KR100209117B1 - 기판 래커링 또는 코팅방법 및 장치 - Google Patents

기판 래커링 또는 코팅방법 및 장치 Download PDF

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KR100209117B1
KR100209117B1 KR1019960704172A KR19960704172A KR100209117B1 KR 100209117 B1 KR100209117 B1 KR 100209117B1 KR 1019960704172 A KR1019960704172 A KR 1019960704172A KR 19960704172 A KR19960704172 A KR 19960704172A KR 100209117 B1 KR100209117 B1 KR 100209117B1
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칼 아피히
만프레트 슈투머
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페터 옐리히, 울리히 비블
스테그 마이크로테크 게엠베하
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Abstract

본 발명은 모세관 갭(13; 14)이 래커 또는 코팅액 내에 잠기고, 래커 또는 코팅액이 용기(10)로부터 모세관 갭(13, 14)내로 공급되도록, 부품(12)이 배치되어 있고 래커 또는 코팅액으로 채워진 용기(10; 110), 및 모세관 갭(13, 14)의 배출구(40)를 용기(10)에 대해 수직 방향(28)으로 이동시키기 위한 수단(44)를 포함하는, 모세관 갭(13, 14)을 갖춘 부품(12)을 이용한 기판(29) 래커링 또는 코팅 장치에 관한 것이다.

Description

기판 래커링 또는 코팅 방법 및 장치
제1도는 모세관 갭을 형성하는 부품이 잠기지 않은 상태인, 본 발명에 따른 장치의 횡단면도이고,
제2도는 모세관 갭을 형성하는 부품이 래커링 공정 동안 용기 내의 액체로부터 빠져나온 상태인, 제3도의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따른 본 발명에 따른 장치의 횡단면도이다.
제3도는 래커링 공정 동안 잠기지 않은 모세관 갭 부품을 가진 본 발명에 따른 장치의 일부의 종단면도이다.
제4도는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 부분적으로 단면도로 도시한 사시도이며,
제5도는 제4도의 세부도이고,
제6도는 제8도의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 단면도이며,
제7도는 제6도의 부분 Ⅶ의 세부도이고,
제8도는 제4도에 도시된 장치의 종단면도이며,
제9도는 모세관 갭이 작동 위치에 있는, 제4도에 따른 장치를 상부에서 바라본 사시도이고,
제10도는 하부에서 바라본 제9도와 유사한 사시도이다.
먼저, 제1도 내지 3도를 참고로 본 발명의 기본 원리를 설명한다.
그리고 나서, 제4도 내지 10도를 참고로, 상기 기본 원리에 따라 작동하는 본 발명의 실시예를 설명한다.
제1도는 용기(10)의 단면도이다. 상기 용기(10)의 공동부(10a)는 래커 또는 코팅제(이하, 액체(11)라 한다)로 채워진다. 대략 긴 홈 또는 긴 통의 형상을 가진 용기(10)에는 래커링 공정에 필요한 모세관 갭(13)을 포함하는 긴 부품(12)이 배치된다. 상기 갭(13)은 통상적으로 0.1 내지 0.8범위의 폭을 가지며, 부품(12)내에 수직으로 뻗은 슬롯으로 형성된다. 상기 슬롯은 (13a)에서 하부로 확대됨으로써, 액체(11)가 모세관 갭(1)으로 방해없이 흐를 수 있다.
모세관 갭(13)은 부품(12)의 상단부에 배출구(40)를 갖는다. 상기 배출구(40)는 노즐이라고 불리며, 제7도 상세히 도시된다. 코팅될 기판(29)(제2도 및 3도)의 폭에 따라 배출구(40)가 예컨대 50 내지 75㎝범위의 길이를 갖는다. 물론, 보다 긴 또는 보다 짧은 길이를 배제하는 것은 아니다.
부품(12)은 대략 직사각형 횡단면의 본체 형상을 갖는다. 본체의 상부는 경사지게 하강하는 지붕형 표면(41), (42)에 의해 제한되고, 그것의 중심에서 2개의 칼형 돌출부(43), (44)가 상부로 돌출 한다. 상기 돌출부(43), (44) 각각은 노즐(40)의 영역에서 약 0.1 내지 0.5의 폭을 갖는다. 돌출부(43), (44)는 상부로 가늘어지며 거기서 극도로 작은 폭을 갖는다.
부품(12)의 하부면은 로드(15)에 연결된다. 상기 로드에 개략적으로만 도시된 장치(54)에 의해 화살표(16)방향으로 수직으로 밀려질 수 있다. 따라서, 부품(12)은 수직방향으로 이동될 수 있다. 용기(10)의 공동부(10a)의 바닥은 로드(15)의 이동에 대해 도시된 방식으로 벨로우즈(17)에 의해 밀봉된다. 벨로우즈는 단면도에서 로드(15)의 좌우에 도시된다. 장치(54)로는 예컨대 유압식 또는 압축공기식 작동 실린더가 적합하다.
용기(10)의 공동부(10a)의 우측 상부는 (제1도 및 2도) 고정 플레이트(18)에 의해 폐쇄되고, 그것의 좌측 상부는 이동가능한 각진 플레이트(19)에 의해 폐쇄된다. 각진 플레이트(19)는 단지 개략적으로만 도시된 선형 구동장치(46)에 의해 화살표(20)(제1도)방향으로 이동될 수 있다. 상기 이동의 가이드는 예컨대, 도시된 바와 같이 용기(10)의 좌측 측벽에 고정된 가이드 볼트(21)에 의해 이루어질 수 있다.
공동부(10a)는 2개의 탄성중합체 시일(22) 및 (23)에 의해 밀봉된다. 시일(22)은 플레이트(18)의 앞면에 있는 적합한 홈 내로 삽입되며, 각진 플레이트(19)의 앞면에 의해 제1도에 도시된 방식으로 압착된다. 시일(23)은 용기(10)의 좌측 측벽 내에 있는 적합한 홈내로 삽입되며 각진 플레이트(19)의 수직으로 뻗은 레그(19')에 의해 압착된다. 압착력은 각진 플레이트(19)를 이동시키는 장치(46)로부터 제공된다. 대안으로서, 플레이트(18) 및 각진 플레이트(19)가 폐쇄된 상태에서 밀봉기능을 하는, 예컨대 0.5두께의 적합한 용매 저항성 플라스틱으로 덮일 수 있다.
부품(12) 및 모세관 갭(13)은 제1도에서 액체(11)의 레벨(24) 아래 완전히 잠겨있는 상태로 도시되어있다. 이것은 래커링 되지 않는 상태에 상응한다. 즉, 부품(12)의 배출구(40)가 액체(11)의 레벨(24)아래 놓여있다.
제2도는 래커링 공정 중의, 제1도에서와 동일한 용기(10) 및 전체 조립품의 횡단면도를 도시한다. 각진 플레이트(19)가 제1도에 비해 화살표(20)의 방향으로 좌측으로 밀려짐으로써, 플레이트(18) 및 각진 플레이트(19)로 이루어진 공동부(10a)의 폐쇄부가 개방된다. 부품(12) 및 그것의 모세관 갭(13)은 화살표(28)의 방향으로 로드(15)의 수직 이동에 의해 상부로 이동되었다. 따라서, 칼형 돌출부(43), (44)가 용기(10)내에 있는 액체(24)의 표면위로 돌출하고 플레이트(18) 및 각진 플레이트(19) 사이의 좁은 개구(48)를 통과한다. 이것은 래커링 공정 중의 상태에 상응한다. 칼형 돌출부(43), (44)의 좁은 형상에 의해, 개구(48)가 매우 좁을 수 있으며, 이것은 불순물이 개구(48)를 통해 액체(11)내로 들어간 위험을 감소시킨다. 또한, 이로 인해 액체(11)의 증발이 감소된다.
제2도에는 또한, 래커링 공정 중에 래커링될 기판(29)(플레이트 형상)이 도시된다. 기판(29)은 동일한 속도로 화살표(30)방향으로 모세관 갭(13)의 배출구(40)위로 매우 작은 간격(예컨대 0.2 ... 0.5)을 두고 통과한다. 이때, 모세관 작용 및 점착에 의해 매우 균일한 래커 층(31)이 기판(29)의 하부면(50)에 증착된다. 젖은 상태에서 래커 층(31)의 두께는 통상적으로 5내지 50㎛이다.
제3도는 래커링 공정 중 용기(10) 및 부품(12)의 종단면도이다. 부품(12)은 제2도에서와 마찬가지로, 화살표(28)의 방향으로 상부로 이동된다. 래커링될 기판(29)의 하부면(50)에는 균일한 래커 층(31)이 증착된다. 상기층(31)의 두께는 잘 나타낼 목적으로 매우 과도하게 도시되어있다.
제3도의 부분 종단면도는 용기(10) 및 부품(12)의 좌측 섹션(52), 및 이것을 수직으로 구동시키기 위한 로드(15)를 나타낸다. 이것에 대해 반사 대칭으로 용기(10)의 우측 단부에는 로드(15)에 상응하는 제2로드(제3도에는 도시되지 않음)가 배치된다. 대칭면은 (54)로 상징적으로 표시되어있다. 부품(12)의 전체 길이는 전술한 바와 같이, 예컨대 50 내지 75㎝이고, 제3도에 도시된 바와 같이, 외부 가장자리는 래커링에 사용되지 않는다. 로드(15)의 평행한 승강 운동에 의해 모세관 갭(13)의 배출구(노즐)(40)가 항상 정확한 수평 위치에 놓이는 것이 보장된다.
제3도에는 또한 오버플로우 파이프(32)가 단면도로 도시된다. 펌프(34)의 접속 후에 공동부(10a)내의 액체(11)충전 높이가 오버플로우 파이프(32)의 상부 에지에 이르면 즉시, 거기서 액체가 흘러나가기 시작한다. 액체는 오버플로우 파이프(32)를 통해 보상 용기(33), 예컨대 2.5ℓ의 액체(11)를 함유하는 정장용 병에 이른다. 펌프(34)는 파이프(34')를 통해 용기(33)에 접속되며 상기 액체(11)를 흡입한다. 펌프(34)에 의해, 액체(11)가 미세 필터(35) 및 라인(35a)을 통해 공동부(10a)내로 되돌아간다. 펌프(34) 및 필터(35)는 통상의 부품이므로 개략적으로만 도시된다.
래커링 또는 코팅 공정 사이에 액체(11)를 펌핑에 의해 전달함으로써, 액체가 정제되고, 용기(10)내에서 그것의 레벨(24)이 항상 미리 주어진 높이로 유지된다. 액체의 정체 및 레벨 유지는 둘다 래커링 또는 코팅 고정의 품질을 위해 중요하다. 래커링 또는 코팅 공정 중에는, 액체(11)가 필터(35)를 통해 펌핑되지 않는데, 그 이유는 용기(10)내의 흐름이 래커링 또는 코팅공정에 불리한 영향을 줄수 있기 때문이다. 기판(29)의 래커링시 통상적으로 1 내지 3㎖의 액체(11)가 소비되기 때문에, 액체 레벨(24)이 단지 약간만, 예컨대 0.1 내지 0.4만 떨어지며, 이것은 래커링시 방해가 되지 않는다.
공동부(10a)의 내부에는 벨로우즈(25)가 배치된다. 그것의 상부 플레이트(56)는 용기(10)의 바닥을 관통하는 로드(57)를 통해 작동 실린더(60)의 피스톤(58)에 연결된다. 상기 피스톤(58)은 개략적으로 도시된 장치(62)에 의해 작동될 수 있다.
장치(62)의 작동에 의해(이것은 통상적으로 도시되지 않은 마이크로프로세서를 이용한 중앙 제어수단에 의해 이루어진다), 피스톤(58)이 화살표(63) 방향으로 하부로 밀려지면, 벨로우즈(25)의 상부 플레이트(56)가 하부로 이동되고, 벨로우즈(25)의 체적이 줄어들며, 용기(10)의 바닥에 있는 개구(65)를 통해 공기가 하부로 새어나갈 수 있다. 따라서, 용기(10)내의 액체 레벨(24)이 신속히 떨어진다. 역으로, 상부 플레이트(56)가 작동 실린더(60)에 의해 상부로 이동되면, 액체 레벨(24)이 오버플로우 파이프(32)에 의해 미리 주어진 최대값까지 상승한다. 따라서, 장치(62)의 적합한 제어에 의해 용기(10)내의 액체 레벨(24)이 필요에 상응하게 신속히 변동될 수 있다.
[작동 방식]
래커링될 기판(29)이 래커링 공정의 시작을 위해 위치 설정되면, 즉시 각진 플레이트(19)가 장치(46)에 의해 좌측으로 이동됨으로써, 용기(10)의 덮개가 개방된다. 그리고 나서, 부품(12)의 칼형 돌출부(43), (44)가 상부로 래커링될 기판(29)의 전방 에지 아래 예컨대 0.05의 매우 작은 간격까지 이동한다. 이때 펌프(34)가 차단되기 때문에, 액체 레벨(24)이 약간, 예컨대 0.1내지 0.5정도 떨어진다. 그러나, 이것이 방해가 되지는 않는다. 액체 레벨이 약간만 떨어지는 것은 액체(11)로부터 나오는 칼형 돌출부(43), (44)가 단지 작은 체적만을 갖기 때문이며, 이것은 여기서는 매우 바람직하다. 부품(12)의 이동에 의해 한편으로는 출렁거림에 의해 모세관 갭(13)의 배출구(40)위에 있는 적은 량의 액체와, 그리고 다른 한편으로는 래커링될 기판(29)의 전방 하부 에지 사이의 접촉이 이루어진다. 이러한 접촉의 형성후에, 부품(12)의 배출구(40)와 래커링될 또는 코팅될 기판(29)사이의 간격이 다시 약간, 예컨대 약 0.2내지 0.5로 커진다. 따라서, 액체(11)를 중력에 대항해서 균일한 속도로 모세관 갭(13)을 통해 상부로 이송시키는 모세관 효과가 이루어진다. 이제, 기판(29)은 균일한 속도로 화살표(30) 방향으로 수평으로 이동한다. 이때, 균일한 얇은 액체 층(31)이 모세관 갭(13)을 통해 기판(29)의 하부면 상에 증착된다.
래커링된 기판(29)의 (도시되지 않은) 끝 에지가 도달하면, 벨로우즈(25)가 전술한 방식으로 신속히, 예컨대 1초 이내에 작아진다. 따라서, 공동부(10a)내의 액체 레벨(24)이 신속히 떨어진다. (이때 펌프(34)는 정지되어 있다.) 이렇게 함으로써, 모세관 갭(13) 내에는 저압이 생기고, 이 저압은 모세관 내에 포함된 액체(11)를 하부로 흡입한다. 이것은 기판(29)의 하부면상에서의 액체 증착을 갑자기 종료시키고 기판(29)의 (도시되지 않은)끝 에지에서 원하지 않는 볼록부의 형성을 확실하게 방지한다. 노즐(40)의 영역에서 칼형 돌출부(43), (44)의 극도로 좁은 형상에 의해, 기판(29)의 끝 에지에 래커 블록부 등이 형성되지 않는다.
그 다음에, 부품(12)은 다시 하부로 용기(10)내로 되돌아가고, 플레이트(18) 및 각진 플레이트(19)로 이루어진 덮개가 다시 폐쇄됨으로써, 용기(10)의 내부 공간을 외부에 대해 기밀하게 밀봉시키며 공동부(10a) 내의 액체(11) 증발을 방지한다.
덮개의 폐쇄 후에(각진 플레이트(19)를 우측으로 이동시킴으로써), 펌프(34)가 접속된다. 따라서, 래커링시 사용되는 액체(11)가 다시 공동부(10a)내로 공급된다. 액체(11)의 필요한 충전높이에 이르면, 즉시 액체가 오버플로우 파이프(32)를 통해 보상 용기(33)내로 흘러가기 시작한다. 순환계를 통해 액체(11)가 여과된다. 펌프(34)가 접속되어 있는 시간은 일반적으로 단수 초이다. 그러나, 액체(11)가 오염되었다는 것이 확인되면, 펌프(34)를 보다 오랜 시간 가동시킴으로써, 액체가 필터(35)에 의해 정제되게 한다. 저장 용기(33)는 그것내의 액체가 소비될 때마다 대체되어야 한다. 본 발명의 보다 큰 장점은 액체의 소비가 줄어든다는 것이다. 예컨대, 코팅될 기판(29)당 약 1내지 3㎖가 필요하다. 저장 용기(33)로는 그것의 제조업자가 액체(11)를 채운 병이 사용될 수 있다.
물론, 여러 가지 변형예가 가능하다. 예컨대, 부품(12)은 그것의 종축을 중심으로 한 회전 운동에 의해 제2도에 따른 위치로부터 그것의 잠긴 위치로 될 수 있을 것이다. 그러나, 래커링 동안 액체 내에 바람직하지 못한, 비대칭의 흐름이 가급적 발생하지 않도록 하기 위해서는, 부품(12)의 수직 이동이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치는 예컨대 PCT/DE93/00777호에 제시된 바와 같은 보다 큰 래커링 장치의 일부를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 PCT 출원의 내용을 참고할 수 있다.
제4도 내지 10도는 본 발명에 따른 장치(100)의 바람직한 실시예이다. 여기서는, 제1도 내지 3도에서와 동일한 부품은 100을 더한 동일한 부호, 예컨대 13이 아니라 113을 갖는다.
제4도는 장치(100)의 종단면도를 입체적으로 나타낸다. 이 장치는 긴 통형 용기(110)를 가지며, 용기의 바닥은 (110')으로 표시된다. 제8도에 도시된 바와 같이, 그것의 공동부(110a)는 오버플로우 파이프(132)의 높이까지 액체(111)로 채워져있다. 액체 레벨은 제8도에 (124)로 표시된다.
용기(110)에는 긴 부품(112)이 배치된다. 상기 부품(12)은 제5도에 따라 모세관 갭(113)에 의해 서로 분리된 2개의 대칭 절반(112a), (112b)으로 이루어진다. 모세관 갭(113)은 제7도에 따라 폭(dℓ)을 갖는다. 폭(dℓ)은 사용되는 액체(111)에 따라 약 0.1내지 0.8일 수 있다. 모세관 갭(113)은 그것의 하부 영역이 제4, 5 및 6도에 도시된 깔때기형 횡단면의 확대부(113a)로 확대된다. 확대부(113a)는 모세관 갭(113)으로의 액체(111)공급을 용이하게 한다.
제4, 5, 6 및 8도에 특히 양호하게 나타나는 바와 같이, 대칭 절반(112a), (112b)은 그것의 중심영역이 수직방향으로 보다 넓게 구현됨으로써, 휘어짐이 피해진다. 그것의 양 단부에서 그것은 약간 높으며, 거기서 적합한 방식으로 예컨대(도시되지 않은)나사에 의해 조립 플레이트(170) 또는 (171)에 고정된다. 조립 플레이트는 원통형 로드(115) 또는 (115')에 연결된다. 상기 원통형 로드는 용기(110)의 바닥(110')을 관통하며 그것의 하단부는 횡방향 연결대(172)를 통해 서로 연결되고, 연결대(172)는 장치(154)에 의해 이동가능하므로, 제1도 및 2도를 참고로 부품(12)에 대해 이미 설명된 바와 같이, 부품(112)이 승강될 수 있다. 장치(154)는 임의의 선형 구동장치, 예컨대 압축공기식 실린더 또는 전기 선형 구동장치일 수 있다.
로드(115), (115')는 벨로우즈(117), (117')에 의해 도시된 방식으로, 제1도 내지 3도에서 벨로우즈(17)로 이미 설명된 바와 같이, 밀봉된다.
제5도 및 6도에 특히 양호하게 나타나는 바와 같이, 긴 부품(112)의 절반(112a), (112b)의 상단부는 각각 상부로 수직으로 돌출한 하나의 칼형 돌출부(143) 또는 (144)를 갖는다. 상기 돌출부(143), (144) 각각은 상부로 수평의 좁은 표면(177) 또는 (178)에서 끝난다. 상기 좁은 표면에는 모세관 갭(113)이 개구(140)로서 뻗는다. 개구(140) 및 이것을 둘러싸는 표면(177), (178)은 노즐이라고도 표현될 수 있다.
표면(177)은 제7도에 따라 0.1 내지 0.5, 바람직하게는 0.3인 폭(d2)을 갖는다. 표면(178)은 0.1 내지 0.5, 바람직하게는 0.3인 폭(d3)(제7도)을 갖는다. 좁은 표면(177), (178)의 장점은 그것에 의해 코팅될 기판(129)의 후방 에지에 액체 불록부가 가급적 생기지 않는다는 것이다. 이러한 기판은 제8도에 도시된다. 기판의 폭(W)은 부품(12)의 길이 보다 작다. 즉, 균일한 코팅을 위해 부품(112)의 평균 길이 범위(W)만이 사용된다. 가장자리 영역에는 액체층(제1도 내지 3도에서는 (31))의 불연속성이 생길 수 있다.
제9도에 나타나는 바와 같이, 용기(110)의 상부면의 대부분이 덮개 및 밀봉 플레이트(118)에 의해 덮여진다. 덮개 및 밀봉 플레이트(118)는 직사각형 리세스(118')를 가지며, 화살표(20) 방향으로 수평방향으로 이동가능한 각진 플레이트(119)가 상기 리세스(118')로 삽입된다. 각진 플레이트(119)가 제9도에서 전방으로 밀려지면, 그것이 개구(119')를 형성한다. 개구(119')를 통해 래커링 공정 동안 칼형 돌출부(143), (144)가 상부로 밀려질 수 있다. 각진 플레이트(119)가 제9도에서 후방으로 밀려지면, 그것이 개구(119')를 완전히 폐쇄시키고 밀봉시킨다. 이것을 위해, 2개의 플레이트(118) 및 (119)는 (도시되지 않은)용매 저항성 플라스틱으로 덮여질 수 있다. 상기 플라스틱은 예컨대 0.5두께를 가지며 가장자리에서 필요한 밀봉 작용을 한다.
각진 플레이트(19)의 수평 이동을 위해, 2개의 선형 구동부재(146), (146')(제10도)가 사용된다. 상기 구동부재는 서로 동기로 작동됨으로써, 각진 플레이트(119)의 균일한 이동이 이루어진다.
용기(110)의 공동부(110a)에는 벨로우즈(125)가 배치되며, 벨로우즈의 체적은 작동부재(160)에 의해 변동될 수 있다. 벨로우즈(125)의 작동 로드가 하부 방향으로 이동됨으로써 그 체적이 변동되면, 용기(110)내의 액체 레벨을 신속히 떨어뜨리고, 그로 인해 모세관 갭(113)내의 엑체가 하부로 흡입되고 래커링 공정이 종료된다. 로드(157)가 상부로 이동되면, 액체 레벨(124)이 신속히 상승한다.
오버플로우 파이프(132)에는 하부로 뻗은 파이프(180)가 접속된다. 상기 파이프(180)는 덮개(133')를 통해 액체(111) 저장용 병(133)의 내부로 뻗는다. 상기 병(133)으로부터 마찬가지로 덮개(133')를 통해 흡입관(182)이 펌프(134)로 뻗는다. 펌프(134)는 래커링 공정이 이루어지지 않을 때만 작동될 수 있다. 펌프(134)는 액체를 화살표(183)방향으로 미세 필터(135)로 이송시키며, 거기서부터 라인(135a)을 통해 용기(110)의 내부공간(110a)으로 되돌려 보낸다.
각진 플레이트(119)가 용기(10)의 상부면을 밀봉시키는 폐쇄상태에 있으면, 펌프(134)가 작동될 수 있다. 펌프(134)는 액체(111)를 저장 용기(133)로부터 미세 필터(135)를 통해 용기(110)의 공동부(110a)내로 펌핑하며, 상기 공동부를 오버플로우 파이프(132)(제8도)의 높이까지 채운다. (래커링 공정시 래커링을 위해 적은 량의 액체가 소비되기 때문에, 액체 레벨(124)이 약간 떨어진다.)
[작동 방식]
래커링 공정을 시작하기 위해 래커링될 기판(129)이 위치 설정되면, 즉시 각진 플레이트(119)가 2개의 장치(146), (146')에 의해 개방 방향으로 밀려짐으로써, 용기(110)의 덮개가 열린다. 그리고 나서, 부품(112)의 칼형 돌출부(143), (144)가 구동장치(154)에 의해 상부로 래커링될 기판(129)의 전방 에지 아래 예컨대 0.05의 매우 작은 간격까지 이동된다. 그로 인해, 한편으로는 용기(110)내에서 모세관 갭(113)의 배출구(140)위에 있는 적은량의 액체와 다른 한편으로는 래커링될 기판(129)의 전방 하부 에지 사이에 접촉이 생긴다. 이러한 접촉의 형성 후에, 부품(112)의 배출구(140)와 래커링될 또는 코팅될 기판(129)사이의 간격이 다시 약간, 예컨대 약 0.2 내지 0.5로 커진다. 따라서, 액체(111)를 용기(110)로부터 중력에 대항해서 균일한 속도로 모세관 갭(113)을 통해 상부로 이송시키는 모세관 효과가 이루어진다. 이제, 기판(129)은 제2도에서 설명한 바와 같이, 균일한 속도로 수평으로 이동한다. 이때, 균일한 얇은 액체 층이 모세관 갭(113)을 통해 기판(129)의 하부면 상에 증착된다. 상기 액체 층은 젖은 상태에서 통상적으로 5 내지 50㎛의 두께를 갖는다.
래커링될 기판(129)의 (도시되지 않은)끝 에지가 도달하면, 벨로우즈(125)는 전술한 방식으로 신속히, 예컨대 1초 이내에 축소된다. 따라서, 공동부(110a)내의 액체 레벨(124)이 신속히 떨어진다. (이때 펌프(134)는 정지되어있다.) 이렇게 함으로써, 모세관 갭(113)내에는 저압이 생기고, 이 저압은 모세관 내에 포함된 액체(111)를 하부로 흡입한다. 이것은 기판(129)의 하부면 상에서의 액체 증착을 갑자기 종료시키고 기판(129)의 (도시되지 않은)에지에 원하지 않는 볼록부의 형성을 확실하게 방지한다. 개구(140)의 영역에서 칼형 돌출부(43), (44)의 극도로 좁은 형상에 의해, 기판1(29)의 에지에 래커의 볼록부 등이 형성되지 않는다.
그 다음에, 부품(112)은 구동장치(154)에 의해 다시 하부로 용기(110)내로 되돌아가서 거기서 액체(111)내로 완전히 잠겨지며, 개구(119')가 각진 플레이트(19)에 의해 다시 밀봉 방식으로 폐쇄됨으로써, 용기(110)의 내부 공간을 외부에 대해 기밀하게 밀봉시키며 공동부(110a) 내의 액체(111) 증발을 방지한다.
개구(119')의 폐쇄 후에, 펌프(134)가 접속된다. 따라서, 래커링시 사용된 액체(111)가 다시 공동부(110a)에 공급된다. 정확한 충전 높이에 이르면, 즉시 액체(111)가 오버플로우 파이프(132)를 통해 저장 및 보상 용기(133)내로 흘러가기 시작한다. 순환계를 통해 액체(111)가 미세 필터(135)에 의해 여과된다. 이러한 목적을 위해 펌프는 일반적으로 단 수 초 동안 접속되지만, 액체(111)의 정제를 위해 보다 오래 접속될 수 있다. 저장 용기(133)는 그것내의 액체(11)가 소비될 때마다 대체되어야 한다. 이것을 위해, 새로운 병이 하부로부터 고정 덮개(133')에 조여진다. 본 발명의 보다 큰 장점은 액체(111)의 소비가 극도로 적다는 것이며, 액체 잔류물을 폐기할 필요가 없다는 것이다.
물론, 본 발명의 범주에서 여러 가지 변형예가 가능하다. 따라서, 용기(110)의 폐쇄가 여러 가지 방식으로, 예컨대 상부로부터의 덮개 부착에 의해 이루어질 수 있다. 대안으로서, 개구(40)가 기판(129)의 하부면으로 이동되지 않고, 반대로 기판(129)이 상부로부터 부품(112)의 개구(140)로 이동될 수 있다.
마찬가지로, 벨로우즈(125) 대신에, 예컨대 액체(111)를 용기(10)로부터 신속히 흡입함으로써, 액체 레벨(124)을 신속히 떨어뜨리는 펌프가 제공될 수 있다. 펌프는 작동 실린더의 공동부로서 매우 간단히 형성될 수 있다. 상기 공정은 주사 전에 주사액을 주사기 내로 흡입하는 과정과 유사할 것이다. 두 경우에(펌프 또는 실린더)예컨대 상기(도시하지 않은) 펌프의 이송 방향 반전에 의해 액체를 다시 용기(110)내로 재 펌핑할 수 있다.
본 발명은 모세관 갭을 이용해서 기판을 래커링 또는 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 하기 설명에서 래커링 또는 래커링 공정이라는 표현은 적합한 액체, 즉 적합한 래커 또는 적합한 코팅액에 의한 코팅 또는 코팅 공정을 의미한다.
박막 기술 분야에서, 특히 LCD 스크린, 반도체 제조용 마스크, 반도체 기판 또는 세라믹 기판 등의 제조시, 종종 직사각형 또는 둥근 기판에 래커 또는 다른 액체 매질로 이루어진 균일한 층, 예컨대 색 필터, 포토 레지스트 또는 특수한 보호층을 제공해야한다. 선행기술에 따르면, 기판은 래커링을 위해 수평으로 회전 플레이트에 고정된다. 플레이트의 중심점 위로 상부로부터 노즐을 통해 일정 량의 래커가 한 방울씩 떨어진다. 그리고 나서, 회전 플레이트가 움직인다. 회전 운동 동안 래커가 원심력에 의해 기판 상에 분포된다(spin coating). 래커의 대부분이 기판의 가장자리 위로 스핀-온(spin-on)된다. 래커 두께의 균일성은 회전 가속도, 회전 속도, 및 래커 점도에 의존한다.
직사각형 기판 상의 래커 두께의 불 균일성은 공지된 방법에서는 특히 기판의 가장자리 영역에 나타난다. 거기에는 통상적으로 보다 두꺼운 래커층의 스트립, 소위 래커 볼록부가 형성된다. 따라서, 래커층의 균일성이 현저히 저하된다.
기판의 가장자리 위로 스핀 되는 래커를 모으기 위해, 그리고 래커링 스테이션을 보호하기 위해, 통상적으로 포트형 래커링 회전 플레이트가 설치된다(참고; 예컨대 독일 실용 제91 03 494호). 래커링 중에 분무기가 기판의 표면상에 이른다. 이것은 기판의 부가 처리를 위해 바람직하지 못하다. 게다가 상기 공지된 방법에서는 사용되는 래커 량의 90%까지가 기판의 가장자리로 스핀 된다; 이 래커 량은 매우 많은 비용을 들여야만 재활용될 수 있다. 래커링 되거나 또는 코팅될 기판의 크기에는 상한선이 있다. 또한, 상기 장치의 회전하는 부품에는 작은 입자가 마찰되어 용해되는 기판의 표면에 달라붙어 후속 하는 공정을 방해한다. 또한, 스핀-온 공정 중에 래커가 기판 가장자리에 이르고, 후속 하는 공정에서 문제를 일으킨다. 게다가, 상기 회전 플레이트의 전체 구성 및 구동 장치가 복잡해지고 많은 비용을 필요로 한다.
래커링 및 코팅 공정의 개선은 기판의 래커링 및 코팅 장치(PCT/DE93/00777)에 의해 이루어진다. 여기서는, 래커링 및 코팅액 -이하, 액체라 한다- 이 하부로부터 모세관으로 좁아지는 갭을 통해 하부를 향한 기판의 표면에 이른다. 기판은 동일한 속도로 갭을 통해 이동된다. 갭은 모세관으로 작용함으로써 래커를 자동으로 그리고 매우 균일한 속도로 공급하도록 설계된다. 모세관 작용은 갭이 예컨대 0.5보다 작은 폭을 가짐으로써 이루어진다. 모세관 작용에 의해 액체가 자동으로 일정한 속도로 중력에 대항해서 모세관 갭내에서 상부로 상승하고 그것의 배출구에서 배출된다. 갭의 상부에서 누설 흐름이 가는 선으로서 기판의 코팅될 표면상에 부딪치고, 기판이 배출구에 대해 이동되는 동안 상기 표면상에 균일한 층으로서 증착된다.
따라서, 래커링 또는 코팅 공정은 모세관 효과의 점착 효과의 조합에 의해 이루어진다. 이러한 장치에 의해 특히 직사각형 기판 상에서 래커층 두께의 균일성이 개선되고 래커의 소비가 줄어든다. 개별 래커링 공정 또는 코팅 공정 사이의 보다 긴 포우즈 동안 모세관 갭의 영역에서 액체가 건조된다는 사실이 장치의 작동에 불리하게 작용할 수 있다. 또다른 단점은 래커링될 때는 코팅될 기판의 끝 에지에서의 접착 작용에 의해 래커 또는 코팅 재료로된 바람직하지 못한 볼록부가 생긴다는 것이다.
본 발명의 목적은 상기 단점이 피해지는 기판의 래커링 및 코팅 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 모세관 갭이 용기내의 액체와 연결되고 이 액체를 모세관 갭에 공급할 수 있도록, 부품이 배치되어 있으며 래커 또는 코팅액 -이하, 액체라 한다- 으로 채워진 용기, 및 모세관 갭의 배출구를 용기에 대해 수직 방향으로 이동시키기 위한 수단을 포함하는, 모세관 갭을 갖춘 부품을 이용한 기판 래커링 또는 코팅 장치에 의해 달성된다. 배출구의 이동 가능성은 래커링의 시작시 배출구가 기판에 매우 밀접하게 이동되며 래커링의 종료시 다시 기판으로부터 떨어지는 것을 가능하게 한다.
특히 바람직하게는, 모세관 갭의 배출구가 수직 방향으로의 이동에 의해 액체 내로 완전히 잠길 수 있다. 즉, 래커링 공정 사이의 시간 동안 모세관 갭의 배출구가 액체 내로 완전히 잠길 수 있다. 이로 인해, 래커링 공정에 의해 모세관 갭에 남은 실제적인 액체 잔류물이 건조되고 거기에 외부로부터 입자가 달라붙는 것이 방지된다. 둘 다가 나중의 래커링 공정 동안 방해가 될 것이다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예에서는, 용기의 폐쇄수단이 제공됨으로써, 장치를 사용하지 않을 때 용기를 외부에 대해 폐쇄시킨다. 따라서, 전체 액체의 건조가 방지된다. 이것을 위해, 바람직하게는 폐쇄수단이 기밀방식으로 형성된다.
필터 장치 및 펌프가 제공됨으로써, 용기 내에 있는 액체가 순환 중에 여과되는 것이 매우 바람직한 것으로 나타났다. 보다 깨끗하고 래커링 목적에 적합한 상태의 액체를 얻기 위해, 액체를 미세 입자 필터를 통해 여과시킬 수 있다(순환 여과). 바람직하게는, 코팅 또는 래커링 공정 동안에는 여과를 중단한다.
바람직하게는, 래커링된 또는 코팅된 기판의 끝 에지에 래커 블록부가 생기는 것을 방지하기 위해 수단이 제공됨으로써, 용기 내의 액체 레벨이 특히 래커링 또는 코팅 공정의 종료시에 신속히 떨어질 수 있다. 이러한 레벨 강하에 의해 액체가 신속히 모세관 갭 내로 다시 흡입됨으로써, 기판의 끝 에지에 볼록부가 생기는 것이 줄어들거나 또는 방지될 수 있다.
특히 바람직하게는 이러한 액체의 재 흡입은, 변동가능한 체적을 가진 부품이 용기 내에 있는 액체 내에 배치됨으로써, 이루어질 수 있다. 상기 체적이 감소하면, 용기 내의 액체 레벨이 떨어진다. 이것은 모세관 갭내에 저압을 발생시키며, 이 저압은 액체를 하부로 끌어당긴다.
본 발명에 따른, 액체를 이용한 기판의 래커링 또는 코팅 방법은 하기 단계를 포함한다: 액체를 함유하는 용기로부터 모세관 갭을 통해 액체를 기판에 공급하는 단계; 래커링 또는 코팅의 종료시 용기 내의 액체의 레벨을 신속히 떨어뜨림으로써, 래커링 또는 코팅 공정을 중단하는 단계. 액체 레벨의 신속한 강하에 의해, 액체가 모세관 갭에 다시 흡입되고, 그로 인해 기판의 관련 가장자리에 래커 볼록부가 생기지 않으면서 래커링이 중단된다.
본 발명에 따른 또다른 방법은 하기 단계를 포함하는, 모세관 갭을 통해 공급되는 액체를 이용한 기판 래커링 또는 코팅 방법이다.
a) 코팅 또는 래커링 공정의 시작시 모세관 갭의 배출구를 기판의 하부면에 밀접하게 이동시킴으로써, 배출구에서 액체를 상기 하부면에 접촉시키는 단계;
b) 그리고 나서, 배출구와 기판의 하부면 사이의 간격을 래커링 또는 코팅을 위해 충분한 값으로 확대시키는 단계.
이로 인해, 래커링의 시작, 및 모세관 내에서 액체 이송공정의 시작이 간단한 방식으로 이루어진다.
본 발명의 또다른 세부사항 및 바람직한 개선예는 도면을 참고로 한 하기 설명에 제시된다. 그러나, 하기 실시예에 본 발명이 국한되는 것은 아니다.

Claims (23)

  1. 모세관 갭(13; 113)이 용기내의 액체(11; 111)와 연결되고 이 액체를 모세관 갭(13; 113)에 공급할 수 있도록, 부품(12; 112)이 배치되어있고 래커 또는 코팅액 -이하, 액체라 한다- 으로 채워진 용기(10; 110), 및 모세관 갭(13; 113)의 배출구(40; 140)를 용기(10; 110)에 대해 수직방향(16; 28)으로 이동시키기 위한 수단(44; 144)을 포함하는, 모세관 갭(13; 113)을 갖춘 부품(12; 112)을 이용한 기판(29; 129) 래커링 또는 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 모세관 갭(13; 113)의 배출구(40; 140)가 수직 방향으로의 이동에 의해 액체(11; 111)내로 완전히 잠길 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 모세관 갭(13; 113)의 배출구(40; 140)가 수직 방향으로의 이동에 의해 기판(29, 129)의 하부면(50)으로 이동될 수 있거나 또는 그 역으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 부품(12; 112)의 이동이 그것의 수직 이동(16)으로 설계되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  5. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 용기(10; 110)가 홈 또는 통의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  6. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 용기(10; 110)의 폐쇄수단(19; 119)이 제공됨으로써, 장치(100)를 사용하지 않을 때 용기를 외부에 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  7. 제6항에 있어서, 폐쇄수단이 용기(10; 110)의 측면으로 이동가능한, 상부 폐쇄부재(19; 119)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  8. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 용기(10; 110)에 오버플로우 파이프(32; 132)가 설치됨으로써, 액체(11; 111)의 충전 레벨(24; 124)을 일정한 수준으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  9. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 펌프(34; 134)가 제공됨으로써, 코팅시 사용되는 액체(11; 111)를 저장용기(33; 133)로부터 용기(10; 110)의 공동부(10a; 110a)에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  10. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 장치(35; 135) 및 펌프(34; 134)가 제공됨으로써, 용기(10; 110)내에 있는 액체(11; 111)를 순환 동안 여과시키는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  11. 제10항에 있어서, 코팅 또는 래커링 공정 동안에는 여과가 중단되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  12. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 수단(25; 125)이 제공됨으로써, 용기 내의 액체의 레벨(24; 124)이 특히 래커링 또는 코팅 공정의 종료시 신속히 떨어지는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  13. 제12항에 있어서, 변동가능한 체적을 가진 부품(25; 125)이 용기(10; 110)내에 있는 액체(11; 111)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  14. 제13항에 있어서, 부품이 벨로우즈(25; 125)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  15. 제14항에 있어서, 벨로우즈(25; 125)의 체적이 선형 구동장치(60)에 의해 변동가능한 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  16. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 부품(12; 112)의 모세관 갭(13; 113)이 그것의 배출구(40; 140) 영역에서 2개의 칼형 부품(43, 44; 143, 144)으로 형성되며, 상기 칼형 부품 사이에는 모세관 갭(13; 113)이 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  17. 제16항에 있어서, 용기(12; 112)의 상부면에 제공된 개구(119')의 크기가 칼형 부품(143, 144)의 크기가 매칭됨으로써, 작은 간격을 두고 이것을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  18. 제16항 또는 17항에 있어서, 칼형 부품(43, 44; 143, 144)이 배출구(40; 140)의 영역에 수평 표면(177 또는 178)을 가지며, 상기 수평 표면의 폭(d2또는 d3)이 각각 0.1 내지 0.5의 범위, 바람직하게는 약 0.2인 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  19. 모세관 갭(113)이 용기내의 액체(111)와 연결되고 이 액체를 모세관 갭(113)에 공급할 수 있도록, 부품(112)이 배치되어 있고 액체로 채워진 용기(110), 및 부품(112)에 제공되며, 그들 사이에는 배출구(140)의 영역에 모세관 갭(113)이 형성되는, 칼형 부품(143, 144)을 포함하는, 모세관 갭(113)을 갖춘 부품(112)을 이용한 기판(129) 래커링 또는 코팅 장치.
  20. 제19항에 있어서, 칼형 부품(143, 144)이 배출구(140)의 영역에 수평 표면(177 또는 178)을 가지며, 상기 수평 표면의 폭(d2또는 d3)이 각각 0.1 내지 0.5의 범위, 바람직하게는 약 0.2인 것을 특징으로 하는 기판 래커링 또는 코팅 장치.
  21. 액체를 함유하는 용기로부터 모세관 갭을 통해 액체를 기판에 공급하는 단계, 래커링 또는 코팅의 종료시 용기 내의 액체의 레벨을 신속히 떨어뜨림으로써, 래커링 또는 코팅 공정을 중단하는 단계를 포함하는, 액체에 의한 기판 래커링 또는 코팅 방법.
  22. a) 코팅 또는 래커링 공정의 시작시 모세관 갭의 배출구를 기판의 하부면에 밀접하게 이동시킴으로써, 배출구에서 액체를 상기 하부면에 접촉시키는 단계; b) 그리고 나서, 배출구와 기판의 하부면 사이의 간격을 래커링 또는 코팅을 위해 충분한 값으로 확대시키는 단계를 포함하는, 모세관 갭을 통해 공급된 액체를 이용한 기판 래커링 또는 코팅 방법.
  23. 제22항에 있어서, b) 기판을 모세관 갭의 배출구 위로 이동시키거나 또는 그 역으로 이동시키는 단계를 포함하는 기판 래커링 또는 코팅 방법.
KR1019960704172A 1994-12-22 1995-03-11 기판 래커링 또는 코팅방법 및 장치 KR100209117B1 (ko)

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