JP2007240859A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レジスト内に添加された撥インキ剤を安定的に表面に発現させる。
【解決手段】 樹脂ブラックマトリクス作製における塗布工程において、基板の大型化に伴い従来のスピンナー方式からスピンレス方式へと移行している。その塗布方式において、乾燥速度に差の有る撥インキ剤の添加された感光性レジストを供給から吐出までを２つの経路により行い、ガラス基板に塗布された塗膜の表面に乾燥速度の速い感光性レジスト、その反対側を乾燥速度の遅いレジストとする事により、塗布後の乾燥工程において、溶剤の乾燥により塗膜表面に発現する撥インキ剤を安定させ、尚且つ、現像工程においても塗膜中の溶剤分が完全に蒸発していない為に、従来同等の現像性をもち安定した樹脂ブラックマトリクスを供給する事が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィ分野の塗布方法に関し、特に液晶ディスプレイ用のカラーフィルターのブラックマトリクス製造工程に適した塗布方法に関する。

従来、各種の塗装品に溶剤を塗布する方法としては、例えばスリット状のノズル部から濃度の異なる２つの溶剤を同時に吐出する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

一方、液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルターの製造方法では、従来のフォトリソグラフィ方式から、近年様々な方式が検討されており、インクジェット方式が注目される様になった。
このインクジェットカラーフィルターの製造方法に関しては、ブラックマトリクスを隔壁とする技術が用いられており、尚且つ、そのブラックマトリクス上に撥インキ性能を付与させる事により、インクジェットにて打ち出されたインキを所定の位置に定着させる技術が用いられている。

また、ブラックマトリクス上に撥インキ性を付与させる方法として、様々な方法が検討されているがガラス基板との選択性を持たせるためには、ブラックマトリクスに使用されるレジスト中に撥インキ剤を含有させ、表面に浮かび上がらせる方法が望ましい。
撥インキ剤を表面に浮かび上がらせる方法としては、レジストを均一に塗布を行った後に、減圧乾燥、あるいは、ホットプレート、あるいは、ＩＲオーブン、あるいは、ハロゲンランプ、あるいはコンベクションオーブン等によりレジスト中の溶剤分を蒸発させると共に、撥インキ剤を表面に押し上げる事を行っている。
特開平７−２４４０１号公報

しかしながら、カラーフィルターに用いられるガラス基板の大型化、ラインの高速化が進む事により、基板全面のレジスト成分の溶剤分を均一に蒸発させる事が困難となり、それに伴い、レジスト中の撥インキ剤を表面に浮かび上がらせる事を安定に行う事が困難な状況になってきている。

そこで本発明は、従来の課題であった、溶剤分の均一な蒸発とレジスト中の撥インキ剤を均一に浮かび上がらせる事を同時に解決できる塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。

本発明は、基板上に感光性レジストを連続的に塗布するダイコート方式を用いた塗布装置であって、前記感光性レジストとして、レジスト乾燥速度に差のある２種類の塗布液を同時に塗工する手段を有することを特徴とする。
また本発明は、基板上に感光性レジストを連続的に塗布するダイコート方式を用いた塗布方法であって、前記感光性レジストとして、レジスト乾燥速度に差のある２種類の塗布液を同時に塗工する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、レジスト乾燥速度に差のある２種類の塗布液を同時に塗工することにより、溶剤分の均一な蒸発とレジスト中の撥インキ剤を均一に浮かび上がらせる事を同時に解決できる効果がある。
したがって、例えばブラックマトリクスを隔壁とし、尚且つ、撥インキ性を付与させる事を特徴とするインクジェット方式によるカラーフィルター製造方法において、ブラックマトリクス上の撥インキ性を安定的に発現させ、尚且つ、従来同様のブラックマトリクスの品質を維持する事が可能となる。

本発明の実施の形態では、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に必要な、ブラックマトリクスを、ダイコート塗布方式で用いられるノズル部より２種類の感光性レジストを別々に同時に吐出する事により、基板に接する面とその反対側の面でのレジストの乾燥速度を変化させ、基板表面での溶剤分の蒸発速度を速め、レジスト中の撥インキ剤の発現を安定せるようにした。そのため、本実施の形態による塗布装置では、感光性レジストを均一に塗布するダイコート方式において、ノズル部に２つの吐出口を持つノズルユニットと、均一に塗布された塗膜を乾燥するユニットとを設ける。

以下、本実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態による塗布装置の要部の構成を示す説明図である。
図中のノズルユニット１はダイコート塗布方式で用いられるノズル部に２つの吐出口を設けたものであり、２つの液供給配管４が接続されている。各配管４には、それぞれ液供給ユニット５、６が接続され、その中間に塗布バルブ７、８が設けられている。また、各液供給ユニット５、６には、撥インキ剤を添加した塗布液２、３を貯留したタンクが設けられている。
各タンクからの塗布液２、３は、配管４を通って液供給ユニット５、６により送液され、ノズルユニット１の前段の塗布バルブ７、８を経てノズルユニット１へと移動する。そして、ノズルユニット１の２つのノズル吐出口から同時かつ別々に各塗布液２、３が吐出され、２枚重ねのシート状に塗布される。

塗布液２、３は蒸発速度の差の有る塗布液であり、塗布液２よりも塗布液３の方が蒸発速度の速いものであれば良く、特に限定されるものではない。また、撥インキ剤の添加量は、塗布液２、３で共に同一であり、撥インキ性を保持するのに必要最低限な０．０１ｗｔ％から、レジストの安定性に影響がでる５．００ｗｔ％以下のものであれば良く、特に限定されるものではない。
また、液供給ユニット５、６は塗布液をノズルまで送液するものであれば良く、例えば加圧による送液、定量ポンプによる送液等の送液手段であれば、限定されるものではない。

ノズルユニット１に送液された感光性レジストは、図２に示すように、通常ビードと呼ばれる以下のような作業によって基板に塗布される。
まず、ガラス基板９上で、ガラス基板９とノズル先頭部との距離１０を基板の撓みとノズル自身の撓みを考慮し、接触しない下限の３０μｍから、ノズル先頭部と基板間にてレジストが膜を形成可能である上限の距離５００μｍの間で、ノズルを０．１秒〜５秒間停止させ、その間、塗布バルブ７、８は開いており、塗布液は送液されている状態である。塗布先頭部にレジストの溜まり１１ができ、塗布の準備ができる。

次に、このようなビードにて十分にレジストを溜めた後、図３に示すように、ノズル先頭部とガラス基板の距離１２を基板の撓みとノズル自身の撓みを考慮し、接触しない下限の３０μｍから、ノズル先頭部と基板の間でレジストが膜を形成可能である上限の距離５００μｍの間の一定値に保ち、塗膜の乾燥に悪影響を与えない１０ｍｍ／ｓｅｃの速度から、立ち上がり加速の安定領域が３０ｍｍ以内である１８０ｍｍ／ｓｅｃまでの速度の所定の速度でノズル、または基板を搬送し、塗布を行う。

上記のように塗布された基板は、図４に示す工程順に従い、露光ユニット（露光工程）Ｓ３にて露光される前に、塗布ユニット（塗布工程）Ｓ１から乾燥ユニット（乾燥工程）Ｓ２に送られ、減圧乾燥、ホットプレート、ＩＲオーブン、ハロゲンランプ、コンベクションオーブン等の乾燥手段によって塗膜が乾燥される。
この乾燥工程において、基板表面の塗膜は蒸発速度の速いものであるために、十分に溶剤分が揮発し表面は乾いた状態になる。一方、内部においては、蒸発速度の遅い溶剤を使用しているために、溶剤分が十分に揮発しない状態となり、現像ユニット（現像工程）Ｓ４において塗膜中の溶剤分が完全に無い状態において、現像が十分に進まない状態が発生するのを回避する事が可能となり、安定したブラックマトリクスが形成できる。この後、基板は焼成ユニット（焼成工程）Ｓ５に送られる。

以下、本発明の実施の形態に沿った具体的な実施例の説明を行う。
例えば、基板サイズが６８０ｍｍ×８８０ｍｍのガラス基板を用いて、本実施の形態に準じた簡易ノズルにより樹脂ブラックマトリクスレジストの塗布を行った。
この時、用いたレジストは、主溶剤を沸点１５５．７°Ｃのシクロヘキサノンとしたレジスト１と、主溶剤を沸点１１６．２°Ｃのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）としたレジスト２を使用し、レジスト１、２の蒸発速度の差は図５に示すような差をもたせる。すなわち、図５は各レジストの乾燥時間（横軸）と相対乾燥量（縦軸）の関係を示しており、レジスト１よりもレジスト２の蒸発速度が十分大きいものを使用する。

また、レジスト中に含まれる撥インキ剤量を０．１５ｗｔ％とし、液供給ユニットとしてはダイヤフラム方式の定量ポンプを使用した。
また、ダイコート方式による塗布条件としては、基板とノズル間の距離を、ビード時、塗布時共に１００μｍとし、ノズル搬送速度を１００ｍｍ／ｓｅｃにて塗布を行い、塗布後の塗膜厚みを２．０μｍとした。

そして、塗布後の乾燥方式としては、塗布直後に減圧乾燥にて１３３Ｐａまで減圧させた後、ホットプレートにて１００°Ｃにて９０秒間の処理を行い、露光、現像処理を行い、撥インキ性の発現を示す指標で有る接触角の測定（カルビトールアセテートによる）を行ったところ、従来の製法と比較して、安定した値を示す事が確認できた。
また、露光・現像処理された基板の品質（線幅・解像性）も従来品と同等である事を確認できた。
図６は、上記条件での実施例品と従来品との比較を示している。ここでは、２０シート連続にて作製した際の接触角の比較を示している。図示のように、本実施例品において改善を図ることが可能である。

本発明の実施の形態による塗布装置の要部の構成を示す説明図である。 図１に示す塗布装置におけるビード作成時の動作を示す説明図である。 図１に示す塗布装置における塗布時の動作を示す説明図である。 本発明の実施の形態における工程手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例で用いるレジストの溶剤乾燥速度を示す説明図である。 本発明の実施例品と従来品の比較結果を示す表である。

符号の説明

１……ノズルユニット、２、３……塗布液、４……配管、５、６……液供給ユニット、７、８……塗布バルブ、９……ガラス基板。

Claims (12)

1. 基板上に感光性レジストを連続的に塗布するダイコート方式を用いた塗布装置であって、
   前記感光性レジストとして、レジスト乾燥速度に差のある２種類の塗布液を同時に塗工する手段を有することを特徴とする塗布装置。
2. 前記ダイコート方式に用いられるノズル部を有し、前記ノズル部より２種類の塗布液を別々に同時に吐出することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記基板に塗布された乾燥前の塗布膜における溶剤蒸発を、基板と接する側とその反対側とで異ならせ、基板に接触する側の溶剤蒸発速度を、その反対側の溶剤蒸発速度よりも遅くすることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
4. 前記感光性レジストの塗布後に、その塗膜を圧力変動または熱処理によって乾燥する手段を有することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
5. 前記塗膜を圧力変動によって乾燥する手段が減圧乾燥手段であることを特徴とする請求項４記載の塗布装置。
6. 前記塗膜を熱処理によって乾燥する手段がホットプレートまたはＩＲヒーターであることを特徴とする請求項４記載の塗布装置。
7. 前記ダイコート方式による吐出口を複数有することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
8. 基板上に感光性レジストを連続的に塗布するダイコート方式を用いた塗布方法であって、
   前記感光性レジストとして、レジスト乾燥速度に差のある２種類の塗布液を同時に塗工する工程を有することを特徴とする塗布方法。
9. 前記ダイコート方式に用いられるノズル部より２種類の塗布液を別々に同時に吐出することを特徴とする請求項８記載の塗布方法。
10. 前記基板に塗布された乾燥前の塗布膜における溶剤蒸発を、基板と接する側とその反対側とで異ならせ、基板に接触する側の溶剤蒸発速度を、その反対側の溶剤蒸発速度よりも遅くすることを特徴とする請求項８記載の塗布方法。
11. 前記感光性レジストに、塗膜中に撥水性成分を固形分の０．０１ｗｔ％〜５．００ｗｔ％の範囲で含有する感光性レジストを用いることを特徴とする請求項８記載の塗布方法。
12. 前記感光性レジストの塗布後に、その塗膜を圧力変動または熱処理によって乾燥する工程を有することを特徴とする請求項８記載の塗布方法。
    

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