KR100665240B1

KR100665240B1 - 도포 헤드

Info

Publication number: KR100665240B1
Application number: KR1020010008397A
Authority: KR
Inventors: 스즈키쓰네아키
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2007-01-04
Also published as: KR20010083195A; US20010025893A1; US6547168B2; JP2001232266A; TW483779B

Abstract

본 발명에 의하면, 토출량의 불균일, 변동을 억제하여 도포 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도포 헤드의 저부에 형성된 액체 저장부(11)와, 이 액체 저장부(11)에 연결되어 통하고 대기에 개구된 액체 토출 슬릿(12)과, 이 액체 토출 슬릿에 간격을 두고 평행하게 형성되고 일단이 액체 공급구(13)에 연결되고 타단이 상기 액체 저장부(11)에 연결된 액체 공급로를 구비하고, 상기 액체 공급로는 상기 액체 공급구에 연결되어 통하는 동시에 길이 방향 단부를 향하여 경사지도록 연장되어 설치된 제1 챔버(14)와, 이 제1 챔버에 연결되고 제1 챔버보다도 폭이 좁은 제2 챔버(15)와, 이 챔버(2)에 일단이 연결되는 동시에 타단이 상기 액체 저장부(11)에 연결되어 통하고 제2 챔버보다도 더욱 폭이 좁은 슬릿(16)으로 이루어지는 구성으로 한다.

도포 헤드, 액체 토출 슬릿, 액체 공급구, 액체 저장부, 액체 공급로, 챔버.

Description

도포 헤드{COATING HEAD}

도 1은 본 발명의 도포 헤드의 일 실시 형태를 나타내고, (A)는 도포 헤드와 기판의 전체 사시도, (B)는 (A)의 도포 헤드의 중앙부를 지면과 수직인 면으로 절단한 단면도, (C)는 (B)의 C-C선을 따른 단면도.

도 2는 도 1의 실시 형태의 변형예를 나타내고, (A)는 1 (C)와 동일한 단면도, (B)는 (A)의 B-B선을 따른 단면도.

도 3은 본 발명의 도포 헤드의 다른 실시 형태를 나타내고, (A)는 도포 헤드와 기판의 전체 사시도, (B)는 (A)의 도포 헤드의 중앙부를 지면과 수직인 면으로 절단한 단면도, (C)는 (B)의 C-C선을 따른 단면도.

도 4는 (A)는 종래의 도포 헤드와 기판의 전체 사시도, (B)는 (A)의 도포 헤드의 길이 방향으로 중앙부를 지면과 평행한 면으로 절단한 단면도, (C)는 (B)의 C-C선을 따른 단면도, (D)는 도포 상태를 설명하기 위한 도면.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

9:도포 헤드, 11:액체 저장부, 12:액체 토출 슬릿, 13:액체 공급구, 14:제1 챔버, 15:제2 챔버, 16:슬릿, 17:제3 챔버.

본 발명은 반도체, 액정 표시 장치나 컬러 필터 등의 제조 공정에 있어서, 기판 상에 레지스트, 착색 감광 재료 등 각종 재료를 도포하기 위한 도포 헤드에 속한다.

종래의 도포 헤드로서는 다이 코팅 헤드(Die Coating Head)나 커튼 코팅 헤드(Curtain Coating Head) 등에서 볼 수 있듯이 어느 일정한 액체 토출 슬릿으로부터 가압된 액체를 압출하여 코팅하는 방식이 있었다. 도 4 (A)는 종래의 도포 헤드와 기판의 전체 사시도, 도 4 (B)는 도 4 (A)의 도포 헤드의 길이 방향으로 중앙부를 지면(紙面)과 평행한 면으로 절단한 단면도, 도 4 (C)는 도 4 (B)의 C-C선을 따른 단면도, 도 4 (D)는 도포 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 (A)에 있어서, 기판(1)의 하면에는 도포 헤드(2)가 설치되고, 기판(1)과 도포 장치(2)는 도시한 화살표 P 방향으로 상대 이동된다. 도포 헤드(2)에 도포액 공급관(3)이 장착되어 있다.

도 4 (B) 및 도 4 (C)에 나타낸 바와 같이, 도포 헤드(2)는 하부 중앙에 형성된 액체 공급구(5)와, 이 액체 공급구(5)에 연결되어 설치된 제1 챔버(6)와, 제1 챔버(6)에 연결되고 제1 챔버(6)보다도 폭이 좁은 제2 챔버(7)와, 제2 챔버(7)에 연결되고 제2 챔버보다도 더욱 폭이 좁은 액체 토출 슬릿(8)을 구비하고 있다. 또한, 제1 챔버(6)의 하면 및 상면은 액체 공급구(5)로부터 좌우 방향을 향하여 경사지는 평행한 경사면(6a, 6b)으로 되고, 제2 챔버(7)의 상면은 수평면(7a)으로 되어 있다.

상기 구성으로 이루어지는 도포 헤드(2)에 있어서는, 도포액은 액체 공급구(5)로부터 제1 챔버(6), 제2 챔버(7)를 거쳐 액체 토출 슬릿(8)으로부터 압출된다. 이 때, 제1 챔버(6)의 하면 및 상면이 경사면(6a, 6b)으로 되고, 제2 챔버(7)의 상면은 수평면(7a)으로 되고, 또한 제1 챔버(6), 제2 챔버(7) 및 액체 토출 슬릿(8)을 향하여 순서대로 폭이 좁아지도록 형성되어 있기 때문에, 도포액의 압력 손실은 액체 공급구(5)로부터 액체 토출 슬릿(8)의 좌우 전체면에 있어서 균등하게 되고, 도 4 (B)의 화살표로 나타낸 바와 같이, 도포액을 액체 토출 슬릿(8)의 전체면으로부터 균일하게 압출할 수 있다.

그런데, 상기 종래의 도포 헤드에 있어서는, 도포액을 액체 토출 슬릿(8)의 전체면으로부터 균일하게 압출하도록 하기 위해, 제1 및 제2 챔버(6, 7)의 형상은 도포액의 점도, 유동학(rheology) 특성 및 공급 속도(유량) 등에 의해 최적의 형상이 되도록 설계, 제작된다.

그러나, 도포 헤드(2) 내부의 제1 챔버(6)의 경사면(6a, 6b), 제2 챔버(7)의 수평면(7a) 및 액체 토출 슬릿(8)의 고정밀도의 가공에는 제약이 있고, 또, 상이한 도포액으로 도포 헤드를 공유화하는 것이 어렵다고 하는 문제를 가지고 있다. 또한, 공정에서의 토출량, 속도, 압력의 변동에 의해 항상 최적의 내부 형상으로 사용할 수 있는 것은 아니며, 그 때문에 토출량의 불균일이 생긴다고 하는 문제를 가지고 있다.

또, 상기 도포 헤드를 사용하여 간헐 도장 작업(1회의 편도 공정으로 도포를 완료하는 도장 작업)을 행하면, 특히 고점도 재료에서 도 4 (D)에 나타낸 바와 같이, 도포 도중으로부터 종료에 걸쳐 도포 얼룩(M)이 발생해 버린다. 이는 고점도 재료에서는 중앙부의 공급구(Q)로부터 급격히 좌우로 흐름이 변화되어 중앙부의 유량이 적어지기 때문이라고 생각된다.

본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 토출량의 불균일, 변동을 억제하여 도포 품질을 향상시킬 수 있는 도포 헤드를 공급하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명의 제1항에 기재된 도포 헤드는 도포 헤드(9)의 저부에 형성된 액체 공급구(13)와, 이 액체 공급구에 연결되는 동시에 길이 방향 단부를 향하여 경시지도록 연장되어 설치된 제1 챔버(14)와, 이 제1 챔버에 연결되고 제1 챔버보다도 폭이 좁은 제2 챔버(15)와, 이 제2 챔버에 연결되고 제2 챔버보다도 더욱 폭이 좁은 액체 토출 슬릿(12)과, 이 액체 토출 슬릿의 도중에 수평 방향으로 형성된 제3 챔버(17)를 구비한 것을 특징으로 하고,

또, 제2항에 기재된 발명은 도포 헤드(9)의 저부에 형성된 액체 저장부(11)와 이 액체 저장부(11)에 연결되어 통하고 대기에 개구된 액체 토출 슬릿(12)과, 이 액체 토출 슬릿에 간격을 두고 평행하게 형성되고 일단이 액체 공급구(13)에 연결되어 통하고 타단이 상기 액체 저장부(11)에 연결되어 통한 액체 공급로를 구비하고, 액체 공급로는 상기 액체 공급구에 연결되어 통하는 동시에 길이 방향 단부를 향하여 경사지도록 연장되어 설치된 제1 챔버(14)와, 이 제1 챔버에 연결되고 제1 챔버보다도 폭이 좁은 제2 챔버(15)와, 이 제2 챔버에 일단이 연결되는 동시에 타단이 상기 액체 저장부(11)에 연결되어 통하고 제2 챔버보다도 더욱 폭이 좁은 슬릿(16)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 구성에 부가한 번호는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 도면과 대비시키는 것이며, 이에 의해 본 발명의 구성이 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 도포 헤드의 일 실시 형태를 나타내고, 도 1 (A)는 도포 헤드와 기판의 전체 사시도, 도 1 (B)는 도 1 (A)의 도포 헤드의 중앙부를 지면과 수직인 면으로 절단한 단면도, 도 1 (C)는 도 1 (B)의 C-C선을 따른 단면도이다.

도 1 (A)에 있어서, 기판(1)의 하면에는 도포 헤드(9)가 설치되고, 기판(1)과 도포 헤드(9)는 도시한 화살표 P 방향으로 상대 이동된다. 도포 헤드(9)의 측면 상부에는 도포액 공급관(10)이 장착되어 있다.

도 1 (B) 및 도 1 (C)에 나타낸 바와 같이, 도포 헤드(9)의 저부에는 액체 저장부(11)가 형성되고, 액체 저장부(11)에는 대기에 개구되는 액체 토출 슬릿(12)이 연결되어 형성되는 동시에, 상기 액체 토출 슬릿(12)과 간격을 두고 액체 공급로(14, 15, 16)가 연결되어 형성된다. 도포 헤드(9)의 중앙 측면 상부에는 액체 토출 슬릿(12)에 대하여 액체 공급구(13)가 형성되고, 이 액체 공급구(13)에 연결되어 통하는 동시에 길이 방향 단부를 향하여 액체 공급구(13)로부터 멀어지도록 경사지게 제1 챔버(14)가 형성되고, 제1 챔버(14)에 연결되고 제1 챔버(14)보다도 폭이 좁은 제2 챔버(15)가 형성되고, 제2 챔버(15)와 액 집합부(11)에 접속되고 제2 챔버(15)보다도 더욱 폭이 좁은 슬릿(16)이 형성되어 있다. 또한, 제1 챔버(14)의 하면 및 상면은 액체 공급구(13)로부터 슬릿(16)을 향하여 경사지는 평행한 경사면(14a)으로 하고, 제2 챔버(15)의 슬릿(16)측의 면은 수평면(15a)으로 하고 있다. 여기서, 액체 공급로(14, 15, 16)의 두께 및 높이는 도포액의 점도, 유동학 특성 등에 의해, 압력 손실이 균등해지도록 결정되지만, 액체 공급로의 합계 높이는 중앙부에서 50∼60mm, 단부에서 20∼30mm로 하는 것이 바람직하다.

상기 구성으로 이루어지는 도포 헤드(9)에 있어서는, 도포액은 액체 공급구(13)로부터 제1 챔버(14), 제2 챔버(15), 슬릿(16) 및 액체 저장부(11)를 거쳐 액체 토출 슬릿(12)으로부터 압출된다. 이 때, 제1 챔버(14)의 하면 및 상면을 경사면(14a)으로 하고, 제2 챔버(15)의 액체 토출 슬릿(16)측의 면은 수평면(15a)으로 하고, 또한 제1 챔버(14), 제2 챔버(15) 및 액체 토출 슬릿(16)을 향하여 순서대로 폭이 좁아지도록 형성되어 있기 때문에, 도포액의 압력 손실은 액체 토출 슬릿(16)의 출구에서는 액체 공급구(13)로부터 좌우 측단부를 향하여 균등하게 되어 액체 저장부(11)에 공급되고, 상기 액체 저장부에서 압력 변동이 흡수되어 액체 저장부(11) 내의 도포액을 액체 토출 슬릿(12)의 전체면으로부터 균일하게 압출할 수 있다.

도 2는 상기 실시 형태의 변형예를 나타내고, 도 2 (A)는 도 1 (C)와 동일한 단면도, 도 2 (B)는 도 2 (A)의 B-B선을 따른 단면도이다. 그리고, 이하의 설명에서는 도 1의 실시 형태와 동일한 구성에는 동일 번호를 붙여 설명을 생략한다. 도 1의 실시 형태에서는 액체 저장부(11) 및 제1 챔버(14)의 단면을 직사각형 형상으 로 하고 있으나, 본 변형예에서는 액체 저장부(11) 및 제1 챔버(14)의 단면을 대략 반원형으로 한 점이 상이하다.

도 3은 본 발명의 도포 헤드의 다른 실시 형태를 나타내고, 도 3 (A)는 도포 헤드와 기판의 전체 사시도, 도 3 (B)는 도 3 (A)의 도포 헤드의 중앙부를 지면과 수직인 면으로 절단한 단면도, 도 3 (C)는 도 3 (B)의 C-C선을 따른 단면도이다.

도포 헤드(9)는 하부 중앙에 형성된 액체 공급구(13)와, 이 액체 공급구(13)에 연결되어 설치된 제1 챔버(14)와, 제1 챔버(14)에 연결되고 제1 챔버보다도 폭이 좁은 제2 챔버(15)와, 제2 챔버(15)에 연결되고 제2 챔버(15)보다도 더욱 폭이 좁은 액체 토출 슬릿(12)과, 액체 토출 슬릿(12)의 도중에 수평 방향으로 연장되는 제3 챔버(17)를 구비하고 있다. 또한, 제1 챔버(14)의 하면 및 상면은 액체 공급구(13)로부터 좌우 방향을 향하여 경사지는 평행한 경사면(14a)으로 되고, 제2 챔버(15)의 상면은 수평면(15a)으로 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는 제3 챔버(17)에서 1회의 도장 작업에 필요한 전량을 조달하도록 되어 있다.

상기 구성으로 이루어지는 도포 헤드(9)에 있어서는, 도포액은 액체 공급구(13)로부터 제1 챔버(14), 제2 챔버(15), 제3 챔버(17)를 거쳐 액체 토출 슬릿(12)으로부터 압출된다. 이 때, 제1 챔버(14)의 하면 및 상면을 경사면(14a)으로 하고, 제2 챔버(15)의 액체 토출 슬릿(16)측의 면은 평면(15a)으로 하고, 또한 제1 챔버(14), 제2 챔버(15) 및 액체 토출 슬릿(12)을 향하여 순서대로 폭이 좁아지도록 형성되어 있기 때문에, 도포액의 압력 손실은 액체 토출 슬릿(12)의 출구(Q)에서는 액체 공급구(13)로부터 좌우 측단부를 향하여 균등하게 되어 제3 챔 버(17)에 공급되고, 이 제3 챔버(17)에서 압력 변동이 흡수되어 도포액을 액체 토출 슬릿(12)의 전체면으로부터 균일하게 압출할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며 다양한 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는, 기판의 하면에 도포 헤드를 설치하고 기판의 하면에 도포하도록 하고 있으나, 기판의 상면에 도포 헤드를 설치하고 기판의 상면에 도포하도록 해도 된다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액체 토출 슬릿의 도중에 챔버를 설치하거나, 도포 헤드의 저부에 액체 저장부를 형성하였기 때문에, 도포량을 충분히 확보하고 압력 변동을 흡수할 수 있고, 토출량의 불균일, 변동을 억제하여 도포 품질을 향상시킬 수 있다. 또, 제2항에 기재된 발명에 의하면, 도포액의 통로를 액체 저장부를 경계로 대향시키도록 하고 있기 때문에, 액체 토출 슬릿의 길이를 충분히 확보할 수 있고, 흐름의 영향을 적게 하여 압출하는 형태로 토출하기 때문에, 토출 정밀도가 양호해져 도포 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims

도포 헤드의 저부에 형성된 액체 공급구와, 이 액체 공급구에 연결되는 동시에 길이 방향 단부를 향하여 경사지도록 연장되어 설치된 제1 챔버와, 상기 제1 챔버에 연결되고 제1 챔버보다도 폭이 좁은 제2 챔버와, 상기 제2 챔버에 연결되고 제2 챔버보다도 더욱 폭이 좁은 액체 토출 슬릿과, 상기 액체 토출 슬릿의 도중에 수평 방향으로 형성된 제3 챔버를 구비한 것을 특징으로 하는 도포 헤드.
도포 헤드의 저부에 형성된 액체 저장부와 상기 액체 저장부에 연결되어 통하고 대기에 개구된 액체 토출 슬릿과, 상기 액체 토출 슬릿에 간격을 두고 평행하게 형성되고 일단이 액체 공급구에 연결되어 통하고 타탄이 상기 액체 저장부에 연결되어 통한 액체 공급로를 구비하고, 상기 액체 공급로는 상기 액체 공급구에 연결되어 통하는 동시에 길이 방향 단부를 향하여 경사지도록 연장되어 설치된 제1 챔버와, 이 제1 챔버에 연결되고 제1 챔버보다도 폭이 좁은 제2 챔버와, 이 제2 챔버에 일단이 연결되어 통하는 동시에 타단이 상기 액체 저장부에 연결되어 통하고 제2 챔버보다도 더욱 폭이 좁은 슬릿으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도포 헤드.