KR20210041677A - 레저버 및 이를 가지는 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20210041677A
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박태현
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Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 액을 토출하는 토출 헤드, 상기 토출 헤드에 연결되며, 내부에 액이 수용되는 수용 공간을 가지는 레저버, 상기 레저버에 연결되며, 상기 수용 공간에 음압을 제공하는 음압 형성 부재, 그리고 상기 수용 공간에 위치되며, 상기 음압 형성 부재가 상기 레저버에 연결되는 영역과 인접한 위치에서 배치되는 차단 부재를 포함한다.

Description

레저버 및 이를 가지는 기판 처리 장치{Reservoir and Apparatus for treating substrate with the reservoir}
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 기판을 액 처리하는 장치에 관한 것이다.
최근에는 휴대 전화기, 휴대형 컴퓨터 등의 전자 기기의 표시부에 액정 표시 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 공통 전극 및 배향막이 형성된 컬러 필터 기판, 박막트랜지스터(TFT), 화소 전극 및 배향막이 형성된 어레이 기판 사이의 공간에 액정을 주입하여, 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률의 차이를 이용해 영상 효과를 얻는다.
이 같이 컬러 필터 기판과 어레이 기판 상에 배향액이나 액정과 같은 처리액을 도포하는 장치로는 잉크젯 방식의 도포 장치가 사용되고 있다. 이러한 도포 장치는 토출 헤드 및 레저버를 가진다. 토출 헤드는 처리액을 토출하고, 레저버는 1 개 또는 복수 개의 토출 헤드에 처리액을 공급한다. 도 1은 일반적인 토출 헤드 및 레저버를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 레저버 내에는 처리액이 수용되며, 레저버와 토출 헤드가 연결된 연결관을 통해 처리액은 헤드로 이동된다. 레저버는 토출 헤드보다 높게 위치되며, 레저버 내의 처리액은 토출 헤드로 흘러 토출 헤드로 공급된다. 레저버 내에는 미세 음압이 형성되며, 토출 헤드로부터 처리액이 강제 토출되는 것을 방지한다.
그러나 토출 헤드 및 레저버가 이동되는 과정에서 레저버 내의 처리액은 흔들리거나 진동이 발생되며, 처리액의 일부는 미세 음압에 의해 흡입될 수 있다.
이 경우, 흡입된 처리액은 음압 제공을 방지할 뿐만 아니라, 처리액의 불필요한 소모로 이어진다.
본 발명은 레저버 내에 수용된 처리액이 외부로 흡입되는 것을 방지할 수 있는 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 처리액의 불필요한 소모를 방지할 수 있는 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치를 제공한다.
기판을 처리하는 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 액을 토출하는 토출 헤드, 상기 토출 헤드에 연결되며, 내부에 액이 수용되는 수용 공간을 가지는 레저버, 상기 레저버에 연결되며, 상기 수용 공간에 음압을 제공하는 음압 형성 부재, 그리고 상기 수용 공간에 위치되며, 상기 음압 형성 부재가 상기 레저버에 연결되는 영역과 인접한 위치에서 배치되는 차단 부재를 포함한다.
상기 레저버의 천장면에는 상기 음압 형성 부재가 연결되는 천장 포트가 형성되고, 상기 차단 부재는 상기 천장 포트과 마주하게 위치될 수 있다. 상기 차단 부재는 상기 수용 공간에 수용된 액에 접촉되지 않게 위치될 수 있다. 상기 차단 부재는 상기 천장 포트로부터 이격되게 위치될 수 있다. 상기 토출 헤드는 상기 레버저보다 낮게 위치될 수 있다.
상기 천장 포트의 하단은 상기 천장면보다 낮게 위치될 수 있다. 상기 차단 부재는 그 종단면이 상단에 꼭지점이 위치되는 삼각형 형상을 가질 수 있다. 상기 차단 부재는 상기 상단으로부터 연장되며, 액을 아래로 유도하는 경사면을 가질 수 있다.
선택적으로 상기 차단 부재는 상기 천장 포트를 향하는 방향으로 상부가 볼록한 형상을 가질수 있다.
액을 수용하는 레저버는 내부에 액이 수용되는 공간을 가지는 바디, 상기 수용 공간에 음압을 제공하는 음압 형성 부재, 그리고 상기 수용 공간에 위치되며, 상기 음압 형성 부재가 상기 바디에 연결되는 영역과 인접한 위치에서 배치되는 차단 부재를 포함한다.
상기 바디의 천장면에는 상기 음압 형성 부재가 연결되는 천장 포트가 형성되고, 바닥면에는 액이 유출되는 유출구가 형성되며, 상기 차단 부재는 상기 천장 포트와 마주하게 위치될 수 있다. 상기 차단 부재는 상기 수용 공간에 수용된 액에 접촉되지 않게 위치되고, 상기 차단 부재는 상기 천장 포트로부터 이격되게 위치될 수 있다.
상기 천장 포트의 하단은 상기 천장면보다 낮게 위치될 수 있다. 상기 차단 부재는 그 종단면이 상단에 꼭지점이 위치되는 삼각형 형상을 가질 수 있다. 상기 차단 부재는 상기 상단으로부터 연장되며, 액을 아래로 유도하는 경사면을 가질 수 있다.
상기 차단 부재는 상기 천장 포트를 향하는 방향으로 상부가 볼록한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 차단 부재는 천장 포트와 마주하게 위치된다. 이로 인해 처리액이 천장 포트를 통해 흡입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 천장 포트의 하단은 천장면에 비해 낮도록 돌출되게 위치된다. 이로 인해 천장면에 부착된 처리액이 천장 포트를 통해 흡입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 토출 헤드 및 레저버를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 방식의 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 액 토출부를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 액 토출부를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 레저버를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 차단 부재의 제1실시예를 보여주는 절단 사시도이다.
도 7은 도 5의 차단 부재의 제2실시예를 보여주는 절단 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에는 액적을 토출하는 잉크젯 방식으로 대상물에 처리액을 도포하는 기판 처리 장치를 설명한다. 예컨대, 대상물은 액정 표시 패널의 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판일 수 있으며, 처리액은 액정(Liquid Crystal), 배향액, 용매에 안료 입자가 혼합된 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 잉크일 수 있다. 배향액으로는 폴리이미드(polyimide)가 사용될 수 있다.
배향액은 컬러 필터(CF) 기판과 박막트랜지스터(TFT) 기판의 전면에 도포될 수 있고, 액정은 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판의 전면에 도포될 수 있다. 잉크는 컬러 필터(CF) 기판상에 격자 모양의 패턴으로 배열된 블랙 매트릭스의 내부 영역에 도포될 수 있다.
본 실시예의 기판 처리 장치(1)는 액적을 토출하는 잉크젯 방식으로 기판에 액정(Liquid Crystal)을 도포하는 설비이다.
기판은 액정 표시 패널의 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판일 수 있으며, 액정은 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판의 전면에 도포될 수 있다.
도 2는 잉크젯 방식의 기판 처리 장치을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 기판처리장치(1)는 액 토출부(10), 기판 반송부(20), 로딩부(30), 언로딩부(40), 액 공급부(50), 그리고 메인 제어부(90)를 포함한다. 액 토출부(10)와 기판 반송부(20)는 제 1 방향(Ⅰ)으로 일렬로 배치되고, 서로 간에 인접하게 위치할 수 있다. 액 토출부(10)를 중심으로 기판 반송부(20)와 마주하는 위치에는 액 공급부(50)와 메인 제어부(90)가 배치된다. 액 공급부(50)와 메인 제어부(90)는 제 2 방향(Ⅱ)으로 일렬 배치될 수 있다. 기판 반송부(20)를 중심으로 액 토출부(10)와 마주하는 위치에 로딩부(30)와 언로딩부(40)가 배치된다. 로딩부(30)와 언로딩부(40)는 제 2 방향(Ⅱ)으로 일렬 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 방향(Ⅰ)은 액 토출부(10)와 기판 반송부(20)의 배열 방향이고, 제 2 방향(Ⅱ)은 수평면 상에서 제 1 방향(Ⅰ)에 수직한 방향이고, 제 3 방향(Ⅲ)은 제 1 방향(Ⅰ)과 제 2 방향(Ⅱ)에 수직한 방향이다.
액정이 도포될 기판은 로딩부(30)로 반입된다. 기판 반송부(20)는 로딩부(30)에 반입된 기판을 액 토출부(10)로 반송한다. 액 토출부(10)는 액 공급부(50)로부터 액정을 공급받고, 잉크젯 방식으로 기판상에 액정을 토출한다. 액정 토출이 완료되면, 기판 반송부(20)는 액 토출부(10)로부터 언로딩부(40)로 기판을 반송한다. 액정이 도포된 기판은 언로딩부(40)로부터 반출된다. 메인 제어부(90)는 액 토출부(10), 기판 반송부(20), 로딩부(30), 언로딩부(40), 그리고 액 공급부(50)의 전반적인 동작을 제어한다.
도 3은 도 2의 액 토출부를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 액 토출부를 보여주는 평면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 액 토출부(10)는 베이스(100), 기판 지지 유닛(200), 그리고 액 공급 유닛(300)을 포함한다.
베이스(100)는 일정한 높이를 가지는 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 베이스(100)는 제 1 방향(Ⅰ)을 향하는 길이 방향을 가지며, 제 2 방향(Ⅱ)을 향하는 폭을 가진다. 베이스(100)의 상부 공간은 기판을 처리하기 위한 장치들이 배치되는 처리 공간으로 제공된다. 베이스(100)의 상면에는 복수의 에어홀(120)이 형성된다. 예컨대, 에어홀(120)은 수직 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 에어홀(120)로부터 토출되는 에어는 대상을 부상시킨다. 예컨대, 기판은 에어에 의해 부상될 수 있다. 기판은 고정 높이를 가지도록 부상될 수 있다. 각각의 에어홀(120)은 수평도를 위해 균등하게 배치될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 베이스(100)의 상부에서 기판을 지지 및 반송한다. 기판 지지 유닛(200)은 그립퍼(220) 및 구동 부재(240)를 포함한다. 그립퍼(220)는 기판의 측부를 지지한다. 그립퍼(220)는 기판이 안정적으로 부상되도록 기판을 지지한다. 그립퍼(220)는 기판의 양면을 각각을 그립하는 지지 부재로 제공된다. 그립퍼(220)는 1 개 또는 복수 개로 제공될 수 있다. 그립퍼(220)가 1 개로 제공될 경우에는 베이스(100)의 일측에 배치되며, 기판의 일측부를 지지할 수 있다. 그립퍼(220)가 복수 개로 제공될 경우에는 베이스(100)의 양측 각각에 배치되며, 기판의 양측부 각각을 지지할 수 있다. 구동 부재(240)는 그립퍼(220)를 제1방향으로 왕복 이동시킨다. 구동 부재(240)에 의해 기판 및 그립퍼(220)는 공정 위치로 이동 가능하다. 여기서 공정 위치는 기판과 토출 헤드(360a,360b,360c)가 서로 마주하는 위치일 수 있다.
액 공급 유닛(300)은 기판 지지 유닛(200)에 지지된 기판 상에 액정을 공급한다. 액 공급 유닛(300)은 갠트리(320), 조절 부재(340), 그리고 헤드 유닛(360)을 포함한다. 갠트리(320)는 베이스(100)의 상부에 조절 부재(340) 및 헤드 유닛(360)이 위치되도록 조절 부재(340) 및 헤드 유닛(360)을 지지한다. 갠트리(320)는 수직부(324) 및 수평부(322)를 가진다. 상부에서 바라볼 때 갠트리(320)는 제1방향과 수직한 제2방향을 향하는 바 형상을 가진다. 수직부(324)는 길이 방향이 상하 방향을 향하는 바 형상을 가지고, 수평부(322)는 길이 방향이 제2방향을 향하는 바 형상을 가진다. 수직부(324)는 복수 개로 제공되며, 베이스(100)의 양측 각각에 위치된다. 즉, 수직부(324)는 제2방향을 따라 베이스(100)를 사이에 두고 배열된다. 일 예에 의하면, 갠트리(320)는 2 개로 제공될 수 있다. 각각은 제2방향(II)을 향해 서로 마주하도록 위치된다. 수평부(322)는 수직부(324) 각각으로부터 수직한 방향으로 연장되게 제공된다. 수평부(322)는 수직부(324) 각각의 상단으로부터 연장된다.
헤드 유닛(360)은 기판 지지 유닛(200)에 지지된 기판 상에 액을 직접 공급한다. 예컨대, 액은 액정을 포함하는 잉크로 제공될 수 있다. 잉크는 점성을 가지는 액일 수 있다. 헤드 유닛(360)은 토출 헤드(360a,360b,360c) 및 레저버(400)를 포함한다. 토출 헤드(360a,360b,360c)는 액을 토출하며, 1 개 또는 복수 개로 제공될 수 있다. 토출 헤드(360a,360b,360c)가 복수 개로 제공되는 경우에는 제2방향을 따라 나란하게 배열될 수 있다. 토출 헤드(360a,360b,360c)들은 서로 간의 간격이 고정되게 제공된다. 토출 헤드(360a,360b,360c)의 저면은 액을 토출하는 토출단으로 제공된다. 토출 헤드(360a,360b,360c) 각각의 저면에는 복수의 토출홀들이 형성된다. 토출홀은 피에조 소자에 의해 개폐되며, 액의 토출을 공급 또는 중지할 수 있다. 토출 헤드(360a,360b,360c)는 구동기(미도시)에 의해 갠트리(320)의 수평부(322)의 길이 방향을 따라 직선 이동이 가능하도록 제공된다.
레저버(400)는 각 토출 헤드(360a,360b,360c)에 액을 공급한다. 도 5는 도 4의 레저버를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 레저버(400)는 바디(410), 음압 형성 부재(430), 그리고 차단 부재(450)를 포함한다. 바디(410)는 토출 헤드(360a,360b,360c)의 상부에 위치된다. 바디(410)는 토출 헤드(360a,360b,360c)와 함께 수평부(322)의 길이 방향을 따라 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 바디(410)는 내부에 액이 수용되는 수용 공간(412)을 가진다. 예컨대, 바디(410)는 직사각의 통 형상으로 제공될 수 있다. 바디(410)의 바닥면은 액이 유출되는 유출구(416)가 형성된다. 예컨대 유출구(416)는 토출 헤드(360a,360b,360c)와 일대일 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 유출구(416)에는 연결관(440)에 의해 각 토출 헤드(360a,360b,360c)에 연결된다. 예컨대, 연결관(440)은 토출 헤드(360a,360b,360c)와 일대일 대응되도록 제공될 수 있다. 이에 따라 수용 공간(412)의 액은 중력에 의해 각 토출 헤드(360a,360b,360c)로 공급될 수있다. 바디(410)의 천장면에는 천장 포트(414)가 제공된다. 상부에서 바라볼 때 천장 포트(414)는 천장면의 중심에 위치될 수 있다. 천장 포트(414)는 그 하단이 천장면에 비해 낮게 위치된다. 즉, 천장 포트(414)는 천장면으로부터 아래로 돌출된 형상을 가진다. 이에 따라 천장면에 부착된 액이 음압에 의해 천장면을 향해 이동될지라도, 천장면과 접촉되는 과정에서 낙하되어, 천장 포트(414)로 흡입되는 것을 방지할 수 있다.
음압 형성 부재(430)는 천장 포트(414)에 음압을 제공한다. 음압 형성 부재(430)는 음압 라인(432) 및 감압 부재(434)를 포함한다. 음압 라인(432)은 천장 포트(414)에 연결되고, 감압 부재(434)는 음압 라인(432)에 설치된다. 감압 부재(434)에 의해 발생된 음압은 음압 라인(432) 및 천장 포트(414)를 통해 수용 공간(412)에 전달된다. 이에 따라 수용 공간(412)에 수용된 액이 토출 헤드(360a,360b,360c)의 토출단을 가압하는 힘을 완화시킬 수 있다.
차단 부재(450)는 수용 공간(412)에 수용된 액이 음압에 의해 천장 포트(414)로 흡입되는 것을 차단한다. 도 6은 도 5의 차단 부재(450)의 제1실시예를 보여주는 절단 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 차단 부재(450)는 천장 포트(414)와 인접한 위치에서 액의 흡입을 차단한다. 상부에서 바라볼 때 차단 부재(450)는 천장 포트(414)와 마주하도록 위치된다. 차단 부재(450)는 천장 포트(414)와 이격되게 위치된다. 또한 수용 공간(412)에 수용된 액과 접촉되지 않도록 위치될 수 있다. 차단 부재(450)는 길이 방향이 제1방향(I)을 향하는 바 형상으로 제공될 수 있다. 차단 부재(450)는 상단으로부터 아래로 갈수록 폭이 점차 커지는 형상을 가질 수 있다. 차단 부재(450)의 제1실시예에 의하면, 도 6과 같이,차단 부재(450)는 그 종단면이 상단을 꼭지점으로 하는 삼각형 형상을 가질 수 있다. 차단 부재(450)는 상단으로부터 아래로 연장되는 경사면을 가질 수 있다. 이는 차단 부재(450)의 상부면에 액이 낙하될지라도, 액이 경사면을 타고 흘러내려, 액을 아래 방향으로 유도할 수 있다.
또한 차단 부재(450)의 제2실시예에 의하면, 도 7과 같이, 차단 부재(450a)에서 상단을 포함하는 상부 영역은 위로 볼록한 형상을 가질 수 있다, 차단 부재(450)의 상부 영역은 수직 절단면이 반구 형상으로 제공될 수 있다.
본 실시예는 차단 부재(450)의 형상을 한정하지 않으며, 수용된 액의 흡입을 차단할 수 있는 형상이라면 다양하게 적용할 수 있다.
360a,360b,360c: 토출 헤드 400: 레저버
410: 바디 430: 음압 형성 부재
450: 차단 부재

Claims (16)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은.
    액을 토출하는 토출 헤드와;
    상기 토출 헤드에 연결되며, 내부에 액이 수용되는 수용 공간을 가지는 레저버와;
    상기 레저버에 연결되며, 상기 수용 공간에 음압을 제공하는 음압 형성 부재와;
    상기 수용 공간에 위치되며, 상기 음압 형성 부재가 상기 레저버에 연결되는 영역과 인접한 위치에서 배치되는 차단 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레저버의 천장면에는 상기 음압 형성 부재가 연결되는 천장 포트가 형성되고,
    상기 차단 부재는 상기 천장 포트과 마주하게 위치되는 기판 처리 장치,
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 수용 공간에 수용된 액에 접촉되지 않게 위치되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 천장 포트로부터 이격되게 위치되는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 토출 헤드는 상기 레버저보다 낮게 위치되는 기판 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천장 포트의 하단은 상기 천장면보다 낮게 위치되는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차단 부재는 그 종단면이 상단에 꼭지점이 위치되는 삼각형 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 상단으로부터 연장되며, 액을 아래로 유도하는 경사면을 가지는 기판 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 천장 포트를 향하는 방향으로 상부가 볼록한 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  10. 액을 수용하는 장치에 있어서,
    내부에 액이 수용되는 공간을 가지는 바디와;
    상기 수용 공간에 음압을 제공하는 음압 형성 부재와;
    상기 수용 공간에 위치되며, 상기 음압 형성 부재가 상기 바디에 연결되는 영역과 인접한 위치에서 배치되는 차단 부재를 포함하는 레저버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 바디의 천장면에는 상기 음압 형성 부재가 연결되는 천장 포트가 형성되고, 바닥면에는 액이 유출되는 유출구가 형성되며,
    상기 차단 부재는 상기 천장 포트와 마주하게 위치되는 레저버,
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 수용 공간에 수용된 액에 접촉되지 않게 위치되고,
    상기 차단 부재는 상기 천장 포트로부터 이격되게 위치되는 레저버.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 천장 포트의 하단은 상기 천장면보다 낮게 위치되는 레저버.
  14. 제13항에 있어서
    상기 차단 부재는 그 종단면이 상단에 꼭지점이 위치되는 삼각형 형상을 가지는 레저버.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 상단으로부터 연장되며, 액을 아래로 유도하는 경사면을 가지는 레저버.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 천장 포트를 향하는 방향으로 상부가 볼록한 형상을 가지는 레저버.

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