JPH0862631A

JPH0862631A - 粘性液体塗布方法

Info

Publication number: JPH0862631A
Application number: JP19408594A
Authority: JP
Inventors: Rei Otsuka; 玲大塚
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】大版基板の塗布において、粘性液体の滴下量
を減らして、基板全面に均一な膜厚で粘性液体を塗布す
る塗布方法を提供する。【構成】レジスト２をガラス基板４に１００μｍ程度
の厚みで塗布した後、ステージ３を回転させて、均一で
１〜３μｍまでの薄い膜厚のレジスト２を塗布する。こ
れにより、基板１枚当たりに使用する粘性液体の量の削
減を図り、未使用で廃棄する量を削減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細加工分野、あるい
は半導体分野に用いる粘性物を基板に均一に塗布する塗
布方法に関するもので、特に大型基板を有する液晶技術
のレジスト材や配向膜の塗布方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、非晶質シリコン（以下ａ−Ｓｉと
略す）を用いた薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと略す）
アレーは低温で大面積に容易に作成することができ、安
定性も優れていることから、液晶表示用基板やイメージ
センサへの応用が積極的に行われている。ＴＦＴアレー
を形成するためには、大きく分けて、成膜、フォト、エ
ッチングの３つの工程があり、それを繰り返し行ってい
く。そのうちのフォトリソグラフィー技術に関しては、
近年、顕著な進歩があり、特に露光機は製品の信頼性、
再現性を高めるような工夫がなされている。ところが、
従来の塗布システムにおいては、半導体分野の域を出て
いず、基板が四角形にも関わらず、面内を均一に塗布す
ることを重点におきすぎて、スピンコーターなどのレジ
ストを大量に使ったシステムを改良する技術は進歩して
いない。

【０００３】従来の液晶技術の塗布装置は、液晶用基板
のサイズが大きく変化しながら、ユーザーごとに違うた
めに、要求やコスト等を考え、スピンコーターをメイン
にした技術開発を行っており、面内均一性の維持や露光
機の性能等のプロセスを考えた膜厚のために、どうして
もレジスト量を無視した仕様にならざるを得ず、使用量
の９９％を廃棄する状況になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな塗布装置では、液晶パネルの価格が年々下がる方向
に進んでいることから、レジストや配向膜の使用量を下
げる必要はあるが、ＴＦＴ構造のアレー基板は凹凸が激
しく塗りムラが生じやすいので、パネルの品質にかかわ
るために容易には実施できない。

【０００５】また、現在の塗布装置の種類として大きく
分けて２種類がある。１つは、スピンコーターであり、
これはレジストや配向膜の性能から考え、基板の大きさ
を３００×４００ｍｍ²として算出すると、使用量は４
０ｃｃ／ｐｌａｔｅ以上で、そのうち機能として使用さ
れる量は、０．４ｃｃ／ｐｌａｔｅ以下である。残り
は、蒸発するか廃液するかであり、環境問題によって廃
液の処理に対しても多大なコストをかけなければいけな
い。また、装置のメンテ方法についても特殊なモードを
付加させるか、あるいはある時期が来ればオーバーホー
ルを行うかを考慮しなければならない。

【０００６】もう１つは、ロールコータであり、これは
ＳＴＮ液晶のようなアレープロセスの平坦な基板の上に
塗布する場合のみに用いられていて、現在の技術の進歩
で２０μｍの厚さまで制御できるようになってきたが、
０．１〜０．２μｍ／μｍぐらいの段差（傾斜）がある
基板において既に塗布ムラが発生し、現段階でのロール
コータは均一な塗布を行う技術には達していない。ま
た、膜厚を１μｍまで抑え込むまでにはまだまだ多大の
技術革新がなければ難しいと考えられる。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、１回のレジス
トや配向膜の使用量を６ｃｃ程度にして、使用効率を格
段にアップさせ、使用量の低減と廃液量の削減を大幅に
行うものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、ローラー表面上に粘性液体を塗布し、そのロ
ーラーを基板に押し当てながら、前記粘性液体を基板に
塗布した後、前記基板を３００ｒｐｍ以上の回転数で回
転させることを特徴とする粘性液体塗布方法である。

【０００９】また、本発明は、粘性液体を溜めている槽
に基板のパターン形成面を浸漬した後、前記基板を前記
槽内から離すとともに、前記粘性液体の溶媒がすべて蒸
発する前に前記基板のパターン形成面に窒素流を吹き付
けながら前記基板を３００ｒｐｍ以上の回転数で回転さ
せる粘性液体塗布方法である。

【００１０】また、本発明は、粘性液体を溜めている槽
に基板パターン形成面を浸漬した後、前記基板の横斜め
上方向から窒素流を一方向に向かって噴射させ、前記基
板を浮上させるとともに、前記基板を浮上させたまま、
他方の一方向から窒素流を噴射させて前記粘性液体膜厚
を制御する粘性液体塗布方法である。

【００１１】さらに、本発明は、鉛直方向より４５°か
ら９０°までの間の角度で粘性液体を噴射するノズル
と、前記ノズルとの間に１００μｍから１０ｍｍの間隔
をあけて基板を前記ノズルから前記粘性液体を噴出する
方向と反対側に５ｍｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃ
の速度で進める搬送系とを有し、前記ノズルから前記粘
性液体を噴出せしめ、前記基板に塗布する粘性液体塗布
方法である。

【００１２】

【作用】従来の方法のように、レジストを基板に垂らす
方法と違い、レジストや配向膜をはじめから基板のパタ
ーン形成部だけに薄く塗布するか、あるいは、レジスト
や配向膜を溜めている槽に基板のパターン形成面を浸漬
させることによって、レジストや配向膜の面内均一性も
維持でき、未使用のまま捨てる量も格段に少なくてす
み、製品コストの低減と装置のメンテナンスサイクルを
伸ばすことができるとともに、環境問題対策のための設
備投資の削減を図ることができる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例の塗布方法につい
て、図１の図面を参照しながら説明する。図１におい
て、１はローラー、２はＥＬ（乳酸を主成分とした有機
溶媒）を溶媒としたレジストで、あらかじめ５０μｍ程
度の厚みでフィルムの間に注入されており、ローラー１
に付着させるときに、フィルムを剥がしレジスト２を露
出させてローラー１に付着させるものである。３は基板
を固定し基板の中心を含んだ垂線を中心軸として回転さ
せる機能をもったステージ、４はＴＦＴを形成する３０
０×４００ｍｍ²ガラス基板である。

【００１４】図１（Ａ）はレジスト充填工程で、ステー
ジ３から十分離れた所でローラー１にレジスト２を付着
させる工程であり、そのときのレジスト膜厚は５０μｍ
程度で均一にし、６ｃｃのレジスト量となる。そして、
ガラス基板４は、ＴＦＴ構造を形成するのに必要な膜
（例えば、ｉＴＯ膜、Ｃｒ膜、Ａｌ膜、ＳｉＮ膜、ａ−
Ｓｉ膜等）が成膜されているか、あるいはそれらの膜が
パターン形成された後に違う膜を全面に成膜されている
表面にレジスト２が密着できやすいように密着増強材を
十分に塗られている。

【００１５】次に、図１（Ｂ）は塗布工程であり、ステ
ージ３にガラス基板４を固定させ、ローラー１をガラス
基板４上で回転させ、レジスト２を転写させる工程であ
る。このとき、ローラー１にはメモリー機能があり、ガ
ラス基板４の端から１０ｍｍの位置を記憶させて出発点
で塗布開始し、終点でローラー１の回転を止め、図１
（Ａ）の工程にあるローラー１の位置に戻る動作を行
う。

【００１６】図１（Ｃ）はスピン工程であり、図１
（Ｂ）の工程の後でレジスト２が乾燥しない前にステー
ジ３が３００ｒｐｍ以上の自転でガラス基板４を水平に
回転させることにより、図１（Ｂ）の工程でほぼ均一に
レジスト膜厚５０μｍに塗布したレジスト２を１から３
μｍにまで薄くする工程である。このとき、レジスト２
を乾燥させないようにするためには、図１（Ｃ）の工程
が始まるまで溶剤で環境を保持したり、従来より蒸発し
にくいＥＬをレジスト溶媒とするなどの工夫を行ってい
る。また、スピンコートは、遠心力と周辺気流によって
レジスト膜厚を制御するため、レジスト粘度が１０ｃＰ
程度であれば、回転数を３００ｒｐｍ以上にしなければ
３μｍ以下の膜厚は確保できないし、均一性に対しても
保証できない。また、レジスト粘度を１０ｃＰ程度なけ
れば、ローラーや部材間に塗布しきれずに自重に負けて
コントロールしにくい。

【００１７】なお、本実施例では、ＥＬを溶媒としたレ
ジストと定義しているが、レジストでなくても、図１
（Ａ）の工程のときに５０μｍ程度に吸い付けられ、図
１（Ｃ）の工程におけるスピンで１から３μｍに薄く形
成させるような粘性液体であれば溶媒溶質の種類を問わ
ずに本発明と同様に適用することができる。そして、図
１（Ｂ）の工程の後に図１（Ｃ）の工程を行っている
が、レジスト２の溶媒が蒸発してしまうのを防ぐために
雰囲気を一度溶媒蒸気に満たしてから図１（Ｃ）の工程
を行ってもよい。また、ローラー１にレジスト２を塗布
しているが、フィルム上に塗布したままガラス基板４に
レジスト２を張り付け、フィルムのみを剥がすことによ
りガラス基板４にレジスト２を塗布する工程としてもよ
い。

【００１８】（実施例２）図２は本発明の他の実施例に
おける塗布方法を示すものである。図２において、５は
レジスト槽で、ガラス基板４のレジスト２がついていな
い面を昇降ピン６で回転ステージ７まで持ち上げる機能
を有する。回転ステージ７は、ガラス基板４をレジスト
２が下にある状態で固定し、回転させる機能を有する。
８は回転ステージ７の下方から窒素を噴射させるノズル
で、回転ステージ７が回転中のみ回転中心に噴射させて
レジスト２の膜厚を均一に１から３μｍに調整するもの
である。

【００１９】また、図２（Ａ）はレジスト充填工程で、
レジスト槽５からレジスト２を表面張力で５０μｍほど
高く維持させ、一方、ガラス基板４はＴＦＴ構造を形成
するのに必要な膜（例えば、ｉＴＯ膜、Ｃｒ膜、Ａｌ
膜、ＳｉＮ膜、ａ−Ｓｉ膜等）が成膜されているか、あ
るいはそれらの膜がパターン形成された後に違う膜を全
面に成膜されている表面にレジスト２が密着できやすい
ように密着増強材を十分に塗られており、その面にレジ
スト２がつくような状態にしている。

【００２０】次に、図２（Ｂ）は塗布工程であり、ガラ
ス基板４とレジスト２の間に空気層が入らないようにガ
ラス基板４を搬送して昇降ピン６があたる位置に停止す
る工程である。

【００２１】図２（Ｃ）はスピン工程であり、図２
（Ｂ）の工程の後でレジスト２が乾燥しない前に回転ス
テージ７に昇降ピン６でガラス基板４を持ち上げ、回転
ステージ７にガラス基板４を固定させてから３００ｒｐ
ｍ以上の自転でガラス基板４を水平に回転させながらノ
ズル８から窒素を回転中心に噴射させることにより、図
２（Ｂ）の工程でほぼ均一にレジスト膜厚５０μｍに塗
布したレジスト２を１から３μｍにまで薄くする。

【００２２】なお、スピンコートは遠心力と周辺気流に
よってレジスト膜厚を制御するため、レジスト粘度が１
０ｃＰ程度であれば、回転数を３００ｒｐｍ以上にしな
ければ３μｍ以下の膜厚は確保できないし、均一性に対
しても保証できない。また、レジスト粘度を１０ｃＰ以
上でなければ、表面張力を維持できないし、基板を搬送
している間に自重にてレジスト２がガラス基板４から剥
離される。

【００２３】また、本実施例では、ＥＬを溶媒としたレ
ジストと定義しているが、レジストでなくても、粘性液
体が図２（Ａ）の工程のときに５０μｍ程度に表面張力
で盛り上げることができ、図２（Ｃ）の工程でスピンで
１から３μｍに薄く形成できるものであれば溶媒溶質の
種類を問わずに本発明と同様に適用することができる。
そして、図２（Ｃ）の工程を行うときには、レジスト２
の溶媒が蒸発してしまうのを防ぐために、雰囲気を一度
溶媒蒸気に満たしてから、図２（Ｃ）の工程を行っても
よいし、レジスト２をなるべく大気に曝さないようにす
るためにレジスト槽５に堆積させる時間や堆積してから
ガラス基板４につけるまでの時間を短くさせるためにガ
ラス基板４がレジスト槽５の真上に来てからレジスト２
を注出してもよく、さらには従来よりも蒸発しにくいレ
ジスト溶媒（例えば、ＥＬ）を用いてもよい。

【００２４】（実施例３）図３は本発明の他の実施例に
おける塗布方法を示すものである。図３において、９は
レジスト槽で、端の方に２本の固定ポール１０を設けて
いる。１１は上下駆動ノズルで、ガラス基板４をレジス
ト槽９から垂直に上昇させるためにガラス基板のＴＦＴ
形成面の裏側に高速流を起こさせガラス基板４の表と裏
とに圧力差を生じさせ浮力を作るものであり、ガラス基
板４が上昇していくに従って駆動するように基板位置セ
ンサー１１ａを内蔵してある。固定ポール１０は、レジ
スト槽９から突き出ていてガラス基板４が上昇するとき
に固定するものである。１２はガラス基板４に塗布され
たレジスト２を１から３μｍの膜厚にするためにガラス
基板４の形成面の横方向から窒素を吹きかけるノズルで
ある。

【００２５】図３（Ａ）は塗布工程であり、レジスト槽
９からレジスト２を表面張力で５０μｍほど高く維持さ
せ、ガラス基板４は、ＴＦＴ構造を形成するのに必要な
膜（例えば、ｉＴＯ膜、Ｃｒ膜、Ａｌ膜、ＳｉＮ膜、ａ
−Ｓｉ膜等）が成膜されているか、あるいはそれらの膜
がパターン形成された後に違う膜を全面に成膜されてい
る表面にレジスト２が密着できやすいように密着増強材
を十分に塗られて、その面にレジスト２がつくような状
態にして、ガラス基板４とレジスト２の間に空気層が入
らないように搬送して固定ポール１０で停止させる工程
である。

【００２６】次に、図３（Ｂ）は基板上昇工程であり、
レジスト槽９から垂直に上昇させるためにガラス基板４
の表と裏とに圧力差を生じさせて浮力を作るように上下
駆動ノズル１１から窒素を高速流でガラス基板４のＴＦ
Ｔ形成面の反対側の面に吹きかける工程である。

【００２７】図３（Ｃ）はレジスト薄膜乾燥工程であ
り、図３（Ｂ）の工程の後で、ほぼ均一にレジスト２を
１から３μｍにまで薄くするようにノズル１２で窒素を
吹き付ける工程である。ガラスの厚みを１．１ｍｍとす
ると、ガラスの比重より０．１５ｇ／ｃｍ²の浮力が必
要であるので、０．１５ｃｍ／以上の流速でノズルから
噴射させるとガラスは浮く。

【００２８】なお、本実施例では、ＥＬを溶媒としたも
のをレジストと定義しているが、レジストでなくてもレ
ジスト２が図３（Ａ）の工程のときに５０μｍ程度に表
面張力で盛り上げることができる粘性液体であれば溶媒
溶質の種類を問わずに本発明と同様に適用することがで
きる。そして、図３（Ｂ）の工程の後に図３（Ｃ）の工
程を行っているが、レジスト２の溶媒が蒸発してしまう
のを防ぐために雰囲気を一度溶媒蒸気に満たしてから図
３（Ｃ）の工程を行ってもよく、従来よりも蒸発しにく
いレジスト溶媒（例えば、ＥＬ）を用いてもよい。

【００２９】（実施例４）図４は本発明の他の実施例に
おける塗布方法を示すものである。図４において、１３
はレジスト２をステージ１４に充填させるレジストノズ
ル、１４はステージで、レジスト２が垂直方向から４５
°から９０°までの間の角度で上向きに噴射されるよう
にスリット１４ａが設けられ、そのスリット１４ａにレ
ジストノズル１が内蔵されている。

【００３０】ガラス基板４は、ＴＦＴ形成面を裏側にし
てレジスト２が噴射される反対方向から搬送され、ガラ
ス基板４の先端がレジストノズル１３を通過するととも
に、レジストノズル１３からレジスト２が１から３μｍ
の膜厚に噴射される。そして、ガラス基板４の終端が通
過するとともにレジストノズル１３からレジスト２が切
れることとなる。そのとき、レジストノズル１３のスリ
ット幅、噴射圧、レジスト粘度とレジスト膜とは、相関
があるものの一意的には決まらないが、スリット幅は、
１００μｍで、噴射圧を３ａｔｍ、レジスト粘度を１５
ｃＰにして行うと３μｍの膜厚が得られる。

【００３１】基板搬送方向に対してレジスト噴射方向が
同一成分を有すると、基板段差に対して、段差の死角を
有しレジスト膜厚の均一性に対して問題があり、反対成
分を有していても進入角があまりにも鋭角でも同様の死
角を有するために均一性に問題を生じる。よって、レジ
ストノズル１３の角度は４５°から９０°までの間の角
度にし、噴出圧力は、現在の配管材料からの安全性と原
動供給範囲から１０ａｔｍ程度までが噴出圧力限界と考
えられる。また、レジスト粘性は溶媒によって違うが、
レジストの感光成分の粘性が７０ｃＰ前後であり、配管
等のコントロール性を考えると、３０ｃＰまでだと考え
られる。噴射圧力とレジスト粘性からレジストノズル１
３のスリット幅は１μｍから５００μｍにしておくと、
噴出距離が１００μｍから１０ｍｍまでである。また、
基板搬送スピードは、３００×４００ｍｍ²のガラス基
板４を搬送する機構部の性能と安全性、それとレジスト
噴出速度と膜厚制御性から５ｍｍ／ｓから２００ｍｍ／
ｓにしなければならない。

【００３２】なお、本実施例では、ＥＬを溶媒としたも
のをレジストと定義しているが、レジストでなくてもス
テージ１４から１から３μｍの薄さで噴出できる粘性液
体であれば溶媒溶質の種類を問わずに本発明と同様に適
用することができる。

【００３３】また、レジストを塗布するときは、１００
μｍの膜厚で塗布し、その後、所定の膜厚をコントロー
ルするために３００ｒｐｍ以上の回転を加えてもよい。
さらに、レジスト２をノズル１３より噴射させて塗布す
るとともに、実施例２，３と同様に窒素流を基板横斜め
前方からノズル噴射方向と同一方向に噴射させてもよ
い。

【００３４】なお、スピンコートは遠心力と周辺気流に
よってレジスト膜厚を制御するため、レジスト粘度が１
０ｃＰ程度であれば、回転数を３００ｒｐｍ以上にしな
ければ３μｍ以下の膜厚は確保できないし、均一性に対
しても保証できない。また、レジスト粘度を１０ｃＰ以
上でなければ、表面張力を維持できないし、基板を搬送
している間に自重にてレジスト２がガラス基板４から剥
離される。レジスト２の溶媒が蒸発してしまうのを防ぐ
ために、雰囲気を一度溶媒蒸気に満たしてもよいし、レ
ジスト２をなるべく大気に曝さないようにするためにレ
ジスト配管に気泡を入れないようなレジストフィルター
を使用してもよい。また、従来よりも蒸発しにくいレジ
スト溶媒（例えば、ＥＬ）を用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、従来のローラー
コート方式のように膜厚に対し基板面内の不均一が生じ
る問題を解消するとともに、スピンコート方式のように
レジスト使用効率が悪くなる問題を解消することがで
き、レジストの使用量を減らすことにより未利用なレジ
ストをなくすことができるとともに、基板に凹凸があっ
ても均一に塗布することができる。また、使用量が減る
ために装置のメンテナンスサイクルが長くなり、稼働率
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例における塗布方法を
示す工程図（Ｂ）は本発明の一実施例における塗布方法を示す工程
図（Ｃ）は本発明の一実施例における塗布方法を示す工程
図

【図２】（Ａ）は本発明の他の実施例における塗布方法
を示す工程図（Ｂ）は本発明の他の実施例における塗布方法を示す工
程図（Ｃ）は本発明の他の実施例における塗布方法を示す工
程図

【図３】（Ａ）は本発明の他の実施例における塗布方法
を示す工程図（Ｂ）は本発明の他の実施例における塗布方法を示す工
程図（Ｃ）は本発明の他の実施例における塗布方法を示す工
程図

【図４】本発明の他の実施例における塗布方法を示す工
程図

【符号の説明】

１ローラー２レジスト３，１４ステージ４ガラス基板５，９レジスト槽７回転ステージ８，１２ノズル１１上下駆動ノズル１３レジストノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ローラー表面上に粘性液体を塗布し、そ
のローラーを基板に押し当てながら、前記粘性液体を基
板に塗布した後、前記基板を３００ｒｐｍ以上の回転数
で回転させることを特徴とする粘性液体塗布方法。
【請求項２】フィルム上の粘性液体を基板に張り付け
た後、フィルムのみを剥がして粘性液体を基板に塗布さ
せ、その後前記基板を３００ｒｐｍ以上の回転数で回転
させることを特徴とする粘性液体塗布方法。
【請求項３】粘性液体を溜めている槽に基板のパター
ン形成面を浸漬した後、前記基板を前記槽内から離すと
ともに、前記粘性液体の溶媒がすべて蒸発する前に前記
基板のパターン形成面に窒素流を吹き付けながら前記基
板を３００ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを特徴
とする粘性液体塗布方法。
【請求項４】粘性液体を溜めている槽に基板パターン
形成面を浸漬した後、前記基板の横斜め上方向から窒素
流を一方向に向かって噴射させ、前記基板を浮上させる
とともに、前記基板を浮上させたまま、他方の一方向か
ら窒素流を噴射させて前記粘性液体膜厚を制御すること
を特徴とする粘性液体塗布方法。
【請求項５】基板を浮上させたまま、他方の一方向か
ら窒素流を噴射させて粘性液体膜厚を制御する代わり
に、前記粘性液体成分の溶媒がすべて蒸発する前に前記
基板を３００ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを特
徴とする請求項４記載の粘性液体塗布方法。
【請求項６】鉛直方向より４５°から９０°までの間
の角度で粘性液体を噴射するノズルと、前記ノズルとの
間に１００μｍから１０ｍｍの間隔をあけて基板を前記
ノズルから前記粘性液体を噴出する方向と反対側に５ｍ
ｍ／ｓｅｃから２００ｍｍ／ｓｅｃの速度で進める搬送
系とを有し、前記ノズルから前記粘性液体を噴出せし
め、前記基板に塗布することを特徴とする粘性液体塗布
方法。
【請求項７】粘性液体をノズルより噴射させて基板塗
布した後、粘性液体成分の溶媒がすべて蒸発する前に前
記基板を３００ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを
特徴とする請求項６記載の粘性液体塗布方法。
【請求項８】基板のパターン形成面を下向きにしてノ
ズルから粘性液体を噴射するとともに、基板横斜め前方
から窒素流を前記粘性液体が噴射する方向と同一方向に
噴射させることを特徴とする請求項６記載の粘性液体塗
布方法。