JP2024060379A - スリットコータ - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタ基板製造工程において、ガラス基板の表面にカラーフィルタ基板の塗布液を均一に塗布でき、膜厚ムラが発生しないスリットコータを提供することを課題とする。【解決手段】ガラス基板が載置されるステージと、前記ステージの上部を移動可能に設けられたガントリと、前記ガントリ内部に設置され、前記ガラス基板の表面に塗布液を塗布するスリットノズルを備えたダイヘッドと、を含むスリットコータであって、前記ダイヘッドには、スリットノズルのノズル開口部に対して、進行方向後方にエアーナイフ機構を設け、塗布直後の塗布膜にエアーを吹き付けることを特徴とするスリットコータ。【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタ基板製造工程において、塗布工程で用いる塗布装置に関する。

カラーフィルタ基板の製造工程には、フォトリソグラフィ工程、及び選択領域の薄膜を除去するエッチング工程が複数回含まれており、特に、フォトリソグラフィ工程は、透明基板(以下、ガラス基板)上に液状の感光性レジストを決められた厚みに塗布する塗布工程と、所定のパターンが形成されたフォトマスクを使用して、塗布した感光性レジストに所定のパターンを焼き付ける露光工程及び、非パターン部の感光性レジストを除去する現像工程とからなる。

塗布工程で用いられるコーティング方式の一つに、ダイヘッドに設けたスリットノズルからガラス基板上に液状の感光性レジストを吐出して塗布するスリットコート方式がある。このスリットコート方式は、従来、基板を回転させて塗布するスピンコート方式と比較して、スピンレスコート方式と呼ばれることもある。
スリットコート方式で用いるスリットコータは、スリットノズルを備えるダイヘッドまたは、ガラス基板のどちらか一方を移動させて塗布を行う。スリットコーティング法は生産性の面からカラーフィルタ基板が多面付けされた大型基板や、カラーフィルタ基板が搭載される表示デバイスの大型化に対応できる利点がある。

スリットコータは、ガラス基板を載置するステージと液状の感光性レジストを吐出するスリットノズルを備えるダイヘッドとダイヘッドを設置するガントリとを備え、ダイヘッドはスリットノズルの先端とステージに載置された基板の塗布面とが塗布条件によって決められた位置関係に設置されている。
そして、ガントリの方を移動させながら、スリットノズルから液状の感光性レジストを吐出することで、静止したガラス基板上に液状の感光性レジストを塗布する機構となっている（特許文献１参照）。

図１は、スリットコータを用いてステージ上に載置されたガラス基板に、液状の感光性レジストが塗布されるコーティング工程を示す図である。図１に示すように、ガントリがステージ上を移動する際、ガントリの駆動系からの振動や、周辺からの振動により塗布された液状の感光性レジストには周期性のある膜厚変動が見られる。このような膜厚変動を有するカラーフィルタ基板を搭載した表示装置では、この膜厚変動した部分は、ぼんやりとしたモヤがかかったように視認されるので表示不良と判断される。このように視認される状態を「段ムラ」があると呼ばれる。

図４に、塗布方向に対して段ムラが発生する方向と、段ムラの画像を示す。図４に示すように段ムラは、塗布方向に対して垂直な方向に発生する。

特開２０１０－１７５９１９号公報

本発明は、前述したような問題を解決するために提案されたものであり、カラーフィル
タ基板製造工程において、ガラス基板の表面にカラーフィルタ基板の塗布液を均一に塗布でき、膜厚ムラが発生しないスリットコータを提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明の第一の態様は、
ガラス基板が載置されるステージと、
前記ステージの上部を移動可能に設けられたガントリと、
前記ガントリ内部に設置され、前記ガラス基板の表面に塗布液を塗布するスリットノズルを備えたダイヘッドと、を含むスリットコータであって、
前記ダイヘッドには、スリットノズルのノズル開口部に対して、進行方向後方にエアーナイフ機構を設け、塗布直後の塗布膜にエアーを吹き付けることを特徴とするスリットコータである。

塗布直後の塗布膜面にエアーナイフからエアーを吹き付けることで塗布膜の膜厚変動を抑制することが可能である。塗布後の塗布膜に膜厚ムラが生じた直後に、スリットノズルのノズル開口部に対して、進行方向後方に備えられた、エアーナイフからのエアー噴射によって塗布膜の表面を平坦化することができるという効果がある。

本発明のスリットコータによれば、エアーナイフで表面を平たん化できるので、スリットコート方式では膜厚が安定しにくい、スリットコートに適さない液状の感光性レジストであっても、使用可能となるため、材料の選択肢が増えるというメリットが期待できる。

スリットコータの斜視図及びスリットコータにより液状の感光性レジストが塗布される工程を示す図である。 スリットコータの塗布工程を側面から見た図である。 本発明に係るスリットコータのダイヘッドの設置形態を示す概略断面図である。 （ａ）一般的なスリットコータで発生する膜厚ムラ（段ムラ）の方向及び（ｂ）膜厚ムラを示す拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明によるスリットコータの好ましい実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、スリットコータ１０の斜視図及びスリットコータ１０により液状の感光性レジスト７が塗布される工程を示す図である。

図示されたように、本実施形態のスリットコータ１０は、幅が狭くて長さが長いスリット状のノズル４ａを備えたダイヘッド４を、移動可能に設けられたガントリ２内に搭載し、スリットノズル４ａを介して、（詳細は図示しない）ポンプ５から供給された液状の感光性レジスト７を、ガラス基板６の表面に面状に塗布する。

すなわち、このスリットコータ１０は、バー型の長いスリットノズル４ａを介して所定量の液状の感光性レジスト７をガラス基板６などに塗布する装置であり、ガラス基板６の一方側から他方側に一定速度で移動しながら微細なスリットノズル４ａを介して一定量の液状の感光性レジスト７を塗布することにより、ガラス基板６の表面に均一な液状の感光性レジストを形成する。

また、図１に示したスリットコータ１０は、ガラス基板６の表面のうち所望の部分にのみ液状の感光性レジスト７を塗布できるため、スピンコータに比べて塗布液の浪費がないという利点があり、幅の広い面形状に液状の感光性レジストの塗布が可能であるため、大型の基板に適している。

ここで、本実施形態のスリットコータ１０は、液晶表示装置の表示パネルを製造するための四角形ガラス基板が被処理物であり、ガラス基板６の表面に形成された導電膜などを選択的にエッチングするフォトリソグラフィ工程において、ガラス基板６の表面に液状の感光性レジスト７を塗布する塗布液コーティング工程に利用される。また、このスリットコータ１０は、液晶表示パネル用のガラス基板６だけでなく、一般的にフラットパネルディスプレイ用の多様な基板に塗布液を塗布する装置として変形して利用することもできる。

図１に示すように、ガラス基板６はステージ１上に載置されており、矢印はガントリ２（ダイヘッド４を含む）が移動する方向であり、この矢印方向に液状の感光性レジスト７が塗布される。ステージ１は、長方形の石製であり、その上面及び側面は平坦に加工されている。

水平面であるステージ１の上面にはガラス基板６が載置されるが、この上面には、複数の真空吸着口（図示せず）が形成されているため、スリットコータ１０においてガラス基板６が処理される間、吸着によりガラス基板６を水平位置に維持する。図２は、塗布工程を側面から見た図である。図２に示すように、液状の感光性レジスト７は、ダイヘッド４が移動しながら、平坦なステージ１上でガラス基板６の表面に塗布される。

図３は、本実施形態におけるスリットコータ１０のダイヘッド４を概略的に示す断面図である。矢印は、ダイヘッド４が移動する方向である。図３に示すように、本実施形態のスリットコータ１０のダイヘッド４は、ガラス基板６に塗布液、例えばフォトレジストのような液状の感光性レジストを塗布するスリットノズル４ａと、スリットノズル４ａのノズル開口部に対して、進行方向後方に、エアー吹出し口を備えたエアーナイフ機構４ｂを設けている。ダイヘッド４は、一定速度で移動するガントリ２内に搭載され、ステージ１上を塗布方向に移動する。

ガントリ２は、ダイヘッド４を保持するものであり、ガラス基板６の所定位置に液状の感光性レジストを塗布するため、図示しない駆動機構およびガイド機構３によって、ステージ１上を塗布方向に移動できる。

図３に示すように、スリットノズル４ａのノズル開口部間にはポンプ手段により加圧される液状の感光性レジストを均一に噴射するために所定量の液状の感光性レジストが一時貯蔵される収納空間が形成されている。ここで、収納空間に液状の感光性レジストを供給し、ガラス基板に対向する面に感光膜が形成され、ガラス基板６の表面に面状に液状の感光性レジスト７を塗布する。

また、ダイヘッド４は、ガラス基板をコーティングする液状の感光性レジストを供給する供給部（図示せず）と、この供給部からスリットノズル４ａに液状の感光性レジストを供給して一定圧力を加えて液状の感光性レジストを噴射するポンプ手段（図示せず）とを含む。

エアーナイフ機構４ｂは、スリットノズル４ａのノズル開口部に対して、進行方向後方に設けられ、スリットノズル４ａがガラス基板６に液状の感光性レジスト７を塗布した直後に、ガラス基板６の表面上の感光膜に対して圧縮空気が噴射される。

エアーナイフは、列状に並ぶ複数のノズルから圧縮空気を放出することで、複数のノズルの並び方向に連続する気流の層（エアーカーテン）を生じさせるブロアである。エアーナイフ機構４ｂをスリットノズル４ａの後方に設置することで、塗布直後の感光膜が乾燥する前に、エアーカーテンが上方から適切な角度で吹き付けられ、感光膜の表面が平坦化され、膜厚が均一で膜厚ムラが生じていない感光膜を形成することができる。

エアーナイフで使用する気体としては、噴射時に結露の問題があるためドライエアーを用いた。エアーナイフで使用する気体としては、ドライエアーに代えて、比較的汎用的に使われている、湿度を含まない窒素ガスを用いることができる。

また、本実施形態では、エアーナイフ機構４ｂは、スリットノズル４ａを含むダイヘッド４に設けられているが、ダイヘッド４との距離や時間差を設けるため、ダイヘッド４にエアーナイフ機構４ｂを設けることができない場合は、ガントリ５に直接設置することも可能である。

本発明によれば、スリットノズル４ａのノズル開口部に対して、進行方向後方にエアーナイフ機構４ｂを設け、塗布後の感光膜にエアーを吹き付けることで液状の感光性レジストの膜厚変動を抑制し、液状の感光性レジストの表面を平坦化させ、品質不良となる膜厚ムラの発生を抑止することができる。

１・・・ステージ
２・・・ガントリ
３・・・駆動部（不図示）
４・・・ダイヘッド
４ａ・・・スリットノズル
４ｂ・・・エアーナイフ機構
５・・・ポンプ
６・・・ガラス基板
７・・・液状の感光性レジスト

Claims (1)

1. ガラス基板が載置されるステージと、
   前記ステージの上部を移動可能に設けられたガントリと、
   前記ガントリ内部に設置され、前記ガラス基板の表面に塗布液を塗布するスリットノズルを備えたダイヘッドと、を含むスリットコータであって、
   前記ダイヘッドには、スリットノズルのノズル開口部に対して、進行方向後方にエアーナイフ機構を設け、塗布直後の塗布膜にエアーを吹き付けることを特徴とするスリットコータ。