KR101939439B1 - 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치 - Google Patents

잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐은 잉크젯 방식으로 기판 상의 결함 부위를 리페어하는 기판 결함 리페어 장치의 노즐에 있어서, 일정한 관경을 가지도록 연장되는 노즐 몸체부 및 상기 노즐 몸체부의 일단에서 중심을 향하여 경사진 노즐팁부를 포함하는 노즐부; 및 튜브형상으로 상기 노즐부의 내부에 상기 노즐부와 이격되도록 형성되어 상기 노즐부에 잉크를 공급하도록 하는 잉크공급튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치{NOZZLE OF INK-JET TYPE APPARATUS FOR REPAIRING DEFECT OF SUBSTRATE AND INK-JET TYPE APPARATUS FOR REPAIRING DEFECT OF SUBSTRATE}
본 발명은 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 형성된 전기회로의 결손부위 또는 기판 상의 박막에 형성된 미세결함홀과 같은 기판 상의 결함 부위에 잉크젯 방식으로 액적을 분사시켜 프린팅하여 이를 리페어하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 테블릿 피씨를 포함하는 다양한 모바일 기기의 보급이 급속도로 성장하고, LCD, OLED와 같은 FPD(Flat Panel Display)를 채용한 TV의 점유율이 높아짐에 따라, 다양한 사이즈의 FPD의 생산이 급증하고 있다. 또한, 거의 모든 전자제품에 IC와 같은 반도체 소자들이 들어있고 종래부터 사용되던 PCB에서도 소형화, 슬림화되는 경향에 맞추어 기판에 형성되는 배선이 점점 얇아지고 고집적화 되고 있는 추세이다.
모바일 기기나 FPD를 채용한 TV에는 광투과율을 조절할 수 있는 액정을 채용한 LCD나 자체발광이 되는 OLED가 영상의 표시를 위한 구성으로 사용되는데, 칼라영상을 구현하기 위해 각 화소를 조절하기 위한 박막트랜지스터(TFT: thin film transitor)를 포함하는 구동소자와 이들을 연결하는 배선이 형성된 기판을 포함하고 있고, 반도체 웨이퍼와 PCB도 FPD와 같진 않지만 유사한 방식으로 기판 상에 배선이 형성되어 있다.
위와 같이 기판 상에 형성된 구동소자를 포함하는 배선들은 각 제조공정 중에 이물질이나 공정상의 하자에 의해 배선이 끊어지거나 단락되는 결함이 발생할 수 있는데, 이러한 결함을 리페어하여 정상적인 제품이 될 수 있도록 하는 기술이 알려져 있다.
기판 결함 리페어 장치로 종래에 레이저를 이용하는 방식, 잉크젯 프린팅을 이용하는 방식 등이 알려져 있다.
잉크젯 프린팅으로 액적을 분사시켜 프린팅하는 방식에서는 노즐 내부로 잉크를 공급할 때 일자형으로 형성된 노즐 내부에 시린지 등을 이용하여 잉크를 노즐 내부로 주입하였다. 이 경우 잉크가 노즐을 채울 때 노즐 팁 부근에 버블 트랩(bubble trap)이 발생하는 문제가 발생하여 제팅이 원활하지 않은 문제가 발생하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 상에 형성된 전기회로의 결손부위 또는 기판 상의 박막에 형성된 미세결함홀과 같은 기판 상의 결함 부위에 잉크젯 방식으로 액적을 분사시켜 프린팅하는 기판 결함 리페어 장치에서 버블 트랩이 발생하는 것을 방지하며 노즐 내부로 잉크를 원활하게 공급할 수 있는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐을 제공하는 데 있다.
또한, 상기와 같은 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐을 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 잉크젯 방식으로 기판 상의 결함 부위를 리페어하는 기판 결함 리페어 장치의 노즐에 있어서, 일정한 관경을 가지도록 연장되는 노즐 몸체부 및 상기 노즐 몸체부의 일단에서 중심을 향하여 경사진 노즐팁부를 포함하는 노즐부; 및 튜브형상으로 상기 노즐부의 내부에 상기 노즐부와 이격되도록 형성되어 상기 노즐부에 잉크를 공급하도록 하는 잉크공급튜브를 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 잉크공급튜브는 상기 노즐 몸체부의 일단부까지 연장되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 잉크공급튜브는 금속으로 형성되고, 상기 잉크공급튜브에 전압을 인가시켜 전기장을 생성시킴으로써 상기 전기장의 힘으로 상기 잉크를 상기 노즐팁부로부터 토출시키도록 할 수도 있다.
여기서, 상기 노즐부와 상기 잉크공급튜브 사이의 이격된 공간으로 기압으로 가압하여 상기 노즐부 내의 압력을 제어할 수도 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판 상의 결함부위를 확대하여 도시하도록 하는 광학유닛; 및 상기 결함부위를 채우는 잉크를 분사하는 노즐유닛을 포함하며, 상기 노즐유닛은 상기 잉크를 공급받아서 상기 기판을 향하여 토출하는 전술한 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐; 상기 노즐 내부에 수용된 잉크를 가압하여 상기 노즐을 통해 토출되도록 하는 가압부; 및 상기 노즐을 진동시켜 상기 토출되는 잉크를 미세 액적으로 분해하도록 하는 진동부를 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 결함은 상기 기판 상에 형성된 전기회로의 결손 또는 상기 기판 상에 형성된 박막의 미세결함홀일 수가 있다.
여기서, 상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서유닛 및 기 기판과 상기 노즐 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 상기 노즐을 이송시키는 이송유닛을 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 기판을 향하여 양이온 또는 음이온 가스를 분사시켜 기판을 중성화시키는 중성화 이온가스 분사유닛을 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 가압부는 상기 노즐부와 상기 잉크공급튜브 사이의 이격된 공간으로 기압으로 상기 잉크를 가압할 수가 있다.
여기서, 상기 진동부는 압전 소자를 포함하는 초음파 발진기로 형성될 수가 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판 상의 결함 부위를 확대하여 도시하도록 하는 광학유닛; 및 상기 결함 부위를 채우는 잉크를 분사하는 노즐유닛을 포함하며, 상기 노즐유닛은 상기 잉크를 공급받아서 상기 기판을 향하여 토출하는 상기 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항으로 형성된 노즐; 상기 노즐에 전압을 인가시켜 상기 기판을 향하여 전기장을 생성시킴으로써 상기 노즐 내부에 수용된 잉크를 상기 노즐을 통해 토출되도록 하는 전극; 및 상기 노즐을 진동시켜 상기 토출되는 잉크를 미세 액적으로 분해하도록 하는 진동부를 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 결함은 상기 기판 상에 형성된 전기회로의 결손 또는 상기 기판 상에 형성된 박막의 미세결함홀일 수가 있다.
여기서, 상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서유닛 및 상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 상기 노즐을 이송시키는 이송유닛을 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 기판을 향하여 양이온 또는 음이온 가스를 분사시켜 기판을 중성화시키는 중성화 이온가스 분사유닛을 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 진동부는 압전 소자를 포함하는 초음파 발진기로 형성될 수가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐에 따르면 노즐팁이 테이퍼지도록 경사를 형성하고 노즐 내부에 형성된 튜브를 이용하여 노즐팁 부위에서 잉크를 공급하도록 함으로써, 버블 트랩의 문제를 해결하며 노즐 내부를 잉크로 채울 수 있다는 장점이 있다.
또한, 노즐에 전기장을 형성하여 전기장의 힘으로 잉크를 토출시킬 때, 노즐 내부에 형성된 튜브를 금속으로 제작하고, 튜브에 전압을 가하여 전기장을 형성함으로써 노즐팁 부분에 전기장이 더욱 집중되도록 하여 제팅을 더욱 용이하게 할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치에 따르면 잉크젯 방식으로 기판 상의 결함 부위를 빠르게 프린팅하여 리페어할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 용액 형태의 잉크를 프린팅하여 리페어를 하므로 기판상의 굴곡면에 패터닝이 어려운 단차 피복(step coverage) 문제를 해결할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 용액을 직접 프린팅 하기 때문에 기판과의 접착력을 증진시킬 수 있다는 장점도 있다.
또한, 기판의 크기와 관계없이 본 발명의 장치를 이송하여 프린팅을 할 수 있으므로 최근에 확대되고 있는 디스플레이 기판의 대형화에 대응할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 초음파에 의해 액적이 토출되는 노즐을 진동시켜 미세 액적이 생성되도록 하여 더욱 정밀하게 기판 상의 결함 부위를 리페어할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 초음파에 의해 진동되는 노즐에 의해 고점도의 잉크도 용이하게 토출시킬 수 있다는 장점도 있다.
또한, 초음파에 의해 진동되는 노즐에 의해 노즐 외측 면을 타고 올라가는 잉크를 억제시킬 수 있다는 장점도 있다.
또한, 초음파에 의해 진동되는 노즐에 의해 저전압에서도 잉크를 용이하게 토출시킬 수 있다는 장점도 있다.
또한, 기판에 이온을 분사시켜 기판의 표면을 중성화시킨 후 결함 부위에 액적을 분사시킴으로써 기판 상의 전하에 의해 액적의 토출 경로가 바뀌는 현상을 방지하여 정밀도를 더 향상시킬 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 박막트랜지스터(TFT: thin film transistor)의 전기회로에 결손이 형성된 것을 도시하는 도면이다.
도 2는 AMOLED 소자의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 정면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 좌측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 하부사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 노즐유닛의 사시도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 노즐의 단면도 및 잉크의 노즐 내 주입 과정을 도시하는 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 노즐로부터 기판에 잉크가 분사되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 노즐유닛에 전기장만으로 제팅한 경우와 전기장 및 압전소자로 진동을 가하였을 때의 패터닝한 결과를 비교하여 도시한다.
도 11은 노즐유닛에 인가되는 전압과 압전소자의 진동주파수에 따른 잉크젯 프린팅의 성능을 도시하는 도면이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐 및 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치를 설명하기에 앞서, 본 발명의 기판 결함 리페어 장치가 사용되는 기판 상의 결함부위에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 박막트랜지스터(TFT: thin film transistor)의 전기회로에 결손이 형성된 것을 도시하는 도면이고, 도 2는 AMOLED 소자의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시되어 있는 것과 같이 박막트랜지스터를 구성하는 전기회로 패턴은 리소그래피(lithography) 공정 등으로 형성될 수가 있는데, 마스크의 결함이나 에칭을 위해 조사되는 빛의 영향 등으로 회로에 결손(10)이 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 기판 결함 리페어 장치는 결손 부위를 잉크젯 방식으로 프린팅하여 리페어할 수 있도록 한다.
또한, 도 2는 FPD의 일 예인 AMOLED 소자의 단면적을 도시하는데, 유리 기판 상에 형성된 박막트랜지스터(TFT)를 포함하는 구동소자층과 그 위에 양극, 절연막, 발광층, 음극 등이 차례로 적층된 구조를 가지는데, 구동소자층 위에 절연막 등을 포함하는 박막을 적층시킬 때 박막에는 미세한 홀(hole)이 형성될 수가 있는데, 본 발명에 따른 기판 결함 리페어 장치는 미세결함홀을 잉크젯 방식으로 프린팅하여 채워서 박막의 결함을 리페어할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 기판 결함 리페어 장치가 사용되는 결함부위는 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 부분에 한정되지 않고, PCB 기판 상의 미세회로의 결손, 다른 FPD 장치에 있어서의 미세회로의 결함이나 미세결함홀 등에 다양하게 사용될 수가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 좌측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 하부사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐유닛의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 노즐의 단면도 및 잉크의 노즐 내 주입 과정을 도시하는 도면이고, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치의 노즐로부터 기판에 잉크가 분사되는 모습을 도시하는 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 노즐유닛에 전기장만으로 제팅한 경우와 전기장 및 압전소자로 진동을 가하였을 때의 패터닝한 결과를 비교하여 도시하고, 도 11은 노즐유닛에 인가되는 전압과 압전소자의 진동주파수에 따른 잉크젯 프린팅의 성능을 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 타입의 기판 결함 리페어 장치는 광학유닛(110) 및 노즐유닛(120)을 포함하여 구성될 수가 있다. 또한, 거리측정센서유닛(130) 또는 이송유닛(150) 또는 중성화 이온가스 분사유닛(140)을 더 포함할 수가 있다.
광학유닛(110)은 기판(S) 상의 결함부위를 확대 이미지를 형성하여 별도의 디스플레이 장치(미도시)를 통해 도시할 수 있도록 한다.
노즐유닛(120)은 결함부위를 잉크젯 방식으로 액적을 분사하여 프린팅하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노즐유닛(120)은 챔버(122), 노즐(124), 가압부 및 진동부(128)를 포함하여 구성될 수가 있다.
챔버(122)는 결함부위에 분사할 잉크를 저장하여 공급하는 잉크공급부(미도시)로부터 공급받은 잉크를 수용한다. 잉크의 재질은 결함부위에 따라 달라질 수가 있는데, 인쇄회로기판의 전기회로를 리페어하는데 사용되는 경우 도전성 잉크일 수가 있다.
도전성 잉크를 예로 들면, 도전성 잉크는 도전성 재료를 용매에 용해 또는 분산시킨 것을 이용한다. 도전성 재료에는 Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al 등의 금속, Cd, Zn의 금속 유화물, Fe, Ti, Si, Ge, Si, Zr, Ba 등의 산화물, 할로겐화은의 미립자 또는 분산성 나노 입자 등이 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
노즐(124)는 챔버(122)와 연결되어 챔버(122)에 수용된 잉크를 공급 받아서 기판(S) 위로 토출한다.
도 8에 도시되어 있는 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐(124)은 노즐부(210) 및 잉크공급튜브(220)를 포함하여 구성될 수가 있다.
노즐부(210)는 일정한 관경을 가지도록 연장되는 노즐 몸체부(202) 및 노즐 몸체부(202)의 일단에서 가운데 중심을 향하여 경사가 지도록 연장되는 노즐팁부(204)를 포함한다. 노즐팁부(204)의 끝단에서는 잉크가 기판을 향하여 분사되도록 하는 미세 노즐구멍이 형성되는데 그 크기는 패터닝을 하고자 하는 크기에 따라 결정될 수 있다. 대략 1μm이내, 10μm 이내, 20μm 이내, 또는 50μm 이내의 크기를 갖는다.
잉크공급튜브(220)는 잉크가 수용되는 챔버(122)와 연결되며 노즐부(210)의 내부에서 노즐부(210)의 내측면과 소정간격 이격되도록 삽입되는 형상으로 형성된다. 따라서, 시린지 펌프와 같은 가압장치로 잉크를 가압시켜 잉크공급튜브(220)를 통해 노즐부(210) 내부로 잉크를 주입시킬 수가 있다.
이때, 잉크공급튜브(220)의 끝단은 노즐팁부(204)가 형성되는 노즐 몸체부(202)의 끝단까지 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 외부의 시린지 펌프로 가압되어 잉크가 노즐(124) 내부로 주입될 때 노즐팁부(204)로부터 주입시킬 수가 있다. 이때, 전술한 바와 같이 노즐팁부(204)는 노즐(124)의 중심을 향하여 점점 직경이 줄어들도록 형성되어 있기 때문에, 노즐팁의 형상에 의해 아래로 갈수록 모세관의 힘이 증가하여 버블트랩이 발생하지 않으면서 노즐(124) 내부를 잉크로 채울 수가 있다. 이때, 시린지 펌프로 잉크를 계속 주입시키면 도 8의 (c)에 도시되어 있는 것과 같이 노즐부(210)와 잉크공급튜브(220) 사이의 이격된 공간 사이로 잉크가 채워지게 된다.
노즐부(210)와 잉크공급튜브(220) 사이의 이격된 공간은 후술할 공압 채널(126)과 연결되어 공기압으로 노즐(124) 내부의 잉크를 외부로 토출시키도록 할 수가 있다.
가압부는 압전소자 또는 기압 등을 이용하여 노즐(124)에 수용된 잉크를 노즐(124)로 밀어낸다. 도 7에서는 공압 채널(126)을 통해 가해지는 공기압으로 노즐(124) 내부에 수용된 잉크를 밀어 토출시키는 공압 방식의 가압부를 도시하고 있는데, 압전소자(미도시)로 형성되어 압전소자에 전원이 인가될 때 압전 효과에 의해 플레이트가 휘면서 잉크를 밀어내도록 하는 압전소자 방식의 가압부로 구성될 수도 있다.
진동부(128)는 노즐(124)을 진동시켜 노즐(124)을 통해 토출되는 잉크를 미세 액적으로 분해하도록 한다. 가압부에 의해 잉크가 이동하여 토출될 때 노즐(124)의 끝단에는 잉크의 표면장력에 의해 곡면 형상의 메니스커스가 형성될 수 있는데, 진동부(128)에 의해 전해진 진동에 의해 메니스커스가 흥분(excited)되어 분해되면, 메니스커스로부터 미세 액적이 용이하게 토출될 수 있는 상태가 된다. 따라서, 본 발명에서는 진동부(128)의 구성에 의해 미세 액적을 분사시키도록 함으로써 결함부위를 정밀하게 리페어할 수가 있다.
진동부(128)는 초음파 발진기를 포함하여 구성될 수가 있다. 초음파 발진기는 매질 속에 초음파 진동을 발생시키는 장치로서, 기계적 힘, 유체역학적 힘, 전자기력, 압전 효과, 자기 변형 효과 등 다양한 방식으로 초음파 발진기를 설계할 수가 있다. 다만, 소형화, 저전력화 등을 고려할 때, 압전 효과를 이용한 초음파 발진기를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 초음파 발진기로서 단일 주파수에 동조하는 초음파 발진기를 사용할 수도 있으나, 보다 정밀한 제어를 위하여 2 이상의 주파수에 동조하여 전기적으로 진동하는 초음파 발진기를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐유닛(120)은 챔버(122), 노즐(124), 진동부(128) 및 제 1 전극(미도시)을 포함하여 구성될 수도 있다.
여기서, 챔버(122), 노즐(124), 진동부(128)의 구성의 특징은 전술한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예에서 제 1 전극(미도시)은 노즐(124)에 형성되며 기판(S)의 하단에 형성된 제 2 전극과 서로 반대 극성의 전압이 인가되도록 하거나 그라운드 전위가 연결되도록 할 수도 있다.
제 1 전극과 제 2 전극에 서로 반대 극성의 전압이 인가되면, 노즐(124)로부터 기판(S)을 향하는 방향으로 전기장이 형성되고, 전기장은 잉크를 하전시켜 노즐(124)로 밀어냄과 동시에 노즐(124)의 끝단에는 메니스커스의 액면에 전하가 집중되게 된다. 메니스커스 액면에 발생되는 전하와 전기장에 의해 메니스커스로부터 액적이 토출되려는 압력이 메니스커스의 표면장력보다 커지면, 구형이던 메니스커스가 테일러 콘(Taylor Cone) 형상으로 바뀌게 되며, 이때 훨씬 작은 크기의 액적이 토출될 수 있도록 한다.
또는 제 2 전극은 별도로 형성하지 않고, 제 1 전극과 기판(S) 사이의 전위차에 의해 전기장을 형성하여 상기와 같은 원리에 의해 작은 액적이 토출되도록 할 수도 있다.
상기와 같이 정전기력 방식을 사용할 경우, 전기장에 의한 테일러 콘의 형성으로 인해 선폭의 해상도가 높아지고 토출되는 액적의 직진성을 향상되는 장점이 있다.
이때, 본 발명에서는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 전술한 잉크공급튜브(220)를 금속재질로 형성하고, 잉크공급튜브(220)에 전압인가부를 연결함으로써 제 1 전극을 형성할 수도 있다. 이와 같이 제 1 전극을 형성하면, 노즐팁 부분에 전기장이 더욱 집중되도록 하여 전기장에 의한 제팅을 더욱 용이하게 할 수가 있다.
전술한 실시예에서와 마찬가지로 진동부(128)는 노즐(124)을 진동시켜 노즐(124)의 끝단에 형성된 메니스커스의 액면으로 전달되어 메니스커스가 흥분되어 분해되면 메니스커스로부터 미세 액적이 용이하게 토출될 수 있는 상태가 된다.
잉크를 노즐(124)을 향하여 토출시키기 위해 공압 방식의 가압부를 이용하는 방법, 압전소자를 이용하는 방법 및 제 1 전극을 이용하여 정전기력을 이용하는 방법을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 또한 이들의 조합으로 구성될 수도 있다.
예를 들어, 노즐(124)에 연결된 공압 채널(126)로 공압 방식으로 잉크를 토출시킴과 동시에 노즐(124)에 형성된 제 1 전극으로 정전기력을 이용하여 잉크를 토출시킬 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 결함 리페어 장치는 거리측정센서유닛(130) 및 이송유닛(150)을 더 포함할 수가 있다.
거리측정센서유닛(130)과 이송유닛(150)이 작동하여 기판(S)과 노즐(124) 사이의 거리가 일정하게 유지하도록 한다.
거리측정센서유닛(130)은 기판 결함 리페어 장치에 장착되어 기판(S)과의 거리를 측정하는데, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 레이저 거리 센서로 형성될 수가 있다. 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 거리측정센서유닛(130)은 광학유닛(110)의 일측에 형성되어 광학유닛(110)의 몸통부를 향하여 레이저를 조사할 수가 있다. 상기 광학유닛(110)의 몸통부에는 소정의 위치에 레이저의 경로를 바꾸는 반사경(미도시)이 형성되어 거리측정센서유닛(130)으로부터 조사된 레이저광을 기판(S)을 향하여 조사하게 되고, 기판(S)으로부터 다시 반사된 레이저광을 다시 수신하여 상기 기판(S)과의 거리를 측정할 수가 있다.
거리측정센서유닛(130)으로부터 구한 거리와 노즐유닛(120)의 위치를 파악하면 기판(S)과 노즐(124) 사이의 거리를 구할 수가 있는데, 노즐유닛(120)을 X, Y, Z축 방향으로 이송시키는 이송유닛(150)을 동작시켜 노즐유닛(120)의 노즐(124) 끝단과 기판(S) 사이의 거리를 일정하게 유지시킬 수가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 결함 리페어 장치는 중성화 이온가스 분사유닛(140)을 더 포함할 수가 있다.
중성화 이온가스 분사유닛(140)은 노즐유닛(120)의 일측에 형성되어 기판(S)의 결함부위를 향하여 양이온 또는 음이온의 이온 가스를 분사시켜 기판(S)을 중성화시킨다. 기판(S)의 표면은 소정의 전하를 띌 수가 있는데, 본 발명에서 중성화 이온가스 분사유닛(140)에 의해 분사되는 이온 가스에 의해 기판(S)의 표면을 중성화시킬 수가 있다.
기판(S)이 전하를 띌 경우, 노즐(124)로부터 토출되는 하전된 잉크가 미세 액적으로 분사될 때, 미세 액적의 분사 경로를 변경시킬 수가 있다. 따라서, 본 발명에서 중성화 이온가스 분사유닛(140)이 노즐(124)로부터 잉크가 분사되기 전에 기판(S)의 표면을 중성화시킴으로써 미세 액적의 잉크의 직진성을 향상시켜 잉크젯 프린팅의 정밀도를 향상시킬 수가 있다.
도 10은 입자(20 중량부), 에틸렌글리콜 (78 중량부), PVP (2 중량부) 등으로 구성된 잉크를 본 발명에 따른 노즐(124)을 이용하여 패터닝한 결과를 도시한다. 이때, 노즐(124)에 전압을 인가하여 전기장만으로 제팅을 수행하는 경우와 노즐(124)을 통해 전기장을 형성하고 동시에 노즐(124)을 압전소자로 150 kHz로 진동을 주었을 때의 패터닝한 결과를 각각 도시하는데, 액체가 진동되는 효과로 인하여 전기장만 형성하여 제팅한 경우보다 훨씬더 원활하게 액이 토출되고 선도 매끄럽게 형성되는 것을 알 수가 있다.
도 11은 노즐(124)에 전기장을 형성하기 위해 인가되는 전압과 압전소자의 진동주파수에 따른 프린팅 성능을 분석한 결과를 도시한다. 압전소자가 없을 경우에는 0.20 kV 정도의 전압을 인가하여야 제팅이 가능하고 형성된 전극선의 선폭도 두껍다. 반면에 200 kHz 정도의 압전소자의 진동을 노즐(124)에 인가하는 경우에는 0.15 kV의 낮은 전압에서도 잉크의 토출이 가능함을 알 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110: 광학유닛 120: 노즐유닛
122: 챔버 124: 노즐
126: 공압 채널 128: 진동부
130: 거리측정센서유닛 140: 중성화 이온가스 분사유닛
202: 노즐 몸체부 204: 노즐팁부
210: 노즐부 220: 잉크공급튜브

Claims (11)

  1. 잉크젯 방식으로 기판 상의 결함 부위를 리페어하는 기판 결함 리페어 장치의 노즐에 있어서,
    일정한 관경을 가지도록 연장되는 노즐 몸체부 및 상기 노즐 몸체부의 일단에서 중심을 향하여 관경이 줄어들도록 경사진 노즐팁부를 포함하는 노즐부; 및
    튜브형상으로 상기 노즐부의 내부에 상기 노즐부와 이격되도록 형성되어 상기 노즐부에 잉크를 공급하도록 하는 잉크공급튜브를 포함하고,
    상기 잉크공급튜브는 적어도 상기 노즐 몸체부의 일단까지 연장 형성되어, 상기 잉크공급튜브를 통해 상기 노즐부 내부로 잉크를 주입할 때 노즐팁부 하부로 갈수록 모세관의 힘이 증가하여 버블트랩이 발생하지 않으며 상기 노즐부 내부에 상기 잉크를 채우도록 하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크공급튜브는 상기 노즐 몸체부의 일단부까지 연장되는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크공급튜브는 금속으로 형성되고, 상기 잉크공급튜브에 전압을 인가시켜 전기장을 생성시킴으로써 상기 전기장의 힘으로 상기 잉크를 상기 노즐팁부로부터 토출시키도록 하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐부와 상기 잉크공급튜브 사이의 이격된 공간으로 기압으로 가압하여 상기 노즐부 내의 압력을 제어하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐.
  5. 기판 상의 결함부위를 확대하여 도시하도록 하는 광학유닛; 및
    상기 결함부위를 채우는 잉크를 분사하는 노즐유닛을 포함하며,
    상기 노즐유닛은
    상기 잉크를 공급받아서 상기 기판을 향하여 토출하는 상기 제 1 항으로 형성된 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐;
    상기 노즐 내부에 수용된 잉크를 가압하여 상기 노즐을 통해 토출되도록 하는 가압부; 및
    상기 노즐을 진동시켜 상기 토출되는 잉크를 미세 액적으로 분해하도록 하는 진동부를 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
  6. 기판 상의 결함 부위를 확대하여 도시하도록 하는 광학유닛; 및
    상기 결함 부위를 채우는 잉크를 분사하는 노즐유닛을 포함하며,
    상기 노즐유닛은
    상기 잉크를 공급받아서 상기 기판을 향하여 토출하는 상기 제 1 항으로 형성된 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치의 노즐;
    상기 노즐에 전압을 인가시켜 상기 기판을 향하여 전기장을 생성시킴으로써 상기 노즐 내부에 수용된 잉크를 상기 노즐을 통해 토출되도록 하는 전극; 및
    상기 노즐을 진동시켜 상기 토출되는 잉크를 미세 액적으로 분해하도록 하는 진동부를 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 결함은 상기 기판 상에 형성된 전기회로의 결손 또는 상기 기판 상에 형성된 박막의 미세결함홀인 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서유닛 및
    상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 상기 노즐을 이송시키는 이송유닛을 더 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기판을 향하여 양이온 또는 음이온 가스를 분사시켜 기판을 중성화시키는 중성화 이온가스 분사유닛을 더 포함하는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 가압부는 상기 노즐부와 상기 잉크공급튜브 사이의 이격된 공간으로 기압으로 상기 잉크를 가압하는 잉크젯 방식의 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
  11. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 진동부는 압전 소자를 포함하는 초음파 발진기로 형성되는 잉크젯 방식의 기판 결함 리페어 장치.
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