[发明专利]涂层方法与涂层设备

说明书

技术领域

本发明涉及应用涂液的涂层方法与涂层设备，具体地涉及到在一基片的一平直表面上产生稳定的涂层的涂层方法与涂层设备，这种涂层方法与设备适用于电子工业领域，例如半导体生产中。本发明还涉及到以这种涂层方法为基础的滤色片的生产方法、由此制造出的滤色片、以及用来生产例如滤色片一类的片状涂层制品的方法，这类片状涂层制品则可用于液晶显示与固态摄像管、滤光片、印刷电路板、集成电路和其它半导体器件。

背景技术

近年来，迫切需要通过对各种涂液进行薄而均匀的涂布来生产涂层，以在滤光片的塑料基片、液晶显示用的玻璃基片和滤色片的玻璃基片等之上形成涂层，以及在集成电路或半导体制造工艺中于印刷电路板或晶片等等上形成光刻胶层或保护层。这就要求在工业规模上，于小尺寸的基片，多数是在涂层方向上不到1米长的基片上来生产涂层，同时需要采用一种片材涂层方法，该方法将基片逐一送到涂层机上涂布涂液，然后将已涂层的基片转送到下一道加工工序例如进行干燥。

传统上广泛采用的涂层方法包括使用一旋转式涂层机、棒式涂层机与辊式涂层机。

其中，广泛用在一半导体晶片上形成光刻胶的旋转涂层法，能通过将一滴涂层液滴落到待涂层的旋转的基片的中心，借助一离心力使液滴布散到其表面上来形成涂层。这种方法在选取了适用于它的涂液后，能以很高的厚度精确性在此基片的整个表面上形成均匀的涂层。但在这种方法中，滴落到基片的表面上的涂液只有百分之几到百分之十被用来实际形成涂层，而其余的多达90％的涂液即被从表面上除去而损失掉。为此，需用大量的涂液来形成一预定厚度的膜层。致使这种方法成为不经济。此外，在某些情形下，涂液会沉淀到基片的边缘或底面上，或是溅散到设备中的废涂液会胶凝或固化，降低了稳定性与清洁度，损害了涂层产品的质量。

辊式涂层法涉及通过一橡胶辊将涂液转涂到待涂层的一基片上，并能把涂层涂布到很长的材料或是绕在一卷轴上的连续材料上。但由于涂液是从一盘状件供给到涂布辊上然后供到基片上，暴露于空气中的时间延长，这样因吸潮与氧化以及杂质的浸入，而致使涂层变劣，易于损坏。结果会导致涂层产品的质量下降。

棒式涂层法涉及应用上面绕有细丝的杆制成的棒将涂液涂布到待涂层的基片上。这一方法的问题是，由于绕在杆上的丝与涂层基片之间的接触，易在涂层上形成丝印。

另一方面，传统上广泛地将模具涂层法用于生产厚的涂层或需要连续应用高粘涂液的情形。在用模具涂层器于待涂层的基片上形成涂层的情形，是通过模具涂层器的模具中的槽来供给涂液，以在模具与基片之间形成称作涂液珠的一腔涂液，此基片相对于模具的运行而运动，同时两者之间保持不变的间隙，随着基片的运动将涂液带出而形成涂层，这例如已公开于美国专利文件3,526,535号中。通过供给等同于涂层成形中所耗用的涂液量，可以连续地形成涂层。

这样，用模具涂层器生产的涂层可在相当高的精度下实现均匀厚度。这里几乎不会浪费任何涂液，还由于至上述槽出口的涂液供应通道是封闭的，就可以防止涂液的变质和杂质浸入，此方法于是可以提高所得的涂层的质量。这种方法还能在待涂层的基片的任何所需位置上提供矩形涂层。

鉴于旋转式涂层、棒式涂层或辊式涂层带来的上述问题，近年来在日本专利公报(公开)5-11105(1993)与5-142407(1993)中，提出了用模具涂层法制造滤色片的设想。

但是，这类模具涂层器应用于片状基材的历史不长，而且不能获得足够的高水平的涂层位置精度、膜厚精度、再现性与稳定性，等等，而这些要求则是从事连续性大规模生产高质量涂层产品所绝对必需的。

看来在这方面有四个主要的技术原因。

第一，未能足够地考虑涂液珠的形成与消失，而这对于稳定的涂层作业则是重要的。