JPH0344824B2 - - Google Patents

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JPH0344824B2
JPH0344824B2 JP60203287A JP20328785A JPH0344824B2 JP H0344824 B2 JPH0344824 B2 JP H0344824B2 JP 60203287 A JP60203287 A JP 60203287A JP 20328785 A JP20328785 A JP 20328785A JP H0344824 B2 JPH0344824 B2 JP H0344824B2
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JP
Japan
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roll
liquid
photoresist
coating
leveling
Prior art date
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JP60203287A
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Japanese (ja)
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JPS6265778A (en
Inventor
Tsugio Nakamura
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority to JP20328785A priority Critical patent/JPS6265778A/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、フオトレジスト等の液剤をロールコ
ータにより基板面に塗布する方法に関し、特に塗
布された液膜の厚さを均一にするレベリングを効
果的に行う方法に関する。 [従来の技術] 半導体の製造工程や、その他の、たとえばサー
マルヘツドの製造等において、ガラス、セラミツ
ク等の基板面に金属(Au、Cu、Cr、SnO2、ItO
等)簿膜を蒸着した基板の表面に、写真製版法を
利用して所要のパターンを形成する目的で、フオ
トレジストを塗布するためのロールコータは、周
知である。 一般にロールコータは、図面に概略を示す如き
構成で、コーテイングロール1とドクターロール
(これはメータリングロールとも称する)2を当
接して軸支し、コーテイングロール1の下方にバ
ツクアツプロール3を配置し、被処理基板4をロ
ーラーコンベア5などの搬送手段により、コーテ
イングロール1とバツクアツプロール3との間に
送り込み、一方、上方に配置した液剤供給管6か
ら、所要の液剤をコーテイングロール1とドクタ
ーロール2との接触部7に供給し、各ロールを矢
印方向に回転駆動して、液剤をコーテイングロー
ル1の表面を介して基板4の面に塗布するもので
ある。液剤の塗布量(液層の厚み)は、ドクター
ロール2のコーテイングロール1に対する当接圧
を調節することにより、所望値に調節することが
できる。 図面は、ロールコータの最も基本的な構成を示
したものであるが、ローラーコンベア5に代え
て、基板を水平方向に移動する台に載置して、こ
の台ごとコーテイングロール1の下に送り込むよ
うにして、バツクアツプロール3を省略したもの
や、ドクターロール2の代りに板状のドクターナ
イフを使用するもの等も、知られている。 かかるロールコータにより、フオトレジスト等
の液剤を、たとえば数μm程度の厚さに塗布する
と、塗布された液層の表面に、ピンホールや、線
状のムラあるいはしわが液状に発生することがあ
る。 塗布されたフオトレジスト膜の表面にかかる不
均一さがあると、原板パターンを密着露光する際
に密着不良が生じ、パターンの線切れや短絡等の
不都合が発生することがあるので、液剤の表面が
可及的に平滑になるように塗布しなければならな
い。 この膜厚の不均一が生じる原因の1つは、コー
テイングロール1の表面に、液剤を保持するため
の細溝が多数刻設されているためであると考えら
れる。すなわち、該細溝の部分で塗布された液層
が厚くなるので、特に粘度が高い場合は、塗布さ
れた液層の厚さが即時には均一にならないためで
ある。 また、ロールコータの周囲の温度や湿度等の零
囲気条件によつては、塗布された液剤の乾燥状態
が局部的に遅速を生じ、乾燥の遅い部分では比較
的均一な液層厚さが得られても、比較的早期に乾
燥した部分では、上記のロール表面の細溝に対応
したムラが残存することも、原因と考えられる。 さらに、基板面の洗浄度や基板面に形成されて
いる金属簿膜と液剤との関係(たとえば表面張力
など)も、液層厚さにムラを生じる要因と考えら
れる。 この問題に対処する手段として、本出願人によ
る特願昭58−75626号(特開昭59−203665号、発
明の名称「ロールコーテイング方法及びその装
置」)に開示した発明は、上述のロールコータを
複数基連接して配置し、前段では比較的粘度の低
い液剤を塗布し、次いで後段で比較的粘度などの
高い液剤を塗布するようにして、均一な塗布結果
を得るものである。 また、同じく本出願人による特願昭59−214370
号(発明の名称「塗布装置」)に記載した発明は、
ロールコータの前段あるいは後段に、塗布される
液剤を希釈する溶解液を微粒状もしくは気化状態
として、被処理基板面に噴射させる手段を付設し
て、液剤の粘度を低下させることにより、均一な
塗布状態を得るようにしたものである。 [発明が解決しようとする問題点] 前記先願各手段は、それぞれ有効なものではあ
るが、前者では複数基のロールコータを必要と
し、また後者では、溶解液を微粒状化もしくは気
化させるための装置及び基板面への噴射装置を付
設する必要があるため、いずれも設備規模が増大
して、コスト高を招く問題がある。 本発明は、ロールコータ自体には何らの付帯設
備を必要とせず、かつ、単一のロールコータのみ
によつて、均一な厚さの液層を得ることを可能に
した液剤塗布方法を提供するものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、塗布される液剤に、それが塗布され
た際に液層の均一化を促進するレベリング促進剤
を、予め添加しておくことを特徴とするものであ
る。このレベリング促進剤としては、前記先願の
第1のものと同様な液剤の粘度を低下させる作用
と、塗布後の液層の乾燥速度をやや遅らせる乾燥
抑制作用とを、併せ持つものが適用される。 かかるレベリング促進剤としては、半導体製造
時に適用されるフオトレジストを対象とした場合
には、「N−メチル−2ピロリドン」ないしはそ
の誘導体が有効なものであることが、実験により
確認された。 [作用] 被処理基板面に塗布された液剤は、予め添加さ
れたレベリング促進剤により、粘度が低下して豊
富な流動性を有するため、液層の表面が速やかに
平滑になり、併せて、レベリング促進剤の乾燥抑
制作用により、表面が充分に平滑になるまでの期
間は流動性を維持している。したがつて、コーテ
イングロール表面に刻設された細溝に対応して生
じる液層の凹凸ムラあるいはピンホール等は、完
全に消失して、きわめて均一な厚さの液層を得る
ことができる。 なお、レベリング促進剤による乾燥抑制効果の
程度は比較的低いものであり、ロールコータによ
る塗布工程の次段に通常の乾燥処理装置を配置す
ることにより、従来と全く同様な製造工程を適用
することが可能である。 [第1実施例] ガラスに金属簿膜を蒸着した基板に、フオトレ
ジストを塗布する実施例について説明する。 本実施例では、フオトレジストとして、日本合
成ゴム株式会社製「JSR−3003−S」を使用し、
レベリング促進剤として、前述の「N−メチル−
2ピロリドン」を所要の比率で予め添加してお
き、ロールコータを用いて、通常の方法に準じて
塗布を行つた。 ロールコータ(図面参照)のコーテイングロー
ル1とドクターロール2との距離、及びコーテイ
ングロール1とバツクアツプロール3との距離
は、それぞれ一定値に保持しておき、フオトレジ
ストに添加するレベリング促進剤の割合(重量
比)を変化させて、それぞれロールコータにより
基板に塗布し、乾燥後のフオトレジスト膜の表面
状態をチエツクしたところ、下表の結果を見た。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method of applying a liquid agent such as a photoresist onto a substrate surface using a roll coater, and particularly to a method of effectively leveling the applied liquid film to make it uniform in thickness. [Prior Art] In semiconductor manufacturing processes and other manufacturing processes such as thermal head manufacturing, metals (Au, Cu, Cr, SnO 2 , ItO
etc.) A roll coater for applying a photoresist to the surface of a substrate on which a photoresist has been deposited is well known for the purpose of forming a desired pattern using a photolithography method. Generally, a roll coater has a configuration as schematically shown in the drawing, in which a coating roll 1 and a doctor roll (also called a metering roll) 2 are in contact with each other and are pivotally supported, and a back-up roll 3 is arranged below the coating roll 1. Then, the substrate 4 to be treated is sent between the coating roll 1 and the back-up roll 3 by a conveyor such as a roller conveyor 5, and the required liquid is supplied to the coating roll 1 from a liquid supply pipe 6 disposed above. The liquid agent is supplied to the contact portion 7 with the doctor roll 2, and each roll is driven to rotate in the direction of the arrow to apply the liquid onto the surface of the substrate 4 via the surface of the coating roll 1. The amount of liquid applied (thickness of the liquid layer) can be adjusted to a desired value by adjusting the contact pressure of the doctor roll 2 against the coating roll 1. The drawing shows the most basic configuration of a roll coater, but instead of the roller conveyor 5, the substrate is placed on a table that moves horizontally, and the whole table is sent under the coating roll 1. In this way, devices in which the back-up roll 3 is omitted and devices in which a plate-shaped doctor knife is used in place of the doctor roll 2 are also known. When a liquid such as a photoresist is applied to a thickness of, for example, several μm using such a roll coater, pinholes, linear unevenness, or wrinkles may occur in the liquid on the surface of the applied liquid layer. . If there is any unevenness on the surface of the applied photoresist film, poor adhesion may occur when the pattern on the original plate is closely exposed, and problems such as line breakage or short circuits may occur in the pattern. It must be applied so that it is as smooth as possible. One of the causes of this non-uniformity in film thickness is thought to be that the surface of the coating roll 1 is provided with a large number of narrow grooves for holding the liquid agent. That is, since the applied liquid layer becomes thick in the narrow groove portion, the thickness of the applied liquid layer does not immediately become uniform, especially when the viscosity is high. Additionally, depending on the ambient conditions such as the temperature and humidity surrounding the roll coater, the drying state of the applied liquid may locally slow down, and a relatively uniform liquid layer thickness may not be obtained in areas where drying is slow. This is also thought to be due to the fact that even if the roll is dried, unevenness corresponding to the narrow grooves on the roll surface remains in the portion that dries relatively early. Furthermore, the cleanliness of the substrate surface and the relationship between the metal film formed on the substrate surface and the liquid agent (for example, surface tension) are also considered to be factors that cause unevenness in the liquid layer thickness. As a means to deal with this problem, the invention disclosed in Japanese Patent Application No. 58-75626 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-203665, title of the invention "Roll Coating Method and Apparatus") by the present applicant is based on the above-mentioned roll coater. A uniform coating result is obtained by arranging a plurality of units in series, applying a relatively low-viscosity liquid in the first stage, and then applying a relatively high-viscosity liquid in the second stage. Also, patent application No. 59-214370 also filed by the present applicant.
The invention described in No. (name of the invention "coating device") is
A means is attached to the front or rear stage of the roll coater to spray a solution that dilutes the liquid to be coated onto the substrate surface in the form of fine particles or in a vaporized state, thereby reducing the viscosity of the liquid and achieving uniform coating. It is designed to obtain the state. [Problems to be Solved by the Invention] Each of the above-mentioned means of the prior application is effective, but the former requires a plurality of roll coaters, and the latter requires a method for atomizing or vaporizing the solution. Since it is necessary to install a device for spraying on the substrate surface and a device for spraying onto the substrate surface, there is a problem in that the scale of the equipment increases and the cost increases. The present invention provides a liquid coating method that does not require any incidental equipment on the roll coater itself and makes it possible to obtain a liquid layer of uniform thickness using only a single roll coater. It is something. [Means for Solving the Problems] The present invention is characterized in that a leveling promoter that promotes uniformity of the liquid layer when the liquid is applied is added in advance to the liquid to be applied. It is something. As this leveling accelerator, one that has both the effect of lowering the viscosity of the liquid agent similar to the first one of the prior application and the drying suppressing effect of slightly slowing down the drying speed of the liquid layer after application is applied. . It has been experimentally confirmed that "N-methyl-2-pyrrolidone" or a derivative thereof is effective as such a leveling accelerator for photoresists used in semiconductor manufacturing. [Function] The liquid agent applied to the surface of the substrate to be processed has a lower viscosity due to the leveling accelerator added in advance and has abundant fluidity, so the surface of the liquid layer quickly becomes smooth, and at the same time, Due to the drying suppressing effect of the leveling accelerator, fluidity is maintained until the surface becomes sufficiently smooth. Therefore, unevenness or pinholes in the liquid layer that occur in correspondence with the narrow grooves cut on the surface of the coating roll are completely eliminated, and a liquid layer with an extremely uniform thickness can be obtained. It should be noted that the leveling accelerator has a relatively low degree of drying suppression effect, so it is possible to apply the same manufacturing process as before by placing a normal drying device next to the coating process using a roll coater. is possible. [First Example] An example in which a photoresist is applied to a substrate having a metal film deposited on glass will be described. In this example, "JSR-3003-S" manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. was used as a photoresist.
As a leveling accelerator, the above-mentioned “N-methyl-
2-pyrrolidone" was added in advance at a required ratio, and coating was performed using a roll coater according to a conventional method. The distance between the coating roll 1 and the doctor roll 2 of the roll coater (see drawing) and the distance between the coating roll 1 and the back-up roll 3 are maintained at constant values, and the leveling accelerator added to the photoresist is adjusted. The photoresist film was coated on a substrate at different proportions (weight ratio) using a roll coater, and the surface condition of the photoresist film after drying was checked, and the results shown in the table below were obtained.

【表】 註:レベリング性の〓×〓は不良、〓△〓はやや
良、〓○〓は良好を示す。
レベリング促進剤として「N−メチル−2ピロ
リドン」を全く添加しなかつた場合1には、コー
テイングロールに刻設された細溝のパターンが、
そのまま塗布されたフオトレジスト膜の表面に転
写された状態で残存しており、膜厚にはかなりの
凹凸が認められて、レベリング性は不良と判定し
た。 重量比4:1の割合でレベリング促進剤を添加
した場合2には、塗布されたフオトレジスト膜面
の凹凸が消失し、均一な膜厚を得ることができた
が、その状態に至るまでの所要時間が、60〜90秒
と比較的長時間を要し、実作業上には問題がある
と判定した。 重量比4:2の割合でレベリング促進剤を添加
した場合3には、均一な膜厚が得られ、かつ、塗
布後にフオトレジスト膜の表面が均一平滑な状態
に至るまでの所要時間は約10秒であつて、実用に
耐えるものと判定した。 さらに、重量比4:4の割合にレベリング促進
剤の添加量を増加させた場合4には、同じく均一
な膜厚が得られ、その所要時間は10秒をやや下回
り、この場合も実用に適するものと判定した。 [第2実施例] フオトレジストとして、シプレイ・フアーイー
スト株式会社製「マイクロポジツト#1400ポジレ
ジスト」を使用し、レベリング促進剤は同様に
「N−メチル−2ピロリドン」を添加して塗布し
たところ、ほぼ同様の結果が得られた。 上記の如く、「N−メチル−2ピロリドン」を
予め添加しておくことにより、塗布されたフオト
レジスト膜厚の均一性を得ることができる理由
は、前述したように液剤としてのフオトレジスト
の粘度を低下させて、その流動性を増加させるこ
と、及びフオトレジストの乾燥を抑制して、膜厚
が均一化するまでの期間は、その流動性を保持せ
しめることに基づくものと理解される。 フオトレジストの粘度が低下することは、上表
の「膜厚」データが、添加量の増加にともなつて
小さい値となつていることでも裏付けされ、ま
た、乾燥抑制作用は、「N−メチル−2ピロリド
ン」の沸点が100℃以上で蒸発速度が遅いためで
あると理解される。 なお上述説明は、レベリング促進剤として「N
−メチル−2ピロリドン」を適用した実施例に基
いて記載したが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、塗布すべき液剤の粘度低下及び乾燥抑
制の両作用を生じるものであれば、本発明方法に
適用することが可能である。たとえばフオトレジ
ストを対象とした場合であれば、「N−メチル−
2ピロリドンの誘導体」を使用しても、同様な効
果を得ることができる。 [発明の効果] (1) ロールコータにより被処理基板に液剤を塗布
するに際して、塗布された膜厚を均一化して、
平滑な表面を有する皮膜を得ることができる。 (2) 対象とする液剤に予めレベリング促進剤を添
加するのみで、所期の効果が得られ、ロールコ
ータ自体には何らの改造を加える必要がなく、
実施容易である。
[Table] Note: Leveling property 〓×〓 indicates poor, 〓△〓 indicates slightly good, 〓○〓 indicates good.
In case 1, where "N-methyl-2-pyrrolidone" was not added at all as a leveling accelerator, the pattern of narrow grooves carved on the coating roll was
The photoresist film remained in a transferred state on the surface of the applied photoresist film, and considerable unevenness was observed in the film thickness, and the leveling property was judged to be poor. In case 2, when the leveling accelerator was added at a weight ratio of 4:1, the unevenness on the surface of the applied photoresist film disappeared and a uniform film thickness could be obtained, but it took a long time to reach that state. It took a relatively long time, 60 to 90 seconds, and it was determined that there was a problem in actual work. In case 3, when the leveling accelerator is added at a weight ratio of 4:2, a uniform film thickness can be obtained, and the time required for the surface of the photoresist film to reach a uniform and smooth state after coating is approximately 10%. It was judged to be practical. Furthermore, when the amount of leveling accelerator added was increased to a weight ratio of 4:4, a uniform film thickness was obtained as well, and the required time was slightly less than 10 seconds, which is also suitable for practical use. It was determined that it was. [Second Example] As a photoresist, "Microposit #1400 Positive Resist" manufactured by Shipley Far East Co., Ltd. was used, and "N-methyl-2-pyrrolidone" was added as a leveling accelerator and applied. However, almost the same results were obtained. As mentioned above, the reason why it is possible to obtain uniform thickness of the applied photoresist film by adding "N-methyl-2-pyrrolidone" in advance is due to the viscosity of the photoresist as a liquid agent. It is understood that reducing the photoresist to increase its fluidity and suppressing drying of the photoresist for a period of time until the film thickness becomes uniform are based on maintaining the fluidity. The fact that the viscosity of the photoresist decreases is supported by the fact that the "film thickness" data in the table above becomes smaller as the amount added increases. This is understood to be because the boiling point of ``-2pyrrolidone'' is 100°C or higher and the evaporation rate is slow. The above explanation is based on the use of “N” as a leveling accelerator.
-Methyl-2-pyrrolidone" has been described based on the example, but it is not necessarily limited to this, and the present invention can be applied as long as it has the effect of reducing the viscosity of the liquid to be applied and suppressing drying. It is possible to apply the method. For example, when targeting photoresist, "N-methyl-
A similar effect can be obtained by using a derivative of 2-pyrrolidone. [Effects of the invention] (1) When applying a liquid to a substrate to be processed using a roll coater, the thickness of the applied film can be made uniform,
A film with a smooth surface can be obtained. (2) The desired effect can be obtained by simply adding a leveling accelerator to the target liquid in advance, and there is no need to make any modifications to the roll coater itself.
Easy to implement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は、本発明方法を実施対象であるロールコ
ータの構成を示す概略図である。 1……コーテイングロール、2……ドクターロ
ール、3……バツクアツプロール、4……被処理
基板、5……ローラーコンベア、6……液剤供給
管、7……ロール当接部。
The drawing is a schematic diagram showing the configuration of a roll coater that is an object of implementing the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Coating roll, 2...Doctor roll, 3...Backup roll, 4...Substrate to be processed, 5...Roller conveyor, 6...Liquid supply pipe, 7...Roll contact portion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 周面に多数の細溝を周方向に刻設したコーテ
イングローラを備えるロールコータにより、表面
の少なくとも一部に金属簿膜を形成した基板に、
フオトレジストを塗布する方法において、 フオトレジストに対して、重量比4:1ないし
1:1の割合で、N−メチル−2ピロリドンもし
くはその誘導体を、予め添加しておくことを特徴
とするフオトレジスト塗布方法。
[Scope of Claims] 1. Using a roll coater equipped with a coating roller in which a large number of thin grooves are carved in the circumferential direction on the circumferential surface, a substrate on which a metal film is formed on at least a part of the surface,
A method for applying a photoresist, characterized in that N-methyl-2-pyrrolidone or a derivative thereof is added in advance to the photoresist at a weight ratio of 4:1 to 1:1. Application method.
JP20328785A 1985-09-17 1985-09-17 Method for coating liquid agent Granted JPS6265778A (en)

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