JP2823448B2 - レジスト材の塗布方法 - Google Patents

レジスト材の塗布方法

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JP2823448B2 JP4308465A JP30846592A JP2823448B2 JP 2823448 B2 JP2823448 B2 JP 2823448B2 JP 4308465 A JP4308465 A JP 4308465A JP 30846592 A JP30846592 A JP 30846592A JP 2823448 B2 JP2823448 B2 JP 2823448B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レジスト材の塗布方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置(LCD)カラーフィルタ
ーの製造方法には、(a)染着性材料を用いるフォトリ
ソグラフィー法、(b)顔料微粒子を分散した材料(以
下顔料分散レジスト材という)を用いるフォトリソグラ
フィー法、(c)顔料微粒子を分散した材料を電解析出
させる電着法、(d)着色インクを用いる印刷法などが
利用されているが、特に精細画像を必要とする場合は、
上記のうち(a)及び(b)が用いられる。上記(a)
と(b)を比較した場合、(b)の方が工程が短く、塗
膜の耐久性が大きいことから(b)の採用が増加してい
る。
【0003】上記顔料分散レジスト材は、固形分中に占
める顔料分が10重量%以上、品種によっては50重量
%にもなり、微粒子が高濃度に分散された系であるた
め、半導体加工等に用いられる均一系レジスト材に比べ
て、かなり大きなチクソトロピー性を示す。また、この
ような顔料分散レジスト材を用いてカラーフィルターを
作製する場合、膜厚が2μm以下、光透過率が60%以
上であることが要求されるので、顔料粒子は平均粒径1
μm以下のものが使用される。
【0004】上記顔料分散レジスト材の塗布方式として
は、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート
法等が挙げられるが、膜厚の均一性から、(a)及び
(b)ともにスピンコート法が大勢を占めている。
【0005】上記スピンコート法では、例えば、図1に
示すように、基板1を試料台2に載せて回転させなが
ら、基板1の中心にレジスト材を落下させ、回転に伴う
遠心力により基板1全面にレジスト材の塗膜3を形成す
る。
【0006】上記レジスト材のチクソトロピー性が大き
くなると、塗膜にうねりや凹凸等が発生し均一な塗膜の
形成が難しくなると共に、スピンコートでは中心部分に
遠心力が働かないため、レジスト材が周辺方向に十分に
流れないうちに乾燥が進み、塗膜の断面は中心部分を頂
点とし左右対称の山型になる場合が多い。このように、
膜厚の薄い部分と厚い部分が生じると、色の濃度が異な
るので、均質なカラーフィルターを作製できないという
問題点があった。
【0007】塗膜の膜厚精度を高める方法としては、例
えば、レジスト材の粘度を下げることが挙げられる。一
般に、粘度の低いレジスト材の使用により膜厚精度を高
めることは可能であるが、レジスト材の組成によって
は、粘度を下げられない場合があり、溶媒によりレジス
ト材を希釈して粘度を下げると、膜厚が薄くなるだけで
膜厚の不均一は解消されないことがある。
【0008】また、別の方法として、例えば、特開昭6
2−121675号公報には、LCDのような比較的大
きな基板上に、膜厚1μm以下の塗膜をスピンコートす
る場合、レジスト材の粘度を1〜4センチストークスに
抑え、1000rpm以下で塗布することにより、膜厚
の精度が極めて高くなることが記載されている。
【0009】しかしながら、上記の塗布方法では、顔料
が分散されたレジスト材のように粘度が高く、チクソト
ロピー性も大きい場合には、膜厚の均一な塗膜が得られ
難いという問題点がある。
【0010】また、特開平2−48078号公報では、
始めに1000rpm以下の回転速度、次いで2000
rpm以上の回転速度でスピンコートすることにより、
コーナー部の塗りむらやストリエーションの少ない塗膜
が得られることが記載されている。
【0011】しかしながら、スピンコート法では、数1
00rpmの低速回転でレジスト材をならし、1段又は
多段で加速する方法が一般に行われているが、LCDで
は、ガラス基板の寸法が、小さくても30×30cmで
あるから、塗布速度は、通常、500〜1000rpm
に設定されており、高速塗布法を採用するのは難しいと
いう問題点がある。
【0012】また、顔料が分散されたレジスト材のよう
に流動性が悪い材料に対しては、速度そのものより、む
しろ加速度の方が重要である。つまり、第1段から第2
段への変速を瞬時に行うと膜厚のばらつきがなくなる
か、非常に小さくなることが実験で確かめられている
が、過大トルクのモーターを必要とするという問題点が
あった。
【0013】上記の方法以外に、界面張力低下剤を添加
して、流動性を高め膜厚の均一化を図る試みもあるが、
カラーフィルターの必要条件である透明性、スペクト
ル、解像性等を低下させるので、解決策にはならない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、スピンコータ
ーに過大な負荷をかけることなく、膜厚精度の高い塗膜
が形成可能であり、得られた塗膜が光学的特性及び解像
性に優れたレジスト材の塗布方法を提供することにあ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】第1発明のレジスト材の
塗布方法は、アクリル共重合体を主成分とするバインダ
ー樹脂に顔料微粒子を分散させた液状の光硬化性樹脂組
成物からなるレジスト材を回転する基板の中心部に投下
させ、該レジスト材を遠心力により基板上に塗布する方
法において、レジスト材の投下中であって該レジスト材
が基板の中心部から周辺に向かって拡散しようとする塗
布工程の初期段階でのみ、基板を60Hz以下の振動数
振動させることを特徴とする。
【0016】第2発明のレジスト材の塗布方法は、アク
リル共重合体を主成分とするバインダー樹脂に顔料微粒
子を分散させた液状の光硬化性樹脂組成物からなるレジ
スト材を回転する基板の中心部に投下させ、該レジスト
材を遠心力により基板上に塗布する方法において、基板
に投下されたレジスト材に、該レジスト材が基板の中心
部から周辺に向かって拡散しようとする塗布工程の初期
段階でのみ、基板の中心部分の上方から0.05〜0.
2kg/cm 2 加圧気体を吹きつけることを特徴とす
る。
【0017】第3発明のレジスト材の塗布方法は、アク
リル共重合体を主成分とするバインダー樹脂に顔料微粒
子を分散させた液状の光硬化性樹脂組成物からなるレジ
スト材を回転する基板の中心部に投下させ、該レジスト
材を遠心力により基板上に塗布する方法において、基板
に投下されたレジスト材の内、基板の中心部分近傍のレ
ジスト材のみを該レジスト材が基板の中心部から周辺に
向かって拡散しようとする塗布工程の初期段階でのみ、
赤外線又は遠赤外線により加熱することを特徴とする。
以上により、上記目的が達成される。
【0018】以下に第1発明を詳細に説明する。第1発
明で使用されるレジスト材としては、アクリル共重合体
を主成分とするバインダー樹脂に顔料微粒子を分散させ
た液状の光硬化性樹脂組成物が挙げられる。
【0019】上記バインダー樹脂としては、例えば、2
−ヒドロキシエチルメタクリレート/メタクリルアミド
/アクリル酸の共重合体が挙げられる。
【0020】また、上記顔料としては、例えば、シアニ
ングリーン、ジスアゾイエロー等が挙げられる。
【0021】上記レジスト材を塗布する方法としては、
例えば、図1及び図2に示すようなスピンコート法が一
般的に用いられる。図1において、基板1を試料台2の
上に固定した後、レジスト材(図示しない)を基板1の
中心部に投下する。レジスト材の投下と同時に、該基板
1を振動させながら回転させ、回転による遠心力により
基板1上にレジスト材を塗布する。
【0022】基板1を固定するために、図2に示すよう
に、基板1を真空チャックと呼ばれる試料台2の上に載
置するが、この試料台2の上面には多数の吸引溝21が
設けられているので、真空ポンプ(図示しない)を用い
て吸引することにより、試料台2上に固定することがで
きる。
【0023】上記塗布方法で、基板1の振動はチキソト
ロピー性を有するレジスト材の流動性を向上させるため
に行われ、レジスト材に振動による流動性の向上と回転
に伴う遠心力が作用することにより、基板1の中心部か
ら周辺部へ拡散し易くなり、周辺部へ到達した時点で溶
媒の蒸発が進行するので、レジスト材の粘度が急激に上
昇し、基板1上の全体において膜厚精度の高いレジスト
材の塗膜3が形成可能となる。
【0024】このような振動は、基板1の大きさやレジ
スト材の粘度等によって異なるが、通常、レジスト材が
基板1の中心部から周辺部に向かって拡散しようとする
塗布工程の初期段階で作用させればよい。
【0025】第1発明において、振動を与える方法とし
ては、特に制限がなく、例えば、振動子(図示しない)
を試料台2の内部に設置する方法や回転軸4の内部に設
置する方法が挙げられる。また、基板1の上方に振動子
を設置し、空気層を介して振動を与えてもよい。また、
振動の周波数は、周波数(振動数)60Hz以下の低周
波が好ましい。
【0026】上記スピンコートの回転数は塗布工程の初
期段階で比較的低速とし、次いで回転数を高めるような
2段階方式もしくは多段階方式が好ましい。
【0027】次に、第2発明について説明する。第2発
明で使用されるレジスト材としては、第1発明と同様の
レジスト材が用いられる。
【0028】上記レジスト材を塗布するには、例えば図
3に示すように、スピンコーター法が一般的に用いられ
る。上記スピンコーターの試料台2に基板1を固定し、
該基板1上の中心部にレジスト材を投下した後、基板1
の中心部分の上方に設置されたノズル5を通じて、レジ
スト材に加圧気体を吹きつけながら基板1を回転させ
て、基板1上にレジスト材を塗布する。
【0029】上記塗布方法では、基板1上の中心部に投
下されたレジスト材に、回転に伴う遠心力と、ノズル5
から吹き付けられた加圧気体の圧力が作用するので、基
板1の中心部から周辺部へ拡散し易くなり、周辺部へ到
達した時点で溶媒の蒸発が進行して、レジスト材の粘度
が急激に上昇し、基板1上の全体において膜厚精度の高
いレジスト材の塗膜3が形成可能となる。
【0030】上記スピンコートの回転数は塗布工程の初
期段階で比較的低速とし、次いで回転数を高めるような
2段階方式もしくは多段階方式が好ましい。
【0031】このような加圧気体の吹き付けは、基板1
の大きさやレジスト材の粘度によって異なるが、通常、
レジスト材が基板1の中心部から周辺部に向かって拡散
しようとする塗布工程の初期段階でよい。また、上記加
圧気体の吹き付け時間が余り長くなり過ぎると、基板1
に塗布されたレジスト材の中心部が凹状になったり、乾
燥速度が速くなるためレジスト材の表面状態が悪くなり
好ましくない。
【0032】また、上記加圧気体の圧力はレジスト材の
粘度等により異なるが、0.05〜0.2kg/cm2
が好ましく、ノズル5は、その吹出口を基板1面より1
0cm程度上方に離して設置するのが好ましい。
【0033】上記気体の種類としては、レジスト材の性
能を損なわない限り特に制限はないが、例えば、空気、
窒素ガス、炭酸ガス等が好ましい。
【0034】次に、第3発明について説明する。第3発
明で使用されるレジスト材としては、第1発明、第2発
明と同様のレジスト材が用いられる。
【0035】上記レジスト材を塗布するには、例えば図
4に示すように、スピンコーター法が一般的に用いられ
る。スピンコーターの試料台2に基板1を固定し、基板
1上の中心部にレジスト材を投下した後、基板1の中心
部分のレジスト材を選択的に加熱しながら基板1を回転
させて、基板1上にレジスト材を塗布する。
【0036】上記塗布方法では、基板1上の中心部に投
下されたレジスト材は、加熱に伴う粘度低下と回転に伴
う遠心力により、基板1の中心部から周辺部へ拡散し易
くなり、周辺部へ到達した時点で溶媒の蒸発が進行し
て、レジスト材の粘度が急激に上昇し、基板1上の全体
において膜厚精度の高いレジスト材の塗膜3が形成可能
となる。
【0037】このようなレジスト材の加熱は、基板1の
大きさやレジスト材の粘度によって異なるが、通常、レ
ジスト材が基板1の中心部から周辺部に向かって拡散し
ようとする塗布工程の初期段階でよい。
【0038】レジスト材を加熱する方法としては、瞬
に必要な時間だけ加熱できる点で赤外線や遠赤外線が好
ましく、具体的には、スピンコーターの試料台2の内部
や下部に赤外線(又は遠赤外線)源(図示しない)を設
置する方法が挙げられる。
【0039】また、図4に示すように、赤外線(又は遠
赤外線)源からの光を、基板1上に設置された照射管6
に集め、照射管6を通じて、中心部分近傍のレジスト材
を加熱してもよい。
【0040】上記スピンコートの回転数は塗布工程の初
期段階で比較的低速とし、次いで回転数を高めるような
2段階方式もしくは多段階方式が好ましい。
【0041】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。 (実施例1) 1)レジスト材の調製 下記の組成を有するレジスト材を調製した。 ・緑色顔料 5重量% 〈シアニングリーン:ジスアゾイエロー=70:30(重量比)〉 ・ポバール 2重量% ・アクリル系共重合体 3重量% 〈2−ヒドロキシエチルメタクリレート /メタクリルアミド/アクリル酸共重合体〉 ・ジアゾ樹脂 0.3重量% ・水 89.7重量%
【0042】2)レジスト材の塗布 図1に示すスピンコーターの回転軸4に金属線(図示し
ない)の一端を接続し、他端に振動数60Hzのバイブ
レーター(図示しない)を接続した。試料台2の上に1
50mm角のガラス板1(基板)を載せ、真空ポンプ
(図示しない)を作動させて、ガラス板1を固定した。
次に、レジスト材をガラス板1の中心部に投下すると同
時に、バイブレータを作動させてガラス板を振動させな
がら回転させた。最初、スピンコーターを200rpm
で10秒間回転させた後、800rpmで55秒間回転
させて、ガラス板1上にレジスト材の塗膜を形成した。
尚、バイブレータによる振動は作動より5秒間で停止し
た。 3)塗膜の膜厚精度 2)で形成した塗膜を70℃のオーブンで5分間乾燥し
た後、塗膜の厚さを表面粗さ計で測定した結果、ガラス
板1の中心部及び周辺部(中心部から70mm離れた場
所)共に0.65μmであった。
【0043】(実施例2) バイブレーターの代わりに、スピンコーター上に設置し
たスピーカーより30Hzの音波照射によりガラス板を
振動させたこと以外は、実施例1と同様にして、ガラス
板1上にレジスト材の塗膜3を形成した。この塗膜の厚
さを、実施例1と同様の方法で測定したところ、中心部
及び周辺部共に0.65μmであった。
【0044】(比較例1) ガラス板を全く振動させなかったこと以外は、実施例1
と同様にして、ガラス板1上にレジスト材の塗膜を形成
した。この塗膜の厚さを、実施例1と同様の方法で測定
したところ、中心部は0.71μmであり、周辺部は
0.63μmであった。
【0045】(実施例3) 図3に示すように、スピンコーターの試料台2の上方1
0cmに、吹出し口がくるようにノズル5(口径7m
m)を設置し、試料台2上に150mm角のガラス板1
を固定し、ガラス板1の中心部に実施例1と同様のレジ
スト材を投下した。次に、ノズル5から0.1kg/c
2 圧の窒素ガスをレジスト材に吹き付けながら、スピ
ンコーターを200rpmで10秒間回転させ、次いで
600rpmで55秒間回転させて、ガラス板1上にレ
ジスト材の塗膜3を形成した。尚、窒素ガスの吹き付け
は、600rpmの回転後5秒で停止した。この塗膜の
厚さを、実施例1と同様の方法で測定したところ、中心
部及び周辺部は、それぞれ0.72μm及び0.73μ
mであった。
【0046】(実施例4)図4 に示すように、スピンコーターの試料台2の上方1
0cmに、ステンレス管(直径1cm)を垂直に設置
し、試料台2に150mm角のガラス板1を載せ、ガラ
ス板1の中心部に実施例1と同様のレジスト材を投下し
た。次に、ガラス板1を200rpmで回転を始めると
同時に、乾燥用赤外線ランプの光を集光してステンレス
管6より、中心部分近傍のレジスト材に照射した。20
0rpmで10秒間回転後、800rpmで60秒間回
転させてガラス板上にレジスト材の塗膜3を形成した。
尚、赤外線ランプの照射は800rpmの回転後5秒で
停止した。この塗膜の厚さを、実施例1と同様の方法で
測定したところ、中心部及び周辺部共に同じ厚さであっ
た。
【0047】
【発明の効果】本発明のレジスト材の塗布方法は、スピ
ンコーターに過大な負荷をかけることなく、膜厚精度の
高い塗膜の形成が可能であり、得られた塗膜は光学的特
性及び解像性に優れているので、液晶表示素子のカラー
フィルター等に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図2】試料台の詳細を示す模式図である。
【図3】本発明の他の一実施例を示す模式図である。
【図4】本発明のさらに他の一実施例を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
1 基板 2 試料台 3 塗膜 4 回転軸 5 ノズル 6 照射管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B05D 1/40 B05C 11/02 - 11/08 G03F 7/16 H01L 21/30 564

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクリル共重合体を主成分とするバインダ
    ー樹脂に顔料微粒子を分散させた液状の光硬化性樹脂組
    成物からなるレジスト材を回転する基板の中心部に投下
    させ、該レジスト材を遠心力により基板上に塗布する方
    法において、レジスト材の投下中であって該レジスト材
    が基板の中心部から周辺に向かって拡散しようとする塗
    布工程の初期段階でのみ、基板を60Hz以下の振動数
    振動させることを特徴とするレジスト材の塗布方法。
  2. 【請求項2】アクリル共重合体を主成分とするバインダ
    ー樹脂に顔料微粒子を分散させた液状の光硬化性樹脂組
    成物からなるレジスト材を回転する基板の中心部に投下
    させ、該レジスト材を遠心力により基板上に塗布する方
    法において、基板に投下されたレジスト材に、該レジス
    ト材が基板の中心部から周辺に向かって拡散しようとす
    る塗布工程の初期段階でのみ、基板の中心部分の上方か
    0.05〜0.2kg/cm 2 加圧気体を吹きつけ
    ることを特徴とするレジスト材の塗布方法。
  3. 【請求項3】アクリル共重合体を主成分とするバインダ
    ー樹脂に顔料微粒子を分散させた液状の光硬化性樹脂組
    成物からなるレジスト材を回転する基板の中心部に投下
    させ、該レジスト材を遠心力により基板上に塗布する方
    法において、基板に投下されたレジスト材の内、基板の
    中心部分近傍のレジスト材のみを該レジスト材が基板の
    中心部から周辺に向かって拡散しようとする塗布工程の
    初期段階でのみ、赤外線又は遠赤外線により加熱するこ
    とを特徴とするレジスト材の塗布方法。
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