JP3621382B2

JP3621382B2 - Liquid applicator

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Publication number: JP3621382B2
Application number: JP2002012442A
Authority: JP
Inventors: 満平田
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP2003211049A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願の発明は、半導体基板や液晶基板等の基板の表面に均一な膜厚で液体を塗布するためのスロット型の液体塗布装置に関し、特に塗膜の端部の膜厚の増大を防止して、膜厚の均一性を向上させた液体塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板や液晶基板等の基板に塗布されるレジスト液やクロム塗布液等の塗膜の膜厚のバラツキ（塗布ムラ）は、配線幅のバラツキに直接結びつく。従来は、バラツキの少ない均一な膜厚を得るために、スピンコータが使用されていたが、このスピンコータは、多量の塗布液を消費する問題があった。
【０００３】
他方、スロットコータ（カーテンコータ、ダイコータ等のスロット型液体塗布装置）の使用は、少量の塗布液ですみ、低コストであるが、膜厚のバラツキが大きく、膜厚の均一化の問題が残されていた。特に塗り始めの膜厚にバラツキが大きく、いわゆる線引きがあり、それが塗り始めだけでなく、全体に渡って引きずられて、基板全領域の膜厚のバラツキに影響していた。
【０００４】
塗り始めの状態を良くしたり、膜厚を均一にする手段としては、スロットの隙間を塗布ヘッドの幅方向の全域に渡って均一にすることが第一であり、そのために様々な工夫が成されてきたものの、なお、いくつかの問題が残されている。例えば、スロットの先端開口部（ノズル口）の隙間は数１０ミクロンであり、開口の内壁面を数ミクロン以下の面精度で機械研磨を行なうには、限界がある。また、開口の幅の精度に影響を与える部品の組立精度についてみれば、塗布ヘッド（スロットノズル）の各部品を組み合わせて、どのように組立精度を高めるかの問題があり、さらに、そのための調整も精密なものとなっていた。
【０００５】
また、一般に、塗布ヘッドに塗布液を供給してスロットの先端開口部から液を流出させるに際しては、塗布開始前、図８（ａ）に図示されるように、スロット０２７の先端開口部０２８に液ダレが生じ、この液ダレは、塗布ヘッド０２０の幅方向（長さ方向）に複数の液玉０２９が作られた状態を呈する。これによって、塗り始めの５〜１０ｍｍ程度の範囲においては、図８（ｂ）に濃い点模様で図示されるように、線引きが行なわれ、Ａ−Ａ位置での膜厚分布は、図８（ｃ）のＡ−Ａ断面図に示されるような形状となり、かなり大きな膜厚のバラツキがある。また、塗り始め以外の位置であるＢ−Ｂ位置でも、図８（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示されるように、ある程度の膜厚のバラツキが残る。これは、塗り始めの線引きが後まで影響することによる。
【０００６】
過去の特許出願例として、例えば、特開平１１−５７５３３号公報に記載のものにおいては、その液玉をできるだけ小さくしようとして、スロットの液が流出する側の先端開口部の壁面に多数の細かい縦溝（線条痕）を設けたり、液玉自体が生成されないように、同スロットの先端開口部の直下に幅方向にワイヤーを設ける等の試みが成されている。
【０００７】
しかしながら、これらの試みにもかかわらず、従来の方法では、塗膜の端部にまで渡って膜厚のバラツキ（塗布ムラ）の少ない、均一な膜厚の塗膜を得ることができず、実用に耐え得るスロット型の液体塗布装置を得るまでには至っていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明は、従来のスロット型の液体塗布装置が有する前記のような問題点を解決して、塗膜の端部に至るまで膜厚のバラツキ（塗布ムラ）の少ない、均一な膜厚の塗膜を得ることができる、この種液体塗布装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような課題を解決した液体塗布装置に係り、その請求項１に記載された発明は、液体を注入させるための液体注入口と、該液体注入口から注入された液体を幅方向に拡散させるための空洞部と、該空洞部内の液体を一定の厚みにして幅方向と直交する下方向に流出させるためのスロットとを塗布ヘッドに備えてなる液体塗布装置において、前記スロットの先端開口部の対向する両壁面は、これら両壁面により挟まれる空間が液体の吐出方向に漸次広がるように互いに反対方向に傾斜する傾斜面とされ、前記傾斜面は、親水性の表面材質にされ、前記傾斜面より外方側に連なる前記塗布ヘッドの下端面は、撥水性の表面材質にされて、これら親水性の表面材質と撥水性の表面材質との境界が、前記塗布ヘッドの幅方向に沿って形成されたことを特徴とする液体塗布装置である。
【００１０】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッドが備えるスロットの先端開口部（ノズル口）の対向する両壁面は、これら両壁面により挟まれる空間が液体の吐出方向に漸次広がるように互いに反対方向に傾斜する傾斜面とされるので、スロットの対向する両壁面の垂直部分から、これら両壁面の下縁が塗布ヘッドの下端面に接続される部分に至るまでの間に、傾斜面が介在することになり、吐出液のスロット先端開口部壁面に対する接触角の方向も、同様に三段階で変化することになる。これにより、塗布液吐出時の液の安定性が向上して、液玉ができにくくなり、塗布ヘッドの幅方向における塗膜の膜厚の不均一性が低減される。
【００１１】
また、前記のような傾斜面が形成されることによって、両傾斜面により挟まれる液体の吐出方向に漸次広がる空間部分は、ビードを形成する準備を行う場所を与えることになり、この空間部分があることによって初めてビードの生成が可能になるとともに、生成されたビードは、その空間部分の凹部に埋没されて、その形状が安定に保持される。さらに、傾斜面は、親水性の表面材質にされ、該傾斜面より外方側に連なる塗布ヘッドの下端面は、撥水性の表面材質にされて、これら親水性の表面材質と撥水性の表面材質との境界が塗布ヘッドの幅方向に沿って形成されているので、ビードができる際に、吐出液面がスロットの先端開口部と接触する最前線がその境界を越えると、ビードの形成のために吐出液面が立ち上がり、吐出液の開口部壁面に対する接触角が急激に増大するが、内側に傾斜面があるので急激な立上がりが避けられ、また、外側の撥水性表面材質により外方へのはみ出しも防がれて、ビードの生成時に、ビードの安定性が得られる。これらにより、液玉の発生がさらに効果的に抑制されて、塗布ヘッドの幅方向における塗膜の膜厚の不均一性がさらに低減される。
【００１２】
このように、二重、三重に塗布液吐出時のビードの生成に安定性が得られ、生成されたビードの形状が安定に保持されて、液玉の発生が効果的に抑制されるので、塗布液の安定性が大きく向上して、塗布ヘッドの幅方向における塗膜の膜厚の不均一性が大きく低減され、塗り始めの膜厚のバラツキが非常に小さくなり、また、塗り始め以外の位置では、さらに小さくなり、塗膜の端部にまで渡って膜厚の均一性が著しく向上する。また、塗布液の安定性が大きく向上するので、膜厚の制御が容易になる。
【００１３】
また、請求項２に記載のように請求項１に記載の発明を構成することにより、スロットの先端開口部の対向する両壁面のうちのいずれか一方もしくは双方には、塗布ヘッドの幅方向に向かう線条痕が形成される。
【００１４】
この結果、スロットの先端開口部（ノズル口）の空間拡大部（液だまり部）に存在する吐出液は、先端開口部の壁面とより広い接触面積を得て、液がこの壁面によってより強く保持されることになる。これにより、ビードの生成にさらに安定性が得られ、生成されたビードの形状がさらに安定に保持されて、液玉の発生がさらに効果的に抑制され、塗布液の安定性がさらに向上するので、請求項１に記載の発明が奏する前記のような効果がさらに助長される。
【００１５】
さらに、請求項３に記載のように請求項１または請求項２に記載の発明を構成することにより、傾斜面は、凸または凹の曲面で構成される。
【００１６】
この結果、塗布液の種類により安定してビードが形成できるよう傾斜面の形状が凹凸選択されれば、スロットの先端開口部（ノズル口）の金属表面の方向が徐々に連続的に変化するので、塗布液表面の金属表面に対する接触角の方向も連続的に変化することになり、さらに良好なビードを形成することができて、液玉の発生がさらに効果的に抑制され、塗布液の安定性がさらに向上するので、請求項１または請求項２に記載の発明が奏する前記のような効果がさらに助長される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図５に図示される本願の請求項１に記載された発明の一実施形態（実施形態１）について説明する。
図１は、本実施形態１における液体塗布装置の概略斜視図、図２は、同液体塗布装置に使用される塗布ヘッドの横断面図、図３は、同塗布ヘッドの分解斜視図、図４は、塗布液が充填された塗布ヘッドと、同塗布ヘッドによる塗布液の塗布状況とを示す図であって、（ａ）は塗布液が充填された塗布ヘッドのスロット先端開口部に液玉およびビードが形成される状況を示す図、（ｂ）は塗布された塗布液の塗布状況を示す基板の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ位置における塗布液の塗布状況を示す基板の断面図、図５は、同塗布ヘッドのスロット先端開口部にビードが成立する過程を従来例と比較して示す図である。
【００１８】
本実施形態１における液体塗布装置は、半導体基板や液晶基板等の基板の表面に均一な膜厚でレジスト液やクロム塗布液等の液体もしくは液状体（以下、これらを総称して「塗布液」もしくは「液体」という。）を塗布するために使用される。その全体構成は、概略、図１に図示されるように、液体塗布装置１の基台をなすベース２上の中央部寄りにテーブル３が設置されており、該テーブル３の上面に塗布対象物となる基板４が載置されている。ベース２の両側縁には、直角に起立した側壁２ａ、２ｂがそれぞれ形成されており、これらの側壁２ａ、２ｂの上面にレール５ａ、５ｂが敷設されていて、これらのレール５ａ、５ｂにガイドされながら塗布機構部１０が走行して、該塗布機構部１０に昇降自在に備えられている塗布ヘッド２０の下端ノズル部から吐出される塗布液が、塗布機構部１０および塗布ヘッド２０の走行とともに、基板４上に、その塗布始端部から終端部に至るまで満遍なく、一様な膜厚で塗布されるようになっている。
【００１９】
塗布ヘッド２０の下端ノズル部は、基板４の幅（塗布ヘッド２０の走行方向と直交する方向における基板４の長さ）を越える長さを有する細長いノズル部をなし、この細長ノズル部から塗布液が一様に吐出される。塗布ヘッド２０の構造については、後で詳細に説明される。
【００２０】
塗布機構部１０は、左右一対の移動台１１ａ、１１ｂを備えており、これらの移動台１１ａ、１１ｂ間にヘッド保持フレーム１２が昇降自在に渡架されており、このヘッド保持フレーム１２に塗布ヘッド２０が取り付けられている。したがって、塗布ヘッド２０は、ヘッド保持フレーム１２が昇降することにより、該ヘッド保持フレーム１２と一体になって昇降する。ヘッド保持フレーム１２は、移動台１１ａ、１１ｂに固定された昇降シリンダ１３ａ、１３ｂに連結されていて、これらの昇降シリンダ１３ａ、１３ｂが昇降することにより昇降する。
【００２１】
移動台１１ａ、１１ｂの下部には、リニア駆動部１４ａ、１４ｂが取り付けられている（リニア駆動部１４ａは図示されず）。これらのリニア駆動部１４ａ、１４ｂには、可動ケーブル１５により電力が供給される。そこで、今、これらのリニア駆動部１４ａ、１４ｂに可動ケーブル１５により電力が供給されると、詳細には図示されないが、リニア駆動部１４ａ、１４ｂに設けられている電磁コイルにより励磁される電磁石とベース２の両側壁２ａ、２ｂの上面にレール５ａ、５ｂと平行に敷設された永久磁石１６ａ、１６ｂとの間で吸引、反発作用が生じて、移動台１１ａ、１１ｂの推進力が形成され、移動台１１ａ、１１ｂは、レール５ａ、５ｂにガイドされながら、励磁電流の向きに応じて前後いずれかの方向に走行を開始する。移動台１１ａ、１１ｂの下面には、リニアブッシュ１７ａ、１７ｂが固着されており、これらのリニアブッシュ１７ａ、１７ｂがレール５ａ、５ｂに嵌合してスライドすることにより、移動台１１ａ、１１ｂは、レール５ａ、５ｂにガイドされながら走行する。
【００２２】
ベース２上のテーブル３より前方（図１において左下方）部分には、詳細には図示されないが、塗布ヘッド２０の交換や、塗布ヘッド２０の下端ノズル部の清掃等のメンテナンス作業を行なう時に使用されるメンテナンス機構部１８が設置されている。
【００２３】
次に、塗布ヘッド２０の構造について詳細に説明する。
塗布ヘッド２０は、図２および図３に図示されるように、２つの分割ヘッド２１、２２とシム２３とからなる。そして、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられることにより形成されている。２つの分割ヘッド２１、２２は、それぞれ細長い直方体形状の金属（ステンレス）製ブロックからなり、互いに対向する側寄りの下方部には、鋭角状に突出する歯先部２１ａ、２２ａが形成されている。歯先部２１ａ、２２ａを囲む２つの分割ヘッド２１、２２の下端面は、水平面に形成されている。
【００２４】
シム２３は、図３に図示されるように、コの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字の凹部２３ａは、２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられたとき、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間にスロット２７を形成する。シム２３の厚さは、このスロット２７の隙間の大きさを決定する。
【００２５】
一方の分割ヘッド21の上部には、その長さ方向（塗布ヘッド20の幅方向）の中央部に、塗布液をなす液体を注入するための液体注入口24が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口34がそれぞれ形成さている。また、同じく一方の分割ヘッド21の中間部には、液体注入口24から注入された液体を幅方向に拡散させるための空洞部26が形成されている。そして、これら液体注入口24、空気抜き口 34と空洞部26とを連通させるための３個の通孔25が形成されている。空洞部26は、スロット27に連通しており、空洞部26内の液体は、スロット27により一定の厚みにされて、スロット27の下方の先端開口部28から吐出される。このスロット27の先端開口部28は、塗布ヘッド20の下端ノズル部のノズル口を形成する。
【００２６】
スロット２７の先端開口部（ノズル口）２８の対向する両壁面は、これら両壁面により挟まれる空間が液体の吐出方向に漸次広がるように互いに反対方向に傾斜する傾斜面２１ｃ、２２ｃとされている。
【００２７】
２つの分割ヘッド２１、２２の下部の歯先部分２１ａ、２２ａの外側面は、下方向（液体の吐出方向）に漸次接近するように互いに反対方向に傾斜する傾斜面２１ｂ、２２ｂとされている。そして、これらの傾斜面２１ｂ、２２ｂには、テフロン（登録商標）によるコーティングが施されている。歯先部分２１ａ、２２ａの内側面は、スロット２７の壁面の一部をなし、その下縁を含む下縁近傍部分が、前記した傾斜面２１ｃ、２２ｃとされている。
【００２８】
したがって、傾斜面２１ｂと傾斜面２１ｃとは、下方向に漸次接近するように互いに反対方向に傾斜する傾斜面をなし、それらの下縁は、細長い帯状の水平面部分２１ｄを介して隣り合っている。また、傾斜面２２ｂと傾斜面２２ｃとは、下方向に漸次接近するように互いに反対方向に傾斜する傾斜面をなし、それらの下縁は、細長い帯状の水平面部分２２ｄを介して隣り合っている。これらの細長い帯状の水平面部分２１ｄ、２２ｄは、加工上必ず残存するものではあるが、塗布ヘッド２０の下端ノズル部が基板４を傷付けないようにするとともに、後述する吐出液のビード３０を安定に生成するのに役立つ。
【００２９】
しかしながら、傾斜面２１ｂ、２２ｂは、必ずしも傾斜面にされる必要はなく、細長い帯状の水平面部分２１ｄ、２２ｄに続く水平面とされてもよい（傾斜面２１ｃ、２２ｃは残される。）。この場合には、２つの分割ヘッド２１、２２の下端面の全体が平坦面とされて、歯先部分２１ａ、２２ａは解消される。但し、この場合にあっても、この平坦な下端面の全体もしくは傾斜面２１ｃ、２２ｃの下縁近傍の所要領域には、テフロン・コーティングが施される。
【００３０】
２つの分割ヘッド２１、２２の歯先部分２１ａ、２２ａの傾斜面２１ｂ、２２ｂもしくは２つの分割ヘッド２１、２２の平坦な下端面の所要領域にテフロン・コーティングが施されるのは、次の理由による。
塗布ヘッド２０の基本材質は、前記のとおり、ステンレスであり、液体のこの材質に対する接触角（θ）は１０度程度であり、親水性である。これに対して、傾斜面２１ｂ、２２ｂにコーティングされているテフロンに対する塗布液の接触角は６０度程度であり、撥水性であると言える。このため、スロット２７の先端開口部２８の内側はステンレスで、外側はテフロンという、相反する性質を有する２つの材質の境界があることになり、液体がスロット２７により一定の厚みにされて先端開口部２８から吐出される時には、液体が先端開口部２８の周辺に浸透しようとするが、液体が傾斜面２１ｂ、２２ｂに達しようとすると、ステンレスとテフロンとの境界をなす水平面部分２１ｄ、２２ｄで液体表面が立ち上がり（図５、（本発明）（ｄ）参照）、液体がそれより外側にはみ出すのが妨げられる。
【００３１】
次に、本実施形態１における液体塗布装置１の動作について説明する。
基板４への液体塗布の開始時には、塗布ヘッド２０は、基板４の前端（図１においては左下端）の所定高さ位置にセットされている。この状態において、図示されない液体供給源から液体（塗布液）が塗布ヘッド２０に供給されると、この液体は、液体注入口２４から通孔２５を通って空洞部２６に導かれ、次いで、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット２７の下方の先端開口部２８から吐出される。同時に、リニア駆動部１４ａ、１４ｂが作動して、塗布機構部１０が走行を開始する。これにより、塗布ヘッド２０は、その先端開口部２８から吐出される塗布液を基板４上に、その塗布始端部から終端部に至るまで満遍なく、一様な膜厚で塗布しながら、基板４の後端（図１においては右上端）に向かって走行する。
【００３２】
本実施形態１における液体塗布装置１は、前記のように構成されているので、次のような作用、効果を奏することができる。
塗布ヘッド２０のスロット２７の先端開口部２８の対向する両壁面が、これら両壁面により挟まれる空間が液体の吐出方向に漸次広がるように互いに反対方向に傾斜する傾斜面２１ｃ、２２ｃとされているので、液体の塗り始めにおける先端開口部２８の液ダレの状態は、図４（ａ）に図示されるように、従来（図８参照）に比べて液玉２９の大きさが小さくなり、かつ、数も減り、さらに、先端開口部２８の幅方向に沿って均一なビード３０ができるようになっている。
【００３３】
この結果、基板４上の塗膜の膜厚の分布は、図４（ｃ）のＡ−Ａ断面図に示されるように、塗り始め（図４（ｂ）のＡ−Ａ位置）での膜厚のバラツキが従来に比して非常に小さくなり、また、図４（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示されるように、塗り始め以外の位置（図４（ｂ）のＢ−Ｂ位置）ではさらに小さくなり、膜厚の均一性が向上していることが分かる。
【００３４】
以下に、このような結果が得られる理由を、図５を参照しながら、詳細に説明する。
図５は、本実施形態１の塗布ヘッド20による塗布液の吐出の状況と従来の塗布ヘッド020 による塗布液の吐出の状況とを比較して示した図である。この図から明らかなとおり、従来の塗布ヘッド020 においては、液の先端が先端開口部028に達しようとする時に、液と接触している金属面の向きが鉛直方向（（従来）（ａ）、（ｂ）参照）から水平方向（（従来）（ｃ）参照）に変位する。液の金属面に対する接触角は、ステンレスの場合１０度程度であるが、その角度を保持したまま同様に変化する。このような液面の急激な変化により、液の状態が非常に不安定となり、各所に液玉029 を発生させて（（従来）（ｄ）参照）、この状態で液の吐出が行なわれる（（従来）（ｅ）参照）ので、塗布ヘッド020 の幅方向における塗膜の膜厚の無視し得ない不均一性の発生を回避し得ない。
【００３５】
これに対して、本実施形態１の塗布ヘッド２０においては、塗布ヘッド２０の先端開口部２８の対向する両壁面が傾斜面２１ｃ、２２ｃとされているので、液と接触している金属表面の向きが鉛直方向（（本発明）（ａ）参照）から水平方向（（本発明）（ｃ）参照）に変位する間に傾斜面２１ｃ、２２ｃが介在することになり（（本発明）（ｂ）参照）、吐出液面の接触角の方向も、同様に３段階で変化することになる。これにより、塗布液吐出時の液の安定性が向上して、液玉２９ができにくくなり、この状態で液の吐出が行なわれる（（本発明）（ｅ）参照）ので、塗布ヘッド２０の幅方向における塗膜の膜厚の不均一性の発生が低減される。
【００３６】
また、前記のような傾斜面２１ｃ、２２ｃが形成されることによって、両傾斜面２１ｃ、２２ｃにより挟まれる液体の吐出方向に漸次広がる空間部分は、ビード３０を形成する準備を行う場所を与えることになり、この空間部分があることによって初めてビード３０の生成が可能になる（（本発明）（ｄ）参照）。そして、この空間部分で一度ビード３０ができてしまえば、そのビード３０の形状を保持するのに、この末広がりの空間部分は非常に有効であり、ビード３０は、この末広がりの空間部分の形状に最適にフィットして、この空間部分を形成する両傾斜面２１ｃ、２２ｃが完成したビード３０の形状を保持力によって保持するため、ビード３０の形状が非常に安定する。しかも、完成したビード３０は、この空間部分の凹部に埋没しているので、先端開口部２８から露出する部分が最小で済むことになり、従来であれば、先端開口部０２８から露出する部分が大きい（（従来）（ｄ）参照）ので、液面の歪みが幅方向の液圧の不安定さを招くところ、そのようなことがなくなる。この面からも、液玉２９の発生を効果的に抑制することができる。
【００３７】
さらに、また、傾斜面２１ｃ、２２ｃは親水性の表面材質にされ、該傾斜面２１ｃ、２２ｃより外方側に連なる塗布ヘッド２０の下端の歯先部分２１ａ、２２ａの傾斜面２１ｂ、２２ｂは撥水性の表面材質にされて、これら親水性の表面材質と撥水性の表面材質との境界が塗布ヘッド２０の幅方向に沿って形成されているので、ビード３０ができる際に、吐出液面がスロット２７の先端開口部２８と接触する最前線がその境界を越えると、ビード３０の形成のために吐出液面が立ち上がり、吐出液の開口部壁面に対する接触角が急激に増大するが、内側に傾斜面２１ｃ、２２ｃがあるので急激な立上がりが避けられ、また、外側の撥水性の表面材質により外方へのはみ出しも防がれて、ビード３０の生成時においても、ビード３０の安定性が得られる。これにより、液玉２９の発生がさらに効果的に抑制される。
【００３８】
以上のようにして、本実施形態１の塗布ヘッド２０においては、二重、三重に塗布液吐出時のビード３０の生成に安定性が得られ、生成されたビード３０の形状が安定に保持されて、液玉２９の発生が効果的に抑制されるので、塗布液の安定性が大きく向上して、塗布ヘッド２０の幅方向における塗膜の膜厚の不均一性が大きく低減され、塗り始めの膜厚のバラツキが非常に小さくなり、また、塗り始め以外の位置では、さらに小さくなり、塗膜の端部にまで渡って膜厚の均一性が著しく向上する。また、塗布液の安定性が大きく向上するので、膜厚の制御が容易になる。
【００３９】
次に、図６に図示される本願の請求項２に記載された発明の一実施形態（実施形態２）について説明する。
図６は、本実施形態２における液体塗布装置に使用される塗布ヘッドのスロット先端開口部の壁面に線条痕が形成された状態を示す図である。なお、実施形態１における液体塗布装置１に使用される塗布ヘッド２０と同じ部分には同一の符号を付している。
【００４０】
本実施形態２における液体塗布装置１に使用される塗布ヘッド２０においては、そのスロット２７の先端開口部（ノズル口）２８の対向する両壁面をなす傾斜面２１ｃ、２２ｃ）のいずれかもしくは双方に、図６に図示されるように、塗布ヘッド２０の幅方向に向かい、かつ、該幅方向の略全長に及ぶ複数条の線条痕３１が形成されている。
本実施形態２の液体塗布装置１は、以上の点において実施形態１と異なっているが、その他の点において異なるところはないので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
本実施形態２の液体塗布装置１は、前記のように構成されているので、先端開口部２８の液溜まり部分がノズル材質部分とより広い接触面積を得て、液が金属部分によってより強く保持されることになり、より安定してビード３０が生成され、生成されたビード３０の形状もより安定して保持され、液玉２９の発生がさらに効果的に抑制されて、塗布液の安定性がさらに向上する。これにより、塗膜の端部にまで渡る膜厚の均一性がさらに向上する。
【００４２】
次に、図７に図示される本願の請求項３に記載された発明の一実施形態（実施形態３）について説明する。
図７は、本実施形態３における液体塗布装置に使用される塗布ヘッドのスロット先端開口部の対向する両壁面に異なる形状の曲面が形成された状態を示す図であって、（ａ）は凸曲面が形成された状態を示す図、（ｂ）は凹曲面が形成された状態を示す図である。なお、実施形態１における液体塗布装置１に使用される塗布ヘッド２０と同じ部分には同一の符号を付している。
【００４３】
本実施形態３における液体塗布装置１に使用される塗布ヘッド２０においては、そのスロット２７の先端開口部（ノズル口）２８の対向する両壁面をなす傾斜面２１ｃ、２２ｃが凸または凹の曲面３２、３３で構成されている。凸曲面３２と凹曲面３３とのいずれを選択するかは、塗布液の種類により、いずれの面がより安定したビード３０の形成に役立つかにしたがって決定すればよい。
本実施形態３の液体塗布装置１は、以上の点において実施形態１と異なっているが、その他の点において異なるところはないので、詳細な説明を省略する。
【００４４】
本実施形態３の液体塗布装置１は、前記のように構成されているので、塗布液の種類により、安定してビード３０を形成することができるよう傾斜面の形状が凹凸選択されれば、金属表面の方向が徐々に連続的に変化することになり、塗布液の金属表面に対する接触角の方向も連続的に変化することになり、さらに良好なビード３０を形成することができ、液玉２９の発生がさらに効果的に抑制されて、塗布液の安定性がさらに向上する。これにより、塗膜の端部にまで渡る膜厚の均一性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１に記載された発明の一実施形態（実施形態１）における液体塗布装置の概略斜視図である。
【図２】同液体塗布装置に使用される塗布ヘッドの横断面図である。
【図３】同塗布ヘッドの分解斜視図である。
【図４】塗布液が充填された同塗布ヘッドと、同塗布ヘッドによる塗布液の塗布状況とを示す図であって、（ａ）は塗布液が充填された塗布ヘッドのスロット先端開口部に液玉およびビードが形成される状況を示す図、（ｂ）は塗布された塗布液の塗布状況を示す基板の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ位置における塗布液の塗布状況を示す基板の断面図である。
【図５】同塗布ヘッドのスロット先端開口部にビードが成立する過程を従来例と比較して示す図である。
【図６】本願の請求項２に記載された発明の一実施形態（実施形態２）における液体塗布装置に使用される塗布ヘッドのスロット先端開口部の壁面に線条痕が形成された状態を示す図である。
【図７】本願の請求項３に記載された発明の一実施形態（実施形態３）における液体塗布装置に使用される塗布ヘッドのスロット先端開口部の対向する両壁面に異なる形状の曲面が形成された状態を示す図であって、（ａ）は凸曲面が形成された状態を示す図、（ｂ）は凹曲面が形成された状態を示す図である。
【図８】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１…液体塗布装置、２…ベース、２ａ、２ｂ …ベース側壁、３…テーブル、４…基板、５ａ、５ｂ …レール、１０…塗布機構部、１１ａ、１１ｂ …移動台、１２…ヘッド保持フレーム、１３ａ、１３ｂ …昇降シリンダ、１４ａ、１４ｂ …リニア駆動部、１５…可動ケーブル、１６ａ、１６ｂ …永久磁石、１７ａ、１７ｂ …リニアブッシュ、１８…メンテナンス機構、２０…塗布ヘッド、２１…分割ヘッド、２１ａ …歯先部、２１ｂ …傾斜面、２１ｃ …傾斜面、２１ｄ …帯状の水平面部分、２２…分割ヘッド、２２ａ …歯先部、２２ｂ …傾斜面、２２ｃ …傾斜面、２２ｄ …帯状の水平面部分、２３…シム、２３ａ …凹部、２４…液体注入口、２５…通孔、２６…空洞部、２７…スロット、２８…先端開口部（ノズル部）、２９…液玉、３０…ビード、３１…線条痕、３２…凸曲面、３３…凹曲面、３４…空気抜き口。[0001]
[Industrial application fields]
The invention of the present application relates to a slot-type liquid coating apparatus for applying a liquid with a uniform film thickness to the surface of a substrate such as a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate, and in particular, prevents an increase in the film thickness at the edge of the coating film. The present invention also relates to a liquid coating apparatus that improves the uniformity of film thickness.
[0002]
[Prior art]
Variations in coating film thickness (coating irregularities) such as resist solutions and chrome coating solutions applied to substrates such as semiconductor substrates and liquid crystal substrates directly lead to variations in wiring width. Conventionally, a spin coater has been used to obtain a uniform film thickness with little variation, but this spin coater has a problem of consuming a large amount of coating liquid.
[0003]
On the other hand, the use of slot coaters (slot type liquid applicators such as curtain coaters, die coaters, etc.) requires only a small amount of coating liquid and is low in cost. However, the film thickness variation is large and the problem of uniform film thickness remains. It had been. In particular, the film thickness at the start of coating is greatly varied, and there is so-called line drawing, which is not only the start of coating, but is dragged over the entire area, affecting the film thickness variation in the entire region of the substrate.
[0004]
The first way to improve the coating start state and to make the film thickness uniform is to make the slot gap uniform over the entire area in the width direction of the coating head. Although it has been, there are still some problems. For example, the gap at the opening (nozzle opening) at the tip of the slot is several tens of microns, and there is a limit to mechanical polishing the inner wall surface of the opening with a surface accuracy of several microns or less. Also, regarding the assembly accuracy of parts that affect the accuracy of the width of the opening, there is a problem of how to increase the assembly precision by combining the parts of the application head (slot nozzle), and further adjustments for that purpose. Was also precise.
[0005]
In general, when supplying the coating liquid to the coating head and allowing the liquid to flow out from the tip opening of the slot, as shown in FIG. 8 (a), the tip opening 028 of the slot 027 is opened before the start of coating. Liquid dripping occurs, and this liquid dripping presents a state in which a plurality of liquid balls 029 are formed in the width direction (length direction) of the coating head 020. As a result, in the range of about 5 to 10 mm at the start of coating, line drawing is performed as shown by a dark dot pattern in FIG. 8B, and the film thickness distribution at the AA position is shown in FIG. The shape is as shown in the A-A cross-sectional view of c), and the film thickness varies considerably. Further, even at the BB position, which is a position other than the start of coating, a certain amount of film thickness variation remains as shown in the BB cross-sectional view of FIG. This is because the line drawing at the start of painting affects until later.
[0006]
As an example of a past patent application, for example, in the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-57533, in order to make the liquid ball as small as possible, a large number of fine vertical walls are formed on the wall surface of the tip opening on the side from which the liquid flows out. Attempts have been made, for example, to provide a groove (line streak) or to provide a wire in the width direction directly below the tip opening of the slot so that the liquid ball itself is not generated.
[0007]
However, in spite of these attempts, the conventional method cannot obtain a coating film having a uniform film thickness with little variation in film thickness (coating unevenness) over the edge of the coating film. However, it has not yet been achieved to obtain a slot-type liquid coating apparatus that can withstand this.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The invention of the present application solves the above-mentioned problems of the conventional slot-type liquid coating apparatus, and has a uniform film thickness with little variation in film thickness (coating unevenness) until the end of the coating film. It is an object of the present invention to provide this kind of liquid coating apparatus capable of obtaining a coating film.
[0009]
[Means for solving the problems and effects]
The invention of the present application relates to a liquid application apparatus that solves the above-described problems. The invention described in claim 1 includes a liquid injection port for injecting a liquid, and a liquid injected from the liquid injection port. A cavity for diffusing the liquid in the width direction and the liquid in the cavity with a certain thicknessIn the downward direction perpendicular to the width directionIn the liquid coating apparatus comprising the coating head having a slot for flowing out, the opposing wall surfaces of the front end opening of the slot are opposite to each other so that the space sandwiched between these wall surfaces gradually expands in the liquid discharge direction. The inclined surface is made of a hydrophilic surface material, and the lower end surface of the coating head connected to the outer side of the inclined surface is made of a water-repellent surface material. The liquid coating apparatus is characterized in that a boundary between the surface material and the water-repellent surface material is formed along the width direction of the coating head.
[0010]
Since the invention described in claim 1 is configured as described above, the following effects can be obtained.
Since both opposing wall surfaces of the tip opening (nozzle port) of the slot provided in the coating head are inclined surfaces that are inclined in opposite directions so that the space sandwiched between these both wall surfaces gradually expands in the liquid ejection direction, There is an inclined surface between the vertical part of the opposite wall surfaces of the slot and the part where the lower edge of both wall surfaces is connected to the lower end surface of the coating head, and the slot tip opening of the discharge liquid Similarly, the direction of the contact angle with respect to the part wall surface also changes in three stages. Thereby, the stability of the liquid at the time of discharging the coating liquid is improved, it becomes difficult to form a liquid ball, and the film thickness non-uniformity in the width direction of the coating head is reduced.
[0011]
Further, by forming the inclined surface as described above, the space portion gradually expanding in the liquid discharge direction sandwiched between the both inclined surfaces gives a place for preparing to form a bead, and this space portion is The bead can be generated for the first time by being, and the generated bead is buried in the concave portion of the space portion, and the shape is stably maintained. Further, the inclined surface is made of a hydrophilic surface material, and the lower end surface of the coating head connected to the outer side from the inclined surface is made of a water-repellent surface material. These hydrophilic surface material and the water-repellent surface Since the boundary with the material is formed along the width direction of the coating head, when the bead is formed, if the forefront where the discharge liquid surface contacts the tip opening of the slot exceeds the boundary, the formation of the bead Therefore, the discharge liquid surface rises, and the contact angle of the discharge liquid with respect to the wall surface of the opening increases rapidly. However, since there is an inclined surface on the inside, sudden rise is avoided, and the outer water-repellent surface material makes it outward. Is prevented from protruding, and the stability of the bead can be obtained when the bead is formed. By these, generation | occurrence | production of a liquid ball is suppressed more effectively and the nonuniformity of the film thickness of the coating film in the width direction of a coating head is further reduced.
[0012]
In this way, stability is obtained in the generation of beads at the time of coating liquid discharge in double and triple, the shape of the generated beads is stably maintained, and generation of liquid balls is effectively suppressed, The stability of the coating solution is greatly improved, the coating film thickness non-uniformity in the width direction of the coating head is greatly reduced, the coating thickness variation at the beginning of coating is extremely small, and At the position, it becomes even smaller, and the uniformity of the film thickness is remarkably improved over the edge of the coating film. Moreover, since the stability of the coating solution is greatly improved, the film thickness can be easily controlled.
[0013]
Further, by configuring the invention according to claim 1 as described in claim 2, any one or both of the opposing wall surfaces of the tip opening of the slot are arranged in the width direction of the coating head. Heading streak is formed.
[0014]
As a result, the discharge liquid present in the space expansion part (liquid pool part) of the tip opening part (nozzle port) of the slot obtains a wider contact area with the wall surface of the tip opening part, and the liquid is more strongly held by this wall surface. Will be. As a result, the stability of the bead generation is further improved, the shape of the generated bead is more stably maintained, the generation of liquid balls is further effectively suppressed, and the stability of the coating liquid is further improved. Further, the above-described effect produced by the invention according to claim 1 is further promoted.
[0015]
Furthermore, by constituting the invention according to claim 1 or claim 2 as described in claim 3, the inclined surface is constituted by a convex or concave curved surface.
[0016]
As a result, if the shape of the inclined surface is selected so that beads can be stably formed depending on the type of coating liquid, the direction of the metal surface of the slot opening (nozzle opening) gradually changes continuously. The direction of the contact angle of the coating liquid surface with the metal surface also changes continuously, and even better beads can be formed, the generation of liquid balls is further effectively suppressed, and the coating liquid is stable. Since the property is further improved, the above-described effect produced by the invention according to claim 1 or claim 2 is further promoted.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment (Embodiment 1) of the invention described in claim 1 of the present application shown in FIGS. 1 to 5 will be described.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a liquid coating apparatus according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of a coating head used in the liquid coating apparatus, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the coating head. FIG. 8 is a diagram showing a coating head filled with a coating liquid and a coating state of the coating liquid by the coating head, and (a) shows a liquid ball and a slot at the opening of a slot tip of the coating head filled with the coating liquid. The figure which shows the condition where a bead is formed, (b) is a top view of the board | substrate which shows the application condition of the apply | coated coating liquid, (c) is application | coating of the coating liquid in the AA and BB position of (b). FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing the situation, and FIG. 5 is a view showing a process in which a bead is formed in the slot front end opening of the coating head in comparison with the conventional example.
[0018]
The liquid coating apparatus according to the first embodiment is a liquid or liquid material such as a resist solution or a chromium coating solution with a uniform film thickness on the surface of a substrate such as a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate (hereinafter collectively referred to as “coating solution”). Or “liquid”). As shown in FIG. 1, the overall configuration is schematically shown in which a table 3 is installed near the center of the base 2 that forms the base of the liquid coating apparatus 1, and an object to be coated is placed on the upper surface of the table 3. A substrate 4 is placed. Side walls 2 a, 2 b erected at right angles are formed on both side edges of the base 2, and rails 5 a, 5 b are laid on the upper surfaces of these side walls 2 a, 2 b, and guides are provided on these rails 5 a, 5 b. As the coating mechanism unit 10 travels, the coating liquid discharged from the lower end nozzle portion of the coating head 20 provided in the coating mechanism unit 10 so as to be movable up and down is moved along with the traveling of the coating mechanism unit 10 and the coating head 20. On the substrate 4, the coating is uniformly applied from the coating start end to the termination end with a uniform film thickness.
[0019]
The lower end nozzle portion of the coating head 20 forms an elongated nozzle portion having a length exceeding the width of the substrate 4 (the length of the substrate 4 in the direction orthogonal to the traveling direction of the coating head 20). Are uniformly discharged. The structure of the coating head 20 will be described later in detail.
[0020]
The coating mechanism unit 10 includes a pair of left and right movable platforms 11a and 11b, and a head holding frame 12 is suspended between the movable platforms 11a and 11b so as to be movable up and down. 20 is attached. Therefore, the coating head 20 moves up and down integrally with the head holding frame 12 when the head holding frame 12 moves up and down. The head holding frame 12 is connected to elevating cylinders 13a and 13b fixed to the movable bases 11a and 11b, and elevates and lowers when these elevating cylinders 13a and 13b are raised and lowered.
[0021]
Linear drive units 14a and 14b are attached to the lower parts of the movable platforms 11a and 11b (the linear drive unit 14a is not shown). Electric power is supplied to the linear drive units 14 a and 14 b by the movable cable 15. Therefore, now, when electric power is supplied to the linear drive units 14a, 14b by the movable cable 15, an electromagnet excited by an electromagnetic coil provided in the linear drive units 14a, 14b, although not shown in detail. Attraction and repulsive action are generated between the upper surfaces of both side walls 2a, 2b of the base 2 and the permanent magnets 16a, 16b laid in parallel with the rails 5a, 5b, and the driving force of the movable bases 11a, 11b is formed. The movable bases 11a and 11b start traveling in either the front or rear direction depending on the direction of the excitation current while being guided by the rails 5a and 5b. Linear bushings 17a and 17b are fixed to the lower surfaces of the moving bases 11a and 11b. When these linear bushings 17a and 17b are fitted into the rails 5a and 5b and slide, the moving bases 11a and 11b are The vehicle travels while being guided by the rails 5a and 5b.
[0022]
Although not shown in detail in the front part of the table 2 on the base 2 (lower left in FIG. 1), it is used for maintenance work such as replacement of the coating head 20 and cleaning of the lower end nozzle part of the coating head 20. A maintenance mechanism 18 is installed.
[0023]
Next, the structure of the coating head 20 will be described in detail.
As shown in FIGS. 2 and 3, the coating head 20 includes two divided heads 21 and 22 and a shim 23. A shim 23 is sandwiched between the two divided heads 21 and 22 and formed. Each of the two divided heads 21 and 22 is made of an elongated rectangular parallelepiped-shaped metal (stainless steel) block, and tooth tips 21a and 22a projecting in an acute angle are formed in the lower portions near the sides facing each other. . Lower end surfaces of the two divided heads 21 and 22 surrounding the tooth tip portions 21a and 22a are formed in a horizontal plane.
[0024]
As shown in FIG. 3, the shim 23 is formed of a thin plate punched into a U-shape, and the U-shaped recess 23 a is sandwiched between the two divided heads 21 and 22. Then, a slot 27 is formed between the two divided heads 21 and 22. The thickness of the shim 23 determines the size of the gap in the slot 27.
[0025]
A liquid injection port 24 for injecting the liquid that forms the coating liquid is formed in the upper part of one of the divided heads 21 at the center in the length direction (the width direction of the coating head 20). Air vents 34 are formed near both ends. Similarly, a hollow portion 26 for diffusing the liquid injected from the liquid injection port 24 in the width direction is formed in the intermediate portion of the one split head 21. These liquid inlets 24, Air vent 34Three through holes 25 are formed to allow the cavity 26 to communicate with each other. The cavity portion 26 communicates with the slot 27, and the liquid in the cavity portion 26 is made to have a constant thickness by the slot 27 and is discharged from the tip opening portion 28 below the slot 27. The front end opening 28 of the slot 27 forms a nozzle opening of the lower end nozzle portion of the coating head 20.
[0026]
Both opposing wall surfaces of the tip opening (nozzle port) 28 of the slot 27 are inclined surfaces 21c and 22c that are inclined in opposite directions so that the space sandwiched between these both wall surfaces gradually expands in the liquid discharge direction. .
[0027]
The outer surfaces of the lower tip portions 21a, 22a of the two divided heads 21, 22 are inclined surfaces 21b, 22b inclined in opposite directions so as to gradually approach in the downward direction (liquid discharge direction). . The inclined surfaces 21b and 22b are coated with Teflon (registered trademark). The inner side surfaces of the tooth tip portions 21a and 22a constitute a part of the wall surface of the slot 27, and the portions near the lower edge including the lower edge thereof are the inclined surfaces 21c and 22c described above.
[0028]
Therefore, the inclined surface 21b and the inclined surface 21c form inclined surfaces that are inclined in opposite directions so as to gradually approach downward, and their lower edges are adjacent to each other via an elongated strip-shaped horizontal surface portion 21d. . Further, the inclined surface 22b and the inclined surface 22c form inclined surfaces that are inclined in opposite directions so as to gradually approach downward, and their lower edges are adjacent to each other via an elongated strip-shaped horizontal surface portion 22d. . Although these elongated strip-like horizontal plane portions 21d and 22d are necessarily left in the processing, the lower end nozzle portion of the coating head 20 prevents the substrate 4 from being damaged, and stabilizes the discharge liquid bead 30 described later. Help to generate.
[0029]
However, the inclined surfaces 21b and 22b do not necessarily need to be inclined surfaces, and may be horizontal surfaces following the elongated strip-shaped horizontal surface portions 21d and 22d (the inclined surfaces 21c and 22c remain). In this case, the entire lower end surfaces of the two divided heads 21 and 22 are flat, and the tooth tip portions 21a and 22a are eliminated. However, even in this case, Teflon coating is applied to the entire flat lower end surface or a required region near the lower edges of the inclined surfaces 21c and 22c.
[0030]
The reason why Teflon coating is applied to the required areas of the inclined surfaces 21b, 22b of the two split heads 21, 22 and the flat bottom end surfaces of the two split heads 21, 22 is as follows. by.
As described above, the basic material of the coating head 20 is stainless steel, and the contact angle (θ) of the liquid with respect to this material is about 10 degrees and is hydrophilic. On the other hand, the contact angle of the coating liquid with respect to Teflon coated on the inclined surfaces 21b and 22b is about 60 degrees, which can be said to be water repellent. For this reason, there is a boundary between two materials having opposite properties, that is, the inside of the tip opening 28 of the slot 27 is stainless steel and the outside is Teflon, and the liquid is made constant thickness by the slot 27 and the tip opening is opened. When the liquid is discharged from the portion 28, the liquid tries to permeate the periphery of the tip opening 28. However, if the liquid reaches the inclined surfaces 21b, 22b, the horizontal plane portions 21d, 22d forming the boundary between the stainless steel and the Teflon are used. The liquid surface rises (see FIG. 5, (invention) (d)), and the liquid is prevented from protruding outside.
[0031]
Next, the operation of the liquid coating apparatus 1 according to the first embodiment will be described.
At the start of liquid application to the substrate 4, the application head 20 is set at a predetermined height position at the front end (the lower left end in FIG. 1) of the substrate 4. In this state, when a liquid (coating liquid) is supplied from a liquid supply source (not shown) to the coating head 20, the liquid is guided from the liquid inlet 24 through the through hole 25 to the cavity 26, and then the slot. The thickness is made constant by 27 and discharged from the tip opening 28 below the slot 27. At the same time, the linear driving units 14a and 14b are activated, and the coating mechanism unit 10 starts running. As a result, the coating head 20 applies the coating liquid discharged from the tip opening 28 on the substrate 4 evenly from the coating start end portion to the end end portion with a uniform film thickness. Travel toward the rear end (upper right end in FIG. 1).
[0032]
Since the liquid coating apparatus 1 according to the first embodiment is configured as described above, the following actions and effects can be achieved.
Both opposing wall surfaces of the tip opening 28 of the slot 27 of the coating head 20 are inclined surfaces 21c and 22c that are inclined in opposite directions so that the space sandwiched between these wall surfaces gradually expands in the liquid discharge direction. Therefore, as shown in FIG. 4 (a), the liquid dripping state of the tip opening 28 at the beginning of the application of the liquid becomes smaller in size of the liquid ball 29 than in the conventional case (see FIG. 8), and The number is reduced, and a uniform bead 30 can be formed along the width direction of the tip opening 28.
[0033]
As a result, the film thickness distribution of the coating film on the substrate 4 is a film at the start of coating (position AA in FIG. 4B) as shown in the AA sectional view of FIG. The thickness variation is much smaller than the conventional one, and as shown in the BB cross-sectional view of FIG. 4 (c), the position other than the start of coating (the BB position of FIG. 4 (b)). Then, it is further reduced, and it can be seen that the uniformity of the film thickness is improved.
[0034]
Hereinafter, the reason why such a result is obtained will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a comparison between the state of discharge of the coating liquid by the coating head 20 of the first embodiment and the state of discharge of the coating liquid by the conventional coating head 020. As is clear from this figure, in the conventional coating head 020, when the tip of the liquid tries to reach the tip opening 028, the orientation of the metal surface in contact with the liquid is vertical ((conventional) (a) , (B)) to the horizontal direction ((conventional) (see (c)). The contact angle of the liquid with respect to the metal surface is about 10 degrees in the case of stainless steel, but changes in the same manner while maintaining the angle. Such a rapid liquid levelNaDue to the change, the liquid state becomes very unstable, and a liquid ball 029 is generated in each place (see (conventional) (d)), and the liquid is discharged in this state (see (conventional) (e)). Therefore, it is impossible to avoid the occurrence of non-uniformity of the coating film thickness in the width direction of the coating head 020 that cannot be ignored.
[0035]
On the other hand, in the coating head 20 according to the first embodiment, the opposing wall surfaces of the tip opening 28 of the coating head 20 are inclined surfaces 21c and 22c. While the orientation is displaced from the vertical direction (see (present invention) (a)) to the horizontal direction (see (present invention) (c)), the inclined surfaces 21c and 22c are interposed ((present invention) (b )), And the direction of the contact angle of the discharged liquid surface similarly changes in three stages. Thereby, the stability of the liquid at the time of discharging the coating liquid is improved, and it becomes difficult to form the liquid ball 29. In this state, the liquid is discharged (see (present invention) (e)). Generation | occurrence | production of the nonuniformity of the film thickness of the coating film in the width direction is reduced.
[0036]
In addition, by forming the inclined surfaces 21c and 22c as described above, the space portion gradually expanding in the liquid discharge direction sandwiched between the inclined surfaces 21c and 22c provides a place for preparing to form the bead 30. The bead 30 can be generated only when the space portion is present (see (present invention) (d)). Once the bead 30 is formed in this space portion, the divergent space portion is very effective in maintaining the shape of the bead 30, and the bead 30 has the shape of the divergent space portion. The shape of the bead 30 is very stable because the two inclined surfaces 21c and 22c forming the space portion are optimally fitted and the shape of the bead 30 is held by the holding force. In addition, since the completed bead 30 is buried in the concave portion of this space portion, the portion exposed from the tip opening portion 28 can be minimized, and conventionally, the portion exposed from the tip opening portion 028 is small. Since it is large (see (conventional) (d)), the distortion of the liquid level causes instability of the liquid pressure in the width direction, and such a situation is eliminated. Also from this aspect, the generation of the liquid ball 29 can be effectively suppressed.
[0037]
Further, the inclined surfaces 21c, 22c are made of a hydrophilic surface material, and the inclined surfaces 21b, 22b of the tip portions 21a, 22a at the lower end of the coating head 20 connected to the outer side from the inclined surfaces 21c, 22c are repellent. Since the boundary between the hydrophilic surface material and the water-repellent surface material is formed along the width direction of the coating head 20, the discharge liquid surface is formed when the bead 30 is formed. When the forefront in contact with the tip opening 28 of the slot 27 exceeds the boundary, the discharge liquid surface rises due to the formation of the bead 30 and the contact angle of the discharge liquid with respect to the wall surface of the opening increases rapidly. Since the inclined surfaces 21c and 22c are present, a sudden rise can be avoided, and the outer water-repellent surface material prevents outward protrusion, so that the bead 3 is produced even when the bead 30 is generated. Stability is obtained. Thereby, generation | occurrence | production of the liquid ball 29 is suppressed more effectively.
[0038]
As described above, in the coating head 20 of the first embodiment, stability is obtained in the generation of the beads 30 when the coating liquid is discharged in a double or triple manner, and the shape of the generated beads 30 is stably maintained. Since the generation of the liquid balls 29 is effectively suppressed, the stability of the coating liquid is greatly improved, and the non-uniformity of the coating film thickness in the width direction of the coating head 20 is greatly reduced. The film thickness variation is extremely small, and the film thickness is further reduced at positions other than the start of coating, and the uniformity of the film thickness is remarkably improved over the edge of the coating film. Moreover, since the stability of the coating solution is greatly improved, the film thickness can be easily controlled.
[0039]
Next, an embodiment (Embodiment 2) of the invention described in claim 2 of the present application shown in FIG. 6 will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a line scar is formed on the wall surface of the slot tip opening of the coating head used in the liquid coating apparatus according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the coating head 20 used for the liquid coating apparatus 1 in Embodiment 1. FIG.
[0040]
In the coating head 20 used in the liquid coating apparatus 1 according to the second embodiment, either one or both of the inclined surfaces 21c and 22c) forming the opposite wall surfaces of the front end opening (nozzle port) 28 of the slot 27 are provided. As shown in FIG. 6, a plurality of linear streaks 31 are formed which extend in the width direction of the coating head 20 and extend over substantially the entire length in the width direction.
The liquid coating apparatus 1 of the second embodiment is different from the first embodiment in the above points, but there is no difference in other points, and thus detailed description thereof is omitted.
[0041]
Since the liquid application apparatus 1 according to the second embodiment is configured as described above, the liquid reservoir portion of the tip opening 28 obtains a wider contact area with the nozzle material portion, and the liquid is more strongly held by the metal portion. As a result, the bead 30 is generated more stably, the shape of the generated bead 30 is more stably maintained, and the generation of the liquid ball 29 is further effectively suppressed, so that the stability of the coating liquid is improved. Is further improved. Thereby, the uniformity of the film thickness over the edge part of a coating film further improves.
[0042]
Next, an embodiment (Embodiment 3) of the invention described in claim 3 of the present application shown in FIG. 7 will be described.
FIG. 7 is a diagram showing a state in which curved surfaces having different shapes are formed on both opposing wall surfaces of the slot tip opening of the coating head used in the liquid coating apparatus according to the third embodiment. The figure which shows the state in which the curved surface was formed, (b) is a figure which shows the state in which the concave curved surface was formed. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the coating head 20 used for the liquid coating apparatus 1 in Embodiment 1. FIG.
[0043]
In the coating head 20 used in the liquid coating apparatus 1 according to the third embodiment, the inclined surfaces 21c and 22c forming the opposing wall surfaces of the tip opening (nozzle port) 28 of the slot 27 are convex or concave curved surfaces 32. , 33. Which of the convex curved surface 32 and the concave curved surface 33 is selected may be determined according to which surface is useful for forming a more stable bead 30 depending on the type of the coating liquid.
The liquid coating apparatus 1 of the third embodiment is different from the first embodiment in the above points, but there is no difference in other points, and thus detailed description thereof is omitted.
[0044]
Since the liquid coating apparatus 1 of the third embodiment is configured as described above, if the shape of the inclined surface is selected so that the bead 30 can be stably formed according to the type of coating liquid, The direction of the metal surface gradually changes continuously, the direction of the contact angle of the coating liquid to the metal surface also changes continuously, and a better bead 30 can be formed. Generation | occurrence | production of 29 is suppressed more effectively and the stability of a coating liquid further improves. Thereby, the uniformity of the film thickness over the edge part of a coating film further improves.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a liquid coating apparatus according to an embodiment (Embodiment 1) of an invention described in claim 1 of the present application;
FIG. 2 is a cross-sectional view of a coating head used in the liquid coating apparatus.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the application head.
FIG. 4 is a diagram showing the same application head filled with the application liquid and the application state of the application liquid by the application head, wherein (a) is at the slot tip opening of the application head filled with the application liquid. The figure which shows the condition where a liquid ball and a bead are formed, (b) is a top view of the board | substrate which shows the application | coating condition of the apply | coated coating liquid, (c) is application | coating in the AA and BB position of (b). It is sectional drawing of the board | substrate which shows the application condition of a liquid.
FIG. 5 is a view showing a process in which a bead is formed in a slot front end opening of the coating head in comparison with a conventional example.
FIG. 6 shows a state in which line marks are formed on the wall surface of the slot tip opening of the coating head used in the liquid coating apparatus in one embodiment (second embodiment) of the invention described in claim 2 of the present application; FIG.
FIG. 7 shows that curved surfaces having different shapes are formed on both opposing wall surfaces of a slot tip opening of a coating head used in a liquid coating apparatus according to an embodiment (third embodiment) of the invention described in claim 3 of the present application; It is a figure which shows the state performed, Comprising: (a) is a figure which shows the state in which the convex curved surface was formed, (b) is a figure which shows the state in which the concave curved surface was formed.
FIG. 8 is a diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid coating device, 2 ... Base, 2a, 2b ... Base side wall, 3 ... Table, 4 ... Board | substrate, 5a, 5b ... Rail, 10 ... Application | coating mechanism part, 11a, 11b ... Moving stand, 12 ... Head holding frame, 13a, 13b ... Elevating cylinder, 14a, 14b ... Linear drive unit, 15 ... Movable cable, 16a, 16b ... Permanent magnet, 17a, 17b ... Linear bush, 18 ... Maintenance mechanism, 20 ... Application head, 21 ... Split head, 21a ... tooth tip part, 21b ... inclined surface, 21c ... inclined surface, 21d ... band-shaped horizontal plane part, 22 ... split head, 22a ... tooth tip part, 22b ... inclined surface, 22c ... inclined surface, 22d ... band-shaped horizontal plane part, 23 ... Shim, 23a ... Recess, 24 ... Liquid inlet, 25 ... Through hole, 26 ... Cavity, 27 ... Slot, 28 ... Tip opening (No. (Slipping part), 29 ... liquid ball, 30 ... bead, 31 ... linear streak, 32 ... convex curved surface, 33 ... concave curved surface, 34 ... air vent.

Claims

A liquid inlet for injecting liquid, a cavity for diffusing the liquid injected from the liquid inlet in the width direction, and a downward direction perpendicular to the width direction with a constant thickness of the liquid in the cavity In a liquid coating apparatus comprising a coating head having a slot for flowing out into
Both opposing wall surfaces of the front end opening of the slot are inclined surfaces that are inclined in opposite directions so that a space sandwiched between these both wall surfaces gradually expands in the liquid discharge direction,
The inclined surface is made of a hydrophilic surface material, and the lower end surface of the coating head connected to the outer side of the inclined surface is made of a water-repellent surface material. These hydrophilic surface material and the water-repellent surface A liquid coating apparatus, wherein a boundary with a material is formed along a width direction of the coating head.

2. The liquid application according to claim 1, wherein a line scar extending in a width direction of the coating head is formed on one or both of the opposing wall surfaces of the front end opening of the slot. apparatus.

The liquid coating apparatus according to claim 1, wherein the inclined surface is configured by a convex or concave curved surface.