JP3179628B2 - 硬基板塗布方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板を用いた液
晶表示板などの製造に用いられ、フォトレジストなどの
塗布液を硬基板に薄く均一に塗布するための硬基板塗布
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶板の製造工程の中には、ガラス基板
などの硬基板にフォトレジストなどの塗布液を薄く均一
な厚さに塗布する工程がある。例えばカラー液晶板の製
造においては、透明電極を予め形成したガラス基板に、
フォトレジストの機能を有する赤のカラ−モザイク液を
均一に塗布した後、露光して赤に対応するカラ−モザイ
クを硬化させ、余分の液を除去することにより赤のカラ
ーモザイクを形成している。そしてこれと同様な処理を
緑、青などの他の色について繰り返している。

【０００３】このようにフォトレジストとなる塗布液を
塗布する場合、この液は均一な厚さ（例えば２μ±５％
程度）に厳密に管理して薄く塗布する必要がある。この
塗布の厚さが不均一であると、光の透過率のむらが生
じ、品質の低下を招くことになるからである。

【０００４】従来はこの塗布のためにスピンコータが用
いられていた。このスピンコータは回転させた基板の回
転中心付近に塗布液を滴下し、この液を遠心力を利用し
て飛散させることにより塗布するものである。しかしこ
のスピンコータを用いる方法では基板の交換に手間取り
作業能率が悪くなるばかりでなく、飛散して捨てられる
液の量が増えることになる。このためコストアップにな
るという問題があった。

【０００５】そこで水平に配設された上下一対のローラ
間に基板を挟んで塗布する装置（いわゆるギーサー）を
用いることが考えられている。この装置は下のローラと
なるマイクロロッドバーの下部を塗布液に浸漬し、この
マイクロロッドバーとこの上方に位置するニップローラ
との間に基板を挟んで送りながら、マイクロロッドバー
により基板の下面に塗布するものである。

【０００６】しかしこの場合基板の先端がマイクロロッ
ドバーに接触して塗布が開始されてから少しの期間は塗
布液が基板に付着する量が少なく、基板先端付近では目
的とする塗布膜厚より薄塗りになる性質があることが解
った。この薄塗り部分は、露光、洗浄などの種々の処理
工程後光の透過率が正規の塗布厚さの部分と比べて高く
なってしまい、製品の品質低下を招いたり不良製品を生
む原因となっていた。このため製品の歩留まりが低下す
るという問題があった。

【０００７】一方実公昭６３−８４３９号には、塗布液
を均一に塗布するために、基板の先端部が塗布ローラ上
に接触した状態で一定時間搬送駆動を停止し基板と塗布
ローラとの隙間に塗布液の溜りが所定量に達したところ
で、基板を再び移送する装置が記載されている。すなわ
ち塗布ローラとこれを未通過の基板の下面との角に所定
量に液溜りを形成してから、基板の移送を再開するもの
である。

【０００８】

【従来技術の問題点】しかしながらこのような装置にお
いても、基板の動き始めに液溜りの影響を受けるために
基板の先端側の一定範囲で膜厚が不安定になったりする
ことが実験の結果判明した。このためやはり製品の品質
低下を招いたり歩留まりが悪くなるという問題は解決で
きなかった。

【０００９】なお特開平２−２５８０８５号には、同様
な塗布方法において液溜りが形成されるように塗布液を
供給しておいて、バーの回転速度を基板の移動速度の±
１５％以内で変化させて塗布量の調節を行うことが開示
されている。しかしながら、この方法は液溜りが定常の
形状に形成された状態でバーの回転速度を変化させるも
のであるから、液溜りが定常に形成されていない基板の
先端部分に対しては十分な効果が得られず、前記のよう
な基板の先端部分の薄塗り現象を解決することはできな
かった。

【００１０】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、ギーサーを使って塗布液を塗布する場合
に、硬基板の先端付近に薄塗り部分が発生するのを防止
し、製品の歩留まりを向上させることができる硬基板塗
布方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【発明の構成】本発明によれば第１の目的は、下部が塗
布液槽に浸漬されたマイクロロッドバーと、このマイク
ロロッドバーの上方に対向配置されたニップローラとの
間に硬基板を挟んで送ることにより、前記硬基板の下面
に塗布液を塗布する硬基板塗布方法において、前記硬基
板の先端が前記マイクロロッドバーに接触して先端側の
一定範囲が通過するまでの所定時間の期間で、前記マイ
クロロッドバーの周速度を前記硬基板の送り速度より相
対的に減速させ、前記マイクロロッドバーとこれを通過
した前記硬基板下面とで挟まれる角にほぼ一定量の塗布
液の液溜りを形成させた後、前記マイクロロッドバーの
周速度を前記硬基板の送り速度に一致させるように制御
することを特徴とする硬基板塗布方法により達成され
る。

【００１２】ここでマイクロロッドバーの周速度を基板
の送り速度より低速に保つ期間は、遅くとも基板先端縁
がマイクロロッドバーに接触する時を始点とし、マイク
ロロッドバーを通過した後の基板下面とマイクロロッド
バーとが挟む角に生成される液溜り（下流側液溜り）の
液量が定常状態の液量にほぼ等しくなる時を終点とする
ように設定するのが望ましい。

【００１３】なおこの期間の始点は、基板の先端がマイ
クロロッドバーに接触する時に限定するものではなく、
これよりも前を含む。またこの期間内では下流側液溜り
の液量が定常状態における液量に接近するのに伴って、
マイクロロッドバーの周速度も次第に基板送り速度に接
近させるように、速度を連続的に変化させてもよい。

【００１４】

【作用】塗布液はマイクロロッドバーの回転によって基
板の下面に運ばれ、マイクロロッドバーを通過する前の
基板下面とマイクロロッドバーとが挟む角に溜り、ここ
に液溜り（上流側の液溜り）を形成する。

【００１５】基板が移動してその先端部分がマイクロロ
ッドバーを通過すると、この通過後の基板下面とマイク
ロロッドバーとが挟む角にも液溜り（下流側の液溜り）
が形成される。このマイクロロッドバーの下流側の液溜
りから、塗布液は基板下面とマイクロロッドバー表面と
に分配されて流出する。すなわちこの下流側液溜りの塗
布液の一部は移送中の基板の下面に付着して流出し、一
部はマイクロロッドバーの表面に付着して塗布液槽に戻
される。

【００１６】従って定常速度での塗布中においては、マ
イクロロッドバーの下流側の液溜りの塗布液量が一定で
あれば基板下面の塗布厚も一定になる。しかし基板先端
がマイクロロッドバーに接触した直後においては、この
下流側の液溜りに十分な塗布液量が溜らない。このため
この下流側液溜りに一定量の塗布液が溜るまでの間は基
板の塗布厚が薄くなると考えられる。

【００１７】本願発明では、基板先端がマイクロロッド
バーに接触してから所定時間経過するまでは、マイクロ
ロッドバーの周速度を基板の送り速度よりも低くする。
このため下流側の液溜りからマイクロロッドバーの表面
に付着して塗布液槽に戻される液量が減る。このため基
板に分配される液量が相対的に増え、基板の薄塗りが防
止される。

【００１８】またこの時には下流側液溜りに残る液量が
増え、この液溜りの液量が速やかに増える。この液量が
所定量になった後はマイクロロッドバーを定常速度にし
て塗布すればよい。この結果精度よく塗布厚を一定に管
理しつつ塗布でき、基板先端側の薄塗りを防止しあるい
は薄塗りとなる範囲を非常に狭くすることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例の全体配置図、図２
はその塗布装置の断面図、図３はその正面断面図、図４
は図３におけるＶＩ−ＶＩ線断面図、図５は動作説明図
である。

【００２０】図１において符号１０はガラス基板、１２
はローラコンベアであり、ガラス基板１０はその下面の
左右の縁をコンベア１２のローラに載せた状態で図上左
から右へ送られる。コンベア１２の途中にはギーサー１
４が配設されている。このギーサー１４は小径で断面円
形なマイクロロッドバー１６と、その上方に対向する大
径のニップローラ１８と、マイクロロッドバー１６の上
部を残してほぼ全体が入る塗布液槽２０とを有する。

【００２１】ここにマイクロロッドバー１６は、断面円
形のロッドの表面に細い金属線を密着するように巻き付
けたものであり、金属線間の溝による毛細管現象を利用
して塗布液を塗布するものである。

【００２２】塗布液槽２０は、図２および図３に示すよ
うに、基板１０の送り方向に直交する方向に長く浅い液
溜め部２２を持ち、この液溜め部２２には給液パイプ２
４から新しい液が供給される一方、排液口２６から塗布
液が排出される。給液パイプ２４は液溜め部２２の一端
寄りに望み、排液口２６は他端寄りの底に開口する。こ
のため塗布液が液溜め部２２をその長手方向に流れて液
を均質化するのに適する。なおこの塗布液の深さは図示
しない液面センサにより監視され、常に一定に管理され
る。

【００２３】マイクロロッドバー１６はその上部が液か
ら露出するように水平に保持されている。すなわち液溜
め部２２の両端には上方に半円弧状に開いた凹部を有す
る軸受部３０、３２が設けられ、この軸受部３０、３２
とここに上方から被されるキャップ３４、３６との間に
マイクロロッドバー１６を回転自在に保持している。ま
たマイクロロッドバー１６の中間部分はバックアップ部
材３８により下方から支持されている。

【００２４】このバックアップ部材３８は、摺動性に優
れた硬質の合成樹脂で作られ、その上面に長手方向に沿
って形成された半円形の溝がマイクロロッドバー１６に
下方から当接してマイクロロッドバー１６のたわみを防
止するものである。なおこのバックアップ部材３８の高
さは、この下方に配列された多数の調整ねじ４０により
塗布液槽２０の下面から微調整可能となっている。

【００２５】マイクロロッドバー１６の一端（図１にお
ける奥側の端）は塗布液槽２０より後方へ突出し、この
突出端は着脱自在な継手４２によって電動モータ４４に
接続されている。この電動モータ４４はガラス基板１０
の送り速度がコンベア１２と等速になるようにその回転
が管理されている。前記ニップローラ１８の表面は導電
性ゴムで作られ、マイクロロッドバー１６との間にガラ
ス基板１０を挟んだ状態でガラス基板１０に所定の挟圧
力を付与するように保持されている。

【００２６】次に本実施例の動作を説明する。ローラコ
ンベア１２により図１で左側から右側へ送られるガラス
基板１０は、マイクロロッドバー１６とニップローラ１
８との間に進入する。マイクロロッドバー１６の表面に
はその回転により液溜め部２２の塗布液が付着している
から、このマイクロロッドバー１６の回転に伴いガラス
基板１０の下面にこの塗布液が塗布されて行く。

【００２７】図５の（Ａ）は基板１０の先端縁１０Ａが
マイクロロッドバー１６の上縁に接触した状態を示す。
この時にはマイクロロッドバー１６の表面に付着して持
ち上げられる液１６Ａの一部がこの先端縁１０Ａに寄り
かき集められ始め、前記の上流側液溜りＲ₁₀が形成され
始める。

【００２８】図５の（Ｂ）はその後基板１０が僅かに移
動した状態を示す。この状態においては、マイクロロッ
ドバー１６の上流側の液溜りＲ₁ が成長すると共に、下
流側にも液溜りＲ₂₀が形成され始める。

【００２９】そして基板１０が十分な距離送られると、
基板１０の進入側とマイクロロッドバー１６とで挟まれ
る角に一定量の塗布液の液溜り（上流側液溜り）Ｒ₁ を
保持しつつ、基板１０の通過側とマイクロロッドバー１
６とで挟まれる角にも一定量の塗布液の液溜り（下流側
液溜り）Ｒ₂ を保持するようになる（図５（Ｃ））。液
溜め部２２の液面のレベルと、ニップローラ１８による
挟圧力とは一定に管理されているから、ガラス基板１０
の下面に塗布される液の厚さは十分に薄くかつ高精度に
管理され得る。

【００３０】マイクロロッドバー１６は一定の回転速度
では常に一定量の塗布液を付着して回転しているから、
前記の液溜りＲ₁ およびＲ₂ の液量は、基板１０の搬送
速度とマイクロロッドバー１６の周速度とが一定となる
定常状態では一定量に保たれ、塗布膜厚も一定に保たれ
る。しかしながら塗布の初期においては下流側の液溜り
Ｒ₂ の液量が不足するために塗布膜厚が薄くなる。本発
明によればこれらの相対速度を変えることにより液溜り
Ｒ₂ の液量を制御し、塗布膜厚をコントロールすること
ができる。

【００３１】すなわち基板１０の搬送速度をＶｐとし、
マイクロロッドバー１６の周速度をＶｃとし、Ｖｐ＝Ｖ
ｃのときに塗布される膜厚ＴをＴｏとするとき、Ｖｃを
以下のように変えることによってＴを変えることができ
る。 Ｖｐ＞Ｖｃのとき、Ｔ＞Ｔｏ Ｖｐ＜Ｖｃのとき、Ｔ＜Ｔｏ

【００３２】この現象は前記作用の項において説明した
通りである。すなわち、基板１０の送り速度とマイクロ
ロッドバー１６の周速度との相対速度差が零の場合に
は、液溜りＲ₂ からは基板１０とマイクロロッドバー１
６とに一定量ずつの塗布液が持ち去られる。この定常状
態からマイクロロッドバー１６の回転速度を低下させる
と、マイクロロッドバー１６が液溜りＲ₂ から持ち去る
量が減り相対的に基板１０が持ち去る塗布液量が増加す
る。この結果基板１０への塗布膜厚が厚くなる。

【００３３】この現象を利用して基板の先端の薄塗りを
防止するには以下のように速度制御を行えばよい。まず
目標とする膜厚Ｔを塗布するための定常状態（塗布を連
続して行っている状態）では前記の速度はＶｐ＝Ｖｃで
あるものとする。

【００３４】基板１０がマイクロロッドバー１６に接触
した直後から液溜りＲ₂ が形成されはじめるが、この接
触直後には液溜りＲ₂ には十分な液量が溜っていない。
そこで液溜りＲ₂ に十分な液量が溜るまでは両者が接触
した直後からＶｃの回転速度を低下させる。こうするこ
とによってその段階で十分な液量の液溜りＲ₂ が形成さ
れていなくても、基板１０に塗布液が多く持ち運ばれ塗
布される。そして十分な液量の液溜りＲ₂ が形成されそ
うな時点でＶｃの周速度をＶｐと同じに戻すことによっ
て定常状態とし、以下一定の塗布膜厚で基板１０に塗布
をすることができる。

【００３５】この時、基板１０がマイクロロッドバー１
６に接触する前からマイクロロッドバー１６の周速度Ｖ
_C を低下させることも考え得る。しかしこの場合にはマ
イクロロッドバー１６が付着して持ち上げる塗布液量が
少なくなり、一定量の液溜りＲ₁ およびＲ₂ を形成する
までに時間がかかることになるからあまり好ましくな
い。

【００３６】反対に基板１０がマイクロロッドバー１６
に接触する直前にマイクロロッドバー１６の周速度を上
昇させて多量の塗布液を持ち上げておけば、一定量の液
溜りＲ₁ およびＲ₂ を迅速に形成できることになる。従
ってこのように両者の接触前にマイクロロッドバー１６
の周速度を上げておき、両者の接触後にマイクロロッド
バー１６の周速度を低下させることはさらに好ましいこ
とである。

【００３７】

【実験例】図２および図３に示すギーサー１０を用い、
大きさ450mm ×450mm 、厚さ１．１mmのガラス基板１０
上にフォトレジスト液を塗布した。マイクロロッドバー
１６は12mm径のステンレス鋼に０．１５mm径のステンレ
ス鋼を巻いたものを用いた。

【００３８】図４、５において、マイクロロッドバー１
６の回転を止めた静止状態で液溜りＲ₁ を形成すべき側
に供給された塗布液が作る液面の高さとバー１６の頂点
の高さとの距離は2mm に維持した。基板１０の搬送速度
を３ｍ／分とし、定常塗布部におけるマイクロロッドバ
ー１６の周速度は基板１０と同速度の３ｍ／分とした。

【００３９】基板１０がマイクロロッドバー１６に接触
する時点を検出するためには、基板１０の進行方向手前
で基板１０の長さに対応する位置に光センサを設けて、
基板１０の後端が通過するときの信号を得るようにし
た。この信号を得て、マイクロロッドバー１６の回転速
度を３ｍ／分から１ｍ／分に０．１秒の間低下させ、再
び３ｍ／分の速度に戻した。

【００４０】この結果は図６に示す。この図から明らか
なように、３ｍｍ／分の速度でマイクロロッドバー１６
を回転させたままで塗布した従来の塗布方法の場合に
は、基板１０の先端から２５ｍｍ程度内側まで薄塗りの
部分ができていた。これに対してこの実験例によれば、
薄塗り部分が基板１０の先端から５ｍｍ程度に少なくな
ったことが解る。

【００４１】以上の実施例ではマイクロロッドバー１６
の回転速度（周速度）を一時的に低下させるものとして
説明しているが、本発明は基板１０の送り速度を一時的
に高くしたり、基板１０の送り速度とマイクロロッドバ
ー１６の周速度とを同時に変化させて相対的にマイクロ
ロッドバー１６の周速度を小さくするようにしても同様
な効果が得られる。またマイクロロッドバー１６に変え
て他の塗布バ−を用いてもよい。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、基板が
マイクロロッドバーに接触した時から所定時間経過する
までの期間においてマイクロロッドバーの回転速度を一
時的に低下させて、マイクロロッドバーとこれを通過し
た基板との間に形成される液溜り（下流側液溜り）に適
正量の塗布液を溜めるようにしたものであるから、この
期間内においてはこの下流側液溜りからマイクロロッド
バーにより持ち去られる液量が減り、逆に基板に塗布さ
れる液量が増える。このため基板先端付近の薄塗り部分
の発生を防止し、あるいは薄塗り部分の範囲を少なくす
ることができる。このため塗布液の厚さの管理を高精度
に行うことができ、製品の歩留まりを向上させることが
できる。

【００４３】また本発明はマイクロロッドバーの周速度
を基板の送り速度より前記の期間相対的に遅くすればよ
く、基板の送り速度を一定としてマイクロロッドバーを
一時的に減速するのが望ましい（請求項２）。しかしこ
れを逆にして基板の方を一時的に速くしたり、両者の速
度を変化させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体配置図

【図２】その塗布装置の断面図

【図３】塗布装置の正面断面図

【図４】図３におけるＶＩ−ＶＩ線断面図

【図５】液溜りの生成過程の説明図

【図６】実験結果を示す図

【符号の説明】

１０ 硬基板としてのガラス基板 １２ ローラコンベア １４ ギーサー １６ マイクロロッドバー １８ ニップローラ ２２ 塗布液層 Ｒ₁ 塗布液の上流側液溜り Ｒ₂ 塗布液の下流側液溜り

フロントページの続き (72)発明者 熊谷 広文 神奈川県綾瀬市小園1005番地 富士マイ クログラフイックス株式会社内 (72)発明者 山崎 信哉 神奈川県綾瀬市小園1005番地 富士マイ クログラフイックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−258085（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−1781（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 B05D 1/28 G03F 7/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部が塗布液槽に浸漬されたマイクロロ
   ッドバーと、このマイクロロッドバーの上方に対向配置
   されたニップローラとの間に硬基板を挟んで送ることに
   より、前記硬基板の下面に塗布液を塗布する硬基板塗布
   方法において、前記硬基板の先端が前記マイクロロッド
   バーに接触して先端側の一定範囲が通過するまでの所定
   時間の期間で、前記マイクロロッドバーの周速度を前記
   硬基板の送り速度より相対的に減速させ、前記マイクロ
   ロッドバーとこれを通過した前記硬基板下面とで挟まれ
   る角にほぼ一定量の塗布液の液溜りを形成させた後、前
   記マイクロロッドバーの周速度を前記硬基板の送り速度
   に一致させるように制御することを特徴とする硬基板塗
   布方法。
2. 【請求項２】 前記硬基板の送り速度を一定とし、前記
   硬基板の先端側の一定範囲が通過するまでの所定時間の
   期間で前記マイクロロッドバーの周速度を一時的に減速
   させる請求項１の硬基板塗布方法。