JP2012030226A - Coater - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はノズルから液体を噴射して基板に機能性薄膜を形成する塗布装置に関する。 The present invention relates to a coating apparatus that forms a functional thin film on a substrate by ejecting liquid from a nozzle.
たとえば、半導体装置や液晶表示装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板などに機能性薄膜を形成する製膜プロセスがある。このプロセスでは、基板に機能性薄膜を形成する溶液を噴射塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。この塗布装置は、搬送される基板の上方に、基板の搬送方向に直交する方向に沿ってインクジェット方式によって溶液を噴射することが可能な複数のヘッドが並設されており、これらヘッドに形成されたノズルから基板に向けて溶液が噴射塗布されるようになっている。 For example, in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, there is a film forming process for forming a functional thin film on a semiconductor wafer, a glass substrate, or the like. In this process, an ink jet type coating apparatus that sprays and applies a solution for forming a functional thin film on a substrate may be used. In this coating apparatus, a plurality of heads capable of ejecting a solution by an ink jet method along a direction perpendicular to the substrate transport direction are arranged above the substrate to be transported, and formed on these heads. The solution is sprayed and applied from the nozzle to the substrate.
基板に噴射塗布される溶液は、溶液タンクから供給されるので、各ヘッドは溶液タンクに別々の配管によって接続されていた。 Since the solution sprayed onto the substrate is supplied from the solution tank, each head is connected to the solution tank by a separate pipe.
ところで、最近は半導体装置や液晶表示装置の製造において、大型の基板が使用されることがある。大型の基板に機能性薄膜を形成する場合、基板の全面に均一に溶液を噴射塗布するために、複数のヘッドが基板の上方に並設されることになる。そのため、各ヘッドと溶液タンクとをそれぞれ配管で接続しなければならないから、溶液タンクとヘッドの間に配設される配管が増加することになる。その結果、使用する配管が多くなり、コストアップにつながることになるばかりか、この配管を設けるために大きな空間が必要となり、装置の大型化を招いたり、配管の設置が不可能となる場合がある。 Recently, large substrates are sometimes used in the manufacture of semiconductor devices and liquid crystal display devices. When a functional thin film is formed on a large substrate, a plurality of heads are juxtaposed above the substrate in order to spray and apply the solution uniformly over the entire surface of the substrate. For this reason, each head and the solution tank must be connected by pipes, so that the number of pipes disposed between the solution tank and the head increases. As a result, the number of pipes used increases, leading to an increase in cost. In addition, a large space is required to install this pipe, leading to an increase in the size of the apparatus and the inability to install the pipe. is there.
また、溶液タンクから各ヘッドに供給された溶液が、非噴射時にヘッドのノズル面に複数のノズルを覆うように付着し、次の噴射の開始時に適切な噴射がなされないことがあったり、非噴射時にノズルから溶液が滴下することがあった。 In addition, the solution supplied from the solution tank to each head adheres to the nozzle surface of the head so as to cover a plurality of nozzles at the time of non-injection, and appropriate injection may not be performed at the start of the next injection, The solution sometimes dropped from the nozzle during spraying.
この発明の第1の目的は、ヘッドと溶液タンクとをぞれぞれ配管で接続しないですむようにした塗布装置を提供することにある。 A first object of the present invention is to provide a coating apparatus in which a head and a solution tank are not connected by piping.
また、この発明の第2の目的は、非噴射時に溶液がノズルから滴下したりヘッドの下面に付着滞留するのを防止することができる塗布装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a coating apparatus capable of preventing a solution from dropping from a nozzle or adhering and staying on the lower surface of a head during non-ejection.
請求項1の発明は、ノズルを用いて基板に機能性薄膜を形成する溶液を噴射塗布する塗布装置において、上記ノズルが形成されたインクジェット方式の複数のヘッドと、これらヘッドが設けられるとともに、上記溶液が供給される主管路が形成されたヘッダーと、このヘッダーの主管路に接続されこの主管路に上記溶液を供給する溶液タンクと、上記各ヘッドと上記主管路とを接続し、この主管路から上記ヘッドに溶液を分配する複数の分配管とを有することを特徴とする塗布装置にある。 According to a first aspect of the present invention, in a coating apparatus for spraying and applying a solution for forming a functional thin film on a substrate using a nozzle, a plurality of ink jet heads on which the nozzle is formed, and these heads are provided. A header formed with a main pipe to which a solution is supplied, a solution tank connected to the main pipe of the header and supplying the solution to the main pipe, the heads and the main pipe are connected, and the main pipe And a plurality of distribution pipes for distributing the solution to the head.
請求項2の発明は、ノズルを用いて基板に機能性薄膜を形成する溶液を噴射塗布する塗布装置において、上記ノズルが形成されたインクジェット方式のヘッドと、このヘッドに上記溶液を供給する供給管路と、この供給管路に溶液を供給する溶液タンクとを有し、上記ヘッドに形成されたノズルと、上記溶液タンク内の溶液の液面とは、ほぼ同一レベル若しくは液面レベルがわずかに下方になるよう維持されることを特徴とする塗布装置にある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a coating apparatus for spraying and applying a solution for forming a functional thin film on a substrate using a nozzle, an ink jet head having the nozzle formed thereon, and a supply pipe for supplying the solution to the head. And a solution tank that supplies the solution to the supply pipe line, and the nozzle formed in the head and the liquid level of the solution in the solution tank have almost the same level or a slight liquid level. The coating apparatus is characterized in that it is kept downward.
請求項3の発明は、上記ヘッドが設けられるヘッダーを有し、上記供給管路は、上記ヘッダーに設けられるとともに溶液タンクに連通する主管路と、この主管路とヘッドとを連通する分配管とを有することを特徴とする請求項2記載の塗布装置にある。
Invention of
請求項4の発明は、上記ヘッダーは長手方向両端部を支点として回転可能に設けられていることを特徴とする請求項1又は3記載の塗布装置にある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the coating apparatus according to the first or third aspect, wherein the header is rotatably provided with both end portions in the longitudinal direction as fulcrums.
この発明によると、複数のヘッドを、内部に主管路が形成されたヘッダーに取り付けるとともに、上記主管路と各ヘッドをそれぞれ分配管で接続したため、各ヘッドと溶液タンクとをそれぞれ配管接続せずにすむ。 According to this invention, the plurality of heads are attached to the header in which the main pipeline is formed, and the main pipeline and each head are connected by the distribution pipes, so that each head and the solution tank are not connected by piping. I'm sorry.
また、この発明によると、溶液タンクに貯えられた溶液の液面のレベルを溶液を噴射するノズルのレベルとほぼ同一あるいはわずかに低くしたため、非噴射時にノズルから溶液が滴下したり、複数のノズルを覆うように溶液が滞留付着するのを防止することができる。 In addition, according to the present invention, the level of the solution level stored in the solution tank is almost the same as or slightly lower than the level of the nozzle for injecting the solution. It is possible to prevent the solution from staying and adhering so as to cover.
この発明によれば、各ヘッドと溶液タンクとを接続する配管を減らすことができるから、装置の小型簡略化やコストダウンを図ることができる。 According to the present invention, the number of pipes connecting each head and the solution tank can be reduced, so that the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
また、溶液の非噴射時にノズルから溶液が滴下するのを防止するとともにヘッドの下面に複数のノズルを覆うように溶液が付着するのを防止することができる。 In addition, it is possible to prevent the solution from dripping from the nozzle when the solution is not ejected and to prevent the solution from adhering to the lower surface of the head so as to cover the plurality of nozzles.
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図5はこの発明の第1の実施の形態を示す。 1 to 5 show a first embodiment of the present invention.
図1と図2に示す塗布装置はほぼ直方体形状のベース1を有する。上記ベース1の下面の所定位置にはそれぞれ脚2が設けられており、上記ベース1を水平に支持している。
The coating apparatus shown in FIGS. 1 and 2 has a base 1 having a substantially rectangular parallelepiped shape.
上記ベース1の上面の幅方向両端部には長手方向に沿ってそれぞれ取り付け板3が固着されている。各取り付け板3の上面の上記ベース1の幅方向内方に位置する一端部には長手方向に沿ってそれぞれ断面ほぼ矩形状のガイド部材4が固着されている。
Attaching
この一対のガイド部材4の上面側にはテーブル5が水平に設けられている。このテーブル5はほぼ矩形板状をしており、その下面の対向する一対の端部には断面ほぼL字状のスライド部材6が固着されている。
A table 5 is horizontally provided on the upper surface side of the pair of
上記各スライド部材6は上記各ガイド部材4とそれぞれ係合し、それによって上記テーブル5はベース1の長手方向に沿ってスライド可能に支持される。上記テーブル5は図示しない駆動装置によって上記ガイド部材4に沿って所定の速度で駆動されるようになって
いる。
Each
上記テーブル5の上面には例えば静電チャックや吸引チャックのような保持手段によってガラス基板や半導体ウエハなどの被塗布材としての基板Wが着脱可能に保持されるようになっている。 A substrate W as a coating material such as a glass substrate or a semiconductor wafer is detachably held on the upper surface of the table 5 by a holding means such as an electrostatic chuck or a suction chuck.
つまり、基板Wは上記テーブル5の上面に保持されることで上記ベース1の上面側を長手方向に沿って搬送されるようになっている。 That is, the substrate W is held on the upper surface of the table 5 so as to be transported along the longitudinal direction on the upper surface side of the base 1.
上記ベース1の長手方向中途部には、上記一対のガイド部材4を跨ぐ状態で、門型に形成された支持体7が立設されている。
A support body 7 formed in a gate shape is erected in the middle of the longitudinal direction of the base 1 so as to straddle the pair of
この支持体7の上部には、内部に主管路8を有する角柱からなるヘッダー9が水平に渡設されている。図1、図3及び図5に示すように、このヘッダー9の一端には、上記主管路8の一端に連通する気泡抜き弁40が上方に向かって設けられており、両端にはそれぞれ円筒状のジャーナル10a、10bが突出して形成されている。そして、これらジャーナル10a、10bは、それぞれ上記支持体7の各支柱部11に設けられた一対の軸受12に回転可能に支持されている。
At the upper part of the support 7, a
上記主管路8は、上記ヘッダー9の長手方向ほぼ全長にわたって形成されており、他端は一方のジャーナル10bの端面に開口している。
The
上記ジャーナル10a、10bは、上記支柱部11から上記ベース1の幅方向外方に突出している。一方のジャーナル10aには、図2に示すように、モータ14の回転軸14aが継ぎ手16を介して着脱可能に連結されている。このモータ14は上記支柱部11に固着されたブラケット15に保持されている。このモータ14は図示しない制御装置によって回転駆動されるようになっている。
The
また、他方のジャーナル10bには、溶液供給管17の先端が回転継ぎ手18によって回転可能かつ液密に連結されている。すなわち、上記主管路8と上記溶液供給管17とが上記回転継ぎ手18を介して連通されている。
Further, the tip of the
したがって、上記モータ14を駆動させることによって、上記ヘッダー9が所定の角度で回転されるようになっている。なお、上記ヘッダー9はモータ14に代わり、手動で回転させるようにしてもよい。
Accordingly, by driving the
上記溶液供給管17の基端は、基板Wに噴射する溶液を貯える溶液タンク19の下端部に接続されており、この溶液を上記ヘッダー9の内部に形成された主管路8に供給できるようになっている。
The base end of the
図3と図4に示すように、上記ヘッダー9の基板Wの搬送方向に対して交差する一方の側面には、上記ヘッダー9の長手方向に沿ってインクジェット方式の複数のヘッド20が止めネジ21によって固着されている。これら複数のヘッド20がなす長さ寸法は、基板Wの幅寸法とほぼ同等あるいはわずかに長く設定されており、搬送される基板Wの全体が上記複数のヘッド20の下方を通過するようになっている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, a plurality of
図4に示すように、上記各ヘッド20と上記ヘッダー9とはそれぞれ逆U字状の分配管22によって接続されている。この分配管22は上記主管路8に連通しており、それによって上記溶液タンク19の溶液を上記主管路8から上記ヘッド20に供給できるようになっている。
As shown in FIG. 4, the
上記各分配管22にはそれぞれ分配バルブ23が設けられており、各分配バルブ23は制御装置41によって開閉制御されるようになっている。これによって、例えばヘッド20のメンテナンス時に、メンテナンスが必要なヘッド20の分配バルブ23のみを閉止することで、そのヘッド20のみを取り外して作業ができるため、この作業により生じる溶液の無駄を最小限にすることができる。なお、分配バルブ23は手動式であってもよい。
Each
また、溶液を塗布する基板Wの幅寸法が小さくなり、使用するヘッド20の数減らす場合には、ヘッド20が接続されない分配管22の分配管バルブ23を閉じることで対応することができる。つまり、溶液を塗布する基板Wの幅寸法が変わっても、分配管22に分
配バルブ23が設けられているため、容易に対応できる。
Further, when the width dimension of the substrate W to which the solution is applied is reduced and the number of
図4に示すように、上記各ヘッド20の下面には、その長手方向に沿って複数のノズル24(1つのみ図示)が所定の間隔で穿設されており、搬送される基板Wの板面に機能性薄膜としての、たとえば配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロニクスルミ
ネッセンスなどを形成する溶液を噴射することができるようになっている。
As shown in FIG. 4, a plurality of nozzles 24 (only one is shown) are perforated at predetermined intervals along the longitudinal direction of the lower surface of each
図5に示すように、上記溶液タンク19には補給管25の先端が接続されており、この補給管25の基端は溶液補給タンク26に接続されている。上記補給管25には補給バルブ27が設けられており、この補給バルブ27を開くことによって、上記溶液補給タンク
26から上記溶液タンク19に溶液を補給可能となっている。
As shown in FIG. 5, the
上記溶液タンク19には、液面計28が設けられており、この溶液タンク19内に貯えられた溶液の液面のレベルを検出可能となっている。上記ヘッド20から基板Wに溶液を噴射すること等により上記溶液タンク19内の溶液の液面レベルが低下した場合、上記液
面計28からの検出信号によって上記制御装置41が上記補給バルブ27を開放する。それによって、上記溶液補給タンク26から上記溶液タンク19に溶液が補給されるようになっている。
The
つまり、上記溶液タンク19に貯えられた溶液の液面は、上記液面計28によって常に所定のレベル、すなわち上記ヘッド20の下面に形成されたノズル24のレベルとほぼ同一若しくはわずかに下方に保たれるようになっている。
That is, the liquid level of the solution stored in the
また、上記溶液タンク19の上部には、この溶液タンク19の内部を大気圧に開放する大気圧開放バルブ31が設けられており、上記制御装置41によって開閉制御される。
Further, an atmospheric
上記溶液タンク19には、この溶液供給タンク19に窒素ガスやヘリウムガス等の不活性ガスを供給するためのガス供給管32が接続されており、このガス供給管32に設けられたガスバルブ33を上記制御装置41で開放することによって、上記溶液タンク18内を加圧できるようになっている。
The
次に上記構成の塗布装置を使用する際の作用について説明する。 Next, an operation when the coating apparatus having the above-described configuration is used will be described.
この塗布装置を使用する場合、使用準備として上記大気圧開放バルブ31を閉止するとともに上記ガスバルブ33及び気泡抜き弁40を開放し、上記溶液タンク19内に不活性ガスを供給する。
When using this coating apparatus, as a preparation for use, the atmospheric
これによって、上記溶液タンク19内は加圧され、上記溶液供給管17、上記ヘッダー9の主管路8及び上記分配管22の内部は溶液で充満され、これら各管17、8、22内の気体は上記気泡抜き弁40から外部に排出されることになる。
Thereby, the inside of the
その結果、後述する溶液の噴射時に、溶液内に混入した気泡によって、上記ノズル24から溶液が間欠的に噴射される等の、不適切な噴射がなされるのを防止することができる。
As a result, it is possible to prevent inappropriate injection such as intermittent injection of the solution from the
上記各管17、8、22が溶液によって充満されたならば、上記気泡抜き弁40及び上記ガスバルブ33を閉じ、上記大気圧開放バルブ31を開放する。以上で使用準備は終了する。
When the
上記使用準備が終了したならば、基板Wをテーブル5の上面に保持するとともに、このテーブル5をベース1の長手方向に沿って所定の速度で駆動する。基板Wがヘッダー9に設けられたヘッド20の下方に到達したならば、基板Wに向けて上記ヘッド20のノズル
24から溶液を噴射する。つまり、上記各分配バルブ23を開放し、溶液を上記主管路8に接続された各分配管22を通じて、各ヘッド20に供給する。そして、各ヘッド20に供給された溶液を、図示しないピエゾ素子の作用によってノズル24から噴射させる。
When the preparation for use is completed, the substrate W is held on the upper surface of the table 5 and the table 5 is driven along the longitudinal direction of the base 1 at a predetermined speed. When the substrate W reaches below the
上記ヘッダー9に並設されたヘッド20がなす長さ寸法は、基板Wの幅寸法とほぼ同等或いはやや長く設定されているので、噴射される溶液は基板Wの全面に塗布されることになる。
Since the length dimension formed by the
上記ノズル24から溶液を噴射するに伴って、上記溶液タンク19内の溶液の液面レベルは低下することになる。液面レベルが所定のレベル、つまり上記ヘッド20の下面に形成されたノズル24とほぼ同一若しくはわずかに下方に設定されたレベルより下回り、そのことが液面計28によって検出されると、上記液面計28に接続された上記制御装置41によって、上記補給バルブ27が開放され、上記溶液補給タンク26から上記溶液タンク19に溶液が補給される。
As the solution is ejected from the
それによって、上記溶液タンク19内の溶液の液面レベルは、常に上記ヘッド20のノズル24のレベルとほぼ同等又はわずかに下方、この実施の形態では図5に示すようにノズル24のレベルL1 は溶液タンク19の液面レベルL2よりもわずかに下方に維持される。しかも、上記溶液タンク19の液面は、上記大気圧開放バルブ31によって大気圧に開放されている。したがって、溶液がノズル24から噴射されない非噴射時には、溶液タンク19の溶液の液面とノズル24の開放面とに圧力差がほとんど生じないから、ノズル24から溶液が滴下したり、ノズル24から溶液が沁み出してヘッド20の下面の複数のノズル24を覆うように付着滞留するのを防止することができる。
Accordingly, the liquid level of the solution in the
また、長時間にわたってノズル24から溶液を噴射し続けると、溶液に含まれる気泡などが上記ヘッド20の内部に貯まることがある。したがって、非噴射時に上記モータ14を駆動し、上記ヘッダー9を上記ヘッド20と共にほぼ180度回転させて、上記ノズル24が上方に向くようにする。
If the solution is continuously ejected from the
これによって、上記ヘッド20内に貯まった気泡は、溶液中を上方に向かって移動し、上記ノズル24から外部に放出されることになる。つまり、ヘッド20が設けられたヘッダー9を回転させることができるようにしたため、上記ヘッド20内に貯まる気泡を容易に除去することができる。
As a result, the bubbles accumulated in the
図6と図7はこの発明の第2の実施の形態を示す。 6 and 7 show a second embodiment of the present invention.
この実施の形態は、上記第1の実施の形態の角柱からなるヘッダー9に代えて、内部を主管路8とした円筒管からなるヘッダー9Aが用いられている。このヘッダー9Aには取り付け板34が固着されており、この取り付け板34の側面に複数のヘッド20が止めネジ21によって一列に固定されている。
In this embodiment, a
上記ヘッダー9Aの両端部はそれぞれ回転可能に支持されていて、またヘッダー9Aの一端には、上記主管路8の一端を閉塞する蓋材42が取り付けられ、他端には上記第1の実施の形態に示した溶液供給管17が回転継ぎ手18を介して接続されている。
Both end portions of the
このように、ヘッダー9Aを円筒管としたため、回転可能に支持するために、その両端にジャーナルを形成したり、内部に主管路8を穿設する必要がないから、装置の製作を容易にすることができる。
As described above, since the
1…ベース
7…支持体
8…主管路
9…ヘッダー
40…気泡抜き弁
10a、10b…ジャーナル
12…軸受
16…継ぎ手
18…回転継ぎ手
19…溶液タンク
20…ヘッド
22…分配管
23…分配バルブ
26…溶液補給タンク
27…補給バルブ
28…液面計
31…大気圧開放バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base 7 ...
本発明は、ノズルを用いて基板に溶液を噴射塗布する塗布装置において、上記ノズルが形成されたインクジェット方式の複数のヘッドと、これらヘッドに上記溶液を供給する主管路と、この主管路に接続され上記溶液を貯える溶液タンクと、上記各ヘッドと上記主管路とをそれぞれ接続する複数の分配管と、上記主管路に接続された気泡抜き管と、有することを特徴とする。 The present invention relates to a coating apparatus that sprays and applies a solution to a substrate using a nozzle, a plurality of inkjet-type heads in which the nozzle is formed , a main conduit that supplies the solution to the head , and a connection to the main conduit a solution tank for storing the solution is characterized and a plurality of distribution pipes connecting each of the head and the said main line, respectively, and the bubble vent pipe connected to said main line, to have.
Claims (4)
上記ノズルが形成されたインクジェット方式の複数のヘッドと、
これらヘッドが設けられるとともに、上記溶液が供給される主管路が形成されたヘッダーと、
このヘッダーの主管路に接続されこの主管路に上記溶液を供給する溶液タンクと、
上記各ヘッドと上記主管路とを接続し、この主管路から上記ヘッドに溶液を分配する複数の分配管とを有することを特徴とする塗布装置。 In a coating apparatus that sprays and applies a solution that forms a functional thin film on a substrate using a nozzle,
A plurality of inkjet heads on which the nozzles are formed;
While these heads are provided, a header formed with a main pipeline to which the solution is supplied,
A solution tank connected to the main line of the header and supplying the solution to the main line;
A coating apparatus comprising: a plurality of distribution pipes for connecting the heads to the main pipeline and distributing a solution from the main pipeline to the head.
上記ノズルが形成されたインクジェット方式のヘッドと、
このヘッドに上記溶液を供給する供給管路と、
この供給管路に溶液を供給する溶液タンクとを有し、上記ヘッドに形成されたノズルと、上記溶液タンク内の溶液の液面とは、ほぼ同一レベル若しくは液面レベルがわずかに下方になるよう維持されることを特徴とする塗布装置。 In a coating apparatus that sprays and applies a solution that forms a functional thin film on a substrate using a nozzle,
An inkjet head having the nozzle formed thereon;
A supply line for supplying the solution to the head;
A solution tank that supplies the solution to the supply line, and the nozzle formed in the head and the liquid level of the solution in the solution tank are substantially the same level or slightly lower than the liquid level. A coating apparatus characterized by being maintained.
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CN115155976A (en) * | 2022-08-22 | 2022-10-11 | 深圳市广晟德科技发展有限公司 | Multi-path continuous dispensing mechanism for flexible lamp strip |
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