JP2003260399A - 押し出し型(ダイ)を用いた塗布方法、及び塗布装置 - Google Patents

押し出し型(ダイ)を用いた塗布方法、及び塗布装置

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JP2003260399A
JP2003260399A JP2002063707A JP2002063707A JP2003260399A JP 2003260399 A JP2003260399 A JP 2003260399A JP 2002063707 A JP2002063707 A JP 2002063707A JP 2002063707 A JP2002063707 A JP 2002063707A JP 2003260399 A JP2003260399 A JP 2003260399A
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coating
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substrate
die
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Fumikazu Kobayashi
史和 小林
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイヘッド内に発生した凝集体の除去、被塗
布材料の材料改質、初期ビード形成促進、ビード切断効
率化 【構成】 ダイヘッドに超音波発信子等を付加し、塗布
前、塗布開始時、塗布中、塗布終了時に超音波等の振動
やエネルギー等を加える

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デバイス製造にお
けるダイコータによる液膜形成時の安定したビード形
成、及び切断処理を行なう塗布方法、及び前述の処理機
構を有する塗布装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体やフラットパネルディスプレイと
いったデバイスの製造を行う場合、レジストに代表され
る感光性材料やポリイミド等が使用される絶縁膜等をは
じめとし様々な液膜を形成するプロセスが頻繁に行われ
る。前出の液膜はこれまでスピンコートや印刷といった
手法で塗布されており、中でもスピンコートは簡単な機
構で高精度の膜が得られることから様々なラインに導入
されてきている。
【0003】しかしスピンコートは通常滴下したコーテ
ィング材料の95%以上を回転により吹き飛ばし廃液に
してしまう。更に基板エッジ部にビードと呼ばれる液滴
が発生し、基板端部及び裏面にコーティング材料が付着
する。このためスピンコート終了後にこの裏端面を処理
するためのプロセスや装置を増やし対応を取らなければ
ならない場合が多々ある。
【0004】以上挙げたように様々な問題を抱えてい
る。
【0005】一方、これらの問題を解決するため、押し
出し型(ダイ)を用いた塗布装置が注目を集め、既に実
用化が始まっている。
【0006】この塗布装置は液吐出部であるダイに、少
なくとも2枚のブレードを用い数十μmから数百μmの
ギャップで精密に制御されたスリットを有し、ここから
コーティング材料をガラス基板等に押し出し塗布するも
のである。
【0007】このときダイ尖端を基板に近づけ、ダイ尖
端と基板は数十μm〜数百μmのすき間で精密に制御さ
れ、前出のスリットからコーティング材料を押しだしダ
イ尖端と基板間にコーティング材料の液層を形成し、ダ
イもしくは基板を平行移動させることで、基板上に液膜
を形成するものである。このとき形成する液層は、メニ
スカス維持のためある程度の大きさが必要である。
【0008】そのためスピンコートに比べコーティング
材料のほとんどを基板に供給でき飛散もないため無駄が
少なく、ダイの下を基板が通過するだけで塗膜が出来る
ことから、スループットが非常に良く均一な膜を得るこ
とが出来る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この塗
布方法は、数十μmのギャップに精密に制御されたスリ
ットから被塗布材料を押し出し塗布するため、このスリ
ット内に被塗布材料の凝集体が発生した場合や、ヘッド
側壁に付着した薬液の残留物等がリップから混入した場
合、スジムラ等の不良を引き起こす原因となる。これに
対して、ダイヘッドの解体洗浄しか対処法がなく大きな
問題となっている。また、この塗布方法は塗布開始時に
できるだけ短時間でビードを形成する必要があるため、
ダイヘッドのリップと基板を10〜50μm程度まで接
近させた塗布ギャップで液吐出を開始し初期ビードを形
成する。このとき被塗布材料はスリットから幾つかの液
滴状で液吐出され一定の時間をかけ、隣り合う液滴が結
合するまで待ち、初期ビードを形成する。更に、塗布終
了は液吐出をやめ基板からダイヘッドを引き離しダイと
基板間の液層を破壊することが一般になされている。こ
の着液と液切りは単に基板とヘッドの距離を調整して行
うのみで、これ以外に効率的に行う手法はなかった。
【0010】そこで本発明は、従来の実状を鑑みて提案
されたものであり、スリット内に発生した凝集体等を除
去し、スリット,及びダイヘッド先端のリフレッシュを
任意に行えることを可能とし、塗布に影響を及ぼさない
ヘッド状態を作るものである。更に、着液時のビードの
不均一性をなくし、液切りを迅速に行い終端の膜の寸法
精度を向上させる処理を行う塗布方法、及び前述の処理
機構を有する塗布装置を供給しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるダイヘッ
ドにおけるスリット部の処理方法、及び前述の処理機構
を有する液膜塗布装置は、前記課題を解決するために、
ダイコータの薬液を吐出するヘッドの側面に超音波発信
子や熱エネルギーを加える処理装置を具備し、スリット
内部、及びビードに加振等のエネルギーを加えることを
特徴としている。更に、加熱、冷却をダイコータヘッ
ド、及び被塗布材料に加え、塗布中の温度管理を行うこ
とを特徴としている。
【0012】請求項1,2,4の方法によれば塗布前、
塗布開始時、塗布中、塗布終了時に超音波等の振動や、
エネルギーをスリットを形成するヘッド部に加えダミー
吐出等を行い、スリット内部、及びリップ付近に発生し
た被塗布材料の凝集体、及び長時間使用時に発生した被
塗布材料のヘッド内部に発生した残渣等を破砕除去でき
ることが本発明者らの研究により明らかとなった。
【0013】また、請求項1,3,5の方法によれば、
非ニュートン流体の被塗布材料に塗布前、塗布中超音波
等の振動や、エネルギーをスリットを形成するヘッド部
に加え、被塗布材料をニュートン流体の特性を示す材料
に材質改善を行うことが可能である。このとき、材料物
性の非ニュ−トン性はPower Law Model
等の公知の近似式に対しあてはめた時のひずみ速度の指
数(Rate Index)等を指標として表すことが
可能である。改善処理を行う場合、前述のRate I
ndexが最も1に近づく状態を最適値とすることで、
非塗布材料が最もニュ−トン流体に近くなる状態で塗布
可能となる。更に、この手法は経時変化を受けた材料に
も有効である。この結果、常に安定して良好な分布を持
つ膜を形成することが可能となることが本発明者らの研
究によって明らかとなった。以下に公知の近似式の代表
例としてPower Law Modelを示す。 (Power Law Model)
【外1】 τ:せんだん応力 v:半径方向速度 z:垂直方向 K:比例係数 n:Rate Index 請求項4,5の方法によれば、塗布開始時のリップ、基
板間に初期ビードとよばれる被塗布材料のメニスカス形
成時に、超音波発信子等による加振で、リップから液滴
状に押し出された被塗布材料のメニスカス形成を促進さ
せ、短時間で均一な初期ビードを形成することが可能と
なり筋ムラ等の不良を防止可能となる。更に、塗布終了
時の液切り時に超音波発信子等による加振を行うと、ヘ
ッド引き上げ時に均一に液切りをすることが可能とな
り、塗布終端のエッジビードを小さくし所定の寸法通り
の液膜を形成することが可能であることが本発明者らの
研究により明らかとなった。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の好ま
しい実施の形態を詳細に説明する。
【0015】
【実施例1】図1は本発明の特徴を模式的に表した図で
ある。
【0016】同図において1,2はダイを構成するブレ
ード、3は被塗布材料、4,5,6はダイヘッド内部若
しくはリップ付近に発生した凝集体、7,8,9,10
は超音波発信子である。
【0017】本発明による処理機構は、ダイコータを使
用し連続塗布を行っていると乾燥等の問題から、図1に
示すような凝集体がダイヘッド内部、及びリップ付近に
発生することがある。この凝集体にヘッド側面、及びリ
ップ付近に設置された超音波発信子より超音波を加振す
ることにより凝集体を破砕する。材料の種類によってこ
のまま使用できるが、より精密な塗布を行う場合は、破
砕処理後、被塗布材料をダミー吐出し、破砕された凝集
体の破片を排出する。更に、ダイ尖端を洗浄槽につけ微
量の洗浄液をスリットに吸い込み、凝集体を溶解しなが
ら加振処理をするとより効果的である。また、材料が非
ニュートン流体の場合、公知のひずみ速度指数が最適に
なるように加振処理の強弱を調整し材料改善を行いなが
ら塗布することも可能となる。以上のように、ダイヘッ
ドのリフレッシュと被塗布材料の材質改善を同一の機構
で行うことが可能となる。
【0018】更に、図2に示すように初期ビード形成時
に超音波振動子17,18,19により、ヘッドを構成
するブレード20を介し、ダイヘッドのスリットから液
滴上に押し出された被塗布材料11に加振することで、
均一なメニスカスを強制的に形成し筋ムラのない膜形成
を行う。一方、図3に示すように塗布終了の液切り時に
超音波振動子29,30により、ヘッドを構成するブレ
ード21,22を介し、ダイヘッドのリップ部と基板と
をつなぐメニスカス24に超音波を加振しながらヘッド
を上昇させビード切断を行うと、加振した時点で破壊切
断が可能となり所定の寸法に対し精度の良い液膜を形成
することができる。
【0019】この処理機構を具備するヘッドを用いて連
続塗布の動作を行うと、不吐領域、筋ムラ等のない塗布
が可能となった。
【0020】
【発明の効果】本発明に係わる塗布方法、及び塗布装置
を用いると、1.分解洗浄なしに、ヘッド内部の洗浄等
を行うことができ、ライン稼動中にヘッドのリフレッシ
ュを可能となる。2.ダイコート中に被塗布材料の材質
改善を行うことができる。更に経時変化を受けた材料に
も有効であり、材料の有効利用が可能となる。3.塗布
開始、終了時に加振し安定したビード作りを実現し、塗
布膜の開始端、終端の膜厚分布を改善する。といった効
果が得られる。故に、前述のダイヘッドにおけるスリッ
ト部の処理方法、及び前述の処理機構を有する塗膜装置
を用いると、デバイス製造に置いて高度な膜形成が可能
となり、安価で高品位なデバイスの大量生産が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の特徴を模式的に表した図である。
【図2】本発明の特徴を模式的に表した図である。
【図3】本発明の特徴を模式的に表した図である。
【符号の説明】
1,2 ブレード 3 被塗布材料 4,5,6 凝集体 7,8,9,10 超音波発信子 11 被塗布材料の液滴 12 ワーク(ガラス基板等) 13,19 超音波発信子 20 ブレード 21,22 ブレード 23 被塗布材料 24 メニスカス 25 被塗布材料 26 ワーク(ガラス基板等) 27,28,29,30 超音波発信子
フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 EA04 EA10 4D075 AC02 AC53 AC86 BB13X CA23 CA48 DA06 DB13 DC24 EA07 EA45 4F041 AA02 AA05 AB02 BA12 BA36 CA02 CA23 5F046 JA02 JA27

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2枚のブレードにより形成さ
    れたスリットを有する押し出し型(ダイ)を備え、スリ
    ットからコーティング材料を押し出し、それと同時にダ
    イもしくは基板を平行移動させ基板上に液膜を形成する
    塗布方法、及び塗布装置において、 塗布前、塗布開始時、塗布中、塗布終了時に超音波等の
    振動や、エネルギーをスリットを形成するヘッド部に加
    え塗布することを特徴とする塗布方法、及び前述の処理
    機構を有する塗布装置。
  2. 【請求項2】 前記被塗布材料を吐出するダイ内部のス
    リット及びマニホールド内に発生した被塗布材料の凝集
    体などを除去するような改善処理を行うことを特徴とす
    る請求項1に記載の塗布方法、及び前述の処理機構を有
    する塗布装置。
  3. 【請求項3】 前記ダイ内部のスリット及びマニホール
    ド内の被塗布材料を材料特性をニュートン流体に近づけ
    るような改善処理を行う処理装置を具備することを特徴
    とする請求項1及び2に記載の塗布方法、及び前述の洗
    浄機構を有する塗布装置。
  4. 【請求項4】 前記改善処理を行う処理装置は超音波の
    波長及びエネルギー、または処理時間は任意に設定可能
    であり、この調整で被塗布液の残滓から吐出を妨げる凝
    集体まで破砕除去することを特徴とする請求項1、2及
    び3に記載の塗布方法、及び前述の洗浄機構を有する塗
    布装置。
  5. 【請求項5】 前記材料特性の改善処理を行う処理装置
    は超音波の波長、エネルギー、及び処理時間は任意に設
    定可能であり、この設定値は材料粘性のひずみ速度依存
    性を示すフローカーブにPower Law Mode
    l等の公知の近似式をあてはめ、ひずみ速度の指数(R
    ate Index)が最大となる所を最適値としたこ
    とを特徴とする請求1、2、3及び4に記載の塗布方
    法、及び前述の洗浄機構を有する塗布装置。
  6. 【請求項6】 前記処理装置は塗布開始時、ヘッド先端
    のリップ部に液滴となって出現した被塗布液にヘッドを
    介し超音波を加振し、リップ部と基板間に均一なビード
    を短時間で形成することを特徴とした請求項1、2、
    3、4及び5に記載の塗布方法、及び前述の洗浄機構を
    有する塗布装置。
  7. 【請求項7】 前記処理装置は塗布終了時、ヘッド先端
    のリップ部と基板間に形成されたビードにヘッドを介し
    超音波を加振し、ビードを破壊して、リップ部と基板間
    のビード切りを均一かつ短時間で行うことを特徴とした
    請求項1、2、3、4及び5に記載の塗布方法、及び前
    述の処理機構を有する塗布装置。
JP2002063707A 2002-03-08 2002-03-08 押し出し型(ダイ)を用いた塗布方法、及び塗布装置 Withdrawn JP2003260399A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR100637694B1 (ko) 2005-07-25 2006-10-25 호서대학교 산학협력단 감광액 도포장치
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CN108722798A (zh) * 2018-07-17 2018-11-02 深圳市曼恩斯特科技有限公司 一种涂布模头机构

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