JP2001191004A

JP2001191004A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2001191004A
Application number: JP2000006175A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kanamaru; 正二金丸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】良好なユニフォミティの薄膜を低コストで簡
易に得ることができる塗布装置を提供すること。【解決手段】スリット１１４が形成されており、前記
スリットから塗液を吐出する塗液吐出手段１１０と、基
材を載置して固定する基材固定手段１３０とを備える。
さらに、少なくとも前記塗液吐出手段の外面における前
記スリット周辺部の前記塗液と接触する部分を、前記塗
液による接触角が２０°以下となるように処理する。そ
して、前記塗液吐出手段と前記基材固定手段とを相対移
動し、前記塗液吐出手段の前記スリットから前記塗液を
吐出して前記基材固定手段に固定されている前記基材上
に塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基材に対して塗液
を塗布するための塗布装置に関し、特にガラス板等の非
連続の基材に対してレジスト等の塗液を塗布するための
塗布装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐ
ｌａｙＰａｎｅｌ）、ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍ
ｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓ
ｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）等の薄型ディスプレイは、
種々のレジスト等の薄膜が例えば１μｍ〜２μｍの厚さ
でコーティングされたガラス等の基材を備えている。こ
のような薄膜コーティングプロセスでは、基材上に塗液
を滴下し、基材を回転させて塗液を広げることにより成
膜するスピンコータが用いられていた。

【０００３】ところが、近年の基材のサイズの大型化に
伴って、スピンコータでは飛散する塗液の量が増加する
ので、塗液の使用効率が約３％と悪化して材料コストが
増加するという問題が生じてきた。そこで、基材とスリ
ット状のノズルとを相対移動させ、基材上にノズルから
塗液を吐出して塗布するダイコータも用いられるように
なった。即ち、ダイコータにより例えば４μｍ〜５μｍ
の厚さで一旦成膜した後、スピンコータにより１μｍ〜
２μｍの厚さに成膜する。これにより、基材のサイズが
大型化しても塗液の使用効率を約２０％〜３０％に向上
させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した後者の薄膜コ
ーティングプロセスにおいて、ダイコータとスピンコー
タを併用する理由は、ダイコータにより１μｍ〜２μｍ
の厚さで成膜しようとすると、図４に示すように、ダイ
Ｄにより塗布された基材Ｂ上の塗液Ｒにスジ状のムラＭ
が発生し、良好なユニフォミティの薄膜を得ることが困
難だからである。したがって、必要膜厚の数倍の膜厚に
ダイコータで塗布した後にスピンコータで所定の膜厚に
することを必要とする。そのため、十分な塗液の使用効
率を向上させることができず、設備や工数を増加させて
しまうという問題があった。

【０００５】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、良好なユニフォミティの薄膜を低コス
トで簡易に得ることができる塗布装置を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、スリットが形成されており、前記スリットから塗
液を吐出する塗液吐出手段と、基材を載置して固定する
基材固定手段とを備え、前記塗液吐出手段と前記基材固
定手段とを相対移動し、前記塗液吐出手段の前記スリッ
トから前記塗液を吐出して前記基材固定手段に固定され
ている前記基材上に塗布する塗布装置において、少なく
とも前記塗液吐出手段の外面における前記スリット周辺
部の前記塗液と接触する部分が、前記塗液による接触角
が２０°以下となるように処理されていることにより達
成される。

【０００７】上記構成によれば、塗液を基材上に塗布す
る際に塗液と接触するスリット周辺部を塗液による接触
角が２０°以下となるように処理しているので、塗液は
スリット周辺部全体にスムーズに、かつ均一に行き渡る
ことになり、塗液を基材上に薄く塗布してもスジ状のム
ラは発生せず、良好なユニフォミティの薄膜を成膜する
ことができる。したがって、塗液の使用効率を向上させ
て材料コストを低減させることができると共に、設備コ
ストや工数を低減させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００９】図１は、本発明の塗布装置の実施形態を示
す構成図である。この塗布装置１００は、ダイコータで
あり、塗液吐出手段である塗液吐出部１１０及び塗液貯
留部１２０と、基材固定手段である基材載置部１３０、
基材吸引部１４０及び基材駆動部１５０と、装置駆動制
御手段である制御部１６０で概略構成されている。

【００１０】塗液吐出部１１０は、塗液を基材上に吐出
するダイであり、ブレード状のフロントリップ１１１と
ブレード状のリアリップ１１２が、ブレード状のシム１
１３を介して接合された構成となっている。フロントリ
ップ１１１とリアリップ１１２の下端は、楔状に形成さ
れている。そして、シム１１３によりスリット１１４が
形成されている。

【００１１】フロントリップ１１１におけるリアリップ
１１２との対向面には、凹状のマニホールド１１１ａが
形成されている。そして、このマニホールド１１１ａの
内面からフロントリップ１１１の上面にかけて、塗液供
給孔１１１ｂが設けられている。

【００１２】塗液貯留部１２０は、塗液を塗液吐出部１
１０に圧送する加圧タンクであり、塗液吐出部１１０の
塗液供給孔１１１ｂと配管１２１を介して接続されてい
る。基材載置部１３０は、基材を載置して固定するテー
ブルであり、上面には吸引孔が設けられている。基材吸
引部１４０は、基材載置部１３０上に載置された基材を
真空吸着する真空ポンプであり、基材載置部１３０の吸
引孔と配管１４１を介して接続されている。

【００１３】基材駆動部１５０は、基材載置部１３０上
に載置・固定された基材を図示矢印ａ方向に直線移動さ
せるモータとボールネジ・ナットあるいはエアシリンダ
もしくはオイルシリンダであり、基材載置部１３０に連
結されている。制御部１６０は、装置全体を駆動制御す
るコンピュータであり、塗液貯留部１２０、基材吸引部
１４０及び基材駆動部１５０と接続されている。

【００１４】このような構成の塗布装置１００に用いら
れる塗液としたは、種々の有機溶媒に種々の合成樹脂が
溶解あるいは分散されている油性塗液や、種々の有機溶
媒に種々の金属や酸化物等が分散されている油性塗液が
ある。例えば、薄型ディスプレイのカラーフィルタを製
造する場合に用いる塗液としては、有機溶媒にカラー顔
料等を分散させたカラー顔料分散型レジスト等の油性塗
液があり、半導体装置を製造する場合に用いる塗液とし
ては、有機溶媒に感光性樹脂や増感剤等を溶解させたフ
ォトレジスト等の油性塗液がある。

【００１５】このような油性塗液をスジ状のムラを発生
させずに基材上に塗布するために、本実施形態の塗布装
置１００では、フロントリップ１１１とリアリップ１１
２の各対向面から下端面にかけて、塗液による接触角が
２０°以下となるように処理されている。即ち、フロン
トリップ１１１とリアリップ１１２の各対向面から下端
面にかけて、親油化処理膜１１５が形成されている。

【００１６】ここで、塗液による接触角を２０°以下と
定めた理由は、図２の塗液による接触角とスジ状のムラ
の縦筋本数との関係に示すように、接触角が２０°以
下、望ましくは５°以下では縦筋本数をほぼ無くすこと
ができるが、接触角が２０°を超えると縦筋本数は急激
に増加し、例えば接触角が２７°のときは縦筋本数は１
３本〜３０本となってしまうためである。

【００１７】この親油化処理膜１１５は、例えば四フッ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ：ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦ
ｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリフッ化ビニル
（ＰＶＦ：ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＦｌｕｏｒｉｄ
ｅ）、三フッ化塩素エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ：Ｐｏｌ
ｙＣｈｌｏｒｏＴｒｉＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌ
ｅｎｅ）、フラン−ホルムアルデヒドエポキシ（４６Ｆ
ＦＥＰ：Ｆｕｒａｎｅ−ＦｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅＥ
ｐｏｘｙ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦ
Ａ：ＰｅｒｆｌｕｏｒｏＡｌｋｏｘｙｌＡｌｋａｎ
ｅ）等のフッ素樹脂を含む溶媒をディスパージ法により
上記処理面に塗布した後に焼き付けることにより形成さ
れる。このときのフッ素樹脂の厚さは、親油化されてい
て十分な接着強度がとれていれば特に規制されないが、
通常は０．１μｍ〜数ｍｍが適切な厚さである。

【００１８】また、親油化処理膜１１５は、ＰＴＦＥ、
ＰＶＦ、ＰＣＴＦＥ、４６ＦＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素
樹脂やフッ素系化合物を化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や
スパッタリング法によっても形成される。ＣＶＤ法の場
合は、イオンミーリング等により上記処理面をクリーニ
ングして活性化した後、上記フッ素樹脂やフッ素系化合
物をフレオンガスを主体としたガスを用いて上記処理面
に化学気相蒸着することにより形成される。

【００１９】スパッタリング法の場合は、イオンミーリ
ング等により上記処理面をクリーニングして活性化した
後、上記フッ素樹脂やフッ素系化合物をターゲットとし
て用いて上記処理面にスパッタリングすることにより形
成される。このときのフッ素樹脂やフッ素系化合物の厚
さは、親油化されていて十分な接着強度がとれていれば
特に規制されないが、通常は１０００Å〜数μｍが適切
な厚さである。

【００２０】また、親油化処理膜１１５は、ＰＴＦＥ、
ＰＶＦ、ＰＣＴＦＥ、４６ＦＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素
樹脂粒子を無電解ニッケルメッキ皮膜中に均一に分散共
析させることにより形成される。さらに、膜として形成
するものではないが、ＰＴＦＥ、ＰＶＦ、ＰＣＴＦＥ、
４６ＦＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂やカーボンのバル
ク材を上記処理面に接着あるいは嵌合させることによっ
ても親油化処理膜１１５としての機能を発揮させること
ができる。

【００２１】このような親油化処理膜１１５が、フロン
トリップ１１１とリアリップ１１２の各対向面のみなら
ず、フロントリップ１１１とリアリップ１１２の下端
面、即ちスリット１１４の周辺部にも形成されているの
で、塗液はスリット１１４の周辺部全体にスムーズに、
かつ均一に行き渡ることになり、塗液を基材上に薄く塗
布してもスジ状のムラは発生せず、良好なユニフォミテ
ィの薄膜を成膜することができる。

【００２２】このような構成において、その動作例を説
明する。基材が、作業者による手動操作あるいはロボッ
トによる自動操作により基材載置部１３０上の所定位置
に載置されると、制御部１６０は、基材吸引部１４０を
駆動して配管１４１内を真空吸引させ、基材を基材載置
部１３０の吸引孔で吸着・固定させる。

【００２３】続いて、制御部１６０は、塗液貯留部１２
０を駆動して内部に貯留されている塗液を配管１２１か
ら塗液吐出部１１０の塗液供給用孔１１１ｂを介してマ
ニホールド１１１ａ内に圧送させ、スリット１１４から
連続的に吐出させる。同時に、制御部１６０は、基材駆
動部１５０を駆動して基材載置部１３０を一方向に移動
させることにより、基材と塗液吐出部１１０とを相対移
動させ、塗液を基材上に塗布させる。

【００２４】この塗液の吐出量と基材の相対移動量とを
調整することにより、塗液は基材上に均一の厚さで塗布
される。さらに、親油化処理膜１１５の作用により、塗
液は接触角が２０°以下となり、スリット１１４の周辺
部全体にスムーズに、かつ均一に行き渡る。このため、
図３に示すように、ダイＤにより塗液Ｒを基材Ｂ上に薄
く塗布してもスジ状のムラの発生を防止することがで
き、良好なユニフォミティの薄膜を成膜することができ
る。

【００２５】この塗布装置１００は、特に、長尺のロー
ル状フィルム等の連続的な基材ではなく、１枚毎のガラ
ス等の非連続的な基材に対して有効である。即ち、ロー
ルフィルム等の連続的な基材であれば、塗布開始時にス
ジ状のムラが発生してもその後にムラが消えれば、ムラ
が発生している先端部分を切り取ることにより残りの部
分は不良にはならない。ところが、ガラス等の非連続的
な基材であると、塗布開始時にスジ状のムラが発生して
しまうとその後にムラが消えても、ムラが発生している
先端部分を切り取るわけにはいかず、全ての基材が不良
になってしまうからである。

【００２６】例えばＬＣＤにおける０．５μｍ〜５μｍ
の薄膜コーティングプロセスにおいて、一様なカラーレ
ジスト膜が形成できて一様なパターンを得ることができ
るので、ムラの無い商品価値の高いカラーフィルタを提
供することができる。さらに、一様なフォトレジスト膜
が形成できて一様なパターンを得ることができるので、
各素子がより均一な電気特性を持つことができる。さら
に、一様な中間膜やオーバーコート膜も形成できるの
で、欠陥のより少ない素子を提供することができる。

【００２７】また、ＰＤＰにおける５μｍ〜５００μｍ
の厚膜コーティングプロセスにおいて、一様なガラスペ
ースト膜が形成できて一様なパターンを得ることができ
るので、より均一で欠陥の少ないセルを提供することが
できる。尚、長尺のロール状フィルムにおける薄膜ある
いは厚膜コーティングプロセスにおいても、一様な磁気
ペースト膜や感光剤ペースト膜等が形成できるので、ス
ジ状のムラがより少ない商品価値の高い磁気テープや電
池用電極素子を提供することができる。

【００２８】尚、上述した実施形態では、油性塗液に対
応するために特にフロントリップ１１１とリアリップ１
１２の下端面、即ちスリット１１４の周辺部を油性塗液
による接触角が２０°以下となるように親油化処理した
が、水性塗液に対応するためには特にスリット１１４の
周辺部を水性塗液による接触角が２０°以下となるよう
に親水化処理すれば良い。

【００２９】水性塗液としては、例えばポリビニルアル
コール樹脂（ＰＶＡ：ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏ
ｈｏｌ）の水溶液やそれに重クロム酸アンモニウム等が
添加された感光性溶液あるいは種々の酸化物粒子の分散
液等がある。また、親水化処理としては、例えばスリッ
ト１１４の周辺部を酸素やオゾン等の酸化性雰囲気中で
高温処理し、さらには酸素やオゾン等の希薄ガスにプラ
ズマを印加する方法がある。さらに、油性塗液や水性塗
液に限られるものではなく、例えばゼラチン等を主成分
としたレジストの塗布にも適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良好なユニフォミティの薄膜を低コストで簡易に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗布装置の実施形態を示す構成図。

【図２】塗液による接触角とスジ状のムラの縦筋本数と
の関係を示す図。

【図３】図１の塗布装置による塗布状態を示す斜視図。

【図４】従来の塗布装置による塗工状態を示す斜視図。

【符号の説明】

１００・・・塗布装置、１１０・・・塗液吐出部、１１
１・・・フロントリップ、１１１ａ・・・マニホール
ド、１１１ｂ・・・塗液供給孔、１１２・・・リアリッ
プ、１１３・・・シム、１１４・・・スリット、１１５
・・・親油化処理膜、１２０・・・塗液貯留部、１２
１、１４１・・・配管、１３０・・・基材載置部、１４
０・・・基材吸引部、１５０・・・基材駆動部、１６０
・・・制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スリットが形成されており、前記スリッ
トから塗液を吐出する塗液吐出手段と、基材を載置して固定する基材固定手段とを備え、前記塗液吐出手段と前記基材固定手段とを相対移動し、
前記塗液吐出手段の前記スリットから前記塗液を吐出し
て前記基材固定手段に固定されている前記基材上に塗布
する塗布装置において、少なくとも前記塗液吐出手段の外面における前記スリッ
ト周辺部の前記塗液と接触する部分が、前記塗液による
接触角が２０°以下となるように処理されていることを
特徴とする塗布装置。
【請求項２】前記処理は、親油化処理である請求項１
に記載の塗布装置。
【請求項３】前記親油化処理は、フッ素系樹脂を用い
た処理である請求項２に記載の塗布装置。