KR101831187B1 - 기판처리방법 - Google Patents

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KR101831187B1
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Abstract

본 명세서는 직접쓰기(direct writing)공정을 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법을 개시한다. 본 발명의 일 양상에 따른 기판처리장치는 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 잉크가 유입되는 제1유입로, 상기 잉크와 혼합되지 않는 비혼합유체가 유입되는 제2유입로 및 일단이 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로에 연결되고, 상기 잉크와 상기 비혼합유체를 교대로 토출하는 토출로를 포함하는 토출유닛; 및 상기 토출유닛 또는 상기 안착된 기판을 이동시키는 이송장치;을 포함한다.

Description

기판처리방법{METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접쓰기(direct writing)공정을 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD: liquid crystal display), 유기발광다이오드표시장치(OLED: organic light emitting diode display)를 비롯한 평판디스플레이(FPD: flat panel display)의 제작에는 기판에 박막을 형성한 뒤 원하는 부분을 제외한 나머지 부분을 제거하는 방식의 포토리소그래피(photolithography)가 주로 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 포토리소그래피는 그 공정이 매우 복잡하고, 기판의 사이즈가 큰 경우에는 증착, 노광, 식각을 수회에 걸쳐 반복해야 하여 대면적, 대량생산에는 한계가 있으며, 오염물질이 다량으로 발생하는 등의 문제를 가지고 있다.
따라서, 최근에는 평판디스플레이 분야에서 공정이 간단하면서도 비교적 정밀도가 뛰어난 인쇄법이 포토리소그래피를 대체하고 있는 추세이며, 향후 반도체소자의 제조에서도 기존의 공법을 대체할 것으로 예상되고 있다.
이러한 인쇄법은 크게 연속젯(CJ: continuous jet)방식과 드롭온디멘드(DOD: drop on demand)방식으로 구분될 수 있다. 이 중 연속젯방식은 비교적 점성이 높은 잉크를 연속적으로 토출하여 기판 상에 패턴을 직접기입(direct write)하는 방식으로 수행되는데, 드롭온디멘드방식에 비해 배선의 폭이 정밀하고, 그 두께를 균일하게 처리할 수 있는 장점을 가진다. 그러나, 연속젯방식은 잉크가 연속적으로 토출되기 때문에 배선의 시점과 종점을 조절이 어려워 토출되는 길이를 제어하기 곤란하고, 특히 이미 기판에 이미 패턴이 형성되어 있는 경우에는, 새로 기입하는 패턴과 기존의 패턴이 중첩되는 문제를 야기하므로, 이에 대한 개선이 시급한 실정이다.
본 발명의 일 과제는 토출되는 잉크의 길이를 조절할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 기 형성된 패턴과 중첩되지 않도록 패턴을 형성하는 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 발명의 일 양상에 따른 기판처리장치는 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 잉크가 유입되는 제1유입로, 상기 잉크와 혼합되지 않는 비혼합유체가 유입되는 제2유입로 및 일단이 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로에 연결되고, 상기 잉크와 상기 비혼합유체를 교대로 토출하는 토출로를 포함하는 토출유닛; 및 상기 토출유닛 또는 상기 안착된 기판을 이동시키는 이송장치;을 포함한다.
상기 제1유입로 및 상기 제2유입로 중 적어도 하나의 유입유량을 조절하는 유량조절기;를 더 포함할 수 있다.
상기 비혼합유체는, 기체 또는 액체일 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 비혼합유체가 액체인 경우, 상기 기판 상에 토출된 비혼합액체를 제거하는 비혼합유체제거유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 비혼합유체제거유닛은, 상기 기판을 가열하는 가열부재;를 포함할 수 있다.
상기 토출유닛은, 복수의 제1유입로, 복수의 제2유입로 및 복수의 토출로를 포함하고, 상기 복수의 토출로는, 상기 이송장치에 따른 이동방향에 수직한 방향으로 미리 정해진 간격으로 이격되어 배열될 수 있다.
상기 제1유입로와 상기 제2유입로는 직각을 이루고, 상기 제1유입로와 상기 토출로는 나란하게 배치될 수 있다.
상기 제1유입로, 상기 제2유입로 및 상기 토출로는 Y자 형태로 연결될 수 있다.
본 발명은 기판처리방법을 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따른 기판처리방법은, 기판을 안착시키는 단계; 및 토출유닛이 상기 기판에 잉크 및 상기 잉크와 혼합되지 않는 비혼합유체를 교대로 토출하는 단계; 및 상기 토출유닛을 수평방향으로 이동시키는 단계;를 포함한다.
상기 토출유닛으로 상기 잉크가 유입되는 단계; 상기 토출유닛으로 상기 비혼합유체가 유입되는 단계; 및 상기 잉크 및 상기 비혼합유체가 상기 토출유닛 내에서 교대로 배치되는 단계;를 더 포함하고, 상기 토출단계는, 상기 토출유닛 내에 배치된 순서에 따라 상기 잉크 및 상기 비혼합유체를 토출할 수 있다.
상기 잉크 및 상기 비혼합유체의 유입유량의 비를 조절하는 단계;를 더 포함하고, 상기 토출유닛 내에 배치되는 상기 잉크와 상기 비혼합유체는 상기 유입유량의 비에 비례하는 길이로 배치될 수 있다.
상기 기판처리방법은, 상기 토출된 비혼합유체를 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 이동시키는 단계에서, 상기 토출단계 이전에 기판에 형성된 패턴과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 상기 토출유닛을 이동시키고, 상기 토출단계에서, 상기 패턴에 따른 패턴영역에는 상기 비혼합유체를 토출하고, 상기 비패턴영역에는 상기 잉크를 토출할 수 있다.
상기 기판처리방법은, 상기 비혼합유체가 유입되는 유입로를 폐쇄하여 상기 토출유닛에 상기 잉크만을 유입시키는 단계; 상기 이동방향과 나란한 상태로 배치된 상기 기판 상에 상기 토출유닛이 상기 잉크를 연속적으로 토출하는 단계; 상기 토출유닛을 이동시켜 상기 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 기판 또는 상기 토출유닛을 상기 미리 정해진 각도로 회전시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 잉크와 비혼합유체가 교대로 토출됨에 따라 잉크를 끊어서 토출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 잉크와 비혼합유체의 유입유량의 비를 조절하여 잉크가 토출되는 길이를 조절할 수 있다.
본 발명에 의하면, 비패턴영역에만 선택적으로 잉크를 토출하여 패턴과 패턴이 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
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 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판처리장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 토출유닛의 일 실시예의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 토출로에 잉크와 비혼합유체가 교대로 배치되는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 토출유닛이 비혼합유체로 기체를 사용하여 기판에 잉크를 토출하는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 도 3의 토출유닛이 비혼합유체로 액체를 사용하여 기판에 잉크를 토출하는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 도 3은 토출유닛의 다른 실시예의 단면도이다.
도 9는 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 10 내지 도 12는 도 9의 기판처리방법의 동작도이다.
도 13은 도 9의 기판처리방법에 따라 패턴이 형성된 기판의 평면도이다.
도 14는 종래의 잉크젯방법에 따라 패턴이 형성된 기판의 단면도이다.
도 15는 도 13의 기판의 단면도이다.
도 1은 기판처리장치(100)의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판처리장치(100)의 단면도이다.
도 3은 도 2의 토출유닛(120)의 일 실시예의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 토출로(124)에 잉크(I)와 비혼합유체(D)가 교대로 배치되는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 토출유닛(120)이 비혼합유체(D)로 기체를 사용하여 기판(S)에 잉크(I)를 토출하는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 도 3의 토출유닛(120)이 비혼합유체(D)로 액체를 사용하여 기판(S)에 잉크(I)를 토출하는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 도 3은 토출유닛(120)의 다른 실시예의 단면도이다.
도 9는 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 10 내지 도 12는 도 9의 기판처리방법의 동작도이다.
도 13은 도 9의 기판처리방법에 따라 패턴이 형성된 기판(S)의 평면도이다.
도 14는 종래의 잉크젯방법에 따라 패턴이 형성된 기판(S)의 단면도이다.
도 15는 도 13의 기판(S)의 단면도이다.
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 직접쓰기공정을 수행할 수 있다. 기판처리장치(100)는 잉크(I)를 기판(S) 상에 토출하여 기판(S)에 직접 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 공정은, 대표적으로 평판디스플레이의 제조에서 투명기판(S) 상에 투명전극라인을 형성하는데 이용될 수 있다. 물론, 기판처리장치(100)는 상술한 예 이외에도 평판디스플레이의 제조 중의 다른 공정은 물론 반도체소자의 회로패턴이나 그 밖에 박막에 패턴을 형성하는 다양한 공정에 모두 적용될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(100)의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 기판처리장치(100)의 일 실시예의 구성도이고, 도 2는 도 1의 기판처리장치(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판처리장치(100)는 스테이지(110), 토출유닛(120), 유량조절기, 이송장치(140), 회전장치(150) 및 제어기(160)를 포함할 수 있다.
스테이지(110)는 기판(S)을 지지한다. 기판(S)은 외부로부터 반송되어 스테이지(110)에 안착될 수 있다. 본 발명에 디스플레이의 제조에 이용되는 경우에는, 기판(S)으로는 유리기판(S)을 비롯한 투명기판(S)이 사용될 수 있다. 또 본 발명이 반도체소자의 제조공정이 이용되는 경우에는 실리콘웨이퍼를 비롯한 웨이퍼가 기판(S)으로 사용될 수 있다. 스테이지(110)는 그 상면이 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상으로 제공되며, 그 상면의 면적이 기판(S)의 면적보다 크게 제공될 수 있다.
토출유닛(120)은 잉크(I)를 분사한다. 토출유닛(120)은 스테이지(110)의 상부에 배치되어 스테이지(110)에 탑재된 기판(S)의 상부로 잉크(I)를 분사할 수 있다. 여기서, 잉크(I)로는 전도성 잉크일 수 있다. 물론, 잉크(I)의 종류 및 성분은 본 발명이 사용되는 공정에 따라 적절히 변경될 수 있다.
도 2를 참조하면, 토출유닛(120)은, 몸체(121), 제1유입로(122), 제2유입로(123) 및 토출로(124)를 포함할 수 있다.
몸체(121)는 스테이지(110)의 상부에 배치된다. 몸체(121)는 후술할 이송장치(140)에 의해 스테이지(110)에 안착된 기판(S)의 상부를 주행할 수 있다.
몸체(121)에는 제1유입로(122), 제2유입로(123) 및 토출로(124)가 연결된다. 여기서, 제1유입로(122)는 몸체(121)의 상부로 연결되고, 제2유입로(123)는 몸체(121)의 측부로 연결될 수 있다. 다만, 제1유입로(122)와 제2유입로(123)가 몸체(121)에 연결되는 부위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 토출로(124)는 몸체(121)의 하면에 설치될 수 있다. 여기서, 토출로(124)는 몸체(121)의 하면에 복수 개가 설치될 수 있다. 몸체(121)는 후술할 이송장치(140)에 의한 이동방향과 수직한 방향이 기판(S) 또는 스테이지(110)의 폭과 동일한 폭을 가지도록 제공될 수 있다. 토출로(124)는 스테이지(110)의 하면에 이동방향에 수직한 방향에 따라 일정한 간격으로 이격되어 연설될 수 있다. 토출유닛(120)은 복수의 토출로(124)를 통해 기판(S) 상에 복수의 라인으로 패턴을 형성할 수 있을 것이다. 이때, 제1유입로(122)와 제2유입로(123)는 토출로(124)의 수에 대응되는 수만큼 제공될 수 있다.
제1유입로(122)는 일단이 잉크(I)가 저장된 잉크(I)저장원에 연결되는 잉크(I)공급라인에 연결되어 토출유닛(120)으로 잉크(I)를 공급한다. 제2유입로(123)는 일단이 잉크(I)와 섞이지 않는 비혼합유체(D)가 저장된 유체저장원에 연결되는 유체공급라인에 연결되어 토출유닛(120)으로 비혼합유체(D)를 공급한다.
여기서, 비혼합유체(D)로는 기체 또는 액체가 사용될 수 있다. 기체로는 불활성기체가 사용될 수 있다. 불활성기체는 대부분의 물질에 대하여 반응성이 매우 낮으므로, 잉크(I)와 혼합되지 않는 비혼합유체(D)로 사용되기에 적합한 성질을 가진다. 예를 들어, 기체로는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 네온(Ne)이 사용될 수 있다. 또한, 기체로는 일반적인 대기나 이산화탄소 등이 이용될 수도 있다.
비혼합유체(D)로 액체를 이용하는 경우에, 액체의 종류는 사용되는 잉크(I)의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 잉크(I)가 유성인 경우에는, 물이 비혼합유체(D)로 이용될 수 있다. 또한, 비혼합유체(D)로는 표면장력이 적은 유체를 사용할 수 있다. 비혼합유체(D)로 액체가 사용되는 경우에는 후술할 바와 같이 기판(S) 상에 비혼합유체(D)가 토출되게 되는데, 표면장력이 작은 액체는 증발 시 적은 패턴에 계면장력을 가하여 기판(S)의 손상을 방지할 수 있다.
토출로(124)는 그 일단이 제1유입로(122) 및 제2유입로(123)와 연결되어 잉크(I)와 비혼합유체(D)를 교대로 토출한다. 몸체(121)가 이송장치(140)에 의해 기판(S)의 상부를 주행하면, 토출로(124)를 통해 토출되는 잉크(I)가 주행방향에 따라 기판(S)에 라인을 그리며 패턴을 형성할 수 있다.
제1유입로(122), 제2유입로(123) 및 토출로(124)는 모두 미세채널을 가지는 튜브형태로 제공될 수 있다. 미세채널은 그 내경이 나노미터 내지 마이크로미터 단위로 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 토출유닛(120)의 일 실시예의 단면도이다.
토출유닛(120)에서 제1유입로(122)는 상하방향으로 제공되고, 제2유입로(123)는 제1유입로(122)와 직각을 이루도록 제공될 수 있다. 또 토출로(124)는 제1유입로(122)와 나란하게 제공될 수 있다. 이러한 제1유입로(122), 제2유입로(123) 및 토출로(124)는 일단에서 서로 결합된다. 즉, 제1유입로(122), 제2유입로(123), 토출로(124)는 T관의 형태를 이루도록 제공될 수 있다.
이러한 구조의 토출유닛(120)에서, 제1유입로(122)로 잉크(I)가 유입되고, 제2유입로(123)로 잉크(I)와 혼합되지 않는 비혼합유체(D)가 유입되면, 미세채널로 제공되는 토출로(124)에서는 서로 섞이지 않는 잉크(I)와 비혼합유체(D) 간에 표면장력과 모세관힘이 작용하여 잉크(I)와 비혼합유체(D)가 일정한 길이를 가지고 교대로 배치되게 된다. 토출로(124)는 잉크(I)와 비혼합유체(D)를 그 배치된 길이에 따라 교대로 토출할 수 있다. 이에 따라 토출로(124)는 잉크(I)를 연속적으로만 토출하는 대신 일정한 길이로 끊어서 토출할 수 있다.
여기서 잉크(I)와 비혼합유체(D)의 길이는 잉크(I)와 비혼합유체(D)의 점성, 유량비, 제1유입로(122), 제2유입로(123)의 내경, 토출로(124)의 내경 등에 의해 결정된다.
유량조절기는 토출유닛(120)으로 유입되는 유량을 조절할 수 있다. 유량조절기는 제1유입로(122)로 유입되는 잉크(I)의 유량과 제2유입로(123)로 유입되는 유량의 비를 조절할 수 있다. 구체적으로 유량조절기는 제1유입로(122) 또는 잉크(I)공급라인 상에 설치되어 잉크(I)저장원으로부터 제1유입로(122)로 유입되는 잉크(I)의 유량을 조절하는 제1유량조절기(130a) 및 제2유입로(123) 또는 유체공급라인 상에 설치되어 유체저장원으로부터 제2유입로(123)로 유입되는 비혼합유체(D)의 유량을 조절하는 제2유량조절기(132b)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1유량조절기(130a)와 제2유량조절기(132b) 중 어느 하나는 생략되어도 무방하다. 예를 들어, 제1유량조절기(130a)가 생략되고, 잉크(I)가 일정한 유량으로 공급되어도, 제2유량조절기(132b)에서 유입되는 비혼합유체(D)의 유량을 조절함으로써, 잉크(I)와 비혼합유체(D)의 유량비가 조절될 수 있다.
유량비를 조절하면, 토출로(124)에 배치되는 잉크(I)와 비혼합유체(D)의 길이를 조절할 수 있다.
도 4 및 도 5는 토출로(124)에 잉크(I)와 비혼합유체(D)가 교대로 배치되는 것을 도시한 도면이다.
도 4는 잉크(I)의 공급유량에 대하여 비혼합유체(D)를 제1유량비로 공급한 경우이고, 도 5는 잉크(I)의 공급유량에 대하여 비혼합유체(D)를 제1유량비보다 작은 제2유량비로 공급한 경우이다. 비혼합유체(D)의 유량이 더 작은 경우에는 잉크(I)의 길이가 길어지는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 잉크(I)를 일정한 유량으로 공급하면서 비혼합유체(D)의 유입유량을 증가시키면, 잉크(I)의 길이가 줄어들 수 있다. 반대로, 잉크(I)를 일정한 유량으로 공급하면서 비혼합유체(D)의 유입유량을 감소시키면, 잉크(I)의 길이가 길어질 수 있다. 만약, 제2유량조절기(132b)가 제2유입로(123) 또는 유체공급라인을 폐쇄하여 비혼합유체(D)의 유입유량을 0으로 하면, 토출로(124)는 잉크(I)를 연속적으로 이어서 토출하게 될 것이다.
이처럼, 유량조절기가 유입유량을 제어하면 잉크(I)의 길이가 조절되어 연속으로 이어지는 라인형태의 패턴 이외에도 다양한 패턴을 기판(S)에 형성할 수 있다.
도 6은 도 3의 토출유닛(120)이 비혼합유체(D)로 기체를 사용하여 기판(S)에 잉크(I)를 토출하는 것을 도시한 도면이다.
비혼합유체(D)로 기체를 사용한 경우에는 토출로(124)로 잉크(I)와 기체가 교대로 토출될 수 있어, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(S) 상에 잉크(I)가 일정한 길이를 가지고 도포될 수 있다.
도 7은 도 3의 토출유닛(120)이 비혼합유체(D)로 액체를 사용하여 기판(S)에 잉크(I)를 토출하는 것을 도시한 도면이다.
반면, 비혼합유체(D)를 액체를 사용한 경우에는 토출로(124)로 잉크(I)와 액체가 교대로 토출되며, 이에 따라 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(S) 상에 잉크(I)와 액체가 각각 일정한 길이를 가지고 도포될 수 있다.
비혼합유체제거유닛(111)은 액체를 기판(S) 상에서 제거할 수 있다. 구체적으로 비혼합유체제거유닛(111)은 기판(S)에 열을 가하여 기판(S)으로부터 액체를 증발시켜 제거할 수 있다. 이러한 비혼합유체(D)는 스테이지(110) 내부에 매설되는 히터로 구현될 수 있다. 히터는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시켜 스테이지(110)를 통해 기판(S)을 가열할 수 있다. 다만, 비혼합유체제거유닛(111)이 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비혼합유체제거유닛(111)은 일정한 온도 이상으로 가열된 가스를 기판(S)에 분사하여, 액체를 증발시키는 가스분사장치로 구현될 수도 있을 것이다.
이처럼 열을 발생시키는 비혼합유체제거유닛(111)은, 기판(S)에 토출된 잉크(I)를 고형화시키는 기능을 함께 수행할 수도 있다. 잉크(I)는 기판(S)에 패턴을 형성하기 위한 용질과 용질을 용해하여 액상으로 만드는 용매를 포함하는데, 비혼합유체제거유닛(111)은 용매를 증발시켜 잉크(I)를 고형화시킬 수 있다. 이러한 고형화 과정에는 증발 또는 소결(sintering)이 수반되어 패턴을 더욱 균일하고 견고하게 하는 역할을 한다.
물론, 비혼합유체(D)로 액체가 사용되는 경우라도, 기판(S) 상에 토출된 비혼합유체(D)는 시간이 지남에 따라 자연 증발하여 제거되므로, 기판처리장치(100)는 비혼합유체제거유닛(111)이 생략될 수도 있다.
이송장치(140)는 기판(S)이 안착된 스테이지(110)를 수평방향으로 이동시키거나 또는 기판(S) 자체를 수평방향으로 이송할 수 있다.
또는 이송장치(140)는 토출유닛(120)을 이동시킬 수 있다. 이러한 이송장치(140)는 레일(141) 및 이송부재(142)를 포함할 수 있다.
레일(141)은 수평방향으로 설치되고, 이송부재(142)는 외부의 모터나 내부에 설치되는 모터의 구동력에 의해 레일(141)을 따라 이동한다. 토출유닛(120)은 기판(S) 상에 이송장치(140)에 의해 이동하는 방향으로 패턴을 그릴 수 있다.
회전장치(150)는 기판(S) 또는 토출유닛(120)을 회전시켜 기판(S)에 대한 토출유닛(120)의 이동방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 토출유닛(120)은 스테이지(110)를 돌려 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 이러한 회전장치(150)로는 스테이지(110)의 하면에 설치되는 회전모터가 이용될 수 있다.
회전장치(150)에 의해 기판(S)이 회전하면, 토출유닛(120)이 회전된 방향에 따라 다양한 방향으로 패턴을 그릴 수 있을 것이다. 예를 들어, 토출유닛(120)이 이송장치(140)에 의해 이동하면서 기판(S)에 제1패턴(Ia)을 형성한 뒤 회전장치(150)가 기판(S)을 회전시키면, 토출유닛(120)은 제1패턴(Ia)과 수직한 방향으로 제2패턴(Ib)을 그릴 수 있을 것이다.
제어기(160)는 기판처리장치(100)의 구성요소들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 유량조절기를 제어하여 유입유량을 제어할 수 있다.
이러한 제어기(160)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
하드웨어적으로 제어기(160)는 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 제어기(160)는 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.
도 8은 도 3은 토출유닛(120)의 다른 실시예의 단면도이다.
한편, 이상에서는 토출유닛(120)에서 제1유입로(122)와 제2유입로(123) 그리고 토출로(124)가 T관 형태로 결합되는 것으로 설명하였는데, 이들의 형태가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1유입로(122)와 제2유입로(123), 토출로(124)는 도 8에 도시된 바와 같이, Y관 형태로 제공될 수도 있을 것이다.
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 9는 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
기판처리방법의 일 실시예는, 스테이지(110)에 기판(S)이 안착되는 단계(S110), 잉크(I)가 유입되는 단계(S120), 잉크(I)를 연속적으로 토출하여 제1패턴(Ia)을 형성하는 단계(S130), 기판(S)이 회전하는 단계(S140), 잉크(I) 및 비혼합유체(D)가 유입되는 단계(S150) 및 잉크(I)를 불연속적으로 토출하여 제2패턴(Ib)을 형성하는 단계(S160)를 포함할 수 있다. 한편, 상술한 단계는 반드시 설명된 순서로 실행되어야만 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행될 수도 있다. 이하에서는 각 단계에 관하여 설명한다.
도 10 내지 도 12는 도 9의 기판처리방법의 동작도이다.
기판(S)은 외부로부터 이송되어 스테이지(110) 상에 안착된다(S110). 이러한 기판(S)은 로봇, 롤러, 그 밖의 다양한 기판(S) 이송수단에 의해 이송될 수 있다.
토출유닛(120)으로 잉크(I)가 공급된다(S120). 유량조절기(130)는 제2유입로(123) 또는 유체공급라인을 폐쇄하여 토출유닛(120)으로 잉크(I)만 공급되도록 할 수 있다.
토출유닛(120)이 잉크(I)를 연속적으로 토출하여 제1패턴(Ia)을 형성한다(S130). 토출유닛(120)으로 잉크(I)가 공급되면, 토출유닛(120)은 스테이지(110)에 안착된 기판(S) 상에 잉크(I)를 연속적으로 이어서 토출한다. 토출유닛(120)은 이송장치(140)에 따라 수평방향으로 이동할 수 있다. 이송장치(140)가 토출유닛(120)을 기판(S)의 일측으로부터 반대측까지 이송시키면서 토출유닛(120)이 잉크(I)를 연속 배출하여 기판(S) 상에 이송장치(140)의 이송방향과 나란한 라인 형태의 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 복수의 토출로(124)가 각각 라인 형태의 패턴을 형성하여, 기판(S) 상에 제1패턴(Ia)을 형성할 수 있다.
제1패턴(Ia)이 형성되면, 회전부재가 기판(S)을 회전시킨다(S140). 회전부재는 스테이지(110)를 회전시켜 스테이지(110)에 탑재된 기판(S)이 회전되도록 할 수 있다. 또는 회전부재는 기판(S)을 픽업하여 이를 회전시킨 뒤 스테이지(110)에 기판(S)을 다시 안착시킬 수도 있을 것이다.
이때, 회전부재는 기판(S)을 90도 회전시킬 수 있다. 기판(S)이 90도 회전되면 단계 S130에서 형성된 제1패턴(Ia)이 이송방향과 수직으로 배치된다.
이번에는 토출유닛(120)에는 잉크(I) 및 비혼합유체(D)를 함께 공급한다(S150). 유량조절기(130)는 제2유입로(123) 또는 유체공급라인을 개방하여 제2유입로(123)로 비혼합유체(D)가 공급되도록 한다. 비혼합유체(D)가 공급되면, 잉크(I)와 비혼합유체(D)가 교대로 배치된다. 이때, 잉크(I)의 길이는 잉크(I)와 비혼합유체(D)의 유량비에 따라 조절될 수 있다.
토출유닛(120)은 잉크(I)를 불연속적으로 토출하여 제2패턴(Ib)을 형성한다(S160). 기판(S)에는 이송장치(140)의 이송방향과 직각방향으로 제1패턴(Ia)이 형성되어 있는 상태이다. 이송장치(140)는 토출유닛(120)을 단계 S130에서 이동시킨 방향의 반대로 이송할 수 있다. 물론, 이송장치(140)는 제1패턴(Ia)을 형성한 뒤 다시 원위치로 복귀하여, 토출유닛(120)이 불연속적으로 잉크(I)를 토출하는 동안, 단계 S130과 동일한 방향으로 이동할 수도 있을 것이다.
토출유닛(120)은 기판(S) 상을 주행하면서 잉크(I)를 불연속적으로 토출할 수 있다. 구체적으로 토출로(124)는 잉크(I)를 제1패턴(Ia)이 형성되지 않은 비패턴영역으로 토출하고, 비혼합유체(D)를 제1패턴(Ia)이 형성된 패턴영역으로 토출할 수 있다. 유량조절기(130)는 유량비를 제어하여 서로 인접한 제1패턴(Ia) 간의 간격만큼으로 잉크(I)의 길이를 조절하고, 비혼합유체(D)의 길이를 제1패턴(Ia)의 폭만큼으로 조절할 수 있다.
이러한 방법에 따라 토출유닛(120)은 제1패턴(Ia)과 교차하는 제2패턴(Ib)을 제1패턴(Ia)과 중첩되지 않도록 기판(S)에 형성할 수 있다.
도 13은 도 9의 기판처리방법에 따라 패턴이 형성된 기판(S)의 평면도이다.
상술한 기판처리방법에 따른 기판(S)에 서로 다른 방향으로 라인 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명기판을 사용하고, 잉크(I)를 전도성 투명 잉크(I)를 사용하여 기판처리방법을 수행하면, 평판디스플레이의 소스라인과 게이트라인을 형성할 수 있을 것이다. 이외에도, 인쇄회로기판이나 반도체웨이퍼에 배선을 하는 경우에도 이러한 기판처리방법이 이용될 수 있을 것이다.
이러한 기판처리방법은 잉크젯방식의 직접쓰기를 수행하므로 그 공정이 사진식각법 등에 비해 매우 간소하여 공정효율이 뛰어날 뿐 아니라, 기존의 인쇄법과 달리 패턴과 패턴이 중첩되지 않는 장점을 가진다.
도 14는 종래의 잉크젯방법에 따라 패턴이 형성된 기판(S)의 단면도이고, 도 15는 도 13의 기판(S)의 단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 종래의 연속쓰기 방법에 의하면, 제1패턴(Ia) 상에 제2패턴(Ib)이 중첩되어 문제가 될 수 있는데, 본 발명에 따르면, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1패턴(Ia)이 형성된 곳에는 끊어쓰기를 수행하여 제2패턴(Ib)이 제1패턴(Ia)과 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 기판처리방법의 일 실시예에서는, 단계 S110에서 이미 패턴이 형성되어 있는 기판(S)이 그 패턴의 길이방향이 이송방향에 수직하도록 안착되고, 단계 S120에서 단계 S140까지가 생략되고 수행될 수도 있다.
또한, 패턴이 기 형성되지 않은 기판(S)에 대해서도 설계상 패턴을 끊어서 형성시킬 필요가 있는 경우에는 단계 S120 내지 단계 S140이 생략되고 기판처리방법의 일 실시예가 수행될 수 있다. 이때에는 제1패턴(Ia)이 존재하는 영역을 설계상 패턴을 형성하지 않는 비패턴영역이 대체한다.
또한, 비혼합유체(D)로 액체를 사용하는 경우에는 단계 S130과 단계 S160의 뒤에 잉크(I)를 고형화하는 단계가 더 추가될 수 있다.
또한, S130과 단계 S160에 사용되는 잉크(I)는 동일한 종류일 수 있으나, 서로 상이한 재질일 수도 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
110: 지지부재
120: 토출유닛
121: 몸체
122: 제1유입로 123: 제2유입로
124: 토출로
130: 유량제어기 140: 이송장치
150: 회전장치 160: 제어기
S: 기판 I: 잉크
D: 비혼합유체
Ia: 제1패턴
Ib: 제2패턴

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  9. 기판을 안착시키는 단계;
    토출유닛이 상기 기판에 대해 상대이동하면서 상기 기판에 잉크를 토출하여 라인 형태의 제1패턴을 형성하는 단계와;
    상기 기판을 미리 정해진 각도록 회전시키는 단계와; 그리고
    상기 토출유닛이 상기 기판에 대해 상대이동하면서 상기 기판에 상기 잉크 및 상기 잉크와 혼합되지 않는 비혼합유체를 교대로 토출하여 제2패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1패턴을 형성하는 단계는 상기 비혼합유체의 토출 없이 상기 잉크를 연속적으로 토출하고,
    상기 제2패턴을 형성하는 단계는 상기 제1패턴이 형성되지 않은 비패턴영역에 상기 잉크를 토출하고, 상기 제1패턴이 형성된 패턴영역에 상기 비혼합유체를 토출하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 토출유닛은 상기 잉크가 유입되는 제1유입로, 상기 비혼합유체가 유입되는 제2유입로 및 일단이 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로에 연결되고, 상기 잉크 또는 상기 비혼합유체를 토출하는 토출로를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 비혼합유체는 기체인 기판 처리 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서.
    상기 비혼합유체는 액체이고,
    기판처리방법은,
    상기 제2패턴을 형성하는 단계 이후에 상기 액체를 제거하는 단계;를 더 포함하는 기판처리방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액체를 제거하는 단계는 상기 기판을 가열하는 것을 포함하는 기판처리방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 각도는 90도인 기판처리방법.

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