KR20140070349A - Substrate manufacturing apparatus and substrate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은, 2012년 11월 29일에 출원된 일본 특허출원 제2012-260867호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-260867 filed on November 29, 2012. The entire contents of which are incorporated herein by reference.
본 발명은, 기판에 액상의 박막재료를 도포한 후, 박막재료를 경화시킴으로써, 소정 형상의 박막을 형성하는 기판제조장치 및 기판제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate manufacturing apparatus and a substrate manufacturing method for forming a thin film of a predetermined shape by applying a liquid thin film material to a substrate and then curing the thin film material.
노즐헤드로부터 박막패턴 형성용의 재료를 포함한 액적을 토출하여, 기판의 표면에 박막패턴을 형성하는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1). 기판에 대하여 노즐헤드를 이동시키면서, 노즐헤드로부터 기판을 향하여 액적을 토출함으로써, 박막이 형성된다. 기판에 대하여 노즐헤드를 이동시키면서, 노즐헤드로부터 기판을 향하여 액적을 토출하는 처리를, "주사"라고 한다.There is known a technique in which a liquid droplet containing a material for forming a thin film is discharged from a nozzle head to form a thin film pattern on the surface of the substrate (for example, Patent Document 1). A thin film is formed by discharging droplets from the nozzle head toward the substrate while moving the nozzle head relative to the substrate. The process of ejecting droplets from the nozzle head toward the substrate while moving the nozzle head relative to the substrate is referred to as "scanning ".
이러한 박막 형성 기술에 있어서, 예를 들면, 기판에는 프린트기판이 이용되고, 박막재료에는 솔더레지스트가 이용된다. 프린트기판은, 기재 및 배선을 포함하고, 소정의 위치에 전자부품 등이 납땜된다. 솔더레지스트는, 전자부품 등을 납땜하는 도체부분을 노출켜, 납땜이 불필요한 부분을 덮는다. 전체면에 솔더레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 기술을 이용하여 개구를 형성하는 방법에 비하여, 제조 코스트의 저감을 도모하는 것이 가능하다.In such a thin film forming technique, for example, a printed substrate is used for the substrate, and a solder resist is used for the thin film material. The printed board includes a substrate and wiring, and electronic parts and the like are soldered to a predetermined position. The solder resist exposes a conductor portion for soldering an electronic component or the like, and covers a portion where soldering is unnecessary. It is possible to reduce the manufacturing cost as compared with the method of forming the openings by using the photolithography technique after applying the solder resist to the entire surface.
기판 면내에 관하여 박막의 두께를 다르게 하는 경우, 멀티드롭법, 중복도포법, 및 분할도포법이 고려된다.When the thickness of the thin film is made different in the substrate surface, a multi-drop method, a double coating method, and a split coating method are considered.
멀티드롭법에 있어서는, 픽셀마다, 착탄시키는 액적의 개수를 변화시킴으로써, 박막의 두께를 변화시킨다. 가장 두꺼운 박막을 형상해야 하는 픽셀에 착탄시키는 액적의 개수가 가장 많아진다. 1개의 픽셀에 착탄시키는 액적의 최대 개수에 따라, 기판에 대한 노즐헤드의 이동속도가 제한된다. 1개의 픽셀에 착탄시키는 액적의 최대 개수가 증가하면, 기판에 대한 노즐헤드의 이동속도를 느리게 하여야 한다. 이로 인하여, 스루풋이 저하된다.In the multi-drop method, the thickness of the thin film is changed by changing the number of droplets to land on a pixel-by-pixel basis. The number of liquid droplets that land on the pixel that should form the thickest film becomes the greatest. The moving speed of the nozzle head with respect to the substrate is limited depending on the maximum number of droplets to be deposited on one pixel. As the maximum number of droplets to land on one pixel increases, the moving speed of the nozzle head with respect to the substrate must be slowed down. As a result, the throughput is lowered.
중복도포법에 있어서는, 균일한 두께의 제1 박막을 형성한 후, 두꺼운 막을 형성해야 하는 영역에만, 제1 박막 상에 추가로 제2 박막을 형성한다. 분할도포법에 있어서는, 형상해야 하는 박막의 막두께마다, 복수의 영역으로 구분한다. 1회의 주사로 1개의 영역에 박막을 형성한다. 어느 방법에서도, 막두께가 상이한 박막을 형성하기 위하여, 복수회의 주사를 행하여야 한다. 이로 인하여, 스루풋이 저하된다.In the overlapping coating method, after forming a first thin film of uniform thickness, a second thin film is further formed on the first thin film only in a region where a thick film is to be formed. In the split coating method, the thin film is divided into a plurality of regions for each thickness of the thin film to be formed. A thin film is formed in one region by one scan. In either method, in order to form a thin film having a different film thickness, a plurality of times of scanning must be performed. As a result, the throughput is lowered.
본 발명의 목적은, 면내에 관하여 막두께가 상이한 박막을 형성할 때에, 스루풋의 저하를 회피할 수 있는 기판제조방법 및 기판제조장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate manufacturing method and a substrate manufacturing apparatus capable of avoiding a reduction in throughput when forming a thin film having a different film thickness in a plane.
본 발명의 일 관점에 의하면,According to one aspect of the present invention,
박막을 형성해야 하는 기판을 지지면에 지지하는 스테이지와,A stage for supporting a substrate on which a thin film is to be formed on a supporting surface,
상기 스테이지에 대향하고, 복수의 노즐구멍으로부터 상기 스테이지에 지지된 기판을 향하여 박막재료의 액적을 토출하는 노즐헤드와,A nozzle head opposed to the stage and discharging droplets of the thin film material from the plurality of nozzle holes toward the substrate supported on the stage;
상기 스테이지 및 상기 노즐헤드의 일방을 타방에 대하여, 상기 지지면에 평행한 주사방향으로 이동시키는 이동기구와,A moving mechanism for moving one of the stage and the nozzle head with respect to the other in a scanning direction parallel to the supporting surface,
상기 이동기구를 제어하는 제어장치And a control device
를 가지고,Lt; / RTI &
상기 노즐헤드는, 상기 제어장치로부터, 상기 노즐구멍과, 당해 노즐구멍에 대응지어진 신호파형과의 대응관계가 특정된 토출신호를 받으면, 지정된 신호파형에 따른 체적의 박막재료의 액적을, 지정된 상기 노즐구멍으로부터 토출하는 기판제조장치가 제공된다.Wherein the nozzle head receives droplets of a thin film material having a volume corresponding to a designated signal waveform from the control device in response to a specified ejection signal indicating a correspondence relationship between the nozzle hole and a signal waveform associated with the nozzle hole, There is provided a substrate manufacturing apparatus for discharging a substrate from a nozzle hole.
본 발명의 다른 관점에 의하면,According to another aspect of the present invention,
기판에 노즐헤드를 대향시켜, 상기 기판과 상기 노즐헤드와의 일방을 타방에 대하여 상기 기판의 표면에 평행한 주사방향으로 이동시키면서, 상기 노즐헤드의 노즐구멍으로부터 박막재료의 액적을 토출시켜, 상기 기판의 표면에 박막을 형성하는 공정을 가지고,The droplet of the thin film material is discharged from the nozzle hole of the nozzle head while opposing the nozzle head to the substrate and moving one side of the substrate and the nozzle head in the scanning direction parallel to the surface of the substrate with respect to the other side, And a step of forming a thin film on the surface of the substrate,
상기 기판과 상기 노즐헤드와의 일방을 타방에 대하여 상기 주사방향으로 이동시키고 있는 기간에, 상기 박막재료의 액적을 착탄시키는 위치에 있어서의 상기 박막의 두께에 관한 정보에 근거하여, 상기 노즐구멍으로부터 토출되는 박막재료의 체적을, 상기 노즐구멍마다 다르게 하는 기판제조방법이 제공된다.Based on the information about the thickness of the thin film at a position where the liquid droplet of the thin film material is landed in a period during which one side of the substrate and the nozzle head are moved in the scanning direction with respect to the other side, There is provided a substrate manufacturing method in which the volume of a thin film material to be ejected is different for each of the nozzle holes.
노즐구멍으로부터 토출되는 박막재료의 액적의 체적을, 기판 상의 위치에 따라 다르게 함으로써, 면내에서 막두께가 변동하는 박막을 형성할 수 있다. 또한, 1회의 주사로, 상이한 막두께의 박막을 형성할 수 있다. 이로 인하여, 종래의 방법에 비하여, 스루풋을 높일 수 있다.By making the volume of the droplet of the thin film material discharged from the nozzle hole different according to the position on the substrate, a thin film whose film thickness varies in the plane can be formed. Further, a thin film having a different film thickness can be formed by one scan. As a result, the throughput can be increased as compared with the conventional method.
도 1은 실시예에 의한 기판제조장치의 개략도이다.
도 2에 있어서, (2A)는, 노즐유닛의 사시도이며, (2B)는, 노즐헤드 및 경화 용 광원의 저면도이다.
도 3에 있어서, (3A)는, 노즐헤드의 단면도이며, (3B)는, (3A)의 일점쇄선(3B-3B)에 있어서의 단면도이고, (3C) 및 (3E)는, 토출동작 중에 있어서의 노즐헤드의, (3A)와 동일한 위치에 있어서의 단면도이며, (3D) 및 (3F)는, 토출동작 중에 있어서의 노즐헤드의, (3B)와 동일한 위치에 있어서의 단면도이다. (3G) 및 (3I)는, 토출동작 중에 있어서의 노즐헤드의, (3A)와 동일한 위치에 있어서의 단면도이며, (3H) 및 (3J)는, 토출동작 중에 있어서의 노즐헤드의, (3B)와 동일한 위치에 있어서의 단면도이다.
도 4는 가압실의 전극에 인가되는 전압파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5에 있어서, (5)A~(5D)는, 토출동작 중에 있어서의 노즐헤드의 단면도이다.
도 6은 가압실의 전극에 인가되는 전압파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 제어장치 및 노즐헤드의 블록도이다.
도 8에 있어서, (8A)는, 화상데이터의 일례를 나타내는 선도이며, (8B)는, (8A)의 일점쇄선(8B-8B)의 위치에 대응지어진 기판 및 박막의 단면도이다.
도 9는, 박막재료의 액적을 토출시키기 위한 신호파형과, 기판에 형성되는 박막의 두께와의 관계를 나타내는 도이다.
도 10은, 멀티드롭방식을 이용하여 박막을 형성하는 경우의 신호파형과, 기판에 형성되는 박막의 두께와의 관계를 나타내는 도이다.1 is a schematic view of a substrate manufacturing apparatus according to an embodiment.
2 (2A) is a perspective view of the nozzle unit, and (2B) is a bottom view of the nozzle head and the curing light source.
3B is a cross-sectional view taken along one-
4 is a graph showing an example of a voltage waveform applied to an electrode of a pressurizing chamber.
In Fig. 5, (5) A to 5D are sectional views of the nozzle head during the ejection operation.
6 is a graph showing an example of a voltage waveform applied to an electrode of a pressurizing chamber.
7 is a block diagram of a control device and a nozzle head.
In Fig. 8, (8A) is a diagram showing an example of image data, and (8B) is a cross-sectional view of the substrate and the thin film corresponding to the position of the one-
9 is a diagram showing a relationship between a signal waveform for discharging droplets of a thin film material and a thickness of a thin film formed on a substrate.
10 is a diagram showing a relationship between a signal waveform when a thin film is formed using a multi-drop method and a thickness of a thin film formed on a substrate.
도 1에, 실시예에 의한 기판제조장치의 개략도를 나타낸다. 정반(20) 상에, 이동기구(21)에 의하여 스테이지(22)가 지지되어 있다. 스테이지(22)의 상면(지지면)에, 프린트배선판 등의 기판(50)이 지지된다. 스테이지(22)의 지지면에 평행한 방향을 x방향 및 y방향으로 하고, 지지면의 법선방향을 z방향으로 하는 xyz직교좌표계를 정의한다. 이동기구(21)는, 스테이지(22)를 x방향 및 y방향으로 이동시킨다.1 is a schematic view of a substrate manufacturing apparatus according to an embodiment. A
정반(20)의 상방에, 노즐유닛(23) 및 촬상장치(30)가 지지되어 있다. 노즐유닛(23) 및 촬상장치(30)는, 스테이지(22)에 지지된 기판(50)에 대향한다. 촬상장치(30)는, 기판(50)의 표면에 형성되어 있는 배선패턴, 얼라이먼트마크, 기판(50)에 형성된 박막패턴 등을 촬상한다. 촬상되어 얻어진 화상데이터가, 제어장치(40)에 입력된다. 노즐유닛(23)은, 복수의 노즐구멍으로부터 기판(50)을 향하여, 광경화성(예를 들면 자외선 경화성)의 박막재료의 액적(예를 들면 솔더레지스트 등의 액적)을 토출한다. 토출된 박막재료가, 기판(50)의 표면에 부착된다.The
노즐유닛(23)을 정반(20)에 고정하여, 스테이지(22)를 이동시키는 대신에, 스테이지(22) 및 정반(20)에 대하여 노즐유닛(23)을 이동시켜도 된다.The
제어장치(40)가, 이동기구(21), 노즐유닛(23), 및 촬상장치(30)를 제어한다. 제어장치(40)는, 기판(50)에 형성해야 하는 박막패턴의 형상을 정의하는 래스터 포맷의 화상데이터(46) 또는 그 압축데이터 등을 기억하는 기억부(45)를 포함한다. 오퍼레이터가, 입력장치(41)를 통하여 제어장치(40)에, 다양한 지령(커맨드)이나, 제어에 필요한 수치 데이터를 입력한다. 제어장치(40)는, 출력장치(42)로부터 오퍼레이터에 대하여 각종 정보를 출력한다.The
도 2의 (2A)에, 노즐유닛(23)의 사시도를 나타낸다. 노즐홀더(26)에, 복수, 예를 들면 4개의 노즐헤드(24)가 장착되어 있다. 노즐헤드(24)의 각각에, 복수의 노즐구멍(24a)이 형성되어 있다. 노즐구멍(24a)은 x방향으로 배열되고, 4개의 노즐헤드(24)는, y방향으로 나열되어 노즐홀더(26)에 고정되어 있다.2A is a perspective view of the
노즐헤드(24)의 사이, 양단의 노즐헤드(24)보다 외측에, 각각 경화용 광원(25)이 배치되어 있다. 경화용 광원(25)은, 기판(50)(도 1)에, 박막재료를 경화시키는 빛, 예를 들면 자외선을 조사한다.A curing
도 2의 (2B)에, 노즐헤드(24) 및 경화용 광원(25)의 저면도를 나타낸다. 노즐헤드(24)의 각각의 바닥면(기판(50)에 대향하는 표면)에, 2열의 노즐열(24b)이 배치되어 있다. 노즐열(24b)의 각각은, x방향으로 피치(주기)(8Pn)로 나열되는 복수의 노즐구멍(24a)으로 구성된다. 일방의 노즐열(24b)은, 타방의 노즐열(24b)에 대하여, y방향으로 어긋나 있고, 또한, x방향으로 피치(4Pn)만큼 어긋나 있다. 즉, 1개의 노즐헤드(24)를 보면, 노즐구멍(24a)은, x방향에 관하여 피치(4Pn)로 등간격으로 분포하게 된다. 피치(4Pn)는, 예를 들면 300dpi의 해상도에 상당한다.2B is a bottom view of the
4개의 노즐헤드(24)는, y방향으로 배열하고, 또한 서로 x방향으로 어긋나게 노즐홀더(26)(도 2A)에 장착되어 있다. 도 2B에 있어서, 가장 좌측의 노즐헤드(24)를 기준으로 하면, 2, 3, 4번째의 노즐헤드(24)는, 각각 x축의 부의 방향으로 2Pn, Pn, 및 3Pn만큼 어긋나 있다. 이로 인하여, 4개의 노즐헤드(24)를 보면(노즐헤드 전체로서), 노즐구멍(24a)은, x방향으로 피치(Pn)(1200dpi에 상당하는 피치)로 등간격으로 배열하게 된다.The four nozzle heads 24 are arranged in the y direction and are mounted on the nozzle holder 26 (Fig. 2A) so as to be shifted from each other in the x direction. 2B, with respect to the
노즐헤드(24)의 사이, 및 y방향에 관하여 가장 외측의 노즐헤드(24)보다 더욱 외측에, 각각 경화용 광원(25)이 배치되어 있다. 1개의 노즐헤드(24)를 보면, 그 양측에 경화용 광원(25)이 배치되어 있다.The curing
기판(50, 도 1)을 y방향으로 이동시키면서, 형성해야 하는 박막패턴의 화상데이터(46)(도 1)에 근거하여, 노즐유닛(23)의 각 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 액적을 토출시킴으로써, x방향에 관하여 1200dpi의 해상도로 박막패턴을 형성할 수 있다. 기판(50)을 y방향으로 이동시키면서, 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 액적을 토출시켜, 기판(50)에 박막재료를 도포하는 동작을, "주사"라고 한다. 1회의 주사를 행한 후, x방향으로 Pn/2만큼 어긋나게 하여 다음의 주사를 행함으로써, x방향의 해상도를 2배인 2400dpi까지 높일 수 있다. 2회의 주사는, 1회째의 주사와 2번째의 주사와의 방향을 반전시킨 왕복주사에 의하여 실현할 수 있다. y방향(주사방향)의 해상도는, 기판(50)의 이동속도와, 노즐구멍(24a)으로부터의 액적의 토출주기로 결정된다.1) of the thin film material to be formed while moving the substrate 50 (Fig. 1) in the y direction, the liquid material of the thin film material is ejected from each
도 3의 (3A) 및 도 3의 (3B)에, 노즐헤드(24)의 일부의 개략 단면도를 나타낸다. 도 3의 (3A)는, 노즐구멍(24a)이 형성되어 있는 면보다 약간 내측의 위치에 있어서의 xy면에 평행한 단면도를 나타내고, 도 3의 (3B)는, 도 3의 (3A)의 일점쇄선(3B-3B)에 있어서의 단면도를 나타낸다. 노즐헤드(24)는, 이른바 시어모드형 압전소자 방식의 노즐헤드이다.3A and 3B show a schematic sectional view of a part of the
도 3의 (3A)에 나타내는 바와 같이, 복수의 가압실(27)이 x방향으로 배열되어 있다. 복수의 가압실(27)은, 격벽(28)에 의하여 구획되어 있다. 격벽(28)은 압전재료로 형성되어 있고, 격벽(28)의 두께방향의 전계가 가해지면 전단 변형하도록 구성되어 있다. 가압실(27)에 대응하여, 노즐구멍(24a)이 배치된다. 가압실(27)의 벽면에 전극(29)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3A, a plurality of
도 3의 (3A)에 나타낸 양단의 가압실(27)의 전극(29)을 접지하고, 중앙의 가압실(27)의 전극(29)에 전압을 인가하면, 중앙의 가압실(27)의 양측의 격벽(28)에 두께 방향의 전계가 가해진다. 일례로서, 중앙의 가압실(27)의 전극(29)에 부전압을 인가하면, 도 3C에 나타내는 바와 같이, 양측의 격벽(28)이 서로 멀어지는 방향으로 변형되다. 이로써, 중앙의 가압실(27)의 용적이 커진다. 반대로, 중앙의 가압실(27)의 전극(29)에 정전압을 인가하면, 도 3G에 나타내는 바와 같이, 양측의 격벽(28)이 서로 가까워지는 방향으로 변형된다. 이로써, 중앙의 가압실(27)의 용적이 작아진다.When the
도 3의 (3B)에 나타내는 바와 같이, 가압실(27)의 바닥면에 노즐구멍(24a)이 형성되어 있다. 모든 가압실(27)이, 1개의 공통실(33)에 접속되어 있다. 가압실(27) 및 공통실(33)에, 액상의 박막재료가 저장되어 있다. 가압실(27)이 확대되면, 공통실(33)로부터 가압실(27)로 박막재료가 유입된다.As shown in (3B) of Fig. 3, a
다음으로, 도 3의 (3A)~(3J), 및 도 4를 참조하여, 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 액적을 토출시킬 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 3의 (3A)~(3J)에서는, 중앙의 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 액적을 토출시키는 예가 나타나 있다. 도 3의 (3C), (3E), (3G), 및 (3I)는, 도 3의 (3A)와 동일한 위치의 단면도를 나타내고, 도 3의 (3D), (3F), (3H), 및 (3J)는, 도 3의 (3B)와 동일한 위치의 단면도를 나타낸다. 도 4는, 중앙의 가압실(27)의 전극(29)에 인가되는 전압파형의 일례를 나타낸다. 이하의 동작 설명에서는, 특별히 설명이 없는 한, 중앙의 가압실(27)을 간단히 "가압실(27)"이라고 하고, 중앙의 가압실(27)의 전극(29)을 간단히 "전극(29)"이라고 한다.Next, with reference to Figs. 3A to 3J and Fig. 4, the operation when droplets of the thin film material are discharged from the
도 3의 (3A) 및 도 3의 (3B)에, 전극(29)에 전압이 인가되어 있지 않을 때(도 4에 나타낸 시각(t11))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 시각(ta)(도 4)에 있어서, 전극(29)에 부전압을 인가한다.3A and 3B show sectional views of the
도 3의 (3C) 및 도 3의 (3D)에, 전극(29)에 부전압이 인가되고 있을 때(도 4에 나타낸 시각(t12))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)의 양측의 격벽(28)이, 서로 멀어지는 방향으로 변형됨으로써, 가압실(27)이 확대된다. 이로써, 공통실(33)로부터 가압실(27)로 박막재료가 유입된다.Sectional views of the
시각(tb)(도 4)의 시점에서, 전극(29)에 인가되고 있는 전압을 그라운드전위로 되돌린다. 도 3의 (3E) 및 (3F)에, 전극(29)의 전위가 그라운드전위로 되돌려졌을 때(도 4에 나타낸 시각(t13))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)의 양측의 격벽(28)이 중립상태로 되돌아온다. 이 때, 가압실(27) 내의 박막재료에 압력이 가해져, 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 일부가 돌출된다. 이 상태에서는, 노즐구멍(24a)으로부터 돌출된 부분(34)은, 가압실(27) 내의 박막재료에 연속되어 있다.At the time point of time tb (Fig. 4), the voltage applied to the
시각(tc)(도 4)의 시점에서, 전극(29)에 정전압을 인가한다. 도 3의 (3G) 및 (3H)에, 전극(29)에 정전압이 인가되고 있을 때(도 4에 나타낸 시각(t14))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)의 양측의 격벽(28)이, 서로 가까워지는 방향으로 변형됨으로써, 가압실(27)의 용적이 작아진다. 가압실(27) 내의 박막재료가 가압되어, 돌출된 부분(34)이 커진다.At the time point of time tc (Fig. 4), a constant voltage is applied to the
시각(td)(도 4)의 시점에서, 전극(29)에 인가되고 있는 전압을 그라운드전위로 되돌린다. 도 3의 (3I) 및 (3J)에, 전극(29)의 전위가 그라운드전위로 되돌려졌을 때(도 4에 나타낸 시각(t15))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)의 양측의 격벽(28)이 중립상태로 되돌아온다. 이 때, 가압실(27)이 확대되고, 노즐구멍(24a)으로부터 돌출된 부분(34)(도 3H)의 일부가 가압실(27) 내로 되돌려진다. 돌출된 부분(34) 중, 가압실(27) 내로 되돌려지지 않은 선단의 부분이 액적(35)이 되어, 기판(50)(도 1)을 향하여 비상한다.At the time point of time td (Fig. 4), the voltage applied to the
다음으로, 도 5의 (5A)~(5D), 및 도 6을 참조하여, 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 액적을 토출시킬 때의 다른 동작에 대하여 설명한다. 도 5의 (5A)~(5D)는, 도 3의 (3B)와 동일한 위치에 있어서의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 도 6은, 전극(29)에 인가되는 전압파형을 나타낸다.Next, with reference to Figs. 5A to 5D and Fig. 6, another operation of discharging the droplets of the thin film material from the
도 5의 (5A)에, 전극(29)에 전압이 인가되어 있지 않을 때(도 6에 나타낸 시각(t21))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다.5A shows a cross-sectional view of the
도 5의 (5B)에, 전극(29)에 부전압을 인가한 후, 그라운드전위로 되돌렸을 때(도 6에 나타낸 시각(t22))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)이 일단 확대된 후, 원래대로 되돌아감으로써, 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료가 돌출된다. 이로써, 노즐구멍(24a)으로부터 돌출된 부분(34)이 형성된다.5B shows a cross-sectional view of the
도 5의 (5C)에, 전극(29)에 복수의 부전압 펄스를 반복하여 인가한 후 (도 6의 시각(t23))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)이 확대와 축소를 반복함으로써, 돌출된 부분(34)의 일부가 가압실(27) 내로 되돌려진다. 이로써, 돌출된 부분(34)의 체적이 작아진다.5C shows a cross-sectional view of the
도 5의 (5D)에, 전극(29)에 정전압을 인가하였을 때(도 6의 시각(t24))의 노즐헤드(24)의 단면도를 나타낸다. 가압실(27)이 축소되어 가압실(27) 내의 박막재료를 가압함으로써, 돌출된 부분(34)이 가압실(27) 내의 박막재료로부터 분단되어 액적(35)이 된다.5D shows a cross-sectional view of the
도 5의 (5A)~(5D) 및 도 6에 나타낸 동작에 의하여 토출되는 액적(35)의 체적은, 도 3의 (3A)~(3J) 및 도 4에 나타낸 동작에 의하여 토출되는 액적(35)의 체적보다 작다. 이와 같이, 전극(29)에 인가하는 전압파형을 변화시킴으로써, 노즐구멍(24a)으로부터 토출되는 액적(35)의 체적을 변화시킬 수 있다. 도 4 및 도 6에 나타낸 전압파형은 일례이며, 박막재료의 점도, 노즐헤드(24)의 구조 등에 의하여, 전극(29)에 인가되는 전압파형은, 도 4 및 도 6에 나타낸 파형과는 상이한 다양한 형상을 가진다.The volume of the
노즐헤드(24)의 격벽(28)(도 3의 (3A))은, 가압실(27)의 용적을 변화시키는 액츄에이터로서 기능한다. 액츄에이터가 구동되어 가압실(27)의 용적이 변화함으로써, 노즐구멍(24a)으로부터 박막재료의 액적이 토출된다. 액츄에이터의 전극(29)(도 3의 (3A))에 인가되는 전압파형(신호파형)은, 가압실(27)의 용적의 시간 변화에 대응한다.The partition wall 28 (Fig. 3A) of the
도 7에, 제어장치(40)(도 1) 및 노즐헤드(24)(도 2의 (2A), 도 2의 (2B))의 블록도를 나타낸다. 제어장치(40)는, 처리장치(43) 및 기억부(45)를 포함한다. 기억부(45)에, 화상데이터(46) 및 체적파형 대응표(44)가 기억되어 있다. 화상데이터(46)는, 형성해야 하는 박막의 평면형상 및 막두께에 관한 정보를 포함한다. 체적파형 대응표(44)는, 노즐구멍(24a)으로부터 토출되는 액적(35)(도 3의 (3J), 도 5의 (5D))의 체적과, 전극(29)(도 3의 (3A))에 인가되는 전압파형(도 4, 도 6)과의 대응관계를 정의하고 있다. 체적파형 대응표(44)는, 다양한 전압파형으로 노즐헤드(24)를 구동하고, 실제로 노즐구멍(24a)으로부터 토출된 액적의 체적을 계측함으로써 작성할 수 있다. 예를 들면, 액적의 체적(V1~V4)의 4종류에 대응하여, 전압파형이 정의되어 있다. 액적의 체적은, V1>V2>V3>V4의 순번으로 한다.Fig. 7 shows a block diagram of the control device 40 (Fig. 1) and the nozzle head 24 (Figs. 2A and 2B). The
도 8의 (8A)에, 화상데이터(46)의 일례를 나타낸다. 화상데이터(46)는, x방향 및 y방향으로 행렬형상으로 배치된 복수의 픽셀(47)로 구성된다. 픽셀(47)마다, 당해 픽셀(47)의 위치에 형성되는 박막의 두께정보가 기억되어 있다. 도 8의 (8A)에 있어서, 픽셀(47) 내에 표시한 X표시의 선폭으로, 당해 픽셀(47)에 대응지어진 위치의 박막의 두께정보를 나타낸다. 픽셀(47)에 표시한 X표시의 선폭이 굵을 수록, 당해 픽셀(47)의 위치의 박막이 두꺼운 것을 의미한다. 공백의 픽셀(47)은, 당해 픽셀(47)의 위치에 박막이 형성되어 있지 않은 것을 의미한다.An example of the
기판 면내에, 박막이 형성되어 있지 않은 개구(48) 및 개구(49)가 분포한다. 예를 들면, 개구(49)는, 원형에 근사한 평면형상을 가지고, 기판(50)(도 1)에 형성되어 있는 스루홀의 위치에 대응한다. 개구(48)는, 회로소자의 단자를 기판에 납땜하기 위한 영역에 대응한다.Openings (48) and openings (49) in which no thin film is formed are distributed in the substrate surface. For example, the
박막을 두껍게 하는 픽셀(47)에 착탄시키는 액적의 체적을 크게 함으로써, 목표로 하는 두께의 박막을 형성할 수 있다. 노즐구멍(24a)(도 2의 (2B))이 배열되는 x방향에 관하여, 박막의 두께가 변동되고 있다. 노즐구멍(24a)마다, 토출하는 액적의 체적을 다르게 함으로써, 면내 방향에 관하여 막두께가 변동되는 박막을, 1회의 주사로 형성할 수 있다.It is possible to form a thin film having a target thickness by increasing the volume of the droplet landing on the
도 8의 (8B)에, 도 8의 (8A)의 일점쇄선(8B-8B)의 위치에 대응지어진 기판(50) 및 박막(51)의 단면도를 나타낸다. 기판(50) 상에, 박막(51)이 형성되어 있다. 박막(51)은, 노즐헤드(24)(도 2의 (2A), 도 2의 (2B))로부터 토출되어 기판(50)의 표면에 부착된 박막재료를 경화시킴으로써 형성된다. 박막(51)에 복수의 개구(48)가 형성되어 있다. 개구(48) 내에 도전패턴이 노출되어 있다. 회로소자(52)의 단자(53), 및 회로소자(55)의 단자(56)가, 개구(48) 내의 도전패턴에 납땜되어 있다.8B shows a cross-sectional view of the
일방의 회로소자(52)의 바로 아래에, 회로소자가 배치되어 있지 않은 영역에 형성되어 있는 박막(51)보다 두꺼운 부분(51A)이 형성되어 있다. 타방의 회로소자(55)의 바로 아래의 박막(51)의 두께는, 회로소자가 배치되어 있지 않은 영역에 형성되어 있는 박막(51)의 두께와 대략 동일하다. 일방의 회로소자(52)는, 타방의 회로소자(55)보다 얇다.A
일방의 회로소자(52)가, 그 바로 아래의 박막(51)의 상대적으로 두꺼운 부분(51A)의 상면에 접촉하고, 타방의 회로소자(55)가, 박막(51) 중, 두꺼운 부분(51A)보다 얇은 부분에 접촉한다. 상대적으로 얇은 회로소자(52)가, 박막(51)의 두꺼운 부분(51A) 상에 지지되고, 상대적으로 두꺼운 회로소자(55)가, 박막(51)의 상대적으로 얇은 부분에 지지된다. 이로 인하여, 복수의 회로소자(52, 55)의 상면의 높이를 정렬할 수 있다.One of the
도 7로 되돌아와 설명을 계속한다. 노즐헤드(24)는, 드라이버회로(60) 및 전극(29)(도 3의 (3A))을 포함한다. 제어장치(40)의 처리장치(43)가, 드라이버회로(60)에 토출신호(S1)를 송출한다. 토출신호(S1)에 있어서, 노즐구멍(24a)과, 당해 노즐구멍(24a)의 전극(29)에 인가하는 전압파형과의 대응관계가 특정되어 있다. 드라이버회로(60)는, 토출신호를 수신하면, 각 노즐구멍(24a)에 대응지어진 전극(29)에, 토출신호로 당해 노즐구멍(24a)에 대응지어진 신호파형(전압파형)을 가지는 구동신호(S2)를 인가한다.Returning to Fig. 7, description will be continued. The
노즐헤드(24)는, 노즐구멍(24a)의 각각으로부터, 토출신호(S1)로 지정된 신호파형에 대응지어진 체적의 박막재료를 토출한다.The
도 9에, 박막재료의 액적을 토출시키기 위한 신호파형과, 기판(50)에 형성되는 박막(51)의 두께와의 관계를 나타낸다. 도 9의 상단에 신호파형을 나타내고, 하단에 기판(50) 및 박막(51)의 단면도를 나타낸다. 상단의 신호파형의 가로축은, 경과시간을 나타낸다. 하단의 단면도의 가로방향은, y방향(주사방향)에 대응한다. 픽셀(47a~47f)이 y방향으로 배열되어 있다.9 shows the relationship between the signal waveform for discharging the liquid droplets of the thin film material and the thickness of the
픽셀(47a, 47b)의 위치에 형성되는 박막(51)이 가장 얇고, 픽셀(47c, 47d)의 위치에 형성되는 박막(51)이 가장 두꺼우며, 픽셀(47e, 47f)의 위치에 형성되는 박막(51)이, 양자의 중간 두께를 가진다. 픽셀(47a, 47b)에, 체적(V4)(도 7)의 액적을 착탄시키고, 픽셀(47c, 47d)에, 체적(V4)보다 큰 체적(V1)(도 7)의 액적을 착탄시키며, 픽셀(47e, 47f)에, 체적(V1)과 체적(V4)의 중간 체적(V2)의 액적을 착탄시킴으로써, 목표로 하는 두께분포를 가지는 박막(51)을 형성할 수 있다.The
제어장치(40)는, 픽셀(47a~47f)에 액적을 착탄시키는 노즐구멍(24a)(도 2의 (2A), 도 2의 (2B))이, 픽셀(47a~47f)의 상방을 통과할 때에, 픽셀(47a~47f)의 위치의 막두께에 대응지어진 신호파형을 특정하는 정보를 포함하는 토출신호(S1)(도 7)를, 드라이버회로(60)에 송출한다. 이로써, 픽셀(47a~47f)의 위치에, 목표로 하는 체적의 액적을 착탄시킬 수 있다.The
도 10에, 멀티드롭방식을 이용하여 막두께가 상이한 박막을 형성하는 경우의 신호파형과, 기판(50)에 형성되는 박막(51)의 두께와의 관계를 나타낸다. 형성되는 박막(51)의 막두께 분포는, 도 9에 나타낸 박막(51)의 막두께 분포와 동일하다. 픽셀(47a, 47b)의 위치에, 1방울의 액적을 착탄시키고, 픽셀(47c, 47d)의 위치에 4방울의 액적을 착탄시키며, 픽셀(47e, 47f)의 위치에 2방울의 액적을 착탄시킴으로써, 목표하는 막두께분포를 가지는 박막(51)을 형성할 수 있다.10 shows the relationship between the signal waveform when a thin film having a different film thickness is formed by using the multidrop method and the thickness of the
4방울의 액적을 토출하기 위한 신호파형은, 1방울의 액적을 토출하기 위한 신호파형의 약 4배의 시간길이를 가진다. 기판(50)에 대한 노즐헤드(24)의 주사속도는, 가장 긴 신호파형의 시간길이에 의하여 제한된다. 도 10에 나타낸 예에서는, 전체 픽셀에, 각각 1방울의 액적을 착탄시켜 박막을 형성하는 경우에 비하여, 주사속도를 1/4까지 느리게 하여야 한다. 이로 인하여, 스루풋이 저하되어 버린다.The signal waveform for ejecting four droplets has a time length of about four times the signal waveform for ejecting one droplet. The scanning speed of the
실시예의 경우에는, 박막의 막두께를 다르게 하기 위하여, 액적의 개수를 변화시키는 대신에, 액적의 체적을 변화시키고 있다. 큰 액적을 토출하기 위한 신호파형의 시간길이와, 작은 액적을 토출하기 위한 신호파형의 시간길이와의 차는, 액적의 개수를 변화시키는 경우의 신호파형의 시간길이의 차에 비하여 작다. 시간길이가 긴 신호파형에 의하여 주사속도가 제한되지만, 제한되는 정도는, 멀티 드롭방식을 채용하는 경우에 비하여 경미하다. 또, 복수의 액적을 토출하기 위한 신호파형의 시간길이에 비하여, 큰 체적의 1방울의 액적을 토출하기 위한 신호파형 쪽이 짧다. 이로써, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.In the case of the embodiment, in order to make the thickness of the thin film different, the volume of the droplet is changed instead of changing the number of droplets. The difference between the time length of the signal waveform for ejecting a large droplet and the time length of the signal waveform for ejecting a small droplet is smaller than the difference in time length of the signal waveform when the number of droplets is changed. Although the scanning speed is limited by the signal waveform having a long time length, the degree of limitation is small compared with the case of adopting the multi-drop method. In addition, the signal waveform for ejecting one droplet of a large volume is shorter than the time length of the signal waveform for ejecting a plurality of droplets. As a result, deterioration of the throughput can be suppressed.
이상 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
20 정반
21 이동기구
22 스테이지
23 노즐유닛
24 노즐헤드
24a 노즐구멍
24b 노즐열
25 경화용 광원
26 노즐홀더
27 가압실
28 격벽
29 전극
30 촬상장치
33 공통실
34 돌출된 부분
35 박막재료의 액적
40 제어장치
41 입력장치
42 출력장치
43 처리장치
44 체적파형 대응표
45 기억부
46 화상데이터
47, 47a~47f 픽셀
48, 49 개구
50 기판
51 박막
51A 두꺼운 부분
60 드라이버 회로20 Plate
21 mobile device
22 stage
23 nozzle unit
24 nozzle head
24a nozzle hole
24b nozzle row
25 Light source for curing
26 Nozzle Holder
27 Pressure chamber
28 bulkhead
29 electrodes
30 imaging device
33 Common room
34 protruding portion
35 Thin film material droplets
40 control device
41 input device
42 Output device
43 Processor
44 Volumetric waveform correspondence table
45 memory unit
46 image data
47, 47a to 47f pixels
48, 49 opening
50 substrate
51 Thin film
51A thick part
60 driver circuit
Claims (5)
상기 스테이지에 대향하고, 복수의 노즐구멍으로부터 상기 스테이지에 지지된 기판을 향하여 박막재료의 액적을 토출하는 노즐헤드와,
상기 스테이지 및 상기 노즐헤드의 일방을 타방에 대하여, 상기 지지면에 평행한 주사방향으로 이동시키는 이동기구와,
상기 이동기구를 제어하는 제어장치
를 가지고,
상기 노즐헤드는, 상기 제어장치로부터, 상기 노즐구멍과, 당해 노즐구멍에 대응지어진 신호파형과의 대응관계가 특정된 토출신호를 받으면, 당해 노즐구멍에 대응지어진 신호파형에 따른 체적의 박막재료의 액적을, 지정된 상기 노즐구멍으로부터 토출하는, 기판제조장치.A stage for supporting a substrate on which a thin film is to be formed on a supporting surface,
A nozzle head opposed to the stage and discharging droplets of the thin film material from the plurality of nozzle holes toward the substrate supported on the stage;
A moving mechanism for moving one of the stage and the nozzle head with respect to the other in a scanning direction parallel to the supporting surface,
And a control device
Lt; / RTI &
Wherein the nozzle head receives from the control device a discharge signal specifying a correspondence relationship between the nozzle hole and a signal waveform associated with the nozzle hole so that the volume of the thin film material corresponding to the signal waveform associated with the nozzle hole And discharges the droplet from the specified nozzle hole.
상기 제어장치는, 상기 기판에 형성해야 하는 박막의 평면형상 및 두께에 관한 정보를 포함하는 화상데이터, 및 상기 노즐구멍으로부터 토출되는 박막재료의 액적의 체적과 신호파형과의 대응관계를 정의하는 체적파형 대응표를 기억하는 기억부를 포함하고,
상기 화상데이터 및 상기 체적파형 대응표에 근거하여, 상기 노즐헤드에 상기 토출신호를 송신하는, 기판제조장치.The method according to claim 1,
Wherein the control device includes image data including information about the planar shape and the thickness of the thin film to be formed on the substrate and a volume defining a correspondence relationship between the volume of the droplet of the thin film material discharged from the nozzle hole and the signal waveform And a storage unit for storing a waveform correspondence table,
And transmits the discharge signal to the nozzle head based on the image data and the volume waveform correspondence table.
상기 노즐헤드는, 상기 노즐구멍의 각각에 대응하여 배치된 가압실, 및 상기 가압실의 용적을 변화시키는 액츄에이터를 포함하고, 상기 액츄에이터가 구동되어 상기 가압실의 용적이 변화함으로써, 상기 노즐구멍으로부터 박막재료의 액적이 토출되고, 상기 신호파형은, 상기 가압실의 용적의 시간변화에 대응지어진, 기판제조장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the nozzle head includes a pressurizing chamber arranged corresponding to each of the nozzle holes and an actuator for changing the volume of the pressurizing chamber and the actuator is driven to change the volume of the pressurizing chamber, Wherein a droplet of the thin film material is ejected, and the signal waveform is associated with a temporal change in the volume of the pressurizing chamber.
상기 기판과 상기 노즐헤드와의 일방을 타방에 대하여 상기 주사방향으로 이동시키고 있는 기간에, 상기 박막재료의 액적을 착탄시키는 위치에 있어서의 상기 박막의 두께에 관한 정보에 근거하여, 상기 노즐구멍으로부터 토출되는 박막재료의 체적을, 상기 노즐구멍마다 다르게 하는, 기판제조방법.A liquid droplet of a thin film material is discharged from a nozzle hole of the nozzle head while one side of the substrate and the nozzle head are moved in a scanning direction parallel to the surface of the substrate with the other side facing the substrate, And a step of forming a thin film on the surface of the substrate,
Based on the information about the thickness of the thin film at a position where the liquid droplet of the thin film material is landed in a period during which one side of the substrate and the nozzle head are moved in the scanning direction with respect to the other side, Wherein the volume of the thin film material to be ejected is different for each of the nozzle holes.
상기 노즐헤드는, 상기 노즐구멍과, 당해 노즐구멍에 대응지어진 신호파형이 지정된 토출신호를 받음으로써, 지정된 신호파형에 따른 체적의 박막재료의 액적을, 지정된 상기 노즐구멍으로부터 토출하는, 기판제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the nozzle head receives droplets of a thin film material having a volume corresponding to a designated signal waveform by receiving the ejection signal specified by the nozzle hole and a signal waveform corresponding to the nozzle hole, .
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