JP2003340340A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリットコートにおいて品質低下原因となる
ヘッド先端の乾燥による塗布液固形物の付着を防止／除
去する効果的手段を提供する。 【解決手段】 洗浄液を満たした浴に超音波振動子を備
え、加振させながら浴にヘッド先端を浸す。また必要に
応じて洗浄液を加熱したり、ヘッドから洗浄液を吐出さ
せるとさらに効果的となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面によってこの発明
の好ましい実施の形態を詳細に説明する。図1はこの発
明の枚葉塗工方法が実施される塗工装置の一例を示す概
略図である。

【０００２】塗布液は塗布液タンク11から定量ポンプ15
によって塗布ヘッド5に供給される。この定量ポンプと
はギヤポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプな
どの容積式ポンプを示している。またポンプのほかの塗
布液供給機構として塗布液タンクを加圧容器に入れ、こ
の加圧容器に対して加圧ポンプにより加圧された気体
（空気あるいは窒素など）を供給することによって塗布
液を押し出す形式も可能である。

【０００３】また塗布液タンク11から定量ポンプ15まで
の配管12の経路には必要に応じて開閉弁13、フィルタ14
を設けても良い。

【０００４】洗浄液は加圧容器25に納められた洗浄液タ
ンク21から配管22を通じて配管12の途中に三方弁30を介
して接続される。配管12の途中に必要に応じて開閉弁2
3、フィルタ24を設けてもよい。配管12への接続位置は
塗布液の送液手段である定量ポンプ15以降であれば、配
管12中の任意の位置に接続してよい。しかし望ましくは
塗布ヘッド5になるべく近い位置で接続するのがよい。

【０００５】加圧容器25には加圧ポンプ（図示せず）に
より加圧された気体（空気あるいは窒素など）を供給す
ることによって洗浄液が押し出される。

【０００６】洗浄液の送液にはこのような気体加圧の方
式の他に一般的に液体の圧送に用いられるあらゆるタイ
プのポンプが使用可能である。

【０００７】また洗浄液タンク21から開閉弁23までの配
管22の経路には必要に応じてフィルタ24を設けても良
い。

【０００８】フロントリップ51およびリアリップ52から
なる塗布ヘッド5には塗布液供給口および塗布液が塗布
液供給口から塗布液スリット54へと流れる間に塗布液の
圧力分布を均一とさせるためのマニホールド53を備えて
いる。

【０００９】塗布ヘッド5に一定の間隙（クリアラン
ス）を介して被塗工材7に相対して設置する。このクリ
アランスは500μｍから20μｍの範囲が好ましい。

【００１０】被塗工材7は平坦な搬送ステージ8上に設置
されており、塗工中にずれることのないよう真空吸着さ
れている。

【００１１】塗布ヘッド5に塗布液を定量ポンプ43から
供給を開始し、直ちにまたは一定時間経過後塗布ヘッド
5または搬送ステージ8を平行移動する。被塗工材端部に
達しようとするときに定量ポンプ43からの塗布液の供給
を停止し、塗布ヘッド5または搬送ステージ8の移動も停
止する。こうして均一な膜厚分布の薄膜が塗工される。

【００１２】ヘッド先端の塗布液の乾燥を防止するため
に、塗布液の溶媒で満たした容器（図示せず）を塗布ヘ
ッド5に近接させ、あるいは液面にヘッド先端を浸漬し
て塗布ヘッド5先端の乾燥防止を図る。

【００１３】しかし塗工を繰り返すうちに塗布ヘッド5
の先端や側面に付着している塗布液が乾燥して、塗布液
の固形分が付着してしまう場合が発生する。塗布ヘッド
5に付着した塗布液の固形分は塗布された膜にムラが発
生したり、剥離してゴミとなり不良の発生原因となって
しまう。

【００１４】そこで一定時間おきに塗布ヘッド5の先端
および側面を洗浄する必要が生じる。塗布ヘッド5を洗
浄液で満たした洗浄液容器41とそれに取り付けられた超
音波振動子42からなるヘッド洗浄器4のある位置へ塗布
ヘッド5を移動させ、その先端を洗浄液浴へ浸漬させ
る。なお、塗布ヘッド5が水平移動不可能な構造のもの
の場合、ヘッド洗浄機4を水平移動可能な構造とし、同
様の動作を行なえばよい。

【００１５】ここで洗浄液容器41内の洗浄液に対して超
音波振動子42で加振を開始する。この動作を一定時間持
続して行なうことで塗布ヘッド5の先端に付着した塗布
液の固形分などの不要物を除去可能となる。

【００１６】洗浄液容器41にヒーター（図示せず）を設
けて、洗浄液を一定温度に加熱してもよい。塗布液の種
類や性質によっては、不要物の除去作用を促進させるこ
とができる。ただし洗浄液の加熱を行った場合、防爆処
置が必要となる場合がある。また、通常の塗布時に加熱
された洗浄液の余熱が塗布液や塗布ヘッド5や搬送ステ
ージ8、被塗工材7へ伝わらないように、十分に冷却ある
いはこれらとヘッド洗浄器4とを隔離しておく必要があ
る。

【００１７】塗布液の固形分が塗布ヘッド5のスリット5
4の側壁にも付着したりする場合もある。この場合、洗
浄液タンク21を洗浄液で満たし、加圧容器25に納め、こ
の加圧容器に対して加圧空気あるいは加圧窒素などを加
える。そして配管22を通して三方弁30まで洗浄液を送
る。三方弁30を配管22側に開き塗布ヘッド5のマニホー
ルド53に向かってさらに送液する。塗布ヘッド5をヘッ
ド洗浄器4に浸漬させ、超音波振動子42にて洗浄液に加
振して洗浄を行っている際に、このような手順で洗浄液
を塗布ヘッド5のスリット54から流出させることで、ス
リット54内壁に付着した固形分も洗い落とすことができ
る。そして十分に固形分等の不要物が洗い流された時点
で三方弁30を塗布液タンク11側に開き、今度は塗布液を
塗布ヘッド5に向かって送る。マニホールド53やスリッ
ト54内部が十分に塗布液に置換させた時点で定量ポンプ
15を停止する。

【００１８】超音波による洗浄が終わった後、塗布ヘッ
ド5の先端や側面等に付着している洗浄液を乾燥させ
る。また洗浄液に溶出している塗布液の固形分が塗布ヘ
ッド5の先端や側面に再付着しないよう、別途リンス機
構（図示せず）により洗浄を行ったうえで乾燥を行なう
となおよい。リンス機構は、洗浄液容器41と同様なもの
で塗布ヘッド5先端を浸漬させてもよいし、ヘッド側部
や先端に向かって洗浄液を噴出させるものなどが考えら
れる。

【００１９】このようにして、塗布ヘッド5先端および
スリット54内部での塗布液の固化、ゲル化を防止し、塗
布品質の低下を招くことなく、スムーズに塗工動作を再
開することが可能となる。

【００２０】（実施例１）2液型で熱硬化性樹脂であるS
S-6699G（JSR製）を塗布液として採用し、３６０ｍｍ×
４６５ｍｍ×０．７ｍｍの無アルカリガラス基板１７３
７（コーニング製）を被塗工材として使用し、図1に示
すような構成の塗工装置によって塗工を行った。

【００２１】定量ポンプ15は高精度ダイヤフラムポンプ
を使用した。基板搬送ステージ8の駆動には高精度サー
ボモータを採用した。

【００２２】前述のSS-6699Gを塗布液タンク11に仕込
み、予め塗布ヘッド5に至るまでの送液回路内を塗布液
で満たした。

【００２３】ここで、以下に述べる手順で塗工を行っ
た。

【００２４】スリットギャップ（スリット先端の吐出口
の塗布方向の幅）を30μｍ、塗布ヘッド先端から被塗工
材表面の距離（クリアランス）を50μｍに設定した。ま
た塗布液が被塗工材側面及び裏面へ回り込まないよう、
スリット先端の吐出口の渡り方向の幅を３５６ｍｍとし
た。基板搬送速度52ｍｍ／ｓｅｃ、定量ポンプ15の流量
を74.1μｌ／ｓｅｃの吐出レートとし、塗工開始点、終
了点が基板端部より１．０ｍｍ内側となるように塗工し
た。

【００２５】この塗工を120秒おきに500回繰り返した。

【００２６】ここで、ヘッド洗浄器4の洗浄液容器41に
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（以下洗浄液）で満たし、塗布ヘッド5をこのヘッド洗
浄器4に対向する位置まで水平移動させた。さらに超音
波振動子にて加振を開始し、洗浄液に対して塗布ヘッド
5の先端を5mm程度浸かるまで垂直移動させた。この状態
を10分維持し、その後ヘッドを洗浄液面と塗布ヘッド5
の先端面が一致する位置で停止させた。そしてさらにこ
の状態で15分放置することによりヘッド側面の洗浄液が
揮発し完全に乾燥した。

【００２７】以上のヘッド洗浄動作のあと、さらに塗工
を120秒おきに500回繰り返した。

【００２８】得られた塗工基板は90℃のオーブンにて20
分乾燥を行った後、さらに230℃のオーブンで60分焼成
を行い塗膜を得た。

【００２９】ヘッド洗浄動作前およびヘッド洗浄動作後
いずれに塗工した基板も、100枚に1枚の割合で抜き取
り、目視検査を行なったところ、膜面上にスジやムラも
なく、またゴミによる欠陥も発見されなかった。

【００３０】（実施例２）下記に示すアクリル系重合体
からなる感光性樹脂組成物を塗布液として、エチルセロ
ソルブを洗浄液として採用し、実施例１の塗工装置にお
いて塗布液を塗布液タンク11に仕込み、予め塗布ヘッド
5に至るまでの送液回路内を塗布液で満たした。

【００３１】感光性樹脂組成物 メチルメタクリレート 5.0重量部 ヒドロキシメチルメタクリレート 3.0重量部 N-メチロールアクリルアミド 2.0重量部 からなる３元共重合体 トリフェニルスルホニウムトリフラート 0.3重量部 （ミドリ化学製 TPS-105） エチルセロソルブ 89.7重量部 ここでこの塗布液を以下の手順で塗布を行った。

【００３２】３６０ｍｍ×４６５ｍｍ×０．７ｍｍの無
アルカリガラス基板１７３７（コーニング製）全面に3
層低反射クロム膜を成膜した基板を被塗工材として使用
した。

【００３３】スリットギャップは30μｍ、塗布ヘッド先
端から被塗工材表面の距離（クリアランス）を50μｍに
設定した。また塗布液が被塗工材側面及び裏面へ回り込
まないよう、スリット先端の吐出口の渡り方向の幅を３
５６ｍｍとした。

【００３４】基板搬送速度40ｍｍ／ｓｅｃ、定量ポンプ
15の流量を110μｌ／ｓｅｃの吐出レートとし、塗工開
始点、終了点が基板端部より１．０ｍｍ内側となるよう
に塗工した。

【００３５】この塗工を90秒おきに800回行なった。

【００３６】ここで、ヘッド洗浄器4の洗浄液容器41に
エチルセロソルブ（以下洗浄液）で満たし、洗浄液容器
内のヒーターにて加熱し、35℃に保った。塗布ヘッド5
をこのヘッド洗浄器4に対向する位置まで水平移動させ
た。さらに超音波振動子にて加振を開始し、洗浄液に対
して塗布ヘッド5の先端を5mm程度浸かるまで垂直移動さ
せた。この状態を5分維持し、その後ヘッドを洗浄液面
と塗布ヘッド5の先端面が一致する位置で停止させた。
そしてさらにこの状態で10分放置することによりヘッド
側面の洗浄液が揮発し完全に乾燥した。

【００３７】この直後、前述の手順で90秒おきに6回塗
工を行った。さらにその直後同様に塗布を行った。次い
でこの最後に塗工した基板を、90℃のオーブンで20分プ
リベークを行い、さらに230℃のオーブンにて硬化処理
を行った。

【００３８】得られた塗膜をナトリウムランプ下で観察
したところムラのない均一な塗膜であった。

【００３９】（実施例３）黒色顔料を含む材料である新
日鐵化学製ブラックレジストV259BK-739Pを塗布液と
し、図２に示すような塗布装置にて塗工を行なった。こ
の塗布装置は実施例１、２で用いた装置の塗布液の送液
手段を加圧容器への加圧方式としたものである。塗布液
の吐出および停止は開閉弁にて制御する。

【００４０】実施例１に準じた手順で塗工を行なう。こ
のとき加圧容器への加圧空気の圧力を86kPaとし、スリ
ットギャップ（スリット先端の吐出口の塗布方向の幅）
を20μｍ、塗布ヘッド先端から被塗工材表面の距離（ク
リアランス）を80μｍに設定した。また塗布液が被塗工
材側面及び裏面へ回り込まないよう、スリット先端の吐
出口の渡り方向の幅を３５６ｍｍとした。基板搬送速度
52ｍｍ／ｓｅｃ、塗工開始点、終了点が基板端部より
１．０ｍｍ内側となるように塗工した。

【００４１】この塗工を90秒おきに2000回繰り返した。

【００４２】ここで、ヘッド洗浄器の洗浄液容器にプロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下
洗浄液）で満たし、塗布ヘッドをこのヘッド洗浄器に対
向する位置まで水平移動させた。

【００４３】さらに洗浄液タンク21をプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート（以下洗浄液）で満
たし、加圧容器25に納め、この加圧容器に対して加圧空
気あるいは加圧窒素などを加える。そして配管22を通し
て三方弁30まで洗浄液を送る。三方弁30を配管22側に開
き塗布ヘッド5のマニホールド53に向かって洗浄液を流
出させた。

【００４４】ヘッド洗浄器の洗浄液容器は、オーバーフ
ローさせて液面を一定に保つ。

【００４５】さらに超音波振動子にて加振を開始し、洗
浄液に対して塗布ヘッドの先端を1mm程度浸かるまで垂
直移動させた。洗浄液を流出させながらの加振を5分行
なった。

【００４６】ここでヘッドを垂直に引上げ洗浄液面と塗
布ヘッドの先端面が一致する位置で停止させた。さら
に、三方弁を塗布液タンク側に開き、塗布液供給系の開
閉弁を開いた。このとき塗布液の加圧容器には塗工時と
同じ86kPaで加圧を行なっている。こうしてヘッドの間
にホールドに向かって塗布液を送液する。8分送液を行
なった後送液を停止し、さらにこの状態で7分放置する
ことによりヘッド側面の洗浄液が揮発し完全に乾燥し
た。

【００４７】以上のヘッド洗浄動作のあと、さらに塗工
を90秒おきに1000回繰り返した。

【００４８】得られた塗工基板は50℃のホットプレート
にて5分乾燥を行った後、さらに230℃のホットプレート
で5分焼成を行い、塗膜を得た。

【００４９】ヘッド洗浄動作前およびヘッド洗浄動作後
いずれに塗工した基板も、200枚に1枚の割合で抜き取
り、目視検査を行なったところ、膜面上にスジやムラも
なく、またゴミによる欠陥も発見されなかった。

【００５０】（比較例１）実施例１に記載の塗工を同様
に120秒おきに1500回繰り返した。

【００５１】得られた塗工基板は実施例１と同様に90℃
のオーブンにて20分乾燥を行った後、さらに230℃のオ
ーブンで60分焼成を行い塗膜を得た。

【００５２】これらの塗工基板を100枚に一枚の割合で
抜き取り目視検査を行なったところ、3枚の塗工基板に
樹脂の固形物のゴミが付着しているのが発見され、それ
らはすべて800回目以降に塗工したものであった。

【００５３】（比較例２）実施例2に記載の塗工を同様
に90秒おきに2000回繰り返した。

【００５４】塗工作業を目視にて観察していたところ、
1100回目を過ぎたころから、塗布直後の湿潤状態の塗膜
の上に塗布方向に伸びるスジ状のムラが見られるように
なった。

【００５５】これらの湿潤状態でスジが見られる基板を
90℃のオーブンで20分プリベークを行い、さらに230℃
のオーブンにて硬化処理を行った。

【００５６】得られた塗膜をナトリウムランプ下で観察
したところ湿潤状態でみられたスジが残っていることが
確認された。

【００５７】（比較例３）実施例3に記載の塗工を同様
に90秒おきに繰り返した。

【００５８】塗工作業を目視にて観察していたところ、
3000回目を過ぎたころから、塗布直後の湿潤状態の塗膜
の上に塗布方向に伸びるスジ状のムラが見られるように
なった。さらに塗工を続け5000回目を過ぎたころ、図３
に示すような塗布方向に未塗布部分がみられる膜切れ状
態が観察された。

【００５９】

【発明の効果】スリットコート法では、塗布ヘッド先端
まで、塗布液の供給回路がすべて密閉系であることが優
れた特徴であるが、ヘッド先端のスリット開口部におい
て塗布液は外気に曝されている。このため、ヘッド先端
で塗布液の乾燥が起こりやすく、また、塗布液の固化成
分がスリットノズルの詰まりや塗膜上のスジの発生原因
となり、塗布品質の低下を招いていた。さらにこのよう
な欠陥が発生した場合、塗布ヘッドを装置本体から取り
外し分解清掃が必要な場合も少なくない。分解清掃を行
った場合、装置停止から復帰までにかなりの時間を要す
るため、稼働率の低下も無視できない。

【００６０】スリットコート法において、塗布ヘッド先
端における塗布液の固化防止は必須といえる。このため
に従来は停止時間が長引く場合、液供給回路から洗浄液
（塗布液の溶媒など）を流すことを行っている。しか
し、実際に洗浄が必要となるのは主として塗布ヘッド先
端部およびスリット部であるため、塗布回路すべてに洗
浄液を満たし、復帰時にまた塗布液で置換するのは塗布
液の無駄が多く、また洗浄動作および再び塗布液に置換
する復帰動作にも時間を要する。

【００６１】本発明の塗布装置を用いることにより、塗
布ヘッドの洗浄およびメンテナンスを行なう際の作業性
を向上しその作業時間を短縮することが可能であり、塗
布液及び洗浄液の使用量を削減することが可能である。
そしてヘッド先端での塗布液の固化による塗布欠陥を低
減し優れた品質かつ安価な塗布手段を提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の枚様塗工方法が実施される塗工装置の
一例を示す概略図

【図２】本発明の枚様塗工方法が実施される塗工装置の
一例を示す概略図

【図３】塗布方向に未塗布部分がみられる膜切れ状態の
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗布液供給装置により塗布液吐出用のス
   リットを有する塗布ヘッドに塗布液を供給しつつ、被塗
   布材を保持するステージまたは塗布ヘッドの少なくとも
   一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に
   塗膜を形成する枚葉塗布方法において、洗浄液貯留手
   段、および貯留されている洗浄液に超音波振動を印加す
   るための超音波発生手段の超音波印加部を貯留手段に設
   けていることを特徴とした塗布装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の塗布液貯留手段にさらに
   加熱手段を有し、貯留されている洗浄液を一定の温度に
   加熱保持することができることを特徴とした塗布装置。
3. 【請求項３】 請求項1または２に記載の塗布装置にさ
   らに塗布ヘッドの液注入口付近に液種の切替機構を設
   け、塗布ヘッドにも超音波印加部を備えたことを特徴と
   する塗布装置。