KR102264280B1 - 기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치 및 방법 - Google Patents

기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기판 상에 코팅액을 구배(句配, Gradient)형으로 코팅하는 기판 코팅장치에 있어서, 상기 기판 상에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 코팅액 공급모듈, 상기 기판 상에 도포된 코팅액을 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형하는 틸트 블레이드 코팅모듈, 기판을 흡착하고, 상기 기판 상에 도포된 코팅액을 건조시킴으로써 상기 기판 상에 코팅막을 형성하는 흡착 및 건조모듈, 상기 코팅막의 두께를 측정하는 측정모듈, 상기 기판을 기 설정된 위치로 이동시키는 스테이지 및 상기 기판 코팅장치 내 각 구성요소를 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치를 제공한다.

Description

기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치 및 방법{Coating Apparatus and Method for Coating the Coating Liquid on the Substrate in a Gradient Type}
본 발명은 기판 상에 코팅액을 구배(句配, Gradient)형(Type)으로 코팅하는 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. 캡 코터 방식은 노즐을 이용하여 저장조에 저장되어 있는 코팅액을 기판의 표면에 접액시키고, 기판 또는 노즐을 이동시키면서 코팅액이 균일하게 도포되도록 코팅액을 기판 상에 토출시키는 방식이다.
이와 같은 코팅 방식은 모두 기판 상에 코팅액을 균일한 두께로 도포하는 방식으로서, 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 코팅막을 기판 상에 형성함으로써, 기판의 광학적 특성을 변화시키기는 어렵다는 한계가 있다.
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 안정적으로 이루어지지 않는 원인으로 작용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 기판 상에 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 코팅막을 형성할 수 있는 코팅장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 기판을 코팅하는 과정에서 기판이 뒤틀리거나 움직이지 않도록 고정시킴으로써, 기판의 표면을 안정적으로 코팅할 수 있는 코팅장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 코팅액을 구배(句配, Gradient)형으로 코팅하는 기판 코팅장치에 있어서, 상기 기판 상에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 코팅액 공급모듈; 상기 기판 상에 도포된 코팅액을 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형하는 틸트 블레이드 코팅모듈; 기판을 흡착하고, 상기 기판 상에 도포된 코팅액을 건조시킴으로써 상기 기판 상에 코팅막을 형성하는 흡착 및 건조모듈; 상기 코팅막의 두께를 측정하는 측정모듈; 상기 기판을 기 설정된 위치로 이동시키는 스테이지; 및 상기 기판 코팅장치 내 각 구성요소를 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기판 코팅장치는, 잔여 코팅액을 수거하는 코팅액 수거장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 코팅액 공급모듈은, 상기 코팅액을 저장하는 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 측정모듈은, 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 틸트 블레이드 코팅모듈은, 기 설정된 각도로 기울어진 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 흡착 및 건조모듈은, 진공압으로 기판을 흡착시키거나 분리시키는 흡착공; 상기 진공압을 형성시키는 진공펌프; 및 상기 진공압을 상기 흡착공으로 전달하는 진공 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 흡착공은, 상기 흡착 및 건조모듈의 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 흡착 및 건조모듈은, 상기 기판 상에 도포된 상기 코팅액을 건조시키는 히팅 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 코팅액을 구배(句配, Gradient)형으로 코팅하는 방법에 있어서, 상기 기판을 흡착 및 건조모듈의 상부에 밀착시키는 밀착과정; 상기 기판을 기 설정된 위치로 이동시키는 이동과정; 상기 기판의 상면에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 공급과정; 상기 기판의 상면에 공급된 코팅액을 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형하는 성형과정; 상기 코팅액을 건조시키는 건조과정; 및 코팅막의 두께를 기 설정된 위치에서 측정하는 측정과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치의 코팅방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 틸트된(Tilted) 블레이드 모듈을 이용하여 기판 상에 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 코팅막을 형성함으로써, 기판의 광학적 특성을 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공 흡착판을 이용하여 기판을 고정시켜 기판이 뒤틀리거나 움직이는 것을 방지함으로써, 기판의 표면을 안정적으로 코팅할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 틸트 블레이드 코팅모듈이 코팅액을 성형하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정모듈이 코팅막의 두께를 측정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 및 건조모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 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 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치의 구성을 도시한 도면이다.
기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치(100, 이하, '기판 코팅장치'라고 약칭함)는 기판(110)의 표면(+z축 방향)에 코팅액(115)을 도포하고, 코팅액(115)을 기판(110) 상에 구배형, 즉, 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형한다.
도 1을 참조하면, 기판 코팅장치(100)는 기판 이동모듈(미도시), 스테이지(120), 측정모듈(130), 제어모듈(140), 코팅액 공급모듈(150), 틸트 블레이드 코팅모듈(160), 플라즈마 처리모듈(170), 흡착 및 건조모듈(180)을 포함한다.
기판(110)은 기판 코팅장치(110)에 의해 코팅액(115)이 도포되는 대상체로서, 기판(110)의 상부(+z축 방향)에는 코팅액(115)이 공급된다. 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 있도록 흡착 및 건조모듈(180)의 상부(+z축 방향)로 기판(110)을 이동시킨다. 또한, 기판 이동모듈(미도시)은 코팅 과정이 완료된 기판(110)을 후속 공정으로 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.
스테이지(120)는 제어모듈(140)의 제어에 의해 수 마이크로 미터 이하의 범위로 +z축 또는 -z축 방향으로 이동한다. 기판(110)이 기판 이동모듈(미도시)에 의해 흡착 및 건조모듈(180)의 상부(+z축 방향)에 배치되면, 스테이지(120)는 +z축 또는 -z축 방향으로 이동함으로써, 기판(110)이 기 설정된 위치에 도달할 수 있도록 한다.
스테이지(120)는 복수의 이동유닛을 및 복수의 이동유닛에 동력을 제공하는 모터를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 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.
측정모듈(130)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 코팅막(미도시)의 두께를 측정한다. 기판(110) 상에 형성된 코팅막(미도시)은 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 구현됨으로써, 위치에 따라 상이한 두께를 갖는다. 이에, 측정모듈(130)은 복수 개로 구현됨으로써, 기 설정된 위치에 따른 코팅막(미도시)의 두께를 각각 측정하고 이를 제어모듈(140)로 전송한다. 측정모듈(130)이 코팅막(미도시)의 두께를 측정하는 모습에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
측정모듈(130)은 복수 개의 카메라로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 코팅막(미도시)의 두께를 촬영할 수 있는 장치라면 어떠한 것으로 구성되어도 무방하다.
제어모듈(140)은 기판 코팅장치(100)의 각 구성요소를 제어한다.
제어모듈(140)은 스테이지(120)를 제어한다. 제어모듈(140)은 스테이지(120)의 동작을 제어함으로써, 스테이지(120)가 +z축 또는 -z축 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 제어모듈(140)이 스테이지(120)를 제어함에 따라 기판(110)은 기 설정된 위치에 도달한다. 이때, 제어모듈(140)은 코팅막(미도시)의 두께 및 기울기를 고려하여 스테이지(120)를 +z축 또는 -z축 방향으로 이동시킴으로써, 기판(110)의 위치를 설정한다.
제어모듈(140)은 측정모듈(130)의 동작을 제어한다. 제어모듈(140)은 측정모듈(130)을 제어함으로써, 복수 개의 측정모듈(130)이 기 설정된 위치에서 코팅막(미도시)의 두께를 측정할 수 있도록 한다. 여기서, 제어모듈(140)은 측정모듈(130)로부터 코팅막(미도시)의 두께 데이터를 수신하여, 기 설정된 값과 비교함으로써 코팅막(미도시)이 기 설정된 두께로 형성되었는 지를 판단할 수도 있다.
이와 동시에, 제어모듈(140)은 측정모듈(130)이 코팅막(미도시)의 표면을 촬영할 수 있도록 제어하고, 데이터를 전송받음으로써, 코팅막(미도시)의 결함 유무를 파악할 수도 있다.
제어모듈(140)은 코팅액 공급모듈(150)의 동작을 제어한다. 제어모듈(140)은 코팅액 공급모듈(150)을 제어함으로써, 기판(110)의 상면(+z축 방향)으로 기 설정된 양의 코팅액(115)이 공급될 수 있도록 한다.
제어모듈(140)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 동작을 제어한다. 코팅액 공급모듈(150)에 의해 기판(110)의 상면(+z축 방향)에 기 설정된 양의 코팅액(115)이 공급되면, 제어모듈(140)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 동작을 제어함으로써, 기판(110) 상에 도포된 코팅액(115)이 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 한다. 즉, 제어모듈(140)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)이 코팅액 공급모듈(150)과 동일한 방향으로 이동하며, 기판(110) 상에 도포된 코팅액(115)을 성형할 수 있도록 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 동작을 제어한다.
제어모듈(140)은 플라즈마 처리모듈(170)을 제어한다. 기판(110) 표면(+z축 방향)에 코팅액(115)이 도포되기 전에 제어모듈(140)은 플라즈마 처리모듈(170)을 구동시켜, 기판(110) 표면에 플라즈마가 형성되도록 플라즈마 처리모듈(170)을 제어한다.
제어모듈(140)은 흡착 및 건조모듈(180)을 제어한다. 기판 이동모듈(미도시)에 의해 기판(110)이 흡착 및 건조모듈(180) 상부(+z축 방향)에 배치되면, 제어모듈(140)은 흡착 및 건조모듈(180)을 제어함으로써, 흡착 및 건조모듈(180)이 기판(110)의 하부(-z축 방향)를 흡착하고 코팅액(115)을 건조시킬 수 있도록 한다.
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 공급모듈 이동장치(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 공급모듈 이동장치(158)는 제어모듈(140)의 제어에 따라 코팅액 공급모듈(150)의 높이를 조절한다. 코팅액 공급모듈 이동장치(158)의 일 측면은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 타 측면과 연결되어 있으며, 코팅액 공급모듈 이동장치(158)는 롤러, 슬라이드 부재 및 펌프 등의 연결부재를 구비함으로써 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 타 측면에 대해 상하(+z축 및 -z축)로 움직일 수 있다.
틸트 블레이드 코팅모듈(160)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 +x축 및 -x축 방향으로 이동하며, 기판(110)의 상면(+z축 방향)에 공급된 코팅액(115)을 성형한다. 여기서, 틸트 블레이드 코팅모듈(160)은 기 설정된 각도로 틸트된 형태로 구현되며, 이에 따라, 코팅액(115)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 형상에 대응되도록 성형된다. 즉, 코팅액(115)은 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 형태로 구현된다. 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 일 측면에는 모터(165)가 구비되어 있으며, 틸트 블레이드 코팅모듈(160)은 모터(165)로부터 동력을 제공받음으로써 +x축 및 -x축 방향으로 이동한다. 틸트 블레이드 코팅모듈(160)이 코팅액(115)을 성형하는 모습에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하도록 한다.
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 성질은 친수성으로 변화한다. 따라서, 코팅액 공급모듈(150)이 기판(110) 상에 코팅액(115)을 공급하면, 코팅액(115)은 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) 표면(+z축 방향)에 형성시킨다.
흡착 및 건조모듈(180)은 제어모듈(140)의 제어에 의해 기판(110)을 흡착시키고 기판(110) 상에 도포된 코팅액(115)을 건조시킨다. 흡착 및 건조모듈(180)이 기판(110)을 흡착함에 따라, 플렉서블(Flexible)한 성질을 갖는 기판(110)이 휘어지거나 뒤틀리지 않게 된다. 흡착 및 건조모듈(180)의 상면에는 진공홀이 형성되어 있으며, 진공펌프 및 밸브를 이용하여 압력을 조절한다. 나아가, 흡착 및 건조모듈(180)은 히터(미도시)를 더 포함함으로써 기판(110) 상에 균일하게 도포된 코팅액(115)을 건조시킨다. 흡착 및 건조모듈(180)에 대해서는 도 4를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
기판 코팅장치(100)는 잔여 코팅액 수거장치(190)를 더 포함할 수 있다.
잔여 코팅액 수거장치(190)는 흡착 및 건조모듈(180)의 하부(-z축 방향)에 결합되는 형태로 구성될 수 있으며, 코팅과정에서 흘러내린 코팅액(115)을 회수한다. 더욱이, 흡착 및 건조모듈(180)에 의해 기판(110)이 흡착됨에 따라, 기판(110) 상면에 도포된 코팅액(115)이 흡착 및 건조모듈(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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 틸트 블레이드 코팅모듈이 코팅액을 성형하는 모습을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 틸트 블레이드 코팅모듈(160)은 지지부재(미도시) 등을 구비함으로써, 기판 코팅장치(100) 내에 기 설정된 각도로 틸트된 형태로 구현된다. 틸트 블레이드 코팅모듈(160)은 모터(165)로부터 동력을 제공받음으로써, +y축 및 -y축 방향으로 이동하며 코팅액(115)을 성형한다. 이에 따라, 코팅액(115)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)의 형상에 대응되는 형태(즉, 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 형태)로 성형된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정모듈이 코팅막의 두께를 측정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 측정모듈(130)은 복수 개로 구성되며, 각각 기 설정된 위치에서 코팅막(C)의 두께를 측정한다. 전술한 대로, 코팅막(C)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 형태로 구현되며, 이에 따라, 코팅막(C)의 두께는 측정위치에 따라 상이한 값을 갖는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 및 건조모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 4(a) 및 (b)를 참조하면, 흡착 및 건조모듈(180)은 흡착공(410), 진공라인(412), 진공펌프(414), 진공밸브(416), 에어 블로어(418) 및 히팅 스테이지(420)를 포함한다.
흡착공(410)은 진공라인(412)에 의해 진공펌프(414)와 연결되어 있으며, 진공펌프(414)로부터 형성된 진공압이 흡착공(410)에 의해 통과됨에 따라 기판(110)의 하면이 흡착 및 건조모듈(180)에 밀착된다. 흡착공(410)은 흡착 및 건조모듈(180)의 상면에 복수 개 배열되어 있는데, 흡착공(410)의 가로 및 세로 배열은 서로 상이하다. 즉, 흡착공(410)의 가로 배열은 흡착공(410)과 다음 흡착공(410) 사이의 간격이 등간격으로 형성되는 반면, 흡착공(410)의 세로 배열은 흡착공(410)(410)과 다음 흡착공(410) 사이의 간격이 증가하도록 형성된다. 이는 기판(110)의 두께가 수 마이크로 미터 단위 이하로 구성되므로, 흡착공(410)을 굳이 많이 형성하지 않더라도 진공압을 이용하여 기판(110)을 충분히 밀착시킬 수 있기 때문이다.
진공라인(412)은 흡착공(410)과 진공펌프(414)를 연결하며, 진공라인(412)은 진공펌프(414)로부터 발생한 진공압을 흡착공(410)으로 전달한다.
진공펌프(414)는 진공압을 발생시켜 공기를 배출하거나 흡착함으로써, 기판(110)을 흡착 및 건조모듈(180)로부터 분리시키거나 밀착시키도록 흡착 및 배출을 조절한다.
진공밸브(416)는 진공펌프(414)로부터 발생한 진공압의 강도를 조절하며, 진공밸브(416)의 개폐(開閉)에 의해 진공압의 세기가 달라진다.
기판(110) 표면에 코팅액(115)이 도포됨과 동시에 흡착 및 건조모듈(180)이 기판(110)을 흡착함에 따라, 코팅액(115)이 흡착공(410)으로 흡입되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 코팅공정이 완료된 기판(110)이 기판 이송모듈(미도시)에 의해 흡착 및 건조모듈(180)로부터 분리되면, 에어 블로어(418)는 공기를 블로우(Blow)시켜 흡착공(410) 내부로 유입된 코팅액(115)을 외부로 배출한다. 에어 블로어(418)는 진공펌프(414)와 마찬가지로, 진공라인(412)에 의해 흡착공(410)과 연결될 수 있다. 그리고 에어 블로어(418)에 의해 배출된 코팅액(115)은 잔여 코팅액 수거장치(190)로 유입된다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 히팅 스테이지(420)는 흡착 및 건조모듈(180)의 내부에 구비될 수 있다. 히팅 스테이지(420)는 흡착 및 건조모듈(180)의 온도를 상승시킬 수 있는 열선(미도시)과 같은 가열부재를 구비함으로써, 제어모듈(140)의 제어에 따라 기판(110) 상에 도포된 코팅액(115)을 건조시킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상에 코팅액을 구배형으로 코팅하는 코팅장치가 기판을 코팅하는 과정을 도시한 순서도이다.
기판 코팅장치(100)는 기판(110)을 흡착 및 건조모듈(180) 상부에 위치시킨다(S510). 기판 이송모듈(미도시)은 기판(110)을 흡착 및 건조모듈(180)의 상부로 위치시킨다. 이때, 흡착 및 건조모듈(180)은 진공압을 이용하여 기판(110)을 흡착시킴으로써, 유연성(Flexibility)을 갖는 기판(110)이 뒤틀리거나 휘어지지 않도록 한다.
기판 코팅장치(100)는 기판(110)을 기 설정된 위치로 이동시킨다(S520). 스테이지(120)는 상부 또는 하부 방향으로 이동함으로써, 기판(110)을 기 설정된 위치로 이동시킨다. 이때, 기판(110)의 위치는 기판(110) 상에 형성되는 코팅막(C)의 두께 및 기울기에 따라 변경될 수 있다.
기판 코팅장치(100)는 기판(110)의 상면에 기 설정된 양의 코팅액(115)을 공급한다(S530). 코팅액 공급모듈(150)은 기판(110) 상에 기 설정된 양의 코팅액(115)을 도포한다.
기판 코팅장치(100)는 기판(110)의 상면에 공급된 코팅액(115)을 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형한다(S540). 틸트 블레이드 코팅모듈(160)은 기판 코팅장치(100) 내에 기 설정된 각도로 기울어진 형태로 구성됨으로써, 기판(110) 상면에 도포된 코팅액(115)이 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형한다.
기판 코팅장치(100)는 기 설정된 위치에서 코팅막(C)의 두께를 측정한다(S550). 틸트 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 성형된 코팅액(115)이 흡착 및 건조모듈(180)에 의해 건조됨에 따라 기판(110) 상에는 기 설정된 형태의 코팅막(C)이 형성된다. 이때, 코팅막(C)은 틸트 블레이드 코팅모듈(160)에 의해 기 설정된 각도로 기울어진 형태로 구현됨으로써, 위치에 따라 두께가 서로 상이하다. 따라서, 복수 개의 측정모듈(130)은 각각 기 설정된 위치에서 코팅막(C)의 두께를 측정한다.
도 5에서는 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 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 5에 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: 스테이지
130: 측정모듈
140: 제어모듈
150: 코팅액 공급모듈
152: 상부 저장탱크
153: 하부 저장탱크
154: 밸브
156: 코팅액 레벨 측정기
158: 코팅액 공급모듈 이동장치
160: 틸트 블레이드 코팅모듈
170: 플라즈마 처리모듈
180: 흡착 및 건조모듈
190: 잔여 코팅액 수거장치
410: 흡착공
412: 진공라인
414: 진공펌프
416: 진공밸브
418: 에어 블로어
420: 히팅 스테이지

Claims (10)

  1. 기판 상에 코팅액을 구배(句配, Gradient)형으로 코팅하는 기판 코팅장치에 있어서,
    상기 기판 상에 기 설정된 양의 코팅액을 공급하는 코팅액 공급모듈;
    기 설정된 각도로 틸트(Tilt)된 형태로 구현되어, +x축, -x축, +y축 및 -y축 방향으로 이동하며 상기 기판 상에 도포된 코팅액을 기 설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖도록 성형하는 틸트 블레이드 코팅모듈;
    기판을 흡착하고, 상기 기판 상에 도포된 코팅액을 건조시킴으로써 상기 기판 상에 코팅막을 형성하는 흡착 및 건조모듈;
    복수 개로 구성되며, 각각 기 설정된 위치에서 상기 코팅막의 두께를 측정하는 측정모듈;
    상기 기판을 기 설정된 위치로 이동시키는 스테이지; 및
    상기 기판 코팅장치 내 각 구성요소를 제어하는 제어모듈을 포함하며,
    상기 코팅액 공급모듈은,
    코팅액을 저장하는 상부 저장탱크 및 하부 저장탱크;
    상기 상부 저장탱크에 구비된 코탱액의 하부 저장탱크로의 공급을 조절하는 밸브;
    상기 하부 저장탱크에 구비된 코팅액의 용량을 측정하는 코팅액 레벨 측정기;
    상기 틸트 블레이드 코팅모듈의 일 면에 연결되어, 상기 코팅액 공급모듈이 상기 틸트 블레이드 코팅모듈의 일 면에 대해 상하(z축)로 움직이도록 하는 코팅액 공급모듈 이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 코팅장치는,
    잔여 코팅액을 수거하는 코팅액 수거장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅액 공급모듈은,
    상기 코팅액을 저장하는 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정모듈은,
    복수 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 틸트 블레이드 코팅모듈은,
    기 설정된 각도로 기울어진 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 및 건조모듈은,
    진공압으로 기판을 흡착시키거나 분리시키는 흡착공;
    상기 진공압을 형성시키는 진공펌프; 및
    상기 진공압을 상기 흡착공으로 전달하는 진공 라인
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡착공은,
    상기 흡착 및 건조모듈의 상면에 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 진공펌프는,
    밸브의 개폐에 의해 공기의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 흡착 및 건조모듈은,
    상기 기판 상에 도포된 상기 코팅액을 건조시키는 히팅 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅장치.
  10. 삭제
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