KR100698573B1

KR100698573B1 - 검사 장치 및 액적 토출 검사 방법

Info

Publication number: KR100698573B1
Application number: KR1020050055532A
Authority: KR
Inventors: 도시마사 모리
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-03-22
Also published as: CN1715050A; US20060001692A1; TW200604025A; TWI261549B; CN100379562C; US7407254B2; JP2006015244A; JP4079127B2; KR20060048539A

Abstract

본 발명은 특히 공업적으로 사용되는 액적 토출 장치에 있어서, 그 액적 토출 헤드의 토출 성능을 용이하게, 또한 단시간에 검사할 수 있는 검사 장치와, 이것을 이용하여 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 액적 토출 검사 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하기 위한 검사 장치(55)이다. 절연성 기판(S)과, 이 기판(S)에 설치된, 액적을 수용하기 위한 액적 수용부(62)와, 액적 수용부(62)의 내면부에 노출된 상태로 설치된 복수의 전극(64a)을 구비하고, 액적 수용부(62)가, 토출된 액적이 정상적으로 착탄되었을 때의 상태에 대응한 크기로 형성하여 이루어지는, 검사체(60)와, 검사체(60)의 전극(64a)에 접속되어 액적 수용부(62)에서의 도전성을 검출하는 검출기(61)를 구비하고 있다.

액적, 토출, 검사

Description

검사 장치 및 액적 토출 검사 방법{DROPLET DISCHARGE INSPECTION APPARATUS AND METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 액적 토출 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도.

도 2의 (a) 및 (b)는 액적 토출 헤드의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면.

도 3의 (a)∼(c)는 본 발명의 검사 장치의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 4의 (a) 및 (b)는 액적이 액적 수용부에 정상적으로 착탄(着彈)된 상태를 나타내는 도면.

도 5의 (a) 및 (b)는 액적에 흩뿌림(scattering)이 생긴 경우의 착탄 상태를 나타내는 도면.

도 6의 (a) 및 (b)는 액적의 토출량이 적은 경우의 착탄 상태를 나타내는 도면.

도 7의 (a) 및 (b)는 배선(전극)의 구성에 대한 변형예를 나타내는 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

22 : 액적

30 : 액적 토출 장치

34 : 액적 토출 헤드

39 : 스테이지

55 : 검사 장치

60 : 검사체

61 : 검출기

62 : 액적 수용부

63 : 절연층

64 : 배선

64a : 전극

S : 기체(기판)

본 발명은 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하기 위한 검사 장치와, 이것을 이용하여 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 액적 토출 검사 방법에 관한 것이다.

잉크 등의 액적을 토출하여 박막 형성이나 패터닝 등을 행하는 액적 토출 장치로서, 일반적으로 잉크젯 기술을 응용한 장치가 있다. 이 장치는 액상 재료 공급부로부터의 액상 재료(액상체)의 공급을 받는 액적 토출 헤드와, 기판 등을 액적 토출 헤드에 대하여 상대적으로 이동시키는 스테이지를 구비하고, 토출 데이터에 의거하여 액적 토출 헤드를 이동시키면서 기판 위에 액적을 토출시켜, 박막 형성이 나 패터닝 등을 행하는 것이다.

이러한 장치에서는, 통상 이것을 이용하여 정규적으로 액적 토출을 행하기에 앞서, 액적 토출 헤드의 모든 노즐이 정상적인 상태에 있는지, 즉, 액체 막힘이나 이물질 등의 부착 등에 의한 이상(異常)이 없는지를 검사한다.

이 검사 방법에서는, 통상은 노즐 체크(check) 패턴을 액상 재료(잉크)를 쉽게 볼 수 있는, 즉 시인성(視認性, visibility)이 양호한 백지(白紙) 등의 용지 위에 묘화(描畵)하고, 얻어진 묘화 상태를 육안으로 보거나 현미경으로 봄으로써, 노즐로부터 정상적으로 액적이 토출되었는지의 여부를 검사한다.

또한, 특히 기록지 위에 잉크를 토출하여 기록을 행하는 잉크젯 기록 장치에서는, 기록지 위에 기록된 화상을 라인 센서로 이루어지는 판독 소자에 의해 판독함으로써, 잉크의 토출 상태 판별을 행하도록 한 것이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허평6-143548호 공보

그런데, 공업적으로 사용되는 액적 토출 장치에서는, 생산성을 향상시키기 위해 액적 토출 헤드의 노즐 수가 증가하는 경향이 있다. 현재에서는, 예를 들어 1개의 액적 토출 헤드에 세로×가로가 2×180으로 되도록 노즐을 정렬 배치하여, 합계 360개의 노즐을 구비한 것이 사용되고 있다. 또한, 이러한 액적 토출 헤드는 액적 토출 장치에 대하여 복수개 예를 들어 12개 설치되게 되어 있다.

따라서, 이러한 액적 토출 장치에서는, 노즐의 총수가 매우 많고, 상술한 바 와 같이 육안이나 현미경으로 보는 검사에서는, 이 검사에 필요한 시간이 길어지게 되어, 생산성을 크게 저하시키는 요인으로 되었다.

또한, 상술한 바와 같이 기록지 위에 잉크를 토출하는 잉크젯 기록 장치에서는, 라인 센서로 이루어지는 판독 소자에 의해 토출 상태를 판별하는 기술이 알려져 있다. 그러나, 공업적으로 사용되고, 따라서 상술한 바와 같이 많은 노즐을 갖는 액적 토출 헤드에 대해서는, 그 토출 성능을 단시간에 조사하는 기술이 제공되지 않은 것이 현재 상황이다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 특히 공업적으로 사용되는 액적 토출 장치에 있어서, 그 액적 토출 헤드의 토출 성능을 용이하게, 또한 단시간에 검사할 수 있는 검사 장치와, 이것을 이용하여 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 액적 토출 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 검사 장치는, 액적을 토출하는 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하기 위한 검사 장치로서, 절연성 기판과, 상기 기판에 설치된 상기 액적을 수용하기 위한 액적 수용부와, 상기 액적 수용부의 내면부에 노출된 상태로 설치된 복수의 전극을 구비하고, 상기 액적 수용부가, 토출된 액적의 착탄 시의 상태에 대응한 크기로 형성되어 이루어지는, 검사체와, 상기 검사체의 상기 전극에 접속되어 상기 액적 수용부에서의 도전성을 검출하는 검출기를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 검사 장치에 있어서, 상기 액적 수용부는 토출에 의한 액적을 수용하지 않는 상태에서는 공간이며, 따라서, 이 액적 수용부의 내면부에 노출된 상태로 설치된 복수의 전극 사이에서는 전기적인 도통이 이루어지지 않는다. 이러한 상태 하에서 상기 액적 토출 헤드로부터 액적 수용부를 향하여 액적을 토출하면, 토출된 액적이 정상적인 상태로 착탄된 경우, 액적 수용부는 이것에 대응한 크기로 형성되어 있기 때문에, 액적은 액적 수용부를 충전하게 된다. 그리하면, 이 액적 수용부의 내면부에 노출된 복수의 전극은 액적을 통하여 서로 도통하게 된다. 따라서, 이들 전극 사이의 도전성을 상기 검출기에 의해 검출하면, 액적이 정상적으로 토출된 것이 확인된다.

한편, 토출된 액적이 정상적인 상태로 착탄되지 않은 경우, 즉, 흩뿌림(scattering)이 생기거나 토출량이 적어 정상적인 토출이 실행되지 않은 경우에는, 액적이 액적 수용부를 충전하지 않고, 따라서, 전극 사이가 충분한 도전성을 나타내지 않는다. 따라서, 이것을 상기 검출기에 의해 검출하면, 액적이 정상적으로 토출되지 않은 것이 확인된다.

따라서, 이러한 토출 성능의 검사를 예를 들어 모든 노즐에 대해서 동시에 행함으로써, 다수의 노즐에 대해서, 그 토출 성능을 상당히 용이하게, 또한 단시간에 검사할 수 있다.

또한, 상기 검사 장치에서는, 상기 검사체가 상기 액적 토출 헤드에 의한 토출 처리가 실행되는 기체(基體)에 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 검사체를 이용하여 모든 노즐에 대해서 그 토출 성능을 검사하여, 예를 들어 모든 노즐이 정상적이라고 판단된 경우에, 기체에 대하여 실제 적인 토출 처리를 행하지만, 이 때, 검사체가 기체에 일체로 형성되어 있으면, 액적 토출 장치에 대한 기체의 위치 결정이 이미 실행되어 있는 것 등에 의해, 검사로부터 실제적인 토출 처리까지의 시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 검사 장치에서는, 상기 검사체의 기판 위에는 상기 전극을 덮는 절연층이 형성되고, 상기 절연층에는 상기 기판을 노출시키는 개구부가 형성되며, 상기 개구부가 상기 액적 수용부로 되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 예를 들어 착탄된 액적이 확장 습윤되고, 액적 수용부로부터 나와 상기 전극에 연속되는 배선 부분과 접촉하게 되는 것 등에 의해, 토출 성능의 검출 정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 액적 토출 검사 방법은, 상기 검사 장치를 이용하여 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 액적 토출 검사 방법으로서, 상기 액적 토출 헤드로부터 상기 검사 장치에서의 검사체의 액적 수용부를 향하여 액적을 토출하는 공정과, 액적의 토출을 수용한 상기 액적 수용부의 내면부에 노출된 전극 사이의 도전성을 상기 검출기에 의해 검출하여, 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 액적 토출 검사 방법에 의하면, 상술한 바와 같이 액적 수용부에 액적을 토출한 후, 전극 사이의 도전성을 검출기에 의해 검출함으로써, 액적이 정상적인 상태로 착탄되었는지의 여부를 확인할 수 있고, 이것에 의해 토출 성능을 검출할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 검사 장치 및 액적 토출 검사 방법의 설명에 앞서, 본 발명에 따른 액적 토출 장치에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 액적 토출 장치의 일례를 나타내는 도면이며, 도 1에서 부호 30은 주로 공업적으로 사용되는 액적 토출 장치이다. 이 액적 토출 장치(30)는 베이스(31), 기판 이동 수단(32), 헤드 이동 수단(33), 액적 토출 헤드(34), 액체 공급 수단(35), 제어 장치(40) 등을 구비하여 이루어지는 것이다. 베이스(31)는 그 위에 상기 기판 이동 수단(32) 및 헤드 이동 수단(33)을 설치한 것이다.

기판 이동 수단(32)은 베이스(31) 위에 설치된 것이며, Y축 방향을 따라 배치된 가이드 레일(36)을 가진 것이다. 이 기판 이동 수단(32)은, 예를 들어 리니어 모터(도시 생략)에 의해, 슬라이더(37)를 가이드 레일(36)을 따라 이동시키도록 구성된 것이다.

슬라이더(37) 위에는 스테이지(39)가 고정되어 있다. 따라서, 기판 이동 수단(32)이 스테이지(39)의 이동축으로 된다. 이 스테이지(39)는 기판(기체)(S)의 위치를 결정하여 유지하기 위한 것이다. 즉, 이 스테이지(39)는 공지의 흡착 유지 수단(도시 생략)을 갖고, 이 흡착 유지 수단을 작동시킴으로써, 기판(S)을 스테이지(39) 위에 흡착 유지하게 되어 있다. 기판(S)은, 예를 들어 스테이지(39)의 위치 결정 핀(도시 생략)에 의해, 스테이지(39) 위의 소정 위치에 정확하게 위치 결 정되어 유지되게 되어 있다.

스테이지(39) 위의 기판(S)에 대하여 그 양측, 즉, 후술하는 액적 토출 헤드(34)의 이동 방향(X축 방향)에서의 양측에는, 액적 토출 헤드(34)에 플러싱(flushing)을 실행시키기 위한 플러싱 영역(F, F)이 설치되어 있다. 이들 플러싱 영역(F, F)에는 액적 토출 헤드(34)로부터의 플러싱에 의한 액적을 수용하는 용기(50)가 설치되어 있다. 용기(50)는 상기 스테이지(39)의 이동 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성된 직육면체 형상의 것이며, 내부에 액적을 흡수하는 스펀지 등의 부재(도시 생략)를 수용한 것이다.

헤드 이동 수단(33)은 베이스(31)의 후부(後部) 측에 세워진 한 쌍의 가대(架臺)(33a, 33a)와, 이들 가대(33a, 33a) 위에 설치된 주행로(33b)를 구비하여 이루어지는 것이며, 상기 주행로(33b)를 X축 방향, 즉, 상기 기판 이동 수단(32)의 Y축 방향과 직교하는 방향을 따라 배치한 것이다. 주행로(33b)는 가대(33a, 33a) 사이에 걸쳐진 유지판(33c)과, 이 유지판(33c) 위에 설치된 한 쌍의 가이드 레일(33d, 33d)을 구비하여 형성된 것이며, 가이드 레일(33d, 33d)의 길이 방향으로 액적 토출 헤드(34)를 탑재하는 캐리지(42)를 이동 가능하게 유지한 것이다. 캐리지(42)는 리니어 모터(도시 생략) 등의 작동에 의해 가이드 레일(33d, 33d) 위를 주행하고, 이것에 의해 액적 토출 헤드(34)를 X축 방향으로 이동시키도록 구성된 것이다. 여기서, 이 캐리지(42)는 가이드 레일(33d, 33d)의 길이 방향, 즉, X축 방향으로 예를 들어 1㎛ 단위로 이동할 수 있게 되어 있고, 이러한 이동은 후술하는 제어 장치(40)에 의해 제어되게 되어 있다.

액적 토출 헤드(34)는 상기 캐리지(42)에서 부착부(43)를 통하여 회동(回動) 가능하게 부착된 것이다. 부착부(43)에는 모터(44)가 설치되어 있고, 액적 토출 헤드(34)는 그 지지축(도시 생략)이 모터(44)에 연결된다. 이러한 구성 하에, 액적 토출 헤드(34)는 그 둘레 방향으로 회동 가능하게 되어 있다. 또한, 모터(44)도 상기 제어 장치(40)에 접속되어 있고, 이것에 의해 액적 토출 헤드(34)는 그 둘레 방향으로의 회동도 제어 장치(40)에 의해 제어되게 되어 있다.

여기서, 액적 토출 헤드(34)는, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 스테인리스제의 노즐 플레이트(12)와 진동판(13)을 구비하고, 양자를 구획 부재(리저버(reservoir) 플레이트)(14)를 통하여 접합한 것이다. 노즐 플레이트(12)와 진동판(13) 사이에는, 구획 부재(14)에 의해 복수의 공간(15)과 액체 저장소(16)가 형성되어 있다. 각 공간(15)과 액체 저장소(16)의 내부는 액상체로 충전되어 있고, 각 공간(15)과 액체 저장소(16)는 공급구(17)를 통하여 연통(連通)한 것으로 되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(12)에는, 공간(15)으로부터 액상체를 분사(噴射)하기 위한 노즐 구멍(18)이 종횡으로 정렬된 상태로 복수 형성되어 있다. 한편, 진동판(13)에는 액체 저장소(16)에 액상체를 공급하기 위한 구멍(19)이 형성되어 있다.

또한, 진동판(13)의 공간(15)에 대향하는 면과 반대측 면 위에는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 압전 소자(피에조 소자)(20)가 접합되어 있다. 이 압전 소자(20)는 한 쌍의 전극(21)을 갖고, 이들 전극(21, 21) 사이에 통전(通電)되면 외측으로 돌출되도록 하여 요곡(撓曲)하도록 구성된 것이다. 그리고, 이러한 구성 하에 압전 소자(20)가 접합되어 있는 진동판(13)은 압전 소자(20)와 일체로 되어 동시에 외측으로 요곡하게 되어 있고, 이것에 의해 공간(15)의 용적이 증대하게 된다. 따라서, 증대한 용적 분에 상당하는 액상체가 액체 저장소(16)로부터 공급구(17)를 통하여 공간(15) 내에 유입된다. 또한, 이러한 상태로부터 압전 소자(20)로의 통전을 해제하면, 압전 소자(20)와 진동판(13)은 모두 원래의 형상으로 되돌아간다. 따라서, 공간(15)도 원래의 용적으로 되돌아가기 때문에, 공간(15) 내부의 액상체 압력이 상승하고, 노즐 구멍(18)으로부터 기판을 향하여 액상체의 액적(22)이 토출된다.

이러한 구성으로 이루어지는 액적 토출 헤드(34)는 그 저면(底面) 형상이 대략 사각형 형상으로 형성되고, 노즐(18)이 세로×가로를 2×180으로 하도록 정렬 배치된 것으로 되어 있다. 또한, 도 1에서는 간략화하여 액적 토출 헤드(34)를 1개만 도시하고 있지만, 실제로는 액적 토출 헤드(34)가 복수개(예를 들어 12개) 병렬된 상태로 구비되어 있는 것으로 한다.

또한, 액적 토출 헤드(34)로서는, 상기 압전 소자(20)를 사용한 피에조젯 타입 이외에도, 예를 들어 에너지 발생 소자로서 전기열 변환체를 사용하는 방식 등을 채용할 수 있다.

액체 공급 수단(35)은 상기 액적 토출 헤드(34)에 접속하는 액체 공급 튜브(46)와, 이 액체 공급 튜브(46)에 접속한 탱크(45)를 구비하여 이루어지는 것이다.

제어 장치(40)는 장치 전체의 제어를 행하는 마이크로 프로세서 등의 CPU나, 각종 신호의 입출력 기능을 갖는 컴퓨터 등에 의해 구성된 것이며, 액적 토출 헤드 (34)에 의한 토출 동작 및 기판 이동 수단(32)에 의한 이동 동작을 제어하는 것으로 되어 있다.

다음으로, 이러한 액적 토출 장치(30)에서의 액적 토출 헤드(34)의 토출 성능을 검사하기 위한 본 발명의 검사 장치에 대해서 설명한다.

도 3의 (a)∼(c)는 본 발명의 검사 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이며, 도 3의 (a)∼(c) 중 부호 S는 기체, 60은 검사체이다. 검사체(60)는, 본 실시예에서는 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 액적 토출 헤드(34)에 의한 토출 처리가 실행되는 기체(S)에 일체로 형성된 것이며, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 검출기(61)와 함께 본 발명의 검사 장치(55)를 구성하는 것이다.

이 검사체(60)는 기체(S)를 그 기판으로 하는 것이며, 사각형 형상 기체(S)의 일변 측에 형성된 것이다. 여기서, 기체(S)는 각종 기능성 박막이나 기능성 소자를 형성하기 위한 하지(下地, foundation)로 되는 것이며, 박막이나 소자의 종류에 따라 유리나 실리콘 등의 각종 기판에 의해 구성된 것이다. 또한, 이러한 기판 위에 TFT나 배선, 절연층 등 각종 구성요소를 형성한 것도 사용할 수 있다. 이러한 기판이나 그 위에 각종 구성요소를 형성한 것을 포함하여, 본 발명에서는 이들을 기체라고 부른다. 다만, 본 실시예에서는 기체(S)가 검사체(60)의 기판을 겸하고 있기 때문에, 적어도 그 표면부가 절연성의 것으로 되어 있는 것으로 한다. 즉, 본 발명에 있어서, 검사체(60)에서의 절연성 기판은 적어도 그 표면부가 절연성을 갖고 있으면, 실리콘 등의 반도체나 금속 등의 도체를 사용할 수도 있는 것이다.

검사체(60)에서의 기판(기체(S)) 위에는, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 다수의 액적 수용부(62, …)가 형성되어 있다. 이들 액적 수용부(62, …)는 액적 토출 헤드(34)로부터 토출된 액적을 받아 이것을 수용하기 위한 것이며, 검사 대상으로 되는 액적 토출 헤드(34)의 노즐 구성에 대응하여 형성 배치된 것이다. 본 실시예의 액적 토출 헤드(34)는, 상술한 바와 같이 노즐(18)이 세로×가로가 2×180으로 되도록 정렬 배치되고, 또한 이 액적 토출 헤드(34)가 복수개(예를 들어 12개) 병렬되어 있기 때문에, 액적 수용부(62, …)도 이것에 대응하여 세로×가로가 2×(180×x)(단, x는 액적 토출 헤드(34)의 개수를 나타내고, 예를 들어 12로 됨)로 정렬 배치된 것으로 되어 있다.

또한, 이들 액적 수용부(62, …)는, 본 실시예에서는 도 3의 (a) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 평면으로부터 본 상태에서 원형 개구를 구비하여 이루어지는 공간부로 되어 있다. 즉, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(기체(S)) 위에는 절연층(63)이 형성되어 있고, 이 절연층(63)이 평면으로부터 보아 원형 형상으로 개구되어 있음으로써, 이 개구부, 즉, 공간부에 의해 액적 수용부(62)가 형성되어 있는 것이다. 여기서, 절연층(63)에 대해서는, 그 습윤성(wettability)을 액적 수용부(62) 내에 노출된 기판(기체(S)) 면과 동일하게 하여 두는 것이 바람직하다. 이렇게 습윤성을 동일하게 하기 위한 처리로서는, 예를 들어 플라즈마 조사 처리나 자외선 조사 처리를 채용할 수 있다.

또한, 액적 수용부(62)는, 후술하는 바와 같이 액적 토출 헤드(34)로부터 토출된 액적이 정상적으로 착탄되었을 때의 상태에 대응한 크기로 되어 있다. 구체 적으로는, 액적이 정상적으로 착탄되었을 때의 착탄 직경(크기)을 100으로 하면, 도 3의 (b)에 나타낸 액적 수용부(62)의 내경(內徑)(크기)은 90 이상 99.5 이하, 바람직하게는 95 이상 98 이하로 된다.

하한값을 90 이상, 바람직하게는 95 이상으로 하고 있는 것은, 이 하한값이 낮을수록 액적의 흩뿌려짐(scattering)에 대한 검사상 허용 범위, 및 토출량에 대한 하한 측의 검사상 허용 범위가 넓어지기 때문이며, 이들 흩뿌려짐이나 토출량에 대한 검사 정밀도를 고려한 경우, 90 이상, 바람직하게는 95 이상으로 하는 것이 바람직하기 때문이다. 한편, 상한값을 99.5 이하, 바람직하게는 98 이하로 하고 있는 것은, 이 상한값이 높을수록 액적의 흩뿌려짐에 대한 검사상 허용 범위, 및 토출량에 대한 하한 측의 검사상 허용 범위가 좁아지기 때문이며, 이들 흩뿌려짐이나 토출량에 대한 검사 정밀도를 고려한 경우, 99.5 이하, 바람직하게는 98 이하로 하는 것이 바람직하기 때문이다.

또한, 상기 기판(기체(S)) 위에는, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 각 액적 수용부(62)마다 한 쌍의 배선(64, 64)이 형성되어 있다. 배선(64)은 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 기판(기체(S)) 위에 직접 형성된 것이며, 상기 절연층(63)은 배선(64)을 덮어 기판(기체(S)) 위에 형성된 것으로 되어 있다. 또한, 액적 수용부(62)에 대한 한 쌍의 배선(64, 64)은, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 평면으로부터 보아 원형으로 형성된 액적 수용부(62)의 중심을 지나가는 1개의 직선 위에 놓이도록 그 단면끼리가 서로 대향하여 배열 설치되어 있다. 이들 배선(64, 64)은, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 그 단면이 액적 수용부(62)의 내면부에 노출된 상 태로 되도록 하여 배열 설치된 것이다. 또한, 이들 배선의 단면은 본 발명에서의 전극(64a)으로 되어 있다.

또한, 이들 배선(64)에서는, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 액적 수용부(62)를 사이에 둔 한쪽 측의 배선(62) 모두가 1개의 공통 배선(65)에 접속되고, 또한 이 공통 배선(65)이 그라운드(ground)에 접지되어 있다. 한편, 액적 수용부(62)를 사이에 둔 다른쪽 측의 배선(62)은 모두 기판(기체(S)) 위에 형성된 단자부(66)에 접속되어 있고, 이들 단자부(66)를 통하여 상기 검출기(61)에 접속되어 있다. 즉, 상기 단자부(66)에는 이것에 착탈 가능하게 접속된 접속 단자를 통하여 배선(도시 생략)이 접속되고, 또한 이 배선을 통하여 검출기(61)가 접속되어 있는 것이다.

검출기(61)는 각각의 배선에 접속된 피(被)검출체, 즉, 상기 액적 수용부(62) 내의 도전성(도전율)을 검출하는 것이며, 예를 들어 내장된 전원으로부터 액적 수용부(62) 측에 직류 전류를 흐르게 하고, 액적 수용부(62)에서의 전기 저항을 측정함으로써, 도전성(도전율)을 검출하도록 구성된 것이다.

즉, 액적 토출 헤드(14)로부터, 흩뿌려짐이 없고, 또한 토출량도 적어지지 않아 정상적으로 액적이 토출되어, 액적 수용부(62)에 정상적인 상태로 착탄되면, 액적(22)은 도 4의 (a)의 평면도 및 도 4의 (b)의 측단면도에 나타낸 바와 같이 액적 수용부(62)를 충전하게 된다. 그리하면, 이 액적 수용부(62)의 내면부에 노출된 전극(64a, 64a)은 액적(22)을 통하여 서로 도통하게 된다. 따라서, 이들 전극(64a, 64a)(배선(64, 64)) 사이의 도전성을 상기 검출기(61)에 의해 검출하면, 액 적(22)이 정상적으로 토출된 것을 확인할 수 있는 것이다.

한편, 토출된 액적이 정상적인 상태로 착탄되지 않은 경우, 예를 들어 흩뿌려짐이 생긴 경우에는, 도 5의 (a)의 평면도 및 도 5의 (b)의 측단면도에 나타낸 바와 같이, 액적(22)의 일부가 액적 수용부(62) 외측에 놓이게 되는 것 등에 의해, 액적(22)이 액적 수용부(62)를 충전하지 않게 되고, 따라서, 전극(64a, 64a) 사이는 도전성을 나타내지 않게 된다. 따라서, 이것을 상기 검출기(61)에 의해 검출하면, 액적이 정상적으로 토출되지 않았음을 확인할 수 있는 것이다.

또한, 토출량이 적은 경우에는, 액적(22)이 액적 수용부(62)를 양호하게 충전하지 않고, 따라서, 전극(64a, 64a) 사이가 충분한 도전성을 나타내지 않게 된다. 따라서, 이것을 상기 검출기(61)에 의해 검출하면, 액적이 정상적으로 토출되지 않았음을 확인할 수 있는 것이다. 또한, 토출량이 적은 경우에도, 어느 정도 확장 습윤됨으로써, 도 6의 (a)의 평면도에 나타낸 바와 같이 평면으로부터 본 상태에서는 액적(22)이 전극(64a, 64a)에 각각 접하게 되는 경우도 있다. 그러나, 그 경우에도, 도 6의 (b)의 측단면도에 나타낸 바와 같이, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 정상적인 경우에 비하여 액적(22)과 전극(64a)의 접촉 면적이 작아지는 것 등에 의해 도전율이 낮아진다. 따라서, 미리 정상적으로 토출되어 착탄되었을 때의 도전율과, 토출량이 적은 경우에서의 도전율의 경계값을 실험 등에 의해 구하여 두고, 이 경계값보다 큰지 작은지와 같은 기준에 의해, 토출량이 정상적이었는지, 적었는지와 같은 판정을 행할 수 있다.

또한, 검출기(61)에 대해서는, 상술한 바와 같이 전기 저항을 측정함으로써 도전성(도전율)을 검출하는 것으로 했지만, 그 이외에도 예를 들어 전류값을 검출하는 것 등 정량적으로 측정이 가능한 것이면 임의의 것을 사용할 수 있다.

다음으로, 이러한 구성으로 이루어지는 검사 장치(55)를 이용한 액적 토출 헤드(34)의 액적 토출 검사 방법에 대해서 설명한다.

우선, 기체(S)를 스테이지(39) 위의 소정 위치에 세트하고, 검사체(60)를 액적 토출 헤드(34)의 토출 위치에 배치한다. 또한, 이것에 앞서, 또는 이 직후에 필요에 따라 액적 토출 헤드(34)로부터 플러싱을 행하여 둔다. 이 플러싱은, 특히 토출하는 액상체 중의 용매 또는 분산매의 휘발성이 높은 경우 등에 액상체의 토출이 연속적으로 실행되지 않는 노즐에서는, 그 개구에 체류되는 액상이 용매(분산매)의 휘발에 의해 점도(粘度) 상승을 일으키고, 심한 경우에는 액상체가 고화(固化)되거나 여기에 이물질이 부착되며, 더 나아가서는 기포의 혼입(混入) 등에 의해 노즐 개구에 막힘을 발생시켜, 토출 불량을 일으킨다는 결점에 대처하기 위한 것이다.

다음으로, 필요에 따라 기판 이동 수단(32)이나 헤드 이동 수단(33)에 의해 액적 토출 헤드(34)와 검사체(60) 사이의 상대 위치를 조정하고, 검사체(60)의 각 액적 수용부(62) 위치를 액적 토출 헤드(34)의 각 노즐 위치에 대응시켜 둔다.

그리고, 이러한 위치 결정이 종료되면, 액적 토출 헤드(34)로부터 각 노즐이 동시에, 또는 적당한 간격을 두어 차례로 토출을 실행시킨다.

그리하면, 정상적으로 액적이 토출되어, 액적 수용부(62)에 정상적인 상태로 착탄된 경우에는, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 액적(22)이 액적 수용부 (62)를 양호하게 충전하게 된다.

한편, 흩뿌려짐이 생긴 경우에는, 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 액적(22)의 일부가 액적 수용부(62) 외측에 놓이게 된다.

또한, 토출량이 적은 경우에는, 도 6의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 액적(22)이 액적 수용부(62)를 양호하게 충전하지 않게 된다.

그래서, 상기 검출기(61)에 의해 액적 수용부(62) 내의 도전성을 검출함으로써, 액적 토출 헤드(34)의 토출 성능, 즉, 그 전체 노즐에 대한 각각의 토출 성능을 검사할 수 있다. 이 검출에 대해서는, 각 액적 수용부(62)마다 차례로 검출을 행하고, 그 결과를 예를 들어 상기 제어 장치(40)에 전송하는 것으로 한다. 이와 같이, 검출기(61)에 의해 전체 노즐에 대한 토출 성능을 검사함으로써, 액적 토출 헤드(34)의 액적 토출 검사를 행할 수 있다.

이렇게 하여 액적 토출 검사가 종료되어, 그 결과가 입력되면, 제어 장치(40)에서는, 검출된 결과가 모든 액적 수용부(62)에 대해서, 즉, 모든 노즐에 대해서 그 토출이 정상적이었다고 판단된 경우에, 기판 이동 수단(32)에 의해 기체(S)를 이동시키고, 또한 헤드 이동 수단(33)에 의해 액적 토출 헤드(34)를 작동시킴으로써, 기체(S)의 피처리부에 대하여 막 패턴 등의 형성을 위한 정규 토출을 실행시킨다.

한편, 노즐에 1개라도 토출 이상(異常)이 검출되면, 기판 이동 수단(32)에 의한 기체(S)의 이동을 실행시키지 않고, 물론 액적 토출 헤드(34)에 의한 정규 토출도 중지시킨다. 그리고, 경보 등에 의해 이상을 알리는 것 등에 의해, 액적 토 출 헤드(34)의 재조정을 실행시키도록 한다.

이와 같이, 검사 장치(55)를 이용한 액적 토출 헤드(34)의 액적 토출 검사 방법에서는, 각 노즐로부터 액적 수용부(62)에 액적을 토출한 후, 전극(64a, 64a) 사이의 도전성을 검출기(61)에 의해 검출함으로써, 액적(22)이 정상적인 상태로 착탄되었는지의 여부를 확인할 수 있고, 이것에 의해 각 노즐의 토출 성능을 검출할 수 있다. 따라서, 이러한 토출 성능의 검사를 모든 노즐에 대해서 동시에 또는 차례로 행함으로써, 다수의 노즐에 대해서, 그 토출 성능을 상당히 용이하게, 또한 단시간에 검사할 수 있고, 이것에 의해 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 검사체(60)를 기체(S)에 일체로 형성하고 있기 때문에, 모든 노즐이 정상적이라고 판단된 경우에, 검사 종료 후, 기체(S)에 대한 실제적인 토출 처리를 즉시 행할 수 있고, 따라서, 검사로부터 실제적인 토출 처리까지의 시간을 단축함으로써, 생산성을 보다 한층 더 향상시킬 수 있다. 또한, 액적 토출 헤드(34)에 대하여 검사체(60)를 위치 결정함으로써, 기체(S)에 대해서도 동시에 위치 결정할 수 있기 때문에, 이들 위치 결정에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 또한, 양자를 각각 개별적으로 위치 결정한 경우의 위치 어긋남을 없앨 수 있기 때문에, 실제로 토출하여 형성하는 박막이나 소자에 대해서도 그 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 특히 검사체(60)에 대해서, 그 기판(기체(S)) 위에 배선(64)(전극(64a))을 덮어 절연층(63)을 형성하고, 이 절연층(63)에 개구부를 형성하여 상기 개구부를 액적 수용부(62)로 하고 있기 때문에, 예를 들어 착탄된 액적이 확장 습윤되고, 액적 수용부(62)로부터 나와 전극(64a)에 연속되는 배선(64)과 접촉하게 되는 것 등에 의해, 토출 성능의 검출 정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 검사체(60)를 기체(S)와 일체로 형성했지만, 기체(S)와는 별도로 검사체(60)를 독립적으로 형성하여 둘 수도 있으며, 그 경우에는, 복수의 기체(S) 처리에 대하여 1개의 검사체(60)를 돌려쓰는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에서는 기판(기체(S)) 위에 배선(64)(전극(64a))을 덮어 절연층(63)을 형성했지만, 이 절연층(63)을 생략하여 기판(기체(S)) 위에 배선(64)(전극(64a))만을 형성하도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 검사체(60)의 구성을 보다 간략화하여 비용을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 배선(64)(전극(64a))의 구성에 대해서도, 상기 실시예에 한정되지 않아 다양한 형태를 채용할 수 있다. 예를 들어 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 액적 수용부(62)에 대하여 한 쌍의 배선(64)(전극(64a))을 배열 설치하는 것이 아니라, 두 쌍의 배선(64)을 십자 형상으로 설치하고, 각각 대향하는 배선(64) 사이에서 도전율을 측정하도록 할 수도 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 착탄된 액적이 도 7의 (a)의 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 부분적으로 변형되어, 일부가 전극(64a)과 접하지 않을 경우에도, 이것을 검출할 수 있고, 따라서, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 액적 수용부(62) 내에 노출된 저면의 중심부에 공통 전극(67)을 설치하고, 액적 수용부(62)의 주위에 복수 예를 들어 4개의 배선(64)을 방사상으로 설치하여, 공통 전극(67)과 각 배선(64) 사이에서 각각 도전율을 측정하도록 할 수도 있다. 이러한 구성을 채용하여도, 도 7의 (a)에 나타낸 경우와 동일하게, 착탄된 액적이 변형된 경우 등에 대해서 이것을 검출할 수 있고, 따라서, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 액적 토출 검사 장치 및 방법에 따르면, 액적 토출 장치의 토출 성능을 용이하게 그리고 단시간에 검사할 수 있다.

Claims

액적(液滴)을 토출하는 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하기 위한 검사 장치로서,

절연성 기체(基體)와, 상기 기체에 설치된 상기 액적을 수용하기 위한 액적 수용부와, 상기 액적 수용부의 내면부에 노출된 상태로 설치된 복수의 전극을 구비하고, 상기 액적 수용부가 토출된 액적이 정상적으로 착탄(着彈)되었을 때의 상태에 대응한 크기로 형성되어 이루어지는 검사체와,

상기 검사체의 상기 전극에 접속되어 상기 액적 수용부에서의 도전성을 검출하는 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 검사체가 상기 액적 토출 헤드에 의한 토출 처리가 실행되는 기체에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 검사체의 기체 위에는 상기 전극을 덮는 절연층이 형성되고, 상기 절연층에는 상기 기체를 노출시키는 개구부가 형성되며, 상기 개구부가 상기 액적 수용부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 기재된 검사 장치를 이용하여 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 액적 토출 검사 방법으로서,

상기 액적 토출 헤드로부터 상기 검사 장치에서의 검사체의 액적 수용부를 향하여 액적을 토출하는 공정과,

액적의 토출을 수용한 상기 액적 수용부의 내면부에 노출된 전극 사이의 도전성을 상기 검출기에 의해 검출하여, 액적 토출 헤드의 토출 성능을 검사하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 액적 토출 검사 방법.