KR100691719B1 - 액적 토출 장치, 전기 광학 장치, 전기 광학 장치의 제조방법 및 전자 기기 - Google Patents

액적 토출 장치, 전기 광학 장치, 전기 광학 장치의 제조방법 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액적 토출 장치는 액적 토출 헤드를 갖는 헤드 유닛과, 헤드 유닛을 지지하는 헤드 유닛 지지체(61)와, 헤드 유닛 지지체(61)를 이동시키는 X축 방향 이동 기구(6)와, 액적 토출 헤드를 구동 제어하는 헤드 구동 제어부(130)를 구비한다. 헤드 구동 제어부(130)는 헤드 유닛 지지체(61)에 탑재되어, 헤드 유닛과 함께 장치 본체에 대하여 이동하도록 구성되어 있다. 따라서, 묘화 패턴 데이터 전송에서의 노이즈의 발생을 억제하고, 정확한 액적 토출 헤드의 구동을 행할 수 있는 액적 토출 장치, 이러한 액적 토출 장치를 사용하여 제조되는 전기 광학 장치, 이러한 액적 토출 장치를 사용하는 전기 광학 장치의 제조 방법, 및 이러한 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다.
액적 토출 장치, 헤드 유닛, 헤드 유닛 지지체, 헤드 구동 제어부, 묘화 패턴 데이터, 전기 광학 장치, 전자 기기

Description

액적 토출 장치, 전기 광학 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자 기기{LIQUID DROP-DISCHARGING DEVICE, ELECTRO-OPTICAL DEVICE, METHOD OF PRODUCING ELECTRO-OPTICAL DEVICE, AND ELECTRONIC INSTRUMENT}
본 발명은 액적 토출 장치, 전기 광학 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
산업용의 액적 토출 장치(잉크젯 묘화 장치)는 잉크젯 프린터의 잉크젯 방식(액적 토출 방식)을 응용하여, 예를 들면 액정 표시 장치 등에서의 컬러 필터 또는 유기 EL(electroluminescence) 표시 장치를 제조하거나, 기판 위에 금속 배선을 형성하는데 사용하도록 제안되어 있다.
이 액적 토출 장치에서는, 액적 토출 헤드(잉크젯 헤드)를 가지는 헤드 유닛이 장치 본체에 대하여 이동할 수 있게 설치되어 있다(예를 들어, 일본국 특개평 10-260367호 참조). 그리고, 비트맵화된 묘화 패턴 데이터에 의거하여 워크(work) 배치부와 헤드 유닛을 서로에 대해 상대적으로 이동하면서 액적 토출 헤드로부터 액적을 토출함으로써, 워크에 패턴의 묘화를 실시한다. 묘화 패턴 데이터는, 일반적으로 PC 등의 외부 장치에 의해 생성되고, 묘화 동작 중에, 헤드 구동 제어부는 이 묘화 패턴 데이터에 의거하여 각 액적 토출 헤드의 구동을 제어한다.
종래의 액적 토출 장치에서는, 헤드 구동 제어부는 장치 본체의 외부에 설치되어 있고, 헤드 구동 제어부와 액적 토출 헤드는, 예를 들면 FFC(Flexible Flat Cable) 등의 전기 케이블에 의하여 접속되어 있다. 이 경우, 헤드 구동 제어부와 액적 토출 헤드를 접속하는 전기 케이블은, 헤드 유닛의 이동에 추종할 수 있도록, 케이블베어(cableveyor)(즉, 내부에 케이블을 보호하는 컨베이어)에 수납되지만, 그 길이는 매우 길게 되어 있다. 이 때문에, 이 헤드 구동 제어부로부터 액적 토출 헤드에 묘화 패턴 데이터를 전송하는 과정에서, 예를 들면 누화(cross talk) 등의 노이즈가 발생하고, 상기 노이즈가 묘화 정밀도에 악영향을 미치는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은, 묘화 패턴 데이터 전송에 있어서의 노이즈의 발생을 억제하고, 정확한 액적 토출 헤드의 구동을 수행할 수 있는 액적 토출 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 이러한 액적 토출 장치를 이용하여 제조되는 전기 광학 장치, 이러한 액적 토출 장치를 이용하는 전기 광학 장치의 제조 방법, 및 이러한 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일양태에서, 본 발명은 액적 토출 장치에 관한 것이다. 이러한 액적 토출 장치는,
장치 본체와,
워크가 탑재되는 워크 배치부와,
워크에 대하여 토출 대상액의 액적을 토출하는 적어도 하나의 액적 토출 헤드를 갖는 헤드 유닛과,
헤드 유닛을 지지하는 헤드 유닛 지지체와,
헤드 유닛 지지체를 장치 본체에 대하여 수평한 방향으로 이동시키는 헤드 유닛 이동 기구와,
적어도 하나의 액적 토출 헤드를 구동 제어하는 헤드 구동 제어부와,
복수의 패턴을 포함하는 묘화 패턴 데이터를 기억하는 동시에, 헤드 구동 제어부를 제어하는 제어 수단과,
제어 수단과 헤드 구동 제어부를 접속하여, 제어 수단으로부터 헤드 구동 제어부에 묘화 패턴 데이터를 전송하는 제 1 전송 수단과,
헤드 구동 제어부와 적어도 하나의 액적 토출 헤드를 접속하여, 헤드 구동 제어부로부터 적어도 하나의 액적 토출 헤드에 묘화 패턴 데이터를 전송하는 제 2 전송 수단을 구비하고,
액적 토출 장치는 워크 배치부와 헤드 유닛을 서로에 대해 상대적으로 이동시키면서 적어도 하나의 액적 토출 헤드로부터 워크에 대하여 액적을 토출함으로써, 워크에 복수의 패턴 중 소정의 패턴을 형성하고,
헤드 구동 제어부는, 헤드 유닛 지지체에 탑재되어, 헤드 유닛 이동 기구에 의해 장치 본체에 대하여 수평한 방향으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 묘화 패턴 데이터의 전송 과정에서 노이즈의 발생을 억제함으로써, 높은 정밀도로 패턴을 묘화할 수 있게 된다.
본 발명의 액적 토출 장치는 워크 배치부를 장치 본체에 대하여 수평한 일방향(이하, 수평한 일방향을 "Y축 방향"이라 함)으로 이동시키는 Y축 방향 이동 기구를 더 구비하고, 헤드 유닛 이동 기구는 헤드 유닛 지지체를 Y축 방향에 수직한 다른 수평한 방향(이하, 이 방향을 "X축 방향"이라 함)으로 이동시키는 것이 바람직하다.
이로 인해, 헤드 유닛과 워크 배치부의 상대 이동에 있어서, 액적 토출 장치가 높은 위치 정밀도가 얻어지는 구조를 가지도록 할 수 있다. 그 결과, 더 높은 정밀도로 패턴을 묘화할 수 있다.
X축 및 Y축 방향 중 하나의 방향을 주(main)주사 방향으로 규정하고, 다른 방향을 부(sub)주사 방향으로 규정하여, 워크 배치부와 헤드 유닛을 상대적으로 이동시킴으로써 액적 토출 장치가 워크 상에 소정의 패턴을 형성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 목적에 부합하여 워크 상에 다양한 패턴을 형성(묘화)할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 양태는 전기 광학 장치에 관한 것이다. 전기 광학 장치는 상술한 바와 같은 액적 토출 장치를 이용하여 제조된다.
이로 인해, 높은 정밀도로 패턴이 형성(묘화)된 고성능의 부품을 구비하는 동시에, 염가로 제조되는 전기 광학 장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 또다른 양태는 상술한 바와 같은 액적 토출 장치를 이용하여 전기 광학 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이로 인해, 높은 정밀도로 워크 상에 패턴을 형성(묘화)할 수 있는 동시에, 염가 제조가 가능한 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 또다른 양태는 상술한 바와 같은 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
이로 인해, 높은 정밀도로 패턴이 형성(묘화)된 고성능의 부품을 구비하는 동시에, 염가로 제조되는 전자 기기를 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 상술한 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부도면을 참조로 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 분명해진다.
도 1은 본 발명에 따른 액적 토출 장치의 실시예를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 액적 토출 장치의 실시예를 나타내는 측면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서, 가대(trestle), 석정반 및 기판 반송 테이블을 나타내는 평면도.
도 4는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서, 가대, 석정반 및 기판 반송 테이블을 나타내는 측면도.
도 5는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서, 패턴 형성 동작(묘화 동작)을 설명하기 위한 모식도.
도 6은 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서, 헤드 유닛 지지체 및 X축 방향 이동 기구 등을 나타내는 사시도.
도 7은 도 6 중의 화살표 A 방향에서 본 측면도.
도 8은 도 6에 나타낸 상태로부터 세장형 부재 지지 및 안내 장치의 수납부의 덮개부를 분리한 상태를 나타내는 사시도.
도 9는 도 6에 나타낸 상태로부터 세장형 부재 지지 및 안내 장치의 수납부의 덮개부를 분리한 상태를 나타내는 평면도.
도 10은 얼라인먼트 카메라, 묘화 확인 카메라 및 카메라 높이 조정 기구를 나타내는 사시도.
도 11은 얼라인먼트 카메라, 묘화 확인 카메라 및 카메라 높이 조정 기구를 나타내는 저면도.
도 12는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치의 블럭도.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 세장형 부재 지지 및 안내 장치와 그 수납부를 나타내는 평면도 및 측면도.
도 14는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서, 보조 장치를 나타내는 사시도.
이하, 본 발명에 따른 액적 토출 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각, 본 발명에 따른 일실시예의 액적 토출 장치를 나타내는 평면도 및 측면도이다. 이제, 이하에서는, 설명의 편의상, 수평한 일방향(즉, 도 1 및 도 2에서 좌우 방향에 해당하는 방향)을 "Y축 방향"이라 하고, 이 Y축 방향에 수직한 다른 수평한 방향(도 1에서 상하 방향에 해당하는 방향)을 "X축 방향" 이라 한다. 또한, 도 1 및 도 2에서 Y축 방향을 따르는 우측 방향 이동을 "Y축 방향 전진"이라 하고, 도 1 및 도 2에서 Y축 방향을 따르는 좌측 방향 이동을 "Y축 방향 후퇴"라 하며, 도 1에서 X축 방향을 따르는 하측 방향 이동을 "X축 방향 전진"이라 하고, 도 1에서 X축 방향을 따르는 상측 방향 이동을 "X축 방향 후퇴"라 한다.
도 1 및 도 2에 나타내는 액적 토출 시스템(액적 토출계)(10)은 본 발명에 따른 액적 토출 장치(잉크젯 묘화 장치)(1)와, 이 액적 토출 장치(1)를 수용하는 챔버(챔버 룸)(91)를 구비하고 있다.
액적 토출 장치(1)는 워크로서 사용되는 기판(W)상에, 예를 들면 잉크나, 특정(의도)한 재료를 함유하는 기능액 등의 액체(토출 대상액, 즉 토출되는 액체)를 잉크젯 방식(액적 토출 방식)에 의해 미소한 액적 상태로 토출하고, 토출한 액적을 기판(W)에 착탄(부착)시켜서 소정의 패턴을 형성(묘화)하는 장치이다. 이 장치는, 예를 들면 액정 표시 장치에서의 칼라 필터나 유기 EL 표시 장치 등을 제조하거나, 기판 상에 금속 배선을 형성하는데 사용될 수 있다. 액적 토출 장치(1)가 대상으로 하는 기판(W)의 소재는, 특별히 한정되지 않고, 판 형상의 부재이면 어떠한 것이라도 좋지만, 예를 들면 유리 기판, 실리콘 기판, 플렉시블 기판 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 대상으로 하는 워크는, 판 형상의 부재에 한정하지 않고, 저면이 평평한 부재이면 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면, 렌즈를 워크로 하는 경우에, 본 발명은 그 렌즈 상에 액적을 토출함으로써 광학 박막 등의 코팅을 형성 하는 액적 토출 장치 등에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 비교적 대형의 워크(예를 들면, 길이 및 폭이 각각 약 수십 cm 내지 수 m 정도인 워크)를 취급할 수 있는 비교적 대형의 액적 토출 장치(1)에 특히 바람직하게 적용될 수 있다.
액적 토출 장치(1)는, 장치 본체(2)와, 워크 배치부로서의 기판 반송 테이블(기판 반송 스테이지)(3)과, 기판 반송 테이블(3)을 장치 본체(2)에 대하여 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 방향 이동 기구(5)와, 기판 반송 테이블(3)을 회전시키는 θ축 회전 기구(105)와, 복수의 액적 토출 헤드(잉크젯 헤드)(111)를 갖는 헤드 유닛(11)과, 얼라인먼트 카메라(17)와, 묘화 확인 카메라(18)와, 헤드 유닛(11), 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)를 장치 본체(2)에 대하여 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 이동 기구(6)를 구비하고 있다.
또한, 액적 토출 장치(1)는, 액적 토출 장치(1)의 각 부의 작동을 제어하는 제어 장치(제어 수단)(16)를 더 구비하고 있다. 도 12는 도 1 및 도 2에 나타내는 액적 토출 장치의 블럭도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(16)는 CPU(Central Processing Unit)(161)와, 액적 토출 장치(1)의 제어 동작을 실행하기 위한 프로그램 등의 각종 프로그램 및 각종 데이터를 기억하는 기억부(162)를 갖고 있다.
제어 장치(16)에는 Y축 방향 이동 기구(5), X축 방향 이동 기구(6) 및 θ축 회전 기구(105)가 구동 회로(드라이버)(도시하지 않음)를 통해 접속되어 있다. 또한, 제어 장치(16)에는 헤드 구동 제어부(130)를 통해 헤드 유닛(11)의 각 액적 토출 헤드(111)가 접속되어 있다. 또한, 제어 장치(16)에는 후술하는 누액 센서 (722), 레이저 측장기(laser length measuring device)(15), 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)가 각각 접속되어 있다. 또한, 액적 토출 장치(1)의 각 부가 제어 장치(16)에 전기적으로 접속되어 있지만, 도 12에는 생략되어 있다. 이 제어 장치(16)는 챔버(91)의 외부에 설치되는 것이 바람직하다(도 1 참조).
제어 장치(16)는 비트맵 형식의 데이터(즉, 비트맵)로 변환된 묘화 패턴 데이터를 생성하는 동시에, 이것을 기억부(162)에 기억한다. 또한, 제어 장치(16)는 이 묘화 패턴 데이터를 헤드 구동 제어부(130)에 전송한다. 이와 관련하여, 묘화 패턴 데이터는 별도의 외부 장치에 의해 생성되어 기록 매체에 기록되며, 그 기록 매체를 통해 제어 장치(16)에서 판독될 수 있다.
본 발명의 액적 토출 장치(1)에서는, 액적 토출 헤드(111)로부터 토출되는 액체를 특별히 한정하지 않는다. 칼라 필터의 필터 재료를 포함하는 잉크 외에, 각종 재료를 포함하는 다양한 액체(서스펜션, 이멀젼 등의 분산액을 포함)를 사용할 수 있다. 액체의 예로서는, 유기 EL(electroluminescence) 장치에서의 EL 발광층을 형성하기 위한 발광 재료, 전자 방출 장치에서의 전극상에 형광체를 형성하기 위한 형광 재료, PDP(Plasma Display Panel)장치에서의 형광체를 형성하기 위한 형광 재료, 전기 영동 표시 장치에서의 영동체를 형성하는 영동체 재료, 기판(W)의 표면에 뱅크를 형성하기 위한 뱅크 재료, 각종 코팅 재료, 전극을 형성하기 위한 액상 전극 재료, 2개의 기판 사이에 미소한 셀 갭(gap)을 형성하기 위한 스페이서를 구성하는 입자 재료, 금속 배선을 형성하기 위한 액상 금속 재료, 마이크로렌즈를 형성하기 위한 렌즈 재료, 레지스트 재료, 광 확산체를 형성하기 위한 광 확산 재료 등을 들 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 장치 본체(2)는 바닥에 설치된 가대(21)와, 가대(21)에 설치된 석정반(정반)(22)을 갖고 있다. 석정반(22)에는, 기판 반송 테이블(3)이 장치 본체(2)에 대하여 Y축 방향으로 이동할 수 있게 설치되어 있다. 기판 반송 테이블(3)은 리니어 모터(51)의 구동에 의해 전진 및 후퇴한다. 기판(W)은 기판 반송 테이블(3)상에 배치된다.
액적 토출 장치(1)에서는, 기판 반송 테이블(3)과 실질적으로 동일한 크기의 비교적 대형의 기판(W)으로부터 기판 반송 테이블(3)보다 작은 비교적 소형의 기판(W)까지, 다양한 크기 및 형상의 기판(W)을 대상으로 할 수 있다. 원칙적으로는 기판(W)을 그 중심이 기판 반송 테이블(3)의 중심과 정렬되도록 위치결정된 상태에서, 액적 토출 동작을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 비교적 소형의 기판(W)의 경우에는, 기판 반송 테이블(3)의 에지 근처의 위치에 기판(W)을 위치결정시킨 상태에서 액적 토출 동작을 수행해도 좋다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 테이블(3)의 X축 방향을 따르는 2개의 변 부근에는, 각각, 기판(W)에 대한 액적 토출(묘화) 전에 액적 토출 헤드(111)로부터 토출에 의해 버려지는(예비 토출, 플러싱, 또는 시험 배출이라고도 함) 액적을 수용하는 묘화전 플러싱 유닛(104)이 설치되어 있다. 묘화전 플러싱 유닛(104)에는 흡인 튜브(도시하지 않음)가 접속되어 있어, 토출에 의해 버려지는 토출 대상액은 이 흡인 튜브를 통해 탱크 배치부(13)에 설치된 폐액 탱크 내에 수집(회수)된다.
기판 반송 테이블(3)의 Y축 방향의 이동 거리는, 이동 거리 검출 수단으로서의 레이저 측장기(15)에 의해 측정된다. 레이저 측장기(15)는, 장치 본체(2)측에 설치된 레이저 측장기 센서 헤드(151), 미러(152), 레이저 측장기 본체(153), 및 기판 반송 테이블(3)측에 설치된 코너 큐브(154)를 갖고 있다. 레이저 측장기 센서 헤드(151)로부터 X축 방향을 따라 출사한 레이저광은 미러(152)에 의해 굴곡해서 Y축 방향으로 전파되어 코너 큐브(154)에 조사된다. 코너 큐브(154)에서의 반사광은 미러(152)를 통과하여 레이저 측장기 센서 헤드(151)에 복귀된다. 액적 토출 장치(1)에서는, 이러한 레이저 측장기(15)에 의해 검출된 기판 반송 테이블(3)의 이동 거리(또는 현재 위치)에 의거하여 액적 토출 헤드(111)로부터의 토출 타이밍이 생성된다.
장치 본체(2)에는, 헤드 유닛(11)을 지지하는 헤드 유닛 지지체(61)가 기판 반송 테이블(3)의 상부 공간에서 X축 방향으로 이동할 수 있게 설치되어 있다. 복수의 액적 토출 헤드(111)를 가지는 헤드 유닛(11)은 후술하는 X축 방향 이동 기구(6)에 설치된 리니어 모터 액추에이터(62)의 구동에 의해 헤드 유닛 지지체(61)와 함께 X축 방향으로 전진 및 후퇴한다.
또한, 장치 본체(2)에는, 기판(W)상에 토출된 액적을 부분 건조시키는 송풍 장치(블로어)(14)가 설치되어 있다. 송풍 장치(14)는 X축 방향을 따라 슬릿 형상으로 개구하는 노즐을 갖고 있다. 기판(W)을 기판 반송 테이블(3)에 의해 Y축 방향으로 반송하면서, 이 노즐로부터 기판(W)을 향해 가스가 송풍된다. 본 실시예의 액적 토출 장치(1)에서는, Y축 방향에 대하여 이격된 위치에 2개의 송풍 장치(14) 가 설치되어 있다.
석정반(22)상의 기판 반송 테이블(3)의 이동 영역과 겹치지 않는 위치인, 헤드 유닛(11)의 이동 영역의 아래에 있는 위치에는 도트 불량(빠짐) 검출 유닛(19)이 고정 설치되어 있다. 도트 불량 검출 유닛(19)은 액적 토출 헤드(111)의 노즐 개구의 막힘에 의해 야기되는 도트 불량을 검출하는 것이다. 도트 불량 검출 유닛(111)에는, 예를 들면 광을 방출하는 발광부 및 방출된 광을 수광하는 수광부가 장착되어 있다.
이러한 도트 불량 검출을 실시하는 때는, 헤드 유닛(11)은 도트 불량 검출 유닛(19)의 상부 공간을 통해 X축 방향으로 이동하면서 각 노즐로부터 액적을 토출하고, 도트 불량 검출 유닛(19)은 토출된 액적에 대하여 발광 및 수광을 실시하여, 막혀 있는 노즐의 유무 및 그 위치를 광학적으로 검출한다. 이때, 액적 토출 헤드(111)로부터 토출된 토출 대상액은 도트 불량 검출 유닛(19)에 설치된 팬(pan)에 축적되고, 이 팬의 저부에 접속된 흡인 튜브(도시하지 않음)를 통과한 후에, 탱크 배치부(13)에 설치된 폐액 탱크 내에 회수되어 저장된다.
탱크 배치부(13)는 액적 토출 헤드(111)에 공급되는 토출 대상액을 저장하는 토출 대상액 탱크(일차 탱크), 세정액 탱크, 재생 탱크 및 폐액 탱크(모두 도시하지 않음)를 구비하고 있다. 세정액 탱크는 후술하는 세정 유닛(81)에 공급되는 세정액을 저장한다. 재생 탱크는 후술하는 캐핑 유닛(83)으로부터 수집된 토출 대상액을 저장한다. 폐액 탱크는 묘화전 플러싱 유닛(1O4), 도트 불량 검출 유닛(19) 및 후술하는 정기 플러싱 유닛(82)으로부터 각각 수집된 토출 대상액을 저장한다.
또한, 토출 대상액 탱크 및 세정액 탱크 내부는 각각, 액적 토출 장치(1)의 근방(바람직하게는, 후술하는 챔버(91)의 외부)에 설치된 가압 기체 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급된, 예를 들면 질소 가스 등의 가압 기체에 의해 가압되고, 이 압력에 의해, 토출 대상액 및 세정액이 송출된다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 테이블(3)의 이동 영역에 걸치도록 이온화 유닛(이오나이저)(109)이 설치되어 있다. 이온화 유닛(109)은 기판(W)의 대전을 제거한다.
이러한 액적 토출 장치(1)는 챔버 장치(9)에 의해 내부 분위기의 온도 및 습도가 제어되는 환경하에서 기판(W)에 대한 액적의 토출(묘화)을 실시하는 것이 바람직하다. 챔버 장치(9)는 액적 토출 장치(1)를 수납하는 챔버(91)와, 챔버(91)의 외부에 설치된 공기 조절 장치(92)를 갖고 있다. 공기 조절 장치(92)는 공기의 온도 및 습도를 제어(조정)하는 공지의 에어 컨디셔너 장치를 내장하고 있고, 이 제어된 공기는 유입 덕트(93)를 통해 챔버(91)의 천장 이면측(911)에 반송된다. 공기 조절 장치(92)로부터 천장 이면측(911)에 반송된 공기는 천장에 설치된 필터(912)를 통과하여, 챔버(91)의 주 챔버(913)에 유입된다.
챔버(91) 내에는, 주 챔버(913) 이외에, 격벽(914, 915)에 의해 형성된 부 챔버(916)가 설치되어 있다. 탱크 배치부(13)는 이 부 챔버(916) 내에 설치되어 있다. 격벽(914)에는, 주 챔버(913)와 부 챔버(916)를 연통시키는 연통부(개구)(917)가 형성되어 있다.
부 챔버(916)에는 챔버(91)의 외부에 대해 개폐하는 개폐 도어(개폐부)(918) 가 설치되어 있다(도 1 참조). 이와 관련하여, 부 챔버(916)의 개폐부는, 개폐 도어(918)와 같은 힌지식 도어에 한정하지 않고, 슬라이딩 도어, 셔터 등이어도 좋다.
또한, 부 챔버(916)에는 부 챔버(916) 내의 기체를 배출하는 배기구가 형성되고, 이 배기구에는 외부로 연장하는 배기 덕트(94)가 접속되어 있다. 주 챔버(913) 내의 공기는 연통부(917)를 통과하여 부 챔버(916)에 유입한 후에, 배기 덕트(94)를 통과해서 챔버 장치(9)의 외부로 배출된다.
이러한 챔버 장치(9)에 의해 액적 토출 장치(1)의 주위의 온도 및 습도를 제어함으로써, 온도 변화로 인해 기판(W) 및 장치 각 부의 팽창 및 수축에 의해 야기되는 오차의 발생을 방지할 수 있고, 기판(W)상에 묘화(형성)되는 패턴의 정밀도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 탱크 배치부(13)도 온도 및 습도가 제어된 환경에 놓이기 때문에, 토출 대상액의 점도 등의 특성도 안정되고, 패턴을 보다 높은 정밀도로 형성(묘화)할 수 있게 된다. 또한, 챔버(91) 내부로 오물, 먼지 등이 유입하는 것을 방지할 수 있어, 기판(W)을 청정하게 유지할 수 있게 된다.
이와 관련하여, 챔버(91) 내에는, 공기 이외의 가스(예를 들면 질소, 이산화탄소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈 등의 불활성 가스)를 공조하여 공급 및 충전하고, 이러한 가스 분위기 중에서 액적 토출 장치(1)가 가동되는 것으로 해도 된다.
또한, 이러한 액적 토출 시스템(10)에서는, 개폐 도어(918)를 개방함으로써, 주 챔버(913)를 외부에 대해 개방하지 않고도, 탱크 배치부(13)에 액세스할 수 있 다. 따라서, 탱크 배치부(13)에의 액세스시에 액적 토출 장치(1)의 주위(환경)의 제어된 온도 및 습도가 교란되는 일은 없기 때문에, 탱크의 교환, 액체의 보충 또는 수집을 실시한 직후에도, 높은 정밀도로 패턴을 형성(묘화)할 수 있게 된다. 또한 탱크의 교환, 액체의 보충 또는 수집을 실시한 후에도, 주 챔버(913) 내의 온도 및 액적 토출 장치(1)의 각 부의 온도가 제어된 온도로 복귀하는 것을 기다리지 않고 동작이 개시될 수 있기 때문에, 스루풋(생산 능률)이 향상될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 시스템은 기판(W) 등의 워크를 높은 정밀도로 양산하는데 극히 유리하여, 제조 비용의 저감이 도모된다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서의 가대, 석정반 및 기판 반송 테이블을 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서의 가대, 석정반 및 기판 반송 테이블을 나타내는 측면도이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 석정반(22)상에는, 기판 반송 테이블(3)과, 기판 반송 테이블(3)을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 방향 이동 기구(5)가 설치되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 테이블(3)에는 탑재된 기판(W)을 흡착하여 고정하기 위한 복수의 흡인구(흡인부)(332)가 형성되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, Y축 방향 이동 기구(5)는 리니어 모터(51) 및 에어 슬라이더(52)를 갖고 있다. 에어 슬라이더(52)는 석정반(22) 상부에서 Y축 방향을 따라 연장하는 슬라이드 가이드(521)와, 이 슬라이드 가이드(521)를 따라 이동하는 슬라이드 블럭(522)을 갖고 있다. 슬라이드 블럭(522)은 슬라이드 가이드(521)와의 사이에 공기를 송풍하는 송풍구를 갖고 있다. 이 송풍구로부터 송풍된 공기를 슬라이드 블럭(522)과 슬라이드 가이드(521) 사이에 제공함으로써, 슬라이드 블럭(522)이 슬라이드 가이드(521)를 따라 원활하게 이동될 수 있다.
슬라이드 블럭(522)의 상부에는 베이스(108)가 고정되고, 이 베이스(108)의 상부에는 기판 반송 테이블(3)이 θ축 회전 기구(105)를 통해 고정되어 있다. 이러한 방식에서, 기판 반송 테이블(3)은 에어 슬라이더(52)에 의해 Y축 방향으로 원활하게 이동할 수 있게 지지되고, 기판 반송 테이블(3)은 리니어 모터(51)의 구동에 의해 Y축 방향으로 이동하게 된다.
θ축 회전 기구(105)는, 기판 반송 테이블(3)의 중심을 통과하는 회전 중심을 형성하는 수직축(θ축)을 중심으로 하여 소정의 범위에서 기판 반송 테이블(3)을 회전 가능하게 하는 방식으로, 기판 반송 테이블(3)을 지지하는 베어링과, 기판 반송 테이블(3)을 회전시키는 액추에이터를 갖고 있으며, 제어 장치(16)의 제어에 의거하여 작동된다.
Y축 방향 이동 기구(5)의 상방에는, 예를 들면 스테인리스강 등의 금속 재료로 구성된 한 쌍의 스트립(strip) 형상의 박판(101)이 Y축 방향 이동 기구(5)를 그 상부측으로부터 덮도록 연신되어 있다. 박판(101)은 베이스(108)의 상부면에 형성된 오목부(홈)의 내부를 통과하여 베이스(108)와 θ축 회전 기구(105) 사이에 삽입된다. 이러한 박판(101)을 제공함으로써, 액적 토출 헤드(111)로부터 토출된 토출 대상액이 Y축 방향 이동 기구(5)에 부착되는 것을 방지할 수 있고, Y축 방향 이동 기구(5)를 보호할 수 있게 된다.
석정반(22)은 순수한 석재로 구성되고, 그 상부면은 높은 평면도를 갖고 있 다. 이 석정반(22)은, 주위 온도 변화에 대한 안정성, 진동에 대한 감쇠성, 시효 변화(열화)에 대한 안정성, 토출 대상액에 대한 내식성 등의 각종 특성에 있어서 우수하다. 본 실시예에서는, 이러한 석정반(22)에 의해 Y축 방향 이동 기구(5) 및 후술하는 X축 방향 이동 기구(6)를 지지함으로써, 주위 온도 변화, 진동, 시효 변화(열화) 등의 영향에 의한 오차가 적다. 그러므로, 기판 반송 테이블(3)과 헤드 유닛(11)(액적 토출 헤드(111))의 상대적인 이동에 있어서 높은 정밀도를 얻을 수 있는 동시에, 이러한 높은 정밀도를 항상 안정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 패턴의 형성(묘화)을 더 높은 정밀도로 항상 안정되게 실시할 수 있다.
석정반(22)을 형성하는 석재는 특별히 한정되지 않지만, 석재로서는 Belfast Black, Rustenberg, Kurnool 또는 Indian Black이 바람직하다. 이러한 방식으로, 석정반(22)의 상술한 각 특성이 더욱 개선될 수 있다.
이러한 석정반(22)은 가대(21)상에 지지되어 있다. 가대(21)는 각재(angled materials) 등을 사각형으로 조립하여 구성된 프레임 부재(211)와, 프레임 부재(211)의 저부에 분산 배치된 복수의 지지 레그(212)를 갖고 있다. 가대(21)는 공기 스프링 또는 고무 부싱 등으로 구성된 방진(제진) 구조를 갖고 있어, 바닥으로부터의 진동이 석정반(22)에 최대한 전달되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 석정반(22)은 가대(21)와 비체결된 상태(비고정 상태)에서 가대(21)상에 지지(유지)되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 가대(21)에 발생하는 열팽창 등이 석정반(22)에 영향을 주는 것을 회피할 수 있고, 그 결과, 패턴의 형성(묘화)이 더욱 높은 정밀도로 행해질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 석정반(22)은, 석정반(22)의 상부에서 보았을 때 장변이 Y축 방향에 평행한 직사각형을 형성하는 Y축 방향 이동 기구 지지부(221)와, 이 Y축 방향 이동 기구 지지부(221)의 길이 방향의 중간 부분에서 X축 방향으로 양 측으로 각각 돌출하는 지주 지지부(222 및 223)로 구성되어 있다. 그 결과, 석정반(22)의 형상은 상부에서 보았을 때 십자 모양을 하고 있다. 바꾸어 말하면, 석정반(22)은 상부에서 보았을 때 직사각형에서 4개의 모서리부를 제거한 형상을 하고 있다. 지주 지지부(222 및 223)의 상부에는 후술하는 4개의 지주(23)가 설치된다. 즉, 석정반(22)은 그 상부에서 보았을 때 직사각형에서 Y축 방향 이동 기구(5) 및 지주(23)를 설치하지 않는 부분을 제거한 형상을 형성한다.
이러한 방식으로, 석정반(22)의 중량을 경감할 수 있다. 또한, 석정반(22)이 차지하는 영역을 작게 할 수 있기 때문에, 석정반(22)을 액적 토출 장치(1)의 설치 장소로 수송하는 것이 용이해지는 동시에, 공장의 설치 장소의 바닥의 내하중도 작아질 수 있다. 또한, 공장 내에서의 액적 토출 시스템(10)의 점유 면적을 작게 할 수 있다. 이와 관련하여, 본 실시예에서의 석정반(22)은 하나의 석재로 구성될 수 있거나, 복수의 석재를 조합하여 구성될 수 있다.
도 5는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서의 패턴 형성 동작(묘화 동작)을 설명하기 위한 모식도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛(11)에는 복수의 액적 토출 헤드(111)(본 실시예에서는 12개의 헤드(111))가 설치되어 있다. 각 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면에는 액적을 토출하는 다수의 토출 노즐(개구)이 일렬 또는 이열 이상으로 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 헤드 유닛(11) 에 12개의 액적 토출 헤드(111)가 각 열에 6개씩 이열로 부주사 방향(X축 방향)으로 배열되어 있고, 각 액적 토출 헤드(111)는 그 노즐 열들이 부주사 방향에 대하여 경사지게 배치되어 있다.
액적 토출 헤드(111)에는 각 토출 노즐에 대하여 구동 소자로서 기능하는 압전 소자(도시하지 않음)를 갖는 구동부가 설치되어 있다. 제어 장치(16)는 헤드 유닛(11)의 각 액적 토출 헤드(111)에 대하여 헤드 구동 제어부(130)를 통해 각 구동부의 구동을 제어한다. 이러한 방식으로, 각 액적 토출 헤드(111)는 소정의 토출 노즐로부터 액적을 토출한다. 이 경우, 예를 들면 압전 소자에 소정의 전압이 인가되면, 그 압전 소자가 변형(신축)하고, 이에 따라 압전 소자에 대응하는 압력 챔버(액실)가 가압되어, 대응하는 토출 노즐(즉, 상기 압력 챔버와 연통하는 토출 노즐)로부터 소정량의 액적이 토출된다.
이와 관련하여, 본 발명에서는, 액적 토출 헤드(111)는 상기와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 액적 토출 헤드(111)는 토출 대상액을 구동 소자로서의 히터로 가열하여 비등시켜 압력을 생성하고, 그 압력에 의해 액적을 토출 헤드로부터 토출하도록 구성될 수 있다.
또한, 헤드 유닛(11)에서의 각 액적 토출 헤드(111)의 상술한 배열 패턴은 일례일 뿐이며, 예를 들면, 각 헤드 열에서의 인접하는 액적 토출 헤드(111)가 상호간에 90°의 각도를 가지는 배열(즉, 인접하는 토출 헤드(111)가 "L"자 형상을 형성), 또는 각 헤드 열 사이에서의 액적 토출 헤드(111)가 예를 들면, 90°의 각도를 가지는 배열(열간의 헤드끼리가 "L"자 형상을 형성) 등의 다른 배열이 사용될 수 있다. 다수의 액적 토출 헤드(111)의 모든 토출 노즐에 의한 도트가 부주사 방향으로 연속되고 있으면 어떤 경우이든 간에 상관없다.
또한, 액적 토출 헤드(111)는 헤드(111)가 부주사 방향에 대하여 경사진 자세로 배열되어야만 하는 것은 아니며, 다수의 액적 토출 헤드(111)는 지그재그 모양 또는 계단 모양으로 배열될 수도 있다. 또한, 각각 소정의 길이를 갖는 노즐 열(도트 열)을 구성할 수 있는 한, 다수의 액적 토출 헤드(111)는 단일의 액적 토출 헤드(111)로 구성될 수 있다. 또한, 헤드 유닛 지지체(61)에는 복수의 헤드 유닛(11)이 설치될 수 있다.
기판(W)의 얼라인먼트(후술함)가 완료한 후, 액적 토출 장치(1)는 기판(W)상에 소정의 패턴을 형성(묘화)하기 위한 동작을 개시한다. 이 동작은 액적 토출 헤드(111)(헤드 유닛(11))상에 기판(W)에 대하여 상대적으로 주주사 및 부주사를 행함으로써 수행된다.
본 실시예의 액적 토출 장치(1)에서는, 헤드 유닛(11)을 장치 본체(2)에 대하여 정지한(이동하지 않는) 상태에서, 기판 반송 테이블(3)의 이동에 의해 기판(W)을 Y축 방향으로 이동시키면서, 기판(W)에 대하여 각 액적 토출 헤드(111)로부터 액적을 토출함으로써 주주사가 실시된다. 즉, 본 실시예에서는, Y축 방향이 주주사 방향이 된다.
이 주주사는 기판 반송 테이블(3)의 전진(왕동) 중에, 후퇴(복동) 중에, 또는 전진 및 후퇴(왕복) 중에 행해질 수 있다. 또한, 기판 반송 테이블(3)은 복수회 왕복하여 주주사를 반복적으로 복수회 수행할 수 있다. 이러한 주주사에 의해, 기판(W)상의, 소정의 폭(즉, 헤드 유닛(11)에 의해 액적이 토출될 수 있는 폭)으로 주주사 방향을 따라 연장되는 영역에서의 액적의 토출이 종료한다.
이러한 주주사를 수행한 후에, 부주사를 수행한다. 부주사는, 액적의 비토출시에, 헤드 유닛 지지체(61)의 이동에 의해, 헤드 유닛(11)을 상기 소정의 폭 만큼만 X축 방향으로 이동시킴으로써 수행된다. 즉, 본 실시예에서는 X축 방향이 부주사 방향이 된다.
이러한 부주사를 수행한 후에, 상기와 같은 주주사를 수행한다. 따라서, 전회의 주주사에서 액적이 토출된 영역에 인접하는 영역에 액적이 토출된다.
이러한 방식으로, 주주사와 부주사를 교대로 반복 수행함으로써, 기판(W)의 전영역에 대하여 액적이 토출될 수 있고, 이로 인해, 토출된 액적(액체)에 의해 기판(W)에 소정의 패턴을 형성(묘화)할 수 있게 된다.
이와 관련하여, 본 발명에서는, 주주사 방향과 부주사 방향은 상술한 방향과는 역방향으로 될 수 있다. 즉, 액적 토출 장치는 기판(W)(기판 반송 테이블(3))을 정지시킨 상태에서 액적 토출 헤드(111)(헤드 유닛(11))를 X축 방향으로 이동시키면서 기판(W)에 대하여 액적을 토출함으로써 주주사를 수행하고, 액적의 비토출시에 기판(W)(기판 반송 테이블(3))을 Y축 방향으로 이동시킴으로써 부주사를 수행하도록 구성될 수 있다.
도 6은 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서의 헤드 유닛 지지체 및 X축 방향 이동 기구 등을 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6 중의 화살표 A 방향에서 본 측면도이다. 도 8은 도 6에 나타낸 상태로부터 세장형 부재 지지 및 안내 장치의 수납부의 덮개부를 분리한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 9는 도 6에 나타낸 상태로부터 세장형 부재 지지 및 안내 장치의 수납부의 덮개부를 분리한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 석정반(22)(지주 지지부(222 및 223))의 상부에는, Y축 방향 이동 기구(5)의 양측에서 두쌍으로 분리된 4개의 지주(23)와, 이들 지주(23)에 의해 지지된 X축 방향을 따라 연장되는 서로 평행한 2개의 거더(girders)(빔; 대들보)(24 및 25)가 설치되어 있다. 기판 반송 테이블(3)은 이 빔(24 및 25) 아래를 통과할 수 있다.
X축 방향 이동 기구(6)는 빔(24 및 25)을 통해 4개의 지주(23)에 지지되어 있다. 도 6 및 도 9에 나타낸 바와 같이, X축 방향 이동 기구(6)는 헤드 유닛(11)을 지지하는 헤드 유닛 지지체(61)와, 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)를 지지하는 위치 검출 수단 지지체(64)와, 빔(24)의 상부에 설치된 리니어 모터 액추에이터(62)와, 빔(25)의 상부에 설치되어, 헤드 유닛 지지체(61) 및 위치 검출 수단 지지체(64)를 X축 방향으로 안내하는 가이드(63)를 갖고 있다. 헤드 유닛 지지체(61) 및 위치 검출 수단 지지체(64)는 리니어 모터 액추에이터(62)와 가이드(63) 사이에 장착되어 있다.
리니어 모터 액추에이터(62)는 헤드 유닛 지지체(61) 및 위치 검출 수단 지지체(64)를 X축 방향으로 안내하는 가이드와, 헤드 유닛 지지체(61) 및 위치 검출 수단 지지체(64)를 X축 방향으로 구동하는 리니어 모터를 갖추고 있다. 리니어 모터 액추에이터(62)의 리니어 모터는 동축상에 2개의 가동부(도시하지 않음)를 갖고 있고, 이들 가동부는 독립적으로 이동될 수 있다. 또한, 2개의 가동부 중의 도 9의 하부측에 위치되는 가동부에는 헤드 유닛 지지체(61)가 연결되고, 도 9의 상부측에 위치되는 가동부에는 위치 검출 수단 지지체(64)가 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해, X축 방향 이동 기구(6)는 헤드 유닛 지지체(61)와 위치 검출 수단 지지체(64)를 동축으로 지지할 수 있으며, 이들을 X축 방향으로 서로 독립적으로 이동시킬 수 있다.
이러한 방식으로, 본 실시예에서는, X축 방향 이동 기구(6)는 헤드 유닛(11)을 X축 방향으로 이동시키는 헤드 유닛 이동 기구와 얼라인먼트 카메라(17)(즉, 위치 검출 수단)를 헤드 유닛(11)과는 독립적으로 X축 방향으로 이동시키는 위치 검출 수단 이동 기구로 구성된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 헤드 유닛 이동 기구와 위치 검출 수단 이동 기구가 별도의 축에 구성되어 있어도 된다. 또한, 구동원으로서는 리니어 모터에 한정되지 않으며, 예를 들면 2개의 볼 나사를 이용한 구성이나, 볼 나사의 샤프트를 고정하고, 이 샤프트에 2개의 가동부를 동축으로 설치하는 구성 등의 다른 구성이 사용될 수 있다.
헤드 유닛(11)은 헤드 유닛 높이 조정 기구(20)를 통해 헤드 유닛 지지체(61)에 착탈 가능하게 지지되어 있다(도 7 참조). 이러한 방식으로, 기판(W)의 두께에 따라 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면과 기판(W) 사이의 거리를 조정할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 리니어 모터 액추에이터(62) 및 가이드(63)는 지주(23)를 지나 외측(보조 장치(12)측, 도 1 참조)으로 연장하도록 설치되어 있다. 이러한 방식으로, 헤드 유닛 지지체(61) 및 헤드 유닛(11)은 후술하는 보조 장치(12)의 위로 이동할 수 있게 되어 있다.
이제, 이러한 본 발명의 액적 토출 장치(1)에서는, 도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 헤드 구동 제어부(130)는 헤드 유닛 지지체(61)에 탑재되어 있어, 헤드 유닛(11)과 함께 X축 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 헤드 구동 제어부(130)와 각 액적 토출 헤드(111)는 제 2 전송 수단으로서의 실드 와이어(140)를 통해 접속되어 있다.
헤드 구동 제어부(130)는 헤드 드라이버, 파워 앰프, 버퍼 회로 등(도시하지 않음)을 갖고 있다. 이 헤드 구동 제어부(130)는 제어 장치(16)로부터 전송된 묘화 패턴 데이터를 실드 와이어(140)를 통해 각 액적 토출 헤드(111)에 전송함으로써, 각 액적 토출 헤드(111)의 구동을 제어한다. 이와 관련하여, 본 발명에서는, 헤드 구동 제어부(130)와 각 액적 토출 헤드(111)를 접속하는 제 2 전송 수단은 실드 와이어에 한정되지 않으며, 다른 종류의 전기 케이블이나, 광섬유 등으로 구성될 수도 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에서는, 헤드 구동 제어부(130)가 헤드 유닛(11) 근방에 설치되어 헤드 유닛(11)과 함께 이동하기 때문에, 헤드 구동 제어부(130)와 각 액적 토출 헤드(111)를 접속하는 실드 와이어(140)(제 2 전송 수단)의 길이는 매우 짧게할 수 있다. 그 결과, 헤드 구동 제어부(130)로부터 각 액적 토출 헤드(111)에 묘화 패턴 데이터를 전송하는 과정에서의 노이즈(예를 들면, 누화 등)의 발생을 억제할 수 있고, 상기 노이즈에 의한 토출 타이밍의 지연이나 토출 불량 등의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 액적 토출 헤드(111)의 구동을 정확하게 제어할 수 있기 때문에, 기판(W)에 대하여 높은 정밀도로 패턴을 묘화할 수 있다.
다음으로, 헤드 유닛(11)(액적 토출 헤드(111))에의 토출 대상액의 공급 경로에 관하여 설명한다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛 지지체(61)에는, 이차 탱크(412)가 설치되어 있다. 이 이차 탱크(412)의 내압은 부압 제어 유닛(도시하지 않음)에 의해 조정된다. 탱크 배치부(13)에 설치된 토출 대상액 탱크(일차 탱크)는 가요성 튜브로 구성된 액체 공급 배관(411)을 통해 이차 탱크(412)에 접속되고, 이 액체 공급 배관(411)을 통해 토출 대상액이 공급된다. 이 액체 공급 배관은 단지 하나의 배관을 가지거나, 액적 토출 헤드(111)의 개수와 동일한 개수(즉, 12개)의 배관을 가질 수 있다. 또한, 이차 탱크(412)는 액적 토출 헤드(111)의 개수와 동일한 개수(즉, 12개)의 배관(도시하지 않음)을 통해 헤드 유닛(11)에 접속되고, 이 배관을 통해 토출 대상액이 각 액적 토출 헤드(111)에 공급된다.
다음으로, 장치 본체(2)(기부)와 헤드 유닛 지지체(61)(이동부) 사이에 설치된 세장형 부재 배열 구조에 관하여 설명한다.
장치 본체(2)와 헤드 유닛 지지체(61) 사이에는, 가요성을 갖는 다양한 세장형 부재(액체 공급 배관, 통풍 배관, 및 전기 배선)가 설치되고 있다. 이들 세장형 부재는 세장형 부재 지지 및 안내 장치에 개별적으로 수납되어, 헤드 유닛 지지체(61)의 X축 방향 이동에 추종하도록 안내된다. 이와 관련하여, 세장형 부재 지 지 및 안내 장치는 일반적으로 "케이블베어"라고 칭하는 것이며, 복수의 단위 유닛 중 인접하는 유닛들이 서로 회전(이동) 가능하게 연결된 가늘고 긴 케이싱이다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛 지지체(61)에 대하여는, 모두 7개의 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 37)가 설치되어 있다. 이들 장치 중, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 34)는 헤드 유닛 지지체(61)에 대하여 도 9에서 좌측(즉, 이차 탱크(412)측)에 위치되어 있다. 이들 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 34)의 일단은 연결 부재(38)를 통해 헤드 유닛 지지체(61)에 고정되어 있으며, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 34)의 타단은 장치 본체(2)측에 고정되어 있다.
또한, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(35 내지 37)는 헤드 유닛 지지체(61)에 대하여 도 9에서 우측(즉, 헤드 구동 제어부(130)측)에 위치되어 있다. 이들 세장형 부재 지지 및 안내 장치(35 내지 37)의 일단은 연결 부재(39)를 통해 헤드 유닛 지지체(61)에 고정되어 있으며, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(35 내지 37)의 타단은 장치 본체(2)측에 고정되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(31)에는, 강전(strong electricity)용 전기 배선(즉, 비교적 높은 전류/전압 레벨을 다루는 배선)으로서, θ축 모터 구동용 배선, 헤드 위치 보정용 카메라의 광원용 배선, 헤드 유닛 높이 조정 기구(20)의 모터 구동용 배선 등이 수납되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(32)에는, 약전(weak electricity)용 전기 배선(즉, 비교적 낮은 전류/전압 레벨을 다루는 배선)으로서, θ 리니어 엔코더용 배 선, 헤드 위치 보정용 카메라의 CCD 카메라용 배선, 헤드 유닛 높이 조정 기구(20)의 센서용 배선, θ 센서용 배선 등이 수납되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(33)에는, θ축 모터 배기용 배관, 헤드 유닛 높이 조정 기구(20)의 배기용 배관, 매니폴드 밸브의 통풍 배관 등이 수납되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(34)에는, 토출 대상액을 액적 토출 헤드(111)에 공급하는 상술한 액체 공급 배관(411)이 수납되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(35 및 36)에는, 각각 헤드 구동 제어부(130)에의 입력용 전기 광학 배선(5V DC 케이블, 42V DC 케이블, GND 케이블, 광섬유, 서모스탯용 신호선 등)과, 출력용 전기 배선(5V DC 케이블, 신호용 케이블 등)이 수납되어 있다. 상술한 입력용 전기 광학 배선 중 광섬유는 제어 장치(16)와 헤드 구동 제어부(130)를 접속하는 제 1 전송 수단으로서 기능하는 것이며, 묘화 패턴 데이터는 이 광섬유(즉, 제 1 전송 수단)를 통해 제어 장치(16)로부터 헤드 구동 제어부(130)에 전송된다. 그러나, 제 1 전송 수단은 광섬유에 한정되지 않으며, 전기 케이블로 구성될 수도 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(37)에는 통풍 배관이 수납되어 있다.
이러한 방식으로, 헤드 유닛 지지체(61)에 대한 세장형 부재 배열 구조에서는, 액체 공급 배관(411), 전기 배선 및 통풍 배관은 별도의 세장형 부재 지지 및 안내 장치 내에 수납되어 있다. 그러므로, 시효 열화에 의해 액체 공급 배관(411)에 발생한 균열 등으로부터 토출 대상액이 누출하는 경우에도, 전기 배선 및 통풍 배관에 대한 손상(부식 등)을 방지할 수 있다.
또한, 강전용 전기 배선과 약전용 전기 배선을 별도의 세장형 부재 지지 및 안내 장치에 수납함으로써, 이러한 두가지 형태의 전기 배선 사이의 간섭에 의해 야기되는 노이즈의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인해 노이즈의 악영향을 회피하는 것이 가능해진다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 장치 본체(2)에는 세장형 부재 지지 및 안내 장치를 수납하는 3개의 수납부(71 내지 73)가 설치되어 있다. 수납부(71 내지 73)는 각각 상자 형상을 가지도록 형성되어 있다. 이 경우에, 수납부(71 내지 73)의 구성 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 재료의 내식성을 고려하여 스테인리스강인 것이 바람직하다.
이들 수납부(71 내지 73) 중, 수납부(71 및 72)는 리니어 모터 액추에이터(62)로부터 외측에 위치되어 있다. 또한, 수납부(71)에는 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 33)가 수납되어 있으며, 수납부(72)에는 세장형 부재 지지 및 안내 장치(34)가 수납되어 있다. 또한, 수납부(73)는 가이드(63)로부터 외측에 위치되어 있고, 그 안에는 세장형 부재 지지 및 안내 장치(35 내지 37)가 수납되어 있다.
이러한 방식으로, 본 발명에서는, 액체 공급 배관(411)을 수납하는 세장형 부재 지지 및 안내 장치(34)와, 전기 배선 및 통풍 배관을 수납하는 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 33 및 35 내지 37)는 각각 별도의 수납부에 수납되어 있다. 그러므로, 토출 대상액이 액체 공급 배관(411)으로부터 누출하는 경우에도, 누출된 토출 대상액이 수납부(72) 내에 유지될 수 있어 주위로 확산하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 다른 세장형 부재 지지 및 안내 장치(31 내지 33 및 35 내지 37)에 수납된 전기 배선 및 통풍 배관에 토출 대상액이 접촉하는 것을 더 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 세장형 부재 배열 구조는 수납부(71 내지 73)로부터 흡인 배기하는 흡인 배기 수단을 구비하고 있다. 먼저, 수납부(71, 73)의 흡인 배출 수단에 관하여 설명한다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 수납부(71, 73)에는 각각 흡인구(711, 731)가 설치되어 있고, 이들 흡인구(711, 731)에는 챔버(91) 외부에 설치된 흡인 펌프에 이르는 흡인 배관(도시하지 않음)이 접속된다. 이러한 방식으로, 수납부(71, 73)에 수납된 세장형 부재 지지 및 안내 장치로부터 발생하는 먼지 등이 흡입되어 외부로 배출될 수 있기 때문에, 챔버(91) 내의 청결도를 높게 유지할 수 있고, 이로 인해, 기판(W)에 최적의 방식으로 패턴을 형성(묘화)할 수 있게 된다. 또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 수납된 세장형 부재 지지 및 안내 장치의 상측을 덮는 덮개부(712, 732)를 각각 수납부(71, 73)가 갖고 있기 때문에, 먼지 등이 주위로 확산하는 것을 더 확실하게 방지하면서 먼지 등을 외부에 흡인 배출할 수 있게 된다.
다음으로, 수납부(72)의 흡인 배출 수단에 관하여 설명한다. 도 13의 (a) 및 (b)는 각각 세장형 부재 지지 및 안내 장치(34)와 수납부(72)를 나타내는 평면도 및 측면도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 수납부(72)에는 그 길이 방향을 따 라 복수(도면에서는 12개)의 흡인구(721)가 설치되어 있고, 이들 흡인구(721) 각각은 챔버(91) 외부에 설치된 흡인 펌프에 이르는 흡인 배관(도시하지 않음)에 접속된다. 그러므로, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(34)로부터 발생하는 먼지 등과, 토출 대상액이 통과하는 흡인 배관(411)으로부터 발생하는 유기계의 유출가스(outgas)가 흡입되어 외부로 배출될 수 있기 때문에, 챔버(91) 내의 청결도를 높게 유지할 수 있고, 또한 유출가스에 의한 위험을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 수납부(72)의 저부에는 액체의 존재를 검출하는 누액 센서(722)가 설치되어 있다. 따라서, 액체 공급 배관(411)으로부터 토출 대상액이 누출하여 수납부(72)의 저부에 수집될 경우에, 이것을 검출할 수 있기 때문에, 이 문제점에 신속하게 대처할 수 있고, 이로 인해, 심각한 손상을 방지할 수 있게 된다.
누액 센서(722)의 검출 신호는 제어 장치(16)에 입력된다. 누액 센서(722)가 액체를 검출했을 때에는, 제어 장치(16)는 조작자가 그러한 문제점에 신속하게 대처할 수 있도록 검출 사실을 통지(알림)한다. 이 통지의 방법으로서는, 제어 장치(16)의 조작 패널에 문자 또는 도형 등을 표시하거나, 소리 또는 음성을 출력하는 방법을 들 수 있다.
또한, 도면에 나타낸 구성에서는, 수납부(72)의 양단 부근에 각각 누액 센서(722)가 설치되어 있기 때문에, 수납부(72)가 어느 쪽으로 경사져 있는가에 무관하게 액체의 누출을 신속하게 검출할 수 있다.
이러한 수납부(71 내지 73)의 내면(특히, 측면)의 전부 또는 일부는 수지(예 를 들면, 테플론(PTFE)(테플론(Teflon)은 등록 상표임) 등의 불소계 수지 등)에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 세장형 부재 지지 및 안내 장치가 이동할 때에, 누출된 액체가 수납부의 내면에 접촉할 경우에도, 먼지의 발생을 방지할 수 있다. 내면을 수지로 피복하는 처리는, 예를 들면 수지제의 점착 테이프를 붙임으로써 수행될 수 있다.
다음으로, 얼라인먼트 카메라(17), 묘화 확인 카메라(18) 및 카메라 높이 조정 기구(103)에 관하여 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)는 카메라 높이 조정 기구(103)를 통해 위치 검출 수단 지지체(64)에 지지되어 있다.
도 10은 얼라인먼트 카메라(17), 묘화 확인 카메라(18) 및 카메라 높이 조정 기구(103)를 나타내는 사시도이다. 도 11은 얼라인먼트 카메라(17), 묘화 확인 카메라(18) 및 카메라 높이 조정 기구(103)를 나타내는 저면도이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 카메라(17)는, 예를 들면 CCD 등의 촬영 소자를 갖는 카메라 본체(171)와, 렌즈 경통(172)과, 광축을 하방을 향해 굴절시키는 프리즘(173)을 갖추고 있다. 얼라인먼트 카메라(17)는 기판 반송 테이블(3)에 위치되어 탑재(프리-얼라인먼트)된 기판(W)의 소정의 위치에 설치된 하나 또는 복수의 얼라인먼트 마크(지표)의 위치(들)를 검출하도록 화상 인식을 수행하는 위치 검출 수단으로서 기능한다.
이와 관련하여, 본 발명에서는, 위치 검출 수단은 얼라인먼트 카메라(17)와 같이 광학적으로 지표를 검출하는 것에 한정되지 않으며, 임의의 다른 수단을 사용할 수 있다. 또한, 기판(W)의 지표를 이루는 부분은 얼라인먼트 마크에 한정되는 것은 아니며, 기판(W)의 에지 부분이 지표로서 기능하는 상태에서 검출 동작을 수행할 수도 있다. 또한, 위치 검출 수단 지지체(64)에는 복수의 얼라인먼트 카메라(17)가 설치될 수도 있다.
묘화 확인 카메라(18)는, 예를 들면 CCD 등의 촬영 소자를 갖는 카메라 본체(181)와, 렌즈 경통(182)과, 광축을 하방을 향해 굴절시키는 프리즘(183)을 갖추고 있다. 이 묘화 확인 카메라(18)는 기판(W)에 형성(묘화)한 패턴의 묘화 상태(액적의 착탄 상태)를 확인하기 위한 것이다. 기판(W)상에 패턴이 형성(묘화)된 후에, 기판(W)과 묘화 확인 카메라(18)를 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 기판(W)의 표면을 묘화 확인 카메라(18)로 광학적으로 검출(촬영)함으로써, 기판(W)에의 묘화 상태를 용이하고 신속하게 확인할 수 있다.
도 10에 나타낸 카메라 높이 조정 기구(103)는 볼 나사 및 서보모터(펄스 모터)에 의하여 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)의 높이를 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 각각 상이한 두께를 갖는 기판(W)에 대해서도, 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)의 초점을 맞추도록 할 수 있다.
이제, 액적 토출 장치(1)에서의 기판(W)의 얼라인먼트에 관하여 설명한다. 조작자에 의해 기판 반송 테이블(3)상에 기판(W)이 공급(반입)된 후에, 액적 토출 장치(1)에 설치된 기판 위치결정 장치(설명 생략)가 작동되어, 기판 반송 테이블(3)상의 소정의 위치에 기판(W)이 위치결정(프리-얼라인먼트)된다. 이와 관련하 여, 이러한 프리-얼라인먼트 작업은 필요한 정밀도로 기판(W)을 공급 및 위치결정하는 산업용 로봇에 의해 수행될 수 있다.
기판(W)의 얼라인먼트가 수행된 후에, 기판 반송 테이블(3)의 각 흡인구(332)로부터 에어가 흡인되어, 기판(W)을 기판 반송 테이블(3)에 흡착·고정한다. 그 후에, 메인 얼라인먼트가 수행된다.
메인 얼라인먼트에서는, Y축 방향 이동 기구(5) 및 X축 방향 이동 기구(6)를 작동시킴으로써, 얼라인먼트 카메라(17)는 기판(W)의 하나 또는 복수의 얼라인먼트 마크의 부근으로 상대적으로 이동되고, 얼라인먼트 카메라(17)에 의해 각 얼라인먼트 마크의 위치가 검출된다. 이때, 제어 장치(16)의 기억부(162)에는 미리 입력된 기판(W)상의 각 얼라인먼트 마크의 위치 정보가 기억되어 있고, 제어 장치(16)는 이 위치 정보에 의거하여 Y축 방향 이동 기구(5) 및 X축 방향 이동 기구(6)의 구동을 제어한다.
이러한 방식으로, 액적 토출 장치(1)에서는, 얼라인먼트 카메라(17)를 이동 가능하게 설치함으로써, 기판(W)과 얼라인먼트 카메라(17)를 상대적으로 이동시킬 수 있고, 이로 인해, 기판(W)의 전영역을 얼라인먼트 카메라(17)의 시야(검출 영역) 내에 맞춰지게 할 수 있게 된다. 따라서, 액적 토출 장치(1)는 얼라인먼트 마크가 어디에 위치되어 있는가에 무관하게, 그 위치 정보가 미리 입력되는 한, 기판(W)에 대하여 얼라인먼트를 수행할 수 있기 때문에, 기판(W)의 사양이나 종류의 변경에 용이하게 대응할 수 있어, 범용성이 개선된다.
또한, 기판(W)의 얼라인먼트 마크의 위치가 변경되어도, 얼라인먼트 카메라 가 고정식 카메라인 경우와는 달리, 얼라인먼트 카메라를 이동시키거나 그 위치를 미세하게 조정하는 등의 작업을 수행할 필요가 없다. 그러므로, 공정수가 저감될 수 있다. 따라서, 기판(W)의 생산성이 개선되며 제조 비용이 절감된다.
또한, 기판(W)과 얼라인먼트 카메라(17)를 상대적으로 이동시킴으로써, 한대의 얼라인먼트 카메라(17)로 복수의 얼라인먼트 마크를 용이하게 검출할 수 있기 때문에, 복수의 얼라인먼트 마크를 검출하기 위해서 상기 시스템은 단 한대의 얼라인먼트 카메라(17)만 있으면 된다. 따라서, 액적 토출 장치(1)의 구조가 단순해지고 제조 비용이 절감된다. 이와는 달리, 얼라인먼트 카메라가 고정식 카메라인 경우에는, 복수의 얼라인먼트 마크을 검출하기 위해서는 복수의 얼라인먼트 카메라를 설치해야 한다.
또한, 묘화 작업 중에, 얼라인먼트 카메라(17)가 기판(W) 위로 위치되어야만 하는 것은 아니기 때문에, 다른 유닛(예를 들면, 이온화 유닛(109), 송풍 장치(14) 등)의 설치 공간을 확보하는 것이 용이해지고, 단순한 배열을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 산업용 로봇에 의해 기판(W)이 공급 및 제거되는 경우에도, 상기 작업은 얼라인먼트 카메라(17)와의 간섭을 고려할 필요 없이, 용이하게 수행될 수 있다.
제어 장치(16)는 얼라인먼트 카메라(17)에 의해 촬영된 화상에 화상 처리를 수행함으로써 얼라인먼트 마크의 위치를 인식한다. 그후, 그러한 인식 결과에 의거하여, 제어 장치(16)는 θ축 회전 기구(105)를 작동하여 기판(W)의 자세(즉, θ축 주위의 경사)를 수정하는 동시에, 기판(W)의 위치를 화상 데이터에 의거하여 보 정한다. 그후, 메인 얼라인먼트의 결과에 의거하여, 제어 장치(16)는 액적 토출 헤드(111), Y축 방향 이동 기구(5) 및 X축 방향 이동 기구(6)의 작동을 제어하여 기판(W)에 소정의 패턴을 형성(묘화)한다. 이러한 방식으로, 액적 토출 장치(1)에서는, 기판(W)의 정확한 위치에 패턴을 형성(묘화)할 수 있다.
다음으로, 장치 본체(2)(기부)와, 위치 검출 수단 지지체(64)(이동부) 사이에 설치된 세장형 부재 배열 구조에 관하여 설명한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 위치 검출 수단 지지체(64)에 대하여는, 도 9의 좌측에 2개의 세장형 부재 지지 및 안내 장치(74 및 75)가 설치되어 있다. 세장형 부재 지지 및 안내 장치(74 및 75)의 일단은 연결 부재(76)를 통해 위치 검출 수단 지지체(64)에 고정되어 있고, 그 타단은 장치 본체(2)측에 고정되어 있다. 또한, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(74 및 75)는 상술한 수납부(71)에 수납되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(74)에는, 강전용 전기 배선으로서, 카메라 높이 조정 기구(103)의 모터 구동용 배선, 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)의 광원용 배선 등이 수납되어 있다.
세장형 부재 지지 및 안내 장치(75)에는, 약전용 전기 배선으로서, 카메라 높이 조정 기구(103)의 센서용 배선, 얼라인먼트 카메라(17) 및 묘화 확인 카메라(18)의 CCD 카메라용 배선 등이 수납되어 있다.
또한, 세장형 부재 지지 및 안내 장치(74 및 75)에는, 카메라 높이 조정 기구(103)의 배기용 배관 및 기판 위치결정 장치의 공기압 실린더 구동용 배관 등의 통풍 배관 등도 수납되어 있다.
이러한 방식으로, 위치 검출 수단 지지체(64)에 대한 세장형 부재 배열 구조에서는, 강전용 전기 배선과 약전용 전기 배선을 별도의 세장형 부재 지지 및 안내 장치에 수납함으로써, 두가지 형태의 전기 배선 사이의 간섭에 의해 야기되는 노이즈의 발생을 방지할 수 있고, 이로 인해, 노이즈의 악영향을 회피할 수 있게 된다.
도 14는 도 1 및 도 2에 나타낸 액적 토출 장치에서의 보조 장치를 나타내는 사시도이다.
보조 장치(12)는 장치 본체(2)의 가대(21) 및 석정반(22)의 측부(즉, 장치 본체(2)에 대하여 X축 방향 전방측)에 설치되어 있다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 보조 장치(12)는 클리닝 유닛(와이핑 유닛)(81)과, 정기 플러싱 유닛(82)과, 캐핑 유닛(83)과, 토출량 측정용 유닛(중량 측정용 유닛)(84)을 갖고 있다.
헤드 유닛(11)은, 예를 들면 기판(W)의 공급 또는 제거시에는, 보조 장치(12)의 상방의 위치에서 대기한다. 또한, 이러한 대기 도중에는, 각 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면이 클리닝, 캐핑, 및 정기적인 폐기 토출(정기 플러싱)을 실시한다. 이하, 보조 장치(12)가 설치된 각 유닛에 대해서 순차적으로 설명한다.
클리닝 유닛(81)은 세정액을 포함하는 와이핑 시트를 롤러에 의해 이동시켜, 이 와이핑 시트에 의해 각 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면을 닦아내도록 작동한다. 이 클리닝 유닛(81)에 의해 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면에 부착된 토출 대상액을 닦아냄으로써, 각 토출 노즐로부터 액적의 토출 방향(비행 방향)으로의 방해(교란)를 방지하여, 액적을 직선으로 비행시킬 수 있다. 그러므로, 높은 정밀도를 유지하면서 기판(W)에 패턴을 형성(묘화)할 수 있게 된다.
정기 플러싱 유닛(82)은 액적 토출 헤드(111)에 의해 배출된 토출액을 수용하는 액체 수용부를 갖고 있으며, 헤드 유닛(11)이 대기 상태에 있을 때 플러싱 작업을 수행하는데 사용된다. 정기 플러싱 유닛(82)에는 흡인 튜브(도시하지 않음)가 접속되어 있고, 토출에 의해 배출된 토출 대상액은 이 흡인 튜브를 통과하여 탱크 배치부(13)에 설치된 폐액 탱크 내에 수집된다.
캐핑 유닛(83)은 각각 액적 토출 헤드(111)에 대응하도록 배열된 복수의 캡과 이들 캡을 상하로 승강시키는 승강 기구를 갖고 있다. 각 캡에는 흡인 튜브(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 캐핑 유닛(83)은 각 캡으로 각 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면을 덮을 수 있고, 각 토출 노즐로부터 토출 대상액을 흡인할 수 있다. 이러한 캐핑 유닛(83)에 의해 캐핑 작업을 수행함으로써, 액적 토출 헤드(111)의 노즐 형성면이 건조되는 것을 방지할 수 있으며, 노즐 폐색(노즐의 막힘)을 회복(해소)할 수 있다.
이러한 캐핑 작업은, 헤드 유닛(11)의 대기시 외에, 헤드 유닛(11)에 토출 대상액을 초기 충전할 때, 다른 종류의 토출 대상액으로의 교환이 수행된 경우에 헤드 유닛(11)으로부터 토출 대상액을 배출할 때, 및 세정액으로 유로를 세정할 때 등에도 수행될 수 있다.
캐핑 유닛(83)에 의한 캐핑 작업 중에 액적 토출 헤드(111)로부터 배출된 토출 대상액은 상술한 흡인 튜브를 통과하여, 탱크 수납부(13)에 설치된 재생 탱크 내에 유입해 저장된다. 이 저장된 액체는 수집되어 재사용을 위해 공급된다. 그러나, 유로의 세정 중에 수집된 세정액은 재사용되지 않는다.
토출량 측정용 유닛(84)은 기판(W)에 대한 액적 토출 동작의 준비 단계로서 액적 토출 헤드(111)로부터의 1회의 액적 토출량(중량)을 측정하는데 사용된다. 즉, 기판(W)에 액적을 토출하기 전에, 헤드 유닛(11)은 토출량 측정용 유닛(84)의 위로 이동하고, 각 액적 토출 헤드(111)의 모든 토출 노즐로부터 1회 또는 복수회 액적을 토출량 측정용 유닛(84)을 향해 토출한다. 토출량 측정용 유닛(84)은 토출 된 액적을 수용하는 착탈가능한 액체 수용부를 구비하고 있고, 이 액체 수용부에 수용된 액체의 중량은 액적 토출 시스템(10)의 외부에 설치된 전자 천칭 등의 중량계에 의해 측정된다. 대안적으로, 수용된 액체의 중량을 측정하기 위해 중량계는 토출량 측정용 유닛(84)에 설치될 수도 있다. 이 중량 측정 결과에 의거하여, 제어 장치(16)는 토출 노즐로부터 토출되는 1액적의 양(중량)을 산출하고, 그 산출값이 미리 정해진 설계값과 동일해지도록 액적 토출 헤드(111)를 구동하는 헤드 드라이버에 인가되는 전압을 보정한다.
보조 장치(12)는 바닥에 설치된 부속 플랫폼(85)과, 부속 플랫폼(85)상에서 Y축 방향으로 이동할 수 있는 이동 플랫폼(86)을 더 구비하고 있다. 부속 플랫폼(85)은 Y축 방향으로 긴 형상을 하고 있고, 그 상부에는 이동 플랫폼(86)을 Y축 방향으로 안내하는 한 쌍의 가이드(레일)(851)가 설치되어 있다. 또한, 부속 플랫폼(85)의 상부에는 볼 나사(852)를 갖는 구동 기구가 설치되어 있고, 이동 플랫폼(86)은 이 구동 기구에 의해 구동되어 가이드(851)를 따라 Y축 방향으로 이동한다.
클리닝 유닛(81), 정기 플러싱 유닛(82), 캐핑 유닛(83) 및 토출량 측정용 유닛(84)은 상술한 이동 플랫폼(86)상에 Y축 방향으로 일렬로 배열되어 있다. 또 한, 헤드 유닛(11)이 보조 장치(12)의 위쪽에 위치된 상태에서 이동 플랫폼(86)을 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 클리닝 유닛(81), 정기 플러싱 유닛(82), 캐핑 유닛(83) 및 토출량 측정용 유닛(84) 중 어느 하나를 헤드 유닛(11)의 아래로 위치결정할 수 있게 되어 있다. 이러한 방식으로, 헤드 유닛(11)은 상술한 노즐 형성면의 세정, 정기 플러싱, 캐핑, 및 토출량 측정용 유닛(84)에의 액적의 토출 중 어느 하나를 선택적으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액적 토출 장치를 도면에 나타낸 실시예에 관하여 설명했지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 액적 토출 장치를 구성하는 각 부는, 동일하거나 유사한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 요소로 대체될 수 있다. 또한, 본 발명의 액적 토출 장치에는 임의의 요소가 부가될 수 있다.
또한, 리니어 모터를 사용하는 대신에, Y축 방향 이동 기구 및 X축 방향 이동 기구는, 예를 들면 볼 나사(이송 나사) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 액적 토출 장치는 워크(워크 배치부)를 장치 본체에 대하여 고정하고 헤드 유닛(액적 토출 헤드)을 Y축 방향 및 X축 방향으로 이동시킴으로써, 주주사 및 부주사 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는 상술한 바와 같은 본 발명의 액적 토출 장치를 사용하여 제조된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전기 광학 장치는 어떤 특정한 예에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 본 발명의 액적 토출 장치를 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은, 예를 들면 액정 표시 장치의 제조 방법에 적용될 수 있다. 즉, 각 칼라의 필터 재료를 포함하는 액체를 본 발명의 액적 토출 장치를 사용해서 기판에 대하여 선택적으로 토출함으로써, 기판상에 복수의 필터 요소가 배열되는 칼라 필터를 제조하고, 이 칼라 필터를 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 수 있다. 이러한 예 이외에, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은, 예를 들면 유기 EL 표시 장치의 제조 방법에 적용될 수 있다. 즉, 각 칼라의 발광 재료를 포함하는 액체를 본 발명의 액적 토출 장치를 사용해서 기판에 대하여 선택적으로 토출함으로써, EL 층을 포함하는 다수의 화소 픽셀이 기판상에 배열되는 유기 EL 표시 장치를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기는 상술한 바와 같이 제조된 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전자 기기는 어떤 특정한 예에만 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 제조된 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치를 탑재한 퍼스널 컴퓨터나 휴대용 전화기 등을 들 수 있다.
본 발명에 의하면, 묘화 패턴 데이터 전송에서의 노이즈의 발생을 억제하고, 액적 토출 헤드의 정확한 구동을 수행할 수 있는 액적 토출 장치, 이러한 액적 토출 장치를 사용하여 제조되는 전기 광학 장치, 이러한 액적 토출 장치를 사용하는 전기 광학 장치의 제조 방법, 및 이러한 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기를 제공하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명은 폭넓은 산업상의 이용 가능성을 가 진다.

Claims (7)

  1. 장치 본체와,
    워크(work)가 탑재되는 워크 배치부와,
    상기 워크에 대하여 토출 대상액의 액적을 토출하는 적어도 하나의 액적 토출 헤드를 갖는 헤드 유닛과,
    상기 헤드 유닛을 지지하는 헤드 유닛 지지체와,
    상기 헤드 유닛 지지체를 상기 장치 본체에 대하여 수평한 방향으로 이동시키는 헤드 유닛 이동 기구와,
    상기 적어도 하나의 액적 토출 헤드의 구동을 제어하는 헤드 구동 제어부와,
    복수의 패턴을 포함하는 묘화(drawing) 패턴 데이터를 기억하는 동시에, 상기 헤드 구동 제어부를 제어하는 제어 수단과,
    상기 제어 수단과 상기 헤드 구동 제어부를 접속하여, 상기 제어 수단으로부터 상기 헤드 구동 제어부에 상기 묘화 패턴 데이터를 전송하는 제 1 전송 수단과,
    상기 헤드 구동 제어부와 상기 적어도 하나의 액적 토출 헤드를 접속하여, 상기 헤드 구동 제어부로부터 상기 적어도 하나의 액적 토출 헤드에 상기 묘화 패턴 데이터를 전송하는 제 2 전송 수단을 구비하고,
    상기 액적 토출 장치는 상기 워크 배치부와 헤드 유닛을 서로에 대해 상대적으로 이동시키면서 상기 적어도 하나의 액적 토출 헤드로부터 상기 워크에 대하여 액적을 토출함으로써, 상기 워크에 복수의 패턴 중 소정의 패턴을 형성하도록 구성 되며,
    상기 헤드 구동 제어부는 상기 헤드 유닛 지지체에 탑재되어 상기 헤드 유닛 이동 기구에 의해 상기 장치 본체에 대하여 수평한 방향으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크 배치부를 상기 장치 본체에 대하여 수평한 일방향(이하, 수평한 일방향을 "Y축 방향"이라 함)으로 이동시키는 Y축 방향 이동 기구를 더 구비하고, 상기 헤드 유닛 이동 기구는 상기 헤드 유닛 지지체를 상기 Y축 방향에 수직한 다른 수평한 방향(이하, 이 방향을 "X축 방향"이라 함)으로 이동시키는 액적 토출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    X축 및 Y축 방향 중 하나의 방향을 주(main)주사 방향으로 규정하고, 다른 방향을 부(sub)주사 방향으로 규정하여, 상기 워크 배치부와 헤드 유닛을 상대적으로 이동시킴으로써 상기 워크 상에 소정의 패턴을 형성하도록 구성되는 액적 토출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 X축 및 Y축 방향 중 하나의 방향을 주주사 방향으로 규정하고, 다른 방 향을 부주사 방향으로 규정하여, 상기 워크 배치부와 헤드 유닛을 상대적으로 이동시킴으로써 상기 워크 상에 소정의 패턴을 형성하도록 구성되는 액적 토출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 액적 토출 장치를 사용하여 제조되는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 액적 토출 장치를 사용하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기.
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