JP2008229489A - Coating device of fine powder and coating method of fine powder using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粉末を基板の所定位置に配置するための塗布装置及びこれを用いた微粉末の塗布方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus for placing fine powder at a predetermined position on a substrate and a fine powder coating method using the same.
アクティブ型液晶表示素子や有機エレクトロルミネッセンス表示素子はガラス基板上に形成されており、基板上にマトリックス状に配置された画素はその近傍に配置されたトランジスタによって制御される。現在の技術では、結晶半導体のトランジスタをガラス基板上に形成することができないので、アモルファスシリコンやポリシリコン薄膜からなる薄膜トランジスタが画素の制御に用いられている。薄膜トランジスタは大面積の基板上に安価に作製できるという長所があるが、結晶シリコンに比べて移動度が小さく、高速動作ができないという課題があった。この課題を解決するために、あらかじめシリコンウェハ上に多数のトランジスタを作製した後、これをウェハから切り出して基板上に配置する方法が従来から提案されていた。 An active liquid crystal display element and an organic electroluminescence display element are formed on a glass substrate, and pixels arranged in a matrix on the substrate are controlled by transistors arranged in the vicinity thereof. In the current technology, since a transistor of a crystalline semiconductor cannot be formed on a glass substrate, a thin film transistor made of amorphous silicon or a polysilicon thin film is used for pixel control. A thin film transistor has an advantage that it can be manufactured on a large-area substrate at low cost, but has a problem that it has a lower mobility than a crystalline silicon and cannot operate at high speed. In order to solve this problem, there has conventionally been proposed a method in which a number of transistors are manufactured in advance on a silicon wafer and then cut out from the wafer and placed on a substrate.
たとえば、トランジスタが入るような穴をあらかじめ基板に開けておき、この基板を、単結晶シリコントランジスタが分散した液体に曝すことによって、穴にトランジスタを配置する方法が提案されている（特許文献１および非特許文献１）。穴の形状とトランジスタの形状とを同一にすることによって、基板の所定の位置に所定の方向を向いたトランジスタが配置される。この方法によって、１０〜数百μｍの大きさのトランジスタ１００００個を３インチ角の基板上に配置できることが記載されている。
For example, a method has been proposed in which a transistor is placed in a hole by opening a hole in the substrate in advance and exposing the substrate to a liquid in which a single crystal silicon transistor is dispersed (
また、多数の単結晶シリコントランジスタがガラス基板上に配置された液晶表示素子の作製方法も開示されている（特許文献２）。この方法では、単結晶シリコントランジスタが収まるような穴を開けたゴム系高分子薄膜をガラス基板上に形成し、単結晶シリコントランジスタが分散した液体にこのガラス基板を曝すことによって、このトランジスタをガラス基板上に配置する。ガラス基板に穴を開けるためにはレーザ加工装置などの高価な装置を用いる必要があったが、この方法を用いれば、基板に直接穴を開ける必要がないため、簡単な装置でトランジスタを配置できるという利点がある。 In addition, a method for manufacturing a liquid crystal display element in which a number of single crystal silicon transistors are arranged on a glass substrate is also disclosed (Patent Document 2). In this method, a rubber-based polymer thin film having a hole for accommodating a single crystal silicon transistor is formed on a glass substrate, and the glass substrate is exposed to a liquid in which the single crystal silicon transistor is dispersed, whereby the transistor is made into glass. Place on the substrate. In order to make a hole in a glass substrate, it was necessary to use an expensive device such as a laser processing device. However, if this method is used, it is not necessary to make a hole directly in the substrate, so that a transistor can be arranged with a simple device. There is an advantage.
また、第１番目の接合面(first mating surface)を有する基板とこの接合面とほぼ等しい形状の第２の接合面(second mating surface)を有する部品を液体中に分散し、これら二つの接合面同士が接着した状態が分散液の自由エネルギーが最小になるように工夫することで、部材を基板に配置する方法が提案されている（特許文献３）。例えば、基板表面の一部の領域を撥水性にして第１の接合面に、それ以外の領域を親水性にする。同様に、基板に配置する部品の１つの面を撥水性にしてこれを第２の接合面に、それ以外の面を親水性にする。次に、第１と第２の接合面にそれぞれ適量の撥水性のＵＶ硬化性樹脂液体を配置した後、これらの基板と部品を水の中に分散して攪拌すれば、基板と部品は樹脂液を介して接着する。その後、水中で基板に紫外線光を当て樹脂液を硬化させ部品と基板を強固に固定する。ＵＶ硬化性樹脂の代わりにヘキサデカンを撥水領域へ配置し、部品が配置された基板を水から取り出した後基板を加熱してヘキサデカンを除去することで部品を基板に固定する方法も開示されている（非特許文献３）。 A substrate having a first mating surface and a part having a second mating surface having a shape substantially equal to the bonding surface are dispersed in a liquid, and the two bonding surfaces are dispersed. There has been proposed a method of arranging members on a substrate by devising such that the state where the two are bonded together minimizes the free energy of the dispersion (Patent Document 3). For example, a part of the substrate surface is made water-repellent to make the first bonding surface and the other region hydrophilic. Similarly, one surface of the component placed on the substrate is made water-repellent to make it the second bonding surface and the other surface to be hydrophilic. Next, after placing an appropriate amount of water-repellent UV curable resin liquid on each of the first and second joint surfaces, the substrate and the component are resin if they are dispersed in water and stirred. Adhere via liquid. Thereafter, ultraviolet light is applied to the substrate in water to cure the resin liquid and firmly fix the component and the substrate. Also disclosed is a method in which hexadecane is placed in the water-repellent region instead of the UV curable resin, and the component is fixed to the substrate by removing the hexadecane by heating the substrate after removing the substrate on which the component is placed from the water. (Non-patent Document 3).
一方、近年のナノテクノロジー技術の進歩で、柱形状で、直径が数百ｎｍより小さい部材（以下、ナノ部材ということがある。）を用いた電子デバイスの構想や研究開発が盛んになってきている。柱形状のナノ部材には、例えばカーボンナノチューブや半導体ナノワイヤ等の針形状ナノ微粒子が含まれる。電子回路を構成する部材（以下、単に部材ということがある。）にナノ部材が利用された例として、非特許文献２に、半導体ナノワイヤを用いた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の常温での動作について開示されている。このようなナノ部材を用いた電界効果トランジスタは、塗布工法により作られるため、従来の薄膜工法と比較して、大型真空設備を多数使用する工法から開放される。従って、低コスト化も含めた多くのメリットがあると考えられる。
On the other hand, with the advancement of nanotechnology in recent years, the concept and research and development of electronic devices using pillar-shaped members with a diameter smaller than several hundred nanometers (hereinafter sometimes referred to as nano-members) have become active. Yes. The columnar nano member includes needle-shaped nano particles such as carbon nanotubes and semiconductor nano wires. As an example in which a nano member is used as a member constituting an electronic circuit (hereinafter, simply referred to as a member), Non-Patent
一方、ナノ部材を用いてトランジスタ特性を実現するためには、ナノ部材を所定の微細な領域に配置し、さらにその領域の中で一軸方向に配向させる必要がある。一軸方向に配向させて配置した柱形状のナノ部材の両端部分にソース電極とドレイン電極とを形成することにより、電界効果トランジスタを実現できるからである。従って、ナノ部材を利用した塗布型の電界効果トランジスタを製造するためには、ナノ部材を基板にマウントする際に配向方向および配置位置を正確に制御することが、重要課題の一つとなる。例えば、ナノ部材の配向方向や配置位置を制御する方法として、基板の表面に多数の溝を持つポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製の型を基板に接触させ、基板表面に液体流の水路を形成し、その水路にナノ部材を分散させた液体を流すことで、基板上に柱形状のナノ部材を配向させて塗布する方法（以下、フロー法と称する。）が報告されている（非特許文献４および特許文献４）。また、例えば、表面を親水性に化学修飾したナノ部材の懸濁液を作製し、表面の一部を親水性とした基板にこの懸濁液を接触させた後引き離し、このときに基板、懸濁液、および大気との間に生じる液体／固体／気体界面を利用して、ナノ部材を基板の親水性の部分にある程度配向させて配置できることが報告されている（特許文献５）。懸濁液を基板から引き離すために、基板の一部を懸濁液に浸漬して懸濁液の溶媒を徐々に蒸発させる方法が報告されている。
複数のトランジスタが分散した液体に基板を曝して基板の穴にトランジスタを入れる従来の方法は、穴に近づいたトランジスタがそこに入りやすい形状の場合に重力の作用によって穴に落ち込む原理を利用している。従って、穴に近づいたトランジスタが穴に１００％の確率で入ることはない。さらに、トランジスタが小さくなるに従ってこの素子に働く重力よりも素子表面に働く表面張力や液体の流れによる力が大きくなるので、穴に入り込む確率はさらに減少する。このため、分散液中のトランジスタの数を、基板に配置すべき数よりも多くしなくてはならない。従って、１つの表示素子を作るためには、本来必要な数よりも多くのトランジスタをあらかじめ作製する必要があり、製造コストが高くなるという課題があった。また、トランジスタが穴に入るかどうかは確率に支配されるので、長時間、基板を分散溶液に曝しても、トランジスタの入っていない穴が存在する確率は０にはならない。このため、穴のすべてにトランジスタが配置されたかどうかを検査する必要があり、製造工数が増大するという課題があった。 The conventional method of placing a transistor in a hole in the substrate by exposing the substrate to a liquid in which a plurality of transistors are dispersed is based on the principle that the transistor approaching the hole falls into the hole due to the action of gravity when the transistor is likely to enter the hole Yes. Therefore, a transistor approaching the hole will not enter the hole with a probability of 100%. Further, as the transistor becomes smaller, the surface tension acting on the element surface and the force due to the flow of the liquid become larger than the gravity acting on the element, so the probability of entering the hole is further reduced. For this reason, the number of transistors in the dispersion must be larger than the number to be arranged on the substrate. Therefore, in order to manufacture one display element, it is necessary to manufacture more transistors than necessary in advance, and there is a problem that the manufacturing cost increases. In addition, since whether or not the transistor enters the hole is controlled by the probability, even if the substrate is exposed to the dispersion solution for a long time, the probability that the hole without the transistor exists is not zero. For this reason, it is necessary to inspect whether or not the transistors are arranged in all the holes, and there is a problem that the number of manufacturing steps increases.
また、接合面に液体を配置した基板と部品を液体の中に分散して部品を基板に配置する従来の方法は、部品を基板に正確に配置できる方法として優れているが以下に示す課題があった。すなわち、接合面に配置する液体の量を最適にしないと部品が基板にうまく固定できないという課題があった（非特許文献５）。液量が少な過ぎると基板と部品の接触面が完全に液体で覆われなくなり接着力が低下するし、逆に、液量が多すぎると部品は液体状に浮遊して動き回るので、少しの攪拌で部品が液体から脱離する恐れがあった。また、この方法では、部品の接合面とそれ以外の面の濡れ性を異なる性質にする必要があるので、部品の分散液体への分散性が低かった。このため、部品が分散液体の気／液界面に吸着したり、部品同士が凝集したりするという課題があった。この傾向は、部品が小さくなるほど大きかった。さらに、ナノメートルサイズの部品では、その一部の表面の濡れ性を他の面と異なるようにすることは技術的に困難あった。このため、ナノメートルサイズの部品を基板に配置することは困難であった。さらに、従来例では、接合面に配置する液体は全て疎水性の液体であった。基板と部品の接着力は配置した液体の表面張力によって決まる。従って、疎水性の液体は水などの親水性の液体に比べるとその表面張力が小さく、基板と部品を結びつける力は弱い。このため、部品を配置した基板を分散液体から取り出すとき、部品が基板からはずれてしまう場合があった（非特許文献６）。 In addition, the conventional method of arranging a component on a substrate by dispersing the substrate in which the liquid is arranged on the bonding surface and the component in the liquid is excellent as a method for accurately arranging the component on the substrate. there were. That is, there is a problem that the component cannot be fixed to the substrate well unless the amount of liquid disposed on the joint surface is optimized (Non-Patent Document 5). If the amount of liquid is too small, the contact surface between the board and the component will not be completely covered with liquid, and the adhesive strength will be reduced. There is a risk that the parts may be detached from the liquid. Further, in this method, since the wettability of the joint surface of the component and the other surface must be different, the dispersibility of the component in the dispersion liquid is low. For this reason, there existed a subject that components adsorb | suck to the gas / liquid interface of a dispersion liquid, or components aggregated. This tendency was greater as the parts became smaller. Furthermore, it has been technically difficult to make the wettability of a part of the surface of the nanometer-sized part different from that of the other surface. For this reason, it has been difficult to arrange nanometer-sized components on the substrate. Furthermore, in the conventional example, all the liquids arranged on the joint surface are hydrophobic liquids. The adhesive force between the substrate and the component is determined by the surface tension of the arranged liquid. Therefore, the hydrophobic liquid has a smaller surface tension than a hydrophilic liquid such as water, and the force for connecting the substrate and the component is weak. For this reason, when the board | substrate which has arrange | positioned components is taken out from a dispersion liquid, components may remove | deviate from a board | substrate (nonpatent literature 6).
一方、柱形状のナノ部材を基板にマウントする従来のフロー法においては、マイクロ構造体を用いるので、大面積基板へのナノワイヤの配置は困難であるという課題があった。 On the other hand, in the conventional flow method of mounting a columnar nano member on a substrate, since a microstructure is used, there is a problem that it is difficult to dispose nano wires on a large area substrate.
また、液体／固体／気体界面を利用した従来の方法は、ナノ部材の配置密度を上げるためには極めてゆっくり基板を引き上げる必要があり、量産に向かないという課題があった。また、従来の方法では、大量の分散液が必要であり製造コストが増大するという課題があった。さらに、基板を分散液から引き上げる方法では、基板の中心と端面ではナノ部材の配置密度が異なる傾向にあり、基板全面にナノ部材を均一に塗布することが難しいという課題があった。 Further, the conventional method using a liquid / solid / gas interface has a problem that it is not suitable for mass production because the substrate needs to be pulled up very slowly in order to increase the arrangement density of the nano members. Further, the conventional method has a problem that a large amount of dispersion is required and the production cost increases. Furthermore, in the method of pulling up the substrate from the dispersion, there is a tendency that the arrangement density of the nano member is different between the center and the end surface of the substrate, and it is difficult to uniformly apply the nano member to the entire surface of the substrate.
以上のような状況において、本発明の目的の１つは、最大辺の長さが１ｍｍ以下の電子デバイスやナノ部材等の微粉末を大面積の基板上に高密度で配置するための塗布装置を提供することである。また、本発明のもう一つの目的は、本発明の塗布装置を用いた微粉末の塗布方法を提供することにある。 Under the circumstances as described above, one of the objects of the present invention is a coating apparatus for arranging fine powder such as an electronic device or a nano member having a maximum side length of 1 mm or less on a large-area substrate at high density. Is to provide. Another object of the present invention is to provide a fine powder coating method using the coating apparatus of the present invention.
本発明の塗布装置は、微粉末を基板上の所定の位置に配置するための塗布装置であって、前記基板を支持する部材と、前記基板表面にそれぞれの先端を近接させ、互いに平行に配置された複数のブレードと、前記ブレードと前記基板との間に前記微粉末を溶媒に分散した分散液を供給する機構と、前記ブレードと前記基板とを前記ブレードに対して垂直方向に相対的に移動させる機構とを有する塗布装置である。 The coating apparatus of the present invention is a coating apparatus for disposing fine powder at a predetermined position on a substrate, and is arranged in parallel with a member supporting the substrate and a front end of the substrate close to each other. A plurality of blades, a mechanism for supplying a dispersion liquid in which the fine powder is dispersed in a solvent between the blades and the substrate, and the blades and the substrate in a direction perpendicular to the blades. A coating device having a moving mechanism.
また、本発明の塗布方法は、第１の領域と、前記第１の領域を囲み、前記第１の領域の表面エネルギーよりも小さい第２の領域とを表面に有する基板を準備する工程と、上記本発明の塗布装置を用いて、前記複数のブレードにより、前記基板表面に水および微粉末を溶媒に分散した分散液を順次塗布することにより、前記基板の前記第１の領域に微粉末を配置する工程とを有する塗布方法である。 Further, the coating method of the present invention includes a step of preparing a substrate having a first region and a second region surrounding the first region and having a second region smaller than the surface energy of the first region on the surface; Using the coating apparatus of the present invention, fine powder is applied to the first region of the substrate by sequentially applying a dispersion liquid in which water and fine powder are dispersed in a solvent to the substrate surface by the plurality of blades. A disposing step.
本発明の塗布装置は、基板表面の所定の位置に、確実に且つ簡単に微粉末を配置することが可能となる。また、ブレードの大きさを大きくすれば、大面積の基板にも簡単に微粉末を塗布することが可能となる。 The coating apparatus of the present invention makes it possible to reliably and easily dispose fine powder at a predetermined position on the substrate surface. Further, if the size of the blade is increased, the fine powder can be easily applied to a large-area substrate.
また、本発明の塗布方法では、基板に撥水／親水パターンを形成することで、例えば、柱形状もしくはそれと同等の形状のナノ部材を基板の特定の位置に配置することが可能となる。 Further, in the coating method of the present invention, by forming a water-repellent / hydrophilic pattern on the substrate, for example, it is possible to place a columnar shape or a nano member having the same shape at a specific position on the substrate.
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明で用いる図では、見やすいようにハッチングを省略する場合がある。また、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings used in the following description, hatching may be omitted for easy viewing. Moreover, in the following description, the same code | symbol may be attached | subjected to the same part and the overlapping description may be abbreviate | omitted.
本発明の塗布装置は微細粉末を基板に塗布するための装置である。ここでいう微細粉末とは、最大辺の長さが1ｍｍ以下の電子デバイスや微細な粉末をいう。電子デバイスとは、電子回路の構成部品である抵抗、コンデンサ、トランジスタ、もしくはこれらの集合体をいう。 The coating apparatus of the present invention is an apparatus for applying a fine powder to a substrate. The fine powder here refers to an electronic device or a fine powder having a maximum side length of 1 mm or less. An electronic device refers to a resistor, a capacitor, a transistor, or an assembly of these that is a component of an electronic circuit.
一辺が数百ｎｍよりも小さい微粉末をナノ部材ということがある。ナノ部材には、球形状またはこれに近い形状をした金属粒子、半導体粒子、絶縁体粒子や、柱形状やこれと同等の形状をした半導体ナノワイヤ、カーボンナノチューブなどが含まれる。半導体ナノワイヤにはシリコンナノワイヤ、ゲルマニウムナノワイヤ、ガリウムヒ素ナノワイヤ等が含まれる。微細粉末を基板に塗布するとは、微粉末が分散した分散液を基板に接触もしくは、接触した後分散液を乾燥させることで微粉末を基板表面に配置することである。 A fine powder whose one side is smaller than several hundred nm is sometimes referred to as a nano member. The nano member includes metal particles, semiconductor particles, insulator particles having a spherical shape or a shape close thereto, semiconductor nanowires having a column shape or the same shape, carbon nanotubes, and the like. Semiconductor nanowires include silicon nanowires, germanium nanowires, gallium arsenide nanowires, and the like. Applying the fine powder to the substrate means placing the fine powder on the surface of the substrate by bringing the dispersion in which the fine powder is dispersed into contact with the substrate or drying the dispersion after the contact.
本発明の好ましい実施形態の塗布装置は以下の構成部よりなる。 The coating apparatus of preferable embodiment of this invention consists of the following components.
（１）基板を支持する部材。 (1) A member that supports the substrate.
（２）基板表面にそれぞれの先端を近接させ、互いに平行に配置された複数のブレード。より好ましくは、２つのブレード（それぞれのブレードをブレード１、およびブレード２と命名する）を１つ組とし、これが１組以上配置されている。さらに、組内のブレード間隔が、隣り合う組間のブレード間隔よりも小さい。ここでいう、ブレード間隔とは、塗布液を塗布する場合にそれぞれのブレードと基板との間に形成される液膜間の最小距離と定義する。組間の距離とは、２つの組を構成するブレード間隔のうち、最小のブレード間隔をいう。
(2) A plurality of blades arranged parallel to each other with their tips approaching the substrate surface. More preferably, two blades (each blade is named
（３）ブレードと基板との間に微粉末を溶媒に分散した分散液を供給する機構。 (3) A mechanism for supplying a dispersion in which fine powder is dispersed in a solvent between the blade and the substrate.
（４）ブレードと基板とをブレードに対して垂直方向に相対的に移動させる機構。 (4) A mechanism for moving the blade and the substrate relative to each other in the vertical direction.
本発明の塗布装置に用いるブレードは、基板に塗布液を塗布するための塗布面を有する構造体である。本発明の塗布装置では、この塗布面を基板に平行にして一定距離離して配置されている。例えば、ブレードが板形状の場合、板の端面が塗布面となる。塗布面は平面であっても良いし、そこに溝が形成されていても良い。また、ナイフ形状のブレードであってもよく、この場合、ナイフのエッジ面が塗布面となる。また、円筒状のブレードでも良く、この場合、円筒の中心軸が基板面に平行になるように配置されており、塗布面は円筒表面の一部になる。また、実施の形態で後述するように、基板と再接近している部分がナイフ状になっているコンマローラ等を用いることも可能である。 The blade used in the coating apparatus of the present invention is a structure having a coating surface for coating a coating solution on a substrate. In the coating apparatus of the present invention, the coating surface is arranged parallel to the substrate and spaced apart by a certain distance. For example, when the blade is plate-shaped, the end surface of the plate is the application surface. The application surface may be a flat surface, or grooves may be formed there. Alternatively, a knife-shaped blade may be used, and in this case, the edge surface of the knife is the coating surface. In addition, a cylindrical blade may be used, and in this case, the central axis of the cylinder is arranged to be parallel to the substrate surface, and the coating surface becomes a part of the cylindrical surface. Further, as will be described later in the embodiment, it is also possible to use a comma roller or the like in which a portion re-approaching the substrate has a knife shape.
また、スリット状のブレードを用いることも可能である。これは、２枚の板を微小な隙間を空けて平行配置したものであり、一方の端面が揃っている。この揃った端面が塗布面となる。 It is also possible to use a slit blade. In this case, two plates are arranged in parallel with a minute gap between them, and one end face is aligned. This aligned end surface becomes the application surface.
ブレードの材質は特に制限はないが、塗布面が塗布液に対して濡れ性が高いことが望ましい。金属、ガラス、樹脂、および、これらの複合体が使用可能である。また、塗布液に対して濡れ性を高めるためにこれらの塗布面を表面処理してもよい。 The material of the blade is not particularly limited, but it is desirable that the coating surface has high wettability with respect to the coating solution. Metals, glasses, resins, and composites thereof can be used. Moreover, in order to improve wettability with respect to the coating liquid, these coated surfaces may be surface-treated.
本発明の塗布装置は、基板に再接近したブレード部分と基板間に塗布液の液膜を形成し、この液膜が基板表面を掃くようにブレードを移動する機構となっている。本発明で、ブレードと基板とをブレードに対して垂直方向に相対的に移動させるとは、ブレードの塗布面と基板との間隔を一定に保った状態で、ブレードと基板を相対的に移動させることをいう。垂直方向にブレードと基板を相対的に移動させることにより塗布液が塗布される。液膜の形状は、基板とブレードの大きさ、形、表面形状、表面エネルギー、基板とブレード間距離、基板とブレードの移動速度、塗布液の物性と量によって決まる。一般に液膜は、カーテン状かこれに近い形になる。 The coating apparatus of the present invention has a mechanism for forming a liquid film of the coating liquid between the blade portion re-approaching the substrate and the substrate and moving the blade so that the liquid film sweeps the substrate surface. In the present invention, to move the blade and the substrate relative to each other in the direction perpendicular to the blade means that the blade and the substrate are relatively moved while the distance between the coating surface of the blade and the substrate is kept constant. That means. The coating liquid is applied by relatively moving the blade and the substrate in the vertical direction. The shape of the liquid film is determined by the size, shape, surface shape, surface energy, distance between the substrate and blade, movement speed of the substrate and blade, and physical properties and amount of the coating liquid. In general, the liquid film has a curtain shape or a shape close to this.
ブレード間隔、および、ブレードと基板との距離は、既知の方法で定めることが可能である。例えば、多数個のブレードは、１つの構造体にねじで固定すればよい。構造体はブレードの大きさによって決めればよい。例えば、構造体が直方体の場合、その１つの面を基板に平行になるように配置し、基板と向き合う側にブレードを所定の間隔を置いて固定する。ブレードと基板間距離は、直方体の構造体と基板との距離を既知の方法で決めることができる。 The distance between the blades and the distance between the blades and the substrate can be determined by a known method. For example, a large number of blades may be fixed to one structure with screws. The structure may be determined by the size of the blade. For example, when the structure is a rectangular parallelepiped, one surface thereof is arranged to be parallel to the substrate, and the blade is fixed at a predetermined interval on the side facing the substrate. The distance between the blade and the substrate can be determined by a known method of the distance between the rectangular parallelepiped structure and the substrate.
ブレードの塗布面に塗布液を供給するためには、例えば、塗布液をブレードの塗布面に直接接触させればよい。または、表面が塗布液に対して濡れ性の高いブレードを用い、ブレードの一部に塗布液を接触させ、塗布液をそこから塗布面に伝わらせて塗布液を供給することも可能である。スリット状のブレードの場合はスリットの隙間に塗布液を供給すればよい。 In order to supply the coating solution to the coating surface of the blade, for example, the coating solution may be brought into direct contact with the coating surface of the blade. Alternatively, it is also possible to use a blade whose surface is highly wettable with respect to the coating solution, bring the coating solution into contact with a part of the blade, and transmit the coating solution from there to the coating surface to supply the coating solution. In the case of a slit-shaped blade, the coating solution may be supplied to the gap between the slits.
ブレードと基板を相対的に移動するには、基板を固定してブレードを移動するか、ブレードを固定して基板を移動するか、または、基板とブレードを同時に移動しても良い。これらの移動には既知の方法を用いることができる。この移動機構により、多数のブレードは順に基板に塗布液を塗布することができる。本明細書では、基板に対するブレードの移動方向を前方、逆方向を後方と定義する。 In order to relatively move the blade and the substrate, the substrate may be fixed and the blade may be moved, the blade may be fixed and the substrate may be moved, or the substrate and the blade may be moved simultaneously. A known method can be used for these movements. By this moving mechanism, a large number of blades can sequentially apply the coating liquid onto the substrate. In this specification, the moving direction of the blade with respect to the substrate is defined as the front, and the reverse direction is defined as the rear.
また、本発明の塗布装置は、ブレードの組の間に別のブレード（ブレード３と定義する）が配置されていても良いし、組の後ろ側に配置されていても良い。ブレード３と隣り合う組の両側のブレードとの距離が、組内のブレード距離よりも大きくすることが望ましい。 In the coating apparatus of the present invention, another blade (defined as blade 3) may be disposed between the blade sets, or may be disposed on the rear side of the set. It is desirable that the distance between the blade 3 and the blades on both sides of the adjacent group be larger than the blade distance in the group.
また、本発明の塗布装置は、ブレードの後方に水蒸気発生装置を配置し、基板近傍の雰囲気の露点が基板の温度よりも低くなるように水蒸気を発生させても良い。これにより、基板表面には水が結露する。 In the coating apparatus of the present invention, a water vapor generating device may be disposed behind the blade to generate water vapor so that the dew point of the atmosphere near the substrate is lower than the temperature of the substrate. Thereby, water is condensed on the substrate surface.
本発明の微粉末の塗布方法は、上述した塗布装置を用いて微粉末を基板に塗布する方法である。 The fine powder coating method of the present invention is a method of applying fine powder to a substrate using the above-described coating apparatus.
本発明の方法は、特に、電子デバイスや、シリコンナノワイヤ等の柱形状またはこれと同等の形状を有するナノ部材を柔軟性のある基板の所定の位置に一定方向に配向して配置する場合に有用である。ナノ部材を配置するためには、基板にあらかじめ親液性の領域（以後、第１の領域ということがある）とこの領域を取り囲む撥液性の領域（以後、第２の領域ということがある）を形成しておく。親液性の領域の形状は、ナノ部材を構成する最大面の面積と同等かそれよりも大きくする。シリコンナノワイヤ等の柱形状のナノ部材を一方向に向きを揃えて配置する場合は、親液性の領域を長方形にし、その短手方向の長さをナノ部材の長手方向の長さよりも小さくする。 The method of the present invention is particularly useful when an electronic device or a nano member having a columnar shape such as silicon nanowire or an equivalent shape is arranged in a predetermined direction on a flexible substrate in a certain direction. It is. In order to dispose the nano member, a lyophilic region (hereinafter sometimes referred to as a first region) on the substrate and a liquid repellent region (hereinafter referred to as a second region) surrounding the region are sometimes referred to. ) Is formed. The shape of the lyophilic region is equal to or larger than the area of the maximum surface constituting the nano member. When arranging columnar nano members such as silicon nanowires in one direction, make the lyophilic region rectangular and make the length in the short direction smaller than the length in the long direction of the nano member .
第１の領域の親液性と第２の領域の撥液性は、基板の表面エネルギーとも関係するため、第１の領域および第２の領域の表面エネルギーの値は限定されないが、第２の領域の表面エネルギーを５ｍＪ／ｍ2以上４０ｍＪ／ｍ2未満（好ましくは５〜２５ｍＪ／ｍ2の範囲）とし、第１の領域の表面エネルギーを４０ｍＪ／ｍ2以上（好ましくは６０〜１０００ｍＪ／ｍ2の範囲）とすることが好ましい。なお、第２の領域を形成する方法の一例としては、第２の領域の少なくとも一部に、水に対する濡れ性が第１の領域よりも低い有機膜を配置する方法が挙げられる。この方法によれば、第１の領域および第２の領域が容易に形成できる。 Since the lyophilicity of the first region and the lyophobic property of the second region are also related to the surface energy of the substrate, the surface energy values of the first region and the second region are not limited. The surface energy of the region is 5 mJ / m 2 or more and less than 40 mJ / m 2 (preferably in the range of 5 to 25 mJ / m 2 ), and the surface energy of the first region is 40 mJ / m 2 or more (preferably 60 to 1000 mJ / m 2 ). (Range 2 ) is preferable. An example of a method for forming the second region is a method in which an organic film having lower wettability with respect to water than the first region is disposed in at least part of the second region. According to this method, the first region and the second region can be easily formed.
ナノ部材を分散する分散溶媒は、水と実質的に溶解性の無い液体を選ぶ。本明細書において、水が分散溶媒に対して実質的に溶解しないとは、分散溶媒に対する水の溶解度（分散溶媒１００ｍｌ中に溶解する水の重量）が１０ｇ以下、より好ましくは１ｇ以下であることをいう。また、ナノ部材表面の水に対する濡れ性を、分散溶媒に対する濡れ性よりも高くしておく。ナノ部材に所望の濡れ性を付与するためには、例えばその表面を有機分子で化学修飾してもよい。 As the dispersion solvent for dispersing the nano member, a liquid that is substantially insoluble in water is selected. In the present specification, the fact that water does not substantially dissolve in the dispersion solvent means that the solubility of water in the dispersion solvent (weight of water dissolved in 100 ml of dispersion solvent) is 10 g or less, more preferably 1 g or less. Say. Moreover, the wettability with respect to the water of the nano member surface is made higher than the wettability with respect to the dispersion solvent. In order to impart desired wettability to the nano member, for example, the surface thereof may be chemically modified with organic molecules.
ナノ部材表面の水に対する濡れ性が分散溶媒に対する濡れ性よりも大きいかどうかは水、分散溶媒、および、部材の性質の組み合わせによって決まる。例えば、次のような方法を用いて、ナノ部材の化学修飾方法と分散溶媒の組み合わせを決定することができる。まず、ナノ部材の分散液が入った試験管に、これとほぼ同じ体積の水を入れる。このとき、水は分散溶媒に実質的に溶解しないので二液は分離している。その後、試験管を攪拌し、部材の一部、または、大部分が水の内部または界面に移動すれば、この組み合わせは適当であると判断できる。 Whether the wettability of the nano member surface with respect to water is greater than the wettability with respect to the dispersion solvent depends on a combination of water, the dispersion solvent, and the properties of the member. For example, the combination of the method for chemically modifying the nano member and the dispersion solvent can be determined using the following method. First, approximately the same volume of water is put into a test tube containing a dispersion liquid of nano members. At this time, since water does not substantially dissolve in the dispersion solvent, the two liquids are separated. Thereafter, the test tube is stirred, and if a part or most of the member moves to the inside or interface of water, this combination can be judged to be appropriate.
また、例えば、次のような方法でも検証することができる。試験管の内面をナノ部材表面と同じ表面エネルギーになるように化学修飾し、試験管内に分散溶媒と水を入れ、２液の境界面の形状を観察する。水が上層、分散溶媒が下層に存在し、境界が上に凸形状の場合、ナノ部材は水に対する濡れ性が高いと推測できる。水が下層、分散溶媒が上層にあり２液の境界が下に凸の形状をしている場合、同様に、ナノ部材は水に対する濡れ性が高いといえる。 Also, for example, verification can be performed by the following method. The inner surface of the test tube is chemically modified so as to have the same surface energy as the nano member surface, and a dispersion solvent and water are put into the test tube and the shape of the boundary surface between the two liquids is observed. When water is present in the upper layer and the dispersion solvent is present in the lower layer and the boundary is convex upward, it can be assumed that the nano member has high wettability with water. Similarly, when the water is in the lower layer, the dispersion solvent is in the upper layer, and the boundary between the two liquids is convex downward, it can be said that the nano member has high wettability to water.
本発明の塗布装置を用いた微粉末の１番目の配置方法は以下の通りである。 The first arrangement method of the fine powder using the coating apparatus of the present invention is as follows.
（１）組内のブレード１で水を基板の所定の領域に塗布する。
(1) Water is applied to a predetermined region of the substrate with the
（２）引き続き同じく組内のブレード２で微粉末分散液を基板に塗布する。
(2) Subsequently, the fine powder dispersion is similarly applied to the substrate with the
（３）引き続き、後方の多数個の組のブレードで同様に（１）と（２）の操作を繰り返す。 (3) Subsequently, the operations of (1) and (2) are repeated in the same manner with a large number of rear blades.
（１）〜（３）の工程において、微粉末が基板に配置されるメカニズムを以下に示す。 In the steps (1) to (3), the mechanism for arranging the fine powder on the substrate is shown below.
（１）の工程で、基板の第１の領域のみに水が配置される。 In the step (1), water is disposed only in the first region of the substrate.
（２）の工程で、水は微粉末分散液に曝されるが、水は分散液の中でも基板の第１の領域に安定にとどまる。これは、水が実質的に分散溶媒と溶解性がないためである。分散液中の微粉末が熱運動により第１の領域の水に近づきこれに接触すると、水の表面に付着するか中に入り込む。これは、微粉末は分散溶媒に存在するよりも、第１の領域に存在する水の表面か中に存在する方がエネルギー的に安定であるからである。第２のブレードが通り過ぎた後、水と分散液が除去され、その過程で微粉末は第１の領域に配置される。 In the step (2), water is exposed to the fine powder dispersion, but the water remains stable in the first region of the substrate in the dispersion. This is because water is substantially insoluble in the dispersion solvent. When the fine powder in the dispersion approaches and contacts the water in the first region due to thermal motion, it adheres to or enters the surface of the water. This is because the fine powder is more energetically stable when present in or on the surface of the water present in the first region than in the dispersion solvent. After the second blade has passed, the water and dispersion are removed and in the process the fine powder is placed in the first region.
（３）は（１）と（２）の工程の繰り返しである。（１）と（２）の工程で、基板上に形成された第１の領域全てに微粉末が配置されない場合、（３）の工程を行うことにより、配置されなかった領域にもナノ部材が配置される。従って、多数組のブレードのそれぞれで一回のみ微粉末を基板に塗布することで、確実に、簡単に、微粉末を基板の所定の領域に配置することが可能となる。 (3) is a repetition of the steps (1) and (2). In the steps (1) and (2), when the fine powder is not disposed in all the first regions formed on the substrate, the nano member is also formed in the regions that are not disposed by performing the step (3). Be placed. Therefore, by applying the fine powder to the substrate only once by each of the multiple sets of blades, the fine powder can be surely and easily disposed in a predetermined region of the substrate.
この塗布方法においては、組内の第１のブレードによって第１領域に水を配置した後、その水が揮発して無くなる前に第２のブレードによって微粉末を溶媒に分散した分散液を塗布する必要がある。もし、微粉末を塗布する前に水が無くなってしまえば、微粉末は第１領域に配置される確率が低下するからである。その後、水と分散液の揮発により微粉末は基板上に配置される。基板と微粉末はファンデルワールス力や基板と微粉末に存在する液体のメニスカス力によって固定されていると考えられる。引き続き次の組のブレードで基板に微粉末を塗布する前に、微粉末が基板に固定されていることが好ましい。固定前に次の組のブレードで水と微粉末分散液を塗布すると、第１領域に配置されていた部材が除去されてしまう場合があるからである。このためは、組間のブレード間隔を、組内のブレード間隔よりも大きくする必要がある。組内のブレード間隔は、ブレード塗布面の面積とブレードの速度によって決まるが、１ｍｍから２０ｍｍの間が好ましい。また、組間の距離は、２０ｍｍ以上が望ましい。 In this coating method, after the water is disposed in the first region by the first blade in the set, the dispersion in which the fine powder is dispersed in the solvent is coated by the second blade before the water volatilizes and disappears. There is a need. This is because if the water disappears before the fine powder is applied, the probability that the fine powder is arranged in the first region is lowered. Thereafter, the fine powder is disposed on the substrate by volatilization of water and the dispersion. It is considered that the substrate and the fine powder are fixed by van der Waals force or liquid meniscus force existing in the substrate and fine powder. Subsequently, the fine powder is preferably fixed to the substrate before the fine powder is applied to the substrate with the next set of blades. This is because if the water and fine powder dispersion are applied with the next set of blades before fixing, the members arranged in the first region may be removed. For this reason, it is necessary to make the blade interval between the sets larger than the blade interval in the set. The blade interval in the set is determined by the area of the blade application surface and the blade speed, but is preferably between 1 mm and 20 mm. Moreover, as for the distance between groups, 20 mm or more is desirable.
また、本発明の塗布装置を用いた微粉末２番目の配置方法は以下の通りである。 The second fine powder arrangement method using the coating apparatus of the present invention is as follows.
（１）組内のブレード１で水を基板の所定の領域に塗布する。
(1) Water is applied to a predetermined region of the substrate with the
（２）引き続き同じく組内のブレード２で微粉末分散液を基板に塗布する。
(2) Subsequently, the fine powder dispersion is similarly applied to the substrate with the
（３）ブレード３で微粉末が分散可能な液体を基板に塗布する。 (3) A liquid capable of dispersing fine powder is applied to the substrate by the blade 3.
（４）引き続き別の組のブレードとブレード３で（１）〜（３）を繰り返す。 (4) Subsequently, (1) to (3) are repeated with another set of blades and blade 3.
（１）〜（３）の工程において、微粉末が基板に配置されるメカニズムを以下に示す。 In the steps (1) to (3), the mechanism for arranging the fine powder on the substrate is shown below.
（１）と（２）の工程で微粉末が基板の第１領域員配置されるメカニズムは前述した１番目の塗布方法の場合と同じある。この工程で、ある確率で微粉末が第２の領域に付着する場合がある。（３）の工程で基板が液体に曝されると、第２の領域に付着した微粉末は基板から脱離して液体に分散する。この時、第１の領域に付着していた微粉末はここから脱離することはない。これは、第２の領域は表面エネルギーが低いために微粉末との接着力が弱いが、第１の領域は表面エネルギーが高くその接着力が大きいためだと推測される。この工程で、基板の第１の領域のみに微粉末が配置される。 The mechanism by which the fine powder is disposed in the first region of the substrate in the steps (1) and (2) is the same as in the case of the first coating method described above. In this step, the fine powder may adhere to the second region with a certain probability. When the substrate is exposed to the liquid in the step (3), the fine powder adhering to the second region is detached from the substrate and dispersed in the liquid. At this time, the fine powder adhering to the first region is not detached from here. This is presumably because the second region has a low surface energy and thus has a low adhesive force with the fine powder, but the first region has a high surface energy and a high adhesive force. In this step, the fine powder is disposed only in the first region of the substrate.
（４）は（１）〜（３）の工程の繰り返しである。これにより、微粉末は第２の領域に付着することなく、第１の領域には微粉末が高密度に配置される。 (4) is a repetition of the steps (1) to (3). As a result, the fine powder does not adhere to the second region, and the fine powder is arranged at a high density in the first region.
この塗布法においては、ブレード３で液体を塗布する前に第１領域に微粉末が固定されている必要があり、そのためには、ブレード３で液体を塗布する前に第１領域に配置された水と微粉末分散液が揮発して無くなる必要がある。このためには、ブレード３の前方向に配置されているブレード２とブレード３の間隔が、この組内のブレード間隔よりも大きい必要がある。組内のブレード間隔は、ブレード塗布面の面積とブレードの速度によって決まるが、１ｍｍから２０ｍｍ間が好ましい。また、組間の距離は、２０ｍｍ以上が望ましい。
In this coating method, it is necessary that the fine powder is fixed to the first region before the liquid is applied by the blade 3. For this purpose, the fine powder is disposed in the first region before the liquid is applied by the blade 3. Water and fine powder dispersion must be volatilized away. For this purpose, the distance between the
また、本発明の塗布装置を用いた微粉末３番目の配置方法は以下の通りである。 The third fine powder arrangement method using the coating apparatus of the present invention is as follows.
（１）組内のブレード１で水を基板の所定の領域に塗布する。
(1) Water is applied to a predetermined region of the substrate with the
（２）引き続き同じく組内のブレード２で微粉末分散液を基板に塗布する。
(2) Subsequently, the fine powder dispersion is similarly applied to the substrate with the
（３）基板の温度よりも低い露点の水蒸気を基板に曝す。 (3) exposing the substrate to water vapor having a dew point lower than the temperature of the substrate;
（１）〜（３）の工程において、微粉末が基板に配置されるメカニズムを以下に示す。 In the steps (1) to (3), the mechanism for arranging the fine powder on the substrate is shown below.
（１）と（２）の工程で微粉末が基板の第１領域に配置されるメカニズムは前述した１番目の塗布方法の場合と同じある。この工程で、ある確率で微粉末の一部が第１の領域入り別の一部がこの領域からはみ出る場合がある。（３）の工程で基板を水蒸気に曝すと、第１の領域と微粉末表面に水が結露する。第１の領域からはみ出した部分の微粉末表面に結露した水は第２の領域に接触することになる。第２の領域は表面エネルギーが小さいため、この水は表面エネルギーの高い第１の領域に入ろうとし、これに伴いはみ出した微粉末は第１の領域に取り込まれる。 The mechanism by which the fine powder is arranged in the first region of the substrate in the steps (1) and (2) is the same as in the case of the first coating method described above. In this step, a part of the fine powder may enter the first region and another part may protrude from this region with a certain probability. When the substrate is exposed to water vapor in the step (3), water is condensed on the first region and the surface of the fine powder. The water condensed on the surface of the fine powder that protrudes from the first region comes into contact with the second region. Since the second region has a low surface energy, the water tries to enter the first region having a high surface energy, and the fine powder that protrudes along with this water is taken into the first region.
（実施の形態１）
図１と２は、本発明の塗布装置の断面模式図である。図１は塗布装置の全体図で、図２はブレードと基板付近の拡大図である。本発明の塗布装置は、図１で示すように、２個以上のブレード１０１、ブレード間隔、ブレードと基板１００との位置を決めるためのブレード固定部１０２、ブレードの塗布面に水を供給する機構（図示せず）、ブレードの塗布面に塗布液を供給する機構（図示せず）、ブレードと基板を相対的に移動する機構としてのブレード移動装置１０３からなる。ブレード１０１は、ブレード固定部先端部１０６が溝１０４を図中で右方向に移動し、それにともない、基板１００に塗布液が塗布される。本実施の形態では基板１００は基板固定台１０５に固定されているが、ブレードを固定し、基板固定台を動かしてもよく、両方動かしてもよい。ブレードは、図２で示すように、ブレード１（２０１、２０３、２０５、２０７、２０９）とブレード２（２０２、２０４、２２０６、２０８、２１０）が多数個配置されている。そして、隣り合うブレード１とブレード２が１つの組２１６を構成する。図２中で組となっているブレードは、図２中の番号で示すと、２０１と２０２、２０３と２０４、２０５と２０６、２０７と２０８、２０９と２１０である。そして、これらの組内のブレード間隔２１４は、組間の間隔２１３よりも小さくなるように配置されている。また、ブレードの塗布面に水を供給する機構はブレード１に水を供給し、ブレードの塗布面に微粉末分散液を供給する機構はブレード２に微粉末分散液を供給する。そして、ブレード１では水２１１を、ブレード２では微粉末分散液２１２を基板表面に塗布する。
(Embodiment 1)
1 and 2 are schematic cross-sectional views of the coating apparatus of the present invention. FIG. 1 is an overall view of a coating apparatus, and FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a blade and a substrate. As shown in FIG. 1, the coating apparatus of the present invention includes two or more blades 101, a blade interval, a blade fixing unit 102 for determining the position of the blade and the
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の塗布装置で用いことができるブレードの一例を示した立体図と断面模式図である。断面模式図では、ブレードと基板との位置関係を示している。図４（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ上下に２個図があるが、上図は立体模式図で数は断面模式図である。図４（Ａ）は板状ブレード、（Ｂ）はナイフ状ブレード、（Ｃ）は円筒状のブレード、および、（Ｄ）はコンマローラ型ブレードを示している。 4A to 4D are a three-dimensional view and a schematic cross-sectional view showing an example of a blade that can be used in the coating apparatus of the present invention. The cross-sectional schematic diagram shows the positional relationship between the blade and the substrate. 4A to 4D each have two figures at the top and bottom. The upper figure is a three-dimensional schematic diagram and the number is a schematic sectional view. 4A shows a plate blade, FIG. 4B shows a knife blade, FIG. 4C shows a cylindrical blade, and FIG. 4D shows a comma roller blade.
図５は、ブレードの塗布面に塗布液を供給する機構を示した立体模式図である。図では板形状のブレードの場合を示しているが、他の形状のブレードでも同様の機構を用いることが可能である。塗布液供給部５０２から塗布液５０３をブレード５０１の一部に接触させる。塗布液に対して濡れ性が高い表面を有するブレードを用いることで、ブレードの一部５０４は塗布液で濡れ、この液がブレードの下に伝わり塗布面に到達し、塗布面と基板５００の間に塗布液の膜５０５が形成される。 FIG. 5 is a three-dimensional schematic diagram showing a mechanism for supplying the coating liquid to the coating surface of the blade. Although the figure shows a case of a plate-shaped blade, a similar mechanism can be used for blades of other shapes. The coating liquid 503 is brought into contact with a part of the blade 501 from the coating liquid supply unit 502. By using a blade having a surface with high wettability with respect to the coating liquid, a part of the blade 504 is wetted with the coating liquid, and this liquid is transmitted under the blade and reaches the coating surface. A film 505 of the coating liquid is formed.
図６（Ａ）と（Ｂ）は、ブレードの塗布面に塗布液を供給する機構の別の例である、スリット型のブレードの断面模式図である。図に示すように、ブレード内部に塗布液の供給流路を設けている。図６（Ａ）は、圧力調整器によって塗布面６０１から供給する塗布液６０４の量を調整する。塗布液はスポンジ６０３、スリット部６０２を通って塗布面に供給される。６０５の圧力調整器によって、ブレード内部６０７の圧力を調整してスリット部から供給する塗布液６０４の量を調整することが可能である。図６（Ｂ）は、塗布液保持タンク６０５によってスリット部から供給する塗布液６０４を調整するスリット型ブレードの断面模式図である。塗布液６０４は、サイホンの原理によってチューブ６０６を通ってブレード内部６０７に供給され、スリット部から塗布面に出る。塗布液保持タンク６０５の高さを変えることでスリット部から出る塗布液の量を調整することができる。なお、図５、６では、ブレードの塗布面に塗布液を供給する機構を説明したが、ブレードの塗布面に水を供給する機構も同様に構成される。
FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views of a slit-type blade, which is another example of a mechanism for supplying a coating solution to the coating surface of the blade. As shown in the figure, a supply flow path for the coating liquid is provided inside the blade. In FIG. 6A, the amount of the
（実施の形態２）
本実施の形態の塗布装置の基本的構造は実施の形態１で示した塗布装置と同じであるが、ブレード部のみが異なる。図７は、本実施の形態のブレードと基板近傍の断面模式図である。実施の形態１で示したブレード１とブレード２からなる組の間、または、後方にブレード３が配置されている。ブレード３は、微粉末が分散可能な液体を塗布する。また、ブレード３前方のブレード２との距離７０５は、前方の組内のブレード間距離２１４よりも大きくなっている。なお、ブレード３の塗布面に微粉末が分散可能な液体を供給する機構は、実施の形態１で説明したブレードの塗布面に塗布液を供給する機構と同様に構成される。
(Embodiment 2)
The basic structure of the coating apparatus of the present embodiment is the same as that of the coating apparatus shown in the first embodiment, but only the blade portion is different. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of the blade and the substrate according to the present embodiment. A blade 3 is disposed between or behind the pair of
（実施の形態３）
図９は、本実施の形態の塗布装置の断面模式図である。この塗布装置の基本構造は実施の形態１で示した塗布装置と同じであるが、ブレード１０１の後方に水蒸気発生器９００が設置されている所が異なる。水蒸気発生器９００は水蒸気発生器固定部９０１で固定され、ブレード移動装置１０３によってブレードと同じ方向に動く。水蒸気発生器９００は、基板１００の表面温度以下の露点を有する水蒸気を基板表面に吹きかける機構を有する。水蒸気発生器は、例えば、以下のようなものである。すなわち、水を一定の温度に保持可能な密閉可能なタンクであり、タンク内部の一部は水、残りの空間はその水の飽和水蒸気で満たしておく。水の温度は基板１００の表面温度以上に保っておく。そして、タンクの一部に飽和水蒸気をタンク外に噴出する開閉可能な弁を設けておく。この弁にチューブをつなぎ、チューブの先を基板表面に近接させておく。チューブ内壁の温度は水の温度以上に保っておく。タンクの弁を開くことにより飽和水蒸気はチューブを通って基板に吹きかけられる。効率よく水蒸気を基板に吹きかけるためには、タンク内部の圧力を外気圧よりも高い状態にしておくことが好ましい。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the coating apparatus of the present embodiment. The basic structure of this coating apparatus is the same as that of the coating apparatus shown in the first embodiment, except that a
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で示した塗布装置を用いて、微粉末の一例として、シリコンナノワイヤを基板に塗布する方法を説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for applying silicon nanowires to a substrate as an example of fine powder using the coating apparatus described in
１．基板の準備
図１１（Ａ）で示すように、親液性の第１の領域３０１とこれを取り囲む撥液性の第２の領域３０２を有する基板１００を準備する。基板には、水に対する濡れ性の高い基板を選ぶ。例えば、ガラス、酸化膜付きシリコン、窒化シリコン、ステンレス基板を用いる。図１１（Ｂ）は、親液性の領域とシリコンナノワイヤの形状の相関を示した模式図である。親液性の形は長方形とし、その長辺の長さを、シリコンナノワイヤの長手方向の長さをほぼ同等かそれよりも長くする。長方形の短辺の長さはナノワイヤの長手方向の長さよりも小さくする。例えば、シリコンナノワイヤの直径が１００ｎｍ、長さが１０μｍの場合、親液性の領域は例えば、１０μｍ×２．５μｍにする。本実施の形態では、例えば、長方形の基板の縦方向と親液領域の長辺を平行にし、隣り合う親液領域の縦の間隔を２００μｍ、横の間隔を７．５μｍにして親液領域を基板に格子状に配置する。
1. Preparation of Substrate As shown in FIG. 11A, a
第２の領域３０２は、例えば、水に対するぬれ性が低い有機膜（以下、撥液膜という場合がある。）を基板上に形成することによって作ることができる。そのような有機膜としては、たとえば、フルオロアルキル鎖を有する高分子膜、フルオロアルキル鎖を有するシランカップリング剤やチオール分子によって形成される膜、および、ゾル−ゲル法で形成されたフルオロアルキル鎖を含む有機・無機ハイブリッド膜等を用いることができる。これらの膜は、表面エネルギーが２０ｍＪ／ｍ2程度であり、水をはじく性質を有する。
The
フルオロアルキル鎖を有する高分子膜としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリジフルオロエチレンおよびそれらの誘導体が挙げられる。シランカップリング剤で撥液膜を形成する場合、フルオロアルキル鎖を有するシランカップリング剤が数ｖｏｌ％の濃度で溶解したクロロホルム、アルカン、アルコールまたはシリコーンオイルに基板を一定時間浸漬すればよい。この場合、浸漬後に基板を溶媒で洗浄することによって、単分子膜を形成することが可能である。これらの撥液膜を形成するためには、基板表面には活性水素が存在することが好ましく、このため、必要に応じて、基板を界面活性剤で洗浄する、基板に酸素プラズマを曝す、または、基板をＵＶ光照射の元でオゾン雰囲気に曝す等の処理を行う。または、基板表面に酸化シリコン、窒化シリコン等の薄膜を形成することで撥液膜を形成することも可能である。シランカップリング剤によって形成された撥液性の単分子膜の一例の構造を、図１２に模式的に示す。単分子膜１２００は、基板１００と、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を介して結合している。
Examples of the polymer film having a fluoroalkyl chain include polytetrafluoroethylene, polydifluoroethylene, and derivatives thereof. In the case of forming a liquid repellent film with a silane coupling agent, the substrate may be immersed in chloroform, alkane, alcohol or silicone oil in which a silane coupling agent having a fluoroalkyl chain is dissolved at a concentration of several vol% for a certain period of time. In this case, it is possible to form a monomolecular film by washing the substrate with a solvent after immersion. In order to form these liquid repellent films, it is preferable that active hydrogen is present on the surface of the substrate. Therefore, if necessary, the substrate is washed with a surfactant, exposed to oxygen plasma, or The substrate is exposed to an ozone atmosphere under UV light irradiation. Alternatively, a liquid repellent film can be formed by forming a thin film such as silicon oxide or silicon nitride on the surface of the substrate. The structure of an example of a liquid repellent monomolecular film formed with a silane coupling agent is schematically shown in FIG. The monomolecular film 1200 is bonded to the
チオール分子を用いて撥液膜を形成する場合、フルオロアルキル鎖を有するチオール分子が数ｖｏｌ％の濃度で溶解したエタノールやプロパノール溶液に基板を一定時間浸漬し、その後、アルコールで基板を洗えばよい。これによって、撥液性の単分子膜が形成される。これらの単分子膜を形成できる基板としては、金、銀、銅といった金属からなる基板が挙げられる。チオール分子を用いて形成された撥液性の単分子膜の一例の構造を、図１３に模式的に示す。単分子膜１３００は、基板１００とＳＨ基を介して結合している。
When a lyophobic film is formed using thiol molecules, the substrate is immersed in an ethanol or propanol solution in which a thiol molecule having a fluoroalkyl chain is dissolved at a concentration of several vol% for a certain period of time, and then the substrate is washed with alcohol. . Thereby, a liquid repellent monomolecular film is formed. Examples of the substrate on which these monomolecular films can be formed include a substrate made of a metal such as gold, silver, and copper. FIG. 13 schematically shows the structure of an example of a liquid repellent monomolecular film formed using thiol molecules. The monomolecular film 1300 is bonded to the
また、ゾル−ゲル法で撥液膜を形成する場合、たとえば、酸化シリコンの前駆体であるテトラエトキシシラン、フルオロアルキル鎖を有するアルコキシド、酸触媒、水が溶解したアルコール溶液をスピンコート法やディッピング法で基板に塗布し、１００℃以上で熱処理すればよい。この撥液膜は、ほとんどの基板に形成することが可能である。 When forming a liquid-repellent film by the sol-gel method, for example, tetraethoxysilane, which is a precursor of silicon oxide, an alkoxide having a fluoroalkyl chain, an acid catalyst, and an alcohol solution in which water is dissolved are spin-coated or dipped. It may be applied to the substrate by the method and heat treated at 100 ° C. or higher. This liquid repellent film can be formed on almost any substrate.
第２の領域に囲まれた第１の領域は、親液性の基板、または、あらかじめ親液性を有するように処理しておいた基板を用意し、第２の領域となる部分に撥液膜を形成することによって作製できる。たとえば、まず、親液性にしたい部分をレジストなどの保護膜で覆う。次に、基板全体を撥液膜で覆った後、保護膜を除去することにより第１の領域に形成された撥液膜を除去すればよい。この方法は、シランカップリング剤やゾル−ゲル法を用いて形成する膜の場合に適用できる。また、撥液膜のみが特異的に付着するような表面を第２の領域となるべき部分に形成して、この第２の領域のみに撥液膜を形成してもよい。例えば、撥液性にしたい箇所だけにチオールと反応する金属パターンを形成しておき、その基板をチオールが溶解した有機溶媒に浸漬することによって、金属領域のみを撥液性とすることができる。 In the first region surrounded by the second region, a lyophilic substrate or a substrate that has been treated in advance so as to have lyophilic properties is prepared, and a liquid repellent layer is formed on the portion that becomes the second region. It can be produced by forming a film. For example, first, a portion to be made lyophilic is covered with a protective film such as a resist. Next, after the entire substrate is covered with a liquid repellent film, the protective film is removed to remove the liquid repellent film formed in the first region. This method can be applied to a film formed using a silane coupling agent or a sol-gel method. Alternatively, a surface on which only the liquid repellent film specifically adheres may be formed in a portion to be the second region, and the liquid repellent film may be formed only in the second region. For example, by forming a metal pattern that reacts with thiol only in a portion where liquid repellency is desired and immersing the substrate in an organic solvent in which thiol is dissolved, only the metal region can be made liquid repellant.
また、インクジェット法、スクリーンプリント法、凸版印刷法、凹版印刷法、マイクロコンタクトプリント法等で撥液膜を所定の領域に直接形成してもよい。 Further, the liquid repellent film may be directly formed in a predetermined region by an ink jet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, a micro contact printing method, or the like.
以下に、一例として、シランカップリング剤を用いて撥液性の領域に囲まれた親液性の領域を作製する具体的な方法を示す。 As an example, a specific method for producing a lyophilic region surrounded by a liquid repellent region using a silane coupling agent will be described below.
例えば、厚さ１ｍｍのガラス基板をアルカリ性の界面活性剤で１０分程度超音波洗浄した後、純水で再び超音波洗浄を１０分程度し、純水で流水洗浄して完全に界面活性剤を除去した後、１１０℃で乾燥する。次に、基板を１２０℃にして、酸素プラズマで表面を洗浄する。次に、ポジ型レジストを用いてフォトリソグラフィー法により、親液領域のみをレジスト膜で覆う。次に、例えば、乾燥雰囲気中で、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3が１ｖｏｌ％溶解しているパーフルオロオクタン溶液にレジスト膜が形成された基板を２０分間浸漬する。その後、基板を、純粋なパーフルオロオクタン中で洗浄した後、溶媒を除去する。これにより、基板全体にフッ素系単分子膜が形成される。その後、基板上のレジストパターンを、例えば、アセトンで取り除く。これらの操作により、レジストパターンの存在していた領域が親液領域に、それ以外が撥液領域になる。 For example, a glass substrate having a thickness of 1 mm is ultrasonically cleaned with an alkaline surfactant for about 10 minutes, then ultrasonically cleaned again with pure water for about 10 minutes, and washed with running water with pure water to completely remove the surfactant. After removal, it is dried at 110 ° C. Next, the surface is cleaned at 120 ° C. with oxygen plasma. Next, only the lyophilic region is covered with a resist film by photolithography using a positive resist. Next, for example, the substrate on which the resist film is formed is immersed in a perfluorooctane solution in which 1 vol% of CF 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 4 SiCl 3 is dissolved in a dry atmosphere for 20 minutes. The substrate is then washed in pure perfluorooctane and the solvent is removed. Thereby, a fluorine-type monomolecular film is formed on the whole substrate. Thereafter, the resist pattern on the substrate is removed with, for example, acetone. By these operations, the region where the resist pattern was present becomes the lyophilic region, and the other region becomes the lyophobic region.
２．シリコンナノワイヤ分散液の作製
あらかじめ金などの触媒を表面に形成しておいたシリコン基板等にＣＶＤ法でシリコンナノワイヤを成長させる。その基板を分散溶媒に浸漬し、この分散溶媒に超音波を印加することでシリコン基板からシリコンナノワイヤを脱離させることで、シリコンナノワイヤの分散液を作製することができる。超音波の印加は、分散溶媒を入れた容器を超音波洗浄機槽に入れることで行う。また、シリコンナノワイヤの表面を化学修飾することで水に対するぬれ性を保持しつつ、分散液への分散性を高めることも可能である。このことにより、シリコンナノワイヤが凝集しにくい長時間安定なナノワイヤ分散液が実現する。例えば、シランカップリング剤の溶解した溶液にシリコンナノワイヤを形成した基板を曝すことにより、シリコンナノワイヤ表面が化学修飾される。この基板を分散溶媒に浸漬して超音波を印加することで、化学修飾されたシリコンナノワイヤの分散液が形成できる。具体的には、分散溶媒にクロロメタン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、モノクロロブタン、ジクロロブタン、モノクロロペンタン、ジクロロペンタン等の塩素系の溶媒を用い、Ｃｌ3ＣＳｉＣｌ3、ＣＨＣｌ2ＳｉＣｌ3、ＣＨ2ＣｌＳｉＣｌ3、ＣＨ2ＣｌＣＨ2ＳｉＣｌ3、ＣＨ2ＣｌＣＨＣｌＳｉＣｌ3、ＣＨ3ＣＨＣｌＳｉＣｌ3等の炭素に塩素が結合した基を含むシランカップリング剤でシリコンナノワイヤ表面を化学修飾すればよい。塩素系の溶媒は極性を有し、化学修飾したシリコンナノワイヤ表面も炭素に塩素が結合した基を含み極性を有するので、シリコンナノワイヤは分散液に長時間安定に分散することが可能となる。
2. Production of Silicon Nanowire Dispersion Silicon nanowires are grown by CVD on a silicon substrate or the like on which a catalyst such as gold has been previously formed. A silicon nanowire dispersion liquid can be prepared by immersing the substrate in a dispersion solvent and detaching the silicon nanowires from the silicon substrate by applying ultrasonic waves to the dispersion solvent. Application of ultrasonic waves is performed by putting a container containing a dispersion solvent into an ultrasonic cleaning machine tank. Moreover, it is also possible to improve the dispersibility to a dispersion liquid, maintaining the wettability with respect to water by chemically modifying the surface of a silicon nanowire. This realizes a long-term stable nanowire dispersion liquid in which silicon nanowires hardly aggregate. For example, the surface of the silicon nanowire is chemically modified by exposing the substrate on which the silicon nanowire is formed to a solution in which a silane coupling agent is dissolved. By immersing this substrate in a dispersion solvent and applying ultrasonic waves, a dispersion liquid of chemically modified silicon nanowires can be formed. Specifically, a chlorine solvent such as chloromethane, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, monochlorobutane, dichlorobutane, monochloropentane, dichloropentane, or the like is used as a dispersion solvent, and Cl 3 CSiCl 3 , CHCl 2 SiCl 3 , CH The surface of the silicon nanowire may be chemically modified with a silane coupling agent containing a group in which chlorine is bonded to carbon, such as 2 ClSiCl 3 , CH 2 ClCH 2 SiCl 3 , CH 2 ClCHClSiCl 3 , and CH 3 CHClSiCl 3 . Since the chlorine-based solvent has polarity and the surface of the chemically modified silicon nanowire also includes a group in which chlorine is bonded to carbon and has polarity, the silicon nanowire can be stably dispersed in the dispersion for a long time.
３．シリコンナノワイヤの塗布
実施の形態１で示した塗布装置で基板の第１の領域にシリコンナノワイヤを塗布することが可能である。例えば、あらかじめ第２の領域に囲まれた第１の領域を有する大きさ３００ｍｍ×１０００ｍｍ、厚み１ｍｍのガラス板の中心部分２００ｍｍ×５００ｍｍの領域の第１の領域にシリコンナノワイヤを配置する方法を示す。第１の領域の長手方向が基板の長手方向に一致するように基板表面を前述の方法で形成する。
3. Application of Silicon Nanowire The silicon nanowire can be applied to the first region of the substrate by the application apparatus described in the first embodiment. For example, a method of disposing silicon nanowires in a first region of a central region of 200 mm × 500 mm of a glass plate having a size of 300 mm × 1000 mm and a thickness of 1 mm having a first region surrounded by a second region in advance is shown. . The substrate surface is formed by the above-described method so that the longitudinal direction of the first region coincides with the longitudinal direction of the substrate.
ブレード１と２には、図６（Ａ）で示したスリット式のブレードを用いる。例えば、この塗布面６０１のスリット幅を０．１ｍｍ、スリットの長さを２３０ｍｍ、塗布面の幅を５ｍｍ、長さを２４０ｍｍとする。二つのブレードを、それぞれのブレードのスリットの長手方向が平行になるように配置する。また、その間隔は、スリットの中心間距離が６ｍｍとなるようにする。そしてこれらのブレードの塗布面を基板面と平行になるように、基板から０．２ｍｍ離して配置する。また、二つのブレードは、塗布面の長手方向が基板の長手方向と垂直になるように配置する。基板は固定し、ブレードの塗布方向を塗布面の長手方向と垂直になるようにする。このブレードの組を３組、進行方向に配置する、隣り合う組のブレード間の距離を３０ｍｍとする。
As the
ブレード１では水を、ブレード２ではシリコンナノワイヤ分散液を塗布するようにする。シリコンナノワイヤの濃度は０．００１ｗｔ％とする。ブレードの塗布速度は１０ｍｍ／ｓとする。
The
図３は本実施の形態によって、第１の領域にシリコンナノワイヤが配置される様子を示した模式図である。この図では、１つのブレードの組の場合のみ示してある。基板は固定され、ブレード３０４と３０５は矢印３１３の方向に移動する。図３（ａ）〜（ｄ）は第１の領域近傍の断面模式図であり、それぞれ図３（Ａ）〜（Ｄ）の状態に対応している。図３（Ａ）と（ａ）で示すように、基板表面には、第１の領域３０１とこれを取り囲む第２の領域３０２が形成されている。ここで、第１の領域の表面エネルギーは第２の領域の表面エネルギーよりも高い。図３（Ｂ）はブレード１で水３０６を塗布した直後を示し、図３（ｂ）はこの時の第１の領域近傍を示す。第１の領域には水３０８が配置される。図３（Ｃ）はブレード２でシリコンナノワイヤ分散液を塗布した直後の様子を示し、図３（ｃ−１）と（ｃ−２）はこの時の第１の領域３０１の近傍を示す。第１の領域３０１の水３０８がシリコンナノワイヤの分散液３０７に曝されても第１の領域に安定にとどまる。図３（ｃ−１）で示すように、シリコンナノワイヤ３１０は、分散液３０７の中を拡散運動しながら水３０８に近づく。図３（ｃ−２）で示すように、一部のナノワイヤ３１１は水３０８に接触すると、水と分散液の界面もしくは水の中に入り込む。その後、図３（Ｄ）と（ｄ）で示すように、水と分散液の揮発に伴い、ナノワイヤ３０９は第１の領域に配置される。
FIG. 3 is a schematic diagram showing how silicon nanowires are arranged in the first region according to the present embodiment. In this figure, only one blade set is shown. The substrate is fixed and the blades 304 and 305 move in the direction of
以上は１つの組のブレードの場合であるが、この組に引き続き別の組のブレードが同様に基板に水とナノワイヤ分散液を塗布することで第１の領域にシリコンナノワイヤを配置することができる。多数の組のブレードを用いることで基板上の第１の領域に欠陥無くシリコンナノワイヤを配置することが可能である。 The above is the case of one set of blades, but the silicon nanowires can be arranged in the first region by applying the water and the nanowire dispersion liquid to the substrate in the same manner as another set of blades following this set. . By using multiple sets of blades, it is possible to place silicon nanowires in the first region on the substrate without defects.
一般に、一組のブレードのみによるシリコンナノワイヤの塗布では、基板上に形成された第１の領域すべてにシリコンナノワイヤを配置することが困難である。ブレードの組を増やすことで、第１の領域のほとんど全てにシリコンナノワイヤを配置することが可能となる。 In general, in the application of silicon nanowires using only one set of blades, it is difficult to place silicon nanowires in all of the first regions formed on the substrate. By increasing the set of blades, it is possible to place silicon nanowires in almost all of the first region.
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態２で示した塗布装置を用いてシリコンナノワイヤを基板上の第１の領域に配置することができる。塗布方法は基本的に実施の形態４で述べた方法と同じであるが、塗布に、ブレード１と２に加えてブレード３を用いることが異なる。ブレード３はブレード１や２と同じ構造をしているが、塗布する液体はナノワイヤを分散可能な液体とする。ブレード３は３組のブレードの最後方に１個配置する。このブレードと前の組内のブレード２の距離は３０ｍｍとする。
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, silicon nanowires can be arranged in the first region on the substrate using the coating apparatus described in
図８は本実施の形態によって、第１の領域にシリコンナノワイヤが配置される様子を示した模式図である。この図では、最後方の組のブレード２個とブレード３のみを示してある。図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図３（Ａ）〜（Ｄ）の状態の矢印８００で示した近傍の第１の領域と第２の領域に対応している。図８（Ａ）と（ａ）で示すように、基板表面には、第１の領域３０１とこれを取り囲む第２の領域３０２が形成されている。ここで、第１の領域の表面エネルギーは第２の領域の表面エネルギーよりも高い。図８（Ｂ）と（ｂ）に示すように、ブレード１（２０１）が通過した第１の領域１には水３０８が配置され、図（Ｃ）と（ｃ）で示すように、ブレード２（２０２）が通過した後に第１の領域８０１にシリコンナノワイヤ８０１が配置される。この場合、確率は低いが、この図で示すように、第２の領域３０２にもシリコンナノワイヤが８０２が付着する場合がある。その後、図８（Ｄ）と（ｄ）で示すように、シリコンナノワイヤを分散可能な液体７０２をブレード３（７０１）で塗布すると、第２の領域に付着していたシリコンナノワイヤ８０２を第２の領域３０２から除去することができる。この時、第１の領域３０１に付着していたシリコンナノワイヤ８０１はここから脱離することはない。これは、第２の領域は表面エネルギーが低いために微粉末との接着力が弱いが、第１の領域は表面エネルギーが高くその接着力が大きいためだと推測される。
FIG. 8 is a schematic diagram showing how silicon nanowires are arranged in the first region according to the present embodiment. In this figure, only the last two blades and blade 3 are shown. FIGS. 8A to 8D correspond to the first region and the second region in the vicinity indicated by the
この塗布法法においては、ブレード３で液体を塗布する前に第１領域に微粉末が固定されている必要があり、そのためには、ブレード３で液体を塗布する前に第１領域に配置された水とシリコンナノワイヤ分散液が揮発して無くなる必要がある。このためには、ブレード３の前方向に配置されているブレード２とブレード３の間隔が、この組内のブレード間隔よりも大きい必要がある。
In this coating method, the fine powder needs to be fixed to the first area before applying the liquid with the blade 3. For this purpose, the fine powder is disposed in the first area before applying the liquid with the blade 3. Water and silicon nanowire dispersion liquid must be volatilized away. For this purpose, the distance between the
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態３で示した塗布装置を用いてシリコンナノワイヤを基板上の第１の領域に配置することができる。塗布方法は基本的に実施の形態４で述べた方法と同じであるが、３組のブレードの後方に水蒸気発生器が設置されている。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, silicon nanowires can be arranged in the first region on the substrate using the coating apparatus described in Embodiment Mode 3. The application method is basically the same as the method described in the fourth embodiment, but a water vapor generator is installed behind the three sets of blades.
図１０は本実施の形態によって、第１の領域にシリコンナノワイヤが配置される様子を示した模式図である。この図では、最後方の組のブレード２個とその後ろに設置された水蒸気発生器のみを示してある。 図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図３（Ａ）〜（Ｄ）の状態の矢印１００１で示した近傍の第１の領域と第２の領域に対応している。図１０（Ａ）と（ａ）で示すように、基板表面には、第１の領域３０１とこれを取り囲む第２の領域３０２が形成されている。ここで、第１の領域の表面エネルギーは第２の領域の表面エネルギーよりも高い。図１０（Ｂ）と（ｂ）に示すように、ブレード１（２０１）とブレード２（２０２）が通過した後、第１の領域１にはシリコンナノワイヤ３１０が配置される。この場合、確率は低いが、図で示すように、シリコンナノワイヤの一部が第１の領域からはみ出す場合がある。次に、図１０（Ｃ）で示すように基板を水蒸気に曝すと、図１０（ｃ−１）で示すように、第１の領域と微粉末表面に水が結露する。第１の領域からはみ出した部分の微粉末表面に結露した水は第２の領域に接触することになる。図１０（ｃ−２）で示すように、第２の領域は表面エネルギーが小さいため、この水は表面エネルギーの高い第１の領域に入ろうとし、これに伴いはみ出したシリコンナノワイヤは第１の領域に取り込まれる。最後に、図１０（Ｄ）と（ｄ）で示すように、水が揮発し、シリコンナノワイヤ全てがは第１の領域に配置される。
FIG. 10 is a schematic diagram showing how silicon nanowires are arranged in the first region according to the present embodiment. In this figure, only the last set of two blades and the steam generator installed behind them are shown. FIGS. 8A to 8D correspond to the first and second regions in the vicinity indicated by the
本発明の微粉末の塗布装置およびこの塗布装置を用いた微粉末の塗布方法は、微粉末を所定の場所に配向させて配置させることが可能なので、例えば、シリコンナノワイヤをチャンネルに用いたトランジスタを大面積の基板に作製する場合などに有用である。 The fine powder coating apparatus and the fine powder coating method using the coating apparatus of the present invention can arrange and arrange the fine powder in a predetermined place. For example, a transistor using silicon nanowires as a channel This is useful when manufacturing a large area substrate.
１００ 基板
１０１ ブレード
１０２ ブレード固定部
１０３ ブレード移動装置
１０４ 溝
１０５ 基板固定台
１０６ ブレード固定部先端部
２０１ ブレード１
２０２ ブレード２
２０３ ブレード１
２０４ ブレード２
２０５ ブレード１
２０６ ブレード２
２０７ ブレード１
２０８ ブレード２
２０９ ブレード１
２１０ ブレード２
２１１ 水
２１２ 微粉末分散液
２１３ 組間のブレード距離
２１４ 組内のブレード距離
２１５ ブレードの移動方向
２１６ ブレードの組
３００ 基板
３０１ 第１の領域
３０２ 第２の領域
３１３ ブレードの移動方向
３０４ ブレード１
３０５ ブレード２
３０６ 水
３０７ シリコンナノワイヤ分散液
３０８ 第１の領域に配置された水
３０９ 第１の領域に配置されたシリコンナノワイヤ
３１０ シリコンナノワイヤ
３１１ 水に付着したシリコンナノワイヤ
４００ 基板
４０１ 板状ブレード
４０２ ナイフ状ブレード
４０３ 円筒状ブレード
４０４ コンマローラ型ブレード
５００ 基板
５０１ ブレード
５０２ 塗布液供給部
５０３ 塗布液
５０４ 塗布液で濡れたブレード部
５０５ ブレードの塗布面と基板との間に形成された塗布液の膜
６００ スリット型ブレード
６０１ 塗布面
６０２ スリット部
６０３ スポンジ
６０４ 塗布液
６０５ 圧力調整器
６０６ チューブ
６０７ スリット幅
６０８ スリットの長さ
６０９ 塗布面の幅
６１０ 塗布面の長さ
７０１ ブレード３
７０２ ブレード３
７０３ ブレード３
７０４ 液体
７０５ ブレード３と隣り合う組のブレードとの間隔
８００ 基板の特定の場所を示す矢印
８０１ 第１の領域に配置されたシリコンナノワイヤ
８０２ 第２の領域に付着したシリコンナノワイヤ
９００ 水蒸気発生器
９０１ 水蒸気発生器固定部
１００１ 基板の特定の場所を示す矢印
１００２ 水蒸気
１００３ 結露水
１２００ 撥水性単分子膜
１３００ 撥水性単分子膜
DESCRIPTION OF
202
203
204
205
206
207
208
209
210
305
306 Water 307 Silicon
702 Blade 3
703 Blade 3
704 Liquid 705 Spacing between blade 3 and adjacent pair of
Claims (9)
前記基板を支持する部材と、
前記基板表面にそれぞれの先端を近接させ、互いに平行に配置された複数のブレードと、
前記ブレードと前記基板との間に前記微粉末を溶媒に分散した分散液を供給する機構と、
前記ブレードと前記基板とを前記ブレードに対して垂直方向に相対的に移動させる機構と、
を有する塗布装置。 A coating apparatus for placing fine powder at a predetermined position on a substrate,
A member that supports the substrate;
A plurality of blades arranged in parallel with each other, with their tips approaching the substrate surface;
A mechanism for supplying a dispersion obtained by dispersing the fine powder in a solvent between the blade and the substrate;
A mechanism for moving the blade and the substrate in a direction perpendicular to the blade;
A coating apparatus.
前記第１のブレードと前記基板との間に水を供給する機構と、
前記第２のブレードと前記基板との間に前記微粉末を溶媒に分散した分散液を供給する機構と、
を有する請求項１に記載の塗布装置。 The plurality of blades have a first blade and a second blade from the front in the relative movement direction of the plurality of blades with respect to the substrate,
A mechanism for supplying water between the first blade and the substrate;
A mechanism for supplying a dispersion obtained by dispersing the fine powder in a solvent between the second blade and the substrate;
The coating apparatus according to claim 1, comprising:
前記ブレード組の前記第１のブレードと前記第２のブレードとの間隔は、隣り合う前記ブレード組同士の間隔よりも小さい、請求項２に記載の塗布装置。 A plurality of blade sets each including the first blade and the second blade;
The coating apparatus according to claim 2, wherein an interval between the first blade and the second blade of the blade set is smaller than an interval between adjacent blade sets.
前記第３のブレードと前記基板との間に前記分散液が分散可能な液体を供給する機構と、
を有する、請求項２または３に記載の塗布装置。 A third blade disposed behind the blade set in the relative movement direction of the plurality of blades with respect to the substrate;
A mechanism for supplying a liquid in which the dispersion can be dispersed between the third blade and the substrate;
The coating apparatus according to claim 2 or 3, wherein
請求項１〜６記載の塗布装置を用いて、前記複数のブレードにより前記基板表面に水および微粉末を溶媒に分散した分散液を順次塗布することにより、前記基板の前記第１の領域に前記微粉末を配置する工程と、を有する塗布方法。 Preparing a substrate having a first region and a second region surrounding the first region and having a second region smaller than the surface energy of the first region on the surface;
Using the coating apparatus according to claim 1, by sequentially applying a dispersion liquid in which water and fine powder are dispersed in a solvent to the substrate surface by the plurality of blades, the first region of the substrate is subjected to the first region. And a step of arranging fine powder.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7814648B2 (en) | 2008-11-26 | 2010-10-19 | Panasonic Corporation | Method of disposing an electronic device on an electrode formed on substrate |
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2007
- 2007-03-20 JP JP2007072286A patent/JP2008229489A/en active Pending
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