KR101850361B1 - 도포 장치 및 도포 방법 - Google Patents

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토요카즈 쿠기이
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도레 엔지니아린구 가부시키가이샤
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Abstract

<과제> 구금(口金) 가깝게 설치된 기판 상의 이물을 검지(檢知)하는 이물 검지 장치가 기류 등의 외란(外亂)으로 검지 정도(精度)가 저하하는 것을 방지한다.
<해결 수단> 시트상(狀) 기판과 상대적으로 이동하는 것에 의하여 기판을 주사(走査)하고, 기판 표면에 도포액을 토출하는 도포 장치에 있어서, 도포액의 토출 장치의 주사 방향 상류 측에 배치되어, 기판 상의 이물을 검지하는 검지 장치를 가지며, 상기 검지 장치는 레이저광을 기판 표면과 평행하게 조사(照射)하는 투광(投光) 장치와, 상기 투광된 레이저광을 수광(受光)하는 수광 장치와, 상기 투광된 영역 직하의 공기 흐름을 차폐(遮蔽)하는 장치를 설치한다.

Description

도포 장치 및 도포 방법{COATING DEVICE AND COATING METHOD}
본 발명은, 기판 상에 도포액을 도포하여, 기판 상에 박막을 형성하는 도포 장치 및 도포 방법에 관한 것이다.
기판 상에, 도포액을 기판과 상대적으로 이동하는 슬릿 노즐로부터 토출하는 것에 의하여 도포하여, 박막을 형성하는 기술은 예부터 알려져 있다. 이 도포 기술은, 액정 등의 플랫 패널 디스플레이를 비롯하여 많은 분야에서 활용되고 있다. 이 도포 기술에 있어서는 슬릿 노즐로부터 상기 이동 중에 도포액을 계속적으로 토출하기 위하여 슬릿 노즐과 기판 사이에 도포액에 의한 비드(bead)를 형성할 필요가 있고, 기판과 슬릿 노즐을 상대적으로 이동하면서 비드를 유지하기 위해서는 기판과 슬릿 노즐의 간격을 예를 들어 100 ~ 200μm 정도로 좁게 설정할 필요가 있다.
그런데, 도포 전의 기판은 세정되어 있다고는 하여도 파티클(particle) 등의 이물이 완전하게 제거되어 있는 것은 아니다. 이물이 존재하고 있는 상태에서 도포를 행하면, 이물 그 자체 또는 이물의 기판 하(下)로의 기어들어감에 의하여, 슬릿 노즐이 이물 또는 기판과 충돌하여, 기판이나 슬릿 노즐의 손상 또는 도포액의 공급이 중단되는 등의 문제가 발생한다. 이것을 막기 위하여 특허 문헌 1과 같이, 도포 전에 레이저광을 포함하는 각종 수단에 의하여 이물을 검지(檢知)하는 기술이 제안되어 있다.
이 이물 검지 기술, 특히 그 중에서도 레이저광을 이용하는 기술은 검출 정도(精度) 및 장치의 콤팩트화(compact化)에 있어서 효과적이었지만, 근년 대형 액정 TV의 증가 등에 의하여 기판 사이즈가 증가하여 도포 폭 2m를 넘는 것이 주류가 되기에 이르러, 이와 같은 장거리를 레이저광으로 투광(投光)할 필요가 생겨 있는 상황 하에서의 각종 문제가 발생하고 있다. 이들 문제 중 하나로 외란(外亂)에 의한 검지 정도의 저하를 들 수 있다. 기본적으로 전술과 같이 도포 장치는 이물에 의한 장해를 받기 때문에, 생산 라인에서는 도포 장치 및 그 주변의 청정을 유지하기 위하여 천장 등으로부터 청정 공기가 공급되어 이물을 배제하는 대응이 이루어지고 있다. 이 청정 공기는 체류하는 것이 아니라 흐르고 있기 때문에, 그 흐름에 의하여 조사(照射) 레이저광이 산란하는 등의 외란에 의하여 검지 정도가 저하하는 사태가 발생하고 있다. 상기 문제를 포함하여 외란에 의한 이물 검지 정도 저하 문제에 대해서는 특허 문헌 2에 나타내는 바와 같이, 광축(光軸) 전체 길이에 걸쳐 커버를 설치한다고 하는 대책이 제안되어 있다. 그렇지만, 경량이고 또한 강성(剛性)이 높은 장척(長尺) 커버를 제작하는 것은 곤란하며, 반대로 강성은 있지만 중량도 큰 커버는 도포 장치에 여분의 부하를 주어, 도포 정도를 틀리게 하는 원인이 된다.
특허 문헌 1 : 일본국 특허공보 제4325084호 특허 문헌 2 : 일본국 특허공보 제4562190호
본 발명은 상기 문제점을 극복하여, 기판 상의 이물 검지용으로 2m를 넘는 거리에서 레이저광을 조사하여도 주위의 기류에 의한 레이저광의 흐트러짐 등의 외란에 의한 검지 정도 저하를 방지하고, 경량이고 또한 가공성이 뛰어난 차폐(遮蔽) 장치를 가지는 도포 장치 및 도포 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 도포 장치는, 시트상(狀) 기판과 상대적으로 이동하는 것에 의하여 기판을 주사(走査)하고, 기판 표면에 도포액을 토출하는 것에 의하여 기판 표면에 도포막을 형성하는 토출 장치와, 상기 토출 장치의 상기 주사 방향 상류 측에 배치되어, 기판 상의 이물을 검지하는 검지 장치를 가지는 도포 장치이고, 상기 검지 장치는 레이저광을 기판 표면과 평행하게 조사하는 투광 장치와, 상기 투광된 레이저광을 수광(受光)하는 수광 장치와, 상기 투광 장치로부터 투광된 직후의 레이저광의 공기 흐름을 차폐하는 차폐 장치를 가지고 있고, 상기 차폐 장치는, 상기 기판을 재치하는 스테이지와, 이 스테이지를 지지하는 기대와의 사이에 형성된 간극을 막도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 차폐 장치에 의하면 가공 및 장착이 용이하고, 동시에 공기류에 의한 레이저광의 흐트러짐을 억제하는 것이 가능하다. 그 결과, 기판이나 슬릿 노즐의 파손 등의 원인으로 되는 이물의 검지를 확실히 행하는 것이 가능하게 된다.
구체적으로는, 상기 차폐 장치는, 상기 투광된 직후의 레이저광의 직하의 영역을 차폐하는 구성으로 하여도 무방하다.
삭제
또한, 본 발명의 도포 장치는 그 차폐 장치가, 상기 레이저광축 자체를 차폐하는 일 없이 검지 장치에 영향을 끼치는 공기류를 억제, 차폐하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 구성에 의하면 최소한의 차폐를 행하는 것으로 레이저광의 흐트러짐을 억제하고, 상기 차폐 장치를 보다 콤팩트하게 제작할 수 있다.
나아가, 본 발명의 도포 방법은, 시트상 기판과 상대적으로 이동하는 것에 의하여 상기 시트상 기판을 주사하고, 상기 시트상 기판 표면에 도포액을 토출하는 것에 의하여 상기 시트상 기판 표면에 도포막을 형성하는 토출 공정과, 상기 토출 공정에 있어서 상기 주사 방향 상류측의 상기 시트상 기판 상의 이물을 검지하는 검지 공정이고, 상기 검지 공정은 레이저광을 기판 표면과 평행하게 조사하여 투광하고, 상기 투광된 레이저광을 수광하는 수광 공정을 포함하며, 상기 기판을 재치하는 스테이지와, 이 스테이지를 지지하는 기대와의 사이에 형성된 간극을 막는것에 의하여, 상기 투광 영역 직하의 공기 흐름을 차폐하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 도포 방법에 의하면, 가공 및 장착이 용이하고, 공기 흐름을 차폐하면 레이저광의 흐트러짐을 억제하는 것이 가능하며, 그 결과 기판이나 슬릿 노즐의 파손 등의 원인으로 되는 이물의 검지를 확실히 행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 도포 장치 및 도포 방법에 의하여, 이물에 의하여 슬릿 노즐 및/또는 기판을 파손하는 일 없이 안정한 도포 기판을 생산하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 차폐 장치를 포함하는 도포 장치의 사시도이다.
도 2는 이물과 구금의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 차폐 장치를 포함하는 실시예를 도시하는 정면도이다.
본 발명의 도포 장치에 관련되는 실시의 형태를 도면을 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 이물 검지 장치를 가지는 도포 장치의 일 실시예의 개략을 도시하는 사시도이다. 도 1에 있어서, 도포 장치(1)는 기대(基臺, 기초로 되는 받침, 11), 기판(10)을 고정하는 스테이지(21), 기판(10)에 도포액을 토출하여 도포막을 형성하는 토출 장치(30), 이물 검지 장치(40)로 구성되어 있다.
덧붙여, 본 실시 형태에서는, 기판(10)의 위를 토출 장치(30)가 주사를 행하면서 기판 상에 도포액을 도포하지만, 이 주사하는 방향을 X 방향(도포 방향이라고도 한다), 이와 수평면 상에서 직교하는 방향을 Y 방향, X 및 Y 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 Z 방향이라고 하고, 나아가 도 2에 있어서 오른쪽 방향을 하류 측, 왼쪽 방향을 상류 측으로 하여 설명을 진행하는 것으로 한다.
기대(11) 및 스테이지(21)는 석재 또는 세라믹 혹은 금속 구조체로 구성되어 있다. 기판(10)은 유리 등의 박판(薄板)이며, 로봇 등의 반입 장치(도시하지 않음)에 의하여 스테이지(21)에 반입된다. 그 때, 상기 반입 장치로부터 반입된 기판(10)을 받기 위하여 리프트 핀(lift pin)(도시하지 않음)이 스테이지(21)에 끼워 넣어져 있다. 상기 반입 장치가 기판(10)을 상기 리프트 핀에 건네 주면, 상기 리프트 핀은 하강하여 기판(10)을 스테이지(21) 상에 재치(載置, 물건의 위에 다른 물건을 올려놓는 것)한다.
스테이지(21)는 기판 위치 결정 기구(도시하지 않음)가 더 설치되어 있어, 스테이지(21) 상에 재치된 기판(10)의 X 및 Y 방향의 위치 결정을 행한다. 또한, 스테이지(21)에는 복수의 흡착 구멍(도시하지 않음)이 개공(開孔)되어 있어, 진공 펌프(도시하지 않음)를 통하여 기판(10)의 진공 흡착을 행하는 것에 의하여 상기 위치 결정 기구에 의하여 위치 결정된 기판(10)을 스테이지(21)에 고정한다. 토출 장치(30)는 문형(門型) 형상을 하고 기판(10)에 도포액을 도포하는 장치이며, 도포액을 토출하는 구금(口金, 31), 문형 구조를 지지하는 측판(32), 구금(31)을 서포트하는 스테이(stay, 33), 구금 상승 기구(34)로 구성되어 있다.
구금(31)은 슬릿상(狀)의 토출구를 가지고, 토출 장치(30)의 X 방향으로의 이동에 맞추어, 기판(10) 상을 X 방향으로 주사하면서 상기 토출구로부터 도포액을 기판(10)에 토출한다. 또한, 구금(31)은 진직도(眞直道) 향상과 조작성 개선을 겸하여 스테이(33)가 그 상부에 취부(取付)되어 있다. 구금(31)은 도포 위치와 대기 위치의 사이를 Z 방향으로 이동하지만, 그 이동은 구금 상승 기구(34)에서 행하여진다. 구금 상승 기구는 모터 등의 구동 수단과 직동(直動) 수단의 조합 또는 리니어 모터(linear motor)와 같은 직선 구동 수단으로 구성되어 있다. 구금(31)에는 도포액을 보급하는 도포액 보급 기구(50)가 배관(53)에 의하여 접속되어 있다. 도포액 보급 기구(50)는 도포액 보급 탱크(54), 버퍼 탱크(51), 제어 밸브(52), 배관(53)으로 구성되어 있다. 도포액 보급 탱크(54)에 저장된 도포액은 압축 공기 등의 수단에 의하여 버퍼 탱크(51)로 송액(送液, 액체를 보내는 것)되어 일시적으로 저장된다. 이어서, 도포 상황에 따라 도포 장치(1)의 제어부(도시하지 않음)로부터 나오는 신호에 의하여, 제어 밸브(52)는 개폐(開閉)를 행하여, 도포액 보급 탱크(54)로 송액한다. 도포액 보급 탱크(54)는 도포 동작에 따라 기판 1매 분의 도포액을 구금(31)으로 송액한다.
도 2는, 구금과 이물의 관계를 도시하는 개략 설명도이다. 토출 장치(30)는 리니어 모터 등의 구동장치(도시하지 않음)에 의하여 직선 운동을 행하여, 기판(10) 상을 X 방향으로 이동하면서 구금(31)으로부터 도포액을 토출한다. 그 때, 구금(31)의 선단부(先端部), 즉 도포액이 토출되는 선단부와 기판(10)의 간격은 100μm 전후로 설정되어 있다. 그 때문에, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 기판(10) 상에 이물(49a)이 있는 경우나, 이물(49b)이 기판(10)의 하측에 기어들어가 있는 경우에 토출 장치(30)가 상기와 같은 주사를 행하면, 구금(31)의 선단 부분이 이물(49a) 그 자체, 또는 이물(49b)의 기어들어감에 의하여 불거져 나온 기판(10)과 접촉하여, 최악의 경우 물릴 가능성이 있다. 이와 같은 물림은, 이물의 종류에 따라서는 기판(10)뿐만 아니라 구금(31)의 파손을 일으키는 경우가 있다.
이 물림을 막기 위하여 이물 검지 장치(40)가 설치되어 있지만, 전술과 같이 레이저광을 이용한 이물 검지에 관해서는 기술적 과제가 있다. 그래서 이하 도 1 및 도 3을 사용하여 본 발명의 이물 검지 장치(40)의 상세 설명을 행한다.
이물 검지 장치(40)는, 도 3에서 도시되어 있는 바와 같이 투광기(43a), 수광기(43b), 제어 장치(41), 제어/파워 배선(42), 차폐 장치(45a) 및 차폐 장치(45b)에 의하여 구성되어 있다. 투광기(43a)는 레이저 발진기 및 조사 광학계로 구성되어 있고, 출력 0.7mW, 파장 670nm의 레이저광(클래스 2)을 조사 광학계에 의하여 개략 평행광으로 조정하여 광축(46) 방향으로 투광한다. 수광기(43b)는 포토다이오드(photodiode)를 가지고 있고, 투광기(43a)로부터 투광된 레이저광을 수광한다. 여기서, 이물(49a), 또는 이물(49b)이 있는 경우, 투광된 레이저광의 전체 또는 일부가 이물(49a), 또는 이물(49b)에 닿아 반사 또는 산란된다. 그 결과, 이물(49a), 또는 이물(49b)이 없는 경우에 비하여 수광기(43b)에서 수광하는 레이저광은 감소하게 된다. 제어 장치(41)는 수광기(43b)로부터 제어/파워 배선(42)을 거쳐 송신된 수광 신호를 비교하여, 이물 정보로서 도포 장치(1)의 제어부(도시하지 않음)로 송신하는 것에 의하여 도포 장치(1)는 이물의 유무를 판정할 수 있다. 덧붙여, 제어/파워 배선(42)은 복수의 하니스(harness)에 의하여 구성되며, 상기 신호에 더하여 투광기 및 수광기의 전원 및 구동 신호 등의 송수(送受)에도 이용된다.
차폐 장치(45a, 45b)는, 금속 또는 수지성의 박판 부재로 구성되어 있고, 각각 투광기(43a), 및 수광기(43b)의 도포 방향을 따라, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이 기대(11) 상에 설치되어 있다. 즉, 차폐 장치(45a, 45b)는, 기대(11)와 스테이지(21)의 사이에는 간극(間隙)이 생겨 있어, 이 간극을 막도록 설치되어 있다. 이 간극은, 본 실시 형태에서는, 투광기(43a)로부터 투광되는 레이저광의 직하 영역에 형성되어 있어, 이 영역을 막도록 차폐 장치(45a)가 배치되어 있다. 또한, 수광기(43b)가 수광하는 레이저광의 직하 영역도 마찬가지로 간극이 형성되어 있어, 이 영역을 막도록 차폐 장치(45b)가 배치되어 있다.
일반적으로 이물을 배제하기 위한 청정 공기는 도포 장치(1)의 상방(上方)으로부터 불어내지며, 그것에 의하여 투광기(43a), 수광기(43b)의 앞을 청정 공기가 흘러, 스테이지(21)와 기대(11)의 간극을 빠져나가 스테이지(21) 하의 공간을 통과하고 있다. 일반적으로 액정 패널 등의 제조 라인에 있어서는, 바닥은 장치 바로 아래와 같이 중량물을 지지할 필요가 있는 개소를 제외하고, 개공 패널을 빈틈없이 깐 구조가 이용되고 있다. 이것에 의하여 도포 장치(1)의 상방으로부터 불어내지는 청정 공기는 바닥 밑으로 유출하여, 도포 장치(1)의 주변에 청정 공기류를 형성할 수 있다. 그런데, 공기 유로는 균일하게 형성되는 것이 아니라 특정의 유로에 공기류가 집중하기 때문에, 상기 공기 유로에서는 유속이 빨라지는 일이 있다. 이와 같은 상황 하에 있어서, 이들 공기류가 투광기(43a)와 수광기(43b)의 사이에 형성되면 투광기(43a)로부터 투광된 레이저광이 산란 등의 장해를 받게 된다.
이 때문에, 차폐 장치(45a, 45b)는 상기 공기 유로를 막도록 기대(11)와 스테이지(21)의 간극을 막는 것과 같이 배치되어 있다. 차폐 장치(45a, 45b)는 토출 장치(30)에 설치하여도 무방하지만, 이 경우는 토출 장치(30)의 주사에 의한 공기류의 발생을 억제하기 위하여, 기대(11)에 설치하는 경우보다 대형화할 필요가 있다. 나아가, 실험 결과에 의하면 공기류가 레이저광에 끼치는 영향은 투광 측이 크기 때문에, 목표 검지 정도 등의 설정 조건 또는 도포 장치(1)나 바닥 구조 등의 구성에 따라서는 수광 측의 차폐 장치를 생략하여도 무방하다.
이상 서술한 바와 같이 본 실시예의 차폐 장치를 가지는 이물 검지 장치를 도포 장치에 채용하면, 2m 폭을 넘는 대형 기판을 도포하는 경우에 있어서도 도포 공정에 있어서 이물에 의한 구금 파손 등의 사고를 대폭으로 감소하여 안정한 생산이 가능하게 된다. 또한, 2m 폭 이하의 기판을 도포하는 도포 장치에 있어서도 종래 이상의 안정적 생산을 기대할 수 있다.
덧붙여, 본 실시예에 있어서 도포 장치(1)는 스테이지(21)가 고정되어, 토출 장치(30)가 스테이지(21) 상에 흡착 고정된 기판(10) 상을 주사하는 기구로 되어 있지만, 토출 장치(30)를 고정하고 스테이지(21)를 구동하는 방식으로 하여도 상관없다. 이 경우에 있어서도, 차폐 장치(45a, 45b)의 구조는 본 실시예와 같게 할 수 있다. 또한, 본 실시예의 토출 장치(30)는 슬릿 노즐 기구로 되어 있지만, 토출 기구에 관해서는 이것 이외의 기구, 예를 들어 잉크젯 기구나 슬롯 도포 디스펜서(dispenser) 등이어도 상관없다. 도포 장치(1)가 슬릿 노즐 이외의 것이어도 차폐 장치(45a, 45b)는 본 실시예와 같게 할 수 있다.
1 : 도포 장치
10 : 기판
11 : 기대
21 : 스테이지
30 : 토출 장치
31 : 구금
32 : 측판
33 : 스테이
34 : 구금 상승 기구
40 : 이물 검지 장치
43a : 투광기
43b : 수광기
45a : 차폐 장치(투광 측)
45b : 차폐 장치(수광 측)
49a : 이물(위)
49b : 이물(아래)
50 : 도포액 보급 기구
51 : 버퍼 탱크
52 : 제어 밸브
53 : 배관
54 : 도포액 보급 탱크

Claims (4)

  1. 시트상(狀) 기판과 상대적으로 이동하는 것에 의하여 기판을 주사(走査)하고, 기판 표면에 도포액을 토출하는 것에 의하여 기판 표면에 도포막을 형성하는 토출 장치와, 상기 토출 장치의 상기 주사 방향 상류 측에 배치되어, 기판 상의 이물을 검지(檢知)하는 검지 장치를 가지는 도포 장치이고, 상기 검지 장치는 레이저광을 기판 표면과 평행하게 조사(照射)하는 투광(投光) 장치와, 상기 투광된 레이저광을 수광(受光)하는 수광 장치와, 상기 투광 장치로부터 투광된 직후의 레이저광의 공기 흐름을 차폐(遮蔽)하는 차폐 장치를 가지고 있고,
    상기 차폐 장치는, 상기 기판을 재치하는 스테이지와, 이 스테이지를 지지하는 기대와의 사이에 형성된 간극을 막도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 장치는, 상기 투광된 직후의 레이저광의 직하의 영역을 차폐하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  3. 시트상 기판과 상대적으로 이동하는 것에 의하여 상기 시트상 기판을 주사하고, 상기 시트상 기판 표면에 도포액을 토출하는 것에 의하여 상기 시트상 기판 표면에 도포막을 형성하는 토출 공정과, 상기 토출 공정에 있어서 상기 주사 방향 상류 측의 상기 시트상 기판 상의 이물을 검지하는 검지 공정이고, 상기 검지 공정은 레이저광을 기판 표면과 평행하게 조사하여 투광하고, 상기 투광된 레이저광을 수광하는 수광 공정을 포함하며, 상기 기판을 재치하는 스테이지와, 이 스테이지를 지지하는 기대와의 사이에 형성된 간극을 막는 것에 의하여, 상기 투광된 영역 직하의 공기 흐름을 차폐하는 것을 특징으로 하는 도포 방법.
  4. 삭제
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