KR101541211B1

KR101541211B1 - 도포 장치, 도포 방법 및 전자 장치

Info

Publication number: KR101541211B1
Application number: KR1020117021939A
Authority: KR
Inventors: 다카오 도쿠모토; 사다오 나츠; 미츠히로 히다; 소이치로 이와사키; 쓰요시 사토; 겐이치 오오시로
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2015-07-31
Also published as: JPWO2010143541A1; TW201100178A; WO2010143541A1; TWI524947B; JP5560273B2; CN102387869A; US20120025145A1; KR20120026025A; US8919277B2; CN102387869B

Abstract

회전하는 도포 대상물의 위쪽에 설치된 도포 노즐을 이동시켜, 도포액을 도포 대상물의 표면에 나선상으로 도포하는 데 있어서, 도포 대상물의 표면에 도포액이 평활하고 또한 균일하게 도포된다. 회전하는 도포 대상물(13)의 위쪽에 설치한 선단면이 평탄한 통 형상의 도포 노즐(20)을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포액(31)을 도포 대상물의 표면에 도포한다. 그때, 도포 노즐의 선단부의 일부에 경사진 노치부(22)를 형성하고, 이 도포 노즐에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록 회전 제어 수단(40)에 의해 도포 노즐의 회전을 제어한다.

Description

도포 장치, 도포 방법 및 전자 장치{APPLICATION DEVICE, APPLICATION METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 회전 테이블 위에 유지된 도포 대상물을 회전시킴과 더불어, 이 도포 대상물의 위쪽에 도포 노즐을 안내하여, 이 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 도포 장치, 도포 방법 및 상기의 도포 장치 또는 도포 방법에 의해 제조되는 전자 장치에 관한 것이다. 특히, 상기한 바와 같이 해서 회전되는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포하는 데 있어서, 도포 대상물의 표면에 도포 노즐로부터 도포액을 일정한 두께로 균일하게 도포할 수 있도록 한 점에 특징을 가지는 것이다.

종래부터, 반도체 장치 등의 전자 장치를 제조하는 데 있어서는, 반도체 웨이퍼 등의 도포 대상물의 표면에 도포 장치에 의해 도포액을 도포하는 것이 실행되고 있다.

그리고 이러한 도포 장치의 하나로, 특허문헌 1∼3 등에 나타내는 바와 같이, 도포 대상물을 수평하게 유지해서 회전시킴과 더불어, 이 도포 대상물의 위쪽에 설치한 통 형상의 도포 노즐을 회전하는 도포 대상물의 반지름 방향으로 이동시키면서, 이 도포 노즐의 선단으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하도록 한 것이 이용되고 있다.

또한, 상기한 바와 같이 해서 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 데 있어서, 상기의 도포 노즐로는 특허문헌 1, 2에 나타내는 바와 같이, 선단부가 테이퍼(taper) 형상으로 수축된 것이나, 특허문헌 3에 나타내는 바와 같이, 통 형상이고 선단면이 평탄하게 된 것이 사용되고 있다.

여기서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 선단부가 테이퍼 형상으로 수축된 도포 노즐(1)을 이용해서 도포액(2)을 회전하는 도포 대상물(3)의 표면에 도포하도록 했을 경우, 이 도포 노즐(1)의 선단부에 있어서의 평탄한 부분의 면적이 매우 작기 때문에, 이 도포 노즐(1)의 선단의 노즐 구멍(1a)으로부터 회전하는 도포 대상물(3)의 표면에 공급된 도포액(2)을 충분히 평탄하게 할 수 없어, 도포 대상물(3)의 표면에 도포된 도포액(2)의 두께나 폭 등이 불균일해지는 문제가 있었다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 통 형상이고 선단면이 평탄한 도포 노즐(1)을 이용해서 도포액(2)을 회전하는 도포 대상물(3)의 표면에 도포하도록 했을 경우, 이 도포 노즐(1)의 선단부에 있어서의 평탄한 부분의 면적이 크기 때문에, 이 도포 노즐(1)의 선단의 노즐 구멍(1a)으로부터 회전하는 도포 대상물(3)의 표면에 공급된 도포액(2)이 도포 대상물(3)의 표면에 평탄하게 도포되게 된다.

그러나 이렇게 통 형상이고 선단면이 평탄한 도포 노즐(1)을 이용했을 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 도포 노즐(1)의 선단의 노즐 구멍(1a)으로부터 도포 대상물(3)의 표면에 공급되는 도포액(2)의 일부가 도포 대상물(3)에 도포액(2)을 공급하는 위치보다 상류측에 있어서의 도포 노즐(1)의 선단부에 안내되고, 이 도포액(2)이 표면장력 등에 의해 도포 대상물(3)에 도포액(2)을 공급하는 위치보다 상류측에 있어서의 도포 노즐(1)의 선단부에 쌓여서 돌출하게 된다.

그리고 이렇게 돌출한 도포액(2)이 도포 대상물(3)에 흘러내려, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 도포 대상물(3)에 도포액(2)의 부분적인 돌출(2a)이 발생하고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 도포액(2)이 도포된 도포 대상물(3)에 도포액(2)의 부분적인 돌출(2a)이 분산된 상태로 존재하여, 도포 대상물(3)의 표면에 도포액(2)을 균일하게 도포시키는 것이 곤란해지는 문제가 있었다.

일본국 특허 제3776745호 공보 일본국 특개2001-310155호 공보 일본국 특개2003-117477호 공보

본 발명은 도포 대상물을 수평하게 유지해서 회전시킴과 더불어, 이 도포대상물의 위쪽에 도포 노즐을 안내하여, 이 도포 노즐을 회전하는 도포 대상물의 반지름 방향으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포할 경우에 있어서 상기와 같은 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이다.

즉, 본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이 해서 회전되는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포하는 데 있어서, 도포 대상물의 표면에 도포 노즐로부터 도포액을 일정한 두께로 균일하게 도포할 수 있도록 하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 회전 테이블 위에 유지된 도포 대상물을 회전시킴과 더불어, 이 도포 대상물의 위쪽에 선단면이 평탄한 통 형상의 도포 노즐을 안내하여, 이 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 도포 장치에 있어서, 도포액을 토출시키는 도포 노즐의 선단부의 일부에 경사진 노치(notch)부를 형성함과 더불어, 이 도포 노즐에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록 도포 노즐의 회전을 제어시키는 회전 제어 수단을 설치했다.

여기서, 상기의 도포 장치에 있어서, 상기의 회전 제어 수단에 의해 도포 노즐의 회전을 제어하는 데 있어서는, 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키는 도포 노즐의 이송 속도 벡터와, 도포 노즐로부터 도포액이 공급되는 위치에 있어서의 도포 대상물의 법선(法線) 방향에 대한 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터의 합성 벡터의 방향과 동일한 쪽에 도포 노즐의 노치부가 위치하도록, 도포 노즐을 회전시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 도포 장치에 있어서는, 상기의 도포 노즐의 평탄한 선단면에 대한 노치부의 경사각 α를 10°∼70°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 노치부의 경사각 α가 20°∼60°의 범위가 되도록 한다.

또한, 상기의 도포 장치에 있어서, 상기의 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포 대상물의 표면에 공급되는 도포액이 그 표면장력 등에 의해 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치보다 상류측에 있어서의 도포 노즐의 선단부에 돌출하는 것을 더욱 억제하기 위해서, 노치부가 형성된 상기의 도포 노즐 선단의 외주를 따라 노치부보다 작은 모따기부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 도포 장치에 있어서, 상기의 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키는 데 있어서는, 도포 노즐을 회전하는 도포 대상물의 회전 중심부로부터 외주측을 향해서 반지름 방향 바깥쪽으로 상대적으로 이동시키는 것 외에, 회전하는 도포 대상물의 외주측으로부터 회전 중심부를 향해서 반지름 방향 안쪽으로 상대적으로 이동시키도록 할 수 있다. 또한 도포 대상물의 회전 중심부에 있어서의 도포액의 두께를 적절하게 제어하는 등의 관점에서는, 도포 노즐을 회전하는 도포 대상물의 회전 중심부로부터 외주측을 향해서 반지름 방향 바깥쪽으로 상대적으로 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 도포 방법에 있어서는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 회전 테이블 위에 유지된 도포 대상물을 회전시킴과 더불어, 이 도포 대상물의 위쪽에 선단면이 평탄한 통 형상의 도포 노즐을 안내하여, 이 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 데 있어서, 도포액을 토출시키는 도포 노즐의 선단부의 일부에 경사진 노치부를 형성하고, 이 도포 노즐에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록 도포 노즐을 회전시키도록 했다.

또한, 본 발명의 전자 장치에 있어서는, 상기의 도포 장치 또는 도포 방법에 의해 도포 대상물에 도포액을 도포시켜서 제조하도록 했다.

본 발명에 의하면, 도포액을 도포 대상물의 표면에 평탄하고, 균일하게 도포할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 도포 장치에 있어서, 선단부가 테이퍼 형상으로 수축된 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 회전하는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포시킨 상태를 나타낸 개략 설명도이다.
도 2는 종래의 도포 장치에 있어서, 통 형상이고 선단면이 평탄한 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 회전하는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포시키는 상태를 나타낸 개략 설명도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 도포 장치에 의해 도포액을 도포 대상물에 도포했을 경우에, 도포 대상물에 도포액의 부분적인 돌출이 발생하는 상태를 나타낸 부분 설명도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 도포 장치에 의해 도포액을 도포 대상물에 도포했을 경우에, 도포 대상물에 도포액의 부분적인 고조가 분산되어 존재하는 상태를 나타낸 개략 평면도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서, 수평하게 유지되어 회전하는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포하는 도포 장치의 개략 정면도이다.
도 6은 동(同) 실시 형태에 있어서의 도포 장치의 개략 측면도이다.
도 7은 동 실시 형태에 있어서의 도포 장치에 있어서 사용한 도포 노즐의 부분 설명도이다.
도 8은 동 실시 형태에 있어서의 도포 장치에 있어서, 도포 노즐의 선단부에 형성된 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록 해서 도포 대상물에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략 설명도이다.
도 9는 동 실시 형태에 있어서의 도포 장치에 있어서, 도포 노즐의 선단부에 형성된 노치부를 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치시키고, 이 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 회전하는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포시킨 상태를 나타낸 부분 설명도이다.
도 10은 도포 노즐의 외경 D에 대한 노즐 구멍의 지름 d의 비(d/D)가 지나치게 작을 경우에, 도포 대상물에 도포되는 도포액이 도중에 끊어지거나, 흐릿해지거나 하는 상태를 나타낸 부분 설명도이다.
도 11은 도포 노즐의 외경 D에 대한 노즐 구멍의 지름 d의 비(d/D)가 지나치게 클 경우에, 도포 대상물에 대하여 먼저 도포된 도포액 부분과, 이어서 도포되는 도포액 부분의 접촉 부분이 돌출된 상태가 되는 것을 나타낸 부분 설명도이다.
도 12는 도포 노즐의 외경 D에 대한 노즐 구멍의 지름 d의 비(d/D)와, 도포액의 점도를 변경시켜서, 도포 대상물에 도포액을 도포시킨 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 동 실시 형태에 있어서의 도포 장치에 있어서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포 대상물의 표면에 공급되는 도포액 상태의 예를 나타낸 부분 설명도이다.
도 14는 동 실시 형태에 있어서의 도포 장치에 있어서 사용하는 도포 노즐의 변경예를 나타낸 부분 설명도이다.

본 발명에 있어서의 도포 장치 및 도포 방법에 있어서는, 상기한 바와 같이 회전 테이블 위에 유지된 도포 대상물을 회전시킴과 더불어, 이 도포 대상물의 위쪽에 선단면이 평탄한 통상의 도포 노즐을 안내하여, 이 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 데 있어서, 도포액을 토출시키는 선단면이 평탄한 도포 노즐의 선단부의 일부에 경사진 노치부를 형성하고, 회전 제어 수단에 의해 이 도포 노즐에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측, 즉 도포되지 않는 쪽에 위치하도록 도포 노즐을 회전시키도록 했다. 이렇게 하면, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포 대상물에 토출된 도포액이 노치부가 형성되어 있지 않은 도포 노즐의 평탄한 선단면에 의해 도포 대상물의 표면에 평탄한 상태로 공급되게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 회전 제어 수단에 의해 도포 노즐을 회전시켜서, 도포 노즐의 선단부에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록 했기 때문에, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 도포 대상물의 표면에 공급할 때에, 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치보다 상류측의 도포 노즐의 선단부에 도포액이 안내되어도, 이 도포액이 상기의 노치부에 의해 도포액을 도포 대상물의 표면에 공급하는 정상 위치로 복귀되게 된다. 이 때문에, 도포액이 표면장력 등에 의해 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치보다 상류측에 있어서의 도포 노즐의 선단부에 쌓여서 일시적으로 도포 대상물의 표면에 공급되는 것이 방지된다.

이 결과, 본 발명에 있어서의 도포 장치 및 도포 방법에 있어서는, 상기한 바와 같이 해서 회전되는 도포 대상물의 표면에 도포액을 도포하는 데 있어서, 도포 대상물의 표면에 도포 노즐로부터 도포액을 일정한 두께로 균일하게 도포할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 도포 장치 및 도포 방법에 있어서, 상기의 도포 노즐의 평탄한 선단면에 대한 노치부의 경사각 α를 10°∼70°의 범위, 특히 20°∼60°의 범위로 하면, 도포액이 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치보다 상류측에서 도포 노즐의 선단부에 쌓이는 것이 한층 더 억제되어서, 도포 대상물의 표면에 도포되는 도포액에 부분적인 돌출의 발생이 방지되어, 도포 노즐로부터 도포 대상물의 표면에 도포액을 더욱 일정한 두께로 균일하게 도포시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 도포 장치 및 도포 방법에 있어서, 노치부가 형성된 상기의 도포 노즐 선단의 외주를 따라 노치부보다 작은 모따기부를 형성하면, 표면장력 등에 의해 노치부에 안내되는 도포액이 도포 노즐 선단의 외주를 따라 형성된 모따기부에 의해 도포 대상물에 도포액을 공급하는 정상 위치로 복귀되고, 도포액이 노치부에 체류하는 것이 한층 억제되어, 도포액을 도포 대상물의 표면에 더욱 평활하고 균일하게 도포할 수 있게 된다.

이어서, 이 발명의 실시 형태에 의한 도포 장치, 도포 방법 및 전자 장치를 첨부 도면에 근거해서 구체적으로 설명한다. 또한 이 발명에 의한 도포 장치 및 도포 방법은 하기의 실시 형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서, 적당히 변경해서 실시할 수 있는 것이다.

이 실시 형태의 도포 장치에 있어서는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 기대(10)로부터 위쪽으로 연장된 회전 장치(11)의 회전축(11a)의 선단에 회전 테이블(12)을 설치하고 있다. 그리고 이 회전 테이블(12) 위에 도포액(31)을 도포하는 웨이퍼 등의 도포 대상물(13)을 수평하게 흡인 유지시키고, 이 상태에서 회전 장치(11)에 의해 회전축(11a)의 선단에 설치된 회전 테이블(12)을 회전시키도록 하고 있다.

또한, 상기의 회전 테이블(12)의 양측에 있어서의 기대(10) 위에 주행 레일(14)을 설치하고, 이 한 쌍의 주행 레일(14) 위를 이동 장치(17)에 의해 가대(架臺)(15)를 주행시키도록 하고 있다. 그리고 이 가대(15) 사이에 도포액(31)을 토출시키는 도포 노즐(20)을 회전 가능하게 유지하는 유지 부재(16)를 승강 가능하게 설치하고, 이 유지 부재(16)에 유지된 상기의 도포 노즐(20)에 대하여 도포액 공급 장치(30)로부터 적당량의 도포액(31)을 조정하면서 공급하도록 하고 있다.

또한, 유지 부재(16)에 회전 가능하게 유지된 도포 노즐(20)의 회전을 제어하는 회전 제어 수단(40)으로서 상기의 유지 부재(16)에 상기의 도포 노즐(20)을 회전시키는 모터나 풀리를 이용한 노즐 회전 장치(41)와 이 노즐 회전 장치(41)에 의한 도포 노즐(20)의 회전을 제어하는 제어 장치(42)를 설치하고 있다.

또한, 이 실시 형태에 있어서는, 상기의 도포 노즐(20)로서 도 7에 나타낸 바와 같이, 노즐 구멍(21)으로부터 도포액(31)을 토출시키는 선단면이 평탄한 통 형상의 도포 노즐(20)이고, 그 선단부의 일부에 경사진 노치부(22)가 형성된 것을 이용하고 있다. 여기서, 상기의 도포 노즐(20)의 선단부의 일부에 경사지게 형성하는 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α나, 도포 노즐(20)의 외경 D에 대한 노즐 구멍(21)의 지름 d의 비(d/D)에 대해서는 후술한다. 또한 상기의 도포 노즐(20)의 선단면의 형상은 원형, 직사각형, 기타의 형상이어도 좋고, 또한 노즐 구멍(21)의 형상도 원형, 직사각형, 기타의 형상이어도 좋다.

여기서, 이 실시 형태에 있어서, 상기의 회전 테이블(12) 위에 흡인 유지된 기판으로 이루어지는 도포 대상물(13)을 회전 장치(11)에 의해 회전시킴과 더불어, 이 도포 대상물(13)의 위쪽에 설치한 상기의 도포 노즐(20)을 이동 장치(17)에 의해 회전하는 도포 대상물(13)의 반지름 방향으로 이동시키고, 이 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포액(31)을 토출시켜서, 도포액(31)을 도포 대상물(13)의 표면에 도포하는 경우에 대해서 설명한다.

우선, 상기의 이동 장치(17)에 의해 가대(15)를 주행 레일(14)을 따라 주행시켜, 상기의 도포 노즐(20)을 회전 테이블(12) 위에 유지된 도포 대상물(13)의 회전 중심부의 위쪽으로 안내함과 더불어, 이 가대(15)에 설치된 상기의 유지 부재(16)를 가대(15)를 따라 하강시켜, 도포액(31)을 토출시키는 도포 노즐(20)의 선단을 상기의 도포 대상물(13)을 회전 중심부의 위쪽에 소요의 간격을 두도록 세트한다.

그리고 상기의 회전 장치(11)에 의해 회전 테이블(12)에 유지된 도포 대상물(13)을 회전시킴과 더불어, 상기의 이동 장치(17)에 의해 가대(15)를 주행 레일(14)을 따라 주행시켜, 도포 노즐(20)의 선단을 도포 대상물(13)의 회전 중심부로부터 외주측을 향해서 반지름 방향 바깥쪽으로 이동시킨다. 또한, 이 도포 노즐(20)의 선단부에 형성된 상기의 노치부(22)가 회전하는 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록, 상기의 제어 장치(42)에 의해 노즐 회전 장치(41)에 의한 도포 노즐(20)의 회전을 제어하면서, 이 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포액(31)을 도포 대상물(13)에 토출시켜서, 도포액(31)을 도포 대상물(13)의 표면에 도포시키도록 한다.

여기서, 이 실시 형태에 있어서, 상기의 제어 장치(42)에 의해 도포 노즐(20)의 선단부에 형성된 상기의 노치부(22)가 회전하는 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록, 상기의 노즐 회전 장치(41)에 의한 도포 노즐(20)의 회전을 제어하는 데 있어서는, 상기의 도포 노즐(20)의 반지름 방향으로의 이송 속도 벡터 Vr과, 도포 노즐(20)로부터 도포액(31)이 공급되는 위치에서 있어서의 도포 대상물(13)의 법선 방향에 대한 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터 Vθ의 합성 벡터 Vt의 방향을 구한다. 그리고 도포 노즐(20)의 선단부에 형성된 노치부(22)가 이 합성 벡터 Vt의 방향과 같은 쪽에 위치하도록, 노즐 회전 장치(41)에 의한 도포 노즐(20)의 회전을 제어하도록 하고 있다. 또한 도포 노즐(20) 자체는 도포 대상물(13)의 회전 방향으로 이동하지 않지만, 도포 대상물(13)이 도 8의 화살표로 나타내는 X방향으로 회전 이동하기 때문에, 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터 Vθ는 도포 대상물(13)의 화살표로 나타내는 X방향과는 역방향을 향하게 된다.

그리고 도포 노즐(20)의 선단이 도포 대상물(13)의 회전 중심점으로부터 반지름 방향 바깥쪽으로 이동됨에 따라, 상기의 제어 장치(42)에 의해 도포 노즐(20)을 노즐 회전 장치(41)에 의해 서서히 회전시켜, 도 8에 나타낸 바와 같이, 도포 노즐(20)의 선단이 임의의 점 A의 위치로 안내되었을 경우에는, 도포 노즐(20)의 선단부에 있어서의 노치부(22)를 도포 노즐(20)의 반지름 방향으로의 이송 속도 벡터 Vr과 이 점 A의 위치에 있어서의 도포 대상물(13)의 법선 방향에 대한 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터 Vθ의 합성 벡터 Vt의 방향과 같은 방향에 위치시키도록 한다. 또한, 도포 노즐(20)이 반지름 방향 바깥쪽으로 이동되어서 도포를 종료하는 최종위치에 도달했을 경우에는, 도포 노즐(20)로부터 도포액(31)을 토출시키는 것을 정지한다.

이와 같이 도포 노즐(20)의 선단부에 형성된 노치부(22)를 회전하는 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치의 상류측에 위치시키고, 이 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포액(31)을 토출시켜서, 도포 대상물(13)의 표면에 도포액(31)을 도포시키면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포 대상물(13)에 토출된 도포액(31)이 노치부(22)가 형성되어 있지 않은 도포 노즐(20)의 평탄한 선단면에 의해 도포 대상물(13)의 표면에 평탄한 상태로 공급되게 된다.

또한, 도포 대상물(13)에 공급되는 도포액(31)이 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치보다 상류측의 도포 노즐(20)의 선단부에 안내되어도, 이 도포액(31)이 그 상류측에 위치하는 노치부(22)에 의해 도포액(31)을 도포 대상물(13)의 표면에 공급하는 정상 위치로 복귀된다. 이 때문에, 도포액(31)이 표면장력 등에 의해 상류측에 있어서의 도포 노즐(20)의 선단부에 쌓여서 돌출되는 것이 방지된다.

이 결과, 도포 노즐(20)의 상류측에 돌출된 도포액(31)이 일시적으로 도포 노즐(20)의 선단부로부터 도포 대상물(13)의 표면에 공급되어서, 도포 대상물(13)의 표면에 도포된 도포액(31)의 두께나 폭 등에 부분적으로 불균일이 생기지 않고, 도포액(31)의 두께나 폭 등이 일정한 상태로 도포 대상물(13)의 표면에 도포액(31)이 균일하게 도포되게 된다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 도포 노즐(20)의 선단부의 일부에 경사진 노치부(22)를 형성하는 데 있어서, 이 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α가 지나치게 커지면, 도포 노즐(20)의 상류측에 안내된 도포액(31)이 노치부(22)에 의해 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치로 복귀되는 작용이 저하한다. 한편, 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α가 지나치게 작아지면, 노치부를 형성하고 있지 않은 도 2에 나타낸 종래의 것과 마찬가지가 된다. 이 때문에, 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α가 지나치게 커져도, 지나치게 작아져도, 도포액이 표면장력 등에 의해 도포 노즐의 상류측에 쌓여서 돌출되게 된다.

이 결과, 종래의 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 돌출된 도포액이 도포 대상물에 흘러내려, 도포액이 도포된 도포 대상물에 도포액의 부분적인 돌출이 생기게 된다.

여기서, 도포 노즐(20)의 선단부의 일부에 경사지게 형성하는 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α를 변경시킨 각 도포 노즐(20)을 이용해서 각각 지름이 300mm의 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 도포시켜서, 도포 대상물(13)에 있어서의 도포액(31)의 부분적인 돌출의 상태를 조사했다.

그리고 부분적인 돌출이 전혀 발생하지 않는 경우를 ◎, 부분적인 돌출이 3개 이하인 경우를 ○, 부분적인 돌출이 4개 이상인 경우를 ×로 하여, 그 결과를 하기의 표 1에 나타냈다.

노치부의 경사각 α

0°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

40°

45°

50°

60°

65°

70°

평가

×

○

◎

○

이 결과, 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α를 10°∼70°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 경사각 α를 20°∼60°의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다는 것을 알았다.

이어서, 도 7에 나타내는 도포 노즐(20)에 있어서, 도포 노즐(20)의 외경 D에 대한 노즐 구멍(21)의 지름 d의 비(d/D)에 대해서 검토했다.

이 결과, 상기의 d/D의 값이 지나치게 작아지면, 도포 노즐(20)의 노즐 구멍(21)으로부터 토출되는 도포액(31)의 양이 적어지고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 도포 대상물(13)에 도포되는 도포액(31)이 도중에 끊어지거나, 흐릿해지거나 해서, 도포액(31)이 도포되지 않는 부분이나 도포액(31)의 두께가 얇아진 부분이 생긴다. 한편, 상기의 d/D의 값이 지나치게 커지면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 도포 대상물(13)에 대하여 먼저 도포된 도포액(31) 부분과, 이어서 도포 대상물(13)에 대하여 도포되는 도포액(31) 부분의 접촉 부분이 돌출된 상태가 된다.

여기서, 외경 D가 5mm, 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α가 45°인 도포 노즐(20)을 이용해서, 이 도포 노즐(20)에 있어서의 노즐 구멍(21)의 지름 d 및 상기의 도포액(31)의 점도를 변경하고, 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 도포시켜, 상기와 같은 도포액(31)의 도중 끊어짐이나 도포액(31)의 접촉 부분의 돌출을 조사하는 실험을 실행했다.

그리고 도 12에 나타낸 바와 같이, d/D의 값을 x축으로 하고, 도포액의 점도를 y축으로 해서, 상기와 같은 도포액의 도중 끊어짐이나 도포액의 접촉 부분의 돌출이 생긴 점을 ▲로, 이들이 생기지 않은 점을 ●으로 나타냈다.

이 결과, 외경 D가 5mm, 노치부(22)의 수평면에 대한 경사각 α가 45°인 도포 노즐(20)을 이용했을 경우, 도포액(31)의 점도가 일반적으로 이용되는 범위이면, d/D의 값이 0.16<d<0.8의 조건을 만족하는 것이 바람직하고, 특히, 0.2≤d/D≤0.6의 조건을 만족하는 것이 더욱 바람직하다는 것을 알았다. 또한, d/D의 값과 도포액(31)의 점도의 관계를 고려하면, 도포액의 점도를 y, d/D의 값을 x로 했을 경우, X⁶ ^.9097×8×10⁶≤y≤1.6441e¹² ^.527x의 조건을 만족하는 것이 바람직하다는 것을 알았다.

또한, 상기한 바와 같이 회전하는 도포 대상물(13)에 대하여, 상기의 도포 노즐(20)을 도포 대상물(13)의 회전 중심부로부터 반지름 방향 바깥쪽으로 이동시켜, 도포액(31)을 도포 대상물(13)의 표면에 도포시키는 데 있어서는, 도포액(31)의 점도 등의 특성을 고려하여, 상기의 도포 대상물(13)의 회전 속도와 상기의 도포 노즐(20)의 반지름 방향으로의 이송 속도를 적절하게 제어시킬 수 있다. 예를 들면, 도 13(A)에 나타낸 바와 같이, 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포 대상물(13)에 공급되는 도포액(31)이 차례대로 밀접한 상태가 되도록 하여, 도포액(31)을 도포 대상물(13)에 공급시키도록 하거나, 도 13(B)에 나타낸 바와 같이, 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포 대상물(13)에 공급되는 도포액(31)의 일부가 겹치도록 하여, 도포액(31)을 도포 대상물(13)에 공급시키도록 할 수 있다. 특히, 도 13(B)에 나타낸 바와 같이, 도포액(31)의 일부가 겹치도록 해서 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 도포할 경우, 상기의 도포 노즐(20)의 노치부(22)가 이미 도포액(31)이 도포된 부분과 도포 노즐(20)로부터 토출되는 도포액(31)이 합류하는 부분에 위치하기 때문에, 도포액(31)의 양이 증가해도, 도포 노즐(20)으로의 도포액(31)의 돌출을 억제할 수 있다. 또한, 도포액(31)의 중첩 부분을 크게 함으로써, 도포액(31)의 도포 두께의 불균일을 억제할 수 있다.

또한, 이 실시 형태에 있어서는, 도포 노즐(20)의 선단부의 일부에 경사진 노치부(22)를 설치한 도포 노즐(20)을 이용하도록 했지만, 도 14에 나타낸 바와 같이, 노치부(22)가 형성된 도포 노즐(20)의 선단의 외주를 따라 노치부(22)보다 작은 모따기부(23)를 형성한 도포 노즐(20)을 이용하도록 할 수도 있다.

그리고 이렇게 노치부(22)가 형성된 도포 노즐(20)의 선단의 외주를 따라 노치부(22)보다 작은 모따기부(23)를 형성한 도포 노즐(20)을 이용하면, 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치보다 도포 노즐(20)의 상류측에 있어서의 상기의 노치부(22)에 안내된 도포액(31)이 이 모따기부(23)에 의해 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 정상 위치로 복귀되게 된다. 이 결과, 도포액(31)이 노치부(22)에 체류하는 것이 억제되어, 도포액(31)을 도포 대상물(13)의 표면에 더욱 평활하고 균일하게 도포할 수 있게 된다.

또한, 이 실시 형태에 있어서는, 도포액(31)을 도포 대상물(13)의 표면에 도포시키는 데 있어서, 회전하는 도포 대상물(13)에 대하여, 상기의 도포 노즐(20)을 도포 대상물(13)의 회전 중심부로부터 외주측을 향해서 반지름 방향 바깥쪽으로 이동시키도록 했지만, 상기의 도포 노즐(20)을 회전하는 도포 대상물(13)의 외주측으로부터 회전 중심부를 향해서 반지름 방향 안쪽으로 이동시키도록 하는 것도 가능하다.

그리고 이렇게 도포 노즐(20)을 회전하는 도포 대상물(13)의 외주측으로부터 회전 중심부를 향해서 반지름 방향 안쪽으로 이동시킬 경우에도, 상기한 바와 같이 도포 노즐(20)의 선단부에 형성된 노치부(22)를 회전하는 도포 대상물(13)에 도포액(31)을 공급하는 위치의 상류측에 위치시키도록 하고, 이 도포 노즐(20)의 선단의 노즐 구멍(21)으로부터 도포액(31)을 토출시켜서, 도포 대상물(13)의 표면에 도포액(31)을 도포시키면, 상기의 경우와 마찬가지로, 표면장력 등에 의해 도포액(31)이 도포 노즐(20)의 상류측에 돌출되는 것이 방지된다. 이 결과, 도포액(31)의 두께나 폭 등이 일정한 상태로 도포액(31)이 도포 대상물(13)의 표면에 균일하게 도포되게 된다.

또한, 도포액(31)의 도포를 개시하는 데 있어서, 도포 노즐(20)의 노즐 구멍(21)을 도포 대상물(13)의 회전 중심부로부터 도포 노즐(20)의 이동 방향과 역방향으로 비켜 놓은 위치로부터 도포를 개시시키도록 하면, 도포액(31)이 노즐 구멍(21)으로부터 토출될 때까지의 지연을 보정할 수 있다.

또한, 도포 노즐(20)을 반지름 방향으로 이동시킬 경우, 이동 속도가 어느 정도 일정한 속도일 경우, 도포액(31)은 외관상, 도포 대상물(13)의 표면에 나선상으로 도포되게 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 상기의 도포 대상물(13)로 세라믹 기판, 실리콘 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속판 등을 이용할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 해서 도포액(31)이 도포된 도포 대상물(13)은 전자 장치, 바이오칩 등의 의료 장치 등에 효과적으로 사용할 수 있다.

10 기대
11 회전장치
11a 회전축
12 회전 테이블
13 도포 대상물
14 주행 레일
15 가대
16 유지 부재
17 이동 장치
20 도포 노즐
21 노즐 구멍
22 노치부
23 모따기부
30 도포액 공급 장치
31 도포액
40 회전 제어 수단
41 노즐 회전 장치
42 제어 장치
α 노치부의 경사각
D 도포 노즐의 외경
d 노즐 구멍의 지름
Vr 도포 노즐의 반지름 방향으로의 이송 속도 벡터
Vθ 도포액이 공급되는 위치에 있어서의 도포 대상물의 법선 방향에 대한 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터
Vt 합성 벡터

Claims

회전 테이블 위에 유지된 도포 대상물을 회전시킴과 더불어, 상기 도포 대상물의 위쪽에 선단면이 평탄한 통 형상의 도포 노즐을 안내하고, 상기 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 도포 장치에 있어서, 도포액을 토출시키는 도포 노즐의 선단부의 일부에 경사진 노치부를 형성함과 더불어, 상기 도포 노즐에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측에 위치하도록 도포 노즐의 회전을 제어시키는 회전 제어 수단을 설치하고, 상기의 회전 제어 수단에 의해 도포 노즐의 회전을 제어하는 데 있어서, 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키는 도포 노즐의 이송 속도 벡터와, 도포 노즐로부터 도포액이 공급되는 위치에 있어서의 도포 대상물의 법선 방향에 대한 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터의 합성 벡터의 방향과 같은 쪽에 도포 노즐의 노치부가 위치하도록, 도포 노즐을 회전시키는 도포 장치.
청구항 1에 있어서,
상기의 도포 노즐의 평탄한 선단면에 대한 노치부의 경사각 α가 10°∼70°의 범위인 도포 장치.
청구항 2에 있어서,
상기의 도포 노즐의 평탄한 선단면에 대한 노치부의 경사각 α가 20°∼60°의 범위인 도포 장치.
청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 있어서,
노치부가 형성된 상기의 도포 노즐 선단의 외주를 따라 노치부보다 작은 모따기부가 형성된 도포 노즐을 이용한 도포 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기의 도포 노즐을 회전하는 도포 대상물의 회전 중심부로부터 반지름 방향 바깥쪽으로 이동시키면서 도포액을 토출시키는 도포 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기의 도포 노즐로부터 도포 대상물에 도포하는 도포액을 먼저 도포된 도포액의 적어도 일부와 겹치도록 도포하는 도포 장치.
회전 테이블 위에 유지된 도포 대상물을 회전시킴과 더불어, 상기 도포 대상물의 위쪽에 선단면이 평탄한 통 형상의 도포 노즐을 안내하고, 상기 도포 노즐을 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 도포 노즐의 선단의 노즐 구멍으로부터 도포액을 토출시켜서, 도포액을 도포 대상물의 표면에 도포하는 도포 방법에 있어서, 도포액을 토출시키는 도포 노즐의 선단부의 일부에 경사진 노치부를 형성하고, 상기 도포 노즐에 있어서의 노치부가 회전하는 도포 대상물에 도포액을 공급하는 위치의 상류측으로써, 상기 도포 대상물의 회전 방향과 교차하는 방향으로 상대적으로 이동시키는 도포 노즐의 이송 속도 벡터와, 도포 노즐로부터 도포액이 공급되는 위치에 있어서의 도포 대상물의 법선 방향에 대한 도포 노즐의 상대이동 속도 벡터의 합성 벡터의 방향과 같은 쪽에 위치하도록, 도포 노즐을 회전시키는 도포 방법.
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