(57)【要約】【課題】塗布開始部と終了部の塗膜の膜厚プロファイルを微細に調整できる手段を示して、塗布開始部と終了部に発生する目標膜厚精度に到達しない不良膜厚区間を最小とし、それによって高い膜厚分布精度を有する塗膜を１枚の被塗布部材上で最大限に、しかも容易に実現できる塗布装置及び方法ならびにこれら装置及び方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法を提供する。【解決手段】一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させて両者が静止してから、塗布器から容積Ｑｐの塗布液を吐出し、塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成する方法であり、前記容積Ｑｐを調整することにより、塗布開始部の塗膜の膜厚プロファイル形状を所望の形状に形成することを特徴とする塗布方法。【選択図】図１
2005305426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させて両者が静止してから、塗布器から容積Ｑｐの塗布液を吐出し、塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成する方法であり、前記容積Ｑｐを調整することにより、塗布開始部の塗膜の膜厚プロファイル形状を所望の形状に形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記塗布器から容積Ｑｐの塗布液を吐出後、一定時間待機することにより、塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成することを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
【請求項３】
一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、定容量ポンプから塗布器に塗布液を供給して被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動をして、被塗布部材上に塗膜を形成する塗布方法において、１回の塗膜形成のために塗布開始から前記定容量ポンプが前記塗布器に供給する塗布液の総容積Ｑｔを調整することで、塗布終了位置での塗膜の膜厚プロファイル形状を所望の形状に形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項４】
塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する定容量ポンプを含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる近接手段とを備えて塗膜を形成する塗布装置であって、塗布器の吐出口から容積Ｑｐの塗布液を吐出し、一定時間待機することで塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成後、塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材への塗布を開始させる制御装置を備えるとともに、前記容積Ｑｐを制御する塗布液供給容積制御装置を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する定容量ポンプを含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる近接手段とを備えて塗膜を形成する塗布装置であって、１回の塗膜形成で塗布開始から前記塗布液供給手段が前記塗布器に供給する塗布液の総容積Ｑｔを制御する塗布液供給総容積制御装置を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項６】
請求項１〜３に記載のいずれかの塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とするディスプレイ用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板、光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等の製造分野に使用されるものであり、詳しくは、ガラス基板などの被塗布部材表面に塗布液を吐出しながら塗膜を形成する塗布装置および塗布方法並びにこれら装置および方法を使用したカラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板等のディスプレイ用部材の製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶ディスプレイ用のカラーフィルタは、ガラス基板上に３原色の細かな格子模様を有しており、このような格子模様はガラス基板上に黒色の塗膜を形成した後に、赤、青、緑の塗膜を順次形成していき、これにより、ガラス基板上を３原色に塗り分けて得られる。
【０００３】
それゆえ、カラーフィルタの製造には、ガラス基板上に黒、赤、青、緑の塗布液を順次塗布して、その塗膜を形成していく形成工程が必要不可欠となる。この種の形成工程には、スピナーが容易に均一な塗膜を形成できるので多く使用されてきたが、最近にいたって、高価な塗布液の消費を削減することと、幅が１ｍを超えるガラス基板に対応した装置の大型化が相俟って、ダイコータが多く導入されるようになってきている。
【０００４】
この種のダイコータの一例としては、往復動可能なテーブルと、下向きの吐出口を有した塗布ヘッド（ダイ）とを１台備え、テーブル上にガラス基板が吸着保持された後、テーブルとともにガラス基板が塗布ヘッドの直下を移動するに伴い、塗布ヘッドの吐出口から塗布液を吐出させ、ガラス基板上に塗膜を連続して形成するものがある（例えば特許文献１）。
【０００５】
近年、製品の高品質化に伴って、基板に塗布するダイコータに要求される膜厚分布精度はますます高くなってきており、たとえば、端部１０ｍｍを除外して±３％以下の膜厚むらにすることが望まれている。
【０００６】
通常、大きな膜厚変動を生じるのは、塗布方向、ダイの長手方向である基板幅方向をとわず、中央部分ではなくて端部である。幅方向端部については、塗布液の特性によって塗膜の膜厚プロファイルが定まるため、塗布液の特性調整が主な改善手段となる。
【０００７】
一方、塗布方向端部については、塗布開始部と塗布終了部の膜厚制御の良否が目標の膜厚精度に到達しない不良膜厚区間を最小とする膜厚プロファイル形成に大きく影響するために、不良膜厚区間を短くして高い膜厚精度の区間を増加させるための改善手段が、数多く提案されてきている。
【０００８】
塗布開始部については、その厚膜化を防止するために、基板とダイとの間のすきまであるクリアランスを、塗布液の吐出ならびに基板に対するダイの水平移動と連動させて制御する方法（例えば特許文献２）、基板を静止させておき、ポンプを駆動して吐出を始めた一定時間後に基板の移動を開始して塗布開始する方法（例えば特許文献３）、厚膜となる塗布開始部はダミー上に塗布し、ポンプ吐出、基板移動とも安定したところで製品部の塗布を行う方法（例えば特許文献４）等がある。
【０００９】
一方、塗布終了部については、塗布終了位置を定め、塗布液の吐出停止を塗布終了位置より前に定めることで、塗布終了部の膜厚プロファイルを形成するもの（例えば特許文献５）等がある。
【特許文献１】特開平６-３３９６５６号公報（第５欄１８行目〜第７欄２５行目、第１０欄９行目〜４３行目、図１）
【特許文献２】特開２００２−１１３４１１号公報（第４欄４８行目〜第５欄２４行目、第９欄３行目〜３１行目、図１、図５）
【特許文献３】特開平８−２２９４８２号公報（第１３欄４６行目〜第１５欄４８行目、図３）
【特許文献４】特開平７−３２８５１５号公報（第９欄４９行目〜第１０欄４６行目、図１）
【特許文献５】特開平６-３３９６５６号公報（請求項４、第１１欄３３行目〜第１２欄２６行目、図１０、図１２、図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の塗布開始部、終了部の膜厚プロファイル制御手段は、いずれもパラメータを変えることで膜厚プロファイルを変えることができる。しかし、いずれもパラメータを装置上可能な最小単位で変更させても、膜厚プロファイルの変化が大きくて、所望の膜厚プロファイルに十分調整できず、その結果、塗布開始部と終了部の目標の膜厚精度に到達しない不良膜厚区間が長くなって、高い膜厚精度の区間を長くできないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、塗布開始部と終了部の塗膜の膜厚プロファイルを微細に調整して所望の膜厚プロファイル形状を形成できる手段を示して、塗布開始部と終了部に発生する目標膜厚精度に到達しない不良膜厚区間を最小とし、それによって高い膜厚分布精度を有する塗膜を１枚の被塗布部材上で最大限に、しかも容易に実現できる塗布装置及び方法ならびにこの方法を使用したディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、以下に述べる手段によって達成される。
【００１３】
本発明の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させて両者が静止してから、塗布器から容積Ｑｐの塗布液を吐出し、塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成後、被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材に塗膜を形成する方法であり、前記容積Ｑｐを調整することにより、塗布開始部の塗膜の膜厚プロファイル形状を所望の形状に形成することを特徴とする。
【００１４】
また、前記塗布器から容積Ｑｐの塗布液を吐出後、一定時間待機することにより、塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成することも好ましい。
【００１５】
本発明の別の塗布方法は、一方向に延びる吐出口を有する塗布器を被塗布部材に近接させ、定容量ポンプから塗布器に塗布液を供給して被塗布部材に塗布器から塗布液を吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動をして、被塗布部材上に塗膜を形成する塗布方法において、１回の塗膜形成のために塗布開始から前記定容量ポンプが前記塗布器に供給する塗布液の総容積Ｑｔを調整することで、塗布終了位置での塗膜の膜厚プロファイル形状を所望の形状に形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の塗布装置は、塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する定容量ポンプを含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる近接手段とを備えて塗膜を形成する塗布装置であって、塗布器の吐出口から容積Ｑｐの塗布液を吐出し、一定時間待機することで塗布器の吐出口と被塗布部材間にビードを形成後、塗布液を塗布器より吐出するとともに、被塗布部材の塗布器に対する相対移動を開始して、被塗布部材への塗布を開始させる制御装置を備えるとともに、前記容積Ｑｐを制御する塗布液供給容積制御装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の塗布装置は、塗布液を吐出するために一方向に延びる吐出口を有する塗布器と、塗布器に塗布液を供給する定容量ポンプを含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、塗布器を被塗布部材に近接させる近接手段とを備えて塗膜を形成する塗布装置であって、回の塗膜形成で塗布開始から前記塗布液供給手段が前記塗布器に供給する塗布液の総容積Ｑｔを制御する塗布液供給総容積制御装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明のディスプレイ用部材の製造方法は、上述した本発明の塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明になる塗布方法および塗布装置を用いれば、定容量ポンプから塗布器に供給する塗布液の容積を調整することで、塗布開始部と終了部の塗膜の膜厚プロファイルを微細に調整して所望の形状に形成できるのであるから、塗布開始部と終了部に発生する目標膜厚精度に到達しない不良膜厚区間を最小とすることができる。その結果、高い膜厚分布精度を有する塗膜を１枚の被塗布部材上で最大限にかつ容易に得ることができる。これによって１枚の被塗布部材での非製品部を最小として、被塗布部材の使用効率を高めることもできる。
【００２０】
本発明になるディスプレイ用部材の製造方法によれば、上記の優れた塗布方法を用いてディスプレイ用部材を製造するのであるから、塗膜の膜厚分布精度と品質が高く、さらに不要部分が少なくて製品効率の高いディスプレイ用部材を低コストで製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、この発明に係る塗布装置であるダイコータ１の概略正面断面図、図２はダイコータ１を使用して塗布するときの、各動作部の動作状況を示す時間線図、図３は初期出し量Ｑｐと待機時間ｔを各々独立に変化させたときの、塗布開始部の膜厚プロファイルの変化を示した膜厚プロファイル図、図４はダイコータ１の塗布終了時での動作を示す概略正面図、図５はポンプの停止位置Ｘｐと塗布液総吐出量Ｑｔとを各々独立に変化させたときの塗布終了部での膜厚プロファイルの変化を示した膜厚プロファイル図である。
【００２３】
図１は、本発明のダイコータ１の１実施態様例を示したものであり、このダイコータ１は基台２を備えており、基台２上には、一対のガイドレール４が設けられている。このガイドレール４上には、被塗布部材である基板Ａの載置台、すなわちステージ６が配置されている。ステージ６は図示しないリニアモータで駆動されて図１に矢印で示されているＸ方向に自在に往復動する。またステージ６の上面は吸着孔からなる真空吸着面となっており、基板Ａを吸着保持することができる。
【００２４】
基台２の中央を見ると、門型の支柱１０がある。支柱１０の両側に、上下昇降ユニット７０が備えられており、この上下昇降装置ユニット７０に塗布を行うダイ２０が取り付けられている。
【００２５】
ダイ２０は、Ｘ方向に直交する方向（紙面に垂直な方向）に延びているフロントリップ２２、及びリアリップ２４を、シム３２を介してＸ方向に重ね合わせ、図示しない複数の連結ボルトにより一体的に結合されている。ダイ２０内の中央部にはマニホールド２６が形成されており、このマニホールド２６もダイ２０の長手方向（Ｘ方向に直交する方向）にのびている。マニホールド２６の下方には、スリット２８が連通して形成されている。このスリット２８もダイ２０の長手方向に延びており、その下端がダイ２０の最下端面である吐出口面３６で開口となって、吐出口３４を形成する。なお、スリット２８はシム３２によって形成されるので、スリットの間隙（Ｘ方向に測定）は、シム３２の厚さと等しくなる。
【００２６】
このダイ２０を昇降させる上下昇降装置ユニット７０は、ダイ２０を吊り下げる形で保持する吊り下げ保持台８０、吊り下げ保持台８０を昇降させる昇降台７８、昇降台７８を上下方向に案内するガイド７４、モータ７２の回転運動を昇降台７８の直線運動に変換するボールねじ７６より構成されている。上下昇降ユニット７０はダイ２０の長手方向の両端部を支持するよう左右１対あって、各々が独立に昇降できるので、ダイ２０長手方向の水平に対する傾き角度を任意に設定することができる。これによってダイ２０の吐出口面３６と基板Ａを、ダイ２０の長手方向にわたって略並行にすることができる。さらに、この上下昇降ユニット７０によって、ステージ６上の基板Ａとダイ２０の吐出口面３６の間にすきま、すなわち、クリアランスを、任意の大きさに設けることができる。
【００２７】
さらに、図１で基台２の右側端部を見ると、拭き取りユニット９０がガイドレール４上にＸ方向に移動自在に取付られている。拭き取りユニット９０には、ダイ２０の吐出口３４周辺に係合する形状を有する拭き取りヘッド９２が、ブラケット９４を介してスライダー９６に取り付けられている。スライダー９６は駆動ユニット９８により、ダイ２０の長手方向、すなわちＸ方向に直行する方向に自在に移動する。駆動ユニット９８とトレイ１００は台車１０２上に固定されている。台車１０２はガイドレール４上にあり、ガイドレール４に案内されて、図示しないリニアモータによりＸ方向に自在に往復動できるので、拭き取りユニット９０全体がＸ方向に往復動できる。また拭き取りを行うときは、拭き取りヘッド９２がダイ２０に係合する位置まで拭き取りユニット９０全体をＸ方向に移動させ、ダイ２０を下降して拭き取りヘッド９２に係合させる。そして、駆動ユニット９８を駆動して拭き取りヘッド９２をダイ２０の長手方向に摺動させると、ダイ２０の吐出口３４付近に残存している塗布液その他の汚染物を除去、清掃することができる。除去した塗布液その他はトレイ１００で回収される。トレイ１００は図示しない排出ラインに接続されており、内部にたまった塗布液等の液体を外部に排出、回収することができる。また、トレイ１００は、ダイ２０からエアー抜き等で吐出される塗布液を回収するために使用することもできる。なお拭き取りヘッド９２はダイ２０に均等に係合できるようゴム等の弾性体、合成樹脂が好ましい。
【００２８】
さらにまた、基台２の左側を見ると、基板Ａの厚さを測定する厚さセンサー１２０が支持台１２２に取り付けられている。厚さセンサー１２０はレーザを使用したものであることが好ましい。厚さセンサー１２０により基板Ａの厚さを測定することで、どのような厚さの基板Ａに対しても、ダイ２０の吐出口面３６と基板Ａの隙間であるクリアランスを、常に一定にすることができる。
【００２９】
再びダイ２０を見ると、ダイ２０のマニホールド２６の上流側は、塗布液供給装置４０に連なる供給ホース６０に、内部通路（図示しない）を介して常時接続されており、これにより、マニホールド２６へは塗布液供給装置４０から塗布液を供給することができる。マニホールド２６に入った塗布液はダイ２０の長手方向に均等に拡幅されて、スリット２８を経て、吐出口３４から吐出される。
【００３０】
なお、塗布液供給装置４０は、供給ホース６０の上流側に、フィルター４６、供給バルブ４２、シリンジポンプ５０、吸引バルブ４４、吸引ホース６２、タンク６４を備えている。タンク６４には塗布液６６が蓄えられており、圧空源６８に連結されて任意の大きさの背圧を塗布液６６に付加することができる。タンク６４内の塗布液６６は、吸引ホース６２を通じてシリンジポンプ５０に供給される。シリンジポンプ５０では、シリンジ５２、ピストン５４がポンプ本体５６に取り付けられている。ここで、ピストン５４は図示しない駆動源によって上下方向に自在に往復動できる。シリンジポンプ５０は、一定の内径を有するシリンジ５２内に塗布液を充填し、それをピストン５４により押し出して、ダイ２０に基板Ａを一枚塗布する分だけ供給する定容量型のポンプである。シリンジ５２内に塗布液６６を充填するときは、吸引バルブ４４を開、供給バルブ４２を閉として、ピストン５４を下方に移動させる。また、シリンジ５２内に充填された塗布液をダイ２０に向かって供給するときは、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開とし、ピストン５４を上方に移動させることで、ピストン５４でシリンジ５２内部の塗布液を押し上げて排出する。シリンジポンプ５０では、オス側のピストン５４とメス側のシリンジ５２との間に、気密性を持たせるために図示しないＯリングをシール材として、ピストン５４またはシリンジ５２に取り付けるのが好ましい。
【００３１】
なお、制御信号にて動作するリニアモータ、モータ７２、塗布液供給装置４０等はすべて制御装置１３０に電気的に接続されている。そして、制御装置に組み込まれた自動運転プログラムにしたがって制御指令信号が各機器に送信されて、あらかじめ定められた動作を行う。なお、条件変更時は操作盤１３２に適宜変更パラメータを入力すれば、それが制御装置１３０に伝達されて、運転動作の変更が実現できる。特に塗布液供給装置４０の中では、シリンジポンプ５０、供給バルブ４２、吸引バルブ４４が電気的に接続されており、制御装置１３０にその電気的な信号や測定値をとりこんだり、制御装置１３０からの指令により、任意の動作をさせることができる。制御装置１３０を用いれば、塗液供給装置４０、上下昇降ユニット７０、ステージ６の動作を自在に制御できるので、塗布開始部、塗布終了部での塗膜Ｃの膜厚プロファイルが所望の形状になるよう各部分の動作を制御できる。
【００３２】
次に、ダイコータ１を使用しての、本発明になる第１の塗布方法について詳述する。
【００３３】
まずダイコータ１の各動作部の原点復帰が行われると、各移動部はスタンバイ位置に移動する。すなわち、ステージ６は図１の左端部（破線で示す位置）、ダイ２０は最上部に移動するとともに、拭き取りユニット９０はトレイ１００がダイ２０の下部位置にくるよう移動する。ここで、タンク６４〜ダイ２０まで塗布液６６はすでに充満されており、ダイ２０内部の残留エアーを排出する作業も既に終了している。このときの塗布液供給装置４０の状態は、シリンジ５２に塗布液６６が充填、吸引バルブ４４は閉、供給バルブ４２は開、そしてピストン５４は最下端の位置にあり、いつでも塗布液６６をダイ２０に供給できるようになっている。
【００３４】
最初に、ステージ６の表面に図示しないリフトピンを上昇させ、図示しないローダから基板Ａがリフトピン上部に載置される。次にリフトピンを下降させて基板Ａをテーブル６上面に載置し、同時に吸着保持する。これと並行して塗布液供給装置４０を稼働させて少量の塗布液６６をトレイ１００に向かって吐出後、拭き取りヘッド９２をダイ２０の吐出口３４の真下の位置にくるよう拭き取りユニット９０を移動させる。そして、ダイ２０を下降させてダイ２０の吐出口面３６を拭き取りヘッド９２に係合後、拭き取りヘッドをダイ２０長手方向に摺動させて、ダイ２０の吐出口３４付近をダイ長手方向にわたって、清掃する。清掃完了後、拭き取りユニット９０はもとの場所（図１の右端）に復帰する。
【００３５】
これ以降のステージ６、ダイ２０、シリンジポンプ５０の動作については、図２の時間線図を参照しながら説明する。拭き取りユニット９０が基台２の右端部に移動したのを確認して、基板Ａを載置したステージ６を移動開始する。このときダイ２０は、塗布が行われる位置よりもはるか上方にある拭き取り位置にあり、一方、シリンジポンプ５０は停止して、待機している。そして基板Ａが厚さセンサー１２０下を通過するときに基板厚さを測定し、基板Ａの塗布開始部がダイ２０の吐出口３４の真下に達したら、ステージ６を停止させる。このとき、測定した基板Ａの厚さデータを用い、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０の吐出口面３６と基板Ａ間のすきまが、あらかじめ定めた第１のクリアランスになるようダイ２０を第１の下降位置まで下降させる。第１のクリアランスは好ましくは２０〜１００μｍ、より好ましくは３０〜６０μｍである。そして、シリンジポンプ５０を駆動して、初期出し量Ｑｐの塗布液をダイ２０の吐出口３４から吐出して、一定時間待機することによりビードを形成する。この初期出し量Ｑｐ吐出後の一定待機時間は、例えば、好ましくは０．１〜１０秒、より好ましくは１〜３秒にする。そして、ビード形成後にダイ２０の吐出口面と基板Ａ間のすきまを第２のクリアランスになるように、ダイ２０を上下方向に第２の下降位置まで移動させる。第２のクリアランスは、一度形成したビードを維持するよう設定することが好ましく、好ましくは７０〜２００μｍ、より好ましくは８０〜１２０μｍである。そして、この状態でシリンジポンプ５０のピストン５４を所定速度で上昇させ、ダイ２０から塗布液６６を吐出開始し、待機時間ｔ秒後に、ビードが所定の大きさに成長してから、テーブル６を所定速度で移動開始し、塗布液６６の基板Ａへの塗布を始めて、塗膜Ｃを形成する。ここで、初期出し量Ｑｐあるいは待機時間ｔの大きさを変えることで、塗布開始部の膜厚プロファイルを調整することができる。なお、シリンジポンプ５０のピストン５４が所定速度に達する時間ｔｐと、テーブル６が所定速度に達する時間ｔｔは、不安定領域が小さくなるために、短い方がよいが、あまり短すぎると機器が応答しないため、好ましくは８０〜４００ｍｓ、より好ましくは１００〜２００ｍｓにする。また、ｔｐ≧ｔｔであることが好ましい。これは、目標の膜厚になるのはポンプ、テーブルとも所定速度に達してからであり、テーブルが所定速度に達するまでに、ポンプを所定速度になるよう立ち上げる方が、テーブルの移動量が小さいので、目標の膜厚に到達しない不安定領域をより短くできるからである。
【００３６】
そして、図４に示すように、基板Ａの塗布終了位置Ｘｅより少し手前の位置Ｘｐがダイ２０の吐出口３４の位置にきたら、ピストン５４を停止させて塗布液６６の供給を停止する。このとき、テーブル６は塗布のときと同じ速度で移動し続けているので、ダイ２０の吐出口面と基板Ａとの間に残存している塗布液の一部が塗布終了位置Ｘｅまで、ステージ６上の基板Ａの移動に伴い基板Ａに転写される。そして、基板Ａの塗布終了位置Ｘｅがダイ２０の吐出口３４の真下に来たときに、上下昇降ユニット７０を駆動して、ダイ２０を上昇させる。これによって基板Ａとダイ２０Ａの間に形成されたビードが断ち切られ、塗布が終了する。
【００３７】
その間もテーブル６は動作を継続し、終点位置に来たら停止し、基板Ａの吸着を解除してリフトピンを上昇させて基板Ａを持ち上げる。このとき、図示されないアンローダによって基板Ａの下面が保持され、次の工程に基板Ａを搬送する。基板Ａをアンローダに受け渡したら、テーブル６はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。テーブル６の原点位置復帰後、拭き取りユニット９０を、トレイ１００がダイ２０の吐出口３４の下部に配置するよう移動させる。
【００３８】
その後、シリンジポンプ５０を作動させて、１０〜５００μＬの少量の塗布液をダイ２０に送り込み、ダイ２０内部に残存する空隙部を塗布液で満たす。
【００３９】
完了後、吸引バルブ４４を開、供給バルブ４２を閉として、ピストン５４を下降させて、塗布液６６をシリンジ５２内に充填する。充填完了後、ピストン５４を停止させ、吸引バルブ４４を閉、供給バルブ４２を開として、次の基板Ａが来るのを待ち、同じ動作をくりかえす。
【００４０】
以上の本発明の第１の塗布方法では、塗布開始部の膜厚プロファイルを、待機時間ｔでも、初期出し量Ｑｐでも調整することができる。これは塗布開始部の膜厚プロファイルはステージ６が移動開始するまでにダイ２０の吐出口面３６と基板Ａとの間で形成されるビードの大きさに依存するからである。該ビードの大きさは、待機時間ｔによっても、初期出し量Ｑｐによっても変化する。ビードの大きさが大きければ塗布開始部の目標膜厚よりオーバーシュートする膜厚プロファイルとなり、反対にビードの大きさが小さければ、目標膜厚に対してアンダーシュートする膜厚プロファイルとなる。上述したように、膜厚はビードの大きさに依存するのであるから初期出し量Ｑｐがあれば、待機時間ｔは０（ゼロ）であってもよい。すなわち、停機時間ｔ＝０として、初期出し量Ｑｐだけでビードの大きさを変えて、塗布開始部の膜厚プロファイルの調整を行ってもよい。
【００４１】
図３は、初期出し量Ｑｐと待機時間ｔを各々独立に変化させたときの、塗布開始部の膜厚プロファイルの変化を示したものである。図３で破線の状態から、初期出し量Ｑｐだけを５ｍｃｃ変化させると、実線の目標とする膜厚プロファイル、すなわち目標とする所定膜厚の区間が最も長く、所定膜厚とならない不良膜厚区間が最も短い形状に調整できるのに対し、待機時間ｔだけを０．０１秒変化させると目標よりもオーバーシュートする一点鎖線の膜厚プロファイルとなる。これから、初期出し量Ｑｐを５ｍｃｃ変化させる方が、待機時間ｔを０．０１秒変化させるよりも、膜厚プロファイルを細かく変えることができるといえる。実際の機器精度では、待機時間ｔを０．０１秒おきに変えるのはほぼ限界だが、シリンジポンプ５０による初期出し量Ｑｐは、１ｍｃｃでも精度よく吐出することができる。したがって、初期出し量Ｑｐを調整する方が、より微細に、しかも精度よく膜厚プロファイルを調整することができる。実際の膜厚プロファイルの調整にあたっては、粗調整には待機時間ｔを使用し、微調整には初期出し量Ｑｐを用いるのが好ましい。なお以上では、初期出し量Ｑｐを吐出してから一定時間の待機があってから塗布を開始する例を示したが、初期出し量Ｑｐを吐出するのに引き続いて塗布を開始する場合にも、本発明は適用できる。
【００４２】
以上の第１の塗布方法では、初期出し量Ｑｐを調整する、すなわち初期出し量Ｑｐの大きさを変えることによって、塗布開始部の塗膜Ｃの膜厚プロファイルが微調整できるのであるから、塗膜の膜厚プロファイルを所望の形状に容易に形成することができる。なお、ここでいう塗布開始部の塗膜Ｃの膜厚プロファイルの所望の形状とは、塗布開始部に発生する目標膜厚精度に到達しない不良膜厚区間を最小とする形状とすることを意味する。この場合は、不良膜厚区間の長さが短いほど、塗膜の目標膜厚精度に到達している部分が長くなって望ましい。初期出し量Ｑｐの調整によって、不良膜厚区間の長さは、好ましくは塗布開始部より２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下とする。
【００４３】
次に、本発明になる第２の塗布方法について説明する。第２の塗布方法は、上記の第１の塗布方法に対して、塗布終了部の塗膜Ｃの膜厚プロファイルの調整方法を改善するものである。すなわち、第１の塗布方法では、塗布終了位置Ｘｅの手前の位置Ｘｐを検知してシリンジポンプ５０の供給を停止していたが、本発明の第２の塗布方法では、シリンジポンプ５０が停止する位置を、位置Ｘｐではなく、シリンジポンプ５０からダイ２０へ塗膜Ｃの形成のために塗布開始から供給される塗布液の総容積である総吐出量Ｑｔで制御する。シリンジポンプ５０の総吐出量Ｑｔは１ｍｃｃの単位で微細に調整できるので、位置換算でミクロンオーダーの制御が可能である。一方、ステージ６の位置で制御する方式は、位置を検知してからシリンジポンプ５０に信号を伝えることになるので、１ｍｍ単位で制御するのが限界である。１ｍｍが限界なのは、例えば１００ｍｍ／ｓで塗布するとき、１ｍｍは０．０１秒に相当し、わずかなタイミングのずれによって１ｍｍ単位で変化してしまうことによる。
【００４４】
第２の塗布方法では上記したように、塗布終了部の塗膜Ｃの膜厚プロファイルが微調整できるので、塗膜Ｃの膜厚プロファイルを所望の形状に形成することができる。なお、ここでいう塗布終了部の塗膜Ｃの膜厚プロファイルの所望の形状とは、塗布終了部に発生する目標膜厚精度に到達しない不良膜厚区間を最小とすることを意味する。この場合は不良膜厚区間の長さが短いほど、塗膜Ｃの目標膜厚精度に到達している部分が長くなって望ましい。シリンジポンプ５０からダイ２０へ塗膜Ｃの形成のために塗布開始から供給される塗布液の総容積である総吐出量Ｑｔの調整によって、終了部の塗膜Ｃの不良膜厚区間は、塗布終了部から好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下とする。
【００４５】
次に、総吐出量Ｑｔの調整によって塗膜Ｃの塗布終了部での膜厚プロファイルが所望の形状へと微細に調整できる例を示す。図５（ａ）は、シリンジポンプ５０からの塗布液総吐出量Ｑｔのみを変化させたときの、図５（ｂ）はシリンジポンプ５０の停止位置Ｘｐのみを変化させたときの、それぞれについて、塗布終了部での膜厚プロファイルの変化を示している。
【００４６】
図５（ｂ）では、破線は停止位置Ｘｐ＝４９０ｍｍ、実線は停止位置Ｘｐ＝４９１ｍｍのときの塗膜Ｃの塗布終了部の膜厚プロファイルを示している。波線では４９１ｍｍの位置で膜厚一定の区間が終了し、膜厚の減少が開始するのに対し、実線は停止位置Ｘｐを１ｍｍ増やしただけであるが、４９５ｍｍの位置で膜厚一定の区間が終了し、膜厚が一旦オーバーシュートしてから減少している。
【００４７】
一方、図５（ａ）では、破線は停止位置Ｘｐ＝４９０ｍｍでシリンジポンプ５０を停止させているのに対し（図５（ｂ）の波線と同じ）、実線は波線の状態からシリンジポンプ５０による総吐出量Ｑｔだけを１０ｍｃｃだけ増加させている。実線は４９７ｍｍの位置で膜厚一定の区間が終了し、膜厚の減少が開始しており、他のいずれのものより膜厚一定の区間が長く、膜厚が一定でない不良膜厚区間が短い。言い換えると、シリンジポンプ５０からの総吐出量Ｑｔを制御する方がはるかに微細に膜厚プロファイルを変化させて、所望の形状に調整することができる。また、シリンジポンプ５０の総吐出量で制御する方が、位置を検知してシリンジポンプ５０を停止させるよりも、信号の授受がない分、再現性の点でも優れている。したがって、塗布終了部の膜厚プロファイルの調整は、微調整、粗調整を問わず、シリンジポンプ５０の総吐出量で調整する方が好ましいが、両者を粗微調整の用途で使い分けたり、両者を混合して使用してもよい。
【００４８】
また、以上説明した第２の塗布方法を使用すると、塗布開始部で初期出し量Ｑｐを調整するので、塗布開始部での塗膜Ｃの膜厚プロファイル形状も所望の形状に調整できるが、塗布終了部での膜厚Ｃの膜厚プロファイル形状の調整には必要ではないので、塗布終了での塗膜Ｃの膜厚プロファイル形状だけを調整するときは、塗布開始部で初期出し量Ｑｐを調整する手段を使用しないことが好ましい。
【００４９】
なお、第１の塗布方法、第２の塗布方法は、シリンジポンプ５０からダイ２０に供給する塗布液の容積を調整することで、塗布方向端部の膜厚プロファイルを所望の形状に形成できるという点で共通している。
【００５０】
本発明が適用できる塗布液としては、粘度が１〜１００ｍＰａＳ、より望ましくは１〜５０ｍＰａＳであり、ニュートニアンであることが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗液にも適用できる。とりわけ溶剤に揮発性の高いもの、たとえばＰＧＭＥＡ、酢酸ブチル、乳酸エチル等を使用している塗布液を塗布するときに有効である。具体的に適用できる塗布液の例としては、上記にあげたカラーフィルター用のブラックマトリックス、色画素形成用塗布液の他、レジスト液、オーバーコート材等がある。基板である被塗布部材としてはガラスの他にアルミ等の金属板、セラミック板、シリコンウェハー等を用いてもよい。さらに使用する塗布状態と塗布速度が０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分、ダイのリップ間隙は５０〜１０００μｍ、より好ましくは８０〜２００μｍ、塗布厚さがウェット状態で１〜５０μｍ、より好ましくは２〜２０μｍである。
【００５１】
実施例１
３７０×４７０ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を洗浄後に、ダイコータ１を用いて塗布をした。ダイは吐出口の長手方向長さが３７０ｍｍ、吐出口面の塗布方向長さが０．５ｍｍ、スリットの間隙が１００μｍで、基板に３７０ｍｍ幅の塗膜が形成できるものであり、塗布速度は１００ｍｍ／ｓにした。シリンジポンプ５０にはシリンジ内径がφ１６ｍｍのものを用いた。また、塗布液は液晶ＴＦＴの製造の用いられるポジレジストで、固形分濃度１５％、粘度が５ｍＰａＳであった。シリンジポンプ５０のピストン５２の動作速度は、真空乾燥後の厚さが１．５μｍになるように、１．８ｍｍ／ｓに設定した。そしてまず、ダイを停止している基板の塗布開始部、すわわち、基板端に４５μｍのクリアランスで近接させ、初期出し量Ｑｐ３０ｍｃｃをダイから吐出した。その状態で５秒待機後に、クリアランスを１００μｍにし、クリアランス設定後にピストン５２を１．８ｍｍ／ｓで動作開始した。そしてピストン動作開始から待機時間ｔ＝０．１秒後にステージ６の動作も開始して塗布を行い、基板端（塗布開始位置）から４６５ｍｍのガラス基板の位置にダイ２０の吐出口３４がきたときに、シリンジポンプ５０を停止した。その後、ダイ２０を、基板端から４７０ｍｍのガラス基板位置が吐出口３４の真下に来たところで、塗布終了のために引き上げた。以上の塗布後に、到達真空度６５Ｐａの真空乾燥を行った。そして塗布方向の膜厚分布を、光干渉式の膜厚計で測定し、図６に破線で示す膜厚分布を得た。このときの膜厚精度Ｕを、端部１０ｍｍを除く領域でＵ＝（最大値−最小値）／（２×平均値）で求め、３．４％の値を得た。目標が３％未満であり、図６の破線の膜厚分布を見ると、塗布開始部がわずかにアンダーシュートしているので、初期出し量Ｑｐを３５ｍｃｃにして再び塗布をしたところ、図６の実線で示す膜厚分布を得た。この実線の膜厚精度Ｕは２．６％であり、目標の３％以下を達した。参考のために、初期出し量を３０ｍｃｃに戻し、停止時間を０．１１秒にして再度塗布し、図６の一点鎖線で示す膜厚分布を得た。破線のようにアンダーシュートしていたものが、一点鎖線ではオーバーシュートし、膜厚精度Ｕも３．２％と、目標の３％以下は得られなかった。
【００５２】
実施例２
塗布液に固形分濃度２０％、粘度４ｍＰａＳのカラーフィルター用の感光性ブルーレジストを用いた他は、 実施例１と全く同じようにして塗布を行った。今回も塗布方向の膜厚分布を同様に測定したところ、図７に示すように塗布終了部が破線のごとくオーバーシュートし、膜厚精度は端部１０ｍｍ除外でＵ＝４．１％であった。シリンジポンプ５０の停止位置が基板端から４６５ｍｍのときは、シリンジポンプ５０の総吐出量は１２９０ｍｃｃであったので、１２８０ｍｃｃに変更して再度塗布し、図７の実線に示す膜厚分布プロファイルが得られた。図７の実線では塗布終了部のオーバーシュートが改善され、膜厚精度Ｕも端部１０ｍｍ除外で２．９％と、許容値内になった。参考のために、シリンジポンプ５０の停止位置を基板端から４６４ｍｍになるように調整をして再度塗布したが、図７の破線とほぼ同じ膜厚プロファイルが得られ、膜厚精度Ｕも端部１０ｍｍ除外で４％と、ほとんど差がなかった。これは塗布速度が１００ｍｍ／ｓであり、１ｍｍの違いは１０ｍｓに相当し、この差がシステム操作や、シリンジポンプ動作のばらつきに埋もれてしまったために、膜厚プロファイルに相違が生じないものと推察された。
【００５３】
実施例３
ダイコータ１を用いてカラーフィルターを製造した。
ダイは、吐出口の長手方向長さが３６０ｍｍ、吐出口面の塗布方向長さが０．５ｍｍ、スリットの間隙が１００μｍで、基板に３６０ｍｍ幅の塗布膜が形成できるものであった。
【００５４】
まず、３６０×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を洗浄後に、ブラックマトリックス塗布液を厚さ１０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍで３ｍ／分にて塗布した。塗布はダイの吐出口付近を吐出口形状と同じ形状のシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に５０μｍのクリアランスで近接させ、初期出し量２０ｍｃｃをダイから吐出した。その状態で２秒待機後に、クリアランスを１００μｍにし、ウェット厚さ１０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．０８秒後に基板Ａの移動を開始することで行った。塗布はシリンジポンプから１６６７ｍｃｃの塗布液を吐出して終了した。
【００５５】
なお、このとき、塗布したブラックマトリックス塗布液には、チタン酸窒化物を遮光材、アクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶剤にそれぞれ用い、固形分濃度を１０％、粘度を１０ｍＰａＳに調整した感光性のものを用いた。なお、塗布のタクトタイムは３０秒であった。塗布した基板は３０秒で６５Ｐａに到達する真空乾燥を６０秒行ってから、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。次いで、露光・現像・剥離を行った後、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行い、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が４８００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチ（基板幅方向に３０５ｍｍ、基板長手方向に４０６ｍｍ）となる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックス膜を作成した。なお、乾燥後の格子模様形成前の状態で塗布厚さを測定したところ、端部の１０ｍｍを除いて、基板走行方向、幅方向とも±３％以下のむらであった。
【００５６】
次に、ウェット洗浄後、Ｒ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍ、ポンプの総吐出量３３３１ｍｃｃ、吐出速度３６０ｍｃｃ／ｓ、ステージ移動速度３ｍ／分にて塗布した。Ｒ色用塗布液はアクリル樹脂をバインダー、ＰＧＭＥＡを溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１０％で混合し、さらに粘度を５ｍＰａＳに調整した感光性のものであった。塗布した基板は、３０秒で６５Ｐａに到達する真空乾燥を６０秒行ってから、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。次いで、露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ厚さ２μｍのＲ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。続いて、ブラックマトリックス、Ｒ色の塗膜を形成した基板に、Ｇ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍ、ポンプの総吐出量３３３０ｍｃｃ、吐出速度３６０ｍｃｃ／ｓ、ステージ移動速度３ｍ／分にて塗布後、３０秒で６５Ｐａに到達する真空乾燥を６０秒行ってから、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。次いで、露光・現像・剥離を行って、Ｇ色画素部にのみ厚さ２μｍのＧ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。さらにブラックマトリックス、Ｒ色、Ｇ色の塗膜を形成した基板に、Ｂ色用塗布液を厚さ２０μｍ、ダイと基板との間のクリアランス１００μｍ、ポンプの総吐出量３３３２ｍｃｃ、吐出速度３６０ｍｃｃ／ｓ、ステージ移動速度３ｍ／分にて塗布し、３０秒で６５Ｐａに到達する真空乾燥を６０秒行ってから、１００℃のホットプレートで１０分間さらに乾燥した。次いで、露光・現像・剥離を行って、Ｂ色画素部にのみ厚さ２μｍのＢ色塗膜を残し、２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行なった。なお、Ｇ色用塗布液はＲ色用塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したもの、Ｂ色用塗布液にはＲ色用塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１０％で粘度を１０ｍＰａＳに調整したものであった。Ｒ、Ｇ、Ｂ色塗布液の塗布はいずれも、ダイの吐出口付近をシリコンゴムで拭き取ってから、ダイを停止している基板の塗布開始部に４５μｍのクリアランスで近接させ、初期出し量２５ｍｃｃをダイから吐出した。その状態で２秒待機後に、クリアランスを１００μｍにし、ウェット厚さ２０μｍに相当する塗布液をシリンジポンプから送液し、ポンプ送液開始後０．１３秒後に基板Ａの移動を開始することで行った。Ｒ色に関しては、１枚目の塗布開始部がアンダーシュートしているのが確認されたので、以降は初期出し量を２８ｍｃｃに変更した。塗布のタクトタイムは３０秒であった。なお、塗布品位は申し分のないものであった。膜厚分布についても乾燥後、各色とも測定したところ、端部１０ｍｍを除外して塗布方向、幅方向とも±３％以下の変動しかなく、良好であった。
【００５７】
そして、最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。この製造方法にて、１０００枚のカラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、塗布むらがなく、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板、光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等の製造分野で、ガラス基板などの被塗布部材表面に塗布液を吐出しながら塗膜を形成する際に、より高精度の膜厚分布をえるための調整を行うときに大いに利用されうる。また、このような高精度の膜厚分布が必要なカラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板等のディスプレイ用部材の製造に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明の一実施例のダイコータ１を概略的に示した概略正面断面図である。
【図２】図２は、ダイコータ１を使用して塗布するときの、各動作部の動作状況を示す時間線図である。
【図３】図３は、初期出し量Ｑｐと待機時間ｔを独立に変化させたときの塗布開始部の膜厚プロファイル図である。
【図４】図４は、ダイコータ１の塗布終了時での動作を示す概略正面図である。
【図５】図５は、ポンプの停止位置Ｘｐと塗布液総吐出量Ｑｔとを独立に変化させたときの塗布終了部での膜厚プロファイル図である。
【図６】図６は、一実施例での基板位置に対する膜厚分布を示す線図である。
【図７】図７は、さらに別の実施例での基板位置に対する膜厚分布を示す線図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ダイコータ
２  基台
４  ガイドレール
６  ステージ
１０  支柱
２０  ダイ（塗布器）
２２  フロントリップ
２４  リアリップ
２６  マニホールド
２８  スリット
３２  シム
３４  吐出口
３６  吐出口面
４０  塗布液供給装置
４２  供給バルブ
４４  吸引バルブ
４６  フィルター
５０  シリンジポンプ
５２  シリンジ
５４  ピストン
５６  本体
６０  供給ホース
６２  吸引ホース
６４  タンク
６６  塗布液
６８  圧空源
７０  上下昇降ユニット
７２  モータ
７４  ガイド
７８  昇降台
８０  吊り下げ保持台
９０  拭き取りユニット
９２  拭き取りヘッド
９４  ブラケット
９６  スライダー
９８  駆動ユニット
１００  トレイ
１０２  台車
１２０  厚さセンサー
１２２  支持台
１３０  制御装置
１３２  操作盤
Ａ  基板（被塗布部材）
Ｃ  塗布膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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