KR101350948B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 기판처리장치 및 기판처리방법, 보다 상세하게는 패터닝을 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법을 개시한다. 본 발명의 일 양상에 따른 기판처리장치는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 일 양상은, 기판이 안착되는 스테이지; 잉크를 토출하여 상기 스테이지에 안착된 기판에 복수의 라인을 형성하는 토출유닛; 상기 토출된 잉크를 고형화시키는 고형화유닛; 및 상기 스테이지를 이동시키거나 또는 상기 토출유닛과 상기 고형화유닛을 이동시키는 이송유닛;을 포함한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접쓰기방식의 인쇄공정을 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)이나 평판디스플레이(FPD: flat panel display) 등에 들어가는 회로배선을 제조함에 있어서 점차 직접쓰기방식의 인쇄공정이 종래의 사진식각공정(photolithography)을 대체해 나가고 있다.
직접쓰기방식의 인쇄공정은 기판에 회로배선을 직접 기입하는 방식으로 이루어지므로 그 공정이 매우 간단하여 기판처리율(substrate throughput)이 뛰어날 뿐 아니라, 사진식각공정과 달리 화학약제의 이용을 최소화할 수 있어 환경오염 측면에서도 매우 유리한 장점을 가지고 있으나, 잉크의 두께를 미세하게 조절하는 것이 용이하지 않아 그 활용이 제한적이었다.
최근에는 전기수력학적(electrohydraulic) 방식을 이용하여 잉크를 미세한 두께의 액주의 형상을 제어할 수 있게 됨에 따라 기존의 인쇄회로기판이나 평판디스플레이의 제조에는 물론 향후 반도체소자의 제조에도 직접쓰기방식의 인쇄공정이 활용될 것으로 예상되고 있다.
한국등록특허 제10-1000715 (2010. 12. 06. 등록)
본 발명의 일 과제는 기판 상에 라인을 형성함과 동시에 이를 고형화시키는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판처리장치를 제공한다.
본 발명에 따른 기판처리장치의 일 양상은, 기판이 안착되는 스테이지; 잉크를 토출하여 상기 스테이지에 안착된 기판에 복수의 라인을 형성하는 토출유닛; 상기 토출된 잉크를 고형화시키는 고형화유닛; 및 상기 스테이지를 이동시키거나 또는 상기 토출유닛과 상기 고형화유닛을 이동시키는 이송유닛;을 포함한다.
상기 토출유닛과 상기 고형화유닛은, 상기 스테이지의 상부에 이동방향에 따라 일렬로 배치될 수 있다.
상기 고형화유닛은, 광을 조사하는 광조사부재를 포함할 수 있다.
상기 광조사부재는, 복수이고, 상기 복수의 광조사부재는, 각각 상기 복수의 라인에 일대일로 대응되도록 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 광조사부재는, 상기 복수의 라인의 폭에 대응되는 폭을 가지는 슬릿형태로 제공되고, 상기 복수의 라인의 폭에 대응되는 영역에 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 광조사부재는, 연직하방으로부터 상기 이동방향으로 경사지게 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 광조사부재는, 레이저 또는 자외선을 조사할 수 있다.
상기 고형화유닛은, 열을 발생시키는 발열부재를 포함할 수 있다.
상기 고형화유닛은, 고온의 비용해분무 또는 고온의 가스를 분사하는 분사부재를 포함할 수 있다.
상기 토출유닛은, 각각 상기 잉크를 토출하는 복수의 노즐을 포함할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 토출유닛에 고전압을 인가하는 전원유닛;을 포함하고, 상기 복수의 노즐은, 미세침봉의 형태로 제공되고, 상기 고전압에 의해 전기수력학적으로 상기 잉크를 액주 형태로 토출할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 스테이지를 회전시키는 회전유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 잉크는, 전도성잉크일 수 있다.
본 발명은 기판처리방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기판처리방법의 일 양상은, 스테이지에 기판이 안착되는 단계; 토출유닛이 상기 스테이지의 상부에서 수평방향으로 이동하며, 잉크를 토출하여 상기 안착된 기판 상에 복수의 제1라인을 형성하는 단계; 및 고형화유닛이 상기 토출유닛을 따라 후행하며, 상기 토출된 잉크를 고형화시키는 단계;를 포함한다.
상기 고형화시키는 단계에서, 상기 토출된 잉크에 광을 조사하여 상기 잉크를 고형화시킬 수 있다.
상기 고형화시키는 단계에서, 상기 복수의 제1라인에 일대일로 대응되도록 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 고형화시키는 단계에서, 상기 복수의 제1라인의 폭에 대응되는 영역에 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 고형화시키는 단계에서, 연직하방으로부터 상기 이동방향으로 경사지게 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 기판처리방법은, 상기 토출유닛에 고전압을 인가하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제1라인을 형성하는 단계에서, 상기 토출유닛에 포함되는 미세침봉 형태의 복수의 노즐이 상기 고전압에 의해 전기수력학적으로 상기 잉크를 액주 형태로 토출할 수 있다.
상기 기판처리방법은, 상기 스테이지를 90도 회전시키는 단계; 상기 토출유닛이 상기 스테이지의 상부에서 상기 수평방향으로 이동하며, 상기 잉크를 토출하여 상기 기판 상에 상기 형성된 복수의 제1라인과 수직한 복수의 제2라인을 형성하는 단계; 및 상기 고형화유닛이 상기 토출유닛을 따라 후행하며, 상기 복수의 제2라인을 형성하는 잉크를 고형화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 상에 라인을 직접쓰기(direct write)방식으로 인쇄함으로써 기판처리율이 향상되고, 화학약제의 사용량을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 단일한 공정에서 라인이 형성하고, 토출유닛을 뒤따르는 고형화유닛이 이를 고형화시킴으로써 별도의 고형화 단계 없이 신속하게 기판을 처리할 수 있다.
본 발명에 의하면, 라인 형성과 거의 동시에 고형화가 수행되므로, 그 사이의 지연시간을 최소화하여 자연건조 등에 따라 회로배선의 밀도 등에 편차가 발생하는 것을 방지하여, 회로배선의 품질이 향상된다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기판처리장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 2은 도 1의 토출유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2의 토출유닛의 동작도이다.
도 4는 도 1의 고형화유닛의 일 실시예의 사시도이다.
도 5는 도 4의 고형화유닛의 배면도이다.
도 6은 도 4의 고형화유닛의 동작도이다.
도 7은 도 1의 고형화유닛의 다른 실시예의 사시도이다.
도 8은 도 7의 고형화유닛의 배면도이다.
도 9 및 도 10은 도 1의 고형화유닛의 동작도이다.
도 11은 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 12 및 도 13은 도 11의 기판처리방법의 동작도이다.
도 14 및 도 15는 도 11의 기판처리방법의 후속단계의 동작도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(100)에 관하여 설명한다.
기판처리장치(100)는 직접쓰기방식을 수행하여 기판(S)에 패턴을 직접 기입한다. 기판처리장치(100)는 인쇄회로기판, 유리기판을 비롯한 평판디스플레이에 사용되는 투명기판은 물론, 그 외에도 반도체소자의 제조에 이용되는 다양한 웨이퍼 등을 처리할 수 있다. 예를 들어, 기판처리장치(100)는 유리기판 상에 전도성잉크를 라인형태로 기입하여 평판디스플레이의 투명전극배선을 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(100)에 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 기판처리장치(100)의 일 실시예의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 기판처리장치(100)는 스테이지(1100), 토출유닛(1200), 고형화유닛(1400) 및 이송유닛(1500)을 포함할 수 있다.
스테이지(1100)는 기판(S)을 지지한다. 기판(S)은 외부로부터 반송되어 스테이지(1100)에 안착될 수 있다.
스테이지(1100)는 그 상면이 기판(S)과 동일하거나 유사한 형상으로 제공되며, 그 면적은 기판(S)보다 크게 제공될 수 있다. 예를 들어, 평판디스플레이의 제조에 이용되는 유리기판을 처리하는 경우에는, 스테이지(1100)는 처리되는 유리기판보다 큰 면적으로 가지는 사각형으로 제공될 수 있다.
토출유닛(1200)은 잉크(I)를 토출한다. 여기서, 잉크(I)는 전도성잉크일 수 있다. 잉크(I)의 종류 및 성분은 본 발명이 사용되는 공정에 따라 적절히 변경될 수 있다.
토출유닛(1200)은 스테이지(1100)의 상부에 배치된다. 토출유닛(1200)은 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)의 상면으로 잉크(I)를 토출할 수 있다.
토출유닛(1200)은 수평방향으로 이동할 수 있다. 토출유닛(1200)이 스테이지(1100)의 상부에서 수평방향으로 이동하면서 잉크(I)를 토출하면, 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)의 상면에 이동방향에 따라 라인이 형성될 수 있다. 라인은 각종 회로배선일 수 있다. 예를 들어, 전도성잉크로 형성된 라인은 평판디스플레이의 투명전극배선일 수 있다.
토출유닛(1200)은 다양한 방식에 따라 잉크(I)를 토출할 수 있다. 예를 들어, 토출유닛(1200)은 연속젯팅(CJ: continuous jetting) 방식, 피에조잉크젯(Piezo inkjet), 서멀잉크젯(thermal inkjet) 등의 디롭온디멘드(DOD:drop on demand) 타입의 잉크젯방식, 또는 전기수력학(electrohydrodynamic) 방식으로 잉크(I)를 토출할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 전기수력학적 방식의 토출유닛(1200)을 중심으로 설명한다. 물론, 토출유닛(1200)이 전기수력학적 방식으로 한정되는 것은 아니므로, 토출유닛(1200)은 상술한 예나 그 이외의 다른 방식으로 잉크(I)를 토출할 수 있다.
도 2은 도 1의 토출유닛(1200)의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 토출유닛(1200)은 몸체(1210) 및 노즐(1220)을 포함할 수 있다.
몸체(1210)는 스테이지(1100)의 상부에 배치된다. 몸체(1210)는 이송유닛(1500)에 결합되어 이송유닛(1500)에 의해 수평방향으로 이동할 수 있다. 몸체(1210)는 이동방향에 수직한 폭이 스테이지(1100) 또는 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)의 폭과 동일하거나 유사하게 제공될 수 있다.
몸체(1210)에는 잉크공급유닛(1250)으로부터 잉크(I)가 공급될 수 있다. 잉크공급유닛(1250)은 기판처리장치(100)의 일 구성요소로 제공되거나 또는 외부장치로 제공될 수 있다.
잉크공급유닛(1250)은, 잉크저장조(1253), 펌프(1252) 및 공급라인(1251)을 포함할 수 있다. 잉크저장조(1253)에는 잉크(I)가 저장된다. 공급라인(1251)은 잉크저장조(1253)와 몸체(1210)를 연결한다. 펌프(1252)는 공급라인(1251) 상에 설치되어 공급라인(1251)을 통해 잉크저장조(1253)로부터 몸체(1210)로 공급되는 잉크(I)의 유량을 조절할 수 있다. 몸체(1210)는 그 내부에 공간을 가지는 탱크(tank)의 형태로 제공될 수 있다. 잉크공급유닛(1250)으로부터 공급되는 잉크(I)는 몸체(1210)의 내부공간에 저장되어 노즐(1220)로 제공될 수 있다.
노즐(1220)은 잉크(I)를 토출한다. 노즐(1220)은 잉크공급유닛(1250)으로부터 몸체(1210)로 공급된 잉크(I)를 토출할 수 있다.
노즐(1220)은 몸체(1210)의 하면에 설치되고, 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)의 상면으로 잉크(I)를 토출한다. 몸체(1210)가 이동하며 노즐(1220)이 잉크(I)를 토출하면, 기판(S)의 상면에 토출된 잉크(I)에 의해 라인이 형성될 수 있다.
노즐(1220)은 하나 또는 복수일 수 있다. 복수의 노즐(1220)은 몸체(1210)의 하면에 이동방향에 수직방향에 따라 일정한 간격으로 연설될 수 있다. 이러한 구조로 배치된 복수의 노즐(1220)을 가진 토출유닛(1200)은 기판(S)의 상면에 복수의 라인을 형성할 수 있다.
전기수력학적 방식으로 잉크(I)를 토출하는 경우에, 기판처리장치(100)는 전원유닛(1300)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 토출유닛(1200)의 동작도이다.
도 3을 참조하면, 전원유닛(1300)은 고전압을 발생시킨다. 전원유닛(1300)은 그 일단이 몸체(1210)와 연결되고, 타단이 스테이지(1100)와 연결될 수 있다. 전원유닛(1300)은 몸체(1210)에 고전압을 인가할 수 있다. 또, 전원유닛(1300)은 스테이지(1100)에 음전압을 인가하거나 또는 스테이지(1100)를 접지할 수 있다. 여기서, 스테이지(1100)는 전도성이 있는 재질 예를 들어, 금속재질로 제공될 수 있다. 이에 따라, 몸체(1210)와 스테이지(1100) 사이에 고전압에 의한 전기장이 형성될 수 있다.
노즐(1220)은 미세한 내경의 관통홀이 중공되는 튜브구조의 중공니들 형태로 제공될 수 있다. 관통홀은 상하방향의 내경이 일정하게 유지되는 원통형태로 제공되거나 또는 노즐(1220)의 상부에서 하부로 갈수록 그 내경이 작아지는 원추형태나 반구형태로 제공될 수 있다.
노즐(1220)에는 몸체(1210)를 통해 고전압이 인가될 수 있다. 여기서, 몸체(1210)와 노즐(1220)은 통전성이 뛰어난 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 몸체(1210)와 노즐(1220)은 금속재질일 수 있다.
노즐(1220)에 고전압이 인가되면, 노즐(1220)을 통해 토출되는 잉크(I)가 고전압에 의해 하전될 수 있다. 잉크(I)가 고전압에 의해 하전되면, 잉크(I)의 입자들 간의 전하의 반발력이 작용하여 노즐(1220)의 첨단에서 상부로부터 하부로 갈수록 내경이 작아지는 원뿔 형태의 액적으로 토출된다. 원뿔 형태의 액적으로 토출되는 잉크(I)에 전기장이 작용하면, 원뿔의 하부영역의 잉크(I)가 미세한 직경을 가지는 액주 형태를 안정적으로 유지하며 기판(S) 상에 제공된다. 이에 따라 토출유닛(1200)은 미세한 직경을 가지는 액주 형태로 잉크(I)를 토출하여 기판(S)의 상면에 미세한 두께로 라인을 형성할 수 있다.
전원유닛(1300)은 몸체(1210)에 인가하는 고전압의 전압을 조절할 수 있다. 전압의 크기가 커지면 전기장이 강해져 액주의 직경이 더 작아지고, 반대로 전압이 작아지면 직경이 더 커질 수 있다. 한편, 전압의 크기가 임계치를 초과하면, 하전된 잉크(I)에서 전하 간의 반발력이 커져 노즐(1220)은 잉크(I)를 마이크로입자 또는 나노입자의 단위로 전기분사(electrospray)할 수 있다.
고형화유닛(1400)은 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다. 고형화란 잉크(I)로부터 용제를 건조시켜 잉크(I)를 고체화 처리하여 기판(S) 상에 고정시키는 것을 의미한다. 이러한 고형화는 잉크(I)를 건조시키거나 소결(sintering)시키는 것을 모두 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다.
잉크(I)는 고형화되는 속도나 온도 등에 따라 그 내부 파티클(particle)의 어레이(array)가 변화될 수 있다. 예를 들어, 고형화가 천천히 진행되는 경우에는 파티클(particle) 내부에 공극이 형성되지 않고, 파티클이 고른 밀도로 배치된다. 반면, 고형화가 빨리 진행되는 경우에는 내부 파티클이 불규칙하게 배치되며, 파티클 내부에 공극이 형성되어 공극률(porosity)가 높아지며, 고형화되는 잉크(I)에 지역적으로 밀도 편차가 발생한다. 특히, 전도성 잉크의 경우에는 내부 공극이 저항치로 작용하기 때문에 고형화가 빨리 진행되면 전도성 잉크로 형성되는 회로배선의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
고형화유닛(1400)은 스테이지(1100)의 상부에 배치된다. 고형화유닛(1400)은 이동방향에 따라 토출유닛(1200)과 일렬로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 이동방향 상 전방에 토출유닛(1200)이 배치되고, 후방에 고형화유닛(1400)이 배치될 수 있다.
고형화유닛(1400)은 토출유닛(1200)과 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 고형화유닛(1400)은 토출유닛(1200)의 후방에 배치되므로, 토출유닛(1200)에 대하여 후행하며 이동할 수 있다. 고형화유닛(1400)은 토출유닛(1200)에 대하여 후행하면서 토출유닛(1200)이 토출한 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다.
고형화유닛(1400)은 다양한 방식에 따라 잉크(I)를 고형화할 수 있다. 예를 들어, 고형화유닛(1400)은 히터와 같이 열을 발생시키는 발열부재로 제공될 수 있다. 히터는 기판(S)에 토출된 잉크(I)에 열을 가할 수 있다. 가열된 잉크(I)는 그 용매가 증발하여 고형화될 수 있다. 다른 예를 들어, 고형화유닛(1400)은 노즐과 같이 고온의 비용해분무 또는 고온의 가스를 분사하는 분사부재로 제공될 수 있다. 분사부재는 외부로부터 고온의 비용해분무나 고온의 가스를 공급받아 기판(S)에 토출된 잉크(I)를 향하여 이를 분사하거나 또는 외부로부터 비용해분무나 가스를 공급받고, 이를 가열하여 기판(S)에 토출된 잉크(I)를 향하여 분사할 수 있다. 이에 따라 잉크(I)에 열이 전달되어 그 용매가 증발하여 잉크(I)가 고형화될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 고형화유닛(1400)은 광을 조사하여 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 광을 조사하는 방식의 고형화유닛(1400)을 중심으로 설명한다. 물론, 고형화유닛(1400)이 광을 조사하는 방식에 한정되는 것은 아니므로, 고형화유닛(1400)은 상술한 예나 그 이외의 다른 방식으로 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 고형화유닛(1400)의 일 실시예의 사시도이고, 도 5는 도 4의 고형화유닛(1400)의 배면도이다.
일 실시예에 따르면, 고형화유닛(1400)은 몸체(1410) 및 광조사부재(1420)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 몸체(1410)는 스테이지(1100)의 상부에 배치된다. 몸체(1410)는 이동방향 상 토출유닛(1200)의 몸체(1210)의 후방에 소정의 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 몸체(1410)는 이송유닛(1500)에 결합되어 이송유닛(1500)에 의해 수평방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 몸체(1410)의 이동방향은 몸체(1210)의 이동방향과 동일할 수 있다. 이에 따라 몸체(1410)는 몸체(1210)을 따라 후행할 수 있다.
몸체(1410)는 이동방향에 수직한 폭이 스테이지(1100) 또는 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)의 폭과 동일하거나 유사하게 제공될 수 있다. 몸체(1410)의 폭은 몸체(1210)의 폭과 동일할 수 있다.
광조사부재(1420)는 광을 조사한다. 여기서, 광은 레이저(laser) 또는 자외선(UV: ultraviolet)일 수 있다. 광조사부재(1420)는 몸체(1410)의 하면에 설치되고, 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)을 향하여 광을 조사할 수 있다.
기판(S)의 상면에 토출된 잉크(I)에 광이 조사되면, 잉크(I)의 용매가 증발하여 잉크(I)가 소결될 수 있다. 구체적으로, 잉크(I)에 레이저 등의 광이 조사되면, 잉크(I)에 열이 전달된다. 전도성 잉크의 경우에는, 광으로부터 열을 전달받아 용제가 증발되고, 실버(silver) 등과 같은 메탈파티클(metal particle)로 제공되는 용질이 소결될 수 있다. 메탈파티클은 광으로부터 전달된 열에 의해 고온 상태가 되어 일시적으로 녹아 액상이 된 뒤 서로 뭉치면서 고체화된다. 따라서, 광을 이용하여 고형화를 수행하면 비교적 고른 밀도의 라인을 형성할 수 있게 된다.
광조사부재(1420)는 복수일 수 있다. 복수의 광조사부재(1420)는 몸체(1410)의 하면에 이동방향에 수직한 방향에 따라 일정한 간격으로 연설될 수 있다. 여기서, 광조사부재(1420) 간의 이격간격은 토출유닛(1200)에서 복수의 노즐(1220) 간의 이격간격과 동일할 수 있다. 또한, 복수의 광조사부재(1420) 각각은 복수의 노즐(1220) 각각과 일대일 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상부에서 볼 때 광조사부재(1420)와 노즐(1220) 각각은 이동방향에 따른 동일한 직선 상에 위치하도록 설치될 수 있다. 이에 따라 노즐(1220)의 이동경로와 광조사부재(1420)의 이동경로는 일대일로 중첩될 수 있다.
도 6은 도 4의 고형화유닛(1400)의 동작도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 광조사부재(1420)는 복수의 노즐(1220)에 의해 토출된 잉크(I)가 형성하는 복수의 라인 각각에 일대일로 광을 조사할 수 있다. 광이 복수의 라인에 일대일로 대응되어 조사되면, 각각의 라인을 형성하는 잉크(I)가 조사되는 광에 의해 에너지를 전달받아 건조 또는 소결되어 고형화될 수 있다. 이러한 방식에 따르면 광은 라인 상으로만 조사되고, 기판(S)의 표면으로는 직접 조사되지 않으므로, 기판(S) 또는 토출된 잉크(I)에 따라 형성된 라인 이외에 기판(S)에 형성된 다른 패턴이 광에 의해 손상되는 것이 방지될 수 있다.
도 7은 도 1의 고형화유닛(1400)의 다른 실시예의 사시도이고, 도 8은 도 7의 고형화유닛(1400)의 배면도이다.
다른 실시예에 따르면, 고형화유닛(1400)에는 슬릿타입의 광조사부재(1420)가 제공될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 광조사부재(1420)는 몸체(1410)의 하면에 이동방향에 수직한 방향에 따라 연장되는 슬릿 형태로 제공될 수 있다. 슬릿타입의 광조사부재(1420)는 그 슬릿 전체면을 통해 광을 조사할 수 있다.
이러한 슬릿은 그 폭이 몸체(1410)의 폭과 거의 동일할 수 있다. 또는 슬릿의 폭은 복수의 노즐(1220)의 폭에 대응되도록 제공될 수 있다. 즉, 광조사부재(1420)의 폭은 복수의 노즐(1220) 중 최외곽 노즐(1220) 두 개의 간격에 대응되도록 제공될 수 있다. 이에 따라 광조사부재(1420)는 기판(S)에 형성된 라인의 폭 전체에 대응되는 영역에 광을 조사하여, 기판(S)에 형성된 모든 라인을 형성하는 잉크(I)을 고형화할 수 있다.
다만, 슬릿타입의 광조사부재(1420)가 반드시 하나로 제공되어야 하는 것은 아니며, 복수로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 몸체(1410)에는 광조사부재(1420)의 길이의 1/2의 길이를 가지는 슬릿타입의 광조사부재(1420)가 두 개 설치될 수 있다.
한편, 고형화유닛(1400)은 연직하방 또는 연직하방으로부터 이동방향 상 전방을 향하여 경사지게 광을 조사할 수 있다.
도 9 및 도 10은 도 1의 고형화유닛(1400)의 동작도이다.
도 9를 참조하면, 광조사부재(1420)는 연직하방으로 광을 조사할 수 있다. 이에 따라 기판(S) 상에 토출된 잉크(I)가 광을 조사받아 고형화될 수 있다.
도 10을 참조하면, 광조사부재(1420)는 연직하방으로부터 전방으로 경사지게 광을 조사할 수 있다. 이 경우에는 연직하방으로 광을 조사하는 경우에 비해 잉크(I)가 토출된 시점으로부터 광이 조사되어 잉크(I)가 고형화되는 시점까지의 시간간격이 연직하방으로 광을 조사하는 경우에 비하여 단축될 수 있다.
또한, 고형화유닛(1400)에는 광조사부재(1420)가 광을 조사하는 방향을 조절하는 조사방향조절부재가 더 포함될 수 있다. 조사방향조절부재는 광조사부재(1420)의 방향을 조정하여 광이 조사되는 방향을 연직하방으로부터 이동방향의 전방 또는 후방으로 경사지게 조절할 수 있다.
이처럼 고형화유닛(1400)이 광을 조사하는 각도는 잉크(I)의 종류, 토출유닛(1200)과 고형화유닛(1400) 간의 간격 등의 다양한 공정조건을 고려하여 결정될 수 있다.
이송유닛(1500)은 토출유닛(1200) 및 고형화유닛(1400)을 수평방향으로 이동시킬 수 있다. 이송유닛(1500)은 이송기(1510) 및 이송프레임(1520)을 포함할 수 있다. 이송프레임(1520)은 스테이지(1100)의 상부에 수평방향으로 연장되도록 설치될 수 있다. 이송기(1510)는 이송프레임(1520)에 결합되고, 이송프레임(1520)을 따라 이동할 수 있다. 이송기(1510)에는 토출유닛(1200)과 고형화유닛(1400)이 소정의 간격으로 이격되어 이송방향에 따라 일렬로 결합될 수 있다. 이에 따라 토출유닛(1200)과 고형화유닛(1400)은 이송유닛(1500)에 의해 스테이지(1100)의 상부에서 수평방향으로 이동할 수 있다.
이송유닛(1500)이 토출유닛(1200) 및 고형화유닛(1400)을 이동시키는 것으로 설명하였으나, 이와 반대로 이송유닛(1500)이 스테이지(1100)를 이동시키는 것도 가능하다. 이송유닛(1500)이 스테이지(1100)를 이동시키면, 스테이지(1100)에 안착된 기판(S)은 토출유닛(1200) 및 고형화유닛(1400)에 대하여 수평방향으로 상대적으로 이동할 수 있다. 경우에 따라서는 이송유닛(1500)은 기판(S)만을 이동시킬 ㅅ수 있다.
이처럼, 기판처리장치(100)는 이송유닛(1500)이 토출유닛(1200) 및 고형화유닛(1400)을 이동시키거나 또는 스테이지(1100)나 기판(S)을 이동시키면서 기판(S) 상에는 잉크(I)가 토출하고 이를 고형화시켜 이동방향에 따라 라인을 형성할 수 있다.
기판처리장치(100)는 회전부재(1150)를 더 포함할 수 있다.
회전부재(1150)는 스테이지(1100)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 회전부재(1150)는 회전축 및 모터를 포함할 수 있다. 모터는 회전력을 발생시키고, 회전축은 그 일단이 스테이지(1100)에 결합되고 타단이 모터에 연결되어 모터의 회전력에 따라 스테이지(1100)를 회전시킬 수 있다. 스테이지(1100)가 회전하면 기판(S)이 회전할 수 있다. 이처럼, 기판(S)이 회전하면, 토출유닛(1200)과 고형화유닛(1400)이 그 회전 각도에 따라 라인을 형성할 수 있다.
예를 들어, 기판처리장치(100)가 기판(S) 상에 이동방향에 따라 제1라인을 형성한 뒤, 회전부재(1150)가 스테이지(1100)를 90도 회전시키면, 기판처리장치(100)는 기판(S) 상에 제1라인과 수직한 방향으로 제2라인을 형성할 수 있다. 이에 따라 기판(S)에는 격자형태의 패턴이 형성될 수 있다. 여기서, 평판디스플레이의 경우에는 제1라인은 소스전극배선에 해당하고, 제2라인은 게이트전극배선에 해당할 수 있다.
또, 회전부재(1150)는 스테이지(1100)를 회전시키는 대신 이송유닛(1500)이나, 토출유닛(1200) 및 고형화유닛(1400)을 회전시킬 수도 있다. 이송유닛(1500)이나, 토출유닛(1200) 및 고형화유닛(1400)이 회전하는 경우에도 기판처리장치(100)는 기판(S)에 회전각도에 따라 라인을 형성할 수 있다.
기판처리장치(100)는 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 기판처리장치(100)의 구성요소들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 이송유닛(1500)의 이동을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어기는 전원유닛(1300)이 인가하는 전압의 크기를 조절할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어기는 토출유닛(1200)의 유량을 조절하거나 또는 고형화유닛(1400)의 광조사부재(1420)의 광 조사여부를 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어기는 회전부재(1150)를 제어하여 스테이지(1100)를 회전시킬 수 있다.
이러한 제어기는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
하드웨어적으로 제어기는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로콘트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors)나 이들과 유사한 제어기능을 수행하는 전기적인 장치로 구현될 수 있다.
또 소프트웨어적으로 제어기는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어코드 또는 소프트웨어어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 하드웨어적으로 구현된 제어부에 의해 실행될 있다. 또 소프트웨어는 서버 등의 외부기기로부터 상술한 하드웨어적인 구성으로 송신됨으로써 설치될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 상술한 기판처리장치(100)를 이용하여 설명한다. 다만, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 기판처리방법은 상술한 기판처리장치(100) 이외에도 이와 동일 또는 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은 이를 수행하는 코드 또는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.
이하에서는 기판처리방법의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 11은 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
기판처리방법의 일 실시예는, 스테이지(1100)에 기판(S)이 안착되는 단계(S110), 잉크(I)을 토출하는 단계(S120) 및 잉크(I)를 고형화시키는 단계(S130)을 포함할 수 있다. 이하에서는 각 단계에 관하여 설명한다.
도 12 및 도 13은 도 11의 기판처리방법의 동작도이다.
도 12를 참조하면, 기판(S)은 외부로부터 이송되어 스테이지(1100) 상에 안착된다(S110). 예를 들어, 기판(S)은 외부의 로봇, 롤러, 그 밖의 다양한 기판(S) 이송수단에 의해 이송될 수 있다.
도 13을 참조하면, 기판(S)이 스테이지(1100) 상에 안착되면, 토출유닛(1200)이 기판(S) 상에 잉크(I)을 토출한다(S120). 토출유닛(1200)은 이송유닛(1500)에 의해 수평방향으로 이동하며 기판(S)의 상면에 잉크(I)을 토출할 수 있다. 이에 따라 기판(S)의 상면에는 이송방향에 따른 라인이 형성될 수 있다.
다시 도 13을 참조하면, 고형화유닛(1400)은 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다(S130). 고형화유닛(1400)은 이송유닛(1500)에 의해 이송유닛(1500)과 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 고형화유닛(1400)은 이동방향 상 이송유닛(1500)의 후방에 배치되므로 이송유닛(1500)을 후행할 수 있다. 고형화유닛(1400)은 토출된 잉크(I)에 의해 형성된 라인에 광을 조사할 수 있다. 광조사부재(1420)는 복수의 라인 각각에 일대일 대응방식으로 광을 조사할 수 있다. 또는 광조사부재(1420)는 복수의 라인의 폭에 대응되는 영역으로 광을 조사할 수 있다.
잉크(I)에 광이 조사되면, 잉크(I)의 용매가 건조되거나 잉크(I)가 소결되어 고형화될 수 있다. 여기서, 고형화유닛(1400)은 토출유닛(1200)을 따라 후행하면서 소정의 시간 간격을 두고 토출된 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다. 이에 따라 잉크(I)가 토출된 시점으로부터 고형화되는 시점까지 시간 간격이 짧기 때문에 잉크(I)에 자연건조가 일어나거나 기판(S)에 가하지는 외부의 힘에 의해 기판(S) 상에 토출된 잉크(I)가 요동하는 현상이 방지되어 잉크(I)가 균일하게 고형화될 수 있다. 잉크(I)가 균일하게 고형화되면 잉크(I)의 라인에 따른 회로배선의 품질이 향상될 수 있다. 또한, 잉크(I)를 토출하는 과정 이후에 별도로 이를 고형화시키는 공정을 거치는 대신 하나의 공정 내에서 기판(S)예 잉크(I)를 토출하고 이를 고형화시킴으로써, 공정이 단순화되어 기판처리율이 향상될 수 있다.
한편, 기판처리방법에서는 이상과 같이 라인이 형성된 후 기판(S)을 회전시키는 단계(S140) 및 회전된 기판(S)에 단계 S120 및 S130을 거쳐 형성된 라인(이하 제1라인)과 상이한 방향으로 제2라인을 형성하는 단계(S150)를 더 수행할 수 있다.
도 14 및 도 15는 도 11의 기판처리방법의 후속단계의 동작도이다.
도 14를 참조하면, 제1라인이 형성된 후 회전부재(1150)는 스테이지(1100)를 회전시킬 수 있다(S140). 예를 들어, 스테이지(1100)는 90도 회전될 수 있다. 스테이지(1100)가 회전되면, 이송유닛(1500)의 이동방향과 기판(S)에 형성된 제1라인은 상부에서 볼 때 서로 직각을 이룰 수 있다.
도 15를 참조하면, 기판(S)이 회전되면, 기판처리장치(100)는 기판(S)에 제2라인을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판(S)이 90도 회전된 경우에는 제1라인과 수직한 방향으로 제2라인을 형성할 수 있다. 기판처리장치(100)는 상술한 단계 S120과 단계 S130과 유사한 방식으로 기판(S) 상에 잉크(I)를 토출하고, 고형화시켜 제2라인을 형성할 수 있다.
이에 따라 기판(S) 상에 서로 수직한 제1라인과 제2라인을 형성할 수 있다. 예를 들어, 평판디스플레이의 경우에는, 이러한 과정을 거쳐 서로 수직한 방향의 두 개의 투명전극배선을 제조할 수 있다. 여기서, 제1라인과 제2라인 중 하나는 게이트전극이고 다른 하나는 소스전극일 수 있다.
이상에서 언급된 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 기재된 것이므로, 본 발명이 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 실시예 및 그 구성요소를 선택적으로 조합하거나 공지의 기술을 더해 구현될 수 있으며, 나아가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 치환 및 변경이 가해진 수정예, 변형예를 모두 포함한다.
또한, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 발명은 모두 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기판처리장치
1100: 스테이지
1150: 회전부재
1200: 토출유닛
1250: 잉크공급유닛
1300: 전원유닛
1400: 고형화유닛
1420: 광조사부재
1500: 이송유닛
S: 기판
I: 잉크

Claims (20)

  1. 기판이 안착되는 스테이지;
    잉크를 토출하여 상기 스테이지에 안착된 기판에 복수의 라인을 형성하는 토출유닛;
    상기 토출된 잉크를 고형화시키는 고형화유닛;
    상기 스테이지를 이동시키거나 또는 상기 토출유닛과 상기 고형화유닛을 이동시키는 이송유닛; 및
    상기 토출유닛에 전압을 인가하는 전원유닛;을 포함하되,
    상기 토출유닛은, 각각 상기 잉크를 토출하는 복수의 노즐을 포함하고
    상기 복수의 노즐은, 미세침봉의 형태로 제공되고, 상기 전압에 의해 전기수력학적으로 상기 잉크를 액주 형태로 토출하는
    기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고형화유닛은, 광을 조사하는 광조사부재를 포함하는
    기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광조사부재는, 복수이고,
    상기 복수의 광조사부재는, 각각 상기 복수의 라인에 일대일로 대응되도록 상기 광을 조사하는
    기판처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광조사부재는, 상기 복수의 라인의 폭에 대응되는 폭을 가지는 슬릿형태로 제공되고, 상기 복수의 라인의 폭에 대응되는 영역에 상기 광을 조사하는
    기판처리장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광조사부재는, 연직하방으로부터 이동방향으로 경사지게 상기 광을 조사하는
    기판처리장치.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광조사부재는, 레이저 또는 자외선을 조사하는
    기판처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 토출유닛과 상기 고형화유닛은, 상기 스테이지의 상부에 이동방향에 따라 일렬로 배치되는
    기판처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고형화유닛은, 열을 발생시키는 발열부재를 포함하는
    기판처리장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고형화유닛은, 비용해분무 또는 가스를 분사하는 분사부재를 포함하는
    기판처리장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지를 회전시키는 회전유닛;을 더 포함하는
    기판처리장치.
  13. 제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크는, 전도성잉크인
    기판처리장치.
  14. 스테이지에 기판이 안착되는 단계;
    토출유닛이 상기 스테이지의 상부에서 수평방향으로 이동하며, 잉크를 토출하여 상기 안착된 기판 상에 복수의 제1라인을 형성하는 단계;
    고형화유닛이 상기 토출유닛을 따라 후행하며, 상기 토출된 잉크를 고형화시키는 단계; 및
    상기 토출유닛에 전압을 인가하는 단계;를 더 포함하되,
    상기 제1라인을 형성하는 단계에서, 상기 토출유닛에 포함되는 미세침봉 형태의 복수의 노즐이 상기 전압에 의해 전기수력학적으로 상기 잉크를 액주 형태로 토출하는
    기판처리방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고형화시키는 단계에서, 상기 토출된 잉크에 광을 조사하여 상기 잉크를 고형화시키는
    기판처리방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 고형화시키는 단계에서, 상기 복수의 제1라인에 일대일로 대응되도록 상기 광을 조사하는
    기판처리방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 고형화시키는 단계에서, 상기 복수의 제1라인의 폭에 대응되는 영역에 상기 광을 조사하는
    기판처리방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고형화시키는 단계에서, 연직하방으로부터 이동방향으로 경사지게 상기 광을 조사하는
    기판처리방법.
  19. 삭제
  20. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지를 90도 회전시키는 단계;
    상기 토출유닛이 상기 스테이지의 상부에서 상기 수평방향으로 이동하며, 상기 잉크를 토출하여 상기 기판 상에 상기 형성된 복수의 제1라인과 수직한 복수의 제2라인을 형성하는 단계; 및
    상기 고형화유닛이 상기 토출유닛을 따라 후행하며, 상기 복수의 제2라인을 형성하는 잉크를 고형화시키는 단계;를 더 포함하는
    기판처리방법.
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