KR19990081907A

KR19990081907A - 코팅 다이에 의해 기판을 코팅하는 방법 및 장치와 코팅 재료를코팅 다이에 공급하는 장치

Info

Publication number: KR19990081907A
Application number: KR1019980705619A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 나카무라; 다쿠야 요코야마; 쓰토무 니시오
Original assignee: 다니가와 다다시; 주가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1999-11-15
Also published as: KR100379104B1; DE69633871D1; EP0876848B1; DE69633871T2; EP0876848A4; CA2243388A1; EP0876848A1; WO1997026999A1; US6309692B1

Abstract

본발명에 따라, 평면 기판이 테이블의 지지 표면상에 놓이게된다. 상기 지지 표면이 2μm 이하의 평면도를 갖는다. 테이블은 표면에서 복수의 구멍을 갖는다. 평면 기판이 기판을 지지 기판과 밀접하게 접촉하게 되도록 구멍을 통해 흡입된다. 그것은 꼬아짐 및 뒤틀어짐 등의 판의 변형을 제거한다. 코팅 다이는 테이블위에서 이동되어 코팅 재료를 기판상에 인가한다. 연속해서, 일정한 두께의 코팅이 기판상에 형성된다.

Description

코팅 다이에 의해 기판을 코팅하는 방법 및 장치와 코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 장치

일본 특허 공개공보 제1992-61955호 및 제1989-135565호는 포토-레지스트를 유리판에 인가하는 방법을 개시한다. 통상적으로, 상기 방법은 스핀-코팅으로 언급된다. 상기 스핀-코팅에서, 유리판은 회전가능한 스핀 척(chuck)상에서 수평적으로 지지된다. 포토-레지스트는 유리판의 상부 중앙부상에서 드롭된다. 그후, 기판에서 스핀 척의 회전시, 그 드롭된 포토-레지스트는 회전에 의해 발생된 원심력에 기인해서 유리판의 전체 표면에 걸쳐 외부방향으로 확장된다.

그러나, 스핀 코팅은 드롭된 포토-레지스트중 적은 부분, 즉 약 5퍼센트만을 유지할 수 있는 반면에, 포토-레지스트중 대부분, 즉 95퍼센트가 재활용없이 버려지고, 결과적으로 스핀 코팅의 비용을 상당히 증가시킨다.

일본 특허 공개공보 제 소화 56-159646호는 코팅 재료를 분배하는 분배 슬롯을 갖는 코팅 다이를 사용하는 다른 코팅 방법을 개시한다. 상기 코팅 방법에 따라, 유리판의 표면에 대해 및 그 표면을 따라 코팅 다이를 간단히 이동시킴으로써, 노즐로부터 분배된 포토-레지스트 모두는 유리판의 표면상에 인가되고, 그것은 스핀-코팅보다 더 경제적이다.

불리하게 및 불변하게, 대부분의 유리판은 3차원 변형(예를 들어, 꼬아짐 및 뒤틀림) 및 두께의 불균일성을 갖는다. 비슷하게, 유리판을 지지하는 테이블은 그런 변형을 포함한다. 그 결과, 코팅 다이에 의해 코팅되고 테이블에 의해 지지된 기판상에 형성되어 10μm의 두께를 갖는 막이 코팅 다이 및 기판간의 간격 변화에 기인해서 명암으로 된 줄무늬 패턴을 갖는다.

상기 문제를 극복하기 위해, 일본 특허 공개공보 제1995-328513호는 코팅 다이를 제어하는 방법을 개시한다. 상기 방법에서, 코팅시, 코팅 다이의 노즐 및 기판의 연속적인 직면부 각각간의 간격(실제 간격)이 코팅 다이상에 설치된 범위 감지기에 의해 미리 측정된다. 그 측정값을 사용해서, 코팅 다이는 기판으로 및 기판으로부터 이동되고, 실제 간격을 일정하게 유지한다.

그러나, 상기 방법에서 2개의 과정이 요구되는데; 그중 하나의 과정은 노즐 및 기판간의 간격을 측정하는 것이고 나머지 하나의 과정은 연속적인 간격(즉, 측정치) 및 특정한 두께의 코팅막을 형성하기위해 결정된 기준 간격간의 편차를 계산하는 것이다. 또한, 상기 과정들은 코팅에서 동시에 행해져야한다. 그러나, 실제로, 후자의 계산 과정은 상당한 시간을 요구하고, 그것은 계산으로 하여금 코팅 다이의 이동을 따라가지 못하게 한다. 그러므로, 상기 방법은 코팅 속도가 계산 속도보다 낮을 때만 인가될 수 있어, 수락불가능한 코팅 지연으로 되게 한다.

일본 특허 공개공보 제1993-185022호는 다른 코팅 방법을 개시한다. 상기 방법에 따라, 코팅되는 부재 또는 금속판의 연속부의 각 두께는 금속판의 주행방향에 대해 코팅 스테이션의 업스트림측상의 측정 스테이션에서 감지기에 의해 미리 측정된다. 그 측정값을 사용해서, 애플리케이터(예를 들어, 코팅 다이 또는 블레이드(blade))는 금속판으로 및 금속판으로부터 이동된다. 그러나, 상기 방법에서, 측정 스테이션은 코팅 스테이션으로 멀리 이격된다. 그러므로, 금속판을 측정 스테이션에서 지지하는 제1표면부 및 동일한 것을 코팅 스테이션을 지지하는 제2표면부 간에 금속판의 대부분의 표면에 수직인 방향에 대해 약 수 미크론-미터의 에러 또는 높이차가 존재한다면, 그런 높이차를 측정하는 것은 불가능하다. 그것은 금속판의 두께가 측정되는 측정 스테이션에서의 제1표면부 및 코팅 재료가 코팅 다이에 의해 코팅되는 코팅 스테이션에서의 제2표면부간의 높이차를 정정하는 제로 정정을 금지한다. 결과로써, 코팅 스테이션에서 애플리케이션 및 금속판간의 간격이 모터를 구동해도 설정된 기준 간격으로 조절될 수 없어서 금속판으로 및 금속판으로부터 제어기의 도움으로 코팅 장치를 이동시킨다.

코팅 다이에 코팅 재료를 공급하는 장치가 공지된다. 상기 장치가 코팅 재료를 수용하는 저장소와, 저장소 및 코팅 다이간에 유체적으로 연결된 공급 파이프를 갖는다. 공급 파이프는 코팅 재료를 코팅 다이 및 필터에 공급하는 펌프로 구비되어 코팅 재료는 저장소로부터 코팅 다이로 공급된다. 불리하게도, 기어 펌프 및 소용돌이꼴 펌프를 펌프로써 사용할 때, 약 0.1 mm의 직경을 각기 갖는 다수의 적은 거품은 펌프로부터 토출되는 코팅 재료로 불변되게 합성된다. 공급 파이프가 5mm 이상의 내경을 가질 때 상기 적은 거품은 코팅된 막의 두께에 거의 영향을 미치지 않는다.

그러나, 공급 파이프가 상향으로 뒤틀어지거나 구부려진 부분을 갖는다면, 적은 공기-거품은 1mm 이상의 직경을 갖는 상대적으로 큰 거품으로 성장하기위해 모아질 수 있다. 성장된 거품은 펌프 압력에 의해 파이프에서 주행하는 동안 수축 및 확장한다. 그후, 공급 파이프가 약 5mm 이하의 내경을 갖는 다면, 결과적으로, 수축 및 확장은 공급 파이프에서 코팅 재료의 압력 변화를 발생시키고, 결과적으로 최종의 코팅에 불균일성을 유발한다. 특히, 코팅의 완성된 두께는 10μm 이하이고 또한 ±5% 이하의 두께 변화만을 갖는 높은 정확도는 습식 상태에서 최종의 코팅에서 요구될 때 상기 압력 변화는 확실치 않게 된다.

본 발명은 코팅 다이(die)를 사용해서 기판에 코팅 재료를 인가하는 방법 및 장치와 코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 코팅 다이를 사용해서 일정한 두께로 얇은 기판에 코팅 재료를 인가하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 코팅 다이를 갖는 코팅 시스템에 적용될 수 있으나 그것에 제한되지 않는 코팅 재료 공급 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 코팅 시스템 및 그것의 전기 회로의 단면도.

도 2는 캐퍼레리 넘버 및 무차원 최소 코팅 두께간의 관계를 도시하는 그래프.

도 3A 내지 3C는 본 발명에 따라 코팅 다이를 사용해서 코팅 재료를 기판상에 공급하는 과정의 도시도.

도 4는 기준 간격, 실제 간격 및 편차의 관계 도시도.

도 5는 도 1에 도시된 코팅 다이에 사용된 코팅 재료 공급 유니트의 일반적인 구조도.

도 6은 코팅 재료 공급 유니트에서 사용된 탈포기의 단면도.

도 7은 탈포기의 변형된 실시예도.

도 8A 및 8B는 펌프 및 탈포기가 동일한 레벨로 배치되는 코팅 재료 공급 유니트에서 탈포기의 배열도.

도 9A 내지 9C는 코팅 다이가 펌프보다 더 높게 위치되는 코팅 재료 공급 유니트에서 탈포기의 다른 배열도.

도 10A 및 10B는 코팅 다이가 펌프보다 더 낮게 위치되는 코팅 재료 공급 유니트에서 탈포기의 다른 배열도.

따라서, 본 발명의 기본적인 목적은 3차원 변형(예를 들어, 꼬아짐 및 뒤틀림)을 갖는 기판 및 두께의 불균일성에 코팅 다이를 사용해서 일정한 두께로 코팅 재료를 인가할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파이프의 코팅 재료에서 발생된 거품이 소정의 위치에서 모아지고 쉽게 토출되는 코팅 재료를 공급하는 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적으로, 본 발명에 따른 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 방법은, 2μm의 평면도를 갖고 복수의 구멍을 갖는 지지 표면상에 기판을 놓는 단계와, 기판을 지지 표면과 밀접하게 접촉되도록 끌어당기기위해 구멍을 진공되게 하는 단계와, 코팅 다이를 기판에 대해 이동시키는 단계와, 코팅 다이로부터 수직 및 외부방향으로 토출된 코팅 재료를 기판에 인가하는 단계를 구비한다.

양호하게는, 상기 방법은, 코팅 재료의 점도 및 표면 응력과 기판에 대한 코팅 다이의 이동 속도를 토대로 해서 모세관수를 결정하는 단계와, 캐퍼레리 넘버(capillary number) 및 무차원(non-dimensional) 최소 코팅 두께간의 관계를 토대로한 무차원 최소 코팅 두께를 결정하는 단계와, 무차원 최소 코팅 두께에 따라 코팅 다이 및 기판간의 간격을 결정하는 단계를 더 구비한다. 양호하게는, 캐퍼레리 넘버는 0.1 이하이다.

본 발명에 따라 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 장치는, 2μm의 평면도 및 거기에 형성된 복수의 구멍을 갖는 지지 표면과, 지지 표면상에 위치된 기판을 지지 표면과 밀접하게 접촉하도록 끌어 당기기 위해 구멍을 진공으로 되게하는 메카니즘과, 코팅 재료를 토출하기 위해 기판을 향해 수직 및 하향으로 향하게된 슬롯 노즐을 갖는 코팅 다이와, 코팅 다이를 지지 표면에 대해 이동시키는 메카니즘과, 코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 메카니즘과, 코팅 다이 및 기판간의 간격을 제어하는 메카니즘을 구비한다.

본 발명에 따라 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 다른 방법은, 인가되는 기판의 표면의 연속부 및 기판으로부터 멀리 이격된 코팅 다이간의 전체 코팅 영역에서 실제 간격을 미리 측정하는 단계와, 미리측정된 실제 간격 및 기준 간격간의 편차를 계산하는 단계와, 코팅 다이 및 기판간의 실제 간격이 조절되는 동안 코팅 재료를 인가하는 코팅 다이를 이동시키는 단계를 구비한다.

또한, 본 발명에 따라 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 다른 장치는, 기판을 수평적으로 지지하는 지지 표면과, 코팅 재료를 토출하기위해 기판을 향해 수직 및 하향으로 향하게된 슬롯 노즐을 갖는 코팅 다이와, 지지 표면상에 지지된 기판 및 코팅 다이간의 전체 코팅 영역에서 실제 간격을 측정하는 메카니즘과, 실제 간격 및 설정된 기준 간격간의 편차를 계산하는 메카니즘과, 코팅 다이를 지지 표면에 대해 이동시키는 메카니즘과, 코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 메카니즘과, 코팅 다이 및 기판간의 실제 간격을 코팅에서 편차를 토대로 해서 조절하는 메카니즘을 구비한다.

양호하게는, 지지 표면이 2μm 이하의 평면도 및 거기에 형성된 복수의 구멍을 갖고, 상기 장치는 기판을 지지 표면과 밀접하게 접촉시켜 끌어 당기기위해 구멍을 진공으로 되게하는 메카니즘을 더 구비한다.

본 발명의 다른 태양에서, 코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 장치에서 코팅 재료를 수용하는 탱크가 파이프를 통해 코팅 다이와 연결되고, 코팅 재료를 탱크로부터 코팅 다이로 공급하는 펌프를 갖는 파이프는 코팅 재료에서 거품을 모으기위해 및 그 상부에서 형성된 개방가능한 출구로부터 동일한 것을 토출하기위해 파이프에 배열되는 탈포기를 구비한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적 및 특성은 같은 구성을 같은 도면 번호로 표시한 첨부 도면을 참고로 양호한 실시예와 결부시켜서 얻어진 다음의 설명으로부터 명백해진다.

(1) 제1실시예

도 1은 본 발명에 따라 코팅 다이를 갖는 코팅 시스템을 도시한다. 도면 번호 10에 의해 일반적으로 표시된 코팅 시스템은 코팅 다이(12)를 포함한다. 코팅 다이(12)는 길이방향으로 뻗어있는 분기관(14)과, 포토-레지스트를 예로하는 코팅 재료를 분기관(14)으로 공급하는 하나 이상의 관통-구멍(16)과, 포토-레지스트를 토출하기위해 분기관(14)을 따라 형성된 슬롯 노즐(18)을 포함한다. 상기 코팅 다이(12)는 배열되어 슬롯 노즐(18)의 출구(20)가 수직 및 하향으로 향하게된다. 관통-구멍(16)은 코팅 재료 공급 유니트(22)와 유체적으로 연결되어 유니트(22)에 수용된 포트-레지스트가 관통 구멍(16)을 통해 슬롯 노즐(18)로 공급되고 결국 출구(20)로부터 토출된다.

코팅 다이(12)는 지지체(24)상에 고정된다. 지지체(24)는 슬롯 노즐(18)에 수직인 화살표 X로 표시된 수평 방향으로 코팅 다이(12)를 이동시키는 수평 구동 메카니즘(26)과, 화살표 Y로 표시된 수직 방향으로 동일한 것을 이동시키는 수직 구동 메카니즘(28) 모두와 구동해서 결합된다. 상기 메카니즘(26 및 28)은 계산 메카니즘(30)과 전기적으로 연결되고, 그 계산 메카니즘(30)으로부터의 출력에 따라 그들은 독립적으로 동작된다. 수직 구동 메카니즘(28)은 서보 모터와 리드 스크류 및 역회전없는 나삿니를 통해 그것과 함께 맞물려진 관계된 스크류 부재를 갖는 메카니즘을 구비하고, 그것은 수직 구동 메카니즘(28)으로 하여금 미크론 정도의 높은 정확도로 코팅 다이(12)를 상하로 이동되게 한다. 또한, 코팅 다이(12)는 밑에 위치되는 대상물에 대한 간격을 측정하는 비-접촉 범위 감지기(32)를 이동시킨다. 감지기(32)의 치수는 계산 메카니즘(30)으로 공급된다.

테이블(34)은 코팅되는 유리판(50)을 지지하는 코팅 다이(12) 하부에 수평적으로 위치된다. 테이블(34)의 지지 표면(36)이 2μm 이하의 평면도를 갖도록 머시인된다. 지지 표면(36)은 격자로 배열된 복수의 홈(38)을 포함하는 반면에 테이블(34)은 홈(38)으로부터 그 하부 표면(42)으로 뻗어있는 다수의 관통-구멍(40)을 포함한다. 테이블(34)의 하부 표면(42)은 후드(44)로써 커버되어 후드(44)는 구멍(40)을 포위한다. 후드(44)는 배기관(46)을 경유해서 진공 펌프(48)와 유체적으로 연결된다. 그러므로, 유리판(50)을 표면(36)상에서 코팅되도록하고 그후 진공 펌프(40)를 동작시키는 것은 후드(44), 관통-구멍(40) 및 홈(38)을 진공으로 되게한다. 그것은 유리판(50)을 테이블(34)과 밀접하게 접촉되게하고, 그것은 꼬아짐 및 뒤틀어짐 등의 유리판(50)에서의 변형을 제거한다.

계산 메카니즘(30)은 실제 간격 계산 유니트(52), 편차 계산 유니트(54) 및 메모리 유니트(56)를 포함한다. 실제 간격 계산 유니트(52)는 출구(20) 및 밑에놓인 상상의 표면 또는 기준 표면간의 간격(실제 간격)을 범위 감지기(32)의 차수로부터 결정하고, 그위에 뒤틀어짐 또는 두께의 불균일성 등의 변형을 갖지 않는 이상적인 유리판의 상부 표면이 위치한다. 편차 계산 수단(54)는 실제 간격 및 기준 간격간의 편차를 계산한다. 기준 간격이 하기 설명된 방법으로 결정된다. 메모리 유니트(56)는 요구하듯이 계산된 값을 저장한다. 또한, 계산 메카니즘(30)은 수직 다이 메카니즘(28)을 구동함으로써 코팅 다이(12)를 들어올려져서 편차는 실제 간격을 기준 간격으로 조정하기위해 제거된다.

부수적으로, 이상적인 유리판의 기준 표면이 상상의 표면이고 그러므로 기준 간격이 측정될 수 없다. 상기 이유로 인해, 거의 실제간격인 의사(pseudo) 실제-간격이 지지 표면(36) 및 출구(20)간의 간격을 측정함으로써 및 이전에 측정된 간격으로부터 이상적인 유리판(50)의 두께를 감소시킴으로써 결정된다.

그렇게 구성된 코팅 다이 시스템의 동작에서, 코팅되는 유리판(50)이 테이블(34)상에서 위치된다. 상기 판(50)이 어떤 치수로 만들어지고 그것은 테이블(34)의 지지 표면(36)에서 형성된 모든 홈(38)을 커버한다. 그런후 진공 펌프(48)는 동작된다. 그것은 후드(44)를 진공으로 되게하여 유리판(50)으로 하여금 테이블(34)의지지 표면(36)과 밀접하게 접촉하도록 하고, 결과적으로 꼬아짐 및 뒤틀어짐 등의 유리판의 변형이 제거된다. 다음에 범위 감지기(32)는 출구(20) 및 기준 표면간의 실제 간격을 측정한다. 그런후 계산 메카니즘(30)은 실제 간격 및 기준 간격간의 편차를 결정한다. 또한, 계산 메카니즘(30)은 수직 구동 메카니즘(28)을 동작시켜 출구(20) 및 유리판(50)간의 실제 간격을 기준 간격으로 조절한다. 연속적으로, 기준 간격을 유지하는 동안, 포토-레지스트(58)는 코팅 재료 공급 유니트(22)로부터 분기관(14)에 공급되고 코팅 다이(12)는 슬롯 노즐(18)에 수직인 화살표 X로 표시된 방향으로 수평 구동 메카니즘(26)에 의해 이동된다. 그것은 결과적으로 유리판(50)이 출구(20)로부터 슬롯 노즐(18)을 통해 토출된 포토-레지스트(58)로써 공급된다는 것이다.

기준 간격에 대해 논의된다. 기준 간격은 Lee 등에 의해 수행된 실험으로부터 얻어진 캐퍼레리 넘버 및 무차원 최소 코팅 두께 및 다음의 식(1) 및 (2)간의 관계(도 2 참조)를 사용해서 결정된다. Lee 등에 행해진 실험은 1992년의 Chemical Engineering Science, vol.47, No.7, 페이지 1,703 내지 1,713에서 충분히 설명된다. 본발명의 발명자인 Yokoyama 등은 수치 분석에 의한 실험 결과를 입증했다. 연속해서, 분석 결과는 도 2에 도시된 실험 결과와 거의 동일함이 밝혀졌다.

도 2에 도시된 그래프에서, 캐퍼레리 넘버(Ca)가 0.1의 임계 캐퍼레리 넘버이면 캐퍼레리 넘버(Ca)는 무차원 최소 코팅 두께 t(무차원 코팅 두께의 비율)에 거의 비례한다. 캐퍼레리 넘버(Ca)가 비례 영역내에 있는 상태에서, 기준 간격을 최대 및 최소 간격간에 있는 소정의 값으로 조절함으로써, 기준 간격에 대응하는 두께를 갖는 코팅이 얻어질 수 있다.

최대 간격이 코팅 재료 및 코팅 속도의 특성을 나타내는 값을 식(1)에 대입함으로써, 대응하는 무차원 최소 코팅 두께를 도 2의 그래프를 참고로 상기 계산된 캐퍼레리 넘버로부터 결정함으로써 및 결국 상기 결정된 무차원 최소 코팅 두께를 식(2)에 대입함으로써 얻어진 캐퍼레리 넘버를 계산하여 계산된다. 다른 한편으로, 최소 간격은 도 2를 참고로 0.1의 임계 캐퍼레리 넘버로부터 무차원 최소 코팅 두께를 결정함으로써 및 상기 결정된 무차원 최소 코팅 두께를 식(2)에 대입함으로써 계산된다.

Ca = μ·U / σ (1)

t = h / H (2)

여기서

Ca : 캐퍼레리 넘버,

μ : 코팅 재료의 점도(Pa·S),

U : 코팅 속도(m/s),

σ : 표면 응력(N/m),

t : 무차원 최소 코팅 두께,

h : 코팅 재료의 최소 두께(μm),

및

H : 출구로부터 판까지의 간격(μm).

최대 및 최소 간격은 출구 및 판간의 코팅 재료의 안정되고 연속적인 메니스커스(meniscus)를 유지할 수 있는 각각의 상한 간격 및 하한 간격이다. 다른 한편으로, 간격이 최대 및 최소 간격에 있다면, 간격에서 코팅 재료의 표면 응력이 진동 흡수기로서 역할하고, 그것은 판의 불균일성에 의해 야기된 간격의 변화를 흡수해서, 코팅 다이로 하여금 핀상에서 소망된 두께의 코팅을 형성하도록 한다.

다음의 논의는 최대 및 최소 간격의 결정으로 이루어진다. 포토-레지스트(58)가 0.06 Pa·s의 점도(μ), 30×10^-3N/m의 표면 응력(σ)을 갖고, 유리판(50)이 길이 650mm, 폭 550mm 및 두께 1.1mm±10μm으로 가정한다. 또한 코팅 속도가 10mm/s이고 코팅의 목표 두께가 10μm으로 가정한다. 상기 경우에, 포토-레지스트(58)의 0.06 Pa·S의 점도(μ), 10mm/s의 속도(U) 및 30×10^-3N/m의 표면 응력(σ)을 식(1)에 대입함에 의해, 0.02의 캐퍼레리 넘버(Ca)는 결정된다. 그런후, 도2의 그래프에 따라, 계산된 캐퍼레리 넘버(즉, 0.02)를 사용함에 의해, 0.15의 무차원 최소 코팅 두께는 결정된다. 결국, 0.15의 무차원 최소 코팅 두께 t 및 10μm의 코팅 두께를 식(2)으로 대입함에 의해, 66μm의 최대 간격이 결정된다.

캐퍼레리 넘버(Ca)가 대략 0.1의 임계 캐퍼레리 넘버이라면 기준 간격이 최소화된다. 그러므로, 도 2의 그래프로부터, 0.1의 캐퍼레리 넘버에 대응하는 무차원 최소 코팅 두께는 약 0.6으로 결정된다. 그후, 10μm의 목표 두께에 대해, 약 16μm의 최소 간격이 식(2)에 의해 결정된다.

결과적으로, 출구(20)로부터 유리판(50)까지의 실제 간격이 최소 간격(즉, 16μm) 및 최대 간격(즉, 66μm)간의 범위에 있다면, 코팅 다이(12)는 유리판(50)의 불균일성에 기인한 간격 변화에도 불구하고 유리판(50)상에서 10μm의 코팅을 형성한다.

판(50)의 뒤틀어짐은 그것을 테이블(34)의 지지 표면(36)상으로 끌어당김으로써 거의 제거된다. 그러나, 판(50)은 ±10.0μm의 두께로된 불균일성을 여전히 포함한다. 그러므로, 판(50)의 상부 표면이 기준 표면에 대한 ±11.0 μm의 높이 에러를 가능한한 포함한다.

그러나, 코팅 다이(12)의 출구(20) 및 유리판(50)간의 간격이 16μm으로부터 66μm으로 조절될 수 있다. 그러므로, 실제 간격이 55μm으로 세트되는 경우에, 간격 변화가 최대로 증가되고 출구(20)가 유리판(50)으로부터 가장 먼 위치로 될지라도, 실제 간격이 66μm(=55μm+11μm)의 최대값 이하이고 간격 변화가 최소로 감소되어 출구(20)가 유리판에 가장 가까운 위치로 될지라도, 실제 간격은 44μm(=55μm-11μm)이다. 또한, 간격이 44μm이면, 10μm의 두께를 갖는 코팅 표면 및 출구(20)간에 34μm(=44μm-10μm)의 클리어런스가 여전히 존재하고, 충분한 공간이 코팅 다이(12)의 출구(20) 및 유리판(50)간에 끼워지는 코팅으로 되게된다. 또한, 기준 간격을 증가하는 것은 기판의 표면에서 불균일성의 역효과를 최소화한다.

범위 감지기(32)는 비-접촉형 감지기로 제한되지 않고 접촉형 감지기는 대신해서 또한 사용될수 있음을 알 수 있다.

또한, 이전의 진공 메카니즘에서 후드(44)가 테이블(34)의 모든 하부 표면(42)를 커버할지라도, 테이블(34)에서 관통 구멍(40) 각각은 관계된 분기관을 통해 배기관(46)과 직접 연결될 수 있어 유리판(50)으로 하여금 테이블(34)과 밀접하게 접촉되게한다.

상설했듯이, 이전의 실시예에 따라, 유리판이 2.0μm 이하의 평면도를 갖는 테이블상에서 지지되고 그것은 테이블에 가깝게 되고, 그것은 유리판의 꼬아짐 및 뒤틀어짐을 제거한다. 결국에, 코팅 다이의 출구 및 기판의 상부 표면간의 간격이 유리판 두께의 불균일성 및 테이블의 균일성(즉, 2.0μm 이하)으로 배타적으로 구성하는 적은 에러를 포함하고, 그것은 코팅 다이의 출구 및 유리판간에 형성된 메니스커스의 표면 응력에 의해 제거된다. 그것은 유리판으로 하여금 기준 간격을 유지하는 동안 소정의 두께를 갖는 막으로써 인가되도록 한다.

또한, 캐퍼레리 넘버 0.1 이하를 세팅함에 의해, 그 넘버는 코팅 재료의 점도 및 표면 응력 및 코팅 속도에 의해 결정되고, 코팅 다이로부터 유리판까지의 간격이 가능한한 확장되는 동안 소망된 두께를 갖는 코팅이 유리판상으로 인가될 수 있다.

(2) 제2실시예

코팅 다이의 출구 및 유리판간의 간격이 이전의 실시예에서 코팅의 시작으로부터 완성까지 고정될지라도, 간격이 출구 및 유리판간의 간격을 기준 간격으로 조절하기위해 유리판의 불균일성에 따라 변화될 수 있다.

다음의 논의는 도 3A 내지 3C 및 도 4를 참고로 상기 응용 방법으로 이루어진다. 상기 방법에서, 진공 펌프(48)는 테이블(34)상에 위치된 유리판(50)을 테이블(34)의 지지 표면(36)으로 끌어당기기 위해 동작되어, 꼬아짐 및 뒤틀어짐 등의 변형을 제거한다. 다음에, 도 3A에 도시했듯이, 출구(20)로부터 유리판(50)까지의 간격이 16 내지 66μm내에 있는 특정값인 기준 간격(Gt)으로 조절된다. 도 3B에 도시했듯이, 코팅 다이(12)는 유리판(50)의 모든 표면을 프리-스캔(pre-scan)하기위해 수평 메카니즘(26)에 의해 이동되고 유리판(50)상에서 포토-레지스트는 비-접촉 범위 감지기(32)를 사용해서 소정의 간격으로 실제 간격(Ga)을 측정하기위해 코팅 다이(12)에 의해 인가된다. 또한, 측정된 값을 토대로 해서, 계산 메카니즘(30)에서 실제 간격 계산 유니트(52)는 출구(20) 및 판의 각 부분간의 실제 간격 Ga(i), Ga(i+1), Ga(i+2),....을 결정한다. 또한, 기준 간격(Gt) 및 대응하는 실제 간격Ga(i), Ga(i+1), Ga(i+2),....간의 편차D(i), D(i+1), D(i+2),....를 계산한다. 상기 계산된 편차가 메모리 유니트(56)에 저장된다. 상기 계산에서, 고려사항은 코팅 속도(즉, 코팅 다이의 이동 속도) 및 코팅 다이(12)의 들어올림 속도간의 관계, 즉 수평 이동에 대한 수직 이동의 시간 지연으로 이루어진다. 또한, 실제 간격의 측정은 코팅 재료가 인가되는 유리판에 대해 수행되고 그러므로 측정 위치 및 코팅 위치간의 레벨차를 보상하는 것이 필요하지 않고, 2개의 위치가 서로 멀리 이격되면 그것은 그렇치 않게 발생된다.

계산이 완성된 후, 도 3C에 도시했듯이, 코팅 다이(12)는 수평으로 이동되고 포토-레지스트(58)는 코팅 재료 공급 유니트(22)로부터 코팅용 코팅 다이로 공급된다. 상기 단계에서, 이전에 언급했듯이, 코팅 다이(12)는 코팅 및 들어올림 속도를 고려해서 계산된 편차(D)에 따라 수직 구동 메카니즘(28)에 의해 상하로 들어올려지고, 출구(20)로부터 유리판(50)의 표면까지의 실제 간격이 항상 일정하게 유지되어 일정한 두께를 갖는 코팅이 유리판(50)상으로 인가된다.

상설햇듯이, 코팅하기전에, 기준 간격(Gt) 및 (Ga)간의 편차(D)는 계산되었다. 또한, 편차는 코팅 다이(12)의 들어올림 및 이동 속도를 고려해서 결정된다. 그러므로, 유리판(50)의 모든 표면이 일정한 두께의 코팅으로 쉽게 인가될 수 있다. 실제 간격(Ga)이 비-접촉 범위 감지기(32)에 의해 측정되면, 코팅 다이(12)의 이동 속도가 측정 정밀도를 증가시키기위해 코팅 속도의 그것보다 낮게 될 수 있다.

코팅 다이를 사용하는 코팅 방법에 따라, 계산이 코팅 속도 및 출구(20)의 들어올림 속도를 고려해서 계산 메카니즘(30)에서 수행되고 그러므로 유리판(50)의 표면 및 코팅 다이(12)의 출구(20)간의 실제 간격이 코팅 속도에 따르지 않고 기준 간격으로 항시 유지될 수 있다. 우연하게도, 코팅이 생산성의 증가로 인해 가속되고 그럼으로써 최대 및 최소 기준 간격간의 범위가 좁이질 때, 코팅 다이로부터 테이블까지의 간격을 고정하는 제1실시예의 코팅 방법이 결과적으로 실제 간격 및 기준 간격간에 큰 편차를 갖게되어, 일정한 두께를 형성하는 것을 어렵게 한다. 그러나 본 실시예의 방법이 실제 간격을 기준 간격으로 항시 조절할 수 있다. 즉, 본 방법에 따라, 코팅 다이(12)(출구(20))의 들어올림 속도 및 코팅 속도간의 관계, 즉 시간 지연이 고려되기 때문에, 코팅 속도는 자유롭게 변화될 수 있다.

또한, 본발명이 유연한 유리판보다 딱딱한 유리판에 인가될 수 있다. 상기 경우에, 판을 테이블(34)로 끌어당기는 것이 필요하지 않다.

또한, 코팅 다이(12)는 수직 구동 메카니즘(28) 및 범위 감지기(32)로된 1세트를 포함하지만, 그것은 2개의 세트를 가질 수 있다. 상기 경우에, 수직 구동 메카니즘(28)은 코팅 다이(12)의 대향 측단부에 배열되고 범위 감지기(32)는 코팅 다이(12)의 대향 측단부에 인접해서 위치되어 그 각각은 관계된 수직 구동 메카니즘(28)과 협조할 수 있다. 2쌍의 범위 감지기 및 관계된 수직 구동 메카니즘(28)에서, 대향측상에서 유리판의 두께 변화는 본 응용에서 고려될 수 있다.

또한, 이전의 실시예에서 도시했듯이 모세관수(Ca)를 사용해서 코팅 다이 및 유리판간의 기준 간격을 계산하는 것은 필요치 않다. 대안적으로, 기준 간격이 캐퍼레리 넘버에 관계없이 실험으로부터 결정될 수 있다. 상기 경우에도, 유리판은 테이블상으로 끌어당겨져서 유리판의 꼬아짐 및 뒤틀어짐을 제거한다.

상설로부터 알수 있듯이, 본 실시예에 따라, 출구의 측정, 계산 및 들어올림을 동시에 수행하는 것은 필요치 않고, 그러므로, 코팅 속도가 상대적으로 높을 지라도 코팅 다이는 기준 간격을 유지하기위해 상하로 이동될 수 있다. 기판이 꼬아짐, 뒤틀어짐 및 두께의 불균일성을 예로 하는 변형을 가질지라도 그것은 코팅 속도에 관계없이 판 표면 및 출구간의 간격을 기준 간격으로 되게한다. 결과적으로 , 코팅이 10μm이하의 상대적으로 적은 두께를 갖고 매우 정확한 코팅은 두께의 정확도가 ±5%보다 적어야하는 것으로 요구될 때도, 소망된 코팅이 형성될 수 있다.

또한, 비-접촉형 범위 감지기는 코팅 다이에 집적해서 설치된다. 그것은 측정이 코팅 위치에서 이루어지는 것을 허여하고, 그것은 실제 간격의 정확한 측정을 유도한다.

또한, 유연한 판이 그 꼬아짐 및 뒤틀어짐을 제거하기위해 흡입 메카니즘에 의해 평평한 테이블로 끌러당겨지고, 그것은 판으로 하여금 소망된 두께의 코팅으로써 인가되도록한다.

(3) 코팅 재료 공급 유니트

도 5를 참고로, 코팅 재료 공급 유니트(22)는 제1파이프(64) 및 제2파이프(66)를 갖는 파이프(68)에 의해 코팅 다이(12)와 연결되는 코팅 재료를 수용하는 탱크(62)를 갖는다. 제1파이프 및 제2파이프(64 및 66)는 탈포기(70)를 통해 서로 연결된다. 제1파이프(64)는 펌프(72) 및 필터(74)를 갖는다. 펌프(72)는 탱크(62)에 인접한 측에 위치하고 필터(74)는 그 나머지측에 위치한다. 또한, 제2파이프(66)는 코팅 다이(12)에 인접한 밸브(76)를 갖는다.

도 6에 도시했듯이, 일반적으로 원뿔 형태인 탈포기(70)는 공기를 토출하는 출구(78)를 그 상부에서 갖는다. 출구(78)는 밸브(80)를 통해 대기에 연결된다. 밸브(80)는 수동적 및 전기적으로 제어될 수 있다. 출구(78)에 인접해서 모아진 큰 공기 거품의 수축 및 확장에 의해 기인되는 탈포기(70)에서의 압력 변화의 역효과를 감소시키기위해, 탈포기(70)는 본원에서 가능하게 형성된 큰 거품과 비교해 상당히 큰 용량을 갖는다. 즉, 탈포기(70)는 본원에서 가능하게 형성된 거품과 비교해 대량의 코팅 재료를 수납할 수 있는 용적을 갖도록 설계된다. 또한, 제1파이프(64)는 탈포기(70)의 내부로 뻗어있고 탈포기(70)의 상부에 인접해서 종단한다. 다른 한편으로, 제2파이프(66)는 탈포기(70)의 하부에 연결된다. 상기 파이프 배열은 적은 거품(82)이 출구(78)에서 모아질 수 있고 적은 거품(82)을 갖는 부가적인 코팅 재료가 제2파이프(66)에 토출되지 않는다는 것이다.

양호하게는, 펌프(72) 및 코팅 다이(12)간의 파이프(68)가 구부러진 부분을 포함하고 펌프로부터 상향으로 뻗어있거나, 펌프와 연결된 파이프가 수평으로 뻗어있고 상향으로 뒤틀리고, 탈포기(70)는 수평 또는 하향으로 뻗어있는 다음의 구부러진 부분에서 또는 그것에 인접해서 위치된다. 그것과 대조적으로, 파이프가 펌프로부터 수평으로 뻗어있고 하향으로 뒤틀리고, 탈포기(70)는 구부러진 부분에서 또는 그것에 인접해서 양호하게 위치된다. 그것은 왜냐하면 거품이 구부러진 부분 근처에서 모아지게 되는 경향이 있기 때문이다.

3개의 배열은 펌프(72) 및 코팅 다이(12)의 결합으로 가정될 수 있다. 즉, 펌프(72)는 코팅 다이(12)와 같은 레벨에서 위치될 수 있거나 코팅 다이(12)보다 높거나 낮게 위치될 수 있다.

펌프(72) 및 코팅 다이(12)가 도 8A에 도시했듯이 같은 레벨로 배열되면, 도 8A에서 펌프(72)는 수평으로 뻗어있는 직선 파이프(68)를 통해 코팅 다이(12)에 연결되고, 탈포기(70)는 파이프(68)의 어떤 위치에서 배치될 수 있다. 펌프(72) 및 코팅 다이(12)는 도 8B에 도시된 바와 같이 장애물과의 충돌을 피하기위해 복수의 구부러진 부분을 포함하는 파이프(68)를 통해 연결되면, 탈포기(70)는 제1의 구부러진 부분(84)에서 또는 그 부분(84)에 인접해서 배열되고 그 부분(84)에서 펌프(72)에 인접한 제1의 수직 부분이 연속적인 수평 파이프 부분과 그 최상부에서 연결된다. 비슷하게, 코팅 다이(12)가 펌프(72)보다 더 높이 위치되면, 도 9A 내지 9C에 도시했듯이, 탈포기(70)는 구부러진 부분(84)에서 또는 그 부분(84)에 인접해서 양호하게 배열된다.

도 10A에 도시했듯이, 코팅 다이(12)가 펌프(72)보다 낮게 위치되면, 탈포기(70)는 제1의 구부러진 부분(84)에서 양호하게 배열되고 그 부분(84)에서 파이프(68)는 수평으로 뻗어있고 그후 하향으로 된다. 그러나, 파이프(68)가 도 10B에 도시했듯이 장애물과 충돌을 피하기위해 상향으로 구부러진 부분을 포함하면, 탈포기(70)는 제1의 구부러진 부분(84)에서 또는 그 부분(84)에 인접해서 양호하게 배열되고 그 부분(84)에서 파이프(68)는 상향으로 뻗어있고 그후 수평으로 된다.

그렇게 구성된 코팅 다이(12)용 코팅 재료 공급 유니트(22)의 동작에서, 밸브(76)는 개방되고 나머지 밸브(80)는 폐쇄되고 그후 펌프(72)는 동작되어, 제1 및 2 파이프(64 및 66) 및 탈포기(70)는 코팅을 준비하기위해 코팅 재료로 채워진다. 상기 단계에서, 밸브(80)는 탈포기(70)의 출구(78)에서 모아진 공기를 배기하기위해 잠시동안 개방된다.

계속해서, 펌프(72)는 코팅 재료를 코팅 다이(12)로 연속해서 공급해서 코팅을 행한다. 펌프(72)로부터 필터(74)를 통해 탈포기(70)로 흐르는 코팅 재료가 도 6에 도시했듯이 적은 거품(82)을 포함할 수 있다. 탈포기(70)에 들어갈 때, 적은 거품(82)은 부력에 기인해서 상향으로 이동하여 도 6에 도시했듯이 출구(78)에서 큰 거품(86)으로 성장한다. 큰 거품(86)은 밸브(80)의 주기적인 개구에서 코팅 재료의 압력으로 인해 출구(78)를 압출된다. 대부분의 거품을 제거한 코팅 재료는 펌프(72)로부터 인가된 압력에 의해 제2파이프(66)에 공급된다. 상기 시간에서, 탈포기(70)의 용적이 상대적으로 크고, 그것은 제1파이프(64)로부터 공급된 코팅 재료의 수축 및 확장를 감소시킨다. 그것은 코팅 재료가 일정한 압력에서 공급되게 한다. 그후, 코팅 재료는 코팅 다이(12)로 공급되고 그것에 의해 코팅 재료는 유리판(50)상으로 인가된다.

인가되는 기판이 이전의 실시예의 판이지만, 그것은 연속 줄무늬 부재일 수 있다.

또한, 원뿔 구성으로 제한되지 않지만, 탈포기(70)는 코팅 재료에서 적은 거품(82)을 모으기위해 출구(78)에 인접한 상부에서 적은 영역부를 포함하는 다른 구성을 가질수 있다.

또한, 탈포기(70)용 파이프 배열은 적은 거품(82)으로 하여금 탈포기(70)에서 모아지게 할 수 있는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 도시했듯이, 제1 및 2 파이프(64 및 66)는 탈포기(70)의 상측부 및 하측부 각각과 연결될 수 있다.

상설했듯이, 코팅 재료 공급 유니트에 따라, 코팅 재료의 거품이 탈포기에 의해 모아지고 그후 코팅 재료 공급 회로 외부에서 제거된다. 또한, 모아진 공기의 용적이 탈포기의 그것과 비교해 충분히 적어서 실제의 압력 진동이 코팅 재료를 공급하는 압력과 관계없이 코팅 재료에서 발생되지 않는다. 그것은 코팅 재료로 하여금 일정한 압력으로 코팅 다이에서 분기관에 공급되도록 한다.

본발명을 구체화한 소정의 특정의 구조가 본원에서 도시 및 설명되는 동안, 부품의 각종 변형 및 재배열이 내포한 본발명의 개념의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 이루어지고 동일한 것이 첨부된 청구범위의 범위에서 지적되는 것을 제외하고는 본원에서 도시 및 설명된 특정한 형태로 제한되지 않음이 당업자에게는 명백하다.

Claims

코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 방법에 있어서,

2μm 이하의 평면도를 갖고 복수의 구멍을 갖는 지지 표면상에 기판을 놓는 단계와;

상기 기판을 상기 지지 표면과 밀접하게 접촉하도록 끌어당기기위해 구멍을 진공으로 되게하는 단계와;

상기 코팅 다이를 기판에 대해 이동시키고 코팅 다이로부터 수직 및 하향으로 토출된 코팅 재료를 기판에 인가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 방법.
제1항에 있어서, 코팅 재료의 점도 및 표면 응력 및 기판에 대한 코팅 다이의 이동 속도를 토대로 해서 캐퍼레리 넘버를 결정하는 단계와;

상기 캐퍼레리 넘버 및 무차원 최소 코팅 두께간의 관계를 토대로 해서 무차원 최소 코팅 두께를 결정하는 단계와;

상기 무차원 최소 코팅 두께에 따라 코팅 다이 및 기판간의 간격을 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 방법.
제2항에 있어서, 캐퍼레리 넘버가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 방법.
코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 장치에 있어서,

2μm 이하의 평면도 및 형성된 복수의 구멍을 갖는 지지 표면과;

지지 표면상에 놓여진 상기 기판을 상기 지지 표면과 밀접하게 접촉하도록 끌어당기기위해 구멍을 진공으로 되게하는 메카니즘과;

코팅 재료를 토출하기위해 기판을 향해 수직 및 하향으로 향하게된 슬롯 노즐을 갖는 코팅 다이와;

코팅 다이를 지지 표면에 대해 이동시키는 메카니즘과;

코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 메카니즘과;

코팅 다이 및 기판간의 간격을 제어하는 메카니즘을 구비하는 것을 특징으로하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 장치.
코팅 다이 및 기판을 사용해서 기판을 코팅하는 방법에 있어서,

인가되는 기판 표면의 연속부 및 기판으로부터 멀리 이격된 코팅 다이간의 모든 코팅 영역에서 실제 간격을 미리 측정하는 단계와;

상기 미리 측정된 실제 간격 및 기준 간격간의 편차를 계산하는 단계와;

코팅 다이 및 기판간의 실제 간격이 조절되는 동안 코팅 재료를 인가하는 코팅 다이를 이동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 방법.
코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 장치에 있어서,

기판을 수평으로 지지하는 지지 표면과;

코팅 재료를 토출하기위해 기판을 향해 수직 및 하향으로 향하게된 슬롯 노즐을 갖는 코팅 다이와;

상기 지지 표면상에 지지된 기판 및 코팅 다이간의 모든 코팅 영역에서 실제 간격을 측정하는 메카니즘과;

실제 간격 및 설정된 기준 간격간의 편차를 계산하는 메카니즘과;

코팅 다이를 지지 표면에 대해 이동시키는 메카니즘과;

코팅 재료를 코팅 다이에 공급하는 메카니즘과;

코팅 다이 및 기판간의 실제 간격을 코팅에서의 편차를 토대로해서 조절하는 메카니즘을 구비하는 것을 특징으로하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 장치.
제8항에 있어서, 지지 표면이 2μm 이하의 평면도 및 형성된 복수의 구멍을 갖고, 기판을 지지 표면과 밀접하게 접촉하도록 끌어당기기위해 구멍을 진공으로 되게하는 메카니즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅 다이를 사용해서 기판을 코팅하는 장치.
코팅 재료를 수용하는 탱크가 파이프를 통해 코팅 다이와 연결되고, 상기 파이프는 코팅 재료를 탱크로부터 코팅 다이로 공급하는 펌프를 가지며, 코팅 재료를 코팅 다이로 공급하는 장치에 있어서,

코팅 재료에서 거품을 모으고 동일한 것을 상부에서 형성된 개방가능한 출구로부터 토출하기위해 파이프에 배열된 탈포기를 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅 재료를 코팅 다이로 공급하는 장치.