(57)【要約】【課題】キャピラリコータを用い、塗布開始後から均一化した塗膜を形成する。【解決手段】ガラス基板４の下面にノズル６の先端の塗布液が接液してからガラス基板４を移動させる際の加速度を、０．１５ｍ／ｓ２から０．９ｍ／ｓ２の範囲とすることによって、基板端部の膜厚変動を抑えることができ、基板の利用可能な面積を拡大し、生産性を向上できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平な姿勢の板材の下面側に、上向きのスリット状ノズルを配置して、スリット状ノズルから静圧によって塗布液を流出させ、板材とスリット状ノズルとを相対的に移動させて、該下面に塗膜を形成する枚葉塗工方法であって、
塗布開始時の板材とスリット状ノズルの相対的な移動を、一定の加速度範囲で行なわれることを特徴とする枚葉塗工方法。
【請求項２】
水平な姿勢の板材の下面側に、上向きのスリット状ノズルを配置して、スリット状ノズルから静圧によって塗布液を流出させ、板材とスリット状ノズルとを相対的に移動させて、該下面に塗膜を形成する枚葉塗工方法であって、
塗布開始時の板材とスリット状ノズルの相対的な移動が、０．１５ｍ／ｓ２から０．９ｍ／ｓ２の加速度範囲で行なわれることを特徴とする枚葉塗工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板材の表面に、枚葉式に塗膜を形成するための枚葉塗工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品工業や光学部品工業では、各種板材の表面に塗膜を形成する工程が多く設けられている。たとえば、液晶表示装置でカラー表示を行うために用いられるカラーフィルタでは、フォトレジストなどの各種薬液をガラス基板上に繰り返し塗布することで生産されており、この意味では、精密塗布技術は最重要な要素技術であるといえる。
【０００３】
このような薬液の塗布装置としては、スピンコータが代表的なものである。スピンコータは、板材を表面に垂直な軸線まわりに高速回転させ、塗布すべき薬液を回転中心付近に滴下し、遠心力と薬液の表面張力とを利用して、薬液の薄膜を精度良く形成することができる利点がある。
【０００４】
これに対して、スリット状のノズルから塗布すべき薬液を精密に押し出し、これを被塗布面上に置くことで、薄膜を直接塗布するダイコータを用いる方法も提案されている。さらに、被塗布面を下方に向けておき、スリット状のノズルを上向きにして、スリット間から薬液を流出させて塗布するキャピラリコータを用いる方法も提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６２３７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
生産技術や材料の進歩、さらには需要の開拓によって液晶表示装置は年々大画面化しており、これに使用されるカラーフィルタも大型化している。
また、液晶表示素子などの平面素子の製造は、大型基板上に多数の画面を一括形成することが可能であることから、生産性向上、コストダウンの観点からも、生産時に使用する基板の大面積化傾向は今後も継続することが予想されている。
【０００７】
液晶ディスプレイは、レジストや着色材、保護膜といった多数の薬液の塗布やパターン形成を繰り返すことで生産される。従来は、これらの塗膜の形成はスピンコータを要素とする塗布装置が使用されてきたが、スピンコータをこのような大型化した基板への薬液塗布に用いた場合、高価な薬液の９０％以上を飛散する結果となり、コスト的なロスが大きい問題がある。また、塗布する薬液は、通常樹脂や顔料などの固型分を溶剤で溶解・分散しているもので、飛散した薬液に由来する乾燥物が塗膜上に再付着して製品上に欠陥を発生する問題もある。さらに、ガラス基板が大型化した場合、スピンコータのような高速回転を必要とする装置の製造が困難である点も問題となる。このように、スピンコータは、大面積化が著しい液晶表示装置用部材製造に用いる塗布装置としては、限界にあるといえる。
【０００８】
スピンコータに替わる塗布装置としてはスピンによる膜厚の均一化を経ずに、直接塗膜形成可能なダイコータが提案されている。しかし当初ダイコータには、塗布開始時に、薬液と被塗布基板とが最初に接触する部位近傍では、膜厚が不安定な領域が生じる。また、薬液をノズルに供給するポンプの脈動による膜厚むらが発生しやすく、パターン不良や、液晶表示装置の表示不良などの問題を発生する危険があった。このため、折角の大型基板の使用可能面積が制限される結果となり、実用化に多大の時間を要する結果となった。
【０００９】
これを回避するため、ダイコータでは薬液の吐出を精密にコントロールするためダイヤフラムポンプやシリンジポンプなどの精密ポンプをデジタル制御と組合せ用いことが前提条件とされている。
【００１０】
これに対して、キャピラリコータでは、表面張力を利用して、薬液を供給するものであるため、塗布開始時の制御に問題はあるものの精密で高価な制御系は不要であり、本質的に均一性の高い、塗膜を形成することが可能である。
【００１１】
本発明の目的は、キャピラリコータを用い、塗布開始後から均一化した塗膜を形成することができる枚葉塗工方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水平な姿勢の板材の下面側に、上向きのスリット状ノズルを配置して、スリット状ノズルから静圧ならびに薬液の表面張力を利用して塗布液を流出させ、板材とスリット状ノズルとを相対的に移動させて、該下面に塗膜を形成する枚葉塗工方法であって、
塗布開始時の板材の相対的な移動を、所定の加速度の範囲で行なう、さらに詳しく述べれば０．１５ｍ／ｓ２から０．９ｍ／ｓ２の範囲の加速度で加速して行なうことを特徴とする枚葉塗工方法である。
【００１３】
本発明に従えば、枚葉塗工方法では、水平な姿勢の板材の下面側に、上向きのスリット状ノズルを配置して、スリット状ノズルから静圧によって塗布液を流出させ、板材とスリット状ノズルとを相対的に移動させて、下面に塗膜を形成するキャピラリコータを用いる。そして塗布開始時の板材の相対的な移動を、０．１５ｍ／ｓ２から０．９ｍ／ｓ２  の範囲の加速度で加速して行なうことによって、塗布開始位置における膜厚の変動を、３．５％以内に抑えることができ、塗布開始後から均一化した塗膜を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の実施の一形態としての枚葉塗工方法に使用するキャピラリコータ２の概略的な構成を示す。図１は正面視、図２は左側面視してそれぞれ示す。キャピラリコータ２は、ガラス基板４にレジストなどの薬液の塗膜を形成するために使用する。ガラス基板４は、たとえば１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ程度の大きさを有し、カラーフィルタ製造工程には、その一表面に０．５〜２μｍの厚みに塗膜を形成する工程を含んでいる。キャピラリコータ２では、ガラス基板４の下面に上向きのノズル６から流出する薬液を塗布する。
【００１５】
薬液を塗布するガラス基板４は、吸着テーブル１０の表面に真空吸着などで保持される。吸着テーブル１０は、軸線が水平な回転軸１２を中心として回転可能であり、吸着面を上向きにする状態でガラス基板４を吸着し、ガラス基板４が下側となるように１８０°回転する。回転軸１２の軸線方向の両端には、移動フレーム１４，１６が設けられ、回転軸１２を支持している。移動フレーム１４，１６は、ベースフレーム８の正面側および背面側にそれぞれ設けられる走行ガイド１８，２０に沿って、図１の左右方向に移動可能である。移動フレーム１４，１６内には、移動のためのリニアモータがそれぞれ設けられており、円滑かつ正確な移動を行うことができる。移動フレーム１４，１６が移動すると、吸着テーブル１０の下面に吸着されているガラス基板４も移動する。ノズル６は、移動するガラス基板４の下面に臨む位置に配置されている。ノズル６には、一定の隙間のスリットが正面側から背面側に延びるように設けられている。ノズル６の全幅は、たとえば前述のガラス基板４を使用することを前提とする場合、１３００ｍｍ程度である。
【００１６】
ノズル６は、昇降機構２２によって昇降変位可能である。ノズル６が上昇すると、移動するガラス基板４の下面に薬液を塗布することができる。ノズル６を下降させると、塗布している薬液を切ることができる。ノズル６に対する薬液の供給は、タンク２４からホース２６を介して行われる。タンク２４は、昇降機構２８によって昇降変位可能である。タンク２４の上方には、タンク２４内の薬液の液面の高さを検知する液面センサ３０が設けられている。タンク２４には、別に設けた薬液タンクから薬液が所定のタイミングで補給される。
【００１７】
塗布の概要を説明する。まず、塗布基板装着工程では、吸着テーブル１０の吸着面を上向きにして、薬膜形成面を上向きにしたガラス基板４を吸着テーブル１０に装着する。ノズル６は、下方で待機している。ノズル６には、前述のスリット３２が形成され、スリット３２には塗布液である薬液３４が充填されている。吸着テーブル反転工程では、ガラス基板４が装着された吸着テーブル１０を回転軸１２周りに１８０°回転して反転させる。ガラス基板４は、吸着テーブル１０の下側となり、塗膜形成面が下面側となる。
【００１８】
塗布開始位置への移動工程では、ガラス基板４を下方に吸着した吸着テーブル１０を含めて、図１および図２に示す移動フレーム１４，１６が移動し、ガラス基板４で塗布を開始すべき一端がノズル６の直上の位置に達するまで移動する。接液工程では、ノズル６を上昇させ、ガラス基板４の表面とノズル６の先端との間の間隔を、２０〜４０μｍとする。タンク２４は、図２に示す昇降機構２８で上下し、薬液３４の液面の高さをガラス基板４の下面の高さに合わせる。この結果、ノズル６の開口部から、静圧で薬液３４が流れ出し、ガラス基板４の下面に接触し、接液がなされる。
【００１９】
塗布工程では、接液に続いて、１５０〜３００μｍ程度の距離がガラス基板４とノズル６との間に生じるように、ノズル６とタンク２４が下降する。この際、タンク２４内の液面はノズル６の先端の高さとなるように調節される。
次に、吸着テーブル１０の移動が再開される。定常的な塗布速度としては、２〜３ｍ／ｍｉｎ前後が選択されるが、場合によってはこれ以上とすることも可能である。
【００２０】
吸着テーブル１０の移動速度が接液状態からこの所定速度に達するまでは、加速が必要である。後述するように、この加速度が塗布開始部分での塗膜の均一化に大きく影響していることが判明している。
【００２１】
吸着テーブル１０の移動によって、ノズル６の先端に対してガラス基板４の表面が相対的に移動し、スリット３２を通じて薬液３４がガラス基板４の表面に供給される。定常状態では、極めて安定な供給が実現され、均一な膜厚が得られる。
【００２２】
塗布終了工程では、吸着テーブル１０が逆方向に移動し、吸着テーブル反転ならびに基板アンロード工程では、吸着テーブル１０が回転軸１２まわりに反転して、上側となるガラス基板４の吸着を停止し、薬液の塗布を完了したガラス基板４が取出される。
【００２３】
カラーフィルタなど液晶表示素子に用いる部材の製造においては、例えば膜厚の変動幅は、カラーフィルタのパターン形成領域（例えば、基板端部から１０ｍｍを超える領域）において、例えば、１．２ｍｍの目標膜厚に対して３．５％以下に抑えることが要求される。
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
【実施例１】
ポジ型感光性レジスト（クラリアント社製：ＡＺＴＦＰ−３１０Ｋ）をヒラノテクシード社製キャピラリコータを用いてガラス基板に塗布した。塗布完了後、９０〜１２０度でプリベークし、溶媒を除去した後、触針式膜厚計を用いて塗布開始部の膜厚変動を測定した。図３に、塗布工程で得られる塗布開始部の膜厚測定結果の例を示す。塗布開始端には、ビードと呼ばれる盛り上がり部が形成され、塗布開始端から１０ｍｍを超えるカラーフィルタ部の範囲にも、膜厚変動が及ぶ。
【００２６】
塗布開始時の加速度を０．１ｍ／ｓ２から１．０ｍ／ｓ２まで変えて塗布した場合の、塗布開始部（塗布開始位置から１０ｍｍ〜５０ｍｍ）の塗膜の膜厚のばらつきを表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【実施例２】
ネガ型感光性遮光性レジスト（新日鐵化学社製：ＢＫ６６）をヒラノテクシード社製キャピラリコータを用いてガラス基板に塗布した。塗布完了後、７０〜１００度でプリベークし、溶媒を除去した後、触針式膜厚計を用いて実施例１と同様に塗布開始部の膜厚変動を測定した。
【００２９】
塗布開始時の加速度を０．１６ｍ／ｓ２から１．７ｍ／ｓ２まで変えて塗布した場合の、塗布開始部（塗布開始位置から１０ｍｍ〜５０ｍｍ）の塗膜の膜厚のばらつきを表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
本発明は、レジスト液をガラス基板に塗布する工程ばかりではなく、他の薬液を、液状の状態で塗布して形成する工程に同様に適用することができる。また、本発明は、移動フレームによってガラス基板が静止しているノズルに対して移動する方式を例に説明したけれども、ガラス基板が静止して、ノズル６が移動することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、キャピラリコータを用い、板材の下面に下方からスリット状ノズルで塗布液を塗布する際に、板材の相対的な移動を、一端側の塗布開始位置から特定の所定の速度に達するまで、０．１５ｍ／ｓ２から０．９ｍ／ｓ２の範囲の加速度で加速することによって、塗布開始後から均一化した塗膜を形成でき、基板の使用可能な面積を拡大することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による塗布に使用するキャピラリコータ２の一部を切り欠いて示す正面図である。
【図２】図１のキャピラリコータ２の左側面図である。
【図３】図１および図２のキャピラリコータ２を用いて形成する塗膜で、塗布開始部の膜厚変化の例を示すグラフである。
【符号の説明】
２  キャピラリコータ
４  ガラス基板
６  ノズル
１０  吸着テーブル
１４，１６  移動フレーム
２２，２８  昇降機構
２４  タンク
３０  液面センサ
３２  スリット
３４  薬液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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