JPH09276781A

JPH09276781A - 塗布方法

Info

Publication number: JPH09276781A
Application number: JP11429296A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Nakajima; 泰秀中島
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1996-04-11
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】大型ガラス基板等の枚葉タイプの被塗布基板
に対して塗布液の塗布効率が高く、かつ、均一な塗布膜
を形成することができる塗布方法を提供する。【解決手段】スリット塗布工程において、スリットを
有する塗布ヘッドに塗布液を供給しながら被塗布基板上
を移動させて被塗布基板の塗布面に塗布液を塗布し、塗
布方向と直角方向の膜厚がほぼ中央部で最大となる塗布
膜を形成し、その後、スピン塗布工程において、上記の
スリット塗布工程において被塗布基板上に塗布された塗
布液を遠心力によって分散させ均一な厚みの塗布膜とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型ガラス基板等
の枚葉タイプの被塗布基板等に塗布液を均一、かつ、効
率良く塗布するための塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＬＣＤ用カラーフィルタ等の大
型ガラス基板に塗布液を塗布する方式としては、ナイフ
塗布方式、ロール塗布方式およびスピン塗布方式等が用
いられている。

【０００３】これらの塗布方式のうち、ナイフ塗布方式
およびロール塗布方式は、何れも被塗布基板上に塗布用
クリアランスを設け、その設定値によって塗布膜厚を決
定して塗布面の平滑性を得る方式である。しかし、ＬＣ
Ｄカラーフィルタ用のガラス基板の主面は平滑度が低
く、通常５０〜７０μｍ、最大では１００μｍ程度の凹
凸がある。したがって、このような平滑度（凹凸度）が
塗布精度以上に低い（凹凸度が大きい）被塗布基板の表
面に、ナイフ塗布方式およびロール塗布方式によって均
一な塗布膜を形成することは困難である。

【０００４】これに対して、スピン塗布方式は被塗布基
板表面の平滑度（凹凸度）の影響を受けずに比較的均一
な塗布膜を形成することができ、近年、大型ガラス基板
等の枚葉タイプの被塗布基板への塗布に使用されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
スピン塗布方式には大気開放型および密閉カップ型があ
るが、何れの方式も、その塗布効率が１０パーセント程
度と低く、塗布液が高価な感光性樹脂等である場合に
は、製造コストの低減に支障を来すという問題がある。
一方、この問題を解消するために単に使用する塗布液の
量を少なくした場合、膜厚が均一な塗布膜の形成が困難
となる。したがって、スピン塗布方式では、塗布液の高
い塗布効率と均一な塗布膜形成を両立させることが極め
て難しいものとなっている。

【０００６】また、近年、ナイフ塗布方式あるいはロー
ル塗布方式等により被塗布基板上に予め塗布膜を形成し
た後、塗布液が未乾燥状態にあるうちにスピン塗布方式
により塗布液を均一にする塗布方法が開発されている。
しかしながら、このような塗布方法においても、使用す
る塗布液の量を少なくして塗布効率を高めると塗布膜の
膜厚が均一とならずにムラが発生し、スピン塗布方式と
同様に塗布液の高い塗布効率と均一な塗布膜形成の両立
は困難なものとなっている。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、大型ガラス基板等の枚葉タイプの被塗布
基板に対して塗布液の塗布効率が高く、かつ、均一な塗
布膜を形成することができる塗布方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の塗布方法は、スリットを有する塗布ヘッド
に塗布液を供給しながら被塗布基板上を移動させて前記
被塗布基板の塗布面に塗布膜を形成し、該塗布膜の塗布
方向と直角方向の膜厚がほぼ中央部で最大となるように
塗布液の塗布を行うスリット塗布工程と、前記スリット
塗布工程において前記被塗布基板上に塗布された塗布液
を遠心力によって分散させるスピン塗布工程と、を有す
るような構成とした。

【０００９】そして、前記塗布ヘッドは軸方向に連接す
る複数のスリットを有し、各スリットからの塗布液の塗
布量のうちほぼ中央のスリットからの塗布液の塗布量を
最大とするような構成とした。

【００１０】このような本発明では、スリット塗布工程
により被塗布基板上に塗布された塗布液は、塗布方向と
直角方向の膜厚がほぼ中央部で最大となるような塗布膜
を形成し、その後、スピン塗布工程における遠心力によ
り塗布液は被塗布基板上に均一に分散されるので、塗布
液の使用量を少なくしても均一な塗布膜が形成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の最も好ましいと思
われる実施の形態について説明する。

【００１２】本発明の塗布方法は、スリット塗布工程
と、このスリット塗布工程後に行われるスピン塗布工程
とを備えている。

【００１３】スリット塗布工程では、塗布ヘッドのスリ
ットから所定の液圧で塗布液を供給しながら被塗布基板
上を相対的に移動させて被塗布基板への塗布液の塗布を
行うものである。この場合、被塗布基板を固定して塗布
ヘッドを走査させてもよく、逆に、塗布ヘッドを固定し
て被塗布基板を移動させてもよい。

【００１４】従来のスリット塗布方式により形成される
塗布膜は、ほぼ均一の膜厚を備えるものであるが、本発
明では、このスリット塗布工程において塗布方向と直角
方向の膜厚がほぼ中央部で最大となるような塗布膜を形
成する。

【００１５】図１乃至図３は、このスリット塗布工程に
おいて塗布膜が形成された被塗布基板の塗布方向と直角
方向での縦断面図である。図１乃至図３において、被塗
布基板１上にスリット塗布工程で形成された塗布膜２の
膜厚は、いずれもそのほぼ中央部で最大膜厚Ｔを示し、
両端において最小膜厚ｔを示すものである。この塗布膜
２の膜厚分布は、ほぼ中央部のみが突出しているような
分布（図１）、両端部から中央部に向けて徐々に膜厚が
大きくなるような分布（図２）、および、両端部から中
央部に向けて段階的に膜厚が大きくなるような分布（図
３）等、いずれの膜厚分布であってもよい。そして、塗
布膜２（未乾燥状態）のほぼ中央での最大膜厚Ｔと両端
における最小膜厚ｔとの比は、使用する塗布液の粘度、
必要とする最終膜厚等により適宜設定することができる
が、例えば、２：１〜５：１の範囲とすることができ
る。また、最大膜厚Ｔを有する塗布膜の幅ｗも、使用す
る塗布液の粘度、必要とする最終膜厚等により適宜設定
することができるが、例えば、塗布方向と直角方向の塗
布膜の全幅Ｗの１０〜８０％、好ましくは２０〜３０％
とすることができる。

【００１６】スリット塗布工程における上述のような膜
厚分布をもつ塗布膜の形成方法には特に制限はなく、使
用する塗布液の粘度、被塗布基板の大きさ、形成しよう
とする塗布膜の膜厚分布等を考慮して適宜選択すること
ができる。例えば、図４に示されるように、塗布方向と
直角方向の塗布膜の全幅Ｗに対して幅ｗのスリットをも
つ塗布ヘッドＨを使用し、幅ｗの塗布膜Ｌが隣接するよ
うに矢印方向に複数回（図示例では５回）塗布し、中央
の塗布膜Ｌ₃ を塗布する際に、塗布ヘッドの走査速度を
遅くしたり液圧を高くして塗布液の供給量を多くするこ
とにより、図１に示されるような膜厚分布をもつ塗布膜
を形成することができる。また、図５に示されるよう
に、軸方向に幅ｗのスリットＳ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，Ｓ₄ ，
Ｓ₅ を連接して備える塗布ヘッドＨを使用し、中央のス
リットＳ₃ からの塗布液の供給量を最大とし、その両側
のスリットＳ₂ ，Ｓ₄ からの塗布液の供給量をやや少な
くし、さらに、両端のスリットＳ₁ ，Ｓ₅ からの塗布液
の供給量を最小とする。そして、この塗布ヘッドＨを用
いて被塗布基板１上に塗布液を塗布することによって、
図３に示されるような膜厚分布をもつ塗布膜を形成する
ことができる。

【００１７】尚、スリット塗布工程における液圧、塗布
速度は、使用する塗布液の粘度、必要とする最終膜厚、
塗布ヘッドのスリット形状等により適宜設定することが
できる。

【００１８】次のスピン塗布工程では、上記のスリット
塗布工程において被塗布基板上に塗布された塗布液が遠
心力によって均一に分散される。スピン塗布方式は、高
速回転することにより引き伸ばされた塗布液が被塗布基
板の周辺から飛散するので、一般に塗布液の塗布効率が
極めて低い（１０％程度）ものである。しかし、本発明
では、上述のスリット塗布工程において中央部の膜厚が
周辺部の膜厚よりも大きい塗布膜が被塗布基板上に形成
されているので、このような被塗布基板を高速回転する
ことにより塗布液が引き伸ばされて分散される際に、被
塗布基板の周辺部における不必要な塗布液の飛散が大幅
に減少する。したがって、スリット塗布工程において被
塗布基板上に塗布する塗布液の総量が少なくても、スピ
ン塗布工程によって均一な塗布膜を形成することがで
き、塗布効率の良好な塗布が可能となる。

【００１９】これに対して、スリット塗布工程において
膜厚がほぼ均一な塗布膜を被塗布基板上に形成した場
合、スピン塗布工程において被塗布基板を高速回転する
ことにより塗布液を引き伸ばして分散する際に、被塗布
基板の周辺部からの不必要な塗布液の飛散が生じる。こ
のため、スリット塗布工程において被塗布基板上に塗布
する塗布液の総量を本発明と同程度に少なくした場合、
スピン塗布工程によって均一な塗布膜を形成することが
困難となる。そして、均一な塗布膜を形成を行うために
は、スリット塗布工程において被塗布基板上に塗布する
塗布液の総量を本発明に比べて多くする必要があり、塗
布液の塗布効率が悪いものとなる。

【００２０】本発明のスピン塗布工程における被塗布基
板の回転速度および所定の回転速度を維持する時間は、
使用する被塗布基板の材質や大きさ、塗布液の粘度、形
成する塗布膜の厚み等から適宜設定することができる。

【００２１】また、本発明の塗布方法では、上記のスピ
ン塗布工程において被塗布基板の環境を減圧状態とする
ことができる。これにより、例えば、溶剤系の塗布液を
使用する場合には、塗布液からの溶媒の蒸発を早めるこ
とができる。したがって、スピン塗布工程において高速
回転中の被塗布基板上の塗布液の粘度が高くなり、塗布
液の均一な分散が完了して高速回転を停止した際の被塗
布基板の周辺部における塗布液の中心方向への戻りが大
幅に減少し、均一な膜厚を有する塗布膜領域がより広く
なって被塗布基板の使用効率が更に向上する。

【００２２】本発明の塗布方法において使用する塗布液
は、特に制限はなく、例えば、粘度が３〜５０ｃｐｓ程
度の溶剤系感光性樹脂、水系感光性樹脂、または、これ
らの感光性樹脂に顔料等の着色材を分散させた感光性樹
脂等の感光性樹脂、各種接着剤、保護膜等を形成するた
めの樹脂、各種インキ等を対象とすることができる。

【００２３】また、本発明の塗布方法を適用する被塗布
基板としては、特に制限はなく、例えば、ＬＣＤカラー
フィルタ用のガラス基板等のように、大面積で表面の平
滑度が低い（通常５０〜７０μｍ，最大では１００μｍ
程度の凹凸がある）基板であっても、厚みが均一な塗布
膜を形成することができる。

【００２４】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。

【００２５】幅３００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、板厚１．
１ｍｍのＬＣＤカラーフィルタ用のガラス基板Ｓを準備
し、塗布液として下記の組成のカラーフィルタ用の赤色
の塗布液（固形分濃度２０％、粘度８ｃｐｓ）を調製し
た。

【００２６】塗布液の組成（固形分濃度２０％、粘度８ｃｐｓ）・感光性レジスト（東レ（株）製フォトニース） … ３０重量部・赤色顔料（チバガイギー社クロモノタルレッドＢＲＮ）… ７０重量部・Ｎ−メチル−２−ピロリドン …４００重量部次に、スリット幅６０ｍｍ、スリット間隙３０μｍの塗
布ヘッドを備えたスリット塗布装置を使用し、図４に示
されるように５回の塗布で塗布膜Ｌ₁ 〜Ｌ₅ を隣接して
形成することによってガラス基板Ｓへの塗布液の塗布を
行った。尚、塗布ヘッドからの液圧は、０．６，０．
７，０．８，１．０，１．２，１．４，１．６，１．８
（ｋｇ／ｃｍ² ）の８種とした。また、塗布速度は、中
央の塗布膜Ｌ₃ の形成時のみ２５０ｍｍ／秒とし、他の
塗布膜形成は５００ｍｍ／秒とした場合（タイプ１）
と、全ての塗布膜の形成を５００ｍｍ／秒で行った場合
（タイプ２）の２種とした。

【００２７】上記の塗布速度５００ｍｍ／秒でのスリッ
ト塗布（タイプ２）における液圧とガラス基板Ｓ上の塗
布液量（未乾燥状態）との関係を図６に示した。

【００２８】次に、上記のスリット塗布装置による塗布
液の塗布が完了したガラス基板Ｓを、塗布面側を上向き
の状態で水平に保ちながら密閉カップ型のスピン塗布装
置のスピンチャックに載置し、スピンチャックを７００
ｒｐｍの回転速度で約９秒間回転させて、ガラス基板Ｓ
上の塗布液の引き伸ばしを行った。尚、密閉カップ内は
常圧とした。

【００２９】このようにスピン塗布装置による塗布液の
引き伸ばしが完了したガラス基板Ｓを真空乾燥（１Ｔｏ
ｒｒ）し、形成された塗布膜のムラを下記の方法で評価
して下記の表１に示した。

【００３０】（塗布膜のムラの評価方法）蛍光灯にて目
視検査およびカラービュアにて目視検査をおこなった。

【００３１】評価基準 ○ ：蛍光灯およびカラービュアにてムラなし △ ：蛍光灯ではムラがないが、カラービュアにてムラあり × ：蛍光灯にてムラあり ××：平置きにてムラ確認

【００３２】

【表１】表１から明らかなように、中央の塗布膜Ｌ₃ の形成時の
み２５０ｍｍ／秒とし、他の塗布膜形成は５００ｍｍ／
秒としたタイプ１での塗布では、液圧を１．０（ｋｇ／
ｃｍ² ）としたときにムラのない良好な塗布膜が得られ
た。ここで、図６から、液圧が１．０（ｋｇ／ｃｍ² ）
の場合の塗布液量は約７ｇであり、タイプ１の塗布では
中央の塗布膜Ｌ₃ の塗布速度が２５０ｍｍ／秒（塗布量
は塗布速度が５００ｍｍ／秒の場合の２倍となる）であ
ることから、タイプ１でのスリット塗布（液圧１．０
（ｋｇ／ｃｍ² ））におけるガラス基板Ｓ上の塗布液量
（未乾燥状態）は、７ｇ×６／５＝８．４ｇとなる。

【００３３】これに対して、全ての塗布膜の形成を５０
０ｍｍ／秒で行ったタイプ２での塗布では、ムラのない
良好な塗布膜を得るためには液圧を１．６〜１．８（ｋ
ｇ／ｃｍ² ）とする必要があった。ここで、図６から、
タイプ２でのスリット塗布（液圧１．６〜１．８（ｋｇ
／ｃｍ² ））におけるガラス基板Ｓ上の塗布液量（未乾
燥状態）は約１１ｇである。

【００３４】したがって、本発明の塗布方法によるタイ
プ１の塗布では、比較としてのタイプ２の塗布液量約１
１ｇに比べて約３ｇ省液となる８ｇの塗布液量でムラの
ない均一な塗布膜の形成が可能であることが確認され
た。

【００３５】次に、上述のように塗布液の塗布効率が高
く、かつ、均一な塗布膜を形成することが可能な液圧
１．０（ｋｇ／ｃｍ² ）におけるタイプ１によるスリッ
ト塗布によって形成された塗布膜について、スリット塗
布工程終了段階における塗布方向と直角方向の膜厚分布
（乾燥状態）を膜厚計により測定し、その結果を図７に
示した。さらに、スピン塗布工程まで終了した塗布膜の
塗布方向と直角および斜めの方向の膜厚分布（乾燥状
態）を同様に測定し、その結果を図８に示した。

【００３６】図７から明らかなように、スリット塗布工
程が終了した段階では、ほぼ中央部で膜厚が最大となっ
ている。そして、図８から明らかなように、スピン塗布
工程が終了すると、塗布膜の塗布方向と直角および斜め
の方向の両方向において、膜厚分布が極めて均一となっ
ている。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の塗布方法
によれば、スリット塗布工程において、スリットを有す
る塗布ヘッドに塗布液を供給しながら被塗布基板上を移
動させて被塗布基板の塗布面に塗布膜を形成し、その
後、スピン塗布工程において、被塗布基板上に塗布され
た塗布液を遠心力によって分散させるが、上記のスリッ
ト塗布工程において被塗布基板上に形成された塗布膜
は、塗布方向と直角方向の膜厚がほぼ中央部で最大とな
っているため、塗布液量が少なくてもスピン塗布工程に
おいて均一な塗布膜の形成が可能であり、塗布効率の大
幅な向上と均一な塗布膜形成の両立を達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスリット塗布工程において塗布膜が形
成された被塗布基板の塗布方向と直角方向における縦断
面図である。

【図２】本発明のスリット塗布工程において塗布膜が形
成された被塗布基板の塗布方向と直角方向における縦断
面図である。

【図３】本発明のスリット塗布工程において塗布膜が形
成された被塗布基板の塗布方向と直角方向における縦断
面図である。

【図４】本発明のスリット塗布工程における塗布膜の形
成方法の一例を説明するための図である。

【図５】本発明のスリット塗布工程における塗布膜の形
成方法の他の例を説明するための図である。

【図６】塗布速度５００ｍｍ／秒でのスリット塗布にお
ける液圧とガラス基板Ｓ上の塗布液量（未乾燥状態）と
の関係を示す図である。

【図７】スリット塗布工程終了段階における塗布方向と
直角方向の膜厚分布（乾燥状態）を示す図である。

【図８】スピン塗布工程まで終了した塗布膜の塗布方向
および塗布方向と直角方向の膜厚分布（乾燥状態）を示
す図である。

【符号の説明】

１…被塗布基板２…塗布膜Ｈ…塗布ヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スリットを有する塗布ヘッドに塗布液を
供給しながら被塗布基板上を移動させて前記被塗布基板
の塗布面に塗布膜を形成し、該塗布膜の塗布方向と直角
方向の膜厚がほぼ中央部で最大となるように塗布液の塗
布を行うスリット塗布工程と、前記スリット塗布工程において前記被塗布基板上に塗布
された塗布液を遠心力によって分散させるスピン塗布工
程と、を有することを特徴とする塗布方法。
【請求項２】前記塗布ヘッドは軸方向に連接する複数
のスリットを有し、各スリットからの塗布液の塗布量の
うちほぼ中央のスリットからの塗布液の塗布量を最大と
することを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。