KR20070113308A - 도포 장치 및 도포 방법 - Google Patents

Abstract

Y방향으로 다수의 노즐(53a)을 가지는 헤드(5)를, 기판(W)에 용액을 분사하여 도포 패턴을 형성할 때, Y방향으로 배열된 노즐(53a)간에 용액의 분사량 차이가 생긴다. 그래서, Y방향으로 헤드(5)를 거리 △L만큼 이동시키고, 동일 도포 패턴을 형성하도록 여러 차례 도포를 실시하여, 도포 두께의 불균등(요철)을 보정하여, 도포막 두께의 균일화를 도모한다.

Description

도포 장치 및 도포 방법{COATING APPARATUS AND COATING METHOD}

본 발명은, 노즐로부터 용액을 분사하여 기판에 소정의 도포 패턴을 형성하도록 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치 및 도포 방법의 개선에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치나 반도체 장치의 제조 공정에서의 성막(成膜) 프로세스에 있어서, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판면에 배향막이나 레지스트 등의 기능성 박막이 형성된다.

기판면에 기능성 박막을 형성할 경우, 기능성 박막을 형성할 용액을 다수 노즐로부터 분사(토출)시켜, 기판에 도트(Dot) 모양으로 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치가 이용된다 (특허 문헌 1 참조).

종래의 잉크제트 방식의 도포 장치는, 기판을 반송하는 반송 테이블을 가지고 그 반송 테이블의 위쪽으로, 열형상으로 다수 노즐(세공(細孔), 혹은 오리피스)을 형성한 복수의 헤드를, 기판의 반송 방향과 직교하는 방향으로 병설하여, 헤드에 공급된 용액을 상대 이동하는 기판을 향하여 분사하고 설정된 도포 패턴을 형성한다.

상기 도포 장치는, 기판이 반송 테이블에 의해 소정의 거리로 반송되는 동안, 용액을 각 노즐로부터 도트 모양으로 분사시킨다. 이 때문에, 기판상에는, 기 판의 반송 방향을 따라 직선으로 용액의 도트열이 노즐 간격과 같은 간격으로 나란한 도포 패턴, 통상은 전체적으로 구형 모양의 도포 패턴을 형성한다. 도트 모양으로 도포된 용액은, 기판상에서 유동하여 확대 인접하는 용액을 연결하여 평탄화하는 레벨링을 거쳐, 도포막을 형성한다.

[특허 문헌 1：일본국 특허 공개평 9－105938호 공보]

기판면으로 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치에서는, 복수의 헤드가 기판의 반송 방향과 직교하는 방향으로 병설되어 있고, 또 각 헤드는 그 병설 방향으로 열형상으로 다수 노즐이 배열 형성되어 있기 때문에, 도포 패턴의 폭 치수에 따라, 필요한 수의 노즐이 선택되어 소정 길이(거리)에 걸쳐 용액이 분사된다.

그렇지만, 이러한 헤드에 대해서는, 1번의 분사량(토출량)이 각 노즐 사이에서, 불규칙한 격차를 보인다.

각 노즐 사이에, 용액 분사량의 격차가 존재하면, 도포 패턴을 형성하는 도트열에 있어서, 용액 도트의 크기, 즉 용액의 도포량이, 열간에 흩어지게 된다. 이 때문에, 용액의 도포→용액의 레벨링→용액의 건조를 거쳐 형성되는 막두께의 균일화가 손상되어, 기능성 박막 등에 양호한 막의 품질을 얻을 수 없는 현상이 발생했다.

그래서, 본 발명은, 열형상으로 배열된 다수의 노즐로부터 용액을 기판을 향하여 분사시켰을 때, 도포 패턴 내에 있어서, 도포막 두께를 균일한 상태로 접근시켜 양호한 도포막을 형성할 수 있는 잉크 제트 방식의 도포 장치 및 도포 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 형태는, 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치에 있어서, 상기 헤드와 상기 기판을 상기 노즐의 직사각형 배열 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동시킬 수 있는 제1 이동 기구, 상기 헤드와 상기 기판을 상기 노즐의 길이 배열 방향으로 상대 이동시킬 수 있는 제2 이동 기구, 상기 제1 이동 기구와 상기 노즐의 용액 분사 동작을 제어함과 함께, 상기 복수 노즐간의 분사량 격차에 근거하는 상기 제2 이동 기구에 대한 제어에 의해, 상기 헤드와 상기 기판의 상대 위치를 상기 길이 배열 방향과 다르게 하고, 용액을 여러 차례 도포하도록 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2의 형태는, 헤드에 형성된 복수 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치에 있어서, 상기 헤드와 상기 기판을 상기 노즐의 길이 배열 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동시킬 수 있는 제1 이동 기구, 상기 헤드와 상기 기판, 상기 노즐의 길이 배열 방향으로 상대 이동시킬 수 있는 제2의 이동 기구, 상기 제1 이동 기구와 상기 노즐의 용액 분사 동작을 제어함과 함께, 상기 노즐의 길이 배열 방향의 피치를 P, 양의 정수를 n로 했을 때, 상기 헤드와 상기 기판의 상대 위치를 상기 직사각형 배열 방향으로(n×P＋P/2) 다르게 하고, 용액을 여러 차례 도포하도록 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 형태는, 헤드에 형성된 복수 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 방법에 있어서, 상기 복수의 노즐 간의 분사량의 격차에 근거하여, 상기 노즐의 길이 배열 방향에 있어서의 상기 헤드와 기판 사이의 상대 위치를 다르게 함으로써 여러 차례 용액을 도포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 형태는, 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 방법에 있어서, 상기 노즐의 직사각형 배열 방향의 피치를 P, 양의 정수를 n으로 했을 때, 전회의 도포 위치와 이번 도포 위치 사이의 상기 헤드와 기판 사이의 상대 위치를 (n×P＋P/2) 다르게 하고, 용액을 여러 차례 도포하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명에 관련된 잉크제트 방식의 도포 장치 및 도포 방법에 의하면, 적어도 헤드와 기판 사이의 상대 위치를 노즐의 배열 방향으로 다르게 하고, 여러 차례 용액을 도포함으로써, 노즐 간의 분사량 격차를 보정하고, 양호한 도포막을 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명과 관련되는 도포 장치의 제1 실시예를 나타낸 정면도이다.

도 2(a)는 도 1에 나타낸 장치의 좌측면도, 도 2(b)는 도 2(a)의 주요부 확대 평면도이다.

도 3은, 도 2에 나타낸 헤드의 종단면도이다.

도 4는, 도 3에 나타낸 헤드의 저면(底面)도이다.

도 5는, 도 1에 나타낸 헤드의 제어 회로도이다.

도 6은, 도 1에 나타낸 장치의 동작 설명도이다.

도 7은, 본 발명과 관련되는 도포 장치의 제2 실시예의 동작 설명도이다.

액정 표시 장치나 반도체 장치의 제조 공정으로는, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 회로 패턴 등을 형성하기 위한 성막 프로세스가 있다. 이 성막 프로세스로 기판의 판면에 예를 들어, 배향막이나 레지스트 등의 기능성 박막이 형성된다.

기판에 기능성 박막을 형성할 경우, 이 기능성 박막을 형성하는 용액을 복수 노즐로부터 분사하여 기판 판면으로 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치가 이용될 때가 있다.

이러한 잉크제트 방식의 도포 장치에서는, 노즐 간의 분사량 격차가 발생할 때가 있지만, 본 발명은, 이러한 경우에서도, 기판과 헤드 사이의 상대 위치를 노즐 배열 방향으로 슬라이드시키고, 용액을 여러 차례 도포함으로써, 분사량 격차에 기인하는 불균일한 도포막 두께가 해소되는 것에 주목하여 이루게 된 것으로, 본 발명에 관련된 잉크제트 방식의 도포 장치 및 도포 방법의 하나의 실시예를, 도면을 참조하여 이하에 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련되는 잉크제트 방식의 도포 장치에 있어서, 제1 실시예를 나타낸 정면도로서, 도 2(a)는 그 좌측면도, 도 2(b)는, 도 2(a)의 주요부의 확대 평면도이다.

잉크제트 방식의 도포 장치는, 도 1 및 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 거의 직방체 모양의 베이스(1)를 가지고, 이 베이스(1)의 아래쪽 면의 소정 위치에는 각각 다리(1a)가 설치되어 있고, 베이스(1)는 수평으로 지지를 받는다.

베이스(1) 표면의 폭방향 (도 2의 화살표 Y방향)의 양단부에는, 길이 방향(도 1의 화살표 X방향)에 따라 긴 고정판(1b)이 설치되어, 이들 고정판(1b) 상의 내측 쪽에, 길이 방향을 따라 한 쌍의 가이드 레일(1c)이 설치되어 있다.

한 쌍의 가이드 레일(1c) 상에는, 대략 구형판 모양의 반송 테이블(2)이, 그 아래쪽 면 양측에 평행으로 설치된 단면 대략 L자 모양의 슬라이드 부재(2a)를 통하여, 길이 방향으로 자유로운 이동이 가능하게 지지를 받는다. 반송 테이블(2)상에는, 예를 들면 액정 표시 장치로 이용되는 유리 기판 등의 기판 W가, 정전 지퍼나 흡인 지퍼 등의 유지수단에 의하여 착탈 가능하게 유지된다.

가이드 레일(1c) 및 반송 테이블(2)은, 반송 테이블(2)에 대한 도시되지 않은 구동 기구와 함께 제1 이동 기구를 구성하여, 반송 테이블(2)을 X방향(길이 방향)을 향하여 이동 가능하게 구성되어 있다.

또, 상기 베이스(1)의 길이 방향 중간부에는, 한 쌍의 가이드 레일(1c)을 넘도록 문형의 지지체(3)가 입설(立設)되어 있다.

문형의 지지체(3)의 상부 위치에, 가이드 부재(3a)가 폭방향 (Y방향)으로 수평으로 걸쳐 설치되어 있고, 그 가이드 부재(3a)에는, 유지 테이블(4)이 폭방향으로 안내되어, 이동 가능하게 지지를 받는다.

그리고, 유지 테이블(4)의 한 측면에는, 도 2(b)에도 확대하고 가리킨 바와 같이, 잉크제트 방식의 복수 개(이 실시예로는 7개)의 헤드(5)가, 화살표 Y방향을 향하여, 또 좌우에 지그재그 모양으로 배치되어 설치 및 고정되어 있다. 또한, 각 헤드(5)에는, 후술하는 바와 같이, Y방향으로 다수의 노즐(세공)이 열상에 길게 배열 형성되어 있다.

그래서, 가이드 부재(3a) 및 유지 테이블(4)은, 유지 테이블(4)에 대한 도시되지 않은 구동 기구와 함께 제2 이동 기구를 구성하므로, 복수 헤드(5) 전체는 일체가 되어, 반송 테이블(2)상 기판 W와의 사이의 Y방향에 대한 상대 위치 조정이 가능하다.

이와 같이, 제1 이동 기구는 기판 W를 X방향으로 이동시키고, 제2 이동 기구는 헤드(5)를 Y방향으로 이동시키므로, 헤드(5)와 기판 W는, X－Y방향으로 상대 이동이 가능하다.

또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 베이스(1)에는, 상기 제1 및 제2 이동 기구와 함께 헤드(5)의 각 노즐에 있어서, 용액의 분사도 통괄 제어가 가능한 제어기(6)가 내장되어 있다.

도 3은, 도 1 및 도 2에 나타낸 헤드(5)의 확대 종단면도(縱斷面圖)이며, 도 4는 헤드(5)의 확대 저면도(底面圖)이다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 헤드(5)는 헤드 본체(51)를 가지고, 헤드 본체(51)는 표면측으로부터 아래쪽 면 측에 연통하는 개구부(51a)를 가지고, 그 아래쪽 면 통로는 가요판(可撓板)(52)에 의하여 폐쇄되어 있다.

가요판(52)은, 또한 노즐 플레이트(53)에 의하여 덮이고, 가요판(52)과 노즐 플레이트(53) 사이에, 주관(54a)과 주관(54a)에 연결되는 액실(液室)(54)이 형성된다.

노즐 플레이트(53)의 중앙부에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 다수의 노즐(세공, 혹은 구멍)(53a)이, 길이 방향(Y방향)으로 피치 P를 가진 열을 형성하여, 지그재그 모양으로 설치되어 있다.

그래서, 헤드 본체(51)의 길이 방향 일단부에는 주관(54a)에 연통하는 공급 구멍(51b)이 형성되어 있고, 이 공급 구멍(51b)에는, 예를 들면 배향막이나 레지스트 등의 기능성 박막을 형성하는 용액이 공급관(51c)을 통하여 공급되어 주관(54a) 및 액실(54) 내가 용액으로 채워지도록 구성되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 가요판(52)의 표면에는, 각각 노즐(53a)에 대향하여 압전 소자(55)가 다수 배치된다. 이러한 압전 소자(55)는, 구동부(6a)에 접속된다. 구동부(6a)는, 각 압전 소자(55)로 구동 전압을 공급한다. 이 구동 전압의 공급에 의하여, 압전 소자(55)는 신축하므로, 가요판(52)은 그 압전 소자(55)에 대응하는 부분이 변형된다. 이 결과, 액실(54) 내에 용적 변화가 생겨 용적 변화에 따른 양의 용액이, 압전 소자(55)에 대응하는 노즐(53a)로부터 반송 테이블(2)상의 기판 W를 향하여 분사되어 도포된다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 헤드 본체(51)의 Y방향과 단부(도시 좌단부)에는, 주관(54a)에 연통하는 회수 구멍(51d)이 형성되어 이 회수 구멍(51d)에서는, 분사되지 않고 남은 주관(54a) 내의 용액이 밀어 올려져 배액관(51e)을 통하여 회수된다.

도 5는, 제어기(6)와 각 헤드(5) 사이의 제어계를 나타낸 회로도로서, 제어기(6)는 각 구동부(6a)를 통하여, 각 헤드(5)의 압전 소자(55) 구동을 제어한다.

상기 구성의 잉크제트 방식에 의한 도포 장치의 동작 즉 도포 방법을, 도 1 내지 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

또한, 상기 구성의 잉크제트 방식의 도포 장치는, 제어기(6)가 제1 및 제2 이동 기구를 제어함과 함께, 7개의 모든 헤드(5)의 노즐(53a)에 대응하는 압전 소자(55)를 구동 제어하고, 기판 W면에 용액을 도포할 수 있지만, 이하의 동작 설명에서는, 설명의 편의상, 제어기(6)는 1개의 헤드(5)의 노즐(53a)에 대응하는 압전 소자(55)를 구동 제어하고, 2번에 걸친 도포에 의하여 소정의 도포 패턴을 얻는 것으로 설명한다.

즉, 도 6(a)은, 피치 P를 가진 길이 L로 배열된 노즐(53a)을 가진 1개의 헤드(5)로부터 분사되는 용액의 분사량 값을 연결하여 만들어진 곡선으로서, 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량을 나타낸 곡선 A이다. 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 노즐(53a) 간에는 불규칙한 분사량의 격차가 생긴다.

그래서 이 실시예에서는, 1개의 헤드(5)에 있어서, 노즐(53a) 위치에 대응하고, 용액 격차를 가지고 도포된 것을 보정하기 위하여, 제어기(6)는 제2 이동 기구를 제어하고, 기판 W와 헤드(5) 사이의 Y방향의 상대 위치를 거리 ΔL만큼 다르게 하고 다시 도포함으로써, 상쇄하고, 그 격차에 기인하는 도포 패턴 상의 불균일한 도포 분포를 보정하여 도포막 두께의 균일화가 도모된다.

즉, 처음의 도포에서는, 제어기(6)는 도 6(a)에 나타낸 위치에서, 헤드(5)의 좌단으로부터 거리 ΔL까지의 범위에 위치하는 노즐(53a)은 분사에 의한 도포를 정지시킨 상태이며, 기판 W를 X방향을 향하여 이동시켜 도포를 행한다. 이에 의하여, 기판 W상에는, 용액의 도트열이 기판 W의 반송 방향으로 직선 모양에 노즐 간격과 같은 간격으로 나란해진 도포 패턴을 형성한다. 그리고, 이 도포 패턴은, 도트열 간에 용액의 도포량의 격차를 가진다. 그 때문에, 용액이 기판 W상에서 레벨링 되었을 경우, 기판 W에는 도 6(b)에 나타낸 높이 형상의 불균일한 도포막이 형성된다.

그래서, 다음에 제어기(6)는 제2 이동 기구를 제어하여 헤드(5)와 기판 W와의 상대 위치를 노즐의 직사각형 배열 방향(즉, Y방향)으로 ΔL만큼 도시 우측 방향으로 이동시킨다.

즉, 제어기(6)는 기억기(6b)를 가지고, 이 기억기(6b)에는, 도시되지 않은 키보드나 터치 패널 등의 입력기에 의해 거리 ΔL이 입력되어 기억된다. 따라서, 제어기(6)는 이 기억기(6b)에 기억된 거리 ΔL을 판독하여, Y방향에 대한 헤드의 이동을 제어한다.

그 거리 ΔL만큼 헤드(5)를 오른쪽으로 이동시킨 상태로 각 노즐(53a)로부터 용액을 분사시킨다. 그때의 용액 분사량을 나타낸 곡선은, 도 6(c)의 점선 B로 나타낸 바와 같이, 곡선 A에 대하여 도시 우측 방향으로 ΔL만큼 슬라이드된 상태가 된다.

다만, 이때 동일 형상의 도포 패턴을 얻기 위하여, 헤드(5)의 노즐(53a)로 분사를 정지시키는 노즐(53a)은, 전회와는 반대측, 즉 도 6(c)에 나타낸 위치에서, 헤드(5) 우단으로부터 거리 ΔL의 범위에 위치하는 것으로 한다.

이 2번의 도포에 의하여, 첫 번째의 도포시 분사량이 적은 노즐(53a)로부터 용액이 분사된 부분에, 두 번째의 도포로 첫 번째 도포시의 노즐(53a)보다 분사량이 더 많은 노즐(53a)로부터 용액이 분사된다. 또, 첫 번째 도포시 분사량이 많은 노즐(53a)로부터 용액이 분사된 부분에, 두 번째의 도포로 첫 번째의 도포시 노즐(53a) 보다 분사량이 더 적은 노즐(53a)로부터 용액이 분사된다. 이에 의하여, 노즐(53a) 간에 있어서, 용액의 분사량 격차가 보정된다. 그 때문에, 기판 W상에 형성되는 도포막은, 도 6(d)에 나타낸 바와 같이, Y방향으로 폭(L-ΔL) 만큼, 두께가 균일화되어 평탄화된다.

단, 도 6에 나타낸 예에서는, 설명상, 첫 번째와 두 번째의 도포에 의하여, 분사량이 많은 부분과 분사량이 적은 부분이 정확히 상쇄되는 것을 나타냈다. 그러나 실제로는 첫 번째의 도포에 있어서, 분사량이 많은 부분과 분사량이 적은 부분이 노즐(53a)의 배열 방향(Y방향)으로 혼재되기 때문에, 거리 ΔL의 결정에 대해서는, 작업자가 예를 들면 도 6(a)에 나타낸 곡선을 의지하여, 헤드(5)와 기판 W와의 상대 위치를 두 번째 도포시에 얼마만큼 이동시키면 도포 패턴 전체가 균일화된 도포 패턴이 되는지 고려해서 결정하게 된다. 그리고, 이와 같이 결정된 ΔL이, 전술한 입력기에서 기억기(6b)로 기억된다.

또, 상기 설명에서는, 제어기(6)가 1개 헤드(5)의 각 노즐(53a)로부터 분사하는 용액을 제어한다고 설명했지만, 7개의 헤드(5)를 작동시켜 도포할 경우에는, 도 6에 나타낸 헤드(5)의 우단으로부터 거리 ΔL 범위에 위치하는 노즐(53a) 동작 을, 가장 우측으로 위치하는 헤드(5)에 적용함으로써, Y방향으로 긴(폭이 큰) 도포 패턴을 형성할 수 있다.

또, 상기 도포 방법에 있어서, 2번의 도포를 행하는데 X방향의 시작 위치는,처음 위치로 돌아가는 방법도, 뒤에서 돌아가는 되돌아가는 방법도 좋은 것은 분명하다.

단, 지그재그 모양으로 배열된 헤드(5) 및 지그재그 모양으로 배열 형성된 노즐(53a)로부터 용액을 분사시켜, 기판 W상에 구형 모양의 도포 패턴을 그릴 때, 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사를 동시에 개시 및 정지시키면, 도포 패턴의 X방향 단부에 있어서, 분사된 도트 모양의 용액이 지그재그 모양이 되기 때문에 이 부분에 요철이 생긴다.

따라서, 제어기(6)는, 기판 W의 반송중, 기판 W상의 패턴 형성 예정 영역이 각 헤드(5)의 각 노즐(53a) 하부를 통과하는 타이밍에 맞춰서 각 노즐(53a)로부터 용액을 분사하도록 구동부(6a)를 제어한다. 이에 의하여, X방향으로 요철이 없는 소정 형상의 도포 패턴을 형성할 수 있다.

이와 같이, 이 실시예의 잉크제트 방식에 의한 도포 장치 및 도포 방법은, 첫 번째 도포와 거기에 겹치도록 도포를 행하는 두 번째 도포 사이에, 노즐(53a) 길이 배열 방향(Y방향)으로 ΔL만큼 차이를 마련하여, 동일 도포 패턴을 그리도록 제어하지만, 노즐(53a)이 Y방향으로 피치 P를 가지는 것을 더 고려했을 때, n을 양의 정수로 하면, ΔL의 길이는, 노즐 위치가 겹치지 않는 위치, 즉 (n×P＋P／2)인 것, 또한 실험에 의하면 n≥5인 것이 바람직하다.

여기서,ΔL=n×P+P／2(n은 양의 정수)로 한 것은 ΔL=P／2에서는 같은 노즐(53a)에 의하여 형성된 도트열이 서로 이웃이 되고, 노즐(53a) 간의 분사량 격차가 도포막 두께에 미치는 영향이 현저하기 때문이다.

도 4에 나타낸 헤드(5)를 이용하여 설명한다. 첫 번째의 도포와 두 번째의 도포로 헤드(5)를 좌측 방향으로 P/2 이동시켰을 경우, 2번째 도포시에 도면 우단의 노즐(53a)로부터 분사된 용액으로 형성된 도트열(우단 노즐(53a)의 도트열)은, 첫 번째의 도포시에 있어서의 우단 노즐(53a)의 도트열과 그 노즐(53a)의 1P 왼쪽 옆의 두 번째 노즐(53a)로부터 분사된 용액으로 형성된 도트열(두 번째 노즐(53a)의 도트열)사이에 위치한다. 만일 우단의 노즐(53a)로부터의 용액 분사량이 모든 노즐(53a)로부터의 용액 분사량의 평균값보다 많으면, 평균보다 도포량이 많은 도트열이 도포 패턴의 우단에 2열로 나란하게 된다. 그 때문에, 우단의 노즐(53a)에 의한 과다한 분사량의 영향은 도포막 상에 더욱 현저하게 나타나, 도포 패턴의 우단은 용액의 도포량이 다른 부분보다 많아져, 그 부분에 있어서의 도포막 두께가 다른 부분보다 두꺼워질 우려가 있다.

한편, 첫 번째의 도포와 두 번째의 도포로 헤드(5)를 좌측 방향으로 n×P＋P/2 이동시키는 경우로서, 예를 들면, n=1로 했을 경우, 2번의 도포로 우단 노즐(53a)에 의하여 형성된 2열의 도트열 사이에는, 우단의 노즐(53a)의 왼쪽 위치에 있는 두 번째 노즐(53a)로부터 분사된 도트열이 위치하게 된다. 이에 의하여, 우단 노즐(53a)로부터의 용액 분사량이 평균값보다 많은 경우에서도, 두 번째 노즐(53a)의 도트열 사이에 개재함으로써 그것이 완화될 가능성이 있다. 이는, 노즐(53a) 간 의 분사량이 불규칙한 격차로 인하여 두 번째 노즐(53a)로부터의 용액 분사량이 우단 노즐(53a)로부터의 용액 분사량보다 적은 것을 기대할 수 있기 때문이다. 만일, 두 번째 노즐(53a)로부터의 용액 분사량이, 우단 노즐(53a)로부터의 용액 분사량보다 많은 경우도, 불규칙한 분사량 격차를 가지는 노즐열 전체로 보면, 격차가 완화될 확률이 높고, 전체적으로 도포막 두께가 균일한 상태로 접근할 수 있다.

이와 같이, 헤드(5)를 n×P＋P/2 이동시킴으로써, 노즐(53a)로부터의 분사량 격차가 다른 노즐(53a)로부터 분사된 용액에 의하여 완화될 확률이 높아지며, 그 결과 도포막 두께가 균일한 상태로 접근할 수 있다.

또, 우단 노즐(53a)로부터의 용액 분사량이 평균보다 적을 경우도 동일하다. 또, 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량 격차를 구하고 이 분사량 격차를 근거로, 상기 n을 설정해도 된다.

즉, 각 노즐(53a)로부터의 한 번의 용액 분사량을, 전자 천칭 등의 계측기를 이용하여 구한다. 예를 들면, 용액을 노즐(53a)로부터 미리 설정된 회수로 분사하여, 그 용액을 채취한다. 그리고 채취된 용액의 무게를 계측기로 계측한다. 그 다음, 계측값을 상기 설정된 횟수로 나누어, 그 값을 노즐로부터 한번에 분사되는 용액의 분사량으로서 얻는다. 이를 노즐(53a)마다 행한다.

이와 같이 해서 구해진 노즐(53a) 마다의 분사량을 노즐(53a)의 배열 순으로 나란히 하여, 각 분사량을 선으로 묶고, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량을 나타낸 실선 A를 얻는다.

그래서 작업자는, 이 실선 A와 동일 형상의 곡선(예를 들면, 도 6(c)에 나타 낸 점선 B)을 실선 A로 겹친 상태에서, Y방향 우측 혹은 좌측으로 P/2씩 순차 이동시키고, 실선 A에서 분사량이 적은 부분에 점선 B의 분사량이 많은 부분이 위치하고, 실선 A에서 분사량이 많은 부분에 점선 B의 분사량이 적은 부분이 위치하는 n의 값을 구한다.

단 여기서, n의 값은 가능한 한 작은 값으로 설정하는 것이 도포 패턴을 형성하기 위한 도포 동작 효율을 좋게 할 수 있어서 바람직하다. 도 6(c)에 나타낸 거리 ΔL은, 노즐(53a)로부터의 용액 분사가 정지하는 범위를 나타내지만, n의 값이 작으면 이 거리 ΔL을 작게 할 수 있다. 이 거리 ΔL이 작으면, 그 범위 내에 위치하는 노즐(53a)의 수가 적게 되어, 용액 분사가 정지하는 노즐(53a)의 수를 줄일 수 있다. 그 때문에, 헤드(5)에 배열된 노즐(53a) 중에 많은 노즐(53a)을 도포를 위하여 제공할 수 있고, 도포 동작을 좋은 효율로 행할 수 있다.

또, 전자 천칭 등의 계측기는, 도포 장치상에 설치되는 것이 바람직하다.

예를 들면, 계측기를 각 헤드(5)가 가지는 각 노즐(53a)의 하부로 이동할 수 있게 이동 장치를 통하여 도포 장치상에 배치한다. 계측기의 시료 대상에는, 비커 등의 채취 용기를 설치한다. 계측기는, 채취한 용액의 무게를, 용액 채취 전후에 있어서의 중량 차이에서 구한다.

이와 같이 하면, 도포 장치상에서 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량을 구할 수 있으므로, 채취한 용액을 다른 계측기로 이송하는 번거로움 없어, 작업성이 향상된다.

또한, 상기 계측기에 의하여 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량의 측정은, 도포 동작의 개시시에 한 번만 하는 것도, 설정 시간이 경과할 때마다, 혹은 설정 매수의 기판 처리가 완료할 때마다 행하는 것이 좋다. 또한, 후자에 의하는 것이, 노즐(53a)로부터의 용액 분사량의 변화에 맞춰서 n의 값, 혹은 거리 ΔL을 변경할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 계측기는, 노즐(53a)로부터의 용액 분사량을 무게로 구하는 전자 천칭을 예로 들어 설명했지만, 요점은 분사량을 구할 수 있으면 되고, 노즐(53a)로부터 분출되어 비상 중의 용액, 혹은 기판상으로 도포된 용액의 촬상 화상을 근거로 분사량을 구하는 화상 처리 장치를 이용하는 것도 좋다.

또한, 헤드(5)의 노즐(53a) 열에 있어서, 용액 분사량이, 열(Y) 방향에 있어서의 양단에서 가장 많고, 중앙부에 가까워질수록 서서히 적게 되는 경향을 가질 때, 거리 ΔL의 길이는 L/2로 하는 것에 의하여, 도포 패턴을 거의 평탄하게 할 수 있다.

즉 상기 제1 실시예에서는, 헤드(5)의 위치에 ΔL만 열방향(Y방향)의 차이를 주고 2번 도포한다고 설명했지만, ΔL 길이를 L/2로서 2번 도포하는 본 발명의 제2 실시예를 도 7을 참조하여 설명한다.

또한, 제2 실시예는 상기 설명의 제1 실시예와 대비하여, 동일 구성으로부터 이루게 되어, 제어기(6)에 의한 제어 동작 즉 도포 방법이 다를 뿐이므로, 특별히 다른 방법에 대하여 설명한다.

즉, 도 7(a) 및 도 7(b)은, 거리 ΔL만 차이를 주고 2번 도포를 행하는 7개의 헤드(5)에 있어서, 각각 Y방향의 위치를 나타낸 평면도이다.

처음(도 7(a)) 위치의 도포와 다음 번(두 번째, 즉 도 7(b))의 도포로, 헤드(5)의 위치를 Y방향으로 두고, 거리 ΔL=L/2의 차이를 주도록 제어기(6)는 구동 제어를 한다.

첫 번째 도포시, 도 7(a)에 나타낸 좌단부 헤드(5)의 왼쪽 반(L／2)의 노즐(53a)에 대하여, 용액 분사를 정지시킨 상태로, X방향으로 도포를 실행한다.

두 번째 도포에서는, 도 7(b)에 나타낸 우단부 헤드(5)의 오른쪽 반(L／2)의 노즐(53a)에 대하여, 용액 분사를 정지시킨 상태로, 재차 X방향으로의 도포를 실행한다.

도 7(c)은, 도 7(a) 및 도 7(b)의 위치에서 기판 W에 도포된 평면 도포 패턴 Ph를 나타낸 것으로, 상기 동작에 의하여, Y방향으로 6.5 L의 길이 폭의 구형 모양으로, 평탄한 도포 두께의 도포막이 형성된다.

또한, 제1 실시예의 설명과 같이, 지그재그 모양으로 연결하듯이 7개의 헤드(5)를 구동하여 도포하는 이 제2 실시예에서는, 첫 번째와 다음 번의 도포에 대하여, 각각 좌단 및 우단의 헤드(5,5)의 일부 노즐(53a)에 대해서는 분사를 정지시키지만, 중간 5개의 헤드(5)의 노즐(53a)에 대해서는, 어떤 정지도 없이, 각 압전 소자(55)를 구동하여 도포가 실행된다.

이상 설명한 바와 같이 상기 각 실시예에 관련된 잉크제트 방식의 도포 장치 및 도포 방법에 의하면, 헤드(5)에 있어서의 각 노즐(53a) 위치 차이에 근거하는 용액 분사량 차이나 격차를 보정하고, 기판 W면에 형성되는 도포막 두께를 균일한 상태로 접근시켜 양호한 도포막을 형성할 수 있다.

즉, 기판 W에 대한 2번에 걸친 용액 도포에 있어서, 첫 번째의 도포시에 분사량이 적은 노즐(53a)로부터 용액이 분사된 부분에, 두 번째의 도포로 첫 번째 도포시의 노즐(53a)보다 분사량이 많은 노즐(53a)로부터 용액을 분사하여, 또, 첫 번째의 도포시에 분사량이 많은 노즐(53a)로부터 용액이 분사된 부분에, 두 번째 도포로 첫 번째의 도포시의 노즐(53a)보다 분사량의 적은 노즐(53a)로부터 용액을 분사하도록 할 수 있다. 그 때문에, 도포 패턴 전체에 대해 용액의 도포량이 균등화되므로, 도포된 용액은 레벨링에 의하여 평탄화되고, 양호한 도포막을 얻을 수 있다.

이 때문에, 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량의 격차가, 허용되는 격차, 즉 기판 W의 X방향으로 한 번의 반송으로 기판 W상의 패턴 형성 예정 영역에 도포 패턴을 형성했다고 해도, 허용 범위 내의 두께 격차를 가지는 도포막을 얻을 수 있는 정도의 격자일 경우, X방향으로의 한 번의 반송으로 도포 패턴을 형성하는 경우보다 두께를 더욱 균일한 상태로 접근시킬 수 있고, 얼룩짐이 없는 품질이 좋은 도포막을 형성할 수 있다. 따라서, 기판 W상에 형성되는 기능성 박막의 막질을 향상시킬 수 있다.

또, 각 노즐(53a)로부터의 용액 분사량 격차가, 허용되는 격차를 초월할 경우도, 두 번째의 용액 도포에 의하여 그 분사량 격차가 보정된다. 이 때문에, 두 번째의 용액 도포에 의하여 형성된 도포 패턴으로부터 얻을 수 있는 도포막 두께가 균일한 상태로 접근할 수 있게 되어, 도포 불량을 저감시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이는, 예를 들면, 노즐(53a) 차이 등의 원인에 의하여 1개의 노즐(53a)로부터의 분사량이 감소, 혹은 정지했을 경우에도, 막힌 노즐(53a)로부터의 분사량을 보충하도록, X방향으로 기판 W가 이동할 때마다 헤드(5)를 Y방향으로 거리 ΔL만큼 이동시켜 여러 차례에 걸쳐서 용액을 도포함으로써, 도포막 두께의 격차를 완화할 수 있다. 따라서, 노즐(53a) 차이 등의 불편이 생겼을 경우도, 보수 관리를 위하여 도포 장치를 즉시 정지시키는 일 없이 도포를 계속해서 실행하는 것이 가능하게 되어, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

단, 각 실시예의 설명에서는, 도포를 2번 하고, 도포막 두께의 격차를 보정하는 것을 설명했지만, 동일한 수법 및 생각으로 3번 이상 도포하도록 해도 좋다. 또, 기판 W에 형성되는 도포 패턴이 구형 모양으로서 설명했지만, 다른 형상도 좋다. 또, 기판 W도 액정 표시 패널 등에 있어서의 유리 기판으로 한정되지 않고, 반도체 웨이퍼도 좋다.

단, 용액을 기판상의 패턴 형성 예정 영역에 대하여, 2번에 걸친 도포에 의하여 도포 패턴을 형성할 경우, 노즐(53a)로부터의 한 번의 용액 도포량을, 1번 도포로 도포 패턴을 형성할 경우의 반의 분사량으로 하면 좋다. 또, 3번 이상의 도포에 의하여 도포 패턴을 형성할 경우에는, 한 번의 도포로 도포 패턴을 형성할 경우의 분사량을, 도포의 회수로 나눈 값을 노즐(53a)로부터의 한 번의 용액 분사량으로 하면 좋다.

또, 기판 W상의 패턴 형성 예정 영역에 있어서 용액의 도포를 m번(2번 이상)에 걸쳐서 행할 경우, 도포를 한 번 행할 때마다, 헤드(5)와 기판 W와의 상대 위치 가 노즐 길이 배열 방향(도 6에 나타낸 Y방향)에 있어서의 한 방향으로 거리 ΔL=n×P＋P/m만큼 이동하도록 하면 좋다.

예를 들면, 도포를 3번 행할 경우에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 여기에서는, 헤드(5)를 도 6에 나타낸 Y방향 우측으로 이동시키는 것으로 한다.

우선, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 첫 번째의 도포를 행한다. 이때, 도 6(a)와 다른 점은, 헤드(5)의 좌단 노즐(53a) 위치로부터 거리 2×ΔL=2×(n×P＋P/3)의 범위에 위치하는 노즐(53a)로부터의 용액 분사를 정지시키는 점이다.

첫 번째의 도포가 완료되면, 헤드(5)를 Y방향 우측으로 거리 ΔL만큼 이동시켜, 이 상태에서 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 두 번째의 도포를 행한다. 이때, 도 6(c)과 다른 점은, 헤드(5)의 우측 노즐(53a) 위치로부터 거리 ΔL의 범위에 더하여 헤드(5)의 좌측 노즐(53a)의 위치로부터 거리 ΔL의 범위에 위치하는 노즐(53a)로부터의 용액 분사도 정지시키는 점이다.

두 번째 도포가 완료되면, 헤드(5)를 더욱 Y방향 우측으로 거리 ΔL만큼 이동시켜, 이 상태로 세 번째 도포를 행한다. 이때, 헤드(5)의 우측 노즐(53a) 위치로부터 거리 2×ΔL의 범위에 위치하는 노즐(53a)로부터의 용액 분사를 정지시킨다.

이와 같이, 3번의 도포에 의하여, 헤드(5)의 노즐(53a) 배열 길이 L에 대하여, Y방향으로 폭(L－2×ΔL=L-(m－1)×ΔL)에 걸쳐 용액이 도포된다.

여기서, m 값을 4 이상으로 설정할 경우에도, 각 번의 도포시에(L-(m－1)×ΔL)의 범위로부터 빗나간 위치에 있는 노즐(53a)로부터의 용액 분사를 정지시킴으 로써, 상술과 같은 요령으로 도포 작업을 실시할 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 용액의 도트열 간격이 격차를 가질 경우, 형성되는 도포막의 막두께가 도트열의 간격이 좁은 부분에서 두껍고, 넓은 부분에서 얇아지는 경향이 있지만, 헤드(5)와 기판 W와의 상대 위치를 상술과 같이 이동시킴으로써, 용액의 도트열을 P／m의 같은 간격으로 배열할 수 있으므로, 용액의 도트열 간격의 격차에 기인하는 도포막 두께의 격차를 방지할 수 있고, 도포막의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또, 복수의 헤드(5) 및 복수의 노즐(53a)을 지그재그 모양으로 배치한 예를 설명했지만, 지그재그 모양으로 한정되지 않고, 직선 모양으로 배치해도 좋다.

본 발명에 의하면, 열상에 배열된 다수의 노즐로부터 용액을 기판을 향하여 분사했을 때, 도포 패턴 내에 있어서의 도포막 두께를 균일한 상태로 접근시켜 양호한 도포막을 형성할 수 있는 잉크 제트 방식의 도포 장치 및 도포 방법을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치에 있어서,

   상기 헤드와 상기 기판을 상기 노즐의 길이 배열 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동 가능한 제1 이동 기구와,

   상기 헤드와 상기 기판을 상기 노즐의 길이 배열 방향으로 상대 이동 가능한 제2 이동 기구와,

   상기 제1 이동 기구와 상기 노즐의 용액 분사 동작을 제어함과 함께, 상기 복수 노즐 간의 분사량 격차에 근거하는 상기 제2 이동 기구에 대한 제어에 의하여, 상기 헤드와 상기 기판과의 상대 위치를 상기 길이 배열 방향과 다르게 하고, 용액을 여러 차례 도포하도록 제어하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트 방식의 도포 장치.
2. 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치에 있어서,

   상기 헤드와 상기 기판을, 상기 노즐의 길이 배열 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동 가능한 제1 이동 기구와,

   상기 헤드와 상기 기판을 상기 노즐의 길이 배열 방향으로 상대 이동 가능한 제2 이동 기구와,

   상기 제1 이동 기구와 상기 노즐의 용액 분사 동작을 제어함과 함께, 상기 노즐의 길이 배열 방향의 피치를 P, 양의 정수를 n로 했을 때, 상기 헤드와 상기 기판과의 상대 위치를 상기 길이 배열 방향으로 (n×P＋P/2) 다르게 하고, 용액을 여러 차례 도포하도록 제어하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트 방식의 도포 장치.
3. 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 장치에 있어서,

   상기 헤드와 상기 기판을, 상기 노즐의 길이 배열 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동 가능한 제1 이동 기구와,

   상기 헤드와 상기 기판을, 상기 노즐의 길이 배열 방향으로 상대 이동 가능한 제2 이동 기구와,

   상기 제1 이동 기구와 상기 노즐의 용액 분사 동작을 제어함과 함께, 상기 노즐의 길이 배열 방향의 피치를 P, 양의 정수를 n, 도포 횟수를 m으로 했을 때, 상기 헤드와 상기 기판의 상대 위치를 상기 길이 배열 방향으로 (n×P＋P/m) 만큼 다르게 하고, 용액을 m번 도포하도록 제어하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트 방식의 도포 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   각 노즐로부터의 용액 분사량을 계측하는 계측기를 가지는 것을 특징으로 하 는 잉크제트 방식의 도포 장치.
5. 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 설정된 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 방법에 있어서,

   상기 복수 노즐 간의 분사량 격차에 근거하여, 상기 노즐의 길이 배열 방향에 있어서의 상기 헤드와 기판 사이의 상대 위치를 다르게 하여 여러 차례 용액을 도포하는 것을 특징으로 하는 잉크제트 방식의 도포 방법.
6. 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 방법에 있어서,

   상기 노즐의 길이 배열 방향의 피치를 P, 양의 정수를 n으로 했을 때, 전회의 도포 위치와 이번 도포 위치 사이의 상기 헤드와 기판 사이의 상대 위치를, 상기 길이 배열 방향으로 (n×P＋P/2)만큼 다르게 하고, 용액을 여러 차례 도포하는 것을 특징으로 하는 잉크제트 방식의 도포 방법.
7. 헤드에 형성된 복수의 노즐로부터 용액을 분사시켜, 도포 패턴을 그리듯이 기판면에 용액을 도포하는 잉크제트 방식의 도포 방법에 있어서,

   상기 노즐의 길이 배열 방향의 피치를 P, 양의 정수를 n로 했을 때, 도포 횟수를 m으로 했을 때, 전회의 도포 위치와 이번 도포 위치 사이의 상기 헤드와 기판 사이의 상대 위치를, 상기 길이 배열 방향으로 (n×P+P/m) 만큼 다르게 하고, 용액 을 여러 차례 도포하는 것을 특징으로 하는 잉크제트 방식의 도포 방법.

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