KR20110067237A - Coating apparatus for cylindrical substrate using magnetic levitation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원통형 기판의 표면에 액상의 코팅액을 도포하여 코팅하기 위한 코팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coating apparatus, and more particularly, to a coating apparatus for coating by coating a liquid coating liquid on the surface of a cylindrical substrate.
일반적으로 반도체 공정 중 가장 기본이 되는 공정은 사진 공정(Lithography)으로서, 이는 수 nm에서 수 ㎛ 두께의 감광제(Photoresist)를 웨이퍼에 균일하게 도포하는 과정을 포함한다. Generally, the most basic process of the semiconductor process is lithography, which involves uniformly applying a photoresist of several nm to several μm on a wafer.
감광제를 웨이퍼에 도포하는 방법으로는 통상 스프레이 코팅(Spray coating), 롤 코팅(Roll coating), 스핀 코팅(Spin coating) 등이 일반적으로 이용된다. As a method of applying a photosensitive agent to a wafer, spray coating, roll coating, spin coating, etc. are generally used.
스프레이 코팅과 롤 코팅의 경우 대면적 기판의 코팅에 널리 사용되고 있으나, 코팅의 균일성과 막 두께 조정에서 고정밀도용으로는 적합하지 않아 고정밀 패턴을 형성하기 위해서는 일반적으로 스핀 코팅이 이용되고 있다.Spray coating and roll coating are widely used for coating large-area substrates, but spin coating is generally used to form high-precision patterns because they are not suitable for high precision in coating uniformity and film thickness adjustment.
이러한 스핀 코팅의 원리는 디스크 형상으로 제작된 웨이퍼를 진공척으로 잡아준 뒤 일정한 속도로 회전시켜 웨이퍼 위의 감광제에 일정한 원심력을 인가하고, 이를 통해 균일한 두께를 갖는 코팅막을 형성하는 것에 있다.The principle of the spin coating is to hold a wafer made in a disk shape with a vacuum chuck and rotate at a constant speed to apply a constant centrifugal force to the photosensitive agent on the wafer, thereby forming a coating film having a uniform thickness.
스핀 코터의 경우 반도체 산업에 널리 사용되고 있는 만큼 장치의 개선에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다.As spin coaters are widely used in the semiconductor industry, much research has been conducted on the improvement of devices.
그 예로서, 스핀 코터에 두께 측정용 센서를 추가하여 자동으로 감광제의 두께 편차를 조절하는 기능을 갖는 스핀 코터(등록특허 제585019호), 웨이퍼에 감광제를 코팅한 후 가장자리에 노광 광을 조사하여 두께가 불균일한 가장자리의 감광제(edge bead)를 제거하는 방법 및 장치(등록특허 제663013호), 진공상태에서 코팅하여 감광제가 원심력에 의해 웨이퍼 가장자리로 밀려나갈 때 발생하는 공기의 유동을 없애 코팅된 감광제의 두께를 균일하게 조정하는 장치(등록특허 제585019) 등을 들 수 있다. As an example, a spin coater (patent no. 585019) having a function of automatically adjusting a thickness variation of a photosensitive agent by adding a thickness measuring sensor to the spin coater, by coating a photosensitive agent on a wafer and irradiating the exposure light to the edge Method and apparatus for removing edge bead of non-uniform thickness (Patent No. 663013), coated in vacuum to eliminate the flow of air generated when the photoresist is pushed to the wafer edge by centrifugal force The apparatus (patent patent 585019) etc. which adjust the thickness of a photosensitizer uniformly are mentioned.
그러나, 이러한 장치들은 기본적으로 평판 소재의 코팅을 위한 기존의 스핀 코터를 개량한 발명이며, 아직까지 입체인 원통형 소재를 코팅하기 위한 스핀 코터의 개발은 전무한 실정이다.However, these devices are basically an invention of an existing spin coater for coating a flat plate material, and there is no development of a spin coater for coating a three-dimensional cylindrical material.
유사한 기술의 특허로서, 곡면을 갖는 코팅 기판 및 그 코팅 기판의 제조 방법과, 그 코팅 기판을 구비하는 스포트라이트와, 기판을 코팅하는 방법 및 장치에 관한 특허(등록특허 제721559호)가 있으나, 이는 곡면의 일부분에 대한 감광제 코팅 및 사진 공정의 내용을 포함하고 있다.As patents of a similar technology, there are patents relating to a coated substrate having a curved surface and a method of manufacturing the coated substrate, a spotlight having the coated substrate, and a method and apparatus for coating the substrate (registered patent No. 721559). It includes the content of photoresist coating and photographic processes for a portion of the surface.
그 내용으로는 컴퓨터로 제어되는 잉크젯 노즐을 통하여 곡면과 노즐이 일정 한 거리를 유지한 채 감광제를 분사하는 방법을 기술하고 있다.Its contents describe a method of spraying a photosensitive agent while maintaining a constant distance between a curved surface and a nozzle through a computer controlled inkjet nozzle.
이는 스프레이 코터와 같이 코팅막의 균일성과 막 두께 조정에 있어서 고정밀도용으로 적합하지 않으며, 곡면으로 이루어진 원통형 기판의 전체 면적을 코팅하는데 있어서는 부적절하다.This is not suitable for high precision in coating film uniformity and film thickness adjustment, such as spray coaters, and is inappropriate for coating the entire area of a curved cylindrical substrate.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 원통형 기판에 대해 균일하게 코팅액을 도포하고 고 정밀도의 코팅이 가능하도록 하는 원통형 기판 전용의 코팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, and an object thereof is to provide a coating apparatus for a cylindrical substrate that can apply a coating liquid uniformly to a cylindrical substrate and enable high-precision coating.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
코일조립체를 가지는 베이스부와;A base portion having a coil assembly;
상기 코일조립체의 상측으로 배치되는 영구자석조립체를 가지면서, 상기 영구자석조립체와 전원이 인가되는 상기 코일조립체 간의 상호작용에 의해 자기부상 및 회전, 축방향 이동이 가능하도록 구비되고, 코팅 대상이 되는 원통형 기판이 장착되는 자기부상형 기판고정부와;Having a permanent magnet assembly disposed above the coil assembly, magnetic levitation, rotation, and axial movement are provided by the interaction between the permanent magnet assembly and the coil assembly to which power is applied. A magnetic levitation substrate fixing unit on which a cylindrical substrate is mounted;
상기 기판고정부과 함께 자기부상된 상태로 회전되는 원통형 기판의 표면에 코팅액공급부에서 공급되는 코팅액을 노즐을 통해 분사하여 도포하는 노즐부;A nozzle unit for spraying and applying a coating liquid supplied from a coating liquid supplying unit to a surface of a cylindrical substrate which is rotated in a magnetically injured state together with the substrate fixing unit;
를 포함하는 원통형 기판용 코팅 장치를 제공한다.It provides a coating apparatus for a cylindrical substrate comprising a.
바람직한 실시예에서, 상기 기판고정부는 외주 상에 원통형 기판이 끼워지는 축부와, 상기 축부의 양단부에 장착되는 영구자석조립체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the substrate fixing portion is characterized in that it comprises a shaft portion fitted with a cylindrical substrate on the outer periphery, and a permanent magnet assembly mounted to both ends of the shaft portion.
또한 상기 노즐부는 코팅액 도포의 균일도 향상을 위해 원통형 기판의 주변 으로 배치되는 복수의 노즐을 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzle unit is characterized by having a plurality of nozzles disposed around the cylindrical substrate to improve the uniformity of coating liquid coating.
또한 상기 노즐부의 노즐들이 원통형 기판의 횡단면상 원주방향을 따라 일정 간격으로 배열되는 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzles are characterized in that the nozzles are arranged at regular intervals along the circumferential direction on the cross section of the cylindrical substrate.
또한 상기 노즐부의 노즐들이 원통형 기판의 횡단면상 상/하/좌/우 위치에 대칭으로 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzles are characterized in that the nozzles are arranged to be symmetrically positioned in the up / down / left / right position on the cross section of the cylindrical substrate.
또한 상기 노즐부는 노즐 하나를 메인공급관에 연결하고 노즐과 노즐 간에 코팅액이 전달되도록 이웃한 노즐 상호 간을 연결관으로 연결하여 상기 메인공급관으로부터 공급된 코팅액이 각 노즐로 분배되도록 한 링 타입 구성인 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzle unit is a ring type configuration that connects one nozzle to the main supply pipe and the coating liquid supplied from the main supply pipe is distributed to each nozzle by connecting adjacent nozzles with each other so that the coating liquid is transferred between the nozzle and the nozzle. It features.
또한 상기 노즐부는 원통형 기판과 노즐의 거리가 조정될 수 있도록 노즐의 위치를 조정하는 위치조정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzle unit is characterized in that it comprises a position adjusting means for adjusting the position of the nozzle so that the distance between the cylindrical substrate and the nozzle can be adjusted.
또한 상기 위치조정수단은 노즐의 위치를 조정하기 위한 액츄에이터로서 실린더 장치를 구비하고 상기 실린더 장치의 전후진 동작 제어되는 피스톤 로드의 선단에 노즐을 장착하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the position adjusting means is characterized by comprising a cylinder device as an actuator for adjusting the position of the nozzle and mounting the nozzle to the tip of the piston rod which is controlled forward and backward operation of the cylinder device.
또한 상기 위치조정수단은 모터 및 그 구동에 의해 회전되는 스크류축, 노즐과 일체인 노즐 바디가 안내되는 가이드부를 구비하고 상기 스크류축을 노즐 바디에 나사 결합하여 모터 구동시 스크류축이 회전됨에 따라 노즐 바디가 전후진되도록 구성된 스크류 구동방식의 선형구동장치인 것을 특징으로 한다.In addition, the position adjusting means includes a screw shaft rotated by the motor and its driving, a guide portion for guiding the nozzle body integral with the nozzle, and screwing the screw shaft to the nozzle body to rotate the screw shaft when the motor is driven, the nozzle body Is characterized in that the linear drive device of the screw drive system configured to be forward and backward.
이에 따라, 본 발명의 원통형 기판용 코팅 장치에 의하면, 원통형 기판을 고정하는 기판고정부가 자기부상방식에 의해 비접촉식으로 회전되도록 구성됨으로써, 기판고정부의 위치 및 자세, 회전속도가 정밀 제어되면서 원통형 기판의 전 면적에 걸쳐 얇고 균일한 고 정밀도의 코팅 공정을 수행할 수 있게 된다. Accordingly, according to the coating apparatus for a cylindrical substrate of the present invention, the substrate fixing portion for fixing the cylindrical substrate is configured to rotate in a non-contact manner by the magnetic levitation method, so that the position, attitude, and rotational speed of the substrate fixing portion is precisely controlled and the cylindrical substrate It is possible to perform a thin, uniform and high precision coating process over the entire area of the substrate.
특히, 나노 미터 크기의 오차로 원통형 기판의 위치를 능동 제어할 수 있으므로 기계 가공에 의한 오차 및 외란을 실시간으로 보정하는 것이 가능하고, 코팅액의 코팅 균일도를 향상시킬 수 있다.In particular, since the position of the cylindrical substrate can be actively controlled with an error of nanometer size, it is possible to correct errors and disturbances due to machining in real time, and improve the coating uniformity of the coating liquid.
또한 본 발명의 코팅 장치에서는 노즐부의 각 노즐이 코팅액 도포 작업 중에는 위치가 고정되되, 대신 원통형 기판이 고정된 기판고정부가 움직이면서 도포 작업이 이루어지도록 구성되어, 코팅액 도포시 노즐부가 움직일 경우 발생할 수 있는 진동에 의한 공정 오차를 줄일 수 있다.In addition, in the coating apparatus of the present invention, each nozzle of the nozzle unit is fixed to the position during the coating liquid coating operation, instead of the cylindrical substrate is fixed to the fixed substrate is configured to perform the coating operation, the vibration that may occur when the nozzle portion moves during coating liquid coating Process error due to this can be reduced.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
본 발명은 원통형 기판의 표면에 액상의 코팅액을 도포하여 코팅하기 위한 코팅 장치에 관한 것으로서, 특히 자기부상방식을 이용한 코팅장치에 관한 것이다. 즉, 원통형 기판을 자기부상시켜 회전시키는 상태에서 회전하는 원통형 기판의 표면에 노즐을 통하여 코팅액을 분사함으로써 원통형 기판의 표면에 코팅액을 균일하 게 도포시키는 것이다.The present invention relates to a coating apparatus for coating by coating a liquid coating liquid on the surface of a cylindrical substrate, and more particularly, to a coating apparatus using a magnetic levitation method. That is, the coating liquid is uniformly applied to the surface of the cylindrical substrate by spraying the coating liquid on the surface of the rotating cylindrical substrate in the state of rotating the magnetic substrate by magnetic levitation.
이러한 본 발명의 코팅 장치는 사진 공정에서 원통형 기판에 감광제를 도포하는 코팅 장치로 사용이 가능하다. 이때, 코팅 대상이 되는 상기 원통형 기판이 사진 공정에서 감광제가 코팅되는 원통형 기판이 되고, 또한 상기 코팅액은 감광제가 된다.Such a coating device of the present invention can be used as a coating device for applying a photosensitive agent to a cylindrical substrate in a photographic process. In this case, the cylindrical substrate to be coated is a cylindrical substrate on which a photosensitive agent is coated in a photographic process, and the coating liquid is a photosensitive agent.
원통형 기판으로는 감광제를 도포할 수 있는 기판이면 어떠한 제한도 없으며, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스강과 같은 금속이나 세라믹, 유리, 플라스틱을 소재로 하여 제작된 원통형 기판이 사용될 수 있다. 단, 베이킹 공정까지 감안한다면 감광제가 베이킹되는 온도까지 열적으로 안정한 재료이어야 한다.The cylindrical substrate is not limited as long as it can be applied to the photosensitive agent, for example, a cylindrical substrate made of a metal, such as aluminum, stainless steel, ceramic, glass, plastic material may be used. However, considering the baking process, it should be a material that is thermally stable up to the temperature at which the photosensitive agent is baked.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치의 구성에 대해 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 코팅 장치의 구성을 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 코팅 장치에서 베이스부 상측으로 기판고정부가 자기부상된 상태를 나타내는 도면이다.Hereinafter, referring to the configuration of the coating apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a front view showing the configuration of the coating apparatus according to the present invention, Figure 2 is a substrate fixed to the upper side of the base in the coating apparatus according to the present invention It is a figure which shows the state of an additional magnetic injury.
또한 도 3은 자기부상을 위한 코일조립체와 영구자석조립체의 일 예를 나타내는 사시도이고, 또한 도 4는 노즐부의 일 예를 나타내는 구성도이다.3 is a perspective view illustrating an example of a coil assembly and a permanent magnet assembly for magnetic injuries, and FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of a nozzle unit.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코팅 장치는, 코일조립체(도 2 및 도 3에서 도면부호 21임)를 가지는 베이스부(20)와; 상기 코일조립체(21)의 상측으로 배치되는 영구자석조립체(12)를 가지면서, 상기 영구자석조립체(12)와 전원이 인가되는 상기 코일조립체(21) 간의 상호작용에 의해 자기부상 및 회전, 축방향 이동이 가능하도록 구비되고, 코팅 대상이 되는 원통형 기판(1)이 장착되는 자기부 상형 기판고정부(10)와; 상기 기판고정부(10)과 함께 자기부상된 상태로 회전되는 원통형 기판(1)의 표면에 코팅액공급부(미도시됨)에서 공급되는 코팅액(예, 감광제)을 노즐(32)을 통해 분사하여 도포하는 노즐부(30)를 포함한다.As shown, the coating apparatus according to an embodiment of the present invention, the base unit having a coil assembly (
우선, 베이스부(20)는 영구자석조립체(12)와의 상호작용에 의해 자기부상력 및 자기회전력, 자기이송력을 발생시키기 위한 코일조립체(21)를 가지며, 기판고정부(10)를 하측에서 비접촉식으로 회전 가능하게 지지하는 구성부가 된다.First, the
상기 베이스부(20)에서 코일조립체(21)에 인가되는 전류가 제어부(미도시됨)에 의해 제어됨으로써 기판고정부(10)의 축방향(도면상 좌우방향) 위치, 축방향 이동속도 및 회전속도 등이 제어되게 된다. The current applied to the
상기 베이스부(20)의 코일조립체(21)는 기판고정부(10)의 양단부에 배치되는 영구자석조립체(12)와의 상호작용으로 기판고정부(10)를 지지하여야 하므로 도면상 좌우 양측에서 영구자석조립체(12)의 하측에 위치되도록 배치된다. The
자기부상형 기판고정부(10)는 원통형 기판(1)을 고정하는 부분이면서 자기부상에 의해 베이스부(20)에서 비접촉식으로 회전하는 구성부가 되며, 자기부상 후 도면상 좌우방향인 축방향으로의 이동이 제어되면서 원통형 기판(1)을 축방향으로 직선 이동시키는 구성부가 된다.The magnetic levitation
바람직한 실시예에서, 상기 기판고정부(10)는 외주 상에 원통형 기판(1)이 끼워져 고정되는 축부(11)와, 상기 축부(11)의 양단부에 장착되는 영구자석조립체(12)를 포함하여 구성된다.In a preferred embodiment, the
상기 축부(11)는 원형 단면의 축, 즉 중실축 구조 또는 중량을 줄이기 위해 원형의 관, 즉 중공관 구조로 제작된 것이 모두 사용 가능하고, 외주 상에 원통형 기판(1)이 끼워져 고정되므로 원통형 기판의 내경을 고려한 외경을 가지도록 제작된다.The
상기 영구자석조립체(12)는 베이스부(20)의 코일조립체(21) 상측으로 위치될 수 있도록 축부(11)의 양단부에 각각 조립되어 구성되며, 축부(11)의 외주 상에 복수의 영구자석들을 환형으로 배열하여 구성될 수 있다. The
공정 중 축부(11)와 원통형 기판(1), 영구자석조립체(12)는 베이스부(20) 상측에서 모두 일체로 회전되어야 하므로 축부(11)에 원통형 기판(1) 및 영구자석조립체(12)를 일체 회전 가능하도록 고정하는 고정수단이 필요한데, 이는 본 발명에서 다양한 방식의 적용이 가능하므로 특정하게 한정하지는 않는다.During the process, the
예컨대, 도면상으로 도시하지는 않았으나, 원통형 기판(1)을 스크류나 장볼트, 클램프, 끼움식 구조 등 공지된 체결수단을 이용하여 축부(11)에 고정하는 방식, 축부(11)를 원통형 기판(1)의 내주 상에 압입하여 고정하는 방식 등이 적용될 수 있다. For example, although not shown in the drawings, the
또한 영구자석조립체(12)의 경우 영구자석을 고정하고 있는 프레임을 축부(11)에 스크류나 장볼트, 클램프, 끼움식 구조 등 공지된 체결수단을 이용하여 고정하는 방식, 또는 영구자석을 축부(11)에 직접 고정할 수 있는 체결수단을 이용하는 방식 등이 적용될 수 있다. In the case of the
또는 축부(11)를 원형 관으로 제작한 뒤 영구자석조립체(12)를 축부(11)의 내주면에 압입하여 고정하는 방식도 가능하며, 이때 원통형 기판(1)만 축부(11)의 외주 상에 장착한다. Alternatively, the
다만, 기판고정부(10)에서 축부(11)의 중앙에 원통형 기판(1)이 끼워져 고정되고 축부(11)의 양단부에 영구자석조립체(12)가 배치되므로, 원통형 기판(1)을 공정 전 축부(11)에 장착하였다가 공정 후 쉽게 탈거할 수 있도록 양측의 두 영구자석조립체(12) 중 적어도 하나 이상은 축부(11)에서 쉽게 탈부착이 가능하도록 한다.However, since the
그리고, 양측의 영구자석조립체(12)와 원통형 기판(1) 사이에 스페이서를 삽입하거나, 원통형 기판(1)에 도포된 액상의 코팅액이 영구자석조립체(12)로 이동하는 것을 차단하기 위한 차단구조물을 영구자석조립체(12)와 원통형 기판(1) 사이의 축부(11) 외주 상에 고정 설치하는 것도 실시 가능하다. Then, inserting a spacer between the
물론, 상기 차단구조물은 축부(11)에서 반경방향으로 돌출되는 구조로 설치가 가능하나, 기판고정부(10)의 자기부상 및 회전, 축방향 이동시 베이스부(20)와 간섭되지 않도록 설치해야 한다.Of course, the blocking structure may be installed as a structure protruding radially from the
결국, 상기와 같은 구성의 기판고정부(10)는 원통형 기판(1)이 고정된 상태로 영구자석조립체(12)와 베이스부(20)의 코일조립체(21)에 의해 자기부상된 후 축방향 이동과 회전운동을 할 수 있게 된다.As a result, the
즉, 영구자석조립체(12)와 베이스부(20)의 코일조립체(21) 간에 발생하는 자기부상력과 자기회전력, 자기이송력에 의해 공정 중 기판고정부(10)는 원통형 기판(1)과 함께 자기부상한 상태로 회전하는 것은 물론 축방향으로 위치 제어가 가능하고, 이때 노즐부(30)를 통해 공급되는 코팅액이 원통형 기판(1)의 표면에 고르게 도포되면서 작업이 이루어지게 된다.That is, the
본 발명에서 자기부상 제어는 제어부가 코일조립체(21)의 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써 수행될 수 있으며, 이는 코일과 영구자석을 기본 구성으로 하는 통상의 자기부상장치에서 적용되고 있는 방식이다.In the present invention, the magnetic levitation control can be performed by the control unit to control the current applied to the coil of the
기본적으로 기판고정부(10)는 자기부상 높이, 그리고 도면상 좌우방향인 축방향 이동, 회전운동이 제어되어야 하는 바, 기판고정부 주변에 설치된 다수의 센서로부터 제어부가 센싱값을 입력받아 이를 기초로 하여 기판고정부(10)의 위치 및 자세 등을 정밀하게 제어하도록 한다.Basically, the
예를 들어, 원통형 기판(1)을 고정하고 있는 기판고정부(10)의 자기부상 높이 제어를 위하여 기판고정부(10)의 영구자석조립체(12) 상측으로 갭 센서(2a,2b)를 설치하고, 기판고정부(10)의 축방향 위치 및 이동을 제어하기 위하여 기판고정부(10)의 양 끝단 쪽, 즉 영구자석조립체(12)의 측방으로 갭 센서(3a,3b)를 설치하며, 기판고정부(10)의 회전상태(회전속도 등)를 검출하기 위하여 로테이션 센서(4)를 기판고정부(10)의 일측 끝단 쪽에 설치하는 것이 가능하다. For example, the
이에 제어부가 상기의 각 센서로부터 입력되는 센싱값을 기초로 하여 기판고정부(10)의 자기부상 높이, 축방향 이동 및 회전운동을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.Accordingly, the controller can precisely control the height of the magnetic levitation, the axial movement, and the rotational movement of the
공정 시작 전에는 기판고정부(10)의 영구자석조립체(12)가 베이스부(20) 위에 안착된 상태로 있다가, 베이스부(20)의 코일조립체(21)에 구동 전원이 인가되면, 이때 발생하는 자기장의 힘에 의해 영구자석조립체(12)가 자기부상하면서 원통 형 기판(1)을 포함한 기판고정부(10) 전체가 일체로 자기부상하게 되고, 자기부상 후 제어부의 제어하에 기판고정부(10)가 원통형 기판(1)과 일체로 좌우 축방향 이동 및 회전운동을 하게 된다.Prior to the start of the process, the
원통형 기판의 코팅 두께를 결정하는 주요 요소는 코팅액(감광제) 도포 속도, 코팅액의 점도, 원통형 기판의 이동속도 및 회전속도, 원통형 기판(1)과 노즐(32)과의 거리 등이며, 이들을 조절함에 따라 회전하는 원통형 기판의 표면에 원하는 두께의 코팅을 실시할 수 있고, 원통형 기판의 전 면적에 걸쳐서 얇고 균일하게 코팅액을 도포할 수 있다. The main factors that determine the coating thickness of the cylindrical substrate are the coating liquid (photosensitive) coating speed, the viscosity of the coating liquid, the moving speed and rotation speed of the cylindrical substrate, the distance between the
상기한 코팅 두께를 결정하는 요소 중 코팅액의 도포 속도와 점도는 외부적인 요인이고, 원통형 기판(1)의 이동속도 및 회전속도는 기판고정부(10)의 자기부상력 및 자기회전력, 자기이송력의 제어를 통해 조절이 가능하며, 또한 후술하는 바와 같이 노즐부(30)의 노즐과 원통형 기판(1)의 거리 역시 조절이 가능한 바, 본 발명의 코팅 장치에서는 높은 정밀도의 도포 공정이 가능해진다. Among the factors for determining the coating thickness, the coating speed and viscosity of the coating liquid are external factors, and the moving speed and rotation speed of the
또한 코팅 두께의 미세 조절뿐만이 아니라 자기부상 후 기판고정부(10) 및 원통형 기판(1)의 축방향 위치 및 회전상태를 능동적으로 제어하는 경우 코팅 공정의 공정 오차(두께 편차 등)를 실시간으로 보정하는 것이 가능해진다. In addition, in addition to fine control of coating thickness, actively controlling the axial position and rotational state of the
한편, 노즐부의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the structure of a nozzle part is demonstrated as follows.
본 발명의 코팅 장치에서 노즐부(30)는 복수의 노즐(32)을 구비한 다중 분사방식으로 구성될 수 있는데, 복수의 노즐(32)을 구비하는 경우 코팅액 도포의 균일도를 높일 수 있는 장점이 있다.In the coating apparatus of the present invention, the
즉, 코팅액 도포의 균일도를 높일 수 있도록 기판고정부(10)에 장착된 원통형 기판(1)의 주변으로 복수의 노즐(32)이 배치되도록 한 뒤, 각 노즐(32)에서 동시에 코팅액이 분사되도록 하는 것이다. That is, after the plurality of
이때, 복수의 노즐(32)을 원통형 기판(1)의 횡단면상 원주방향을 따라 일정 간격으로 배열하는 것이 가능하며, 바람직하게는 도시된 바와 같이 원통형 기판(1)의 횡단면상 상/하/좌/우 위치에 대칭으로 위치되도록 배치하는 것이 가능하다.At this time, it is possible to arrange a plurality of
복수의 노즐을 구비하는 일 실시예로서, 전체 노즐(32)이 코팅액공급부에 연결된 하나의 메인공급관(31)으로부터 코팅액을 분배받도록 하는 것이 가능한데, 이 경우 노즐 하나를 메인공급관(31)에 연결한 뒤 이웃한 노즐 상호 간을 연결관(35)으로 연결하여 노즐(32)과 노즐 간에 코팅액이 전달되도록 구성하는 것이 가능하다.As an embodiment having a plurality of nozzles, it is possible for the
이에 원통형 기판(1) 주변으로 위치되는 노즐(32)과 노즐 사이에 연결관(35)이 연결되어 전체적으로는 링 형상을 이루는 링 타입의 노즐부(30)가 구성될 수 있다.Accordingly, the connecting
물론, 상기와 같은 링 타입의 노즐부(30) 대신에, 각 노즐(32)들이 메인공급관(31)으로부터 각각의 분기관을 통해 코팅액을 분배받도록 하는 것도 가능하다. Of course, instead of the ring-
그리고, 본 발명에 따른 노즐부(30)에서 노즐(32)들이 코팅 두께의 조절을 위해 원통형 기판(1)과의 거리 조절이 가능하도록 설치될 수 있는데, 도시된 실시예와 같이 링 타입의 노즐부(30)에서는 각 노즐(32)이 원통형 기판(1)을 중심으로 반경방향으로 전후 위치 조정이 가능하도록 구비된다.And, in the
이를 위해, 연결관(35)은 신축 가능한 구조가 되어야 하는 바, 연결관으로는 벨로우즈 관 또는 플렉시블(flexible)한 호스의 사용이 가능하다. 플렉시블한 호스의 사용시에는 노즐과 노즐 사이의 간격 범위보다 긴 호스로 노즐들을 서로 연결한다. To this end, the
상기와 같이 구성된 노즐부(30)에서 원통형 기판(1)과의 거리 조정, 즉 각 노즐(32)의 전후 위치 조정은 원통형 기판(1)과의 거리를 조절한 뒤 각 노즐을 코팅 장치의 특정 고정부 위치에 수작업으로 고정하는 방식으로 수행될 수 있다. In the
이때, 기판고정부(10)의 미리 정해진 자기부상 높이에서 각 노즐(32)과 원통형 기판(1) 사이의 거리가 원하는 코팅 두께에 맞추어 모두 동일한 거리가 되도록 노즐들을 위치 고정하게 된다. At this time, the positions of the nozzles are fixed so that the distances between the
또한 각 노즐(32)의 위치 조정을 위하여 액츄에이터에 의해 노즐의 위치를 조정하는 위치조정수단이 구비될 수 있으며, 일 실시예로서, 각 노즐(32)의 위치를 전후로 조정하기 위한 실린더 장치(33)를 포함하는 위치조정수단이 구비될 수 있다.In addition, the position adjusting means for adjusting the position of the nozzle by the actuator for adjusting the position of each
상기 실린더 장치(33)는 제어부에 의해 전후진 동작이 제어되는 피스톤 로드(34)를 가지는 것으로, 각 노즐(32)에 대해 하나씩 설치되며, 피스톤 로드(34)의 전후진 동작으로 선단부에 일체로 장착된 노즐(32)의 전후 위치가 조정될 수 있다.The cylinder device (33) has a piston rod (34) whose forward and backward motion is controlled by a control unit, and is installed one by one for each nozzle (32), integrally at the front end by the forward and backward motion of the piston rod (34) The front and rear positions of the mounted
노즐의 위치 조정을 위한 위치조정수단은 상기한 실린더 장치를 가지는 구성 외에, 노즐의 위치를 전후로 조정할 수 있는 구성이라면 다양하게 변경 실시가 가능하며, 본 발명에서 특정한 구성으로 한정하지는 않는다.The position adjusting means for adjusting the position of the nozzle can be variously changed and implemented as long as it is a configuration capable of adjusting the position of the nozzle back and forth, in addition to the configuration having the above-described cylinder device, and is not limited to the specific configuration in the present invention.
예를 들면, 실린더 장치를 가지는 위치조정수단 외에 적용 가능한 구성으로서, 각 노즐(32)을 선형으로 직선 이동시키는 동시에 노즐의 이동 위치를 제어할 수 있는 구성, 예컨대 도면으로 예시하지는 않았으나 코팅 장치의 고정부에 고정 설치된 모터와, 모터 구동에 의해 회전되는 스크류축을 가지는 선형구동장치가 적용될 수 있다.For example, a configuration that can be applied in addition to the positioning means having a cylinder device, which can linearly move each
즉, 코팅 장치의 고정부에 노즐의 전후 이동방향(원통형 기판(1)을 중심으로 반경방향)을 따라 길게 설치된 가이드부(예, 가이드레일)에 각 노즐의 바디부를 결합하고, 모터에 의해 회전되는 스크류축을 상기 바디부에 나사 결합하여, 각 모터가 회전됨에 따라 스크류축이 회전되면서 각 노즐의 바디부가 가이드부를 따라 선형 이동되도록 구성하는 것이다.That is, the body part of each nozzle is coupled to the guide part (for example, guide rail) provided long along the front-back movement direction (radial direction centering on the cylindrical board | substrate 1) of a nozzle to the fixing part of a coating apparatus, and rotated by a motor. By screwing the screw shaft to the body portion, the screw shaft is rotated as each motor is rotated so that the body portion of each nozzle is configured to linearly move along the guide portion.
이때, 제어부가 각 모터의 구동을 제어하게 되면, 스크류축의 회전량이 제어되면서 노즐의 전후 위치가 제어될 수 있게 된다. At this time, if the control unit controls the driving of each motor, the rotation amount of the screw shaft can be controlled while the front and rear positions of the nozzle can be controlled.
결국, 상기와 같이 구성된 노즐부(30)에서는 기본적으로 각 노즐(32)이 코팅액 도포 작업 중에 위치가 고정되고, 대신 원통형 기판(1)이 고정된 기판고정부(10)가 움직이면서 도포 작업이 이루어지므로, 코팅액 도포시 노즐부(30)가 움직일 경우 발생할 수 있는 진동에 의한 공정 오차가 방지될 수 있다.As a result, in the
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 코팅 장치에 따르면, 원통형 기판(1)을 고정하는 기판고정부(10)가 자기부상방식에 의해 비접촉식으로 회전되도록 구성됨으로써, 기판고정부(10)의 위치 및 자세, 회전속도가 정밀 제어되면서 원통형 기판(1)의 전 면적에 걸쳐 얇고 균일한 고 정밀도의 코팅 공정을 수행할 수 있게 된 다. Thus, according to the coating apparatus according to the present invention, the
특히, 나노 미터 크기의 오차로 원통형 기판(1)의 위치를 능동 제어할 수 있으므로 기계 가공에 의한 오차 및 외란을 실시간으로 보정하는 것이 가능하고, 코팅액의 코팅 균일도를 향상시킬 수 있다.In particular, since the position of the
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.The embodiments of the present invention have been described in detail above, but the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims and Improved forms are also included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 코팅 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.1 is a front view showing the configuration of a coating apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 코팅 장치에서 베이스부 상측으로 기판고정부가 자기부상된 상태를 나타내는 도면이다.Figure 2 is a view showing a state in which the substrate fixing the magnetic levitation above the base portion in the coating apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 코팅 장치에서 자기부상을 위한 코일조립체와 영구자석조립체의 일 예를 나타내는 사시도이다. 3 is a perspective view showing an example of a coil assembly and a permanent magnet assembly for magnetic levitation in the coating apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 코팅 장치에서 노즐부의 일 예를 나타내는 구성도이다.4 is a configuration diagram showing an example of a nozzle unit in the coating apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 기판고정부 20 : 베이스부10: substrate fixing part 20: base part
30 : 노즐부30: nozzle part
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