KR100855602B1 - 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탐침 탄력을 이용하여 탐침부가 기판에 접촉하는 힘에 따라 탐침부와 기판간의 접촉면을 조절함으로써, 다양한 선폭의 패턴을 형성할 수 있는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치는 잉크를 보관하기 위한 제1잉크 보관부; 상기 제1잉크 보관부로부터 유입된 잉크를 기판에 전사하기 위한 홀과 홀을 개폐하기 위한 탐침으로 이루어진 탐침부; 상기 제1잉크 보관부 하부에 상기 탐침부를 고정하기 위한 탐침 지지부; 및 상기 탐침부의 위치와 가공상태를 확인하기 위한 CCD 카메라로 이루어진 광학부를 포함한다.
가변, 선폭, 전사, 탐침, 잉크
Description
도 1 및 도 2는 종래에 따른 미세 패턴 전사 장치,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세 패턴 전사 장치의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 미세 패턴 전자 장치 중 탐침부의 구성도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 미세 패턴 전사 장치 작동원리,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴 전사 장치의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
310: 탐침부 320: 제1잉크 보관부
330: 광학부 340: 잉크 전달부
350: 기판 410: 탐침
420: 탐침 지지대 430: 제2 잉크 보관부
440: 홀 450: 스프링 구조물
510: 잉크
본 발명은 미세 패턴을 형성하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 탐침 지지대와 탐침의 연결부의 탄력을 이용하여 기판과 탐침의 접촉면적을 제어함으로써, 선폭을 제어하면서 미세한 패턴을 기판상에 형성할 수 있는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치에 관한 것이다.
액정표시장치에 있어서, 패널에 TFT와 배선을 형성하는 공정 중 발생하는 배선의 단락은 패널 전체를 불량으로 만들어 제품 수율에 영향을 준다.
도 1은 종래에 따른 배선을 복구하는 방법으로 레이저를 이용한 CVD(Chemical Vapour Deposition)를 도시한 것이다.
기판(110)상에 복구를 필요로 하는 배선 상부에 윈도우(120)를 위치시고 윈도우(120) 상부에 렌즈(130)와 레이저 발진기(140)를 위치시킨다. 윈도우(120)에는 레이저 발진기(140)에서 출력된 레이저 빔이 기판으로 조사될 수 있도록 투과 창(150)과 배선을 형성하기 위한 소스 가스 주입라인(160)이 구비되어 있다. 또한 퍼지와 배기를 위한 가스라인(170,180)이 구비되어 있다. 윈도우(120)의 위치가 고정되면, 소스 가스라인(160)을 통하여 소스 가스가 공급되고 레이저 발진기(140)를 작동시킨다. 레이저 발진기(140)로부터 출력된 레이저 빔은 배선이 단락된 영역에 국소적으로 열을 가함으로써, 공급된 소스 가스와 화학적 반응을 일으켜 전도성 물질을 증착시킴으로써, 단락된 배선을 복구한다. 그러나 레이저 빔을 이용하여 반응 가스를 전도성 물질로 변화하여 배선이 단락된 부분에 증착하는데 소요되는 시간이 길어 제품의 생산성이 저하되는 단점이 있다.
도 2a 내지 도 2b는 종래의 또 다른 배선을 형성하는 방법으로 탐침을 이용한 방법을 도시한 것이다.
미세한 크기의 탐침(210)과 전도성 소재를 포함한 잉크(220)를 사용하는 것으로 소위 딥펜(Dip-Pen) 공정을 이용하여 배선이 단락된 부분에 탐침을 접촉한 후 스캐닝하면 탐침으로부터 기판(230)으로 잉크가 전사되어 단락된 부분에 배선(240)이 형성된다. 그러나 형성되는 배선의 선폭이 제한적이어서, 다양한 형태와 크기의 패턴을 복구시 탐침의 반복적인 스캐닝이 필요하여 작업에 소요되는 시간이 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 탐침부가 기판에 접촉하는 힘에 따라 탐침과 기판간의 접촉면을 조절함으로써, 다양한 선폭의 패턴을 형성할 수 있는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치는 잉크를 보관하기 위한 제1잉크 보관부; 상기 제1잉크 보관부로부터 유입된 잉크를 기판에 전사하기 위한 홀과 홀을 개폐하기 위한 탐침으로 이루어진 탐침부; 상기 제1잉크 보관부 하부에 상기 탐침부를 고정하기 위한 탐침 지지부; 및 상기 탐침부의 위치와 가공상태를 확인하기 위한 CCD 카메라로 이루어진 광학부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 미세 패턴 전사장치의 구성도이다.
도시된 바와 같이 탐침부(310), 제1잉크 보관부(320), 광학부(330) 그리고 잉크 전달부(340)로 구성이 된다.
탐침부(310)는 탐침(410), 탐침 지지대(420), 그리고 원뿔형의 소형의 제2잉크 보관부(430)로 구성된다. 소형의 제2잉크 보관부(430)에는 패턴을 형성하는데 사용되는 전도성 소재가 포함된 잉크가 담겨져 있으며 제1잉크 보관부(320)로부터 잉크를 공급받기 위하여 잉크 전달부(340)가 연결되어 있다.
본 발명에 따른 탐침(410)은 MEMS 공정을 이용하여 형성한 도금 구조물로서, 탐침제작에 소비되는 비용을 저감할 수 있고, 탐침의 강도와 탄성을 향상시킬 수 있다. 그리고 친수성 부여와 탐침의 표면을 보호하기 위하여 탐침 표면에 보호층을 증착할 수 있다. 탐침의 소재는 Rh 및 Cr을 사용하거나 보다 강도를 향상시키기 위하여 서로 다른 소재를 혼합한 Ni-W, Ni-Co, Ni-Fe 및 Ni-Mn을 사용할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 탐침은 니켈 또는 니켈 합금으로 형성한 스프링 구조물(450)과 본딩되어 외부로부터 가해지는 힘의 방향으로 그 위치가 변화될 수 있다. 이러한 MEMS 공정을 이용하여 탐침을 이용할 경우, 다른 장치와 함께 집적화가 용이하다.
본 발명에 따르면, 잉크가 굳는 것을 막기 위해 잉크 전사시에만 제1잉크 보관부(320)에서 소형의 제2잉크 보관부(430)로 공급되도록 하며, 잉크 전사가 끝난 후에는 소형의 제2잉크 보관부(430)의 잉크는 다시 제1잉크 보관부(320)로 강제 흡수토록 한다. 또한 제1,2잉크 보관부(320,430)는 잉크를 일정 시간 간격으로 가열, 초음파 진동 혹은 강제 순환을 시켜 잉크가 굳는 것을 방치토록 한다.
제2잉크 보관부(430)를 포함하는 탐침부(310)의 일단 하단부에는 연속 도금공정 또는 레이저를 이용하여 형성된 홀(440)이 있다. 홀(440)은 탐침(410)에 의하여 닫혀 있어 잉크가 아래로 흐르지 않는다.
잉크 전사 방식은 다음과 같다. 기판(350)을 스테이지상에 고정한 다음, 광학부를 이용하여 기판(350)상에 배선을 형성하거나 복구하기 위한 곳을 검색한다. 잉크가 전사된 곳이 정해지면 CCD 카메라로 이루어진 광학부(330)를 이용하여 탐침부(310)의 위치를 확인하면서 정렬한 후, 기판(350)에 접근시킨다. 탐침부(310)가 기판(350)에 접촉하면 탐침(410)은 스프링 구조물(450)의 탄력성에 의하여 탐침부(310) 내부로 들어가면서 최단부의 홀(440)을 열어주게 되고, 홀(440)을 통하여 잉크가 기판(350)으로 전사된다. 즉, 잉크의 전사는 탐침(410)이 기판(350)과의 접촉 유무에 의하여 탐침부(310)의 최단부의 홀(440)을 개폐함에 따라 작동하는 것이다. 따라서 탐침(410)이 기판(350)에 접촉과 동시에 잉크가 전사되므로 공정의 속도가 빠르며 생산성이 향상된다.
본 발명에 따르면 탐침(410)이 홀(440)을 개폐하는 방법으로 탐침 지지부 상단에 압전소자(미도시)를 구비하여 전류를 인가시 압전소자의 변형에 의하여 탐침을 움직이게 함으로써 홀을 개폐할 수 있다. 그리고, 열팽창 또는 열팽창 계수를 이용하여 탐침을 움직일 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 가변 선폭 구현 방법을 도시한 것이다.
탐침(410)이 탐침부(310)의 최단부에 형성된 홀(440)를 막고 있을 경우 잉크(510)는 전사되지 않는다(도 5). 그러나 탐침부(310)가 소정의 힘으로 기판(350)과 접촉하여 가압하게 되면, 탐침(410)이 탐침부(310)안으로 들어가게 된다. 이때 잉크는 탐침(410)과 탐침부(310) 최단부에 형성된 홀(440)을 통하여 기판(350)으로 전사되어 소정의 폭을 갖는 배선(520)이 형성된다(도 6). 만약 선폭을 증가시키기 위해서는 탐침부(310)를 보다 강한 힘으로 기판(350)을 가압함으로써, 탐침(410)이 탐침부(310) 내부로 더 깊이 들어가면, 탐침부(310) 최단부에는 더욱 큰 홀(440)이 형성된다. 홀(440)의 크기가 커지면 더 많은 잉크(510)가 기판(350)에 전사되므로 선폭이 커진 배선(520)을 형성할 수 있다(도 7).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴 전사 장치의 구성도이다.
탐침부(310)에 복수의 홀(440), 탐침(410), 탐침 지지부(420)를 구비하여 보다 선폭이 큰 배선을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 탐침(410)이 보다 안정적이고 동일하게 움직이기 위하여 하나의 탐침 지지부(420)에 복수의 탐침을 구비하여 사용할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명에 따르면, 다양한 선폭을 갖는 패턴을 형성할 수 있어, 단락된 배선을 보수하는데 소요되는 시간을 줄여 제품의 생산성을 향상할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.
Claims (9)
- 잉크를 보관하기 위한 제1잉크 보관부;상기 제1잉크 보관부로부터 유입된 잉크를 기판에 전사하기 위한 홀과 홀을 개폐하기 위한 탐침으로 이루어진 탐침부;상기 제1잉크 보관부 하부에 상기 탐침부를 고정하기 위한 탐침 지지부; 및상기 탐침부의 위치와 가공상태를 확인하기 위한 CCD 카메라로 이루어진 광학부를 포함하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 탐침부는상기 제1잉크 보관부로부터 하기 제2잉크 보관부로 유입하기 위한 잉크 전달부;상기 잉크를 보관하고 일단에 홀이 형성된 제2잉크 보관부; 및상기 홀을 개폐하여 상기 잉크를 전사하기 위한 탐침을 포함하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제2항에 있어서,상기 탐침은 기판과 접촉시 발생하는 압력, 압전효과 및 열팽창 중 어느 하나를 이용하여 상기 홀을 개폐하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제2항에 있어서,상기 탐침은 친수성 부여 및 보호를 위하여 박막으로 코팅 처리된 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제2항에 있어서,상기 탐침은 Rh, Cr, Ni-W, Ni-Co, Ni-Fe 및 Ni-Mn 중 어느 하나로 형성된 도금 구조물인 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제2항에 있어서,상기 홀과 상기 탐침은 복수로 형성된 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제2항에 있어서,상기 탐침은 니켈 또는 니켈을 포함하는 소재로 형성된 스프링 구조물과 본딩된 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제1잉크 보관부 및 제2잉크 보관부는 잉크가 굳는 것을 막기 위하여 가열, 초음파 진동 및 강제 순환 중 어느 하나를 이용하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
- 제1항에 있어서,상기 잉크는 전도성 물질을 포함하는 선폭을 가변할 수 있는 미세 패턴 전사 장치.
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