＢ１点の近傍のＢ５点（Ｂ１点からＸ２方向側に間隔２Ｌ隔てた点）に直線的に移動する。その後、ノズル１が、Ｂ１点からＢ４点まで移動してきた移動軌跡Ａ１（往路、図５の実線）の内側を間隔２Ｌ隔てた状態で、塗布領域２０２の中央部近傍まで移動する。すなわち、ノズル１は、移動軌跡Ａ１（往路）においては、平面視において、左回りに渦巻き状に移動するように構成されている。このように、ノズル１を渦巻き状に移動させることにより、塗布領域２０２の全領域に略均一に溶液材料を噴霧することが可能になる。
　そして、図５に示すように、ノズル１は、塗布領域２０２の中央部近傍で折り返した後、隣接する移動軌跡Ａ１（往路）の間を、移動軌跡Ａ１から間隔Ｌ隔てた状態で、塗布領域２０２の中央部近傍から外側に向かって、平面視において、右回りに渦巻き状に移動（移動軌跡Ａ２（復路）、図５の点線）するように構成されている。このように、ノズル１が移動することにより、ノズル１は、平面視において、隣接するノズル１の移動軌跡Ａの間隔が略等間隔Ｌになるように、対応する塗布領域２０２内において移動するように構成されている。そして、ノズル１を往路と復路とにおいて渦巻き状に移動させることにより、往路において塗布領域２０２の全領域に溶液材料が噴霧されるので、復路において噴霧される溶液材料が往路において噴霧される溶液材料になじみ、レベリングされる。その結果、容易に、薄膜２０１の厚みを略均一にすることが可能になる。
　また、図５に示すように、ノズル１が塗布領域２０２上を移動している最中において、溶液材料の噴霧領域２０３（スプレー径、点線の円で囲まれた領域）の端部が互いにオーバラップするように、ノズル１が移動されるように構成されている。図５では、移動軌跡Ａ１（往路）における噴霧領域２０３と、移動軌跡Ａ２（復路）における噴霧領域２０３とがオーバラップするように構成されている。これにより、比較的溶液材料の噴霧量が少ない噴霧領域２０３の端部において薄膜２０１の厚みが小さくなるのが抑制される。なお、噴霧領域２０３のオーバラップする度合いは、形成される薄膜２０１の厚みが略均一になるように調整される。
　次に、図６および図７を参照して、比較例によるエレクトロスプレー装置３００と比較しながら、ノズルから噴霧される溶液材料の噴霧状態について説明する。
　図６に示すように、比較例によるエレクトロスプレー装置３００は、ノズル３０１と、吸着ステージ３０２と、マスク３０３とを備えている。そして、ノズル３０１は、隣接する開口部３０３ａの間のマスク３０３の部分（桟）３０３ｂを跨って移動するように構成されている。このため、比較例によるエレクトロスプレー装置３００では、ノズル３０１は、マスク３０３の桟３０３ｂを跨って移動する際に、ノズル３０１と基板２００との間に発生する電気力線（図示せず）に悪影響（たとえば、電気力線が歪められる）が及ぼされる。具体的には、ノズル３０１に電圧が印加されていることにより、絶縁性（たとえば樹脂）のマスク３０３の少なくともノズル３０１側の表面には、分極により正電荷が帯電する。これにより、正電荷が帯電している溶液材料は、マスク３０３に帯電している正電荷により反発されて、マスク３０３を避けるようにマスク３０３の開口部３０３ａ側に引き寄せられる。すなわち、電気力線が歪められる。このため、テーラーコーン３０４が不安定になり、溶液材料の噴霧状態（円錐状に噴霧されるスプレー状の溶液材料）も不安定になる。その結果、基板２００に形成された薄膜３０５の厚みが不均一になる。たとえば、薄膜３０５の端部が盛り上がった形状になる。なお、テーラーコーンとは、ノズル（溶液材料）に電圧を印加することにより、基板側に円錐状に盛り上がった溶液材料を意味する。
　一方、図７に示すように、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００では、ノズル１が対応する塗布領域２０２内で移動しながら（すなわち、マスク３の桟３ｂを跨って移動せずに）溶液材料を噴霧する。これにより、電気力線（図示せず）に悪影響が及ぼされないので、テーラーコーン２０４の安定した状態が維持される。その結果、溶液材料の噴霧状態（円錐状に噴霧されるスプレー状の溶液材料）が略一定であるので、基板２００に形成された薄膜２０１の厚みは、略均一になる。
　また、図５および図７に示すように、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００では、塗布領域２０２の端部近傍をノズル１が移動する際、Ｚ方向から見て、溶液材料の噴霧領域２０３の端部がマスク３にオーバラップするように、ノズル１が移動される。しかしながら、マスク３に蓄積された電荷により、マスク３に向かって噴霧された溶液材料は、塗布領域２０２の中央部側に反発される。これにより、マスク３に溶液材料が堆積されることが抑制される。
　次に、本実施形態の効果について説明する。
　本実施形態では、上記のように、平面視において、複数のノズル１が対応する塗布領域２０２内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域２０２毎に薄膜２０１を形成するように構成することによって、ノズル１は、複数の塗布領域２０２に跨って移動せずにノズル１の移動軌跡Ａが対応する塗布領域２０２内で完結するので、塗布領域２０２に対するノズル１の移動軌跡Ａを塗布領域２０２毎に略同じにすることができる。その結果、塗布領域２０２に形成される薄膜２０１の厚みにばらつきが生じるのを抑制することができる。
　また、基板２００の一方端と他方端との間を複数の塗布領域２０２に跨ってノズル１を往復移動させる従来の構成において、基板２００の端部近傍の塗布領域２０２に形成される薄膜２０１の厚みと、他の塗布領域２０２に形成される薄膜２０１の厚みとを略等しくするために、基板２００の端部でノズル１を折り返さずに基板２００の外でノズル１を折り返すことが考えられる一方、この構成では、基板２００の外でも溶液材料が噴霧されるため、その分、溶液材料が無駄になる。これに対して、本実施形態のエレクトロスプレー装置１００では、上記のように、平面視において、複数のノズル１が対応する塗布領域２０２内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域２０２毎に薄膜２０１を形成するように構成することによって、ノズル１の移動軌跡Ａが対応する塗布領域２０２内で完結するので、塗布領域２０２の外で溶液材料が噴霧されることはない。これにより、溶液材料が無駄になるのを抑制することができる。すなわち、略１００％の溶液材料が薄膜２０１として堆積されるので、溶液材料の利用効率を高めることができる。また、基板の一方端と他方端との間を複数の塗布領域に跨ってノズルを往復移動させる従来の構成と異なり、ノズル１の移動軌跡Ａが対応する塗布領域２０２内で完結するので、基板２００のサイズが大きくなった場合でも、ノズル１の往復移動に時間がかかることを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、ノズル１と基板２００との間の基板２００の近傍に配置され、基板２００の溶液材料が塗布される複数の塗布領域２０２に対応するように複数の開口部３ａを有する絶縁物からなるマスク３を設けて、マスク３の複数の開口部３ａ毎に対応するようにノズル１を複数設ける。そして、平面視において、複数のノズル１が対応する開口部３ａ内で移動することにより、対応する塗布領域２０２毎に薄膜２０１を形成するように構成する。これにより、ノズル１が複数の塗布領域２０２（隣接する開口部３ａの間のマスク３の部分（桟）３ａ）に跨って移動するのが抑制されるので、マスク３の開口部３ａ以外の部分に起因する電気力線への悪影響を抑制することができる。その結果、溶液材料の噴霧が不安定になることが抑制されるので、塗布領域２０２に形成される薄膜２０１の厚みにばらつきが生じるのをより抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、複数のノズル１を、複数のノズル１が対応する塗布領域２０２内で同時に移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域２０２毎に同時に薄膜２０１を形成するように構成する。これにより、複数のノズル１を個々に移動させる場合と異なり、１つの駆動源で複数のノズル１を移動させることができるので、エレクトロスプレー装置１００の構成が複雑になるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、ノズル１を、平面視において、隣接するノズル１の移動軌跡Ａの間隔が略等間隔になるように、塗布領域２０２内で移動するように構成する。これにより、隣接するノズル１の移動軌跡Ａの間隔に差がある場合と異なり、塗布領域２０２における溶液材料の堆積量に偏りが生じるのを抑制することができるので、塗布領域２０２に形成される薄膜２０１の厚みにばらつきが生じるのをさらに抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、ノズル１を、対応する塗布領域２０２内において外側から内側に移動するように構成する。これにより、塗布領域２０２の外周部において蒸発中の溶液材料（薄膜２０１）が形成されるので、塗布領域２０２内に蒸発中の溶媒の蒸気がただようため、液状の溶液材料がかたよらずに溶液材料の着弾部の周囲に均等に移動し、その結果、塗布領域２０２に形成される薄膜２０１の厚みにばらつきが生じるのを効果的に抑制することができる。
　なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　たとえば、上記実施形態では、ノズルと基板との間にマスクが配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ノズルと基板との間にマスクを配置せずに、複数のノズルが対応する塗布領域内で移動するように構成してもよい。
　また、上記実施形態では、溶液材料が下方から上方に向かってノズルから噴霧される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溶液材料が上方から下方に向かってノズルから噴霧されるようにしてもよい。また、溶液材料が横方に向かってノズルから噴霧されるようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、１つの塗布領域（マスクの開口部）に対して１つのノズルが設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１つの塗布領域（マスクの開口部）に対して複数のノズルを設けてもよい。
　また、上記実施形態では、複数のノズルが対応する塗布領域内で同時に移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域毎に同時に薄膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数のノズルが対応する塗布領域内で個別に移動しながら溶液材料を噴霧することにより、対応する塗布領域毎に個別に薄膜を形成してもよい。
　また、上記実施形態では、隣接するノズルの移動軌跡の間隔が略等間隔になる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、隣接するノズルの移動軌跡の間隔は、略等間隔でなくてもよい。
　また、上記実施形態では、ノズルが、平面視において、対応する塗布領域内において外側から内側に渦巻き状に移動（往路）した後、内側から外側に渦巻き状に移動（復路）する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ノズルが渦巻き状以外の形状の移動経路を移動してもよい。また、図８に示す本実施形態の第１変形例のように、ノズルが、平面視において、対応する塗布領域内において外側から内側にのみ渦巻き状（移動軌跡Ｃ）に移動（往路のみ）するようにしてもよい。
　具体的には、ノズル１は、図８に示すように、平面視において、略矩形形状の塗布領域２０２の角部近傍のＤ１点から、Ｙ１方向に沿って直線的にＤ２点まで移動する。そして、Ｄ２点からＤ３点にＸ２方向に沿って直線的に移動する。その後、Ｄ３点からＤ４点にＹ２方向に沿って直線的に移動する。さらに、Ｄ４点からＤ１点の近傍のＤ５点（Ｄ１点からＸ２方向側に間隔Ｌ隔てた点）に直線的に移動する。その後、ノズル１が、Ｄ１点からＤ４点まで移動してきた移動軌跡Ｃの内側を間隔Ｌ隔てた状態で、塗布領域２０２の中央部近傍まで移動するように構成されている。このように、本実施形態の第１変形例では、略矩形形状の塗布領域２０２の４辺に沿って、ノズル１が移動された後、塗布領域２０２の内側に向かってノズル１が移動される。
　また、上記実施形態では、塗布領域（マスクの開口部）が、基板上に４行４列のマトリクス状に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、塗布領域が基板上に複数設けられていればよい。たとえば、図９に示す本実施形態の第２変形例のように、塗布領域２０２（マスク３の開口部３ａ）を、基板２００上に４行４列よりも多く（図９では、６行７列）マトリクス状に設けてもよい。このように、塗布領域２０２の数が増加した場合でも、塗布領域２０２の数の増加に応じてノズル１の数を増加させて（図９では、６行７列）同時に移動させれば、塗布領域２０２の数に係らず、略同一のタクトタイムで薄膜２０１を形成することが可能になる。
　１　ノズル
　３　マスク
　３ａ　開口部
　１００　エレクトロスプレー装置
　２００　基板
　２０１　薄膜
　２０２　塗布領域
　Ａ、Ｃ　移動軌跡

Claims (5)

  1. 　ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、
    　溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧する前記ノズルを備え、
    　前記ノズルは、前記基板の溶液材料が塗布される複数の塗布領域毎に対応するように複数設けられており、平面視において、前記複数のノズルが対応する塗布領域内で移動しながら溶液材料を噴霧することにより、前記対応する塗布領域毎に薄膜を形成するように構成されている、エレクトロスプレー装置。
  2. 　前記ノズルと前記基板との間の前記基板の近傍に配置される絶縁物からなるマスクをさらに備え、
    　前記マスクには、前記基板の溶液材料が塗布される前記複数の塗布領域に対応するように複数の開口部が設けられており、
    　前記ノズルは、前記マスクの複数の開口部毎に対応するように複数設けられており、平面視において、前記複数のノズルが対応する開口部内で移動することにより、前記対応する塗布領域毎に薄膜を形成するように構成されている、請求項１に記載のエレクトロスプレー装置。
  3. 　前記複数のノズルは、前記複数のノズルが対応する塗布領域内で同時に移動しながら溶液材料を噴霧することにより、前記対応する塗布領域毎に同時に薄膜を形成するように構成されている、請求項１または２に記載のエレクトロスプレー装置。
  4. 　前記ノズルは、平面視において、隣接する前記ノズルの移動軌跡の間隔が略等間隔になるように、前記塗布領域内で移動するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。
  5. 　前記ノズルは、平面視において、前記対応する塗布領域内において外側から内側に移動するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。
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