JP2011251265A - Substrate drying method and apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drying method for a substrate to prevent a coated film from whitening while drying regardless of the substrate using a coating composition having low solid content amount with high viscosity.SOLUTION: When a coating liquid is dried which contains two or more types of solvents whose drying speed and solubility are different and which has a combination of a good solvent having a low viscosity and a poor solvent having a high viscosity, the high-viscosity solvent is added in a coating step up to just lower a concentration at which the coating liquid coagulates in order to focus on the viscosity of the coating liquid; and the good solvent is added to a coating film in order to focus on the solubility of the solvent in a drying step, to thereby suppress the whitening of the coating film generated in the drying step.

Description

本発明は、基板上に塗布された塗膜の乾燥方法および装置に関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for drying a coating film applied on a substrate.

近年、フラットパネルディスプレイ(FPD)と呼ばれる薄型平面状の表示デバイスの開発,製造が盛んに行われている。フラットパネルディスプレイには多くの方式があるが、主だったものとして、液晶ディスプレイ(LCD),プラズマディスプレイ(PDP),有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)などを挙げることができる。   In recent years, development and manufacture of thin flat display devices called flat panel displays (FPD) have been actively conducted. There are many types of flat panel displays, but the main ones include a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), and organic electroluminescence (organic EL).

これらの表示デバイスの製造工程においては、目的の材料の薄膜を基板上に形成するという工法を多用する。形成しようとする薄膜がベタ膜か、所望の形状にパターニングされた膜かによって成膜プロセスをいくつか選択することができる。   In the manufacturing process of these display devices, a method of forming a thin film of a target material on a substrate is frequently used. Several film formation processes can be selected depending on whether the thin film to be formed is a solid film or a film patterned into a desired shape.

一般にベタ膜を形成する場合は、スリットコート,スピンコート,ディップコート,ロールコートなどの各種塗工手段を用いて形成することができるが、表示デバイスの製造工程においては、ベタ膜の他にもパターニングされた薄膜を形成使用とする場合が多く、より高性能でより生産性の高いパターニング薄膜の形成手段の開発が進められている。パターニングされた薄膜の形成手段としては、上述のベタ膜の形成手段にフォトリソグラフィを組み合わせる方法やインクジェット法、印刷法などの適用が注目されている。   In general, when a solid film is formed, it can be formed by using various coating means such as slit coat, spin coat, dip coat, roll coat, etc. In many cases, a patterned thin film is used for formation, and development of a patterning thin film forming means with higher performance and higher productivity is being developed. As a means for forming a patterned thin film, attention has been paid to a method of combining photolithography with the above-described solid film forming means, an inkjet method, a printing method, or the like.

例えば、特許文献1では、有機ELディスプレイの製造工程における塗布膜のパターニングとして、以下のような工法が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses the following method as patterning of a coating film in an organic EL display manufacturing process.

まず、フォトリソグラフィ法を用いて、基板に予め目的のパターンを形成するための素子分離構造体を設ける。次に、目的の材料を溶媒に溶解したインクを塗布ノズルから基板に滴下塗布して素子分離構造体によって分離することで所望のパターニングをした薄膜を得るという工法が開示されている。   First, an element isolation structure for forming a target pattern in advance on a substrate is provided using a photolithography method. Next, a method is disclosed in which an ink obtained by dissolving a target material in a solvent is dropped from a coating nozzle onto a substrate and separated by an element isolation structure to obtain a desired patterned thin film.

上記特許文献1のように、塗布液を基板に形成した構造体によってパターニングするという方法以外にも、ホールダイコート法のように、塗布ノズル側を目的のパターンが塗布できるように加工して、塗布材料を直接パターニングするという手法もある。   In addition to the method of patterning the coating liquid with the structure formed on the substrate as in the above-mentioned Patent Document 1, the coating nozzle side is processed so that the desired pattern can be applied and applied as in the hole die coating method. There is also a technique of directly patterning the material.

ホールダイコート法は、そのように塗布ノズル側を加工して、予め目的のパターン(ストライプパターン)に応じてノズルに穴の列を加工して、そのノズルを用いて基板上に塗布液を塗布する手法である。ホールダイコート法は装置構造の簡便さや材料利用効率の高さから注目されている工法である。   In the hole die coating method, the coating nozzle side is processed in such a manner, and a row of holes is processed in advance according to a target pattern (stripe pattern), and the coating liquid is applied onto the substrate using the nozzle. It is a technique. The hole die coating method is attracting attention because of the simplicity of the device structure and high material utilization efficiency.

以下に従来のホールダイコート法について概略を説明する。   The outline of the conventional hole die coating method will be described below.

図3,図4はホールダイコート法に用いられるホールダイコータを模式的に示す図であって、図3はホールダイコータのダイヘッドを示す斜視図、図4はホールダイコータにより基板にパターンを形成する状態を示す斜視図である。   3 and 4 are diagrams schematically showing a hole die coater used in the hole die coating method, FIG. 3 is a perspective view showing a die head of the hole die coater, and FIG. 4 is a state in which a pattern is formed on the substrate by the hole die coater. It is a perspective view shown.

図3,図4において、201は配管、202はマニホールド、203はノズルプレート、204はダイヘッド、205はノズル、301は基板、302は塗布液パターンを示す。   3 and 4, 201 is a pipe, 202 is a manifold, 203 is a nozzle plate, 204 is a die head, 205 is a nozzle, 301 is a substrate, and 302 is a coating liquid pattern.

図3,図4に示すように、塗布液を供給する配管201とマニホールド202とノズルプレート203からなるダイヘッド204を、基板301に対して一定間隔(塗布ギャップ)離して配置し、ダイヘッド204あるいは基板301を塗布パターンの方向に水平移動させることにより塗布液を塗布する。   As shown in FIGS. 3 and 4, a die head 204 including a pipe 201 for supplying a coating liquid, a manifold 202 and a nozzle plate 203 is arranged at a fixed interval (coating gap) with respect to the substrate 301, and the die head 204 or the substrate is arranged. The coating liquid is applied by horizontally moving 301 in the direction of the coating pattern.

これにより基板301上に、ノズル205の間隔に応じた塗布液パターン302が形成される。このようにして塗布液パターン302が塗布された基板は、続いて乾燥工程に進み、塗布液中の溶媒を除去することによって所望のパターンを得る。   As a result, a coating liquid pattern 302 corresponding to the interval between the nozzles 205 is formed on the substrate 301. Thus, the board | substrate with which the coating liquid pattern 302 was apply | coated progresses to a drying process, and a desired pattern is obtained by removing the solvent in a coating liquid.

特開2001−351779号公報JP 2001-351777 A

ところで、ホールダイコート法は、得たいパターンのストライプ幅と乾燥膜厚が決まると、それに対するウェット膜厚も決まり、乾燥膜厚÷ウェット膜厚、すなわち、塗布液の固形分量も決まる。しかし、フラットパネルディスプレイで用いられるような高精細のパターンにおいて薄い膜厚の塗布膜を得ようとした場合、固形分量を低くする必要があり、塗布液の粘度が低くなるため、液柱の安定化が困難になることがある。   By the way, in the hole die coating method, when the stripe width and dry film thickness of the pattern to be obtained are determined, the wet film thickness is also determined, and the dry film thickness ÷ wet film thickness, that is, the solid content of the coating solution is also determined. However, when trying to obtain a thin coating film in a high-definition pattern such as that used in flat panel displays, it is necessary to reduce the amount of solids and the viscosity of the coating liquid becomes low, which stabilizes the liquid column. May become difficult.

このような塗布液をホールダイコート法で塗布する場合、低固形分量で高粘度になるように塗布液を調製する必要がある。低固形分量で高粘度な塗布液を得るためには、塗膜になる材料が樹脂系のものであれば分子量を増やすことにより、ある程度、粘度を高くすることができる。しかし、分子量の増大が塗膜の物性に悪影響を与えるようなケースもある。この場合には、塗布液中の塗膜になる材料は変更せずに、塗布液の高粘度化を行う必要がある。   When such a coating solution is applied by the hole die coating method, it is necessary to prepare the coating solution so as to obtain a high viscosity at a low solid content. In order to obtain a coating solution having a low solid content and a high viscosity, if the material to be used as a coating film is a resin, the viscosity can be increased to some extent by increasing the molecular weight. However, there are cases where an increase in molecular weight adversely affects the physical properties of the coating film. In this case, it is necessary to increase the viscosity of the coating liquid without changing the material that becomes the coating film in the coating liquid.

塗布液の溶媒の部分を変更して塗布液の粘度を上げるためには、溶媒の粘度を上げること、溶媒の溶解性を低下させること、高粘度の固形分を増粘剤として添加することなどの方法がある。これらの方法のうち、高粘度の固形分を増粘剤として添加する増粘剤添加方法は、塗膜中に添加した増粘剤が残留するため、塗膜に悪影響を与える場合には実施することができない。   In order to increase the viscosity of the coating solution by changing the solvent part of the coating solution, increase the viscosity of the solvent, decrease the solubility of the solvent, add a high-viscosity solid as a thickener, etc. There is a way. Among these methods, the thickener addition method for adding a high-viscosity solid content as a thickener is carried out when the thickener added in the coating film remains, so that the coating film is adversely affected. I can't.

また、樹脂系の材料を溶かした塗布液の場合、溶媒の溶解度を下げることにより、樹脂の高分子が半凝集状態になって絡み合い、粘度が上昇する場合がある。しかし、あまり溶解度を下げすぎると完全に凝集して固形分が不溶になってしまう。   In the case of a coating solution in which a resin-based material is dissolved, by reducing the solubility of the solvent, the polymer of the resin may be in a semi-aggregated state and entangled, thereby increasing the viscosity. However, if the solubility is lowered too much, it completely aggregates and the solid content becomes insoluble.

溶媒自身の粘度の高粘度化で塗布液を高粘度化する場合、分子量が大きい溶媒あるいは極性の高い溶媒であれば、比較的粘度が高くなる傾向があるため、これらを用いることができる。但し、分子量が大きい溶媒は乾燥が遅いため、塗布後の乾燥工程で乾燥が遅くなる、或いは、完全には乾燥できなくなる可能性もある。また、極性が高い溶媒は、塗布液中の固形分が低極性のものである場合、この高粘度溶媒は貧溶媒になるため、添加し過ぎると、固形分が凝集して不溶になる可能性もある。そのため、固形分の極性、元々の溶媒の乾燥速度とのバランスを考慮して、塗布液を調製する必要がある。   In the case of increasing the viscosity of the coating liquid by increasing the viscosity of the solvent itself, a solvent having a high molecular weight or a solvent having a high polarity tends to have a relatively high viscosity, and thus can be used. However, since the solvent having a large molecular weight is slow to dry, there is a possibility that the drying is slow in the drying process after coating, or the solvent cannot be completely dried. In addition, if the solid content in the coating solution is low polarity, the highly polar solvent becomes a poor solvent, so if added too much, the solid content may aggregate and become insoluble. There is also. Therefore, it is necessary to prepare the coating liquid in consideration of the balance between the polarity of the solid content and the drying speed of the original solvent.

このようにホールダイコート法において、目的とする塗布材料とパターンに対して塗布液の物性の最適化することが重要となる。   As described above, in the hole die coating method, it is important to optimize the physical properties of the coating liquid with respect to the target coating material and pattern.

加えて、塗布液の溶質が非極性のものであるために、高粘度溶媒は貧溶媒としても作用し、高粘度溶媒の比率が高まり、ある一定の成分比を超えると溶解性が不足して、塗布液が凝集あるいは白化してしまうことも知られる。上述したように、ホールダイコート法に用いる塗布液中には、ある一定量以上の高粘度溶媒、すなわち、貧溶媒を加えられないため、同じ添加量でより粘度の高くなる高粘度溶媒を使用する必要がある。   In addition, since the solute of the coating solution is nonpolar, the high-viscosity solvent also acts as a poor solvent, the ratio of the high-viscosity solvent increases, and the solubility is insufficient when a certain component ratio is exceeded. It is also known that the coating solution aggregates or whitens. As described above, in the coating solution used for the hole die coating method, a high-viscosity solvent of a certain amount or more, that is, a poor solvent cannot be added, and thus a high-viscosity solvent having a higher viscosity with the same addition amount is used. There is a need.

上述したように、一般に溶媒の粘度は溶媒の分子量と極性に依存している。極性が非常に大きい分子(例えば、多価アルコールなど)は、非極性の溶質に対して強力な貧溶媒として作用し、少量の添加でも塗布液の凝集を引き起こす。   As described above, the viscosity of a solvent generally depends on the molecular weight and polarity of the solvent. Molecules with very large polarities (for example, polyhydric alcohols) act as strong antisolvents for nonpolar solutes and cause the coating liquid to aggregate even in small amounts.

ここで、前記塗布液の乾燥工程を考えた場合、塗布液の溶媒は低極性で良溶媒であるが、粘度が低い溶媒と、高粘度であるが溶解性が低い貧溶媒とが混合している。このため、高粘度溶媒の極性を高めずに粘度だけを上げる場合、分子量がより大きなものを高粘度溶媒として用いるため、乾燥工程において良溶媒の方が先に乾燥してしまう。   Here, when considering the drying step of the coating solution, the solvent of the coating solution is a low polarity and good solvent, but a solvent having a low viscosity and a poor solvent having a high viscosity but low solubility are mixed. Yes. For this reason, when only the viscosity is increased without increasing the polarity of the high-viscosity solvent, a higher molecular weight is used as the high-viscosity solvent, so that the good solvent is dried first in the drying step.

ここで塗膜の乾燥工程を考えた場合、塗膜が液体として振舞う乾燥前期と、ある程度、溶媒が蒸発して塗膜が流動しなくなり、塗膜が固体として振舞う乾燥後期とに分けることができる。乾燥前期において、塗膜は流動しているため、塗膜表面で気化した溶媒分子の気化熱で表面の温度が低下して沈降し、底部の溶媒が塗膜表面に上がってくるという対流が発生していると考えられる。このことは、塗布液の組成が不適切な場合に、塗膜にベナードセル(乾燥塗膜に細かい六角形状のマトリクスが形成される乾燥ムラ)が発生することでも示されている。   Here, when considering the drying process of the coating film, it can be divided into the first period of drying in which the coating film behaves as a liquid and the latter period of drying in which the solvent evaporates to some extent and the coating film does not flow, and the coating film behaves as a solid. . In the first stage of drying, since the coating film is flowing, convection occurs in which the temperature of the surface decreases due to the heat of vaporization of the solvent molecules evaporated on the coating film surface, and the solvent at the bottom rises to the coating film surface. it seems to do. This is also indicated by the occurrence of Benard cell (dry unevenness in which a fine hexagonal matrix is formed on the dried coating film) when the composition of the coating solution is inappropriate.

このように乾燥前期においては、塗膜内部の溶液の流動によって、常に塗膜は攪拌されている状態にあるため、良溶媒と、極性が高く乾燥が遅い貧溶媒とで乾燥速度に差があって良溶媒側だけ蒸発しても、攪拌によって塗膜中における溶媒の比率の膜厚方向に対する分布は緩和されている状態にあると考えられる。   Thus, since the coating film is constantly stirred by the flow of the solution inside the coating film in the first drying stage, there is a difference in the drying speed between the good solvent and the poor solvent that is highly polar and slow to dry. Even if only the good solvent side is evaporated, it is considered that the distribution of the ratio of the solvent in the coating film in the film thickness direction is relaxed by stirring.

しかし、乾燥終期になると塗膜から大部分の溶媒がなくなっているために、塗膜中の固形分比が高くなり、塗膜は高粘度化して流動性が失われていると考えられる。この状態では塗膜内部で溶媒分子の移動は対流ではなく、塗膜内部での拡散に依存することになる。しかし、対流と比較すると拡散過程は移動速度が小さく、塗膜表面における溶媒の気化速度の差から発生する塗布膜の溶媒の比率の膜厚方向に対する分布は緩和されにくい。そのため、塗膜表面では乾燥が遅い貧溶媒の比率が高まりやすい。   However, at the end of drying, most of the solvent disappears from the coating film, so the solid content ratio in the coating film increases, and the coating film is considered to have increased viscosity and lost fluidity. In this state, the movement of the solvent molecules inside the coating film depends not on convection but on diffusion inside the coating film. However, compared with convection, the diffusion process has a lower moving speed, and the distribution of the solvent ratio of the coating film generated from the difference in the evaporation rate of the solvent on the coating film surface is difficult to be relaxed. Therefore, the ratio of the poor solvent that is slow to dry tends to increase on the coating film surface.

この場合、塗膜の流動性が小さい状態で塗膜中の貧溶媒の濃度が上昇すると、塗布液の溶媒の成分中で貧溶媒の濃度が高すぎると凝集してしまうことと同様に、半固形化した塗膜で凝集が発生する。ただし、塗膜に流動性がほとんど無いため、巨大な凝集物は形成されずに、塗膜表面が細かく荒れたようになり、本来の塗膜が透明な膜の場合は、凝集が発生した塗膜は白濁する。このような現象を塗膜の白化と呼ぶ。このように、塗膜の白化は塗布液の組成中の貧溶媒の成分の乾燥が遅い場合に発生する傾向があるが、低固形分量で塗布液の粘度を高めるためには、極性があって分子量が大きく乾燥の遅い溶媒を高粘度溶媒として用いる必要があり、結果として塗布液の乾燥時に白化を引き起こしやすいという課題がある。   In this case, if the concentration of the poor solvent in the coating film increases while the fluidity of the coating film is low, the concentration of the poor solvent in the solvent component of the coating solution is too high. Aggregation occurs in the solidified coating film. However, since the coating film has almost no fluidity, huge agglomerates are not formed, and the surface of the coating film appears to be fine and rough. The film becomes cloudy. Such a phenomenon is called whitening of the coating film. Thus, whitening of the coating film tends to occur when drying of the poor solvent component in the composition of the coating solution is slow, but in order to increase the viscosity of the coating solution with a low solid content, there is polarity. It is necessary to use a solvent having a large molecular weight and slow drying as a high viscosity solvent, and as a result, there is a problem that whitening is likely to occur when the coating solution is dried.

本発明は、上記課題を解決するものであり、低固形分量で高粘度な塗布組成物を用いて塗工を行った基板であっても、乾燥時に塗膜の白化を起こしにくい基板乾燥方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above problems, and a substrate drying method that hardly causes whitening of a coating film during drying, even if the substrate is coated using a coating composition having a low solid content and a high viscosity. An object is to provide an apparatus.

上記目的を達成するため、本発明の基板乾燥方法および装置は、基板上に塗布され、少なくとも溶質と、前記溶質に対して溶解度の差を有している2種類以上の溶媒とからなる液体混合組成物の塗膜を乾燥させる乾燥工程において、前記2種類以上の溶媒の中で、前記溶質に対して相対的に乾燥速度が速くかつ溶解度の高い溶媒を、塗膜に供給しながら乾燥を行うことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a substrate drying method and apparatus according to the present invention is a liquid mixture comprising at least a solute and two or more solvents having a difference in solubility with respect to the solute. In the drying step of drying the coating film of the composition, drying is performed while supplying a solvent having a relatively high drying rate and high solubility to the solute among the two or more solvents. It is characterized by that.

前記乾燥方法および乾燥装置によって、低固形分量で高粘度な塗布組成物を用いて塗布を行った基板であっても、乾燥時に塗膜の白化が起こりにくくなる。   Even if the substrate is coated using a coating composition having a low solid content and a high viscosity by the drying method and the drying apparatus, whitening of the coating film hardly occurs during drying.

本発明によれば、固形分量で高粘度な塗布組成物を用いて塗工を行った基板であっても、乾燥時に塗膜の白化を起こしにくくすることができる。   According to this invention, even if it is the board | substrate which applied using the coating composition with a solid content and high viscosity, it can make it hard to raise | generate whitening of a coating film at the time of drying.

本発明の実施の態様における基板乾燥装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a substrate drying apparatus in an embodiment of the present invention 本実施の態様における基板乾燥に係るフロー図Flow chart related to substrate drying in this embodiment 従来のホールダイコータのダイヘッドの一例を示す斜視図A perspective view showing an example of a die head of a conventional hole die coater 図4のホールダイコータで基板にパターンを形成している状態を示す斜視図The perspective view which shows the state which forms the pattern in a board | substrate with the hole die coater of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の態様に係わる基板乾燥装置の模式図である。   FIG. 1 is a schematic view of a substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1において、101は基板乾燥装置が減圧機構を持つ場合の真空チャンバ、102は乾燥中の基板に溶媒を噴霧する溶剤噴霧機構、103は基板乾燥装置の乾燥対象である基板、104は基板103の周囲に配置された溶媒および溶媒保持体、105は基板103を加熱しながら乾燥させるための加熱機構としてのホットプレートである。   In FIG. 1, 101 is a vacuum chamber when the substrate drying apparatus has a pressure reducing mechanism, 102 is a solvent spraying mechanism for spraying a solvent onto a substrate being dried, 103 is a substrate to be dried by the substrate drying apparatus, and 104 is a substrate 103. A solvent and a solvent holder 105 disposed around the substrate 103 are hot plates as a heating mechanism for drying the substrate 103 while heating.

上述したように、ホールダイコート法において、高精細かつ乾燥膜厚が非常に薄いパターンを形成しようとすると、低固形分量で高粘度な塗布液が必要になる。   As described above, in the hole die coating method, in order to form a pattern with high definition and a very thin dry film thickness, a coating solution having a low solid content and a high viscosity is required.

例えば、非極性の樹脂材料をライン幅が50乃至200μm、乾燥膜厚が15乃至150nmのストライプパターンをホールダイコート法でガラス基板上に形成するプロセスを考えた場合、ガラス基板の面内厚みムラと基板間板厚バラツキを考慮すると、ホールダイコート法で塗工する場合のノズル先端と基板間の塗工ギャップは50μm以上あることが必須であって、プロセスマージンを考えると70μm以上の塗工ギャップがあると好ましい。   For example, when considering a process of forming a stripe pattern of a nonpolar resin material with a line width of 50 to 200 μm and a dry film thickness of 15 to 150 nm on a glass substrate by a hole die coating method, in-plane thickness unevenness of the glass substrate Considering the board thickness variation between the substrates, it is essential that the coating gap between the nozzle tip and the substrate when coating by the hole die coating method is 50 μm or more. Considering the process margin, the coating gap of 70 μm or more is required. Preferably there is.

一方、ホールダイコート法において、前記のような塗工プロセスを実施するためには、液柱の安定性を確保するために、塗工液の粘度が70mPa・s以上、好ましくは100mPa・s以上あることが望まれる。また塗工液の固形分量は、1.5%以下であることが必須であって、1.0%以下であることが好ましい。   On the other hand, in the hole die coating method, in order to carry out the coating process as described above, the viscosity of the coating liquid is 70 mPa · s or more, preferably 100 mPa · s or more in order to ensure the stability of the liquid column. It is desirable. Further, the solid content of the coating liquid is essential to be 1.5% or less, and preferably 1.0% or less.

固形分が樹脂であれば、例えば、樹脂の分子量を大きくすることにより、同じ固形分量でも塗布液の粘度を高くすることができる。しかし、樹脂を高分子量化すると、塗布・乾燥したパターンの物性が変わり、作成したパターンの特性に悪影響を及ぼす場合もある。また、樹脂の種類や重合法によっては樹脂の高分子化が難しい場合もある。   If the solid content is a resin, for example, by increasing the molecular weight of the resin, the viscosity of the coating solution can be increased even with the same solid content. However, when the resin has a high molecular weight, the physical properties of the coated / dried pattern change, which may adversely affect the characteristics of the created pattern. Also, depending on the type of resin and the polymerization method, it may be difficult to polymerize the resin.

固形分材料の変更により塗布液の高粘度化が難しい場合は、塗布液の溶媒に高粘度な液体を添加する。   If it is difficult to increase the viscosity of the coating liquid due to the change in the solid material, a highly viscous liquid is added to the solvent of the coating liquid.

例えば、分子内にヒドロキシル基を有する極性の高い溶媒を添加することにより塗布液の粘度が上昇するが、上述したように樹脂材料が非極性である場合、極性が高い高粘度溶媒の添加量には上限があり、上限以上の分量を添加すると塗布液は凝集してしまう。そこで、上限ぎりぎりの添加量まで加えて、塗布液の粘度を目的の70乃至100mPa・sまで引き上げることになる。しかし、70乃至100mPa・sに調製された塗布液を用い、ホールダイコータによって基板上に塗膜のウェットパターンを形成した後、乾燥工程を行うと、上述したように高粘度溶媒の方が、元々の溶媒である良溶媒よりも乾燥が遅いため、乾燥工程において塗膜の白化が発生しやすい。   For example, the viscosity of the coating solution is increased by adding a highly polar solvent having a hydroxyl group in the molecule, but when the resin material is nonpolar as described above, the amount of the highly viscous solvent having a high polarity is increased. Has an upper limit, and if an amount larger than the upper limit is added, the coating solution will aggregate. Therefore, the viscosity of the coating solution is increased to the target 70 to 100 mPa · s by adding to the limit amount. However, when a coating liquid prepared at 70 to 100 mPa · s is used and a wet pattern of a coating film is formed on a substrate by a hole die coater and then a drying process is performed, as described above, the high-viscosity solvent is originally Since the drying is slower than the good solvent which is the solvent, whitening of the coating film is likely to occur in the drying process.

そこで、本実施の形態では、乾燥工程を行う際に、高粘度溶媒よりも乾燥の速い良溶媒を、基板上の塗布液パターンに供給することによって、塗膜の白化を抑えることを可能にしている。   Therefore, in the present embodiment, when performing the drying step, it is possible to suppress the whitening of the coating film by supplying a good solvent that dries faster than the high viscosity solvent to the coating liquid pattern on the substrate. Yes.

良溶媒の供給手段としては、前記目的を達することができるのであれば特に限定されない。例えば、基板乾燥装置内部で溶媒を噴霧し、溶媒を滲みこませた布状の溶媒保持体を乾燥装置内部に設置して、溶媒の気化によって乾燥の雰囲気を良溶媒リッチにしておき、蒸発平衡によって塗膜に供給したりするなどの手法を採用することができる。   The means for supplying the good solvent is not particularly limited as long as the object can be achieved. For example, a solvent is sprayed inside the substrate drying device, a cloth-like solvent holding body soaked with the solvent is placed inside the drying device, and the drying atmosphere is made rich in the good solvent by evaporation of the solvent. It is possible to adopt a technique such as supplying to the coating film by the method.

この場合、溶媒の供給量は、少な過ぎると塗膜の白化を防止することができず、多過ぎると、白化を抑制することができるが、乾燥時間が長くなるという問題が発生するため、適切に設定する必要がある。   In this case, if the supply amount of the solvent is too small, whitening of the coating film cannot be prevented, and if it is too much, whitening can be suppressed, but a problem that the drying time becomes long occurs. Must be set to

本実施の形態では、乾燥速度と溶解度に差がある2種類以上の溶媒からなる塗布液の乾燥工程を採用しているが、特に、ホールダイコート法において、粘度が低い良溶媒と粘度が高い貧溶媒の組み合わせからなる塗布液の乾燥を行う際に、塗布工程では塗布液の粘度を重視するために高粘度溶媒を凝集する直前の濃度まで添加しておき、乾燥工程では溶媒の溶解性を重視するために良溶媒を塗膜に供給することにより、乾燥工程時に発生する塗膜の白化を抑制することができる。   In the present embodiment, a drying process of a coating liquid composed of two or more kinds of solvents having a difference in drying speed and solubility is employed. In particular, in the hole die coating method, a good solvent having a low viscosity and a poor viscosity having a high viscosity are used. When drying a coating solution consisting of a combination of solvents, add a high-viscosity solvent to the concentration just before agglomeration in the coating process to emphasize the viscosity of the coating solution, and focus on solvent solubility in the drying step. Therefore, whitening of the coating film that occurs during the drying process can be suppressed by supplying a good solvent to the coating film.

本実施の形態の乾燥工程は、常圧下で行ってもよいが、減圧下で行うことにより、乾燥の遅い高粘度溶媒を塗布液に用いることにより、乾燥時間を短縮することが可能になる。減圧時の圧力は特に規定しないが、乾燥前期工程においてあまり急に圧力を下げ過ぎると溶媒が沸騰してしまい、塗膜が乱れるので好ましくない。   Although the drying process of this Embodiment may be performed under a normal pressure, by performing under a reduced pressure, it becomes possible to shorten drying time by using a high-viscosity solvent with slow drying for a coating liquid. The pressure at the time of depressurization is not particularly specified. However, if the pressure is lowered too rapidly in the first drying step, the solvent boils and the coating film is disturbed, which is not preferable.

また、本実施の形態における圧力プロファイルは、本発明の目的を達することが可能な範囲においては、特に制限はなく、塗膜が液状である乾燥前期と固体状である乾燥後期とにおいて、圧力を変更してもよい。また、乾燥を促進するために乾燥工程の際に基板を加熱してもよく、基板温度プロファイルも特に制限はない。   In addition, the pressure profile in the present embodiment is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, and the pressure is applied in the early drying stage in which the coating film is liquid and in the late drying stage in which the coating is solid. It may be changed. Further, the substrate may be heated during the drying process in order to promote drying, and the substrate temperature profile is not particularly limited.

本実施の形態の乾燥工程を実施するため、乾燥工程時に基板上の塗膜に良溶媒を供給する機構を有する基板乾燥装置が提供される。   In order to carry out the drying process of the present embodiment, a substrate drying apparatus having a mechanism for supplying a good solvent to the coating film on the substrate during the drying process is provided.

本基板乾燥装置は、乾燥工程時に基板上の塗膜に良溶媒を供給する機構を有するが、良溶媒の供給機構には特に制限はなく、図1に示す溶剤噴霧機構102のように、溶媒を噴霧するためのシャワーあるいはスプレーを乾燥装置内部に設置し、基板103の塗膜上に溶媒を噴霧することによって直接塗膜に良溶媒を供給する機構や、噴霧した良溶媒の気化によって乾燥炉,チャンバ101の雰囲気を良溶媒リッチにしておき、蒸発平衡によって塗膜に供給する機構、あるいは気化した溶媒によって乾燥炉の雰囲気を良溶媒リッチにするための溶媒を滲みこませた布状の溶媒保持体104および保持体、溶媒供給機構などを挙げることができる。   This substrate drying apparatus has a mechanism for supplying a good solvent to the coating film on the substrate during the drying process, but the supply mechanism for the good solvent is not particularly limited, and the solvent spray mechanism 102 shown in FIG. A mechanism for supplying a good solvent directly to the coating film by spraying a solvent onto the coating film on the substrate 103, or a drying furnace by vaporizing the sprayed good solvent , A mechanism in which the atmosphere in the chamber 101 is made rich in a good solvent and a mechanism for supplying it to the coating film by evaporation equilibrium, or a cloth-like solvent in which a solvent for making the atmosphere in the drying furnace rich in the solvent is soaked by the evaporated solvent The holding body 104, a holding body, a solvent supply mechanism, and the like can be given.

また、基板乾燥工程を減圧で行う機構を有することもできる。この場合、溶媒供給手段である溶剤噴霧機構102の他に、真空チャンバ101および真空ポンプ(図示せず)を具備する。   In addition, a mechanism for performing the substrate drying process under reduced pressure can be provided. In this case, a vacuum chamber 101 and a vacuum pump (not shown) are provided in addition to the solvent spray mechanism 102 which is a solvent supply means.

また、本基板乾燥装置が、減圧機構を有する/有していないにかかわらず、塗膜の乾燥促進のために基板加熱機構を有していてもよい。基板加熱機構の具体例として、基板103を直接加熱するホットプレート105、あるいは熱風の送風機構,赤外線照射によって加熱するランプや、加熱装置自体に熱媒を循環させる機構などを挙げることができる。   In addition, the substrate drying apparatus may have a substrate heating mechanism for promoting drying of the coating film regardless of whether or not the decompression mechanism is included. Specific examples of the substrate heating mechanism include a hot plate 105 that directly heats the substrate 103, a hot air blowing mechanism, a lamp that heats by infrared irradiation, and a mechanism that circulates a heating medium in the heating device itself.

次に、本実施の形態における塗布/乾燥プロセスについて、図2のフロー図に基づいて説明する。   Next, the coating / drying process in the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

まず、ホールダイコータのステージ上に塗布液をパターニングされるガラス基板を置く(S1)。ホールダイコータに設けられたアライメントカメラによってガラス基板に形成されているアライメントマークを認識し、ホールダイノズルに対して塗布位置を合わせるために基板の位置の微調整を行う(S2)。   First, a glass substrate on which a coating solution is patterned is placed on the stage of a hole die coater (S1). The alignment mark formed on the glass substrate is recognized by the alignment camera provided in the hole die coater, and the position of the substrate is finely adjusted in order to align the coating position with the hole die nozzle (S2).

次に、基板には1枚ごとに厚みムラがあるために、レーザ変位計などで基板の表面を測定し、基板の高さを測定する(S3)。この高さデータから塗布ギャップに合わせてダイヘッドの塗布高さが決定される。塗布時は配管を通じてマニホールド内に圧力を加え、目的の膜厚を得るために適切な吐出量で塗布液をノズルから吐出し、設定されたギャップを維持した状態でステージあるいはダイヘッドを水平に移動させ基板上に塗布液のパターンを形成する(S4)。   Next, since the thickness of each substrate is uneven, the surface of the substrate is measured with a laser displacement meter or the like, and the height of the substrate is measured (S3). From this height data, the coating height of the die head is determined in accordance with the coating gap. During application, pressure is applied to the manifold through the piping, and the application liquid is discharged from the nozzle at an appropriate discharge amount to obtain the desired film thickness, and the stage or die head is moved horizontally while maintaining the set gap. A pattern of the coating solution is formed on the substrate (S4).

前記ギャップの設定値、あるいは前記吐出圧力の設定値は、塗布開始から塗布終了まで同一の値でもよいし、塗布プロセスの途中で変更してもよい。   The set value of the gap or the set value of the discharge pressure may be the same value from the start of application to the end of application, or may be changed during the application process.

塗布工程が終了した基板を乾燥チャンバへ移動して、乾燥プロセスを実施する(S5)。乾燥時の圧力は大気圧下で行ってもよいが、減圧下で行った方が乾燥が速くなり、タクトタイムが向上するため好ましい。また、乾燥時間を短縮するために本基板乾燥装置のステージには加熱機構を設置することが好ましい(S6)。減圧乾燥を行うためのチャンバ内に溶媒供給手段が設けられている。このようにして第1基板乾燥が行われる(S7)。   The substrate after the coating process is moved to the drying chamber, and the drying process is performed (S5). The drying pressure may be performed under atmospheric pressure, but it is preferable to perform the pressure reduction under reduced pressure because drying becomes faster and tact time is improved. In order to shorten the drying time, it is preferable to install a heating mechanism on the stage of the substrate drying apparatus (S6). A solvent supply means is provided in the chamber for performing vacuum drying. In this way, the first substrate is dried (S7).

また、本実施の形態の基板乾燥装置には、塗布液の溶媒の中で良溶媒を供給する手段として溶媒を噴霧するシャワーノズルを設け、基板に対して溶媒を噴霧する(S8)。次に、基板に対する第2基板乾燥が行われ(S9)、減圧チャンバの真空ポンプが作動して乾燥チャンバ内を減圧し、かつ加熱を終了して(S10)、突沸しない程度の減圧速度による乾燥を行う。   In addition, the substrate drying apparatus of the present embodiment is provided with a shower nozzle that sprays a solvent as means for supplying a good solvent among the solvents of the coating solution, and sprays the solvent onto the substrate (S8). Next, the second substrate is dried on the substrate (S9), the vacuum pump of the decompression chamber is operated to decompress the inside of the drying chamber, and the heating is finished (S10), and the drying is performed at a decompression rate that does not cause bumping. I do.

前記ステップS8において、塗膜表面の流動性がある程度失われた段階で、シャワーノズルから基板に良溶媒を噴霧する。噴霧量が少な過ぎると基板に到達する前に噴霧された良溶媒が気化してしまうし、また、多過ぎると基板表面の濡れが大き過ぎてパターンが滲んでしまう。溶媒供給速度,圧力,温度を適切な値に設定することにより、白化の無い塗膜のパターンを得ることができる。   In step S8, a good solvent is sprayed from the shower nozzle onto the substrate when the fluidity of the coating film surface has been lost to some extent. If the spray amount is too small, the good solvent sprayed before reaching the substrate is vaporized, and if it is too large, the substrate surface is so wet that the pattern is blurred. By setting the solvent supply rate, pressure, and temperature to appropriate values, a coating pattern without whitening can be obtained.

本発明の基板乾燥方法および装置を用いることにより、ホールダイコート法によるパターニングプロセスの適用範囲を広げることが可能になる。特に、液晶ディスプレイのカラーフィルタ材料のパターニング、プラズマディスプレイの蛍光体材料のパターニング、有機ELディスプレイの発光層材料、あるいは発光補助層材料のパターニングなどの分野において、ホールダイコート法によるパターニングプロセスを、より広範囲に用いることが可能になる。   By using the substrate drying method and apparatus of the present invention, the application range of the patterning process by the hole die coating method can be expanded. In particular, in the fields of patterning of color filter materials for liquid crystal displays, patterning of phosphor materials for plasma displays, patterning of light emitting layer materials for organic EL displays, and light emitting auxiliary layer materials, patterning processes by the hole die coating method are more extensive. It becomes possible to use for.

101 チャンバ
102 溶剤噴霧機構
103 基板
104 溶剤および溶剤保持体
105 ホットプレート
101 Chamber 102 Solvent Spray Mechanism 103 Substrate 104 Solvent and Solvent Holder 105 Hot Plate

Claims (4)

基板上に塗布され、少なくとも溶質と、前記溶質に対して溶解度の差を有している2種類以上の溶媒とからなる液体混合組成物の塗膜を乾燥させる乾燥工程において、前記2種類以上の溶媒の中で、前記溶質に対して相対的に乾燥速度が速くかつ溶解度の高い溶媒を、塗膜に供給しながら乾燥を行うことを特徴とする基板乾燥方法。   In the drying step of drying a coating film of a liquid mixture composition applied on a substrate and comprising at least a solute and two or more kinds of solvents having a difference in solubility with respect to the solute, the two or more kinds A substrate drying method characterized in that drying is performed while supplying a solvent having a high drying rate and a high solubility relative to the solute in the solvent. 前記溶媒は、前記質に対して相対的に乾燥速度が速くかつ溶解度の高い溶媒と、相対的に乾燥速度が遅くかつ溶解度の低い溶媒とからなり、これらの溶媒の中で、前記相対的に乾燥速度が遅くかつ溶解度の低い溶媒の含有比率が高くなると、前記液体混合組成物の粘度が高くなることを特徴とする請求項1に記載の基板乾燥方法。   The solvent is composed of a solvent having a relatively high drying rate and a high solubility with respect to the quality, and a solvent having a relatively slow drying rate and a low solubility. 2. The substrate drying method according to claim 1, wherein the viscosity of the liquid mixture composition increases as the content rate of the solvent having a low drying rate and low solubility increases. 前記基板の乾燥工程を、減圧下および/または加熱下で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の基板乾燥方法。   3. The substrate drying method according to claim 1, wherein the substrate drying step is performed under reduced pressure and / or under heating. 請求項1乃至3に記載の基板乾燥工程を行うことを特徴とする基板の乾燥装置。   A substrate drying apparatus for performing the substrate drying process according to claim 1.
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