KR102379015B1 - 토출 헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

토출 헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토출 헤드 및 토출 헤드를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 토출 헤드는 그 액 토출면에 유기막 층이 제공되고, 유기막 층의 저면에는 무기막 층이 제공된다. 따라서, 토출 헤드의 액 토출면은 거칠기가 개선되고 표면 에너지가 낮아짐으로써, 액 맺힘 현상이 최소화 되고, 액이 맺힌 경우 잔류 액과 액 토출면간의 접촉각이 커짐으로써, 석션이 용이하다.

Description

토출 헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{EJECTION HEAD AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 액을 토출하는 토출 헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린트 장치는 기판 상에 액을 도포하는 헤드 및 헤드를 세정하는 세정 유닛을 구비한다. 헤드는 액을 토출하는 다수의 노즐을 구비하며, 기판의 특정 위치에 액을 도포한다. 잉크젯 프린트 장치에 사용되는 액은 대체로 점성 및 휘발성이 높기 때문에 응고되기 쉽다.
도 1은 일반적인 노즐이 형성된 액 토출면(1)에대해 석션 유닛(2)이 석션을 수행하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로, 잔류 액을 세정하기 위해 석션 유닛(2)을 이용한 석션이 수행된다. 이 경우, 액 토출면의 표면이 거칠수록, 표면 에너지가 상승하여 액이 넓게 분포함으로써, 액 맺힘 현상이 쉽게 발생되고, 액 토출면에 대한 석션 수행이 용이하지 않다.
본 발명은 액이 토출되는 액 토출면의 액맺힘 현상을 최소화 하기 위한 토출 헤드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 액 토출면에 대한 석션 수행을 용이하게 하기 위한 토출 헤드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는 액을 토출하는 토출 헤드를 제공한다. 토출 헤드는, 내부에 액이 수용되는 공간이 제공되고, 그 길이 방향이 제 1 방향을 따라 제공된 바디;와 상기 바디의 저면에 결합되며, 상하 방향으로 관통되어 상기 액을 토출하는 토출구들이 형성된 분사 플레이트;를 가지되, 상기 분사 플레이트는, 베이스 판; 상기 베이스 판의 저면에 코팅된 유기막 층을 포함한다.
상기 분사 플레이트는, 상기 유기막 층의 저면에 코팅된 무기막 층을 더 포함한다.
상기 베이스 판의 저면은, 상기 토출구들이 형성된 중앙 영역; 및 상기 토출구들이 형성되지 않은 가장자리 영역;을 가지되, 상기 유기막 층은, 상기 중앙 영역에 코팅되고, 상기 가장자리 영역에는 코팅되지 않는다.
상기 분사 플레이트는, 상기 유기막 층의 저면 및 측면을 감싸도록 무기막 층을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 베이스; 상기 베이스에 설치되고, 기판이 놓여지는 기판 지지 유닛; 및 상기 기판 지지 유닛의 이동 경로 상부에 제공되며, 기판 상에 액을 토출하는 토출 헤드가 결합된 갠트리;를 포함하되, 상기 토출 헤드는, 상술한 토출 헤드와 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 액이 토출되는 액 토출면의 액맺힘 현상을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 액 토출면에 대한 석션 수행을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일반적인 액 토출면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 토출 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 분사 플레이트의 저면을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 분사 플레이트를 A에서 A'으로 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 3의 분사 플레이트를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 베이스(B), 기판 지지 유닛(100), 갠트리(200), 토출 헤드(300), 그리고 헤드 세정 유닛(400)을 포함한다.
베이스(B)는 일정한 두께를 가지는 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 베이스(B)의 상면에는 기판 지지 유닛(100)이 배치된다.
기판 지지 유닛(100)은 기판(S)이 놓이는 지지판(110)을 가진다. 지지판(110)은 사각형 형상의 판일 수 있다. 지지판(110)의 하면에는 회전 구동 부재(120)가 연결된다. 회전 구동 부재(120)는 회전 모터일 수 있다. 회전 구동 부재(120)는 지지판(110)에 수직한 회전 중심축을 중심으로 지지판(110)을 회전시킨다. 지지판(110)이 회전 구동 부재(120)에 의해 회전되면, 기판(S)은 지지판(110)의 회전에 의해 회전될 수 있다.
제 1 방향(Ⅰ)은 갠트리(210)의 길이 방향이다. 제 2 방향(Ⅱ)은 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향(Ⅰ)에 수직한 방향이다. 제 3 방향(Ⅲ)은 제 1 방향(Ⅰ) 및 제 2 방향(Ⅱ)에 수직한 방향이다.
지지판(110)과 회전 구동 부재(120)는 직선 구동 부재(130)에 의해 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동될 수 있다. 직선 구동 부재(130)는 슬라이더(132)와 가이드 부재(134)를 포함한다. 회전 구동 부재(120)는 슬라이더(132)의 상면에 설치된다. 가이드 부재(134)는 베이스(B)의 상면 중심부에 제 2 방향(Ⅱ)으로 길게 연장된다. 슬라이더(132)에는 리니어 모터가 내장될 수 있으며, 슬라이더(132)는 리니어 모터에 의해 가이드 부재(134)를 따라 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동된다.
갠트리(200)는 지지판(110)이 이동되는 경로의 상부에 제공된다. 갠트리(200)는 베이스(B)의 상면으로부터 위방향으로 이격 배치되며, 갠트리(200)는 길이 방향이 제 1 방향(Ⅰ)을 향하도록 배치된다.
토출 헤드(300)는 헤드 이동 유닛(500)에 의해 갠트리(200)에 결합된다. 토출 헤드(300)는 헤드 이동 유닛(500)에 의해 갠트리의 길이 방향, 즉 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동하고, 또한 제3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동될 수 있다. 토출 헤드(300)는 기판에 액정의 액적을 토출한다. 토출 헤드(300)는 복수 개가 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 토출 헤드(300a, 300b, 300c)가 제공된 예를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 토출 헤드(300)는 제 1 방향(Ⅰ)으로 일렬로 나란하게 배열될 수 있으며, 갠트리(200)에 결합된다.
도 3은 도 2의 헤드를 나타낸 사시도이다. 도 3을 참고하면, 토출 헤드(300)는 바디(310) 및 분사 플레이트(320)를 포함한다.
바디(310)는 내부에 액이 수용되는 공간(310a)이 제공된다. 바디(310)는 그 길이 방향이 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 제공된다.
도 4 는 분사 플레이트(320)의 저면을 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4의 분사 플레이트(320)를 A에서 A'으로 절단한 단면을 나타낸 단면도이다. 도 6은 도 5의 유기막 층(323) 및 무기막 층(324)을 나타낸 도면들이다. 도 3 내지 도 6을 참고하면, 분사 플레이트(320)는 베이스 판(322); 유기막 층(323) 및 무기막 층(324)을 포함한다. 분사 플레이트(320)는 바디(310)의 저면에 결합된다.
베이스 판(322)에는 상하 방향으로 관통되어 액을 토출하는 복수개의 토출구(321)들이 형성된다. 예를 들어, 베이스 판(322)에는 128개 또는 256개의 토출구(321)들이 제공될 수 있다. 토출구(321)들은 일정 피치의 간격으로 일렬로 배치될 수 있다. 베이스 판(322)의 저면은 중앙 영역(325) 및 가장자리 영역(326)을 가진다. 토출구(321)들은 중앙 영역(325)에 형성된다. 가장자리 영역(326)에는 토출구(321)들이 형성되지 않는다.
유기막 층(323)은 베이스 판(322)의 저면에 코팅된다. 유기막 층(323)은 페릴렌(Parylene)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 베이스 판(322) 저면에 유기막 층(323)이 코팅됨으로써, 베이스 판(322) 저면의 거칠기가 개선된다. 따라서, 표면 에너지가 감소하여 액맺힘 현상이 감소된다. 또한 액이 맺힌 경우, 베이스 판(322)의 저면과 액의 접촉각이 크게 제공되어 석션 수행이 용이하다. 또한, 유기막 층(323)은 무기막 층(324)에 비해 코팅이 용이하고 두껍게 제공될 수 있어, 외부 충격에 대한 완충효과를 제공한다.
무기막 층(324)은 유기막 층(323)의 저면에 코팅된다. 무기막 층(324)은 소수성 성질을 가지는 무기물을 포함하는 재질로 제공된다. 예를 들어, 무기막 층(324)은 금속 재질, 실리콘 등의 재질을 포함하는 재질로 제공된다. 소수성 성질을 갖는 무기막 층(324)이 코팅됨으로써, 베이스 판(322)의 저면은 친수성 성질의 유기막 층(323)이나 베이스 판(322)에 비해 표면 에너지가 감소하여 액맺힘 현상이 감소된다. 또한 액이 맺힌 경우, 베이스 판(322)의 저면과 액의 접촉각이 크게 제공되어 석션 수행이 용이하다.
유기막 층(323)은 중앙 영역(325)에 코팅되고, 가장자리 영역(326)에는 코팅되지 않을 수 있다. 이 경우, 무기막 층(324)은 유기막 층(323)의 저면 및 측면(323a)을 감싸도록 유기막 층(323)의 저면 및 측면(323a)과 베이스 판(322)의 가장자리 영역(326)에 코팅된다. 따라서, 친수성 성질을 가져 수분과 공기에 취약한 유기막 층(323)의 저면 및 측면(323a)을 외부 수분과 공기로부터 보호할 수 있다.
토출 헤드(300)는 공간(310a)에 제공된 액이 토출 헤드(300)를 통해 분사되도록 압력을 제공하는 압전 소자를 더 포함한다. 토출 헤드(300)각각의 토출 헤드(300)에는 토출구(321)들에 대응하는 수만큼의 압전 소자(330)가 제공될 수 있으며, 토출구(321)들의 액적 토출량은 압전 소자(330)들에 인가되는 전압의 제어에 의해 각기 독립적으로 조절될 수 있다. 압전 소자(330)들은 바디(310)의 내부의 토출구(321)들의 상부에 제공될 수 있다.
헤드 세정 유닛(400)은 베이스(B) 상에 설치되어, 토출 헤드(300)를 세정한다. 헤드 세정 유닛(400)은 음압을 형성하여 토출 헤드(300)에 잔류하는 액 및 세정액 등을 석션(Suction)하는 석션 부재로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 베이스 판(322)의 저면에 유기막 층(323)을 제공하고, 유기막 층(323)의 저면 및 측면(323a)에 무기막 층(324)을 제공함으로써, 액이 토출되는 액 토출면의 액맺힘 현상을 최소화 할 수 있으며, 액 토출면에 대한 석션 수행을 용이하게 할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 S: 기판
100: 기판 지지 유닛 200: 갠트리
300: 토출 헤드 310: 바디
320: 분사 플레이트 322: 베이스 판
323: 유기막 층 324: 무기막 층
400: 헤드 세정 유닛

Claims (13)

  1. 액을 토출하는 토출 헤드에 있어서,
    내부에 액이 수용되는 공간이 제공되고, 그 길이 방향이 제 1 방향을 따라 제공된 바디;와
    상기 바디의 저면에 결합되며, 상하 방향으로 관통되어 상기 액을 토출하는 토출구들이 형성된 분사 플레이트;를 가지되,
    상기 분사 플레이트는,
    베이스 판;
    상기 베이스 판의 저면에 코팅된 유기막 층;
    상기 유기막 층의 저면 및 측면과 상기 베이스 판의 가장자리 영역을 감싸도록 코팅된 무기막 층;을 포함하되,
    상기 토출구들은 상기 베이스 판의 저면의 중앙 영역과 상기 가장자리 영역 중 상기 중앙 영역에만 형성되고,
    상기 유기막 층은 상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역 중 상기 중앙 영역에만 형성되는 토출 헤드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막 층은, 페릴렌(Parylene)을 포함하는 재질로 제공되는 토출 헤드.
  6. 제 1 항 또는 5항에 있어서,
    상기 공간에 제공된 액이 상기 토출 헤드를 통해 분사되도록 압력을 제공하는 압전 소자를 더 포함하는 토출 헤드.
  7. 베이스;
    상기 베이스에 설치되고, 기판이 놓여지는 기판 지지 유닛; 및
    상기 기판 지지 유닛의 이동 경로 상부에 제공되며, 기판 상에 액을 토출하는 토출 헤드가 결합된 갠트리;를 포함하되,
    상기 토출 헤드는,
    내부에 액이 수용되는 공간이 제공되고, 그 길이 방향이 제 1 방향을 따라 제공된 바디;와
    상기 바디의 저면에 결합되며, 상하 방향으로 관통되어 상기 액을 토출하는 토출구들이 형성된 분사 플레이트;를 가지되,
    상기 분사 플레이트는,
    베이스 판;
    상기 베이스 판의 저면에 코팅된 유기막 층;
    상기 유기막 층의 저면 및 측면과 상기 베이스 판의 가장자리 영역을 감싸도록 코팅된 무기막 층;을 포함하되,
    상기 토출구들은 상기 베이스 판의 저면의 중앙 영역과 상기 가장자리 영역 중 상기 중앙 영역에만 형성되고,
    상기 유기막 층은 상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역 중 상기 중앙 영역에만 형성되는 기판 처리 장치..
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기막 층은, 페릴렌(Parylene)을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 토출 헤드는, 상기 공간에 제공된 액이 상기 토출 헤드를 통해 분사되도록 압력을 제공하는 압전 소자를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제1항의 토출 헤드를 세정하는 방법에 있어서,
    석션 유닛이 음압을 형성하여 상기 토출 헤드에 잔류하는 액 및 세정액 등을 석션함으로써 세정을 수행하는 토출 헤드 세정 방법.
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