JP4236648B2 - Solution coating apparatus and coating method - Google Patents
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Description
この発明はノズルヘッドを用いて溶液を基板に噴射塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and a coating method for spray-coating a solution onto a substrate using a nozzle head.
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスなどの機能性薄膜を形成する成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、上記溶液を塗布するためにインクジェット方式によって溶液を噴射塗布するノズルヘッドを備えた塗布装置が用いられる。 For example, in a manufacturing process of a liquid crystal display device or a semiconductor device, there is a film forming process in which a functional thin film such as an alignment film, a resist, a color filter, and organic electroluminescence is formed on a substrate such as a glass substrate or a semiconductor wafer. In this film forming process, a coating apparatus including a nozzle head that sprays and applies a solution by an ink jet method is used to apply the solution.
上記塗布装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有し、この搬送テーブルの上方には、搬送テーブルの移動方向と交差する方向に沿って複数のノズルヘッドが並設されている。各ノズルヘッドには複数のノズルが穿設されたノズルプレートが設けられ、各ノズルからはノズルヘッドに供給された溶液がピエゾ素子によって加圧されて噴射されるようになっている。 The coating apparatus has a transport table for transporting a substrate, and a plurality of nozzle heads are arranged in parallel above the transport table along a direction intersecting the moving direction of the transport table. Each nozzle head is provided with a nozzle plate in which a plurality of nozzles are perforated, and a solution supplied to the nozzle head is pressurized and ejected from each nozzle by a piezo element.
ノズルヘッドの修理交換をしたり、基板に塗布する溶液を種類の異なる溶液に交換する場合などには、ノズルヘッドや配管に残留する溶液を除去し、新たな溶液を供給しなければならない。 When the nozzle head is repaired or replaced, or when the solution applied to the substrate is replaced with a different type of solution, the solution remaining in the nozzle head or piping must be removed and a new solution must be supplied.
新たな溶液が供給された塗布装置を使用する前には、各ノズルヘッドから溶液が均一に噴射されるようにするため、溶液が流れる管路の気泡抜きを行なわなければならない。 Before using a coating apparatus to which a new solution is supplied, it is necessary to degas bubbles in the pipeline through which the solution flows in order to uniformly spray the solution from each nozzle head.
具体的には、上記ノズルヘッドに溶液を供給する給液管、この給液管によって溶液が供給されるノズルヘッド内の空間部、さらにノズルヘッドに形成されたノズルの気泡抜きが行なわれる。 Specifically, a liquid supply pipe for supplying a solution to the nozzle head, a space in the nozzle head to which the solution is supplied by the liquid supply pipe, and air bubbles from the nozzles formed in the nozzle head are removed.
気泡抜きを行なう場合、上述した機能性薄膜は非常に高価であるから、ノズルヘッドや給液管に供給された溶液を排液管を用いて回収するようにしている。排液管は、上記ノズルヘッドに上記給液管と並列に接続されている。 When the bubbles are removed, the above-described functional thin film is very expensive, and the solution supplied to the nozzle head and the liquid supply pipe is collected using the drainage pipe. The drainage pipe is connected to the nozzle head in parallel with the liquid supply pipe.
ノズルヘッドや給液管の気泡抜きを行なうと、ノズルヘッドに形成された複数のノズルから溶液を基板に向けて均一に噴射することができるようになるから、基板に対する溶液の塗布精度を向上させることができる。 When bubbles are removed from the nozzle head and the liquid supply pipe, the solution can be sprayed uniformly from the plurality of nozzles formed on the nozzle head toward the substrate, so that the accuracy of application of the solution to the substrate is improved. be able to.
給液管に複数のノズルヘッドを接続すると、給液方向の上流側に位置するノズルヘッドの方が下流側に位置するノズルヘッドよりも溶液が流入し易くなる。そのため、複数のノズルヘッドに溶液を均等に供給することができないということがある。 When a plurality of nozzle heads are connected to the liquid supply pipe, the nozzle head located on the upstream side in the liquid supply direction is more likely to flow the solution than the nozzle head located on the downstream side. As a result, the solution cannot be evenly supplied to the plurality of nozzle heads.
そこで、給液管の管径を太くし、複数のノズルヘッドに溶液を均等に供給できるようにするということが行なわれている。しかしながら、給液管を太くすると、この給液管に残留する溶液の量も多くなる。 In view of this, the diameter of the liquid supply pipe is increased so that the solution can be uniformly supplied to a plurality of nozzle heads. However, when the liquid supply pipe is thickened, the amount of the solution remaining in the liquid supply pipe also increases.
ところで、ノズルヘッドの修理交換をしたり、基板に塗布する溶液を異なる種類の溶液に交換する際などは、給液管に残留する溶液を廃棄することになる。 By the way, when the nozzle head is repaired or replaced, or when the solution applied to the substrate is replaced with a different type of solution, the solution remaining in the liquid supply pipe is discarded.
しかしながら、上述した理由によって給液管の管径を太くすると、給液管に残留する溶液の量が多くなるから、廃棄される溶液の量も多くなり、大幅なコストアップを招くということがある。 However, if the pipe diameter of the liquid supply pipe is increased due to the above-described reason, the amount of the solution remaining in the liquid supply pipe increases, so that the amount of the solution to be discarded also increases, resulting in a significant increase in cost. .
しかも、給液管を太くしても、複数のノズルヘッドが給液管に給液方向に沿って順次並列に接続されているため、給液方向上流側のノズルヘッドの方が下流側に位置するノズルヘッドよりも溶液が流れ易いということが避けられない。その結果、複数のノズルヘッドに溶液を均等に供給することができず、それによって基板の幅方向に対して溶液を均一に塗布できないこともある。 Moreover, even if the liquid supply pipe is thickened, the plurality of nozzle heads are sequentially connected in parallel along the liquid supply direction to the liquid supply pipe, so that the nozzle head on the upstream side in the liquid supply direction is located on the downstream side. It is inevitable that the solution flows more easily than the nozzle head. As a result, the solution cannot be uniformly supplied to the plurality of nozzle heads, and thus the solution may not be uniformly applied in the width direction of the substrate.
この発明は、給液管の管径を太くせずに、この給液管に接続された複数のノズルヘッドに、溶液をほぼ均等に供給することができるようにした溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。 The present invention relates to a solution coating apparatus and a coating method capable of supplying a solution almost uniformly to a plurality of nozzle heads connected to the liquid supply pipe without increasing the pipe diameter of the liquid supply pipe. Is to provide.
請求項1の発明は、溶液を噴射させるノズルを備えた複数のノズルヘッドを用いて基板の板面に上記溶液を塗布する溶液の塗布装置において、
上記溶液を貯える給液部と、
この給液部から上記溶液が上流側と下流側の両方から流入される給液管とを有し、
上記複数のノズルヘッドは、上記給液管に並列に接続されること
を特徴とする溶液の塗布装置にある。
The invention of
A liquid supply part for storing the solution;
A liquid supply pipe through which the solution flows from both the upstream side and the downstream side from the liquid supply unit ;
The plurality of nozzle heads may be connected to the liquid supply pipe in parallel .
請求項2の発明は、溶液を噴射させるノズルを備えた複数のノズルヘッドを用いて基板の板面に上記溶液を塗布する溶液の塗布装置において、
上記溶液を貯える給液部と、
この給液部に一端が接続され上記ノズルヘッドに上記溶液を供給するための給液管と、
上記複数のノズルヘッドから溶液を排出するための排液管と、を有し、
上記複数のノズルヘッドそれぞれは、上記給液管と上記排液管とに、並列に接続されるとともに、
上記給液管と上記排液管の一端部側中途部とを接続する分岐管と、
この分岐管に設けられ、上記基板に溶液を塗布するときに上記給液管に供給された溶液を上記分岐管を介して上記排液管に分流させる分流バルブと、
上記給液管の他端と上記排液管の他端とを接続する連通管と、
この連通管に設けられ、上記基板に溶液を塗布するときに上記分岐管を介して上記排液管に分流させられた上記溶液を上記給液管の他端側より流入させる流入バルブと、
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。
The invention of
A liquid supply part for storing the solution;
One end is connected to the liquid supply unit, and a liquid supply pipe for supplying the solution to the nozzle head,
A drainage pipe for discharging the solution from the plurality of nozzle heads ,
Each of the plurality of nozzle heads is connected in parallel to the liquid supply pipe and the drainage pipe,
A branch pipe connecting the liquid supply pipe and the one end side halfway of the drainage pipe;
A diversion valve provided in the branch pipe and for diverting the solution supplied to the liquid supply pipe to the drain pipe through the branch pipe when the solution is applied to the substrate;
A communication pipe connecting the other end of the liquid supply pipe and the other end of the drainage pipe;
An inflow valve that is provided in the communication pipe and allows the solution, which is divided into the drainage pipe via the branch pipe when the solution is applied to the substrate, to flow in from the other end of the liquid supply pipe;
A solution coating apparatus characterized by comprising:
請求項3の発明は、さらに上記排液管には、閉鎖バルブが設けられ、上記分流バルブによって上記排液管に分流された溶液が排出されるのを阻止可能としたことを特徴とする溶液の塗布装置にある。The invention according to
請求項4の発明は、給液部から溶液が供給される給液管に複数のノズルヘッドを並列に接続し、各ノズルヘッドから基板に溶液を噴射して塗布する溶液の塗布方法において、The invention of
各ノズルヘッドから溶液を噴射して基板に塗布するとき、上記給液管の一端と他端とから溶液を供給することを特徴とする溶液の塗布方法にある。 When the solution is sprayed from each nozzle head and applied to the substrate, the solution is supplied from one end and the other end of the liquid supply pipe.
以上のようにこの発明によれば、基板に溶液を塗布するときには、気泡抜きに用いる排液管を利用することで、給液管の一端と他端との両方から溶液を供給できるようにした。 As described above, according to the present invention, when the solution is applied to the substrate, the solution can be supplied from both one end and the other end of the liquid supply pipe by using the drain pipe used for removing bubbles. .
そのため、給液管や排液管を太くせずに、複数のノズルヘッドに溶液をほぼ均等に供給することが可能となるから、溶液の種類を変える場合などに、廃棄する溶液の量を少なくすることができる。 Therefore, it is possible to supply the solution almost uniformly to the plurality of nozzle heads without increasing the thickness of the supply pipe or the drain pipe. Therefore, when changing the type of the solution, the amount of the discarded solution is reduced. can do.
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はこの発明の一実施の形態に係る溶液の塗布装置の概略的構成を示し、この塗布装置は基板Wの搬送装置1を備えている。この搬送装置1はベース2を有し、このベース2の上面の幅方向両端部には、一対のガイドレール3が平行に設けられている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a solution coating apparatus according to an embodiment of the present invention, and this coating apparatus includes a substrate
上記ガイドレール3には搬送テーブル4が移動可能に設けられている。この搬送テーブル4は図示しない駆動機構によって上記ガイドレール3に沿って往復駆動されるようになっている。上記搬送テーブル4の上面には複数の支持ピン5によって上記基板Wが支持されている。基板Wは、たとえば液晶表示パネル用の矩形状のガラス基板である。なお、基板Wは半導体ウエハであってもよい。
A conveyance table 4 is movably provided on the
上記搬送テーブル4の上方には、複数、この実施の形態では3つのノズルヘッド7が上記基板Wの搬送方向と交差する方向に沿って所定間隔で並設されている。ノズルヘッド7は本体7a及びこの本体7aの下端面に設けられたノズルプレート7bを有し、ノズルプレート7bには基板Wの搬送方向と交差する方向に沿って複数のノズル7cが所定間隔で穿設されている。
Above the transfer table 4, a plurality of, in this embodiment, three
各ノズルヘッド7には給液装置11によって上述したように基板Wに配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給されるようになっている。
Each
上記給液装置11は給液部としての給液タンク12を有する。この給液タンク12には上記溶液Lが貯えられている。給液タンク12に貯えられた溶液Lの液面Fは、上記ノズルヘッド7のノズルプレート7bの下面と同等若しくはわずかに高くなるよう制御される。それによって、給液タンク12の溶液は、後述するように溶液Lの液面とノズルプレート7bとの高さの差による圧力で各ノズルヘッド7に供給されるようになっている。
The
給液タンク12の底部には給液管13の一端が接続されている。この給液管13からは複数のノズルヘッド7と対応する数の給液分岐管14が所定間隔で分岐されている。各給液分岐管14は給液バルブ15を介して各ノズルヘッド7に接続されている。
One end of a
上記給液タンク12には窒素などの加圧気体の給気管16が給気バルブ17を介して接続されている。給気管16から給液タンク12に加圧気体を供給し、この給液タンク12内の溶液Lを加圧すると、溶液は給液管13から給液分岐管14に設けられた給液バルブ15を通ってノズルヘッド7内の空間部(図示せず)に供給可能となっている。
An
ノズルヘッド7の空間部に供給された溶液は、各ノズル7cに対向して設けられたピエゾ素子(図示せず)によって加圧され、インクジェット方式によって上記ノズル7cから噴射される。それによって、溶液はノズルヘッド7の下方を搬送される基板Wに塗布されることになる。
The solution supplied to the space of the
各ノズルヘッド7にはそれぞれ排液バルブ21が設けられた排液分岐管22の一端が接続されている。各排液分岐管22は、上記給液管13と並列に配置された排液管23に接続されている。
Each
上記給液管13と、上記排液管23との一端部側の中途部は分岐バルブ24を有する分岐管25によって接続されている。上記給液管13の他端と、上記排液管23の他端とは、流入バルブ26を有する連通管27によって接続されている。つまり、給液管13と排液管23との一端側中途部と他端とは、分岐バルブ24と流入バルブ26とによって接続され、閉鎖状をなしている。
A midway portion on one end side of the
上記排液管23の一端、つまり上記分岐管25が接続された箇所よりも末端は閉鎖バルブ28を介して戻しタンク29に接続されている。この戻しタンク29の底部には戻し管31の一端が接続されている。この戻し管31の他端は戻しバルブ32を介して上記供給タンク12の底部に接続されている。
One end of the
それによって、後述するごとく上記各ノズルヘッド7及び給液管13に溶液Lを供給して気泡抜きを行なう際、各ノズルヘッド7に供給された溶液Lを上記戻しタンク29に貯え、必要に応じて上記給液タンク12へ戻すことができるようになっている。
As a result, as described later, when the solution L is supplied to each
なお、戻しタンク29の戻った溶液Lは、給液タンク12に、この給液タンク12の液面Fに応じて供給される。それによって、給液タンク12の液面Fが一定の高さに維持されるようになっている。
The solution L returned from the
つぎに、上記構成の塗布装置を用いて基板Wに溶液を塗布する際の手順を図2乃至図4を参照して説明する。 Next, a procedure for applying a solution to the substrate W using the application apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
基板Wに溶液を塗布する前に、給液管13と排液管23との配管系統、ノズルヘッド7内の空間部及びノズル7cの気泡抜きが行なわれる。まず、図2に黒く塗りつぶして示すように、給液バルブ15、排液バルブ21、分岐バルブ24及び戻しバルブ32を閉じ、給気バルブ17と流入バルブ26とは開放する。
Before applying the solution to the substrate W, the piping system of the
給気バルブ17を開放すると、給液タンク12内に加圧気体が供給され、給液タンク12内の溶液Lが加圧されるから、同図に矢印で示すように、溶液Lが給液管13に供給される。
When the
給液管13に供給された溶液Lは、流入管27及び流入バルブ26を通って排液管23に流れ、この排液管23の一端部に設けられた閉鎖バルブ28を通って戻しタンク29に回収されることになる。このような溶液Lの流れによって、給液管13と排液管23との気泡抜きが行なわれることになる。
The solution L supplied to the
給液管13と排液管23との気泡抜きが終わったならば、図3に黒く塗りつぶして示すように分岐バルブ24、流入バルブ26及び戻しバルブ32を閉じ、他のバルブは開いた状態で、給液タンク12内の溶液Lを気体で加圧して給液管13に供給する。
When the
給液タンク12から給液管13に供給された溶液Lは、同図に矢印で示すように、この給液管13と各ノズルヘッド7とを接続した給液分岐管14に分流し、給液バルブ15を通ってノズルヘッド7内の空間部に流入する。
The solution L supplied from the
ノズルヘッド7内の空間部に流入した溶液Lは、このノズルヘッド7内の気泡とともに排液分岐管22の排液バルブ21を通って排液管23に流れ、この排液管23に設けられた閉鎖バルブ28を通って戻りタンク29に戻ることになる。それによって、複数のノズルヘッド7内の空間部の気泡抜きを行なうことができる。
The solution L flowing into the space in the
ノズルヘッド7内の空間部はノズル7cに連通している。しかしながら、溶液がノズル7cから流出する流路抵抗は、溶液がノズルヘッド7内を通って排液管23に流れる抵抗に比べて十分に大きいから、溶液はノズル7cから流出することなく、排液管23に排出される。
A space in the
一方、ノズル7cの気泡抜きを行なう場合には、図3に示す状態において、各ノズルヘッド7に接続された排液分岐管22に設けられた排液バルブ21を閉じる。それによって、ノズルヘッド7内の空間部に供給された溶液は、排液管23に流れずにノズル7cから噴出するから、ノズル7cの気泡抜きを行なうことができる。
On the other hand, when air bubbles are removed from the
このようにして塗布装置の各部の気泡抜きを行なったならば、溶液Lを基板Wに塗布する。その場合、図4に示すように給液バルブ15、分岐バルブ24及び流入バルブ26を開き、黒く塗りつぶした他のバルブは閉じておく。
If air bubbles are removed from each part of the coating apparatus in this way, the solution L is applied to the substrate W. In that case, as shown in FIG. 4, the
各バルブの開閉状態を上述したごとく設定したのち、給液タンク12を図示しないバルブなどの開放手段によって大気に開放すると、給液タンク12の溶液Lは、その液面とノズルヘッド7下面との高さの差による圧力差によって給液管13に供給される。給液管13に供給された溶液Lは、給液バルブ15を通って給液管13の上流側に接続されたノズルヘッド7から下流側に位置するノズルヘッド7に順次流入する。
After the opening / closing state of each valve is set as described above, when the
また、給液管13に供給された溶液Lの一部は、分岐バルブ24を通って排液管23に分流し、この排液管23の他端と給液管13の下流端とを接続した流入バルブ26を通って給液管13の他端に流入する。
A part of the solution L supplied to the
そして、排液管23から給液管13の下流端(他端)に流入した溶液Lは、給液管13の下流側に接続されたノズルヘッド7から上流側に接続されたノズルヘッド7に順次流入する。
Then, the solution L that has flowed into the downstream end (the other end) of the
各ノズルヘッド7内に流入した溶液Lは、これらノズルヘッド7の下方を搬送テーブル4によって搬送される基板Wが通過するときに、所定のタイミングでピエゾ素子が作動することで基板Wに向けて噴射され、この基板Wの板面に塗布される。
The solution L that has flowed into each
このように、排液管23を利用することで、給液管13に接続された複数のノズルヘッド7に対し、この給液管13の上流側と、下流側との両方から溶液Lを供給することができる。
In this way, by using the
たとえば、ノズルヘッド7が3つ設けられている場合を考えると、給液管13の最上流に接続されたノズルヘッド7には、給液管13の上流からだけ溶液Lが供給される。給液管13の最下流に接続されたノズルヘッド7には、排液管23から給液管13の下流に流入した溶液Lだけが供給される。中央に位置するノズルヘッド7には、給液管13の上流から流入した溶液Lと、下流から流入した溶液Lとが供給される。その結果、3つのノズルヘッド7には給液管13の太さに影響を受けることなく、溶液Lがほぼ均等に供給されることになる。
For example, considering the case where three
すなわち、給液管13に接続された複数のノズルヘッド7には、給液管13に対する接続箇所が上流側或いは下流側のいずれであっても、溶液Lをほぼ均等に供給することが可能となる。
That is, the solution L can be supplied almost uniformly to the plurality of nozzle heads 7 connected to the
このように、給液管13や排液管23を大径化せずに、各ノズルヘッド7に溶液Lをほぼ均等に供給することができるから、これら給液管13や排液管23に残留する溶液Lの量を少なくすることができる。
Thus, since the solution L can be supplied to each
そのため、ノズルヘッド7を修理点検したり、基板Wに塗布する溶液Lの種類を変える際、上記給液管13や排液管23に残留する溶液Lの量を少なくすることができるから、廃棄される溶液の量も少なくなり、経済的である。つまり、機能性薄膜を形成する種々の溶液Lは非常に高価であるが、その高価な溶液Lの廃棄量を少なくし、効率よく使用することができる。
Therefore, when the
上記一実施の形態では、給液管23に3つのノズルヘッド7が接続されている場合について説明したが、ノズルヘッド7の数は3つに限られず、複数であればよく、その数は基板Wの幅寸法によっても異なる。最近では基板Wが大型化する傾向にあるため、数十個のノズルヘッドが並設されることもあり、このようにノズルヘッド7の数が多くなった場合にもこの発明は有効である。
In the above embodiment, the case where the three
7…ノズルヘッド
12…給液タンク(給液部)
13…給液管
23…排液管
24…分岐バルブ
26…流入バルブ
7 ...
13 ...
Claims (4)
上記溶液を貯える給液部と、
この給液部から上記溶液が上流側と下流側の両方から流入される給液管とを有し、
上記複数のノズルヘッドは、上記給液管に並列に接続されることを特徴とする溶液の塗布装置。 In a solution application apparatus for applying the solution to a plate surface of a substrate using a plurality of nozzle heads provided with nozzles for injecting the solution,
A liquid supply part for storing the solution;
A liquid supply pipe through which the solution flows from both the upstream side and the downstream side from the liquid supply unit ;
The solution applying apparatus , wherein the plurality of nozzle heads are connected in parallel to the liquid supply pipe .
上記溶液を貯える給液部と、
この給液部に一端が接続され上記ノズルヘッドに上記溶液を供給するための給液管と、
上記複数のノズルヘッドから溶液を排出するための排液管と、を有し、
上記複数のノズルヘッドそれぞれは、上記給液管と上記排液管とに、並列に接続されるとともに、
上記給液管と上記排液管の一端部側中途部とを接続する分岐管と、
この分岐管に設けられ、上記基板に溶液を塗布するときに上記給液管に供給された溶液を上記分岐管を介して上記排液管に分流させる分流バルブと、
上記給液管の他端と上記排液管の他端とを接続する連通管と、
この連通管に設けられ、上記基板に溶液を塗布するときに上記分岐管を介して上記排液管に分流させられた上記溶液を上記給液管の他端側より流入させる流入バルブと、
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。 In a solution application apparatus for applying the solution to a plate surface of a substrate using a plurality of nozzle heads provided with nozzles for injecting the solution,
A liquid supply part for storing the solution;
One end is connected to the liquid supply unit, and a liquid supply pipe for supplying the solution to the nozzle head,
A drainage pipe for discharging the solution from the plurality of nozzle heads ,
Each of the plurality of nozzle heads is connected in parallel to the liquid supply pipe and the drainage pipe,
A branch pipe connecting the liquid supply pipe and the one end side halfway of the drainage pipe;
A diversion valve provided in the branch pipe and for diverting the solution supplied to the liquid supply pipe to the drain pipe through the branch pipe when the solution is applied to the substrate;
A communication pipe connecting the other end of the liquid supply pipe and the other end of the drainage pipe;
An inflow valve that is provided in the communication pipe and allows the solution, which is divided into the drainage pipe via the branch pipe when the solution is applied to the substrate, to flow in from the other end of the liquid supply pipe;
A solution coating apparatus comprising:
各ノズルヘッドから溶液を噴射して基板に塗布するとき、上記給液管の一端と他端とから溶液を供給することを特徴とする溶液の塗布方法。 In a solution application method in which a plurality of nozzle heads are connected in parallel to a liquid supply pipe to which a solution is supplied from a liquid supply unit, and a solution is sprayed and applied to a substrate from each nozzle head
A solution coating method, wherein a solution is supplied from one end and the other end of the liquid supply pipe when the solution is sprayed from each nozzle head and applied to a substrate .
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