JP2003340354A - 枚葉塗工方法およびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗布液の凝集や固形化等による廃液回収経路
の詰まり等の問題の発生を防止し、装置稼働率の低下を
抑止する。 【解決手段】 塗布液供給系の各所において発生する廃
液の回収口直後に洗浄液の注入口を設け、定期的に洗浄
液を流すことにより固形化の起こる前に古い廃液を廃液
タンクへと導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は枚葉塗工方法に関
し、さらに詳細にいえば精密塗工用のスリットコータを
用いて枚葉塗工を行うための方法に関する。そして液晶
ディスプレイ用のカラーフィルタを作成するために基板
上に塗膜を形成する場合のほか、たとえばレジスト塗工
等の半導体製造分野、紫外線吸収層塗工等の光学フィル
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
被塗工材の表面に均一に塗工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などのように、塗工方向の長さ
が１ｍにも満たないような小さな基板に様々な塗布液を
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膜を形成するために
は、被塗工材を１枚づつコータに供給し、塗布液を塗布
し、乾燥などの次行程に搬送する枚葉塗工方式を採用す
ることになる。

【０００３】また、被塗工材に塗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、回転する被塗工材の表面中央に塗布液を
滴下することによって塗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わた
って膜厚をかなり精度よく均一化できる。しかし、所定
の膜厚の塗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。また、被塗工材のエッジ部、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
あるいは固形化することがあり、工程の安定性、清浄性
に欠けるので、塗工製品の品質低下の原因になってしま
う。

【０００５】ロールコータを用いる方法は、ローラを介
して塗布液を被塗工材に転写する方法であり、長尺の被
塗工材、ロール状の巻き取られた被塗工材への塗工を行
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、被塗工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、ひいては、塗布液の
吸湿、酸化による変質が起こりやすいのみならず、異物
の混入も発生しやすい。この結果、塗工製品の品質低下
を招いてしまう。

【０００６】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工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
被塗工材に接するため塗膜にスジが入りやすいという不
都合がある。

【０００７】このような不都合を考慮して、近年にいた
って、スリットコータを用いることが提案されている。
そして、スリットコータをカラーフィルタの製造に応用
する提案が特開平５−１１１０５号公報、特開平５−１
４２４０７号公報、特開平６−３３９６５６号公報にお
いてなされている。

【０００８】スリットコータは、従来から厚膜塗工や、
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、スリットコータを用いて被塗工材塗膜を形成する場
合には米国特許４，２３０，７９３号、米国特許４，６
９６，８８５号、米国特許２，７６１，７９１号に見ら
れるようにカーテンフロー法、押し出し法、ビード法な
どの塗工方法が知られる。中でも上記ビード法は、スリ
ットコータの塗布ヘッドに設けられたスリットから塗布
液を吐出して、塗布ヘッドと一定の間隔を保って相対的
に走行する被塗工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、この状態で被塗工材の走行に伴っ
て塗布液を引き出して塗膜を形成する。そして、塗膜形
成により消費される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、形成された塗膜は膜厚の均一性をかなり高
精度に達成できる。また、塗布液の無駄がほとんどな
く、また、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から、塗布液の変質、異物の
混入を防止でき、得られる塗膜の品質を高く維持でき
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにスリット
コータでは塗布液の使用量が非常に少なく配管内の流動
量も少ない。さらに塗布液の使用効率が非常に高いため
廃液として回収される塗布液の量はわずかであり、廃液
回収系の流動量は極めて少ないものとなる。このため、
安定性が低く固形分が析出・ゲル化したり、硬化反応が
常温下でも進行してしまうような塗布液では、廃液の回
収系の内部において固形分が固着して流動抵抗を高め、
さらには完全に詰まってしまうような問題が発生する。
特にオーバーコート剤などの自硬化性をもつような塗布
液や、顔料系のレジストは顕著である。

【００１０】このような廃液回収系での詰まりが発生し
た場合、配管を交換・あるいは洗浄を行う必要があるた
め、装置の稼働率を低下させひいては製品のコストを上
昇させることになりかねない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】塗布液の固形分の析出や
ゲル化、硬化反応は時間の経過に伴って起こるものであ
り、廃液回収経路の詰まりを回避するためには、固形分
の発生が起こる前あるいは固形分が管壁等に付着する前
に塗布液を廃液回収タンクへ回収することである。

【００１２】請求項１の塗工装置によれば、廃液の排出
される各所に洗浄液を流入させることができ、必要に応
じて廃液回収経路の洗浄が可能である。

【００１３】請求項２の塗工方法によれば、塗布液の硬
化時間や反応の進行時間にあわせて定期的に廃液回収経
路の洗浄を行うことにより、詰まりを引き起こすことな
く安定した生産が可能である。

【００１４】常温下で硬化反応の進行するオーバーコー
ト剤や顔料を含み固形分の凝集等の発生が起こりやすい
樹脂遮光層や着色層の塗工工程がある液晶ディスプレイ
のカラーフィルタの製造工程では請求項３に記載の製造
方法を用いることにより安価で安定した製造が可能とな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、添付図面によ
ってこの発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。

【００１６】図１はこの発明の枚葉塗工方法が実施され
る塗工装置の一例を示す概略図である。２つの金属ブロ
ックからなる塗布ヘッドには塗布液供給口および塗布液
が塗布液供給口から塗布液スリットへ流れる間に塗布液
の圧力分布を均一とさせるためのマニホールドを備えて
いる。

【００１７】塗布液は塗布液タンクから定量ポンプによ
って塗布ヘッドに供給される。この定量ポンプとはギヤ
ポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプなどの容
積式ポンプを示している。またポンプのほかの塗布液供
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。本実施例
ではダイヤフラムポンプを用いた。

【００１８】塗布液タンクまでの配管の経路に必要に応
じてフィルタ、開閉弁が設けられる。この供給系で廃液
が発生するのは、塗布液タンクの出口にてエア抜きを行
った場合の廃液、およびフィルタ部のハウジングのエア
抜きを行った場合の廃液である。本実施例では行ってい
ないが、定量ポンプでのエア除去を行った場合も廃液が
発生する。これらのエア抜きの廃液はそれぞれバルブ
（図示せず）を介して供給系と接続されており、このバ
ルブの直後に、さらに洗浄液がバルブ（図示せず）を介
して流入させる構造としている。これにより不定期ある
いは長い間隔を置いて定期的に行われるエア抜きの際に
発生する廃液を、廃液経路内で固形化しないうちに洗浄
液によって廃液タンクまで送ることが可能となる。

【００１９】なお、ここでいう洗浄液は塗布液の溶媒な
どの、塗布液に含まれる固形成分をよく溶解させる液を
選定するのが好ましい。

【００２０】塗布ヘッドには前述のようにマニホールド
が形成されているが、塗布ヘッドを分解洗浄等した場合
などにマニホールド内にエアが混入する。このためマニ
ホールドの一部に廃液口を設けてエア抜きを行う。この
廃液回収経路内での詰まりの防止のためには塗布液の供
給口へ入る直前の供給経路途中、あるいは直接塗布ヘッ
ドのマニホールドに向かって洗浄液をバルブ（図示せ
ず）を介して流入させる機構を設ける。

【００２１】塗布ヘッドは塗布の開始前および終了後は
廃液受け皿に収納されている。廃液受け皿にはヘッドの
先端の乾燥を防止するため、洗浄液を満たしており、塗
布ヘッド先端はこの液面に対して近接あるいは浸漬す
る。

【００２２】廃液受け皿にて塗布ヘッドが待機している
際に、塗布ヘッド先端の乾燥を防止することを目的とし
てわずかに塗布液を塗布ヘッドから吐出させてもよい。
この際に発生する廃液は廃液受け皿内の洗浄液とあわせ
て定期的に廃液タンクへと回収される。

【００２３】以上のいずれの廃液回収経路においても、
それぞれ必要に応じて廃液を吸引するためのポンプを必
要に応じて設けてもよい。本実施例では図示していない
が、フィルタエア抜きと塗布液エア抜きの廃液回収系が
合流した後、さらにヘッドエア抜きと廃液受け皿の廃液
回収系の合流した後にダイヤフラムポンプを設けて吸引
を行っている。

【００２４】以上の構成の塗工装置を用いて、塗布液と
して２液混合硬化型のオーバーコート剤であるＪＳＲ製
のＳＳ−６６９９Ｇを用い、洗浄液としてプロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテートを用いて、１分
間隔で連続的に塗布を行った。

【００２５】塗布液のエア抜きは約１２時間の間隔で塗
布液タンクが空になったときに、新しい塗布液を補充し
た際に実施した。また、フィルタのエア抜きも塗布液の
補充の際に同時に行った。

【００２６】５０枚の塗布を行うごとにヘッド先端から
廃液受け皿に向けて塗布液の吐出を行い、乾燥による液
面低下対策のため、３時間に１回の割合で廃液受け皿へ
の洗浄液の補充を行い、１２時間に１回の割合で廃液受
け皿内の液をすべて排出し、新たに洗浄液で満たした。

【００２７】２４時間に１回の割合で塗布液エア抜き、
フィルタエア抜き、ヘッドエア抜きの廃液回収系に対し
て洗浄液の注入を行った。

【００２８】以上のような手順で７日間連続運転を行っ
たところ、すべての廃液回収経路において詰まりが発生
することなく安定的な生産が可能であった。また廃液回
収経路を黙示で確認したところ固形分は確認できなかっ
た。

【００２９】（比較例１）実施例１に記載の装置構成の
内、ヘッドエア抜き、フィルタエア抜き、塗布液エア抜
きに対する洗浄液の注入手段を除いた構成で、実施例１
と同様の運転条件で連続塗布を行った。なお、廃液受け
皿への洗浄液の補充、廃液の回収条件は実施例１とまっ
たく同様である。

【００３０】連続運転を７日間行った後、廃液回収経路
を確認したところ、ヘッドエア抜きの廃液回収経路内に
詰まりが発生し、正常に塗布ヘッド内部の気泡抜きが行
われていないことがわかった。また、フィルタエア抜き
の廃液回収系のバルブ付近に固形分の付着が見られた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の塗布装置によ
って、廃液回収経路での詰まりを回避する手段が提供さ
れた。

【００３２】本発明の請求項２の記載の塗布方法によっ
て、装置稼働率の低下を招くことなく安定的に塗布を行
うことができる。

【００３３】本発明の請求項３に記載のカラーフィルタ
の製造方法により、廃液回収系の詰まりによる塗布品質
の低下、装置停止等を招くことなく安定的に高品質かつ
安価なカラーフィルタが製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の枚葉塗工方法が実施される塗工装置
の一例を示す概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA02 BA64 BB02 4D075 AC02 AC72 AC84 BB65Y CA47 DA06 DC24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗布液供給装置により塗布液吐出用のス
   リットを有する塗布ヘッドに塗布液を供給しつつ、被塗
   布材を保持するステージまたは塗布ヘッドの少なくとも
   一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に
   塗膜を形成する枚葉塗布方法において、廃液の回収系に
   対して洗浄液を供給することを可能としたことを特徴と
   する塗工装置。
2. 【請求項２】 塗布液供給装置により塗布液吐出用のス
   リットを有する塗布ヘッドに塗布液を供給しつつ、被塗
   布材を保持するステージまたは塗布ヘッドの少なくとも
   一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に
   塗膜を形成する枚葉塗布方法において、廃液の回収系に
   対して、定期的に洗浄液を行うことを特徴とした塗工方
   法。
3. 【請求項３】 カラーフィルタ製造工程において、保護
   層、着色層、樹脂遮光層、レジストの少なくとも１層の
   塗工において、請求項１から２のいずれかの塗布液供給
   装置を用いた枚葉塗工方法を用いることを特徴とするカ
   ラーフィルタの製造方法。