JPH0889871A - 回転塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オープンカップ方式のスピンコーターにより大
型基板に液を塗布する場合の膜厚むら解消をする。 【構成】回転台６の周縁に壁体２が、壁面が被塗布物た
る基板１を囲うように、設けられている。回転台６がチ
ャック３を介して取りつけられた基板１と共に回転軸４
の回りに回転すると、壁体２も同軸、同角速度で回転す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターなど
の矩形板状体に塗布液を塗布するのに適した回転塗布装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に被膜形成をする場合、いわゆるス
ピンコート装置を用いると、均一な厚みの膜形成ができ
る。これは、被塗布物上に塗布液を滴下するとともに該
被塗布物を１０００ｒｐｍ以上の高速で回転させるの
で、均一な膜厚の塗布が可能になるものである。

【０００３】このため、液晶表示素子用のカラーフィル
ターに作成する工程でも、スピンコーターがしばしば用
いられる。液晶表示素子用のカラーフィルターは液晶表
示素子をカラー化させるためのデバイスとして、最近精
力的に開発が行われているものである。液晶表示素子
は、極めて精密に、電気光学媒体たる液晶層の厚みを制
御する必要がある。したがって、それに用いるカラーフ
ィルターの厚みの均一性の向上は重要である。

【０００４】図６は、代表的な従来の回転塗布装置の概
念的断面図である。上面が平坦なチャック３のうえに、
被塗布物たる基板１が載置、固定されている。この状態
で、基板１の中心付近に塗布液を滴下しながら、チャッ
ク３および基板１を回転軸４の回りに回転すると、塗布
液は基板の周縁方向に広がり、均一な厚みの塗布液被膜
が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カラーフィル
ターは通常矩形形状であり、かつまた、１辺が３００ｍ
ｍ以上の大型基板である。カラーフィルターは液晶層を
はさむ基板と兼用されるため、当然、矩形が原則にな
る。また、コストの低減をねらって、基板の大型化が最
近ますます進んでいる。

【０００６】このような基板に対して、スピンコーティ
ングを行った場合、基板の周辺部に風切りが起こり、膜
厚むらが発生するという問題がある。すなわち、矩形の
コーナー部は形状の特異点になっており、この部分を回
転時に生じる風の流れは複雑である。また、大型基板の
場合は、特にコーナー部の回転の周速が極めて速く、塗
布液の乾燥のスピードが大きすぎるため、むらが生じる
場合もある。

【０００７】風切りを低減するためには、被塗布物を密
閉し、外界から完全に遮断する方法もある。これは、い
わゆるクローズドカップスピンコーターとして知られて
いる。

【０００８】しかし、この方法では、塗布液の塗布性を
上げるための溶媒の選択の自由度が低く、すべての塗布
液に対して使用できるわけではなかった。前述のように
液晶表示素子用のカラーフィルターは極めて高い平坦性
が要求されるので、塗布液の組成は塗布性のうえでも最
適のものを用いることが好ましい。したがって、塗布液
の選択の自由度が低いことは、致命的な問題である。

【０００９】すなわち、本発明の目的は、外界に開放さ
れた系の中で、被塗布物上に塗布液を滴下、かつ該被塗
布物を回転することにより、該被塗布物上に塗布液被膜
を形成する回転塗布装置（いわゆるオープンカップスピ
ンコーター）において、大型の矩形状の被塗布物に、塗
布を行う際の風切りによる膜厚むらを解消しようとする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、外界に開放された系の
中で、被塗布物上に塗布液を滴下するとともに該被塗布
物を回転することにより、該被塗布物上に塗布液被膜を
形成する回転塗布装置において、該被塗布物を上表面に
取りつけた状態で回転軸の回りに回転可能な回転台と、
該回転台上に該被塗布物を囲うように設けられた壁体と
を有する、ことを特徴とする回転塗布装置を提供する。
本発明では、壁体が被塗布物と同軸かつ同速度で回転す
るため、回転時の風による塗布むらを効果的に防止でき
る。

【００１１】また、回転台に取りつけ得る被塗布物がは
多角形の板状である場合、回転台に被塗布物を取りつけ
た状態で、壁体の被塗布物の頂点近傍は、回転方向に略
沿った面からなっており、その面には、塗布液抜きの孔
が設けられていることを特徴とする前記の回転塗布装置
を提供する。このように、塗布液抜きの孔が設けられる
ことによって、壁体の存在にもかかわらず、非常にスム
ーズな液抜きが可能になり、塗布に悪影響を与えない。

【００１２】

【作用】本発明の表面処理装置は、被塗布物の周囲に壁
体を具備することにより、被塗布物が複雑な流れの風を
受ける事態を防止し、基板コーナー部の液の乾燥速度を
減少させ、基板コーナー部での塗布液の流れを促進し、
膜厚むらの発生を防止する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の１実施例にかかる回転塗布
装置の概略断面図である。平坦な回転台６の周縁に壁体
２が、壁面が被塗布物たる基板１を囲うように、設けら
れている。回転台６がチャック３を介して取りつけられ
た基板１と共に回転軸４の回りに回転すると、壁体２も
同軸、同角速度で回転することになる。したがって、塗
布作業中に基板１と壁体２との相対速度は生じない。

【００１４】壁体２の高さは、基板１の高さより高いこ
とが望ましい。これより低いと、風きり防止の効果が得
られないおそれがある。壁体の厚みは限定されないが、
軽量にするためには回転に支障のない剛性をもつなら
ば、薄い板状がよい。壁体２は略矩形の筒状の他、円筒
状などのさまざまな形状をとることができる。

【００１５】また、この例では、回転台の周囲には外枠
７が基台（図示せず）に固定されており、さらに、回転
台６の回転中は、図に示したように外枠７の上部開口部
をフード８が非接触に覆うようにしている。こうする
と、空気の流れをより抑えることができるため、非常に
好ましい。

【００１６】図２は、図１において、基板を回転台に取
りつけた状態で、基板の上部から見た平面図である。こ
の例では、基板１、壁体２とも、上方から見て略矩形で
あり、壁体２は基板１の縁からほぼ一定の距離、離隔す
るように設けられている。このように、壁体２を基板１
の縁からほぼ一定の距離、離隔するように設けること
が、基板回転時に余分な風の流れを生じさせないために
は効果的である。

【００１７】壁体２は基板１の縁から１ｍｍ〜１００ｍ
ｍの隙間をおいて設置することが好ましい。１ｍｍより
小さい場合には液の跳ね返りが発生し、１００ｍｍより
大きい場合には風の影響を受けるおそれがある。より好
ましくは、隙間の距離は３ｍｍ〜５０ｍｍである。

【００１８】また、壁体２が基板１となす角度は５°〜
１７５°であることが好ましい。５°より小さい場合、
および１７５°より大きい場合には風の影響の影響を受
けるおそれがある。より好ましくは、この角度は３０°
〜１５０°である。

【００１９】壁体２のうち、基板１の矩形の頂点の近傍
に当たる部分は、図２に示すように、回転方向に略沿っ
た壁面２ａからなっている。こうすると、壁体２を鈍角
のみで形成される多角形で構成できるので、回転時の風
の複雑な流れをより効果的に防止できる。

【００２０】また、実際に生産する場合には、壁体があ
ることによって液が飛散し、被塗布物に再度付着するこ
とを防ぐため、液抜き孔を設けることが好ましい。かか
る液抜きの孔は、上記の壁面２ａに設けることが好まし
い。すなわち、基板のコーナー部近傍の壁面で、もっと
も不規則な液の跳ね返りが生じやすいため、この部分に
液抜きの孔を設けると、非常にスムーズに液抜きがで
き、壁体によって液が飛散して被塗布物に再度付着する
ことを防ぐことができる。

【００２１】図３は、壁面２ａ近傍を拡大した斜視図で
あり、塗布液抜き孔９の配置が示されている。図のよう
に塗布液抜き孔９は回転方向と逆の方向に若干ずらして
設けられている。これは、基板上で、塗布液がらせん状
に流れるため、図のようにずらしたほうが、液抜きに効
果的だからである。

【００２２】図４は、壁体の別の態様の実施例を示す斜
視図である。この例においては、壁体２があることによ
って回転部分が受ける風の抵抗を小さくするために、壁
体２に切り口を入れて風の逃げ道を作っている。この場
合、壁体２は基板１の周囲全部を囲ってはいない。少な
くとも、基板のコーナー部に壁体２が設けられていれ
ば、風きり防止には効果がある。

【００２３】図５は、壁体のさらに別の態様の実施例を
示した概念的断面図である。この例では、塗布液の跳ね
返りをより効果的に防ぐため、壁体２を回転台６の内側
に傾斜させて設けている。この場合、壁体が基板となす
角度は５°〜８５°であることが好ましい。５°より小
さい場合には風の影響を受け、８５°より大きい場合に
は塗布液の跳ね返りが発生するおそれがある。より好ま
しくは、この角度は３０°〜８５°である。

【００２４】本実施例では、被塗布物たる基板として、
矩形のものを用いているが、これには限られない。もっ
とも、多角形形状のものは、そのコーナー部に厚みむら
が出やすいため、本発明が有効である。

【００２５】表１は、本発明の装置および従来の装置に
よって、アクリル系樹脂の塗布を行った例の結果を示し
たものである。これらの例において、塗布液は、顔料分
散型の感光性アクリル系樹脂で、液粘度は１０ｃｐのも
のを用いた。また、塗布回転数は１０００ｒｐｍ、基板
は３００×４００ｍｍの１．１ｍｍ厚で、塗布後の膜硬
化のための焼成は２３０℃１時間で行った。膜厚むらの
評価は、膜の焼成後に、触針式膜厚計を用い、基板の中
心とコーナー部の膜厚で比較した。

【００２６】それぞれの例は、以下のような装置、条件
で、行われている。

【００２７】［例１］装置として、図１〜図３に示した
ものを用いた。壁体２は、基板１に対して９０°の角度
をなし、基板１の上表面より３０ｍｍ高く、基板１の縁
より３０ｍｍの距離だけ離隔して設けた。

【００２８】［例２］装置として、図１〜図３に示した
ものに代えて、壁体２を円筒状とした。壁体２は、基板
コーナーから１０ｍｍの距離だけ離隔して設けた。

【００２９】［例３］装置として、図４に示したものを
用いた。実施例１の装置で、基板コーナー部近傍に板状
体が残るように壁体２に切り口をいれたものである。壁
体２の回転方向の長辺側が１００ｍｍ幅、それ以外は５
０ｍｍ幅残るようにした。

【００３０】［例４］装置として、図５に示したものを
用いた。基板１に対して壁体２を回転台６の内側方向に
４５°傾けて、基板１の上表面より３０ｍｍ高くなるよ
うに設けた。

【００３１】［例５］装置として、図６に示したものを
用いた。基板１の周囲には壁体が設けられていない。

【００３２】例１〜４は、膜厚むらがなくなり、基板中
心とコーナー部の膜厚差はほぼなくなった。例５では、
膜厚むらが見られ基板中心よりコーナー部のほうが膜厚
が厚くなっている。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明の回転塗布装置により、大型基板
への塗布に際し、１０００ｒｐｍ以上の高速回転での均
一コート、特にコーナー部に膜厚むらのないコートが可
能になった。

【００３５】一般に、コート膜は、膜厚が薄いほど透過
率が向上することが知られているが、逆に膜厚むらが出
やすくなる傾向がある。よって、この装置は、膜厚を薄
く塗る必要がある場合においては、特に有効なものであ
る。この観点で、液晶表示素子用のカラーフィルターの
フィルター膜や保護膜を塗布形成する際に用いると有効
である。

【００３６】基板形状についても、長方形の長辺側の長
いものは、より膜厚むらが発生しやすいが、この場合に
おいても、塗布膜厚の均一化の観点で優れた効果が認め
られた。

【００３７】１０００ｒｐｍ以上の高速回転のスピンコ
ートにおいては、端部の周速がより速くなり、膜切れ等
の問題が生じることがあるが、本発明においては膜切れ
の発生を防ぐことができる。また、塗布液の使用量を少
なくする効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を示す断面図

【図２】図１において、基板を回転台に取りつけた状態
で、基板の上部から見た平面図

【図３】図２において、壁面２ａ近傍を拡大した斜視図

【図４】壁体の別の態様の実施例を示す斜視図

【図５】壁体のさらに別の態様の実施例を示した断面図

【図６】代表的な従来の回転塗布装置の断面図

【符号の説明】

１：基板 ２：壁体 ３：チャック ４：回転軸 ６：回転台 ９：塗布液抜き孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外界に開放された系の中で、被塗布物上に
   塗布液を滴下するとともに該被塗布物を回転することに
   より、該被塗布物上に塗布液被膜を形成する回転塗布装
   置において、 該被塗布物を上表面に取りつけた状態で回転軸の回りに
   回転可能な回転台と、 該回転台上に該被塗布物を囲うように設けられた壁体と
   を有する、 ことを特徴とする回転塗布装置。
2. 【請求項２】回転台に取りつけ得る被塗布物は多角形の
   板状であることを特徴とする請求項１記載の回転塗布装
   置。
3. 【請求項３】回転台に被塗布物を取りつけた状態で、壁
   体の被塗布物の頂点近傍は、回転方向に略沿った面から
   なっており、その面には、塗布液抜きの孔が設けられて
   いることを特徴とする請求項２記載の回転塗布装置。