KR20200046553A - 스핀 코터 장치 및 디스펜서 노즐 장치를 포함하는 스핀 코팅 시스템 - Google Patents

스핀 코터 장치 및 디스펜서 노즐 장치를 포함하는 스핀 코팅 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열 또는 냉각된 스핀 코터 척 상에 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 스핀 코팅하는 스핀 코터 장치 및 디스펜서 노즐 장치를 포함하는 스핀 코팅 시스템에 관한 것으로, 디스펜서 노즐 장치 및 스핀 코터 장치를 동시에 독립적으로 온도 조절함으로써, 효율적인 나노 패터닝이 가능하면서 실험의 재현성을 향상시킨다.

Description

스핀 코터 장치 및 디스펜서 노즐 장치를 포함하는 스핀 코팅 시스템{SPIN COASTING SYSTEM INCLUDING SPIN COATER AND DISPENSER NOZZLE}
본 발명은 스핀 코터 장치 및 디스펜서 노즐 장치를 포함하는 스핀 코팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열 또는 냉각된 스핀 코터 척 상에 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 스핀 코팅하는 기술에 관한 것이다.
스핀코팅 방법은 평면 기판에 균일한 코팅 층을 형성하는데 사용하는 방법이다. 저속으로 회전 또는 회전하지 않는 기판의 중앙에 소량의 코팅 재료를 떨어뜨린 다음 기판을 고속 회전하여 원심력에 의해 코팅 재료가 가장자리까지 퍼져 나가면서 막이 코팅되는 방법이다. 막의 두께는 코팅 재료의 점도와 회전 기판의 각속도에 의해 결정되고, 일반적으로 소량의 코팅재료로 박 막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 수십 년 동안 박막 필름에는 스핀 코팅이 사용되어 왔고, 특히 전자 제품 소자 및 연료전지 셀의 제조에 많이 사용되고 있다.
비특허문헌인 “In situ Nanolithography with Sub-10nm Resolution Realized by Thermally Assisted Spin-Casting of a Self-Assembling Polymer”은 기존의 열적 스핀 코팅 기법(Warm spin-coasting)을 나타낸다. 블록 공중합 고분자(block copolymer, BCP)를 이용하여 나노패턴을 정렬시키는 기존 기술은 용액 제조 ― 스핀코팅 ― 어닐링(열처리 혹은 용매 증기어닐링) ― 에칭의 과정으로 진행했던 기존 공정에서, 용액 제조 ― 가열(hot plate) ― 가열식 스핀 코팅 ― 에칭으로 가열식 스핀 코팅 중에 어닐링을 동시에 가능하게 함으로써, 실시간 나노패터닝(In situ nanolithography)를 제공한다.
다만, 기존 기술은 가열을 위한 공정 단계가 추가되어야 한다는 한계가 존재하므로, 공정 단계를 단축시켜 재현성과 생산성을 향상시킬 수 있는 기술이 요구되었다.
In situ Nanolithography with Sub-10nm Resolution Realized by Thermally Assisted Spin-Casting of a Self-Assembling Polymer, Advanced Materials, (2015), 27, 4814
본 발명의 목적은 고분자 용액을 가열 또는 냉각하는 디스펜서 노즐 장치, 및 스핀 코터 척(또는 기판)을 가열 또는 냉각하는 스핀 코터 장치를 포함하는 스핀 코팅 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은 디스펜서 노즐 장치 및 스핀 코터 장치를 동시에 독립적으로 온도 조절함으로써, 효율적인 나노 패터닝이 가능하면서 실험의 재현성을 크게 향상시키고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치는 챔버, 상기 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 고분자 용액을 스핀코팅하는 스핀 코터 척, 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부, 상기 온도 조절부에 연결되어 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키기 위한 열기 또는 냉각을 제공하는 연결부 및 상기 스핀 코터 척에 연결되며, 상기 스핀 코터 척의 상부에 공기를 배출하여 상기 고분자 용액이 상기 스핀 코터 척의 상면에 흡착되도록 하는 진공펌프를 포함한다.
상기 온도 조절부는 상기 스핀 코터 척 내부에 위치하며, 상기 스핀 코터 척을 포함하는 길이로 형성될 수 있다.
상기 연결부는 상기 스핀 코터 척 내부에 구비되는 상기 온도 조절부로 열기 또는 냉각을 제공하여 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치는 상기 스핀 코터 척의 하부에 위치하여 상기 스핀 코터 척을 지지하며, 내부에 상기 온도 조절부를 구비하는 스핀 코터 척 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 스핀 코터 척 지지부는 상기 스핀 코터 척을 포함하는 길이로 형성된 상기 온도 조절부를 포함하며, 상기 연결부는 상기 스핀 코터 척 지지부의 내부에 구비되는 상기 온도 조절부로 열기 또는 냉각을 제공하여 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치는 고분자 용액을 주입하는 용액 주입부, 상기 고분자 용액의 이동 경로를 포함하는 길이로 형성되며, 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제1 온도 조절부, 상기 고분자 용액의 양을 조절하는 고분자 용액 조절부, 상기 고분자 용액 조절부에 의해 조절된 일정 양의 상기 고분자 용액을 분출하는 노즐 및 상기 노즐의 내부에 구비되며, 상기 노즐을 통해 분출되는 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제2 온도 조절부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치는 상기 용액 주입부를 통해 주입된 상기 고분자 용액을 상기 고분자 용액 조절부를 통과해 상기 노즐로 이동시키는 이동 경로부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 온도 조절부는 상기 이동 경로부에 대응하는 길이로 형성되어 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치는 상기 용액 주입부를 통해 주입된 상기 고분자 용액을 보유하는 고분자 용액 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 온도 조절부는 상기 고분자 용액 저장부의 외곽을 둘러싸는 형태로 구비되며, 상기 고분자 용액 저장부에 담겨있는 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
상기 이동 경로부는 상기 고분자 용액 저장부에 저장되어 가열 또는 냉각된 상기 고분자 용액을 상기 고분자 용액 조절부를 통과해 상기 노즐로 이동시킬 수 있다.
상기 제2 온도 조절부는 상기 노즐의 내부에 구비되며, 상기 제1 온도 조절부를 통해 1차적으로 가열 또는 냉각된 상기 고분자 용액을 상기 노즐을 통해 분출되기 전에 2차적으로 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템은 용액 주입부를 통해 주입되는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시켜 노즐을 통해 분출하는 디스펜서 노즐 장치 및 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 상기 디스펜서 노즐 장치에 의해 가열 또는 냉각된 상기 고분자 용액을 스핀코팅하는 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 스핀 코터 장치를 포함한다.
상기 디스펜서 노즐 장치는 상기 고분자 용액을 주입하는 상기 용액 주입부, 상기 고분자 용액의 이동 경로를 포함하는 길이로 형성되며, 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제1 온도 조절부, 상기 고분자 용액의 양을 조절하는 고분자 용액 조절부, 상기 고분자 용액 조절부에 의해 조절된 일정 양의 상기 고분자 용액을 분출하는 상기 노즐, 및 상기 노즐의 내부에 구비되며, 상기 노즐을 통해 분출되는 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제2 온도 조절부를 포함할 수 있다.
상기 스핀 코터 장치는 상기 챔버, 상기 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 고분자 용액을 스핀코팅하는 상기 스핀 코터 척, 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부, 상기 온도 조절부에 연결되어 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키기 위한 열기 또는 냉각을 제공하는 연결부 및 상기 스핀 코터 척에 연결되며, 상기 스핀 코터 척의 상부에 공기를 배출하여 상기 고분자 용액이 상기 스핀 코터 척의 상면에 흡착되도록 하는 진공펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가열한 고분자 용액을 가열한 스핀 코터 척(또는 기판)의 상면에 스핀 코팅함으로써, 블록 공중합체의 자기조립이 가능하게 하여 후속 어닐링 공정 없이도, 10 나노 이하의 초미세 패턴을 형성하고, 단일 방향으로 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각된 스핀 코터 척(또는 기판)의 상면에 냉각된 블록 공중합 고분자 용액을 스핀 코팅함으로써, 블록 공중합 고분자 필름의 위치 선택성을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 이후에 어닐링 공정으로 위치 선택성이 높은 10 나노 이하의 미세 패터닝을 가능하게 할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시예들은 가열 또는 냉각된 스핀 코터 척 상에 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 스핀 코팅하는 것을 그 요지로 한다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템은 스핀 코터 장치 및 디스펜서 노즐 장치를 이용하여 열적 스핀코팅(Warm spin-casting) 기법 및 냉각 스핀코팅(Cold assisted spinning) 기법을 제공하고자 한다.
열적 스핀코팅 기법은 가열한 블록공중합 용액을 가열한 기판(또는 스핀 코터 척) 상에서 스핀코팅하여 블록 공중합체의 자기조립이 가능하게 하며, 후속 어닐링 공정 없이 10 나노 이하의 초미세 패턴을 형성하고, 한쪽 방향으로 정렬할 수 있게 한다.
냉각 스핀코팅 기법은 두 가지 혹은 그 이상의 서로 다른 표면 에너지를 갖는 화학적으로 개질된 스핀 코터 척(또는 기판) 상에 블록 공중합 고분자 용액의 온도를 낮춰 냉각 스핀 코팅을 진행하는 기법으로, 블록 공중합 고분자 필름의 위치 선택성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 나아가, 냉각 스핀코팅 기법은 이후의 어닐링 공정으로 위치 선택성이 높은 10 나노 이하의 미세 패터닝이 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템은 블록 공중합체 용액을 가열 또는 냉각시키는 디스펜서 노즐 장치 및 스핀 코터 척을 가열 또는 냉각시키는 스핀 코터 장치를 포함하며, 가장 중요한 변수인 온도를 두 장치 각각에서 선택적으로 제어함으로써, 실시간 나노 패터닝이 가능하고, 실험의 재현성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치(100)는 챔버(110), 챔버(110)의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 고분자 용액(170)을 스핀코팅하는 스핀 코터 척(120), 스핀 코터 척(120)을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부(130), 온도 조절부(130)에 연결되어 스핀 코터 척(120)을 가열하거나 냉각시키기 위한 열기 또는 냉각을 제공하는 연결부(140), 및 스핀 코터 척(120)에 연결되며, 스핀 코터 척(120)의 상부에 공기를 배출하여 고분자 용액(170)이 스핀 코터 척(120)의 상면에 흡착되도록 하는 진공펌프(160)로 구성된다.
챔버(110)는 내부에 공간부가 형성된 박스 형태로 구성된 것일 수 있으며, 하측면에는 개구부가 형성될 수 있다. 상기 개구부에는 스핀 코터 척(120)을 회전시키는 구동모터(미도시) 또는 진공펌프(160)와 연결되는 구동축(150)이 관통되어 형성될 수 있다.
구동축(150)은 스핀 코터 척(120)의 하면에 구비되며, 구동모터(미도시) 또는 진공펌프(160)와 연결되어 챔버(110)를 관통하도록 형성될 수 있다.
일 예로, 도 1a를 참조하면, 스핀 코터 척(120)을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부(130)는 스핀 코터 척(120) 내부에 위치할 수 있다. 보다 상세하게는, 온도 조절부(130)는 스핀 코터 척(120) 내부에 위치하며, 스핀 코터 척(120)을 포함하는 길이로 형성될 수 있다. 또한, 연결부(140)는 스핀 코터 척(120) 내부에 구비되는 온도 조절부(130)에 연결되며, 온도 조절부(130)로 열기 또는 냉각을 제공하여 스핀 코터 척(120)을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 온도 조절부(130)가 스핀 코터 척(120) 내부에 위치하는 경우, 온도 조절부(130)는 스핀 코터 척(120)을 직접적으로 가열 또는 냉각시킬 수 있으므로, 빠른 온도 조절이 가능할 수 있다.
다른 예로, 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치(100)는 스핀 코터 척(120)의 하부에 위치하여 스핀 코터 척(120)을 지지하며, 내부에 온도 조절부(130)를 구비하는 스핀 코터 척 지지부(180)를 더 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 스핀 코터 척 지지부(180)는 스핀 코터 척(120)을 포함하거나, 스핀 코터 척(120) 보다 더 긴 길이로 형성되어 스핀 코터 척(120)의 하부에 형성되며, 구동축(150)을 중심으로 한 원형의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 스핀 코터 척 지지부(180)는 내부에 스핀 코터 척 지지부(180)를 포함하는 길이의 온도 조절부(130)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 스핀 코터 척 지지부(180) 및 연결부(140)는 구동축(150)을 기준으로 둘러싼 형태의 원형 형태일 수 있으나, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치(100)의 단면도를 도시한 것이므로, 스핀 코터 척 지지부(180) 및 연결부(140)가 복수 개로 형성된 것처럼 나타날 수 있다.
즉, 도 1b에서 스핀 코터 척 지지부(180)는 구동축(150)을 중심으로 한 원형의 형태이며, 예를 들면, 도넛(doughnut) 형태일 수 있다. 연결부(140)는 구동축(150)을 기준으로 스핀 코터 척 지지부(180)에 연결된 원통형의 형태로 형성된 것일 수 있다. 이 때, 연결부(140)는 스핀 코터 척 지지부(180)의 내부에 구비되는 온도 조절부(130)로 열기 또는 냉각을 제공하여 스핀 코터 척(120)을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
도 1b에서, 스핀 코터 척(120)을 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부(130)는 스핀 코터 척 지지부(180) 내부에 위치하여 구동축(150)을 중심으로 분리된 형태이나, 동일한 열기 또는 냉각을 제공하므로, 스핀 코터 척(120)에 균일한 온도를 제공할 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 스핀 코터 척 지지부(180)가 존재하고, 스핀 코터 척 지지부(180)의 내부에 형성된 온도 조절부(130)를 이용하여 스핀 코터 척(120)을 간접적으로 가열하거나 냉각시키는 경우, 스핀 코터 장치(100)에서 스핀 코터 척(120)을 분리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치(100)의 진공펌프(160)는 구동축(150)의 하단에 커플러(미도시)를 통해 연결되어, 구동축(150)의 배기통로(미도시)와 배기공(미도시)를 통해 스핀 코터 척(120)의 상부에 공기를 배출하여 고분자 용액(170)이 스핀 코터 척(120)의 상면에 흡착되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 스핀 코터 척(120) 상면에 고분자 용액(170)이 위치하는 경우, 진공펌프(160)는 스핀 코터 척(120) 상부의 공기를 배출하여 고분자 용액(170)이 스핀 코터 척(120)의 상면에 흡착되도록 고정시킬 수 있다. 또한, 구동모터(미도시)에 의해 스핀 코터 척(120)이 고속으로 회전할 때, 진공펌프(160)는 스핀 코터 척(120)의 상부에 공기를 배출함으로써, 스핀 코터 척(120)의 상면에 위치한 고분자 용액(170)이 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다. 또한, 구동모터(미도시)는 스핀 코터 척(120)을 회전시키며, 원심력에 의해 고분자 용액(170)이 스핀 코터 척(120)의 상면에 넓게 퍼지도록 할 수 있다.
여기서, 고분자 용액(170)은 블록공중합 용액일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치(100)의 스핀 코터 척(120)은 강도가 높은 금속재질 또는 합성수지재질(테프론, 아세탈 등)로 구성될 수 있으며, 두께가 얇은 원형의 디스크형태로 구성될 수 있다. 또한, 스핀 코터 척(120)의 중앙부에는 구동모터(미도시) 또는 진공펌프(160)와 연결되는 구동축(150)이 형성되며, 스핀 코터 척(120)은 구동축(150)에 탈부착 가능하게 결합된 것일 수 있다.
스핀 코터 척(120)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 내부에 온도 조절부(130)를 포함할 수 있으며, 도 1b에 도시된 바와 같이, 온도 조절부(130)를 포함하는 스핀 코터 척 지지부(180) 상면에 위치할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 고분자 용액을 주입하는 용액 주입부(210), 고분자 용액의 이동 경로를 포함하는 길이로 형성되며, 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제1 온도 조절부(220), 고분자 용액의 양을 조절하는 고분자 용액 조절부(230), 고분자 용액 조절부(230)에 의해 조절된 일정 양의 고분자 용액을 분출하는 노즐(240), 및 노즐(240)의 내부에 구비되며, 노즐(240)을 통해 분출되는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제2 온도 조절부(250)로 구성된다.
일 예로, 도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 용액 주입부(210)를 통해 주입된 고분자 용액을 고분자 용액 조절부(230)를 통과해 노즐(240)로 이동시키는 이동 경로부(270)를 더 포함할 수 있다. 이동 경로부(270)는 용액 주입부(210)에서 고분자 용액 조절부(230)까지 고분자 용액의 이동 경로를 나타내며, 관의 형태일 수 있다. 여기서, 제1 온도 조절부(220)는 이동 경로부(270)에 대응하는 길이 및 형태로 형성되어 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 디스펜서 노즐 장치(200)에 고분자 용액을 이동시키는 이동 경로부(270)만이 형성된 경우, 가열되거나 냉각된 고분자 용액을 빠른 시간 내에 사용할 수 있다.
다른 예로, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 용액 주입부(210)를 통해 주입된 고분자 용액을 보유하는 고분자 용액 저장부(280)를 더 포함할 수 있다. 고분자 용액 저장부(280)는 디스펜서 노즐 장치(200)의 내부에 공간부로 형성되며, 용액을 보관하여 유지하는 용기의 형태일 수 있다. 여기서, 제1 온도 조절부(220)는 고분자 용액 저장부(280)의 외곽을 둘러싸는 형태로 구비되며, 고분자 용액 저장부(280)에 담겨있는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다. 또한, 이동 경로부(270)는 고분자 용액 저장부(280)에 저장되어 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 고분자 용액 조절부(230)를 통과해 노즐(240)로 이동시킬 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 디스펜서 노즐 장치(200)에 고분자 용액을 보유하는 고분자 용액 저장부(280)가 형성된 경우, 많은 양의 고분자 용액을 빠른 시간에 가열 또는 냉각하여 대량생산이 가능할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 제1 온도 조절부(220)를 이용하여, 용액 주입부(210)를 통해 주입되어 이동 경로부(270)에 의해 이동되거나, 고분자 용액 저장부(280)에 보관되어 저장되는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
제1 온도 조절부(220)는 용액 주입부(210)의 부근에 위치하고, 지지부(260)에 의해 지지되어 형성되며, 디스펜서 노즐 장치(200) 내에서 이동하거나, 저장된 고분자 용액의 부근에 밀접하게 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 온도 조절부(220)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 이동 경로부(270)의 길이 및 형태에 대응하게 형성되어 이동 경로부(270)를 따라 이동하는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다. 또한, 제1 온도 조절부(220)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 고분자 용액 저장부(280)의 외곽에 둘러싸는 형태로 형성되어 고분자 용액 저장부(280)에 담겨 있는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
고분자 용액 조절부(230)는 이동 경로부(270)를 통해 이동하는 고분자 용액의 양을 조절하며, 일정 양의 고분자 용액을 통과시켜 노즐(240)로 이동시킬 수 있다. 노즐(240)은 고분자 용액 조절부(230)에 의해 조절된 일정 양의 고분자 용액을 분출할 수 있다. 실시예에 따라서, 일정 시간 동안에 배출되는 고분자 용액의 양은 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양하게 적용 가능하므로, 한정하지 않는다.
여기서, 고분자 용액은 블록공중합 용액일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 제1 온도 조절부(220)에 의해 1차적으로 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 노즐(240)을 통해 배출시키기 전에, 2차적으로 가열 또는 냉각하는 제2 온도 조절부(250)를 포함한다.
제2 온도 조절부(250)는 노즐(240)의 내부에 고분자 용액이 이동하는 통로를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있으며, 노즐(240)을 통해 분출되기 전에 고분자 용액을 2차적으로 가열하거나, 냉각시킬 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)의 단면도를 도시한 것이므로, 제2 온도 조절부(250)가 복수 개로 형성된 것처럼 나타날 수 있으나, 제2 온도 조절부(250)는 고분자 용액이 이동하는 통로를 둘러싼 원통형의 형태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 제1 온도 조절부(220)에서 고분자 용액을 가열하는 경우, 제2 온도 조절부(250)에서 또한 고분자 용액을 가열하여 열적 스핀코팅(Warm spin-casting) 기법을 수행하며, 제1 온도 조절부(220)에서 고분자 용액을 냉각하는 경우, 제2 온도 조절부(250)에서 또한 고분자 용액을 냉각시켜 냉각 스핀코팅(Cold assisted spinning) 기법을 수행하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜서 노즐 장치(200)는 고분자 용액을 가열 또는 냉각시키는 온도는 한정하지 않으며, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양하게 적용 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템은 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 가열 또는 냉각된 스핀 코터 척 상에 스핀 코팅한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템(300)은 디스펜서 노즐 장치(200) 및 스핀 코터 장치(100)를 포함한다.
디스펜서 노즐 장치(200)는 용액 주입부를 통해 주입되는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시켜 노즐을 통해 분출한다. 이 때, 디스펜서 노즐 장치(200)는 도 2a에 도시된 구조일 수 있으며, 도 2b에 도시된 구조일 수 있다.
디스펜서 노즐 장치(200)는 고분자 용액을 주입하는 용액 주입부, 고분자 용액의 이동 경로를 포함하는 길이로 형성되며, 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제1 온도 조절부, 고분자 용액의 양을 조절하는 고분자 용액 조절부, 고분자 용액 조절부에 의해 조절된 일정 양의 고분자 용액을 분출하는 노즐, 및 노즐의 내부에 구비되며, 노즐을 통해 분출되는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제2 온도 조절부로 구성된다.
스핀 코터 장치(100)는 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 디스펜서 노즐 장치(200)에 의해 가열 또는 냉각된 고분자 용액을 스핀코팅하는 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시킨다. 이 때, 스핀 코터 장치(100)는 도 1a에 도시된 구조일 수 있으며, 도 1b에 도시된 구조일 수 있다.
스핀 코터 장치(100)는 챔버, 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 고분자 용액을 스핀코팅하는 스핀 코터 척, 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부, 온도 조절부에 연결되어 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키기 위한 열기 또는 냉각을 제공하는 연결부 및 스핀 코터 척에 연결되며, 스핀 코터 척의 상부에 공기를 배출하여 고분자 용액이 스핀 코터 척의 상면에 흡착되도록 하는 진공펌프로 구성된다.
도 3에 도시된 디스펜서 노즐 장치(200) 및 스핀 코터 장치(100)의 세부적인 설명은 앞서 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b를 통해 상세히 설명하였으므로, 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스핀 코팅 시스템(300)은 디스펜서 노즐 장치(200)에서 고분자 용액을 가열하여 분출하는 경우, 스핀 코터 장치(100)의 가열된 스핀 코터 척을 이용하여 상기 가열되어 분출된 고분자 용액을 스핀 코팅하는 열적 스핀코팅(Warm spin-casting) 기법을 수행하고, 디스펜서 노즐 장치(200)에서 고분자 용액을 냉각시켜 분출하는 경우, 스핀 코터 장치(100)의 냉각된 스핀 코터 척을 이용하여 상기 냉각되어 분출된 고분자 용액을 스핀 코팅하는 냉각 스핀코팅(Cold assisted spinning) 기법을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 고분자 용액을 스핀코팅하는 스핀 코터 척;
    상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부;
    상기 온도 조절부에 연결되어 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키기 위한 열기 또는 냉각을 제공하는 연결부; 및
    상기 스핀 코터 척에 연결되며, 상기 스핀 코터 척의 상부에 공기를 배출하여 상기 고분자 용액이 상기 스핀 코터 척의 상면에 흡착되도록 하는 진공펌프
    를 포함하는 스핀 코터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절부는
    상기 스핀 코터 척 내부에 위치하며, 상기 스핀 코터 척을 포함하는 길이로 형성되는 스핀 코터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 스핀 코터 척 내부에 구비되는 상기 온도 조절부로 열기 또는 냉각을 제공하여 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 것을 특징으로 하는 스핀 코터 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스핀 코터 척의 하부에 위치하여 상기 스핀 코터 척을 지지하며, 내부에 상기 온도 조절부를 구비하는 스핀 코터 척 지지부
    를 더 포함하는 스핀 코터 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스핀 코터 척 지지부는
    상기 스핀 코터 척을 포함하는 길이로 형성된 상기 온도 조절부를 포함하며,
    상기 연결부는
    상기 스핀 코터 척 지지부의 내부에 구비되는 상기 온도 조절부로 열기 또는 냉각을 제공하여 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 것을 특징으로 하는 스핀 코터 장치.
  6. 고분자 용액을 주입하는 용액 주입부;
    상기 고분자 용액의 이동 경로를 포함하는 길이로 형성되며, 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제1 온도 조절부;
    상기 고분자 용액의 양을 조절하는 고분자 용액 조절부;
    상기 고분자 용액 조절부에 의해 조절된 일정 양의 상기 고분자 용액을 분출하는 노즐; 및
    상기 노즐의 내부에 구비되며, 상기 노즐을 통해 분출되는 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제2 온도 조절부
    를 포함하는 디스펜서 노즐 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 용액 주입부를 통해 주입된 상기 고분자 용액을 상기 고분자 용액 조절부를 통과해 상기 노즐로 이동시키는 이동 경로부
    를 더 포함하는 디스펜서 노즐 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 온도 조절부는
    상기 이동 경로부에 대응하는 길이로 형성되어 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 디스펜서 노즐 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 용액 주입부를 통해 주입된 상기 고분자 용액을 보유하는 고분자 용액 저장부
    를 더 포함하는 디스펜서 노즐 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 온도 조절부는
    상기 고분자 용액 저장부의 외곽을 둘러싸는 형태로 구비되며, 상기 고분자 용액 저장부에 담겨있는 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 디스펜서 노즐 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동 경로부는
    상기 고분자 용액 저장부에 저장되어 가열 또는 냉각된 상기 고분자 용액을 상기 고분자 용액 조절부를 통과해 상기 노즐로 이동시키는 디스펜서 노즐 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제2 온도 조절부는
    상기 노즐의 내부에 구비되며, 상기 제1 온도 조절부를 통해 1차적으로 가열 또는 냉각된 상기 고분자 용액을 상기 노즐을 통해 분출되기 전에 2차적으로 가열 또는 냉각시키는 것을 특징으로 하는 디스펜서 노즐 장치.
  13. 용액 주입부를 통해 주입되는 고분자 용액을 가열하거나 냉각시켜 노즐을 통해 분출하는 디스펜서 노즐 장치; 및
    챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 상기 디스펜서 노즐 장치에 의해 가열 또는 냉각된 상기 고분자 용액을 스핀코팅하는 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 스핀 코터 장치
    를 포함하는 스핀 코팅 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디스펜서 노즐 장치는
    상기 고분자 용액을 주입하는 상기 용액 주입부;
    상기 고분자 용액의 이동 경로를 포함하는 길이로 형성되며, 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제1 온도 조절부;
    상기 고분자 용액의 양을 조절하는 고분자 용액 조절부;
    상기 고분자 용액 조절부에 의해 조절된 일정 양의 상기 고분자 용액을 분출하는 상기 노즐; 및
    상기 노즐의 내부에 구비되며, 상기 노즐을 통해 분출되는 상기 고분자 용액을 가열하거나 냉각시키는 제2 온도 조절부
    를 포함하는 스핀 코팅 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 스핀 코터 장치는
    상기 챔버;
    상기 챔버의 내부에 구비되며, 내부 중심을 축으로 회전하여 상면에 고분자 용액을 스핀코팅하는 상기 스핀 코터 척;
    상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키는 온도 조절부;
    상기 온도 조절부에 연결되어 상기 스핀 코터 척을 가열하거나 냉각시키기 위한 열기 또는 냉각을 제공하는 연결부; 및
    상기 스핀 코터 척에 연결되며, 상기 스핀 코터 척의 상부에 공기를 배출하여 상기 고분자 용액이 상기 스핀 코터 척의 상면에 흡착되도록 하는 진공펌프
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