KR100852037B1 - 코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템 - Google Patents

코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅된 재료의 어레이의 높은 효율의 제조 및 분석하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 코팅된 재료의 어레이를 제조하기 위한 일 실시예의 시스템(10)은 복수의 유기 재료(14)와 이 복수의 유기 재료 각각을 반송 영역(24)으로 반송하기 위한 반송 메커니즘(12)을 포함한다. 반송 메커니즘은 복수의 유기 재료중 대응하는 하나와 각각 결합하는 복수의 공급원(38)을 구비한다. 복수의 공급의 각각은 반송 영역내에 적어도 부분적으로 위치된 대응하는 유기 재료의 두께 분포 프로파일(48)을 제공하며, 적어도 하나의 두께 분포 프로파일은 반송 영역을 가로질러 변화한다. 코팅된 재료의 어레이를 제조하는 일 실시예의 방법은 복수의 유기 재료(14)를 제조하는 단계와, 복수의 유기 재료 각각을 반송 영역으로 선택적으로 반송하는 단계를 포함한다. 복수의 유기 재료의 각각은 반송 영역내에 적어도 부분적으로 위치된 두께 분포 프로파일(48)을 구비하며, 적어도 하나의 두께 분포 프로파일은 반송 영역을 가로질러 변화한다.

Description

코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템{COMBINATORIAL SYSTEMS AND METHODS FOR COATING WITH ORGANIC MATERIALS}
본 발명은 일반적으로 코팅 라이브러리(coating library)를 형성 및 보호하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 기판상에 재료의 층을 평행하게 부착시켜 코팅 라이브러리를 형성하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
코팅은 벌크 재료의 기능성과 부가 가치를 증대시키기 위해 업계에서 폭넓게 사용된다. 일반적으로 2가지 유형의 기능적 코팅 재료, 즉 무기 코팅 및 유기 코팅(inorganic coatings and organic coatings)이 있다. 무기 코팅은 증기 터빈 및 항공기 엔진 에어포일용 차열 코팅과 같은 통상의 공업에서 뿐만 아니라 예를 들면 다양한 박막 집적회로의 반도체 산업에서 모두 사용되어 왔다. 또한, 유기 코팅은 차량 상부 투명 코팅, 페인트 등에서와 같이 많은 산업용 보호/장식적인 용도로 폭넓게 사용된다. 다른 유형의 코팅은 예를 들어 보호 및 내식성 코팅, 접착 및 해제 코팅, 환경 배리어 코팅, 전기 전도성/광 투과성 코팅 및 긁힘 방지 하드 코팅 등을 포함한다. 진보된 코팅 제법의 발견은 제조자에게 엄청난 가치를 약속한다.
그러나, 다양한 코팅 시스템에 대한 개발 과정을 가속화시키기 위한 일반적인 도구의 개발이 훨씬더 높은 가치를 가질 수 있으며, 진보된 코팅의 연구 및 최적화는 과학이기 보다 예술이기 때문이다. 진보된 코팅의 연구 및 최적화에서 이론적 가이드의 능력 전형적인 코팅 시스템의 복잡성과 부합되는 질적 요구의 복합성으로 인해 크게 제한된다. 일반적으로 산업용 코팅 방식은 여러 기능적 요구에 부합되어야 하며, 여러 양립식 기능 그룹 또는 블렌드가 조화로운 방식을 획득하는데 필요하다. 또한, 코팅 시스템의 특성은 제법/조성뿐만 아니라 공정 조건 및 코팅 도포 방법에도 좌우된다. 예를 들어, 코팅의 도포 방법 및 처리에 좌우되는 두께의 균일성 및 표면 거칠기의 정도는 코팅의 품질과 재현성에서 중요하다. 또한, 자외선(UV; ultra violet) 노출/전자 경화, 온도/압력 변화, 다중 층 코팅의 각 층의 도포 순서를 포함하는 상이한 처리 조건은 최종 코팅의 구조/조성을 결정하는 매우 중요한 인자이다. 추가적으로, 최종 코팅의 구조/조성은 코팅의 기능성에 영향을 준다. 따라서, 무수한 변수 때문에, 현재까지 개발된 대부분의 사용 가능한 산업용 코팅 시스템은 우연한 시행착오의 실험적 공적의 결과였다.
발명의 요약
따라서, 다양한 제조 용도로 기능적 코팅이 생성되어 연구되는 속도를 가속화시킬 필요가 있다. 따라서, 본 발명은 코팅된 재료의 어레이의 높은 효율의 제조 및 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
코팅된 재료의 어레이를 제조하는 일 실시예의 시스템은 복수의 유기 재료와 이 복수의 유기 재료의 각각을 반송 영역으로 반송하기 위한 반송 메커니즘을 포함한다. 반송 메커니즘은 복수의 유기 재료중 대응하는 하나와 각각 결합된 복수의 공급원을 구비한다. 복수의 공급원의 각각은 반송 영역내에 적어도 부분적으로 위치된 대응하는 유기 재료의 두께 분포 프로파일을 제공하며, 적어도 하나의 두께 분포 프로파일은 반송 영역을 가로질러 변화한다.
코팅된 재료의 어레이를 제조하는 일 실시예의 방법은 복수의 유기 재료를 제공하는 단계와, 복수의 유기 재료 각각을 반송 영역으로 선택적으로 반송하는 단계를 포함한다. 이동된 복수의 유기 재료 각각은 반송 영역에 적어도 부분적으로 위치되는 두께 분포 프로파일을 구비하며, 적어도 하나의 두께 분포 프로파일이 반송 영역을 가로질러 변화한다.
도 1은 코팅 재료의 어레이를 제조하는 시스템의 개략도,
도 2는 도 1의 시스템으로부터 형성된 코팅 라이브러리의 개략도,
도 3은 반송 메커니즘 공급원으로부터 반송 영역내의 기판의 표면으로 반송되어 있는 증기화된 재료 포락선(envelope)의 개략도,
도 4는 반송 메커니즘에 수직 집속 배치로부터의 반송 영역의 치수에 걸쳐 분포된 두께 프로파일의 그래프,
도 5는 반송 메커니즘 공급원의 경사 집속 배치로부터의 반송 영역의 치수에 걸쳐 분포된 두께 프로파일의 그래프,
도 6은 반송 메커니즘 공급원의 수직 비집속 배치로부터의 반송 영역의 치수에 걸쳐 분포된 두께 프로파일의 그래프,
도 7은 반송 메커니즘 공급원의 경사 비집속 배치로부터의 반송 영역의 치수에 걸쳐 분포된 두께 프로파일의 그래프,
도 8은 2개의 대향하는 반송 공급원을 구비하는 결합 코팅 시스템의 일 실시예의 측면도,
도 9는 도 8의 시스템으로부터 형성된 코팅 라이브러리의 평면도,
도 10은 3원계 결합 코팅 시스템의 일 실시예의 사시도,
도 11은 도 10의 시스템으로부터 형성된 코팅 라이브러리의 평면도,
도 12는 결합 코팅 시스템의 다른 실시예의 개략도,
도 13은 도 12의 시스템에서 활용될 수 있는 것으로서 복수의 패턴을 갖는 마스크의 평면도,
도 14는 도 12의 시스템에 도 13의 마스크를 사용하여 형성된 코팅 라이브러리의 평면도,
도 15는 증착 결합 코팅 시스템의 일 실시예의 단면을 도시하는 측면도.
도 1 및 도 2를 참조하면, 코팅 라이브러리를 형성하는 재료의 어레이를 제조하기 위한 시스템(10)은 코팅(20)을 제조하기 위해 단일 또는 다중 재료(14)의 조합을 기판(18)의 표면(16)으로 반송하는 반송 메커니즘(12)을 포함한다. 기판 표면(16)은 시스템(10)내의 고정 위치에 있는 것이 바람직한 반송 영역(24)내에 위치된 복수의 소정의 영역(22)을 구비한다. 반송 메커니즘(12) 및/또는 복수의 재료(14)는 복수의 재료의 각각을 반송 영역(24)으로 동시에 반송하거나 또는 평행하게 반송하도록 위치된다. 제어기(26)는 코팅 라이브러리(28)를 형성하기 위해 기판 표면(16)상의 각각의 영역(22) 사이의 코팅(20)이 변화할 수 있도록 복수의 재료(14) 각각의 선택, 양 및 반송 순서를 제어한다. 이와 같이, 복수의 소정의 영역(22)의 각각은 복수의 소정 코팅(20)중 하나에 의해 코팅된다. 복수의 소정 코팅(30)은 복수의 재료(14)중 하나의 단일 층 코팅과, 복수의 재료의 조합의 단일 코팅 층과, 각 층이 복수의 재료중 하나인 다중 층 코팅과, 각 층이 복수의 재료의 조합이 되는 다중 코팅 층을 포함한다. 추가적으로, 시스템(10)은 제어기(26)와 연통하는 마스크(32)를 포함하여, 복수의 소정 영역(22)의 상이한 조합이 복수의 소정 코팅(30)을 형성하도록 재료(14)를 반송하게 한다. 또한, 시스템(10)은 복수의 재료(14)가 기판(18)으로 반송되거나 일단 기판상에 부착되어 있을 때, 복수의 재료를 경화시키기 위한 경화원(34)을 포함할 수 있다. 또한, 시스템(10)은 복수의 소정 코팅(30) 각각의 특성을 결정하도록 코팅된 기판 또는 코팅 라이브러리(28)상의 분석 시험을 수행하기 위한 시험 장치(36)를 포함할 수 있다. 마스크(32)는 선택적으로 마스크를 시스템(10)내에 이동 가능하게 위치시킬 수 있는 장착 장치(35)에 의해 고정될 수 있다. 유사하게, 기판(18)은 선택적으로 기판을 시스템(10)내에 이동 가능하게 위치시킬 수 있는 유지 장치(37)에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 본 발명은 기판상에 동시에 집속되거나 평행 집속 보수의 재료로 형성된 코팅의 어레이를 갖는 코팅 라이브러리를 제조 및 시험하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
반송 메커니즘(12)은 복수의 재료(14) 각각이 다양한 각으로부터 이동 영역(24)으로 동시에 이동되거나 또는 평행하게 이동될 수 있도록 구성된다. 이와 같이, 반송 메커니즘(12)은 하기에 보다 상세하게 기술되는 것과 같이 적어도 일부의 반송된 재료가 반송 영역(24)에 도달하도록 위치 또는 집속된다. 반송 메커니즘(12)은 단일 장치 또는 각각 복수의 재료(14)중 하나에 대응하는 복수의 장치가 될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 반송 메커니즘(12)의 각각의 위치는 반송 영역(24)에 대해 그리고 반송 메커니즘에 대해 시스템(10)내에 바람직하게 고정된다. 바람직하게, 반송 메커니즘(12)은 복수의 재료의 각각을 기화 또는 원자 형태로 반송 영역에 사출한다. 반송 메커니즘(12)의 적합한 예는 초음파, 공기, 열, 유압력을 사용하는 것과 같은 진공 건등의 임의의 유형의 분사 노즐 또는 건과, 극초단파 또는 고주파(RF; radio frequency) 반송 메커니즘과, 잉크젯 프린트헤드와, 스퍼터링(sputtering), 연/전자/레이저 증발, 화학적 증착(CVD; chemical vapor deposition), 분자 빔 적층, 플라즈마 분포를 포함하는 증착 장치 및 이온 빔 부착을 포함한다.
복수의 재료(14)는 고상, 액상, 기상 및 기화/원자화된 재료와 같은 다양한 상태의 무기 및 유기 재료를 포함한다. 무기 코팅의 적합한 예는 금속, 합금, 세라믹, 산화물, 질화물, 황화물을 포함한다. 유기 코팅의 적합한 예는 중합체, 소중합체 및 소 분자를 포함하며, 여기서 소 분자는 코팅을 형성하도록 작용하는 각각의 모노머(monomers)이다. 중합체 재료는 폴리카보네이트, 아크릴, 실리콘, 셀룰로오스 에스테르, 폴리에스테르, 알키드 수지, 폴리우레탄 및 비닐 폴리머 및 동등물을 포함하지만 이에 한정되진 않는다. 바람직하게, 복수의 유기 재료는 보호 또는 장식 기능을 갖는, 특히 열가소성 또는 열경화성 중합체를 포함하는 유기 재료에서 유래된 "건축" 재료와 같은 유기 중합체 재료를 포함한다. 바람직하게, 복수의 무기 재료는 산화물을 포함한다. 또한, 복수의 재료(14)는 바람직하게 개별적으로 또는 조합식으로 기화 및 원자화될 수 있고, 기판으로 지향되거나 그 위에 부착될 수 있어서, 충분한 양의 재료가 기판에 반송된다면 기화/원자화된 재료가 연속적인 코팅을 융합 및 형성한다. 추가적으로, 재료 또는 재료의 조합은 복수의 층을 갖는 코팅을 형성할 수 있으며, 이러한 코팅은 각 층의 소정의 기능성 역할로 결정된 전체 기능을 갖는 다중 기능성 코팅이 될 수 있다. 재료는 조합되어 다중 유기 재료, 다중 무기 재료 또는 유기 및 무기 재료의 조합체가 고팅으로 결합된다. 추가적으로, 이러한 재료의 다양한 조합체를 제공함으로써 재료의 다양한 조합체의 상호작용 및 화합성이 결정될 수 있다.
코팅(20)은 기판(18)상에 부착된 재료 또는 재료의 조합체이다. 이러한 재료는 분리 동질성 재료로서 남아 있거나 또는 반응, 상호작용, 확산, 혼합 및 새로운 동질성 재료, 합성물, 조성물 또는 혼합물을 형성하기 위해 달리 결합될 수 있다. 전술된 바와 같이, 코팅(20)은 단일 층 또는 다중 층을 포함할 수 있다. 일반적으로, 코팅(20)은 두께, 즉 기판의 표면에 수직한 코팅의 치수보다 매우 큰 측방향 치수, 즉 기판의 표면을 가로질러 측정된 길이를 갖는다. 바람직하게 각각의 층은 박막 층이다. 코팅(20)은 하나의 소정 영역(22)으로부터 다른 영역으로 선택적으로 연속적인 방식으로 조성이 변화될 수 있어서, 이에 의해 코팅 라이브러리(28)의 복수의 소정 코팅(30)을 규정하는 코팅의 어레이를 제조한다. 코팅의 각 어레이는 그 위치에 근거하여 서로 식별 가능하다. 또한, 코팅의 각 어레이는 동일 조건에서 고정 처리되고 기능성 또는 유용한 특성에 대한 그 성능을 결정하도록 분석될 수 있으며, 그 후 서로 비교되어 상대적인 유용성을 결정한다.
복수의 소정 영역(22)의 각각은 단일 또는 다중 층 코팅을 형성하는 하나의 재료 또는 복수의 재료의 조합을 수납하기 위한 기판상의 고정된 영역이다. 소정 영역(22) 각각은 직사각형, 선형, 아치형, 원형, 타원형 또는 이들의 조합 등과 같이, 그 위에 부착된 코팅을 수납하고 분석하기에 충분한 모든 형상을 가질 수 있다. 각각의 소정 영역(22)은 약 0.01mm2 내지 약 100cm2, 바람직하게는 약 1mm2 내지 약 1cm2, 더 바람직하게는 약 10mm2 내지 약 50mm2의 범위내의 면적을 갖는 것이 일반적이다. 다른 면적이 활용될 수 있으며, 각 소정 영역(22)의 면적은 부착 및 분석 장치의 능력, 및 코팅 라이브러리의 바람직한 밀도에 의해 결정될 수 있다.
기판(18)은 복수의 재료(14)중 적어도 하나를 수납 및 지지하기에 적합한 강성 또는 반강성 재료이다. 기판(18)은 복수의 소정 영역(22)을 포함하는 적어도 대체로 편평한 표면(16)을 구비한다. 그러나, 이러한 대체로 편평한 표면은 복수의 소정 영역(22) 각각을 물리적으로 분리시키는 융기부를 구비할 수 있다. 기판(18)은 모든 크기 및 형상으로 될 수 있지만, 바람직하게 디스크형, 플레이트형 또는 테이프 또는 롤과 같은 길다란 형태로 된다. 반송 영역(24)에 대응하는 기판(18)의 대체로 편평한 표면(16)은 약 1mm2 내지 약 1m2, 바람직하게는 약 50mm2 내지 약 750cm2, 보다 바람직하게는 약 1cm2 내지 약 500cm2의 범위내의 면적을 갖는다.
유지 장치(37)에 의해 반송 영역(24)에 이동 가능하게 위치할 수 있다. 예를 들면, 길다란 테이프 형상의 기판(18)에 대해서, 유지 장치(37)는 테이프 풀림 장치(tape pay-out device) 및 테이프 감김 장치(tape take-up device)를 포함할 수 있으며, 양자 모두 회전 가능하고 반송 영역(24)에서 가능한 롤과 조합되게 테이프를 지지한다. 다른 예에서, 유지 장치(37)는 기판이 위치되고 고정되는 플레이트가 될 수 있으며, 이 플레이트는 반송 영역에 대해 플레이트의 위치를 제어하는 모터 또는 다른 아치형 장치에 연결된다. 이와 같이, 제어기(26)는 유지 장치(37)의 이동을 제어하여, 재료가 반송되는 소정 영역(22)을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기(26)는 복수의 소정 영역(22)중 소정의 하나가 반송 영역(24)의 외부에 있고, 따라서 재료(14)중 하나 또는 그 이상을 수납하지 않도록 유지 장치(37)를 이동시킬 수 있다.
반송 영역(24)은 시스템(10)내의 고정 위치에 있는 영역이다. 반송 영역(24)은 기판(18)의 표면(16)상의 복수의 소정 영역(22)에 대한 형상 및 크기에 일반적으로 대체로 대응하는 모든 형상 및 크기가 될 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 그러나, 복수의 소정 영역(22)은 반송 영역(24)보다 매우 크거나 작을 수 있다. 반송 영역(24)의 고정된 위치설정은 복수의 재료(14) 및 기판(18)의 표면(16)을 반송하기 위한 시스템(10)을 위한 공지된 일정 장소를 제공한다.
제어기(26)는 시스템(10)의 작동을 작동, 모니터 기록 및 그 외의 기능적으로 제어하기 위해, 신호 및 데이터를 수신, 송신, 저장 및 처리하기 위한 입력부, 출력부, 메모리부 및 프로세서를 구비한 컴퓨터 시스템이다. 제어기(26)는 마스크(32) 및 기판(18)의 이동을 제어하기 위한 시스템의 모든 구성요소 및 이동 제어기용 접속 보드를 구비하는 컴퓨터 시스템을 포함한다. 제어기(26)는 데이터 및 명령을 입력하기 위한 키보드, 표시 정보를 위한 비디오 표시부 및 정보 인쇄를 위한 프린터를 포함한다. 제어기(26)는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 및 다른 유사 구성요소 및 시스템(10)을 작동시키기 위한 회로를 포함한다. 제어기(26)는 단일 장치이거나 또는 협력하여 작동하는 복수의 장치일 수도 있다. 제어기(26)는 반송 메커니즘(12), 복수의 재료(14), 기판(18), 마스크(32), 경화원(34), 시험 장치(36), 장착 장치(25) 및 유지 장치(37)를 포함하는 시스템(10)의 다른 모든 구성요소와 바람직하게 연통하여 시스템의 작동을 통합한다. 예를 들면, 제어기는 각 소정 영역에서 코팅을 형성하는 재료의 정확한 조합을 기록하는 기판에 대해 재료의 반송을 제어한다. 반송을 제어함으로써, 제어기는 재료 체적, 재료의 조합, 사출 각도, 반송 메커니즘과 기판 사이의 간극, 마스킹 등의 것들 중 하나 또는 그 이상을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(26)는 반송된 재료의 반송 및 경화, 코팅 라이브러리의 시험 및 시험 결과의 분석을 제어, 동기화, 조합 및 기록한다.
마스크(32)는 개방 영역 및 차단 영역의 하나 또는 그 이상의 패턴을 가지며, 개방 영역은 복수의 재료(14)가 기판(18)으로 반송되도록 허용하며, 차단 영역은 반송을 차단한다. 패턴은 모든 어떤 형태도 될 수 있다. 마스크(32)는 코팅 라이브러리(28)내의 재료의 공간적 변화를 규정하는데 유용하다. 예를 들어, 이원 마스킹 시스템에서, 마스크는 반송이 기판상의 전반 여역을 교대하게 하도록 순차적으로 배열된 복수의 패턴을 포함하며, 이것은 하기에서 보다 상세하게 설명된다. 마스크(32)는 재료의 반송 라인을 따라 기판과 접촉하게 그 상부에 직접적으로 위치될 수 있는 것을 포함하여, 복수의 재료(14)와 기판(18) 사이에 어느 곳에도 위치될 수 있다. 마스크(32)와 기판(18) 사이의 간극을 증가시킴으로써, "음영(shadowing)"으로 불리우는 효과가 형성될 수 있으며, 이는 몇몇 예에서는 바람직하지 않을 수 있다. 음영에서, 기판으로 반송된 재료의 패턴은 마스크의 패턴에 비례하지만 마스크와 기판 사이의 간극이 반송된 패턴이 기판에 도달할 때까지 팽창하게 되어서 보다 커진다. 마스크(32)는 강성 또는 반강성 재료의 형태이거나, 기판의 표면상에 형성된 화학물질이 될 수 있다. 바람직하게, 마스크의 재료는 가능한 편평하고 굽힘 및/또는 접힘에 저항성이 이는 것을 보장한다. 마스크 재료의 적합한 예는 비교적 비굽힘성인 재료용의 실리콘, 실리콘 산화물 및 유리와; 시트, 박막 또는 포일 형태의 강성 또는 비교적 굽힘성인 재료용의 플라스틱, 금속 및 합금과; 음성 및 양성 화학 마스크를 형성하는 리소그래픽 폴리아크릴레이트(PMMA; lothographic polyacrylate) 및 다른 화학 재료를 포함한다.
마스크(32)는 시스템(10)내에 고정되고 장착 장치(35)에 의해 반송 영역(24)에 대해 위치설정될 수 있다. 예를 들면, 복수의 패턴을 갖는 길다란 반강성 재료로 형성된 마스크(32)에 대해서, 장착 장치(35)는 양자 모두 회전 가능하고 반송 영역(24)에 대해 가능하다면 롤러와 결합되게 테이프를 지지하는 테이프 풀림 및 테이프 감김 장치를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 고체 재료로 형성된 마스크(32)에 대해, 장착 장치(35)는 반송 영역(24)에 대한 플랫폼과 마스크의 위치설정을 제어하는 모터 또는 다른 액추에이터형 장치에 연결된 플랫폼 또는 다른 지지 구조체가 될 수 있다. 이는 단일 또는 복수의 패턴을 마스크(32)의 이동에 의해 기판(18)상의 상이한 소정 영역(22)을 마스킹하는데 사용하게 한다.
경화원(34)은 복수의 재료(14)의 각각과 연통하여 하나 또는 조합된 재료와 반응하거나 용제 증발을 일으킨다. 예를 들면, 반응은 중합 반응, 재료의 교차 결합 반응, 소분자 반응, 무기 상 반응 및 반송된 재료에 대해 적합한 다른 유사 반응이 될 수 있다. 경화원(34)의 적합한 예는 기판(18)과 연통하는 가열 장치, 반송된 재료 또는 부착 재료와 연통하는 방사 장치, 극초단파 장치, 플라즈마 장치 및 이들의 조합체를 포함한다.
시험 장치(36)는 시판(18)상의 복수의 소정 코팅(30) 각각의 성능을 분석하기 위한 시스템이다. 시험 장치(36)는 소정 코팅(30) 각각의 상대적 성능을 결정하도록 전체 코팅 라이브러리(28)를 동일 조건으로 사출한다. 시험 장치(36)는 시험 데이터를 축적 및 분석하도록 제어기(26)와 연통한다. 시험 장치(36)의 적합한 예는 두께 프로파일러, 표면 분석기, 자외선 흡수 시험기, 긁힘 저항 시험기, 삼투성 시험기 및 구조적, 보호성, 장식성 및 코팅의 기능적 특징을 시험하는 다른 유사 장치를 포함한다.
도 3에 따르면, 반송 메커니즘(12)으로부터의 재료 반송의 공급원(38)은 전체 반송 영역에 거쳐 코팅 범위를 얻도록 반송 영역(24)을 바람직하게 둘러싸는 포락선(40)내에 기화된 또는 원자화된 상태로 복수의 재료(14)중 하나를 반송하는 반송 메커니즘(12)을 형성한다. 공급원(12)은 반송 메커니즘으로부터의 재료의 출구 지점이다. 예를 들면, 공급원(12)은 분포 건상의 노즐이 될 수 있다. 그러나, 전체 반송 영역(24)에 걸친 코팅 범위를 갖는 것을 아니며 일부에 경우에 바람직할 수 있다. 예를 들면, 포락선(40)은 기판(18)의 소정 영역의 일추가 코팅되지 않고 마스크(32)가 이러한 영역으로의 재료의 반송을 방지하는데 사용되지 않는 경우, 반송 영역(24)의 일부를 둘러싸기만 할 수 있다. 포락선(40)은 원형이거나, 타원형 또는 직사각형과 같은 다양한 단면을 갖는 원뿔형과, 다양한 단면을 갖는 반원뿔형과, 얇은 선형을 포함하는 모든 편리한 형태가 될 수 있다. 포락선(40)의 형태는 반송 영역(24)의 형태, 기판(18)의 표면(16)의 형태, 반송 메커니즘(12), 복수의 소정 코팅(30) 각각의 소망 조성, 소정 영역(22)의 형상 및 개수, 공급원(38)의 개수, 기판(18)으로 반송되는 재료(14)의 개수 및 유사한 인자에 의해 결정될 수 있다. 포락선(40)의 형상은 반송 메커니즘(12)상의 노즐의 형상, 반송 메커니즘과 결합된 공기 슈라우드나 반송 메커니즘과 결합된 다른 형태 규정 구조체 또는 장치에 의해 제어될 수 있다.
도 3 및 도 4에 따르면, 수직 집속 배치(41)에서, 공급원(38)은 반송 영역(24)의 중심점(44)과 일치하는 재료(14)를 반송하기 위한 초점(42)을 구비한다. 공급원(38)은 중심점(44)에서 반송 영역(24)의 표면에 대해 대체로 수직한 중심선(46)을 구비하는 반송각을 따라 재료(14)를 배향시키도록 위치설정된다. 도 4를 참조하면, 반송 영역의 평면(49)에 대체로 수직한 반송각(α)에 의해 도 3의 배치로부터 반송된 코팅의 반송 영역(24)의 치수(50)중 하나(도 3의 측방향 측면과 같은)를 따르는 단면 두께 프로파일(48)이 2차원의 대체로 가우스 분포 또는 수직 분포를 갖는 것이 일반적이다. 따라서, 두께 프로파일(48)은 중심선의 각 측면상의 2개의 동등한 미러 이미지 테일(54)을 갖는 중심 점(44)상의 중심선과 일치하는 선단(52)을 구비한다. 또한, 공급원(38)은 반송 영역(24)(도 3)의 평면에 대한 수직 간극(60)에 위치된다. 수직 간극(60)은 두께 프로파일(48)의 총 두께(51)에 영향을 미침으로써, 두께 프로파일 분포를 따라 주어진 모든 지점에서의 코팅의 두께에 영향을 미친다. 따라서, 이러한 경우에 두께 프로파일(48)은 반송 영역(24)의 치수(50)내의 중심에 있으며, 두께는 선단(52)에서 최대가 되고 중심선(46)으로부터의 모든 방향으로 점차 감소된다.
도 5를 참조하면, 경사 집속 배치(55)에서 공급원(58)은 반송 영역(24)의 중앙 지점(44)과 일치하여 재료(14)를 반송하도록 초점(42)을 구비하며, 그러나 공급원은 재료가 반송 영역의 평면(49)에 대해 약 0° 내지 약 90° 사이의 반송각(α)에 있도록 위치된다. 또한, 경사졌지만 집속 반송이기 때문에, 공급원(38)은 중심점(44)으로부터 수평방향으로 이격된 거리(53)에 위치된다. 수평 이격 거리(53)는 반송 영역의 평면(49)에 평행한 공급원(38)의 평면에서 수직 집속된 배치 위치로부터 이격된 거리이다. 수평 이격된 거리(53), 수직 간극(60) 및 반송각(α)은 모두 수학적으로 상호 상관 관계에 있으며, 반송 영역(24)내의 두께 프로파일(48)을 위치설정하기 위해 변화될 수 있다. 이러한 실시예에서, 두께 프로파일(48)은 공급원(38)에 근접할수록 경사진 테일(56)을 갖고 공급부로부터 멀리 뻗은 길다란 테일 단부(58)를 갖는 변형된 가우스 분포를 갖는다. 길다란 테일(58)내부는 두께 프로파일(48)이 치수(50)를 따라 대체로 선형적으로 길이가 변하는 전형적인 영역이다. 따라서, 이러한 경우에, 두께 프로파일(48)은 반송 영역(42)의 치수(50)내에서 왜곡되며, 두께는 경사진 테일(56)을 갖는 치수의 단부를 향해 최대가 되고, 선단(52)으로부터 길다란 테일(58)의 대응하는 치수의 에지를 향해 두께가 감소된다.
도 6을 참조하면, 수직 비집속 배치(57)에서, 공급원(38)은 중심점(44)으로부터 치수(50)를 따라 반송 영역(24)의 평면내의 오프셋 거리(59)에 위치된 재료(14)를 반송하기 위한 초점(42)을 갖는다. 이러한 경우에, 중심선(46)은 반송 영역(24)의 평면(49)에 대체로 수직한 반송각(α)을 이루며, 오프셋 거리(59)는 수직 집속 배치 위치(도 4)로부터의 공급원(38)의 수직 간극과 대체로 동등하다. 또한, 반송 메커니즘을 위한 초점은 반송 영역내에 또는 반송 영역 외부에 위치될 수 있다. 따라서, 이러한 경우에 두께 프로파일(48)은 반송 영역(24)의 치수(50)내에서 오프셋되고, 두께는 선단(52)의 오프셋 위치에서 최대가 되고 중심선(46)으로부터 모든 방향으로 점차 감소된다.
도 7을 참조하면, 경사진 비집속 배치(61)에서 공급원(38)은 오프셋 중심점(44)으로부터 치수(50)를 따라 거리(59)로 위치된 재료(14)를 반송하기 위한 초점(42)을 가지며, 중심선(46)은 반송 영역(24)의 평면(49)에 대해 약 0° 내지 90° 사이의 반송각(α)을 이룬다. 이러한 경우에, 반송각(α) 및 비집속 초점(42) 때문에, 수직 집속 반송 지점으로부터의 공급원(38)의 수평 간극(53)은 중심점(44)으로의 초점의 오프셋 거리(59)보다 크다. 따라서, 이러한 경우에 두께 프로파일(48)은 반송 영역(24)의 치수(50)내에서 조차도 도 5의 배치보다 왜곡된다.
도 4 내지 도 7의 각각의 배치에서, 반송 영역(24)내의 두께 프로파일(48)의 편평도는 편평도가 증가된 간극에 의해 증가하는 공급원(38) 사이의 수직 간극(60)에 따라 변화된다. 또한, 두께 프로파일(48)의 편평도는 반송각(α), 수평 간극(53) 및 오프셋 거리(59)에 따라 반송 영역(24)내에서 변화하며, 보다 작은 각과 보다 큰 수평 간극 및 오프셋 거리는 편평도를 증가시킨다. 예를 들면 도 4를 참조하면, 두께 프로파일(48)은 반송각, 수평 간극 및 오프셋 거리의 적절한 조합을 갖는 반송 영역(24)의 치수(50)에서 대체로 편평할 수 있다. 그러나, 보다 가까운 간극에 의해서 반송 영역(24)의 치수(50)에서의 두께 프로파일(48)은 선단(52)의 최대 두께로부터 반송 영역의 치수의 에지에서의 최소 두께로 점차 변화될 수 있다. 바람직하게, 대체로 일정한 두께를 갖는 코팅 라이브러리는 두께 가변성이 코팅 조성의 효과에 대한 연구에 초점을 맞추기 위해서, 각 소정의 영역(22)과 결합된 복수의 소정 코팅(30)의 분석에 좌우되지 않을 수 있도록 요구된다. 작동에서, 대체로 일정한 두께의 코팅 라이브러리는 각 반송 메커니즘을 교정함으로써 달성되어, 선형 두께 프로파일이 반송 영역을 가로질러 분포된다. 다중 반송 매커니즘이 사용될 때, 바람직하게 두께 프로파일의 동일 부분이 각 반송 메커니즘에 대한 반송 영역내에 위치된다. 따라서 본 발명은 코팅 라이브러리의 제조가 조성과, 수직 간극(60)의 변화에 의한 코팅 기판(18)의 복수의 소정 영역(30)내에서 코팅 재료의 층 및 두께와, 복수의 재료(14) 각각의 각 공급원(38)에 대한 반송각(α) 및 오프셋 거리(59)에서 실질적으로 무한히 변화되게 한다.
도 8 및 도 9에 따르면, 결합 코팅 시스템(62)의 일 실시예에서 연속적으로 변하는 코팅 라이브러리(64)는 공급원(38)으로부터 복수 재료(14)중 적어도 2개(A 및 B)의 동시적인 부착에 의해 기판(18)상에 형성된다. 복수의 소정 코팅(30) 각각의 상대 두께 및 조성은 재료가 기판(18)에 반송됨에 따라서 재료(A 및 B) 각각의 두께 프로파일(48)(도 4 내지 도 7)의 결과로서 개별적이거나 또는 양자 모두가 연속적으로 변할 수 있다. 이러한 연속적인 변화는 반송각(α), 각 공급원(38)에 결합된 반송 메커니즘(12)(도시되지 않음)에 의한 사출력, 단위 시간당 코팅 속도 또는 부착 재료의 양, 반송 메커니즘으로의 재료의 집속, 수직 간극(60), 중심점(44)에 대한 공급원(38)의 오프셋 거리(59), 중심점(44)에 대한 각 공급원(38)의 수평 간극(53), 포락선(40)(도시되지 않음)의 형상, 면적당 대기 및 동력과 증착시의 가스의 압력과 종류 및 다른 유사 인자와 같은 변수들에 따라 선형 또는 비선형적이 될 수 있다. 이러한 변수 각각은 각 소정 영역(30)에서의 소정 코팅을 형성하도록 개별적으로 또는 조합되어 변화될 수 있다. 또한, 도시되진 않았지만 마스크(32)는 코팅 라이브러리의 형성을 보조하도록 기판에 바람직하게 근접하거나 접촉하여 각 공급원(38)과 기판(18) 사이에 위치될 수 있다.
추가적으로, 도 8을 참조하면 반송각(α)은 약 0° 내지 약 90°, 바람직하게는 약 15° 내지 약 75°, 가장 바람직하게는 약 30° 내지 약 60°의 범위내의 값을 가질 수 있다. 수직 간극(60)은 약 0cm 내지 약 90cm, 보다 바람직하게는 약 3cm 내지 약 30cm, 가장 바람직하게는 약 10cm 내지 약 20cm에서 변화할 수 있다. 수평 간극(53)은 약 0cm 내지 약 60cm , 보다 바람직하게는 약 3cm 내지 약 30cm , 가장 바람직하게는 약 10cm 내지 약 20cm에서 변화할 수 있다. 코팅 두께는 약 1nm 내지 약 1mm, 보다 바람직하게는 약 1㎛(또는 미크론) 내지 약 500 미크론, 가장 바람직하게는 약 5미크론 내지 약 100미크론에서 변화할 수 있다.
도 9를 참조하면, 결합 코팅 시스템(62)(도 8)에 의해 형성된 코팅 라이브러리(64)의 일 실시예로서, 상기 결합 코팅 시스템(62)은 재료(A)의 약 100%로부터 약 0%로, 그리고 재료(A)의 공급원(38)에 인접한 측면으로부터 코팅 라이브러리를 측방향으로 가로질러 이동하는 재료(B)의 약 0%로부터 약 100%로 연속적으로 변동하는 반대 구배를 포함한다. 재료를 기판으로 이동시키는 것에 관련하여 전술된 변수에 따라서, 코팅 라이브러리(64)는 기판을 가로질러 대체로 일정하거나 또는 가변하는 두께를 가질 수 있다. 바람직하게, 재료(A 및 B)의 공급원은 반송 영역의 중심점(44)으로부터 소정의 오프셋 거리(53)를 갖는 개별적인 초점(42)을 가진다. 또한, 증발율을 제어하여 재료(A 및 B)의 확산을 위한 충분한 시간을 허용함으로써, 재료(A 및 B)의 자체 확산/혼합 또는 상호작용에 의해 새로운 재료가 형성될 수 있다. 선택적으로, 도 8의 기판(18)은 회전방향, 길이방향 및 측방향으로 이동 가능해져, 소정 코팅(30) 각각의 조성에서의 다중적인 변화가 얻어진다. 또한, 공급원(38)은 측방향으로 이동하는 길다란 기판과의 조합에서 새롭고 상이한 재료와 순차적으로 공급될 수 있으며, 결과적으로 기판의 종방향 길이를 따라 연속적으로 코팅을 변화시킬 수 있다. 추가적으로, 각각의 공급원(38)은 반송 영역의 평면(49)에 대체로 평행하지만 그로부터 수직 거리(60)로 이격된 반송 평면(65)내에 위치한다. 그러나 변형 실시예에서, 각 공급원(38)의 수직 간극(60)은 반송 영역(24)내에 상이한 두께 프로파일(48)을 제공하도록 종속적으로 변화될 수 있다. 따라서, 복수의 재료중 적어도 2개의 기판상으로의 동시적인 반송을 위한 시스템(62)이 제공되어 적어도 2개의 재료의 구배를 갖는 연속적으로 변화하는 코팅을 얻을 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 도 8 및 도 9와 유사한 다른 실시예에서 3차원 결합 코팅 시스템(68)은 연속적인 3원 라이브러리(70)를 제공한다. 복수의 재료(14)(도 1)중 적어도 3개 재료(A, B, C)는 공급원(38)으로부터 동시적이거나 또는 순차적으로 반송된다. 공급원(38)은 전술된 바와 같이 대체로 동일하게 경사진 비집속 배치(61)(도 7)로 각각 위치된다. 공급원(38)은 중심점(44)으로서 동일 축(78)을 갖는 원(74)을 중심으로 바람직하게 동일하게 이격된다. 바람직하게, 원(74)은 반송 영역의 직경보다 큰 직경을 가진다. 예를 들면, 원(74)은 바람직하게 약 30cm의 직경을 갖는 반면에, 반송 면적은 약 10cm 내지 약 15cm 범위의 직경을 갖는다. 시스템(68)에 의해 형성된 코팅 라이브러리(70)는 3상 상태도(ternary phase diagram)를 모방하여 3개의 재료(A, B, C) 각각의 조합을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 전술된 코팅 라이브러리(64)(도 8 및 도 9)의 형성에 영향을 미치는 동일 변수는 시스템(68)의 코팅 라이브러리에 유사하게 적용된다. 예를 들면, 모든 지점에서의 코팅 라이브러리(70)의 상대 조성은 수평 간극(53), 오프셋 거리(59), 반송각(α), 각 재료의 분포의 포락선(40) 형상 및 각 공급원의 초점(42) 등의 함수이다. 또한, 바람직한 간극 및 각도는 도 8 및 도 9를 참조하여 전술된 것과 동일하다. 하나의 실시예에서, 3개의 에어브러시 건은 경사진, 비집속 배치(61)(도 7)를 사용하여 기판에 3개의 상이한 재료의 미세 분무를 이동시키도록 동시적으로 집속되었다. 모든 건은 반송 영역에 평행하고 그로부터 약 15cm 수직방향으로 이격된 반송 평면에 위치되었다. 또한, 각 건은 약 45°의 반송각(α) 및 약 18cm의 수평 간극(53)을 갖도록 위치되었다. 기판(18)은 약 8cm의 직경을 갖는 실리콘 웨이퍼 재료의 대체로 원형인 디스크였다. 복수의 소정 영역 각각은 소정 코팅을 갖는 코팅 라이브러리(66)를 형성하도록 크기설정되었다. 코팅 재료에는 유기 안료와 혼합된 이소 프로판 용매내의 2%의 폴리에틸메틸 아크릴(PEMA; polyethylmethyl acrylate)이 포함된다. 3상 또는 3각 마스크(도시되지 않음)와 열경화를 통해 부착된 이후에, 다른 조성을 갖는 3상 코팅 라이브러리(66)는 수 분내에 생성되었다. 코팅은 두께가 약 2미크로이며, 코팅 두께는 코팅 시간과 선형적으로 비례한다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 다른 실시예에서, 결합 코팅 시스템(72)은 복수의 재료(14)중 하나를 마스크(32)를 통해 기판(18)에 동시적으로 또는 순차적으로 반송시키도록 각기 고정식으로 위치된 동일 집속 또는 동시적 집속 반송 메커니즘(12)을 포함한다. 복수의 반송 메커니즘(12) 각각은 기판(18)의 표면(16)과 교차하는 포락선(40)(도 3)내에 원자화된 재료의 분무를 형성한다. 각 공급원(38)은 경사진 비집속 배치(61)(도 7)로 바람직하게 위치된다. 바람직하게, 각 반송 메커니즘(12)은 중심점(44)과 동일한 축(78)상의 중심(76)을 갖는 원(74)을 중심으로 동일하게 위치된다. 또한, 각 반송 메커니즘(12)은 중심점(44)으로부터 반송 영역(24)의 에지까지의 거리보다 작은 거리로 중심(76)으로부터 반경방향으로 수평방향 간극(53)을 바람직하게 가진다. 바람직하게, 각 반송 메커니즘(12)의 초점(42)(도시되지 않음)은 중심점(44)으로부터의 대체로 동일한 오프셋 거리(59)(도 7)로 됨으로써, 반송 영역(24)내에서 각 재료에 대해 두께 프로파일(48)(도 7)의 동일 부분을 위치시킨다. 그런, 각 반송 메커니즘(12)의 초점(42)은 중심점(44)으로부터 오프셋되거나 또는 동일 오프셋 거리(53)를 가질 필요가 없다. 실제로, 각 반송 메커니즘(12)은 결과적으로 중심선(46)(도 3)이 표면(16)에 대해 수직 또는 경사지게 되는 하나를 포함하는 유일 초점(42)을 가질 수 있는 반면에, 반송 메커니즘은 반송 재료(14)의 포락선(40)(도 3)이 반송 영역(24)의 적어도 일부 및 그에 따른 기판(18)의 표면(16)과 일치하는 한에서 중심점(44)과 동일 선상에 있거나 또는 반경방향으로 이격된다. 또한, 반송 메커니즘(12)은 원을 중심으로 위치될 필요가 없지만, 반송 영역(24)의 적어도 일부로의 복수의 재료(14)의 평행한 또는 동시적인 반송을 허용하는 모든 상대 위치가 될 수 있다.
마스크(32)는 코팅 라이브러리(82)(도 13)를 형성하는 상이한 재료에 의한 상이한 소정 영역(22)(도 2)의 코팅을 제어하기 위해, 재료(14)의 반송 라인의 내외로 이동할 수 있는 복수의 패턴(80)(도 13)을 바람직하게 포함한다. 도 12에 기판(18)으로부터 이격 분리된 것으로 도시되었음에도 불구하고, 마스크는 음영을 제거하기 위해 기판에 접촉하거나 근접한 물리적 접촉 마스크이다. 예를 들어 도 14를 참조하면, 시스템(72)은 마스크(32)(도 13)의 처음 4개의 패턴에 의해 조합된 복수의 재료중 4개(A, B, C, D)를 사용하는 16개의 소정 코팅(30)을 갖는 코팅 라이브러리(82)를 형성할 수 있다.
시스템(72)의 실시예에서, 각 반송 메커니즘(12)은 액체 선구 재료(14)를 미세한 분무로 원자화하고 그것을 개별적으로 또는 다른 노즐/재료와 조합하여 기판(18)으로 배향시켜 코팅 층을 형성하는 분무기 노즐이다. 압축된 공기, 과열된 증기 또는 초음파가 액체 재료의 미세한 분부를 발생시키기 위해 액체 재료에 적용될 수 있다. 다중 코팅 층을 갖는 코팅 라이브러리(82)는 소정의 코팅(30)을 기판의 소정의 영역(22)(도 2)에 제공하기 위해 연속적인 마스킹 패턴 및 경화 단계(필요하다면)와 조합하여 복수의 분무기(12)로부터의 재료의 반송을 연속 수행함으로써 전개시킬 수 있다. 예를 들어, 이것은 하나의 또는 조합된 코팅층이 적어도 하나의 기능적 특성을 제공하는 다중 기능 특성을 갖는 코팅에 대한 연구에서 요구될 수 있다. 이러한 특정 실시예에서, 어느 것도 한정적으로 설명되지 않으며, 8개의 상이한 액체 코팅(A 내지 H)은 8개의 개별적으로 제어되는 분무 건에 공급된다. 예를 들면, 적합한 액체 코팅 재료는 폴리아크릴, 폴리카보네이트, 비닐 중합체, 실리콘 및 실리카 겔을 포함한다. 또한 예를 들면, 적합한 분무 건은 소노테크(Sono Tech)사에서 제조된 것들을 포함한다. 재료가 경화되어야 한다면, 적합한 예로서 경화원(34)(도 1)은 약 10분 내지 약 10시간, 보다 바람직하게는 약 1시간 내지 약 4시간의 시간 주기 동안에 약 80℃ 내지 약 200℃의 온도, 보다 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 150℃에서 재료를 경화시킬 수 있는 고온 플레이트 및 자외선 램프를 포함한다. 따라서, 복수의 소정 다중 층 코팅을 구비하는 코팅 라이브러리는 상이한 액체 선구 재료에 의한 상이한 마스킹 패턴에 의해서나 또는 코팅 라이브러리를 형성하기 위해 각 살포 노즐로부터 반송되는 액체 선구 재료의 간극 및 체적의 변화의 장점을 갖는 재료의 마스킹 없는 "연속적인 상의 살포(continuous phase spreading)"에 의해 평행한 형식으로 제조된다.
도 15를 참조하면, 다른 실시예에서, 증착 결합 코팅 시스템(90)은 복수의 고체 재료(14)중 하나를 부착 하우징(94)내의 이동 가능한 스테이지(92)상에 위치된 기판상에 동시적으로 또는 순차적으로 반송하기 위한 공통 집속 또는 동시적 집속 다중 반송 메커니즘(12)을 포함한다. 고온의 증착을 견디기 위해서, 기판은 산화마그네슘 또는 알루민산염 란탄(LaAlO3)과 같은 적합한 고온 재료를 포함한다. 부착 하우징(94)은 그 내부 표면내에 진공 챔버(96)를 형성하기 위해 기밀하다. 이러한 경우에, 반송 메커니즘(12)은 바람직하게 최적 출력에 부합하는 고주파 전력에 의해 전력 공급된 스퍼터 건(sputter gun)과 같은 증착 장치이다. 스테이지(92)는 기판이 반송 영역내에 위치하도록 스테이지를 수직방향, 회전방향 또는 직선방향으로 조정할 수 있는 공지된 위치내에 기판(18)을 지지한다. 반송 메커니즘(12)과 기판(18) 사이의 위치된 마스크는 상이한 패턴(80)의 어레이를 구비한다. 마스크(32)는 "음영 효과"를 최소화하기 위해 증기 침정 동안 기판(18)과 대체로 바람직하게 접촉한다. 마스크(32)는 마스크 하우징(100)의 진공 챔버(98)내에 이동가능하게 위치된다. 마스크 하우징(100)은 진공 챔버(96, 98) 양자의 환경을 유지하는 방식으로 메인 하우징(94)과 연통한다. 또한, 마스킹 하우징(100)은 기판(18)에 대한 마스크 패턴(80)의 위치를 각각 이동 및 측정하기 위한 기어 박스(102) 및 마이크로미터(104)를 포함한다.
또한, 시스템(90)은 재료의 동시적 또는 순차적인 이동 및 상호 혼합을 방지하기 위한 하나 또는 그 이상의 재료를 선택하기 위해 하나 또는 그 이상의 구멍을 구비하는 셔터(106)를 선택적으로 포함할 수 있다. 셔터(106)는 셔터와 구멍(108)을 회전시켜 증발시킬 고형 재료를 선택하게 하는 로터(110)에 이동가능하게 연결되는 동시에, 마스크 패턴(80)은 선형 이동 진공 피드스루(feed-through)에 의해 진공 상태에서 변화된다. 재료(14)의 부착 량은 석영 크리스탈 오실레이터와 같은 두께 모니터링 장치(112)에 의해 모니터링된다. 마스크의 상이한 패턴을 통한 상이한 고체 선구체의 증착에 의해, 고형 재료 및/또는 마스크 패턴을 변화시키기 위해 진공을 해제시킬 필요 없이 100가지 이상의 상이한 코팅 조성/층 구조체를 갖는 기판이 일상적으로 제조될 수 있다.
진공 챔버(96, 98)내의 진공 대기는 터보 분자 펌프(116)에 연결된 배위 펌프 스테이션(114)에 의해 유지된다. 예를 들면, 배위 펌프 스테이션(114)은 10-3torr의 진공을 제공할 수 있는 동시에, 터보 분자 펌프(116)가 10-6torr의 진공을 제공할 수 있다. 펌프(114, 116)는 게이트 값(118)을 통해 진공 챔버(96)와 연통한다.
예를 들면, 이러한 시스템(90)은 나노미터로 측정된 표면 거칠기와 두께 정확성을 갖게, 임의의 세라믹, 금속 및/또는 반도체 재료의 코팅 라이브러리를 형성할 수 있다. 전술된 스퍼터 장치 외에도, 다른 적합한 이동 매커니즘(12)은 무기 코팅 라이브러리을 형성하기 위해 마스킹 시스템에 사용될 수 있는 레이저 용융, 전자 빔 증발, CVD 등을 포함한다. 유기 코팅 라이브러리를 제조하기 위해서, 마스킹 시스템과 결합된 공통 집속 다중 공급원 열 증발 장치가 배치될 수 있다. 동일 시스템이 발광 다이오드(LED) 장치에 사용되는 것과 같이 소 분자 라이브러리를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 발명에 따라 결합 코팅 시스템 및 방법이 제공된 것으로 보인다. 본 발명은 그 바람직한 실시예와 결합하여 특정하게 도시 및 설명되었지만, 변형 및 변경이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자들에 의해 실시될 수 있을 것이다. 또한, 반송 메커니즘의 위치설정과, 본원에 적용된 전술된 코팅 두께 프로파일을 모든 실시예에 적용 가능한 유사한 방식으로 형성하기 위한 재료의 반송 원리가 이해될 것이다.

Claims (50)

  1. 코팅 재료의 어레이를 높은 효율로 제조 및 분석하기 위한 시스템(10)에 있어서,
    복수의 코팅 재료(14)와,
    상기 복수의 코팅 재료의 각 코팅 재료를 반송 영역(24)으로 반송하기 위한 제어가능하게 집속가능한 반송 메커니즘(12)으로, 상기 복수의 코팅 재료중 대응하는 하나의 코팅 재료와 각기 연관되어 있는 복수의 공급원(38)을 구비하는 반송 메커니즘(12)과,
    조절가능한 기판 지지 스테이지와,
    상기 스테이지상에 지지된 기판과,
    상기 집속가능한 반송 메커니즘으로부터 상기 스테이지상에 지지된 기판까지 코팅 재료의 반송되는 라인(line)에 안팎으로 이동가능한 마스크(mask)와,
    각 반송 영역에 걸쳐서 변화하는 두께 분포 프로파일의 코팅 라이브러리를 형성하도록 상기 반송 영역 각각으로의 코팅 재료의 반송을 제어하기 위해서 각각의 공급원, 기판 및 마스크를 제어하기 위한 한 세트의 명령(a set of instructions)을 구비하는 제어기(26)와,
    상기 스테이지상에 지지된 기판에 부착된 코팅 재료를 경화하는 경화원(curing source)을 포함하는
    코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 코팅 재료는 폴리카보네이트, 폴리아크릴, 실리콘, 셀룰로오스 에스테르, 폴리에스테르, 알키드, 아크릴, 폴리우레탄 및 비닐 중합체로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료인
    코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변화하는 두께 분포 프로파일은 상기 반송 영역에 걸쳐 선형적으로 변화하는
    코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 두께 분포 프로파일은 상기 복수의 재료 각각의 연속적으로 변화하는 조성을 구비하는 코팅 라이브러리가 상기 반송 영역내에서 형성 가능하도록 상기 반송 영역에 걸쳐 변화하는
    코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송 영역은 복수의 소정 영역(22)을 구비하는 상기 기판(18)의 표면(16)과 연관되어 있고, 복수의 소정 코팅(30)중 하나는 연속적으로 변화하는 코팅 라이브러리를 형성하도록 각 소정 영역내에 형성되는
    코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 코팅 재료 각각은 수직 집속 배치, 수직 경사 배치, 수직 비집속 배치 및 경사 비집속 배치로 구성된 그룹으로부터 선택된 배치 위치로부터 이동되는
    코팅 재료의 어레이 제조 및 분석 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
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  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
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  47. 삭제
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  49. 삭제
  50. 삭제
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