(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドに塗布液を供給して前記スリットから吐出させ、平面形状が矩形の被塗布基板を、その１つの対角線方向から１５°以下の範囲の方向に沿い、かつ、塗布が終了する段階でビードに接触する被塗布基板の１つの角部を挟持する２辺となす角度が３０〜６０°の範囲となる方向に沿って、前記塗布ヘッドの上方を斜め上方向に相対的に移動させて、前記塗布ヘッドと前記被塗布基板との間に形成されたビードから被塗布基板の塗布面に塗布液を付着させることによって前記被塗布基板への塗布液の塗布を行うことを特徴とした塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗布方法に係り、特に大型ガラス基板等の枚葉タイプの被塗布基板等に塗布液を均一、かつ、効率良く塗布するための塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＬＣＤ用カラーフィルタ等の大型ガラス基板に塗布液を塗布する方式としては、スピン塗布方式が多く用いられている。
【０００３】
このスピン塗布方式には大気開放型および密閉カップ型があるが、何れの方式も、塗布液の使用効率が１０パーセント程度と低く、しかも基板のコーナ部分の塗布膜厚が厚くなりすぎるという欠点があり、今後見込まれる基板サイズの大型化に伴って、塗布液の使用量、膜厚分布およびスループット等の点において問題が指摘されている。
【０００４】
上述のようなスピン塗布方式の欠点を解決するための方式としては、ナイフ塗布方式、ロール塗布方式またはダイ塗布方式がある。
【０００５】
これらの方式は、何れも、基板上に塗布用クリアランスを設け、その設定値によって塗布膜厚を決定して塗布面の平滑性を得る方式であるが、この方式では、基板表面の平滑度（凹凸度）が塗布精度以上に低い（凹凸度が大きい）ものに対しては、均一な膜厚を得ることが困難である。
【０００６】
また、基板表面の凹凸に影響され難い塗布液の塗布方法としては、一般にディップ塗布方式が知られているが、この方式では、非塗布部を被覆することが不可欠であり、作業が煩雑なものとなる。
【０００７】
そこで、上記のような各塗布方式における欠点を解消して、枚葉基板に塗布液の物性に影響を受けることなく安定した状態で均一な塗布膜を形成することのできるビード塗布方式の塗布装置が提案されている（特願平５−１４６７５７号）。
【０００８】
この塗布装置では、上向きに開口する直線状のスリットを有する塗布ヘッドを備え、基板保持部材に保持された基板が、その先端部が塗布ヘッドのスリットの直上に所定のクリアランスを介して対向するように位置される。そして、塗布ヘッドに塗布液が供給されると、塗布液がスリットから吐出されてビードを形成し、被塗布基板の先端部下面に付着する。この状態から基板保持部材が一定速度で斜め上方にスライドされ、ビードから塗布液が基板の下面に順次付着され、塗布液の層が形成される。このとき、塗布ヘッドには連続して塗布液の供給が行われ、ビードにおける塗布液の量が一定に保たれている。そして、基板が斜め上方に上昇してその後端部が塗布ヘッドのスリット上に到達すると、基板保持部材のスライドが停止され、ビードを形成する塗布液が塗布ヘッド内に吸引されてビードが消滅される。これによって、塗布ヘッドと基板上の塗布液の層が分離される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、上述のようなビード塗布方式により矩形の基板に塗布液を塗布する状態を示す平面図である。図７では、基板Ｓの下方を塗布ヘッド１がスリットから塗布液を吐出してビードを形成した状態で相対的に矢印Ａ方向に移動することにより塗布が行われる。この図７に示されるように、従来は矩形の基板Ｓの辺方向（図示例では対向する辺Ｓ1 ，Ｓ2 方向）に沿って塗布が行われる。図８は、図７に示されるビード塗布方式により塗布が行われた基板Ｓの辺Ｓ1 方向からの側面図であり、基板Ｓは塗布後に塗布面が上向き水平の状態にされている。上記のビード塗布方式では、基板Ｓの辺Ｓ4 が塗布の終了段階でビードに接触しているので、塗布された塗布膜Ｆの塗布終端部のおいて液残り部Ｆ1 が発生することが避けられない。そして、このような液残り部Ｆ1 の発生領域は、塗布厚みが不均一なため非有効領域となり、基板Ｓの使用効率の低下を来すとともに、液残り部Ｆ1 の発生により塗布液の使用効率も低くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大型ガラス基板等の枚葉タイプの被塗布基板に対して均一な塗布膜の形成が可能であり、かつ、塗布液の使用効率の高い塗布方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の塗布方法は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドに塗布液を供給して前記スリットから吐出させ、平面形状が矩形の被塗布基板を、その１つの対角線方向から１５°以下の範囲の方向に沿い、かつ、塗布が終了する段階でビードに接触する被塗布基板の１つの角部を挟持する２辺となす角度が３０〜６０°の範囲となる方向に沿って、前記塗布ヘッドの上方を斜め上方向に相対的に移動させて、前記塗布ヘッドと前記被塗布基板との間に形成されたビードから被塗布基板の塗布面に塗布液を付着させることによって前記被塗布基板への塗布液の塗布を行うような構成とした。
【００１２】
このような本発明では、１つの対角線方向から１５°以下の範囲の方向に沿って塗布ヘッドの上方を斜め上方向に被塗布基板を相対的に移動し、ビードから塗布液を付着させることによる塗布が終了する段階で、ビードには被塗布基板の１つの角部のみが接触し、この角部を挟持する２辺が塗布方向となす角度が３０〜６０°の範囲であるので、被塗布基板への液残りは極めて少ないものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最も好ましいと思われる実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明の塗布方法に使用可能な塗布装置の一例を示す概略構成図であり、この塗布装置を参照しながら本発明の塗布方法を説明する。図１において、塗布装置１０は、装置本体１１の一対の支持フレーム１１Ａ間に基板Ｓのスライド方向において下流側の端部が高くなるように傾斜した状態で取り付けられた直線状のガイドフレーム１２と、このガイドフレーム１２にスライド自在に取り付けられた基板保持部材１３と、上向きに開口する直線状のスリット１ａを有しガイドフレーム１２の軸方向と直交する方向に延びるようにガイドフレーム１２の下方に配置された塗布ヘッド１とを備えている。
【００１５】
基板保持部材１３は、ガイドフレーム１２に沿って設置されたボールねじ１５に螺合されていて、このボールねじ１５がモータＭによって回転されることによりガイドフレーム１２に沿ってスライドされるようになっている。そして、基板保持部材１３の吸引管接続部１３Ａに接続されている図示しない吸引機構の作動により、その下向きの吸着面に被塗布基板Ｓを吸着して保持するようになっている。本発明では、基板保持部材１３による平面形状が矩形の基板Ｓの保持において、基板Ｓの１つの対角線がガイドフレーム１２の軸方向とほぼ平行となるように保持する。このように基板Ｓを保持することによって、基板Ｓのスライド方向が基板Ｓの１つの対角線方向にほぼ沿ったものとなる。図２は、上述のように基板保持部材１３に保持された平面形状が矩形の基板Ｓ（対向する辺Ｓ1 とＳ2 、対向する辺Ｓ3 Ｓ4 を備える）と塗布ヘッドとの位置関係を示す図である。図２に示されるように、基板Ｓのスライド方向（図２の矢印Ａ方向）は、矩形の基板Ｓが有する２つの対角線ｄ1 、ｄ2 のうち１つの対角線ｄ1 （基板Ｓの角部Ｃ1 とＣ2 を結ぶ対角線）とほぼ平行となる。この場合、対角線ｄ1 が基板Ｓのスライド方向Ａとなす角度θは０〜２０°、好ましくは０〜１０°の範囲とする。また、辺Ｓ2 がスライド方向Ａとなる角度θ1 および辺Ｓ3 がスライド方向Ａとなる角度θ2 は３０〜４５°の範囲となることが好ましい。
【００１６】
上記の塗布ヘッド１は、図示しない塗布液供給機構から供給される塗布液をスリット１ａから上方に吐出するようになっている。
【００１７】
図３は、上記塗布装置の塗布開始時の状態を示しており、基板保持部材１３の吸着面に吸着された基板Ｓが、その角部Ｃ1 近傍を塗布ヘッド１のスリット１ａの直上に所定のクリアランスを介して対向するように位置されている。
【００１８】
そして、塗布ヘッド１に塗布液供給機構から塗布液Ｒが供給されると、供給された塗布液Ｒがスリット１ａから吐出されてビードＢを形成し、基板Ｓの先端部下面に付着する。このとき、スリット１ａの開口部と基板保持部材１３に吸着された基板Ｓの下面との間の最小クリアランスは、ビードＢから塗布液Ｒが零れ出さないように、塗布液Ｒの粘度や表面張力等の物性を考慮して設定されている。
【００１９】
次に、図３の状態からモータＭが駆動され、ボールねじ１５が回転されることによって、基板保持部材１３がガイドフレーム１２に沿って一定速度で斜め上方にスライドされる。すなわち、基板Ｓは、その１つの対角線ｄ1 方向にほぼ沿って塗布ヘッド１の上方を斜め上方向に移動する。
【００２０】
これによって、図４に示されるように、ビードＢから塗布液Ｒが基板Ｓの下面に順次付着され、塗布液Ｒの層Ｒａが形成される。このとき、塗布ヘッド１には連続して塗布液Ｒの供給が行われ、ビードＢにおける塗布液Ｒの量が一定に保たれている。
【００２１】
そして、図５に示されるように、基板Ｓがガイドフレーム１２に沿って上昇し、基板Ｓの後端部（角部Ｃ2 ）が塗布ヘッド１のスリット１ａ上に到達すると、基板保持部材１３のスライドが停止され、さらに塗布ヘッド１に接続された図示しないサックバックバルブの作動によってビードＢを形成する塗布液Ｒが塗布ヘッド１内に吸引されてビードＢが消滅される。これによって、塗布ヘッド１と基板Ｓ上の塗布液Ｒの層Ｒａが分離される。この段階において、ビードＢには基板Ｓの１つの角部Ｃ1 のみが接触し、このため基板への液残り領域が極めて少ないものとなる。
【００２２】
この後、基板Ｓが基板保持部材１３から取り外され、上向きまたは下向きの状態で水平に保たれて図示しない乾燥ユニットに搬送され、遠赤外線ヒータ等の手段によって乾燥されて、基板Ｓ上に均一な厚さの塗布膜が形成される。
【００２３】
図６は、塗布液Ｒの塗布が終了した状態を示す基板Ｓの平面図である。図６において、基板Ｓ上に形成された塗膜Ｆでは、辺Ｓ2 と辺Ｓ3 がなす角部Ｃ2 部分のみに液残り部Ｆ1 が生じており、このため、塗布膜Ｆの有効領域が大きく基板Ｓの使用効率が高いとともに、従来の塗布方法に比べて塗布液の使用効率の向上が可能となる。
【００２４】
本発明の塗布方法に使用する塗布液には特に制限はなく、例えば、粘度が３〜５０ｃｐｓ程度の溶剤系感光性樹脂、水系感光性樹脂、または、これらの感光性樹脂に顔料等の着色材を分散させた感光性樹脂、各種接着剤、保護膜等を形成するための樹脂、各種インキ等を対象とすることができる。
【００２５】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００２６】
幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、板厚１．１ｍｍの長方形のＬＣＤカラーフィルタ用のガラス基板Ｓを準備し、塗布液として固形分濃度２０％、粘度８ｃｐｓの下記の組成の塗布液を調製した。尚、塗布液の粘度測定はＢ型粘度計を用いて行った。
【００２７】
0003869497.tif 000002
また、図１に示されるような塗布装置を準備した。この塗布装置に重いて、塗布ヘッドのスリット幅は２ｍｍであり、基板保持部材の移動速度は３０ｍｍ／秒に設定した。また、基板保持部材に保持されたガラス基板Ｓと塗布ヘッドとの間の相対的角度は２０°となるように設定した。
【００２８】
次に、ガラス基板Ｓを基板保持部材に保持した。この場合、図２に示される対角線ｄ1 と基板Ｓのスライド方向Ａとの角度θは、下記の表１に示される数値に設定した。
【００２９】
次いで、塗布液を塗布ヘッドに供給（４００ｃｍ3 ／分）しながらガラス基板Ｓへのビード塗布（塗布量２２．４ｇ／ｍ2 ）を行った。
【００３０】
塗布完了後、直ちにガラス基板Ｓを反転して塗布面を上向き水平とした。その後、９０℃で３分間加熱して塗布膜（試料１〜６）を形成した。
【００３１】
このように塗布膜が形成されたガラス基板における液残りが発生した領域の面積、塗布液の使用効率を下記の表１に示した。
【００３２】
【表１】
0003869497.tif 000003
表１に示されるように、対角線ｄ1 と基板Ｓのスライド方向Ａとの角度θが１５°以下である試料１〜４は、液残りが発生する領域が小さくガラス基板の使用効率が高くなるとともに、塗布液の使用効率も高いものであった。
【００３３】
これに対して、対角線ｄ1 と基板Ｓのスライド方向Ａとの角度θが２０°を超える試料５では、液残りが発生する領域が試料１〜４に比べて大きくなり、塗布液の使用効率も低下した。さらに、ガラス基板Ｓの一辺が塗布終了時に塗布ヘッドのスリット上に位置することになる試料６では、液残りが発生する領域がさらに大きくなり、したがってガラス基板の使用効率が低いとともに、塗布液の使用効率も悪いものであった。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドに塗布液を供給し、この塗布液をスリットから吐出させてビードを形成し、平面形状が矩形の被塗布基板をその１つの対角線方向にほぼ沿って塗布ヘッドの上方を斜め上方向に相対的に移動させ、塗布ヘッドと被塗布基板との間に形成されたビードから被塗布基板の塗布面に塗布液を付着させるので、ビードから塗布液を付着させることによる塗布が終了する段階でビードには被塗布基板の１つの角部のみが接触し、従来の塗布方法における被塗布基板の１つの辺全域が塗布の終了段階でビードに接触するのに比べて、被塗布基板とビードとの接触面積が大幅に減少し、このため被塗布基板への液残りは極めて少ないものとなり、均一な膜厚を有する塗布膜の形成領域が拡大して被塗布基板の使用効率が向上するとともに、塗布液の使用効率が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布方法に使用可能な塗布装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示される塗布装置の基板保持部材に保持された基板と塗布ヘッドとの位置関係を示す図である。
【図３】塗布開始時の基板とビードとの関係を示す図である。
【図４】塗布途中の基板とビードとの関係を示す図である。
【図５】塗布終了時の基板とビードとの関係を示す図である。
【図６】塗布液の塗布が終了した状態を示す基板の平面図である。
【図７】従来の塗布方法により矩形の基板に塗布液を塗布する状態を示す平面図である。
【図８】図７に示されるように塗布方法により塗布が行われた基板のスライド方向に平行な辺方向からの側面図である。
【符号の説明】
１…塗布ヘッド
１ａ…スリット
１０…塗布装置
Ｂ…ビード
Ｓ…基板
ｄ1 ，ｄ2 …対角線
【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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【図８】
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