KR100917649B1 - 플렉시블 기판의 평탄화 방법 및 평탄화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정지상태에 있거나 연속적으로 이동중인 플렉시블 기판에 대해 진행되는 공정에서 플렉시블한 기판의 평탄도를 높히기 위하여 플렉시블 기판을 중심으로 양쪽에 위치한 슬릿면부와 플렉시블 기판사이를 흐르는 유체가 플렉시블 기판의 양면에 가하는 전단응력 내지 유체의 압력을 이용하여 플렉시블 기판의 평탄화함을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 방법 및 장치이다.
플렉시블 기판, 평탄도, 평탄화

Description

플렉시블 기판의 평탄화 방법 및 평탄화 장치{Method and apparatus for flattening flexible substrate}
본 발명은 플렉시블[연성(軟性), Flexible] 기판[substrate]의 평탄화[Flattening] 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 정지상태에 있거나 연속적으로 이동중인 플렉시블 기판에 대해 진행되는 공정에서 플렉시블 기판의 양면에 유체가 흐르게 하여 유체가 플렉시블 기판의 양면에 주는 전단응력(shear stress) 내지 압력을 이용하여 기판을 평탄도를 높히고 기판의 진동을 감소시키며 아울러 기판의 오염도 방지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
근래, 테입(Tape)이나 필름(film) 등의 형태로 가공되는 플렉시블 기판은 재료가 유연하여 접거나 말을 수 있다는 장점 때문에 각종 반도체나 디스프레이 디바이스들의 제조에 사용되는 주요 재료의 하나로서 각광 받게 되었고, 그 중 대표적인 것으로는 플렉시블 디스플레이 [Flexible Display]용 기판, LCD용 테입 기판(Tape Substrate), 반도체 용 플렉시블 인쇄 회로 기판 [Flexible Printed Circuit Board] 등이 있다.
그동안 플렉시블 기판의 가공은 기판을 길이에 맞게 자른 다음 가공하는 시 트(sheet) 방식을 주로 사용해 왔으나, 최근 기판을 재단하지 않고 플렉시블한 기판을 그대로 회전하는 롤(roll)에 감아 가공하는 롤투롤(roll to roll) 공법이 빠르게 확산되고 있다. 롤투롤 공법은 플렉시블한 재료의 장점을 그대로 이용하여 롤에 감아 가공함으로써 기존 시트방식이 지닌 생산량 저하나 가공 시간 증가 등의 문제점을 극복하고 가공 시간 및 인력과 비용을 감소시키게 되어 점차 플렉시블 기판 제조의 새로운 기술표준으로 자리 잡아가고 있으며 기존의 사각 시트 형태의 제조기술을 대체해 나가고 있다.
그러나, 롤투롤 공법에서는 플렉시블 기판의 평탄도 유지가 어려운 난제이다.
한편, 플렉시블 기판에는 미세 회로 패턴이 기판의 평탄도(flatness)가 관건인 노광 공정을 통하여 형성되게 되는데, 공정 중 플렉시블 기판의 평탄도는 패턴의 품질을 좌우하게 되고 더 나아가 제품의 수율에 영향을 미치게 된다. 기판이 플렉시블한 만큼 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 플렉시블 기판을 제조하는 장치를 생산하는 업체에서는 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지하기 위하여, 빗자루형태의 도구로 플렉시블 기판을 쓸어주는 방법이나 여러가지 기구를 이용하여 플렉시블 기판이 감긴 롤의 장력을 조절하는 방법 등을 고안하여 사용하고 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 노광공정은 기판에 미세 회로 패턴을 형성하는 핵심 공정이다. 현재까지도 디스플레이 기판 또는 반도체 용 인쇄 회로 기판 제조업계에서는 마스크를 이용한 노광 방식이 주로 사용되고 있다. 이 방식은 마스크와 마스크를 만드는 원판 마스크의 정밀도에 따라 노광된 미세 회로 패턴의 품질이 결정되기 때문에, 마스크의 정밀한 제작을 위해 많은 시간과 비용이 든다. 또한, 마스크에서 발생하는 오염입자에 의한 제조환경의 오염 문제, 마스크의 폐기 문제, 그리고 패턴이 바뀔 때 마다 원판 마스크와 마스크를 다시 제작하는 것이 불가피하다는 문제점들이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 원판마스크와 마스크의 제작과정이 필요없는 마스크리스 노광 방식에 관한 연구가 최근 급속히 진행되고 있다. 마스크리스 노광 방식에는 미세미러를 이용해 빔을 반사시켜 노광하는 방식과 레이저빔, 전자빔 등으로 바로 패턴을 그리는 방식들이 있다. 레이저빔으로 바로 패턴을 그리는 방식의 경우는 패턴 생성시간이 오래 걸리고, 전자빔으로 바로 패턴을 그리는 방식은 진공쳄버와 같은 작업공간을 필요로 하기 때문에 제한적 요소가 많다.
근래에 개발된 Texas Instruments 사(T1)의 디지털 미세 미러 장치 (Digital Micromirror Device : DMD) 또는 기타 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광 방식은 디지털 광처리 기술과 미세 전자기계 시스템(Micro ElectroMechanical System:MEMS)기술의 동시 구사를 통한 방법으로 공개특허공보 공개번호 제2007-0020410호, 제2006-0047613호, 제2006-0043024호, 제2006-0045355호, 제2006-0109724호 및 등록특허 제0660045호, 제0655165 등에 개시되어 있다. 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광 시스템에서는 미세 미러 배열이 가상 마스크(virtual mask)의 역할을 수행하여 적은 비용과 빠른 속도로 기판에 패턴을 생성한다. 다른 마스크 기술과 비교해 볼때, 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광 기술은 다양한 패턴을 빠른 시간에 처리할 수 있을 뿐 만아니라 충분한 작업 처리량, 정밀한 고해상도, 우수한 노광 품질, 그리고 시간이나 비용절감 측면의 효율성 등등의 장점을 가지고 있다.
그러나, 이러한 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광 기술을 플렉시블 기판에 미세 회로 패턴을 노광하는데 적용하는 것은 쉽지 않다. 왜냐하면, 기존의 마스 크를 이용하는 노광은 기판이 정지된 상태에서 노광공정이 수행되지만 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광은 기판이 연속적으로 이동하고 있는 상태에서 노광공정이 수행되기 때문이다. 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광을 하기 위해서는 연속적으로 이동하고 있는 상태의 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지하는 것이 필수적인데, 현존하는 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지하는 방법들은 대부분이 기판이 정지된 상태에서 진행되는 공정에 맞추어 고안되어 공정 중에 연속적으로 이동하고 있는 상태의 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지하는 방법은 될 수 없기 때문이다.
본 발명은 공정 중에 연속적으로 이동하고 있는 상태의 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지함이 관건인 검사공정 이나 노광공정에 필요한 발명으로, 본 발명의 목적은 공정을 정지함이 없이 공정 중에 연속적으로 이동하고 있는 상태의 플렉시블 기판의 평탄도를 높게 유지하게 하여 공정의 결과로 나타난 미세 회로 패턴의 품질을 높히게 하는 방법 및 장치을 제공하는데 있다.
본 발명에서는 플렉시블 기판과 평행하도록 두개의 편평한 평면을 만들고 두개의 평면을 연결하는 연결부를 만들어 플렉시블 기판이 그 사이를 통과하게 하고 평면과 기판사이에 유체를 흐르게 함으로써 기판을 중심으로 양쪽에 위치한 평면과 플렉시블 기판사이를 흐르는 유체가 플렉시블 기판의 양면에 전단응력을 가하게 하여 플렉시블 기판을 평탄화하도록 한 것이다. 또한 본 발명에서는 기판의 가장자리와 두개의 평면을 연결하는 연결부 사이의 공간을 통해 유체가 압력에 따라 이동할 수 있게 하여 플렉시블 기판 양면의 압력이 저절로 평형상태를 유지하게 함으로써 기판 양면의 압력에 의해 플렉시블 기판을 평탄화하도록 한 것이다.
본 발명의 한 견지에 따른 플렉시블 기판 평탄화 방법은, 유체(33)와 피처리 기판인 플렉시블 기판(40)이 통과하는 슬릿면부(21)와 슬릿면 연결부(22)로 구성되는 슬릿부(20)와, 유체(33)를 상기 슬릿부로 분사하기 위한 유체 주입부(31)와, 유체(33)를 상기 슬릿부로부터 흡입하여 배출하기 위한 유체 흡입부(32)를 구비하는 플렉시블 기판 평탄화 장치를 마련하는 단계와,
상기 유체 상기 유체 주입부를 통하여 주입하는 단계와,
상기 주입되는 유체를 이용하여 상기 슬릿부 내를 통과하는 플렉시블 기판의 양측면에 전단응력 또는 유체압력을 인가하는 단계와,
상기 유체 흡입부에 상기 슬릿부 내의 유체를 흡입하여 배출하는 단계를 구비하여,
상기 기판의 표면을 평탄화시키도록 함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따른 플렉시블 기판 평탄화 장치는, 유체(33)와 피처리 기판인 플렉시블 기판(40)이 통과하는 슬릿면부(21)와 슬릿면 연결부(22)로 구성되는 슬릿부(20)와,
유체(33)를 상기 슬릿부로 분사하기 위한 유체 주입부(31)와,
유체(33)를 상기 슬릿부로부터 흡입하여 배출하기 위한 유체 흡입부(32)를 구비하여,
상기 기판 양측면에 전단 응력 또는 유체 압력을 인가하여 상기 기판의 표면 을 평탄화 시키도록 함을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 사용하면 정지된 상태의 플렉시블 기판의 평탄도는 물론이고 공정 중에 연속적으로 이동하고 있는 상태의 플렉시블 기판의 평탄도도 높게 유지할 수 있다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법은 플렉시블 기판이 연속적으로 이동하고 있는 상태에서도 기판의 평탄도가 높게 유지되는 방법으로써 기판을 재단하지 않고 플렉시블한 기판을 그대로 회전하는 롤에 감아 가공하는 롤투롤 공법에 가장 적합하고 롤투롤 공법의 장점을 최대한 활용할 수 있게 하는 기판 평탄화 방법이고 롤투롤 공법의 적용 및 확산을 용이하게 한다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 사용하면 플렉시블 기판이 연속적으로 이동하고 있는 상태에서도 기판의 평탄도가 높게 유지되기에 미세 미러를 이용한 마스크리스 노광 등의 신기술을 플렉시블 기판에 미세 회로 패턴을 형성하기 위해 적용하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 사용하면 플렉시블 기판의 평탄도가 높아짐과 동시에 플렉시블 기판의 진동도 감소 된다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 사용하면 플렉시블 기판의 평탄도가 높아짐과 동시에 플렉시블 기판의 오염도 방지된다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 사용하면 다른 방법보다 신속하게 플렉시블 기판의 평탄도를 유지할 수 있다.
본 발명에 의한 플렉시블 기판의 평탄화 방법은 단순한 유체역학적 원리를 이용함으로써 방법의 구현이 쉽고 방법의 실행이 용이하다.
본 발명의 플렉시블 기판의 평탄화 방법에 대하여, 발명의 플렉시블 기판을 평탄화하는 방법을 보다 이해하기 쉽게 하기 위하여, 본 발명의 대표도인 도 2에 나타낸 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 예로 들어, 본 발명의 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 개략적으로 설명한다.
본 발명의 대표도인 도 2에 나타낸 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)은 플렉시블 기판(40)과 유체(33)가 통과하는 플렉시블 기판(40)과 평행으로 양측에 위치한 슬릿면(slit plane)부(21)와 양측의 슬릿면부(21)를 연결하는 슬릿면연결부(22)로 구성된 슬릿부(20)와 슬릿부(20)에 유체(33)를 분사하는 유체주입부(31)와 슬릿부(20)에서 유체를 배출시키는 유체흡입부(32)를 구비하여 이루어진다.
플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)의 플렉시블 기판(40)의 폭 방향(z축 방향)을 자른 단면은 도 3에 나타내고, 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)의 플렉시블 기판(40)의 이동 방향 또는 길이 방향(x축 방향)을 자른 단면은 도 4에 나타낸다.
본 발명의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)에서는 유체주입부(31)에서 분사된 유체(33)가 플렉시블 기판(40)이 통과하는 슬릿면부(21)와 슬릿면부(21)를 연결하는 슬릿면연결부(22)로 구성된 슬릿부(20)를 지나 유체흡입부(32)로 배출된다. 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)에서, 플렉시블 기판(40)을 중심으로 양쪽에 위치한 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40) 사이를 흐르는 유체(33)는 플렉시블 기판(40)의 양면에 전단응력을 가하게 된다. 또한 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)에서는 플렉시블 기판(40)의 가장자리와 슬릿면연결부(22) 사이의 공간을 통해 유체(33)가 압력에 따라 이동하게 함으로서 플렉시블 기판(40) 양면의 압력이 저절로 평형상태를 유지하게 된다. 따라서, 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)에서는 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40) 사이를 흐르는 유체(33)가 플렉시블 기판(40)의 양면에 가하는 전단응력과 플렉시블 기판(40)의 양면에 대해 평형을 이루는 플렉시블 기판(40) 양면의 압력에 의해 플렉시블 기판이 평탄화 되게 된다.
플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)에서 슬릿면연결부(22)의 y 방향 높이(2B)가 상기 플렉시블 기판(40)의 두께 보다 크고 슬릿면부(21)의 z 방향 폭(W)에 대하여 0.1배 이하인 경우, 비압축성인 유체의 경우는 짧은 도입부를 지나면 완전발달된 흐름에 가까운 흐름을 형성하게 되어 유체는 압력차와 유체의 점성에 의한 전단응력에 의해서 흐른다고 볼 수 있다.
즉, 본 발명은 단면적이 일정한 파이프나 덕트 또는 편평한 슬릿(a plane slit)을 흐르는 비압축성(incompressible) 유체는 도입부(entrance region)를 지나면 완전발달된 흐름(fully developed flow)을 형성한다는 유체 역학적 이론에 근거하여 이러한 완전발달된 흐름의 원리를 이용한 플렉시블 기판의 평탄화 방법을 적용한 것으로서 문헌,"Fundamentals of Fluid Mechanics", Gerhart, P. M., Gross, R. J., and Hochstein, J.I., 2nd edition, Addison Wesley (1992) 와 "Transport Phenomena", Bird, R. B., Stewart, W. E., and Lightfoot, E. N., 2nd edition, John Wiley (2002)에 설명되어 있는 완전발달된 흐름에 대한 유체 역학적 이론에 근거한 것이다.
상기 문헌에 의하여, 도 1은 길이가 L이고 폭이 W인 두개의 편평한 평면사이의 좁은 틈(2B, B << W, B << L, W<L)을 흐르는 비압축성 유체를 보여주고 있다. 이러한 좁은 틈을 흐르는 유체는 오직 압력차이와 유체의 점성(viscosity)에 의한 전단응력(shear stress)에 의에서만 흐르게 되고 완전발달된 흐름이 형성하게 된다. 층류(laminar flow)의 경우, 완전발달된 흐름의 운동량(momentum) 방정식은 하기 수학식 1과 같이 표기된다.
Figure 112007080832451-pat00001
수학식 1에서
Figure 112007080832451-pat00002
는 는 층류의 완전발달된 흐름의 시작점인 x=0에서의 압력이고
Figure 112007080832451-pat00003
은 층류의 완전발달된 흐름의 끝점인 x=L에서의 압력이다. 수학식 1을 y에대해 적분함으로써 얻어지는 완전발달된 흐름에서 층류의 점성에 의한 전단응력은 수학식 2와 같이 표기된다.
Figure 112007080832451-pat00004
완전발달된 흐름에서 속도분포는 수학식 2를 y에대해 한번 더 적분함으로써 얻어지며, 하기 수학식 3과 같이 표기되고 도 1에 초록색 화살표로 나타난 바와 같이 개략적으로 도시된다.
Figure 112007080832451-pat00005
수학식 2에 y=+/-B를 대입함으로써 완전발달된 흐름에서 유체가 두 개의 편평한 평면에 주는 전단응력(shear stress)은 하기 수학식 4와 같이 얻어진다.
Figure 112007080832451-pat00006
수학식 4는 완전발달된 흐름에서는 유체가 벽면에 주는 전단응력이 일정하게 유지됨을 보여주고 있다. 따라서 본 발명에서는 플렉시블 기판과 평행하도록 두개의 편평한 평면을 만들고 두개의 평면을 연결하는 연결부를 만들어 플렉시블 기판이 그 중심을 통과하고 그 내부에 유체가 흐르게 함으로써 기판을 중심으로 양쪽에 위치한 평면과 플렉시블 기판사이를 흐르는 유체가 플렉시블 기판의 양면에 전단응력을 가하게 하여 플렉시블 기판을 평탄화한다. 또한 본 발명에서는 기판의 가장자리와 두개의 평면을 연결하는 연결부 사이의 공간을 통해 유체가 압력에 따라 이동할 수 있게 하여 플렉시블 기판 양면의 압력이 저절로 평형상태를 유지하게 함으로써 기판 양면의 압력에 의해 플렉시블 기판을 평탄화한다.
층류(laminar flow)의 경우를 하나의 예로 들어, 본 발명을 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 하나의 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40)의 한쪽 면 사이를 흐르는 유체(33)의 흐름에 대한 운동량(momentum) 방정식은 하기 수학식 5과 같이 표기되며
Figure 112007080832451-pat00007
경계조건(boundary condition)은 수학식 6과 같다.
Figure 112007080832451-pat00008
수학식 5에서
Figure 112007080832451-pat00009
는 x=0에서의 압력이고
Figure 112007080832451-pat00010
은 x=L에서의 압력이며, 수학식 6에서
Figure 112007080832451-pat00011
는 플렉시블 기판(40)의 이동속도이다. 수학식 5를 수학식 6의 경계조건을 이용하여 풀면 유체의 속도를 얻게 되며 속도분포는 하기 수학식 7과 같다.
Figure 112007080832451-pat00012
이때 유체가 플렉시블 기판(40)에 주는 전단응력은 하기 수학식 8과 같다.
Figure 112007080832451-pat00013
상기 분석해(analytic solution)(수학식 5,6,7)를 검증하기 위하여 전산유체역학(Computational fluid dynamics) 범용프로그램인 플루언트(Fluent) 버젼 6.3.26을 사용하여 B=0.005m, L=0.7m, W=0.5m, 유체는 1.8E-5 kg/(m-s)의 점도와 1.2 kg/m3의 밀도를 가지는 공기, 플렉시블 기판(40)의 이동속도
Figure 112007080832451-pat00014
는 0.05 m/s, 유체의 평균속도는 0.1m/s 로 두고 슬릿부 내부에 대한 기류해석을 수행하였으며 기류해석의 결과로 얻은 전체압력차(
Figure 112007080832451-pat00015
)는 약 0.45파스칼이었다.
기류해석의 결과로 나타난 슬릿부 내부의 압력분포는 도 5에 나타내고 도 5의 유체주입부(31) 근처를 비례적으로 확대한 영역의 x 방향 속도분포는 도 6에 나타낸다. 도 5의 압력분포는 오른쪽으로 일정 속도로 이동하고 있는 청색으로 나타낸 플렉시블 기판(40)의 양면에 대해 압력평형이 이루어짐을 나타낸다. 도 6에 보이는 x 방향 속도분포는, 청색으로 나타낸 플렉시블 기판(40)이 오른쪽으로 일정 속도로 이동하고 있는 상태에서도, 왼쪽에 보이는 유체주입부(31) 근처의 도입부에서는 발달하고있는 흐름(developing flow)이 형성되지만 도입부를 지나면 곧 완전발달된 흐름(fully developed flow)이 형성됨을 나타낸다.
도6은 도5에서 유체주입부(31) 근처를 비례적으로 확대한 도면으로, 도5와 6을 비교하면 도입부의 길이가 아주 짧다는 것을 알 수 있다.
도 7은 기류해석의 결과로 나타난 유체가 플렉시블 기판(40)에 주는 무차원 전단응력의 크기를 붉은색 삼각형과 선으로 보이고 무차원 압력은 푸른색선으로 보인다. 도 7의 무차원압력은 기류해석의 결과로 얻은 압력에 유체의 밀도와 평균속도의 제곱한 값으로 나누어 무차원화 하였으며 도 7의 무차원 전단응력의 크기는 기류해석의 결과로 얻은 전단응력의 크기에 유체의 밀도와 평균속도의 제곱한 값으로 나누어 무차원화 한 후 50을 곱하여 압력과 비슷하게 스케일링하였다. 도 7에 나타낸 무차원 전단응력의 크기 분포는, 플렉시블 기판(40)이 일정 속도로 이동하고 있는 상태에서도, 왼쪽의 유체주입부(31) 근처의 도입부에서는 발달하고 있는 흐름(developing flow)이 형성되지만, 짧은 도입부를 지나면 곧 완전발달된 흐름(fully developed flow)이 형성되어 유체는 일정 속도로 이동하고 있는 플렉시블 기판(40)에 균일한 전단응력을 가하게 됨을 보여준다. 도 8은 분석해의 결과로 얻은 무차원 x 방향 속도분포를 푸른색 선으로 보이고 플루언트(Fluent) 버젼 6.3.26을 사용한 기류해석의 결과로 얻은 완전발달된 흐름 구간에서의 무차원 x 방향 속도분포를 붉은색 삼각형으로 보인다. 도 8의 속도들은 속도분포를 기류해석시 사용된 평균속도로 나누어 무차원화 하였다. 완전발달된 흐름 구간만을 고려한 분석해와 도입부와 완전발달된 흐름 구간을 같이 고려한 기류해석이 완전히 같을 수는 없기에 약간의 편차는 보이지만, 도8의 그림에서 보면 위쪽을 향해 일정 속도로 이동하고 있는 그림의 중심에 위치한 플렉시블 기판(40)의 양면에 대칭이 되는 속도분 포를 형성함을 나타낸다.
따라서 본 발명의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 사용하면, 플렉시블 기판(40)이 정지한 상태이거나 연속적으로 이동중인 상태이거나, 플렉시블 기판(40)을 중심으로 양쪽에 위치한 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40) 사이를 흐르는 유체(33)가 플렉시블 기판(40)의 양면에 가하는 전단응력과 플렉시블 기판(40) 양면의 유체(33)의 압력평형에 의해 플렉시블 기판(40)의 평탄화가 이루어 진다.
본 발명의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)은 플렉시블 기판(40)을 평탄화하는 목적 외에도 플렉시블한 기판의 진동을 감소시키거나 기판의 오염을 방지하기 위한 목적을 위해서도 사용될 수 있다.
본 발명의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)에서는 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40) 사이를 흐르는 유체(33)가 플렉시블 기판(40)의 양면에 가하는 전단응력과 압력을 조절하기 위하여 이를 구성하는 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40)사이의 거리(B)를 플렉시블 기판의 양면에 서로 다르게 할 수도 있으며, 유체 주입부(31)에서 분사되는 유체의 유량 내지 유체흡입부(32)로 흡입되어 배출되는 유체의 유량을 기판의 양면에 서로 다르게 하는 것도 가능하다.
본 발명의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)은 이를 구성하는 슬릿면부(21)의 재료 내지 형태와 유체(33)의 종류와 유체주입부(31) 및 유체흡입부(32)의 배치 및 선택에 따라 플렉시블 기판(40)을 가공 또는 제조하는 거의 모든 공정이나 공정장치에 적용이 가능하다.
예를 들면, 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)의 슬릿면부(21)의 형태를 편평 한 평면 대신 곡면으로 하여, 즉 슬릿면부의 단면을 직선 대신 곡선으로 구성하여, 원하는 특정위치에 편평도를 높게 하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상기 유체(33)는 일반적인 공기를 사용할 수도 있고 공기 대신 정화되거나 가공된(예, 정전기제거용 이온화) 공기 또는 또 다른 비압축성 유체(예, 질소 내지 질소 화합물들)을 사용함도 가능하다.
상기 유체주입부(31)와 상기 유체흡입부(32)는 슬릿부(20)에 고정할 수도 있고 슬릿부(20)와 분리하여 따로 설치할 수도 있다.
예를 들면, 상기 유체주입부(31)는 현재 국내에서 시판되고 있는 에어노즐, 에어제트, 에어건, 에어 나이프, 급기 덕트 등이 될 수 있으며 상기 유체흡입부(32)는 현재 국내에서 시판되고 있는 배기 덕트, 배풍기 등이 될 수 있다.
예를 들면, 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 마스크리스 노광공정이나 장비에 적용하기 위해서는 슬릿면부(21)의 재료를 쿼츠(qurtz)등의 투명한 재료를 사용하고, 슬릿면부(21)의 형상을 평편한 평면으로 하고, 유체(33)의 종류를 청정도가 높은 공기를 사용하면 된다.
본 발명의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)은 도 9에 나타나듯이 상기 플렉시블 기판(40)이 상기 평탄화 시스템(10)의 슬릿부(20)로 공급되고 상기 슬릿부(20)로 부터 배출될 때 상기 플렉시블 기판(40)의 방향과 위치를 유지하기 위한 이송 롤러(50)를 더 포함할 수도 있다.
예를 들면, 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 마스크리스 노광공정이나 장비에 적용하기 위해서는 슬릿면부(21)의 재료를 쿼츠(qurtz)등의 투명한 재료를 사 용하고 유체(33)의 종류를 청정도가 높은 공기를 사용하면 된다.
예를 들면, 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 검사공정이나 기존의 마스크를 사용하는 노광공정에 적용하기 위해서는 유체(33)의 종류를 청정도가 높은 공기를 사용하고 도 10에 보이는 두 개의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 적용한 실시 예의 형태 대로 두개의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)을 마주보게 또는 같은 방행을 보게 설치하고 두개의 플렉시블 기판 평탄화 시스템(10)들 사이에 검사장치 또는 노광장치를 설치하여 기판의 평탄도를 높힌 상태에서 검사공정이나 노광공정을 진행할 수 있다.
상기 실시 예들은 본 발명을 예증하기 위한 것이지 그 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들에 의해서 한정된다.
도 1은 좁은 틈을 흐르는 비압축성 유체의 완전발달된 흐름을 설명하기 위한 도면,
도 2는 플렉시블 기판 평탄화 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 플렉시블 기판 평탄화 시스템의 폭 방향 단면도,
도 4는 플렉시블 기판 평탄화 시스템의 길이 방향 단면도,
도 5는 슬릿부 내부의 압력분포를 나타낸 도면,
도 6은 유체주입부 근처의 x 방향 속도분포를 나타낸 도면,
도 7은 무차원 전단응력과 무차원 압력 분포를 나타낸 도면,
도 8은 분석해와 기류해석에 의한 무차원 x 방향 속도분포를 나타낸 도면,
도 9는 롤투롤 장치에 적용된 플렉시블 기판의 평탄화 장치,
도 10은 두 개의 플렉시블 기판 평탄화 장치를 적용한 평탄화 장치,
* 주요 도면 부호의 부호 설명 *
10 : 플렉시블 기판 평탄화 시스템(장치)
20 : 슬릿부 21 : 슬릿면부
22 : 슬릿면연결부 31 : 유체주입부
32 : 유체흡입부 33 : 유체
40 : 플렉시블 기판 50 : 이송 롤러

Claims (14)

  1. 유체(33)와 피처리 기판인 플렉시블 기판(40)이 통과하는 슬릿면부(21)와 슬릿면 연결부(22)로 구성되는 슬릿부(20)와, 유체(33)를 상기 슬릿부로 분사하기 위한 유체 주입부(31)와, 유체(33)를 상기 슬릿부로부터 흡입하여 배출하기 위한 유체 흡입부(32)를 구비하는 플렉시블 기판 평탄화 장치를 마련하는 단계와,
    상기 유체 상기 유체 주입부를 통하여 주입하는 단계와,
    상기 주입되는 유체를 이용하여 상기 슬릿부 내를 통과하는 플렉시블 기판의 양측면에 전단응력 또는 유체압력을 인가하는 단계와,
    상기 유체 흡입부에 상기 슬릿부 내의 유체를 흡입하여 배출하는 단계를 구비하여,
    상기 기판의 표면을 평탄화시키도록 함을 특징으로 하는 플렉시블 기판 평탄화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿면 연결부의 높이(2B)는 상기 플렉시블 기판(40)의 두께보다 크고, 상기 슬릿부의 폭에 대하여 0.1배 이하인 플렉시블 기판의 평탄화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40) 사이를 흐르는 유체(33)가 플렉시블 기판(40)의 양면에 가하는 전단응력과 압력을 조절하기 위하여 이를 구성하는 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40)사이의 거리(B)를 플렉시블 기판의 양면에 서로 다르게 유지하거나 유체 주입부(31)에서 분사되는 유체의 유량이나 또는 유체흡입부(32)로 흡입되어 배출되는 유체의 유량을 기판의 양면에 서로 다르게 유지하도록 함을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    기판을 중심으로 양쪽에 위치한 슬릿면부와 플렉시블 기판사이를 흐르는 유체는 공기 외에도 정화공기, 이온화된 공기, 질소 및 질소화합물 등의 다른 비압축성 유체가 사용됨을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 양쪽에 흐르는 유체는 기판의 양면에서 같은 방향 또는 역 방향으로 이동하도록 함을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 방법.
  7. 유체(33)와 피처리 기판인 플렉시블 기판(40)이 통과하는 슬릿면부(21)와 슬릿면 연결부(22)로 구성되는 슬릿부(20)와,
    유체(33)를 상기 슬릿부로 분사하기 위한 유체 주입부(31)와,
    유체(33)를 상기 슬릿부로부터 흡입하여 배출하기 위한 유체 흡입부(32)를 구비하여,
    상기 기판 양측면에 전단 응력 또는 유체 압력을 인가하여 상기 기판의 표면을 평탄화 시키도록 함을 특징으로 하는 플렉시블 기판 평탄화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 슬릿면 연결부의 높이(2B)는 상기 플렉시블 기판(40)의 두께 보다 크고 상기 슬릿면의 폭에 대하여 0.1배 이하인 플렉시블 기판의 평탄화 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판(40)이 상기 평탄화 시스템(10)의 슬릿부(20)로 공급되고 상기 슬릿부(20)로 부터 배출될 때 상기 플렉시블 기판(40)의 방향과 위치를 유지하기 위한 이송 롤러(50)가 더 포함되는 플렉시블 기판의 평탄화 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40) 사이를 흐르는 유체(33)가 플렉시블 기판(40)의 양면에 가하는 전단응력과 압력을 조절하기 위하여 이를 구성하는 슬릿면부(21)와 플렉시블 기판(40)사이의 거리(B)를 플렉시블 기판의 양면에 서로 다르게 유지하게 설치되거나 유체 주입부(31)에서 분사되는 유체의 유량이나 또는 유체흡입부(32)로 흡입되어 배출되는 유체의 유량을 기판의 양면에 서로 다르게 유지하게 설치됨을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 장치.
  11. 삭제
  12. 제 7 항에 있어서,
    기판을 중심으로 양쪽에 위치한 슬릿면부와 플렉시블 기판사이를 흐르는 유체는 공기 외에도 정화공기, 이온화된 공기, 질소 및 질소화합물 등의 다른 비압축성 유체가 사용됨을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체주입부와 유체흡입부를 기판의 이동 방향과는 무관하게 기판의 양면에 같은 방향이나 또는 반대 방향으로 되게 설치함을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    복수개의 플렉시블 기판 평탄화 시스템들을 같은 방향 또는 반대 방향으로 연결하고 그 사이에 공정에 필요한 장치들을 설치하여 플렉시블 기판의 평탄화함을 특징으로 하는 플렉시블 기판의 평탄화 장치.
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