KR101099256B1

KR101099256B1 - 도포장치 및 도포방법

Info

Publication number: KR101099256B1
Application number: KR1020050068859A
Authority: KR
Inventors: 도모아쯔 이시바시; 아쯔오 가지마; 겐지 요시자와
Original assignee: 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2011-12-27
Also published as: TWI353892B; JP4522187B2; JP2006043584A; TW200615053A; CN1736923A; CN1736923B; KR20060048854A

Abstract

복수회의 쇼트(도포)를 연속해서 행해도, 각 쇼트에서의 도포액의 토출량을 일정하게 할 수 있는 도포장치 및 도포방법을 제공한다.

1회째 쇼트가 종료되면, 개폐밸브(14, 21)을 닫힘으로 하고, 개폐밸브(11)을 열림으로 하고, 또한 실린지 펌프(9)를 원래 위치로 되돌려, 탈기모듈(8)을 매개로 하여 다시 도포액 저류공간(S) 안으로 도포액을 보낸다. 이 때 도포액 저류공간(S) 안은 외부로부터의 에어의 혼입을 방지하기 위해 여잉압력으로 양압으로 되어 있다. 그 다음, 개폐밸브(11)을 닫는 동시에, 분기배관(15)의 개폐밸브(17)을 열림으로 한다. 그러면 상기한 바와 동일하게, 도포액 저류공간(S) 안의 여잉압력은 제거되어 대기압에 가까운 압력까지 저하된다. 이와 같이, 각 쇼트의 직전에 도포액 저류공간(S) 안의 여잉압력을 제거함으로써, 쇼트마다의 토출전 상태를 항상 일정한 상태로 유지할 수 있다.

쇼트, 토출량, 탈기모듈, 여잉압력, 도포액 저류공간

Description

도포장치 및 도포방법{Coating apparatus and method}

도 1은 본 발명의 도포장치의 구성도이다.

도 2는 종래의 실린지 펌프(syringe pump)를 사용한 도포장치의 구성도이다.

부호의 설명

1 … 도포액 저류(貯留)탱크, 2 … 상승관, 3 … 개폐밸브(開閉弁), 4 … 도포액 공급배관, 5 … 에어 빼기 섹션, 6 … 에어 빼기 탱크, 7 … 필터, 8 … 탈기모듈, 9 … 정량(定量)펌프, 10 … 도포액 공급배관, 11 …개폐밸브, 12 … 슬릿 노즐(slit nozzle), 13 … 도포액 공급배관, 14 … 개폐밸브, 15 … 분기배관(分岐配管), 16 … 압력 센서 및 압력 스위치, 17 … 개폐밸브, 18 … 역지밸브(逆止弁), 19 … 탱크, 20 … 되돌림 배관, 21 … 개폐밸브, 22 … 프레셔 라인(pressure line), S … 도포액 저류공간.

본 발명은 유리기판 등의 피처리기판의 표면에 피막 등을 형성하는 도포액을 토출(吐出)하는 도포장치 및 도포방법에 관한 것이다.

예를 들면, 슬릿 노즐을 사용하여, 피처리기판의 표면에 균일한 두께의 피막 을 형성하기 위해서는, 일정량의 도포액을 일정시간 동안 피처리기판의 표면에 공급할 필요가 있다.

특허문헌 1에는 도포된 도포액의 유량 또는 중량을 측정하여, 이 측정값을 다음 도포액의 도포조건의 보정에 이용하는 기술이 개시되어 있다. 특히, 특허문헌 1에는 실린지 펌프를 사용한 도포장치가 개시되어 있다.

상기 실린지 펌프를 사용한 도포장치의 개략을 도 2를 토대로 설명한다. 도 2에 있어서, 101은 도포액의 저류탱크, 102는 슬릿 노즐, 103은 실린지 펌프이고, 저류탱크(101)의 도중과 슬릿 노즐(102)의 바로 앞에는 개폐밸브(104, 105)가 설치되어 있다. 또한, 저류탱크(101)과 개폐밸브(104) 사이에는 에어 빼기 탱크(106) 및 탈기모듈(107)이 설치되어 있다. 이들 에어 빼기 탱크(106) 및 탈기모듈(107)에 대해서는 특허문헌 1에 개시는 없지만, 통상의 도포장치로는 이들을 부설(付設)하고 있기 때문에 나타내었다.

상기 도포장치에 있어서는, 개폐밸브(104) 보다도 하류측에서 개폐밸브(105) 보다도 상류측의 배관 내 공간과 실린지 펌프(103) 내 공간을 합한 공간을 도포액 저류공간으로 하고 있다. 그리고, 도포를 행하기 위해서는, 먼저, 개폐밸브(104)를 열림, 개폐밸브(105)를 닫힘으로 한 상태에서 저류탱크(101) 내의 도포액을 상기 도포액 저류공간 내로 압송(壓送)하고, 개폐밸브(104)를 닫는다. 그 다음, 개폐밸브(104)를 닫은 채로 개폐밸브(105)를 열림으로 하고 동시에 실린지 펌프(103)을 구동하여 도포액 저류공간의 체적을 작게함으로써, 도포액을 슬릿 노즐(102)로부터 토출시킨다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 제2001-121062호 도 3

정량펌프를 구동하여 1회째 쇼트(도포)가 종료된 후, 다음 쇼트를 행할 때까지의 사이, 상기 도포액 저류공간 내의 도포액압이 음압(陰壓)이면 외부로부터 에어가 혼입된다. 따라서, 도포액 저류공간 내의 도포액압에 여잉압력(餘剩壓力)(양압(陽壓))을 가지게 하고 있다. 그러나, 이 여잉압력은 연속적으로 쇼트를 행하는 경우에 각 쇼트마다 동일하게는 되지 않고, 그 결과, 각 쇼트마다 일정량의 도포액을 토출할 수 없다.

상기 문제를 해소하기 위해, 도포 전에 일단 개폐밸브(104)를 열림으로 하고, 도포액 저류공간 내의 여잉압력을 에어 빼기 탱크(106) 및 탈기모듈(107)을 매개로 하여 개방하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 한 경우, 통상의 도포액의 흐름과 반대방향의 흐름이 발생하여, 탈기모듈이나 필터로의 부담이 커져, 파티클이나 이물질의 발생을 촉진시킬 우려가 있고, 또한, 에어 빼기 탱크에서는 가압(加壓)과 대기개방을 반복하게 되어 도포액 중으로의 에어 용해가 증가되어 버린다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 도포액 저류탱크 내의 도포액을 에어 빼기 섹션을 매개로 하여 도포액 저류공간으로 보내고, 펌프로 도포액 저류공간의 체적을 감소시킴으로써 도포액 저류공간의 하류측에 설치한 노즐로부터 도포액을 토출하도록 한 도포장치의, 상기 에어 빼기 섹션과 펌프 사이의 배관 및 상기 펌프 와 노즐 사이의 배관에 각각 개폐밸브를 설치하고, 이들 개폐밸브 사이의 배관 내의 공간 및 펌프 내의 공간을 상기 도포액 저류공간으로 하여, 이 도포액 저류공간을 구성하는 배관의 도중에 개폐밸브를 구비하는 분기배관을 설치하고, 이 분기배관을 에어 빼기 탱크로 연결하는 구성으로 하였다.

상기 펌프로서는 정량펌프가 일반적이다. 또한 상기 분기관에 압력 센서, 압력 스위치 또는 역지밸브를 설치함으로써, 도포 전의 도포액 저류공간 내의 압을 대기압과는 상이한 압으로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 도포는 상기 도포장치를 사용하는 것을 전제로 하여, 상기 에어 빼기 섹션과 펌프 사이의 배관에 설치한 개폐밸브(11)을 열림, 상기 펌프와 노즐 사이의 배관에 설치한 개폐밸브(14)를 닫힘, 상기 에어 빼기 탱크에 연결되는 분기배관의 개폐밸브(17)을 닫힘으로 하고, 상기 에어 빼기 섹션으로부터 상기 도포액 저류공간으로 도포액을 보내고, 이어서, 개폐밸브(11)을 닫힘, 상기 개폐밸브(14)를 닫힘, 상기 개폐밸브(17)을 열림으로 하고, 상기 도포액 저류공간 내의 여잉압력을 내보내 도포액 저류공간 내의 도포액압을 대기압 도는 일정압으로 한 후, 상기 개폐밸브(11)을 닫힘, 상기 개폐밸브(14)를 열림, 상기 개폐밸브(17)을 닫힘으로 하고, 펌프를 구동하여 도포액 저류공간 내의 체적을 감소시켜 도포액을 노즐로부터 토출시킨다.

본 발명의 도포장치 및 이 도포장치를 사용한 도포방법에 의하면, 일정 막두께의 피막을 기판 위에 형성할 수 있다. 특히, 연속해서 복수회의 쇼트를 행하는 경우에도, 일정 두께의 피막을 형성할 수 있다.

이하에 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 토대로 설명한다. 도 1은 본 발명의 도포장치의 구성도로, 이 실시예에 있어서는 도포액 저류탱크(1)로부터의 상승관(2)에는 개폐밸브(3)이 설치되고, 상승관(2)는 도포액 공급배관(4)에 연결되어 있다.

도시예에서는 도포액 저류탱크(1)을 1기(基)로 하고 있지만 2기 배치하여, 한쪽 도포액 저류탱크(1) 안의 도포액이 없어진 경우에 다른쪽 도포액 저류탱크(1)로 전환함으로써, 연속해서 도공작업을 행할 수 있도록 해도 된다.

또한 도포액 저류탱크(1)의 하류측에는 에어 빼기 섹션(5)가 설치되어 있다. 이 에어 빼기 섹션(5)에는 에어 빼기 탱크(6), 필터(7) 및 탈기모듈(8)이 순서대로 배치되어 있다. 또한, 에어 빼기 탱크(6)에는 프레셔-라인(22)가 삽입되어, 대기개방과 가압이 전환 가능하게 되어 있다.

탈기모듈(8)의 하류측에는 정량펌프(9)가 배치되고, 이 정량펌프(9)와 탈기모듈(8)을 연결하는 도포액 공급배관(10)의 도중에 개폐밸브(11)이 설치되고, 또한 정량펌프(9)의 하류측에는 슬릿 노즐(12)가 배치되어, 이 슬릿 노즐(12)와 정량펌프(9)를 연결하는 도포액 공급배관(13)의 슬릿 노즐(12)에 근접한 단부(端部)에 개폐밸프(14)가 설치되어 있다.

상기 개폐밸브(11) 보다도 하류측에서 개폐밸브(14) 보다도 상류측 배관 내의 공간 및 정량펌프(9) 안의 공간이 도포액 저류공간(S)가 된다.

또한, 도포액 공급배관(10)의 개폐밸브(11) 보다도 하류측에서의 정량펌프(9) 보다도 상류측 위치에서 분기배관(15)가 분기되어 있다. 이 분기배관(15)에는 압력 센서 및 압력 스위치(16), 개폐밸브(17) 및 역지밸브(18)이 설치되고, 최종적으로는 탱크(19)로 연결되어 있다.

또한, 도포액 저류공간(S)를 대기로 개방하는 경우에는, 압력 센서 및 압력 스위치(16)에 관해서는 특별히 설치하지 않아도 된다.

또한, 상기 슬릿 노즐(12) 안과 탱크(19)는 되돌림 배관(20)으로 연결되고, 이 되돌림 배관(20)에도 개폐밸브(21)이 설치되어 있다.

이상에 있어서, 모든 개폐밸브(3, 11, 14, 17, 21)을 닫힘상태로 한 시점을 스타트로 해서 설명한다.

상기 상태로부터 개폐밸브(3)을 열림으로 하고 도포액 저류탱크(1) 안의 도포액을 소정량만큼 에어 빼키 탱크(6)로 보내고, 개폐밸브(3)을 닫는다. 이 때 에어 빼기 탱크(6)은 대기로 개방되어 있어, 에어 빼기 탱크(6)로 보내진 도포액 중의 기포가 제거된다.

이어서, 에어 빼기 탱크(6)의 대기개방을 가압으로 전환하고, 에어 빼기 탱크(6)의 도포액을 필터(7)을 매개로 하여 탈기모듈(8)로 보내, 감압(減壓)에 의해 도포액에 용해하고 있는 가스를 제거한다.

상기와 동시에 개폐밸브(11)을 열림으로 하면, 탈기모듈(8)을 통과한 도포액이 도포액 공급배관(10)을 매개로 하여 정량펌프(9)에 공급되고, 더욱이 개폐밸브(14)에 이르기까지의 도포액 공급배관(13) 안도 도포액으로 채워진다. 즉, 도포액 저류공간(S) 안이 도포액으로 채워진다.

그 다음, 개폐밸브(11)을 닫는 동시에, 분기배관(15)의 개폐밸브(17)을 열림 으로 하면, 도포액 저류공간(S)는 탱크(19)를 매개로 하여 대기로 개방되고, 도포액 저류공간(S) 안의 도포액압은 대기압에 가까운 압력까지 저하된다.

도포액 저류공간(S) 안의 도포액압이 일정값으로 조정되면, 개폐밸브(11, 17)은 닫은 채로 개폐밸브(14)를 열림으로 하고, 정량펌프(9)를 구동하여 도포액 저류공간(S)의 체적을 감소시킨다. 그러면, 체적 감소분에 상당하는 양의 도포액이 슬릿 노즐(12)로부터 토출되어, 1회째 쇼트를 행한다. 또한, 맨처음 액을 넣었을 때만 개폐밸브(21)을 열림으로 하고 여분의 도포액을 되돌림 배관(20)을 매개로 하여 탱크(19)로 보낸다.

상기 1회째 쇼트가 종료되면, 개폐밸브(14, 21)을 닫힘으로 하고, 개폐밸브(11)을 열림으로 하고, 또한 정량펌프(9)를 원래 위치로 되돌려서, 탈기모듈(8)을 매개로 하여 다시 도포액 저류공간(S) 안으로 도포액을 보낸다. 이 때 도포액 저류공간(S) 안은 외부로부터의 에어의 혼입을 방지하기 위해 여잉압력으로 양압으로 되어 있다.

그 다음, 개폐밸브(11)을 닫는 동시에, 분기배관(15)의 개폐밸브(17)을 열림으로 한다. 그러면, 상기한 바와 마찬가지로, 도포액 저류공간(S) 안의 여잉압력은 제거되어 대기압에 가까운 압력까지 저하된다. 이와 같이, 각 쇼트의 직전에 도포액 저류공간(S) 안의 여잉압력을 제거함으로써, 쇼트마다의 토출전 상태를 항상 일정 상태로 유지할 수 있어, 연속해서 복수회의 쇼트를 행하는 경우에, 항상 일정량의 도포액을 노즐로부터 토출시킬 수 있다.

도시예에서는 펌프로서 정량펌프를 나타내었지만, 이것에 한정되는 것은 아 니다. 또한, 노즐에 대해서도 슬릿 노즐로는 한정되지 않는다. 더욱이, 분기배관(15)를 개폐밸브(11)과 정량펌프(9) 사이로부터 분기시켰지만, 정량펌프(9)와 개폐밸브(14) 사이의 도포액 공급배관(13)으로부터 분기해도 된다.

본 발명의 도포장치 및 도포방법은, 슬릿 노즐을 사용하여 유리기판의 표면에 일정 두께의 레지스트막이나 SOG막을 형성하는 공정에 이용할 수 있다.

Claims

도포액 저류탱크 내의 도포액을 에어 빼기 섹션을 매개로 하여 도포액 저류공간으로 보내고, 펌프로 도포액 저류공간의 체적을 감소시킴으로써 도포액 저류공간의 하류측에 설치한 노즐로부터 도포액을 토출하도록 한 도포장치에 있어서, 상기 에어 빼기 섹션과 펌프 사이의 배관 및 상기 펌프와 노즐 사이의 배관에는 각각 개폐밸브가 설치되어, 이들 개폐밸브의 배관 내의 공간 및 펌프 내의 공간을 상기 도포액 저류공간으로 하고, 이 도포액 저류공간을 구성하는 배관의 도중에 개폐밸브를 구비하고 도포 전에 도포액 저류공간 안의 여잉압력을 제거하는 분기배관을 설치하여 에어 빼기 탱크에 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.
제1항의 도포장치에 있어서, 상기 분기관에는 압력 센서, 압력 스위치 또는 역지밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.
제1항 또는 제2항의 도포장치를 사용한 도포방법에 있어서, 상기 에어 빼기 섹션과 펌프 사이의 배관에 설치한 개폐밸브(11)을 열림, 상기 펌프와 노즐 사이의 배관에 설치한 개폐밸브(14)를 닫힘, 상기 에어 빼기 탱크에 연결되는 분기배관의 개폐밸브(17)을 닫힘으로 하여, 상기 에어 빼기 섹션으로부터 상기 도포액 저류공간으로 도포액을 보내고, 이어서, 개폐밸브(11)을 닫힘, 상기 개폐밸브(14)를 닫힘, 상기 개폐밸브(17)을 열림으로 하여, 상기 도포액 저류공간 내의 여잉압력을 내보내 도포액 저류공간 내의 도포액압을 대기압 또는 일정압으로한 후, 상기 개폐밸브(11)을 닫힘, 상기 개폐밸브(14)를 열림, 상기 개페밸브(17)을 닫힘으로 하고, 펌프를 구동하여 도포액 저류공간 내의 체적을 감소시켜서 도포액을 노즐로부터 토출시키는 것을 특징으로 하는 도포방법.