(57)【要約】【目的】マニホールド内の気泡を常時観察することによって塗布不良の発生を予防することができる塗布方法を提供すること。【構成】塗布液吐出用ノズルから塗布液を吐出するとともに、被塗布材を保持するステージ又は塗布液吐出用ノズルの少なくとも一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に塗布膜を形成する塗布方法において、ノズル先端に連通するマニホールドと、前記マニホールド内の気泡を検出する手段を備え、塗布開始前に前記マニホールド内の気泡の存在を前記気泡検出手段により確認し、気泡が存在しないことを確認した後に塗布を開始する。ここで、気泡検出手段にレーザを利用したセンサ又は音波を利用したセンサを用いる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液吐出用ノズルから塗布液を吐出するとともに、被塗布材を保持するステージ又は塗布液吐出用ノズルの少なくとも一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に塗布膜を形成する塗布方法において、
ノズル先端に連通するマニホールドと、前記マニホールド内の気泡を検出する手段を備え、塗布開始前に前記マニホールド内の気泡の存在を前記気泡検出手段により確認し、気泡が存在しないことを確認した後に塗布を開始することを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
気泡検出手段にレーザを利用したセンサを用いることを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
【請求項３】
気泡検出手段に音波を利用したセンサを用いることを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、枚葉塗布方法に関し、更に詳細には精密塗布用のダイコータを用いて枚葉塗布を行うための方法に関する。本発明は、ディスプレイ用の基板上に塗布膜を形成する場合の他、例えばレジスト塗布等の半導体製造分野、紫外線吸収層塗布等の光学フィルタ製造分野等の液体状の塗布液を枚葉方式で供給される被塗布材の表面に均一に塗布する場合に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光学フィルタ用のプラスティック基板や液晶ディスプレイ用のガラス基板、カラーフィルタ用のガラス基板等に様々な塗布液を薄く、しかも、均一に塗布することが強く要請されている。工業的にこのような基板に塗布膜を形成するためには、被塗布材を１枚ずつコータに供給し、塗布液を塗布し、乾燥等の次行程に搬送する枚葉塗布方式を採用することになる。
【０００３】
又、被塗布材に塗布膜を形成するに当たってスピンコータ、バーコータ、ロールコータが広く用いられている。
【０００４】
このうち、スピンコータを用いる方法は、半導体ウエハのフォトレジスト塗布に広く用いられている方法であり、回転する被塗布材の表面中央に塗布液を滴下することによって塗布膜を形成することができる。そして、この方法により得られる塗布膜は、塗布液の種類をこの方法に適したものに設定することにより全範囲に亘って膜厚を可成り精度良く均一化できる。
【０００５】
しかし、所定の膜厚の塗布膜を得るための塗布液の使用量が著しく多く、不経済である。又、被塗布材のエッジ部、裏面に塗布液が付着したり、装置内に飛散した塗布液がゲル化或は固形化することがあり、工程の安定性、清浄性に欠けるため、塗布製品の品質低下の原因になってしまう。
【０００６】
ロールコータを用いる方法は、ローラを介して塗布液を被塗布材に転写する方法であり、長尺の被塗布材、ロール状の巻き取られた被塗布材への塗布を行うことができる。しかし、塗布液がパンからアプリケーションロール、被塗布材へ順次送られている関係上、塗布液が空気に曝される時間が長く、延ては、塗布液の吸湿、酸化による変質が起こり易いのみならず、異物の混入も発生し易い。この結果、塗布製品の品質低下を招いてしまう。
【０００７】
バーコータを用いる方法は、ロッドに細いワイヤを巻いたバーを用いて被塗布材に塗布液を塗布する方法である。この方法では、ロッドに巻かれたワイヤが被塗布材に接するため塗布膜にスジが入り易いという不都合がある。
【０００８】
このような不都合を考慮して、近年に至ってダイコータを用いることが提案されている。ダイコータは、従来から厚膜塗布や高粘度塗布液を連続塗布する用途に広く採用されており、ダイコータを用いて被塗布材塗布膜を形成する場合には特許文献１〜３に見られるように、カーテンフロー法、押し出し法、ビード法等の塗布方法が知られている。
【０００９】
中でも上記ビード法は、ダイコータのダイヘッド先端に設けられたスリットから塗布液を吐出して、ダイヘッド先端と一定の間隔を保って相対的に走行する被塗布材との間に塗布液ビードと呼ばれる塗布液溜まりを形成し、この状態で被塗布材の走行に伴って塗布液を引き出して塗布膜を形成する。そして、塗布膜形成により消費されると量と同量の塗布液をスリットから供給されることにより塗布膜を連続的に形成するビード法を採用すれば、形成された塗布膜は膜厚の均一性を可成り高精度に達成できる。又、塗布液の無駄が殆どなく、又、スリットから吐出されるまで塗布液送液経路が密閉されているのであるため、塗布液の変質、異物の混入を防止でき、得られる塗布膜の品質を高く維持できる。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許４，２３０，７９３号
【００１１】
【特許文献２】
米国特許４，６９６，８８５号
【００１２】
【特許文献３】
米国特許２，７６１，７９１号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ダイコート法において、均一な塗布膜を形成するためには、塗布液吐出手段から塗布液吐出用ノズル先端までの塗布液流路内が塗布液で完全に満たされていることが重要である。塗布液流路内に気泡が存在すると、塗布液吐出用ノズル先端における吐出の反応性が低下し、又、吐出均一性も悪化するため、塗布不良の原因になってしまう。
【００１４】
しかし、塗布液流路内の気泡を直接確認する手段はなく、塗布不良が発生した場合、若しくは吐出圧力をモニタリングし、吐出の反応性が低下した場合に、塗布液流路内の気泡の存在を疑うことしかできない。又、この方法では不良な塗布や無駄な吐出を行ってしまうため、ダイコート法の利点である省塗布液性が損なわれてしまう。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、マニホールド内の気泡を常時観察することによって塗布不良の発生を予防することができる塗布方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、塗布液吐出用ノズルから塗布液を吐出するとともに、被塗布材を保持するステージ又は塗布液吐出用ノズルの少なくとも一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に塗布膜を形成する塗布方法において、ノズル先端に連通するマニホールドと、前記マニホールド内の気泡を検出する手段を備え、塗布開始前に前記マニホールド内の気泡の存在を前記気泡検出手段により確認し、気泡が存在しないことを確認した後に塗布を開始することを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、気泡検出手段にレーザを利用したセンサを用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、気泡検出手段に音波を利用したセンサを用いることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る塗布方法が実施される塗布装置の一例を示す概略図、図２は口金周りの概略構成図、図３はフロントリップの概略構成図である。
【００２１】
フロントリップ７１及びリアリップ７２から成る口金には、塗布液供給口及び塗布液が塗布液供給口からスリット１２へと流れる間に塗布液の圧力分布を均一とさせるためのマニホールド７３を備えている。塗布液は、塗布液タンク１から定量ポンプ６によって口金に供給される。この定量ポンプ６とはギヤポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等の容積式ポンプを示している。又、ポンプの他の塗布液供給機構として塗布液タンクを圧力容器に入れ、この圧力容器に対して加圧ポンプにより加圧空気を供給することによって塗布液を押し出す形式も可能である。塗布液タンク１  から定量ポンプ６までの配管２の経路に必要に応じてフィルタ５、開閉弁３が設けられる。
【００２２】
口金７はフロントリップ７１又はリアリップ７２或はその両方に穴をあけてマニホールド７３とし、マニホールド７３に対して塗布液供給口（図示せず）を設ける。フロントリップ７１とリアリップ７２を向かい合わせて一定の間隔（スリットギャップ１０４）を介して接合しスリット１２を形成する。このスリットギャップ１０４は好ましくは２００μｍ〜１０μｍ程度である。このスリットギャップ１０４がこれ以上広いと塗布幅方向に均一な塗布液の液圧が得られず、これ以上狭いと吐出圧損が大きくなり過ぎ、滑らかな塗布が困難となる。
【００２３】
フロントリップ７１及びリアリップ７２の材料としては、加工性や耐薬品性、長期安定性に優れ、親水性を持つＳＵＳ３１６やＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が好ましい。
【００２４】
口金７に一定の間隙（クリアランス１０１）を介して被塗布材に相対して設置する。このクリアランス１０１は５００μｍ〜２５μｍの範囲が好ましい。これより広いと塗布液ビード１１が形成しづらくなり、又、形成できても欠壊し易くなって安定した塗布が望めない。又、これより狭いと被塗布材の部分的な凹凸によりフロントリップ面７４又はリアリップ面７５が被塗布材９に接触し、未塗布部が発生したり、著しく膜厚の塗膜８が形成されてしまい、塗布品の品質を低下させてしまう。
【００２５】
被塗布材９は、平坦な搬送ステージ１０上に設置されており、塗布中にずれることのないよう真空吸着されている。
【００２６】
マニホールド７３の塗布幅方向両端部若しくは一方の端部には、気泡を検出する気泡検出手段１１０が設置されている。
【００２７】
塗布開始前に気泡検出手段１１０によって、マニホールド内の気泡の有無を検知し、気泡が無い場合は、口金７に定量ポンプ６から塗布液の供給を開始し、直ちに又は一定時間経過後口金７又は搬送ステージ１０を平行移動する。被塗布材端部に達しようとするときに定量ポンプ６からの塗布液の供給を停止し、口金７又は搬送ステージ１０の移動も停止する。気泡が検出された場合は、塗布を開始せず、マニホールド内の気泡追い出し作業を行う。
【００２８】
以上のようにして均一な膜厚分布の薄膜が塗布される。
【００２９】
［実施例］
以下、本発明の効果をより明確なものとするために実施例を挙げる。
【００３０】
（実施例）
粘度１０００ｃＰのシリコーンオイル（東芝シリコーン製）を塗布液として採用し、３６０ｍｍ×４６５ｍｍ×０．７ｍｍの無アルカリガラス基板１７３７（コーニング製）を被塗布材として使用し、スリットギャップを５０μｍ、クリアランスを７５μｍに設定して塗布を行った。定量ポンプとしてはダイヤフラムポンプを用いた。基板搬送ステージの駆動には高精度サーボモータを採用した。
【００３１】
前記塗布液を塗布液タンクに仕込み、予め口金に至るまでの送液路内を塗布液で満たした。口金のフロントリップ面、リアリップ面の幅は共に０．０１ｍｍのものを用いた。又、塗膜をガラス基板の両端２．５ｍｍの部分に形成させないためにスリット先端の吐出口の渡り方向の幅を３５５ｍｍとした。
【００３２】
フロントリップ及びリアリップはＳＵＳ３０３にて製作した。
【００３３】
基板搬送速度１２ｍｍ／ｓｅｃ、３２．８μｌ／ｓｅｃの吐出レートとし、塗布開始点と終了点が基板端部より１．０ｍｍ内側となるようにした。
【００３４】
先ず、塗布開始前に気泡検出手段によってマニホールド内の気泡の有無を検知し、気泡が無い場合は塗布を行った。気泡が検出された場合は、塗布を開始せず、マニホールド内の気泡追い出し作業を行い、気泡が検出されなくなってから塗布を行った。
【００３５】
上記動作を繰り返すことにより、塗布を１００回繰り返した。その結果、マニホールド内の気泡に起因すると思われる塗布不良の発生はなかった。
【００３６】
＜比較例＞
粘度１０００ｃＰのシリコーンオイル（東芝シリコーン製）を塗布液として採用し、３６０ｍｍ×４６５ｍｍ×０．７の無アルカリガラス基板１７３７（コーニング製）を被塗布材として使用し、スリットギャップを５０μｍ、クリアランスを７５μｍに設定して塗布を行った。定量ポンプとしてはダイヤフラムポンプを用いた。基板搬送ステージの駆動には高精度サーボモータを採用した。
【００３７】
前記塗布液を塗布液タンクに仕込み、予め口金に至るまでの送液路内を塗布液で満たした。口金のフロントリップ面、リアリップ面の幅は共に０．０１ｍｍのものを用いた。又、塗膜をガラス基板の両端２．５ｍｍの部分に形成させないためにスリット先端の吐出口の渡り方向の幅を３５５ｍｍとした。
【００３８】
フロントリップ及びリアリップはＳＵＳ３０３にて製作した。
【００３９】
基板搬送速度１２ｍｍ／ｓｅｃ、３２．８μｌ／ｓｅｃの吐出レートとし、塗布開始点と終了点が基板端部より１．０ｍｍ内側となるようにした。
【００４０】
塗布開始前に気泡検出手段によってマニホールド内の気泡の有無を検知しないで塗布を行った。
【００４１】
上記動作を繰り返すことにより、塗布を１００回繰り返した。その結果、８３回目〜１００回目までの塗布に塗布不良が発生した。塗布不良の内容は、塗布開始部と塗布終了部の膜厚不良等で、マニホールド内の気泡に起因すると思われるものであった。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、塗布液吐出用ノズルから塗布液を吐出するとともに、被塗布材を保持するステージ又は塗布液吐出用ノズルの少なくとも一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に塗布膜を形成する塗布方法において、ノズル先端に連通するマニホールドと、前記マニホールド内の気泡を検出する手段を備え、塗布開始前に前記マニホールド内の気泡の存在を前記気泡検出手段により確認し、気泡が存在しないことを確認した後に塗布を開始するようにしたため、塗布不良の発生を予防することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗布装置の概略構成図である。
【図２】口金周りの概略構成図である。
【図３】フロントリップの概略構成図である。
【符号の説明】
１        塗布液タンク
２        配管
３        開平弁
４        未使用
５        フィルタ
６        定量ポンプ
７        口金
８        塗膜
９        被塗布材
１０      搬送ステージ
１１      ビード
１２      スリット
７１      フロントリップ
７２      リアリップ
７３      マニホールド
７４      フロントリップ面
７５      リアリップ面
７６      塗料ガイド面
１０１    クリアランス
１０２    リアリップ幅
１０３    フロントリップ幅
１０４    スリットギャップ
１１０    検出手段
【図１】
2004358382.tif 000003
【図２】
2004358382.tif 000004
【図３】
2004358382.tif 000005