KR102161090B1

KR102161090B1 - 기판 코팅장치 및 방법

Info

Publication number: KR102161090B1
Application number: KR1020180139986A
Authority: KR
Inventors: 박종복; 장원근; 이동길
Original assignee: 한국광기술원
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-09-29
Also published as: KR20200056086A

Abstract

기판 코팅장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기판 코팅장치에 있어서, 스테이지 상부에 위치하며, 상면으로 기판을 흡착하는 흡착모듈, 기판 상면에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 코팅액 공급모듈, 상기 기판 상면에 도포된 코팅액을 평평하게 성형하는 블레이드 코팅모듈, 코팅막의 표면을 촬영하는 광학모듈, 상기 스테이지를 기 설정된 방향으로 이동시키는 초점거리 이동모듈 및 상기 기판 코팅장치 내의 각 구성요소를 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치를 제공한다.

Description

기판 코팅장치 및 방법{Apparatus and Method for Coating a Substrate}

본 발명은 기판 표면에 코팅액을 균일하게 도포하는 기판 코팅장치 및 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

나노단위의 입자를 갖는 액체 상태의 물질을 기판 표면에 균일하게 코팅하는 방법으로는 스핀 코팅(Spin Coating), 분사, 담금, 슬릿 다이(Slit Die) 및 캡 코터(Capillary Coater) 방식 등이 있다.

스핀 코팅 방식은 기판, 웨이퍼 및 이와 유사한 피도포재를 회전판 상에 고정시키고 일정량의 코팅액을 기판 상에 낙하시켜 고속으로 회전을 가함으로써, 기판 표면 상에 코팅액을 도포하는 방법이다. 그러나 스핀 코팅 방식은 기판에 고속으로 회전을 가할 시, 코팅액의 비산(飛散)이 발생하고, 필요량 이상의 코팅액이 소모된다는 단점이 있다. 또한, 스핀 코팅 방식은 기판 또는 웨이퍼 상의 패턴이나 요철 부분에 생성된 기포가 제거되지 않은 상태에서 코팅액이 도포됨으로써, 제품에 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

캡 코터 방식은 노즐을 이용하여 저장조에 저장되어 있는 코팅액을 기판의 표면에 접액시키고, 코팅액이 균일하게 도포되도록 기판 또는 노즐을 이동시키면서 코팅액을 기판 상에 토출시키는 방식이다. 캡 코터 방식은 코팅액을 기판 표면에 도포한 후, 기류를 이용하여 코팅액을 건조시키는데, 이 과정에서 기류의 흐름에 의해 코팅액이 균일한 두께로 건조되지 않는다는 문제점이 있다.

코팅액을 균일하게 도포하는 것은 해당 제품의 품질을 좌우하는 아주 중요한 요소이다. 코팅막의 두께에 편차가 발생하게 되면, 작업 대상물의 품질 저하가 유발되므로, 제품을 파기하거나 클리닝하는 공정을 거쳐야 한다. 이는 공정의 효율성을 저하시키고, 비용 상승을 야기한다.

한편, 최근 유연기판에 대한 수요와 관심이 높아지고 있는데, 유연기판은 세라믹계(글래스 등)와 플라스틱계로 나누어 진다. 코팅 과정에 있어서, 글래스 기판 및 글래스 리본 기판 등과 같은 세라믹계 기판의 경우에는 별다른 문제가 발생하지 않으나, 플라스틱계 유연기판의 경우, 재료의 특성상 코팅 과정에서 기판 자체가 휘어지는 현상이 발생한다. 이는 이종 소재 간의 계면에서 발생하는 스트레인 등이 유연 기판에 불균일하게 분포되기 때문이다. 이러한 기판의 휘어짐은 기판의 온도가 올라갈수록 정도가 심해진다. 이와 같이, 코팅 과정에서 유연 기판이 휘어질 경우, 제품 활용이 불가능하다는 문제점이 있다.

위와 같은 문제점을 해결하고자, 코팅 과정에서 유연기판의 상하면에 동시에 원료가스를 공급함으로써, 유연기판이 움직이지 않도록 고정시키는 방법이 있다. 그러나 공정 중 필연적으로 발생하는 가스 플로우 및 순간적인 압력차 등으로 인한 유연기판의 흔들림(뒤틀림) 및 지속적인 진동은 코팅이 균일하게 이루어지지 않는 원인으로 작용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 기판 상에 도포된 코팅액 표면의 요철(凹凸)을 감지함으로써, 기판 상에 도포된 코팅액을 균일하게 유지시킬 수 있는 기판 코팅장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 기판을 코팅하는 과정에서 기판이 뒤틀리거나 움직이지 않도록 고정시킴으로써, 기판의 표면을 균일하고 안정적으로 코팅할 수 있는 기판 코팅장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 코팅장치에 있어서, 스테이지 상부에 위치하며, 상면으로 기판을 흡착하는 흡착모듈, 기판 상면에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 코팅액 공급모듈, 상기 기판 상면에 도포된 코팅액을 평평하게 성형하는 블레이드 코팅모듈, 코팅막의 표면을 촬영하는 광학모듈, 상기 스테이지를 기 설정된 방향으로 이동시키는 초점거리 이동모듈 및 상기 기판 코팅장치 내의 각 구성요소를 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기판 코팅장치는, 상기 기판 상에 코팅되고 남은 코팅액을 수거하는 잔여 코팅액 수거장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 코팅액 공급모듈은, 상기 기 설정된 양의 코팅액을 저장하는 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광학모듈은, 촬영한 이미지를 상기 제어모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 초점거리 이동모듈은, 상기 기판을 기 설정된 위치로 위치시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 흡착모듈은, 진공압으로 기판을 흡착시키거나 분리시키는 흡착공, 상기 진공압을 형성시키는 진공펌프 및 상기 진공압을 상기 흡착공으로 전달하는 진공 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 흡착공은, 상기 흡착모듈의 상면에 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 진공펌프는, 밸브의 개폐에 의해 공기의 세기가 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 흡착모듈은, 상기 기판 상에 도포된 상기 코팅액을 건조시키는 히팅 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기판을 흡착모듈 상부에 밀착시키는 밀착과정, 스테이지를 기 설정된 방향으로 이동시키는 이동과정, 상기 기판의 상면을 촬영하는 촬영과정, 상기 기판의 상면에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 공급과정, 상기 기판의 상면에 공급된 코팅액을 균일하게 성형하는 성형과정, 코팅액 상면을 촬영하는 재촬영과정 및 상기 코팅액 상면에 생성된 요철 결함을 파악하고, 상기 스테이지를 기 설정된 방향으로 이동시키는 재이동과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치의 코팅방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 광학모듈을 이용하여 기판 상에 도포된 코팅액 표면의 요철(凹凸)을 감지하고 스테이지를 상승시키거나 하강시킴으로써, 기판 상에 도포된 코팅액을 균일하게 유지시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공 흡착판을 이용하여 기판을 고정시켜 기판이 뒤틀리거나 움직이는 것을 방지함으로써, 기판의 표면을 균일하고 안정적으로 코팅할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치가 기판을 코팅하는 과정을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치의 측면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 기판 코팅장치는(100) 기판 이동모듈(미도시), 초점거리 이동모듈(120), 광학모듈(130), 제어모듈(140), 코팅액 공급모듈(150), 블레이드 코팅모듈(160), 플라즈마 처리모듈(170) 및 흡착모듈(180)을 포함한다.

기판(110)은 기판 코팅장치(100)의 대상물체로서, 기판(110)의 상부 표면에는 코팅액(115)이 공급된다. 통상적으로, 액정 표시장치(LCD), 유기 발광 표시장치(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 및 전기 영동 표시장치(EPD) 등의 디스플레이 패널은 기판(110) 상에 코팅액(115)을 도포하는 제조공정을 거친다. 이러한 제조공정 상에서 기판(110) 상면에 도포된 코팅액(115)의 표면에 결함이 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치(100)는 이러한 결함을 제거함으로써 기판(110) 상에 도포된 코팅액(115)이 균일한 두께를 유지할 수 있도록 한다.

기판(110)은 유연성(Flexibility)을 갖는 폴리아미드, PET, PTFE 및 PNB와 같은 플라스틱 또는 폴리머 계열의 소재로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유무기 하이브리드계 및 탄소 성분이 포함된 소재로도 구성될 수 있다.

코팅액(115)은 기판(110)의 코팅 목적에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 코팅액(115)은 기판(110) 상에 회로 패턴 등을 형성하기 위한 포토레지스트(Photoresist) 감광액, 기판(110)의 전도성을 향상시키기 위한 전도성 물질 및 기판(110)의 방수 성능을 향상시키기 위한 방수성 용액 등으로 구현될 수 있다. 또한, 코팅액(115)은 입자 구성에 따라 마이크로 단위 이하의 유기, 무기 및 유무기 복합 물질로 구성될 수 있다.

기판 이동모듈(미도시)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110)을 이동시킨다. 기판 이동모듈(미도시)은 코팅액 공급모듈(150)이 기판(110)의 상면에 코팅액(115)을 안정적으로 공급할 수 있는 정 위치로 기판(110)을 이동시킨다. 또한, 기판 이동모듈(미도시)은 코팅 과정을 마친 기판(110)이 후속 공정을 거칠 수 있도록 기판(110)을 이동시킨다.

기판 이동모듈(미도시)은 복수의 이동 유닛을 구비할 수 있다. 이동 유닛은 롤러 또는 로봇 아암 등으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(110)을 흠집없이 이동시킬 수 있는 수단이면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.

초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 스테이지를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시킨다. 기판(110)이 기판 이동모듈(미도시)에 의해 정 위치로 위치하면, 초점거리 이동모듈(120)은 스테이지를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시켜 기판(110)이 초기위치(m)에 도달할 수 있도록 한다. 여기서, 초기위치(m)는 코팅액 공급모듈(150)에 의해 기 설정된 양의 코팅액(115)이 기판(110) 상에 도포됨에 따라 형성되는 코팅막의 두께를 고려한 위치이며, 코팅막의 두께는 기판(110)의 상면으로부터 블레이드 코팅모듈(160)의 하부면까지의 거리를 의미할 수 있다. 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 수 마이크로 미터 이하의 범위로 스테이지를 구동시켜 기판(110)의 위치를 조정하도록 한다.

광학모듈(130)에 의해 코팅액(115) 표면 상에 결함이 감지되면, 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 스테이지를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시킨다. 예를 들어, 광학모듈(130)에 의해 코팅막에 돌기형태의 결함이 발견되면, 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 스테이지를 +z축 방향으로 상승시킨다. 즉, 코팅액(115)이 기판(110) 상에 기 설정된 양보다 과하게 공급되었음을 제어모듈(140)가 인지함에 따라, 초점거리 이동모듈(120)은 결함이 발견된 다음 지점부터 코팅막의 두께가 기준면의 높이(S-m)가 되도록 스테이지를 +z축 방향으로 상승시킨다. 이로써, 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 코팅액(115)의 표면은 평평하게 성형되어 코팅막이 기준면의 높이(S-m)를 유지할 수 있도록 한다.

마찬가지로, 광학모듈(130)에 의해 코팅막에 요(凹)홈 형태의 결함이 발견되면, 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 스테이지를 -z축 방향으로 하강시킨다. 즉, 초점거리 이동모듈(120)은 결함이 발견된 다음 지점부터 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 코팅액(115)의 표면이 더 이상 성형되지 않도록 스테이지를 하강시킴으로써, 코팅막의 두께를 일정하게 유지시킨다.

이와 동시에, 코팅막에 결함이 발견되어 광학모듈(130)의 초점이 변경되면, 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 코팅막이 손상되지 않는 범위 내에서 스테이지를 정밀하게 상승시키거나 하강시킴으로써 광학모듈(130)의 초점거리를 조정한다.

초점거리 이동모듈(120)은 기판 코팅장치(100)의 최하부에 배치되며, 초점거리 이동모듈(120)의 상부에는 흡착모듈(180)이 배치된다. 초점거리 이동모듈(120)은 스테이지를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시키는 복수의 이동유닛과 복수의 이동유닛에 동력을 제공하는 모터를 포함한다. 복수의 이동 유닛을 구비할 수 있다. 이동 유닛은 롤러, 펌프 또는 슬라이드(Slide) 부재 등으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 스테이지를 상승 또는 하강시킬 수 있는 수단이라면, 어떠한 것으로 구현되어도 무방하다.

광학모듈(130)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110) 표면을 촬영한다. 초점거리 이동모듈(120)에 의해 기판(110)이 초기위치(m)에 도달하면, 광학모듈(130)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 촬상소자(미도시)를 구동시켜 기판(110) 표면을 촬영하여 데이터를 제어모듈(140)로 전송한다. 여기서, 광학모듈(130)이 기판(110) 표면을 촬영한 이미지 데이터는 제어모듈(140)이 코팅막의 결함을 판단하는 기준 데이터로 사용될 수 있다.

코팅액 공급모듈(150) 및 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 기판(110) 상에 코팅막이 형성되면, 광학모듈(130)은 코팅액 공급모듈(150) 및 블레이드 코팅모듈(160)과 함께 +x축 방향으로 이동함과 동시에, 코팅막을 연속적으로 촬영하여 이를 제어모듈(140)로 전송한다.

여기서, 광학모듈(130)의 초점거리는 초점거리 이동모듈(120)이 +z축 방향 또는 -z축 방향으로 이동함에 따라 달라진다. 상술한 바와 같이, 코팅막에 결함이 발견되면, 광학모듈(130)의 초점은 변경되는데, 이때, 초점거리 이동모듈(120)은 코팅막을 손상시키지 않는 범위에서 스테이지를 구동시켜 광학모듈(130)의 초점거리에 따라 +z축 또는 -z축 방향으로 이동한다.

제어모듈(140)은 기판 코팅장치(100)의 각 모듈을 제어하기 위해 동작하도록 한다. 특히, 제어모듈(140)은 초점거리 이동모듈(120)을 제어함으로써 광학모듈(130)의 초점거리를 조절할 수 있도록 하며, 광학모듈(130)로부터 촬영 이미지를 수신하여 코팅막 표면의 결함 유무를 판단한다.

나아가, 제어모듈(140)은 광학모듈(130), 코팅액 공급모듈(150) 및 블레이드 코팅모듈(160)을 동시에 +x축 방향으로 이동하도록 제어함으로써, 기판(110) 상에 기 설정된 양의 코팅액(115)이 도포될 수 있도록 한다.

더욱 상세히 설명하면, 제어모듈(140)은 스테이지를 +z축 또는 -z축으로 이동시키는 초점거리 이동모듈(120)을 제어한다. 제어모듈(140)은 초점거리 이동모듈(120)의 동작을 제어함으로써, 초점거리 이동모듈(120)이 기판(110)을 초기위치(m)에 위치시키도록 제어한다. 이때, 제어모듈(140)은 코팅막의 두께를 고려하여 초기위치(m)를 설정한다.

이와 동시에, 코팅액 공급모듈(150) 및 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 기판(110)의 상면에 코팅액(115)이 도포되면, 제어모듈(140)은 광학모듈(130)로부터 전송된 코팅액(115) 표면의 촬영 이미지를 분석하여, 코팅막에 형성된 요철(凹凸) 형상의 결함 유무를 파악한다. 보다 상세히 설명하면, 기 설정된 초점거리에 따라 광학모듈(130)이 촬영한 초기위치(m)에서의 이미지는 선명한 영상을 갖는 반면, 결함이 형성된 지점에서는 코팅막의 굴곡에 따라 초점거리가 달라져 기 설정된 초점거리가 변경되므로, 이미지가 흐릿해지는(Blurred) 현상이 발생한다. 제어모듈(140)은 자체적으로 데이터를 저장할 수 있는 메모리를 포함하고 있으며, 이에 따라, 광학모듈(130)로부터 제공받은 초기위치(m)에서의 이미지와 결함이 형성된 지점에서의 이미지를 대조함으로써, 이미지가 흐릿해졌는지의 여부로 결함의 유무를 판단한다.

제어모듈(140)은 코팅막을 촬영하는 광학모듈(130)을 제어한다. 제어모듈(140)은 초점거리를 산출하여 초점거리 이동모듈(120)을 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시키고, 광학모듈(130)에 구비된 촬상소자(미도시)를 구동시킨다. 광학모듈(130)은 촬영 데이터를 제어모듈(140)로 제공함으로써, 제어모듈(140)은 코팅액(115) 표면의 균일도를 판단한다.

제어모듈(140)은 코팅액 공급모듈(150)의 동작을 제어한다. 초점거리 이동모듈(120)에 의해 기판(110)의 상면이 초기위치(m)에 도달하면, 제어모듈(140)은 코팅액 공급모듈(150)을 +x축 방향으로 구동시켜 기판(110)의 상면으로 기 설정된 양의 코팅액(115)이 공급되도록 코팅액 공급모듈(150)을 제어한다. 만약, 코팅액 공급모듈(150)에 구비된 코팅액(115)의 용량이 기 설정된 용량보다 적거나 많을 경우, 제어모듈(140)은 코팅액 공급모듈(150)을 구동시켜 공급되는 코팅액(115)의 양을 제어한다.

제어모듈(140)은 블레이드 코팅모듈(160)의 동작을 제어한다. 코팅액 공급모듈(150)에 의해 기판(110) 상면에 코팅액(115)이 공급되면, 제어모듈(140)은 블레이드 코팅모듈(160)을 +x축 방향으로 구동시켜 기판(110)의 상면에 도포된 코팅액(115)을 평평하게 성형하도록 블레이드 코팅모듈(160)을 제어한다.

제어모듈(140)은 플라즈마 처리모듈(170)을 제어한다. 제어모듈(140)은 기판(110) 표면에 코팅액(115)이 도포되기 전에 플라즈마 처리모듈(170)을 구동시켜, 기판(110) 표면에 플라즈마가 형성되도록 플라즈마 처리모듈(170)을 제어한다.

제어모듈(140)은 흡착모듈(180)을 제어한다. 기판 이동모듈(미도시)에 의해 기판(110)이 흡착모듈(180) 상부에 배치되면, 제어모듈(140)은 흡착모듈(180)을 구동시켜, 기판(110)이 뒤틀리거나 휘어지지 않게 기판(110)의 하면을 흡착하도록 흡착모듈(180)을 제어한다.

코팅액 공급모듈(150)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 기 설정된 양의 코팅액(115)을 기판(110)의 상면에 공급한다.

코팅액 공급모듈(150)은 상부 저장탱크(152), 하부 저장탱크(153), 밸브(154), 코팅액 레벨 측정기(156) 및 코팅액 공급량 조절기(158)를 포함한다.

상부 저장탱크(152) 및 하부 저장탱크(153)는 코팅액(115)을 저장하는 용기(容器)로서, 밸브(154)의 개폐(開閉) 작동에 따라 상부 저장탱크(152)에 저장된 코팅액(115)은 하부 저장탱크(153)로 공급된다.

상술한 바와 같이, 밸브(154)는 상부 저장탱크(152)에 구비된 코팅액(115)의 공급을 조절하는 장치로써, 밸브(154)를 개방함에 따라서 하부 저장탱크(153)로 공급되는 코팅액(115)의 양이 조절된다.

코팅액 레벨 측정기(156)는 하부 저장탱크(153)에 구비된 코팅액(115)의 용량을 측정하는 장치로서, 측정 데이터를 제어모듈(140)로 제공한다.

코팅액 공급량 조절기(158)는 제어모듈(140)의 제어에 따라 코팅액 공급모듈(150)의 높이를 조절함으로써 코팅액(115)의 공급량을 조절한다. 코팅액 공급량 조절기(158)의 일 측면은 블레이 코팅모듈(160)의 타 측면과 연결되어 있으며, 롤러, 슬라이드 부재 및 펌프 등의 연결부재에 의해 코팅액 공급량 조절기(158)는 블레이드 코팅모듈(160)의 타 측면에 대해 상하로 움직일 수 있다.

블레이드 코팅모듈(160)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 +x축 방향으로 이동하며 기판(110)의 상면에 공급된 코팅액(115)의 표면을 평평하게 성형한다.

블레이드 코팅모듈(160)의 일 측면은 광학모듈(130)과 연결되어 있고, 타 측면은 코팅액 공급모듈(150)과 연결되어 있다. 블레이드 코팅모듈(160)은 기판(110) 상에 도포된 코팅액(115)의 표면을 평평하게 성형할 수 있도록 하면이 플랫(Flat)한 형상으로 구현될 수 있다.

플라즈마 처리모듈(170)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110) 상에 플라즈마 박막을 형성시킨다. 플라즈마 처리모듈(170)이 기판(110) 상에 플라즈마를 형성시킴에 따라, 기판(110) 표면의 성질이 친수성으로 변화되므로, 코팅액 공급모듈(150)에 의해 기판(110) 상에 코팅액(115)이 공급되었을 때, 물방울 모양으로 뭉쳐지지 않고 넓게 퍼지게 된다. 플라즈마 처리모듈(170)은 코팅액 공급모듈(150)의 타 측면에 결합되어 있으며, 정전기 방식으로 플라즈마 이온 박막을 기판(110) 표면에 형성시킨다.

흡착모듈(180)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110)을 흡착시킨다. 흡착모듈(180)이 기판(110)을 흡착함에 따라, 플렉서블(Flexible)한 성질을 갖는 기판(110)이 휘어지거나 뒤틀리지 않게 된다. 흡착모듈(180)의 상면에는 진공홀이 형성되어 있으며, 진공펌프 및 밸브에 의해 압력이 조절된다. 나아가, 흡착모듈(180)은 히터(미도시)를 더 포함함으로써 기판(110) 상에 균일하게 도포된 코팅액(115)을 건조시킬 수 있는데, 이에 대해서는 도 4를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판 코팅장치(100)는 잔여 코팅액 수거장치(190)를 더 포함할 수 있다.

잔여 코팅액 수거장치(190)는 흡착모듈(180)의 하부에 결합될 수 있으며, 코팅과정에서 흘러내린 코팅액(115)을 회수한다. 더욱이, 흡착모듈(180)에 의해 기판(110)이 흡착됨에 따라, 기판(110) 상면에 도포된 코팅액(115)이 흡착모듈(180)의 진공홀로 배출되는 경우가 발생할 수 있는데, 잔여 코팅액 수거장치(190)는 진공홀로 배출된 코팅액을 회수함으로써, 코팅액(115)에 의해 기판(110)이 오염되는 것을 방지한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착모듈의 구성을 도시한 도면이다.

도 3(a) 및 (b)를 참조하면, 흡착모듈(180)은 흡착공(310), 진공라인(312), 진공펌프(314), 진공밸브(316), 에어 블로어(318) 및 히팅 스테이지(320)를 포함한다.

흡착공(310)은 진공라인(312)에 의해 진공펌프(314)와 연결되어 있으며, 진공펌프(314)로부터 형성된 진공압이 흡착공(310)에 의해 통과됨에 따라 기판(110)의 하면이 흡착모듈(180)에 밀착된다. 흡착공(310)은 흡착모듈(180)의 상면에 복수 개 배열되어 있는데, 흡착공(310)의 가로 및 세로 배열은 서로 상이하다. 즉, 흡착공(310)의 가로 배열은 흡착공(310)과 다음 흠착공(310) 사이의 간격이 등간격으로 형성되는 반면, 흡착공(310)의 세로 배열은 흡착공(310)과 다음 흡착공(310) 사이의 간격이 증가하도록 형성된다. 이는 기판(110)의 두께가 수 마이크로 미터 단위 이하로 구성되므로, 흡착공(310)을 굳이 많이 형성하지 않더라도 진공압을 이용하여 기판(110)을 충분히 밀착시킬 수 있기 때문이다.

진공라인(312)은 흡착공(310)과 진공펌프(314)를 연결하며, 진공라인(312)은 진공펌프(314)로부터 발생한 진공압을 흡착공(310)으로 전달한다.

진공펌프(314)는 진공압을 발생시켜 공기를 배출하거나 흡착함으로써, 기판(110)을 흡착모듈(180)로부터 분리시키거나 밀착시키도록 흡착 및 배출을 조절한다.

진공밸브(316)는 진공펌프(314)로부터 발생한 진공압의 강도를 조절하며, 진공밸브(316)의 개폐(開閉)에 의해 진공압의 세기가 달라진다.

기판(110) 표면에 코팅액(115)이 도포됨과 동시에 흡착모듈(180)이 기판(110)을 흡착함에 따라, 코팅액(115)이 흡착공(310)으로 흡입되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 코팅공정이 완료된 기판(110)이 기판 이송모듈(미도시)에 의해 흡착모듈(180)로부터 분리되면, 에어 블로어(318)는 공기를 블로우(Blow)시켜 흡착공(310) 내부로 유입된 코팅액(115)을 외부로 배출한다. 에어 블로어(318)는 진공펌프(314)와 마찬가지로, 진공라인(312)에 의해 흡착공(310)과 연결될 수 있다. 그리고 에어 블로어(318)에 의해 배출된 코팅액(115)은 잔여 코팅액 수거장치(190)로 유입된다.

도 3(b)에 도시된 바와 같이, 히팅 스테이지(320)는 흡착모듈(180)의 내부에 구비될 수 있다. 히팅 스테이지(320)는 흡착모듈(180)의 온도를 상승시킬 수 있는 열선(미도시)과 같은 가열 부재를 구비함으로써, 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110) 표면에 도포된 코팅액(115)의 균일도를 향상시킬 수 있도록 온도를 조절한다. 이와 더불어, 히팅 스테이지(320)는 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110) 상에 균일하게 도포된 코팅액(115)을 건조시킬 수 있도록 온도를 조절한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅장치가 기판을 코팅하는 과정을 도시한 순서도이다.

기판 코팅장치(100)는 기판(110)을 흡착모듈(180) 상부에 위치시킨다(S410). 기판 이송모듈(미도시)은 기판(110)의 상면에 코팅액(115)이 안정적으로 공급될 수 있도록 기판(110)을 이송함과 동시에, 기판(110)의 하면이 흡착모듈(180)의 상부에 배치되도록 기판(110)을 이송한다. 흡착모듈(180)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 진공압을 이용하여, 기판(110)을 흡착시킴으로써 유연성(Flexibility)을 갖는 기판(110)이 뒤틀리거나 휘어지지 않도록 방지한다.

기판 코팅장치(100)는 기판(110)의 상면이 초기위치(m)에 위치하도록 스테이지를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시킨다(S420). 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)에 의해 코팅막의 두께를 고려하여 기판(110)의 상면을 초기위치(m)에 위치시킨다.

기판 코팅장치(100)는 기판(110)의 상면을 촬영한다(S430). 광학모듈(130)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 촬상소자(미도시)를 구동시켜 기판(110)의 상면을 촬영하고, 이를 제어모듈(140)로 전송한다.

기판 코팅장치(100)는 기판(110)의 상면에 기 설정된 양의 코팅액(115)을 공급한다(S440). 코팅액 공급모듈(150)은 제어모듈(140)에 제어에 의해 +x축 방향으로 이동하며, 기 설정된 양의 코팅액(115)을 기판(110)의 상면으로 공급한다.

기판 코팅장치(100)는 기판(110)의 상면에 공급된 코팅액(115)을 균일하게 성형한다(S450). 블레이드 코팅모듈(160)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 +x축 방향으로 이동하며, 기판(110) 상면에 도포된 코팅액(115)을 평평하게 성형한다.

기판 코팅장치(100)는 코팅액(115)의 상면을 촬영한다(S460). 광학모듈(130)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 +x축 방향으로 이동하며, 코팅액(115)의 상면을 촬여하고, 이를 제어모듈(140)로 전송한다.

기판 코팅장치(100)는 코팅액(115) 상면의 요철(凹凸) 결함을 파악하고, 스테이지를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시킨다(S470). 제어모듈(140)은 광학모듈(130)로부터 제공받은 이미지를 비교 및 분석하여, 코팅액(115) 상면의 요철 결함을 검출한다. 돌기 형태의 결함이 발견되면, 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 스테이지를 +z축으로 이동시키고, 요(凹)홈 형상의 결함이 발견되면, 초점거리 이동모듈(120)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 스테이지를 -z축으로 이동시킴으로써, 코팅막의 두께를 균일하게 유지시키도록 한다.

도 4에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 4에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 기판 코팅장치
110: 기판
115: 코팅액
120: 초점거리 이동모듈
130: 광학모듈
140: 제어모듈
150: 코팅액 공급모듈
152: 상부 저장탱크
153: 하부 저장탱크
154: 밸브
156: 코팅액 레벨 측정기
158: 코팅액 공급량 조절기
160: 블레이드 코팅모듈
170: 플라즈마 처리모듈
180: 흡착모듈
190: 잔여 코팅액 수거장치
S: 기준면
m: 초기위치
310: 흡착공
312: 진공라인
314: 진공펌프
316: 진공밸브
318: 에어 블로어
320: 히팅 스테이지

Claims

기판 코팅장치에 있어서,
스테이지 상부에 위치하며, 상면으로 기판을 흡착하는 흡착모듈;
기판 상면에 기 설정된 양의 코팅액을 x축 방향으로 이동하며 상기 기판의 상면에 공급하는 코팅액 공급모듈;
상기 기판 상면에 도포된 코팅액을 x축 방향으로 이동하며 평평하게 성형하는 블레이드 코팅모듈;
x축 방향으로 이동하며 코팅막의 표면을 촬영하는 광학모듈;
상기 스테이지를 z축 방향으로 이동시키는 초점거리 이동모듈; 및
상기 기판 코팅장치 내의 각 구성요소를 제어하는 제어모듈을 포함하되,
상기 제어모듈은 상기 광학모듈에 의해 코팅막의 상면에 요철 결함을 검출하고, 상기 요철 결함이 돌기 형태인 경우에 상기 초점거리 이동 모듈에 의해 상기 스테이지를 +z축 방향으로 이동시키고, 상기 요철 결함이 요홈 형상인 경우에 상기 초점거리 이동 모듈에 의해 상기 스테이지를 -z축으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 기판 코팅장치는,
상기 기판 상에 코팅되고 남은 코팅액을 수거하는 잔여 코팅액 수거장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 코팅액 공급모듈은,
상기 기 설정된 양의 코팅액을 저장하는 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 광학모듈은,
촬영한 이미지를 상기 제어모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 초점거리 이동모듈은,
상기 기판을 기 설정된 위치로 위치시키는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 흡착모듈은,
진공압으로 기판을 흡착시키거나 분리시키는 흡착공;
상기 진공압을 형성시키는 진공펌프; 및
상기 진공압을 상기 흡착공으로 전달하는 진공 라인
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제6항에 있어서,
상기 흡착공은,
상기 흡착모듈의 상면에 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제6항에 있어서,
상기 진공펌프는,
밸브의 개폐에 의해 공기의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
제6항에 있어서,
상기 흡착모듈은,
상기 기판 상에 도포된 상기 코팅액을 건조시키는 히팅 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
기판을 흡착모듈 상부에 밀착시키는 밀착과정;
기판의 상면이 초기 위치에 위치하도록 스테이지를 기 설정된 방향으로 이동시키는 이동과정;
상기 기판의 상면을 촬영하는 촬영과정;
x축 방향으로 이동하며 상기 기판의 상면에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 공급과정;
x축 방향으로 이동하며 상기 기판의 상면에 공급된 코팅액을 균일하게 성형하는 성형과정;
x축 방향으로 이동하며 코팅액 상면을 촬영하는 재촬영과정; 및
상기 코팅액 상면에 생성된 요철 결함을 파악하고, 상기 스테이지를 기 설정된 방향으로 이동시키는 재이동과정을 포함하되,
상기 재이동과정은,
상기 재촬영과정에서 촬영된 코팅액의 상면에 대한 이미지를 분석하여 요철 결함을 검출하고, 상기 요철 결함이 돌기 형태인 경우에 상기 스테이지를 +z축 방향으로 이동시키고, 상기 요철 결함이 요홈 형상인 경우에 상기 스테이지를 -z축으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치의 코팅방법.