KR20150076861A

KR20150076861A - 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20150076861A
Application number: KR1020130165523A
Authority: KR
Inventors: 장석원; 장윤옥
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-07
Also published as: KR102160134B1

Abstract

본 발명은 잉크젯 방식으로 액을 토출하는 헤드를 세정하는 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따라 잉크젯 방식으로 액을 토출하는 노즐이 형성된 헤드를 세정하는 헤드 세정 유닛은, 그 길이 방향이 제1 방향을 따라 제공된 바디와, 상기 바디를 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 구동기를 포함하되, 상기 바디에는, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 제공된 제1 슬릿과, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제3 방향으로 제공된 제2 슬릿이 형성되며, 상기 제2 슬릿과 상기 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 이격되게 배치된다.

Description

헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{HEAD CLEANING UNIT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크젯 방식으로 액을 토출하는 헤드를 세정하는 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

영상을 표시하는 액정표시장치는 다양한 박막들이 증착된 두 장의 기판 및 두 장의 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다. 일반적으로, 각 기판에 형성된 박막들은 다양한 형상의 패턴을 가지므로, 패턴의 정밀도를 위해 증착 공정 및 사진 식각 공정을 통해 형성된다. 이와 같이, 하나의 박막을 형성하기 위해서는 고가의 마스크가 사용되는 사진 식각 공정이 이용되므로, 제조 원가가 상승하고, 제조 공정 시간이 증가한다.

최근, 이러한 박막 형성 방법의 대안으로 잉크젯 프린팅 방식을 이용한 박막 형성 방법이 사용되고 있다. 잉크젯 프린팅 방식은 기판의 특정 위치에 약액을 도포하여 박막을 형성하므로, 별도의 식각 공정을 필요로 하지 않는다. 이러한 잉크젯 프린팅 방식은 액정표시장치의 컬러필터 또는 배향막 등을 형성하는 데 사용될 수 있다.

일반적으로, 잉크젯 프린트 장치는 기판 상에 약액을 도포하는 헤드, 및 헤드를 세정하는 세정 유닛을 구비한다. 헤드는 약액을 토출하는 다수의 노즐을 구비하며, 기판의 특정 위치에 약액을 도포한다. 일반적으로, 잉크젯 프린트 장치에 사용되는 약액은 점성 및 휘발성이 높기 때문에, 응고되기 쉽다. 특히, 약액 도포 후, 노즐들의 토출구 주변에는 약액이 잔류할 수 있으며, 이러한 잔류 약액은 토출구 주변에 응고되어 노즐의 토출구를 막거나 이후 약액 도포시 기판에 도포되어 불균일한 막을 형성할 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 헤드에 잔류하는 미세 액정을 철저하게 제거할 수 있는 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 헤드 세정 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 헤드 세정 유닛을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따라 잉크젯 방식으로 액을 토출하는 노즐이 형성된 헤드를 세정하는 헤드 세정 유닛은, 그 길이 방향이 제1 방향을 따라 제공된 바디와, 상기 바디를 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 구동기를 포함하되, 상기 바디에는, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 제공된 제1 슬릿과, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제3 방향으로 제공된 제2 슬릿이 형성되며, 상기 제2 슬릿과 상기 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 이격되게 배치된다.

일 예에 의하면, 상기 제2 방향과 상기 제3 방향은 서로 평행한 방향이고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직한 방향이다.

일 예에 의하면, 상기 제1 슬릿은 상기 제2 슬릿과 길이가 상이하다.

일 예에 의하면, 상기 제2 슬릿은 상기 제1 슬릿보다 길이가 짧고, 상기 제2 슬릿은 상기 제1 슬릿보다 더 높은 위치에 형성되어, 상기 제2 슬릿은 상기 제1 슬릿보다 더 강한 흡입력을 갖는다.

일 예에 의하면, 상기 제1 슬릿은 상기 헤드의 노즐면을 포함한 상기 헤드의 고정 볼트면의 영역을 석션하고, 상기 제2 슬릿은 상기 헤드의 노즐면의 영역을 석션한다.

일 예에 의하면, 상기 제1 슬릿은 상기 헤드를 향해 세정액을 공급하고, 상기 제2 슬릿은 상기 세정액을 통해 녹거나 희석된 상기 헤드의 잔류 액정을 석션한다.

일 예에 의하면, 상기 제1 슬릿은 상기 제2 슬릿보다 더 높은 위치에 형성된다.

또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는, 베이스; 상기 베이스에 설치되고, 기판이 놓여지는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 이동 경로 상부에 제공되며, 기판 상에 잉크젯 방식으로 액을 토출하는 헤드들이 결합된 갠트리; 및 상기 베이스에 설치되며, 상기 헤드의 노즐면을 세정하는 헤드 세정 유닛을 포함하되, 상기 헤드 세정 유닛은, 그 길이 방향이 제1 방향을 따라 제공된 바디와, 상기 바디를 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 구동기를 포함하되, 상기 바디에는, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 제공된 제1 슬릿과, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제3 방향으로 제공된 제2 슬릿이 형성되며, 상기 제2 슬릿과 상기 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 이격되게 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치는 헤드에 잔류하는 미세 액정을 완벽하게 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치는 헤드 세정 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래에 헤드를 세정하는 세정 유닛의 일예를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 석션 노즐의 평면도(a)와 헤드 노즐면의 저면도(b)이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 세정 유닛의 개략적인 모습을 도시한 평면도(a)와 헤드의 저면도(b)이다.
도 4는 도 3의 헤드 세정 유닛과 헤드의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 세정 유닛의 개략적인 모습을 도시한 평면도(a)와 헤드의 저면도(b)이다.
도 6은 도 5의 헤드 세정 유닛이 헤드를 향해 동작하는 개요도이다.
도 7은 도 5의 헤드 세정 유닛과 헤드의 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 따라서 도면에서의 도시된 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.

도 1은 종래에 헤드를 세정하는 세정 유닛의 일예를 도시한 것이고, 도 2는 종래의 석션 노즐의 평면도(a)와 헤드 노즐면의 저면도(b)이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 제팅(jetting), 퍼징(purging) 또는 잉크 공급 등의 후에 헤드 표면의 웨팅(wetting) 상태에서 헤드(3)의 잔류 잉크를 제거하기 위한 음압을 형성한 후 석션 노즐(2)이 진입한다. 진입 초기 잉크의 쏠림 현상에 의해 헤드 진입단의 잉크 잔류가 발생한다. 이렇게 잔류 누적에 의한 C자형 고형화의 진행은 헤드 볼트부의 고형화로 연결되고 결국 헤드의 미토출로 귀결된다.

즉, 잉크 제팅(jetting) 후 헤드 표면에 잉크 잔류에 의한 고형화가 진행된다. 이러한 고형분에 의해 헤드 노즐의 막힘이 발생되고, 이로 인하여 미토출이 빈번하게 일어나 양산성 및 수율이 저하된되는 문제가 있다. 고형화에 의한 미토출 발생시 설비를 정지시킨 후 사람이 직접 세정액을 천에 적셔 닦아야 하는 번거로움이 있었다. 특히, 고점도 잉크의 경우 헤드 표면에 잔류하는 잉크의 양이 더 많아 고형화가 급격한 속도로 진행된다. 또한, 고형화로 인하여 수백 마이크로미터(㎛)로 유지되는 석션 노즐과 헤드 사이의 갭이 틀어지거나, 석션 노즐의 갈림 현상으로 주기적인 교체가 필요하다.

본 발명의 헤드 세정 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치는 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.

도 8을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 베이스(B), 기판 지지 유닛(100), 갠트리(200), 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.

지지판(110)과 회전 구동 부재(120)는 직선 구동 부재(130)에 의해 제1 방향(Ⅰ)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 제1 방향(Ⅰ)으로 길게 연장된다. 슬라이더(132)에는 리니어 모터가 내장될 수 있으며, 슬라이더(132)는 리니어 모터에 의해 가이드 부재(134)를 따라 제1 방향(Ⅰ)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 제2 방향(Ⅱ)을 향하도록 배치된다.

헤드(300)는 헤드 이동 유닛(500)에 의해 갠트리(200)에 결합된다. 헤드(300)는 헤드 이동 유닛(500)에 의해 갠트리의 길이 방향, 즉 제2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동하고, 또한 제3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동될 수 있다.

헤드(300)는 기판에 액정의 액적을 토출한다. 헤드(300)는 복수 개가 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 헤드(310,320,330)가 제공된 예를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 헤드(300)는 제2 방향(Ⅱ)으로 일렬로 나란하게 배열될 수 있으며, 갠트리(200)에 결합된다.

헤드(300)의 저면에는 액정의 액적을 토출하는 복수 개의 노즐들이 제공된다. 예를 들어, 각각의 헤드들에는 128개 또는 256개의 노즐들이 제공될 수 있다. 노즐들은 일정 피치의 간격으로 일렬로 배치될 수 있다.

각각의 헤드(300)에는 노즐들에 대응하는 수만큼의 압전 소자가 제공될 수 있으며, 노즐들의 액적 토출량은 압전 소자들에 인가되는 전압의 제어에 의해 각기 독립적으로 조절될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 세정 유닛의 개략적인 모습을 도시한 평면도(a)와 헤드의 저면도(b)이고, 도 4는 도 3의 헤드 세정 유닛과 헤드의 측단면도이다.

헤드 세정 유닛(400)은 바디(420)와 구동기(440)를 포함한다.

바디(420)는 그 길이 방향이 제1 방향(12)을 따라 제공된다. 도시되지는 않았지만, 구동기(440)는 바디(420)를 제1 방향(12)을 따라 이동시킨다. 즉, 제1 방향(12)은 바디(420)가 이동되는 방향이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 바디(420)에는 제1 슬릿(421a)과 제2 슬릿(422a)이 형성된다. 제1 슬릿(421a)은 상부에서 바라볼 때 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 상이한 제2 방향(14)으로 제공된다. 제2 슬릿(422a)은 상부에서 바라볼 때 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 상이한 제3 방향(16)으로 제공된다. 제2 슬릿(422a)과 제1 슬릿(421a)은 제1 방향(12)을 따라 이격되게 배치된다. 즉, 제1 슬릿(421a)은 제2 슬릿(422a)보다 제1 방향(12)을 향해 형성된다. 제1 슬릿(421a)과 제2 슬릿(422a)은 헤드(300)의 잔류 액정을 흡입(suction)하여 제거한다. 여기서, 제2 방향(14)은 제3 방향(16)과 서로 평행한 방향이고, 제1 방향(12)은 제2 방향(14)과 서로 수직한 방향이다. 따라서, 본 발명은 도 2와 같은 종래 하나의 슬릿을 갖는 석션 노즐에서 두 개의 슬릿으로 변경하여 듀얼 석션 노즐의 구조를 갖는다.

제1 슬릿(421a)은 제2 슬릿(422a)과 길이가 상이하다. 제2 슬릿(422a)은 제1 슬릿(421a)보다 길이가 짧다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 슬릿(422a)은 제1 슬릿(421a)보다 더 높은 위치에 형성된다. 즉, 제2 슬릿(422a)은 제1 슬릿(421a)보다 헤드(300)와 더 가깝게 위치된다. 제2 슬릿(422a)은 제1 슬릿(421a)보다 더 강한 흡입력을 갖는다. 제2 슬릿(422a)의 길이가 제1 슬릿(421a)의 길이보다 짧아 같은 흡입력이라도 제2 슬릿(422a)이 더 강하게 흡입할 수 있다. 제1 슬릿(421a)과 제2 슬릿(422a)은 각각의 석션 라인(423a,424a)을 가질 수 있다. 또한, 제1 슬릿(421a)과 제2 슬릿(422a)은 하나의 공통된 석션 라인을 통해 흡입력을 제공받을 수도 있다.

제1 슬릿(421a)과 제2 슬릿(422a)은 헤드(300)의 하방에서 바디(420)의 이동 방향을 따라 이동하며 헤드(300)의 잔류 액정을 석션한다. 제1 슬릿(421a)은 헤드(300)의 노즐면의 영역(A)을 포함한 헤드(300)의 고정 볼트면의 영역(B)을 석션한다. 즉, 제1 슬릿(421a)은 헤드(300)의 고정 볼트면의 영역(B)까지 넓은 영역을 흡입한다. 이후, 제2 슬릿(422a)은 헤드(300)의 노즐면의 영역(A)을 석션한다. 즉, 제2 슬릿(422a)은 헤드(300) 노즐면의 영역(A)까지 좁은 영역을 재흡입한다.

다시 말해, 듀얼 슬릿 중 제1 슬릿(421a)은 헤드(300) 고정 볼트까지의 잔류 잉크를 제거하며, 제2 슬릿(422a)은 제1 슬릿(421a)에서 잔류한 잉크를 추가로 제거할 수 있다. 제2 슬릿(422a)은 석션시 볼트면에서 떨어지는 압력 손실이 없이 항상 같은 노즐면에 석션을 제공할 수 있다. 특히, 제2 슬릿(422a)은 제1 슬릿(421a)보다 상대적으로 더 높은 위치에 형성되어 시작단에 생기는 C자형 고형화를 제거할 수 있다. C자형 고형분은 초기 시작단에 잔류 잉크가 쏠리면서 석션량에 비해 잉크량이 많아지면서 발생된다. 따라서, 본 발명은 듀얼 슬릿으로 제1 슬릿(421a)에서의 부족한 석션량을 제2 슬릿(422a)에서 해결할 수 있는 구조이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드 세정 유닛의 개략적인 모습을 도시한 평면도(a)와 헤드의 저면도(b)이고, 도 6은 도 5의 헤드 세정 유닛이 헤드를 향해 동작하는 개요도이고, 도 7은 도 5의 헤드 세정 유닛과 헤드의 측단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 바디(420)에는 제1 슬릿(421b)과 제2 슬릿(422b)이 형성된다. 제1 슬릿(421b)은 헤드(300)를 향해 세정액을 공급한다. 세정액은 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone) 용액일 수 있다. 제1 슬릿(421b)은 NMP를 공급하여 표면에 NMP 웨팅(wetting)으로 헤드 표면의 잉크를 클리닝한다. NMP는 헤드 표면에 고형화되어 있는 잉크를 녹이거나 희석할 수 있다. 제1 슬릿(421b))에 의해 공급되는 NMP를 통해 잉크에 의한 고형화를 방지할 수 있다. 제1 슬릿(421b)은 바(bar) 형상으로 제공될 수 있다. 따라서 제1 슬릿(421b)은 이동시 헤드(300) 노즐면에 잔류하는 액적을 노즐면과의 접촉 없이 제거할 수도 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 슬릿(421b)은 제2 슬릿(422b)보다 더 높은 위치에 형성된다. 즉, 제1 슬릿(421b)은 제2 슬릿(422b)보다 헤드(300)와 더 가깝게 위치된다. 제2 슬릿(422b)은 석션 라인(424b)과 연결된다. 제1 슬릿(421b)은 세정액 공급 라인(423b)과 연결된다. 제2 슬릿(422b)은 상기 세정액을 통해 녹거나 희석된 헤드(300)의 잔류 액정을 석션한다. 즉, 제2 슬릿(422b)은 기존과 동일하게 음압으로 잔류 잉크를 제거하는 방식이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 듀얼 슬릿 구조를 통해 헤드에 잔류하는 미세 액정을 철저하게 제거할 수 있어 헤드 세정 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 기판 처리 장치 100 : 기판 지지 유닛
200 : 갠트리 300 : 헤드
400 : 헤드 세정 유닛 420 : 바디
421a,421b : 제1 슬릿 422a,422b : 제2 슬릿
440 : 구동기

Claims

잉크젯 방식으로 액을 토출하는 노즐이 형성된 헤드를 세정하는 유닛에 있어서,
그 길이 방향이 제1 방향을 따라 제공된 바디와,
상기 바디를 상기 제1 방향을 따라 이동시키는 구동기를 포함하되,
상기 바디에는, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 제공된 제1 슬릿과, 그 길이 방향이 상부에서 바라볼 때 상기 제1 방향과 상이한 제3 방향으로 제공된 제2 슬릿이 형성되며,
상기 제2 슬릿과 상기 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 이격되게 배치된 헤드 세정 유닛.
제 1항에 있어서,
상기 제2 방향과 상기 제3 방향은 서로 평행한 방향이고,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직한 방향인 헤드 세정 유닛.